KR100202792B1 - 내연기관의 제어장치 - Google Patents

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가쿠히코 이타미
요시아키 요시오카
하츠오 나가이시
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하나와 요시카즈
닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 시관 시동시의 환경 상황이나 운전상황의 변화에 따라서, 촉매 조기 활성화를 위한 린(lean)제어를 적절히 행하여, 배기 유해 성분의 감소 효과를 높이는 것에 관한 것이다. 기관 시동시의 기관 냉각수온에 근거하여 촉매 활성화 판정 수온(TWD)을 설정하여, 기관 시동 후, 기관 냉각수온(TW)이 촉매 활성화 판정수온(TWD)에 도달할 때까지, 수온 증량계수(KTW)를 조작하여 촉매 활성화를 위해 공연비 린(lean)제어하고, TWTWD가 되면 공연비를 이론 공연비로 제어한다.

Description

내연기관의 제어장치
본 발명은 내연기관의 제어장치에 관한 것으로, 특히, 기관배기통로에 배기 정화촉매를 가지는 시스템에 있어서 촉매의 조기 활성화를 도모하기 위한 제어기술에 관한 것이다.
종래로부터, 기관 배기통로에 배기정화촉매로서 삼원촉매를 장착하여, 해당 삼원촉매로서 배기중의 유해성분인 NOX, HC, CO를 정화하는 것이 행해지고 있다.
여기에서 삼원촉매는 소정의 온도까지 가열하여 활성화하지 않으면 소기의 정화능력을 발휘하지 않으므로, 기관이 시동되고 나서 삼원촉매가 활성화할 때까지의 기간에서는 삼원촉매로 충분한 정화가 행해지지 않은 채로로 배기가 대기 중에 배출되는 문제가 발생한다.
그리하여 삼원촉매의 조기 활성화가 요망되게 되며, 조기 활성화를 도모하는 기술로서, 기관 흡입 혼합기의 공연비를 이론 공연비로부터도 린(lean)화시켜서 촉매분위기의 산소 농도를 높이고, 촉매에서의 산화반응을 촉진시켜서 촉매 온도의 상승을 도모하는 것이 알려지고 있고, 공연비의 린화제어에 의해서 기관에서의 HC의 배출량도 감소시킬 수 있다.
그런데 기관을 시동하고 나서 촉매 조기 활성화를 위해 행하는 종래의 린제어로서는 기관시동후부터 미리 설정한 일정 시간 동안 린제어하거나, 냉각수온이 미리 설정한 특정 온도가 될 때까지 린제어하는 것이다. 그러나, 이러한 종래의 제어방식에서는 시동시의 기관 온도 상황 등의 기관 시동시의 환경 조건의 차이에 의해서, 촉매가 활성화할 때까지의 시간이라든지, 촉매가 활성화하였을 때의 기관 냉각수온은 반드시 일정한 시간이나 온도로는 되지 않는다. 이 때문에, 기관 시동시의 환경 조건의 차이에 의해 린제어의 기간에 과부족이 생겨서, 린제어의 기간이 지나치게 짧으면, 기관 시동후에서의 촉매 활성화가 지연되고, 기관 시동 직후의, 배기 정화 능력이 충분히 발휘될 수 없다. 또한 린제어 기간이 너무 길면 NOX배출량의 증대를 초래하거나, 촉매온도가 과도하게 상승하여 촉매의 열화가 빨라질 우려가 있다.
또한, 난기중에 이론 공연비에 의하여 린공연비로 제어하고, 또한, 냉각수온에 따라서 린공연비의 목표치를 가변하는 것이 있지만,(일본 특허공개소 60-230532호 공보등 참조), 이것은 운전성을 손상하지 않고서 난기시의 연료 소비율을 개선하는 것을 목적으로 하며, 그 때문에, 난기중의 냉각수온이 소정 온도에 도달할 때까지는 공연비를 이론 공연비 이하의 리치측으로 제어하고, 소정 온도에 도달한 후부터 난기 완료까지의 동안에 린제어를 행하여, 그 때의 목표 공연비를 냉각수온에 따라서 설정하는 것이다. 따라서, 기관 시동 직후에 공연비를 린제어하고 촉매 조기 활성화를 도모하는 기술과는 다르다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점에 착안하여 이루어진 것으로, 기관 시동시의 냉각수온에 근거하여 촉매의 활성화 수온을 추정하여, 추정한 활성화 수온까지 린제어를 행하는 것에 의해, 기관 시동시의 환경 상황등에 따른 적절한 린제어를 실현하는 것을 목적으로 한다.
