KR0177204B1

KR0177204B1 - 희박연소 엔진의 제어장치 및 제어방법

Info

Publication number: KR0177204B1
Application number: KR1019950703184A
Authority: KR
Inventors: 고지로 오까다; 가즈히데 도가이; 마사지 이시다
Original assignee: 나까무라 히로까즈; 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼 가이샤
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1999-03-20
Also published as: US5813386A; US5778856A; KR960700402A; WO1995018298A1; DE4480339T1; DE4447873B4

Abstract

희박연소엔진의 제어장치는 전자제어유니트(10)를 구비하고, 이 전자제어유니트는, 이론운전으로부터 희박운전으로의 이행 개시시에 이행개시 시점에서의 엔진회전수(Ne) 및 드로틀개도(TPS)에 기초하여, 공기 바이패스 밸브로서의 아이들회전수 제어밸브의 기본개도(DO) 및 목표흡기압(PO)을 지도에서 구하고, 기본개도(DO)에 대응하는 수의 구동펄스(N)를 아이들회전수 제어밸브의 스테퍼모터(32)로 송출한다. 이어서, 목표흡기압(PO)과 실제 흡기압(PB)의 편차에 따른 개도보정량(D1)에 대응하는 수의 구동펄스를 스테퍼모터로 송출한다. 이로 인해 희박연소엔진의 이론운전을 포함하는 리치운전과 희박운전 사이 전환시의 토크 변동을 억제한다.

Description

[발명의 명칭]

희박연소엔진의 제어장치 및 제어방법

[도면의 간단한 설명]

제1도는 필요 바이패스 공기유량 및 바이패스공기 부족영역 및 과잉영역을 체적효율과 엔진회전수에 의하여 표시한 그래프.

제2도는 종래 장치에 점화시기제어를 도입한 경우에서의 이론운전으로부터 희박운전으로의 이행시의 흡입공기량, 점화시기, 공연비, 엔진출력 토크의 시간변화를 예시한 그래프.

제3도는 제2도에 관련하는 종래장치에 있어서 ISC 밸브만에 의해 바이패스 공기공급을 수행한 경우의, 흡입공기량 등의 시간변화를 예시하는 제2도와 동일한 그래프.

제4도는 공연비 제어특성을 설명하기 위한 그래프로서, 제4a도는 이론방식으로부터 희박방식으로의 전환을 나타내고 제4b도는 목표공연비의 변화를 나타내는 그래프.

제5도는 공연비 제어특성을 설명하기 위한 그래프.

제6도는 공연비 제어특성을 설명하기 위한 그래프로서, 제6a도는 시간경과에 수반한 체적효율의 변화를 나타내고, 제6b도는 시간경과에 수반한 연료분사량 산출용의 희박화계수의 변화를 나타내며, 제6c도는 시간경과에 수반한 로드셀 출력의 변화를 나타내는 그래프.

제7도는 본 발명의 제1실시예에 의한 제어장치를 주변 요소와 함께 나타낸 개략도.

제8도는 제7도에 나타낸 전자제어유니트(ECU)의 바이패스공기 제어에 관련하는 각종 기능부를 나타낸 블록도.

제9도는 엔진의 리치(rich) 피이드백 운전영역, 이론(stoichio) 피이드백 운전영역, 희박(lean) 피이드백 운전영역 및 연료 차단(cut)운전영역을 엔진부하와 엔진회전수에 의하여 나타낸 그래프.

제10도는 제7도 및 제8도에 나타난 전자제어유니트에 의해 실행된 바이패스공기 제어루틴의 흐름도.

제11도는 본 발명의 제2실시예에 의한 제어장치의 요부를 주변요소와 함께 나타낸 부분 개략도.

제12도는 제11도에 나타낸 전자제어유니트의 바이패스공기 제어에 관련되는 각종 기능부를 나타낸 블록도.

제13도는 제11도 및 제12도에 나타낸 전자제어유니트에 의해 실행된 바이패스공기 제어루틴의 흐름도.

제14도는 본 발명의 제3실시예에 의한 제어장치의 요부를 주변요소와 함께 나타낸 부분개략도.

제15도는 제14도에 나타낸 전자제어유니트의 바이패스공기 제어에 관련하는 각종 기능부를 나타낸 블록도.

제16도는 제13도 및 제14도에 나타낸 전자제어유니트에 의해 실행되는 바이패스 공기 제어루틴의 흐름도.

제17도는 제11도 및 제4도에 나타낸 공기바이패스 밸브의 변형예를 나타낸 부분개략도.

제18도는 본 발명의 제4실시예에 의한 제어방벙을 실시하기 위한 제어장치를 주변요소와 함께 일부를 블록으로 나타낸 개략도.

제19도는 제18도에 나타낸 전자제어유니트에 의해 실행되는 제어방법의 경우 엔진운전 제어루틴을 나타낸 흐름도.

제20도는 제19도에 나타낸 엔진운전 제어루틴의 경우 전환제어의 제어수순의 일부를 나타낸 흐름도.

제21도는 제20도에 나타낸 제어수순에 계속하여 전환제어의 제어수순을 나타낸 흐름도.

제22도는 제21도에 나타낸 제어수순에 계속하여 전환제어의 제어수순을 나타낸 흐름도.

제23도는 제22도에 나타낸 제어수순에 계속하여 전환제어의 제어수순을 나타낸 흐름도.

제24도는 본 발명의 제4실시예의 제어방법의 경우 전환제어 전후의 ISC 밸브개도, 흡입공기량, 점화시기, 공연비 및 엔진출력 토크의 시간변화를 예시하는 그래프.

제25도는 본 발명의 제5실시예에 의한 제어방법의 경우 전환제어의 제어수순의 일부를 나타낸 흐름도.

제26도는 제25도의 제어수순에 계속하여, 전환제어의 제어수순을 나타낸 흐름도.

제27도는 제26도의 제어수순에 계속하여 전환제어의 제어수순을 나타낸 흐름도.

제28도는 본 발명의 제6실시예에 의한 공연비 제어장치의 기능블록도.

제29도는 제28도의 제어장치를 구비한 엔진시스템의 전체구성도.

제30도는 제29도의 엔진시스템의 제어계를 나타낸 블록도.

제31도는 제28도의 제어장치에 의해 제1제어 양태에서 실행되는 제어수순을 나타낸 흐름도.

제32도는 제1제어 양태를 설명하기 위한 그래프.

