KR100488211B1 - 엔진 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 있어서는, 린 NOx 촉매를 구비한 엔진제어장치에 있어서, 린 NOx 촉매의 상태를 추정하는 수단과 그 결과에 따라 린 NOx 촉매에 재생제어를 행하는 수단과 재생제어의 종료를 제어하는 수단을 가지고, 린 NOx 촉매를 항상 양호한 상태로 하여 사용할 수 있도록 하였다.

Description

엔진제어장치{ENGINE CONTROL DEVICE}

본 발명은, 린번 연소를 행하는 엔진의 배기가스정화, 특히 NOx 배출을 억제하는 엔진제어시스템에 관한 것으로서, 촉매의 성능열화를 추정하여 재생제어에 의하여, 항상 안정된 배기가스정화를 달성시키는 엔진제어장치에 관한 것이다.

린 NOx 촉매의 정화율 향상에 관하여, 예를 들어 일본국 특개 평5-133260호 공보에 목표공연비(空燃比)를 리치(rich)상태와 린(lean)상태로 번갈아 변화시킴으로써 과도적인 NOx 정화율의 향상을 행하는 것에 대한 기재가 있다. 그러나, 상기한 종래 기술에는, NOx 촉매의 시간경과에 따른 요인(transient effects) 등에 의한 SOx 피독(被毒)에 대한, 소위 에프터 번 효율 등을 이용한 가열에 의한 정화율재생(회복)제어에 대한 기재 및 시사도 없는 것이다.

또, 종래의 통 내 분사엔진에서는, 예를 들어 일본국 특개 평4-241753호 공보에 기재되어 있는 것이 공지이다. 이 기술은 통 내 분사엔진에 있어서의 린상태에서, 성층연소를 안정되게 달성하기 위하여 엔진의 냉각수온도에 의하여 연료분사시기를 제어하여 연료분포를 균일하게 하는 것이다.

그러나, 이론공연비보다 훨씬 린상태로 연소를 행하는 성층연소에서의 배기가스의 대책에 대해서는 특별한 배려는 되어 있지 않고, 특히 린연소에서 문제가 되는 NOx 배출에 대하여 그 처리 및 제어에 대해서는 고려되어 있지 않다.

도 1은 본 발명이 적용되는 통 내 분사엔진시스템의 일례,

도 2는 본 발명의 주요부 구성도,

도 3은 린 NOx 촉매의 특성설명도,

도 4는 린 NOx 촉매의 반응설명도,

도 5는 통 내 분사의 통상시의 분사상태도,

도 6은 도 5의 상태로 배기행정분사를 행하는 분사상태도,

도 7은 통 내 분사의 성층연소시의 분사상태도,

도 8은 도 7의 상태로부터 통상 및 배기행정분사상태도,

도 9는 재생제어과정의 상태설명도,

도 10은 재생조건의 영역도,

도 11은 엔진의 배기온도특성도,

도 12는 린 NOx 촉매의 상태추정플로우도,

도 13은 분사상태도,

도 14는 도 12 스텝①의 다른 실시예,

도 15는 공연비와 배기온도의 관계도,

도 16은 가중계수(weighting factor)의 맵구성,

도 17은 도 12 스텝①의 다른 실시예,

도 18은 재생제어이행플로우도,

도 19는 제외영역판정플로우도,

도 20은 성층으로부터의 전환플로우도,

도 21은 이론공연비연소로부터의 전환플로우도,

도 22는 재생제어플로우도,

도 23은 배기행정분사타이밍과 설정(set)상태도,

도 24는 배기행정분사펄스폭 맵,

도 25는 재생제어종료판정의 가중계수 맵.

린번 엔진, 특히 통 내 분사엔진의 린연소(성층연소)에서는 플러그 주변에서만 국부적으로 농후한 가연성 혼합기체를 형성하고, 실린더 전체에서는 대체적으로 린상태에서 연소를 행한다.

따라서, 배기가스에 대해서 보면 종래의 3원 촉매에서는 모든 성분의 정화는 되지 않고, 특히 질소산화물(NOx)에 대해서는 린 NOx 촉매가 필요하게 된다.

이 NOx 촉매에 대하여 착안하면, 성능을 어떻게 유지할지가 중요하다. 특히 가솔린의 자유화 등에 의하여 종래의 가솔린에 비하여 유황(S)성분을 많이 함유하는 가솔린에 대한 대응이 필요하게 된다.

