KR20180132533A - 내연 기관의 제어 장치 - Google Patents

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KR20180132533A
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Abstract

내연 기관(100)의 제어 장치는, 전자 제어 유닛(200)을 구비한다. 전자 제어 유닛(200)은, 연소실(11) 내에서 단계적으로 2회의 열 발생을 생기게 하여, 연소실(11) 내의 압력 상승률의 패턴이 제1 피크와 제2 피크를 포함하도록, 연료 분사 밸브(20)로부터 적어도 1차 연료와 2차 연료를 순차 분사하도록 제어하고, 제2 피크값(P2)이, 제1 피크값(P1)보다도 커지도록 1차 연료 및 2차 연료의 분사 시기 및 분사량을 제어하고, 내연 기관(100)의 부하가 높아짐에 따라 상기 연소실(11) 내의 산소 밀도가 높아지도록 흡기 장치(3)를 제어하고, 내연 기관(100)의 부하가 높아질수록 제2 피크값(P2)로부터 제1 피크값(P1)을 감산한 피크차가 커지도록, 1차 연료 및 2차 연료의 분사 시기 및 분사량을 제어한다.

Description

내연 기관의 제어 장치{CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연 기관의 제어 장치에 관한 것이다.
일본 특허 공개 제2015-068284에는, 관련 기술의 내연 기관의 제어 장치로서, 1차 연료 분사에 의해 통 내(연소실 내)에 분사된 연료가 연소되었을 때의 연소실 내의 압력 상승률의 피크값과, 2차 연료 분사에 의해 연소실 내에 분사된 연료가 연소되었을 때의 연소실 내의 압력 상승률의 피크값 사이에 명확한 골이 생기도록, 1차 연료 분사 및 2차 연료 분사를 순차 실시하도록 구성된 것이 개시되어 있다. 일본 특허 공개 제2015-068284에 의하면, 상술에 의해 연소 소음을 더 저감할 수 있다고 되어 있다.
그러나, 전술한 관련 기술의 내연 기관의 제어 장치는, 연소실 내에 있어서의 흡기 상태의 변화를 고려하고 있지 않았다. 상술한 바로 인하여, 예를 들어 배기의 환류율이 목표 환류율로부터 벗어났을 때 등, 연소실 내의 산소 밀도가 목표로부터 벗어났을 때 연소 소음이 변화한다는 문제점이 있었다.
본 발명은 연소실 내의 산소 밀도가 목표로부터 벗어난 경우에 있어서의 연소 소음의 변화를 억제하는 내연 기관의 제어 장치를 제공한다.
본 발명의 양태에 관한 내연 기관의 제어 장치에 있어서, 상기 내연 기관은, 기관 본체와, 기관 본체의 연소실 내에 연료를 분사하도록 구성되는 연료 분사 밸브와, 연소실 내의 산소 밀도를 변경하도록 구성되는 흡기 장치를 포함한다. 상기 제어 장치는, 전자 제어 유닛을 구비한다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 연소실 내에서 단계적으로 2회의 열 발생을 생기게 하여, 상기 연소실 내의 압력 상승률의 패턴이 제1 피크와 상기 제1 피크 후에 발생하는 제2 피크를 포함하도록, 연료 분사 밸브로부터 적어도 1차 연료와 2차 연료를 순차 분사하도록 제어하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제2 피크에서의 압력 상승률의 피크값인 제2 피크값이, 상기 제1 피크에서의 압력 상승률의 피크값인 제1 피크값보다도 커지도록 상기 1차 연료 및 상기 2차 연료의 분사 시기 및 분사량을 제어하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 부하가 높아짐에 따라 상기 연소실 내의 산소 밀도가 높아지도록, 상기 흡기 장치를 제어하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 부하가 높아질수록 제2 피크값으로부터 제1 피크값을 감산한 피크차가 커지도록, 1차 연료 및 2차 연료의 분사 시기 및 분사량을 제어하도록 구성된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 2차 연료의 분사량이 상기 1차 연료의 분사량보다도 많아지게 제어하도록 구성되어도 된다. 상기 전자 제어 유닛은, 내연 기관의 부하가 높아질수록 상기 2차 연료의 분사량을 상기 1차 연료의 분사량으로 나눈 분사량 비율이 높아지도록, 상기 1차 연료 및 상기 2차 연료의 분사량을 제어하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 1차 연료의 분사 전에 프리연료를 분사하도록 구성되어도 된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 상기 연소실 내의 압력 상승률의 패턴이 상기 제1 피크값이 되는 크랭크각부터 상기 제2 피크값이 되는 크랭크각까지의 크랭크 간격이 커지도록, 프리연료의 분사량을 많아지게 제어하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 상기 연소실 내의 압력 상승률의 패턴이 상기 제1 피크값이 되는 크랭크각부터 상기 제2 피크값이 되는 크랭크각까지의 크랭크 간격이 커지도록, 상기 2차 연료의 분사 시기를 지각시킴과 함께, 상기 2차 연료의 분사량을 많아지게 제어하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 흡기 장치는, 상기 연소실로부터 배출된 배기를 상기 기관 본체의 흡기 통로로 환류하여, 배기의 환류율을 변경하도록 구성되어도 된다. 상기 전자 제어 유닛은, 내연 기관의 부하가 높아질수록 상기 배기의 환류율이 낮아지도록, 상기 흡기 장치를 제어하도록 구성되어도 된다. 상기 전자 제어 유닛은, 내연 기관의 부하가 고부하측으로부터 저부하측으로 변화했을 때는, 부하 변화 후의 배기의 목표 환류율로부터 실제의 배기의 환류율을 감산한 제1 차분값에 기초하여, 상기 1차 연료 및 상기 2차 연료의 분사량을 보정하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 차분값이 커질수록 상기 1차 연료의 분사량이 적어지도록 상기 1차 연료의 분사량을 보정함과 함께, 상기 2차 연료의 분사량이 많아지도록 상기 2차 연료의 분사량을 보정하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 흡기 장치는, 상기 연소실로부터 배출된 배기를 상기 기관 본체의 흡기 통로로 환류하여, 배기의 환류율을 변경하도록 구성되어도 된다. 상기 전자 제어 유닛은, 내연 기관의 부하가 높아질수록 상기 배기의 환류율이 낮아지도록, 상기 흡기 장치를 제어하도록 구성되어도 된다. 상기 전자 제어 유닛은, 내연 기관의 부하가 고부하측으로부터 저부하측으로 변화했을 때는, 부하 변화 후의 배기의 목표 환류율로부터 실제의 배기의 환류율을 감산한 제1 차분값에 기초하여, 상기 1차 연료의 분사 시기를 보정하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제1 차분값이 커질수록 상기 1차 연료의 분사 시기를 지각시키도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 1차 연료의 분사 전에 프리연료를 분사하고, 상기 제1 차분값이 커질수록 상기 프리연료의 분사 시기를 지각시키도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 내연 기관의 부하가 저부하측으로부터 고부하측으로 변화했을 때는, 실제의 배기의 환류율로부터 부하 변화 후의 배기의 목표 환류율을 감산한 제2 차분값에 기초하여, 상기 1차 연료 및 상기 2차 연료의 분사량을 보정하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제2 차분값이 커질수록 상기 1차 연료의 분사량이 많아지도록 상기 1차 연료의 분사량을 보정함과 함께, 상기 2차 연료의 분사량이 적어지도록 상기 2차 연료의 분사량을 보정하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 내연 기관의 부하가 저부하측으로부터 고부하측으로 변화했을 때는, 실제의 배기의 환류율로부터 부하 변화 후의 배기의 목표 환류율을 감산한 제2 차분값에 기초하여, 상기 1차 연료의 분사 시기를 보정하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제2 차분값이 커질수록 상기 1차 연료의 분사 시기를 진각하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 1차 연료의 분사 전에 프리연료를 분사하고, 상기 제2 차분값이 커질수록 상기 프리연료의 분사 시기를 진각하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 의하면, 연소실 내의 산소 밀도가 목표로부터 벗어난 경우라도, 연소 소음의 변화를 더 억제할 수 있다.
본 발명의 예시적 실시예의 기술적 및 산업적 의의, 특징, 이점에 대하여 첨부 도면을 참조하여 이하에 설명하며, 상기 도면에서 유사한 부호는 유사한 구성 요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 내연 기관 및 내연 기관을 제어하는 전자 제어 유닛의 개략 구성도이다.
도 2는 내연 기관의 기관 본체의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 크랭크각과 열 발생률의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 크랭크각과 연소실 내의 압력 상승률의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 내연 기관의 부하에 기초하여 목표 EGR율을 산출하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 연소실 내의 압력 상승률의 패턴을, 실EGR율이 목표 EGR율로 제어되고 있을 때(실선)와, 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮게 되어 있을 때(파선)를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 7은 비교예에 의한 연소실 내의 압력 상승률의 패턴을, 실EGR율이 목표 EGR율로 제어되고 있을 때(실선)와, 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮게 되어 있을 때(파선)를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 연료 분사 제어의 동작을 나타내는 타임차트이다.
도 10은 내연 기관의 부하에 기초하여, 프리연료 분사의 목표 분사량, 제1 메인 연료 분사의 목표 분사량 및 제2 메인 연료 분사의 목표 분사량을 제어하기 위한 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 내연 기관의 부하와 분사량 비율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 연료 분사 제어의 동작을 나타내는 타임차트이다.
도 14는 내연 기관의 회전 속도에 기초하여 프리연료 분사의 목표 분사량을 제어하기 위한 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 그래프이다.
도 15는 내연 기관의 부하와 내연 기관의 회전 속도에 기초하여 제1 메인 연료 분사의 목표 분사량을 제어하기 위한 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 맵이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 연료 분사 제어의 동작을 나타내는 타임차트이다.
도 18은 내연 기관의 부하와 내연 기관의 회전 속도에 기초하여 제1 메인 연료 분사의 목표 분사량을 제어하기 위한 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 맵이다.
도 19는 내연 기관의 부하와 내연 기관의 회전 속도에 기초하여 제2 메인 연료 분사의 목표 분사량을 제어하기 위한 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 맵이다.
도 20은 내연 기관의 회전 속도에 기초하여 제2 메인 연료 분사의 목표 분사 시기를 제어하기 위한 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 그래프이다.
도 21은 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 22는 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 연료 분사 제어의 동작을 나타내는 타임차트이다.
도 23은 제1 차분값에 기초하여, 제1 과도 운전 시에 있어서의 제1 메인 연료 분사의 목표 분사량의 보정량을 산출하기 위한 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 그래프이다.
도 24는 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 25는 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 연료 분사 제어의 동작을 나타내는 타임차트이다.
도 26은 제1 차분값에 기초하여, 제1 과도 운전 시에 있어서의 프리연료 분사의 목표 분사 시기 및 제1 메인 연료 분사의 목표 분사 시기의 보정량을 산출하기 위한 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 그래프이다.
도 27은 본 발명의 제6 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 28은 본 발명의 제6 실시 형태에 의한 연료 분사 제어의 동작을 나타내는 타임차트이다.
도 29는 제2 차분값에 기초하여, 제2 과도 운전 시에 있어서의 제1 메인 연료 분사의 목표 분사량 및 제2 메인 연료 분사의 목표 분사량의 보정량을 산출하기 위한 본 발명의 제6 실시 형태에 의한 그래프이다.
도 30은 본 발명의 제7 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다.
도 31은 본 발명의 제7 실시 형태에 의한 연료 분사 제어의 동작을 나타내는 타임차트이다.
도 32는 제2 차분값에 기초하여, 제2 과도 운전 시에 있어서의 프리연료 분사의 목표 분사 시기 및 제1 메인 연료 분사의 목표 분사 시기의 보정량을 산출하기 위한 본 발명의 제7 실시 형태에 의한 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서는, 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 부여한다.
