KR100394842B1 - 실린더 내 분사형 내연기관 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실린더 내 분사형 내연기관에 있어서, 상기 기관의 배기 통로에 마련된 배기 가스를 정화하는 상기 촉매의 난기 또는 활성화가 요구될 때, 제어장치에 의해 상기 기관의 공연비를 이론 공연비에 가깝도록 설정하고 또한, 점화 시기를 상사점 후로 설정하는 동시에 연료 분사 시기를 압축행정중에 설정하여 기관을 제어(제 1 제어부)하고, 그 기관 제어 후에, 상기 기관의 공연비를 이론 공연비 부근으로 설정하고 또한 점화 시기를 상사점 전으로 설정하는 동시에 연료 분사 시기를 압축행정중으로 설정하여 기관을 제어(제 2 제어부) 한다.
제 1 제어부의 제어에 의해 안정된 후연소를 실현하여 배기 온도를 높게 할 수 있기 때문에 미연소 HC의 배출을 억제하면서 촉매를 효율적으로 난기하고, 그 후, 제 2 제어부의 제어에 의해 배기 가스중에 CO와 O2를 공존시켜 촉매상에서 반응시킬 수 있고, 그 반응열에 의해 촉매를 더욱 난기하여 연비의 악화를 억제하면서 촉매의 활성화를 촉진할 수 있다.

Description

실린더 내 분사형 내연기관 및 그 제어방법{Internal Combustion Engine and it's Controlling Method}
본 발명은 실린더 내 분사형 내연기관에 관한 것으로서, 특히 실린더 내 분사형 내연기관에 있어서의 냉각상태로 시동시 촉매의 난기 기술에 관한 것이다.
근년, 연비와 출력과의 양립을 도모하기 위해, 연소실 내에 직접 연료를 분사하는 실린더 내 분사형 내연기관이 실용화되어 있지만, 이러한 종류의 내연기관에서도, 냉각상태 시동시에 있어서는 배기 통로에 마련된 촉매의 조기 활성화를 도모하여 대기중에 방출되는 미연소 HC 등의 유해물질의 양을 저감시키고자 하는 요구가 있다.
예를 들면, 흡기 포트 분사형 내연기관에 있어서는 점화 시기를 상사점보다 늦추는 점화 지연이 촉매의 난기 촉진 방법으로서 일반적이다. 이 때문에, 이와 같은 방법을 실린더 내 분사형 내연기관에 그대로 적용하는 것을 생각할 수 있다. 이 경우, 흡기 포트 분사형 내연기관의 연소는 일반적으로 균일 예비혼합 연소이기 때문에 흡기행정 분사로서 점화 시기를 상사점 후로 설정하면 좋게 된다.
그렇지만, 엔진 시동시와 같은 저부하 상태는 흡입 공기량의 감소에 의해 잔류 가스의 영향을 받기 쉽기 때문에 흡기행정 분사에 의한 예비혼합 연소에서는 연소 반응이 완만하게 되어, 도 10의 (c)에 도시한 바와 같이, 점화 시기를 늦추면 연소가 불안정하게 되어 버린다. 이 때문에, 도 10의 (a), 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 연소 변동이 증대하여 열 발생량에 격차가 생기고, 또한 실화가 발생하는 경우도 있다. 실화는 미연소 HC를 발생시켜 배기 가스 성능을 악화시켜 버린다.
상기 요구에 대하여, 실린더 내 분사형 내연기관에서는 연료 분사의 타이밍을 자유롭게 설정 할 수 있다고 하는 특성을 활용, 주 분사 이외에 팽창행정중에 추가의 연료 분사(이하, 추가 분사라 칭한다)를 행하도록 한 기술(이하, 2 단 연소라 칭한다)가 제안되어 있다. 이러한 기술은 주 분사에 의한 주 연소에 의한 반응 생성물의 작용에 의해 추가 연료를 연소시켜 배기 가스를 승온시킴으로써 촉매의 조기 활성화를 도모하도록 한 것이다.
그런데, 상기 추가 연료의 연소 반응은 진행이 완만한 저온 산화 반응 이기 때문에 추가 분사로 분사된 연료의 일부는 연소실 내에서 모두 연소하기 전에 배기관으로 배기된다. 따라서, 미연소 HC의 발생을 저감하기 위해서는 배기관 내에서도 연소하다 남은 연료의 연소 반응을 지속시킬 필요가 있다.
그래서, 일본특허공개공보 평11-294157호 공보에 개시된 실린더 내 분사형 내연기관에 관한 기술에서는 배기 가스를 체류시키는 용적부를 갖는 배기 매니폴드를 구비하고, 배기 매니폴드의 용적부 내에서 연소하다 남은 연료를 연소시킴으로써, 미연소 HC의 발생을 저감함과 함께 배기 가스의 승온을 도모하고 있다.
그렇지만, 일본특허공개공보 평11-294157호 공보에 개시된 기술은 촉매의 조기 활성화를 도모하는 동시에 촉매 활성화 전의 미연소 HC의 배출을 저감할 수 있지만, 용적부에서 각 기통간의 배기가 간섭하여 출력의 저하를 초래하여 버린다.
이 때문에, 고출력이 요구되는 엔진에는 맞지 않는다.
또한, 근접 촉매를 저 코스트로 설치하기 위해 배기 매니폴드에 근접 촉매를 일체화 하도록 한 기술도 제안되어 있지만, 이 경우, 근접 촉매의 앞에 충분한 용적공간을 확보하는 것이 어렵다. 이 때문에, 근접 촉매 일체형의 배기 매니폴드로서는 일본특허공개공보 평11-294157호 공보에 개시된 기술의 채용은 크게 제한되어 버린다.
또한, 상기 2 단 연소에서는 추가 분사에 의한 연료는 거의 모두가 열로 바뀌고, 기관의 출력에는 거의 기여하지 않기 때문에 기관의 부하가 높은 조건(예를 들면, 자동 변속기의 시프트 위치가 D레인지이고 또한 아이들링 상태에 있을 때나, 기관에 의해 발전기나 에어 컨디셔너의 콤프레서 등의 보조기가 구동되고 있을 때)에는 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 주 분사에 의한 연료를 늘리고, 그 몫만 큼 추가 분사에 의한 연료를 줄일 수 밖에 없다. 그런데, 추가 분사에 의한 연료를 줄이면, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 배기 가스의 승온이 충분히 행하여지지 않게 되어, 촉매의 활성화가 진행되지 않고, 도 11의 (c)에 도시한 바와 같이, 배기 가스 성능을 악화시켜 버린다. 따라서, 추가 분사에 의해 촉매의 난기를 촉진할 수 있는 운전 조건에는 제약이 있었다.
