KR20090028777A - 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

ECU (1) 는, 각 엔진 실린더에서 텀블류 (T) 를 생성하고, 균질 연소시 흡기 행정 하사점에 가까운 시기에서 분사된 연료를 이용하여 텀블류를 강화하는 내연기관 (50) 을 제어한다. ECU (1) 는 연료의 특성을 판별하기 위한 연료 특성 판별 수단 (24), 및 연소 상태를 변경하기 위한 연소 상태 변경 수단 (1) 을 포함한다. 연료가 가솔린을 위한 화학량론적 공연비보다 낮은 화학량론적 공연비를 요구하는 특성을 갖는 경우, 연소 상태 변경 수단 (1) 은 예컨대, 점화 시기를 지각시켜 연료 상태를 변경시키므로, 연소가 적당하게 실행된다. 이는 연소 속도의 과잉 증가를 방지한다.

Description

직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치 및 제어 방법{CONTROL APPARATUS AND CONTROL METHOD FOR DIRECT INJECTION SPARK IGNITION INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
직접 분사식 불꽃 점화 내연기관에는 텀블류가 생성되며, 그 텀블류는 흡기 행규정 하사점에 가까운 시기에서 분사된 연료를 이용하여 적당하게 강화되어, 점화시까지 텀블류가 활성으로 유지된다. 강화된 텀블류는 점화 시기에서 공기 연료 혼합물의 운동을 더 강하게 하며, 이는 연소 속도를 적당하게 증가시켜 균질 연소를 위한 양호한 상태를 제공한다. 이러한 연료 분사에 관련된 기술 중에서, 예컨대, 일본 특허 출원공보 JP-A-2003-322022 가 연료 분사 밸브로부터 분사된 연료를 이용하여 각 엔진 실린더에서 재순환 유동을 강화시키는 연료 분사 제어 장치를 개시하고 있다. 또한, 균질 연소시, 각 실린더의 흡기 유동을 강화하는 기술로서, 예컨대 일본 특허 출원공보 JP-A-2005-180247 가 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 흡기 제어 장치를 개시하고 있으며, 그 장치는 흡기 통로에 제공된 흡기 유동 제어 밸브를 제어하여 흡기 유동을 강화시킨다.
최근, 보통의 가솔린 외에 알코올과 가솔린을 포함하는 혼합 연료 (이하, 간단하게 "알코올 혼합 연료"라 함) 로도 주행 가능한 FFV (Flexible Fuel Vehicle) 가 알려져 있다. 가솔린과 다른 탄소 원자량을 포함하는 알코올 혼합 연료는, 가솔린의 화학량론적 공연비보다 낮은 화학량론적 공연비를 요구한다. 더 상세하게는, 예컨대 가솔린이 사용되면, 화학량론적 공연비는 약 14.5 가 된다. 한편, 알코올 혼합 연료가 사용되면, 화학량론적 공연비는 알코올 농도에 따라서 9 정도가 된다. 따라서, 가솔린의 화학량론적 공연비보다 작은 화학량론적 공연비를 요구하는 특성을 가지며, 알코올 혼합 연료 외의 연료일 수 있는 연료가 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관에서 사용되면, 균질 연소시 각 엔진의 실린더 내로 유입되는 공기량에 대한 연료의 질량이 가솔린이 사용되는 경우보다 커지게 되며, 그 결과 분사된 연료의 공기유동 강화 효과가 더 강해지게 된다. 이 경우, 연소 속도가 증가되어 냉각 손실이 증가된다. 이에 따라, FFV 에서, 연소 속도의 과도한 증가로 인해 열 효율이 떨어질 가능성이 있다. 한편, 연료가 가솔린의 화학량론적 공연비보다 높은 화학량론적 공연비를 요구하는 특성을 갖는 경우, 균질 연소시 각 엔진의 실린더 내로 유입되는 공기량에 대한 연료의 질량이 가솔린이 사용되는 경우보다 작아지게 되며, 따라서 분사된 연료의 공기유동 강화 효과가 더 약해지게 되어, 텀블류의 강화가 불충분하게 되는 가능성이 있다.
본 발명은 균질 연소시 분사된 연료를 이용하여 텀블류를 강화하는 경우 연료 특성에 기초하여 연소 상태를 변경하여 균질 연소를 위한 양호한 상태를 제공하는, 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관을 위한 제어 장치 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 제 1 양태는 엔진 실린더에서 텀블류를 생성하고, 균질 연소시 흡기 행정 하사점에 가까운 시기에서 분사된 연료를 이용하여 텀블류를 강화하는 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관을 위한 제어 장치에 관한 것이다. 그 제어 장치는 연료의 특성을 판별하기 위한 연료 특성 판별 수단, 및 판별된 연료 특성을 기초로 연소 상태를 변경하기 위한 연소 상태 변경 수단을 포함한다. 그 제어 장치에 따라서, 연소 속도는 연료 특성을 기초로 연소 상태를 변경하여 변경된다. 따라서, 연소 속도가 과도하게 증가하거나 감소하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라서, 다른 특성을 갖는 연료가 사용되는 경우에도 균질 연소가 양호한 상태로 실행될 수 있다.
상기된 제어 장치는 연소 상태 변경 수단이 판별된 연료 특성을 기초로, 텀블류가 연료에 의해 강화되는 정도를 변경시키는 것일 수 있다. 이러한 구조에 따라서, 연소 속도의 과도한 증가 및 감소가 연료 특성에 기초하여 텀블류 강화도를 변경하여 방지될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라서, 다른 특성을 갖는 연료가 사용되는 경우에도 균질 연소가 우수한 상태로 실행될 수 있다.
더욱이, 상기된 제어 장치는 연소 상태 변경 수단이 연료의 추력을 변화시켜 텀블류 강화도를 변경시키는 것일 수 있다. 이러한 구조에 따라서, 텀블류 강화도는 연료의 추력을 변경하여 변경될 수 있다.
더욱이, 상기된 제어 장치는 연소 상태 변경 수단이 연료의 분사 시기를 변경하여 텀블류 강화도를 변경하는 것일 수 있다. 이러한 구조에 따라서, 텀블류 강화도는 연료 분사 시기를 변경하여 변경될 수 있다.
더욱이, 상기된 제어 장치는 연소 상태 변경 수단이 연료의 분사 방향을 변경하여 텀블류 강화도를 변경하는 것일 수 있다. 이러한 구조에 따라서, 텀블류 강화도는 연료 분사 방향을 변경하여 변경될 수 있다.
