KR19980018213A - 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어장치 - Google Patents

원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 연료 분사를 압축 행정에서 행하는 압축 행정 분사 모드라 할지라도 항상 안정한 연소 상태를 유지할 수 있는 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어장치를 제공함에 있다.
연료 분사 모드를 운전 상태에 따라 흡기 행정에서 연료를 분사하는 흡기 행정 분사 모드와 압축 행정에서 연료를 분사하는 압축 행정 분사 모드로 전환가능한 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진에 있어서 운전 상태에 따라 기준점화 시기를 보정하는 보정 수단(S14, S16)과 연료 분사 모드가 압축 행정 분사 모드인 경우(S12) 기준 점화 시기 보정을 제한하는 보정 제한 수단(S20, S22, S26)을 구비하도록 한다.

Description

원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어 장치
본 발명은 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어 장치에 관한 것으로, 상세하게는 압축 행정 및 흡기 행정에서 연료 분사 가능한 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어장치에 관한 것이다.
근년 차량에 탑재되는 불꽃 점화식 내연 엔진에 있어서, 유해, 배출가스 성분의 감소나 연비의 향상 등을 도모하기 위해 종래의 흡기관 분사형을 대신하여 연소실에 직접 연료를 분사하는 원통내 분사형의 휘발유 엔진이 여러 가지 제안되었다.
이러한 원통내 분사형 휘발유 엔진에서는 엔진운전 상태, 즉 엔진 부하에 따라서 연료 분사 모드가 압축 행정에서 연료를 분사하는 압축 행정 분사모드(후기분사모드)와 흡기 행정에서 연료를 분사하는 흡기 행정 분사모드(전기분사모드)로 전환하도록 되어 있다.
따라서 상기 원통내 분사형 휘발유 엔진에 있어서는 저부하 운전시에는 압축 행정 분사모드를 선택하여 압축 행정중에 연료를 분사하고 점화 플러그 주위나 캐비티내에 이론 공연비에 가까운 공연비의 혼합기를 형성할 수 있으며 이에따라 전체로 희박한 공연비라도 양호한 점화를 실현할 수 있다. 한편 중고 부하 운전시에는 흡기 행정 분사모드를 선택해서 흡기 행정중에 연료를 분사하여 연료실내에 균일한 공연비의 혼합기를 형성할 수 있으며 이에따라 흡기관 분사형 휘발유 엔진과 마찬가지로 다량의 연료를 연소시켜 가속시나 고속주행시에 요구되는 출력을 확보하는 것을 가능케 하고 있다.
그런데 이러한 원통내 분사형 휘발유 엔진에 있어서도 흡기관 분사형 휘발유 엔진과 마찬가지로 운전 상태, 즉 냉각수 온도 등 각종 운전 조건에 따라 점화 시기를 보정하며 이에 따라 연료의 연소 상태를 적절하게 유지할 수 있다.
이러한 점화 시기의 보정은 연료 분사 모드가 흡기 행정 분사 모드인 경우에는 흡기관 분사형 휘발유 엔진과 거의 같기 때문에 문제없이 실시된다.
그러나 한편 연료 분사 모드가 압축 행정 분사 모드인 경우에는 연소실내에 분사한 연료 분무가 피스톤의 상승으로 점화 플러그 근방에 양호하게 집약되는 타이밍으로 점화할 필요, 즉 점화 시기 설정 범위가 대단히 좁은 것으로 되어 있다. 그러므로 연료 분사 모드가 압축 행정 분사 모드인 경우에는 흡기 행정 분사 모드의 경우와 마찬가지로 점화 시기를 보정하면 연료 분무가 점화 플러그 근방에 양호하게 위치하지 않는때에 점화되며 이에따라 연소 상태가 악화해 버릴 우려가 있다. 특히 보정량이 많은듯한 경우에는 실화에 이르는 일도 있을 수 있고 이 경우 엔진 운전 상태가 극히 불안정하게 되거나 배기 가스 성능이 저하하기도 하여 바람직한 일이 아니다.
본 발명은 상술한 사정에 의해 이루어진 것으로 그 목적으로 하는 바로는 연료 분사를 압축 행정에서 행하는 압축 행정 분사 모드라도 항상 안정한 연료 상태를 유지할 수 있는 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진 제어 장치를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해 청구 범위 제 1 항의 발명에서는 연소실에 연료를 직접 분사하는 연료 분사 밸브와 상기 연료실에서 상기 연료에 불꽃을 점화하는 점화 플러그를 갖고 연료 분사 모드를 운전 상태에 따라 주로 흡기 행정에서 연료를 분사할 흡기 행정 분사 모드와 주로 압축 행정에서 연료를 분사할 압축 행정 분사 모드로 전환가능한 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어 장치에 있어서, 상기 내연 엔진의 부하 상관치를 산출하는 부하 상관치 산출 수단과 상기 연료 분사 모드 및 상기 부하 상관치에 의해 상기 점화 플러그의 기준 점화 시기를 설정하는 점화 시기 설정 수단과 운전 상태에 따라 상기 기준 점화 시기를 보정하는 보정 수단과 상기 연료 분사 모드가 상기 압축 행정 분사 모드일때에는 상기 보정을 제한할 보정 제한 수단을 갖추는 것을 특징으로 한다.
따라서 분사 모드 및 부하 상관치에 의해 기준 점화 시기를 설정하는 것이지만 연료 분사 모드가 흡기 행정 분사 모드와 같은 경우에는 운전 상태에 따라 기준 점화 시기를 양호하게 보정하며 이에 따라 내연 엔진 운전 상태가 양호한 것이 된다. 한편, 연료 분사 모드가 압축 행정 분사 모드인 경우에는 연소실내에 분사한 연료가 피스톤의 상승으로 점화 플러그 근처에 양호하게 집약하는 타이밍으로 점화할 필요가 있는데서 점화 시기의 설정범위가 좁고 따라서 기준 점화 시기 보정을 알맞게 제한하고 점화 시기는 적정한 점화 시기인 기준 점화 시기 근처에 알맞게 유지된다. 이에따라 압축 행정 분사 모드에서의 연소 악화를 바이하여 역시 내연 엔진의 운전 상태가 양호한 것으로 된다.
또 청구 범위 제 2 항의 발명에서는 상기 보정 수단은 운전 상태에 따라 상기 기준 점화 시기의 보정 계수를 산출하는 보정 계수 산출 수단을 포함하며 상기 보정 계수에 의해 상기 기준 점화 시기를 보정하는 것으로서 상기 보정 수단이 상기 보정 계수를 작게 제한하는 것을 특징으로 한다.
따라서 연료 분사 모드가 흡기 행정 분사 모드와 같은 경우에는 운전 상태에 따라 산출하는 기준 점화 시기의 보정 계수에 의해 기준 점화 시기를 보정하고 한편 연료 분사 모드가 압축 행정 분사 모드인 경우에는 이 보정 계수가 작아지므로서 기준 점화 시기의 보정을 알맞게 제한하며 압축 행정 분사 모드시 연소 악화를 방지한다.
또 청구 범위 제 3 항의 발명에서는 상기 보정 계수 산출수단은 운전 상태에 따라 복수 보정 계수를 산출하는 것으로서 상기 보정 수단이 상기 복수 보정 계수 중 적어도 하나의 보정 계수를 작게 제한하는 것을 특징으로 한다.
따라서 연료 분사 모드가 흡기 행정 분사 모드와 같은 경우에는 운전 상태에 따라 산출하는 기준 점화 시기의 복수 보정 계수에 의해 기준 점화 시기를 보정하고 한편 연료 분사 모드가 압축 행정 모드인 경우에는 이들 복수의 보정 계수 중 적어도 하나의보정 계수가 작아지므로서 전체로서 기준 점화 시기의 보정을 알맞게 제한한다.