이 때문에, 제1항의 발명에 의한 내연기관의 제어로서는 제1도에 도시한 바와 같이, 기관의 배기 통로에 설치한 배기 정화 촉매(E), 기관(A)의 시동을 검출하는 기관 시동 검출수단(B)과, 기관 냉각수온을 검출하는 냉각수온 검출수단(C)과, 기관 시동 검출시에 검출한 기관 냉각수온에 근거하여, 상기 촉매가 활성화할 때의 냉각수온을 추정하는 활성화 판정수온 설정수단(F)과, 기관 냉각수온이 상기 활성화 판정수온이 될 때까지는 기관(A)으로 공급되는 혼합기의 공연비를 이론공연비보다 린화하여, 상기 활성화 판정수온에 도달한 후, 린화된 공연비를 리치방향으로 제어하는 공연비 제어수단(G)을 구비하여 구성하였다.
이러한, 구성에 의하면 기관 시동시의 냉각수온 상황으로부터 촉매 활성화 수온을 추정하여, 추정된 냉각수온에 도달하기까지 공연비를 린제어함으로써, 촉매를 조기에 활성화시킬 수 있다. 추정 냉각수온에 도달한 후는 촉매가 활성화하였다고 판단하여 공연비를 리치 방향으로 제어함으로써, 촉매의 배기 정화 능력을 최대한으로 발휘시킬 수 있고, 또한 기관의 안정화를 도모할 수 있다.
제2항의 발명에서는 상기 공연비 제어수단은 기관 운전 상태 검출 수단으로 검출된 기관 운전 상태에 따라서 린화 정도를 보정하는 린화정도 보정수단을 구비하는 구성으로 하였다. 이것에 의해 기관 시동시의 기관의 안정화를 도모하면서, 촉매를 조기 활성화할 수 있다.
제3항의 발명에서는 기관의 시동 직후에서의 경과 시간을 계측하는 타이머 수단을 설치하여, 상기 공연비 제어수단은 상기 타이머 수단의 계측시간이 미리 설정한 소정 시간을 경과하였을 때에 공연비의 상기 린화를 개시하는 구성으로 하였다.
이것에 의해, 종래 기관의 시동성을 확보하기 위하여 설정되어 있는 각종의 보정항의 매칭을 변경하지 않고서, 촉매 활성화를 위해 제어를 받아들일 수 있다.
제4항의 발명에서는 상기 공연비 제어수단은 린화제어로 이행하였을 때 공연비를 서서히 린화하고, 리치화 제어로 이행하였을 때 공연비를 서서히 리치 방향으로 제어하는 구성으로 하였다.
이것에 의해, 공연비를 원활하게 변화시킬 수 있다.
제5항의 발명에서는 상기 공연비 제어수단은 기관 회전 속도와 기관 부하에 근거하여 설정되는 기본연료 분사량을 기관 냉각수온도에 근거하여 설정되는 수온 증량계수를 포함하는 기관 운전 상태에 따른 각종의 조정계수로 보정하여 실제의 연료 분사량을 설정하는 연료 분사량 설정수단을 구비하고, 상기 수온 증량계수의 계수치를 조작하여 공연비를 린화하는 구성으로 하였다.
제6항의 발명에서는 상기 공연비 제어수단을 린화제어중에, 기관의 시동후부터의 경과시간이 미리 설정한 린화 한계 시간에 도달하였을 때는 기관 냉각수온도에 관계없이 공연비를 리치방향으로 제어하는 구성으로 하였다.
이것에 의해, 예를 들면 수온 센서의 이상 등 어떠한 이상 발생에 의해서, 촉매가 이미 활성화하고 있음에도 불구하고 린제어가 과도하게 지속되는 것을 방지할 수 있다.
제1도는 본 발명의 구성을 설명하는 블록 구성도.
제2도는 본 발명의 일실시형태의 시스템 구성도.
제3도는 동 상기 실시형태의 연료 분사량 산출루틴.
