KR19990064048A - 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치 - Google Patents

기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연소실(5)에 연료를 직접 분사하는 연료분사밸브(4)를 가지고, 내연엔진(1)이 소정의 운전영역에서 운전될 때, 주로 압축행정중에 연료를 분사해서 층형상연소를 행하게 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치에 있어서, 적어도 운전자의 조작에 의거한 액셀개방도정보에 따라서 설정한 목표부하치Pe를, 흡기밀도와 상관하는 환경파라미터검출치로 보정하고, 보정한 목표부하치Pec에 의거해서 엔진제어파라미터치Tend, Tig를 설정하고, 엔진제어파라미터설정치에 의거해서 층형상연소를 실행시킨다. 이에 의해, 고지 등에 있어서의 엔진운전시에 대기압이나 흡기온도 등, 흡기밀도와 상관된 환경파라미터치가 표준대기의 그것과 크게 괴리해도 층형상연소가 안정확실하게 행하여진다.

Description

기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치
최근, 차량에 탑재되는 불꽃점화식 내연엔진에 있어서, 유해배출가스성분의 저감이나 연비의 향상 등을 도모하기 위하여, 구래의 흡기관분사형에 대신해서 연소실에 직접 연료를 분사하는 기통내분사형의 가솔린엔진이 여러가지 제안되고 있다.
기통내분사형의 가솔린엔진에서는, 예를 들면, 연료분사밸브로부터 피스톤정상부에 형성한 캐비티내에 연료를 분사함으로써, 점화시점에 있어서 점화플러그의 주위에 이론공연비에 가까운 공연비의 혼합기를 생성시키고 있다. 이에 의해, 전체적으로 희박한 공연비에서도 착화가 가능하게 되고, CO나, HC의 배출량이 감소하는 동시에, 아이들운전시나 저부하주행시의 연비를 대폭으로 향상시킬 수 있다.
또, 이와 같은 가솔린엔진에서는, 엔진의 운전상태, 즉 엔진부하에 따라서 압축행정분사모드와 흡기행정분사모드를 절환하도록 하고 있다. 이에 의해, 저부하운전시에는, 주로 압축행정중에 연료를 분사하고, 점화플러그의 주위나 캐비티내에 국소적으로 이론공연비에 가까운 공연비의 혼합기를 형성시킬 수 있고, 이에 의해, 전체로서 희박한 공연비에서도 양호한 착화를 실현할 수 있다. 한편, 중고부하운전시에는, 흡기행정중에 연료를 분사하고, 연소실내에 균일한 공연비의 혼합기를 형성시킬 수 있고, 이에 의해, 흡기관분사형의 가솔린엔진과 마찬가지로, 다량의 연료를 연소시켜서 가속시나 고속주행시에 요구되는 출력을 확보하는 것이 가능하게 되고 있다.
그런데, 통상의 흡기관분사형의 가솔린엔진에서는, 엔진에 공급된 혼합기의 가연공연비영역(희박연소영역)이 좁기 때문에, 체적효율Ev가 일정하면 상기한 가연공연비영역내에서 거의 일정한 출력토크가 얻어지고, 체적효율Ev와 출력토크는 대략 일의적관계에 있다. 이와 같은 특성으로부터, 통상의 흡기관분사형의 가솔린엔진에서는, 에어플로센서출력으로부터 얻어지는 체적효율Ev를 사용해서 목표공연비나 목표점화시기 등의 엔진제어파라미터치를 설정하고, 이 제어파라미터치에 의거해서 엔진의 작동을 제어하고 있다.
그러나, 기통내분사가솔린엔진의 압축행정분사모드제어에서는, 상기한 바와 같이, 연료를 피스톤정상부의 캐비티내에 분사하고, 전체로서 층형상 희박연소를 행하게 하고 있으므로, 점화플러그의 주위에만 가연혼합기가 존재하면 정상연소가 가능하고, 흡기관분사형의 가솔린엔진에 비하면 전체공연비에서 비교해서 가연공연비범위가 현저하게 넓다. 즉 기통내분사 가솔린엔진의 압축행정분사모드제어에서는, 초희박공연비(예를 들면 공연비50)로부터 농후가연한계의 공연비(예를 들면 공연비20)까지의 넓은 공연비범위에서 운전이 가능하다. 이 때문에, 체적효율의 값이 동일해도 목표공연비가 다르면 출력토크가 크게 다르고, 연료공급량에 거의 비례해서 출력토크가 얻어진다. 이것은 기통내분사가솔린엔진의 압축행정분사모드에 있어서, 목표공연비나 목표점화시기 등의 엔진제어파라미터치를 설정할 때에 상기한 체적효율Ev를 사용하는 것이 곤란하다는 것을 의미하고 있다.
이와 같은 사정으로부터 기통내분사가솔린엔진의 압축행정분사모드에 있어서의 목표공연비나 목표점화시기 등의 엔진제어파라미터치의 설정이나, 압축행정분사모드와 흡기행정분사모드간의 모드절환판정에는, 체적효율Ev에 대신해서 엔진출력을 대표하는 파라미터로서 기통내유효압Pe를 사용하는 것이 본 출원인에 의해 제안되고 있다. 보다 상세하게는, 액셀개방도(스로틀개방도)와 엔진회전수(회전속도)로부터, 운전자가 원하는 엔진출력과 상관된 목표기통내유효압(목표부하치)Pe를 구하고, 이 목표치Pe에 의거해서 연료공급량(목표공연비)이나 점화시기 등을 설정하고 있다.
(발명의 개시)
그런데, 기통내분사가솔린엔진의 압축행정분사모드에 있어서, 기통내에서 안정된 층형상연소를 얻는 연료분사시기와 점화시기에는 밀접한 관계가 있고, 이들의 엔진제어 파라미터치를 최적치로 설정할 필요가 있다. 도 1은, 흡기압력을 파라미터로 해서 분사시기(분사종료시기)와 점화시기에 의해 안정연소가 얻어지는 영역을 표시하고 있다(공연비 일정:30). 도 1중 실선으로 표시한 안정연소영역은, 표준대기압하에서의 실험에 의해 얻어진 것으로서, 분사시기를 지각시키면 그것에 대략 대응해서 점화시기도 지각시킬 필요가 있는 것을 나타내고 있다. 엔진의 개체차를 고려하면 표준대기압조건에서는 도면중 A점에서 표시한 분사시기 및 점화시기가 각각의 최적시기가 된다. 따라서, 각 목표공연비마다 얻어지는 최적분사시기와 최적점화시기를 미리 실험적으로 구해두고, 그것들을 토대로 목표기통내유효압Pe로부터 목표공연비, 목표분사시기, 목표점화시기, 목표EGR량(배기환류량)등을 설정하도록 하고 있다.
그러나, 도 1에 표시한 바와 같이 표준대기압P0보다 낮은 흡기압력 P1,P2(P0〉P1〉P2)에 있어서는, 흡기압력이 저하함에 따라서 안정연소영역이 지각쪽으로 축퇴하고 있고, 표준대기압P0에서 설정한 최적분사시기, 최적점화시기(A점)는 최조흡기압력 P1,P2에서는 최적치가 아니고, 흡기압력 P1,P2조건하에서는 안정연소를 시킬 수 없다는 문제가 있다.
이와 같이 흡기압력(흡기밀도)이 감소함에 따라서 이점쇄선으로 표시한 바와 같이 안정연소영역이 좁아지는 이유는, 이하와 같이 생각할 수 있다.
표준대기압P0의 조건하에서는, 최적의 분사시기는, 실린더내에 표준대기압P0의 공기를 흡입한 경우, 피스톤이 적절위치까지 상승했을 때에 점화플러그근처에 연료가 도달하도록 분사밸브로부터의 연료도달시간을 고려해서 설정된다.
그러나, 흡기밀도가 감소하면, 당해 흡기밀도의 감소에 따라서 기통내에서의 기체의 유동속도가 증대하고, 이에 따라서 분사밸브로부터 점화플러그주위에 연료가 도달하는데 요하는 시간이 단축된다. 이 때문에, 상기 표준대기압Po의 조건하에 있어서 최적이 되는 분사시기에 의거해서, 저흡기밀도하에서 분사를 행하면, 피스톤이 적절위치까지 상승하기 이전에 연료가 점화플러그근처에 도달해 버리게 되고, 점화플러그근처에 연료가 집중하지 않고(즉 기통내에서 연료가 분산해 버리고), 충분한 층형상화가 도모되지 않아서 착화가 곤란해질 염려가 있다.
따라서, 흡기밀도가 낮을 때에는, 그만큼 분사시기를 늦게 설정할 필요가 있고, 또한, 분사시기를 늦게 설정한 경우에는, 연소안정화를 도모하는 연료분무화시간을 고려하면, 그만큼 점화시기도 지연시킬 필요가 있고, 때문에, 흡기밀도가 낮은 상태에서는, 특히 전직각쪽에서의 안정연소영역이 분사시기, 점화시기 모두 좁아지는 것이다.
또, 목표기통내유효압Pe로부터 목표공연비를 설정하고, 이 공연비와 엔진에 도입되는 신기공기량(질량유량)에 의거해서 공급연료량을 설정할 경우에는, 흡기밀도의 저하에 따라서 신기공기량이 저하하기 때문에, 그만큼 연료공급량이 감소한다. 연료공급량이 적어지면, 연료가 점화플러그근처에 집중하는 기간도 짧아지고, 그만큼 안정연소가 가능한 분사시기범위도 좁아지게 된다. 또, 연료공급량이 감소하면, (분사종료시기가 일정하다고 가정해서) 연료분사개시시기가 변화하고, 연료의 점화플러그근처에의 도달시간이 지연되고, 그만큼 점화시기를 지연시킬 필요가 생기는 경우도 있다.
