KR20060026965A

KR20060026965A - 내연기관의 제어 장치 및 제어 방법

Info

Publication number: KR20060026965A
Application number: KR1020067001151A
Authority: KR
Inventors: 히데노리 모리야; 고우헤이 미와
Original assignee: 도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2006-03-24
Also published as: CN1823220A; US20060196471A1; CN1823220B; EP1650422A4; US7347185B2; JP2005036754A; JP4391774B2; EP1650422A1; WO2005008051A1

Abstract

내연기관 (1) 은 연료 및 공기의 혼합기를 연소실 (3) 에서 연소시켜 동력을 발생시킨다. 내연기관 (1) 은 크랭크 각 센서 (14) 와, 이 크랭크 각 센서 (14) 에 의해 검출되는 크랭크 각이 소정 각도가 되었을 때의 압력을 검출하는 실린더내 압력 센서 (15), 그리고 ECU (20) 를 구비한다. ECU (20) 는 실린더내 압력 센서 (15) 에 의해 검출되는 실린더내 압력에다가, 그 실린더내 압력의 검출시의 실린더내 부피를 소정의 지수로 누승한 값과의 곱인 제어 파라미터에 의해서 소정 시기에서의 연소율을 산출하고, 산출된 연소율이 목표값과 일치하도록 각 점화 플러그 (7) 에 의한 점화 시기를 보정한다.

Description

내연기관의 제어 장치 및 제어 방법{UNIT AND METHOD FOR CONTROLLING INTERNAL COMBUSTION ENGINES}

본 발명은 실린더내에서 연료와 공기의 혼합기를 연소시켜 동력을 발생시키는 내연기관의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 내연기관은 실린더내에서의 혼합기의 연소 개시 시기(불꽃 점화 시기 또는 압축 착화 시기)가 지연되면 본래의 토오크를 발생시키지 못하며, 반대로, 점화 또는 착화 시기가 과도하게 진각되면 노킹(knocking)을 일으킨다. 그러므로 내연기관의 실린더에서 연소 개시 시기는 기관 회전수, 스로틀 밸브 개도 등에 기초하여 노킹이 일어나지 않는 범위 내에서 큰 토오크를 얻기 위한 적절한 시기(MBT:Minimum advance for Best Torque)로 설정되는 것이 바람직하다. 이와 같은 MBT를 얻기 위한 내연기관의 제어 장치로서, 특허문헌 1 은 실린더내에서의 연소율에 기초하여 연소 개시 시기를 진각시키거나 지각시키는 제어 장치를 개시하고 있다. 이 제어 장치에서, 연소율은 열발생율에 기초하여, 또는 연소율을 구하려하는 소정 크랭크 각 시점을 포함한 3점 이상에서의 실린더내 압력에 기초하여 결정된다.

또한, 상기 MBT는 노킹을 일으킬 수 있는 불꽃 점화 시기 또는 압축 착화 시 기 근처에 있기 때문에, 노킹이 발생하지 않도록 하면서 연소 개시 시기를 가능한 진각시킴으로써, 연소 개시 시기를 MBT에 근접하도록 하여 내연기관에서 큰 토오크를 발생시킬 수 있다. 이와 같은 MBT 제어를 수행하는 내연기관의 제어 장치로서, 특허문헌 2 는 노킹의 발생에 의해 실린더내에서의 열발생율이 일시적으로 급격히 상승하는 현상을 활용한 제어 장치를 개시하고 있다. 이 제어 장치는 실린더내 압력 검출 수단에 의해 샘플링된 실린더내 압력으로부터 열발생율을 결정하고, 이 결정된 열발생율이 최대가 되는 시점으로부터 연소 완료시까지의 영역에서의 열발생율의 변화율에 기초하여 기관이 노킹 상태에 근접했는지의 여부를 판단한다.

상기와 같은 종래 내연기관의 제어 장치에서는, 기본적으로, 실린더내 압력 검출 수단에 의해 검출된 실린더내 압력의 처리를 미소 크랭크 각에 대해 실시함으로써 열발생율을 제공받는다. 그 결과, 종래의 제어 장치에서의 연산 부하는 현저하게 커지므로, 종래의 제어 장치를 예를 들어 차량용 내연기관 등에 적용하기가 실제적으로 곤란하다. 게다가, 종래 방법에 의해 3점 정도에서의 실린더내 압력에 기초하여 연소율을 결정하는 경우에도, 실제적으로 활용할 만한 정확도의 MBT 제어는 달성할 수 없다.

[특허문헌 1] 일본특허출원공개 제 9(1997)-189281 호

[특허문헌 2] 일본특허출원공개 제 2(1990)-204662 호

본 발명의 목적은 저부하로 매우 정확한 연소 개시 시기의 제어를 간단히 수행할 수 있는 실용적인 내연기관의 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 내연기관의 제어 장치는 연료 및 공기의 혼합기를 실린더내에서 연소시켜 동력을 얻는 내연기관의 제어 장치로서, 실린더내 압력 검출 수단, 그 실린더내 압력 검출 수단에 의해 검출된 실린더내 압력 및 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피에 기초하여 소정 시기의 연소율을 산출하는 연산 수단, 그리고 그 연산 수단에 의해 산출된 연소율이 목표값과 일치하도록 실린더내에서의 연소 개시 시기를 보정하는 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 연산 수단은 실린더내 압력 검출 수단에 의해 검출된 실린더내 압력에다가, 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피를 소정의 지수로 누승한 값을 곱하여 얻어지는 것을 포함하는 제어 파라미터에 기초하여 소정 시기의 연소율을 산출하는 것이 바람직하다.

상기 소정 시기는 흡기 밸브의 개방 후 및 연소 개시 전으로 설정된 제 1 시기와 연소 개시 후 및 배기 밸브 개방 전으로 설정된 제 2 시기 사이로 설정되고, 연산 수단은 제 1 및 제 2 시기 사이의 제어 파라미터의 차, 그리고 제 1 시기와 소정 시기 사이의 제어 파라미터의 차에 기초하여 연소율을 산출하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 대안으로서, 내연기관의 제어 장치는, 실린더에서 연료 및 공기의 혼합기를 연소시켜 동력을 발생시키는 내연기관의 제어 장치로서, 실린더내 압력 검출 수단, 그 실린더내 압력 검출 수단에 의해 검출된 실린더내 압력 및 그 실린더내 압력의 검출시 실린더내 부피에 기초하여 소정 시기의 열발생율을 산출하는 연산 수단 및 그 연산 수단에 의해 산출된 열발생율에 기초하여 실린더에서 연소 개시 시기를 보정하는 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 연산 수단은, 실린더내 압력 검출 수단에 의해 검출된 내부 압력에다가, 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피를 소정의 지수로 누승한 값을 곱하여 얻어지는 것을 포함하는 제어 파라미터에 기초하여 소정 시기의 열발생율을 산출하는 것이 바람직하다.