또 청구 범위 제 4 항의 발명에서는 상기 보정 수단은 상기 복수 보정 계수 중 적어도 하나의보정 계수에 의한 보정을 금지하는 것을 특징으로 한다.
따라서 연료 분사 모드가 흡기 행정 분사 모드와 같은 경우에는 운전 상태에 따라 산출하는 기준 점화 시기의 보정 계수중 적어도 하나의 보정 계수에 의한 보정을 금지하며 이에 따라 전체로서 기준 점화 시기의 보정을 알맞게 제한한다.
또 청구 범위 제 5 항의 발명에서는 상기 보정 수단은 상기 연료 분사 모드가 상기 압축 행정 분사 모드일때에는 상기 보정을 금지하는 것을 특징으로 한다.
따라서 연료 분사 모드가 흡기 행정 분사 모드와 같은 경우에는 운전 상태에 따라 기준 점화 시기를 보정하지만 한편 연료 분사 모드가 압축 행정 분사 모드인 경우에는 기준 점화 시기를 보정하지만 한편 연료 분사 모드가 압축 행정 분사 모드인 경우에는 기준 점화 시기의 보정을 일체 금지하고 점화 시기가 적정한 점화 시기인 기준 점화 시기 근처에 극히 양호하게 유지된다. 이에따라 압축 행정 분사 모드에서의 연소 악화를 보다 알맞게 방지한다.
또 청구 범위 제 6 항의 발명에서는 상기 연료 분사 밸브의 연료 분사 시기를 제어하는 분사 시기 제어수단을 다시 구비하고 상기 보정 제한 수단이 상기 분사 시기 제한 수단으로 상기 연료 분사 시기를 변경한 때에는 상기 변경에 따른 보정을 허용하는 것을 특징으로 한다.
따라서 연료 분사 모드가 압축 행정 분사 모드일 경우에는 운전 상태에 따른 기준 점화 시기의 보정을 제한하지만 한편 연료 분사 시기를 보정 등으로 변경한때에는 점화 시기와 연료 분사 시기의 상관성이 높으므로 말미암아 그 연료 분사 시기 변경에 따라 점화 시기를 양호하게 보정한다. 이에따라 점화 시기와 연료 분사 시기의 관계가 알맞게 유지되어 압축 행정 분사 모드에서의 연소 악화를 더욱 알맞게 방지한다.
도 1은 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진 및 그 제어 장치를 나타내는 개략 구성도.
도 2는 도 1중 ECU를 실행하는 연소 제어의 제어 순서를 나타낸 블록도.
도 3은 연료 분사 모드의 판정 맵(map)을 나타낸 것.
도 4는 본 발명에 관한 점화 시기 보정 제어 루틴을 나타낸 흐름도.
도 5는 점화 시기를 기준 점화 시기에 설정한 경우의 연료 분무와 점화의 관계를 나타낸 내연 엔진 단면도.
도 6은 점화 시기를 기준 점화 시기보다 앞당긴 경우의 연료 분사와 점화 관계를 나타내는 내연 엔진 단면도.
도 7은 점화 시기를 기준 점화 시기보다 늦춘 경우의 연료 분무와 점화 관계를 나타낸 내연 엔진 단면도.
도 8은 점화 시기와 연료 분사 시기의 관계를 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명에 관한 점화 시기 보정 제어 루틴을 나타낸 다른 흐름도로서 타실시 형태를 나타낸 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 엔진3 : 점화플러그
4 : 연료 분사 밸브19 : 점화 코일
70 : 전자 제어 유닛(ECU)80 : Pe 산출부(부하 상관치 산출수단)
92 : 분사 종료시기 연산부(분사 시기 제어수단)
94 : 점화 시기 연산부(점화 시기 설정수단)
104 : 연료 분사 종료시기 보정부(분사 시기 제한 수단)
106 : 점화 시기 보정부(보정 수단, 보정제한 수단)
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예를 상세히 설명하겠다. 도 1은 차량에 탑재한 본 발명에 관한 원통내 분사형 불꽃 점화식내에는 엔진의 제어장치의 한 실시 형태를 나타내는 개략 구성도이다. 이하, 동 도면에 의해 내연 엔진 제어 장치의 구성에 대하여 설명한다.
엔진(1)으로서는 흡기 행정에서의 연료 분사(전기 분사 모드)와 함께 압축 행정에서의 연료 분사(후기 분사 모드)가 실시 가능하고 또 희박 공연비, 즉 린공연비에서의연소가 가능한 원통내 분사형 직렬 4기통 휘발유 엔진을 적용한다. 이 원통내 분사형 엔진(1)에서는 연소실을 비롯하여 흡기 장치나 배출 가스 재순환(EGR)을 실시하는 EGR 장치(배출 가스 재순환 장치) 등이 원통내 분사 전용으로 설계되어 있으며 또 용이하게 리치공연비, 이론 공연비(스토이키오) AFS, 린공연비에서의 운전을 실현 가능케 하고 있다.
엔진(1)의 실린더 헤드(2)에는 각 기통마다 점화 플러그(3)와 함께 전자식 연료 분사 밸브(4)도 부착되어 있어 연소실(5) 내에 연료를 직접 분사하도록 되고 있다. 또 실린더(6)에 상하고 미끄러져 움직임을 자유롭게 유지한 피스톤(7)의 윗면에는 압축 행정 후기에 연료 분사 밸브(4)에서 연료 분무가 도달하는 위치에 반공모양의 움푹 팬 곳 즉 캐비티(8)를 형성한다. 또 이 엔진(1)의 압축비가 흡기관 분사형의 것에 비해 높게(예컨대, 12 정도) 설정된다. 동 밸브 기구로서는 DOHC 4 밸브식을 채용하였으며 실린더 헤드(2)의 상부에는 흡배기밸브(9, 10)를 각각 구동하기 위해 흡기쪽 캠 샤프트(11)와 배기쪽 캠 샤프트(12)가 회전 자유롭게 지지된다.
실린더 헤드(2)에는 양 캠 샤프트(11, 12)의 사이를 빠져나가는 듯이 해서 거의 직립 방향으로 흡기 포트(13)가 형성되고 이 흡기 포트(13)를 통과한 흡기류는 연소실(5)내에서 통상의 세로 와류와는 반대 방향의 반대 세로 와류를 발생 가능케 한다. 한편 배기 포트(14)에 관하여는 통상 엔진과 마찬가지로 거의 수평 방향으로 형성하고 있으나 경사방향을 향해 큰 직경의 재순환포트, 즉 EGR 포트(15)가 갈라진다.
도면 중 부호 16은 냉각수온 Tw을 검출하는 수온 센서이다. 또 부호 17은 각기통 소정의 크랭크 위치(예컨대 5°BTDC 및 75°BTDC)에서 크랭크각 신호 SGT를 출력하는 변형의 크랭크각 센서이며, 이 크랭크각 센서(17)가 크랭크각 신호(SGT)에 의해 엔진 회전 속도 N를 검출 가능케 한다. 부호 19는 점화 플러그에 고전압을 출력하는 점화 코일이다. 또한 크랭크 샤프트의 절반 회전수로 회전할 캠 샤프트에는 기통판별신호 SGC를 출력하는 기통판별센서(도시하지 않음)를 설치하였으며 이에따라 상기 크랭크각 신호 SGT가 어느 기통의 것인지 판별이 가능해진다.
흡기 포트(13)에는 서지 탱크(20)를 가진 흡기 매니폴드(21)를 사이에 두고 스로틀 보디(23), 스테퍼 모터식의 #1ABV(24: 제 1 에어 바이패스 밸브), 에어 플로센서(32) 및 에어 클리너(22)를 구비한 흡기관(25)이 접속된다.
