KR20090016724A - 내연 기관의 시동 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

내연 기관이 시동되었기 때문에 기관 회전수가 일정한 회전수로 안정될 때까지의 회전수 과도 기간 중, 초폭이 발생한 기통의 압축 상사점을 기준 크랭크 각도로 설정함과 함께, 회전수 과도 기간 중으로서 기준 크랭크 각도의 뒤에 순서대로 도래하는 각 기통의 압축 상사점을 판정용 크랭크 각도로 각각 설정한다. 기준 크랭크 각도로부터 각 판정용 크랭크 각도까지 진행하는 데에 필요로 하는 시간으로서, 기준 연료가 사용되었을 때의 크랭크 각도 진행 시간인 기준 크랭크 각도 진행 시간을 각각 미리 검출하여 기억해 둔다. 실제의 크랭크 각도 진행 시간을 각각 검출한다. 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 기준 크랭크 각도 진행 시간보다 짧을 때에는 기준 크랭크 각도 진행 시간부터의 실제의 크랭크 각도 진행 시간의 편차에 따른 분만큼 점화 시기를 지각한다. 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 기준 크랭크 각도 진행 시간보다 길 때에는 편차에 따른 분만큼 점화 시기를 진각한다.
내연 기관, 시동 제어 장치

Description

내연 기관의 시동 제어 장치{START CONTROLLER OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연 기관의 시동 제어 장치에 관한 것이다.
일본 공개특허공보 평11-270399호에는, 내연 기관에서 실제로 사용되고 있는 연료의 성상을 판정하는 장치가 기재되어 있다. 이 장치에서는, 혼합기가 점화된 직후의 미리 정해진 설정 크랭크 각도 범위 (구체적으로는, 30˚) 를 크랭크축의 특정한 점이 통과하는 시간과 다음으로 혼합기가 점화된 직후의 동일한 설정 크랭크 각도 범위를 크랭크축의 특정한 점이 통과하는 시간의 차를 산출하여, 이 차가 기준값을 초과하고 있을 때에는, 중질인 연료가 사용되고 있다고 판단된다.
그러나, 상기 서술한 장치에서는, 크랭크축의 특정한 점의 통과 시간을 계측하는 크랭크 각도 범위가 작기 때문에, 크랭크축의 특정한 점의 통과 시간의 차가 작은 점에서, 이 차가 기준값을 초과했는지 여부의 판정 정밀도가 낮다. 그 결과, 이 장치에 의해 판정된 연료 성상에 기초하여 혼합기에 대한 점화 시기를 제어했다고 해도, 연비의 향상이나 배기 이미션의 저감이 원하는 대로는 달성되지 않을 가능성이 있다.
그래서 본 발명의 목적은, 연료 성상을 정확하게 판정하고, 연료 성상에 따른 기관 시동 제어를 실시함으로 인해, 요구 토크를 달성하면서 연비 향상 및 배기 이미션 저감을 달성할 수 있는 내연 기관의 시동 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 내연 기관의 시동 제어 장치로서, 내연 기관이 시동되고 나서 기관 회전수가 일정한 회전수로 안정될 때까지의 회전수 과도 기간 중의 특정한 크랭크 각도를 기준 크랭크 각도로 설정함과 함께, 회전수 과도 기간 중으로서 상기 기준 크랭크 각도의 뒤에 순서대로 도래하는 복수의 크랭크 각도를 판정용 크랭크 각도로 각각 설정하는 설정 수단과, 크랭크 각도가 상기 기준 크랭크 각도로부터 각 판정용 크랭크 각도까지 진행하는 데에 필요로 하는 시간인 크랭크 각도 진행 시간으로서, 기준 연료가 사용되었을 때의 크랭크 각도 진행 시간인 기준 크랭크 각도 진행 시간을 각각 미리 검출하여 기억해 두는 기억 수단과, 실제의 크랭크 각도 진행 시간을 각각 검출하는 검출 수단과, 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 기준 크랭크 각도 진행 시간보다 짧을 때에는 기준 크랭크 각도 진행 시간부터의 실제의 크랭크 각도 진행 시간의 편차에 따른 분만큼 점화 시기를 지각 (遲角) 하거나 혹은 연료 분사량을 적게 하고, 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 기준 크랭크 각도 진행 시간보다 길 때에는 기준 크랭크 각도 진행 시간부터의 실제의 크랭크 각도 진행 시간의 편차에 따른 분만큼 점화 시기를 진각 (進角) 하거나 혹은 연료 분사량을 많게 하는 제어 수단을 구비한 내연 기관의 시동 제어 장치가 제공된다.
본 발명에 의한 다른 관점에 의하면, 내연 기관의 시동 제어 장치로서, 내연 기관이 시동되고 나서 기관 회전수가 일정한 회전수로 안정될 때까지의 회전수 과도 기간 중의 특정한 크랭크 각도를 기준 크랭크 각도로 설정함과 함께, 회전수 과도 기간 중으로서 상기 기준 크랭크 각도의 뒤에 순서대로 도래하는 복수의 크랭크 각도를 판정용 크랭크 각도로 각각 설정하는 설정 수단과, 크랭크 각도가 상기 기준 크랭크 각도로부터 각 판정용 크랭크 각도까지 진행했을 때에 발생하는 기관 회전수의 상승량인 회전수 상승량으로서, 기준 연료가 사용되었을 때의 회전수 상승량인 기준 회전수 상승량을 각각 미리 검출하여 기억해 두는 기억 수단과, 실제의 회전수 상승량을 각각 검출하는 검출 수단과, 실제의 회전수 상승량이 기준 회전수 상승량보다 클 때에는 기준 회전수 상승량으로부터의 실제의 회전수 상승량의 편차에 따른 분만큼 점화 시기를 지각하거나 혹은 연료 분사량을 적게 하고, 실제의 회전수 상승량이 기준 회전수 상승량보다 작을 때에는 기준 회전수 상승량으로부터의 실제의 회전수 상승량의 편차에 따른 분만큼 점화 시기를 진각하거나 혹은 연료 분사량을 많게 하는 제어 수단을 구비한 내연 기관의 시동 제어 장치가 제공된다.
또, 본 발명에 의한 또 다른 관점에 의하면, 내연 기관의 시동 제어 장치로서, 내연 기관이 시동되고 나서 기관 회전수가 일정한 회전수로 안정될 때까지의 회전수 과도 기간 중의 특정한 크랭크 각도를 기준 크랭크 각도로 설정함과 함께, 회전수 과도 기간 중으로서 상기 기준 크랭크 각도의 뒤에 순서대로 도래하는 복수의 크랭크 각도를 판정용 크랭크 각도로 각각 설정하는 설정 수단과, 상기 기준 크랭크 각도에서의 크랭크 샤프트의 각가속도 (角加速度) 에 상기 판정용 크랭크 각도에서의 크랭크 샤프트의 각가속도를 순차 적산한 값인 각가속도 적산값으로서, 기준 연료가 사용되었을 때의 각가속도 적산값 각각 미리 검출하여 기억해 두는 기억 수단과, 실제의 각가속도 적산값을 각각 검출하는 검출 수단과, 실제의 각가속도 적산값이 기준 각가속도 적산값보다 클 때에는 기준 각가속도 적산값으로부터의 실제의 각가속도 적산값의 편차에 따른 분만큼 점화 시기를 지각하거나 혹은 연료 분사량을 적게 하고, 실제의 각가속도 적산값이 기준 각가속도 적산값보다 작을 때에는 기준 각가속도 적산값으로부터의 실제의 각가속도 적산값의 편차에 따른 분만큼 점화 시기를 진각하거나 혹은 연료 분사량을 많게 하는 제어 수단을 구비한 내연 기관의 시동 제어 장치가 제공된다.
도 1 은 본 발명의 시동 제어 장치가 적용된 내연 기관의 전체도, 도 2 는 기관 시동시의 기관 회전수의 추이를 나타내는 타임 차트, 도 3 은 본 발명에 의한 실시예의 점화 시기 제어를 설명하기 위한 타임 차트, 도 4 는 기준 크랭크 각도 진행 시간 및 실제의 크랭크 각도 진행 시간을 나타내는 선도, 도 5 는 기관 시동시의 기관 회전수 및 점화 시기의 추이를 나타내는 타임 차트, 도 6 은 본 발명에 의한 실시예의 점화 시기 산출 루틴을 나타내는 플로우 차트, 도 7 은 본 발명에 의한 실시예의 점화 시기 제어를 설명하기 위한 별도의 타임 차트, 도 8 은 본 발명에 의한 제 1 변경예를 설명하기 위한 선도, 도 9 는 본 발명에 의한 제 1 변경예의 점화 시기 산출 루틴을 나타내는 플로우 차트, 도 10 은 본 발명에 의한 제 2 변경예를 설명하기 위한 선도, 도 11 은 본 발명에 의한 제 2 변경예의 점화 시기 산출 루틴을 나타내는 플로우 차트, 도 12 는 개도 보정 계수의 맵을 나타내는 도 면, 도 13 은 연료 성상 지표의 산출 방법을 설명하기 위한 타임 차트, 도 14 는 가중 계수의 맵을 나타내는 도면, 도 15 는 회전수 피크 예측값의 맵을 나타내는 도면, 도 16 은 제 1 프릭션 토크 성분 예측값의 맵을 나타내는 도면, 도 17 은 제 2 프릭션 토크 성분 예측값의 맵을 나타내는 도면, 도 18 은 본 발명에 의한 실시예의 스로틀 개도 산출 루틴을 나타내는 플로우 차트, 도 19 는 본 발명에 의한 실시예의 연료 성상 지표 산출 루틴을 나타내는 플로우 차트, 도 20 은 본 발명에 의한 실시예의 제 1 프릭션 토크 성분 예측값의 산출 루틴을 나타내는 플로우 차트, 도 21 은 본 발명에 의한 실시예의 제 2 프릭션 토크 성분 예측값의 산출 루틴을 나타내는 플로우 차트, 도 22 는 본 발명에 의한 변경예의 제 2 프릭션 토크 성분 예측값의 산출 루틴을 나타내는 플로우 차트이다.
참조 부호의 일람표
1 … 기관 본체
2 … 연소실
10 … 점화 마개
11 … 연료 분사 밸브
18 … 스로틀 밸브
42 … 크랭크각 센서
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 도 1 은 본 발명의 시동 제어 장치를 구비한 4 기통 내연 기관을 나타내고 있다. 도 1 에 있어서, 1 은 기관 본체, 2 는 실린더 블록, 3 은 피스톤, 4 는 실린더 헤드, 5 는 연소실, 6 은 흡기 밸브, 7 은 흡기 포트, 8 은 배기 밸브, 9 는 배기 포트, 10 은 점화 마개, 11 은 연료 분사 밸브를 각각 나타낸다. 연료 분사 밸브 (11) 는 흡기 포트 (7) 에 연료를 분사하도록 실린더 헤드 (4) 에 장착되어 있다.