상기 연산 수단은, 소정의 2점 사이의 제어 파라미터의 차에 기초하여 열발생율을 산출하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 내연기관의 제어 방법은, 연료 및 공기의 혼합기를 연소시켜 동력을 발생시키는 내연기관의 제어 방법으로서,

(a) 실린더내 압력을 검출하는 단계;

(b) 상기 단계 (a) 에서 검출된 실린더내 압력 및 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피에 기초하여 소정 시기의 연소율을 산출하는 단계; 및

(c) 상기 단계 (b) 에서 산출된 연소율이 목표값과 일치하도록 실린더에서 연소 개시 시기를 보정하는 단계를 포함한다.

상기 단계 (b) 는 단계 (a) 에서 검출된 실린더내 압력에다가, 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피를 소정의 지수로 누승한 값을 곱하여 얻어지는 것을 포함하는 제어 파라미터에 기초하여 소정 시기의 연소율을 산출함을 포함한다.

소정 시기는 흡기 밸브의 개방 후 및 연소 개시 전으로 설정된 제 1 시기와 연소 개시 후 및 배기 밸브 개방 전으로 설정된 제 2 시기 사이로 설정되고, 상기 단계 (b) 에서, 상기 연소율은 제 1 및 제 2 시기 사이의 제어 파라미터의 차, 그리고 제 1 시기와 소정 시기 사이의 제어 파라미터의 차에 기초하여 산출되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 대안으로서 내연기관의 제어 방법은, 연료 및 공기의 혼합기를 연소시켜 동력을 발생시키는 내연기관의 제어 방법으로서,

(a) 실린더내 압력을 검출하는 단계;

(b) 상기 단계 (a) 에서 검출된 실린더내 압력 및 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피에 기초하여 소정 시기의 열발생율을 산출하는 단계; 및

(c) 상기 단계 (b) 에서 산출된 열발생율에 기초하여 실린더에서 연소 개시 시기를 보정하는 단계를 포함한다.

상기 단계 (b) 는 단계 (a) 에서 검출된 실린더내 압력에다가, 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피를 소정의 지수로 누승한 값을 곱하여 얻어지는 것을 포함하는 제어 파라미터에 기초하여 소정 시기의 열발생율을 산출함을 포함한다.

상기 단계 (b) 는 소정의 2점 사이의 제어 파라미터의 차에 기초하여 열발생율을 산출함을 포함하는 것이 바람직하다.

도 1 은 본 발명에서 사용되는 제어 파라미터 P·V^κ와 연소실에서의 열발생량 사이의 상관 관계를 보여주는 그래프이다.

도 2 는 제어 파라미터 P·V^κ에 기초하여 결정되는 연소율 및 열발생율에 기초하여 결정되는 연소율 사이의 상관 관계를 보여주는 그래프이다.

도 3 은 제어 파라미터 P·V^κ에 기초하여 결정되는 열발생율 및 이론식에 쫓아 결정되는 열발생율 사이의 상관 관계를 보여주는 그래프이다.

도 4 는 본 발명에 의한 내연기관의 개략적인 구성도이다.

도 5 는, 도 4 에서의 내연기관의 점화 시기 제어 순서의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 6 은, 도 4 에서의 내연기관의 점화 시기의 제어 순서의 또 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명의 발명자들은, 연산부하를 감소시키면서, 내연기관의 실린더내에서 연소 개시 시기(가솔린 엔진에서는 점화 시기, 디젤 엔진에서는 착화 시기)의 매우 정확한 제어를 가능토록 하기 위한 연구에 헌신하였다. 그 결과, 본 발명자들은 실린더내 압력 검출 수단에 의해 검출된 실린더내 압력 및 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피에 기초하여 산출된 제어 파라미터에 착안하기에 이르렀다. 더 상세하게는, 크랭크 각 θ 에서 실린더내 압력 검출 수단에 의해 검출된 실린더내 압력을 P(θ) 라 하고, 크랭크 각 θ 에서 실린더내 부피를 V(θ) 로 하며, 비열비를 κ 로 할 때, 본 발명자들은 실린더내 부피 V(θ) 를 비열비 κ(소정 지수)로 누승한 값 V^κ(θ) 에 실린더내 압력 P(θ) 을 곱하여 얻어지는 제어 파라미터 P(θ)·V^κ(θ) (이후 적절히 P·V^κ라 한다)에 관심을 집중하였다. 또한, 본 발명자들은 크랭크 각에 대한 내연기관의 실린더에서의 열발생량 Q 의 변화 패턴 및 크랭크 각에 대한 제어 파라미터 P·V^κ의 변화 패턴 사이에, 도 1 에서 보는 바와 같은 상관 관계가 있음을 알아내었다. 도 1 에서, -360°, 0°, 360°는 각각 상사점에 대응하고, -180°, 180°는 각각 하사점에 대응한다는 것을 유념해야한다.

도 1 에서, 실선은, 소정의 모델 실린더에서 소정의 미소 크랭크 각마다 검출된 실린더내 압력에다가, 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피를 소정의 비열비 κ 로 누승한 값을 곱한 값인 제어 파라미터 P·V^κ를 점철하여 얻은 것이다. 또한, 도 1 에서, 점선은 상기 모델 실린더에서의 열발생량 Q 를 다음 식 (1) 에 의하여 Q = ∫dQ 로서 산출하고 점철하여 얻은 것이다. 어느 경우에서나, 단순화를 위해 κ = 1.32 이다.

