KR20070072616A - 내연 엔진을 제어하는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

엔진 본체 (1) 는 복수의 실린더를 포함하고, 각 실린더의 흡기 밸브 양정량은 엔진 동작 상태에 기초하여 변한다. 압력 센서 (40) 는 흡기 파이프 (IM) 내의 압력인 흡기 압력을 계속적으로 검지하여, 각 실린더에 대응하는 흡기 압력 감소량을 검지하며, 여기서 흡기 압력 감소량은 흡기 행정의 실행으로 인해 발생한 흡기 압력의 감소량이다. 실린더 내부 공급 공기량에서의 각 실린더에 따른 변화를 보상하기 위해 사용되는 공기량 변화 정정 계수는 감지된 흡기 압력 감소량에 기초하여 계산되고, 연료 분사량은 공기량 변화 정정 계수를 사용하여 정정된다.
흡기 압력 감소량, 공기량 변화 정정 계수, 흡기 밸브 양정량, 압력 센서

Description

내연 엔진을 제어하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
발명의 배경
1. 기술 분야
본 발명은 내연 엔진을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
2. 종래 기술의 설명
예를 들어, 일본 특허 공개 번호 제 JP-A-2004-84637 호에 설명된 바와 같이, 복수의 실린더가 제공되고, 엔진 동작 상태에 기초하여 각 실린더의 흡기 밸브의 양정량 (lift-amount) 이 변하는 내연 엔진은 공지되어 있다. 설명된 내연 엔진에서, 스로틀 밸브를 통과하는 공기량은 공기 유량계에 의해 검지되고; 검지된 공기량의 변동 범위에 대응하는 흡기 맥동량 (intake pulsation) 은 각각의 실린더에 관해 계산되며; 각각의 실린더에 따른 흡기 밸브 양정량의 변화는 각각의 실린더의 흡기 맥동량에 기초하여 검지된다. 이런 내연 엔진에서, 흡기 밸브 양정량이 각각의 실린더에 따라 변한다면, 각각의 실린더에 흡입된 공기량은 각각의 실린더에 따라 변하며, 따라서, 흡기 맥동량은 각각의 실린더에 따라 변하기 때문에, 상술한 구조가 적용된다.
그러나, 스로틀 밸브를 통과하는 공기량이 항상 각 실린더에 흡입되는 공기량과 일치하는 것은 아니기 때문에, 스로틀 밸브를 통과하는 공기량의 변동 범위에 대응하는 흡기 맥동량이 각각의 실린더에 따른 흡기 밸브 양정량의 변화를 정확히 표시할 수는 없다. 이 경우에, 공연비 (air-fuel ratio) 가 각각의 실린더에 따른 흡기 밸브 양정량의 검지된 변화에 기초하여 정정되었다면, 공연비의 정정은 부정확할 수도 있다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 내연 엔진에서 각각의 실린더로 공급되는 공기량의 변화를 제어하고 정확히 보상하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양태는 복수의 실린더가 제공되고 엔진의 동작 상태에 기초하여 각각의 실린더의 흡기 밸브 양정량이 변하는 내연 엔진용 제어 장치에 관한 것이다. 제어 장치는 흡기 행정의 실행으로 인해 발생한 흡기 압력의 감소량인 각 실린더에 대응하는 흡기 압력 감소량을 검지하는 흡기 감소량 검지 수단; 각 실린더에 대응하는 검지된 흡기 압력 감소량에 기초하여, 각 실린더에 공급된 공기량인 실린더 내부 공급 공기량의 각 실린더에 따른 변화를 계산하는 변화 계산 수단; 및 계산된 실린더 내부 공급 공기량의 각 실린더에 따른 변화에 기초하여 엔진 제어를 실행하는 제어 수단을 포함한다.
또한, 감소량 검지 수단은 모든 실린더 각각에 대응하는 흡기 압력 감소량이 검지될 수 있는지 여부를 결정할 수도 있다. 하나 이상의 실린더에 대응하는 흡기 압력 감소량이 검지될 수 없다고 결정되는 경우에, 감소량 검지 수단은 각각의 실린더의 흡기 밸브 양정량을 일시적으로 증가시켜서 흡기 압력 감소량을 검지할 수도 있다.
또한, 감소량 검지 수단은, 흡기 압력 피크가 흡기 압력에서 발생할 때까지 제 1 기준 시점으로부터 요구되는 시간 간격 (이하, "압력 피크 시간-간격" 이라고 지칭함) 및 흡기 압력 트러프 (trough) 가 흡기 압력에서 발생할 때까지 제 2 기준 시점으로부터 요구되는 시간 간격 (이하, "압력 트러프 시간-간격" 이라고 지칭함) 을 검지하여, 흡기 압력을 계속적으로 검지할 수도 있다. 그 후, 감소량 검지 수단은, 제 1 기준 시점으로부터 검지된 압력 피크 시간-간격이 경과한 경우에 검지되는 흡기 압력 및 제 2 기준 시점으로부터 검지된 압력 트러프 시간-간격이 경과한 경우에 검지되는 흡기 압력에 기초하여 흡기 압력 감소량을 검지할 수도 있다.
또한, 감소량 검지 수단은, 검지된 흡기 압력을 스무딩함으로써 획득되는 스무딩된 흡기 압력에서 흡기 압력 피크 및 흡기 압력 트러프가 발생하는 시점을 검지하고; 흡기 압력 피크 및 흡기 압력 트러프가 발생하는 검지 시점에서의 흡기 압력에 기초하여 각각의 실린더에 대응하는 흡기 압력 감소량을 검지하여, 흡기 압력을 계속적으로 검지할 수 있다.
흡기 행정 순서에서 일 실린더의 흡기 밸브 개방 기간이 다음 실린더의 흡기 밸브 개방 기간과 오버래핑하는 경우에; 각각의 실린더의 흡기 밸브 개방 타이밍이 변하면, 그 흡기 밸브 개방 기간의 오버래핑 타이밍이 변하고, 흡기 밸브 개방 기간의 오버래핑 타이밍이 2 개의 실린더 중 어느 하나의 상사점 또는 하사점 부근이 아니라면, 감소량 검지 수단은 흡기 압력 감소량의 검지를 금지할 수도 있다.
본 발명의 제 2 양태는 복수의 실린더가 제공되고 엔진 동작 상태에 기초하 여 각각의 실린더의 흡기 밸브 양정량이 변하는 내연 엔진용 제어 방법에 관한 것이다. 제어 방법은 흡기 행정의 실행으로 인해 발생하는 흡기 압력의 감소량인 각 실린더에 대응하는 흡기 압력 감소량을 검지하는 단계, 각 실린더에 대응하는 검지된 흡기 압력 감소량에 기초하여 각각의 실린더에 공급되는 공기량인 실린더 내부 공급 공기량의 각 실린더에 따른 변화를 계산하는 단계; 및 계산된 실린더 내부 공급 공기량의 각 실린더에 따른 변화에 기초하여 엔진 제어를 실행하는 단계를 포함한다.
도면의 간단한 설명
본 발명의 특징, 이점 및 기술적이고 산업적인 중요성은 첨부 도면과 관련하여 고려되는 경우, 본 발명의 바람직한 실시형태의 다음의 상세한 설명을 판독함으로써 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1 은 내연 엔진의 일반적인 도면을 나타낸다.
도 2 는 흡기 밸브 양정량의 그래프를 나타낸다.
도 3 은 흡기 압력 (Pm) 의 검지 결과를 나타낸다.
도 4 는 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 을 설명하는 도면을 나타낸다.
도 5 는 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) 을 계산하는 방법을 설명하기 위해 사용되는 도면을 나타낸다.
