KR101928661B1 - 내연 기관의 제어 장치 - Google Patents

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고타로 스즈키
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

인젝터에 의한 연료 분사 기간에 점화 플러그에의 고전압의 인가 기간을 중복시키는 제어를 배기 정화 촉매의 활성화에 적용하는 경우에 있어서, 사이클간의 연소 변동을 억제한다.
촉매 난기 제어 중에는, 인젝터(30)에 의한 1회째의 분사가 흡기 행정에서 행해지고, 압축 상사점보다 이후의 팽창 행정에서, 1회째의 분사에 비해 소량의 2회째의 분사가 행해진다. 촉매 난기 제어에서는, 2회째의 분사에 의한 연료 분무와, 1회째의 분사에 의한 연료 분무를 포함하는 혼합기로부터 발생한 초기 화염을 접촉시키기 위해, 점화 플러그(32)에 의한 점화 기간의 개시로부터 2회째의 분사의 종료까지의 인터벌이 ECU(40)에 의해 제어된다.

Description

내연 기관의 제어 장치 {CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연 기관의 제어 장치에 관한 것으로, 상세하게는, 통 내 인젝터를 구비하는 불꽃 점화식 내연 기관에 적용되는 제어 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1(일본 특허 공개 제2011-106377호 공보)에는, 복수의 분사 구멍을 갖는 인젝터와 점화 플러그를 연소실 상부에 구비하는 내연 기관이 개시되어 있다. 이 내연 기관에서는, 점화 플러그의 방전 갭의 중심 위치로부터, 인젝터의 분사 구멍 중 점화 플러그에 가장 가까운 분사 구멍의 중심 위치까지의 거리가, 특정 범위로 설정되어 있다. 또한, 이 내연 기관에서는, 연료 분사를 개시하고 나서 소정 시간이 경과한 후에, 당해 연료 분사의 종료까지의 사이에 걸쳐, 점화 플러그에의 고전압의 인가를 행하는 제어가 행해진다.
상술한 제어가 행해지면, 인젝터에 의한 연료 분사의 기간에, 점화 플러그에의 고전압의 인가 기간이 겹치게 된다. 여기서, 인젝터에는 가압 상태의 연료가 공급되어 있으므로, 인젝터에 의한 연료 분사가 행해지면, 각 분사 구멍으로부터의 연료 분무의 주위의 공기가 끌려 가서 저압부가 형성된다(엔트레인먼트). 그러므로, 상술한 제어가 행해지면, 상술한 점화 플러그에 가장 가까운 분사 구멍의 주위에 형성된 저압부에, 방전 갭에 발생한 방전 불꽃이 유인되게 된다. 따라서, 이 내연 기관에 의하면, 점화 플러그의 주변에 형성되는 혼합기의 착화성을 향상시킬 수 있다.
일본 특허 공개 제2011-106377호 공보 일본 특허 공개 제2008-190511호 공보 일본 특허 공개 제2015-094339호 공보 일본 특허 공개 제2007-263065호 공보 일본 특허 공개 제2008-069713호 공보
특허문헌 1은 또한, 상술한 유인 작용의 적용예로서, 배기 정화 촉매의 활성화를 소개하고 있다. 특허문헌 1에서의 언급은 없지만, 이 배기 정화 촉매의 활성화는, 통상 시라면 압축 상사점의 근방에 설정하는 점화 기간(즉, 점화 플러그에의 고전압의 인가 시기)을 당해 압축 상사점보다 지각측으로 변경함으로써 행해지는 것이 일반적이다.
상술한 특허문헌 1의 제어를 일반적인 배기 정화 촉매의 활성화에 적용하면, 압축 상사점보다 지각측에 설정한 점화 기간을 연료 분사 기간과 중복시켜, 점화 플러그의 주변에 형성되는 혼합기의 착화성을 향상시킬 수 있게 된다. 그러나, 무언가의 요인에 의해 착화 환경이 변화되어 바람직한 범위로부터 벗어난 경우에는, 상술한 유인 작용에도 불구하고 연소 상태가 불안정해질 가능성이 있다. 그리고, 배기 정화 촉매의 활성화 제어 중의 연소 사이클에 있어서, 이러한 사태가 발생하는 사이클이 많아지면, 사이클간의 연소 변동이 커지므로, 드라이버빌리티에 영향이 미치게 된다.
본 발명은, 상술한 과제에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적은, 인젝터에 의한 연료 분사의 기간에 점화 플러그에의 고전압의 인가 기간을 중복시키는 제어를 배기 정화 촉매의 활성화에 적용하는 경우에 있어서, 사이클간의 연소 변동을 억제하는 데 있다.
본 발명에 관한 내연 기관의 제어 장치는, 인젝터와, 점화 플러그와, 배기 정화 촉매를 구비하는 내연 기관을 제어하는 것이다. 상기 인젝터는, 연소실 상부에 설치되어 복수의 분사 구멍으로부터 통 내에 연료를 분사하도록 구성되어 있다. 상기 점화 플러그는, 방전 불꽃을 사용하여 통 내의 혼합기에 점화하도록 구성되어 있고, 상기 복수의 분사 구멍으로부터 분사되는 연료의 하류, 또한 상기 복수의 분사 구멍으로부터 분사된 연료 분무 중 상기 점화 플러그에 가장 근접하는 연료 분무의 외곽면보다 상방에 설치된다. 상기 배기 정화 촉매는, 상기 연소실로부터의 배기를 정화하도록 구성되어 있다.
상기 제어 장치는, 상기 배기 정화 촉매를 활성화시키는 제어로서, 압축 상사점보다 지각측의 점화 기간에서 방전 불꽃이 발생하도록 상기 점화 플러그를 제어함과 함께, 상기 압축 상사점보다 진각측에서의 제1 분사와, 상기 압축 상사점보다 지각측에서의 제2 분사이며, 분사 기간이 상기 점화 기간의 적어도 일부와 중복되는 제2 분사를 행하도록 상기 인젝터를 제어한다.
본 발명에 관한 내연 기관의 제어 장치는 또한, 사이클간의 연소 변동과 관련된 파라미터가 역치를 상회한다고 판정된 경우는, 상기 파라미터가 상기 역치를 하회한다고 판정된 경우에 비해, 상기 점화 기간의 개시 시기로부터 상기 제2 분사의 분사 기간의 종료 시기까지의 인터벌이 확대되도록 상기 점화 플러그와 상기 인젝터를 제어한다.
제1 분사에서의 연료 분무를 포함하는 혼합기는, 점화 기간에 있어서 초기 화염을 발생시킨다. 분사 기간이 점화 기간의 적어도 일부와 중복되는 제2 분사가 행해지면, 점화 플러그에 가장 가까운 분사 구멍으로부터의 연료 분무의 주위에 형성된 저압부에, 적어도 초기 화염이 유인된다. 이로 인해, 제2 분사가 행해지면, 유인된 초기 화염에 제2 분사에 의한 연료 분무가 접촉하여, 초기 화염을 성장시키는 연소가 촉진될 것이다.
그러나, 이 접촉이 충분하지 않은 경우에는, 초기 화염을 성장시키는 연소가 불안정해진다. 초기 화염을 성장시키는 연소가 불안정해지는 사이클이 많아지면, 사이클간의 연소 변동이 커진다.
이 점에서, 사이클간의 연소 변동과 관련된 파라미터가 역치를 상회한다고 판정된 경우에, 당해 파라미터가 당해 역치를 하회한다고 판정된 경우에 비해, 점화 기간의 개시 시기로부터 제2 분사의 분사 기간의 종료 시기까지의 인터벌을 확대시키면, 점화 기간의 개시로부터 제2 분사의 종료까지의 인터벌이 길어져, 초기 화염이 어느 정도 성장할 때까지 제2 분사의 개시가 대기되게 된다. 따라서, 유인된 초기 화염과 방전 불꽃에 제2 분사에 의한 연료 분무의 접촉이 불충분해지는 것과 같은 상황이 피해진다.