또 종래의 가솔린에서도 시간경과에 따른 요인에 의하여 이 유황에 의한 정화율 저하가 있고, 특히 SOx 피독으로서 취급되고 있다.

이 SOx 피독은 가솔린중의 S성분에 의한 것으로서, 촉매 자체가 어느 정도 배기가스분위기에 노출되는가이다.

도 3은 횡축에 시간경과에 따른 린 NOx 촉매의 특성변화를 나타낸다. 특성에서 배기가스분위기에 노출되는 시간, 바꿔 말하면 S성분을 함유하는 가솔린의 엔진에 대한 총공급량에 비례하게 된다.

또, 이 메카니즘은 도 4의 연소에 의하여 가솔린중의 S성분이 SOx(유황화합물)로 되어 배기가스의 일부가 되어 배출되고, 린 NOx 촉매중의 NOx 정화를 행하는 촉매 표면의 활성성분과 화합물을 형성하게 된다. 이 현상에 의하여, 촉매중의 NOx와의 활성성분의 기능이 저하하여 촉매성능을 열화시키게 된다.

한편으로 도 3의 파선으로 나타낸 바와 같이 소정의 온도분위기로 함으로써 촉매의 정화성능을 회복할 수 있는 것도 알고 있다. 이 때 회복의 정도는 화살표의 재생제어로 나타낸 바와 같이 분위기온도가 높을수록 크다.

이 회복의 메카니즘은 도 4에 나타낸 바와 같이 열(예를 들어 500℃-600℃ 이상)을 가하는 것에 의하여 SOx와 촉매활성성분을 분리시킴으로써, 종래의 모습인 촉매활성성분을 기능시키도록 하는 것이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 이상과 같은 특성을 가지는 린 NOx 촉매를 항상 양호한 상태로 하여 사용할 수 있는 린 NOx 촉매를 구비한 엔진제어장치를 제공하는 데에 있고, 상기한 린 NOx 촉매의 시간경과에 동반되는 변화(change with elapsing time)에 따른 유황 등에 기인한 정화율 저하에 있어서, 도 3에 나타낸 화살표의 재생제어를 실행할 수 있는 린 NOx 촉매를 구비한 엔진제어장치를 제공하는 데에 있다.

상기 과제에 대하여, 본 발명에 관한 린 NOx 촉매를 구비한 엔진제어장치에서는 이하의 수단에 의하여 과제의 해결을 행한다.

먼저, 촉매 본체의 상태추정수단, 재생제어수단으로 이루어진다.

촉매의 상태추정수단은 구체적으로 하기의 구성인, 촉매의 열화상태는 상기한 바와 같이 배기가스에 노출되는 시간에 의존하고 있고, 또 그 정도는 연소에 사용된 연료량에 의존한다. 이것은 앞서 설명한 바와 같이 연료중에 함유되는 S성분에 의하여 열화하는 메카니즘으로부터 명백하다. 따라서 연료공급량의 총합을 가지고 촉매가 어느 정도 S성분을 함유하는 배기가스에 노출되고 있는가에 의해 그 열화정도를 추정한다. 또, 촉매의 열화정도를 촉매 자체의 온도 또는 촉매의 상하류에 배치한 O₂ 센서, 공연비센서 등의 각종 배기가스센서에 의하여 측정하는 것도 가능하다.

다음으로 고온상태에서의 재생제어이나, 이것은 통상 린상태로 운전되어 종래의 이론공연비 연소상태에 비하여 배기온도가 낮은 상태에서 사용되고 있는 것에 착안하여 배기온도를 강제적으로 높임으로써 달성시킨다.

구체적인 수단으로서는 점화시기 지연제어에 의하여 배기온도를 상승시킨다. 또, 통 내 분사엔진에 대해서 보면 배기행정(行程)중에 연료분사를 행하고 에프터 번 효과로 배기온도를 상승시키는 것도 가능하다. 이 제어에 의하여, 통상의 운전상태에 비하여 강제적으로 배기온도를 높일 수 있고, 도 3에 나타낸 재생제어가 가능하게 된다. 이 재생제어는, 종래의 MPI 시스템의 린연소에 대하여, 점화시기 지연제어가 가능하게 됨은 명백하며, 통 내 분사엔진에서의 배기행정분사에서는 배기밸브가 빈 상태에서 비교적 고온상태의 분위기로 연료를 분사함으로써 특별히 점화제어 등의 제어를 사용하지 않더라도 연료의 연소가 가능하게 되고, 촉매분위기의 가열효과를 발휘하는 것이다.

