KR20070112222A - 내연 기관의 제어 장치 - Google Patents

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마모루 요시오카
야스유키 다카마
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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Abstract

퓨얼 커트의 개시와 함께, 밸브 타이밍을 작동시켜 내부 EGR 양을 늘린다 (도 2c). 스로틀 개도 (TA) 는, 내부 EGR 양이 충분히 확보될 때까지는 기본 아이들 개도 (TA0) 이상으로 제어하고, 내부 EGR 양이 충분히 확보된 시점에서 기본 아이들 개도 (TA0) 이하로 감축한다 (도 2d). 저회전 하에서의 F/C 시에는 고회전 하에서의 F/C 시에 비하여 내부 EGR 의 증량분을 적게 함과 함께, 스로틀 개도 (TA) 의 감축량을 작게 한다.
내연 기관, 퓨얼 커트, 밸브 타이밍, 스로틀 개도, 흡입 공기량 제어

Description

내연 기관의 제어 장치{CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은, 내연 기관의 제어 장치에 관하여, 특히, 배기 가스 재순환량을 가변으로 하는 기구와, 흡입 공기량을 가변으로 하는 기구를 구비하는 내연 기관을 제어하는 장치로서 바람직한 내연 기관의 제어 장치에 관한 것이다.
종래, 예를 들어 일본 공개특허공보 2002-22671호에는, 내연 기관의 감속시에 있어서의 오일 소비량 증대 (오일 상승) 의 방지와, 그 감속시에 있어서의 촉매의 열화 억제를 양립하도록, 내연 기관의 밸브 타이밍 및 밸브 리프트량을 최적화하는 기술이 개시되어 있다.
내연 기관에 있어서는, 스로틀 개도가 닫힌 경우에, 요컨대, 운전자에 의해서 감속이 요구된 경우에, 일반적으로, 연비 특성을 개선하기 위해 퓨얼 커트 (fuel cut) 가 실행된다. 이 때문에, 내연 기관의 감속시에는, 흡기관 내부가 크게 부압화함과 함께, 흡기 통로에서 배기 통로에 걸쳐 연료를 함유하지 않는 공기가 유통되는 사태가 발생한다.
흡기관 내부에 큰 부압이 발생하면, 그 영향에 의해, 내연 기관의 통내(筒內) 압력도 부압화되기 쉽다. 그리고, 통내 압력이 부압화되면, 이른바 오일 상승에 의해, 내연 기관에 있어서의 오일 소비량이 증대된다. 이 때문에, 오일 소비량을 억제하는 관점에서, 내연 기관의 감속시에 있어서의 흡기관 압력은, 과도하게 부압화시키지 않는 것이 바람직하다. 그 대응으로서, 고회전수일수록 감속시의 흡입 공기량을 증가시키는 대응이 실시되고 있다.
한편, 내연 기관의 배기 통로에 배치되는 촉매는, 고온 환경화에서 린한 가스 (lean gas) 의 공급을 받음으로써 열화되기 쉽다는 특성을 갖고 있다. 이 때문에, 퓨얼 커트 중에 있어서의 촉매의 열화를 억제하기 위해서는, 내연 기관의 감속시에 있어서의 유통 공기량을 소량으로 하는 것이 바람직하다.
상기 서술한 종래의 시스템은, 밸브 타이밍과 밸브 리프트량을 최적화함으로써, 내연 기관의 감속시에, 흡기관 압력을 과도하게 부압화시키지 않고 유통 공기량을 억제하고자 하는 것이다. 이 때문에, 이 시스템은, 감속 퓨얼 커트의 실행에 수반되는 오일 소비량의 증대를 억제하고, 또한, 촉매의 열화를 억제하는 데에 있어서, 우수한 특성을 갖고 있다.
또한, 출원인은, 본 발명에 관련되는 것으로서, 상기 문헌을 포함하여, 이하에 기재하는 문헌을 인지하고 있다.
[특허 문헌 1]
일본 공개특허공보 2002-227671호
[특허 문헌 2]
일본 공개특허공보 평10-299518호
[특허 문헌 3]
일본 공개특허공보 평10-115234호
[특허 문헌 4]
일본 공개특허공보 2004-52677호
그러나, 상기 종래의 시스템은, 흡기 부압의 억제와, 유통 공기량의 억제라는 배반되는 사항을, 밸브의 특성 조정에 의해서만, 요컨대, 단일 액츄에이터의 특성 조정에 의해서만 양립하고자 하는 것이다. 이 점에서, 상기 종래의 시스템은, 오일 소비량의 억제 및 촉매의 열화 방지라는 양면에 있어서, 아직 개량의 여지가 있는 것이었다.
본 발명은, 상기 서술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 내연 기관의 안정적인 운전 특성을 손상시키지 않고, 감속 퓨얼 커트에 수반되는 오일 소비량 및 촉매 열화의 쌍방을, 충분히 억제할 수 있는 내연 기관의 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제 1 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 내연 기관의 제어 장치로서,
내연 기관의 감속시에 퓨얼 커트를 실시하는 퓨얼 커트 수단과,
고기관 회전수 하에서의 퓨얼 커트시에, 저기관 회전수 하에서의 퓨얼 커트시에 비하여, 배기 가스 재순환량을 다량으로 하는 EGR 제어 수단과,
고기관 회전수 하에서의 퓨얼 커트시에, 저기관 회전수 하에서의 퓨얼 커트시에 비하여, 흡입 공기량을 감량시키는 흡입 공기량 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 2 발명은, 제 1 발명에 있어서,
상기 배기 가스 재순환량의 현실값이 판정값을 초과하는지의 여부를 판단하는 실 EGR 판단 수단을 구비함과 함께,
상기 흡입 공기량 제어 수단은, 고기관 회전수 하에서 퓨얼 커트가 개시된 후, 상기 배기 가스 재순환량의 현실값이 판정값을 초과하는 것을 기다려서, 흡입 공기량을 감량시키기 위한 제어를 개시하는 제어 지연 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 3 발명은, 제 2 발명에 있어서,
흡기 밸브 개(開)밸브 기간과 배기 밸브 개밸브 기간이 중첩되는 밸브 오버랩 기간을 가변으로 하는 가(可)변동 밸브 기구를 구비하고,
상기 EGR 제어 수단은, 상기 가변동 밸브 기구를 구동하여 내부 배기 가스 재순환량을 증감시키는 VVT 제어 수단을 포함하고,
상기 실 EGR 판단 수단은, 상기 가변동 밸브 기구의 상태에 기초하여, 상기 배기 가스 재순환량의 현실값이 판정값을 초과하는지의 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 4 발명은, 제 2 또는 제 3 발명에 있어서, 상기 흡입 공기량 제어 수단은, 고기관 회전수 하에서 퓨얼 커트가 개시된 후, 상기 배기 가스 재순환량의 현실값이 판정값을 초과할 때까지는, 퓨얼 커트의 개시시 이상의 흡입 공기량을 유지하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 5 발명은, 제 1 내지 제 4 발명 중 어느 하나에 있어서,
상기 배기 가스 재순환량의 현실값이 판정값을 초과하는지의 여부를 판단하 는 실 EGR 판단 수단과,
퓨얼 커트의 실행 조건이 성립된 후, 상기 배기 가스 재순환량의 현실값이 판정값을 초과할 때까지는, 퓨얼 커트의 실행을 금지하는 퓨얼 커트 금지 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 6 발명은, 제 5 발명에 있어서, 퓨얼 커트의 실행 조건이 성립된 후, 퓨얼 커트 금지 한계 기간이 경과된 시점에서, 퓨얼 커트의 실행 금지를 해제하는 퓨얼 커트 금지 해제 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 7 발명은, 제 1 내지 제 6 발명 중 어느 하나에 있어서,
액셀 개도에 기초하여 스로틀 개도를 전자 제어하는 스로틀 개도 전자 제어 수단을 구비함과 함께,
상기 퓨얼 커트 수단은, 퓨얼 커트의 실행 조건이 성립되어 있는지의 여부를, 상기 액셀 개도에 기초하여 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 8 발명은, 제 1 내지 제 7 발명 중 어느 하나에 있어서,
퓨얼 커트의 계속 시간이 소정 시간에 달한 시점에서, 상기 EGR 제어 수단에 의한 상기 배기 가스 재순환량의 증량 보정을 해제하는 EGR 증량 해제 수단과,
퓨얼 커트의 계속 시간이 상기 소정 시간에 달한 시점에서, 상기 흡입 공기량 제어 수단에 의한 상기 흡입 공기량의 감량 보정을 해제하는 감량 해제 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 9 발명은, 제 8 발명에 있어서, 퓨얼 커트의 개시 후, 내연 기관의 배기 통로에 배치되는 촉매가 산소를 가득 흡장(吸藏)하였다고 추정되는 시점에서, 상기 계속 시간이 상기 소정 시간에 달하였다고 판단하는 계속 시간 판단 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 10 발명은, 제 9 발명에 있어서,
상기 촉매는, 직렬로 배치된 상류 촉매와 하류 촉매를 포함하고,
상기 상류 촉매의 하류에 배치된 하류 산소 센서를 구비하고,
상기 계속 시간 판단 수단은,
퓨얼 커트의 개시 후, 상기 하류 산소 센서의 출력이 린 출력이 된 시점부터의 적산 흡입 공기량을 산출하는 공기량 적산 수단과,
상기 적산 흡입 공기량이, 상기 하류 촉매에 산소를 가득 흡장시키는 값에 도달한 시점에서, 상기 계속 시간이 상기 소정 시간에 달하였다고 판단하는 판단 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 11 발명은, 제 10 발명에 있어서,
상기 상류 촉매의 산소 흡장 용량을 검출하는 상류측 산소 흡장 용량 검출 수단과,
상기 하류 촉매에 산소를 가득 흡장시키는 값을, 상기 상류 촉매의 산소 흡장 용량에 기초하여 설정하는 설정 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 12 발명은, 제 8 내지 제 11 발명 중 어느 하나에 있어서,
퓨얼 커트의 계속 시간이 상기 소정 시간에 달한 시점에서, 흡입 공기량을, 퓨얼 커트의 개시 전에 있어서의 유량에 비하여 많은 냉각 목적 유량으로 제어하는 냉각 유량 실현 수단과,
퓨얼 커트가 계속된 채로 상기 냉각 목적 유량이 소정의 냉각 시간만큼 유지된 시점에서, 흡입 공기량을, 퓨얼 커트의 개시 전에 있어서의 유량에 비하여 크고, 또한, 상기 냉각 목적 유량에 비하여 적은 유량으로 제어하는 유량 변경 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 13 발명은, 제 12 발명에 있어서,
내연 기관의 배기 통로에 배치된 촉매의 온도를 검지 또는 추정하는 촉매 온도 검지 추정 수단과,
상기 촉매의 온도에 기초하여 상기 냉각 시간을 설정하는 냉각 시간 설정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 14 발명은, 제 1 내지 제 13 발명 중 어느 하나에 있어서,
상기 EGR 제어 수단은,
배기 가스 재순환량을 변화시키도록 작동하는 EGR 가변 기구와,
상기 EGR 가변 기구의 작동 속도를 검출하는 작동 속도 검출 수단과,
퓨얼 커트시에 있어서의 상기 EGR 가변 기구의 작동량을, 상기 작동 속도에 기초하여 설정하는 작동량 설정 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 15 발명은, 제 14 발명에 있어서, 상기 흡입 공기량 제어 수단은, 퓨얼 커트시에 있어서의 상기 흡입 공기량의 감축량 (reduction amount) 을, 상기 작동량이 클수록 작은 값으로 설정하는 감축량 설정 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 16 발명은, 제 14 또는 제 15 발명에 있어서, 상기 작동 속도 검출 수단은, 기관 회전수가 판정값을 초과하는 영역에서의 상기 EGR 가변 기구의 작동 속도를 검출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 17 발명은, 제 16 발명에 있어서,
상기 작동 속도 검출 수단은,
임의의 기관 회전수 하에서 상기 EGR 가변 기구의 작동 속도를 계측하는 작동 속도 계측 수단과,
상기 작동 속도의 계측시에 있어서의 기관 회전수를 기억하는 회전수 기억 수단과,
상기 계측시에 있어서의 기관 회전수에 기초하여, 상기 작동 속도 계측 수단에 의해서 계측된 작동 속도를, 상기 판정값을 초과하는 영역에서의 작동 속도로 변환하는 변환 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 18 발명은, 제 14 내지 제 17 발명 중 어느 하나에 있어서,
상기 EGR 가변 기구는, 내연 기관의 유압을 구동원으로 하고 있고,
상기 작동 속도 검출 수단은,
임의의 유온 하에서 상기 EGR 가변 기구의 작동 속도를 계측하는 작동 속도 계측 수단과,
상기 작동 속도의 계측시에 있어서의 유온을 기억하는 유온 기억 수단과,
소정의 타이밍에서 유온을 검출하는 유온 검출 수단과,
상기 계측시에 있어서의 유온과, 상기 소정의 타이밍에 있어서의 유온에 기초하여, 상기 작동 속도 계측 수단에 의해서 계측된 작동 속도를, 상기 소정의 타 이밍에 있어서의 작동 속도로 변환하는 변환 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 19 발명은, 제 12 발명에 있어서, 상기 냉각 유량 실현 수단, 및 상기 유량 변경 수단은, 스로틀 개도 또는 아이들 스피드 컨트롤 (ISC) 밸브 유량을 제어함으로써 흡입 공기량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 20 발명은, 제 1 내지 제 19 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 흡입 공기량 제어 수단은, 스로틀 개도 또는 아이들 스피드 컨트롤 (ISC) 밸브 유량을 제어함으로써 흡입 공기량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
제 1 발명에 의하면, 고기관 회전수 하에서의 퓨얼 커트시에는, 다량의 배기 가스 재순환량을 발생시키고, 또한, 흡입 공기량을 적게 할 수 있다. 배기 가스 재순환량이 다량으로 확보되면, 고기관 회전하에서 퓨얼 커트가 실시되어도, 과잉된 흡기 부압의 발생을 회피할 수 있다. 또한, 이 경우, 퓨얼 커트의 실행 중에도, 촉매에 흘러들어오는 가스가 과도하게 린화되는 것을 피할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 고기관 회전수 하에서 퓨얼 커트가 실행된 경우에, 오일 상승을 충분히 억제하면서, 촉매의 열화를 충분히 억제할 수 있다. 나아가, 본 발명에 의하면, 내연 기관의 운전 상태가 불안정해지는 경향이 있는 저기관 회전수 하에서는, 고기관 회전수 하와는 상이하게, 배기 가스 재순환량이 억제되고, 또한, 흡입 공기량의 감축도 억제된다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 저기관 회전 하에서의 퓨얼 커트로부터의 복귀시에, 내연 기관의 운전이 불안정해지는 것을 회피할 수 있다.
제 2 발명에 의하면, 고기관 회전수 하에서 퓨얼 커트가 개시된 경우에, 배 기 가스 재순환량의 증량이 지령된 후, 현실적으로, 그 감축량이 판정값을 초과할 때까지는, 흡입 공기량을 적게 하는 것을 기다릴 수 있다. 배기 가스 재순환량이 현실적으로 확보되기 이전에 흡입 공기량이 감축되면, 일시적으로 흡기관 압력이 과도하게 부압화하여, 오일 상승이 발생하기 쉬운 상태가 된다. 본 발명에 의하면, 이러한 상태가 발생시키는 것을 막아, 오일 소비량의 증대를 확실하게 저지할 수 있다.
제 3 발명에 의하면, 가변동 밸브 기구를 제어하여, 밸브 오버랩 기간을 변화시킴으로써 배기 가스 재순환량 (내부 EGR 양) 을 증감시킬 수 있다. 이 경우, 현실적인 내부 EGR 양은, 가변동 밸브 기구의 상태에 따라 결정된다. 그리고, 본 발명에 의하면, 가변동 밸브 기구의 상태를 기초로 함으로써, 배기 가스 재순환량이 판정값을 초과하는지의 여부를 정밀하게 판정할 수 있다.
제 4 발명에 의하면, 고기관 회전수 하에서 퓨얼 커트가 개시된 후, 배기 가스 재순환량이 충분히 확보될 때까지는, 흡입 공기량을 다량으로 유지해 둘 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 퓨얼 커트의 개시 직후에, 흡기관 압력이 과도하게 부압화되는 것을, 확실하게 저지할 수 있다.
제 5 발명에 의하면, 퓨얼 커트의 실행 조건이 성립된 후, 배기 가스 재순환량의 현실값이 충분히 확보될 때까지는, 퓨얼 커트의 실행을 금지해 둘 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 퓨얼 커트의 개시 직후에, 린한 가스가 다량으로 촉매에 유입되는 것을 막아, 촉매의 열화가 진행되는 것을 유효하게 방지할 수 있다.
제 6 발명에 의하면, 퓨얼 커트의 실행 조건이 성립된 후, 퓨얼 커트 금지 한계 기간이 경과한 후에는, 배기 가스 재순환량이 충분히 확보되어 있지 않더라도, 퓨얼 커트의 실행을 개시시킬 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 운전자가 기대하는 감속감을 적정하게 발생시킬 수 있다.
제 7 발명에 의하면, 스로틀 개도를 기초로 하지 않고, 액셀 개도를 기초로 하여 퓨얼 커트의 실행 조건의 성립성을 판단할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 액셀 개도가 스로틀 개도에 반영되기까지의 시간차에 영향받지 않고, 퓨얼 커트 조건의 성립을 신속하게 판단하는 것이 가능하다.
제 8 발명에 의하면, 퓨얼 커트의 계속 시간이 소정 시간에 달한 시점에서, 배기 가스 재순환량의 증량 보정을 해제하고, 또한, 흡입 공기량의 감량 보정을 해제할 수 있다. 퓨얼 커트가 장기에 걸쳐 계속되면, 촉매 내가 산소로 포화하기 때문에, 촉매로의 린 가스의 유입을 억제하는 이유가 소멸된다. 오히려, 이 경우에는, 퓨얼 커트 후의 안정 운전을 위해서는, 배기 가스 재순환량을 줄이고, 공기량을 늘려서 오일 상승을 방지하는 편이 좋다. 본 발명에 의하면, 상기 요구에 따라, 퓨얼 커트 후의 내연 기관의 안정 운전을 가능하게 할 수 있다.
제 9 발명에 의하면, 촉매가 산소로 포화되는 시기와 동기하여, 소정 시간의 계속을 판정할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 촉매의 보호를 충분히 도모하면서, 퓨얼 커트 후의 안정 운전에 유리한 상황을, 가능한 한 조기에 만들어낼 수 있다.
제 10 발명에 의하면, 배기 통로에 배치된 상류 촉매의 하류에 린한 가스가 흐르기 시작한 후, 하류 촉매를 산소로 포화시키기에 충분한 적산 흡입 공기량이 유통된 시점에서 소정 시간의 계속을 판정할 수 있다. 상기 판정 방법에 따르면, 상류 촉매의 산소 흡장량의 후차분(後差分)을 판정의 요소로부터 배제할 수 있기 때문에, 소정 시간의 계속에 관한 판정 정밀도를 충분히 높일 수 있다.
제 11 발명에 의하면, 하류 촉매를 산소로 포화시키는 데 필요한 적산 흡입 공기량의 값을, 상류 촉매의 산소 흡장 용량에 기초하여 설정할 수 있다. 하류 촉매를 산소로 포화시키는 데 필요한 공기량은, 하류 촉매의 산소 흡장 용량에 따라 결정된다. 그리고, 하류 촉매의 산소 흡장 용량과, 상류 촉매의 산소 흡장 용량 사이에는 높은 상관이 인정된다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 하류 촉매를 산소로 포화시키기 위한 적산 흡입 공기량의 값을, 정밀하게 설정하는 것이 가능하다.
제 12 발명에 의하면, 퓨얼 커트의 계속 시간이 소정 시간에 달한 시점에서, 요컨대, 촉매에 대한 공기의 유입을 억제할 필요가 소멸되었다고 판단되는 시점에서, 흡입 공기량을 냉각 목적 유량으로 할 수 있다. 이 경우, 다량의 흡입 공기량의 유통이 허가되므로, 촉매의 냉각이 신속하게 이루어지도록 한다. 촉매는, 린 가스에 노출되어 있더라도, 그 온도가 낮으면 급격하게 열화되는 경우는 없다. 본 발명에 의하면, 촉매의 산소 포화를 피할 수 없는 상황 하에서는, 촉매를 급격하게 냉각함으로써, 그 열화의 진행을 억제할 수 있다. 나아가, 본 발명에 의하면, 촉매가 충분히 냉각된 후에는 (냉각 시간의 경과 후에는), 흡입 공기량을 적당히 확보해 둠으로써, 오일 상승의 발생을 유효하게 방지할 수 있다.