이상과 같이, 주 분사 이외의 추가 분사에 의해 촉매의 난기 및 활성화를 행하는 기술에서는 배기 매니폴드의 형상이나 운전 조건 등의 영향을 강하게 받아, 배기 매니폴드의 형상이나 운전 조건 등에 따라서는 반드시 충분한 효과를 얻을 수 없었다.
본 발명은 상술의 과제를 감안하여 창안된 것으로서, 촉매의 급속 난기와 조기 활성화를 보다 효율적으로 행할 수 있도록 한 실린더 내 분사형 내연기관를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 때문에, 본 발명의 실린더 내 분사형 내연기관에서는 배기 통로에 마련된 배기 가스를 정화하는 촉매의 난기 또는 활성화가 요구될 때에는 기관의 공연비를 이론 공연비에 가깝도록 설정하고 또한 점화 시기를 상사점 후로 설정하는 동시에 연료 분사 시기를 압축행정중에 설정하여 기관을 제어(제 1 제어부)하고, 상기 기관 제어 후에 기관의 공연비를 이론 공연비에 가깝도록 설정하고 또한 점화 시기를 상사점 전에 설정하는 동시에 연료 분사 시기를 압축행정중에 설정하여 기관을 제어(제 2 제어부)함으로써 상기 촉매의 난기 및 활성화를 행한다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태로서의 실린더 내 분사형 내연기관의 구성을 도시한 모식도.
도 2는 본 발명의 한 실시형태로서의 실린더 내 분사형 내연기관의 주요부 기능을 도시한 기능 블록도.
도 3은 본 발명의 한 실시형태로서의 실린더 내 분사형 내연기관에 관한 제어 특성을 도시한 타임챠트로서, 도 3의 (a)는 분사 시기의 설정을 도시한 도면, 도 3의 (b)는 점화 시기의 설정을 도시한 도면, 도 3의 (c)는 기관 속도의 시간 변화를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 한 실시형태로서의 실린더 내 분사형 내연기관의 동작을 설명하기 위한 플로우챠트.
도 5는 이론 공연비하에서 점화 시기를 바꾸어 압축행정 분사를 행한 경우(일점 쇄선)과 흡기행정 분사를 행한 경우(실선)에 있어서의 배기 온도(a), HC 배출 중량(b), 주 연소 기간(c), 착화 지연 기간(d), 연소 변동율(e)을 각각 비교하여 도시한 도면.
도 6은 아이들링시에 이론 공연비하에서의 압축행정 분사에 있어서 점화 시기를 상사점 후로 설정한 경우의 실린더 내압(a), 열 발생량(b)의 시간 변화를 점화 신호(c)의 시간 변화와 함께 도시한 타임챠트.
도 7은 기관 속도, 부하가 일정한 조건에서 공연비를 슬라이트리(slightly) 린 공연비로 한 경우의 점화 시기와 분사 종료 시기에 대한 배기 온도(굵은 실선), HC 배출 농도(파선), CO 및 스모크 배출 농도(일점 쇄선), 연비(가는 실선)의 관계를 함께 도시한 도면이며 또한, 2점 쇄선은 안정된 연소가 실현될 수 있는 영역을 도시한 도면.
도 8은 기관 속도 및 부하가 일정하며 점화 시기를 상사점 후로 설정한 조건에 있어서, 공연비를 바꾸어 압축행정 분사를 행한 경우(1점 쇄선)와 흡기행정 분사를 행한 경우(실선)에 있어서의 주 연소 기간(a), 착화 지연 기간(b), 연소 변동율(c)을 각각 비교하여 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 한 실시형태로서의 실린더 내 분사형 내연기관에 의한 작용을 도시한 타이밍챠트로서, (a)는 촉매 온도(일점 쇄선)와 배기 온도(실선)의 시간 변화를 도시한 도면이며, (b)는 촉매 상류측(실선)의 CO 농도와 촉매 하류측(1점 쇄선)의 CO 농도의 시간 변화를 도시한 도면이며, (c)는 촉매 상류측(실선)의 HC 농도와 촉매 하류측(일점 쇄선)의 HC 농도의 시간 변화를 도시한 도면이며, (d)는 연료 소비의 시간 변화를 도시한 도면이며, (e)는 점화 시기의 설정을 도시한 도면이며, (f)는 공연비 설정을 도시한 도면이고, (g)는 기관 속도의 시간 변화를 도시한 도면.
도 10은 종래의 과제를 설명하기 위한 도면으로서, 아이들링시에 이론 공연비하에서의 흡기행정 분사에 있어서 점화 시기를 상사점 후로 설정한 경우의 실린더 내압(a), 열 발생량(b)의 시간 변화를 점화 신호(c)의 시간 변화와 함께 도시한 타임챠트.
도 11은 종래의 과제를 설명하기 위한 도면으로서, 기관 속도 및 부하가 일정하며, 공기 과잉율을 일정하게 설정한 조건에 있어서, 정미(net) 평균 유효압(부하)을 바꾸어 2 단 연소를 행한 경우의 압축행정 분사(실선)에 있어서의 연료 분사량과 팽창행정 분사(1점 쇄선)에 있어서의 연료 분사량(a), 배기 온도(b), 촉매 상류측에서의 HC 농도(c)의 변화를 도시한 도면.
<도면의 주주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 엔진 2 : 연소실
3 : 흡기 통로 4 : 배기 통로
5 : 점화 플러그 6 : 스로틀 밸브
7 : 인젝터 8A 내지 8C : 촉매
9 : 배기 매니폴드 10 : 스로틀 센서
12 : 촉매 온도 센서 13 : 크랭크각 센서
20 : 제어장치 21 : 제어 시작 판정부
22 : 제 1 제어부 23 : 제 2 제어부
24 : 제어 모드 전환 판정부 25 : 센서 활성 판정부
이하, 도면에 의해 본 발명의 실시 형태에 관하여 설명한다.
