KR20180002868A - 내연 기관 제어 장치 및 내연 기관 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

내연 기관 제어 장치는, 통내에 연료를 분사하는 연료 분사 밸브와, 통내의 혼합기에 점화를 행하는 점화 플러그를 구비하고, 특정한 운전 조건 시에는, 팽창 행정에서 연료를 분사하고, 팽창 행정에서 분사한 후에 점화를 행하는 통내 직접 분사식 불꽃 점화 내연 기관을 제어한다. 이 내연 기관 제어 장치는, 점화 시기가 늦을수록, 팽창 행정에서의 연료 분사 시기와 점화 시기의 간격을 짧게 한다.

Description

내연 기관 제어 장치 및 내연 기관 제어 방법
본 발명은 통내에 연료를 직접적으로 분사하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관(이하, 간단히 「엔진」이라고도 함)의 제어에 관한 것이다.
통내 직접 분사식 엔진에 대해서, 냉기 시동으로부터의 난기 과정에 있어서 배기 정화 촉매의 조기 활성화를 도모하기 위해, 팽창 행정에 연료를 분사함으로써 배기 온도를 상승시키는 기술이 알려져 있다.
그런데, 배기 정화 촉매의 조기 활성화를 도모할 필요가 있는 상황에서는, 배기 정화 촉매는 충분한 정화 기능을 발휘할 수 없으므로, 엔진으로부터의 HC나 NOx 등의 배출량을 저감할 필요도 있다. 특히, 냉기 시동으로부터의 난기 과정에 있어서는, 실린더 벽면이나 피스톤 관면(이하, 벽면 등이라고도 함)에 충돌한 연료가 그대로 벽면 등에 부착되어 액상화되기 쉬우므로, 미연소 HC의 배출량이 증가하는 경향이 있다.
그래서, 배기 정화 촉매의 조기 활성화와 HC 등의 배출 성분의 저감을 양립하기 위해, 팽창 행정에 연료를 분사하고, 연료 분무의 선단이 벽면 등에 도달하기 전에 불꽃 점화를 행하는 기술이 JP2006-52687A에 개시되어 있다.
팽창 행정에서는, 불꽃 점화될 때까지는 피스톤의 하강에 수반하여 통내압이 저하되므로, 압축 행정 중에 연료 분사하는 경우에 비하여, 연료 분무의 도달 거리는 길며, 또한 연료는 기화되기 쉬워진다. 환언하면, 팽창 행정 중에는 압축 행정 중에 비하여 연료 분무가 확산되기 쉽다. 이로 인해, 상기 문헌과 같이 연료 분사 밸브가 연소실 천장면의 중앙부에 점화 플러그와 인접하도록 설치된 구성에 있어서, 팽창 행정에 연료를 분사하면, 점화 시기에 있어서의 점화 플러그 주변의 혼합기량이 부족하여, 실화를 초래할 가능성이 있다. 즉, 상기 문헌에 기재된 기술에는, 연소 안정성의 관점에서 개량의 여지가 있다.
그래서 본 발명에서는, 연소 안정성을 확보하면서 배기 정화 촉매의 조기 활성화를 실현할 수 있는 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 어느 형태에 의하면, 통내에 연료를 분사하는 연료 분사 밸브와, 통내의 혼합기에 점화를 행하는 점화 플러그를 구비하고, 특정한 운전 조건 시에는 팽창 행정에서 연료를 분사하고, 팽창 행정에서 분사한 후에 점화를 행하는 통내 직접 분사식 불꽃 점화 내연 기관을 제어하는 내연 기관 제어 장치가 제공된다. 이 내연 기관 제어 장치는, 점화 시기가 늦을수록, 팽창 행정에서의 연료 분사 시기와 점화 시기의 간격을 짧게 한다.
도 1은 본 실시 형태의 제어를 적용하는 내연 기관의 구성도이다.
도 2는 연료 분사 밸브의 분무 빔의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 연료 분사 밸브와 점화 플러그의 위치 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 연료 분사 밸브와 점화 플러그의 위치 관계의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 5는 연료 분사량, 분사 시기 및 점화 시기의 제어 루틴의 참고예를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 점화 시기에 있어서의 혼합기의 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 연료 분사 시기로부터 점화 시기까지의 간격 Δt와 점화 시기의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8a는, 연료 분사 시기와 통내의 각 인자와 점화 시기의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8b는 연료 분사 시기와 통내의 각 인자와 점화 시기의 관계의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 제1 실시 형태에 관한 제어 루틴을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 요구 Δt 맵이다.
도 11은 요구 분사 종료 시기의 산출에 사용하는 맵 데이터이다.
도 12는 제1 실시 형태의 제어를 실행한 경우의 타이밍 차트이다.
도 13은 제2 실시 형태에 관한 제어 루틴을 나타내는 흐름도이다.
도 14는 제2 실시 형태에 있어서의 팽창 행정 연료 분사량과 점화 시기의 관계를 나타내는 도면이다.
도 15는 제2 실시 형태에 있어서의 흡기 행정 연료 분사량과 팽창 행정 연료 분사량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 16은 제3 실시 형태에 있어서의 흡기 행정 연료 분사량과 팽창 행정 연료 분사량의 관계를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은 본 실시 형태를 적용하는 통내 직접 연료 분사식 불꽃 점화 엔진(이하, 「엔진」이라고도 함)의 개략 구성도이다.
엔진(1)은 흡기 통로(2) 및 흡기 밸브(3)를 통해 연소실(4)에 신기(fresh air)를 도입한다. 연소실(4)의 하부에는 왕복 운동을 행하는 피스톤(5)이 설치되어 있다. 피스톤(5)의 관면 중앙부에는 캐비티(5a)가 형성되어 있다.
