KR20020005573A - 엔진의 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

엔진은 균질 연소와 성층 연소 사이에서 연소 방식을 전환할 수 있으며, 엔진의 부하에 따라 제어된다. 균질 연소의 실행시에는, 흡기량에 관련되는 파라미터인 흡기압이 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용된다. 성층 연소의 실행시에는, 가속 페달의 조작량에 따라 균질 연소가 실행될 때의 흡기압에 상당하는 값이 가상 흡기압으로서 산출되며, 다음 상기 압력은 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용된다. 양 연소 방식 모두에서, 공통의 파라미터인 흡기압이 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용되며, 엔진을 제어하며, 이에 의해 두 개의 연소 방식에서의 엔진 출력 토크 특성 사이의 합치를 간단하게 한다.

Description

엔진의 제어 장치 및 제어 방법{Device And Method For Controlling Engines}
일반적인 차량용 엔진에 있어서, 흡기 통로를 경유하여 연소실 내로 흡입된 공기와 연료 분사 밸브로부터 분사된 연료는 혼합되어 공기-연료 혼합기를 형성한다. 상기 엔진은 연소실 내의 공기-연료 혼합기를 연소함으로써 구동력을 얻는다. 연소실에 흡입되는 공기량을 조정하기 위한 스로틀 밸브가 흡기 통로 내에 제공된다. 스로틀 밸브의 개방도를 조절하여 연소실 내로 흡입되는 공기량을 조정함으로써, 연소실 내에 충전되는 공기-연료 혼합기의 양은 변화하며, 이에 의해 엔진의 출력이 조정된다.
최근에, 연비를 향상시키고 동시에 충분한 엔진 출력을 얻기 위해 엔진의 운전 상태에 따라 연소 방식을 전환하는 형태의 엔진이 제안되어 실용화되고 있다. 이러한 엔진은 예를 들면, 일본 특개평5-288098호에 개시되어 있다.
상기 공보에 개시된 엔진은 연소실 내로 연료를 직접 분사하는 연료 분사 밸브를 갖는다. 엔진의 고회전시 또는 고부하시에는, 충분한 엔진 출력이 발생되도록 연료가 공기에 대하여 균일하게 혼합된 상태의 연소가 발생한다. 이러한 연소 방식은 균질 연소라 칭한다. 균질 연소를 실행하기 위해, 엔진의 흡입 행정시에 연료가 연소실 내로 분사된다. 분사된 연료는 연소실 내에서 공기와 균일하게 혼합되며 공기와 연료의 균질 혼합는 점화 플러그에 의해 점화된다.
한편, 엔진의 저회전시 또는 저부하시에는, 연비를 향상시키기 위해 성층 연소가 실행된다. 성층 연소시에는, 점화 플러그 주위의 연료 농도가 증가되어 점화성이 향상되며, 연소실 내의 혼합기의 평균 공연비가 이론 공연비 보다 큰 상태에서 연소가 수행된다. 성층 연소를 실행하기 위해, 엔진의 압축 행정시에 연료가 연소실 내로 분사된다. 분사된 연료는 피스톤의 정점면에 제공된 오목부(dent)를 타격하며 점화 플러그 주위에 집결한다. 상기 집결된 연료와 연소실 내의 공기의 혼합기는 점화 플러그에 의해 점화된다.
성층 연소시에는, 스로틀 밸브의 개방도가 균질 연소시 보다 크다. 그 결과, 펌핑 손실이 저감된다.
상술한 바와 같은 방식으로 엔진의 운전 상태에 따라 엔진의 연소 방식을 균질 연소와 성층 연소 사이에서 전환함에 따라서, 연비가 향상되며 충분한 엔진 출력이 얻어진다.
통상적으로, 엔진은 부하에 따라 제어된다. 엔진 부하에 따른 제어의 일례는 연료 분사량 제어이다. 연소 방식이 전환되는 엔진에서, 흡기량을 나타내는 파라미터 예를 들면 흡기량 자체 또는 흡기압이 균질 연소시의 엔진 부하를 나타내는값으로서 사용된다. 상기 파라미터의 값에 따라, 연료 분사량이 제어된다.
성층 연소시에는, 스로틀 개방도는 균질 연소시의 스로틀 개방도 보다 크다. 성층 연소시에 흡기량을 나타내는 파라미터를 사용하여 연료 분사량을 제어하면, 연료 분사량은 엔진 부하에 대해 적절하지 않다. 따라서, 성층 연소시에는 가속 페달의 조작량을 사용하여 엔진 부하를 나타내며, 연료 분사량은 가속 페달의 위치에 따라 제어된다.
상술한 내용으로부터 명백한 바와 같이, 엔진 부하에 따른 연료 분사량 제어는 엔진의 연소 방식에 따라 엔진 부하를 나타내는데 사용되는 값을 전환함으로써 적절하게 실행된다.
엔진 부하를 나타내는데 사용되는 값이 엔진의 연소 방식에 따라 다르다는 것은 균질 연소시와 성층 연소시의 엔진 부하에 따라 수행되는 제어가 상호 독립적이라는 것을 의미한다.
엔진 부하에 따라 수행되는 제어는 일반적으로 엔진의 출력 토크에 영향을 미친다. 그러나, 균질 연소시와 성층 연소시의 엔진 부하에 따라 수행되는 제어가 상호 독립적이면, 상기 연소 방식들 사이의 엔진 출력 토크 특성을 합치시키는 것이 곤란하다. 특히, 연료 분사량 제어는 엔진 출력 토크 특성의 과도 상태시의 응답 특성을 포함하는 엔진 출력 토크에 중대한 영향을 미친다. 따라서, 균질 연소와 성층 연소 사이의 엔진 출력 토크 특성을 합치시키는 것이 곤란하다.
본 발명은 연소 방식을 전환하는 형태의 엔진에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 엔진에 작용하는 부하에 따라 엔진을 제어하는 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 엔진을 도시하는 단면도.
도 2는 도 1의 엔진에 장착되는 제어 장치의 전기적 구성을 도시하는 블록 다이어그램.
도 3은 엔진의 각종 제어값을 산출하는 순서를 도시하는 순서도.
도 4는 흡기 온도 보정 계수를 산출할 때를 참조하는 맵.
도 5는 대기압 보정 계수를 산출할 때를 참조하는 맵.
도 6은 수온 보정 계수를 산출할 때를 참조하는 맵.
도 7은 가속 페달 눌림량의 변화에 대한, 균질 연소시의 목표 스로틀 개방도, 실제 스로틀 개방도, 예측 흡기압 및 기본 연료 분사량의 추이 및, 성층 연소시의 가상 스로틀 개방도, 가상 흡기압 및 기본 연료 분사량의 추이를 도시하는 타임 챠트.
도 8은 예측 흡기압을 산출하는 순서를 도시하는 순서도.
도 9는 예측 흡기압을 산출하는 순서를 도시하는 순서도.
도 10은 목표 스로틀 개방도에 대한, 위상 진행 보상 후의 스로틀 개방도 및 실제 스로틀 개방도의 추이를 도시하는 타임 챠트.
도 11은 목표 진행각의 양을 산출할 때를 참조하는 맵.
도 12는 흡기 밸브의 밸브 타이밍이 최대 진행각일 때의 정상시의 흡기압을 산출할 때를 참조하는 맵.
도 13은 흡기 밸브의 밸브 타이밍이 최대 지연각일 때의 정상시의 흡기압을 산출할 때를 참조하는 맵.
도 14는 보정후 흡기압(PMTA), 점진적인 변화값(PMSM), 필터 출력(PMSM1Si)및, 실제 흡기압(PMr)의 추이를 도시하는 타임 챠트.
도 15는 가상 흡기압을 산출하는 순서를 도시하는 순서도.
도 16은 대기압 보정 계수를 산출할 때를 참조하는 맵.
도 17은 제 2 실시예에 따른 최종 연료 분사량을 산출하는 순서를 도시하는 순서도.
도 18은 균질 연소가 성층 연소로 전환될 때의 예측 흡기압, 가상 흡기압, 연료 분사량 보정 계수 및 엔진 토크의 추이를 도시하는 타임 챠트.
도 19는 균질 연소가 성층 연소로 전환될 때의 예측 흡기압, 가상 흡기압, 연료 분사량 보정 계수 및 엔진 토크의 추이를 도시하는 타임 챠트.
도 20은 제 2 실시예에 따른 목표 점화 시기를 산출하는 순서를 도시하는 순서도.
도 21은 성층 연소가 균질 연소로 전환될 때의 예측 흡기압, 가상 흡기압,점화 시기 지연각 보정량 및 엔진 토크의 추이를 도시하는 타임 챠트.
도 22는 성층 연소가 균질 연소로 전환될 때의 예측 흡기압, 가상 흡기압, 스로틀 개방도 보정 계수 및, 엔진 토크의 추이를 도시하는 타임 챠트.
도 23은 제 2 실시예에 따른 목표 스로틀 개방도를 산출하는 순서를 도시하는 순서도.
도 24는 제 2 실시예에 따른 성층 연소에서 균질 연소로의 전환시의 지연 처리의 순서를 도시하는 순서도.
도 25는 성층 연소 및 균질 연소시의 엔진 부하의 변화에 따른 예측 흡기압, 가상 흡기압 및, 엔진 토크의 추이를 도시하는 그래프.
도 26은 성층 연소 및 균질 연소시의 엔진 부하의 변화에 따른 예측 흡기압, 가상 흡기압 및, 엔진 토크의 추이를 도시하는 그래프.
도 27은 제 3 실시예에 따른 최종 연료 분사량을 산출하는 순서를 도시하는 순서도.
도 28은 제 3 실시예에 따른 학습치를 산출하는 순서를 도시하는 순서도.
도 29는 제 3 실시예에 따른 균질 연소 카운터의 처리 순서를 도시하는 순서도.
도 30은 제 4 실시예에 따른 목표 스로틀 개방도를 산출하는 순서를 도시하는 순서도.
도 31은 제 4 실시예에 따른 학습치를 산출하는 순서를 도시하는 순서도.
도 32는 성층 연소 및 균질 연소시의 엔진 부하의 변화에 따른 예측 흡기압,가상 흡기압, 목표 스로틀 개방도 및, 엔진 토크의 추이를 도시하는 그래프.
도 33은 성층 연소 및 균질 연소시의 엔진 부하에 따른 예측 흡기압, 가상 흡기압, 목표 스로틀 개방도 및, 엔진 토크의 추이를 도시하는 그래프.
도 34는 제 5 실시예에 따른 연료 차단 제어의 순서를 도시하는 순서도.
도 35는 제 6 실시예에 따른 에어컨 차단 제어의 순서를 도시하는 순서도.
도 36은 제 7 실시예에 따른 에어컨 차단 제어의 순서를 도시하는 순서도.
도 37은 제 7 실시예에 따른 목표 점화 시기의 산출 순서를 도시하는 순서도.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 엔진부하에 의존하는 엔진 제어 중에 균질 연소와 성층 연소 사이의 엔진 출력 토크 특성을 용이하게 합치시킬 수 있는 엔진의 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 연소실 내에서 공기와 연료의 혼합기를 연소함으로써 동력을 얻는 엔진의 제어 장치를 제공한다. 상기 엔진은 연소실로의 흡기량을 조정하기 위한 가속 페달과 스로틀 밸브를 갖는다. 상기 엔진은 연소 방식을 균질 연소와 성층 연소 사이에서 전환할 수 있다. 제어 장치는 엔진에 작용하는 부하에 따라 엔진을 제어하는 제어 수단을 갖는다. 균질 연소가 실행될 때, 상기 제어 수단은 흡기량을 나타내는 파라미터를 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용한다. 상기 제어 장치는 성층 연소가 실행될 때의 가속 페달의 조작량에 의해 균질 연소가 실행된 때의 상기 파라미터에 상당하는 값을 가상 파라미터로서 산출하는 산출 수단을 또한 갖는다. 성층 연소가 실행될 때, 상기 제어 수단은 상기 가상 파라미터를 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용한다.
본 발명은 또한 연소실 내에서 공기와 연료의 혼합기를 연소함으로써 동력을 얻는 엔진의 제어 방법을 제공한다. 상기 엔진은 연소실로의 흡기량을 조정하기 위한 가속 페달과 스로틀 밸브를 갖는다. 상기 엔진은 연소 방식을 균질 연소와 성층 연소 사이에서 전환할 수 있다. 상기 제어 방법은, 엔진에 작용하는 부하에 따라 엔진을 제어하는 단계와, 균질 연소가 실행될 때 흡기량을 나타내는 파라미터를 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용하는 단계와, 성층 연소가 실행될 때의 가속 페달의 조작량에 의해 균질 연소가 실행된 때의 파라미터에 상당하는 값을 가상파라미터로서 산출하는 단계 및, 성층 연소가 실행될 때 상기 가상 파라미터를 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용하는 단계를 포함한다.
균질 연소 또는 성층 연소의 어떤 연소 방식에서도, 흡기량을 나타내는 공통의 파라미터가 엔진 제어시에 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용된다. 이는 균질 연소시의 엔진 부하에 따른 엔진 제어를 성층 연소시의 엔진 제어와 관련시키며, 따라서 연소 방식들 사이의 엔진 출력 토크의 용이한 합치를 보장한다.
(제 1 실시예)
이하, 본 발명을 4-실린더 직렬식 차량용 가솔린 엔진에 적용한 제 1 실시예를 도 1 내지 도 16을 참조하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 엔진(11)은 4개의 실린더(1개만 도시)를 갖는 실린더 블록(11a)을 갖는다. 각각의 실린더에 대응하여 제공된 피스톤(12)은 실린더 블록(11a) 내에서 왕복 운동한다. 각각의 피스톤(12)은 커넥팅 로드(13)를 경유하여 크랭크샤프트 또는 출력 샤프트(14)에 연결된다. 피스톤(12)의 왕복 운동은 커넥팅 로드(13)에 의해 크랭크샤프트(14)의 회전 운동으로 변환된다. 성층 연소를 실행하기 위한 오목부(12a)는 피스톤(12)의 정점면에 형성된다.
시그널 로터(14a)는 크랭크샤프트(14)의 한 단부에 부착된다. 상기 시그널 로터(14a)의 외주면에는 복수의 돌출부(14b)가 크랭크샤프트(14)의 축 둘레의 동일한 각도 간격으로 제공된다. 크랭크 위치 센서(14c)는 시그널 로터(14a)의 외주면에 대향하도록 제공된다. 크랭크샤프트(14)가 회전함에 따라, 시그널 로터(14a) 상의 각각의 돌출부(14b)는 크랭크 위치 센서(14c)와 대향하는 위치를 순차적으로 통과한다. 크랭크 위치 센서(14c)는 돌출부(14b)의 통과에 따라 펄스형 검출 신호를 출력한다.
실린더 블록(11a)은 엔진(11)의 온도로서 엔진(11) 내에 유동하는 냉각수의 온도(THW)를 검출하는 냉각수 온도 센서(11b)를 갖춘다.
실린더 헤드(15)는 실린더 블록(11a)의 상단에 장착된다. 연소실(16)은 실린더 헤드(15)와 각각의 피스톤(12) 사이에 형성된다. 실린더 헤드(15) 내에 제공된 흡기 포트(17)와 배기 포트(18)는 각각의 연소실(16)에 접속된다. 상기 흡기 밸브(19)는 흡기 포트(17)에 대응하여 제공된다. 마찬가지로, 배기 밸브(20)는 배기 포트(20)에 대응하여 제공된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 흡기 밸브(19)를 구동하는 흡기 캠 샤프트(21)가 실린더 헤드(15) 상에 회전 가능하게 지지된다. 또한, 배기 밸브(20)를 구동하는 배기 캠 샤프트(22)가 실린더 헤드(15) 상에 회전 가능하게 지지된다. 흡기 및 배기 캠 샤프트(21,22)는 타이밍 벨트와 기어(도시 않음)를 포함하는 구동 및 전동 기구를 경유하여 크랭크샤프트(14)에 연결된다. 흡기 캠 샤프트(21)가 크랭크샤프트(14)에 의해 회전될 때, 흡기 밸브(19)는 흡기 포트(17)를 연소실(16)에 대해 선택적으로 접속 및 차단하는 방식으로 구동된다. 배기 캠 샤프트(22)가 크랭크샤프트(14)에 의해 회전될 때, 배기 밸브(20)는 배기 포트(18)를 연소실(16)에 대해 선택적으로 접속 및 차단하도록 구동된다.
크랭크샤프트(14)로부터 흡기 캠 샤프트(21)로의 회전의 전달은 흡기 캠 샤프트(21) 상에 제공된 밸브 타이밍 가변 기구(27)를 경유하여 수행된다. 밸브 타이밍 가변 기구(27)는 크랭크샤프트(14)에 대한 흡기 캠 샤프트(21)의 회전 위상을 변화시킴으로써 흡기 밸브(19)의 밸브 타이밍을 변화시킨다. 상기 밸브 타이밍 가변 기구(27)는 오일 제어 밸브(OCV)(27a)를 경유하여 공급되는 오일에 의해 구동된다. 흡기 밸브(19)의 밸브 타이밍은 OCV(27a)를 제어함으로써 밸브 타이밍 가변 기구(27)를 작동시키기 위한 유압을 제어함으로써 조정된다. 밸브 타이밍의 조정은 흡기 밸브(19)의 밸브 타이밍을 최적 상태로 유지하며, 이는 엔진 출력을 향상시키며 연료 소비율을 저감시킨다.
캠 위치 센서(21b)는 흡기 캠 샤프트(21)의 한 단부의 외주면에 대향하도록 실린더 헤드(15) 상에 제공된다. 하나 또는 복수의(도 1에서는 2개) 돌출부(21a)는 흡기 캠 샤프트(21)의 한 단부의 외주면 상에 제공된다. 흡기 캠 샤프트(21)가 회전할 때, 돌출부(21a)는 캠 위치 센서(21b)에 대향하는 위치를 통과한다. 캠 위치 센서(21b)는 돌출부(21a)의 통과에 따른 펄스형 검출 신호를 출력한다.
흡기 다기관(30)은 흡기 포트(17)에 접속된다. 배기 다기관(31)은 배기 포트(18)에 접속된다. 흡기 다기관(30)과 흡기 포트(17)는 흡기 통로(32)를 구성하며, 배기 다기관(31)과 배기 포트(18)는 배기 통로(33)를 구성한다. 스로틀 밸브(23)는 흡기 통로(32)에 배치된다. 상기 스로틀 밸브(23)는 흡기 통로(32)의 개방량을 조절하도록 DC 모터로 구성된 스로틀용 모터(24)에 의해 구동된다. 스로틀 밸브(23)의 개방도는 스로틀 위치 센서(44)에 의해 검출된다.
스로틀용 모터(24)는 차량의 승객용 객실 내에 제공된 가속 페달(25)의 눌림량에 기초하여 제어된다. 차량의 운전자가 가속 페달(25)을 밟을 때, 가속 페달(25)의 눌림량은 가속 페달 위치 센서(26)에 의해 검출되며, 스로틀용 모터(24)는 상기 검출 결과에 기초하여 제어된다. 스로틀용 모터(24)는 스로틀 밸브(23)의 개방도를 조절한다. 스로틀 밸브(23)의 개방도에 따라, 흡기 통로(32)로부터 연소실(16) 내로 공급된 공기량이 조정된다.
스로틀 밸브(23)의 하류측에는, 흡기 통로(32)의 내부 압력을 검출하는 진공 센서(36)가 제공된다. 상기 진공 센서(36)는 흡기 통로(32)의 내부 압력에 대응하는 검출 신호를 출력한다. 스로틀 밸브(23)의 상류측에는, 흡기 통로(32)를 통과하는 공기의 온도를 검출하는 공기 온도 센서(37)가 제공된다. 상기 공기 온도 센서(37)는 검출된 공기 온도(흡기 온도)(THA)에 대응하는 검출 신호를 출력한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 연소실(16) 내로 연료를 직접 분사하는 연료 분사 밸브(40)는 각각의 연소실(16)에 대응하여 실린더 헤드(15)에 제공된다. 연소실 내의 공기와 연료의 혼합기를 점화하는 점화 플러그(41)는 각각의 연소실(16)에 대응하여 제공된다. 점화 플러그(41)가 점화를 수행하는 시기는 점화 플러그(41) 상부에 제공된 점화기(41a)에 의해 조정된다.
연료 분사 밸브(4)로부터 연소실(16) 내로 분사된 연료는 흡기 통로(32)로부터 연소실(16) 내로 흡입된 공기와 혼합되며, 따라서 연료실(16) 내에 공기와 연료의 혼합기가 형성된다. 연소실(16) 내의 혼합기는 점화 플러그(41)에 의해 점화되어 연소되며, 연소에 의해 발생되는 가스는 배기 가스로서 배기 통로(33)에 송출된다.
스로틀 밸브(23)의 하류측의 흡기 통로(32)의 부분은 배기 가스 재순환 통로(EGR 통로)(42)를 경유하여 배기 통로(33)에 접속된다. 스텝 모터(43a)를 갖는 EGR 밸브(43)는 EGR 통로(42) 내에 배치된다. EGR 밸브(43)의 개방도는 스텝 모터(43a)에 의해 조정된다. EGR 밸브(43)의 개방도의 조정에 의해, 배기 통로(33)로부터 흡기 통로(32)로 재순환되는 배기량(EGR 량)이 조절된다. 배기가 흡기 통로(32)로 재순환됨으로써, 연소실(16)의 온도가 하강되며, 이는 질소 산화물(NOx)의 발생을 억제하여 배기 방출의 저감이 도모된다.