상기 제어 장치는, 상기 파라미터가 상기 역치를 상회하는 경우는, 상기 파라미터와 상기 역치의 괴리량에 따라서 상기 인터벌의 확대량을 변경해도 된다.
사이클간의 연소 변동과 관련된 파라미터가 역치를 상회한다고 판정된 경우에, 당해 파라미터와 당해 역치의 괴리량에 따라서 인터벌의 확대량을 변경하면, 유인된 초기 화염에 제2 분사에 의한 연료 분무를 확실하고 또한 충분히 접촉시키는 것이 가능해진다.
상기 제2 분사는, 그 종료 시기를 상기 점화 기간의 종료 시기보다 진각측으로 해도 된다.
제2 분사의 종료 시기가 점화 기간의 종료 시기보다 지각측에 있는 경우는, 상기 저압부에 초기 화염만이 유인된다. 이에 대해, 제2 분사의 종료 시기가 점화 기간의 종료 시기보다 진각측에 있는 경우는, 상기 저압부에 초기 화염과 방전 불꽃의 양방이 유인된다. 그렇게 하면, 유인된 초기 화염과 방전 불꽃의 양방에, 제2 분사에 의한 연료 분무가 접촉하게 된다. 따라서, 점화 기간의 종료 시기로부터 보아 제2 분사의 종료 시기가 진각측에 있는 경우는, 지각측에 있는 경우에 비해, 초기 화염을 성장시키는 연소가 한층 촉진된다.
상기 파라미터가, 크랭크축이 소정 각도 회전할 때까지 요하는 시간의 변동, 또는 상기 점화 기간의 개시 시기로부터 연소 질량 비율이 소정 비율에 도달할 때까지의 크랭크각 기간의 변동이어도 된다.
사이클간의 연소 변동과 관련된 파라미터가, 크랭크축이 소정 각도 회전할 때까지 요하는 시간의 변동, 또는 점화 기간의 개시 시기로부터 연소 질량 비율이 소정 비율에 도달할 때까지의 크랭크각 기간의 변동인 경우는, 사이클간의 연소 변동이 고정밀도로 검출된다.
본 발명에 관한 내연 기관의 제어 장치에 의하면, 인젝터에 의한 연료 분사의 기간에 점화 플러그에의 고전압의 인가 기간을 중복시키는 제어를 배기 정화 촉매의 활성화에 적용하는 경우에 있어서, 사이클간의 연소 변동을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 시스템 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 촉매 난기 제어의 개요를 설명하는 도면이다.
도 3은 팽창 행정 분사를 설명하는 도면이다.
도 4는 팽창 행정 분사에 의한 방전 불꽃과 초기 화염의 유인 작용을 설명하는 도면이다.
도 5는 점화 기간의 개시로부터 팽창 행정 분사의 종료까지의 인터벌(점화 개시-분사 종료 인터벌)과, 연소 변동률의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6은 베이스 적합값 맵의 일례를 나타낸 도면이다.
도 7은 내연 기관의 냉간 시동 시에 있어서의, 점화 플러그(32)에 의한 점화 시기(더 정확하게는, 점화 기간의 개시 시기)와 엔진 냉각 수온의 추이를 나타낸 도면이다.
도 8은 초기 화염의 성장 속도가 느려진 경우의 통 내 상태를 설명하는 도면이다.
도 9는 분무 외곽면과 전극부(34) 사이의 거리가 확대된 경우의 통 내 상태를 설명하는 도면이다.
도 10은 점화 시기를 진각하는 경우의 문제를 설명하는 도면이다.
도 11은 점화 기간의 개시로부터 팽창 행정 분사의 종료까지의 인터벌의 수정 방법을 설명하는 도면이다.
도 12는 점화 기간의 개시로부터 팽창 행정 분사의 종료까지의 인터벌이 확대되는 방향으로 베이스 적합값을 수정한 경우에 있어서의 통 내 상태를 설명하는 도면이다.
도 13은 점화 기간의 개시로부터 팽창 행정 분사의 종료까지의 인터벌이 확대되는 방향으로 베이스 적합값을 수정한 경우의 효과를 설명하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 형태에 있어서 ECU(40)가 실행하는 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 15는 내연 기관의 냉간 시동 시에 있어서의 Gat30과, 이 Gat30의 변동 σ의 추이의 일례를 나타낸 도면이다.
도 16은 Gat30의 변동 σ와 크라이테리어의 차와, 인터벌 확대용 보정값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 17은 내연 기관의 냉간 시동 시에 있어서의 연소 변동률과 SA-CA10의 변동 σ의 관계를 나타내는 도면이다.
도 18은 SA-CA10의 변동 σ의 추이의 일례를 나타낸 도면이다.
이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 공통되는 요소에는, 동일한 부호를 부여하여 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 이하의 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
[시스템 구성의 설명]
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 시스템 구성을 설명하는 도면이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 시스템은, 차량에 탑재되는 내연 기관(10)을 구비하고 있다. 내연 기관(10)은, 4 스트로크 1 사이클 엔진이며, 복수의 기통을 갖고 있다. 단, 도 1에는, 그 중 하나의 기통(12)만이 그려져 있다. 내연 기관(10)은, 기통(12)이 형성된 실린더 블록(14)과, 실린더 블록(14) 상에 배치되는 실린더 헤드(16)를 갖고 있다. 기통(12) 내에는 그 축 방향(본 실시 형태에서는 연직 방향)으로 왕복동하는 피스톤(18)이 배치되어 있다. 내연 기관(10)의 연소실(20)은, 적어도 실린더 블록(14)의 벽면과, 실린더 헤드(16)의 하면과, 피스톤(18)의 상면에 의해 획정되어 있다.
실린더 헤드(16)에는, 연소실(20)에 연통되는 흡기 포트(22) 및 배기 포트(24)가 2개씩 형성되어 있다. 흡기 포트(22)의 연소실(20)에 연통되는 개구부에는 흡기 밸브(26)가 설치되고, 배기 포트(24)의 연소실(20)에 연통되는 개구부에는 배기 밸브(28)가 설치되어 있다. 또한, 실린더 헤드(16)에는, 연소실(20)의 상부의 대략 중앙으로부터 선단이 연소실(20)을 면하도록 인젝터(30)가 설치되어 있다. 인젝터(30)는, 연료 탱크, 커먼 레일, 서플라이 펌프 등으로 구성되는 연료 공급계에 접속되어 있다. 또한, 인젝터(30)의 선단에는 복수의 분사 구멍이 방사상으로 형성되어 있고, 인젝터(30)를 밸브 개방하면 이들 분사 구멍으로부터 연료가 고압 상태로 분사된다.
또한, 실린더 헤드(16)에는, 인젝터(30)가 설치된 개소보다 배기 밸브(28)측의 연소실(20)의 상부에 점화 플러그(32)가 설치되어 있다. 점화 플러그(32)는, 중심 전극과 접지 전극으로 이루어지는 전극부(34)를 선단에 구비하고 있다. 전극부(34)는, 인젝터(30)로부터의 연료 분무의 외곽면(이하 「분무 외곽면」이라고도 함)보다 상방이 되는 범위(즉, 분무 외곽면으로부터 실린더 헤드(16)의 하면까지의 범위)에 돌출되도록 배치되어 있다. 더 상세하게 서술하면, 전극부(34)는, 인젝터(30)의 분사 구멍으로부터 방사상으로 분사된 연료 분무 중, 점화 플러그(32)에 가장 근접하는 연료 분무의 외곽면보다 상방이 되는 범위에 돌출되도록 배치되어 있다. 또한, 도 1에 그려진 외곽선은, 인젝터(30)로부터의 연료 분무 중 점화 플러그(32)에 가장 근접하는 연료 분무의 외곽면을 나타내고 있다.
