KR19990006838A - 내연 기관 - Google Patents

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이사무 가자마
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하나와 기이찌
닛산 지도샤 가부시끼가이샤
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Abstract

EGR 장치를 포함하는 실린더 직접 분사식 스파크 점화 내연 기관은 배기 가스 통로로부터 드로틀 밸브가 배치된 흡입 공기 통로로 재순환된 EGR 가스량을 제어하기 위해 제공된다. EGR 장치는 배기 가스 통로와 흡입 공기 통로를 연결하는 EGR 통로와 EGR 통로 내에 배치된 EGR 밸브를 포함한다. 제어 장치는 EGR 장치와 드로틀 밸브를 제어하도록 제공된다. 제어 장치는 EGR 가스량의 신선한 공기량 환산값을 연산하기 위한 부분을 포함하고, 신선한 공기량 환산값은 EGR 가스량 대신에 EGR 장치를 통해 흡기 장치로 도입될 신선한 공기의 양이 된다. 제어 장치는 또한 신선한 공기량 환산값에 따라 드로틀 밸브와 EGR 밸브의 각각의 개도를 제어하기 위한 부분을 포함한다.

Description

내연 기관
1997년 6월 10일에 출원된 일본 특허 출원 평9-152591호와 1997년 7월 25일에 출원된 일본 특허 출원 평9-200432호의 내용이 본 명세서에 참고로 기재되어 있다.
본 발명은 내연 기관의 개량에 관한 것이고, 특히 엔진 내로 유입된 흡입 공기의 양과 배기 가스 통로로부터 엔진의 흡입 공기 통로의 후방으로 재순환된 EGR(배기 가스 재순환) 가스량 제어의 개량에 관한 것이다.
지금까지 다양한 EGR 제어 기술이 제안되어 왔고 일예로 일본 특공소53-140420호의 공보에 기재된 대로, 엔진 작동 상태에 따라 EGR율을 효과적으로 제어하여 왔다. 이러한 기술은 기본적으로 다음과 같이 배열되고, EGR 밸브의 기본 개구 면적은 드로틀 밸브의 개구 면적을 목표 EGR율 만큼 배가시킴으로서 결정된다. EGR 밸브의 기본 개구 면적은 배기 가스압과 온도로 인한 EGR 가스 유량의 변화에 대응하는 양 만큼 보정되어, EGR 밸브의 개구 면적의 목표값을 설정한다.
그러나, 그러한 종래의 EGR 제어 기술에서 결함에 직면하게 되었으며, 흡기 시스템 내의 (압력 및 온도와 같은) 상태가 EGR 가스에 의해 변화된다. 따라서, 흡입 공기의 양은 드로틀 밸브의 개구 면적이 동일할 때에도 EGR율로 인해 불가피하게 변경되고, 따라서 소정의 EGR율이 고정밀도에서 실현될 수 없게 되고 엔진 내에서 계단식 토크 변화를 야기시킨다. 또한, 최근에 개발이 진척되어왔고 실린더 내에서 소위 성층 연소를 하게 하는 실린더 직접 분사식 스파크 점화 엔진에서, 매우 희박한 공기-연료 혼합물의 엔진 작동으로 인한 질소 산화물 배출의 증가에 대처하기 위해 EGR율을 크게 증가시키는 것이 요구된다. 그러한 경우에, 제어 오차가 10% 보다 더 작은 EGR율을 갖는 종래의 엔진에서 작더라도, EGR율의 제어 오차는 엔진 작동에 크게 영향을 주게 되고 무시될 수 없는 일이다.
또한, 소위 토크 요구 제어가 달성되는 엔진에서, 드로틀 밸브는 목표 토크의 대응에 필요한 양 만큼 흡입 공기를 도입하기 위해 전기적으로 제어된다. 또한, 그러한 엔진에서, 흡입 공기의 양은 EGR율로 불가피하게 변경되어 목표 토크와 흡입 공기의 목표량 간의 관계를 적절히 제어하는 것을 어렵게한다.
본 발명의 목적은 종래의 내연 기관에서 생기는 결함을 효과적으로 극복할 수 있는 개량된 내연 기관을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 EGR율이 EGR 가스의 상태에 의해 영향을 받지 않고 고정밀도로 제어될 수 있는 개량된 내연 기관을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 필요한 양의 흡입 공기가 목표 토크에 대응하여 흡인되고, 목표 토크와 흡입 공기의 목표량 간의 관계를 효과적으로 제어할 수 있는, 토크 요구 제어를 달성하기 위해 배치된 개량된 내연 기관을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 태양의 내연 기관은 흡입 공기 통로와 배기 가스 통로에 유체식으로 연결되고 배기 가스 통로로부터 흡입 공기 통로로 재순환된 EGR 가스량을 제어하기 위한 EGR 장치를 포함한다. 제어 장치는 EGR 장치와 엔진의 신선한 공기량 계측 밸브를 제어하도록 제공된다. 제어 장치는 EGR 가스량의 신선한 공기량 환산값을 연산하기 위한 부분을 포함하고, 그 신선한 공기량 환산값은 EGR 가스량 대신에 EGR 장치를 통해 흡입 공기 통로에 도입될 신선한 공기의 양이다. 제어 장치는 또한 신선한 공기량 환산값에 따른 EGR 장치를 제어하기 위한 부분을 포함한다.
따라서, 본 발명의 위의 태양에 따라, EGR 장치는 EGR 가스량 대신에 EGR 장치를 통해 도입될 신선한 공기의 양인 신선한 공기량 환산값에 따라 제어된다. 따라서, 목표 EGR율은 EGR 가스의 상태의 양에 의해 영향을 받지 않고 고정밀도로 제어될 수 있다.
본 발명의 제2 태양의 내연 기관은 배기 장치와 흡기 장치를 연결시키기 위한 EGR 통로 내에 배치된 EGR 밸브를 포함하는 EGR 장치를 포함한다. 신선한 공기량 계측 밸브는 흡기 장치 내에 배치된다. 제어 장치는 엔진의 엔진 작동 상태를 검출하기 위한 부분과, 엔진 작동 상태에 따라 목표 흡입 공기량을 연산하기 위한 부분과, 엔진 작동 상태에 따라 목표 EGR 가스량을 연산하기 위한 부분과, 신선한 공기량 환산값이 목표 EGR 가스량 대신에 EGR 장치를 통해 도입될 신선한 공기의 양이 되도록 목표 EGR 가스량의 신선한 공기량 환산값을 연산하기 위한 부분과, 목표 흡입 공기량과 신선한 공기량 환산값에 따라 신선한 공기량 계측 밸브와 EGR 밸브의 각각의 개구 면적을 연산하기 위한 부분과, 신선한 공기량 계측 밸브의 개구 면적에 따라 신선한 공기량 계측 밸브의 개도를 제어하기 위한 부분과, EGR 밸브의 면적에 따라 EGR 밸브의 개도를 제어하기 위한 부분을 포함한다.
본 발명의 위의 태양에 따라, 목표 EGR 가스양은 신선한 공기가 EGR 가스 대신에 EGR 밸브를 통해 도입된다고 가정하면, 신선한 공기의 양(또는 신선한 공기량 환산값)으로 환산된다. 그 결과, 신선한 공기량 도입 장치(또는 흡기 장치)의 개구 면적 및 EGR 밸브의 개구 면적은 목표 흡입 공기량(또는 목표 신선한 공기량)과 EGR 가스량의 신선한 공기량 환산값에 따라 연산된다. 여기에서, 신선한 공기량 계측 밸브가 신선한 공기량의 전체 양을 제어하기 위한 전기적으로 제어된 드로틀 밸브인 경우에, 신선한 공기량 계측 밸브의 개구 면적은 신선한 공기량 도입 장치의 개구 면적과 동일하다. 달리, 신선한 공기량 계측 밸브가 드로틀 밸브 측로에 배치된 보조 공기 제어 밸브인 경우에, 신선한 공기량 계측 밸브의 개구 면적은 드로틀 밸브의 개구 면적을 신선한 공기량 도입 장치의 개구 면적으로 뺌으로서 결정된다.
EGR 가스량을 신선한 공기량으로 환산함으로서, 신선한 공기량 환산값은 EGR 가스의 상태값에 따라 결정된다. EGR 밸브의 개구 면적은 신선한 공기량 환산값에 따라 결정된다. 그 결과, 목표 EGR 가스량과 목표 EGR율은 EGR 가스의 상태량에 영향을 받지 않고 고정밀도로 제어될 수 있다. 특히, EGR율의 제어가 성층 연소 중과 같이 이루어지는 경우에도, 뛰어난 연소 성능과 배기 성능을 얻을 수 있게 된다.