도 6 은 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 을 계산하는 과정을 도시한 흐름도를 나타낸다.
도 7 은 연료 분사 시간 (TAUi) 을 계산하는 과정의 흐름도를 나타낸다.
도 8a 및 도 8b 는 실시형태의 제 1 변형 실시예를 설명하기 위해 사용되는 도면을 나타낸다.
도 9 는 실시형태의 제 1 변형 실시예에서 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 을 계산하는 과정의 흐름도를 나타낸다.
도 10a 및 도 10b 는 실시형태의 제 2 변형 실시예를 설명하기 위해 사용되는 도면을 나타낸다.
도 11 은 실시형태의 제 2 변형 실시예에서 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 을 계산하는 과정의 흐름도를 나타낸다.
도 12 는 실시형태의 제 3 변형 실시예를 설명하기 위해 사용되는 도면을 나타낸다.
도 13 은 실시형태의 제 3 변형 실시예에서 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 을 계산하는 과정의 흐름도를 나타낸다.
도 14a, 도 14b, 및 도 14c 는 실시형태의 제 4 변형 실시예를 설명하기 위해 사용되는 도면을 나타낸다.
도 15 는 실시형태의 제 4 변형 실시예에서 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 을 계산하는 과정의 흐름도를 나타낸다.
예시적인 실시형태의 상세한 설명
도 1 은 본 발명이 불꽃-점화 방식의 내연 엔진에 적용된 경우를 도시하고 있다. 그러나, 본 발명은 또한 압축-착화 방식의 내연 엔진에 적용될 수도 있다.
도 1 은, 예를 들어, 8 개의 실린더가 제공되는 엔진 (1), 즉, 실린더 블록 (2), 실린더 헤드 (3), 피스톤 (4), 연소실 (5), 흡기 밸브 (6), 흡기 포트 (7), 배기 밸브 (8), 배기 포트 (9) 및 점화 플러그 (10) 를 도시하고 있다. 흡기 포트 (7) 는 대응하는 흡기 분기 파이프 (11) 를 통해 서지 탱크 (12) 에 연결된다. 서지 탱크 (12) 는 흡기 덕트 (13) 를 통해 에어 클리너 (14) 에 연결된다. 연료 분사 밸브 (15) 는 각각의 흡기 분기 파이프 (11) 에 제공된다. 스텝 모터 (16) 에 의해 구동되는 스로틀 밸브 (17) 는 흡기 덕트 (13) 에 제공된다.
이 명세서에서, 스로틀 밸브 (17), 서지 탱크 (12), 흡기 분기 파이프 (11), 및 흡기 포트 (7) 의 다운스트림에 위치하는 흡기 덕트 (13) 의 일부는 일괄적으로 흡기 파이프 (IM) 로 지칭될 것이다.
배기 포트 (9) 는 배기 매니폴드 (18) 및 배기 파이프 (19) 를 통해 촉매 변환기 (20) 에 연결된다. 소음기 (미도시) 를 통해 촉매 변환기 (20) 와 외부 공기 사이에 연통이 제공된다. 도 1 에 도시된 내연 엔진에서, 흡기 행정은 다음의 실린더 순서 (#1 - #8 - #4 - #3 - #6 - #5 - #7 - #2) 로 실행된다.
전자 제어 유닛 (이하, "ECU" 라고 지칭함; 30) 은 디지털 컴퓨터로 형성되며, 양방향 버스 (31) 에 의해 서로 연결되는 ROM (판독 전용 메모리; 32), RAM (랜덤 액세스 메모리; 33), CPU (마이크로프로세서; 34), 입력 포트 (35) 및 출력 포트 (36) 를 포함한다. 엔진의 흡기 통로를 통해 흐르는 공기의 유량을 검지하는 공기 유량계 (39) 는 스로틀 밸브 (17) 의 업스트림 위치에서 흡기 덕트 (13) 에 부착된다. 외부 공기 온도 센서는 공기 유량계 (39) 에 내장되어 있다. 압력 센서 (40) 및 온도 센서 (41) 는 서지 탱크 (12) 에 부착된다. 압력 센서 (40) 는 예를 들어, 10 ms 의 시간 간격으로 흡기 파이프 (IM) 내의 압력 (이하, 이 압력을 "흡기 압력 (Pm)" (kpa) 이라고 지칭함) 을 검지한다. 온도 센서 (41) 는 흡기 파이프 (IM) 내에 존재하는 공기 온도 (이하, 이 온도를 "흡기 온도 (Tm)" (K) 라고 지칭함) 를 검지한다. 가속기 페달 (42) 의 디프레션 양 (depression amount)(ACC) 을 검지하는 부하 센서 (43) 는 가속기 페달 (42) 에 연결된다. 이들 센서 (39, 49, 41 및 43) 로부터 출력된 신호는 각각의 A/D 변환기 (37) 를 통해 입력 포트 (35) 에 입력된다. 소정의, 예를 들어, 30 도의 크랭크 각도 간격으로 출력 펄스를 생성하는 크랭크 각도 센서 (44) 는 입력 포트 (35) 에 연결된다. CPU (34) 는 크랭크 각도 센서 (44) 로부터의 출력 펄스에 기초하여 엔진 속도 (NE) 를 계산한다. 출력 포트 (36) 는 각각의 구동 회로 (38) 를 통해 점화 플러그 (10), 연료 분사 밸브 (15), 스텝 모터 (16), 및 흡기 밸브 양정량 변화 디바이스 (21) 에 연결된다. 이들 컴포넌트 (10, 15, 16, 및 21) 는 ECU (30) 로부터 출력되는 신호에 기초하여 제어된다.
각각의 실린더의 흡기 밸브 (6) 는 흡기 밸브 구동 유닛 (50) 에 의해 개폐된다. 흡기 밸브 구동 유닛 (50) 은 예를 들어, 고양정-프로파일 (high-lift-profile) 캠 및 저양정-프로파일 (low-lift-profile) 캠이 제공되는 캠축 및 고양정-프로파일 캠과 저양정-프로파일 캠 사이에 흡기 밸브 (6) 를 구동하는 캠을 선택적으로 변경하는 흡기 밸브 양정량 변화 디바이스 (21) 를 포함한다. 흡기 밸브 (6) 가 고양정-프로파일 캠에 의해 구동되는 경우에, 흡기 밸브 (6) 의 양정량 (이하, 이 양정량은 "흡기 밸브 양정량" 이라고 지칭함) 은 도 2 에서 실선으로 도시된 바와 같이 증가하고, 흡기 밸브 (6) 가 개방되는 기간 (이하, 이 기간은 "흡기 밸브 개방 기간" 이라고 지칭함), 및 캠의 동작 각도가 증가한다. 한편, 흡기 밸브 (6) 가 저양정-프로파일 캠에 의해 구동되는 경우에, 흡기 밸브 양정량은 도 2 에서 파선으로 도시된 바와 같이 감소하고, 흡기 밸브 개방 구간 및 캠의 동작 각도가 감소한다. 즉, 흡기 밸브 (6) 를 구동하는 캠이 변하면, 흡기 밸브 양정량 및 흡기 밸브 개방 기간이 변한다. 또한, 흡기 밸브가 개방되는 타이밍이 변한다.