[식 1]

도 1 에 나타낸 결과에서 알 수 있듯이, 크랭크 각에 대한 열발생량 Q 의 변화 패턴과 크랭크 각에 대한 제어 파라미터 P·V^κ의 변화 패턴은 일반적으로 일치(상사(similarity))하고, 특히, 실린더내의 혼합기의 연소 개시(가솔린 엔진에서 불꽃 점화시, 그리고 디젤엔진에서 압축 착화시) 전후에(예를 들어, 도 1 에서 약 -180°로부터 약 135°까지의 범위)는 열발생량 Q 의 변화 패턴은 제어 파라미터 P·V^κ의 변화 패턴과 극히 일치한다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 이러한 방법으로 새롭게 알게된 제어 파라미터 P·V^κ와 열발생량 Q 사이의 상관 관계를 이용하여, 실린더내 압력 검출 수단에 의해 검출된 실린더내 압력 및 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피로부터 산출된 제어 파라미터 P·V^κ에 기초하여 2점 사이의 열발생량의 총합에 대한 그 2점 사이의 소정 시기까지의 열발생량의 비율인 연소율(MFB)을 구할 수 있다. 여기서, 제어 파라미터 P·V^κ에 기초하여 실린더내의 연소율을 산출한다면, 고부하의 연산 처리 없이 실린더내의 연소율을 정확하게 얻을 수 있다. 즉, 도 2 에서 나타낸 바와 같이, 제어 파라미터 P·V^κ에 기초하여 결정된 연소율(도 2 에서 실선)은 열발생율에 기초하여 결정된 연소율(도 2 에서 점선)과 실질적으로 일치한다.

도 2 에서, 실선은 상기 모델 실린더에서 크랭크 각 = θ 인 시기의 연소율을 점철하여 얻어진 것으로, 여기서 연소율은 다음 식 (2) 에 검출된 실린더내 압력 P(θ) 를 넣음으로써 결정된다. 단순화를 위해 κ = 1.32 이다.

[식 2]

또한, 도 2 에서, 점선은 상기 모델 실린더에서 크랭크 각 = θ 인 시기의 연소율을 점철하여 얻어진 것으로, 여기서 연소율은 상기 식 (1) 및 아래 식 (3) 에 검출된 실린더내 압력 P(θ) 를 넣음으로써 결정된다. 이 경우, 단순화를 위해 κ = 1.32 이다.

[식3]

본 발명의 일 태양에 따르면 실린더내 압력 검출 수단에 의해 검출된 실린더내 압력 및 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피로부터 산출된 제어 파라미터 P·V^κ에 기초하여 결정된 연소율이 목표값과 일치하도록 실린더내의 연소 개시 시기(불꽃 점화 시기 또는 압축 착화 시기)가 보정된다. 즉, 최적 연소 개시 시기(MBT)에서의 연소율은 실험적으로 그리고 경험적으로 결정될 수 있기 때문에, 제어 파라미터 P·V^κ에 기초하여 결정된 연소율이 목표값과 일치하도록 실린더내의 연소 개시 시기가 보정됨으로써 실린더내의 연소 개시 시기를 저부하로 간단하게 최적화하는 것이 가능하여, 노킹의 발생 없이 내연기관으로부터 큰 토오크를 얻을 수 있다.

연소 개시 시기를 제어하는 경우, 흡기 밸브의 개방 후 그리고 연소 개시 전으로 설정된 크랭크 각 θ₁ 에서의 제 1 시기와 연소 개시 후 그리고 배기 밸브의 개방 전으로 설정된 크랭크 각 θ₂ 에서의 제 2 시기 사이의 소정 시기에서의 연소율이 산출되는 것이 바람직하다. 이 경우, 소정 시기에서의 크랭크 각을 θ₀라고 하면, 그 소정 시기의 연소율(MFB)은, 제 1 시기와 그 소정 시기 사이의 제어 파라미터 P·V^κ의 차 {P(θ₀)·V^κ(θ₀) - P(θ₁)·V^κ(θ₁)}를 제 1 시기와 제 2 시기 사이의 제어 파라미터 P·V^κ의 차 {P(θ₂)·V^κ(θ₂) - P(θ₁)·V^κ(θ₁)}로 나누어 얻어지는 값에 100을 곱하여 얻을 수 있다. 이렇게 하면, 3점에서 검출된 실린더내 압력에 기초하여 연소율을 정확하게 결정할 수 있고 연산 부하를 크게 낮추면서 실린더내의 연소 개시 시기를 최적화할 수 있게 된다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 상기 열발생량 Q 과 제어 파라미터 P·V^κ사이의 상관 관계를 이용하여, 실린더내 압력 검출 수단에 의해 검출된 실린더내 압력 및 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피로부터 산출된 제어 파라미터 P·V^κ에 기초하여 열발생율이 결정된다. 즉, 제어 파라미터 P·V^κ를 사용함으로써 임의의 시기 (크랭크 각 = θ 인 시기) 에 있어서의 열발생율은 소정의 2점 사이의 미소 크랭크 각 (δ) 사이의 제어 파라미터 P·V^κ의 차로서, 즉

[식 4]

으로 표시된다.

여기서, 도 3 에 있어서, 실선은 상기 모델 실린더에서 크랭크 각 = θ 인 시기의 d(P·V^κ) 를 실린더내 압력 P(θ) 에 기초하여 산출하고, 점철하여 얻어진다. 단순화를 위하여, κ = 1.32 이고 δ = 1°(1CA)이다. 또한, 도 3 에서, 점선은 상기 모델 실린더에서 크랭크 각 = θ 인 시기의 열발생율을 산출하고 점철하여 얻어지는데, 그 열발생율은 상기 식 (1) 에 실린더내 압력 P(θ) 을 넣음으로써 결정된다. 이 경우, 단순화를 위해 κ = 1.32이다. 도 3 에서 알 수 있듯이, 크랭크 각에 대한 d(P·V^κ)의 변화 패턴(도 3 에서 실선)은 식 (1) 에 기초하여 결정된, 크랭크 각에 대한 열발생율의 변화 패턴(도 3 에서의 점선)과 실질적으로 일치(상사)한다. 따라서, 제어 파라미터 P·V^κ를 사용하면, 실린더에서의 열발생율을 고부하의 연산 처리 없이도 정확하게 제공할 수 있다.

이러한 태양에 따르면, 실린더내 압력 검출 수단에 의해 검출된 실린더내 압력 및 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피로부터 산출된 제어 파라미터 P·V^κ에 따라서 결정된 열발생율로서의 d(P·V^κ)에 기초하여 실린더내의 연소 개시 시기(불꽃 점화 시기 또는 압축 착화 시기)가 보정된다. 즉, 큰 토오크를 만들어내기 위한 최적 연소 개시 시기는 노킹을 발생시킬 수 있는 점화 또는 착화 시기 부근에 있어서, 노킹이 발생하면, 실린더내의 열발생율은 일시적이고 급격하게 증가한 후 빠르게 감소하는 것(연소의 조기 종료)으로 알려져 있다. 따라서, 열발생율을 나타내는 d(P·V^κ) 는 제어 파라미터 P·V^κ에 기초하여 결정되고, 실린더내의 연소 개시 시기는 그 d(P·V^κ) 로부터 얻어지는 노킹의 발생 상태에 따라 보정된다. 그 결과, 실린더내의 연소 개시 시기를 저부하로 간단하게 최적화하고, 따라서 노킹의 발생 없이 내연기관으로부터 큰 토오크를 얻을 수 있다.