제 13 발명에 의하면, 촉매의 온도에 기초하여 냉각 시간을 설정할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 촉매를 냉각하는 데에 있어서 과부족이 없는 적당한 기간만큼, 흡입 공기량을 냉각 목적 유량으로 할 수 있다.
제 14 발명에 의하면, 퓨얼 커트시에 있어서의 EGR 가변 기구의 작동량을, 사전에 검지한 EGR 가변 기구의 작동 속도에 기초하여 설정할 수 있다. 퓨얼 커트 중의 작동량이, EGR 가변 기구의 작동 속도에 기초하여 설정되어 있으면, 퓨얼 커트로부터의 복귀시에, 큰 지연을 수반하지 않고 EGR 가변 기구를 통상 운전에 적합한 상태로 복귀시킬 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 퓨얼 커트로부터의 복귀시에, 내연 기관의 상태가 불안정해지는 것을 항상 방지할 수 있다.
제 15 발명에 의하면, 퓨얼 커트시에 있어서의 흡입 공기량의 감축량을, EGR 가변 기구의 작동량이 클수록 작은 값으로 설정할 수 있다. 요컨대, 본 발명에 의하면, EGR 가변 기구의 작동량이 크고, EGR 량이 충분히 확보되어 있는 상황 하에서는, 흡입 공기량을 충분히 감축하고, 한편, EGR 가변 기구의 작동량이 작고, EGR 량이 충분히 확보되어 있지 않은 상황 하에서는, 흡입 공기량을 어느 정도 큰 값으로 할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 퓨얼 커트의 실행 중에, 설정된 작동량을 전제로 하여, 항상, 오일 상승과 촉매 보호를 양립하는 데에 있어서 최적인 상황을 만들어낼 수 있다.
제 16 발명에 의하면, 기관 회전수가 판정값을 초과하는 영역에서, EGR 가변 기구가 나타내는 작동 속도를 검출할 수 있다. EGR 가변 기구에는, 기관 회전수가 높을수록 큰 작동량이 요구된다. 이 때문에, 퓨얼 커트로부터의 복귀시에 EGR 가변 기구가 지체없이 통상 운전에 적합한 상태로 되돌아 갈 수 있는 것을 보증하기 위해서는, 고회전역에서의 작동 속도에 기초하여 EGR 가변 기구의 작동량을 설정해 두는 것이 적절하다. 본 발명에 의하면, 그 요구를 만족시킬 수 있기 때문에, 퓨얼 커트로부터의 복귀시에 있어서의 내연 기관의 안정성을 확실하게 확보할 수 있다.
제 17 발명에 의하면, 임의의 기관 회전수 하에서 계측한 EGR 가변 기구의 작동 속도를 변환함으로써, 판정값을 초과하는 영역에서의 작동 속도를 검지할 수 있다. 이러한 수법에 의하면, 내연 기관이 고회전역으로 들어가는 것을 기다리지 않고 EGR 가변 기구의 작동 속도를 취득하는 것이 가능하다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 내연 기관의 시동 후, EGR 가변 기구의 작동 속도를 신속하게 취득할 수 있다.
제 18 발명에 의하면, 임의의 유온 하에서 계측한 EGR 가변 기구의 작동 속도를 변환함으로써, 소정의 타이밍에 있어서의 작동 속도를 검지할 수 있다. EGR 가변 기구는, 유압을 구동원으로 하고 있기 때문에, 유온(油溫)이 상이하면 작동 속도도 상이한 것이 된다. 본 발명에 의하면, 그 유온의 변동에 영향받지 않고, 소정의 타이밍에 있어서, 적정한 작동 속도를 검출할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 의하면, 퓨얼 커트로부터의 복귀시에, 항상 안정적인 운전 상태를 실현할 수 있다.
제 19 또는 제 20 발명에 의하면, 스로틀 개도 또는 아이들 스피드 컨트롤 (ISC) 밸브 유량을 제어함으로써, 흡입 공기량에 요구되는 변화를 용이하고 또한 정확하게 실현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 내연 기관의 안정적인 운전 특성을 손상시키지 않고, 감속 퓨얼 커트에 수반되는 오일 소비량 및 촉매 열화의 쌍방을, 충분히 억제할 수 있는 내연 기관의 제어 장치를 제공할 수 있다.
실시 형태 1.
[시스템 구성의 설명]
도 1 은, 본 발명의 실시 형태 1 의 구성을 설명하기 위한 도면을 나타낸다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 시스템은, 내연 기관 (10) 을 구비하고 있다. 내연 기관 (10) 에는, 흡기 통로 (12) 및 배기 통로 (14) 가 연통하고 있다.
흡기 통로 (12) 에는, 그 내부를 흐르는 공기량, 즉, 내연 기관 (10) 에 유입되는 흡입 공기량 (Ga) 을 검지하는 에어 플로 미터 (16) 가 배치되어 있다. 에어 플로 미터 (16) 의 하류에는, 스로틀 밸브 (18) 가 배치되어 있다. 스로틀 밸브 (18) 는, 액셀 개도에 기초하여 스로틀 모터 (20) 에 의해 구동되는 전자 제어식 밸브이다. 스로틀 밸브 (18) 의 근방에는, 스로틀 개도 (TA) 를 검출하기 위한 스로틀 포지션 센서 (22), 및 액셀 개도 (AA) 를 검출하기 위한 액셀 포지션 센서 (24) 가 배치되어 있다.
내연 기관 (10) 은, 복수의 기통을 갖는 다기통식의 기관이고, 도 1 은, 그 중의 일 기통의 단면을 나타내고 있다. 내연 기관 (10) 이 구비하는 개개의 기통에는, 흡기 통로 (12) 로 통하는 흡기 포트, 및 배기 통로 (14) 로 통하는 배기 포트가 형성되어 있다. 흡기 포트에는, 그 내부에 연료를 분사하기 위한 연료 분사 밸브 (26) 가 배치되어 있다. 또한, 흡기 포트 및 배기 포트에는, 각각, 흡기 통로 (12) 와 통내, 또는 배기 통로 (14) 와 통내를 도통 상태 또는 차단 상태로 하기 위한 흡기 밸브 (28) 및 배기 밸브 (30) 가 형성되어 있다.
흡기 밸브 (28) 및 배기 밸브 (30) 는, 각각 가변동 밸브 (VVT) 기구 (32, 34) 에 의해 구동된다. 가변동 밸브 기구 (32, 34) 는, 각각, 크랭크축의 회전과 동기하여 흡기 밸브 (28) 및 배기 밸브 (30) 를 개폐시킴과 함께, 그들의 개밸브 특성 (개밸브 시간, 작용각, 리프트량 등) 을 변경할 수 있다.
내연 기관 (10) 은, 크랭크 축의 근방에 크랭크각 센서 (36) 를 구비하고 있다. 크랭크각 센서 (36) 는, 크랭크축이 소정 회전각만큼 회전할 때마다, Hi 출력과 Lo 출력을 반전시키는 센서이다. 크랭크각 센서 (36) 의 출력에 의하면, 크랭크축의 회전 위치나 회전 속도, 또한, 기관 회전수 (NE) 등을 검지할 수 있다.
내연 기관 (10) 의 배기 통로 (14) 에는, 배기 가스를 정화하기 위한 상류 촉매 (SC, 38) 및 하류 촉매 (UF, 40) 가 직렬로 배치되어 있다. 또한, 상류 촉매 (38) 의 상류에는, 그 위치에서 배기 공연비를 검출하기 위한 공연비 센서 (42) 가 배치되어 있다. 또한, 상류 촉매 (38) 와 하류 촉매 (40) 사이에는, 그 위치의 공연비가 리치 (rich) 인지 린 (lean) 인지에 따른 신호를 발생시키는 산소 센서 (44) 가 배치되어 있다.
도 1 에 나타내는 시스템은, ECU (Electronic Control Unit, 50) 을 구비하고 있다. ECU (50) 에는, 상기 서술한 각종 센서나 액츄에이터가 접속되어 있다. ECU (50) 는, 그것들의 센서 출력에 기초하여, 내연 기관 (10) 의 운전 상태를 제어할 수 있다.
[실시 형태 1 의 특징]
(고 NE 하에서의 F/C 동작)
본 실시 형태의 시스템은, 내연 기관 (10) 의 운전 중에 스로틀 개도 (TA) 가 아이들 개도가 된 경우에, 연료의 분사를 정지하는 처리, 요컨대, 퓨얼 커트 F/C 를 실행한다. 도 2 는, 기관 회전수 (NE) 가 충분히 높은 환경 하에서 F/C 가 실행된 경우의 본 실시 형태의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
보다 구체적으로는, 도 2a 는, F/C 의 실행 상태를 표시하는 파형을 나타낸다. 여기서는, 시각 t0 에 있어서 F/C 가 개시된 경우를 예시하고 있다. 도 2b 는, 흡기관 압력 (PM) 의 파형을 나타낸다. 단, 도 2b 에 있어서의 파선은, 오일 상승이나 오일 하강을 발생시키지 않는 흡기관 압력 (PM) 의 허용 한계값이다. 도 2c 는, 내부 EGR (Exhaust Gas Recirculation) 의 변화를 표시하는 파형을 나타낸다. 또한, 도 2d 는, 스로틀 개도 (TA) 의 변화를 표시하는 파형을 나타낸다. 여기에는, 구체적으로는, 시간 t0 의 직전에, 스로틀 개도 (TA) 가 급격하게 닫힌 예를 도시하고 있다.
F/C 는, 내연 기관 (10) 의 운전 중에, 스로틀 개도 (TA) 가 급격하게 닫힘 으로써 개시된다. 이 때문에, F/C 의 개시 후에는, 흡기관 압력 (PM) 이 크게 부압화하기 쉬운 상태가 형성된다. 이 때, 흡기관 압력 (PM) 이 허용 한계값을 초과하여 부압화하면, 내연 기관 (10) 에 있어서 오일 상승 (피스톤 주위에서 연소실로의 오일의 진입) 이나 오일 하강 (밸브 스팀 주위에서 연소실로의 오일의 진입) 이 발생하고, 오일 소비량이 증대하는 사태가 발생한다.
그런데, 흡기관 압력 (PM) 의 부압화는, 스로틀 개도 (TA) 를 크게 함으로써 회피할 수 있다. 따라서, F/C 의 개시 후, 특히, 흡기관 압력 (PM) 이 크게 부압화하기 쉬운 고회전 영역에 있어서, 스로틀 개도 (TA) 를, 기본의 아이들 개도 (TA0, 저회전 영역에서의 아이들 개도) 보다 큰 개도로 유지하면, 흡기관 압력 (PM) 을 허용 한계값보다 고압으로 유지하고, 오일 상승이나 오일 하강의 발생을 막는 것이 가능하다.
그러나, F/C 의 실행 중에는, 연료 분사가 실시되지 않기 때문에, 촉매 (상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40)) 로 흘러들어오는 가스는 극단적으로 린으로 치우친 것이 된다. 그리고, 고온의 촉매에 린한 가스가 유입되면, 촉매의 열화가 진행되기 쉽다. 이 때문에, F/C 의 개시 후에 스로틀 개도 (TA) 를 열어 린 가스의 유통량을 늘리면, 오일 소비량의 증가는 방지할 수 있지만, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 의 열화는 촉진되게 된다.
도 1 에 나타내는 시스템에 의하면, 가변동 밸브 기구 (34) 에 의해 배기 밸브 (30) 의 개밸브 위상을 지각(遲角)함으로써, 밸브 오버랩 기간, 요컨대, 흡기 밸브 (28) 와 배기 밸브 (30) 가 함께 개밸브 상태가 되는 기간을 늘릴 수 있다. 그리고, 밸브 오버랩 기간이 늘어나면, 흡기 밸브 (28) 의 개밸브 후에 흡기 통로 (14) 로 역류하는 기연 가스량, 요컨대, 내부 EGR 양이 증가한다.
흡기관 압력 (PM) 은, 스로틀 밸브 (18) 의 하류에 있어서의 가스량이 많을수록 대기압에 근접한다. 그리고, 그 가스량은, 스로틀 밸브 (18) 를 통과한 신기 (新氣; fresh air) 가스의 양과, 밸브 오버랩의 기간 중에 발생한 내부 EGR 가스량의 합이다. 이 때문에, 내부 EGR 양이 충분히 다량이면, 스로틀 개도 (TA) 가 아무리 작더라도, 흡기관 압력 (PM) 이 과도하게 부압화하는 경우는 없다.
또한, 내부 EGR 양을 충분히 확보한 상태에서 스로틀 개도 (TA) 를 작게하면, 통내의 기연 가스 비율을 충분히 높일 수 있다. 그리고, F/C 의 실행 중에 그러한 상태가 실현되면, 촉매에 유입되는 가스의 극단적인 린화를 피할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 도 1 에 나타내는 시스템에 의하면, 고회전 영역에서 F/C 가 개시된 경우에 있어서도, 충분한 내부 EGR 이 발생하는 밸브 오버랩을 발생시킨 상태에서 스로틀 개도 (TA) 를 충분히 작게하는 것으로 하면, 오일 상승이나 오일 하강의 발생을 막으면서, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 의 열화 진행을 유효하게 억제하는 것이 가능하다.
단, 도 1 에 나타내는 구성에 있어서, 가변동 밸브 기구 (34) 에 대하여 지령이 발생한 후, 현실적으로 원하는 내부 EGR 양이 얻어질 때까지는, 요컨대, 현실적으로 원하는 밸브 오버랩이 얻어질 때까지는, 액츄에이터의 작동 시간이 필요하다. 이 때문에, 내부 EGR 양의 현실값은, 도 2c 에 나타내는 바와 같이, F/C 의 개시 후 (시각 t0 의 후), 상기 작동 시간 후에 수속값에 달한다.
그리고, 내부 EGR 양이 충분히 수속값에 근접하기 이전에 스로틀 개도 (TA) 가 작아지면, 필연적으로 오일 상승이나 오일 하강의 문제가 발생한다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 도 2d 에 나타내는 바와 같이, F/C 의 개시 후, 내부 EGR 양의 현실값이 충분한 양에 달할 때까지는, 스로틀 개도 (TA) 를 일시적으로 기본 아이들 개도 (TA0) 보다 큰 값으로 하고, 그 후, 내부 EGR 양이 충분히 확보된 시점에서, 스로틀 개도 (TA) 를 작게하여 보정하는 것으로 하였다. 이러한 스로틀 조작에 의하면, F/C 의 개시 후에, 공기의 유통량을 충분히 적게 억제하면서, 흡기관 압력 (PM) 이 과도하게 부압화하는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 장치에 의하면, F/C 의 실행에 수반되는 오일 소비량의 증대 및 촉매의 열화를 유효하게 막는 것이 가능하다.
(저 NE 하에서의 F/C 동작)
상기 서술한 동작은, 고 NE 하에서 F/C 가 개시된 경우의 동작이다. 기관 회전수 (NE) 가 충분히 높은 경우에는, F/C 의 실행 중에 통내에 높은 비율로 기연 가스가 존재하고, 또한, 큰 밸브 오버랩이 확보되어 있더라도, F/C 의 종료 전에 오버랩을 작게 함으로써, 엔진 스톨이 발생하기 이전에 통상의 안정 운전 상태를 복원할 수 있다.
그런데, 기관 회전수 (NE) 가 낮은 영역에서의 F/C 중에, 상기 동일한 상태가 형성되어 있으면, F/C 의 종료 후, 통내 가스의 신기 비율이 충분히 높아지기 이전에, 내연 기관 (10) 이 스톨 상태에 달하는 경우가 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 시스템은, F/C 가 저 NE 하에서 실행되어 있는 경우에는, 고 NE 하에 서의 F/C 중에 비하여, 밸브 오버랩 기간을 단축하고, 또한, 스로틀 개도 (TA) 의 감축을 완화하는 것으로 하고 있다.
이러한 처리에 의하면, 저 NE 하에서 실행되고 있던 F/C 가 종료된 직후에, 바로 안정 운전이 가능한 상황을 재현하는 것이 가능하다. 이 때문에, 본 실시 형태의 시스템에 의하면, 저 NE 하에서의 F/C 의 종료 후에, 내연 기관 (10) 이 스톨하는 것을 유효하게 방지할 수 있다.
[실시 형태 1 에 있어서의 구체적 처리]
도 3 은, 상기 기능을 실현하기 위해서 본 실시 형태에 있어서 ECU (50) 가 실행하는 루틴의 플로우 차트이다. 도 3 에 나타내는 루틴에 의하면, 먼저, 기관 회전수 (NE) 와 부하율 (kl) 이 취득된다 (단계 100). 기관 회전수 (NE) 는, 크랭크각 센서 (36) 의 출력에 기초하여 취득할 수 있다. 부하율 (kl) 은, 스로틀 개도 (TA) 를 전개로 하였을 때에 얻어지는 흡입 공기량과, 실흡입 공기량 (Ga) 의 비율로서, 에어 플로 미터 (16) 의 출력 등에 기초하여 취득할 수 있다.
다음으로, 기관 회전수 (NE) 와 부하율 (kl) 에 기초하여, 가변동 밸브 기구 (34) 의 통상 목표값 vt1 이 산출된다 (단계 102). 통상 목표값 vt1 은, F/C 중이 아닌 통상의 운전시에 있어서의 밸브 타이밍 (VVT) 의 목표값이다. ECU (50) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 통상 목표값 vt1 을, 기관 회전수 (NE) 와 부하율 (kl) 과의 관계에서 정한 맵을 기억하고 있다. 여기서는, 그 맵을 참조함으로써, 통상 목표값 vt1 이 산출된다.
또한, 도 4 에 나타내는 상기 맵에 의하면, 예를 들어, 부하율 (kl) 이 10% 이하인 저부하 영역에서는, 기관 회전수 (NE) 가 어떠한 값이더라도, 통상 목표값 vt1 은 0 이 된다. 통상 목표값 vt1 = 0 이 실현되면, 밸브 오버랩은 발생하지 않는다. 이 때문에, 통상 목표값 vt1 이 사용되는 한은, 저부하 영역에 있어서, 내부 EGR 가스는 발생하지 않는다.
도 3 에 나타내는 루틴에서는, 다음으로, 감속 F/C 조건이 성립되어 있는지의 여부가 판별된다 (단계 104). 보다 구체적으로는, 여기서는, 스로틀 개도 (TA) 가 기본 아이들 개도 (TA0) 까지 닫혀져 있는지가 판별된다.
스로틀 개도 (TA) 가 기본 아이들 개도 (TA0) 보다 큰 경우에는, 감속 F/C 조건의 불성립이 인정된다. 이 경우에는, 통상의 운전을 계속하도록, 먼저, 밸브 타이밍 (VVT) 이 통상 목표값 vt1 을 향하여 제어된다 (단계 106).
다음으로, 스로틀 개도 (TA) 가, 액셀 개도 (AA) 에 따라 제어된다 (단계 108). 그 후, F/C 의 실행이 금지된 상태인 것을 나타내기 위해, F/C 실행 플래그 (XFC) 에 0 이 세트된다 (단계 110). 이상의 처리가 실행된 경우, 내연 기관 (10) 은, 운전자의 액셀 조작량에 따른 통상의 운전을 계속한다.
도 3 에 나타내는 루틴 중, 단계 104 에 있어서 감속 F/C 조건의 성립 (TA ≤ TA0 의 성립) 이 인정된 경우에는, 다음으로, 밸브 타이밍 (VVT) 의 감속시 목표값 vt2 가 산출된다 (단계 112). 감속시 목표값 vt2 는, 감속 F/C 의 실행 중에 실현하기 위한 밸브 타이밍 (VVT) 의 값이다.
도 5 는, 감속시 목표값 vt2 를 산출하기 위해서 ECU (50) 가 기억하고 있는 맵의 일례를 나타낸다. 도 5 에 나타내는 맵에 있어서, 감속시 목표값 vt2 는, 기관 회전수 (NE) 와의 관계에서 정해져 있다. 보다 구체적으로는, 감속시 목표값 vt2 는, 아이들 회전수 부근에서 0 이 되고, 기관 회전수 (NE) 가 높아질수록 큰 값 (최대값 20) 이 되도록 정해져 있다.
감속시 목표값 vt2 는, 부하율 (kl) 이 10% 에 비하여 충분히 작은 상황 하에서 사용되는 목표값이다. 통상 목표값 vt1 은, 이러한 상황 하에서는 전회전(全回轉) 영역에 있어서 0 이 된다. 따라서, 감속시 목표값 vt2 는, 통상 목표값 vt1 에 비하여, 기관 회전수 (NE) 가 높아짐에 따라 큰 값이 되도록 설정되어 있다.
