KR100284523B1 - 통내 분사형 불꽃 점화식 내연엔진의 제어장치 - Google Patents

통내 분사형 불꽃 점화식 내연엔진의 제어장치 Download PDF

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Abstract

통내 분사형 불꽃 점화식 내연엔진의 제어장치는, 압축행정중에 연료를 분사하여 층상 연소를 행하게하는 압축행정 분사모드 제어와, 흡기 행정중에 연료를 분사하여 균일 혼합연소를 행하게 하는 흡기행정 분사모드 제어와의 사이에서 제어모드를 엔진 운전상태에 따라서 변환한다. 프레미엄 가솔린에 비교하여 옥탄가가 낮은 레귤러 가솔린을 사용하는 경우, 스로틀 밸브 개방도(θth)에 따라서 설정되는 목표 평균 유효압(Pe)을, 모드 변환전후에있어서의 엔진 출력변화를 보상하도록 옥탄가 보정하며, 이것에 의해 모드 변환시의 토오크 쇽크를 방지한다.

Description

통내 분사형 불꽃 점화식 내연엔진의 제어장치
최근, 차량에 탑재되는 불꽃 점화식 내연기관에 있어서, 유해 배출가스 성분의 저감이나 연비의 향상 등을 도모하기 위해, 종래의 흡기관 분사형에 대신하여 연소에 직접연료를 분사하는 통내 분사형인 가솔린 엔진이 여러종류 제안되어 있다.
통내 분사형의 가솔린 엔진에서는 예를들면, 연료 분사밸브로부터 피스톤 꼭데기부(top part)에 설치된 공극(cavity)내에 연료를 분사하는 것으로서, 점화시점에 있어서 점화 플러그의 주위에 이론 공연비에 가까운 공연비의 혼합기를 생성시키고 있다. 이것에 의해 전체로 희박한 공연비에서도 착화가 가능하게 되며, CO나 HC의 배출량이 감소됨과 동시에 아이들 운전시나 저부하 주행시의 연비를 큰폭으로 향상시킬 수 있다.
또한, 이와같은 가솔린 엔진에서는 엔진의 운전상태, 즉 엔진 부하에 따라서 압축행정 분사모드와 흡기행정 분사모드와의 사이에서 분사모드를 변환하도록 하고 있다. 즉, 저부하 운전시에는, 주로 압축행정중에 연료를 분사하는 압축행정 분사모드를 선택하며, 이것에 의해 점화 플러그의 주위나 공극내에 국소적으로 이론 공연비에 가까운 혼합기를 형성시키며, 전체로서 희박한 공연비에서도 양호한 층상연소가 가능하도록 하고 있다(이 분사모드를 압축 린모드라고 칭함). 압축행정 분사모드에서는, 전체 공연비를 크게(예를들면, 공연비 40으로)설정하여도 엔진 운전이 가능하기 때문에 신 공기 흡입 공기량이나 배기가스 환류량(EGR량)을 다량으로 통내에 공급할 수 있으며, 이것에 의해 펌핑(손실)로스를 저감시켜서 연비를 현저하게 개선할 수 있다. 이 때문에 압축행정 분사모드에서의 엔진 운정영역을 극력 넓혀서 연비의 개선을 도모하는 것이 바람직하다.
한편, 중고 부하운전시에는 주로 흡기행정중에 연료를 분사하는 흡기행정 분사모드를 선택하며, 이것에 의해 연소실내에 균일한 공연비의 혼합기를 형성시키며, 흡기관 분사형 가솔린 엔진의 경우와 동일하게 다량의 연료를 연소시켜서 가속시나 고속 주행시에 요구되는 출력을 확보하도록 하고 있다(공연비를 이론 공연비 근방으로 제어하는 경우, 이 분사모드를 스토이키오 피드백(S-FB)모드라고 한다. 이론 공연비보다도 연료 희박측의 공연비(예를들면, 22정도로 제어하는 경우에는 이 분사모드를 흡기 린모드라도 칭한다).
그렇지만, 흡기관 분사형 가솔린 엔진에서는, 엔진에 공급되는 혼합기의 가열 공기비 영역(희박연소 영역)이 좁기 때문에, 체적효율(Ev)이 일정하다면, 가연 공연비 영역 전체에서 거의 일정한 출력 토오크가 얻어진다. 즉, 엔진출력 토오크는 체적효율(Ev)로부터 거의 하나로 정해진다. 이 때문에 흡기관 분사형의 가솔린 엔진에서는, 예를들어 에어플로우 센서 출력으로부터 얻어지는 체적효율(Ev)에 근거하여 목표 공연비나 목표 점화시기 등의 엔진 제어 파라미터값(치)을 설정하며, 이 제어 파라미터값에 근거하여 엔진의 작동을 제어하고 있다.
한편, 통내 분사 가솔린 엔진의 압축행정 분사모드 제어에서는, 상술한대로 연료를 피스톤 꼭데기부의 공극내에 분사하며, 전체로서 층상린 연소를 행하도록 되어 있기 때문에 점화 플러그의 주위에만 가연 혼합기가 존재하면 정상 연소가 가능하다. 바꾸어말하면, 흡기관 분사형 가솔린 엔진과 비교하여 전체 공연비로보아 통내 분사 엔진에서의 가연 공연비 범위는 현저하게 넓다. 즉, 통내 분사 가솔린 엔진의 압축행정 분사모드 제어에서는, 린측 가연한계의 초 희박 공연비(예를들면 공연비 50)로부터 리치측 가연한계의 공연비(예를들면 공연비 20)까지의 넓은 공연비 범위에서 엔진운전이 가능하게 된다. 이 때문에 체적효율의 값이 동일하여도 목표 공연비가 다르면, 엔진출력 토오크가 크게 달라지게 된다. 그리고, 엔진 출력토오크는 연료 공급량에 거의 비례하여 변화한다. 이것은, 통내 분사 가솔린엔진의 압축행정 분사모드에 있어서의 목표 공연비나 목표 점화시기 등의 엔진 제어 파라미터값의 설정을 체적효율(Ev)에 근거하여 적정하게 행하는 것이 곤란하다는 것을 의미하고 있다.
이와같은 사정으로부터 통내 분사 가솔린 엔진의 압축행정 분사모드 제어에 있어서의 목표 공연비나 목표 점화 시기 등의 엔진제어 파라미터값의 설정이나, 압축행정 분사모드와 흡기행정 분사모드사이의 모드 변환판정의 경우에 엔진출력을 대표하는 파라미터로서 체적효율(Ev)에 대신하여 통내 유효압(Pe)을 사용하는 것이 본 출원인에 의해 제안되어 있다. 보다 상세하게는 엑셀레이터(이하 엑셀이라함)개방도(스로틀 개방도)과 엔진 회전수로부터 운전자가 원하는 엔진출력과 상관하는 목표 통내 유효압(부하치)(Pe)을 구하며, 이 목표치(Pe)에 근거하여 연료 공급량(목표 공연비)이나 점화 시기 등을 설정하고 있다.
또한, 불꽃 점화식의 엔진에서는 점화 시기가 엔진출력이나 연비 등을 결정하는 중효한 인자로 된다. 또한, 동일조건으로 혼합기를 연소시키는 경우, 최대 토오크를 발생하는 최적 점화시기 MBT(Minimum spark advance for Best Torque)가 하나로 정해진다. 그리고, 점화시기가 이 최적 점화 시기로부터 어드번스(advance 진각)측 혹은 리타드(retard; 지각)측으로 벗어나면, 연소압력의 유효이용이 도모되지 않으며, 출력도 연비도 저하된다. 또한, 옥탄가가 낮은 연료를 사용하는 경우, 노크의 발생 등을 방지하기 위해 일반적으로는 최적 점화시기(MBT)보다도 점화시기를 지연하지 않으면 않된다. 그래서, 노크센서 등을 이용하여 노크 발생빈도를 감시하며 노크발생 빈도가 적은 사이는 가능한한 MBT에 가까운 시기로 점화시켜서 출력이나 연비의 저하를 방지하도록 하고 있다.
통내 분사형 불꽃 점화식 가솔린 엔진에 있어서, 분사모드 변화에 따른 쇽크의 발생을 방지하는 것이 요망되며, 또한, 모드 변환시의 엔진제어를 용이하게 행하는 것이 요망된다. 이와같은 관점에서 모드 변환시의 엔진 제어를 이하와같은 방법으로 행하는 것이 본 출원인에 의해 제안되어 있다.
도 1은, 압축 린모드, 흡기 린모드 및 S-FB모드의 각각에 있어서의 통내 분사 가솔린 엔진의 출력 토오크(T)를 점화시기(SA)의 함수로서 나타낸다.
도 1에 있어서, 1점 쇄선으로 나타내는 곡선(I), 파선으로 나타내는 곡선(II) 및 실선으로 나타내는 곡선(III)은, 압축 린모드, 흡기 린모드 및 S-FB모드에서의 엔진특성을 각각 나타낸다. 이것들의 특성곡선(I, II,III)은, 각각의 분사모드에 있어서 엔진을 동일조건하(공연비 등의 엔진제어 파라미터값(치)이나 대기밀도 등의 환경 파라미터치가 일정)로 시험운전하여 얻은 데이터에 의거하여 작성한 것이다. 또한, 도 1중 ●표시(A점, B점 및 C점)은 프레미엄 가솔린을 사용한 경우에 값(XPe)의 평균유효압에 대응하는 토오크가 얻어지는 점화시기를 나타내며, △표시(A1점, B1점 및 C1점)는, 레귤러 가솔린을 사용한 경우에 노킹을 초래하는 일없이 최대 토오크가 얻어지는 점화시기를 나타내고 있다.
압축 린모드에 따른 특성곡선(I)위의 A점(엄밀하게는 A점으로부터 내려진 직선(도시생략)과 횡축과의 교점)은, 압축 린모드와 다른 모드와의 사이에서 모드 변환시에 변환 판별치(XPe)에 동등하게 평균 유효압에 대응하는 토오크가 얻어지는 점화시기를 나타내고 있으며, 이 점화시기(A점)는 최적 점화시기(MBT)에 거의 동등하다. 압축 린모드에서는, 도 1로부터 알수있듯이 레귤러 가솔린을 사용한 경우에 평균 유효압(XPe)에 대응하는 토오크가 얻어지는 점화시기(A1점)는, 프레미엄 가솔린을 사용한 경우에서으 동일한 점화시기(A점)에 거의 동일하다. A1점에 대응하는 점화시기는 A점의 것보다도 약간 지각측의 값을 취한다. 이것은, 통내 분사 가솔린엔진의 압축 린모드에서는 혼합기가 피스톤의 공극에 따라서 층형상으로 유동되면서 연소되기 때문에 연소 가스가 공극벽면등에서 냉각되며, 다른 분사모드에 비교하여 레귤러 가솔린 사용시에 노킹이 발생되기 어려운 것을 의미한다.
마찬가지로, 흡기 린모드 및 S-FB모드에 따른 특성곡선(II 및 III)위의 점 B 및 점 C는, 프레미엄 가솔린을 사용한 경우에, 모드 변환시에 판별값(XPe)에 동등하게 평균 유효압에 대응하는 토오크가 얻어지는 점화시기를 나타내고 있다.
프레미엄 가솔린을 사용하는 경우, 압축 린모드로부터 S-FB모드로 이행을, 목표부하(Pe)가 변환 판별치(XPe)에 도달한 시점에서 행함과 동시에 이 모드 변환시에, 압축 린모드에 따른 특성곡선(I)위의 A점에 대응하는 엔진 운전조건(점화시기, 공연비(연료량)등)으로부터 S-FB모드에 따른 곡선(III)위의 C점에 대응하는 엔진 운전조건으로 이행되어지면, 모드 변환전후에서 발생 토오크를 평균 유효압(XPe)에 대응하는 일정값(치)으로 유지할 수 있으며, 변환쇽크를 발생하는일 없이 분사모드를 변환할 수 있다.
그러나, 통내 분사 가솔린 엔진에서 사용하는 연료의 성상에 의해서는, 압축 행정 분사모드와 흡기행정 분사모드와의 사이에서의 모드 변환시에 문제가 발행하는 일이 있다.
예를들면, 프레미엄 가솔린 보다도 옥탄가가 낮은 레귤러 가솔린의 사용시에 이하의 문제가 발생한다. 레귤러 가솔린 사용시, 흡기 린모드 및 S-FB모드에서 노킹이 발생하지 않는 최량의 점화시기는 각각 B1점, C1점으로 나타낸다. 그래서 레귤러 가솔린을 사용하는 경우, 압축 린모드로부터 흡기 린모드 또는 S-FB모드로 분사모드를 변환하는 경우, 노킹 발생을 회피하는 데에는, 전화시기를 B1점 또는 C1점으로 조절할 필요가 있다. 그러나, 레귤러 가솔린 사용시에 프레미엄 가솔린을 사용하는 경우와 동일하게 점화시기 이외의 엔진운전 조건(공연비 조건등)을 모드 변환전후에서 일정하게 유지하며, 압축 린모드로부터 S-FB모드로 이행시키면, 엔진출력 토오크는 도 1에 있어서 A1점으로부터 C1점으로 변화하며, 따라서 ΔTa의 토오크 단차가 발생된다. 동일하게, 흡기 린모드로부터 S-FB모드로 이행하는 경우에는 ΔTb의 토오크 단차가 발생되어 버린다. 분사모드 이행시에 이와같은 토오크 단차가 발생하면 운전자에 감속감이나 가속감을 주게되어 운전성을 현정하게 악화시켜 버린다.
