KR100294713B1

KR100294713B1 - 기통내분사형불꽃점화식내연기관의제어장치

Info

Publication number: KR100294713B1
Application number: KR1019970041488A
Authority: KR
Inventors: 카즈마사 이이다; 카츠히코 미야모토
Original assignee: 나까무라히로까즈; 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 2001-10-26
Also published as: SE522177C2; SE9703060L; SE0302186L; SE9703060D0; DE19737375C2; KR19980019072A; US5970947A; DE19737375A1; SE0302186D0; SE524598C2

Abstract

본 발명에 의한 기통내분사형 엔진의 제어장치는 전자제어유닛을 포함하고, 이 제어유닛은, 스로틀개방도와 회전속도에 기초해서 평균유효압을 산출하고, 에어플로센서에 의해 검출된 흡입공기량과 엔진 회전속도에 기초해서 1흡입행정당의 흡입공기량을 산출해서, 이와 같이 산출된 흡입공기량에 기초해서 체적효율을 산출한다. 압축행정분사모우드가 선택되면 목표평균유효압에 기초해서 산출한 목표공연비와 흡입공기량으로부터 연료분사량이 산출되고, 흡기행정분사모우드가 선택되면, 체적효율에 기초해서 산출한 목표공연비와 흡입공기량으로부터 연료분사량이 산출된다. 이 결과, 항상 목표공연비를 관리하면서 또한, 분사모우드에 적합한 목표 공연비에 기초한 연료분사제어를 실시할 수 있고, 양호한 연소제어 나아가 안정된 엔진운전상태를 항상 얻을 수 있다. 또, 분사모우드 절환시에 절환 전의 목표공연비의 변화속도와 절환 후의 목표공연비의 변화속도를 다르게 함으로써 분사모우드 절환시의 급격한 연료분사량의 변화에 기인되는 엔진출력토크변화를 극력작게 억제하여 토크쇼크를 저감할 수 있다.

Description

기통내분사형 불꽃 점화식내연기관의 제어장치

본 발명은 기통내 분사형 불꽃점화식 내연기관에 관한 것으로, 특히, 이런 종류의 차량용 내연기관을 제어하는 제어장치에 관한 것이다.

최근, 차량에 탑재되는 불꽃점화식 내연기관에 있어서, 유해배출가스성분의 저감이나 연비의 향상 등을 도모하기 위해 흡기관 내에 연료를 분사하는 구식의 흡기관분사형을 대신하는 연소실에 직접 연료를 분사하는 기통내분사형의 가솔린엔진이 여러 가지 제안되어 있다.

기통내분사형의 가솔린엔진에서는, 예를 들면, 연료분사밸브로부터 피스톤 꼭대기부에 형성한 캐비티 내에 연료를 분사함으로써 점화시점에 있어서 점화플럭의 주위에 이론공연비에 가까운 공연비의 혼합기를 생성시키고 있다. 이 결과, 기통 내 전체로 보아 연료희박한 혼합기에서도 착화가 가능해지고, CO나 HC의 배출량이 감소하는 동시에, 아이들운전시나 저부하주행시의 연비가 대폭으로 향상된다.

또, 이와 같은 가솔린엔진에서는 엔진운전상태, 즉 엔진부하에 따라서 압축행정분사모우드(후기분사모우드)와 흡기행정분사모우드(전기분사모우드)를 절환하고 있다. 즉 저부하운전시에는, 압축행정 중에 연료를 분사해서, 점화플럭의 주위나 캐비티 내에 이론공연비에 가까운 공연비의 혼합기를 형성시켜 전체적으로 희박한 공연비에서도 양호한 착화를 실현한다. 한편, 중고부하운전시에는 흡기행정중에 연료를 분사해서, 연소실 내에 균일한 공연비의 혼합기를 형성시키고, 흡기관분사형의 가솔린엔진과 마찬가지로, 다량의 연료를 연소시켜서 가속시나 고속주행시에 요구되는 출력을 확보가능하게 한다.

일본국 특개평 5-99020호 공보의 종래기술 설명란에는, 기관저부하운전시에 스로틀밸브 개방도 및 기관회전수에 따라서 연료분사량을 산출하고, 기관고부하운전시에는 에어플로미터에 의해 검출된 흡입공기량 및 기관회전수에 따라서 연료분사량을 산출하도록 한 2사이클기통내분사식 내연기관이 기재되어 있다. 이 내연기관에서는, 스로틀밸브 개방도가 변화했을 때, 연료분사량을 산출, 조정할 뿐 아니라, 실린더 내에 공급되는 흡입공기량이 조정된다. 이 흡입공기량 조정을 위해서 기관흡기통로 내에 배치된 기계식 과급기를 우회하는 바이패스통로 내에 설치된 에어콘트롤밸브의 개방도가 제어된다.

상기의 2사이클 기통내분사식 내연기관에서는, 스로틀밸브개방도의 변화시 실제로 실린더 내에 공급되는 흡입공기량이, 스로틀밸브개방도와 기관회전수에 의해 정해지는 필요공기량이 될 때까지 지연이 발생된다. 그런 한편, 흡기관 내에 연료분사를 행하는 내연기관과 달리, 기통내분사식 내연기관에서는 스로틀밸브 개방도 변화에 수반해서 산출연료분사량이 변화했을 때 이 산출치와 동일량의 연료가 전혀 지연이 발생되는 일 없이 실린더 내에 실제로 공급된다. 이 때문에 상기의 내연기관에는 실린더 내에 실제로 공급되는 흡입공기량이 스로틀밸브개방도와 기관회전수에 의해 정해지는 필요공기량이 될 때까지의 사이에 실제의 공연비가 최적한 공연비로부터 어긋난다고 하는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하는 발명이 상기 공보에 제안되어 있다. 이 제안에 관한 발명에서는 스로틀밸브개방도에 기초한 연료분사량 산출시의, 스로틀밸브개방도 변화에 대한 연료분사량의 변화의 응답성을, 흡입공기량에 기초한 연료분사량 산출시의 흡입공기량 변화에 대한 연료분사량의 변화의 응답성보다 지연시키고 있다. 구체적으로는, 스로틀밸브개방도에 기초한 제어에 사용하는 여과량(filtering value)을 흡입공기량에 기초한 제어에 사용하는 여과량보다 크게 하고 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 제어장치를, 이 제어장치가 장비되는 기통내분사형 가솔린 엔진과 같이 표시한 개략도;

도 2는 도 1에 표시한 제어장치의 전자제어유닛의 목표평균 유효압산출부, 체적효율 산출부, 목표 A/F연산부 등의 각종 연산부를 표시한 블록도;

도 3은 연료분사 모우드의 판정맵을 표시한 도;

도 4는 각종 연소 파라미터치를 설정하기 위한 연소파라미터 설정루틴의 일부를 표시한 순서도;

도 5는 연소 파라미터설정루틴의, 도 4에 계속된 다른 부분을 표시한 순서도;

도 6은 연소 파라미터 설정루틴의, 도 5에 계속된 다른 부분을 표시한 순서도;

도 7은 연소 파라미터 설정루틴의, 도 6에 계속된 다른 부분을 표시한 순서도;

도 8은 연소 파라미터 설정루틴의, 도 4에 계속된 다른 부분을 표시한 순서도;

도 9는 연소 파라미터 설정루틴의, 도 8에 계속된 다른 부분을 표시한 순서도;

도 10은 연소 파라미터 설정루틴의, 도 8에 계속된 다른 부분을 표시한 순서도;

도 11은 연소파라미터 설정루틴의, 도 8에 계속된 나머지부를 표시한 순서도;

도 12는 소정주기의 클록펄스가 발생할 때마다 ECU(70)에 의해서 실행되는, 타이머루틴의 일부를 표시한 순서도;

도 13은 타이머루틴의, 도 12에 계속된 나머지부를 표시한 순서도;

도 14는 S-F/B모우드와 후기리인모우드 사이의 모우드 이행제어시에 있어서의, 연료분사 모우드, 연료분사종료시기 Tend, 목표 A/F보정계수치 Kaf의 시간 변화를 표시한 타임차아트; 및

도 15는 연료분사시간 Tinj의 설정루틴을 표시한 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 엔진 2 : 실린더 헤드

3 : 점화플럭 4 : 연료분사밸브

5 : 연소실 6 : 실린더

7 : 피스톤 8 : 캐비티

9 : 흡기밸브 10 : 배기밸브

11 : 흡기쪽 캠축 12 : 배기쪽캠축

13 : 흡기포트 14 : 배기포트

15 : 배기가스 재순환(EGR)포트 16 : 수온센서

17 : 크랭크각 센서 19 : 점화코일

20 : 서어지탱크 21 : 흡기매니포울드

22 : 에어클리너 23 : 스로틀보디

24 : #1ABV(제 1에어바이패스밸브) 25 : 흡기관

26 : 에어바이패스 파이프 27 : #2ABV(제 2에어바이패스밸브)

28 : 나비식 스로틀밸브 29 : 스로틀 포지션 센서(TPS)

30 : 아이들 스위치 32 : 에어플로센서

40 : 02센서 41 : 배기매니포울드

42 : 3원 촉매 43 : 배기관

44 : EGR파이프 45 : EGR밸브

50 : 연료탱크 51 : 저압연료펌프

52 : 저압피드파이프 53 : 리턴파이프

54 : 제 1연료압조정기 55 : 고압연료펌프

56 : 고압피드파이프 57 : 송급관

58 : 리턴파이프 59 : 제 2연료압조정기

60 : 연료압 절환밸브 61 : 리턴파이프

70 : 전자제어유닛(ECU) 80 : Pe산출부

82 : EV산출부 84 : D/F필터

90 : 목표 A/F연산부 92 : 분사종료시기 연산부

94 : 점화시기 연산부 96 : EGR량연산부

98 : 바이패스 에어량 연산부 102: Tinj산출부(연료분사량 산출수단)

EGR : 배기가스 재순환 SGT : 크랭크각 신호

Ne : 엔진회전속도θth : 스로틀개방도

VTH : 스로틀전압 Qabv : 바이패스에어량

Qa : 흡입공기량 Kaf : 보정계수

TPS : 스로틀포지션센서 PE : 목표평균유효압

Tend : 분사종료시기 Tig : 점화시기

EGR량 : Legr

상세하게는, 상기 공보에 기재된 발명에서는 스로틀밸브 하류쪽의 흡기통로내에 배치된 기계식 과급기를 우회하는 바이패스통로 내에 설치한 상기의 에어콘트롤밸브에 부가해서 스로틀밸브를 우회하는 다른 바이패스통로 내에 에어바이패스밸브를 설치하고 있다. 그리고, 가속페달을 밟는 량의 증대에 따라서 연료분사량을 증대시키는 기관저부하운전시에는 스로틀밸브에 의한 흡입공기량제어를 행하여도 연료분사량에 적합한 최적량의 흡입공기를 실린더 내에 공급할 수 없다고 하는 상기의 문제점을 해결하기 위해, 스로틀밸브 개방도에 기초한 연료분사량 제어의 실시에 있어서는 연료분사량에 적합한 최적한 흡입공기량을 얻을 수 있도록, 또한, 기계식 과급기의 구동손실을 낮게 억제하기 위해 이 과급기의 전후차압이 그다지 크게 되지 않도록 에어콘트롤밸브 및 에어바이패스밸브의 개방도를 제어해서 바이패스통로를 개재해서 기계식 과급기의 상류쪽으로 되돌려지는 공기량을 조절하고 있다. 그리고, 공기량 조절상의 응답지연을 해소할 목적으로 스로틀밸브개방도에 기초한 연료분사량제어에 사용하는 여과량을 크게 하고 있다.

그러나, 상기 공보에 기재된 발명과 같이, 흡입공기량을 조절하면서 연료분사량제어를 실시하는 경우의 연료분사량과 흡입공기량의 관계가 명확하지 않다. 이 때문에 연료분사량에 충분히 적합한 흡입공기량을 얻지 못하는 일이 있다. 이 경우, 충분한 기관출력을 얻지 못하거나, 혹은, 연소상태가 악화될 가능성이 있다. 그리고, 연소상태의 악화가 방치되면, 배출가스의 문제가 발생될 뿐 아니라, 엔진의 열화에도 연결되어 바람직하지 않다.

또, 기통내분사 가솔린엔진에서는, 상기와 같이, 엔진부하에 따라서 전기분사모우드와 후기분사모우드를 절환하도록 하고 있다. 전기분사모우드에서는 공연비를 그다지 연료희박쪽으로 할 수 없고, 고작 공연비 20정도 이하로 되어 있다. 한편 후기분사모우드에서는 연료가 압축행정초기에 분사되어 혼합기의 층상(層狀)도가 높고, 점화플럭의 주위에만 이론공연비에 가까운 혼합기가 형성되기 때문에 공연비가 연료농화쪽으로 과도해지면 엔진이 실화를 야기해 버릴 염려가 있고, 통상은 공연비 22정도 이상으로 된다. 따라서, 이들 공연비 20과 공연비 22의 사이에는 연소불능으로 되는 공연비영역이 존재하고 있다.

즉, 전기분사모우드와 후기분사모우드의 절환시에는, 필연적으로 이 연소불능영역을 통과하게 된다. 그리고, 이 연소불능영역에서는 엔진의 운전상태가 악화되어 출력토크가 일시적으로 저감 또는 증가해 버린다. 이와 같이, 모우드 절환시에 출력토크가 일시적으로나마 저감 또는 증가하면, 토크쇼크가 발생해서 바람직하지 않다.

또한, 일본국 특개소 63-12850호 공보에는, 종래의 흡기관분사형 엔진에 있어서, 흡기관압력, 엔진회전속도의 변화율(혹은, 차량의 주행속도의 변화율), 및 스로틀개방도에 기초해서 목표공연비를 절환할 때, 이론공연비로부터 리인공연비로 절환하는 경우와 리인공연비로부터 이론공연비로 절환하는 경우에서 동일한 절환속도로 공연비를 절환하면, 절환시에 쇼크가 발생되거나 NOX의 배출량이 증가되는 문제점이 있다고 하는 취지가 기재되어 있다. 이 공보에서는, 이 문제점을 개선할 목적으로, 이론공연비로부터 리인공연비로 절환하는 경우에는 쇼크가 크고 또한 NOx의 발생레벨이 똑같이 높은 것을 고려해서 리인공연비로의 절환시에는 쇼크완화를 우선시키기 위해 절환속도를 느리게 하고 있다. 한편, 리인공연비로부터 이론공연비로 절환하는 경우에는 쇼크가 비교적 작은 동시에, NOx의 발생량이 낮고 또한 절환속도의 상승에 따라서 점차로 감소하는 것을 고려해서 이론공연비로의 절환시에는 NOx발생량의 저감을 우선시키기 위해 절환속도를 빠르게 하고 있다.

그러나, 흡기관분사형 엔진에 적합하도록 구성된 상기 공보의 기술을, 분사 모우드의 절환시에 분사시기가 절환되고 또한 공연비가 상술한 연소불능영역을 통과하는 기통내분사형의 엔진에 간단히 적용하는 것이 곤란하며, 가령 적용할 수 있다고 해도, 상술한 엔진특성 및 제어방법이 다른 엔진에 있어서는 양호한 연소상태의 유지 및 토크쇼크의 저감을 도모할 수는 없다.