엔진(11)의 제어 장치의 전기적 구성을 도 2를 참조하여 설명한다. 상기 제어 장치는, 연료 분사량 제어, 연료 분사 시기 제어, 점화 시기 제어, 스로틀 개방도 제어 및, EGR 제어와 같은 엔진 제어를 수행하는 전자 제어 유닛(이하, "ECU"라 칭함)(92)을 갖는다. 상기 ECU(92)는 ROM(93), CPU(94), RAM(95) 및, 백업 RAM(96) 등을 포함하는 논리 연산 회로로서 구성된다.
ROM(93)은 각종 제어 프로그램 또는 상기 각종 제어 프로그램이 실행될 때 참조되는 맵 등을 기억한다. CPU(94)는 상기 ROM(93)에 기억된 각종 제어 프로그램 및 맵에 기초하여 연산 처리를 실행한다. RAM(95)은 CPU(94) 내의 연산 결과 또는 각종의 센서로부터 입력된 데이터 등을 일시적으로 기억한다. 백업 RAM(96)은 엔진(11)이 정지될 때 보존될 데이터를 기억하는 비휘발성 메모리이다. ROM(93), CPU(94), RAM(95) 및, 백업 RAM(96)은 버스(97)에 의해 서로 접속되며,외부 입력 회로(98) 및 외부 출력 회로(99)에 접속된다.
외부 입력 회로(98)에는, 냉각수 온도 센서(11b), 크랭크 위치 센서(14c), 캠 위치 센서(21b), 가속 페달 위치 센서(26), 진공 센서(36), 공기 온도 센서(37), 스로틀 위치 센서(44) 등이 접속된다. 외부 출력 회로(99)에는, 스로틀용 모터(24), OCV(27a), 연료 분사 밸브(40), 점화기(41a), EGR 밸브(43) 등이 접속된다.
ECU(92)는 엔진(11)의 운전 상태에 따라 연소 방식을 성층 연소와 균질 연소 사이에서 전환한다. ECU(92)는 엔진(11)이 고회전 또는 고부하 상태일 때 연소 방식을 균질 연소로 설정한다. 엔진(11)이 저회전 또는 저부하 상태일 때, ECU(92)는 연소 방식을 성층 연소로 설정한다. 엔진의 고회전 또는 고부하 상태에서, 균질 연소가 실행되므로, 혼합기의 공연비는 비교적 작아지며, 따라서 엔진 출력이 높아진다. 엔진의 저회전 또는 저부하 상태에서는, 성층 연소가 실행되므로, 혼합기의 공연비는 비교적 커지며, 따라서 연비가 향상된다.
균질 연소가 실행될 때, ECU(92)는 엔진(11)의 흡입 행정 중에 연료 분사 밸브(40)로부터 연료를 분사한다. 이 때, 연소실(16) 내의 혼합기의 공연비는 이론 공연비와 같아지거나 커진다. ECU(92)는, 실제 스로틀 개방도가 가속 페달 눌림량에 기초하여 목표 스로틀 개방도에 근접하도록 스로틀용 모터(24)의 구동을 제어하며, 점화 시기, EGR 량 등이 균질 연소에 적합한 값이 되도록 점화기(41a)와 EGR 밸브(43) 등을 제어한다.
성층 연소가 실행될 때, ECU(92)는 엔진(11)의 압축 행정 중에 연료 분사 밸브(40)로부터 연료를 분사한다. 이 때, 연소실(16) 내의 혼합기의 공연비는 균질 연소시의 공연비 보다 커진다. ECU(92)는 하기에 설명하는 가속 페달 눌림량으로부터 산출되는 기본 연료 분사량에 기초하여 실제 스로틀 개방도가 목표 스로틀 개방도에 근접하도록 스로틀용 모터(24)의 구동을 제어하며, 점화 시기, EGR 량 등이 성층 연소에 적합한 값이 되도록 점화기(41a)와 EGR 밸브(43) 등을 제어한다.
성층 연소가 실행될 때, 연료 분사 밸브(40)로부터 분사된 연료는 피스톤(12)의 정점부에 제공된 오목부(12a)(도 1 참조)에 진입하며, 피스톤(12)의 이동에 의해 점화 플러그(41) 주위에 집결된다. 따라서, 연소실(16) 내의 혼합기의 평균 공연비가 균질 연소시 보다 클지라도, 점화 플러그(41) 주위의 혼합기의 공연비는 점화에 적합한 값이 된다. 그 결과, 혼합기는 양호하게 점화된다. 연소실(16) 내의 전체 공기-연료 혼합기의 평균 공연비를 균질 연소시 보다 크게 하기 위해, 스로틀 개방도는 비교적 커지며 흡기량이 증가한다. 따라서, 성층 연소시에는, 엔진(11)의 펌핑 손실이 저감된다.
상기 엔진(11)에서는, 연료 분사량 제어, 점화 시기 제어, 스로틀 개방도 제어 및 EGR 제어와 같은 각종 제어가 ECU(92)를 통해 실행된다. 예를 들면, 균질 연소시의 연료 분사량 제어에서는, 흡기압 또는 흡기량을 나타내는 파라미터가 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용되며, 연료 분사량은 흡기압에 따라 제어된다.
이에 대해, 성층 연소시에는, 가속 페달(25)의 눌림량이 소정의 값을 가질 때의 스로틀 개방도가 균질 연소시 보다 크며, 흡기압은 균질 연소시 보다 높다. 따라서, 성층 연소시에는, 연료 분사량 제어가 흡기압에 기초하여 실행될지라도,연료 분사량은 엔진 부하에 적합하지 않다. 그래서, 가속 페달(25)의 눌림량이 성층 연소시의 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용되며, 연료 분사량은 상기 가속 페달 눌림량에 따라 제어된다.
상술한 바와 같이, 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용되는 파라미터를 엔진의 연소 방식에 따라 전환함으로써, 엔진 부하에 따른 연료 분사량 제어가 적절하게 수행된다. 그러나, 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용되는 파라미터가 엔진의 연소 방식에 따라 다르면, 균질 연소시 및 성층 연소시의 엔진 부하에 따라 실행되는 제어가 서로 독립적으로 된다. 이는 상기 연소 방식들 사이의 엔진 출력 토크 특성을 합치시키는 것을 곤란하게 한다.
본 실시예에 따르면, 성층 연소시의 가속 페달 눌림량에 의해 균질 연소가 실행될 때의 흡기압이 가상 흡기압으로서 산출되며, 상기 가상 흡기압이 엔진 부하에 따른 각종 제어를 실행할 때의 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용된다. 흡기압은 성층 연소 및 균질 연소 모두에서 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용되기 때문에, 균질 연소시의 엔진 부하에 따라 수행되는 제어는 성층 연소시의 제어와 대응된다. 이는 상기 연소 방식들 사이의 엔진 출력 토크 특성의 합치를 간단하게 한다.
도 3을 참조하여, 엔진(11)의 제어에 사용되는 각종 제어값을 산출하는 순서를 설명한다. 도 3은 엔진(11)의 각종 제어값을 산출하는 제어값 산출 루틴을 도시한다. 제어값 산출 루틴은 ECU(92)를 통해 소정의 시간 간격(예를 들면, 8ms)마다 발생하는 인터럽션(interruption)에서 실행된다.
단계(S101)의 처리에서, ECU(92)는 가속 페달 위치 센서(26)로부터의 검출 신호에 기초하여 가속 페달 눌림량(ACCP)을 얻으며, 상기 가속 페달 눌림량(ACCP)에 기초하는 공지의 맵을 참조함으로써 균질 연소시의 목표 스로틀 개방도(TAt)를 산출한다. 다음, 단계(S102)의 처리에서, ECU(92)는 현재 성층 연소가 실행 중인지의 여부를 판단한다. 현재 성층 연소가 실행되지 않는다고 판단되면, 즉 균질 연소가 실행 중인 것으로 판단되면, 단계(S104)로 진행된다.
균질 연소시에 있어서는, ECU(92)는 스로틀 위치 센서(44)로부터의 검출 신호에 기초하여 얻어지는 실제 스로틀 개방도(TAr)가 이전에 얻어진 목표 스로틀 개방도(TAt)에 근접하도록 스로틀용 모터(24)를 제어한다. 이러한 균질 연소시에는, ECU(92)는 단계(S104)의 처리에서 예측 흡기압(PMFWD)을 산출한다. 상기 예측 흡기압(PMFWD)은 흡기 밸브(19)가 폐쇄될 때의 흡기압을 예측하는 값이며, 흡기량을 나타내는 파라미터이다.
흡기압이 엔진 부하를 나타내는 값으로서 연료 분사량 제어 및 점화 시기 제어에 사용되는 경우, 엔진(11)의 흡기량이 확정되는 시점 또는 흡기 밸브(19)의 폐쇄 시점 근방에서의 흡기압을 사용하는 것이 적합하다. 이 경우, 흡기 밸브(19)의 폐쇄 시점 근방에서의 흡기압을 실제로 측정하여, 상기 측정값으로부터 산출되는 연료 분사량 및 점화 시기에 기초하여 연료 분사 밸브(40) 및 점화기(41a)의 구동이 제어된다. 그러나, 연료 분사 밸브(40)와 점화기(41a)가 상기 제어값에 기초하여 제어될 때, 제어를 실행하기 위한 최적의 시기는 이미 경과된 상태가 발생한다.
따라서, 단계(S104)의 처리에서, 흡기 밸브(19)의 폐쇄 시점에서의 예측 흡기압(PMFWD)은 흡기 밸브(19)의 폐쇄 전에 산출되며, 상기 예측 흡기압(PMFWD)을 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용함으로써 상술한 각종 제어를 위한 제어값이 산출된다. 단계(S104)의 처리에서, 예측 흡기압(PMFWD)은 실제 흡기압(PMr), 실제 스로틀 개방도(TAr) 및, 엔진 회전수(NE) 등에 기초하여 산출된다. 상기 실제 흡기압(PMr)은 진공 센서(36)로부터의 검출 신호에 기초하여 얻어지며, 상기 엔진 회전수(NE)는 크랭크 위치 센서(14c)로부터의 검출 신호에 기초하여 얻어진다.
단계(S102)의 처리에서, 현재 성층 연소가 실행 중인 것으로 판단되면, 단계(S103)로 진행된다. 단계(S103)의 처리에서, ECU(92)는 가상 흡기압(PMv)을 산출한다. 상기 가상 흡기압(PMv)은 성층 연소시의 가속 페달 눌림량(ACCP)에 의해 균질 연소가 실행될 때의 예측 흡기압(PMFWD)에 상당하는 값이며, 균질 연소시의 목표 스로틀 개방도(TAt)에 기초하여 산출되는 가상값이다. 단계(S103)의 처리에서, 현재의(성층 연소시의) 가속 페달 눌림량(ACCP)에 의해 균질 연소가 실행될 때의 실제 스로틀 개방도는 균질 연소시의 목표 스로틀 개방도(TAt)에 기초하여 가상 스로틀 개방도(TAv)로서 산출된다. 더욱이, 실제 흡기압(PMv)은 가상 스로틀 개방도(TAv) 등에 기초하여 산출된다.
상술한 방식으로 단계(S103) 또는 단계(S104)의 처리가 실행되어 가상 흡기압(PMv) 또는 예측 흡기압(PMFWD)이 산출된 후, 다음 단계(S105)로 진행된다. 단계(S105)의 처리에서, ECU(92)는 가상 흡기압(PMv) 또는 예측 흡기압(PMFWD)을 흡기압(PM)으로서 사용하며, 하기의 수학식 1로부터 기본 연료 분사량(Qbse)을 산출한다. 즉, 기본 연료 분사량(Qbse)은 흡기압(PM)에, 상기 흡기압(PM)과 엔진 회전수(NE)에 기초하여 맵을 참조하여 산출된 체적 효율(ηv)과, 흡기 온도 보정 계수(Ktha) 및, 상수(K)를 곱하여 산출한다.
흡기 온도 보정 계수(Ktha)는 흡기 온도(THA)의 변화에 의해 발생하는 체적 효율(ηv)의 변화를 보상하기 위한 보정 계수이다. ECU(92)는 공기 온도 센서(37)로부터의 검출 신호에 기초하여 흡기 온도(THA)를 얻으며, 도 4의 맵을 참조하여 흡기 온도(THA)에 기초하여 흡기 온도 보정 계수(Ktha)를 산출한다. 상기 흡기 온도(THA)가 높아짐에 따라, 흡기 온도 보정 계수(Ktha)는 작아지며 1.0에 근접한다. 따라서, 흡기 온도(THA)가 낮아질 수록, 보정 후의 기본 연료 분사량(Qbse)은 커진다.
도 7의 (a) 내지 (e)에는 균질 연소시의 목표 스로틀 개방도(TAt), 실제 스로틀 개방도(TAr), 예측 흡기압(PMFWD) 및, 기본 연료 분사량(Qbse)이 어떻게 변화하는가 및, 성층 연소시의 가상 스로틀 개방도(TAv), 가상 흡기압(PMv) 및, 기본 연료 분사량(Qbse)이 예측 가속 페달 눌림량(ACCP)의 변화에 대하여 어떻게 변화하는가를 도시한다.
도 7의 그래프 (a)는 가속 페달 눌림량(ACCP)의 변화의 일례를 도시한다.가속 페달 눌림량(ACCP)이 그래프 (a)에 도시한 바와 같이 변화할 때, 균질 연소시의 목표 스로틀 개방도(TAt)는 그래프 (b) 및 (d)의 이점 쇄선에 의해 나타낸 바와 같이 변화한다. 이러한 목표 스로틀 개방도(TAt)의 추이에 대해, 균질 연소시에는 실제 스로틀 개방도(TAr)가 그래프 (b)의 가는 실선에 의해 나타낸 바와 같이 예측 응답 지연을 가지고 변화한다. 이러한 응답 지연은 목표 스로틀 개방도(TAt)의 변화에 대한 실제 스로틀 개방도(TAr)의 과잉 변화 또는 소위 오버슈트(overshoot)를 방지하기 위해 제공된다. 상기 실제 스로틀 개방도(TAr)의 추이에 대해, 균질 연소시의 예측 흡기압(PMFWD)은 그래프 (b)의 두꺼운 실선에 의해 나타낸 바와 같이 소정의 응답 지연을 가지고 변화한다. 더욱이, 예측 흡기압(PMFWD)의 추이에 대해, 균질 연소시의 기본 연료 분사량은 그래프 (c)에 도시한 바와 같이 변화한다.
그래프 (d)에 도시한 균질 연소시의 목표 스로틀 개방도(TAt)에 대해서, 성층 연소시에 가상 스로틀 개방도(TAv)는 그래프 (d)의 가는 실선에 의해 도시한 바와 같은 소정의 응답 지연을 가지고 변화한다. 성층 연소시의 가상 스로틀 개방도(TAv)의 추이 경향은 그래프 (b)에 도시한 바와 같은 균질 연소시의 실제 스로틀 개방도(TAr)의 추이 경향과 동일해 진다. 즉, ECU(92)는 상술한 방식으로 가상 스로틀 개방도(TAv)를 변화시키기 위해 목표 스로틀 개방도(TAt)에 기초하여 가상 스로틀 개방도(TAv)를 산출한다
가상 스로틀 개방도(TAv)의 추이에 대해서, 성층 연소시의 가상 흡기압(PMv)은 그래프 (d)의 실선에 의해 도시한 바와 같이 소정의 응답 지연을 가지고 변화한다. 성층 연소시의 가상 흡기압(PMv)의 추이 경향은 그래프 (b)에 도시한 바와 같이 균질 연소시의 예측 흡기압(PMFWD)의 추이 경향과 동일해 진다. 즉, ECU(92)는 상술한 방식으로 가상 흡기압(PMv)을 변화시키기 위해 가상 스로틀 개방도(TAv) 등에 기초하여 가상 흡기압(PMv)을 산출한다.
또한, 가상 흡기압(PMv)의 추이에 대해서, 성층 연소시의 기본 연료 분사량(Qbse)은 그래프 (e)에 도시한 바와 같이 변화한다. 성층 연소시의 기본 연료 분사량(Qbse)의 추이 경향은, 가상 흡기압(PMv)과 예측 흡기압(PMFWD)이 동일해 지기 때문에, 그래프 (c)에 도시한 균질 연소시의 기본 연료 분사량(Qbse)의 추이 경향과 동일해 진다.
도 3의 제어값 산출 루틴을 재차 참조하여 설명한다. 상기 기본 연료 분사량(Qbse)이 단계(S105)의 처리에서 산출된 후, ECU(92)는 단계(S106)의 처리를 실행한다. 단계(S106)의 처리에서, ECU(92)는 예측 흡기압(PMFWD) 또는 기본 연료 분사량(Qbse)에 기초하여, 점화 시기 제어, 스로틀 개방도 제어 및, EGR 제어와 같은 엔진(11)의 각종 운전 제어를 위한 제어값을 산출한다. 엔진(11)이 상기 각종 제어값에 기초하여 제어됨에 따라, 엔진(11)은 엔진 부하에 따라 제어된다.
구체적으로, 균질 연소시에는, ECU(92)는 예측 흡기압(PMFWD) 및 엔진 회전수(NE)에 기초하는 맵을 참조함으로써 균질 연소시의 목표 점화 시기, 목표 EGR 량 등을 산출한다. 성층 연소시에는, ECU(92)는 기본 연료 분사량(Qbse) 및 엔진 회전수(NE)에 기초하는 맵을 참조함으로써 성층 연소시의 목표 점화 시기, 목표 EGR량, 목표 스로틀 개방도 등을 산출한다.
목표 점화 시기, 목표 EGR 량 및 목표 스로틀 개방도가 산출됨에 따라, ECU(92)는 점화 시기가 목표 점화 시기가 되도록 별도의 루틴에서 점화기(41a)를 제어하며, 실제 EGR 량과 실제 스로틀 개방도(TAr)가 목표 EGR 량과 목표 스로틀 개방도에 근접하도록 EGR 밸브(43)와 스로틀용 모터(24)를 제어한다.
기본 연료 분사량(Qbse)은 성층 연소와 균질 연소의 어느 연소 방식에 있어서도, 동일한 파라미터 또는 흡기압{가상 흡기압(PMv) 또는 예측 흡기압(PMFWD)}을 사용하여 산출된다. 따라서, 성층 연소시의 기본 연료 분사량(Qbse)을 사용하여 엔진 부하에 따라 제어되는 연료 분사량 제어, 점화 시기 제어 및 EGR 제어와 같은 각종 제어는, 균질 연소 시의 예측 흡기압(PMFWD)을 사용하여 엔진 부하에 따라 제어되는 연료 분사량 제어, 점화 시기 제어 및 EGR 제어와 같은 각종 제어와 관련된다. 이는 균질 연소와 성층 연소 사이의 엔진 출력 토크 특성의 용이한 합치를 가능하게 한다.
단계(S107)의 처리에서, ECU(92)는 모드 보정 계수(Kmode)를 산출한다. 상기 모드 보정 계수(Kmode)는 균질 연소와 성층 연소 사이의 연소 효율의 차이로부터 발생하는 요구 연료 분사량의 차이를 보상하기 위한 보정 계수이다. ECU(92)는 현재 연소 방식에 따른 모드 보정 계수(Kmode)를 산출한다. 상기 모드 보정 계수(Kmode)는, 연소 효율이 성층 연소시 보다 낮은 균질 연소시에는 1.0으로 설정된다. 펌핑 손실 또는 냉각 손실이 성층 연소시에서 보다 균질 연소시에서 더 크기 때문에, 연소 효율은 성층 연소시에서 보다 균질 연소시에서 더 낮아진다.
연소 효율이 더 높아지는 성층 연소시에는, ECU(92)는 예를 들면 기본적인 모드 보정 계수인 0.8에 대기압 보정 계수(Kpa2)를 곱하여 최종 모드 보정 계수(Kmode)를 산출한다. 엔진(11)의 펌핑 손실은 대기압(PA)에 따라 변화하며, 대기압(PA)이 낮아질 때, 균질 연소와 성층 연소 사이의 펌핑 손실의 차이는 작아진다. 따라서, ECU(92)는 대기압(PA)에 기초하는 도 5의 맵을 참조함으로써 대기압 보정 계수(Kpa2)를 산출한다. 대기압(PA)은, 엔진(11)이 시동할 때 진공 센서(36)로부터의 검출 신호에 기초하여 얻어진다. 대기압(PA)이 낮아질 수록 대기압 보정 계수(Kpa2)는 커지며, 대기압(PA)이 커질수록 대기압 보정 계수(Kpa2)는 1.0에 근접한다. 기본적인 모드 보정 계수(Kmode)인 0.8에 대기압 보정 계수(Kpa2)를 곱하는 것에 의해, 최종 모드 보정 계수(Kmode)는 대기압(PA)이 낮을 때 예를 들면 0.85의 큰 값으로 설정된다.