이하, 도 2를 참조하여 상술한 토오크 단차가 발생하는 이유를 설명한다. 도 2는 엔진 회전수를 일정하게 유지하면서 스로틀 개방도(θth)를 증대방향으로 변화시킨 경우에서의 발생 토오크(T)(평균 유효압 Pe)를 스로틀 개방도(θth) 의 함수로서 나타낸 엔진 작동도이다. 도 2중, 실선은 프레미엄 가솔린 사용시의 작동시를 나타내며, 파선은 레귤러 가솔린 사용시의 작동선을 나타내고 있다.
프레미엄 가솔린이 사용되고 있는 경우, 스로틀 개방도(θth)가 값(치) 0으로부터 θ1까지의 범위내로 들어가는 엔진부하에서 엔진이 운전되고 있는 사이, 압축 린모드가 선택된다. 그리고, 스로틀 개방도(θth)가 θ1을 윗돌아 목표 부하(Pe)가 변환판별값(XPe)에 도달하면(도 2의 A점), 엔진 운전영역은 압축린 영역으로부터 S-FB영역으로 이행되며, 분사모드는 압축린 모드로부터 S-FB모드로 변환되어 진다. 도 2에 실선으로 나타내듯이 엔진출력 토오크는 모드 변환전후에서 평균 유효압(XPe)에 대응하는 값(A점 및 A1점)을 취하며, 따라서, 모드 변환시에 토오크차를 발생하지 않는다.
레귤러 가솔린이 사용되는 경우에 있어서도, 스로틀 개방도(θth)가 값 0에서 θ1까지의 범위내에 있는 사이는, 프레미엄 가솔린 사용시와 동일한 엔진제어 파라미터값을 이용하여 압축린 모드에서의 엔진운전 제어가 행해진다. 그 이유는, 압축린 모드에서는, 프레미엄 가솔린 사용시와 동일한 엔진 운전제어를 행해도 노크가 발생하지 않게된다.
그러나, S-FB영역 또는 흡기린 영역에서는, 프레미엄 가솔린 사용시와 다르며, 노킹 발생을 회피하기 위해 점화시기를 리타드 시킬 필요가 있다. 이 때문에 도 2에 있어서, 목표부하(Pe)가 변환 판별치(XPe)에 도달하여 압축 린모드에서 S-FB모드로의 변환이 행해질 때, 점화시기는 도 2의 A1점에서 C1점으로 변환되며, 또한, 엔진출력 토오크는 A1점에서 C1점으로 급변하여 토오크 단차(ΔTa)가 발생된다. 이와같이, 레귤러 가솔린을 사용하는 경우, 프레미엄 가솔린 사용시와 다르며, 모드 변환후의 S-FB모드에서의 발생 토오크는, 모드 변환전의 압축 린모드에서의 발생 토오크에 비교하여 노크 회피의 점화 리타드(retard) 분만큼 감소하며, 모드 변환시에 쇽크가 발생된다.
또한, 엔진의 개체차(제품 불균형)나 경시변화에 의해 노킹의 발생상태가 다른 것을 고려한 점화시기 제어가 알려져 있다. 예를들면, 일본 특허 공개소 59-10862호 공보나 일본 특허 공개소 61-157760호 공보에는, 노크센서 출력에 근거하여 점화 리타드제어에 이용된 제어 데이터 등을 누적평가하여 노크 학습치를 구하며, 이 노크 학습치에 근거하여 점화시기를 제어하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 기술을 분사모드 변환형 통내분사 내연기관에 적용한 경우에도, 연료 성상에 따른 상술한 점화 시기 설정을 행하는 경우와 동일하며, 분사모드(엔진제어 모드)의 변환시에 쇽크가 발생한다는 불합리함이 생기는 일도 있다.
본 발명은, 통내 분사형 불꽃 점화식 내연엔진을 제어하는 제어장치에 관한 것으로서, 특히, 엔진에 공급되는 연료의 성상등의 노킹발생에 관여하는 파라미터의 값에 변화가 발생한 경우의 운전성이나 연비의 악화를 방지하도록한 제어장치에 관한 것이다.
도 1은 통내 분사 가솔린 엔진의 제어모드 변환시의 각 모드의 점화시기와 발생토오크와의 관계를 나타내는 그래프.
도 2는 사용하는 연료의 성상의 상이에 의해 제어모드 변환시에 발생하는 불합리를 설명하기 위한 토오크와 스로틀 개방도와의 관계를 나타내는 작동 특성도.
도 3은 본 발명에 따른 제어모드 변환시의 각 모드의 점화시기와 발생토오크와의 관계를 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 토오크와 스로틀 개방도와의 관계를 나타내는 작동 특성도.
도 5는 본 발명에 따른 별도 형태의 토오크와 스로틀 개방도와의 관계를 나타내는 작동 특성도.
도 6은 본 발명에 따른 엔진 제어장치의 개략 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 통내분사 가솔린 엔진의 종단면도.
도 8은 엔진통내 평균유효압(Pe)과 엔진 회전수(Ne)에 따라서 규정되며, 압축행정 분사린 운전영역, 흡기행정 분사린 운전영역, 동 스토이키오 피드백 운전영역 등을 나타내는 엔진제어 모드맵.
도 9는 본 발명에 따른 통내 분사형 불꽃식 내연엔진의 압축행정 분사모드에 있어서의 연료 분사형태를 나타내는 설명도.
도 10은 본 발명에 따른 통내 분사형 불꽃 점화식 내연엔진의 흡기행정 분사모드에 있어서의 연료 분사 형태를 나타내는 설명도.
도 11은 목표 평균 유효압(Pe), 목표 공연비(AF), 연료 분사 종료기간(T end), 점화시기(Tig), EGR밸브(45)의 밸브 개방도(Legr) 등의 엔진제어 파라미터치를 산출하며, 산출된 엔진제어 파라미터값에 근거하여 엔진을 제어하는 수순을 나타내는 크랭크 기입 루틴의 흐름도의 일부.
도 12는 도 11의 흐름도에 계속되며, 크랭크 기입루틴의 흐름도의 잔존부.
도 13은 도 12의 흐름도에 계속되며, 크랭크 기입루틴의 흐름도의 잔존부.
도 14는 스로틀 밸브(28)의 밸브 개방도(θth)와 엔진 회전수(Ne)에 따라서 산출되는 목표 평균 유효압(PcB)의 산출맵의 개략구성을 설명하기 위한 설명도.
도 15는 흡기압력을 파라미터로서 분사시기와 점화시기에 의해 안정연소가 얻어지는 영역을 나타내는 분사시기. 점화시기 작동맵.
도 16은 통내 유효압을 일정하게한 경우의 도 15와 동일한 분사시기. 점화시기 작동맵.
도 17은 스로틀 개방도, 목표 부하(Pe'), 엔진 회전수(Ne)등으로부터 레귤러 차값(dP0)을 구하는 수순을 설명하기 위한 라인도.
도 18은 본 발명의 제 2실시예에 의한 제어장치에 있어서 실행되는 엔진제어 루틴의 일부를 나타내는 흐름도.
도 19는 본 발명의 제 3실시예에 의한 제어장치에 있어서 실행되는 엔진제어 루틴의 일부를 나타내는 흐름도.
(발명의 개시)
본 발명의 목적은, 엔진 제어모드의 변환시에 있어서의 토오크 쇽크를 방지 또는 저감하며, 또한, 연비의 악화를 방지하도록 한 통내 분사형 불꽃 점화식 내연엔진의 제어장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의하면, 연소실에 연료를 직접 분사하는 연료 분사밸브를 갖은 통내 분사형 불꽃 점화식 내연엔진에 장비되며, 상기 엔진의 운전상태에 따라서 주로 압축행정중에 연료를 분사하여 층상연소를 행하게 하는 압축행정 분사모드 제어와, 주로 흡기행정중에 연료를 분사하여 균일 혼합연소를 행하게하는 흡기행정 분사모드 제어와의 사이에서 제어모드를 변환하는 제어장치가 제공된다.
본 발명의 제어장치는, 적어도 운전자의 조작에 근거하여 엑셀 개방도 정보에 따라서 목표 부하치를 설정하는 목표 부하 설정수단과, 적어도 상기 목표 부하치에 근거하여 상기 압축행정 분사모드 제어와 상기 흡입 행정 분사 모드제어와의 사이에서 모드 변환을 행하는 모드 변환수단과, 상기 내연엔진에 공급되는 연료의 성상 또는 상기 내연엔진에 고유의 노킹 발생정도에 관련되는 상태 파라미터의 값을 검출하는 파라미터 검출수단과, 상기 목표 부하값에 근거하여 엔진 출력 제어용 파라미터의 값을 설정하는 엔진 출력제어용 파라미터 설정수단과, 상기 모드 변환에 대하여 상기 상태파라미터의 상기 검출값에 근거하여 보정을 가하며, 상기 모드변환의 전후에 있어서의 엔진출력 변화를 보상하는 변환보정 수단을 구비한다.
본 발명에 의하면, 압축행정 분사모드 제어와 흡기행정 분사모드 제어와의 사이에서의 모드 변환의 경우에, 연료 성상이나 엔진에서의 노킹 발생정도에 관련하는 상태 파라미터의 값에 따라서 모드 변환에 관련한 보정이 행해지며, 모드 변환전후에서의 엔진 출력변화가 보상된다. 이 결과, 사용연료를 연료 성상이 다른 것으로 변환하거나, 혹은 엔진의 고체차나 경년 변화에 기인하여 노킹 발생정도가 변화된 경우에도 모드 변환시의 쇽크의 발생을 방지 또는 저감할 수 있다.
또한, 엔진 출력 제어용 파라미터는, 전형적으로는 점화시기이지만, 공연비, 압축비, 과급압등이라도 좋다.
본 발명에 있어서, 바람직하게는, 상기 모드 변환수단은, 상기 목표 부하값과 예정된 판별값을 비교하여 비교결과에 따라서 상기 모드 변환을 실행한다.
상기 변환보정수단은, 상기 목표 부하값, 상기 판별값 및 상기 압축행정 분사모드 제어시의 상기 엔진제어 파라미터값중 적어도 하나를 보정한다.
상기의 바람직한 제어장치에 의하면, 모드 변환의 경우에, 목표 부하치, 판별치 및 압축행정 분사모드 제어에 이용되는 엔진제어 파라미터값(예를들면 연료 분사량)의 하나 이상에 대하여 보정을 가하는 것에 의해 모드 변환전후에 있어서의 엔진 출력변호를 확실하게 제어할 수 있다.
모드 변환시의 보정에 관련하여 목표 부하치, 판별치 및 엔진 제어 파라미터값중에서 적절한 1개 이상을 보정대상으로서 선택하는 것에 의해 소요의 쇽크 저감효과가 얻어질 수 있으며, 또한, 보정실시에 필요한 제어내용의 간소화를 도모한다.
보정대상으로서 엔진제어 파라미터값을 선택하는 경우, 엔진제어 파라미터값이 상태 파라미터값에 근거하여 직접적으로 보정된다. 이 경우, 모드 변환전의 제어모드에서의 발생 토오크를 모드 변환후의 제어보드에서의 발생토오크로 향하여 변화시킬 수 있으며, 이것에 의해 모드 변환전후에서의 발생 토오크를 일치시킬 수 있다.
보정 대상으로서 목표 부하치가 선택된 경우, 엔진제어 파라미터값은 간접적으로 보정되며, 모드 변환시의 쇽크 저감효과가 얻어진다.
본 발명에 있어서, 바람직하게는, 상기 변환보정수단은, 상기 목표 부하치를 보정한다. 상기 엔진출력 제어용 파라미터 설정수단은, 상기 보정된 목표 부하치에 근거하여 상기 압축행정 분사모드 제어시의 엔진출력 제어용 파라미터값을 설정한다. 상기 모드 변환수단은, 상기 보정된 목표 부하치와 상기 판별치와의 비교 결과에 근거하여 상기 모드 변환을 실행한다.
상기의 바람직한 제어장치에 의하면, 모드 변환시의 보정대상으로서 목표 부하치가 선택되며, 엔진제어 파라미터값이 간접적으로 보정된다. 즉, 모드 변환전후에서의 발생 토오크가 상호 일치하도록 목표 부하값이 상태 파라미터값으로 보정되며, 이미 보정된 목표 부하치에 근거하여 압축행정 분사모드시의 엔진 제어 파라미터값이 설정된다. 이결과, 압축행정 분사모드 제어중의 발생토오크를 모드 변환시에는 흡기행정 분사모드 제어에서의 발생토오크와 일치시킬 수 있으며, 변환쇽크의 발생을 방지할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 모드 변환 전후에서 발생토오크를 합치시키기 위한 2개의 방법을 레귤러 가솔린을 사용하는 경우에서의 압축린 모드에서 S-FB모드로의 변환을 예로서 설명한다.