본 발명의 최적의 실시 형태를 도면을 참조하여 이후 자세히 설명한다.

도 4 는 본 발명에 따른 내연기관을 보여주는 개략적인 구성도이다. 이 도면에 나타낸 내연기관 (1) 은 실린더 블록 (2) 에 형성된 연소실 (3) 내에서 연료와 공기의 혼합기를 연소시키고 연소실 (3) 내의 피스톤 (4) 을 왕복 운동시켜 동력을 발생시킨다. 내연기관 (1) 은 다기통 기관으로 구성되는 것이 바람직하고, 본 실시예의 내연기관 (1) 은 예를 들어, 4기통 기관으로 구성된다.

각 연소실 (3) 의 흡기 포트는 흡기관 (흡기 매니폴드;5) 에 각각 연결되고, 각 연소실 (3) 의 배기 포트는 배기관 (배기 매니폴드;6) 에 각각 연결된다. 또한, 각 연소실 (3) 에 대한 흡기 밸브 (Vi) 와 배기 밸브 (Ve) 가 내연기관 (1) 의 실린더 헤드에 배치된다. 각 흡기 밸브 (Vi) 는 관련된 흡기 포트를 개방/ 폐쇄하고, 각 배기 밸브 (Ve) 는 관련 배기 포트를 개방/폐쇄한다. 각 흡기 밸브 (Vi) 및 각 배기 밸브 (Ve) 는 예를 들어, 가변 밸브 타이밍 기능을 갖는 밸브 구동 기구(도시 생략)에 의해 작동하게 된다. 또한, 내연기관 (1) 에는 실린더 기통의 수만큼의 점화 플러그 (7) 가 제공되고, 그 점화 플러그 (7) 는 관련된 연소실 (3) 에 노출되도록 실린더 헤드에 배치된다.

흡기관 (5) 은, 도 4 에서 나타낸 바와 같이, 서지 탱크(surge tank;8)에 연결된다. 공기 공급 라인 (L1) 은 서지 탱크 (8) 에 연결되고, 공기 정화기 (9) 를 통해 공기 흡입구(도시 생략)에 연결된다. 스로틀 밸브 (10) (본 실시예에서는 전자적으로 제어되는 스로틀 밸브)는 공기 공급 라인 (L1) 의 도중(서지탱크 (8) 와 공기 정화기 (9) 사이)에 설치되어 있다. 다른 한편, 3원 촉매를 포함하는 전단 촉매장치 (11a) 및 NOx 흡장 환원형 촉매를 포함하는 후단 촉매장치 (11b) 가 도 4 에서 나타낸 바와 같이 배기관 (6) 에 연결된다.

또한, 내연기관 (1) 에는 복수의 인젝터 (12) 가 제공되고, 그 인젝터 (12) 각각은 도 4 에 나타낸 바와 같이 관련된 흡기 매니폴드 (5) 의 내부(흡기 포트의 내부)에 노출되도록 배치된다. 각 인젝터 (12) 는 가솔린 등의 연료를 각 흡기 매니폴드 (5) 내부로 분사한다.

본 실시예의 내연기관 (1) 은 소위 포트 분사식 가솔린 엔진으로서 설명되는데, 이에만 한정되지 않고, 본 발명은 소위 직접 분사식 내연기관에도 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 가솔린 엔진뿐만 아니라, 디젤 엔진에도 적용된다.

상술한 바와 같은 각 점화 플러그 (7), 스로틀 밸브 (10), 각 인젝터 (12) 및 밸브 구동 기구 등은 내연기관 (1) 의 제어 장치로서 기능하는 ECU (20) 에 전기적으로 연결된다. ECU (20) 는 CPU, ROM, RAM, 입력 및 출력 포트 및 메모리 장치 등 (도시 생략)을 포함한다. 내연기관 (1) 의 크랭크 각 센서 (14) 를 포함하여 여러 종류의 센서가 도 4 에서와 같이 ECU (20) 에 전기적으로 연결된다. ECU (20) 는 메모리 장치에 저장된 여러 종류의 맵을 사용하고, 또한 희망하는 출력을 얻기 위해 여러 종류의 센서의 검출값 등에 기초하여 점화 플러그 (7), 스로틀 밸브 (10), 인젝터 (12) 및 밸브 구동 기구 등을 제어한다.

또한, 내연기관 (1) 은 실린더(기통)의 수만큼의 실린더내 압력 센서 (15) (실린더내 압력 검출 수단) 를 포함하고, 그 각 센서에는 반도체 소자, 압전 소자 및 광섬유 검출소자 등이 제공된다. 실린더내 압력 센서 (15) 각각은 압력 수용면이 관련 연소실 (3) 에 노출되고 ECU (20) 에 전기적으로 연결되도록 실린더 헤드에 배치된다. 실린더내 압력 센서 (15) 각각은 관련 연소실 (3) 에서 실린더내 압력을 검출하여 검출값을 나타내는 신호를 ECU (20) 에 전송한다.

다음, 내연기관 (1) 의 연소 개시 시기, 즉 점화 시기의 제어 순서를 도 5 를 참조하여 설명한다.

내연기관 (1) 이 시동된 후, 아이들링(idling) 상태로부터 아이들링 해제(idling-off) 상태로 이행하면, 도 5 에 나타낸 바와 같이, ECU (20) 는 크랭크 각 센서 (14) 로부터의 신호에 기초하여 기관 회전수를 취득함과 함께, 흡입 공기량에 기초하여 내연기관 (1) 의 부하를 취득한다(단계 S10). 내연기관 (1) 의 기관 회전수 및 기관 부하를 취득하면, ECU (20) 는 각 연소실 (3) 에서의 연소 개시 시 기, 즉 각 점화 플러그 (7) 에 의한 점화 시기의 제어에 요구되는 실린더내 압력의 검출 시기를 규정하는 크랭크 각 θ₁ 및 θ₂ 를 결정한다. 본 실시예에서, 실린더내 압력의 검출 시기(크랭크 각 θ₁ 및 θ₂)를 기관 회전수 및 기관 부하와 대응하여 규정하기 위한 맵(3차원 맵)이 미리 준비된다. ECU (20) 는 상기 맵으로부터 단계 S10 에서 얻어진 내연기관 (1) 의 기관 부하 및 기관 회전수에 대응하는 크랭크 각 θ₁및 θ₂를 읽는다(단계 12).

