KR101787228B1 - 내연 기관의 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 연소 제어에 열 발생률 무게 중심 위치를 사용하는 내연 기관의 제어 장치에 관한 것이다. 이 제어 장치는, 기관 냉각수온이 기준 냉각수온 이상인 경우, 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치로 제어하고, 기관 냉각수온이 기준 냉각수온보다도 낮은 경우, 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 제어한다.

Description

내연 기관의 제어 장치{CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은, 내연 기관의 제어 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에, 디젤 엔진의 연소 제어용 폐루프 전자 제어 시스템이 기재되어 있다. 이 특허문헌 1에는, 연소 프로세스의 무게 중심과 그 기준값에 기초하여 연료 분사를 변경함으로써, 효율적으로 예혼합 압축 자착화 연소를 제어할 수 있다는 취지가 기재되어 있다.
일본 특허공개 제2009-209943호 공보 일본 특허공개 제2011-202629호 공보 일본 특허공개 제2003-500596호 공보 일본 특허공개 평8-232820호 공보
그런데, 연비의 저하를 목적으로 한 내연 기관(이하 「기관」이라 함)의 다양한 제어 장치가 개발되어 있다. 이에 관하여, 연비에 영향을 미치는 기관 제어 파라미터의 종류가 많기 때문에, 적어도 기관 부하에 따라서 서로 다른 목표값을 설정할 필요가 있었다. 이에 관하여, 본원의 발명자들의 연구에 의해, 연비를 최소로 하는 열 발생률 무게 중심 위치가 기관 부하에 상관없이 일정하다는 사실이 판명되었다. 따라서, 열 발생률 무게 중심 위치를 연소 제어에 사용하면, 연비가 최소가 되도록 기관 제어 파라미터를 매우 간편하게 제어할 수 있다는 사실이 판명되었다.
그런데, 연비가 작다는 것은, 냉각 손실과 배기 손실의 합계가 작음을 의미한다. 즉, 연비가 작다는 것은, 연소실 내부로부터 기관 본체에 전달되는 열량이 적고, 또한 배기와 함께 연소실로부터 배출되는 열량이 적음을 의미한다. 따라서, 기관 난기(暖機) 요구 시에 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치(즉, 연비를 최소로 하는 열 발생률 무게 중심 위치)로 제어되어 있는 경우, 연소실 내부로부터 기관 본체에 전달되는 열량이 적으므로, 기관 난기의 진행이 느려질 가능성이 있다. 한편, 촉매 난기 요구 시에 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치로 제어되어 있는 경우, 배기와 함께 연소실로부터 배출되는 열량이 적으므로, 촉매 난기의 진행이 느려질 가능성이 있다. 어느 쪽이든, 기관 난기 요구 시 또는 촉매 난기 요구 시에 빠르게 기관 난기 또는 촉매 난기를 완료시키기 위해서는, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치로 제어되어 있는 것은 바람직하지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은, 배기 정화 촉매를 구비하고, 연소 제어에 열 발생률 무게 중심 위치를 사용하는 내연 기관의 제어 장치에 있어서, 내연 기관 또는 촉매를 빠르게 난기시킴에 있다.
본 발명은, 연소 제어에 열 발생률 무게 중심 위치를 사용하는 내연 기관의 제어 장치에 관한 것이다. 여기서, 열 발생률 무게 중심 위치란, 이하의 위치를 의미한다.
즉, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 열 발생률 무게 중심 위치 G는, 크랭크 각도에 대한 열 발생률의 파형 W에 의해 획정되는 영역 A(도 2의 망점 부분)의 기하학적 무게 중심 Gg에 대응하는 크랭크 각도이다. 보다 구체적으로는, 열 발생률 무게 중심 위치는, 횡축을 크랭크 각도로 하고 또한 종축을 열 발생률로 한 좌표계에 있어서 그려지는 열 발생률의 파형과 상기 횡축에 의해 둘러싸이는 영역의 기하학적 무게 중심에 대응하는 크랭크 각도이다. 또한, 상기 횡축과 상기 종축은 서로 직교하는 축이다.
다른 표현으로 말하자면, 열 발생률 무게 중심 위치는, 각 사이클에 있어서의 크랭크 각도를 1개의 축(예를 들어, 상기 횡축)에 설정하고 또한 열 발생률을 상기 1개의 축에 직교하는 다른 축(예를 들어, 상기 종축)에 설정한 그래프(예를 들어, 상기 좌표계)에 있어서 그려지는 열 발생률의 파형과, 상기 1개의 축에 의해 둘러싸이는 영역의 기하학적 무게 중심에 대응하는 크랭크 각도이다. 즉, 상기 열 발생률 무게 중심 위치는, 크랭크 각도에 대한 열 발생률의 파형에 의해 획정되는 영역의 기하학적 무게 중심에 대응하는 크랭크 각도이다.
또 다른 표현으로 말하자면, 열 발생률 무게 중심 위치는, 각 사이클에 있어서의 임의의 크랭크 각도로부터 특정한 크랭크 각도를 감산하여 얻어지는 값과, 상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률과의 곱에 대응한 값을, 상기 크랭크 각도에 대하여 적분(즉, 적산)하여 얻어지는 값이 0으로 되는 상기 특정 크랭크 각도이다. 즉, 열 발생률 무게 중심 위치는, 하기 수학식 1이 성립될 때의 특정 크랭크 각도 G이다. 또한, 특정 크랭크 각도는, 1개의 팽창 행정에 있어서 연소 개시부터 연소 종료까지 사이의 크랭크 각도이다.
Figure 112015118952916-pct00001
또 다른 표현으로 말하자면, 열 발생률 무게 중심 위치는, 특정 크랭크 각도보다도 진각(進角)측의 임의의 크랭크 각도와 상기 특정 크랭크 각도와의 크랭크 각도차분과, 상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률과 곱을 크랭크 각도에 대하여 적분해서 얻어지는 값과, 상기 특정 크랭크 각도보다도 지각(遲角)측의 임의의 크랭크 각도와 상기 특정 크랭크 각도와의 크랭크 각도차분과, 상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률과의 곱을 크랭크 각도에 대하여 적분해서 얻어지는 값이 동등해질 때의 상기 특정 크랭크 각도이다.
즉, 열 발생률 무게 중심 위치는, 임의의 크랭크 각도보다도 진각측의 각 열 발생률과 상기 열 발생률에 각각 대응하는 크랭크 각도 거리와의 곱의 총합이 상기 임의의 크랭크 각도보다도 지각측의 각 열 발생률과 상기 열 발생률에 각각 대응하는 크랭크 각도 거리와의 곱의 총합과 동등할 때의 상기 임의의 크랭크 각도이다. 또한, 상기 크랭크 각도 거리는, 상기 임의의 크랭크 각도와 각 크랭크 각도와의 크랭크 각도차이다. 따라서, 열 발생률 무게 중심 위치를 지지점으로 하고, 크랭크 각도 거리를 지지점으로부터의 거리로 하고, 열 발생률을 힘으로 한 경우, 지지점의 양측의 모멘트(=힘×거리=크랭크 각도 거리×열 발생률)가 서로 동등하게 되어 있다.
즉, 열 발생률 무게 중심 위치는, 「연소 개시 후의 임의의 제1 크랭크 각도와 특정 크랭크 각도와의 차의 크기」와 「상기 임의의 제1 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률」과의 곱을 연소 개시부터 상기 특정 크랭크 각도까지 크랭크 각도에 대하여 적분(적산)한 값이, 「상기 특정 크랭크 각도 후의 임의의 제2 크랭크 각도와 상기 특정 크랭크 각도와의 차의 크기」와 「상기 임의의 제2 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률」과의 곱을 상기 특정 크랭크 각도로부터 연소 종료까지 크랭크 각도에 대하여 적분(적산)한 값과 동등해질 때의 상기 특정 크랭크 각도이다.
즉, 열 발생률 무게 중심 위치는, 하기 수학식 2가 성립될 때의 특정 크랭크 각도 G이다. 하기 수학식 2에 있어서, 「CAs」는 「연소 개시 크랭크 각도(즉, 연소가 시작되는 크랭크 각도)」이며, 「CAe」는 「연소 종료 크랭크 각도(즉, 연소가 끝나는 크랭크 각도)」이며, 「θ」는 「임의의 크랭크 각도」이며, 「dQ(θ)」는 「임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률」이다. 또한, 특정 크랭크 각도는, 1개의 팽창 행정에 있어서 연소 개시부터 연소 종료까지 동안의 크랭크 각도이다.
Figure 112015118952916-pct00002
또 다른 표현으로 말하자면, 열 발생률 무게 중심 위치는, 각 사이클에 있어서, 연료의 연소가 시작되는 크랭크 각도를 CAs로 표현하고, 상기 연소가 끝나는 크랭크 각도를 CAe로 표현하고, 임의의 크랭크 각도를 θ로 표현하며, 또한 상기 크랭크 각도 θ에 있어서의 열 발생률을 dQ(θ)로 표현할 때, 하기 수학식 3:
Figure 112015118952916-pct00003
에 기초하는 연산에 의해 취득되는 열 발생률 무게 중심 위치 G이다.
즉, 열 발생률 무게 중심 위치는, 임의의 크랭크 각도와 연소 개시 크랭크 각도의 차와, 상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률과의 곱의 크랭크 각도에 대한 적분값을, 크랭크 각도에 대한 열 발생률의 파형에 의해 획정되는 영역의 면적으로 나누어 얻어지는 값에, 상기 연소 개시 크랭크 각도를 더한 값이다.
즉, 열 발생률 무게 중심 위치는, 크랭크 각도 거리와 그에 대응하는 열 발생률과의 곱의 크랭크 각도에 대한 적분값을, 크랭크 각도에 대한 열 발생률의 파형에 의해 획정되는 영역의 면적으로 나누어 얻어지는 값에 연소 개시 크랭크 각도를 더한 값이다. 또한, 크랭크 각도 거리는, 연소 개시 크랭크 각도와 각 크랭크 각도와의 크랭크 각도차이다.
그리고, 본 발명의 제어 장치는, 기관 냉각수온이 기준 냉각수온 이상인 경우, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치로 제어하고, 기관 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮은 경우, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 제어하는 제어부를 구비한다.
이것에 의하면, 기관 냉각수온이 기준 냉각수온보다도 낮은 경우, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각된다. 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도인 경우, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치인 경우에 비해 냉각 손실이 커진다. 이로 인해, 연소실 내로부터 기관 본체에 전달되는 열량이 많아지므로, 기관 온도가 상승한다. 따라서, 기관 냉각수온이 낮고, 따라서, 기관 온도도 낮을 때, 기관 온도를 상승시킬 수 있다.
또는, 본 발명의 제어 장치는, 상기 내연 기관이 배기 정화 촉매를 구비하고 있는 경우에 있어서, 촉매 온도가 기준 촉매 온도 이상인 경우, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치로 제어하고, 상기 촉매 온도가 상기 기준 촉매 온도보다도 낮은 경우, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 지각측의 크랭크 각도로 제어하는 제어부를 구비한다.
이것에 의하면, 촉매 온도가 기준 촉매 온도보다도 낮은 경우, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각(遲角)된다. 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각측의 크랭크 각도인 경우, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치인 경우에 비해 배기 손실이 커진다. 이로 인해, 촉매에 유입하는 배기의 온도가 높아지므로, 촉매 온도가 상승한다. 따라서, 촉매 온도가 낮을 때, 촉매 온도를 상승시킬 수 있다.
또는, 본 발명의 제어 장치는, 상기 내연 기관이 배기 정화 촉매를 구비하고 있는 경우에 있어서, 기관 냉각수온이 기준 냉각수온 이상인 경우, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치로 제어하고, 기관 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮은 무게 중심 위치 전환 온도보다도 낮은 경우, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 제어하고, 기관 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮고, 또한 상기 무게 중심 위치 전환 온도 이상인 경우, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 지각측의 크랭크 각도로 제어하는 제어부를 구비한다.
이것에 의하면, 기관 냉각수온이 기준 냉각수온보다도 매우 낮은 경우(즉, 기관 냉각수온이 무게 중심 위치 전환 온도보다도 낮은 경우), 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각(進角)된다. 이로 인해, 전술한 바와 같이, 기관 온도가 상승한다. 따라서, 기관 냉각수온이 매우 낮고, 따라서, 기관 온도도 매우 낮을 때, 기관 온도를 상승시킬 수 있다. 한편, 기관 냉각수온이 기준 냉각수온보다도 비교적 낮은 경우(즉, 기관 냉각수온이 기준 냉각수온보다도 낮고 또한 무게 중심 위치 전환 온도 이상인 경우), 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각된다. 이로 인해, 전술한 바와 같이, 촉매 온도가 상승한다. 따라서, 기관 냉각수온이 낮고, 따라서, 촉매 온도도 낮을 때, 촉매 온도를 상승시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 기관 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮은 경우에 있어서, 기관 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮은 소정 냉각수온보다도 높고 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도보다도 낮은 경우, EGR량의 증량에 의해 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 제어하고, 기관 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮은 경우에 있어서, 기관 냉각수온이 상기 소정 냉각수온 이상이며 또한 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도 이상인 경우, 또는, 기관 냉각수온이 상기 소정 냉각수온 이하인 경우, 파일럿 분사량의 증량에 의해 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 제어하도록 해도 된다.
이것에 의하면, 이하의 효과가 얻어진다. 즉, 기관 냉각수온이 낮으면, 기관 온도도 낮고, 따라서, 연소성도 낮으므로, EGR량이 증량되어 흡기 온도가 높아졌다고 해도, 연소성은 높아지지 않고, 따라서, 열 발생률 무게 중심 위치의 진각이 달성되지 않는다. 게다가, 연소성이 낮음에도 불구하고, EGR량이 증량되면, 연소실에 흡입되는 신기(新氣; fresh air)의 양(즉, 산소의 양)이 적어진다. 이로 인해, 실화가 발생할 가능성도 있다. 즉, 이 경우, EGR량의 증량 이외의 수단에 의해, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각되는 것이 바람직하다. 또한, 기관 냉각수온이 높고(즉, 기관 온도가 높고) 또한 흡기 온도가 높은 경우, 연소성은 이미 높으므로, EGR량이 증량되면, 연소성은 오히려 저하되고, 그 결과, 열 발생률 무게 중심 위치의 진각이 달성되지 않는다. 게다가, EGR량의 증량의 양에 따라서는, 실화가 발생할 가능성도 있다. 즉, 이 경우에도, EGR량의 증량 이외의 수단에 의해, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각되는 것이 바람직하다.
그러나, 기관 냉각수온이 소정 냉각수온보다도 높고 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도보다도 낮은 경우(즉, 연소실 내의 온도가 확산 연소에 필요한 온도에 달하지 않는 경우)에, EGR량이 증량되면, 흡기 온도가 상승하고, 연료의 착화성이 개선될 경우가 있다. 이 경우, 연소성이 높아진다. 그 결과, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각하므로, 기관 온도가 상승된다. 게다가, EGR량의 증량에 의해 NOx 생성량이 저감된다. 즉, 기관 냉각수온이 높고 또한 흡기 온도가 낮은 경우에 있어서, 기관 온도의 상승과 NOx 생성량의 저감이 동시에 달성된다.
또한, 기관 냉각수온이 소정 냉각수온보다도 낮고 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도 이하인 경우, 또는 기관 냉각수온이 소정 냉각수온보다도 낮고 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도보다도 높은 경우, 또는, 기관 냉각수온이 소정 냉각수온 이상이며 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도 이상인 경우, 파일럿 분사량의 증량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치가 진각되면, 기관 온도가 상승된다. 이로 인해, 기관 온도의 상승과 실화의 억제가 동시에 달성된다.
또는, 본 발명의 제어 장치는, 기관 난기가 완료되어 있는 경우 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치로 제어하고, 기관 난기가 요구되고 있는 경우, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 제어하는 제어부를 구비한다.
이것에 의하면, 기관 난기가 요구되고 있는 경우, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각된다. 이로 인해, 전술한 바와 같이, 기관 온도가 상승한다. 따라서, 기관 난기가 요구된 경우에, 기관을 빠르게 난기시킬 수 있다.
또는, 본 발명의 제어 장치는, 상기 내연 기관이 배기 정화 촉매를 구비하고 있는 경우에 있어서, 촉매 난기가 완료되어 있는 경우, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치로 제어하고, 촉매 난기가 요구되고 있는 경우, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 지각측의 크랭크 각도로 제어하는 제어부를 구비한다.
이것에 의하면, 촉매 난기가 요구되고 있는 경우, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각된다. 이로 인해, 전술한 바와 같이, 촉매 온도가 상승한다. 따라서, 촉매 난기가 요구된 경우에, 촉매를 빠르게 난기시킬 수 있다.
또는, 본 발명의 제어 장치는, 상기 내연 기관이 배기 정화 촉매를 구비하고 있는 경우에 있어서, 기관 난기 및 촉매 난기가 완료되어 있는 경우, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치로 제어하고, 기관 난기가 요구되고 있는 경우, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 제어하고, 촉매 난기가 요구되고 있는 경우, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 지각측의 크랭크 각도로 제어하는 제어부를 구비한다.
이것에 의하면, 기관 난기가 요구되고 있는 경우, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각된다. 이로 인해, 전술한 바와 같이, 기관 온도가 상승한다. 따라서, 기관 난기가 요구된 경우에, 기관을 빠르게 난기시킬 수 있다. 한편, 촉매 난기가 요구되고 있는 경우, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각된다. 이로 인해, 전술한 바와 같이, 촉매 온도가 상승한다. 따라서, 촉매 난기가 요구된 경우에, 촉매를 빠르게 난기시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 기관 난기가 요구된 경우에 있어서, 기관 냉각수온이 소정 냉각수온보다도 높고 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도보다도 낮은 경우, EGR량의 증량에 의해 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 제어하고, 기관 냉각수온이 상기 소정 냉각수온보다도 높고 또한 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도 이상인 경우, 또는, 기관 냉각수온이 상기 소정 냉각수온 이하인 경우, 파일럿 분사량의 증량에 의해 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 제어하도록 해도 된다.
