KR20050045930A - 내연기관용 연료 분사 제어 장치 및 연료 분사 제어 방법 - Google Patents

내연기관용 연료 분사 제어 장치 및 연료 분사 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 내연기관은 실린더내 분사 밸브 및 흡기 통로 분사 밸브를 포함한다. 상기 기관의 제어 장치는, 배기 통로 내에 위치한 구성요소의 온도가 사전설정된 온도보다 높거나 같은 지의 여부를 판정한다. 상기 구성요소의 온도가 상기 사전설정된 온도보다 높거나 같으면, 상기 제어 장치는, 상기 실린더로 공급되는 전체 연료량을 변화시키지 않고도, 상기 구성요소의 온도가 상기 사전설정된 온도보다 높거나 같지 않은 경우에 비해, 상기 실린더내 분사 밸브의 연료 분사량에 대한 상기 흡기 통로 분사 밸브의 연료 분사량의 비율을 증가시킨다. 그러므로, 연료 절약이 악화되는 것을 막으면서, 상기 촉매가 과열되는 것을 방지하는 것이 용이하다.

Description

내연기관용 연료 분사 제어 장치 및 연료 분사 제어 방법 {FUEL INJECTION CONTROL APPARATUS AND FUEL INJECTION CONTROL METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 연료를 실린더 내로 분사하기 위한 분사 밸브 및 연료를 흡기 통로(intake passage) 내로 분사하기 위한 분사 밸브를 포함하는 내연기관에서의 연료 분사를 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 배기 가스를 정화하기 위한 촉매와 같은, 배기 통로 내에 제공되는 구성요소(component)가 과열(overheat)되는 것을 방지하는 기술에 관한 것이다.
일본국 특개평 특허 공보 제 5-231221호, 제 7-103050호 및 제 2001-20837호에는 연료를 실린더 내로 직접 분사하기 위한 분사 밸브(실린더내 분사 밸브(in-cylinder injection valve)) 및 연료를 흡기 통로 내로 분사하기 위한 분사 밸브(흡기 실린더 분사 밸브(intake cylinder injection valve))를 구비한 내연기관이 각각 개시되어 있다. 이러한 내연기관에서는, 2가지 타입의 분사 밸브들을 이용하여, 상기 기관이 상기 기관 운전 상태에 따라 미세하게 제어되도록 허용함으로써 다양한 연료 분사 모드들이 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 흡기 통로 분사 밸브가 연료를 분사하는데 사용되는 경우에는, 균질의 공기-연료 혼합물(homogeneous air-fuel mixture)이 상기 실린더 내에 형성되어, 이러한 혼합물이 연소된다(균질 연소).
다른 한편으로는, 상기 실린더내 분사 밸브가 연료를 분사하는데 사용되는 경우, 상기 기관은 성층 연소 모드(stratified combustion mode) 및 균질 연소 모드로부터 선택된 연소 모드로 운전된다. 상기 성층 연소 모드에서는, 연료가 상기 기관의 압축 행정 시에 상기 실린더내 분사 밸브로부터 분사되어, 비교적 농후한(rich) 공기-연료 혼합물이 점화 플러그의 부근에 형성되게 된다. 이러한 상태에서, 상기 혼합물이 점화되어 연소를 수행하게 된다. 상기 성층 연소 모드는, 비교적 희박한(lean) 공기-연료 혼합물을 연소시켜 상기 기관을 운전하도록 한다. 이에 따라, 상기 연료 절약이 개선되며, CO2 배출이 감소된다.
균질 연소 모드에서는, 상기 기관의 흡입 행정 시에 상기 실린더내 분사 밸브로부터 연료가 분사되어, 균질 공기-연료 혼합물이 상기 실린더 내에 형성되게 된다. 이러한 상태에서, 상기 혼합물이 점화되어 연소를 수행하게 된다. 상기 실린더 내로 흡입되는 공기는 분사된 연료의 증발열의 영향에 의하여 냉각된다. 이에 따라, 상기 실린더로의 공기의 충전 효율(filling efficiency)이 증가된다. 그러므로, 상기 기관이 균질 연소 모드로 운전되는 경우에는, 상기 기관이 보다 큰 동력(power)을 생성하게 된다.
또한, 연료가 상기 실린더내 분사 밸브 및 상기 흡기 통로 분사 밸브 양자 모두로부터 분사되는 연료 분사 모드도 수행될 수 있다.
배기 가스를 정화하기 위한 촉매는 상기 기관의 배기 시스템 내에 제공된다. 만일 상기 촉매가 배기 가스의 온도 증가로 인하여 과열되면, 상기 촉매의 정화 성능이 저하될 수 있고, 상기 촉매의 수명이 단축될 수 있다. 일본국 특개평 특허 공보 제 2002-130011호에는, 실린더로 공급되는 연료량이 증가되어 촉매가 과열되는 것을 방지하는 기술이 개시되어 있다. 하지만, 상기 공보에 개시된 기술은 단지 실린더내 분사 밸브를 구비한 기관들에만 적용가능하고, 실린더내 분사 밸브 및 흡기 통로 분사 밸브를 구비한 기관들에는 바람직하게 적용될 수 없다.
일본국 특개평 특허 공보 제 7-103050호에는, 분사 밸브들을 전환하기 위한 기술이 개시되어 있다. 특별히, 실린더내 분사 밸브로부터의 연료 분사의 이상(abnormality)이 검출되면, 상기 실린더내 분사 밸브로부터의 연료 분사가 중단되고, 흡기 통로 분사 밸브로부터의 연료 분사가 개시된다. 연료 분사의 이상은 연소 상태를 저하시키고, 배기 가스의 온도에 영향을 주는데, 다시 말해 촉매의 온도에 영향을 주게 된다. 하지만, 일본국 특개평 특허 공보 제 7-103050호에만, 실린더내 분사 밸브로부터의 연료 분사에서 이상이 검출되는 경우에, 연료 분사를 위한 분사 밸브가 흡기 통로 분사 밸브로 전환되는 것이 개시되어 있다. 상기 공보에서는, 촉매의 과온도(overtemperature)가 전혀 고려되지 않는다.
이에 따라, 본 발명의 목적은, 연료를 실린더 내로 분사하기 위한 분사 밸브 및 연료를 흡기 통로 내로 분사하기 위한 분사 밸브를 포함하는 내연기관에서, 배기 통로 내에 제공되는 구성요소가 과열되는 것을 용이하게 방지하는 연료 분사 제어 장치 및 연료 분사 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적 및 기타 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 목적에 따르면, 내연기관용 연료 분사 제어 장치가 제공된다. 상기 기관은 상기 기관의 실린더 내로 연료를 분사하기 위한 실린더내 분사 밸브와, 상기 실린더에 연결된 흡기 통로 내로 연료를 분사하기 위한 흡기 통로 분사 밸브 및 상기 실린더에 연결된 배기 통로를 구비한다. 상기 장치는 온도 판정부 및 분사 제어부를 포함한다. 상기 온도 판정부는, 상기 배기 통로 내에 위치한 구성요소의 온도가 사전설정된 온도보다 높거나 같은 지의 여부를 판정한다. 상기 분사 제어부는 상기 실린더내 분사 밸브 및 상기 흡기 통로 분사 밸브를 제어한다. 상기 구성요소의 온도가 상기 사전설정된 온도보다 높거나 같은 경우, 상기 분사 제어부는, 상기 실린더로 공급되는 전체 연료량을 변화시키지 않고도, 상기 구성요소의 온도가 상기 사전설정된 온도보다 높거나 같지 않은 경우에 비해 상기 실린더내 분사 밸브의 연료 분사량에 대한 상기 흡기 통로 분사 밸브의 연료 분사량의 비율을 증가시킨다.
본 발명은 또한 내연기관용 연료 분사 제어 방법을 제공한다. 상기 기관은 상기 기관의 실린더 내로 연료를 분사하기 위한 실린더내 분사 밸브, 상기 실린더에 연결된 흡기 통로 내로 연료를 분사하기 위한 흡기 통로 분사 밸브 및 상기 실린더에 연결된 배기 통로를 구비한다. 상기 방법은, 상기 배기 통로 내에 위치된 구성요소의 온도가 사전설정된 온도보다 높거나 같은 지의 여부를 판정하는 단계; 및 상기 실린더로 공급되는 전체 연료량을 변화시키지 않고도, 상기 구성요소의 온도가 상기 사전설정된 온도보다 높거나 같은 경우, 상기 구성요소의 온도가 상기 사전설정된 온도보다 높거나 같지 않은 경우에 비해 상기 실린더내 분사 밸브의 연료 분사량에 대한 상기 흡기 통로 분사 밸브의 연료 분사량의 비율을 증가시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 여타의 형태 및 장점들은, 본 발명의 원리들을 예시의 방법을 통하여 도시하는 첨부 도면들과 연계하여 아래의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은, 그 목적들과 장점들과 더불어, 첨부된 도면들과 함께 바람직한 실시예들의 다음과 같은 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 수 있다.
이하, 본 발명의 제1실시예를 도면들을 참조하여 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 내연기관(1)은 연료로 가솔린을 사용하는 왕복운동식(reciprocating) 내연기관이다. 상기 기관(1)은 특히 승용차, 버스 및 트럭과 같은 차량들에 적용가능하다. 상기 기관(1)은 제어 장치(10) 및 상기 제어 장치(10)로부터 떨어져 있는 전자 제어 유닛(ECU)(30)에 의해 제어된다. 상기 제어 장치(10) 및 ECU(30)는 상기 기관(1)을 제어하기 위하여 서로 연관되어 작동한다. 상기 기관(1)은 연소 챔버(11)가 형성되는 실린더(1S)와, 상기 연소 챔버(11)에 연결된 흡기 통로(4) 및 상기 연소 챔버(11)에 연결된 배기 통로(7)를 구비한다. 상기 배기 통로(7)의 일부분은 배기 매니폴드(exhaust manifold; 8)에 의하여 형성된다. 삼원 촉매(three-way catalyst; 9)는 상기 배기 매니폴드(8) 내에 위치한다. 상기 실린더(1S)에 제공되는 피스톤(5)은 커넥팅 로드(connecting rod; 13)를 거쳐 크랭크샤프트(crankshaft; 12)에 연결되는데, 이는 상기 기관(1)용 출력 샤프트(output shaft)이다. 상기 커넥팅 로드(13)는 상기 피스톤(5)의 왕복운동을 상기 크랭크샤프트(12)의 회전운동으로 변환시킨다.
상기 기관(1)은 또한 제1분사밸브 및 제2분사밸브를 구비한다. 상기 실시예에서는, 상기 제1분사밸브는 연료(F)를 실린더(1S) 또는 연소 챔버(11) 내로 분사하는 실린더내 분사 밸브(3)이고, 상기 제2분사밸브는 연료(F)를 상기 흡기 통로(4) 내로 분사하는 흡기 통로 분사 밸브(2)이다. 상기 연소 챔버(11)와 상기 흡기 통로(4)간의 결합(joint)은 흡기구(intake port; 4a)를 형성한다. 상기 흡기 통로 분사 밸브(2)는 연료(F)를 상기 흡기구(4a)를 향해 분사한다. 이에 따라, 상기 흡기 통로 분사 밸브(2)를, 이하 포트 분사 밸브(port injection valve)라고 한다. 상기 포트 분사 밸브(2) 및 상기 실린더내 분사 밸브(3)는 연료 공급 메커니즘(fuel supply mechanism)(도시되지 않음)을 통해 사전설정된 압력을 갖는 연료를 받아들인다. 상기 실린더내 분사 밸브(3)로 공급되는 연료의 압력은 상기 포트 분사 밸브(2)로 공급되는 연료의 압력보다 높다. 연료(F)는 상기 포트 분사 밸브(2) 및 상기 실린더내 분사 밸브(3) 중 하나 이상에 의하여 상기 실린더(1S)로 공급된다.
상기 흡기 통로(4)를 통해 상기 실린더(1S)로 안내되는 공기는, 상기 포트 분사 밸브(2) 또는 상기 실린더내 분사 밸브(3)로부터 분사되는 연료와 공기-연료 혼합물을 형성한다. 상기 공기-연료 혼합물은 상기 실린더(1S) 내의 점화 플러그(6)에 의해 점화되어 연소된 후, 연소 가스가 된다. 상기 점화 플러그(6)에 의해 상기 공기-연료 혼합물을 점화시키는 타이밍은 상기 점화 플러그(6)의 상부에 제공되는 점화부(igniter; 6a)에 의해 조정된다. 상기 연소 가스의 연소 압력은 상기 피스톤(5)에 전달되어 상기 피스톤(5)을 왕복운동시킨다. 상기 피스톤(5)을 구동한 후, 상기 연소 가스는 상기 배기 통로(7)를 통해 삼원 촉매(9)로 안내된다. 상기 3원 촉매(9)는 연소 가스 내의 CO, HC 및 NOx 성분들을 감소시켜 연소 가스를 정화시키게 된다.