연소실(4)의 상부에는, 연소실(4)에 연료를 직접 분사하는 연료 분사 밸브(6)와, 연소실(4) 내의 혼합기에 불꽃 점화를 행하는 점화 플러그(7)가 설치되어 있다. 연료 분사 밸브(6)는 압축 행정 후반에 있어서의 통내압 상승 시에도 분무 형상의 변화가 작고, 지향성이 높은 홀 노즐 분사 밸브이다. 본 실시 형태에서 사용하는 연료 분사 밸브(6)는, 도 2에 도시하는 바와 같이 6개의 분무 빔(B1-B6)이 연료 분사 밸브(6)를 정점으로 하는 원추 형상을 형성하도록 넓어지는 것이지만, 빔의 개수 등은 이것에 한정되는 것은 아니다.
도 3 및 도 4는 연료 분사 밸브(6)와 점화 플러그(7)의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이며, 연소실(4)의 천장면을 피스톤(5)측으로부터 본 상태를 도시하고 있다.
연료 분사 밸브(6)와 점화 플러그(7)는, 모두 연소실(4)의 천장면의 중앙 부근에 인접하여 배치되어 있다. 구체적으로는, 연료 분사함으로써 점화 플러그(7)의 주변에 가스 유동을 생성할 수 있도록 배치되어 있으면 된다. 예를 들어, 도 3에 도시하는 바와 같이, 분무 빔의 일부(도면 중의 B5)가 점화 플러그(7)의 불꽃 갭을 통과하는 배치여도 된다. 또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 분무 빔의 일부(도면 중의 B5 또는 B6)가 점화 플러그(7)의 불꽃 갭 근방을 통과하는 배치여도 된다.
연소 종료 후의 배기 가스는, 배기 밸브(8)를 통해 연소실(4)로부터 배기 통로(9)에 배출된다. 배기 통로(9)에는 배기 공연비를 검출하는 배기 공연비 센서(21)가 설치되어 있고, 그 하류에 배기 정화 촉매(11)가 설치되어 있다.
흡기 밸브(3)와 배기 밸브(8)는, 각각 흡기 캠 샤프트에 설치된 흡기 캠(12)과 배기 캠 샤프트에 설치된 배기 캠(13)에 의해 구동된다. 흡기 캠 샤프트의 단부에는 연료 펌프(14)가 개재 장착되어 있고, 이 연료 펌프(14)로 가압된 연료는 고압 연료 배관(15)을 통하여 연료 분사 밸브(6)로 유도된다. 또한, 고압 연료 배관(15)에는, 고압 연료 배관(15)을 통과하는 연료의 압력을 검지하는 연료압 센서(23)가 설치되어 있다.
엔진(1)은 엔진 컨트롤 유닛(ECU)(20)에 의해 통합적으로 제어된다. 이로 인해, ECU(20)에는 배기 공연비 센서(21), 연료압 센서(23) 외에, 흡입 공기량을 검출하는 에어플로우 미터(24), 액셀러레이터 페달 답입량을 검지하는 액셀러레이터 개방도 센서(25), 나아가서는 크랭크각 센서(26), 캠 각 센서(27), 냉각수 온도 센서(28), 스타터 스위치(29) 등으로부터 신호가 입력된다. ECU(20)는 이들 신호에 기초하여 연료 분사 밸브(6), 점화 플러그(7) 및 연료 펌프(14) 등을 제어한다.
도 5는 상술한 엔진(1)의, 연료 분사량, 분사 시기 및 점화 시기의 제어 루틴의 참고예를 나타내는 흐름도이다.
운전자가 엔진 기동 조작을 행함으로써 스타터 스위치가 ON이 되면, 스텝 S11에서 ECU(20)는 스타터를 기동시킨다. 이에 의해 엔진(1)은 크랭킹을 개시한다.
스텝 S12에서, ECU(20)는 크랭크 각도 센서(27) 및 캠 각 센서(27)의 검출값에 기초하여 기통 판별을 행한다.
스텝 S13에서, ECU(20)는 흡입 공기량 QM, 엔진 회전 속도 NE, 연료 압력 Pf, 냉각수 온도 Tw, 초폭(初爆)으로부터의 각 기통의 사이클 수 Ncyl을 읽어들인다. 또한, 각 기통의 사이클 수 Ncyl은 연료 분사 밸브(6)의 분사 횟수나 점화 플러그(7)의 점화 횟수 등으로부터 판단 가능하다.
스텝 S14에서, ECU(20)는 냉각수 온도 Tw 및 엔진 회전 속도 NE에 따라서 목표 토크 TTC를 산출한다. 예를 들어, 도면에 도시하는 바와 같은 목표 토크 TTC를 냉각수 온도 Tw, 엔진 회전 속도 NE에 할당한 테이블 데이터를 미리 ECU(20)에 저장해 두고, 이것을 참조함으로써 구한다.
스텝 S15에서, ECU(20)는, 목표 토크 TTC와 엔진 회전 속도 NE로부터 목표 연공비 TFBYA를 산출한다. 목표 연공비 TFBYA는, 예를 들어 도면에 도시하는 바와 같은 목표 연공비 TFBYA를 엔진 회전 속도 NE 및 목표 토크 TTC에 할당한 맵 데이터를 ECU(20)에 저장해 두고, 이것을 참조함으로써 산출한다. 또한, 목표 연공비 TFBYA는, 목표 공기 과잉율 λ의 역수를 의미한다.
스텝 S16에서, ECU(20)는 스타터 스위치(STSW)가 ON으로부터 OFF로 전환되었는지 여부를 판정한다. ON으로부터 OFF로 전환되어 있으면 스텝 S17의 처리를 실행하고, ON 상태 그대로이면 스텝 S26의 처리를 실행한다.