이것에 의하면, 이하의 효과가 얻어진다. 즉, 기관 냉각수온이 낮으면, 기관 온도도 낮고, 따라서, 연소성도 낮으므로, EGR량이 증량되어 흡기 온도가 높아졌다고 해도, 연소성은 높아지지 않고, 따라서, 열 발생률 무게 중심 위치의 진각이 달성되지 않는다. 게다가, 연소성이 낮은 데도 불구하고, EGR량이 증량되면, 연소실에 흡입되는 신기의 양(즉, 산소의 양)이 적어진다. 이로 인해, 실화가 발생할 가능성도 있다. 즉, 이 경우, EGR량의 증량 이외의 수단에 의해, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각되는 것이 바람직하다. 또한, 냉각수온이 높고(즉, 기관 온도가 높고) 또한 흡기 온도가 높은 경우, 연소성은 이미 높으므로, EGR량이 증량되면, 연소성은 오히려 저하되고, 그 결과, 열 발생률 무게 중심 위치의 진각이 달성되지 않는다. 게다가, EGR량의 증량의 양에 따라서는, 실화가 발생할 가능성도 있다. 즉, 이 경우에도, EGR량의 증량 이외의 수단에 의해, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각되는 것이 바람직하다.
그러나, 기관 냉각수온이 소정 냉각수온보다도 높고 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도보다도 낮은 경우(즉, 연소실 내의 온도가 확산 연소에 필요한 온도에 달하지 않는 경우)에, EGR량이 증량되면, 흡기 온도가 상승하고, 연료의 착화성이 개선될 경우가 있다. 이 경우, 연소성이 높아진다. 그 결과, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각하므로, 기관 난기가 촉진된다. 게다가, EGR량의 증량에 의해 NOx 생성량이 저감된다. 즉, 기관 냉각수온이 높고 또한 흡기 온도가 낮은 경우에 있어서, 기관 난기의 촉진과 NOx 생성량의 저감이 동시에 달성된다.
또한, 기관 냉각수온이 소정 냉각수온보다도 낮고 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도 이하인 경우, 또는, 기관 냉각수온이 소정 냉각수온보다도 낮고 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도보다도 높을 경우, 또는, 기관 냉각수온이 소정 냉각수온 이상이며 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도 이상인 경우, 파일럿 분사량의 증량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치가 진각되면, 기관 난기가 촉진된다. 이로 인해, 기관 난기의 촉진과 실화의 억제가 동시에 달성된다.
또한, 상기 기준 위치는, 적어도 기관 부하가 소정의 범위 내에 있는 경우에 있어서, 기관 부하에 상관없이, 혹은, 기관 회전수에 상관없이, 혹은, 기관 부하에도 기관 회전수에도 상관없이, 일정한 크랭크 각도 또는 일정한 범위 내의 크랭크 각도인 것이 바람직하다.
도 1은, 제1 실시 형태의 제어 장치를 구비한 내연 기관을 나타내고 있다.
도 2는, 열 발생률 무게 중심 위치를 설명하기 위한 도면을 나타내고 있다.
도 3은, 제1 실시 형태의 제어 장치를 구비한 별도의 내연 기관을 나타내고 있다.
도 4는, 제1 실시 형태의 기관 난기 무게 중심 제어를 설명하기 위한 타임차트를 나타내고 있다.
도 5의 (A)는, 기관 부하와 진각 위치와의 관계를 나타내고, 도 5의 (B)는, 기관 부하와 지각 위치와의 관계를 나타내고 있다.
도 6은, 제1 실시 형태의 촉매 난기 무게 중심 제어를 설명하기 위한 타임차트를 나타내고 있다.
도 7은, 제1 실시 형태의 무게 중심 제어 플로우의 일례를 나타내고 있다.
도 8은, 제1 실시 형태의 통상 무게 중심 제어 플로우의 일례를 나타내고 있다.
도 9는, 제1 실시 형태의 연소 상태 제어 플로우의 일례를 나타내고 있다.
도 10은, 제2 실시 형태의 무게 중심 제어를 설명하기 위한 타임차트를 나타내고 있다.
도 11은, 제2 실시 형태의 무게 중심 제어 플로우의 일례를 나타내고 있다.
도 12의 (A)는, 제3 실시 형태의 기관 난기 무게 중심 제어에 있어서의 진각 방법을 설명하기 위한 도면을 나타내고, 도 12의 (B)는, 제3 실시 형태의 촉매 난기 무게 중심 제어에 있어서의 지각 방법을 설명하기 위한 도면을 나타내고 있다.
도 13은, 제3 실시 형태의 기관 난기 무게 중심 제어를 설명하기 위한 타임차트를 나타내고 있다.
도 14는, 제3 실시 형태의 무게 중심 제어 플로우의 일례를 나타내고 있다.
도 15는, 연소 파형과 엔진음의 관계를 설명하기 위한 도면을 나타내고 있다.
도 16의 (A)는, 요구 출력과 목표 분사압의 관계를 나타내고, 도 16의 (B)는, 요구 출력과 목표 분사압의 관계를 나타내고 있다.
도 17의 (A)는, 파일럿 분사가 특정한 크랭크 각도로 행해진 경우의 크랭크 각도와 발열량 비율의 관계를 나타내고, 도 17의 (B)는, 파일럿 분사가 상기 특정한 크랭크 각도보다도 진각측의 크랭크 각도로 행해진 경우의 크랭크 각도를 발열량 비율과의 관계를 나타내고 있다.
도 18의 (A)는, 파일럿 분사가 상기 특정한 크랭크 각도로 행해진 경우의 크랭크 각도와 열 발생률의 관계를 나타내고, 도 18의 (B)는, 파일럿 분사가 상기 진각측의 크랭크 각도로 행해진 경우의 크랭크 각도와 열 발생률의 관계를 나타내고 있다.
도 19의 (A)는, 연소 중심 위치와 연비 상승률의 관계를 나타내고, 도 19의 (B)는, 열 발생률 무게 중심 위치와 연비 상승률의 관계를 나타내고 있다.
<제1 실시 형태>
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1에 본 발명의 제어 장치를 구비한 제1 실시 형태의 내연 기관이 도시되어 있다. 이 내연 기관은, 압축 자착화식의 다기통 내연 기관(소위, 디젤 엔진)이다. 또한, 제1 실시 형태의 내연 기관은, 4개의 기통(연소실)을 갖는 내연 기관이다.
도 1에 있어서, 10은 내연 기관(이하 「기관」), 20은 연료 분사 밸브, 21은 연료 펌프, 22는 축압실(커먼레일), 23은 연료 공급관, 30은 흡기 매니폴드, 31은 흡기관, 32는 스로틀 밸브, 33은 스로틀 밸브 액추에이터, 34는 인터쿨러, 35는 과급기, 35A는 과급기의 압축기, 35B는 과급기의 터빈, 36은 에어 클리너, 40은 배기 매니폴드, 41은 배기관, 42는 배기 정화 촉매(이하 「촉매」), 43은 촉매 온도 센서, 44는 DPF(디젤 파티큘레이트 필터), 50은 EGR관, 51은 EGR 밸브, 52는 EGR 쿨러, 60은 스로틀 밸브 개방도 센서, 61은 에어플로우 미터, 62는 흡기압 센서, 63은 연소압 센서, 64는 통 내압 센서, 65는 크랭크 각도 센서, 66은 EGR 밸브 개방도 센서, 67은 수온 센서, 68은 액셀러레이터 페달 답입량 센서, 및 70은 전자 제어 장치(이하 「ECU」)를 나타내고 있다.
흡기 매니폴드(30)와 흡기관(31)은, 흡기 통로를 구성한다. 배기 매니폴드(40)와 배기관(41)은, 배기 통로를 구성한다.
<EGR 장치>
EGR관(50)과 EGR 밸브(51)와 EGR 쿨러(52)는, EGR 장치(이하 「고압 EGR 장치」)를 구성한다. 이 고압 EGR 장치는, 배기 매니폴드(40)로부터 흡기 매니폴드(30)에 배기를 도입하는 장치이다. 다른 표현으로 말하자면, 고압 EGR 장치는, 터빈(35B)의 상류의 배기 통로로부터 압축기(35A)의 하류의 흡기 통로에 배기를 도입하는 장치이다.
<연료 분사 밸브>
연료 분사 밸브(20)는, 연소실에 연료를 직접 분사하도록 각 연소실에 대응해서 기관(10)에 설치되어 있다. 따라서, 도 1의 기관(10)은 4개의 연료 분사 밸브(20)를 구비한다.
<ECU>
ECU(70)는, 연료 분사 밸브(20), 연료 펌프(21), 스로틀 밸브 액추에이터(33), 인터쿨러(34), 터빈(35B), EGR 밸브(51), 및 EGR 쿨러(52)에 전기적으로 접속되어 있다. ECU(70)는, 기관 운전 중, 연료 분사 밸브(20)로부터 연료를 분사시키기 위한 신호, 연료 펌프(21)의 동작 상태를 제어하여 연소압을 제어하기 위한 신호, 스로틀 밸브 액추에이터(33)의 동작 상태를 제어하여 스로틀 밸브(32)의 개방도를 제어하기 위한 신호, 인터쿨러(34)의 냉각 능력을 제어하기 위한 신호, 터빈(35)의 노즐 베인(도시하지 않음) 또는 터빈 바이패스 밸브(도시하지 않음)의 동작 상태를 제어하여 과급압을 제어하기 위한 신호, EGR 밸브(51)의 동작 상태를 제어하여 당해 EGR 밸브(51)의 개방도를 제어하기 위한 신호, 및 EGR 쿨러(52)의 냉각 능력을 제어하기 위한 신호를 출력한다. 이들 신호에 의해, 연료 분사, 연소압, 스로틀 밸브(32)의 개방도(나아가서는, EGR율, 즉, 흡기량 및/또는 EGR량), 인터쿨러(34)의 냉각 능력, 과급압, EGR 밸브(51)의 개방도(나아가서는, EGR율, 즉, EGR량 및/또는 흡기량), 및 EGR 쿨러(52)의 냉각 능력이 제어된다.
또한, 연소압은, 축압실(22) 내의 연료 압력, 또는, 연료 공급관(23) 내의 연료 압력, 또는, 축압실(22)과 연료 분사 밸브 사이의 연료 압력(특히, 연료 분사 밸브 내의 연료의 압력)이다. 예를 들어, 연료 분사 밸브로서 연소압 센서가 부착된 연료 분사 밸브가 사용되어 있는 경우, 연료 분사 밸브 내의 압력은, 당해 연료 분사 밸브의 연소압 센서에 의해 검출 가능하다. 과급압은, 압축기(35A)에 의해 압축된 후의 흡기의 압력이다. EGR율은, 연소실에 흡입되는 가스량에 대한 EGR량의 비이다. 흡기량은, 연소실에 흡입되는 공기의 양이다. EGR량은, 고압 EGR 장치에 의해 흡기에 도입되는 EGR 가스의 양이다. EGR 가스는, 고압 EGR 장치에 의해 흡기에 도입되는 배기이다. 노즐 베인은, 터빈(35)의 상류에 설치되는 베인이며, 그 회전 위치가 제어됨으로써 터빈(35)에 유입되는 배기량을 제어할 수 있는 베인이다. 터빈 바이패스 밸브는, 배기에 터빈(35)을 바이패스시키기 위한 바이패스 통로에 설치되는 밸브이며, 그 개방도가 제어됨으로써 터빈(35)에 유입되는 배기량을 제어할 수 있는 밸브이다.
ECU(70)에는, 촉매 온도 센서(43), 에어플로우 미터(61), 흡기압 센서(62), 연소압 센서(63), 통 내압 센서(64), 크랭크 각도 센서(65), EGR 밸브 개방도 센서(66), 수온 센서(67), 및 액셀러레이터 페달 답입량 센서(68)도 전기적으로 접속되어 있다.
촉매 온도 센서(43)는, 촉매(42)에 설치되고, 촉매 온도에 대응하는 신호를 ECU(70)로 송신한다. ECU(70)는, 이 신호에 기초하여 촉매 온도를 산출한다. 에어 플로우미터(61)는, 흡기량에 대응하는 신호를 ECU(70)로 송신한다. ECU(70)는,이 신호에 기초하여 흡기량을 산출한다. 연소압 센서(63)는, 연소압에 대응하는 신호를 ECU(70)로 송신한다. ECU(70)는, 이 신호에 기초하여 분사압을 산출한다. 통 내압 센서(64)는, 통 내압에 대응하는 신호를 ECU(70)로 송신한다. ECU(70)는, 이 신호에 기초하여 열 발생률을 산출한다. 크랭크 각도 센서(65)는, 크랭크 샤프트의 회전 위상에 대응하는 신호를 ECU(70)로 송신한다. ECU(70)는, 이 신호에 기초하여 기관 회전수를 산출한다. EGR 밸브 개방도 센서(66)는, EGR 밸브(51)의 개방도에 대응하는 신호를 ECU(70)로 송신한다. ECU(70)는, 이 신호에 기초하여 EGR 밸브(51)의 개방도를 산출한다. 수온 센서(67)는, 기관 냉각수온[즉, 기관(10)을 냉각하는 냉각수의 온도이며, 이하 「냉각수온」]에 대응하는 신호를 ECU(70)로 송신한다. ECU(70)는, 이 신호에 기초하여 냉각수온을 산출한다. 액셀러레이터 페달 답입량 센서(68)는, 액셀러레이터 페달의 답입량에 대응하는 신호를 ECU(70)로 송신한다. ECU(70)는, 이 신호에 기초하여 기관 부하를 산출한다.
또한, 분사압은, 연료 분사 밸브(20)로부터 분사되는 연료의 압력이다. 통 내압은, 연소실 내의 가스의 압력이다. 열 발생률은, 열 발생 속도(즉, 단위 크랭크 각도당 연소실 내에서 발생하는 열량)이다.
또한, 연소에 기인하여 발생하는 이온 전류에 기초하여 열 발생률이 산출되어도 된다.
<배기 정화 촉매>
촉매(42)는, 배기 중의 NOx(질소산화물)를 정화하는 기능을 갖는다. 보다 구체적으로는, 촉매(42)는, 그곳에 유입되는 배기의 공연비가 이론 공연비보다도 희박할 때에는 배기 중의 NOx를 흡장하고, 그곳에 유입되는 배기의 공연비가 이론 공연비보다도 농후할 때 그곳에 흡장되어 있는 NOx 및 그곳에 유입되는 배기 중의 NOx를 환원 정화하는 NSR 촉매(즉, NOx 흡장 환원 촉매)이다. 촉매(42)는, 그 온도가 소정 온도 이상일 때 소정 정화율 이상의 정화율로써 NOx를 정화한다.
또한, 본 발명은 촉매가 NSR 촉매 이외의 촉매인 경우에도 적용 가능하다. 따라서, 촉매(42)는, 예를 들어 3원 촉매이어도 되고, SCR 촉매이어도 되며, 산화 촉매이어도 된다. 또한, 3원 촉매는, 그곳에 유입되는 배기의 공연비가 이론 공연비일 때 배기 중의 NOx, CO(일산화탄소), 및 HC(미연소 탄화수소)를 동시에 높은 정화율로써 정화하는 기능을 갖는 촉매이다. 이 3원 촉매도, 그 온도가 소정 온도 이상일 때 소정 정화율 이상의 정화율로써 NOx, CO, 및 HC를 정화한다. SCR 촉매는, 암모니아를 환원제로서 NOx를 정화하는 기능을 갖는 촉매이다. 이 SCR 촉매도, 그 온도가 소정 온도 이상일 때 소정 정화율 이상의 정화율로써 NOx를 정화한다. 산화 촉매는, 배기 중의 CO 및 HC를 정화(산화)하는 촉매이다. 이 산화 촉매도, 그 온도가 소정 온도 이상일 때 소정 정화율 이상의 정화율로써 CO 및 HC를 정화한다.
<DPF>
DPF(44)는, 배기 중의 파티큘레이트 매터(즉, 그을음 등의 미립자)를 포집하는 필터이다.
<무게 중심 제어>
제1 실시 형태에서는, 제어 지표로서, 열 발생률 무게 중심 위치가 사용된다. 이 열 발생률 무게 중심 위치를 제어 지표로서 사용하는 제어로서, 통상 무게 중심 제어, 기관 난기 무게 중심 제어, 및 촉매 난기 무게 중심 제어가 있다.
<열 발생률 무게 중심 위치>
열 발생률 무게 중심 위치에 대하여 설명한다. 열 발생률 무게 중심 위치란, 이하의 위치를 의미한다. 즉, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc는, 크랭크 각도에 대한 열 발생률의 파형 W에 의해 획정되는 영역 A(도 2의 망점 부분)가 기하학적 무게 중심 Gg에 대응하는 크랭크 각도이다. 보다 구체적으로는, 열 발생률 무게 중심 위치는, 횡축을 크랭크 각도로 하고 또한 종축을 열 발생률로 한 좌표계에 있어서 그려지는 열 발생률의 파형과 상기 횡축에 의해 둘러싸이는 영역의 기하학적 무게 중심에 대응하는 크랭크 각도이다. 또한, 상기 횡축과 상기 종축은 서로 직교하는 축이다.
다른 표현으로 말하자면, 열 발생률 무게 중심 위치는, 각 사이클에 있어서의 크랭크 각도를 1개의 축(예를 들어, 상기 횡축)에 설정하고, 또한 열 발생률을 상기 1개의 축에 직교하는 다른 축(예를 들어, 상기 종축)에 설정한 그래프(예를 들어, 상기 좌표계)에 있어서 그려지는 열 발생률의 파형과, 상기 1개의 축에 의해 둘러싸이는 영역의 기하학적 무게 중심에 대응하는 크랭크 각도이다. 즉, 상기 열 발생률 무게 중심 위치는, 크랭크 각도에 대한 열 발생률의 파형에 의해 획정되는 영역의 기하학적 무게 중심에 대응하는 크랭크 각도이다.