흡기관(25)에는 스로틀 보디(23)를 우회하여 흡기 매니폴드(21)에 흡기를 실시할 큰 직경의 에어 바이패스 파이프(26)를 아울러 설치하고 그 관로에는 리니어 솔레노이드식으로 대형 #2ABV(27: 제 2 에어 바이패스 밸브)이 설치된다. 또한 에어 바이패스 파이프(26)는흡기관(25)에 준하는 유로 면적을 갖고 있으며 #2ABV(27)이 전개시에는 엔진(1)의저중속역에서 요구되는 양의 흡기가 가능케 된다.
또 스로틀 보디(23)에는 유로를 개폐하는 버터 플라이식 스로틀 밸브(28)와 함께 스로틀 밸브(28)의 벌어진 정도 즉 스로틀 벌어진 정도 θth를 검출하는 스로틀 밸브 벌어진 정도 센서로서의 스로틀 포지션 센서(29: 이하 「TPS」라 함)과 스로틀 밸브(28)의 전폐 상태를 검출하여 엔진(1)의 아이들링 상태를 인식하는 아이들 스위치(30)를 구비한다. 또, 실제로는 TPS(29)로부터는 스로틀 벌어진 정도 θth에 따른 스로틀 전압 VTH를 출력하며 이 스로틀 전압 VTH에 의해 스로틀 벌어진 정도 θth를 인식한다.
상기 에어플로 센서(32)는 흡입공기량 Qa를 검출하는 것으로서 예컨대 카르만 와식 플로센서를 사용한다. 또 흡입 공기량 Qa은 서지 탱크(20)에 부스트압 센서를 부착하고 이 부스트압 센서로 검출하는 흡기관 압력에서 구하도록 해도 된다.
한편 배기 포트(14)에는 O2센서(40)가 부착된 배기 매니폴드(41)를 사이에 두고 삼원촉매(42)나 도시하지 않는 머플러 등을 갖춘 배기관(43)이 접속된다. 또 상술한 EGR 포트(15)가 큰 지름의 EGR 파이프(44)를 사이에 두고 흡기 매니폴드(21) 상류에 접속하고 있으며 그 관로에는 스테퍼 모터식 EGR 밸브(45)를 설치한다.
연료 탱크(50)는 차량의 도시하지 않는 차체 후부에 설치한다. 연료 탱크(50)에 저장한 연료는 전동식 저압 연료 펌프(51)에 빨아올려져 저압 피드 파이프(52)를 사이에 두고 엔진(1)쪽에 발송 공급한다. 저압 피드 파이프(52)내의 연료 압력이 리턴 파이프(53) 관로에 개장한 제 1 연료 압력 레귤레이터(54)로 비교적 저압(낮은 연료 압력)으로 조압한다. 엔진(1)쪽에 발송 공급한 연료는 실린더 헤드(2)에 부착된 고압연료 펌프(55)로 고압 피드 파이프(56)와 델리버리 파이프(57)를 사이에 두고 각 연료 분사 밸브(4)에 발송 공급한다.
고압 연료 펌프(55)는 예컨대 경사판 액셜피스톤식으로서 배기측 캠샤프트(11)로 구동하고 엔진(1)의 아이들 운전에서도 5MPa 내지 7MPa 이상의 토출압의 발생을 가능케 한다. 그리고 델리버리 파이프(57)내의 연료 압력이 리턴 파이프(58) 관로에 개장한 제 2 연료 압력 레귤레이터(59)로 비교적 고압(높은 연료 압력)으로 조압된다.
도면 중 부호 60는 제 2 연압 레귤레이터(59)에 부착된 전자식 연료 압력 전환 밸브이다. 이 연료 압력 전환 밸브(60)는 온 상태에서 연료를 릴리프하고 이에따라 델리버리 파이프(57)내의 연료 압력을 낮은 연료 압력으로 저하시키는 일이 가능하다. 또 부호 61는 고압 연료 펌프(55)의 윤활이나 냉각 등에 이용한 일부 연료를 연료 탱크(50)에 환류시키는 리턴 파이프이다.
차량의 차실 내에는 입출력 장치, 제어 프로그램이나 제어 맵 등 기억에 도움되게 하는 기억 장치(ROM, RAM, BURAM 등), 중앙 처리 장치(CPU), 타이머 카운터 등을 갖춘 ECU(70: 전자 제어 유니트)가 설치되고 이 ECU(70)로 엔진(1)의 종합적인 제어를 실시한다. ECU(70)의 입력측에는 상술한 각종 센서가 접속되며 각종 센서로부터 검출 정보를 입력한다. ECU(70)은 이들 검출 정보에 의해 연료 분사 모드를 비롯하여 연료 분사량, 점화 시기, EGR 가스의 도입량 등을 결정하고 연료 분사 밸브(4)나 점화 코일(19), EGR 밸브(45) 등을 구동 제어한다. 또한 ECU(70)의 입력측에는 설명을 생략하지만 상기 각종 센서류 이외에 도시하지 않는 다수 스위치나 센서류가 접속되며 한편 출력측에도 도시하지 않는 각종 경고등이나 기기류 등이 접속된다.
다음에 상기와 같이 구성한 엔진(1)의 제어 장치 작용 즉 엔진(1)의 연소 제어 내용에 관하여 설명한다. 엔진(1)이 냉기 상태일적에는 운전자나 이그니션키를 온 조작하면 ECU(70)이 저압 연료 펌프(51)와 연료 압력 전환 밸브(60)를 온으로하여 연료 분사 밸브(4)에 낮은 연료 압력의 연료를 공급한다.
운전자가 이그니션키를 스타트 조작하면 도시하지 않는 스타터로 엔진(1)이 크랭킹 되고 동시에 ECU(70)으로 연소 제어를 개시한다. 이 시점에서는 ECU(70)는 전기 분사 모드(즉 흡기 행정 분사 모드)를 선택하여 비교적 리치한 공연비가 되도록 연료를 분사한다. 또 ECU(70)는 이러한 시동시에 있어서는 #2ABV(27)을 폐쇄한다. 따라서 이 경우 연소실(5)에 대한 흡기는 스로틀 밸브(28)의 틈 사이나 #1ABV(24)를 사이에 두고 실시한다.
엔진(1)의 시동을 완료하고 엔진(1)이 아이들 운전을 개시하면 고압 연료 펌프(55)가 정격의 토출 작동을 시작하게 되며 ECU(70)가 연료 압력 전환 밸브(60)를 오프로하여 연료 분사 밸브(4)에 고압 연료를 공급한다. 이때 요구되는 연료 분사량이 고압 연료 펌프(55)의 토출압과 연료 분사 밸브(4)의 밸브를 여는 시간 즉 연료 분사 시간으로 얻어진다.
그리하여 냉각수온 Tw이 소정치까지 상승하기 전까지는 ECU(70)가 시동시와 마찬가지로 전기 분사 모드를 선택하여 리치 공연비가 되도록 연료를 분사함과 동시에 #2ABV(27)를 계속하여 폐쇄상태로 한다. 또 에어컨 등 보기류의 부하 증감에 따른 아이들 회전수의 제어는 흡기관 분사형 엔진의 경우와 마찬가지로하여 #1ABV(24)로 실시한다.
이와같이 냉각시에 있어서는 흡기관 분사형 엔진의 경우와 거의 같은 연료 분사 제어를 실시하게 된다. 도 2를 참조하면 엔진(1)이 난기 상태에서 ECU(70)를 실행하는 연소 제어의 제어 순서를 블록도로 도시하였으며 이하에서는 동 도면에 의해 나기시에서의 연소 제어에 대해 설명한다.