첫 번째의 방법은, 모드 변환시점에서의 발생 토오크를 도 3 및 도 4중의 C1점으로 나타내는 값(평균유효압 Pec1)에 억제하는 것을 기도하고 있다. 이 때문에 압축행정 분사모드 제어에서는, 프레미엄 가솔린의 옥탄가(연료 성상)와 레귤러 가솔린의 그것과의 상이를 보정하기 위한 옥탄가 보정치(상태 파라미터값)에 근거하여 목표 평균유효압값(목표 부하치)이 옥탄가 보정된다. 그리고, 발생 토오크가 모드 변환시에서의 발생토오크(Pecl)로 향해서 서서히 변화되도록 옥탄가 보정된 목표 평균유효압값에 근거하여 발생토오크가 제어된다. 옥탄가 보정의 결과, 목표 평균유효압값(Pe)(발생 토오크)은, 도 4에 실선으로 나타내는 곡선상의 값으로부터 도 4에 파선으로 나타내는 곡선상의 값으로 감소된다. 또한, 압축 린모드에 따른 토오크. 점화시기 특성은, 도 3에 파선으로 나타내는 곡선(I)에서 곡선(I')로 변화된다. 그리고, 보정되어 있지않은 목표 평균 유효압(Pe)(도 3의 곡선(I) 및 도 4의 실선 곡선에 대응)이 변환판별값(XPe)에 도달한 시점(도 3 및 도 4의 A점)으로 압축 린 모드 에서 S-FB모드로의 변환이 행해진다. 모드 변환시점에서의 발생토오크 및 점화시기는, 도 3 및 도 4의 A1점으로 나타낸다.
두 번째의 방법은, 압축 린모드 제어중, 옥탄가 보정된 목표 평균 유효압에 근거하여 발생토오크를 제어하는 점으로 첫 번째의 방법과 공통되어 있다. 그 한편으로, 보정되어 있지않은 목표 평균유효압(Pe)에 근거하여 모드 변환판별을 행하는 첫 번째의 방법과 다르며, 두 번째의 방법에서는, 옥탄가 보정된 목표 평균 유효압에 근거하여 모드 변환 판별을 행하며, 보정을 마친 목표 평균유효압이 판별값(XPe)에 도달한 때에 모드 변환을 행한다. 즉, 스로틀 개방도(θ1)로의 도달시점에서 모드를 변환하는 첫 번째의 방법에 비교하여 두 번째의 방법에서는 스로틀 개방도 θth가 값 θ2로 될 때까지 모드 변환이 지연된다. 그리고, 압축 린 모드에 있어서, 발생 토오크가 변환 판별값(XPe)에 동등하게 목표 평균 유효압에 대응하는 토오크값까지 증대한때에 S-FB모드로 변환된다(도 5참조). 이 모드 변환직후에서의 S-FB모드에 따른 토오크. 점화시기 특성을 도 3에 실선의 곡선(III')으로 나타낸다.
상태 파라미터값으로 보정된 목표 부하치와 판별치와의 비교 결과에 근거하여 제어모드를 변환하는 것에 의해 모드 변환시점을 지연되도록한 상기의 바람직한 제어장치에 의하면, 연비특성이 우수한 압축행정 분사모드에서의 엔진운전이 행해진다.
본 발명에 있어서, 바람직하게는, 상기 변환 보정수단은, 상기 목표 부하치 및 상기 판별치를 보정한다. 상기 엔진 출력 제어용 파라미터 설정수단은, 상기 보정된 목표 부하치에 근거하여 상기 압축행정 분사모드 제어시의 엔진 출력 제어용 파라미터를 설정한다. 상기 모드 변환수단은, 상기 보정된 목표 부하치와 상기 보정된 판별치와의 비교결과에 근거하여 상기 모드변환을 실행한다.
상기의 바람직한 제어장치에 의하면, 판별치를 상태 파라미터값에 따라서 보정하는 것에 의해, 압축행정 분사모드에서의 제어영역을 넓힐 수 있으며, 연비의 개선이 보다 한층 도모된다.
본 발명에 있어서, 바람직하게는, 상기 변환 보정수단은, 상기 목표 부하치를 보정한다. 상기 엔진출력 제어용 파라미터 설정수단은, 상기 보정된 목표 부하치에 근거하여 상기 압축행정 분사모드 제어시의 엔진출력 제어용 파라미터값을 설정한다. 상기 모드 변환수단은, 보정전의 목표 부하치와 상기 판별치와의 비교결과에 근거하여 상기 모드변환을 실행한다.
상기의 바람직한 제어장치에 의하면, 엔진제어 파라미터값은, 상태 파라미터값에 따라서, 보정된 목표 부하치에 근거하여 설정되는 한편으로서, 모드 변환판별은, 보정하지 않는 목표 부하치에 근거하여 행해진다. 이 경우, 도 3 및 도 5를 참조하여 살술하듯이 모드 변환시점이 지연되어 압축행정 분사모드 제어영역이 실질적으로 확장되며, 이것에 의해 연비를 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 각종 바람직한 형태에 관하여 설명한다.
상술하듯이, 상태 파라미터값으로 보정한 목표 부하치에 근거하여 압축행정 분사모드 제어시의 발생 토오크를 모드 변환시의 발생 토오크로 향해서 가변제어되는 것은, 모드 변환시의 쇽크 저감에 기여한다. 그러나, 흡기행정 분사모드에서의 엔진운전에서는, 노킹이 발생하는 영역(노킹 영역)은 저부하 영역에는 존재하지 않기 때문에, 노크영역으로의 돌입을 목표 부하치에 근거하여 판별한 시점으로부터 상태 파라미터값에 의한 목표 부하치의 보정을 개시하는 것이 바람직 하다. 운전자의 요구 토오크를 반영하는 목표 부하치에 대한 보정을 노크 영역보다도 저부하 측에서 개시하면, 운전자의 요구 토오크를 만족시키는 것이 되지 않기 때문이다.
목표 부하치의 설정에서는, 운전자의 조작에 근거하여 엑셀 개방도 정보를 고려하면 충분하지만, 목표 부하치를 엑셀 개방도 정보와 엔진 회전속도에 따라서 설정하는 것이 바람직하다. 엑셀 개방도 정보는, 운전자가 요구하는 엔진출력에 상관하는 것이라면 어느것이라도 좋다. 예를들면, 스로틀 밸브의 밸브 개방도를 엑셀 개방도 정보로서 이용할 수 있다. 또한, 소위 플라이 바이 와이어 방식의 엔진에서는 엑셀 페달 밟기량을 엑셀 개방도 정보로서 이용할 수 있다.
또한, 공조장치의 작동이나 파워 스테어링의 작동에 의해 엔진부하가 가해지는 경우에는, 목표 부하치에 이것들의 엔진부하를 가산하도록 하여도 좋다. 또한, 고지에서 엔진을 운전하는 경우에는, 목표 부하치를 공기밀도로 보정하도록 하여도 좋다.
파라미터 검출수단은, 예를들면 광학적 센서를 이용하여 연료 성상을 직접 검출하는 것이라도 좋으며, 혹은, 내연엔진의 노크 발생량을 검출하여 노크 발생량의 장기적 경향으로부터 사용연료의 성상을 간접적으로 검출하는 것도 좋다.
목표 부하치나 판별치를 상태 파라미터치나 보정하는 방법은, 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를들면 상태 파라미터값에 따라서 보정치를 맵으로부터 읽어들이며, 이 보정치를 목표 부하치나 판별치에 승산 또는 가산하여도 좋다.
엔진출력 제어용 파라미터로서 예를들면, 목표 공연비, 연료 분사시기, 점화시기, 목표 배기 환류량 혹은 스로틀밸브를 바이패스하는 통로에 설치된 바이패스 밸브의 개방도(목표 바이패스 공기유량)를 이용하면 좋다.
또한, 엔진출력 제어용 파라미터치에 대하여 엔진 수온보정, 엔진열화에 따른 학습 조정 등을 행하도록 하여도 좋다.
흡기행정 분사모드에 있어서의 엔진출력 제어용 파라미터치의 설정에서는, 운전자의 요구출력과 거의 하나로 상관되며, 또한, 직접 계측이 가능한 체적효율(Ev), 충진효율(ηv), 단위흡기 행정 해당의 흡입 공기유량(A/N), 브스터압(Pb) 등의 어느것을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 압축행정 분사모드와 흡기행정 분사모드사이의 모드 변환판별에는, 운전자의 조작에 근거하여 엑셀 개방도 정보에 따라서 설정되는 목표 부하치를 이용하는 것이 바람직 하지만, 특히 이것에 한정되는 것은 아니다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 내지 제 3실시예에 의한 내연엔진 제어장치를 상세하게 설명한다. 또한, 제 1 내지 제 3실시예에서는, 소프트 웨어로서의 제어순서가 다른 것뿐으로서, 하드웨어 구성은 공통되기 때문에 우선 하드웨어구성에 관하여 설명한다.
도 6 및 도 7에 있어서, 참조부호 1은 자동차용의 통내 분사형 직렬 4기통 가솔린 엔진(이하 간단하게 엔진이라고 기재함)을 나타내며, 이 엔진(1)은, 연소실(5)을 처음으로 흡기장치나 EGR장치등이 통내 분사전용으로 설계되어 있다.
엔진(1)의 실린더 헤드(2)에는 각 기통마다 점화 플러그(3)와 함께 전자식의 연료 분사밸브(4)가 장착되어 있다. 각 분사밸브(4)는, 연소실(5)내에 직접 연료를 분사하도록 배치되어 있다. 또한, 실린더(6)내에 왕복운동 자유로이 배치되는 피스톤(7)의 꼭데기면 위에는 반구상의 공극(8)이 형성되어 있다(도 7). 상세하게는, 피스톤 꼭데기면 위의 공극(8)의 형성부위는 연료 분사가 압축행정 후반에 실시된 경우에 연료 분사밸브(4)로부터의 연료 분무가 도달되는 위치에 설정되어 있다.또한, 엔진(1)의 이론 압축비는, 흡기관 분사형의 것에 비교하여 높게(본 실시예에서는, 12정도)설정되어 있다. 운동 밸브기구로서는 DOHC 4밸브식이 채용되어 있으며, 실린더 헤드(2)의 상부에는 흡배기 밸브(9, 10)를 각각 구동하도록 흡기측 캠샤프트(11)와 배기측 캠 샤프트(12)가 회전자유로이 유지되어 있다.
실린더 헤드(2)에는, 양 캠 샤프트(11, 12)의 사이를 벗어나도록하여 거의 직립방향으로 흡기 포트(13)가 형성되어 있으며, 이 흡기포트(13)를 통과한 흡기류가 연소실(5)내에서 후술하는 반대 텀블류를 발생시키도록 되어 있다. 배기포트(14)는, 통상 엔진의 경우와 동일하게 거의 수평방향으로 형성되며, 대경(큰 지름)의 EGR포트(15)(도 7에는 도시생략)가 배기포트로부터 경사지게 분기되어 있다. 도 6중, 참조부호(16)는 냉각수온(TW)을 검출하는 수온센서 이며, 부호 17은 각 기통의 크랭크 위치(본 실시예에서는 5°BTDC 및 75°BTDC)에서 크랭크각 신호(SGT)를 출력하는 크랭크각 센서이며, 부호 19는 점화 플러그(3)에 고전압을 출력하는 점화 코일이다. 또한, 크랭크 샤프트의 반분의 회전수로서 회전되는 캠 샤프트에는, 기통판별 신호(SGC)를 출력하는 기통판별 센서(도시생략)가 장착되며, 크랭크각 신호(SGT)가 어느 기통의 것인지가 판별된다.
노크센서(38)는, 엔진(1)의 본체(실린더 블록)의 소정부위에 장착되어 있으며, 엔진(1)의 노킹을 감지한다. 또한, 노킹 센서(38)는, 엔진(1)의 복수의 기통중 어느 하나에 장착되어도 좋으며, 혹은 각 기통마다 장착하여도 좋다.
도 6에 나타내듯이, 흡기포트(13)에는, 서지탱크(20)를 갖는 흡기매니폴드(21)를 통해 흡기관(25)이 접속되어 있다. 흡기관(25)은, 에어클리너(22), 스로틀 보디(23), 스텝모터식의 아이들 스피드 콘트롤러 밸브(이하, 아이들 조정밸브라고 칭함)(24)를 구비하고 있다. 또한, 흡기관(25)에는, 스로틀 보디(23)를 우회하여 흡기 매니폴드(21)에 흡입공기를 도입한다. 대경의 에어 바이패스 파이프(26)가 병설되어 있으며, 에어 바이패스 파이프(26)의 관로에는 리니어 솔에노이드식으로 대형의 에어 바이패스 밸브(ABV밸브라고 칭함)(27)가 설치되어 있다. 또한, 에어 바이패스 파이프(26)는 흡기관(25)에 준하는 유로면적을 갖고 있으며, ABV밸브(27)의 전체 개방시에는 엔진(1)의 저중속 영역에서 요구되는 량의 흡입공기가 유통가능하게 되어 있다. 아이들 조정밸브(24)가 배치되는 바이패스 통로는, 에어 바이패스 파이프(26)보다도 작은 유로면적을 가지고 있으며, 흡입 공기량을 정도좋게 조정하는 경우에는 아이들 조정밸브(24)를 사용한다.