본 발명의 실시형태에서, 일반적인 경우, 흡기 밸브 (6) 는 고양정-프로파일 캠에 의해 구동되고 (즉, 고양정 동작이 수행됨), 엔진이 저부하에서 동작하기 시작하는 경우, 예를 들어, 엔진이 아이들 (idle) 상태에서 동작하기 시작하는 경우, 흡기 밸브 (6) 를 구동하는 캠이 저양정-프로파일 캠으로 변한다 (즉, 흡기 밸브 (6) 가 구동되는 방법이 저양정 동작으로 변한다). 따라서, 흡기량은, 엔진이 저부하로 동작하고 있는 경우에 스로틀 밸브 (17) 의 개방량 (opening amount) 이 감소하지 않더라도 감소할 수 있다. 결과적으로, 펌핑 로스 (pumping loss) 가 감소할 수 있다. 본 발명은 또한 흡기 밸브 구동 유닛 (50) 이 흡기 밸브 양정량 및 흡기 밸브 개방 기간 (동작 각도) 을 계속 변경하는 경우에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시형태에서, "i" 번째 실린더의 연료 분사 시간 (TAUi, ("i" = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)) 은 다음의 수학식 1 에 따라 계산된다.
TAUi = TAUb × kDi × kk
여기에서, "TAUb" 는 기본 연료 분사 시간을 표시하며, "kDi" 는 i 번째 실린더의 공기량 변화 정정 계수 (이하, 이 정정 계수는 "공기량 변화 정정 계수" 라고 지칭함), 및 "kk" 는 또 다른 정정 계수를 표시한다.
기본 연료 분사 시간 (TAUb) 은 타깃 공연비로 공연비를 일치시키는데 요구되는 시간이다. 기본 연료 분사 시간 (TAUb) 은 엔진 동작 상태의 기능, 즉, 가속기 페달 (42) 의 디프레션 양 (ACC) 및 엔진 속도 (NE) 에 의해 미리 획득되어, 맵의 형태로 ROM (32) 에 저장된다.
흡기 행정이 종료될 때까지 "i" 번째 실린더에 공급되는 공기량은 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) (g) 으로 지칭한다. 이 경우에는, 공기량 변화 정정 계수 (kDi) 는 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) 의 각 실린더에 따른 변화를 보상하기 위해 사용된다. 정정 계수 (kk) 는 공연비를 정정하는 계수, 가속의 증가를 정정하는 계수 등을 일괄적으로 표시한다. 이들 값에 대한 정정이 필요없는 경우에, 정정 계수 (kk) 는 "1.0" 으로 설정된다.
흡기 밸브 양정량이 각각의 실린더에 따라 변한다면, 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) 또한 각각의 실린더에 따라 변한다. 결과적으로, 출력 토크가 또한 각각의 실린더에 따라 변한다. 탄소를 주로 포함하는 퇴적물은 흡기 파이프 (IM) 의 내부 표면 및 흡기 밸브 (6) 의 외부 표면에 형성될 수도 있다. 일반적으로, 퇴적물의 양은 실린더에 따라 변한다. 따라서, 이들 퇴적물은 또한, 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) 에서 각 실린더에 따른 변화를 발생시킬 수도 있다. 이는 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) 이 적은 저양정 동작에서 특히 문제가 된다.
따라서, 본 발명의 실시형태에서, 공기량 변화 정정 계수 (kDi) 는 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) 에서 각 실린더에 따른 변화를 보상하기 위해 사용된다.
"i" 번째 실린더의 공기량 변화 정정 계수 (kDi) 는 다음 수학식 2 에 따라 계산된다.
kDi = △Pmdi / △Pmdav
여기에서, "△Pmdi" 는 "i" 번째 실린더에서 흡기 행정의 실행으로 인한 흡기 압력 (Pm) 의 감소량 (이하, 이 양은 "흡기 압력 감소량 (△Pmdi)" 이라고 지칭함) 을 표시한다. "△Pmdav" 는 흡기 압력 감소량 "△Pmdi" (= Σ△Pmdi / Ncy1; "Ncy1" 은 실린더의 수를 표시하며, 예를 들어, 도 1 의 내연 엔진에서 "Ncy1" 은 "8" 임) 의 평균값을 표시한다.
이하, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 이 도 3 내지 도 5 를 참조하여 설명된다.
도 3 은 크랭크축이 720도 회전하는 동안의 소정의 시간 간격에서 압력 센서 (40) 에 의해 검지된 흡기 압력 (Pm) 을 도시하고 있다. 도 3 에서, "OPi" (i = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) 는 "i" 번째 실린더의 흡기 밸브 개방 기간을 표시한다. "0" 도의 크랭크 각도는 제 1 실린더 (#1) 의 흡기 상사점에 대응한다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 흡기 행정이 일 실린더에서 시작된 후에, 흡기 압력 (Pm) 은 증가하고, 그 후, 감소하기 시작하며, 잠시 후에, 흡기 압력 (Pm) 에서 흡기 압력 피크가 발생한다. 흡기 압력 (Pm) 은 더 감소하고, 그 후, 다시 증가하기 시작한다. 그 후, 흡기 압력 (Pm) 에서 흡기 압력 트러프가 발생한다. 이런 방법으로, 흡기 압력 (Pm) 에서 흡기 압력 피크 및 흡기 압력 트러프는 교대로 발생한다. 도 3 에서, "UPi" 는 흡기 압력 피크를 표시하고 "DNi" 는 흡기 압력 트러프를 표시하며, 이는 "i" 번째 실린더에서의 흡기 행정의 실행으로 인해 흡기 압력 (Pm) 에서 발생한다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 흡기 압력 피크 (UPi) 에서 획득된 흡기 압력 (Pm) 은 최대값 (PmMi) 이며, 흡기 압력 트러프 (DNi) 에서 획득된 흡기 압력 (Pm) 은 최소값 (Pmmi) 이다. 이 경우에, 흡기 행정이 "i" 번째 실린더에서 실행된다면, 흡기 압력 (Pm) 은 최대값 (PmMi) 으로부터 최소값 (Pmmi) 까지 감소한다. 따라서, 이 경우에 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 은 다음 수학식 3 에 따라 계산된다.
△Pmdi = PmMi - Pmmi
도 4 및 5 에 도시된 바와 같이, 흡기 밸브 (6) 가 개방되는 경우에, 흡기 파이프 (IM) 의 외부로 흘러 실린더 (CYL) 로 흡입되는 공기의 유량 (이하, 이 유량은 "실린더 내부 흡기 공기 유량 (mci)" (g / sec) 라고 지칭함) 은 증가하기 시작한다. 실린더 내부 흡기 공기 유량 (mci) 이 스로틀 밸브 (17) 를 통해 통과하여 흡기 파이프 (IM) 에 흐르는 공기의 유량 (이하, 이 유량은 "스로틀 밸브 통 과 공기 유량 (mt)" 이라고 지칭함) 보다 더 많아지는 경우에, 흡기 압력 (Pm) 은 감소하기 시작한다. 실린더 내부 흡기 공기 유량 (mci) 이 스로틀 밸브 통과 공기 유량 (mt) 보다 더 낮은 값으로 감소하는 경우에, 흡기 압력 (Pm) 은 증가하기 시작한다.
이 경우에, 흡기 행정으로 인한 흡기 압력 (Pm) 의 감소량, 즉, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 은 실린더 내부 흡기 공기 유량 (mci) 에 기초하여 결정된다. 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) 은 실린더 내부 흡기 공기 유량 (mci) 을 일시적으로 통합함으로써 획득된다. 따라서, 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) 은 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 에 의해 표시될 수 있다. 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) 에서 각 실린더에 따른 변화는 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 에서 각 실린더에 따른 변화에 의해 표시될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시형태에서, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 이 검지되고, 공기량 변화 정정 계수 (kDi) 는 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 에 기초하여 계산된다. 더 상세하게, 먼저, 흡기 압력 (Pm) 은 크랭크축이 720도 회전하는 동안에 검지되고, "i" 번째 실린더의 최대값 (PmMi) 및 최소값 (Pmmi) 은 검지된 흡기 압력 (Pm) 에 기초하여 획득된다. 그 후, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 은 수학식 3 에 의해 계산되고, 공기량 변화 정정 계수 (kDi) 는 수학식 2 에 따라 계산된다.