본 실시예에서는, 2가지 타입의 연소 밸브들을 이용하여, 즉 포트 분사 밸브(2) 및 실린더내 분사 밸브(3)를 이용하여 각종 연료 분사 모드들이 수행될 수 있다. 예를 들어, 단지 포트 분사 밸브(2)만이 연료 분사에 사용되는 경우에는, 균질의 공기-연료 혼합물이 실린더(1S) 내에 형성되고, 이러한 혼합물은 연소된다(균질 연소). 상기 포트 분사 밸브(2)를 사용하는 연료 분사 모드는, 예컨대 상기 기관(1)이 상대적으로 저부하 하에서 운전되는 경우에 수행된다. 다른 한편으로, 단지 실린더내 분사 밸브(3)만이 연료 분사에 사용되는 경우에는, 상기 기관(1)은 성층 연소 모드 및 균질 연소 모드로부터 선택되는 연소 모드로 운전된다. 상기 성층 연소 모드에서는, 상기 기관(1)의 압축 행정 시에 상기 실린더내 분사 밸브(3)로부터 연료가 분사되어, 비교적 농후한 공기-연료 혼합물이 상기 점화 플러그(6)의 부근에 형성되게 된다. 이러한 상태에서, 상기 혼합물이 점화되어 연소를 수행하게 된다. 상기 성층 연소 모드는, 예컨대 상기 기관(1)이 비교적 저부하 하에서 운전되는 경우에 수행된다. 상기 균질 연소 모드에서는, 상기 기관(1)의 흡입 행정 시에 상기 실린더내 분사 밸브(3)로부터 연료가 분사되어, 균질의 공기-연료 혼합물이 상기 실린더(1S) 내에 형성되게 된다. 이러한 상태에서, 상기 혼합물이 점화되어 연소를 수행하게 된다. 상기 균질의 연소 모드는, 예컨대 상기 기관(1)이 비교적 고부하 하에서 운전되는 경우에 수행된다. 또한, 상기 실린더내 분사 밸브(3)와 포트 분사 밸브(2) 양자 모두로부터 연료가 분사되는 연료 분사 모드가 수행될 수도 있다. 수행될 연료 분사 모드는, 기관 부하(KL) 및 기관 회전 속도(NE)와 같은, 기관(1)의 운전 상태에 따른 필요에 따라 선택될 수도 있다.
촉매 온도와 관련된 파라미터(촉매 베드(bed) 온도)를 검출하기 위한 수단이 상기 삼원 촉매(9)에 부착된다. 이 실시예에서, 상기 촉매 베드의 온도(Tc)(이하, 촉매 온도(Tc)라 함)를 검출하는 온도 센서(40)는 상기 삼원 촉매(9)에 부착된다. 상기 검출된 촉매 온도(Tc)는, 상기 삼원 촉매(9)의 과온도(OT)를 판정하고 상기 삼원 촉매(9)의 상기 OT를 억제하기 위한 제어를 실행하는데 사용된다. 공기-연료 비율 센서(이하, A/F 센서라 함)(41)가 상기 배기 매니폴드(8)에 제공되어, 상기 실린더(1S) 내에 형성되는 공기-연료 혼합물의 공기-연료 비율(A/F)를 검출하게 된다. 상기 검출된 공기-연료 비율(A/F)는, 예컨대 상기 기관(1)에서의 연소의 이상을 검출하는데 사용된다. 예를 들어, 상기 A/F 센서(41)의 출력은 상기 기관(1)의 운전 상태에 따라 결정되는 목표 공기-연료 비율과 비교되어, 상기 기관(1)에서의 연소 이상이 있는 지의 여부를 판정하게 된다. 상기 실시예에서, 온도 센서(40)의 출력 및 A/F 센서(41)의 출력은 상기 ECU(30)를 통해 상기 제어 장치(10)로 전송된다. 하지만, 상기 출력은 상기 제어 장치(10)로 직접 전송될 수도 있다.
상기 촉매 베드 온도 이외에, 상기 촉매 온도와 관련된 파라미터들은, 예컨대 배기 가스의 온도를 포함한다. 상기 배기 가스 온도는 센서에 의해 직접 검출될 수 있고, 또는 상기 배기 가스 온도 이외의 파라미터로부터 추정될 수도 있다. 대안적으로는, 기관 부하(KL), 기관 회전 속도(NE), 공기-연료 비율(A/F) 및 흡기 유량(intake air flow rate; GA)과 같은 기관 운전 상태에 대한 촉매 온도(Tc)의 관계를 정의하는 맵이 준비될 수 있으며, 현재 기관 운전 상태에 대응하는 촉매 온도(Tc)는 상기 맵을 참조하여 얻어질 수도 있다. 대안적으로는, 흡기 유량(GA)과 단위시간당 배기 가스 온도의 변화량간의 관계를 정의하는 맵이 준비될 수도 있고, 상기 맵을 참조하여, 현재 기관 운전 상태에 대응하는 배기 가스 온도가 추정될 수도 있다. 이 경우, 촉매 온도(Tc)는 추정된 배기 가스 온도를 기초로 하여 추정된다. 즉, 촉매 온도(Tc)가 직접 검출되지 않더라도, 상기 촉매 온도(Tc)가 추정되도록 허용하는 어떠한 파라미터라도 상기 촉매 온도(Tc)와 관련된 파라미터로서 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제어 장치(10)는 처리부(10p) 및 메모리부(10m)를 포함한다. 상기 처리부(10p)는 연소 판정부(21), 촉매 온도 판정부(22) 및 분사 제어부(23)를 포함한다. 상기 메모리부(10m), 연소 판정부(21), 촉매 온도 판정부(22) 및 분사 제어부(23)는 서로 입력-출력 인터페이스(I/O)(29)와 함께 연결되어 2-방향 데이터 전송을 수행한다. 필요에 따라서는, 1-방향 데이터 전송이 수행될 수도 있다.
상기 제어 장치(10) 및 상기 ECU(30)는 서로 상기 입력-출력 인터페이스(29)와 함께 연결되어 2-방향 데이터 전송을 수행한다. 상기 제어 장치(10)는 상기 ECU(30)를 통해 상기 기관(1)을 제어하는데 필요한 각종 정보, 예컨대 기관(1)의 부하(KL) 및 기관(1)의 회전 속도(NE)와 같은 엔진 운전 상태를 나타내는 정보 및 각종 센서로 얻은 정보를 획득한다. 상기 제어 장치(10)는 또한 그 자체로 실행되는 기관 제어가 상기 ECU(30)에 의해 실행되는 기관 제어 수순을 인터럽트(interrupt)하도록 할 수도 있다. 상기 제어 장치(10)는, 상기 기관(1)을 제어하는 경우에 상기 ECU(30)의 일부 기능부들로 구성될 수 있거나, 또는 상기 ECU(30)에 통합될 수도 있다.
상기 메모리부(10m)는 각종 프로그램들과 상기 기관(1)을 제어하는데 필요한 각종 데이터를 저장한다. 상기 메모리부(10m)는 RAM(random access memory)과 같은 휘발성 메모리, 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리 또는 이들의 조합일 수도 있다. 상기 처리부(10p)는 메모리 및 CPU를 포함하는 컴퓨터로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 처리부(10p)의 연소 판정부(21), 촉매 온도 판정부(22) 및 분사 제어부(23)는, 상기 메모리부(10m) 내에 저장된 제어 프로그램들에 따라 상기 컴퓨터에 의하여 수행되는 기능부들에 대응한다.
대안적으로는, 상기 제어 프로그램들을 수행하는 대신에, 상기 제어부(10p)가 전용 하드웨어를 사용하여, 상기 연소 판정부(21), 촉매 온도 판정부(22) 및 분사 제어부(23)의 기능들을 수행하도록 할 수도 있다.
스로틀 센서(throttle sensor; 42)는 상기 흡기 통로(4) 내에 위치된 스로틀 밸브의 개방 정도(opening degree)를 검출한다. 기류 센서(airflow sensor; 43)는 상기 흡기 통로(4) 내의 흡기 유량(GA)을 검출한다. 크랭크 센서(crank sensor; 44)는 상기 크랭크샤프트(12)의 회전 위상(크랭크 각도) 및 상기 기관 회전 속도(NE)를 검출한다. 페달 감압 정도 센서(pedal depression degree sensor; 45)는 가속 페달의 감압 정도를 검출한다. 상기 ECU(30)는 이러한 센서들(42, 43, 44 및 45)을 포함하는 각종 센서들의 출력을 획득하여, 상기 기관(1)의 운전을 제어하게 된다.
도 3은 상기 제어 장치(10) 및 상기 ECU(30)에 의하여 실행되는 연료 분사를 제어하기 위한 절차를 도시한 플로우차트이다. 상기 절차가 수행되는 경우에는, 상기 기관(1)은 적어도 상기 실린더내 분사 밸브(3)를 이용하여 운전되고 있다고 가정한다.
단계 S101에서, 상기 ECU(30)는 기관 회전 속도(NE) 및 흡기 유량(GA)과 같은 정보를 획득하여, 기관 부하(KL) 및 여타의 값들을 연산하게 된다. 상기 기관 부하(KL), 상기 기관 회전 속도(NE) 및 여타의 값들을 기초로 하여, 상기 ECU(30) 또는 상기 분사 제어부(23)는 전체 연료 분사량(TAU)을 연산하는데, 이는 상기 실린더(1S)로 공급되는 전체 연료량이다.
다음으로, 단계 S102에서, 상기 촉매 온도 판정부(22)는 사전설정된 기준값과 촉매 온도(Tc)를 비교하고, 상기 촉매 온도(Tc)가 상기 기준 온도보다 높거나 같은 지의 여부를 판정한다. 상기 기준값은, 삼원 촉매(9)가 과온도 상태에 있거나 상기 과온도 상태에 근접한 상태에 있는 지의 여부를 판정하는데 사용되고, 상기 삼원 촉매(9)의 온도 상한값(T1) 또는 상기 온도 상한값(T1)으로부터 안정성 온도 마진(safety temperature margin; δT)을 감산하여 얻어지는 값인 보정된 온도 상한값(Tlc)(Tlc = T1 - δT)일 수도 있다. 본 실시예에서, 상기 보정된 온도 상한값(Tlc)은 기준값으로 사용된다.
또한, 상기 촉매 온도(Tc)를 기준값과 비교하는 대신에, 상기 기준값을 능가하는데 상기 촉매 온도(Tc)에 필요한 시간(tn)이 상기 촉매 온도(Tc)의 증가율을 기초로 하여 추정될 수도 있고, 상기 시간(tn)은 사전설정된 기준 시간과 비교될 수도 있다. 도 4는 시간에 따른 촉매 온도(Tc)의 변화를 도시한 그래프이다. 예를 들어, 상기 촉매 온도 판정부(22)는 촉매 온도(Tc)의 증가율(ΔTc/Δt)을 연산하고, 현재 촉매 온도(Tc) 및 증가율(ΔTc/Δt)을 기초로 하여 사전설정된 기준값(이 경우에는 온도 상한값(T1))을 능가하는데 현재 촉매 온도(Tc)에 필요한 시간(tn)을 추정할 수도 있다. 상기 촉매 온도 판정부(22)가 상기 추정된 시간(tn)이 사전설정된 시간보다 적거나 같다고 판정하는 경우에는, 상기 절차가 단계 S103으로 진행된다.
단계 S102에서, 만일 촉매 온도(Tc)가 상기 보정된 온도 상한값(Tlc)보다 낮다면, 상기 촉매 온도(Tc)는 정상이고, 상기 삼원 촉매(9)에서의 비정상적인 온도 증가는 없다고 판정된다. 따라서, 통상적인 연료 분사가 단계 S108에서 수행된다. 즉, 전체 연료 분사량(TAU)를 변화시키지 않고, 그리고 상기 포트 분사 밸브(2)로부터의 연료 분사량과 상기 실린더내 분사 밸브(3)로부터의 연료 분사량간의 비율을 변화시키지 않고도 연료가 분사된다.