한편으로, 부하운전시에 연료공급수단으로부터 점화장치의 주위에 편재(偏在)해서 연료를 공급하여 착화함으로써 층형상연소를 행하는 한편, 고부하시에는 연소실에 분산해서 연료를 공급하여 착화함으로써 균일연소를 행하도록 한 층형상급기엔진이, 일본국 특개소 60-36719호 공보에 개시되어 있다. 그러나, 이 공보가 개시하는 기술에서는, 엔진요구부하에 따라서 층형상연소와 균일연소를 절환하고 있고, 이 절환점을 흡기밀도에 따라서 변경하므로써 스모크의 발생, 착화성능의 저하 등을 억제하고 있으나, 흡기밀도에 따라서 최적분사시기, 최적점화시기 등을 보정하는 기술에 대해서는 전혀 개시하고 있지 않다.
본 발명은, 상기한 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 고지 등에 있어서의 엔진운전시에 대기압이나 흡기온도 등, 흡기밀도와 상관된 환경파라미터치가 표준대기의 것과 크게 괴리해도 층형상연소를 안정확실하게 행할 수 있는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
그래서, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1발명에서는, 연소실에 연료를 직접분사하는 연료분사밸브를 가지고, 내연엔진이 소정의 운전영역에서 운전될 때, 주로 압축행정중에 연료를 분사해서 층형상연소를 행하게 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치에 있어서, 적어도 운전자의 조작에 의거한 액셀개방도정보에 따라서 목표부하치를 설정하는 목표부하설정수단과, 흡기밀도와 상관하는 환경파라미터치를 검출하는 환경파라미터치검출수단과, 설정된 목표부하치를 환경파라미터치로 보정하는 목표부하보정수단과, 보정한 목표부하치에 의거해서 연료분사시기, 또는 점화시기의 적어도 하나를 포함하는 엔진제어파라미터치를 설정하는 제 1제어파라미터치설정수단과, 엔진제어파라미터설정치에 의거해서 상기 층형상연소를 실행시키는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치가 제공된다.
제 1발명은, 이하와 같은 지견에 의거해서 이루어진 것이다.
도 1의 실선으로 표시한 안정연소영역은, 상기한 바와 같이 표준대기조건에서 운전한 경우의 실험결과에 의거한 것이고, 이때 기통내유효압은 대략 일정치 Pe0이고, 그때의 최적연료분사시기 및 최적점화시기는 점 A이다. 도 1의 파선으로 표시되는 안정연소영역은, 흡기압력 P1의 조건에서 얻어진 실험결과에 의거한 것이지만, 이때의 흡기유량을 표준대기압상태로 환산한 경우에 얻어지는 기통내유효압은 값 Pe1이 된다. 즉, 파선으로 표시된 안정연소영역은, 흡기유량을 표준대기압상태로 환산하고, 기통내유효압 Pe1에 있어서 안정연소영역이 되는 점화시기 및 연료분사시기를 구한 것으로 간주할 수 있고, 그때의 최적연료분사시기 및 최적점화시기는 점 A1에서 얻을 수 있다. 마찬가지로 해서, 도 1의 이점쇄선으로 표시되는 안정연소영역은, 흡기압력 P2의 조건에서 얻어진 실험결과에 의거한 것이지만, 이때의 흡기유량을 표준대기압상태로 환산한 경우에 얻어지는 기통내유효압은 값 Pe2가 된다. 즉, 이점쇄선으로 표시되는 안정연소영역은, 흡기유량을 표준대기압상태로 환산하고, 기통내유효압 Pe2가 되는 안정연소영역이 되는 점화시기 및 연료분사시기를 구한 것으로 간주할 수 있고, 그때의 최적연료분사시기 및 최적점화시기는 점 A2에서 얻을 수 있다.
그래서, 흡기압력을 여러가지로 변화시키고, 또는 흡기량을 여러가지로 줄여서 기통내유효압 일정, 공연비일정의 조건을 만들고, 이와 같은 조건하에서 각각의 안정연소영역을 구하면, 도 2에 표시한 바와 같은 유사한 결과가 얻어진다. 도 2의 실선은 표준대기압상태에서 흡기를 줄이고, 기통내유효압이 대략 값 Pe1인 경우의 안정연소영역을, 파선은 도 1의 흡기압력 P1에서 얻어진 안정연소영역(이때의 기통내유효압은 대략 값 Pe1이다)을, 이점쇄선을 흡기압력P3(P0〉P3〉P1)하에서 흡기를 줄이고, 기통내유효압이 대략 값 Pe1인 경우의 안정연소영역을 표시하고 있다.
도 2로부터 명백한 바와 같이, 흡기유량을 표준대기압상태로 환산해서 얻어지는 기통내유효압이 대략 일정한 경우에는, 흡기압력(대기압력)이 달라도 안정연소영역은 대략 일치하고, 최적분사시기 및 최적점화시기는 모두 점 A1에서 주어지는 것을 알 수 있다.
즉, 기통내유효압이 일정한 경우에는, 분사시기 및 점화시기를 각각 거의 동일한 값으로 설정해도 된다고 생각되어, 이와 같은 지견으로부터 귀납해서, 엔진제어파라미터를 설정하는 목표기통내유효압, 즉 목표부하치를 흡기밀도에 상관된 환경파라미터치로 보정해 두고, 이와 같이 보정한 목표부하치를 사용해서 연료분사시기, 또는 점화시기의 적어도 하나를 포함한 엔진제어파라미터를 설정함으로써, 안정된 층형상연소를 행하게 할 수 있게 되는 것이다.
즉, 고지 등에 있어서 흡기밀도의 저하에 의해 안정층형상연소범위가 좁아져도, 연료분사시기, 점화시기 등의 엔진제어파라미터치를 정확하게 대기보정할 수 있고, 따라서 안정층형상연소를 확보할 수 있고, 운전성(Driveability)의 악화를 방지할 수 있는 것이다.
특히, 당해 제 1발명에 의하면, 엔진제어파라미터치를 설정하는 목표부하치를 환경파라미터검출치로 보정해 두고, 보정한 목표부하치에 의거해서 연료분사시기, 또는 점화시기의 적어도 하나를 포함한 엔진제어파라미터치를 설정하므로, 표준대기상태에서의 매칭시험데이터를 취득하면, 이들 데이터로부터 표준대기상태로부터 괴리한 대기상태에서 안정된 층형상연소를 행하게 하기 위한 엔진제어파라미터치를 용이하게 구할 수 있고, 엔진제어프로그램이 간단해지고, 또 매칭시험도 적은 공정수로 행할 수 있다는 이점을 가지고 있다.
또한, 목표부하치를 환경파라미터검출치로 보정하는 방법으로서는 특별히 한정되지 않으나, 환경파라미터검출치에 따라서 보정치를 맵으로부터 판독하고, 이 보정치를 목표부하치에 승산 또는 가산해도 되고, 환경파라미터검출치와 표준대기상태의 환경파라미터치의 편차에 따라서 부하보정치를 연산하고, 목표부하치에 이 부하보정치를 승산 또는 가산하도록 해도 된다.
흡기밀도의 감소에 의한 흡기의 유동변화에 대하여 보다 정확하게 대응시키기 위하여, 흡기밀도로 보정한 목표부하치에 의해서 설정한 엔진제어파라미터에 대해서, 또 흡기밀도에 따른 보정을 가해도 된다.
또, 엔진제어파라미터로서 연료분사시기 또는 점화시기의 외에 목표공연비를 목표부하치에 의해서 설정하는 경우, 분사시기와 점화시기에 대해서는 흡기밀도보정된 목표부하치에 의거해서 데이터를 설정하고, 목표공연비에 대해서는 흡기밀도보정을 행하지 않는 목표부하치에 의거해서 데이터를 설정하는 것이 바람직하다. 이것은 공연비설정에 대해서 부하치에 밀도보정을 행하면 저부하쪽의 공연비가 설정되어 엔진출력이 저하하기 때문이다.
제 2발명에서는, 연소실에 연료를 직접 분사하는 연료분사밸브를 가지고, 내연엔진이 소정의 운전영역에서 운전될 때, 주로 압축행정중에 연료를 분사해서 층형상연소를 행하게 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치에 있어서, 적어도 운전자의 조작에 의거한 액셀개방도정보에 따라서 목표부하치를 설정하는 목표부하설정수단과, 상기 내연엔진의 회전속도를 검출하는 회전속도검출수단과, 설정한 목표부하치와 엔진회전속도검출치에 의거해서 엔진제어파라미터치를 설정하는 제 2제어파라미터치설정수단과, 흡기밀도와 상관하는 환경파라미터치를 검출하는 환경파라미터치검출수단과, 설정한 연료분사시기, 또는 점화시기의 적어도 하나를 포함하는 엔진제어파라미터치를 환경파라미터검출치로 보정하는 제어파라미터보정수단과, 보정한 엔진제어파라미터설정치에 의거해서 상기 층형상연소를 실행시키는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치가 제공된다.
제 2발명은, 이하의 지견에 의거해서 이루어진 것이다.
즉, 도 1에 표시한 바와 같이, 표준대기압 P0, 흡기압 P1, P2하에서 얻어진 안정연소영역으로부터 각각의 최적연료분사시기, 최적점화시기가 점 A, A1, A2에서 구해지므로, 흡기밀도와 상관된 환경파라미터치가 표준대기상태의 것으로부터 괴리한 경우, 목표부하치에 따라서 설정한 연료분사시기 또는 점화시기의 적어도 하나를 포함한 엔진제어파라미터치를 상기한 괴리의 정도에 따라서 보정하도록 하면, 역시 안정된 층형상연소를 행하게 할 수 있는 것에 의거하고 있다.