또 다른 표현으로 말하자면, 열 발생률 무게 중심 위치는, 각 사이클에 있어서의 임의의 크랭크 각도로부터 특정한 크랭크 각도를 감산하여 얻어지는 값과, 상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률과의 곱에 대응한 값을, 상기 크랭크 각도에 대하여 적분(즉, 적산)하여 얻어지는 값이 0으로 되는 상기 특정 크랭크 각도이다. 즉, 열 발생률 무게 중심 위치는, 하기 수학식 4가 성립될 때의 특정 크랭크 각도 G이다. 또한, 특정 크랭크 각도는, 1개의 팽창 행정에 있어서 연소 개시부터 연소 종료까지 사이의 크랭크 각도이다.
Figure 112015118952916-pct00004
또 다른 표현으로 말하자면, 열 발생률 무게 중심 위치는, 특정 크랭크 각도보다도 진각측의 임의의 크랭크 각도와 상기 특정 크랭크 각도와의 크랭크 각도차분과, 상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률과의 곱을 크랭크 각도에 대하여 적분해서 얻어지는 값과, 상기 특정 크랭크 각도보다도 지각측의 임의의 크랭크 각도와 상기 특정 크랭크 각도와의 크랭크 각도차분과, 상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률과의 곱을 크랭크 각도에 대하여 적분해서 얻어지는 값이 동등해질 때의 상기 특정 크랭크 각도이다.
즉, 열 발생률 무게 중심 위치는, 임의의 크랭크 각도보다도 진각측의 각 열 발생률과 상기 열 발생률에 각각 대응하는 크랭크 각도 거리와의 곱의 총합이 상기 임의의 크랭크 각도보다도 지각측의 각 열 발생률과 상기 열 발생률에 각각 대응하는 크랭크 각도 거리와의 곱의 총합과 동등할 때의 상기 임의의 크랭크 각도이다. 또한, 상기 크랭크 각도 거리는, 상기 임의의 크랭크 각도와 각 크랭크 각도와의 크랭크 각도차이다. 따라서, 열 발생률 무게 중심 위치를 지지점으로 하고, 크랭크 각도 거리를 지지점으로부터의 거리로 하고, 열 발생률을 힘으로 한 경우, 지지점의 양측의 모멘트(=힘×거리=크랭크 각도 거리×열 발생률)가 서로 동등하게 되어 있다.
즉, 열 발생률 무게 중심 위치는, 「연소 개시 후의 임의의 제1 크랭크 각도와 특정 크랭크 각도와의 차의 크기」와 「상기 임의의 제1 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률」과의 곱을 연소 개시부터 상기 특정 크랭크 각도까지 크랭크 각도에 대하여 적분(적산)한 값이, 「상기 특정 크랭크 각도 후의 임의의 제2 크랭크 각도와 상기 특정 크랭크 각도와의 차의 크기」와 「상기 임의의 제2 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률」과의 곱을 상기 특정 크랭크 각도로부터 연소 종료까지 크랭크 각도에 대하여 적분(적산)한 값과 동등하게 될 때의 상기 특정 크랭크 각도이다.
즉, 열 발생률 무게 중심 위치는, 하기 수학식 5가 성립될 때의 특정 크랭크 각도 G이다. 하기 수학식 5에 있어서, 「CAs」는 「연소 개시 크랭크 각도(즉, 연소가 시작되는 크랭크 각도)」이며, 「CAe」는 「연소 종료 크랭크 각도(즉, 연소가 끝나는 크랭크 각도)」이며, 「θ」는 「임의의 크랭크 각도」이며, 「dQ(θ)」는 「임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률」이다. 또한, 특정 크랭크 각도는, 1개의 팽창 행정에 있어서 연소 개시부터 연소 종료까지 사이의 크랭크 각도이다.
Figure 112015118952916-pct00005
또 다른 표현으로 말하자면, 열 발생률 무게 중심 위치는, 각 사이클에 있어서, 연료의 연소가 시작되는 크랭크 각도를 CAs로 표현하고, 상기 연소가 끝나는 크랭크 각도를 CAe로 표현하고, 임의의 크랭크 각도를 θ로 표현하며, 또한 상기 크랭크 각도 θ에 있어서의 열 발생률을 dQ(θ)로 표현할 때, 하기 수학식 6:
Figure 112017041222025-pct00028
에 기초하는 연산에 의해 취득되는 열 발생률 무게 중심 위치 Gc이다.
즉, 열 발생률 무게 중심 위치는, 임의의 크랭크 각도와 연소 개시 크랭크 각도와의 차와, 상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률과의 곱의 크랭크 각도에 대한 적분값을, 크랭크 각도에 대한 열 발생률의 파형에 의해 획정되는 영역의 면적으로 나누어 얻어지는 값에, 상기 연소 개시 크랭크 각도를 더한 값이다.
즉, 열 발생률 무게 중심 위치는, 크랭크 각도 거리와 그것에 대응하는 열 발생률과의 곱의 크랭크 각도로 대한 적분값을, 크랭크 각도에 대한 열 발생률의 파형에 의해 획정되는 영역의 면적으로 나누어 얻어지는 값에 연소 개시 크랭크 각도를 더한 값이다. 또한, 크랭크 각도 거리는, 연소 개시 크랭크 각도와 각 크랭크 각도와의 크랭크 각도차이다.
또한, 참고로, 열 발생률 무게 중심 위치에 있어서의 열 발생률 dQG는, 하기 수학식 7에 의해 산출 가능하다.
Figure 112015118952916-pct00007
<연소 개시 시기 및 연소 종료 시기>
또한, 연소 개시 크랭크 각도를 정확하게 알 수 없는 경우, 연소 개시 크랭크 각도보다도 확실하게 진각측에 있는 크랭크 각도를, 연소 개시 크랭크 각도로서 채용하여도 된다. 마찬가지로, 연소 종료 크랭크 각도를 정확하게 알 수 없는 경우, 연소 종료 크랭크 각도보다도 확실하게 지각측에 있는 크랭크 각도를, 연소 종료 크랭크 각도로서 채용하여도 된다.
이에 관하여, 제1 실시 형태에서는, 열 발생률 무게 중심 위치의 산출에 고려되는 연소는, 파일럿 연료, 메인 연료, 및 애프터 연료의 연소이며, 포스트 연료의 연소는, 열 발생률 무게 중심 위치의 산출에는 고려되지 않는다. 또한, 메인 분사는, 압축 상사점 근방의 시기에서 행해지는 연료 분사이다. 파일럿 분사는, 메인 분사의 전에 행해지는 연료 분사이며, 적어도, 토크를 발생시키는 시기에서 행해지는 연료 분사이다. 애프터 분사는, 배기 온도의 상승 및 촉매(42)의 활성화를 위해 메인 분사의 후에 행해지는 연료 분사이며, 적어도, 토크를 발생시키는 시기에서 행해지는 연료 분사이다. 포스트 분사는, 애프터 분사의 후에 행해지는 연료 분사, 보다 구체적으로는, 압축 상사점 후 90°이후에 행해지는 연료 분사이며, 이 분사에 의해 분사된 연료의 연소에 의한 토크의 발생은 없다.
따라서, 연소 개시 크랭크 각도를 정확하게 알 수 없는 경우, 예를 들어 압축 상사점 전 20°를 연소 개시 크랭크 각도로서 채용하여도 된다. 또한, 연소 종료 크랭크 각도를 정확하게 알 수 없는 경우, 예를 들어 압축 상사점 후 90°를 연소 종료 크랭크 각도로서 채용하여도 된다.
<통상 무게 중심 제어>
제1 실시 형태의 통상 무게 중심 제어에 대하여 설명한다. 제1 실시 형태의 통상 무게 중심 제어는, 냉각수온이 기준 냉각수온 이상인 경우, 혹은, 기관이 배기 정화 촉매를 구비하고 있는 경우에 있어서 촉매 온도가 기준 촉매 온도 이상인 경우에 실행된다. 이 통상 무게 중심 제어에서는, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치(=최적 크랭크 각도)에 일치하도록 기관 제어 파라미터값(이 기관 제어 파라미터에 대해서는, 후술함)이 제어된다. 물론, 이와 동시에, 요구 출력(즉, 기관에 요구되는 출력)이 기관으로부터 출력되도록 기관 제어 파라미터값이 제어된다.
<통상 무게 중심 제어의 효과>
통상 무게 중심 제어에 의하면, 연비가 저하된다. 또한, 연비를 최소로 하는 연소 상태를 달성하기 위한 제어 지표가 열 발생률 무게 중심 위치라 하는 1개만의 지표이므로, 기관 제어 파라미터가 다수 존재하는 경우에 있어서도, 연비가 최소로 되는 연소 상태를 달성할 수 있는 기관 제어 파라미터값을 적은 적합 공정수에 의해 결정할 수 있다.
또한, 상기 기준 위치는, 적어도 기관 부하가 소정의 범위 내에 있는 경우, 기관 부하에 상관없이, 혹은, 기관 회전수에 상관없이, 혹은, 기관 부하에도 기관 회전수에도 상관없이, 일정한 크랭크 각도이다. 따라서, 통상 무게 중심 제어에서는, 기관 부하에 상관없이, 혹은, 기관 회전수에 상관없이, 혹은, 기관 부하에도 기관 회전수에도 상관없이, 열 발생률 무게 중심 위치가 일정한 크랭크 각도로 제어된다. 상기 기준 위치는, 예를 들어 압축 상사점 후 7°이다. 또한, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치로 제어되었을 때 연비가 최소로 되기 때문에, 기준 위치는, 냉각 손실과 배기 손실과의 총합이 최소로 되는 크랭크 각도라고도 할 수 있다.
통상 무게 중심 제어는, 후술하는 기관 난기 무게 중심 제어도 촉매 난기 무게 중심 제어도 실행되지 않았을 때, 즉, 기관 난기가 요구되지 않고 또한 촉매 난기가 요구되지 않았을 때 실행된다. 또한, 통상 무게 중심 제어는, 부하에 상관없이, 즉, 모든 부하 영역에서 실행되어도 되고, 부하가 소정의 범위 내에 있는 경우에만 실행되어도 된다. 또한, 통상 무게 중심 제어는, 1개의 연소실에 관해서만 실행되어도 되고, 일부의 연소실에 관해서만 실행되어도 되며, 모든 연소실에 관하여 실행되어도 된다. 통상 무게 중심 제어가 모든 연소실에 관하여 실행되는 경우, 연비의 저하 효과가 더 커지게 된다.
또한, 통상 무게 중심 제어는, 피드백 제어에 의해 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치로 제어하는 제어이더라도, 피드 포워드 제어에 의해 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치로 제어하는 제어이더라도 된다.
<피드백 제어에 의한 통상 무게 중심 제어>
피드백 제어에 의한 통상 무게 중심 제어에 대하여 설명한다. 이 경우, 기준 위치가 실험 등에 의해 미리 구해지고, 이 구해진 기준 위치가 ECU(70)에 기억되어 있다. 그리고, 통상 무게 중심 제어의 실행 중, ECU(70)에 기억되어 있는 기준 위치가 목표 위치로 설정된다. 그리고, 실제의 열 발생률 무게 중심 위치가 산출되고, 이 산출된 열 발생률 무게 중심 위치가 목표 위치보다도 진각측의 크랭크 각도에 있을 때(혹은, 산출된 열 발생률 무게 중심 위치가 목표 위치보다도 소정 각도 이상으로 진각측의 크랭크 각도에 있을 때)에는, 열 발생률 무게 중심 위치가 지각된다.
한편, 산출된 열 발생률 무게 중심 위치가 목표 위치보다도 지각측의 크랭크 각도에 있을 때(혹은, 산출된 열 발생률 무게 중심 위치가 목표 위치보다도 소정 각도 이상으로 지각측의 크랭크 각도에 있을 때)에는, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각된다. 이와 같이 하여, 열 발생률 무게 중심 위치가 목표 위치에 피드백 제어된다(혹은, 열 발생률 무게 중심 위치가 목표 위치에 근접하도록 피드백 제어된다).
<피드백 제어의 효과>
이것에 의하면, 실험 등에 의해 미리 구해진 각 기관 운전 상태에 있어서의 각종 기관 제어 파라미터가 최적의 조합에 관한 정보를 유지하지 않는 경우이더라도, 혹은, 기관의 개체차 및 경년변화가 발생한 경우이더라도, 열 발생률 무게 중심 위치가 목표 위치에 동등해지도록 연소 상태(즉, 기관 제어 파라미터값)가 제어된다. 그 결과, 연비를 확실하게 저하시킬 수 있다.
<열 발생률 무게 중심 위치의 진각 수단>
또한, 열 발생률 무게 중심 위치를 제어하는 기관 제어 파라미터(다른 표현으로 말하자면, 연소 상태를 제어하는 연소 제어 파라미터)로서, 예를 들어 메인 분사 시기, 파일럿 분사 시기, 파일럿 분사를 수반하는 경우에서의 메인 분사량, 파일럿 분사량, 애프터 분사량, 분사압, 과급압, 인터쿨러 냉각 능력, EGR 쿨러 냉각 능력, 스윌 강도, 및 텀블 강도의 1개 또는 복수를 채용 가능하다. 또한, 인터쿨러 냉각 능력은, 예를 들어 냉각 매체에 인터쿨러의 열교환기를 바이패스시킬지의 여부, 혹은 당해 열교환기를 통과하는 냉각 매체의 비율 변경에 의해 제어 가능하다. 마찬가지로, EGR 쿨러 냉각 능력은, 예를 들어 냉각 매체에 EGR 쿨러의 열교환기를 바이패스시키는 제어의 실행 유무, 혹은 당해 열교환기를 통과하는 냉각 매체의 비율 변경에 의해 제어 가능하다.
그리고, 열 발생률 무게 중심 위치 진각 수단(즉, 열 발생률 무게 중심 위치를 진각시키는 수단)으로서, 예를 들어 메인 분사 시기의 진각, 파일럿 분사 시기의 진각, 파일럿 분사를 수반하는 경우에 있어서의 메인 분사량의 감량, 파일럿 분사량의 증량, 파일럿 분사량의 증량과 메인 분사량의 감량과의 조합, 애프터 분사량의 감량, 분사압의 증대, 과급압의 증대, 인터쿨러 냉각 능력의 저감(예를 들어, 냉각 매체에 인터쿨러의 열교환기를 바이패스시키는 제어의 실행, 또는, 당해 열교환기를 통과하는 냉각 매체의 비율 저감), EGR 쿨러 냉각 능력의 저감(예를 들어, 냉각 매체에 EGR 쿨러의 열교환기를 바이패스시키는 제어의 실행, 또는, 당해 열교환기를 통과하는 냉각 매체의 비율 저감), 스윌 강도의 증대, 및 텀블 강도의 증대의 1개 또는 복수를 채용 가능하다.
또한, 파일럿 분사량의 증량은, 예를 들어 파일럿 분사 1회당 분사량의 증량, 새로운 파일럿 분사의 추가(즉, 파일럿 분사 횟수의 증가)에 의해 달성된다. 애프터 분사량의 증량은, 예를 들어 애프터 분사 1회당 분사량의 증량, 새로운 애프터 분사의 추가(즉, 애프터 분사 횟수의 증가)에 의해 달성된다.
또한, 기관 제어 파라미터로서, 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치를 채용 가능하다. 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치란, 크랭크 각도에 대한 파일럿 열 발생률의 파형에 의해 획정되는 영역의 기하학적 무게 중심에 대응하는 크랭크 각도이다. 파일럿 열 발생률이란, 파일럿 분사에 의해 분사된 연료의 연소에 있어서의 열 발생률이다.
그리고, 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치를 진각시키는 수단으로서, 파일럿 분사 시기의 진각, 현재의 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치보다도 전의 파일럿 분사의 횟수 증가, 및 현재의 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치보다도 후의 파일럿 분사의 횟수의 감소 1개 또는 복수를 채용 가능하다.
분사량은, 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료량이다. 스윌은, 대략 실린더 보어 중심축 선을 중심으로 하여 연소실 내에서 선회하는 가스의 흐름이며, 텀블은, 대략 실린더 보어 중심축 선에 수직인 선을 중심으로 하여 연소실 내에서 선회하는 가스의 흐름이다.
또한, 기관 제어 파라미터로서, EGR율(또는, EGR량)을 채용 가능하다. 여기서, 냉각수온이 소정 냉각수온(이 소정 냉각수온의 상세는 후술함)보다도 낮은 경우, 혹은, 흡기 온도가 소정 흡기 온도(이 소정 흡기 온도의 상세는 후술함)보다도 높은 경우, 열 발생률 무게 중심 위치 진각 수단으로서, EGR율의 저감을 채용 가능하다. 한편, 냉각수온이 상기 소정 냉각수온 이상이며 또한 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도 이하인 경우, 열 발생률 무게 중심 위치 진각 수단으로서, EGR율의 증대를 채용 가능하다. 또한, 흡기 온도는, 연소실에 유입하는 가스의 온도이며, 예를 들어 흡기 매니폴드(30) 내의 가스 온도이다.