각 기통의 흡기 포트 (7) 는 대응하는 흡기 가지관 (13) 을 개재하여 서지 탱크 (14) 에 연결된다. 서지 탱크 (14) 는 흡기 덕트 (15) 및 에어프로미터 (16) 를 개재하여 에어클리너 (도시 생략) 에 연결된다. 흡기 덕트 (15) 내에는 스텝 모터 (17) 에 의해 구동되는 스로틀 밸브 (18) 가 배치된다. 한편, 각 기통의 배기 포트 (9) 는 대응하는 배기 가지관 (19) 에 연결된다. 배기 가지관 (19) 은 삼원 촉매 (20) 를 내장한 촉매 컨버터 (21) 에 연결된다. 배기 가지관 (19) 과 서지 탱크 (14) 는 배기 재순환 (이하, 「EGR」라고 한다) 가스 도관 (26) 을 개재하여 서로 연결되고, 이 EGR 가스 도관 (26) 내에는 EGR 제어 밸브 (27) 가 배치된다.
전자 제어 유닛 (31) 은 디지털 컴퓨터로 이루어지고, 쌍방향성 버스 (32) 를 개재하여 서로 접속된 RAM (램 엑세스 메모리) (33), ROM (리드온리 메모리) (34), CPU (마이크로 프로세서) (35), 입력 포트 (36) 및 출력 포트 (37) 를 구비한다. 에어프로미터 (16) 는 흡기량 (연소실 (5) 내에 흡입되는 공기의 양) 에 비례한 출력 전압을 발생하고, 이 출력 전압은 대응하는 AD 변환기 (38) 를 개재하여 입력 포트 (36) 에 입력된다. 또, 액셀 패달 (40) 에는 부하 센서 (41) 가 접속되어 있고, 부하 센서 (41) 는 액셀 패달 (40) 의 밟기량에 비례한 출력 전압을 발생하고, 이 출력 전압은 대응하는 AD 변환기 (38) 를 개재하여 입력 포트 (36) 에 입력된다. 또한, 크랭크각 센서 (42) 는 크랭크 샤프트가 예를 들어 30˚ 회전할 때마다 출력 펄스를 발생하고, 이 출력 펄스는 입력 포트 (36) 에 입력된다.
삼원 촉매 (20) 상류의 배기 가지관 (19) 에는 공연비를 검출하기 위한 공연비 센서 (28) 가 장착되고, 이 공연비 센서 (28) 의 출력 신호는 대응하는 AD 변환기 (38) 를 개재하여 입력 포트 (36) 에 입력된다. 또, 삼원 촉매 (20) 하류의 배기관 (22) 에도 공연비 센서 (29) 가 배치되고, 공연비 센서 (29) 의 출력 신호는 대응하는 AD 변환기 (38) 를 개재하여 입력 포트 (36) 에 입력된다.
삼원 촉매 (20) 는, 그 온도가 활성 온도 이상이고 또한 공연비가 이론 공연비 근방일 때에, 배기 가스 중의 질소산화물 (NOx), 일산화탄소 (CO), 탄화수소 (HC) 를 동시에 높은 정화율을 가지고 정화한다. 한편, 삼원 촉매 (20) 는 공연비가 이론 공연비보다 부족하면 배기 가스 중의 산소를 흡수하고, 공연비가 이론 공연비보다 풍부하면 흡수한 산소를 방출하는 산소 흡방출 능력 (이른바 산소 스토리지 능력) 을 갖는다. 이 산소 흡방출 능력이 정상적으로 기능하는 한, 공연비가 이론 공연비보다 부족하거나 풍부해도, 삼원 촉매 (20) 내의 분위기의 공연비가 거의 이론 공연비 근방으로 유지되므로, 배기 가스 중의 NOx, CO, HC 가 동시에 높은 정화율로 정화된다.
본 발명에 의한 실시예의 내연 기관에서는, 각 기통에 있어서, 흡기 행정, 압축 행정, 팽창 행정, 배기 행정의 4 개의 행정으로 이루어지는 기관 사이클이 반복하여 실행된다. 그리고 각 기통의 기관 사이클은, 1 번 기통, 3 번 기통, 4 번 기통, 2 번 기통의 순서로 180˚크랭크 각도씩 어긋나 개시된다. 또, 1 개의 기관 사이클은 720˚크랭크 각도에서 완료된다.
그런데, 도 2 에 나타나 있는 바와 같이, 내연 기관의 시동시에는, 기관 회전수 (NE) 는 먼저 상승하여 회전수 피크값 (NEP) 에 도달하고, 그 후 하강하여 어느 일정한 아이들링 회전수 (NEst) 로 안정된다. 여기서, 기관 회전수가 일정한 회전수로 안정되기까지 기관 회전수가 도달하는 궤적을 미리 정해진 궤적에 일치시키고자 하면, 각 기통에서의 혼합기의 연소로부터 출력시켜야 할 토크, 즉 요구 토크가 정해진다. 본 발명에 의한 실시예에서는, 기관 회전수가 일정한 회전수로 안정되기까지 기관 회전수가 도달하는 궤적이 미리 정해진 궤적에 일치하도록 요구 토크가 설정되어 있고, 이 요구 토크에 일치하도록 실제로 연료의 연소로부터 얻어지는 토크, 즉 출력 토크가 제어된다.
즉, 먼저, 기준 연료 (후술한다) 가 사용되었을 때에 노킹이 발생하지 않는 최상의 진각측의 점화 시기가 기본 점화 시기로서 미리 실험 등에 의해 구해진다. 또한, 기준 연료가 사용되었을 때에 기본 점화 시기 하에서 출력 토크를 요구 토크에 일치시키는 데에 필요한 연료 분사량이 기관 시동시의 목표 연료 분사량으로써 설정되어 있다. 연료 분사 밸브 (3) 로부터는 이 목표 연료 분사량만큼 연료가 분사된다.
그런데, 연료에는 경질인 것부터 중질인 것까지 있다. 일반적으로는, 경 질인 연료일수록 휘발성이 높고, 중질인 연료일수록 휘발성이 낮다. 따라서, 린 공연비의 기초로는, 연료 분사량 및 점화 시기가 일정하면 경질인 연료일수록 출력 토크가 크고, 중질인 연료일수록 출력 토크가 작다. 따라서, 기준 연료가 경질인 것을 전제로 목표 연료 분사량이 설정되어 있는 경우에 실제로 사용되고 있는 연료가 중질일 때에는, 출력 토크는 요구 토크보다 작아지고, 한편, 기준 연료가 중질인 것을 전제로 목표 연료 분사량이 설정되어 있는 경우에 실제로 사용되고 있는 연료가 경질일 때에는, 출력 토크는 요구 토크보다 커진다. 어쨌든, 출력 토크를 요구 토크에 일치시키기 위해서는, 연료 성상에 따라 목표 연료 분사량을 변경할 필요가 있다.
그런데, 특히, 내연 기관이 시동되고 나서 (즉, 내연 기관의 크랭킹이 개시되고 나서) 기관 회전수가 일정한 회전수 (이른바 아이들링 회전수) 로 안정될 때까지의 기간인 회전수 과도 기간 중에 요구 토크를 달성할 수 있도록 연료 분사량을 변경하고자 해도, 실제의 연료 분사량을 목표 연료 분사량으로 정확하게 제어하는 것은 곤란하다. 한편, 점화 시기를 변경함으로써도 출력 토크를 변경할 수 있다. 그리고, 점화 시기는 회전수 과도 기간에서도 용이하게 변경 가능하다.
그래서, 본 발명에 의한 실시예에서는, 회전수 과도 기간 중에 연료 성상에 따라 출력 토크를 요구 토크에 일치시킬 수 있도록 점화 시기를 제어하고 있다. 다음으로, 이 점화 시기 제어에 대해 설명한다.
상기 서술한 바와 같이, 린 공연비의 기초로는, 연료 분사량 및 점화 시기가 동일하면, 연료가 중질인 경우보다 연료가 경질인 경우 쪽이 출력 토크는 크기 때 문에, 회전수 과도 기간 중의 기관 회전수의 상승은 연료가 중질인 경우보다 연료가 경질인 경우 쪽이 빠르다. 따라서, 회전수 과도 기간 중의 어느 특정한 크랭크 각도를 기준 크랭크 각도로 설정하고, 회전수 과도 기간 중에서 상기 기준 크랭크 각도의 뒤에 순서대로 도래하는 복수의 크랭크 각도를 판정용 크랭크 각도로 설정한 경우, 기준 크랭크 각도로부터 각 판정용 크랭크 각도까지 진행하는 데에 필요로 하는 시간인 크랭크 각도 진행 시간은 연료가 중질일수록 길어지고, 연료가 경질일수록 짧아진다.
따라서, 기준 연료가 사용되었을 때의 상기 크랭크 각도 진행 시간을 기준 크랭크 각도 진행 시간으로서 미리 실험 등에 의해 구해 두고, 실제의 크랭크 각도 진행 시간을 검출하여 대응되는 기준 크랭크 각도 진행 시간과 비교하면, 실제로 사용되고 있는 연료의 성상을 알 수 있게 된다. 즉, 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 기준 크랭크 각도 진행 시간에 거의 동일하면, 실제로 사용되고 있는 연료의 성상은 기준 연료의 성상과 거의 동등하다는 것이 된다. 한편, 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 기준 크랭크 각도 진행 시간보다 짧으면 실제로 사용되고 있는 연료는 기준 연료보다 경질이고, 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 짧아질수록 실제로 사용되고 있는 연료는 보다 경질이다. 이것에 대해, 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 기준 크랭크 각도 진행 시간보다 길면 실제로 사용되고 있는 연료는 기준 연료보다 중질이고, 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 길어질수록 실제로 사용되고 있는 연료는 보다 중질이다.
기준 연료는 어떠한 연료로 구성해도 되지만, 본 발명에 의한 실시예에서는 내연 기관에서 사용되는 것으로 상정되는 연료 중 가장 중질인 연료로 구성된다. 이 경우, 실제의 크랭크 각도 진행 시간은 기준 크랭크 각도 진행 시간과 거의 동등하거나 또는 기준 크랭크 각도 진행 시간보다 짧아진다. 게다가, 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 기준 크랭크 각도 진행 시간과 거의 동등할 때에는 점화 시기가 기본 점화 시기로 설정되어, 즉 점화 시기의 보정이 행해지지 않는다. 한편, 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 대응되는 기준 크랭크 각도 진행 시간보다 짧을 때에는, 기준 크랭크 각도 진행 시간부터의 실제의 크랭크 각도 진행 시간의 편차에 따른 분만큼 점화 시기가 기본 점화 시기부터 지각된다. 그 결과, 회전수 과도 기간 중에 연료 성상에 따라 출력 토크를 요구 토크에 일치시킬 수 있다.
즉, 본 발명에 의한 실시예에서는 회전수 과도 기간 중에 있어서의 점화 시기 (SA) 가 다음 식에 기초하여 산출된다.
