KR101716595B1

KR101716595B1 - 내연 기관의 제어 장치

Info

Publication number: KR101716595B1
Application number: KR1020157013249A
Authority: KR
Inventors: 도시야 나카지마; 고지 기타노; 이사무 고토우; 나오키 스즈키
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2017-03-14
Also published as: EP2924268A1; WO2014081009A1; CN104813010B; EP2924268B1; US20150300283A1; JP5867624B2; CN104813010A; BR112015012206B1; BR112015012206A2; KR20150069026A; EP2924268A4; JPWO2014081009A1; US9617942B2; RU2597252C1

Abstract

내연 기관의 제어 장치(100)는, 통 내 산소 농도를 취득하는 통 내 산소 농도 취득부와, 통 내 온도를 취득하는 통 내 온도 취득부와, 통 내 산소 농도 취득부에 의해 취득된 통 내 산소 농도에 의거하여, 메인 분사 시에 있어서의 목표 통 내 온도를 취득하는 목표 통 내 온도 취득부와, 목표 통 내 온도 취득부에 의해 취득된 메인 분사 시에 있어서의 목표 통 내 온도와, 통 내 온도 취득부에 의해 취득된 통 내 온도의 차에 의거하여, 메인 분사에 앞서 행하여지는 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 제어하는 통 내 산소 농도 제어를 실행하는 통 내 산소 농도 제어부를 구비한다.

Description

내연 기관의 제어 장치 {CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연 기관의 제어 장치에 관한 것이다.

종래, 내연 기관의 제어 장치로서, 메인 분사에 앞서 파일럿 분사를 행하는 내연 기관의 제어 장치가 알려져 있다. 이러한 제어 장치로서, 예를 들어 특허문헌 1에는, 파일럿 분사 시의 연료의 연소 개시가 메인 분사의 연료의 연소 개시보다 앞이 되도록, 연료의 세탄가에 의거하여 파일럿 분사를 제어하는 제어 장치가 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2004-308440호 공보

특허문헌 1에 관한 기술의 경우, 미리 제어 장치에 적용 가능한 세탄가를 설정해 두고, 이 당초 설정된 세탄가의 범위 내에서 파일럿 분사를 행하는 것이 필요해진다. 그로 인해, 당초 설정된 세탄가보다도 낮은 세탄가의 연료가 사용된 경우, 특허문헌 1의 기술에서는 적절하게 파일럿 분사를 제어하는 것이 곤란하다. 따라서, 특허문헌 1의 기술에서는, 저세탄가의 연료가 사용된 경우에 내연 기관의 연소 상태가 악화될 가능성이 있다.

본 발명은 저세탄가의 연료가 사용된 경우라도 내연 기관의 연소 상태가 악화되는 것을 억제할 수 있는 내연 기관의 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 내연 기관의 제어 장치는, 내연 기관의 기통 내의 산소 농도인 통 내 산소 농도를 취득하는 통 내 산소 농도 취득부와, 상기 기통 내의 온도인 통 내 온도를 취득하는 통 내 온도 취득부와, 상기 통 내 산소 농도 취득부에 의해 취득된 상기 통 내 산소 농도에 의거하여, 메인 분사 시에 있어서의 목표 통 내 온도를 취득하는 목표 통 내 온도 취득부와, 상기 목표 통 내 온도 취득부에 의해 취득된 상기 메인 분사 시에 있어서의 상기 목표 통 내 온도와, 상기 통 내 온도 취득부에 의해 취득된 상기 통 내 온도의 차에 의거하여, 상기 메인 분사에 앞서 행하여지는 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 제어하는 통 내 산소 농도 제어를 실행하는 통 내 산소 농도 제어부를 구비한다.

본 발명에 관한 내연 기관의 제어 장치에 의하면, 메인 분사 시에 있어서의 목표 통 내 온도와 통 내 온도의 차를 감소시킬 수 있다. 그에 의해, 내연 기관의 연료로서 저세탄가의 연료가 사용된 경우에도, 내연 기관의 연소 상태가 악화되는 것을 억제할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 목표 통 내 온도 취득부는, 상기 통 내 산소 농도 취득부에 의해 취득된 상기 통 내 산소 농도가 높을수록, 취득되는 상기 목표 통 내 온도를 낮게 해도 된다.

통 내 산소 농도가 높을수록, 기통 내에 있어서의 연소에 의한 발열량이 증가하므로, 통 내 온도도 상승한다. 그로 인해, 통 내 산소 농도가 높을수록, 목표 통 내 온도는 낮아도 된다. 따라서, 이 구성에 의하면, 통 내 산소 농도에 따른 적절한 목표 통 내 온도를 취득할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 목표 통 내 온도 취득부는, 상기 내연 기관에 사용되는 연료의 세탄가가 낮을수록, 취득되는 상기 목표 통 내 온도를 높게 해도 된다.

세탄가가 낮을수록 착화성이 낮아지므로 목표 통 내 온도는 높게 하는 것이 바람직하다. 따라서, 이 구성에 의하면, 세탄가에 따른 적절한 목표 통 내 온도를 취득할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 내연 기관은 흡기 통로에 배치된 스로틀과, EGR 통로에 배치된 EGR 밸브를 구비하고, 상기 통 내 산소 농도 제어부는, 상기 파일럿 분사 시의 상기 통 내 산소 농도를 증대시키는 경우에 있어서, 상기 EGR 밸브가 개방이 되고 또한 상기 스로틀의 교축량이 소정값보다 큰 경우에는, 상기 교축량을 감소시킨 후에 상기 EGR 밸브를 폐쇄로 제어해도 된다.

파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 증대시키는 경우에 있어서, EGR 밸브가 개방이 되고 또한 스로틀의 교축량이 소정값보다 큰 경우에, 가령 스로틀의 교축량을 감소시키지 않고 EGR 밸브를 폐쇄로 한 경우, 흡기 통로의 스로틀보다도 하류측이 부압이 되어, 그 결과, 실화가 발생할 가능성이 있다. 이 점에서, 이 구성에 의하면, EGR 밸브가 개방이 되고 또한 스로틀의 교축량이 소정값보다 큰 경우에는 교축량을 감소시킨 후에 EGR 밸브를 폐쇄로 제어하므로, 실화의 발생을 억제할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 통 내 산소 농도 제어부는, 상기 내연 기관에 사용되는 연료의 세탄가가 소정값 이하인 경우에 상기 통 내 산소 농도 제어를 실행해도 된다.

상기 구성은, 상기 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 있어서의 상기 통 내 산소 농도의 증가량에 따라서 상기 메인 분사 후의 추가 분사 시에 있어서의 연료 분사량인 추가 분사량을 제어하는 추가 분사량 제어부를 더 구비하고 있어도 된다. 이 구성에 의하면, 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 있어서 통 내 산소 농도가 증가된 경우라도, 이 통 내 산소 농도의 증가량에 따라서 추가 분사 시에 있어서의 추가 분사량을 제어할 수 있다. 그에 의해, 통 내 산소 농도의 증가에 수반하는 배기 온도 저하를 추가 분사에 의한 배기 온도 상승에 의해 보충할 수 있다. 그 결과, 내연 기관의 배기 정화 장치의 성능 저하를 억제할 수 있으므로, 배기 에미션의 악화를 억제할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 통 내 산소 농도 제어부는, 상기 통 내 온도 취득부에 의해 취득된 상기 통 내 온도가 상기 목표 통 내 온도 산출부에 의해 산출된 상기 메인 분사 시에 있어서의 상기 목표 통 내 온도보다도 작은 경우에는, 상기 통 내 온도가 상기 목표 통 내 온도 이상인 경우에 비교하여 상기 파일럿 분사 시의 상기 통 내 산소 농도를 증대시켜도 된다.

상기 구성에 있어서, 상기 통 내 산소 농도 제어부는, 상기 파일럿 분사 시의 상기 통 내 산소 농도를 증대시키는 데 있어서, 상기 기통에 유입되는 공기의 양을 증대시켜도 된다.

본 발명에 따르면, 저세탄가의 연료가 사용된 경우라도 내연 기관의 연소 상태가 악화되는 것을 억제할 수 있는 내연 기관의 제어 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 제1 실시예에 관한 내연 기관의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 2는 제1 실시예에 관한 제어 장치가 통 내 산소 농도 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3의 (a)는 세탄가과 연소 상태 지표와 메인 분사 시의 통 내 온도와의 관계를 도시하는 모식도이다. 도 3의 (b)는 통 내 산소 농도에 의거하여 목표 통 내 온도를 취득할 때에 사용되는 맵을 시각화한 도면이다. 도 3의 (c)는 A/F, 공기량(Ga) 또는 통 내의 산소량에 의거하여 목표 TDC 온도를 취득할 때에 사용되는 맵을 시각화한 도면이다.
도 4의 (a)는 제어 장치가 스로틀, 파일럿 분사량 및 파일럿 분사 시기를 제어하는 경우의 제어 장치 기능 블록도이다. 도 4의 (b) 및 도 4의 (c)는 목표 파일럿 발열량(△Qtrg)의 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 제1 실시예의 변형예 1에 관한 제어 장치가 통 내 산소 농도 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6의 (a)는 세탄가과 연소 상태 지표와 메인 분사 시의 통 내 온도와의 관계를 도시하는 모식도이다. 도 6의 (b)는 제1 실시예의 변형예 1에 관한 목표 통 내 온도의 취득 시에 사용되는 맵을 시각화한 도면이다.
도 7은 제1 실시예의 변형예 2에 관한 제어 장치가 통 내 산소 농도 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 제1 실시예의 변형예 3에 관한 제어 장치가 통 내 산소 농도 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 제2 실시예에 관한 제어 장치가 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 공기량을 제어할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 제2 실시예의 변형예 1에 관한 제어 장치가 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 공기량을 제어할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11의 (a)는 제3 실시예에 관한 제어 장치가 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 공기량을 제어할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다. 도 11의 (b)는 제3 실시예에 관한 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 있어서의 기통에 유입되는 공기량의 시간 변화를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 12의 (a)는 제3 실시예의 변형예 1에 관한 제어 장치가 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 공기량을 제어할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다. 도 12의 (b)는 공기량 증량값의 맵을 시각화한 도면이다.
도 13은 제4 실시예에 관한 제어 장치가 통 내 산소 농도 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14의 (a)는 통 내 산소 농도에 의거하여 목표 통 내 온도를 취득할 때에 사용되는 맵을 시각화한 도면이다. 도 14의 (b)는 에어플로 센서가 열화되었을 경우의 실화 유무를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 14의 (c)는 A/F 센서가 열화되었을 경우의 실화 유무를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 15는 제4 실시예의 변형예 1에 관한 제어 장치가 통 내 산소 농도 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 16은 제5 실시예에 관한 내연 기관의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 17은 제5 실시예에 관한 제어 장치가 통 내 산소 농도 제어 및 추가 분사량 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 18은 배기 온도와 기통 내에 유입되는 공기량의 관계를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 19는 제6 실시예에 관한 제어 장치가 통 내 산소 농도 제어 및 추가 분사량 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 20은 제7 실시예에 관한 제어 장치가 통 내 산소 농도 제어 및 추가 분사량 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 21은 제8 실시예에 관한 내연 기관의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 22는 제8 실시예에 관한 제어 장치가 통 내 산소 농도 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 23의 (a)는 제8 실시예에 관한 목표 통 내 온도의 산출 시에 사용되는 맵을 시각화한 도면이다. 도 23의 (b)는 목표 통 내 온도와 내연 기관의 연비의 관계를 도시하는 모식도이다.
도 24는 제9 실시예에 관한 제어 장치가 통 내 산소 농도 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 25는 제9 실시예에 관한 목표 통 내 온도의 산출 시에 사용되는 맵을 시각화한 도면이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명한다.

제1 실시예

본 발명의 제1 실시예에 관한 내연 기관의 제어 장치[이하, 제어 장치(100)라고 칭함]에 대해서 설명한다. 먼저, 제어 장치(100)가 적용되는 내연 기관 구성의 일례에 대해서 설명하고, 계속해서 제어 장치(100)의 상세에 대해서 설명한다. 도 1은, 제어 장치(100)가 적용되는 내연 기관(5)의 일례를 도시하는 모식도이다. 도 1에 도시한 내연 기관(5)은 차량에 탑재되어 있다. 본 실시예에서는 내연 기관(5)의 일례로서, 압축 착화식 내연 기관을 사용한다. 내연 기관(5)은, 기관 본체(10)와, 흡기 통로(20)와, 배기 통로(21)와, 스로틀(22)과, 연료 분사 밸브(30)와, 커먼레일(40)과, 펌프(41)와, EGR(Exhaust Gas Recirculation) 통로(50)와, EGR 밸브(51)와, 과급기(60)와, 인터쿨러(70)와, 각종 센서와, 제어 장치(100)를 구비하고 있다.

기관 본체(10)는 기통(11)이 형성된 실린더 블럭과, 실린더 블럭의 상부에 배치된 실린더 헤드와, 기통(11)에 배치된 피스톤을 갖고 있다. 본 실시예에 있어서, 기통(11)의 수는 복수(구체적으로는 4개)이다. 흡기 통로(20)는 하류측이 분기되어 각각의 기통(11)에 접속되어 있다. 흡기 통로(20) 중 상류측의 단부로부터는 새로운 공기(fresh air)가 유입된다. 배기 통로(21)는 상류측이 분기되어 각각의 기통(11)에 접속되어 있다. 스로틀(22)은 흡기 통로(20)에 배치되어 있다. 스로틀(22)은 제어 장치(100)로부터의 지시를 받아서 개폐함으로써, 기통(11)에 도입되는 공기량을 조정한다.

연료 분사 밸브(30), 커먼레일(40) 및 펌프(41)는, 배관에 의해 연통되어 있다. 연료 탱크(42)에 저류된 연료(본 실시예에서는 연료로서 경유를 사용함)는 펌프(41)에 의해 압송되어서 커먼레일(40)에 공급되고, 커먼레일(40)에 있어서 고압이 된 후에 연료 분사 밸브(30)에 공급된다. 본 실시예에 관한 연료 분사 밸브(30)는, 각각의 기통(11)에 연료를 직접 분사하도록 기관 본체(10)에 복수 배치되어 있다. 또한 연료 분사 밸브(30)의 배치 부위는 도 1의 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 연료 분사 밸브(30)는, 흡기 통로(20)에 연료를 분사하도록 배치되어 있어도 된다.

EGR 통로(50)는, 기통(11)으로부터 배출된 배기의 일부를 기통(11)에 재순환시키는 통로이다. 이 이후, 기통(11)에 도입되는 배기를 EGR 가스라고 칭한다. 본 실시예에 관한 EGR 통로(50)는, 흡기 통로(20)의 통로 도중과 배기 통로(21)의 통로 도중을 접속하고 있다. EGR 밸브(51)는, EGR 통로(50)에 배치되어 있다. EGR 밸브(51)는, 제어 장치(100)로부터의 지시를 받아서 개폐함으로써 EGR 가스의 양을 조정하고 있다.

과급기(60)는 내연 기관(5)에 흡입되는 공기를 압축하는 장치이다. 본 실시예에 관한 과급기(60)는, 배기 통로(21)에 배치된 터빈(61)과, 흡기 통로(20)에 배치된 압축기(62)를 구비하고 있다. 터빈(61) 및 압축기(62)는, 연결 부재에 의해 연결되어 있다. 터빈(61)이 배기 통로(21)를 통과하는 배기로부터의 힘을 받아서 회전한 경우, 터빈(61)에 연결된 압축기(62)도 회전한다. 압축기(62)가 회전함으로써, 흡기 통로(20)의 공기는 압축된다. 그에 의해, 기통(11)에 유입되는 공기는 과급된다. 인터쿨러(70)는 흡기 통로(20)의 압축기(62)보다도 하류측 또한 스로틀(22)보다도 상류측에 배치되어 있다. 인터쿨러(70)에는 냉매가 도입된다. 인터쿨러(70)는 인터쿨러(70)에 도입된 냉매에 의해 흡기 통로(20)의 공기를 냉각하고 있다. 또한, 인터쿨러(70)에 도입되는 냉매의 유량은, 제어 장치(100)가 제어하고 있다.

도 1에는, 각종 센서의 일례로서, 에어플로 센서(80), 온도 센서(81), A/F 센서(82) 및 통 내압 센서(83)가 도시되어 있다. 에어플로 센서(80)는 흡기 통로(20)의 압축기(62)보다도 상류측에 배치되어 있다. 에어플로 센서(80)는 흡기 통로(20)의 공기량(g/s)을 검출하고, 검출 결과를 제어 장치(100)에 전달한다. 제어 장치(100)는 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 기통(11) 내에 유입되는 공기량을 취득한다. 온도 센서(81)는 흡기 통로(20)의 스로틀(22)보다도 하류측의 부위에 배치되어 있다. 온도 센서(81)는 흡기 통로(20)의 공기 온도를 검출하고, 검출 결과를 제어 장치(100)에 전달한다. A/F 센서(82)는 배기 통로(21)의 터빈(61)보다도 하류측 부위에 배치되어 있다. A/F 센서(82)는 배기 통로(21)의 배기 A/F(공연비)를 검출하고, 검출 결과를 제어 장치(100)에 전달한다. 통 내압 센서(83)는, 기관 본체(10)에 배치되어 있다. 통 내압 센서(83)는 기통(11) 내의 압력인 통 내압을 검출하고, 검출 결과를 제어 장치(100)에 전달한다. 또한 내연 기관(5)은, 이들 센서 이외에도, 크랭크 포지션 센서 등, 여러 가지 센서를 구비하고 있다.

제어 장치(100)는 내연 기관(5)을 제어하는 장치이다. 본 실시예에서는, 제어 장치(100)의 일례로서, CPU(Central Processing Unit)(101), ROM(Read Only Memory)(102) 및 RAM(Random Access Memory)(103)을 구비하는 전자 제어 장치(Electronic Control Unit)를 사용한다. CPU(101)는 제어 처리나 연산 처리 등을 실행하는 장치이며, ROM(102) 및 RAM(103)은 CPU(101)의 동작에 필요한 정보를 기억하는 기억부로서의 기능을 갖는 장치이다. 또한 후술하는 각 흐름도의 각 스텝은, CPU(101)가 실행한다.