본 실시 형태의 시스템은, 밸브 타이밍 (VVT) 이 큰 값이 될수록 밸브 오버랩 기간이 길어지도록 구성되어 있다. 그리고, 내부 EGR 양은, 상기 서술한 바와 같이, 밸브 오버랩 기간이 길수록 다량이 된다. 이 때문에, 밸브 타이밍 (VVT) 이 감속시 목표값 vt2 가 되는 경우에는, 기관 회전수 (NE) 가 높을수록 장기에 걸친 밸브 오버랩 기간이 확보되고, 또한, 기관 회전수 (NE) 가 낮아짐에 따라, 밸브 오버랩 기간이 0 을 향하여 축소되게 된다.
도 3 에 나타내는 루틴에서는, 다음으로, 실밸브 타이밍 (vtt) 이, 판정값 α°CA 를 초과하는지의 여부가 판별된다 (단계 114). 본 실시 형태의 시스템에 있어서는, 가변동 밸브 기구 (34) 에 대하여 밸브 타이밍 (VVT) 을 감속시 목표값 vt2 에 일치시키기 위한 지령이 발생한 후, 현실적으로 VVT 가 vt2 에 일치할 때까지는, 어느 정도의 액츄에이터 작동 시간이 필요하다. 요컨대, 본 실시 형태의 시스템에서는, 감속시 목표값 vt2 가 정해진 후, 과도한 흡기 부압의 발생을 회피하기에 충분한 내부 EGR 양이 확보될 때까지는, 어느 정도의 시간이 필요하다. 본 단계 112 에서 사용되는 vtt > α°CA 가 되는 조건은, 실질적으로는, 원하는 내부 EGR 양이 확보되는 정도로 실밸브 타이밍 (vtt) 이 변화하였는지를 판단하기 위한 조건이다.
도 6 은, 판정값 α 를 설정하기 위해서 ECU (50) 가 기억하고 있는 맵의 일례이다. 요컨대, ECU (50) 는, 도 6 에 나타내는 맵을 참조하여, 판정값 α 를 설정한다. 도 6 에 나타내는 맵에 의하면, 판정값 α 는, 저 NE 영역에서는 최소값으로 유지되고, 중 NE 영역에서는 NE 에 대하여 비례적으로 증감하며, 또한, 고 NE 영역에서는 최대값으로 유지된다. 저 NE 영역에서는, 그다지 큰 밸브 오버랩을 필요로 하지 않고 과잉된 흡기 부압의 발생을 회피하는 것이 가능하다. 한편, 고 NE 영역에서는, 과도한 흡기 부압의 발생을 막기 위해서는 큰 밸브 오버랩이 필요하다. 도 6 에 나타내는 맵에 의하면, 그것들의 사정이 상이함에 따라서, 전 NE 영역에 있어서, 과부족이 없는 판정값 α 를 설정하는 것이 가능하다.
도 3 에 나타내는 루틴 중, 상기 단계 114 에 있어서, vtt > α°CA 의 불성립이 인정된 경우에는, 아직, 충분한 내부 EGR 양이 확보되어 있지 않다고 판단할 수 있다. 이 경우에는, 다음으로, 감속 F/C 시에 있어서의 제 1 목표 스로틀 개도 (ta1) 를 설정하기 위한 처리가 실행된다. 보다 구체적으로는, 여기서는, 먼저, 제 1 보정 계수 kfcta1 이 산출된다 (단계 116 ).
본 실시 형태에 있어서, ECU (50) 는, 스로틀 개도 (TA) 의 목표값 (목표 (ta)) 을, 다음 식에 의해 산출한다.
목표 (ta) = 기본 아이들 개도 (TA0) + 제 1 보정 계수 kfcta1
- 제 2 보정 계수 kfcta2 (1)
상기 (1) 식에 의하면, 목표 (ta) 는, 제 1 보정 계수 kfcta1 이 클수록 큰 값이 되고, 한편, 제 2 보정 계수 kfcta2 가 클수록 작은 값이 된다. 요컨대, 제 1 보정 계수 kfcta1 은, 목표 (ta) 를 확대하기 위한 보정 계수이고, 제 2 보정 계수 kfcta2 는 목표 (ta) 를 감축하기 위한 보정 계수이다.
도 7 은, 제 1 보정 계수 kfcta1 를 산출하기 위해서 ECU (50) 가 기억하고 있는 맵의 일례를 나타낸다. 상기 단계 116 에서는, 이 맵을 참조함으로써 제 1 보정 계수 kfcta1 이 산출된다. 이 맵에 의하면, 제 1 보정 계수 kfcta1 은, 기관 회전수 (NE) 가 높을수록 큰 값으로 설정되고, 또한, 기관 회전수 (NE) 가 아이들 회전수의 근방값인 경우에는 최소값 0 으로 설정된다.
제 1 보정 계수 kfcta1 의 산출이 끝나면, 다음으로, 제 2 보정 계수 kfcta2 에 0 이 설정된다 (단계 118). 이상의 처리에 의하면, 목표 (ta) 는, 기관 회전수 (NE) 가 높을수록, 기본 아이들 개도 (TA0) 에 비하여 큰 값으로 설정되게 된다. 여기서는, 그와 같은 특성을 갖는 목표 (ta) 를 제 1 목표 스로틀 개도 (ta1) 라고 하기로 한다.
도 3 에 나타내는 루틴 중, 상기 단계 114 에 있어서, vtt > α°CA 의 성립이 인정된 경우에는, 과도한 흡기 부압의 발생을 회피하기에 충분한 내부 EGR 양이 이미 확보되어 있다고 판단할 수 있다. 이 경우에는, 이후, 감속 F/C 시에 있어서의 제 2 목표 스로틀 개도 (ta2) 를 산출하기 위한 처리가 실행된다.
여기서는, 먼저, 제 1 보정 계수 kfcta1 이 0 이 된다 (단계 120). 이어서, 도 8 에 나타내는 맵을 참조하여, 제 2 보정 계수 kfcta2 가 산출된다 (단계 122).
도 8 에 나타내는 맵은, 기관 회전수 (NE) 가 높을수록 제 2 보정 계수 kfcta2 가 큰 값이 되고, 또한, 기관 회전수 (NE) 가 아이들 회전수의 근방값인 경우에 제 2 보정 계수 kfcta2 가 최소값 0 이 되도록 정해져 있다. 제 2 보정 계수 kfcta2 는 목표 (ta) 를 감축하기 위한 보정 계수이므로, 상기 단계 120 및 122 의 처리에 의하면, 목표 (ta) 는, 기관 회전수 (NE) 가 높을수록, 기본 아이들 개도 (TA0) 에 비하여 작은 값으로 설정되게 된다. 여기서는, 그와 같은 특성을 갖는 목표 (ta) 를 제 2 목표 스로틀 개도 (ta2) 로 칭하는 것으로 한다.
도 3 에 나타내는 루틴에 의하면, 다음으로, 기관 회전수 (NE) 가 F/C 개시 회전수 (A) 보다 높은지의 여부가 판별된다 (단계 124). 그 결과, NE > A 의 성립이 인정된 경우에는, F/C 실행 플래그 (XFC) 에 1 이 세트된다 (단계 126).
ECU (50) 는, 다른 루틴에 의해, F/C 실행 플래그 (XFC) 의 상태를 감시하고 있고, XFC = 1 의 성립이 인정되는 경우에 F/C 를 실행한다. 이 때문에, 상기 단계 126 의 처리가 실행되면, 이후, 내연 기관 (10) 에 있어서 F/C 가 개시된다.
도 3 에 나타내는 루틴에서는, 다음으로, 밸브 타이밍 (VVT) 을 감속시 목표값 vt2 로 하기 위한 제어가 실행된다 (단계 128). 그 결과, 기관 회전수 (NE) 가 높은 영역에서는, 큰 밸브 오버랩이 확보되도록 밸브 타이밍 (VVT) 이 수정되고, 내부 EGR 양의 증량이 도모된다.
다음으로, 스로틀 개도 (TA) 가 상기 (1) 식에서 얻어지는 목표 (ta) 와 일치하도록, 스로틀 밸브 (18) 가 제어된다 (단계 130). 목표 (ta) 는, 상기 서술한 바와 같이, 실밸브 타이밍 (vtt) 이 α°CA 에 달할 때까지는, 제 1 목표 스로틀 개도 (ta1), 요컨대, 기본 아이들 개도 (TA0) 이상의 값으로 설정된다. 이 경우에는, 기관 회전수 (NE) 가 높을수록, 스로틀 개도 (TA) 가 크게 확보된다. 그 결과, 충분한 내부 EGR 양이 발생하기 이전임에도 불구하고, 과잉된 흡기 부압의 발생이 회피되고, 오일 소비량의 증량이 방지된다.
목표 (ta) 는, 또한, 실밸브 타이밍 (vtt) 이 α°CA 에 달한 후에는, 제 2 목표 스로틀 개도 (ta2), 요컨대, 기본 아이들 개도 (TA0) 이하의 값으로 설정된다. 이 경우에는, 기관 회전수 (NE) 가 높을수록, 스로틀 개도 (TA) 는 작은 값으로 감축되고, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 로 흘러들어오는 신기 가스의 유량이 소량이 된다. 그 결과, F/C 의 실행 중에 있어서의 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 의 열화가 억제된다.
도 3 에 나타내는 루틴 중, 상기 단계 124 에 있어서, NE > A 의 불성립이 판정된 경우에는, 다음으로, F/C 실행 플래그 (XFC) 에 1 이 세트되어 있는지의 여부가 판별된다 (단계 132). XFC = 1 의 성립이 인정되는 경우에는, F/C 가 이미 개시되어 있다고 판단할 수 있다. 이 경우에는, 다음으로, 기관 회전수 (NE) 가 F/C 종료 회전수 (B) 까지 저하되어 있는지의 여부가 판별된다 (단계 134).
기관 회전수 (NE) 가 F/C 종료 회전수 (B) 보다 크다고 판별된 경우에는, 아 직 F/C 의 종료 조건이 성립하지 않는다고 판단할 수 있다. 이 경우에는, 다시 상기 단계 128 및 130 의 처리가 그 순서로 실행된다.
한편, 상기 단계 132 에 있어서, XFC = 1 의 불성립이 인정된 경우에는, F/C 를 개시해야 하는 상황이 성립하지 않는다고 판단할 수 있다. 또한, 상기 단계 134 에 있어서, NE > B 의 불성립이 인정된 경우에는, F/C 를 종료해야 하는 조건이 성립한다고 판단할 수 있다. 이들 경우에는, 이후, 통상의 운전 상태를 실현하도록, 단계 106 ∼ 110 의 처리가 순차적으로 실행된다.
이상 설명한 바와 같이, 도 3 에 나타내는 루틴에 의하면, 기관 회전수 (NE) 가 높은 영역에서는, F/C 의 개시 후, 내부 EGR 양이 확보되기까지의 사이에는, 스로틀 개도 (TA) 를 크게 함으로써, 오일 소비량의 증량을 방지할 수 있다. 또한, 이 영역에서의 F/C 중에는, 내부 EGR 양이 충분히 확보된 단계에서 스로틀 개도 (TA) 를 감축함으로써, 오일 소비량의 증량 방지와, 촉매의 열화 억제의 쌍방을 양립할 수 있다.
또한, 도 3 에 나타내는 루틴에 의하면, F/C 의 실행 중이더라도, 기관 회전수 (NE) 가 낮은 영역에 있어서는, 밸브 타이밍 (VVT) 및 스로틀 개도 (TA) 의 쌍방을, 통상 운전시의 상태에 근접할 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 시스템에 의하면, 저회전 영역에서 F/C 가 종료된 후에, 내연 기관 (10) 의 운전 상태가 불안정해지는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
그런데, 상기 서술한 실시 형태 1 에 있어서는, 배기 밸브 (30) 를 구동하는 가변동 밸브 기구 (34) 의 상태를 바꿈으로써 밸브 오버랩 기간을 변화시키고, 그 결과로서 내부 EGR 양을 변화시키는 것으로 하고 있지만, 내부 EGR 양을 변화시키는 수법은, 이러한 수법에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 흡기 밸브 (28) 를 구동하는 가변동 밸브 기구 (32) 의 상태를 바꿈으로써 밸브 오버랩 기간을 변화시키고, 그 결과적으로 내부 EGR 양을 변화시키는 것으로 해도 된다.
또한, 내부 EGR 양을 변화시키는 수법은, 밸브 오버랩 기간을 증감시키는 수법에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 배기 밸브 (30) 의 폐쇄 밸브 시기를 배기 상사점 이전의 크랭크각 영역으로 설정한 경우, 그 폐쇄 밸브 시기를 전후시킴으로써, 배기 행정에 있어서 통내에 가두어지는 잔류 가스량이 증감한다. 이 때문에, 내부 EGR 양은, 배기 밸브 (30) 의 폐쇄 밸브 시기를 배기 상사점 이전의 크랭크각 영역에서 조정함으로써 증감시키는 것으로 해도 된다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 1 에 있어서는, 고 NE 하에서의 F/C 중에, 내부 EGR 양을 늘림으로써, 흡기 통로 (12) 내의 과잉된 부압화, 및 과잉된 린화를 막는 것으로 하고 있지만, 그것들의 방지 수법은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 배기 통로 (14) 에 배출된 배기 가스를 흡기 통로 (12) 에 재순환시키기 위한 EGR 기구를 형성한 뒤에, 외부 EGR 량을 늘림으로써 동일한 기능을 실현하는 것으로 해도 된다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 1 에 있어서는, 실밸브 타이밍 (vtt) 이 판정값 α°CA 를 초과하는 것을 기다려서, 요컨대, 내부 EGR 양의 현실값이 어느 정도 확보되는 것을 기다려서, 스로틀 개도 (TA) 의 축소 보정을 개시하는 것으로 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, F/C 의 개시 후에 있어 서의 스로틀 개도 (TA) 의 축소 보정은, 내부 (또는 외부) EGR 량의 현실값이 증대됨에 따라, TA 의 축소량이 EGR 량의 증대량과 대응하도록 실행하는 것으로 해도 된다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 1 에 있어서는, 스로틀 개도를 제어함으로써, 부압의 크기와 촉매를 흐르는 공기의 유량을 제어하는 것으로 하고 있지만, 그 제어의 대상은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 부압의 크기와, 촉매를 유통하는 공기의 유량이란, 흡입 공기량 (Ga) 을 증감시킴으로써 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 실시 형태 1 과 동일한 기능은, 스로틀 개도에 한정되지 않고, 흡입 공기량을 변화시키는 요소를 제어함으로써도 달성하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 스로틀레스의 내연 기관이면, 흡기 밸브의 리프트량, 작용각, 개밸브 타이밍 등을 변화시킴으로써, 또한, 스로틀 밸브를 바이패스하는 아이들 스피드 컨트롤 (ISC) 밸브를 구비하는 내연 기관이면, 그곳을 통과하는 ISC 밸브 유량을 변화시킴으로써 실시 형태 1 의 경우와 동일한 기능을 실현할 수 있다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 1 에 있어서는, ECU (50) 가, 내연 기관 (10) 의 감속시에 F/C 를 실행함으로써 상기 제 1 발명에 있어서의 「퓨얼 커트 수단」 이, 단계 112 및 128 의 처리를 실행함으로써 상기 제 1 발명에 있어서의 「EGR 제어 수단」 및 상기 제 3 발명에 있어서의 「VVT 제어 수단」 이, 단계 122 및 130 의 처리를 실행함으로써 상기 제 1 발명에 있어서의 「흡입 공기량 제어 수단」 이 각각 실현되어 있다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 1 에 있어서는, ECU (50) 가, 단계 114 의 처 리를 실행함으로써 상기 제 2 또는 제 3 발명에 있어서의 「실 (actual) EGR 판단 수단」 이, 단계 114 의 조건 성립을 기다려서 단계 120 및 122 의 처리를 실행함으로써 상기 제 2 발명에 있어서의 「제어 지연 수단」 이 각각 실현되어 있다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 1 에 있어서는, ECU (50) 가, 단계 116 및 118 의 처리를 실행함으로써 상기 제 4 발명에 있어서의 「흡입 공기량을 유지하는 수단」 이 실현되어 있다.
실시 형태 2.
다음으로, 도 9 및 도 10 을 참조하여, 본 발명의 실시 형태 2 에 관해서 설명한다. 본 실시 형태의 시스템은, 도 1 에 나타내는 하드웨어 구성을 사용하여, ECU (50) 에, 후술하는 도 10 이 나타내는 루틴을 실행시킴으로써 실현할 수 있다.
[실시 형태 2 의 특징]
도 9 는, 본 발명의 실시 형태 2 의 시스템의 특징적인 동작을 설명하기 위한 타이밍 챠트이다. 보다 구체적으로는, 도 9a 는, F/C 조건의 성부(成否)를 표시하는 파형을 나타낸다. 또한, 도 9b 는, F/C 조건의 성립 전후에 있어서의 실밸브 타이밍 (vtt) 의 변화예 (2 예) 를 가상적으로 나타낸 차트이다. 또한, 도 9c 는, 도 9b 에 나타내는 실밸브 타이밍 (vtt) 의 변화예에 대응하는 스로틀 개도 (TA) 의 변화예 (2 예) 를 가상적으로 나타낸 차트이다. 그리고, 도 9d 는, 본 실시 형태에 있어서 사용되는 F/C 의 실행 규칙을 나타낸 차트이다.
도 9a 는, 시각 t0 에 있어서 F/C 의 실행 조건이 성립한 예를 도시하고 있 다. 본 실시 형태의 시스템은, 실시 형태 1 의 시스템과 마찬가지로, F/C 의 실행 조건이 성립하면, 그 후, 내부 EGR 양을 늘리기 위해서, 밸브 오버랩이 늘어나도록 실밸브 타이밍 (vtt) 을 변화시킨다.
도 9b 중에 파선으로 나타내는 파형은, 시각 t0 의 후, 비교적 단시간에 실밸브 타이밍 (vtt) 이 판정값 α°CA 에 달한 예를 도시하고 있다. 또한, 도 9b 중에 일점쇄선으로 나타내는 파형은, 실밸브 타이밍 (vtt) 이 판정값 α°CA 에 달할 때까지, 비교적 긴 시간을 요한 경우를 예시하고 있다.
본 실시 형태의 시스템은, 실시 형태 1 의 시스템과 마찬가지로, 실밸브 타이밍 (vtt) 이 판정값 α°CA 에 달할 때까지는, 과잉된 흡기 부압의 발생을 회피하도록 스로틀 개도 (TA) 를 기본 아이들 개도 (TA0) 이상으로 유지하고, vtt 가 α°CA 에 달한 시점에서, 스로틀 개도 (TA) 를 기본 아이들 개도 (TA0) 이하로 감축하는 것으로 하고 있다. 이 때문에, 스로틀 개도 (TA) 가 감축되는 시기는, 실밸브 타이밍 (vtt) 이 판정값 α°CA 에 달하기까지의 시간에 따라 변동한다 (도 9c 참조).
그런데, 상기 서술한 제어의 규칙에 수반되는 경우에는, F/C 이 개시된 후, 스로틀 개도 (TA) 가 기본 아이들 개도 (TA0) 이하로 감축되기까지의 사이에는, 비교적 다량의 신기 (fresh air) 가 내연 기관 (10) 을 유통하게 된다. 이 사이, F/C 조건의 성립에 따라 F/C 가 현실적으로 실행된다고 하면, 린한 가스가 다량으로 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 에 흘러들어오고, 그것들의 열화가 촉진된다. 바꿔 말하면, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 의 열화를 억제하는 의미 에서는, 스로틀 개도 (TA) 가 감축될 때까지는, F/C 조건의 성립에 관계없이, 현실적으로는 F/C 를 개시하지 않는 것이 바람직하다.
한편으로, 차량의 운전자는, 엑셀 패달을 해방한 시점에서 엔진브레이크에 의한 제동력이 발생하는 것을 기대한다. 그리고, 그 제동력을 크게 확보하기 위해서는, F/C 의 실황 조건이 성립된 후, 현실적으로 F/C 가 개시되는 것이 바람직하다.
그래서, 본 실시 형태에서는, F/C 의 실행 규칙을 도 9d 에 나타내는 바와 같이 정하여서, 상기 서술한 2 개의 요구에 대처하는 것으로 하였다. 즉, 도 9d 에 나타내는 실행 규칙에 의하면, F/C 의 실행 조건이 성립된 후, 시각 C 까지의 사이에는, F/C 의 실행 금지 기간이 된다. 여기서, 시각 C 란, 시각 t0 의 후, F/C 금지 시간 C 가 경과한 후의 시간이다. 그리고, F/C 금지 시간 C 란, 실밸브 타이밍 (vtt) 이 판정값 α°CA 에 달하는 데 확실하게 필요한 시간이다.