스텝 S17에서, ECU(20)는 연료 압력 Pf가 소정의 연료 압력 LPf보다 높은지 여부를 판정한다. 또한, 여기에서 사용하는 소정의 연료 압력값 LPf는, 연료 분사 밸브(6)로부터 분사된 연료 분무 형상이 변형되어 연료 분무의 일부가 직접 점화 플러그(7)에 도달하지 않고, 실화될 우려가 있는 연료압 값으로서 설정된 것이며, 미리 실험 등에 의해 연료 분사 밸브(6)의 특성으로서 연료 압력과 분무의 관계를 조사하여 결정한 값이다. Pf>LPf이면 스텝 S18의 처리를 실행하고, Pf≤LPf이면 스텝 S26의 처리를 실행한다.
스텝 S18에서, ECU(20)는 촉매 승온 제어 사이클 수 Kcyl을 산출한다. 촉매 승온 제어 사이클 수 Kcyl은, 배기 정화 촉매(11)가 활성 온도 TcatH에 도달할 때까지 실시할 필요가 있는 사이클 수, 즉 승온 제어에 필요한 사이클 수이다. 여기에서는, 촉매 온도 Tcat를 직접 계측하지 않고, 시동 시 수온 Tw0과 촉매 승온 제어 사이클 수 Kcyl의 관계를 미리 실험 등에 의해 구하여 테이블 데이터로서 ECU(20)에 저장해 두고, 이것을 참조함으로써 산출한다. 여기서, 본 루틴에서는 시동 시 수온 Tw0이 소정 온도 LTw 미만이면 Kcyl=0이 설정된다. 즉, 촉매 승온 제어를 행하지 않는다. 또한, 소정 온도 LTw는, 연소 안정성의 문제로부터 성층 연소를 행할 수 없다고 판단되는 온도로서 설정되는 것이다.
스텝 S19에서, ECU(20)는 현시점의 사이클 수 Ncyl이 촉매 승온 제어 사이클 수 Kcyl 미만(Kcyl>Ncyl)인지 여부를 판정한다. Kcyl>Ncyl이면 촉매 승온 요구 있음으로서 스텝 S20의 처리를 실행하고, 이하에 설명하듯이 촉매 승온 제어를 실시한다(스텝 S20-S24). 한편, Kcyl≤Ncyl이면 본 루틴을 종료한다.
스텝 S20에서, ECU(20)는 수정 연공비 TFBYA2를 산출한다. 이 수정 연공비 TFBYA2는, 목표 토크 TTC를 발생시키기 위해 필요해지는 목표 연공비 TFBYA와, 「후연소」를 시키기 위한 미연소 성분량의 합이다. 여기서, 배기 온도를 효율적으로 승온시키기 위해서는, 주연소에 의해 생성되는 불완전 연소물인 CO, H2의 양과, 주연소 후에 존재하는 잔존 산소량을 밸런스시킬 필요가 있기 때문에, 수정 연공비 TFBYA2는 0.8-1.0의 사이에서 설정된다.
스텝 S21에서, ECU(20)는, 팽창 행정에서 연료를 분사하는 팽창 행정 분사에 의한 성층 연소를 행하기 위해, 엔진 회전 속도 NE 및 목표 토크 TTC로부터 팽창 행정에서의 최적인 분사 개시 시기 ITex(팽창 행정 초기로부터 중기)를 설정한다. 예를 들어, 분사 개시 시기 ITex를 엔진 회전 속도 NE 및 목표 토크 TTC에 할당한 맵 데이터를 참조하여 설정한다. 여기서 사용하는 분사 개시 시기 ITex의 맵 데이터는, 엔진 회전 속도 NE 및 엔진 부하와, 최적인 분사 개시 시기 ITex의 관계를 실험 등에 의해 미리 구해, ECU(20)에 저장한 것이다.
스텝 S22에서, ECU(20)는 기본 연료 분사량(K×QM/NE; K는 상수)에, 수정 목표 연공비 TFBYA2와 연소 효율 계수 Kco가 승산되어, 수정 연료 분사량 Qfex가 설정된다. 기본 연료 분사량은, 흡입 공기량 QM과 엔진 회전 속도 NE로부터 정해지는 이론 공연비 상당의 연료 분사량이다. 여기서 연소 효율 계수 Kco를 승산하는 것은, 팽창 행정 분사에서는 공급 연료의 일부는 「후연소」에 사용되고, 전량이 토크가 안되므로, 그 연소 효율을 고려할 필요가 있기 때문이다. 또한, 연소 효율 계수 Kco는, 예를 들어 연소 효율과 엔진 부하에 대한 관계를 미리 실험 등에 의해 구하여 그 관계를 ECU(20)에 저장해 두고, 이것을 참조함으로써 읽어들인다. 또한, 목표 연공비 TFBYA가 되도록, 연소 효율을 고려함으로써 증가한 연소량 분에 따라서 스로틀(공기량)이 조절된다.
또한, 팽창 행정 분사에 의한 성층 연소 시에는, 그 점화 시기에 있어서의 점화 플러그(7) 주변의 혼합기가 이론 공연비보다 농후하면서도 착화 가능한 공연비가 되고, 또한, 팽창 행정 분사에 의한 성층 연소 시에는, 그 토탈 배기 공연비가 이론 공연비로부터 약 희박(배기 A/F=14.4-18 정도)이 되도록 제어되는 것이 바람직하다.
스텝 S23에서, ECU(20)는 연료 분할비 Ksp, 즉 전체(수정) 연료량 Qfex에 대하여 일부의 연료를 선행해서 분사하기 위한 선행 분사 연료량의 비율을 설정한다. 이 연료 분할비 Ksp는, 엔진 회전 속도 NE, 엔진 부하에 의해 최적값이 존재하지만, 통상은 0-0.3(즉 0％-30％) 정도의 값으로 설정된다. 여기에서는, 실험 결과에 기초하여 연료 분할비 Ksp가 설정되어 있다.