다른 한편으로, 만일 촉매 온도(Tc)가 단계 S102에서 보정된 온도 상한값(Tlc)보다 높거나 같다면, 상기 촉매 온도(Tc)는 상기 삼원 촉매(9)의 온도 상한값(T1)에 실질적으로 도달되었다고 판정된다. 촉매 온도(Tc)의 증가 원인 중 한 가지는, 연장된 주기의 시간에 따른 기관(1)의 고부하 운전이다. 상기 실린더내 분사 밸브(3)의 기능장애(malfunction) 및 상기 실린더내 분사 밸브(3) 상에 수집된 디포짓(deposit)이 연료 스프레이의 불량 형성을 유발시킬 수 있다. 이는 공기-연료 비율(A/F)을 증가시키거나, 또는 희박한 공기-연료 혼합물을 형성하게 된다. 이러한 경우에는, 상기 촉매 온도(Tc)가 증가하기 쉽다. 만일 상기 기관(1)이 보정된 온도 상한값(Tlc)보다 높거나 같은 촉매 온도(Tc)로 계속해서 운전된다면, 삼원 촉매(9)의 과온도 상태는 배기 가스 정화 성능 또는 삼원 촉매(9)의 내구성을 저하시킬 수 있다.
단계 S102의 결과가 양(positive)이면, 상기 분사 제어부(23)는 촉매 온도(Tc)를 저하시키는 제어를 실행한다. 특별히, 단계 S103에서, 상기 분사 제어부(23)는, 상기 실린더(1S)로 공급될 전체 연료량인 전체 연료 분사량(TAU)을 변화시키지 않고도 상기 포트 분사 밸브(2)로부터의 연료 분사량의 비율을 증가시킴으로써, 상기 실린더내 분사 밸브(3)로부터의 연료 분사량의 비율을 감소시키게 된다. 상기 분사 밸브(2, 3)들의 연료 분사량들간의 비율은, 아래에 기술되는 도 6에 도시된 플로우차트의 절차에 따라 결정된다. 단계 S104에서, 상기 포트 분사 밸브(2) 및 상기 실린더내 분사 밸브(3)는 상기 결정된 분사량 비율로 연료를 분사하도록 제어된다.
단계 S105에서, 상기 촉매 온도 판정부(22)는, 상기 촉매 온도(Tc)가 상기 보정된 온도 상한값(Tlc)보다 높거나 같은 지의 여부를 판정한다. 상기 촉매 온도(Tc)가 상기 보정된 온도 상한값(Tlc) 밑으로 떨어지면, 상기 절차는 단계 S108로 진행되어, 여기서 통상적인 분사가 수행된다.
도 5는 실린더내 분사 밸브(3)와 포트 분사 밸브(2)간의 연료 분사량 비율에 대한 촉매 온도(Tc)의 관계를 도시한 그래프이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 촉매 온도(Tc)는, 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량 비율이 증가함에 따라 낮아진다. 즉, 상기 포트 분사는 실린더내 분사보다 많은 공기와의 연료의 혼합을 촉진시키므로, 연료의 기화(vaporization)를 촉진시킨다. 상기 연료 기화가 촉진됨에 따라, 배기 가스 내의 HC 및 CO의 양이 감소된다. 이는 HC 및 CO에 대한 촉매(9)의 반응으로 인한 열 생성을 억제시킨다. 그 결과, 상기 촉매 온도(Tc)가 낮아진다. 그러므로, 전체 연료 분사량(TAU)이 일정하게 유지되는 한, 상기 촉매 온도(Tc)는 상기 실린더내 분사 밸브(3)의 연료 분사량 비율을 낮추도록 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량 비율을 증가시켜 효과적으로 낮아지게 된다. 또한, 상기 촉매 온도(Tc)는 전체 연료 분사량(TAU)을 증가시키지 않고도 낮아지게 되므로, 연료 절약이 저하되지 않는다.
만일 상기 공기-연료 비율(A/F)이 상기 실린더내 분사 밸브(3)로부터의 연료 스프레이의 불충분한 형성으로 인하여 증가된다면, 상기 촉매 온도(Tc)가 증가되고, 이에 따라 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량 비율이 증가되어, 상기 촉매 온도(Tc)가 효과적으로 낮아지게 된다. 또한, 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량 비율을 증가시켜 목표 공기-연료 비율을 찾도록 증가된 공기-연료 비율(A/F)이 발생되기 때문에, 배기 가스 내의 HC 및 CO의 농도가 증가되는 것이 방지된다.
다른 한편으로, 단계 S105의 결과가 양이면, 즉 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량 비율이 증가된 후에도 상기 촉매 온도(Tc)가 보정된 온도 상한값(Tlc)과 같거나 그보다 높게 유지되는 경우에는, 상기 분사 제어부(23)가 단계 S106에서 전체 연료 분사량(TAU)을 증가시킨다. 단계 S107에서, 상기 포트 분사 밸브(2) 및 상기 실린더내 분사 밸브(3)는 상기 증가된 전체 연료 분사량(TAU)에 대응하는 연료량을 분사하도록 제어된다. 상기 전체 연료 분사량(TAU)이 증가됨에 따라, 상기 공기-연료 비율(A/F)은 낮아지고, 상기 혼합물은 농후해진다. 이는 연소 상태를 개선시키므로, 배기 가스 내의 연소되지 않은 HC의 양을 감소시키게 된다. 그 결과, 배기 가스 온도가 낮아지고, 촉매 온도(Tc)가 낮아진다.
전체 연료 분사량(TAU)을 증가시키는 경우, 상기 포트 분사 밸브(2)로부터의 연료 분사량의 증가율은 상기 실린더내 분사 밸브(3)보다 더 크게 될 수 있다. 대안적으로, 상기 전체 연료 분사량(TAU)의 증가는 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량의 증가에 의하여 전반적으로 달성될 수 있다. 대안적으로는, 상기 실린더내 분사 밸브(3)로부터의 연료 분사량이 제로로 감소될 수 있으며, 상기 전체 연료 분사량(TAU)의 전체 증가량이 단지 상기 포트 분사 밸브(2)로부터만 분사될 수도 있다. 이에 따라, 상기 포트 분사는 공기와의 연료의 혼합을 현저하게 촉진시키며, 이는 연료의 증발을 촉진시킨다. 따라서, 배기 가스 내의 연소되지 않은 HC의 양이 효과적으로 줄어들며, 상기 배기 가스 온도 및 촉매 온도(Tc)가 낮아지게 된다. 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량의 증가율을 상기 실린더내 분사 밸브(3)와 같도록 하는 것이 가능하다. 상기 전체 연료 분사량(TAU)을 증가시키는 경우에 상기 분사 밸브(2, 3)들을 제어하기 위한 모드는, (기관 회전 속도(NE), 기관 부하(KL), 연료 분사 모드, 상기 분사 밸브(2, 3)들간의 연료 분사 비율을 포함하는) 상기 기관 운전 상태에 따라 설정될 수 있다.
상기 전체 연료 분사량(TAU)을 증가시킨 후, 단계 S102에서 상기 촉매 온도(Tc)가 상기 보정된 온도 상한값(Tlc)보다 낮은 것으로 판정된다면, 상기 절차는 단계 S108에서 통상적인 분사로 진행된다. 다른 한편으로, 상기 촉매 온도(Tc)가 상기 보정된 온도 상한값(Tlc)보다 높거나 같다면, 상기 촉매 온도(Tc)가 상기 보정된 온도 상한값(Tlc) 밑으로 떨어질 때까지, 단계 S103 내지 단계 S107의 절차가 반복된다. 상기 촉매 온도(Tc)의 감소율이 사전설정된 값보다 낮아지면, 상기 제어 장치(10)는 전체 연료 분사량(TAU)을 증가시켜, 적어도 상기 포트 분사 밸브(2)가 연료를 분사하도록 할 수 있다. 즉, 상기 제어 장치(10)는 단계 S106 및 S107의 절차를 반복할 수 있다. 이 경우, 상기 촉매 온도(Tc)는 상기 공기-연료 비율(A/F)의 감소로 인하여 신속하게 낮아진다. 따라서, 삼원 촉매(9)의 내구성이 고온에 의하여 저하되는 것을 방지하게 된다.
다음으로, 상기 포트 분사 밸브(2)와 상기 실린더내 분사 밸브(3)간의 연료 분사량 비율을 결정하기 위한 절차가 설명된다. 상기 분사 제어부(23)는, 도 6의 플로우차트에 도시된 절차에 따라 상기 포트 분사 밸브(2)와 상기 실린더내 분사 밸브(3)간의 연료 분사량 비율을 결정한다. 우선, 단계 S201에서, 상기 분사 제어부(23)는 상기 ECU로부터의 전체 연료 분사량(TAU)을 얻는데, 이 분사량(TAU)은 기관 부하(KL) 및 기관 회전 속도(NE)를 포함하는 기관 운전 상태를 기초로 하여 상기 ECU(30)에 의하여 연산된다. 상기 분사 제어부(23)는 상기 ECU(30)로부터 상기 기관 부하(KL) 및 기관 회전 속도(NE)를 포함하는 기관 운전 상태를 획득하고, 상기 획득한 정보를 토대로 전체 연료 분사량(TAU)을 연산할 수 있다.
후속하는 단계 S202에서, 상기 분사 제어부(23)는 전체 연료 분사량(TAU)이 증가될 필요가 있는 지의 여부를 판정한다. 상기 전체 연료 분사량(TAU)이 증가될 필요가 있는 경우는, 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량 비율을 증가시켜도 촉매 온도(Tc)가 충분히 낮아지지 않는 경우를 말한다. 이는 도 3의 단계 S105의 결과가 양인 경우에 대응한다. 상기 전체 연료 분사량(TAU)이 증가될 필요가 있다고 판정하는 경우에는, 상기 분사 제어부(23)가 단계 S203으로 진행된다. 단계 S203에서, 상기 분사 제어부(23)는 연료 증가량(α)을 단계 S201에서 얻은 전체 연료 분사량(TAU)에 가산하고, 상기 전체 연료 분사량(TAU)의 최종값으로 결과값을 설정한다. 다른 한편으로, 전체 연료 분사량(TAU)이 증가될 필요가 없다고 판정하는 경우에는, 상기 분사 제어부(23)가 단계 S204로 진행된다. 단계 S204에서, 상기 분사 제어부(23)는 단계 S201에서 얻은 전체 연료 분사량(TAU)을 상기 전체 연료 분사량(TAU)의 최종값으로 설정한다.
후속하는 단계 S205에서, 상기 연소 판정부(21)는 균질 연소가 수행되는 운전 범위(균질 연소 영역) 내에 상기 기관 운전 상태가 있는 지의 여부를 판정한다. 만일 기관 운전 상태가 균질 연소 영역 내에 있다면, 상기 분사 제어부(23)는 단계 S206에서 전제 연료 분사량(TAU)에 대한 포트 분사 밸브(2)로부터 분사된 연료량의 비율(K)(이하, 간단히 분사량 비율(K)라 함)을 결정한다.
도 7은 상기 기관 부하(KL)에 대한 상기 포트 분사 밸브(2)의 분사량 비율(K)을 설정하는 연료 분사 비율 맵의 예시를 도시한 그래프이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 분사량 비율(K)는 기관 부하(KL)가 증가함에 따라 증가하도록 설정된다. 상기 분사량 비율 맵(50)은 사전에 미리 상기 제어 장치(10)의 메모리부(10m) 내에 저장된다. 상기 분사 제어부(23)는, 상기 ECU(30)를 통해 얻어진 기관 부하(KL)를 기초로 하여 도 7의 분사량 비율 맵(50)을 참조하여 분사량 비율(K)을 획득한다. 상기 분사량 비율 맵(50)을 설정하는 경우에는, 상기 기관 부하(KL) 이외의 기관 운전 상태를 나타내는 파라미터(예컨대, 기관 회전 속도(NE))들이 고려될 수 있다.