또한, 도 9d 에 나타내는 규칙에 의하면, 시각 C 에서 시각 D 까지의 사이에는, 실밸브 타이밍 (vtt) 이 판정값 α°CA 에 달하는 것을 조건으로, F/C 의 실행이 허가되는 기간이 된다. 그리고, 시각 D 이후에는, vtt 와 α 의 관계에 관계없이, F/C 의 실행이 허가되는 기간이다. 여기서, 시각 D 란, 시간 tO 에서 금지 한계 시간 D 가 경과한 후의 시각이다. 또한, 금지 한계 시간 D 란, 운전자가 기대하는 제동력을 위화감 없이 발생시키는 데에 있어서, F/C 의 실행 개시를 지연할 수 있는 최대한의 시간이다.
상기 서술한 F/C 의 실행 규칙에 의하면, F/C 의 실행 개시를 위화감없이 지 연시길 수 있는 한, 실밸브 타이밍 (vtt) 이 판정값 α°CA 에 달할 때까지, 요컨대, 스로틀 개도 (TA) 가 기본 아이들 개도 (TA0) 이하의 개도로 감축될 때까지, F/C 의 실행을 지연시킬 수 있다. 그리고, vtt 가 α°CA 에 달할 때까지 소정 시각 D 가 경과되어 버린 경우에는, 그 시점에서 F/C 의 실행을 허가하여, 운전자가 기대하는 제동력을 확실하게 발생시킬 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 시스템에 의하면, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 가 확실한 보호와, 운전자가 기대하는 제동력의 확보를 함께 실현할 수 있다.
[실시 형태 2 에 있어서의 구체적 처리]
도 10 은, 상기 기능을 실현하기 위해서 ECU (50) 가 실행하는 루틴의 플로우 차트이다. 또한, 도 10 에 있어서, 상기 도 3 에 나타내는 단계와 동일한 단계에 관해서는, 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략 또는 간략하게 한다.
도 10 에 나타내는 루틴에 의하면, 감속 F/C 조건이 불성립하는 동안 (스로틀 개도 (TA) 가 기본 아이들 개도 (TA0) 보다 큰 동안) 에는, 도 3 에 나타내는 루틴의 경우와 마찬가지로, 단계 100 ∼ 110 의 처리가 실행된다. 그 결과, 통상의 운전 상태가 실현된다.
스로틀 개도 (TA) 가 기본 아이들 개도 (TA0) 에 닫히면, 단계 104 에 있어서 감속 F/C 조건의 성립이 인정된다. 이 경우, 감속시 목표값 vt2 가 산출되고, 또한, 실밸브 타이밍 (vtt) 을 vt2 로 하기 위한 처리가 실행된다 (단계 140). 또한, 본 단계 140 의 처리는, 실질적으로는, 도 3 에 나타내는 단계 102 의 처리와 단계 128 의 처리를 조합한 것이기 때문에, 여기서는, 그 상세한 설명은 생략 한다.
도 10 에 나타내는 루틴에서는, 다음으로, 감속 F/C 조건의 성립 후에 F/C 금지 시간 C 가 경과했는지의 여부가 판별된다 (단계 142). 감속 F/C 조건이 성립한 직후에는, F/C 금지 시간 C 의 미경과가 판별된다. 이 경우에는, 단계 118 에 있어서 제 2 보정 계수 kfcta2 가 0 이 된 후, 제 1 보정 계수 kfcta1 의 산출과, 스로틀 개도 (TA) 의 제어가 실행된다 (단계 144).
상기 단계 144 에 있어서, 제 1 보정 계수 kfcta1 은, 도 3 에 나타내는 단계 116 의 경우와 동일한 수법으로, 요컨대, 도 7 에 나타내는 맵을 참조하는 수법으로 산출된다. 또한, 스로틀 개도 (TA) 의 제어는, 도 3 에 나타내는 단계 130 의 경우와 마찬가지로, 상기 (1) 식에 의해 산출되는 목표 (ta) 를 목표값으로 하여 실행된다. 여기서는, 상기 (1) 식에 의해 제 1 목표 스로틀 개도 (ta1) 가 산출되기 때문에, 스로틀 개도 (TA) 는, 기준 아이들 개도 (TA0) 이상의 개도로 제어되게 된다.
도 10 에 나타내는 루틴에서는, 다음으로, 감속 F/C 조건의 성립 후, 금지 한계 시간 D 가 미경과인지의 여부가 판별된다 (단계 146). F/C 금지 시간 C 가 미경과인 경우에는, 필연적으로 금지 한계 시간 D 도 미경과이다. 이 때문에, F/C 금지 시간 C 가 미경과인 동안에는, 항상 본 단계 146 의 조건이 성립되고, 이후, 단계 110 의 처리가 실행된다. 그 결과, 감속 F/C 조건이 성립된 후, 적어도 F/C 금지 시간 C 가 경과하기까지의 동안에는, F/C 의 실행이 항상 금지된다.
감속 F/C 조건의 성립 후, 스로틀 전체 폐쇄의 상태가 F/C 금지 시간 C 만큼 계속되면, 단계 142 에 있어서, F/C 금지 시간 C 의 경과가 판별된다. 이 경우, 다음으로, 단계 114 에 있어서, 실밸브 타이밍 (vtt) 이 판정값 α°CA 에 달하였는지가 판별된다.
이 단계에서, 아직 vtt 가 α°CA 에 달하지 않은 경우에는, 단계 114 의 조건 불성립이 판별되고, 이후, 단계 118, 144 및 146 의 처리가 실행된다. 그 결과, 금지 한계 시간 D 가 경과하기까지의 동안에는, 실밸브 타이밍 (vtt) 이 판정값 α°CA 에 달하지 않는 한, F/C 의 실행이 금지되고, 또한, 스로틀 개도 (TA) 는 제 1 목표 스로틀 개도 (ta1) 에 제어된다.
실밸브 타이밍 (vtt) 이 판정값 α°CA 에 달하기 이전에 금지 한계 시간 D 가 경과한 경우에는, 단계 146 에 있어서, 금지 한계 시간 D 의 경과가 판정된다. 이 경우, 다음으로 단계 124 의 처리가 실행된다.
감속 F/C 조건이 성립된 후, 단계 124 의 처리가 처음으로 실행되는 시점에서, 기관 회전수 (NE) 가 F/C 개시 회전수 (A) 이하인 경우에는, 단계 124 의 조건이 성립하지 않게 되고, 또한, 단계 132 의 조건도 성립하지않게 된다. 이 경우에는, 이후, 단계 106 ∼ 110 의 처리가 실행되어, F/C 가 개시되지 않고, 통상의 운전 상태가 계속된다.
한편, 감속 F/C 조건의 성립 후, 단계 124 의 처리가 처음으로 실행되는 시점에서 NE > A 가 성립되어 있으면, 단계 126 에 있어서 F/C 실행 플래그 (XFC) 에 1 이 세트되어, F/C 가 개시된다. 이후, 단계 104 의 조건이 성립하는 한, 본 루틴이 기동될 때마다 단계 124, 132 및 134 의 처리가 되풀이되고, 기관 회전수 (NE) 가 F/C 종료 회전수 (B) 로 저하될 때까지, F/C 의 실행이 계속된다.
이상의 처리에 의하면, 실밸브 타이밍 (vtt) 이 α°CA 에 달할 때까지 긴 시간을 요하는 경우라도, 감속 F/C 조건이 성립된 후, 금지 한계 시간 D 가 경과한 후에는, F/C 의 실행을 개시할 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 시스템에 의하면, 액셀 개방에 의해 운전자가 제동력의 발생을 기대하는 상황 하에서는, 운전자에게 큰 위화감을 주지 않고, 그 기대에 적당한 제동력을 발생시킬 수 있다.
F/C 의 개시 후, 그 실행이 계속되고 있는 동안에는, 단계 126 또는 134 의 처리에 이어서, 실밸브 타이밍 (vtt) 이 제 2 판정값 β°CA 를 초과하고 있는지가 판별된다 (단계 148). 제 2 판정값 β°CA 은 판정값 α°CA 에 비하여 크고, 또한, 감속시 목표값 vt2 에 비하여 작은 값이다. 이 때문에, vtt 가 α°CA 에 달하지 않고, 금지 한계 시간 D 가 경과함으로써 F/C 가 실행되고 있는 상황 하에서는, 필연적으로 vtt > β 가 성립되지 않는다.
이 경우, 단계 122 의 처리가 실시되지 않고, 단계 130 에 있어서 스로틀 개도 (TA) 가 제어된다. vtt 가 α°CA 에 달하지 않은 상황 하에서는, 단계 118 및 단계 144 의 처리에 의해, 목표 (ta) 는 제 1 목표 스로틀 개도 (ta1) 가 되어 있다. 이 때문에, vtt 가 α°CA 에 달할 때까지는, F/C 의 개시 후도, 스로틀 개도 (TA) 는 기본 아이들 개도 (TA0) 이상의 개도로 유지된다.
F/C 금지 시간 C 가 경과하고, 또한, 실밸브 타이밍 (vtt) 이 판정값 α°CA 에 달한 후에는, 금지 한계 시간 D 가 경과되어 있는지의 여부와 관계없이, 단계 120 에 있어서 제 1 보정 계수 kfcta1 이 0 이 된다. 제 1 보정 계수 kfcta1 은 스로틀 개도 (TA) 를 확대하기 위한 보정 계수이다. 이 때문에, kfcta1 이 0 이 되면, 이후, 스로틀 개도 (TA) 는, 기본 아이들 개도 (TA0) 이하로 억제되게 된다.
이상의 처리에 의하면, 실밸브 타이밍 (vtt) 이 판정값 α°CA 에 달한 후, 요컨대, 내부 EGR 양을 어느 정도 확보할 수 있는 상태가 형성된 후에, 신기가 다량으로 유입되기 쉬운 상태가 불필요하게 유지되는 것을 막아, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 의 열화를 억제하는 데에 있어서 유리한 상황을 만들어낼 수 있다.
vtt > α°CA 가 성립하는 상황 하에서, NE > A, 또는 XFC = 1 이 성립되어 있으면, 제 1 보정 계수 kfcta1 이 0 이 된 상태에서 F/C 가 실행된다. 그리고, F/C 가 실행되고 있는 동안에는, 도 10 에 나타내는 루틴이 기동될 때마다, 단계 148 에 있어서, vtt > β°CA 의 성부가 판정된다.
그 결과, 실밸브 타이밍 (vtt) 이 판정값 α°CA 를 초과한 후, 제 2 판정값 β°CA 에 달하기까지의 사이에는, 단계 122 의 처리가 점프된다. 이 경우, 단계 130 에서는, 제 1 보정 계수 kfcta1 및 제 2 보정 계수 kfcta2 가 모두 0 이 된 상태에서 목표 (ta) 가 산출된다. 이 때문에, 스로틀 개도 (TA) 는, 기본 아이들 개도 (TA0) 로 제어되게 된다.
이상의 처리에 의하면, 실밸브 타이밍 (vtt) 이, 판정값 α°CA 를 초과한 후, 아직 충분하게는 감속시 목표값 vt2 에 근접하지 않는 경우에 있어서, 요컨대, 내부 EGR 양이 어느 정도는 확보할 수 있지만 충분하게는 확보할 수 없는 경우에 있어서, 불필요하게 다량의 신기를 유통시키지 않고, 또한, 흡기관 압력 (PM) 을 과도하게 부압화시키지 않는 적절한 스로틀 개도 (TA) 를 실현할 수 있다.
감속 F/C 조건의 성립이 유지된 채로 실밸브 타이밍 (vtt) 이 제 2 판정값 β°CA 에 달하면, 단계 148 의 조건 성립이 인정된다. 이 경우, 단계 122 에 있어서, 제 2 보정 계수 kfcta2 가 산출된 후 (산출된 수법은 도 3 에 있어서의 단계 122 의 경우와 동일), 단계 130 의 처리가 실행된다.
단계 122 에 이어서 단계 130 의 처리가 실시되는 경우에는, 스로틀 개도 (TA) 가 제 2 목표 스로틀 개도 (ta2) 로 제어된다. 이 때문에, vtt 가 β°CA 에 달한 후에는, 스로틀 개도 (TA) 를 기본 스로틀 개도 (TA0) 이하로 감축할 수 있다. 이상의 처리에 의하면, 내부 EGR 양을 충분하게 확보할 수 있는 상태가 형성된 시점에서, 스로틀 개도 (TA) 를 감축하여, 오일 상승 (오일 하강) 의 방지와 촉매의 열화 방지를 양립하는 상태를 실현할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 도 10 에 나타내는 루틴에 의하면, 감속 F/C 조건이 성립된 후, 어느 정도의 내부 EGR 양을 확보할 수 있을 때까지는 (vtt > α°CA 까지는), 스로틀 개도 (TA) 를 크게 유지하면서, F/C 의 실행을 금지할 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 장치에 의하면, vtt 가 α°CA 에 달하기까지의 기간에 있어서도, 오일 소비량의 증대를 유효하게 저지하고, 또한, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 의 열화를 유효하게 억제할 수 있다.
또한, 도 10 에 나타내는 루틴에 의하면, vtt 가 α°CA 에 달하고 있는지의 여부에 관계없이, 감속 F/C 조건의 성립 후, 금지 한계 시간 D 가 경과 후에는, F/C 의 실행을 개시시킬 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 시스템에 의하면, 운전자가 기대하는 제동력을 적절하게 발생시킬 수 있다.
또한, 도 10 에 나타내는 루틴에 의하면, 감속 F/C 조건의 성립 후에, 실밸브 타이밍 (vtt) 의 증대에 맞춰서, 스로틀 개도 (TA) 를 서서히 감축할 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 장치에 의하면, 실시 형태 1 의 장치에 비하여, 오일 상승 (오일 하강) 의 방지와 촉매의 열화 억제를, 더욱 유효하게 실현할 수 있다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 2 에 있어서는, ECU (50) 가, 도 10 에 나타내는 단계 114 에 있어서 vtt > α°CA 의 판정을 실시함으로써 상기 제 5 발명에 있어서의 「실 EGR 판단 수단」 이, 그 판정이 부정된 경우에, 도 10 에 있어서의 단계 110 의 처리를 실행함으로써 상기 제 5 발명에 있어서의 「퓨얼 커트 금지 수단」 이 각각 실현되어 있다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 2 에 있어서는, ECU (50) 가, 단계 146 의 처리를 실행함으로써 상기 제 6 발명에 있어서의 「퓨얼 커트 금지 해제 수단」 이 실현되어 있다.
실시 형태 3.
[실시 형태 3 의 특징]
다음으로, 도 11 및 도 12 를 참조하여, 본 발명의 실시 형태 3 에 관해서 설명한다.
본 실시 형태의 시스템은, 도 1 에 나타내는 하드웨어 구성을 사용하여, ECU (50) 에, 후술하는 도 12 에 나타내는 루틴을 실행시킴으로써 실현할 수 있다.
본 실시 형태의 시스템은, 실시 형태 1 또는 2 의 경우와 마찬가지로, 액셀 개도 (AA) 에 기초하여, 스로틀 개도 (TA) 를 전자 제어하는 구성을 채용하고 있다. 도 11a 는, 이 구성에 있어서, 액셀 개도 (AA) 의 변화가 스로틀 개도 (TA) 의 변화에 반영되는 상황을 설명하기 위한 타이밍 챠트이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 스로틀 개도 (TA) 를 전자 제어하는 시스템에 있어서는, 액셀 개도 (AA) 가 변화한 후, 그 변화가 스로틀 개도 (TA) 에 반영될 때까지, 어느 정도의 지연 (이하, △t 로 한다) 이 발생한다.
도 11b 는, 목표의 밸브 타이밍값 (목표 VVT 값) 과, 현실의 밸브 타이밍값 (실 VVT 값) 을, 감속 F/C 조건의 성부(成否)를 액셀 개도 (AA) 에 기초하여 판정한 경우와, 스로틀 개도 (TA) 에 기초하여 판단한 경우로 대비하여 나타낸 도면이다. 전자의 경우에는, 시각 t0 에 있어서 액셀 개도 (AA) 가 전폐(全閉)로 된 시점에서, 목표 VVT 값이 상승하고, 신속하게 실 VVT 값에 변화가 발생하기 시작한다 (실선의 파형 참조). 한편, 후자의 경우에는, 시각 t0 의 후, 지연 △t 가 경과할 때까지 (시간 t1 까지) 는, 목표 VVT 값이 상승하지 않는다. 이 때문에, 실 VVT 값의 변화도 시간 t1 까지는 발생하지 않는다 (파선의 파형 참조).
본 실시 형태의 장치는, 실시 형태 2 의 경우와 마찬가지로, 내연 기관 (10) 의 감속시에는, 실밸브 타이밍 (vtt) 을 감속시 목표값 vt2 까지 변화시키고, 그 변화의 과정에서, vtt 가 판정값 α°CA 에 달할 때까지는, F/C 의 실행을 금지하고, 또한, 스로틀 개도 (TA) 를 제 1 목표 스로틀 개도 (ta1) 로 제어한다. 이 경우, vtt 가 판정값 α°CA 에 달하기까지의 시간이 짧을수록, F/C 의 개시 시기 가 빨라지고, 그 결과, 연비 특성 및 엔진브레이크의 응답성이 개선된다.
그래서, 본 실시 형태의 시스템에서는, 액셀 개도 (AA) 그 자체의 감시를 실시하고, 액셀 개도 (AA) 가 전폐로 된 경우에는, 그 시점에서 내연 기관 (10) 의 감속이 요구된 것으로서, 실밸브 타이밍 (vtt) 을 감속시 목표값 vt2 에 일치시키기 위한 제어를 개시하는 것으로 하였다.
[실시 형태 3 에 있어서의 구체적 처리]
도 12 는, 상기 서술한 기능을 실현하기 위해서 본 실시 형태에 있어서 ECU (50) 가 실행하는 루틴의 플로우 차트이다. 도 12 에 나타내는 루틴은, 단계 150 의 처리가 삽입되어 있는 점, 및 단계 140 의 위치가, 단계 104 의 뒤에서, 단계 150 의 뒤로 옮겨져 있는 점을 제외하고, 도 10 에 나타내는 루틴과 동일하다. 이하, 도 12 에 나타내는 단계 중, 도 10 에 나타내는 단계와 동일한 것에 관해서는, 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략 또는 간략하게 한다.
도 12 에 나타내는 루틴에서는, 단계 102 의 처리에 이어서, 액셀 개도 (AA) 가 전폐인지가 판별된다 (단계 150). 그 결과, 액셀 개도 (AA) 가 전폐가 아니라고 판단된 경우에는, F/C 의 실행을 수반하는 운전이 운전자에 의해서 요구되고 있지 않다고 판단된다. 이 경우에는, 단계 106 ∼ 110 이 실행됨으로써, 통상의 운전 상태가 계속된다.
한편, 액셀 개도 (AA) 가 전폐라고 인정된 경우에는, 운전자에 의해서, F/C 의 실행을 수반하는 운전이 요구되고 있다고 판단된다. 이 경우에는, 단계 140 의 처리에 의해, 실밸브 타이밍 (vtt) 을 감속시 목표값 vt2 로 하기 위한 처리가 실행되고, 그 후, 단계 104 이후의 처리가 실행된다.
이상의 처리에 의하면, 운전자가 액셀 개도 (AA) 를 전폐로 한 후, 그 변화가 스로틀 개도 (TA) 에 반영되는 것을 기다리지 않고, 바로 실밸브 타이밍 (vtt) 을 감속시 목표값 vt2 를 향하여 변화시키기 시작할 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 시스템에 의하면, 실시 형태 2 의 시스템에 비하여 F/C 의 개시 응답성을 개선할 수 있고, 그 결과, 내연 기관 (10) 의 연비 특성 및 감속 응답성을 높일 수 있다.
그런데, 상기 서술한 실시 형태 3 에 있어서는, 밸브 타이밍 (VVT) 의 목표값을 감속시 목표값 vt2 로 하는 타이밍을, 액셀 개도 (AA) 에 기초하여 설정한다는 사상을, 실시 형태 2 의 시스템에 조합하는 것으로 하고 있지만, 그 조합의 대상은, 실시 형태 2 의 시스템에 한정되는 것은 아니다. 즉, 그 사상은, 실시 형태 1 의 시스템에 대하여 적용하는 것으로 해도 된다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 3 에 있어서는, ECU (50) 가, 액셀 개도 (AA) 에 기초하여 스로틀 개도 (TA) 를 전자 제어함으로써, 상기 제 7 발명에 있어서의 「스로틀 개도 전자 제어 수단」 이, 또한, F/C 의 실행 가부를 판단하는 처리의 일부로서 단계 150 의 처리를 실행함으로써 상기 제 7 발명에 있어서의 「퓨얼 커트 수단」 이 각각 실현되어 있다.