SA = SAB + K·DP (i) (i = 1, 2, …)
여기서, SAB 는 상기 서술한 기본 점화 시기, K 는 일정한 지각 보정 계수 (K ≥ 0), DP (i) 는 i 번째의 기준 크랭크 각도 진행 시간부터의 i 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간의 편차를 각각 나타내고 있다. 이 경우, 크랭크 각도가 i 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달했을 때에 산출되는 점화 시기 (SA) 의 지각 보정량 (dSA (i)) (= K·DP (i)) 은 편차 (DP (i)) 가 커질수록 커져, 점화 시기 (SA) 는 보다 지각되게 된다. 또한, 보정이 행해지지 않을 때에는 지각 보정 계수 (K) 는 제로로 설정된다. 또, 기본 점화 시기 (SAB) 는 미리 ROM (34) 내에 기억되어 있다.
본 발명에 의한 실시예의 점화 시기 제어를 도 3 을 참조하면서 추가로 설명한다.
도 3 에 있어서, T0 은 크랭크 각도가 기준 크랭크 각도에 있는 시각을 나타내고 있다. 또, TR (i) 는 각각, 기준 연료가 사용되었을 때에 크랭크 각도가 i 번째의 판정용 크랭크 각도에 있는 시각을 나타내고 있고, PR (i) 는 각각, 기준 연료가 사용되었을 때에 크랭크 각도가 기준 크랭크 각도로부터 i 번째의 판정용 크랭크 각도까지 진행하는 데에 필요로 하는 시간인 i 번째의 기준 크랭크각 진행 시간을 나타내고 있다 (i = 1, 2, …). 또한 TA (i) 는 각각, 실제로 크랭크 각도가 i 번째의 판정용 크랭크 각도에 있는 시각을 나타내고 있고, PA (i) 는 각각, 실제로 크랭크 각도가 기준 크랭크 각도로부터 i 번째의 판정용 크랭크 각도까지 진행하는 데에 필요로 하는 시간인 i 번째의 실제의 크랭크각 진행 시간을 나타내고 있다. 또한, 상기 서술한 바와 같이 i 번째의 기준 크랭크각 진행 시간 (PR (i)) 은 미리 구해져 있어, ROM (34) 내에 기억되고 있다.
도 3 에 (a) 로 나타내는 바와 같이, 실제의 크랭크 각도가 1 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달하면, 1 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (1)) 이 검출되고, 1 번째의 기준 크랭크 각도 진행 시간 (PR (1)) 으로부터의 1 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (1)) 의 편차 (DP (1)) 가 산출된다 (DP (1) = PR (1) - PA (1)). 다음으로, 상기 서술한 식으로부터 점화 시기 (SA) 가 산출된다.
다음으로, 도 3 에 (b) 로 나타내는 바와 같이 실제의 크랭크 각도가 2 번째 의 판정용 크랭크 각도에 도달하면, 동일하게 하여, 2 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (2)) 이 검출되고, 편차 (DP (2)) 가 산출되며 (DP (2) = PR (2) - PA (2)), 편차 (DP (2)) 를 이용하여 점화 시기 (SA) 가 산출되고, 이 점화 시기 (SA) 를 가지고 점화 작용이 행해진다. 다음으로, 도 3 에 (c) 내지 (e) 에 나타내는 바와 같이 실제의 크랭크 각도가 3, 4, 5 번째의 판정용 크랭크 각도에 각각 도달하면, 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (3), PA (4), PA (5)) 이 각각 검출되고 편차 (DP (3), DP (4), DP (5)) 가 각각 산출되고, 점화 시기 (SA) 가 산출된다.
실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 의 검출 횟수 (i) 를 가로축에 취하여 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 및 기준 크랭크 각도 진행 시간 (PR (i)) 을 나타내면 도 4 와 같이 된다.
어쨌든, 크랭크 각도가 i 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달할 때마다 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 이 검출되고, 편차 (DP (i)) 가 산출되며, 편차 (DP (i)) 에 따라 점화 시기 (SA) 가 보정된다.
도 3 및 도 4 에 나타나는 예에서는 편차 (DP (i)) 는 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 의 검출 횟수 (i) 가 커짐에 따라 커지고 있고, 따라서 점화 시기 (SA) 는 도 5 에 나타내는 바와 같이 시간의 경과와 함께 지각(遲角)되게 된다.
또한, 점화 시기를 과도하게 진각 보정하면 노킹이 발생하고, 과도하게 지각 보정하면 발생 에너지를 기관 구동을 위해서 유효하게 이용할 수 없게 된다. 그래서 본 발명에 의한 실시예에서는, 산출된 점화 시기 (SA) 가 진각측 한계값을 초과하여 진각 보정되어 있을 때에는 점화 시기 (SA) 를 진각측 한계값까지 되돌리고, 산출된 점화 시기 (SA) 가 지각측 한계값 (SAR) 을 초과하여 지각 보정되어 있을 때에는 점화 시기 (SA) 를 지각측 한계값 (SAR) 까지 되돌리는 가이드 처리를 실시하도록 하고 있다. 도 5 의 예에서는, 점화 시기 (SA) 의 보정이 개시되고 나서 잠시 후에, 가이드 처리에 의해 점화 시기 (SA) 가 지각측 한계값 (SAR) 에 유지된다.
따라서, 본 발명에 의한 실시예에서는, 회전수 과도 기간 중에 실제로 사용되고 있는 연료가 기준 연료가 아니어도, 출력 토크를 요구 토크에 일치시킬 수 있다. 특히 본 발명에 의한 실시예에서는, 크랭크 각도가 앞의 판정용 크랭크 각도로부터 다음의 판정용 크랭크 각도까지 진행하는 데에 필요로 하는 시간이 아니고, 크랭크 각도가 기준 크랭크 각도로부터 판정용 크랭크 각도까지 진행하는 데에 필요로 하는 시간인 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 을 검출하도록 하고 있다. 이 때문에, 크랭크 각도 진행 시간의 검출에 대한 외란의 영향을 저감시킬 수 있고, 크랭크 각도 진행 시간을 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
또, 기준 크랭크 각도 진행 시간 (PR (i)) 으로부터의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 의 편차 (DP (i)) 는 기준 연료의 성상으로부터의 실제로 사용되고 있는 연료 성상의 편차를 나타내고 있다. 따라서, 본 발명에 의한 실시예에 의하면, 기준 연료의 성상으로부터의 실제로 사용되고 있는 연료 성상의 편차에 따라 점화 시기를 정확하게 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 서술한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 실시예에서는 실제로 사용되고 있는 연료가 중질이면 중질일수록 점화 시기는 진각되게 된다. 그 결과, 연소가 안정되어 연소 효율이 높아진다. 따라서, 출력 토크를 요구 토크에 일치시키는 데에 필요한 연료 소비량을 저감시킬 수 있다. 만일, 연료 분사량을 감량하지 않는 것이면, 연소 효율이 높아지는 분만큼 출력 토크가 증대하므로, 내연 기관의 시동 후, 조기에 내연 기관의 구동을 안정시키는 것이 가능해진다.
한편, 실제로 사용되고 있는 연료가 기준 연료보다 경질인 경우에는 점화 시기가 지각되므로, 배기 가스의 온도가 상승하게 된다. 따라서, 도 1 에 나타낸 바와 같이 배기관에 삼원 촉매 등의 배기 정화 촉매가 배치되어 있는 경우에 이 배기 정화 촉매의 온도를 활성 온도까지 신속하게 상승시킬 수 있다. 따라서, 배기 이미션을 저감시킬 수 있다. 또, 실제로 사용되고 있는 연료가 기준 연료보다 경질인 경우에는, 각 기통에서 점화 작용이 행해질 때마다 점화 시기가 순차 지각되어 간다. 즉, 각 기통에 있어서 요구 토크의 달성이나 배기 이미션의 저감에 관해서 적절한 점화 시기가 설정된다. 따라서, 4 개의 기통의 연료 분사량이 동일하게 설정되어 있어도, 요구 토크를 달성할 수 있음과 함께, 배기 이미션을 저감시킬 수 있다.
기준 크랭크 각도 및 판정용 크랭크 각도는 모든 크랭크 각도로 설정할 수 있다. 본 발명에 의한 실시예에서는, 회전수 과도 기간 중에 최초로 혼합기가 연소한 기통의 압축 상사점을 기준 크랭크 각도로 설정하고, 기준 크랭크 각도의 뒤에 순서대로 도래하는 각 기통의 압축 상사점을 판정용 크랭크 각도로 각각 설정하고 있다. 바꾸어 말하면, 기준 크랭크 각도의 뒤에 실행되는 각 기관 사이클에 있어서 기준 크랭크 각도에 대응하는 크랭크 각도가 판정용 크랭크 각도로 설정된다. 또한, 회전수 과도 기간 중의 최초로 혼합기가 연소하기 전의 크랭크 각도를 기준 크랭크 각도로 설정할 수도 있다. 또, 기준 크랭크 각도 및 판정용 크랭크 각도를 팽창 하사점 또는 배기 상사점에 설정할 수도 있다.
즉, 본 발명에 의한 실시예에서는, 회전수 과도 기간 중에 예를 들어 1 번 기통에서 최초로 혼합기가 연소한 경우를 예를 들면, 1 번 기통의 압축 상사점이 기준 크랭크 각도로 설정되고, 그 후의 3 번 기통의 압축 상사점이 1 번째의 판정용 크랭크 각도로 설정된다. 또, 그 후의 4 번 기통의 압축 상사점이 2 번째의 판정용 크랭크 각도로 설정되고, 그 후의 2 번 기통의 압축 상사점이 3 번째의 판정용 크랭크 각도로 설정되며, 그 후의 1 번 기통의 압축 상사점이 4 번째의 판정용 크랭크 각도로 설정된다. 따라서, 이 예에서는, 실제의 크랭크 각도가 1 번째의 판정용 크랭크 각도인 3 번 기통의 압축 상사점에 도달하면, 1 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (1)) 이 검출되고, 점화 시기 (SA) 가 산출된다. 다음으로, 실제의 크랭크 각도가 2 번째의 판정용 크랭크 각도인 4 번 기통의 압축 상사점에 도달하면, 2 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (2)) 이 검출되고, 점화 시기 (SA) 가 산출된다. 이와 같이 하여 i 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 이 순차 검출되고, 점화 시기 (SA) 가 순차 산출된다.
또한, 본 발명에 의한 실시예에서는, 점화 시기 (SA) 가 산출되고 나서 다음 다음에 점화 작용이 실시되는 기통으로 당해 점화 시기 (SA) 가 사용된다. 즉, 예를 들어 실제의 크랭크 각도가 1 번 기통의 압축 상사점에 도달하여 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 검출되고 점화 시기 (SA) 가 산출되면, 이 때 산출된 점화 시기 (SA) 는 4 번 기통의 점화 작용에 있어서 사용된다. 다음으로, 실제의 크랭크 각도가 3 번 기통의 압축 상사점에 도달하여 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 검출되고 점화 시기 (SA) 가 산출되면, 이 때 산출된 점화 시기 (SA) 는 2 번 기통의 점화 작용에 있어서 사용된다.