또한, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 기관(10)이 DPF(44)의 하류의 배기 통로로부터 압축기(35A)의 상류의 흡기 통로에 배기를 도입하는 EGR 장치(이하 「저압 EGR 장치」)를 구비하는 경우, 기관 제어 파라미터로서, 토탈 EGR율(또는, 토탈 EGR량), 고압 EGR율(또는, 고압 EGR량), 및 저압 EGR율(또는, 저압 EGR량)의 1개 또는 복수를 채용 가능하다. 여기서, 냉각수온이 소정 냉각수온보다도 낮은 경우, 혹은, 냉각수온이 소정 냉각수온보다도 높은 경우, 열 발생률 무게 중심 위치 진각 수단으로서, 토탈 EGR율의 저감, 고압 EGR율의 저감, 및 저압 EGR율의 증대의 1개 또는 복수를 채용 가능하다. 한편, 냉각수온이 상기 소정 냉각수온 이상이며 또한 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도 이하인 경우, 열 발생률 무게 중심 위치 진각 수단으로서, 토탈 EGR율의 증대, 고압 EGR율의 증대, 및 저압 EGR율의 저감을 채용 가능하다.
또한, 도 3의 기관(10)에 있어서, 토탈 EGR율은 연소실에 흡입되는 가스량에 대한 EGR량의 비이며, 고압 EGR율은 토탈 EGR량에 대한 고압 EGR량의 비이며, 토탈 EGR량은 연소실에 흡입되는 EGR 가스의 총량이며, 고압 EGR량은 고압 EGR 장치에 의해 흡기에 도입되는 EGR 가스의 양이며, 저압 EGR율은 토탈 EGR량에 대한 저압 EGR량의 비이며, 저압 EGR량은 저압 EGR 장치에 의해 흡기에 도입되는 EGR 가스의 양이다.
또한, 도 3에 있어서, 45는 배기 스로틀 밸브, 46은 배기 스로틀 밸브 액추에이터, 53은 EGR관, 54는 EGR 밸브, 69는 EGR 밸브 개방도 센서를 나타내고 있다. ECU(70)는, 배기 스로틀 밸브 액추에이터(46), 및 EGR 밸브(54)에 전기적으로 접속되어 있다. ECU(70)는, EGR 밸브(54)의 동작 상태를 제어하여 당해 EGR 밸브(54)의 개방도를 제어하기 위한 신호를 출력한다. 이 신호에 의해, EGR 밸브(54)의 개방도(나아가서는, 저압 EGR율, 나아가서는, 토탈 EGR율)가 제어된다. 또한, ECU(70)는, 배기 스로틀 밸브 액추에이터(46)의 동작 상태를 제어하여 배기 스로틀 밸브(45)의 개방도를 제어하기 위한 신호를 출력한다. 이 신호에 의해, 배기 스로틀 밸브(45)의 개방도(나아가서는, 저압 EGR율, 나아가서는, 토탈 EGR율)가 제어된다. ECU(70)에는, EGR 밸브 개방도 센서(69)가 전기적으로 접속되어 있다. EGR 밸브 개방도 센서(69)는, EGR 밸브(54)의 개방도에 대응하는 신호를 ECU(70)로 송신한다. ECU(70)는, 이 신호에 기초하여 EGR 밸브(54)의 개방도를 산출한다. 도 3의 기관의 기타 구성은, 도 1의 기관의 구성과 동일하다.
<열 발생률 무게 중심 위치의 지각 수단>
열 발생률 무게 중심 위치 지각 수단(즉, 열 발생률 무게 중심 위치를 지각시키는 수단)으로서, 예를 들어 메인 분사 시기의 지각, 파일럿 분사 시기의 지각, 파일럿 분사를 수반하는 경우에 있어서의 메인 분사량의 증량, 파일럿 분사량의 감량, 파일럿 분사량의 감량과 메인 분사량의 증량과의 조합, 애프터 분사량의 증량, 분사압의 저감, 과급압의 저감, 인터쿨러 냉각 능력의 증대(예를 들어, 냉각 매체에 인터쿨러의 열교환기를 바이패스시키는 제어의 정지, 또는, 당해 열교환기를 통과하는 냉각 매체의 비율의 증대), EGR 쿨러 냉각 능력의 증대(예를 들어, 냉각 매체에 EGR 쿨러의 열교환기를 바이패스시키는 제어의 정지, 또는, 당해 열교환기를 통과하는 냉각 매체의 비율의 증대), 스윌 강도의 저감, 및 텀블 강도의 저감을 채용 가능하다.
파일럿 분사량의 감량은, 예를 들어 파일럿 분사 횟수가 일정한 경우에 있어서 1회의 파일럿 분사의 분사량의 감량, 파일럿 분사가 복수 회 행해지는 경우에 있어서 일부의 파일럿 분사의 생략(즉, 파일럿 분사 횟수의 감소), 파일럿 분사의 정지 등에 의해 달성된다.
또한, 기관 제어 파라미터로서, 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치를 채용 가능하다. 그리고, 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치를 지각시키는 수단으로서, 파일럿 분사 시기의 지각, 현재의 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치보다도 전의 파일럿 분사의 횟수의 감소, 및 현재의 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치보다도 후의 파일럿 분사의 횟수 증가의 1개 또는 복수를 채용 가능하다.
또한, 냉각수온이 소정 냉각수온 이상이며 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도보다도 낮은 경우(이들 소정 냉각수온 및 소정 흡기 온도의 상세에 대해서는, 후술함), 또는, 냉각수온이 상기 소정 냉각수온보다도 낮고 또한 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도 이상인 경우, 또는, 냉각수온이 상기 소정 냉각수온보다도 낮고 또한 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도보다도 낮은 경우, 열 발생률 무게 중심 위치 지각 수단으로서, EGR율의 증대를 채용 가능하다. 한편, 냉각수온이 상기 소정 냉각수온 이상이며 또한 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도 이하인 경우, 열 발생률 무게 중심 위치 지각 수단으로서, EGR율의 저감을 채용 가능하다.
도 3의 기관에서는, 냉각수온이 소정 냉각수온 이상이며 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도보다도 낮은 경우 또는, 냉각수온이 상기 소정 냉각수온보다도 낮고 또한 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도 이상인 경우, 또는, 냉각수온이 상기 소정 냉각수온보다도 낮고 또한 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도보다도 낮은 경우, 열 발생률 무게 중심 위치 지각 수단으로서, 토탈 EGR율의 증대, 고압 EGR율의 증대, 및 저압 EGR율의 저감을 채용 가능하다. 한편, 냉각수온이 상기 소정 냉각수온 이상이며 또한 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도 이하인 경우, 열 발생률 무게 중심 위치 지각 수단으로서, 토탈 EGR율의 저감, 고압 EGR율의 저감, 및 저압 EGR율의 증대를 채용 가능하다.
<피드 포워드 제어에 의한 통상 무게 중심 제어>
피드 포워드 제어에 의한 통상 무게 중심 제어에 대하여 설명한다. 이 경우, 기준 위치가 실험 등에 의해 미리 구해진다. 그리고, 기관 운전 상태마다 이 기준 위치를 달성 가능한 적어도 1개의 기관 제어 파라미터값(또는, 복수의 기관 제어 파라미터값의 조합)이 실험 등에 의해 기준값으로서 미리 구해진다. 그리고, 이 기준값(또는, 이들 기준값)이 기관 운전 상태의 함수의 맵 형태로 ECU(70)에 기억된다. 그리고, 통상 무게 중심 제어 중, 기관 운전 상태에 따른 기준값이 상기 맵으로부터 산출되고, 이 산출된 기준값이 목표값으로 설정된다. 그리고, 각 기관 제어 파라미터값이 대응하는 목표값으로 제어된다. 이렇게 하여, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치로 제어된다.
이 경우, 각 기관 제어 파라미터값이 목표값에 일치하도록, 각 기관 제어 파라미터를 피드백 제어하여도 된다.
또한, 기관 제어 파라미터값이 목표값으로 유지되어 있었다고 해도, 기관 회전수가 높아질수록 열 발생률 무게 중심 위치가 지각하고, 반대로, 기관 회전수가 낮아질수록 열 발생률 무게 중심 위치가 진각한다.
따라서, 피드 포워드 제어에 의한 통상 무게 중심 제어에 있어서, 기관 회전수가 높아질수록, 메인 분사 시기의 목표값을 진각시키고, 파일럿 분사 시기의 목표값을 진각시키고, 메인 분사량의 목표값을 작게 하고, 파일럿 분사량의 목표값을 크게 하고, 애프터 분사량의 목표값을 작게 하고, 분사압의 목표값을 크게 하고, 과급압의 목표값을 크게 하고, 인터쿨러 냉각 능력의 목표값을 작게 하고, EGR 쿨러 냉각 능력의 목표값을 작게 하고, 스윌 강도의 목표값을 크게 하고, 텀블 강도의 목표값을 크게 해도 된다.
또한, 피드 포워드 제어에 의한 통상 무게 중심 제어에 있어서, 냉각수온이 소정 냉각수온 이상이며 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도보다도 낮은 경우, 또는, 냉각수온이 상기 소정 냉각수온보다도 낮고 또한 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도 이상인 경우, 또는 냉각수온이 상기 소정 냉각수온보다도 낮고 또한 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도보다도 낮은 경우, 기관 회전수가 높을수록, EGR율의 목표값을 크게 하고, 토탈 EGR율의 목표값을 크게 하고, 고압 EGR율의 목표값을 크게 하고, 저압 EGR율의 목표값을 작게 해도 된다. 또한, 피드 포워드 제어에 의한 통상 무게 중심 제어에 있어서, 냉각수온이 상기 소정 냉각수온 이상이며 또한 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도 이하인 경우, 기관 회전수가 높을수록, 토탈 EGR율의 목표값을 작게 하고, 고압 EGR율의 목표값을 작게 하고, 저압 EGR율의 목표값을 크게 해도 된다.
<제1 실시 형태의 기관 난기 무게 중심 제어>
제1 실시 형태의 기관 난기 무게 중심 제어에 대하여 설명한다. 기관 난기 무게 중심 제어에서는, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각 위치(즉, 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도)로 제어된다. 즉, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각된다. 그리고,이 기관 난기 무게 중심 제어는, 기관 냉각수온(즉, 내연 기관을 냉각하기 위한 냉각수 온도이며, 이하 단순히 「냉각수온」이라 함)이 기준 냉각수온보다도 낮은 경우에 실행된다. 그리고, 냉각수온이 기준 냉각수온 이상이 된 시점에서 종료되고, 통상 무게 중심 제어가 실행된다.
<제1 실시 형태의 기관 난기 무게 중심 제어의 효과>
제1 실시 형태의 기관 난기 무게 중심 제어에 의하면, 냉각수온이 기준 냉각수온보다도 낮은 경우에, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각된다. 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도인 경우, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치인 경우에 비해 냉각 손실이 커진다. 이로 인해, 연소실 내부로부터 기관 본체에 전달되는 열량이 많아지므로, 기관 온도(즉, 기관 본체의 온도, 특히, 연소실 주위의 기관 본체의 온도)를 상승시킬 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 기관 난기 무게 중심 제어에 의하면, 기관 온도를 상승시킬 수 있으므로, 기관 온도가 낮고, 따라서, 기관 난기가 요구되는 경우에 기관 난기 무게 중심 제어가 실행되도록 기준 냉각수온이 설정되면, 기관을 빠르게 난기시킬 수 있다는 유리한 효과가 얻어진다. 또한, 이 경우, 상기 기준 냉각수온으로서, 기관 난기 완료 온도가 설정된다. 여기서, 기관 난기 완료 온도는, 기관 난기가 완료되었다고 판단하는 임계값으로서 미리 정해진 온도이다.
그리고, 상기 기준 냉각수온으로서 기관 난기 완료 온도가 설정되는 경우, 상기 기관 난기 무게 중심 제어는, 기관 난기가 요구된 시점(즉, 냉각수온이 기관 난기 완료 온도보다도 낮은 것이 검지된 시점)에서 시작되고, 기관 난기가 완료된 시점(즉, 냉각수온이 기관 난기 완료 온도 이상인 것이 검지된 시점)에서 종료된다고도 할 수 있다.
바꿔 말하자면, 기관 난기 무게 중심 제어는, 기관 난기 요구 조건이 성립한 시점(즉, 냉각수온이 기관 난기 완료 온도보다도 낮은 것이 검지된 시점)에서 개시되고, 기관 난기 완료 조건이 성립된 시점(즉, 냉각수온이 기관 난기 완료 온도 이상인 것이 검지된 시점)에서 종료된다. 또한, 이 경우, 기관 난기 완료 조건이 성립된 시점에서, 기관 난기 요구 조건이 불성립으로 된다. 즉, 기관 난기 무게 중심 제어는, 기관 난기가 요구되고 있는 동안, 혹은, 기관 난기 요구 조건이 성립되고 있는 동안, 실행된다.
이 경우, 예를 들어 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 통상 무게 중심 제어 및 기관 난기 무게 중심 제어가 실행된다. 즉, 시각 T0에 있어서, 냉각수온이 기관 난기 완료 온도(=기준 냉각수온)보다도 낮은 것이 검지되면, 기관 난기 요구 조건이 성립한다. 그렇게 하면, 기관 난기 무게 중심 제어가 실행되고, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각된다. 시각 T1에 있어서, 냉각수온이 기관 난기 완료 온도에 달한 것이 검지되면, 기관 난기 요구 조건이 불성립으로 된다. 그렇게 하면, 기관 난기 무게 중심 제어가 종료됨과 함께, 통상 무게 중심 제어가 실행되고, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치로 제어된다.
또한, 전술한 기관 난기 무게 중심 제어에서는, 냉각수온이 사용되고 있다. 이 냉각수온은, 기관 온도를 대표하는 파라미터이므로, 냉각수온 대신에 기관 온도 바로 그 자체가 사용되어도 되고, 냉각수온 이외의 기관 온도에 상관이 있는 파라미터(예를 들어, 기관의 윤활유 온도 등)가 사용되어도 된다.
<진각 위치의 설정>
상기 진각 위치는, 특정한 크랭크 각도로 한정되지 않는다. 제1 실시 형태에서는, 예를 들어 도 5의 (A)에 도시되어 있는 바와 같이, 진각 위치는, 기관 부하가 작을수록, 보다 진각측의 크랭크 각도로 설정된다. 다른 표현으로 말하자면, 상대적으로 작은 기관 부하에 대응하는 진각 위치는, 상대적으로 큰 기관 부하에 대응하는 진각 위치보다도 진각측의 크랭크 각도이다. 진각 위치는, 기관 회전수가 낮을수록, 보다 진각측의 크랭크 각도로 설정되어도 된다. 물론, 진각 위치는, 기관 부하에 상관없이 일정한 크랭크 각도로 설정되어도 된다.
또한, 기관 부하가 작을수록, 진각 위치가 보다 진각측의 크랭크 각도로 설정되는 경우, 이하의 효과가 있다. 즉, 기관 부하가 작을수록, 1회의 팽창 행정에 있어서의 발열량이 적으므로, 기관 전달 열량(즉, 단위 시간당 연소실 내부로부터 기관 본체에 전달되는 열량)이 적다. 한편, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각될수록, 냉각 손실이 커지므로, 기관 전달 열량이 많아진다. 이로 인해, 기관 부하가 작을수록, 진각 위치가 보다 진각측의 크랭크 각도로 설정되는 경우, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 보다 진각되므로, 기관 전달 열량이 많아지고, 그 결과, 기관을 빠르게 난기시킬 수 있다.
또한, 기관 회전수가 낮을수록, 진각 위치가 보다 진각측의 크랭크 각도로 설정되는 경우, 이하의 효과가 있다. 즉, 기관 회전수가 낮을수록, 기관 전달 열량이 적다. 한편, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각될수록, 냉각 손실이 커진다. 이로 인해, 기관 회전수가 낮을수록, 진각 위치가 보다 진각측의 크랭크 각도로 설정되는 경우, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 보다 진각되므로, 기관 전달 열량이 많아져서, 그 결과, 기관을 빠르게 난기시킬 수 있다.
또한, 모든 기관 부하의 영역에서 진각 위치가 설정되어 있어도 되지만, 기관 부하가 소정 부하보다도 작은 영역에서만 진각 위치가 설정되어 있어도 된다. 이 경우, 기관 난기 무게 중심 제어에서는, 기관 부하가 소정 부하 이상이면 열 발생률 무게 중심 위치는 기준 위치로 제어된다. 즉, 실질적으로는, 기관 부하가 소정 부하 이상인 경우, 기관 난기 무게 중심 제어는 실행되지 않아(즉, 기관 난기 요구 조건이 불성립으로 되어), 통상 무게 중심 제어가 실행되게 된다.
또한, 기관 부하가 소정 부하보다도 작은 영역에서만 진각 위치가 설정되어 있는 것은, 기관의 조기 난기의 확보와 연비의 저하와의 양립의 관점에서 바람직하다. 즉, 기관 부하가 높은 경우, 통 내에서의 발열량 자체가 크므로, 냉각 손실이 일정하여도, 기관 전달 열량이 크다. 이로 인해, 연비를 저하시켜서까지 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치보다도 지각하지 않아도, 기관이 충분히 난기될 수 있다. 이로 인해, 기관의 조기 난기의 확보와 연비의 저하와의 양립의 관점에서, 기관 부하가 소정 부하보다도 작은 영역으로만 진각 위치가 설정되어 있는 것은 바람직하다고 할 수 있는 것이다.
기관 난기 무게 중심 제어는, 피드백 제어에 의해 열 발생률 무게 중심 위치를 진각 위치로 제어하는 제어이더라도, 피드 포워드 제어에 의해 열 발생률 무게 중심 위치를 진각 위치로 제어하는 제어이더라도 된다.
<피드백 제어에 의한 기관 난기 무게 중심 제어>
피드백 제어에 의한 기관 난기 무게 중심 제어에 대하여 설명한다. 이 경우, 진각 위치가 실험 등에 의해 미리 구해지고, 이 구해진 진각 위치가 ECU(70)에 기억되어 있다. 그리고, 기관 난기 무게 중심 제어의 실행 중, ECU(70)에 기억되어 있는 진각 위치가 목표 위치로 설정된다. 그리고, 실제의 열 발생률 무게 중심 위치가 산출되고, 이 산출된 열 발생률 무게 중심 위치가 목표 위치보다도 진각측의 크랭크 각도에 있을 때는, 열 발생률 무게 중심 위치가 지각된다. 한편, 산출된 열 발생률 무게 중심 위치가 목표 위치보다도 지각측의 크랭크 각도에 있을 때는, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각된다. 이렇게 하여, 열 발생률 무게 중심 위치가 목표 위치(즉, 진각 위치)로 피드백 제어된다.