제어 장치(100)는 메인 분사가 실행되도록 연료 분사 밸브(30)를 제어한다. 또한 제어 장치(100)는, 메인 분사보다도 앞선 시기에 연료를 분사하는 파일럿 분사가 실행되도록 연료 분사 밸브(30)를 제어한다. 즉 파일럿 분사는, 메인 분사에 앞서 행하여지는 연료 분사이다. 파일럿 분사가 실행됨으로써, 메인 분사 시의 급격한 연소압이나 연소 온도의 상승을 억제할 수 있다. 또한 제어 장치(100)는, 기통(11) 내의 산소 농도인 통 내 산소 농도를 취득하고, 기통(11) 내의 온도인 통 내 온도를 취득하고, 통 내 산소 농도에 의거하여 메인 분사 시에 있어서의 목표가 되는 통 내 온도인 목표 통 내 온도를 취득하고, 목표 통 내 온도와 통 내 온도의 차에 의거하여 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 제어하는 통 내 산소 농도 제어를 실행한다. 이 통 내 산소 농도 제어의 상세에 대해서 흐름도를 사용해서 설명하면 다음과 같아진다.

도 2는 제어 장치(100)가 통 내 산소 농도 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다. 제어 장치(100)는 파일럿 분사를 실행할 때(보다 구체적으로는 파일럿 분사의 실행 직전)에 도 2의 흐름도를 실행한다. 제어 장치(100)는, 도 2의 흐름도를 소정 주기로 반복하여 실행한다. 먼저 제어 장치(100)는, 내연 기관(5)의 연료의 세탄가(CN)을 취득한다(스텝 S10). 여기서, 연료의 비중과 세탄가는 반비례하는 경향이 있으므로, 연료의 비중에 의거하여 세탄가를 취득할 수 있다. 따라서 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는 스텝 S10에 있어서, 연료의 비중에 의거하여 세탄가를 취득한다. 이 경우, 내연 기관(5)은 연료 탱크(42)에 연료의 비중을 검출하는 비중 센서(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 또한 기억부에는, 연료의 비중과 세탄가를 관련지은 맵이 기억되어 있다. 스텝 S10에 있어서 제어 장치(100)는, 비중 센서가 검출한 연료의 비중에 대응하는 세탄가를 맵으로부터 취득함으로써, 세탄가를 취득하고 있다. 또한 제어 장치(100)에 의한 세탄가의 구체적인 취득 방법은, 이에 한정되는 것은 아니며, 공지된 방법을 사용할 수 있다.

계속해서 제어 장치(100)는, 스텝 S10에서 취득된 세탄가가 소정값 이하인지의 여부를 판정한다(스텝 S20). 본 실시예에서는, 소정값으로서, 세탄가가 이 소정값 이하인 경우에 있어서 가령 본 실시예에 관한 통 내 산소 농도 제어가 실행되지 않는 경우에 내연 기관(5)에 실화가 발생하는 값을 사용한다. 본 실시예에서는, 이 소정값의 일례로서, 48을 사용한다. 또한 소정값의 구체적인 값은 이에 한정되는 것은 아니다. 소정값은 기억부가 기억해 둔다. 제어 장치(100)는 스텝 S20에 있어서, 스텝 S10에서 취득된 세탄가가 기억부에 기억되어 있는 소정값 이하인지 여부를 판정하고 있다.

스텝 S20에 있어서 부정 판정된 경우("아니오"), 제어 장치(100)는 흐름도의 실행을 종료한다. 또한, 이 경우, 제어 장치(100)는 스로틀(22)의 개방도를 소정 개방도로 제어한다(이하, 이 소정 개방도를, 통상값이라 칭하는 경우가 있음). 스텝 S20에서 긍정 판정된 경우("예"), 제어 장치(100)는 내연 기관(5)의 조건을 취득한다(스텝 S30). 내연 기관(5)의 조건이란, 후술하는 스텝 S40의 통 내 산소 농도의 산출에 필요한 내연 기관(5)의 조건을 의미하고 있다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는 스텝 S30에 있어서, 내연 기관(5)의 조건으로서, 기통(11) 내에 유입되는 공기량 및 연료 분사 시기에 있어서의 연소실의 용적을 취득한다. 또한 제어 장치(100)는, 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 기통(11) 내에 유입되는 공기량을 취득한다. 제어 장치(100)는, 연료 분사 시기의 연소실(피스톤과 실린더 블럭과 실린더 헤드에 의해 둘러싸인 공간)의 용적을, 연료 분사 시기에 있어서의 피스톤의 위치에 의거하여 취득한다. 제어 장치(100)는 피스톤의 위치를 크랭크 포지션 센서가 검출한 크랭크각에 의거하여 취득한다.

계속해서 제어 장치(100)는, 기통(11) 내의 산소 농도인 통 내 산소 농도를 취득한다(스텝 S40). 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 통 내 산소 농도로서, 기통(11) 내의 산소의 ㏖ 농도(㏖/cc)를 취득한다. 구체적으로는 제어 장치(100)는, 기통(11) 내의 산소의 ㏖ 농도를, 기통(11) 내에 유입되는 공기량과 연료 분사 시기에 있어서의 연소실의 용적에 의거하여 취득한다. 보다 구체적으로는 제어 장치(100)는, 스텝 S30에서 취득된 기통(11) 내에 유입되는 공기량 및 연료 분사 시기의 연소실 용적을 사용하여, 하기식 (1)을 따라서 기통(11) 내의 산소의 ㏖ 농도를 취득한다.

기통(11) 내의 산소의 ㏖ 농도＝(기통(11) 내에 유입되는 공기량×0.23)÷(32×연료 분사 시기의 연소실 용적) … (1)

단, 통 내 산소 농도의 구체적인 취득 방법은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 제어 장치(100)는, 통 내 산소 농도를 추출 가능한 맵을 사용해서 통 내 산소 농도를 취득해도 된다. 또한, 내연 기관(5)이, 통 내 산소 농도를 직접 검출할 수 있는 센서를 구비하고 있는 경우, 제어 장치(100)는, 이 센서의 검출 결과에 의거하여 통 내 산소 농도를 취득해도 된다.

계속해서 제어 장치(100)는, 스텝 S40에서 취득된 통 내 산소 농도에 의거하여, 목표 통 내 온도를 취득한다(스텝 S50). 스텝 S50에 대해서, 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)를 사용해서 설명한다. 도 3의 (a)는 세탄가과, 내연 기관(5)의 연소 상태를 나타내는 지표(이하, 연소 상태 지표라 칭하는 경우가 있음)와, 메인 분사 시의 통 내 온도와의 관계를 도시하는 모식도이다. 도 3의 (a)의 종축은 연소 상태 지표를 나타내고 있다. 구체적으로는 종축은, 연소 상태 지표의 일례로서, 배기 중의 HC(하이드로 카본)량 또는 착화 지연의 정도를 나타내고 있다. 횡축은 메인 분사 시의 통 내 온도를 나타내고 있다.

도 3의 (a)에는, 세탄가(CN)이 40인 연료가 사용된 경우의 연소 상태 지표를 나타내는 곡선과, 세탄가가 50인 연료가 사용된 경우의 연소 상태 지표를 나타내는 곡선과, 세탄가가 80인 연료가 사용된 경우의 연소 상태 지표를 나타내는 곡선이 도시되어 있다. 세탄가는, 착화성을 나타내는 지표이며, 그 값이 커질수록 착화되기 쉬워지고, 그 값이 작아질수록 착화 지연이 발생하기 쉬워진다. 착화 지연이 발생하면 HC량도 증가한다. 도 3의 (a)에 있어서, 3개의 곡선은 모두 횡축에서 우측으로 갈수록, 종축의 값이 작아지고 있다. 3개 곡선의 종축의 값은, 메인 분사 시의 통 내 온도가 T(℃)일 때에 소정값에 수렴하고 있다.

도 3의 (a)로부터, 메인 분사 시의 통 내 온도가 높을수록 착화 지연은 발생하기 어려워져, HC량도 감소하는 것을 알 수 있다. 또한 도 3의 (a)로부터, 세탄가의 값에 상관없이 연소 상태 지표가 일정해지는(구체적으로는 착화 지연이 일정해지고 또한 HC량도 일정해짐) 메인 분사 시의 통 내 온도(T℃)가 존재하는 것을 알 수 있다.

본 실시예에 관한 제어 장치(100)는 도 2의 스텝 S50에 있어서, 이 세탄가의 값에 상관없이 연소 상태 지표가 일정해지는 메인 분사 시의 통 내 온도(T℃)를 목표 통 내 온도로서 취득한다. 또한, 본 출원에 있어서, 일정이라 함은, 값이 전혀 변동하지 않는 엄밀한 의미에서의 일정을 포함할 뿐만 아니라, 일정한 범위 내(즉 변동폭이 소정 범위 내)도 포함하고 있다. 구체적으로는 제어 장치(100)는, 스텝 S40에서 취득한 통 내 산소 농도에 의거하여, 이 목표 통 내 온도를 취득한다. 도 3의 (b)는 통 내 산소 농도에 의거하여 목표 통 내 온도를 취득할 때에 사용되는 맵을 시각화한 도면이다. 도 3의 (b)에 도시되어 있는 실선(이하, 기준선이라고 칭함)은 세탄가의 값에 상관없이 HC량이 일정해지는(일정한 범위 내가 되는 경우도 포함함) 메인 분사 시의 통 내 온도를 나타내고 있다. 도 3의 (b)는 통 내 산소 농도가 높을수록 취득되는 목표 통 내 온도가 낮아지도록, 목표 통 내 온도가 통 내 산소 농도에 관련지어서 규정된 맵이 되고 있다. 도 3의 (b)의 맵은, 미리 실험, 시뮬레이션 등에 의해 구해 두고, 기억부에 기억시켜 둔다.

제어 장치(100)는, 스텝 S50에 있어서, 스텝 S40에서 취득한 통 내 산소 농도에 대응하는 목표 통 내 온도를 기억부의 맵으로부터 추출함으로써, 목표 통 내 온도를 취득하고 있다. 예를 들어 제어 장치(100)는, 스텝 S40에서 취득한 통 내 산소 농도가 D(㏖/cc)인 경우, T(℃)를 목표 통 내 온도로서 취득한다. 또한, 이와 같이 하여 취득된 목표 통 내 온도는, 세탄가의 값에 상관없이 연소 상태 지표(본 실시예에서는 HC)가 일정해지는 메인 분사 시의 통 내 온도(T℃)로 되어 있다. 또한 스텝 S50에서 사용되는 맵은, 도 3의 (b)에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 3의 (b)에 도시되어 있는 기준선으로서, 세탄가에 상관없이 착화 지연 정도가 일정해지는(일정한 범위 내가 되는 경우도 포함함) 메인 분사 시의 통 내 온도를 사용할 수도 있다.

또한 제어 장치(100)는, 스텝 S50에 있어서, 목표 통 내 온도로서, 세탄가에 상관없이 연소 상태 지표가 일정해지는 메인 분사 시의 TDC(상사점) 온도(이하, 목표 TDC 온도라고 칭함)를 사용할 수도 있다. 또한 제어 장치(100)는, 이 목표 TDC 온도를, 통 내 산소 농도가 아닌, A/F, 공기량(Ga) 또는 통 내의 산소량에 의거하여 취득할 수도 있다. 도 3의 (c)는 A/F, 공기량(Ga) 또는 통 내의 산소량에 의거하여 목표 TDC 온도를 취득할 때에 사용되는 맵을 시각화한 도면이다. 도 3의 (c)에 도시되어 있는 실선(기준선)은 세탄가에 상관없이 착화 지연 정도 또는 착화 시기가 일정해지는(일정한 범위 내가 되는 경우도 포함함) 메인 분사 시의 목표 TDC 온도를 나타내고 있다. 이 경우, 제어 장치(100)는, 도 2의 스텝 S40에 있어서, A/F, 공기량(Ga) 또는 통 내의 산소량을 취득하고, 스텝 S50에 있어서, 스텝 S40에서 취득된 값에 대응하는 목표 TDC 온도를 도 3의 (c)의 맵으로부터 취득하게 된다. 단, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는 스텝 S50에 있어서 도 3의 (c)의 맵은 사용하지 않고, 전술한 도 3의 (b)의 맵을 사용해서 목표 통 내 온도를 취득하고 있다.

도 2를 참조하여, 스텝 S50 후에 제어 장치(100)는, 통 내 온도를 취득하고, 취득된 통 내 온도가 스텝 S50에서 취득된 목표 통 내 온도보다 낮은지 여부를 판정한다(스텝 S60). 또한 스텝 S60에서 취득되는 통 내 온도를, 이 이후, 실제 통 내 온도라고 칭한다. 이 실제 통 내 온도는, 현시점에 있어서의 통 내 온도이다. 제어 장치(100)에 의한 실제 통 내 온도의 구체적인 취득 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 공지된 방법을 적용할 수 있다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 일례로서, 실제 통 내 온도와 상관을 갖는 지표에 의거하여 실제 통 내 온도를 추정하고 있다. 이 지표의 일례로서, 제어 장치(100)는 흡기 통로(20)의 공기 온도 및 내연 기관(5)의 부하를 사용하고 있다. 또한 공기 온도가 높을수록 실제 통 내 온도는 높아지고, 부하가 높을수록 실제 통 내 온도도 높아진다. 이 경우, 제어 장치(100)의 기억부에는, 실제 통 내 온도가 공기 온도 및 부하(본 실시예에서는 부하의 일례로서 회전수를 사용함)에 관련지어서 규정된 맵이 기억되어 있다. 제어 장치(100)는, 온도 센서(81)의 검출 결과에 의거하여 흡기 통로(20)의 공기 온도를 취득하고, 크랭크 포지션 센서의 검출 결과에 의거하여 내연 기관(5)의 회전수(rpm)를 취득한다. 제어 장치(100)는, 취득된 공기 온도 및 회전수에 의거하여 기억부의 맵으로부터 실제 통 내 온도를 추출하고, 추출된 실제 통 내 온도를 스텝 S60의 실제 통 내 온도로서 취득하고 있다.

단 제어 장치(100)에 의한 실제 통 내 온도의 취득 방법은 상기 방법에 한정되는 것은 아니다. 다른 예를 들면, 예를 들어 통 내압과 실제 통 내 온도는 상관을 갖고 있으므로, 제어 장치(100)는 통 내압 센서(83)가 검출한 통 내압에 의거하여 실제 통 내 온도를 추정할 수도 있다. 또한, 가령 내연 기관(5)이 실제 통 내 온도를 직접 검출할 수 있는 온도 센서를 구비하고 있는 경우, 제어 장치(100)는 이 온도 센서의 검출 결과에 의거하여 실제 통 내 온도를 취득할 수도 있다.

스텝 S60에 있어서 부정 판정된 경우, 제어 장치(100)는 흐름도의 실행을 종료한다. 이 경우, 제어 장치(100)는 스로틀(22)의 개방도를 통상값으로 제어한다. 스텝 S60에 있어서 긍정 판정된 경우, 제어 장치(100)는 통 내 산소 농도를 증대시킨다(스텝 S70). 구체적으로는 제어 장치(100)는, 기통(11)에 흡입되는 공기량이 증대하도록 스로틀(22)의 개방도를 제어한다. 보다 구체적으로는 제어 장치(100)는, 스로틀(22)의 개방도를 통상값보다도 커지도록 제어함으로써, 스로틀(22)의 교축량을 감소시켜서, 기통(11)에 흡입되는 공기량을 증대시키고 있다. 공기량이 증대함으로써, 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도는 증대한다. 통 내 산소 농도가 증대함으로써, 기통(11) 내에 있어서의 연소가 활발화되므로, 실제 통 내 온도가 상승한다. 그에 의해, 메인 분사 시에 있어서의 목표 통 내 온도와 실제 통 내 온도의 차를 감소시킬 수 있다. 즉 스텝 S70은, 메인 분사 시에 있어서의 목표 통 내 온도와 실제 통 내 온도의 차가 감소하도록, 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 제어하는 통 내 산소 농도 제어에 상당한다. 계속해서 제어 장치(100)는, 흐름도의 실행을 종료한다.

또한, 스텝 S40에 있어서 통 내 산소 농도를 취득하는 제어 장치(100)의 CPU(101)는, 통 내 산소 농도를 취득하는 통 내 산소 농도 취득부에 상당한다. 스텝 S50에 있어서 목표 통 내 온도를 취득하는 제어 장치(100)의 CPU(101)는, 목표 통 내 온도 취득부에 상당한다. 스텝 S60에 있어서 실제 통 내 온도를 취득하는 제어 장치(100)의 CPU(101)는, 통 내 온도를 취득하는 통 내 온도 취득부에 상당한다. 스텝 S70에 있어서 통 내 산소 농도 제어를 실행하는 제어 장치(100)의 CPU(101)는, 통 내 산소 농도 제어부에 상당한다. 구체적으로는 스텝 S70을 실행하는 제어 장치(100)의 CPU(101)는, 통 내 온도 취득부에 의해 취득된 통 내 온도가 목표 통 내 온도 산출부에 의해 산출된 메인 분사 시에 있어서의 목표 통 내 온도보다도 작은 경우에, 이 통 내 온도가 이 목표 통 내 온도 이상인 경우에 비교해서 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 증대시키는 통 내 산소 농도 제어부에 상당한다. 또한, 이 스텝 S70을 실행하는 제어 장치(100)의 CPU(101)는, 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 증대시키는 데 있어서, 기통(11)에 유입되는 공기의 양을 증대시키는 통 내 산소 농도 제어부에 상당한다.

본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 통 내 산소 농도 제어가 실행됨으로써 메인 분사 시에 있어서의 목표 통 내 온도와 통 내 온도(실제 통 내 온도)의 차를 감소시켜서 통 내 온도를 메인 분사 시의 목표 통 내 온도에 근접시킬 수 있다. 그에 의해, 내연 기관(5)의 연료로서 저세탄가의 연료가 사용된 경우에도, 내연 기관(5)의 연소 상태가 악화되는 것을 억제할 수 있다. 구체적으로는 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 내연 기관(5)의 HC를 일정하게 할 수 있다. 또한, 실화의 발생이나 드라이버빌리티의 악화도 억제할 수 있다.