스로틀 보디(23)에는, 유로를 개폐하는 버터플라이식의 스로틀 밸브(28)와, 스로틀 개방도(θth)를 엑셀 개방도 정보로서 검출하는 스로틀 센서(29)와, 스로틀 전체 폐쇄상태를 검출하는 아이들 스위치(30)가 구비되어 있다. 또한, 에어클리너(22)의 내부에는, 흡기밀도를 구하기 위한 대기압 센서(31) 및 흡기온도 센서(32)가 설치되어 있으며, 양 센서(31, 32)의 각각은 대기압(Pa) 및 흡기온도(Ta)에 대응하는 신호를 출력한다. 또한, 흡기관(25)의 입구근방에는, 칼맨 와류(소용돌이)식의 에어 플로우 센서(33)가 설치되어 있으며, 체적 공기유량(Qa)에 비교하여 와류발생 신호를 출력한다.
배기포트(14)에는, O2센서(40)가 장착된 배기 매니폴드(41)를 통해 삼원촉매(42)나 도시생략된 머플러 등을 구비한 배기관(43)이 접속되어 있다. 또한, EGR포트(15)의 반 배기포트측의 단은, 대경의 EGR파이프(44)를 통해 스로틀 밸브(28)의 하류, 또한, 흡기 매니폴드(21)의 상류에 있어서 흡기관(25)에 접속되어 있으며, EGR포트(15)의 관로에는 스텝모터식의 EGR밸브(45)가 설치되어 있다.
연료탱크(50)는, 도시생략되는 차체의 후부에 설치되어 있다. 그리고, 연료탱크(50)에 저류된 연료는, 전동식의 저압 연료펌프(51)에 의해 빨려 올라가며, 저압 피드백 파이프(52)를 통해 엔진(1)측으로 보내져 공급(송급)된다. 저압 피드백 파이프(52)내의 연압은, 리턴 파이프(53)의 관로에 개장된 제 1연압 레귤에이터(54)에 의해, 비교적 저압(본 실시예에서는, 3.0kgf/㎠. 이하, 저연압이라고 기재함)으로 압력조절(조압)된다. 엔진(1)측으로 송급된 연료는, 실린더 헤드(2)에 장착된 고압 연료펌프(55)에 의해, 고압 피드백 파이프(56)와 딜리벌리(공급) 파이프(57)를 통해, 각 연료 분사밸브(4)에 송급된다. 본 실시예의 경우, 고압 연료펌프(55)는 사판 엑셜 피스톤식이며, 배기측 캠 샤프트(12)에 의해 구동되며, 엔진(1)의 아이들 운전시에도 50kgf/㎠이상의 토출압을 발생한다. 딜리벌리 파이프(57)내의 연압은, 리턴 파이프(58)의 관로에 개장된 제 2연압 레귤레이터(59)에 의해 비교적 고압(본 실시예에서는, 50kgf/㎠. 이하, 고연압이라고 기재)으로 조압(압력조절)된다. 도면에서 부호 60은 제 2연압 레귤레이터(59)에 장착된 전자식의 연압 변환밸브이며, 온 상태에서 연료를 릴리프하여 딜리벌리 파이프(57)내의 연압을 소정치(예를들면, 3.0kgf/㎠)로 저하시킨다. 또한, 부호(61)는, 고압연료 펌프(55)의 윤활이나 냉각 등을 행한 연료를 연료탱크(50)로 환류시키는 리턴 파이프이다.
차실내에는 ECU(전자 제어유닛)(70)가 설치되어 있으며, 이 ECU(70)는 기억장치(R0M, RAM, 불휘발성 RAM등), 중앙 처리장치(CPU), 타이머 카운트 등을 구비하며, 엔진(1)의 총합적인 제어를 행하도록 되어 있다.
ECU(70)의 입력측에는, 작동시에 엔진(1)의 부하로 되는 에어콘 장치, 파워스티어링 장치, 자동 변속장치 등의 작동 상황을 검출하는 스위치류, 즉, 에어콘 스위치(A/C.SW)(34), 파워 스티어링 스위치(P/S.SW)(35), 인히비트 스위치(INH.SW)(36)등이 접속되며, 이것들의 스위치는 검출신호를 ECU(70)에 공급하도록 이루어져 있다. 또한, ECU(70)의 입력측에는, 상술한 각종의 센서류나 스위치류의 이외에 도시생략한 다수의 스위치나 센서류가 접속되어 있으며, 그 출력측에는 각종 경고등이나 기기류등이 접속되어 있다.
ECU(70)는, 상술한 각종 센서류 및 스위치류로부터의 입력신호에 근거하며, 연료 분사모드, 연료 분사량, 연료 분사 종료시기, 점화시기, EGR가스 도입량 등을 결정하며, 연료 분사밸브(4), 점화 코일(19), EGR밸브(45) 등을 구동 제어한다.
이어서, 엔진제어의 기본적인 흐름을 간단하게 설명한다.
냉각시에 있어서, 운전자가 이그니션 키를 온 조작하면, ECU(70)는, 저압 연료펌프(51)와 연압 변환밸브(60)를 온으로 하여 연료 분사밸브(4)에 저연압의 연료를 공급한다. 이것은, 엔진(1)의 정지시나 크랭킹시에는, 고압 연료펌프(55)가 전혀 혹은, 불완전하게만 작동하지 않기 때문에, 저압 연료펌프(51)의 토출랍과 연료 분사밸브(4)의 밸브개방 시간에 근거하여 연료 분사량을 결정하지 않으면 않되기 때문이다. 이어서, 운전자가 이그니션 키를 시작 조작하면, 도시생략된 세루모터에 의해 엔진(1)이 크랭킹되며, 동시에 ECU(70)에 의한 연료 분사제어가 개시된다. 이 시점에서는, ECU(70)는, 흡기행정 분사모드를 선택하며, 비교적 리치인 공연비로 되도록 연료 분사를 실시한다. 이것은, 냉기시에는 연료의 기화율이 낮기 때문에 압축행정 분사모드에서 분사를 행한 경우, 실화의 발생이나 미연소 연료(HC)의 배출을 피할 수 없기 때문이다. 또한, ECU(70)는, 엔진 시동시에는 ABV밸브(27)를 폐쇄한다. 이 경우, 연소실(5)로의 흡기공기의 공급은, 스로틀 밸브(28)주위의 극간이나 아이들 조정밸브(24)가 배치된 바이패스 통로를 통해 행해진다. 또한, 아이들 조정밸브(24)와 ABV밸브(27)와는 ECU(70)에 의해 일원관리되고 있으며, 스로틀 밸브(28)을 우회하는 흡입공기(바이패스 에어)의 필요 도입량에 따라서 각각 밸브량이 결정된다.
엔진 시동이 완료되어 엔진(1)이 아이들 운전을 개시하면, 고압연료 펌프(55)가 정격의 토출작동을 시작한다. ECU(70)는, 연압 변환밸브(60)를 오프로하여 연료 분사밸브(4)에 고연압의 연료를 공급한다. 이 경우, 고연압과 연료 분사밸브(4)의 개방밸브 시간에 근거하여 연료 분사량이 결정된다. 그리고, 냉각수온(TW)이 소정치로 상승하기 까지는, ECU(70)는, 엔진 시동의 경우와 동일하며, 흡기행정 분사모드를 선택함과 동시에, ABV밸브(27)를 계속하여 폐쇄한다. 또한, 에어콘등의보조기기류의 부하의 증감에 따른 아이들 회전수 제어는, 흡기관 분사형 엔진의 경우와 동일하며, 아이들 조정밸브(24)(필요에 따라서 ABV밸브(27)도 밸브가 개방된다)의 개방도 조절에 의해 행해진다. 또한, 소정 사이클이 경과되어 O2센서(40)가 활성온도에 도달하면, ECU(70)는, O2센서(40)의 출력전압에 근거하여 공연비 피드백 제어를 개시하며, 유해 배출가스 성분을 삼원촉매(42)에 의해 정화시킨다. 이와같이 냉기시에 있어서는, 흡기관 분사형 엔진의 경우와 거의 동일한 연료 분사제어가 행해진다. 단, 통내 분사형 엔진(1)에서는, 흡기관(13)의 벽면으로의 연료방울의 부착등이 없기 때문에 제어의 응답성이나 정도는 높게된다.
엔진(1)의 난기가 종료되면, ECU(70)는, 스로틀 개방도(θth)등으로부터 얻은 목표 통내 유효압(목표부하)(Pe)와 엔진회전수(회전속도)(Ne)에 근거하여 도 8에 나타내는 연료 분사제어 맵으로부터 현재의 연료 분사 제어영역을 검색하며, 연료 분사모드와 연료 분사량을 결정하여 연료 분사밸브(4)를 구동한다. 또한, ABV밸브(27)나 EGR밸브(45)의 개방 밸브제어등이 행해진다.
상세하게는, 예를들어 아이들 운전시 등의 저부하. 저회전 운전시에는, 도 8중 사선으로 나타내는 압축행정 분사린 영역에서 엔진(1)이 운전된다. 이 경우, ECU(70)는, 압축행정 분사모드를 선택하여 린 공연비(본 실시예에서는, 20-40정도)가 달성되도록 연료분사를 실시함과 함께, ABV밸브(27) 및 EGR밸브(40)의 각각의 밸브량을 엔진 운전상태에 따라서 조절한다. 이 시점에서는 연료의 기화율이 상승되고 있다. 또한, 도 9에 나타내듯이 흡기포트(13)로부터 유입된 흡기류가 화살표로 나타내는 역 텀블류(소용돌이류; 80)를 형성하기 때문에 연료분무(81)가 피스톤(7)의 공극(8)내에 유지된다. 그 결과, 점화시점에 있어서 점화 플러그(3)의 주위에는 이론 공연비 근방의 혼합기가 형성되게 되며, 전체로서 극히 린(lean)인 공연비(예를들면, 전체 공연비로서 50정도)에서도 착화가 가능하게 된다.이것에 의해, CO나 HC의 배출이 극히 소량으로 됨과 동시에, 배기가스의 환류에 의해 NOx의 배출량도 낮게 억제된다. 그리고, ABV밸브(27) 및 EGR밸브(40)를 개방 밸브로 하는 것에의해 펌핑로스를 저감할 수 있다. 이 펌핑로스 저감은 연비향상에 커다랗게 기여한다. 그리고, 엔진부하의 증감에 따른 아이들 회전수 제어는, 연료 분사량의 증감에 의해 행해진다. 이 때문에 제어응답성도 상당히 높게된다.
또한, 압축행정 분사모드에 있어서는, 분사밸브(4)로부터 분사된 연료 분무가 전술한 역 텀블류에 놓여서 점화 클러그(3)부근에 도달하며, 더욱이 점화 시점까지의 연료가 증발하여 점화 용이한 혼합기가 형성되지 않으면 않된다. 또한, 평균 공연비가 20이하로 되면 점화 플러그(3)근방에 있어서 국소적으로 오버리치인 혼합기가 생성되어 소위 리치실화가 발생되는 한편, 평균 공연비가 40이상으로 되면 희박한계를 넘어 역시 실화(소위 린실화)가 발생되기 쉽게된다. 이상의 관점으로부터 압축행정 분사모드에서는, 후술하듯이 연료 분사 개시 및 종료의 타이밍이나 점화의 타이밍이 정확하게 제어됨과 동시에 평균 공연비가 20-40의 범위내에 들어가도록 설정된다. 설정 공연비가 이 범위를 일탈하는 경우에는 압축행정 분사모드로부터 흡기행정 분사모드로의 변환이 이루어진다.
또한, 저중속 주행시는, 엔진(1)는, 그 부하상태나 엔진 회전속도(Ne)에 따라서, 도 8중의 흡기행정 분사모드에 의한 린 영역 혹은 스토이키오 피드백영역(이론 공연비 피드백 제어영역)으로 운전된다. 이 경우, ECU(70)는, 흡기행정 분사모드를 선택하며, 소정의 공연비로 되도록 연료분사를 실시한다.