스텝 S24에서, ECU(20)는 이하의 방법으로 점화 시기 ADV를 산출한다.
먼저, 연료 압력 Pf로 수정 연료 분사량 Qfex를 분사하는 데 필요한 분사 기간의 크랭크각 환산값(이하, 간단히 「분사 기간」이라고도 함) Tl을 구한다. 이 분사 기간 Tl은, 예를 들어 단위시간당 분사량(분사율) dQf를 구하고, 수정 연료 분사량 Qfex 및 분사율 dQf로부터 식 (1)로 구한다. 또한, 분사율 dQf는 연료 분사 밸브(6)의 연료 압력 Pf에 대한 분사율 특성을 미리 실험 등에 의해 구하여 테이블 데이터로서 ECU(20)에 저장해 두고, 이것을 참조함으로써 구한다.
Tl=Qfex/dQf×360×NE/60×C …(1)
C는 단위 환산용 상수
그리고, 산출한 분사 기간 Tl 및 읽어들인 분사 개시 시기 ITex를 사용하여, 식 (2)에서 점화 시기 ADV를 산출한다.
ADV=ITex+Tl-Td …(2)
여기서, Td는 분무의 종단 근방에 점화를 행할 수 있고, 또한 분무 선단이 연소실(4)의 벽면에 도달하기 전에 점화를 행할 수 있도록 점화 시기 ADV를 적합하게 하기 위한 계수이다. 또한, 이 계수 Td는, 미리 실험 등에 의해 최적값을 구하고, 그 데이터를 ECU(20)에 저장해 두고, 때마다 이것을 참조함으로써 구할 수 있다.
스텝 S25에서, ECU(20)는 연료 분사를 행한다. 단, 선행 분사 연료량(=전체 연료량 Qfex×연료 분할비 Ksp)을 흡기 행정 중에 선행해서 분사하고, 나머지(=Qfex×(1-Ksp))를 팽창 행정 초기부터 중기의 사이에 설정한 연료 분사 시기 ITex에 분사한다.
한편, 스텝 S16에서 스타터 스위치가 ON 상태일 경우, 또는 스텝 S17에서 연료 압력 Pf가 소정의 연료 압력값 LPf 이하일 경우에 실행하는 스텝 S26에서는, ECU(20)는 통상의 제어를 행한다. 여기에서 말하는 통상의 제어란, 다음과 같은 것이다.
먼저, 스타터 스위치가 ON 상태 그대로인 경우에는, 급격한 회전 상승을 수반하는 시동 과도 시이다. 이 경우에는, 기본 연료 분사량, 목표 연공비, 수온 증량 보정, 시동 및 시동 후 증량 보정 등으로부터 산출된 연료량을 흡기 행정 또는 압축 행정 후반에 분사한다. 또한, 양호한 회전 상승을 위해, 점화 시기 ADV는 통상의 퍼스트 아이들 시의 점화 시기보다도 비교적 진각측에 설정한다.
한편, 스타터 스위치가 ON으로부터 OFF로 전환된 후이더라도, 연료 압력 Pf가 소정의 연료 압력값 LPf 이하인 경우에는, 연료 분무의 일부가 직접 점화 플러그(7)에 도달하지 않고 실화될 우려가 있다고 판단하여, 흡기 행정 또는 압축 행정에 연료를 분사하고, 점화 시기 ADV는 연료 분사 시기에 관계없이, 예를 들어 엔진 회전 속도 및 기관 부하에 대한 MBT(Minimum advance for the Best Torque)로 설정한다.
도 6은 상술한 제어 루틴을 실행한 경우에 기대되는, 점화 시기에 있어서의 혼합기의 모습을 설명하기 위한 도면이다. 도시하는 바와 같이, 점화 시기에 있어서, 점화 플러그(7) 주위에는 팽창 행정 분사에 의해 이론 공연비보다도 농후하면서도 착화 가능한 공연비의 혼합기가 형성되고, 그 혼합기의 외측에는, 흡기 행정 분사에 의해 이론 공연비보다도 희박한 혼합기가 형성되어 있을 것이 기대된다. 그리고, 「후연소」에 의한 촉매 승온의 효과를 향상시키기 위해서는, 보다 늦은 타이밍에 점화를 행하여, 보다 고온의 배기 가스가 엔진(1)으로부터 배출되도록 하는 것이 바람직하다.
그런데, 연료는, 압력이 저하될수록 증발되기 쉬워진다는 일반적인 유체의 특성을 갖는다. 환언하면, 연료는 통내압이 낮을수록 확산되기 쉬워지는 특성이 있다. 그리고, 팽창 행정 중에는, 피스톤(5)의 하강에 수반하여 통내압이 저하된다. 즉, 촉매 승온을 촉진시키기 위해 점화 시기를 늦출수록, 팽창 행정에 분사된 연료는 확산되기 쉬워져, 점화 시기에 있어서 점화 플러그(7) 주위에 도 6에 도시하는 바와 같은 이론 공연비보다 농후하면서도 착화 가능한 혼합기를 존재시키는 것이 어려워진다. 그 결과, 실화를 초래할 가능성이 높아진다. 이와 같이, 상술한 제어 루틴에는 연소 안정성을 확보하는 관점에서 개선의 여지가 있다.
그래서 본 실시 형태에서는, 연소 안정성을 확보하면서, 배기 정화 촉매를 조기 활성화시키기 위해, 이하에 설명하는 제어를 실행한다.
먼저, 본 실시 형태에 관한 제어의 기초가 되는 사고 방식에 대하여 설명한다.
팽창 행정 분사로 분사된 연료는, 상술한 바와 같이 팽창 행정의 후반이 될수록 확산되기 쉽다. 그리고, 점화 플러그(7) 주위의 혼합기 농도가 저하되고 나서 점화되면 연소 안정성을 손상시킨다.