피드백 제어에 의한 기관 난기 무게 중심 제어에 있어서의 기관 제어 파라미터로서는, 통상 무게 중심 제어에 관련하여 설명한 기관 제어 파라미터의 1개 또는 복수를 채용 가능하다.
<피드 포워드 제어에 의한 기관 난기 무게 중심 제어>
피드 포워드 제어에 의한 기관 난기 무게 중심 제어에 대하여 설명한다. 이 경우, 진각 위치가 실험 등에 의해 미리 구해진다. 그리고, 이 진각 위치를 달성 가능한 적어도 1개의 기관 제어 파라미터값(또는, 복수의 기관 제어 파라미터값의 조합)이 실험 등에 의해 기준 진각값으로서 미리 구해진다. 그리고, 이 기준 진각값(또는, 이들 기준 진각값)이 ECU(70)에 기억된다. 그리고, 기관 난기 무게 중심 제어 중, ECU(70)에 기억되어 있는 기준 진각값이 목표값으로 설정된다. 그리고, 각 기관 제어 파라미터값이 대응하는 목표값으로 제어된다. 이렇게 하여, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각 위치로 제어된다.
이 경우, 각 기관 제어 파라미터값이 목표값에 일치하도록, 각 기관 제어 파라미터를 피드백 제어하여도 된다. 피드 포워드 제어에 의한 기관 난기 무게 중심 제어에 있어서의 기관 제어 파라미터로서는, 통상 무게 중심 제어에 관련하여 설명한 기관 제어 파라미터의 1개 또는 복수를 채용 가능하다.
<제1 실시 형태의 촉매 난기 무게 중심 제어>
제1 실시 형태의 촉매 난기 무게 중심 제어에 대하여 설명한다. 촉매 난기 무게 중심 제어에서는, 열 발생률 무게 중심 위치가 지각 위치(즉, 상기 기준 위치보다도 지각측의 크랭크 각도)로 제어된다. 즉, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각된다. 그리고, 이 촉매 난기 유린 제어는, 촉매 온도가 기준 촉매 온도보다도 낮은 경우에 실행된다. 그리고, 촉매 온도가 기준 촉매 온도 이상이 된 시점에서 종료되고, 통상 무게 중심 제어가 실행된다.
<제1 실시 형태의 촉매 난기 무게 중심 제어의 효과>
제1 실시 형태의 촉매 난기 무게 중심 제어에 의하면, 촉매 온도가 기준 촉매 온도보다도 낮은 경우에, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각된다. 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각측의 크랭크 각도인 경우, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치인 경우에 비해 배기 손실이 커진다. 이로 인해, 촉매에 유입되는 배기의 온도가 높아지므로, 촉매 온도를 상승시킬 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 촉매 난기 무게 중심 제어에 의하면, 촉매 온도를 상승시킬 수 있으므로, 촉매 온도가 낮고, 따라서, 촉매 난기가 요구되는 경우에 촉매 난기 무게 중심 제어가 실행되도록 기준 촉매 온도가 설정되면, 촉매를 빠르게 난기시킬 수 있다는 유리한 효과가 얻어진다. 또한, 이 경우, 상기 기준 촉매 온도로서, 촉매 난기 완료 온도가 설정된다. 여기서, 촉매 난기 완료 온도는, 촉매 난기가 완료된 것이라고 판단하는 임계값으로서 미리 정해진 온도이며, 예를 들어 배기 정화 촉매의 활성 온도(즉, 배기 정화 촉매의 정화 성능이 소정의 성능을 초과할 때의 촉매 온도)이다.
그리고, 상기 기준 촉매 온도로서 촉매 난기 완료 온도가 설정되는 경우, 상기 촉매 난기 무게 중심 제어는, 촉매 난기가 요구된 시점(즉, 촉매 온도가 촉매 난기 완료 온도보다도 낮은 것이 검지된 시점)에서 시작되고, 촉매 난기가 완료된 시점(즉, 촉매 온도가 촉매 난기 완료 온도 이상인 것이 검지된 시점)에서 종료된다고도 할 수 있다.
바꿔 말하자면, 촉매 난기 무게 중심 제어는, 촉매 난기 요구 조건이 성립된 시점(즉, 촉매 온도가 촉매 난기 완료 온도보다도 낮은 것이 검지된 시점)에서 시작되고, 촉매 난기 완료 조건이 성립된 시점(즉, 촉매 온도가 촉매 난기 완료 온도 이상인 것이 검지된 시점)에서 종료된다. 또한, 이 경우, 촉매 난기 완료 조건이 성립된 시점에서, 촉매 난기 요구 조건이 불성립으로 된다. 즉, 촉매 난기 무게 중심 제어는, 촉매 난기가 요구되고 있는 동안, 혹은, 촉매 난기 요구 조건이 성립되고 있는 동안, 실행된다.
이 경우, 예를 들어 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 통상 무게 중심 제어 및 촉매 난기 무게 중심 제어가 실행된다. 즉, 시각 T0에 있어서, 촉매 온도가 촉매 난기 완료 온도(=기준 촉매 온도)보다도 낮은 것이 검지되면, 촉매 난기 요구 조건이 성립한다. 그렇게 하면, 촉매 난기 무게 중심 제어가 실행되고, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각된다. 시각 T1에 있어서, 촉매 온도가 촉매 난기 완료 온도에 달한 것이 검지되면, 촉매 난기 요구 조건이 불성립으로 된다. 그렇게 하면, 촉매 난기 무게 중심 제어가 종료됨과 함께, 통상 무게 중심 제어가 실행되고, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치로 제어된다.
또한, 촉매 온도는, 촉매 온도 센서(63)의 신호에 기초하여 산출되는 촉매 온도(즉, 촉매의 온도 바로 그 자체)이어도 되고, 촉매 온도에 상관이 있는 파라미터로부터 추정되는 촉매 온도이어도 된다. 또는, 이 촉매 온도 대신에, 상기 촉매 온도에 상관이 있는 파라미터가 사용되어도 된다.
<지각 위치의 설정>
상기 지각 위치는, 특정한 각도로 한정되지 않는다. 제1 실시 형태에서는, 예를 들어 도 5의 (B)에 도시되어 있는 바와 같이, 지각 위치는, 기관 부하가 작을수록, 보다 지각측의 크랭크 각도로 설정된다. 다른 표현으로 말하자면, 상대적으로 작은 기관 부하에 대응하는 지각 위치는, 상대적으로 큰 기관 부하에 대응하는 지각 위치보다도 지각측의 크랭크 각도이다. 또한, 지각 위치는, 기관 회전수가 낮을수록, 보다 지각측의 크랭크 각도로 설정되어도 된다. 물론, 지각 위치는, 기관 부하에 상관없이 일정한 크랭크 각도로 설정되어도 된다.
또한, 기관 부하가 작을수록, 지각 위치가 보다 지각측의 크랭크 각도로 설정되는 경우, 이하의 효과가 있다. 즉, 기관 부하가 작을수록, 1회의 팽창 행정에 있어서의 발열량이 적으므로, 배기 전달 열량(즉, 배기를 타고 단위 시간당 촉매에 전달되는 열량)이 적다. 한편, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각될수록, 배기 손실이 커지므로, 배기 전달 열량이 많아진다. 이로 인해, 기관 부하가 작을수록, 지각 위치가 보다 지각측의 크랭크 각도로 설정되는 경우, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 보다 지각되므로, 배기 전달 열량이 많아지고, 그 결과, 촉매를 빠르게 난기시킬 수 있다.
또한, 기관 회전수가 낮을수록, 지각 위치가 보다 지각측의 크랭크 각도로 설정되는 경우, 이하의 효과가 있다. 즉, 기관 회전수가 낮을수록, 배기 전달 열량이 적다. 한편, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각될수록, 배기 손실이 커진다. 이로 인해, 기관 회전수가 낮을수록, 지각 위치가 보다 지각측의 크랭크 각도로 설정되는 경우, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 보다 지각되므로, 배기 전달 열량이 많아지고, 그 결과, 촉매를 빠르게 난기시킬 수 있다.
또한, 모든 기관 부하의 영역에 있어서 지각 위치가 설정되어 있어도 되지만, 기관 부하가 소정 부하보다도 작은 영역에서만 지각 위치가 설정되어 있어도 된다. 이 경우, 촉매 난기 제어에서는, 기관 부하가 소정 부하 이상이면 열 발생률 무게 중심 위치는 기준 위치로 제어된다. 즉, 실질적으로는, 기관 부하가 소정 부하 이상인 경우, 촉매 난기 무게 중심 제어는 실행되지 않고(즉, 촉매 난기 요구 조건이 불성립으로 되고), 통상 무게 중심 제어가 실행되게 된다.
또한, 기관 부하가 소정 부하보다도 작은 영역에서만 지각 위치가 설정되어 있는 것은, 촉매의 조기 난기의 확보와 연비의 저하와의 양립의 관점에서 바람직하다. 즉, 기관 부하가 높은 경우, 통 내에서의 발열량 자체가 크므로, 배기 손실이 일정하여도, 배기 온도는 높다. 이로 인해, 연비를 저하시켜서까지 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치보다도 지각하지 않아도, 촉매가 충분히 난기될 수 있다. 이로 인해, 촉매의 조기 난기의 확보와 연비의 저하와의 양립의 관점에서, 기관 부하가 소정 부하보다도 작은 영역에서만 지각 위치가 설정되어 있는 것은 바람직하다고 할 수 있는 것이다.
촉매 난기 무게 중심 제어는, 피드백 제어에 의해 열 발생률 무게 중심 위치를 지각 위치로 제어하는 제어이더라도, 피드 포워드 제어에 의해 열 발생률 무게 중심 위치를 지각 위치로 제어하는 제어이더라도 된다.
<피드백 제어에 의한 촉매 난기 무게 중심 제어>
피드백 제어에 의한 촉매 난기 무게 중심 제어에 대하여 설명한다. 이 경우, 지각 위치가 실험 등에 의해 미리 구해지고, 이 구해진 지각 위치가 ECU(70)에 기억되어 있다. 그리고, 촉매 난기 무게 중심 제어의 실행 중, ECU(70)에 기억되어 있는 지각 위치가 목표 위치로 설정된다. 그리고, 실제의 열 발생률 무게 중심 위치가 산출되고, 이 산출된 열 발생률 무게 중심 위치가 목표 위치보다도 진각측의 크랭크 각도에 있을 때는, 열 발생률 무게 중심 위치가 지각된다. 한편, 산출된 열 발생률 무게 중심 위치가 목표 위치보다도 지각측의 크랭크 각도에 있을 때는, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각된다. 이렇게 하여, 열 발생률 무게 중심 위치가 목표 위치(즉, 지각 위치)로 피드백 제어된다.
피드백 제어에 의한 촉매 난기 무게 중심 제어에 있어서의 기관 제어 파라미터로서는, 통상 무게 중심 제어에 관련하여 설명한 기관 제어 파라미터의 1개 또는 복수를 채용 가능하다.
<피드 포워드 제어에 의한 촉매 난기 무게 중심 제어>
피드 포워드 제어에 의한 촉매 난기 무게 중심 제어에 대하여 설명한다. 이 경우, 지각 위치가 실험 등에 의해 미리 구해진다. 그리고, 이 지각 위치를 달성 가능한 적어도 1개의 기관 제어 파라미터값(또는, 복수의 기관 제어 파라미터값의 조합)이 실험 등에 의해 기준 지각값으로서 미리 구해진다. 그리고, 이 기준 지각값(또는, 이들 기준 지각값)이 ECU(70)에 기억된다. 촉매 난기 무게 중심 제어 중, ECU(70)에 기억되어 있는 기준 지각 값이 목표값으로 설정된다. 그리고, 각 기관 제어 파라미터값이 대응하는 목표값으로 제어된다. 이렇게 하여, 열 발생률 무게 중심 위치가 지각 위치로 제어된다.
이 경우, 각 기관 제어 파라미터값이 목표값에 일치하도록, 각 기관 제어 파라미터를 피드백 제어하여도 된다. 피드 포워드 제어에 의한 촉매 난기 무게 중심 제어에 있어서의 기관 제어 파라미터로서는, 통상 무게 중심 제어에 관련하여 설명한 기관 제어 파라미터의 1개 또는 복수를 채용 가능하다.
<기관 난기 요구와 촉매 난기 요구>
또한, 기관 난기 요구 조건 및 촉매 난기 요구 조건의 양쪽의 조건이 성립되었을 때는, 예를 들어 기관 온도차(즉, 기관 난기 완료 온도에 대한 그때의 기관 온도의 차)가 촉매 온도차(즉, 촉매 난기 완료 온도에 대한 그때의 촉매 온도의 차)보다도 큰 경우, 기관 난기 무게 중심 제어가 실행되고, 촉매 온도차가 기관 온도차 이상인 경우, 촉매 난기 무게 중심 제어가 실행된다. 또는, 배기 정화 촉매에 의해 정화되어야 할 배기 중의 성분 농도(예를 들어, NOx 농도, CO 농도, HC 농도 등)가 소정 농도보다도 높은 경우, 촉매 난기 무게 중심 제어가 실행되고, 상기 성분 농도가 상기 소정 농도 이하인 경우, 기관 난기 무게 중심 제어가 실행되어도 된다. 또는, 양쪽의 조건이 성립되었을 때 어느 쪽의 제어를 실행할지가 미리 결정되고, 이 결정에 따라서 기관 난기 무게 중심 제어 및 촉매 난기 무게 중심 제어 중 어느 하나가 실행되어도 된다.
<제1 실시 형태의 무게 중심 제어 플로우>
제1 실시 형태의 무게 중심 제어 플로우의 일례에 대하여 설명한다. 이 플로우가 도 7에 도시되어 있다. 도 7의 플로우는, 기관 시동이 개시되었을 때 시작되거나, 혹은, 기관 운전 중, 소정 시간이 경과할 때마다 시작된다.
도 7의 플로우가 시작되면, 처음에, 스텝 10에 있어서, 기관 난기 요구 조건이 성립되었는지 여부가 판단된다. 여기서, 기관 난기 요구 조건이 성립되었다고 판단되면, 스텝 11에 있어서, 기관 난기 무게 중심 제어가 실행되고, 이어서, 플로우가 종료된다. 즉, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각된다. 그리고, 다음 플로우의 실행 시에, 스텝 10에 있어서 기관 난기 요구 조건이 성립되었다고 판단되는 한, 기관 난기 무게 중심 제어가 계속해서 실행된다. 또한, 스텝 11의 처리 시에 기관 난기 무게 중심 제어 이외의 제어(즉, 통상 무게 중심 제어 또는 촉매 난기 무게 중심 제어)가 실행된 경우, 이 제어는 종료된다.
한편, 스텝 10에 있어서, 기관 난기 요구 조건이 불성립이라고 판단되면, 스텝 12에 있어서, 촉매 난기 요구 조건이 성립되었는지 여부가 판단된다. 여기서, 촉매 난기 요구 조건이 성립되었다고 판단되면, 스텝 13에 있어서, 촉매 난기 무게 중심 제어가 실행되고, 이어서, 플로우가 종료된다. 즉, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각된다. 그리고, 다음 플로우의 실행 시에, 스텝 10에 있어서 기관 난기 요구 조건이 불성립이라고 판단되고 또한 스텝 12에 있어서 촉매 난기 요구 조건이 성립되었다고 판단되는 한, 촉매 난기 무게 중심 제어가 계속해서 실행된다. 또한, 스텝 13의 처리 시에 촉매 난기 무게 중심 제어 이외의 제어(즉, 통상 무게 중심 제어 또는 기관 난기 무게 중심 제어)가 실행된 경우, 이 제어는 종료된다.
한편, 스텝 12에 있어서, 촉매 난기 요구 조건이 불성립이라고 판단되면, 스텝 14에 있어서, 통상 무게 중심 제어가 실행되고, 이어서, 플로우가 종료된다. 즉, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치로 제어된다. 그리고, 다음 플로우의 실행 시에, 스텝 10에 있어서 기관 난기 요구 조건이 불성립이라고 판단되고 또한 스텝 12에 있어서 촉매 난기 요구 조건이 불성립이라고 판단되는 한, 통상 무게 중심 제어가 계속해서 실행된다. 또한, 스텝 14의 처리 시에 통상 무게 중심 제어 이외의 제어(즉, 기관 난기 무게 중심 제어 또는 촉매 난기 무게 중심 제어)가 실행된 경우, 이 제어는 종료된다.
<제1 실시 형태의 통상 무게 중심 제어 플로우>
제1 실시 형태의 통상 무게 중심 제어 플로우의 일례에 대하여 설명한다. 이 플로우가 도 8에 도시되어 있다. 도 8의 플로우는, 예를 들어 도 7의 스텝 14에 있어서 실행된다.
도 8의 플로우가 시작되면, 처음에, 스텝 20에 있어서, 열 발생률 무게 중심 위치 G가 산출된다. 이 열 발생률 무게 중심 위치 G의 산출 방법은, 전술한 바와 같다. 그 다음으로, 스텝 21에 있어서, 스텝 20에서 산출된 열 발생률 무게 중심 위치 G가 기준 위치 Gb보다도 작은(G<Gb)지 여부, 즉, 현재의 열 발생률 무게 중심 위치 G가 기준 위치 Gb보다도 진각하였는지 여부가 판단된다. 여기서, G<Gb라고 판단되면, 스텝 22에 있어서, 현재의 목표 분사 시기 CAit에 소정 크랭크 각도 ΔCA를 가산한 값이 새로운 목표 분사 시기 CAit로 설정되고, 플로우가 종료된다. 즉, 스텝 22에 있어서, 현재의 목표 분사 시기가 소정 크랭크 각도만큼 지각된다. 또한, 이 경우, 스텝 22에서 설정된 목표 분사 시기에 연료 분사 밸브로부터 연료가 분사되게 된다.