또한 도 3의 (b)에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 관한 목표 통 내 온도의 취득 시에 사용되는 맵은, 통 내 산소 농도가 높을수록 취득되는 목표 통 내 온도가 낮아지도록, 통 내 산소 농도와 목표 온도가 관련지어서 규정된 맵이 되고 있다. 제어 장치(100)는 이러한 맵을 사용해서 목표 통 내 온도를 취득하고 있으므로, 결과적으로 제어 장치(100)는 통 내 산소 농도가 높을수록 취득되는 목표 통 내 온도의 값을 낮게 하고 있게 된다. 즉, 제어 장치(100)의 목표 통 내 온도 취득부는, 통 내 산소 농도 취득부에 의해 취득된 통 내 산소 농도가 높을수록, 취득되는 목표 통 내 온도의 값을 낮게 하고 있다. 여기서, 통 내 산소 농도가 높을수록, 기통(11) 내에 있어서의 연소에 의한 발열량이 증가하므로, 통 내 온도도 상승한다. 그로 인해, 통 내 산소 농도가 높을수록, 목표 통 내 온도는 낮아도 된다. 따라서, 이 구성에 의하면, 통 내 산소 농도에 따른 적절한 목표 통 내 온도를 취득할 수 있다. 그 결과, 통 내 산소 농도에 따라서 통 내 산소 농도 제어를 적절하게 실행할 수 있다. 그에 의해, 내연 기관(5)의 연소 상태의 악화를 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 제어 장치(100)는 세탄가가 소정값 이하인 경우(스텝 S20에서 긍정 판정된 경우)에 통 내 산소 농도 제어를 실행하고 있다(스텝 S70). 이 구성에 의하면, 내연 기관(5)의 연소 상태의 악화가 발생하기 쉬운 저세탄가의 연료가 실제로 사용된 경우에 통 내 산소 농도 제어를 실행할 수 있다.

또한 파일럿 분사량을 증대시킴으로써도, 실제 통 내 온도를 상승시키는 것은 가능하며, 그 결과, 실제 통 내 온도를 목표 통 내 온도에 근접시킬 수 있다. 그로 인해, 제어 장치(100)는 스텝 S70에 있어서 스로틀을 제어해서 통 내 산소 농도를 상승시키는 대신에, 예를 들어 파일럿 분사량(파일럿 분사 시에 있어서의 연료 분사량)을 증대시킴으로써 실제 통 내 온도를 상승시켜도 된다. 그러나 통 내에 있어서의 연료의 연소에는, 통 내의 산소 농도가 가장 큰 영향을 미친다고 생각되므로, 통 내 산소 농도를 제어함으로써 실제 통 내 온도를 목표 통 내 온도에 근접시키는 것이 가장 효과적이라고 생각된다. 또한 통 내 산소 농도의 제어에는, 스로틀(22)의 제어가 가장 유효하다고 생각된다. 그로 인해, 본 실시예와 같이 스텝 S70에 있어서 스로틀(22)을 제어하는 쪽이, 파일럿 분사량을 제어하는 것보다도 효과적으로 실제 통 내 온도를 목표 통 내 온도에 근접시킬 수 있는 점에서 바람직하다.

또는 제어 장치(100)는, 저세탄가의 연료가 사용된 경우에 있어서의 내연 기관(5)의 연소 상태의 악화를 억제하는 데 있어서, 스로틀(22), 파일럿 분사량 및 파일럿 분사 시기를 전체적으로 제어하는 것도 가능하다. 이 경우의 제어 장치(100)의 제어에 대해서 설명하면 다음과 같아진다. 도 4의 (a)는 제어 장치(100)가 스로틀(22), 파일럿 분사량 및 파일럿 분사 시기를 제어하는 경우의 제어 장치(100)의 기능 블록도이다. 제어 장치(100)는, 입력 정보(INPUT)로서 내연 기관(5)의 조건, 내연 기관이 사용되고 있는 환경 조건 및 세탄가를 취득한다.

제어 장치(100)는, 취득된 입력 정보에 의거하여 피드 포워드 제어(F/F 제어)를 실행한다. 구체적으로는 제어 장치(100)는, 내연 기관(5)의 조건 및 환경 조건에 의거하여 메인 분사 시의 목표 통 내 온도(Ttrg)를 취득한다. 또한 제어 장치(100)는, 목표 통 내 온도에 의거하여 목표 파일럿 발열량(△Qtrg)을 취득한다. 또한 제어 장치(100)는, 입력 정보로서 취득된 세탄가의 연료로 파일럿 분사가 실행되었을 때에 있어서의 발열량인 파일럿 발열량(△Qpl)을 취득한다. 그리고 제어 장치(100)는, 파일럿 발열량(△Qpl)이 목표 파일럿 발열량(△Qtrg)이 되도록, 출력(OUTPUT)으로서 스로틀(22), 파일럿 분사량 및 파일럿 분사 시기(파일럿 분사를 행하는 시기)를 제어한다.

F/F 제어 및 OUTPUT에 대해서, 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같아진다. 먼저, F/F 제어에 있어서의 목표 통 내 온도(Ttrg)의 산출 방법은, 도 3의 (b) 및 도 2의 스텝 S50에서 설명한 방법과 같다. 목표 파일럿 발열량(△Qtrg)의 산출 방법은 다음과 같다. 도 4의 (b) 및 도 4의 (c)는 목표 파일럿 발열량(△Qtrg)의 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로는 도 4의 (b)는 통 내 온도의 시간 변화를 모식적으로 도시하고 있다. 또한 도 4의 (c)는 목표 파일럿 발열량(△Qtrg)을 산출할 때에 사용되는 맵을 시각화한 도면이다. 도 4의 (b)에 있어서 크랭크각이 CA1인 시기는, 메인 분사가 실행된 시기다. 도 4의 (b)에 있어서 점선으로 도시된 곡선(200)은, 메인 분사 시에 있어서 실제로 연소가 행해진 경우의 통 내 온도를 나타내고 있다. 도 4의 (b)에 있어서 실선으로 도시된 곡선(201)은, 메인 분사 시에 있어서 실화가 발생되어 버려, 그 결과, 연소가 행하여지지 않은 경우의 통 내 온도를 나타내고 있다. 도 4의 (b)의 곡선(201)에 있어서 크랭크각 CA1 이후 시기의 통 내 온도는, 계산에 의해 취득된 값이다.

도 4의 (b)를 참조하여, 저세탄가의 연료가 사용된 경우에 있어서의 실화 발생을 억제하기 위해서는, 메인 분사 시(CA1)에 있어서의 곡선(200)과 곡선(201)의 차인 △T(K)만큼, 메인 분사 시에 있어서 통 내 온도를 상승시킬 필요가 있다. 따라서 제어 장치(100)는, 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, △T(K)의 값에, 공기의 질량과 연료의 질량의 합계값인 m(g)을 곱한 값(즉 m△T)을 산출한다. 그리고 제어 장치(100)는, 산출된 m△T에 대응하는 목표 파일럿 발열량 △Qtrg를 도 4의 (c)의 맵으로부터 추출한다. 이 추출된 목표 파일럿 발열량 △Qtrg만큼, 파일럿 발열량을 증대시킬 수 있으면, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 실화가 발생한 곡선(201)보다도 △T만큼, 통 내 온도를 상승시킬 수 있어, 통 내 온도를 곡선(200)과 같이 할 수 있다.

따라서 제어 장치(100)는, 파일럿 발열량(△Qpl)이 도 4의 (c)의 맵으로부터 추출된 목표 파일럿 발열량(△Qtrg)이 되도록 OUTPUT로서, 스로틀(22), 파일럿 분사량 및 파일럿 분사 시기를 제어하고 있다. 이와 같이 스로틀(22), 파일럿 분사량 및 파일럿 분사 시기가 제어된 경우에 있어서도, 저세탄가의 연료가 사용된 경우에 있어서의 내연 기관(5)의 실화 발생을 억제할 수 있다. 즉, 저세탄가의 연료가 사용된 경우에도, 내연 기관(5)의 연소 상태가 악화되는 것을 억제할 수 있다. 또한 도 1 내지 도 3에 있어서 설명한 본 실시예에 관한 스로틀(22) 제어에 의한 통 내 산소 농도 제어는, 도 4의 (a)에서 설명한 제어 중 스로틀(22)의 제어에 편입되어 실행할 수도 있다. 구체적으로는 도 4의 (a)의 OUTPUT 중 하나로서 스로틀(22)을 제어할 때에, 예를 들어 도 2의 스텝 S70에 관한 스로틀(22) 제어에 의한 통 내 산소 농도 제어를 실행할 수도 있다.

(변형예 1)

계속해서 제1 실시예의 변형예 1에 관한 내연 기관의 제어 장치(100)에 대해서 설명한다. 본 변형예에 관한 제어 장치(100)는, 도 2 대신에 이어서 설명하는 도 5의 흐름도를 실행하는 점에 있어서, 제1 실시예에 관한 제어 장치(100)와 다르다. 본 변형예에 관한 제어 장치(100)의 그 밖의 구성은 제1 실시예에 관한 제어 장치(100)와 같다. 도 5는, 본 변형예에 관한 제어 장치(100)가 통 내 산소 농도 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5는, 스텝 S50 대신에 스텝 S50a를 구비하고 있는 점에 있어서, 제1 실시예에 관한 도 2의 흐름도와 다르다. 스텝 S50a에 있어서, 제어 장치(100)[구체적으로는 제어 장치(100)의 목표 통 내 온도 취득부]는 세탄가에 따른 목표 통 내 온도를 취득한다. 구체적으로는 제어 장치(100)는 스텝 S50a에 있어서, 스텝 S40에서 취득된 통 내 산소 농도 및 스텝 S10에서 취득된 세탄가에 의거하여, 메인 분사 시에 있어서의 내연 기관(5)의 연소 상태가 일정해지는 목표 통 내 온도를 취득하고 있다.

스텝 S50a의 상세에 대해서 설명한다. 도 6의 (a)는 세탄가과 내연 기관(5)의 연소 상태를 나타내는 지표(연소 상태 지표)와 메인 분사 시의 통 내 온도의 관계를 도시하는 모식도이다. 도 6의 (a)에는, 세탄가(CN)이 80인 연료가 사용된 경우의 연소 상태 지표(HC량 또는 착화 지연 정도)를 나타내는 곡선과, 세탄가가 40인 연료가 사용된 경우의 연소 상태 지표를 나타내는 곡선과, 세탄가가 30인 연료가 사용된 경우의 연소 상태 지표를 나타내는 곡선과, 세탄가가 20인 연료가 사용된 경우의 연소 상태 지표를 나타내는 곡선이 도시되어 있다. 세탄가가 40 및 80인 곡선은 통 내 온도가 T₁의 시점에서 합류하고 있다. 세탄가가 30인 곡선은, 통 내 온도가 T₂의 시점에서 세탄가가 40 및 80인 곡선에 합류하고, 세탄가가 20인 곡선은 통 내 온도가 T₃의 시점에서 다른 곡선에 합류하고 있다.

도 6의 (a)로부터, 세탄가가 매우 낮은 경우(구체적으로는 세탄가가 40보다도 낮은 경우), 연소 상태 지표를 일정하게 할 수 있는 메인 분사 시의 통 내 온도는, T₁보다도 고온측을 따르는 것을 알 수 있다. 따라서, 이러한 세탄가가 40보다도 낮은 초저 세탄가의 연료가 사용되는 경우에도, 연소 상태의 악화를 효과적으로 억제하기 위해서는, 연료의 세탄가가 낮을수록 목표 통 내 온도를 높게 하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.

따라서 제어 장치(100)는, 스텝 S50a에 있어서, 세탄가가 낮을수록 목표 통 내 온도를 높게 하고 있다. 도 6의 (b)는 본 변형예에 관한 목표 통 내 온도의 취득 시에 사용되는 맵을 시각화한 도면이다. 도 6의 (b)에는, 기준선의 일례로서, 세탄가가 40 이상인 경우의 기준선과 세탄가가 30인 경우의 기준선과 세탄가가 20인 경우의 기준선이 도시되어 있다. 이들 기준선은, 세탄가의 값이 작아질수록 상방에 위치하고 있다. 즉 도 6의 (b)의 맵은, 통 내 산소 농도가 높을수록 취득되는 목표 통 내 온도가 낮아지고 또한 세탄가가 낮을수록 취득되는 목표 통 내 온도가 높아지도록, 목표 통 내 온도를 통 내 산소 농도 및 세탄가에 관련지어서 규정한 맵이 되고 있다. 이 맵은, 미리 실험, 시뮬레이션 등에 의해 구해 두고, 제어 장치(100)의 기억부가 기억해 둔다.

제어 장치(100)는, 스텝 S50a에 있어서, 스텝 S10에서 취득된 세탄가(CN)에 대응하는 기준선을 선택하고, 선택된 기준선에 있어서, 스텝 S40에서 취득된 통 내 산소 농도에 대응하는 목표 통 내 온도를 취득한다. 이 일례를 도 6의 (b)를 사용해서 설명하면 다음과 같아진다. 예를 들어, 스텝 S10에서 취득된 세탄가가 30인 경우에 있어서, 스텝 S40에서 취득된 통 내 산소 농도가 D(㏖/cc)인 경우, 제어 장치(100)는 목표 통 내 온도로서 T₂(℃)를 취득하게 된다. 이와 같이 하여 취득되는 목표 통 내 온도는, 통 내 산소 농도가 높을수록 낮아지고 또한 세탄가가 낮을수록 높아진다. 그리고 제어 장치(100)는, 이 스텝 S50a에서 취득된 목표 통 내 온도를 사용해서 스텝 S60을 실행한다. 또한, 스텝 S10에서 취득된 세탄가에 직접 대응하는 기준선이 도 6의 (b)의 맵에 없는 경우에는, 제어 장치(100)는 스텝 S10에서 취득된 세탄가에 가장 가까운 값의 기준선을 선택하면 된다. 또는 제어 장치(100)는, 내부 삽입한 값의 기준선을 사용하면 된다.

본 변형예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 제1 실시예의 효과 외에 이하의 효과를 더 발휘할 수 있다. 구체적으로는, 세탄가가 낮을수록 착화성이 낮아지므로 목표 통 내 온도는 높게 하는 것이 바람직하다고 생각되는 결과, 제어 장치(100)에 의하면, 스텝 S50a에 있어서 연료의 세탄가가 낮을수록 취득되는 목표 통 내 온도를 높게 하고 있으므로, 세탄가에 따른 적절한 목표 통 내 온도를 취득할 수 있다. 그에 의해 제어 장치(100)에 의하면, 내연 기관(5)의 연소 상태의 악화를 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.

(변형예 2)

계속해서 제1 실시예의 변형예 2에 관한 내연 기관의 제어 장치(100)에 대해서 설명한다. 본 변형예에 관한 제어 장치(100)는, 도 2 대신에 이어서 설명하는 도 7의 흐름도를 실행하고 있는 점에 있어서, 제1 실시예에 관한 제어 장치(100)와 다르다. 본 변형예에 관한 제어 장치(100)의 그 밖의 구성은 제1 실시예에 관한 제어 장치(100)와 같다. 도 7은, 본 변형예에 관한 제어 장치(100)가 통 내 산소 농도 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다. 도 7은, 스텝 S70 대신에 스텝 S70a를 구비하고 있는 점에 있어서, 제1 실시예에 관한 도 2의 흐름도와 다르다.

스텝 S70a에 있어서, 제어 장치(100)[구체적으로는 제어 장치(100)의 통 내 산소 농도 제어부]는 통 내 산소 농도를 증대시키는 데 있어서, 기통(11)에 흡입되는 공기의 온도(이하, 흡기 온도라 칭하는 경우가 있음)를 저하시킴으로써, 기통(11)에 흡입되는 공기 중의 산소 농도를 증대시키고 있다. 흡기 온도가 저하된 경우에 기통(11)에 흡입되는 공기 중의 산소 농도(구체적으로는 몰 농도)가 증대하는 것은, 흡기 온도의 저하에 의해 기통(11)에 흡입되는 공기의 밀도가 상승되어, 그 결과, 공기 중의 산소 농도가 상승하는 것에 의한 것이다.

구체적으로는 제어 장치(100)는, 스텝 S70a에 관한 흡기 온도를 저하시키는 데 있어서, 인터쿨러(70)에 도입되는 냉매의 유량을 증가시키고 있다. 보다 구체적으로는 제어 장치(100)는, 인터쿨러(70)에 냉매를 도입하는 펌프(도 1에는 도시되어 있지 않음)의 회전수를 증가시킴으로써, 인터쿨러(70)에 도입되는 냉매의 유량을 증가시키고 있다. 인터쿨러(70)의 냉매 유량이 증가됨으로써, 인터쿨러(70)의 흡기 냉각 능력이 향상되므로, 흡기 온도를 저하시킬 수 있다. 단 스텝 S70a의 구체적인 실행 방법은, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 변형예에 관한 제어 장치(100)에 있어서도, 통 내 산소 농도 제어(스텝 S70a)가 실행됨으로써, 메인 분사 시에 있어서의 목표 통 내 온도와 실제 통 내 온도의 차를 감소시킬 수 있다. 그에 의해, 내연 기관(5)의 연료로서 저세탄가의 연료가 사용된 경우에도, 내연 기관(5)의 연소 상태가 악화되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제1 실시예의 변형예 1에 관한 제어 장치(100)가, 본 변형예에 관한 스텝 S70a를 실행해도 된다.

(변형예 3)

계속해서 제1 실시예의 변형예 3에 관한 내연 기관의 제어 장치(100)에 대해서 설명한다. 본 변형예에 관한 제어 장치(100)는, 도 2 대신에 이어서 설명하는 도 8의 흐름도를 실행하고 있는 점에 있어서, 제1 실시예에 관한 제어 장치(100)와 다르다. 본 변형예에 관한 제어 장치(100)의 그 밖의 구성은 제1 실시예에 관한 제어 장치(100)와 같다. 도 8은, 본 변형예에 관한 제어 장치(100)가 통 내 산소 농도 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다. 도 8은, 스텝 S70 대신에 스텝 S70b를 구비하고 있는 점에 있어서, 제1 실시예에 관한 도 2의 흐름도와 다르다.

피스톤의 위치가 상사점(TDC)에 가까울수록, 통 내 산소 농도는 높아지는 경향이 있다. 따라서, 연료의 분사 시기가 상사점에 가까운 시기일수록, 연료 분사 시의 통 내 산소 농도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 제어 장치(100)[구체적으로는 제어 장치(100)의 통 내 산소 농도 제어부]는 스텝 S70b에 관한 통 내 산소 농도 제어에 있어서, 파일럿 분사 시기를, 스텝 S20 또는 스텝 S60에서 부정 판정되는 경우의 파일럿 분사 시기(즉, 통 내 산소 농도 제어가 실행되지 않는 경우의 파일럿 분사 시기이며, 이것을 통상 분사 시기라고 칭함)에 비교해서 상사점에 근접하고 있다.