더욱이 상기된 제어 장치는, 연료 상태 판별 수단이 연료에서 알코올 농도를 검출하여 연료의 특성을 판별하며, 연료 상태 변경 수단이 연료 특성 판별 수단에 의해 검출된 알코올 농도가 증가함에 따라 흡기 행정 하사점 부근으로부터 멀어지게 연료의 분사 시기를 변위하는 것일 수 있다. 알코올 혼합 연료의 화학량론적 공연비는 가솔린의 화학량론적 공연비보다 작기 때문에, 알코올 혼합 연료가 사용되는 경우, 그 연료가 텀블류를 판별하기 위해 균질 연소시 흡기 행정 하사점에 가까운 시기에서 분사되면, 분사된 연료의 텀블류 강화 에너지는 과도하게 된다. 반대로, 상기된 구조에 따라서, 점화 시기에서 공기 연료 혼합물의 운동은 흡기 행정 하사점 부근으로부터 점화 시기를 변위하여 억제된다. 이는 연소 속도의 과도한 증가를 방지하여, 냉각 손실을 줄이고, 따라서 열 효율이 개선된다. 그 결과, 균질 연소가 양호한 상태로 실행될 수 있다.
더욱이, 상기된 제어 장치는 연소 상태 변경 수단이 흡기 행정 하사점으로부터 분사 시기를 진각시켜 흡기 행정 하사점 부근으로부터 연료의 분사 시기를 멀어지게 변위시키는 것일 수 있다. 이러한 구조에 따라서, 연료 분사에서 점화까지의 기간이 연장되어, 연소 속도의 과도한 증가가 방지되며, 따라서 공기 연료 혼합물의 혼합도가 개선된다. 이는 분사 시기를 변경하여 균질 연소를 위한 양호한 상태를 제공하는 것을 용이하게 한다.
더욱이, 본 발명의 제 1 양태에 따른 제어 장치는 연소 상태 변경 수단이, 연료가 가솔린을 위한 화학량론적 공연비보다 낮은 화학량론적 공연비를 요구하는 특성을 갖는 경우, 점화 시기를 지각시키는 것일 수 있다. 연료가 이러한 특성을 갖는 경우, 점화 시기에서 공기 연료 혼합물의 운동은 강해지게 되어, 연소 속도가 과도하게 증가할 것이다. 반대로, 상기된 구조에 따라서, 연소 속도의 과도한 증가는 점화 시기를 지각시켜 방지되므로, 연소가 적당하게 진행된다. 이에 따라, 열 효율의 감소가 억제될 수 있고, 따라서 균질 연소가 양호한 상태에서 실행될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 제 1 양태에 따라서 제어 장치는 연소 상태 변경 수단이, 연료가 가솔린을 위한 화학량론적 공연비보다 낮은 화학량론적 공연비를 요구하는 특성을 갖는 경우, EGR 양을 증가시키는 것일 수 있다. 이러한 구조에 따라서, 연료가 이러한 특성을 갖는 경우, 연소 속도는 EGR 양을 증가시켜 감소된다. 이는 연소 속도의 과도한 증가를 방지하고, 따라서 열 효율의 감소를 억제하므로, 균질 연소가 양호한 상태에서 얻어질 수 있다.
본 발명의 제 2 양태는 엔진 실린더에서 텀블류를 생성하고, 균질 연소시 흡기 행정 하사점에 가까운 시기에서 분사된 연료를 이용하여 텀블류를 강화하는 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관을 제어하는 방법에 관한 것이다. 그 제어 방법은 연료의 특성을 판별하는 단계, 및 판별된 연료 특성을 기초로 연소 상태를 변경하는 단계를 포함한다.
이에 따라, 균질 연소시 분사된 연료를 이용하여 텀블류를 강화시키는 경우, 본 발명에 따른 제어 장치 및 제어 방법은 연료 특성을 기초로 연소 상태를 변경하여 균질 연소를 위한 양호한 상태를 제공한다.
본 발명의 상기 특징 및 장점은 동일한 도면 부호가 동일한 구성을 나타내는 첨부된 도면을 참조하여 다음 실시예의 설명에 따라 명백해질 것이다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예의 ECU를 내연기관 시스템과 함께 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는 도 1 에 도시된 내연기관의 주요부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3 은 제 1 실시예의 ECU에 저장된 분사압 맵을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4 는 제 1 실시예의 ECU가 실행되는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 5 는 제 2 실시예의 ECU에 저장된 분사 시기 맵 데이터를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6 은 제 2 실시예의 ECU가 실행되는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 7 은 제 3 실시예의 ECU에 저장된 분사 방향 맵 데이터를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8 은 제 3 실시예의 ECU가 실행되는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 9 는 본 발명의 제 4 실시예의 ECU를 내연기관 시스템과 함께 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10 은 제 4 실시예의 ECU에 저장된 점화 시기 맵 데이터를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11 은 제 4 실시예의 ECU가 실행되는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 12 는 제 5 실시예의 ECU에 EGR 맵 데이터를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 13 은 제 5 실시예의 ECU가 실행되는 처리를 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 제 1 내지 제 5 실시예가 도면을 참조하여 상세하게 설명된다.
(제 1 실시예)
도 1 은 ECU (전자 제어 유닛; 1) 로서 제공되는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치를, 내연기관 시스템 (100) 과 함께 개략적으로 나타내는 도면이다. 내연기관 시스템 (100) 은, 흡기 시스템 (10), 연료 분사 시스템 (20) 및 내연기관 (50) 으로 구성된다. 흡기 시스템 (10) 은 내연기관 (50) 안으로 공기를 도입하기 위해 이용된다. 흡기 시스템 (10) 은 공기를 여과하기 위한 에어 클리너 (11), 공기의 양을 측정하기 위한 공기유량계 (12), 흡기의 유량을 조정하기 위한 스로틀 밸브 (13), 흡기를 일시적으로 저장하기 위한 서지 탱크 (14), 흡기를 내연기관 (50) 의 각 실린더에 분배하는 흡기 매니폴드 (15), 이러한 흡기 시스템의 구성품 사이에 제공되는 흡기관 등으로 구성된다.
연료 분사 시스템 (20) 은 연료를 내연기관 (50) 의 대응하는 실린더 내로 분사하기 위한 연료 분사 밸브 (21), 각 연료 분사 밸브 (21) 에 연료를 공급하기 위한 연료 펌프 (22), 연료 탱크 (23) 등으로 구성된다. 각 연료 분사 밸브 (21) 는 적절한 분사 시기에 연료를 분사하기 위해 ECU (1) 의 제어 하에서 개방된다. 연료 분사량은 연료 분사 밸브 (21) 가 개방되는 때부터 폐쇄되는 때까지의 기간인 밸브 개방 기간을 ECU (1) 의 제어 하에서 조절함으로써 조절된다. 연료 펌프 (22) 는 연료에 압력을 가하여 분사압을 생성하기 위해 사용된다. 연료 펌프 (22) 는 ECU (1) 의 제어 하에서 초기 분사압을 요구되는 분사압으로 조절한다. 연료 분사 밸브 (21) 는 2 개의 분사 구멍을 가지며, ECU (1) 의 제어 하에서 요구되는 방향으로 연료를 분사한다. 더 상세하게는, 연료 분사 밸브 (21) 는, ECU (1) 의 제어 하에서 연료 분사시, 2 개의 분사 구멍 중 하나만을 개방하여 연료 분사 방향을 제어한다. 각 연료 분사 밸브 (21) 는 이후에 설명될 제 3 실시예에서를 제외하고는 2 개의 분사 구멍을 가질 필요가 없다.