그래서, 팽창 행정 분사를 행하는 경우에는, 점화 플러그(7) 주위의 혼합기 농도가 저하되기 전에 점화가 행해지도록, 연료 분사 종료 시기로부터 점화 시기까지의 간격(이하, 「분사-점화 간격」이라고도 함) Δt를 짧게 한다. 또한, 팽창 행정 중에는 피스톤(5)의 위치가 내려갈수록 통내압이 낮아져서, 연료 분무가 확산되기 쉬워지므로, 도 7에 도시하는 바와 같이 점화 시기가 느려질수록 Δt를 짧게 한다.
도 8a 및 도 8b는, 분사-점화 간격 Δt와 연소 안정성의 관계를 설명하기 위한 타이밍 차트이다. 도 8a는 연료 분사가 팽창 행정의 비교적 빠른 시기에 행해지는 경우(이하, 「연료 분사 시기가 빠른 경우」라고도 함)의 차트이다. 도 8b는 연료 분사가 팽창 행정의 중기에 행해지는 경우(이하 「연료 분사 시기가 느린 경우」라고도 함)의 차트이다. 도면 중의 「안정 점화 윈도우」는, 양호한 연소가 얻어지는 점화 시기의 범위를 의미한다. 즉, 점화 플러그(7) 주위의 혼합기 농도가 거의 피크로 되어 있는 동안이 안정 점화 윈도우가 된다. 그리고, 점화 시기는 이 안정 점화 윈도우를 포함하도록 설정된다.
또한, 양 도면을 비교하면 연료 분사 시기가 같은 위치에 나타나 있지만, 이것은 Δt의 크기를 비교하기 위해 연료 분사 시기를 기준으로 하여 통내의 각 인자의 변동 및 점화 시기를 나타냈기 때문이며, 실제의 연료 분사 시기는 도 8a 쪽이 도 8b보다도 진각측이다. 점화 시기에 대해서도 마찬가지이며, 도 8a의 점화 시기 Tit1 쪽이 도 8b의 점화 시기 Tit2보다도 진각측이다.
점화 플러그(7) 주위의 가스의 유속은, 도 8a, 도 8b 모두 연료 분사 개시와 함께 상승하고, 연료 분사 종료 후에 저하되고 있다. 단, 도 8b 쪽이, 유속의 최댓값은 크고, 또한, 최댓값이 될 때까지의 기간 및 최댓값으로부터 저하될 때까지의 기간은 짧다. 이것은, 연료 분사 시기가 늦을수록 통내압이 낮은 상태에서 분사됨으로써, 통내압이 낮을수록 가스는 유동되기 쉽기 때문이다.
이 가스의 유동성의 차이는, 점화 플러그(7) 주위의 혼합기 농도 및 가스 유동의 혼란에도 영향을 미치고, 연료 분사 시기가 빠른 경우(도 8a) 쪽이 느린 경우(도 8b)에 비하여, 점화 플러그(7) 주위의 혼합기 농도 및 가스 유동의 혼란은 완만하게 상승하고, 완만하게 하강한다. 이로 인해, 연료 분사 종료 시기와 안정 점화 윈도우의 간격은, 연료 분사 시기가 빠른 쪽이 늦은 쪽에 비하여 길어진다.
그 결과, 연료 분사 시기가 느린 경우에, 연료 분사 시기가 빠른 경우에 있어서의 분사-점화 간격 Δt1을 사용하여 점화 시기를 설정하면, 도 8b에 파선으로 나타내듯이 점화 시기가 안정 점화 윈도우로부터 벗어나 버린다. 연료 분사 시기가 비교적 느린 경우에 있어서 연소 안정성을 확보하기 위해서는, 도 8b에 도시하는 바와 같이 분사-점화 간격을 Δt2까지 단축할 필요가 있다. 이것은, 도 7에서 설명한 분사-점화 간격 Δt와 점화 시기의 관계와 합치한다. 또한, 분사-점화 간격 Δt가 짧아질수록, 혼합기의 형성에 제공되는 시간은 짧아지지만, 최근에는 연료 펌프의 고압화가 진행되어, 연료 분무가 미립화되어 있으므로, 스모크가 발생하는 일은 없다.
이어서, 본 실시 형태에 관한 제어의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
도 9는 본 실시 형태에 관한 제어 루틴을 나타내는 흐름도이다. 상술한 바와 같이, 도 5의 제어 루틴에는 촉매 승온 제어중(스텝 S20-S24)의 연료 분사 시기 및 점화 시기에 개선의 여지가 있다. 그래서 본 실시 형태에서는 도 5의 S20-S24를 대신하여 도 9의 제어 루틴에 의해 연료 분사 시기 및 점화 시기를 제어한다.
스텝 S30에서, ECU(20)는 목표 토크 TTC와 엔진 회전 속도 NE을 읽어들인다.
스텝 S31에서, ECU(20)는 배기 정화 촉매(11)가 활성 상태인지 여부를 판정하고, 활성 상태라면 스텝 S37에서 통상의 균질 연소의 실행을 결정한다. 여기에서 말하는 통상의 균질 연소란, 흡기 행정 분사에 의해 통내 전체에 균질한 이론 공연비의 혼합기를 형성하고, 압축 행정 중에 점화를 행하는 연소 모드이다.
스텝 S31에서 미활성 상태라고 판정한 경우에는, ECU(20)는 스텝 S32의 처리를 실행한다.
스텝 S32에서, ECU(20)는, 팽창 행정 분사에 의해 성층 혼합기를 형성하는 연소 형태(팽창 행정 성층 연소)의 실행을 결정한다.
스텝 S33에서, ECU(20)는 냉각수 온도 Tw를 읽어들인다. 또한, 여기에서 읽어들이는 것은 통내 온도와 상관이 있는 온도이면 되고, 예를 들어 유온을 읽어들여도 된다.