(제1 실시 형태)
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 내연 기관(100) 및 내연 기관(100)을 제어하는 전자 제어 유닛(200)의 개략 구성도이다. 도 2는 내연 기관(100)의 기관 본체(1)의 단면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 내연 기관(100)은, 복수의 기통(10)을 구비하는 기관 본체(1)와, 연료 공급 장치(2)와, 흡기 장치(3)와, 배기 장치(4)와, 흡기동 밸브 장치(5)와, 배기동 밸브 장치(6)를 구비한다.
기관 본체(1)는, 각 기통(10)에 형성되는 연소실(11) 내(도 2 참조)에서 연료를 연소시켜, 예를 들어 차량 등을 구동하기 위한 동력을 발생시킨다. 기관 본체(1)에는, 기통마다 1쌍의 흡기 밸브(50)와 1쌍의 배기 밸브(60)가 설치된다.
연료 공급 장치(2)는 전자 제어식의 연료 분사 밸브(20)와, 딜리버리 파이프(21)와, 서플라이 펌프(22)와, 연료 탱크(23)와, 압송 파이프(24)와, 연료압 센서(211)를 구비한다.
연료 분사 밸브(20)는, 연소실(11) 내에 직접 연료를 분사할 수 있도록, 각 기통(10)의 연소실(11)에 면하도록 각 기통(10)에 하나 설치된다. 연료 분사 밸브(20)의 밸브 개방 시간(분사량) 및 밸브 개방 시기(분사 시기)는 전자 제어 유닛(200)으로부터의 제어 신호에 의해 변경되고, 연료 분사 밸브(20)가 밸브 개방되면 연료 분사 밸브(20)로부터 연소실(11) 내로 직접 연료가 분사된다.
딜리버리 파이프(21)는 압송 파이프(24)를 통하여 연료 탱크(23)에 접속된다. 압송 파이프(24) 도중에는, 연료 탱크(23)에 저장된 연료를 가압하여 딜리버리 파이프(21)에 공급하기 위한 서플라이 펌프(22)가 설치된다. 딜리버리 파이프(21)는, 서플라이 펌프(22)로부터 압송되어 온 고압 연료를 일시적으로 저장한다. 연료 분사 밸브(20)가 밸브 개방되면, 딜리버리 파이프(21)에 저장된 고압 연료가 연료 분사 밸브(20)로부터 연소실(11) 내로 직접 분사된다.
서플라이 펌프(22)는, 토출량을 변경하도록 구성되어 있고, 서플라이 펌프(22)의 토출량은, 전자 제어 유닛(200)으로부터의 제어 신호에 의해 변경된다. 서플라이 펌프(22)의 토출량을 제어함으로써, 딜리버리 파이프(21) 내의 연료 압력, 즉 연료 분사 밸브(20)의 분사압이 제어된다.
연료압 센서(211)는 딜리버리 파이프(21)에 설치된다. 연료압 센서(211)는, 딜리버리 파이프(21) 내의 연료 압력, 즉 각 연료 분사 밸브(20)로부터 각 기통(10) 내로 분사되는 연료의 압력(분사압)을 검출한다.
흡기 장치(3)는 연소실(11) 내로 흡기를 유도하기 위한 장치이며, 연소실(11) 내에 흡입되는 흡기의 상태(흡기압(과급압), 흡기온, EGR(Exhaust Gas Recirculation) 가스량)를 변경하도록 구성되어 있다. 즉 흡기 장치(3)는, 연소실(11) 내의 산소 밀도를 변경하도록 구성되어 있다. 흡기 장치(3)는 흡기 통로가 되는 흡기관(30) 및 흡기 매니폴드(31)와, EGR 통로(32)를 구비한다.
흡기관(30)은, 일단부가 에어 클리너(34)에 접속되고, 타단부가 흡기 매니폴드(31)의 흡기 콜렉터(31a)에 접속된다. 흡기관(30)에는 상류부터 순서대로 에어플로우 미터(212), 배기 터보 과급기(7)의 컴프레서(71), 인터쿨러(35) 및 스로틀 밸브(36)가 설치된다.
에어플로우 미터(212)는, 흡기관(30) 내를 흘러 최종적으로 기통(10) 내로 흡입되는 공기의 유량을 검출한다.
컴프레서(71)는 컴프레서 하우징(71a)과, 컴프레서 하우징(71a) 내에 배치된 컴프레서 휠(71b)을 구비한다. 컴프레서 휠(71b)은 동축 상에 설치된 배기 터보 과급기(7)의 터빈 휠(72b)에 의해 회전 구동되어, 컴프레서 하우징(71a) 내로 유입되어 온 흡기를 압축하여 토출한다. 배기 터보 과급기(7)의 터빈(72)에는, 터빈 휠(72b)의 회전 속도를 제어하기 위한 가변 노즐(72c)이 설치되어 있다. 가변 노즐(72c)에 의해 터빈 휠(72b)의 회전 속도가 제어됨으로써, 컴프레서 하우징(71a) 내로부터 토출되는 흡기의 압력(과급압)이 제어된다.
인터쿨러(35)는 컴프레서(71)에 의해 압축되어 고온이 된 흡기를, 예를 들어 주행풍이나 냉각수 등에 의해 냉각하기 위한 열 교환기이다.
스로틀 밸브(36)는 흡기관(30)의 통로 단면적을 변화시킴으로써, 흡기 매니폴드(31)에 도입하는 흡기량을 조정한다. 스로틀 밸브(36)는 스로틀 액추에이터(36a)에 의해 개폐 구동되고, 스로틀 센서(213)에 의해 스로틀 밸브(36)의 개방도(스로틀 개방도)가 검출된다.
흡기 매니폴드(31)는 기관 본체(1)에 형성된 흡기 포트(14)에 접속되어 있다. 흡기 매니폴드(31)는 흡기관(30)으로부터 유입되어 온 흡기를, 흡기 포트(14)를 통하여 각 기통(10)에 균등하게 분배한다. 흡기 매니폴드(31)의 흡기 콜렉터(31a)에는 연소실 내에 흡입되는 흡기의 압력(흡기압)을 검출하기 위한 흡기압 센서(214)와, 연소실 내에 흡입되는 흡기의 온도(흡기온)를 검출하기 위한 흡기온 센서(215)가 설치된다.
EGR 통로(32)는 배기 매니폴드(41)와 흡기 매니폴드(31)의 흡기 콜렉터(31a)를 연통하여, 각 기통(10)으로부터 배출된 배기의 일부를 압력차에 의해 흡기 콜렉터(31a)로 되돌리기 위한 통로이다. 이하, EGR 통로(32)로 유입된 배기를 「EGR 가스」라고 하고, 연소실 내 가스량에서 차지하는 EGR 가스량의 비율, 즉 배기의 환류율을 「EGR율」이라고 한다. EGR 가스를 흡기 콜렉터(31a), 나아가서는 각 기통(10)으로 환류시킴으로써, 연소 온도를 더 저감시켜 질소산화물(NOx)의 배출을 보다 한층 억제할 수 있다. EGR 통로(32)에는 상류부터 순서대로 EGR 쿨러(37)와, EGR 밸브(38)가 설치된다.
EGR 쿨러(37)는 EGR 가스를, 예를 들어 주행풍이나 냉각수 등에 의해 냉각하기 위한 열 교환기이다.
EGR 밸브(38)는 연속적 또는 단계적으로 개방도를 조정할 수 있는 전자기 밸브이며, EGR 밸브(38)의 개방도는 내연 기관의 운전 상태에 따라 전자 제어 유닛(200)에 의해 제어된다. EGR 밸브(38)의 개방도를 제어함으로써, 흡기 콜렉터(31a)로 환류시키는 EGR 가스의 유량이 조절된다. 즉, 흡기량이나 흡기압(과급압) 등에 따라 EGR 밸브(38)의 개방도를 적절한 개방도로 제어함으로써, EGR율을 임의의 값으로 제어할 수 있다.
배기 장치(4)는 연소실 내로부터 배기를 배출하기 위한 장치이며, 배기 매니폴드(41)와, 배기 통로(42)를 구비한다.
배기 매니폴드(41)는, 기관 본체(1)에 형성된 배기 포트(15)에 접속되어 있고, 각 기통(10)으로부터 배출된 배기를 한데 모아 배기 통로(42)로 도입한다.
배기 통로(42)에는, 상류부터 순서대로 배기 터보 과급기(7)의 터빈(72)과, 배기 후 처리 장치(43)가 설치된다.
터빈(72)은 터빈 하우징(72a)과, 터빈 하우징(72a) 내에 배치된 터빈 휠(72b)을 구비한다. 터빈 휠(72b)은 터빈 하우징(72a) 내로 유입되어 온 배기의 에너지에 의해 회전 구동되어, 동축 상에 설치된 컴프레서 휠(71b)을 구동한다.
터빈 휠(72b)의 외측에는, 전술한 가변 노즐(72c)이 설치되어 있다. 가변 노즐(72c)은 스로틀 밸브로서 기능하고, 가변 노즐(72c)의 노즐 개방도(밸브 개방도)는 전자 제어 유닛(200)에 의해 제어된다. 가변 노즐(72c)의 노즐 개방도를 변화시킴으로써 터빈 휠(72b)을 구동하는 배기의 유속을 터빈 하우징(72a) 내에서 변화시킬 수 있다. 즉, 가변 노즐(72c)의 노즐 개방도를 변화시킴으로써, 터빈 휠(72b)의 회전 속도를 변화시켜 과급압을 변화시킬 수 있다. 구체적으로는, 가변 노즐(72c)의 노즐 개방도를 더 작게 하면(가변 노즐(72c)을 좁히면), 배기의 유속이 올라 터빈 휠(72b)의 회전 속도가 보다 증대되어, 과급압이 한층 더 증대된다.
배기 후 처리 장치(43)는 배기를 정화한 후 외기로 배출하기 위한 장치이며, 유해 물질을 정화하는 각종 배기 정화 촉매나 유해 물질을 포집하는 필터 등을 구비한다.
흡기동 밸브 장치(5)는, 각 기통(10)의 흡기 밸브(50)를 개폐 구동하기 위한 장치이며, 기관 본체(1)에 설치된다. 제1 실시 형태에 의한 흡기동 밸브 장치(5)는, 흡기 밸브(50)의 개폐 시기를 제어할 수 있도록, 예를 들어 전자 액추에이터에 의해 흡기 밸브(50)를 개폐 구동하도록 구성된다. 그러나, 이에 한정하지 않고, 흡기 캠 샤프트에 의해 흡기 밸브(50)를 개폐 구동하도록 구성하고, 상기 흡기 캠 샤프트의 일단부에 유압 제어에 의해 크랭크 샤프트에 대한 흡기 캠 샤프트의 상대 위상각을 변경하는 가변동 밸브 기구를 설치함으로써, 흡기 밸브(50)의 개폐 시기를 제어할 수 있도록 해도 된다.
배기동 밸브 장치(6)는, 각 기통(10)의 배기 밸브(60)를 개폐 구동하기 위한 장치이며, 기관 본체(1)에 설치된다. 제1 실시 형태에 의한 배기동 밸브 장치(6)는, 배기 밸브(60)의 개폐 시기를 제어할 수 있도록, 예를 들어 전자 액추에이터에 의해 배기 밸브(60)를 개폐 구동하도록 구성된다. 그러나, 이에 한정하지 않고, 배기 캠 샤프트에 의해 배기 밸브(60)를 개폐 구동하도록 구성하고, 상기 배기 캠 샤프트의 일단부에 유압 제어에 의해 크랭크 샤프트에 대한 배기 캠 샤프트의 상대 위상각을 변경하는 가변동 밸브 기구를 설치함으로써, 배기 밸브(60)의 개폐 시기를 제어할 수 있도록 해도 된다. 또한 예를 들어, 유압 등에 의해 캠 프로필을 변경함으로써 배기 밸브(60)의 개폐 시기나 리프트양을 변경할 수 있도록 해도 된다.