상기 재생제어의 제어시간은 도 3의 파선상태에서 알 수 있는 바와 같이 고온일수록 단시간에 효과를 발휘한다. 따라서 재생제어의 제어시간은 그 상태의 배기온도를 추정하여 제어시간이 제어된다. 또, 이 재생제어에 있어서의 가열효과의 효과 정도는 첫회에 있어서의 효과가 가장 크고 두번째 이후에는 동일 시간에서의 효과는 저하하는 경향에 있어, 재생제어를 보다 효과적으로 실현하기 위하여 두번째 이후의 제어시간을 첫회에 비하여 길게 하는 등, 제어회수에 대하여 제어시간을 변경하는 것도 유효하다.

또, 린상태에 있어서의 성층연소상태에서 재생제어가 필요하게 된 경우에는, 엔진의 기본연소상태를 이론공연비상태로 바꾸어 재생제어를 행한다. 이것은 배기행정분사 및 점화시기 지연에 의한 베이스의 배기온도를 높게 한 상태에서 재생제어를 행하여 효과를 높이는 동시에, 배기온도의 기준상태를 이론공연비연소상태로 함으로써 재생제어중인 베이스온도를 명확하게 할 수 있는 것이다. 이 배기온도의 추정 대신에 린 NOx 촉매 또는 린 NOx 촉매를 함유하는 배기계에 배치한 온도센서에 의하여 측정한 배기온도를 사용하는 것도 가능하다.

도 2에 본 발명의 기본부 부분을 나타낸다. 엔진에 흡입되는 공기유량인 Qa 또는 엔진으로 공급되는 분사량을 제어하는 펄스폭(Ti)을 바탕으로 촉매의 SOx 피독량을 추정하고 동시에 배기온도를 지표로 배기분사의 가부(可否)를 판정하여, 연료, 점화제어에 의하여 배기온도를 감시하면서 재생제어를 행한다.

재생제어는 강제적으로 배기온도를 상승시키기 위하여 부주의하게 제어함으로써 린 NOx 촉매를 함유하는 배기계의 손상[고온에 의한 열 열화(劣化)]을 회피시킬 필요가 있다.

촉매활성성분의 기능재생을 위한 가열조건은, 500℃ 이상 필요한 것은 앞서 설명한 대로이나, 이 가열온도가 약 900℃ 이상으로 되면 촉매활성성분이 열 열화를 일으킬 가능성이 있기 때문에, 린 NOx 촉매온도 또는 린 NOx 촉매상류입구부의 배기가스온도를 900℃ 이하로 재생제어할 필요가 있다.

또 이 재생제어가 안정화(靜定; stabilizing)되는 과정에서 900℃ 이상으로 되는 오버슛이 발생한 경우 등, 이 900℃ 이상의 재생시간 한 번의 연속한 제어 단위시간은, 수십 내지 30초 정도 이하인 것이 바람직하고, 이 단위시간인 수십 내지 약 30초를 넘는 등의 경우에는, 상기 재생제어는 중지 또는 일시중단후 900℃ 이하에서 다시 제어를 행하는 것이 바람직하다.

이하, 도면에 의하여 본 발명의 린 NOx 촉매를 구비한 엔진제어장치의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 엔진시스템의 일례를 나타낸 것으로서, 도면에 있어서 엔진이 흡입하는 공기는 에어클리너(1)의 입구부(2)로부터 받아들여져, 공기유량계(3)를 통과하여 흡기유량을 제어하는 드로틀밸브(5)가 수용된 드로틀 보디를 통과하여 콜렉터(6)에 들어 간다.

그리고, 여기서 흡기는 엔진(7)의 각 실린더에 접속된 각 흡기관에 분배되어 실린더 내로 유도된다.

한편, 가솔린 등의 연료는, 연료탱크(14)로부터 연료펌프(10)에 의하여 1차 가압되고, 다시 연료펌프(11)에 의하여 2차 가압되어, 인젝터(9)가 배관되어 있는 연료계에 공급된다. 1차 가압된 연료는 연료압(燃壓)레귤레이터(12)에 의하여 일정한 압력(예를 들어 3kg/cm²)으로 압력조정되고, 보다 높은 압력으로 2차 가압된 연료는 연료압레귤레이터(13)에 의하여 일정한 압력(예를 들어 30kg/cm²)으로 압력조정되어, 각각의 실린더에 설치되어 있는 인젝터(9)로부터 실린더 속으로 분사된다. 여기서, 연료압레귤레이터(13)는 기계식의 일정 압력으로 제어하는 타입 또는 외부로부터의 전기신호에 의하여 제어압력을 리니어로 바꿀 수 있는 타입의 어느쪽이나 가능하며 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

2차 가압된 압력은 연료압센서(23)에 의해 검출되고, 센서출력은 컨트롤 유닛(15)에 입력되도록 되어 있다.