엔진(1)이 난기 상태가 되면 ECU(70)가 각종 검출치 즉 TPS(29)로부터 스로틀 전압 VTH에 의한 스로틀 벌어진 정도 θth, 크랭크각 센서(17)의 엔진 회전 속도 Ne 및 에어플로센서(32)의 흡입공기량 정보 Qa를 읽어들인다.
그리고 Pe 산출부(부하 상관치 산출 수단)(80)에서 TPS(29)의 스로틀 전압 VTH에 의한 스로틀 벌어진 정도 θth와 크랭크각 센서(17)의 엔진 회전 속도 Ne에 의해 목표 출력 즉 목표 평균 유효압(부하 상관치) Pe를 연산한다. 실제로는 도면중 Pe 산출부(80)내에 나타내듯이 스로틀 벌어진 정도 정보 θth와 엔진 회전 속도 Ne의 관계를 나타낼 맵이 미리 설정되며 목표 평균 유효압 Pe를 이 맵에서 독해한다.
또 Er 산출부(82)에서 에어플로센서(32)의 흡입 공기량 정보 Qa에 의해 체적효율 Er를 연산한다.
이와같이 목표 평균 유효압 Pe와 체적 효율 Er가 구해지면 엔진 회전 속도 Ne의 신호외, 이들 목표 평균 유효압 Pe, 체적 효율 Er의 각 신호는 도 2중 목표 A/F 연산부(90), 분사 종료시기 연산부(분사 시기 제어수단)(92), 점화 시기 연산부(점화 시기 설정수단)(94), EGR량 연산부(96)에 공급한다. 이들 목표 A/F 연산부(90), 분사 종료시기 연산부(92), 점화 시기 연산부(94), EGR량 연산부(96)가 각기 목표 공연비 A/F(이하 「목표 A/F」라 한다), 연료 분사 시기를 결정할 기준 연료 분사 종료 시기 TendB, 기준점화 시기 TigB, EGR량 Legr의 각종 연소 파라미터를 설정하는 블록도이다.
이들 목표 A/F 연산부(90), 분사 종료시기 연산부(92), 점화 시기 연산부(94), EGR량 연산부(96)에는 각각 엔진 회전속도 Ne와 목표 평균 유효압 Pe에 의한 연소 파라미터 설정 맵과 엔진 회전 속도 Ne와 체적 효율 Ev에 의한 연소 파라미터 설정 맵이 복수 설정된다.
다시말하면 목표 A/F 연산부(90), 분사 종료시기 연산부(92), 점화 시기 연산부(94)에는 각각 엔진 회전 속도 Ne와 목표 평균 유효압 Pe에 의해 설정하며 연료 분사 모드가 후기 분사 린(희박) 모드(후술하는 도 3 참조)일때에 사용하는 맵과 엔진 회전 속도 Ne와 체적 효율 Ev에 의해 설정하고 연료 분사 모드가 전기 분사 모드(후술하는 도 3중 전기 분사 린 모드, 스토이키오 피드백 모드 혹은 오픈 루프 모드)일때에 사용하는 맵이 설정된다.
그런데 연료 분사 모드가 후기 분사 모드인 경우에는 목표 평균 유효압 Pe에 의해서 연소 파라미터를 설정하며 전지 분사 모드인 경우에는 체적효율 Ev에 의해 연소 파라미터를 설정하도록 하고 있는데 이는 압축 행정에서 연료를 분사하는 후기 분사 모드에 있어서는 엔진 부하는 목표 평균 유효압 Pe와의 상관성이 크고 한편 흡기 행정에서 연료를 분사하는 전기 분사 모드에서는 체적 효율 Ev와의 상관성이 큰데 기인하는 것이다.
또한 후기 분사 린 모드에 관하여 EGR을 행한 경우와 행하지 않았던 경우의 2종류의 맵을 설정하여 점화 시기 연산부(94)의 스토이키오 피드백 모드(이하 「S-F/B 모드」라 함) 또는 오픈 루프 모드(이하 「O/L 모드」라 함)에 관해서도 역시 EGR을 행한 경우와 행하지 않았던 경우의 2종류의 맵을 설정한다.
또한 EGR량 연산부(96)에도 엔진 회전 속도 Ne와 목표 평균 유효압 Pe에 의해 설정하며 후기 분사 린 모드에서 사용하는 맵과 엔진 회전 속도 Ne와 체적 효율 Ev에 의해 설정하여 전기 분사 모드에서 사용하는 맵을 설정한다. 여기서는 변속기(도시하지 않음)를 뉴트랄레인지(N 레인지)의 경우와 그렇지 않은 경우의 2종류 맵이 각각 설정된다.
도 3을 참조하면 ECU(70)에 설정한 연료 분사 모드의 설정 맵을 도시하고 있으며 연료 분사 모드는 이 맵에 따라 적의 판정한다. 이 도 3의 맵을 참조하면 연료 분사 모드는 엔진 회전 속도 Ne와 목표 평균 유효압 Pe 또는 체적 효율 Ev에 따라 전환하도록 한다. 다시말하면 후기 분사 린 모드와 전기 분사 린 모드의 전환 및 후기 분사 린 모드와 S-F/B 모드의 전환, 즉 후기 분사 모드와 전기 분사 모드의 전환에 관하여는 엔진 회전 속도 Ne와 목표 평균 유효압 Pe에 따라 실시한다. 한편 전기 분사 린 모드와 S-F/B 모드의 전환 및 S-F/B 모드와 O/L 모드의 전환, 즉 전기 분사 모드간에서의 전환에 관하여는 목표 평균 유효압 Pe 및 체적 효율 Ev의 어느 것이든 한쪽을 따라 실시하도록 한다.
따라서 예컨대 도 3에 의해 연료 분사 모드가 후기 분사 모드로 판정된 경우에는 목표 A/F 연산부(90), 분사 종료시기 연산부(92), 점화 시기 연산부(94), EGR 연산부(96)의 각 블록에서 엔진 회전 속도 Ne와 목표 평균 유효압 Pe에 의해 설정한 맵을 각각 선택하여 목표 A/F, 기준 연료 분사 종료시기 TendB, 기준 점화 시기 TigB, EGR량 Legr의 각 연소 파라미터를 설정한다. 또 상술한 바와 같이 후기 분사 모드에서는 EGR의 유무에 따라 맵을 적절하게 분간하여 사용한다. 그런데 도 2에 나타낸 바와 같이 목표 평균 유효압 Pe의 신호는 D/F 필터(84)를 사이에 두고 바이패스 에어량 연산부(98)에도 공급한다. 따라서 에어 바이패스 파이프(26)를 바이패스 하는 바이패스 에어량 Qahr에 관하여도 엔진 회전 속도 Ne와 목표 평균 유효압 Pe에 의해 설정한다.
한편 도 3에 의해 연료 분사 모드가 전기 분사 모드로 판정할 경우에는 목표 A/F 연산부(90), 분사 종료시기 연산부(92), 점화 시기 연산부(94), EGR량 연산부(96)의 각 블록에서 엔진 회전 속도 Ne와 체적 효율 Er에 의해 설정한 맵을 각각 선택하여 목표 A/F, 기준 연료 분사 종료시기 TendB, 기준점화 시기 TigB, EGR량 Legr의 각 연소 파라미터를 설정한다. 또 상술한 바와 같이 전기 분사 모드에 있어서는 전기 분사 린 모드, S-F/B 모드, O/L 모드의 각 모드에 대응한 맵을 적절히 선택하여 적용한다.
이상과 같이 해서 목표 A/F, 연료의 기준 연료 분사 종료시기 TendB, 기준 점화 시기 TigB, EGR량 Legr 및 바이패스 에어량 Qabv를 설정하면 목표 A/F 신호에 대하여는 Tinj 산출부(102)에 공급하고 이 Tinj에서 목표 A/F와 흡입 공기량 Qa에 의해 연료 분사 시간 Tinj를 설정한다.