본 발명의 목적은, 항상 양호한 연소상태를 유지하는 동시에, 분사모우드의 절환시에 토크쇼크가 발생하지 않는 안정된 기관운전상태를 유지가능한, 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 제 1의 태양에 의하면, 연소실과 이 연소실에 직접 연료를 공급하는 연료분사장치와 기관속도조절을 위한 가속조작부재를 가진 기통내분사형 내연기관의 제어장치가 제공된다. 이 제어장치는, 상기 가속조작부재의 조작상태를 검출하고, 그와 같이 검출된 조작상태를 표시하는 출력을 발생하는 가속조작상태검출수단; 상기 연소실 내에 흡입되는 흡입공기량을 검출하고, 그와 같이 검출한 흡입공기량을 표시하는 출력을 발생하는 흡입공기량검출수단; 상기 가속조작상태검출수단으로부터의 상기 출력에 기초해서 제 1부하상관치를 산출하는 제 1부하상관치산출수단; 상기 흡입공기량검출수단으로부터의 상기 출력에 기초하여 제 2부하상관치를 산출하는 제 2부하상관치산출수단; 주로 압축행정에 있어서 연료분사를 행하는 압축행정분사모우드 또는 주로 흡기행정에 있어서 연료분사를 행하는 흡기행정분사모우드의 어느 하나를, 상기 제 1부하상관치 혹은 제 2부하상관치의 어느 하나에 기초해서 선택하는 분사모우드선택수단; 상기 제 1 및 제 2부하상관치에 기초해서 각각 목표공연비를 산출하는 목표공연비산출수단; 상기 분사모우드선택수단에 의해 상기 압축행정분사모우드가 선택되었을 때, 상기 제 1부하상관치에 기초해서 상기 목표공연비산출수단에 의해 산출된 목표공연비와 상기 흡입공기량검출수단에 의해 검출된 흡입공기량에 기초해서 연료분사량을 산출하고, 또, 흡기행정분사모우드가 선택된 때에는, 상기 제 2부하상관치에 기초해서 상기 목표공연비 산출수단에 의해 산출된 목표공연비와 상기 흡입공기량검출수단에 의해 검출된 흡입공기량에 기초해서 연료분사량을 산출하는 연료분사량산출수단; 및 상기 연료분사량산출수단에 의해 산출된 연료분사량에 기초해서 상기 연료분사장치를 제어하는 연료분사제어수단을 구비한다.

본 발명에서는, 압축행정분사모우드 및 흡기행정분사모우드의 각각에서의 기관운전상태를 양호하게 반영하는 가속조작부재의 조작상태 및 흡입공기량에 기초해서 각각 제 1 및 제 2부하상관치가 산출되고 선택된 분사모우드에 각각 대응하는 한쪽의 부하상관치에 따라서 목표공연비를 산출함으로써 분사모우드에 적합한 목표공연비를 얻을 수 있는 데 있다. 여기서, 가속조작부재의 조작상태에 기초해서 산출되는 제 1부하상관치와 압축행정분사모우드에서의 기관운전상태는 높은 상관관계에 있고, 또, 흡입공기량에 기초해서 산출되는 제 2부하상관치와 흡기행정분사모우드에서의 기관운전상태가 높은 상관관계에 있는 것이다. 이 때문에 제 1 및 제 2부하상관치 중, 분사모우드와의 상관성이 높은 쪽에 기초해서 산출되는 목표공연비는 분사모우드에 적합한 것이 된다. 또, 이 산출목표공연비 및 흡입공기량에 따라서 산출한 연료분사량을 사용해서 항상 목표공연비를 관리하면서 또한 분사모우드에 적합한 연료분사제어를 실시할 수 있는 데 있다. 이 결과, 내연기관에서의 연소의 안정화가 도모되고 기관운전상태를 적절하게 유지할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어장치는 상기 흡입공기량검출수단에 의해 검출된 흡입공기량을 보정하는 흡입공기량보정수단을 또 구비한다. 상기 흡입공기량보정수단은, 상기 분사모우드선택수단에 의해 압축행정분사모우드가 선택되었을 때, 상기 흡입공기량보정수단에 의한 흡입공기량의 보정을 금지하는 보정금지수단을 포함한다.

상기의 바람직한 장치에 의하면, 연료분사 전에 흡기가 완료되고, 흡기지연이 없고, 따라서, 검출된 흡입공기량에 기초해서 연료분사량을 적정하게 설정할 수 있는 압축행정분사모우드에서는, 불필요한 흡기량보정에 의한 기관운전상태의 악화를 방지할 수 있다. 또한, 흡입공기의 흡기지연을 수반하는 흡기행정분사모우드에서는 검출된 흡입공기량을 보정함으로써 적절한 연료분사량을 설정할 수 있다.

바람직하게는, 상기 분사모우드선택수단에 의해 상기 압축행정분사모우드가 선택되었을 때, 상기 목표공연비산출수단은, 목표공연비를 이론공연비보다 희박한 제 1공연비로 설정한다. 상기 흡입행정분사모우드가 선택되었을 때, 상기 목표공연비산출수단은 목표공연비를 상기 제 1공연비보다 연료과농한 제 2공연비로 설정한다.

상기의 바람직한 태양에 의하면, 희박공연비운전을 압축행정분사모우드로 안정적으로 실시해서 연비향상이 도모되고, 흡입행정분사모우드에서의 기관운전에 의해 기관출력을 증대할 수 있다.

바람직하게는, 제어장치는 선택되어 있는 분사모우드와 다른 분사모우드가 상기 분사모우드선택수단에 의해 새로이 선택되어 분사모우드절환이 행하여질 때, 이행목표공연비를 가변설정하는 공연비이행수단을 또 구비한다. 상기 공연비이행수단은, 절환전의 분사모우드에 있어서의 목표공연비와 절환후의 분사모우드에 있어서의 목표공연비로 정해지는 범위 내로 들어가는 모우드절환공연비를 설정하고, 이어서, 상기 절환 전의 분사모우드에 적합한 연료분사시기를 유지하면서 상기 절환 전의 분사모우드에 있어서의 목표공연비로부터 상기 모우드절환공연비를 향해서 상기 이행목표공연비를 제 1의 변화속도에 의해 서서히 변경한다. 상기 이행목표 공연비가 상기 모우드절환공연비에 달했을 때, 상기 공연비이행수단은, 상기 절환전의 분사모우드에 적합한 연료분사시기를 상기 절환 후의 분사모우드에 적합한 연료분사시기로 절환, 그 후, 상기 이행목표공연비를, 상기 모우드절환공연비 또는 그 근방의 공연비로부터 상기 절환 후의 분사모우드에 있어서의 목표공연비를 향해서 제 2의 변화속도로 서서히 변경한다.

상기의 바람직한 장치에 의하면, 분사모우드절환시의 급격한 연료분사량의 변화에 의한 기관출력토크변화를 비교적 간단한 장치구성에 의해 억제할 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 공연비이행수단은 상기 제 2의 변화속도를 상기 제 1의 변화속도보다 작은 값으로 설정한다. 이 경우, 분사모우드절환 후의 토크쇼크가 보다 양호하게 저감될 수 있다.

바람직하게는, 상기 흡기행정분사모우드로부터 상기 압축행정분사모우드로의 절환시, 상기 공연비이행수단은, 상기 제 2의 변화속도를 상기 제 1의 변화속도보다 작은 값으로 설정한다. 이 경우, 중고부하영역으로부터 저부하영역으로의 운전상태변화에 수반되는 기관감속운전 개시시에 발생되는 일이 많은 흡기행정분사모우드로부터 압축행정분사모우드로의 절환이 행하여졌을 때 내연기관에 발생되기 쉬운 큰 토크쇼크를 적절하게 방지할 수 있고, 따라서, 내연기관을 탑재한 차량의 제어능력을 향상할 수 있다.

바람직하게는, 상기 공연비이행수단은, 상기 제 1부하상관치에 기초해서 상기 제 1 및 제 2의 변화속도를 설정한다. 이 경우, 기관운전상태를 정확히 반영하는 제 1부하상관치에 따라서 제 1 및 제 2의 변화속도를 양호하게 설정할 수 있고, 분사모우드 절환시의 기관출력토크변화를 양호하게 방지할 수 있다.

바람직하게는, 상기 내연기관에 장비되어 상기 가속조작상태검출수단으로부터의 출력에 기초해서 상기 흡입공기량을 증감 조절하는 흡입공기량조절수단에 의한 흡입공기량조절량에 따라서, 상기 공연비이행수단은, 상기 제 1 및 제 2의 변화 속도를 설정한다. 이 경우, 흡입공기량의 증감제어에 추종하도록 제 1 및 제 2의 변화속도를 설정할 수 있어, 흡입공기량의 증감제어에 맞추어 연료분사량을 변화시킬 수 있다. 이 결과, 분사모우드 절환시의 기관출력토크변화를 보다 양호하게 방지할 수 있다.

본 발명의 제 2의 태양에 의하면, 연소실과 이 연소실에 직접 연료를 공급하는 연료분사장치를 가진 기통내분사형 내연기관의 제어장치가 제공된다. 이 제어장치는, 상기 내연기관의 운전상태를 검출하는 운전상태검출수단; 주로 압축행정에 있어서 연료분사를 행하는 압축행정분사모우드 또는 주로 흡기행정에 있어서 연료 분사를 행하는 흡기행정분사모우드의 어느 하나를, 상기 제 1부하상관치 혹은 제 2부하상관치의 어느 하나에 기초해서 선택하는 분사모우드선택수단; 상기 분사모우드선택수단에 의해서 선택된 분사모우드에 따라서 상기 연소실 내의 연소상태에 영향을 미치는 연소파라미터의 값을 설정하는 연소파라미터설정수단; 상기 연소파라미터설정수단에 의해 설정되고 또한 상기 선택된 분사모우드에 대응하는 상기 연소파라미터치에 기초해서, 상기 연소상태를 제어하는 연소제어수단; 및, 선택되어 있는 분사모우드와 다른 분사모우드가 상기 분사모우드선택수단에 의해 새로이 선택되어 분사모우드 절환이 행하여질 때, 절환 전의 분사모우드에 적합한 절환 전 연소파라미터치로부터, 절환 후의 분사모우드에 적합한 절환 후 연소파라미터치로 절환하는 연소파라미터이행수단을 구비한다. 상기 연소파라미터는 목표공연비를 포함한다. 상기 연소파라미터이행수단은, 분사모우드 절환시에, 이행목표공연비를 가변설정하는 공연비이행수단을 포함한다. 상기 공연비이행수단은, 상기 절환 전의 분사모우드에 있어서의 목표공연비와 상기 절환 후의 분사모우드에 있어서의 목표공연비에 의해 정해지는 범위 내에 들어가는 모우드절환공연비를 설정하고, 이어서, 절환 전의 분사모우드에 적합한 연료분사시기를 유지하면서 상기 절환 전의 분사모우드에 있어서의 목표공연비로부터 상기 모우드절환공연비를 향해서 상기 이행목표공연비를 제 1의 변화속도로 서서히 변경한다. 상기 이행목표공연비가 상기 모우드절환공연비에 도달했을 때, 상기 공연비이행수단은 상기 절환 전의 분사모우드에 적합한 연료분사시기를 상기 절환 후의 분사모우드에 적합한 연료분사시기로 절환하고, 그 후, 상기 이행목표공연비를 상기 모우드절환공연비 또는 그 근방의 공연비로부터 상기 절환 후의 분사모우드에 있어서의 목표공연비를 향해서 제 2의 변화속도에 의해 서서히 변경한다.

상기 본 발명의 제 2의 태양에 의한 제어장치의 이점은, 분사모우드 절환시의 급격한 연료분사량의 변화에 의한 기관출력토크변화를 억제할 수 있는 데 있다.

제 1의 태양에 의한 제어장치의 경우와 마찬가지로, 분사모우드 절환에 수반되는 토크쇼크 저감을 위해, 상기 제 2의 변화속도를 상기 제 1의 변화속도보다 작은 값으로 설정하는 것이 바람직하다. 또, 상기 흡기행정분사모우드로부터 상기 압축행정분사모우드로의 절환시, 상기 제 2의 변화속도를 상기 제 1의 변화속도보다 작은 값으로 설정하는 것이 바람직하다. 또는, 흡입공기량조절수단에 의한 흡입공기량조절량에 따라서 상기 제 1 및 제 2의 변화속도를 설정해도 된다. 혹은, 기관속도조절용의 가속조작부재의 조작상태에 기초해서 산출된 제 1부하상관치에 기초해서 상기 제 1 및 제 2의 변화속도를 설정해도 된다.

바람직하게는, 제어장치는 상기 연소실 내에 흡입되는 흡입공기량을 검출하는 흡입공기량검출수단을 또 구비한다. 상기 공연비이행수단은, 상기 흡입공기량검출수단에 의해 검출된 흡입공기량의 변화량의 크기에 비례하도록 상기 제 1 및 제 2의 변화속도를 설정한다. 이 경우, 흡입공기량 변화에 맞추어 연료분사량을 변화할 수 있고, 기관출력토크 변화를 억제할 수 있다.

바람직하게는, 상기 연소파라미터는 상기 연료분사장치로부터 상기 연소실내에 공급된 연료가 상기 내연기관에 장비된 점화수단에 의해 불꽃점화되는 점화시기를 포함한다. 상기 연소파라미터이행수단은 상기 분사모우드가 행하여졌을 때 상기 내연기관의 출력이 원활히 변화하도록 분사모우드이행시의 상기 점화시기인 이행점화시기를 제어하는 점화시기이행수단을 포함한다. 이 경우, 분사모우드이행시의 점화시기를 적정화할 수 있고, 기관에서의 연소상태를 양호한 것으로 유지할 수 있다.

이하, 도면을 참조해서 차량에 탑재되는 기통내분사형 불꽃점화식 엔진을 제어하는 본 발명의 일실시예에 관한 제어장치를 상세히 설명한다.

도 1에 있어서, 엔진(1)은 흡기행정(전기분사모우드)에서의 연료분사와 함께 압축행정(후기분사모우드)에서의 연료분사를 실시가능하고, 또한 희박공연비에서의 연소가 가능한, 기통내분사형 직렬4기통가솔린엔진으로 구성되어 있다. 이 기통내분사형 엔진(1)은, 연소실을 비롯하여 흡기장치나 배기가스재순환(EGR)장치 등이 기통내분사 전용으로 설계되어 있어, 용이하게 리치공연비, 이론공연비(스토이키오), 리인공연비에서의 기관운전이 실현가능하게 되어 있다.

엔진(1)의 실린더헤드(2)에는 각 기통마다에 점화플럭(3)과 전자식의 연료분사밸브(4)가 장착되어 있다. 연료분사밸브(4)는, 연소실(5) 내에 연료가 직접 분사되도록 배치되어 있다. 또, 실린더(6) 내에 슬라이딩가능하게 배치된 피스톤(7)의 꼭대기면에는 압축행정후기에 연료분사가 행하여진 경우에 연료분사밸브(4)로부터의 연료분무가 도달하는 위치에 반구형상의 우묵한 곳, 즉 캐비티(8)가 형성되어 있다. 또, 이 엔진(1)의 압축비는 흡기관분사형의 것에 비해 높게(예를 들면, 12정도)설정되어 있다. 동(動)밸브기구로서는 DOHC4밸브식이 채용되고 있고, 실린더헤드(2)의 상부에는 흡기배기밸브(9),(10)을 각각 구동하기 위해 흡기쪽캠축(11)과 배기쪽캠축(12)이 회전가능하게 지지되어 있다.