도 1 내지 도 9는 본 발명의 한 실시형태로서의 실린더 내 분사형 내연기관에 관하여 도시한 것으로서, 도 1은 본 실시형태에 관한 실린더 내 분사형 내연기관의 구성의 개요에 관하여 도시하고 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실린더 내 분사형 내연기관(엔진)(1)은 연소실(2)의 상부 측연에 고압 압축 밸브(인젝터)(7)를 구비하고, 연소실(2) 내에 연료를 직접 분사 가능한 가솔린 실린더 내 분사형 내연기관으로 구성되어 있다. 그리고, 연료 분사의 양태로서, 적어도 흡기행정중에서 연료 분사를 행하여 예비혼합 연소를 행하는 흡기행정 분사 모드와, 압축행정중에서 연료 분사를 행하여 성층(成層) 연소를 행하는 압축행정 분사 모드가 실현 가능하게 구성되어 있다. 또한, 본 실린더 내 분사형 내연기관에서는 이론 공연비(스토이키오메트릭)에서의 운전에 더하여 린 공연비에서의 운전도 가능하고, 린 운전시의 공기 과잉율은 임의로 설정 가능하다.
연소실(2)의 상부에는 중앙에 점화 플러그(5)가 마련됨과 함께 흡기 통로(3) 및 배기 통로(4)가 연통되어 있다. 흡기 통로(3)는 연소실(2)에 대하여 비교적 직립하여 형성된 흡기 포트에 접속되고, 상류측으로부터 차례로 도시하지 않은 에어 클리너, 전자 제어식 스로틀 밸브(ETV)(6)가 마련되어 있다. 배기 통로(4)에는 각 기통의 연소실(2)로부터 배출된 배기 가스를 하나로 집합시키는 배기 매니폴드(9)가 배기 포트에 연접되고, 배기 매니폴드(9) 내 및 그 하류측에는 기능이 다른 복수의 촉매(8A 내지 8C)가 마련되어 있다.
여기서는 배기 매니폴드(9)와 일체로 근접 촉매로서의 3원 촉매(8C)를 배치하고, 그 하류에 NOx 촉매(8A)와 3원 촉매(8B)를 배치하고 있다. 이와 같은 배치 구성에 의해, 시동 직후와 같이 NOx 촉매(8A), 3원 촉매(8B)가 충분히 기능하기까지 따뜻하지 않은 동안은 엔진(1)에 가깝고 따뜻해지기 쉬운 근접 촉매(8C)에 의해 배기 가스의 정화를 행하고, 난기 후의 이론 공연비하에서는 3원 촉매(8B)에 의해 배출 가스중의 CO, HC, NOx를 정화하도록 되어 있다. 또한, 린 운전시에 발생하는 NOx는 산소 과잉 분위기에서 기능을 하는 NOx 촉매(8A)에 의해 흡수되고, 흡수된 NOx는 환원분위기에서 NOx 촉매(8A)로부터 방출하여 3원 촉매(8B)에 의해 환원하게 되어 있다. 또한, NOx 촉매(8A)는 상술과 같은 흡수형이 아니라 산소 과잉 분위기에 있어서 선택적으로 NOx를 환원 정화하는 선택 환원형을 이용하여도 좋다.
또한, 이 엔진(1)을 제어하기 위해, 제어장치(20)와, 여러가지의 센서류가마련되어 있다. 제어장치(20)는 도시하지 않은 입출력장치, 제어 프로그램이나 제어 맵 등의 기억에 이바지되는 기억장치(ROM, RAM, BURAM 등), 중앙처리장치(CPU) 및 타이머 카운터 등으로 이루어지는 전자 제어 유닛(ECU)으로서 구성되고, 후술하는 각종 센서로부터의 정보에 의거하여 엔진(1)을 제어하기 위한 각종 제어 신호를 설정하고 있다.
본 엔진(1)에 마련되는 센서류로서는 우선, 흡기 통로(3)의 ETV(6)의 배치 부분에 ETV(6)의 개도(開度)를 검출하는 스로틀 센서(10)가 마련되어 있다. 또한, 도시하지 않은 크랭크 샤프트의 회전에 동기하여 신호를 출력하는 크랭크각 센서(13)가 마련되어 있다. ECU(20)는 스로틀 센서(10)에서 검출된 스로틀 개도와 크랭크각 센서(13)로부터의 출력에 의거하여 산출되는 엔진 회전 속도에 의거하여 엔진(1)의 부하를 추정하고 엔진 회전 속도와 추정한 엔진 부하에 따라 미리 기억된 제어 맵(도시 생략)에 의거하여 연료 분사량, 분사 시기 및 점화 시기를 제어한다.
또한, 배기 통로(4)의 NOx 촉매(8A)의 상류측 부분에는 배기 가스중의 산소 농도를 검출하는 O2센서(11)가 마련되어 있다. 엔진(1)의 공연비는 이 O2센서(11)의 출력에 의거하여 추정할 수 있고, ECU(20)는 소망의 공연비가 되도록 공기량에 따라서 연료 분사량을 조정하는 오픈 루프 제어 외에, O2센서(11)의 출력에 의거하여 연료 분사량을 조정하는 O2피드백 제어도 실시 가능하게 구성되어 있다. 또한, 그 밖의 센서로서, 배기 매니폴드(9)의 근접 촉매(8C)가 설치된 부분에는 근접 촉매(8C)의 온도(근접 촉매(8C)의 베드 온도)를 검출하는 촉매 온도 센서(12)가 마련되고, NOx 촉매(8A)의 상류측 부분에는 배기 온도를 검출하는 배기온 센서(14)가 O2센서(11)와 나란하게 마련되어 있다.
다음에, 본 발명의 주요부에 관하여 설명하면, 본 실린더 내 분사형 내연기관은 주 분사 외의 추가 분사에 의해 촉매의 난기 및 활성화를 행하는 2 단 연소에 의지하지 않고, 촉매(8A 내지 8C)의 급속 난기와 조기 활성화를 가능하게 하도록 구성된 것이다.
여기서, 도 2는 본 발명의 주요부 기능을 도시한 기능 블록도이다. 도시한 바와 같이, ECU(20) 내에는 그 기능 요소로서, 제어 시작 판정부(21), 제 1 제어부(22), 제 2 제어부(23), 제어 모드 전환 판정부(24) 및 O2센서 활성 판정부(25)가 구비되어 있고, 이들 기능 요소(21 내지 25)의 협동에 의해 상기 목적이 달성되게 되어 있다.
