KR101158998B1 - 내연 기관용 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

내연 기관용 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

제어 장치에서, 엔진이 크랭킹되면, 엔진을 자주적으로 작동시키지 않는 토크를 생성하는 "제1 미리 결정된 연료량(TAUm)의 연료와 제1 미리 결정된 공기량(Mcm)의 공기를 포함하는 공연 혼합물(연료 특성을 결정하기 위해 사용되는 공연 혼합물)"이 제1 실린더(연료 특성을 결정하기 위해 사용되는 실린더)에 형성되며, 공연 혼합물은 압축 상사점 이후 점화 타이밍에서 스파크에 의해 점화되어 연소된다. 또한, 제어 장치는 공연 혼합물이 제1 실린더에서 연소될 때 "연료의 단위 질량당 생성 열량"을 결정하고 생성된 열량에 기초하여 연료의 특성을 결정한다.

Description

내연 기관용 제어 장치 및 제어 방법 {CONTROL APPARATUS AND CONTROL METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 예로써, 내연 기관으로 공급되는 연료에 함유된 알콜의 농도에 따라 변하는 연료의 특성(연료 특성)을 결정하는 내연 기관용 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
일본공개특허 평1-88153호(JP-A-1-88153) 공보는 한 번의 연소 사이클에서 "압축 행정과 팽창 행정" 동안 크랭크각 θ에 대한 실린더의 압력(실린더 압력) Pc(θ)를 검출하고 크랭크각 θ에 대한 연소실의 부피 Vc(θ) 및 검출 압력 Pc(θ)에 기초하여 한 번의 연소 사이클에서 연소에 의해 생성되는 열량을 결정하고 결정된 생성 열량에 기초하여 연료 특성을 결정하는 장치를 설명한다.
그러나, 상술한 장치는 엔진 시동의 정상 작업(연소) 이후까지 연료 특성을 결정할 수 없다. 따라서, 상술한 장치는 엔진 시동시로부터 연료 특성이 결정될 때까지의 기간 동안 연료 특성에 따른 적절한 값(들)으로 연료량 및/또는 점화 타이밍을 설정할 수 없다. 이는 시동성, 배기가스 및 연비를 악화시킬 수 있다.
본 발명은 내연 기관의 시동시(내연 기관이 자주식으로 작동하기 시작하기 전 크랭킹 동안) 연료의 특성을 정확하고 신속하게 결정하는 내연 기관용 제어 장치와 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 양태는 내연 기관용 제어 장치에 관한 것이다. 제어 장치는 각각 다기통 내연 기관의 제1 실린더와 제2 실린더에 마련되어 제1 실린더와 제2 실린더의 압력을 검출하는 제1 실린더 압력 센서 및 제2 실린더 압력 센서와, 내연 기관을 시동시키는 시동 명령 신호에 응답하여 내연 기관을 크랭킹시키는 크랭킹 장치와, 내연 기관을 자주적으로 작동시키지 않는 토크가 생성되도록 제1 미리 결정된 연료량의 연료와 제1 미리 결정된 공기량의 공기를 포함하는 공연 혼합물을 형성하고, 내연 기관이 크랭킹될 때 내연 기관을 자주적으로 작동시키는 토크를 생성하는 연소가 제2 실린더에서 발생하기 전에 제1 실린더 내의 공연 혼합물을 연소시키는 혼합물 제어 장치와, 제1 실린더의 검출 압력에 기초하여 공연 혼합물이 제 1 실린더에서 연소될 때 공연 혼합물에 포함된 연료의 단위 질량당 생성 열량을 결정하고 이렇게 결정된 생성 열량에 기초하여 연료의 특성을 결정하는 결정 장치를 포함한다.
이런 구성으로 인해, 예로써, 내연 기관은 운전자가 수행하는 내연 기관 시동 작업 또는 하이브리드 차량의 자주적 작동 시작 명령에 기초한 "시동 명령 신호"에 응답하여 크랭킹된다. 또한, 내연 기관이 크랭킹될 때, 제1 실린더(즉, 연료 특성의 결정을 위해 사용되는 실린더, 이런 실린더를 "연료 특성 결정 실린더"로 지칭할 수 있다)에서, 제1 미리 결정된 연료량의 연료와 제1 미리 결정된 공기량의 공기를 포함하는 공연 혼합물(즉, 연료 특성의 결정을 위해 사용되는 혼합물, 이런 혼합물을 "연료 특성 결정 혼합물"로 지칭할 수 있다)이 형성되고, 공연 혼합물은 내연 기관을 자주적으로 작동시키는 토크를 생성하는 연소(즉, 자주적 작동을 위한 연소)가 발생되기 전에 연소된다.
"제1 미리 결정된 연료량의 연료와 제1 미리 결정된 공기량의 공기를 포함하는 공연 혼합물의 연소"로 인해 "내연 기관에 의해 생성되는 토크"는 "내연 기관을 자주적으로 작동시키지 않는" 값으로 설정된다. 즉, 제1 미리 결정된 연료량과 제1 미리 결정된 공기량은 제1 미리 결정된 연료량의 연료와 제1 미리 결정된 공기량의 공기를 포함하는 연료 특성 결정 혼합물이 오점화를 일으키지 않고 연소되고 크랭킹 장치가 내연 기관을 크랭킹시키지 않을 경우 내연 기관이 작동을 중단하는 토크가 생성되도록 (즉, 내연 기관을 자주적으로 작동시키지 않는 토크가 생성되도록) 미리 설정된다. 따라서, 내연 기관의 자주적 작동을 시작하는 데 요구되는 "자주적 작동을 위한 초기 연소"가 시동 명령 신호가 생성된 후 발생되기 전에, 낮은 토크를 생성하는 연소가 제1 실린더에서 발생한다.
더불어, 연료 특성 결정 혼합물이 제1 실린더에서 연소될 때, 연료 특성 결정 혼합물에 포함되는 연료의 단위 질량당 생성 열량은 제1 실린더의 검출 압력에 기초하여 결정된다. 이로써, 연료 특성(예로써, 가솔린 연료에서 알콜의 농도)이 결정된 생성 열량에 기초하여 결정된다.
따라서, 연료의 특성은 시동 명령 신호가 생성된 직후 내연 기관이 정상적으로 작동하기 시작하기 전(즉, 내연 기관을 자주적으로 작동시키는 초기 연소가 내연 기관 시동시 발생되기 전)의 시점에 결정된다. 따라서, 내연 기관이 실제로 시동되는 시점(즉, 자주적 작동을 위한 초기 연소가 발생되는 시점)으로부터 연료 특성에 적절한 방식으로 내연 기관을 제어하는 것이 가능하다(예로써, 연료 특성에 적절한 방식으로 자주적으로 작동하기 위해 초기 연소를 위한 연료 분사량을 제어하는 것이 가능하다).
더불어, 연료 특성을 결정하기 위한 "제1 실린더 내의 연료 특성 결정 혼합물의 연소"에 의해 생성되는 토크는 내연 기관을 자주적으로 작동시키는 토크보다 낮다. 따라서, 연료 특성을 결정하기 위한 연소로 인해 "내연 기관에 의해 생성되는 토크의 변동량이 과도하게 커지는" 상황을 막는 것이 가능하다. 따라서, 큰 진동이 생성되는 것을 방지하는 것이 가능하다.
이 경우, 내연 기관용 제어 장치는 시동시 연료 분사 제어 장치를 더 포함할 수 있다. 연료의 특성이 결정된 후(즉, 제1 실린더 내에서 제1 미리 결정된 연료량의 연료와 제1 미리 결정된 공기량의 공기를 포함하는 공연 혼합물이 형성되고 연소된 후), 시동시 연료 분사 제어 장치는 결정된 연료 특성에 따라 시동시 연료 분사량(내연 기관을 자주적으로 작동시키는 데 필요한 분사량, 자주적 작동을 위한 분사량)을 설정하고 각각의 제1 및 제2 실린더로 결정된 시동시 연료 분사량을 공급한다.
제1 양태에 따른 내연 기관용 제어 장치는 제1 실린더로 흡기되는 공기량과 제2 실린더로 흡기되는 공기량을 조절하는 적어도 하나의 유속 제어 밸브와, 제1 실린더로 공급되는 연료를 분사하는 제1 연료 분사 장치 및 제2 실린더로 공급되는 연료를 분사하는 제2 연료 분사 장치를 더 포함할 수 있다. 시동 명령 신호가 검출되면, 혼합물 제어 장치는 연료의 분사를 방지할 수 있으며, 제1 실린더 및 제2 실린더 각각으로 흡기되는 공기량이 제1 미리 결정된 공기량보다 크도록 적어도 하나의 유속 제어 밸브를 제어할 수 있다. 혼합물 제어 장치는 제1 실린더 선택 장치를 포함할 수 있다. 제2 실린더의 검출 압력이 미리 결정된 시간 이상 동안 증가할 때, 또는 제2 실린더의 검출 압력이 미리 결정된 값 이상의 값으로 증가할 때, 제1 실린더 선택 장치는 제2 실린더 내의 피스톤이 압축 행정에 있다고 결정하고, 제2 실린더 내의 피스톤이 압축 상사점에 도달한 시점 이후에 피스톤이 흡기 행정에 들어가는 실린더를 제1 실린더로서 선택한다.
이런 구성을 가짐으로서, 시동 명령 신호가 검출된 후, 내연 기관은 연료 분사가 방지되는 동안 크랭킹된다. 또한, 스로틀 밸브와 흡기 밸브와 같은 유속 제어 밸브를 제어함으로써, 각각의 실린더 내로 흡기되는 공기량은 "제1 미리 결정된 공기량"보다 커진다. 따라서, 시동 명령 신호가 생성된 후 크랭킹되는 동안, 피스톤이 흡기 행정으로 들어가는 실린더(제2 실린더) 내로 대량의 공기가 흡기된다. 제2 실린더로 흡기된 공기는 크게 압축된다. 따라서, 제2 실린더의 압력은 제2 실린더에서의 압축 행정시 미리 결정된 값 이상의 값까지 계속 증가한다. 즉, 제2 실린더의 압력은 피스톤이 압축 행정 이외의 행정에 있는 다른 실린더(제1 실린더)의 압력에 비해 가파르게 증가한다.
따라서, "제2 실린더의 검출 압력이 미리 결정된 시간 이상 동안 증가할" 때 또는 "제2 실린더의 검출 압력이 미리 결정된 값 이상의 값으로 증가할" 때, 제1 실린더 선택 장치는 제2 실린더 내의 피스톤이 압축 행정에 있다고 결정한다. 따라서, 시동 명령 신호가 생성된 직후, 피스톤이 압축 행정에 있는 실린더를 정확히 결정하는 것이 가능하다. 즉, 본 실시예의 제어 장치는 크랭킹이 시작된 후 실린더들을 신속하고 정확하게 구별할 수 있다.
실린더들이 구별되는 시점에, 제1 미리 결정된 공기량보다 많은 양의 공기가 유속 제어 밸브를 이용하여 각각의 실린더 내로 흡기된다. 그러나, 제1 미리 결정된 양의 공기가 제1 실린더 내로 흡기될 필요가 있다. 따라서, 제1 실린더 선택 장치는 "제2 실린더의 피스톤이 압축 상사점에 도달한 시점" 이후에 "피스톤이 흡기 행정에 들어가는 실린더"를 제1 실린더로서 선택한다. 따라서, 실린더들이 구별된 후 제1 실린더 내에서 흡기 행정에 의해(최종적으로 흡기 행정의 종료에 의해) 유속 제어 밸브를 제어함으로써 제1 실린더 내의 흡기 공기량을 조절하는 것이 가능하다. 따라서, 제1 미리 결정된 양의 공기가 제1 실린더 내로 흡기된다.
내연 기관용 제어 장치는 제1 실린더로 흡기되는 공기량과 제2 실린더로 흡기되는 공기량을 조절하는 적어도 하나의 유속 제어 밸브와, 내연 기관의 크랭크샤프트가 단위 각도만큼 회전할 때마다 신호를 생성하는 크랭크 각도 센서와, 제1 실린더로 공급되는 연료를 분사하는 제1 연료 분사 장치 및 제2 실린더로 공급되는 연료를 분사하는 제2 연료 분사 장치를 더 포함할 수 있다. 시동 명령 신호가 검출되면, 혼합물 제어 장치는 연료의 분사를 방지할 수 있으며, 제1 실린더 및 제2 실린더 각각으로 흡기되는 공기량이 제1 미리 결정된 공기량보다 크도록 적어도 하나의 유속 제어 밸브를 제어할 수 있다. 혼합물 제어 장치는 기준 신호 식별 장치와 연료 분사 제어 장치를 포함할 수 있다. 기준 신호 식별 장치는 제2 실린더의 검출 압력이 최대값에 도달하는 시점을 검출하고, 최대값이 검출된 시점에서 크랭크 각도 센서에 의해 생성되는 신호를 제2 실린더에서의 압축 상사점에서 크랭크 각도 센서에 의해 생성되는 크랭크 각도 기준 신호로서 선택한다. 연료 분사 제어 장치는 크랭크 각도 기준 신호와 크랭크 각도 센서에서의 신호에 기초하여 내연 기관의 절대 크랭크 각도를 설정하고, 절대 크랭크 각도가 제1 실린더에 대해 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 분사하기 위한 미리 결정된 연료 분사 크랭크 각도와 동일할 때, 제1 연료 분사 장치가 제1 실린더에 대해 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 분사하도록 제1 연료 분사 장치를 제어한다.
이런 구성을 가짐으로서, 시동 명령 신호가 검출된 후, 내연 기관은 연료 분사가 방지되는 동안 크랭킹된다. 또한, 스로틀 밸브와 흡기 밸브와 같은 유속 제어 밸브를 제어함으로써, 각각의 실린더 내로 흡기되는 공기량은 "제1 미리 결정된 공기량"보다 커진다. 따라서, 시동 명령 신호가 생성된 후 크랭킹되는 동안, 피스톤이 흡기 행정으로 들어가는 제2 실린더 내로 대량의 공기가 흡기된다. 제2 실린더로 흡기된 공기는 크게 압축된다. 따라서, 제2 실린더의 압력은 제2 실린더의 압축 상사점에서 최대값에 도달한다. 즉, 제2 실린더 내에서 압력의 파형은 청점형 파형이다.
따라서, 기준 신호 식별 장치는 제2 실린더의 검출 압력이 최대값에 도달하는 시점을 검출하고, 최대값이 검출되는 시점에서 크랭크 각도 센서에 의해 생성되는 신호를 제2 실린더에서의 압축 상사점에서 크랭크 각도 센서에 의해 생성되는 신호(즉, "크랭크 각도 기준 신호")로서 식별한다. 최대값은 상술한 바와 같이 큰 값이기 때문에, 피스톤이 압축 행정에 있는 실린더에서의 압축 상사점을 정확하게 검출하는 것이 가능하다. 즉, 시동 명령 신호가 생성된 직후 크랭크 각도 기준 신호를 정확하게 결정하는 것이 가능하다.
연료 분사 제어 장치는 크랭크 각도 기준 신호와 크랭크 각도 센서에서의 신호에 기초하여 내연 기관의 절대 크랭크 각도(즉, 실린더들 중 하나에서 특정 크랭크 각도(예로써, 압축 상사점)에 대한 크랭크 각도)를 설정하고, 절대 크랭크 각도가 제1 실린더에 대해 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 분사하기 위한 미리 결정된 연료 분사 크랭크 각도와 동일하면, "제1 연료 분사 장치가 제1 실린더에 대해 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 분사하도록" 제1 연료 분사 장치를 제어한다. 따라서, 제1 실린더에 대해 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 적절히 공급하는 것이 가능하다.