한편, 스텝 21에 있어서, G<Gb가 아니라고 판단되면, 스텝 23에 있어서, 스텝 20에서 산출된 열 발생률 무게 중심 위치 G가 기준 위치 Gb보다도 큰(G>Gb)지 여부, 즉, 현재의 열 발생률 무게 중심 위치 G가 기준 위치 Gb보다도 지각하고 있는지 여부가 판단된다. 여기서, G>Gb라고 판단되면, 스텝 23에 있어서, 현재의 목표 분사 시기 CAit로부터 소정 크랭크 각도 ΔCA를 감산한 값이 새로운 목표 분사 시기 CAit로 설정되고, 플로우가 종료된다. 즉, 스텝 24에 있어서, 현재의 목표 분사 시기가 소정 크랭크 각도만큼 진각된다. 또한, 이 경우, 스텝 24에서 설정된 목표 분사 시기에 연료 분사 밸브로부터 연료가 분사되게 된다.
한편, 스텝 23에 있어서, G>Gb가 아니라고 판단되면, 플로우는 그대로 종료한다. 즉, 현재의 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 무게 중심에 있는 경우, 현재의 목표 분사 시기가 변경되지 않고, 플로우가 종료한다. 물론, 이 경우, 현재의 목표 분사 시기에 연료 분사 밸브로부터 연료가 분사되게 된다.
<제1 실시 형태의 연소 상태 제어 플로우>
제1 실시 형태의 연소 상태 제어 플로우의 일례에 대하여 설명한다. 이 플로우가 도 9에 도시되어 있다. 도 9의 플로우는, 기관 운전 중, 소정 시간이 경과할 때마다 실행된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 목표 출력은 「기관의 출력의 목표값」이며, 목표 분사량은 「연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료량의 목표값」이며, 목표 분사압은 「연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 압력」이며, 목표 과급압은 「과급기인 압축기의 하류측의 흡기 통로 내의 압력」이며, 파일럿 분사율은 「목표 분사량 중 파일럿 분사에 의해 분사되는 연료량의 비율」이다.
도 9의 플로우가 시작되면, 처음에, 스텝 30에 있어서, 액셀러레이터 페달 답입량과 차속에 기초하여 요구 출력 Pr이 산출된다. 그 다음으로, 스텝 31에 있어서, 스텝 30에서 산출된 요구 출력 Pr에 기초하여 목표 분사량 TAU가 산출된다. 그 다음으로, 스텝 32에 있어서, 스텝 30에서 산출된 요구 출력 Pr에 기초하여 목표 분사압 Pit가 산출된다. 그 다음으로, 스텝 33에 있어서, 스텝 30에서 산출된 요구 출력 Pr에 기초하여 목표 과급압 Pimt가 산출된다. 그 다음으로, 스텝 34에 있어서, 냉각수온과 기관 회전수에 기초하여 파일럿 분사율 α가 산출된다. 또한, 파일럿 분사율 α는, 0 이상이며 1보다도 작은 값이다.
그 다음으로, 스텝 35에 있어서, 스텝 31에서 산출된 목표 분사량과 스텝 34에서 산출된 파일럿 분사율 α에 기초하여 파일럿 분사량 TAUp 및 메인 분사량 TAUm이 산출된다. 여기서, 파일럿 분사량 TAUp는, 목표 분사량 TAU에 파일럿 분사율 α를 승산한 값(=TAU×α)이며, 메인 분사량 TAUm은, 목표 분사량 TAU로부터 파일럿 분사량을 감산한 값(=TAU-TAUp=TAU×(1-α))이다.
그 다음으로, 스텝 36에 있어서, 스텝 30 내지 스텝 34에서 산출된 요구 출력 Pr, 목표 분사량 TAU, 목표 분사압 Pit, 목표 과급압 Pimt, 및 파일럿 분사율 α에 기초하여 기준 분사 시기 CAib가 산출된다. 이 기준 분사 시기 CAib는, 예를 들어 도 8의 플로우에 있어서의 목표 분사 시기의 설정에 사용된다.
그 다음으로, 스텝 37에 있어서, 분사압이 스텝 32에서 산출된 목표 분사압 Pit가 되도록 연료 가압 펌프의 동작이 제어된다. 그 다음으로, 스텝 38에 있어서, 과급압이 스텝 33에서 산출된 목표 과급압 Pimt가 되도록 과급기의 동작이 제어된다.
<제2 실시 형태>
제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 이하에서 설명되지 않는 제2 실시 형태의 구성 및 제어는, 각각, 제1 실시 형태의 구성 및 제어와 동일하거나, 혹은, 이하에서 설명하는 제2 실시 형태의 구성 또는 제어를 감안했을 때 제1 실시 형태의 구성 또는 제어로부터 당연히 도출되는 구성 및 제어이다.
제2 실시 형태에서는, 냉각수온이 기준 냉각수온 이상인 경우, 통상 무게 중심 제어가 실행된다. 또한, 냉각수온이 기준 냉각수온보다도 낮은 무게 중심 위치 전환 온도보다도 낮은 경우, 기관 난기 무게 중심 제어가 실행된다. 또한, 냉각수온이 기준 냉각수온보다도 낮고 또한 무게 중심 위치 전환 온도 이상인 경우, 촉매 난기 무게 중심 제어가 실행된다.
이 경우, 예를 들어 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 무게 중심 제어가 실행된다. 즉, 시각 T0에 있어서, 냉각수온이 무게 중심 위치 전환 온도보다도 낮은 것이 검지되면, 기관 난기 요구 조건이 성립한다. 그렇게 하면, 기관 난기 무게 중심 제어가 실행되고, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각된다. 시각 T1에 있어서, 냉각수온이 무게 중심 위치 전환 온도에 달한 것이 검지되면, 기관 난기 요구 조건이 불성립으로 됨과 함께, 촉매 난기 요구 조건이 성립한다. 그렇게 하면, 기관 난기 무게 중심 제어가 종료됨과 함께, 촉매 난기 무게 중심 제어가 실행되고, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각된다. 시각 T2에 있어서, 냉각수온이 기준 냉각수온에 달한 것이 검지되면, 촉매 난기 요구 조건이 불성립으로 된다. 그렇게 하면, 촉매 난기 무게 중심 제어가 종료됨과 함께, 통상 무게 중심 제어가 실행되고, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치로 제어된다.
<제2 실시 형태의 효과>
제2 실시 형태에 의하면, 냉각수온이 기준 냉각수온보다도 매우 낮은 경우(즉, 냉각수온이 무게 중심 위치 전환 온도보다도 낮은 경우), 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각된다. 이로 인해, 전술한 바와 같이, 기관 온도가 상승한다. 따라서, 냉각수온이 매우 낮고, 따라서, 기관 온도도 매우 낮을 때, 기관 온도를 상승시킬 수 있다. 한편, 냉각수온이 기준 냉각수온보다도 비교적 낮은 경우(즉, 냉각수온이 기준 냉각수온보다도 낮고 또한 무게 중심 위치 전환 온도 이상인 경우), 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각된다. 이로 인해, 전술한 바와 같이, 촉매 온도가 상승한다. 따라서, 냉각수온이 낮고, 따라서, 촉매 온도도 낮을 때, 촉매 온도를 상승시킬 수 있다.
<제2 실시 형태의 무게 중심 제어 플로우>
제2 실시 형태의 무게 중심 제어 플로우의 일례에 대하여 설명한다. 이 플로우가 도 11에 도시되어 있다. 도 11의 플로우는, 기관 시동이 개시되었을 때 시작되거나, 혹은, 기관 운전 중, 소정 시간이 경과할 때마다 시작된다.
도 11의 플로우가 시작되면, 처음에, 스텝 40에 있어서, 냉각수온 TW가 기준 냉각수온 TWb 이상(TW≥TWb)인지 여부가 판단된다. 여기서, TW≥TWb라고 판단되면, 스텝 41에 있어서, 통상 무게 중심 제어가 실행되고, 이어서, 플로우가 종료된다. 즉, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치로 제어된다. 그리고, 다음 플로우의 실행 시에, 스텝 40에 있어서 TW≥TWb라고 판단되는 한, 통상 무게 중심 제어가 계속해서 실행된다. 또한, 스텝 41의 처리 시에 통상 무게 중심 제어 이외의 제어(즉, 기관 난기 무게 중심 제어 또는 촉매 난기 무게 중심 제어)가 실행된 경우, 이 제어는 종료된다.
한편, 스텝 40에 있어서, TW≥TWb가 아니라고 판단되면, 스텝 42에 있어서, 냉각수온 TW가 무게 중심 위치 전환 온도 TWs보다도 낮은(TW<TWs)지 여부가 판단된다. 여기서, TW<TWs라고 판단되면, 스텝 43에 있어서, 기관 난기 무게 중심 제어가 실행되고, 이어서, 플로우가 종료된다. 즉, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각된다. 그리고, 다음 플로우의 실행 시에, 스텝 40에 있어서 TW≥TWb가 아니라고 판단되고 또한 스텝 42에 있어서 TW<TWs라고 판단되는 한, 기관 난기 무게 중심 제어가 계속해서 실행된다. 또한, 스텝 43의 처리 시에 기관 난기 무게 중심 제어 이외의 제어(즉, 통상 무게 중심 제어 또는 촉매 난기 무게 중심 제어)가 실행된 경우, 이 제어는 종료된다.
한편, 스텝 42에 있어서, TW<TWs가 아니라고 판단되면, 스텝 44에 있어서, 촉매 난기 무게 중심 제어가 실행되고, 이어서, 플로우가 종료된다. 즉, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각된다. 그리고, 다음 플로우의 실행 시에, 스텝 40에 있어서 TW≥TWb가 아니라고 판단되고 또한 스텝 42에 있어서 TW<TWs가 아니라고 판단되는 한, 촉매 난기 무게 중심 제어가 계속해서 실행된다. 또한, 스텝 44의 처리 시에 촉매 난기 무게 중심 제어 이외의 제어(즉, 통상 무게 중심 제어 또는 기관 난기 무게 중심 제어)가 실행된 경우, 이 제어는 종료된다.
<제3 실시 형태>
제3 실시 형태에 대하여 설명한다. 이하에서 설명되지 않는 제3 실시 형태의 구성 및 제어는, 각각, 상기 실시 형태의 구성 및 제어와 동일하거나, 혹은, 이하에서 설명하는 제3 실시 형태의 구성 또는 제어에 감안했을 때 상기 실시 형태의 구성 또는 제어로부터 당연히 도출되는 구성 및 제어이다.
<제3 실시 형태의 기관 난기 무게 중심 제어>
제3 실시 형태의 기관 난기 무게 중심 제어에 대하여 설명한다. 이 제어에서는, 도 12의 (A)에 도시되어 있는 바와 같이, 냉각수온이 소정 냉각수온 TWth 이상이며 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도 TAth 이하인 경우, EGR량의 증량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치가 진각 위치(즉, 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도)로 제어된다. 즉, EGR량의 증량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각된다.
한편, 냉각수온이 상기 소정 냉각수온 TWth보다도 낮은 경우, 혹은, 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도 TAth보다도 높은 경우, 파일럿 분사량의 증량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 진각 위치로 제어된다. 즉, 파일럿 분사량의 증량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각된다.
상기 소정 냉각수온 및 상기 소정 흡기 온도는, 특별히 제한되지 않는다. 따라서, 상기 소정 냉각수온과 상기 소정 흡기 온도가 서로 상이한 온도이더라도 동일한 온도이더라도 된다. 그러나, 소정 냉각수온은, 적어도, 기관 난기 완료 온도보다도 낮은 온도로 설정된다. 또한, 소정 냉각수온은, 적어도, 흡기 온도가 소정 흡기 온도보다도 낮은 경우에 있어서, EGR량의 증량에 의해 연소성(즉, 연소실 내에 있어서의 연료의 연소성)을 향상시킬 수 있는 냉각수온의 하한값(또는, 당해 하한값보다도 소정 온도만큼 높은 온도)으로 설정된다. 소정 흡기 온도는, 적어도, 냉각수온이 소정 냉각수온 이상인 경우에 있어서, EGR량의 증량에 의해 연소성을 향상시킬 수 있는 흡기 온도의 상한값(또는, 당해 상한값보다도 소정 온도만큼 낮은 온도)으로 설정된다.
또한, 냉각수온이 상기 소정 냉각수온 이상이며 또한 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도 이하일 때라도, EGR량의 증량의 양이 지나치게 많으면, 신기량(즉, 연소실에 흡입되는 공기의 양)이 지나치게 적어져서, 연소성이 저하되어 버리는 경우가 있다. 따라서, 제3 실시 형태의 기관 난기 무게 중심 제어에 있어서, EGR량의 증량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치를 진각시키는 경우에 있어서의 EGR량의 증량의 양은, 적어도, EGR량의 증량에 의해 연소성을 향상시킬 수 있는 양의 상한값(또는, 당해 상한값보다도 소정량만큼 적은 양)으로 설정된다.
제3 실시 형태에 의하면, 예를 들어 도 13에 도시되어 있는 바와 같이, 통상 무게 중심 제어 및 기관 난기 무게 중심 제어가 실행된다. 즉, 시각 T0에 있어서, 냉각수온이 기관 난기 완료 온도보다도 낮은 것이 검지되면, 기관 난기 요구 조건이 성립된다. 그렇게 하면, 기관 난기 무게 중심 제어가 실행된다. 이때, 냉각수온이 소정 냉각수온보다도 낮으므로, 파일럿 분사량의 증량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각된다.
시각 T1에 있어서, 냉각수온이 소정 냉각수온 이상이며 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도 이하인 것이 검지되면, 파일럿 분사량이 통상의 분사량으로 되돌아가고, EGR량의 증량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각된다. 시각 T2에 있어서, 냉각수온이 기관 난기 완료 온도에 달한 것이 검지되면, 기관 난기 요구 조건이 불성립으로 된다. 그렇게 하면, 기관 난기 무게 중심 제어가 종료됨과 함께, 통상 무게 중심 제어가 실행되고, EGR량이 통상의 EGR량으로 되돌아감과 함께, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치로 제어된다.
<제3 실시 형태의 기관 난기 무게 중심 제어의 효과>
제3 실시 형태의 기관 난기 무게 중심 제어에 의하면, 이하의 효과가 얻어진다. 흡기 온도가 낮은 경우, 연소성이 낮다. 따라서, 일반적으로는, EGR량이 증량되면, 흡기 온도가 높아지게 되어, 연소성도 높아진다. 그러나, 흡기 온도가 높다고 해도, 냉각수온이 낮으면(즉, 기관 온도가 낮으면), 연소성은 높아지지 않는다. 즉, 냉각수온이 높고 또한 흡기 온도가 낮은 경우에, EGR량이 증량되면, 연소성이 높아진다. 제3 실시 형태의 기관 난기 무게 중심 제어에 의하면, 냉각수온이 소정 냉각수온 이상이며 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도 이하인 경우에, EGR량이 증량되므로, 연소성이 높아진다. 그 결과, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각하므로, 기관 난기가 촉진된다. 게다가, EGR량의 증량에 의해 NOx 생성량이 저감된다. 즉, 제3 실시 형태의 기관 난기 무게 중심 제어에 의하면, 냉각수온이 높고 또한 흡기 온도가 낮은 경우에 있어서, 기관 난기의 촉진과 NOx 생성량의 저감이 동시에 달성된다.
한편, 전술한 바와 같이, 냉각수온이 낮으면(즉, 기관 온도가 낮으면) 연소성도 낮으므로, EGR량이 증량되어 흡기 온도가 높아졌다고 해도, 연소성은 높아지지 않고, 따라서, 열 발생률 무게 중심 위치의 진각이 달성되지 않는다. 게다가, 연소성이 낮은 데도 불구하고, EGR량이 증량되면, 실화가 발생할 가능성도 있다. 즉, 이 경우, EGR량의 증량 이외의 수단에 의해, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각되는 것이 바람직하다. 또한, 냉각수온이 높고(즉, 기관 온도가 높고) 또한 흡기 온도가 높은 경우, 연소성은 이미 높으므로, EGR량이 증량되면, 연소성은 오히려 저하되고, 그 결과, 열 발생률 무게 중심 위치의 진각이 달성되지 않는다. 게다가, EGR량의 증량의 양에 따라서는, 실화가 발생할 가능성도 있다. 즉, 이 경우에도, EGR량의 증량 이외의 수단에 의해, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각되는 것이 바람직하다. 제3 실시 형태의 기관 난기 무게 중심 제어에 의하면, 냉각수온이 소정 냉각수온보다도 낮고 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도 이하인 경우, 또는, 냉각수온이 소정 냉각수온보다도 낮고 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도보다도 높은 경우, 또는, 냉각수온이 소정 냉각수온 이상이며 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도 이상인 경우, 파일럿 분사량의 증량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치가 진각되고, 기관 난기가 촉진된다. 이로 인해, 기관 난기의 촉진과 실화의 억제가 동시에 달성된다.
<제3 실시 형태의 촉매 난기 무게 중심 제어>
제3 실시 형태의 촉매 난기 무게 중심 제어에 대하여 설명한다. 이 제어에서는, 도 12의 (B)에 도시되어 있는 바와 같이, 냉각수온이 소정 냉각수온 TWth 이상인지 여부에 무관계하게, 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도 TAth 이하인지 여부에 무관계하게, 파일럿 분사량의 감량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 지각 위치로 제어된다. 즉, 파일럿 분사량의 감량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각된다.
또한, 제3 실시 형태에 있어서, 냉각수온이 소정 냉각수 온도 TWth 이상이며 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도 TAth 이상인 경우, EGR량의 증량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치를 지각하도록 해도 된다.