구체적으로는 제어 장치(100)는, 통상 분사 시기로서, 상사점보다도 빠른 시기를 사용하고 있다. 그리고 제어 장치(100)는, 스텝 S70b에 있어서, 파일럿 분사를 상사점으로 하고 있다. 보다 구체적으로는 제어 장치(100)는 스텝 S70b에 있어서, 크랭크 포지션 센서의 검출 결과에 의거하여 크랭크각(CA)을 취득하고, 취득된 크랭크각이 상사점인 경우에 파일럿 분사가 실행되도록 연료 분사 밸브(30)를 제어하고 있다. 단 스텝 S70b의 구체적인 실행 방법은, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 변형예에 관한 제어 장치(100)에 있어서도, 통 내 산소 농도 제어(스텝 S70b)가 실행됨으로써, 메인 분사 시에 있어서의 목표 통 내 온도와 실제 통 내 온도의 차를 감소시킬 수 있다. 그에 의해, 내연 기관(5)의 연료로서 저세탄가의 연료가 사용된 경우에도, 내연 기관(5)의 연소 상태가 악화되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제1 실시예의 변형예 1에 관한 제어 장치(100)가, 본 변형예에 관한 스텝 S70b를 실행해도 된다.

제2 실시예

계속해서 본 발명의 제2 실시예에 관한 내연 기관의 제어 장치(100)에 대해서 설명한다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)[구체적으로는 제어 장치(100)의 통 내 산소 농도 제어부]는 제1 실시예에 관한 도 2의 스텝 S70 대신에 이어서 설명하는 도 9의 흐름도를 실행하고 있는 점에 있어서, 제1 실시예에 관한 제어 장치(100)와 다르다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)의 그 밖의 구성은 제1 실시예에 관한 제어 장치(100)와 같다. 도 9는, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)가 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 공기량을 제어할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다. 또한 제어 장치(100)는, 도 2의 스텝 S60에서 긍정 판정된 경우에, 도 9의 스텝 S100을 실행한다. 스텝 S100에 있어서 제어 장치(100)는, EGR 가스가 기통(11)에 도입되어 있는지 여부를 판정한다. EGR 밸브(51)가 개방인 경우에 EGR 가스는 기통(11)에 도입되므로, 스텝 S100에 있어서 구체적으로는 제어 장치(100)는, EGR 밸브(51)가 개방이 되어 있는지 여부를 판정하고 있다.

스텝 S100에서 긍정 판정된 경우, 제어 장치(100)는 스로틀(22)의 교축량이 소정값보다 큰지 여부를 판정한다(스텝 S110). 또한 스로틀(22)의 교축량이 클수록, 흡기 통로(20)의 공기량은 적어지고, 기통(11)에 유입되는 공기량도 적어진다. 본 실시예에서는, 소정값으로서, 가령 스로틀(22)의 교축량이 이 소정값보다도 큰 상태에서 EGR 밸브(51)가 폐쇄가 된 경우에, 흡기 통로(20)의 스로틀(22)보다도 하류측이 부압이 되는 교축량을 사용한다. 이 소정값은, 미리 구해 두고, 기억부에 기억시켜 둔다. 또한 소정값은, 이러한 값에 한정되는 것은 아니다. 또한 스로틀(22)의 교축량은, 스로틀(22)의 개방도에 의거하여 취득할 수 있다.

스텝 S110에서 긍정 판정된 경우, 제어 장치(100)는 스로틀(22)의 교축량을 감소시킴으로써 기통(11)에 유입되는 공기량을 증대시킨다(스텝 S120). 구체적으로는 스텝 S120에 있어서 제어 장치(100)는, 스로틀(22)의 교축량을 도 2의 스텝 S20에서 부정 판정된 경우 또는 스텝 S60에서 부정 판정된 경우의 교축량(이하, 이 교축량을 통상 교축량이라고 칭함)보다도 감소시킨다. 스텝 S120이 실행됨으로써, 통 내 산소 농도도 증대한다. 그에 의해, 목표 통 내 온도와 실제 통 내 온도의 차가 감소되어, 이로써 내연 기관(5)의 연소 상태가 악화되는 것을 억제할 수 있다.

계속해서 제어 장치(100)는, 기통(11)에 유입되는 공기량이 소정의 기준 공기량보다도 부족한지 여부를 판정한다(스텝 S130). 본 실시예에서는, 기준 공기량으로서, 실화가 발생하는 공기량을 사용한다. 이 경우, 기통(11)에 유입되는 공기량이 이 기준 공기량보다도 부족한 경우, 실화가 발생하게 된다. 기준 공기량은 미리 구해 두고, 기억부에 기억시켜 둔다. 또한 기준 공기량은, 이러한 실화가 발생하는 공기량에 한정되는 것은 아니다.

스텝 S130에서 긍정 판정된 경우, 제어 장치(100)는 EGR 밸브(51)를 폐쇄로 제어함으로써 기통(11)에 유입되는 공기량을 증대시킨다(스텝 S140). 또한, 스텝 S140이 실행됨으로써도, 통 내 산소 농도는 증대한다. 그에 의해, 목표 통 내 온도와 실제 통 내 온도의 차가 감소되고, 이로써 내연 기관(5)의 연소 상태가 악화되는 것을 억제할 수 있다. 계속해서 제어 장치(100)는, 흐름도의 실행을 종료한다.

스텝 S100에 있어서 부정 판정된 경우[즉 EGR 밸브(51)가 폐쇄되어 있는 경우], 제어 장치(100)는 스로틀(22)의 교축량을 감소시킴으로써 기통(11)에 유입되는 공기량을 증대시킨다(스텝 S150). 스텝 S150의 구체적 내용은, 스텝 S120과 마찬가지이므로 설명을 생략한다. 계속해서 제어 장치(100)는, 흐름도의 실행을 종료한다.

스텝 S110에 있어서 부정 판정된 경우[즉 스로틀(22)의 교축량이 소정값 이하인 경우], 제어 장치(100)는 EGR 밸브(51)를 폐쇄로 제어함으로써 기통(11)에 유입되는 공기량을 증대시킨다(스텝 S160). 스텝 S160의 구체적 내용은, 스텝 S140과 마찬가지이므로 설명을 생략한다. 계속해서 제어 장치(100)는, 기통(11)에 유입되는 공기량이 부족한지 여부를 판정한다(스텝 S170). 스텝 S170의 구체적 내용은, 스텝 S130과 마찬가지이므로 설명을 생략한다. 스텝 S170에서 긍정 판정된 경우, 제어 장치(100)는 스로틀(22)의 교축량을 감소시킴으로써 기통(11)에 유입되는 공기량을 증대시킨다(스텝 S180). 스텝 S180의 구체적 내용은, 스텝 S120과 마찬가지이므로 설명을 생략한다. 계속해서 제어 장치(100)는, 흐름도의 실행을 종료한다. 스텝 S170에서 부정 판정된 경우에도 제어 장치(100)는, 흐름도의 실행을 종료한다.

이상과 같이 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 증대시키는 경우에 있어서, EGR 밸브(51)가 개방이 되고(스텝 S100에서 긍정 판정된 경우) 또한 스로틀(22)의 교축량이 소정값보다 큰 경우(스텝 S110에서 긍정 판정된 경우)는 교축량을 감소시킨 후(스텝 S120의 실행 후)에 EGR 밸브(51)를 폐쇄로 제어함으로써(스텝 S140), 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 증대시키고 있다. 여기서, EGR 밸브(51)가 개방이 되고 또한 스로틀(22)의 교축량이 소정값보다 큰 경우에, 가령 스로틀(22)의 교축량을 감소시키지 않고 EGR 밸브(51)를 폐쇄로 한 경우, 흡기 통로(20)의 스로틀(22)보다도 하류측이 부압이 될 가능성이 있다. 그 결과, 실화가 발생할 가능성이 있다. 이 점에서, 제어 장치(100)에 의하면, EGR 밸브(51)가 개방이 되고 또한 스로틀(22)의 교축량이 소정값보다 큰 경우에는 교축량을 감소시킨 후에 EGR 밸브(51)를 폐쇄로 제어하므로, 실화의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 제1 실시예의 변형예 1에 관한 제어 장치(100)가 본 실시예에 관한 통 내 산소 농도 증대 제어를 실행해도 된다.

(변형예 1)

계속해서 제2 실시예의 변형예 1에 관한 내연 기관의 제어 장치(100)에 대해서 설명한다. 본 변형예에 관한 제어 장치(100)는, 도 9 대신에 이하에 설명하는 도 10의 흐름도를 실행하는 점에 있어서, 제2 실시예에 관한 제어 장치(100)와 다르다. 본 변형예에 관한 제어 장치(100)의 그 밖의 구성은 제2 실시예에 관한 제어 장치(100)와 같다. 도 10은, 본 변형예에 관한 제어 장치(100)가 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 공기량을 제어할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다. 도 10은, 스텝 S110 대신에 스텝 S110a를 구비하고 있는 점에 있어서 도 9의 흐름도와 다르다.

스텝 S110a에 있어서 제어 장치(100)[구체적으로는 제어 장치(100)의 통 내 산소 농도 제어부]는 배기 통로(21)의 배기 공연비(A/F)가 소정값보다 작은지 여부를 판정한다. 본 변형예에 있어서는, 소정값으로서, 가령 공연비가 이 소정값보다도 작은 상태에서 EGR 밸브(51)가 폐쇄가 되었을 경우에 흡기 통로(20)의 스로틀(22)보다도 하류측이 부압이 되는 공연비를 사용한다. 이 소정값은, 미리 구해 두고, 기억부에 기억시켜 둔다. 또한 소정값은, 이러한 값에 한정되는 것은 아니다. 제어 장치(100)는 스텝 S110a에 있어서, A/F 센서(82)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공연비가 기억부에 기억되어 있는 소정값보다 작은지 여부를 판정하고 있다. 본 변형예에 관한 제어 장치(100)에 있어서도 제2 실시예와 마찬가지인 효과를 발휘할 수 있다.

제3 실시예

계속해서 본 발명의 제3 실시예에 관한 내연 기관의 제어 장치(100)에 대해서 설명한다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)[구체적으로는 제어 장치(100)의 통 내 산소 농도 제어부]는 제1 실시예에 관한 도 2의 스텝 S70에 관한 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 있어서, 이어서 설명하는 도 11의 (a)의 흐름도를 실행하는 점에 있어서, 제1 실시예에 관한 제어 장치(100)와 다르다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)의 그 밖의 구성은 제1 실시예에 관한 제어 장치(100)와 같다. 도 11의 (a)는 본 실시예에 관한 제어 장치(100)가 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 공기량을 제어할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다. 제어 장치(100)는, 도 2의 스텝 S60에서 긍정 판정된 경우에, 도 11의 (a)의 스텝 S200을 실행한다.

스텝 S200에 있어서 제어 장치(100)는, 기통(11)에 유입되는 공기량의 목표 값으로서, 제1 목표 공기량(Gatrg)을 취득한다. 구체적으로는 제어 장치(100)는, 제1 목표 공기량으로서, 도 2의 스텝 S70이 실행되는 경우에 기통(11)에 유입되는 공기량을 사용한다. 보다 구체적으로는 제어 장치(100)는 스텝 S200에 있어서, 도 2의 스텝 S20에서 부정 판정된 경우 또는 스텝 S60에서 부정 판정된 경우에 있어서 기통(11)에 유입되는 공기량보다도 소정량 많은 값의 공기량을 제1 목표 공기량으로서 설정한다.

계속해서 제어 장치(100)는, 기통(11)에 유입되는 공기량의 목표값으로서, 제1 목표 공기량보다도 큰 값을 갖는 제2 목표 공기량(Gatrg1)을 취득한다(스텝 S210). 구체적으로는 제어 장치(100)는, 스텝 S200에서 취득한 제1 목표 공기량에 소정 계수(C(>0))를 적산한 값을 제2 목표 공기량으로서 취득한다. 계속해서 제어 장치(100)는, 기통(11)에 유입되는 공기량이 스텝 S210에서 취득된 제2 목표 공기량이 되도록 스로틀(22)을 제어한다(스텝 S220). 구체적으로는 제어 장치(100)는, 스로틀(22)의 교축량이 제2 목표 공기량에 대응한 제1 값이 되도록, 스로틀(22)을 제어한다.

계속해서 제어 장치(100)는, 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량(Ga)이 제1 목표 공기량보다도 큰지 여부를 판정한다(스텝 S230). 스텝 S230에서 부정 판정된 경우, 제어 장치(100)는 스텝 S210을 실행한다. 즉 스텝 S220의 제어는, 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 취득된 실제 공기량(Ga)이 제1 목표 공기량보다 커질 때까지 실행되고 있다. 스텝 S230에서 긍정 판정된 경우, 제어 장치(100)는 기통(11)에 유입되는 공기량이 제1 목표 공기량이 되도록 스로틀(22)을 제어한다(스텝 S240). 구체적으로는 제어 장치(100)는, 스로틀(22)의 교축량을 제1 목표 공기량에 대응한 제2 값(이것은, 제1 값보다도 높은 값임)으로 제어한다. 계속해서 제어 장치(100)는, 흐름도의 실행을 종료한다.

도 11의 (b)는 본 실시예에 관한 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 있어서의 기통(11)에 유입되는 공기량의 시간 변화를 모식적으로 도시한 도면이다. 도 11의 (b)의 종축은 기통(11)에 유입되는 공기량을 나타내고, 횡축은 시간을 나타내고 있다. 종축에는, 제1 목표 공기량(Gatrg)과 제2 목표 공기량(Gatrg1)이 도시되어 있다. 본 실시예에 관한 통 내 산소 농도 제어가 실행된 경우, 기통(11)에 유입되는 공기량은, 최초 제1 목표 공기량보다도 큰 제2 목표 공기량이 된 후에, 제1 목표 공기량으로 수렴하고 있다.

본 실시예에 관한 제어 장치(100)의 작용 효과를 통합하면 다음과 같아진다. 먼저 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 통 내 산소 농도 제어에 있어서 스텝 S220 또는 스텝 S240이 실행됨으로써, 기통(11)에 유입되는 공기량을 증대시킬 수 있다. 그에 의해, 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 증대시킬 수 있다. 그 결과, 내연 기관(5)의 연료로서 저세탄가의 연료가 사용된 경우에도, 내연 기관(5)의 연소 상태가 악화되는 것을 억제할 수 있다.

또한 스로틀(22)에 의해 공기량을 증대시키는 제어는, 스로틀(22)의 개방도를 변경하고 나서 실제로 기통(11)에 유입되는 공기량이 증대할 때까지의 동안에 시간을 필요로 하므로, 응답성이 반드시 양호하다고는 할 수 없다. 이 점에서, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 있어서 최초로 스로틀(22)의 교축량을 제2 목표 공기량에 대응한 제1 값으로 감소시킨 후에(스텝 S220), 교축량을 제1 값보다도 높은 제2 값(제1 목표 공기량에 대응한 교축량)으로 제어하고 있다(스텝 S240). 그에 의해, 도 11의 (b)에서 설명한 바와 같이, 최초로 기통(11) 내에 유입되는 공기량을 제1 목표 공기량보다도 증대시킨 후에 제1 목표 공기량으로 제어할 수 있다. 그 결과, 통 내 산소 농도 제어의 응답성을 향상시킬 수 있다. 그에 의해, 내연 기관(5)의 연료로서 저세탄가의 연료가 사용된 경우에 있어서의 내연 기관(5)의 연소 상태의 악화를 효과적으로 억제할 수 있다.

또한 제1 실시예의 변형예 1에 관한 제어 장치(100)가 본 실시예에 관한 통 내 산소 농도 제어를 다시 실행해도 된다. 또한, 제2 실시예에 관한 제어 장치(100) 또는 제2 실시예의 변형예 1에 관한 제어 장치(100)가 본 실시예에 관한 통 내 산소 농도 제어를 다시 실행해도 된다. 또한 제2 실시예에 관한 제어 장치(100) 또는 제2 실시예의 변형예 1에 관한 제어 장치(100)가 본 실시예에 관한 통 내 산소 농도 제어를 실행할 경우, 스텝 S120, 스텝 S150 또는 스텝 S180에 관한 스로틀(22)의 제어 시에, 도 11의 (a)의 제어를 실행한다.

(변형예 1)

계속해서 제3 실시예의 변형예 1에 관한 내연 기관의 제어 장치(100)에 대해서 설명한다. 본 변형예에 관한 제어 장치(100)는, 도 11의 (a)의 흐름도를 실행하는 대신에 이하에 설명하는 도 12의 (a)의 흐름도를 실행하는 점에 있어서, 제3 실시예에 관한 제어 장치(100)와 다르다. 본 변형예에 관한 제어 장치(100)의 그 밖의 구성은 제3 실시예에 관한 제어 장치(100)와 같다. 도 12의 (a)는 본 변형예에 관한 제어 장치(100)가 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 공기량을 제어할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다. 도 12의 (a)는 스텝 S201을 더 구비하고 있는 점과, 스텝 S210 대신에 스텝 S210a를 구비하고 있는 점에 있어서 도 11의 (a)의 흐름도와 다르다.

제어 장치(100)[구체적으로는 제어 장치(100)의 통 내 산소 농도 제어부]는 스텝 S200의 다음에 스텝 S201을 실행한다. 스텝 S201에 있어서 제어 장치(100)는, 공기량 증량값(Ga2)을 취득한다. 도 12의 (b)는 공기량 증량값의 맵을 시각화한 도면이다. 도 12의 (b)의 종축은 공기량 증량값을 나타내고, 횡축은 도 2의 스텝 S50에서 취득된 목표 통 내 온도와 스텝 S60에서 취득된 실제 통 내 온도의 차(본 변형예에 있어서, 온도차라 칭하는 경우가 있음)를 나타내고 있다. 도 12의 (b)는 온도차가 커질수록 공기량 증량값이 커지도록 공기량 증량값을 온도차에 관련지어서 규정한 맵이 되고 있다. 이 맵은 미리 구해 두고, 제어 장치(100)의 기억부가 기억해 둔다. 도 12의 (a)의 스텝 S201에 있어서 제어 장치(100)는, 도 2의 스텝 S50에서 취득된 목표 통 내 온도와 스텝 S60에서 취득된 실제 통 내 온도의 차에 대응하는 공기량 증량값을 도 12의 (b)의 맵으로부터 추출함으로써 공기량 증량값(Ga)을 취득하고 있다.