또한, 혼합물 제어 장치는 크랭크 각도 기준 신호가 식별되는 때로부터 제1 실린더 내의 흡기 행정이 종료될 때까지 기간 동안 제1 실린더 내로 흡기되는 공기량이 제1 미리 결정된 공기량과 동일하도록 유속 제어 밸브를 제어하는 흡기 공기량 감소 장치를 포함할 수 있다.
이런 구성을 가짐으로써, 제1 미리 결정된 공기량의 공기가 선택된 제1 실린더 내로 신뢰성 있게 흡기된다.
또한, 혼합물 제어 장치는 제1 실린더 내로 흡기되는 공기량을 결정하고 결정된 공기량에 기초하여 제1 미리 결정된 연료량을 설정하는 제1 실린더 연료량 설정 장치를 포함할 수 있다.
이런 구성을 가짐으로써, "내연 기관을 자주적으로 작동시키지 않는 토크"를 생성하기 위해 "제1 미리 결정된 공기량의 공기와 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 포함하는 공연 혼합물"이 신뢰성 있게 제1 실린더 내로 흡기된다.
이 경우, 유속 제어 밸브는 제1 실린더에 대한 흡기 밸브일 수 있고, 흡기 밸브의 개방 타이밍과 폐쇄 타이밍 중 적어도 하나가 변경 가능하다.
스로틀 밸브 개도를 변경함으로써 실린더 내로 흡기되는 공기량이 변할 때, 스로틀 밸브 개도가 변경되는 시점에서 실린더 내로 흡기되는 공기량이 변할 때까지 특정 시간이 요구된다. 따라서, 이 경우, 실린더들이 구별된 후 상당한 수의 사이클이 수행된 후 피스톤이 흡기 행정에 들어간 실린더는 제1 실린더로 선택되어야 한다.
그러나, 실린더 내로 흡기되는 공기량이 흡기 밸브의 개방 타이밍과 폐쇄 타이밍 중 적어도 하나에 의해 변할 때, 흡기 밸브가 마련된 실린더 내로 흡기되는 공기량은 신속히 변화될 수 있다. 따라서, 제1 실린더에 대한 흡기 밸브의 개방 타이밍과 폐쇄 타이밍 중 적어도 하나를 변경함으로써 제1 실린더 내로 흡기되는 공기량이 조절될 때, 실린더들이 구별된 후 모든 실린더 내의 피스톤들 중에서 피스톤이 처음으로 흡기 행정에 들어가는 실린더(또는, 실린더들이 구별된 후 비교적 짧은 시간 내에 피스톤이 흡기 행정에 들어가는 실린더)를 제1 실린더로서 선택하는 것이 가능하다. 결국, 연료 특성을 보다 신속하게 결정하고 자주적 작동을 위한 초기 연소가 발생되는 타이밍(내연 기관(10)이 자주적으로 작동하기 시작하는 타이밍)을 선행시키는 것이 가능하다. 즉, 연료 특성을 결정하고 내연 기관의 시동 성능을 향상시키는 것이 가능하다.
내연 기관용 제어 장치는 제1 실린더에 마련되고 점화 신호에 응답하여 제1 실린더의 연소실 내에 스파크를 생성하는 제1 점화 장치와, 제2 실린더에 마련되고 점화 신호에 응답하여 제2 실린더의 연소실 내에 스파크를 생성하는 제2 점화 장치를 더 포함할 수 있다. 혼합물 제어 장치는 제1 미리 결정된 연료량의 연료와 제1 미리 결정된 공기량의 공기를 포함하는 제1 실린더 내의 공연 혼합물이 제1 실린더에서의 압축 상사점 이후 점화 타이밍에서 점화되어 연소되도록 제1 점화 장치로 점화 신호를 전송할 수 있다.
공연 혼합물이 압축 상사점 이후 점화 타이밍에서 점화되어 연소될 때, 높은 토크는 연소에 의해 생성되지 않는다. 따라서, 이런 구성을 가짐으로써, 연료 특성을 결정하기 위한 연소로 인해 내연 기관에 의해 생성되는 토크를 저감하는 것이 가능하다. 따라서, 내연 기관에 의해 생성되는 토크의 변동량이 연료 특성을 결정하기 위한 연소로 인해 과도히 커지는 상황을 방지하는 것이 가능하다. 따라서, 큰 진동이 생성되는 것을 방지하는 것이 가능하다.
"시동 명령 신호가 검출되면, 유동 제어 밸브를 개방함으로써 제1 미리 결정된 공기량보다 많은 양의 공기가 실린더로 흡기되고, 이에 따라 크랭크 각도 기준 신호가 정확하게 결정되는" 구성을 이용하는 대신, 다음의 구성을 이용하는 것이 가능하다.
즉, 내연 기관용 제어 장치는 내연 기관의 크랭크샤프트가 단위 각도만큼 회전할 때마다 신호를 생성하는 크랭크 각도 센서와, 제1 실린더로 공급되는 연료를 분사하는 제1 연료 분사 장치 및 제2 실린더로 공급되는 연료를 분사하는 제2 연료 분사 장치와, 제1 실린더에 마련되고 점화 신호에 응답하여 제1 실린더의 연소실 내에 스파크를 생성하는 제1 점화 장치와, 제2 실린더에 마련되고 점화 신호에 응답하여 제2 실린더의 연소실 내에 스파크를 생성하는 제2 점화 장치를 더 포함할 수 있다. 시동 명령 신호가 검출되면, 연료는 제1 실린더와 제2 실린더 각각에 대해 한번씩 분사될 수 있다. 혼합물 제어 장치는 최대 토크가 내연 기관에 의해 생성되는 최적 토크를 위한 최소 점화 시기에 선행하는 과선행 점화 타이밍에서 연료를 포함하는 공연 혼합물이 점화되어 연소되도록 제1 점화 장치 및 제2 점화 장치 각각으로 점화 신호를 전송할 수 있다. 혼합물 제어 장치는 기준 신호 식별 장치와 연료 분사 제어 장치를 포함할 수 있다. 기준 신호 식별 장치는 제2 실린더의 검출 압력이 최대값에 도달하는 시점을 검출하고, 최대값이 검출된 시점에서 크랭크 각도 센서에 의해 생성되는 신호를 제2 실린더에서의 압축 상사점에서 크랭크 각도 센서에 의해 생성되는 크랭크 각도 기준 신호로서 식별한다. 연료 분사 제어 장치는 크랭크 각도 기준 신호와 크랭크 각도 센서에서의 신호에 기초하여 내연 기관의 절대 크랭크 각도를 설정하고, 절대 크랭크 각도가 제1 실린더에 대해 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 분사하기 위한 미리 결정된 연료 분사 크랭크 각도와 동일할 때, 제1 연료 분사 장치가 제1 실린더에 대해 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 분사하도록 제1 연료 분사 장치를 제어한다.
이런 구성을 가짐으로서, 공연 혼합물은 과선행 점화 타이밍에서 제2 실린더에서 연소되며, 연소에 의해 생성되는 대량의 가스는 제2 실린더에서 압축 행정시 압축된다. 따라서, 제2 실린더의 압력은 제2 실린더에서의 압축 상사점에서 큰 값인 최대값에 도달한다. 그러나 연소는 과선행 점화 타이밍에서 점화에 의해 야기된 작은 연소이며, 따라서, 내연 기관에 의해 생성되는 토크는 아주 낮다. 따라서, 내연 기관 토크의 변동에 기인하는 진동이 거의 발생하지 않는다.
따라서, 기준 신호 식별 장치는 제2 실린더의 검출 압력이 최대값에 도달하는 시점을 검출하고, 최대값이 검출되는 시점에서 크랭크 각도 센서에 의해 생성되는 신호를 제2 실린더에서의 압축 상사점에서 크랭크 각도 센서에 의해 생성되는 신호(즉, "크랭크 각도 기준 신호")로서 식별한다. 최대값은 상술한 바와 같이 작은 연소에 의해 생성되는 가스로 인한 큰 값이기 때문에, 피스톤이 압축 행정에 있는 실린더에서의 압축 상사점을 정확하게 검출하는 것이 가능하다. 즉, 시동 명령 신호가 생성된 직후 크랭크 각도 기준 신호를 정확하게 결정하는 것이 가능하다.
연료 분사 제어 장치는 크랭크 각도 기준 신호와 크랭크 각도 센서에서의 신호에 기초하여 내연 기관의 절대 크랭크 각도(즉, 실린더들 중 하나에서의 특정 크랭크 각도(예로써, 압축 상사점)에 대한 크랭크 각도)를 설정하고, 절대 크랭크 각도가 제1 실린더에 대해 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 분사하기 위한 미리 결정된 연료 분사 크랭크 각도와 동일하면, "제1 연료 분사 장치가 제1 실린더에 대해 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 분사하도록" 제1 연료 분사 장치를 제어한다. 따라서, 제1 실린더에 대해 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 적절히 공급하는 것이 가능하다.
본 발명의 제2 양태는 제1 실린더 및 제2 실린더를 포함하는 내연 기관용 제어 방법에 관한 것이다. 제어 방법은 내연 기관을 시동시키는 시동 명령 신호에 응답하여 내연 기관을 크랭킹시키는 단계와, 내연 기관이 크랭킹되기 시작한 후 내연 기관을 자주적으로 작동시키는 토크를 생성하는 연소가 제2 실린더에서 발생되기 전에, 제1 실린더에 내연 기관을 자주적으로 작동시키지 않는 토크가 생성되도록 제1 미리 결정된 연료량의 연료와 제1 미리 결정된 공기량의 공기를 포함하는 공연 혼합물을 형성하고 연소시키는 단계와, 제1 실린더의 검출 압력에 기초하여 공연 혼합물이 제 1 실린더에서 연소될 때 공연 혼합물에 포함된 연료의 단위 질량당 생성 열량을 결정하는 단계와, 이렇게 결정된 생성 열량에 기초하여 연료의 특성을 결정하는 단계를 포함한다.
상술한 양태에 따라, 연료 특성은 시동 명령 신호가 생성된 직후 그리고 내연 기관이 정상적으로 작동하기 시작되기 전(즉, 내연 기관을 자주적으로 작동시키는 초기 연소가 내연 기관 시동시 발생되기 전)의 시점에 결정된다. 따라서, 내연 기관이 실제로 시동되는 시점(즉, 자주적 작동을 위한 초기 연소가 발생되는 시점)으로부터 연료 특성에 적절한 방식으로 내연 기관을 제어하는 것이 가능하다(예로써, 자주적 작동을 위한 초기 연소를 위해 연료 분사량을 제어하는 것이 가능하다).
본 발명의 상술한 목적과 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 다음 설명으로부터 자명하게 될 것이며, 이때 유사 도면부호가 유사 요소를 나타내기 위해 사용된다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어 장치가 적용되는 내연 기관을 도시한 개략도이다.
도2는 도1에 도시된 CPU에 의해 실행되는 루틴을 도시한 흐름도이다.
도3은 크랭킹이 시작된 후 도1에 도시된 제어 장치에 의해 실행되는 제어 동안의 실린더 압력과 매개변수를 도시한 타임챠트이다.
도4는 도1에 도시된 CPU에 의해 실행되는 실린더 구별 루틴을 도시한 흐름도이다.
도5는 제어 동안 피스톤이 압축 행정에 있는 실린더의 압력과 매개변수를 도시한 타임챠트이다.
도6은 도1에 의해 도시된 CPU에 의해 실행되는 절대 크랭크 각도 설정 루틴(절대 크랭크 각도 결정 루틴)을 도시한 흐름도이다.
도7은 도1에 의해 도시된 CPU에 의해 실행되는 절대 크랭크 각도 계산 루틴을 도시한 흐름도이다.
도8은 도1에 의해 도시된 CPU에 의해 실행되는 실린더 흡기량 계산 루틴을 도시한 흐름도이다.
도9는 연료 특성이 결정될 때 도1에 도시된 CPU가 참조하는 테이블이다.
도10은 시동시 연료 분사량이 설정될 때 도1에 도시된 CPU가 참조하는 테이블이다.
도11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 CPU에 의해 실행되는 루틴을 도시한 흐름도이다.
도12는 제2 실시예에 따른 제어 장치에 의해 실행되는 제어 동안의 실린더 압력과 매개변수를 도시하는 타임챠트이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 내연 기관용 제어 장치를 설명한다.
[제1 실시예] 도1은 가솔린을 이용하는 왕복 피스톤을 구비한 스파크-점화 다기통(4기통) 4-사이클 내연 기관(엔진, 10)에 본 발명의 제1 실시예에 따른 내연 기관용 제어 장치가 적용된 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 다이어그램이다. 비록 도1은 하나의 실린더의 단면도를 보여주지만 다른 실린더도 동일한 구성을 갖는다. 엔진(10)은 연료가 에탄올과 같은 알콜을 함유할 때 안정적으로 작동된다.
내연 기관(10)은 실린더 블록, 실린더 블록 하부 케이스 및 오일팬을 포함하는 실린더 블록부(20)와, 실린더 블록부(20) 상에 고정된 실린더 헤드부(30)와, 실린더 블록부(20)에 공연 혼합물을 공급하기 위한 흡기 시스템(40)과, 실린더 블록부(20)로부터 외부로 배기 가스를 배출하기 위한 배기 시스템(50)을 포함한다.
실린더 블록부(20)는 실린더(21)와, 피스톤(22)과, 커넥팅 로드(23)와, 크랭크샤프트(24)를 포함한다. 피스톤(22)은 실린더(21) 내에서 왕복 운동을 한다. 피스톤(22)의 왕복 운동은 커넥팅 로드(23)를 거쳐 크랭크샤프트(24)로 전송된다. 따라서, 크랭크샤프트(24)가 회전된다. 실린더(21)의 벽면, 피스톤(22)의 헤드부 및 실린더 헤드부(30)는 연소실(25)을 형성한다.
실린더 헤드부(30)는 연소실(25)에 연결된 흡기구(31)와, 흡기구(31)를 개폐하는 흡기 밸브(32)와, 흡기 밸브(32)를 개폐하는 흡기 밸브 구동장치(33)와, 연소실(25)에 연결된 배기구(34)와, 배기구(34)를 개폐하는 배기 밸브(35)와, 배기 밸브(35)를 구동하는 배기 캠샤프트(36)와, 점화 플러그(37)와, 점화기(38)와, 연소실(25)에 직접 연료를 분사하는 분사기(연료 분사 장치, 39)를 포함한다.
흡기 밸브 구동 장치(33)는 유압을 이용하여 흡기 캠샤프트와 흡기 캠(미도시)의 상대적 회전 각도(위상각)를 조절하고 제어하는 공지된 구성을 갖는다. 흡기 밸브 구동 장치(33)는 흡기 밸브(32)의 개방 타이밍(흡기 밸브 개방 타이밍, VT)를 변화시킨다. 본 실시예에서, 흡기 밸브의 개방 기간(밸브 개방 크랭크 각도 폭)은 일정하다. 흡기 밸브 구동 장치(33)는 흡기 밸브(32)의 개방 타이밍과 폐쇄 타이밍을 변경시킴으로써 각 실린더[각 연소실(25)] 내로 흡기되는 공기량을 조절하는 유속 제어 밸브를 구성한다. 점화기(38)는 점화 플러그(37)로 제공될 고전압을 생성하는 점화 코일을 포함한다. 점화기(38)와 점화 플러그(37)는 점화 장치를 구성한다.