후속하는 단계 S207에서, 상기 분사 제어부(23)는, 상기 포트 분사 밸브(2)의 분사량 비율이 증가될 필요가 있는 지의 여부를 판정한다. 상기 포트 분사 밸브(2)의 분사량 비율이 증가될 필요가 있는 경우는, 상기 기관(1)이 적어도 실린더내 분사 밸브(3)를 이용하여 운전될 때에 상기 촉매 온도(Tc)가 사전설정된 기준값(보정된 온도 상한값(Tlc))보다 높거나 같게 되는 경우를 말한다. 이는 도 3의 단계 S102의 결과가 양이 되는 경우에 대응한다. 상기 포트 분사 밸브(2)의 분사량 비율이 증가될 필요가 있다고 결정하는 경우에는, 상기 분사 제어부(23)가 단계 S208로 진행된다. 단계 S208에서, 상기 분사 제어부(23)는 비율 증가량(β)을 단계 S206에서 결정된 분사 비율(K)에 가산하고, 상기 분사량 비율(K)의 최종값으로 결과값을 설정한다. 다른 한편으로, 상기 포트 분사 밸브(2)의 분사량 비율이 증가될 필요가 없다고 판정하는 경우에는, 상기 분사 제어부(23)가 단계 S209로 진행된다. 단계 S209에서, 상기 분사 제어부(23)는 단계 S206에서 결정된 분사량 비율(K)을 상기 분사량 비율(K)의 최종값으로 설정한다.
상기 분사량 비율(K)을 결정한 후, 상기 분사 제어부(23)는 단계 S210에서 다음과 같은 수학식에 따라 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량(Qp) 및 상기 실린더내 분사 밸브(3)의 연료 분사량(Qd)을 결정한다.
Qp = K x TAU
Qd = (1 - K) x TAU
따라서, 기관 운전 상태가 균질 연소 영역 내에 있는 경우에는, 단계 S104, S107, S108에서, 상기 포트 분사 밸브(2) 및 상기 실린더내 분사 밸브(3)가 단계 S210에서 결정된 상기 연료 분사량(Qp, Qd)에 따라 연료를 분사시킨다.
다른 한편으로, 상기 기관 운전 상태가 단계 S205에서 균질 연소 영역을 벗어나는 것으로 판정되는 경우, 다시 말해 상기 기관 운전 상태가 성층 연소가 수행되는 운전 범위(성층 연소 영역) 내에 있는 것으로 판정되는 경우에는, 상기 절차가 단계 S211로 진행된다. 단계 S211에서, 상기 분사 제어부(23)는, 단계 S207에서, 상기 포트 분사 밸브(2)의 분사량 비율이 증가될 필요가 있는 지의 여부를 판정한다. 상기 포트 분사 밸브(2)의 분사량 비율이 증가될 필요가 없는 경우에는, 상기 분사 제어부(23)는 단계 S212로 진행된다. 단계 S212에서, 상기 분사 제어부(23)는 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량(Qp)을 제로로 설정하고, 상기 실린더내 분사 밸브(3)의 연료 분사량(Qd)을 전체 연료 분사량(TAU)으로 설정하여, 상기 기관(1)이 단지 실린더내 분사 밸브(3)로부터의 연료 분사에 의해서만 운전하게 된다.
다른 한편으로, 상기 포트 분사 밸브(2)의 분사량 비율이 증가될 필요가 있는 경우, 상기 분사 제어부(23)는 단계 S213에서 상기 포트 분사 밸브(2)의 분사량 비율을 증가시킨다. 본 실시예에서, 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량(Qp)은 전체 연료 분사량(TAU)으로 설정되고, 상기 실린더내 분사 밸브(3)의 연료 분사량(Qd)은 제로로 설정된다. 즉, 상기 기관 운전 상태가 성층 연소 영역 내에 있는 경우에 상기 삼원 촉매(9)가 과온도 상태에 있지 않다면, 상기 성층 연소는 상기 실린더내 분사 밸브(3)로부터 분사되는 전체 분사량(TAU)의 연료로 수행된다. 만일 상기 삼원 촉매(9)가 과온도 상태에 있다면, 상기 포트 분사 밸브(2)로부터 분사되는 전체 분사량(TAU)의 연료로 균질 연소가 수행된다.
이러한 방식으로, 상기 기관 운전 상태가 성층 연소 영역 내에 있더라도, 연료가 상기 포트 분사 밸브(2)로부터 분사되어, 연료 및 공기의 혼합물이 촉진되게 되고, 이는 연료의 증발을 촉진시킨다. 그 결과, 배기 가스 내의 연소되지 않은 HC의 양이 감소되며, 상기 배기 가스 온도 및 촉매 온도(Tc)가 낮아진다. 상기 기관 운전 상태가 성층 연소 영역 내에 있더라도, 상기 포트 분사 밸브(2)의 분사량 비율은, 상기 균질 연소 영역에서와 같이, 기관 부하(KL) 및 기관 회전 속도(NE)와 같은 상기 기관 운전 상태에 따라 변화될 수 있다. 예를 들어, 촉매 온도가 상기 기관 운전 상태가 성층 연소 영역 내에 있는 경우에 사전설정된 기준값보다 높거나 같게 된다면, 상기 포트 분사 밸브(2)의 분사량 비율은 상기 기관 부하(KL)가 증가됨에 따라 증가될 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 실시예에서는, 촉매 온도(Tc)가 사전설정된 기준값(보정된 온도 상한값(Tlc))보다 높거나 같게 되는 지의 여부가 상기 촉매 온도(Tc)와 관련된 파라미터를 토대로 판정된다. 만일 상기 촉매 온도(Tc)가 상기 기준값보다 높거나 같게 된다면, 상기 포트 분사 밸브(2)로부터의 연료 분사량은, 상기 촉매 온도(Tc)가 상기 기준값보다 낮은 경우에 비해 증가된다. 그러므로, 삼원 촉매(9)의 과온도 상태가 용이하면서도 정확하게 검출되며, 상기 촉매 온도(Tc)가 용이하게 낮아져, 상기 삼원 촉매(9)가 과열되는 것을 막는 것이 쉽게 된다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 촉매 온도(Tc)가 상기 기준값보다 높거나 같게 되는 경우, 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량 비율은 먼저 전체 연료 분사량(TAU)을 변화시키지 않고도 증가된다. 그러므로, 상기 촉매 온도(tc)는, 상기 연료 절약이 악화되는 것을 막으면서, 그리고 상기 공기-연료 비율(A/F)에 대한 영향을 제한하면서 용이하게 낮아진다.
예를 들어, 상기 촉매 온도(Tc)가 상기 실린더내 분사 밸브(3)로부터의 연료 스프레이의 불충분한 형성으로 인하여 증가하는 경우, 상기 포트 분사 밸브(2)로부터 연료가 분사되어, 상기 공기-연료 비율(A/F)이 증가되는 것을 막게 된다(공기-연료 혼합물이 희박하게 되는 것을 방지함). 이에 따라, 공기-연료 비율(A/F)은 목표 값으로 유지되고, 상기 촉매(9)의 과온도가 억제된다.
본 실시예의 구성예는, 기관 운전 상태가 균질 연소 영역 내에 있거나 또는 성층 연소 영역 내에 있는 경우 어느 것에든 적용가능하다. 하지만, 그것은 촉매 온도를 효과적으로 낮추기 때문에, 상기 구성예는 고부하 및 고출력 운전(균질 연소 영역)에 특히 적합하며, 여기서 상기 촉매 온도는 증가하기 쉽다. 또한, 본 실시예의 구성예는 여타의 실시예들에 적용가능한데, 이는 후술한다.
이하, 본 발명의 제2실시예를 도 8 및 도 10을 참조하여 설명한다. 도 1 내지 도 7의 제1실시예와 다른 점들을 주로 설명한다. 본 실시예는 상기 제1실시예와 다음과 같은 점에서 주로 다르다. 즉, 상기 실시예에서는, 상기 포트 분사 밸브 및 실린더내 분사 밸브(3)가 모두 연료를 분사하는 경우에, 실제 공기-연료 비율(AF1)은 상기 촉매 온도(Tc)의 결정 전에 목표 공기-연료 비율(AFa)과 비교된다. 그 후, 상기 포트 분사 밸브(2) 또는 실린더내 분사 밸브(3)의 연료 분사량이 증가되어, 상기 실제 공기-연료 분사 밸브(AF1)가 상기 목표 공기-연료 비율(AFa)을 찾게 된다. 상기 제1실시예의 대응하는 구성요소들과 유사하거나 동일한 구성요소들에는 유사하거나 동일한 참조 부호들이 주어지며, 상세한 설명들은 생략된다. 필요에 따라 도 1을 참조한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 제어 장치(10')의 처리부(10p')는 공기-연료 비율 판정부(24)를 포함한다.
이하, 본 실시예에 따른 연료 분사 제어 절차를 도 9의 플로우차트를 참조하여 설명한다. 우선, 단계 S301에서, 상기 ECU(30)는 기관 회전 속도(NE) 및 흡기 유량(GA)과 같은 정보를 획득하여, 기관 부하(KL) 및 여타의 값들을 연산하게 된다. 상기 기관 부하(KL), 상기 기관 회전 속도(NE) 및 여타의 파라미터들을 토대로, 전체 연료 분사량(TAU)이 연산된다.
단계 S302에서, 상기 공기-연료 비율 판정부(24)는, 상기 기관(1)의 운전 시에 실제 공기-연료 비율(AF1) 또는 상기 A/F 센서(41)의 출력으로부터 얻어진 공기-연료 비율(A/F)을 목표 공기-연료 비율(AFa)과 비교한다. 상기 실제 공기-연료 비율(AF1)이 상기 목표 공기-연료 비율(AFa)보다 큰 경우, 즉 상기 기관(1)이 희박한 공기-연료 혼합물로 운전되는 경우에는, 상기 포트 분사 밸브(2) 및 상기 실린더내 분사 밸브(3) 중 하나 이상에서 연료 스프레이의 불충분한 형성과 같은 기능장애가 있어, 이상 연소 또는 불안정한 연소를 야기한다고 가정한다.
따라서, 단계 S302에서 실제 공기-연료 비율(AF1)이 목표 공기-연료 비율(AFa)보다 높다면, 상기 실린더내 분사 밸브(3) 내의 비정상이 있다고 가정한다. 이는 보다 높은 압력의 연료가 상기 포트 분사 밸브(2)에 비해 상기 실린더내 분사 밸브(3)로 공급되기 때문에, 기능장애의 가능성이 포트 분사 밸브(2)에서보다는 실린더내 분사 밸브(3)에서 더 높다. 또한, 상기 실린더내 분사 밸브(3)는 연소가 일어나는 실린더(1S) 내로 연료를 분사하기 때문에, 카본 디포짓(carbon deposits)과 같은 이물질(foreign matter)이 상기 실린더내 분사 밸브(3) 상에 모이기가 쉽다. 이러한 이유로, 실제 공기-연료 비율(AF1)이 단계 S302에서 목표 공기-연료 비율(AFa)보다 높다면, 상기 분사 제어부(23)는 단계 S303에서 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량(Qp)을 증가시킨다. 특별히, 상기 분사 제어부(23)는 사전설정된 연료 증가량(γ)을 전체 연료 분사량(TAU)에서의 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량(Qp)에 가산하고, 그 결과값(Qp + γ)을 상기 포트 분사 밸브(2)의 보정된 연료 분사량(Qp1)으로 설정한다. 단계 S304에서, 상기 포트 분사 밸브(2)는 상기 보정된 연료 분사량(Qp1)에 대응하는 연료량을 분사시킨다.
후속하는 단계 S305에서, 싱기 공기-연료 비율 판정부(24)는 다시 상기 A/F 센서(41)로부터 실제 공기-연료 비율(AF1)을 획득하고, 그것을 목표 공기-연료 비율(AFa)과 비교한다. 만일 단계 S305의 결과가 음(negative)이면, 즉 실제 공기-연료 비율(AF1)이 목표 공기-연료 비율(AFa)보다 낮거나 같은 경우에는, 상기 촉매 온도 판정부(22)가 단계 S308로 진행되고, 상기 촉매 온도(Tc)를 사전설정된 기준값과 비교하게 된다. 본 실시예에서, 상기 기준값은 상기 삼원 촉매(9)가 과온도 상태에 있는 지의 여부를 판정하도록 상기 촉매 온도에 대하여 설정되는 촉매 맵 온도(Tcm)이다.
만일 상기 포트 분사 밸브(2)가 증가된 연료 분사량인 보정된 연료 분사량(Qp1)에 대응하는 연료량을 분사한 후에, 단계 S305에서 실제 공기-연료 비율(AF1)이 목표 공기-연료 비율(AFa)보다 낮거나 같게 된다면, 상기 실린더내 분사 밸브(3)에서는 비정상이 있다고 가정한다. 상기 가정 결과는 상기 ECU(30)의 메모리 내에 저장되어, 상기 비정상의 원인이 유지보수 시에 쉽게 식별되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량의 증가 수가 사전설정된 수에 도달하면, 운전자에게 고지하는 서비스를 제공하여 유지보수를 수행하게 하는 구조일 수도 있다.