실린더헤드(2)에는 양 캠축(11),(12) 사이를 빠지도록 해서, 대략 직립방향으로 흡기포트(13)가 형성되어 있다. 이 흡기포트(13)를 통과한 흡기류는, 연소실(5) 내에 있어서, 도 1에서 보아 시계방향의 세로선회류(이하, 텀블류라고 함)를 발생가능하게 하고 있다. 배기포트(14)는 통상의 엔진과 마찬가지로 대략 수평방향으로 형성되어 있다. 이 배기포트(14)로부터 비스듬히 아래쪽을 향해 큰 직경의 배기가스재순환(EGR)포트(15)가 분기되어 있다.

도면 속에서, 부호(16)은 냉각수온 Tw를 검출하는 수온센서이다. 또, (17)은 각 기통의 소정의 크랭크위치(예를 들면, 5° BTDC 및 75° BTDC)에서 크랭크각 신호 SGT를 출력하는 날개형의 크랭크각센서이며, 이 크랭크각센서(17)는 크랭크각신호 SGT에 기초해서 엔진회전속도 Ne를 검출가능하게 하고 있다. 즉, 센서(17)는 엔진회전속도검출수단을 구성하고 있다. (19)는 점화플럭(3)에 고전압을 출력하는 점화코일이다. 또한, 크랭크축의 절반의 회전수로 회전하는 캠축에는 기통판별신호를 출력하는 기통판별센서(도시 않음)가 설치되어 있어, 이에 의해 상기 크랭크각신호 SGT가 어느 기통의 것인지 판별가능하게 되어 있다.

흡기포트(13)에는 서어지탱크(20)를 가진 흡기매니포울드(21)를 개재해서 스로틀보디(23), 스텝퍼모터식의 #1 ABV(제 1에어바이패스밸브)(24), 에어플로센서(흡입공기량검출수단)(32) 및 에어클리너(22)를 구비한 흡기관(25)이 접속되어 있다.

흡기관(25)에는 스로틀보디(23)를 우회해서 흡기매니포울드(21)에 흡기를 행하는 큰 직경의 에어바이패스파이프(26)가 병설되어 있고, 그 관로에는 리니어솔레노이드식으로 대형의 #2 ABV(제 2에어바이패스밸브)(27)가 형성되어 있다. 또한, 에어바이패스파이프(26)는 흡기관(25)에 준하는 유로면적을 가지고 있어, #2 ABV(27)의 완전개방시에는 엔진(1)의 저중속영역에서 요구되는 양의 흡기가 가능하게 되어 있다.

또, 스로틀보디(23)에는, 흡기통로를 개폐하는 나비식의 스로틀배브(28)와, 스로틀밸브(28)의 개방도, 즉 스로틀개방도θth를 검출하는 스로틀밸브개방도 센서로서의 스로틀포지션센서(이하, TPS라고 함)(29)와, 스로틀밸브(28)의 완전 폐쇄상태를 검출해서 엔진(1)의 아이들링상태를 인식하는 아이들스위치(30)가 구비되어 있다. 또한, 실제로는, TPS(29)로부터는 스로틀개방도θth에 따른 스로틀전압 VTH가 출력되어, 이 스로틀전압 VTH에 기초해서 스로틀개방도θth가 인식된다.

스로틀개방도θth는, 엔진(1)에 엔진속도조절용의 가속조작부재로서 장비되는 가속페달(28a)의 밟기조작상태를 표시하고, TPS(29)는, 가속페달조작상태를 검출하는 가속조작상태검출수단을 구성하고 있다. 가속조작상태검출수단은 스로틀개방도 대신 가속페달개방도를 검출하는 것이라도 된다.

상기 에어플로센서(32)는 흡입공기량 Qa를 검출하는 것으로서, 예를 들면, 카르만소용돌이식플로센서가 사용된다. 또한, 흡입공기량 Qa는 서어지탱크(20)에 부우스트압센서를 장착, 이 부우스트압센서에 의해 검출되는 흡기관압력으로부터 구하도록 해도 된다.

한편, 배기포트(14)에는 02센서(40)가 장착된 배기매니포울드(41)를 개재해서, 3원 촉매(42)나 도시하지 않은 머플러 등을 구비한 배기관(43)이 접속되어 있다. 또, 상술한 EGR포트(15)는 큰 직경의 EGR파이프(44)를 개재해서 흡기매니포울드(21)의 상류에 접속되어 있고, 그 관로에는 스텝퍼모터식의 EGR밸브(45)가 형성되어 있다.

연료탱크(50)는 도시하지 않은 차량의 차체후부에 설치되어 있다. 연료탱크(50)에 저류된 연료는 전동식의 저압연료분사량(51)에 빨아올려지고, 저압피드파이프(52)를 개재해서 엔진(1)쪽에 송급된다. 저압피드파이프(52) 내의 연료압은 리턴파이프(53)의 관로에 개입장치된 제 1연료압조정기(54)에 의해 비교적 저압(저연료압)으로 조압된다. 엔진(1)쪽에 송급된 연료는 실린더헤드(2)에 장착된 고압연료펌프(55)에 의해 고압피드파이프(56)와 송급관(57)을 개재해서 각 연료분사밸브(49)에 송급된다.

고압연료펌프(55)는, 예를 들면 사판축방향피스톤식이며, 배기쪽캠축(12)또는 흡기쪽캠축(11)에 의해 구동되고, 엔진(1)의 아이들운전시에 있어서도 5MPa∼7MPa이상의 연료압을 발생가능하게 하고 있다. 그리고, 송급관(57) 내의 연료압은 리턴파이프(58)의 관로에 개입장치된 제 2연료압조정기(59)에 의해 비교적 고압(고연료압)으로 조압된다.

도면 속에서, 부호(60)은 제 2연료압조정기(59)에 장착된 전자식의 연료압 절환밸브이다. 이 연료압절환밸브(60)는 온상태에서 연료를 릴리프하고, 이에 의해 송급관(57) 내의 연료압을 저연료압으로 저하시킨다. 또, 부호(61)은 고압연료펌프(55)의 윤활이나 냉각 등으로 이용된 일부의 연료를 연료탱크(50)로 환류시키는 리턴파이프이다.

차량의 차실내에는, 입출력장치, 제어프로그램이나 제어맵 등의 기억에 제공되는 기억장치(ROM, RAM, BURAM등), 중앙처리장치(CPU), 타이머 카운터 등을 구비한 ECU(전자제어유닛)(70)이 설치되어 있어, 이 ECU(70)에 의해서 엔진(1)의 총합적인 제어가 실시된다.

ECU(20)의 입력쪽에는 상술한 각종의 센서류가 접속되어 있고, 각종 센서류 등으로부터의 검출정보가 입력된다. ECU(70)는 이들 검출정보에 기초해서 연료분사모우드, 연료분사량, 점화시기, EGR가스의 도입량 등을 결정하고, 연료분사밸브(4)나 점화코일(19), EGR밸브(45) 등을 구동제어한다. 또한, ECU(70)의 입력쪽에는, 설명을 생략하나, 상기 각종 센서류 외에, 도시하지 않은 다수의 스위치나 센서류가 접속되어 있고, 한편, 출력쪽에도 도시하지 않은 각종 경고등이나 기기류 등이 접속되어 있다.

상기와 같이 구성된 엔진(10은, ECU(70)를 주요구성요소로서 포함한 제어장치의 제어하에서 운전된다.

이하, 제어장치에 의한 엔진(1)의 연소제어에 대해서 설명한다.

엔진(1)의 시동시에 운전자가 점화키를 온조작하면, ECU(70)는 저압연료펌프(51)와 연료압절환밸브(60)를 온으로해서 연료분사밸브(4)에 저연료압의 연료를 공급한다.

운전사가 점화키를 스타트조작하면, 도시하지 않는 셀모터에 의해 엔진(1)이 크랭킹되고, 동시에 ECU(70)에 의해 연소제어가 개시된다. 이 시점에서는, ECU(70)는 전기분사모우드(즉, 흡기행정분사모우드)를 선택하고, 비교적 리치한 공연비가 되도록 연료를 분사한다. 이 시동시에 전기분사모우드를 선택하는 이유는, 시동시에는 연료분사밸브(4)에 저연료압의 연료가 공급되어 있으므로, 후기분사모우드를 선택하면 분사시기가 압축행정후기로 되어 기통내압이 높게 되어 있어 소정 기간내에 소망량의 연료공급을 완료할 수 없기 때문이다. 따라서, 이 경우, 연소실(5)로의 공기공급은 스로틀밸브(28) 주위의 빈틈이나, #1ABV(24)가 배치된 바이패스통로를 개재해서 행하여진다. 또한, #1ABV(24)와 #2ABV(27)는 ECU(70)에 의해 일원 관리되어 있고, 스로틀밸브(28)를 우회하는 흡입공기(바이패스에어)의 필요도입량에 따라서 양 밸브(24), (27)의 밸브개방량이 결정된다.

엔진(1)의 시동이 완료하고, 엔진(1)이 아이들운전을 개시하면, 고압연료펌프(55)가 정격(定格)의 토출작동을 시작한다. ECU(70)는 연료압절환밸브(60)를 오프로 해서 연료분사밸브(4)에 고압의 연료를 공급한다. 이때, 요구되는 연료분사량은 제 2연료압조정기(59)에 의해 조압된 송급관(57) 내의 연료압이나 동송급관(57) 내에 형성되는 도시하지 않은 연료압센서에 의해 검출된 연료압과 연료분사밸브(4)의 밸브개방시간, 즉 연료분사시간으로부터 결정된다.

그리고, 냉각수온 Tw가 소정치로 상승할 때까지는, ECU(70)는, 엔진시동때와 마찬가지로, 전기분사모우드를 선택해서 리치공연비가 되도록 연료를 분사하는 동시에, #2 ABV(27)를 계속해서 폐쇄상태로 한다. 그 이유는, 냉기시에는 연료의 기화율이 낮기 때문에 후기분사모우드(즉, 압축행정분사모우드)에서 분사를 행하면, 실화나 미연소연료(HC)의 배출을 피할 수 없는 데 있다. 또, ECU(70)는 이와 같은 엔진시동때에는 #2ABV(27)을 폐쇄한다. 또한, 공기조화기 등의 보조기기류의 부하의 증감에 따른 아이들회전수의 제어는, 흡기관분사형엔진의 경우와 마찬가지로 해서 #1ABV(24)의 개방도를 조절함으로써 행하여진다.

이와 같이, 냉기시에는 흡기관분사형엔진의 경우와 대략 마찬가지의 연료분사제어가 행하여진다. 이 경우, 기통내분사형엔진(1)에서는 흡기관(13)의 벽면으로의 연료방울의 부착 등이 없기 때문에 흡기관분사형엔진에 비해서 제어의 응답성이나 정밀도는 높다.

이하, 도 2를 참조해서 워밍업완료 후에 ECU(70)가 실행하는 연소제어의 수순을 설명한다.

엔진(1)이 워밍업완료상태가 되면, 도 2에 표시한 각종 기능부(80)∼(102)의 기능을 나타내는 ECU(70)는 각종 검출치, 즉 TPS(29)로부터의 스로틀전압 VTH에 기초한 스로틀개방도정보θth, 크랭크각센서(17)로부터의 엔진회전속도 Ne 및 에어플로센서(32)로부터의 흡입공기량정보 Qa를 판독한다.

그리고, Pe산출부(제 1부하상관치산출수단)(80)에 있어서, TPS(29)로부터의 스로틀개방도정보θth를 표시한 스로틀전압 VTH와, 크랭크각센서(17)로부터의 엔진회전속도정보 Ne에 기초해서 목표엔진출력, 즉 목표평균유효압(제 1부하상관치)Pe를 연산한다. 실제로는, 도 2의 Pe산출부(80)의 블록 내에 표시한 바와 같이, 스로틀개방도정보θth와 엔진회전속도 Ne와의 관계를 표시한 맵이 미리 설정되어 있고, 목표평균유효압 Pe는 이 맵으로부터 판독된다.

또, Ev산출부(82)(제 2부하상관치산출수단)에 있어서, 에어플로센서(32)로부터의 흡입공기량정보 Qa에 기초해서, 체적효율 Ev(제 2부하상관치)가 연산된다. 이 연산에 있어서, 실제로는, 에어플로센서(32)로부터의 출력신호와 엔진회전속도 Ne에 의해서 구해지는 단위흡기행정 당 흡입공기량 A/N(이하, 단위흡입공기량 A/N라고 함)가 흡입공기량정보 Qa로서 사용된다.

이와 같이 해서 구해진 목표평균유효압 Pe 및 체적효율 Ev를 표시하는 신호는, 엔진회전속도 Ne의 신호와 같이, 목표 A/F연산부(목표공연비산출수단)(90), 분사종료시기연산부(92), 점화시기연산부(94) 및 EGR량연산부(96)의 각각에 공급된다. 목표A/F연산부(90), 분사종료시기연산부(92), 점화시기연산부(94), EGR량연산부(96)에서는 목표공연비(이하, 목표A/F라고 함), 연료의 분사종료시기 Tend, 점화시기 Tig, EGR량 Legr의 각종 연소파라미터가 각각 설정된다.

연산부(90),(92),(94) 및 (96)의 각각에는, 엔진회전속도 Ne와 목표평균유효압 Pe에 기초한 복수의 연소파라미터 설정맵과, 엔진회전속도 Ne와 체적효율 EV에 기초한 복수의 연소파라미터설정맵이 설정되어 있다.

상세하게는, 연산부(90),(92) 및 (94)의 각각에는, 엔진회전속도 Ne와 목표평균유효압 Pe에 기초해서 설정된 후기분사모우드용의 맵과, 엔진회전속도 Ne와 체적효율 Ev에 기초해서 설정된 전기분사모우드용의 맵이 설정되어 있다.

여기서, 후기분사모우드는 도 3에 표시한 후기분사리인모우드를 가리킨다. 또, 전기분사모우드는 도 3에 표시한 전기분사리인모우드, 스토이키오피드백(S-F/B)모우드 및 오픈루프(O/L)모우드를 가리킨다. 이들 3개의 분사모우드를, 일괄해서 전기분사 모우드라 칭한다.

각 연산부(90),(92)또는 (94)에는, 상기의 후기분사모우드용 맵으로서 후기분사리인모우드용 맵과, 상기의 전기분사모우드로서 전기분사리인모우드용 맵, S-F/B모우드용 맵 및 O/L용 맵이 격납되어 있다.