알코올 농도 센서 (24) 가 연료 탱크 (23) 에 이르는 연료 통로에 제공된다. 알코올 농도 센서 (24) 는 연료의 알코올 농도를 검출하기 위해 이용된다. 알코올 농도 센서 (24) 는 1 쌍의 전극 등으로 이루어지며, 연료의 전기 전도도가 연료의 알코올 농도가 변함에 따라 변화하는 경우 발생하는 전류 변화를 검출한다. 대안적으로, 알코올 농도 센서 (24) 는 저항 검출식 알코올 검출 센서, 전기용량식 알코올 검출 센서, 광학식 알코올 검출 센서와 같은 다른 유형의 알코올 농도 검출 센서일 수 있다. 알코올 농도를 검출하기 위해, 알코올 농도 센서 (24) 를 이용하는 대신에, 도시되지 않은 산소 센서나 공연비 센서 등의 출력 신호로부터 얻어진 배기 가스의 공연비 등을 기초로 알코올 농도를 추정할 수 있다.
도 2 는 내연기관 (50) 의 주요부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 내연기관 (50) 은 실린더 블록 (51), 실린더 헤드 (52), 피스톤 (53), 점화 플러그 (54), 흡기 밸브 (55), 및 배기 밸브 (56) 로 구성된다. 제 1 실시예의 내연기관 (50) 은 직렬 4기통 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관이다. 본 발명에 적용될 수 있는 내연기관 (50) 은 임의의 특정 실린더 배열 또는 임의의 특정 실린더 수에 한정되지는 않는다. 또한 도 2 는 4 개의 실린더 (51a) 중 하나를 대표적으로 나타내며, 다른 실린더의 구조는 도 2 의 실린더와 동일하다. 실질적으로 원통형인 실린더 (51a) 는 실린더 블록 (51) 에 형성된다. 각 실린더 (51a) 에는 피스톤 (53) 이 수용된다. 텀블류 (T) 를 안내하기 위한 캐비티 (53a) 가 각 피스톤 (53) 의 정상면에 형성되어 있다. 연소실 (57) 은 실린더 블록 (51), 실린더 헤드 (52) 및 각 실린더 (51a) 내의 피스톤 (53) 에 의해 둘러싸인 공간이다. 각 연소실 (57) 내로 흡기를 안내하는 흡기 포트 (52a) 와, 각 연소실 (57) 로부터 연소 가스를 배출하기 위한 배기 포토 (52b) 가 실린더 헤드 (52) 에 형성되어 있다. 더욱이, 각 흡기 포트 (52a) 를 개폐하기 위한 흡기 밸브 (55) 및, 각 배기 포트 (52b) 를 개폐하기 위한 배기 밸브 (56) 가 실린더 헤드 (52) 에 제공되어 있다. 각 실린더를 위한 흡기 밸브 (55) 의 수와 배기 밸브 (56) 의 수는 임의의 특정 수로 한정되지 않는다.
점화 플러그 (54) 는 연소실 (57) 에 장착된다. 각 점화 플러그 (54) 의 전극은 실질적으로 대응 연소실 (57) 의 상부 영역의 중심까지 하방으로 돌출한다. 각 실린더 (51a) 에서, 연료 분사 밸브 (21) 는 연료 분사 밸브 (21) 가 연소실 (57) 내로 돌출하도록 상부 영역에서 점화 플러그 (54) 의 부근에 제공된다. 각 연료 분사 밸브 (21) 는 이 위치에 한정되지 않는다. 예컨대, 각 연료 분사 밸브 (21) 는 대안적으로, 연료 분사 밸브 (21) 의 분사 구멍부가 흡기 포트 (52a) 측 (도 2 의 위치 A) 으로부터 연소실 (57) 내로 돌출하도록, 실린더 헤드 (52) 에 배치될 수 있다. 더욱이, 2 이상의 연료 분사 밸브 (21) 가 각 실린더를 위해 제공될 수 있다.
공기유동 제어 밸브 (58) 가 각 흡기 포트 (52a) 에 제공된다. 공기유동 제어 밸브 (58) 는 연소실 (57) 내에 텀블류 (T) 를 생성하기 위해 이용된다. 공기유동 제어 밸브 (58) 는 ECU (1) 의 제어 하에서, 흡기 포트 (52a) 에서 흡기를 편향시켜 연소실 (57) 내에 텀블류 (T) 를 생성한다. 연소실 (57) 내에 텀블류 (T) 를 생성하기 위한 수단은 공기유동 제어 밸브 (58) 에 한정되지 않는다. 예를 들어, 각 흡기 포트 (52a) 는 실린더 (51a) 에서 텀블류 (T) 를 생성하는 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 다양한 다른 수단이 실린더 (51a) 에서 텀블류 (T) 를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 제 1 실시예에서, 각 연료 분사 밸브 (21) 는 ECU (1) 의 제어 하에서, 균질 연소시 흡기 행규정 하사점 부근 (이하 "흡기 행정 하사점"이라 함) 의 시기에서 연료를 분사한다. 분사된 연료가 텀블류 (T) 를 적당히 강화하여, 강화된 텀블류 (T) 는 점화까지 활성으로 유지된다. 강화된 텀블류 (T) 는 점화시의 공기 연료 혼합물의 운동을 더욱 강하게 만들며, 이는 연소 속도의 적당한 증가를 가져와 균질 연소를 위한 양호한 조건을 제공한다. 각 실린더 (51a) 내에서, 텀블류 (T) 는 연소실 (57) 의 흡기 밸브 (55) 측에서 상방으로 유동하는 정상 방향으로 소용돌이친다.
균질 연소시, 공기유동 제어 밸브 (58) 를 절반 개방 또는 완전 개방하여 단순히 흡기량을 증가시키거나, 각 흡기 포트 (52a) 의 형상을 통해서는 충분히 강한 텀블류 (T) 를 생성하기 힘들다. 즉, 이러한 수단의 이용에도 불구하고, 균질 연소를 위해 공기 연료 혼합물의 혼합 정도 및 화염 전파의 정도에 개선의 여지가 여전히 남아 있다. 더욱이, 내연기관 (50) 에는 엔진 회전수 (NE) 에 대응하는 출력 펄스를 생성하기 위한 크랭크각 센서 (71), 및 내연기관 (50) 의 냉각제의 온도를 검출하기 위한 냉각제 온도 센서 (72) 와 같은 다양한 센서가 제공된다.