상기 방식으로 단계(S107)에서 모드 보정 계수(Kmode)를 산출할 때, ECU(92)는 기본 연료 분사량(Qbse)에, 냉각수 온도 보정 계수(Kthw)와 모드 보정 계수(Kmode)를 곱함으로써 최종 연료 분사량(Qfin)을 산출한 후, 본 제어값 산출 루틴은 일시적으로 종료된다. 다음, ECU(92)는 연소실(16) 내로의 최종 연료 분사량(Qfin)에 대응하는 량의 연료를 분사하도록 개별 루틴에서 연료 분사 밸브(40)의 구동을 제어한다. 냉각수 온도 보정 계수(Kthw)는 냉각수 온도(THW)의 변화로부터 발생되는 마찰 손실과 같은 연소 효율의 변화를 보상하기 위한 보상 계수이다. ECU(92)는 냉각수 온도 센서(11b)로부터의 검출 신호에 기초하여 냉각수 온도(THW)를 얻으며, 상기 냉각수 온도(THW)에 기초하는 도 6의 맵을 참조함으로써 냉각수 온도 보정 계수(Kthw)를 산출한다. 냉각수 온도(THW)가 높아짐에 따라, 냉각수 온도 보정 계수(Kthw)는 작아지며 1.0에 근접한다. 따라서, 냉각수 온도(THW)가 낮아짐에 따라 최종 연료 분사량(Qfin)은 더욱 증가된다.
기본 연료 분사량(Qbse)이 상술한 방식으로 모드 보정 계수(Kmode)에 의해 보정됨에 따라, 최종 연료 분사량(Qfin)은 각각의 연소 방식에 있어서의 연소 효율의 차이에 따라 조정된다. 연소 효율이 높은 성층 연소시에는, 최종 연료 분사량(Qfin)은 균질 연소 방식에서 보다 많이 감소된다. 연료 분사 제어는 각각의 연소 방식에 있어서의 연소 효율의 차이를 고려하여 산출되는 최종 연료 분사량(Qfin)에 기초하여 실행되기 때문에, 연료 분사 제어에 기초하는 엔진 출력 토크 제어의 정확도는 각각의 연소 방식이 실행될 때 향상될 수 있다.
또한, 엔진(11)의 펌핑 손실은 성층 연소와 균질 연소 사이에 차이가 있으며, 상기 연소 방식 사이의 펌핑 손실의 차이는 대기압(PA)에 따라 변화한다. 그러나, 최종 연료 분사량(Qfin)을 산출하는데 사용되는 모드 보정 계수(Kmode)가 대기압 보정 계수(Kpa2)에 의해 보정되기 때문에, 대기압(PA)에 따른 펌핑 손실의 차이의 변화에 의해 발생하는 엔진 출력 토크 제어의 정확도의 감소가 방지된다.
제어값 산출 루틴의 단계(S104)의 처리를 도 8 및 도 9를 참조하여 상세히 설명한다. 도 8 및 도 9는 균질 연소시의 예측 흡기압(PMFWD)을 산출하는 예측 흡기압 산출 루틴을 도시하는 순서도이다. 상기 예측 흡기압 산출 루틴은 도 3의 단계(S104)의 처리의 상세를 나타내는 것이다.
도 8에 도시한 바와 같이, ECU(92)는 스로틀 위치 센서(44)로부터의 검출 신호에 기초하여 실제 스로틀 개방도(TAr)를 산출한다. 다음, 단계(S202)의 처리에서, ECU(92)는 균질 연소시의 실제 스로틀 개방도(TAr)와 목표 스로틀 개방도(TAt)에 기초하여 스로틀용 모터(24)를 구동하여 스로틀 밸브(23)의 개방도를 제어한다.
스로틀용 모터(24)의 구동시에, ECU(92)는 하기의 수학식 2에 기초하여 스로틀용 모터(24)의 제어를 보상하기 위한 보상값(TAh)을 산출한다.
수학식 2에서, dTAr/dt는 실제 스로틀 개방도(TAr)를 시간(t)에 대해 미분함으로써 얻어지는 값이다. 상기 수학식 2에 기초하여 산출되는 보상값(TAh)은 목표 스로틀 개방도(TAt)가 변화하는 동안 실제 스로틀 개방도(TAr) 보다 목표 스로틀 개방도(TAt)에 더욱 근접하는 값이다.
ECU(92)는 하기의 수학식 3에 의해 목표 스로틀 개방도(TAt)와 보상값(TAh)사이의 차이(e2)를 산출한다. ECU(92)는 상기 차이(e2)가 0에 근접하도록, 즉 보상값(TAh)이 목표 스로틀 개방도(TAt)에 근접하도록 스로틀용 모터(24)의 구동을 제어한다.
도 10은 목표 스로틀 개방도(TAt)가 시간의 경과에 따라 변화할 때, 상기 보상값(TAh)과 실제 스로틀 개방도(TAr)가 어떻게 변화하는지를 도시한다.
목표 스로틀 개방도(TAt)가 도 10의 이점 쇄선에 의해 나타낸 바와 같이 변화하면, 보상값(TAh)은 가는 실선에 의해 나타낸 바와 같이 목표 스로틀 개방도(TAt) 근방으로 변화한다. 보상값(TAh)과 목표 스로틀 개방도(TAt) 사이의 차이(e2)가 0에 근접하도록 스로틀용 모터(24)를 제어함으로써, 실제 스로틀 개방도(TAr)는 목표 스로틀 개방도(TAt)의 변화에 대해 굵은 실선에 의해 나타낸 바와 같이 소정의 응답 지연을 가지고 변화한다. 실제 스로틀 개방도(TAr)에 이러한 응답 지연을 제공함으로써, 실제 스로틀 개방도(TAr)의 오버슈트가 방지된다.
상술한 방식으로 스로틀 개방도 제어가 실행된 후, 단계(S203)로 진행된다. 단계(S203) 이후의 처리에 의해, 현 시점에서의 실제 스로틀 개방도(TAr), 실제 흡기압(PMr) 및 엔진 회전수(NE) 등에 기초하여 흡기 밸브(19)의 폐쇄시의 흡기압이 예측되며, 상기 예측된 흡기압이 예측 흡기압(PMFWD)으로서 산출된다. 단계(S203) 내지 단계(S206)의 처리는 예측 흡기압(PMFWD)을 산출하는데 사용되는 기본흡기압(PMTAbse)을 산출하기 위한 것이다. 기본 흡기압(PMTAbse)은 실제 스로틀 개방도(TAr) 등에 기초하여 밸브 타이밍 가변 기구(27)에 의해 변화되는 흡기 밸브(19)의 밸브 타이밍을 고려하여 산출된다.
흡기 밸브(19)의 밸브 타이밍은 도 11의 맵으로부터 산출되는 목표 진행각(θ)을 사용하여 조정된다. 균질 연소시에는, 목표 진행각(θ)은 실제 스로틀 개방도(TAr)와 엔진 회전수(NE)에 기초하여 얻어진다. ECU(92)는, 캠 위치 센서(21b)로부터의 검출 신호에 기초하여 얻어지는 흡기 밸브(19)의 실제 진행각이 맵으로부터 산출되는 목표 진행각(θ)에 근접하도록 밸브 타이밍 가변 기구(27)를 구동하도록 OCV(27a)를 제어한다. 이러한 방식으로 조정된 밸브 타이밍은 흡기량에 또한 영향을 미친다.
단계(S203)에서, ECU(92)는 실제 스로틀 개방도(TAr)와 엔진 회전수(NE)에 기초하여 도 11의 맵을 참조함으로써 목표 진행각(θ)을 산출한다. 단계(S204)에서, ECU(92)는, 흡기 밸브(19)의 밸브 타이밍이 현재의 실제 스로틀 개방도(TAr)와 엔진 회전수(NE)에서 최대 진행각으로 설정될 때의 정상시의 흡기압(PM1)을, 상기 스로틀 개방도(TAr)와 엔진 회전수(NE)에 기초하는 도 12의 최대 진행각의 맵으로부터 산출한다. 단계(S205)의 처리에서, ECU(92)는, 흡기 밸브(19)의 밸브 타이밍이 현재의 실제 스로틀 개방도(TAr)와 엔진 회전수(NE)에서 최대 지연각으로 설정될 때의 정상시의 흡기압(PM2)을, 상기 스로틀 개방도(TAr)와 엔진 회전수(NE)에 기초하는 도 13의 최대 지연각의 맵으로부터 산출한다. 상기 두 개의 맵은 표준 대기압 상태에서 예비 실험 등에 의해 설정된다.
다음, 단계(S206)의 처리에서, ECU(92)는 하기의 수학식 4에 기초하여 목표 진행각(θ)에 대응하는 기본 흡기압(PMTAbse)을 산출한다.
상기 수학식 4에서, 60은 흡기 밸브(19)의 밸브 타이밍의 최대 진행각을 나타내며, 밸브 타이밍 가변 기구(27)에 의해 결정된다. 상기 수학식 4에 기초하여 기본 흡기압(PMTAbse)을 산출함으로써, 목표 진행각(θ)에 대응하는 정확한 기본 흡기압(PMTAbse)이 산출된다. 기본 흡기압(PMTAbse)을 산출한 후, 단계(S207)로 진행된다. 단계(S207)의 처리는 기본 흡기압(PMTAbse)을 보정하여 보정후 흡기압(PMTA)을 산출하기 위한 것이다.
단계(S207)의 처리에서, ECU(92)는 대기압(PA)에 기초하는 도 16의 맵을 참조함으로써 대기압 보정 계수(Kpa1)를 산출하며, 기본 흡기압(PMTAbse)에 대기압 보정 계수(Kpa1)를 곱함으로써 보정후 흡기압(PMTA)을 산출한다. 대기압(PA)이 높아질 수록, 대기압 보정 계수(Kpa1)는 커지며 1.0에 근접한다. 따라서, 대기압이 높아질 수록, 보정후 흡기압(PMTA)이 커진다. 보정후 흡기압(PMTA)의 산출 후에, 단계(S208)로 진행된다.
단계(S208)은 단계(S209)와 단계(S210)의 처리와 관계된다. 즉, 단계(S209)의 처리에서, 점진적인 변화값(PMSM)은 보정후 흡기압(PMSM)을 점진적인 변화 처리하여 산출되며, 단계(S210)의 처리에서, 점진적인 변화값(PMSM)은 흡기압 기억값(PMSM1)으로서 기억된다. 단계(S208)의 처리에서, ECU(92)는 이전의 단계(S210)의 처리에서 기억딘 제 1 흡기압 기억값(PMSM1)을 이전의 점진적인 변화값(PMSMi-1)으로서 설정한다.
단계(S209)의 점진적인 변화 처리에서 산출된 점진적인 변화값(PMSM)을 단계(S210)에서 제 1 흡기압 기억값(PMSM1)으로서 일시적으로 기억하는 이유는, 하기에 설명하는 도 9의 단계(S213)의 처리에서 다른 처리가 상기 점진적인 변화값(PMSM)을 사용하여 실행되며, 상기 점진적인 변화값(PMSM)은 상기 처리에 의해 변화되기 때문이다. 이 경우에서 조차, 단계(S209)에서의 점진적인 변화 처리는 제 1 흡기압 기억값(PMSM1)을 단계(S208)에서의 이전의 점진적인 변화값(PMSMi-1)으로 설정함으로서 적절하게 실행될 수 있다.
단계(S208)의 처리가 실행된 후, ECU(92)는 단계(S209)에서 하기의 수학식 5에 기초하여 현재의 점진적인 변화값(PMSMi)을 산출한다. 구체적으로는, 정상시의 보정후 흡기압(PMTA)으로부터 이전의 점진직인 변화값(PMSMi-1)을 감산한 후 소정값(n)으로 나누어, 상기 나눗셈의 결과를 이전의 점진적인 변화값(PMSMi-1)에 가산하여 현재의 점진적인 변화값(PMSMi)을 산출한다.
도 14는 보정후 흡기압(PMTA)의 변화에 대한 점진직인 변화값(PMSM)의 추이 경향을 도시한다. 도 14에서, 보정후 흡기압(PMTA)의 추이는 파선으로 나타내며, 점진적인 변화값(PMSM)의 추이는 굵은 실선으로 나타낸다. 이점 쇄선은 실제 흡기압(PMr)이 어떻게 변화하는지를 나타내며, 반면 맵 등으로부터 산출된 보정후 흡기압(PMTA)은 파선으로 나타낸 바와 같이 변화한다.
도 14로부터 명백한 바와 같이, 보정후 흡기압(PMTA)이 예를 들면 가속 페달 눌림량(ACCP)의 변화에 따라 파선으로 나타낸 바와 같이 변화할 때, 점진적인 변화값(PMSM)은 보정후 흡기압(PMTA)의 변화에 대해 굵은 실선으로 나타낸 바와 같이 서서히 변화한다. 보정후 흡기압(PMTA)의 변화에 대해 점진적인 변화값(PMSM)이 얼마나 서서히 변화하는 지는 수학식 5의 소정값(n)에 의해 결정된다. 상기 소정값(n)은, 실험 등에 의해 미리 설정된 도시하지 않은 맵을 참조함으로써, 보정후 흡기압(PMTA)과 엔진 회전수(NE)에 기초하여 산출된다.
점진적인 변화값(PMSM)이 단계(S209)의 처리에서 산출되며 제 1 흡기압 기억값(PMSM1)이 단계(S210)의 처리에서 기억되면, 도 9의 단계(S211)로 진행된다. 단계(S211) 내지 단계(S213)의 처리는 현 시점에서 흡기 밸브(19)의 폐쇄시의 점진적인 변화값(PMSM)을 예측하고 산출하기 위한 것이다.
단계(S211)의 처리에서, ECU(92)는 현 시점으로부터 흡기 밸브(19)가 폐쇄될 때까지 단계(S209)에서 점진적인 변화 처리가 실행된 횟수(점진적인 변화 처리의 횟수)(T/△t)를 산출한다. 즉, 상기 점진적인 변화 처리의 횟수(T/△t)는 현 시점으로부터 흡기 밸브(19)가 폐쇄될 때까지의 시간(T)을 구하여, 제어값 산출 루틴의실행 주기(△t)(본 실시예에서는 8ms)로 상기 시간(T)을 나눔으로써 산출된다.
다음, 단계(S212)의 처리에서, ECU(92)는 현재 기억된 제 1 흡기압 기억값(PMSM1) 또는 최종 점진적인 변화값(PMSM)을 이전의 점진적인 변화값(PMSMi-1)으로서 설정한다. 또한, 단계(S213)의 처리에서, ECU(92)는 상기 점진적인 변화 처리의 횟수(T/△t) 만큼 상기 수학식 5에 따라 점진적인 변화 처리를 실행하여, T/△t 회의 점진적인 변화 처리를 실행한 후의 점진적인 변화값(PMSMi) 또는 흡기 밸브(19)의 폐쇄시의 점진적인 변화값(PMSMi)을 산출한다. 그 후, ECU(92)는 상기 점진적인 변화값(PMSMi)을 단계(S214)의 처리에서 제 2 흡기압 기억값(PMSM2)으로서 기억한다.
단계(S209)(도 8)의 처리가 도 14의 일점 쇄선(L1)으로 나타낸 시점에서 실행되면, 상기 처리에서 산출되는 현재의 점진적인 변화값(PMSMi)이 흡기압 기억값(PMSM1)으로서 기억된다. 다음, 단계(S213)의 처리가 실행되면, 이점 쇄선(L2)으로 나타낸 흡기 밸브(19)의 폐쇄시의 점진적인 변화값(PMSMi)이 산출되며, 점진적인 변화값(PMSMi)은 거의 일점 쇄선(L1)으로 나타낸 시점에서 제 2 흡기압 기억값(PMSM2)으로서 기억된다.
제 1 및 제 2 흡기압 기억값(PMSM1,PMSM2)이 기억된 후, 흡기 밸브(19)의 폐쇄시의 흡기압은 기억값(PMSM1,PMSM2) 사이의 차이(△P1)(PMSM2-PMSM1)를 사용하여 예측되며 산출될 수 있다. 즉, 흡기 밸브(19)의 폐쇄시의 흡기압은 제 1 및 제 2흡기압 기억값(PMSM1,PMSM2)의 차이(△P1)에, 현 시점{일점 쇄선(L1)}에서 진공 센서(36)에 의해 검출된 실제 흡기압(PMr)을 가산함으로써 얻어진다.
진공 센서(36)의 출력은 흡기 통로(32) 내를 유동하는 공기의 맥동에 의해 영향을 받기 때문에, 상기 영향을 제거하기 위해 진공 센서(36)의 출력은 통상 CR 필터 등에 의해 필터링 처리된다. 따라서, 실제 흡기압(PMr)은 실제로는 필터링 처리에서의 CR 필터 등의 시간 상수 만큼 적절한 값으로부터 편차되며, 따라서 흡기 밸브(19)의 폐쇄시의 예측 흡기압은 부정확해 진다.
예측 흡기압 산출 루틴에서의 단계(S215) 이후의 처리는, 실제 흡기압(PMr)의 편차를 고려하여 제 1 흡기압 기억값(PMSM1)을 필터링하여, 상기 필터 출력(PMSM1Si)을 사용하여 흡기 밸브(19)의 폐쇄시의 흡기압을 정확하게 예측하기 위한 것이다.
단계(S215)의 처리에서, ECU(92)는 하기의 수학식 6에 기초하여 제 1 흡기압 기억값(PMSM1)을 필터링 처리한다. 수학식 6에서, PMSM1Si는 제 1 흡기압 기억값(PMSM1)의 필터 출력이며, 소정값(m)은 필터링 처리의 시간 상수가 필터링 처리에서의 CR 필터의 시간 상수와 동일하도록 설정된 값이다.
상기 수학식 6에 기초하여 얻어진 필터 출력(PMSM1Si)은 점진적인 변화값(PMSM){제 1 흡기압 기억갑(PMSM1)}이 도 14의 굵은 실선으로 나타낸 바와같이 변화할 때 도 14의 가는 실선으로 나타낸 바와 같이 변화한다.
그 후에, 단계(S216)의 처리에서, ECU(92)는 제 2 흡기압 기억값(PMSM2)으로부터 상기 필터 출력(PMSM1Si)을 감산하여 그들 사이의 차이(△P2)를 산출한다. 또한, ECU(92)는, 단계(S217)의 처리에서 실제 흡기압(PMr)에 상기 차이(△P2)를 가산한 값을 흡기 밸브(19)의 폐쇄시의 흡기압 또는 예측 흡기압(PMFWD)으로서 산출한 후, 예측 흡기압 산출 루틴을 종료하고 제어값 산출 루틴(도 3)으로 복귀한다.
따라서, 제 1 및 제 2 흡기압 기억값(PMSM1,PMSM2)의 기억 처리가 도 14의 일점 쇄선(L1)으로 나타낸 시점에서 실행되는 경우, 그 시점에서의 제 1 흡기압 기억값(PMSM1)의 필터 출력(PMSM1Si)은 예측 흡기압(PMFWD)을 산출하는데 사용된다. 즉, 예측 흡기압(PMFWD)은 일점 쇄선(L1)으로 타나낸 시점에서의 제 2 흡기압 기억값(PMSM2)과 필터 출력(PMSM1Si) 사이의 차이(△P2)에 실제 흡기압(PMr)을 가산함으로써 산출된다.
상기 차이(△P2)는 제 1 흡기압 기억값(PMSM1)을 대신에 필터 출력(PMSM1Si)을 사용하여 산출되며, 예측 흡기압(PMFWD)은 상기 차이(△P2) 등으로부터 얻어지기 때문에, 예측 흡기압(PMFWD)은 흡기압(PMr)에서 CR 필터의 시간 상수에 따른 편차가 발생될지라도 흡기 밸브(19)의 폐쇄시에 정확한 흡기압으로 산출될 수 있다.
다음, 제어값 산출 루틴의 단계(S103)의 처리를 도 15를 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 15는 성층 연소시의 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용되는 가상 흡기압(PMv)을 산출하기 위한 가상 흡기압 산출 루틴을 도시하는 순서도이다.상기 가상 흡기압 산출 루틴은 도 3의 단계(S103)의 처리의 상세를 나타내는 것이다.
단계(S301)의 처리에서, ECU(92)는 가상 스로틀 개방도(TAv)로서, 성층 연소시의 가속 페달 눌림량(ACCP)에 의한 균질 연소의 실행시의 스로틀 개방도를 산출한다. 즉, 도 10에 도시한 바와 같이, 가속 페달 눌림량(ACCP)의 변화에 대한 균질 연소시의 목표 스로틀 개방도(TAt)의 추이는 보상값(TAh)의 추이와 거의 동일하기 때문에, 먼저 TAh=TAt로 가정한다. 이러한 가정하에, 실제 스로틀 개방도(TAr)는 수학식 2 등에 기초하여 보상값(TAh)을 산출하는 순서의 역순으로 목표 스로틀 개방도(TAt)로부터 산출되며, 상기 스로틀 개방도(TAr)는 가상 스로틀 개방도(TAv)로서 취급된다.
균질 연소시의 목표 스로틀 개방도(TAt)가 도 7의 그래프 (d)의 이점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 변화되면, 이러한 방식으로 산출된 가상 스로틀 개방도(TAv)는 상기 변화에 대해 가는 실선으로 나타낸 바와 같이 소정의 응답 지연을 가지고 변화된다. 실제 스로틀 개방도(TAv)의 추이는, 균질 연소시의 목표 스로틀 개방도(TAt)의 변화에 대해 도 7의 그래프 (b)의 가는 실선으로 나타낸 바와 같은 응답 지연을 갖는 균질 연소시의 실제 스로틀 개방도(TAr)의 추이에 대응한다.