스텝 S201 다음에 제어 장치(100)는 스텝 S210a를 실행한다. 스텝 S210a에 있어서 제어 장치(100)는, 스텝 S200에서 취득한 제1 목표 공기량에 스텝 S201에서 취득한 공기량 증량값(Ga2)을 가산한 값을 제2 목표 공기량으로서 취득한다. 이와 같이 하여 산출된 제2 목표 공기량은, 제1 목표 공기량보다도 큰 값이 된다. 즉, 제어 장치(100)는, 목표 통 내 온도와 실제 통 내 온도의 차(온도차)에 의거하여 제2 목표 공기량을 산출하고 있다.

본 변형예에 관한 제어 장치(100)에 있어서도, 제3 실시예와 마찬가지로 통 내 산소 농도 제어의 응답성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 변형예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 목표 통 내 온도와 실제 통 내 온도의 차에 의거하여 제2 목표 공기량을 산출하고 있으므로, 목표 통 내 온도와 실제 통 내 온도의 차에 따라서 통 내 산소 농도 제어의 응답성을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 그에 의해, 내연 기관(5)의 연소 상태의 악화를 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.

또한 제1 실시예의 변형예 1에 관한 제어 장치(100)가 본 변형예에 관한 통 내 산소 농도 제어를 다시 실행해도 된다. 또한, 제2 실시예에 관한 제어 장치(100) 또는 제2 실시예의 변형예 1에 관한 제어 장치(100)가 본 변형예에 관한 통 내 산소 농도 제어를 다시 실행해도 된다.

제4 실시예

계속해서 본 발명의 제4 실시예에 관한 내연 기관의 제어 장치(100)에 대해서 설명한다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 제1 실시예에 관한 도 2의 흐름도를 실행하는 대신, 이어서 설명하는 도 13의 흐름도를 실행하는 점에 있어서, 제1 실시예에 관한 제어 장치(100)와 다르다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)의 그 밖의 구성은 제1 실시예에 관한 제어 장치(100)와 같다. 도 13은, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)가 통 내 산소 농도 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다. 도 13의 흐름도는, 스텝 S31, 스텝 S32 및 스텝 S33을 더 구비하고 있는 점과, 스텝 S40 대신에 스텝 S40a를 구비하고 있는 점에 있어서, 도 2의 흐름도와 다르다.

스텝 S31에 있어서 제어 장치(100)[구체적으로는 제어 장치(100)의 통 내 산소 농도 취득부]는, 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 기통(11)에 유입되는 공기량(이하, 공기량이라 약칭하는 경우가 있음)을 취득함과 함께 A/F 센서(82)의 검출 결과에 의거하여 공기량을 취득하고, 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량이 A/F 센서(82)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량보다도 큰지 여부를 판정한다. 또한 제어 장치(100)는, A/F 센서(82)가 검출한 A/F에 연료 분사 밸브(30)의 연료 분사량을 곱한 값을, 기통(11)에 유입되는 공기량으로서 취득한다. 단 A/F 센서(82)의 검출 결과에 의거하여 기통(11)에 유입되는 공기량을 취득하는 구체적인 방법은, 이에 한정되는 것은 아니며, 공지된 다른 방법을 사용할 수 있다.

여기서, 내연 기관(5)의 운전 상태가 정상 시인 경우에 스텝 S31이 실행되는 경우 쪽이, 내연 기관(5)의 운전 상태가 과도 시인 경우에 스텝 S31이 실행되는 경우에 비교하여 스텝 S31의 판정 정밀도는 높아진다고 생각된다. 따라서 제어 장치(100)는, 내연 기관(5)의 운전 상태가 정상 시인 경우에 스텝 S31을 실행한다. 구체적으로는 제어 장치(100)는, 스로틀(22) 개방도의 단위 시간당의 변화량이 소정값 이하인 경우에 정상 시라고 판정하여, 스텝 S31을 실행한다.

스텝 S31에 있어서 긍정 판정된 경우[즉 A/F 센서(82)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량 쪽이 작은 경우], 제어 장치(100)는 A/F 센서(82)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량을 채용한다(스텝 S32). 계속해서 제어 장치(100)는, 스텝 S32에서 채용된 공기량을 사용해서 통 내 산소 농도를 산출한다(스텝 S40a). 구체적으로는 제어 장치(100)는, 스텝 S32에서 채용된 공기량을 사용하여, 도 2의 스텝 S40에서 설명한 식 (1)을 따라서 통 내 산소 농도를 산출한다. 스텝 S31에 있어서 부정 판정된 경우[즉 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량 쪽이 작은 경우], 제어 장치(100)는 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량을 채용한다(스텝 S33). 계속해서 제어 장치(100)는, 스텝 S33에서 채용된 공기량을 사용해서 통 내 산소 농도를 산출한다(스텝 S40a).

본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 있어서도 스텝 S70이 실행되므로, 제1 실시예와 마찬가지인 작용 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 통 내 산소 농도 취득부는 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량과 A/F 센서(82)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량 중 작은 쪽을 채용해서 통 내 산소 농도를 산출하고 있다(스텝 S31 내지 스텝 S40a). 이 본 실시예에 관한 통 내 산소 농도 산출에 의한 작용 효과에 대해서 이하에 설명한다.

먼저, 비교예로서, 본 실시예에 관한 스텝 S31 내지 스텝 S33을 실행하지 않고, 스텝 S40a에 있어서, 항상 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 취득된 공기량을 사용해서 통 내 산소 농도를 산출하는 제어 장치를 상정한다(이 제어 장치를, 비교예에 관한 제어 장치라고 칭함). 비교예에 관한 제어 장치에 있어서, 가령 에어플로 센서(80)가 열화된 경우, 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 취득되는 공기량은, 실제의 공기량과 상이한 값이 된다고 생각된다. 그 결과, 열화된 에어플로 센서(80)에 의거하여 취득된 공기량을 사용해서 산출된 통 내 산소 농도는, 열화되어 있지 않은 에어플로 센서(80)에 의거하여 취득된 통 내 산소 농도(즉 참된 통 내 산소 농도)와 다르다. 그 결과, 통 내 산소 농도에 의거하여 취득되는 목표 통 내 온도도, 참된 목표 통 내 온도와 다르다.

여기서, 에어플로 센서(80)가 열화된 결과, 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 취득되는 공기량이 실제 공기량보다도 증가한 경우를 예로 들어, 상술한 비교예에 관한 제어 장치의 문제점을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같아진다. 도 14의 (a)는, 도 3의 (b)와 마찬가지인 도면이며, 통 내 산소 농도에 의거하여 목표 통 내 온도를 취득할 때에 사용되는 맵을 시각화한 도면이다. 도 14의 (a)의 횡축의 통 내 산소 농도(A)는 열화되어 있지 않은 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 취득된 공기량을 사용해서 산출된 통 내 산소 농도이다. 도 14의 (a)의 횡축의 통 내 산소 농도(B)는 열화된 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 취득된 공기량을 사용해서 산출된 통 내 산소 농도이다.

에어플로 센서(80)가 열화된 결과, 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 취득되는 공기량이 실제 공기량보다도 증가한 경우, 열화된 에어플로 센서(80)에 의거하여 취득된 공기량을 사용해서 취득되는 통 내 산소 농도(B)는 열화되어 있지 않은 에어플로 센서(80)에 의거하여 취득된 공기량을 사용해서 취득되는 통 내 산소 농도(A)보다도 커진다. 그 결과, 비교예에 관한 제어 장치가 도 14의 (a)의 맵에 의거하여 목표 통 내 온도를 산출한 경우, 에어플로 센서(80)가 열화된 경우에 산출되는 목표 통 내 온도(B₁) 쪽이 에어플로 센서(80)가 열화되고 있지 않은 경우에 산출되는 목표 통 내 온도(A₁)보다도 낮아진다. 이러한, 참된 목표 통 내 온도(A₁)보다도 낮은 목표 통 내 온도(B₁)를 사용해서 비교예에 관한 제어 장치가 스텝 S60 및 스텝 S70을 실행한 경우, 내연 기관(5)에 실화가 발생할 우려가 있다. 이와 같이 비교예에 관한 제어 장치의 경우, 에어플로 센서(80)가 열화된 경우에 내연 기관(5)에 실화가 발생할 우려가 있다는 문제점이 있다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 다음에 설명한 바와 같이, 이 문제점을 해결할 수 있다.

도 14의 (b)는 에어플로 센서(80)와 A/F 센서(82) 중 에어플로 센서(80)가 열화된 경우의 실화 유무를 모식적으로 도시하고 있다. 도 14의 (c)는 에어플로 센서(80)와 A/F 센서(82) 중 A/F 센서(82)가 열화되었을 경우의 실화 유무를 모식적으로 도시하고 있다. 도 14의 (b) 및 도 14의 (c)에 있어서, 공기량의 참값(참된 공기량)을 나타내는 횡축보다도 상측의 영역(즉, 센서의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량이 참된 공기량보다도 큰 영역)이, 내연 기관(5)에 실화가 발생하는 영역(실화측)이다. 도 14의 (b) 및 도 14의 (c)에 있어서, 횡축 이하의 영역이 내연 기관(5)에 실화가 발생하지 않는 영역(안전측)이다.

도 14의 (b)에 도시한 바와 같이, 에어플로 센서(80)가 열화되어, 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 취득된 공기량이 참값보다도 커지거나 또는 작아진 경우에도, 에어플로 센서(80)의 검출 결과와 A/F 센서(82)의 검출 결과 중 작은 쪽의 값을 채용하면, 내연 기관(5)에 실화가 발생하는 것은 억제할 수 있다. 도 14의 (c)에 도시한 바와 같이, A/F 센서(82)가 열화되어, A/F 센서(82)의 검출 결과에 의거하여 취득된 공기량이 참값보다도 커지거나 또는 작아진 경우에도, 에어플로 센서(80)의 검출 결과와 A/F 센서(82)의 검출 결과 중 작은 쪽의 값을 채용하면 내연 기관(5)에 실화가 발생하는 것은 억제할 수 있다. 즉, 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량과 A/F 센서(82)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량 중, 작은 쪽의 공기량을 채용해서 통 내 산소 농도를 산출하면, 가령 에어플로 센서(80) 또는 A/F 센서(82)가 열화되어 있었다고 해도 내연 기관(5)에 실화가 발생하는 것을 억제할 수 있는 것이다.

본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 스텝 S31 내지 스텝 S40a에 있어서, 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량과 A/F 센서(82)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량 중 작은 쪽을 채용해서 통 내 산소 농도를 산출하고 있으므로, 에어플로 센서(80) 또는 A/F 센서(82)가 열화되었을 경우라도 내연 기관(5)에 실화가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한 제1 실시예의 변형예 1, 변형예 2, 변형예 3, 제2 실시예, 제2 실시예의 변형예 1, 제3 실시예 및 제3 실시예의 변형예 1에 관한 제어 장치가, 각각 본 실시예에 관한 통 내 산소 농도의 취득 방법(도 13의 스텝 S31 내지 스텝 S40a)을 실행해도 된다.

(변형예 1)

계속해서 제4 실시예의 변형예 1에 관한 내연 기관의 제어 장치(100)에 대해서 설명한다. 본 변형예에 관한 제어 장치(100)는, 도 13의 흐름도를 실행하는 대신 이하에 설명하는 도 15의 흐름도를 실행하는 점에 있어서, 제4 실시예에 관한 제어 장치(100)와 다르다. 본 변형예에 관한 제어 장치(100)의 그 밖의 구성은 제4 실시예에 관한 제어 장치(100)와 같다. 도 15는, 본 변형예에 관한 제어 장치(100)가 통 내 산소 농도 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다. 도 15는, 스텝 S31 대신에 스텝 S31a를 구비하고 있는 점과, 스텝 S32 대신에 스텝 S32a를 구비하고 있는 점에 있어서, 도 13의 흐름도와 다르다.

스텝 S31a 및 스텝 S32a는, A/F 센서(82) 대신 통 내압 센서(83)가 사용되고 있는 점에 있어서, 도 13의 스텝 S31 및 스텝 S32와 다르다. 여기서, 기통(11)에 유입되는 공기량은, 에어플로 센서(80) 및 A/F 센서(82) 외에, 통 내압 센서(83)가 검출하는 통 내압에 의거하여도 취득할 수 있다. 따라서 제어 장치(100)는, A/F 센서(82) 대신에 통 내압 센서(83)를 사용하고 있다. 또한 통 내압 센서(83)의 검출 결과에 의거하여 기통(11)에 유입되는 공기량을 취득하는 구체적인 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 공지된 방법을 적용할 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.

스텝 S31a에 있어서 제어 장치(100)[구체적으로는 제어 장치(100)의 통 내 산소 농도 취득부]는 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량이, 통 내압 센서(83)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량보다도 큰지 여부를 판정한다. 스텝 S31a에 있어서 긍정 판정된 경우, 제어 장치(100)는 통 내압 센서(83)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량을 채용한다(스텝 S32a). 계속해서 제어 장치(100)는, 스텝 S32a에서 채용된 공기량을 사용해서 통 내 산소 농도를 산출한다(스텝 S40a). 스텝 S31a에 있어서 부정 판정된 경우, 제어 장치(100)는 스텝 S33을 실행한다. 계속해서 제어 장치(100)는, 스텝 S33에서 채용된 공기량을 사용해서 통 내 산소 농도를 산출한다(스텝 S40a).

본 변형예에 관한 제어 장치(100)에 있어서도, 에어플로 센서(80)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량과 통 내압 센서(83)의 검출 결과에 의거하여 취득한 공기량 중 작은 쪽을 채용해서 통 내 산소 농도를 산출하고 있으므로(스텝 S31a 내지 스텝 S40a), 에어플로 센서(80) 또는 통 내압 센서(83)가 열화된 경우에도 내연 기관(5)에 실화가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한 제1 실시예의 변형예 1, 변형예 2, 변형예 3, 제2 실시예, 제2 실시예의 변형예 1, 제3 실시예 및 제3 실시예의 변형예 1에 관한 제어 장치가, 각각 본 변형예에 관한 통 내 산소 농도의 취득 방법(도 15의 스텝 S31a 내지 스텝 S40a)을 실행해도 된다.

제5 실시예

계속해서 본 발명의 제5 실시예에 관한 내연 기관의 제어 장치(100)에 대해서 설명한다. 도 16은 본 실시예에 관한 제어 장치(100)가 적용되는 내연 기관(5a)의 일례를 도시하는 모식도이다. 도 16에 나타내는 내연 기관(5a)은, 온도 센서(84), 배기 정화 장치(110) 및 연료 첨가 밸브(120)를 더 구비하고 있는 점에 있어서, 도 1에 도시한 내연 기관(5)과 다르다. 또한, 도 16에 도시한 내연 기관(5a)은, A/F 센서(82) 및 통 내압 센서(83)를 구비하고 있지 않은 점에 있어서도 내연 기관(5)과 다르다. 또한, 내연 기관(5a)의 구성은 도 16의 구성에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 내연 기관(5a)은 또한 A/F 센서(82) 및 통 내압 센서(83)를 구비하고 있어도 된다. 온도 센서(84)는 배기 통로(21)의 터빈(61)보다도 상류측의 부위에 배치되어 있다. 온도 센서(84)는 배기 온도를 검출하고, 검출 결과를 제어 장치(100)에 전달한다. 또한, 온도 센서(84)의 배치 부위는 도 16에 도시한 부위에 한정되는 것은 아니다.

배기 정화 장치(110)는, 배기 통로(21)의 배기를 정화하는 장치이다. 본 실시예에 관한 배기 정화 장치(110)는, 배기 정화용의 촉매(111)와, DPF(Diesel Particulate Filter : 매연 저감 장치)(112)를 구비하고 있다. 본 실시예에 있어서 촉매(111)는, 배기 통로(21)의 터빈(61)보다도 하류측에 배치되어 있다. DPF(112)는 배기 통로(21)의 촉매(111)보다도 하류측에 배치되어 있다. 본 실시예에서는 촉매(111)의 일례로서 산화 촉매를 사용한다. DPF(112)는, PM(입자상 물질)을 포집하는 필터이다. 연료 첨가 밸브(120)는, 배기 통로(21) 중 터빈(61)과 배기 정화 장치(110) 사이 부분에 배치되어 있다. 연료 첨가 밸브(120)는, 제어 장치(100)의 지시를 받아서 배기 통로(21)의 배기 정화 장치(110)보다도 상류측에 연료를 첨가한다.

본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 있어서의 통 내 산소 농도의 증가량에 따라서 메인 분사 후의 추가 분사 시에 있어서의 연료 분사량인 추가 분사량을 제어하는 추가 분사량 제어를 실행한다. 본 실시예에 관한 통 내 산소 농도 제어 및 추가 분사량 제어의 상세에 대해서 흐름도를 사용해서 설명하면 다음과 같아진다.

도 17은, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)가 통 내 산소 농도 제어 및 추가 분사량 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 도 17의 흐름도를 소정 주기로 반복해서 실행한다. 도 17의 흐름도는, 스텝 S80 내지 스텝 S83을 더 구비하고 있는 점에 있어서, 도 2에 도시한 흐름도와 다르다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 스텝 S70의 실행 후에 스텝 S80을 실행한다.

스텝 S80에 있어서 제어 장치(100)는, 배기 정화 장치(110)의 재생 처리의 개시 조건인 PM 재생 조건을 충족시키는지 여부를 판정한다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는 스텝 S80에 있어서, 배기 정화 장치(110)의 DPF(112)에 퇴적된 PM의 양(퇴적량)과 상관을 갖는 지표가 소정값 이상이 되었는지 여부를 판정하고, 이 지표가 소정값 이상이 된 경우에 PM 재생 조건을 충족시킨다고 판정한다. 제어 장치(100)는, 이 지표의 일례로서, 전회, 후술하는 스텝 S82에 관한 재생 처리를 실행했을 때로부터의 차량의 주행 거리를 사용한다. 따라서 스텝 S80에 있어서 제어 장치(100)는, 전회의 재생 처리 실행 시로부터의 차량의 주행 거리가 소정값 이상이 되었는지 여부를 판정하고, 소정값 이상이 되었을 경우에 PM 재생 조건을 충족시킨다고 판정하고 있다. 소정값으로서는, DPF(112)의 PM의 퇴적량이 이 소정값 이상이 되었을 경우에 DPF(112)의 PM을 제거하는 재생 처리를 실행한 쪽이 바람직하다고 생각되는 값을 사용할 수 있다. 이 소정값은, 미리 실험, 시뮬레이션 등에 의해 구해 두고, 기억부에 기억시켜 둔다.