공기량 변화 정정 계수 (kDi) 는 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) 에 기초하여 계산될 수도 있다. 이 경우에, 공기량 변화 정정 계수 (kDi) 는 수학식 4 에 따라 계산된다.
kDi = Mci / Mciav
여기에서, "Mciav" 는 실린더 내부 공급 공기량 (Mci; = ΣMci/Ncy1) 의 평균값을 표시한다.
예를 들어, 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) 이 다음의 방법으로 획득될 수 있다. 상술한 바와 같이, 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) 은 실린더 내부 흡기 공기 유량 (mci) 을 일시적으로 통합함으로써 획득된다. 따라서, 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) 은 다음의 수학식 5 에 의해 표현될 수 있다.
Figure 112007038163642-PCT00001
여기에서, "tMi" 는 흡기 압력 피크가 흡기 압력 (Pm) 에서 발생한 시점을 표시하고 (이하, 이 시점은 "흡기 압력 피크 발생 타이밍" 이라고 지칭함); "tmi" 는 흡기 압력 트러프가 흡기 압력 (Pm) 에서 발생한 시점을 표시하고 (이하, 이 시점은 "흡기 압력 트러프 발생 타이밍" 이라고 지칭함); "△tdi" 는 타이밍 (tMi) 과 타이밍 (tmi) 사이에 시간 간격(들)을 표시하며, "△topi" 는 "i" 번째 실린더의 흡기 밸브 개방 기간(들)을 표시한다 (도 4 참조).
수학식 5 에서, 우변의 제 1 항은 도 4 에서 T1 에 의해 도시된 부분 즉, 실린더 내부 흡기 공기 유량 (mci) 및 스로틀 밸브 통과 공기 유량 (mt) 에 의해 둘러싸인 부분의 영역을 표시한다. 또한, 우변의 제 2 항은 사다리꼴의 형태를 사용하는 이 영역에 근사시킴으로써 도 4 에서 T2 에 의해 도시된 영역, 즉, 실린더 내부 흡기 공기 유량 (mci), 스로틀 밸브 통과 공기 유량 (mt), 및 흡기 압력 (Pm) 이 "0" (Pm = "0") 인 직선에 의해 둘러싸인 부분의 영역을 표시한다.
흡기 파이프 (IM) 의 에너지 보존 법칙은 다음의 수학식 6 에 의해 표시된다.
Figure 112007038163642-PCT00002
여기에서, "Vm" 은 흡기 파이프 (IM) 의 부피 (m3) 를 표시하고; "Ra" 는 공기 또는 흡기 기체 1 몰당 기체 상수를 표시한다 (도 5 참조).
흡기 압력 (Pm) 은 타이밍 (tMi) 과 타이밍 (tmi) 사이의 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 만큼 감소한다. 이를 고려한다면, 수학식 5 는 수학식 6 을 이용하여 다음의 수학식 7 로 정정될 수 있다.
Figure 112007038163642-PCT00003
따라서, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 이 상술한 방법으로 계산되고, 흡기 온도 (Tm) 가 온도 센서 (41) 에 의해 검지되고, 스로틀 밸브 통과 공기 유량 (mt) 이 공기 유량계 (39) 에 의해 검지되고, 시간 간격 (△tdi; = tmi - tMi) 이 흡기 압력 (Pm) 에 기초하여 타이밍 (tMi) 과 타이밍 (tmi) 을 검지함으로써 계산된다 면, 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) 은 수학식 7 에 따라 계산될 수 있다. 흡기 밸브 개방 기간 (△topi) 은 흡기 밸브 양정량에 기초하여 획득되어, 미리 ROM 에 저장된다.
상술한 바와 같이, 공기량 변화 정정 계수 (kDi) 는 수학식 2 에 따라, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 에 기초하여 계산될 수도 있다. 다른 방법으로, 공기량 변화 정정 계수 (kDi) 는 수학식 4 에 따라, 실린더 내부 공급 공기량에 기초하여 계산될 수도 있다. 그러나, 수학식 2 가 사용되는 경우에, 흡기 온도 (Tm) 및 스로틀 밸브 통과 공기 유량 (mt) 은 검지될 필요가 없으며, 따라서, 공기량 변화 정정 계수 (kDi) 가 용이하게 획득될 수 있다. 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) 은 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 에 기초하여 계산된다. 이를 고려한다면, 수학식 2 가 사용되는 경우에는 공기량 변화 정정 계수 (kDi) 가 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 에 직접적으로 기초하여 계산되고, 수학식 4 가 사용되는 경우에는 공기량 변화 정정 계수 (kDi) 가 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 에 간접적으로 기초하여 계산된다.
도 6 은 본 발명의 실시형태에서 "i" 번째 실린더에 대응하는 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 을 계산하는 과정을 나타낸다. 이 과정은 소정의 시간 간격에서의 인터럽트에 의해 실행된다.
도 6 에 도시된 바와 같이, 단계 S100 에서, "i" 번째 실린더의 최대값 (PmMi) 및 최소값 (Pmmi) 이 검지된다 ("i" = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8). 다음으로, 단계 S101 에서, 수학식 3 에 따라 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 이 계산된다.
도 7 은 본 발명의 실시형태에서 "i" 번째 실린더의 연료 분사 시간 (TAUi) 을 계산하는 과정을 나타낸다. 이 과정은 소정의 시간 간격에서의 인터럽트에 의해 실행된다.
도 7 에 도시된 바와 같이, 단계 S110 에서, 기본 연료 분사 시간 (TAUb) 이계산된다. 다음으로, 단계 S111 에서, 수학식 2 또는 수학식 4 에 따라 "i" 번째 실린더 ("i" = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) 의 공기량 변화 정정 계수 (kDi) 가 계산된다. 단계 S112 에서, 정정 계수 (kk) 가 계산된다. 단계 S113 에서, 수학식 1 에 따라 연료 분사 시간 (TAUi) 이 계산된다. "i" 번째 실린더의 연료 분사 밸브 (15) 로부터, 연료 분사 시간 (TAUi) 동안에 연료가 분사된다.
상술한 바와 같이, 수학식 2 가 사용되는 경우 및 수학식 4 가 사용되는 경우 모두에서, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 이 사용되고, 따라서, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 은 정확히 획득될 필요가 있다. 이하, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 을 계산하는 실시형태의 제 1 변형 실시예 내지 제 4 변형 실시예를 설명한다.
먼저, 실시형태의 제 1 변형 실시예를 설명한다.
도 8a 는 저양정 동작이 수행되는 경우에 흡기 압력 (Pm) 이 변하는 방식의 실시예를 도시하고 있다. 도 8a 에 도시된 실시예에서, 예를 들어, 흡기 압력 (Pm) 은 화살표 X 로 나타낸 영역에서 계속 증가한다. 결과적으로, 흡기 압력 피크 (UPi) 또는 흡기 압력 트러프 (DNi) 는 흡기 압력 (Pm) 에서 발생하지 않는다. 따라서, 최대값 (PmMi) 및 최소값 (Pmmi) 이 검지될 수 없으며, 따라서, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 이 검지될 수 없다. 실린더 중 하나에 대응하는 흡 기 압력 감소량 (△Pmdi) 이 검지될 수 없다면, 공기량 변화 정정 계수 (kDi) 가 계산될 수 없다. 이 실린더의 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) 이 각각의 다른 실린더의 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) 보다 상당히 적으며 실린더 내부 공급 공기량 (Mci) 은 스로틀 밸브 통과 공기 유량 (mt) 보다 더 많아지지 않기 때문에 흡기 압력 (Pm) 은 이런 방식으로 작용한다고 고려된다 (도 4 참조).