만일 단계 S305의 결과가 양이면, 즉 실제 공기-연료 비율(AF1)이 상기 포트 분사 밸브(2)로부터의 연료 분사량의 증가에도 불구하고 목표 공기-연료 비율(AFa)보다 높다면, 상기 포트 분사 밸브(2)에서도 비정상이 있다고 가정한다. 이 경우, 상기 분사 제어부(23)는 단계 S306에서 실린더내 분사 밸브(3)의 연료 분사량(Qd)을 증가시킨다. 특별히, 상기 분사 제어부(23)는 사전설정된 연료 증가량(δ)을 전체 연료 분사량(TAU)에서의 실린더내 분사 밸브(3)의 연료 분사량(Qd)에 가산하고, 그 결과(Qd + δ)를 상기 실린더내 분사 밸브(3)의 보정된 연료 분사량(Qd1)으로 설정한다. 단계 S307에서, 상기 실린더내 분사 밸브(3)는 상기 보정된 연료 분사량(Qd1)에 대응하는 연료량을 분사시킨다. 상기 실린더내 분사 밸브(3)의 경우에서와 같이, 만일 상기 포트 분사 밸브(2)에서 비정상이 있다면, 상기 가정 결과가 상기 ECU(30)의 메모리 내에 저장되는 것이 바람직하다.
도 10은 연료 분사량을 결정하는 절차를 도시한 플로우차트이다. 상기 분사 제어부(23)는, 도 10의 플로우차트에 도시된 절차에 따라 상기 포트 분사 밸브(2) 및 상기 실린더내 분사 밸브(3)의 연료 분사량을 결정한다. 먼저, 단계 S401에서, 상기 분사 제어부(23)는, 기관 운전 상태 및 여타의 인자들을 토대로, 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량과 상기 실린더내 분사 밸브(3)의 연료 분사량간의 비율을 결정한다. 그런 다음, 상기 비율 및 기관 부하(KL), 기관 회전 속도(NE) 및 여타의 파라미터들로부터 얻어진 전체 연료 분사량(TAU)을 토대로, 상기 분사 제어부(23)는 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량(Qp) 및 상기 실린더내 분사 밸브(3)의 연료 분사량(Qd)을 결정한다.
단계 S420에서, 상기 분사 제어부(23)는 사전설정된 연료 증가량(γ)을 상기 연료 분사량(Qp)에 더하고, 그 결과(Qp + γ)를 상기 포트 분사 밸브(2)의 보정된 연료 분사량(Qp1)으로 설정한다. 상기 보정된 연료 분사량(Qp1)은, 도 9의 단계 S303에서 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량(Qp)을 증가시키는데 사용된다. 다음으로, 단계 S403에서, 상기 분사 제어부(23)는 사전설정된 연료 증가량(δ)을 상기 연료 분사량(Qd)에 더하고, 그 결과를 상기 실린더내 분사 밸브(3)의 보정된 연료 분사량(Qd1)으로 설정한다. 상기 보정된 연료 분사량(Qd1)은, 도 9의 단계 S306에서 상기 실린더내 분사 밸브(3)의 연료 분사량(Qd)을 증가시키는데 사용된다. 만일 상기 분사 밸브(2, 3)들의 연료 분사량이 증가된다면, 후속하는 제어는 기준값으로서 증가된 연료 분사량을 이용하여 실행된다.
도 9를 다시 참조하면, 실제 공기-연료 비율(AF1)이 목표 공기-연료 비율(AFa)보다 높은 지의 여부는 단계 S307에 후속하는 단계 S302에서 다시 판정된다. 만일 실제 공기-연료 비율(AF1)이 목표 공기-연료 비율(AFa)보다 높다면, 단계 S303 내지 S307은 상기 실제 공기-연료 비율(AF1)이 상기 목표 공기-연료 비율(AFa)보다 낮거나 같게 될 때까지 반복되고, 상기 분사량(Qp, Qd)은 각각 연료 증가량(γ, δ)만큼 증가된다. 상기 실제 공기-연료 비율(AF1)이 상기 목표 공기-연료 비율(AFa)보다 낮거나 같게 되면, 상기 촉매 온도(Tc)는 단계 S308에서 사전설정된 기준값인 촉매 맵 온도(Tcm)와 비교된다.
단계 S308 내지 S314의 프로세스는, 상기 촉매 맵 온도(Tcm)가 상기 보정된 온도 상한값(Tlc) 대신에 사전설정된 기준값이 사용된다는 점을 제외하고는, 도 3의 단계 S102 내지 S108의 프로세스와 실질적으로 동일하다.
만일 촉매 온도(Tc)가 단계 S308에서 촉매 맵 온도(Tcm)보다 낮다면, 절차는 단계 S314의 통상적인 분사로 진행된다. 단계 S303 내지 S307이 실행되면, 통상적인 분사에서의 상기 분사 밸브(2, 3)들의 연료 분사량들은 증가된 연료 분사량들이다. 다른 한편으로, 만일 촉매 온도(Tc)가 단계 S308에서 촉매 맵 온도(Tcm)보다 높거나 같다면, 실제 공기-연료 비율(AF1)이 정상이라는 사실에도 불구하고, 삼원 촉매(9)가 과온도 상태에 있다는 것을 의미한다. 이러한 상태에서 기관(1)을 운전하면, 삼원 촉매(9)의 내구성을 떨어뜨린다. 따라서, 단계 S308의 결과가 양이면, 상기 분사 제어부(23)는 단계 S309로 진행된다. 단계 S309에서, 상기 분사 제어부(23)는 상기 전체 연료 분사량(TAU)을 변화시키지 않고도 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량 비율을 증가시킴으로써, 상기 실린더내 분사 밸브(3)의 연료 분사량 비율을 감소시키게 된다. 단계 S310에서, 상기 포트 분사 밸브(2) 및 실린더내 분사 밸브(3)는 상기 결정된 분사량 비율로 연료를 분사시킨다. 상기 포트 분사 밸브(2)의 분사량 비율은 증가하는데, 그 이유는 상술한 바와 같이, 촉매 온도(Tc)를 낮추는데 효과적이기 때문이다.
상기 촉매 온도(Tc)가 단계 S311에서 촉매 맵 온도(Tcm)보다 낮은 것으로 판정된다면, 상기 절차는 단계 S314로 진행되고, 여기서 통상적인 분사가 수행된다. 이러한 방식으로, 상기 촉매 온도(Tc)는 연료 절약의 악화를 억제하면서 낮아진다. 또한, 실제 공기-연료 비율(AF1)이 목표 공기-연료 비율(AFa)을 찾도록 발생되기 때문에, 배기 가스 내의 HC 및 CO가 증가되는 것이 방지된다.
다른 한편으로, 단계 S311의 결과가 양이면, 즉 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량 비율이 증가된 후에도 상기 촉매 온도(Tc)가 상기 촉매 맵 온도(Tcm)과 같거나 그 이상으로 유지된다고 상기 촉매 온도 판정부(22)가 판정하는 경우에는, 상기 촉매 온도 판정부가 단계 S312로 진행된다. 단계 S312에서, 상기 분사 제어부(23)는 전체 연료 분사량(TAU)을 증가시킨다. 단계 S313에서, 상기 포트 분사 밸브(2) 및 상기 실린더내 분사 밸브(3)는 증가된 전체 연료 분사량(TAU)에 대응하는 연료량을 분사하도록 제어된다. 그 결과, 상기 배기 가스 온도가 낮아지고, 촉매 온도(Tc)가 낮아지게 된다.
만일 촉매 온도(Tc)가, 전체 연료 분사량(TAU)을 증가시킨 후에, 단계 S308에서 촉매 맵 온도(Tcm)보다 낮은 것으로 판정된다면, 상기 절차는 단계 S314로 진행되며, 여기서 통상적인 분사가 수행된다. 다른 한편으로, 상기 촉매 온도(Tc)가 촉매 맵 온도(Tcm)보다 높거나 같다면, 단계 S309 내지 단계 S313으로부터의 절차는, 상기 촉매 온도(Tc)가 상기 촉매 맵 온도(Tcm) 밑으로 떨어질 때까지 반복된다. 이러한 방식으로, 상기 촉매 온도(Tc)는 상기 촉매 맵 온도(Tcm) 밑으로 낮아져, 상기 삼원 촉매(9)의 내구성이 저하되지 않게 된다.
이하, 본 발명의 제3실시예를 도 11 및 도 12를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서, 기관(1)은 2개의 삼원 촉매(9A, 9B)를 구비한다. 각각의 삼원 촉매(9A, 9B)는 4개의 실린더(1SA, 1SB, 1SC, 1SD) 중 2개에 대응한다. 어느 하나의 삼원 촉매(9A, 9B)가 과온도 상태에 있는 경우, 과온도 상태에 있는 촉매에 대응하는 실린더들의 연료 분사는 상기 촉매의 온도를 낮추도록 제어된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 기관(1)은 직렬식 4기통 기관(in-line four-cylinder engine)이고, 제1삼원촉매(9A) 및 제2삼원촉매(9B)를 포함한다. 제1배기통로 내지 제4배기통로(8A 내지 8D) 각각은 4개의 실린더(1SA 내지 1SD) 중 하나로부터 연장되어 있다. 상기 제1실린더 및 제4실린더(1SA 및 1SD)로부터의 배기 가스는 대응하는 배기 통로(8A, 8D)를 통하여 상기 제1삼원촉매(9A)로 안내(conduct)되어 상기 제1삼원촉매(9A)에 의하여 정화된다. 상기 제2실린더 및 제3실린더(1SB, 1SC)로부터의 배기 가스는 대응하는 배기 통로(8B, 8C)를 통하여 제2삼원촉매(9B)로 안내되어 상기 제2삼원촉매(9B)에 의하여 정화된다.
상기 제1삼원촉매(9A)의 온도(제1촉매온도(Tc1))는 제1온도센서(40A)에 의해 검출되고, 상기 제2삼원촉매(9B)의 온도(제2촉매온도(Tc2))는 제2온도센서(40B)에 의해 검출된다. 제1포트분사밸브(2A) 및 제1실린더분사밸브(3A)는 상기 제1실린더(1SA)에 대응한다. 제2포트분사밸브(2B) 및 제2실린더분사밸브(3B)는 상기 제2실린더(1SB)에 대응한다. 제3포트분사밸브(2C) 및 제3실린더분사밸브(3C)는 상기 제3실린더(1SC)에 대응한다. 제4포트분사밸브(2D) 및 제4실린더분사밸브(3D)는 상기 제4실린더(1SD)에 대응한다. 상기 기관(1)은 도 11의 예시에서 2개의 삼원촉매(9A, 9B)를 구비하지만, 상기 기관(1)은 3 이상의 삼원촉매를 가질 수도 있다. 기관(1)의 실린더들의 개수는 4개로 제한되는 것이 아니라, 1개 보다 많은 어떠한 개수도 가능하다.
상기 기관(1)을 제어하는 제어 장치(10)의 기본적인 구성예는 기본적으로 도 2에 도시된 것과 동일하다. 그러므로, 상기 제어 장치(10)의 구성예의 설명을 위해 필요한 경우에는 도 2를 참조한다.
도 12는 본 실시예에 따른 연료 분사 제어의 절차를 도시한 플로우차트이다. 상기 절차가 수행되면, 상기 기관(1)은 적어도 제1실린더내분사밸브 내지 제4실린더내분사밸브(3A 내지 3D)를 이용하여 운전된다고 가정한다.
우선, 단계 S501에서, 상기 ECU(30)는 기관 회전 속도(NE) 및 흡기 유량(GA)과 같은 정보를 획득하여, 기관 부하(KL) 및 여타의 값들을 연산하게 된다. 상기 기관 부하(KL), 기관 회전 속도(NE) 및 여타의 값들을 기초로 하여, 상기 ECU(30) 또는 상기 분사 제어부(23)는 전체 연료 분사량(TAU)을 연산한다.