맵에서, 실린더내 압력의 검출 시기를 규정하는 하나의 크랭크 각 θ₁ 은 흡기 밸브의 개방 후 그리고 연소 개시 전(점화 전)의 값(예를 들어, -60°)으로 설정된다. 크랭크 각 θ₁은 각 연소실 (3) 에서 연소가 시작될 때(점화 시)보다 충분히 빠른 시간으로 설정되는 것이 바람직하다. 맵에서, 실린더내 압력의 검출 시기를 규정하는 다른 크랭크 각 θ₂ 은 연소 개시 후(점화) 그리고 배기 밸브 개방 전의 값(예를 들어, 90°)으로 설정된다. 크랭크 각 θ₂은 연소실 (3) 에서 혼합기의 연소가 실질적으로 완료되는 시기로 설정되는 것이 바람직하다.

S12 에서의 처리 후, ECU (20) 는 점화 제어용 베이스 맵에 따라 각 점화 플러그 (7) 에 의한 점화를 실시한다(S14). 또한, ECU (20) 는 크랭크 각 센서 (14) 로부터의 신호에 기초하여 내연기관 (1) 의 크랭크 각을 모니터링 한다. 그리고 S14 에서 각 점화 플러그 (7) 에 의한 혼합기의 점화를 실행시키기 전후로 하여, 크랭크 각 = θ₁ 이 되는 제 1 시기, 크랭크 각 = θ₂ 가 되는 제 2 시기, 그 리고 또한, 제 1 시기와 제 2 시기 사이에서 설정되며 크랭크 각 = θ₀(여기서, θ₁< θ₀ < θ₁) 가 되는 소정의 시기에서, ECU (20) 는 실린더내 압력 센서 (15) 로부터의 신호에 기초하여 각 연소실 (3) 에서 크랭크 각이 θ₁, θ₀ 또는 θ₂ 로 되는 시기의 실린더내 압력 P(θ₁), P(θ₀) 또는 P(θ₂) 을 결정한다. 본 실시형태에 있어서, 제 1 시기와 제 2 시기 사이의 소정 시기는, 연소율이 대략 50% 로 되는 것이 실험적, 경험적으로 알려져 있는 크랭크 각이 (θ₀)=8°(상사점 후 8°) 로 되는 시기로 설정되어 있다. 또한, 연소율이 대략 50% 가 되는 크랭크 각은 내연기관의 냉각 손실에 의해 변하는 것으로, 내연기관의 종류에 따라서 상사점 후 8°로부터 다소 앞뒤에 있다. 또한, 성층(成層) 연소운전이 실행되는 경우나 디젤 엔진의 경우에 각 경우에 대응하여 최적 연소 개시 시기 (MBT) 를 구할 때, 그 MBT 에 있어서의 연소율을 용이하게 산출할 수 있다.

S14 에 있어서의 점화 제어 및 제 2 시기에 있어서의 실린더내 압력의 검출이 완료된 시점에서, ECU (20) 는, 실린더내 압력 P(θ₁) 에다가, 그 실린더내 압력 P(θ₁) 의 검출시, 즉, 크랭크 각이 θ₁ 이 되는 시기의 실린더내 부피 V(θ₁) 를 비열비 κ(본 실시형태에서는 κ=1.32) 로 누승한 값을 곱한 값인 제어 파라미터 P(θ₁)·V^κ(θ₁) 를 연소실 (3) 마다 산출하고 있다. 또한, 이 시점에서, ECU (20) 는, 실린더내 압력 P(θ₀) 에다가, 크랭크 각이 (θ₀) 로 되는 시기의 실린더 내 부피 V(θ₀) 를 비열비 κ 로 누승한 값을 곱한 값인 제어 파라미터 P(θ₀)·V^κ(θ₀) 를 연소실 (3) 마다 산출하며 또한, 실린더내 압력 P(θ₂) 에다가, 크랭크 각이 (θ₂) 로 되는 시기의 실린더내 부피 V(θ₂) 를 비열비 κ 로 누승한 값을 곱한 값인 제어 파라미터 P(θ₂)·V^κ(θ₂) 를 연소실 (3) 마다 산출하고 있다. 또한, V^κ(θ₁), V^κ(θ₀), 그리고 V^κ(θ₂) 의 값은 미리 산출된 후에 상기 메모리에 기억되어 있다.

그리고 ECU (20) 는, 크랭크 각이 θ₁, θ₀, 그리고 θ₂ 로 되는 때의 제어 파라미터 P (θ₁)·V^κ(θ₁), P(θ₀)·V^κ(θ₀), 그리고 P(θ₂)·V^κ(θ₂) 를 이용하여 크랭크 각이 θ₀ 가 되는 시기에 있어서의 연소율 (MFB) 을,

[식 5]

로 산출한다(S16).

이렇게 하여, 크랭크 각이 θ₁, θ₀, 그리고 θ₂가 되는 3점에서 검출된 실린더내 압력으로부터 각 연소실 (3) 에서의 연소율 MFB 이 정확하게 결정된다. 본 실시형태에서는, 각 연소실 (3) 에서의 연소율 MFB 이 결정된 후, 모든 연소실 (3) 에서의 연소율 MFB 의 평균값이 결정된다.

S16 에서 연소율 (MFB) 의 평균값이 산출된 후, ECU (20) 는 결정된 연소율 MFB 의 평균값으로부터 50 을 뺀 값의 절대값 |MFB-50| 이 소정의 임계값 ε (양의 소정값) 을 밑돌고 있는지의 여부를 판정한다(S18). 즉, S18 에서는, 크랭크 각이 θ₀=8°일 때 S16 에서 산출된 연소율 (MFB) 의 평균값과 크랭크 각이 θ₀=8°가 되는 때의 연소율의 이론값(목표값) 50% 과의 편차가 결정된다. 또한, S18 에서는 이 편차가 임계값 ε 을 밑돌고 있는지의 여부와 이 편차가 -ε 을 웃돌고 있는지의 여부가 판정된다.

본 실시형태의 내연기관 (1) 은 점화 제어용 베이스 맵으로서 비교적 러프 (rough) 하게 준비된 것을 사용하고 있다. 그러므로 내연기관 (1) 의 가동시간이 비교적 짧은 경우에는, 절대값 |MFB-50| 이 소정 임계값 ε 을 웃돌고 있다고 판정되는 일이 많다. S18 에서, 절대값 |MFB-50| 이 소정의 임계값 ε 이상으로 되었다고 판정한 경우, ECU (20) 는, S16 에서 산출된 연소율 (MFB) 의 평균값과 목표값 (50%) 과의 편차 (MFB-50) 에 따라서, 즉, 편차 (MFB-50) 가 0 이 되도록 각 점화 플러그 (7) 에 의한 점화 시기의 보정량 (진각량 또는 지각량) 을 산출한다(S20).