전자 제어 유닛(200)은, 디지털 컴퓨터로 구성되고, 쌍방성 버스(201)에 의해 서로 접속된 ROM(리드 온리 메모리)(202), RAM(랜덤 액세스 메모리)(203), CPU(마이크로프로세서)(204), 입력 포트(205) 및 출력 포트(206)를 구비한다.
입력 포트(205)에는, 전술한 연료압 센서(211) 등의 출력 신호가, 대응하는 각 AD 변환기(207)를 통하여 입력된다. 입력 포트(205)에는, 내연 기관의 부하를 검출하기 위한 신호로서, 액셀러레이터 페달(220)의 답입량(이하 「액셀러레이터 답입량」이라고 한다)에 비례한 출력 전압을 발생시키는 부하 센서(217)의 출력 전압이, 대응하는 AD 변환기(207)를 통하여 입력된다. 입력 포트(205)에는, 내연 기관의 회전 속도 등을 산출하기 위한 신호로서, 기관 본체(1)의 크랭크 샤프트가 예를 들어 15° 회전할 때마다 출력 펄스를 발생시키는 크랭크각 센서(218)의 출력 신호가 입력된다. 상술한 바와 같이 입력 포트(205)에는, 내연 기관(100)을 제어하기 위하여 필요한 각종 센서의 출력 신호가 입력된다.
출력 포트(206)는, 대응하는 구동 회로(208)를 통하여 연료 분사 밸브(20) 등의 각 제어 부품에 접속된다.
전자 제어 유닛(200)은, 입력 포트(205)에 입력된 각종 센서의 출력 신호에 기초하여, 각 제어 부품을 제어하기 위한 제어 신호를 출력 포트(206)로부터 출력하여 내연 기관(100)을 제어한다. 이하, 전자 제어 유닛(200)이 실시하는 내연 기관(100)의 제어에 대하여 설명한다.
전자 제어 유닛(200)은, 시간을 두고 복수회의 연료 분사를 행하는 분할 분사를 실시하여 기관 본체(1)의 운전을 행한다.
도 3은 내연 기관의 운전 상태(내연 기관의 회전 속도 및 내연 기관의 부하)의 일정한 정상 운전 시에 있어서, 제1 실시 형태에 의한 분할 분사를 실시하여 연료를 연소시킨 경우의 크랭크각과 열 발생률의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 4는 상술한 경우의 크랭크각과 연소실 내의 압력 상승률의 관계를 나타낸 그래프이다.
열 발생률(dQ/dθ)[J/deg.CA]이란, 연료를 연소시켰을 때에 발생하는 단위 크랭크각당 열량, 즉 단위 크랭크각당 열 발생량 Q를 의미한다. 이하의 설명에서는, 상술한 크랭크각과 열 발생률의 관계를 나타낸 연소 파형을, 필요에 따라 「열 발생률 패턴」이라고 한다. 또한 연소실 내의 압력 상승률(dP/dθ)[㎪/deg.CA]이란, 연소실 내의 압력 P[㎪]의 크랭크각 미분값을 의미한다. 이하의 설명에서는, 상술한 크랭크각과 연소실 내의 압력 상승률의 관계를 나타낸 압력 파형을, 필요에 따라 「연소실 내의 압력 상승률의 패턴」이라고 한다.
도 3에 도시하는 바와 같이 전자 제어 유닛(200)은, 프리연료 분사 Gp, 제1 메인 연료 분사 G1 및 제2 메인 연료 분사 G2를 순차 실시하여 기관 본체(1)의 운전을 행한다. 프리연료 분사 Gp는, 기본적으로 프리연료를 제1 메인 연료보다도 진각측에서 자착화시켜, 상술에 의해 온도를 상승시켜 제1 메인 연료의 자착화를 유발시키기 위하여 행하여지는 분사이다. 한편 제1 메인 연료 분사 G1 및 제2 메인 연료 분사 G2는, 기본적으로 내연 기관의 부하에 따른 요구 토크를 출력하기 위하여 행하여지는 분사이다.
상술한 제1 실시 형태에서는, 프리연료 및 제1 메인 연료가, 연료 분사 후에 공기와의 예혼합 기간을 어느 정도 둔 후 연소하는 예혼합 압축 자착화 연소(PCCI; Premix Charged Compressive Ignition)를 일으키도록, 그리고 제2 메인 연료가, 기본적으로 연료 분사 후에 거의 지연되지 않게 연소하는 확산 연소(DC; Diffusive Combustion)를 일으키도록, 프리연료 분사 Gp, 제1 메인 연료 분사 G1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 분사량과 분사 시기를 각각 제어함으로써, 단계적으로 2회의 열 발생이 팽창 행정에서 발생하도록 하고 있다(제2 메인 연료는, 연소 초기에 있어서는, 일부의 연료가 예혼합 압축 자착화 연소를 일으키고 있는 경우도 있어, 반드시 제2 메인 연료 모두를 확산 연소로 연소시켜야 한다는 것은 아니다).
즉 도 3에 도시하는 바와 같이, 주로 제1 메인 연료가 연소되었을 때의 열 발생에 의해 열 발생률 패턴의 1산째의 연소 파형 X1이 형성되고, 그 후, 주로 제2 메인 연료가 연소되었을 때의 열 발생에 의해 열 발생률 패턴의 2산째의 연소 파형 X2가 형성되도록 프리연료 분사 Gp, 제1 메인 연료 분사 G1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 분사량과 분사 시기를 제어하여, 열 발생률 패턴이 2산 형상이 되도록 하고 있다.
상술에 따라, 도 4에 도시하는 바와 같이, 주로 제1 메인 연료가 연소되었을 때의 열 발생에 의해 연소실 내의 압력 상승률의 패턴의 1산째의 압력 파형 Y1이 형성되고, 그 후, 주로 제2 메인 연료가 연소되었을 때의 열 발생에 의해 연소실 내의 압력 상승률의 패턴의 2산째의 압력 파형 Y2가 형성되도록 하고, 열 발생률 패턴과 함께 연소실 내의 압력 상승률의 패턴도 2산 형상이 되도록 하고 있다.
상술한 바와 같이, 적절한 시간을 두고 단계적으로 2회의 열 발생을 발생시킴으로써, 1회째의 열 발생에 의해 발생하는 압력파(제1 실시 형태에서는 주로 제1 메인 연료의 연소 시에 발생하는 압력파)의 위상에 대하여, 2회째의 열 발생에서 발생하는 압력파(제1 실시 형태에서는 주로 제2 메인 연료의 연소 시에 발생하는 압력파)의 위상을 어긋나게 할 수 있다. 상술한 바로 인하여, 예를 들어 1회째의 압력파의 위상에 대하여, 2회째의 위상을 역위상으로 하거나 하여, 2개의 압력파의 위상을 적절하게 어긋나게 함으로써, 연소 소음의 원인이 되는 상기 2개의 압력파를 중첩한 실제의 압력파의 진폭을 보다 작게 할 수 있다. 상술한 결과, 연소 소음[㏈]을 더 저감시킬 수 있다.
상술한 제1 실시 형태에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이 연소실 내의 압력 상승률의 패턴의 2산째의 압력 파형 Y2의 피크값(이하 「제2 피크값」이라고 한다) P2가, 1산째의 압력 파형 Y1의 피크값(이하 「제1 피크값」이라고 한다) P1보다도 커지도록, 프리연료 분사 Gp, 제1 메인 연료 분사 G1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 분사량을 제어하고 있다. 즉, 제1 실시 형태에서는, 제2 피크값 P2와 제1 피크값 P1의 차분(이하 「피크차」라고 한다) ΔP(=P2-P1)가 소정 범위 내로 확실하게 들어가도록, 프리연료 분사 Gp, 제1 메인 연료 분사 G1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 분사량을 제어하고 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 내연 기관의 부하가 높아질수록, 제2 피크값 P2를 크게 하여 피크차 ΔP가 커지도록, 프리연료 분사 Gp, 제1 메인 연료 분사 G1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 분사량을 제어하고 있다. 이하, 상술한 이유에 대하여 설명한다.
제1 실시 형태에 의한 전자 제어 유닛(200)은, 연료 공급 장치(2)를 상기한 바와 같이 제어하는 한편, 내연 기관의 부하가 높아질수록 연소실(11) 내의 산소 밀도가 높아지도록, 흡기 장치(3)(스로틀 밸브(36)나 가변 노즐(72c), EGR 밸브(38) 등)를 제어하고 있다. 제1 실시 형태에서는, 배기 에미션의 향상, 즉 NOx나 그을음의 배출량 억제를 목적으로 하여, 미리 실험 등에 의해 작성된 도 5의 그래프를 참조하여, 내연 기관의 부하에 기초하여 목표 EGR율을 산출하고, 실제의 EGR율(이하 「실EGR율」이라고 한다)이 목표 EGR율이 되도록 흡기 장치(3)를 제어하고 있다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 내연 기관의 부하가 높아질수록 목표 EGR율이 낮아진다(환언하면, 내연 기관의 부하가 높아질수록 연소실(11) 내의 산소 밀도가 높아진다). 이것은, 내연 기관의 부하가 높아질수록, 요구 토크를 만족하기 위하여 필요한 연료량도 많아지고, 연료를 연소시키기 위하여 필요한 공기(신기(fresh air))의 양도 많아지기 때문이다.
그러나, 내연 기관의 운전 상태가 일정한 정상 운전 시에도, 항상 실EGR율을 목표 EGR율로 계속 유지하는 것은 어려워, 허용 범위이면서도 실EGR율과 목표 EGR율 사이에 오차가 발생하는 경우가 있다. 제1 실시 형태와 같이 2개의 압력파의 위상을 어긋나게 함으로써 연소 소음의 저감을 도모하고 있는 경우에 있어서, 피크차 ΔP의 절댓값이 비교적 작으면, 실EGR율과 목표 EGR율 사이에 오차가 발생하여 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮아졌을 때에(산소 밀도가 목표보다도 높아졌을 때), 실EGR율이 목표 EGR율로 제어되고 있는 상태로부터의 연소 소음 증대폭이 더욱 커짐을 알 수 있다.
도 6은 내연 기관의 운전 상태가 일정한 정상 운전 시에 있어서, 제1 실시 형태에 의한 분할 분사를 실시한 경우의 연소실 내의 압력 상승률의 패턴을, 실EGR율이 목표 EGR율로 제어되고 있을 때(실선)와, 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮게 되어 있을 때(파선)를 비교하여 나타낸 그래프이다.
한편 도 7은 제1 실시 형태보다도 피크차 ΔP의 절댓값을 작게 한 경우의 비교예에 의한 연소실 내의 압력 상승률의 패턴을, 실EGR율이 목표 EGR율로 제어되고 있을 때(실선)와, 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮게 되어 있을 때(파선)를 비교하여 나타낸 그래프이다.