가상 스로틀 개방도(TAv)가 상술한 방식으로 산출된 후, 단계(S302)로 진행된다. 단계(S302) 내지 단계(S305)의 처리는, 상기 예측 흡기압 산출 루틴의 단계(S203) 내지 단계(S206)의 처리에 대응하며, 가상 흡기압(PMv)을 산출하는데 사용되는 기본 흡기압(PMbse)을 산출하기 위한 것이다. 기본 흡기압(PMbse)은 가상스로틀 개방도(TAv) 등에 기초하여 밸브 타이밍 가변 기구(27)에 의해 변화되는 흡기 밸브(19)의 밸브 타이밍을 고려하여 산출된다. 이는 흡기 밸브(19)의 밸브 타이밍이 조정될 때, 상기 조정은 또한 엔진(11)으로의 흡기량에 영향을 미치기 때문이다.
단계(S302)에서, ECU(92)는 가상 스로틀 개방도(TAv)와 엔진 회전수(NE)에 기초하는 도 11의 맵을 참조하여 산출되는 목표 진행각(θ)을 가상 진행각(θv)으로 설정한다. 가상 스로틀 개방도(TAv)를 사용하여 산출되는 가상 진행각(θv)은 균질 연소가 성층 연소시의 가속 페달 눌림량(ACCP)에 의해 실행될 때의 목표 진행각(θ)에 대응하는 가상의 값이다.
다음 단계(S303)의 처리에서, ECU(92)는, 흡기 밸브(19)의 밸브 타이밍이 현재의 가상 스로틀 개방도(TAv)와 엔진 회전수(NE)에서 최대 진행각으로 설정될 때의 정상시의 흡기압(PM1)을, 상기 가상 스로틀 개방도(TAv)와 엔진 회전수(NE)에 기초하는 도 12에 도시한 최대 진행각의 맵으로부터 산출한다. 단계(S304)의 처리에서, ECU(92)는 흡기 밸브(19)의 밸브 타이밍이 현재의 스로틀 개방도(TAv)와 엔진 회전수(NE)에서 최대 지연각으로 설정될 때의 정상시의 흡기압(PM2)을, 상기 가상 스로틀 개방도(TAv)와 엔진 회전수(NE)에 기초하는 도 13에 도시한 최대 지연각의 맵으로부터 산출한다. 도 12 및 도 13의 맵은 예측 흡기압 산출 루틴에서의 단계(S204) 및 단계(S205)(도 8)에서 사용되는 것과 동일하다.
다음, 단계(S305)의 처리에서, ECU(92)는 하기의 수학식 7에 기초하여 가상 진행각(θv)에 대응하는 기본 흡기압(PMbse)을 산출한다.
수학식 7에서, 60은 수학식 6에서와 같이 흡기 밸브(19)의 밸브 타이밍의 최대 진행각을 나타낸다. 수학식 7에 기초하여 기본 흡기압(PMbse)을 산출함으로써, 가상 진행각(θv)에 대응하는 정확한 기본 흡기압(PMbse)이 산출된다. 기본 흡기압(PMbse)이 산출된 후, 단계(S306)로 진행된다. 단계(S306)의 처리는 예측 흡기압 산출 루틴에서의 단계(S207)(도 8)에 대응하며, 기본 흡기압(PMbse)에 대기압 보정을 가함으로써 보정후 흡기압(PMh)을 산출하기 위한 것이다.
단계(S306)의 처리에서, ECU(92)는 기본 흡기압(PMbse)에 대기압 보정 계수(Kpa1)를 곱함으로써 보정후 흡기압(PMh)을 산출한다. 상기 대기압 보정 계수(Kpa1)는 예측 흡기압 산출 루틴에서의 단계(S207)에서 사용되는 것과 동일하며, 대기압(PA)에 기초하여 도 16의 맵을 참조함으로써 산출된다. 따라서, 대기압(PA)이 높아질수록, 보정후 흡기압(PMh)이 커진다.
다음 단계(S307)의 처리에서, ECU(92)는 하기의 수학식 8에 기초하여 가상 흡기압(PMv)을 산출한다. 구체적으로는, 현재의 가상 흡기압(PMv)은 보정후 흡기압(PMh)으로부터 이전의 가상 흡기압(PMv)을 감산한 결과를 소정값(nsm)에 의해 나누고, 상기 나눗셈의 결과를 이전의 가상 흡기압(PMv)에 가산함으로써 산출된다. 더욱이, 이러한 산출은, 예측 흡기압(PMFWD)의 경우와 마찬가지로 산출되는 가상흡기압(PMv)이 흡기 밸브(19)의 폐쇄시에 대응하도록 T/△t회 반복 실행된다.
가상 스로틀 개방도(TAv)가 도 7의 그래프 (d)의 가는 실선으로 나타낸 바와 같이 변화할 때, 예를 들면 상술한 방식으로 산출된 가상 흡기압(PMv)은 상기 변화에 대해 굵은 실선으로 나타낸 바와 같이 소정의 응답 지연을 가지고 변화한다. 상기 응답 지연은 수학식 8의 소정값(nsm)에 의해 결정된다. 상기 소정값(nsm)은, 예를 들면, 소정의 가속 페달 눌림 조작에 응답하여 상기 가상 흡기압(PMv)이 도 7의 그래프 (b)의 굵은 실선으로 나타낸 바와 같이 균질 연소시의 실제 스로틀 개방도(TAr)에 대하여 예측 흡기압(PMFWD)의 추이(응답 지연)에 관련하여 변화하는 방식으로 보정후 흡기압(PMh)과 엔진 회전수(NE)에 기초하는 맵을 참조함으로써 산출된다. 상기 맵 산출에 사용되는 맵은 실험 등에 의해 미리 설정된다.
밸브 타이밍 가변 기구(27)에 의해 흡기 밸브(19)의 밸브 타이밍이 조정되는 엔진(11)에서, 상기 밸브 타이밍에 의해 흡기압이 변화된다. 그러나, 성층 연소시의 가속 페달 눌림량(ACCP)에서 균질 연소를 실행할 때의 목표 진행각(θ)은 가상 진행각(θv)으로서 산출되며, 상기 가상 흡기압(PMv)을 산출하는데 사용되는 기본 흡기압(PMbse)은 가상 진행각(θv)을 고려하여 산출된다. 따라서, 흡기 밸브(19)의 밸브 타이밍이 조정되는 엔진(11)에서 조차, 상기 가상 흡기압(PMv)은 예측 흡기압(PMFWD)에 대응하는 값으로서 정확하게 산출될 수 있다.
가상 흡기압(PMv)이 상술한 방식으로 산출되면, 가상 흡기압 산출 루틴은 일시적으로 종료되어 제어값 산출 루틴(도 3)으로 복귀되며, 단계(S105) 내지 단계(S108)의 처리가 실행된다. 상술한 바와 같이, 단계(S105) 내지 단계(S108)의 처리를 통해, 성층 연소 또는 균질 연소 중 어느 연소 방식에 있어서도 기본 연료 분사량(Qbse)이 동일한 파라미터 또는 흡기압{예측 흡기압(PMFWD) 또는 가상 흡기압(PMv)}을 사용하여 산출된다. 기본 연료 분사량(Qbse)에 기초하여, 목표 점화 시기, 목표 EGR 량 및, 최종 연료 분사량(Qfin)과 같은 각종 제어값들이 산출되며, 엔진(11)은 상기 제어값들에 기초하여 제어된다.
상술한 본 실시예는 하기의 장점을 갖는다.
성층 연소시에, 그 때의 가속 페달 눌림량(ACCP)에서 균질 연소를 실행할 때의 스로틀 개방도는 가상 스로틀 개방도(TAv)로서 산출되며, 상기 가속 페달 눌림량(ACCP)에서 성층 연소를 실행할 때의 흡기압은 가상 스로틀 개방도(TAv)에 기초하여 가상 흡기압(PMv)으로서 산출된다. 성층 연소시에, 엔진(11)의 각종 운전 제어는 상기 가상 흡기압(PMv)을 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용함으로써 실행된다.
그 결과, 성층 연소와 균질 연소 중 어느 연소 방식에 있어서도, 엔진으로의 흡기량을 나타내는 공통의 파라미터 또는 흡기압을 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용하여, 연료 분사량 제어, 점화 시기 제어 및, EGR 제어와 같은 엔진(11)의 각종 운전 제어를 실행한다. 따라서, 균질 연소시의 엔진 부하에 따른 엔진(11)의각종 운전 제어는 성층 연소시와 관련되며, 상기 연소 방식들 사이의 엔진 출력 토크 특성의 합치가 용이하게 이루어진다.
균질 연소시에는, 소정의 가속 페달 눌림량(ACCP)의 변화에 대한 실제 스로틀 개방도(TAr)의 추이에 응답 지연이 발생하며, 실제 스로틀 개방도(TAr)의 변화에 대해 예측 흡기압(PMFWD)의 추이에 응답 지연이 또한 발생한다. 이에 대하여, 성층 연소시에는, 실제 스로틀 개방도(TAr)의 응답 지연에 대응하여, 소정의 가속 페달 눌림량(ACCP)의 변화에 대해 가상 스로틀 개방도(TAv)의 추이에 응답 지연이 발생한다. 더욱이, 예측 흡기압(PMFWD)의 응답 지연에 대응하여, 가상 스로틀 개방도(TAv)의 변화에 대해 가상 흡기압(PMv)의 추이에서 응답 지연이 또한 발생한다. 따라서, 가상 스로틀 개방도(TAv)와 가상 흡기압(PMv)은 실제 스로틀 개방도(TAr) 및 예측 흡기압(PMFWD)의 응답 지연을 고려하여 산출되며, 상기 가상값들에 기초하여 엔진(11)의 각종 운전 제어의 정확성이 향상된다.
최종 연료 분사량(Qfin)의 변화는 엔진(11)의 출력 토크의 과도시에 있어서의 응답 특성을 포함하는 엔진 출력 토크 특성에 큰 영향을 미친다. 최종 연료 분사량(Qfin)은 또한 연소 방식에 무관하게, 흡기압을 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용하여 산출된다. 따라서, 엔진(11)의 과도 상태에서의 엔진 출력 토크 특성은 균질 연소와 성층 연소 사이에서 변화하지 않는다. 이는 상기 연소 방식들 사이의 엔진 출력 토크 특성을 합치하는 것을 가능하게 한다. 엔진 부하에 따른 최종 연료 분사량(Qfin)이 연소 방식에 무관하게 흡기압에 기초하여 산출되기 때문에, 산출되는 최종 연료 분사량(Qfin)을 최적화하기 위한 실험이 간단해 진다. 즉, 최종 연료 분사량(Qfin)이 하나의 파라미터 또는 흡기압에 대해서만 최적화되면 되기 때문에, 엔진 부하로서 사용되는 파라미터가 연소 방식 마다 상이한 경우에 있어서 각각의 파라미터 마다 실험을 수행할 필요가 없으며, 따라서 실험이 간단해진다.
최종 연료 분사량(Qfin)을 산출할 때, 양 연소 방식 사이의 연소 효율의 차이를 보상하기 위한 모드 보정 계수(Kmode)가 사용된다. 따라서, 성층 연소시의 최종 연료 분사량(Qfin)에 기초하여 연료 분사량 제어를 실행할 때, 연료 분사량 제어에 기초하여 엔진 출력 토크 제어의 정확성이 향상될 수 있다.
엔진(11)의 펌핑 손실은 성층 연소와 균질 연소 사이에 차이가 있으며, 상기 연소 방식들 사이의 펌핑 손실의 차이는 대기압에 의해 변화된다. 그러나, 최종 연료 분사량을 산출할 때, 연소 방식에 의해 결정되는 모드 보정 계수(Kmode)가 사용되며, 대기압(PA)에 따라 변화되는 대기압 보정 계수(Kpa2)에 의해 보정된다. 따라서, 펌핑 손실의 차이가 대기압(PA)에 따라 변화할지라도, 엔진 출력 토크 제어는 항상 정확하게 실행된다.
엔진(11)의 흡기압은 또한 흡기 밸브(19)의 밸브 타이밍에 의해 변화된다. 그러나, 성층 연소시에는, 그 때의 가속 페달 눌림량(ACCP)에서 균질 연소가 실행될 때의 밸브 타이밍의 목표 진행각(θ)이 가상 진행각(θv)으로서 산출되며, 가상 흡기압(PMv)을 보상하기 위한 기본 흡기압(PMbse)은 가상 진행각(θv)을 고려하여 얻어진다. 따라서, 흡기 밸브(19)의 밸브 타이밍이 변화하는 엔진(11)에서 조차, 가상 흡기압(PMv)은 성층 연소시에 정확하게 산출될 수 있으며, 각종 운전 제어가 가상 흡기압(PMv)을 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용함으로서 실행될 수 있다.
(제 2 실시예)
본 발명의 제 2 실시예를 도 17 내지 도 24를 참조하여 설명한다. 본 실시예는 스로틀 밸브(23)의 제품상의 편차, 시간 의존 변화 등에 기인하여 연소 방식의 전환시에 가상 흡기압(PMv)와 예측 흡기압(PMFWD) 사이에 발생되는 차이에 따라 엔진 출력 토크에 단차(step)가 발생하는 것을 방지하기 위한 것을 목적으로 한다. 본 실시예는 연료 분사량, 점화 시기 및 스로틀 개방도와 같은 엔진(11)의 운전 제어를 위한 제어값을 보정함으로써 출력 토크의 단차를 방지하며, 연료 분사량 제어, 점화 시기 제어 및 스로틀 개방도 제어에 있어서만이 제 1 실시예와 상이하다. 따라서, 제 1 실시예와 상이한 부분에 대해서만 설명하며, 제 1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 실시예에서는, 엔진(11)의 연소 방식의 전환 순서를 제 1 실시예에서 보다 더욱 상세하게 설명한다. 엔진(11)의 연소 방식의 전환시에, 연료 분사 제어, 점화 시기 제어, 스로틀 개방도 제어 및, EGR 제어 등은 성층 연소용 제어와 균질 연소용 제어 사이에서 전환된다. 연소 방식에 따른 연료 분사 제어 및 점화 시기 제어의 전환은 분사/점화 지시 모드(FMODEI)에 기초하여 실행되며, 연소 방식에 따른 스로틀 개방도 제어 및 EGR 제어의 전환은 밸브 지시 모드(FMODEB)에 기초하여실행된다. 예를 들면, 분사/점화 지시 모드(FMODEI) 및 밸브 지시 모드(FMODEB)는 성층 연소를 "0"으로 표시하고, 균질 연소를 "1"로 표시한다.
따라서, 분사/점화 지시 모드(FMODEI)가 0이 되면, 연료 분사 제어 및 점화 시기 제어는 성층 연소용 제어로 전환되며, 상기 모드(FMODEI)가 1이 되면, 연료 분사 제어 및 점화 시기 제어는 균질 연소용 제어로 전환된다. 상기 밸브 지시 모드(FMODEB)가 0이 되면, 스로틀 개방도 제어 및 EGR 제어는 성층 연소용 제어로 전환되며, 상기 모드(FMODEB)가 1이 되면, 스로틀 개방도 제어 및 EGR 제어는 균질 연소용 제어로 전환된다.
엔진(11)의 연소 모드가 성층 연소와 균질 연소 사이에서 전환될 때, ECU(92)는 먼저 밸브 지시 모드(FMODEB)의 0과 1 사이의 전환을 지시한다. 밸브 지시 모드(FMODEB)가 0과 1 사이에서 전환되면, ECU(92)는 스로틀 밸브(23)와 EGR 밸브(43)를 전환된 연소 방식에 합치하는 개방도로 제어한다. 이러한 제어는 스로틀 개방도(TA)와 EGR 량이 전환된 연소 방식에 적합한 값이 되도록 한다.
밸브 지시 모드(FMODEB)의 전환 지시가 발생된 때로부터 소정의 시간이 경과한 후, ECU(92)는 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 0과 1 사이의 전환을 지시한다. 상기 분사/점화 지시 모드(FMODEI)가 0과 1 사이에서 전환되면, ECU(92)는 전환된 연소 방식에 따라 연료 분사 밸브(40)와 점화기(41a)를 제어한다. 이러한 제어는 연료 분사량, 연료 분사 시기 및 점화 시기가 전환된 연소 방식에 적합한 값이 되도록 한다.
상술한 바와 같이, 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환 지시는 밸브 지시모드(FMODEB)의 전환 지시가 발생된 때로부터 소정의 시간이 경과한 후에 제공된다. 따라서, 연소 방식의 전환시에, 양 모드(FMODEB,FMODEI) 사이에 전환 지시 타이밍 편차가 발생한다. 양 모드(FMODEB,FMODEI) 사이의 전환 지시 타이밍의 편차는, 스로틀 밸브(23) 및 EGR 밸브(43)의 개방도의 변화에 기초하는 엔진(11)의 운전 상태의 변화가 연료 분사량, 연료 분사 시기 및 점화 시기의 변화에 기초하는 엔진(11)의 운전 상태의 변화 보다 느리게 응답하기 때문에 제공된다.
즉, 밸브 지시 모드(FMODEB)가 변화하여 예를 들면 스로틀 개방도가 변화할 때, 상기 개방도 변화에 대한 흡기량의 변화는 응답 지연을 갖는다. 이에 대하여, 분사/점화 지시 모드(FMODEI)가 변화하여 예를 들면 연료 분사량이 변화할 때에는, 연료 분사량은 분사/점화 지시 모드(FMODEI)가 변화에 대해 양호한 응답성을 가지고 변화한다.
상술한 방식으로 양 모드(FMODEB,FMODEI)의 전환 지시 타이밍을 변환함으로써, 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 변화에 기초하는 엔진(11)의 운전 상태의 변화는 밸브 지시 모드(FMODEB)의 변화에 기초하는 엔진(11)의 운전 상태의 변화와 거의 동일한 타이밍에 발생하며, 따라서 연소 방식의 양호한 전환을 보장한다.
본 실시예에 따른 최종 연료 분사량(Qfin) 산출 순서를 도 17을 참조하여 설명한다. 도 17은 최종 연료 분사량 산출 루틴을 도시하는 순서도이다. 상기 최종 연료 분사량 산출 루틴은 예를 들면 ECU(92)를 통해 소정 시간 마다의 인터럽션에서 실행된다.
단계(S401)의 처리는 도 3의 단계(S101)의 처리에 상당한다. 단계(S401)의처리에서, ECU(92)는 가속 페달 눌림량(ACCP)에 기초하는 공지의 맵을 참조함으로써 균질 연소시의 목표 스로틀 개방도(TAt)를 산출한다.
단계(S402)의 처리에서, ECU(92)는 밸브 지시 모드(FMODEB)가 0 (성층 연소)인지의 여부를 판단한다. FMODEB = 0이면, 단계(403)로 진행되며, FMODEB = 0이 아니면, 단계(S404)로 진행된다. 단계(S403) 내지 단계(S405)의 처리는 도 3의 단계(S103) 내지 단계(S105)의 처리에 상당한다.
단계(S404)의 처리에서, ECU(92)는 실제 흡기압(PMr), 실제 스로틀 개방도(TAr) 및 엔진 회전수(NE) 등에 기초하여 흡기 밸브(19)의 폐쇄시에 있어서의 예측 흡기압(PMFWD) 또는 흡기압을 산출한다. 단계(S403)의 처리에서, ECU(92)는 성층 연소시의 가속 페달 눌림량(ACCP)에서 균질 연소를 실행할 때의 예측 흡기압(PMFWD)에 대응하는 값을 갖는 가상 흡기압(PMv)을 산출한다. 가상 흡기압(PMv)은 목표 스로틀 개방도(TAt) 등에 기초하여 얻어진다. 가상 스로틀 개방도(TAv)는 균질 연소시의 가속 페달 눌림량(ACCP)에서 균질 연소를 실행할 때의 실제 스로틀 개방도와 동일하다.
다음, 단계(S405)의 처리에서, ECU(92)는 가상 흡기압(PMv) 또는 예측 흡기압(PMFWD)을 흡기압(PM)으로서 사용하여 제 1 실시예의 수학식 1에 의해 기본 연료 분사량(Qbse)을 산출한다. 상기 기본 연료 분사량(Qbse)에 기초하여, 하기에 설명하는 단계(S409)의 처리에서 최종 연료 분사량(Qfin)이 산출된다. ECU(92)는 별도의 처리에 의해서 최종 연료 분사량(Qfin)에 대응하는 양을 갖는 연료를 분사하도록 연료 분사 밸브(40)의 구동을 제어한다.
상기 엔진(11)에서, 스로틀 밸브(23)는 제품상의 편차 또는 시간 의존 변화를 가질 수 있고, 이물질이 흡기 통로(32)에 부착될 수 있으며, 이러한 경우 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv)이 예를 들면 연소 방식의 전환시에 상이한 값을 가질 수 있다. 이는 가상 흡기압(PMv)이 실제 흡기압(PMr) 등과 무관하게 산출되며, 반면에 예측 흡기압(PMFWD)은 스로틀 밸브(23)의 제품상의 편차 등에 따라 변화되는 실제 흡기압(PMr) 등에 기초하여 산출되기 때문이다.
예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv)이 연소 방식의 전환 전후에 상이한 값을 가지면, 예를 들면 연소 방식의 전환 전후에 기본 연료 분사량(Qbse)에 단차가 발생한다. 상기 기본 연료 분사량(Qbse)의 단차에 기인하여 엔진(11)의 출력 토크에 단차가 발생하면, 토크의 단차에 의해 주행성이 저하된다.
본 실시예에 따르면, 연료 분사량, 점화 시기 및 스로틀 개방도와 같은 엔진(11)의 제어값은 연소 방식의 전환시에 엔진 토크의 단차를 상쇄하도록 보정된다. 이러한 보정은 연소 방식의 전환시 등에 있어서 엔진 토크에 단차가 발생하는 것을 방지하며, 따라서 단차 발생에 의한 주행성의 저하를 방지한다.