도 8b 는 고양정 동작이 도 8a 와 동일한 동작 상태 하에서 수행되는 경우에, 흡기 압력 (Pm) 이 변하는 방식을 도시하고 있다. 이 경우에, 화살표 Y 로 나타낸 바와 같이, 흡기 압력 피크 (UPi) 및 흡기 압력 트러프 (DNi) 가 흡기 압력 (Pm) 에서 명백하게 발생하며, 따라서, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 이 검지될 수 있다.
따라서, 실시형태의 제 1 변형 실시예에서, 각각의 실린더에 대응하는 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 이 검지될 수 있는지 여부가 결정된다. 하나 이상의 실린더에 대응하는 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 이 검지될 수 없다고 결정된 경우에, 흡기 밸브가 구동되는 방법은 고양정 동작으로 일시적으로 변하여, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 을 검지한다. 따라서, 흡기 압력 피크 (UPi) 및 흡기 압력 트러프 (DNi) 는 흡기 압력 (Pm) 에서 확실히 발생한다. 따라서, 최대값 (PmMi) 및 최소값 (Pmmi) 이 확실히 검지될 수 있으며, 따라서, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 이 확실히 검지될 수 있다.
이 경우에, 최대값 (PmMi) 및 최소값 (Pmmi) 모두가 검지될 수 있는지 여부를 결정함으로써 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 이 검지될 수 있는지 여부가 결정된 다. 즉, 최대값 (PmMi) 또는 최소값 (Pmmi) 이 검지될 수 없는 경우에, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 은 검지될 수 없다고 결정된다. 한편, 최대값 (PmMi) 및 최소값 (Pmmi) 이 검지될 수 있는 경우에, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 은 검지될 수 있다고 결정된다.
흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 의 검지가 완료된 후에, 흡기 밸브 (6) 는 정상적으로 구동되며, 즉, 고양정 동작 또는 저양정 동작은 엔진 동작 상태에 따라 수행된다.
도 9 는 실시형태의 제 1 변형 실시예에서 "i" 번째 실린더에 대응하는 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 을 계산하는 과정을 나타낸다. 이 과정은 소정의 시간 간격에서의 인터럽트에 의해 실행된다.
도 9 에 도시된 바와 같이, 단계 S120 에서, "i" 번째 실린더의 최대값 (PmMi) 및 최소값 (Pmmi) 이 검지된다 ("i" = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8). 다음으로, 단계 S121 에서, 모든 실린더 각각의 최대값 (PmMi) 및 최소값 (Pmmi) 이 검지될 수 있는지 여부가 결정된다. 하나 이상의 실린더의 최대값 (PmMi) 또는 최소값 (Pmmi) 이 검지될 수 없다면, 단계 S122 가 실행된다. 단계 S122 에서, 고양정 동작이 엔진의 동작 상태에 관계없이 수행된다. 그 후, 단계 S120 이 다시 실행된다.
한편, 모든 실린더 각각의 최대값 (PmMi) 및 최소값 (Pmmi) 이 검지될 수 있다고 단계 S121 에서 결정되는 경우에, 단계 S123 이 실행된다. 단계 S123 에서, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 은 수학식 3 에 의해 계산된다. 다음으로, 단 계 S124 에서, 흡기 밸브 (6) 가 정상적으로 구동된다.
단지 저양정 동작이 수행되는 경우에만 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 이 검지될 수 없다고 결정된다. 이를 고려하면, 저양정 동작이 실시형태의 제 1 변형 실시예에서 수행되는 경우에 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 의 검지가 금지되는 것이 고려될 수도 있다.
이하, 실시형태의 제 2 변형 실시예를 설명한다.
상술된 실시형태의 제 1 변형 실시예에서, 저양정 동작이 수행되어야 하는 경우에도, 흡기 밸브가 구동되는 방법은 고양정 동작으로 변하여, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 을 검지한다. 따라서, 예를 들어, 스로틀 밸브 (17) 의 개방량을 감소시키는 추가적인 제어가 요구된다.
도 10a 에 도시된 바와 같이, 예를 들어, "i" 번째 실린더의 흡기 밸브가 개방되기 시작했던 시점 (이하, 이 시점은 "흡기 밸브 개방 시작 타이밍 (θSi)" 이라고 지칭함) 이후로 크랭크축이 흡기 압력 (Pm) 에서 흡기 압력 피크를 발생시키는데 요구되는 크랭크 각도 (이하, 이 크랭크 각도를 " 압력 피크 크랭크 각도 (△θMi)" 라고 지칭함) 로 회전하고 있다면, 흡기 압력 피크 (Upi) 는 "i" 번째 실린더에서의 흡기 행정의 실행으로 인해 흡기 압력 (Pm) 에서 발생한다. 흡기 밸브 개방 시작 타이밍 (θSi) 이후로 크랭크축이 흡기 압력 (Pm) 에서 흡기 압력 트러프를 발생시키는데 요구되는 크랭크 각도 (이하, 이 크랭크 각도를 " 압력 트러프 크랭크 각도 (△θmi)" 라고 지칭함) 로 회전하고 있다면, 흡기 압력 트러프 (DNi) 는 흡기 압력 (Pm) 에서 발생한다.
압력 피크 크랭크 각도 (△θMi) 및 압력 트러프 크랭크 각도 (△θmi) 각각은 고양정 동작이 수행되는지 또는 저양정 동작이 수행되는지와 상관없이 실제 상수값으로 유지된다.
따라서, 흡기 밸브 개방 시작 타이밍 (θSi) 이후, 크랭크 축이 압력 피크 크랭크 각도 (△θMi) 로 회전하는 경우에 획득되는 흡기 압력 (Pm) 은 최대값 (PmMi) 이다. 유사하게, 흡기 밸브 개방 시작 타이밍 (θSi) 이후, 크랭크 축이 압력 트러프 크랭크 각도 (△θmi) 로 회전하는 경우에 획득되는 흡기 압력 (Pm) 은 최소값 (Pmmi) 이다
따라서, 압력 피크 크랭크 각도 (△θMi) 및 압력 트러프 크랭크 각도 (△θmi) 가 미리 획득되지 않았다면, 흡기 압력 피크 (UPi) 또는 흡기 압력 트러프 (DNi) 가 흡기 압력 (Pm) 에서 발생하지 않는 경우에도, 최대값 (PmMi) 및 최소값 (Pmmi) 은 압력 피크 크랭크 각도 (△θMi) 및 압력 트러프 크랭크 각도 (△θmi) 를 각각 사용하여 검지될 수 있다. 따라서, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 이 검지될 수 있다. 이것은 실시형태의 제 2 변형 실시예의 개념이다.
상술한 바와 같이, 고양정 동작이 수행되는 경우에, 흡기 압력 피크 (UPi) 및 흡기 압력 트러프 (DNi) 는 흡기 압력 (Pm) 에서 확실히 발생한다. 그러나, 저양정 동작이 수행되는 경우에, 흡기 압력 피크 (UPi) 또는 흡기 압력 트러프 (DNi) 는 흡기 압력 (Pm) 에서 발생하지 않을 수도 있다.
따라서, 실시형태의 제 2 변형 실시형태에서, 고양정 동작이 수행되는 경우에, 압력 피크 크랭크 각도 (△θMi) 및 압력 트러프 크랭크 각도 (△θmi) 는 미 리 획득되어 저장된다. 그 후, 저양정 동작이 수행되는 경우에, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 은 압력 피크 크랭크 각도 (△θMi) 및 압력 트러프 크랭크 각도 (△θmi) 를 각각 사용하여 검지된다.