흡기 포트(22)는, 흡기 통로측의 입구로부터 연소실(20)을 향해 거의 똑바로 연장되어, 연소실(20)과의 접속 부분인 스로트(36)에 있어서 유로 단면적이 감소되어 있다. 흡기 포트(22)의 이러한 형상은, 흡기 포트(22)로부터 연소실(20)에 공급된 흡기에 텀블 유동을 발생시킨다. 텀블 유동은 연소실(20) 내에서 선회한다. 더 상세하게 서술하면, 텀블 유동은, 연소실(20)의 상부에서는 흡기 포트(22)측으로부터 배기 포트(24)측을 향하고, 배기 포트(24)측에서는 연소실(20)의 상부로부터 하부를 향한다. 또한, 텀블 유동은, 연소실(20)의 하부에서는 배기 포트(24)측으로부터 흡기 포트(22)측을 향하고, 흡기 포트(22)측에서는 연소실(20)의 하부로부터 상방을 향한다. 연소실(20)의 하부를 형성하는 피스톤(18)의 상면에는, 텀블 유동을 유지하기 위한 오목부가 형성되어 있다.
또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 시스템은, 제어 수단으로서의 ECU(Electronic Control Unit)(40)를 구비하고 있다. ECU(40)는, RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), CPU(Central Processing Unit) 등을 구비하고 있다. ECU(40)는, 차량에 탑재된 각종 센서의 신호를 도입하여 처리한다. 각종 센서에는, 피스톤(18)에 접속된 크랭크축의 회전 각도를 검출하는 크랭크각 센서(42)와, 차량의 운전자에 의한 액셀러레이터 페달의 답입량을 검출하는 액셀러레이터 개방도 센서(44)와, 내연 기관(10)의 냉각 수온(이하 「엔진 냉각 수온」이라고도 함)을 검출하는 온도 센서(46)가 적어도 포함되어 있다. ECU(40)는, 도입한 각 센서의 신호를 처리하여 소정의 제어 프로그램에 따라서 각종 액추에이터를 조작한다. ECU(40)에 의해 조작되는 액추에이터에는, 상술한 인젝터(30)와 점화 플러그(32)가 적어도 포함되어 있다.
[ECU(40)에 의한 시동 시 제어]
본 실시 형태에서는, 도 1에 도시한 ECU(40)에 의한 내연 기관(10)의 냉간 시동 직후의 제어로서, 배기 정화 촉매의 활성화를 촉진하는 제어(이하 「촉매 난기 제어」라고도 함)가 행해진다. 배기 정화 촉매는, 내연 기관(10)의 배기 통로에 설치되는 촉매이며, 일례로서, 활성화 상태에 있는 촉매의 분위기가 화학양론 근방에 있을 때에 배기 중의 질소산화물(NOx), 탄화수소(HC) 및 일산화탄소(CO)를 정화하는 3원 촉매를 들 수 있다.
ECU(40)에 의해 실행되는 촉매 난기 제어에 대해, 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 도 2에는, 촉매 난기 제어 중의 인젝터(30)에 의한 분사 시기와, 점화 플러그(32)에 의한 점화 기간의 개시 시기(전극부(34)에서의 방전 기간의 개시 시기)가 그려져 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 촉매 난기 제어 중에는, 인젝터(30)에 의한 1회째의 분사(제1 분사)가 흡기 행정에서 행해지고, 압축 상사점보다 이후의 팽창 행정에서, 1회째의 분사에 비해 소량(일례로서 5㎣/st 정도)의 2회째의 분사(제2 분사)가 행해진다. 이하의 설명에 있어서는, 1회째의 분사(제1 분사)를 「흡기 행정 분사」라고도 칭하고, 2회째의 분사(제2 분사)를 「팽창 행정 분사」라고도 칭한다. 또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 촉매 난기 제어 중에는, 점화 플러그(32)에 의한 점화 기간의 개시 시기가, 압축 상사점보다 지각측에 설정된다. 또한, 도 2에 있어서는, 점화 기간의 개시 시기보다 지각측에서 팽창 행정 분사가 행해지고 있지만, 팽창 행정 분사가 점화 기간의 개시 시기보다 진각측에서 개시되어도 된다. 이것에 관하여, 도 3을 참조하면서 설명한다.
도 3은 팽창 행정 분사의 분사 기간과, 점화 기간의 시기적 관계를 설명하는 도면이다. 도 3에는, 개시 시기가 상이한 4개의 분사 A, B, C, D가 그려져 있다. 분사 A, B, C, D는 개시 시기는 상이하지만, 이들 분사 기간은 모두, 팽창 행정 분사의 분사 기간과 동등하게 되어 있다. 또한, 도 3에 그려진 점화 기간은, 촉매 난기 제어 중의 점화 기간(설정 기간)과 동등하게 되어 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 점화 기간의 개시 시기를 걸치도록 행해지는 분사 B, 점화 기간 중에 행해지는 분사 C, 점화 기간의 종료 시기를 걸치도록 행해지는 분사 D가 본 실시 형태에서 말하는 팽창 행정 분사에 해당되고, 점화 기간의 개시 시기보다 진각측에서 행해지는 분사 A는, 본 실시 형태에서 말하는 팽창 행정 분사에는 해당되지 않는다. 그 이유는, 후술하는 유인 작용을 얻기 위해서는, 팽창 행정 분사의 분사 기간의 적어도 일부가 점화 기간과 중복되어 있을 필요가 있기 때문이다.
[팽창 행정 분사에 의한 유인 작용]
도 4는, 팽창 행정 분사에 의한 방전 불꽃과 초기 화염의 유인 작용을 설명하는 도면이다. 도 4의 상단 및 중간 단(또는 하단)에는, 점화 플러그(32)에 의한 점화 기간 중에 전극부(34)에서 발생하고 있는 방전 불꽃, 및 이 방전 불꽃에 의해 흡기 행정 분사에 의한 연료 분무를 포함하는 혼합기로부터 발생한 초기 화염의 2개의 상이한 상태가 그려져 있다. 도 4의 상단에 도시되는 상태가 팽창 행정 분사를 행하지 않는 경우에서의 상태에 상당하고, 도 4의 중간 단(또는 하단)에 도시되는 상태가 팽창 행정 분사를 행한 경우에서의 상태에 상당한다. 또한, 설명의 편의상, 도 4에는, 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무 중, 점화 플러그(32)에 가장 근접하는 연료 분무만을 나타낸다.
도 4의 상단에 도시하는 바와 같이, 팽창 행정 분사를 행하지 않는 경우는, 전극부(34)에서 발생하고 있는 방전 불꽃 및 초기 화염이 텀블 유동의 유동 방향으로 연장된다. 한편, 도 4의 중간 단에 도시하는 바와 같이, 팽창 행정 분사를 행하는 경우는, 연료 분무의 주위에 저압부가 형성되므로(엔트레인먼트), 전극부(34)에서 발생하고 있는 방전 불꽃 및 초기 화염이 텀블 유동의 유동 방향과는 반대 방향으로 유인된다. 그렇게 하면, 도 4의 하단에 도시하는 바와 같이, 유인된 방전 불꽃 및 초기 화염이 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와 접촉하여, 이들을 말려들게 하여 단숨에 성장한다. 이러한 방전 불꽃과 초기 화염의 양방의 유인에 의한 초기 화염의 성장은, 도 3의 분사 B, C의 경우에 있어서 발생한다. 도 3의 분사 D의 경우에 대해서는 후술한다.