스텝 S34에서, ECU(20)는 점화 시기를 갱신한다. 예를 들어, 연소 안정 한계에 대하여 여유를 가지게 하여 미리 설정해 둔 팽창 행정 성층 연소용 기준 점화 시기를 지각측으로 어긋나게 한다. 통내 온도가 낮을수록 연소 안정도는 저하되므로, 어느 정도 어긋나게 할지는 냉각 수온에 따라서 결정한다. 또한, 기준 점화 시기는 본 제어 루틴과는 별도의 제어 루틴, 예를 들어 도 5의 스텝 S20-S24에서 설정하도록 해도 된다.
스텝 S35에서, ECU(20)는 요구 Δt를 산출한다. 요구 Δt란, 팽창 행정 성층 연소에 있어서, 연소 안정성을 확보할 수 있는 분사-점화 간격을 의미한다. 요구 Δt는, 예를 들어 도 10에 도시하는 바와 같은 요구 Δt를 흡입 공기량 및 점화 시기에 할당한 맵 데이터를 ECU(20)에 저장해 두고, 이것을 참조함으로써 산출한다. 도 10에서는, 점화 시기가 지각측이 될수록, 그리고 흡입 공기량이 적어질수록, 요구 Δt는 짧아지고 있다. 점화 시기가 지각측이 될수록 요구 Δt가 짧아지는 것은, 상술한 바와 같이 점화 시기가 느려질수록 통내압이 저하되어 연료 분무가 확산되기 쉬워지기 때문이다. 흡입 공기량이 많아지면 요구 Δt가 길어지는 것은, 흡입 공기량이 많아짐으로써 연료 분사량도 많아지고, 확산에 요하는 시간이 길어지기 때문이다. 또한, 흡입 공기량은 목표 토크 및 엔진 회전 속도로부터 산출해도 되고, 스텝 S30에서 에어플로우 미터(24)의 검출값을 읽어들이게 해도 된다.
스텝 S36에서, ECU(20)는 하기의 방법으로 연료 분사 시기를 설정한다.
먼저, 스텝 S34에서 갱신한 점화 시기(요구 점화 시기) 및 흡입 공기량으로부터 연료 분사의 종료 시기(요구 분사 종료 시기)를 산출한다. 요구 분사 종료 시기는, 예를 들어 요구 점화 시기와 요구 분사 종료 시기와 흡입 공기량의 관계를 미리 실험 등에 의해 구하여, 도 11에 도시하는 바와 같은 맵 데이터로서 ECU(20)에 저장해 두고, 요구 점화 시기와 흡입 공기량에 기초하여 산출한다.
이와 같이 하여 산출한 요구 분사 종료 시기와, 연료 분사량으로부터 구해지는 연료 분사 기간을 사용하면, 연료 분사 개시 시기도 구해진다. 또한, 연료 분사량은, 예를 들어 도 5의 스텝 S22, S23과 마찬가지의 수법에 의해 설정한다.
그리고, ECU(20)는, 상기와 같이 산출한 연료 분사 개시 시기에 연료 분사를 개시한다.
도 12는, 엔진(1)의 냉기 시동 시에 본 실시 형태의 제어를 실행한 경우의 타이밍 차트이다. 여기에서는, 시각 0에 엔진(1)을 기동한 후, 아이들링 상태를 유지하는 것으로 한다.
냉기 시동 후이므로, 배기 정화 촉매(11)를 승온하기 위해 팽창 행정 성층 연소를 실행한다. 그리고, 실린더 벽온의 상승에 따라서 점화 시기를 서서히 지각측으로 이행하고, 이것에 따라서 연료 분사 종료 시기도 지각측으로 이행하고 있다. 점화 시기를 지각시킨다는 것은, 점화 시기가 연소 안정 한계에 가까워지게 되지만, 상술한 분사-점화 간격 Δt가 되도록 연료 분사 종료 시기를 설정하므로, 안정된 성층 연소를 실현할 수 있다. 그 결과, 연소 안정도가 허용 한계를 초과하는 경우는 없다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 배기 정화 촉매(11)의 승온을 촉진하는 운전 조건(특정한 운전 조건)에서는, 팽창 행정에서 연료를 분사하고, 팽창 행정에서 분사된 연료 분무에 점화를 행하여 성층 연소(층상 연소)시킨다. 이때, ECU(20)는, 점화 시기가 늦을수록 팽창 행정에서의 연료 분사 시기와 점화 시기의 간격(Δt)을 짧게 한다.
이에 의해, 점화 플러그(7) 주위의 연료 분무가 확산되어 버리기 전에 점화하는 것이 가능하게 되어, 성층 연소의 연소 안정도를 확보할 수 있다. 즉, 연소 안정도를 확보하면서, 성층 연소에 의한 배기 정화 촉매(11)의 조기 활성화를 실현할 수 있다.
(제2 실시 형태)
이어서, 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 팽창 행정 성층 연소의 연소 안정도를 보다 높이기 위해서, 점화 시기를 느리게 할수록, 즉 연소 한계에 접근할수록, 팽창 행정에서의 연료 분사량을 많게 한다. 팽창 행정에서의 연료 분사량을 많게 함으로써 연소 안정도가 높아지는 것은, 다음 이유에 의한 것이다.