그리하여 이 연료 분사 시간 Tinj에 대응하는 신호를 연료 분사 밸브(4)에 공급하고 상술한 바와 같이 연료 분사 시간 Tinj에 따른 양의 연료가 연료 분사 밸브(4)에서 분사한다. 이때 동시에 연료의 기준 연료 분사 종료시기 TendB에 대응하는 신호가 연료 분사 종료시기 보정부(104)를 거쳐 연료 분사 종료시기 Tend로 변환하여 연료 분사 밸브에 공급하며 이 연료 분사 종료시기 신호 Tend에 따라 연료 분사 시기를 확정한다.
연료 분사 종료시기 보정부(104)에 대해 상술하면 이 연료 분사 종료시기 보정부(104)에서는 연료 분사 모드마다 각각 엔진(1)의 운전상태에 의한 기준 연료 분사 종료시기 TendB의 각종 보정을 실시하고 이에 따라 최종적인 연료 분사 종료 시기 Tend, 즉 연료 분사 시기를 결정한다. 여기에 대한 보정으로서는 냉각수온 Tw에 따른 수온 보정등이 있다.
또한 기준 점화 시기 TigB 신호가 점화 시기 보정부(106)를 거쳐 점화 코일(19)에 공급한다. 이 점화 시기 보정부(106)에서는 역시 연료 분사 모드마다 각각 엔진(1)의 운전 상태에 의한 기준 점화 시기 TigB의 각종 보정을 실시한다. 여기에 대한 보정으로서는 수온 보정, 흡기온 보정, 아이들 회전 안정화 보정, 시동직후 리타드 보정, Fuel cut시 리타드 보정, 노크시 리타드 보정, 가속시 리타드 보정 등이 있다.
여기서 도 4를 참조하면 점화 시기 보정부(106)에서 실행하는 점화 시기 보정 제어 루친의 흐름도를 도시하였으며 이하에서는 도 4에 의해 점화 시기의 보정 내용을 상세하게 설명하겠다
도 4중 스텝 S10에서는 상기 각종 보정을 실시함에 있어 각종 센서의 검출신호(냉각수온 Tw, 엔진회전속도 Ne, …)를 엔진(1)의 각종 운전 조건으로 읽어들인다.
그리고 다음에 스텝 S12에서 연료 분사 모드가 후기 분사 모드인지의 여부를 판별한다. 판별 결과가 가짜(NO)인 경우에는 연료 분사 모드는 전기 분사 모드로 판정할 수 있고 다음에 스텝 S14에 진출한다(도 3 참조). 스텝 S14에서는 연료 분사 모드마다 상기 각종 운전 조건에 따라 점화 시기의 보정 계수를 산출한다. 전기 분사 모드에서는 연료 분사 모드로서 전기 분사 린 모드, S-F/B 모드, O/L 모드가 있으며 이들 각 모드마다 각기 각종 운전 조건에 따라 점화 시기의 보정 계수를 산출한다. 즉 여기서는 전기 분사 린 모드시의 보정 계수 KIL, S/B 모드시의 보정 계수 KIS, O/L 모드시의 보정 계수 KIO를 각각 산출한다.
그런데 상술한 바와 같이 이 점화 시기 보정에서는 수온 보정, 흡기온 보정, 아이들 회전 안정화 보정, 시동 직후 리타드 보정, fuel cut시 리타드 보정, 노크시 리타드 보정, 가속시 리타드 보정 등의 각 보정을 실시한다. 따라서 이 스텝 S14에서는 먼저 연료 분사 모드마다 상기 각종 운전 조건에 따라 수온 보정의 보정 계수 KTW, 흡기온 보정의 보정 계수 KTI, 아이들 회전 안정화 보정의 보정 계수 KI이, 시동 직후 리타드 보정의 보정 계수 KJP게, fuel cut시 리타드 보정의 보정 계수 KFCT, 노크시 리타드 보정의 보정 계수 KKOC, 가속시 리타드 보정의 보정 계수 KACC 등을 산출한다. 그리하여 이들 각종 보정 계수 KTW, KTI, KIDL, KSTRT, KFCT, KKOC, KACC를 승산 또 가산 처리하므로써 각 보정 계수 KIL, KIS, KIO를 구한다. 즉 각 보정 계수 KIL, KIS, KIO은 각종 보정 계수 KTW, KTI, KIDL, KSTRT, KFCT, KACC등 소정의 관수치(승산치 혹은 가산치)로서 다음 수학식 1 내지 수학식 3에서 각각 산출한다.
[수학식 1]
KIL = fIL(KTW, KTI, KIDL, KSTRT, KFCT, KKOC, KACC)
[수학식 2]
KIS = fIL(KTW, KTI, KIDL, KSTRT, KFCT, KKOC, KACC)
[수학식 3]
KIO = fIL(KTW, KTI, KIDL, KSTRT, KFCT, KKOC, KACC)
이렇게 해서 각 연료 분사 모드마다 각 보정 계수 KIL, KIS, KIO을 산출하거든 다음에 스텝 S10으로 진출하여 이들 각 보정 계수 KIL, KIS, KIO에 의해 기준 점화 시기 TigB에 보정을 가하고 이에 따라 각 연료 분사 모드마다 점화 시기 Tig를 최종적으로 설정한다. 이 경우 기준 점화 시기 TigB의 보정은 예컨대 다음 수학식 4 내지 수학식 6과 같이 승산으로 실시한다(보정 수단).
[수학식 4]
Tig = TigB ·KIL
[수학식 5]
Tig = TigB ·KIS
[수학식 6]
Tig = TigB ·KIO
한편 상기 스텝 S12의 판별 결과가 진짜(YES)로 연료 분사 모드가 후기 분사 모드인 경우에는 다음에 스텝 S20에 진출한다.
스텝 S20에서는 상기 전기 분사 모드의 경우와 마찬가지로 기준 점화 시기 TigB에 보정을 가하기 위해 보정 계수를 구한다. 또 후기 분사 모드는 후기 분사 린 모드에 한정되기 때문에 여기서는 후기 분사 린 모드에 대한 보정 계수 KCL를 구한다.
여기서도 먼저 상기 전기 분사 모드의 경우와 마찬가지로 각종 운전 조건에 따라 수온 보정의 보정 계수 KTW, 흡기온 보정의 보정 계수 KTI, 아이들 회전 안정화 보정의 보정 계수 KIDL, 시동 직후 리타드 보정의 보정 계수 KSTRT, fuel cut시 리타드 보정의 보정 계수 KFCT, 노크시 리타드 보정의 보정 계수 KKOC, 가속시 리타드 보정의 보정 계수 KACC등을 산출한다. 그리고 이들 각종 보정 계수 KTW, KTI, KIDL, KSTRT, KFCT, KKOC, KACC를 승산 또는 가산하므로서 보정 계수 KCL를 구한다. 즉 보정 계수 KCL은 상기와 마찬가지로 각종 보정 계수 KTW, KTI, KIDL, KSTRT, KFCT, KKOC, KACC 등 소정의 관수치(승산치 혹은 가산치)로서 다음 수학식 7로 산출한다.