즉, 흡기밀도에 따라서 엔진제어파라미터치를 보정함으로써, 상기와 마찬가지로, 고지 등에 있어서 흡기밀도의 저하에 의해 안정층형상연소범위가 좁아져도, 연료분사시기, 또는 점화시기의 적어도 하나를 포함한 엔진제어파라미터치를 정확하게 대기보정할 수 있고, 때문에 안정층형상연소를 확보할 수 있고, 운전성의 악화를 방지할 수 있는 것이다.
또한, 엔진제어파라미터치를 환경파라미터검출치로 보정하는 방법으로서는 특별히 한정되지 않으나, 환경파라미터검출치에 따라서 보정치를 맵으로부터 판독하고, 이 보정치를 엔진제어파라미터치에 승산 또는 가산해도 되고, 환경파라미터검출치와 표준대기상태의 환경파라미터치의 편차에 따라서 보정치를 연산하고, 엔진제어파라미터치에 이 보정치를 승산 또는 가산하도록 해도 된다.
그런데, 제 1발명 또는 제 2발명의 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치는, 소정의 운전영역에서는 주로 압축행정중에 연료를 분사해서 층형상연소를 행하게 하는 압축행정분사모드에서, 상기한 소정의 운전영역이외에서는 주로 흡기행정중에 연료를 분사하고, 연소실내에 균일한 공연비의 혼합기를 형성시켜서 연소를 행하게 하는 흡기행정분사모드에서 각각 제어되는 엔진에 바람직하게 적용되고, 흡기행정분사모드에 있어서의 엔진제어파라미터치의 설정에는, 운전자의 요구출력과 대략 일의적으로 상관하고, 또한 직접 계측이 가능한 체적효율Ev, 충전효율ηv, 단위흡기행정당 흡입공기유량 A/N, 부스트압 Pb 등의 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 압축행정분사모드와 흡기행정분사모드간의 절환판별에는, 운전자의 조작에 의거한 액셀개방도정보에 따라서 설정되는 목표부하치를 사용하는 것이 바람직하다.
엔진제어파라미터로서는, 적어도 연료분사시기 및 점화시기의 어느 하나인 것이 바람직하나 양자여도 물론 좋다. 연료분사시기는 분사종료시기여도 되고, 분사개시시기여도 된다. 또, 흡기밀도에 의한 보정이 필요하게 되는 엔진제어파라미터로서는, 연료분사시기와 점화시기가 가장 본질적이지만, 다른 흡기밀도조건하에 있어서 각각 안정된 층형상연소를 행하게 하는 파라미터이면 어떤 것이어도 되고, 이들에는 목표공연비, 목표배기환류량, 스로틀밸브를 바이패스하는 통로에 배설된 바이패스밸브의 개방도, 즉 목표바이패스공기유량 등이 포함된다.
흡기밀도와 상관된 환경파라미터로서는 흡기밀도자체여도 되고, 대기압, 대기온도, 습도 등이어도 된다. 대기압은 예를 들면 에어클리너내에 배설된 압력센서에 의해 검출되는 흡기압이어도 된다. 마찬가지로, 대기온도는 흡기온도, 엔진룸온도 등이어도 된다. 그리고 이들의 압력, 온도, 습도 등의 어느 하나, 또는 복수의 조합이어도 된다.
목표부하치는 적어도 운전자의 조작에 의거한 액셀개방도정보에 따라서 설정되나, 액셀개방도정보와 엔진회전속도에 따라서 설정하는 것이 보다 바람직하다. 액셀개방도정보는, 운전자의 요구하는 엔진출력에 상관하는 것이면 어떤 것이어도 되고, 스로틀밸브의 개방도나, 소위 플라이바이와이어방식의 엔진에서는 액셀페달의 답입량을 예시할 수 있다. 또, 트랜스미션의 부하변동이나 공조장치의 작동이나 파워스티어링의 작동에 의해 엔진부하가 가해지는 경우에는, 목표부하치에 이들의 엔진부하를 가산하도록 해도 된다.
제어파라미터치설정수단이 설정하는 엔진제어파라미터치에는, 또 엔진수온보정, 엔진열화에 따른 학습보정 등을 행해도 되는 것은 물론이다.
주로 압축행정중에 연료를 분사해서 층형상연소를 행하는 「소정의 운전영역」은 엔진의 전체운전영역이어도 된다.
또, 공급연료량, 즉 연료분사량은 엔진에 도입되는 신기공기량, 즉 흡입공기량에 의거해서 설정되나, 이 흡입공기량도 흡기밀도와 상관된 환경파라미터로 보정하는 것이 좋고, 이에 의해 적정한 연료분사량을 설정할 수 있다.
본 발명은, 차량에 탑재되는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 출력 등을 제어하는 제어장치에 관한 것이다.
도 1은 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 압축행정분사모드에 있어서의, 다른 흡기압조건하에서 구한 안정연소영역을 표시한 그래프이다.
도 2는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 압축행정분사모드에 있어서의, 여러가지의 흡기압조건하에서 구한 안정연소영역을, 기통내유효압일정의 조건에서 비교한 그래프이다.
도 3은 본 발명에 관한 엔진제어장치의 개략구성도이다.
도 4는 본 발명에 관한 기통내분사가솔린엔진의 종단면도이다.
도 5는 엔진기통내 평균유효압 Pe와 엔진회전수 Ne에 따라서 규정되고, 압축행정분사희박운전영역, 흡기행정분사희박운전영역, 동 스토이키오피드백운전영역 등을 표시한 엔진제어모드맵이다.
도 6은 본 발명에 관한 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 압축행정분사모드에 있어서의 연료분사형태를 표시한 설명도이다.
도 7은 본 발명에 관한 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 흡기행정분사모드에 있어서의 연료분사형태를 표시한 설명도이다.
도 8은 목표평균유효압 Pe, 목표공연비 AF, 연료분사종료시기 Tend, 점화시기 Tig, EGR밸브(45)의 개방도 Legr 등의 엔진제어파라미터치를 산출하고, 산출한 엔진제어파라미터치에 의거해서 엔진을 제어하는 수순을 표시한 크랭크개입중단루틴의 순서도의 일부이다.
도 9는 도 8의 순서도에 계속되는, 크랭크개입중단루틴의 순서도의 다른 일부이다.
도 10은 도 9의 순서도에 계속되는, 크랭크개입중단루틴의 순서도의 나머지부이다.
도 11은 스로틀밸브(28)의 개방도 θth와 엔진회전수Ne에 따라서 산출되는 목표평균유효압 PeB의 산출맵의 개략구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 8에 표시한 실시예 1의 순서도에 의거해서 실행되고, 본 발명의 실시예 2의 크랭크개입중단루틴의 순서도의 일부이다.
도 13은 도 12의 순서도에 의거한 실시예 2의 크랭크개입중단루틴의 순서도의 나머지부이다.
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
이하, 도면을 참조해서, 본 발명의 실시형태를 실시예 1 및 실시예 2에 의해 상세하게 설명한다. 또한, 실시예 1 및 실시예 2의 어느 것에 있어서도, 연료분사시기나 점화시기 등의 설정수순이 다를 뿐이고, 하드웨어구성은 전혀 변화가 없으므로, 우선 하드웨어구성부터 설명한다.
도 3은, 차량에 탑재된 본 발명에 관한 기통내분사가솔린엔진의 제어장치의 일실시형태를 표시한 개략구성도이고, 도 4는 동 기통내분사가솔린엔진의 종단면도이다. 이들의 도면에 있어서, (1)은 자동차용 기통내 분사형 직렬4기통 가솔린엔진(이하, 간단히 엔진이라고 기록)이고, 연소실(5)을 비롯하여 흡기장치나 EGR장치 등이 기통내분사전용으로 설계되어 있다.
엔진(1)의 실린더헤드(2)에는, 각 기통마다 점화플러그(3)와 함께 전자식의 연료분사밸브(4)도 장착되어 있으며, 연소실(5)내에 직접 연료가 분사되도록 되어 있다. 또, 실린더(6)내를 슬라이딩해서 왕복이동하는 피스톤(7)의 정상면에는, 상사점근처에서 연료분사밸브(4)로부터의 연료분무가 도달하는 위치에, 반구(半球)형상의 캐비티(8)가 형성되어 있다(도 4). 또, 이 엔진(1)의 이론압축비는, 흡기관분사형의 것에 비해서 높게(본 실시예에서는, 12정도)설정되어 있다. 밸브구동기구로서는 DOHC4밸브식이 채용되고 있으며, 실린더헤드(2)의 상부에는, 흡배기밸브(9),(10)를 각각 구동하도록 흡기쪽캠샤프트(11)와 배기쪽 캠샤프트(12)가 회전자재하게 유지되어 있다.
실린더헤드(2)에는 양캠사프트(11),(12)의 사이를 빠져나가도록 해서 대략 직립방향으로 흡기포오트(13)가 형성되어 있으며, 이 흡기포오트(13)를 통과한 흡기흐름이 연소실(5)내에서 후술하는 역텀블흐름을 발생시키도록 되어 있다. 한편, 배기포오트(14)에 대해서는, 통상의 엔진과 마찬가지로 대략 수평방향으로 형성되고 있으나, 비스듬하게 큰 직경의 EGR포오트(15)(도 4에는 도시생략)가 분기해 있다. 도면중 (16)은 냉각수온Tw를 검출하는 수온센서이고, (17)은 각 기통의 소정 크랭크위치(본 실시예에서는 5°BTDC 및 75°BTDC)에서 크랭크각신호SGT를 출력하는 크랭크각센서이고, (19)는 점화플러그(3)에 고전압을 출력하는 점화코일이다. 또, 크랭크샤프트의 절반의 회전수에 의해 회전하는 캠샤프트 등에는, 기통판별신호SGC를 출력하는 기통판별센서(도시생략)가 배설되어, 크랭크각신호SGT가 어느 기통의 것인지 판별된다.