상술한 바와 같이, 후기분사모우드에서는 엔진회전속도 Ne와 목표평균유효압 Pe에 기초해서 연소파라미터가 설정되고, 전기분사모우드에서는 엔진회전속도 Ne와 체적효율 Ev에 기초해서 연소파라미터가 설정된다. 이것은 이하의 이유에 의한다. 즉, 압축행정에서 연료를 분사하는 후기분사모우드에서는 #1ABV(24) 및 #2ABV(27)를 열고 양 밸브(24), (27)이 각각 배설된 2개의 바이패스 통로를 개재해서 대량의 바이패스에어가 연소실로 도입됨으로써 엔진부하와 체적효율 Ev와의 상관성이 작은 한편, 운전자에 의한 가속조작상태와 상관관계에 있는 목표평균유효압 Pe와 엔진부하와의 상관성이 커진다. 또, 흡기행정에서 연료를 분사하는 전기분사모우드에서는 상기 바이패스에어량이 적기 때문에 엔진부하와 체적효율 Ev와의 상관성이 크게 된다.

또한, 후기분사리인모우드에 관해서는 EGR을 행하는 경우에 사용하는 맵과 EGR을 행하지 않는 경우의 맵이 각각 설정되어 있다. 점화시기연산부(94)가 사용하는 S-F/B모우드용 혹은 O/L모우드용의 점화시기맵에 관해서도 EGR을 행하는 경우와 행하지 않는 경우의 2종류의 맵이 설정되어 있다.

또, EGR량연산부(96)에도, 엔진회전속도 Ne와 목표평균유효압 Pe에 기초해서 설정되는 후기분사리인모우드용 맵과, 엔진회전속도 Ne와 체적효율 Ev에 기초해서 설정되는 전기분사모우드용 맵이 설정되어 있다. 그리고, 각 분사모우드용의 맵은, 변속기(도시 않음)의 선택레버가 중립레인지(N레인지)에 있는 경우와 그렇지 않는 경우에서 2종류의 맵을 포함한다.

ECU(70)에는 도 3에 표시한 연료분사모우드설정맵이 격납되어 있다. 그리고, 도 3의 맵에 따라서, 후기분사리인모우드, 전기분사리인모우드, S-F/B모우드 및 O/L모우드의 사이에서, 연료분사모우드가 엔진회전속도 Ne 와 목표평균유효압 Pe혹은 엔진회전속도 Ne와 체적효율 Ev에 따라서 절환된다.

상세하게는, 후기분사리인모우드와 전기분사리인모우드와의 절환 및 후기분사리인 모우드와 S-F/B모우드와의 절환, 즉 후기분사모우드와 전기분사모우드와의 절환은 엔진회전속도 Ne와 목표평균유효압 Pe에 따라서 실시된다. 한편, 전기분사리인모우드와 S-F/B모우드와의 절환, 및, S-F/B모우드와 O/L모우드와의 절환, 즉 전기분사모우드 사이에서의 절환은 목표평균유효압 Pe 및 체적효율 Ev의 어느 한쪽과 엔진회전속도 Ne에 따라서 행하여진다.

도 3의 맵에서 구해진 연료분사모우드가 후기분사모우드인 것이 판별되면, 목표A/F연산부(90), 분사종료시기연산부(92), 점화시기연산부(94) 및 EGR량연산부(96)의 각각에서는 엔진회전속도 Ne와 목표평균유효압 Pe에 기초해서 설정맵 중의 한 개가 EGR의 유무에 따라서 선택된다. 그리고, 각 연산부(90),(92),(94) 또는 (96)에서는 선택된 맵에 기초해서 목표A/F, 분사종료시기 Tend, 점화시기 Tig, EGR량 Legr 중의 대응하는 한 개의 연소파라미터가 설정된다.

도 2에 표시한 바와 같이, 목표평균유효압 Pe의 신호는 D/F필터(84)를 개재해서 바이패스에어량연산부(98)에도 공급되어 있다. 그리고, 연산부(98)에서는 에어바이패스파이프(26)를 개재해서 공급되는 바이패스에어량 Qabv가, 엔진회전속도 Ne와 목표평균유효압 Pe에 기초해서 설정된다.

한편, 전기분사모우드에서는 목표A/F연산부(90), 분사종료시기연산부(92), 점화시기연산부(94) 및 EGR량연산부(96)의 각각에 있어서, 엔진회전속도 Ne와 체적효율 Ev에 기초해서 설정된 맵 중의 한 개가, 분사모우드가 전기분사리인모우드, S-F/B모우드 또는 O/L모우드의 어느 것인가에 따라서, 또, 선택레버가 N레인지에 있는지 여부에 따라서 선택된다. 그리고 각 연산부(90),(92),(94)또는 (96)에서는, 목표 A/F, 분사종료시기 Tend, 점화시기 Tig 및 EGR량 Legr 중의 대응하는 한개의 연소파라미터가 설정된다.

이상과 같이해서, 목표 A/F, 연료의 분사조료시기 Tend, 점화시기 Tig, EGR 량 Legr 및 바이패스에어량 Qabv가 설정된다.

Ev산출부(82)에서 흡입공기량정보 Qa로서 구해진 단위흡입공기량 A/N을 표시하는 신호와 연산부(90)에서 구해진 목표A/F를 표시한 신호가 Tinj산출부(연료분사량산출수단)(102)에 공급되고, 이 Tinj산출부(102)에 있어서 연료분사시간(밸브개방시간이라고도 함)Tinj이 설정된다.

이하, 도 15를 참조해서, 연료분사시간 Tinj의 설정수순을 설명한다.

도 15의 Tinj설정루틴은 ECU(70)에 의해 주기적으로 실행된다.

스텝 S200 및 S202에서는 목표 A/F 및 단위흡입공기량 A/N이 판독된다.

다음 스텝 S204에서는 연료분사모우드가 후기분사모우드인지 여부가 판별된다. 이 판별결과가 거짓(No), 즉 연료분사모우드가 후기분사모우드가 아니고, 즉 전기분사모우드라고 판정되면, 제어플로는 스텝 S206으로 나간다.

스텝 S206에서는, 흡입공기량 Qa가 다음식(1)에서 산출된다(보정수단).

Qa=(A/N(n)+△A/N)·Pc …(1)

여기서, A/N(n)은 금번 Tinj설정주기에서 검출된 단위흡입공기량이며, △A/N은 어떤 기통에 대해서 금번주기에 검출된 단위흡입공기량 A/N(n)와 전번주기에서 다른 기통에 대해서 검출된 단위흡입공기량 A/N(n-1)와의 차, 즉 단위흡입공기량의 변화량이다(△A/N=A/N(n)-A/N(n-1)). 또, Pc는 변환계수이다.

즉 전기분사 모우드에서는 기통내분사형엔진에 있어서도 흡기관분사형 엔진의 경우와 마찬가지로 흡기지연을 고려할 필요가 있으므로, 본 실시예에서는 단위 흡입공기량의 Tinj설정주기당의 변화량 △A/N을 사용해서 흡입공기량 Qa를 보정해서 전기분석모우드에 있어서 보다 양호한 연소제어를 행할 수 있도록 하고 있다.

다음 스텝 S210에서는 목표 A/F와 흡입공기량 Qa로부터 연료분사시간의 기준치 TB를 다음식(2)에서 산출한다.

TB=Qa(목표 A/F) …(2)

그리고, 스텝 S212에 있어서, 연료분사시간 Tinj을 다음식(3)에 의해 산출한다.

Tinj=TB·Kaf·K ETC+Td …(3)

여기서, Kaf는 목표 A/F의 보정에 사용하는 보정계수이다. KETC는, 각종 센서로부터의 검출정보, 즉 엔진운전상태에 따라서 설정되는 연료분사시간 Tinj의 보정계수이며, 이 보정계수 KETC는, 예를 들면, 엔진수온 Tw, 대기온도 Tat, 대기압력 Tap등에 따라서 설정되는 보정계수의 적산치이다. Td는 무효시간보정치이다. 또한, 보정계수 Kaf 의 상세한 것에 대해서는 후술한다.

한편 스텝 S204에서는 판별결과가 참(Yes), 즉 연료분사모우드가 후기분사모우드로 판별되는 경우에는 제어플로는 스텝 S208로 나간다.

스텝 S208에서는 전기분사모우드의 경우와 달리, 금번주기에서 검출된 단위 흡입공기량 A/N(n)에 기초해서 흡입공기량 Qa를 다음식(4)에서 산출한다(보정금지수단).

Qa=A/N(n)·Pc …(4)

이와 같이, 후기분사모우드에서는 금번주기에서 검출된 단위흡입공기량 A/N(n)만에 기초해서 흡입공기량 Qa를 구하도록 하고 있다. 그 이유는, 즉 후기분사모우드에서는 압축행정에 있어서 연료가 분사되고, 상기 식(3)에 의해서 연료분사시간 Tinj을 산출하는 시점에서는 이미 흡기가 종료된 것에 있다. 즉 금번주기에서 검출된 단위흡입공기량 A/N(n)을 사용함으로써 충분하고 정확한 연료분사시간 Tinj이 계산된다. 반대로, 후기분사모우드에서 상기 보정을 행하면, 연료분사시간 Tinj이 부정확한 것으로 되어 버릴 가능성이 있다.

상술한 바와 같이 전기분사모우드와 후기분사모우드에서 다른 산출식에 따라서 흡입공기량 Qa를 산출함으로써 전기분사모우드이거나, 또 후기분사모우드에서도 연료분사시간 Tinj, 즉 연료분사량이 목표 A/F에 합치하는 실제 A/F를 달성하는데 있어서 적정한 것으로 되어, 엔진(1)의 운전상태가 항상 양호하게 유지되게 된다.

그런데, 통상, 후기분사모우드에 있어서는 TPS(29)로부터의 스로틀 개방도정보θth를 사용하면, 용이하게 연료분사량의 설정을 행할 수 있다. 그러나, 본 실시예에서는, 스로틀개방도정보θth를 직접 사용하는 것은 아니고, 일단 스로틀 개방도θth에 기초해서 목표 A/F를 구하고(도 2 속의 Pe산출부(80) 및 목표 A/F연산부(90)참조), 이 목표 A/F에 기초해서 상기 식(3)에서 연료분사시간 Tinj를 산출해서 연료분사량을 결정하도록 하고 있다.

그 이유는 목표 A/F의 산출을 거쳐 연료분사량을 결정함으로써 항상 목표 A/F를 관리해서 연료분사제어를 행할 수 있다고 하는 이점을 얻을 수 있기 때문이다. 즉 목표 A/F를 관리할 수 있으면, 연료분사모우드에 불구하고, 매우 양호하고 또한 적정한 연소제어를 항상 유지할 수 있다.

이상과 같이 해서, 연료분사시간 Tinj이 설정되면, 이 연료분사시간 Tinj에 대응하는 신호가 연료분사밸브(4)에 공급되고, 상술한 바와 같이, 연료분사시간 Tinj에 따른 양의 연료가 연료분사밸브(4)로부터 분사된다. 이 때, 연료분사종료시기 Tend 에 대응하는 신호도 동시에 연료분사밸브(4)에 공급되어, 이 신호에 따라서 연료분사시기가 확정된다.

또, 점화시기 Tig신호가 점화시기연산부(94)로부터 점화코일(19)에 공급되고 EGR량 Legr신호가 EGR량연산부(96)로부터 EGR밸브(45)에 공급되고, 바이패스에어량 Qabv신호가 바이패스에어량연산부(98)로부터 #1ABV 및 #2ABV에 각각 공급되어, 이에 의해, 최적한 연소제어가 실시되게 된다.

따라서, 예를 들면, 아이들운전시나 저속주행시와같이 엔진(1)이 저부하역에 있을 때에는 도 3에 기초해서 후기분사리인모우드가 선택된다. 이 경우, 목표평균유효압 Pe에 기초한 리인한 목표 A/F(예를 들면, A/F=30∼40정도)에 대응하는 연료분사량이 결정되고, 또, 목표평균유효압 Pe에 기초해서 점화시기 Tig 및 EGR량 Legr이 설정된다. 그리고, 압축행정에 있어서 연료분사가 실시되는 동시에 점화시기제어 및 EGR제어가 실시되어, 양호한 연소제어가 행하여진다.

또한, 후기분사리인모우드에서의 연소에 대해서 보다 상세히 설명하면, 이 기통내분사형의 엔진(1)에서는, 전술한 바와 같이, 피스톤(7)의 상부면에 캐비티(8)가 형성되어 있다. 이에 의해 흡기포트(13)로부터 유입된 흡기류가 캐비티(8)를 따라 상기 텀블류를 형성하기 때문에 연료분사밸브(4)로부터 분사된 연료와 흡입공기와의 혼합기, 즉 연료분무는 점화플럭(3) 근방에 양호하게 집약된다. 그결과, 점화시점에 있어서 점화플럭(3)의 주위에는 이론공연비 AFS에 가까운 혼합기가 항상 층형상으로 형성되게 된다. 따라서, 이 후기분사모우드에 있어서는, 전체적으로 리인공연비일지라도 양호한 착화성이 확보되는 것이다.

또, 예를 들면, 정속주행시와 같이 엔진(1)이 중부하영역에 있을 때는, 도 3에 기초해서 전기분사리인모우드 혹은 S-F/B모우드가 선택된다. 전기분사리인모우드의 경우 체적효율 Ev에 기초한 비교적 리인한 목표 A/F(예를 들면, A/F=20정도)에 대응하는 연료분사량이 결정되고, 또, 체적효율 Ev에 기초해서 점화시기 Tig 및 EGR량 Legr이 설정된다. 그리고, 연료분사가 흡기행정에서 실시되는 동시에, 양호한 연소제어가 행하여진다.

S-F/B모우드에 있어서도 연료분사는 흡기행정에서 행하여지고, 체적효율 Ev에 기초해서 점화시기 Tig 및 EGR량 Legr이 설정된다. S-F/B모우드에서는, 이론 공연비 AFS에 동등한 목표 A/F가 달성되도록 Q2센서(40)의 출력전압에 따라서 공연비피드백제어가 행하여진다.

또, 예를 들면, 급가속시나 고속주행시와 같이 엔진(1)이 고부하영역에 있을때에는 도 3에 기초해서 연료분사모우드는 O/L모우드로 설정된다. 이 경우 전기분사모우드가 선택되어 연료분사가 흡기행정에서 행하여진다. 이 때, 체적효율 Ev에 기초해서 비교적 리치한 공연비가 되도록 목표 A/F가 설정되고, 또, 체적효율 Ev에 기초해서 점화시기 Tig 및 EGR량 Legr이 설정되어, 양호한 연소제어가 행하여진다.

또한, 중고속주행 중의 타행운전시 등에는 연료분사모우드는 도 3속에 표시한 바와 같이 연료커트모우드로되어, 이 경우에는 연료분사는 정지된다. 이 연료커트는 엔진회전속도 Ne가 복귀회전속도보다 저하된 경우나, 운전자가 가속페달을 밟은 경우에는 즉석에서 중지된다.

이하, 도 4∼도 11을 참조해서, 후기리인모우드와 S-F/B모우드 사이, 전기리인모우드와 S-F/B모우드사이, 전기리인모우드와 후기리인모우드 사이의 모우드절환을 예로, 모우드 절환시의 연소파라미터 제어수순에 대해서 설명한다.

또한, 도4∼도 11의 연소파라미터의 설정루틴은 ECU(70)에 의해서 각 기통의 소정 크랭크각위치가 검출될 때마다 실행되고, 엔진연소실 내의 연소상태에 영향을 미치는 연소파라미터, 즉 연료분사밸브(4)의 밸브개방시간 Tinj, 점화시기 Tig, EGR밸브(45)의 밸브개방량 Legr등이 설정된다.