[수학식 7]
KCL = fCL(KTW, KTI, KIDL,, KSTRT, KFCT, KKOC, KACC)
그런데 통상 연료 분사 모드가 후기 분사 모드인 경우에 있어서는 상술한 바와 같이 연료는 피스톤(7)이 압축 행정상 사점에 가까이까지 상승한 때에 연소실(5)내에 분사한다. 그리고 이 연료의 분무는 캐비티(8)로 점화 플러그(3)의 근처에 집약된 곳에서 점화하여 연소하도록 된다. 즉 후기 분사 모드에서는 연료 분사를 피스톤(7)이 압축 행정 사점 근처에 있는 타이밍시에 있어서만 실시하고 이 연료 분사에 따라 적정한 타이밍으로 점화하므로써 양호한 연소를 하게 된다. 따라서 통상 점화 시기를 양호한 연소를 유지함과 동시에 최대 토크 발생이 가능한 점화 시기 즉 MBT(Minimum advance for the Best Torque)에 설정하고 있으며 이 MBT가 기준점화 시기 TigB로 된다.
여기서 도 5를 참조하면 피스톤(7) 위치에 대해 연료 분사 시기를 적정하게 설정하고 점화 시기를 MTB, 즉 기준 점화 시기 TigB로 하고 있을때의 연료 분무 G와 점화 플러그(23)에 의한 점화의 관계를 도시하고 있는데 동도면에 나타내듯이 이 경우에는 캐비티(8)를 따라 감아올려진 연료 분무 G는 점화 시기에서 타이밍 좋게 점화 플러그(8)의 근처에 도달하게 된다. 따라서 이 경우에는 연료 분무 G에 양호한 점화 및 연소가 가능케 되며 엔진(1)의 출력 토크가 가장 적합한 상태가 된다.
한편 도 6을 참조하면 연료 분사 시기를 유지한 채 점화 시기만을 앞당긴때의 연료 분무 G와 점화 플러그(23)에 의한 점화 관계를 나타낸다. 이와같이 예컨대 엔진(1)의 운전 조건 등에 따라 점화 시기를 앞당기도록 보정하면 연료 분무 G가 점화 플러그(3) 근처에 도달하기 전에 점화해 버리게 되어 연료 분무 G에 양호하게 점화를 하지 못하게 된다. 따라서 이 경우에는 연소 악화를 야기하게 되어 실화에 이어질 우려도 있다. 또 도면중 일점쇄선이 압축 행정상 사점에 있을때의 피스톤(7)의 위치를 나타낸다.
또한 도 7은 연료 분사 시기를 유지한 채 점화 시기만을 늦춘때의 연료 분무 G와 점화 플러그(3)에 의한 점화 관계를 나타낸다. 이와같이 예컨대 엔진(1)의 운전 조건 등에 따라 점화 시기를 늦추도록 보정하면 연료 분무 G의 대부분이 점화 플러그(3) 근처를 초과하여 점화 플러그(3)에서 떨어진 곳에서 점화하게 되어 역시 연료 분무 G에 양호하게 점화하지 못하게 된다. 따라서 이 경우에도 연소 악화를 야기하게 되어 실화에 이어질 우려도 있다. 또 상기 도 6의 경우와 마찬가지로 도면중 일점쇄선이 압축 행정상 사점에 있을때의 피스톤(7)의 위치를 나타낸다.
이런 일로 연료 분사 모드가 후기 분사 모드인 경우에 있어서는 점화 시기에 관하여는 상기 기준 점화 시기 TigB, 즉 MBT 근처에 설정해 두는 것이 좋다. 따라서 여기서는 상기 보정 계수 KCL은 상기 수학식 7에 의해 설정하는 것이지만 상술한 전기 분사 모드의 경우의 각 보정 계수 KIL, KIS, KIO에 비해 충분히 작게 제한하여 설정한다(KCLKIL, KIS, KIO). 즉 연료 분사 모드가 후기 분사 모드인 경우에는 점화 시기를 기준 점화 시기 TigB 근처의 좁은 범위내에서만 양호하게 보정하도록 할 것이다(보정 제한 수단).
또 여기서는 수학식 7로 보정 계수 KCL을 작게 제한하도록 했지만 이에 한정하지 않으며 각 보정 계수 KTW, KTI, KIDL, KSTRT, KFCT, KKOC, KACC(복수의 보정 계수)중 적어도 어느 것이든 하나의 보정 계수 그 자체를 작게 설정하도록 해도 좋으며 또 적어도 어느 것이든 하나의 보정 계수에 의한 보정을 금지하도록 해도 된다. 이때 특히 보정량은 큰 보정 계수를 제한하도록 하면 보다 효과적이다. 이로인해 역시 상기 수학식 7을 사용하는 경우와 마찬가지로 보정 계수 KCL을 작게 제한할 수 있다.
다음 스텝 S22에서는 상기와 같이 작게 설정한 보정 계수 KCL이 소정치 K1보다도 큰 것인지의 여부를 판별한다. 판별 결과 진짜이고 보정 계수 KCL이 소정치 K1보다도 큰 경우에는 다음 스텝 S24에 진출하여 보정 계수 KCL을 소정치 K1로 한다. 즉 여기서는 작게 설정한 보정 계수 KCL에 다시 클립치(소정치 K1)를 설정하도록 하고 기준 점화 시기 TigB를 지나치게 보정하지 않도록 하고 있는 것이다.(보정 제한 수단). 이에따라 실화의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.
스텝 S24를 실행하면 다음 스텝 S26에 진출한다. 또 스텝 S22의 판별 결과 가짜이고 보정 계수 KCL이 소정치 K1 이하의 경우에도 그대로 스텝 S26에 진출한다.
스텝 S26에서는 상술한 바와 같이 하여 구한 보정 계수 KCL에 의해 점화 시기 보정을 하여 최종적으로 점화 시기 TigB를 다음 수학식 8로 구한다.
[수학식 8]
Tig = TigB·KCL
그런데 냉각수온 Tw이 낮고 난기 운전중이라도 엔진(1)이 비교적 저온 상태일 때 등에는 연료 분사 시기를 보정하는 것이 좋다고 하겠다. 그러나 상술한 바와 같이 연료 분사 시기를 보정하면 연료 분사 시기와 점화 시기 Tig와의 타이밍이 어긋나게 된다. 이와같이 연료 분사 시기 즉 연료 분사 종료시기 Tend와 점화 시기 Tig와 관계가 흐트러지면 이미 양호한 연소 상태를 유지할 수 있게 된다.
그래서 다음 스텝 S28에서는 연료 분사 종료시기 보정부(104)에서 기준 연료 분사 종료시기 TendB에 보정을 더하여 연료 분사 시기에 변경의 유무를 판별하여 판별 결과가 진짜이고 연료 분사 시기를 변경했다고 판정할 경우에는 다음 스텝 S29에서 기준 연료 분사 종료시기 TendB의 보정량에 따라 점화 시기 Tig를 적정한 것으로 보정한다.
도 8을 참조하면 연료 분사 종료시기 Tend와 점화 시기 Tig와의 관계를 도시하였다. 그리하여 동 도면에는 기준 점화 시기 TigB이고 동시에 기준 점화 시기 Tig의 허용 범위를 파선으로 둘러싸고 나타냈다. 이 허용 범위는 즉 실화가 발생하지 않고 엔진(1)의 연소 상태를 양호하게 유지할 수 있는 영역을 나타낸다.
즉 기준 연료 분사 종료시기 TendB이 보정된 것 같은 경우에는 점화 시기 Tig는 이 도 8에 의해 파선으로 둘러싸인 범위내에서 설정하면 되게 된다. 바람직한 것은 상술한 바와 같이 연료 분사 시기 즉 연료 분사 종료시기 Tend와 점화 시기 Tig가 거의 일정한 간격을 가지고 설정하는 것이 좋다.
따라서 이 스텝 S29에서는 연료 분사 종료시기 Tend와 점화 시기 Tig의 차가 거의 일정해지도록 기준 연료 분사 종료시기 TendB의 보정량에 따라 도면중 화살표로 가르키는 방향에서 점화 시기 Tig를 보정한다. 이에따라 연료 분사 시기와 점화 시기의 간격이 항상 거의 일정하게 하며 엔진(1)의운전 상태를 양호하게 유지하게 된다.