ECU (1) 는 도시되지 않은, CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), 및 입출력 회로 등으로 구성되어 있다. ECU (1) 는 주로 내연기관 (50) 을 제어하기 위해 이용된다. 제 1 실시예에서, ECU (1) 는 연료 분사 밸브 (21) 와 연료 펌프 (22) 뿐만 아니라, 점화 플러그 (54; 보다 구체적으로는 도시되지 않은 점화기), 공기유동 제어 밸브 (58; 보다 구체적으로는 도시되지 않은 공기유동 제어 밸브 (58) 용 액츄에이터) 를 제어하기 위해 이용된다. ECU (1) 에는 이러한 부품뿐만 아니라, 대응하는 구동 회로 (도시되지 않음) 를 통해 다양한 다른 제어 대상이 연결된다. 더욱이, ECU (1) 에는 공기유량계 (12), 알코올 농도 센서 (24), 크랭크각 센서 (71), 냉각제 온도 센서 (72), 및 액셀러레이터 페달 (도시되지 않음) 의 이동 (작동량) 을 검출하는 액셀러레이터 센서 (73) 와 같은 다양한 센서가 연결되어 있다.
ROM는, 내연기관 (50) 을 제어하기 위한 내연기관 제어 프로그램, 연료의 특성을 판별하기 위한 연료 특성 판별 프로그램, 및 연료 분사 밸브 (21) 를 제어하기 위한 연료 분사 밸브 제어 프로그램과 같이, CPU가 실행하는 여러 가지의 처리에 대응하는 지시를 각각 포함하는 다양한 프로그램을 저장하기 위해 사용된다. 연료 특성 판별 프로그램 및 연료 분사 밸브 제어 프로그램은 내연기관 제어 프로그램의 일부로서 제공될 수 있다. 특히, 연료 특성 판별 프로그램은 알코올 농도 센서 (24) 의 출력 신호에 기초하여 알코올 농도를 검출하며, 연료가 가솔린인지 알코올 혼합 연료인지를 판별하도록 제작된다. 연료 특성 판별 프로그램은 알코올 농도를 추정하며, 추정 결과에 근거하여 연료가 가솔린인지 알코올 혼합 연료인지를 판별하도록 제작된다.
연료 분사 밸브 제어 프로그램은, 연료 분사량을 제어하기 위한 분사량 제어 프로그램, 연료 분사압을 제어하기 위한 분사압 제어 프로그램, 및 연료 분사 방향을 제어하기 위한 분사 방향 제어 프로그램을 포함한다. 제 1 실시예에 따라서, 연료 분사압 프로그램은 균질 연소시 연료 특성에 기초하여 연료 분사압을 변경하는 분사압 특정 제어 프로그램을 포함한다.
더 상세하게는, 분사압 특정 제어 프로그램에 따라서, 알코올 농도 센서 (24) 에 의해 검출된 알코올 농도에 대응하는 분사압이 균질 연소시 알코올 농도와 분사압 사이의 관계를 규정하는 맵 데이터 (간단하게 "분사압 맵"이라함) 로부터 읽히며, 연료 분사 펌프 (22) 가 분사압 맵으로부터 읽힌 분사압으로 연료를 분사하기 위해 제어된다. 도 3 은 알코올 농도와 분사압 사이의 관계를 규정하는 분사압 맵을 개략적으로 나타내고 있다. 제 1 실시예에서, 분사압 맵은 ROM 에 저장된다. 알코올 농도가 이 맵에서 0 % 이면, 이는 연료가 보통의 가솔린임을 나타낸다. 이 경우, 연료가 흡기 행정 하사점에 가까운 시기에 0 % 알코올 농도에 대응하는 분사압으로 분사되어, 텀블류는 적당하게 강화되고, 균질 연소가 양호한 상태에서 실행된다.
그러나, 가솔린의 경우, 알코올 농도가 증가함에 따라, 화학량론적 공연비는 가솔린의 화학량론적 공연비보다 낮아지게 된다. 따라서, 이러한 경우, 알코올 혼합 연료가 균질 연소시 알코올 농도에 기초하여 분사압을 변경하지 않고 분사되면, 연소 속도는 과도하게 증가하고 이 때문에 열 효율이 감소된다. 따라서, 상기 분사압 맵은 알코올 농도와 연료 분사압 사이의 관계를 규정하여, 연료 분사압은 압코올 농도 증가에 따라 감소한다. 따라서, 알코올 농도 증가에 따라 연료의 추력이 감소하고, 이는 텀블류 (T) 의 과도한 강화, 및 이에 따른 연소 속도의 과도한 증가를 방지한다. 분사압 맵은 알코올 농도와 연료 분사압 사이에 선형 관계가 규정되도록 제작될 필요는 없다. 제 1 실시예에서, 다양한 검출 수단 및 판정 수단이 CPU, ROM, RAM (이하, 단순히 "CPU" 등이라 함), 및 내연기관 (50) 제어용 프로그램으로 제공된다. 특히, "연료 특성 판별 수단"이 CPU 등과 연료 특성 판별 프로그램으로 제공되며, "연소 상태 변경 수단"이 CPU 등과 분사압 특정 제어 프로그램으로 제공된다.
다음으로, 연료의 특성에 기초하여, ECU (1) 가 텀블류 (T) 를 강화하기 위한 정도를 변경하기 위해 실행하는 처리가 도 4 에 흐름도를 참조하여 설명된다. ECU (1) 은 흐름도에서 반복적으로 나타낸 처리를 실행하여 내연기관 (50) 을 제어한다. 동시에, CPU 는 내연기관 제어 프로그램, 연료 특성 판별 프로그램, 연료 분사 밸브 제어 프로그램 등의 ROM 에 저장된 프로그램을 실행한다. CPU 는 내연기관 (50) 에서 현재 실행되는 연소가 균질 연소인지를 판정한다 (단계 (S11)). 이러한 판정은, 예를 들어 크랭크각 센서 (71) 의 출력 신호로부터 검출된 엔진 회전수 (Ne), 액셀러레이터 센서 (73) 의 출력 신호로부터 검출된 부하, 및 엔진 회전수 (Ne) 와 부하로 규정된 연소 양태 맵 데이터에 기초하여 이루어질 수 있다. 제 1 실시예에서, 이 연소 양태 맵 데이터는 ROM 에 또한 저장된다. 단계 (S11) 의 판정이 부정이면, CPU 는 긍정 판정이 이루어질 때까지 단계 (S11) 의 처리를 반복한다.