실시 형태 4.
[실시 형태 4 의 특징]
다음으로, 도 13 내지 도 17 를 참조하여, 본 발명의 실시 형태 4 에 관해서 설명한다.
본 실시 형태의 시스템은, 도 1 에 나타내는 하드웨어 구성을 사용하여, ECU (50) 에, 후술하는 도 14 내지 도 16 에 나타내는 루틴을 실행시킴으로써 실현할 수 있다.
도 13 은, 본 실시 형태의 시스템의 동작 개요를 설명하기 위한 타이밍 차트이다. 보다 구체적으로는, 도 13a 는 F/C 의 실행 상태를 나타내는 파형, 도 13b 는 상류 촉매 (38) 의 산소 흡장량 OSASC 의 파형, 또한, 도 13c 는 하류 촉매 40 의 산소 흡장량 OSAUF 의 파형을 각각 나타내고 있다.
F/C 의 실행 중에는, 촉매로 흘러들어오는 가스가 린한 것이 된다. 이 때문에, 상류 촉매 (38) 의 산소 흡장량 OSASC 은, 도 13b 에 나타내는 바와 같이, F/C 가 개시된 직후에 증가하기 시작한다. 그리고, 그 산소 흡장량 OSASC 는, F/C 의 실행이 계속되는 한, 최종적으로는, 상류 촉매 (38) 의 최대 산소 흡장량 CmaxSC 에 수속한다.
상류 촉매 (38) 의 산소 흡장량 OSASC 이 CmaxSC 에 달한 후, 추가로 F/C 가 계속되면, 상류 촉매 (38) 의 하류에 린 가스가 지나가기 시작하고, 하류 촉매 (40) 의 산소 흡장량 OSAUF 가 증가하기 시작한다. 그리고, 하류 촉매 (40) 의 산소 흡장량 OSAUF 는, 그 후, F/C 가 계속되는 한, 하류 촉매 (40) 의 최대 산소 흡장량 CmaxUF 에 수속한다.
상기 서술한 바와 같이, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 는, 고온 환경하에서 린 가스의 공급을 받기 때문에, 열화를 진행시키기 쉽다. 이 열화의 진행은, 주로, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 가 각각 산소를 흡장하는 과정에 있어서 발생하는 것이다. 이 때문에, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 가 포화적으로 산소를 흡장한 뒤에는, 고온 환경 하에서 린 가스의 공급을 받더라도, 그것들의 촉매 (38, 40) 의 열화 상태는 거의 진행되지 않는다.
바꿔 말하면, F/C 가 개시된 후, 하류 촉매 (40) 가 포화적으로 산소를 흡장하기까지의 동안에는, 촉매 보호의 관점으로부터, 스로틀 개도 (TA) 를 감축하여 흡입 공기량 (Ga) 을 소량으로 한다는 의의가 크지만, 하류 촉매 (40) 가 산소적으로 산소를 흡장한 후에는, 반드시 그 의의가 크지 않다.
한편으로, F/C 의 실행 중에 스로틀 개도 (TA) 를 감축하는 경우에는, F/C 의 종료 후에, TA 를 감축한 상태로부터 복귀가 강요되게 된다. 본 실시 형태에서는, TA 를 감축하는 전제로서, 흡기관 압력 (PM) 이 과도하게 부압화하는 것을 피하기 위해서, 충분한 밸브 오버랩이 발생하도록 실밸브 타이밍 (vtt) 을 조정하는 것으로 하고 있다. 따라서, 스로틀 개도 (TA) 를 감축한 상태에서의 F/C 에서의 복귀란, 스로틀 개도 (TA) 가 감축되고, 또한, 큰 밸브 오버랩이 발생한 상태로부터의 복귀를 의미한다.
큰 밸브 오버랩이 발생하고 있는 상황 하에서 F/C 가 종료되면, F/C 로부터 의 복귀 후 잠시 동안은, 내부 EGR 양이 다량으로 발생한다. 또한, 스로틀 개도 (TA) 가 감축된 상태에서 F/C 가 종료되면, F/C 에서의 복귀 후 잠시 동안은, 통 내에 유입되는 신기량이 소량으로 억제된다. 이 때문에, F/C 의 종료시까지 TA 를 감축하고, 또한, 큰 밸브 오버랩을 확보한 상태를 유지해두는 경우에는, F/C 로부터의 복귀시에, 내연 기관 (10) 의 운전 상태가 불안정하게 되기 쉽다.
이 때문에, 스로틀 개도 (TA) 를 감축해 두는 이익, 또는 밸브 오버랩을 확보해 두는 이익이 존재하지 않는 것이면, F/C 가 종료하기에 앞서, 스로틀 개도 (TA) 의 감축을 해제하고, 또한, 밸브 타이밍 (VVT) 을 통상 운전시의 타이밍으로 복귀시켜 두는 것이 바람직하다. 이상의 이유로부터, 본 실시 형태에서는, F/C 의 실행 중에, 하류 촉매 (40) 의 산소 흡장량 OSAUF 가 최대 산소 흡장량 CmaxUF 에 달하였다고 추정되는 경우에는, 그 시점에서, 스로틀 개도 (TA) 의 감축을 해제하고, 또한, 밸브 타이밍 (VVT) 을 통상의 타이밍으로 되돌리는 것으로 하였다.
[실시 형태 4 에 있어서의 구체적 처리]
도 14 는, 상기 기능을 실현하기 위해서 본 실시 형태에 있어서 ECU (50) 가 실행하는 메인 루틴의 플로우 차트이다. 도 14 에 나타내는 루틴은, 단계160 ∼ 166 의 처리가 추가되어 있는 점을 제외하고, 도 12 에 나타내는 루틴과 동일하다. 이하, 도 14 에 있어서, 도 12 에 나타내는 단계와 동일한 단계에 관해서는, 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략 또는 간략하게 한다.
즉, 도 14 에 나타내는 루틴에 의하면, 도 13 에 나타내는 루틴의 경우와 마 찬가지로, F/C 의 실행 중에는, 항상 단계 130 의 처리가 실행된다. 그리고, 이 루틴에 의하면, 단계 130 의 처리의 후에, 하류 촉매 (40) 에 대한 린 가스 유입 적산량 TGaso2 가, 포화 판정값 (E) 보다 적은지의 여부가 판별된다 (단계 160).
도 15 는, ECU (50) 가, 하류 촉매 (40) 에 대한 린 가스 유입 적산량 TGaso2 를 산출하기 위해서 실행하는 루틴의 플로우 차트이다. 또한, 도 15 에 나타내는 루틴은, 소정 시간마다 반복 실행되는 정시 인터럽트 루틴이다.
도 15 에 나타내는 루틴에서는, 먼저, 감속 F/C 가 실행중인지의 여부가 판별된다 (단계 170). 그 결과, F/C 가 실행되어 있지 않다고 판별된 경우에는, 린 판정 플래그 XSO2L 및 린 가스 유입 적산량 TGaso2 가 모두 0 으로 리셋된다 (단계 172).
한편, 상기 단계 170 에 있어서, F/C 가 실행중이라고 판별된 경우에는, 다음으로, 린 판정 플래그 XSO2L 이 0 인지의 여부가 판별된다 (단계 174). 여기서 XSO2L = 0 의 성립이 인정된 경우에는, 다음으로, F/C 의 개시 후에, 산소 센서 (44) 의 출력이 0.1V 를 밑돌았는지, 요컨대, 산소 센서 (44) 가 린 출력을 발하였는지가 판별된다 (단계 176).
산소 센서 (44) 가 린 출력을 발하고 있지 않다고 판별된 경우에는, 아직, 상류 촉매 (38) 의 하류에 린 가스가 유출되기 시작하고 있지 않다, 즉, 하류 촉매 (40) 에, 아직 린 가스가 유입되기 시작하고 있지 않다고 판단할 수 있다. 이 경우에는, 이후, 어떠한 처리가 진행되지 않고 이번 처리 사이클이 종료된다.
한편, 상기 단계 176 에 있어서, 산소 센서 (44) 가 린 출력을 발하고 있다고 판별된 경우에는, 하류 촉매 (40) 에 린 가스가 유입하기 시작했다고 판단할 수 있다. 이 경우에는, 다음으로, 린 판정 플래그 XSO2L 에 1 이 세트된다 (단계 178). 이어서, 전회(前回)의 처리 사이클시에 있어서의 TGaso2(i-1) 에, 본 루틴의 실행 주기의 사이에 발생한 흡입 공기량 (Ga) 을 가산함으로써, 최신의 적산량 TGaso2(i) 가 산출된다 (단계 180).
이후, F/C 가 종료될 때까지, 도 15 에 나타내는 루틴이 기동될 때마다, 단계 174 에 있어서 XSO2L = 0 의 불성립이 판단된다. 그 결과, 단계 176 및 178 의 처리가 점프되고, 단계 180 의 처리가 반복 실행된다.
이상의 처리에 의하면, F/C 의 개시 후, 상류 촉매 (38) 의 하류에 린한 가스가 흐르기 시작한 후에 발생한 흡입 공기량 (Ga) 의 적산값을, 린 가스 유입 적산량 TGaso2 로서 산출할 수 있다.
도 16 은, 상기 단계 160 에 있어서 사용되는 포화 판정값 (E) 을 산출하기 위해서 ECU (50) 가 실행되는 루틴의 플로우 차트이다. 도 16 에 나타내는 루틴에서는, 먼저, 상류 촉매 (38) 의 최대 산소 흡장량 CmaxSC 가 산출이 끝났는지가 판별된다 (단계 190).
본 실시 형태에 있어서, ECU (50) 는, 내연 기관 (10) 의 운전 중에, 적당한 타이밍에 있어서, 상류 촉매 (38) 의 최대 산소 흡장량 CmaxSC 를 공지된 수법으로 산출할 수 있다. 보다 구체적으로는, ECU (50) 는, 공연비 센서 (42) 의 출력, 및 산소 센서 (44) 의 출력을 기초로 하여 공지의 액티브 제어를 실행함으로써, 상류 촉매 (38) 의 CmaxSC 를 산출할 수 있다.
상기 단계 190 에서는, 그 산출이 이미 완료되었는지 아닌지, 요컨대, 상류 촉매 (38) 의 CmaxSC 가 이미 산출되어 있는지가 판별된다. 그 결과, CmaxSC 가 이미 산출되어 있다고 판별된 경우에는, 그 CmaxSC 에 기초하여, 린 가스 유입 적산량 TGaso2 와의 비교에 사용되는 포화 판정값 (E) 이 산출된다 (단계 194).
포화 판정값 (E) 은, 그 값이, 하류 촉매 (40) 에 산소를 포화적으로 흡장시키는 데 필요한 린 가스 유입 적산량 TGaso2 와 일치하도록 설정된다. 여기서, 그와 같은 린 가스 유입 적산량 TGaso2 는, 하류 촉매 (40) 의 최대 산소 흡장량 CmaxUF 가 다량일수록 다량이 된다. 본 실시 형태의 시스템은, 그 최대 산소 흡장량 CmaxUF 를 직접적으로 검출하는 기능은 갖고 있지 않다. 그러나, 하류 촉매 (40) 의 최대 산소 흡장량 CmaxUF 는, 상류 촉매 (38) 의 최대 산소 흡장량 CmaxSC 와 마찬가지로, 촉매의 열화와 함께 변화하는 값이다. 이 때문에, 그것들 2 개의 CmaxUF 및 CmaxSC 의 사이에는 의미있는 상관이 인정된다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 포화 판정값 (E) 을, 간접적인 상관을 갖는 상류 촉매 (38) 의 최대 산소 흡장량 CmaxSC 에 기초하여 설정하는 것으로 하였다.
도 17 은, 상기 수법으로 포화 판정값 (E) 을 설정하는 데 있어서, ECU (50) 가 참조하는 맵의 일례이다. ECU (50) 는, 상기 단계 192 에 있어서, 도 17 에 나타내는 맵을 참조하여, 상류 촉매 (38) 의 최대 산소 흡장량 CmaxSC 에 기초하여, 린 가스 유입 적산값 TGaso2 의 포화 판정값 (E) 을 산출한다. 이 맵에 의하면, 상류 촉매 (38) 의 CmaxSC 가 다량일수록, 포화 판정값 (E) 은 큰 값으로 설정되게 된다.
상류 촉매 (38) 의 CmaxSC 는, 내연 기관 (10) 의 운전중에, 소정의 조건이 성립하는 환경 하에서 실행된다. 이 때문에, 상기 단계 190 의 처리가 요구되는 시점에서는, 그 산출이 완료되지 않은 경우가 있다. 이 경우에는, 상류 촉매 (38) 의 최대 산소 흡장량 CmaxSC 에, 상정될 수 있는 최대의 값이 세트된다 (단계 194). 그 최대의 CmaxSC 에 기초하여 단계 192 의 처리가 실행된다. 최대의 CmaxSC 를 기초로 하면, 포화 판정값 (E) 은 최대의 값으로 설정된다. 이러한 처리에 의하면, CmaxSC 의 산출이 미완료이기 때문에, 포화 판정값 (E) 이 과소인 값으로 설정되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
도 14 에 나타내는 단계 160 에서는, 상기와 같이 산출되는 린 가스 유입 적산량 TGaso2 가, 상기와 같이 설정되는 포화 판정값 (E) 보다 작은지의 여부가 판별된다. 이 판별에 의하면, 실질적으로는, 하류 촉매 (40) 의 산소 흡장량 OSAUF 가, 그 최대 산소 흡장량 CmaxUF 보다 적은지가 판별된다.
그리고, TGaso2 < E 의 성립이 인정되는 경우에는, 하류 촉매 (40) 가, 아직 산소를 포화적으로는 흡장하고 있지 않다고 판단할 수 있다. 도 14 에 나타내는 루틴에 의하면, 이 경우, 이후 아무런 처리가 진행되지 않고, 요컨대, 스로틀 개도 (TA) 가 감축되고, 또한, 큰 밸브 오버랩이 확보된 상태를 유지한 채로 이번 처리 사이클이 종료된다.
하류 촉매 (40) 에 산소가 포화적으로 흡장되어 있지 않은 동안에는, 그 보호를 위해서, 스로틀 개도 (TA) 를 감축해 두는 이익이 존재한다. 상기 서술한 일련의 처리에 의하면, 그 이익이 존재하고 있는 동안에는, 스로틀 개도 (TA) 를 감축한 상태를 유지해 둘 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 장치에 의하면, 실시 형태 3 의 경우와 마찬가지로, 촉매의 보호를 도모할 수 있다.
상기 단계 160 에 있어서, TGaso2 < E 의 불성립이 인정된 경우에는, 다음으로, 스로틀 개도 (TA) 가 제 1 목표 스로틀 개도 (ta1) 에 제어된다 (단계 164). 이어서, 실밸브 타이밍 (vtt) 을 통상 목표값 vt1 로 하기 위한 처리가 실행된다 (단계 166). 또한, 단계 164 의 처리, 및 단계 166 의 처리는, 각각 단계 144 의 처리, 및 단계 106 의 처리와 동일하기 때문에, 여기서는, 더 이상의 설명은 생략한다.
상기 처리에 의하면, 하류 촉매 (40) 에 산소가 포화적으로 흡장된 후에는, 요컨대, 스로틀 개도 (TA) 를 감축해 둔 실익이 소멸한 후에는, 밸브 오버랩을 통상값으로 되돌림과 함께, 스로틀 개도 (TA) 를 개방함으로써, 오일 상승 (오일 하강) 이 발생하지 않은 상태를 만들어낼 수 있다. 그리고, 이러한 상태를, F/C 의 종료에 앞서 실현해 둠으로써, 아무런 불이익을 수반하지 않고, F/C 로부터의 복귀시에 있어서의 내연 기관 (10) 의 안정성을 높일 수 있다.
그런데, 상기 서술한 실시 형태 4 에 있어서는, 단계 160 에 있어서, TGaso2 < E 의 판정이 성립하지 않는다는 경우에 스로틀 개도 (TA) 의 감축을 해제하고, 또한, 밸브 오버랩을 통상값으로 되돌리는 것으로 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 스로틀 개도 (TA) 의 감축의 해제와, 밸브 오버랩의 통상값에 대한 복귀는, 단순히, F/C 의 계속 시간이 소정 시간에 달한 시점에서 실시하는 것으로 해도 된다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 4 에 있어서는, 하류 촉매 (40) 에 대한 린 가스 유입 적산량 TGaso2 가, 하류 촉매 (40) 를 산소로 포화시키는 양 E 에 달한 시점에서, 스로틀 개도 (TA) 를 감축하는 실익의 소멸을 판단하는 것으로 하고 있지만, 그 판단의 수법은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 그 판단은, F/C 의 개시 후에 있어서의 적산 흡입 공기량이, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 의 쌍방을 산소로 포화시키는 값에 달하였다고 추정할 수 있는지의 여부에 기초하여 실시하는 것으로 해도 된다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 4 에 있어서는, F/C 가 장기에 걸쳐 계속된 경우에, 적당한 타이밍에 있어서 스로틀 개도 (TA) 가 감축을 해제하고, 또한，밸브 오버랩을 통상시로 복귀시키는 처리를, 실시 형태 3 의 장치에 대하여 삽입한 것으로 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 실시 형태에 있어서 특유의 상기 처리는, 실시 형태 1 또는 2 의 장치에 대하여 삽입한 것으로 해도 된다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 4 에 있어서는, ECU (50) 가, 단계 166 의 처리를 실행함으로써 상기 제 8 발명에 있어서의 「EGR 증량 해제 수단」 이, 단계 164 의 처리를 실행함으로써 상기 제 8 발명에 있어서의 「감량 해제 수단」 이 각각 실현되어 있다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 4 에 있어서는, ECU (50) 가, 단계 160 의 처리를 실행함으로써, 상기 제 9 발명에 있어서의 「계속 시간 판단 수단」 이 실현되어 있다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 4 에 있어서는, ECU (50) 가, 도 15 에 나타내는 루틴을 실행함으로써 상기 제 10 발명에 있어서의 「공기량 적산 수단」 이, 단계 160 의 처리를 실행함으로써 상기 제 10 발명에 있어서의 「판단 수단」 이 각각 실현되어 있다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 4 에 있어서는, ECU (50) 가, 단계 190 및 194 의 처리를 실행함으로써 상기 제 11 발명에 있어서의 「상류측 산소 흡장 용량 검출 수단」 이, 단계 192 의 처리를 실행함으로써 상기 제 11 발명에 있어서의 「설정 수단」 이 각각 실현되어 있다.
실시 형태 5.
[실시 형태 5 의 특징]
다음으로, 도 18 내지 도 23 를 참조하여, 본 발명의 실시 형태 5 에 관해서 설명한다.
본 실시 형태의 시스템은, 도 1 에 나타내는 하드웨어 구성을 사용하여, ECU (50) 에, 후술하는 도 19, 도 20 및 도 22 에 나타내는 루틴을 실행시킴으로써 실현할 수 있다.
도 18 은, 본 실시 형태의 시스템의 동작 개요를 설명하기 위한 타이밍 챠트이다. 보다 구체적으로는, 도 18a 는 F/C 의 실행 상태를 표시하는 파형, 도 18b 는 상류 촉매 (38) 의 산소 흡장량 OSASC 의 파형, 도 18c 는 하류 촉매 (40) 의 산소 흡장량 OSAUF 의 파형을 각각 나타내고 있다. 또한, 도 18d 는, F/C 의 실행 중에서의 스로틀 개도 (TA) 의 파형을 나타낸다.
본 실시 형태의 시스템은, 상기 서술한 실시 형태 4 의 시스템과 마찬가지로, F/C 가 개시된 후, 하류 촉매 (40) 가 포화적으로 산소를 흡장하였다고 추정되는 시점에서 스로틀 개도 (TA) 의 감축을 해제한다. 도 18d 에 있어서, 시각 t0 ∼ t2 사이에 나타내어지는 파형은, 상기 기능을 실현하기 위한 것, 요컨대, 상기 서술한 실시 형태 4 에 있어서도 실현되는 파형이다.