도 3에 표시한 바와 같이, 흡기포오트(13)에는, 서지탱크(20)를 가진 흡기매니폴드(21)를 개재해서, 에어클리너(22), 스로틀보디(23), 스테퍼모터식의 아이들스피드콘트롤밸브(이하, 아이들조정밸브라고 함)(24)를 구비한 흡기관(25)이 접속되어 있다. 또, 흡기관(25)에는, 스로틀보디(23)를 우회해서 흡기매니폴드(21)에 흡입기를 도입하는 큰 직경의 에어바이패스파이프(26)가 병설되어 있으며, 그 관로에는 리니어솔레노이드식이고 대형의 에어바이패스밸브(ABV밸브라고 함)(27)이 배설되어 있다. 또한, 에어바이패스파이프(26)는 흡기관(25)에 준하는 유로면적을 가지고 있으며, ABV밸브(27)의 완전개방시에는 엔진의 저중속영역에서 요구되는 양의 흡입공기가 유통가능하게 되어 있다. 한편, 아이들조정밸브(24)는, ABV밸브(27)보다도 작은 유로면적을 가지고 있으며, 흡입공기량을 정밀도좋게 조정하는 경우에는 아이들조정밸브(24)를 사용한다.
스로틀보디(23)에는, 유로를 개폐하는 나비식의 스로틀밸브(28)와 함께, 스로틀밸브(28)의 개방도θth를 검출함으로써 액셀개방도정보를 검출하는 스로틀포지션센서(29)와, 완전폐쇄상태를 검출하는 아이들스위치(30)가 구비되어 있다. 또, 에어클리너(22)의 내부에는 흡기밀도를 구하기 위한 대기압센서(31), 흡기온센서(32)가 배설되어 있으며, 대기압Pa, 흡기온도Ta에 대응하는 신호를 출력한다. 또, 흡기관(25)의 입구근처에는, 카르만소용돌이식의 에어플로센서(33)가 배설되어 있으며, 일흡기행정당의 제적공기유량Qa에 비례한 소용돌이발생신호를 출력한다.
한편, 배기포오트(14)에는, O2센서(40)가 장착된 배기매니폴드(41)를 개재해서, 3원촉매(42)나 도시생략의 머플러 등을 구비한 배기관(43)이 접속되어 있다. 또, EGR포오트(15)는, 큰 직경의 EGR파이트(44)를 개재해서, 스로틀밸브(28)의 하류, 또한 흡기매니폴드(21)의 상류에 접속되어 있으며, 그 관로에는 스테퍼모터식의 EGR밸브(45)가 배설되어 있다.
연료탱크(50)는, 도시하지 않은 차체후부에 설치되어 있다. 그리고, 연료탱크(50)에 저류된 연료는, 전동식의 저압연료펌프(51)에 의해 빨아올려져 저압피드파이프(52)를 개재해서 엔진(1)쪽으로 송급된다. 저압피드파이프(52)내의 연료압력은, 리턴파이프(53)의 관로에 개재장착된 제 1연료압력조정기(54)에 의해 비교적 저압(본실시예에서는 3.0㎏f/㎠이하, 저연압이라고 기록)으로 압력조정된다. 엔진(1)쪽으로 송급된 연료는, 실린더헤드(2)에 장착된 고압연료펌프(55)에 의해 고압피드파이프(56)와 딜리버리파이프(57)를 개재해서 각 연료분사밸브(4)에 송급된다. 본실시예의 경우, 고압연료펌프(55)는, 사판액셜피스톤식이고, 배기쪽캠샤프트(12)에 의해 구동되고, 엔진(1)의 아이들운전시에도 50㎏f/㎠이상의 연료압력을 발생가능한 송유능력을 가진다. 딜리버리파이프(57)내의 연료압력은, 리턴파이프(58)의 관로에 개재장착된 제 2연료압력조정기(59)에 의해 비교적 고압(본실시예에서는 50㎏f/㎠이하, 고연압이라고 기록)으로 압력조정된다. 도면중 (60)은 제 2연료압력조정기(59)에 장착된 전자식 연료압력절환밸브이고, 온상태에서 연료를 릴리프해서 딜리버리파이프(57)내의 연료압력을 소정치(예를 들면, 3.0㎏f/㎠)로 저하시킨다. 또, (61)은 고압연료펌프(55)의 윤활이나 냉각 등을 행한 연료를 연료탱크(50)로 환류시키는 리턴파이프이다.
차실내에는, ECU(전자제어유닛)(70)가 설치되어 있으며, 이 ECU(70)에는 도시하지 않은 입출력장치, 제어프로그램이나 제어맵 등의 기억에 이바지하게 되는 기억장치(ROM, RAM, 불휘발성RAM 등), 중앙처리장치(CPU), 타이머카운터 등이 구비되고, 엔진(1)의 종합적인 제어를 행하고 있다.
ECU(70)의 입력쪽에는, 작동시에 엔진(1)의 부하가 되는 에어컨장치, 파워스티어링장치, 자동변속장치 등의 작동상황을 검출하는 스위치류, 즉 에어컨스위치(A/C·SW)(34), 파워스티어링스위치(P/S·SW)(35), 인히비터스위치(INH·SW)(36) 등이 각각 접속되고, 각검출신호를 ECU(70)에 공급하고 있다. 또한, ECU(70)에는, 상기한 각종센서류나 스위치류외에, 도시생략의 다수의 스위치나 센서류가 입력쪽에 접속되어 있으며, 출력쪽에도 각종 경고 등이나 기기류 등이 접속되어 있다.
ECU(70)는, 상기한 각종센서류 및 스위치류로부터의 입력신호에 의거하여, 연료분사모드나 연료분사량을 비롯하여 연료분사종료시기, 점화시기나 EGR가스의 도입량 등을 결정하고, 연료분사밸브(4), 점화코일(19), EGR밸브(45) 등을 구동제어한다.
다음에, 상기 엔진제어의 기본적인 흐름을 간단히 설명한다.
시동시에 있어서, 운전자가 점화키스위치를 온조작하면, ECU(70)는, 저압연료펌프(51)와 연료압력절환밸브(60)를 온으로 해서 연료분사밸브(4)에 저연료압력의 연료를 공급한다. 이것은, 엔진(1)의 정지시나 크랭킹시에는 고압연료펌프(55)가 전혀, 또는 불완전으로밖에 작동하지 않기 때문에, 저압연료펌프(51)의 토출압과 연료분사밸브(4)의 개방시간에 의거해서 연료분사량을 결정하지 않을 수 없기 때문이다. 다음에, 운전자가 점화스위치를 개시(start)조작하면, 도시생략의 시타터모터에 의해서 엔진(1)이 크랭킹되고, 동시에 ECU(70)에 의한 연료분사제어가 개시된다. 이 시점에서는, ECU(70)는, 흡기행정분사모드를 선택하고, 비교적 농후한 공연비가 되도록 연료를 분사한다. 이것은 냉기(冷機)시에는 연료의 기화율이 낮기 때문에, 압축행정분사모드에서 분사를 행한 경우, 실화와 미연연료(HC)의 배출을 피할 수 없기 때문이다. 또, ECU(70)는, 시동시에는 ABV밸브(27)를 폐쇄하기 때문에, 연소실(5)로의 흡입공기는 스로틀밸브(28)의 틈새나 아이들조정밸브(24)로부터 공급된다. 또한, 아이들조정밸브(24)와 ABV밸브(27)는 ECU(70)에 의해 일원관리되고 있고, 스로틀밸브(28)를 우회하는 흡입공기(바이패스에어)의 필요도입량에 따라서 각각의 밸브개방량이 결정된다.
시동이 완료되고 엔진(1)이 아이들운전을 개시하면, 고압연료펌프(55)가 정격의 토출작동을 시작하기 때문에, ECU(70)는 연료압력절환밸브(60)를 오프로 해서 연료분사밸브(4)에 고연압의 연료를 공급한다. 이 때에는 당연히 고연압과 연료분사밸브(4)의 개방시간에 의거해서 연료분사량이 결정된다. 그리고, 냉각수온도Tw가 소정치로 상승할 때까지는 ECU(70)는, 시동시와 마찬가지로 흡기행정분사모드를 선택해서 연료를 분사하는 동시에, ABV밸브(27)도 계속해서 폐쇄한다. 또, 에어컨 등의 보기류의 부하의 증감에 따른 아이들회전수의 제어는, 흡기관분사형과 마찬가지로 아이들조정밸브(24)(필요에 따라서 ABV밸브(27)도 개방된다)에 의해서 행하여진다. 또, 소정사이클이 경과해서 O2센서(40)가 활성온도에 달하면, ECU (70)는 O2센서(40)의 출력전압에 따라서 공연비피드백제어를 개시하고, 유해배출가스성분을 3원촉매(42)에 의해 정화시킨다. 이와 같이, 냉기시에 있어서는, 흡기관분사형 엔진과 대략 마찬가지의 연료분사제어가 행하여지나, 흡기관(13)의 벽면으로의 연료방울의 부착 등이 없기 때문에, 제어의 응답성이나 정밀도는 높아진다.
엔진(1)의 난기(warmingup)가 종료되면, ECU(70)는 스로틀개방도θth 등으로부터 얻은 목표기통내유효압(목표부하)Pe와 엔진회전수(회전속도)Ne에 의거하여, 도 5의 연료분사제어맵으로부터 현재의 연료분사제어영역을 검색하여, 연료분사모드와 연료분사량을 결정해서 연료분사밸브(4)를 구동하는 외에, ABV밸브(27)나 EGR밸브(45)의 밸브개방제어 등도 행한다.