또, 상기 공기유량계(3)로부터는 흡기유량을 나타내는 신호가 출력되고, 컨트롤 유닛(15)에 입력되도록 되어 있다.

또한, 도로틀 보디에는 드로틀 밸브(5)의 개방도를 검출하는 드로틀 센서(4)가 설치되어 있고, 그 출력도 컨트롤 유닛(15)에 입력되도록 되어 있다.

다음으로, 부호 16은 캠샤프트축에 설치된 크랭크각센서이고, 크랭크축의 회전위치를 나타내는 기준각신호(REF)와 회전신호(회전수)검출용 각도신호(POS)가 출력되고, 이들 신호도 컨트롤 유닛(15)에 입력되도록 되어 있다. 여기서, 크랭크각센서는 21과 같이 크랭크축의 회전을 직접 검출하는 타입이더라도 좋다.

실린더 내의 혼합기체에 착화하기 위해서는, 컨트롤 유닛(15)으로부터 코일(22)에 통전하고, 통전을 차단하였을 때에 점화플러그(8)에 고전압이 인가되어 혼합기체에 점화에너지를 부여한다.

통내압(筒內壓)센서(24)는 실린더 내의 압력을 검출하여 전기신호로 바뀌어져 컨트롤 유닛(15)에 입력된다.

부호 18은 배기관에 설치된 A/F 센서로, 이 출력신호도 컨트롤 유닛(15)에 입력되도록 되어 있다. 또한, 배기관(19)에는 린 NOx 촉매(20)가 설치되어 있어 배기가스중의 유해성분을 제거한다.

컨트롤 유닛(15)의 주요부는, 도시생략하나 MPU, ROM, RAM 및 A/D 변환기를 포함하는 I/O LSI 등으로 구성하고, 엔진의 운전상태를 검출하는 각종 센서 등으로부터의 신호를 입력으로서 받아들여 소정의 연산처리를 실행하고, 이 연산결과로서 산정된 각종 제어신호를 출력하여 상기한 인젝터(9)나 점화코일(22)에 소정의 제어신호를 공급하여, 연료공급량제어와 점화시기제어를 실행하는 것이다.

상기와 같은 통 내 분사엔진에 있어서, 엔진으로의 연료공급은 그 운전상태에 따라 다르나 도 5에 나타낸 바와 같이 흡입행정에서 연료를 분사하여 다음의 압축행정에서 점화시키는 경우, 즉 이론공연비상태에서의 연소(균질연소)와 공연비 20 내지 30 정도의 린상태에서의 연소를 처리한다. 한편 도 7은 성층연소시의 연료분사이고 공연비 30 내지 40이라는 희박연소를 행하게 하는 것이다.

본 발명의 재생제어시의 연료공급상태를 각각 도 6, 도 8에 나타내고 있다.

도 5의 제어상태를 통상제어(1)로 하고 이론공연비에서의 연소상태로서 설명한다.

현재 도 5의 상태에서 재생제어가 필요하게 된 경우에는 도 6에 나타낸 바와 같이 통상제어(1)와 동시에 각 실린더의 배기행정에서 연료를 분사시킨다.

또 성층연소에서의 상태를 통상제어(2)로 한 상태가 도 7이고, 이 상태에서 재생제어를 필요로 하는 경우에는 엔진출력에 관계하는 연료공급은 앞서 설명한 통상제어(1)로서 도 8에서 도 7과 동일한 제어를 행한다.

통 내 분사로 배기행정분사를 행하면 연소실에서 연소를 종료한 고온상태의 배기가스상태로 연료를 분사하게 되고, 분사연료는 연소실로부터 린 NOx 촉매(20)까지의 경로로 연소가 행하여져, 통상제어(1)에서 발생하는 배기온도 이상의 고온상태를 만들어낼 수 있는 것이다.