제33도는 제2제어 양태에서 제어장치에 의해 실행되는 제어수순을 나타낸 흐르도.

제34도는 제2제어 양태를 설명하기 위한 그래프.

제35도는 제3의 제어 양태에서 제어장치에 의해 실행되는 제어수순을 나타낸 흐름도.

제36도는 제4의 제어 양태에서 제어장치에 의해 실행되는 제어수순을 나타낸 흐름도.

제37도는 제4의 제어 양태를 설명하기 위한 그래프.

제38도는 제5의 제어 양태에서 제어장치에 의해 실행되는 제어수순을 나타낸 흐름도.

제39도는 제5의 제어 양태를 설명하기 위한 그래프.

제40도는 제5의 제어 양태를 설명하기 위한 그래프.

제41도는 제6의 제어 양태에서 제어장치에 의해 실행되는 제어수순을 나타낸 흐름도.

제42도는 공연비 제어특성을 설명하기 위한 그래프.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은, 희박연소엔진의 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.

[배경기술]

내연기관의 배기가스특성 또는 연비의 개선을 위하여, 엔진에 공급되는 혼합기의 공연비를 이론공연비 보다 연료희박측의 공연비로 제어하여, 엔진을 희박운전(희박연소(lean burn)운전)하는 것이 공지되어 있다. 이러한 종류의 공연비 제어에서는, 엔진의 가속운전영역 등에 있어서 엔진출력이 부족하지 않도록, 가속운전영역 등에서는 공연비를 이론공연비에 근접하게 제어하고, 엔진을 이론(스토이키오)운전(광의로는 리치(rich)운전)하도록 하고 있다. 따라서, 이와 같이 제어되는 엔진을 탑재한 차량의 주행중에, 예를 들면, 엑셀페달의 밟는 조작이 해제되어 가속 운전영역으로부터 이탈하면, 연료량만이 줄어들어 리치 운전으로부터 희박운전으로의 이행이 수행된다. 이 경우, 엔진출력이 급하게 저하하여 충격이 발생하고, 차량의 드라이버빌리티(drivability)가 저해된다.

그래서, 리치 운전으로부터 희박운전으로의 이행시에 엔진출력을 일정하게 유지하기 위해, 엔진으로의 연료공급량을 변화시키지 않고 흡입공기량만을 변화시키도록 한 공연비 제어장치가, 일본국 특개평 5-187295호에 제안되어 있다.

상기 제안장치는, 엔진의 특정운전상태시에 리치 운전을 수행하고, 그 이외인 때에 희박운전을 수행하는 것으로서, 드로틀 밸브를 바이패스하는 2개의 바이패스 통로를 구비하고, 한쪽의 바이패스 통로에는 아이들(idle)회전수 제어(ISC)밸브가 설치되고, 다른 쪽의 바이패스 통로에는 부압응동밸브가 설치되어 있다. 그리고, 희박운전시에는, 흡기통로의 드로틀밸브 배치부위와 부압응동밸브의 제어실을 접속하는 제어압통로에 설치된 바이패스 밸브가 열리게 되고, 이것에 의해, 흡기통로내 부압 나아가서는 엔진운전상태에 적합한 양의 바이패스 공기가, 부압응동밸브측의 바이패스 통로를 통하여 엔진에 공급된다. 또한, 연료희박측의 공연비를 달성하기 위한 목표 흡입공기량이 드로틀밸브 개도(開度:개방정도)에 따라서 연산되고, 목표 흡입공기량과 실제의 흡입공기량과의 편차에 따라서 ISC 밸브의 밸브개도가 충격(duty) 제어되어, 이것에 의해 엔진에 목표흡입 공기량이 공급된다.

상기 제어장치에 의하면, 리치 운전과 희박운전간의 전환시에 엔진 출력토크 변동을 상당한 정도까지 억제할 수 있다. 그러나, 제안장치의 흡입공기량 제어는, 기본적으로는, 부압응동밸브의 개도를, 흡기관의 드로틀밸브 배치부위에서의 흡기부압에 따라서 제어하는 것으로서, 운전방식 전환중의 흡입공기량제어의 적정화 나아가서는 토크변동 억제에는 일정한 한도가 있다.

즉, 연비가 좋고 동시에 질소산화물의 발생량이 작은 공연비 영역에서 희박운전으로 이행한 경우에, 바이패스 공기량이 부족하여 토크 부족을 초래하기도 하고, 바이패스 공기량이 과잉으로 되어서 엔진이 가속운전되기도 한다. 그리고 토크 부족 해소를 위해 공연비를 이론공연비에 근접시킨 경우는, 질소산화물의 발생량이 증대하고, 연비가 저하한다.

본 발명자의 지식에 의하면, 제1도에 나타난 것 같이, 필요 바이패스 공기유량은 예를 들면 체적효율과 엔진회전수로부터 구하지만, 실제의 바이패스 공기제어에서는, 저회전 또는 고체적 효율측의 운전영역에서 바이패스 공기 부족이 생기고, 또한, 고회전 동시에 저체적 효율측의 운전영역에서 바이패스 공기 과잉이 생긴다.

또한, 상기 제안장치는, 바이패스밸브와 부압응동밸브로 이루어진 공기바이패스 밸브(ABV)를 희박화 공기공급장치로서 사용한 것으로, 이론운전과 희박운전 사이의 전환시에 엔진출력 토크변동이 적고, 상기 전환을 단시간에 수행할 수 있다고 하는 이점이 있다. 제2도는, 제안장치에 점화시기제어를 도입한 경우의 이론운전으로부터 희박운전으로의 이행시의 흡입 공기량, 점화시기, 공연비(A/F), 엔진출력 토크의 시간변화를 예시한다. 도시한 것 같이, 흡입공기량은, ISC 개도의 증가와 함께 1차지연을 수반하여 증대되어 간다. 또한, 이론운전시로부터 희박운전으로의 이행시의 토크변동은 작다.

제안장치는, 상술한 이점을 갖기는 하지만, 희박운전시의 토크와 이론운전시의 토크를 동일하게 유지하는데 필요한 바이패스 공기를 정확하게 계량하기 위하여 ISC 밸브 등의 보조장치를 필요로 하고, 장치구성이 복잡하게 된다.