본 발명의 제3 태양의 내연 기관은 엔진의 흡기 장치 내에 배치된 드로틀 밸브를 포함한다. EGR 장치는 배기 장치와 흡기 장치를 연결시키는 EGR 통로 내에 배치된 EGR 밸브를 포함하고, EGR 가스는 EGR 밸브를 통해 흡기 장치 후방으로 재순환된다. 제어 장치는 드로틀 밸브를 조작하기 위한 드로틀 밸브 조작부와, 엔진의 엔진 회전 속도를 검출하기 위한 엔진 회전 속도 검출부와, 엔진에 공급될 흡입 공기의 양을 검출하기 위한 흡입 공기량 검출부와, 신선한 공기량 환산값을 얻도록 환산 계수를 이용하여 EGR 가스 상태의 양에 따라 EGR 가스량을 신선한 공기의 양으로 환산하기 위한 신선한 공기량 환산부와, 적어도 엔진 회전 속도에 따라 환산 계수를 위해 흡기 장치 내의 온도와 관련한 보정항을 연산하기 위한 온도 보정항 연산부와, 적어도 흡입 공기량에 따라 환산 계수를 위해 흡기 장치 내의 압력과 관련한 보정항을 연산하기 위한 압력 보정항 연산부와, 흡입 공기량과 EGR 가스량의 신선한 공기량 환산값에 따라 엔진에 공급될 총 가스량을 연산하기 위한 총 가스량 연산부와, 총 가스량에 따라 드로틀 밸브 및 EGR 밸브의 총 개구 면적을 연산하기 위한 총 개구 면적 연산부와, EGR 가스량과 총 가스량의 신선한 공기량 환산값의 제1비와 흡입 공기량과 총 가스량의 제2비를 연산하기 위한 비 연산부와, 제1 및 제2비에 따라 총 개구 면적을 분할함으로서 드로틀 밸브 및 EGR 밸브의 각각의 개구 면적을 연산하기 위한 개구 면적 연산부와, 각각의 개구 면적에 따라 드로틀 밸브와 EGR 밸브의 각각의 목표 개도를 연산하기 위한 목표 개도 연산부와, 드로틀 밸브가 연산된 목표 개도를 취하도록 드로틀 밸브 조작부를 제어하기 위한 드로틀 밸브 개도 제어부와, EGR 밸브가 연산된 목표 개도를 취하도록 EGR 밸브를 제어하기 위한 EGR 밸브 개도 제어부를 포함한다.
본 발명의 제4 태양의 내연 기관은 엔진의 흡기 장치 내에 배치된 드로틀 밸브를 포함한다. EGR 장치는 EGR 가스를 흡기 장치에 제어 가능하게 재순환시키도록 제공된다. EGR 장치는 엔진의 흡기 장치와 배기 장치를 유체식으로 연결시키는 EGR 통로 내에 배치된 EGR 밸브를 포함하고, EGR 밸브는 배기 가스 통로로부터 흡입 공기 통로로 재순환된 EGR 가스량을 제어하게 된다. 제어 장치는 환산 계수가 흡기 장치 내의 온도와 관련한 적어도 보정항에 따라 연산되도록 되고 신선한 공기량 환산값을 얻도록 환산 계수를 이용하여 EGR 가스의 상태 양에 따라 EGR 가스량을 신선한 공기의 양으로 환산하기 위한 부분과, 신선한 공기량 환산값과 흡입 공기 및 목표 흡입 공기량 중 하나에 따라 총 가스량을 결정하기 위한 부분과, 총 가스량에 따라 드로틀 밸브와 EGR 밸브의 총 개구 면적을 결정하기 위한 부부과, 드로틀 밸브의 제1 개구 면적과 EGR 밸브의 제2 개구 면적을 결정하도록 신선한 공기량 환산값과 총 가스량의 제1비와 흡입 공기량과 목표 흡입 공기량의 제2에 따라 총 개구 면적을 제1 개구 면적과 제2 개구 면적으로 분할하기 위한 부분을 포함한다.
본 발명의 제5 태양의 내연 기관은 흡입 공기 통로 내에 배치된 신선한 공기량 계측 밸브를 포함한다. EGR 장치는 배기 가스 통로로부터 흡입 공기 통로 재순환된 EGR 가스량을 제어하도록 제공된다. EGR 장치는 배기 가스 통로와 흡입 공기 통로를 연결하는 EGR 통로를 포함하고, EGR 밸브는 EGR 통로 내에 배치된다. 제어 장치는 EGR 밸브와 신선한 공기 계측 밸브를 제어하도록 마련된다. 제어 장치는 신선한 공기량 환산값이 EGR 가스량 대신에 EGR 장치를 통해 흡기 장치에 도입될 신선한 공기량이 되도록 EGR 가스량의 신선한 공기량 환산값을 연산하기 위한 부분과, 신선한 공기량 환산값에 따라 드로틀 밸브와 EGR 밸브의 각각의 개도를 제어하기 위한 부분을 포함한다.
본 발명의 제6 태양은 흡입 공기 통로와 배기 가스 통로를 유체식으로 연결시키고 배기 가스 통로로부터 흡입 공기 통로로 재순환된 EGR 가스량을 제어하기 위한 EGR 장치를 포함하는 내연 기관의 제어 방법으로 존재한다. 그 방법은 다음의 단계, 즉 (a) 신선한 공기량 환산값이 EGR 가스량 대신에 EGR 장치를 통해 흡입 공기 통로에 공급될 신선한 공기의 양이 되도록 EGR 가스량의 신선한 공기량 환산값을 연산하는 단계와, (b) 신선한 공기량 환산값에 따라 EGR 장치를 제어하는 단계로 구성된다.
도면에서, 동일한 참조부호는 전도면에 걸쳐 동일한 요소를 나타낸다.
도1은 본 발명에 따른 내연 기관의 제1 실시예의 개략도.
도2는 도1의 엔진의 드로틀 밸브와 EGR 밸브의 제어 루우틴을 나타낸 플로우챠트.
도3은 본 발명에 따른 엔진의 제2 실시예를 도시한 도1과 유사한 개략도.
도4는 도3의 엔진의 보조 공기 제어 밸브와 EGR 밸브의 제어 루우틴을 나타낸 플로우챠트.
도5는 도1 및 도3의 엔진에서의 다양한 부분에서의 신선한 공기와 EGR 가스의 상태 변화를 도시한 도면.
도6은 도2 및 도4의 제어 루우틴에 이용된 신선한 공기량 환산값을 연산하기 위한 루우틴의 플로우차트.
도7은 도2 및 도4의 제어 루우틴에 이용된 신선한 공기량 환산값을 연산하기 위한 프로세스를 도시한 블록 선도.
도8은 본 발명에 따른 엔진의 제3 실시예의 기능적 구조를 도시한 블록 선도.
도9 및 도10은 도8의 엔진의 드로틀 밸브와 EGR 밸브의 목표 개도를 연산하기 위한 제어 루우틴을 도시한 플로우차트.
도11은 도9 및 도10의 제어 루우틴에 이용된 신선한 공기량 환산값을 연산하기 위한 프로세스를 도시한 블록 선도.
도12는 도9 및 도10의 제어 루우틴에 이용된 성층 연소의 온도비를 도시한 맵.
도13은 도9 및 도10의 제어 루우틴에 이용된 균질 연소의 온도비를 도시한 맵.
도14는 도9 및 도10의 제어 루우틴에 이용된 신선한 공기비를 도시한 맵.
도15는 본 발명에 따른 엔진의 제4 실시예의 제어 루우틴을 도시한 도9와 유사한 제어 루우틴의 일부를 도시한 도면.
도16은 도15의 제어 루우틴에 이용된 신선한 공기량 환산값의 연산을 위한 프로세스를 도시한 도11과 유사한 블록 선도의 일부를 도시한 도면.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
2 : 크랭크각 센서
6 : 연료 인젝터 밸브
7 : 스파크 플러그
8 : 흡입 공기 통로
9 : 드로틀 밸브
12 : 배기 가스 통로
14 : EGR 밸브
이제 도1을 참조하면, 본 발명에 따른 내연 기관의 제1 실시예는 도면부호 E로 도시된다. 엔진(E)은 자동차용이고 단지 하나의 실린더(C)가 도면에 도시되어 있는 다수의 실린더(C)를 구비한 엔진 주 본체(4)를 포함한다. 연소실(4a)은 실린더(C) 내의 피스톤(4b)과 실린더 헤드(4c) 사이에 형성된다. 엔진(E)은 또한 (도시되지 않은) 운전자에 의해 조작된 (도시되지 않은) 엑셀레이터의 작동량(θa)을 검출하기 위한 엑셀레이터 작동량 센서를 포함하는 제어 장치(S)를 포함한다. 엑셀레이터의 작동량(θa)은 운전자에 의해 요구되는 엔진 부하 또는 토크에 대응한다. 제어 장치(S)는 또한 (도시되지 않은) 엔진 작동 상태 검출부의 일부를 형성하는 크랭크각 센서(2)를 포함한다. 크랭크각 센서(2)는 실린더(C) 내의 피스톤의 각각의 행정에 해당하는 각각의 유닛 크랭크각에서의 위치 신호와 크랭크각에서의 표준 신호를 발생하도록 된다. 엔진 회전 속도는 단위 시간당 발생된 위치 신호의 수를 측정함으로서, 또는 표준 신호의 발생 사이클을 측정함으로서, 검출될 수 있다. 엔진 작동 상태 검출부의 일부를 형성하는 기류 계기(3)는 엔진 주본체(4)의 흡입 공기량을 검출하게 된다. 흡입 공기량은 단위 시간당 엔진 주본체(4)에 공급될 흡입 공기의 양이다. 엔진 작동 상태 검출부의 일부를 형성하는 엔진 냉각제 온도 센서(5)는 엔진 주본체(4)에서 엔진 냉각제의 온도를 검출하도록 된다.
엔진 주본체(4)는 연료를 연소실(4a) 내로 직접 분사하도록 배치된 연료 인젝터 밸브(6)를 갖추고 있다. 연료 인젝터 밸브(6)는 연료 분사 신호에 따라 연료를 분사하도록 작동된다. 스파크 플러그(7)는 (전극을 갖춘) 그 팁 단부가 연소실(4a) 내에서 돌출하도록 실린더 헤드(4c)에 설치된다. 스파크 플러그(7)는 연소실(4a) 내에서 공기-연료 혼합물을 점화하도록 된다. 연료가 연료 인젝터 밸브(6)로부터 연소실(4a) 내로 직접 분사되는 그러한 실린더 직접 분사 시스템은 소위 성층 연소를 달성할 수 있게 되어, 희박한 공기-연료 혼합물 상에서 엔진 작동을 완수한다. 이로 인해 광범위한 영역 내에서 연소실(4a)에 공급될 공기-연료 혼합물의 공연비를 가변적으로 제어할 수 있다.