도 9에 동작에 따른 각 제어파라미터와 상태변화를 나타낸다. 횡축은 시간경과이다. 점(A)에서 린촉매의 상태추정결과가 재생제어가 필요하게 된 상태이며, 재생제어의 상세에 대해서는 후기한다. 이 때 엔진은 성층연소상태에 있고, 재생제어의 베이스상태인 균질연소상태로 점(A)에서 점(B)로 이행을 행하게 되며, 성층상태 공연비는 린 상태이고, 린 NOx 촉매(20)로 배기가스를 정화하는 운전상태에 있다. 점(A)에서 재생제어가 필요하게 되면 목표공연비, 드로틀개방도, 연료분사시기, 점화시기를 조작하여 점(B)에서 균질연소를 가능하게 하고, 이 때의 배기온도를 보면 공기과잉상태의 성층상태로부터 균질상태로 이행함에 따라 상승한다. 이 상태를 만들고 나서 본 발명의 재생제어인 배기행정의 연료분사를 행하는 것과 점화시기의 지연제어로 배기온도를 상승시키고, 재생제어를 행하는 도 9의 배기온도의 사선부가 재생제어의 효과에 의한 배기온도상승분이다.

또한 린 NOx 촉매(20)의 정화율변화를 보면 고온상태의 분위기로 함으로써 서서히 정화율을 회복하여 점(G)에서 제어종료로 된다.

점(B) 내지 점(G)까지의 제어시간에 대하여 도 10, 도 11로 설명한다.

즉 재생에서의 정화율회복과 재생제어의 범위가 있어, 제어가능범위는 도 10의 사선부인 저온쪽은 분위기온도가 낮고, SOx와 촉매의 활성성분을 분리시키는 이하의 온도범위이며, 고온쪽은 배기분사 및 점화시기 지연에 의하여 촉매의 내열성의 문제가 있는 경우, 즉 촉매온도가 1000 내지 1100℃ 이상으로 되는 경우, 재생제어를 실행시키지 않거나 또는 즉시 중단하는 등의 제한이 필요하게 된다. 단, 내열성의 확보가 가능하면 상한쪽의 제한은 필요하지 않게 된다.

재생제어의 효과는 그 때의 배기온도에 의하여 좌우된다. 따라서 도 11에 나타낸 바와 같은 온도맵을 컨트롤 유닛(15) 내에 가지고 있고, 지금 어떤 상태에서 재생제어가 행하여지는지와, 추정배기온도(엔진회전수와 엔진부하의 관계)가 공지로 되어 상한규제 나아가서는 재생제어시간의 관리가 가능하다.

이상이 본 발명을 실시한 린 NOx 촉매를 구비한 엔진제어장치 전체의 동작, 작용이다. 도 12 이후에서 상세한 재생제어에 대하여 설명한다.

도 12는 본 발명의 일 실시예중의 린 NOx 촉매의 상태추정 부분이고, 실제로는 컨트롤 유닛 내의 프로그램으로서 실행된다.

도 3에서 설명한 바와 같이 린 NOx 촉매(20)의 상태는 배기가스에 노출되어 있는 환경에 의존하는 것도 있고, 이 영향을 반영하는 팩터로서는 엔진에 공급된 연료량의 총합(ΣQ_f), 연료분사펄스의 총합(ΣT_p), 흡입공기량의 총합(ΣQ_a) 및 주행거리, 주행시간 등이 있으나, 특히 엔진에서 연소한 연료량에 의존하는 것임으로써, 여기서는 본 발명의 일 실시예로서 엔진으로 공급한 연료량의 총합으로 판정한 예를 나타내고 있다.

①의 스텝에서는 그 타이밍으로 분사되는 제 1 기통의 펄스폭(Ti#1)으로 대표시켜 펄스폭으로부터 연료량으로 환산하는 상수(K)를 곱하고 기통수(n)를 다시 곱하여 엔진 1사이클의 연료를 산출하고 있다.

다음으로 ②에서는 그 때의 연소상태에 의하여 연료량에 가중을 행하고 있다. 이것은 그 운전상태의 공연비의 레벨에 따라 행한다. 도 15에 횡축공연비를 취하여 그 때의 배기온도의 관계를 나타낸다. 즉 린 NOx 촉매가 노출되는 환경이 가령 린상태뿐이라면 도 4에 나타낸 촉매활성성분과 SOx가 화합물을 형성하는 것뿐이나, 공연비가 리치상태로 운전되었을 때에는 배기온도도 상승되어 있고, 화합물의 형성과 더불어 동시에 SOx와의 분리도 행하여지는 것이며, 가령 공급연료가 일정하더라도 그 때의 공연비상태에 따라 화합물형성의 정도가 다르다. 이것을 보정할 목적으로 ②의 가중을 행한다.