즉, 장치구성의 간이화를 도모하기 위해, 상기 제안장치에 있어서, 공기 바이패스 백브를 제거하여 ISC 밸브만으로 바이패스 공기공급을 수행하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, ISC 밸브개도 변화에 대한 흡입공기량의 응답성이 지연되기 때문에, 이 경우, 제3도에 실선으로 나타낸 것 같이, 희박운전과 이론운전 사이 전환시에 엔진출력 토크가 급하게 떨어져 충격이 발생하게 된다. 또한, 제3도에 파선으로 나타낸 것 같이, 흡입공기량 증가에 맞추어 공연비의 희박화를 진행하면 토크의 저하는 작지만, 질소산화물 생성량이 많은 공연비영역에서 엔진이 장시간 운전되기 때문에 , 질소 산화물의 배출량이 증대한다.

그런데, 전형적인 희박연소식 내연엔진(희박연소엔진)의 운전 제어에서는 전환판정이 수행되고, 상기 판정결과에 기초하여, 엔진 운전방식이 이론방식과 희박방식 사이에서 필요에 따라 전환된다. 그리고, 이론공연비보다도 연료희박측 공연비에서의 희박연소 운전으로의 전환에 즈음해서는, 제4a도에 도시하듯이, 이론방식으로부터 희박방식으로의 전환제어가 수행되고, 상기 전환제어에 수반하여, 목표공연비는, 제4b도에 도시하듯이, 이론방식(스토이키오 모드)의 목표공연비로부터 희박방식의 목표공연비로 변환된다. 일반적으로, 희박방식에서는, 공연비를 극히 큰 값(예를 들면, 안정한 연소를 수행할 수 있는 한계(희박한계)에 가까운 값)으로 설정하여 혼합기를 극히 희박하게 하고, 이것에 의해 연비의 대폭적인 향상과 NOx의 배출저감을 도모하도록 하고 있다.

그리고, 희박연소운전을 수행하기 위해, 희박화공기가 내연 엔진에 도입된다. 희박화공기의 도입은, 예를 들면 일본국 특개평 4-265437호에 기재된 것 같이, 흡기통로에 있어서 드로틀밸브를 바이패스하여 설치된 바이패스 통로에 배치된 공기 바이패스밸브(ABV)를 소요량 개구함에 의해 수행된다. 상기 바이패스밸브 개도의 제어에 의하여 희박화공기의 도입량이 제어되고, 이것에 의해 감속충격의 발생이 방지된다.

그러나, 제5도에 나타난 것 같이, 공기바이패스밸브의 응답(개도변화)에는 낭비시간과 1차지연이 수반되고, 또한, 흡입 공기량은, 이러한 지연을 가진 공기바이패스밸브 개도변화에 대하여 1차지연을 수반하여 변화한다. 그리고, 상기 흡기지연 때문에, 희박연소운전으로의 전환직후는, 흡입공기량이 신속하게 증대변화 하지 않고, 따라서, 체적효율 Ev는 충분하게 상승하지 않는다 (제6a도).

이 때문에, 희박연소운전으로의 전환에 즈음하여, 목표공연비를 증대변화시키기 위해 연료분사량 산출용의 희박화계수 KA/F를 제6b도에 나타난 것 같이 감소변화시키면, 흡입공기량의 증대보정보다도 연료분사량의 감소보정이 선행하여 수행되어, 혼합기가 과도하게 희박화되게 된다. 이 경우, 엔진출력토크를 나타내는 로드셀(loadcell) 출력은, 희박연소운전으로의 전환 후에 있어서 급격히 감소하고, 그 다음, 상승으로 바뀐다(제6c도). 즉, 로드셀 출력에 골(골짜기 모양)이 나타난다. 이 골은, 흡입공기량부족(흡기지연)에 기인하는 감속충격을 나타내고 있다. 이러한 감속충격이 생기면, 운전감각이 손상된다. 또한, 흡기지연에 기인하여 혼합기의 공연비가 희박 한계를 넘으면, 엔진에 실화(失火: 불꺼짐)가 생기게 되고, 엔진출력이 급격히 감소하여 차량운전상의 감각이 더욱 악화한다.

이러한 흡기지연의 정도는, 엔진회전수에 의존하여 변화한다. 즉, 제5도에 예시한 흡입공기량 특성을 구비한 엔진에서는, 희박연소운전으로의 전환제어의 개시시점으로부터 흡입공기량이 목표값의 85%에 달하기까지에 요하는 시간은, 엔진회전수가 1000rpm 이면 약 0.83초이고, 2000rpm 이면 약 0.56초이고, 또한, 3000rpm 이면 약 0.47초이다. 따라서 이러한 흡입공기량 특성을 갖는 엔진에 대하여, 희박화공기의 도입을 엔진회전수와 무관계하게 동일패턴(예를 들면 동일한 전환판정간격)으로 수행하면, 특히 고엔진 회전 영역에서는 희박연소운전으로의 전환시에 흡입공기량의 증대 보정에 지연을 초래하고, 운전감각의 악화를 초래한다.

[발명의 개시]

본 발명의 목적은, 엔진의 이론운전 또는 리치 운전과 희박운전 사이의 전환시의 엔진출력 토크변동을 억제하여 충격저감 및 드라이버릴리티 향상을 도모하는 희박연소엔진의 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 엔진출력의 변동 및 질소산화물의 발생을 억제하면서 엔진의 이론운전 또는 리치 운전과 희박운전 사이 전환을 간단한 제어시스템에 의해 실행할 수 있는 희박연소엔진의 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 희박연소운전으로의 전환시에 있어서, 감속 감등의 운전감각의 악화를 확실하게 방지할 수 있는 희박연소엔진의 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 양태에 의한 희박연소엔진의 제어장치는, 엔진의 부하상태를 검출하는 부하상태 검출수단과, 엔진으로 공급된 흡입공기량을 조정하는 흡입공기량 조정수단과, 이론공연비 또는 이보다 연료과농도측으로 설정되는 제1공연비에서의 운전으로부터, 이론공연비보다 연료희박측으로 설정되는 제2공연비에서의 운전으로의 이행이 수행되는 때에, 이행 전후에서의 엔진의 출력토크 차이를 저감 또는 상쇄 가능한 부하상태변화가 주어지도록, 부하상태검출수단에 의하여 검출된 엔진부하상태에 따라서 흡입공기량조정수단을 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 별도의 양태에 의한 희박연소엔진의 제어방법은, 엔진의 부하상태를 검출하는 행정(피스톤의 왕복거리)(a)와, 이론공연비 또는 이보다 연료과농도측으로 설정된 제1공연비에서의 운전으로부터, 이론공연비보다 연료희박측으로 설정된 제2공연비에서의 운전으로의 이행이 수행된 때에, 이행 전후에서의 엔진의 출력토크 차이를 저감 또는 상쇄할 수 있는 부하상태 변화가 주어지도록, 상기 검출된 엔진부하상태에 따라서 엔진으로 공급되는 흡입공기량을 제어하는 행정(b)를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 상기 제어장치 및 제어방법에 의하면 엔진의 이론운전 또는 리치 운전과 희박운전 사이 전환시의 엔진 출력토크 변동을 억제하여 충격저감 및 드라이버빌리티 향상을 도모한다.