예를 들면, 아이들운전시 등의 저부하·저회전운전시에는 도 5중 사선으로 표시한 압축행정분사희박영역으로 되기 때문에, ECU(70)는, 압축행정분사모드를 선택하는 동시에 ABV밸브(27) 및 EGR밸브(45)를 운전상태에 따라서 밸브개방하여, 희박한 공연비(본실시예에서는 20∼40정도)가 되도록 연료를 분사한다. 이 시점에서는 연료의 기화율이 상승하는 동시에, 도 6에 표시한 바와 같이 흡기포오트(13)로부터 유입한 흡기흐름이 화살표로 표시한 역텀블흐름(80)을 형성하기 때문에, 연료분무(81)가 피스톤(7)의 캐비티(8)내에 보존된다. 그 결과, 점화시점에 있어서 점화플러그(3)의 주위에는 이론공연비 근처의 혼합기가 형성되게 되어, 전체로서 매우 희박한 공연비(예를 들면, 전체공연비로서 50 정도)로도 착화가 가능하게 된다. 이에 의해 CO나 HC의 배출이 극히 소량으로 되는 동시에, 배기가스의 환류에 의해서 NOX의 배출량도 낮게 억제된다. 그리고, ABV밸브(27) 및 EGR밸브(45)를 개방함에 따른 펌핑손실의 저감과 함께 연비가 대폭적으로 향상한다. 그리고, 부하의 증감에 따른 아이들회전수의 제어는, 연료분사량을 증감시킴으로써 행하여지기 때문에, 제어응답성도 매우 높아진다.
또한, 압축행정분사모드에 있어서는, 분사밸브(4)로부터 분사된 연료분무가 상기한 역텀블흐름에 타서, 점화플러그(3)에 도달하지 않으면 안되고, 도달해서 점화시점까지 연료가 증발해서 점화용이한 혼합기가 형성되지 않으면 안된다. 평균공연비가 소정치(예를 들면 20)이하가 되면 점화플러그(3)근처에 있어서 국소적으로 과농후한 혼합기가 생성되어 소위 농후실화가 발생하는 한편, 소정치(예를 들면 40)이상이 되면 희박한계를 넘어서 역시 실화(소위 희박실화)가 발생하기 쉬워진다. 이 때문에, 후술하는 바와 같이 연료분사개시 및 종료의 타이밍이나 점화의 타이밍이 정확히 제어되는 동시에, 평균공연비가 소정범위(예를 들면 20∼40)가 되도록 설정되고, 평균공연비가 소정치(예를 들면 20)이하의 경우에는, 후술하는 흡기행정분사모드로 절환된다.
또, 저중속주행시는, 그 부하상태나 엔진회전속도 Ne에 따라서, 도 5속의 흡기행정분사모드에 의한 희박영역, 혹은 스토이키오피드백영역(이론공연비피드백영역)으로 되기 때문에, ECU(70)는, 흡기행정분사모드를 선택하는 동시에, 소정의 공연비가 되도록 연료를 분사한다.
즉, 흡기행정분사모드의 희박영역에서는, 비교적 희박한 공연비(예를 들면 20∼23정도)가 되도록 ABV밸브(27)의 밸브개방량과 연료분사량을 제어하고, 스토이키오피드백영역에서는, ABV밸브(27)와 EGR밸브(45)를 개폐제어하는 동시에(단, EGR밸브(45)를 개폐제어하는 것은 스토이키오피드백영역의 특정한 영역에서만 행하여진다), O2센서(40)의 출력전압에 따라서 공연비피드백제어를 행한다. 도 7에 표시한 바와 같이 흡기포오트(13)로부터 유입한 흡기흐름이 역팀블흐름(80)을 형성하기 때문에, 연료분사개시시기 또는 종료시기를 조정함으로써 흡기행정분사모드의 희박영역에 있어서도, 역텀블흐름에 의한 혼란의 효과에 의해, 희박한 공연비에서도 착화가 가능하게 된다. 또, 스토이키오피드백영역에서는, 비교적 높은 압축비에 의해 큰 출력을 얻을 수 있는 동시에, 유해배출가스성분이 3원촉매(42)에 의해 정화된다.
그리고, 급가속시나 고속주행시는, 도 5속의 오픈루프제어영역으로 되기 때문에, ECU(70)는, 흡기행정분사모드를 선택하는 동시에 ABV밸브(27)를 폐쇄하고, 스로틀개방도θth나 엔진회전속도Ne 등에 따라서, 비교적 농후한 공연비가 되도록 연료를 분사한다. 이 때에는 압축비가 높은 점이나 흡기흐름이 역텀블흐름(80)을 형성하는 것이외에 흡기포오트(13)가 연소실(5)에 대해서 대략 직립하고 있기 때문에, 관성효과에 의해서도 높은 출력을 얻을 수 있다.
또, 중고속주행중의 타행(惰行)운전시는 도 5중의 연료커트영역으로 되기 때문에 ECU(70)는, 연료분사를 완전히 정지한다. 이에 의해, 연비가 향상하는 동시에 유해배출가스성분의 배출량도 저감된다. 또한, 연료커트는, 엔진회전속도Ne가 복귀회전속도보다 저하했을 경우나, 운전자가 액셀페달을 답입(踏入)한 경우에는 즉시로 중지된다.
다음에, 본 발명에 관하여, 목표평균유효압(목표부하)Pe에 의해서 설정되는 엔진연소실내의 연소상태에 영향을 주는 파라미터치(엔진제어파라미터치), 즉, 연료분사밸브(4)의 개방시간 Tinj, 연료분사종료시기 Tend, 점화시기 Tig, EGR밸브(45)의 개방량 Legr 등의 설정수순을 설명한다.
(실시예 1의 설정수순)
도 8 내지 도 10에 표시한 순서도는, 실시예 1에 의한 각종 엔진제어파라미터치의 설정수순을 표시하고, 크랭크각센서(17)로부터 크랭크 각신호가 출력될 때마다 ECU(70)에 의해서 개입중단실행된다.
ECU(70)는, 먼저 도 8의 스텝S10에 있어서 각종 엔진상태량, 예를 들면 에어플로센서(33)가 검출하는 1흡기행정당 흡입공기량(체적공기유량)Qa, 스로틀포지션센서(29)가 검출하는 스로틀밸브개방도θth, 대기압센서(31)가 검출하는 대기압Pa, 흡기온센서(32)가 검출하는 흡기온도Ta, 크랭크각센서(17)로부터의 크랭크각신호발생시간간격으로부터 검출되는 엔진회전수(회전속도)Ne, 에어컨스위치(34)가 검출하는 공조장치의 작동상태, 등을 판독해 넣는다.
이어서 ECU(70)는 상기한 기억장치에 미리 기억되어 있는 목표평균유효압맵으로부터, 스로틀포지션센서(29) 및 크랭크각센서(17)에 의해서 검출되는 스로틀밸브개방도θth와 엔진회전수Ne에 따른 목표평균유효압PeB를 연산한다(스텝 S12). 도 11은 목표평균유효압맵의 개략구성을 표시하고, 스로틀밸브개방도 θth와 엔진회전수Ne에 따른, 운전자가 요구하는 출력에 대응하는 목표평균유효압 PeBij가 매핑되어 ECU(70)의 기억장치에 기억되어 있다. 이들의 각 데이터는, 목표평균유효압정보로서 엔진의 대상(台上)시험에서 데이터를 수집하기 쉬운 예를 들면 정미평균유효압을 사용해서, 실험적으로 설정된 값이다. ECU(70)는 이 맵으로부터 예를 들면 공지의 4점보간법 등에 의해 검출된 스로틀밸브개방도 θth와 엔진회전수Ne에 따른 최적의 목표평균유효압PeB를 연산한다.
또한, 이 실시예에서는 목표부하정보로서 정미평균유효압Pe를 사용했으나, 엔진의 대상시험에서의 데이터의 수집에 특별히 지장이 없으면 여러가지의 것을 사용할 수 있고, 도시한 평균유효압력이나 정미출력 등이어도 된다.
다음에 스텝S14에 진행하고, 목표평균유효압PeB에 보기보정을 가해서 목적으로 하는 목표평균유효압Pe를 구한다.
Pe = PeB ＋ △Pe … (M1)
ECU(70)의 기억장치에는, 작동시에 엔진(1)의 기계적, 전기적인 부하가 되는 여러가지의 부하장치(보기장치), 예를 들면 에어컨장치, 파워스티어링장치, 변속장치 등을 위한 출력보정맵을 구비하고 있고, 이들의 부하장치의 작동을 검출하는 스위치(34)∼(36)로부터의 ON신호에 의해 출력보정맵으로부터 엔진회전수Ne에 따른 목표평균유효압보정치 △Pe가 출력된다. 이 보정치 △Pe를 스텝S12에서 얻어진 목표평균유효압PeB에 가산해서, 보기장치에 의한 보정이 행해진다. 또한, 이와 같이 해서 산출된 목표평균유효압Pe는, 적당히 필터링처리를 행하여 노이즈성분의 제거, 제어의 안정 등을 도모하도록 해도 된다.
스텝S16에서는, 체적효율Ev가 연산된다. 이 체적효율Ev는 에어플로센서(33)로부터 검출되는 흡입공기유량(체적유량)Qa를 연소실(5)의 용적으로 나눔으로써 간단히 연산할 수 있다. 다음에, 스텝S18에 있어서 흡기밀도(환경파라미터치)γ를 연산한다. 흡기밀도γ는 보일샬의 공지의 연산식에 의해 흡기온도Ta와 대기압Pa로부터 용이하게 연산할 수 있다. 그리고, 스텝S20에 있어서 구한 체적효율Ev와 흡기밀도γ로부터 충전효율ηv를 다음식에 의해 연산한다.
ηv = γ × Ev … (M2)
다음에, ECU(70)는, 도 9의 스텝S22를 진행하고, 목표평균유효압PeB를 대기보정하기 위한 보정계수치(표준대기상태에 대한 저감계수치)Kat를 다음식(M3)으로부터 연산한다.