다음으로, 단계 S502에서, 상기 촉매 온도 판정부(22)는 상기 제1온도센서(40A)로부터 얻어진 제1촉매온도(Tc1)를 상기 제2온도센서(40B)로부터 얻어진 제2촉매온도(Tc2)와 비교한다. 만일 단계 S502의 결과가 양이면, 즉 상기 제2촉매온도(Tc2)가 상기 제1촉매온도(Tc1)보다 높다면, 상기 촉매 온도 판정부(22)는 단계 S503으로 진행된다. 단계 S503에서, 상기 촉매 온도 판정부(22)는, 상기 제2촉매온도(Tc2)가 보정된 온도 상한값(Tlc)보다 높거나 같은 지의 여부를 판정한다. 도 3의 플로우차트에서와 같이, 본 실시예에서는 상기 보정된 온도 상한값(Tlc)(Tlc = T1 - δT)이 상기 촉매 온도를 판정하기 위한 기준값으로 사용된다.
상기 제2촉매온도(Tc2)가 상기 보정된 온도 상한값(Tlc)보다 낮다면, 상기 제2촉매온도(Tc2)는 정상이고, 상기 제2삼원촉매(9B)에서는 비정상적인 온도 증가가 없다고 판정한다. 따라서, 상기 절차는 단계 S508로 진행되어, 통상적인 연료 분사가 수행된다. 다른 한편으로, 상기 제2촉매온도(Tc2)가 상기 보정된 온도 상한값(Tlc)보다 높거나 같다면, 상기 제2촉매온도(Tc2)가 상기 제2삼원촉매(9B)의 온도 상한값(T1)에 실질적으로 도달한 것으로 판정한다. 따라서, 상기 기관(1)이 이러한 상태로 운전을 계속한다면, 상기 제2삼원촉매(9B)의 과온도 상태가 상기 제2삼원촉매(9B)의 성능 및 내구성을 저하시키게 된다.
단계 S503의 결과가 양이면, 상기 분사 제어부(23)는 상기 제2촉매온도(Tc2)를 낮추기 위한 제어를 실행한다. 특별히, 상기 분사 제어부(23)는, 전체 연료 분사량(TAU)을 변화시키지 않고도, 상기 제2포트분사밸브 및 제3포트분사밸브(2B, 2C)로부터의 연료 분사량의 비율을 증가시킴으로써, 상기 제2실린더내분사밸브 및 제3실린더내분사밸브(3B, 3C)로부터의 연료 분사량의 비율을 감소시키게 된다. 단계 S505에서, 상기 제2포트분사밸브 및 제3포트분사밸브(2B, 2C)와 상기 제2실린더내분사밸브 및 제3실린더내분사밸브(3B, 3C)는 연료를 상기 결정된 분사량 비율로 분사하도록 제어된다.
단계 S506에서, 상기 촉매 온도 판정부(22)는, 상기 제2촉매온도(Tc2)가 상기 보정된 온도 상한값(Tlc)보다 높거나 같은 지의 여부를 판정한다. 상기 제2촉매온도(Tc2)가 상기 보정된 온도 상한값(Tlc) 밑으로 떨어지면, 상기 절차는 단계 S508로 진행되어, 통상적인 분사가 수행된다.
다른 한편으로, 단계 S506의 결과가 양이면, 즉 상기 제2포트분사밸브 및 제3포트분사밸브(2B, 2C)의 연료 분사량 비율이 증가한 후에도, 제2촉매온도(Tc2)가 보정된 온도 상한값(Tlc)과 같거나 그 이상으로 유지되는 경우에는, 상기 분사 제어부(23)는 단계 S507에서 전체 연료 분사량(TAU)을 증가시킨다. 단계 S507A에서, 상기 제2포트분사밸브 및 제3포트분사밸브(2B, 2C)와 상기 제2실린더내분사밸브 및 제3실린더내분사밸브(3B, 3C)는, 상기 증가된 전체 연료 분사량(TAU)에 대응하는 연료량을 분사하도록 제어된다. 이는 공기-연료 비율(A/F)을 낮추고, 상기 공기-연료 혼합물을 농후하게 한다. 이에 따라, 배기 가스 온도 및 제2촉매온도(Tc2)가 낮아진다.
만일 전체 연료 분사량(TAU)를 증가시킨 후에 단계 S503에서, 상기 제2촉매온도(Tc2)가 상기 보정된 온도 상한값(Tlc)보다 낮은 것으로 판정된다면, 상기 절차는 단계 S508로 진행되어, 여기서 통상적인 분사가 수행된다. 상기 절차는 단계 S509로 진행되어, 제1촉매온도(Tc1)의 모니터링이 개시된다. 다른 한편으로, 상기 제2촉매온도(Tc2)가 보정된 온도 상한값(Tlc)보다 높거나 같다면, 단계 S503으로부터 단계 S507A까지의 절차는, 상기 제2촉매온도(Tc2)가 보정된 온도 상한값(Tlc) 밑으로 떨어질 때까지 반복된다. 상기 제2촉매온도(Tc2)의 감소율이 사전설정된 값보다 낮은 경우, 상기 제어 장치(10)는 전체 연료 분사량(TAU)을 증가시킴으로써, 적어도 상기 포트 분사 밸브들(2B, 2C)이 연료를 분사하도록 할 수 있다. 즉, 상기 제어 장치(10)는 단계 S507 및 S507A의 절차를 반복할 수 있다. 이 경우, 상기 제2촉매온도(Tc2)는 신속하게 낮아지고, 상기 제2삼원촉매(9B)의 내구성이 고온에 의해 저하되는 것이 방지된다.
만일 제1촉매온도(Tc1)가 단계 S502에서 상기 제2촉매온도(Tc2)보다 높은 것으로 판정된다면, 상기 제2삼원촉매(9B)는 과온도 상태에 있지 않고, 정상적으로 기능하고 있는 것으로 판정된다. 따라서, 단계 S508에서 통상적인 분사가 수행된다. 후속하는 단계 S509에서, 상기 촉매 온도 판정부(22)는, 상기 제1촉매온도(Tc1)가 보정된 온도 상한값(Tlc)보다 높거나 같은 지의 여부를 판정한다. 상기 제1촉매온도(Tc1)가 상기 보정된 온도 상한값(Tlc)보다 낮은 것으로 판정되면, 상기 절차는 단계 S514로 진행되어, 여기서 통상적인 분사가 수행된다. 그 후, 상기 절차는 단계 S501로 복귀하여, 상기 제1촉매온도 및 제2촉매온도(Tc1, Tc2)의 모니터링이 계속된다.
다른 한편으로, 상기 제1촉매온도(Tc1)가 보정된 온도 상한값(Tlc)보다 높거나 같은 것으로 판정된다면, 상기 분사 제어부(23)는 단계 S510 내지 S513A에서 상기 제1촉매온도(Tc1)를 낮추기 위한 프로세스를 실행한다. 단계 S510 내지 S513A의 프로세스는, 제어의 대상들이 상기 제1포트분사밸브 및 제4포트분사밸브(2A, 2D)와 상기 제1실린더내분사밸브 및 제4실린더내분사밸브(3A, 3D)인 점을 제외하고는, 상술된 단계 S504 내지 S507A의 프로세스와 동일하다. 따라서, 단계 S510 내지 S513A의 프로세스의 설명은 생략한다. 상기 포트분사밸브들과 상기 실린더내분사밸브들의 연료 분사량들간의 비율은 도 6에 도시된 플로우차트의 절차에 따라 결정될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 촉매 온도를 낮추기 위한 연료 분사 제어는 단지 상기 삼원촉매(9A, 9B) 중 과열된 것에 대응하는 실린더들에 대해서만 수행된다. 따라서, 과열된 촉매들의 온도가 바람직하게 낮아진다. 또한, 연료는 과열되지 않은 촉매들에 대응하는 실린더들에 필요한 것보다 많은 양으로 공급되지 않기 때문에, 연료 절약이 악화되는 것이 방지된다.
이하, 본 발명에 따른 제4실시예를 도 13 내지 도 15b를 참조하여 설명한다. 상기 도 1 내지 도 7의 상기 제1실시예의 대응하는 구성요소들과 유사하거나 동일한 구성요소들에는 유사하거나 동일한 참조 부호들이 주어지며, 상세한 설명들은 생략한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 기관(1)은 배기 가스의 온도를 검출하기 위한 배기 온도 센서(46)를 구비한다. 참조 부호 47은 흡기 통로(4) 내에 제공되는 서지 탱크(surge tank)를 나타낸다.
ECU(130)는 도 2에 도시된 ECU(30) 및 제어 장치(10)에 대응하고, 디지털 컴퓨터에 의해 구성된다. 상기 ECU(130)는 CPU(136), ROM(137), RAM(138), 입력 포트(139) 및 출력 포트(140)를 포함하며, 이들은 양방향 버스(135)에 의하여 상호연결(interconnect)된다.
도 14는 본 실시예에 따른 연료 분사 제어의 절차를 도시한 플로우차트이다. 상기 절차를 수행하는 경우, 상기 기관(1)은 적어도 실린더내 분사 밸브(3)를 이용하여 운전되고 있다고 가정한다. 우선, 단계 S601에서, 상기 ECU(130)는 상기 기관(1)이 고부하 하에서 운전되고 있는 지의 여부를 판정한다. 만일 기관(1)이 고부하 하에서 운전되고 있다면, 상기 ECU(130)는 상기 실린더내 분사 밸브(3)가 연료를 분사하도록 하고, 상기 포트 분사 밸브(2)가 연료를 분사하는 것을 금지하기 위한 연료 분사 모드를 설정한다. 그 후, 상기 ECU(130)는 단계 S603으로 진행된다. 만일 기관(1)이 고부하 하에서 운전되고 있지 않다면, 상기 ECU(130)는 단계 S602에서 설정된 분사 모드와 상이한 분사 모드를 설정하고, 도 17의 단계 S706으로 진행된다.
단계 S603에서, 상기 ECU(130)는 연료 분사 모드를 결정한다. 특별히, 상기 ECU(130)는 상기 실린더내 분사 밸브(3)의 연료 분사량과 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량간의 비율을 결정한다. 예를 들어, 상기 기관(1)이 고부하 하에서 운전되고, 상기 실린더내 분사가 수행되고 있는 경우에는, 연료 분사량 비율(실린더내 분사 : 포트 분사)이 10 : 0 이다. 다음으로, 단계 S604에서, 상기 ECU(130)는 결정된 연료 분사 모드(분사량 비율)에 대응하는 안정 온도 맵(도 15a 및 도 15b 참조)들을 이용하여 삼원촉매(9)의 온도(촉매 온도 Tc)를 추정한다. 이하, 상기 촉매 온도(Tc)를 추정하는 방법을 설명한다.
후속해서, 단계 S604에서, 상기 ECU(120)는 상기 삼원 촉매(9)가 상기 추정된 촉매 온도(Tc)를 기초로 하여 과온도 상태에 있는 지의 여부를 판정한다. 상기 판정은, 상기 제1실시예에서와 같이, 상기 촉매 온도(Tc)를 사전설정된 기준 온도와 비교하여 수행될 수 있다. 상기 촉매(9)가 과온도 상태에 있지 않다고 판정하면, 상기 ECU(130)는 단계 S606으로 진행된다. 단계 S606에서, 상기 ECU(130)는 상기 추정된 온도(Tc)가 사전설정된 온도보다 높거나 같은 지의 여부를 판정한다. 상기 사전설정된 온도는, 상기 촉매(9)가 과온도 상태에 있는 지의 여부를 판정하기 위한 온도(상술된 기준값)보다 낮다. 상기 사전설정된 온도는, 상기 촉매(9)가 과온도 상태에 있을 수 있는 가능성이 있는 지의 여부를 판정하기 위한 임계값(threshold value)으로서 사용된다.
상기 추정된 촉매 온도(Tc)가 사전설정된 온도보다 높거나 같다면, 상기 ECU(130)가 단계 S607로 진행되고, 연료 연소 모드를 변화시킨다. 특별히, 상기 ECU(130)는 상기 실린더내 분사 밸브(3)와 상기 포트 분사 밸브(2)간의 연료 분사량 비율을 변화시켜, 상기 실린더내 분사 밸브(3)의 연료 분사량 비율에 대한 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량 비율의 비가 현재 상태로부터 증가되게 된다. 상기 실린더내 분사 밸브(3) 및 상기 포트 분사 밸브(2)의 전체 연료 분사량, 또는 상기 실린더(1S)에 공급되는 전체 연료 분사량이 변하지 않는다. 상기 실린더내 분사량에 대한 상기 포트 분사량의 비율은, 상기 실린더(1S)로 공급되는 전체 연료량에 대한 상기 포트 분사량의 비율로 해석될 수 있다.