엔진 주본체(4)는 실린더(C) 내로 도입될 흡입 공기가 그를 통해 흐르는 흡입 공기 통로(8)를 갖추고 있다. 흡입 공기 통로(8)는 엔진(E)의 (식별되지 않은) 흡기 장치의 일부를 형성한다. 드로틀 밸브(9)는 흡입 공기 통로(8) 내에 배치된다. 드로틀 밸브(9)의 개도는 드로틀 밸브 제어 장치(10)에 의한 DC 모터등을 통해 전자 제어된다. 드로틀 밸브(9)는 EGR 가스나 배기 가스 없는 공기의 양인 신선한 공기량을 제어하기 위한 신선한 공기량 계측 밸브를 구성한다.
각각의 전술된 센서는 감지된 물체 또는 엔진 작동 상태를 나타내는 전기 신호를 출력하도록 된다. 센서로부터의 그러한 신호는 전자 제어 유닛(11)에 입력된다. 센서로부터의 신호에 따라 검출된 엔진 작동 상태에 따라, 제어 유닛(11)은 드로틀 밸브 제어 장치(10)에 공급될 드로틀 밸브 제어(구동) 신호와, 연료 인젝터 밸브(6)에 공급될 연료 분사 신호와, 스파크 플러그(7)에 공급될 점화 신호를 발생하도록 배치된다. 드로틀 제어 신호는 드로틀 밸브(9)의 개도를 제어한다. 연료 분사 신호는 연료 인젝터 밸브(6)의 연료 분사량(또는 연료 인젝터 밸브(6)로부터 실린더(C) 내로 분사될 연료의 양)을 제어한다. 점화 신호는 스파크 플러그(7)의 스파크 시기를 설정하고 스파크 시기에서 스파크를 발생시키도록 스파크 플러그(7)를 제어하여 연소실(4a) 내의 공기-연료 혼합물을 점화시킨다.
엔진 주본체(4)는 또한 실린더(C)로부터의 배기 가스가 그를 통해 엔진(E)의 외부로 배출되도록 흐르는 배기 가스 통로(12)를 갖추고 있다. 배기 가스 통로(12)는 엔진(E)의 (식별되지 않은) 배기 장치의 일부를 형성한다. (식별되지 않은) EGR 장치의 일부를 형성하는 EGR(배기 가스 재순환) 밸브(14)는 배기 가스 통로(12)와 흡입 공기(8)를 연결하는 EGR 통로(13) 내에 배치된다. EGR 밸브(14)의 개도는 EGR 제어 장치(15)에 의한 스텝 모터등을 통해 전자 제어된다.
제어 유닛(11)의 작용 하에서, 목표 흡입 공기량(Qa)은 이후에 설명될 엑셀레이터 작동량(θa)과 엔진 회전 속도(Ne)에 따라 연산된다. 드로틀 밸브(9)의 개도는 드로틀 밸브 제어 장치(10)에 공급된 드로틀 밸브 제어(구동) 신호에 따라 제어되고, 드로틀 밸브 제어 신호는 목표 흡입 공기량(Qa)을 얻도록 드로틀 밸브(9)의 개도를 조절한다. 또한, 배기 가스 재순환(EGR)은 엔진 부하와 엔진 회전 속도(Ne)에 의해 나타내는 소정의 엔진 작동 영역에서 달성된다. 엔진 부하는 엑셀레이터 작동량(θa)과, EGR 가스(또는 배기 가스)가 흡입 공기 통로(8) 후방으로 재순환되는 배기 가스 재순환 중에 연료 인젝터 밸브(6)등으로부터 분사될 연료 분사량(연료의 양)에 의해 나타내고, 제어 유닛(11)은 목표 EGR율(Regr)(EGR 가스량/흡입 공기량)을 얻도록 EGR 제어(구동) 신호와 같이 EGR 제어 장치(15)에 출력하여, EGR 밸브(14)의 개도를 제어한다. EGR 가스량은 흡입 공기 통로(8)의 후방으로 재순환된 배기 가스량이다.
공연비 센서(16)는 배기 가스의 (산소와 같은) 특정 요소의 농도를 검출하기 위해 배기 가스 통로(12) 내에 배치되어, 실린더(C)에 공급된 공기-연료 혼합물의 공연비를 얻게 된다.
다음으로, 신선한 공기의 제어와 EGR 가스의 제어를 포함한 흡기 제어의 주 루우틴의 플로우차트를 도시한 도3을 참고로 하여 엔진(E)의 작동에 대해 설명하기로 한다.
단계 S1에서, 센서에 의해 검출된 엑셀레이터 작동량(θa)과 엔진 회전 속도(Ne)는 제어 유닛(11)에 입력된다.
단계 S2에서, 목표 흡입 공기량(Qa)과 목표 EGR율(Regr)은 검출된 엑셀레이터 작동량(θa)과 엔진 회전 속도(Ne)에 따라 연산된다.
단계 S3에서, 목표 EGR 가스량(Qegr)(또는 흡입 공기 통로(8)의 후방으로 재순환된 EGR 가스의 목표량)은 목표 흡입 공기량(Qa)과 목표 EGR율(Regr)에 따라 제어된다.
단계 S4에서, 목표 EGR 가스량(Qegr)은 EGR 가스 대신에 신선한 공기를 도입함으로서 신선한 공기량 변환값([Qegr]a)을 얻도록 신선한 공기량으로 변환된다. 다시 말해, 신선한 공기량 변환값은 신선한 공기가 EGR 밸브(14)를 통해 흡입 공기 통로(8) 내로 도입된다고 가정하면 EGR 가스(배기 가스) 대신에 EGR 밸브(14)를 통해 흡입 공기 통로(8) 내로 도입될 신선한 공기의 양에 해당한다. 더 구체적으로, 신선한 공기량 변환값([Qegr]a)은 목표 EGR 가스량(Qegr)을 이후에 논의될 별도의 루우틴에 의해 연산되는 신선한 공기량 변환 계수(KQEGA) 만큼 증가시킴으로서 연산된다.
단계 S5에서, 신선한 공기 변환시의 총 가스량은 목표 흡입 공기량(Qa)과 신선한 공기량 변환값([Qegr]a)을 더함으로서 연산된다.
단계 S6에서, 총 가스량(Qa + [Qegr]a)에 대응하는 총 개구 면적(Agas)이 연산된다.
신선한 공기량(Qa) 내의 신선한 공기와 EGR 가스량(Qegr) 내의 EGR 가스가 드로틀 밸브와 EGR 밸브를 통과하는 데 필요한 총 개구 면적(Agas)은 다음의 식에 의해 제공된다.
여기에서 Aath는 드로틀 밸브(9)의 개구 면적이고, Aev는 EGR 밸브(14)의 개구 면적이고, ρath는 드로틀 밸브를 통과하는 신선한 공기의 밀도이고, Vath는 신선한 공기의 유속이고, ρev는 EGR 밸브를 통과하는 EGR 가스의 가스 밀도이고, Vev는 EGR 가스의 유속이다.
개구 면적(Aev)를 갖는 EGR 밸브를 흐르는 EGR 가스의 신선한 공기량 변환값([Qegr]a)은 다음의 식에 의해 제공된다.
따라서, 총 개구 면적(Agas)은 신선한 공기량(Qa)과 신선한 공기량 변환값([Qegr]a)에 의해 다음과 같이 나타낸다.
단계 S7에서, 총 개구 면적(Agas)은 다음의 식에 의해 나타낸 바와 같이 목표 흡입 공기량(Qa)과 목표 EGR 가스량의 신선한 공기량 변환값([Qegr]a)간의 비에 따라 드로틀 밸브(9)의 개구 면적(Aath)과 EGR 밸브(14)의 개구 면적(Aev)으로 분할된다.
단계 S8에서, 드로틀 밸브(9)의 개도는 드로틀 밸브 제어 장치(10)의 작용하에서 드로틀 밸브 개구 면적(Aath)에 따라 제어된다. 또한, EGR 밸브(14)의 개도는 EGR 밸브 제어 장치(15)의 작용하에서 EGR 밸브 개구 면적 (Aev)에 따라 제어된다.
도3은 드로틀 밸브(9')가 운전자에 의해 조작된 (도시되지 않은) 엑셀레이터에 관해 비전자식으로 제어되거나 기계적으로 제어되는 것을 제외하고는 도1 및 도2의 제1 실시예와 유사한 본 발명에 따른 엔진(E)의 제2 실시예를 도시한 것이다.
이러한 실시예에서, 드로틀 밸브(9')는 엑셀레이터의 조작에 반응하여 작동된다. 드로틀 밸브 개도 센서(21)는 드로틀 밸브 개도(TVO)(또는 드로틀 밸브(9')의 개도)를 검출하고 개도를 나타내는 드로틀 밸브 개도 신호를 제어 유닛(11)에 출력하도록 마련된다. 또한, 보조 공기 통로(22)는 흡기 통로(8) 내의 드로틀 밸브(9')의 상류측과 하류측을 연결하도록 드로틀 밸브(9')의 측로에 마련된다. 보조 공기 제어 밸브(23)는 보조 공기 통로(22) 내에 배치되고 제어 유닛(11)으로부터의 구동 신호 입력에 따라 보조 공기 밸브 제어 장치(24)에 의해 제어식으로 작동된다.