먼저, ECU(70)는 도 4의 스텝 S1∼스텝 S9에 있어서, 도 3의 맵에 기초해서 연료분사모우드의 판정과 설정을 행한다. 스텝 S1에서의 판별결과가 참(Yes), 즉 연료분사모우드가 후기리인모우드라고 판정되고, 스텝 S2에서 후기리인모우드가 설정되면, 스텝 12에 있어서, 후기리인모우드에 의해 제어를 실행하기 위해 각종 연소파라미터 Pe, Ev, 목표 A/F, Tig, Tend 및 Legr 및 목표 A/F의 보정에 사용하는 보정계수 Kaf 등이 설정된다. 후기리인모우드에서는, 전술한 바와 같이, 목표 A/F, 분사종료시기 Tend, 점화시기 Tig, EGR량 Legr 의 각 연소파라미터는 목표평균유효압 Pe에 기초해서 설정된다.

한편, 스텝 S1에서의 판별결과가 거짓(NO)이면, 스텝 S5에 있어서, 연료분사모우드가 전기리인모우드인지 여부가 판별된다. 스텝 S5 에서의 판별결과가 긍정으로서, 스텝 S6에서 전기리인모우드가 설정되면, 스텝 S14에 있어서, 전기리인 모우드에 의한 제어를 실행하기 위해 각종 연소파라미터 Pe, Ev, 목표 A/F, Tig, Tend 및 Legr 및 목표 A/F의 보정계수 Kaf 등이 설정된다. 전기리인모우드에서는, 전술한 바와 같이, 목표 A/F, 분사종료시기 Tend, 점화시기 Tig, EGR량 Legr의 각 연소파라미터는 체적효율 Ev에 기초해서 설정된다.

스텝 S5에서의 판별결과가 거짓인 경우에는 제어플로는 스텝 S7로 나간다. 이 스텝 S7에서의 판별결과가 참, 즉 연료분사 모우드가 S-F/B모우드라고 판별되어, 스텝 S8에서 S-F/B모우드가 설정되면, S-F/B모우드는 전기분사모우드에 속하므로, 전기리인모우드의 경우와 마찬가지로, 제어플로는 스텝 S14로 나간다. 또, 스텝 S7에서의 판별결과가 거짓, 즉 연료분사모우드가 O/L모우드라고 판별되어 스텝 S9에서 O/L모우드가 설정되면, O/L모우드는 전기분사모우드에 속하므로, 스텝 S14가 실행된다.

상세한 것은 후술하나, 스텝 S2, S6 및 S8의 각각에서는, 분사모우드 이행시에 사용되는 테일링계수 K1, K2, KS, KL이 각각 설정된다. 이들 계수는, 연료분사모우드의 이행이 판별되지 않은 연소파라미터 설정 주기에서는 스텝 S2, S6또는 S8에서 각각 값 1.0으로 설정된다. 한편, 연료분사모우드의 이행이 처음으로 판별된 주기에서는, 이들 계수가 대응하는 한 개가 값 0으로 설정된다. 예를 들면, S-F/B모우드 혹은 전기리인모우드로부터 후기리인모우드에의 이행이 처음으로 판별된 연소파라미터 설정주기에서는, 테일링계수 K1이 스텝 S2에서 값 0으로 리세트된다. 후기리인모우드에서 S-F/B모우드 혹은 전기리인모우드로의 이행이 처음으로 판별된 설정주기에서는, 테일링계수 K2가 스텝 S8 또는 S6에서 값 0으로 리세트된다. 또, 전기리인모우드에서 S-F/B모우드로의 이행이 처음으로 판별된 주기에서는 테일링계수 KL이 스텝 S8에서 값 0으로 리세트된다. 그리고, S-F/B모우드에서 전기리인모우드로의 이행이 처음으로 판별된 주기에서는, 테일링계수 KS가 스텝 S6에서 값 0으로 리세트된다.

설명의 편의상, 후기리인모우드에서의 연소제어가 실행되고 있는 경우에 대해서 먼저 설명한다.

후기리인모우드에서 연소제어가 실행되고 있는 경우는, 제어플로는 스텝 S1, S2, S12를 거쳐 도 5의 스텝 S20으로 나가고, 테일링계수 K1이 값 1.0인지 여부가 판별된다. 이 테일링계수 K1은, 전술한 바와 같이, 후기리인모우드로의 이행이 완료한 상태인 때에는 값 1.0이다. 따라서, 후기리인모우드가 전번주기로부터 계속해서 설정되어 있는 경우, 테일링계수 K1은 값 1.0이며, 제어플로는 스텝 S21로 나간다.

스텝 S21에서는, 금번주기에서의 후기분사모우드에 의한 연소제어를 위한 준비, 및 후기분사모우드로부터 전기분사모우드로의 이행을 위한 준비가 행하여진다. 즉, 무효기간, 흡기지연 등의 각종 제어변수의 각각의 초기치를 설정하는 동시에, 금번주기의 스텝 S12에서 산출되어 금번주기의 후기리인모우드제어에 사용하는 보정계수 Kaf나 연소파라미터 Pe, Ev, Tig, Tend, Lear 등을 기억한다. 각종 제어 변수의 초기치는 이들 제어변수에 대응하는 카운트에 격납된다. 무효기간카운터 Td2에는 목표평균유효압 Pe와 엔진회전수 Ne에 따라서 무효기간의 초기치 f2(Ne, Pe)가 설정되어, 흡기지연카운터 CNT2에는 흡기지연의 초기치 XN2가 설정된다. 또한, 각 제어변수치의 초기화나 보정계수치 Kaf등의 기억치의 갱신은 스텝 S21이 실행될 때마다 행하여진다.

스텝 S21에서 기억한 보정계수 Kaf 및 각종 연소파라미터에 기초해서, 스텝 S22에 있어서, 후기분사모우드에 의한 연료분사제어가 세트상태로 된다.

이하, 도 4∼도 13의 순서도 및 도14의 타임차아트를 참조해서 후기리인모우드로부터 S-F/B모우드로의 이행제어에 대해서 설명한다.

도 14는, 후기리인모우드에서 S-F/B모우드로의 이행시의 연료분사모우드, 분사종료시기 Tend 및 목표 A/F의 보정계수 Kaf의 시간변화를 표시함.

후기리인모우드에서 S-F/B모우드로의 이행시, 제어플로는 스텝 S1 및 스텝 S5를 거쳐 스텝 S7로 나간다. 이 경우, 스텝 S7에서 분사모우드가 S-F/B모우드라고 판정되어, 스텝 S8에 있어서 테일링계수 K2가 값 0으로 설정된다(도 14의 t0시점). 그리고, 상기 스텝 S14가 실행된다.

또한, 이 경우, S-F/B모우드가 전기분사모우드에 속하므로, 전술한 바와 같이, 목표 A/F, 분사종료시기 Tend, 점화시기 Tig, EGR량 Legr의 각종 연소파라미터는 흡입공기량 Qa로부터 산출되는 체적효율 Ev에 기초해서 설정된다.

그리고, 제어플로는, 스텝 S14에서 도 8의 스텝 S50으로 나간다. 이 스텝 S50에서는 테일링계수 K2 가 값 1.0인지 여부를 판별한다. 이 테일링계수는 K2는, 상술한 바와 같이, S-B/F모우드로의 이행 직후에 있어서는 값 0으로 설정되어 있다. 따라서, 여기서는 스텝 S50의 판별결과는 거짓이며, 스텝 S51 이후의 스텝을 실행해서 후기리인모우드에서 S-F/B모우드로의 이행처리를 행한다. 또한, 테일링 계수 K2는, 이행처리가 완료하면 값 1.0으로 되나, 계수 K2가 값 1.0으로 되기까지의 사이, 즉 S-F/B모우드의 이행이 완료할 때까지는 후술하는 타이머루틴(도 12 및 도 13을 참조)에 있어서 테일링계수 K2의 초기치 0에 미소치 △K2가 순차 가산해서 얻은 계수치 K2에 따른 이행처리가 행하여진다.

여기서, 도 12 및 도 13을 참조해서 ECU(70)에서의 클록펄스의 발생에 따라서 실행되는 타이머루틴에 있어서의 각종 테일링계수치 K1, K2, KL 및 KS의 카운트 수순에 대해서 설명해 둔다.

타이머루틴의 스텝 S110∼스텝 S113에서는 테일링계수 K1의 카운트를 행한다. 먼저, 계수치 K1에 값 1.0보다 작은 소정의 미소치 △K1이 가산되고(스텝 S110), 이 계수치 K1이 값 1.0과 비교되고(스텝 S112), 계수치 K1이 값 1.0보다 크면 값 1.0으로 다시 설정하고(스텝 S113), 계수치 K1이 값 1.0이하이면 다음에 스텝 S114로 나간다. 즉, 테일링계수치가 일단 값 0으로 리세트되면, 이 타이머루틴이 실행될 때마다 미소치 △K1이 계수치 K1에 가산되어, 갱신된 계수치 K1이 값 1.0에 도달하면 값 1.0으로 유지된다.

다른 테일링계수치에 대해서도 마찬가지의 갱신처리가 행하여진다. 즉 테일링계수치 K2에 대해서는, 스텝 S114∼스텝 S117에 있어서 값 1.0이 될 때까지 소정 미소치 △K2가 계수치 K2에 가산된다. 계수치 KL 및 KS에 대해서는, 스텝 S118∼스텝 S120 및 스텝 S122∼스텝 S125에서 각각 값 1.0이 될 때까지 소정 미소치 △KL 및 △KS가 계수치 KL 및 KS에 가산된다.

각 계수치에 가산되는 이들 미소치 △K1, △K2 등은 모우드 이행제어시의 각종 연소파라미터 등의 변화구배(테일링속도)를 결정하고, 모우드 이행제어기간의 필요한 길이를 결정하는 것이다. 예를 들면, 후기리인모우드에서 S-F/B모우드로의 이행제어시의 목표 A/F의 보정계수 Kaf에 관해서 말하면, 테일링계수치 K2의 소정 미소치 △K2에 의해서 보정계수 Kaf의 변화구배θ2(도 14참조)가 결정된다.

또한, 테일링계수 K1의 소정 미소치 △K1은, 소정 미소치 △K1a와 소정 미소치 △K1b로 이루어져 있고, 그 상세한 것에 대해서는 뒤에 설명한다.

다시 도 8를 참조하면, 스텝 S51에서는 무효기간카운터 Td2가 값 0까지 카운트다운되었는지 여부, 즉, 카운터 Td2의 초기치 f2(Ne, Pe)에 대응하는 무효기간이 경과했는지 여부를 판별한다. S-F/B모우드로의 이행 직후에 스텝 S51이 실행된 시점에서의 카운터치 Td2는 전술한 바와 같이 도 5의 스텝 S21에서 설정된 카운터 Td2의 초기치 f2(Ne, Pe)와 동등하다. 따라서, S-F/B로의 이행 직후에서는 스텝 S51에서의 판별결과는 거짓이다. 이 경우, 제어플로는 스텝 S52로 나아가, 카운터치 Td2로부터 소정치 △Td2를 감산하고, 스텝 S53에 있어서 테일링계수치 K2를 값 0으로 다시 설정한다. 그리고, 이들 스텝 S52, 53은 상기 무효기간이 경과할 때까지 반복해서 실행되고, 그 동안, 테일링계수치 K2는 값 0으로 유지되게 된다.

이어서, ECU(70)은, 스텝 S55 및 스텝 S57에 있어서, 가목표 A/F보정계수치 Kaft 및 체적효율 Ev를 하기식(5),(6)에 따라서 각각 연산한다.

Kaft=(1-K2)·Kaf+K2·Kaf …(5)

Ev=(1-K2)·Ev'+K2·Ev …(6)

여기서, Kaf 및 Ev'는, 후기리인모우드 제어실행 중에 도 5의 스텝 S21을 최후로 실행했을 때 얻은 목표 A/F보정계수치 및 체적효율치를 표시한다. 각 식의 우변 최종항의 Kaf 및 Ev는 S-F/B모우드제어의 금번주기에서 각각 설정된 목표 A/F 보정계수치 및 체적효율치이다.

그리고, 계수치 K2가 값 0인 기간(도 14에 표시한 t0 시점에서 t1시점의 무효기간)에 있어서는, 가목표 A/F보정계수치 Kaft 및 체적효율치 Ev는 후기리인모우드 제어시에 최후로 설정된 값 Kaf 및 Ev'로 유지된다. 무효기간 경과후는 시간 경과에 따라서 값 0에서 1.0을 향하게 증가하는 테일링계수치 K2를 웨이팅으로 사용해서 가목표 A/F보정계수 Kaft 및 체적효율 Ev의 각각을 식(5) 및 식(6)에 따라서 설정한다. 즉, S-F/B모우드제어에서의 목표 A/F보정계수의 산출치 Kaf를 계수치 K2로 웨이팅하는 동시에 후기리인모우드제어에서의 목표 A/F보정계수의 최종치 Kaf를 값(1-K2)으로 웨이팅하고, 또, 웨이팅된 최종치 Kaf와 웨이팅된 산출치 Kaf를 가산해서 가목표 A/F보정계수치 Kaft를 얻는다. 체적효율치 Ev에 대해서도 마찬가지이다.

그리고, 테일링계수치 K2가 값 1.0에 도달하면, 가목표A/F보정계수치 Kaft 및 체적효율치 Ev는, S-F/B모우드에서의 산출치로 설정된다.

이상과 같이, 테일링계수치 K2의 변화에 따라서 모우드 이행시의 목표 A/F보정계수치 Kaf 및 체적효율치 Ev는 t1시점에서 t3시점까지는 선형적으로 서서히 (Kaf에 대해서는 상기 변화구배θ2를 가지고)변화하고, t3시점 이후는 S-F/B모우드에 의해서 산출되는 값으로 유지된다(도 14에서는 Kaf 에 대해서 표시하고 있다).

다음에, 제어플로는 도 9의 스텝 S60으로 나가, 흡기지연카운터 CNT2가 값 0까지 카운트다운되었는지 여부를 판별한다. 이 판별결과가 거짓이며, 흡기지연 카운터치 CNT2가 아직 값 0에 달하고 있지 않는 경우에는, 스텝 S61에서 목표평균유효압 Pe를 값 Pe'로하고, 후기리인제어시에 최후로 설정된 목표평균유효압의 값을 소정 기간(카운터의 초기치 XN2에 대응하는 기간)에 걸쳐서 유지한다. 또한, 카운터 CNT2의 카운트치는, 각 기통의 소정 크랭크각위치를 검출할 때마다 실행되는 크랭크개입중단루틴(도시않음)에 있어서 카운트다운된다.