제4도는 동 상기 실시형태의 수온 증량 보정계수 조작에 따른 목표 공연비의 설정 조작의 설명도.
제5도는 제어의 운전 영역을 나타내는 특성도.
제6도는 동 상기 실시형태의 수온 증량 보정계수의 산출 동작을 나타내는 흐름도.
제7도는 제6도에 계속되는 흐름도.
제8도는 동 상기 실시형태의 수온 증량 계수 산출에 관계하는 감량분 커트계수의 기관 시동시로부터의 변화상태를 나타내는 타임챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기관 2 : 흡기통로
3 : 스로틀 밸브 4 : 연료 분사 밸브
5 : 콘트롤 유닛 6 : 배기통로
7 : 삼원 촉매 8 : 에어플로미터
9 : 크랭크각 센서 10 : 스로틀 센서
11 : 수온센서 12 : O2 센서
13 : 차속센서 14 : 정치치
이하에, 본 발명의 실시형태를 설명한다.
제2도는 본 발명의 일실시형태의 시스템 구성을 나타낸다.
제2도에서, 기관(1)의 흡기통로(2)의 스로틀 밸브(3) 하류(흡기매니홀드)에 각 기통마다 연료 분사 밸브(4)가 설치되어 있다. 연료 분사 밸브(4)는 컨트롤 유닛(5)으로부터의 기관회전에 동기하여 소정의 타이밍으로 출력되는 연료 분사 펄스 신호에 의해 개방되고, 소정 압력으로 조절된 연료를 분사하게 되어 있다. 따라서, 연료 공급량(연료분사량)은 연료 분사 펄스신호의 펄스폭(연료 분사 펄스폭)에 의해 정해진다. 또한 기관(1)의 배기통로(6)에는 배기 정화 촉매로서 삼원촉매(7)가 장착되어 있다.
상기 컨트롤 유닛(5)은 마이크로 컴퓨터를 내장하여, 운전상태 검출수단으로서의 각종의 센서로부터의 신호를 기초로 감산처리를 행하여 연료 분사 밸브(4)의 작동을 제어한다.
상기 각종의 센서로서는 흡기통로(2)의 스로틀 밸브(3) 상류에서 흡기공기유량(Q)을 검출하는 에어플로미터(8), 크랭크 각도와 동시에 기관 회전 속도(N)를 검출할 수 있는 크랭크각 센서(9), 스로틀 밸브(3)의 개도(TVO)를 검출하는 스로틀 센서(10; 스로틀 밸브(3)의 전폐위치에서 ON이 되는 아이들 스위치를 포함한다), 기관(1)의 냉각수온(TW)을 검출하는 냉각수온 검출수단으로서의 수온 센서(11) 등이 설치되어 있다. 또한 기관(1)의 배기통로(6)의 삼원촉매(7) 상류측에 설치되어 기관(1)으로 공급되는 혼합기의 공연비와 밀접한 관계에 있는 배기 공연비의 리치린에 따라서 출력전압이 급변하는 특성을 가지는 O2센서(12), 차속(VSP)을 검출하는 차속센서(13)가 설치되어 있다. 또한 컨트롤 유닛(5)에는 기관이 시동하였는지 아닌지를 검출하기 위한 스타트 스위치의 ONOFF 신호가 기관 시동 검출수단으로서의 키 스위치(14)로부터 입력한다.
제3도에, 컨트롤 유닛(5)내의 마이크로 컴퓨터에 의한 연산처리에 의거하는 연료 분사량(Ti, 연료 분사 펄스폭)의 산출 루틴을 나타낸다. 또한 본 루틴이 연료 분사량 설정수단에 상당한다.
S1 에서는 에어플로미터(8)로부터의 신호에 근거하여 검출되는 흡입공기 유량(Q)과, 크랭크각 센서(9)로부터의 신호에 근거하여 검출되는 기관 회전 속도(N)로서, 다음 식에 따라서 기본 연료 분사량(TP)을 산출한다.
S2에서는 다음 식에 따라서 각종 보정계수(TFBYA)를 산출한다.