팽창 행정에서 분사된 연료 분무는, 텀블 유동이나 통 내 압력의 영향을 받는다. 그로 인해, 점화 플러그(32)에 의한 점화 기간의 개시 시기보다 진각측의 팽창 행정에서 분사를 행한 경우는(도 3의 분사 A 참조), 이 분사에 의한 연료 분무가 전극부(34)에 도달하기 전에 그 형상이 변화되어 버린다. 그로 인해, 점화 플러그 주위의 혼합기의 농도가 안정되지 않아 사이클간의 연소 변동이 크게 되어 버린다. 이 점에서, 분사 기간의 적어도 일부가 점화 기간과 중복되는 팽창 행정 분사를 행하면(도 3의 분사 B, C 참조), 도 4의 중간 단에 도시한 유인 작용을 활용할 수 있다. 그로 인해, 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무의 형상이 변화되었다고 해도, 초기 화염을 성장시키는 연소(이하 「초기 연소」라고도 함)를 안정화시켜, 사이클간의 연소 변동을 억제할 수 있다. 나아가, 초기 연소에 이어지는 연소, 즉, 성장한 초기 화염이 흡기 행정 분사에 의한 연료 분무를 포함하는 혼합기를 또한 말려들게 하는 연소(이하 「주 연소」라고도 함)도 안정화시킬 수 있다. 도 3의 분사 D의 경우는, 점화 기간의 종료에 수반하여 방전 불꽃이 소실되지만, 초기 화염은 남아 있다. 그로 인해, 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무에 의한 유인 작용에 의해, 이 연료 분무와 초기 화염을 접촉시킬 수 있다. 따라서, 도 3의 분사 B, C의 경우와 마찬가지로 초기 연소를 안정화시켜, 사이클간의 연소 변동을 억제할 수 있다.
[인터벌 제어]
촉매 난기 제어에서는, 점화 플러그(32)에 의한 점화 기간의 개시로부터 팽창 행정 분사의 종료까지의 인터벌이 ECU(40)에 의해 제어된다. 도 5는, 점화 기간의 개시로부터 팽창 행정 분사의 종료까지의 인터벌(점화 개시-분사 종료 인터벌)과, 연소 변동률의 관계를 나타낸 도면이다. 도 5에 나타내는 연소 변동률은, 점화 기간의 개시 시기와 종료 시기를 고정하면서, 분사 기간(즉, 분사량)을 고정한 팽창 행정 분사의 개시 시기를 변경함으로써 얻어진 것이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 「점화 개시-분사 종료 인터벌」에 대해 연소 변동률은 아래로 볼록해진다. 또한, 도 5에 있어서, 연소 변동률이 가장 작은 값을 나타내는 것은, 점화 기간의 개시 시기(점화 개시)와 팽창 행정 분사의 개시 시기(분사 개시)를 일치시키는 경우(점화 개시=분사 개시)보다 지각측에 있을 때이다.
ECU(40)의 ROM에는, 도 5에 나타낸 연소 변동률이 가장 작은 값을 나타낼 때의 「점화 개시-분사 종료 인터벌」의 값(이하 「베이스 적합값」이라고도 함)을 엔진 운전 상태에 관련시킨 맵(이하 「베이스 적합값 맵」이라고도 함)이 기억되어 있고, 촉매 난기 제어 시에는 여기부터 판독된다. 도 6은, 베이스 적합값 맵의 일례를 나타낸 도면이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 베이스 적합값 맵은, 엔진 회전 속도와 엔진 부하 kl을 양 축으로 하는 2차원 맵으로서 작성되어 있다. 이와 관련하여 베이스 적합값 맵은, 소정의 온도 간격으로 구획된 엔진 냉각 수온 영역마다 작성되어 있으므로, 실제로는 이러한 2차원 맵이 복수 존재하고 있다. 또한, 도 6에 화살표로 나타내는 바와 같이, 베이스 적합값은, 엔진 회전 속도가 높아질수록, 또는 엔진 부하가 낮아질수록 지각측의 값을 취하도록 설정되어 있다. 그 이유는, 엔진 회전 속도가 높은 경우에는 초기 화염의 성장이 상대적으로 느려지기 때문이고, 엔진 부하가 높은 경우에는 통 내 환경의 개선에 의해 초기 화염의 성장이 상대적으로 빨라지기 때문이다.
촉매 난기 제어에 있어서, 점화 플러그(32)에 의한 점화 기간의 개시 시기와 팽창 행정 분사의 종료 시기는, 구체적으로 다음과 같이 결정된다. 우선, 기본 점화 시기와 지각 보정량에 기초하여, 점화 플러그(32)에 의한 점화 기간의 개시 시기가 결정된다. 그리고, 베이스 적합값 맵과 엔진 운전 상태로부터 구한 베이스 적합값을, 결정된 점화 기간의 개시 시기에 가산함으로써, 팽창 행정 분사의 종료 시기가 결정된다. 도 7은, 내연 기관의 냉간 시동 시에 있어서의, 점화 플러그(32)에 의한 점화 시기(더 정확하게는, 점화 기간의 개시 시기)와 엔진 냉각 수온의 추이를 나타낸 도면이다. 도 7에 나타내는 시각 t0에 있어서 엔진이 시동되었다고 하면, 그 직후인 시각 t1로부터 촉매 난기 제어를 실행하는 운전 모드(이하 「촉매 난기 모드」라고도 함)가 개시되고, 점화 시기가 서서히 지각측의 값으로 설정된다. 그리고, 엔진 냉각 수온이 크라이테리어(일례로서 50℃)에 도달한 시각 t2에 있어서 촉매 난기 모드가 종료되고, 그 후에는 점화 시기가 서서히 진각측의 값으로 설정된다.
또한, 기본 점화 시기는, 엔진 운전 조건(주로, 흡입 공기량 및 엔진 회전 속도)에 따른 값으로서 ECU(40)의 ROM에 기억되어 있다. 또한, 지각 보정량은, 지각 보정량을 엔진 냉각 수온에 관련시킨 맵(이하 「지각 보정량 맵」이라고도 함)에 기초하여 결정된다. 이와 관련하여 이 지각 보정량 맵은, 베이스 적합값 맵과 마찬가지로 ECU(40)의 ROM에 기억되어 있고, 촉매 난기 제어 시에는 여기부터 판독된다.
[착화 환경이 바람직한 범위로부터 벗어났을 때의 문제점]
그런데, 도 1에 도시한 시스템에 있어서 무언가의 요인에 의해 착화 환경이 변화되어 바람직한 범위로부터 벗어난 경우에는, 상술한 팽창 행정 분사에 의한 유인 작용에도 불구하고 연소 상태가 불안정해질 가능성이 있다. 예를 들어, 인젝터(30)의 분사 구멍에 디포짓이 퇴적된 경우에는, 흡기 행정 분사에서의 분사량이 적어진다. 또한, 흡기 행정 분사의 분사량을 산출할 때의 공기량을 본래보다 적게 잘못 읽은 경우에도, 흡기 행정 분사에서의 분사량이 적어진다. 그리고, 흡기 행정 분사에서의 분사량이 적어지면, 점화 플러그(32)의 주변의 연료 농도가 옅어져, 초기 화염의 성장 속도(팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와 접촉하기 전의 초기 화염의 성장 속도를 말함. 이하 동일.)가 느려진다. 또한, 흡기 밸브(26)나 배기 밸브(28)의 밸브 타이밍에 관한 학습이 불량인 경우에는, 연소실(20) 내에 잔류하는 배기의 비율이 증가해 버리므로, 초기 화염의 성장 속도가 느려진다. 초기 화염의 성장 속도가 느려지면, 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와 초기 화염을 접촉시킬 수 없어, 사이클간의 연소 변동이 커진다.