흡기 시스템(40)은 흡기관(41)과, 공기 필터(42)와, 스로틀 밸브(43)와, 스로틀 밸브 액츄에이터(43a)를 포함한다. 흡기관(41)은 흡기구(31)에 연결되고 흡기구(31)와 함께 흡기 경로를 형성하는 흡기 매니폴드를 포함한다. 공기 필터(42)는 흡기관(41)의 단부에 마련된다. 스로틀 밸브(43)는 흡기관(41)에 마련되어 흡기 경로의 개방 단면적을 변경한다. 스로틀 밸브 액츄에이터(43a)는 DC 모터를 포함하며, 스로틀 밸브 구동 장치(스로틀 밸브 제어 장치)를 구성한다. 스로틀 밸브(43)는 각각의 실린더(각각의 연소실)로 흡기되는 공기량을 조절하는 유속 제어 밸브를 구성한다. 스로틀 밸브 액츄에이터(43a)가 목표 스로틀 밸브 개도(TAtgt)를 나타내는 구동 신호(명령 신호)를 수신하면, 스로틀 밸브 액츄에이터(43a)는 스로틀 밸브(43)의 실제 개도(TA)가 목표 스로틀 밸브 개도(TAtgt)와 동일하도록 스로틀 밸브(43)를 구동한다.
배기 시스템(50)은 배기구(34)에 연결되는 배기 매니폴드(51)와, 배기 매니폴드(51)에 연결되는 배기관(52)과, 상류측 삼원 촉매(제1 촉매, 53)와, 하류측 삼원 촉매(제2 촉매, 54)를 포함한다. 상류측 삼원 촉매(53)는 배기관(52)에 마련된다. 하류측 삼원 촉매(54)는 상류측 삼원 촉매(53)의 하류 위치에서 배기관(52)에 마련된다. 배기구(34), 배기 매니폴드(51) 및 배기관(52)은 배기 경로를 구성한다.
시스템은 고온-배선 공기유량계(61)와, 스로틀 위치 센서(62)와, 캠 위치 센서(63)와, 크랭크 각도 센서(64)와, 각각의 실린더에 마련되는 실린더 압력 센서(65)와, 냉매 온도 센서(66)와, 제1 촉매(53)의 상류 위치에서 배기 경로에 마련되는 상류측 공연비 센서(67)와, 제1 촉매(53)의 하류 위치와 제2 촉매(54)의 상류 위치에서 배기 경로에 마련되는 하류측 공연비 센서(68)와, 가속기 작동량 센서(69)를 포함한다.
고온-배선 공기유량계(61)는 단위 시간당 흡기관(41)에서 유동하는 흡기 공기의 질량 유속을 검출하고 질량 유속(Ga)를 나타내는 신호를 출력한다. 스로틀 위치 센서(62)는 스로틀 밸브(43)의 개도를 검출하고 스로틀 밸브 개도(TA)를 나타내는 신호를 출력한다. 캠 위치 센서(63)는 실린더 #1 내의 피스톤이 압축 상사점에 도달할 때 펄스를 출력한다. 본 실시예에서, 캠 위치 센서(63)는 주요 요소가 아니다. 크랭크 각도 센서(64)는 크랭크샤프트(24)가 1도 CA(즉, 단위 회전각)씩 회전될 때마다 펄스 신호를 출력한다. 크랭크 각도 센서(64)에서 출력된 펄스 신호는 크랭크 각도와 엔진 속도(NE)를 나타내는 신호로 변환된다.
실린더 압력 센서(65)는 실린더 압력 센서(65)가 설치된 연소실(25)의 압력을 검출하고 연소실(25)의 압력인 압력(Pc)를 나타내는 신호를 출력한다. 실린더 #n(n= 1 내지 4 범위의 정수)에 마련되는 실린더 압력 센서(65)에 의해 검출되는 실린더 #n의 압력을 "압력(Pcn)"으로 지칭한다. 냉매 온도 센서(66)는 엔진(10)의 냉매 온도를 검출해서 냉매 온도(TWH)를 나타내는 신호를 출력한다.
상류측 공연비 센서(67)는 촉매(53)의 상류측 공연비를 검출하고 촉매(53)의 상류측 공연비를 나타내는 신호를 출력한다. 하류측 공연비 센서(68)는 촉매(53)의 하류측 공연비를 검출하고 촉매(53)의 하류측 공연비를 나타내는 신호를 출력한다. 가속기 작동량 센서(69)는 운전자에 의해 조작되는 가속 페달(81)의 작동량을 검출하고 가속 페달(81)의 작동량(PA)를 나타내는 신호를 출력한다.
전기 제어 유닛(70)은 CPU(71)와, ROM(72)과, RAM(73)과, 백업 RAM(74)과, 인터페이스(75)를 포함하는 공지된 마이크로컴퓨터이다. CPU(71)는 ROM(72)에 저장된 루틴(프로그램)을 실행한다. CPU(71)에 의해 실행되는 프로그램과, 테이블(룩-업 테이블 및 맵)들과, 상수 등은 ROM(72)에 미리 저장된다. CPU(71)는 필요에 따라 일시적으로 RAM(73)에 데이터를 저장한다. 점화 키 스위치(82)가 온 위치에 있을 때, 데이터는 백업 RAM(74)에 저장되고, 점화 키 스위치(82)가 오프 위치에 있을 때, 데이터는 백업 RAM(74)에 보유된다. 인터페이스(75)는 AD 컨버터를 포함한다.
인터페이스(75)는 센서(61 내지 69)에 연결되어 이들 센서(61 내지 69)로부터 CPU(71)로 신호를 공급한다. 인터페이스(75)는 CPU(71)의 명령에 따라 예로써, "흡기 밸브 제어 장치(33) 및 분사기(39)"와 스로틀 밸브 액츄에이터(43a)로 구동 신호를 전송하며 각 실린더에 마련되는 점화기(38)로 점화 신호를 전송한다.
시스템은 점화 키 스위치(82)와 스타터(83)를 더 포함한다.
점화 키 스위치(82)는 운전자가 수행하는 작업에 따라 오프 위치, 온 위치 및 시동 위치 중 적어도 한 곳에 선택적으로 위치된다. 점화 키 스위치(82)는 인터페이스(75)에 연결된다. CPU(71)는 점화 키 스위치(82)의 위치를 나타내는 신호(점화 키 스위치(82)가 오프 위치에 있을 때 출력되는 오프 신호, 점화 키 스위치(82)가 온 위치에 있을 때 출력되는 온 신호 및 점화 키 스위치(82)가 시동 위치에 있을 때 출력되는 STA 신호를 인터페이스(75)를 통해 수신한다.
점화 키 스위치(82)의 위치가 오프 위치에서 시동 위치로 변경되면(즉, 시동 명령 신호인 STA 신호가 생성되면), 스타터(83)는 CPU(71)로부터 명령을 받아서 크랭크샤프트(24)를 회전시킨다(즉, 스타터(83)가 엔진(10)을 크랭킹시킨다). 즉, 스타터(83)는 엔진(10)을 시동하는 시동 명령 신호에 응답하여 엔진을 크랭킹시키는 크랭킹 장치로서 기능한다.
[제어의 개요] 다음으로, 상술한 구성을 갖는 제1 제어 장치에 의해 실행되는 내연 기관을 위한 제어를 설명한다. 점화 키 스위치(82)의 위치가 오프 위치에서 온 위치 또는 시동 위치로 변경되면, 전기 제어 유닛(70)의 CPU(71)는 도2의 흐름도에 도시된 과정을 실행한다.
우선, CPU(71)는 단계 200에서 과정을 실행한다. 그 후, 단계 205에서, CPU(71)는 시동 명령 신호(STA 신호)가 생성되었는지 여부를 모니터링한다. 즉, 단계 205에서, CPU(71)는 점화 키 스위치(82)의 위치가 시동 위치로 변경되었는지 여부를 결정한다.
이 단계에서, 운전자가 점화 키 스위치(82)의 위치를 시동 위치로 변경하고, 이에 따라 STA 신호가 생성되면, 스타터(83)는 엔진(10)을 크랭킹시키기 시작한다. 스타터(83)는 점화 키 스위치(82)의 위치가 시동 위치에서 온 위치로 복귀되고 이에 따라 STA 신호가 사라질 때까지 계속해서 엔진(10)을 크랭킹시킨다.
이 경우, CPU(71)는 단계 205에서 긍정 결정을 하고 단계 210로 진행한다. 단계 210에서, CPU(71)는 스로틀 밸브(43)의 개도(스로틀 밸브 개도)가 초기 개도(TA0)와 동일하도록 목표 스로틀 밸브 개도(TAtgt)를 초기 개도(TA0)로 설정한다. 본 실시예에서, 초기 개도(TA0)는 스로틀 밸브(43)가 완전 개방될 때의 개도이다. 결국, 스로틀 밸브 액츄에이터(43a)는 스로틀 밸브(43)를 구동하고, 이에 따라 스로틀 밸브 개도는 초기 개도(TA0)와 동일하다.
그 후, 흡기 행정에 있었던 피스톤이 크래킹으로 인해 압축 행정으로 들어가는 실린더에서는 공기가 압축된다. 도3은 모든 실린더에 있는 피스톤들 중에서 실린더 #1(n=1)의 피스톤이 처음으로 흡기 행정으로 들어간 일 예를 도시한다. 이 경우, 실린더 #1에 마련된 실린더 압력 센서(65)에 의해 검출되는 실린더 #1 내의 압력(Pc1)은 증가하기 시작한다. 이때, 다른 실린더(실린더 #2 내지 #4)에 있는 피스톤들은 압축 행정 이외의 행정에 있기 때문에, 실린더 #2 내지 #4에 마련된 실린더 압력 센서(65)에 의해 검출되는 실린더 #2 내지 #4의 압력(Pc2 내지 Pc4)는 증가하지 않으며 실질적으로 일정한 값(즉, 대기압과 동등한 압력)으로 유지된다. 그 후, 실린더 #1에서 피스톤은 압축 상사점에 도달한 후 팽창 행정으로 들어간다. 그러나, 이 시점에서는 연료 분사가 방지되기 때문에 연소가 일어나지 않는다.
결국, 실린더 #1의 압력(Pc1)은 실린더 #1의 피스톤이 압축 상사점에 도달할 때 최대값(Pcmax)에 도달한 뒤 감소한다. 실린더 #1의 압력(Pc1)은 최대값(Pcmax)에 도달하면, 실린더 #2 내지 #4의 압력(Pc2 내지 Pc4)는 최대값(Pcmax)보다 낮다.
따라서, CPU(71)는 실린더에 마련되는 실린더 압력 센서(65)에 의해 검출되는 압력(Pcn)을 모니터링해서 피스톤이 압축 행정에 있는 실린더와 피스톤이 압축 상사점에 도달한 실린더를 아래에 설명하는 방식으로 식별한다.
보다 구체적으로, CPU(71)가 단계 215로 진행하면, CPU(71)는 도4에 도시된 흐름도에서 도시한 루틴을 단계 400으로부터 시작한다. 그 후, CPU(71)는 단계 405로 진행한다. 단계 405에서, CPU(71)는 실린더 #1 내의 압력(Pc1)이 한계값(미리 결정된값(Pcth) 이상인지 여부와 압력(Pc1)이 증가했는지(즉, 현재 시점의 압력(Pc1)이 바로 앞선 루틴이 실행될 때 검출된 실린더 #1의 압력(Pc1old)보다 높은지)를 결정한다. 루틴이 처음에 실행되는 시점에서, 바로 앞선 루틴이 실행될 때의 압력인 압력(Pcnold, 이하 "이전 압력(Pcnold)"라 한다)는 대기압과 동등한 초기값 Pc0으로 설정된다.
압력(Pc1)이 한계값(Pcth) 이상이고 압력(Pc1)이 증가했다면, CPU(71)는 단계 405에서 긍정 결정을 하고 단계 410으로 진행한다. 단계 410에서, CPU(71)는 실린더 #1에 대한 카운터 값(C1)을 "1"만큼 증가시킨다. 실린더 #n에 대한 카운터 값(Cn)은 점화 키 스위치(82)의 위치가 오프 위치에서 온 위치로 변경될 때 실행되는 초기 루틴에 의해 모두 "0"으로 재설정된다. 그 후, CPU(71)는 단계 415로 진행한다. 단계 415에서, 현재 시점의 압력(Pc1)이 이전 압력(Pc1old)로서 저장된다.
압력(Pc1)이 한계값(Pcth)보다 낮거나 압력(Pc1)이 증가하지 않았다면, CPU(71)는 단계 405에서 부정 결정을 하고 단계 420으로 진행한다. 단계 420에서, CPU(71)는 실린더 #1에 대한 카운터 값(C1)을 "0"으로 설정한다. 그 후, CPU(71)는 단계 415로 진행한다. 단계 415에서, 현재 시점의 압력(Pc1)이 이전 압력(Pc1old)로서 저장된다.
다음으로, CPU(71)는 CPU(71)가 단계 405 내지 420에서의 과정을 실행하는 방식과 유사한 방식으로 단계 425 내지 440에서의 과정을 실행하고 단계 445 내지 460에서의 과정을 실행하고 단계 465 내지 480에서의 과정을 실행한다.
따라서, 실린더 #j(j는 2 내지 4 범위의 정수이다)의 압력(Pcj)이 한계값(Pcth) 이상이고 압력(Pcj)이 증가했다면, 실린더 #j에 대한 카운터(Cj)은 "1"만큼 증가된다. 압력(Pcj)이 한계값(Pcth)보다 낮거나 압력(Pcj)이 증가하지 않았다면, 실린더 #j에 대한 카운터(Cj)의 값은 "0"으로 재설정된다.
단계 485에서, CPU(71)는 실린더 #n에 대한 카운터(Cn, n= 1 내지 4의 정수) 중에서 최대값을 갖는 카운터(Cm, 이하, "최대값 카운터 Cm"라 지칭할 수 있다)을 선택한다. 그 후, 단계 490에서, CPU(71)는 카운터(Cm)의 값이 미리 결정된값(Cth) 이상인지 여부를 결정한다. 카운터(Cm)의 값이 미리 결정된값(Cth)보다 작다면, CPU(71)는 단계 405로 복귀해서 상술한 과정을 반복한다. 단계 490에서 부정 결정이 이루어지면, CPU(71)는 미리 결정된 시간이 경과한 후 단계 405로 복귀한다.
상술한 바와 같이, 피스톤이 압축 행정에 있고 공기가 연소 시작전 크랭킹 동안 압축되는 실린더 #x(x= 1 내지 4 범위의 정수)의 (압력 Pcx는 한계값(Pcth) 이상이고 계속 증가한다(도3 및 도5 각각에서 시점(t2) 내지 시점(t3) 참조). 따라서, 상술한 과정에서, 실린더 #x에 대한 카운터(Cx)의 값은 계속 증가하고, 미리 결정된 시간이 경과한 후 미리 결정된값(Cth)보다 커진다. 실린더 #x가 아닌 실린더들에 대한 카운터(Cy, y=x 이외의 1 내지 4 범위의 정수)의 값은 "0"이거나 "미리 결정된값(Cth)보다 훨씬 작은 값"이다.