엔진(E)의 아이들링 작동 중에, 보조 공기 제어 밸브(23)는 보조 공기 통로(22)를 통해 흐르는 공기의 양(또는 보조 공기량)을 제어하도록 작동되어, 엔진 회전 속도가 목표 엔진 회전 속도로 피이드백 제어되는 통상의 아이들링 엔진 회전 속도 제어를 달성한다. 또한, 이러한 실시예에서, 목표 흡입 공기량(Qa)은 드로틀 밸브 개도(TVO)와 엔진 회전 속도(Ne)에 따라 설정된다. 흡입 공기량(Qa)은 목표 흡입 공기량(Qa)에 대해 드로틀 밸브(9')를 통해 흐르는 흡입 공기의 흡입 공기량의 부족량을 보조 공기량으로 보정하도록 제어될 수 있다.
다음으로, 신선한 공기의 제어와 EGR 가스의 제어를 포함한 흡기 제어의 주 루우틴의 플로우차트를 도시한 도5을 참고로 하여 이러한 실시예의 엔진(E)의 작동에 대해 설명하기로 한다.
단계 S1A에서, 드로틀 밸브 개도(TVO)와 엔진 회전 속도(Ne)는 제어 유닛(11)에 입력된다.
단계 S2A에서, 목표 흡입 공기량(Qa)과 목표 EGR율(Regr)은 검출된 드로틀 밸브 개도(TVO)와 엔진 회전 속도(Ne)에 따라 연산된다.
단계 S3A에서, 목표 EGR 가스량(또는 흡입 공기 통로(8)의 후방으로 재순환된 EGR 가스량)은 목표 흡입 공기량(Qa)과 목표 EGR율(Regr)에 따라 제어된다.
단계 S4A에서, 목표 EGR 가스량(Qegr)은 EGR 가스 대신에 신선한 공기를 도입함으로서 얻게된 신선한 공기량으로 변환된다.
단계 S5A에서, 신선한 공기 변환시의 총 가스량은 목표 흡입 공기량(Qa)과 신선한 공기량 변환값([Qegr]a)을 더함으로서 연산된다.
단계 S6A에서, 총 가스량(Qa + [Qegr]a)에 대응하는 총 개구 면적(Agas)이 연산된다.
단계 S7A에서, 총 개구 면적(Agas)은 목표 흡입 공기량(Qa)과 목표 EGR 가스량의 신선한 공기량 변환값([Qegr]a)간의 비에 따라 신선한 공기량 내의 흡입 공기와 EGR 밸브(14)의 개구 면적(Aev)의 유도를 위해 총 개구 면적(Aa)으로 분배된다. 총 개구 면적(Aa)은 신선한 공기량과 보조 공기 제어 밸브(23)의 개구 면적(Abpa)을 제어하기 위한 드로틀 밸브(9')의 개구 면적(Atha)의 합이다.
단계 S8A에서, 보조 공기 제어 밸브(23)의 개구 면적(Abpa)은 신선한 공기량 내의 흡입 공기의 유도를 위한 총 개구 면적(Aa)으로부터 드로틀 밸브(9')의 개도에 대응하는 드로틀 밸브 개구 면적(Atha)을 뺌으로서 연산된다.
단계 S9A에서, 보조 공기 제어 밸브(23)의 개도는 보조 공기 밸브 제어 장치(24)의 작용하에서 보조 공기 제어 밸브(23)의 개도(Abpa)에 따라 제어된다. 또한, EGR 밸브(14)의 개도는 EGR 밸브 제어 장치(15)의 작용하에서 EGR 밸브 개구 면적(Aev)에 따라 제어된다.
다음으로, 제1 및 제2 실시예에서 엔진(E)의 제어에 이용된 신선한 공기량 환산 계수(KQEGA)의 연산에 대해 도5를 참고로 하여 설명하기로 한다.
도5에, 엔진(E)의 다양한 부분에서의 신선한 공기와 EGR 가스의 가스 상태 변화가 도시되어 있고, 개구 면적(Aev)을 갖는 EGR 밸브(23)를 통해 흐르는 EGR 가스의 EGR 가스량(Qegr)이 다음의 등식에 의해 제공된다.
Qegr = Aev · ρev· Vev
여기에서, ρev는 EGR 밸브를 통과하는 EGR 가스의 가스 밀도이고, Vev는 EGR 가스의 유속이다.
개구 면적(Aev)을 갖는 EGR 밸브(23)를 통해 흐르는 EGR 가스의 신선한 공기량 환산값([Qegr]a)은 다음의 등식에 의해 제공된다.
[Qegr]a = Aev · ρath · Vath
여기에서, ρath는 드로틀 밸브를 통과하는 신선한 공기의 밀도이고, Vath는 신선한 공기의 유속이다.
따라서, 신선한 공기량 환산 계수 KQEGA(=[Qegr]a/Qegr)는 다음의 등식 (1)에 의해 나타낸다.
여기에서, ρaO는 공기의 밀도이고, ρeO는 EGR 가스의 밀도이고, κa는 신선한 공기의 비열비이고, κe는 EGR 가스의 비열비이고, CPa는 신선한 공기의 비열이고, Cpe는 EGR 가스의 비열이며, Ma는 신선한 공기의 평균 분자량이고, Me는 EGR 가스의 평균 분자량이고, TaO는 신선한 공기의 온도이고, TeO는 EGR 가스의 온도이고, Tm은 흡입 공기 통로 내의 가스 온도이고, PaO는 대기압이고, PeO는 배기 가스의 압력이고, Pm은 흡입 공기 통로 내의 압력이고, Path는 드로틀 밸브가 배치된 부분(드로틀 밸브 부분) 내의 압력이고, Pev는 EGR 밸브가 배치된 부분(EGR 밸브 부분) 내의 압력이고, Kkp는 비열비 보정항이고, Km은 분자량 보정항이고, Kt는 온도 보정항이고, Kp는 압력 보정항이고, Kpma는 신선한 차압 보정압이며, Kpme는 배기 가스 차압 보정항이다.
이후에, 신선한 공기량 환산 계수(KQEGA)의 연산에 대해 도6의 플로우차트와 도7의 블록 선도를 참고로 하여 상세히 설명하기로 한다.
단계 S11에서, 등식(1)에 이용된 비열비 보정항(Kkp)은 (도7의 블록 a에 도시된 대로) 연산된다. 여기에서, 공기의 비열비(κa)는 1.4의 일정한 값을 갖는다. EGR 가스(배기 가스)의 비열비(κe)는 온도 및 여분의 신선한 공기 인자(λa)(또는 여분의 공기 인자(λ) = 공급된 공기의 양/이론상 요구량)에 따라 1.33 내지 1.40의 범위 내의 값을 취하나, 여기에서의 연산은 비열비가 1.36으로 일정하다는 가정하에서 이루어진다. 이는 비열비의 변화 범위가 작아 비열비가 위의 범위 내의 일정한 중간값을 갖는다고 가정하에 오차가 작아지기 때문이다.
단계 S12에서, 분자량 보정항은 (도7의 블록 b에 도시된 대로) 연산된다. 여기에서, 공기는 28.964의 일정한 분자량(Ma)을 취한다. EGR 가스는 가스 조성을 가변시키는 여분의 신선한 공기비(λa)에 따라 29.2 내지 30.4의 범위 내에 있는 분자량(Me)을 취하게 되나, 분자량(Me)이 29.5로 일정하다는 가정하에 연산이 이루어진다. 이는 EGR 가스의 분자량의 변화 범위가 작아 비열비가 위의 범위 내의 일정한 중간값을 갖는다고 가정하에 오차가 작아지기 때문이다.
단계 S13에서, 온도 보정항(Kt)은 연산된다. 더 구체적으로, (표준) 신선한 공기 온도(TaO)에 대한 배기 가스 온도(TeO)의 배기 가스 온도비(TeO/TaO)는 일예로 (도7의 블록 c에 도시된) 엔진 회전 속도에 의해 실험적으로 얻어진 데이터에 따라 준비된 표 또는 맵을 검색함으로서 결정된다. 따라서, 위의 배기 가스 온도비(TeO/TaO)의 평방근은 표 또는 맵의 검색에 의해, 또는 (도7에 블록 d로 도시된) 연산에 의해 결정된다.
단계 S14에서, 압력 보정항(Kp)은 연산된다. 더 구체적으로, (표준) 신선한 공기 압력(대기압)(PaO)에 대한 배기 가스 압력(PeO)의 배기 가스 압력비(PeO/PaO)는 일예로 (도7의 블록 e에 도시된) 흡입 공기량(Qa)에 의해 실험적으로 얻어진 데이터에 따라 준비된 표 또는 맵을 검색함으로서 결정된다. 목표 흡입 공기량 또는 기류 계기에 의한 검출값은 표 또는 맵에 이용된 흡입 공기량(Qa)으로서 이용됨을 알 수 있다.
단계 S14 이후에, 신선한 공기 차압 보정항(Kpma)과 배기 가스 차압 보정항(Kpme)이 연산된다.
여기에서, 위의 차압 보정항의 연산을 달성하기 위해, 흡입 공기 통로(또는 흡기 장치) 내의 온도(Tm)와 압력(Pm)이 결정된다. 온도(Tm)는 드로틀 밸브 부분에서의 압력(Path)과 EGR 밸브 부분에서의 압력(Pev)과 동일하다는 것을 알 수 있다. 흡입 공기 통로 내의 온도(Tm)는 신선한 공기 및 EGR 가스(배기 가스)의 엔탈피에 따라 결정된다. 단계 S15에서, 신선한 공기의 온도(TaO)에 대한 흡입 공기 통로 내의 가스 온도(Tm)의 온도비 Ktma(=Tm/TaO)는 (도7의 블록 f로 도시된) 등식(2)에 의해 연산된다.