도 8은, 초기 화염의 성장 속도가 느려진 경우의 통 내 상태를 설명하는 도면이다. 도 8의 상단에는 착화 환경이 바람직한 범위 내에 있을 때의 통 내 상태가 그려져 있고, 도 4의 하단에 도시한 통 내 상태와 동일하다. 이와 관련하여 이 경우는, 전극부(34)에서 발생하고 있는 방전 불꽃 및 초기 화염이 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무에 유인되어 이것과 접촉하여, 초기 화염이 단숨에 성장하는 것은 이미 서술한 바와 같다. 즉, 이 경우는, 초기 화염의 성장 속도에 특단의 문제는 없다고 할 수 있다. 한편, 도 8의 하단에는, 초기 화염의 성장 속도가 느려진 경우의 통 내 상태가 그려져 있다. 이 경우, 전극부(34)에서 발생하고 있는 방전 불꽃은 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무에 유인되지만, 성장 속도가 느린 초기 화염의 유인이 불충분해진다. 그로 인해, 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와, 초기 화염을 접촉시킬 수 없게 된다. 그러므로, 초기 연소가 불안정해지고, 초기 연소에 이어지는 주 연소도 불안정하게 되어 버린다.
또한, 예를 들어 점화 플러그(32)의 교환에 의해 전극부(34)의 연소실(20)에의 돌출량이 감소한 경우나, 인젝터(30)의 분출구에의 디포짓의 퇴적에 의해 분무 각이 변화된 경우에는, 분무 외곽면과 전극부(34) 사이의 거리가 확대된다. 분무 외곽면과 전극부(34) 사이의 거리가 확대된 경우에는, 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와, 초기 화염을 접촉시킬 수 없어, 사이클간의 연소 변동이 커져 버릴 가능성이 있다.
도 9는 분무 외곽면과 전극부(34) 사이의 거리가 확대된 경우의 통 내 상태를 설명하는 도면이다. 도 9의 상단에는 착화 환경이 바람직한 범위 내에 있을 때의 통 내 상태가 그려져 있고, 도 4의 하단이나 도 8의 상단에 도시한 통 내 상태와 동일하다. 한편, 도 9의 하단에는, 분무 외곽면과 전극부(34) 사이의 거리가 확대된 경우의 통 내 상태가 그려져 있다. 이 경우는, 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무의 주위에 형성된 저압부로부터, 전극부(34)에서 발생하고 있는 방전 불꽃 및 초기 화염까지의 거리가 확대되므로, 이들의 유인이 불충분해진다. 그로 인해, 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와, 초기 화염을 접촉시킬 수 없게 된다. 또한, 도 9에 그려진 외곽선은, 인젝터(30)로부터의 연료 분무 중 점화 플러그(32)에 가장 근접하는 연료 분무의 외곽면을 나타내고 있다.
가령, 점화 기간의 개시 시기를 진각하면, 통 내 환경이 개선된다. 그로 인해, 초기 화염의 성장 속도가 저하되어 있는 경우에는(도 8의 하단 참조), 그 저하를 완화하여 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와 초기 화염을 접촉시킬 수 있다. 또한, 분무 외곽면과 전극부(34) 사이의 거리가 확대되어 있는 경우에는(도 9의 하단 참조), 초기 화염의 성장 속도를 촉진하여 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와 초기 화염을 접촉시킬 수 있다. 그러나, 점화 기간의 개시 시기를 진각하면, 배기 정화 촉매에 투입할 수 있는 배기 에너지가 감소하는 점에서, 이번에는 배기 정화 촉매의 활성화에 시간을 요하게 되어 버린다.
이 문제에 대해, 도 10을 참조하면서 상세하게 설명한다. 착화 환경이 바람직한 범위 내에 있는 경우는, 흡기 행정 분사에 의한 연료 분무로부터 발생한 초기 화염이 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와 접촉할 수 있을 정도의 크기까지 성장할 때까지의 기간을, 적절한 범위 내의 값으로 할 수 있다. 그로 인해, 도 10의 중간 단에 실선(정상 시)으로 나타내는 바와 같이, 점화 시기(더 정확하게는, 점화 기간의 개시 시기)를 지각측의 크랭크각 CA1로 설정해도, 초기 화염의 성장 속도를 적절한 범위 내의 값(v1)으로 할 수 있다. 따라서, 도 10의 상단에 실선(정상 시)으로 나타내는 바와 같이, 연소 변동률을 크라이테리어보다 작게 할 수 있다. 그러나, 착화 환경이 변화되어 바람직한 범위로부터 벗어난 경우에는, 흡기 행정 분사에 의한 연료 분무로부터 발생한 초기 화염이 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와 접촉할 수 있을 정도의 크기까지 성장할 때까지의 기간이 길어진다. 그로 인해, 도 10의 중간 단에 파선(연소 악화 시)으로 나타내는 바와 같이, 크랭크각 CA1로 설정한 채로는 초기 화염의 성장 속도가 적절한 범위 밖의 값(v2)까지 저하되어 버린다. 따라서, 도 10의 상단에 파선(연소 악화 시)으로 나타내는 바와 같이, 연소 변동률이 크라이테리어를 상회하게 되어 버린다.
착화 환경이 바람직한 범위로부터 벗어났다고 해도, 점화 시기를 진각측으로 변경하면, 초기 연소의 성장 속도의 경향을 바꿀 수 있다. 구체적으로는, 점화 시기를 크랭크각 CA1로부터 크랭크각 CA2로 재설정하면, 도 10의 중간 단에 파선(연소 악화 시)으로 나타내는 바와 같이, 초기 화염의 성장 속도를 적절한 범위 밖의 값(v2)으로부터 적절한 범위 내의 값(v1)으로 되돌릴 수 있다. 그렇게 하면, 흡기 행정 분사에 의한 연료 분무로부터 발생한 초기 화염을, 적절한 시기에 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와 초기 화염을 접촉시킬 수 있게 되므로, 연소 변동률을 크라이테리어보다 작게 하는 것이 가능해진다. 그러나, 도 10의 하단에 나타내는 바와 같이, 점화 시기를 크랭크각 CA2로 재설정한 경우에는, 점화 시기를 크랭크각 CA1로 설정한 경우보다 배기 에너지가 적어지는 점에서, 배기 에너지의 감소분만큼 배기 정화 촉매의 활성화에 시간을 요하게 된다.
이러한 사태를 피하기 위해, 본 실시 형태에서는, 착화 환경의 변화가 원인으로 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와 초기 화염을 접촉할 수 없게 되어 있는 것이 예측된 경우에, 베이스 적합값 맵으로부터 구한 베이스 적합값을 수정하는 것으로 하고 있다. 도 11은, 점화 기간의 개시로부터 팽창 행정 분사의 종료까지의 인터벌의 수정 방법을 설명하는 도면이다. 도 5와 마찬가지로, 도 11에는, 「점화 개시-분사 종료 인터벌」과, 연소 변동률의 관계가 그려져 있다. 도 5와 도 11을 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 도 5에서는 실선으로 그려져 있던 관계가, 도 11에서는 파선으로 그려져 있다.
도 8 내지 도 10에서 설명한 바와 같이, 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와 초기 화염을 접촉할 수 없게 되어 있으면, 연소 변동률이 커진다. 즉, 도 11에 나타내는 바와 같이, 「점화 개시-분사 종료 인터벌」과 연소 변동률의 관계가, 파선으로 그려지는 관계로부터 실선으로 그려지는 관계로 변화되어 있다. 그럼에도 불구하고, 베이스 적합값으로 설정한 채 팽창 행정 분사를 실행하면, 연소 변동률이 크라이테리어를 상회해 버린다. 이 점에서, 변화 후의 실선으로 나타내는 관계에 따라서, 「점화 개시-분사 종료 인터벌」이 확대되는 방향으로 베이스 적합값을 수정하면, 연소 변동률을 크라이테리어보다 작게 할 수 있다.