이 경우, CPU(71)가 단계 485에서의 과정을 실행하면, CPU(71)는 카운터(Cx)를 최대값 카운터(Cm)로 선택하고 단계 490로 진행한다. 단계 490에서, CPU(71)는 긍정 결정을 한다. 그 후, CPU(71)는 단계 495로 진행한다. 단계 495에서, CPU(71)는, 최대값 카운터(Cm)로서 선택된 카운터(Cx)에 대응하는 실린더 #x, 즉, 최대값 카운터(Cm)에 대응하는 실린더 #m(m은 1 내지 4 범위에 있는 정수이고, 도3에 도시된 예에서 m=1)의 피스톤이 압축 행정에 있다고 결정한다. 다음으로, CPU(71)는 단계 497로 진행한다. 단계 497에서, CPU(71)는 실린더 구별 플래그(XK)의 값을 "1"로 설정한다. 실린더 구별 플래그(XK)의 값은 초기 루틴에 의해 "0"으로 설정된다. 따라서, 피스톤이 현재 시점에 압축 행정에 있는 실린더를 식별하는 것이 가능하다. 따라서, 각 실린더 내의 피스톤이 위치하는 행정을 결정하는 과정(즉, 실린더 구별 과정)이 완료된다(도3 및 도5 각각에서 시점(t2') 참조). 그 후, CPU(71)는 단계 499를 거쳐 도2의 단계 215로 복귀한다.
다음으로, CPU(71)는 단계 220으로 진행한다. 단계 220에서는 절대 크랭크 각도가 설정된다. 본 실시예에서, 절대 크랭크 각도(θ)는 실린더 #1 내에서 압축 상사점에 대한 크랭크샤프트(24)의 회전각이다(0도 CA). 절대 크랭크 각도(θ)는 0 내지 720도 CA의 범위에서 반복해서 변화된다. 4기통 내연 기관(10)의 경우, 점화는 실린더 #1, 실린더 #3, 실린더 #4 및 실린더 #2의 순서로 수행된다. 따라서, 실린더 #1, 실린더 #3, 실린더 #4 및 실린더 #2의 피스톤들은 각각 0도 CA(720도 CA), 180도 CA, 360도 CA 및 540도 CA에서 압축 상사점에 도달한다. 절대 크랭크 각도(θ)는 임의의 실린더에서 압축 상사점과 관련하여 설정될 수 있다. 이와 달리, 절대 크랭크 각도(θ)는 팽창 행정의 하사점, 배(흡)기 행정의 상사점 또는 흡기(압축) 행정의 하사점과 관련하여 설정될 수 있다.
이하, 단계 220의 과정을 보다 구체적으로 설명한다. CPU(71)가 단계 220로 진행하면, CPU(71)는 도6의 흐름도에 의해 도시된 루틴을 단계 600에서 시작한다. 그 후, CPU(71)는 단계 605로 진행한다. 단계 605에서, CPU(71)는 피스톤이 압축 행정에 있는 것으로 결정된 실린더 #m에서 현재 시점의 압력(Pcm)이 이전 압력(Pcmold)보다 낮은지 여부를 결정한다.
도5에 도시된 바와 같이, 현재 시점은 실린더 구별 플래그(XK)의 값이 "0"에서 "1"로 변경되는 시점(t2') 직후이고, 이에 따라 실린더 #m의 압력(Pcm)은 증가했다. 즉, 현재 시점의 압력(Pcm)은 이전 압력(Pcmold)보다 높다. 따라서, CPU(71)는 단계 605에서 부정 결정을 하고 단계 610으로 진행한다. 단계 610에서, 현재 시점의 압력(Pcm)은 이전 압력(Pcmold)으로서 저장된다. 그 후, CPU(71)는 미리 결정된 시간이 경과한 후 단계 605로 복귀한다.
그 후, 단계 605 및 단계 610을 반복해서 실행함으로써, 현재 시점의 압력(Pcm)이 이전 압력(Pcmold)보다 낮은지 여부가 모니터링된다. 실린더 #m의 피스톤은 압축 상사점에 도달한 다음 팽창 행정으로 들어간다. 따라서, 도5에서 시점(t3)와 그 이후에 도시된 바와 같이, 압력(Pcm)은 감소하기 시작한다. 다시 말해서, 압력(Pcm)은 시점(t3)에서 최대값(Pcmax)에 도달한다. 이 시점에서, 실린더 #m 이외의 다른 실린더의 압력은 당연히 최대값(Pcmax)보다 낮다.
따라서, CPU(71)가 시점(t3) 직후 단계 605로 진행하면, CPU(71)는 단계 605에서 긍정 결정을 하고 단계 615로 진행한다. 단계 615에서, CPU(71)는 크랭크 각도 센서(64)에서 출력된 최종 펄스가 실린더 #m의 압축 상사점에서 출력된 펄스라고 결정한다. 그 후, CPU(71)는 단계 620로 진행한다. 단계 620에서, CPU(71)는 절대 크랭크 각도 결정 플래그(XCA)의 값을 "1"로 설정한다. 그 후, CPU(71)는 단계 695를 거쳐 도2의 단계 220으로 복귀한다. 절대 크랭크 각도 결정 플래그(XCA)의 값은 상술한 초기 루틴에 의해 "0"으로 설정된다.
따라서, CPU(71)는 복수의 실린더 센서(65)들 중 하나에 의해 검출된 압력(Pcn)이 최대값(Pcmax)에 도달하는 시점(t3, 즉, "압력(Pcn)이 최대값(Pcmax)에 도달하고 다른 실린더 압력 센서(65)에 의해 검출된 압력(Pcn)이 최대값(Pcmax)보다 낮은 시점(t3)")을 결정한다. 그 후, CPU(71)는 결정된 시점(또는, 결정된 시점에 가장 인접한 시점)에서 크랭크 각도 센서(64)에 의해 생성된 펄스 신호가 압력(Pcn)이 최대값(Pcmax)에 도달하는 실린더에서의 압축 상사점(또는, 압축 상사점에 가장 인접한 시점)에서 크랭크 각도 센서(64)에 의해 생성되는 펄스 신호임을 결정한다.
CPU(71)는 크랭크 각도 센서(64)가 펄스 신호를 출력할 때마다 도7에 도시된 절대 크랭크 각도 계산 루틴을 실행한다. 즉, 절대 크랭크 각도 계산 루틴은 크랭크 각도 센서(64)에서 출력된 펄스 신호에 기초한 중지 루틴이다. 따라서, 펄스 신호가 크랭크 각도 센서(64)에 의해 생성되면, CPU(71)는 도7에 도시된 절대 크랭크 각도 계산 루틴을 단계 700로부터 시작하여 단계 705로 진행한다. 단계 705에서, CPU(71)는 절대 크랭크 각도 결정 플래그(XCA)의 값이 "1"인지 여부를 결정한다.
절대 크랭크 각도 결정 플래그(XCA)의 값이 "1"이 아니라면, CPU(71)는 단계 705에서 부정 결정을 하고 단계 710로 진행한다. 단계 710에서, CPU(71)는 절대 크랭크 각도(θ)를 "0"으로 설정한다. 그 후, CPU(71)는 단계 795로 진행해서 루틴을 종료한다. 결국, 절대 크랭크 각도(θ)는 시동 명령 신호(STA 신호)가 생성된 시점에서 실린더들 중 하나에서 압축 상사점이 검출되는 시점까지 0도 CA로 유지된다. 즉, 절대 크랭크 각도(θ)는 시동 명령 신호(STA 신호)의 생성으로 인해 크랭킹이 시작된 후 실린더들 중 하나의 압력(Pc)가 최대값(Pcmax)에 도달하는 시점까지 0도 CA로 유지되고, 이에 따라 절대 크랭크 각도 결정 플래그(XCA)의 값은 "1"로 설정된다.
CPU(71)가 바로 앞선 절대 크랭크 각도 계산 루틴을 실행한 시점에서 CPU(71)가 현재 절대 크랭크 각도 계산 루틴을 실행하는 시점까지의 기간 동안 절대 크랭크 각도 결정 플래그(XCA)의 값이 "0"에서 "1"로 변경되면, CPU(71)는 단계 705에서 긍정 결정을 하고 단계 715로 진행한다. 단계 715에서, CPU(71)는 현재 시점이 절대 크랭크 각도 결정 플래그(XCA)의 값이 "0"에서 "1"로 변경되는 시점 직후인지 여부를 결정한다.
이 경우, 현재 시점은 절대 크랭크 각도 결정 플래그(XCA)의 값이 "0"에서 "1"로 변경되는 시점 직후이기 때문에, CPU(71)는 단계 715에서 긍정 결정을 하고 단계 720으로 진행한다. 단계 720에서, CPU(71)는 크랭크 각도(θ)를 실린더 #m(즉, 피스톤이 압축 행정에 있고 압력이 최대값(Pcmax)에 도달하는 실린더)에 따른 초기값으로 설정한다. 본 실시예에서, "m"이 1일 때 초기값은 0도 CA이고, "m"이 3일 때 초기값은 180도 CA이고, "m"이 4일 때 초기값은 360도 CA이고, "m"이 2일 때 초기값은 540도 CA이다. 따라서, 절대 크랭크 각도(θ)는 실린더 #1의 압축 상사점과 관련하여 설정된다.
CPU(71)가 단계 715로 진행하는 시점이 "절대 크랭크 각도 결정 플래그(XCA)의 값이 "0"에서 "1"로 변경되는 시점 직후"가 아니라면, CPU(71)는 단계 715에서 부정 결정을 하고 단계 725 진행한다.
다음으로, 단계 725에서, CPU(71)는 절대 크랭크 각도(θ)를 1도만큼 증가시키고 단계 730으로 진행한다. 단계 730에서, CPU(71)는 절대 각도(θ)가 720도 CA인지 여부를 결정한다. 절대 각도(θ)가 720도 CA와 같으면, CPU(71)는 단계 730에서 긍정 결정을 하고 단계 710으로 진행한다. 단계 710에서, CPU(71)는 절대 크랭크 각도(θ)를 "0"으로 설정한다. 그 후, CPU(71)는 단계 795로 진행하고 루틴을 종료시킨다.
결국, 절대 크랭크 각도 결정 플래그(XCA)의 값이 "1"로 설정된 시점 이후, 절대 크랭크 각도(θ)는 실린더 #1의 상사점에서 0도 CA가 되고 절대 크랭크 각도(θ)는 펄스 신호가 크랭크 각도 센서(64)에 의해 생성될 때마다 1도 CA씩 증가된다.
CPU(71)가 도2의 단계 220을 실행한 후, CPU(71)는 단계 225로 진행한다. 단계 225에서, CPU(71)는 연료 특성을 결정하기 위한 연소가 일어나야 할 실린더(즉, 연료 특성의 결정을 위해 사용되는 결정 실린더(특정 실린더), 이 실린더를 "연료 특성 결정 실린더"라 지칭할 수 있다)를 선택한다. 보다 구체적으로, 실린더들이 구별되고 현재 시점에서의 절대 크랭크 각도(θ)가 결정(실린더 #m에서의 압축 상사점이 검출)되었기 때문에, CPU(71)는 피스톤이 현재 시점(크랭킹이 시작된 후 모든 실린더의 피스톤들 중에서 피스톤이 처음으로 압축 상사점에 도달한 것으로 결정된 실린더의 압축 상사점) 후에 흡기 행정에 들어가고 흡기량은 현재 시점으로부터 스로틀 밸브 개도를 변경함(감소시킴)으로써 "목표하는 제1 미리 결정된 공기량"으로 변경(감소)될 수 있는 실린더를 "연료 특성 결정 실린더"로서 선택한다. 본 실시예에서, CPU(71)는 "크랭크 각도가 현재 시점에서 실질적으로 540도 CA만큼 변하는 시점에 피스톤이 압축 상사점에 도달하는 실린더"를 연료 특성 결정 실린더로서 선택한다.
즉, 도3에 도시된 예에서, 현재 시점은 시점(t3) 직후(즉, 실린더 #1에서의 압축 상사점 직후)이다. 다음과 같은 이유때문에, CPU(71)는 피스톤이 시점(t3) 후에 흡기 행정에 들어가고 크랭크 각도가 현재 시점에서 실질적으로 540도 CA만큼 변하는 시점에 피스톤이 압축 상사점에 도달하는 실린더(즉, 실린더 #2)를 연료 특성 결정 실린더로서 선택한다. 실린더 #2에서의 흡기 행정은 시점(t5)에 시작한다. 시점(t3) 직후 시점(t4)에서 스로틀 밸브 개도를 제1 개도(TA1, 연료 특성을 결정하기 위한 개도)로 변경함으로써, 스로틀 밸브의 하류측 압력은 시점(t5) 전에 충분히 감소된다. 따라서, 실린더 #2 내의 흡기 공기량은 "제1 미리 결정된 공기량"으로 변경(감소)될 수 있다. 즉, 실린더 #1 내의 피스톤에 뒤이어 피스톤이 압축 상사점에 도달하는 각각의 실린더 #3 및 #4의 흡기 공기량은 스로틀 밸브 개도가 시점(t4)에 제1 개도로 변경되더라도 제1 미리 결정된 공기량으로 감소되지 않을 가능성이 높다.
다음으로, CPU(71)는 단계 230로 진행한다. 단계 230에서, CPU(71)는 스로틀 밸브 개도가 제1 개도(TA1)과 동일하도록 목표 스로틀 밸브 개도(TAtgt)를 제1 개도(TA1)으로 설정한다. 본 실시예에서, 제1 개도(TA1)은 제1 개도(TA1)가 초기 개도(TA0)보다 작도록 미리 설정되며, 제1 미리 결정된 공기량의 공기가 연료 특성 결정 실린더(즉, 도3에 도시된 예의 실린더 #2) 내로 흡기된다. 결국, 스로틀 밸브 액츄에이터(43a)는 스로틀 밸브(43)를 구동하고, 이에 따라 스로틀 밸브 개도는 제1 개도(TA1)와 동일하다.
단계 230는 크랭크 각도 기준 신호가 식별(결정)될 때(도2의 단계 220 참조)로부터 연료 특성 결정 실린더에서의 흡기 행정이 종료될 때까지의 기간 동안 연료 특성 결정 실린더 내로 흡기되는 공기량이 제1 미리 결정된 공기량과 동일하도록 유속 제어 밸브[이 경우 스로틀 밸브(43)]를 제어하는 흡기 공기량 감소 장치의 기능으로서 간주될 수 있다.
다음으로, CPU(71)는 단계 235로 진행한다. 단계 235에서, CPU(71)는 연료 특성 결정 실린더의 압축 행정이 시작될 때로부터 연료 특성 결정 실린더의 피스톤이 압축 상사점에 도달할 때까지의 기간 동안 연료 특성 결정 실린더의 압력(Pcm)에 기초하여 연료 특성 결정 실린더(도3에 도시된 예에서 실린더 #2)로 흡기되는 공기량인 공기량(Mcm)을 산출한다. 이하, 공기량(Mcm)을 "실린더 흡기 공기량(Mcm)"으로 지칭할 수 있다. 실린더 흡기 공기량(Mcm)은 상술한 "제1 미리 결정된 공기량"과 실질적으로 동일하다.
보다 구체적으로, CPU(71)가 단계 235로 진행하면, CPU(71)는 도8의 흐름도에 도시된 루틴을 단계 800로부터 시작한다. 그 후, CPU(71)는 단계 805로 진행한다. 단계 805에서, CPU(71)는 절대 크랭크 각도(θ)가 "연료 특성 결정 실린더(실린더 #m)에 대한 흡기 밸브의 상태가 개방 상태에서 폐쇄 상태로 변경된 직후의 크랭크 각도(θ1)[제1 크랭크 각도(θ1)]"과 동일한지 여부를 모니터링한다. 절대 크랭크 각도(θ)가 제1 크랭크 각도(θ1)와 동일하면, CPU(71)는 단계 805에서 긍정 결정을 하고 단계 810으로 진행한다. 단계 810에서, CPU(71)는 현재 시점의 압력(Pcm)을 실린더 #1의 압력(Pcm1)으로서 저장한다.