한편, 단계 (S11) 가 긍정이면, CPU는 알코올 농도 센서 (24) 의 출력 신호를 기초로 현재 사용되는 연료가 알코올 혼합 연료 인지 판정하는 처리, 즉 연료의 특성을 판별하는 처리를 실행한다 (단계 (S12)). 단계 (S12) 에서, 알코올 농도가 검출되고, 연료가 가솔린인지 알코올 혼합 연료일지가 판별된다. 연료가 가솔린이라고 판별된 경우에는 부정 판정이 단계 (S12) 에서 이루어진다. 이 경우, 제어 경로는 단계 (S11) 로 복귀한다. 한편, 연료가 알코올 혼합 연료라고 판별되면, 긍정 판정이 단계 (S12) 에서 이루어진다. 이 경우, CPU는 연료 분사압 맵으로부터 알코올 농도에 대응하는 연료 분사압을 읽고, 읽은 분사압으로 연료가 분사되도록 연료 펌프 (22) 를 제어한다 (단계 (S13A)). 이로써, 연료의 특성에 따라 연료의 추력이 변경되어, 텀블류 (T) 가 강화되는 정도가 변경된다.
그 후, CPU는 흡기 행정 하사점 부근에서 연료를 분사하기 위하여 연료 분사 밸브 (21) 를 제어하기 위한 처리를 실행한다 (단계 (S14)). 연료의 추력은 단계 (S13A) 에서 연료의 특성에 기초하여 변경되었기 때문에, 단계 (S14) 에서 분사된 연료는 텀블류 (T) 를 적당하게 강화한다. 이는 연소 속도의 과도한 증가를 억제하여 열 효율을 개선하므로, 균질 연소가 양호한 상태에서 실행될 수 있다. 이로써, 분사된 연료를 이용하여 텀블류를 강화하면, 제 1 실시예의 ECU (1) 는 연료 특성에 따른 연료 분사 방식을 변경하여 균질 연소를 위한 양호한 상태를 제공한다.
(실시예 2)
제 2 실시예의 ECU (1) 의 구조는, ECU (1) 가 분사압 특정 제어 프로그램을 가지지 않으며, 분사 시기 제어 프로그램이 이하 설명되는 분사 시기 특정 제어 프로그램을 포함하는 것을 제외하고는, 제 1 실시예의 ECU (1) 와 동일하다. 제 2 실시예의 ECU (1) 는 제 1 실시예의 분사압 특정 제어를 가질 수 있다. 또한, 제 2 실시예의 ECU (1) 가 적용되는 내연기관 시스템 (100) 의 구성은 도 1 에 도시된 구성과 동일하다. 분사 시기 특정 제어 프로그램은 다음과 같이 제작된다. 검출된 알코올 농도에 대응하는 분사 시기는 알코올 농도와 분사 시기 사이의 관계를 규정하는 맵 데이터 (간단하게 "분사 시기 맵"이라 함) 으로부터 읽히 며, 그 후 연료의 분사 시기는 분사 시기 맵으로부터 읽힌 시기로 제어된다.
도 5 는 알코올 농도와 연료 분사 시기 사이의 관계를 규정하는 분사 시기 맵을 개략적으로 나타낸다. 제 2 실시예에서, 이 맵은 ROM 에 저장된다. 이 맵에 따라서, 알코올 농도가 0 % 이면, 분사 시기는 흡기 행정 하사점 부근으로 설정된다. 그러나, 화학량론적 공연비는 알코올 농도의 증가에 따라 감소하므로, 알코올 혼합 연료가 균질 연소시 알코올 농도를 기초로 분사 시기를 변경하지 않고 분사되면, 연소 속도는 과도하게 증가하고, 이는 열 효율을 감소시킨다. 따라서, 분사 시기 맵은 알코올 농도 증가에 따라 분사 시기가 진각되도록 제작된다. 이에 따라서, 연료 분사에서 점화까지의 시간은 알코올 농도 증가에 따라 연장되며, 이는 과도한 연소 속도의 증가를 방지하여 공기 연료 혼합물의 혼합도를 개선한다.
한편, 분사 시기는 알코올 농도 증가에 따라 지각될 수 있다. 즉, 텀블류 (T) 가 균질 연소시 연소 속도를 증가시키기 위해 강화되면, 분사 시기는 흡기 행정 하사점 부근의 최적의 시기로 설정된다. 따라서, 흡기 행정 하사점 부근으로부터 분사 시기를 변위시켜, 연소 속도의 과도한 증가를 방지할 수 있다. 또한, 분사 시기 맵은 알코올 농도와 연료 분사 시기 사이에 선형 관계가 규정되도록 제조될 필요가 없다. 제 2 실시예에서, "연소 상태 변경 수단"은 CPU 등과 분사 시기 특정 제어 프로그램으로 제공되며, "직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치"는 ECU (1) 로서 제공된다.
다음으로, 도 6 을 참조하여, 연료 특성에 기초하여 텀블류 강화도를 변경하 기 위해 ECU (1) 가 실행하는 제어 경로가 설명된다. 도 6 의 제어 경로는, 단계 (S13A) 가 단계 (S13B) 로 대체되는 것 외에는 도 4 의 제어 경로와 동일하므로, 다음의 설명에서는 단계 (S13B) 의 처리에 촛점을 맞춘다. 긍정 판정이 단계 (S12) 에서 이루어지면, CPU는 분사 시기 맵으로부터 단계 (S12) 에서 검출된 알코올 농도에 대응하는 분사 시기를 읽는다 (단계 (S13B)). 그 후, CPU는 연료 분사 밸브 (21) 를 제어하는 처리를 실행하여, 단계 (S13B) 에서 읽힌 분사 시기로 연료를 분사한다 (단계 (S14)). 이에 따라, 분사 시기는 연료 특성을 기초로 변경되어, 따라서 텀블류 강화도가 변경된다. 더욱이, 상기 제어에 따라서, 연소 속도는 적당한 수준으로 억제되므로, 균질 연소가 양호한 상태에서 실행될 수 있다. 이에 따라, 분사된 연료를 이용하여 텀블류를 강화하면, 제 2 실시예의 ECU (1) 는 연료 특성에 따라 연료 분사의 방식을 변경하여 균질 연소를 위한 양호한 상태를 제공한다.
(제 3 실시예)
제 3 실시예의 ECU (1) 의 구조는, 분사압 제어 프로그램이 제 1 실시예의 분사압 특정 제어 프로그램을 포함하지 않으며, 분사 방향 제어 프로그램이 이하 설명되는 분사 방향 특정 제어 프로그램을 포함하는 것 외에는 제 1 실시예의 ECU (1) 와 동일하다. 제 3 실시예의 ECU (1) 는 제 1 실시예의 분사압 특정 제어 및/또는 제 2 실시예의 분사 시기 특정 제어를 가질 수 있다. 또한, 제 3 실시예의 ECU (1) 가 적용되는 내연기관 시스템 (100) 의 구성은 도 1 에 도시된 구성과 동일하다. 분사 방향 특정 제어 프로그램은 다음과 같이 제작된다. 검 출된 알코올 농도에 대응하는 분사 방향은 알코올 농도와 분사 방향 사이의 관계를 규정하는 맵 데이터 (간단하게 "분사 방향 맵"이라 함) 로부터 읽히며, 그 후 분사 방향은 연료 분사 밸브 (21) 를 제어하여 분사 시기 맵으로부터 읽힌 방향으로 제어된다.