상기 제어장치에 있어서, 바람직하게는, 제어수단은, 엔진의 흡입공기량을 증량하는 측으로 제어하는 동시에, 상기 흡입공기량 증량에 맞추어 엔진의 점화시기를 일단 지각(遲角)시키고, 그 다음 점화시기를 진각(進角)측으로 제어하는 동시에 공연비를 희박측으로 제어한다. 또는, 제어수단은, 공기량조정수단에 의한 실흡입공기량의 변화에 맞추어 엔진의 점화시기를 지각시키고, 그 다음, 점화시기를 진각측으로 제어하고, 상기 점화시기의 진각에 맞추어 공연비를 설정하여 희박측으로 제어한다.

또한, 상기 제어방법에 있어서, 바람직하게는, 행정(b)는, 엔진의 회전수를 검출하는 부행정과, 행정(a)에서 검출된 부하상태에 기초하여 공기량증량을 설정하는 부행정과, 상기 검출된 엔진부하 상태로 검출된 엔진회전수에 기초하여 개도제어량을 설정하는 부행정과, 상기 설정된 공기량증량이 수행되도록, 상기 설정된 개도제어량에 따라서, 엔진의 흡기통로에 드로틀밸브를 바이패스하여 설치한 바이패스통로에 개장된 바이패스밸브를 구동제어하는 부행정을 포함한다.

상기 적합한 양태에 의한 제어장치 및 제어방법에 의하면, 엔진출력의 변동 및 질소산화물의 발생을 억제하면서 엔진의 리치 운전 또는 이론운전과 희박운전 사이에서의 전환을 간단한 제어 시스템에 의해 실행할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 제어장치는, 엔진으로 연료를 공급하는 연료공급수단을 포함한다. 또한, 제어수단은, 엔진의 운전상태에 따라서 목표공연비를 설정하는 목표공연비 설정수단과, 이와 같이 설정된 목표공연비를 실현하기 위한 연료량을 설정하는 연료량설정수단을 가진다. 연료공급수단은, 연료설정수단에 의해 설정된 연료량에 따라서 엔진으로 연료를 공급한다. 그리고, 목표공연비 설정수단은, 제1공연비에서의 운전으로부터 제2공연비에서의 운전으로의 전환에 즈음하여 실흡입공기량의 변화에 추종하여 공연비를 연속적으로 변화시키는 추종변화수단을 포함한다.

상기 제어방법에 있어서, 바람직하게는, 상기 행정(b)는, 엔진의 운전상태에 따라서 목표공연비를 설정하는 부행정(b1)과, 상기 부행정(b1)에서 설정된 목표공연비를 실현하기 위한 연료량을 설정하는 부행정(b2)와, 상기 부행정(b2)에서 설정된 연료량에 따라서 엔진으로 연료를 공급하는 부행정(b3)를 포함한다. 그리고, 부행정(b1)은, 제1공연비에서의 운전으로부터 제2공연비에서의 운전으로의 전환에 즈음하여 실흡입공기량의 변화에 추종하여 공연비를 연속적으로 변화시키는 부행정(b11)을 포함한다.

상술한 또 다른 적합 양태에 따른 희박연소엔진의 제어장치 및 제어방법에 의하면, 희박연소운전으로의 전환시에, 실제흡입공기량 변화에 추종한 제어를 수행하고, 따라서, 연료분사량제어에 대한 흡입공기량제어의 지연을 방지할 수 있고, 이것에 의해, 감속감의 발생을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 실공기량의 증가에 따라서 공연비를 희박측으로 이행할 수 있고, 따라서, 엔진출력을 거의 일정하게 할 수 있으며, 이로 인하여 운전방식전환에 따른 충격 발생을 방지할 수 있다. 또한, 인위적인 엑셀조작에 있어서도, 최종 목표공연비에서의 운전상태를 달성할 수 있다. 또한, 센서의 추가 장비를 필요 없게 하고 알고리즘을 간소하게 할 수 있다.

상기 제어장치에 있어서, 바람직하게는, 추종변화수단은, 운전상태의 전환개시 직전에서의 공연비로부터 전환 후의 최종 목표공연비에 이르도록 서서히 변화하는 백업공연비를 설정하는 백업공연비 설정수단을 포함하고, 연료설정수단이 과도적 목표공연비와 백업공연비 중의 큰 쪽을 따라서 연료량을 설정한다.

상기 적합한 실시예에 따른 제어장치에 의하면, 엔진의 과도적인 전환운전상태가 진행하여 과도적 목표공연비의 설정특성곡선과 백업공연비의 설정특성곡선이 교차하고, 따라서 희박연소운전으로의 전환개시로부터 충분한 시간이 이미 경과하여 충분한 공기량증가가 달성된 후에는, 과도적 목표공연비 대신에 백업공연비가 채용되어 목표공연비가 최종 목표공연비 쪽으로 원활하게 이행하여 간다. 이 경우, 실흡입공기량에 대응시키지 않고 목표공연비를 추이시켜도, 차량주행상의 감속감이 생기지는 않는다.

보다 바람직하게는, 상기 제어장치에 있어서, 추종변화수단은, 운전상태의 전환개시 직전에서의 공연비로부터 전환 후의 최종 목표공연비에 이르도록 서서히 변화시키는 과도적 목표공연비를 설정하는 과도적 목표공연비 설정수단을 포함하고, 과도적 목표공연비는, 엔진회전수가 커질수록 과도적 목표공연비의 변화속도가 빠르게 되도록 설정된다. 또한, 상기 제어방법에 있어서, 부행정(b11)은, 운전상태의 전환의 개시 직전에서의 공연비로부터 전환 후의 최종 목표공연비에 이르도록 서서히 변화하는 과도적 목표공연비를 설정하는 부행정을 포함하고, 과도적 목표공연비는, 엔진회전수가 커질수록 과도적 목표공연비의 변화속도가 빠르게 되도록 설정된다. 상기 적합한 실시예의 제어장치 및 제어방법에 의하면, 과도적 목표공연비가 엔진회전수에 따라서 설정되기 때문에, 정확한 공연비제어를 행할 수 있다.