KMR은 공연비 보정계수, KTW는 수온 증량계수, KAS는 시동후 증량계수, KHOT는 고수온 증량계수이다. 여기에서, 본 실시형태에서는 상기 수온 증량계수(KTW)는 기관 시동성 개선을 위한 연료를 증량 설정하는 종레와 동일한 통상적인 플러스 증량계수(PKYW)와 촉매 조기 활성화를 위해 시동시에 공연비를 린화하는 연료를 감량설정하는 마이너스 증량계수(MKTW)를 가지고, 그 때의 운전상태에 따른 양자의 값에 근거하여 설정된다. 이 수온 증량계수(KTW)의 설정밥엉에 관해서는 후술한다.
S3에서는 다음 식에 따라서, 기본 연료 분사량을 각종 보정계수(TFBYA), 공연비 피드백 보정계수(), 공연비 학습 보정계수(K) 및 전압 보정계수분(TS)에 의해서 보정하고, 최종적인 연료 분사량(Ti)을 산출한다.
공연비 피드백 보정계수()는 O2센서(12)의 출력에 근거하여 주지의 비례적분 제어에 의해 설정된다. 즉, O2센서(12)의 출력전압과 슬라이스 레벨을 비교하여 리치린을 판정하고, 리치린의 반전시에는 공연비 피드백 보정계수()를 소정의 비례분(P) 증대시키고, 계속되는 린시에는 공연비 피드백 보정계수()를 시간 경과와 동시에 소정의 적분분(I)씩 증대시킨다(단, 1≪P). 그리고, 린리치의 반전시에는 공연비 피드백 보정계수()를 소정의 비례분(P) 감소시키고, 계속되는 리치시에는 공연비 피드백 보정계수()를 시간경과와 동시에 소정의 적분분(I)씩 감소시킨다. 단지, 이러한 공연비 피드백 제어는 피드백 제어조건이 성립하였을 때만, 행해지며, 촉매 활성화를 위한 제어를 행하는 기관 시동시등에서는=1.0에 클램프되어 공연비 피드백은 정지된다.
공연비 학습 보정계수(K)는 공연비 피드백 보정계수()를 기관부하를 대표하는 기본연료 분사량(TP)과 기관회전 속도(N)에 의해서 복수로 구분되는 운전 영역마다 학습한 값이다. 전압 보정분(TS)은 배터리 전압에 의한 연료 분사 밸브(4)의 작동이 지연되어 시간이 변화에 대응하기 위한 가산 보정치이다.
S4에서는 산출된 연료 분사량(Ti)에 상당하는 펄스폭의 분사펄스 신호를 기관회전에 동기한 소정의 타이핑으로 연료 분사 밸브(4)에 출력하여, 연료 분사가 실행된다.
다음에, 본 실시형태의 특징인 수온 증량계수(KTW)의 조작에 근거하는 목표 연공비의 설정조작의 개요를 제4도를 참조하면서 설명한다.
수온 증량계수(KTW)는 제4도에 도시한 바와 같이, 최종적으로는 다음 식에 따라서 산출된다.
여기에서, a는 종래의 시동시에서의 수온 증량계수와 같은 것으로, 플러스 증량계수(PKTW)이고, 다음 식에서 나타난다.
KTWTW는 증량분 기본치로, 시동시의 냉각수온(TW)의 값에 따라서 미리 기억시킨 테이블로부터 검색된다. 또한 KTWN은 상기 증량분 기본치(KTWTW)를 기관 회전 속도(N)에 따라서 보정하는 회전 보정율이고, 기관 회전 속도(N)의 값에 따라서 테이블로부터 검색된다. 증량분 기본치(MKTW)와 회전 보정율(MKTW)은 종래와 같은 설정이다. 또한 b는 린화를 위한 감량 보정분인 마이너스 증량 기본치(MKTW)이고, 시동시의 냉각수온에 따라서 테이블로부터 검색된다. 이 마이너스 증량 기본치(MKTW)는 여러 가지의 연료 증량 보정분이 들어가더라도 공연비가 리치로 되지 않도록 매칭시키고 있으며, 예를 들면=1.05(는 공기과잉율)가 되도록 설정한다.
또한, KMKTW는 최종적인 수온 증량계수(KTW)산출시의 마이너스 증량 기본치(MKTW)의 무게계수가 되는 감량 보정율이고, 0~1의 값을 잡아, KMKTW=0인 경우에는 수온 증량계수(KTW)가 KTW=a로 되어 종래와 같은 시동시 연료 증량이 행해지는 한편, KMKTW=1인 경우에는 KTW=b로 되어 촉매 활성화를 위해 공연비가 이론 공연비로부터 린화된다.