제어 시작 판정부(21)는 촉매(8A 내지 8C)를 난기하여 활성화시키기 위한 제어(후술하는 제 1 제어부(22) 또는 제 2 제어부(23)에 의한 제어)를 시작하는지의 여부를 판정하는 기능을 갖고 있다. 촉매(8A 내지 8C)는 그 온도가 적어도 최저 활성화 온도에 도달하여 있으면 활성화 상태가 되지만, 활성화의 정도가 낮은 상태에서는 충분히 기능을 발휘할 수 없다. 미연소 HC의 발생을 저감하기 위해서는 촉매(8A 내지 8C)의 활성화의 정도를 높여 충분히 기능을 발휘시킬 필요가 있고, 특히, 근접 촉매(8C)에 관하여서는 빠르게 활성화시킬 필요가 있다. 그래서, 제어 시작 판정부(21)는 엔진 시동 후에 촉매 온도 센서(12)에 의해 검출된 촉매 온도(Tc)가 근접 촉매(8C)가 충분히 활성화 했을 것이라고 추정할 수 있는 소정 온도(촉매 활성화 충분 온도)(TC0) 미만인 경우에는 근접 촉매(8C)를 활성화시키도록 상기 제어를 시작한다고 판정하도록 되어 있다. 또한, 촉매 온도 센서(12)에 의해 직접근접 촉매(8C)의 온도를 검출하는 것은 아니고, 엔진(1) 냉각수의 수온과 엔진 시동 후의 타이머에 의거하여 근접 촉매(8C)의 온도 상태를 추정하거나, 배기온 센서(14)에 의해 검출되는 배기온에 의거하여 근접 촉매(8C)의 온도 상태를 추정하도록 하여도 좋다.
또한, 상기 제 1 제어로부터 상기 제 2 제어로의 전환은 상기 촉매의 온도가 제 1 소정 온도(예를 들면, 촉매의 최저 활성 온도)를 넘은 경우에 행하는 것이 바람직하다.
제 1 제어부(22) 및 제 2 제어부(23)는 함께 연료 분사량(공연비), 분사 시기 및 점화 시기를 제어하는 기능 요소이다. 제어 시작 판정부(21)에 의해 촉매 난기 제어의 시작이 판정되었을 때에는 우선, 제 1 제어부(22)가 기능하며, 제 1 제어부(22)는 공연비, 연료 분사 시기 및 점화 시기를 하기와 같이 설정하고 인젝터(7) 및 점화 플러그(5)를 제어하도록 되어 있다. 이하, 이 제 1 제어부(22)에 의한 제어 모드를 촉매 난기 모드라 한다.
(1) 공연비 : 스토이키오메트릭 부근[바람직하기는 스토이키오메트릭 보다도 린에 가까운 슬라이트리 린 공연비(예를 들면, 공기 과잉율 1.0 내지 1.2)]
(2) 연료 분사 시기 : 압축행정중
(3) 점화 시기 : 상사점에서부터 상사점 후(즉, 상사점 부근에서부터 상사점 후의 팽창행정 중)
이 제 1 제어부(22)에 의한 제어 모드에서는 연료 분사 종료 시기를 70°BDTC 내지 20°BTDC, 점화 시기를 TDC 부근 내지 약 20°ATDC로 하는 것이 바람직하다.
또한, 촉매 난기 모드에서는 연료 분사 시기와 점화 시기와의 인터벌을 확보하도록 점화 시기를 상사점 후로 설정되어 있지만, 더욱 연료 분사 시기와 점화 시기와의 인터벌을 확보하도록 연료 분사 시기를 빠르게 설정하여도 좋다.
그리고, 후술하는 제어 모드 전환 판정부(24)에 의해 전환 판정이 이루어졌을 때에는 제 1 제어부(22) 대신에 제 2 제어부(23)가 기능하며, 제 2 제어부(23)는 공연비, 연료 분사 시기 및 점화 시기를 하기와 같이 설정하여 인젝터(7) 및 점화 플러그(5)를 제어하도록 되어 있다. 이하, 이 제 2 제어부(23)에 의한 제어 모드를 촉매 반응 모드라고 한다.
(1) 공연비 : 스토이키오메트릭 부근[바람직하기는 스토이키오메트릭 보다도 약간 린에 가까운 슬라이트리 린 공연비(예를 들면, 공기 과잉율 1.0 내지 1.2)]
(2) 연료 분사 시기 : 압축행정중(분사 종료 시기는 촉매 난기 모드보다도 앞)
(3) 점화 시기 : 상사점 전 내지 상사점(즉, 상사점 전의 압축행정중에서 상사점 부근)
또한, 이 제 2 제어부(23)에 의한 제어 모드에서는 연료 분사 종료 시기를 80°BDTC 내지 40°BTDC, 점화 시기를 약 20°BTDC 내지 TDC 부근으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 제어부(22)에 의한 제어 모드의 점화 시기가 TDC 부근인 경우에는 제 2 제어부(23)에 의한 제어 모드의 점화 시기를 TDC(제 1 제어부(22)에 의한 제어 모드)보다도 소정 기간 진각측(進角側), 즉 20°내지 10°BTDC로 하는 것이 바람직하다. 또한, 전술한 엔진과 다른 특성을 갖는 엔진에 대응하여, 제 1 제어부(22)에 의한 제어 모드의 점화 시기가 5°ATDC 내지 20°ATDC인 경우에는 제 2 제어부(23)에 의한 제어 모드의 점화 시기를 20°BTDC 내지 TDC 부근의 사이에서 연소 안정성이나 배기 가스 성분 농도를 고려하여 적절히 선택할 수 있다.
단, 촉매 반응 모드에 있어서의 분사 시기 및 점화 시기에 관하여서는 촉매 난기 모드에 있어서의 설정에서부터 스텝상으로 전환하는 것이 아니라, 행정마다 또는 타이머를 이용하여, 도 3의 (a), 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 테일링 제어에 의해 서서히 전환하여 가도록 되어 있다.
또한, 상기 제 1 제어부(22) 및 제 2 제어부(23)는 후술하는 O2센서 활성 정부(25)에 의해 O2센서(11)의 활성화가 판정될 때까지는 오픈 루프 제어에 의해 공연비를 제어(즉, 연료 분사량을 제어)하도록 구성되어 있다. 그리고, O2센서(11)의 활성화가 판정된 후는 O2센서(11)의 출력치에 의거하여 O2피드백 제어에 의해 공연비를 제어하도록 되어 있다.