또한, 이미 서술한 바와 같이, 베이스 적합값은, 착화 환경이 바람직한 범위 내에 있는 경우에 있어서 연소 변동률이 가장 작은 값을 나타낼 때의 「점화 개시-분사 종료 인터벌」의 값이다. 그로 인해, 수정 후의 「점화 개시-분사 종료 인터벌」에 기초하여 팽창 행정 분사를 실행한 경우라도, 연소 변동률 자체가, 착화 환경이 바람직한 범위 내에 있는 경우에 비해 작아지는 일은 없다. 그러나, 「점화 개시-분사 종료 인터벌」이 확대되는 방향으로 베이스 적합값을 수정하면, 연소 변동률을 크라이테리어보다 작게 하여, 착화 환경이 바람직한 범위 내에 있는 경우에 있어서의 연소 변동률에 근접시킬 수 있다.
도 12는, 점화 기간의 개시로부터 팽창 행정 분사의 종료까지의 인터벌이 확대되는 방향으로 베이스 적합값을 수정한 경우에 있어서의 통 내 상태를 설명하는 도면이다. 도 12의 상단 및 하단에는, 모두 착화 환경이 바람직한 범위로부터 벗어난 경우의 통 내 상태가 그려져 있다. 단, 도 12의 상단과 하단에서 상이한 것은, 상단이 「점화 개시-분사 종료 인터벌」을 베이스 적합값에 고정한 채 점화 시기를 진각시킨 경우를 나타내고 있고, 하단이 「점화 개시-분사 종료 인터벌」이 확대되는 방향으로 베이스 적합값을 수정한 경우를 나타내고 있는 점이다.
도 12의 상단과 하단을 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 「점화 개시-분사 종료 인터벌」을 베이스 적합값에 고정한 채로는(상단 참조), 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와, 성장 속도가 느린 초기 화염을 접촉시킬 수 없다. 이에 대해, 「점화 개시-분사 종료 인터벌」이 확대되는 방향으로 베이스 적합값을 수정하면(하단 참조), 초기 화염이 어느 정도까지 성장한 단계에서 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와 접촉시킬 수 있다. 그로 인해, 초기 화염이 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와 접촉하는 상태를, 착화 환경이 바람직한 범위 내에 있는 경우에서의 양자의 접촉 상태에 근접시킬 수 있다. 따라서, 초기 연소를 안정화시켜 연소 변동을 억제할 수 있고, 주 연소도 안정화시킬 수 있다.
또한, 「점화 개시-분사 종료 인터벌」이 확대되는 방향으로 베이스 적합값을 수정하면, 점화 시기의 대폭의 진각을 요하지 않으므로, 배기 정화 촉매에 투입하는 배기 에너지가 저하되는 것을 억제할 수도 있다. 도 13은, 점화 기간의 개시로부터 팽창 행정 분사의 종료까지의 인터벌이 확대되는 방향으로 베이스 적합값을 수정한 경우의 효과를 설명하는 도면이다. 도 13에 나타내는 「베이스 적합값(정상 시)」은, 착화 환경이 바람직한 범위 내에 있는 경우에 있어서, 베이스 적합값에 기초하여 촉매 난기 제어를 실행하였을 때에 배기 정화 촉매에 투입되는 배기 에너지와, 그 촉매 난기 제어에서의 연소 변동률을 나타내고 있다. 또한, 「베이스 적합값(연소 악화 시)」은, 착화 환경이 바람직한 범위로부터 벗어난 경우에 있어서, 베이스 적합값에 기초하여 촉매 난기 제어를 실행하였을 때의 동 배기 에너지 및 동 연소 변동률에 상당한다. 양자를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 「베이스 적합값(연소 악화 시)」에서는, 「베이스 적합값(정상 시)」과 동등한 배기 에너지가 얻어지지만, 연소 변동률이 크라이테리어보다 크게 되어 버린다.
또한, 도 13에 나타내는 「점화 진각(인터벌 고정)」은, 착화 환경이 바람직한 범위로부터 벗어난 경우에 있어서, 점화 시기(더 정확하게는, 점화 기간의 개시 시기)를 진각하면서, 베이스 적합값에 기초하여 촉매 난기 제어를 실행하였을 때의 동 배기 에너지 및 동 연소 변동률에 상당하고 있다. 「점화 진각(인터벌 고정)」과 「베이스 적합값(연소 악화 시)」을 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 「점화 진각(인터벌 고정)」에서는 연소 변동률을 크라이테리어보다 작게 할 수 있지만, 배기 에너지가 감소되어 버린다.
도 13에 나타내는 「본 발명」은, 착화 환경이 바람직한 범위로부터 벗어난 경우에 있어서, 수정 후의 베이스 적합값에 기초하여 촉매 난기 제어를 실행하였을 때의 동 배기 에너지 및 동 연소 변동률에 상당하고 있다. 「본 발명」과 다른 것을 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 「본 발명」은 연소 변동률을 크라이테리어보다 작게 할 수 있고, 또한 「베이스 적합값(정상 시)」에서의 배기 에너지보다는 낮지만, 「점화 진각(인터벌 고정)」에서의 배기 에너지보다 높은 배기 에너지를 얻을 수 있다. 따라서, 착화 환경이 바람직한 범위로부터 벗어난 경우에 있어서도, 연소 변동률이 커지는 것을 억제하면서, 배기 정화 촉매의 조기 활성화에 필요한 배기 에너지를 확보할 수 있다.
[실시 형태에서의 구체적 처리]
도 14는, 본 발명의 실시 형태에 있어서 ECU(40)가 실행하는 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다. 또한, 이 도면에 나타내는 루틴은, 내연 기관(10)의 시동 후, 각 기통에 있어서 사이클마다 반복 실행되는 것으로 한다.
도 14에 나타내는 루틴에서는, 우선, 엔진 냉각 수온이 크라이테리어에 도달해 있는지 여부, 또는 촉매 난기 모드의 종료에 관한 플래그가 설정되어 있는지 여부가 판정된다(스텝 S100). 본 스텝 S100에서는 구체적으로, 온도 센서(46)의 검출값에 기초하여 엔진 냉각 수온이 크라이테리어(도 7 참조)에 도달해 있는지 여부, 또는 종료 플래그(스텝 S110 참조)가 설정되어 있는지 여부가 판정된다. 그리고, 엔진 냉각 수온이 크라이테리어에 도달해 있다고 판정된 경우, 또는 종료 플래그가 설정되어 있다고 판정된 경우("예"인 경우), 본 루틴을 빠져 나간다.
스텝 S100에 있어서, 엔진 냉각 수온이 크라이테리어에 도달하지 않았다고 판정되고, 또한 종료 플래그도 설정되어 있지 않다고 판정된 경우("아니오"인 경우), 엔진 운전 상태에 기초하여, 점화 플러그(32)에 의한 점화 기간의 개시 시기와, 팽창 행정 분사의 종료 시기가 결정된다(스텝 S102). 본 스텝 S102에서는 우선, 온도 센서(46)의 검출값에 기초하는 엔진 냉각 수온과, 지각 보정량 맵에 기초하여, 지각 보정량이 구해진다. 또한, 지각 보정량과 기본 점화 시기에 기초하여, 점화 플러그(32)에 의한 점화 기간의 개시 시기가 결정된다. 또한, 크랭크각 센서(42)의 검출값에 기초하여 산출된 엔진 회전 속도, 액셀러레이터 개방도 센서(44)의 검출값에 기초하여 산출된 엔진 부하 및 온도 센서(46)의 검출값에 기초하는 엔진 냉각 수온과, 베이스 적합값 맵에 기초하여 베이스 적합값이 구해진다. 그리고, 구한 베이스 적합값을, 결정한 점화 플러그(32)에 의한 점화 기간의 개시 시기에 가산함으로써, 팽창 행정 분사의 종료 시기가 결정된다.