S20 에서, S16 에서 산출된 연소율 (MFB) 의 평균값과 목표값과의 편차 (MFB-50) 가 음의 값이 되는 경우에는, 이 편차 (MFB-50) 에 따른 점화 시기의 진 각량이 설정된다. 또한, S20 에서는 S16 에서 편차 (MFB-50) 가 양의 값이 되는 경우에는, 이 편차(MFB-50) 에 따른 점화 시기의 지각량을 설정한다. 이렇게 하여, 제어 파라미터 P·V^κ에 기초하여 결정된 연소율 (MFB) (평균값) 이 목표값과 일치하게 되도록 각 점화 플러그 (7) 에 의한 점화 시기 (연소 개시 시기) 가 보정된다. 그 결과, 각 점화 플러그 (7) 에 의한 점화시기를 저부하로 간단하게 최적화할 수 있어서, 노킹의 발생 없이 내연기관 (1) 으로부터 큰 토오크를 얻을 수가 있다.

S20 에서의 처리 후, ECU (20) 는 S10 으로 되돌아가서, S10 및 S12 에 있어서의 처리를 실행한다. 그런 후 점화 제어용 베이스 맵을 따라 그리고 또한, S20 에서 설정된 점화 시기의 보정량을 감안해가면서 (보정량을 가감해가면서), 각 점화 플러그 (7) 에 의한 혼합기의 점화가 실행된다(S14). 또한, ECU (20) 는 S14 에서 각 점화 플러그 (7) 에 의한 혼합기의 점화를 실행하기 직전 또는 직후, 크랭크 각이 θ₁, θ₀, 또는 θ₂ 로 되는 시기에서의 실린더내 압력 센서 (15) 로부터의 신호에 기초하여, 각 연소실 (3) 에서, 실린더내 압력 P(θ₁), P(θ₀), 그리고 P(θ₂) 를 결정하고, 또한, 크랭크 각이 θ₀ 로 되는 시기에 있어서의 연소율(MFB) (평균값) 을 산출한다(S16).

또한, ECU (20) 는 S18 에서 결정된 연소율 (MFB) 의 평균값으로부터 50을 뺀 값의 절대값 |MFB-50| 이 소정의 임계값 ε (소정의 양의 값) 을 밑돌고 있는지의 여부를 다시 판정한다. 이 단계에서, 그 절대값 |MFB-50| 이 소정의 임계값 ε 이상이라고 판단되는 경우, ECU (20) 는 각 점화 플러그 (7) 에 의한 점화시기의 보정량을 설정하고, S10 이후의 처리를 반복한다.

한편, S18 에서 결정된 절대값 |MFB-50| 이 소정의 임계값 ε 을 밑돌고 있다고 판단되는 경우, ECU (20) 는 점화 제어용 베이스 맵을 갱신하기 위한 소정의 조건이 충족되었는가의 여부를 판정한다(S22). S22 에서 "예"라는 긍정의 판단을 하는 경우, ECU (20) 는 각 점화 플러그 (7) 에 의한 금회의 점화 전에 S20 에서 설정된 보정량에 기초하여 점화 제어용 베이스 맵을 갱신한다(S24). 따라서 점화 제어용 베이스 맵이 초기 단계에서 비교적 러프하게 된 것이었더라도, 내연기관 (1) 의 가동 시간이 장기화되어 감에 따라 내연기관 (1) 의 운전 상태나 주위 환경 등에 따라 그 점화 제어용 베이스 맵이 갱신된다. 그 결과 내연기관 (1) 에서의 점화 제어용 베이스 맵을 구성하는데 필요한 비용을 낮출 수가 있으며, 동시에 그 점화 제어용 베이스 맵을 사용한 점화시기 제어 자체의 정확성도 향상시킬 수가 있다.

도 6 은 상기 내연기관 (1) 에 있어서 실행될 수 있는 다른 점화시기 제어 절차 (연소 개시 시기에 관련된 제어 절차) 를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 6 에 따라서 각 점화 플러그 (7) 에 의한 점화 시기가 제어되는 경우, 내연기관 (1) 의 시동 후에 아이들링 상태로부터 아이들링 오프 상태로 이행한다면, ECU (20) 는, 크랭크 각 센서 (14) 로부터의 신호에 기초하여 기관 회전수를 취득함과 함께, 흡입 공기량에 기초하여 내연기관 (1) 의 부하도 취득한다(S30). 내연기관 (1) 의 회전수 및 부하를 취득한다면, ECU (20) 는 각 연소실 (3) 에 있 어서의 연소 개시 시기, 즉, 각 점화 플러그 (7) 에 의한 점화 시기의 제어에 필요한 실린더내 압력의 검출 시기를 규정하는 크랭크 각 θ₁ 및 θ₂ 와 임계값 γ 을 결정한다.

이 실시형태에서는 실린더내 압력의 검출 시기 (크랭크 각 θ₁ 및 θ₂) 그리고 임계값 γ 을 기관 회전수 및 부하에 따라서 규정하는 맵이 미리 준비되어 있다. ECU (20) 는 이 맵으로부터, S10 에서 취득한 내연기관 (1) 의 기관 회전수 및 기관 부하에 따른 크랭크 각 θ₁ 및 θ₂ 그리고 임계값 γ 을 읽어 낸다(S32).

이 맵에서 실린더내 압력의 검출 시기를 규정하는 어느 한쪽의 크랭크 각 θ₁ 은 노킹이 발생하기 쉬운 영역 전의 값(예컨대 15°) 으로 실험적으로 그리고 경험적으로 설정된다. 또한, 이 맵에서 실린더내 압력의 검출 시기를 규정하는 다른 쪽의 크랭크 각 θ₂ 은 노킹이 발생하기 쉬운 상기 영역 후의 값(예컨대, 20°) 으로 실험적으로 그리고 경험적으로 설정된다.