본 실시 형태의 시스템은, 시각 t2 의 시점에서, 스로틀 개도 (TA) 의 감축을 해제할 때에, 스로틀 개도 (TA) 를 제 1 목표 스로틀 개도 (ta1) 보다 큰 제 3 목표 스로틀 개도 (ta3) 로 하고, 그 후, 적당한 타이밍 (도 18 에 있어서의 시간 t3) 에 있어서, 스로틀 개도 (TA) 를 제 1 목표 스로틀 개도 (ta1) 로 하는 점에 특징이 있다.
시각 t2 의 시점에서는, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 가, 모두 산소를 포화적으로 흡장하고 있다. 이 때문에, 시각 t2 이후에는, 촉매로 흘러들어오 는 공기의 유량을 억제하는 실익은 존재하지 않는다. 한편으로, 그 공기량을 늘리면, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 의 냉각을 촉진하는 것이 가능하다. 촉매는, 고온 환경화에서 다량의 산소 공급을 받음으로써 그 열화를 진행시킨다. 바꿔 말하면, 산소가 다량으로 공급되는 상황 하에서라도, 촉매가 저온이면, 그 열화의 진행을 억제하는 것이 가능하다. 이 때문에, 시각 t2 의 시점에서 다량의 유통 공기량을 발생시키고, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 의 냉각을 촉진하는 것으로 하면, 그것들의 열화를 억제하는 데 유리한 상황을 만들어낼 수 있다.
본 실시 형태의 시스템은, 상기 관점으로부터, 도 18d 에 나타내는 바와 같이, 하류 촉매 (40) 가 산소로 포화된 시점에서, 스로틀 개도 (TA) 를, 제 1 목표 스로틀 개도 (ta1) 보다 큰 제 3 목표 스로틀 개도 (ta3) 로 하는 것으로 하고 있다. 이러한 스로틀 제어가 실행되기 위해서, 본 실시 형태의 시스템에 의하면, 실시 형태 4 의 경우에 비하여, 추가로 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 의 열화를 억제하는 것이 가능하다.
[실시 형태 5 에 있어서의 구체적 처리]
도 19 및 도 20 은, 상기 기능을 실현하기 위해서 본 실시 형태에 있어서 ECU (50) 가 실행하는 메인 루틴의 플로우 차트이다. 이 플로우 차트는, 단계118, 120, 130, 144, 162 및 164 가, 각각 단계 118', 120', 130', 144', 162' 및 164' 로 치환되어 있는 점, 그리고, 단계 200 ∼ 208 이 추가되어 있는 점 (모두 해칭 상태로 도시) 을 제외하고, 도 14 에 나타내는 루틴과 동일하다. 이하, 도 19 및 도 20 에 있어서, 도 14 에 나타내는 단계와 동일한 단계에 관해서는, 동 일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략 또는 간략하게 한다.
본 실시 형태에서는, 스로틀 개도 (TA) 의 목표값, 요컨대, 목표 (ta) 를 다음 식에 의해 산출한다.
목표 (ta) = 기본 아이들 개도 (TA0) + 제 1 보정 계수 kfcta1 - 제 2 보정 계수 kfcta2 + 제 3 보정 계수 kfcta3 …(2)
단, 제 3 보정 계수 kfcta3 은, 하류 촉매 (40) 가 산소로 포화된 시점에서, 스로틀 개도 (TA) 를 크게 개밸브 보정하기 위한 계수이다.
단계 118', 120', 130', 144', 162' 및 164' 는, 목표 (ta) 의 연산식이 상기 (1) 로부터 상기 (2) 식으로 변경된 것에 수반하여, 각각 형식적으로 단계 118, 120, 130, 144, 162 및 164 로부터 변경된 것이다. 구체적으로는, 단계 118', 120' 및 162' 는, 모두, 단계 118, 120 및 162 의 처리에 대하여, 제 3 보정 계수 kfcta3 을 0 으로 설정하는 처리를 덧붙인 것이다. 또한, 단계 130', 144' 및 164' 는, 모두, 제 3 보정 계수 kfcta3 에 0 이 설정되어 있는 상황 하에서, 상기 (2) 식에 의해 목표 (ta) 를 산출하는 단계이다.
요컨대, 단계 118', 120', 130', 144', 162' 및 164' 에 있어서 실행되는 처리의 내용은, 실질적으로는, 단계 118, 120, 130, 144, 162 및 164 에 있어서 실행되는 처리의 내용과 동일하다. 이 때문에, 도 19 및 도 20 에 나타내는 루틴은, 실질적으로는, 단계 200 ∼ 210 의 처리가 추가되어 있는 것을 제외하고, 도 14 에 나타내는 루틴과 동일하다. 이하, 본 실시 형태에 있어서 특유의 단계 200 ∼ 210 의 설명을 중심으로 하여, 도 19 및 도 20 에 나타내는 루틴의 내용을 설명한다.
즉, 도 19 및 도 20 에 나타내는 루틴에 의하면, F/C 의 실행이 금지되는 경우에, 단계 110 의 처리에 이어서, 냉각 플래그 (XCOOL) 가 0 이 된다 (단계 200). 냉각 플래그 (XCOOL) 는, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 가 충분히 냉각되어 있는 것을 표시하기 위한 플래그이다. F/C 의 금지 중에는, 촉매가 고온이 되는 것이 통상적이기 때문에, 여기서는 그 플래그 (XCOOL) 에 0 이 세트된다.
도 19 및 도 20 에 나타내는 루틴에 의하면, F/C 가 금지되어 있는 동안, 및 F/C 의 개시 후, 단계 160 의 조건이 성립되어 있는 동안, 요컨대, F/C 가 개시되고 나서 하류 촉매 (40) 의 산소 포화가 판정되기까지의 동안에는, 상기 단계 200 의 처리가 실행되는 것을 제외하고, 도 14 에 나타내는 루틴이 실행되는 경우와 동일한 처리가 되풀이된다. 요컨대, 본 실시 형태의 시스템에 의하면, 이동안에는, 실시 형태 4 의 경우와 동일한 동작이 실현된다.
본 실시 형태에 있어서의 루틴에서는, 단계 160 에 있어서, TGaso2 < E 의 불성립이 인정되면, 요컨대, 하류 촉매 (40) 의 산소 포화가 추정되면, 단계 162' 에 있어서 kfcta2 및 kfcta3 이 함께 0 이 된 후, 냉각 플래그 (XCOOL) 에 1 이 세트되어 있는지가 판별된다 (단계 202).
단계 160 의 조건 불성립이 처음으로 인정된 직후에는, 냉각 플래그 (XCOOL) 에 0 이 세트되어 있기 때문에, 상기 단계 202 의 조건은 불성립이 된다. 이 경우, 다음으로, 도 21 에 나타내는 맵을 참조하여, 제 3 보정 계수 kfcta3 이 산출된다. 그리고, 그 제 3 보정 계수 kfcta3 을 상기 (2) 식에 대입함으로써 얻 어지는 목표 (ta) (제 3 목표 스로틀 개도 (ta3)) 가 실현되도록, 스로틀 개도 (TA) 가 제어된다 (단계 204).
도 21 은, 제 3 보정 계수 kfcta3 을 산출하기 위해서 ECU (50) 가 기억하고 있는 맵의 일례를 나타낸다. 이 맵에 의하면, 제 3 보정 계수 kfcta3 은, 기관 회전수 (NE) 가 높을수록 큰 값으로 설정되고, 또한, 기관 회전수 (NE) 가 아이들 회전수의 근방값인 경우에는 최소값 0 으로 설정된다. 또한, 이 맵에 의하면, 아이들 운전시를 제외하고, 제 1 보정 계수 kfcta1 에 비하여 충분히 큰 제 3 보정 계수 kfcta3 을 설정할 수 있다. 이 때문에, 상기 단계 204 의 처리에 의하면, 오일 상승 (오일 하강) 방지를 목적으로 한 흡입 공기량 (Ga) 에 비하여 충분히 다량의 흡입 공기량 (Ga) 을 유통시킬 수 있는 상황을 만들어낼 수 있다.
도 20 에 나타내는 일련의 처리에 있어서, 단계 204 의 처리가 끝나면, 다음으로, 냉각 공기 적산량 TGacool 이, 냉각 판정값 (F) 에 달해 있는지의 여부가 판별된다 (단계 206). 냉각 공기 적산량 TGacool 은, 상기 단계 204 의 처리가 개시된 후, 요컨대, 스로틀 개도 (TA) 가 제 3 목표 스로틀 개도 (ta3) 로 확대된 후에 유통한 흡입 공기량 (Ga) 의 적산값이다. 한편, 냉각 판정값 (F) 은, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 를 충분히 냉각하는 데 필요한 공기량으로서 설정된 값이다 (설정 방법은 후에 상세하게 설명한다). 따라서, 상기 단계 206 의 처리에 의하면, 실질적으로는, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 가, 열화의 진행을 억제할 수 있는 정도로 충분히 냉각되었는지 아닌지를 판정할 수 있다.
TGacool > F 의 불성립이 판정된 경우에는, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 가 아직 충분히 냉각되어 있지 않다고 판단할 수 있다. 이 경우에는, 냉각 공기 적산량 TGacool 의 갱신 처리가 실시된 후 (단계 208), 단계 166 에 있어서, 실밸브 타이밍 (vtt) 이 통상 목표값 vt1 로 제어된다. 또한, 상기 단계 208 에서는, 구체적으로는, 전회의 처리 사이클시에 있어서의 TGacool(i-1) 에, 본 루틴의 실행 주기의 사이에 발생한 흡입 공기량 (Ga) 을 가산함으로써, 최신의 적산량 TGacool(i) 을 산출하는 처리가 실행된다.
상기 서술한 단계 202 내지 208 및 단계 166 의 처리는, F/C 가 계속되는 한, 냉각 공기 적산량 TGacool 이 냉각 판정값 (F) 에 달할 때까지, 본 루틴이 기동될때마다 반복 실행된다. 이러한 처리에 의하면, 하류 촉매 (40) 의 산소 포화가 추정된 후, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 의 충분한 냉각이 판단되기까지의 사이에는, 밸브 타이밍 (VVT) 을 통상의 설정으로 되돌린 상태에서, 다량의 공기를 유통시킬 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 시스템에 의하면, F/C 의 실행 중에, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 를 유효하게 냉각하고, 그 열화의 진행을 유효하게 저지할 수 있다.
냉각 유량 적산값 TGacool 이 냉각 판정값 (F) 에 달할 때까지 F/C 의 실행이 계속되면, 그 시점에서 (도 18 에 있어서의 t3 참조), 단계 206 의 조건 성립이 판정된다. 이 경우, 단계 206 의 처리에 이어서, 냉각 플래그 (XCOOL) 에 1 이 세트되고, 또한, 냉각 공기 적산량 TGacool 이 0 으로 리셋된다 (단계 210). 그 후, 이번 처리 사이클에 이어서, 다시 상기 단계 162' 이후의 처리가 실행된다. 요컨대, 단계 162' 에 있어서, 제 3 보정 계수 kfcta3 을 0 으로 리셋한 후에, 다시 XCOOL = 1 의 성립이 판정된다.
여기서는, XCOOL = 1 의 성립이 판정되기 때문에, 다음으로, 단계 164' 의 처리가 실행된다. 요컨대, 도 7 에 나타내는 맵에 따라서 산출되는 제 1 보정 계수 kfcta1 과, 함께 0 이 된 제 2 및 제 3 보정 계수 kfcta2, kfcta3 을 상기 (2) 식에 대입함으로써, 제 1 목표 스로틀 개도 (ta1) 가 산출됨과 함께, 스로틀 개도 (TA) 를 그 제 1 목표 스로틀 개도 (ta1) 로 하기 위한 제어가 실행된다. 이후, 단계 166 에 있어서, 실밸브 타이밍 (vtt) 을 통상 목표값 vt1 로 하는 처리가 실행된 후, 이번 처리 사이클이 종료된다.
다음번 이후 본 루틴이 기동되는 경우에는, F/C 의 실행이 계속되는 한, 상기 단계 164' 및 단계 166 의 처리가 반복 실행된다. 그 결과, 밸브 타이밍 (VVT) 이 통상적인 설정이 되고, 또한, 스로틀 개도 (TA) 가, 오일 상승 (오일 하강) 을 회피할 수 있는 최소의 개도가 된 상태에서, F/C 의 실행이 계속된다 (도 18 에 있어서의 시간 t3 이후 참조).
F/C 의 종료에 앞서 상기 상태가 형성되어 있으면, 연료 분사 밸브 (26) 로부터의 연료 분사를 재개하는 것만으로, 바로 통상의 운전 상태로의 복귀를 도모할 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 시스템에 의하면, 실시 형태 4 의 시스템과 마찬가지로, F/C 로부터의 복귀시에 있어서의 내연 기관 (10) 의 안정성을 충분히 확보할 수 있다.
도 22 는, 상기 단계 206 에 있어서 사용되는 냉각 판정값 (F) 을 설정하기 위해서, ECU (50) 가 실행하는 루틴의 플로우 차트이다. 도 22 에 나타내는 루 틴에서는, 먼저, 촉매 온도의 추정 계산이 완료되어 있는지의 여부가 판별된다 (단계 220). ECU (50) 는, 내연 기관 (10) 의 운전 상태 등에 기초하여, 촉매 온도를 추정할 수 있다. 본 단계 220 에서는, 그 산출이 이미 완료되어 있는지의 여부가 판별된다.
상기 판별의 결과, 촉매 온도의 추정 완료가 인정되는 경우에는, 그 추정의 결과에 기초하여, 냉각 판정값 (F) 이 산출된다 (단계 222). 냉각 판정값 (F) 은, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 를 충분히 냉각하기 위해서 필요한 공기 유량이므로, 촉매 온도가 높을수록, 다량으로 설정하는 것이 필요하다.
도 23 은, 상기 관점으로부터 본 실시 형태에 있어서 사용되는 냉각 판정값 (F) 의 맵의 일례이다. ECU (50) 는, 상기 단계 222 에 있어서, 이 맵을 참조함으로써, 냉각 판정값 (F) 을 설정한다. 이러한 처리에 의하면, 촉매 온도가 높을수록, 냉각 판정값 (F) 을 큰 값으로 설정할 수 있고, 상기 요구를 만족시킬 수 있다.
촉매 온도의 추정은, 상기 단계 220 의 처리가 요구되는 시점에서 완료되지 않는 경우가 있다. 이 경우에는, 촉매 온도가, 상정될 수 있는 최저의 온도 (예를 들어 500℃) 로 세트되고 (단계 224), 그 최저의 촉매 온도에 기초하여 단계 222 의 처리가 실행된다. 최저의 촉매 온도를 기초로 하면, 냉각 판정값 (F) 은 최소의 값으로 설정된다. 이러한 처리에 의하면, 촉매 온도의 추정이 미완료이기 때문에, 냉각 판정값 (F) 이 과대한 값으로 설정되고, 그 결과, 상류 촉매 (38) 및 하류 촉매 (40) 가 과도하게 냉각되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
그런데, 상기 서술한 실시 형태 5 에 있어서는, 단계 160 에 있어서, TGaso2 < E 의 판정이 불성립이 된 경우에, 스로틀 개도 (TA) 를 냉각 목적의 개도, 요컨대, 제 3 목표 스로틀 개도 (ta3) 로 여는 것으로 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 스로틀 개도 (TA) 는, 단순히, F/C 의 계속 시간이 소정 시간에 달한 시점에서 제 3 목표 스로틀 개도 (ta3) 로 변화시키는 것으로 해도 된다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 5 에 있어서는, 하류 촉매 (40) 가 포화적으로 산소를 흡장한 단계에서 촉매를 냉각하는 처리를, 실시 형태 4 의 장치에 대하여 장착하는 것으로 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 실시 형태에 있어서 특유의 상기 처리는, 실시 형태 1 내지 3 의 모든 장치에 장착하는 것으로 해도 된다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 5 에 있어서는, ECU (50) 가, 단계 204 의 처리를 실행함으로써 상기 제 12 발명에 있어서의 「냉각 유량 실현 수단」 이, 단계 164' 의 처리를 실행함으로써 상기 제 12 발명에 있어서의 「유량 변경 수단」 이 각각 실현되어 있다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 5 에 있어서는, ECU (50) 가, 단계 220 또는 224 의 처리를 실행함으로써 상기 제 13 발명에 있어서의 「촉매 온도 검지 추정 수단」 이, 단계 222 의 처리를 실행함으로써 상기 제 13 발명에 있어서의 「냉각 시간 설정 수단」 이 각각 실현되어 있다.
실시 형태 6.
[실시 형태 6 의 특징]
다음으로, 도 24 내지 도 27 을 참조하여, 본 발명의 실시 형태 6 에 관해서 설명한다.
본 실시 형태의 시스템은, 도 1 에 나타내는 하드웨어 구성을 사용하여, ECU (50) 에, 후술하는 도 24 및 도 27 에 나타내는 루틴을 실행시킴으로써 실현할 수 있다.
본 실시 형태의 시스템은, F/C 의 실행 중에, 밸브 오버랩이 늘어나도록, 요컨대, 내부 EGR 양이 증가하도록 밸브 타이밍 (VVT) 을 변화시키는 점에 있어서 실시 형태 1 내지 5 의 경우와 동일하다. 또한, 여기서는, 설명의 편의상, 가변동 밸브 기구 (32) 가 흡기 밸브 (28) 의 개밸브 시간을 진각(進角)시킴으로써, 밸브 오버랩의 증량이 도모되는 것으로 한다.
F/C 의 실행 중에 가변동 밸브 기구 (32) 를 진각 방향으로 작동시킨 경우, F/C 로부터의 복귀시에 내연 기관의 상태를 안정적으로 유지하기 위해서는, 그 복귀와 함께 가변동 밸브 기구 (32) 의 진각을 해제하여, 내부 EGR 양을 적정하게 줄이는 것이 필요하다. 이 때, 가변동 밸브 기구 (34) 의 응답성이 느리고, 진각 상태가 유지되면, 그 진각이 해제되기까지의 사이, 내연 기관의 운전 상태는 불안정해진다.
본 실시 형태의 시스템은, 이러한 사태가 발생하는 것을 막기 위해서, 가변동 밸브 기구 (32) 를 진각 방향으로 구동하는 데 앞서, 가변동 밸브 기구 (32) 의 작동 속도, 보다 구체적으로는, 가변동 밸브 기구 (32) 가 지각 방향으로 작동할 때의 작동 속도를 검출하는 것으로 하고 있다. 게다가, 본 실시 형태의 시스템은, F/C 중에 있어서의 가변동 밸브 기구 (32) 의 진각량을, 상기와 같이 검출한 작동 속도에 기초하여 설정하는 것으로 하였다. 요컨대, 가변동 밸브 기구 (32) 의 작동 속도가 빠른 경우에는, F/C 중의 진각량을 크게 설정하고, 반대로, 그 작동 속도가 느린 경우에는, F/C 중에 있어서의 진각량을 작은 값으로 설정하는 것으로 하였다. 이러한 설정에 의하면, 가변동 밸브 기구 (32) 의 작동 속도에 관계없이, F/C 로부터의 복귀시에, 항상 신속하게, 가변동 밸브 기구 (32) 의 진각량을 해제하고, 내연 기관이 안정적으로 운전할 수 있는 상태를 실현하는 것이 가능하다.
[실시 형태 6 에 있어서의 구체적 처리]
도 24 는, 상기 기능을 실현하기 위해서 ECU (50) 가 실행하는 제 1 루틴의 플로우 차트이다. 보다 구체적으로는, 이 루틴은, 가변동 밸브 기구 (32) 가 지각 방향으로 작동할 때의 작동 속도를 검출하고, 그 작동 속도에 기초하여, 밸브 타이밍 (VVT) 의 보정 계수 kdvt2 와, 스로틀 개도의 보정 계수 kfcta2 를 산출하기 위한 것이다.
도 24 에 나타내는 루틴에서는, 먼저, 기관 회전수 (NE) 가 취득된다 (단계 230). 다음으로, 기관 회전수 (NE) 가, 판정 회전수 (a) 보다 높은지의 여부가 판별된다 (단계 232). 가변동 밸브 기구 (32) 는, 내연 기관의 유압에 의해 구동된다. 이 때문에, 가변동 밸브 기구 (32) 의 작동 속도는, 기관 회전수 (NE) 의 고저에 따라 상이한 값이 된다.
본 실시 형태의 시스템에서는, 고회전 영역에서의 F/C 중에, 저회전 영역에서의 F/C 중에 비하여, 가변동 밸브 기구 (32) 를 크게 진각시키는 것이 바람직하다. 이 때문에, F/C 로부터의 복귀시에, 가변동 밸브 기구 (32) 가 적정한 상태로 복귀할 수 있는지의 여부를 검토하는 데 있어서는, 가변동 밸브 기구 (32) 가 고회전 영역에서 어떠한 작동 속도를 나타내는지를 보는 것이 적절하다.