다음으로, 상기 ECU(130)는 단계 S603으로 복귀하고, 상기 변화된 연료 분사 모드 또는 변화된 연료 분사량 비율을 결정한다. 후속 단계 S604에서, 상기 ECU(130)는 상기 변화된 분사량 비율에 대응하는 맵을 이용하여 상기 촉매(9)의 온도를 추정한다. 만일 상기 촉매(9)가 단계 S605에서 과열되지 않은 것으로 판정되고, 상기 촉매 온도(Tc)가 단계 S606에서 사전설정된 온도보다 높거나 같은 상태가 계속된다면, 단계 S603 내지 S607의 프로세스가 반복된다. 이에 따라, 상기 실린더내 분사 밸브(3)의 연료 분사량에 대한 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량의 비율이 점진적으로 증가된다. 또한, 상기 분사량 비율이 변화될 때마다, 상기 촉매 온도(Tc)가 추정된다.
예를 들어, 현재 분사량 비율(실린더내 분사 : 포트 분사)을 9:1로 가정하자. 이 경우, 단계 S605의 결과가 음이고 단계 S606의 결과가 양이면, 상기 분사량 비율(실린더내 분사 : 포트 분사)이 예컨대 단계 S607에서 5:5로 변화된다. 상기 연료 분사가 상기 변화된 분사량 비율에 따라 수행되는 동안에도, 단계 S605의 결과가 음이고 단계 S606의 결과가 양이면, 상기 분사량 비율(실린더내 분사 : 포트 분사)이 단계 S607에서 3:7로 변화된다.
다른 한편으로, 상기 추정된 촉매 온도(Tc)가 단계 S606에서 사전설정된 온도보다 낮다면, 현재 프로세스가 임시적으로 보류된다. 또한, 상기 촉매(9)가 단계 S605에서 과온도 상태에 있는 것으로 판정된다면, 상기 ECU(130)가 연료 분사량을 증가시켜, 상기 촉매(9)가 과열되는 것이 방지되고 단계 S603으로 복귀하게 된다. 상기 제1실시예에 기술된 바와 같이, 연료 분사량의 증가는, 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사의 증가율을 상기 실린더내 분사 밸브(3)의 것보다 크거나 같게 함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로는, 상기 연료 분사량의 증가가 상기 포트 분사 밸브(2)의 연료 분사량의 증가에 의하여 전반적으로 달성될 수도 있다.
이러한 방식으로, 상기 촉매(9)가 과온도 상태에 있지 않으면, 상기 실린더내 분사량에 대한 상기 포트 분사량의 비율이 점진적으로 증가된다. 그 후, 상기 촉매(9)가 과온도 상태에 들어가면, 상기 연료 분사량이 증가된다. 상기 연료 분사량의 증가가 반복적으로 수행되는 경우에는, 각각의 증가 시에 연료 증가량이 앞선 연료 증가량에 비해 감소되는 것이 바람직하다.
다음으로, 단계 S604에서 수행되는 촉매 온도(Tc)의 추정을 설명한다. 상기 ECU(130)는 크랭크 센서(44)로부터의 출력 신호를 기초로 하여 기관 회전 속도(NE)를 연산한다. 상기 ECU(130)는 기류 센서(43)에 의하여 검출된 흡기 유량(GA)을 상기 기관 회전 속도(NE)로 나누어, 기관 부하(KL)(g/rev)를 얻게 된다(GN = GA/NE). 그런 다음, 상기 ECU(130)는 상기 기관 회전 속도(NE), 기관 부하(KL) 및 도 14의 단계 S603에서 결정된 분사량 비율에 대응하는 안정 온도 맵을 기초로 하여 촉매 온도(Tc)를 추정한다. 본 실시예에서, 상기 촉매 온도(Tc)는 가중 평균 프로세스(weighted average process) 또는 "점진-변화(gradual-change)" 프로세스를 통해 얻어진다. 특별히, 상기 촉매 온도 Tc[℃]는 다음과 같은 수학식들을 이용하여 얻어진다.
촉매 온도 Tc[℃] = (1 - [시간 상수]) x [이전값] + [시간 상수] x ([안정 온도] - [이전값])
또는
촉매 온도 Tc[℃] = [이전값] + [시간 상수] x [안정 온도]
상기 이전값은 이전 사이클에서 얻어진 촉매 온도(Tc)를 말한다.
상기 기관(1)이 사전설정된 일정한 운전 상태(기관 회전 속도(NE), 기관 부하(KL), 연료 분사 모드(실린더내 분사량과 포트 분사간의 비율))로 운전되는 것이 계속된다면, 즉 상기 기관(1)의 안정된(stable) 운전이 계속된다면, 상기 촉매 온도(Tc)는 소정 온도를 찾는다. 상기 기관(1)의 안정된 운전 시에 상기 촉매 온도(Tc)의 수렴값은 상기 수학식에서의 안정 온도이다.
상기 시간 상수는 상기 촉매 온도(Tc)의 변화량을 나타내는 수치값이고, 0 에서 1 사이의 값을 취한다. 상기 시간 상수는, 상기 촉매 온도(Tc)가 신속하게 변화되는 기관 운전 상태에서 1에 가까운 값을 취한다. 상기 시간 상수는, 상기 촉매 온도(Tc)가 느리게 변화되는 기관 운전 상태에서 0에 가까운 값을 취한다. 상기 시간 상수는, 기관 부하(KL), 기관 회전 속도(NE) 및 사전설정된 시간 상수 맵을 참조하는 연료 분사량과 같은 상기 기관 운전 상태를 기초로 하여 연산된다.
도 15a 및 도 15b는 안정 온도를 얻기 위하여 참조되는 맵들의 예시들을 보여준다. 도 15a의 상온(constant temperature) 맵은, 분사량 비율(실린더내 분사:포트 분사)이 10:0 인 경우에 사용된다. 도 15b의 상온 맵은, 분사량 비율(실린더내 분사:포트 분사)이 0:10 인 경우에 사용된다. 이러한 맵 이외에, 분사량 비율들에 대응하는 여러 안정 온도 맵들이 준비된다. 상기 시간 상수 맵 및 안정 온도 맵들은, 예컨대 실험들을 통하여 얻어지며, 상기 ECU(130)의 ROM(137) 내에 저장된다. 상기 촉매 온도(Tc)를 연산하는 경우, 상기 ECU(130)는 상기 ROM(137)으로부터 안정 온도 맵 및 시간 상수 맵을 검색한다. 상기 안정 온도 및 상기 시간 상수 맵은 상기 맵들 대신에 사전설정된 함수식들에 따라 연산될 수 있다. 상기 촉매 온도(Tc)는 배기 온도 센서(46)에 의해 측정된 값을 기초로 하여 연산될 수 있다. 대안적으로는, 상기 촉매 온도(Tc)가 상기 온도 센서(40)로부터 얻어질 수 있으며, 이는 상기 제1실시예에서와 같이 상기 촉매 온도를 직접 검출한다.
일반적으로, 상기 기관(1)의 기관 부하 및 회전 속도가 증가됨에 따라, 단위 시간 당 연소에 의하여 생성되는 열량이 증가된다. 이에 따라, 상기 촉매 온도(Tc)가 증가된다. 도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 기관 회전 속도(NE) 및 기관 부하(KL)가 일정한 조건 하에서는, 상기 실린더내 분사량의 비율이 0%인 경우보다 상기 실린더내 분사량의 비율이 100%인 경우에 상기 안정 온도가 더 높다. 다시 말해, 상기 촉매 온도(Tc)는, 상기 실린더내 분사가 수행되는 경우보다 상기 포트 분사가 수행되는 경우에 더 낮다. 그러므로, 상기 촉매 온도(Tc)가 증가되는 것을 막아야 할 필요가 있는 경우에는, 상기 포트 분사량의 비율을 증가시키는 것이 효과적이다.
상술된 본 발명에서, 상기 촉매 온도(Tc)가 사전설정된 온도보다 높거나 같고, 상기 촉매(9)가 과온도 상태에 있지 않는 경우, 상기 실린더내 분사량에 대한 상기 포트 분사량의 비율이 증가된다. 그러므로, 상기 제1실시예에서와 같이, 배기 가스 및 시커먼 연기(black smoke)가 포함된 CO, HC, NOx와 같은 독성 물질들을 줄이면서, 상기 촉매 온도(Tc)가 낮아지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 포트 분사량 비율을 증가시켜 상기 촉매 온도(Tc)가 증가되는 것을 방지하기 때문에, 상기 연료 분사량 자체가 증가될 필요가 없다. 이것은 연료 절약이 악화되는 것을 방지하게 된다.
또한, 상기 기관(1)이 고부하 하에서 운전되고 있는 경우, 상기 기관(1)의 발생되는 동력을 능가하는 상기 실린더내 분사가 능동적으로 수행된다. 상기 촉매(9)의 온도가 증가되는 것을 막아야 할 필요가 있는 경우, 상기 포트 분사량 비율은 점진적으로 증가된다. 이에 따라, 상기 기관(1)이 동력 발생 성능을 최대화하도록 허용하면서, 상기 촉매 온도(Tc)가 증가되는 것이 방지된다.
상기 촉매(9)가 과온도 상태에 있는 경우에는, 상기 연료 분사량이 증가되어 상기 촉매 온도(Tc)가 과열되는 것을 쉽게 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 제5실시예를 도 16 및 도 17을 참조하여 설명한다. 도 13 내지 도 15b의 제4실시예와의 차이점들을 주로 설명한다.
도 16 및 도 17은 본 실시예에 따른 연료 분사 제어의 절차를 도시한 플로우차트들이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 우선 단계 S701에서, 상기 ECU(130)는 기관(1)이 고부하 하에서 운전되고 있는 지의 여부를 판정한다. 만일 상기 기관(1)이 고부하 하에서 운전되고 있다면, 상기 ECU(130)는, 상기 실린더내 분사 밸브(3)가 연료를 분사하도록 하고 상기 포트 분사 밸브(2)가 연료를 분사하는 것을 금지하기 위한 연료 분사 모드를 설정한다. 그 후, 상기 ECU(130)는 단계 S703으로 진행된다. 상기 기관(1)이 고부하 하에서 운전되고 있지 않다면, 상기 ECU(130)는 단계 S702에서 설정된 분사 모드와 상이한 분사 모드를 설정한다. 예를 들어, 상기 ECU(130)는, 단지 상기 포트 분사 밸브(2)만이 연료를 분사하는 모드를 설정한다. 후속해서, 상기 ECU(130)는 도 17의 단계 S706으로 진행된다.
단계 S703에서, 상기 ECU(130)는 10:0 의 연료 분사량 비율(실린더내 분사:포트 분사)에 대응하는 안정 온도 맵 및 시간 상수 맵을 검색하고, 촉매 온도(Tc)를 추정한다. 상기 촉매 온도(Tc)의 추정은 상기 제4실시예와 동일한 방식으로 수행되고, 도 15a의 맵은 안정 온도 맵으로 사용된다. 단계 S704에서, 상기 ECU(130)는 상기 추정된 촉매 온도(Tc)가 사전설정된 온도보다 높거나 같은 지의 여부를 판정한다. 상기 제4실시예에 기술된 바와 같이, 상기 사전설정된 온도는, 상기 촉매(9)가 과온도 상태에 있다고 판정하기 위한 온도(기준값)보다 낮다. 만일 상기 촉매 온도(Tc)가 사전설정된 온도보다 낮은 경우에는, 현재 프로세스가 임시적으로 보류된다.
다른 한편으로, 상기 촉매 온도(Tc)가 상기 사전설정된 온도보다 높거나 같다면, 상기 ECU(130)는 단계 S705로 진행되고, 상기 연료 연소 모드를 변화시킨다. 특별히, 상기 ECU(130)는, 상기 실린더내 분사 밸브(3)가 연료를 분사하는 것을 금지하고 상기 포트 분사 밸브(2)가 연료를 분사하는 연료 분사 모드를 설정한다. 그러므로, 상기 연료 분사량 비율(실린더내 분사:포트 분사)은 0:10 이다.
그 후, 단계 S706에서, 상기 ECU(130)는 0:10의 연료 분사량 비율(실린더내 분사:포트 분사)에 대응하는 안정 온도 맵 및 시간 상수 맵을 검색하고, 촉매 온도(Tc)를 추정한다. 도 15b의 맵이 안정 온도 맵으로 사용된다. 단계 S707에서, 상기 ECU(130)는 상기 촉매(9)가 과온도 상태에 있는 지의 여부를 판정한다. 만일 상기 촉매(9)가 과온도 상태에 있지 않다면, 상기 ECU(130)는 현재 프로세스를 임시적으로 보류한다. 상기 촉매(9)가 과온도 상태에 있다고 판정하면, 상기 ECU(130)는 단계 S708로 진행된다. 단계 S708에서, 상기 ECU(130)는 상기 실린더내 분사 밸브(3)의 연료 분사량을 증가시키고, 현재 프로세스를 임시적으로 보류한다.