또한, 스텝 S80의 구체적 내용은 상기 내용에 한정되는 것은 아니다. 다른 예를 들면, 내연 기관(5a)이 DPF(112)의 PM 퇴적량을 검출 가능한 센서를 예를 들어 DPF(112)에 구비하고 있는 경우, 제어 장치(100)는 이 센서의 검출 결과를 취득함으로써 PM 퇴적량을 취득하고, 취득된 PM 퇴적량이 소정값 이상이 되었는지 여부를 판정할 수도 있다.

스텝 S80에서 부정 판정된 경우, 제어 장치(100)는 흐름도의 실행을 종료한다. 스텝 S80에서 긍정 판정된 경우, 제어 장치(100)는 연료 첨가 밸브(120)에 의한 연료 첨가의 개시 조건인 연료 첨가 조건을 충족시키는지 여부를 판정한다(스텝 S81). 스텝 S81의 구체적 내용은 다음과 같다. 먼저, 배기 온도가 저온인 경우에 연료 첨가 밸브(120)로부터 연료를 첨가해도, DPF(112)에 부착된 연료의 연소는 효과적으로 행하여지지 않고, 그 결과, 배기 정화 장치(110)의 재생은 효과적으로 행하여지지 않는다고 생각된다. 따라서 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는 스텝 S81에 있어서, 배기 온도가, 배기 정화 장치(110)의 재생을 효과적으로 행할 수 있다고 생각되는 소정값 이상인지 여부를 판정하고, 배기 온도가 소정값 이상인 경우에 연료 첨가 조건을 충족시킨다고 판정한다.

또한 소정값의 구체적인 값은 특별히 한정되는 것은 아니며, 후술하는 스텝 S82에 관한 연료 첨가의 실행에 의해 배기 정화 장치(110)의 재생을 효과적으로 행할 수 있다고 생각되는 온도를 적절하게 사용할 수 있다. 이 소정값은, 미리 실험, 시뮬레이션 등에 의해 적절하게 구해 두고, 기억부에 기억시켜 둔다. 본 실시예에서는 소정값의 일례로서 200℃를 사용하는 것으로 한다. 즉 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는 스텝 S81에 있어서, 배기 온도가 200℃ 이상인지의 여부를 판정하고 있다. 또한 제어 장치(100)는, 배기 온도를 온도 센서(84)의 검출 결과에 의거하여 취득한다. 단 제어 장치(100)에 의한 배기 온도의 취득 방법은, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 제어 장치(100)는, 배기 온도와 상관을 갖는 지표[예를 들어 내연 기관(5a)의 부하, 구체적으로는 내연 기관(5a)의 회전수, 연료 분사 밸브(30)로부터의 연료 분사량 등]에 의거하여 배기 온도를 취득해도 된다.

스텝 S81에서 긍정 판정된 경우, 제어 장치(100)는 연료 첨가 밸브(120)로부터 연료가 분사되도록 연료 첨가 밸브(120)를 제어한다(스텝 S82). 스텝 S82가 실행됨으로써, DPF(112)에 부착된 PM이 연소되어서 제거된다. 구체적으로는, 연료 첨가 밸브(120)로부터 분사된 연료가 촉매(111)에 부착되어, 촉매(111) 상에 있어서 연료의 연소가 촉진된다. 그 결과, DPF(112)에 유입되는 배기의 온도를 상승시킬 수 있다. 그에 의해, DPF(112)에 부착된 PM을 연소 제거시킬 수 있다. 그 결과, DPF(112)의 재생을 도모할 수 있다. 스텝 S82 후에 제어 장치(100)는 흐름도의 실행을 종료한다.

스텝 S81에서 부정 판정된 경우, 제어 장치(100)는 추가 분사량 제어를 실행한다(스텝 S83). 구체적으로는 제어 장치(100)는 스텝 S83에 있어서, 스텝 S70에 관한 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 있어서의 통 내 산소 농도의 증가량에 따라서 추가 분사량을 제어한다. 스텝 S81에서 부정 판정된 경우에 스텝 S70이 실행되는 의의에 대해서 도면을 사용해서 설명하면 다음과 같아진다.

도 18은, 배기 온도와 기통(11) 내에 유입되는 공기량의 관계를 모식적으로 도시하는 도면이다. 또한 도 18의 종축은 배기 온도로 되어 있지만, 촉매 온도로 치환할 수도 있다. 도 18에 나타내고 있는 실선은, 기통(11) 내에 유입되는 공기량의 증가에 수반하는 배기 온도의 변화를 나타내고 있다. 또한, 이 실선은, 실제로는 기관 본체(10)의 부하에 따라서 상하 이동한다. 도 18의 온도 Tx는, 스텝 S81의 판정 처리에서 사용되는 소정값(본 실시예에서는 200℃)이다. 도 18의 실선으로부터 알 수 있는 바와 같이, 배기 온도는 기통(11) 내에 유입되는 공기량이 증가할수록 저하되는 경향이 있다. 따라서, 도 17의 스텝 S70이 실행됨으로써 기통(11) 내에 유입되는 공기량이 증대된 경우, 배기 온도가 저하되어서 Tx보다도 낮아지는 경우가 있다. 이 스텝 S70의 실행에 의해 기통(11) 내에 유입되는 공기량이 증대된 결과, 배기 온도가 소정값(Tx)보다도 저하된 경우가, 스텝 S81에서 부정 판정된 경우에 상당한다. 따라서, 제어 장치(100)는 스텝 S70이 실행됨으로써 배기 온도가 소정값(Tx)보다 낮아진 경우(즉 스텝 S81에서 부정 판정된 경우)에, 스텝 S83에 관한 추가 분사량 제어를 실행함으로써 배기 온도를 증가시키고 있다.

추가 분사의 구체적 종류는, 메인 분사 후에 연료 분사 밸브(30)로부터 연료를 분사하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 추가 분사의 구체예로서, 포스트 분사 및 애프터 분사 중 적어도 한쪽을 사용할 수 있다. 포스트 분사 및 애프터 분사는 모두 메인 분사보다도 이후의 소정 시기에 연료 분사 밸브(30)로부터 연료를 분사하는 분사 형태이다. 또한 애프터 분사와 포스트 분사에서는, 애프터 분사 쪽이 포스트 분사보다도 앞선 시기(메인 분사에 가까운 시기)에 실행된다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 추가 분사의 일례로서, 포스트 분사를 행한다.

스텝 S83은 구체적으로는 다음과 같이 실행된다. 먼저 제어 장치(100)는, 스텝 S70의 실행 시에 있어서의 통 내 산소 농도의 증가량과 상관을 갖는 파라미터로서, 스로틀(22)의 교축량의 감소량을 사용한다. 제어 장치(100)의 기억부는, 스로틀(22)의 교축량의 감소량과 추가 분사량을 관련지어서 규정한 맵을 기억해 둔다. 이 맵은, 스로틀(22)의 교축량의 감소량이 커질수록(즉, 통 내 산소 농도의 증가량이 커질수록), 추가 분사량이 증가하도록, 스로틀(22)의 교축량의 감소량과 추가 분사량을 관련지어서 규정하고 있다. 스텝 S83에 있어서 제어 장치(100)는, 스텝 S70의 실행 시에 있어서의 스로틀(22)의 교축량의 감소량에 대응하는 추가 분사량을 맵으로부터 취득하고, 취득된 추가 분사량의 연료가 연료 분사 밸브(30)로부터 포스트 분사 시에 분사되도록 연료 분사 밸브(30)를 제어한다. 이렇게 스텝 S83이 실행됨으로써, 결과적으로는 스텝 S70에 관한 통 내 산소 농도 제어에 있어서 통 내 산소 농도가 증가할수록 스텝 S83에 관한 추가 분사량도 증가하게 된다. 이와 같이 하여 제어 장치(100)는, 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 있어서의 통 내 산소 농도의 증가량에 따라서 추가 분사량을 제어하고 있다.

또한 스텝 S83에 있어서 제어 장치(100)는 추가 분사로서, 포스트 분사 대신에 애프터 분사를 실행해도 되고, 포스트 분사와 함께 애프터 분사를 실행해도 된다. 추가 분사로서 포스트 분사 대신에 애프터 분사를 실행할 경우, 제어 장치(100)는 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 있어서의 통 내 산소 농도의 증가량에 따라서 애프터 분사 시의 분사량(이것이 추가 분사량에 상당함)이 증가하도록 연료 분사 밸브(30)를 제어하면 된다. 또한 추가 분사로서 포스트 분사와 함께 애프터 분사를 실행할 경우, 제어 장치(100)는 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 있어서의 통 내 산소 농도의 증가량에 따라서 포스트 분사 시의 분사량 및 애프터 분사 시의 분사량 중 적어도 한쪽(이것이 추가 분사량에 상당함)이 증가하도록 연료 분사 밸브(30)를 제어하면 된다.

또한 스텝 S83에 관한 추가 분사량 제어의 구체적인 실행 방법은, 상기 방법에 한정되는 것은 아니다. 스텝 S83의 다른 예로서 다음의 것을 들 수 있다. 먼저, 스텝 S70에 관한 통 내 산소 농도 제어는, 스텝 S60에 관한 목표 통 내 온도와 실제 통 내 온도의 차가 클수록 통 내 산소 농도가 증가하도록 실행된다. 따라서, 제어 장치(100)는 스텝 S83에 있어서, 스텝 S60에 관한 목표 통 내 온도와 실제 통 내 온도의 차가 클수록 추가 분사량이 증가하도록 연료 분사 밸브(30)를 제어해도 된다. 이 경우에도 결과적으로는, 제어 장치(100)는 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 있어서의 통 내 산소 농도의 증가량에 따라서 추가 분사량을 제어하고 있게 된다. 또한 이 경우, 제어 장치(100)의 기억부에는 목표 통 내 온도와 실제 통 내 온도의 차와, 추가 분사량을 관련지어서 규정한 맵이 기억되어 있고, 제어 장치(100)는 이 맵을 참조함으로써 스텝 S83에 관한 추가 분사량 제어를 실행한다.

또는 스텝 S83의 다른 예로서 다음의 것도 들 수 있다. 구체적으로는 제어 장치(100)가 소정의 수식(이하, 추가 분사의 수식이라고 칭함)을 따라서 추가 분사를 실행할 경우에는, 상술한 바와 같은 맵을 사용해서 스텝 S83을 실행하는 대신, 추가 분사의 수식에 소정의 보정항을 도입함으로써 스텝 S83을 실행한다. 구체적으로는 제어 장치(100)는 스텝 S83에 있어서, 스텝 S70에 관한 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 있어서의 통 내 산소 농도의 증가량에 따라서 추가 분사량이 증가하는 보정항을, 추가 분사의 수식에 추가한다. 이 경우에도 제어 장치(100)는, 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 있어서의 통 내 산소 농도의 증가량에 따라서 추가 분사량을 제어할 수 있다.

스텝 S83 후에 제어 장치(100)는 스텝 S82를 실행한다. 스텝 S82 후에 제어 장치(100)는 흐름도의 실행을 종료한다. 이렇게 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 스텝 S70의 실행에 의해 배기 온도가 소정값(Tx)보다도 저하된 경우(스텝 S81에서 부정 판정된 경우)에 스텝 S83에 관한 추가 분사량 제어(본 실시예에서는 포스트 분사)를 실행한 다음 스텝 S82에 관한 연료 첨가를 실행하고 있다.

또한, 스텝 S83에 있어서 추가 분사량 제어를 실행하는 제어 장치(100)의 CPU(101)는, 추가 분사량 제어부에 상당한다.

본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 통 내 산소 농도 제어가 실행됨으로써 메인 분사 시에 있어서의 목표 통 내 온도와 통 내 온도(실제 통 내 온도)의 차를 감소시켜서 통 내 온도를 메인 분사 시의 목표 통 내 온도에 근접시킬 수 있다. 그에 의해, 내연 기관(5a)의 연료로서 저세탄가의 연료가 사용된 경우에도, 내연 기관(5a)의 연소 상태가 악화되는 것을 억제할 수 있다. 구체적으로는 제어 장치(100)에 의하면, 목표 통 내 온도로서 메인 분사 시에 있어서의 내연 기관(5a)의 연소 상태가 일정해지는 통 내 온도를 사용하고 있으므로(스텝 S50), 저세탄가의 연료가 사용된 경우에도 내연 기관(5a)의 연소 상태를 일정하게 할 수 있다. 보다 구체적으로는, 내연 기관(5a)의 HC를 일정하게 할 수 있다. 또한, 실화의 발생이나 드라이버빌리티의 악화도 억제할 수 있다.

또한 제어 장치(100)에 의하면, 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 있어서 통 내 산소 농도가 증가된 경우라도(즉 공연비가 희박하게 된 경우라도), 이 통 내 산소 농도의 증가량에 따라서 추가 분사 시에 있어서의 추가 분사량을 제어할 수 있다(스텝 S83). 그에 의해, 통 내 산소 농도의 증가에 수반하는 배기 온도 저하를 추가 분사에 의한 배기 온도 상승에 의해 보충할 수 있다. 그 결과, 배기 정화 장치(110)의 성능 저하를 억제할 수 있다. 그에 의해, 배기 에미션의 악화를 억제할 수 있다. 이상과 같이 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 저세탄가의 연료가 사용된 경우라도 내연 기관(5a)의 연소 상태가 악화되는 것을 억제할 수 있고 또한 배기 에미션의 악화도 억제할 수 있다.

또한 도 3의 (b)에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 관한 목표 통 내 온도의 취득 시에 사용되는 맵은, 통 내 산소 농도가 높을수록 취득되는 목표 통 내 온도가 낮아지도록, 통 내 산소 농도와 목표 온도가 관련지어서 규정된 맵이 되고 있다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는 이러한 맵을 사용해서 목표 통 내 온도를 취득하고 있으므로, 결과적으로 제어 장치(100)는 통 내 산소 농도가 높을수록 취득되는 목표 통 내 온도의 값을 낮게 하고 있다. 즉, 제어 장치(100)의 목표 통 내 온도 취득부는, 통 내 산소 농도 취득부에 의해 취득된 통 내 산소 농도가 높을수록, 취득되는 목표 통 내 온도의 값을 낮게 하고 있다. 여기서, 통 내 산소 농도가 높을수록, 기통(11) 내에 있어서의 연소에 의한 발열량이 증가하므로, 통 내 온도도 상승한다. 그로 인해, 통 내 산소 농도가 높을수록, 목표 통 내 온도는 낮아도 된다. 따라서, 이 구성에 의하면, 통 내 산소 농도에 따른 적절한 목표 통 내 온도를 취득할 수 있다. 그 결과, 통 내 산소 농도에 따라서 통 내 산소 농도 제어를 적절하게 실행할 수 있다. 그에 의해, 내연 기관(5a)의 연소 상태의 악화를 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 세탄가가 소정값 이하인 경우(스텝 S20에서 긍정 판정된 경우)에 통 내 산소 농도 제어를 실행하고 있다(스텝 S70). 이 구성에 의하면, 내연 기관(5a)의 연소 상태의 악화가 발생하기 쉬운 저세탄가의 연료가 실제로 사용된 경우에 통 내 산소 농도 제어를 실행할 수 있다.

제6 실시예

계속해서 본 발명의 제6 실시예에 관한 내연 기관의 제어 장치(100)에 대해서 설명한다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 도 17의 흐름도 대신에 이어서 설명하는 도 19의 흐름도를 실행하는 점에서, 제5 실시예에 관한 제어 장치(100)와 다르다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)의 그 밖의 구성은 제5 실시예에 관한 제어 장치(100)와 같다. 또한, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)가 적용되는 내연 기관(5a)의 하드웨어 구성은 도 16과 같다. 도 19는, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)가 통 내 산소 농도 제어 및 추가 분사량 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다. 도 19는, 스텝 S80 대신에 스텝 S80a를 구비하고 있는 점과, 스텝 S81 대신에 스텝 S81a를 구비하고 있는 점과, 스텝 S82를 구비하고 있지 않은 점에 있어서, 도 17과 다르다.

스텝 S80a에 있어서 제어 장치(100)는, 내연 기관(5a)이 통상 연소 시인지 여부를 판정한다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 통상 연소 시의 일례로서, DPF(112)에 퇴적된 PM의 연소를 위한 연료 분사 제어가 행해지고 있지 않을 때를 사용한다.

스텝 S80a에서 부정 판정된 경우, 제어 장치(100)는 흐름도의 실행을 종료한다. 스텝 S80a에서 긍정 판정된 경우, 제어 장치(100)는 스텝 S81a를 실행한다. 스텝 S81a에 있어서 제어 장치(100)는, 배기 온도가 촉매 활성 온도[촉매(111)가 활성화하는 온도] 이상인지 여부를 판정한다. 본 실시예에서는, 촉매 활성 온도의 일례로서 200℃를 사용한다. 이 촉매 활성 온도는 기억부가 기억해 둔다. 즉 스텝 S81a에 있어서 제어 장치(100)는, 온도 센서(84)의 검출 결과에 의거하여 취득한 배기 온도가 기억부에 기억되어 있는 촉매 활성 온도(200℃) 이상인지 여부를 판정하고 있다.

스텝 S81a에서 긍정 판정된 경우(배기 온도가 촉매 활성 온도 이상인 경우), 제어 장치(100)는 흐름도의 실행을 종료한다. 스텝 S81a에서 부정 판정된 경우(배기 온도가 촉매 활성 온도보다 낮은 경우), 제어 장치(100)는 스텝 S83을 실행한다. 스텝 S83은 도 17의 스텝 S83과 마찬가지이다. 즉 본 실시예에 관한 제어 장치(100)의 추가 분사량 제어부는, 스텝 S83에 관한 추가 분사량 제어를 배기 온도가 촉매 활성 온도보다 낮은 경우에 실행하고 있다. 스텝 S83 후에 제어 장치(100)는 흐름도의 실행을 종료한다.