상기 단계 232 에 있어서 사용되는 판정 회전수 (a) 는, 내연 기관이 고회전 영역 (예를 들어 300rpm 이상) 으로 운전하고 있는지의 여부를 판단하기 위한 값이다. 이 때문에, 그 판단이 부정된 경우에는, 현재의 운전 상태가, 가변동 밸브 기구 (34) 의 작동 속도를 검지해야 하는 상태가 아니라고 판단되어, 이후 신속하게 이번 처리가 종료된다.
한편, 상기 단계 232 에 있어서, NE > a 의 성립이 인정된 경우에는, 기관 회전수 (NE) 에 관한 한, 가변동 밸브 기구 (32) 의 작동 속도를 검출하기 위한 조건이 만족되어 있다고 판단할 수 있다. 이 경우에는, 먼저, 실밸브 타이밍 (vtt) 이 취득되고 (단계 234), 다음으로, 취득된 vtt 가 판정값 b 보다 큰지 아닌지가 판별된다 (단계 236).
가변동 밸브 기구 (32) 의 작동 속도를 정확히 검지하기 위해서는, 가변동 밸브 기구 (32) 를, 어느 정도 크게 작동시키는 것이 필요하다. 요컨대, 가변동 밸브 기구 (32) 의 지각 방향의 작동 속도를 검지하는 데 있어서는, 그 전제로서, 가변동 밸브 기구 (32) 가, 어느 정도 진각 방향으로 변위하고 있는 것이 필요하다.
상기 단계 236 에 있어서, vtt > b 의 불성립이 인정된 경우에는, 그 전제가 만족되어 있지 않다고 판단되어, 이후 신속하게 이번 처리가 종료된다. 이것에 대하여, vtt > b 의 성립이 인정된 경우에는, 가변동 밸브 기구 (32) 의 진각량에 관한한, 작동 속도를 검출하기 위한 조건이 만족되어 있다고 판단할 수 있다. 이 경우에는, 다음으로, 밸브 타이밍의 전폐 제어가 요구되었는지의 여부가 판별된다 (단계 238).
가변동 밸브 기구 (32) 는, 기관 회전수 (NE) 가 어느 정도 확보되어 있고, 또한, 스로틀 개도 (TA) 가 어느 정도 확보되어 있는 상황하에서는, 어느 정도의 밸브 오버랩이 발생하도록 진각 방향으로 구동된다. 또한, 가변동 밸브 기구 (32) 는, 내연 기관의 경부하시에는, 밸브 오버랩이 소멸하도록 구동된다. 이 때문에, 예를 들어, 가속중 또는 고속 주행 중에 스로틀 밸브 (18) 가 닫혀진 경우에는, 중고 부하로부터 경부하로의 변화가 인식되고, 가변동 밸브 기구 (32) 는, 진각 상태로부터, 그 진각이 해제된 상태로 구동되게 된다. 그리고, 스로틀 전폐의 상태가 계속되어, F/C 조건의 성립이 판정되면, 상기 변화를 거쳐, 앞서 서술한 F/C 가 개시된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 시스템에서는, 중고부하로부터 경부하로의 변화가 인정된 경우에, 가변동 밸브 기구 (32) 에 대하여 진각의 해제가 지령된다. 이 해제가 지령되면, 가변동 밸브 기구 (32) 는, 신속하게 진각 상태를 해제하도록, 최대의 속도로 지각 방향으로 작동한다. 본 명세서에 있어서는, 가변동 밸브 기구 (32) 를 상기와 같이 지각 방향으로 작동시키는 제어를 「전 폐 제어」 라고 칭한다.
도 24 에 나타내는 루틴 중, 상기 단계 238 에 있어서, 전폐 제어의 요구가 발생하고 있지 않다고 판별된 경우에는, 가변동 밸브 기구 (32) 의 작동 속도를 검출하는 기회가 발생하고 있지 않다고 판단할 수 있다. 이 경우에는, 이후, 신속하게 이번 처리가 종료된다. 한편, 전폐 제어의 요구가 발생하고 있다고 판별된 경우에는, 다음으로, 가변동 밸브 기구 (32) 의 폐쇄 속도 △vtc 가 취득된다 (단계 240).
폐쇄 속도 △vtc 는, 전폐 제어가 개시된 후, 가변동 밸브 기구 (32) 에 발생하는 단위 시간당 작동량이다. 상기 단계 240 에서는, 구체적으로는, 가변동 밸브 기구 (32) 에 내장되어 있는 센서에 의해, 소정의 샘플링 주기에서, 가변동 밸브 기구 (32) 의 작동 위치가 검지된다. 그리고, 상기 샘플링 주기와, 작동 위치의 변화량에 기초하여, 폐쇄 속도 △vtc 가 산출된다.
상기 처리가 종료되면, 다음으로, 폐쇄 속도 검지가 끝난 플래그 X△VTC 에 1 이 세트된다 (단계 242). 이어서, 폐쇄 속도 △vtc 에 따른 보정 계수 kdvt2 가 산출된다 (단계 244).
보정 계수 kdvt2 는, 밸브 타이밍 (VVT) 의 감속시에 있어서의 목표값 vt2 를 보정하기 위한 계수이다. 도 25 는, 보정 계수 kdvt2 를 산출하기 위해서 ECU (50) 가 기억하고 있는 맵의 일례를 나타낸다. 이 맵에 의하면, 보정 계수 kdvt2 는, 폐쇄 속도 △vtc 의 함수로서 설정된다. 구체적으로는, 보정 계수 kdvt2 는, 폐쇄 속도 △vtc 가 작아질수록 최소값 0 에 근접하고, 폐쇄 속도 △vtc 가 빠를수록 최대값 1.0 에 근접하도록 설정된다. 또한, 보정 계수 kdvt2 를 사용하여 목표값 vt2 를 보정하는 수법, 및, 그 결과 얻어지는 목표값 vt2 의 물리적인 의미는, 도 27 을 참조하여 후에 상세하게 설명한다.
도 24 에 나타내는 루틴에 의하면, 다음으로, 보정 계수 kdvt2 에 따른 보정 계수 kdta2 가 산출된다 (단계 246). 여기서 산출되는 보정 계수 kdta2 는, F/C 중에 스로틀 개도 (TA) 에 부여하는 감축량을 정하는 제 2 보정 계수 kfcta2 를 보정하기 위한 계수이다.
도 26 은, 보정 계수 kdta2 를 산출하기 위해서 ECU (50) 가 기억하고 있는 맵의 일례를 나타낸다. 이 맵에 의하면, 보정 계수 kdta2 는, 상기 단계 244 에서 설정된 보정 계수 kdvt2 의 함수로서 설정된다. 구체적으로는, 보정 계수 kdta2 는, 보정 계수 kdvt2 와 거의 비례적인 관계를 나타내도록 설정된다. 이 때문에, 여기서 산출되는 보정 계수 kdta2 도, 상기 보정 계수 kdvt2 와 마찬가지로, 가변동 밸브 기구 (32) 의 폐쇄 속도 △vtc 가 느릴수록 최소값 0 에 근접하고, 또한, 그 속도 △vtc 가 빠를수록 최대값 1.0 에 근접하도록 설정된다. 또한, 보정 계수 kdta2 를 사용하여 스로틀 개도 (TA) 의 감축량 (제 2 보정 계수 kfcta2) 를 보정하는 수법, 및, 그 결과 얻어지는 제 2 보정 계수 kfcta2 의 물리적인 의미는, 도 27 을 참조하여 후에 상세하게 설명한다.
도 27 은, 가변동 밸브 기구 (32), 및 스로틀 밸브 (18) 를 제어하기 위해서, 본 실시 형태에 있어서 ECU (50) 가 실행하는 루틴의 플로우 차트이다. 이 루틴은, 단계 250 ∼ 260 의 처리가, 각각 적당한 개소에 삽입되어 있는 점을 제외 하고, 실질적으로 도 3 에 나타내는 루틴과 동일하다. 이하, 도 27 에 나타내는 단계 중, 도 3 에 나타내는 단계와 동일한 것에 관해서는, 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략 또는 간략하게 한다.
도 27 에 나타내는 루틴에 의하면, 단계 104 에 있어서, F/C 조건의 성립이 인정되면, 다음으로, 폐쇄 속도 검지가 끝난 플래그 X△VTC 에 1 이 세트되어 있는지의 여부가 판별된다 (단계 250). 그 결과, X△VTC = 1 이 성립되지 않는다고 판별된 경우에는, 가변동 밸브 기구 (32) 의 폐쇄 속도 △vtc 가 아직 검지되어 있지 않다고 판단할 수 있다.
본 실시 형태의 시스템은, 폐쇄 속도 △vtc 가 기지인 경우에는, 그 폐쇄 속도 △vtc 에 의해서 신속하게 소멸시킬 수 있는 진각량을 산출하고, 그 산출값을 감속시의 목표 VVT (vt2) 로서 설정한다. 그런데, 폐쇄 속도 △vtc 가 미지인 동안에는, 그와 같은 목표값 vt2 를 적정하게 설정할 수 없다. 이 때문에, 상기 단계 250 에 있어서, X△VTC 에 1 이 세트되어 있지 않다고 판단된 경우에는, 목표 VVT (vt2), 요컨대, F/C 중에 가변동 밸브 기구 (32) 에 부여하는 진각량이, 최소값 0 이 된다.
목표 VVT (vt2) 가 최소값 0 이 되면, 밸브 오버랩이 발생하지 않기 때문에, 내부 EGR 양도 소량으로 억제된다. 이 경우, 스로틀 개도 (TA) 가 과도하게 닫히면, 흡기 통로의 압력이 과도하게 부압화되어, 오일 상승이나 오일 하강의 문제가 발생한다. 이 때문에, 상기 단계 252 의 처리가 실행된 경우에는, 스로틀 개도 (TA) 를, 기본 아이들 개도로부터 개방측으로 보정하도록, 단계 116 및 118 의 처리가 실행된다.
한편, 상기 단계 250 에 있어서, 폐쇄 속도 검지가 끝난 플래그 X△VTC 에 1 이 세트되어 있다고 판별된 경우에는, 먼저, 단계 112 의 처리에 의해 감속시의 목표 VVT (vt2) 가 산출되고 (이하, 여기서 산출된 값을 「vt2 의 기준값」 으로 한다), 이어서, 보정 계수 kdvt2 가 취득된다 (단계 254).
단계 112 의 처리에서는, 실시 형태 1 의 경우와 마찬가지로, 도 5 에 나타내는 맵에 따라서, F/C 중에 충분한 EGR 양을 발생시키는 데 있어서 필요한 밸브 타이밍 (본 실시 형태에서는, 가변동 밸브 기구 (32) 의 진각량) 이 vt2 로서 산출된다. 또한, 단계 254 의 처리에 의하면, 도 24 에 나타내는 단계 244 에 있어서 산출된 보정 계수 kdvt2 가 취득된다.
도 27 에 나타내는 루틴에서는, 다음으로, vt2 의 기준값과 보정 계수 kdvt2 를 다음 식 우변에 대입함으로써, 이번 처리 사이클에서 사용하는 목표 VVT (vt2) 가 산출된다 (단계 256).
vt2 = vt2 * kdvt2 …(3)
보정 계수 kdvt2 는, 이미 서술한 바와 같이, 폐쇄 속도 △vtc 가 빠를수록 최대값 1.0 에 근접하는 계수이다 (도 25 참조). 이 때문에, 상기 (3) 식에 의하면, 목표 VVT (vt2) 는, 폐쇄 속도 △vtc 가 빠를수록 vt2 의 기준값에 가까운 값으로, 또한, 폐쇄 속도 △vtc 가 느릴수록 최소값 0 에 가까운 값으로 설정된다.
도 27 에 나타내는 루틴에서는, 후에, 단계 128 에 있어서, 실 VVT 가 목표 VVT (vt2) 에 일치하도록 가변동 밸브 기구 (32) 가 제어된다. 그 결과, F/C 중에 가변동 밸브 기구 (32) 에 부여하는 진각량은, 폐쇄 속도 △vtc 가 빠를수록 커지고, 또한, 폐쇄 속도 △vtc 가 느릴수록 작아진다. 이 때문에, 본 실시 형태의 시스템에 의하면, 가변동 밸브 기구 (32) 가 어떤 폐쇄 속도를 나타내는 경우에 있어서도, F/C 로부터의 복귀시에, 항상 신속하게 가변동 밸브 기구 (32) 의 진각을 해제하여, 내연 기관이 안정적으로 운전할 수 있는 상황을 만들어낼 수 있다.
또한, 도 27 에 나타내는 루틴에 의하면, 단계 122 의 처리에 의해 제 2 보정 계수 kfcta2 가 산출된 후에 (이하, 여기서 산출된 값을 「kfcta2 의 기준값」 이라고 한다), 도 24 에 나타내는 단계 246 에 있어서 산출된 보정 계수 kdta2 가 취득된다 (단계 258). 다음으로, 제 2 보정 계수 kfcta2 의 기준값과 보정 계수 kdta2 를 다음 식 우변에 대입함으로써, 이번 처리 사이클에서 사용하는 제 2 보정 계수 kfcta2 가 산출된다 (단계 260).
kfcta2 = kfcta2 * kdta2 …(4)
보정 계수 kdta2 는, 이미 서술한 바와 같이, 보정 계수 kdvt2 에 대하여 거의 비례적인 관계를 나타낸다 (도 26 참조). 이 때문에, 상기 (4) 식에 의하면, 제 2 보정 계수 kfcta2 는, 보정 계수 kdvt2 가 1.0 에 근접할수록 kfcta2 의 기준값에 근접한 값이 되고, 또한, 보정 계수 kdvt2 가 최소값 0 에 근접할수록 최소값 0 에 가까운 값이 된다. 바꿔 말하면, 제 2 보정 계수 kfcta2 는, 폐쇄 속도 △vtc 가 빠르고, 큰 진각량 vt2 가 설정될수록 최대값 1.0 에 가까운 값이 되고, 또한, 폐쇄 속도 △vtc 가 느리고, 진각량 vt2 가 작은 값이 될수록 최소값 0 에 가까운 값으로 설정된다.
도 27 에 나타내는 루틴에서는, 후에, 단계 130 에 있어서, 목표 (ta) 의 산출과, 스로틀 개도 (TA) 의 제어가 실시된다. 목표 (ta) 의 산출은, 상기 (1) 식에 따라서, 요컨대, 「목표 (ta) = 기본 아이들 개도 (TA0) + 제 1 보정 계수 kfcta1 - 제 2 보정 계수 kfcta2」 인 연산식에 따라서 실행된다. 상기 단계 260 의 처리가 실행되는 경우에는, 제 1 보정 계수 kfcta1 이 0 이 되어 있다 (단계 120 참조). 이 경우, 목표 (ta) 는, 기본 아이들 개도 (TA0) 로부터 제 2 보정 계수 kfcta2 를 뺀 값이 된다. 요컨대, 이 경우에는, F/C 중의 진각량 vt2 가 큰 값으로 설정될수록 ,목표 (ta) 는 기본 아이들 개도 (TA0) 으로부터 크게 감축된 값이 되고, 한편, 진각량 vt2 가 작은 값으로 설정될수록, 목표 (ta) 는 기본 아이들 개도 (TA0) 에 가까운 값이 된다.
진각량 vt2 가 큰 경우에는, 목표 (ta) 를 크게 감축해도, 흡기 부압이 그다지 과대해지지 않기 때문에, 오일 상승이나 오일 하강을 충분히 억제할 수 있다. 한편, 진각량 vt2 가 충분히 확보되지 않는 경우이더라도, 목표 (ta) 의 감축을 작게하면, 오일 상승이나 오일 하강은 방지할 수 있다. 상기 서술한 목표 (ta) 의 설정에 의하면, 진각량 (vt2) 의 값에 따라, 적절하게 이들 상황을 만들어낼 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 시스템에 의하면, 가변동 밸브 기구 (32) 의 작동 속도에 맞추어서 진각량 (vt2) 을 조정하면서, 실시 형태 1 내지 5 의 경우와 마찬가지로, 오일 상승이나 오일 하강의 방지와, 촉매의 보호를 양립시킬 수 있다.
그런데, 상기 서술한 실시 형태 6 에 있어서는, 설명의 편의상, 흡기측의 가변동 밸브 기구 (32) 를 진각시킴으로써 밸브 오버랩을 발생시키고, 가변동 밸브 기구 (32) 의 작동 속도에 따라, 그 때의 진각량을 정하는 것으로 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 밸브 오버랩은, 배기측의 가변동 밸브 기구 (34) 를 지각시킴으로써 발생시키는 것으로 해도 된다. 그리고, 그 경우에는, 가변동 밸브 기구 (34) 의 작동 속도에 따라, 그 때의 지각량을 정함으로써, 실시 형태 6 의 경우와 동일한 효과를 실현하는 것이 가능하다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 6 에 있어서는, F/C 중에 EGR 을 발생시키는 기구가 가변동 밸브 기구 (32) (또는 (34)) 에 한정되어 있지만, 그 기구는 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, F/C 중에 EGR 을 발생시키는 기구는, EGR 밸브 등을 포함하는 외부 EGR 기구여도 된다. 이 경우에는, EGR 밸브의 작동 속도에 기초하여, F/C 중에 있어서의 EGR 밸브의 작동량을 정함으로써, 실시 형태 6 의 경우와 동일한 효과를 얻는 것이 가능하다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 6 에 있어서는, 진척되어감에 따라서 전폐 제어 (단계 238 참조) 가 실행되는 것을 기다려서 가변동 밸브 기구 (32) 의 폐쇄 속도 △vtc 를 계측하는 것으로 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 전폐 제어는, 폐쇄 속도 △vtc 의 계측이 요구되는 경우에, 강제적으로 실행하는 것으로 해도 된다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 6 에 있어서는, 가변동 밸브 기구 (32) 가 상기 제 14 발명에 있어서의 「EGR 가변 기구」 에 상당함과 함께, ECU (50) 가, 단계 240 의 처리를 실행함으로써 상기 제 14 발명에 있어서의 「작동 속도 검출 수단」 이, 단계 244, 그리고 단계 254 및 256 의 처리를 실행함으로써 상기 제 14 발명에 있어서의 「작동량 설정 수단」 이 각각 실현되어 있다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 6 에 있어서는, ECU (50) 가, 단계 246, 및 단계 258 및 260 의 처리를 실행함으로써 상기 제 15 발명에 있어서의 「감축량 설정 수단」 이 각각 실현되어 있다.
실시 형태 7.
[실시 형태 7 의 특징]
다음으로, 도 28 및 도 29 을 참조하여, 본 발명의 실시 형태 7 에 관해서 설명한다.
본 실시 형태의 시스템은, 상기 서술한 실시 형태 6 의 시스템에 있어서, ECU (50) 에, 도 24 에 나타내는 루틴을 대신하여, 후술하는 도 28 에 나타내는 루틴을 실행시킴으로써 실현할 수 있다.
상기 서술한 실시 형태 6 의 시스템은, 기관 회전수 (NE) 가 판정 회전수 (a) 보다 높은 경우에, 가변동 밸브 기구 (32) 의 폐쇄 속도 △vtc 의 계측을 허가하는 것으로 하고 있다 (상기 단계 230 참조). 그러나, 이러한 수법에 의하면, 내연 기관이 저회전 영역에서의 운전을 계속하는 한에는, 폐쇄 속도 △vtc 를 계측할 수 없고, 그 결과, F/C 중에 실현하는 진각량 (vt2) 을 정확하게 설정할 수 없다는 사태가 계속된다.
그런데, 가변동 밸브 기구 (32) 는 유압을 동력원으로 하고 있기 때문에, 가변동 밸브 기구 (32) 의 폐쇄 속도 △vtc 는, 기관 회전수 (NE) 에 대하여 현저한 상관을 나타낸다. 이 상관이 이미 기지인 것이라면, 임의의 기관 회전수 (NE) 하에서 계측한 폐쇄 속도 △vtc0 을, 고회전 영역에서의 폐쇄 속도 △vtc 로 변환하는 것이 가능하다. 그리고, 이러한 변환에 의해 폐쇄 속도 △vtc 를 추정하는 것으로 하면, 내연 기관이 고회전 영역에 달하는 것을 기다리지 않고, 고회전 영역에서의 폐쇄 속도 △vtc 를 취득하는 것이 가능하다. 따라서, 본 실시 형태의 시스템은, 내연 기관의 시동 후, 신속하게, 상기 수법으로 폐쇄 속도 △vtc 의 추정을 실시하는 것으로 하였다.