다음으로, CPU(71)는 단계 815로 진행한다. 단계 815에서, CPU(71)는 절대 크랭크 각도(θ)가 "제1 크랭크 각도에 대해 지연되고 연료 특성 결정 실린더(실린더 #m)의 압축 상사점에 대해 미리 결정된 각도 α만큼 선행하는 크랭크 각도(θ2)"와 동일한지 여부를 모니터링한다. 절대 크랭크 각도(θ)가 제2 크랭크 각도(θ2)와 동일하면, CPU(71)는 단계 815에서 긍정 결정을 하고 단계 820으로 진행한다. 단계 820에서, CPU(71)는 현재 시점의 압력(Pcm)을 실린더 #2의 압력(Pcm2)로서 저장한다. 크랭크 각도(θ2)는 후술하는 연료 분사 크랭크 각도(θinj, β°BTDC)에 대해 선행한다.
다음으로, CPU(71)는 단계 825로 진행한다. 단계 825에서, CPU(71)는 실린더 #1의 압력과 실린더 #2의 압력 간의 차이(ΔPcm, ΔPcm = Pcm2 -Pcm1)을 결정한다. 그 후, 단계 830에서, CPU(71)는 단계 830에서 블록으로 도시한 테이블 MapMc(ΔPcm)에 기초하여 연료 특성 결정 실린더(실린더 #m) 내의 실린더 흡기 공기량(Mcm)을 결정하며 실제 차이(ΔPcm)는 단계 825에서 결정된다. 테이블 MapMc(ΔPcm)는 미리 실험적으로 설정되어 ROM(72)에 저장된다. 실린더 압력에 기초하여 실린더 흡기 공기량(Mcm)을 결정하는 세부 방법은 일본공개특허 평9-53503호(JP-A-9-53503) 공보에 설명되어 있다. 그 후, CPU(71)는 단계 895를 거쳐 도2의 단계 235로 복귀한다.
다음으로, CPU(71)는 단계 240로 진행한다. 단계 240에서, CPU(71)는 단계 235에서 산출된 연료 특성 결정 실린더의 실린더 흡기 공기량(Mcm)과 함수(f)에 기초하여 연료 특성 결정 실린더에 대한 연료 분사량(TAUm)을 설정한다. 본 실시예에서, 함수(f)는 실린더 흡기 공기량(Mcm)을 화학양론적 공연비(stoich)로 나눈다[TAUm=f(Mcm)=Mcm/stoich]. 그 후, 절대 크랭크 각도(θ)가 미리 결정된 크랭크 각도[연료 분사 크랭크 각도(θinj)]와 동일하면, CPU(71)는 연료 특성 결정 실린더에 마련되는 분사기(39)가 연료 분사량(TAUm)의 연료를 분사하게 한다. 예컨대, 연료 분사 크랭크 각도(θinj)는 연료 특성 결정 실린더의 압축 상사점 전에 β°CA로 설정된다.
결국, 연료 특성 결정 실린더에는 제1 미리 결정된 연료량(TAUm)의 연료와 제1 미리 결정된 공기량(Mcm)의 공기를 포함하는 공연 혼합물이 형성된다. 제1 미리 결정된 연료량(TAUm)과 제1 미리 결정된 공기량(Mcm)은 공연 혼합물이 연소될 때 엔진(10)을 자주적으로 작동시키지 않는 토크가 생성되도록 미리 설정된다. 즉, 제1 개도(TA1)와 함수(f)는 상술한 공연 혼합물이 연소될 때 엔진을 자주적으로 작동시키는 토크가 연료 특성 결정 실린더에 생성되지 않도록 미리 설정된다. 제1 미리 결정된 연료량(TAUm)은 연소가 어려운 난연성 연료(예로써, 중 가솔린이나 높은 알콜 농도를 갖는 연료)가 사용될 때 연소가 발생되고 가장 연소성이 강한 연료(예로써, 경 가솔린)가 사용될 때 생성된 토크가 엔진을 자주적으로 작동시키는 토크보다 크지 않도록 조절된다.
다음으로, CPU(71)는 단계 245로 진행한다. 단계 245에서, CPU(71)는 연료 특성 결정 실린더(실린더 #m)의 실린더 흡기 공기량(Mcm)과 함수(g)에 기초하여 연료 특성 결정 실린더에 대한 점화 타이밍(SAm)을 설정한다. 본 실시예에서, 함수(g)는 실린더 흡기 공기량(Mcm)에 관계없이 연료 특성 결정 실린더의 압축 상사점 이후 미리 결정된 일정한 각도(γ°CA ATDC)로 점화 타이밍(SAm)을 설정한다. 그 후, CPU(71)는, 연료 특성 결정 실린더 내의 크랭크 각도(θ)가 γ°CA ATDC와 동일하면, 연료 특성 결정 실린더에서 점화가 수행되도록 연료 특성 결정 실린더에 마련된 점화기(38)로 명령을 제공한다.
다음으로, CPU(71)는 단계 250으로 진행한다. 단계 250에서, CPU(71)는 절대 크랭크 각도(θ)가 연료 특성 결정 실린더에서의 연소가 종료된 직후 절대 크랭크 각도(θa, 예로써, 연료 특성 결정 실린더에서의 압축 상사점 이후 150도)와 동일한지 여부를 결정한다. 절대 크랭크 각도(θ)가 절대 크랭크 각도(θa)와 동일하면, CPU(71)는 단계 250에서 긍정 결정을 하고 단계 255로 진행한다. 단계 255에서, 연소 분석이 수행되고, 이에 따라 연료 특성이 결정된다. 본 실시예에서, 연료 특성은 알콜 농도(P)로서 표현된다.
보다 구체적으로, 단계 255에서, CPU(71)는 아래의 [수학식 1]에 따라 연료 특성 결정 실린더에서의 상술한 연소에 의해 생성된 열의 총량인 총 생성열량(Qsum)을 결정한다.
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수학식 1은 축적 열량(Q)의 변화 패턴이 Pcm(θm) x V(θm)κ에서의 변화 패턴과 실질적으로 일치한다는 지식에 기초하여 설정된다. 축적 열량(Q)는 생성되어 피스톤에 적용된 일에 기여하는 열의 축적된 열량이다. Pcm(θm)은 주목하는 실린더(연료 특성 결정 실린더, 실린더 #m)에서의 압축 상사점에 관련된 크랭크 각도(θm)에서 "연료 특성 결정 실린더의 압력"이다. V(θm)은 크랭크 각도(θm)에서 "연료 특성 결정 실린더의 연소실(25) 부피"이다. κ는 "혼합 가스의 비열비(예로써, 1.32)"이다. 크랭크 각도(θs, θs < 0)는 연료 특성 결정 실린더에서의 상술한 연소를 위한 압축 행정시 흡기 밸브(32)와 배기 밸브(35) 모두가 폐쇄되고 점화 타이밍에 대해 충분히 선행하는 타이밍(예로써, θs = -30도, 즉, 30도 CA BTDC)이다. 크랭크 각도(θe, θe > 0)는 연료 특성 결정 실린더에서의 상술한 연소가 실질적으로 종료하는 가장 지연된 타이밍에 대해 지연되고 배기 밸브 개도 타이밍에 대해 선행하는 미리 결정된 타이밍(예로써, θe = 90도, 즉, 90도 CA ATDC)이다. 연료 특성 결정 실린더의 크랭크 각도가 θe와 θs와 동일하면, CPU(71)는 연료 특성 결정 실린더의 실린더 압력 센서(65)로부터 Pcm(θe)과 Pcm(θs)을 얻은 다음 Pcm(θe)과 Pcm(θs)을 RAM(73)에 저장한다. V(θs)과 V(θe)은 ROM(72)에 미리 저장된다. 수학식 1에서 Pcm(θe)xVc(θe)κ은 크랭크 각도(θs)에서 크랭크 각도(θe)까지 기간 동안 Pcm(θm) x V(θm)κ의 최대값으로 대체될 수 있다.
또한, CPU(71)는 상술한 방식으로 결정된 총 생성열량(Qsum)을 분사 연료량(TAUm)으로 나눔으로써 연료의 단위 질량당 생성 열량을 결정한다(=Qsum/TAUm). 즉, "제1 미리 결정된 연료량(TAUm)의 연료와 제1 미리 결정된 공기량(Mcm)의 공기를 포함하는 공연 혼합물"이 연료 특성 결정 실린더에서 연소될 때, CPU(71)는 적어도 연료 특성 결정 실린더에 마련되는 실린더 압력 센서(65)에 의해 검출된 압력(Pc)에 기초하여 공연 혼합물에 포함된 연료의 단위 질량당 생성 열량을 결정한다. 그 후, CPU(71)는 도9에 도시된 테이블 MapP(Qsum/TAUm)를 이용하여 이 값(즉, 연료의 단위 질량당 생성 열량 = Qsum/TAUm)에 기초한 연료 특성(P)[알콜 농도(P)]를 결정한다. 본 실시예에서, 연료 밀도는 연료 특성에 관계없이 실질적으로 일정하기 때문에, 연료의 질량은 연료 분사량(TAUm)에 비례하는 것으로 간주된다.
다음으로, 단계 255에서, CPU(71)는 연료 특성 결정 플래그(연소 분석 플래그, XH)의 값을 "1"로 설정한다(도3의 시점(t6) 참조).
그후, CPU(71)는 단계 260으로 진행한다. 단계 260에서, CPU(71)는 스로틀 밸브 개도가 정상 개도 h(THW)와 동일하도록 냉매 온도 센서(66)에 의해 검출된 냉매 온도(THW)와 함수(h)에 기초하여 결정된 정상 개도[제3 개도, h(THW)]로 목표 스로틀 밸브 개도(TAtgt)를 설정한다. 본 실시예에서, 정상 개도 h(THW)는 냉매 온도(THW)가 감소됨에 따라 증가하도록 설정된다.
결국, 도3의 시점(t6)에 의해 도시된 바와 같이, 스로틀 밸브 액츄에이터(43a)는 스로틀 밸브(43)를 구동시키며, 이에 따라 스로틀 밸브 개도는 정상 개도 h(THW)와 동일하다. 따라서, 실제 흡기 공기량을 나타내는 스로틀 밸브의 하류측 압력은 증가되고, 시점(t6) 이후에 피스톤이 흡기 행정으로 들어가는 실린더로 상대적으로 많은 양의 공기(즉, 제1 미리 결정된 공기량보다 많은 양)가 흡기된다.
다음으로, CPU(71)는 단계 265로 진행한다. 단계 265에서, CPU(71)는 냉매 온도 센서(66)에 의해 검출된 냉매 온도(THW)와, 연료 특성(P)과, 테이블 MapTAUSTA(THW, P)에 기초해서 시동시 연료 분사량(TAUSATA)을 계산한다. 테이블 MapTAUSTA(THW, P)에서, 시동시 연료 분사량(TAUSATA)은 냉매 온도(THW)가 감소함에 따라 증가되고, 시동시 연료 분사량(TAUSATA)은 알콜 농도(P)가 증가함에 따라 증가된다. 그 후, CPU(71)는, 절대 크랭크 각도(θ)가 실린더 #L에 대해 미리 설정된 미리 결정된 절대 크랭크 각도(θinjL)과 동일할 때마다, 실린더 #L(L은 1 내지 4 범위의 정수)에 마련되는 분사기(39)가 실린더 #L에 대해 시동시 연료 분사량(TAUSATA)의 연료를 분사하도록 한다.
다음으로, CPU(71)는 단계 270으로 진행한다. 단계 270에서, CPU(71)는 각 실린더에서의 압축 상사점 전에 시동시 점화 타이밍(SAsta)를 일정값(ξ°BTDC)으로 설정한다. 각 실린더에서의 크랭크 각도(θ)가 ξ°BTDC와 동일하면, CPU(71)는 실린더에 대한 점화기(38)로 점화를 수행하도록 하는 명령을 제공한다.
결국, 도3에 도시된 예에서, 실린더 #3에서, "비교적 큰 양의 공기(즉, 스로틀 밸브 개도가 정상 개도 h(THW)와 동일할 때의 흡기 공기량)"와 "시동시 연료 분사량(TAUSATA)의 연료"를 포함하는 공연 혼합물은 압축 상사점 전에 시동시 점화 타이밍(SAsta)에서 점화되고 연소된다. 이 시점에 생성되는 토크는 엔진(10)을 자주적으로 작동시키기에 충분할 정도로 크다. 따라서, 연료는 실린더 #3에서 연소되고 엔진(10)은 실린더 #3에서의 연소[즉, 엔진(10)을 자주적으로 작동시키는 초기 연소(이하, "자주적 작동을 위한 초기 연소"라 지칭함)]에 의해 실제로 시작된다.
상술한 바와 같이, 제1 제어 장치는 혼합물 제어 장치(도2에서 단계 230 내지 245 참조)를 포함한다. 크랭킹 장치[스타터(83)]가 엔진(10)을 크랭킹시키면, 엔진(10)을 자주적으로 작동시키는 토크를 생성하는 연소가 실린더들 중 하나에서 발생하기 전에, 혼합물 제어 장치는 엔진(10)을 자주적으로 작동시키지 않는 토크를 생성하는 "제1 미리 결정된 연료량(TAUm)의 연료와 제1 미리 결정된 공기량(Mcm)의 공기를 포함하는 공연 혼합물(연료 특성 결정 혼합물)"을 형성하고, 크랭킹이 시작된 후 모든 실린더의 피스톤들 중에서 피스톤이 처음으로 압축 상사점에 도달한 실린더의 압축 상사점 이후 피스톤이 흡기 행정에 들어가서 압축 상사점에 도달하는 "특정 실린더(연료 특성 결정 실린더)"에서, 압축 상사점 후의 점화 타이밍에서 스파크 점화에 의해 공연 혼합물을 연소시킨다.
또한, 제1 제어 장치는 연료 특성 결정 혼합물이 특정 실린더(연료 특성 결정 실린더)에서 연소될 때 연료 특성 공연 혼합물에 포함된 연료의 단위 질량당 생성 열량을 결정하고 이렇게 결정된 생성 열량에 기초하여 연료의 특성을 결정하는 결정 장치(도2의 단계 255 및 도9 참조)를 포함한다.
따라서, 엔진(10)이 예로써, 운전자가 수행하는 엔진 시동 작업 또는 하이브리드 차량의 자주적 작동 시작 명령에 기초한 "시동 명령 신호(STA 신호)"에 응답하여 크랭킹되기 시작하면, 특정 실린더(연료 특성 결정 실린더)에는 연료 특성 결정 혼합물이 형성되고, 연료 특성 결정 혼합물은 압축 상사점 이후의 점화 타이밍에서 점화되어 연소된다.
특정 실린더 내에서 "연료 특성 결정 혼합물의 연소"로 인해 "엔진에 의해 생성되는 토크"는 엔진을 자주적으로 작동시키기에 충분히 크지 않다. 즉, 제1 미리 결정된 연료량(TAUm)과 제1 미리 결정된 공기량(Mcm)은 제1 미리 결정된 연료량(TAUm)의 연료와 제1 미리 결정된 공기량(Mcm)의 공기를 포함하는 연료 특성 결정 혼합물이 오점화를 일으키지 않고 연소되고 크랭킹 장치가 엔진을 크랭킹시키지 않을 경우 엔진이 작동을 중단하는 토크가 생성되도록 (즉, 엔진을 자주적으로 작동시키지 않는 토크가 생성되도록) 미리 설정된다. 따라서, 엔진의 자주적 작동을 시작하는 데 요구되는 "자주적 작동을 위한 초기 연소"가 시동 명령 신호가 생성된 후 발생되기 전에, 낮은 토크를 생성하는 연소가 연료 특성 결정 실린더에서 발생된다.