상기 서술한 바와 같이 본 발명에 의한 실시예에서는, 1 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (1)) 이 검출되면 편차 (DP (1)) 가 산출되고, 이 편차 (DP (1)) 에 기초하여 점화 시기 (SA) 가 보정된다. 즉, 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 이 1 회 검출되면 점화 시기 (SA) 의 보정이 개시된다. 따라서, 기관 시동이 개시된 후, 신속하게 점화 시기 보정을 개시할 수 있다. 또한, 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 이 미리 정해진 횟수만 검출되었을 때에 점화 시기 (SA) 의 보정을 개시하도록 해도 된다.
이와 같은 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 의 검출 및 편차 (DP (i)) 의 산출에 따라서 점화 시기 (SA) 의 보정은, 검출 횟수 (i) 가 미리 정해진 설정 횟수 (iM) 에 도달할 때까지 실시된다. 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 의 검출 등이 회전수 과도 기간 중에 실시되는 한, 설정 횟수 (iM) 는 어떻게 설정해도 된다. 여기서, 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 의 검출 등이 1 기관 사이클에 1 회 실시되는 것을 생각하면, 검출 횟수 (i) 는 회전수 과 도 기간에 있어서 혼합기가 최초로 연소하고 나서 실행된 점화 작용의 횟수도 나타내고 있다.
도 6 은 상기 서술한 본 발명에 의한 실시예의 점화 시기 산출 루틴을 나타내고 있다. 이 루틴은 미리 정해진 크랭크 각도마다 실행된다.
도 6 의 루틴에서는, 처음에, 단계 100 에 있어서 회전수 과도 기간 중인지 여부가 판별된다. 회전수 과도 기간 중이 아니라고 판별되었을 때에는 처리 사이클을 종료하고, 회전수 과도 기간 중이라고 판별되었을 때에는 다음으로 단계 101 로 진행되어, 연소가 개시하고 있는지 여부가 판별된다. 연소가 개시하고 있지 않다고 판별되었을 때에는 처리 사이클을 종료하고, 연소가 개시하고 있다고 판별되었을 때에는 다음으로 단계 102 로 진행되어, 크랭크 각도가 어느 하나의 기통의 압축 상사점인지 여부가 판별된다. 크랭크 각도가 어느 하나의 기통의 압축 상사점이 아니라고 판별되었을 때에는 처리 사이클을 종료한다. 한편, 크랭크 각도가 어느 하나의 기통의 압축 상사점이라고 판별되었을 때에는, 다음으로 단계 103 으로 진행되어, 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 의 검출 횟수 (i) 가 1 만큼 증가된다 (i = i + 1). 또한, 검출 횟수 (i) 는 기관 운전의 개시시에 0으로 리셋되어 있다. 계속되는 단계 104 에서는, 검출 횟수 (i) 가 설정 횟수 (iM) 이하인지 여부가 판별된다 (i ≤ iM). i > iM 이라고 판별되었을 때에는 처리 사이클을 종료한다. 한편, i ≤ iM 이라고 판별되었을 때에는 단계 105 로 진행되어, i 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 이 검출된다. 계속되는 단계 106 에서는 편차 (DP (i)) 가 산출된다 (DP (i) = PR (i) - PA (i)). 계속되는 단계 107 에서는 점화 시기 (SA) 가 산출된다 (SA = SAB + K·DP (i)). 계속되는 단계 108 에서는 가이드 처리가 행해진다.
또한, (i-1) 번째의 판정용 크랭크 각도로부터 i 번째의 판정용 크랭크 각도까지 진행하는 데에 필요로 하는 시간을 1 번째의 크랭크 각도 진행 시간 부분 (dPA (i)) 이라고 칭하면, 2 번째의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (2)) 이후에 대해서는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, i 번째의 크랭크 각도 진행 시간 부분 (dPA (i)) 을 검출하고, (i-1) 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i-1)) 에 i 번째의 크랭크 각도 진행 시간 부분 (dPA (i)) 을 가산함으로써도 (i) 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 을 검출할 수 있다 (PA (i) = PA (i-1) + dPA (i), i = 2, 3, …).
그런데, 상기 서술한 본 발명에 의한 실시예에서는, 크랭크 각도가 기준 크랭크 각도로부터 각 판정용 크랭크 각도까지 진행하는 데에 필요로 하는 시간인 크랭크 각도 진행 시간을 연료 성상을 판정하는 파라미터로서 이용하고 있다. 다음으로, 연료 성상 판정 파라미터의 2 개의 변경예를 설명한다.
즉, 연료가 중질이면 크랭크 각도가 기준 크랭크 각도로부터 각 판정용 크랭크 각도까지 진행했을 때에 발생하는 기관 회전수 (NE) 의 상승량인 회전수 상승량이 작아지고, 연료가 경질이면 회전수 상승량이 커진다. 그래서, 제 1 변경예에서는, 회전수 상승량을 연료 성상 파라미터로서 사용하게 하고 있다.
구체적으로 설명하면, 이 제 1 변경예에서는, 기준 연료가 사용되었을 때의 회전수 상승량인 기준 회전수 상승량 (dNER (i)) 이 각각 미리 검출되어, ROM (34) 내에 미리 기억된다 (i = 1, 2, …). 실제의 크랭크 각도가 i 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달하면, i 번째의 실제의 회전수 상승량 (dNEA (i)) 이 검출되고, i 번째의 기준 회전수 상승량 (dNER (i)) 으로부터의 i 번째의 실제의 회전수 상승량 (dNEA (i)) 의 편차 (DN (i)) 가 산출된다 (DN (i) = dNEA (i) - dNER (i)). 다음으로, 다음 식으로부터 점화 시기 (SA) 가 산출된다.
SA = SAB + K·DN (i) (i = 1, 2, …)
이 경우, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 실제의 크랭크 각도가 1 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달하면, 1 번째의 실제의 회전수 상승량 (dNEA (1)) 이 검출되고, 1 번째의 기준 회전수 상승량 (dNER (1)) 으로부터의 1 번째의 실제의 회전수 상승량 (dNEA (1)) 의 편차 (DN (1)) 가 산출된다 (DN (1) = dNEA (1) - dNER (1)). 다음으로, 상기 서술한 식으로부터 점화 시기 (SA) 가 산출된다. 다음으로, 실제의 크랭크 각도가 2 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달하면, 동일하게 하여, 2 번째의 실제의 회전수 상승량 (dNEA (2)) 이 검출되고, 편차 (DN (2)) 가 산출되며, 편차 (DN (2)) 를 이용하여 점화 시기 (SA) 가 산출된다. 다음으로, 실제의 크랭크 각도가 3, 4, 5 번째의 판정용 크랭크 각도에 각각 도달하면, 실제의 회전수 상승량 (dNEA (3), dNEA (4), dNEA (5)) 이 각각 검출되고, 편차 (DN (3), DN (4), DN (5)) 가 각각 산출되고, 점화 시기 (SA) 가 산출된다.
도 9 는 상기 서술한 본 발명에 의한 제 1 변경예의 점화 시기 산출 루틴을 나타내고 있다. 이 루틴은 미리 정해진 크랭크 각도마다 실행된다.
도 9 의 루틴에서는, 처음에, 단계 110 에 있어서 회전수 과도 기간 중인지 여부가 판별된다. 회전수 과도 기간 중이 아니라고 판별되었을 때에는 처리 사이클을 종료하고, 회전수 과도 기간 중이라고 판별되었을 때에는 다음으로 단계 111 로 진행되어, 연소가 개시하고 있는지 여부가 판별된다. 연소가 개시하고 있지 않다고 판별되었을 때에는 처리 사이클을 종료하고, 연소가 개시하고 있다고 판별되었을 때에는 다음으로 단계 112 로 진행되어, 크랭크 각도가 어느 하나의 기통의 압축 상사점인지 여부가 판별된다. 크랭크 각도가 어느 하나의 기통의 압축 상사점이 아니라고 판별되었을 때에는 처리 사이클을 종료한다. 한편, 크랭크 각도가 어느 하나의 기통의 압축 상사점이라고 판별되었을 때에는, 다음으로 단계 113 으로 진행되어, 실제의 회전수 상승량 (dNEA (i)) 의 검출 횟수 (i) 가 1 만큼 인크리먼트된다 (1 = i + 1). 계속되는 단계 114 에서는, 검출 횟수 (i) 가 설정 횟수 (iM) 이하인지 여부가 판별된다 (i ≤ iM). i > iM 이라고 판별되었을 때에는 처리 사이클을 종료한다. 한편, i ≤ iM 이라고 판별되었을 때에는 단계 115 로 진행되어, i 번째의 실제의 회전수 상승량 (dNEA (i)) 이 검출된다. 계속되는 단계 116 에서는 편차 (DN (i)) 가 산출된다. 계속되는 단계 117 에서는 점화 시기 (SA) 가 산출된다. 계속되는 단계 118 에서는 가이드 처리가 행해진다.
한편, 연료가 중질이면, 기준 크랭크 각도에서의 크랭크 샤프트의 각가속도에 판정용 크랭크 각도에서의 크랭크 샤프트의 각가속도를 순차 적산한 값인 각가속도 적산값이 작아지고, 연료가 경질이면 각가속도 적산값이 커진다. 그래서, 제 2 변경예에서는, 이 각가속도 적산값이 연료 성상 파라미터로서 사용된다.
구체적으로 설명하면, 이 제 2 변경예에서는, 기준 연료가 사용되었을 때의 각가속도 적산값인 기준 각가속도 적산값 (SwR (i)) 이 각각 미리 검출되어, ROM (34) 내에 미리 기억된다 (i = 1, 2,…). 실제의 크랭크 각도가 기준 크랭크 각도에 도달하면 이 때의 크랭크 샤프트의 각가속도 (dwt (0)) 가 검출된다. 다음으로, 실제의 크랭크 각도가 i 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달하면, 이 때의 크랭크 샤프트의 각가속도 (dwt (i)) 가 검출되고, i 번째의 실제의 각가속도 적산값 (SwA (i)) (= dwt (0) + Σdwt (i)) 이 검출되며, i 번째의 기준 각가속도 적산값 (SwR (i)) 으로부터의 i 번째의 실제의 각가속도 적산값 (SwA (i)) 의 편차 (DSw (i)) 가 산출된다 (DSw (i) = SwA (i) - SwR (i)). 다음으로, 다음 식으로부터 점화 시기 (SA) 가 산출된다.