S32 에서의 처리 후, ECU (20) 는 점화 제어용 베이스 맵을 따라서 각 점화 플러그 (7) 에 의한 점화를 실행시킨다(S34). 또한, ECU (20) 는 크랭크 각 센서 (14) 로부터의 신호에 기초하여 내연기관 (1) 의 크랭크 각을 모니터링 한다. ECU (20) 는 크랭크 각이 θ₁ 이 되는 제 1 시기가 감지되면 이 시기의 실린더내 압력 P(θ₁) 을 구하고, 이 제 1 시기로부터 미소 크랭크 각 δ (예컨대, δ=1° [1CA])만큼 진각된 시기로 하고, 그때의 실린더내 압력 P(θ₁+δ) 을 결정한다. 그 후, ECU (20) 는 크랭크 각이 θ₂ 가 되는 제 2 시기가 감지되면, 이 시기의 실린더내 압력 P(θ₂) 을 구하고, 이 제 2 시기로부터 미소 크랭크 각 δ (예컨대, δ=1°[1CA])만큼 진각된 시기로 하고, 그때의 실린더내 압력 P(θ₂+δ) 을 결정한다.

이렇게 하여 검출된 4점의 실린더내 압력 P(θ₁), P(θ₁+δ), P(θ₂) 그리고 P(θ₂+δ) 로부터, ECU (20) 는 크랭크 각이 θ₁ 이 되는 제 1 시기에 있어서의 열발생율을 나타내는 d(P·V^κ)₁ 과 크랭크 각이 θ₂ 가 되는 제 2 시기에 있어서의 열발생율을 나타내는 d(P·V^κ)₂ 를 각 연소실 (3) 마다 결정한다.

상기한 바와 같이, 제어 파라미터 P·V^κ를 사용하여 크랭크 각이 θ₁, 또는 θ₂ 가 되는 시기에 있어서의 열발생율은 소정의 2점간(미소 크랭크 각 δ 사이)에 있어서의 제어 파라미터 P·V^κ 의 차로서, 즉,

[식 6]

[식 7]

로서, 고부하의 연산 처리를 필요로 하지 않으면서 정확하게 결정된다.(여기서, 본 실시형태에서는 κ=1.32 로 한다). 또한, V^κ(θ₁), V^κ(θ₁+δ), V^κ(θ₂), 그리고 V^κ(θ₂+δ) 의 값은 미리 산출된 후에 메모리에 기억된다.

또한, ECU (20) 는 크랭크 각 θ₂ 가 되는 제 2 시기에 있어서의 열발생율 d(P·V^κ)₂ 과 크랭크 각이 θ₁ 이 되는 제 1 시기에 있어서의 열발생율 d(P·V^κ)₁ 과의 편차 △dQ 를, △dQ=d(P·V^κ)₂- d(P·V^κ)₁를 사용하여 각 연소실 (3) 마다 산출함과 함께, 편차 △dQ 의 모든 연소실 (3) 에서의 평균값 △dQav 을 산출한다. 그리고 ECU (20) 는 S36 에서 구한 편차 △dQ 의 평균값 △dQav 과 S32 에서 읽은 임계값 γ 을 비교한다(S38). 여기서 연소실 (3) 에서 노킹이 발생한다면, 연소실 (3) 에 있어서의 열발생율이 일시적으로 급격히 상승한 후, 급격히 떨어진다(연소가 조기 종결된다)는 것이 알려져 있다. 이러한 현상을 고려하여, 내연기관 (1) 의 ECU (20) 는 S12 에서 설정된 제 1 시기(크랭크 각=θ₁) 와 제 2 시기(크랭크 각= θ₂) 사이에서의 열발생율의 변화량, 즉, 편차 △dQ 의 평균값 △dQav 이 소정의 임계값 γ 을 웃도는 경우, 연소실 (3) 에 있어서 노킹이 발생하였다고 판단하고, 편차 △dQ 의 평균값 △dQav 이 소정의 임계값 γ 이하인 경우, 연소실 (3) 에서 노킹이 발생하지 않는다고 판단한다.

S38에서, ECU (20) 가 편차 △dQ 의 평균값 △dQav 이 소정의 임계값 γ 밑이고, 연소실 (3) 에서 노킹이 발생하지 않는다고 판단한 경우, ECU (20) 는 S40 에서 미리 결정된 점화시기의 진각량 또는 S38 에서 산출된 평균값 △dQav 에 따른 각 점화 플러그 (7) 에 의한 점화시기의 진각량을 설정한다. 이렇게 함으로써, 각 연소실 (3) 에 있어서의 연소 개시 시기, 즉, 각 점화 플러그 (7) 에 의한 점화시기를 노킹이 발생하기 쉬운 영역 부근으로 가능한 근접하게 할 수 있게 된다.

이 같은 식으로, 제어 파라미터 P·V^κ에 기초하여 열발생율을 나타내는 d(P·V^κ) 을 구함과 함께, 열발생율을 나타내는 d(P·V^κ) 의 변화량(편차 △dQ 또는 평균값 △dQav )으로부터 파악되는 노킹의 발생 상태에 따라서 각 점화 플러그 (7) 에 의한 점화시기(연소 개시 시기)를 보정함으로써, 각 점화 플러그 (7) 에 의한 점화 시기를 저부하로 간단히 최적화할 수 있어, 노킹이 발생하지 않도록 하면서 내연기관으로부터 큰 토오크를 얻을 수가 있다. S40 에서의 처리 후, ECU (20) 는 S30 으로 되돌아가 S30 및 S32 에서의 처리를 실행한다. 그리고나서 점화 제어용 베이스 맵에 따름과 함께, S40 에서 설정된 점화 시기의 진각량을 감안해가면서(가감산을 해가면서) 각 점화 플러그 (7) 에 혼합기의 점화를 실행시킨다(S34).

한편, S38 에 있어서, 편차 △dQ 의 평균값 △dQav 이 소정의 임계값 γ 을 상회하고, 연소실 (3) 에서 노킹이 발생하고 있다고 판정되면, ECU (20) 는 카운터를 1만큼 증분시킨다(S42). 그리고 나서, ECU (20) 는 이 카운터의 카운터 값이 미리 설정되어 있는 임계값을 초과하고 있는지의 여부를 판정한다(S44). ECU (20) 는 S44 에서 카운터의 카운터 값이 미리 정해져 있는 임계값을 초과했다고 판단하는 경우, 즉, ECU (20) 가 노킹의 발생 횟수가 그 임계값을 초과하였다고 판단한 경우, 이미 규정된 점화 시기의 지각량을 설정함과 함께, 카운터를 리셋팅한다(S46). 이렇게 함으로써, 각 점화 플러그 (7) 에 의한 점화 시기를 과다하게 진각시키는 것을 방지하고, 노킹의 발생을 제어할 수 있게 된다. S46의 처리 후, ECU (20) 는 S30 으로 되돌아가, S30 이후의 일련의 처리를 반복한다. 또한, ECU (20) 는 S44 에서 카운터의 카운터 값이 미리 설정되어 있는 임계값을 초과하지 않는다고 판정한 경우, 즉, 노킹의 발생 횟수가 그 임계값을 초과하지 않는다고 판단하는 경우, S40 에서 점화 시기의 진각량을 설정한다. 이렇게 함으로써, 노킹의 발생이 허용범위 내에 있는 경우는, 각 점화 플러그 (7) 에 의한 점화 시기를 더 진각시켜서, 내연기관 (1) 으로부터 큰 토오크를 얻을 수가 있다.