상기 감량 보정율(KMKTM)은 도 4에 나타낸 바와 같이 다음 식에 의해서 나타난다.
여기에서, c는 기관의 운전조건에 따라서 설정되는 조건 보정율로, 아이들 스위치가 ON인 경우이고, 또한 차속(VSP)이 4Km/h 미만(VSP4Km/h)또는 기관 회전 속도(N)가 미리 설정한 회전속도(NI), 미만(NNI=예를 들면 NI=1000rpm)일 때에는 조건 보정율(c)은 미리 설정한 아이들 보정율(IDLKTW#; 예를 들면 IDLKTW#=0.4)로 설정된다. 한편, 아이들 스위치가 ON인 경우에서도 상기의 2개의 조건이 모두 성립하지 않을 때, 혹은 아이들 스위치가 OFF인 경우에는 그 때의 기본연료 분사량(TP), 기관 회전 속도(N) 및 스로틀 개도(TVO)에 따라서 조건 보정율(c)이 설정된다. 즉, 기본연료 분사량(TP)에 따라서 테이블로부터 검색되는 TP보정율(TMKTTP), 기관 회전 속도(N)에 따라서 테이블로부터 검색되는 회전보정율(MKTW) 및 스로틀 개도(TVO)에 따라서 테이블로부터 검색되는 TVO 보정율(TMKTTV) 중에서 최소치를 선택하여 조건 보정율(c)로서 설정한다. 이들 3개의 운전상태에 근거하여 조건 보정율(c)의 값과 운전영역과의 관계는 예를 들면 제5도와 같이 설정되어 있어, 스로틀 개도(TVO)를 파라미터로 하여 중앙영역이 조건보정(c=1)이 영역에서 외측으로 될수록(스로틀 개도(TVO)가 커질수록)조건 보정율(c)은 작아지도록 설정되어 있다. 이와 같이 조건 보정율(c)를 설정함으로써, 연소상태가 안정하는 운전 영역에서 린제어 실행하도록 하여 시동시의 기관 안정성도 확보하도록 하고 있다. 또한 TP보정율, 회전보정율 및 TVO보정율을 2차원의 3개의 테이블을 사용하고 기억시키는 것으로 3차원 테이블에 의해 기억시키는 경우와 비교하여 프로그램 용량을 삭감할 수 있다고 하는 이점이 있다. 여기에서, 조건 보정율(c) 설정이 린화정도 보정수단의 기능에 상당한다.
또한 d는 기관 시동후에 린제어로 이행하는 경우라든지 린제어후에 리치제어로 이행하는 경우에, 상술한 수온증량의 산출식에 있어서의 마이너스 증량 기본치(MKTW)의 무게계수인 감량 보정율(KMKTW)을 서서히 변화시키기 위한 감량분 커트계수(KMKTTW)이다. 이 감량분 커트계수(KMKTTW)는 키 스위치(14)의 조작에 의해 스타트 스위치가 ON 혹은 기관비회전 중은 KMKTTW=0에 설정되어, 스타트 스위치가 OFF가 되어 기관이 회전하고 나서 소정 시간(T1; 예를 들면 T1=2sec)이 경과하여 린제어로 이행하면 미리 설정한 소정치(DMKTWS#)씩 서서히 KMKTTW=1이 될 때까지 증대되어 린화정도를 증대시킨다. 또한 기관 시동시의 냉각수온(TWINT)에 근거하여 설정되는 촉매 활성화 판정수온(TWD)에 검출 냉각수온(TW)이 도달하여 린제어로부터 리치방향으로의 공연비 제어로 이행하면, 시동 직후의 KMKTTW=0이 될 때까지 미리 설정한 소정치(DMKTWE#)씩 서서히 감소되어 공연비를 리치 방향으로 설정한다. 이것에 의해, 기관 시동시로부터 린제어로 이행하였을 때라든지, 린제어로부터 리치방향으로의 제어로 이행하였을 때에, 공연비를 원활하게 변화시킬 수 있다.