본 실시예에서, 상기 촉매(9)가 과온도 상태에 있는 것으로 판정되는 경우에는, 상기 실린더내 분사를 통하여 연료가 증가된다(단계 S708). 즉, 연료가 상기 실린더내 분사를 통해 증가되기 직전 상태에서, 연소될 연료는 상기 포트 분사에 의해서만 공급된다. 만일 상기 연료 분사량이 이러한 상태로 증가된다면, 증가된 양이 거의 연소되지 않는다. 그러므로, 상기 실린더내 분사를 통한 연료 증가는, 상기 실린더(1S) 내로 직접 분사되는 연료의 증발열에 의해 공기가 냉각되는 동안, 연소의 속도가 느려지지 않는다. 그러므로, 상기 실린더내 분사를 통한 연료 증가는 배기 가스 온도 및 촉매 온도(Tc)를 효과적으로 낮춘다.
이러한 방식으로, 연료량의 증가에 앞서 연료 분사 모드에 따라, 단지 실린더내 분사 밸브(3)만을 이용하여 연료량을 증가시키는 것이 효과적이다. 즉, 연료량을 증가시키는 경우의 상기 분사 밸브(2, 3)들을 제어하기 위한 모드는, 필요에 따라서는, 기관 운전 상태(기관 회전 속도(NE), 기관 부하(KL), 연료 분사 모드, 상기 분사 밸브(2, 3)들간의 연료 분사 비율)에 따라 설정될 수도 있다.
예시된 실시예들에서, 상기 흡기 통로 분사 밸브는, 흡기구(4a)를 향해 연료를 분사하는 상기 포트 분사 밸브(2)로 국한되는 것은 아니다. 상기 흡기 통로 분사 밸브는 상기 서지 탱크(47) 내에 위치하는 분사 밸브일 수도 있다(도 13 참조). 예를 들어, 상기 흡기 통로 분사 밸브는, 상기 기관(1)이 저온 시동될 때에 작동되는 콜드 스타트 인젝터(cold start injector)일 수도 있다. 상기 기류 센서(43)에 의해 흡기 유량(GA)을 검출하는 대신에, 상기 흡기 유량은 상기 흡기 통로(4) 내에 제공된 압력 센서에 의해 검출되는 흡기 압력을 기초로 하여 연산될 수도 있다. 상기 기관 부하(KL)는 파라미터로서 가속 페달의 감압 정도를 이용하여 연산될 수 있다.
예시된 실시예들에는, 상기 촉매(9)의 과열을 방지하는 것이 기술되어 있다. 하지만, 본 발명은 배기 시스템(배기 통로(7)) 내에 제공된 여타의 구성요소들의 과열의 방지에 적용될 수도 있다. 즉, 본 발명은 A/F 센서(41) 및 배기 온도 센서(46)와 같은 배기 시스템 구성요소들에 적용될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 연료를 실린더 내로 분사하기 위한 분사 밸브 및 연료를 흡기 통로 내로 분사하기 위한 분사 밸브를 포함하는 내연기관에서, 배기 통로 내에 제공되는 구성요소가 과열되는 것을 용이하게 방지하는 연료 분사 제어 장치 및 연료 분사 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 내연기관 및 그 제어 장치를 예시하는 개략도;
도 2는 도 1에 도시된 제어 장치의 블록 회로도;
도 3은 제1실시예에 따른 연료 분사를 제어하기 위한 절차를 도시한 플로우차트;
도 4는 시간에 따른 촉매 온도의 변화들을 도시한 그래프;
도 5는 실린더내 분사 밸브로부터 분사되는 연료량과 포트 분사 밸브로부터 분사되는 연료량에 대한 촉매 온도의 관계를 도시한 그래프;
도 6은 분사량 비율을 설정하기 위한 절차를 도시한 플로우차트;
도 7은 기관 부하에 관한 포트 분사 밸브의 분사량 비율을 정의하는 연료 분사 비율 맵의 예시를 도시한 그래프;
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 내연기관의 제어 장치를 예시하는 블록 회로도;
도 9는 상기 제2실시예에 따라 연료 분사를 제어하기 위한 절차를 도시한 플로우차트;
도 10은 연료 분사량을 설정하기 위한 절차를 도시한 플로우차트;
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 내연기관 및 그 제어 장치를 예시하는 개략도;
도 12는 상기 제3실시예에 따라 연료 분사를 제어하기 위한 절차를 도시한 플로우차트;
도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 내연기관 및 그 제어 장치를 예시하는 개략도;
도 14는 상기 제4실시예에 따른 연료 분사를 제어하기 위한 절차를 도시한 플로우차트;
도 15a 및 도 15b는 안정(steady) 온도를 얻기 위하여 참조되는 맵들의 예시를 도시한 도면;
도 16은 제5실시예에 따라 연료 분사를 제어하기 위한 절차를 도시한 플로우차트; 및
도 17은 도 16에 도시된 절차에 후속하는 절차를 도시한 플로우차트이다.

Claims (15)

  1. 내연기관용 연료 분사 제어 장치에 있어서,
    상기 기관은 상기 기관의 실린더 내로 연료를 분사하기 위한 실린더내 분사 밸브와, 상기 실린더에 연결된 흡기 통로 내로 연료를 분사하기 위한 흡기 통로 분사 밸브 및 상기 실린더에 연결된 배기 통로를 구비하며,
    상기 배기 통로 내에 위치한 구성요소의 온도가 사전설정된 온도보다 높거나 같은 지의 여부를 판정하는 온도 판정부; 및
    상기 실린더내 분사 밸브 및 상기 흡기 통로 분사 밸브를 제어하는 분사 제어부를 포함하되, 상기 구성요소의 온도가 상기 사전설정된 온도보다 높거나 같은 경우, 상기 분사 제어부는, 상기 실린더로 공급되는 전체 연료량을 변화시키지 않고도, 상기 구성요소의 온도가 상기 사전설정된 온도보다 높거나 같지 않은 경우에 비해, 상기 실린더내 분사 밸브의 연료 분사량에 대한 상기 흡기 통로 분사 밸브의 연료 분사량의 비율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료 분사 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 분사 제어부는, 상기 기관의 운전 상태에 따라 상기 실린더내 분사 밸브의 연료 분사량에 대한 상기 흡기 통로 분사 밸브의 연료 분사량의 비율을 설정하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료 분사 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    연료가 단지 상기 실린더내 분사 밸브로부터만 분사되는 연료 분사 모드로 상기 기관이 운전되는 때에 상기 구성요소의 온도가 상기 사전설정된 온도보다 높거나 같게 되는 경우, 상기 분사 제어부는, 상기 실린더내 분사 밸브가 연료를 분사하는 것을 중단하도록 하고, 상기 흡기 통로 분사 밸브가 연료를 분사하도록 하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료 분사 제어 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 사전설정된 온도는, 상기 구성요소가 과온도 상태에 있다는 것을 나타내는 기준값이거나 또는 상기 기준값보다 낮은 온도인 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료 분사 제어 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 사전설정된 온도는 상기 구성요소가 과온도 상태에 있다는 것을 나타내는 기준값이고, 상기 실린더내 분사 밸브의 연료 분사량에 대한 상기 흡기 통로 분사 밸브의 연료 분사량의 비율이 증가된 후에도 상기 구성요소의 온도가 여전히 상기 기준값보다 높거나 같은 경우, 상기 분사 제어부는 상기 실린더로 공급되는 전체 연료량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료 분사 제어 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 사전설정된 온도는 상기 구성요소가 과온도 상태에 있다는 것을 나타내는 기준값보다 낮은 온도이고, 상기 구성요소의 온도가 상기 기준값보다 높거나 같은 경우, 상기 분사 제어부는 상기 실린더로 공급되는 전체 연료량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료 분사 제어 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 사전설정된 온도는 상기 구성요소가 과온도 상태에 있다는 것을 나타내는 기준값보다 낮은 온도이고, 연료가 단지 상기 실린더내 분사 밸브로부터만 분사되는 연료 분사 모드로 상기 기관이 운전되는 때에 상기 구성요소의 온도가 상기 사전설정된 온도보다 높거나 같게 되는 경우, 상기 분사 제어부는, 상기 실린더내 분사 밸브가 연료를 분사하는 것을 중단하도록 하고, 상기 흡기 통로 분사 밸브가 연료를 분사하도록 한 다음, 상기 구성요소의 온도가 상기 기준값보다 높거나 같게 되는 경우, 상기 분사 제어부는 또한 상기 실린더내 분사 밸브가 연료를 분사하도록 함으로써, 상기 실린더로 공급되는 전체 연료량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료 분사 제어 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 온도 판정부에 의하여 상기 구성요소의 온도를 판정하기 전에, 공기와 연료의 혼합물의 실제 공기-연료 비율이 목표 공기-연료 비율보다 큰 지의 여부를 판정하는 공기-연료 비율 판정부를 포함하며, 상기 실제 공기-연료 비율이 상기 목표 공기-연료 비율보다 큰 경우, 상기 분사 제어부는, 상기 실린더내 분사 밸브 및 상기 흡기 통로 분사 밸브 중 하나 이상의 연료 분사량을 증가시켜, 상기 실제 공기-연료 비율이 상기 목표 공기-연료 비율을 찾도록 하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료 분사 제어 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 실제 공기-연료 비율이 상기 목표 공기-연료 비율보다 큰 경우, 상기 분사 제어부는 먼저 상기 흡기 통로 분사 밸브의 연료 분사량을 증가시킨 후에도, 상기 실제 공기-연료 비율이 여전히 상기 목표 공기-연료 비율보다 큰 경우에는, 상기 분사 제어부가 상기 실린더내 분사 밸브의 연료 분사량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료 분사 제어 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 온도 판정부는, 상기 구성요소의 온도와 관련된 파라미터를 기초로 하여 상기 구성요소의 온도가 상기 사전설정된 온도보다 높거나 같은 지의 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료 분사 제어 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 온도 판정부는, 상기 실린더내 분사 밸브와 상기 흡기 통로 분사 밸브간의 연료 분사량 비율 및 상기 기관 운전 상태를 기초로 하여 상기 구성요소의 온도를 판정하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료 분사 제어 장치.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구성요소는 상기 배기 통로를 통과하는 배기 가스를 정화시키는 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료 분사 제어 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 촉매의 온도를 검출하는 온도 센서를 특징으로 하는 내연기관용 연료 분사 제어 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 실린더는 복수의 실린더 가운데 하나이고, 상기 촉매는 복수의 촉매 가운데 하나이며, 각각의 촉매는 상기 실린더 중 하나 이상에 대응하고,
    상기 온도 판정부는, 각각의 촉매들의 온도가 상기 사전설정된 온도보다 높거나 같은 지의 여부를 판정하며, 상기 촉매의 온도가 상기 사전설정된 온도보다 높거나 같은 것으로 판정되는 촉매에 대응하는 상기 실린더와 관련하여, 상기 분사 제어부는, 상기 실린더내 분사 밸브의 연료 분사량에 대한 상기 흡기 통로 분사 밸브의 연료 분사량의 비율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료 분사 제어 장치.
  15. 내연기관용 연료 분사 제어 방법에 있어서,
    상기 기관은 상기 기관의 실린더 내로 연료를 분사하기 위한 실린더내 분사 밸브와, 상기 실린더에 연결된 흡기 통로 내로 연료를 분사하기 위한 흡기 통로 분사 밸브 및 상기 실린더에 연결된 배기 통로를 구비하며,
    상기 배기 통로 내에 위치된 구성요소의 온도가 사전설정된 온도보다 높거나 같은 지의 여부를 판정하는 단계; 및
    상기 실린더로 공급되는 전체 연료량을 변화시키지 않고도, 상기 구성요소의 온도가 상기 사전설정된 온도보다 높거나 같은 경우, 상기 구성요소의 온도가 상기 사전설정된 온도보다 높거나 같지 않은 경우에 비해 상기 실린더내 분사 밸브의 연료 분사량에 대한 상기 흡기 통로 분사 밸브의 연료 분사량의 비율을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 연료 분사 제어 방법.
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