예혼합 압축 자착화 연소를 일으키는 프리연료 및 제1 메인 연료는, 연소실 내의 온도 T[K] 및 연소실 내의 압력 P의 상승에 수반하여 단계적으로 여러가지 화학 반응을 일으켜 자착화에 이른다. 상술한 바로 인하여, 프리연료 및 제1 메인 연료가 자착화에 이르기까지의 착화 지연 시간 τ[sec]은, 프리연료 및 제1 메인 연료가 분사되고 나서의 상기 연료의 화학 반응 진행 속도에 좌우된다. 상기 연료의 화학 반응 진행 속도는, 연소실 내의 온도 T 및 연소실 내의 압력 P 외에도, 당량비 φ나 잔류 가스 비율(≒EGR율) RES[％] 등에 따라 변화한다. 바꾸어 말하면, 착화 지연 시간 τ는, 연소실 내의 온도 T나 연소실 내의 압력 P, 당량비 φ, 잔류 가스 비율 RES 등에 따라 변화한다. 구체적으로는, 착화 지연 시간 τ는 기본적으로, 연소실 내의 온도 T가 높아질수록 짧아지고, 연소실 내의 압력 P가 높아질수록 짧아지고, 당량비 φ가 커질수록 짧아지고, 잔류 가스 비율 RES가 낮아질수록 짧아지는 경향이 있다.
상술한 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮아지면, 잔류 가스 비율 RES가 낮아지게 되므로, 프리연료 및 제1 메인 연료의 착화 지연 시간 τ가 짧아진다. 상술한 바로 인하여, 프리연료 및 제1 메인 연료의 자착화 시기가 진각하여, 팽창 행정에 있어서 통상 시보다도 압축 상사점에 가까운 진각측의 크랭크각, 즉 통상 시보다도 연소실 내의 압력 P 및 연소실 내의 온도 T가 높은 크랭크각에서 예혼합 압축 자착화 연소가 발생하게 된다. 상술한 바와 같이, 통상 시보다 연소실 내의 압력 P 및 연소실 내의 온도 T가 높은 크랭크각에서 예혼합 압축 자착화 연소가 발생하면, 통상 시보다 연소 속도가 증가되어 연소가 급준해지는 경향이 있다.
상술한 결과, 도 6 및 도 7에 파선으로 나타낸 바와 같이, 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮아지면, 주로 제1 메인 연료가 연소되었을 때의 열 발생에 의해 형성되는 연소실 내의 압력 상승률의 패턴의 1산째의 압력 파형 Y1이 전체적으로 진각함과 함께, 제1 피크값 P1이 상대적으로 증가한다. 또한 제1 메인 연료의 자착화 시기가 진각함으로써, 제1 메인 연료의 대부분이 제2 메인 연료의 연소 전에 연소되어 버리기 때문에, 2산째의 압력 파형 Y2의 형성에 기여하는 열 발생량이 보다 감소되어 제2 피크값 P2가 더 저하된다.
그리고, 목표 EGR율이 비교적 낮은 값으로 설정되어 있는 경우에 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮아졌을 때는, 목표 EGR율이 비교적 높은 값으로 설정되어 있는 경우에 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮아졌을 때보다도, 프리연료 및 제1 메인 연료의 착화 지연 시간 τ에 미치는 영향이 보다 커지는 경향이 있다. 즉, 목표 EGR율이 비교적 낮은 값으로 설정되어 있는 경우에 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮아졌을 때가, 프리연료 및 제1 메인 연료의 착화 지연 시간 τ가 더 짧아지는 경향이 있다.
따라서, 목표 EGR율이 비교적 낮은 값으로 설정되어 있는 경우에 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮아졌을 때가, 프리연료 및 제1 메인 연료의 자착화 시기의 진각량이 더 증가되어, 제1 피크값 P1의 증가량이 보다 커지는 경향이 된다. 상술한 바로 인하여, 제1 실시 형태와 같이 내연 기관의 부하가 높아질수록 목표 EGR율을 낮추고 있는 경우에는, 내연 기관의 부하가 높아질수록, 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮아졌을 때에 제1 피크값 P1의 증가량이 보다 커진다.
상술한 바와 같이, 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮아지면, 제1 피크값 P1이 증가하는 한편 제2 피크값 P2가 저하되고, 제1 피크값 P1이 제2 피크값 P2보다도 높아지는 경향이 있다.
여기서 전술한 바와 같이, 제1 실시 형태에서는 주로 제1 메인 연료가 연소되었을 때의 1회째의 열 발생에 의해 발생하는 압력파의 위상에 대하여, 주로 제2 메인 연료가 연소되었을 때의 2회째의 열 발생에서 발생하는 압력파의 위상을 예를 들어 역위상으로 하여 위상을 어긋나게 함으로써, 연소 소음의 저감을 도모하고 있다. 상술한 때, 각 압력파의 진폭은, 주로 제1 메인 연료가 연소되었을 때의 열 발생에 의해 형성되는 연소실 내의 압력 상승률의 패턴의 1산째의 압력 파형 Y1의 제1 피크값 P1 및 주로 제2 메인 연료가 연소되었을 때의 열 발생에 의해 형성되는 연소실 내의 압력 상승률의 패턴의 2산째의 압력 파형 Y2의 제2 피크값 P2와 대략 비례 관계에 있다.
상술한 바로 인하여, 기본적으로 피크차 ΔP의 절댓값이 커질수록, 각 압력파를 중첩한 실제의 압력파의 진폭을 작게 할 수 없게 되므로, 연소 소음의 저감 효과가 더 낮아져 연소 소음이 보다 증대되게 된다. 따라서, 도 7에 도시하는 비교예와 같이, 피크차 ΔP의 절댓값을 미리 상대적으로 작게 해 둔 쪽이, 실EGR율이 목표 EGR율로 제어되고 있는 경우에는 연소 소음을 보다 작게 할 수 있다.
그러나, 도 7에 도시하는 비교예와 같이, 피크차 ΔP의 절댓값을 미리 상대적으로 작게 하면, 도 6에 도시하는 제1 실시 형태의 경우에 비하여, 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮아졌을 때의 피크차 ΔP의 절댓값과, EGR율이 목표 EGR율로 제어되고 있을 때의 피크차 ΔP의 절댓값의 차(이하 「피크차 ΔP의 변화량」이라고 한다)가 커진다.
상술한 바로 인하여, 도 7에 도시하는 비교예의 경우, 정상 운전 시에 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮아질 때마다, 연소 소음이 크게 증대한다. 그리고 내연 기관의 부하가 높아질수록, 상기 연소 소음의 증대량이 커진다. 상술한 결과, 정상 운전 시에 있어서의 연소 소음의 변화를 허용 변화량의 범위 내로 확실하게 수용할 수 없게 될 가능성이 있어, 특히 내연 기관의 부하가 높을 때에 상술한 가능성이 보다 커진다. 즉, 정상 운전 시에 있어서, 실EGR율이 목표 EGR율로 제어되고 있을 때의 어떤 내연 기관의 부하에 있어서의 연소 소음의 기준값을 기준 연소 소음으로 하면, 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮아졌을 때에, 연소 소음이 기준 연소 소음으로부터 허용량을 초과하여 증대될 가능성이 있어, 특히 내연 기관의 부하가 높을 때에 상술한 가능성이 보다 커진다.
그래서 제1 실시 형태에서는, 내연 기관의 부하에 상관없이 피크차 ΔP(=P2-P1)가 소정 범위 내로 확실하게 수용되도록 하면서, 내연 기관의 부하가 높아질수록 제2 피크값 P2를 높여 피크차 ΔP가 커지도록, 프리연료 분사 Gp, 제1 메인 연료 분사 G1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 분사량을 제어하기로 한 것이다. 소정 범위의 하한값은, 정상 운전 시에 실EGR율이 목표 EGR율에 대하여 허용 오차의 최대까지 저하되었을 때에, 연소 소음의 변화량이 허용 변화량 이내가 되는 피크차 ΔP이다. 소정 범위의 상한값은, 정상 운전 시에 있어서, 실EGR율이 목표 EGR율로 제어되고 있을 때에, 연소 소음이 허용 상한값 이하가 되는 피크차 ΔP이다.
상술한 바와 같이, 내연 기관의 부하와 상관없이 제2 피크값 P2를 제1 피크값보다도 크게 하여 피크차 ΔP를 소정 범위 내로 확실하게 수용함으로써, 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮아져 제1 피크값 P1이 증대되었다고 해도, 피크차 ΔP의 변화량을 보다 적게 할 수 있다. 상술한 바로 인하여, 정상 운전 시에 있어서 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮아졌다고 해도, 연소 소음의 변화를 허용 변화량의 범위 내로 확실하게 수용할 수 있다.
내연 기관의 부하가 높아질수록 제2 피크값 P2를 높여 피크차 ΔP가 커지도록 해 둠으로써, 내연 기관의 부하가 높을 때에 제1 피크값 P1의 증가량이 커졌다고 해도, 피크차 ΔP의 변화량이 커지는 것을 더 억제할 수 있다. 상술한 바로 인하여, 내연 기관의 부하가 높을 때에 있어서도, 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮아졌을 때의 연소 소음 변화를 허용 변화량의 범위 내로 확실하게 수용할 수 있다.
도 8은 제1 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다. 전자 제어 유닛(200)은, 본 루틴을 기관 운전 중에 소정의 연산 주기(예를 들어 10[ms])로 반복하여 실행한다. 도 9는, 제1 실시 형태에 의한 연료 분사 제어의 동작을 나타내는 타임차트이다.
스텝 S1에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 크랭크각 센서(218)의 출력 신호에 기초하여 산출된 내연 기관의 회전 속도와, 부하 센서(217)에 의해 검출된 내연 기관의 부하를 읽어들여, 내연 기관의 운전 상태를 검출한다.
스텝 S2에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 프리연료 분사 Gp의 목표 분사량 Qp, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 제어한다. 제1 실시 형태에서는 전자 제어 유닛(200)은, 미리 실험 등에 의해 작성된 도 10의 그래프를 참조하여, 적어도 내연 기관의 부하에 기초하여, 프리연료 분사 Gp의 목표 분사량 Qp, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 제어한다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 프리연료 분사 Gp의 목표 분사량 Qp는, 내연 기관의 부하에 상관없이 일정값으로 제어된다. 또한 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2는, 내연 기관의 부하에 상관없이 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2가 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1보다도 더 많아지도록 제어된다. 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2는, 각각 내연 기관의 부하가 높아질수록 많아지도록 제어되지만, 내연 기관의 부하가 높아져 갔을 때의 증량 비율은, 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2의 증량 비율이, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1의 증량 비율보다도 더 높아지도록 제어된다.
즉 제1 실시 형태에서는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1로 나눈 제2 메인 연료 분사 G2의 분사량 비율(=Q2/Q1)이, 내연 기관의 부하가 높아질수록 높아지도록, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 제어하고 있다.
상술한 바와 같이, 연소실 내의 압력 상승률의 패턴의 1산째의 압력 파형 Y1의 형성에 주로 기여하는 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1에 대하여, 2산째의 압력 파형 Y2의 형성에 주로 기여하는 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 내연 기관의 부하에 상관없이 많게 함으로써, 내연 기관의 부하에 상관없이, 제2 피크값 P2를 제1 피크값 P1보다도 크게 할 수 있다. 또한, 내연 기관의 부하가 높아질수록, 제2 메인 연료 분사 G2의 분사량 비율을 높임으로써, 내연 기관의 부하가 높아질수록 미리 제2 피크값 P2를 높여 피크차 ΔP를 보다 크게 할 수 있다.
스텝 S3에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 프리연료 분사 Gp의 목표 분사 시기 Ap, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사 시기 A1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사 시기 A2를 제어한다. 제1 실시 형태에서는 전자 제어 유닛(200)은, 프리연료 및 제1 메인 연료가 예혼합 압축 자착화 연소를 일으키고, 제2 메인 연료가 확산 연소를 일으키도록, 프리연료 분사 Gp의 목표 분사 시기 Ap, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사 시기 A1, 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사 시기 A2를, 내연 기관의 운전 상태에 상관없이 미리 정해진 소정의 시기로 제어한다.