SA = SAB + K·DSw (i) (i = 1, 2, …)
이 경우, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 실제의 크랭크 각도가 1 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달하면, 1 번째의 실제의 각가속도 적산값 (SwA (1)) 이 검출되고, 1 번째의 기준 각가속도 적산값 (SwR (1)) 으로부터의 1 번째의 실제의 각가속도 적산값 (SwA (1)) 의 편차 (DSw (1)) 가 산출된다 (DSw (1) = SwA (1) - SwR (1)). 다음으로, 상기 서술한 식으로부터 점화 시기 (SA) 가 산출된다. 다음으로, 실제의 크랭크 각도가 2 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달하면, 동일하게 하여, 2 번째의 실제의 각가속도 적산값 (SwA (2)) 이 검출되고, 편차 (DN (2)) 가 산출되며, 편차 (DN (2)) 를 이용하여 점화 시기 (SA) 가 산출된다. 다음으로, 실제의 크랭크 각도가 3, 4, 5 번째의 판정용 크랭크 각도에 각각 도달 하면, 실제의 각가속도 적산값 (SwA (3), SwA (4), SwA (5)) 이 각각 검출되고, 편차 (DSw (3), DSw (4), DSw (5)) 가 각각 산출되고, 점화 시기 (SA) 가 산출된다.
도 11 은 상기 서술한 본 발명에 의한 제 2 변경예의 점화 시기 산출 루틴을 나타내고 있다. 이 루틴은 미리 정해진 크랭크 각도마다 실행된다.
도 11 의 루틴에서는, 처음에, 단계 120 에 있어서 회전수 과도 기간 중인지 여부가 판별된다. 회전수 과도 기간 중이 아니라고 판별되었을 때에는 처리 사이클을 종료하고, 회전수 과도 기간 중이라고 판별되었을 때에는 다음으로 단계 121 로 진행되어, 연소가 개시하고 있는지 여부가 판별된다. 연소가 개시하고 있지 않다고 판별되었을 때에는 처리 사이클을 종료하고, 연소가 개시하고 있다고 판별되었을 때에는 다음으로 단계 122 로 진행되어, 크랭크 각도가 어느 하나의 기통의 압축 상사점인지 여부가 판별된다. 크랭크 각도가 어느 하나의 기통의 압축 상사점이 아니라고 판별되었을 때에는 처리 사이클을 종료한다. 한편, 크랭크 각도가 어느 하나의 기통의 압축 상사점이라고 판별되었을 때에는, 다음으로 단계 123 으로 진행되어, 실제의 각가속도 적산값 (Sw (i)) 의 검출 횟수 (i) 가 1 만큼 인크리먼트된다 (i = i + 1). 계속되는 단계 124 에서는, 검출 횟수 (i) 가 설정 횟수 (iM) 이하인지 여부가 판별된다 (i ≤ iM). i > iM 이라고 판별되었을 때에는 처리 사이클을 종료한다. 한편, i ≤ iM 이라고 판별되었을 때에는 단계 125 로 진행되어, i 번째의 실제의 각가속도 적산값 (Sw (i)) 이 검출된다. 계속되는 단계 126 에서는 편차 (DSw (i)) 가 산출된다. 계속되는 단계 127 에서는 점화 시기 (SA) 가 산출된다. 계속되는 단계 128 에서는 가이드 처리가 행해진다.
상기 서술한 본 발명에 의한 실시예 및 변경예에서는, 기준 연료를 내연 기관에서 사용되는 것으로 상정되는 연료 중 가장 중질인 연료로 구성하고 있다. 그러나, 예를 들어 내연 기관에서 사용되는 것으로 상정되는 연료 중 가장 중질인 연료와 가장 경질인 연료의 중간의 연료로부터 기준 연료를 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 예를 들어, 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 기준 크랭크 각도 진행 시간보다 짧을 때에는 기준 크랭크 각도 진행 시간부터의 실제의 크랭크 각도 진행 시간의 편차에 따라 점화 시기 (SA) 가 기본 점화 시기 (SAB) 로부터 지각되고, 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 기준 크랭크 각도 진행 시간보다 길 때에는 기준 크랭크 각도 진행 시간부터의 실제의 크랭크 각도 진행 시간의 편차에 따라 점화 시기 (SA) 를 기본 점화 시기 (SAB) 로부터 진각된다.
또, 상기 서술한 본 발명에 의한 실시예 및 변경예에서는, 내연 기관에서 사용되는 것으로 상정되는 연료 중 가장 중질인 연료로 구성된 기준 연료가 사용되었을 때에 노킹이 발생하지 않는 가장 진각측의 점화 시기를 기본 점화 시기로 설정하고 있다. 이와 같이 하면, 실제로 사용되고 있는 연료가 기준 연료인 경우에, 출력 토크를 요구 토크에 일치시키는 데에 필요한 연료량을 최소로 하는 것이 가능하다. 그러나, 기준 연료가 사용되었을 때에 노킹이 발생하지 않는 가장 진각측의 점화 시기보다 약간 지각측의 점화 시기를 기본 점화 시기로 설정할 수도 있다. 이와 같이 하면, 사용된 연료가 기준 연료보다 중질일 때에, 노킹을 발생시키지 않고 점화 시기를 진각시켜 출력 토크가 요구 토크에 일치하도록 하는 것 이 가능해진다. 단, 출력 토크를 요구 토크에 일치시키는 데에 필요한 연료량은 본 발명에 의한 실시예에 있어서 보다 약간 많아진다.
또한, 상기 서술한 본 발명에 의한 실시예 및 변경예에서는 지각 보정 계수 (K) 를 일정값으로 하고 있다. 그러나, 지각 보정 계수 (K) 를 여러 가지의 조건에 기초하여 변경할 수도 있다. 예를 들어, 통내 온도가 높을 때에는 혼합기가 연소하기 쉽기 때문에, 점화 시기가 동일해도 출력 토크가 커진다. 즉, 통내 온도가 높을 때에는 출력 토크를 요구 토크에 일치시키기 위해서 점화 시기를 보다 지각시킬 필요가 있다. 그래서, 통내 온도가 높을수록 커지도록 지각 보정 계수 (K) 를 설정할 수 있다.
또한, 상기 서술한 본 발명에 의한 실시예 및 변경예에서는, 편차에 따라 점화 시기만을 제어하도록 하고 있다. 그러나, 편차에 따라 연료 분사량만을 제어하도록 해도 되고, 점화 시기와 연료 분사량의 양방을 제어하도록 해도 된다. 연료 분사량만을 제어하는 경우에는, 예를 들어 i 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 i 번째의 기준 크랭크 각도 진행 시간보다 짧을 때에 편차 (DP (i)) 에 따라 연료 분사량이 감소 보정되고, 1 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 i 번째의 기준 크랭크 각도 진행 시간보다 길 때에 편차 (DP (i)) 에 따라 연료 분사량이 증대 보정된다. 또, 점화 시기와 연료 분사량의 양방을 제어하는 경우에는, 예를 들어 i 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 i 번째의 기준 크랭크 각도 진행 시간보다 짧을 때에 편차 (DP (i)) 에 따라 점화 시기가 지각 보정됨과 함께 연료 분사량이 감소 보정되고, i 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 i 번 째의 기준 크랭크 각도 진행 시간보다 길 때에 편차 (DP (i)) 에 따라 점화 시기가 진각 보정됨과 함께 연료 분사량이 증대 보정된다.
본 발명에 의한 실시예에서는 또한, 회전수 과도 기간 중에 흡입 공기량이 제어된다. 다음으로, 이 흡입 공기량 제어에 대해 설명한다.
상기 서술한 바와 같이 본 발명에 의한 실시예에서는, 회전수 과도 기간 중에 기관 회전수 (NE) 가 도달하는 궤적이 미리 정해진 궤적에 일치하도록 출력 토크를 제어하기 위해서 점화 시기 (SA) 가 제어된다. 그러나, 실제로는 예를 들어 회전수 피크값이 미리 정해진 궤적의 회전수 피크값보다 낮은 경우나, 회전수 피크값을 넘은 후에 하강할 때의 하강 속도가 미리 정해진 궤적의 하강 속도보다 큰 경우가 있다. 즉, 실제의 기관 회전수 (NE) 는 미리 정해진 궤적에 반드시 일치하지 않는다. 이것은, 프릭션 토크의 영향에 의한 것이며, 프릭션 토크가 정확하게 파악되어 있지 않기 때문이라고 생각된다.
그래서 본 발명에 의한 실시예에서는, 회전수 과도 기간 중에 프릭션 토크를 예측하고, 예측된 프릭션 토크에 기초하여 스로틀 개도를 제어함으로써 흡입 공기량을 제어하고, 그에 따라 출력 토크를 제어하도록 하고 있다.
즉, 본 발명에 의한 실시예에서는 회전수 과도 기간 중에 있어서의 스로틀 개도 (TOP) 가 다음 식에 기초하여 산출된다.
TOP = TOPB·KK
여기서, TOPB 는 기본 스로틀 개도, KK 는 개도 보정 계수를 각각 나타내고 있다. 또한, 보정이 행해지지 않을 때에는 개도 보정 계수 (KK) 는 1.0 으로 설정된다.
개도 보정 계수 (KK) 는 도 12 에 나타내는 바와 같이 프릭션 토크 예측값 (TfP) 이 커짐에 따라 커진다. 즉, 프릭션 토크 예측값 (TfP) 이 클수록 흡입 공기량이 증대 보정되고, 따라서 출력 토크가 증대 보정된다. 이 개도 보정 계수 (KK) 는 프릭션 토크 예측값 (TfP) 의 함수로서 도 12 에 나타나는 맵의 형태로 미리 ROM (34) 내에 기억되어 있다.
프릭션 토크 예측값 (TfP) 은 본 발명에 의한 실시예에서는 예를 들어 다음 식에 기초하여 산출된다.
TfP = TfS + (a·dTfP1 + b·dTfP2) / (a + b)
여기서, TfS 는 표준적인 내연 기관의 프릭션 토크, dTfP1 은 제 1 프릭션 토크 성분 예측값, dTfP2 는 제 2 프릭션 토크 성분 예측값, a 및 b 는 가중 계수를 각각 나타내고 있다. 즉, 표준적인 내연 기관의 프릭션 토크 (TfS) 에 제 1 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP1) 및 제 2 프릭션 토크 예측값 (dTfP2) 을 가중 평균한 것을 가산함으로써 프릭션 토크 예측값 (TfP) 이 산출된다.
표준적인 내연 기관의 프릭션 토크 (TfS) 는 예를 들어 실험에 의해 미리 요구되고 있다.
제 1 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP1) 및 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 은 예를 들어 다음과 같이 하여 산출된다. 즉, 먼저 개략적으로 설명하면, 점화 시기 (SA) 의 지각 보정량 (dSA) 에 기초하여 실제로 사용되고 있는 연료의 성상을 나타내는 연료 성상 지표가 산출된다. 다음으로, 이 연료 성상 지 표에 기초하여 회전수 피크값이 예측되고, 실제의 회전수 피크값이 검출되고, 예측된 회전수 피크값으로부터의 실제의 회전수 피크값의 편차가 산출되고, 이 편차에 기초하여 제 1 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP1) 이 산출된다. 또, 회전수 과도 기간 중으로서 기관 회전수가 회전수 피크값을 넘은 후에 기관 회전수가 하강할 때의 크랭크 샤프트의 각가속도가 연료 성상 지표에 기초하여 예측되고, 실제로 기관 회전수가 하강할 때의 크랭크 샤프트의 각가속도가 검출되고, 예측된 각가속도로부터의 실제의 각가속도의 편차가 산출되고, 이 편차에 기초하여 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 이 산출된다.