더불어, "연료 특성 결정 혼합물이 연소"되면, 연료 특성 결정 혼합물에 포함되는 연료의 단위 질량당 생성 열량(=Qsum/TAUm)이 결정되고, 연료 특성(P)[알콜 농도(P)]가 이렇게 생성된 검출 열량에 기초하여 결정된다.
따라서, 연료의 특성은 시동 명령 신호가 생성된 직후 엔진(10)이 정상적으로 작동하기 시작하기 전(즉, 엔진(10) 시동시 엔진을 자주적으로 작동시키는 초기 연소가 발생되기 전)의 시점에 결정된다. 따라서, 엔진이 실제로 시동되는 시점(즉, 자주적 작동을 위한 초기 연소가 발생되는 시점)으로부터 연료 특성에 적절한 방식으로 엔진을 제어하는 것이 가능하다(예로써, 시동시 연료 분사량(TAUSATA)의 연료를 분사하는 것이 가능하다).
더불어, 연료 특성을 결정하기 위한 "연료 특성 결정 혼합물의 연소"에 의해 생성되는 토크는 엔진(10)을 자주적으로 작동시키는 토크보다 낮다. 따라서, 연료 특성을 결정하기 위한 연소로 인해 엔진(10)에 의해 생성되는 토크의 변동량이 과도하게 커지는 상황을 막는 것이 가능하다. 따라서, 큰 진동이 생성되는 것을 막는 것이 가능하다.
또한, 제1 제어 장치는 각각의 실린더로 흡기되는 공기량을 조절하는 유속 제어 밸브[스로틀 밸브(43)]와, 각각의 실린더에 마련되어 실린더로 공급되는 연료를 분사하는 연료 분사 장치[복수의 분사기(39)]들을 포함한다.
더불어, 시동 명령 신호(STA 신호)가 검출되면, 제1 제어 장치는 연료의 분사를 방지하며, 각각의 실린더로 흡기되는 공기량이 (공기량(Mcm)과 동등한) 제1 미리 결정된 공기량보다 크도록 유속 제어 밸브[스로틀 밸브(43)]를 제어한다(도2의 단계 210 내지 230 참조).
제1 제어 장치는 제1 실린더 선택 장치를 포함할 수 있다(도2의 단계 225 참조). 제1 실린더 선택 장치는 연료 분사가 방지되는 동안 복수의 실린더 압력 센서(65)에 의해 검출된 복수의 실린더 압력을 모니터링하며, 유속 제어 밸브[스로틀 밸브(43)]는 각각의 실린더 내로 흡기되는 공기량이 제1 미리 결정된 공기량보다 크도록 제어된다. 검출된 복수의 실린더 압력 중에서 실린더 압력이 미리 결정된 시간 이상 동안 증가하면(도4의 루틴 참조), 제1 실린더 선택 장치는 미리 결정된 기간 이상 동안 증가하는 압력을 검출하는 실린더 압력 센서가 마련된 실린더에서 피스톤이 압축 행정에 있다고 결정하고(도4의 단계 485 내지 단계 495 참조), 피스톤이 압축 행정에 있는 것으로 결정된 실린더에서 피스톤이 압축 상사점에 도달한 시점 이후 피스톤이 흡기 행정에 들어가는 실린더를 특정 실린더, 즉, 연료 특성 결정 실린더로서 선택한다.
따라서, 시동 명령 신호(SAT 신호)가 검출된 시점 이후, 엔진(10)은 연료 분사가 방지되는 동안 크랭킹된다. 또한, 각각의 실린더 내로 흡기되는 공기량은 "제1 미리 결정된 공기량"보다 크기 때문에, 크랭킹이 시장된 후 피스톤이 흡기 행정으로 들어가는 실린더로 대량의 공기가 흡기된다. 실린더로 흡기된 공기는 실린더의 압축 행정시 크게 압축된다. 따라서, 실린더의 압력은 압축 행정시 미리 결정된 값 이상의 값까지 계속 증가한다(즉, 피스톤이 압축 행정 이외의 행정에 있는 다른 실린더에 비해 가파르게 증가한다). 즉, 이 상황에서, 피스톤이 압축 행정에 있는 실린더의 압력 파형은 다른 실린더의 압력 파형과 크게 다르다. 따라서, 제1 제어 장치는 시동 명령 신호가 생성된 직후 피스톤이 압축 행정에 있는 실린더를 정확히 결정할 수 있다. 즉, 제1 제어 장치는 실린더들을 정확히 구별할 수 있다.
또한, 피스톤이 압축 행정에 있는 것으로 결정된 실린더에서 피스톤이 압축 상사점에 도달한 시점 이후에 피스톤이 흡기 행정에 들어가는 실린더는 연료 특성 결정 실린더로서 선택된다(단계 225 참조). 따라서, 실린더들이 구별된 후 연료 특성 결정 실린더에서 흡기 행정이 수행되는 시간까지 (최종적으로 흡기 행정의 종료에 의해) 유속 제어 밸브를 제어함으로써 연료 특성 결정 실린더 내의 흡기 공기량을 조절(감소)하는 것이 가능하다. 따라서, 제1 미리 결정된 공기량(Mcm)의 공기가 연료 특성 결정 실린더 내로 흡기된다.
또한, 제1 제어 장치는 기준 신호 식별 장치를 포함한다(도6의 단계 615 참조). 시동 명령 신호(STA 신호)가 검출되면, 기준 신호 식별 장치는 복수의 실린더 압력 센서(65)에 의해 검출된 복수의 실린더 압력을 모니터링하고, 이에 따라 연료 분사가 방지되는 동안 실린더 압력 센서(65)들 중 하나에 의해 검출된 압력이 최대값(Pcmax)에 도달하는 시점을 검출하며(도6의 루틴 참조), 유속 제어 밸브는 각각의 실린더 내로 흡기되는 공기량이 상기 제1 미리 결정된 공기량보다 많도록 제어된다. 기준 신호 식별 장치는 최대값(Pcmax)이 검출되는 시점(또는, 최대값(Pcmax)가 검출된 시점에 가장 가까운 시점)에서 크랭크 각도 센서(64)에 의해 생성되는 신호(펄스 신호)를 "압력이 최대값(Pcmax)에 도달한 실린더의 압축 상사점에서 크랭크 각도 센서(64)에 의해 생성되는 크랭크 각도 기준 신호"로서 식별한다(도6에서 단계 615 참조).
상술한 바와 같이, 압력의 최대값(Pcmax)는 피스톤이 압축 행정에 있는 실린더에서 높다. 따라서, 피스톤이 압축 행정에 있는 실린더에서의 압축 상사점을 정확하게 검출하는 것이 가능하다. 즉, 시동 명령 신호가 생성된 직후 크랭크 각도 기준 신호를 정확하게 결정하는 것이 가능하다.
또한, 제1 제어 장치는 연료 분사 제어 장치를 포함한다. 연료 분사 제어 장치는 크랭크 각도 센서로부터의 신호 및 결정된 크랭크 각도 기준 신호와 에 기초하여 엔진의 절대 크랭크 각도(θ)를 설정한다(도7의 루틴 참조). 결정된 절대 크랭크 각도(θ)가 연료 특성 결정 실린더에 대해 미리 설정된 연료 분사 크랭크 각도(θinj)와 동일하면, 연료 분사 제어 장치는 "연료 특성 결정 실린더에 마련되는 분사기(39)가 제1 미리 결정된 연료량(TAUm)의 연료를 분사하도록" 한다(도2의 단계 240 참조).
결국, 연료 특성 결정 실린더 내에는, 제1 미리 결정된 연료량(TAUm)의 연료와 제1 미리 결정된 공기량(Mcm)의 공기를 포함하는 연료 특성 결정 혼합물이 신뢰성 있게 형성된다.
또한, 제1 제어 장치는 제1 실린더 연료량 설정 장치를 포함한다. 제1 실린더 연료량 설정 장치는 연료 특성 결정 실린더(특정 실린더) 내로 흡기되는 공기량을 결정하고(도2에서 단계 235 및 도8의 루틴 참조), 결정된 공기량에 기초하여 제1 미리 결정된 연료량(TAUm)을 설정한다(도2에서 단계 240 참조). 따라서, "연료 특성 결정 혼합물"이 "연료 특성 결정 실린더" 내에 신뢰성 있게 형성된다.
또한, 제1 제어 장치는 연료 특성 결정 실린더에서의 압축 상사점 이후 점화 타이밍(SAm)에 연료 특성 결정 실린더(특정 실린더) 내에 형성되는 연료 특성 결정 혼합물을 점화하고 연소시킨다(도2에서 단계 245 참조). 따라서, 연료 특성 결정 혼합물은 압축 상사점 이후 점화 타이밍에서 점화되기 때문에, 연소로 인해 엔진에 의해 생성되는 토크는 낮다. 결국, 엔진(10)의 토크 변동량은 그렇게 크지 않다. 이는 연료 특성의 결정으로 인해 큰 진동이 발생하는 상황을 방지한다.
[변경예의 제1 제어 장치] 변경예의 제1 제어 장치는 스로틀 밸브(43) 대신 흡기 밸브(32)를 유속 제어 밸브로서 이용한다. 즉, 실린더 흡기 공기량은 흡기 밸브 구동 장치(33)를 이용하여 흡기 밸브(32)의 개방 타이밍과 폐쇄 타이밍 중 적어도 하나를 변경함으로써 후술하는 방식으로 제어된다.
(1) 시동 명령 신호인 STA 신호가 생성되면, 목표 스로틀 밸브 개도(TAtgt)는 초기 개도(TA0, 스로틀 밸브가 완전 개방될 때의 개도)로 설정된다. 결국, 스로틀 밸브 액츄에이터(43a)는 스로틀 밸브(43)를 구동시키며, 따라서, 스로틀 밸브(43)가 완전히 개방된다.
(2) 이 상황에서, CPU(71)는 흡기 밸브 구동 장치(33)를 이용하여 실린더에서의 흡기 행정에 따라 초기 흡기 밸브 개방 타이밍(IO0)에서 각각의 실린더에 대한 흡기 밸브(32)를 개방하고 초기 흡기 밸브 폐쇄 타이밍(IC0)에서 각각의 실린더에 대한 흡기 밸브(32)를 폐쇄한다. 초기 흡기 밸브 개방 타이밍(IO0)과 초기 흡기 밸브 폐쇄 타이밍(IC0)은 최대 공기량이 각각의 실린더 내로 흡기되도록 미리 설정된다. (1)과 (2)에 설명된 과정은 단계 210 후의 타이밍과 동등한 타이밍에서 실행된다.
(3) 실린더들이 구별되고 절대 크랭크 각도(θ)가 설정되고 연료 특성 결정 실린더가 선택된 후, CPU(71)는 흡기 밸브 구동 장치(33)를 이용하여 실린더에서의 흡기 행정에 따라 제1 흡기 밸브 개방 타이밍(IO1)에서 각각의 실린더에 대한 흡기 밸브(32)를 개방하고 제1 흡기 밸브 폐쇄 타이밍(IC1)에서 각각의 실린더에 대한 흡기 밸브(32)를 폐쇄한다. 제1 흡기 밸브 개방 타이밍(IO1)과 제1 흡기 밸브 폐쇄 타이밍(IC1)은 각각의 실린더 내로 흡기되는 공기량이 제1 미리 결정된 공기량과 같도록 미리 설정된다. (3)에 설명된 과정은 도2의 단계 230 후의 타이밍과 동등한 타이밍에서 실행된다. 스로틀 밸브(43)는 완전 개방 상태로 유지된다. 결국, 연료 특성 결정 실린더 내의 흡기 공기량은 신속하게 "제1 미리 결정된 공기량"과 같아진다.
(4) 연료 특성이 결정된 후(즉, 연료 특성 결정 플래그(XH)가 "1"로 설정된 후), CPU(71)는 흡기 밸브 구동 장치(33)를 이용하여 실린더에서의 흡기 행정에 따라 제2 흡기 밸브 개방 타이밍(IO2)에서 각각의 실린더에 대한 흡기 밸브(32)를 개방하고 제2 흡기 밸브 폐쇄 타이밍(IC2)에서 각각의 실린더에 대한 흡기 밸브(32)를 폐쇄한다. 제2 흡기 밸브 개방 타이밍(IO2)과 제2 흡기 밸브 폐쇄 타이밍(IC2)은 각각의 실린더 내로 흡기되는 공기량이 최대가 되도록 미리 설정된다. (4)에 설명된 과정은 도2의 단계 260 후의 타이밍과 동등한 타이밍에서 실행된다. 이 단계에서, 스로틀 밸브(43)의 개도는 도2의 단계 260에서와 같이 정상 개도 h(THW)로 변경된다.
따라서, 변경예의 제1 제어 장치는 흡기 밸브(32)의 개방 타이밍과 폐쇄 타이밍 중 적어도 하나를 변경함으로써 실린더로 흡기되는 공기량을 변경한다. 따라서, 실린더들이 구별된 후 모든 실린더 내의 피스톤들 중에서 피스톤이 처음으로 흡기 행정에 들어가는 실린더(또는, 실린더들이 구별된 후 비교적 짧은 시간 내에 피스톤이 흡기 행정에 들어가는 실린더)로 제1 미리 결정된 양의 공기가 흡기된다. 결국, 변경예의 제1 제어 장치는 "실린더들이 구별된 후 모든 실린더 내의 피스톤들 중에서 피스톤이 처음으로 흡기 행정에 들어가는 실린더(또는, 실린더들이 구별된 후 비교적 짧은 시간 내에 피스톤이 흡기 행정에 들어가는 실린더)"를 "연료 특성 결정 실린더(특정 실린더)"로서 선택할 수 있다. 따라서, 연료 특성을 보다 신속하게 결정하고 자주적 작동을 위한 초기 연소가 발생되는 타이밍(엔진(10)이 자주적으로 작동하기 시작하는 타이밍)을 선행시키는 것이 가능하다. 즉, 연료 특성을 결정하고 엔진(10)의 시동 성능을 향상시키는 것이 가능하다. 흡기 밸브(32)의 개방 타이밍과 폐쇄 타이밍 중 하나는 실린더로 흡기되는 공기량이 변경될 수만 있다면 고정 타이밍일 수 있다.
[제2 실시예] 다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 내연 기관용 제어 장치(이하, "제2 제어 장치"라 지칭할 수 있다)를 설명한다. 제2 제어 장치의 스로틀 밸브(43)는 스로틀 밸브(43)가 가속기 페달(81)의 작업에 따라 작동하도록 와이어에 의해 가속기 페달(81)에 연결된다. 또한, 제2 제어 장치는 스로틀 밸브(43)를 우회하는 우회 경로와, 우회 경로에 마련되는 공지된 공전 속도 제어 밸브(이하, "ISC 밸브"라 한다)를 포함한다. 우회 경로는 흡기 경로의 일부를 구성한다. ISC 밸브는 제2 제어 장치의 CPU(71)로부터 전송되는 명령 신호에 따라 우회 경로의 개방 단면적(따라서, 흡기 경로의 총 단면적)을 변경한다. 즉, ISC 밸브는 ISC 밸브의 개도가 CPU(71)에 의해 설정된 목표 ISC 밸브 개도와 동일하도록 구동된다.