균질 연소가 성층 연소로 전환될 때, 엔진 토크에 단차가 발생하는 것을 방지하기 위해, 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv)에 기초하여 연료 분사량 보정이 실행된다. 반면, 성층 연소가 균질 연소로 전환될 때는, 예측 흡기압(PMFWD)이 가상 흡기압(PMv) 보다 큰지 작은지의 여부에 의존하여, 엔진 토크에 단차가 발생하는 것을 방지하기 위한 보정으로서 점화 시기 지연각 보정 또는 스로틀 개방도의 보정이 선택적으로 실행된다. 즉, 예측 흡기압(PMFWD)이 가상 흡기압(PMv) 보다 큰 경우에, 흡기압(PMFWD,PMv)에 기초하여 점화 시기 지연각 보정이 실행되며, 예측 흡기압(PMFWD)이 가상 흡기압(PMv) 보다 작은 경우에는, 흡기압(PMFWD,PMv)에 기초하여 스로틀 개방도의 개방 보정이 실행된다.
최종 연료 분사량 산출 루틴을 재차 상세히 설명한다. 단계(S405)의 처리에서 기본 연료 분사량(Qbse)가 산출된 후, 단계(S406)로 진행된다. 단계(S406) 및 단계(S407)의 처리는 균질 연소에서 성층 연소로의 연소 방식의 전환시에 차이가 발생할 때, 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv) 사이의 차이에 의해 발생하는 엔진 토크의 단차의 발생을 방지하기 위한 것이다.
단계(S406)의 처리에서, ECU(92)는 1 (균질 연소)로부터 0 (성층 연소)으로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시되었는지의 여부를 판단한다. 단계(S406)에서의 대답이 '아니오'이면, 단계(S408)로 진행된다. 단계(S408)의 처리는 도 3의 단계(S107)의 처리에 상당하며, 모드 보정 계수를 산출한다.
반면, 단계(S406)의 처리에서 대답이 '예'이면, 단계(S407)로 진행된다. 하기의 수학식 9로부터, ECU(92)는 엔진 토크의 단차의 발생을 방지하는데 사용되는 분사량 보정 계수(K1)를 산출한다.
상기 수학식 9에서, 예측 흡기압(PMFWD)은 밸브 지시 모드(FMODEB)가 1 (균질 연소)로부터 0 (성층 연소)으로 전환되기 직전의 예측 흡기압(PMFWD)이며, 가상 흡기압(PMv)은 단계(S403)의 처리에서 산출된 최종값이다. 수학식 9로부터 명백한 바와 같이, 분사량 보정 계수(K1)는 가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 커질때 기준값 또는 1.0에 대해 작아지며, 가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 작아질때 1.0에 대해 커진다.
단계(S408)의 이후의 처리에서, ECU(92)는 모드 보정 계수(Kmode)를 산출한다. 더욱이, 단계(S409)의 처리에서, ECU(92)는 기본 연료 분사량(Qbse)에, 냉각수 온도 보정 계수(Kthw), 모드 보정 계수(Kmode) 및, 분사량 보정 계수(K1)를 곱하여 최종 연료 분사량(Qfin)을 산출한 후, 최종 연료 분사량 산출 루틴을 일시적으로 종료한다.
최종 연료 분사량(Qfin)에 기초하는 연료 분사 제어는 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv)에 기초하여 산출된 분사량 보정 계수(K1)에 의해 보정된다. 따라서, 균질 연소가 성층 연소로 전환될 때, 예측 흡기압(PMFWD)이 가상 흡기압(PMv)과 상이해질지라도, 상기 차이에 의한 엔진 토크의 단차의 발생은 분사량 보정 계수(K1)에 기초하는 연료 분사량 보정에 의해 방지된다.
도 18 및 도 19의 타임 챠트는 균질 연소가 성층 연소로 전환될 때의 예측 흡기압(PMFWD), 가상 흡기압(PMv), 분사량 보정 계수(K1) 및 엔진 토크의 추이를 도시한다.
도 18의 그래프 (a) 및 도 19의 그래프 (b)에서, 실선(L1)은 예측 흡기압(PMFWD)의 추이를 나타내며, 실선(L2)은 가상 흡기압(PMv)의 추이를 나타낸다.
예를 들면, 1 (균질 연소)로부터 0 (성층 연소)으로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시되면, 도 18의 그래프 (a)에 도시한 바와 같이, 가상 흡기압(PMv)은 예측 흡기압(PMFWD) 보다 커질 수 있다. 이 경우, 기본 연료 분사량(Qbse)을 산출하는데 사용되는 흡기압의 값은 도 18의 그래프 (a)에 파선으로 나타낸 바와 같이 변화한다. 따라서, 1로부터 0으로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시되면, 흡기압의 값은 급격하게 증가된다. 흡기압의 값의 증가에 따라, 기본 연료 분사량(Qbse)은 급격하게 증가한다.
1로부터 0으로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시되면, 도 18의 그래프 (b)에 도시한 바와 같이, 분사량 보정 계수(K1)는 작은 값으로 변화된다. 분사량 보정 계수(K1)에 기초하는 연료 분사량 보정은 1로부터 0으로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시될 때 증가측으로의 엔진 토크의 단차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 엔진 토크는 균질 연소가 성층 연소로 전환될 때 도 18의 그래프 (c)에 도시한 바와 같이 완만하게 변화된다.
1로부터 0으로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시되면, 도 19의 그래프 (a)에 도시한 바와 같이, 가상 흡기압(PMv)은 예측 흡기압(PMFWD) 보다 작은 값이 된다. 이 경우, 기본 연료 분사량(Qbse)을 산출하는데 사용되는 흡기압의값은 도 19의 그래프 (a)에 파선으로 나타낸 바와 같이 변화한다. 따라서, 1로부터 0으로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시되면, 흡기압의 값은 급격하게 감소한다. 흡기압의 값의 감소에 따라, 기본 연료 분사량(Qbse)은 급격하게 감소한다.
1로부터 0으로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시되면, 도 19의 그래프 (b)에 도시한 바와 같이, 분사량 보정 계수(K1)는 큰 값으로 변화된다. 분사량 보정 계수(K1)에 기초하는 연료 분사량 보정은 1로부터 0으로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시될 때 감소측으로의 엔진 토크의 단차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 엔진 토크는 균질 연소에서 성층 연소로 전환될 때 도 19의 그래프 (c)에 도시한 바와 같이 완만하게 변화된다.
성층 연소시의 점화 시기의 보정에 의해 엔진 토크를 조정하려는 시도가 수행되면, 점화 시기의 변경에 의해 점화 플러그의 주위에 연료 농도가 높은 공기-연료 혼합기가 존재하지 않을 때 점화가 실행될 수 있다. 이는 연소 상태를 불안정하게 하며, 점화 불발을 발생시킬 수 있다. 이러한 점에서, 연료 분사량은 균질 연소에서 성층 연소로 전환될 때 엔진 토크에 단차가 발생하는 것을 방지하도록 보정된다.
도 20 내지 도 24를 참조하여, 성층 연소에서 균질 연소로 전환될 때 엔진 토크에 단차가 발생하는 것을 방지하기 위한 점화 시기 제어 및 스로틀 개방도 제어를 설명한다. 연소 방식의 전환시에, 예측 흡기압(PMFWD)이 가상 흡기압(PMv) 보다 크면, 엔진 토크의 단차의 발생은 점화 시기 제어에 의해 방지된다. 예측 흡기압(PMFWD)이 가상 흡기압(PMv) 보다 작으면, 엔진 토크의 단차의 발생은 스로틀 개방도 제어에 의해 방지된다.
도 20은 점화 시기 제어에 사용되는 목표 점화 시기를 산출하는 루틴을 도시하는 순서도이다. 상기 루틴은 ECU(92)를 통해 소정의 시간 마다의 인터럽션에서 실행된다.
단계(S501)의 처리에서, ECU(92)는 기본 점화 시기(SAbse)를 산출한다. 기본 점화 시기(SAbse)는, 균질 연소시에는 예측 흡기압(PMFWD)과 엔진 회전수(NE)에 기초하여 산출되며, 성층 연소시에는 기본 연료 분사량(Qbse)과 엔진 회전수(NE)에 기초하여 산출된다. 기본 점화 시기(SAbse)는 하기에 설명하는 단계(S505)의 처리에서 목표 점화 시기(SAt)를 산출하는데 사용된다. 목표 점화 시기(SAt)가 산출되면, ECU(92)는 별도의 처리에 의해 실제 점화 시기가 목표 점화 시기(SAt)가 되도록 제어한다.
단계(S501)의 처리가 실행된 후, 단계(S502)로 진행된다. 단계(S502) 내지 단계(S505)의 처리는, 성층 연소에서 균질 연소로의 전환시에 변환이 발생될 때, 예측 흡기압(PMFWD)이 가상 흡기압(PMv) 보다 커지는 방향으로의 변환에 의해 발생되는 증가측으로의 엔진 토크의 단차의 발생을 방지하기 위한 것이다.
단계(S502)의 처리에서, ECU(92)는 0 (성층 연소)으로부터 1 (균질 연소)로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시되었는지의 여부를 판단한다. 대답이 '예' 이면, 단계(S503)로 진행된다. 단계(S503)의 처리에서, ECU(92)는 예측흡기압(PMFWD)으로부터 가상 흡기압(PMv)을 감산한 값(PMFWD - PMv)이 양의 값인지를 판단한다. PMFWD - PMv가 양의 값이면, 즉 예측 흡기압(PMFWD)이 가상 흡기압(PMv) 보다 커지는 방향으로 변환되면, 단계(S504)로 진행된다.
단계(S504)의 처리에서, ECU(92)는 PMFWD - PMv에 기초하여 점화 시기 보정량(K2)을 산출한다. PMFWD - PMv가 커질수록, 점화 시기 보정량(K2)이 커진다. 다음 단계(S505)의 처리에서, ECU(92)는 기본 점화 시기(SAbse)에 점화 시기 보정량(K2)을 가산함으로써 목표 점화 시기(SAt)를 산출한 후, 목표 점화 시기 산출 루틴을 일시적으로 종료한다.
목표 점화 시기(SAt)에 기초하는 점화 시기 제어는 점화 시기 보정량(K2)에 의해 지연각측으로의 보정이 가해진다. 따라서, 성층 연소시에서 균질 연소로 전환될 때, 예측 흡기압(PMFWD)이 가상 흡기압(PMv) 보다 커지는 방향으로 변환되면, 상기 변환에 의한 증가측으로의 엔진 토크의 단차의 발생이 점화 시기 지연각 보정에 의해 방지된다.
단계(S503)의 처리에서 PMFWD - PMv가 양의 값이 아닌 것으로 판단되면, 점화 시기 보정량(K2)은 단계(S507)의 처리에서 0으로 설정되며, 다음 단계(S505)로 진행된다. 따라서, 예측 흡기압(PMFWD)이 가상 흡기압(PMv)과 동일하거나 작으면, 점화 시기 지연각 보정이 실행되지 않는다.
단계(S502)의 처리에서의 대답이 '아니오'이면, 단계(S506)로 진행된다. 단계(S506) 및 단계(S508)의 처리는 점화 시기 보정량(K2)을 점진적으로 0으로 근접시킨다.
단계(S506)의 처리에서, ECU(92)는 점화 시기 보정량(K2)이 0 보다 큰지의 여부를 판단한다. K2 > 0 이면, 점화 시기 보정량(K2)으로부터 소정값(a2)을 감산함으로써 얻어지는 값이 단계(S508)의 처리에서 새로운 점화 시기 보정량(K2)으로서 설정된 후, 단계(S505)로 진행된다. K2 > 0이 아니면, 점화 시기 보정량(K2)은 단계(S507)의 처리에서 0으로 설정된 후, 단계(S505)로 진행된다.
성층 연소에서 균질 연소로 전환될 때 엔진 토크의 단차의 발생을 방지하기 위해, 점화 시기 보정량(K2)이 단계(S504)의 처리에서 0 보다 큰 값으로 설정된 후, 점화 시기 보정량(K2)은 점진적으로 0으로 근접한다.
도 21의 타임 챠트는 성층 연소에서 균질 연소로 전환될 때에 있어서의 예측 흡기압(PMFWD), 가상 흡기압(PMv), 점화 시기 보정량(K2) 및, 엔진 토크의 변화를 도시한다.
도 21의 그래프 (a)에서, 실선(L1)은 예측 흡기압(PMFWD)의 추이를 나타내며, 실선(L2)은 가상 흡기압(PMv)의 추이를 나타낸다.
예를 들면, 0 (성층 연소)으로부터 1 (균질 연소)로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시되면, 도 21의 그래프 (a)에 도시한 바와 같이, 예측 흡기압(PMFWD)은 가상 흡기압(PMv) 보다 커질 수 있다. 이 경우, 기본 연료 분사량(Qbse)을 산출하는데 사용되는 흡기압의 값은 도 21의 그래프 (a)에 파선으로 나타낸 바와 같이 변화한다. 따라서, 0으로부터 1로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시되면, 흡기압의 값은 급격하게 증가한다. 흡기압의 값의 증가에 따라,기본 연료 분사량(Qbse)은 급격하게 증가한다.
0으로부터 1로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시되면, 도 21의 그래프 (b)에 도시한 바와 같이, 점화 시기 보정량(K2)은 큰 값으로 변화한다. 상기 점화 시기 보정량(K2)에 기초하는 점화 시기 지연각 보정은 증가측으로의 엔진 토크의 단차의 발생을 방지할 수 있다. 그 결과, 엔진 토크는 성층 연소에서 균질 연소로 전환될 때, 도 21의 그래프 (c)에 도시한 바와 같이 완만하게 변화된다.
분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 1로의 전환이 지시된 후, 점화 시기 보정량(K2)은 도 21의 그래프 (b)에 도시한 바와 같이 0까지 점진적으로 작아진다.
성층 연소에서 균질 연소로 전환될 때 엔진 토크에 단차가 발생되는 것을 방지하기 위한 스로틀 개방도 제어에 대해 설명한다.
도 23은 목표 스로틀 개방도를 산출하는 루틴을 도시하는 순서도이다. 상기 루틴은 ECU(92)를 통해 소정의 시간 마다의 인터럽션에서 실행된다.
단계(S601)의 처리에서, ECU(92)는 기본 스로틀 개방도(TAbse)를 산출한다. 상기 기본 스로틀 개방도(TAbse)는 균질 연소시에는 가속 페달 눌림량(ACCP)에 기초하여 산출되며, 성층 연소시에는 기본 연료 분사량(Qbse)에 기초하여 산출된다. 기본 스로틀 개방도(TAbse)는 하기에 설명하는 단계(S605)의 처리에서 목표 스로틀 개방도(TAt)를 산출하는데 사용된다. 목표 스로틀 개방도(TAt)가 산출되면, ECU(92)는 별도의 처리에 의해 실제 스로틀 개방도(TAr)가 목표 스로틀 개방도(TAt)가 되도록 제어한다.
단계(S601)의 처리가 실행된 후, 단계(S602)로 진행된다. 단계(S602) 내지 단계(S605)의 처리는 성층 연소에서 균질 연소로의 전환시에 변환이 발생할 때, 예측 흡기압(PMFWD)이 가상 흡기압(PMv) 보다 작아지는 방향으로의 변환에 의해 발생하는 감소측으로의 엔진 토크의 단차의 발생을 방지하기 위한 것이다.
단계(S602)의 처리에서, ECU(92)는 0 (성층 연소)으로부터 1 (균질 연소)로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시되었는지의 여부를 판단한다. 대답이 '예'이면, 단계(S603)로 진행된다. 단계(S603)의 처리에서, ECU(92)는 예측 흡기압(PMFWD)으로부터 가상 흡기압(PMv)을 감산한 값(PMFWD - PMv)이 음의 값인지의 여부를 판단한다. PMFWD - PMv가 음의 값이면, 즉 예측 흡기압(PMFWD)이 가상 흡기압(PMv) 보다 작아지는 방향으로 변환되면, 단계(S604)로 진행된다.
단계(S604)의 처리에서, ECU(92)는 PMFWD - PMv에 기초하여 스로틀 개방도 보정량(K3)을 산출한다. PMFWD - PMv가 작아질수록, 스로틀 개방도 보정량(K3)은 커진다. 다음 단계(S605)의 처리에서, ECU(92)는 기본 스로틀 개방도(TAbse)에 스로틀 개방도 보정량(K3)을 가산하여 목표 스로틀 개방도(TAt)를 산출한 후, 목표 스로틀 개방도 산출 루틴을 일시적으로 종료한다.
상기 목표 스로틀 개방도(TAt)에 기초하는 스로틀 개방도 제어는, 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv)에 기초하여 산출되는 스로틀 개방도 보정량(K3)을 사용하여 스로틀의 개방 방향으로 보정을 실행한다. 상기 보정은 엔진(11)으로의 흡기량을 증가시키며 연료 분사량을 증가시킨다. 그 결과, 연소실(16) 내에 충전되는 공기-연료 혼합기의 양이 커지며, 따라서 엔진 토크가 증가된다. 따라서, 성층 연소에서 균질 연소로 전환될 때, 예측 흡기압(PMFWD)이 가상 흡기압(PMv) 보다 작아지는 방향으로 변환될지라도, 상기 변환에 의한 감소측으로의 엔진 토크의 단차의 발생이 방지된다.
단계(S603)의 처리에서 PMFWD - PMv가 음의 값이 아닌 것으로 판단되면, 스로틀 개방도 보정량(K3)은 단계(S607)의 처리에서 0으로 설정된 후, 단계(S605)로 진행된다. 따라서, 예측 흡기압(PMFWD)이 가상 흡기압(PMv)과 동일하거나 크면, 스로틀 개방도의 개방 보정이 실행되지 않는다.
단계(S602)의 처리에서의 대답이 '아니오'이면, 단계(S606)로 진행된다. 단계(S606) 및 단계(S608)의 처리는 스로틀 개방도 보정량(K3)을 점진적으로 0으로 근접시킨다.
단계(S606)의 처리에서, ECU(92)는 스로틀 개방도 보정량(K3)이 0 보다 큰지의 여부를 판단한다. K3 > 0이면, 스로틀 개방도 보정량(K3)으로부터 소정값(a3)을 감산함으로써 얻어지는 값이 단계(S608)의 처리에서 새로운 스로틀 개방도 보정량(K3)으로서 설정되며, 다음 단계(S605)로 진행된다. K > 0이 아니면, 스로틀 개방도 보정량(K3)은 단계(S607)의 처리에서 0으로 설정되며, 다음 단계(S605)로 진행된다.
성층 연소에서 균질 연소로 전활될 때 엔진 토크에 단차가 발생하는 것을 방지하기 위해, 스로틀 개방도 보정량(K3)이 단계(S604)의 처리에서 0 보다 큰 값으로 설정된 후, 스로틀 개방도 보정량(K3)은 점진적으로 0에 근접한다.
도 22의 타임 챠트는 성층 연소에서 균질 연소로 전환될 때에 있어서의 예측흡기압(PMFWD), 가상 흡기압(PMv), 스로틀 개방도 보정량(K3) 및, 엔진 토크의 변화를 도시한다.
도 22의 그래프 (a)에서, 실선(L1)은 예측 흡기압(PMFWD)의 추이를 나타내며, 실선(L2)은 가상 흡기압(PMv)의 추이를 나타낸다.
예를 들면, 0 (성층 연소)으로부터 1 (균질 연소)로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시되면, 도 22의 그래프 (a)에 도시한 바와 같이, 예측 흡기압(PMFWD)은 가상 흡기압(PMv) 보다 작아질 수 있다. 이 경우, 기본 연료 분사량(Qbse)을 산출하는데 사용되는 흡기압의 값은 도 22의 그래프 (a)에 파선으로 나타낸 바와 같이 변화한다. 따라서, 0으로부터 1로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시되면, 흡기압의 값은 급격하게 감소한다. 흡기압의 값의 감소에 따라, 기본 연료 분사량(Qbse)은 급격하게 감소한다.
0으로부터 1로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시되면, 도 22의 그래프 (b)에 도시한 바와 같이, 스로틀 개방도 보정량(K3)은 큰 값으로 변화한다. 스로틀 개방도 보정량(K3)에 기초하는 스로틀 개방도 보정은 엔진(11)의 연소실(16) 내에 충전되는 공기-연료 혼합기의 양을 증가시키며, 따라서 엔진 토크를 증가시킨다. 따라서, 0으로부터 1로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시되면, 감소측으로의 엔진 토크에 단차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 성층 연소에서 균질 연소로 전환될 때조차, 엔진 토크는 도 22의 그래프 (c)에 도시한 바와 같이 완만하게 변화한다.
0으로부터 1로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시된 후, 스로틀 개방도 보정량(K3)은 도 22의 그래프 (b)에 도시한 바와 같이 0까지 점진적으로 작아진다.
스로틀 개방도의 개방의 보정에 기초하는 흡기량의 증가는 분사/점화 지시(FMODEI)의 전환 지시 타이밍에 대하여 흡기 저항에 기인하여 지연된다. 흡기량의 지연된 증가는 감소측으로의 엔진 토크의 단차의 발생을 적합하게 방지할 수 있게 한다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 스로틀 개방도 보정이 실행될 때, 0으로부터 1로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환 지시의 타이밍이 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환 지시 타이밍에 대해 실제적으로 지연된다. 그 결과, 연소 방식이 성층 연소로부터 균질 연소로 전환될 때의 타이밍이 지연된다. 흡기량의 증가가 스로틀 개방도의 개방의 보정에 대해 지연될지라도, 흡기량의 증가의 타이밍은 성층 연소가 균질 연소로 전환될 때의 타이밍과 대략 일치한다. 이는 감소측으로의 엔진 토크의 단차의 발생을 적합하게 방지할 수 있게 한다.