또한, 도 6 의 예에서는, S36 에서 제 1 시기 (크랭크 각= θ₁ )와 제 2 시기(크랭크 각 = θ₂) 사이에서의 열발생율을 나타내는 d(P·V^κ) 의 편차 △dQ 를 결정하고, S38 에서 편차 △dQ 의 평균값 △dQav 과 소정의 임계값 γ 을 비교함으로써 노킹의 발생의 유무를 판정하고 있지만 이에만 한정되는 것은 아니다. 즉 , 노킹 발생의 유무는, 소정 시기(1점)에 있어서의 열발생율을 나타내는 d(P·V^κ) 와 소정의 임계값을 비교함으로써도 판단할 수 있고, 또한, 1 점에 있어서의 열발생율을 나타내는 d(P·V^κ) 이 소정의 임계값을 웃도는 경우에, 노킹이 발생하였다고 판단할 수도 있다. 또한, S46 에서는 점화시기의 지각량을 설정하는 대신에, 점화시기가 예를 들어, 전회 또는 전전회의 값으로 유지되어도 좋다.

본 발명은, 연소 개시 시기에 대한 높은 정밀도의 제어를 저부하로 간단하게 실행할 수 있는 실용적 내연기관의 제어 장치 및 제어 방법의 구현에 있어 유용하다.

Claims

실린더에서 연료 및 공기의 혼합기를 연소시켜 동력을 얻는 내연기관의 제어 장치로서,

실린더내 압력 검출 수단;

그 실린더내 압력 검출 수단에 의해 검출된 실린더내 압력 및 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피에 기초하여 소정 시기의 연소율을 산출하는 연산 수단; 및

그 연산 수단에 의해 산출된 연소율이 목표값과 일치하도록 실린더내의 연소 개시 시기를 보정하는 보정 수단을 포함하는 내연기관의 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 연산 수단은 실린더내 압력 검출 수단에 의해 검출된 실린더내 압력에다가, 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피를 소정의 지수로 누승한 값을 곱하여 얻어지는 것을 포함하는 제어 파라미터에 기초하여 소정 시기의 연소율을 산출하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 제어 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 소정 시기는 흡기 밸브의 개방 후 및 연소 개시 전으로 설정된 제 1 시기와 연소 개시 후 및 배기 밸브 개방 전으로 설정된 제 2 시기 사이로 설정되고,

연산 수단은 제 1 및 제 2 시기 사이의 제어 파라미터의 차, 그리고 제 1 시 기와 소정 시기 사이의 제어 파라미터의 차에 기초하여 연소율을 산출하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 제어 장치.
실린더에서 연료 및 공기의 혼합기를 연소시켜 동력을 발생시키는 내연기관의 제어 장치로서,

실린더내 압력 검출 수단;

그 실린더내 압력 검출 수단에 의해 검출된 실린더내 압력 및 그 실린더내 압력의 검출시 실린더내 부피에 기초하여 소정 시기의 열발생율을 산출하는 연산 수단; 및

그 연산 수단에 의해 산출된 열발생율에 기초하여 실린더에서 연소 개시 시기를 보정하는 보정 수단을 포함하는 내연기관의 제어 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 연산 수단은 실린더내 압력 검출 수단에 의해 검출된 내부 압력에다가, 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피를 소정의 지수로 누승한 값을 곱하여 얻어지는 것을 포함하는 제어 파라미터에 기초하여 소정 시기의 열발생율을 산출하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 제어 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 연산 수단은 소정의 2점 사이의 제어 파라미터의 차에 기초하여 열발생율을 산출하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 제어 장치.
연료 및 공기의 혼합기를 연소시켜 동력을 발생시키는 내연기관의 제어 방법으로서,

(a) 실린더내 압력을 검출하는 단계;

(b) 상기 단계 (a) 에서 검출된 실린더내 압력 및 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피에 기초하여 소정 시기의 연소율을 산출하는 단계; 및

(c) 상기 단계 (b) 에서 산출된 연소율이 목표값과 일치하도록 실린더에서 연소 개시 시기를 보정하는 단계를 포함하는 내연기관의 제어 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 단계 (b) 는 단계 (a) 에서 검출된 실린더내 압력에다가, 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피를 소정의 지수로 누승한 값을 곱하여 얻어지는 것을 포함하는 제어 파라미터에 기초하여 소정 시기의 연소율을 산출함을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 제어 방법.
제 8 항에 있어서, 소정 시기는 흡기 밸브의 개방 후 및 연소 개시 전으로 설정된 제 1 시기와 연소 개시 후 및 배기 밸브 개방 전으로 설정된 제 2 시기 사이로 설정되고,

상기 단계 (b) 에서, 상기 연소율은 제 1 및 제 2 시기 사이의 제어 파라미터의 차, 그리고 제 1 시기와 소정 시기 사이의 제어 파라미터의 차에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 제어 방법.
연료 및 공기의 혼합기를 연소시켜 동력을 발생시키는 내연기관의 제어 방법으로서,

(a) 실린더내 압력을 검출하는 단계;

(b) 상기 단계 (a) 에서 검출된 실린더내 압력 및 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피에 기초하여 소정 시기의 열발생율을 산출하는 단계; 및

(c) 상기 단계 (b) 에서 산출된 열발생율에 기초하여 실린더에서 연소 개시 시기를 보정하는 단계를 포함하는 내연기관의 제어 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 단계 (b) 는 단계 (a) 에서 검출된 실린더내 압력에다가, 그 실린더내 압력 검출시의 실린더내 부피를 소정의 지수로 누승한 값을 곱하여 얻어지는 것을 포함하는 제어 파라미터에 기초하여 소정 시기의 열발생율을 산출함을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 제어 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 단계 (b) 는 소정의 2점 사이의 제어 파라미터의 차에 기초하여 열발생율을 산출함을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 제어 방법.