[실시 형태 7 에 있어서의 구체적 처리]
도 28 은, 상기 기능을 실현하기 위해서 ECU (50) 가 실행하는 루틴의 플로우 차트이다. 이 루틴은, 단계 230 및 232 이 생략되어 있음과 함께, 단계 240 이 단계 270 ∼ 276 으로 치환되어 있는 점을 제외하고, 도 24 에 나타내는 루틴과 동일하다. 또한, 도 28 에 나타내는 단계 중, 도 24 에 나타내는 단계와 동일한 단계에 관해서는, 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략 또는 간략하게 한다.
즉, 도 28 에 나타내는 루틴에 의하면, 기관 회전수 (NE) 가 판정 회전수 (a) 를 초과하는지의 여부에 관계없이, 충분한 진각량 vtt 가 발생되는지, 전폐 제어의 요구가 발생되는지가 순차 판정된다 (단계 234 ∼ 238). 그리고, 이들 조건이 성립하는 경우에는, 그 시점에서, 가변동 밸브 기구 (32) 의 폐쇄 속도가 계측된다 (단계 270). 이하, 여기서 계측된 폐쇄 속도를 「기준 폐쇄 속도 △vtc0」 으로 칭한다.
다음으로, 현시점의 기관 회전수 (NE), 요컨대, 기준 폐쇄 속도 △vtcO 을 계측하였을 때의 기관 회전수 (NE) 가 취득된다 (단계 272). 이어서, 그 NE 에 기초하여, VVT 지각 보정 계수 kne 가 산출된다 (단계 274). 그 후, 기준 폐쇄 속도 △vtcO 과 VVT 지각 보정 계수 kne 를 다음 식 우변에 대입함으로써, 고회전 영역에서의 폐쇄 속도 △vtc 가 산출된다 (단계 276).
△vtc = △vtc0 * kne …(5)
도 29 는, ECU (50) 가 기억하고 있는 보정 계수 kne 의 맵이다. 이 맵에 있어서, 보정 계수 kne 는, 기준 폐쇄 속도 △vtcO 이 계측된 시점으로부터의 기관 회전수 (NE) 의 함수로서 정해져 있다. 보다 구체적으로는, 보정 계수 kne 는, 그 시점의 기관 회전수 (NE) 가 낮을수록 큰 값이 되고, 그 시점의 기관 회전수 (NE) 가 높을수록 최소값 1.0 에 수속하도록 정해져 있다.
상기 단계 274 에 있어서, 보정 계수 kne 는, 도 29 에 나타내는 맵에 따라서 설정된다. 그 결과, 저회전 영역에서 기준 폐쇄 속도 △vtc 가 계측되면, 보정 계수 kne 는 큰 값으로 설정된다. 또한, 고회전 영역에서 기준 속도 △vtc 가 계측되면, 보정 계수 kne 는, 1.0 에 가까운 값으로 설정된다. 그리고, 이들 보정 계수 kne 에 의하면, 기준 폐쇄 속도 △vtcO 을, 적정하게 고회전 영역에서의 폐쇄 속도 △vtc 로 변환할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 도 28 에 나타내는 루틴에 의하면, 기관 회전수 (NE) 가 판정 회전수 (a) 를 초과하는 것을 기다리지 않고, 고회전 영역에서의 폐쇄 속도 △vtc 를 적정하게 산출할 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 시스템에 의하면, 내연 기관의 시동 후, F/C 중의 진각량 (vt2) 을 적정하게 설정할 수 있는 상태가 정돈되기까지의 기간을, 충분히 단축할 수 있다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 7 에 있어서는, ECU (50) 가, 단계 270 의 처리를 실행함으로써 상기 제 17 발명에 있어서의 「작동 속도 계측 수단」 이, 단계 272 의 처리를 실행함으로써 상기 제 17 발명에 있어서의 「회전수 기억 수단」 이, 단계 274 및 276 의 처리를 실행함으로써 상기 제 17 발명에 있어서의 「변환 수단」 이 각각 실현되어 있다.
실시 형태 8.
[실시 형태 8 의 특징]
다음으로, 도 30 및 도 31 을 참조하여, 본 발명의 실시 형태 8 에 관해서 설명한다.
본 실시 형태의 시스템은, 상기 서술한 실시 형태 6 의 시스템에 내연 기관의 유온 (THO) 를 검출하는 유온 센서를 첨가함과 함께, 그 시스템에 있어서, ECU (50) 에, 도 24 에 나타내는 루틴을 대신하여, 후술하는 도 30 에 나타내는 루틴을 실행시킴으로써 실현할 수 있다.
상기 서술한 실시 형태 7 의 시스템은, 기관 회전수 (NE) 가 폐쇄 속도 △vtc 에 미치는 영향을 고려하여, 임의의 기관 회전수 (NE) 하에서 계측한 기준 폐쇄 속도 △vtcO 을, 보정 계수 kne 에 의해 변환함으로써 고회전 영역에서의 폐쇄 속도 △vtc 를 추정하는 것으로 하고 있다. 그런데, 가변동 밸브 기구 (32) 의 작동 속도는, 기관 회전수 (NE) 외에, 유온에도 큰 영향을 받는다.
요컨대, 가변동 밸브 기구 (32) 는, 유압을 동력원으로 하고 있기 때문에, 유압에 대하여 현저한 상관을 나타낸다. 내연 기관의 유압은, 기관 회전수 (NE) 가 동일하더라도, 유온이 상이하면 상이한 것이 된다. 나아가, 가변동 밸브 기구 (32) 의 내부에는, 윤활유의 공급을 받아 슬라이딩하는 부분이 존재한다. 그리고, 그 윤활 부분의 마찰은, 유온의 변화에 수반되어 윤활유의 점성이 변화함으로써 변화한다. 이들 이유에 의해, 가변동 밸브 기구 (32) 의 폐쇄 속도 △vtc 는, 유온의 영향을 크게 받는다.
그래서, 본 실시 형태의 시스템은, 가변동 밸브 기구 (32) 의 폐쇄 속도 △vtc 를 산출하는 데 있어서, 기관 회전수 (NE) 의 영향을 고려하는 것에 더하여, 유온의 영향도 고려하는 것으로 하였다. 이하, 도 30 및 도 31 을 참조하여, 상기 기능을 실현하기 위한 구체적 처리의 내용에 관해서 설명한다.
[실시 형태 8 에 있어서의 구체적 처리]
도 30 은, 진각량 (vt2) 을 보정하는 보정 계수 kdvt2, 그리고 스로틀 개도 (TA) 의 감축량을 보정하는 보정 계수 kdta2 를 산출하기 위해서 본 실시 형태에 있어서 ECU (50) 가 실행하는 루틴의 플로우 차트이다. 이 루틴은, 단계 280 ∼ 294 가, 각각 적당한 위치에 삽입되어 있는 점을 제외하고, 도 28 에 나타내는 루틴과 동일하다. 또한, 도 30 에 나타내는 단계 중, 도 28 에 나타내는 단계와 동일한 단계에 관해서는, 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략 또는 간략하게 한다.
도 30 에 나타내는 루틴에 의하면, 우선, 유온 검출이 끝난 플래그 XTHO 가 0 인지 아닌지가 판별된다 (단계 280). 유온 검출이 끝난 플래그 XTHO 는, 내연 기관의 시동 후, 초기화 처리에 의해 0 이 되고, 그 후, 기준 폐쇄 속도 △vtcO 의 검출과 함께 유온 (THO) 이 검출됨으로써 1 이 세트되는 플래그이다. 따라서, 내연 기관의 시동 직후에는, XTHO = 0 의 성립이 판정된다.
XTHO = 0 의 성립이 인정된 경우에는, 이후, 기준 폐쇄 속도 △vtcO 의 검출, 기관 회전수 (NE) 의 혼잡, 및 보정 계수 kne 의 산출 등의 처리가 순차 실행된다 (단계 234 ∼ 238, 및 단계 270 ∼ 274). 그리고, 이들 처리가 끝나면, 다음으로, 기준 폐쇄 속도 △vtc0 을 검출한 시점으로부터의 유온 (THO) 이 취득된다 (단계 282). 나아가, 그 유온 (THO) 에 따라서, 제 1 VVT 지각 보정 계수 ktho1 이 산출된다 (단계 284). 또한, ktho1 의 산출 수법에 관해서는, 후에 상세하게 설명한다.
이들 처리가 끝나면, 유온 검출이 끝난 플래그 XTHO 에 1 이 세트된다 (단계 286). 이어서, 기준 폐쇄 속도 △vtc0 과 VVT 지각 보정 계수 kne 를 다음 식 우변에 대입함으로써, 현재의 유온 (THO) 을 전제로 한 고회전 영역에서의 폐쇄 속도 (이하, 「제 1 폐쇄 속도 △vtc1」이라고 칭한다) 가 산출된다 (단계 288).
△vtc1 = △vtc0 * kne …(6)
이후, 플래그 X△VTC 의 처리나 보정 계수 (kdvt2, kdta2) 의 설정 처리 (단계 278, 244, 246) 등이 실행된 후, 이번의 루틴이 종료된다.
도 30 에 나타내는 루틴은, 내연 기관의 시동 후, 소정의 실행 주기에서 반복 기동된다. 제 1 폐쇄 속도 △vtc1 의 산출 후에 본 루틴이 기동되었을 때에, 단계 280 에 있어서, XTHO = 0 의 불성립이 판별된다. 이 경우에는, 먼저, 그 시점으로부터의 유온 (THO) 이 검출된다 (단계 290).
이어서, 검출된 유온 (THO) 에 따라서, 제 2 VVT 지각 보정 계수 ktho2 가 산출된다 (단계 292). 그 후, 다음 식에 따라서 폐쇄 속도 △vtc 가 산출되고 (단계 294), 여기서 산출된 폐쇄 속도 △vtc 에 따라서, 보정 계수 (kdvt2, kdta2) 의 산출 처리가 실행된다 (단계 244, 246).
△vtc = △vtc1 * ktho2/ktho1 …(7)
도 31 은, 제 1 및 제 2 VVT 지각 보정 계수 ktho1, ktho2 를 산출하기 위해서, ECU (50) 가 기억하고 있는 맵을 나타낸다. 도 31 에 나타내는 맵은, VVT 지각 보정 계수 ktho 와 유온 (THO) 과의 관계를 정하고 있다. ECU (50) 는, 상기 단계 284 에서는, 단계 282 에 있어서 취득한 유온 (THO) 에 대응하는 보정 계수 ktho 를 도 31 에 나타내는 맵으로부터 판독, 그 값을 제 1 VVT 지각 보정 계수 ktho1 로 한다. 또한, 상기 단계 292 에서는, 단계 290 에 있어서 취득한 유온 (THO) 에 대응하는 보정 계수 ktho 를 도 31 에 나타내는 맵으로부터 판독하고, 그 값을 제 2 VVT 지각 보정 계수 ktho2 로 한다.
도 31 에 나타내는 맵에 의하면, 보정 계수 ktho 는, 유온 (THO) 이 80℃ 근방인 경우에 최대값 1.0 부근의 값이 되고, 또한, 유온 (THO) 이 80℃ 에서 고온측 또는 저온측으로 시프트할 수록 작은 값이 되도록 설정되어 있다. 가변동 밸브 기구 (32) 의 동력원인 유압은, 유온의 상승에 수반되어 윤활유의 점도가 내려갈 수록 저하된다. 한편, 가변동 밸브 기구 (32) 의 마찰은, 유온의 저하에 수반되어 그 점도가 높아질 수록 증가한다. 이 때문에, 가변동 밸브 기구 (32) 의 작동 속도, 요컨대, 폐쇄 속도 △vtc 는, 유온에 대하여, 도 31 에 나타내는 보정 계수 ktho 와 동일한 증감 경향을 나타낸다.
따라서, 상기 (7) 식의 우변에 포함되는 「ktho2/ktho1」은, 물리적으로는, 제 2 VVT 지각 보정 계수 ktho2 가 검출되었을 때의 작동 속도와, 제 1 VVT 지각 보정 계수 ktho1 이 검출되었을 때의 작동 속도의 비와 등가이다. 이 때문에, 상기 (7) 식에 의하면, 제 2 VVT 지각 보정 계수 ktho2 가 계측된 시점으로부터의 폐쇄 속도 △vtc 를, 정확하게 산출하는 것이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 도 30 에 나타내는 루틴에 의하면, 임의의 기관 회전수 (NE) 및 임의의 유온 하에서 제 1 폐쇄 속도 △vtc1 을 측정해 두고, 그 값 △vtc1 을「ktho2/ktho1」의 비로 보정함으로써, 임의의 타이밍에 있어서의 폐쇄 속도 △vtc 를 정확하게 산출할 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 시스템에 의하면, 실시 형태 7 의 경우와 마찬가지로, 폐쇄 속도 △vtc 의 취득에 요하는 시간을 충분히 단시간으로 할 수 있음과 함께, 실시 형태 7 의 경우에 비하여, F/C 중의 진각량 (vt2) 의 설정 정밀도를 추가로 높이는 것이 가능하다.
그런데, 상기 서술한 실시 형태 8 에 있어서는, 유온이 폐쇄 속도 △vtc 에 미치는 영향을 가미하기 위해서, 유온 그 자체를 검출하는 것으로 하고 있지만, 그 보정의 기초는 유온에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 내연 기관의 냉각 수온 (THW) 을, 유온 (THO) 대신에 사용함으로써도 동일한 기능을 실현하는 것은 가능하다.
또한, 상기 서술한 실시 형태 8 에 있어서는, ECU (50) 가, 도 30 에 나타내는 단계 270 의 처리를 실행함으로써 상기 제 18 발명에 있어서의 「작동 속도 계 측 수단」 이, 단계 280 의 처리를 실행함으로써 상기 제 18 발명에 있어서의 「유온 기억 수단」 이, 단계 292 의 처리를 실행함으로써 상기 제 18 발명에 있어서의 「유온 검출 수단」 이, 단계 294 의 처리를 실행함으로써 상기 제 18 발명에 있어서의 「변환 수단」 이 각각 실현되어 있다.
도 1 은, 본 발명의 실시 형태 1 의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 는, 기관 회전수 (NE) 가 충분히 높은 환경 하에서 F/C 가 실행된 경우에, 본 발명의 실시 형태 1 에 있어서 실현되는 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 3 은, 본 발명의 실시 형태 1 에 있어서 실행되는 메인 루틴의 플로우 차트이다.
도 4 는, 도 3 에 나타내는 루틴 중에서 참조되는 통상 목표값 vt1 의 맵이다.
도 5 는, 도 3 에 나타내는 루틴 중에서 참조되는 감속시 목표값 vt2 의 맵이다.
도 6 은, 도 3 에 나타내는 루틴 중에서 참조되는 판정값 α 의 맵이다.
도 7 은, 도 3 에 나타내는 루틴 중에서 참조되는 제 1 보정 계수 kfcta1 의 맵이다.
도 8 은, 도 3 에 나타내는 루틴 중에서 참조되는 제 2 보정 계수 kfcta2 의 맵이다.
도 9 는, 본 발명의 실시 형태 2 의 동작을 설명하기 위한 타이밍 챠트이다.
도 10 은, 본 발명의 실시 형태 2 에 있어서 실행되는 메인 루틴의 플로우 차트이다.
도 11 은, 본 발명의 실시 형태 3 의 특징을 설명하기 위한 타이밍 챠트이다.
도 12 는, 본 발명의 실시 형태 3 에 있어서 실행되는 메인 루틴의 플로우 차트이다.
도 13 은, 본 발명의 실시 형태 4 의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 14 는, 본 발명의 실시 형태 4 에 있어서 실행되는 메인 루틴의 플로우 차트이다.
도 15 는, 본 발명의 실시 형태 4 에 있어서 린 가스 유입 적산량 TGaso2 를 산출하기 위해서 실행되는 루틴의 플로우 차트이다.
도 16 은, 본 발명의 실시 형태 4 에 있어서 포화 판정값 (E) 을 산출하기 위해서 실행되는 루틴의 플로우 차트이다.
도 17 은, 도 16 에 나타내는 루틴 중에서 참조되는 포화 판정값 (E) 의 맵이다.
도 18 은, 본 발명의 실시 형태 5 의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 19 는, 본 발명의 실시 형태 5 에 있어서 실행되는 메인 루틴의 플로우 차트 (그 1) 이다.
도 20 은, 본 발명의 실시 형태 5 에 있어서 실행되는 메인 루틴의 플로우 차트 (그 2) 이다.
도 21 은, 도 20 에 나타내는 루틴 중에서 참조되는 제 3 보정 계수 kfcta3 의 맵이다.
도 22 는, 본 발명의 실시 형태 5 에 있어서 냉각 판정값 (F) 을 산출하기 위해서 실행되는 루틴의 플로우 차트이다.
도 23 은, 도 22 에 나타내는 루틴 중에서 참조되는 냉각 판정값 (F) 의 맵이다.
도 24 는, 본 발명의 실시 형태 6 에 있어서 보정 계수를 산출하기 위해서 실행되는 루틴의 플로우 차트이다.
도 25 는, 도 24 에 나타내는 루틴 중에서 보정 계수 kdvt2 를 산출하기 위해서 참조되는 맵이다.
도 26 은, 도 24 에 나타내는 루틴 중에서 보정 계수 kdta2 를 산출하기 위해서 참조되는 맵이다.
도 27 은, 본 발명의 실시 형태 6 에 있어서 실행되는 메인 루틴의 플로우 차트이다.
도 28 은, 본 발명의 실시 형태 7 에 있어서 보정 계수를 산출하기 위해서 실행되는 루틴의 플로우 차트이다.
도 29 는, 도 28 에 나타내는 루틴 중에서 보정 계수 kne 를 산출하기 위해서 참조되는 맵이다.
도 30 은, 본 발명의 실시 형태 8 에 있어서 보정 계수를 산출하기 위해서 실행되는 루틴의 플로우 차트이다.
도 31 은, 도 30 에 나타내는 루틴 중에서 제 1 및 제 2 VVT 지각 보정 계수 ktho1, ktho2 를 산출하기 위해서 참조되는 맵이다.
＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 내연 기관 50: ECU
12 : 흡기 통로 14 : 배기 통로
16 : 에어 플로 미터 18 : 스로틀 밸브 20 : 스로틀 모터
22: 스로틀 포지션 센서 24: 엑셀 포지션 센서
26: 연료 분사 밸브 28: 흡기 밸브
30: 배기 밸브 32, 34 : 가변동 밸브 기구
38: 상류 촉매 40: 하류 촉매

Claims (5)

  1. 내연 기관의 감속시에 퓨얼 커트를 실시하는 퓨얼 커트 수단,
    고기관 회전수 하에서의 퓨얼 커트시에, 저기관 회전수 하에서의 퓨얼 커트시에 비하여, 배기 가스 재순환량을 다량으로 하는 EGR 제어 수단; 및
    고기관 회전수 하에서의 퓨얼 커트시에, 저기관 회전수 하에서의 퓨얼 커트시에 비하여, 흡입 공기량을 감량시키는 흡입 공기량 제어 수단을 구비하는, 내연 기관의 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기 가스 재순환량의 현실값이 판정값을 초과하는지의 여부를 판단하는 실 (actual) EGR 판단 수단을 더 구비하고,
    상기 흡입 공기량 제어 수단은, 고기관 회전수 하에서 퓨얼 커트가 개시된 후, 상기 배기 가스 재순환량의 현실값이 판정값을 초과하는 것을 기다려서, 흡입 공기량을 감량시키기 위한 제어를 개시하는 제어 지연 수단을 포함하는, 내연 기관의 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    흡기 밸브 개(開)밸브 기간과 배기 밸브 개밸브 기간이 중첩되는 밸브 오버랩 기간을 가변으로 하는 가변동 밸브 기구를 더 구비하고,
    상기 EGR 제어 수단은, 상기 가변동 밸브 기구를 구동하여 내부 배기 가스 재순환량을 증감시키는 VVT 제어 수단을 포함하고,
    상기 실 EGR 판단 수단은, 상기 가변동 밸브 기구의 상태에 기초하여, 상기 배기 가스 재순환량의 현실값이 판정값을 초과하는지의 여부를 판단하는, 내연 기관의 제어 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 흡입 공기량 제어 수단은, 고기관 회전수 하에서 퓨얼 커트가 개시된 후, 상기 배기 가스 재순환량의 현실값이 판정값을 초과할 때까지는, 퓨얼 커트의 개시시 이상의 흡입 공기량을 유지하는 수단을 포함하는, 내연 기관의 제어 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 흡입 공기량 제어 수단은, 스로틀 개도 또는 아이들 스피드 컨트롤 (ISC) 밸브 유량을 제어함으로써 흡입 공기량을 제어하는, 내연 기관의 제어 장치.
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