상세하게는, 흡기행정 분사모드 린 영역 에서는, 비교적 린인 공연비(예를들면, 20-23정도)로 되도록 ABV밸브(27)의 개방밸브량과 연료 분사량을 제어한다. 또한, 스토이키오 피드백 영역(S-FB영역)에서는, ABV밸브(27)와 EGR밸브(45)를 개폐제어함과 동시에(단, EGR밸브(45)를 개폐제어하는 것은, 스토이키오 피드백영역의 특정한 영역만으로 행해진다), O2센서(40)의 출력 전압에 따라서 공연비 피드백제어를 행한다. 도 10에 나타내듯이 흡기포트(13)로부터 유입된 흡기류가 역 텀블류(80)를 형성하기 위해, 연료 분사 개시시기 또는 종료시기를 조정하는 것에 의해 흡기행정 분사모드 린영역(흡기 린영역)에 있어서도, 역텀플에 의한 흐트러짐의 효과로 린 공연비에도 착화가 가능하게 된다. 또한, 스토이키오 피드백 영역에서는 비교적 높은 압축비에 의해 커다란 출력이 얻어짐과 동시에, 유해배출가스 성분이 삼원촉매(42)에 의해 정화된다.
그리고, 급가속시나 고속 주행시는 도 8중의 오픈루프 제어영역에서의 엔진운전이 행해지기 때문에 ECU(70)는, 흡기행정 분사모드를 선택함과 동시에 ABV밸브(27)를 폐쇄하며, 스로틀 개방도(θth)나 엔진 회전속도(Ne) 등에 따라서 비교적 리치인 공연비로 되도록 연료 분사를 실시한다. 이 경우에는, 압축비가 높은 것이나 흡기류가 역텀블류(80)를 형성하는 것이외에, 흡기포트(13)가 연소실(5)에 대하여 거의 직립되어 있기 때문에 관성효과에 의해서도 높은 엔진출력이 얻어진다.
또한, 중고속 주행중의 타행운전시는 도 8중의 연료 컷트영역에서의 엔진운전으로 되기 때문에, ECU(70)는, 연료 분사를 완전하게 정지한다. 이것에 의해, 연비가 향상되면, 동시에 유해 배출가스 성분의 배출량도 저감된다. 또한, 연료 컷트는, 엔진 회전속도(Ne)가 복귀 회전속도보다 저하된 경우나, 운전자가 엑셀페달을 밟은 경우에는 즉시 중지된다.
이하, 본 발명의 제 1실시예에 있어서의 압축행정 분사모드와 흡기행정 분사모드사이의 변환제어 및 연료성상을 고려한 목표 평균유효압(목표부하)(Pe)에 근거하여 각종 엔진제어 파라미터값의 설정순서를 설명한다. 엔진 제어파라미터값은, 연료 분사밸브(4)의 개방밸브 시간(T inj), 연료분사 종료시기(T end), 점화시기(T ig), EGR밸브(45)의 개방밸브량(L egr) 등을 포함한다.
도 11 내지 도 13에 나타내는 흐름도는, 각종엔진 제어 파라미터값의 설정루틴을 나타내며, 이 루틴은 크랭크각 센서(17)로부터 크랭크각 신호가 출력될 때 마다 ECU(70)에 의해 기입된다.
ECU(70)는, 우선, 도 11의 스텝(S10)에 있어서 각종 엔진상태량, 예를들면 에어플로우 센서(33)가 검출되는 흡입 공기량(체적 공기유량)(Qa), 스로틀 센서(29)가 검출되는 스로틀 개방도(θth), 대기압 센서(31)가 검출하는 대기압(Pa), 흡기온센서(32)가 검출하는 흡기온도(Ta), 크랭크각 센서(17)로부터의 크랭크각 신호발생 시간 간격으로부터 검출되는 엔진 회전수(회전속도)(Ne), 에어콘 스위치(33)가 검출하는 공조장치의 작동상태, 노크센선(38)의 출력신호 등을 판독한다.
이어서, ECU(70)는, 그 기억장치에 미리 기억되어 있는 목표 평균유효압 맵으로부터, 스로틀 센서(29) 및 크랭크각 센서(17)에 의해 검출되는 스로틀 개방도(θth)와 엔진 회전수(Ne)에 따라서 목표 평균유효압(PeB)을 연산한다(스텝S12). 도 14에 나타내듯이, 목표 평균유효압 맵에는, 운전자가 요구하는 출력에 대응하는 목표 평균유효압(PeBij)이, 스로틀 밸브개방도(θth)와 엔진회전수(Ne)에 따라서 맵핑되어 있다. ECU(70)는, 이 맵으로부터 예를들면 공지의 4점 보간법 등에 의해 검출된 스로틀 밸브개방도(θth)와 엔진회전수(Ne)에 따라서 최적인 목표 평균유효압(PeB)을 연산한다.
또한, 맵작성의 기초로 되는 실험 데이터의 수집에 있어서는, 예를들면, 엔진의 시험대 위에서의 시험데이터 수집이 용이한 중요한 평균유효압을 목표 평균 유효압정보로서 구해도 좋다. 또한, 시험대 시험에서의 데이터 수집에 특히 지장이 없다면, 목표 평균 유효압 정보로서 각종의 것을 이용할 수 있으며, 도시평균 유효압력이나 중요한 출력 등에 있어서도 좋다.
스텝(S14)에서는, 다음 수학식 1로 나타내듯이 목표 평균유효압(PeB)에 보조기 보정을 가하여 보조기 보정후의 목표 평균 유효압(Pe)을 구했다.
Pe=PeB+ΔPe
보조기 보정에 관련하여 ECU(70)기억장치에는, 작동시에 엔진(1)의 기계적, 전기적인 부하로 되는 각종의 부하장치(보조기 장치), 예를들면 에어콘장치, 파워 스티어링 장치, 변속장치 등에 관련되는 엔진출력 보정 맵이 격납되어 있다. ECU(70)는, 이것들의 부하장치의 작동을 검출하는 스위치(34-36)의 하나이상이 온된때에, 이 출력 보정맵을 참조하여 부하장치의 작동상태 및 엔진회전수(Ne)에 따른 목표 평균 유효압 보정값(ΔPe)을 구하며, 이 보정값(ΔPe)을 상기의 보조기 보정에 이용한다. 또한, 이와같이하여 산출된 목표 평균유효압(Pe)는, 적절한 필터링처리를 행하여 노이즈성분의 제거, 제어의 안정 등을 도모하도록 하여도 좋다.
스텝(S16)에서는, 체적효율(Ev)가 연산된다. 이 체적효율(Ev)은, 에어플로우 센서(33)로부터 검출되는 흡입 공기유량(체적유량)(Qa)과 엔진 회전수로부터 구해진 일반 흡기행정에 맞는 흡입 공기량을 연소실(5)의 용적에서 제외하는 것으로서 간단하게 연산할 수 있다. 이어서, 스텝(S18)에 있어서 환경 파라미터값인 흡기밀도(γ)를 연산한다. 흡기밀도(γ)는, 보일. 샤룰의 법칙(이상기체의 상태식)에 따라서 흡기온도(Ta)와 대기압(Pa)으로부터 용이하게 연산될 수 있다. 그리고, 스텝(S20)에 있어서, 스텝(S16 및 S20)으로 각가 구해진 체적효율(Ev)과 흡기밀도(γ)로부터 충진효율(ηv)을 다음 수학식 2에 의해 연산한다.
ηv=γ×Ev
이어서, ECU(70)는, 도 12의 스텝(S22 및 S24)에 있어서, 목표평균 유효압(Pe)에 대하여 흡기밀도 보정을 행한다. 이하, 흡기밀도 보정에 따른 이유에 관하여 설명한다.
통내 분사가솔린 엔진의 압축행정 분사모드에 있어서, 통내에서 안정된 층상연소를 얻는위에, 연료분사 시기 및 점화시기에는 제약이 있다. 바꾸어 말하면, 한정된 연료 분사시기. 점화시기 범위(이하, 안정 연소영역이라고 칭함)에만 안정연소가 성립된다. 따라서, 안정연소를 도모하기위해서는, 이것들 2개의 엔진제어 파라미터를 이 안정연소 영역내에 들어가는 바람직한 값으로 설정할 필요가 있다.
그래서, 표준 대기압(P0)에서의 안정 연소영역을 구할 수 있어서, 시험운전을 실시하였다. 이 시험운전에서는, 표준 대기압아래에서 또한 공연비를 값(30)에 일정하게 유지하는 한편, 분사시기 및 점화시기를 여러 가지로 변화시키면서 엔진운전을 실시하였다. 그리고, 분사시기와 점화시기와의 여러 가지 조합에 관하여 안정연소의 성립의 유무를 확인하며, 도 15에 실선으로 나타내는 안정 연소영역을 구했다.
표준 대기압(P0)에서의 안정 연소영역은, 분사시기를 횡축으로 취하면서 점화시기를 종축으로 취한 도 15의 표준계에서 좌표원점을 통하는 기울기가 약 1의 직선(도시생략)에 따라서 타원형상으로 넓혀져 있다. 이것은, 분사시기를 지각하는데 관하여 점화시기를 지각시킬 필요가 있는 것을 나타내고 있다. 엔진의 개체차를 고려하면, 표준대기압 조건에서의 분사시기 및 점화시기의 각각의 최적값은 도 15중 S0점으로 나타내진다.
이상과 같이, 압축행정 린모드에서 안정연소를 성립시키기 위한 최적분사 시기 및 최적 점화시기를 실험적으로 구할 수 있다. 따라서, 목표 공연비 마다 최적 분사시기와 최적 점화시기를 미리 실험적으로 구해둘수 있으며, 그것들을 기본으로 부하값(Pe)으로부터 목표 공연비, 목표 분사시기, 목표 점화시기, 목표 EGR량(배기환류량) 등을 설정할 수 있다.
그러나, 도 15에 파선 및 2점쇄선으로 나타내듯이, 표준대기압(P0)보다도 낮은 흡기압력(P1 및 P2)(P0 〉P1〉P2)에서의 안정 연소영역은, 표준 대기압에서의 것에 비교하여 지각측으로 축소되어 물러나 있다. 또한, 이것들 2개의 안정 연소영역은, 흡기압력(P1 및 P2)의 각각에 있어서의 시험운전을 표준대기압(P0)의 경우와 동일하게 실시하며, 이 시험운전 결과에 근거하여 구해진 것이다.
도 15에 나타내듯이, 표준 대기압(P0)에서의 최적 분사시기 및 최적 점화시기(S0점)는, 흡기압력(P1)에서의 안정 연소영역(도 15에 파선으로 나타냄)내에 포함되는 것으로서, 흡기압력(P1)에서의 최적치(S1점)를 부여하지는 않는다. 또한, 표준 대기압(P0)에서의 최적치(S0점)는, 흡기압력(P2)에서의 안정 연소영역(도 15에 2점쇄선으로 나타냄)으로부터 일탈하고 있으며, 흡기압력(P2)에서의 최적치(S2점)를 부여하는 것은 아니다. 흡기압력(P2)조건하에 있어서는, S0점에서는 안정연소를 얻는 것들이 되지 않는다. 이와같이 흡기압력(흡기밀도)이 감소함에 따라서 안정연소 영역이 좁게되는 이유는, 이하와 같이 고려할 수 있다.
통 내에서의 기체의 유동속도는 흡기밀도의 감소에 관하여 증대되며, 이 기체 유동속도 증대에 따라서 분사밸브로부터 점화 플러그 주위로 연료가 도달하는데 필요한 시간이 단축된다. 이 때문에, 피스톤이 적절위치까지 상승한 때에 분사밸브로부터의 연료가 점화 플러그근방에 도달되도록 소요 연료 도달시간을 고려하여 분사시기를 설정하는 경우, 흡기밀도가 높은상태(표준 대기압)인 것을 상정하여 소요연료 도달시간을 정하였다고 하면, 저흡기 밀도아래에서 설정 분사시기의 분사를 행하면, 피스톤이 적절위치까지 상승하는 이전으로 연료가 점화 플러그 근방으로 도달하여 버리게 된다. 이 경우, 점화 플러그 근방에 연료가 집중되지 않으며(즉 통내에서 연료가 분산되어 버린다), 충분한 층상화가 도모되지 않으며, 착화가 곤란하게 되는 우려가 있다. 이 때문에 흡기밀도가 낮은때에는, 그 분사시기를 늦게설정할 필요가 있다. 그리고, 분사시기를 늦게설정한 경우에는, 연소 안정화를 도모하며, 연료 분무시간을 고려할 필요가 있으며, 그 만큼 점화시기도 지연시킬 필요가 있다. 따라서, 흡기밀도가 낮은 상태에서는, 안정 연소가능한 분사시기 범위 및 점화시기 범위가 모두, 특히 진각측으로 좁게되어 있다.
또한, 흡기밀도가 저하됨에 따라서 신기 공기량이 감소된다. 따라서, 목표부하치(Pe)로부터 설정되는 목표 공연비와 엔진에 도입되는 신기 공기량(질량유량) 등에 근거하여 연료 공급량을 설정하는 경우에는, 흡기밀도의 저하에 동반하여 설정연료 공급량이 감소된다. 연료 공급량이 적게되면, 연료가 점화 플러그 근방에 집중되어 있는 기간도 짧게되며, 그 만큼 안정연소가 가능한 분사시기 범위도 좁게 되어진다. 또한, 연료 공급량이 감소되면, (분사 종료시기가 일정하다고 가정하여)연료분사 개시시기가 변화되며, 연료의 점화 플러그 근방으로의 도달시간이 지연되며, 그 만큼 점화시기를 늦게할 필요가 발행하는 경우도 있다.