제어 모드 전환 판정부(24)는 상술한 바와 같이, 제 1 제어부(22)에 의한 제어(촉매 난기 모드)로 부터, 제 2 제어부(23)에 의한 제어(촉매 반응 모드)로의 제어 모드의 전환 판정을 행하는 기능 요소이다. 여기서는 촉매 온도 센서(12)에 의해 검출된 촉매 온도(Tc)가 근접 촉매(8C)가 활성화 되었다고 판정할 수 있는 최저 온도(촉매 활성 판정 온도)(TC1(<TC0)) 이상이 되었을 때에 촉매 난기 모드로부터 촉매 반응 모드로 전환 판정을 행하도록 되어 있다. 또한 촉매 온도 센서(12)에 의해 검출된 촉매 온도(Tc)가 활성화 충분 온도(TC0) 이상이 되었을 때에는 제 2 제어부(23)에 의한 제어를 종료하고 상기 제어 맵에 의거하여 보통의 제어로 전환하도록 되어 있다. 또한, 여기서도, 촉매 온도 센서(12)에 의해 직접 근접 촉매(8C)의 온도를 검출하는 것은 아니고, 엔진(1) 냉각수의 수온과 엔진 시동 후의 타이머에 의거하여 근접 촉매(8C)의 온도 상태를 추정하거나, 배기온 센서(14)에 의해 검출되는 배기온에 의거하여 근접 촉매(8C)의 온도 상태를 추정하거나 하여, 전환 판정을 행하도록 하여도 좋다.
O2센서 활성 판정부(25)는 상술한 바와 같이, O2센서(11)가 활성화 상태로 되어 있는지의 여부를 판정하는 기능 요소이다. O2센서(11)는 소정 온도(활성화 온도) 이하에서는 그 기능을 발휘할 수 없고, 정확한 O2피드백 제어를 실시할 수 없다. 그래서, 본 실시형태에서는 O2센서 활성 판정부(25)에 의해 O2센서(11)가 활성화 상태인지의 여부를 판정하고, O2센서(11)가 활성화 상태에 있을 때에만 제 1 제어부(22) 및 제 2 제어부(23)에 O2피드백 제어를 허가하도록 하고 있는 것이다.여기서는 O2센서 활성 판정부(25)는 배기온 센서(14)에서 검출된 배기온에 의거하여 O2센서(11)의 내부 온도를 추정하고, 추정한 O2센서(11)의 내부 온도가 활성화 온도를 넘은 경우에, O2센서(11)가 활성화 하고 있다고 판정하게 되어 있다.
상기한 ECU(20)(제어 시작 판정부(21), 제 1 제어부(22), 제 2 제어부(23), 제어 모드 전환 판정부(24) 및 O2센서 활성 판정부(25))에 의한 제어의 흐름을 도시한 것이 도 4에 도시한 플로우챠트(스텝 S10 내지 S120)이다.
우선, 스텝 S10에서 촉매 온도 센서(12)로 검출된 촉매 온도(Tc)가 소정의 활성화 충분 온도(TC0) 미만인지의 여부를 판정한다. 촉매 온도(Tc)가 이미 활성화 충분 온도(TC0) 이상으로 되어 있는 경우에는 스텝 S120으로 진행하여 보통의 제어를 행한다. 즉, 미리 기억된 맵에 의거하여 엔진(1)의 운전을 행하도록 한다.
스텝 S10에서 촉매 온도(Tc)가 활성화 충분 온도(TC0) 미만이라고 판정한 경우에는 스텝 S20으로 진행하여 촉매 난기 모드를 실행한다. 즉, 공연비를 스토이키오메트릭 부근[바람직하기는 스토이키오메트릭 보다도 약간 린에 가까운 슬라이트리 린 공연비(예를 들면, 공기 과잉율 1.0 내지 1.2)]로 설정하고, 연료 분사 시기를 압축행정중에 설정하고, 점화 시기를 상사점 후로 설정한다. 그리고, 스텝 S30에서 배기온 센서(14)에 의해 검출되는 배기 온도에 의거하여 O2센서(11)가 활성화하고 있는지의 여부를 판정하고, O2센서(11)가 활성화하지 않는 경우에는 스텝 S40으로 진행하여 오픈 루프 제어에 의해 공연비 제어를 행함과 동시에 점화 시기를 제어한다. 한편, O2센서(11)가 활성화하고 있는 경우에는 스텝 S50으로 진행하여 O2피드백 제어에 의해 공연비 제어를 행함과 동시에 점화 시기를 제어한다.
스텝 S60에서는 촉매 온도(Tc)가 소정의 촉매 활성 판정 온도(TC0)에 도달했는지의 여부를 판정하고, 촉매 온도(Tc)가 촉매 활성 판정 온도(TC0)에 도달할 때까지 스텝 S20 내지 S60의 제어, 즉, 촉매 난기 모드에 의한 제어를 반복하여 행한다. 그리고, 촉매 온도(Tc)가 촉매 활성 판정 온도(TC0)에 도달하였으면, 스텝 S70으로 진행하여, 제어 모드를 촉매 난기 모드로부터 촉매 반응 모드로 전환한다.
스텝 S70에서는 촉매 반응 모드를 실행하여, 테일링 제어에 의해 분사 종료 시기를 촉매 난기 모드보다도 빠르게 함과 동시에 점화 시기를 상사점 전으로 변경한다. 촉매 반응 모드로부터 촉매 반응 모드의 연료 분사 종료 시기 및 점화 시기에 이행하는 경우에는 도 3의 (a), 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 테일링 제어에 의해, 연료 분사 종료 시기를 서서히 변경하는 동시에, 연료 분사 종료 시기의 변경에 따라(또는 동기하여) 점화 시기를 서서히 변경한다.
여기서도, 스텝 S80에서 배기 온도에 의거하여 O2센서(11)가 활성화하고 있는지의 여부를 판정하고, O2센서(11)가 활성화하고 있지 않는 경우에는 스텝 S90으로 진행하여 오픈 루프 제어에 의해 공연비 제어를 행함과 동시에 점화 시기를 제어하고, O2센서(11)가 활성화하고 있는 경우에는 스텝 S100으로 진행하여 O2피드백 제어에 의해 공연비 제어를 행함과 동시에 점화 시기를 제어한다.
스텝 S110에서는 촉매 온도(Tc)가 활성화 충분 온도(TC0)에 도달하였는지의 여부를 판정하고, 촉매 온도(Tc)가 활성화 충분 온도(TC0)에 도달할 때까지 스텝 S70 내지 S110의 제어, 즉, 촉매 반응 모드에 의한 제어를 반복하여 행한다. 그리고, 촉매 온도(Tc)가 활성화 충분 온도(TC0)에 도달하면, 스텝 S120으로 진행하고, 촉매 반응 모드에 의한 제어를 해제하고 미리 기억된 제어 맵에 의거하여 엔진(1)의 제어를 행하도록 한다.