더 상세하게, 고양정 동작이 수행되는 경우에, 압력 피크 크랭크 각도 (△θMi) 및 압력 트러프 크랭크 각도 (△θmi) 는 검지되어 저장된다. 그 후, 도 10b 에 도시된 바와 같이, 저양정 동작이 시작되어, 흡기 밸브 개방 시작 타이밍 (θSi) 이후 크랭크축이 압력 피크 크랭크 각도 (△θMi) 로 회전하는 경우에, 흡기 압력 (Pm) 이 검지되고, 이 검지된 흡기 압력 (Pm) 은 최대값 (PmMi) 으로서 사용된다. 유사하게, 흡기 밸브 개방 시작 타이밍 (θSi) 이후 크랭크축이 압력 트러프 크랭크 각도 (△θmi) 로 회전하는 경우에, 흡기 압력 (Pm) 이 검지되고, 이 검지된 흡기 압력 (Pm) 은 최소값 (Pmmi) 으로서 사용된다. 다음으로, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 은 수학식 3 에 따라 계산된다.
도 11 은 실시형태의 제 2 변형 실시예에서 "i" 번째 실린더에 대응하는 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 을 계산하는 과정을 도시하고 있다. 이 과정은 소정의 시간 간격에서의 인터럽트에 의해 실행된다.
도 11 에 도시된 바와 같이, 저양정 동작이 수행될지 여부는 단계 S130 에서 결정된다. 고양정 동작이 수행된다고 결정되는 경우에, 단계 S132 가 실행된다. 단계 S132 에서, "i" 번째 실린더의 최대값 (PmMi) 및 최소값 (Pmmi) 이 검지되고, 압력 피크 크랭크 각도 (△θMi) 및 압력 트러프 크랭크 각도 (△θmi) 가 검지된다 ("i" = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8). 그 후, S133 이 실행된다.
한편, 단계 S130 에서 저양정 동작이 수행된다고 결정된 경우에, 단계 S131 가 실행된다. 단계 S131 에서, 저장된 압력 피크 크랭크 각도 (△θMi) 및 압력 트러프 크랭크 각도 (△θmi) 가 판독되고, 최대값 (PmMi) 및 최소값 (Pmmi) 은 압력 피크 크랭크 각도 (△θMi) 및 압력 트러프 크랭크 각도 (△θmi) 를 각각 사용하여 검지될 수 있다. 그 후, 단계 S133 이 실행된다.
단계 S133 에서, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 은 수학식 3 에 따라 계산된다.
저양정 동작이 수행되는 경우에도, 흡기 압력 피크 (UPi) 및 흡기 압력 트러프 (DNi) 가 흡기 압력 (Pm) 에서 발생한다면, 압력 피크 크랭크 각도 (△θMi) 및 압력 트러프 크랭크 각도 (△θmi) 는 동시에 검지되어 저장된다. 흡기 압력 피크 (UPi) 또는 흡기 압력 트러프 (DNi) 가 흡기 압력 (Pm) 에서 발생하지 않는다면, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 은 이들 저장된 압력 피크 크랭크 각도 (△θMi) 및 압력 트러프 크랭크 각도 (△θmi) 를 사용하여 계산될 수도 있다. 고양정 동작이 수행되는 경우에도, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 은 저장된 압력 피크 크랭크 각도 (△θMi) 및 압력 트러프 크랭크 각도 (△θmi) 를 사용하여 계산될 수 있다.
따라서, 일반적으로, 제 1 기준 시점으로부터 흡기 압력 피크 (UPi) 가 흡기 압력에서 발생할 때까지 요구되는 시간인 압력 피크 시간-간격 및 제 2 기준 시점으로부터 흡기 압력 트러프 (DNi) 가 흡기 압력에서 발생할 때까지 요구되는 시간인 압력 트러프 시간-간격이 검지되고; 제 1 기준 시점부터 압력 피크 시간-간격이 경과된 경우에 획득되는 흡기 압력 최대값 (PmMi) 및 제 2 기준 시점부터 압력 트 러프 시간-간격이 경과된 경우에 획득되는 흡기 압력 최소값 (Pmmi) 에 기초하여, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 이 검지된다. 이 경우에, 제 1 기준 시점은 제 2 기준 시점과 일치할 수도 있다. 다른 방법으로, 제 1 기준 시점은 제 2 기준 시점고 상이할 수도 있다. 즉, 제 1 기준 시점 및 제 2 기준 시점은 흡기 밸브 개방 시작 타이밍 (θSi) 으로 설정될 수도 있다. 다른 방법으로, 제 1 기준 시점이 흡기 밸브 개방 시작 타이밍 (θSi) 으로 설정될 수도 있고, 흡기 압력 피크 (UPi) 가 흡기 압력 (Pm) 에서 발생하는 시점 (= θSi + △θMi) 으로 제 2 기준 시점이 설정될 수도 있다.
이하, 실시형태의 제 3 변형 실시예를 설명한다.
도 12 에 도시된 바와 같이, 압력 센서 (40) 에 의해 실제로 검지된 흡기 압력 (Pm) 은 잡음을 포함한다. 따라서, 흡기 행정의 실행으로 인해 흡기 압력 (Pm) 에서 발생하는 흡기 압력 피크 (UPi) 및 흡기 압력 트러프 (DNi) 를 정확히 식별하는 것은 때때로 어렵다.
실시형태의 제 3 변형 실시예에서, 검지된 흡기 압력 (Pm) 은 스무딩된 흡기 압력 (Pmsm) 을 획득하기 위해 스무딩된다. 그 후, 흡기 압력 피크 (UPi) 가 스무딩된 흡기 압력 (Pmsm) 에서 발생하는 시점에 대응하는 유도된 압력 피크 크랭크 각도 (θMi) 및 흡기 압력 트러프 (DNi) 가 스무딩된 흡기 압력 (Pmsm) 에서 발생하는 시점에 대응하는 유도된 압력 트러프 크랭크 각도 (θmi) 가 검지된다. 따라서, 잡음에 의해 발생하는 피크의 영향은, 도 12 에 화살표 Z 로 나타낸 바와 같이, 최소화될 수 있다.
다음으로, 유도된 압력 피크 크랭크 각도 (θMi) 에서 검지된 흡기 압력 (Pm) 은 식별된다. 이 흡기 압력 (Pm) 은 최대값 (PmMi) 을 표시한다. 유사하게, 유도된 압력 트러프 크랭크 각도 (θmi) 에서 검지된 흡기 압력 (Pm) 은 식별된다. 이 흡기 압력 (Pm)은 최소값 (Pmmi) 을 표시한다.
다음으로, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 은 수학식에 따라 계산된다.
이 경우에, 유도된 압력 피크 크랭크 각도 (θMi) 에서 스무딩된 흡기 압력 (Pmsm) 은 최대값 (PmMi) 으로 사용될 수도 있고, 유도된 압력 트러프 크랭크 각도 (θmi) 에서 스무딩된 흡기 압력 (Pmsm) 은 최소값 (Pmmi) 으로 사용될 수도 있다. 그러나, 스무딩된 흡기 압력 (Pmsm) 이 흡기 압력 (Pm) 을 스무딩함으로써 획득되기 때문에, 정확하게 흡기 압력 (Pm) 을 표시하지는 않는다. 따라서, 실시형태의 제 3 변형 실시예에서, 유도된 압력 피크 크랭크 각도 (θMi) 에서 검지되는 흡기 압력 (Pm) 은 최대값 (PmMi) 으로 사용되고, 유도된 압력 트러프 크랭크 각도 (θMi) 에서 검지되는 흡기 압력 (Pm) 은 최소값 (Pmmi) 으로 사용된다.