보다 바람직하게는, 백업공연비 설정수단은, 엔진회전수가 크게 될수록 백업공연비의 변화속도가 빠르게 되도록 백업공연비를 설정한다. 상기 적합한 실시예의 제어장치에 의하면, 백업공연비가 엔진회전수에 따라서 설정되기 때문에, 정확한 공연비제어를 수행할 수 있다.

보다 바람직하게는, 상기 제어장치에 있어서, 추종변화수단은, 운전상태의 전환개시 직전에서의 공연비로부터 전환 후의 최종 목표공연비로 서서히 변화하는 과도적 목표공연비를 설정하는 과도적 목표공연비 설정수단을 포함하고, 과도적 목표공연비 설정수단은, 과도적 목표공연비의 변화속도가 엔진의 고회전운전상태에 대응한 것으로부터 저회전운전상태에 대응한 것으로 변화하도록, 과도적 목표공연비를 설정한다. 또한, 상기 제어방법에 있어서, 부행정(b11)은, 운전상태의 전환개시 직전에서의 공연비로부터 전환 후의 최종 목표공연비로 서서히 변화하는 과도적 목표공연비를 설정하는 부행정을 포함하고, 과도적 목표공연비의 변화속도가 상기 엔진의 고회전운전상태에 대응한 것으로부터 저회전운전상태에 대응한 것으로 변화하도록, 과도적 목표공연비를 설정한다.

상기 적합한 실시예의 제어장치 및 제어방법에 의하면, 공연비 전환제어 중의 과도적 목표공연비의 변화는, 전체로서, 실제의 흡입공기량변화와 상사(상호유사)한 것으로 되고, 따라서, 흡입공기량 변화가 낭비시간 및 1차지연을 수반한 것에 기인하여 감속감이 발생하는 것이 아니다. 그리고, 전환 직전에서의 목표공연비로부터 중간의 소정 목표공연비에 이를 때까지는, 과도적 목표공연비의 변화속도가 커지므로, 질소산화물이 발생하기 쉬운 공연비영역을 신속하게 통과시킬 수 있다.

보다 바람직하게는, 추종변화수단은, 운전상태의 전환의 개시직전에서의 공연비로부터 전환 후의 최종 목표공연비로 서서히 변화하는 과도적 목표공연비를 설정하는 과도적 목표공연비 설정수단과, 운전상태 전환의 직후에 과도적 목표공연비의 변화를 금지 또는 억제하는 변화금지억제수단을 포함한다. 상기 적합한 실시예의 제어장치에 의하면, 희박연소운전으로의 전환시점으로부터, 실흡입공기량이 증대하기 시작하는 낭비시간 경과시점까지는 목표공연비의 증가가 금지 또는 억제되어서, 감속감의 발생이 방지된다.

보다 바람직하게는, 추종변화수단은, 인위적조작에 의한 드로틀개도변화에 따라서, 과도적인 전환운전 중의 흡입공기량을 보정하는 보정수단을 포함한다. 상기 적합한 실시예의 제어장치에 의하면, 인위적인 엑셀조작에서도, 상기 엑셀조작에 대응하는 보정이 수행되기 때문에 감속감의 발생이 방지된다.

보다 바람직하게는, 과도적 목표공연비 설정수단은, 비교수단에 의한 비교결과에 기초하여 과도적 목표공연비의 설정을 소정기간에 걸쳐서 수행함과 함께, 소정기간의 경과 후는, 소정기간의 경과시점에서의 과도적 목표공연비로부터 최종 목표공연비에 이르게 되도록, 과도적 목표공연비를 서서히 변화시킨다. 상기 적합한 실시예에 의하면, 완만하게 변화하는 실흡입공기량에 따라서 과도적 목표공연비를 설정한 경우에 생기는 최종 목표공연비의 달성지연을 방지할 수 있고, 과도적인 전환운전을 적시에 완료할 수 있다.

보다 바람직하게는, 보정수단은, 제2공연비에서의 운전으로의 전환에 관계 없는 흡입공기량을 드로틀개도 및 엔진회전수에 대응하여 기억하는 기억수단을 포함한다. 상기 적합한 실시예에 의하면, 실흡입공기량을 검출하지 않고서, 인위적인 엑셀조작을 보상하기 위한 보정을 수행하고, 제어장치를 저비용화 하는 것이 가능하다.

[실시예]

제7도를 참조하면, 희박연소엔진(1)의 각각의 기통에 접속되는 흡기 매니폴드(manifold)(2a)에는, 전자식 연료분사판(3)이 기통마다에 배치되고, 연료펌프(도시생략)로부터 연소압력 조절기(도시생략)를 통하여 일정압력의 연료가 각 연료분사판(3)에 공급되도록 되어 있다. 또한, 흡기 매니폴드(2a)에는 이것과 협동하여 흡기통로(2)를 구성하는 흡기관(2b)이 써지 탱크(surge tank)(2c)를 통하여 접속되고, 흡기관(2b)의 외측 끝에는 에어크리너(4)가 배치되며, 또한, 흡기관(2b)의 도중에는 드로틀밸브(5)가 설치되어 있다. 그리고, 엔진(1)의 각 기통에 장착된 점화 플러그(도시생략)는 디스트리뷰터(distributor)(도시생략)를 통하여 점화기(도시생략)에 접속되고, 점화기의 1차코일로의 공급전류의 차단시에 2차코일에 발생하는 고전압에 의해 점화 플러그에 불꽃을 날려서 엔진기통내의 혼합기를 점화하도록 되어 있다.

본 발명의 제1실시예의 제어장치는, 후술하는 바이패스공기 제어에 있어서 제어수단 등으로 기능하는 전자제어유니트(ECU)(10)를 구비하고, 상기 전자제어유니트(10)는, 중앙연산장치, 불휘발성의 밧데리백업램을 포함하여 각종 제어프로그램 등을 기억하기 위한 기억장치, 입출력 장치등(모두 도시생략)을 가지고 있다.