Kat = α × γ … (M3)
여기서 α는 정수이고, 흡기밀도가 표중상태의 것에 대해서 보다 작은 값을 취할 경우에는, 보정계수치Kat는 값 1에 대해서 보다 작은 값으로 설정된다.
이와 같이 해서 구한 보정계수치Kat는 다음식(M4)에 적용되어, 목표평균유효압PeB를 대기보정한다.
Pec = Kat × PeB ＋ △Pe … (M4)
대기보정을 요하는 것은 식(M1)중, 스로틀밸브개방도θth와 엔진회전수Ne에 따라서 설정한 값 PeB뿐(흡입공기량에 관련된 항뿐)이고, 보기보정치인 △Pe에는 보정계수치Kat를 승산할 필요는 없다. 에어컨 등의 보기장치는, 그들의 장치를 구동하는데 필요한 엔진토크는, 평지여도 고지여도 거의 변화가 없기 때문이다.
그리고, 스텝S26에서는, 흡기행정분사모드 또는 압축행정분사모드의 어느 것에서 엔진을 제어해야 할지를 판별하기 위한 판별임계치XPe를 엔진회전수Ne에 따라서 설정한다. 도 5에 사선으로 표시한 압축행정분사희박영역과 흡기행정분사영역을 구획하는 경계선은, 판별임계치XPe와 Ne의 관계를 나타내는 것이고 이 관계로부터 판별임계치XPe를 구할 수 있다.
그리고 스텝S28 및 스텝S30에 있어서 압축행정분사모드에서 제어해야 하는지 아닌지를 판별한다. 스텝S28에서는 구한 판별임계치XPe와 스텝S14에서 구한 목표평균유효압Pe가 비교되고, 목표평균유효압Pe가 판별임계치XPe보다 작은지 아닌지가 판별된다. 스텝S30에서는, 난기가 아직 완료되고 있지 않은 운전상태 등, 압축행정분사모드에 의한 제어를 금지해야 할 운전상태인지 아닌지가 판별된다.
스텝S28에 있어서, 판별임계치XPe와 비교되는 목표평균유효압데이터로서 흡기밀도보정된 Pec를 사용하지 않은 이유는, Pec를 사용하면 압축행정분사희박영역이 이상하게 확대되고, 스모크 등이 발생할 염려가 있는 점에 의한다.
목표평균유효압Pe가 판별임계치XPe이상으로 스텝S28의 판별결과가 부정(No)일 경우, 또는 압축행정분사모드의 제어를 금지해야 할 운전상태에 있고, 스텝S30의 판별결과가 긍정(Yes)일 경우에는 도 10의 스텝S36으로 진행하고, 흡기행정분사모드에 의한 각종엔진제어파라미터치의 연산이 행해지는 한편, 스텝S28의 판별결과가 긍정, 또한 스텝S30의 판별결과가 긍정, 또한 스텝S30의 판별결과가 부정일 경우에는 도 10의 스텝S32를 진행하고, 압축행정분사모드에 의한 각종엔진제어파라미터치의 연산이 행해진다.
먼저, 흡기행정분사모드에 의한 각종엔진제어파라미터치의 연산에 대해서 설명하면, 스텝S36에서는, 충전효율ηv와 엔진회전수Ne에 따라서 연료분사종료시기Tend, 점화시기Tig, 목표공연비AF, EGR량(EGR밸브(45)의 개방량Legr)을 설정한다. 흡기행정분사모드에서는, 상기한 바와 같이, 기통내에 유입하는 공기량에 따라서 대략 일의적으로 출력을 결정할 수 있으므로, 이 실시예에서는 체적효율Ev에 흡기밀도보정을 한 충전효율ηv가 사용된다. 충전효율ηv와 엔진회전수Ne에 따라서 엔진제어파라미터치를 설정하는 방법으로서는, 스텝S12의 목표평균유효압PeB의 연산과 마찬가지로 맵으로부터 충전효율ηv와 엔진회전수Ne에 따라서 적당치를 판독하도록 하면 된다. 이 실시예에서는, 체적효율Ev에 대신해서, 흡기밀도γ로 보정된 충전효율ηv를 사용해서 엔진제어파라미터치를 설정하므로, 고지 등의 흡기밀도가 낮은 대기조건하에서도 흡기밀도에 따른 최적의 엔진제어파라미터치를 설정할 수 있다.
그러나, ABV밸브(27)의 개방도에 대해서는, 흡기행정분사모드에 있어서도 목표평균유효압Pe와 엔진회전수Ne에 의해 연산된다(스텝S38). ABV밸브(27)가 완전개방상태에 있을 때, 스로틀밸브(28)의 완전개방시에 필적하는 공기량을 바이패스통로(26)를 개재해서 엔진(1)에 공급시킬 수 있다. 따라서, 출력이 부족해서 운전자에 의해서 스로틀밸브(28)가 개방되었을 때, ABV밸브(27)의 개방도를 체적효율Ev나 충전효율ηv를 사용해서 제어하면, ABV밸브(27)도 개방방향으로 구동되게 되나, 약간의 밸브개방방향의 보정에도 대량의 흡기량이 흐를 수 있으므로 과잉의 공기량이 기통내에 유입해서 연소를 악화시키는 경우가 있다. 연소가 악화하면, 출력이 더욱 부족하고, 운전자는 스로틀밸브(28)를 더욱 열고, 이에 연동해서 ABV밸브(27)가 더욱 개방된다,와 같은 제어가 발산할 위험이 있다. 그래서, 스로틀밸브(28)의 개방도θth, 즉 운전자의 출력요구에 대응해서 설정되는 목표평균유효압Pe와 엔진회전수Ne에 의해서 ABV밸브(27)의 개방도를 설정함으로써, 제어를 안정시킬 수 있는 것이다.
한편, 압축행정분사모드에 의한 각종엔진제어파라미터치의 연산에 대해서 설명하면, 스텝S32에서는, 먼저, 목표평균유효압Pec와 엔진회전수Ne에 따라서 연료분사종료시기Tend 및 점화시기Tig가 설정된다. 이 경우의 연료분사종료시기Tend 및 점화시기Tig의 설정방법도, 스텝S12의 목표평균유효압PeB의 연산과 마찬가지로 맵으로부터 판독하도록 하면 된다. 연료분사종료시기Tend나 점화시기Tig를 설정하는 목표평균유효압Pec는, 스텝S24에 있어서 대기보정되고 있으므로, 먼저 도 2를 참조해서 설명한 바와 같이, 사용하는 맵은 표준대기상태에서 구한 맵을 사용하면 되고, 흡기밀도에 따라서 다른 맵으로부터 이들의 연료분사종료시기Tend나 점화시기Tig를 판독할 필요가 없어진다. 따라서, 제어가 간소하게 되고, 또한 매칭을 위한 대상시험횟수도 적어도 된다는 이점도 있다.
이어서, 스텝S34에 있어서, 목표평균유효압Pe와 엔진회전수Ne에 따라서 목표공연비AF, EGR량(EGR밸브(45)의 개방량 Legr) 및 ABV밸브(27)의 개방도를 설정한다. 이들의 엔진제어파라미터치의 설정에는, 상기한 스텝S14에서 연산되고, 대기보정을 행하고 있지 않은 목표평균유효압Pe가 사용된다. 상기한 바와 같이, 압축행정분사모드에서는 흡기량으로는 엔진출력을 일의적으로 결정할 수 없고, 연료공급량에 대략 비례해서 엔진출력이 얻어진다. 그리고, 안정된 층형상연소를 확보하기 위하여 연료분사종료시기Tend나 점화시기Tig를 최적치로 설정할 필요로부터 목표평균유효압Pe의 대기보정을 필요로 하나, 목표공연비AF, EGR량 및 ABV밸브(27)의 개방도는, 층형상연소에 영향주는 파라미터라기보다는, 엔진출력에 직접 관계되는 제어파라미터이므로, 운전자가 요구하는 엔진출력을 충실히 실현하기 위해서는, 운전자의 조작에 의거한 액셀개방도정보를 정확히 이들의 제어파라미터에 반영시키기 않으면 안된다. 따라서, 이들의 제어파라미터치를 설정하는 목표평균유효압Pe의 대기보정은 불필요하고, 대기보정을 행하면 운전자의 의도를 반영할 수 없어 오히려 유해하게 된다.
이 경우의 목표공연비AF, EGR량 및 ABV밸브(27)의 개방도의 설정방법도, 스텝S12의 목표평균유효압PeB의 연산과 마찬가지로 맵으로부터 판독하도록 하면 된다.
이들의 제어파라미터치의 설정이 끝나면, 스텝S40으로 진행하여, 연료분사밸브(4)의 개방시간Tinj를 다음식(M5)에 의해 연산한다.
Tinj = K × (Qa × γ/AF) × (Kwt × ...) × Kg ＋ Ｔ DEC … (M5)
여기서, Kwt, Kaf … 등은 엔진수온Tw 등에 따라서 설정되는 각종보정계수이고, 엔진운전상태에 따라서 설정된다. Kg는 분사밸브(4)의 게인보정계수, Ｔ DEC는 무효시간보정치이고, 목표평균유효압Pe와 엔진회전수Ne에 따라서 설정된다. K는 연료량을 밸브개방시간으로 변환하는 변화계수이고, 정수이다.
또한, 식(M5)중의 「Qa × γ」의 항은, 즉 흡입공기량Qa를 흡기밀도(환경파라미터치)γ로 보정하는 것을 의미하고 있고, 이에 의해, 보다 적정한 밸브개방시간Tinj가 요구된다.
그리고 스텝S42에 있어서, 이와 같이 산출한 밸브개방시간Tinj와 분사종료시기Tend에 의거해서 결정되는 타이밍에서 연료분사밸브(4)를 구동하고, 소요량의 연료를 연소실(5)내에 분사공급한다. 또, 점화시기Tig에 의거해서 결정되는 타이밍에서 점화플러그(3)에 의해 점화하고, 또, 설정한 소요의 밸브개방도로 EGR밸브(45) 및 ABV밸브(27)를 개폐구동한다.