다음으로, 연료 성상 지표의 산출 방법을 도 13 을 참조하면서 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 실시예에서는 상기 서술한 바와 같이, 크랭크 각도가 i 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달하면, i 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 이 검출되고, 점화 시기 (SA) 가 산출된다. 이 때 추가로 (i+1) 번째의 크랭크 각도 진행 시간 예측값 (PP (i+1)) 이 산출된다. 또한 크랭크 각도가 (i-1) 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달했을 때에 산출되어 있는 i 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 예측값 (PP (i)) 으로부터의 i 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 의 편차 (DPP (i)) 가 산출된다 (DPP (i) = PP (i) - PA (i)).
다음으로, 크랭크 각도가 (i+1) 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달하면, 동일하게 하여, (i+1) 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i+1)) 이 검출되고, 점화 시기 (SA) 가 산출된다. 이 때 추가로 (i+2) 번째의 크랭크 각도 진 행 시간 예측값 (PP (i+2)) 이 산출된다. 또, 미리 산출되어 있는 (i+1) 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 예측값 (PP (i+1)) 으로부터의 (i+1) 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i+1)) 의 편차 (DPP (i+1)) 가 산출된다 (DPP (i+1) = PP (i+1) - PA (i+1)).
구체적으로 설명하면, 예를 들어 크랭크 각도가 2 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달하면, 2 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (2)) 이 검출되고, 점화 시기 (SA) 가 산출된다. 이 때 또한 3 번째의 크랭크 각도 진행 시간 예측값 (PP (3)) 이 산출된다. 또, 미리 산출되어 있는 2 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 예측값 (PP (2)) 으로부터의 2 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (2)) 의 편차 (DPP (2)) 가 산출된다 (DPP (2) = PP (2) - PA (2)). 또한, 크랭크 각도가 1 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달했을 때에는, 1 번째의 크랭크 각도 진행 시간 예측값 (PP (1)) 이 산출되어 있지 않기 때문에, 편차 (DPP (1)) 는 산출되지 않는다. 편차 (DPP (i)) 는 크랭크 각도가 2 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달한 이후에 산출된다 (i = 2, 3, …).
이와 같이, 크랭크 각도가 i 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달할 때마다 편차 (DPP (i)) 가 반복 산출된다. 본 발명에 의한 실시예에서는, 검출 횟수 (i) 가 미리 정해진 설정 횟수 (iN) 에 도달할 때까지 편차 (DPP (i)) 의 산출이 반복된다.
여기서, 예를 들어 (i+1) 번째의 크랭크 각도 진행 시간 예측값 (PP (i+1)) 은 다음과 같이 하여 산출된다. 즉, 먼저, 크랭크 각도가 i 번째의 판정용 크 랭크 각도로부터 (i+1) 번째의 판정용 크랭크 각도까지 진행하는 시간인 (i+1) 번째의 크랭크 각도 진행 시간 부분의 예측값 (dPP (i+1)) 이 산출된다. 다음으로, i 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 에 이 예측값 (dPP (i+1)) 을 가산함으로써, (i+1) 번째의 크랭크 각도 진행 시간 예측값 (PP (i+1)) 이 산출된다 (PP (i+1) = PA (i) + dPP (i+1)).
이 경우, (i+1) 번째의 크랭크 각도 진행 시간 부분 예측값 (dPP (i+1)) 은, i 번째의 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 에 기초하여 산출된 점화 시기 (SA) 의 지각 보정량 (dSA (i)) (= K·DP (i)) 에 가중 계수 (Kpp) 를 곱함으로써 (i+1) 번째의 크랭크 각도 진행 시간 부분 예측값 (dPP (i+1)) 이 산출된다 (dPP (i+1) = kpp·dSA (i)). 따라서, 지각 보정량 (dSA (i)) 이 커질수록, 즉 실제로 사용되고 있는 연료가 경질이면 경질일수록, (i+1) 번째의 크랭크 각도 진행 시간 부분 예측값 (dPP (i+1)) 은 커진다. 또한, 가중 계수 (Kpp) 는 예를 들어, 검출 횟수 (i) 와, 크랭크 각도가 i 번째의 판정용 크랭크 각도에 실제로 도달했을 때의 기관 회전수 (NE (i)) 와의 함수로서 도 14 에 나타나는 맵의 형태로 미리 ROM (34) 내에 기억되고 있다.
편차 (DPP (i)) 가 산출되면, 지금까지 산출되어온 편차 (DPP (i)) 에 기초하여 연료 성상 지표 (fd) 가 산출된다. 구체적으로는, 연료 성상 지표 (fd) 가 다음 식에 기초하여 산출된다.
fd = Σ(DPP (i)·kfd) (i = 2, 3, …)
여기서, kfd 는 검출 횟수 (i) 에 따라 정해지는 가중 계수를 나타내고 있 다.
즉, 점화 시기 (SA) 의 지각 보정량 (dSA (i)) 은 상기 서술한 바와 같이 실제로 사용되고 있는 연료의 성상을 나타내고 있고, 따라서 지각 보정량 (dSA (i)) 에 기초하여 산출되는 (i+1) 번째의 크랭크 각도 진행 시간 예측값 (PP (i+1)) 은 지각 보정량 (dSA (i)) 에 의해 나타내는 연료 성상에 따라 정해진다. 그렇게 하면, 편차 (DPP (i+1)) (= PP (i+1) - PA (i+1)) 는, 지각 보정량 (dSA (i)) 에 의해 나타내는 연료 성상으로부터의, 실제로 사용되고 있는 연료 성상의 편차를 나타내고 있는 것이 가능하고, 편차 (DPP (i+1)) 도 또한, 실제로 사용되고 있는 연료의 성상을 나타내고 있다고 할 수 있다. 그래서 본 발명에 의한 실시예에서는, 편차 (DPP (i+1)) 를 적산함으로써 연료 성상 지표 (fd) 를 산출하도록 하고 있다. 이 경우, 실제로 사용되고 있는 연료가 경질이면 경질일수록 편차 (DPP (i)) 는 커지므로, 연료 성상 지표 (fd) 가 클 때에는 작을 때에 비해, 실제로 사용되고 있는 연료는 경질이라고 할 수 있다.
본 발명에 의한 실시예에서는, 편차 (DPP (i)) 가 산출될 때마다, 즉 크랭크 각도가 i 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달할 때마다, 연료 성상 지표 (fd) 가 반복하여 산출된다. 다음으로, 검출 횟수 (i) 가 설정 횟수 (iN) 에 도달하면, 상기 서술한 바와 같이 편차 (DPP (1)) 의 산출이 완료되고, 이 때 연료 성상 지표 (fd) 의 산출도 완료된다. 따라서, 검출 횟수 (i) 가 설정 횟수 (iN) 에 도달했을 때에 산출된 연료 성상 지표 (fd) 가 최종적인 연료 성상 지표 (fd) 가 된다. 또한, 크랭크 각도가 i 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달할 때마다 연료 성상 지표 (fd) 를 산출하는 것이 아니라, 검출 횟수 (i) 가 설정 횟수 (iN) 에 이른 후에 연료 성상 지표 (fd) 를 1 회만 산출하도록 해도 된다.
이와 같이 하여 연료 성상 지표 (fd) 가 산출되면, 제 1 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP1) 이 산출된다. 즉, 먼저, 연료 성상 지표 (fd) 를 이용하여 회전수 피크 예측값 (NEPP) 이 산출된다. 이 경우, 회전수 피크 예측값 (NEPP) 은 연료 성상 지표 (fd) 와, 크랭크 각도가 iN 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달했을 때의 기관 회전수 (NE (iN)) 에 기초하여 산출된다. 이 경우, 회전수 피크 예측값 (NEPP) 은, 예를 들어, 연료 성상 지표 (fd) 가 커짐에 따라 높아지고, 기관 회전수 (NE (iN)) 가 높아짐에 따라 높아진다. 회전수 피크 예측값 (NEPP) 은 연료 성상 지표 (fd) 및 기관 회전수 (NE (iN)) 의 함수로서 도 15 에 나타나는 맵의 형태로 미리 ROM (34) 내에 기억되고 있다.
또한, 설정 횟수 (iN) 는, 상기 서술한 설정 횟수 (iM) 이하로서, 실제의 크랭크 각도가 iN 번째의 판정용 크랭크 각도에 도달했을 때에 기관 회전수 (NE) 가 회전수 피크값 (NEP) 에 도달하지 않도록 미리 설정되어 있다.
다음으로, 실제의 회전수 피크값 (NEPA) 이 검출된다. 실제의 회전수 피크값 (NEPA) 을 검출하는 데에는 여러 가지의 방법이 있다. 예를 들어, 크랭크 샤프트의 각가속도 (dwt) 를 반복하여 검출하고, 각가속도 (dwt) 가 미리 정해진 횟수에 걸쳐 연속하여 부치 (負値) 가 되었을 때에 있어서 각가속도 (dwt) 가 거의 제로로 되었을 때의 기관 회전수 (NE) 를 실제의 회전수 피크값 (NEPA) 으로 할 수 있다.
다음으로, 회전수 피크 예측값 (NEPP) 으로부터의 실제의 회전수 피크값 (NEPA) 의 편차 (DNEP) 가 산출된다 (DNEP = NEPP - NEPA).
다음으로, 이 편차 (DNEP) 에 기초하여 제 1 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP1) 이 산출된다. 이 경우, 편차 (DNEP) 가 커짐에 따라, 제 1 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP1) 은 커진다. 이 제 1 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP1) 은 편차 (DNEP) 의 함수로서 도 16 에 나타내는 맵의 형태로 미리 ROM (34) 내에 기억되고 있다.
즉, 회전수 피크 예측값 (NEPP) 은 실제로 사용되고 있는 연료의 성상을 나타내는 연료 성상 지표 (fd) 에 기초하여 산출된 것이므로, 회전수 피크 예측값 (NEPP) 으로부터의 실제의 회전수 피크값 (NEPA) 의 편차 (DNEP) 는 프릭션 토크에서 기인되는 것이다. 그래서 본 발명에 의한 실시예에서는 편차 (DNEP) 에 기초하여 제 1 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP1) 을 산출하도록 하고 있다.
또, 연료 성상 지표 (fd) 가 산출되면, 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 이 산출된다. 즉, 먼저, 회전수 과도 기간 중의 미리 정해진 설정 시기에 있어서의 크랭크 샤프트의 각가속도의 예측값 (dwtP) 이 산출된다. 이 각가속도 예측값 (dwtPV) 은 예를 들어 관성 모멘트 (I) 를 이용하여 다음 식에 기초하여 산출된다.
dwtP = (TP - TfS) / I
여기서, TP 는 설정 시기에 있어서의 토크의 예측값을 나타내고 있다. 이 토크 예측값 (TP) 은 예를 들어 연료 성상 지표 (fd), 그리고 설정 시기에 있어 서의 점화 시기 (SA), 기관 부하율 (KL) 및 연료 분사량 (Ftau) 의 함수로서 산출된다. 또한, 기관 부하율 (KL) 은 전체 부하에 대한 기관 부하의 비율을 말한다.