본 제어장치는 또한, 드로틀밸브(5)를 바이패스하여 흡기관(2b)에 설치한 바이패스통로(20)에 바이패스공기 밸브로서 배치한 ISC 밸브(30)를 구비하고 있다. 이 ISC 밸브(30)는, 제어유니트(10)와 협동하여 공기량 조절수단을 구성함과 동시에 아이들회전수 제어밸브로서도 기능하는 것으로, 바이패스통로(20)를 개폐하여 이 바이패스 통로(20)를 통한 엔진(1)으로의 공기공급을 허용 또는 저지하기 위한 밸브체(31)와, 이것을 개폐구동하기 위한 스테퍼모터(펄스모터)(32)를 포함한다. 펄스모터(32)는, 연료분사밸브(30) 및 점화기와 함께 제어유니트(10)의 출력측에 접속되어 있다.

또한, 본 제어장치는, 엔진운전 파라미터 검출수단으로서의 각종 센서를 구비하고 있다. 이들 센서는, 예를 들면, 흡기통로(2)측에 설치되어 흡입공기량을 카르만 소용돌이(Karman's vortex) 정보로부터 검출하기 위한 공기플로우센서(41)와 드로틀밸브(5)에 부설되어 드로틀개도를 검출하기 위한 전위차계(potentiometer)식의 드로틀센서(42)와, 엔진(1)의 배기통로(9)측에 설치되어 배기가스 중의 산소농도를 검출하기 위한 O2 센서(43)와, 엔진냉각수온을 검출하기 위한 수온센서(44)와, 특정의 기통 예를 들면 제1기통이 소정 크랭크각도 위치에 있는 것을 검출하기 위한 기통판별센서(46)와, 써지 탱크(2c)에 장착되어 드로틀밸브(5)의 하류의 경우 흡기관내 부압을 검출하기 위한 압력센서(47)를 구비하고 있다. 그리고 상술한 각종센서는 전자제어유니트(10)의 입력측에 접속되어 있다.

전자제어유니트(10)는, 크랭크각 센서(45)로부터 크랭크각으로 180도 마다 송출되는 TDC 신호의 발생간격에 기초하여 검출된 엔진의 행정주기로부터 엔진회전수를 연산하는 동시에, 기통판별센서(46)로부터의 출력과 미리 설정된 엔진기통의 경우 점화·연료공급 순서로부터 다음에 점·연료공급 해야 할 기통을 판별하도록 되어 있다.

또한, 전자제어유니트(10)는, 각종 센서 출력에 기초하여 엔진운전영역을 판별하고, 엔진운전영역에 따른 연료분사량, 즉 연료분사밸브(3)의 개방시간과 최적 점화시기를 연산하고, 연산한 개방시간에 따른 구동신호를 각 연료분사밸브(3)에 공급하여 소요된 연료량을 각 기통에 공급함과 함께, 연산한 점화시기에 따른 구동신호를 각 연료분사밸브(3)에 공급하여 소요된 연료량을 각 기통에 공급하는 동시에 연산한 점화시기에 따른 구동신호를 구동회로로부터 점화시기에 공급하여 혼합기체를 점화시키도록 되어 있다. 전체 엔진운전영역은, 제9도에 예시한 것 같이, 드로틀개도 등의 엔진부하와 엔진회전수 Ne에 의해 리치 운전영역, 희박 피이드백 운전영역(Ⅲ), 연료차단운전영역(Ⅳ)으로 구획되고, 리치 운전영역은 부피이드백 운전영역(Ⅰ)과 이론피이드백 운전영역(Ⅱ)으로 다시 구분된다. 그림 중에서, 기호 WOT는 드로틀밸브 완전개방(全開)을 나타낸다.

상술한 구성에 있어서, 전자제어유니트(10)는, 엔진부하 파라미터 예를 들면 드로틀센서(42) 출력과, 크랭크각 센서(45)의 출력의 발생주기로부터 연산한 엔진회전수 Ne에 기초하여, 현재의 엔진운전영역을 판별한다.

또한, 전자제어유니트(10)는, 연료분사밸브(3)의 개방시간(Tinj)을 다음 식에 의하여 연산한다.

Tinj = (A/N ÷ λ) × K1 ×K2 + TO

여기서, A/N은, 공기플로우센서(41)에 의하여 검출된 카르만 소용돌이 주파수와 엔진회전수(Ne)로부터 구해진 1흡기행정당 흡입공기량이다. λ는 목표공연비로서, 이론 피이드백 운전영역에서는 이론공연비 혹은 그 근사값(예를 들면, 공연비 14.7)으로, 부피이드백 운전영역에서는 이론공연비보다 연료과농도측의 값으로, 또한 희박피이드백 운전영역에서는 이론공연비보다 연료희박측의 값으로 설정된다. K1은 연료유량을 개방시간으로 환산하기 위한 계수를 나타낸다. K2는 엔진운전상태를 나타내는 각종 파라미터에 의하여 설정된 보정계수값으로, 예를 들면 엔진 수온센서(44)에 의해 검출된 엔진수온(TW), 02센서(43)에 의해 검출된 배기가스 중 산소농도 등에 따라서 설정된다. TO는 도시하지 않은 밧데리센서에 의해 검출된 밧데리전압 등에 따라서 설정된 보정값이다.

그리고, 전자제어유니트(10)는, 개방시간(Tinj)에 따른 구동 신호를, 금회의 연료공급대상인 기통에 대응하는 연료분사밸브(3)에 공급하고, 이것에 의해 개방시간(Tinj)에 대응하는 연료량을 그 기통에 공급한다.

바이패스공기 제어에 관련하여, 전자제어유니트(10)는 기능적으로는 제8도에 나타낸 각종 기능부를 구비하고 있다.

즉, 제어유니트(10)는 크랭크각 센서(45) 출력에 기초하에 엔진회전수(Ne)를 산출하기 위한 엔진회전수 연산부(11)와, 연산부 출력(Ne)과 드로틀센서(42)의 출력(TPS)로부터 ISC 밸브(30)의 기본개도(DO)를 구하기 위한 기본개도 설정부(12)와, 엔진회전수 연산부 출력(Ne)와 드로틀센서출력(TPS)로부터 희박운전시의 목표 흡기 매니폴드압(PO)를 구하기 위한 목표흡기압 설정부(13)를 구비하고 있다, 감산부(14)에서는 목표흡기압 설정부출력(PO)로부터 압력 센서(47)의 출력(PB)이 줄게 되고, 개도보정부(15)에서는 감산부(14)출력에 대응하는 개도보정량(D1)이 구해진다. 목표흡기압 설정부출력(D0)와 개도보정부출력(D1)은 가산부(16)에서 가산되고, 목표 ISC 밸브개도를 나타내는 가산부출력은 밸브구동부(17)에 송출된다.