첫번째, 팽창 행정에서의 연료 분사량이 많을수록, 점화 시기까지 확산이 진행되었다고 하더라도, 점화 시기에 있어서 점화 플러그(7) 주위에 남아있는 농후하면서도 착화 가능한 혼합기량이 많아지기 때문이다. 두번째, 연료 분사 밸브(6)의 분사 특성에 따른다. 연료 분사 밸브(6)의 분사량은, 기본적으로는 분사 구동 펄스폭(분사 시간)에 비례한다. 그러나, 분사 구동 펄스폭을 짧게 해 가면, 분사 밸브 본체나 제어 회로 성능의 제약에 의해, 매우 짧은 구동 분사 펄스폭 영역에서는 분사 구동 펄스폭과 분사량의 선형성은 무너진다. 따라서, 분사 구동 펄스폭이 길어질수록, 연료 분사량의 변동이 작아져, 연소 안정도가 높아진다.
도 13은 본 실시 형태에 관한 제어 루틴을 나타내는 흐름도이다.
스텝 S40-S45, S48은, 도 9의 스텝 S30 내지 S35, S37과 같으므로, 설명을 생략한다.
스텝 S46에서, ECU(20)는 흡기 행정 분사의 분사 시기를 설정한다. 먼저, 흡기 행정 분사에서의 연료 분사량을 산출하고, 이것에 기초하여 흡기 행정 중에 연료 분사가 종료되도록 연료 분사 개시 시기를 설정한다. 흡기 행정 분사에서의 연료 분사량은, 예를 들어 도 5의 스텝 S23과 마찬가지로, 전체 연료량 Qfex와 연료 분할비 Ksp에 기초하여 산출하면 된다.
스텝 S47에서, ECU(20)는 팽창 행정 분사의 분사 시기를 설정한다. 먼저, 팽창 행정 분사에서의 연료 분사량을 산출하고, 이것에 기초하여 도 9의 스텝 S36과 마찬가지의 수법으로 연료 분사 시기를 설정한다. 팽창 행정 분사에서의 연료 분사량은, 예를 들어 도 14에 도시하는 바와 같이 점화 시기와 팽창 행정에서의 연료 분사량의 관계를 미리 설정해 ECU(20)에 저장해 둔 테이블 데이터를 참조함으로써 산출한다. 도 14에 있어서, 팽창 행정 분사에서의 연료 분사량은, PM(Paticulate Matter)의 배출량 규제값으로부터 정해지는 연료 분사량(도면 중의 파선)을 초과하지 않도록 설정되어 있다.
도 15는, 본 실시 형태에 있어서의 흡기 행정 분사에서의 연료 분사량 및 팽창 행정 분사에서의 연료 분사량과, 점화 시기의 관계를 정리한 것이다. 도시하는 바와 같이, 흡기 행정 분사에서의 연료 분사량은 점화 시기에 관계없이 일정한 데 반해, 팽창 행정 분사에서의 연료 분사량은, 상술한 바와 같이 점화 시기가 지각측이 될수록 많아진다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, ECU(20)는 점화 시기가 늦을수록 팽창 행정에서의 연료 분사량을 증가시키므로, 점화 시기에 있어서의 점화 플러그(7) 주위의 혼합기 농도의 저하를 억제하면서도 연료 분사량 제어의 안정성을 높일 수 있다. 이에 의해, 연소 안정성의 향상을 도모할 수 있다.
(제3 실시 형태)
이어서, 제3 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태는, 기본적으로는 제2 실시 형태와 마찬가지로 도 13의 제어 루틴을 실행하지만, 스텝 S46에 있어서의 흡기 행정 분사에서의 연료 분사량의 산출법이 상이하다. 스텝 S46 이외의 처리 내용은 제2 실시 형태와 동일하므로 설명을 생략한다.
도 16은, 본 실시 형태에 있어서의 흡기 행정 분사에서의 연료 분사량 및 팽창 행정 분사에서의 연료 분사량과, 점화 시기의 관계를 정리한 것이다. 도시하는 바와 같이, ECU(20)는, 점화 시기가 소정 시기(도면 중의 ADV1)보다 느린 경우에는, 흡기 행정에서 분사되는 연료에 의해 통내 전체에 형성되는 균질 혼합기의 공연비가 이론 공연비보다도 농후해지도록, 흡기 행정에서의 연료 분사량을 증가시킨다. 또한, 도 16에서는 점화 시기 ADV1보다 느려질수록 흡기 행정 분사량이 많아지고 있지만, 점화 시기 ADV1보다 지각측을 진각측보다도 많은 일정 값으로 해도 된다.
소정 시기는, 가령 흡기 행정 분사에 의해 통내 전체에 생성하는 균질 혼합기의 공연비가 이론 공연비보다도 희박하면, 팽창 행정 분사에 의해 생성한 점화 플러그(7) 주위의 혼합기에 점화해도 충분한 연소 속도가 얻어지지 않고, 또한, 연소 안정성도 확보할 수 없게 되는 점화 시기이다. 이러한 소정 시기는 엔진(1)의 사양에 따라서 상이한 것이며, 실험 등의 결과에 기초하여 설정한다.
흡기 행정 분사에 의해 통내 전체에 형성되는 균질 혼합기의 공연비가 이론 공연비보다도 농후하면, 이론 공연비보다 희박한 경우에 비하여 화염은 전파되기 쉬워진다. 즉, 점화 시기의 지각화에 의해 점화 시기에 있어서의 점화 플러그(7) 주위의 성층 혼합기 농도가 저하되었다고 하더라도, 연소 안정성과 연소 속도를 확보할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 점화 시기가 소정 시기보다 느린 경우에는, 흡기 행정에서 분사되는 연료에 의해 통내 전체에 형성되는 균질 혼합기의 공연비가 이론 공연비보다도 농후해지도록, 흡기 행정에서의 연료 분사량을 증가시킨다. 이에 의해, 팽창 행정 분사 시기 및 점화 시기를 지각화했을 경우의 연소 안정성 및 연소 속도를 확보할 수 있다.