이어서, 스텝 S62로 나가, 상기 식(5)에서 연산한 가목표 A/F보정계수치 Kaft가 판별치 Xaf보다 작은지 여부를 판별한다. 이 판별치 Xaf는 이 판별치와 동등한 목표 A/F보정계수치 Kaf를 사용해서 후기리인모우드에서의 엔진제어를 행한 경우에, 엔진연소실(5) 내에서 리치실화의 염려가 발생되는 값, 가령 전체 공연비에서 대략 20으로 미리 설정되어 있다(도 14참조). 즉, 목표 A/F보정계수치 Kaf가 값 Kaf보다 작으면, 후기리인모우드에서 연료분사량을 조절함으로써 엔진출력의 제어가 가능한 것을 의미한다. 이 경우에는, 가목표 A/F보정계수치 Kaft 가 값 Xaf에 도달할 때까지(도 14에 표시한 t2시점까지) 목표 A/F보정계수치 Kaf를 테일링계수 K2에 따른 값, 즉 가목표 A/F보정계수치 Kaft로 설정한다(스텝 S63). 그리고, 후기리인모우드제어를 계속해서 실행하기 위해 점화시기 Tig를 후기리인모우드에서 설정한 최후의 값 Tig'로 유지하고(스텝 S64), 연료분사종료시기 Tend도 후기리인모우드에서 설정한 최후의 값 Tend'로 유지한다(스텝 S65).

이상과 같이 각종 연소파라미터값을 다시 설정한 후, 전술한 도 54의 스텝 S22 가 실행되어, 후기리인모우드에서의 엔진제어가 행하여진다.

한편, 테일링계수치 K2가 증가해서, 가목표A/F보정계수치 Kaft가 판별치 Xaf를 초과하면, 도 9의 스텝 S62에서의 판별결과가 거짓으로 된다. 이 경우에는 전술한 스텝 S63∼스텝 S65를 실행하는 일 없이 스텝 S66으로 나간다.

스텝 S66에서는 분사모우드가 전기리인모우드인지 혹은 S-F/B모우드인지가 판별되고, 이 판별결과에 따라서 다른 제어가 행하여진다. 여기서는 이행후의 연료분사모우드가 S-F/B모우드로서, 스텝 S66에서의 판별결과는 거짓으로 되므로, 스텝 S67로 나가고, 점화시기 Tig가 다음 식(7)에 의해서 연산된다.

Tig=(1-K2)·Tig'+K2·Tig+R2(K2) …(7)

여기서, R2(K2)는, 모우드 이행에 수반되는 출력의 급변을 방지하기 위한 지연각량으로, 테일링계수치 K2의 증대에 따라서 서서히 작아지는 값으로 설정된다.

이상과 같이 각종 연소파라미터치가 설정되면, 도 7의 스텝 S48로 나가, S-F/B모우드가 속하는 전기분사모우드에 의한 엔진제어가 행하여진다.

그 후, 테일링계수치 K2가 서서히 증가해서 값 1.0에 도달하면, 도 8의 스텝 S50에 있어서의 판별결과가 참으로 되어, 스텝 S58로 나간다. 여기서는, 분사모우드가 전기리인모우드인지 S-F/B모우드인가를 판별한다. 계속해서 S-F/B모우드인 것이 스텝 S58에서 판별되면, 제어플로는 도 10의 스텝 S70으로나가, 후기리인모우드제어이행 또는 전기리인모우드제어이행을 위한 준비를 행한다. 즉, 제어변수의 초기치의 설정, 및 현재의 연료분사모우드에 의해 산출된 각종 보정계수치 Kaf나 연소파라미터치 Ev, Tig, Tend, Legr 등을 기억해 둔다. 여기서의 제어변수는 무효기간 및 EGR지연을 포함한다. 무효기간카운터 Td1에는 목표평균유효압 Pe와 엔진회전속도 Ne에 따라서 초기치 f1(Ne, Pe)이 설정되고, EGR지연카운터 CNT1에는 초기치 XN1이 설정된다. 이들 제어변수 등은, S-F/B모우드에 의한 제어가 반복되고, 스텝 S70이 반복해서 실행되면, 그 때마다 갱신된다.

스텝 S70에서의 제어변수의 초기치 등의 설정이 끝나면, 스텝 S72로 나가, 전기리인모우드에서 S-F/B모우드로의 이행제어시에 사용되는 테일링계수치 KL이 값 1.0인지 여부를 판별한다. 현재는 S-F/B모우드에서의 제어가 행해지고 있으므로, 계수치 KL은 값 1.0이며, 다음에 스텝 S74로 나간다. 스텝 S74에서는, 후술하는 EGR지연카운터 CNT3의 카운트치를 판별한다. 이 카운터 CNT3은 전기리인모우드로 부터 S-F/B 모우드로의 이행제어중 이외는 값 0으로 리세트되어 있다. 즉, S-F/B모우드가 실행되고 있을 때에는, 스텝 S74에서의 판별결과는 참이며, 도 7의 스텝 S48로 나가, 전기분사모우드에서의 제어가 행하여진다.

다음에, S-F/B모우드로부터 후기리인모우드로 이행하는 경우의 이행제어에 대해서 설명한다.

도 4의 스텝 S1에 있어서 S-F/B모우드 제어 중에 후기리인모우드가 판별되면 (도 14속의 t4시점), 스텝 S2에 있어서 테일링계수 K1에 값 0이 설정된다. 그리고, 전술한 바와 같이, 스텝 S12에서 각종 연소파라미터치 등이 구해지고, 도 5의 스텝 S20에 있어서 K1이 값 1.0과 동등한지 여부가 판별된다. 후기리인모우드가 판별된 직후에는 테일링계수치 K1은 전술한 바와 같이 값 0이므로, 스텝 S20에서의 판별결과는 거짓이며, 다음에 스텝 S24로 나간다.

스텝 S24에서는 무효기간카운터 Td1이 값 0인지 여부가, 즉 카운터 Td1의 초기치 f1(Ne, Pe)에 대응하는 무효기간이 경과했는지 여부를 판별한다. 후기리인모우드로의 이행 직후에서는, 카운터치 Td1은 이행 직전의 S-F/B모우드제어에 있어서 도 10의 스텝 S70에서 설정된 카운터 Td1의 초기치 f1(Ne, Pe)과 동등하다. 따라서, 스텝 S24에서의 판별결과는 거짓이며, 스텝 S25로 나아가 카운터치 Td1로부터 소정치 △Td1을 감산하고, 스텝 S26에 있어서 테일링계수치 K1을 값 0으로 설정한다. 이들 스텝 S25, 26은 상기 무효기간이 경과할 때까지(도 14 속의 t4시점에서 t5시점까지)반복해서 실행되고, 그 동안, 테일링계수치 K1은 값 0으로 유지된다.

이어서, ECU(70)는 스텝 S28 및 도 6의 스텝 S30에 있어서 가목표 A/F보정계수치 Kaft 및 체적효율 Ev를 하기식(8),(9)에 의해 각각 연산한다.

Kaft=(1-K1)·Kaf+K1·Kaf …(8)

Ev=(1-K1)…Ev'+K1·Ev …(9)

상기 식(8),(9)는 전술한 식(5),(6)과 각각 유사하며, Kaf 및 Ev'는, S-F/B 모우드제어에서 도 10의 스텝 S70을 최후로 실행했을 때 연산한 목표A/F보정계수 및 체적효율의 값을 표시한다. 그리고, 각 식의 우변 최종항의 Kaf 및 Ev는, 후기리인모우드의 금번주기에 각각 산출한 보정계수 및 체적효율의 값이다.

따라서, 계수치 K1이 값 0인 기간(도 14에 표시한 t4시점에서 t5시점의 무효기간)은 가목표A/F보정계수치 Kaft 및 체적효율치 Ev는 S-F/B모우드제어시에 최후로 설정한 값 Kaf 및 Ev'로 유지된다. 그리고, 무효기간 경과 후에는, 가목표A/F보정계수 Kaft는 시간 경과에 따라서 증가하는 계수치 K1(웨이팅)을 가지고 값 Kaf 및 Kaf'의 각각을 웨이팅해서 얻은 2개의 값을 가산함으로써 구해진다(식(8)). 무효기간 경과 후에서의 체적효율 Ev도 계수치 K1에서 웨이팅한 값 Ev' 및 Ev의 각각의 가산치로 설정된다. 또 계수치 K1이 값 1.0에 도달하면, 보정계수 Kaft 및 체적효율 Ev는, 후기리인모우드에 의해서 산출되는 값으로 각각 설정된다. 결국, 테일링계수치 K1의 상기의 변화에 따라서 모우드이행시의 목표 A/F보정계수치 Kaf 및 체적효율치 Ev는 선형적으로 서서히 변화하고, 도 14중 t7시점 이후는 후기리인모우드에 의해서 산출되는 값으로 유지되게 된다.

다음에, 제어플로는 도 6의 스텝 S31로 나가, EGR지연카운터 CNT1이 값 0까지 다운카운트되었는지 여부를 판별한다. 이 카운터 CNT1은, 후기리인모우드에 있어서의 EGR제어를 지연시킬 목적으로 설정된 것이다. EGR제어를 지연시킴으로써 S-F/B모우드로부터 대량의 EGR을 도입하는 후기리인모우드로의 이행제어 중의 EGR과다상태를 방지할 수 있다. 카운터 CNT1이 아직 값 0까지 다운카운트되어 있지 않는 것이 스텝 S31에서 판별된 경우에는, 스텝 S32에 있어서 EGR밸브(45)의 밸브개방도 Legr을 S-F/B모우드제어시에 최후로 설정한 값 Legr'로 설정한다. 즉 밸브개방도 Legr'을 소정 기간(카운터의 초기치 XN1에 대응하는 기간이며, 도 14에 표시한 t4시점에서 t7시점까지의 기간)에 걸쳐서 유지한다.

스텝 S32에서의 밸브개방도 설정이 종료한 경우, 혹은 스텝 S31에서의 판별결과가 참이며, EGR지연기간이 경과했다고 판정된 경우에는 다음에 스텝 S34로 나간다.

상기 스텝 S34에서는, 상기 식(8)에서 연산한 가목표 A/F보정계수치 Kaft 가 판별치 Xaf보다 작은지 여부를 판별한다. 이 판별치 Xaf는 도 9의 스텝 S62에서 사용한 판별치와 동일해도 된다. 단, 양 판별치를 반드시 동일한 값으로 설정할 필요는 없다. 스텝 S34에서의 판별결과가 참, 즉 목표A/F보정계수치 Kaf가 판별치 Xaf보다 작으면, 후기리인모우드에서 엔진출력의 제어가 가능한 것을 의미한다. 이 경우, 스텝 S36에서 목표A/F보정계수치 Kaf는 가목표A/F보정계수치 Kaft로 설정된다(Kaf=Kaft). 한편, 스텝 S34에서의 판별결과가 거짓, 즉 목표A/F보정계수치 Kaf가 판별치 Xaf이상이면, S-F/B모우드 제어가 계속 실행된다.

스텝 S34에서의 판별결과가 거짓인 기간, 즉 가목표A/F보정계수치 Kaft가 판별치 Xaf에 도달할 때까지(도 14에 표시한 t5시점에서 t6시점까지)는, 제어플로는 스텝 S34에서 도 7의 스텝 S40으로 나가고, 분사종료기간 Tend를 S-F/B모우드에서의 최후의 산출치 Tend'로 개서하고, 이 값으로 유지한다. 그리고, 이행판별 전의 연료분사모우드가 전기리인모우드였는지 혹은 S-F/B모우드였는지를 판별하기 위해, 이행판별 직전에 설정해서 기억한 보정계수치 Kaf가 값 1.0보다 작은지 여부를 스텝 S42에서 판별한다. 전기리인모우드제어가 실행되는 경우에는 보정계수 Kaf는 값 1.0보다 작게 반드시 설정된다.

스텝 S42에서의 판별결과가 거짓으로서 이행판별 전의 연료분사모우드가 S-F/B모우드인 경우에는, 스텝 S46에 있어서, 목표A/F보정계수치 Kaf를 이행판별이 행하여진 직전의 값 Kaf로 유지한다. 그리고, 스텝 S47에 있어서, 점화시기 Tig를 다음 식(10)에서 산출한다.

Tig=(1-K1)·Tig'+K1·Tig+R1(K1) …(10)

여기서, R1(K1)은 모우드이행에 수반되는 출력의 급변을 방지하기 위한 지연각량으로, 테일링계수치 K1 의 증대에 따라서 서서히 커지는 값으로 설정된다.

또한, 전술한 후기분사모우드에서 S-F/B모우드로의 절환 직후의 초기지연각량(제 1모우드절환점화시기)과, 이 S-F/B모우드에서 후기분사모우드로의 절환 직전의 말기지연각량(제 2모우드 절환점화시기)과는 동일하게 설정해도 되고, 또 이들 지연각량 및 그 변화속도를 각각의 운전상태에 따라서 따로 따로 설정해도 된다.

이상과 같이 각종 연소파라미터치가 설정되면, 스텝 S48이 실행되어, 전기분사모우드에서의 엔진제어가 행하여진다.

테일링계수치 K1이 증가하고, 가목표A/F보정계수치 Kaft가 판별치 Xaf를 하회하면, 도 6의 스텝 S34에서의 판별결과는 참이 된다. 이 경우에는, 다음에 스텝 S36으로 나가고, 목표A/F보정계수치 Kaf는 가목표A/F보정계수치 Kaft로 설정된다(Kaf=Kaft). 이에 수반해서 연료분사종료시기 Tend 및 점화시기 Tig는 후기리인모우드에서 산출한 값이 그대로 사용된다.

이상과 같이 각종 연소파라미터치가 설정되면, 도 5의 스텝 S22가 실행되어, 후기리인모우드에서의 엔진제어가 행하여진다.

테일링계수치 K1이 서서히 증가해서 값 1.0에 도달하면, 후기리인모우드로의 이행이 완료하게 되어, 이후, 상술한 도 5의 스텝 S20에 있어서의 판별결과가 참으로 되어, 스텝 S21에 있어서 전기분사모우드제어이행을 위한 준비를 실행한 후, 스텝 S22 의 후기리인모우드에서의 엔진제어가 속행된다.

그런데, 도 14를 참조하면, S-F/B모우드에서 후기리인모우드로의 이행제어시에 있어서, 가목표A/F보정계수치 Kaft가 판별치 Xaf를 상회한 상태(도 14 속의 t5 시점에서 t6시점까지 사이)에서는 목표 A/F보정계수치 Kaf는 변화구배(제 1의 변화속도)θ1a에서 변화해서 점차 감소한다. 그리고, 가목표A/F보정계수치 Kaft가 판별치 Xaf를 하회하면(도 14 속의 t6시점에서 t7시점까지의 사이), 목표A/F보정계수치 Kaf는 변화구배θ1a보다 작은 구배인 변화구배(제 2의 변화속도)θ1b(θ1b<θ1a)에 의해 변화해서 점차 감소한다. 즉 가목표A/F보정계수치 Kaft가 판별치 Xaf보다 작을 때에는 가목표A/F보정계수치 Kaft가 판별치 Xaf보다 큰 경우에 비해 목표A/F보정계수치 Kaf의 테일링속도(변화속도)가 느리게 되어 있다.

이것은, 가목표 A/F보정계수치 Kaft가 판별치 Xaf를 상회하고 있을때는, 테일링계수 K1의 소정 미소치 △K1로서 소정 미소치 △K1a를 사용하는 한편, 가목표A/F보정계수치 Kaft가 판별치 Xaf를 하회했을때는, 소정 미소치 △K1로서 소정미소치 △K1a보다 작은 소정 미소치 △K1b(△K1b<△K1a)를 사용하는데 기인한다.