밸브구동부(17)는, 목표 ISC 밸브개도(D0+D1)와, 예를 들면 제어유니트(10)에 내장된 레지스터(도시생략)에 기억되어 있는 현재의 ISC 밸브개도에 기초하여 구동펄스수(N) 및 ISC 밸브동작 방향을 결정하고, ISC 밸브(30)의 스테핑모터(32)의 각 상자극(相磁極)(도시생략)으로 구동 단계수 N에 동등한 수의 출력펄스를 밸브동작 방향에 대응하는 위상순서로 송출한다. 이것에 의해, ISC 밸브(30)의 개도가 목표개도(D0+D1)로 제어된다.

이하, 제7도 및 제8도에 나타난 제어장치의 바이패스공기제어 동작을 설명한다.

엔진(1)의 운전 중, 전자제어유니트(10)는, 제10도에 나타난 바이패스공기 제어루틴을 소정 주기로 실행한다.

상기 제어루틴에 있어서, 제어유니트(10)는, 수온센서(44)로부터의 출력을 판독하고, 상기 센서출력이 나타내는 엔진냉각수온이 미리 설정된 피이드 백개시수온을 상회하고 있는가 아닌가를 우선 판별한다(단계 S1). 상기 판별결과가 긍정이라면, 제어유니트(10)는 드로틀센서(42) 및 크랭크 각 센서(45)로부터의 출력을 판독하고, 드로틀센서출력(TPS)과 크랭크각센서출력의 발생주기로부터 연산한 엔진회전수(Ne)에 기초하고, 엔진(1)의 희박 피이드백 운전영역에서 운전되고 있는가 아닌가를, 즉 희박화조건이 성립하고 있는가 아닌가를 판별한다(단계 S2).

단계 S2에서의 판별결과가 긍정이라면, 제어유니트(10)는, 도시하지 않은 고장판별루틴에서 본 제어장치에 관한 시스템 고장이 검출됐는가 아닌가를 판별하고(단계 S3), 상기 판별결과가 부정이라면, 후술하는 희박운전시의 바이패스공기 제어를 개시한다.

한편, 엔진냉각수온이 피이드백 개시수온에 달하고 있지 않다고 단계 S1에서 판별하고, 또한 희박화조건불성립을 단계 S2에서 판별하고, 또한 시스템고장을 단계 S3에서 판별할 때, 제어유니트(10)는, 현재의 ISC 밸브개도에 대응하는 구동단계수(N)의 출력펄스를 밸브 폐쇄 방향에 대응하는 위상순서에서 스테퍼모터(32)로 송출하고 (따라서, ISC 밸브(30)가 이미 폐쇄하고 있으면 구동펄스는 송출되지 않는다), 이것에 의해 ISC 밸브(30)를 폐쇄시켜(단계 S4), 금회 사이클에서의 바이패스공기 제어루틴의 실행을 종료한다.

상술된 단계 S1 및 S2에서의 판별결과가 긍정이고 동시에 단계 S3에서의 판별결과가 부정인 경우, 예를 들면, 시스템고장이 없는 상태에서 피이드백 개시수온에 달하여 리치 운전영역(리치 또는 이론 피이드백 운전영역)에서의 엔진운전이 행해진 다음에 희박화 조건이 성립된 경우, 리치 운전(협의의 리치 운전 또는 이론운전)으로부터 희박운전으로 이행하기 위해, 본 제어루틴에 있어서 희박운전시의 바이패스공기 제어가 개시된다. 즉, 이것과 평행하여, 상술한 연료공급제어에 관한 제어루틴에 있어서, 리치 운전시의 목표공연비로부터 희박운전시의 목표공연비로의 전환이 수행된다. 즉, 공연비 전환을 다단계적으로 수행하여도 좋다.

상세하게 보면, 희박운전시의 바이패스공기 제어의 개시시, 단계 S2에서의 희박화조건성립의 판별에 사용된, 리치 운전으로부터 희박운전으로의 이행개시시의 경우 드로틀센서출력(TPS) 및 엔진회전수(Ne)에 기초하고, 제어유니트(10)는, 제8도의 블럭(12) 중에 나타낸 TPS·Ne-DO 지도(map)를 참조하여 ISC 밸브(30)의 기본개도 D0를 결정한다(단계 S5). 희박운전으로의 이행개시시에는 ISC 밸브(30)가 폐쇄상태에 있기 때문에, 제어유니트(10)는, 상기 기본개도 D0에 대응하는 구동단계수 N의 구동펄스를 스테퍼모터(32)의 각 상자극(相磁極)에 ISC 밸브개방방향에 대응하는 위상순서로 송출하여 ISC 밸브(30)를 기본개도 D0 만큼 개방시키는 동시에, 상기 기본개도 D0를 현재의 설정밸브개도로서 기억한다(단계 S6).

다음에 희박운전으로의 이행개시시의 드로틀센서출력 TPS 및 엔진회전수 Ne에 기초하여, 제어유니트(10)는, 제8도의 블럭(13) 내에 표시한 TPS·Ne-P0 지도를 참조하여, 희박운전시의 목표 흡기매니폴드압 P0을 결정한다(단계 S7). 상기 TPS·Ne-P0 지도는, 동일한 드로틀개도 TPS에 있어서 리치 운전에서의 엔진 출력토크와 동일한 토크를 희박운전시에 발생시키는 목표 흡기매니폴드압 P0를 부여하도록 설정되어 있다.

이어서, 제어유니트(10)는, 실제의 흡기매니폴드압 PB을 나타내는 압력센서(47)의 출력을 판독하고(단계 S8), 압력센서출력 PB와 목표 흡기매니폴드압 P0를 비교한다(단계 S9). 그리고, 실제흡기압 PB가 목표 흡기압 P0를 하회하는 경우, 제어유니트(10)는, 압력편차 P0-PB에 상당하는 개도보정량 D1에 대응하는 구동단계수 N의 구동펄스를 스테퍼모터(32)의 각 상자극에 ISC 밸브 개방방향에 대응하는 위상순서로 송출하여, ISC 밸브개도를 개도보정량 D1 만큼 증대시켜(단계 S10), 단계 S8로 되돌린다. 또한 실제흡기압 PB가 목표흡기압 P0를 상회하는 경우는, 구동단계수(△N)의 구동펄스가 스페퍼모터(32)의 각 상자극에 ISC 밸브 개방방향에 대응하는 위상순서로 송출되어, 이것에 의해 ISC 밸브개도는 개도보정량 D1 만큼 감소하고(단계 S11), 본 제어프로그램은 단계 S8로 복귀된다. 그 다음, 단계 S8 내지 S11이 실행되고, 실제흡기압 PB가 목표흡기압 P0와 동일하게 된 것이 단계 S9에서 판별되면, 본 제어루틴이 종료된다.