고지 등에 있어서 엔진 운전시에는, 대기압이나 흡기온도 등의 흡기밀도와 상관하는 환경 파라미터값이 표준대기의 그것과 커다랗게 괴리된다. 본 실시예에서는, 환경 파라미터값이 표준대기에서의 것으로부터 괴리된 경우에도 층상연소가 안정 확실하게 행하여지도록 이하의, 내용에 근거하여 흡기밀도 보정을 행한다.
도 15에 실선으로 나타내는 안정 연소영역은, 전술한대로 표준 대기조건으로 엔진을 운전한 경우의 실험결과에 근거하여 구해진 것이며, 이 때의 통내 유효압은 거의 일정치(Pe0)이며, 그 때의 최적 연료분사시기 및 최적 점화시기는 점(S0)으로나타난다. 도 15에 파선 및 2점쇄선으로 각각 나타내는 안정연소 영역은, 기압력이 P1 및 P2라는 조건에서 얻어진 실험결과로부터 구해진 것으로, 이 흡기 압력조건에서의 흡기유량을 표준 대기압상태의 것으로 환산하여 얻어진 환산흡기 유량에 대응하는 통내 유효압(이하, 등가 유효압이라고 칭함)은, 각각 값 Pe1, Pe2로 된다. 바꾸어말하면, 흡기압력(P1 또는 P2)에서 실험적으로 구해진 안정연소 영역은, 표준 대기압 상태에서 등가 유효압(Pe1 또는 P2)에서의 안정 연소영역을 나타내는 것도 고려할 수 있다. 즉, 실험적으로 구해진 안정연소 영역에 근거하여 표준 대기압 상태에서 등가 유효압에서의 안정연소 영역을 구할수 있는 것이라고 생각할 수 있다.
이하 설명하듯이, 또다른 실험을 실시하는 것에 의해, 상기의 고찰이 성립되는 것을 확인하였다.
본 실험에서는, 통내 유효압이 값(Pel)으로 되도록 흡기를 줄인 상태에서 표준대기압에서 공연비(30)로 엔진운전을 행하며, 점화시기와 분사시기와의 여러 가지의 조합의 각각에 관하여 안정연소가 성립하는지 아닌지를 확인하며, 이것에 의해 이 실험조건 아래에서의 안정 연소영역을 구하였다. 이 안정 연소영역을 도 15에 실선으로 나타낸다. 또한, 표준 대기압(P0)보다도 작으며 또한 상기의 흡기압력(P1)보다도 큰 값(P3)(P0＞P3＞P1)으로 흡기압력을 설정하여 등가유효압이 값(Pel)으로 되도록 흡기를 줄인 상태에서 엔진운전을 행하며, 상기와 동일한 순서에 의해 도 15에 2점쇄선으로 나타내는 안정 연소영역을 구하였다. 도 16에 파선으로 나타내는 안정 연소영역은, 도 15에 파선으로 나타낸 영역을 재게한 것이며, 흡기압력이 값(Pl)으로 또한 등가유효압이 거의 값(Pel)인때의 안정 연소영역을 나타낸다.
보다 일반적으로 이야기하면, 흡기압력을 여러 가지로 변화시키며, 또는 흡기량을 여러종류로 줄이며, 통내 유효압 일정, 공연비 일정의 조건을 만들고, 이와같은 조건아래에서 각각의 안정 연소영역을 구할 수 있다.
도 16으로부터 알수 있듯이, 흡기유량을 표준 대기압상태에서의 것에 환산하여 얻은 환산 흡기유량에 대응하는 통내 유효압이 거의 일정한 경우에는, 흡기압력(대기압력)이 달라도 안정 연소영역은 거의 일치하며, 최적 분사시기 및 최적 점화시기는 어느것도 점(S1)에서 부여되는 것이 판단된다.
이와같은 점에 근거하여, 통내 유효압이 일정한 경우에는 분사시기 및 점화시기를 거의 동일한 값으로 설정하여도 좋다고 고려할 수 있다. 그래서, 본 실시예에서는, 엔진제어 파라미터의 설정의 기초로 되는 목표 부하값을 흡기밀도에 상관하는 환경 파라미터값으로 보정하며, 이와같이 보정된 목표 부하값을 이용하여 엔진제어 파라미터를 설정하며, 이것에 의해, 안정된 층상연소를 행하도록 하고 있다.
구체적으로는, ECU(70)는, 도 12의 스텝(S22)에 있어서, 목표 평균유효압(PeB)를 대기보정하기 위한 보정 계수치(표준 대기상태에 대한 저감계수치)(Kat)를 다음 수학식 3에 의해 연산한다.
Kat=α×γ
여기에서 α는, 정수이다. 이 정수(α)는, 흡기밀도(γ)가 표준 대기상태에서의 것에 동등한 때에 보정계수(Kat)를 값 1로 되는 값으로 설정된다. 따라서, 흡기밀도(γ)가 표준 대기상태에서의 것보다도 작게될수록, 보정계수치(Kat)는 작게된다.
스텝(S24)에서는 다음 수학식 4에 따라서 목표 평균유효압(Pea)을 대기보정한다.
Pea = Kat×PeB+ΔPe
여기에서, Pea는 대기 보정후의 목료 평균 유효압을 나타낸다. 즉, 목표 평균유효압(Pea)의 첨자(a)는 대기(ambient atmosphore)보정되어 있는 것을 나타낸다. 또한, 수학식 4중, Kat, PeB 및 ΔPe는, 스텝(S22)에서 구해진 보정 계수치, 스텝(S12)에서 구해진 목표 평균유효압 및 보조기 보정치를 각각 나타낸다.
이 대기 보정에 있어서는, 보조기 보정후의 목표 평균 유효압(Pe)을 구하는 스텝(S14)에서 이용되는 산출 수학식 1의 우변 제 1항에 나타내는 보조기 보정전의 목표 평균 유효압(PeB)(스로틀밸브 개방도(θth)와 엔진 회전수(Ne) 등에 따라서 설정되며, 흡기 공기량에 관련된다)이 대기 보정대상으로 되는 한편, 수학식 1의 우변 제 2항에 나타내는 보조기 보정치(ΔPe)는 대기 보정대상으로 되어 있지않다. 에어컨 등의 보조장치는, 이것들의 장치를 구동하는데 필요한 엔진 토오크는, 평지일지라도 고지일지라도 커다란 변화가 없기 때문이다.
이어서, ECU(70)는, 스텝(S26)내지 스텝(S32)에 있어서 목표 평균유효압에 대하여 연료 성상에 의한 보정(옥탄가 보정)을 행한다. 또한, 이 실시예에서는, 기준 가솔린연료로서, 프레미엄 가솔린(예를들면 옥탄가 98) 및 레귤러 가솔린(예를들면 옥탄가 90)을 상정하고 있다. 단, 프레미엄 가솔린 및 레귤러 가솔린 이외의 가솔린연료의 사용도 가능하며, 이 경우, 목표 평균 유효압에 대한 연료 성상 보정에 있어서, 사용연료의 성상이 고려된다. 예를들면, 프레미엄 가솔린의 성상과 레귤러 가솔린의 성상과의 중간의 성상을 나타내는 가솔린 연료가 사용되는 경우, 목표 평균유효압에 대한 연료 성상 보정에 있어서, 후술하는 노크학습치(KL)를 사용연료의 성상을 반영하는 값으로 설정한다.
목표 평균유효압에 대한 연료성상 보정을 행하며, 우선, 스텝(S26)에 있어서, 토오크차 값(dP0)을 구한다. 이 토오크차 값(dP0)는, 동일 엔진 운전조건 아래에서 프레미엄 가솔린을 사용한 경우에 엔진이 발생하는 토오크와 레귤러 가솔린을 사용한 경우의 발생 토오크와의 차를 의미한다. 토오크차 값(dP0)은 이하와 같이 하여 구해질 수 있다.
도 17에는, 프레미엄 가솔린 사용시(KL=1)의 평균 유효압, 레귤러 가솔린 사용시(KL=0)의 평균 유효압 및 프레미엄 가솔린의 성상과 레귤러 가솔린의 성상과의 중간의 성상을 갖는 2종류의 가솔린 연료(0＜KL＜1)를 사용한때의 평균 유효압의 각각을 스로틀 개방도(θth)의 함수로서 나타내는 4개의 특성곡선이 나타나 있다.
토오크차 값(dP0)를 구하며, 우선, 도 17에 나타내는 프레미엄 가솔린 사용시의 특성곡선과 스로틀 개방도(θth)로 이루어지는 프레미엄 가솔린 사용시의 목표 평균 유효압(Pe')을 구하며, 이어서, 도 17에 나타내는 레귤러 가솔린 사용시의 특성곡선과 스로틀 개방도(θth)로부터 레귤러 가솔린 사용시의 목표 평균 유효압(Pe')을 구하며, 또한, 2개의 목표 평균 유효압의 차(dPe')를 구한다. 그리고, 이 유효압(dPe')과 엔진 회전수(Ne)로부터 토오크차 값(dP0)이 구해진다.
실제로는, 스로틀 개방도(θth), 엔진 회전수(Ne) 등의 여러가자의 조합의 각각에 관한 토오크차 값(dP0)이 ECU(70)의 기억장치에 맵으로서 기억되어 있으며, 상술하듯이 검출되는 스로틀 개방도 검출값(θth), 엔진 회전수(Ne) 등에 근거하여 토오크차 값(dP0)이 판독된다.
또한, 도 5 및 도 17로부터 알수 있듯이 흡기행정 분사모드에 있어서, 레귤러 가솔린을 사용한 경우에 실제로 노킹이 발생하는 것은, 목표 평균 유효압(Pe)이 값(P enck)이상의 영역(스로틀 개방도(θth)로 값(θ0)이상의 영역)이다. 따라서, 스로틀 개방도(θth)가 값(θ0)이하의 경우에는, 레귤러차 값(dP0)은 값(0)으로 설정되며, 실질적으로 옥턴가 보정은 이루어지지 않는다.
이어서, ECU(70)는, 노크센서(38)의 출력신호에 근거하여 노크 리테이드량(KK) 및 상태 파라미터 값으로서의 노크 학습치(KL)을 연산한다(스텝(S28)). 노크 리테이드량(KK)은, 그때마다의 노크 발생상태(노크강도)를 나타낸다. 또한, 노크 학습치(KL)은, 장기운전중에 순차연산된 노크 리테이드량(KK)에 근거하여 산출되며, 연료공급을 동반하는 엔진운전중의 노크 발생경향, 즉 사용연료의 성상(옥탄가등)을 나타내고 있다. 따라서, 노크 학습치(KL)가 구해지면, 이 값(KL)으로부터 사용되는 연료의 성상을 검출할 수 있다. 이와같이하여 연료 성상을 검출하는 방법은, 예를들면, 일본 특개평1-100349호 공보, 특개소60-104777호 공보 등에 개시되어 있기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
노크 학습치(KL)이 구해지면, 다음 수학식 5로부터 옥탄가 보정치(dP)을 연산한다(스텝 S30).
dP = dP0 × (KL98 - KL) / (KL 98 - KL90)
여기에서, Kl98, KL90은, 각각, 프레미엄 가솔린 사용시 및 레귤러 가솔린 사용시의 노크 학습치(고정값)이다. 본 실시예에서는, KL98은 값 1로, KL90은 값 0으로 설정하고 있다(dP = dP0×(1-KL)).
이어서, 스텝(S32)로 진행하며, 이하의 수학식 6, 7에 따라서 목표 평균 유효압 값(Pea, Pe)의 각각의 옥탄가 보정을 행한다.
Peao = Pea - dP
Peo = Pe - dP
여기에서 목표 평균 유효압(Peao, Peo)의 첨자(o)는, 옥탄가(octane number)보정되어 있는 것을 나타낸다.
스텝(S34)에서는, 흡기행정 분사모드 혹은 압축행정 분사모드의 무엇으로서도 엔진을 제어할수 있는지의 판별에 이용되는 판별역치(임계값)(XPe)를 엔진 회전수(Ne)에 따라서 설정한다. 도 8에 사선으로 나타내는 압축행정 분사린 영역과 흡기행정 분사영역을 구분하는 경계선은, 판별역치(XPe)와 엔진 회전수(Ne)와의 관계를 나타내고 있다. 따라서, 이 관계로부터 엔진 회전수(Ne)에 따른 판별역치(XPe)를 구할 수 있다.
그리고, 도 13의 스텝(S36) 및 스텝(S38)에 있어서, 압축행정 분사모드에서 제어되어지는지 아닌지를 판별한다. 스텝(S36)에서는, 설정된 판별역치(XPe)와 스텝(S32)에 있어서 수학식 7에서 구해진 옥탄가 보정완료 목표 평균유효압(Peo)등이 비교되며, 목표 평균 유효압(Peo)이 판별 역치(XPe)보다도 작은지 아닌지가 판별된다. 스텝(S38)에서는, 난기미완료 상태 등의 압축행정 분사모드에 의한 엔진 제어를 금지하는 엔진 운전상태인지 아닌지가 판별된다.