본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 스텝 S70에 관한 통 내 산소 농도 제어가 실행되므로, 내연 기관(5a)의 연료로서 저세탄가의 연료가 사용된 경우에도, 내연 기관(5a)의 연소 상태가 악화되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 통 내 산소 농도 제어의 실행에 의해 배기 온도가 촉매 활성 온도보다 낮아진 경우라도(스텝 S81a에서 부정 판정된 경우), 스텝 S83에 관한 추가 분사량 제어의 실행에 의해 배기 온도를 상승시킬 수 있다. 그에 의해, 촉매(111)를 활성화시킬 수 있으므로 촉매(111)의 성능을 충분히 발휘시킬 수 있다. 그 결과, HC, CO 등의 정화를 촉진시킬 수 있다. 그에 의해, 저세탄가의 연료가 사용된 경우라도 배기 에미션의 악화를 억제할 수 있다.

제7 실시예

계속해서 본 발명의 제7 실시예에 관한 내연 기관의 제어 장치(100)에 대해서 설명한다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 제5 실시예에 관한 도 17 대신에 이어서 설명하는 도 20의 흐름도를 실행하는 점에 있어서, 제5 실시예에 관한 제어 장치(100)와 다르다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)의 그 밖의 구성은 제5 실시예에 관한 제어 장치(100)와 같다. 또한, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)가 적용되는 내연 기관(5a)의 하드웨어 구성은 도 16과 같다. 도 20은, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)가 통 내 산소 농도 제어 및 추가 분사량 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다. 도 20은, 스텝 S50 대신에 스텝 S50a를 구비하고 있는 점에 있어서, 도 17과 다르다.

스텝 S50a에 있어서, 제어 장치(100)[구체적으로는 제어 장치(100)의 목표 통 내 온도 취득부]는 세탄가에 따른 목표 통 내 온도를 취득하고 있다. 구체적으로는 제어 장치(100)는, 스텝 S50a에 있어서, 스텝 S40에서 취득된 통 내 산소 농도 외에 스텝 S10에서 취득된 세탄가에 의거하여, 메인 분사 시에 있어서의 내연 기관(5a)의 연소 상태가 일정해지는 목표 통 내 온도를 취득하고 있다. 보다 구체적으로는 제어 장치(100)는, 스텝 S50a에 있어서, 세탄가가 낮을수록 목표 통 내 온도를 높게 하고 있다. 또한, 이 스텝 S50a는, 전술한 도 5의 스텝 S50a와 같다. 따라서, 도 20의 스텝 S50a의 그 이상 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 제5 실시예에 관한 스텝 S50 대신에 스텝 S50a를 실행하고 있는 점 이외에, 제5 실시예와 마찬가지인 제어 처리를 실행하고 있으므로, 제5 실시예와 같은 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 제5 실시예의 효과 외에 이하의 효과를 발휘할 수 있다. 구체적으로는, 세탄가가 낮을수록 착화성이 낮아지므로 목표 통 내 온도는 높게 하는 것이 바람직하다고 생각되는 결과, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 스텝 S50a에 있어서 연료의 세탄가가 낮을수록 취득되는 목표 통 내 온도를 높게 하고 있으므로, 세탄가에 따른 적절한 목표 통 내 온도를 취득할 수 있다. 그에 의해 내연 기관(5a)의 연소 상태의 악화를 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.

또한 제6 실시예에 관한 제어 장치(100)가 도 19의 흐름도 스텝 S50 대신에 본 실시예에 관한 스텝 S50a를 실행해도 된다.

제8 실시예

계속해서 본 발명의 제8 실시예에 관한 내연 기관의 제어 장치(100)에 대해서 설명한다. 도 21은 본 실시예에 관한 제어 장치(100)가 적용되는 내연 기관(5b)의 일례를 도시하는 모식도이다. 도 21에 나타내는 내연 기관(5b)은, 연료 산소 농도 검출기(86)을 더 구비하고 있는 점에 있어서, 도 1에 도시한 제1 실시예에 관한 내연 기관(5)과 다르다. 또한, 도 21에는, 도 1에 도시되어 있지 않은 크랭크 포지션 센서(85)가 도시되어 있다. 또한, 도 21에 나타낸 내연 기관(5b)은, A/F 센서(82) 및 통 내압 센서(83)를 구비하고 있지 않은 점에 있어서도 내연 기관(5)과 다르다. 또한, 내연 기관(5b)의 구성은 도 21의 구성에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 내연 기관(5b)은 또한 A/F 센서(82) 및 통 내압 센서(83)를 구비하고 있어도 된다.

연료 산소 농도 검출기(86)는, 내연 기관(5b)의 연료의 산소 농도인 연료 산소 농도 또는 이 연료 산소 농도와 상관을 갖는 지표를 검출하는 기기이다. 본 실시예에 관한 연료 산소 농도 검출기(86)는, 연료 탱크(42)에 저류되고 있는 연료의 산소 농도를 검출하고, 검출 결과를 제어 장치(100)에 전달한다. 단, 연료 산소 농도 검출기(86)가 검출하는 연료 산소 농도의 구체적인 검출 부위는, 연료 산소 농도를 검출할 수 있는 부위이면, 본 실시예와 같은 연료 탱크(42)의 연료에 한정되는 것은 아니다.

연료 산소 농도 검출기(86)로서는, 예를 들어 적외 분광법(FTIR)에 의해 연료의 산소 농도를 검출하는 기기 등과 같은, 연료의 산소 농도를 검출하는 공지된 센서 기기를 사용할 수 있다. 또는 연료 산소 농도는 다음의 방법에 의해서도 검출할 수 있다. 먼저, 바이오 연료나 알코올 함유 연료 등과 같이 연료에 산소를 포함하는 연료(산소 함유 연료라고 칭함)의 농도가 높을수록, 즉 본 실시예에서는 경유에 포함되는 산소 함유 연료의 농도가 높을수록, 연료 산소 농도는 높아지는 경향이 있다. 따라서, 연료 산소 농도 검출기(86)로서, 경유에 있어서의 산소 함유 연료의 농도를 검출하는 농도 센서를 사용할 수도 있다. 이 경우, 제어 장치(100)는 농도 센서의 검출 결과에 의거하여 경유에 있어서의 산소 함유 연료의 농도를 취득하고, 취득한 산소 함유 연료의 농도에 의거하여 연료 산소 농도를 취득하면 된다. 또한, 산소 함유 연료의 농도로부터 연료 산소 농도를 취득하는 방법으로서는, 산소 함유 연료의 농도와 연료 산소 농도를 관련지어서 규정한 맵에 의거하여 연료 산소 농도를 취득하는 방법, 산소 함유 연료의 연료로부터 연료 산소 농도를 산출하기 위한 관계식을 사용해서 연료 산소 농도를 취득하는 방법 등, 다양한 방법을 사용할 수 있다.

도 22는, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)가 통 내 산소 농도 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다. 제어 장치(100)는, 파일럿 분사를 실행할 때, 보다 구체적으로는 파일럿 분사의 실행 직전에 도 22의 흐름도를 실행한다. 제어 장치(100)는, 도 22의 흐름도를 소정 주기로 반복해서 실행한다. 도 22의 흐름도는, 스텝 S5를 더 구비하고 있는 점과, 스텝 S40 대신에 스텝 S40b를 구비하고 있는 점과, 스텝 S50 대신에 스텝 S50b를 구비하고 있는 점에 있어서, 도 2에 도시한 제1 실시예에 관한 흐름도와 다르다.

스텝 S5에 있어서 제어 장치(100)는, 연료 산소 농도를 취득한다. 구체적으로는 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 연료 산소 농도 검출기(86)의 검출 결과를 취득함으로써, 연료 산소 농도를 취득한다. 스텝 S5 이후에 제어 장치(100)는 스텝 S10을 실행한다.

스텝 S40b에 있어서 제어 장치(100)는, 기통(11) 내의 산소 농도인 통 내 산소 농도를 산출한다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 통 내 산소 농도로서, 기통(11) 내의 산소의 ㏖ 농도(㏖/cc)를 취득한다. 구체적으로는 제어 장치(100)는, 기통(11) 내의 산소의 ㏖ 농도를, 연료에 포함되는 산소량인 연료 산소량과, 기통(11) 내에 유입되는 공기량과, 연료 분사 시기에 있어서의 연소실의 용적에 의거하여 취득한다. 보다 구체적으로는 제어 장치(100)는, 하기식 (2)에 의거하여 기통(11) 내의 산소의 ㏖ 농도를 취득한다.

기통(11) 내의 산소의 ㏖ 농도＝((연료 산소량＋기통(11) 내에 유입되는 공기량)×0.23))÷(32×연료 분사 시기의 연소실 용적) … (2)

또한 제어 장치(100)는, 식 (2)의 연료 산소량을 스텝 S5에서 취득한 연료 산소 농도에 의거하여 산출한다. 구체적으로는 제어 장치(100)는, 스텝 S5에서 취득한 연료 산소 농도에, 파일럿 분사 시에 있어서 분사되는 연료량을 적산한 값을 식 (2)의 연료 산소량으로서 사용한다. 또한 제어 장치(100)는, 식 (2)의 기통(11) 내에 유입되는 공기량으로서, 스텝 S30에서 취득한 공기량[즉, 파일럿 분사 직전의 흡기 행정 시에 있어서 기통(11) 내에 유입되는 공기량]을 사용한다. 제어 장치(100)는, 식 (2)의 연료 분사 시기의 연소실 용적으로서, 스텝 S30에서 취득한 연소실의 용적(즉, 파일럿 분사 실행 시기에 있어서의 연소실의 용적)을 사용한다. 또한 식 (2)로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 관한 스텝 S40b에서 산출되는 통 내 산소 농도는, 연료 산소 농도가 높고, 그 결과, 연료 산소량이 높아질수록, 높은 값을 채용하게 된다.

계속해서 제어 장치(100)는, 메인 분사 시에 있어서의 목표 통 내 온도를 산출한다(스텝 S50b). 스텝 S50b의 상세에 대해서 도면을 사용해서 설명하면 다음과 같아진다. 먼저, 제1 실시예에 관한 도 3의 (a)에서 설명한 바와 같이, 세탄가의 값에 상관없이 연소 상태 지표가 일정해지는(구체적으로는 착화 지연이 일정해지고 또한 HC량도 일정해짐) 메인 분사 시의 통 내 온도(T℃)가 존재한다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는 도 22의 스텝 S50b에 있어서, 이 세탄가의 값에 상관없이 연소 상태 지표가 일정해지는 메인 분사 시의 통 내 온도(T℃)를 메인 분사 시의 목표 통 내 온도로서 산출한다. 구체적으로는 제어 장치(100)는, 스텝 S40b에서 산출한 통 내 산소 농도에 의거하여, 이 목표 통 내 온도를 산출한다. 스텝 S50b에 있어서 통 내 산소 농도에 의거하여 목표 통 내 온도를 산출하는데 있어서, 구체적으로는 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는 이어서 설명하는 맵을 사용해서 목표 통 내 온도를 산출한다.

도 23의 (a)는 본 실시예에 관한 목표 통 내 온도의 산출 시에 사용되는 맵을 시각화한 도면이다. 도 23의 (a)에 도시되어 있는 라인(300)은, 세탄가의 값에 상관없이 HC량이 일정해지는 메인 분사 시의 통 내 온도를 나타내고 있다. 또한, 도 23의 (a)에 도시되어 있는 라인(300)으로서는, 세탄가에 상관없이 착화 지연 정도가 일정해지는 메인 분사 시의 통 내 온도를 사용할 수도 있다. 도 23의 (a)의 라인(300)은, 통 내 산소 농도가 높을수록 취득되는 목표 통 내 온도가 낮아지고 있다. 이렇게 본 실시예에 관한 도 23의 (a)의 맵은, 통 내 산소 농도가 높을수록 취득되는 목표 통 내 온도가 낮아지도록, 목표 통 내 온도가 통 내 산소 농도에 관련지어서 규정된 맵이다. 이 맵은, 미리 실험, 시뮬레이션 등에 의해 구해 두고, 기억부에 기억시켜 둔다.

제어 장치(100)는, 스텝 S50b에 있어서, 스텝 S40b에서 산출된 통 내 산소 농도에 대응하는 목표 통 내 온도를 기억부의 맵으로부터 추출함으로써, 목표 통 내 온도를 산출하고 있다. 예를 들어 제어 장치(100)는, 스텝 S40b에서 산출된 통 내 산소 농도가 D₁인 경우, T₁을 목표 통 내 온도로서 취득하고, 통 내 산소 농도가 D₂인 경우, T₂를 목표 통 내 온도로서 산출한다. 전술한 바와 같이 식 (2)에 의거하여 산출되는 통 내 산소 농도는, 연료 산소 농도가 높고, 그 결과, 연료 산소량이 높아질수록 높은 값을 채용하므로, 도 23의 (a)의 맵에 있어서, D₁보다도 D₂ 쪽이 연료 산소 농도가 높아지고 있다. 따라서, 도 23의 (a)의 맵에 의거하여 산출되는 목표 통 내 온도는, 연료 산소 농도가 높을수록, 낮은 값을 채용하게 된다. 즉, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는 연료 산소 농도가 높을수록, 산출되는 목표 통 내 온도를 낮게 하고 있다.

여기서, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 상술한 바와 같이 통 내 산소 농도에 의거하여 목표 통 내 온도를 산출하고 있지만, 식 (2)에 있어서 전술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 이 통 내 산소 농도의 산출 시에, 스텝 S5에서 취득된 연료 산소 농도가 사용되고 있다. 따라서, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 연료 산소 농도를 포함하는 소정의 파라미터[구체적으로는, 연료 산소 농도 외에,식 (2)에 관한 기통(11) 내에 유입되는 공기량 및 연료 분사 시기의 연소실 용적]에 의거하여 목표 통 내 온도를 취득하고 있다고 할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는, 통 내 산소 농도가 연료 산소 농도를 고려해서 산출된 값으로 되어 있고, 이 통 내 산소 농도에 의거하여 목표 통 내 온도가 산출되고 있으므로, 결과적으로 목표 통 내 온도도 연료 산소 농도를 고려해서 산출된 값이 되고 있다.

또한, 제어 장치(100)에 의한 목표 통 내 온도의 산출은, 상술한 바와 같은 맵에 의거하여 목표 통 내 온도를 산출하는 방법에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 제어 장치(100)는, 통 내 산소 농도와 목표 통 내 온도의 관계를 규정한 소정의 관계식을 이용하여, 통 내 산소 농도에 의거하여 목표 통 내 온도를 산출해도 된다.

도 22를 참조하여, 스텝 S50b 이후에 제어 장치(100)는, 실제 통 내 온도를 취득함과 함께, 취득된 실제 통 내 온도가 스텝 S50b에서 취득된 목표 통 내 온도보다 낮은지 여부를 판정한다(스텝 S60). 이 스텝 S60은 도 2의 스텝 S60과 마찬가지이므로, 상세한 설명은 생략한다. 스텝 S60에 있어서 실제 통 내 온도가 목표 통 내 온도보다도 낮다고 판정되지 않은 경우("아니오"인 경우), 제어 장치(100)는 흐름도의 실행을 종료한다. 이 경우, 제어 장치(100)는 스로틀(22)의 개방도를 통상값으로 제어한다. 그리고 제어 장치(100)는 파일럿 분사를 실행한다.

스텝 S60에 있어서 실제 통 내 온도가 목표 통 내 온도보다도 낮다고 판정된 경우("예"인 경우), 제어 장치(100)는 기통(11)에 유입되는 공기량이 증대하도록 스로틀(22)의 개방도를 제어한다(스텝 S70). 구체적으로는 제어 장치(100)는, 스로틀(22)의 개방도를 통상값[스텝 S60에서 "아니오"라 판정된 경우의 스로틀(22)의 개방도]보다도 커지도록 제어함으로써, 스로틀(22)의 교축량을 감소시켜, 기통(11)에 유입되는 공기량을 증대시킨다. 기통(11)에 유입되는 공기량이 증대함으로써, 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도는 증대한다. 또한, 이 스텝 S70은 도 2의 스텝 S70과 마찬가지이므로, 더 이상 상세한 설명은 생략한다.

즉, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 실제 통 내 온도가 목표 통 내 온도보다도 작은 경우에(스텝 S60에서 "예"인 경우), 실제 통 내 온도가 목표 통 내 온도 이상인 경우(스텝 S60에서 "아니오"인 경우)에 비교하여, 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 증대시키고 있다. 이와 같이 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 목표 통 내 온도와 실제 통 내 온도의 차에 의거하여 메인 분사에 앞서 행하여지는 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 제어하고 있다. 스텝 S70이 본 실시예에 관한 통 내 산소 농도 제어에 상당한다.

스텝 S70이 실행되어서 통 내 산소 농도가 증대함으로써, 기통(11) 내에 있어서의 연소가 활발화하므로, 실제 통 내 온도가 상승한다. 그에 의해, 메인 분사 시에 있어서의 목표 통 내 온도와 실제 통 내 온도의 차를 감소시킬 수 있다. 즉, 실제 통 내 온도를, 연료 산소 농도를 포함하는 파라미터에 의해 산출된 목표 통 내 온도에 근접시킬 수 있다. 스텝 S70 이후에 제어 장치(100)는, 흐름도의 실행을 종료한다. 그리고 제어 장치(100)는 파일럿 분사를 실행한다.

또한, 스텝 S5에 있어서 연료 산소 농도를 취득하는 제어 장치(100)의 CPU(101)는, 연료 산소 농도를 취득하는 연료 산소 농도 취득부에 상당한다. 스텝 S50b에 있어서 목표 통 내 온도를 취득하는 제어 장치(100)의 CPU(101)는, 연료 산소 농도를 포함하는 소정의 파라미터에 의거하여 메인 분사 시에 있어서의 목표 통 내 온도를 산출하는 목표 통 내 온도 산출부에 상당한다. 스텝 S60에 있어서 실제 통 내 온도를 취득하는 제어 장치(100)의 CPU(101)는, 통 내 온도를 취득하는 통 내 온도 취득부에 상당한다. 스텝 S70에 있어서 통 내 산소 농도 제어를 실행하는 제어 장치(100)의 CPU(101)는, 목표 통 내 온도 산출부에 의해 산출된 메인 분사 시에 있어서의 목표 통 내 온도와 통 내 온도 취득부에 의해 취득된 통 내 온도의 차에 의거하여, 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 제어하는 통 내 산소 농도 제어를 실행하는 통 내 산소 농도 제어부에 상당한다.