스텝 S102에 이어서, 착화 환경의 변화에 관한 판정이 행해진다(스텝 S104). 본 스텝 S104에서는 예를 들어, 촉매 난기 제어의 개시 후에 있어서의 Gat30의 변동(표준 편차) σ가 크라이테리어를 상회하는지 여부가 판정된다. 크랭크각 센서(42)의 로터에는 30°간격으로 티스가 설치되어 있고, 크랭크각 센서(42)는 크랭크축이 30°회전할 때마다 신호를 발하도록 구성되어 있다. Gat30은, 그 신호와 신호 사이의 시간, 즉 크랭크축이 30°회전하는 데 요하는 시간으로서 산출된다. 도 15는 내연 기관의 냉간 시동 시에 있어서의 Gat30과, 이 Gat30의 변동 σ의 추이의 일례를 나타낸 도면이다. 도 15의 횡축은 엔진 시동 후의 경과 시간을 나타내고, 시각 t1은 촉매 난기 제어의 개시 시기를 나타내고 있다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 시각 t1로부터 시각 t3까지의 동안은 Gat30의 변동이 작다. 그러므로, Gat30의 변동 σ가 크라이테리어보다 작다고 판정된다. Gat30의 변동 σ가 크라이테리어보다 작다고 판정된 경우("아니오"인 경우), 스텝 S108로 진행된다.
한편, 도 15에 나타내는 바와 같이, 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 동안은 Gat30의 변동이 커진다. 그러므로, Gat30의 변동 σ가 크라이테리어보다 크다고 판정된다. Gat30의 변동 σ가 크라이테리어를 상회한다고 판정된 경우("예"인 경우), 무언가의 요인에 의해 착화 환경이 변화되어 바람직한 범위로부터 벗어나 있어, 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와 초기 화염을 접촉할 수 없게 되어 있을 가능성이 있다고 판단할 수 있다. 그로 인해, 점화 플러그(32)에 의한 점화 기간의 개시 시기와, 팽창 행정 분사의 종료 시기가 수정된다(스텝 S106). 본 스텝 S106에서는, 우선, 엔진 냉각 수온과 지각 보정량 맵에 기초하여, 지각 보정량이 구해진다. 또한, 지각 보정량과 기본 점화 시기에 기초하여, 점화 플러그(32)에 의한 점화 기간의 개시 시기가 결정된다. 또한, 엔진 회전 속도, 엔진 부하 및 엔진 냉각 수온과, 베이스 적합값 맵에 기초하여, 베이스 적합값이 구해진다. 여기까지의 처리는, 스텝 S102의 처리와 동일하다. 본 스텝 S106에서는, 구한 베이스 적합값을, 결정된 점화 플러그(32)에 의한 점화 기간의 개시 시기에 가산하고, 또한 인터벌 확대용 보정값(일정값)을 더 가산한다. 이에 의해, 팽창 행정 분사의 종료 시기가 결정된다.
스텝 S106에 이어서, 스텝 S108에서는, 배기 온도가 크라이테리어 T1을 상회하는지 여부가 판정된다. 본 스텝에서는 예를 들어 배기 정화 촉매의 하류에 설치한 온도 센서의 검출값에 기초하여, 배기 온도가 크라이테리어 T1을 상회하는지 여부가 판정된다. 그리고, 엔진 냉각 수온이 크라이테리어에 도달하였다고 판정된 경우("예"인 경우), 종료 플래그가 설정된다(스텝 S110).
이상, 도 14에 나타낸 루틴에 의하면, 촉매 난기 제어의 개시 후 Gat30의 변동 σ에 기초하여 착화 환경의 변화에 관한 판정을 행할 수 있다. 또한, 판정 결과, 무언가의 요인에 의해 착화 환경이 변화되어 바람직한 범위로부터 벗어나 있을 가능성이 있다고 판단한 경우에는, 점화 기간의 개시로부터 팽창 행정 분사의 종료까지의 인터벌을 확대시킬 수 있다. 따라서, 착화 환경이 바람직한 범위로부터 벗어났다고 해도, 사이클간의 연소 변동을 억제할 수 있다.
[실시 형태의 변형예]
그런데, 상기 실시 형태에서는, 연소실(20)에 형성되는 텀블 유동이, 배기 포트(24)측에서는 연소실(20)의 상부로부터 하부를 향하고, 또한 흡기 포트(22)측에서는 연소실(20)의 하부로부터 상방을 향하도록 선회하는 것으로 하였다. 그러나, 이 텀블 유동이 역방향, 즉, 흡기 포트(22)측에서는 연소실(20)의 상부로부터 하방을 향하고, 또한 배기 포트(24)측에서는 연소실(20)의 하부로부터 상부를 향하도록 선회하는 것이어도 된다. 단, 이 경우는, 점화 플러그(32)의 배치 개소를, 배기 밸브(28)측으로부터 흡기 밸브(26)측으로 변경할 필요가 있다. 점화 플러그(32)의 배치 개소를 이와 같이 변경하면, 텀블 유동의 유동 방향에 있어서, 인젝터(30)의 하류측에 점화 플러그(32)가 위치하게 되므로, 팽창 행정 분사에 의한 유인 작용을 얻을 수 있다.
다시 말하면, 연소실(20)에 텀블 유동이 형성되지 않아도 된다. 상술한 사이클간의 연소 변동은 텀블 유동의 형성의 유무에 관계없이 발생하기 때문이다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 인젝터(30)에 의한 1회째의 분사(제1 분사)를 흡기 행정에서 행하고, 압축 상사점보다 이후의 팽창 행정에서 2회째의 분사(제2 분사)를 행하였다. 그러나, 이 1회째의 분사(제1 분사)를 압축 행정에서 행해도 된다. 또한, 1회째의 분사(제1 분사)를 복수 횟수로 분할하여 행해도 되고, 분할 후의 분사의 일부를 흡기 행정에서 행하고, 나머지를 압축 행정에서 행해도 된다. 이와 같이, 1회째의 분사(제1 분사)의 분사 시기 및 분사 횟수에 대해서는, 각종 변형이 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 도 14의 스텝 S106의 처리에 있어서, 인터벌 확대용 보정값을 일정값으로 하였다. 그러나, 인터벌 확대용 보정값은 일정값이 아니어도 된다. 예를 들어, 도 15에 나타낸 Gat30의 변동 σ와 크라이테리어의 차가 커질수록 인터벌 확대용 보정값이 커지도록 설정해도 된다. 이러한 설정을 행하는 경우는, ECU(40)의 ROM에, Gat30의 변동 σ와 크라이테리어의 차와, 인터벌 확대용 보정값의 관계(도 16 참조)를 나타내는 맵을 기억시켜 두고, 스텝 S106의 처리 시에 여기부터 판독하면 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 도 14의 스텝 S104의 처리에 있어서, 착화 환경의 변화에 관한 판정을 촉매 난기 제어의 개시 후에 있어서의 Gat30의 변동 σ를 사용하여 행하였다. 그러나, 이 변동 σ 대신, 점화 기간의 개시 시기로부터, 연소 질량 비율(MFB)이 10％에 도달할 때까지의 크랭크각 기간(이하 「SA-CA10」이라고도 함)의 변동 σ를 사용하여 행해도 된다. MFB는, 연소실(20)에 별도로 설치한 통 내압 센서(도시 생략)와, 크랭크각 센서(42)를 이용하여 얻어지는 통 내압 데이터의 해석 결과에 기초하여 산출되고, 산출된 MFB에 기초하여 SA-CA10이 산출된다. 또한, 통 내압 데이터의 해석 결과로부터 MFB를 산출하는 방법이나, SA-CA10을 산출하는 방법에 대해서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2015-094339호 공보나 일본 특허 공개 제2015-098799호 공보에 상세하게 기술되어 있는 점에서, 본 명세서에서의 설명은 생략한다.