스텝 S4에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 각 연료 분사 Gp, G1, G2의 목표 분사 시기 Ap, A1, A2에 목표 분사량 Qp, Q1, Q2의 연료를 분사하여, 기관 본체(1)의 운전을 행한다.
이상 설명한 제1 실시 형태에 의하면, 기관 본체(1)와, 기관 본체(1)의 연소실(11) 내에 연료를 분사하는 연료 분사 밸브(20)와, 연소실(11) 내의 산소 밀도를 변경하도록 구성되는 흡기 장치(3)를 구비하는 내연 기관(100)을 제어하는 전자 제어 유닛(200)(제어 장치)은, 연소실(11) 내에서 단계적으로 2회의 열 발생을 생기게 하여, 연소실 내의 압력 상승률의 패턴이 제1 피크와 상기 제1 피크 후에 발생하는 제2 피크를 포함하는 2산 형상이 되도록, 연료 분사 밸브(20)로부터 적어도 1차 연료와 2차 연료를 순차 분사하도록 제어하도록 구성된다. 또한 전자 제어 유닛(200)은, 내연 기관의 부하가 높아짐에 따라 연소실(11) 내의 산소 밀도가 높아지도록 흡기 장치(3)를 제어하도록 구성된다.
전자 제어 유닛(200)은, 2회째의 열 발생에 의해 형성되는 연소실 내의 압력 상승률의 패턴의 2산째의 제2 피크값 P2가, 1회째의 열 발생에 의해 형성되는 연소실 내의 압력 상승률의 패턴의 1산째의 제1 피크값 P1보다도 커지도록 하면서, 또한 내연 기관의 부하가 높아질수록 제2 피크값 P2로부터 제1 피크값 P1을 감산한 피크차 ΔP가 커지도록, 제1 메인 연료(1차 연료) 및 제2 메인 연료(2차 연료)의 분사 시기 및 분사량을 제어하도록 구성된다.
구체적으로는 전자 제어 유닛은, 제2 메인 연료의 분사량이 제1 메인 연료의 분사량보다도 많아지게 제어하도록 구성된다. 내연 기관의 부하가 높아질수록 제2 메인 연료의 분사량을 제1 메인 연료의 분사량으로 나눈 분사량 비율이 높아지도록, 제1 메인 연료 및 제2 메인 연료의 분사량을 제어하도록 구성된다.
상술한 바와 같이, 제2 피크값 P2를 제1 피크값 P1보다도 크게 해 둠으로써, 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮아져 제1 피크값 P1이 증대되었다고 해도, 피크차 ΔP의 변화량을 보다 적게 할 수 있다. 상술한 바로 인하여, 정상 운전 시에 있어서 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮아졌다고 해도, 연소 소음의 변화를 허용 변화량의 범위 내로 확실하게 수용할 수 있다.
또한, 내연 기관의 부하가 높아질수록 피크차 ΔP가 커지도록 해 둠으로써, 내연 기관의 부하가 높을 때에 제1 피크값 P1의 증가량이 커졌다고 해도, 피크차 ΔP의 변화량이 커지는 것을 더 억제할 수 있다. 상술한 바로 인하여, 내연 기관의 부하가 높을 때에 있어서도, 실EGR율이 목표 EGR율보다도 낮아졌을 때의 연소 소음 변화를 허용 변화량의 범위 내로 확실하게 수용할 수 있다.
(제2 실시 형태)
이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 제2 실시 형태는, 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 프리연료 분사 Gp의 목표 분사량 Qp를 많게 하는 점에서, 제1 실시 형태와 상위하다. 이하, 제2 실시 형태의 상위점을 중심으로 설명한다.
전술한 제1 실시 형태에서는, 적절한 시간을 두고 단계적으로 2회의 열 발생을 발생시킴으로써, 1회째의 열 발생에 의해 발생하는 압력파의 위상에 대하여, 2회째의 열 발생에서 발생하는 압력파의 위상을 어긋나게 하여 연소 소음의 저감을 도모하고 있었다.
상술한 바와 같이 각 압력파의 위상을 어긋나게 하여 연소 소음의 저감을 도모하는 경우에 있어서, 연소 소음의 저감 효과를 일정하게 유지하기 위해서는, 1회째의 열 발생이 발생하는 시기부터 2회째의 열 발생이 발생하는 시기까지의 시간 간격을 일정하게 유지할 필요가 있다.
따라서, 1회째의 열 발생이 발생하는 시기를, 예를 들어 도 3을 참조하여 설명한 연소실 내의 압력 상승률의 패턴이 제1 피크값 P1이 되는 크랭크각(이하 「제1 피크 크랭크각」이라고 한다)을 θ1이라고 하고, 2회째의 열 발생이 발생하는 시기를, 연소실 내의 압력 상승률의 패턴이 제2 피크값 P2가 되는 크랭크각(이하 「제2 피크 크랭크각」이라고 한다)을 θ2라고 하면, 1회째의 열 발생이 발생하는 시기부터 2회째의 열 발생이 발생하는 시기까지의 시간 간격을 일정하게 유지하기 위해서는, 내연 기관의 회전 속도에 따라 제1 피크 크랭크각 θ1과 제2 피크 크랭크각 θ2의 크랭크 간격 Δθ(=θ2-θ1)을 변화시킬 필요가 있다. 구체적으로는, 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 크랭크 간격 Δθ를 크게 할 필요가 있다.
그래서 제2 실시 형태에서는, 전술한 제1 실시 형태에서는 내연 기관의 운전 상태에 상관없이 일정값으로 한 프리연료 분사 Gp의 목표 분사량 Qp를, 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 많게 하여, 제1 피크 크랭크각 θ1을 진각하기로 했다.
전술한 바와 같이, 프리연료 분사 Gp는, 기본적으로 프리연료를 제1 메인 연료보다도 진각측에서 자착화시켜, 상술에 의해 연소실 내의 온도를 상승시켜 제1 메인 연료의 자착화를 유발시키기 위하여 행하여지는 분사이다. 따라서, 프리연료 분사 Gp의 목표 분사량 Qp를 많게 함으로써, 연소실 내의 온도 T의 상승 폭을 보다 크게 할 수 있으므로, 제1 메인 연료의 자착화 시기를 진각할 수 있다. 상술한 바로 인하여, 제1 피크 크랭크각 θ1을 진각할 수 있다. 이하, 제2 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명한다.
도 12는 제2 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다. 도 13은 제2 실시 형태에 의한 연료 분사 제어의 동작을 나타내는 타임차트이다.
스텝 S1, S3, S4에서는, 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 처리를 실시하고 있으므로, 설명을 생략한다.
스텝 S21에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 프리연료 분사 Gp의 목표 분사량 Qp, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 제어한다.
제2 실시 형태에서는 전자 제어 유닛(200)은, 미리 실험 등에 의해 작성된 도 14의 그래프를 참조하여, 내연 기관의 회전 속도에 기초하여 프리연료 분사 Gp의 목표 분사량 Qp를 제어한다. 또한 전자 제어 유닛(200)은, 미리 실험 등에 의해 작성된 도 15의 맵을 참조하여, 내연 기관의 부하와 내연 기관의 회전 속도에 기초하여 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1을 제어한다. 또한 전자 제어 유닛(200)은, 제1 실시 형태와 마찬가지로 도 7의 그래프를 참조하여, 내연 기관의 부하에 기초하여 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 제어한다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 프리연료 분사 Gp의 목표 분사량 Qp가 많아지도록 제어된다.
또한 도 15에 도시하는 바와 같이, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1은, 내연 기관의 회전 속도가 동일하면 내연 기관의 부하가 높아질수록 많아지도록, 또한 내연 기관의 부하가 동일하면 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 적어지도록 제어된다. 즉 제2 실시 형태에서는, 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 프리연료 분사 Gp의 목표 분사량 Qp를 많게 한만큼, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1을 적게 하도록 하고 있다.
이상 설명한 제2 실시 형태에 따르면, 전자 제어 유닛(200)은, 제1 메인 연료(1차 연료)의 분사 전에 프리연료를 분사하도록 구성된다. 전자 제어 유닛(200)은, 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 연소실 내의 압력 상승률의 패턴이 제1 피크값 P1이 되는 크랭크각 θ1부터 제2 피크값 P2가 되는 크랭크각 θ2까지의 크랭크 간격 Δθ가 커지도록, 프리연료의 분사량을 많아지게 제어하도록, 또한 구성된다.
상술한 바와 같이, 프리연료의 분사량을 많게 함으로써, 연소실 내의 온도 T의 상승 폭을 보다 크게 할 수 있으므로, 제1 메인 연료의 자착화 시기를 진각 시킬 수 있다. 상술한 바로 인하여, 제1 피크 크랭크각 θ1을 진각시켜, 1회째의 열 발생이 발생하는 시기부터 2회째의 열 발생이 발생하는 시기까지의 시간 간격을, 내연 기관의 회전 속도에 상관없이 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 내연 기관의 회전 속도에 상관없이, 적절한 시간을 두고 단계적으로 2회의 열 발생을 발생시킬 수 있으므로, 1회째의 열 발생에 의해 발생하는 압력파의 위상에 대하여, 2회째의 열 발생에서 발생하는 압력파의 위상을 어긋나게 하여 연소 소음의 저감을 도모할 수 있다.
(제3 실시 형태)
이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 설명한다. 제3 실시 형태는, 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사 시기 A2를 지각시킴과 함께, 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 많게 하는 점에서, 제1 실시 형태와 상위하다. 이하, 제3 실시 형태의 상위점을 중심으로 설명한다.
전술한 제2 실시 형태에서는, 1회째의 열 발생이 발생하는 시기부터 2회째의 열 발생이 발생하는 시기까지의 시간 간격을 일정하게 유지하기 위하여, 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 프리연료 분사 Gp의 목표 분사량 Qp를 많게 하여, 제1 피크 크랭크각 θ1을 진각시키고 있었다.
제2 실시 형태에 대하여 제3 실시 형태에서는, 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사 시기 A2를 지각시켜, 제2 피크 크랭크각 θ2를 지각시키기로 했다.
제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사 시기 A2를 지각시킨 경우에는, 팽창 행정에 있어서 통상 시보다도 압축 상사점으로부터 먼 지각측의 크랭크각에서 확산 연소가 발생하게 된다. 상술한 바로 인하여, 통상 시보다 연소가 완만해져 연소실 내의 압력 상승률의 패턴 압력 파형 Y2의 제2 피크값 P2가 작아지는 경향이 있다.
상술한 바와 같이, 제2 피크값 P2가 작아지면, 피크차 ΔP가 작아지므로, 1회째의 열 발생에 의해 발생하는 압력파와, 2회째의 열 발생에서 발생하는 압력파를 중첩한 실제의 압력파의 진폭이 보다 커져, 연소 소음이 더욱 증대된다.
상술한 바로 인하여, 제3 실시 형태에서는, 제2 피크값 P2의 저하를 억제하기 위하여, 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사 시기 A2를 지각시킴과 함께, 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 많게 하기로 했다.
상술에 의해, 1회째의 열 발생이 발생하는 시기부터 2회째의 열 발생이 발생하는 시기까지의 시간 간격을 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사 시기 A2를 지각시킨 것에 의한 제2 피크값 P2의 저하를 더 억제할 수 있으므로, 1회째의 열 발생에 의해 발생하는 압력파와, 2회째의 열 발생에서 발생하는 압력파를 중첩한 실제의 압력파의 진폭이 커지는 것을 더 억제할 수 있다. 상술한 바로 인하여, 연소 소음이 증대되는 것을 더 억제할 수 있다. 이하, 제3 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명한다.