이렇게 해서, 대기보정된 목표평균유효압Pec에 의해서 최적연료분사종료시기Tend와 최적점화시기Tig를 구할 수 있고, 이와 같은 최적연료분사종료시기Tend와 최적점화시기Tig에 의해서 안정된 층형상연소가 확보된다.
(실시예 2의 설정수순)
실시예 2의 설정수순은 도 8, 도 12 및 도 13의 순서도에서 표시된다. 즉, 도 8에 표시되는 실시예 1의 순서도는, 그대로 실시예 2의 각종엔진제어파라미터치의 설정수순에 적용할 수 있고, 스텝S14에서는 보기보정된 목표평균유효압Pe가, 스텝S16에서는 체적효율Ev가, 스텝S18에서는 흡기밀도γ가, 스텝S20에서는 충전효율ηv가 각각 실시예2에 있어서도 연산된다.
이어서 ECU(70)는, 도 12의 스텝S50을 실행하고, 흡기행정분사모드 또는 압축행정분사모드의 어느 것에서 엔진을 제어해야 할지를 판별하기 위한 판별임계치XPe를 엔진회전수Ne에 따라서 설정하고, 스텝S52 및 스텝S54에 있어서, 압축행정분사모드에서 제어해야 하는지 아닌지를 판별한다. 이 판별방법은 실시예 1의 방법과 동일하고, 목표평균유효압Pe가 판별임계치XPe이상으로서 스텝S52의 판별결과가 부정(No)일 경우, 또는 압축행정분사모드의 제어를 금지해야 할 운전상태에 있고, 스텝S54의 판별결과가 긍정(Yes)일 경우에는 도 13의 스텝S62로 진행하고, 흡기행정분사모드에 의한 각종엔진제어파라미터치의 연산이 행해지는 한편, 스텝S52의 판별결과가 긍정, 또한 스텝S54의 판별결과가 부정일 경우에는 스텝S56으로 진행하고, 압축행정분사모드에 의한 각종엔진제어파라미터치의 연산이 행해진다.
먼저, 실시예 2의 흡기행정분사모드에 의한 각종 엔진제어파라미터치의 연산에 대해서 설명하면, 흡기행정분사모드에서는 실시예 1의 연산방법과 동일한 방법으로 제어파라미터치가 연산된다. 즉, 스텝S62에 있어서, 충전효율ηv와 엔진회전수Ne에 따라서 연료분사종료시기Tend, 점화시기Tig, 목표공연비AF, EGR량(EGR밸브(45)의 개방량Legr)을 설정하고, 스텝S64에 있어서 목표평균유효압Pe와 엔진회전수Ne에 따라서 ABV밸브(27)의 개방도를 설정한다. 이들의 제어파라미터치의 설정방법은 실시예 1과 동일하므로 설명을 생략한다.
한편, 압축행정분사모드에 의한 각종 엔진제어파라미터치의 연산에 대해서 설명하면, 실시예 2에서는 스텝S56에 있어서 먼저 연료분사종료시기Tend 및 점화시기Tig의 대기보정치△FT 및 △ST를 연산한다. 이 경우의 대기보정치△TF 및 △ST의 연산은, 3차원맵이 사용되고, 목표평균유효압Pe, 엔진회전수Ne 및 흡기밀도γ에 따라서 대기보정치△FT 및 △ST가 판독된다. 후술하는 바와 같이 연료분사종료시기Tend 및 점화시기Tig는 목표평균유효압Pe와 엔진회전수Ne에 따라서 연산되므로, 상기한 3차원맵에는, 목표평균유효압Pe와 엔진회전수Ne에 따라서 연산된 각각의 연료분사종료시기Tend 및 점화시기Tig에 대해서 흡기밀도γ에 따른 대기보정치△FT 및 △ST가 매핑되어 기억되어 있다.
이어서, 도 13의 스텝S58에 있어서, 대기보정되지 않는 목표평균유효압Pe와 엔진회전수Ne에 따라서 목표공연비AF, EGR량(EGR밸브(45)의 개방량Legr) 및 ABV밸브(27)의 개방도가 설정되는 동시에, 연료분사종료시기Tend 및 점화시기Tig도 대기보정되지 않는 목표평균유효압Pe와 엔진회전수Ne에 따라서 설정된다. 그리고, 연료분사종료시기Tend와 점화시기Tig에 대해서는 스텝S60에 있어서 대기보정이 실행된다.
다음식(N1),(N2)는 각각 연료분사종료시기Tend 및 점화시기Tig의 대기보정연산식을 나타내고 있고, 스텝S58에서 구한 연료분사종료시기Tend 및 점화시기Tig를 스텝S56에서 구한 대기보정치△FT 및 △ST로 지연각보정함으로써, 흡기밀도에 따른 최적연료분사종료시기Tend와 최적점화시기Tig가 연산된다. 개념적으로는, 흡기밀도γ에 따라서 도 1에 표시한 최적점 A, A1, A2… 등에 대응하는 최적연료분사종료시기Tend와 최적점화시기Tig가 연산되게 된다.
Tend = Tend － △FT … (N1)
Tig = Tig － △ST … (N2)
이와 같이 해서 최적연료분사종료시기Tend, 최적점화시기Tig, 목표공연비AF, EGR량(EGR밸브(45)의 개방량Legr) 및 ABV밸브(27)의 개방도가 설정되면, 실시예 1과 마찬가지로, 스텝S66에 있어서 연료분사밸브(4)의 개방시간Tinj가 상기식(M5)에 의해 연산되고, 스텝S68에 있어서, 연산한 밸브개방시간Tinj와 분사종료시기Tend에 의거해서 결정되는 타이밍에서 연료분사밸브(4)를 구동하고, 소요량의 연료를 연소실(5)내에 분사공급한다. 또, 점화시기Tig에 의거해서 결정되는 타이밍에서 점화플러그(3)에 의해 점화하고, 또, 설정한 소요의 밸브개방도로 EGR밸브(45) 및 ABV밸브(27)를 개폐구동한다.
이렇게 해서, 실시예 2에 있어서도 대기보정된 최적연료분사종료시기Tend와 최적점화시기Tig에 의해서 안정된 층형상연소가 확보된다.
상기 실시예에서는 목표부하에 대해서 목표공연비를 설정하고, 이 목표공연비가 되도록 흡기량으로부터 연료량을 산출하는 타입의 엔진에 대해서 설명했으나, 흡기밀도에 의해서 기통내유동이 변화하고, 이에 의해 최적분사시기나 점화시기가 흡기밀도에 의해 변화하는 것에 의거하면, 목표부하로부터 적접적으로 연료량을 구하는 타입의 엔진에 있어서도, 목표부하를 흡기밀도보정하고, 또는 흡기밀도에 따른 점화시기, 분사시기의 보정량을 설정하고, 이들의 어느 하나 또는 쌍방에 의거해서 점화시기, 분사시기의 최종데이터를 구하는 데에 의미가 있고, 본 발명은, 이 타입의 엔진에도 적용가능한 것은 말할 나위도 없다.

Claims (12)

  1. 연소실(5)에 연료를 직접분사하는 연료분사밸브(4)를 가지고, 내연엔진이 소정의 운전영역에서 운전될 때, 주로 압축행정중에 연료를 분사해서 층형상연소를 행하게 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치에 있어서,
    적어도 운전자의 조작에 의거한 액셀개방정보(θth)에 따라서 목표부하치(PeB)를 설정하는 목표부하설정수단(ECU(70);S12)과,
    흡기밀도와 상관하는 환경파라미터치(γ)를 검출하는 환경파라미터치검출수단(ECU(70);S18)과,
    설정된 목표부하치(PeB)를 환경파라미터치(γ)로 보정하는 목표부하보정수단(ECU(70);S24)과,
    보정한 목표부하치(Pec)에 의거해서 연료분사시기, 또는 점화시기의 적어도 하나를 포함하는 엔진제어파라미터치(Tend, Tig)를 설정하는 제 1제어파라미터치설정수단(ECU(70);S32, S34)과,
    엔진제어파라미터설정치(Tend, Tig)에 의거해서 상기 층형상연소를 실행시키는 제어수단(ECU(70);S40, S42),
    을 구비한 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1제어파라미터치설정수단은, 보정한 목표부하치에 의거해서 연료분사시기(Tinj, Tend) 및 점화시기(Tig)를 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1제어파라미터치설정수단은, 상기 연료분사시기(Tend)를 흡기밀도(γ)의 저하에 따라서 분사시기가 지연되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 제 1제어파라미터치설정수단은, 상기 점화시기(Tig)를 흡기밀도(γ)의 저하에 따라서 점화시기가 지연되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치.
  5. 제 1항에 있어서, 또, 상기 목표부하설정수단에 의해 설정된 목표부하치(Pec)에 의거해서 목표공연비(AF)를 설정하는 목표공연비설정수단(ECU(70);S34)과,
    상기 연소실내에 흡입되는 흡입공기량(Qa)을 검출하는 흡입공기량검출수단(33)과,
    상기 흡입공기량검출수단(33)에 의해 검출된 흡입공기량(Qa)을 상기 환경파라미터검출치(γ)로 보정하는 흡입공기량보정수단(ECU(70);S40)과,
    목표공연비설정수단에 의해 설정된 목표공연비(AF) 및 상기 흡입공기량보정수단에 의해 보정된 흡입공기량에 의거해서 연료분사량(Tinj)을 산출하는 연료분사량산출수단(ECU(70);S40)을 구비한 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치.