즉, 본 실시형태에서는 기관이 시동조작되면 그 때의 냉각수온에 근거하여 촉매 활성화 판정수온(TWD)이 설정된다. 그리고, 시동후 소정 시간(T1)이 경과할 때까지는 종래와 같은 시동시 증량이 행해진 후, 촉매 활성화를 위한 린제어로 이행하면, 플러스 증량계수치와 마이너스 증량계수치의 비율을 운전상태에 따른 보정을 가미하면서 수온 증량계수(KTW)를 변화시켜서 린화 정도를 높이면서 공연비를 린화하여 소정의 린상태까지 제어한다. 그 후, 검출냉각수온(TW)이 촉매 활성화 수온(TW)이 될 때까지는 공연비를 소정의 린상태로 유지하여, 촉매 활성화 판정수온(TWD)이 도달하면, 플러스 증량계수와 마이너스 증량계수치의 비율을 린제어 이행과는 반대로 서서히 바꿔 수온증량계수(KTW)의 값을 조작하여, 이론 공연비로 제어하도록 하고 있다.
제6도 및 제7도의 흐름도에 따라서 수온 증량계수(KTW)의 구체적인 산출 동작에 대하여 설명한다.
이 루틴은 10ms 마다 실행되는 것이다.
S11에서 키 스위치(14)의 조작으로부터 스타트 스위치가 ON 인지 OFF인지를 판정한다. 스타트 스위치가 ON(또는 기관 비회전중)일 때는 S12~S14에서, 스타트 스위치가 OFF한 후의 시간을 계측하는 카운터의 카운트치(STOFF)를 0에 초기 설정하고(S12), 이어서 감량분 커트계수(KMKTTW)를 KMKTTW=0에 초기 설정하며(S13), 수온 센서(11)에서 검출되는 냉각수온(TWINT)에 근거하여 미리 기억되어 있는 활성화 판정수온 테이블로부터 활성화 판정수온(TWD)을 검색한다(S14). 활성화 판정수온(TWD)의 설정은 예를 들면, 기관 시동시 냉각 수온(TWINT)이, TWINTf50이면 TWD=TWINT+20로 하여 TWINT50이면, TWD=70로 하도록 설정되어 있다. 한편, 스타트 스위치가 OFF가 되고 또한 기관이 회전하였을 때는 S15로 진행된다.
S15에서 상기 카운터의 카운트치(STOFF)를 본 루틴의 10회마다 1회 카운트업한다. 따라서, 카운트치(STOFF)는 0.1sec마다 카운트 업된다. S15가 타이머 수단에 상당한다.
S16에서는 냉각수온의 검출치(TW)와 활성화 판정수온(TWD)와의 비교를 행하고, TWTWD일 때는 S17로 진행하여, 카운트치(STOFF)와 미리 설정한 린화 한계시간(예를 들면 120sec)을 비교하여 STOFF,120이면 S18로 진행하고, 스타트 스위치가 OF로 되고난 후의 경과시간(카운트치 STOFF)가 미리 설정한 소정 시간(T1예를 들면 T1=2sec) 경과하였는지 아닌지를 판정한다. S18에서 STOFF, T1이라고 판정된 경우는 현시점에서는 KMKTTW=0이므로, 후술하는 S29에서 수온 증량의 감량분의 무게계수인 KMKTW가 KMKTW=0이고 S35에서 최종적인 수온증량(KTW)이, 플러스 증량계수(PKTW)와 동일하게 되고, 종래 동일의 시동시 증량치로서 산출된다. 한편, S18에서 STOFFgT1이라고 판정된 경우에는 린제어의 개시라고 판단하여 S19로 진핸항다. 이와 같이, 기관의 시동조작으로부터 소정 시간 경과한 후에 린제어로 이행시키도록 하였으므로, 시동성능 확보를 위해, 기관 시동시에서 연료증량을 위해 종래부터 설정되어 있는 각종 계수의 기본치의 매칠을 바꾸지 않고서 본 제어시스템을 받아들일 수 있다.
S19에서는 S14에서 초기 설정된 감량분 커트 계수(KMKTTW)에 미리 설정한 일정치(DMKTW#)를 가산한다.