성층 연소에서 균질 연소로 전환의 지연 처리를 도 24를 참조하여 설명한다. 도 24는 스로틀 개방도의 개방 보정시의 연소 방식의 전환을 지연시키는 루틴을 도시하는 순서도이다. 상기 전환 지연 루틴은 예를 들면 ECU(92)를 통해 소정의 시간 마다의 인터럽션에서 실행된다.
단계(S701)의 처리에서, ECU(92)는 스로틀 개방도 보정량(K3)이 0으로부터 0 보다 큰 값으로 변화되었는지의 여부를 판단한다. 대답이 '아니오'이면,단계(S704)로 진행되고, 대답이 '예'이면, 단계(S702)로 진행된다. 도 23의 단계(S602)의 처리에서 0 (성층 연소)으로부터 1 (균질 연소)로의 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환이 지시되며 스로틀 개방도의 개방의 보정이 실행될 때, 단계(S701)에서 '예'로서 판단한다.
단계(S702)의 처리에서, ECU(92)는 지연 실행 플래그(F)로서 1을 RAM(95)의 소정의 영역에 기억한다. 지연 실행 플래그(F)는 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 실제 전환이 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 전환 지시 타이밍에 대해 지연되어야 하는지의 여부, 즉 성층 연소로부터 균질 연소로의 연소 방식의 전환이 지연되어야 하는지의 여부를 판단하기 위한 것이다. 지연 실행 플래그(F)는 하기에 설명하는 단계(S706)의 처리를 실행하는데 사용된다.
다음 단계(S703)의 처리에서, ECU(92)는 예측 흡기압(PMFWD)으로부터 가상 흡기압(PMv)을 감산함으로써 얻어지는 값(PMFWD - PMv)에 기초하여 전환 지연 카운터(C)를 설정한다. 상기 전환 지연 카운터(C)는 연소 방식의 전환을 위한 지연 시간을 판단하며, PMFWD - PMv가 작아질수록 커지는 값이다. 전환 지연 카운터(C)가 커질수록, 연소 방식의 지연 시간이 길어진다.
단계(S704)의 처리에서, ECU(92)는 전환 지연 카운터(C)가 0 보다 큰지의 여부를 판단한다. 스로틀 개방도 보정량(K3)이 0 보다 커지는 직후, 즉 단계(S703)으로부터 단계(S704)로 진행될 때, 전환 지연 카운터(C)는 0 보다 커지므로, 단계(S704)의 처리에서 '예'로서 판단하며, 단계(S705)로 진행된다. 단계(S705)의 처리에서, ECU(92)는 전환 지연 카운터(C)로부터 1을 감산한 값을 새로운 전환 지연 카운터(C)로서 설정한 후, 전환 지연 루틴을 일시적으로 종료한다.
단계(S705)의 처리에 의해 전환 지연 카운터(C)가 0으로 점진적으로 근접할 때, C = 0이면, 단계(S704)의 처리에서 '아니오'인 것으로 판단하며, 단계(S706)로 진행된다. 단계(S706)의 처리에서, ECU(92)는 지연 실행 플래그(F)로서 RAM(95)의 소정의 영역에 1이 기억되었는지의 여부를 판단한다. F = 1이면, 분사/점화 지시 모드(FMODEI)는 단계(S707)의 처리에서 1 (균질 연소)로 전환된다.
이러한 방식으로, 전환 지연 카운터(C)에 의해 분사/점화 지시 모드(FMODEI)의 실제 전환을 지연시킴으로써, 성층 연소로부터 균질 연소로의 연소 방식의 전환이 지연된다. 다음, ECU(92)는 단계(S708)의 처리에서 지연 실행 플래그(F)로서 RAM(95)의 소정의 영역에 0을 기억한 후, 전환 지연 루틴을 일시적으로 종료한다.
전환 지연 플래그(F)는 통상 0이며, 스로틀 개방도 보정량(K3)이 0 보다 커진 후, 분사/점화 지시 모드(FMODEI)가 1로 전환될 때까지 1로 유지된다. 연소 방식 등의 전환이 발생하지 않는 엔진(11)의 정상 상태에서, F = 0이면, 단계(S706)의 처리에서 '아니오'로 판단하며, 전환 지연 루틴이 일시적으로 종료된다.
상술한 본 실시예는 도 1 내지 도 16의 실시예의 장점에 부가하여 하기의 장점을 갖는다.
스로틀 밸브(23)에 제품상의 편차 또는 시간 의존 변화가 발생할 때, 예측 흡기압(PMFWD) 및 가상 흡기압(PMv)은 예를 들면 연소 방식의 전환시에 서로 상이할 수 있으며, 상기 차이는 연소 방식의 전환시에 엔진 토크에 단차를 발생시킨다. 상기 엔진 토크의 단차의 발생은 연료 분사량, 점화 시기 또는 스로틀 개방도를 보정함으로써 적합하게 방지될 수 있다. 이는 주행성을 향상시킨다.
엔진 토크의 단차의 발생을 방지하기 위해 스로틀 개방도를 개방측으로 보정할 때, 연소 방식의 전환 타이밍이 지연된다. 따라서, 스로틀 개방도의 개방의 보정에 대한 실제 흡기량의 변화가 지연될지라도, 엔진 토크의 단차의 발생을 적합하게 방지할 수 있다.
(제 3 실시예)
본 발명의 제 3 실시예를 도 25 내지 도 29를 참조하여 설명한다. 도 17 내지 도 24의 실시예와 마찬가지로, 본 실시예는 가상 흡기압(PMv)과 예측 흡기압(PMFWD) 사이의 차이에 기인하여 엔진(11)의 출력 토크에 단차가 발생하는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 실시예는 가상 흡기압(PMv)이 균질 연소시 뿐만 아니라 성층 연소시에도 산출되며, 연료 분사량이 성층 연소시의 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv)에 기초하여 보정된다는 점에서 도 17 내지 도 24의 실시예와 다르다. 또한, 본 실시예에서는 출력 토크의 단차의 방지가 연료 분사량의 보정에 의해서만 실행되기 때문에, 스로틀 개방도 제어 및 점화 시기 제어는 도 1 내지 도 16의 실시예와 동일하다. 따라서, 도 1 내지 도 24의 각각의 실시예와 다른 부분에 대해서만 설명하며, 도 1 내지 도 24의 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
먼저, 본 실시예에 따른 연료 분사 제어의 개요를 도 25 및 도 26을 참조하여 설명한다.
도 25의 그래프 (a) 및 도 26의 그래프 (a)에서, 실선(L3)은 엔진 부하의 변화에 대한 예측 흡기압(PMFWD)의 추이를 나타내며, 실선(L4)은 엔진 부하의 변화에 대한 가상 흡기압(PMv)의 추이를 나타낸다. 상기 예측 흡기압(PMFWD)은 실제 흡기압(PMr) 등에 기초하여 산출되며, 가상 흡기압(PMv)은 실제 흡기압(PMr) 등에 무관하게 산출된다.
상술한 바와 같이, 스로틀 밸브(23)가 제품상의 편차 또는 시간 의존 변화를 가지며 이물질이 흡기 밸브(32)에 부착되면, 예측 흡기압(PMFWD) 및 가상 흡기압(PMv)의 값은 서로 상이해진다. 기본 연료 분사량(Qbse)을 산출하는데 사용되는 예측 흡기압(PMFWD) 및 가상 흡기압(PMv)의 값이, 예를 들면 연소 방식의 전환 전후에 서로 상이해지면, 연소 방식의 전환 전후에 기본 연료 분사량(Qbse)에 단차가 발생한다. 기본 연료 분사량(Qbse)의 단차는 도 25의 그래프 (b) 및 도 26의 그래프 (b)에 실선으로 나타낸 바와 같이, 엔진(11)의 출력 토크에 단차를 발생시킨다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 가상 흡기압(PMv)은 성층 연소시 뿐만 아니라 균질 연소시에도 산출된다. 다음, 연료 분사량은 균질 연소시의 예측 흡기압(PMFWD) 및 가상 흡기압(PMv)에 기초하여 성층 연소시에 보정된다. 상기 보정은 엔진 토크의 단차를 제거하며 주행성을 향상시킨다.
도 25의 그래프 (a)는 균질 연소시에 있어서 가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 작아지는 예를 도시한다. 이 경우, 도 25의 그래프 (b)의 실선으로 나타낸 바와 같이, 연소 방식의 전환시에, 성층 연소시의 엔진 토크는 균질 연소시의 엔진 토크 보다 작아진다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 성층 연소시의 최종 연료 분사량(Qfin)은 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv)에 기초하여 증가측으로 보정된다. 연료 분사량의 보정은 성층 연소시의 엔진 토크를 증가시키며, 따라서 연소 방식의 전환시에 엔진 토크의 단차의 발생을 방지하므로, 엔진 토크는 도 25의 그래프 (b)에 파선으로 나타낸 바와 같이 완만하게 변화된다.
도 26의 그래프 (a)는 균질 연소시에 있어서 가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 커지는 예를 도시한다. 이 경우, 도 26의 그래프 (b)에 실선으로 나타낸 바와 같이, 연소 방식의 전환시에 있어서 성층 연소시의 엔진 토크는 균질 연소시의 엔진 토크 보다 커진다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 성층 연소시의 최종 연료 분사량(Qfin)은 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv)에 기초하여 감소측으로 보정된다. 연료 분사량의 보정은 성층 연소시의 엔진 토크를 증가시키며, 따라서 연소 방식의 전환시에 있어서 엔진 토크의 단차의 발생을 방지하므로, 엔진 토크는 도 26의 그래프 (b)에 파선으로 나타낸 바와 같이 완만하게 변화한다.
다음, 연료 분사량의 제어 순서를 도 27을 참조하여 설명한다. 도 27은 본 실시예에 따른 최종 연료 분사량 산출 루틴을 도시하는 순서도이다. 상기 루틴은 예를 들면 ECU(92)를 통해 소정의 시간 마다의 인터럽션에서 실행된다.
단계(S801,S802,S803 및 S804)의 처리는 단계(S401,S402,S403 및 S404)의 처리에 상당한다.
ECU(92)는 단계(S801)의 처리에서 가속 페달 눌림량(ACCP)에 기초하여 균질 연소시의 목표 스로틀 개방도(TAt)를 산출하며, 단계(S802)의 처리에서 가상 흡기압(PMv)을 산출한다. 다음, ECU(92)는 단계(S803)의 처리에서 밸브 지시 모드(FMODEB)가 0 (성층 연소)인지의 여부를 판단한다. 본 실시예에 따르면, 가상 흡기압(PMv)은 FMODEB = 0인지의 여부와 무관하게 단계(S802)의 처리에서 산출된다. 따라서, 가상 흡기압(PMv)은 균질 연소시 뿐만 아니라 성층 연소시에도 산출된다.
단계(S803)의 처리에서 FMODEB = 0인 것으로 판단하면, 단계(S805)로 진행되며, FMODEB = 0이 아니라고 판단하면, 단계(S804)의 처리에서 예측 흡기압(PMFWD)을 산출한 후 단계(S805)로 진행된다. 따라서, 예측 흡기압(PMFWD)은 FMODEB가 1 (균질 연소)일 때만 산출된다.
단계(S805)의 처리에서, ECU(92)는 분사/점화 지시 모드(FMODEI)가 0 (성층 연소)인지의 여부를 판단한다. FMODEI = 0이면, 기본 연료 분사량(Qbse)은 단계(S806)의 처리에서 가상 흡기압(PMv) 등에 기초하여 산출된다. ECU(92)는 다음 단계(S807)의 처리에서 하기에 설명하는 학습치를 분사량 보정 계수(K4)로서 설정한 후, 단계(S811)로 진행된다.
단계(S811) 및 단계(S812)의 처리는 단계(S408) 및 단계(S409)의 처리에 상당한다. ECU(92)는 단계(S811)의 처리에서 모드 보정 계수(Kmode)를 산출한다. 다음, 최종 연료 분사량(Qfin)은 단계(S812)의 처리에서, 기본 연료 분사량(Qbse)에, 냉각수 온도 보정 계수(Kthw), 모드 보정 계수(Kmode) 및 분사량 보정 계수(K4)를 곱함으로써 산출되며, 그 후 최종 연료 분사량 산출 루틴은 일시적으로 종료된다.
최종 연료 분사량(Qfin)이 산출된 후, ECU(92)는 별도의 처리에서 연료 분사 밸브(40)의 구동을 제어하며, 최종 연료 분사량(Qfin)에 대응하는 양의 연료를 분사한다. 연료 분사량은 분사량 보정 계수(K4){학습치(QG1)}에 의해 보정되며, 상기 보정은 엔진 토크를 조정한다.
학습치(QG1)는 균질 연소시의 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv) 사이의 압력차(DPMK)에 따라 증가 또는 감소되는 값이다. 즉, 학습치(QG1)는 가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 매우 클 때 작은 값으로 설정된다. 이 경우, 분사량 보정 계수(K4){학습치(QG1)}는 성층 연소시의 최종 연료 분사량(Qfin)을 감소시키며, 이에 의해 엔진 토크가 저감된다. 그 결과, 엔진 토크는 연소 방식의 전환시에 있어서도 완만하게 변화된다.
학습치(QG1)는 가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 매우 작을 때 큰 값으로 설정된다. 이 경우, 분사량 보정 계수(K4){학습치(QG1)}는 성층 연소시의 최종 연료 분사량(Qfin)을 증가시키며, 이에 의해 엔진 토크가 증가된다. 따라서, 엔진 토크는 연소 방식의 전환시에 있어서도 완만하게 변화된다.
반면에, 단계(S805)의 처리에서 분사/점화 지시 모드(FMODEI)가 1 (균질 연소)인 것으로 판단되면, 단계(S808)로 진행된다. ECU(92)는 단계(S808)의 처리에서 예측 흡기압(PMFWD) 등에 기초하여 기본 연료 분사량(Qbse)을 산출하며, 단계(S809)의 처리에서 분사량 보정 계수(K4)를 1.0으로 설정한 후, 단계(S811) 이후의 처리를 실행한다. 균질 연소시에는 단계(S809)의 처리에서 분사량 보정 계수(K4)가 1.0으로 설정되기 때문에, 상기 계수(K4){학습치(QG1)}에 기초하는 연료 분사량의 보정은 실행되지 않는다.
학습치(QG1)의 산출 순서를 도 28을 참조하여 설명한다. 도 28은 학습치(QG1)를 산출하는 루틴을 도시하는 순서도이다. 상기 루틴은 ECU(92)를 통해 소정의 시간 마다의 인터럽션에서 실행된다.
단계(S901) 내지 단계(S905)의 처리는 엔진(11)의 운전 상태가 학습치(QG1)의 산출에 적합한지의 여부를 판단하기 위한 것이다. ECU(92)는 단계(S901)의 처리에서 엔진 회전수(NE)가 소정값(a)과 소정값(b) 사이의 값을 갖는지의 여부를 판단하며, 단계(S902)의 처리에서 실제 흡기압(PMr)이 소정값(α)과 소정값(β) 사이의 값을 갖는지의 여부를 판단한다. 상기 단계(S901) 및 단계(S902)의 처리에서의 대답이 모두 '예'인 엔진(11)의 운전 상태는 균질 연소가 실행될 때의 엔진(11)의 운전 영역, 즉 엔진(11)이 비교적 저속 및 낮은 부하에서 운전할 때이다.
다음, 단계(S903)의 처리에서, ECU(92)는 냉각수 온도가 소정값(c) 이상인지의 여부, 즉 엔진(11)의 워밍업이 완료되었는지의 여부를 판단한다. 더욱이, 단계(S904)의 처리에서, ECU(92)는 단위 시간당 실제 흡기압(PMr)의 변화(DPMr)의 절대값이 소정값(d) 보다 작은지의 여부, 즉 실제 흡기압(PMr)의 변화가 충분히 작은지의 여부를 판단한다. 다음 단계(S905)의 처리에서, ECU(92)는 균질 연소의 실행 기간을 나타내는 균질 연소 카운터(Cmode)가 소정값(e) 보다 큰지의 여부, 즉 성층 연소의 개시로부터 소정의 시간이 경과되었는지의 여부를 판단한다.
도 29의 순서도를 참조하여, 균질 연소 카운터(Cmode)의 카운트 업(count up) 및 리셋팅(resetting)을 위한 카운터 처리 루틴을 설명한다. 상기 카운터 처리 루틴은 ECU(92)를 통해 소정의 시간 마다의 인터럽션에서 실행된다.
단계(S1001)의 처리에서, ECU(92)는 밸브 지시 모드(FMODEB) 및 분사/점화 지시 모드(FMODEI)가 0 (성층 연소)인지의 여부를 판단한다. 양 모드(FMODEB, FMODEI)가 모두 0 (성층 연소)이면, 단계(S1002)의 처리에서 균질 연소 카운터(Cmode)는 0으로 설정된다. 양 모드(FMODEB, FMODEI)가 모두 1 (균질 연소)이면, 단계(S1003)의 처리에서 균질 연소 카운터(Cmode)는 1 만큼 가산된다. 상기 단계(S1002) 및 단계(S1003)의 처리 중 하나를 실행한 후, ECU(92)는 카운터 처리 루틴을 일시적으로 종료한다. 균질 연소 카운터(Cmode)는 균질 연소가 실행되는 동안 카운트 업된다. 따라서, 균질 연소 카운터(Cmode)에 기초한 균질 연소의 실행으로부터의 시간 경과를 정확하게 알 수 있다.
도 28의 단계(S903) 내지 단계(S905)의 처리에서의 대답이 모두 '예'인 엔진(11)의 운전 상태는, 엔진(11)의 워밍업이 완료된 상태에서 소정의 시간 동안 균질 연소가 실행되며, 실제 흡기압(PMr)의 변화가 작을 때이다. 단계(S901) 내지단계(S905)의 처리 중 어느 하나에서의 대답이 '아니오'이면, 학습치 산출 루틴은 일시적으로 종료되며, 반면에 모든 대답이 '예'이면, 단계(S906)로 진행된다.
단계(S906)의 처리에서, ECU(92)는 가상 흡기압(PMv)에 학습치(QG1)을 곱하여 얻어지는 값을 예측 흡기압(PMFWD)으로부터 감산함으로써 압력차(DPMK)를 산출한다. 다음, 단계(S907)로 진행된다. 단계(S907) 이후의 처리는 도 27의 단계(S807)의 처리에서 사용되는 학습치(QG1)를 압력차(DPMK)에 따라 산출하기 위한 것이다.
단계(S907)의 처리에서, ECU(92)는 압력차(DPMK)가 소정값(-f)(f > 0) 보다 작은지의 여부를 판단한다. DPMK < -f 또는 가상 흡기압(PMv)에 학습치(QG1)를 곱하여 얻어진 값이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 매우 큰 것으로 판단되면, 단계(S908)의 처리에서, 현재의 학습치(QG1)로부터 소정값(g)을 감산한 값이 새로운 학습치(QG1)로서 설정되며, 그 후 학습치 산출 루틴은 일시적으로 종료된다.
가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 매우 크면, 학습치(QG1)는 상술한 방식으로 단계(S908)의 처리에서 점진적으로 작아진다. 또한, 학습치(QG1)에 따라 설정되는 분사량 보정 계수(K4)는 또한 도 27의 단계(S807)의 처리에서 점진적으로 작아진다. 그 결과, 성층 연소시의 최종 연료 분사량(Qfin)은 분사량 보정 계수(K4)에 기초하여 감소측으로 보정된다. 따라서, 가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 매우 커질 때조차, 엔진 토크는 연소 방식의 전환시 등에 있어서 완만하게 변화한다.
단계(S907)의 처리에서, DPMK < -f가 아니면, 단계(S909)로 진행된다.단계(S909)의 처리에서, ECU(92)는 압력차(DPMK)가 소정값(f) 보다 큰지의 여부를 판단한다. DPMK > f 또는 가상 흡기압(PMv)에 학습치(QG1)를 곱하여 얻어진 값이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 매우 작은 것으로 판단되면, 단계(S910)의 처리에서, 현재의 학습치(QG1)에 소정값(g)을 가산한 값을 새로운 학습치(QG1)로서 설정하며, 그 후 학습치 산출 루틴은 일시적으로 종료된다. 단계(S909)의 처리에서 DPMK > f가 아니면, 학습치 산출 루틴은 또한 일시적으로 종료된다.
가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 매우 작으면, 상술한 방식으로 단계(S910)의 처리에서 학습치(QG1)는 점진적으로 커진다. 더욱이, 학습치(QG1)에 따라 설정되는 분사량 보정 계수(K4)는 도 27의 단계(S807)의 처리에서 또한 점진적으로 커진다. 그 결과, 성층 연소시의 최종 연료 분사량(Qfin)은 분사량 보정 계수(K4)에 기초하여 증가측으로 보정된다. 따라서, 가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD)에 대해 매우 작아질지라도, 엔진(11)의 출력 토크는 연소 방식의 전환시 등에 있어서 완만하게 변화한다.
상술한 본 실시예는 도 1 내지 도 16의 실시예의 장점에 부가하여 하기의 장점을 갖는다.