도 16은 제3 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다. 도 17은 제3 실시 형태에 의한 연료 분사 제어의 동작을 나타내는 타임차트이다.
스텝 S1, S4에서는, 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 처리를 실시하고 있으므로, 설명을 생략한다.
스텝 S31에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 프리연료 분사 Gp의 목표 분사량 Qp, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 제어한다.
제3 실시 형태에서는 전자 제어 유닛(200)은, 제1 실시 형태와 마찬가지로 도 7의 그래프를 참조하여, 내연 기관의 부하에 기초하여 프리연료 분사 Gp의 목표 분사량 Qp를 제어한다. 또한 전자 제어 유닛(200)은, 미리 실험 등에 의해 작성된 도 18 및 도 19의 맵을 각각 참조하여, 내연 기관의 부하와 내연 기관의 회전 속도에 기초하여 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 제어한다.
도 18에 도시하는 바와 같이, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1은, 내연 기관의 회전 속도가 동일하면 내연 기관의 부하가 높아질수록 많아지도록, 또한 내연 기관의 부하가 동일하면 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 적어지도록 제어된다. 그리고 도 19에 도시하는 바와 같이, 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2는, 내연 기관의 회전 속도가 동일하면 내연 기관의 부하가 높아질수록 많아지도록, 또한 내연 기관의 부하가 동일하면 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 많아지도록 제어된다. 즉 제3 실시 형태에서는, 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 많게 한만큼, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1을 적게 하도록 하고 있다.
스텝 S32에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 프리연료 분사 Gp의 목표 분사 시기 Ap, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사 시기 A1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사 시기 A2를 제어한다. 제3 실시 형태에서는 전자 제어 유닛(200)은, 프리연료 분사 Gp의 목표 분사 시기 Ap 및 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사 시기 A1을, 내연 기관의 운전 상태에 상관없이 미리 정해진 소정의 시기로 제어한다. 또한 전자 제어 유닛(200)은, 미리 실험 등에 의해 작성된 도 20의 그래프를 참조하여, 내연 기관의 회전 속도에 기초하여 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사 시기 A2를 제어한다.
도 20에 도시하는 바와 같이, 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사 시기 A2는, 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 지각측의 크랭크각으로 제어된다.
이상 설명한 제3 실시 형태에 따르면, 전자 제어 유닛(200)은, 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 상기 연소실 내의 압력 상승률의 패턴이 제1 피크값 P1이 되는 크랭크각 θ1부터 제2 피크값 P2가 되는 크랭크각 θ2까지의 크랭크 간격 Δθ가 커지도록, 제2 메인 연료(2차 연료)의 분사 시기를 지각시킴과 함께, 제2 메인 연료의 분사량을 많아지게 제어하도록, 또한 구성된다.
상술한 바와 같이, 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 제2 메인 연료의 분사 시기를 지각시킴으로써, 제2 피크 크랭크각 θ2를 지각시켜, 1회째의 열 발생이 발생하는 시기부터 2회째의 열 발생이 발생하는 시기까지의 시간 간격을, 내연 기관의 회전 속도에 상관없이 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 내연 기관의 회전 속도가 높아질수록 제2 메인 연료의 분사량을 많게 함으로써, 제2 메인 연료의 분사 시기를 지각시킨 것에 의한 제2 피크값 P2의 저하를 더 억제할 수 있다. 상술한 바로 인하여, 1회째의 열 발생에 의해 발생하는 압력파와, 2회째의 열 발생에서 발생하는 압력파를 중첩한 실제의 압력파의 진폭이 커지는 것을 더 억제할 수 있다. 상술한 바로 인하여, 연소 소음이 증대되는 것을 더 억제할 수 있다.
(제4 실시 형태)
이어서, 본 발명의 제4 실시 형태에 대하여 설명한다. 제4 실시 형태는, 내연 기관의 부하가 고부하측으로부터 저부하측으로 변화했을 때에, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 보정하는 점에서, 제1 실시 형태와 상위하다. 이하, 제4 실시 형태의 상위점을 중심으로 설명한다.
내연 기관의 부하가 높아질수록 목표 EGR율을 낮추고 있는 경우, 내연 기관의 부하가 고부하측으로부터 저부하측으로 변화했을 때에는, 목표 EGR율이 낮은 값으로부터 높은 값으로 변경되게 된다. 그러나, 실EGR율이 목표 EGR율이 될 때까지는, 흡기 통로(30)나 EGR 통로(32)의 길이 등에 따라 시간 지연이 발생한다. 상술한 바로 인하여, 내연 기관의 부하가 고부하측으로부터 저부하측으로 변화했을 때에는, 과도적으로 실EGR율이 부하 변동 후의 목표 EGR율보다도 낮아진다.
따라서, 내연 기관의 부하가 고부하측으로부터 저부하측으로 변화했을 때의 과도 운전 시(이하 「제1 과도 운전 시」라고 한다)에 있어서도, 주로 제1 메인 연료가 연소되었을 때의 열 발생에 의해 형성되는 연소실 내의 압력 상승률의 패턴의 1산째의 압력 파형 Y1이 전체적으로 진각됨과 함께, 제1 피크값 P1이 증가된다. 또한 제1 메인 연료의 자착화 시기가 진각함으로써, 제1 메인 연료의 대부분이 제2 메인 연료의 연소 전에 연소되어 버리기 때문에, 2산째의 압력 파형 Y2의 형성에 기여하는 열 발생량이 감소되어 제2 피크값 P2가 저하된다.
그래서 제4 실시 형태에서는, 제1 과도 운전 시에 있어서의 제1 피크값 P1의 증가와, 제2 피크값 P2의 저하를 억제하기 위하여, 제1 과도 운전 시에는, 목표 EGR율로부터 실EGR율의 추정값(이하 「추정 EGR율」이라고 한다)을 감산한 제1 차분값 ΔEGR1에 기초하여, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 보정하기로 했다.
구체적으로는, 제1 차분값 ΔEGR1이 클 때, 즉 실EGR율이 부하 변동 후의 목표 EGR율보다도 낮을 때일수록, 제1 메인 연료의 착화 지연 시간 τ가 짧아져 연소실 내의 압력 상승률의 패턴의 1산째의 압력 파형 Y1이 진각하고, 제1 피크값 P1이 증가하는 경향이 있으므로, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1이 적어지도록 보정한다. 그리고, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1을 적게 한만큼 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2가 많아지도록 보정한다. 상술에 의해, 제1 메인 연료가 연소되었을 때의 열 발생량을 보다 적게 할 수 있으므로, 제1 피크값 P1의 증가를 충분히 억제할 수 있다. 또한 한편, 제2 메인 연료가 연소되었을 때의 열 발생량을 많게 할 수 있으므로, 제2 피크값 P2의 저하를 충분히 억제할 수 있다. 이하, 제4 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명한다.
도 21은 제4 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다. 또한 도 22는 제4 실시 형태에 의한 연료 분사 제어의 동작을 나타내는 타임차트이다.
스텝 S1부터 S4까지의 처리는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 처리를 실시하고 있으므로, 설명을 생략한다.
스텝 S41에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 전술한 도 5의 그래프를 참조하여 산출된 목표 EGR율을 읽어들인다.
스텝 S42에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 추정 EGR율을 산출한다. 추정 EGR율, 즉 실EGR율의 추정 방법은, 공지된 여러가지 추정 방법 중에서 적절히 선택하면 되는 것이지만, 제4 실시 형태에서는 목표 EGR율에 대하여, 흡기 통로(30)나 EGR 통로(32)의 길이 등에 따른 응답 지연을 고려한 소정의 지연 처리(예를 들어 1차 지연 처리)를 실시한 것을, 추정 EGR율이라고 하고 있다.
스텝 S43에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 목표 EGR율로부터 추정 EGR율을 감산하여 제1 차분값 ΔEGR1을 산출한다.
스텝 S44에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 제1 과도 운전 시인지 여부를 판정한다. 제4 실시 형태에서는 전자 제어 유닛(200)은, 제1 차분값 ΔEGR1이 소정값 이상이면, 제1 과도 운전 시라고 판정하여 스텝 S45의 처리로 진행한다. 한편 전자 제어 유닛(200)은, 제1 차분값 ΔEGR1이 소정값 미만이면 제1 과도 운전 시가 아니라고 판정하여 스텝 S4의 처리로 진행한다.
스텝 S45에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 제1 과도 운전 시에 있어서의 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1의 보정량 C1을 산출한다. 구체적으로는 전자 제어 유닛(200)은, 미리 실험 등에 의해 작성된 도 23의 그래프를 참조하여, 제1 차분값 ΔEGR1에 기초하여, 보정량 C1을 산출한다. 도 23에 도시하는 바와 같이, 제1 차분값 ΔEGR1이 커질수록 보정량 C1은 커진다.
스텝 S46에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 스텝 S2에서 산출된 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 보정한다. 구체적으로는 전자 제어 유닛(200)은, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1로부터 보정량 C1을 감산하는 보정을 실시함과 함께, 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2에 보정량 C1을 가산하는 보정을 실시한다.
이상 설명한 제4 실시 형태에 따르면, 흡기 장치(3)는, 연소실(11)로부터 배출된 배기를 기관 본체(1)의 흡기 통로로 환류하여, EGR율(배기의 환류율)을 변경하도록 구성된다. 전자 제어 유닛(200)은, 내연 기관의 부하가 높아질수록 EGR율이 낮아지도록, 흡기 장치(3)를 제어하도록 구성된다. 그리고 전자 제어 유닛(200)은 내연 기관의 부하가 고부하측으로부터 저부하측으로 변화했을 때는, 부하 변화 후의 목표 EGR율(배기의 목표 환류율)로부터 추정 EGR율(실제의 배기의 환류율)을 감산한 제1 차분값 ΔEGR1에 기초하여, 제1 메인 연료(1차 연료)의 분사량 및 제2 메인 연료(2차 연료)의 분사량을 보정하도록, 또한 구성된다.
구체적으로는 전자 제어 유닛(200)은, 제1 차분값 ΔEGR1이 커질수록 제1 메인 연료의 분사량이 적어지도록 제1 메인 연료의 분사량을 보정함과 함께, 제2 메인 연료의 분사량이 많아지도록 제2 메인 연료의 분사량을 보정하도록 구성된다.
상술에 의해, 제1 메인 연료가 연소되었을 때의 열 발생량을 보다 적게 할 수 있으므로, 제1 피크값 P1의 증가를 충분히 억제할 수 있다. 또한 한편, 제2 메인 연료가 연소되었을 때의 열 발생량을 많게 할 수 있으므로, 제2 피크값 P2의 저하를 더 억제할 수 있다. 상술한 바로 인하여, 제1 과도 운전 시에 있어서, 1회째의 열 발생에 의해 발생하는 압력파와, 2회째의 열 발생에서 발생하는 압력파를 중첩한 실제의 압력파의 진폭이 커지는 것을 더 억제할 수 있으므로, 연소 소음이 증대되는 것을 더 억제할 수 있다.
(제5 실시 형태)
이어서, 본 발명의 제5 실시 형태에 대하여 설명한다. 제5 실시 형태는, 내연 기관의 부하가 고부하측으로부터 저부하측으로 변화했을 때에, 프리연료 분사 Gp의 목표 분사 시기 Ap 및 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사 시기 A1을 보정하는 점에서, 제4 실시 형태와 상위하다. 이하, 제5 실시 형태의 상위점을 중심으로 설명한다.
제4 실시 형태의 설명에서 전술한 바와 같이, 제1 과도 운전 시에는, 프리연료 및 제1 메인 연료의 착화 지연 시간 τ가 짧아져 연소실 내의 압력 상승률의 패턴의 1산째의 압력 파형 Y1이 진각하고, 제1 피크값 P1이 더욱 증가한다.