-----등식(2)
여기에서, CPa는 신선한 공기의 비열이고, Cpe는 배기 가스의 비열이며, Regr은 EGR율이다. 단계 S13에서 결정된 배기 가스 온도비는 온도비(TeO/TaO)로서 이용된다.
따라서, 단계 S16에서, 신선한 공기 압력비(Pm/PaO)는 (도7의 블록 g로 도시된 대로) 연산된다. 더 구체적으로, 우선적으로, 흡입 공기 통로 내의 압력(Pm)은 등식(3)에 따른 상태 방정식을 이용하여 연산된다.
-----등식 (3)
여기에서, Ra는 신선한 공기의 가스 상수이고, Re는 배기 가스의 가스 상수이며, ηn은 흡입 공기(신선한 공기 + EGR 가스)의 충전 효율이며, Qacyl은 실린더(C)의 1 사이클 당 (흡인된) 신선한 공기량이고, Vecyl은 실린더(C)의 1 사이클 당 (흡인된) 용적이다.
따라서, 신선한 압력비(Pm/PaO)는 등식 (4)에 의해 연산된다.
-----등식 (4)
여기에서, Ra는 신선한 공기의 가스 상수이고, Re는 배기 가스의 가스 상수이며, ηn은 흡입 공기(신선한 공기 + EGR 가스)의 충전 효율이며, Tp100은 100%의 충전 효율에서 흡입 공기량에 대응하는 표준 펄스폭이다. 이러한 점에서, 흡입 공기량이 Qacyl0이라 가정하면, Qacyl0 = PaO · Vecyl/(Ra · TaO)이다. 실제 흡입 공기량(Qacyl)은 표준 펄스폭(Tp)으로 대치될 수 있다. 마찬가지로, Qacyl은 Tp100으로 대치될 수 있다. 여기에서, 우측의 최종항은 신선한 공기의 비율을 나타낸다.
단계 S17에서, 신선한 공기 차압 보정항(Kpma)은 (도7의 블록 h에 도시된 대로) 위의 신선한 공기 압력비(Pm/PaO)를 이용하여 연산된다.
단계 S18에서, 배기 가스 압력비(Pm/PeO)는 (도7의 블록 i에 도시된 대로) 신선한 공기 압력비(Pm/PaO)를 Kp(=PeO/PaO)로 나눔으로서 연산된다.
단계 S19에서, 배기 가스 차압 보정항(Kpme)은 (도7의 블록 j에 도시된 대로) 위의 배기 가스 압력비(Pm/PeO)를 이용하여 연산된다.
단계 S20에서, 신선한 공기량 환산 계수(KQEGA)는 위에 결정된 각각의 보정항을 서로 곱함으로서 연산된다.
달리, 신선한 공기량 환산 계수(KQEGA)는 신선한 공기량 환산 계수(KQEGA)의 이론식을 이용하여 준비된, 엔진 작동 상태의 면에서 신선한 공기량 환산 계수(KQEGA)의 데이터 맵을 검색함으로서 결정될 수 있다. 더 구체적으로, 신선한 공기량 환산 계수(KQEGA)는 흡입 공기량(Qa)과 엔진 회전 속도(Ne) 및 EGR율에 따라 결정될 수 있어, 그 인자가 EGR율인 맵은 흡입 공기량(Qa)과 엔진 회전 속도(Ne)에 따라 준비된다.
도8 내지 도10은 도1의 제1 실시예와 유사한 본 발명에 따른 엔진(E)의 제3 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 저부하 및 중부하 엔진 작동 범위 중에, 연료는 각각의 실린더(C)의 압축 행정에서 연료 인젝터 밸브(6)로부터 연소실(4a) 내로 분사되어, 연료 농도 분배가 비균일한 성층 연소를 달성하도록 스파크 플러그(7) 주위에 연소성 혼합물층을 형성한다. 고부하 엔진 작동 범위에서, 연료는 각각의 실린더(C)의 흡기 행정에서 연료 인젝터 밸브(6)로부터 연소실(4a) 내로 분사되어, 연료 농도 분배가 균일한 균질 연소를 달성하도록 연소실(4) 내에서 대개 균일한 공기-연료 혼합물을 형성한다.
이러한 실시예에서, EGR 가스의 제어는 제어 유닛(11)으로부터의 제어 신호에 따라 달성된다. 더 구체적으로, EGR 가스의 제어는 위의 성층 연소 중에 달성되고, 성층 연소로부터 변경된 균질 희박 연소 중에 억제되나, EGR 가스의 제어는 화학량론 공연비에서의 피이드백 공연비 제어하에서의 균질 연소 중에 달성된다.
이러한 실시예의 제어 시스템(S)에서의 제어 유닛(11)의 기능에 대해서는 도8을 참고로 하여 설명하기로 한다. 제어 유닛(11)은 드로틀 밸브(9)의 개도가 전자 제어식 드로틀 밸브(9)를 갖춘 엔진 내에서 엑셀레이터의 작동량과 엔진 회전 속도등에 따라 설정된 목표 토크를 얻도록 조절된 토크 요구 제어를 달성하도록 배치된다.
제어 유닛(11)은 신선한 공기량 환산값을 얻도록 신선한 공기량 환산 계수를 이용하여 EGR 가스의 상태량에 따라 EGR 가스량을 신선한 공기의 양으로 환산하기 위한 신선한 공기량 환산부(3A)를 포함한다. 온도 보정항 연산부(3B)는 적어도 엔진 회전 속도(Ne)에 따라 흡기 장치 내의 온도와 관련한 환산 계수용 보정항을 연산하도록 마련된다. 압력 보정항 연산부(3C)는 적어도 흡입 공기량(Qa)에 따라 흡기 장치 내의 압력과 관련한 환산 계수용 보정항을 연산하도록 마련된다. 총 가스량 연산부(3D)는 목표 공연비와 EGR 가스량의 신선한 공기량 환산값에 대응하는 목표 흡입 공기량에 따라 엔진에 공급될 총 가스량을 연산하도록 제공된다. 여기에서, 목표 흡입 공기량은 기본 공연비에 해당하는 목표 기본 흡입 공기량을 상당 목표비로 나눔으로서 결정될 수 있고, 목표 기본 흡입 공기량은 엑셀레이터 작동량과 엔진 회전 속도에 따라 결정된다.
총 개구 면적 연산부(3E)는 총 가스량에 따라 드로틀 밸브(9) 및 EGR 밸브(14)용 총 개구 면적을 연산하도록 제공된다. 비율 연산부(3F)는 EGR 가스량과 총가스량의 신선한 공기량 환산값의 제1비와 흡입 공기량과 총가스량의 제2비를 연산하도록 제공된다. 개구 면적 연산부(3G)는 제1비 및 제2비에 따라 총 개구 면적을 분할함으로서 드로틀 밸브(9)와 EGR 밸브(14)의 각각의 개구 면적을 연산하도록 제공된다. 목표 개도 연산부(3H)는 각각의 개구 면적에 따라 드로틀 밸브(9)와 EGR 밸브(14)의 각각의 목표 개도를 연산하도록 제공된다. 드로틀 밸브 개도 제어부(3I)는 드로틀 밸브가 연산되는 목표 개도를 취하도록 드로틀 밸브 조작부(드로틀 액츄에이터 또는 드로틀 밸브 제어 장치(10))를 제어하도록 마련된다. 또한, EGR 밸브 개도 제어부(3J)는 EGR 밸브가 연산되는 목표 개도를 취하도록 EGR 밸브를 제어하도록 마련된다.
다음으로, 위의 신선한 공기량 환산부(3A)와, 온도 보정항 연산부(3B) 및 압력 보정항 연산부(3C)의 구체적인 기능에 대해 설명하기로 한다.
신선한 공기량 환산 계수(KQEGA)의 연산 기능과 드로틀 밸브(9)와 EGR 밸브(14)의 목표 개도에 대한 연산 기능에 대해서는 도9 및 도10의 플로우차트와 도11이 블록 선도를 참고로 하여 설명하기로 한다. 여기에서, 신선한 공기량 환산 계수(KQEGA)는 제1 실시예와 관련된 이론상 등식 (1)에 의해 연산된다.
단계 S101에서, 목표 토크(TTC)는 엑셀레이터 작동량 센서(1)에 의해 검출된 엑셀레이터 작동량(θa)과 크랭크각 센서(2)에 의해 검출된 엔진 회전 속도(Ne)에 따라 연산된다.
단계 S102에서, 성층 연소 및 균질 연소가 각각의 실린더(C) 내에서 이루어지는지에 관한 판단이 이루어진다. 성층 연소의 경우에, 목표 EGR율(TEGR)은 단계(S103A)에서 연산된다. 균질 연소의 경우에, 목표 EGR율(TEGR)은 단계(S103B)에서 연산된다.
단계 S104에서, (배기 가스와 신선한 공기 사이의) 온도비(REXTMP)의 (도12에 도시된) 맵은 성층 연소용으로 변경된다. 다시 말해, 성층 연소용 맵이 선택된다. 구체적으로, 온도비는 표준 절대 온도에 대한 배기 가스 절대 온도의 비이다. 맵에서, 온도비는 엔진 회전 속도 및 토크(목표 토크)로서 나타낸다.