도 17은, 연소 변동률과 SA-CA10의 변동 σ의 관계를 나타내는 도면이다. 또한, 도 18은, 내연 기관의 냉간 시동 시에 있어서의 SA-CA10의 변동 σ의 추이의 일례를 나타낸 도면이다. 도 17에 나타내는 바와 같이, SA-CA10의 변동 σ가 커질수록 연소 변동률이 커진다. 즉, SA-CA10의 변동 σ는, 연소 변동률과 상관이 있다. 그로 인해, 예를 들어 도 18의 시각 t5로부터 시각 t6까지의 사이와 같이, 촉매 난기 제어의 개시 후에 있어서의 SA-CA10의 변동 σ가 크라이테리어를 상회한다고 판정된 경우에, 무언가의 요인에 의해 착화 환경이 변화되어 바람직한 범위로부터 벗어나 있어, 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와 초기 화염을 접촉할 수 없게 되어 있을 가능성이 있다고 판단하여, 도 14의 스텝 S106 이후의 처리를 행해도 된다.
다시 말하면, Gat30이나 SA-CA10에 한정되지 않고, 점화 기간에 있어서 크랭크축이 60°회전하는 데 요하는 시간(Gat60), 점화 기간의 개시 시기로부터 MFB가 5％에 도달할 때까지의 크랭크각 기간(SA-CA5)이나, 점화 기간의 개시 시기로부터 MFB가 15％에 도달할 때까지의 크랭크각 기간(SA-CA15)을 사용해도 된다. 이와 같이, 팽창 행정 분사에 의한 연료 분무와 초기 화염의 접촉 상태를 판정할 수 있는 파라미터(사이클간의 연소 변동과 관련된 파라미터)이면, 상기 실시 형태에서의 착화 환경의 변화에 관한 판정의 지표로서 사용할 수 있다.
10 : 내연 기관
12 : 기통
14 : 실린더 블록
16 : 실린더 헤드
18 : 피스톤
20 : 연소실
22 : 흡기 포트
24 : 배기 포트
30 : 인젝터
32 : 점화 플러그
34 : 전극부
36 : 스로트
40 : ECU
42 : 크랭크각 센서
44 : 액셀러레이터 개방도 센서
46 : 온도 센서

Claims (4)

  1. 연소실 상부에 설치되어 복수의 분사 구멍으로부터 통 내에 연료를 분사하는 인젝터와,
    방전 불꽃을 사용하여 통 내의 혼합기에 점화하는 점화 플러그이며, 상기 복수의 분사 구멍으로부터 분사되는 연료의 하류, 또한 상기 복수의 분사 구멍으로부터 분사된 연료 분무 중 상기 점화 플러그에 가장 근접하는 연료 분무의 외곽면보다 상방에 설치되는 점화 플러그와,
    상기 연소실로부터의 배기를 정화하는 배기 정화 촉매를 구비하는 내연 기관을 제어하는 내연 기관의 제어 장치이며,
    상기 제어 장치는, 상기 배기 정화 촉매를 활성화시키는 제어로서, 압축 상사점보다 지각측의 점화 기간에서 방전 불꽃이 발생하도록 상기 점화 플러그를 제어함과 함께, 상기 압축 상사점보다 진각측에서의 제1 분사와, 상기 압축 상사점보다 지각측에서의 제2 분사이며, 분사 기간이 상기 점화 기간의 적어도 일부와 중복되는 제2 분사를 행하도록 상기 인젝터를 제어하고,
    상기 제어 장치는 또한, 사이클간의 연소 변동과 관련된 파라미터가 역치를 상회한다고 판정된 경우는, 상기 파라미터가 상기 역치를 하회한다고 판정된 경우에 비해, 상기 점화 기간의 개시 시기로부터 상기 제2 분사의 분사 기간 종료 시기까지의 인터벌이 확대되도록 상기 점화 플러그와 상기 인젝터를 제어하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 파라미터가 상기 역치를 상회하는 경우는, 상기 파라미터와 상기 역치의 괴리량에 따라서 상기 인터벌의 확대량을 변경하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 분사의 종료 시기가, 상기 점화 기간의 종료 시기보다 진각측인 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 파라미터가, 크랭크축이 소정 각도 회전할 때까지 요하는 시간의 변동, 또는 상기 점화 기간의 개시 시기로부터 연소 질량 비율이 소정 비율에 도달할 때까지의 크랭크각 기간의 변동인 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 제어 장치.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6519598B2 (ja) * 2017-01-11 2019-05-29 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP7272924B2 (ja) * 2019-10-09 2023-05-12 トヨタ自動車株式会社 車両およびその制御方法
US11391230B2 (en) 2019-11-07 2022-07-19 Saudi Arabian Oil Company Compression ignition engines and methods for operating the same under cold start fast idle conditions
JP7283450B2 (ja) * 2020-07-07 2023-05-30 トヨタ自動車株式会社 エンジン装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10305941A1 (de) 2003-02-12 2004-08-26 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung
JP2005214041A (ja) 2004-01-28 2005-08-11 Nissan Motor Co Ltd 直噴火花点火式内燃機関の制御装置
DE102004017988A1 (de) 2004-04-14 2005-11-03 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung
US20080302331A1 (en) 2007-06-07 2008-12-11 Degroot Kenneth P Engine event-based correction of engine speed fluctuations

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002327646A (ja) * 2001-04-27 2002-11-15 Mitsubishi Motors Corp 筒内噴射型火花点火式内燃機関の排気浄化装置
DE602005019932D1 (de) * 2004-01-28 2010-04-29 Nissan Motor Steuerungssystem für eine funkgezündete Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
JP4643967B2 (ja) * 2004-10-15 2011-03-02 日産自動車株式会社 筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置
JP4736518B2 (ja) * 2005-04-26 2011-07-27 日産自動車株式会社 筒内直接噴射式内燃機関の制御装置
JP2007170203A (ja) * 2005-12-19 2007-07-05 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃焼変動検出装置
JP2008190511A (ja) * 2007-02-08 2008-08-21 Hitachi Ltd 直噴ガソリンエンジンの排気低減装置
JP2009133225A (ja) * 2007-11-29 2009-06-18 Nissan Motor Co Ltd 筒内直接燃料噴射式火花点火エンジンの燃焼制御装置
JP2009167853A (ja) * 2008-01-15 2009-07-30 Denso Corp 内燃機関の制御装置
JP5169653B2 (ja) * 2008-09-08 2013-03-27 マツダ株式会社 火花点火式直噴エンジンの制御方法およびその装置
JP2011236802A (ja) * 2010-05-10 2011-11-24 Nippon Soken Inc 内燃機関の制御装置
DE102010045689A1 (de) * 2010-09-16 2011-04-21 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine
US9382863B2 (en) * 2013-09-18 2016-07-05 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for controlling ignition energy during exhaust stroke combustion of gaseous fuel to reduce turbo lag
JP2015094339A (ja) * 2013-11-14 2015-05-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10305941A1 (de) 2003-02-12 2004-08-26 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung
JP4427744B2 (ja) 2003-02-12 2010-03-10 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト 直接燃料噴射式内燃機関の運転方法
JP2005214041A (ja) 2004-01-28 2005-08-11 Nissan Motor Co Ltd 直噴火花点火式内燃機関の制御装置
DE102004017988A1 (de) 2004-04-14 2005-11-03 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung
US20080302331A1 (en) 2007-06-07 2008-12-11 Degroot Kenneth P Engine event-based correction of engine speed fluctuations

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