도 7 은 알코올 농도와 연료 분사 방향 사이의 관계를 규정하는 분사 방향 맵을 개략적으로 나타낸다. 제 3 실시예에서, 이 맵은 ROM 에 저장된다. 이 맵에 따라서, 알코올 농도가 0 % 이면, 분사 방향은 가솔린을 분사하기 위한 방향 부근으로 설정된다. 그러나, 화학량론적 공연비는 알코올 농도의 증가에 따라가솔린의 화학량론적 공연비보다 작아지게 되므로, 알코올 혼합 연료가 균질 연소시 알코올 농도를 기초로 분사 방향을 변경하지 않고 분사되면, 연소 속도는 과도하게 증가하고, 이는 열 효율을 감소시킨다. 따라서, 분사 방향 맵은, 알코올 농도가 α이상이면 연료 분사 방향이 가솔린 분사를 위한 연료 분사 방향과 다른 방향으로 설정되도록 제작된다. 가솔린을 분사하기 위한 연료 분사 방향과 다른 연료 분사 방향으로 알코올 혼합 연료를 분사하여, 텀블류의 과도한 강화를 방지하고, 이에 따라 과도한 연소 속도의 증가가 방지된다. 제 3 실시예에서, "연소 상태 변경 수단"은 CPU 등과 분사 방향 특정 제어 프로그램으로 제공되며, "직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치"는 ECU (1) 로서 제공된다.
다음으로, 도 8 을 참조하여, 연료 특성에 기초하여 텀블류 강화도를 변경하기 위해 ECU (1) 가 실행하는 처리가 설명된다. 도 8 의 제어 경로는, 단계 (S13A) 가 단계 (S13C) 로 대체되는 것 외에는 도 4 의 제어 경로와 동일하므로, 다음 설명에서는 단계 (S13C) 의 처리에 초점을 맞춘다. 긍정 판정이 단계 (S12) 에서 이루어지면, CPU는 분사 방향 맵으로부터 단계 (S12) 에서 검출된 알코올 농도에 대응하는 분사 방향을 읽고, 알코올 혼합 연료를 분사하기 위한 방향으로 분사 방향을 변경하기 위한 처리를 실행한다 (단계 (S13C)). 이에 따라, 분사 방향은 연료 특성을 기초로 변경되며, 따라서 텀블류 강화도가 변경된다. 그 후, CPU 는 연료 분사 밸브 (21) 를 제어하는 제어를 실행하여, 흡기 행정 하사점 부근의 시점에서 연료를 분사한다 (단계 (S14)). 단계 (S13C) 에서 연료 특성을 기초로 분사 방향이 변경되므로, 단계 (S14) 에서 분사된 연료는 텀블류 (T) 를 적당하게 강화한다. 이로써, 연소 속도의 과도한 증가가 방지되고, 열 효율이 개선되므로, 균질 연소가 양호한 상태에서 실행될 수 있다.
상세한 설명이, 분사 방향이 상기된 실시예에서 도 8 의 흐름도를 참조로 연료 특성을 기초하여 변경되는 경우만으로 이루어졌지만, 제 1 실시예의 분사압 변경 처리 및/또는 제 2 실시예의 분사 시기 변경 처리는 부정 판정이 단계 (S12a) 에서 얻어진 후, 또는 단계 (S13c) 의 처리 후 실행될 수 있다. 예컨대, 분사압 변경 처리 및 분사 시기 변경 처리는 알코올 농도가 소규정 농도 α보다 작을 때 실행되는 경우, 균질 상태의 상태는 분사압 및 분사 시기를 절절하게 변경하여 개선될 수 있다. 한편, 분사압 변경 처리와 분사 시기 변경 처리가 단계 (S13C) 에서 분사 방향이 변경된 후 실행되는 경우, 즉 알코올 농도가 소규정 농도 α 이상일 때, 분사 시기와 분사압이 양호한 균질 연소 상태를 얻기 위해 변경되어야 하는 양은 분사 방향이 변경되지 않은 경우의 양보다 적다. 이러한 경우, 분사압 맵 및 분사 시기 맵은 분사 방향의 변경에서의 요인에 의해 제작되어야 한다. 이로써, 분사된 연료를 이용하여 텀블류를 강화하면, 제 3 실시예의 ECU (1) 는 연료 특성에 따라 연료 분사의 방식을 변경하여 균질 연소를 위한 양호한 상태를 제공한다.
(제 4 실시예)
도 9 는 내연기관 시스템 (100) 과 함께 본 발명의 제 4 실시예에 따른 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치를 개략적으로 나타내는 도면으로, 그 제어 장치는 ECU (Electronic Control Unit; 1) 으로 제공된다. 도 9 에서, 제 1 실시예와 동일한 부품 및 부분은 동일한 도면 부호로 나타내며, 그 설명은 생략된다.
제 4 실시예의 내연기관 (100) 은 제 1 실시예의 내연기관 (100) 의 부품 외에, 배기 가스 재순환 시스템 (30), EGR (Exhaust Gas Recirculation) 냉각기 (31), EGR 밸브 (32), EGR 냉각기 (31) 와 EGR 밸브 (32) 사이에 제공된 연결관 등을 갖는다. EGR 냉각기 (31) 는 재순환된 배기 가스를 냉각시키기 위해 사용된다. EGR 밸브 (32) 는 배기 가스를 재순환시키기 위해 사용된다. EGR 밸브 (32) 는 ECU (1) 의 제어 하에서 필요에 따라 그 개도를 조절하여 EGR 통로를 개폐한다.
제 4 실시예에서, 연료 분사 밸브 (21) 는 ECU (1) 의 제어 하에서, 균질 연소시 흡기 행정 하사점 부근의 시점에서 연료를 분사한다. 분사된 연료는 텀블류 (T) 를 적당하게 강화하고, 강화된 텀블류 (T) 는 점화시까지 활성으로 남아 있다. 강화된 텀블류 (T) 는 점화 시점에서 공기 연료 혼합물의 운동을 더 강하 게 하며, 이는 연소 속도의 적당한 증가를 가져와 균질 연소를 위한 양호한 상태를 제공한다.