단계 S105에서, (배기 가스와 신선한 공기 사이의) 온도비(REXTMP)의 (도13에 도시된) 맵은 균질 연소용으로 변경된다. 다시 말해, 균질 연소용 맵이 선택된다. 맵에서, 온도비는 엔진 회전 속도 및 토크(목표 토크)로서 나타낸다.
단계 S106에서, 온도비(REXTMP)는 성층 연소를 위해 (도12에서의) 맵을 참고로 하여 엔진 회전 속도 및 목표 토크에 따라 검색된다. 이는 도11의 온도비 연산부(3a)에 의해 달성된다.
단계 S107에서, 온도비(REXTMP)는 균질 연소를 위해 (도13에서의) 맵을 참고로 하여 엔진 회전 속도 및 목표 토크에 따라 검색된다. 이는 도11의 온도비 연산부(3a)에 의해 달성된다.
성층 연소용 맵과 균질 연소용 맵 사이의 변경이 달성되는 이유는 공연비가 연소실 내로 연료가 직접 분사되는 실린더 직접 분사식 내연 기관과 같이 넓은 범위에 걸쳐 변경되는 엔진에서, 실린더(C)의 흡입 공기량에 대응하는 동일한 엔진 회전 속도, 목표 토크 또는 펄스폭(TP)에서도 배기 가스의 온도가 연소 상태(성층 연소 또는 균질 연소)에 따라 변경되기 때문이다. 달리, 단 하나의 맵이 도12 및 도13의 맵 대신에 이용될 수 있고, 그 프로세싱이 맵 검색값을 연소 상태에 따라 보정하도록 이루어진다. 이러한 프로세싱이 이루어지는 그러한 실시예에 대해서는 이후에 논의하기로 한다.
단계 S108에서, 평방근(Kt)은 배기 가스와 신선한 공기 사이의 온도비의 평방근의 표를 참고로 하여 온도비에 따라 검색된다. 이는 도11의 온도비 평방근 연산부(3b)에 의해 달성된다.
단계 S109에서, 데이터 RPAPE(신선한 공기 비열(Cpa)/EGR 가스 비열(CPe))가 로딩된다.
단계 S110에서, (흡기 매니폴드 내의 온도/신선한 공기의 온도) 비율(KTMA)은 흡기 매니폴드 온도-신선한 공기 온도비 연산부(3c)에서 다음의 방정식에 의해 연산된다.
KTMA = (RPAPE + TEGR · REXTMP) / (RPAPE + TEGR)
단계 111에서, (흡입 공기량에 대응하는) 펄스폭(TP)과 미리 설정된 (100%의 충전 효율로 공기량에 대응하는 펄스폭인) TP100 사이의 비인 충전 효율비 ITAC (=TP/TP100)를 얻도록 연산이 이루어진다.
단계 S112에서, 신선한 공기량 ITAN(ηn)은 도14에 도시된 맵으로부터 검색된다. 신선한 공기량 ITAN(ηn)은 실린더(C)의 스트로크 용적에 대한 흡기 매니폴드 내의 상태의 신선한 공기의 용적비이다. 신선한 공기량 ITAN의 맵에 있어서 목표 토크 및 엔진 회전 속도가 미리 설정된다.
단계 S113에서, (흡기 매니폴드 내의 압력/신선한 공기의 압력) 비율(RMAR)은 흡기 매니폴드 압력-신선한 공기 압력비 연산부(3d)에서 다음의 방정식에 의해 연산된다.
RMAR = (1 + TEGR) · KTMA · ITAC/ITAN
단계 S114에서, (배기 가스와 신선한 공기 사이의) 압력비(KP)는 도11의 압력비 연산부(3e)에서, 압력비용 맵을 참고로 하여 기류 계기(3)의 출력값에 대응하는 신호(Qa)에 따라 검색된다.
단계 S115에서, (흡기 매니폴드 내의 압력/배기 가스의 압력) 비율(RMEX)은 도11의 흡기 매니폴드 압력-배기 가스 압력비 연산부(3f)에서 다음의 방정식에 의해 연산된다.
RMEX = RMAR/Kp
단계 S116에서, 압력 보정(Kpma)은 도11의 압력 보정항 연산부(3g)에서 압력 보정항용 표를 참고로 하여 위의 RMAR에 따라 검색된다.
단계 S117에서, 압력 보정(Kpme)은 압력 보정항 연산부(3h)에서 압력 보정항용 표를 참고로 하여 위의 RMEX에 따라 검색된다.
단계 S118에서, 신선한 공기의 평균 분자량(Me)과 비열비의 데이터(KEGRSD(Kkp + Km))이 로딩된다.
단계 S119에서, 신선한 공기량 환산 계수(KQEGA)는 다음의 등식에 의해 연산된다.
KQEGA = KEGRSD · Kt · Kpma/Kp/Kpme
신선한 공기량 환산 계수(KQEGA)는 전술된 대로 상태량에 따라 EGR 가스량을 신선한 공기의 양으로 환산하기 위해 이용된다.
단계 S120에서, 흡기 장치의 후방으로 재순환된 EGR 가스량은 EGR 가스의 신선한 공기량 환산값을 얻도록 위의 신선한 공기량 환산 계수(KQEGA)에 따라 신선한 공기량으로 환산된다. 그후, 엔진의 총 가스량은 목표 흡입 공기량과 신선한 공기량 환산값을 더함으로서 연산된다. 그후, 드로틀 밸브(9)와 EGR 밸브(14)의 총 개구 면적은 총 가스량에 대응하여 연산된다. 또한, 총 개구 면적은 목표 흡입 공기량과 총 가스량 간의 비와 EGR 가스의 신선한 공기량 환산값과 총 가스량 간의 비에 따라 드로틀 밸브의 개구 면적과 EGR 밸브의 개구 면적으로 각각 분할된다.
단계 121에서, 드로틀 밸브(9)와 EGR 밸브(14)의 목표 개도는 드로틀 밸브와 EGR 밸브의 각각의 개구 면적에 따라 연산된다.
이러한 실시예에서 달성된 제어의 내용에 대해서는 이후에 간략히 설명하기로 한다.
(a) EGR 가스량은 EGR 가스의 신선한 공기량 환산값을 얻도록 EGR 가스의 상태량에 따라 신선한 공기량으로 환산된다. 그후, 신선한 공기량 환산값과 목표 흡입 공기량의 합이 결정된다.
(b) 그 합은 EGR 가스가 공기라고 (즉, 전체 가스가 공기라고) 가정하는 경우의 총 가스량이다. 그후, 드로틀 밸브와 EGR 밸브의 총 개구 면적이 결정된다.
(c) 총 개구 면적은 드로틀 밸브와 EGR 밸브의 개도를 결정하도록 신선한 공기량 환산값과 총 가스량의 비와 목표 흡입 공기량과 총 가스량의 비에 따라 각각 분할된다.
(d) (a)에서의 환산은 신선한 공기량 환산 계수를 이용함으로서 수행된다. 신선한 공기량 환산 계수를 연산하기 위한 방정식의 온도 보정항은 엔진 회전 속도와 연소 상태(성층 연소 또는 균질 연소)에 따라 결정된다. 또한, 동일 방정식의 압력 보정항은 기류 계기로부터의 출력 신호에 따라 결정된다.
(e) 비열비와 같은 물리적 특성값과, 신선한 공기와 EGR 가스의 평균 분자량은 온도와 가스 조성등에 따라 달라지나, 그러한 물리적 특성값은 일정한 값에 근접하게 된다.
이 경우에, 물리적 특성의 보정항은 미리 연산되고, 데이터 KEGRSD 및 RPAPE(=CPa/CPe)로서 제공된다.
또한, (등식 (1)에 도시된) 압력 보정항 Kpma 및 Kpme의 연산에서, 압력 보정항(KPMA, KPME)은 신선한 공기 및 EGR 가스의 비열비가 κa와 κe의 일정값으로 각각 설정될 때 도11을 참고로 설명된 바와 같이 표 검색을 RMAR 및 RMEX에 따라 함으로서 결정된다.
그렇게 배치된 실시예는 다음의 유익한 효과를 제공한다.
전술된 대로, 흡기 장치 내의 상태(압력 및 온도)는 EGR 가스에 따라 변경되어, 흡입 공기의 양은 드로틀 밸브의 개도가 일정하다고 가정하면 EGR 및 EGR율의 존재 여부에 따라 불가피하게 변경된다. 그 결과, 종래 기술에 따라, 토크의 단계적 변화를 야기하면서 EGR율을 정확히 제어하는 것은 불가능하게 된다. 또한, 드로틀 밸브의 개도가 이러한 실시예에 이용되는 것과 같은 토크 요구 제어에 필요한 토크를 얻기 위해 흡입 공기를 일정 양 만큼 흡인하도록 설정되는 종래의 제어 방식에서, 필요한 토크를 얻기 위해 흡입 공기량을 목표값으로 제어하는 것은 불가능하게 된다.
그러나, 본 발명의 위의 실시예에 따라, EGR 가스량은 EGR 가스의 신선한 공기량 환산 계수를 이용하여 신선한 공기량 환산값을 얻기 위해 EGR 가스의 상태값에 따라 신선한 공기량으로 환산된다. 신선한 공기량 환산 계수의 연산식에서 온도 보정항은 엔진 회전 속도와 연소 상태(성층 연소 또는 균질 연소)에 따라 결정되고, 동일 연산식에서 압력 보정항은 기류 계기등으로부터의 출력 신호에 따라 결정된다. 따라서, 드로틀 밸브와 EGR 밸브의 개도는 흡기 장치 내의 상태(압력 및 온도)가 EGR 가스의 작용하에서 변경하더라도 연산될 수 있고 최적값으로 설정될 수 있다. 따라서, 필요한 흡입 공기량과 EGR 가스량은 정확히 결정될 수 있어 단계적 토크 변화의 문제점을 해결하면서 EGR율을 정확히 제어할 수 있게 된다. 특히, 토크 요구 제어에서, 필요한 토크를 얻는 데 필요한 값에서 흡입 공기량의 제어가 용이하게 된다.