<제3 실시 형태의 무게 중심 제어 플로우>
제3 실시 형태의 무게 중심 제어 플로우의 일례에 대하여 설명한다. 이 플로우가 도 14에 도시되어 있다. 도 14의 플로우는, 기관 시동이 개시되었을 때 시작되거나, 혹은, 기관 운전 중, 소정 시간이 경과할 때마다 시작된다.
도 14의 플로우가 시작되면, 처음에, 스텝 50에 있어서, 기관 난기 요구 조건이 성립되었는지 여부가 판단된다. 여기서, 기관 난기 요구 조건이 성립되었다고 판단되면, 스텝 51에 있어서, 냉각수온 TW가 소정 냉각수온 TWth 이상이며 또한 흡기 온도 TA가 소정 흡기 온도 TAth 이하(TW≥TWth 또한 TA≤TAth)인지 여부가 판단된다. 여기서, TW≥TWth 또한 TA≤TAth라고 판단되면, 스텝 52에 있어서, 기관 난기 무게 중심 제어 1이 실행되고, 이어서, 플로우가 종료된다. 즉, EGR량의 증량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각된다. 그리고, 다음 플로우의 실행 시에, 스텝 10에 있어서 기관 난기 요구 조건이 성립되었다고 판단되고 또한 스텝 51에 있어서 TW≥TWth 또한 TA≤TAth라고 판단되는 한, 기관 난기 무게 중심 제어 1이 계속해서 실행된다. 또한, 스텝 52의 처리 시에 기관 난기 무게 중심 제어 1 이외의 제어(즉, 통상 무게 중심 제어, 기관 난기 무게 중심 제어 2, 촉매 난기 무게 중심 제어 1, 또는, 촉매 난기 무게 중심 제어 2)가 실행된 경우, 이들 제어는 종료된다.
한편, 스텝 51에 있어서, TW≥TWth 또한 TA≤TAth가 아니라고 판단되면, 스텝 53에 있어서, 기관 난기 무게 중심 제어 2가 실행되고, 이어서, 플로우가 종료된다. 즉, 파일럿 분사량의 증량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각된다. 그리고, 다음 플로우의 실행 시에, 스텝 10에 있어서 기관 난기 요구 조건이 성립되었다고 판단되고 또한 스텝 51에 있어서 TW≥TWth 또한 TA≤TAth가 아니라고 판단되는 한, 기관 난기 무게 중심 제어 2가 계속해서 실행된다. 또한, 스텝 53의 처리 시에 기관 난기 무게 중심 제어 2 이외의 제어가 실행된 경우, 이들 제어는 종료된다.
스텝 50에 있어서, 기관 난기 요구 조건이 불성립이라고 판단되면, 스텝 54에 있어서, 촉매 난기 요구 조건이 성립되었는지 여부가 판단된다. 여기서, 촉매 난기 요구 조건이 성립되었다고 판단되면, 스텝 13에 있어서, 냉각수온 TW가 소정 온도 TWth보다도 높은(TW≥TWth 또한 TA≤TAth)지 여부가 판단된다. 여기서, TW≥TWth 또한 TA≤TAth라고 판단되면, 스텝 56에 있어서, 촉매 난기 무게 중심 제어 1이 실행되고, 이어서, 플로우가 종료된다. 즉, EGR량의 감량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각된다. 그리고, 다음 플로우의 실행 시에, 스텝 50에 있어서 기관 난기 요구 조건이 불성립이라고 판단되고 또한 스텝 54에 있어서 촉매 난기 요구 조건이 성립되었다고 판단되고 또한 스텝 55에 있어서 TW≥TWth 또한 TA≤TAth라고 판단되는 한, 촉매 난기 무게 중심 제어 1이 계속해서 실행된다. 또한, 스텝 56의 처리 시에 촉매 난기 무게 중심 제어 1 이외의 제어가 실행된 경우, 이들 제어는 종료된다.
한편, 스텝 55에 있어서, TW≥TWth 또한 TA≤TAth가 아니라고 판단되면, 스텝 57에 있어서, 촉매 난기 무게 중심 제어 2가 실행되고, 이어서, 플로우가 종료된다. 즉, 파일럿 분사량의 감량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각된다. 그리고, 다음 플로우의 실행 시에, 스텝 50에 있어서 기관 난기 요구 조건이 불성립이라고 판단되고 또한 스텝 54에 있어서 촉매 난기 요구 조건이 성립되었다고 판단되고 또한 스텝 55에 있어서 TW≥TWth 또한 TA≤TAth가 아니라고 판단되는 한, 촉매 난기 무게 중심 제어 2가 계속해서 실행된다. 또한, 스텝 57의 처리 시에 촉매 난기 무게 중심 제어 2 이외의 제어가 실행된 경우, 이들 제어는 종료된다.
스텝 54에 있어서, 촉매 난기 요구 조건이 불성립이라고 판단되면, 스텝 58에 있어서, 통상 무게 중심 제어가 실행되고, 이어서, 플로우가 종료된다. 즉, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치로 제어된다. 그리고, 다음 플로우의 실행 시에, 스텝 50에 있어서 기관 난기 요구 조건이 불성립이라고 판단되고 또한 스텝 54에 있어서 촉매 난기 요구 조건이 불성립이라고 판단되는 한, 통상 무게 중심 제어가 계속해서 실행된다. 또한, 스텝 58의 처리 시에 통상 무게 중심 제어 이외의 제어가 실행된 경우, 이들 제어는 종료된다.
<실시 형태의 총괄>
상기 실시 형태의 내연 기관의 제어 장치를 총괄하면, 당해 제어 장치는, 연소 제어에 열 발생률 무게 중심 위치 G를 사용하는 내연 기관의 제어 장치이다. 그리고, 당해 제어 장치는, 기관 냉각수온 TW가 기준 냉각수온 TWb 이상인 경우, 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치로 제어하고, 기관 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮은 경우, 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도(진각 위치)로 제어하는 제어부(ECU)(70)를 구비한다.
또한, 상기 실시 형태의 내연 기관의 제어 장치를 총괄하면, 당해 제어 장치는, 배기 정화 촉매(42, 44)를 구비하고, 연소 제어에 열 발생률 무게 중심 위치를 사용하는 내연 기관의 제어 장치이다. 그리고, 촉매 온도가 기준 촉매 온도 이상인 경우, 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치로 제어하고, 촉매 온도가 상기 기준 촉매 온도보다도 낮은 경우, 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 지각측의 크랭크 각도(지각 위치)로 제어하는 제어부(ECU)(70)를 구비한다.
또한, 상기 실시 형태의 내연 기관의 제어 장치를 총괄하면, 당해 제어 장치는, 배기 정화 촉매(42, 44)를 구비하고, 연소 제어에 열 발생률 무게 중심 위치를 사용하는 내연 기관의 제어 장치이다. 그리고, 기관 냉각수온 TW가 기준 냉각수온 TWb 이상인 경우, 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치로 제어하고, 기관 냉각수온 TW가 상기 기준 냉각수온보다도 낮은 무게 중심 위치 전환 온도 TWs보다도 낮은 경우, 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도(진각 위치)로 제어하고, 기관 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮고 또한 상기 무게 중심 위치 전환 온도 이상인 경우, 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 지각측의 크랭크 각도(지각 위치)로 제어하는 제어부(ECU)(70)를 구비한다.
또한, 상기 실시 형태의 제어부(ECU)(70)는, 기관 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮은 경우에 있어서, 기관 냉각수온 TW가 상기 기준 냉각수온 TWb보다도 낮은 소정 냉각수 온도 TWth 이상이며 또한 흡기 온도 TA가 소정 흡기 온도 TAth 이하인 경우, EGR량의 증량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도(진각 위치)로 제어하고, 기관 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮은 경우에 있어서, 기관 냉각수온이 상기 소정 냉각수온보다도 낮은 경우, 또는, 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도보다도 높은 경우, 파일럿 분사량의 증량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도(진각 위치)로 제어한다.
또한, 상기 실시 형태의 내연 기관의 제어 장치를 총괄하면, 당해 제어 장치는, 연소 제어에 열 발생률 무게 중심 위치를 사용하는 내연 기관의 제어 장치이다. 그리고, 당해 제어 장치는, 기관 난기가 완료되어 있는 경우 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치로 제어하고, 기관 난기가 요구되고 있는 경우, 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도(진각 위치)로 제어하는 제어부(ECU)(70)를 구비한다.
또한, 상기 실시 형태의 내연 기관의 제어 장치를 총괄하면, 당해 제어 장치는, 배기 정화 촉매(42, 44)를 구비하고, 연소 제어에 열 발생률 무게 중심 위치를 사용하는 내연 기관의 제어 장치이다. 그리고, 당해 제어 장치는, 촉매 난기가 완료되어 있는 경우, 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치로 제어하고, 촉매 난기가 요구되고 있는 경우, 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 지각측의 크랭크 각도(지각 위치)로 제어하는 제어부(ECU)(70)를 구비한다.
또한, 상기 실시 형태의 내연 기관의 제어 장치를 총괄하면, 당해 제어 장치는, 배기 정화 촉매(42, 44)를 구비하고, 연소 제어에 열 발생률 무게 중심 위치를 사용하는 내연 기관의 제어 장치이다. 그리고, 당해 제어 장치는, 기관 난기 및 촉매 난기가 완료되어 있는 경우, 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치로 제어하고, 기관 난기가 요구되고 있는 경우, 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도(진각 위치)로 제어하고, 촉매 난기가 요구되고 있는 경우, 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 지각측의 크랭크 각도(지각 위치)로 제어하는 제어부(ECU)(70)를 구비한다.
여기서, 열 발생률 무게 중심 위치를 사용하는 내연 기관에는, 열 발생률 무게 중심 위치 자체를 연소 제어에 사용하여, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치에 일치하도록 기관 제어 파라미터값을 제어하는 내연 기관뿐만 아니라, 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치로 제어하는 기관 제어 파라미터값이 미리 준비되어 있으며, 이 값에 기관 제어 파라미터값을 제어하는 내연 기관도 포함된다.
또한, 상기 실시 형태의 제어부(ECU)(70)는, 기관 난기가 요구된 경우에 있어서, 기관 냉각수온 TW가 소정 냉각수온 TWth 이상이며 또한 흡기 온도 TA가 소정 흡기 온도 TAth 이하인 경우, EGR량의 증량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도(진각 위치)로 제어하고, 기관 냉각수온이 상기 소정 냉각수온보다도 낮은 경우, 또는, 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도보다도 높은 경우, 파일럿 분사량의 증량에 의해 열 발생률 무게 중심 위치를 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도(진각 위치)로 제어한다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 기준 위치는, 적어도 기관 부하가 소정의 범위 내에 있는 경우에 있어서, 기관 부하에 상관없이, 혹은, 기관 회전수에 상관없이, 혹은, 기관 부하에도 기관 회전수에도 상관없이, 일정한 크랭크 각도이다. 물론, 상기 실시 형태에 있어서, 기준 위치는, 기관 부하에 상관없이, 혹은, 기관 회전수에 상관없이, 혹은, 기관 부하에도 기관 회전수에도 상관없이, 연비 상승률이 최솟값 근방의 값으로 되는 일정한 범위 내의 크랭크 각도이어도 된다. 예를 들어, 상기 실시 형태에 있어서, 기준 위치는, 내연 기관의 러닝 코스트가 최소로 되는 일정한 크랭크 각도로 설정되어도 된다.
<통상 무게 중심 제어와 연소 무게 중심 제어의 비교>
그런데, 연소 제어에 연소 중심 위치를 사용하는 내연 기관이 알려져 있다. 여기서, 연소 중심 위치란, 1개의 팽창 행정에 있어서 발생하는 총 열량 중, 그 절반의 열량이 발생한 시점의 크랭크 각도이다. 그리고, 이 연소 중심 위치를 사용한 제어에서는, 연소 중심 위치가 소정 위치로 되도록, 예를 들어 연료 분사 시기나 EGR율이 제어된다.
그런데, 도 17의 (A)는, 파일럿 분사 시기가 크랭크 각도 θ1인 경우의 크랭크 각도와 열 발생량 비율의 관계를 나타내고, 도 17의 (B)는 파일럿 분사 시기가 크랭크 각도 θ0인 경우의 크랭크 각도와 발열생량 비율의 관계를 나타내고 있다. 여기서, 발열생량 비율이란, 1개의 팽창 행정에 있어서 발생하는 총 열량에 대한, 연소 개시부터 각 크랭크 각도까지 발생한 열량의 적산값의 비율이다. 또한, 크랭크 각도 θ0은, 크랭크 각도 θ1보다도 진각측의 크랭크 각도이다. 또한, 도 17의 (A)에 있어서도, 도 17의 (B)에 있어서도, 메인 분사 시기 및 애프터 분사 시기는 동일하다.
이들 도 17의 (A) 및 도 17의 (B)로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 17의 (B)의 경우의 파일럿 분사 시기가 도 17의 (A)의 경우의 파일럿 분사 시기보다도 각도Δθp만큼 진각되어 있는데도 불구하고, 연소 중심 위치는, 동일한 크랭크 각도 θ3이다. 따라서, 연소 중심 위치는, 반드시, 각 사이클의 연소 형태를 정확하게 반영하는 지표라고는 할 수 없다.
한편, 도 18의 (A)는 도 17의 (A)의 경우와 동일한 시기에 있어서, 파일럿 분사, 메인 분사, 및 애프터 분사가 행해진 경우의 크랭크 각도와 열 발생률의 관계를 나타내고, 도 18의 (B)는 도 17의 (B)의 경우와 동일한 시기에 있어서, 파일럿 분사, 메인 분사, 및 애프터 분사가 행해진 경우의 크랭크 각도와 열 발생률의 관계를 나타내고 있다. 이들 도 18의 (A) 및 도 18의 (B)로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 18의 (B)의 경우의 파일럿 분사 시기가 도 18의 (A)의 경우의 파일럿 분사 시기보다도 각도 Δθp만큼 진각되어 있으면, 도 18의 (B)의 경우의 열 발생률 무게 중심 위치는, 도 18의 (A)의 경우의 열 발생률 무게 중심 위치보다도 각도 Δθg만큼 진각측의 각도로 된다. 따라서, 열 발생률 무게 중심 위치는, 연소 중심 위치에 비하여, 각 사이클의 연소 형태를 정확하게 반영하는 지표라고 할 수 있다.
도 19의 (A)는, 연소 중심 위치와 연비 상승률과의 관계를 나타내고 있다. 도 19의 (A)에 있어서, 곡선 HL은, 저부하 저회전 시의 관계를 나타내고, 곡선 HM은, 중부하 중 회전 시의 관계를 나타내고, 곡선 HH는, 고부하 고회전 시의 관계를 나타내고 있다. 한편, 도 19의 (B)는, 열 발생률 무게 중심 위치와 연비 상승률의 관계를 나타내고 있다. 도 19의 (B)에 있어서, 곡선 GL은, 저부하 저회전 시의 관계를 나타내고, 곡선 GM은, 중부하 중회전 시의 관계를 나타내고, 곡선 GH는, 고부하 고회전 시의 관계를 나타내고 있다.
도 19의 (A)로부터 알 수 있는 바와 같이, 기관 회전수가 상이하면, 연비 상승률이 최소로 되는 연소 중심 위치도 상이하다. 즉, 연소 중심 위치가 일정한 기준값에 일치하도록 연소 상태가 제어되었다고 해도, 기관 회전수가 상이하면, 연비 상승률은 최소로 되지 않는다.
한편, 도 19의 (B)로부터 알 수 있는 바와 같이, 기관 회전수가 상이한 경우이더라도, 연비 상승률이 최소로 되는 열 발생률 무게 중심 위치는 일정한 크랭크 각도(특히, 압축 상사점 후 크랭크 각도 7°)로 된다. 즉, 열 발생률 무게 중심 위치가 일정한 크랭크 각도(특히, 압축 상사점 후 크랭크 각도 7°)에 일치하도록 연소 상태가 제어되면, 기관 회전수가 상이했다고 해도, 연비 상승률은 최소로 된다. 상기 실시 형태의 통상 무게 중심 제어는, 이러한 지견에 기초하여, 연비 상승률이 최소로 되는 크랭크 각도(특히, 압축 상사점 후 크랭크 각도 7°)로 열 발생률 무게 중심 위치를 제어하는 것이다.
<엔진음>
그런데, 엔진음(즉, 내연 기관으로부터 방출되는 소리)의 주파수 성분이 시간과 함께 변화하는 경우, 사람의 청감은 그 소리를 불쾌하다고 느끼는 경향이 있다. 엔진음의 주파수 성분은, 통 내압 변화 속도(즉, 통 내압의 단위 시간당 변화량)에 상관을 갖는다. 여기서, 주 연소(즉, 메인 분사에 의해 분사된 연료의 연소)의 개시 직접 후는 통 내압의 상승이 급준하기 때문에, 통 내압 변화 속도가 가장 크다. 따라서, 주 연소 개시 직후의 통 내압 변화 속도가 각 사이클 간에서 일정하면, 엔진음의 청감이 향상된다. 한편, 임의의 크랭크 각도에서의 통 내압 변화 속도는, 그 크랭크 각도에서의 연소 파형의 기울기에 상관을 갖는다. 따라서, 각 사이클의 연소 파형의 형상이 서로 닮아있으면, 주 연소 개시 직후의 통 내압 변화 속도는, 각 사이클 간에서 일정해지고, 그 결과, 엔진음의 청각이 향상된다.
도 15의 곡선 S는, 출력이 작을 때의 연소 파형이며, 도 15의 곡선 L은, 출력이 클 때의 연소 파형이다. 어느 쪽의 연소 파형에 있어서도, 열 발생률은, 파일럿 연료(즉, 파일럿 분사에 의해 분사된 연료)의 연소에 의해 일단 증대하여 피크로 되고, 그 후, 감소해서 극소로 된 후, 메인 연료(즉, 메인 분사에 의해 분사된 연료)의 연소에 의해 다시 증대해서 피크로 된다.