시동 명령 신호(STA 신호)가 생성되면, 상술한 제1 제어 장치는 스로틀 밸브(43)의 개도를 초기 개도(최대 개도, TA0)와 동일하게 함으로써 각각의 실린더로 흡기되는 공기량을 증가시킨다. 제2 제어 장치는, 시동 명령 신호(STA 신호)가 생성되면 제2 제어 장치가 각각의 실린더에 대해 소량의 연료를 분사하고, 연료를 포함하는 공연 혼합물은 연료를 포함하는 공연 혼합물이 압축되고 있는 실린더에서 "과선행 점화 타이밍"에 점화되어 연소된다는 점에서 제1 제어 장치와 다르다. 과선행 점화 타이밍은 최대 토크가 엔진에 의해 생성되는 최적 토크를 위한 최소 점화 시기(Minimum Spark Advance for Best Torque, MBT)에 대해 선행하는 점화 타이밍이다. 이런 연소를 "작은 연소"라고도 지칭할 수 있다.
따라서, 시동 명령 신호(STA 신호)가 생성된 후 각각의 실린더 내로 소량의 공기가 흡기되는 경우, 실린더들 중 하나에서는 작은 연소로 인해 연소 가스가 생성된다. 따라서, 다른 실린더의 압력에 비해, 작은 연소가 발생하는 실린더의 압력은 압축 상사점을 향한 압축 작업으로 인해 과도하게 높아진다. 또한, 제2 제어 장치는 "과선행 점화 타이밍"에 작은 연소를 일으킨다. 따라서, 작은 연소가 발생하더라도, 엔진(10)에 의해 생성된 토크의 변동량은 작은 값으로 유지된다.
이하, 제2 제어 장치의 실제 작업을 설명한다. 점화 키 스위치(82)의 위치가 오프 위치에서 온 위치 또는 시동 위치로 변경되면, 제2 제어 장치의 CPU(71)는 도11의 흐름도에 도시된 과정을 순서대로 실행한다. 도11에서, 도2에 도시된 단계와 동일 또는 대응 단계들은 동일한 단계 번호로 지시되며, 상세한 설명은 생략한다.
CPU(71)는 도11의 루틴을 단계 1100로부터 시작해서 단계 205로 진행한다. 단계 205에서, CPU(71)는 시동 명령 신호(STA 신호)가 생성되었는지 여부를 모니터링한다. 운전자가 점화 키 스위치(82)의 위치를 시동 위치로 변경하고, 이에 따라 STA 신호가 생성되면, 스타터(83)는 엔진(10)을 크랭킹시키기 시작한다. 스타터(83)는 점화 키 스위치(82)의 위치가 시동 위치에서 온 위치로 복귀되고 이에 따라 STA 신호가 사라질 때까지 계속해서 엔진(10)을 크랭킹시킨다.
시동 명령 신호(STA 신호)가 생성되면, CPU(71)는 단계 205에서 긍정 결정을 하고 단계 1105로 진행한다. 단계 1105에서, CPU(71)는 ISC 밸브의 개도(ISC 밸브 개도)가 초기 개도(ISC0)와 동일하도록 목표 ISC 밸브 개도를 초기 개도(ISC0)로 설정한다. 도12에 도시된 바와 같이, 초기 개도 ISC0는 ISC 밸브가 완전 폐쇄될 때의 개도("0")보다 약간 크다. 시동 작업이 수행될 때, 가속기 페달(81)은 작동되지 않는다. 따라서, 스로틀 밸브는 완전 폐쇄 즉, 스로틀 밸브 개도는 "0"이다. 결국, 크랭킹에 의해 실린더로 흡기되는 공기량은 작다. 초기 개도(ISC0)는 제1 미리 결정된 공기량의 공기가 각각의 실린더로 흡기되도록 미리 설정된다. 도12는 크랭킹이 시작된 후 모든 실린더의 피스톤들 중에서 처음으로 실린더 #1의 피스톤이 압축 하사점에서 이동하여 압축 상사점에 도달할 때의 매개변수를 도시하는 타임 챠트이다.
다음으로, CPU(71)는 단계 1110로 진행한다. 단계 1110에서, CPU(71)는 실린더에 마련되는 분사기(39)들이 동시에 아주 소량[연료 분사량(TAUsmall)]의 연료를 분사하게 한다. 다음으로, CPU(71)는 단계 1115로 진행한다. 단계 1115에서, CPU(71)는 점화 타이밍을 과선행 점화 타이밍으로 설정한다. 과선행 점화 타이밍은 최적 토크를 위한 최소 점화 시기(MBT) 타이밍에 대해 선행하는 점화 타이밍이다. 본 실시예에서, 과선행 점화 타이밍은 정상 MBT 타이밍에 대해 상당히 선행하는 "압축 상사점 이전의 45도 CA"로 설정된다.
보다 구체적으로, CPU(71)는 실린더들 중 하나의 압력이 미리 결정된 낮은값(Pclo)를 초과하는지 여부를 모니터링한다. 실린더들 중 하나의 압력이 미리 결정된 낮은값(Pclo)를 초과한 직후, CPU(71)는 실린더들의 점화 플러그(37)들이 동시에 스파크를 일으키도록 한다(또는, CPU(71)는 미리 결정된 낮은값(Pclo)를 초과하는 압력을 검출한 실린더 압력 센서(65)가 마련된 실린더의 점화 플러그(37)만이 스파크를 일으키도록 한다). "미리 결정된 낮은 값(Pclo)"는, 스로틀 밸브(43)가 완전 폐쇄되어 ISC 밸브의 개도가 초기 개도(ISC0)로 설정될 때, 피스톤이 압축 상사점 이전에 45도 CA에서 압축 행정에 있는 실린더의 압력에 의해 달성될 수 있는 최소값(또는, 최소값에 미리 결정된 작은 값을 더하여 얻어지는 값)으로 설정된다.
연료 분사와 과선행 점화 타이밍 간에 충분한 시간이 있는 엔진에서, CPU(71)는 실린더들 중 하나의 압력이 미리 결정된 낮은값(Pclo)를 초과하는지 여부를 모니터링할 수 있고, 실린더들 중 하나의 압력이 미리 결정된 낮은값(Pclo)를 초과한 직후, CPU(71)는 미리 결정된 낮은값(Pclo)를 초과하는 압력을 검출한 실린더 압력 센서(65)가 마련된 실린더의 분사기(39)만이 아주 소량[연료 분사량(TAUsmall)]의 연료를 분사하도록 한 다음 실린더의 점화 플러그(37)만이 스파크를 일으키도록 할 수 있다.
이 경우, 피스톤이 압축 행정에 있는 실린더에서는 작은 연소가 발생한다. 따라서, 실린더에는 연소 가스가 생성되고, 이에 따라 실린더의 압력은 다른 실린더의 압력에 비해 상당히 높아 진다. 또한, 연소 가스는 실린더에서 압축 행정이 진행되는 동안 크게 압축된다. 따라서, 실린더의 압력은 도12의 시점(t3)에 의해 도시된 바와 같이 실린더에서의 압축 상사점에서 큰 값인 최대값에 도달한다(즉, 실린더의 압력 파형은 청점형 파형이다).
다음으로, CPU(71)는 단계 215에서 실린더들을 구별한다. 제2 제어 장치는 단계 215가 실행되기 전에 점화를 수행하기 위해 실린더들을 실질적으로 구별하며, 실린더들의 구별은 단계 215에서 확인된다.
다음으로, CPU(71)는 단계 220으로 진행한다. 단계 220에서는 CPU(71)는 피스톤이 압축 행정에 있는 실린더(즉, 작은 연소가 발생한 실린더)에서 압력(Pc)가 최대값(Pcmax)에 도달한 시점을 검출함으로써 절대 크랭크 각도(θ)를 설정한다. 다음으로 CPU(71)는 단계 225로 진행한다. 단계 225에서, CPU(71)는 연료 특성 결정 실린더를 선택한다. 도12에 도시된 예에서, CPU(71)는 실린더 #2를 연료 특성 결정 실린더로서 선택한다.
또한, CPU(71)는 단계 235에서 연료 특성 결정 실린더 내의 흡기 공기량(Mcm)을 산출한다. 단계 240에서, CPU(71)는 연료 특성 결정 실린더로 공급되는 연료량[제1 미리 결정된 연료량(TAUm)]을 설정한다. 절대 크랭크 각도(θ)가 미리 결정된 크랭크 각도[연료 분사 크랭크 각도(θinj)]와 동일하면, CPU(71)는 연료 특성 결정 실린더에 마련되는 분사기(39)가 제1 미리 결정된 연료량(TAUm)의 연료를 분사하게 한다. 다음으로, CPU(71)는 단계 245로 진행한다. 단계 245에서, CPU(71)는 연료 특성 결정 실린더를 위한 점화 타이밍(SAm)을 설정하고, 연료 특성 결정 실린더 내의 크랭크 각도가 점화 타이밍(SAm)과 동일할 때, 점화 플러그(37)가 스파크를 생성하도록 한다.
결국, 연료 특성을 결정하기 위한 연소가 연료 특성 결정 실린더(도12에 도시된 예에서 실린더 #2)에서 발생한다. 이런 연소에 사용되는 공연 혼합물은 위에서 설명한 "제1 미리 결정된 연료량(TAUm)의 연료와 제1 미리 결정된 공기량(Mcm)의 공기를 포함하는 공연 혼합물(연료 특성 결정 혼합물)"이다. 이 시점까지, 스로틀 밸브(43)는 완전 폐쇄 상태로 유지되며 ISC 밸브의 개도는 초기 개도(ISC0)로 유지된다.
그 후, 단계 250에서, CPU(71)는 연료 특성 결정 실린더 내에서 연료 특성 결정 혼합물의 연소에 기초하여 연료의 단위 질량당 생성 열량(=Qsum/TAUm)을 결정한다. 단계 255에서, CPU(71)는 연료의 단위 질량당 생성 열량에 기초하여 연료 특성(P)[알콜 농도(P)]를 결정한다.
그 후, CPU(71)는 단계 1120으로 진행한다. 단계 1120에서, CPU(71)는 ISC 밸브의 개도가 정상 개도 ISC(THW)와 동일하도록 목표 ISC 밸브 개도를 냉매 온도 센서(66)에 의해 검출된 냉매 온도(THW)에 대응하는 정상 개도 ISC(THW)로 설정한다(도12의 시점(t5) 참조). 본 실시예에서, 정상 개도 ISC(THW)는 냉매 온도(THW)가 감소함에 따라 증가하도록 설정된다.
그 후, 단계 265와 단계 270에서, CPU(71)는 정상 시동 제어를 실행한다. 결국, 도12에 도시된 예에서, 자주적 작동을 위한 초기 연소가 실린더 #3에서 발생하고, 이에 따라 엔진(10)이 시동된다.
상술한 바와 같이, 제2 제어 장치는 크랭크샤프트(24)가 단위 각도만큼 회전할 때마다 신호를 생성하는 크랭크 각도 센서(64)와, 각각의 실린더로 공급되는 연료를 분사하는 연료 분사 장치[분사기(39)]와, 각각의 실린더에 대해 마련되고 점화 신호에 응답하여 스파크를 생성하는 점화 장치[점화 플러그(37) 및 점화기(38)]를 포함한다.
이에 따라, 시동 명령 신호(STA 신호)가 검출되면, 제2 제어 장치는 연료 분사 장치가 각각의 실린더에 대해 연료를 한번씩 분사하도록 하고(도11의 단계 1110 참조), 연료를 포함하는 공연 혼합물이 최대 토크가 엔진에 의해 생성되는 MBT 타이밍에 대해 선행하는 과선행 점화 타이밍에서 점화되어 연소되도록 점화 장치로 점화 신호를 전송한다(도11의 단계 1115 참조).
또한, 제2 제어 장치는 "기준 신호 식별 장치"를 포함한다(도11의 단계 220과 도6의 루틴 참조). 기준 신호 식별 장치는 복수의 실린더 압력 센서(65)에 의해 검출된 복수의 압력(Pc)를 모니터링하고, 이에 따라 실린더 압력 센서(65)들 중 하나에 의해 검출된 압력이 최대값(Pcmax)에 도달하는 시점을 검출한다. 기준 신호 식별 장치는 최대값(Pcmax)이 검출되는 시점에 크랭크 각도 센서(64)에 의해 생성되는 신호를 "압력이 최대값(Pcmax)에 도달한 실린더"의 압축 상사점에서 "크랭크 각도 센서(64)에 의해 생성되는 크랭크 각도 기준 신호"로서 식별한다.
또한, 제2 제어 장치는 연료 분사 제어 장치를 포함한다(도11의 단계 240 참조). 연료 분사 제어 장치는 결정된 크랭크 각도 기준 신호와 크랭크 각도 센서(64)에서의 신호에 기초하여 "엔진의 절대 크랭크 각도(θ)"를 설정한다. 결정된 절대 크랭크 각도(θ)가 "연료 특성 결정 실린더(특정 실린더)에 대해 제1 미리 결정된 연료량(TAUm)의 연료를 분사하기 위한 미리 결정된 연료 분사 크랭크 각도(θinj)"와 동일하면, 분사 제어 장치는 연료 특성 결정 실린더의 분사기(39)가 "제1 미리 결정된 연료량(TAUm)"의 연료를 분사하도록 한다.
따라서, 크랭킹이 시작된 후, 우선 공연 혼합물은 실린더들 중 하나에서 과선행 점화 타이밍에서 연소되고, 다음으로 연소로 인해 생성된 대량의 연소 가스가 피스톤이 압축 행정에 있는 실린더에서 압축된다. 따라서, 실린더의 압력은 실린더의 압축 상사점에서 큰 값인 최대값에 도달한다. 그러나 연소는 과선행 점화 타이밍에서의 점화로 인한 작은 연소이며, 엔진(10)에 의해 생성된 토크는 아주 낮다. 따라서, 엔진(10)의 토크 변동으로 인한 진동이 거의 발생하지 않는다.
또한, 복수의 실린더 압력 센서에 의해 검출되는 실린더 압력들이 모니터링되고, 실린더 압력 센서들 중 하나에 의해 검출된 압력이 최대값(Pcmax)에 도달하는 시점이 검출된다. 최대값(Pcmax)이 검출되는 시점에 크랭크 각도 센서에 의해 생성되는 신호는 크랭크 각도 기준 신호로서 식별된다. 검출된 최대값(Pcmax)는 연소 가스로 인해 큰 값이기 때문에, 피스톤이 압축 행정에 있는 실린더에서 압축 상사점을 정확히 검출하는 것이 가능하다. 즉, 시동 명령 신호가 생성된 직후 크랭크 각도 기준 신호를 정확히 식별하는 것이 가능하다.
그 후, 절대 크랭크 각도(θ)는 결정된 크랭크 각도 기준 신호와 크랭크 각도 센서(64)에서의 신호에 기초하여 설정된다. 설정된 절대 크랭크 각도가 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 분사하기 위한 미리 결정된 연료 분사 크랭크 각도와 동일하면, 제1 미리 결정된 연료량의 연료가 분사된다. 따라서, 연료 특성 결정 실린더로 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 적절히 공급하는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 상술한 실시예들 각각에 따른 내연 기관용 제어 장치는 엔진(10) 시동시 연료 특성을 정확하고 신속하게 결정한다. 본 발명은 상술한 각각의 실시예로 제한되지 않는다. 다양한 변경예가 본 발명의 범위 내에서 이용될 수 있다. 예컨대, 각각의 상기 실시예에서, 분사기(39)는 직접 연소실(25) 내로 연료를 분사하는 직접 분사형 분사기이다. 그러나, 직접 분사형 분사기 대신 또는 직접 분사형 분사기와 더불어, 분사기(39)는 흡기구(31)로 연료를 분사하는 흡기구 분사형 분사기일 수 있다.