본 발명에 의한 실시예에서는, 이 설정 시기는 회전수 과도 기간 중 기관 회전수 (NE) 가 회전수 피크값 (NEP) 을 넘은 후에 기관 회전수 (NE) 가 하강하는 기간 내에 있다. 따라서, 상기 서술한 각가속도 예측값 (dwtP) 은 기관 회전수 (NE) 가 회전수 피크값 (NEP) 을 넘은 후에 기관 회전수 (NE) 가 하강할 때의 각가속도의 예측값이라는 것이 된다.
다음로, 설정 시기가 되면, 크랭크 샤프트의 실제의 각가속도 (dwtA) 가 검출된다. 다음으로, 각가속도 예측값 (dwtP) 으로부터의 실제의 각가속도 (dwtA) 의 편차 (Ddwt) 가 산출된다 (Ddwt = dwtP - dwtA).
다음으로, 이 편차 (Ddwt) 에 기초하여 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 이 산출된다. 이 경우, 편차 (Ddwt) 가 커짐에 따라, 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 은 커진다. 각가속도 예측값 (dwtP) 으로부터의 실제의 각가속도 (dwtA) 의 편차 (Ddwt) 는 프릭션 토크에서 기인되는 것이기 때문이다. 이 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 은 편차 (Ddwt) 의 함수로서 도 17 에 나타내는 맵의 형태로 미리 ROM (34) 내에 기억되고 있다.
이와 같이 하여 제 1 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP1) 및 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 이 산출되면, 상기 서술한 식으로부터 프릭션 토크 예측값 (TfP) 이 산출된다. 다음으로, 개도 보정 계수 (KK) 가 산출되고, 스로틀 개도 (TOP) 가 산출된다.
도 18 은 본 발명에 의한 실시예의 스로틀 개도 산출 루틴을 나타내고 있다. 이 루틴은 미리 정해진 설정 시간 마다의 끼어듬에 의해 실행된다.
도 18 을 참조하면, 단계 200 에서는 회전수 과도 기간 중인지 여부가 판별된다. 회전수 과도 기간 중이 아니라고 판별되었을 때에는 처리 사이클을 종료되고, 회전수 과도 기간 중이라고 판별되었을 때에는 다음으로 단계 201 로 진행되어, 연료 성상 지표 (fd) 의 산출이 완료되어 있는지 여부가 판별된다. 연료 성상 지표 (fd) 의 산출이 완료되어 있지 않다고 판별되었을 때에는 다음으로 단계 202 로 진행되어, 연료 성상 지표 (fd) 의 산출 루틴이 실행된다. 이 루틴은 도 19 에 나타나 있다. 계속되는 단계 203 에서는 개도 보정 계수 (KK) 가 1.0 이 된다. 다음으로 단계 208 로 진행된다.
연료 성상 지표 (fd) 의 산출이 완료되었다고 판별되면 단계 201 로부터 단계 204 로 진행되어, 제 1 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP1) 의 산출 루틴이 실행된다. 이 루틴은 도 20 에 나타나 있다. 계속되는 단계 205 에서는 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 의 산출 루틴이 실행된다. 이 루틴은 도 21 에 나타나 있다. 계속되는 단계 206 에서는 프릭션 토크 예측값 (TfP) 이 상기 서술한 식으로부터 산출된다. 계속되는 단계 207 에서는 개도 보정 계수 (KK) 가 도 12 의 맵으로부터 산출된다. 다음으로 단계 208 로 진행된다.
단계 208 에서는 스로틀 개도 (TOP) 가 산출된다 (TOP = TOPB·KK).
도 19 는 연료 성상 지표 (fd) 의 산출 루틴을 나타내고 있다. 도 19 를 참조하면, 단계 220 에서는 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 의 검출 횟수 (i) 가 설정 횟수 (iN) 이하인지 여부가 판별된다. i ≤ iN 일 때에는 다음으로 단계 221 로 진행되어, 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 이 산출된지 여부가 판별된다. 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (1)) 이 산출되어 있지 않다고 판별되었을 때에는 처리 사이클을 종료한다. 실제의 크랭크 각도 진행 시간 (PA (i)) 이 산출되었다고 판별되었을 때에는 다음으로 단계 222 로 진행되고, 편차 (DPP (i)) 가 산출된다 (DPP (1) = PP (i) - PA (i)). 계속되는 단계 223 에서는 연료 성상 지표 (fd) 가 산출된다 (fd = Σ (DPP (i)·kfd)). 계속되는 단계 224 에서는 (i+1) 번째의 크랭크 각도 진행 시간 예측값 (PP (i+1)) 이 산출된다.
다음으로 i > iN 이 되면 단계 220 으로부터 처리 사이클을 종료한다. 따라서, 연료 성상 지표 (fd) 의 산출이 완료된다.
도 20 은 제 1 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP1) 의 산출 루틴을 나타내고 있다. 도 20 을 참조하면, 먼저 단계 240 에서는 회전수 피크 예측값 (NEPP) 이 도 15 의 맵으로부터 산출된다. 계속되는 단계 241 에서는 실제의 회전수 피크값 (NEPA) 이 검출된다. 계속되는 단계 242 에서는 편차 (DNEP) 가 산출된다 (DNEP = NEPP - NEPA). 계속되는 단계 243 에서는 제 1 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP1) 이 도 16 의 맵으로부터 산출된다.
도 21 은 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 의 산출 루틴을 나타내고 있다. 도 21 을 참조하면, 먼저 단계 260 에서는 설정 시기에 있어서의 토크 예측값 (TP) 이 산출된다. 계속되는 단계 261 에서는, 설정 시기에 있어서의 각가속도 예측값 (dwtP) 이 산출된다 (dwtP = (TP - TfS) / I). 계속되는 단계 262 에서는 설정 시기에 있어서의 실제의 각가속도 (dwtA) 가 검출된다. 계속되는 단계 263 에서는 편차 (Ddwt) 가 산출된다 (Ddwt = dwtP - dwtA). 계속되는 단계 264 에서는 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 이 도 17 의 맵으로부터 산출된다. 계속되는 단계 265 에서는 가이드 처리가 행해진다. 즉, 산출된 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 이 상한값보다 클 때에는 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 이 상한값으로 되돌려지고, 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 이 하한값보다 작을 때에는 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 이 하한값까지 되돌려진다. 이 경우, 표준적인 내연 기관의 프릭션 토크 (TfS) 에 제 1 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP1) 을 가산한 것을 제 1 프릭션 토크 예측값 (TfP1) 이라고 칭하면 (TfP1 = TfS + dTfP1), 상한값 및 하한값은 제 1 프릭션 토크 예측값에 기초하여 정해진다.
다음으로, 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 의 산출 방법의 변경예를 설명한다.
이 변경예에서는, 회전수 과도 기간 중에 복수의 설정 시기가 미리 설정되어 있고, 각 설정 시기에 있어서의 크랭크 샤프트의 각가속도 예측값 (dwtP) 이 산출된다. 설정 시기가 될 때마다, 실제의 각가속도 (dwtA) 가 검출되고, 각가속도 예측값 (dwtP) 으로부터의 실제의 각가속도 (dwtA) 의 편차 (Ddwt) 가 산출되고, 편차 (Ddwt) 에 기초하여 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 이 산출된다. 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 이 산출될 때마다 그 산술 평균값 (AVE) 이 산출되고, 이 산술 평균값 (AVE) 을 이용한 다음 식으로부터 프릭션 토크 예측값 (TfP) 이 산출된다.
TfP = TfS + (a·dTfP1 + b·AVE) / (a + b)
이와 같이 하면, 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 을 정확하게 산출할 수 있기 때문에, 프릭션 토크 예측값 (TfP) 을 정확하게 산출할 수 있고, 따라서 스로틀 개도 (TOP) 를 정확하게 제어할 수 있다.
도 22 는 본 발명에 의한 변경예의 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 의 산출 루틴을 나타내고 있다. 도 22 를 참조하면, 먼저 단계 260 에서는 설정 시기에 있어서의 토크 예측값 (TP) 이 산출된다. 계속되는 단계 261 에서는, 설정 시기에 있어서의 각가속도 예측값 (dwtP) 이 산출된다. 계속되는 단계 262 에서는 설정 시기에 있어서의 실제의 각가속도 (dwtA) 가 검출된다. 계속되는 단계 263 에서는 편차 (Ddwt) 가 산출된다 (Ddwt = dwtP - dwtA). 계속되는 단계 264 에서는 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 이 도 17 의 맵으로부터 산출된다. 계속되는 단계 265 에서는 가이드 처리가 행해진다. 계속되는 단계 266 에서는 제 2 프릭션 토크 성분 예측값 (dTfP2) 의 평균값 (AVE) 이 산출된다. 도 18 의 단계 206 에서는 평균값 (AVE) 에 기초하여 프릭션 토크 예측값 (TfP) 이 산출된다.
여기까지 서술한 본 발명에 의한 실시예에서는, 크랭크 각도 진행 시간에 기초하여 산출되는 점화 시기의 보정량에 기초하여 크랭크 각도 진행 시간 예측값을 산출하고, 이들 크랭크 각도 진행 시간 예측값에 기초하여 연료 성상 지표 (fd) 를 산출하도록 하고 있다. 그러나, 크랭크 각도 진행 시간에 기초하여 산출되는 연료 분사량의 보정량에 기초하여 크랭크 각도 진행 시간 예측값을 산출하도록 해도 된다. 또, 회전수 상승량 또는 각가속도 적산값에 기초하여 산출되는 점화 시기 또는 연료 분사량의 보정량에 기초하여 크랭크 각도 진행 시간 예측값을 산출하도록 해도 된다. 즉, 일반적으로 말하면, 점화 시기 또는 연료 분사량의 보정량에 기초하여 크랭크 각도 진행 시간을 각각 예측하고, 실제의 크랭크 각도 진행 시간을 각각 검출하고, 예측된 크랭크 각도 진행 시간부터의 실제의 크랭크 각도 진행 시간의 편차를 각각 산출하고, 이들 편차의 적산값을 산출함과 함께 이 적산값에 기초하여 연료 성상 지표를 산출하는 것이 된다.
혹은, 크랭크 각도 진행 시간, 회전수 상승량, 또는 각가속도 적산값에 기초하여 산출되는 점화 시기 또는 연료 분사량의 보정량에 기초하여 회전수 상승량 예측값을 산출하고, 이들 회전수 상승량 예측값에 기초하여 연료 성상 지표 (fd) 를 산출하도록 해도 된다. 즉, 일반적으로 말하면, 점화 시기 또는 연료 분사량의 보정량에 기초하여 회전수 상승량을 각각 예측하고, 실제의 회전수 상승량을 각각 검출하고, 예측된 회전수 상승량으로부터의 실제의 회전수 상승량의 편차를 각각 산출하고, 이들 편차의 적산값을 산출함과 함께 이 적산값에 기초하여 연료 성상 지표를 산출하는 것이 된다.