이어서, ③에서는 전회까지의 총량에 이번의 연료량을 더하고 ④에서 총량이 한계치에 도달하였는지 여부를 판정한다. 한계치를 넘었으면 재생제어가 필요하고, 재생제어를 요구하기 위한 플래그를 나타내는 Fsaisei를 Fsaisei = 1로 한다. 이상이 촉매상태의 추정부분이다.

또, 도 ①을 보충하기 위한 설명을 도 13으로 행한다. 각 기통의 Ref신호로 연료분사가 행하여지는 것이나, 그 때마다 각 펄스의 총합, 한계치 판정을 행하면 컨트롤 유닛에 대한 부하를 높이게 되고, 본 발명에서는 도 12의 대표기통의 펄스폭에서의 처리를 행하고 있으나, 이 부분은 각 기통의 펄스폭을 고려하는 방법으로서 도 14로 대체 가능하다.

또, ②의 가중은 공연비로 행하였으나 더욱 정확한 제어가 요구되면 도 17의 방법을 적용할 수 있다. 즉 도 16에 나타낸 바와 같이 엔진회전수와 엔진부하에 의하여 가중계수를 적용하는 방법이다. 공연비는 도 16과 동일한 맵으로 설정되어 있어, 공연비를 포함한 계수설정이 가능하다.

다음으로 도 18에 대하여 설명한다.

도 12에서의 상태판정(Fsaisei)의 상태에 의하여 재생제어를 행한다.

①에서 재생제어요구를 판정한다. ②에서는 이행제어의 판정종료를 판정하고 있다. 이 이행제어란 도 9의 점(A) 내지 점(B)까지의 제어가 필요한지 여부의 판정이고 도 20, 도 21이 해당된다.

③에서는 재생제어요구가 발생한 시점에서 엔진이 성층연소인지 이론공연비상태의 연소인지 그렇지 않으면 파워영역의 운전인지를 판정하고, 각각의 영역에 해당하는 플래그설정을 ④에서 행한다. 이것은 재생제어로서 배기행정분사와 점화시기 지연제어를 행하는 것이나,

(1) 린상태에 있어서의 성층연소중이면 베이스상태로 하여 목표공연비, 드로틀개방도, 연료분사시기, 점화시기를 제어하여 일단 이론공연비상태로 이행시키고 나서 재생제어로 이행시키는 것이다.

그 이유는 재생제어의 효과가 촉매분위기온도에 의존하는 것으로, 이론공연비상태의 연소상태로 하여 베이스상태의 배기온도를 상승시켜 두기 위함이다.

(2) 이론공연비상태로 운전하고 있으면, 상세한 것은 주지의 기술에 할애하나 공연비 피드백을 중지한다. 공연비 피드백상태에서 배기행정분사를 행하면 이 상태를 피드백하게 되는 것을 방지하기 위해서이다.

(3) 파워영역의 판정에서는 특히 고회전고부하상태를 검출한다. 이것은 고회전고부하상태에서는 이미 배기온도가 상당히 높은 상태에 있고, 이 상태에 부가하여 배기행정분사를 행하면 촉매 자체의 내열온도를 넘게 되므로 ⑤에서 제외영역인지 여부의 판정을 행한다. 가령 고회전고부하상태의 제외범위라면, 파워영역이 고회전고부하상태의 제외영역인지 여부를 판정하기 위한 플래그인 Fwait를 Fwait=1 상태로 해 두고 도 19에 나타낸 바와 같이 운전조건의 감시를 계속하여 제외범위를 넘었을 때에 재생제어를 행한다.

도 20은 도 18 ④판정에서 성층연소를 판정한 경우의 처리이고, 앞서 설명한 바와 같이 ①목표 A/F의 설정에 의거하여 목표드로틀개방도를 설정하고, 그 후 ②에서 목표분사시기, 점화시기를 설정하여 이론공연비상태로 이행시킨다. 여기서의 목표치는 도 9의 점(A) 내지 점(B)에 대한 제어이고 각 파라미터는 단숨에 갱신하지 않고 단계적으로 갱신하여 토오크변화를 발생시키지 않도록 어느 쪽의 제어도 댐퍼를 가하도록 설정하여 이론공연비로 이행시킨다. 이것은 상태변경에 따른 쇼크를 방지하고, 운전자에게 뜻하지 않은 불안감을 주지 않기 위해서이다.

도 21은 도 18의 ④판정에서 이론공연비상태라고 판정한 경우이고, 이 때에는 앞서 설명한 바와 같이 공연비 피드백을 중지한다.

이어서 도 22 내지 도 25로 재생제어의 상세를 설명한다.