또한 기준 점화 시기 TigB상에 상기 보정 계수 KCL에 의한 보정이 있을때는 연료 분사 종료시기 Tend에 비해 점화 시기 Tig는 이미 도 8중의 기준점에서 벗어난다. 그러나 이러한 경우라 하더라도 도면중 화살표를 따르도록 하여 점화 시기 Tig를 보정하므로써 연료 분사 종료시기 Tend에 대해 점화 시기 Tig를 파선으로 둘러싸인 범위에서 벗어나지 않도록하여 양호하게 보정이 가능케 된다.
이상과 같이 해서 점화 시기 보정부(106)에서 기준 점화 시기 TigB의 보정을 실시하여 점화 시기 Tig를 설정하면 이 점화 시기 Tig 신호가 점화 코일(19)에 공급되며 점화 플러그 (3)로 점화한다.
또 EGR량 Legr 신호를 EGR 밸브(45)에 공급함과 동시에 바이패스 에어량 Qabv 신호를 #1ABV 및 #2ABV에 각기 공급하여 가장 적합한 연소 제어를 실시하게 된다.
따라서 예컨대 아이들 운전시나 저속 주행시와 같이 엔진(1)이 저부하역에 있을 때에는 도 3에 의해 연료 분사 모드를 후기 분사 린 모드로 하고 압축 행정에서 연료 분사를 실시함과 동시에 목표 평균 유효압 Pe에 의한 린 목표 A/F(예컨대 A/F = 30 내지 40)가 되도록 연료 분사량을 결정하며 역시 목표 평균 유효압 Pe에 의해 기준 연료 분사 종료시기 TendB, 기준점화 시기 TigB, EGR량 Legr를 설정한다.
이때 기준 연료 분사 종료시기 TendB는 도 2중 연료 분사 종료시기 보정부(104)를 거쳐 최종적으로 연료 분사 종료시기 Tend로 하고 또 기준 점화 점화 시기 TigB는 역시 도 2중 점화 시기 보정부(106)를 거쳐 최종적으로 점화 시기 Tig로 하는 것인데 기준 점화 시기 TigB에 대한 보정은 상술한 바와 같이 원래 전기 분사 모드에서의 보정에 비해 제한되고 있을뿐만 아니라 (도 4중 스텝 S20 참조) 클립치 (K1)에서도 규제한다(도 4중 스텝 S22, S24 참조). 또 기준 연료 분사 종료시기 TendB를 보정한 때에는 이에따라 점화 시기 Tig도 썩 알맞게 보정된다. 따라서 후기 분사 모드에서는 연료 분사 종료시기 Tend와 점화 시기 Tig간에서 항상 양호한 관계를 유지하게 되고 전체로서 린 공연비라 할지라도 양호한 점화성을 확보하여 실화없이 엔진(1)의 운전 상태를 항상 가장 알맞게 유지한다.
또한 예컨대 정속 주행시와 같이 엔진(1)이 종부하역에 있을적에는 도 3에 의해 연료 분사 모드를 전기 분사 린 모드 또는 S-F/B 모드, 즉 전기 분사 모드로 한다. 전기 분사 린 모드의 경우 연료 분사를 흡기 행정에서 실시함과 동시에 체적효율 Ev에 의한 비교적 린 목표 A/F(예컨대, A/F = 20 내지 23 정도)가 되도록 연료 분사량을 결정하고 한편 S-F/B 모드에서는 연료 분사를 역시 흡기 행정에서 행함과 동시에 이 경우에는 O2센서(40)의 출력 전압에 따라 공연비 피드백 제어를 하여 목표 A/F가 이론 공연비 AFS가 되도록 제어한다. 그리하여 체적 효율 Ev에 의해 기준 연료 분사 종료시기나 TendB 기준 점화 시기 TigB를 설정한다.
이때 상기 후기 모드의 경우와 마찬가지로 기준 연료 분사 종료시기 TendB는 도 2중 연료 분사 종료시기 보정부(104)를 거쳐 최종적으로 연료 분사 종료시기 Tend로하며 또 기준 점화 시기 TigB는 역시 도 2중 점화 시기 보정부(106)를 거쳐 최종적으로 점화 시기 Tig로 하지만 여기서는 후기 분사 모드의 경우와 같은 제한이 없고 기준 연료 분사 종료시기 TendB의 보정과 기준 점화 시기 TigB의 보정과는 서로 독립하여 자유롭게 행해진다. 즉각 연료 분사 모드마다 냉각수온 Tw 등에 따라 기준 연료 분사 종료시기 Tend를 보정하여 연료 부사 종료시기 Tend로 함과 동시에 독립하여 역시 각 연료 분사 모드마다 상기 각 보정 계수 KIL, KIS에 의해 기준 점화 시기 TigB를 알맞게 보정하여 점화 시기 Tig로 하는 것이다. 이에따라 전기 분사 모드에서는 종래의흡기관 분사형 내연 엔진과 마찬가지로 엔진(1)의 운전 상태에 따라 연료 분사 종료시기 Tend와 점화 시기 Tig가 가변 제어되어 양호한 연소 제어를 하여 연소의 악화 없이 엔진(1)의 운전 상태를 적정하게 유지하게 된다.
그런데 도 9를 참조하면 점화 시기 보정부(106)에서 실행하는 다른 점화 시기 보정 제어루틴의 흐름도를 나타내고 있어 이하에서는 도 9에 의해 점화 시기 보정의 타실시 형태에 관하여 설명한다.
그리고 도 9중 스텝 S30 내지 스텝 S36에 대하여는 상기 도 4의 스텝 S10 내지 스텝 S16과 다름없기 때문에 이들 스텝에 관하여 도 4의 흐름도를 참조키로 하고 여기서는 설명을 생략한다.
스텝 S32의 판별결과가 진짜(YES) 즉 연료 분사 모드를 후기 분사 모드로 판정한 경우에는 다음 스텝 S40에 진출한다.
스텝 S40에서는 상기 도 4의 제어 루틴의 경우와는 달라 기준 점화 시기 TigB에 일체 보정을 가함이 없이 다음 수학식 9처럼 하여 기준 점화 시기 TigB를 그대로 점화 시기 Tig로 한다.
[수학식 9]
Tig = TigB
이와같이 연료 분사 모드가 후기 분사 모드인 경우에서 기준 점화 식 TigB에 일체의 보정을 가하지 않게 하므로써(금지) 점화 시기 Tig를 보다 확실하게 기준 점화 시기 TigB 즉 MBT 근처에 유지하는 일이 가능케 된다. 이로 인해 기준 점화 시기 TigB의 보정을 위한 연산을 행함이 없이 ECU(70)의 부당을 경감하도록 해서 실화를 방지하고 엔진(1)의 운전 상태를 양호하게 유지할 수 있다.
그리고 냉각수온 Tw가 낮고 난기 운전 중이라도 엔진(1)이 비교적 저온 상태에 있을 때 등 기준 연료 분사 종료시기 TinjB를 보정한 경우에는(스텝 S42) 상기 도 4의 경우와 마찬가지로 기준 연료 분사 종료시기 TinjB의 보정량 즉 연료 분사 시기에 따라 점화 시기 Tig를 적정한 것으로 보정한다(스텝 S44).
이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연엔진의 제어 장치에서는 연료 분사 모드가 흡기 행정 분사 모드 즉 전기 분사 모드시에는 엔진(1)의 운전 상태에 따라 기준 연료 분사 종료시기 TendB의 보정과 동시에 독립하여 자유롭게 기준 점화 시기 TigB의 보정을 하도록 하고 있다.