S20에서는컨트롤 조건성립인지 아닌지를 판정하여,컨트롤 조건 불성립시는 S21로 진행하여, 아이들 스위치가 ON인지 OFF인지를 판정한다. 여기에서, 아이들 스위치가 ON이라고 판정되었을 때는 S22, S23에서, 차속(VSP) 및 기관 회전 속도(N)를 조사하여, VSP4Km/h 또는 NNI의 어느 한쪽의 조건이 성립하고 있으면, S24로 진행하여, 조건 보정율(c)을 미리 설정한 아이들 보정치(IDKTW#)에 세트한다.
한편, S21에서 아이들 스위치가 OFF라고 판정되었을 때는 S25~S28을 실행하여, 기본 연료 분사량(TP)과 기관 회전 속도(N)과 스로틀 개도(TVO)에 근거하여, TP보정률(TMKTTP), 회전 보정치(TMKTN) 및 TVO 보정율(TMKTTV)을 각각의 테이블에 의해 검색하고, 3개의 보정율 중의 최소치를 선택하여 조건보정치(c)로서 설정한다.
이어서 S29에서는 감량 보정율(KMKTW)을 조건보정율(c)과 감량분 커트계수(KMKTTW)로서 산출한다(KMKTW=cKMKTTW).
S30에서는 플러스 증량기본치(KTWTW)를 냉각수온에 근거하여 테이블 검색한다.
S31에서는 회전보정율(KTWN)을 테이블 검색한다.
S32에서는 S30과 S31에서 검색한 플러스 증량 기본치(KTWTW)와 회전보정치(KTWN)로서 플러스 증량계수(PKTW)를 산출한다(PKTW=KTWTWKTWN).
S33에서는 마이너스 증량 기본치(MKTW)를 냉각수온에 근거하여 테이블 검색한다.
s34에서는 플러스 증량계수(PKTM)와 마이너스 증량기본치(MKTW)의 차를 감산하여, 이 값을 PMKTW한다.
S35에서는 플러스증량계수(PKTW)에서, 상기 PMKTW(=PKTW 1MKTW)에 감량 보정율(KMKTW)을 승산한 값을 감산하여 최종적인 수온 증량계수(KMKTW)를 산출한다(KTW=PKTW-PMKTWKMKTW).
린제어가 개시된 후는 이 루틴이 1회 종료할 때마다(10ms) S19에서 감량분 커트계수(KMKTTW)를 일정치(DMKTWS#)씩 KMKTTW=1이 될 때까지 증대하여, 수온 증량 계수(KTW)의 마이너스분(연료감량분)을 증대시켜서 공연비를 린제어하여 삼원촉매의 활성화가 촉진된다.
그 후, S16에서 냉각수온(TW)이 활성화 판정수온(TWD)에 도달하였다(TWgTWm)고 판정되면, 삼원촉매(7)가 활성화하였다고 판단하여 S36으로 진행하여, 감량분 커트계수(KMKTTW)를 반대로 일정값(DMKTWE#) 감소시켜서 공연비의 리치방향으로의 제어가 개시된다. 상기의 경우도, 리치 방향으로의 제어가 개시된 후는 이 루틴이 1회 종료할 때마다(10ms) S36에서 감량분 커트계수(KMKTTW)가 일정값(DMKTWE#)씩 KMKTTW=0이 될 때까지 감소함에 따라, 수온 증량계수(KTW)의 마이너스분(연료 감량분)이 감소하여 공연비가 서서히 리치화된다.
제8도는 스타트 스위치가 ON 되고나서 공연비의 린제어를 거쳐서 공연비가 리치방향으로 제어될 때까지 감량분 커트계수(KMKTTW)의 값의 변화의 모양을 도시하고 있다.
또한, 냉각수온(TW)이, TWTWD로 되기 이전에, S17에서 STOFFg120이라고 판정된 경우에는 즉시 S36으로 진행하여, 감량분 커트계수(KMKTTW)를 일정치(DMKTWE#)씩 감소시켜서 공연비를 리치방향으로 제어한다. 이것은 통상의 사용상태에서는 120sec 이내에 냉각수온(TW)은 활성화 판정 수온(TW)에 도달하게 되며, 120sec 경과하더라도 TWTWD가 되지 않을 때에는 어떠한 고장이 존재한다고 생각되어, 즉시 린제어를 정지시켜서 리치방향으로 제어하도록 하고 있다. 이와 같이, 페일 세이프(fail safe) 기능으로서 S17의 판정동작을 마련하여, 시스템의 안전성을 향상시키는 동시에, 기관의 안정성을 확보하도록 하고 있다.