스텝(S36)에 있어서, 판별역치(XPe)와 비교되는 목표 평균 유효압 데이터로서, 흡기밀도 보정된 Peao를 이용하지 않은 이유는, Peao를 이용하면 압축행정 분사 린 영역이이상하게 확대되며, 스모크(매연)등이 발생할 우려가 있는것에 의한다.
목표 평균 유효압(Peo)이 판별역치(XPe)이상으로서 스텝(S36)에서의 판별결과가 부정(아니오)인 경우, 혹은, 압축행정 분사모드의 제어를 금지시키는 엔진운전 상태에 있어서 스텝(S38)에서의 판별결과가 긍정(예)의 경우에는, 스텝(S44)으로 진행하며, 흡기행정 분사모드에 의한 각종 엔진 제어파라미터값의 연산이 행해진다. 한편, 스텝(S36)에서의 판별결과가 긍정이며, 스텝(S38)에서의 판별결과가 부정인 경우에는 스텝(S40)으로 진행하며, 압축행정 분사모드에 의한 각종 엔진 제어파라미터값의 연산이 행해진다.
스텝(S44)에서의 흡기행정 분사모드에 의한 각종 엔진 제어 파라미터값의 연산에서는, 충진효율(ηv)과 엔진 회전수(Ne)에 따라서 연료분사 종료시기(Tend), 점화시기(Tig), 목표 공연비(AF), EGR량(EGR밸브(45)의 밸브개방량(Legr))을 설정한다. 습기행정 분사모드에서는, 전술한그대로, 통내에 유입되는 공기량에 따라서 거의 획일적으로 엔진출력을 결정하기 때문에, 본 실시예에서는 체적효율(Ev)에 흡기밀도 보정을 한 충진효율(ηv)이 사용된다. 충진효율(ηv)과 엔진 회전수(Ne)에 따라서 엔진제어 파라미터값을 설정하는데에는, 스텝(S12)의 목표 평균유효압(PeB)의 연산과 동일하며, 맵으로부터 충진효율(ηv)과 엔진회전수(Ne)에 따라서 적정치를 판독하면 좋다. 본 실시예에서는, 체적효율(Ev)에 대신하여, 흡기밀도(γ)에서 보정된 충진효율(ηv)을 이용하여 엔진제어 파라미터값을 설정하기 때문에, 고지 등의 흡기밀도의 낮은 대기 조건하에서도 흡기밀도에 따른 최적인 엔진제어 파라미터값을 설정할 수 있다. 또한, 노킹 발생정도에 상관되는 엔진 출력 제어용 파라미터로서의 점화시기(Tig)에 관해서는, 상술한 충진효율(ηv)과 엔진 회전수(Ne)에 추가하여 순시 보정치인 노크 리테이드량(KK) 및 장기 학습 보정치인 노킹 학습치(KL)에 근거하여 노킹 발생상황 및 연료 성상에 따른 최적 점화시기가 설정된다. 즉, 여기에서 엔진출력 제어용 파라미터 설정수단으로서의 기능이 이루어진다.
그러나, ABV밸브(27)의 밸브 개방도에 관하여서는, 흡기행정 분사모드에 있어도 목표 평균 유효압(Peo)과 엔진 회전수(Ne)에 의해 연산되는(스텝(S46)). ABV밸브(27)가 전체 개방상태로 있을 때, 스로틀 밸브(28)의 전체 개방시에 필적하는 공기량을 바이패스 통로(26)를 통해 엔진(1)에 공급시킬 수 있다. 따라서, 엔진 출력이 부족하여 운전자에 의해 스로틀 밸브(28)가 개방 된때, ABV밸브(27)의 밸브개방도를 체적효율(Ev)이나 충진효율(ηv)을 이용하여 제어하면, ABV밸브(27)도 개방밸브 방향으로 구동되게 된다. 이와같은 약간의 개방밸브 방향의 보정에서도 대량의 흡기량을 얻을 수 있기 때문에 과잉인 공기량이 통내로 유입되어 연소를 악화시킬 경우가 있다. 연소가 악화되면, 출력이 더욱 부족되며, 운전자는 스로틀 밸브(28)를 더욱 개방하며, 이것에 연동되어 ABV밸브(27)가 더욱 개방된다. 이와같은 스로틀 조작 및 ABV밸브(27)의 작동이 순환적으로 실시되면, 제어가 발산하는 위험이 있다. 그래서, 본 실시예에서는, 상술하듯이 스로틀 개방도(θth), 즉 운전자의출력요구에 대응하여 설정되는 목표 평균 유효압(Peo)과 엔진 회전수(Ne)에 의해 ABV밸브(27)의 밸브 개방도를 설정하는 것에 의해, 제어를 안정시키도록 하고 있다.
한편, 스텝(S40)에서의 압축행정 분사모드에 의한 각종 엔진제어 파라미터치의 연산에서는, 우선, 목표 평균 유효압(Peao), 엔진 회전수(Ne) 및 노크 학습치(KL)에 따라서 연료 분사 종료시기(Tend) 및 점화시기(Tig)가 설정된다. 이 경우, 연료 분사 종료시기(Tend) 및 점화시기(Tig)를, 스텝(S12)에서의 목표 평균 유효압(PeB)의 연산과 동일하며, 3차원 맵 으로부터 판독되도록 하여도 좋다. 연료 분사 종료시기(Tend)나 점화 시기(Tig)의 설정의 기초로 되는 목표평균 유효압(Peao)은, 스텝(S24)에 있어서 대기보정 되어 있다(옥탄가 보정도 이루어져 있다). 이 이유 및 상기한 도 16을 참조하여 설명한 이유에서 연료 분사 종료시기(Tend)나 점화 시기(Tig)는 표준 대기상태용의 맵을 이용하여 구해도 좋다. 따라서, 흡기밀도에 따라서 다른 맵으로부터 이것들의 연료 분사종료시기(Tend)나 점화시기(Tig)를 판독할 필요가 없으며, 제어가 간소하게 되며, 또한, 매칭을 위한 시험대상 시험회수도 적게 마칠수 있는 장점도 있다.
이어서, 스텝(S42)에 있어서, 목표 평균 유효압(Peo)과 엔진 회전수(Ne)에 따라서 목표 공연비(AF), EGR량(EGR밸브(45)의 밸브 개방량(Legr)) 및 ABV밸브(27)의 밸브 개방도를 설정한다. 이것들의 엔진 제어 파라미터치의 설정에는, 전술한 스텝(S14, S32)에서 연산되며, 대기보정을 행하고 있지않은 목표 평균 유효압(Peo)이 사용된다. 상술한 그대로, 압축행정 분사모드에 있어서는 흡기량에 의해 엔진출력을 일관적으로 결정할 수 없으며, 연료 공급량에 거의 비례된 엔진출력이 얻어진다. 그리고, 안정된 층상연소를 확보하기 위해 연료 분사 종료시기(Tend)나 점화식기(Tig)를 최적치로 설정할 필요로부터 목표 평균 휴효압의 대기보정을 필료하게 하지만, 목표 공연비(AF), EGR량 및 ABV밸브(27)의 밸브 개방도는, 층상연소에 영향되는 파라미터라고 하기보다는 엔진출력에 직접 관게되는 제어 파라미터이다. 그 한편으로, 운전자가 요구하는 엔진출력을 충실하게 실현하기 위해서는, 운전자의 조작에 근거하여 엑셀 개방도 정보를 목표 공연비, EGR량 및 ABV량 및 ABV밸브 개방도에 정확하게 반영시키지 않으면 않된다. 따라서, 이것들의 제어 파라미터치의 설정의 기초로 되는 목표 평균 유효압(Peo)은, 옥탄가의 보정은 필요로 되지만, 대기보정은 불필요하며, 대기보정을 행하면, 운전자의 의도가 반영되지않고, 오히려 유해로 된다.
이 경우의 목표 공연비(AF), EGR량 및 ABV밸브(27)의 밸브 개방도의 설정에 있어서는, 스텝(S12)의 목표 평균 유효압(PeB)의 연산과 동일하게 이것들의 파라미터치를 맵으로부터 판독하도록 하면 좋다.
이것들의 제어 파라미터치의 설정이 종료되면, 스텝(S48)으로 진행하며, 연료 분사밸브(4)의 밸브 개방시간(Tinj)을 다음 수학식 8에 의해 연산된다.
Tinj = K×(Qa ×γ/AF)×(Kwt×Kaf...)×Kg + T DEC
여기에서, Kwt, Kaf...등은 엔진수온(Tw) 등에 따라서 설정되는 각종 보정계수 이며, 엔진 운전상태에 따라서 설정된다. Kg는, 분사밸브 4의 게인 보정계수, T DEC는, 무효시간 보정치이며, 목표 평균 유효압(Peo)과 엔진 회전수(Ne)에 따라서 설정된다. K는, 연료량을 밸브 개방시간으로 변환하는 변환계수 이며, 정수이다.
그리고, 스텝(S50)에 있어서, 이와같이 산출된 밸브 개방시간(Tinj)과 분사종료 시기(Tend)에 근거하여 결정되는 타이밍으로서 연료 분사밸브(4)를 구동하며, 소요량의 연료를 연소실(5)내로 분사공급 한다. 또한, 점화시기(Tig)에 근거하여 결정되는 타이밍으로 점화 플러그(3)에 의해 점화되며, 또한, 설정된 소요의 밸브개방도에 EGR밸브(45) 및 ABV밸브(27)를 개폐구동 한다.
이렇게하여, 대기보정 및 옥탄가 보정된 목표 평균유효압(Peao)에 근거하여 최적 연료 분사 종료시기(Tend)와 최적 점화시기(Tig)를 구할 수 있으며, 이와같은 최적연료 분사 종료시기(Tend)에 근거하여 연료 분사와 최적 점화시기(Tig)에 근거하여 점화동작에 의존하여 안정된 층상연소가 확보된다. 또한, 옥탄가 보정된 목표 평균 유효압(Peo)에 의해, 목표 공연비등이 연산된다.
크랭크각 센서(17)로부터 크랭크각 신호가 출력될때마다 상술과 같이하여 엔진제어 파라키터치의 연산이 행해진다. 그리고, 도 5를 참조하여 이하에 설명하도록 하여 압축행정 분사모드로부터 흡기행정 분사모드로의 변환이 행해진다.
스로틀 밸브 개방도(θth)가 값(θ0)으로 도달할 때까지는, 대기 보정종료 목표 평균유효압(Pea) 및 대기보정전의 목표 평균 유효압(Pe)의 각각에 대하여 실질적인 옥탄가 보정이 행해지지 않기 때문에(Peao =Pea 또한, Peo=Pe), 프레미엄 가솔린 사용시의 작동선과 레귤러 가솔린 사용시의 작동선은 상호 동일하다. 스로틀 밸브 개방도(θth)가 값(θ0)을 넘으면, 상기 스텝(S32)에 있어서 옥탄가 보정이 실질적으로 개시되기 때문에 목표 평균 유효압(Pea, Pe)은 연료성상에 따른 보정치(dP)로 옥탄가 보정된다. 본 실시예에서는, 프레미엄 가솔린 사용시의 옥탄가 보정치(dp)는, 프레미엄 가솔린 사용시에는 값(0)으로 되는 한편, 레귤러 가솔린 사용시에는 값(dp0)으로 된다. 따라서, 옥탄가 보정종료 목표 평균 유효압(Peao 및 Peo)은, 프레미엄 가솔린 사용시에는 값(Pea) 및 값(Pe)을 취하는 한편, 레귤러 가솔린 사용시에는 값(Pea-dP0) 및 값(Pe-dP0)으로 된다. 이 때문에 실질적인 옥탄가 보정이 실시되는 값(θ0)이상의 스로틀 개방도 영역에서는, 레귤러 가솔린 사용시의 발생토오크는 프레미엄 가솔린 사용시의 것보다도 저하된다. 예를들면, 프레미엄 가솔린 사용시에는, 스로틀 밸브 개방도(θth)가 값(θ1)에 도달되면, 옥탄가 보정 종료 목표 평균 유효압(Peo)(=Pe)은 모드변환 판별역치(XPe)에 도달하며, 이 결과, 압축 린모드로부터 S-FB모드로의 변환이 행해진다. 한편, 레귤러 가솔린 사용시에는, 스로틀 밸브 개방도(θth)가 값(θ1)에 도달하는 점(p1)에서는 발생 토오크는 프레미엄 가솔린 사용시의 것보다도 토오크차(ΔTa)만큼 작으며, 또한, 옥탄가 보정 종료 목표 평균 유효압(Peo)은, 역치(XPe)보다도 상당히 작은 값(Pep1)을 취한다(Peo＜XPe). 이 결과, 스로틀 밸브 개방도(θth)가 값(θ1)을 넘어도 압축 린모드가 계속 실행되며, 토오크도 억제되게 된다. 스로틀 밸브 개방도(θth)가 값(θ2)에 도달하면(p2점), 목표 유효압(Peo)은 판별 역치(XPe)와 동등하게 되며, 이 시점에서 압축 린모드로부터 S-FB모드로 변환된다. 스로틀 밸브 개방도(θth)가 값(θ2)로 되는 p2점에서의 충진효율(ηv)은 p1점에서의 그보다도 크게되어 있다. 따라서, 모드변환직후의 S-FB모드에 있어서, 점화시기. 토오크특성은 도 3의 곡선(III)로부터 곡선(III')로 이행한다. 그 때문에 특성곡선(III')위의 C2점으로 나타내는 점화시기에 점화를 행하는 것에 의해, 값(XPe)의 평균 유효압에 대응하는 발생 토오크가 얻어진다. 결과로서, 모드 변환시에 토오크 단차가 발생되지 않으며, 변환 쇼크가 방지된다.