또한, 이러한 실시예에 따라, 온도와 가스 조성등에 따라 그 값이 달라지는 신선한 공기 및 EGR의 (비열비와 평균 분자량과 같은) 물리적 특성값은 일정값으로 설정되거나 근접된다. 이로 인해 신선한 공기량 연산 계수(KQEGA)의 연산식의 각각의 보정항의 연산이 간단하게 되어, 연산에 필요한 시간을 단축하도록 연산 속도를 증가시킨다.
도15 및 도16은 도8 내지 도14의 제3 실시예와 유사한, 본 발명에 따른 엔진(E)의 제4 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 도8 내지 도14의 제3 실시예에 이용되는 온도비용 (도12 및 도13의) 2 개의 맵 대신에, 연소 상태에 따라 검색값으로 그 보정이 이루어지는 온도비(REXTMP)용 단지 하나의 맵이 이용된다.
엔진(E)의 제4 실시예의 기능에 대해서는 도15의 플로우차트와 도16의 블록 선도를 참고로 하여 설명하기로 한다. 도16의 블록 선도는 신선한 공기량 환산 계수(KQEGA)의 연산 일부를 도시한 것이고, 그 블록 선도에서 (블록(4a, 4i)을 포함한) 온도비(REXTMP)를 얻기 위한 단지 하나의 프로세스가 도11의 블록 선도와 다르다. 따라서, 도16의 블록 선도의 나머지 부분은 도11의 블록 선도와 동일하다.
도15의 플로우차트에서, 단계 S131에서, 목표 토크(TTC)는 엑셀레이터 작동량 센서(1)에 의해 검출된 엑셀레이터 작동량과 크랭크각 센서(2)에 의해 검출된 엔진 회전 속도(Ne)에 따라 연산된다.
단계 S132에서, 상당 목표비(화학량론의 공연비/실제 공연비)(TFBYA)와 목표 EGR율은 연산된다.
목표 상당비(TFBYA)는 (엔진 부하를 나타내는) 엔진 작동량과 엔진 회전 속도(Ne)와 같은 엔진 작동 상태에 적절한 목표 공연비에 따라 연산된다. 더 구체적으로, 목표 상당비(TFBYA)는 맵 검색값을 얻도록 목표 토크(TTC)(또는 가속 작동량) 및 엔진 회전 속도(Ne)에 따라 맵을 검색하고, 맵 검색값을 엔진 냉각제 온도나 차속등으로 보정함으로서 얻게 된다. 따라서, 목표 상당비(TFBYA)는 기본적으로 표준 공연비(화학량론 공연비)/목표 공연비로서 연산되나, 이러한 비는 엔진 냉각제 온도로 보정될 수 있다. 이러한 점에서, (일본 특개평 9-287513호 공보에 대응하는) 미국 특허 출원 제08/804,454호의 내용이 본 명세서에 참고로 기재되어 있다.
단계 S133에서, 비 TFBYG(=TFBYA/(1+TEGR))는 목표 상당비(TFBYA)와 목표 EGR율(TEGR)로부터 연산된다.
단계 S134에서, 온도비(REXTMP)는 도8의 온도비 연산부(4a)에서 배기 가스와 신선한 공기 사이의 온도비용 맵을 참고로 하여 엔진 회전 속도와 목표 토크에 따라 검색된다.
단계 S135에서, 보정 계수(KT)는 도16의 온도비 보정 계수 연산부(4i)에서 배기 가스와 신선한 공기 사이의 온도비용 보정 계수표를 참고로 하여 TFBYG에 따라 검색된다.
단계 S136에서, 온도비(REXTMP)는 보정 계수(KT) 만큼 증가되어 증가되어 온도비(REXTMP)(=REXTMP · KT)를 보정한다.
단계 S136 이후에, 도9 및 도10의 플로우차트에서의 단계 S108 내지 단계 S121의 프로세싱과 동일한 프로세싱이 이루어진다.
제3 및 제4 실시예는 토크 요구 제어가 실린더 내로 공급될 공기-연료 혼합물의 공연비를 제어하면서 달성되는 (실린더 직접 분사 스파크 점화 내연 기관과 같은) 엔진에 대해 도시되고 기술되었지만, 본 발명의 원리가 비토크 요구 제어를 달성하기 위한 엔진과 공연비가 화학량값의 주변값으로 제어되는 엔진에 적용가능함을 알 수 있다. 비토크 요구 제어를 달성하기 위한 엔진에서, 다음과 같은 제어가 이루어진다. 흡입 공기량과 EGR 가스의 신선한 공기량 환산값의 합은 총 가스량으로 설정된다. 그후, 총 개구 면적은 드로틀 밸브와 EGR 밸브의 개구 면적을 얻도록 흡입 공기량과 총 가스량의 비 및 신선한 공기량 환산값의 비에 따라 분할된다.
또한, 위의 실시예의 (토크 요구 제어를 달성하기 위한) 엔진이 목표 토크와 엔진 회전 속도에 대응하는 값에 따라, 맵 검색시의 온도 보정항에서 배기 가스와 신선한 공기 사이의 온도비(REXTMP)를 결정하기 위해 배치되지만, 온도 보정항에서의 배기 가스와 신선한 공기 사이의 온도비(REXTMP)는 비토크 요구 제어를 달성하기 위한 엔진에서 맵 검색시에 목표 토크에 대응하는 값 대신에 엔진 회전 속도와 엔진 부하를 나타내는 신호(일예로, 실린더 내로 흡인될 흡입 공기의 양에 대응하는 펄스 폭등)에 따라 결정될 수 있음을 알 수 있다. 다시 말해, 실린더 내의 공기량에 대응하는 펄스 폭(TP)은 목표 토크의 연산 대신에 도4 및 도5의 플로우차트에서의 단계 S101과, 도15의 플로우차트에서의 단계 S131에서 연산된다.
연료가 연소실 내로 직접 분사되는 실린더 직접 분사식 스파크 점화 내연 기관에서와 같이 공연비가 넓은 범위에 걸쳐 변화하는 엔진에서, 성층 연소용 맵과 균질 연소용 맵 사이의 변경 제어는 실린더(C)의 흡입 공기량에 대응하는 동일한 엔진 회전 속도, 목표 토크 또는 펄스 폭(TP)에서 조차도 연소 상태(성층 연소 및 균질 연소)에 따라 변경되기 때문에 달성된다. 그러나, 공연비가 화학량론값 근방으로 제어되는 엔진에서, 배기 가스 온도가 엔진 회전 속도와 엔진 토크가 각각 동일한 수준이라면 대개 일정하기 때문에 2 개의 맵 사이의 위의 변경 제어등이 프로세싱 플로우차트에서 요구되지 않는다.