그래서 제5 실시 형태에서는, 제1 차분값 ΔEGR1에 기초하여, 프리연료 분사 Gp의 목표 분사 시기 Ap 및 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사 시기 A1을 지각시키는 보정을 행하기로 했다. 상술에 의해, 제1 메인 연료의 착화 지연 시간 τ가 짧아졌다고 해도, 연소실 내의 압력 상승률의 패턴의 1산째의 압력 파형 Y1이 진각하는 것을 더 억제할 수 있으므로, 제1 피크값 P1이 증가를 억제함과 함께, 제2 피크값 P2의 저하를 충분히 억제할 수 있다. 이하, 제5 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명한다.
도 24는 제5 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다. 또한 도 25는 제5 실시 형태에 의한 연료 분사 제어의 동작을 나타내는 타임차트이다.
스텝 S1부터 S4까지는 제1 실시 형태와 마찬가지의 처리를 실시하고 있으며, 또한 스텝 S41부터 스텝 S44까지는, 제4 실시 형태와 마찬가지의 처리를 실시하고 있으므로, 설명을 생략한다.
스텝 S51에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 제1 과도 운전 시에 있어서의 프리연료 분사 Gp의 목표 분사 시기 Ap 및 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사 시기 A1의 보정량 D1을 산출한다. 구체적으로는 전자 제어 유닛(200)은, 미리 실험 등에 의해 작성된 도 26의 그래프를 참조하여, 제1 차분값 ΔEGR1에 기초하여, 보정량 D1을 산출한다. 도 26에 도시하는 바와 같이, 제1 차분값 ΔEGR1이 커질수록 보정량 D1은 커진다.
스텝 S52에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 스텝 S3에서 산출된 프리연료 분사 Gp의 목표 분사 시기 Ap 및 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사 시기 A1을 보정한다. 구체적으로는 전자 제어 유닛(200)은, 프리연료 분사 Gp의 목표 분사 시기 Ap 및 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사 시기 A1로부터 보정량 D1을 가산하는 보정을 실시한다.
이상 설명한 제5 실시 형태에 따르면, 전자 제어 유닛(200)은, 내연 기관의 부하가 고부하측으로부터 저부하측으로 변화했을 때는, 부하 변화 후의 목표 EGR율(배기의 목표 환류율)로부터 추정 EGR율(실제의 배기의 환류율)을 감산한 제1 차분값 ΔEGR1에 기초하여, 제1 메인 연료(1차 연료)의 분사 시기를 보정하도록, 또한 구성된다.
구체적으로는 전자 제어 유닛(200)은, 제1 차분값 ΔEGR1이 커질수록 제1 메인 연료의 분사 시기를 지각시키도록 구성된다. 또한 프리연료 분사 Gp를 실시하는 경우에는, 제1 차분값 ΔEGR1이 커질수록 프리연료 분사 Gp의 분사 시기를 지각시키도록 구성된다.
상술에 의해, 제1 과도 운전 시에 있어서 제1 메인 연료의 착화 지연 시간 τ가 짧아졌다고 해도, 연소실 내의 압력 상승률의 패턴의 1산째의 압력 파형 Y1이 진각하는 것을 더 억제할 수 있으므로, 제1 피크값 P1이 증가를 억제함과 함께, 제2 피크값 P2의 저하를 충분히 억제할 수 있다. 상술한 바로 인하여, 제1 과도 운전 시에 있어서, 1회째의 열 발생에 의해 발생하는 압력파와, 2회째의 열 발생에서 발생하는 압력파를 중첩한 실제의 압력파의 진폭이 커지는 것을 보다 억제하여, 연소 소음이 증대되는 것을 더 억제할 수 있다.
또한, 프리연료 분사 Gp의 분사 시기를 아울러 지각시킴으로써, 1회째의 열 발생의 시동을 완만하게 하여, 열 발생의 상승이 급준해져 연소 소음이 증대되는 것을 더 억제할 수 있다.
제5 실시 형태와 같이 프리연료 및 제1 메인 연료의 분사 시기를 지각시키는 보정을 실시하는 경우, 프리연료 및 제1 메인 연료의 분사 시기를 너무 지각시키면, 프리연료 및 제1 메인 연료의 자착화 시기와, 제2 메인 연료의 자착화 시기의 간격이 짧아져 버려, 단계적으로 2회의 열 발생을 발생시킬 수 없게 될 가능성이 있다. 상술한 바로 인하여, 프리연료 및 제1 메인 연료의 분사 시기를 최대까지 지각시켰다고 해도, 제1 피크값 P1의 증가와, 제2 피크값 P2의 저하를 충분히 억제할 수 없는 경우에는, 프리연료 및 제1 메인 연료의 분사 시기의 보정과 함께, 제4 실시 형태와 같이 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 보정하도록 해도 된다.
(제6 실시 형태)
이어서, 본 발명의 제6 실시 형태에 대하여 설명한다. 제6 실시 형태는, 내연 기관의 부하가 저부하측으로부터 고부하측으로 변화했을 때에도, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 보정하는 점에서, 제4 실시 형태와 상위하다. 이하, 제6실시 형태의 상위점을 중심으로 설명한다.
전술한 제4 실시 형태에서는, 내연 기관의 부하가 고부하측으로부터 저부하측으로 변화했을 때의 제1 과도 운전 시에 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 보정하고 있었다.
여기서 내연 기관의 부하가 높아질수록 목표 EGR율을 낮추고 있는 경우, 내연 기관의 부하가 반대로 저부하측으로부터 고부하측으로 변화했을 때에는, 목표 EGR율이 높은 값으로부터 낮은 값으로 변경되게 된다. 상술한 바로 인하여, 내연 기관의 부하가 저부하측으로부터 고부하측으로 변화했을 때에는, 과도적으로 실EGR율이 부하 변동 후의 목표 EGR율보다도 높아진다.
상술한 바와 같이, 실EGR율이 목표 EGR율보다도 높아지면, 잔류 가스 비율 RES가 목표보다도 많아지게 되므로, 프리연료 및 제1 메인 연료의 착화 지연 시간 τ가 길어진다. 상술한 바로 인하여, 프리연료 및 제1 메인 연료의 자착화 시기가 지각하게 된다. 상술에 의해, 프리연료 및 제1 메인 연료의 자착화 시기와, 제2 메인 연료의 자착화 시기의 간격이 짧아져 버려, 단계적으로 2회의 열 발생을 발생시킬 수 없게 되어, 1회의 열 발생이 되어 버릴 가능성이 있다.
상술한 결과, 내연 기관의 부하가 저부하측으로부터 고부하측으로 변화했을 때의 과도 운전 시(이하 「제2 과도 운전 시」라고 한다)에는, 연소실 내의 압력 상승률의 패턴 압력 파형이 1산 형상이 되어 버려, 연소 소음의 저감 효과를 얻지 못하여, 연소 소음이 증대될 가능성이 있다.
그래서 제6 실시 형태에서는, 제2 과도 운전 시에 제1 메인 연료의 자착화 시기가 지각하는 것을 억제하기 위하여, 제2 과도 운전 시에는, 추정 EGR율로부터 목표 EGR율을 감산한 제2 차분값 ΔEGR2에 기초하여, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 보정하기로 했다.
구체적으로는, 제2 차분값 ΔEGR2가 클 때, 즉 실EGR율이 부하 변동 후의 목표 EGR율보다도 높을 때일수록, 제1 메인 연료의 착화 지연 시간 τ가 길어지는 경향이 있으므로, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1이 많아지도록 보정한다. 그리고, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1을 많게 한만큼 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2가 적어지도록 보정한다.
전술한 바와 같이, 예혼합 압축 자착화 연소를 일으키는 제1 메인 연료의 착화 지연 시간 τ는 당량비 φ가 커질수록 짧아지는 경향이 있다. 상술한 바로 인하여, 제2 차분값 ΔEGR2가 클 때일수록, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1이 많아지도록 보정함으로써, 제1 메인 연료의 자착화 시기가 지각하는 것을 더 억제할 수 있다. 이하, 제6 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명한다.
도 27은 제6 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다. 도 28은 제6 실시 형태에 의한 연료 분사 제어의 동작을 나타내는 타임차트이며, 특히 제2 과도 운전 시에 있어서의 연료 분사 제어의 동작을 나타내는 타임차트이다.
도 27에 있어서, 스텝 S1부터 S4까지는 제1 실시 형태와 마찬가지의 처리를 실시하고 있으며, 또한 스텝 S41, S42, S44부터 S46까지는, 제4 실시 형태와 마찬가지의 처리를 실시하고 있으므로, 설명을 생략한다.
스텝 S61에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 목표 EGR율로부터 추정 EGR율을 감산하여 제1 차분값 ΔEGR1을 산출함과 함께, 추정 EGR율로부터 목표 EGR율을 감산하여 제2 차분값 ΔEGR2를 산출한다.
스텝 S62에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 제2 과도 운전 시인지 여부를 판정한다. 제6 실시 형태에서는 전자 제어 유닛(200)은, 제2 차분값 ΔEGR2가 소정값 이상이면, 제2 과도 운전 시라고 판정하여 스텝 S63의 처리로 진행한다. 한편 전자 제어 유닛(200)은, 제2 차분값 ΔEGR2가 소정값 미만이면 제2 과도 운전 시가 아니라고 판정하여 스텝 S4의 처리로 진행한다.
스텝 S63에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 제2 과도 운전 시에 있어서의 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2의 보정량 C2를 산출한다. 구체적으로는 전자 제어 유닛(200)은, 미리 실험 등에 의해 작성된 도 29의 그래프를 참조하여, 제2 차분값 ΔEGR2에 기초하여, 보정량 C2를 산출한다. 도 29에 도시하는 바와 같이, 제2 차분값 ΔEGR2가 커질수록 보정량 C2는 커진다.
스텝 S64에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 스텝 S2에서 산출된 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1 및 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2를 보정한다. 구체적으로는 전자 제어 유닛(200)은, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1에 보정량 C2를 가산하는 보정을 실시함과 함께, 제2 메인 연료 분사 G2의 목표 분사량 Q2로부터 보정량 C2를 감산하는 보정을 실시한다.
이상 설명한 제6 실시 형태에 따르면, 전자 제어 유닛(200)은, 내연 기관의 부하가 저부하측으로부터 고부하측으로 변화했을 때는, 추정 EGR율(실제의 배기의 환류율)로부터 부하 변화 후의 목표 EGR율(배기의 목표 환류율)을 감산한 제2 차분값 ΔEGR2에 기초하여, 제1 메인 연료(1차 연료) 및 제2 메인 연료(2차 연료)의 분사량을 보정하도록, 또한 구성된다.
구체적으로는 전자 제어 유닛은, 제2 차분값 ΔEGR2가 커질수록 제1 메인 연료의 분사량이 많아지도록 제1 메인 연료의 분사량을 보정함과 함께, 제2 메인 연료의 분사량이 적어지도록 제2 메인 연료의 분사량을 보정하도록 구성된다.
상술한 바와 같이, 제2 차분값 ΔEGR2가 클 때수록, 제1 메인 연료 분사 G1의 분사량이 많아지도록 보정함으로써, 제1 메인 연료의 자착화 시기가 지각하는 것을 억제하여, 제1 메인 연료의 자착화 시기와, 제2 메인 연료의 자착화 시기의 간격이 짧아지는 것을 더 억제할 수 있다. 상술한 바로 인하여, 연소실 내의 압력 상승률의 패턴 압력 파형이 1산 형상이 되어 버리는 것을 더 억제할 수 있으므로, 연소 소음이 증대되는 것을 더 억제할 수 있다.