다음에, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실린더 내 분사형 내연기관의 작용에 관하여 도 5 내지 도 9를 참조하면서 설명한다.
우선, 촉매 난기 모드를 실행함에 의한 작용에 관하여 설명한다.
근접 촉매(8C)를 활성화시키는 방법으로서는 근접 촉매(8C)에 CO와 O2를 다량 함유하는 배기 가스를 공급하여, CO와 O2의 촉매 반응에 의한 반응열에 의해 근접 촉매(8C)를 승온시키는 것이 생각된다. 그렇지만, 이 CO와 O2의 촉매 반응을 일으키기 위해서는 적어도 근접 촉매(8C)가 최저 활성 온도에 도달하여 있지 않으면 안되고, 근접 촉매(8C)가 최저 활성 온도 미만인 경우에는 빠르게 승온시킬 필요가 있다.
촉매 난기 모드에서는 압축행정에서 연료 분사를 행하는데, 이 때, 인젝터(7)로부터 직접 분사된 연료에 의해, 연소실(2) 내에는 국소적으로 연료 농도가 짙은 리치인 공연비 상태와 린인 공연비 상태가 층상으로 분포된다. 이 때문에, 점화 플러그(5)에 의해 점화된 연소실(2) 내의 혼합기는 도 5의 (c), (d)에 도시한 바와 같이, 흡기행정 분사에 의한 예비혼합 연소에 비교하여 지극히 빠른 속도로 연소하게 된다(성층 연소).
이와 같이 압축행정 분사는 흡기행정 분사에 비교하여 연소 속도가 빠르기 때문에 연소 상태는 흡기행정 분사보다도 안정된다. 이 때문에, 도 5의 (e) 및 도 6의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 점화 시기를 상사점 후까지 지연시킨 경우에도 연소 상태는 안정되고, 엔진(1)이 실화하는 경우도 없다. 그 결과, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 미연소 HC의 배출 농도는 흡기행정 분사에 비교하여 낮은 값으로 억제된다. 그리고, 점화 시기를 상사점 후까지 리타드시킴으로써, 연소 상태는 도 6(a), (b)에 도시한 바와 같이, 배기 밸브 여는 시기까지 열 발생이 계속하는 극단적인 후연소가 되기 때문에, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 배기 온도도 흡기행정 분사와 같이 상승한다(700℃ 정도).
따라서, 촉매 난기 모드를 실행함에 의해, 미연소 HC를 발생시키지 않고, 고온의 배기 가스를 근접 촉매(8C)에 공급하여 근접 촉매(8C)를 최저 활성 온도까지 빠르게 승온시키는 것이 가능하게 되기 때문이다[도 9의 (a), 도 9의 (c) 참조].
또한, 압축행정 분사를 실행하면 상술한 바와 같이 국소적으로 연료 농도가 짙은 혼합기가 형성되기 때문에, 공연비가 이론 공연비 부근인 경우에는 스모크나 CO의 배출 농도가 높아지는 경향이 있다. 그렇지만, 촉매 난기 모드에서는 점화 시기를 상사점 후로 지연 시킴으로써 연료 분사로부터 점화까지의 인터벌을 충분히취하기 때문에, 분사 연료와 공기의 혼합이 촉진되게 되고, 도 7 및 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 스모크나 CO의 배출 농도는 낮은 값으로 억제된다.
또한, O2센서(11)가 활성화하기 까지의 사이는 오픈 루프 제어에 의해 촉매 난기 모드가 실행되는데, 압축행정 분사에 의한 성층 연소는 예비혼합 연소에 비교하여 공연비의 변화에 대하여 둔감하기 때문에, 예를 들어 공연비가 린측으로 크게 어긋났다고 해도, 도 8에 도시한 바와 같이, 예비혼합 연소와 같이 연소 상태가 악화하는 일이 없다.
또한, 엔진 시동 직후의 아이들링시와 같이 저부하시에는 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 엔진(1)의 기진력(起振力)을 대표하는 최대 연소 압력은 압축 압력보다도 작고, 또한, 실린더 내압의 변동도 작아서, 엔진(1)의 진동은 낮은 값으로 억제되게 된다. 다음에, 촉매 반응 모드를 실행함에 의한 작용에 관하여 설명한다.
상술한 바와 같이, 촉매 난기 모드를 실행함으로써, 근접 촉매(8C)를 최저 활성 온도까지 빠르게 승온시키는 것이 가능하게 된다. 그렇지만, 촉매 난기 모드에서는 배기 온도를 고온으로 할 수 있는 분 만큼, 엔진(1)의 출력에 기여하지 않고 열로 바뀌는 연료가 많기 때문에, 연비는 반드시 좋지 않다. 그래서, 촉매 반응 모드에서는 도 9의 (e)에 도시한 바와 같이, 점화 시기를 상사점 후에서부터 상사점 전까지 테일링 제어에 의해 진각(進角)함으로써, 도 7 및 도 9의 (d)에 도시한 바와 같이, 연비의 향상을 도모한다.
연비가 향상되는 분 만큼, 도 7 및 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 배기 온도는 저하하게 된다. 그리고, 배기 온도의 저하와 함께, 도 7 및 도 9의 (c)에 도시한 바와 같이, 미연소 HC의 배출 농도도 증가한다. 또한, 성층 연소의 특성상, 연료의 분사 시기에 점화 시기가 가까이 가면 분사 연료와 공기와의 혼합이 진행하지 않게 되어, 도 7 및 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, CO의 배출 농도도 증가한다.
그렇지만, 근접 촉매(8C)는 촉매 반응 모드의 실행에 의해 이미 최저 활성 온도(촉매 활성 판정 온도)까지 도달하여 있기 때문에, 근접 촉매(8C)상에서는 증가한 CO와 O2와의 촉매 반응이 일어나, 그 반응열에 의해 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 촉매 온도는 다시 상승해 나간다. 그리고, 이 촉매 온도의 상승에 의해 근접 촉매(8C)의 활성화는 더욱 촉진되기 때문에, 상술한 바와 같이, 엔진(1)으로부터의 CO, HC의 배출 농도가 증가한 경우에도, 근접 촉매(8C)에서부터 하류측에 배출되는 CO, HC의 배출 농도는 도 9의 (b), 도 9의 (c)중에 도시한 바와 같이, 지극히 낮은 값까지 저감되게 된다.