도 13 은 실시형태의 제 3 변형 실시예에서 "i" 번째 실린더에 대응하는 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 을 계산하는 과정을 도시하고 있다. 이 과정은 소정의 시간 간격에서의 인터럽트에 의해 실행된다.
도 13 에 도시된 바와 같이, 단계 S140 에서, 스무딩된 흡기 압력 (Pmsm) 은 크랭크 축이, 예를 들어, 720 도 회전하는 동안에 흡기 압력 (Pm) 을 스무딩함으로써 계산된다. 단계 S141 에서, 유도된 압력 피크 크랭크 각도 (θMi) 및 유도된 압력 트러프 크랭크 각도 (θmi) 가 스무딩된 흡기 압력 (Pmsm) 에 기초하여 검 지된다. 단계 S142 에서, 유도된 압력 피크 크랭크 각도 (θMi) 에서 최대값 (PmMi) 및 유도된 압력 트러프 크랭크 각도 (θmi) 에서 최소값 (Pmmi) 이 검지된다. 단계 S143 에서, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 이 수학식 3 에 따라 계산된다.
이하, 실시형태의 4 번째 변형 실시예를 설명한다.
도 1 에서의 내연 엔진에서, 일 실린더의 흡기 밸브 개방 기간은 흡기 행정 순서에서 다음 실린더의 흡기 밸브 개방 기간과 오버래핑한다. 즉, 도 14a 에서의 "W1" 에 의해 도시된 바와 같이, (i - 1) 번째 실린더의 흡기 밸브 개방 기간 OP (i - 1) 의 마지막 단계는 "i" 번째 실린더의 흡기 밸브 개방 기간 OP (i) 의 초기 단계와 오버래핑한다. 유사하게, "W2" 에 의해 도시된 바와 같이, "i" 번째 실린더의 흡기 밸브 개방 기간 OP (i) 의 마지막 단계는 (i + 1) 번째 실린더의 흡기 밸브 개방 기간 OP (i + 1) 의 초기 단계와 오버래핑한다 (이하, 참조 부호 "i" 는 흡기 행정의 실행 순서를 표시함).
그러나, 2 개의 실린더의 흡기 밸브 개방 기간이 서로 오버래핑하는 경우에, 공기는 이들 2 개의 실린더로 동시에 흐를 수도 있다. 이런 경우에, 흡기 압력 (Pm) 의 감소를 발생시킨 공기가 흐른 실린더는 식별될 수 없다. 따라서, 흡기 압력 감소량에서 흡기 밸브 개방 기간의 이런 오버래핑의 영향이 무시될 수 없는 경우에, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 이 상술한 방법으로 항상 정확히 검지될 수 없기 때문에 이런 방법은 매우 적절하지 않다.
그러나, 흡기 밸브 양정량이 도 1 에서의 흡기 밸브 구동 유닛 (50) 에 의해 변한다면, 흡기 밸브 개방 시작 타이밍은 변하고, 밸브 오버래핑 기간 (W1 및 W2) 각각의 시간은 변한다. 도 14b 에 도시된 바와 같이, 밸브 오버래핑 기간 (W2) 이 (i + 1) 번째 실린더의 흡기 상사점 (TDC (i + 1)) 부근인 경우에, 밸브 오버래핑 기간 (W2) 동안에 거의 어떠한 공기도 (i + 1) 번째 실린더에 흐르지 않는다. 따라서, 밸브 오버래핑 기간 (W2) 동안에 흡기 압력 (Pm) 의 감소는 "i" 번째 실린더에 흐르는 공기에 의해 발생한다. 유사하게, 도 14c 에 도시된 바와 같이, 밸브 오버래핑 기간 (W1) 이 (i - 1) 번째 실린더의 흡기 하사점 (BDC (i -1)) 부근인 경우에, 흡기 압력 (Pm) 의 감소가 "i" 번째 실린더에 흐르는 공기에 의해 발생한다고 고려된다.
또한, 도 14b 에 도시된 바와 같이, 밸브 오버래핑 기간 (W1) 이 "i" 번째 실린더의 흡기 상사점 (TDC (i)) 부근인 경우에, 밸브 오버래핑 기간 (W1) 동안에 흡기 압력 (Pm) 의 감소가 (i - 1) 번째 실린더에 흐르는 공기에 의해 발생한다고 고려된다. 도 14c 에 도시된 바와 같이, 밸브 오버래핑 기간 (W2) 이 "i" 번째 실린더의 흡기 하사점 (BDC ("i")) 부근인 경우에, 밸브 오버래핑 기간 (W2) 동안에 흡기 압력 (Pm) 의 감소가 (i + 1) 번째 실린더에 흐르는 공기에 의해 발생한다고 고려된다.
따라서, 실시형태의 제 4 변형 실시예에서, "i" 번째 실린더의 흡기 밸브 개방 기간 및 (i + 1) 번째 실린더의 흡기 밸브 개방 기간의 오버래핑 타이밍이 모두 "i" 번째 실린더 또는 (i + 1) 번째 실린더의 상사점 또는 하사점 부근이 아닌 경우에, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 의 검지는 금지된다. 한편, 이 오버래핑 타 이밍이 "i" 번째 실린더 또는 (i + 1) 번째 실린더의 상사점 또는 하사점 부근이라면, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 은 검지된다. 결과적으로, 흡기 밸브 개방 기간이 서로 오버래핑하는 경우에도, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 은 정확하게 검지될 수 있다.
실시형태의 4 번째 변형 실시예는 흡기 밸브 양정량 및 흡기 밸브 개방 기간이 유지되는 동안에 흡기 밸브 개방 타이밍이 변하는 경우에 또한 적용될 수 있다. 도 15 는 실시형태의 제 4 변형 실시예에서 "i" 번째 실린더에 대응하는 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 을 계산하는 과정을 도시하고 있다. 이 과정은 소정의 시간 간격에서의 인터럽트에 의해 실행된다.
도 15 에 도시된 바와 같이, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 을 검지하는 조건이 만족하는지 여부가 단계 S150 에서 결정된다. "i" 번째 실린더의 흡기 밸브 개방 기간 및 (i + 1) 번째 실린더의 흡기 밸브 개방 기간의 오버래핑 타이밍이 "i" 번째 실린더 또는 (i + 1) 번째 실린더의 상사점 또는 하사점 부근이라면, 조건은 만족한다고 결정한다. i" 번째 실린더의 흡기 밸브 개방 기간 및 (i + 1) 번째 실린더의 흡기 밸브 개방 기간의 오버래핑 타이밍이 "i" 번째 실린더 또는 (i + 1) 번째 실린더의 상사점 또는 하사점 부근이 아니라면, 조건은 만족하지 않다고 결정한다. 조건이 만족한다고 결정되는 경우에, 단계 S151 가 실행된다. 단계 S151 에서, 최대값 (PmMi) 및 최소값 (Pmmi) 이 검지된다. 다음으로, 단계 S152 에서, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 은 수학식 3 에 따라 계산된다. 한편, 조건이 만족하지 않는다고 결정되는 경우에, 과정은 종료한다. 따라서, 흡기 압력 감소량 (△Pmdi) 의 계산은 금지된다.