또한, 상기 각 실시 형태에서는, 분사-점화 간격 Δt를 연료 분사 종료 시기부터 점화 시기까지의 간격으로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 각 실시 형태는 점화 플러그(7) 주위의 성층 혼합기가 확산되어 버리기 전에 점화된다는 기술 사상에 기초하는 것이므로, 연료 분사 개시 시기부터 점화 시기까지의 간격을 분사-점화 간격 Δt라 해도 된다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않으며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다.

Claims (4)

  1. 통내에 연료를 분사하는 연료 분사 밸브와,
    통내의 혼합기에 점화를 행하는 점화 플러그
    를 구비하고,
    특정한 운전 조건 시에는, 팽창 행정에서 연료를 분사하고, 팽창 행정에서 분사한 후에 점화를 행하는 통내 직접 분사식 불꽃 점화 내연 기관을 제어하는 내연 기관 제어 장치에 있어서,
    점화 시기가 늦을수록, 팽창 행정에서의 연료 분사 시기와 점화 시기의 간격을 짧게 하는, 내연 기관 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    점화 시기가 늦을수록, 팽창 행정에서의 연료 분사량을 증가시키는, 내연 기관 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 특정한 운전 조건 시에는, 팽창 행정 이외에 흡기 행정에도 연료를 분사하고,
    점화 시기가 소정의 시기보다 느린 경우에는, 흡기 행정에서 분사되는 연료에 의해 통내 전체에 형성되는 균질 혼합기의 공연비가 이론 공연비보다도 농후해지도록 흡기 행정에서의 연료 분사량을 증가시키는, 내연 기관 제어 장치.
  4. 통내에 연료를 분사하는 연료 분사 밸브와,
    통내의 혼합기에 점화를 행하는 점화 플러그
    를 구비하고,
    특정한 운전 조건 시에는, 팽창 행정에서 연료를 분사하고, 팽창 행정에서 분사한 후에 점화를 행하는 통내 직접 분사식 불꽃 점화 내연 기관을 제어하는 내연 기관 제어 방법에 있어서,
    점화 시기가 늦을수록, 팽창 행정에서의 연료 분사 시기와 점화 시기의 간격을 짧게 하는, 내연 기관 제어 방법.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2018005751A (es) * 2015-11-10 2018-08-01 Nissan Motor Metodo de control y dispositivo de control de motor de combustion interna.
JP6465142B2 (ja) * 2017-04-05 2019-02-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6717776B2 (ja) * 2017-04-28 2020-07-08 株式会社Ｓｏｋｅｎ 内燃機関の制御装置
JP6818883B2 (ja) * 2017-05-24 2021-01-20 日産自動車株式会社 内燃機関の制御方法及び制御装置
US11391230B2 (en) * 2019-11-07 2022-07-19 Saudi Arabian Oil Company Compression ignition engines and methods for operating the same under cold start fast idle conditions
JP7331785B2 (ja) * 2020-06-09 2023-08-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP7310740B2 (ja) * 2020-07-16 2023-07-19 トヨタ自動車株式会社 エンジン装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2748686B2 (ja) * 1990-11-16 1998-05-13 トヨタ自動車株式会社 筒内直接噴射式火花点火機関
RU2067688C1 (ru) * 1992-12-21 1996-10-10 Валентин Петрович Сергеев Способ определения и установки оптимальных моментов воспламенения рабочей смеси в двигателях внутреннего сгорания
US5483017A (en) * 1994-11-07 1996-01-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High temperature thermosets and ceramics derived from linear carborane-(siloxane or silane)-acetylene copolymers
US5482017A (en) * 1995-02-03 1996-01-09 Ford Motor Company Reduction of cold-start emissions and catalyst warm-up time with direct fuel injection
JP3257430B2 (ja) 1997-01-29 2002-02-18 三菱自動車工業株式会社 排気昇温装置
JP3590239B2 (ja) * 1997-09-02 2004-11-17 株式会社日立ユニシアオートモティブ 直噴ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置
JP3769928B2 (ja) 1998-03-31 2006-04-26 マツダ株式会社 自動車用エンジンの制御装置
US7096853B2 (en) * 2004-01-28 2006-08-29 Nissan Motor Co., Ltd. Direct fuel injection/spark ignition engine control device
JP4751584B2 (ja) 2004-05-26 2011-08-17 株式会社日本自動車部品総合研究所 内燃機関の制御装置
JP4432667B2 (ja) 2004-08-12 2010-03-17 日産自動車株式会社 筒内直接噴射式内燃機関
JP4379286B2 (ja) * 2004-09-30 2009-12-09 日産自動車株式会社 筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置
EP1643107B1 (en) * 2004-09-30 2010-10-27 Nissan Motor Co., Ltd. Combustion control method and apparatus for a direct injection spark ignition internal combustion engine
US7185631B2 (en) 2004-10-15 2007-03-06 Nissan Motor Co., Ltd. Combustion control system and method for direct-injection spark-ignition internal combustion engine
JP2006177179A (ja) 2004-12-21 2006-07-06 Nissan Motor Co Ltd 筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置
JP2007303428A (ja) * 2006-05-15 2007-11-22 Nissan Motor Co Ltd 筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置
US7418946B2 (en) * 2006-07-25 2008-09-02 Nissan Motor Co., Ltd. Engine start control apparatus and method
JP5195383B2 (ja) 2008-12-12 2013-05-08 日産自動車株式会社 筒内直接噴射式火花点火内燃機関
JP5500104B2 (ja) * 2011-02-24 2014-05-21 マツダ株式会社 火花点火式ガソリンエンジンの制御装置
JP5533732B2 (ja) * 2011-02-24 2014-06-25 マツダ株式会社 火花点火式ガソリンエンジンの制御装置
JP6056273B2 (ja) * 2012-08-29 2017-01-11 マツダ株式会社 火花点火式直噴エンジン
US9683513B2 (en) * 2014-12-01 2017-06-20 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for learning variability of a direct fuel injector

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