또한, 각각의 실시예에서, 실린더들은 압축 상사점이 검출되기 전에 실린더 압력의 최대값(Pcmax)을 검출함으로써 구별된다. 그러나, 실린더들은 압축 상사점이 검출될 때 실린더 압력의 최대값(Pcmax)을 검출함으로써 구별될 수 있으며(즉, 각 실린더 내의 피스톤이 위치되는 행정이 결정될 수 있으며), 연료 특성 결정 실린더는 실린더의 구별에 기초하여 선택될 수 있다. 또한, 크랭크 각도 센서(64)는 크랭크샤프트(24)가 단위 회전 각도(예로써, 1도 CA) 만큼 회전될 때마다 펄스 신호를 출력하고 크랭크샤프트(24)가 단위 회전 각도(예로써, 90도, 180도 및 360도 CA)보다 큰 미리 결정된 회전각만큼 회전될 때마다 펄스 신호를 출력하지 않도록 구성될 수 있다.
10: 내연 기관(엔진) 20: 실린더 블록부
21: 실린더 22: 피스톤
23: 커넥팅 로드 24: 크랭크샤프트
25: 연소실 31: 흡기구
32: 흡기 밸브 33: 흡기 밸브 구동장치
34: 배기구 35: 배기 밸브
37: 점화 플러그 38: 점화기
39: 분사기(연료 분사 장치) 41: 흡기관
43: 스로틀 밸브 43a: 스로틀 밸브 액츄에이터
65: 실린더 압력 센서 71: CPU
72: ROM 73: RAM
74: 백업 RAM 75: 인터페이스
82: 점화 키 스위치 83: 스타터

Claims (14)

  1. 각각 다기통 내연 기관의 제1 실린더와 제2 실린더에 마련되어 상기 제1 실린더와 상기 제2 실린더의 압력을 검출하는 제1 실린더 압력 센서(65) 및 제2 실린더 압력 센서와,
    상기 내연 기관을 시동시키는 시동 명령 신호에 응답하여 상기 내연 기관을 크랭킹시키는 크랭킹 장치(83)와,
    상기 내연 기관을 자주적으로 작동시키지 않는 토크가 생성되도록 제1 미리 결정된 연료량(TAUm)의 연료와 제1 미리 결정된 공기량(Mcm)의 공기를 포함하는 공연 혼합물을 형성하고, 상기 내연 기관이 크랭킹될 때 상기 내연 기관을 자주적으로 작동시키는 토크를 생성하는 연소가 상기 제2 실린더에서 발생하기 전에 상기 제1 실린더 내의 상기 공연 혼합물을 연소시키는 혼합물 제어 장치(71)와,
    상기 제1 실린더의 검출 압력에 기초하여 상기 공연 혼합물이 상기 제 1 실린더에서 연소될 때 상기 공연 혼합물에 포함된 상기 연료의 단위 질량당 생성 열량을 결정하고 이렇게 결정된 생성 열량에 기초하여 상기 연료의 특성을 결정하는 결정 장치(71)를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 실린더로 흡기되는 공기량과 상기 제2 실린더로 흡기되는 공기량을 조절하는 하나 이상의 유속 제어 밸브(43, 33)와,
    상기 제1 실린더로 공급되는 연료를 분사하는 제1 연료 분사 장치(39)와, 상기 제2 실린더로 공급되는 연료를 분사하는 제2 연료 분사 장치를 더 포함하며,
    상기 시동 명령 신호가 검출되면, 상기 혼합물 제어 장치(71)는 연료의 분사를 방지하고, 상기 제1 실린더 및 상기 제2 실린더 각각으로 흡기되는 공기량이 상기 제1 미리 결정된 공기량보다 크도록 상기 하나 이상의 유속 제어 밸브를 제어하며,
    상기 혼합물 제어 장치(71)는 제1 실린더 선택 장치를 구비하고,
    상기 제2 실린더의 검출 압력이 미리 결정된 시간 이상 동안 증가하거나 상기 제2 실린더의 검출 압력이 미리 결정된 값 이상의 값으로 증가할 때, 상기 제1 실린더 선택 장치는 상기 제2 실린더 내의 피스톤이 압축 행정에 있다고 결정하고, 상기 제2 실린더 내의 피스톤이 압축 상사점에 도달한 시점 이후에 피스톤이 흡기 행정에 들어가는 실린더를 상기 제1 실린더로서 선택하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 실린더로 흡기되는 공기량과 상기 제2 실린더로 흡기되는 공기량을 조절하는 하나 이상의 유속 제어 밸브(44, 33)와,
    상기 내연 기관의 크랭크샤프트가 단위 각도만큼 회전할 때마다 신호를 생성하는 크랭크 각도 센서(64)와,
    상기 제1 실린더로 공급되는 연료를 분사하는 제1 연료 분사 장치(39)와, 상기 제2 실린더로 공급되는 연료를 분사하는 제2 연료 분사 장치를 더 포함하며,
    상기 시동 명령 신호가 검출되면, 상기 혼합물 제어 장치(71)는 연료의 분사를 방지하고, 상기 제1 실린더 및 상기 제2 실린더 각각으로 흡기되는 공기량이 상기 제1 미리 결정된 공기량보다 크도록 상기 하나 이상의 유속 제어 밸브를 제어하며,
    상기 혼합물 제어 장치는 기준 신호 식별 장치 및 연료 분사 제어 장치를 구비하고,
    상기 기준 신호 식별 장치는 상기 제2 실린더의 검출 압력이 최대값에 도달하는 시점을 검출하고, 상기 최대값이 검출된 시점에서 상기 크랭크 각도 센서에 의해 생성되는 신호를 상기 제2 실린더에서의 압축 상사점에서 상기 크랭크 각도 센서에 의해 생성되는 크랭크 각도 기준 신호로서 선택하며,
    상기 연료 분사 제어 장치는 상기 크랭크 각도 센서로부터의 신호 및 상기 크랭크 각도 기준 신호에 기초하여 상기 내연 기관의 절대 크랭크 각도를 설정하고, 상기 절대 크랭크 각도가 상기 제1 실린더에 대해 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 분사하기 위한 미리 결정된 연료 분사 크랭크 각도와 동일할 때, 상기 제1 연료 분사 장치가 상기 제1 실린더에 대해 상기 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 분사하도록 상기 제1 연료 분사 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 혼합물 제어 장치(71)는 상기 크랭크 각도 기준 신호가 식별되는 때로부터 상기 제1 실린더 내의 흡기 행정이 종료될 때까지 기간 동안 상기 제1 실린더 내로 흡기되는 공기량이 상기 제1 미리 결정된 공기량(TAUm)과 동일하도록 상기 유속 제어 밸브를 제어하는 흡기 공기량 감소 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 혼합물 제어 장치(71)는 상기 제1 실린더 내로 흡기되는 공기량을 결정하고 결정된 상기 공기량에 기초하여 상기 제1 미리 결정된 연료량(Mcm)을 설정하는 제1 실린더 연료량 설정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 실린더에 마련되고 점화 신호에 응답하여 상기 제1 실린더의 연소실 내에 스파크를 생성하는 제1 점화 장치(37, 38)와,
    상기 제2 실린더에 마련되고 상기 점화 신호에 응답하여 상기 제2 실린더의 연소실 내에 스파크를 생성하는 제2 점화 장치를 더 포함하며,
    상기 혼합물 제어 장치는 상기 제1 미리 결정된 연료량의 연료와 상기 제1 미리 결정된 공기량의 공기를 포함하는 상기 제1 실린더 내의 상기 공연 혼합물이 상기 제1 실린더에서의 압축 상사점 이후 점화 타이밍에서 점화되어 연소되도록 상기 제1 점화 장치로 상기 점화 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 유속 제어 밸브는 상기 제1 실린더에 대한 흡기 밸브(32)이고, 상기 흡기 밸브의 개방 타이밍과 폐쇄 타이밍 중 하나 이상이 변경 가능한 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 내연 기관의 크랭크샤프트가 단위 각도만큼 회전할 때마다 신호를 생성하는 크랭크 각도 센서(64)와,
    상기 제1 실린더로 공급되는 연료를 분사하는 제1 연료 분사 장치(39) 및 상기 제2 실린더로 공급되는 연료를 분사하는 제2 연료 분사 장치와,
    상기 제1 실린더에 마련되고 점화 신호에 응답하여 상기 제1 실린더의 연소실 내에 스파크를 생성하는 제1 점화 장치(37, 38)와, 상기 제2 실린더에 마련되고 상기 점화 신호에 응답하여 상기 제2 실린더의 연소실 내에 스파크를 생성하는 제2 점화 장치를 더 포함하며,
    상기 시동 명령 신호가 검출되면, 상기 연료는 상기 제1 실린더와 상기 제2 실린더 각각에 대해 한번씩 분사되며,
    상기 혼합물 제어 장치(71)는 최대 토크가 상기 내연 기관에 의해 생성되는 최적 토크를 위한 최소 점화 시기에 대해 선행하는 과선행 점화 타이밍에서 연료를 포함하는 상기 공연 혼합물이 점화되어 연소되도록 상기 제1 점화 장치 및 상기 제2 점화 장치 각각으로 상기 점화 신호를 전송하며,
    상기 혼합물 제어 장치는 기준 신호 식별 장치와 연료 분사 제어 장치를 구비하며,
    상기 기준 신호 식별 장치는 상기 제2 실린더의 검출 압력이 최대값에 도달하는 시점을 검출하고, 상기 최대값이 검출된 시점에서 상기 크랭크 각도 센서에 의해 생성되는 신호를 상기 제2 실린더에서의 압축 상사점에서 상기 크랭크 각도 센서에 의해 생성되는 크랭크 각도 기준 신호로서 식별하며,
    상기 연료 분사 제어 장치는 상기 크랭크 각도 센서로부터의 신호 및 상기 크랭크 각도 기준 신호에 기초하여 상기 내연 기관의 절대 크랭크 각도를 설정하고, 상기 절대 크랭크 각도가 상기 제1 실린더에 대해 상기 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 분사하기 위한 미리 결정된 연료 분사 크랭크 각도와 동일할 때, 상기 제1 연료 분사 장치가 상기 제1 실린더에 대해 상기 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 분사하도록 상기 제1 연료 분사 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    스로틀 밸브를 우회하는 경로에 마련되는 공전 속도 제어 밸브를 더 포함하며,
    상기 시동 명령 신호가 검출되면, 상기 혼합물 제어 장치(71)는 상기 제1 실린더 및 상기 제2 실린더 각각으로 흡기되는 공기량이 상기 제1 미리 결정된 공기량과 동일하도록 상기 공전 속도 제어 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    결정된 상기 연료 특성에 따라 엔진을 자주적으로 작동시키는 데 필요한 시동시 연료 분사량을 설정하며, 상기 제1 연료 분사 장치가 상기 제1 실린더에 대해 상기 설정된 시동시 연료 분사량의 연료를 분사하고 상기 제2 연료 분사 장치가 상기 제2 실린더에 대해 상기 설정된 시동시 연료 분사량의 연료를 분사하도록 상기 제1 연료 분사 장치(39) 및 상기 제2 연료 분사 장치를 제어하는 시동시 연료 분사 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 장치.
  11. 제1 실린더 및 제2 실린더를 구비하는 내연 기관용 제어 방법에 있어서,
    상기 내연 기관을 시동시키는 시동 명령 신호에 응답하여 상기 내연 기관을 크랭킹시키는 단계(S205)와,
    상기 내연 기관이 크랭킹되기 시작한 후 상기 내연 기관을 자주적으로 작동시키는 토크를 생성하는 연소가 상기 제2 실린더에서 발생되기 전에, 상기 제1 실린더에 상기 내연 기관을 자주적으로 작동시키지 않는 토크가 생성되도록 제1 미리 결정된 연료량의 연료와 제1 미리 결정된 공기량의 공기를 포함하는 공연 혼합물을 형성하고(S230, 235, 240) 연소시키는 단계(S245)와,
    상기 제1 실린더의 검출 압력에 기초하여 상기 공연 혼합물이 상기 제 1 실린더에서 연소될 때 상기 공연 혼합물에 포함된 상기 연료의 단위 질량당 생성 열량을 결정하는 단계와,
    결정된 상기 생성 열량에 기초하여 상기 연료의 특성을 결정하는 단계(S255)를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 시동 명령 신호가 검출되면, 상기 제1 실린더 및 상기 제2 실린더 각각에 대한 상기 연료의 분사를 방지하는 단계와,
    상기 제1 실린더 및 상기 제2 실린더 각각으로 상기 제1 미리 결정된 공기량보다 많은 양의 공기를 공급하는 단계와,
    상기 제2 실린더의 검출 압력이 미리 결정된 시간 이상 동안 증가하거나 미리 결정된 값 이상의 값으로 증가할 때, 상기 제2 실린더 내의 피스톤이 압축 행정에 있다고 결정하는 단계와,
    상기 제2 실린더 내의 피스톤이 압축 상사점에 도달한 시점 이후에 피스톤이 흡기 행정에 들어가는 실린더를 상기 제1 실린더로서 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 시동 명령 신호가 검출되면, 상기 제1 실린더 및 상기 제2 실린더 각각에 대한 상기 연료의 분사를 방지하는 단계와,
    상기 제1 실린더 및 상기 제2 실린더 각각으로 상기 제1 미리 결정된 공기량보다 많은 양의 공기를 공급하는 단계와,
    상기 제2 실린더의 검출 압력이 최대값에 도달하는 시점을 검출하는 단계와,
    상기 최대값이 검출된 시점에서 크랭크 각도 센서에 의해 생성되는 신호를 상기 제2 실린더에서의 압축 상사점에서 상기 크랭크 각도 센서에 의해 생성되는 크랭크 각도 기준 신호로서 식별하는 단계와,
    상기 크랭크 각도 센서로부터의 신호 및 상기 크랭크 각도 기준 신호에 기초하여 상기 내연 기관의 절대 크랭크 각도를 설정하는 단계와,
    상기 절대 크랭크 각도가 상기 제1 실린더에 대해 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 분사하기 위한 미리 결정된 연료 분사 크랭크 각도와 동일할 때, 상기 제1 실린더에 대해 상기 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 시동 명령 신호가 검출되면, 상기 제1 실린더 및 상기 제2 실린더 각각에 대해 한번씩 상기 연료를 분사하는 단계와,
    최대 토크가 상기 내연 기관에 의해 생성되는 최적 토크를 위한 최소 점화 시기에 대해 선행하는 과선행 점화 타이밍에서 상기 분사된 연료를 포함하는 상기 공연 혼합물을 점화하여 연소시키는 단계와,
    상기 제2 실린더의 검출 압력이 최대값에 도달하는 시점을 검출하는 단계와,
    상기 최대값이 검출된 시점에서 크랭크 각도 센서에 의해 생성되는 신호를 상기 제2 실린더에서의 압축 상사점에서 상기 크랭크 각도 센서에 의해 생성되는 크랭크 각도 기준 신호로서 식별하는 단계와,
    상기 크랭크 각도 센서로부터의 신호 및 상기 크랭크 각도 기준 신호에 기초하여 상기 내연 기관의 절대 크랭크 각도를 설정하는 단계와,
    상기 절대 크랭크 각도가 상기 제1 실린더에 대해 상기 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 분사하기 위한 미리 결정된 연료 분사 크랭크 각도와 동일할 때, 상기 제1 실린더에 대해 상기 제1 미리 결정된 연료량의 연료를 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 방법.
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