한편 연료 분사 모드가 압축 행정 분사 모드 즉 후기 분사 모드시에는 기준 점화 시기 TigB의 보정을 제한하여 점화 시기 Tig를 구하도록 하고 혹은 보정을 일체 금지하도록 하여 점화 시기 Tig를 기준 점화 시기 TigB의 상태 그대로 유지하도록 하고 있으며 또 기준 연료 분사 종료시기 TendB의 보정을 할 경우에는 그 기준 연료 분사 종료시기 TendB의 보정량에 따라 점화 시기 Tig를 적합하게 보정하도록 한다.
따라서 연료 분사 모드가 전기 분사 모드일때에는 운전 상태에 따라 기준 연료 분사 종료시기 TendB와 함께 기준 점화 시기 TigB를 적합하게 보정하므로써 연소 상태를 언제나 양호하게 유지할 수 있다. 한편 연료 분사 모드가 후기 분사 모드일때에는 점화 시기 Tig가 기준 점화 시기 TigB 즉 MBT 근처에서 극력 벗어나지 않게 할 수 있음과 동시에 연료 분사 종료시기 Tend로 보정한 경우에 있어서는 연료 분사 종료시기 Tend 즉 연료 분사 종료시기와 점화 시기 Tig의 관계를 항상 거의 일정하게 유지할 수 있으며 이에따라 실화뿐 아니라 연소 악화를 적합하게 방지하도록 할 수 있다. 그러므로 본 발명의 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어장치에서는 연료 분사 모드가 전기 분사 모드라 할지라도 후기 분사 모드라 할지라도 다 연소 상태를 항상 양호한 것으로 할 수 있으며 엔진(1)의 운전 상태를 적정한 상태로 유지할 수 있다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이 청구 범위 제 1 항의 원통내 분사형 불꽃점화식 내연 엔진의 제어 장치에 의하면 연료 분사 모드가 흡기 행정 분사 모드와 같은 경우에는 운전 상태에 따라 기준 점화 시기를 양호하게 보정할 수 있으며 이에따라 내연 엔진 운전 상태를 양호한 것으로 할 수 있다. 한편 연료 분사 모드가 압축 행정 모드인 경우에는 연소실 내에 분사한 연료가 피스톤 상승으로 인해 점화플러그 근처에 양호하게 집약한 타이밍으로 점화를 할 필요가 있기 때문에 점화 시기의 설정 범위가 좁지만 기준 점화 시기의 보정을 적합하게 제한하므로써 점화 시기를 적정한 점화 시기인 기준 점화 시기 근처에 적합하게 유지할 수 있다. 따라서 압축 행정 분사 모드에 있어서도 연소 악화를 방지하여 내연 엔진의 운전 상태를 양호한 것으로 할 수 있다. 내연 엔진을 차량에 탑재한 경우에 있어서는 드라이버 빌리티를 향상시킬 수 있다.
또 청구 범위 제 2 항의 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어 장치에 의하면 연료 분사 모드가 흡기 행정 분사 모드와 같은 경우에는 운전 상태에 따라 산출하는 기준 점화 시기 보정 계수에 의해 용이하게 기준 점화 시기를 보정하도록 할 수 있으며 한편 연료 분사 모드가 압축 행정 분사 모드인 경우에는 이 보정 계수를 작게 하므로써 기준 점화 시기의 보정을 제한할 수 있고 압축 행정 분사 모드시의 연소 악화를 알맞게 방지할 수 있다.
또 청구 범위 제 3 항의 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어 장치에 의하면 연료 분사 모드가 흡기 행정 분사 모드와 같은 경우에는 운전 상태에 따라 산출하는 기준 점화 시기의 복수 보정 계수에 의해 기준 점화 시기의 보정을 할 수 있으며 한편 연료 분사 모드가 압축 행정 분사 모드인 경우에는 이들 복수 보정 계수중 적어도 하나의 보정 계수를 작게 하므로써 전체로서 기준 점화 시기 보정을 용이하고 가장 적합하게 제한할 수 있다.
또 청구 범위 제 4항의 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어 장치에 의하면 연료 분사 모드가 압축 행정 분사 모드인 경우에는 복수 보정 계수중 적어도 하나의 보정계수에 의한 보정을 금지하도록 할 수 있으며 이에따라 전체로서 기준 점화 시기 보정을 용이하고 알맞게 제한할 수 있다.
또 청구 범위 제 5 항의 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어 장치에 의하면 연료 분사 모드가 흡기 행정 분사 모드와 같은 경우에는 운전 상태에 따라 기준 점화 시기 보정을 할 수 있고 한편 연료 분사 모드가 압축 행정 분사 모드인 경우에는 기준 점화 시기 보정을 일체 금지하도록 해서 점화 시기를 적정한 점화 시기인 기준 점화 시기 근처에 극히 양호하게 유지할 수 있다. 이에따라 압축 행정 분사 모드에서의 연료 악화를 보다 적합하게 방지할 수 있다.
또 청구 범위 제 6항의 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어 장치에 의하면 연료 분사 모드가 압축 행정 분사 모드인 경우에는 운전상태에 따른 기준 점화 시기 보정을 제한하는 한편 연료 분사 시기를 보정등으로 변경한때는 그로인해 점화 시기와 연료 분사 시기의 관계를 알맞게 유지하여 압축 행정 분사 모드에서의 연소 악화를 더욱 적합하게 방지할 수 있다.

Claims (6)

  1. 연소실에 연료를 직접 분사하는 연료 분사 밸브와 상기 연소실에서 상기 연료에 불꽃을 점화하는 점화 플러그를 가지며, 연료 분사 모드를 운전 상태에 따라 주로 흡기 행정에서 연료를 분사하는 흡기 행정 분사 모드와, 주로 압축 행정에서 연료를 분사하는 압축 행정 분사 모드로 전환 가능한 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어 장치에 있어서,
    상기 내연 엔진의 부하 상관치(값)를 산출하는 부하 상관치 산출 수단과,
    상기 연료 분사 모드 및 상기 부하 상관치에 의해 상기 점화 플러그의 기준 점화 시기를 설정하는 점화 시기 설정 수단과,
    운전 상태에 따라 상기 기준 점화 시기를 보정하는 보정 수단과,
    상기 연료 분사 모드가 상기 압축 행정 분사 모드일때에는 상기 보정을 제한하는 보정 제한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보정 수단은 운전 상태에 따라 상기 기준 점화 시기의 보정 계수를 산출하는 보정 계수 산출 수단을 포함하며, 상기 보정 계수에 의해 상기 기준 점화 시기의 보정을 수행하고,
    상기 보정 제한 수단은 상기 보정 계수를 작게 제한하는 것을 특징으로 하는 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 보정 계수 산출 수단은 운전 상태에 따라 복수의 보정 계수를 산출하고,
    상기 보정 제한 수단은 상기 복수의 보정 계수 중 하나 이상의 보정 계수를 작게 제한하는 것을 특징으로 하는 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 보정 제한 수단은 상기 복수의 보정 계수 중 하나 이상의 보정 계수에 의한 보정을 금지하는 것을 특징으로 하는 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 보정 제한 수단은 상기 연료 분사 모드가 상기 압축 행정 분사 모드일 때에는 상기 보정을 금지하는 것을 특징으로 하는 원통내 분사형 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 연료 분사 밸브의 연료 분사 시기를 제어하는 분사 시기 제어 수단을 또한 구비하고,
    상기 보정 제한 수단은 상기 분사 시기 제한 수단에 의해 상기 연료 분사 시기가 변경되었을 때에는 상기 변경에 따른 보정을 허용하는 것을 특징으로 하는 원통내 불꽃 점화식 내연 엔진의 제어 장치.
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