통상, 전기분사모우드로부터 후기분사모우드로의 이행제어가 행하여질 때에는 상기 #1ABV(24)혹은 #2ABV(27)(흡기량조정수단)의 개폐제어가 행하여져서 흡입공기량 Qa가 증감제어되고, 모우드이행시의 엔진(1)의 출력토크의 저하가 보충된다. 따라서, 이행제어시에는, 본래 이 흡입공기량 Qa에 추종하도록 연료분사시간 Tinj, 즉 연료분사량을 설정하는 것이 좋고, 즉 흡입공기량 Qa의 변화에 따라서 목표A/F보정계수치 Kaf를 변화시키면 된다.

그러나, 흡입공기량 Qa의 변화에 맞추어 목표A/F보정계수치 Kaf를 설정하면, 복잡한 제어를 강요하게 되어 현실적이 못된다.

그래서, 이와 같이, 테일링계수 K1의 소정 미소치 △K1을 절환, 가목표A/F보정계수치 Kaft가 판별치 Xaf를 상회하고 S-F/B모우드 영역에 있을 때보다, 가목표A/F보정계수치 Kaft가 판별치 Xaf를 하회해서 후기리인모우드영역에 있을 때의 목표A/F보정계수치 Kaf의 테일링속도를 느리게 설정하도록 해서, 이에 의해 간단하게 비교적 양호하게 목표A/F보정계수치 Kaf를 흡입공기량 Qa의 변화에 추종한 것으로 하고 있다. 이 결과, S-F/B모우드에서 후기리인모우드로의 이행제어종료에 임박해서는 목표A/F보정계수치 Kaf의 테일링속도가 매우 완만한 것으로 된다.

따라서, 통상, 차량이 저속주행상태로 되어 엔진(1)이 저부하영역에서 운전될 때에는 연료분사모우드가 S-F/B모우드에서 후기리인모우드로 이행되어 엔진(1)의 출력토크저하가 커지는 경향에 있으나, 흡입공기량 Qa에 추종해서 연료분사량이 변화됨으로써 출력토크변화가 극력 작게 억제되어, 소위 토크쇼크가 적절하게 저감되게 된다.

또한, 테일링계수 K1의 소정 미소치 △K1, 즉 소정 미소치 △K1a 및 △K1b는, 목표평균유효압 Pe와 상관관계가 있다. 때문에 이들 소정 미소치 △K1a 및 △K1b를 목표평균유효압 Pe에 따라서 적당히 설정하게 하면, 보다 양호한 이행제어가 실현가능하다.

또, 여기서는 S-F/B모우드(흡기행정분사모우드)에서 후기리인모우드(압축행정분사모우드)로의 이행제어에 관해서 가목표A/F보정계수치 Kaft가 판별치 Xaf를 초과해서 값 Xaf를 하회했을 때의 목표A/F보정계수치 Kaf 의 변화구배, 즉 테일링 속도를 이제까지의 테일링속도 보다 느리게 하고 있으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉 후술의 전기리인모우드에서 후기리인모우드로의 이행시나, 반대로 후기리인모우드에서 S-F/B모우드 혹은 전기리인모우드로의 이행시에 있어서도 테일링 속도를 변화시키도록 해도 된다. 단, 후에서 S-F/B모우드 혹은 전기리인모우드로의 이행시에는 통상, 엔진(1)은 저부하영역으로부터 중고부하영역으로 변화해 있고, 이 경우, 흡입공기량 Qa는 계속해서 증대하는 경향에 있으므로, 테일링속도를 느리게 해도 효과는 희박하다.

이하, 후기리인모우드에서 전기리인모우드, 전기리인모우드에서 후기리인모우드, 전기리인모우드에서 S-F/B모우드, S-F/B모우드에서 전기리인모우드의 각 이행제어에 대해서 설명한다. 또한, 이들의 이행제어는 상기 후기리인모우드와 S-F/B모우드 사이의 이행제어에 준한 것으로 되어 있다. 따라서, 여기서는, 그들의 상세한 것에 대한 설명은 생략하고, 각 이행제어에 관해서, 상기 연소파라미터의 설정루틴(도 4∼도 13)에 있어서 상기와 다른 부분에 대해서만 간단히 설명한다.

후기리인모우드에서 전기리인모우드로의 이행제어에서는, 제어플로는 도 4의 스텝 S1에서, 스텝 S5, S6, S14, 도 8의 스텝 S50을 개재해서 스텝 S51로 나가, 무효기간 Td2가 경과했는지 여부가 판별된다. 전기리인모우드로의 이행제어가 진행되면, 스텝 S51에서의 판별결과가 참으로 되어, 제어플로는 스텝 S55, S57, 도 9의 스텝 S60, S61 및 S62를 개재해서 스텝 S66으로 나간다. 그리고, 이 스텝 S66에 있어서, 분사모우드가 전기리인모우드인 것이 판별되면, 스텝 S68에서 목표A/F보정계수치 Kaf가 가목표A/F보정계수치 Kaft로 개선되어, 스텝 S69에서 점화시기 Tig가 다음식(11)에 따라서 연산된다.

Tig=(1-K2)·Tig'+K2·Tig …(11)

상기 식(11)에서 명백한 바와 같이, S-F/B모우드로의 이행제어의 경우(식 10)와 달리, 전기리인모우드로의 이행제어에서의 점화시기 Tig의 연산에는 지연각량 R2(K2)는 사용하지 않는다.

또한, 전기리인모우드로의 이행제어에서는 분사종료기간 Tend는, 전기리인모우드에서의 산출치가 그대로 사용된다.

그리고, 전기리인모우드로의 이행제어가 더 나아가 K2치가 값 1.0에 도달한 시점에서 식(11)에서 명백한 바와 같이 점화시기 Tig가 전기리인모우드에서의 산출치 Tig로 이행한다. 이 경우, 도 8의 스텝 S50에서의 판별결과가 참으로 되어, 제어플로는 스텝 S58로 나간다. 그리고, 연료분사모우드가 전기리인모우드인 것이 스텝 S58에서 판별되면, 도 11의 스텝80으로 나간다.

상기 스텝 S80에서는 후기리인모우드제어이행 또는 S-F/B모우드제어이행을 위한 준비를 행한다. 즉, 제어변수의 초기치의 설정, 및 현재의 연료분사모우드에서 산출된 각종 보정계수치 Kaf나 연소파라미터치 Ev, Tig, Tend, Legr등을 기억해 둔다. 제어변수는 무효기간 및 EGR지연을 포함한다. 무효기간카운터 Td1에는 목표평균유효압 Pe와 엔진회전수 Ne에 따라서 설정되는 초기치 f1(Ne, Pe)이 설정되고, EGR지연카운터 CNT3에는 초기치 XN3이 설정된다. 이들의 제어변수 등은 S-F/B모우드에 의한 제어가 반복되고, 당해 스텝 S80이 반복해서 실행되면, 그 때마다 갱신된다.

스텝 S80에서의 제어변수 등이 초기치의 설정이 끝나면, 스텝 S82로 나가, S-F/B모우드로부터 전기리인모우드로의 이행제어시에 사용하는 테일링계수치 KS가 값 1.0인지 여부를 판별한다. 여기서는, 전기리인모우드에서의 제어가 행하여지고 있으므로, 계수치 KS는 값 1.0이며, 스텝 S84 및 S86을 뛰어넘어 상술한 도 7의 스텝 S48로 나가, 전기분사모우드에 의한 제어가 실행된다.

다음에, 전기리인모우드에서 후기리인모우드로의 이행제어를 설명한다. 이 전기리인모우드로부터의 이행제어 중, 제어플로는, 도 4의 스텝 S1에서, 예를 들면, 스텝 S2, S12, 도 5의 스텝 S20, S24, S28, 도 6의 스텝 S30, S31, S32, S34 및 도 7의 스텝 S40을 개재해서, 스텝 S42로 나간다.

도 7의 스텝 S42에서의 판별결과가 참, 즉 분사모우드가 전기리인모우드라고 판별되면, 스텝 S43에 있어서, 목표 A/F보정계수치 Kaf가 가목표A/F보정계수치 Kaft로 개서된다. 그리고, 스텝 S44에서, 점화시기 Tig는, 테일링계수치에 따라, 다음 식(12)에 의해서 연산된다.

Tig=(1-K1)·Tig'+K1·Tig …(12)

또한, S-F/B모우드에서 후기리인모우드로의 이행시에는 지연각량 R1(K1)을 설정해서 이행시에 수반되는 출력의 급변을 방지했으나, 상기 식(12)에는 지연각량 R1(K1)이 포함되지 않았다. 즉 전기리인모우드에서 후기리인모우드로의 이행의 경우에는, 공연비의 조정에 의해서 엔진출력제어가 행하여지고, 따라서 지연각량 R1(K1)에 의한 보정은 필요가 없고, 점화시기 Tig는 테일링계수치 K1에 따른 값으로 설정된다.

다음에, 전기리인모우드에서 S-F/B모우드로의 이행제어를 설명한다. 이 이행제어에서는 제어플로는 도 4의 스텝 S1에서, 예를 들면, 스텝 S5, S7, S8, S14, 도 8의 스텝 S50, S51, S55, S58 및 도 10의 스텝 S70을 개재해서, 스텝 S72로 나간다. S-F/B모우드로의 이행을 판별한 직후에 있어서는, 테일링계수치 KL은 값 0으로 설정되었을 뿐이며, 스텝 S72에서의 판별결과는 거짓이 된다. 이 경우에는, 스텝S73에 있어서 체적효율 Ev를 다음 식(13)에 기초해서 연산한다.

Ev=(1-KL)·Ev'+KL·Ev …(13)

상기 식(13)은, 전술한 식(6)과 유사하며, Ev'는 전기리인모우드에서 최후로 산출한 체적효율이며, 또, 상기 식의 우변 최종항의 Ev는 S-F/B모우드의 금번주기에 산출된 값이다.

따라서, 계수치 KL이 값 0과 값 1과의 사이에 있는 경우, 체적효율 Ev는, 계수치 KL에 의해 각각 웨이팅된 산출치 Ev' 및 Ev의 가산치로 설정되고, 계수치 KL이 값 1.0에 도달하면, S-F/B모우드에서의 산출치로 설정되게 된다.

그리고, 다음 스텝 S74에서의 판별결과가 거짓, 즉 EGR지연기간이 경과되지 않았으면, 다음 스텝 S75에 있어서, EGR밸브(45)의 밸브개방도 Legr 은 전회치, 즉 S-F/B모우드로의 이행판별 직전에 실시한 전기리인모우드제어시의 값 Legr'로 설정된다.

최후로, S-F/B모우드에서 전기리인모우드에의 이행제어를 설명한다. 이 이행제어에서는 제어플로는 도 4의 스텝 S1에서 S5, S6, S14, 도 8의 스텝 S50, S58 및 도 11의 스텝 S80을 개재해서 스텝 S82로 나간다. 전기리인모우드로의 이행판별을 행한 직후에 있어서는, 테일링계수 KS가 값 0으로 설정되었을 뿐이며, 스텝 S82에서의 판별결과는 거짓이 된다. 이 경우에는, 스텝 S84 및 스텝 S86을 반복해서 실행한다. 스텝 S84에서는 체적효율 Ev를 다음식(14)에 기초해서 연산한다.

Ev=(1-KS)·Ev'+KS'·Ev …(14)

상기 식(14)은 전술한 식(13)이나 식(6)과 유사하며, Ev'는, S-F/B모우드에 의해서 최후로 산출한 체적효율이며, 상기 식의 우변 최종항의 Ev는 금번의 전기리인모우드에 의해서 산출한 값이다.

그리고, 다음 스텝S86에서는 목표A/F보정계수치Kaf, 점화시기Tig 및 분사종료기간Tend가 각각 S-F/B모우드에서의 최후의 산출치 Kaf, 값Tig' 및 값 Tend'로 설정되어, 테일링계수치KS가 값 1.0이 될 때까지 그들의 값이 유지된다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 실시예의 제어장치에서는 후기분사모우드에 있어서, TPS(29)로부터의 스로틀개방도정보θth를 직접 사용해서 연료분사량의 설정을 행하지 않고, 일단 스로틀개방도θth에 기초해서 목표A/F를 구하고(도 2속의 Pe산출부(80) 및 목표A/F연산부(90)참조), 이 목표A/F에 기초해서 연료분사시간 Tinj을 산출해서 연료분사량을 결정하도록 하고 있다.

따라서, 연료분사모우드에 불구하고 항상 목표A/F를 양호하게 관리할 수 있어, 이에 의해 매우 양호하고 또한 적정한 연소제어를 실현가능하게 된다.

또, 본 실시예의 제어장치에서는, 후기분사모우드에 있어서 연료분사시간 Tinj를 산출할 때, 연료분사시에 이미 흡기가 완료되어 있으므로, 금번 검출된 단위 흡입공기량A/N(n)에만 기초해서 흡입공기량 Qa를 산출하도록 하고 있다. 즉 연료분사모우드가 후기분사모우드일 때에는, 전기분사모우드와 마찬가지의, 즉 통상의 흡기관분사형의 내연기관과 마찬가지의 흡기보정을 금지해서 연료분사시간Tinj을 정확한 것으로 하고 있다.

이와 같이, 전기분사모우드에서는 흡기보정을 행하는 한편, 후기분사모우드에서는 흡기보정을 행하지 않도록 해서, 엔진(1)의 운전상태를 연료분사모우드에 관계없이 항상 양호하게 유지가능하게 된다.

또, 본 실시예의 제어장치에서는, S-F/B모우드(흡기행정분사모우드)에서 후기리인모우드(압축행정분사모우드)로의 이행제어에 있어서, 목표A/F보정계수치Kaf가 판별치 Xaf를 상회하고 있는 상태(도 14 속의 t5시점에서 t6시점까지의 사이)에서는 목표A/F보정계수치Kaf를 변화구배(제 1의 변화속도)θ _1a에서 변화시키는 한편, 목표A/F보정계수치Kaf가 판별치Xaf를 하회하면(도 14 속의 t6시점에서 t7시점까지의 사이), 목표A/F보정계수치 Kaf를 변화구배θ _1a보다 작은 구배인 변화구배(제 2의 변화속도)θ _1b(θ _1b<θ _1a)로 변화시키도록 하고, 이에 의해 이행제어종료에 가까워졌을때는 목표A/F보정계수치Kaf의 테일링속도를 느리게 하도록 하고 있다.

따라서, S-F/B모우드에서 후기리인모우드로의 이행제어종료에 임박해서는 목표A/F보정계수치Kaf를 매우 완만하게 후기리인모우드에서의 목표A/F보정계수치Kaf에 가깝게 할 수 있다.