이상과 같이, 본 실린더 내 분사형 내연기관에 의하면, 공연비를 이론 공연비에 가깝도록 설정하여 압축행정중에 연료 분사를 행함과 동시에 점화 시기를 상사점 후로 설정함으로써, 안정된 후연 연소를 실현하여 배기 온도를 높게할 수 있어서, 미연소 HC의 배출을 억제하면서 근접 촉매(8C)를 효율적으로 난기할 수 있다고 하는 이점이 있다.
또한, 근접 촉매(8C)의 촉매 온도가 촉매 활성 판정 온도까지 도달하면 점화 시기를 상사점 전으로 변경함으로써, 배기 가스중에 CO와 O2를 공존시켜 근접 촉매(8C)상에서 반응시킬 수 있기 때문에, 그 반응열에 의해 근접 촉매(8C)를 더욱 난기하여, 연비의 악화를 억제하면서 근접 촉매(8C)의 활성화를 촉진할 수 있다고 하는 이점이 있다.
또한, 본 실린더 내 분사형 내연기관에 의하면, 상기 효과를 배기 매니폴드(9)의 형상이나 운전 조건에 의존하지 않고 얻을 수 있다고 하는 이점도 있다.
또한, 2차 에어 시스템 등의 부가적인 장치를 전혀 쓰지 않기 때문에, 코스트의 증대를 초래하는 일이 없다고 하는 이점도 있다.
이상, 본 발명의 실린더 내 분사형 내연기관의 한 실시형태에 관하여 설명하였지만, 본 발명은 상술의 실시형태의 것에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변형이 가능하다. 예를 들면, 본 실시형태에서는 엔진(1) 부근에 근접 촉매(3원 촉매)(8C)를 마련한 경우에 관하여 설명하였지만, 본 발명은 근접 촉매(8C)가 마련되어 있지 않은 경우에 적용하는 것도 물론 가능하다. 그 경우에는 하류에 구비되는 NOx 촉매(8A) 및 3원 촉매(8B)를 대상으로 하여, NOx 촉매(8A) 및 3원 촉매(8B)를 난기하여 조기 활성화시키도록 제어하면 된다. 또한, 본 발명은 촉매의 난기와 조기 활성화를 도모하는 것으로서 촉매의 종류나 개수에는 하등에 한정되는 것이 아니다.
또한, 본 실시형태에서는 촉매 난기 모드로부터 촉매 반응 모드로의 전환 타이밍을 촉매 온도센서(12)에 의해 검출된 촉매온도(Tc)가 촉매 활성 판정 온도(TC1)에 도달하였는지의 여부로 판정하고 있지만, 보다 간단히 타이머의 카운트에 의거하여 판정하도록 하여도 좋다. 즉, 엔진(1)의 시동 시작과 동시에 촉매 난기 모드 허가 타이머의 카운트를 시작(타이머 온)함과 동시에 촉매 난기 모드에 의한 제어를 실행한다. 그리고, 타이머가 소정 타이머 시간(t1)을 계시하면 촉매 난기 모드를 종료하고(타이머 오프), 보통의 제어를 하도록 한다. 또한, 소정 타이머 시간(t1, t2)은 미리 실험 등에 의해 최적치를 구하여 놓도록 한다. 또한, 냉각수온 등을 파라미터로 하여 미리 맵에 기억해 두고, 엔진 시동 시작시의 냉각수온 등에 따라 소정 타이머 시간(t1, t2)을 설정하도록 하여도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는 엔진 시동 후의 촉매의 난기에 본 발명을 적용한 경우에 관하여 설명하였지만, 본 발명의 적용은 이러한 상황에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 일단 활성화 상태가 된 후에도, 장기간 아이들 상태로 방치하고 있으면 배기 가스 온도가 낮게 되기 때문에, 촉매가 실활(失活, 활성화 상태가 아니게 된다)되는 경우가 있다. 이와 같이 촉매가 실활하여 다시 난기가 요구되는 상황이라도 본 발명을 적용하는 것은 가능하다.
예를 들면, 일단 활성화된 후의 촉매 온도가 상기 촉매 활성 판정 온도(TC0) 이하로 저하한 경우에는 제 2 제어부(23)에 의한 제어를 실행하도록 제어하여도 좋다. 또한, CO 활성화 온도 및 HC 또는 NO 활성화 온도를 미리 설정하고, 일단 활성화 된 후의 촉매 온도가 CO 활성화 온도 이상이지만 HC 또는 NO 활성화 온도 이하인 경우에는 제 2 제어부(23)에 의한 제어를 실행한다. 또한, 촉매 온도가 CO 활성화 온도 이하로 저하한 경우(이 상태에서는 CO 산화에 의한 촉매 난기가 기대할 수없다)에는 제 1 제어부(22)에 의한 제어를 실행한 후에, 제 2 제어부(23)에 의한 제어를 실행한다.
또한, 본 실시형태에서는 제 1 제어부(22) 및 제 2 제어부(23)의 공연비를 스토이키오메트릭 또는 스토이키오메트릭보다도 약간 린에 가까운 슬라이트리 린 공연비로 하고 있지만, 본 발명의 적용은 이러한 공연비에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 제 1 제어부(22) 및 제 2 제어부(23)의 공연비를 스토이키오메트릭보다 약간 리치 공연비로 하여도 좋다. 또한, 제 1 제어부(22)의 공연비를 스토이키오메트릭보다 약간 리치 공연비로 하여 촉매의 난기를 더욱 촉진시킴과 함께, 그 후 제 2 제어부(23)의 공연비를 슬라이트리 린 공연비로 하여 연료 소비량을 저감하여도 좋다.
본 발명에 의하면, 안정된 후연소를 실현하여 배기 온도를 높게 할 수 있기 때문에, 미연소 HC의 배출을 억제하면서 촉매를 효율적으로 난기하고, 또한 배기 가스중에 CO와 O2를 공존시켜 촉매상에서 반응시킬 수 있고, 그 반응열에 의해 촉매를 더욱 난기하여, 연비의 악화를 억제하면서 촉매의 활성화를 촉진할 수 있다.