계속해서 본 실시예에 관한 제어 장치(100)의 작용 효과에 대해서 설명한다. 이 설명 전에 본 실시예에 특유의 과제에 대하여 설명한다. 먼저, 내연 기관(5b)의 연료로서 산소 함유 연료가 사용된 경우, 연료 중의 산소 농도는 산소 함유 연료가 사용되지 않은 경우에 비교해서 높아진다. 이 경우에 있어서, 가령 연료 중의 산소 농도가 당초 상정하고 있던 산소 농도보다도 높아진 경우, 통 내 온도가 당초의 상정값보다도 지나치게 높아질 가능성이 있다. 그 결과, 내연 기관(5b)의 에미션이 악화되고, 또한 연소 소음도 악화될 가능성이 있다.

이에 반해 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 스텝 S50b에 있어서 설명한 바와 같이, 목표 통 내 온도의 산출 시에 사용되는 파라미터가 연료 산소 농도를 포함하고 있으므로, 본 실시예에 관한 목표 통 내 온도는 연료 산소 농도를 고려해서 산출된 온도라고 할 수 있다. 그 결과, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 이 연료 산소 농도를 고려해서 산출된 목표 통 내 온도와, 통 내 온도 취득부에 의해 취득된 통 내 온도(실제 통 내 온도)의 차에 의거하여 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도가 제어되고 있다. 그에 의해, 연료로서 저세탄가의 산소 함유 연료가 사용된 경우라도, 내연 기관(5b)의 에미션이나 연소 소음이 악화되는 것을 억제할 수 있다.

보다 구체적으로는 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 스텝 S70에서 설명한 바와 같이, 통 내 온도 취득부에 의해 취득된 통 내 온도(실제 통 내 온도)가 목표 통 내 온도 산출부에 의해 산출된 메인 분사 시에 있어서의 목표 통 내 온도보다도 작은 경우에, 통 내 온도가 목표 통 내 온도 이상인 경우에 비교해서 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 증대시키고 있으므로, 통 내 온도를, 연료 산소 농도를 고려해서 산출된 목표 통 내 온도에 근접시킬 수 있다. 그 결과, 연료로서 저세탄가의 산소 함유 연료가 사용된 경우라도, 통 내 온도가 지나치게 상승하는 것을 억제하여, 에미션의 악화나 연소 소음의 악화를 억제할 수 있다.

또한, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 도 23의 (a)에 있어서 설명한 바와 같이, 목표 통 내 온도로서 세탄가의 값에 상관없이 연소 상태 지표가 일정해지는 메인 분사 시의 통 내 온도가 사용되고 있으므로, 저세탄가의 연료가 사용된 경우에 있어서의 에미션의 악화를 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 식 (2)에 의거하여 산출된 통 내 산소 농도에 의거하여 목표 통 내 온도를 산출하고 있으므로, 연비의 악화를 최소한으로 억제할 수 있다. 이 이유는 다음과 같다. 도 23의 (b)는 목표 통 내 온도와 내연 기관(5b)의 연비와의 관계를 도시하는 모식도이다. 도 23의 (b)의 횡축은 목표 통 내 온도를 나타내고, 종축은 연비의 악화 정도를 나타내고 있다. 도 23의 (b)가 나타낸 바와 같이, 목표 통 내 온도가 높아질수록 연비가 악화되는 경향이 있다. 따라서, 예를 들어 저세탄가의 연료가 사용된 경우의 에미션의 악화를 억제하기 위해서 목표 통 내 온도를 단순히 높게 설정한 경우(즉, 본 실시예와 같은 산출식에 의거하지 않고 목표 통 내 온도를 단순히 높게 설정한 경우), 저세탄가의 연료가 사용된 경우의 에미션의 악화는 억제할 수 있을지도 모른다. 그러나 이 경우, 연비가 악화될 가능성이 있다. 이에 반해 본 실시예에 의하면, 전술한 바와 같이, 식 (2)에 의거하여 산출된 통 내 산소 농도에 의거하여 목표 통 내 온도를 산출하고 있으므로, 연비의 악화를 억제할 수 있다.

또한, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 스텝 S70에 있어서 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 증대시키는 데 있어서, 기통(11)에 유입되는 공기의 양을 증대시키고 있다. 여기서, 파일럿 분사량(파일럿 분사 시의 연료 분사량)을 증대시킴으로써도, 실제 통 내 온도를 상승시키는 것은 가능하고, 그 결과, 실제 통 내 온도를 목표 통 내 온도에 근접시킬 수 있다. 그로 인해, 제어 장치(100)는, 스텝 S70에 있어서 스로틀(22)의 제어에 의해 기통(11)에 유입되는 공기의 양을 증대시키는 대신, 예를 들어 파일럿 분사량을 증대시킴으로써 실제 통 내 온도를 상승시켜도 된다. 그러나, 통 내에 있어서의 연료의 연소는 통 내 산소 농도의 영향을 크게 받는다고 생각되고, 이 통 내 산소 농도의 제어에는 스로틀(22)에 의한 공기량의 제어가 특히 효과적인 방법이라고 생각된다. 그로 인해, 본 실시예와 같이 스로틀(22)의 제어에 의해 기통(11)에 유입되는 공기의 양을 제어하는 경우 쪽이 파일럿 분사량을 증대시키는 경우보다도, 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 효과적으로 증대시킬 수 있고, 이로써 실제 통 내 온도를 목표 통 내 온도에 효과적으로 근접시킬 수 있으므로 바람직하다고 할 수 있다.

또한, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 도 23의 (a)에 있어서 설명한 바와 같이, 연료 산소 농도가 높을수록 산출되는 목표 통 내 온도를 낮게 하고 있다. 여기서, 연료 산소 농도가 높을수록, 기통(11) 내에 있어서의 연소에 의한 발열량이 증가하므로, 통 내 온도도 상승한다. 그로 인해, 연료 산소 농도가 높을수록, 목표 통 내 온도는 낮아도 된다. 따라서, 이 구성에 의하면, 연료 산소 농도에 따른 적절한 목표 통 내 온도를 산출할 수 있다. 그에 의해, 내연 기관(5b)의 에미션이나 연소 소음의 악화를 연료 산소 농도에 따라서 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 스텝 S70에 관한 통 내 산소 농도 제어는 세탄가가 소정값 이하인 경우(구체적으로는 스텝 S20에서 "예"라 판정된 경우)에 실행되고 있다. 이 구성에 의하면, 내연 기관(5b)에 실화가 발생할수록 낮은 세탄가의 연료가 실제로 사용된 경우에 통 내 산소 농도 제어를 실행할 수 있다.

제9 실시예

계속해서 본 발명의 제9 실시예에 관한 내연 기관의 제어 장치(100)에 대해서 설명한다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)의 하드웨어 구성 및 본 실시예에 관한 제어 장치(100)가 적용되는 내연 기관(5b)의 하드웨어 구성은, 제8 실시예의 도 21에 나타낸 제어 장치(100) 및 내연 기관(5b)과 마찬가지이다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 도 22 대신에 이어서 설명하는 도 24의 흐름도를 실행하는 점에 있어서, 제8 실시예에 관한 제어 장치(100)와 다르다. 도 24는, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)가 통 내 산소 농도 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다. 도 24는, 스텝 S40b 대신에 스텝 S40c를 구비하고 있는 점과, 스텝 S50b 대신에 스텝 S50c를 구비하고 있는 점에 있어서, 도 22의 흐름도와 다르다.

스텝 S40c에 있어서 제어 장치(100)는, 기통(11) 내에 유입되는 공기량과 연료 분사 시기의 연소실 용적에 의거하여 통 내 산소 농도를 산출한다. 구체적으로는 제어 장치(100)는, 제1 실시예에 있어서 전술한 식 (1)에 의거하여 통 내 산소 농도를 산출한다. 이 식 (1)은 우변의 분자에 연료 산소량이 포함되어 있지 않은 점에 있어서, 제8 실시예에 관한 식 (2)와 다르다. 즉 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 스텝 S5에서 취득된 연료 산소 농도를 사용하지 않고 통 내 산소 농도를 산출하고 있다.

스텝 S40c 이후에 제어 장치(100)는, 스텝 S50c를 실행한다. 스텝 S50c에 있어서 제어 장치(100)는, 메인 분사 시에 있어서의 목표 통 내 온도를 산출한다. 본 실시예에 관한 스텝 S50c는, 세탄가의 값에 상관없이 연소 상태 지표가 일정해지는 메인 분사 시의 통 내 온도(T℃)가 목표 통 내 온도로서 산출되는 점은, 제8 실시예에 관한 스텝 S50b와 같지만, 이 목표 통 내 온도의 산출 방법이 제8 실시예에 관한 스텝 S50b와 다르다.

도 25는, 본 실시예에 관한 목표 통 내 온도의 산출 시에 사용되는 맵을 시각화한 도면이다. 도 25에 도시되어 있는 라인(301)은, 연료 산소 농도가 A인 경우에 있어서, 세탄가의 값에 상관없이 HC량이 일정해지는 메인 분사 시의 통 내 온도를 나타내고 있다. 또한 라인(302)은, 연료 산소 농도가 B(이것은 A보다도 큰 값임)인 경우에 있어서, 세탄가의 값에 상관없이 HC량이 일정해지는 메인 분사 시의 통 내 온도를 나타내고 있다. 라인(301) 및 라인(302)은, 모두 통 내 산소 농도가 높아질수록 목표 통 내 온도가 낮아지고 있다. 또한 라인(302)은 라인(301)보다도 종축에서 하방에 위치하고 있다. 따라서, 도 25의 맵은, 통 내 산소 농도가 높아질수록 산출되는 목표 통 내 온도가 낮아지고 또한 연료 산소 농도가 높을수록 산출되는 목표 통 내 온도가 낮아지도록, 목표 통 내 온도가 통 내 산소 농도 및 연료 산소 농도에 관련지어서 규정된 맵이 되고 있다. 도 25의 맵은, 미리 실험, 시뮬레이션 등에 의해 구해 두고, 기억부에 기억시켜 둔다.

본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 스텝 S50c에 있어서, 스텝 S5에서 취득된 연료 산소 농도에 대응하는 라인을 도 25의 맵으로부터 선택하고, 선택된 라인에 있어서, 스텝 S40c에서 산출된 통 내 산소 농도에 대응하는 목표 통 내 온도를 추출함으로써, 목표 통 내 온도를 산출하고 있다. 예를 들어 제어 장치(100)는, 스텝 S5에 있어서 취득된 연료 산소 농도가 A인 경우, 도 25의 라인(301)을 선택한다. 그리고 제어 장치(100)는, 스텝 S40c에서 산출된 통 내 산소 농도가 D인 경우, T_a를 목표 통 내 온도로서 취득한다. 한편, 제어 장치(100)는, 스텝 S5에 있어서 취득된 연료 산소 농도가 B(>A)인 경우, 도 25의 라인(302)을 선택한다. 그리고 제어 장치(100)는, 스텝 S40c에서 산출된 통 내 산소 농도가 D인 경우, T_b를 목표 통 내 온도로서 취득한다.

또한, 도 25에는 2개의 라인만 도시되어 있지만, 실제로는 예상되는 연료 산소 농도에 대응하도록, 더 많은 라인을 설정해 두는 것이 바람직하다. 또한, 이렇게 다수의 라인을 설정하고 있던 경우에도, 스텝 S5에 있어서 취득된 연료 산소 농도에 직접 대응하는 라인이 도 25의 맵에 없는 경우도 생각된다. 그러나, 이 경우에는, 예를 들어 제어 장치(100)는 스텝 S5에 있어서 취득된 연료 산소 농도의 값에 가장 가까운 값의 라인을 선택하면 된다.

이상과 같이 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 스텝 S50c에 관한 목표 통 내 온도의 산출 시에 사용되는 소정의 파라미터로서, 통 내 산소 농도(이것은, 본 실시예에서는 연료 산소 농도를 사용하지 않고 산출된 통 내 산소 농도임) 외에 연료 산소 농도를 사용하고 있다. 즉 본 실시예에 있어서도, 목표 통 내 온도의 산출에 사용되는 소정의 파라미터는 연료 산소 농도를 포함하고 있다. 구체적으로는 목표 통 내 온도의 산출에 사용되는 소정의 파라미터로서, 연료 산소 농도와, 식 (1)에서 사용되고 있는 기통(11) 내에 유입되는 공기량과, 연료 분사 시기의 연소실 용적을 사용하고 있다. 또한 도 25의 맵은, 연료 산소 농도가 높을수록, 산출되는 목표 통 내 온도가 낮아지고 있으므로, 본 실시예에 있어서도 제어 장치(100)는 연료 산소 농도가 높을수록 산출되는 목표 통 내 온도를 낮게 하고 있다.

본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 있어서도, 제8 실시예과 마찬가지의 작용 효과를 발휘할 수 있다. 구체적으로는 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 있어서도, 연료 산소 농도를 고려해서 산출된 목표 통 내 온도와, 통 내 온도 취득부에 의해 취득된 통 내 온도(실제 통 내 온도)의 차에 의거하여 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도가 제어되고 있으므로, 연료로서 저세탄가의 산소 함유 연료가 사용된 경우에도, 내연 기관(5b)의 에미션이나 연소 소음의 악화를 억제할 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서도 목표 통 내 온도로서 세탄가의 값에 상관없이 연소 상태 지표가 일정해지는 메인 분사 시의 통 내 온도가 사용되고 있으므로, 저세탄가의 연료가 사용된 경우에 있어서의 에미션의 악화를 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 식 (1)에 의거하여 산출된 통 내 산소 농도와 스텝 S5에서 취득된 연료 산소 농도에 의거하여 목표 통 내 온도를 산출하고 있으므로, 제8 실시예에 관한 도 23의 (b)에서 설명한 것과 마찬가지의 이유에 의해, 목표 통 내 온도를 단순히 높게 설정하는 경우에 비교해서 연비의 악화를 억제할 수 있다.

또한, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 있어서도, 스텝 S70에 있어서 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 증대시키는 데 있어서, 기통(11)에 유입되는 공기의 양을 증대시키고 있으므로, 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 효과적으로 증대시킬 수 있고, 이로써 실제 통 내 온도를 목표 통 내 온도에 효과적으로 근접시킬 수 있다. 또한, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 있어서도, 스텝 S50c에 있어서, 연료 산소 농도가 높을수록 산출되는 목표 통 내 온도를 낮게 하고 있으므로, 연료 산소 농도에 따른 적절한 목표 통 내 온도를 산출할 수 있다. 그에 의해, 내연 기관(5b)의 에미션이나 연소 소음의 악화를 연료 산소 농도에 따라서 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서도, 스텝 S70에 관한 통 내 산소 농도 제어가 세탄가가 소정값 이하인 경우(스텝 S20에서 "예"라 판정된 경우)에 실행되고 있으므로, 내연 기관(5b)에 실화가 발생할수록 낮은 세탄가의 연료가 실제로 사용된 경우에 통 내 산소 농도 제어를 실행할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 요지 범위 내에 있어서, 다양한 변형·변경이 가능하다.

5 : 내연 기관
10 : 기관 본체
11 : 기통
20 : 흡기 통로
21 : 배기 통로
22 : 스로틀
30 : 연료 분사 밸브
40 : 커먼레일
50 : EGR 통로
51 : EGR 밸브
60 : 과급기
70 : 인터쿨러
100 : 제어 장치

Claims

내연 기관(5)의 제어 장치이며, 상기 제어 장치는,
ⅰ)상기 내연 기관의 기통 내의 산소 농도인 통 내 산소 농도를 취득하고,
ⅱ)상기 기통 내의 온도인 통 내 온도를 취득하고,
ⅲ)상기 통 내 산소 농도에 의거하여, 메인 분사 시에 있어서의 목표 통 내 온도를 취득하고,
ⅳ)상기 메인 분사 시에 있어서의 상기 목표 통 내 온도와, 상기 통 내 온도의 차에 의거하여, 상기 메인 분사에 앞서 행하여지는 파일럿 분사 시의 통 내 산소 농도를 제어하는 통 내 산소 농도 제어를 실행하도록 구성된 전자 제어 장치(100)를 포함하는, 내연 기관의 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 전자 제어 장치는 상기 통 내 산소 농도가 높을수록, 상기 목표 통 내 온도를 낮게 하도록 구성되는, 내연 기관의 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전자 제어 장치는 상기 내연 기관에 사용되는 연료의 세탄가가 낮을수록, 상기 목표 통 내 온도를 높게 하도록 구성되는, 내연 기관의 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내연 기관은, 흡기 통로에 배치된 스로틀(22)과, EGR 통로(50)에 배치된 EGR 밸브(51)를 구비하고,
상기 전자 제어 장치는 상기 파일럿 분사 시의 상기 통 내 산소 농도를 증대시키는 경우에 있어서, 상기 EGR 밸브가 개방이 되고 또한 상기 스로틀의 교축량이 소정값보다 큰 경우에는, 상기 교축량을 감소시킨 후에 상기 EGR 밸브를 폐쇄로 제어하도록 구성되는, 내연 기관의 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전자 제어 장치는 상기 내연 기관에 사용되는 연료의 세탄가가 소정값 이하인 경우에 상기 통 내 산소 농도 제어를 실행하도록 구성되는, 내연 기관의 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 전자 제어 장치는 상기 통 내 산소 농도 제어의 실행 시에 있어서의 상기 통 내 산소 농도의 증가량에 따라서 상기 메인 분사 후의 추가 분사 시에 있어서의 연료 분사량인 추가 분사량을 제어하도록 구성되는, 내연 기관의 제어 장치.
제1항, 제2항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 제어 장치는 상기 통 내 온도가 상기 메인 분사 시에 있어서의 상기 목표 통 내 온도보다도 작은 경우에는, 상기 통 내 온도가 상기 목표 통 내 온도 이상인 경우에 비교하여 상기 파일럿 분사 시의 상기 통 내 산소 농도를 증대시키도록 구성되는, 내연 기관의 제어 장치.
제7항에 있어서, 상기 전자 제어 장치는 상기 파일럿 분사 시의 상기 통 내 산소 농도를 증대시키는 데 있어서, 상기 기통에 유입되는 공기의 양을 증대시키도록 구성되는, 내연 기관의 제어 장치.