연소 방식의 전환시에 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv)이 상이해질지라도, 성층 연소시의 연료 분사량의 보정에 의해 엔진 토크에 단차가 발생하는 것을 적합하게 방지할 수 있다. 이는 주행성을 향상시킨다.
(제 4 실시예)
본 발명의 제 4 실시예를 도 30 내지 도 33을 참조하여 설명한다. 본 실시예는 스로틀 개방도가 균질 연소시의 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv)에 기초하여 보정된다는 점에서 도 25 내지 도 29의 실시예와는 다르다. 본 실시예에서는, 엔진 토크의 단차의 방지가 스로틀 개방도의 보정에 의해서만 실행되기 때문에, 연료 분사량 제어는 도 1 내지 도 16의 실시예에서와 동일한 제어 방식으로 실행된다. 따라서, 도 1 내지 도 29의 각각의 실시예와 상이한 부분만을 설명하며, 도 1 내지 도 29의 실시예와 동일한 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 본 실시예에 따른 스로틀 개방도 제어의 개요를 도 32 및 도 33을 참조하여 설명한다.
도 32의 그래프 (a) 및 도 33의 그래프 (a)에서, 실선(L3)은 엔진 부하의 변화에 대한 예측 흡기압(PMFWD)의 추이를 나타내며, 실선(L4)은 엔진 부하의 변화에 대한 가상 흡기압(PMv)의 추이를 나타낸다. 상기 예측 흡기압(PMFWD)은 실제 흡기압(PMr) 등에 기초하여 산출되며, 가상 흡기압(PMv)은 실제 흡기압(PMr) 등에 무관하게 산출된다.
도 32의 그래프 (a)는 균질 연소시에 있어서 가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 작아지는 예를 도시한다. 이 경우, 예를 들면 연소 방식의 전환시에 가상 흡기압(PMv)에 기초하여 산출되는 성층 연소시의 기본 연료 분사량(Qbse)은 예측 흡기압(PMFWD)에 기초하여 산출되는 균질 연소시의 기본 연료 분사량(Qbse) 보다 작아진다. 그 결과, 연소 방식의 전환시에 성층 연소시의 엔진 토크는 균질 연소시의 엔진 토크 보다 작아진다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 균질 연소시의 목표 스로틀 개방도(TAt)는 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv)에 기초하여 도 32의 그래프 (b)에 파선으로 나타낸 바와 같이 폐쇄측으로 보정된다. 상기 보정에 의해 연료 분사량이 감소되며, 따라서 균질 연소시의 엔진 토크가 작아진다. 이는 연소 방식의 전환시에 엔진 토크에 단차가 발생하는 것을 방지하므로, 엔진 토크는 도 32의 그래프 (c)에 나타낸 바와 같이 완만하게 변화한다.
도 33의 그래프 (a)는 균질 연소시에 있어서, 가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 커지는 예를 도시한다. 이 경우, 예를 들면 연소 방식의 전환시에 가상 흡기압(PMv)에 기초하여 산출되는 성층 연소시의 기본 연료 분사량(Qbse)은 예측 흡기압(PMFWD)에 기초하여 산출되는 균질 연소시의 기본 연료 분사량(Qbse) 보다 작아진다. 그 결과, 연소 방식의 전환시에 성층 연소시의 엔진 토크는 균질 연소시의 엔진 토크 보다 커진다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 균질 연소시의 목표 스로틀 개방도(TAt)는 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv)에 기초하여 도 33의 그래프 (b)에 파선으로 나타낸 바와 같이 개방측으로 보정된다. 상기 보정에 의해 연료 분사량이 증가되며, 따라서 균질 연소시의 엔진 토크가 증가된다. 이는 연소 방식의 전환시에 엔진 토크에 단차가 발생하는 것을 방지하므로, 엔진 토크는 도 33의 그래프 (c)에 나타낸 바와 같이 완만하게 변화한다.
다음, 도 30을 참조하여 스로틀 개방도의 제어 순서를 설명한다. 도 30은 목표 스로틀 개방도(TAt)를 산출하는 루틴을 도시하는 순서도이다. 상기 루틴은 ECU(92)를 통해 예를 들면 소정의 시간 마다의 인터럽션에서 실행된다.
단계(S1101)의 처리에서, ECU(92)는 기본 스로틀 개방도(TAbse)를 산출한다. 상기 기본 스로틀 개방도(TAbse)는 균질 연소시에는 가속 페달 눌림량(ACCP)에 기초하여 산출되며 성층 연소시에는 기본 연료 분사량(Qbse)에 기초하여 산출된다. 단계(S1102)의 처리에서, ECU(92)는 밸브 지시 모드(FMODEB)가 1 (균질 연소)인지의 여부를 판단한다. FMODB = 1이면, 하기에 설명하는 학습치(QG2)는 단계(S1103)의 처리에서 스로틀 보정 계수(K5)로서 설정되며, 그 후 단계(S1105)로 진행된다.
단계(S1105)의 처리에서 기본 스로틀 개방도(TAbse)에 스로틀 보정 계수(K5)를 곱하여 목표 스로틀 개방도(TAt)를 산출한 후, ECU(92)는 상기 루틴을 일시적으로 종료한다. 상기 방식으로 목표 스로틀 개방도(TAt)가 산출되면, ECU(92)는 별도의 처리에서 스로틀 위치 센서(44)로부터의 신호에 기초하여 스로틀용 모터(24)의 구동을 제어하며, 이에 의해 스로틀 개방도를 목표 스로틀 개방도(TAt)로 제어한다. 스로틀 보정 계수(K5){학습치(QG2)}에 의한 스로틀 개방도의 보정에 기초하여, 연료 분사량은 적합한 엔진 토크가 발휘되도록 변화된다.
학습치(QG2)는 균질 연소시의 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv) 사이의 압력차(DPMK)에 따라 증가 또는 감소되는 값이다. 즉, 상기 학습치(QG2)는 가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 매우 클 때 큰 값으로 설정된다. 이경우, 스로틀 보정 계수(K5){학습치(QG2)}는 균질 연소시에 있어서의 목표 스로틀 개방도(TAt)를 증가시킨다. 따라서, 균질 연소시의 엔진 토크가 증가되므로, 엔진 토크는 연소 방식의 전환시에서 조차 완만하게 변화된다.
학습치(QG2)는 가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 매우 작을 때 작은 값으로 설정된다. 이 경우, 스로틀 보정 계수(K5){학습치(QG2)}는 균질 연소시의 목표 스로틀 개방도(TAt)를 감소시킨다. 따라서, 균질 연소시의 엔진 토크가 감소되므로, 엔진 토크는 연소 방식의 전환시에서 조차 완만하게 변화된다.
반면에, 단계(S1102)의 처리에서 밸브 지시 모드(FMODEB)가 0 (성층 연소)인 것으로 판단되면, 단계(S1104)로 진행된다. ECU(92)는 단계(S1104)의 처리에서 스로틀 보정 계수(K5)를 1.0으로 설정하며, 다음 단계(S1105)의 처리를 실행한다. 스로틀 보정 계수(K5)가 성층 연소시에 1.0으로 설정되면, 상기 계수(K5)에 기초하는 스로틀 개방도의 보정이 실행되지 않는다.
도 31을 참조하여 학습치(QG2)의 산출 순서를 설명한다. 도 31은 상기 학습치(QG2)를 산출하는 학습치 산출 루틴을 도시하는 순서도이다. 도 31의 루틴은 도 28의 단계(S908) 및 단계(S910)에 상당하는 단계(S1208) 및 단계(S1210)의 처리에 있어서 도 28의 루틴과는 다르다. 도 31의 단계(S1208)에서 소정값(g)이 가산되는 반면, 도 28의 단계(S908)에서는 소정값(g)이 감산된다. 도 31의 단계(S1210)에서 소정값(g)이 감산되는 반면, 도 28의 단계(S910)에서는 소정값(g)이 가산된다. 도 31의 학습치 산출 루틴은 ECU(92)를 통해 소정의 시간 마다의 인터럽션에서 또한 실행된다.
단계(S1201) 내지 단계(S1205)의 처리는 엔진(11)의 운전 상태가 상기 학습치(QG2)의 산출에 적합한지의 여부를 판단하기 위한 것이다. 단계(S1201) 내지 단계(S1205)의 처리는 단계(S901) 내지 단계(S905)의 처리와 동일하며, 따라서 그 설명은 생략한다.
단계(S1201) 내지 단계(S1205)의 처리 중 어느 하나의 대답이 '아니오'이면, 학습치 산출 루틴은 일시적으로 종료되며, 반면에 모든 대답이 '예'이면, 단계(S1206)로 진행된다. 단계(S1206)의 처리에서, ECU(92)는 예측 흡기압(PMFWD)으로부터 가상 흡기압(PMv)을 감산하여 압력차(DPMK)를 산출한다. 압력차(DPMK)를 산출한 후, 단계(S1207)로 진행된다. 단계(S1207) 이후의 처리는 도 30의 단계(S1103)의 처리에서 사용되는 학습치(QG2)를 상기 압력차(DPMK)에 따라 산출하기 위한 것이다.
단계(S1207)의 처리에서, ECU(92)는 압력차(DPMK)가 소정값(-f)(f > 0) 보다 작은지의 여부를 판단한다. DPMK < -f 또는 가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 매우 크다고 판단되면, 단계(S1208)의 처리에서 현재의 학습치(QG2)에 소정값(g)을 가산한 값을 새로운 학습치(QG2)로서 설정하며, 그 후 학습치 산출 루틴은 일시적으로 종료된다.
가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 매우 크면, 학습치(QG2)는 상술한 방식으로 단계(S1208)의 처리에서 점진적으로 커진다. 더욱이, 학습치(QG2)에 따라 설정되는 스로틀 보정 계수(K5)는 도 30의 단계(S1103)의 처리에서 또한 점진적으로 커진다. 그 결과, 균질 연소시의 목표 스로틀 개방도(TAt)는 스로틀보정 계수(K5)에 기초하여 개방측으로 보정된다. 연료 분사량은 스로틀 개방도의 보정에 기초하여 증가하며, 균질 연소시의 엔진 토크가 증가한다. 따라서, 가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD)에 대해 매우 커질 때조차, 엔진 토크는 연소 방식의 전환시에 완만하게 변화한다.
단계(S1207)의 처리에서 DPMK < -f 가 아니면, 단계(S1209)로 진행된다. 단계(S1209)의 처리에서, ECU(92)는 압력차(DPMK)가 소정값(f) 보다 큰지의 여부를 판단한다. DPMK > f 또는 가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 매우 작다고 판단되면, 단계(S1210)의 처리에서 현재의 학습치(QG2)로부터 소정값(g)을 감산한 값을 새로운 학습치(QG2)로서 설정하며, 그 후 학습치 산출 루틴은 일시적으로 종료된다. 단계(S1209)의 처리에서 DPMK > f 가 아니면, 학습치 산출 루틴은 또한 일시적으로 종료된다.
가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD) 보다 매우 작으면, 학습치(QG2)는 상술한 방식으로 단계(S1210)의 처리에서 점진적으로 작아진다. 더욱이, 상기 학습치(QG2)에 따라 설정되는 스로틀 보정 계수(K5)는 도 30의 단계(S1103)의 처리에서 또한 점진적으로 작아진다. 그 결과, 균질 연소시의 목표 스로틀 개방도(TAt)는 스로틀 보정 계수(K5)에 기초하여 폐쇄측으로 보정된다. 연료 분사량은 스로틀 개방도의 보정에 기초하여 감소되며, 균질 연소시의 엔진 토크는 저감된다. 따라서, 가상 흡기압(PMv)이 예측 흡기압(PMFWD)에 대해 매우 작아질 때조차, 엔진 토크는 연소 방식의 전환시에 완만하게 변화된다.
상술한 본 실시예는 도 1 내지 도 16의 실시예의 장점에 부가하여 하기의 장점을 갖는다.
연소 방식의 전환시에 있어서 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv)이 서로 상이해질 때조차, 균질 연소시의 스로틀 개방도의 보정에 의해 엔진 토크의 단차의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 주행성이 향상된다.
(제 5 실시예)
본 발명의 제 5 실시예를 도 34를 참조하여 설명한다. 본 실시예는 가상 스로틀 개방도(TAv)가 연료 차단 제어 뿐만 아니라 각종 제어값을 산출하는데 사용되는 점에서 도 1 내지 도 33의 각각의 실시예와는 다르다. 따라서, 본 실시예는 도 1 내지 도 33의 각각의 실시예와 상이한 부분에 대해서만 설명하며, 도 1 내지 도 33의 실시예와 동일한 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 연료 차단 제어의 실행 순서를 도 34를 참조하여 설명한다. 연료 차단 제어는, 엔진(11)이 차량의 감속시와 같이 연료를 필요로하지 않는 운전 상태에 있을 때, 연소실(16)로 공급되는 연료를 차단하여, 연비를 향상시키기 위한 것이다. 도 34는 엔진 회전수(NE)와 스로틀 개방도(TA)에 기초하여 연료 차단의 실행 및 종료를 수행하는 연료 차단 루틴을 도시하는 순서도이다. 상기 루틴은 예를 들면 ECU(92)를 통해 소정의 시간 마다의 인터럽션에서 실행된다.
단계(S1301)의 처리에서, ECU(92)는 현재 연료 차단이 실행 중인지의 여부를 판단한다. 대답이 '예'이면, 단계(S1302) 내지 단계(S1304)의 처리가 실행되며, 대답이 '아니오'이면, 단계(S1305) 내지 단계(S1307)의 처리가 실행된다.
단계(S1305) 내지 단계(S1307)의 처리는 내리막길에서의 차량의 감속시에 있어서 엔진 회전수(NE)가 충분히 높을 때 등에 연료 차단을 실행하기 위한 것이다. 이러한 상황에서 연료 차단을 실행하는 이유는 차량의 감속시에, 차량을 적극적으로 주행시키기 위한 연료가 필요하지 않으며, 연료가 차단될지라도 엔진 회전수(NE)는 높으며 엔진(11)은 정지하지 않을 것이기 때문이다. 차량이 적극적인 주행을 실행하려할 때, 엔진(11)의 부하는 높아지므로, 엔진 부하가 0에 근접하는 값인지의 여부에 기초하여 차량이 감속되는지의 여부를 판단할 수 있다. 이 경우, 예를 들면 스로틀 개방도(TA)가 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용된다. 스로틀 개방도(TA)가, 0 보다 약간 큰 값인 제 1 개방도(TA1) 보다 작은지의 여부에 기초하여 차량이 감속되는지의 여부를 판단한다.
단계(S1302) 내지 단계(S1304)의 처리는 연료 차단에 의해 엔진 회전수(NE)가 과도하게 저하될 때 또는 적극적인 주행이 시도될 때 연료 차단을 종료하기 위한 것이다. 차량의 적극적인 주행이 시도되는지의 여부는, 스로틀 개방도(TA)가, 상기 제 1 개방도(TA1) 보다 큰 제 2 개방도(TA2)에 도달하는 것에 기초하여 판단된다.
연료 차단이 실행되지 않으면, 단계(S1301)의 처리에서의 대답이 '아니오'가 되며, 단계(S1305)로 진행된다. 단계(S1305)는 연료 차단이 실행될 때조차 엔진(11)이 정지하지 않도록 엔진 회전수(NE)가 충분히 높은지의 여부를 판단하기 위한 것이다. 단계(S1305)의 처리에서, ECU(92)는 엔진 회전수(NE)가 제 1 회전수(NE1) 이상인지의 여부를 판단한다. 제 1 회전수(NE1)는, 연료 차단이 실행될 때조차 엔진(11)이 정지하지 않는 엔진 회전수(NE)와 동일하다.
단계(S1305)의 처리에서 NE ≥ NE1이라고 판단하면, 단계(S1306)로 진행된다. 단계(S1306)의 처리는 엔진 부하가 0에 근접하는 값을 갖는지의 여부를 판단하기 위한 것이다. 단계(S1306)의 처리에서, ECU(92)는 스로틀 개방도(TA)가 제 1 개방도(TA1) 보다 작은지의 여부를 판단한다. TA < TA1 또는 엔진 부하의 값이 0에 근접한다고 판단되면, 단계(S1307)로 진행된다.
ECU(92)는 단계(S1307)에서 연료 차단 실행 처리를 실행하며, 다음 연료 차단 루틴을 일시적으로 종료한다. 구체적으로는, ECU(92)는 연료 분사 밸브(40)를 제어함으로써 연소실(16)로의 연료 공급을 정지하며, 연료 차단을 개시한다. 단계(S1305) 및 단계(S1306)의 처리 중 어느 하나에서의 대답이 '아니오'일지라도, 연료 차단 루틴은 일시적으로 종료된다. 이 경우, 단계(S1307)의 처리가 실행되지 않는다.
상술한 방식으로 연료 차단이 개시될 때, 단계(S1301)의 처리에서의 대답이 '예'가 되며, 단계(S1302)로 진행된다. 단계(S1302)의 처리는 엔진 회전수(NE)가 과도하게 저하되었는지의 여부를 판단하기 위한 것이다. 단계(S1302)의 처리에서, ECU(92)는 엔진 회전수(NE)가 제 2 회전수(NE2) 보다 작은지의 여부를 판단한다. 제 2 회전수(NE2)는 제 1 회전수(NE1) 보다 작은 값으로 설정되며 엔진(11)이 정지할 때의 값 보다 크다.
단계(S1302)의 처리에서 NE < NE2 라고 판단되면, 단계(S1303)으로 진행된다. 단계(S1303)의 처리는 차량이 가속 등을 위해 적극적으로 주행하는지의 여부,즉 엔진 부하가 0에 근접한 값으로부터 소정의 정도로 증가되었는지의 여부를 판단하기 위한 것이다. 단계(S1303)의 처리에서, ECU(92)는 스로틀 개방도(TA)가 제 2 개방도(TA2) 이상인지의 여부를 판단한다. TA ≥ TA2 또는 엔진 부하의 값이 0으로부터 소정의 정도로 증가되었다고 판단되면, 단계(S1304)로 진행된다.
ECU(92)는 단계(S1304)에서 연료 차단 종료 처리를 실행하며, 다음 연료 차단 루틴을 일시적으로 종료한다. 구체적으로는, ECU(92)는 연료 분사 밸브(40)를 제어함으로써 연소실(16)로의 연료 공급을 재개하며, 연료 차단을 종료한다. 단계(S1302) 및 단계(S1303)의 처리 중 어느 하나에서의 대답이 '아니오'일지라도, 연료 차단 루틴은 일시적으로 종료한다. 이 경우, 단계(S1304)의 처리는 실행되지 않는다.
단계(S1306) 및 단계(S1303)의 판단 처리에서, 실제 스로틀 개방도(TAr)가 균질 연소시의 스로틀 개방도(TA)로서 사용되며, 가상 스로틀 개방도(TAv)가 성층 연소시의 스로틀 개방도(TA)로서 사용된다. 상술한 바와 같이, 균질 연소 또는 성층 연소의 어느 경우에 있어서도, 스로틀 개방도(TA)인 흡기량을 나타내는 동일한 파라미터가 엔진 부하를 결정하는데 사용된다. 이는 엔진 부하를 결정하는데 사용되는 두 개의 임계값{제 1 개방도(TA1) 및 제 2 개방도(TA2)}을 최적화하기 위한 실험 등을 간단하게 한다. 즉, 상기 스로틀 개방도(TA)에 대한 최적의 제 1 개방도(TA1) 및 제 2 개방도(TA2)가 실험 등에 의해서만 얻어지기 때문에, 엔진 부하로서 사용되는 파라미터가 성층 연소와 균질 연소간에 상이한 경우에 각각의 파라미터에 대해 실험 등을 실행할 필요가 없다.
(제 6 실시예)
본 발명의 제 6 실시예를 도 35를 참조하여 설명한다. 본 실시예는 가상 스로틀 개방도(TAv)가 에어컨 차단 제어 뿐만 아니라 각종 제어값의 산출에 사용된다는 점에서 도 1 내지 도 33의 각각의 실시예와는 다르다. 따라서, 본 실시예는 도 1 내지 도 33의 각각의 실시예와 상이한 부분에 대해서만 설명하며, 도 1 내지 도 33의 실시예와 동일한 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예의 엔진(11)에서, 부속품으로서의 에어컨(45)이 크랭크샤프트(14)에 연결된다(도 1 참조). 에어컨(45)은 ECU(92)의 외부 출력 회로(99)에 연결된다(도 2 참조). 에어컨(45)은 크랭크샤프트(14)의 회전에 의해 구동되며 차량의 내부를 공기 조화한다. 에어컨(45)은 ECU(92)에 의해 제어된다. ECU(92)는 엔진 부하에 따라 에어컨 차단 제어를 실행한다. 이러한 에어컨 차단 제어는 높은 엔진 출력 토크가 요구되는 차량이 가속시 등에 있어서 높은 엔진 출력을 제공하도록 에어컨(45)의 구동을 정지시키기 위한 것이다.
에어컨 차단 제어의 실행 순서를 도 35를 참조하여 설명한다. 도 35는 엔진 회전수(NE) 및 스로틀 개방도(TA)에 기초하여 에어컨 차단의 실행 및 종료를 수행하기 위한 에어컨 차단 루틴을 도시하는 순서도이다. 상기 에어컨 차단 루틴은 예를 들면 ECU(92)를 통해 소정의 시간 마다의 인터럽션에서 실행된다.