Claims (15)

  1. 기관의 배기 통로에 마련된 배기 가스를 정화하는 촉매와,
    상기 촉매의 난기 또는 활성화가 요구될 때 상기 촉매의 난기 또는 활성화를 촉진하도록 상기 기관을 제어하는 제어장치를 구비하며,
    상기 제어장치는 상기 기관의 공연비를 이론 공연비에 가깝도록 설정하고 또한 점화 시기를 상사점 가까이 에서부터 상사점 후로 설정하는 동시에 연료 분사 시기를 압축행정중에 설정하여 상기 기관을 제어하는 제 1 제어부, 및
    상기 제 1 제어부의 제어 후에 상기 기관의 공연비를 이론 공연비에 가깝도록 설정하고 또한 점화 시기를 상사점 전에서부터 상사점 가까이에 설정하는 동시에 연료 분사 시기를 압축행정중에 설정하여 상기 기관을 제어하는 제 2 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 내 분사형 내연기관.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 촉매의 온도가 제 1 소정 온도를 넘었을 때 또는 제 1 소정 기간에 걸쳐서 상기 제 1 제어부의 제어를 실행했을 때, 상기 제 1 제어부의 제어로부터 상기 제 2 제어부의 제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 실린더 내 분사형 내연기관.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 제 1 제어부의 제어로부터 상기 제 2 제어부의 제어로 전환될 때에 상기 제 1 제어부에서 설정된 상사점 후의 점화 시기에서부터 상기 제 2 제어부에서 설정된 상사점 전의 점화 시기로 테일링 제어(tailing control)되는 것을 특징으로 하는 실린더 내 분사형 내연기관.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 제 1 제어부의 제어로부터 상기 제 2 제어부의 제어로의 전환인 때에 상기 제 1 제어부에서 설정된 제 1 연료 분사 종료 시기에서부터 상기 제 2 제어부에서 설정된 제 2 연료 분사 종료 시기로 테일링 제어됨과 동시에 제 1 제어부에서 설정된 상사점 후의 점화 시기에서부터 상기 제 2 제어에 있어서 설정된 상사점 전의 점화 시기가 되도록 연료 분사 종료 시기의 변경에 따라 테일링 제어되는 것을 특징으로 하는 실린더 내 분사형 내연기관.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 촉매의 온도가 상기 제 1 소정 온도보다도 고온측의 제 2 소정 온도를 넘었을 때 또는 제 2 소정 기간에 걸쳐서 상기 제 2 제어부의 제어를 실행했을 때 상기 제 2 제어부의 제어를 종료하는 것을 특징으로 하는 실린더 내 분사형 내연기관.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 제 2 제어부의 제 2 연료 분사 종료 시기를 상기 제 1 제어부의 제 1 연료 분사 종료 시기보다 진각측으로 설정하는 것을 특징으로 하는 실린더 내 분사형 내연기관.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 제 2 제어부의 점화 시기를 상기 제 1 제어부의 점화 시기보다 진각측으로 설정하는 것을 특징으로 하는 실린더 내 분사형 내연기관.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 제 1 제어부 또는 상기 제 2 제어부의 제어의 실행중에 배기 가스중의 산소 농도를 검출하는 산소 센서가 활성화 상태가 되었을 때, 상기 산소 센서의 출력에 의거하는 피드백 제어에 의해 상기 기관의 공연비를 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 내 분사형 내연기관.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 제 1 제어부 또는 상기 제 2 제어부의 제어의 실행중에 배기 가스중의 산소 농도를 검출하는 산소 센서가 활성화 상태로 되었다고 판정되기까지는 오픈 루프 제어에 의해 상기 기관의 공연비를 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 내 분사형 내연기관.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 촉매의 난기 또는 활성화가 요구되고 또한 상기 기관의 부하가 높을 때 상기 제 1 제어부 및 상기 제 2 제어부의 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 실린더 내 분사형 내연기관.
  11. 기관의 배기 통로에 배기 가스를 정화하는 촉매가 마련된 실린더 내 분사형 내연기관의 제어방법에 있어서,
    상기 촉매의 난기 또는 활성화가 요구되어 있는지의 여부를 판정하고,
    상기 촉매의 난기 또는 활성화가 요구될 때에는 상기 촉매의 촉매 난기를 행하도록 상기 기관의 공연비를 이론 공연비 가깝게 설정하고 또한 점화 시기를 상사점 가까이 에서부터 상사점 후로 설정하는 동시에 연료 분사 시기를 압축행정중에 설정하여 상기 기관을 제어하고,
    상기 촉매 난기의 후, 상기 촉매의 촉매 반응을 촉진하도록 상기 기관의 공연비를 이론 공연비 가깝게 설정하고 또한 점화 시기를 상사점 전에서부터 상사점 가까이에 설정함과 동시에 연료 분사 시기를 압축행정중에 설정하여 상기 기관을 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 내 분사형 내연기관의 제어방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 촉매의 온도가 제 1 소정 온도를 넘었는지의 여부 또는 제 1 소정 기간에 걸쳐서 상기 촉매 난기를 실행하였는지의 여부를 판정하고,
    상기 촉매의 온도가 상기 제 1 소정 온도를 넘었을 때 또는 상기 제 1 소정 기간에 걸쳐서 상기 촉매 난기를 실행했을 때 상기 촉매 난기의 제어로부터 상기 촉매 반응의 제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 실린더 내 분사형 내연기관의 제어방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 촉매 난기의 제어로부터 상기 촉매 반응의 제어로의 전환인 때에 상기 촉매 난기에 대응하는 상사점 후의 점화 시기에서부터 상기 촉매 반응에 대응하는 상사점 전의 점화 시기로 테일링 제어됨과 동시에 상기 촉매 난기에 대응하는 제 1 연료 분사 종료 시기에서부터 상기 촉매 반응에 대응하는 제 2 연료 분사 종료 시기로 테일링 제어되는 것을 특징으로 하는 실린더 내 분사형 내연기관의 제어방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 촉매의 온도가 상기 제 1 소정 온도보다도 고온측의 제 2 소정 온도를 넘었는지의 여부 또는 제 2 소정 기간에 걸쳐서 상기 촉매 반응을 실행하였는지의 여부를 판정하고,
    상기 촉매의 온도가 상기 제 2 소정 온도를 넘었을 때 또는 제 2 소정 기간에 걸쳐서 상기 촉매 반응을 실행했을 때 상기 촉매 반응의 제어를 종료하는 것을 특징으로 하는 실린더 내 분사형 내연기관의 제어방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 촉매 난기 또는 상기 촉매 반응의 제어의 실행중에 배기 가스중의 산소 농도를 검출하는 산소 센서가 활성화 상태가 되었을 때 상기 산소 센서의 출력에 의거하는 피드백 제어에 의해 상기 기관의 공연비를 제어하는 동시에 상기 산소 센서가 활성화 상태로 될 때까지는 오픈 루프 제어에 의해 상기 기관의 공연비를 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 내 분사형 내연기관의 제어방법.
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