제 4 실시예에서, 연소 상태 변경 프로그램은, 현재의 연료가 가솔린의 화학량론적 공연비와 다른 화학량론적 공연비를 요구하는 특성을 갖는 경우, 점화 시기를 지각하는 점화 시기 특정 제어 프로그램을 포함한다. 특히, 점화 시기 특정 제어 프로그램에 따라서, 알코올 농도 센서 (24) 의 출력 신호를 기초로 검출된 알코올 농도에 대응하는 점화 시기가 균질 연소시 알코올 농도와 점화 시기 사이의 관계를 규정하는 맵 데이터 (간단하게 "점화 시기 맵") 로부터 읽히며, 그 후 점화 시기는 점화 시기 맵으로부터 읽힌 시기로 조절된다. 도 10 은 알코올 농도와 점화 시기 사이의 관계를 규정하는 점화 시기 맵 데이터를 나타낸다. 제 4 실시예에서, 이 점화 시기 맵은 또한 ROM 에 저장된다. 이 맵에서 알코올 농도가 0 % 인 경우, 이는 연료가 보통의 가솔린임을 나타낸다. 이 경우에, 연료는 흡기 행정 하사점에 가까운 시기에서 분사되어, 텀블류는 적당하게 강화되고, 균질 연소는 양호한 상태에서 실행된다.
그러나, 화학량론적 공연비는 알코올 농도의 증가에 따라 가솔린의 화학량론적 공연비보다 작아지게 되므로, 알코올 혼합 연료가 가솔린과 동일한 시기에서 점화되면, 연소 상태는 진각된 점화 시기로 얻어진 연소 상태와 유사하게 된다. 이 경우, 연소 속도는 과도하게 증가하고, 이는 열 효율을 감소시킨다. 따라서, 점화 시기 맵은 알코올 농도가 증가함에 따라 점화 시기가 지각되도록 제작된다. 따라서, 알코올 농도가 증가함에 따라 점화 시기를 지각시켜, 연소 상태는 연소가 적당하게 진행되도록 변경된다. 이로써, 연소 속도의 과도한 증가가 방지된다. 점화 시기 맵은 알코올 농도와 점화 시기 사이에 선형 관계가 규정되도록 제작될 필요는 없다. 제 4 실시예에서, 다양한 검출 수단 및 판정 수단이 CPU, ROM, RAM 및 내연기관 (50) 을 제어하기 위한 프로그램으로서 제공된다. 특히, "연료 특성 판별 수단"은 CPU 등과 연료 특성 판별 프로그램으로 제공되며, "연소 상태 변경 수단"은 CPU 등과 점화 시기 특정 제어 프로그램으로서 제공된다.
다음으로, 도 11 을 참조하여, 연료 특성에 기초하여 점화 시기를 변경하기 위해 ECU (1) 가 실행하는 처리가 설명된다. 도 11 의 제어 경로는, 단계 (S13A) 가 단계 (S13D) 로 대체되는 것 외에는 도 4 의 제어 경로와 동일하므로, 다음 설명에서는 단계 (S13D) 의 처리에 초점을 맞춘다. 긍정 판정이 단계 (S12) 에서 이루어지면, CPU는 점화 시기 맵으로부터 단계 (S12) 에서 검출된 알코올 농도에 대응하는 점화 시기를 읽고, 그 후 점화 시기 맵으로부터 읽힌 점화 시기로 점화 시기를 변경하기 위한 처리를 실행한다 (단계 (S13D)). 즉, 점화 시기는 연료 특성을 기초로 변경되어, 따라서 연소 상태가 변경된다.
그 후, CPU 는 연료 분사 밸브 (21) 를 제어하는 처리를 실행하여, 흡기 행정 하사점 가까이의 시점에서 연료를 분사한다 (단계 (S14)). 단계 (S13D) 에서 연료 특성을 기초로 점화 시기가 이미 변경되었으므로, 단계 (S14) 에서 분사된 연료는 새로운 점화 시기로 점화되어 연소는 적당하게 진행된다. 이는 연소 속도의 과도한 증가를 방지하고, 열 효율을 개선하므로, 균질 연소가 양호한 상태에서 실행될 수 있다. 이에 따라, 분사된 연료를 이용하여 텀블류를 강화하는 경 우, 제 4 실시예의 ECU (1) 는 연료 특성을 기초로 연소 상태를 변경하여 균질 연소를 위한 양호한 상태를 제공한다.
(제 5 실시예)
제 5 실시예의 ECU (1) 의 구조는, 연소 상태 변경 프로그램이 제 4 실시예의 점화 시기 특정 제어 프로그램을 포함하지 않고, 연소 상태 변경 프로그램이 이하 설명되는 EGR 특정 제어 프로그램을 포함하는 것 외에는 제 4 실시예의 구조와 동일하다. 제 5 실시예의 ECU (1) 는 또한 제 4 실시예의 점화 시기 특정 제어를 가질 수 있다. 또한, 제 5 실시예의 ECU (1) 가 적용되는 내연기관 시스템 (100) 의 구성은 도 9 에 도시된 바와 동일하다. EGR 특정 제어 프로그램은 다음과 같이 제작된다. 균질 연소시, 검출된 알코올 농도에 대응하는 EGR 율 (EGR 양/(실린더 내 공기량 + EGR 양)) 은 알코올 농도와 EGR 율 사이의 관계를 규정하는 맵 데이터 (간단하게 "EGR 맵"이라 함) 로부터 읽히며, 그 후 EGR 율은 EGR 밸브 (32) 를 제어하여 EGR 맵으로부터 읽힌 비로 조절된다.
이 경우, 내연기관 (50) 에 가변 밸브 기구가 제공되는 경우, EGR 율 특정 제어 프로그램은 EGR 밸브 (32) 대신 가변 밸브 기구를 제어하여, 흡기 밸브 (55) 와 배기 밸브 (56) 의 밸브 중첩량을 변경시켜, EGR 맵으로부터 읽힌 비로 EGR 율을 조절하기 위해 제작될 수 있다. 또한, EGR 율 특정 제어는 EGR 밸브 (32) 와 가변 밸브 기구 모두를 제어하기 위해 제작될 수 있다. 또한, EGR 특정 제어 프로그램 대신, 분사된 연료량에 대한 실린더내 가스양의 비를 증가시키는 프로그램이 연소 상태 변경 프로그램으로서 사용될 수 있다.
도 12 는 알코올 농도와 EGR 율 사이의 관계를 규정하는 EGR 맵을 개략적으로 나타낸다. 제 5 실시예에서, 이 맵은 또한 ROM 에 저장된다. 이 맵에서 알코올 농도가 0 % 인 경우, 이는 연료가 보통의 가솔린임을 나타낸다. EGR 맵에 따라서, 이 경우에, 연료는 흡기 행정 하사점에 가까운 시기에서 분사되어, 텀블류는 적당하게 강화되고, 현재 설정된 EGR 율로 균질 연소는 양호한 상태에서 실행된다. 그러나, 화학량론적 공연비는 알코올 농도의 증가에 따라 가솔린의 화학량론적 공연비보다 작아지게 되므로, 균질 연소시 연소 속도는 과도하게 증가되고, 이는 열 효율을 감소시킨다. 따라서, EGR 맵은 알코올 농도가 증가함에 따라 EGR 율이 증가하도록 제작된다. 이에 따라, 연소 상태를 변화시켜 연소 온도가 감소되고, 연소 속도의 과도한 증가가 방지된다. EGR 맵은 알코올 농도와 EGR 율 사이에 선형 관계가 규정되도록 제작될 필요는 없다. 제 5 실시예에서, "연소 상태 변경 수단"은 CPU 등과 EGR 특정 제어 프로그램으로 제공되며, "직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치"는 ECU (1) 으로 제공된다.