또한 S20에서,컨트롤 조건이 성립하고 있는 경우에는 수온 증량계수 KTW=0으로 하여 공연비의 피드백 제어가 실행된다.
상기와 같이 본 실시형태에 따르면 기관 시동시의 냉각수온에 의거하여 촉매 활성화 수온을 추정하여, 냉각수온이 추정수온에 도달하였을 때에 촉매 활성화라고 판단하여 촉매 활성화를 위한 공연비 린제어를 정지시키므로, 기관 시동시의 환경 상황에 따라서 촉매 조기 활성화를 위한 린제어를 적정 시간만큼 실행하게 된다. 따라서, 촉매 조기 활성화를 도모할 수 있는 동시에, 시동시의 기관 안정성도 확보할 수 있다.
상술한 바와같이 제1항의 발명에 의하면, 기관 시동시의 냉각수온에 근거하여 촉매 활성화 수온을 추정하고, 추정수온에 도달할 때까지 린제어를 행하는 구성으로 함으로써, 촉매의 조기 활성화 및 기관 안정성의 양립을 도모할 수 있다.
제2항의 발명에 따르면, 기관의 운전상태에 따라서 공연비의 린화정도를 보정함으로써, 기관 운전상태에 적당한 린제어를 실행할 수 있다.
제3항의 발명에 따르면, 기관이 시동하고나서 소정 시간 경과후에 린제어를 개시하므로, 종래 기관의 시동성을 확보하기 위해서 설정되어 있는 각종 보정치의 매칭을 변경하지 않고서 촉매 활성화를 위한 제어를 받아들일 수 있다.
제4항의 발명에 따르면, 린제어로의 이행시 및 린으로부터 리치의 이행시에 공연비의 변화를 원활하게 할 수 있다.
제6항의 발명에 따르면 린제어의 한계시간을 미리 설정하여, 이 설정시간 경과후는 냉각수온에 관계없이 즉시 공연비를 리치방향으로 제어하기 때문에, 어떠한 이상 발생에 의해 촉매 활성후 린제어가 계속되는 것을 방지할 수 있고, 본 시스템의 안전성을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 기관의 배기 통로에 설치한 배기 정화 촉매와, 기관의 시동을 검출하는 기관 시동 검출 수단과, 기관 냉각수온을 검출하는 냉각수온 검출 수단과, 기관 시동 검출시에 검출한 기관 냉각수온에 근거하여 상기 촉매가 활성화할 때의 냉각수온을 추정하는 활성화 판정 수온 설정 수단과, 기관 냉각수온이 상기 활성화 판정 수온이 될 때까지는 기관으로 공급되는 혼합기의 공연비를 이론 공연비로부터 린(Lean)화하고, 상기 활성화 판정 수온에 도달한 이후에는 린화된 공연비를 리치(rich)화 하는 공연비 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공연비 제어 수단은 기관의 운정 상태를 검출하는 수단에서 검출한 기관 운전 상태에 따라서 린화 정도를 보정하는 린화 정도 보정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기관의 시동 직후로부터의 경과 시간을 계측하는 타이머 수단을 설치하고, 상기 공연비 제어 수단은 상기 타이머 수단의 계측 시간이 미리 설정한 소정 시간을 경화화였을 때에 공연비의 상기 린화를 개시하도록 구성된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공연비 제어 수단은 린화 제어로 이행하였을 때, 공연비를 서서히 린화하고, 리치화 제어로 이행하였을 때, 공연비를 서서히 리치 방향으로 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공연비 제어 수단은 기관 회전 속도와 기관 부하에 근거하여 설정되는 기본 연료 분사량을 기관 냉각수 온도에 근거하여 설정되는 수온 증량계수를 포함하는 기관 운전 상태에 따른 각종의 보정계수로서 보정하여 실제의 연료 분사량을 설정하는 연료 분사량 설정 수단을 구비하며, 상기 수은 증량계수의 계수값을 조작하여 공연비를 린화하도록 구성된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공연비 제어 수단은 린화 제어중에 기관의 시동후부터의 경과시간이 미리 설정된 린화 한계 시간에 도달하였을 때는 기관 냉각수 온도에 관계없이 공연비를 리치 방향으로 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 내연 기관의 장치.
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