도 22의 스텝①에서 재생제어의 배기행정연료분사와 점화시기 지연의 설정(set)를 행하여 재생제어를 행한다.

특히 배기행정연료분사는 도 23에 그 상세를 설명한다. Ref 신호에 동기하여 통상은 흡입행정에 연료를 분사하기 위하여 #1의 Ref 스타트 업(start up)부터 분사개시까지의 θ1과 펄스폭(Tinj)을 설정한다(도 23에서는 #3기통에 설정). 본 발명에서는 #1 Ref 스타트 업에서 #3의 설정와 동시에 #2의 배기행정분사 타이밍인 θ2와 배기행정분사펄스폭의 Tfire를 설정하는 구성으로 되어 있다.

여기서 배기행정분사의 펄스폭은 도 24에 나타낸 바와 같이 엔진회전수와 엔진부하에 의한 맵으로 정의시키고 있다. 배기행정의 펄스폭설정의 사고방식은 도 24의 (a)에서 나타낸 영역을 동일펄스폭으로 설정하고 있다. 이것은 동등한 공기유량의 특성이며, 또 베이스(이론공연비연소상태)상태의 배기온도가 동등한 영역이고 동일한 배기행정으로의 연료분사로 에프터 번에 의한 배기온도상승이 대략 동일하게 되는 구성으로 되어 있다. 예로서 (b)는 (a)보다 배기온도가 높은 영역이다. 또 점화시기에 대해서도 동일하게 동일구성의 맵을 사용하여 지연량을 설정한다.

이어서 도 22의 ②에서 나타낸 운전영역의 체크에 대하여 설명한다. 재생제어를 개시한 후에는 언제까지 이 제어를 행하는지를 판정할 필요가 있다.

이것은 도 3에서 나타낸 린 NOx 촉매의 회복이 배기온도에 의존하고, 또한 도 10에 나타낸 바와 같이 제어 시간에도 의존한다. 본 발명에서는 도 25에 나타낸 바와 같이 도 24와 동일구성맵에 그 영역에서의 가중계수를 할당하고 있다. 즉 재생제어의 종료를 각 영역에서 재생제어를 행하였을 경우에 그 영역의 계수를 계산하여 그 계산치가 소정치를 넘으면 재생종료를 판정하는 구성을 취하고 있다(스텝 ③).

예를 들어 1사이클마다 영역판정을 행하는 경우에 도 25의 예를 들어 (a)선상의 점에서 1사이클 경과하면 카운트수(counted number)는 [1]로 되고, 다음의 1사이클이 (b)영역에서 그것이 [5]가 더해져 카운트수는 [6]으로 된다. 이와 같이 어떤 영역에서 재생제어를 하더라도 동일한 효과를 (재생시간, 재생후의 정화율) 도모하는 것이다.

이상이 본 발명의 일 실시예의 설명이다.

이상의 설명으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 린 NOx 촉매를 구비한 엔진제어장치는,

(1) 안정되고 확실하게 린 NOx 촉매의 성능을 확보할 수 있고, 유해한 배기가스를 확실하게 억제할 수 있다.

(2) 특별한 장치 등의 추가없이 달성할 수 있어 저비용으로의 배기억제가 가능하다.

(3) 또, 본 발명을 적용함으로써 촉매의 내열성을 넘지 않는 범위에서 확실하게 재생제어가 가능하다.

Claims (14)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 엔진의 실린더에 들어가는 흡입공기량을 측정하는 수단과, 목표공연비로 되도록 연료분사량을 계산하는 수단과, 상기 연료분사량을 분사하도록 인젝터의 통전시간을 구하는 수단과, 상기 통전시간을 구하는 수단에 의하여 구해진 통전시간 동안 연료를 상기 엔진에 공급하는 인젝터와, 소정의 점화시기에 점화플러그로 불꽃을 발생시켜 혼합기체에 착화하는 수단과, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 정화하는 린 NOx 촉매를 구비한 엔진제어시스템에 있어서,