혹은, 크랭크 각도 진행 시간, 회전수 상승량, 또는 각가속도 적산값에 기초하여 산출되는 점화 시기 또는 연료 분사량의 보정량에 기초하여 각가속도 적산값 을 산출하고, 이들 각가속도 적산값에 기초하여 연료 성상 지표 (fd) 를 산출하도록 해도 된다. 즉, 일반적으로 말하면, 점화 시기 또는 연료 분사량의 보정량에 기초하여 각가속도 적산값을 각각 예측하고, 실제의 각가속도 적산값을 각각 검출하고, 예측된 각가속도 적산값으로부터의 실제의 각가속도 적산값의 편차를 각각 산출하고, 이들 편차의 적산값을 산출함과 함께 이 적산값에 기초하여 연료 성상 지표를 산출하는 것이 된다.
또한, 상기 서술한 본 발명에 의한 실시예 및 변경예에서는, 흡기 포트에 연료를 분사하도록 연료 분사 밸브가 형성된 4 기통 내연 기관에 본 발명을 적용한 경우를 설명하고 있다. 그러나, 4 기통 이외의 기통을 갖는 내연 기관, 또는 통내에 연료를 직접 분사하도록 연료 분사 밸브가 형성된 내연 기관에도 본 발명을 적용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 내연 기관의 시동 제어 장치로서,
    내연 기관이 시동되고 나서 기관 회전수가 일정한 회전수로 안정될 때까지의 회전수 과도 기간 중의 특정한 크랭크 각도를 기준 크랭크 각도로 설정함과 함께, 회전수 과도 기간 중으로서 상기 기준 크랭크 각도의 뒤에 순서대로 도래하는 복수의 크랭크 각도를 판정용 크랭크 각도로 각각 설정하는 설정 수단과,
    크랭크 각도가 상기 기준 크랭크 각도로부터 각 판정용 크랭크 각도까지 진행하는 데에 필요로 하는 시간인 크랭크 각도 진행 시간으로서, 기준 연료가 사용되었을 때의 크랭크 각도 진행 시간인 기준 크랭크 각도 진행 시간을 각각 미리 검출하여 기억해 두는 기억 수단과,
    실제의 크랭크 각도 진행 시간을 각각 검출하는 검출 수단과,
    실제의 크랭크 각도 진행 시간이 기준 크랭크 각도 진행 시간보다 짧을 때에는 기준 크랭크 각도 진행 시간부터의 실제의 크랭크 각도 진행 시간의 편차에 따른 정도만큼 점화 시기를 지각하거나 혹은 연료 분사량을 적게 하고, 실제의 크랭크 각도 진행 시간이 기준 크랭크 각도 진행 시간보다 길 때에는 기준 크랭크 각도 진행 시간부터의 실제의 크랭크 각도 진행 시간의 편차에 따른 정도만큼 점화 시기를 진각하거나 혹은 연료 분사량을 많게 하는 제어 수단을 구비한 내연 기관의 시동 제어 장치.
  2. 내연 기관의 시동 제어 장치로서,
    내연 기관이 시동되고 나서 기관 회전수가 일정한 회전수로 안정될 때까지의 회전수 과도 기간 중의 특정한 크랭크 각도를 기준 크랭크 각도로 설정함과 함께, 회전수 과도 기간 중으로서 상기 기준 크랭크 각도의 뒤에 순서대로 도래하는 복수의 크랭크 각도를 판정용 크랭크 각도로 각각 설정하는 설정 수단과,
    크랭크 각도가 상기 기준 크랭크 각도로부터 각 판정용 크랭크 각도까지 진행했을 때에 발생하는 기관 회전수의 상승량인 회전수 상승량으로서, 기준 연료가 사용되었을 때의 회전수 상승량인 기준 회전수 상승량을 각각 미리 검출하여 기억해 두는 기억 수단과,
    실제의 회전수 상승량을 각각 검출하는 검출 수단과,
    실제의 회전수 상승량이 기준 회전수 상승량보다 클 때에는 기준 회전수 상승량으로부터의 실제의 회전수 상승량의 편차에 따른 정도만큼 점화 시기를 지각하거나 혹은 연료 분사량을 적게 하고, 실제의 회전수 상승량이 기준 회전수 상승량보다 작을 때에는 기준 회전수 상승량으로부터의 실제의 회전수 상승량의 편차에 따른 정도만큼 점화 시기를 진각하거나 혹은 연료 분사량을 많게 하는 제어 수단을 구비한 내연 기관의 시동 제어 장치.
  3. 내연 기관의 시동 제어 장치로서,
    내연 기관이 시동되고 나서 기관 회전수가 일정한 회전수로 안정될 때까지의 회전수 과도 기간 중의 특정한 크랭크 각도를 기준 크랭크 각도로 설정함과 함께, 회전수 과도 기간 중으로서 상기 기준 크랭크 각도의 뒤에 순서대로 도래하는 복수의 크랭크 각도를 판정용 크랭크 각도로 각각 설정하는 설정 수단과,
    상기 기준 크랭크 각도에서의 크랭크 샤프트의 각가속도에 상기 판정용 크랭크 각도에서의 크랭크 샤프트의 각가속도를 순차 적산한 값인 각가속도 적산값으로서, 기준 연료가 사용되었을 때의 각가속도 적산값 각각 미리 검출하여 기억해 두는 기억 수단과,
    실제의 각가속도 적산값을 각각 검출하는 검출 수단과,
    실제의 각가속도 적산값이 기준 각가속도 적산값보다 클 때에는 기준 각가속도 적산값으로부터의 실제의 각가속도 적산값의 편차에 따른 정도만큼 점화 시기를 지각하거나 혹은 연료 분사량을 적게 하고, 실제의 각가속도 적산값이 기준 각가속도 적산값보다 작을 때에는 기준 각가속도 적산값으로부터의 실제의 각가속도 적산값의 편차에 따른 정도만큼 점화 시기를 진각하거나 혹은 연료 분사량을 많게 하는 제어 수단을 구비한 내연 기관의 시동 제어 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    회전수 과도 기간에 있어서 기관 회전수는 회전수 피크값까지 상승한 후에 하강하여 상기 일정한 회전수로 안정되게 되어 있고,
    상기 점화 시기 또는 연료 분사량의 보정량에 기초하여 실제로 사용되고 있는 연료의 성상을 나타내는 연료 성상 지표를 산출하는 수단과,
    그 연료 성상 지표에 기초하여 회전수 피크값을 예측하는 수단과,
    실제의 회전수 피크값을 검출하는 수단과,
    그 예측된 회전수 피크값으로부터의 실제의 회전수 피크값의 편차에 기초하여 제 1 프릭션 토크 성분을 산출하는 수단과,
    회전수 과도 기간 중으로서 기관 회전수가 회전수 피크값을 넘은 후에 기관 회전수가 하강할 때의 크랭크 샤프트의 각가속도를 상기 연료 성상 지표에 기초하여 예측하는 수단과,
    실제로 기관 회전수가 하강할 때의 크랭크 샤프트의 각가속도를 검출하는 수단과,
    그 예측된 각가속도로부터의 실제의 각가속도의 편차에 기초하여 제 2 프릭션 토크 성분을 산출하는 수단과,
    제 1 프릭션 토크 성분 및 제 2 프릭션 토크 성분에 기초하여 프릭션 토크를 예측하는 수단과,
    그 예측된 프릭션 토크에 기초하여 흡입 공기량을 제어하는 수단을 추가로 구비한 내연 기관의 시동 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연료 성상 지표를 산출하는 수단이,
    상기 점화 시기 또는 연료 분사량의 보정량에 기초하여 크랭크 각도 진행 시간을 각각 예측하는 수단과,
    실제의 크랭크 각도 진행 시간을 각각 검출하는 수단과,
    그 예측된 크랭크 각도 진행 시간부터의 실제의 크랭크 각도 진행 시간의 편차를 각각 산출하는 수단과,
    이들 편차의 적산값을 산출함과 함께 그 적산값에 기초하여 연료 성상 지표를 산출하는 수단을 추가로 구비한 내연 기관의 시동 제어 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 연료 성상 지표를 산출하는 수단이,
    상기 점화 시기 또는 연료 분사량의 보정량에 기초하여 회전수 상승량을 각각 예측하는 수단과,
    실제의 회전수 상승량을 각각 검출하는 수단과,
    그 예측된 회전수 상승량으로부터의 실제의 회전수 상승량의 편차를 각각 산출하는 수단과,
    이들 편차의 적산값을 산출함과 함께 그 적산값에 기초하여 연료 성상 지표를 산출하는 수단을 추가로 구비한 내연 기관의 시동 제어 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 연료 성상 지표를 산출하는 수단이,
    상기 점화 시기 또는 연료 분사량의 보정량에 기초하여 각가속도 적산값을 각각 예측하는 수단과,
    실제의 각가속도 적산값을 각각 검출하는 수단과,
    그 예측된 각가속도 적산값으로부터의 실제의 각가속도 적산값의 편차를 각각 산출하는 수단과,
    이들 편차의 적산값을 산출함과 함께 그 적산값에 기초하여 연료 성상 지표를 산출하는 수단을 추가로 구비한 내연 기관의 시동 제어 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    내연 기관이 흡기 행정, 압축 행정, 팽창 행정, 배기 행정의 4 개의 행정으로 이루어지는 기관 사이클을 반복하여 실행하고, 회전수 과도 기간 중에 최초로 혼합기가 연소한 기관 사이클 중의 크랭크 각도를 기준 크랭크 각도로 설정한 내연 기관의 시동 제어 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 최초로 혼합기가 연소한 기관 사이클의 뒤에 순차 실행되는 각 기관 사이클 중의 크랭크 각도가 각각 상기 판정용 크랭크 각도로 설정되어 있는 내연 기관의 시동 제어 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    내연 기관이 복수의 기통을 갖고, 각 기통이 흡기 행정, 압축 행정, 팽창 행정, 배기 행정의 4 개의 행정으로 이루어지는 기관 사이클을 반복하여 실행하고, 회전수 과도 기간 중에 최초로 혼합기가 연소한 기통의 기관 사이클 중의 크랭크 각도를 기준 크랭크 각도로 설정한 내연 기관의 시동 제어 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    각 기통의 기관 사이클이 서로 미리 정해진 크랭크 각도씩 어긋나 실행되고, 상기 최초로 혼합기가 연소한 기통의 기관 사이클의 뒤에 순차 개시되는 각 기통의 기관 사이클 중의 크랭크 각도가 각각 상기 판정용 크랭크 각도로 되어 있는 내연 기관의 시동 제어 장치.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기준 크랭크 각도 및 판정용 크랭크 각도가 각각 대응하는 기관 사이클 중의 압축 상사점에 설정되어 있는 내연 기관의 시동 제어 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 연료를 내연 기관에서 사용되는 것으로 상정되는 연료 중 가장 중질인 연료로 구성한 내연 기관의 시동 제어 장치.
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