이하, 본 발명의 제 2실시예에 의한 제어장치를 설명한다.
제 2실시예에서는, 모드 변환판별에 이용되는 역치(XPe)를 옥탄가 보정하도록한 점에 특징이 있으며, 그 한편으로, 엔진제어 파라미터치의 설정 등의 그 밖의 제어순서는 제 1실시예의 경우와 동일하다.
상세하게는, 본 실시예에서는, 도 11 내지 도 13에 나타내는 것과 거의 동일한 엔진제어 루틴이 실행된다. 이 제어루틴에서는, 도 12의 스텝(S32)에서의 목표 평균 유효압값(Pea, Pe)에 대한 옥탄가 보정을 종료하면, 도 18의 스텝(S134)(도 12의 스텝(S34)에 대응)으로 진행하며, 모드 변환 판별을 위한 역치를 엔진 회전수(Ne)와 노크 학습치(KL)과의 관계로서 구하며, 그것에 의해, 옥탄가 보정종료의 판별역치(XPeo)를 구한다. 그리고, 도 13에 나타내는 스텝(S36)이후의 처리를 차례로 실행한다.
옥탄가 보정종료의 판별 역치(XPeo)를 구하는 방법은 여러 가지 이지만, 본 실시예에서는, 제 1실시예의 경우와 동일한 순서로 판별역치(XPe)를 구하며, 이 역치(XPe)에 옥탄가 보정을 가하여 역치(XPeo)를 얻도록 하고 있다. 이 경우, 엔진 회전수(Ne)에 따라서 설정된 판별역치(XPe)에 대하여, 노크 학습치(KL)에 따른 보정치(△XP)를 가산(도 5참조), 혹은 승산하여 구해도 좋다. 또한, 옥탄가 보정종료의 판별역치(XPeo)를 엔진 회전수(Ne)와 노크 학습치(KL)와의 관계로서 구하며, 이것에 의해 옥탄가 보정 종료의 판별역치(XPeo)를 얻는다. 그리고, 도 13에 나타내듯이 스텝(S36)이후의 처리를 차례로 실행한다.
옥탄가 보정 종료 판별역치(XPeo)를 구하는 방법은 여러 가지 이지만, 본 실시예에서는, 제 1실시예의 경우와 동일 순서로 판별역치(XPe)를 구하며, 이 역치(XPe)에 옥탄가 보정을 가하여 역치(XPeo)를 얻도록하고 있다. 이 경우, 엔진 회전수(Ne)에 따라서, 설정된 판별 역치(XPe)에 대하여, 노크 학습치(KL)에 따른 보정치(△XP)를 가산(도 5참조), 혹은 승산하여 구해도 좋다. 또한, 옥탄가 보정 종료의 판별역치(XPeo)를 엔진 회전수(Ne)와 노크 학습치(KL)에 따라서 맵 으로부터 판독되도록 하여도 좋다.
프레미엄 가솔린 보다도 옥탄가가 낮은 연료가 사용되는 경우, 압축행정 분사모드에서의 엔진 운전시에 부하여유가 발생하기 때문에, 판별역치(XPe)에 대하여 부하여유가 늘어난 분만큼 옥탄가 보정을 행하는 것이 요망된다. 본 실시예에서는, 옥탄가 보정 종료의 판별역치(XPeo)(=XPe+△XP)를 사용하여 모드변환 판별을 행하기 때문에, 연비 특성이 우수한 압축행정 분사모드에서 제어되는 운전영역이 제 1실시예의 경우보다도 확대되며, 연비를 개선할 수있다.
이하, 본 발명의 제 3실시예에 의한 제어장치를 설명한다.
제 3실시예는, 모드변환 판별에 있어서, 옥탄가 보정종료 목표 유효압(Peo)에 대하여, 옥탄가 보정되어 있지않은 목표 유효압(Pe)을 이용하는 점에 특징이 있으며, 엔진제어 파라미터치의 설정 등의 그 밖의 제어순서는 제 1실시예의 경우와 동일하다.
상세하게는, 본 실시예에서는 도 11 내지 도 13에 나타내는 것과 동일한 엔진제어 루틴이 실행된다. 이 제어루틴에서는, 도 12의 스텝(S34)에서의 역치(XPe)의 설정을 종료하면, 도 19의 스텝(S136)(도 13의 스텝(S36)에 대응)으로 진행하며, 도 11의 스텝(S14)에서 구해져 옥탄가 보정되어 있지않은 목표 유효압(Pe)이, 판별역치(XPe)보다도 작은지 아닌지가 판별된다. 그리고, 스텝(S136)에서의 판별결과가 긍정이라면, 도 13의 스텝(S38)으로 진행하며, 압축행정 분사모드 제어가 금지되어 있지않은 것이 스텝(S38)으로 판별되면 스텝(S40, S42, S48 및 S50)에서의 처리를 차례로 실행하여 압축행정 분사모드에 의한 엔진제어가 실시된다.
한편, 스텝(S136)에서의 판별결과가 부정이라면, 도 13의 스텝(S44, S46, S48 및 S50)의 처리를 차례로 실행하여 흡기행정 분사모드에 의한 엔진제어가 실시된다. 이것에 의해 목표 유효압(Pe)이 판별역치(XPe)에 도달한 시점(도 4의 A1점)에서 압축 린모드로부터 S-FB모드로 변환된다.
제 1실시예의 경우와 동일하게 제 3실시예에서는, 도 13의 스텝(S40)에 있어서, 대기압 보정 및 옥탄가 보정을 시행한 목표 평균유효압(Peao), 엔진 회전수(Ne) 및 노크 학습치(KL)에 따라서, 연료분사 종료시기(Tend) 및 점화시기(Tig)가 설정된다. 또한, 스텝(S42)에 있어서, 옥탄가 보정종료 목표 평균 유효압(Peo) 및 엔진 회전수(Ne)에 따라서, 목표 공연비(AF), EGR량(EGR량 밸브(45)의 밸브 개방량(Legr)) 및 ABV 밸브(27)의 밸브개방도가 설정된다.
따라서, 제 3실시예에 있어서도, 도 4에 나타내듯이, 스로틀 밸브 개방도(θth)가 값(θ0)으로 증대되기 까지는, 실질적인 옥탄가 보정은 실시되지 않으며, 옥탄가 보정종료 목표 유효압(Peao, Peo)는 각각 옥탄가 보정전의 목표 유효압(Peao, Peo)에 동등하다. 이 때문에, 레귤러 가솔린 사용시의 엔진 작동선은 프레미엄 가솔린 사용시의 것과 동일하게된다. 스로틀 밸브 개방도(θth)가 값(θ0)을 넘으면, 실질적인 옥탄가 보정이 개시되며, 이것에 의해, 연료성상에 따른 보정치(dP)로 보정된 목표 평균 유효압(Peao, Peo)에 따라서 엔진제어가 실시된다. 이 옥탄가 보정분, 발생 토오크는 프레미엄 가솔린 사용시보다도 저하된다. 그리고, 스로틀 밸브 개방도(θth)가 값(θ1)에 도달한 때(도 4의 A1점)에서는, 판별역치(XPe)에 대응하는 토오크보다도 토오크 단차(△Ta)(도 1)만큼 낮은 토오크(유효압(Pec1)에 대응)가 발생한다. 그리고, 모드 변환 판별에 옥탄가 보정되지 않은 목표 유효압(Pe)이 사용되기 때문에 이시점에 있어서 목표 유효압(Pe)은 판별역치(XPe)와 동등하게 되며, 압축 린모드로부터 S-FB모드로 변환된다. 모드 변환 직전의 압축린 모드에서는 도 3의 특성곡선(I)의 경우보다도 발생 토오크가 작은 특성곡선(I')에 따라서 엔진이 작동되어 있다. 특성곡선(I')위의 A1점으로 나타내는 점화시기에 점화동작 되는 것에 의해, A1점으로 나타내는 값(Pec1)의 평균 유효압에 대응하는 발생 토오크를 얻고 있다. 한편, 모드 변환직후의 S-FB모드에서는, 도 3의 특성곡선(III)의 C1점에서 점화되는 것에 의해, 값(Pec1)의 평균 유효압에 대응하는 발생토오크가 얻어지며, 토오크단차가 없어져 변환쇼크가 방지된다.
제 3실시예에서는, 제 1 및 제 2실시예에 비교하여 연비특성이 열화되지만, 변환쇼크가 방지되는 장점이 있다.

Claims (5)

  1. 연소실에 연료를 직접분사하는 연료 분사밸브를 갖는 통내 분사형 불꽃 점화식 내연엔진에 장비되며, 상기 내연엔진의 운전상태에 따라서, 주로 압축행정중에 연료를 분사하여 층상연소를 행하게 하는 압축행정 분사모드 제어와, 주로 흡기행정중에 연료를 분사하여 균일혼합 연소를 행하게 하는 흡기행정 분사모드제어와의 사이에서 제어모드를 변환하는 통내 분사형 불꽃식 내연엔진의 제어장치에 있어서, 적어도 운전자의 조작에 근거하여 엑셀 개방도 정보에 따라서 목표 부하치(값)를 설정하는 목표 부하 설정수단과,
    적어도 상기 목표 부하치에 근거하여 상기 압축행정 분사모드 제어와 상기 흡입행정 분사모드 제어와의 사이에서 모드 변환을 행하는 모드 변환수단과,
    상기 내연엔진에 공급되는 연료의 성상 또는 상기 내연엔진에 고유의 노킹 발생정도에 관련되는 상태 파라미터의 값을 검출하는 파라미터 검출수단과,
    상기 목표 부하값에 근거하여 엔진 출력 제어용 파라미터의 값을 설정하는 엔진 출력제어용 파라미터 설정수단과,
    상기 모드 변환에 대하여 상기 상태 파라미터의 상기 검출치(값)에 근거하여 보정을 가하며, 상기 모드변환의 전후에서의 엔진출력 변화를 보상하는 변환보정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 통내 분사형 불꽃식 내연엔진의 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 모드 변환수단은, 상기 목표 부하치와 예정된 판별치를 비교하며, 비교결과에 따라서 상기 모드변환을 실행하며,
    상기 변환 보정수단은, 상기 목표 부하치, 상기 판별치 및 상기 압축행정 분사모드 제어시의 상기 엔진제어 파라미터치중 어느 하나를 보정하는 것을 특징으로 하는 통내 분사형 불꽃식 내연엔진의 제어장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 변환 보정수단은, 상기 목표 부하치를 보정하며,
    상기 엔진 출력 제어용 파라미터 설정수단은, 상기 보정된 목표 부하치에 의거하여 상기 압축행정 분사모드 제어시의 엔진출력 제어용 파라미터치를 설정하며,
    상기 모드 변환수단은, 상기 보정된 목표 부하치와 상기 판별치와의 비교결과에 의거하여 상기 모드 변환을 실행하는 것을 특징으로 하는 통내 분사형 불꽃식 내연엔진의 제어장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 변환 보정수단은, 상기 목표 부하치 및 상기 판별치를 보정하며,
    상기 엔진출력 제어용 파라미터 설정수단은, 상기 보정된 목표 부하치에 의거하여 상기 압축행정 분사모드 제어시의 엔진출력 제어용 파라미터를 설정하며,
    상기 모드 변환수단은, 상기 보정된 목표 부하치와 상기 보정된 판별치와의 비교 결과에 근거하여 상기 모드 변환을 실행하는 것을 특징으로 하는 통내 분사형 불꽃 점화식 내연엔진의 제어장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 변환 보정수단은, 상기 목표 부하치를 보정하며,
    상기 엔진출력 제어용 파라미터 설정수단은, 상기 보정된 목표 부하치에 의거하여 상기 압축행정 분사모드 제어시의 엔진출력 제어용 파라미터치를 설정하며,
    상기 모드 변환수단은, 보정전의 목표 부하치와 상기 판별치와의 비교결과에 의거하여 상기 모드변환을 실행하는 것을 특징으로 하는 통내 분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치.
KR1019980702717A 1996-08-28 1997-08-27 통내 분사형 불꽃 점화식 내연엔진의 제어장치 KR100284523B1 (ko)

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