  6. 제 1항에 있어서, 또, 상기 주로 압축행정중에 연료를 분사하는 압축행정분사모드와, 주로 흡기행정중에 연료를 분사하는 흡기행정분사모드를 절환하는 분사모드선택수단(ECU(70);S28, S30)을 구비하고,
    상기 분사모드선택수단은, 상기 목표부하설정수단에 의해 설정된 목표부하치에 의거해서 상기 압축행정분사모드 또는 흡기행정분사모드의 어느 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치.
  7. 연소실(5)에 연료를 직접분사하는 연료분사밸브(4)를 가지고, 내연엔진이 소정의 운전영역에서 운전될 때, 주로 압축행정중에 연료를 분사해서 층형상연소를 행하게 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치에 있어서,
    적어도 운전자의 조작에 의거한 액셀개방도정보(θth)에 따라서 목표부하치(PeB)를 설정하는 목표부하설정수단(ECU(70);S12)과,
    상기 내연엔진의 회전속도(Ne)를 검출하는 회전속도검출수단(17)과,
    설정한 목표부하치(PeB)와 엔진회전속도검출치(Ne)에 의거해서 엔진제어파라미터치(Tend, Tig)를 설정하는 제 2제어파라미터치설정수단(ECU(70);S58)과,
    흡기밀도와 상관하는 환경파라미터치(γ)를 검출하는 환경파라미터치검출수단(ECU(70);S18)과,
    설정한 연료분사시기(Tend), 또는 점화시기(Tig)의 적어도 하나를 포함하는 엔진제어파라미터치를 환경파라미터검출치(γ)로 보정하는 제어파라미터보정수단(ECU(70);S56, S60)과,
    보정한 엔진제어파라미터설정치에 의거해서 상기 층형상연소를 실행시키는 제어수단(ECU(70);S66, S68),
    을 구비한 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제어파라미터보정수단은, 연료분사시기(Tend) 및 점화시기(Tig)를 환경파라미터검출치로 보정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 제어파라미터보정수단은, 상기 연료분사시기(Tend)를 흡기밀도(γ)의 저하에 따라서 분사시기가 지연되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 제어파라미터보정수단은, 상기 점화시기(Tig)를 흡기밀도(γ)의 저하에 따라서 점화시기가 지연되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 제 2제어파라미터치설정수단은, 상기 목표부하설정수단에 의해 설정된 목표부하치에 의거해서 목표공연비(AF)를 설정하는 것으로서,
    또, 상기 연소실내에 흡입되는 흡입공기량(Qa)을 검출하는 흡입공기량검출수단(33)과,
    상기 흡입공기량검출수단에 의해 검출된 흡입공기량(Qa)을 상기 환경파라미터검출치(γ)로 보정하는 흡입공기량보정수단(ECU(70);S66)과,
    상기 제 2제어파라미터치설정수단에 의해 설정된 목표공연비(AF) 및 상기흡입공기량보정수단에 의해 보정된 흡입공기량(Qa)에 의거해서 연료분사량(Tinj)을 산출하는 연료분사량산출수단(ECU(70);S66)을 구비한 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치.
  12. 제 7항에 있어서, 또, 상기 주로 압축행정중에 연료를 분사하는 압축행정분사모드와, 주로 흡기행정중에 연료를 분사하는 흡기행정분사모드를 절환하는 분사모드선택수단(ECU(70);S52, S54)을 구비하고,
    상기 분사모드선택수단은, 상기 목표부하설정수단에 의해 설정된 목표부하치에 의거해서 상기 압축행정분사모드 또는 흡기행정분사모드이 어느 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 불꽃점화식 내연엔진의 제어장치.
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Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8215292B2 (en) 1996-07-17 2012-07-10 Bryant Clyde C Internal combustion engine and working cycle
US7281527B1 (en) * 1996-07-17 2007-10-16 Bryant Clyde C Internal combustion engine and working cycle
JPH11343911A (ja) * 1998-03-31 1999-12-14 Mazda Motor Corp 筒内噴射式エンジンの燃料制御装置
JP3750380B2 (ja) 1998-11-25 2006-03-01 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US6481425B1 (en) * 1999-10-12 2002-11-19 Siemens Vdo Automotive Inc. Air quantity control for smooth switching in gasoline direct injection engine
US7249588B2 (en) * 1999-10-18 2007-07-31 Ford Global Technologies, Llc Speed control method
JP2002349335A (ja) * 2001-03-21 2002-12-04 Mazda Motor Corp 筒内噴射式エンジンの制御装置
JP3544197B2 (ja) * 2001-11-27 2004-07-21 三菱電機株式会社 内燃機関の電子制御装置
US6732685B2 (en) * 2002-02-04 2004-05-11 Caterpillar Inc Engine valve actuator
US7347171B2 (en) * 2002-02-04 2008-03-25 Caterpillar Inc. Engine valve actuator providing Miller cycle benefits
US7069887B2 (en) 2002-05-14 2006-07-04 Caterpillar Inc. Engine valve actuation system
US6941909B2 (en) * 2003-06-10 2005-09-13 Caterpillar Inc System and method for actuating an engine valve
US7004122B2 (en) * 2002-05-14 2006-02-28 Caterpillar Inc Engine valve actuation system
JP2004346854A (ja) * 2003-05-23 2004-12-09 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の圧縮着火運転の制御装置
JP4127118B2 (ja) 2003-05-23 2008-07-30 トヨタ自動車株式会社 自動変速機の制御装置および制御方法
US6912458B2 (en) * 2003-06-25 2005-06-28 Caterpillar Inc Variable valve actuation control for operation at altitude
US6814060B1 (en) * 2003-09-26 2004-11-09 General Motors Corporation Engine emission control system and method
JP2006029247A (ja) * 2004-07-20 2006-02-02 Denso Corp エンジンの停止始動制御装置
JP4605038B2 (ja) * 2006-02-02 2011-01-05 株式会社デンソー 燃料噴射装置
CN101511629B (zh) * 2006-09-08 2012-10-17 丰田自动车株式会社 移动体的控制装置
EP2362087B1 (en) * 2009-02-06 2013-10-23 Honda Motor Co., Ltd. Atmospheric pressure estimation device
US8606486B2 (en) * 2010-06-28 2013-12-10 GM Global Technology Operations LLC System and method for measuring engine airflow
JP5793935B2 (ja) 2011-04-25 2015-10-14 日産自動車株式会社 内燃機関の点火時期制御装置及び点火時期制御方法
US9115655B2 (en) * 2011-04-26 2015-08-25 Allen B. Rayl Cylinder pressure parameter correction systems and methods
US8983753B2 (en) 2011-04-29 2015-03-17 GM Global Technology Operations LLC Combustion setpoint control systems and methods
US9140203B2 (en) * 2011-11-15 2015-09-22 Cummins Inc. Apparent plumbing volume of air intake and fresh airflow value determination
US9127601B2 (en) 2012-08-07 2015-09-08 Joel Cowgill Cylinder to cylinder balancing using fully flexible valve actuation and cylinder pressure feedback
JP6063793B2 (ja) * 2013-03-28 2017-01-18 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の制御装置
JP6259678B2 (ja) * 2014-03-05 2018-01-10 ヤンマー株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP6269410B2 (ja) * 2014-09-18 2018-01-31 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
DE102015224060A1 (de) 2015-12-02 2017-06-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verbrennungskraftmaschine
JP6332320B2 (ja) 2016-04-11 2018-05-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP7121332B2 (ja) * 2018-03-26 2022-08-18 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の制御装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6036719A (ja) * 1983-08-09 1985-02-25 Mazda Motor Corp 層状給気エンジン
JPS60125748A (ja) * 1983-12-13 1985-07-05 Nippon Soken Inc 火花点火式筒内噴射内燃機関の燃料噴射制御装置
JPS63202770A (ja) * 1987-02-19 1988-08-22 Minolta Camera Co Ltd 現像装置
JPH0799105B2 (ja) * 1986-11-28 1995-10-25 マツダ株式会社 エンジンの成層燃焼制御装置
JPS63202770U (ko) * 1987-06-22 1988-12-27
JPH01125538A (ja) * 1987-11-10 1989-05-18 Nippon Denso Co Ltd 内燃機関の制御装置
US5086737A (en) * 1989-06-29 1992-02-11 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Fuel injection timing control system for an internal combustion engine with a direct fuel injection system
JPH0460173A (ja) * 1990-06-29 1992-02-26 Fujitsu Ten Ltd 電子式点火装置
JPH05113146A (ja) * 1991-10-23 1993-05-07 Toyota Motor Corp 内燃機関
JP2917617B2 (ja) * 1991-10-28 1999-07-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP2836353B2 (ja) * 1992-03-23 1998-12-14 トヨタ自動車株式会社 筒内噴射式内燃機関
JPH05302542A (ja) * 1992-04-24 1993-11-16 Fuji Heavy Ind Ltd エンジンの基本燃料噴射量設定方法
JP3055378B2 (ja) * 1993-11-11 2000-06-26 日産自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JPH07269402A (ja) * 1994-03-31 1995-10-17 Suzuki Motor Corp エンジンの大気圧補正装置
JP3265997B2 (ja) * 1996-08-20 2002-03-18 三菱自動車工業株式会社 内燃機関の制御装置
JP3478318B2 (ja) * 1996-08-27 2003-12-15 三菱自動車工業株式会社 筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置
JP3211677B2 (ja) * 1996-08-28 2001-09-25 三菱自動車工業株式会社 筒内噴射式内燃機関の点火時期制御装置
JPH10299537A (ja) * 1997-04-28 1998-11-10 Mazda Motor Corp 筒内噴射型火花点火式エンジン

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Publication number Publication date
KR100310094B1 (ko) 2001-12-17
SE520800C2 (sv) 2003-08-26
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JPH1047121A (ja) 1998-02-17
WO1998005856A1 (fr) 1998-02-12

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