다음으로, 도 13 의 흐름도를 참조하여, 연료 특성에 기초하여 연소 상태를 변경하기 위해 ECU (1) 가 실행하는 처리가 설명된다. 도 13 의 제어 경로는, 단계 (S13A) 가 단계 (S13E) 로 대체되는 것 외에는 도 4 의 제어 경로와 동일하므로, 다음 설명에서는 단계 (S13E) 의 처리에 초점을 맞춘다. 긍정 판정이 단계 (S12) 에서 이루어지면, CPU는 EGR 맵으로부터 단계 (S12) 에서 검출된 알코올 농도에 대응하는 EGR 율을 읽고, 그 후 점화 시기 맵으로부터 읽힌 비로 EGR 율을 조절하기 위해 EGR 밸브 (32) 를 제어하는 처리를 실행한다 (단계 (S13E)). 즉, EGR 율은 연료 특성을 기초로 변경된다. 이 때, 연료가 알코올 혼합 연료이면, 알코올 혼합 연료의 화학량론적 공연비는 가솔린의 화학량론적 공연비보다 작기 때문에, EGR 율이 증가된다. 다음으로, CPU 는 연료 분사 밸브 (21) 를 제어하는 처리를 실행하여, 흡기 행정 하사점 가까운 시점에서 연료를 분사한다 (단계 (S14)). 이때, EGR 율이 단계 (S13E) 에서 연료 특성을 기초로 변경되었으므로, 단계 (S14) 에서 분사된 연료의 연소 온도는 낮아진다. 이는 연소 속도의 과도한 증가를 방지하여, 열 효율을 개선하므로, 균질 연소가 양호한 상태에서 실행될 수 있다. 이에 따라, 분사된 연료를 이용하여 텀블류를 강화하는 경우, 제 5 실시예의 ECU (1) 는 연료 특성을 기초로 연소 상태를 변경하여 균질 연소를 위한 양호한 상태를 제공한다.
본 발명이 제 1 실시예 내지 제 5 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지는 않으며, 본 발명의 범위 내에서 다양한 형태로 변경될 수 있다. 특히, 제 1 실시예 내지 제 5 실시예에서 알코올 혼합 열료가 사용되었지만, 본 발명은 가솔린과 다른 그 밖의 특성을 갖는 다양한 연료에 대하여 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 엔진 실린더에서 텀블류를 생성하고, 균질 연소시 흡기 행정 하사점에 가까운 시기에서 분사된 연료를 이용하여 텀블류를 강화하는 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관을 위한 제어 장치에 있어서,
    연료의 특성을 판별하기 위한 연료 특성 판별 수단 (24), 및
    판별된 연료 특성을 기초로 연소 상태를 변경하기 위한 연소 상태 변경 수단 (1) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소 상태 변경 수단 (1) 은 판별된 연료 특성을 기초로, 텀블류가 연료에 의해 강화되는 정도를 변경시키는 것을 특징으로 하는 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연소 상태 변경 수단 (1) 은 연료의 추력을 변화시켜 텀블류 강화도를 변경시키는 것을 특징으로 하는 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 연소 상태 변경 수단 (1) 은 연료의 분사압을 변경시켜 연료의 추력을 변경시키는 것을 특징으로 하는 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 연료 특성 판별 수단 (24) 은 연료에서 알코올 농도를 검출하여 연료의 특성을 판별하며,
    상기 연료 상태 변경 수단 (1) 은 연료 특성 판별 수단 (24) 에 의해 검출된 알코올 농도가 증가함에 따라 연료의 추력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 연소 상태 변경 수단 (1) 은 연료의 분사 시기를 변경하여 텀블류 강화도를 변경시키는 것을 특징으로 하는 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 연소 상태 변경 수단 (1) 은 연료의 분사 방향을 변경시켜 텀블류 강화도를 변경시키는 것을 특징으로 하는 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    다른 분사 방향을 갖는 적어도 2 개의 분사 구멍을 갖는 연료 분사 밸브 (21) 를 더 포함하며,
    상기 연소 상태 변경 수단 (1) 은 분사 구멍 중 하나로부터 다른 분사 구멍으로 전환하여 연료의 분사 방향을 변경시키는 것을 특징으로 하는 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    연료 특성 판별 수단 (24) 은 연료 중 알코올의 농도를 검출하여 연료의 특성을 판별하며,
    상기 연소 상태 변경 수단 (1) 은 연료 특성 판별 수단 (24) 에 의해 검출된 알코올의 농도가 증가함에 따라 흡기 행정 하사점 부근으로부터 더 멀리 연료의 분사 시기를 변위시키는 것을 특징으로 하는 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    연소 상태 변경 수단 (1) 은 흡기 행정 하사점으로부터 분사 시기를 진각시켜 흡기 행정 하사점 부근으로부터 멀어지게 연료의 분사 시기를 변위시키는 것을 특징으로 하는 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소 상태 변경 수단 (1) 은, 연료가 가솔린을 위한 화학량론적 공연비보다 낮은 화학량론적 공연비를 요구하는 특성을 갖는 경우, 점화 시기를 지각시키는 것을 특징으로 하는 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소 상태 변경 수단 (1) 은, 연료가 가솔린을 위한 화학량론적 공연비보다 낮은 화학량론적 공연비를 요구하는 특성을 갖는 경우, EGR 양을 증가시키는 것을 특징으로 하는 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 연료 특성 판별 수단 (24) 은 연료 중 알코올의 농도를 검출하여 연료의 특성을 판별하며,
    상기 연소 상태 변경 수단 (1) 은 연료 특성 판별 수단 (1) 에 의해 검출된 알코올의 농도가 증가함에 따라 EGR 양을 증가시키는 것을 특징으로 하는 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 특성 판별 수단 (24) 은 연료 중 알코올의 농도를 검출하는 알코올 농도 센서인 것을 특징으로 하는 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 장치.
  15. 엔진 실린더에서 텀블류를 생성하고, 균질 연소시 흡기 행정 하사점에 가까운 시기에서 분사된 연료를 이용하여 텀블류를 강화하는, 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관을 제어하는 방법에 있어서,
    연료의 특성을 판별하는 단계, 및
    판별된 연료 특성을 기초로 연소 상태를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 분사식 불꽃 점화 내연기관용 제어 방법.
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