   상기한 린 NOx 촉매의 정화율의 회복재생을 행하기 위한 정화율재생수단을 가지고, 상기 정화율재생제어로써, 상기한 린 NOx 촉매온도 또는 상기한 린 NOx 촉매상류 입구부의 배기가스온도가 900℃를 넘었을 경우, 상기 정화율재생은 1회의 재생제어에 대한 연속된 단위시간을 30초 이하로 하여 수행되는 것을 특징으로 하는 엔진제어장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 정화율재생제어가 점화시기 지연에 의한 것을 특징으로 하는 엔진제어장치.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 정화율재생제어는, 배기행정동안의 연료분사에 의한 후연소(after-burn) 효과를 발생시키는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 엔진제어장치.
7. 엔진의 실린더에 들어가는 흡입공기량을 측정하는 수단과, 목표공연비로 되도록 연료분사량을 계산하는 수단과, 상기 연료분사량을 분사하도록 인젝터의 통전시간을 구하는 수단과, 상기 통전시간을 구하는 수단에 의하여 구해진 통전시간 동안 연료를 상기 엔진에 공급하는 인젝터와, 소정의 점화시기에 점화플러그로 불꽃을 발생시켜 혼합기체에 착화하는 수단과, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 정화하는 린 NOx 촉매를 구비한 엔진제어시스템에 있어서,

   상기한 린 NOx 촉매의 열화상태를 측정 또는 추정하는 수단을 가지고, 상기한 린 NOx 촉매의 열화상태판정 또는 추정수단으로부터 얻어진 결과에 의거하여 상기한 린 NOx 촉매의 정화율재생제어를 행하는 정화율재생수단을 가지며,

   상기 정화율재생제어를 위한 매회당 제어시간은, 1회째의 제어시간보다 2회째 이후의 제어시간이 길게 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 엔진제어장치.
8. 삭제
9. 엔진의 실린더에 들어가는 흡입공기량을 측정하는 수단과, 목표공연비로 되도록 연료분사량을 계산하는 수단과, 상기 연료분사량을 분사하도록 인젝터의 통전시간을 구하는 수단과, 상기 통전시간을 구하는 수단에 의하여 구해진 통전시간 동안 연료를 상기 엔진에 공급하는 인젝터와, 소정의 점화시기에 점화플러그로 불꽃을 발생시켜 혼합기체에 착화하는 수단과, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 정화하는 린 NOx 촉매를 구비한 엔진제어시스템에 있어서,

   상기한 린 NOx 촉매의 열화상태를 측정 또는 추정하는 수단을 가지고, 상기한 린 NOx 촉매의 열화상태판정 또는 추정수단으로부터 얻어진 결과에 의거하여 상기한 린 NOx 촉매의 정화율재생제어를 행하는 정화율재생수단을 가지며,

   상기 열화상태추정이 엔진으로 공급된 연료량의 총합 또는 연료량(燃量)분사펄스폭의 총합 또는 흡입공기량의 총합 또는 주행거리 또는 주행시간의 총합 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 엔진제어장치.
10. 제 4 항에 있어서,

    상기 정화율재생제어 중 엔진은 이론공연비상태로 운전되고 있는 것을 특징으로 하는 엔진제어장치.
11. 제 4 항에 있어서,

    상기 정화율재생제어의 실시를 배기온도 또는 엔진회전수 또는 엔진부하 중의 적어도 어느 하나에 의거하여 제한하는 것을 특징으로 하는 린 NOx 촉매를 구비한 엔진제어장치.
12. 엔진의 실린더에 들어가는 흡입공기량을 측정하는 수단과, 목표공연비로 되도록 연료분사량을 계산하는 수단과, 상기 연료분사량을 분사하도록 인젝터의 통전시간을 구하는 수단과, 상기 통전시간을 구하는 수단에 의하여 구해진 통전시간 동안 연료를 상기 엔진에 공급하는 인젝터와, 소정의 점화시기에 점화플러그로 불꽃을 발생시켜 혼합기체에 착화하는 수단과, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스를 정화하는 린 NOx 촉매를 구비한 엔진제어시스템에 있어서,

    상기한 린 NOx 촉매의 열화상태를 측정 또는 추정하는 수단을 가지고, 상기한 린 NOx 촉매의 열화상태판정 또는 추정수단으로부터 얻어진 결과에 의거하여 상기한 린 NOx 촉매의 정화율재생제어를 행하는 정화율재생수단을 가지며,

    상기 정화율재생제어는, 엔진연소상태가 린연소상태일 때, 일단 이론공연비에서의 연소상태를 경유하여 재생제어로 이행하는 것을 특징으로 하는 엔진제어장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 린연소상태와 상기 이론공연비연소상태 전환시에 상기 린연소상태일 때와 대략 동등한 엔진토오크를 유지하면서 연소상태의 전환을 행하는 것을 특징으로 하는 엔진제어장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 엔진토오크를 유지하는 수단이 드로틀개방도, 연료분사시기, 점화시기 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진제어장치.