도 15의 일점쇄선 IS는, 출력이 작을 때의 메인 연소(즉, 메인 연료의 연소)의 개시 직후의 연소 파형 S의 접선이며, 그 기울기는, 메인 연소의 개시 직후의 연소 파형 S의 기울기, 즉, 메인 연소의 개시 직후의 열 발생률의 증가율과 동등하다. 한편, 도 15의 일점쇄선 IL은, 출력이 클 때의 메인 연소의 개시 직후의 연소 파형 L의 접선이며, 그 기울기는, 메인 연소의 개시 직후의 연소 파형 L의 기울기, 즉, 메인 연소의 개시 직후의 열 발생률의 증가율과 동등하다.
여기서, 요구 출력이 커지게 되어, 연소 파형이 연소 파형 S로부터 연소 파형 L로 변화했을 때, 연소 파형 L의 기울기 IL이 연소 파형 S의 기울기 IS와 동등하면, 그렇지 않은 경우에 비해 엔진음의 청감이 좋다.
따라서, 상기 실시 형태에 있어서, 기관 제어 파라미터값을 변경하는 경우, 각 사이클의 메인 연소 개시 직후의 열 발생률의 증가율이 일정해지도록, 기관 제어 파라미터값을 변경하도록 해도 된다. 특히, 도 16에 도시되어 있는 바와 같이, 요구 출력이 일정한 경우, 기관 회전수에 따르지 않고, 분사압 및 과급압 중 적어도 한쪽이 일정하게 유지되도록 기관 제어 파라미터값을 변경하도록 해도 된다. 또는, 도 16에 도시되어 있는 바와 같이, 분사압 및 과급압 중 적어도 한쪽이 요구 출력에 비례하도록 기관 제어 파라미터값을 변경하도록 해도 된다. 이것에 의하면, 연비의 저하와 엔진음의 청감의 향상이 동시에 달성된다.
<통상 무게 중심 제어의 일례>
통상 무게 중심 제어의 일례에 대하여 설명한다. 이 예에서는, 요구 출력을 기관으로 출력시키고 또한 열 발생률 무게 중심 위치를 기준 위치에 일치시키는 메인 분사 시기와 파일럿 분사 시기가, 요구 출력, 분사량(혹은, 파일럿 분사량 및 메인 분사량), 분사압, 및 과급압마다 실험 등에 의해 미리 구해지고, 이들 메인 분사 시기 및 파일럿 분사 시기가 요구 출력, 분사량(혹은, 메인 분사량 및 파일럿 분사량), 분사압, 및 과급압의 함수의 맵(이하 「분사 시기 맵」)의 형태로 ECU(70)에 기억되어 있다.
그리고, 통상 무게 중심 제어 중, 요구 출력을 출력시키기 위해 필요한 분사량(이하 「목표 분사량」)이 설정된다. 그리고, 목표 분사량에 기초하여 목표 파일럿 분사량과 목표 메인 분사량이 설정된다. 또한, 목표 분사량에 대한 목표 파일럿 분사량의 비율은, 예를 들어 냉각수온(즉, 기관 온도) 및 기관 회전수에 기초하여 결정된다. 또한, 요구 출력에 기초하여 도 16의 (A)로부터 목표 분사압이 설정됨과 함께, 요구 출력에 기초하여 도 16의 (B)로부터 목표 과급압이 설정된다.
그리고, 요구 출력, 목표 분사량(혹은, 목표 파일럿 분사량 및 목표 메인 분사량), 목표 분사압, 및 목표 과급압에 기초하여, 상기 분사 시기 맵으로부터 목표 파일럿 분사 시기 및 목표 메인 분사 시기가 설정된다.
여기서, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각된 경우(혹은, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 소정값 이상으로 진각된 경우), 상기 설정된 목표 파일럿 분사 시기 및 목표 메인 분사 시기가 지각된다. 이 때의 지각량은, 일정량이어도 되고, 기준 위치에 대한 열 발생률 무게 중심 위치의 어긋남량에 상관을 갖는 양이어도 된다. 그리고, 이들 지각된 목표 파일럿 분사 시기 및 목표 메인 분사 시기에 파일럿 분사 및 메인 분사가 각각 행해진다.
한편, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 지각된 경우(혹은, 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치보다도 진각된 경우), 상기 설정된 목표 파일럿 분사 시기 및 목표 메인 분사 시기가 진각된다. 이때의 진각량은, 일정량이어도 되고, 기준 위치에 대한 열 발생률 무게 중심 위치의 어긋남량에 상관을 갖는 양이어도 된다. 그리고, 이들 진각된 목표 파일럿 분사 시기 및 목표 메인 분사 시기에 파일럿 분사 및 메인 분사가 행해진다.
이 예에 있어서, 분사량의 상한값을 설정하고, 목표 분사량을 이 상한값으로 제한하도록 해도 된다. 이 분사량의 상한값은, 예를 들어 기관에 있어서의 스모크 발생량이 소정량 이하로 억제되는 분사량의 상한값과, 기관 토크가 차량의 구동 계통 등의 허용값 이하로 억제되는 분사량의 상한값 중 낮은 쪽의 상한값이다.
또한, 본 발명은, 파일럿 분사를 행하지 않고, 메인 분사 및 애프터 분사만을 행하는 경우, 혹은, 애프터 분사를 행하지 않고, 파일럿 분사 및 메인 분사만을 행하는 경우, 파일럿 분사도 애프터 분사도 행하지 않고, 메인 분사만을 행하는 경우에도 적용 가능하다.

Claims (19)

  1. 내연 기관의 제어 장치이며,
    상기 제어 장치는,
    상기 내연 기관의 냉각수온이 기준 냉각수온 이상인 경우에, 상기 내연 기관의 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치의 크랭크 각도로 되도록 상기 내연 기관을 제어하도록 구성되어 있는 전자 제어 장치를 구비하고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮은 경우에, 상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 되도록 상기 내연 기관을 제어하도록 구성되어 있고,
    상기 기준 위치는, 적어도 상기 내연 기관의 부하가 소정의 범위 내에 있는 경우에 있어서, 상기 내연 기관의 부하에 상관없이, 혹은, 상기 내연 기관의 회전수에 상관없이, 혹은, 상기 내연 기관의 부하에도 회전수에도 상관없이, 일정한 크랭크 각도 또는 일정한 범위 내의 크랭크 각도인, 내연 기관의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 EGR량을 제어하도록 구성되어 있고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 파일럿 분사량을 제어하도록 구성되어 있고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮고, 또한, 상기 내연 기관의 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮은 소정 냉각 수온 이상이며, 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도 이하인 경우에, 상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 되도록 상기 EGR량을 증가하도록 구성되어 있고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮고 또한 상기 내연 기관의 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮은 소정 냉각 수온보다도 낮은 경우, 또는, 상기 내연 기관의 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮고 또한 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도보다도 높은 경우에, 상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 되도록 상기 파일럿 분사량을 증량하도록 구성되어 있는, 내연 기관의 제어 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를, 각 사이클에 있어서의 크랭크 각도를 1개의 축으로 설정하고 또한 열 발생률을 상기 1개의 축에 직교하는 다른 축으로 설정한 그래프에 있어서 그려지는 열 발생률의 파형과, 상기 1개의 축에 의해 둘러싸이는 영역의 기하학적 무게 중심에 대응하는 크랭크 각도로서 산출하도록 구성되어 있는, 내연 기관의 제어 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를, 크랭크 각도에 대한 열 발생률의 파형에 의해 획정되는 영역의 기하학적 무게 중심에 대응하는 크랭크 각도로서 산출하도록 구성되어 있는, 내연 기관의 제어 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를, 각 사이클에 있어서의 임의의 크랭크 각도로부터 특정한 크랭크 각도를 감산하여 얻어지는 값과, 상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률과의 곱에 대응한 값을, 상기 크랭크 각도에 대하여 적분해서 얻어지는 값이 0으로 되는 상기 특정 크랭크 각도로서 산출되도록 구성되어 있는, 내연 기관의 제어 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를, 특정 크랭크 각도보다도 진각측의 임의의 크랭크 각도와 상기 특정 크랭크 각도와의 크랭크 각도차분과, 상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률과의 곱을 크랭크 각도에 대하여 적분해서 얻어지는 값과, 상기 특정 크랭크 각도보다도 지각측의 임의의 크랭크 각도와 상기 특정 크랭크 각도와의 크랭크 각도차분과, 상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률과의 곱을 크랭크 각도에 대하여 적분해서 얻어지는 값이 동등해질 때의 상기 특정 크랭크 각도로서 산출하도록 구성되어 있는, 내연 기관의 제어 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를, 임의의 크랭크 각도보다도 진각측의 각 열 발생률과 상기 열 발생률에 각각 대응하는 크랭크 각도 거리와의 곱의 총합이 상기 임의의 크랭크 각도보다도 지각측의 각 열 발생률과 상기 열 발생률에 각각 대응하는 크랭크 각도 거리와의 곱의 총합과 동등할 때의 상기 임의의 크랭크 각도로서 산출하도록 구성되어 있고, 상기 크랭크 각도 거리는 상기 임의의 크랭크 각도와 각 크랭크 각도와의 크랭크 각도차인, 내연 기관의 제어 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를, 각 사이클에 있어서, 연료의 연소가 시작되는 크랭크 각도를 CAs로 표현하고, 상기 연소가 끝나는 크랭크 각도를 CAe로 표현하고, 임의의 크랭크 각도를 θ로 표현하며 또한 상기 크랭크 각도 θ에 있어서의 열 발생률을 dQ(θ)로 표현할 때, 하기 식 (1)
    (식 1)
    Figure 112017041222025-pct00008

    에 기초하는 연산에 의해 취득되는 열 발생률 무게 중심 위치 Gc로서 산출하도록 구성되어 있는, 내연 기관의 제어 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를, 임의의 크랭크 각도와 연소 개시 크랭크 각도와의 차와, 상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률과의 곱의 크랭크 각도에 대한 적분값을, 크랭크 각도에 대한 열 발생률의 파형에 의해 획정되는 영역의 면적으로 나누어 얻어지는 값에, 상기 연소 개시 크랭크 각도를 더한 값으로서 산출하도록 구성되어 있는, 내연 기관의 제어 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 열 발생률 무게 중심 위치를, 크랭크 각도 거리와 그것에 대응하는 열 발생률과의 곱의 크랭크 각도에 대한 적분값을, 크랭크 각도에 대한 열 발생률의 파형에 의해 획정되는 영역의 면적으로 나누어 얻어지는 값에 연소 개시 크랭크 각도를 더한 값으로서 산출하도록 구성되어 있고, 상기 크랭크 각도 거리는 연소 개시 크랭크 각도와 각 크랭크 각도와의 크랭크 각도차인, 내연 기관의 제어 장치.
  12. 내연 기관의 제어 장치이며,
    상기 내연 기관이 배기 정화 촉매를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 배기 정화 촉매의 온도가 기준 촉매 온도 이상인 경우에, 상기 내연 기관의 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치의 크랭크 각도로 되도록 상기 내연 기관을 제어하도록 구성되어 있는 전자 제어 장치를 구비하고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 배기 정화 촉매의 온도가 상기 기준 촉매 온도보다도 낮은 경우에, 상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 기준 위치보다도 지각측의 크랭크 각도로 되도록 상기 내연 기관을 제어하도록 구성되어 있고,
    상기 기준 위치는, 적어도 상기 내연 기관의 부하가 소정의 범위 내에 있는 경우에 있어서, 상기 내연 기관의 부하에 상관없이, 혹은, 상기 내연 기관의 회전수에 상관없이, 혹은, 상기 내연 기관의 부하에도 회전수에도 상관없이, 일정한 크랭크 각도 또는 일정한 범위 내의 크랭크 각도인, 내연 기관의 제어 장치.
  13. 내연 기관의 제어 장치이며,
    상기 내연 기관이 배기 정화 촉매를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 내연 기관의 냉각수온이 기준 냉각수온 이상인 경우에, 상기 내연 기관의 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치의 크랭크 각도로 되도록 상기 내연 기관을 제어하도록 구성되어 있는 전자 제어 장치를 구비하고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 냉각수온이 무게 중심 위치 전환 온도보다도 낮은 경우에, 상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 되도록 상기 내연 기관을 제어하도록 구성되어 있고,
    상기 무게 중심 위치 전환 온도는 상기 기준 냉각수온보다도 낮은 온도이고, 상기 전자 제어 장치는 상기 내연 기관의 냉각수온이 상기 무게 중심 위치 전환 온도 이상인 경우에, 상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 기준 위치보다도 지각측의 크랭크 각도로 되도록 상기 내연 기관을 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 EGR량을 제어하도록 구성되어 있고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 파일럿 분사량을 제어하도록 구성되어 있고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮고, 또한, 상기 내연 기관의 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮은 소정 냉각수온 이상이며, 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도 이하인 경우에, 상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 되도록 상기 EGR량을 증가하도록 구성되어 있고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮고 또한 상기 내연 기관의 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮은 소정 냉각수온보다도 낮은 경우, 또는, 상기 내연 기관의 냉각수온이 상기 기준 냉각수온보다도 낮고 또한 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도보다도 높은 경우에, 상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 되도록 상기 파일럿 분사량을 증량하도록 구성되어 있는, 내연 기관의 제어 장치.
  15. 내연 기관의 제어 장치이며,
    상기 제어 장치는,
    상기 내연 기관의 난기가 완료되어 있는 경우에, 상기 내연 기관의 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치의 크랭크 각도로 되도록 상기 내연 기관을 제어하도록 구성되어 있는 전자 제어 장치를 구비하고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 기관 난기가 요구되고 있는 경우에, 상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도 위치로 되도록 상기 내연 기관을 제어하도록 구성되어 있고,
    상기 기준 위치는, 적어도 상기 내연 기관의 부하가 소정의 범위 내에 있는 경우에 있어서, 상기 내연 기관의 부하에 상관없이, 혹은, 상기 내연 기관의 회전수에 상관없이, 혹은, 상기 내연 기관의 부하에도 회전수에도 상관없이, 일정한 크랭크 각도 또는 일정한 범위 내의 크랭크 각도인, 내연 기관의 제어 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 EGR량을 제어하도록 구성되어 있고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 파일럿 분사량을 제어하도록 구성되어 있고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 난기가 요구되고 있는 경우에 있어서, 상기 내연 기관의 냉각수온이 소정 냉각수온 이상이며 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도 이하인 경우에, 상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 되도록 상기 EGR량을 증가하도록 구성되어 있고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 냉각수온이 상기 소정 냉각수온보다도 낮은 경우, 또는, 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도보다도 높은 경우에, 상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 되도록 상기 파일럿 분사량을 증량하도록 구성되어 있는, 내연 기관의 제어 장치.
  17. 내연 기관의 제어 장치이며,
    상기 내연 기관이 배기 정화 촉매를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 배기 정화 촉매의 난기가 완료되어 있는 경우에, 상기 내연 기관의 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치의 크랭크 각도로 되도록 상기 내연 기관을 제어하도록 구성되어 있는 전자 제어 장치를 구비하고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 배기 정화 촉매의 난기가 요구되고 있는 경우에, 상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 기준 위치보다도 지각측의 크랭크 각도로 되도록 상기 내연 기관을 제어하도록 구성되어 있고,
    상기 기준 위치는, 적어도 상기 내연 기관의 부하가 소정의 범위 내에 있는 경우에 있어서, 상기 내연 기관의 부하에 상관없이, 혹은, 상기 내연 기관의 회전수에 상관없이, 혹은, 상기 내연 기관의 부하에도 회전수에도 상관없이, 일정한 크랭크 각도 또는 일정한 범위 내의 크랭크 각도인, 내연 기관의 제어 장치.
  18. 내연 기관의 제어 장치이며,
    상기 내연 기관이 배기 정화 촉매를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 내연 기관의 난기 및 상기 배기 정화 촉매의 난기가 완료되어 있는 경우에, 상기 내연 기관의 열 발생률 무게 중심 위치가 기준 위치의 크랭크 각도로 되도록 상기 내연 기관을 제어하도록 구성되어 있는 전자 제어 장치를 구비하고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 난기가 요구되어 있는 경우에, 상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 되도록 상기 내연 기관을 제어하도록 구성되어 있고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 배기 정화 촉매의 난기가 요구되어 있는 경우에, 상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 기준 위치보다도 지각측의 크랭크 각도로 되도록 상기 내연 기관을 제어하도록 구성되어 있고,
    상기 기준 위치는, 적어도 상기 내연 기관의 부하가 소정의 범위 내에 있는 경우에 있어서, 상기 내연 기관의 부하에 상관없이, 혹은, 상기 내연 기관의 회전수에 상관없이, 혹은, 상기 내연 기관의 부하에도 회전수에도 상관없이, 일정한 크랭크 각도 또는 일정한 범위 내의 크랭크 각도인, 내연 기관의 제어 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 EGR량을 제어하도록 구성되어 있고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 파일럿 분사량을 제어하도록 구성되어 있고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 난기가 요구되어 있는 경우에 있어서, 상기 내연 기관의 냉각수온이 소정 냉각수온 이상이며 또한 흡기 온도가 소정 흡기 온도 이하인 경우에, 상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 되도록 상기 EGR량을 증가하도록 구성되어 있고,
    상기 전자 제어 장치는, 상기 내연 기관의 냉각수온이 상기 소정 냉각수온보다도 낮은 경우, 또는, 흡기 온도가 상기 소정 흡기 온도보다도 높은 경우에, 상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 기준 위치보다도 진각측의 크랭크 각도로 되도록 상기 파일럿 분사량을 증량하도록 구성되어 있는, 내연 기관의 제어 장치.
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