(제7 실시 형태)
이어서, 본 발명의 제7 실시 형태에 대하여 설명한다. 제7 실시 형태는, 내연 기관의 부하가 저부하측으로부터 고부하측으로 변화했을 때에, 프리연료 분사 Gp의 목표 분사 시기 Ap 및 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사 시기 A1을 보정하는 점에서, 제6 실시 형태와 상위하다. 이하, 제7 실시 형태의 상위점을 중심으로 설명한다.
전술한 제6 실시 형태에서는, 제2 과도 운전 시에는, 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사량 Q1이 많아지도록 보정함으로써, 제1 메인 연료의 자착화 시기가 지각하는 것을 억제하여, 프리연료 및 제1 메인 연료의 자착화 시기와, 제2 메인 연료의 자착화 시기의 간격이 짧아지는 것을 억제하고 있었다.
상술에 대하여 제7 실시 형태에서는, 제2 과도 운전 시에는, 제2 차분값 ΔEGR2에 기초하여, 프리연료 분사 Gp의 목표 분사 시기 Ap 및 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사 시기 A1을 진각하는 보정을 행함으로써, 제1 메인 연료의 자착화 시기가 지각하는 것을 억제하여, 프리연료 및 제1 메인 연료의 자착화 시기와, 제2 메인 연료의 자착화 시기의 간격이 짧아지는 것을 억제한다. 이하, 제7 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명한다.
도 30은 제7 실시 형태에 의한 연료 분사 제어에 대하여 설명하는 흐름도이다. 또한 도 31은 제7 실시 형태에 의한 연료 분사 제어의 동작을 나타내는 타임차트이며, 특히 제2 과도 운전 시에 있어서의 연료 분사 제어의 동작을 나타내는 타임차트이다.
도 30에 있어서, 스텝 S1부터 S4까지는 제1 실시 형태와 마찬가지의 처리를 실시하고 있으며, 스텝 S41, S42, S44부터 S46까지는, 제4 실시 형태와 마찬가지의 처리를 실시하고 있으며, 스텝 S61, S62에서는, 제6 실시 형태와 마찬가지의 처리를 실시하고 있으므로, 설명을 생략한다.
스텝 S71에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 제2 과도 운전 시에 있어서의 프리연료 분사 Gp의 목표 분사 시기 Ap 및 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사 시기 A1의 보정량 D2를 산출한다. 구체적으로는 전자 제어 유닛(200)은, 미리 실험 등에 의해 작성된 도 32의 그래프를 참조하여, 제2 차분값 ΔEGR2에 기초하여, 보정량 D2를 산출한다. 도 32에 도시하는 바와 같이, 제2 차분값 ΔEGR2가 커질수록 보정량 D2가 커진다.
스텝 S72에 있어서, 전자 제어 유닛(200)은, 스텝 S3에서 산출된 프리연료 분사 Gp의 목표 분사 시기 Ap 및 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사 시기 A1을 보정한다. 구체적으로는 전자 제어 유닛(200)은, 프리연료 분사 Gp의 목표 분사 시기 Ap 및 제1 메인 연료 분사 G1의 목표 분사 시기 A1로부터 보정량 D2를 감산하는 보정을 실시한다.
이상 설명한 제7 실시 형태에 따르면, 전자 제어 유닛(200)은, 내연 기관의 부하가 저부하측으로부터 고부하측으로 변화했을 때는, 추정 EGR율(실제의 배기의 환류율)로부터 부하 변화 후의 목표 EGR율(배기의 목표 환류율)을 감산한 제2 차분값 ΔEGR2에 기초하여, 제1 메인 연료의 분사 시기를 보정하도록, 또한 구성된다.
구체적으로는 전자 제어 유닛(200)은, 제2 차분값 ΔEGR2가 커질수록 제1 메인 연료의 분사 시기를 진각하도록 구성된다. 또한 프리연료 분사 Gp를 실시하는 경우에는, 제2 차분값 ΔEGR2가 커질수록 프리연료의 분사 시기를 진각하도록 구성된다.
상술에 의해, 제1 메인 연료의 자착화 시기가 지각하는 것을 억제하여, 제1 메인 연료의 자착화 시기와, 제2 메인 연료의 자착화 시기의 간격이 짧아지는 것을 더 억제할 수 있다. 상술한 바로 인하여, 연소실 내의 압력 상승률의 패턴 압력 파형이 1산 형상이 되어 버리는 것을 더 억제할 수 있으므로, 연소 소음이 증대되는 것을 더 억제할 수 있다.
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 (14)

  1. 내연 기관(100)의 제어 장치에 있어서,
    상기 내연 기관(100)은, 기관 본체(1)와, 상기 기관 본체(1)의 연소실(11) 내에 연료를 분사하도록 구성되는 연료 분사 밸브(20)와, 상기 연소실(11) 내의 산소 밀도를 변경하도록 구성되는 흡기 장치(3)를 포함하고,
    상기 제어 장치는 전자 제어 유닛(200)을 포함하고,
    상기 전자 제어 유닛(200)은,
    상기 연소실(11) 내에서 단계적으로 2회의 열 발생을 생기게 하여, 상기 연소실(11) 내의 압력 상승률의 패턴이 제1 피크와 상기 제1 피크 후에 발생하는 제2 피크를 포함하도록, 상기 연료 분사 밸브(20)로부터 적어도 1차 연료와 2차 연료를 순차 분사하도록 제어하고,
    상기 제2 피크에서의 압력 상승률의 피크값인 제2 피크값(P2)이, 상기 제1 피크에서의 압력 상승률의 피크값인 제1 피크값(P1)보다도 커지도록 상기 1차 연료 및 상기 2차 연료의 분사 시기 및 분사량을 제어하고,
    상기 내연 기관(100)의 부하가 높아짐에 따라 상기 연소실(11) 내의 산소 밀도가 높아지도록, 상기 흡기 장치(3)를 제어하고,
    상기 내연 기관(100)의 부하가 높아질수록 상기 제2 피크값(P2)로부터 상기 제1 피크값(P1)을 감산한 피크차가 커지도록, 상기 1차 연료 및 상기 2차 연료의 분사 시기 및 분사량을 제어하도록 구성되는, 내연 기관(100)의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛(200)은, 상기 2차 연료의 분사량이 상기 1차 연료의 분사량보다도 많아지게 제어하도록 구성되고,
    내연 기관(100)의 부하가 높아질수록 상기 2차 연료의 분사량을 상기 1차 연료의 분사량으로 나눈 분사량 비율이 높아지도록, 상기 1차 연료 및 상기 2차 연료의 분사량을 제어하도록 구성되는, 내연 기관(100)의 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛(200)은, 상기 1차 연료의 분사 전에 프리연료를 분사하도록 구성되고,
    상기 전자 제어 유닛(200)은, 상기 내연 기관(100)의 회전 속도가 높아질수록 상기 연소실 내의 압력 상승률의 패턴이 상기 제1 피크값(P1)이 되는 크랭크각부터 상기 제2 피크값(P2)이 되는 크랭크각까지의 크랭크 간격이 커지도록, 프리연료의 분사량이 많아지게 제어하도록 구성되는, 내연 기관(100)의 제어 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛(200)은, 내연 기관(100)의 회전 속도가 높아질수록 상기 연소실(11) 내의 압력 상승률의 패턴이 상기 제1 피크값(P1)이 되는 크랭크각부터 상기 제2 피크값(P2)이 되는 크랭크각까지의 크랭크 간격이 커지도록, 상기 2차 연료의 분사 시기를 지각시킴과 함께, 상기 2차 연료의 분사량이 많아지게 제어하도록 구성되는, 내연 기관(100)의 제어 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡기 장치(3)는, 상기 연소실(11)로부터 배출된 배기를 상기 기관 본체(1)의 흡기 통로(30)로 환류하여, 배기의 환류율을 변경하도록 구성되고,
    상기 전자 제어 유닛(200)은, 내연 기관(100)의 부하가 높아질수록 상기 배기의 환류율이 낮아지도록, 상기 흡기 장치(3)를 제어하도록 구성되고,
    상기 전자 제어 유닛(200)은, 내연 기관(100)의 부하가 고부하측으로부터 저부하측으로 변화했을 때는, 부하 변화 후의 배기의 목표 환류율로부터 실제의 배기의 환류율을 감산한 제1 차분값(ΔEGR1)에 기초하여, 상기 1차 연료 및 상기 2차 연료의 분사량을 보정하도록 구성되는, 내연 기관(100)의 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛(200)은, 상기 제1 차분값(ΔEGR1)이 커질수록 상기 1차 연료의 분사량이 적어지도록 상기 1차 연료의 분사량을 보정함과 함께, 상기 2차 연료의 분사량이 많아지도록 상기 2차 연료의 분사량을 보정하도록 구성되는, 내연 기관(100)의 제어 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡기 장치(3)는 상기 연소실(11)로부터 배출된 배기를 상기 기관 본체(1)의 흡기 통로(30)로 환류하여, 배기의 환류율을 변경하도록 구성되고,
    상기 전자 제어 유닛(200)은, 내연 기관(100)의 부하가 높아질수록 상기 배기의 환류율이 낮아지도록, 상기 흡기 장치(3)를 제어하도록 구성되고,
    상기 전자 제어 유닛(200)은, 내연 기관(100)의 부하가 고부하측으로부터 저부하측으로 변화했을 때는, 부하 변화 후의 배기의 목표 환류율로부터 실제의 배기의 환류율을 감산한 제1 차분값(ΔEGR1)에 기초하여, 상기 1차 연료의 분사 시기를 보정하도록 구성되는, 내연 기관(100)의 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛(200)은, 상기 제1 차분값(ΔEGR1)이 커질수록 상기 1차 연료의 분사 시기를 지각시키도록 구성되는, 내연 기관(100)의 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛(200)은, 상기 1차 연료의 분사 전에 프리연료를 분사하고, 상기 제1 차분값(ΔEGR1)이 커질수록 상기 프리연료의 분사 시기를 지각시키도록 구성되는, 내연 기관(100)의 제어 장치.
  10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛(200)은, 내연 기관(100)의 부하가 저부하측으로부터 고부하측으로 변화했을 때는, 실제의 배기의 환류율로부터 부하 변화 후의 배기의 목표 환류율을 감산한 제2 차분값(ΔEGR2)에 기초하여, 상기 1차 연료 및 상기 2차 연료의 분사량을 보정하도록 구성되는, 내연 기관(100)의 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛(200)은, 상기 제2 차분값(ΔEGR2)이 커질수록 상기 1차 연료의 분사량이 많아지도록 상기 1차 연료의 분사량을 보정함과 함께, 상기 2차 연료의 분사량이 적어지도록 상기 2차 연료의 분사량을 보정하도록 구성되는, 내연 기관(100)의 제어 장치.
  12. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛(200)은, 내연 기관(100)의 부하가 저부하측으로부터 고부하측으로 변화했을 때는, 실제의 배기의 환류율로부터 부하 변화 후의 배기의 목표 환류율을 감산한 제2 차분값(ΔEGR2)에 기초하여, 상기 1차 연료의 분사 시기를 보정하도록 구성되는, 내연 기관(100)의 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛(200)은, 상기 제2 차분값(ΔEGR2)이 커질수록 상기 1차 연료의 분사 시기를 진각하도록 구성되는, 내연 기관(100)의 제어 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛(200)은, 상기 1차 연료의 분사 전에 프리연료를 분사하고, 상기 제2 차분값(ΔEGR2)이 커질수록 상기 프리연료의 분사 시기를 진각하도록 구성되는, 내연 기관(100)의 제어 장치.
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