단계(S1401)의 처리는 높은 엔진 출력 토크가 요구되는지의 여부를 판단하기 위한 것이다. 차량의 가속시와 같이 높은 엔진 출력 토크가 요구될 때, 엔진(11)의 부하는 높아진다. 따라서, 엔진 부하가 소정값 이상인지의 여부를 검사함으로써 높은 엔진 출력 토크가 요구되는지의 여부를 판단할 수 있다. 이 경우, 예를 들면 스로틀 개방도(TA)가 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용된다. 스로틀 개방도(TA)가, 예를 들면 완전 개방 상태에 근접하는 소정의 판정 개방도(TA3) 이상인지의 여부에 의존하여, 높은 엔진 출력 토크가 요구되는지의 여부를 판단한다. 즉, ECU(92)는 단계(S1401)의 처리에서 스로틀 개방도(TA)가 판정 개방도(TA3) 이상인지의 여부를 판단하며, TA ≥ TA3 이라고 판단되면 단계(S1402)로 진행된다.
단계(S1402)는 높은 엔진 출력 토크의 요구가 만족되었는지의 여부를 판단하기 위한 것이다. 엔진 회전수(NE)가 현재의 스로틀 개방도(TA)와 합치하는 값인 경우, 높은 엔진 출력 토크의 요구가 만족된 것으로 한다. 단계(S1402)의 처리에서, ECU(92)는 엔진 회전수(NE)가 소정의 판정 회전수(NE3) 보다 낮은지의 여부를 판단한다. NE < NE3 또는 높은 엔진 출력 토크의 요구가 만족되지 않은 것으로 판단되면, 단계(S1403)로 진행된다. 판정 회전수(NE3)는 현재의 스로틀 개방도(TA)에서 정상 상태가 제공된 것으로 가정할 때 얻어지는 이론상의 엔진 회전수(NE)의 값이다.
ECU(92)는 단계(S1403)에서 에어컨 차단 처리를 실행하거나, 에어컨(45)을 차단하며, 상기 루틴을 일시적으로 종료한다. 에어컨 차단이 실행될 때, 상기 에어컨(45)의 엔진의 구동력의 손실이 없으며 높은 엔진 출력 토크의 요구가 신속하게 만족되므로, 엔진 회전수(NE)는 판정 회전수(NE3)로 상승한다.
단계(S1401) 또는 단계(S1402)에서의 대답이 '아니오'이면, 단계(S1404)로진행된다. 단계(S1404)로 진행되는 상황은, 차량의 가속이 종료되고 스로틀 개방도(TA)가 판정 개방도(TA3) 보다 작아지는 경우와, 에어컨 차단에 기인하여 엔진 회전수(NE)가 판정 회전수(NE3)로 상승하는 경우를 포함한다. 상기 ECU(92)는 단계(S1404)에서 에어컨 차단의 종료를 실행하거나 에어컨(45)을 재시동하며, 다음 상기 루틴을 일시적으로 종료한다.
단계(S1401)의 판단 처리에서, 실제 스로틀 개방도(TAr)가 균질 연소시의 스로틀 개방도(TA)로서 사용되며, 가상 스로틀 개방도(TAv)가 성층 연소시의 스로틀 개방도(TA)로서 사용된다. 상술한 바와 같이, 균질 연소 또는 성층 연소의 어느 경우에 있어서도, 스로틀 개방도(TA)인 흡기량을 나타내는 동일한 파라미터가 엔진 부하(엔진 출력 토크)를 판정하기 위해 사용된다. 이는 엔진 부하(엔진 출력 토크)를 판정하는데 사용되는 임계값{판정 개방도(TA3)}을 최적화하기 위한 실험 등을 간단하게 한다. 즉, 스로틀 개방도(TA)에 대한 최적의 판정 개방도(TA3)는 실험 등에 의해서만 얻어지기 때문에, 엔진 부하로서 사용되는 파라미터가 성층 연소와 균질 연소간에 상이한 경우에 각각의 파라미터에 대해 실험 등을 실행할 필요가 없다.
(제 7 실시예)
본 발명의 제 7 실시예를 도 36 및 도 37을 참조하여 설명한다. 본 실시예는 가상 스로틀 개방도(TAv)가 차량의 가속시의 토크 경감(torque-down) 제어 뿐만 아니라 각종 제어값의 산출에 사용되는 점에서 도 1 내지 도 33의 각각의 실시예와는 다르다. 따라서, 본 실시예는 도 1 내지 도 33의 각각의 실시예와 상이한 부분에 대해서만 설명하며, 도 1 내지 도 33의 실시예와 동일한 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예의 엔진(11)에서, 점화 시기를 지연시키기 위한 점화 시기 지연 제어가 가속시의 토크 경감 제어로서 실행된다. 점화 시기 지연 제어가 가속시에 실행될 때, 토크는 가속시에 감소되며, 이에 의해 가속으로부터 발생되는 토크 충격을 방지한다.
점화 시기 지연 제어 순서를 도 37을 참조하여 설명한다. 도 37은 목표 점화 시기 산출 루틴을 도시하는 순서도이다. 단계(S1601)의 처리에서, ECU(92)는 기본 점화 시기(SAbse)를 산출한다. 상기 기본 점화 시기(SAbse)는 균질 연소시에는 예측 흡기압(PMFWD) 및 엔진 회전수(NE)에 기초하여 산출되며, 성층 연소시에는 기본 연료 분사량(Qbse) 및 엔진 회전수(NE)에 기초하여 산출된다. 기본 점화 시기(SAbse)는 하기에 설명하는 단계(S1605)의 처리에서 목표 점화 시기(SAt)를 산출하는데 사용된다. 목표 점화 시기(SAt)가 산출되면, ECU(92)는 별도의 처리에서 실제 점화 시기를 목표 점화 시기(SAt)가 되도록 제어한다.
단계(S1601)의 처리가 실행된 후, 단계(S1602)로 진행된다. 단계(S1602)의 처리는 스로틀 개방도(TA)에 기초하여 차량이 가속되는지의 여부를 판단하기 위한 것이다. 즉, ECU(92)는 단계(S1602)의 처리에서 스로틀 개방도(TA)가 소정의 판정 개방도(TA4) 이상인지의 여부를 판단한다. 상기 판정 개방도(TA4)는 차량이 가속중인지를 확실하게 판정할 수 있는 것에 기초하는 값으로 설정된다. 단계(S1602)의 처리에서, 실제 스로틀 개방도(TAr)가 균질 연소시의 스로틀 개방도(TA)로서 사용되며, 가상 스로틀 개방도(TAv)가 성층 연소시의 스로틀 개방도(TA)로서 사용된다.
단계(S1602)의 처리에서, TA ≥ TA4 가 아니면, 단계(S1605)로 진행되며, TA ≥ TA4 이면, 단계(S1603)로 진행된다. 단계(S1603)의 처리는 엔진 출력 토크가 과도 상태에 있는지의 여부, 구체적으로는 가속시의 엔진 출력 토크의 증가가 과도하게 큰지의 여부를 판단하기 위한 것이다. 가속시의 엔진 출력 토크의 증가가 과도하게 클 때, 단위 시간당 엔진 부하의 증가량이 증가한다. 가속시의 엔진 출력 토크의 증가가 과도하게 큰지의 여부는 단위 시간당 엔진 부하의 증가량이 소정값 이상인지의 여부에 의해 판단될 수 있다.
이 경우, 예를 들면 스로틀 개방도(TA)가 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용된다. 가속시의 엔진 출력 토크의 증가가 과도하게 큰지의 여부는 단위 시간당 엔진 부하의 변화량(△TA)이 소정의 판정값(△TA5) 이상인지의 여부에 따라 판단된다. 즉, ECU(92)는 단계(S1603)의 처리에서 상기 변화량(△TA)이 판정값(△TA5) 이상인지의 여부를 판단하며, △TA ≥ △TA5 인 것으로 판단하면, 단계(S1604)로 진행된다.
단계(S1603)의 처리에서, 단위 시간당 실제 스로틀 개방도(TAr)의 변화량이 균질 연소시에 있어서의 변화량(△TA)으로서 사용되며, 단위 시간당 가상 스로틀 개방도(TAv)가 성층 연소시에 있어서의 변화량(△TA)으로서 사용된다. 상술한 바와 같이, 균질 연소 또는 성층 연소의 어느 방식에 있어서도, 단위 시간당 동일한 파라미터의 변화량인 흡기량을 나타내는 동일한 파라미터가 엔진 부하(엔진 출력 토크)의 과도 상태를 판정하는데 사용된다. 이는 엔진 부하(엔진 출력 토크)의 과도 상태를 판정하는데 사용되는 임계값{판정값(△TA5)}을 최적화하기 위한 실험 등을 간단하게 한다. 즉, 단위 시간당 스로틀 개방도(TA)의 변화량(△TA)에 대한 최적의 판정값(△TA5)은 실험 등에 의해서만 얻어지기 때문에, 엔진 부하로서 사용되는 파라미터가 성층 연소와 균질 연소간에 상이한 경우에서의 각각의 파라미터에 대해 실험 등을 실행할 필요가 없다.
상술한 바와 같이 단계(S1604)로 진행될 때, ECU(92)는 하기에 설명하는 단계(S1605)의 처리에서 사용되는 점화 시기 지연량(K6)을 소정값(δ)으로 설정한다. ECU(92)는 단계(S1605) 이후의 처리에서 기본 점화 시기(SAbse)에 지연량(K6)을 가산하여 목표 점화 시기(SAt)를 산출하며, 다음 상기 루틴을 일시적으로 종료한다. 단계(S1602) 또는 단계(S1603)에서의 대답이 '아니오'이면, 단계(S1604)를 거치지 않고 단계(S1605)의 처리가 실행되며, 그 후 상기 루틴은 일시적으로 종료된다.
단계(S1604)의 처리에서 지연량(K6)이 소정값(δ)으로 설정되면, 목표 점화 시기(SAt)는 단계(S1605)에서 소정값(δ)에 의해 지연되며 점화 시기의 지연 제어가 실행된다. 이러한 점화 시기의 지연 제어를 실행함으로써 가속시의 토크 경감이 제공되며, 가속시의 엔진 출력 토크의 과도한 증가에 기인하여 발생하는 토크 충격을 발생할 수 있다. 점화 시기의 지연 제어에서, 점화 시기는 지연량(K6){소정값(δ)}에 의해 일시적으로 지연되며, 다음 지연량(K6)은 0으로 점진적으로 근접하므로, 점화 시기는 원래대로 점진적으로 복귀된다.
지연 점화 시기를 원래대로 복귀시키는 순서를 도 36을 참조하여 설명한다. 도 36은 지연량(K6)을 0으로 점진적으로 근접시기기 위한 지연량 감쇄 처리 루틴을 도시하는 순서도이다. 상기 순서도는 예를 들면 ECU(92)를 통해 소정의 시간 마다의 인터럽션에서 실행된다.
단계(S1501)의 처리에서, ECU(92)는 현재의 지연량(K6)으로부터 소정값(γ)을 감산한 값을 새로운 지연량(K6)으로서 설정한다. 단계(S1501)의 처리에 의해 지연량(K6)이 점진적으로 감소된다. 다음 단계(S1502)의 처리에서, ECU(92)는 지연량(K6)이 0 미만인지의 여부를 판단하며, K6 < 0 이 아니면 루틴을 일시적으로 종료한다. K6 < 0 이면, 지연량(K6)은 단계(S1503)의 처리에서 0으로 설정되며, 그 후 루틴은 일시적으로 종료된다. 상술한 바와 같이, 소정값(δ)이 설정된 후, 지연량(K6)은 점진적으로 작아지며, 0에 도달한 후 0으로 유지된다.
각각의 실시예는 하기와 같이 변경될 수 있다.
흡기 밸브(19)의 밸브 상승량을 변화시키는 밸브 상승량 가변 기구와 같은, 밸브 타이밍 가변 기구(27) 이외의 밸브 특성 가변 기구가 도 1의 엔진(11)에 제공될 수 있다. 이 경우, 밸브 상승량 가변 기구에 의한 흡기 밸브(19)의 밸브 특성의 변화를 고려하여 가상 흡기압(PMv)을 산출하는 것이 적합하다.
본 발명은 밸브 타이밍 가변 기구(27)가 제공되지 않은 엔진(11)에 적용될 수 있다. 이 경우, 흡기 밸브(19)의 밸브 타이밍이 가상 흡기압(PMv)을 산출하는데 고려될 필요가 없기 때문에, ECU(92)의 제어 부하가 경감된다.
최종 연료 분사량(Qfin)을 산출하기 위해, 예를 들면 흡기량 자체인, 흡기압 이외의 흡기량을 나타내는 파라미터가 사용될 수 있다.
본 발명은 성층 연소, 약 성층 연소(light stratified combustion), 균질 희박 연소(lean combustion) 및, 균질 화학량론적 연소의 4개의 종류의 연소 방식을 전환하는 엔진에 적용될 수 있다. 이 경우, 모드 보정 계수(Kmode)는 각각의 연소 방식에 대해 상이한 값으로 설정된다. 즉, 공기-연료 혼합기의 공연비가 큰 연소 방식에서는, 모드 보정 계수(Kmode)는 작은 값으로 설정된다. 균질 희박 연소는 공기-연료 혼합기 내의 연료가 공기와 균일하게 혼합된 상태에서, 공기-연료 혼합기가 이론 공연비 보다 큰 공연비에서 연소되는 연소 방식이다. 약 성층 연소는 균질 희박 연소와 성층 연소의 중간 형태의 연소 방식이다.
도 17 내지 도 24의 실시예에서, 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv) 사이의 차이에 기초하여 분사량 보정 계수(K1)가 산출되며, 상기 분사량 보정 계수(K1)는 1.0으로 점진적으로 근접할 수 있다. 이 경우, 분사량 보정 계수(K1)가 1.0으로 복귀되기 때문에, 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv) 사이의 차이가 엔진(11)의 운전 영역에 따라 다를 때조차, 연료 분사량 보정에 의해 엔진 토크에 단차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
분사량 보정 계수(K1)를 1.0으로 점진적으로 근접시킬 때의 변화율은 예를 들면 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv) 사이의 차이에 따라 변화될 수 있다. 이 경우, 엔진 토크에 단차가 발생하는 것을 더욱 적합하게 방지할 수 있다.
도 17 내지 도 24의 실시예에서, 점화 시기 보정량(K2) 및 스로틀 개방도 보정량(K3)을 0으로 점진적으로 근접시킬 때의 변화율은, 엔진 토크에 단차가 발생하는 것을 더욱 적합하게 방지하기 위해 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv) 사이의 차이에 따라 변화될 수 있다. 이 경우, 도 20의 단계(S508)의 처리에서 사용되는 소정값(a2)과 도 23의 단계(S608)의 처리에서 사용되는 소정값(a3)은 예측 흡기압(PMFWD)과 가상 흡기압(PMv) 사이의 차이에 따라 변화된다.
도 17 내지 도 24의 실시예에서, 점화 시기 및 스로틀 개방도가 엔진 토크의 단차를 제거하기 위해 보정되었지만, 상기 보정 대신에 또는 상기 보정에 부가하여 연료 분사량 보정이 수행될 수 있으며, 이에 의해 엔진 토크의 단차를 제거한다.
도 17 내지 도 24의 실시예에서, 전환 지연 카운터(C)는 고정값으로 설정될 수 있다.
가상 스로틀 개방도(TAv)는 트랜스미션 제어, 차속을 일정하게 유지하기 위한 자동 주행 제어 또는 차륜의 슬립 방지 등을 위한 소위 VSC 제어 등에 사용될 수 있다. 가상 스로틀 개방도(TAv)를 대신하여, 가상 흡기압(PMv)이 엔진 부하를 나타내는 값으로서 각종 형태의 엔진 제어에 사용될 수 있다.

Claims (17)

  1. 연소실 내에서 공기와 연료의 혼합기를 연소함으로써 동력을 얻는 엔진의 제어 장치로서, 상기 엔진은 가속 페달 및, 상기 연소실로의 흡기량을 조정하기 위한 스로틀 밸브를 가지며, 상기 엔진은 균질 연소와 성층 연소 사이의 연소 방식을 전환하는 것이 가능한, 엔진의 제어 장치에 있어서,
    상기 엔진에 작용하는 부하에 따라 엔진을 제어하는 제어 수단과,
    성층 연소가 실행될 때의 가속 페달의 조작량에서 균질 연소가 실행될 때의 파라미터에 상당하는 값을 가상 파라미터로서 산출하는 산출 수단을 포함하며,
    상기 제어 수단은, 균질 연소가 실행될 때 흡기량을 나타내는 파라미터를 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용하며,
    상기 제어 수단은, 성층 연소가 실행될 때, 상기 가상 파라미터를 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 산출 수단은 균질 연소가 실행될 때의 가속 페달의 조작량에 대한 상기 파라미터의 응답 지연을 고려하여 상기 가상 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제어 수단은, 균질 연소가 실행될 때는 상기 파라미터에 기초하여 엔진 부하에 따라 설정되는 제어값을 산출하며, 성층연소가 실행될 때는 상기 가상 파라미터에 기초하여 제어값을 산출하며, 상기 산출된 제어값에 기초하여 엔진을 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제어값은 연료 분사량인 것을 특징으로 하는 엔진의 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어 수단은 성층 연소시의 연비와 균질 연소시의 연비 사이의 차이를 고려하여 연료 분사량을 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제어 수단은 대기압에 기초하여 상기 산출된 연료 분사량을 보정하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어 장치.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 파라미터는 실제 측정된 값에 기초하여 얻어지며, 상기 파라미터와 상기 가상 파라미터 사이의 차이는 균질 연소시의 엔진 토크와 성층 연소시의 엔진 토크 사이의 차이에 대응하며, 상기 제어 수단은 상기 연소 방식들의 각각의 엔진 토크 사이의 차이를 제거하기 위해 상기 제어값을 보정하는 보정 수단을 또한 갖는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 보정 수단은, 연소 방식이 균질 연소와 성층 연소사이에서 전환될 때, 상기 파라미터와 상기 가상 파라미터 사이의 차이에 기초하여 상기 제어값을 보정하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 보정 수단은, 균질 연소가 실행될 때, 상기 파라미터에 부가하여 상기 가속 페달의 조작량에 기초하는 가상 파라미터를 산출하며, 상기 산출된 가상 파라미터와 상기 파라미터 사이의 차이에 기초하여 상기 제어값을 보정하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제어 수단은, 균질 연소가 실행될 때 상기 파라미터가 소정의 임계값 보다 큰지의 여부를 판단하며, 성층 연소가 실행될 때는 상기 가상 파라미터가 소정의 임계값 보다 큰지의 여부를 판단하며, 상기 판단의 결과에 기초하여 엔진을 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 엔진에 의해 구동되는 부속품이 상기 엔진에 연결되며,
    상기 제어 수단은, 균질 연소가 실행될 때 상기 파라미터가 소정의 임계값 보다 큰지의 여부를 판단하며, 성층 연소가 실행될 때는 상기 가상 파라미터가 소정의 임계값 보다 큰지의 여부를 판단하며, 상기 판단의 결과에 기초하여 상기 부속품을 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어 장치.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제어 수단은, 균질 연소가 실행될 때 상기 파라미터의 변화량이 소정의 임계값 보다 큰지의 여부를 판단하며, 성층 연소가 실행될 때는 상기 가상 파라미터의 변화량이 소정의 임계값 보다 큰지의 여부를 판단하며, 상기 판단의 결과에 기초하여 엔진을 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어 장치.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 파라미터는 상기 스로틀 밸브의 개방도를 나타내는 스로틀 개방도이며, 상기 산출 수단은 성층 연소가 실행될 때의 가속 페달의 조작량에 기초하여 가상 스로틀 개방도를 상기 가상 파라미터로서 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어 장치.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 파라미터는 연소실 내로 흡입되는 공기의 압력을 나타내는 흡기압이며, 상기 산출 수단은 성층 연소가 실행될 때의 가속 페달 조작량에 기초하여 가상 흡기압을 상기 가상 파라미터로서 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 산출 수단은, 성층 연소가 실행될 때의 가속 페달의 조작량에서 균질 연소가 실행될 때, 상기 스로틀 밸브의 개방도를 가상 스로틀 개방도로서 산출하며, 상기 가상 스로틀 개방도에 기초하여 가상 흡기압을 또한 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어 장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 엔진은 흡기 밸브와, 상기 흡기 밸브의 밸브 특성을 변화시키기 위한 가변 기구를 가지며,
    상기 산출 수단은 성층 연소가 실행될 때의 가속 페달의 조작량에서 균질 연소가 실행될 때 상기 밸브 특성을 가상 밸브 특성으로서 산출하며, 상기 가상 밸브 특성을 고려하여 가상 흡기압을 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어 장치.
  17. 연소실 내에서 공기와 연료의 혼합기를 연소함으로써 동력을 얻는 엔진의 제어 방법으로서, 상기 엔진은 가속 페달 및, 상기 연소실 내로의 흡기량을 조정하기 위한 스로틀 밸브를 가지며, 상기 엔진은 균질 연소와 성층 연소 사이의 연소 방식을 전환하는 것이 가능한, 엔진의 제어 방법에 있어서,
    상기 엔진에 작용하는 부하에 따라 엔진을 제어하는 단계와,
    균질 연소가 실행될 때, 흡기량을 나타내는 파라미터를 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용하는 단계와,
    성층 연소가 실행될 때의 가속 페달의 조작량에서 균질 연소가 실행될 때 상기 파라미터에 상당하는 값을 가상 파라미터로서 산출하는 단계 및,
    성층 연소가 실행될 때, 상기 가상 파라미터를 엔진 부하를 나타내는 값으로서 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어 방법.
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