Claims (14)

  1. 복수의 실린더가 제공되고, 엔진 동작 상태에 기초하여 각 실린더의 흡기 밸브의 양정량이 변하는 내연 엔진용 제어 장치로서,
    각 실린더에 대응하는 흡기 압력 감소량을 검지하는 감소량 검지 수단으로서, 상기 흡기 압력 감소량은 흡기 행정의 실행으로 인해 발생하는 흡기 압력의 감소량인, 상기 감소량 검지 수단;
    상기 각 실린더에 대응하는 검지된 흡기 압력 감소량에 기초하여, 각 실린더에 공급된 공기량인 내부 실린더 공급 공기량의 각 실린더에 따른 변화를 계산하는 변화 계산 수단; 및
    상기 내부 실린더 공급 공기량의 각 실린더에 따른 계산된 변화에 기초하여, 엔진 제어를 실행하는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 내연 엔진용 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 모든 실린더 각각에 대응하는 상기 흡기 압력 감소량이 검지될 수 있는지 여부를 판정하고,
    하나 이상의 실린더에 대응하는 상기 흡기 압력 감소량이 검지될 수 없다고 판정되는 경우에, 각 실린더의 흡기 밸브의 양정량을 일시적으로 증가시키며,
    상기 감소량 검지 수단은 상기 양정량이 증가한 후에 각 실린더의 흡기 압력 감소량을 검지하는 것을 특징으로 하는, 내연 엔진용 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 감소량 검지 수단은,
    상기 흡기 압력을 계속적으로 검지하고,
    제 1 기준 시점으로부터 흡기 압력 피크가 상기 흡기 압력에서 발생할 때까지 요구되는 시간인 압력 피크 시간-간격 및 제 2 기준 시점으로부터 흡기 압력 트러프가 상기 흡기 압력에서 발생할 때까지 요구되는 시간인 압력 트러프 시간-간격을 검지하고,
    상기 제 1 기준 시점 이후 상기 검지된 압력 피크 시간-간격이 경과한 경우에 검지되는 흡기 압력 및 상기 제 2 기준 시점 이후 상기 검지된 압력 트러프 시간-간격이 경과한 경우에 검지되는 흡기 압력에 기초하여 상기 흡기 압력 감소량을 검지하는 것을 특징으로 하는, 내연 엔진용 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 기준 시점 및 상기 제 2 기준 시점 각각은 흡기 밸브가 개방하기 시작하는 시점인 것을 특징으로 하는, 내연 엔진용 제어 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 기준 시점은 흡기 밸브가 개방하기 시작하는 시점이고, 상기 제 2 기준 시점은 상기 제 1 기준 시점 이후 상기 압력 피크 시간-간격이 경과한 시점인 것을 특징으로 하는, 내연 엔진용 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 감소량 검지 수단은,
    상기 흡기 압력을 계속적으로 검지하고;
    상기 검지된 흡기 압력을 스무딩함으로써 획득되는 스무딩된 흡기 압력에서 흡기 압력 피크가 발생한 시점, 및 상기 스무딩된 흡기 압력에서 흡기 압력 트러프가 발생한 시점을 검지하며;
    상기 흡기 압력 피크가 발생한 검지된 시점에서 검지되는 흡기 압력 및 상기 흡기 압력 트러프가 발생한 검지된 시점에서 검지되는 흡기 압력에 기초하여 각 실린더에 대응하는 상기 흡기 압력 감소량을 검지하는 것을 특징으로 하는, 내연 엔진용 제어 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내연 엔진은,
    상기 흡기 행정이 연속적으로 실행되는 복수의 실린더 사이에서 2 개 이상의 실린더의 흡기 밸브 개방 기간이 서로 오버래핑하는 경우에, 상기 2 개 이상의 실린더의 흡기 밸브 개방 기간이 변한다면, 상기 흡기 밸브 개방 기간의 오버래핑 타이밍이 변하도록 구성되고,
    상기 흡기 밸브 개방 기간의 오버래핑 타이밍이 상기 2 개 이상의 실린더 중 어느 것의 상사점 또는 하사점 부근도 아닌 경우에, 상기 제어 수단이 흡기 압력 감소량의 검지를 금지하는 것을 특징으로 하는, 내연 엔진용 제어 장치.
  8. 각 실린더에 대응하는 흡기 압력 감소량을 검지하는 단계로서, 상기 흡기 압력 감소량은 흡기 행정의 실행으로 인해 발생하는 흡기 압력의 감소량인, 상기 검지 단계;
    상기 각 실린더에 대응하는 검지된 흡기 압력 감소량에 기초하여, 각 실린더에 공급된 공기량인 내부 실린더 공급 공기량의 각 실린더에 따른 변화를 계산하는 단계; 및
    상기 내부 실린더 공급 공기량의 각 실린더에 따른 계산된 변화에 기초하여, 엔진 제어를 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 내연 엔진용 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    모든 실린더 각각에 대응하는 상기 흡기 압력 감소량이 검지될 수 있는지 여부를 판정하는 단계;
    하나 이상의 실린더에 대응하는 상기 흡기 압력 감소량이 검지될 수 없다고 판정되는 경우에, 각 실린더의 양정량을 일시적으로 증가시키는 단계; 및
    상기 양정량이 증가한 후에 상기 흡기 압력 감소량을 검지하는 단계를 더 포 함하는 것을 특징으로 하는, 내연 엔진용 제어 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 흡기 압력을 계속적으로 검지하는 단계;
    제 1 기준 시점으로부터 흡기 압력 피크가 상기 흡기 압력에서 발생할 때까지 요구되는 시간인 압력 피크 시간-간격 및 제 2 기준 시점으로부터 흡기 압력 트러프가 상기 흡기 압력에서 발생할 때까지 요구되는 시간인 압력 트러프 시간-간격을 검지하는 단계; 및
    상기 제 1 기준 시점 이후 상기 검지된 압력 피크 시간-간격이 경과한 경우에 검지되는 흡기 압력 및 상기 제 2 기준 시점 이후 상기 검지된 압력 트러프 시간-간격이 경과한 경우에 검지되는 흡기 압력에 기초하여 상기 흡기 압력 감소량을 검지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 내연 엔진용 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 기준 시점 및 상기 제 2 기준 시점 각각은 흡기 밸브가 개방하기 시작하는 시점인 것을 특징으로 하는, 내연 엔진용 제어 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 기준 시점은 흡기 밸브가 개방하기 시작하는 시점이고, 상기 제 2 기준 시점은 상기 제 1 기준 시점 이후 상기 압력 피크 시간-간격이 경과한 시점인 것을 특징으로 하는, 내연 엔진용 제어 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 흡기 압력을 계속적으로 검지하는 단계;
    상기 검지된 흡기 압력을 스무딩함으로써 획득되는 스무딩된 흡기 압력에서 흡기 압력 피크가 발생한 시점, 및 상기 스무딩된 흡기 압력에서 흡기 압력 트러프가 발생한 시점을 검지하는 단계; 및
    상기 흡기 압력 피크가 발생한 검지된 시점에서 검지되는 흡기 압력 및 상기 흡기 압력 트러프가 발생한 검지된 시점에서 검지되는 흡기 압력에 기초하여 각 실린더에 대응하는 상기 흡기 압력 감소량을 검지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 내연 엔진용 제어 방법.
  14. 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    2 개 이상의 실린더의 흡기 밸브 개방 기간이 서로 오버래핑하는 상태에서 상기 2 개 이상의 실린더의 흡기 밸브 개방 기간이 변한다면, 상기 흡기 밸브 개방 기간의 오버래핑 타이밍이 변하는 조건에서, 상기 흡기 행정이 연속적으로 실행되는 복수의 실린더 사이에서 2 개 이상의 실린더의 흡기 밸브 개방 기간의 오버래핑 타이밍이 상기 2 개 이상의 실린더 중 어느 것의 상사점 또는 하사점 부근도 아닌 경우에는 상기 흡기 압력 감소량의 검지를 금지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 내연 엔진용 제어 방법.
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