Claims (20)

  1. 흡입 공기 통로와 배기 가스 통로에 유체식으로 연결하고 상기 배기 가스 통로로부터 상기 흡입 공기 통로로 재순환된 EGR 가스량을 제어하기 위한 EGR 장치와,
    상기 EGR 장치와 엔진의 신선한 공기량 계측 밸브를 제어하고, EGR 가스량의 신선한 공기량 환산값을 연산하기 위한 부분과 상기 신선한 공기량 환산값에 따라 EGR 장치를 제어하기 위한 부분을 포함하고, 그 신선한 공기량 환산값은 상기 EGR 가스량으로부터 상기 흡입 공기 통로에 도입될 신선한 공기의 양으로 환산되도록 하는 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  2. 제1항에 있어서, 신선한 공기량 계측 밸브는 엔진 내로 흡인될 공기의 양을 제어하는 드로틀 밸브를 포함하고, 제어 장치는 상기 드로틀 밸브의 신선한 공기의 목표 흡입 공기량을 연산하기 위한 부분과, EGR 장치의 목표 EGR량을 연산하기 위한 부분과, 상기 목표 흡입 공기량에 따라 상기 드로틀 밸브를 제어하기 위한 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  3. 제2항에 있어서, 제어 장치는 목표 흡입 공기량과 신선한 공기량 환산값에 따라 드로틀 밸브와 EGR 장치의 개도를 연산하기 위한 부분과, 상기 개도에 따라 상기 드로틀 밸브와 EGR 장치를 제어하기 위한 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  4. 제3항에 있어서, 신선한 공기량 환산값 연산부는 목표 흡입 공기량과 신선한 공기량 환산값의 합인 총 가스량에 대응하는 흡기 장치의 총 개구 면적을 연산하기 위한 부분과, 신선한 공기량 계측 밸브의 개구 면적과 EGR 장치의 EGR 밸브의 개구 면적을 얻도록 상기 목표 흡입 공기량과 상기 신선한 공기량 환산값 사이의 비에 따라 총 개구 면적을 분할하기 위한 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  5. 제1항에 있어서, 신선한 공기량 환산값 연산부는 EGR 가스의 상태량과 신선한 공기의 상태량에 따라 신선한 공기량 환산 계수를 연산하기 위한 부분과, 상기 신선한 공기량 환산값을 얻도록 재순환된 배기 가스의 목표값을 상기 신선한 공기량으로 환산하기 위한 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  6. 제4항에 있어서, 신선한 공기량 계측 밸브는 흡입 공기 통로 내에 배치된 전자 제어식 드로틀 밸브인 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  7. 제1항에 있어서, 신선한 공기량 계측 밸브는 드로틀 밸브가 배치된 흡입 공기 통로 측로에 형성된 보조 공기 통로 내에 배치된 보조 공기 제어 밸브이고, 상기 보조 공기 제어 밸브의 개도는 목표 흡입 공기량을 얻도록 드로틀 밸브의 개도에 대해 조절되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  8. 제2항에 있어서, 제어 장치는 엔진의 엔진 작동 상태를 검출하기 위한 부분을 포함하고, 상기 엔진 작동 상태 검출부는 엔진의 엔진 회전 속도를 검출하기 위한 부분과, 엑셀레이터의 작동량을 검출하기 위한 부분을 포함하고, 목표 흡입 공기량 연산부는 상기 엔진 회전 속도와 상기 엑셀레이터 작동량에 따라 상기 목표 흡입 공기량을 연산하기 위한 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  9. 엔진의 흡기 장치 내에 배치된 드로틀 밸브와,
    배기 장치와 흡기 장치를 연결시키는 EGR 통로 내에 배치된 EGR 밸브를 포함하고, EGR 가스가 상기 EGR 밸브를 통해 흡기 장치 후방으로 재순환되도록 하는 EGR 장치와,
    제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 드로틀 밸브를 조작하기 위한 드로틀 밸브 조작부와,
    엔진의 엔진 회전 속도를 검출하기 위한 엔진 회전 속도 검출부와,
    엔진에 공급될 흡입 공기의 양을 검출하기 위한 흡입 공기량 검출부와,
    신선한 공기량 환산값을 얻도록 환산 계수를 이용하여 EGR 가스 상태량에 따라 EGR 가스량을 신선한 공기량으로 환산하기 위한 신선한 공기량 환산부와,
    적어도 엔진 회전 속도에 따라 흡기 장치 내의 온도와 관련한 환산 계수용 보정항을 연산하기 위한 온도 보정항 연산부와,
    적어도 흡입 공기량에 따라 흡기 장치 내의 압력과 관련한 환산 계수용 보정항을 연산하기 위한 압력 보정항 연산부와,
    흡입 공기량과 EGR 가스량의 신선한 공기량 환산값에 따라 엔진에 공급될 총 가스량을 연산하기 위한 총 가스량 연산부와,
    상기 총 가스량에 따라 드로틀 밸브 및 EGR 밸브의 총 개구 면적을 연산하기 위한 총 개구 면적 연산부와,
    EGR 가스량과 총 가스량의 신선한 공기량 환산값의 제1비와 흡입 공기량과 총 가스량의 제2비를 연산하기 위한 비 연산부와,
    상기 제1 및 제2비에 따라 총 개구 면적을 분할함으로서 드로틀 밸브 및 EGR 밸브의 각각의 개구 면적을 연산하기 위한 개구 면적 연산부와,
    각각의 개구 면적에 따라 드로틀 밸브와 EGR 밸브의 각각의 목표 개도를 연산하기 위한 목표 개도 연산부와,
    드로틀 밸브가 연산된 목표 개도를 취하도록 드로틀 밸브 조작부를 제어하기 위한 드로틀 밸브 개도 제어부와,
    EGR 밸브가 연산된 목표 개도를 취하도록 EGR 밸브를 제어하기 위한 EGR 밸브 개도 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  10. 제9항에 있어서, 목표 공연비에 대응하는 목표 흡입 공기량을 연산하기 위한 목표 흡입 공기량 연산부를 더 포함하고, 총 가스량 연산부는 목표 흡입 공기량과 EGR 가스량의 신선한 공기량 환산값에 따라 엔진에 공급될 총 가스량을 연산하기 위한 또 다른 총 가스량 연산부로 대치되고, 비 연산부는 EGR 가스량과 총 가스량의 신선한 공기량 환산값의 제1비와 목표 흡입 공기량과 총 가스량의 제2비를 연산하기 위한 또 다른 비 연산부로 대치되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  11. 제10항에 있어서, 드로틀 밸브는 전자식으로 제어되고, 엔진은 드로틀 밸브가 엔진의 엔진 작동 상태에 따라 설정된 목표 토크를 얻도록 제어되는 토크 요구 제어를 달성하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  12. 제9항에 있어서, 제어 장치는 신선한 공기와 EGR 장치의 물리적 특성에 관한 환산 계수용 보정항을 연산하기 위한 물리적 특성 보정항 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  13. 제12항에 있어서, 물리적 특성은 대략 일정한 값을 취하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  14. 제9항에 있어서, 온도 보정항 연산부는 적어도 엔진 회전 속도 및 연소 상태에 따라 흡기 장치 내의 온도와 관련한 환산 계수용 보정항을 연산하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  15. 제14항에 있어서, 엔진은 그 사이에서 변경되는 성층 연소와 균질 연소를 이루도록 배치되고, 엔진의 연소실 내의 연료 농도 분포는 사이 성층 연소에서 비균일하고 균질 연소에서 균일하며, 온도 보정항 연산부는 적어도 엔진 회전 속도 및 성층 연소 및 균질 연소 중 하나의 연소에 따라 흡기 장치 내의 온도와 관련한 환산 계수용 보정항을 연산하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  16. 제15항에 있어서, 엔진은 실린더 내에 피스톤과 실린더 헤드 사이에 형성된 연소실 내로 연료를 직접 분사하는 연료 인젝터 밸브와 연료를 연소실 내에서 점화하기 위한 스파크 플러그를 포함하는 실린더 직접 분사식 스파크 점화 내연 기관인 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  17. 엔진의 흡기 장치 내에 배치된 드로틀 밸브와,
    EGR 가스를 흡기 장치에 제어 가능하게 재순환시키고, 엔진의 흡기 장치와 배기 장치를 유체식으로 연결시키는 EGR 통로 내에 배치된 EGR 밸브를 포함하고, 상기 EGR 밸브는 배기 가스 통로로부터 흡입 공기 통로로 재순환된 EGR 가스량을 제어하도록 하는 EGR 장치와,
    제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치는,
    환산 계수가 적어도 흡기 장치 내의 온도와 관련한 보정항에 따라 연산되도록 되고 신선한 공기량 환산값을 얻도록 환산 계수를 이용하여 EGR 가스의 상태량에 따라 EGR 가스량을 신선한 공기량으로 환산하기 위한 부분과,
    신선한 공기량 환산값과 흡입 공기 및 목표 흡입 공기량 중 하나에 따라 총 가스량을 결정하기 위한 부분과,
    총 가스량에 따라 드로틀 밸브와 EGR 밸브의 총 개구 면적을 결정하기 위한 부분과,
    드로틀 밸브의 제1 개구 면적과 EGR 밸브의 제2 개구 면적을 결정하도록 신선한 공기량 환산값과 총 가스량의 제1비와 흡입 공기량과 목표 흡입 공기량의 제2비에 따라 총 개구 면적을 제1 개구 면적과 제2 개구 면적으로 분할하기 위한 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  18. 흡입 공기 통로 내에 배치된 신선한 공기량 계측 밸브와,
    배기 가스 통로로부터 흡입 공기 통로 재순환된 EGR 가스량을 제어하고, 배기 가스 통로와 흡입 공기 통로를 연결하는 EGR 통로와 상기 EGR 통로 내에 배치된 EGR 밸브를 포함하는 EGR 장치와,
    EGR 밸브와 신선한 공기량 계측 밸브를 제어하기 위한 제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치는,
    신선한 공기량 환산값이 상기 EGR 가스량 대신에 EGR 장치를 통해 흡기 장치에 도입될 신선한 공기량이 되도록 EGR 가스량의 신선한 공기량 환산값을 연산하기 위한 부분과, 신선한 공기량 환산값에 따라 드로틀 밸브와 EGR 밸브의 각각의 개도를 제어하기 위한 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  19. 배기 장치와 흡기 장치를 연결시키기 위한 EGR 통로 내에 배치된 EGR 밸브를 포함하는 EGR 장치와,
    흡기 장치 내에 배치된 신선한 공기량 계측 밸브와,
    제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치는,
    엔진의 엔진 작동 상태를 검출하기 위한 부분과,
    엔진 작동 상태에 따라 목표 흡입 공기량을 연산하기 위한 부분과,
    엔진 작동 상태에 따라 목표 EGR 가스량을 연산하기 위한 부분과,
    신선한 공기량 환산값이 목표 EGR 가스량 대신에 EGR 장치를 통해 도입될 신선한 공기의 양이 되도록 목표 EGR 가스량의 신선한 공기량 환산값을 연산하기 위한 부분과,
    목표 흡입 공기량과 신선한 공기량 환산값에 따라 신선한 공기량 계측 밸브와 EGR 밸브의 각각의 개구 면적을 연산하기 위한 부분과,
    신선한 공기량 계측 밸브의 개구 면적에 따라 신선한 공기량 계측 밸브의 개도를 제어하기 위한 부분과,
    EGR 밸브의 면적에 따라 EGR 밸브의 개도를 제어하기 위한 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  20. 흡입 공기 통로와 배기 가스 통로를 유체식으로 연결하고 배기 가스 통로로부터 흡입 공기 통로로 재순환된 EGR 가스량을 제어하기 위한 EGR 장치를 포함하는 내연 기관의 제어 방법에 있어서,
    신선한 공기량 환산값이 EGR 가스량 대신에 EGR 장치를 통해 흡입 공기 통로에 도입될 신선한 공기량이 되도록 EGR 가스량의 신선한 공기량 환산값을 연산하는 단계와,
    상기 신선한 공기량 환산값에 따라 EGR 장치를 제어하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 제어 방법.
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