차량이 저속주행상태로 되어 엔진(1)이 저부하영역으로 되었을 때, 통상, 연료분사모우드가 S-F/B모우드에서 후기리인모우드로 이행된다. 이와 같은 모우드이행시에는 엔진(1)의 출력토크변화가 크게 저하하는 경향에 있으므로, 흡입공기량Qa를 증감제어한다. 이와 같은 경우, 본 실시예에서는 상술한 바와 같이 목표A/F보정계수치Kaf의 변화구배제어를 행하므로, 제어를 복잡하게 하는 일 없이 간단하게 해서 비교적 양호하게 연료분사량을 흡입공기량Qa의 변화에 대략 추종된 것으로 할 수 있다. 그 때문에 S-F/B모우드에서 후기리인모우드( 및 전기리인모우드에서 후기리인모우드)로의 이행시에 있어서, 엔진(1)의 출력토크변화를 극력 작게 억제할 수 있어, 소위 토크쇼크를 적절하게 저감가능하게 된다.

본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 여러 가지로 변형가능하다.

예를 들면, 상기 실시예와 같은 스로틀보디(23)를 우회하는 제 2에어바이패스파이프(26) 및 동 관로를 개폐제어하는 제 2에어바이패스밸브(27)를 형성하는 대신, 가속페달에 가속위치센서(이하, APS라고 함)를 설치, APS로부터의 가속페달 밟은량θAC에 따른 가속페달전압VAC 및 그 변화에 기초해서 스로틀보디에 설치된 전동식스로틀밸브의 개방도를 제어하는, 소위 드라이브바이와이어(이하, DBW라고함) 방식의 엔진에도 본 발명을 적용할 수 있다. 이 경우, APS는 가속조작부재로서의 가속페달의 조작상태를 검출하는 가속조작상태검출수단으로 기능한다.

또한, 이와 같은 DBW방식의 엔진에 있어서, 후기분사리인모우드 또는 전기분사리인모우드 등의 운전시에 스로틀밸브개방도를 가속페달밟는량에 대응하는 표준 개방도보다 큰 개방도로 설정해서 흡기량을 증량하도록 보정함으로써 상기 실시예의 제 2에어바이패스밸브(27)와 마찬가지로 흡입공기량을 증량보정할 수 있다.

Claims

연소실과 이 연소실에 직접 연료를 공급하는 연료분사장치와 기관속도조절을 위한 가속조작부재를 가진 기통내분사형 내연기관에 있어서, 상기 가속조작부재의 조작상태를 검출하고, 이와 같이 검출한 조작상태를 표시하는 출력을 발생하는 가속조작상태검출수단과, 상기 연소실 내에 흡입되는 흡입공기량을 검출하고, 이와 같이 검출한 흡입공기량을 표시하는 출력을 발생하는 흡입공기량검출수단과, 상기 가속조작상태검출수단으로부터의 상기 출력에 기초해서 제 1부하상관치를 산출하는 제 1부하상관치산출수단과, 상기 흡입공기량검출수단으로부터의 상기 출력에 기초해서 제 2부하상관치를 산출하는 제 2부하상관치산출수단과, 주로 압축행정에 있어서 연료분사를 행하는 압축행정분사모우드 또는 주로 흡기행정에 있어서 연료분사를 행하는 흡기행정분사모우드의 어느 하나를, 상기 제 1부하상관치 혹은 제 2부하상관치의 어느 하나에 기초해서 선택하는 분사모우드선택수단과, 상기 제 1 및 제 2부하상관치에 기초해서 각각 목표공연비를 산출하는 목표공연비산출수단과, 상기 분사모우드선택수단에 의해 상기 압축행정분사모우드가 선택되었을 때, 상기 제 1부하상관치에 기초해서 상기 목표공연비산출수단에 의해 산출된 목표공연비와 상기 흡입공기량검출수단에 의해 검출된 흡입공기량에 기초해서 연료분사량을 산출하고, 또, 흡기행정분사모우드가 선택된 때에는 상기 제 2부하상관치에 기초해서 상기 목표공연비산출수단에 의해 산출된 목표공연비와 상기 흡입공기량검출수단에 의해 검출된 흡입공기량에 기초해서 연료분사량을 산출하는 연료분사량산출수단과, 상기 연료분사량산출수단에 의해 산출된 연료분사량에 기초해서 상기 연료분사장치를 제어하는 연료분사제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식내연기관의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 흡입공기량검출수단에 의해 검출된 흡입공기량을 보정하는 흡입공기량보정수단을 더 구비하고, 상기 흡입공기량보정수단은, 상기 분사모우드선택수단에 의해 압축행정분사모우드가 선택되었을 때, 상기 흡입공기량보정수단에 의한 흡입공기량의 보정을 금지하는 보정금지수단을 포함한 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식내연기관의 제어장치.
제2항에 있어서, 상기 분사모우드선택수단에 의해 상기 흡기행정분사모우드가 선택되었을 때, 상기 연료분사량산출수단은, 상기 흡입공기량검출수단에 의해 검출된 흡입공기량을 상기 흡입공기량보정수단에 의해 보정해서 얻은 보정흡입공기량에 기초해서 연료분사량을 산출하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치.
제2항에 있어서, 기관회전속도를 검출하는 기관회전속도검출수단을 더 포함하고, 상기 흡입공기량보정수단은 상기 흡입공기량검출수단에 의해 검출된 흡입공기량과 상기 기관회전속도검출수단에 의해 검출된 기관회전속도에 기초해서 단위흡기행정당의 흡입공기량을 표시한 단위흡입공기량을 구하는 단위흡입공기량산출수단을 포함하고, 상기 흡입공기량보정수단은 상기 단위흡입공기량산출수단에 의해 구해진 상기 단위흡입공기량에 기초해서 상기 흡입공기량검출수단에 의해 검출된 흡입공기량을 보정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치.
제4항에 있어서, 상기 단위흡입공기량산출수단은 상기 단위흡입공기량을 주기적으로 산출하고, 상기 내연기관의 어떤 한 개의 기통에 관련해서 상기 단위흡입공기량산출수단에 의해 금번 산출주기에서 구해진 금번단위흡입공기량과 상기 금번단위흡입공기량과 상기 내연기관의 다른 한 개의 기통에 관련해서 상기 단위흡입공기량산출수단에 의해 전번 산출주기에서 구해진 전번단위흡입공기량과의 편차에 기초해서 상기 흡입공기량보정수다은 상기 흡입공기량검출수단에 의해 검출된 흡입공기량을 보정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 분사모우드선택수단에 의해 상기 압축행정분사모우드가 선택되었을 때, 상기 목표공연비산출수단은 목표공연비를 이론공연비보다 희박한 제 1공연비로 설정하고, 상기 흡입행정분사모우드가 선택되었을 때, 상기 목표공연비산출수단은 목표 공연비를 상기 제 1공연비보다 연료과농한 제 2공연비로 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치.
제6항에 있어서, 선택되고 있는 분사모우드와 다른 분사모우드가 상기 분사 모우드선택수단에 의해 새로이 선택되어 분사모우드절환이 행하여 질 때, 이행목표 공연비를 가변설정하는 공연비이행수단을 더 구비하고, 상기 공연비이행수단은 상기 절환 전의 분사모우드에 있어서의 목표공연비와 절환 후의 분사모우드에 있어서의 목표공연비에 의해 정해지는 범위 내에 들어가는 모우드절환공연비를 설정하고, 이어서 절환 전의 분사모우드에 적합하는 연료분사시기를 유지하면서 상기 절환 전의 분사모우드에 있어서의 목표공연비로부터 상기 모우드절환공연비를 향해서 상기 이행목표공연비를 제 1의 변화속도로 서서히 변경하고, 상기 이행목표공연비가 상기 모우드절환공연비에 달했을 때, 상기 공연비이행수단은 상기 절환 전의 분사모우드에 적합한 연료분사시기를 상기 절환 후의 분사모우드에 적합한 연료분사시기로 절환하고, 그 후, 상기 이행목표공연비를 상기 모우드절환공연비 또는 그 근방의 공연비로부터 상기 절환 후의 분사모우드에 있어서의 목표공연비를 향해서 제 2의 변화속도로 서서히 변경하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치.
제7항에 있어서, 상기 공연비이행수단은 상기 제 2의 변화속도를 상기 제 1의 변화속도보다 작은 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치.
제7항에 있어서, 상기 흡기행정분사모우드로부터 상기 압축행정분사모우드로의 절환시, 상기 공연비이행수단은 상기 제 2의 변화속도를 상기 제 1의 변화속도보다 작은 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치.
제7항에 있어서, 상기 공연비이행수단은 상기 제 1부하상관치에 기초해서 상기 제 1 및 제 2의 변화속도를 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치.
제7항에 있어서, 상기 내연기관에 장비되어 상기 가속조작상태검출수단으로 부터의 출력에 기초해서 상기 흡입공기량을 증감조절하는 흡입공기량조절수단에 의한 흡입공기량조절량에 따라서 상기 공연비이행수단은 상기 제 1 및 제 2의 변화속도를 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치.
연소실과 이 연소실에 직접 연료를 공급하는 연료분사장치를 가진 기통내분사형 내연기관에 있어서, 상기 내연기관의 운전상태를 검출하는 운전상태검출수단과, 주로 압축행정에 있어서 연료분사를 행하는 압축행정분사모우드 또는 주로 흡기행정에 있어서 연료분사를 행하는 흡기행정분사모우드의 어느 하나를 상기 제 1부하상관치 혹은 제 2부하상관치의 어느 하나에 기초해서 선택하는 분사모우드선택수단과, 상기 분사모우드선택수단에 의해서 선택된 분사모우드에 따라서 상기 연소실내의 연소상태에 영향을 미치는 연소파라미터의 값을 설정하는 연소파라미터설정수단과, 상기 연소파라미터설정수단에 의해 설정되고 또한 상기 선택된 분사모우드에 대응하는 상기 연소파라미터값에 기초해서 상기 연소상태를 제어하는 연소제어수단과; 선택되고 있는 분사모우드와 다른 분사모우드가 상기 분사모우드선택수단에 의해 새로이 선택되어 분사모우드가 절환될 때, 절환 전의 분사모우드에 적합한 절환 전 파라미터치로부터 절환 후의 분사모우드에 적합한 절환 후 연소파라미터치로 절환하는 연소파라미터이행수단을 구비하고, 상기 연소파라미터는 목표공연비를 포함하고, 상기 연소파라미터이행수단은, 분사모우드절환시에, 이행목표공연비를 가변설정하는 공연비이행수단을 포함하고, 상기 공연비이행수단은, 상기 절환 전의 분사모우드에 있어서의 목표공연비와 절환 후의 분사모우드에 있어서의 목표공연비에 의해 정하는 범위 내에 들어가는 모우드절환공연비를 설정하고, 이어서, 절환 전의 분사모우드에 적합한 연료분사시기를 유지하면서 상기 절환 전의 분사모우드에 있어서의 목표공연비로부터 상기 모우드절환공연비를 향해서 상기 이행목표공연비를 제 1의 변화속도로 서서히 변경하고, 상기 이행목표공연비가 상기 모우드절환공연비에 달했을 때, 상기 공연비이행수단은 상기 절환 전의 분사모우드에 적합한 연료분사시기를 상기 절환 후의 분사모우드에 적합한 연료분사시기로 절환하고, 그 후 상기 이행목표공연비를, 상기 모우드절환공연비 또는 그 근방의 공연비로부터 상기 절환 후의 분사모우드에 있어서의 목표공연비를 향해서 제 2의 변화속도로 서서히 변경하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치.
제12항에 있어서, 상기 공연비이행수단은 상기 제 2의 변화속도를 상기 제1의 변화속도보다 작은 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치.
제12항에 있어서, 상기 흡기행정분사모우드로부터 상기 압축행정분사모우드로의 절환시, 상기 공연비이행수단은 상기 제 2의 변화속도를 상기 제 1의 변화속도보다 작은 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치.
제12항에 있어서, 제 1부하상관치를 산출하는 제 1부하상관치 산출수단을 더 포함하고, 상기 운전상태검출수단은 상기 내연기관에 장비되는 기관속도조절을 위한 가속조작부재의 조작상태를 검출하고, 이와 같이 검출한 조작상태르 표시한 출력을 발생하는 가속조작상태검출수단을 포함하고, 상기 제 1부하상관치산출수단은 상기 가속조작상태검출수단으로부터의 상기 출력에 기초해서 상기 제 1부하상관치를 산출하고, 상기 공연비이행수단은 상기 제 1부하상관치산출수단에 의해 산출된 상기 제 1부하상관치에 기초해서, 상기 제 1 및 제 2의 변화속도를 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치.
제12항에 있어서, 상기 내연기관에 장비되고, 또한, 상기 검출된 운전상태를 표시한 상기 운전상태검출수단으로부터의 출력에 기초해서 상기 흡입공기량을 증감조절하는 흡입공기량조절수단에 의한 흡입공기량조절량에 따라서 상기 공연비 이행수단은 상기 제 1 및 제 2의 변화속도를 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치.
제12항에 있어서, 상기 연소실 내에 흡입되는 흡입공기량을 검출하는 흡입공기량검출수단을 더 구비하고, 상기 공연비이행수단은, 상기 흡입공기량검출수단에 의해 검출된 흡입공기량의 변화량의 크기에 비례하도록 상기 제 1 및 제 2의 변화속도를 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치.
제12항에 있어서, 상기 연소파라미터는 상기 연료분사장치로부터 상기 연소실 내에 공급된 연료가 상기 내연기관에 장비된 점화수단에 의해 불꽃점화되는 점화시기를 포함하고, 상기 연소파라미터이행수단은 상기 분사모우드이행이 행하여졌을 때 상기 내연기관의 출력을 원활하게 변화하도록 분사모우드이행시의 상기 점화시기인 이행점화시기를 제어하는 점화시기이행수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치.
제18항에 있어서, 상기 압축행정분사모우드로부터 상기 흡기행정분사모우드로의 분사모우드이행이 상기 분사모우드선택수단에 의해 판별되었을 때, 상기 점화시기이행수단은 상기 이행점화시기를 상기 압축행정분사모우드에 적합한 점화시기로 유지하고, 상기 이행목표공연비가 상기 모우드절환공연비에 달했을 때, 상기 점화시기이행수단은 상기 이행점화시기를 상기 흡기행정분사모우드에 적합한 점화시기로부터 소정량 지각시킨 제 1모우드절환점화시기로 일단 설정하고, 그 후, 상기 공연비 이행수단에 의해 상기 이행목표공연비가 변경되는데 따라서 상기 이행점화시기를 상기 제 1모우드절환점화시기로부터 상기 흡기행정분사모우드에 적합한 점화시기를 향해서 서서히 진작시키는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치.
제18항에 있어서, 상기 흡기행정분사모우드로부터 상기 압축행정분사모우드로의 분사모우드이행이 상기 분사모우드선택수단에 의해 판정되었을 때, 상기 점화시기이행수단은 상기 흡기행정분사모우드에 적합한 점화시기로부터 소정량 지각시킨 제 2모우드절환점화시기를 설정하고, 그 후, 상기 공연비이행수단에 의해 상기 이행목표공연비가 변경되는데 따라서 상기 이행점화시기를 상기 흡기행정분사모우드에 적합한 점화시기로부터 상기 제 2모우드절환점화시기를 향해서 서서히 지각시키고, 상기 이행목표공연비가 상기 모우드절환공연비에 달했을 때, 상기 점화시기이행수단은 상기 이행점화시기를 상기 압축행정분사모우드에 적합한 점화시기로 즉시 변경하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연기관의 제어장치.