이상과 같이 하여, 리치 운전으로부터 희박운전으로의 전환 중, 리치 운전에서의 토크와 동일한 토크를 발생시키는 흡기 매니폴드압이 되도록, ISC 밸브개도 나아가서는 흡입공기량이 피이드백 제어된다. 이 결과, 운전전환에 수반하는 엔진출력 토크변동이 억제되어, 충격저감 및 드라이버빌리티 향상이 도모된다.

이하, 본 발명의 제2실시예의 제어장치를 설명한다.

상기 제1실시예의 제어장치에서는, 희박운전으로의 이행중의 흡기매니폴드압을 희박운전으로의 이행개시시의 드로틀개도 TPS 및 엔진회전수 Ne로부터 구해진 목표압으로 피이드백 제어하기 위해, 스테퍼모터 구동식 공기바이패스 밸브(30)를 사용했지만, 본 실시예의 장치는 부압응동식 공기바이패스 밸브로의 제어부압공급을 충격제어하여 동 밸브의 시간평균개도를 제어하여 흡기매니폴드압을 피이드백 제어하는 것이다.

즉, 제11도에 나타난 것 같이, 본 제어장치는, 드로틀밸브(5)를 바이패스하여 흡기통로(2)에 병설한 바이패스통로(120)에 공기바이패스 밸브로서 배치된 부압응동밸브(130)와, 상기 부압응동 밸브(130)의 부압실과 써지탱크(2c)를 연통시킨 부압통로(140)에 설치되어 이 부압통로(140)를 개폐하기 위한 솔레노이드 밸브(150)를 구비하고 있다.

부압응동밸브(130)는, 바이패스통로(120)를 개폐하기 위한 밸브체(131)와, 이것을 개방방향으로 밀어 붙이는 스프링(132)과, 밸브체(131)와 일체로 형성되어 부압실을 획성하는 격막(diaphragm)(133)을 가지며, 부압실 내압에 따른 리프트(lift)양만큼 밸브체(131)가 개방동작하도록 되어 있다.

제11도 중, 참조부호 30'는 아이들운전시의 공기공급제어에 전용인 ISC 밸브를 나타낸다.

공기바이패스 제어에 관련하여, 전자제어유니트(ECU)(110)는, 제12도에 나타난 것 같이, 엔진회전수연산부(도시생략)의 출력 Ne와 드로틀센서출력 TPS를 입력하여 솔레노이드밸브(150)의 기본충격율 D10을 구하기 위한 기본충격율 설정부(112)와, 제8도의 요소(13,14,16)에 각각 대응하는 목표흡기압 설정부(113), 감산부(114) 및 가산부(116)와, 감산부출력 P0-PB로부터 충격율보정량 D11을 구하기 위한 충격율보정부(115)와, 가산부(116)로부터 송출된 목표충격율 D10+D11로 솔레노이드 밸브(150)의 여자코일(151)을 온오프 제어하기 위한 솔레노이드 밸브구동부(117)를 구비하고 있다.

이하, 제13도를 참조하여, 제11도 및 제12도에 나타난 제어장치의 바이패스공기 제어동작을 설명한다.

제13도에 나타난 바이패스공기 제어루틴에 있어서, 제어유니트(110)는, 제10도의 단계 S1, S2에 각각 대응하는 단계 S101, S102의 어느 한쪽에서의 판별결과가 부정이든지 단계 S3에 대응하는 단계 S103에서의 판별결과가 긍정이면, 솔레노이드 밸브(150)의 여자코일(151)을 힘소멸(消勢)하는 동시에 솔레노이드 밸브(150)의 현재의 설정충격율로서 0%를 기억한다(단계 S104).

상기 결과, 부압통로(140)를 통한 흡기통로(2)로부터 부압응동벨브(130)의 부압실로의 부압공급이 솔레노이드 밸브(150)의 밸브체(152)에 의해 차단되는 도에세에 솔레이노드 밸브(150)의 대기도입통로가 열리고 이 통로를 통하여 부압응동 밸브(130)의 부압실에 대기가 도입되어, 부압응동밸브(130)의 밸브체(131)는 스프링(132)의 스프링력에 의해 폐쇄방향으로 힘을 받는다. 따라서, 공기바이패스 밸브(ABV)로서의 부압응동밸브(130)가 개폐하고, 바이패스통로(120)를 통한 엔진(1)으로의 바이패스공기 공급이 차단된다.

한편, 단계 S101 및 102의 쌍방향에서의 판변결과가 긍정되고 동시에 단계 S103에서의 판별결과가 부정이면, 제어유니트(110)는, 제12도의 블럭(112) 중에 나타난 Ne·TPS-D10 지도를 참조하여, 희박운전으로의 이행개시시의 엔진회전수 Ne 및 드로틀개도 TPS에 기초하여 솔레노이드 밸브(150)의 기본충격율 D10을 구하고, 이것을 현재의 설정충격율로서 기억하고(단계 S105), 솔레노이드 밸브(150)의 여자코일(151)을 상기 설정충격율 D10에서 온오프 구동한다(단계 S106).

상기 결과, 여자코일(151)의 여자시, 솔레노이드 밸브(150)가 개방하여 써지탱크(2c)로부터의 부압이 부압통로(140)를 통하여 부압응동밸브(130)의 부압실에 도입된다. 또한, 여자코일(151)의 힘소멸시에는, 솔레노이드 밸브(150)가 폐쇄하여 부압통로(140)를 통한 부압 도입이 차단되는 동시에 부압실내에 솔레노이드 밸브(150)를 통하여 대기가 도입된다. 따라서, 부압응동밸브(130)의 부압실내압 나아가서는 밸브체위치 즉 개도는, 설정충격율에 대응하는 것으로 되고, 이것에 의해, 바이패스통로(120)를 통하여 설정충격율에 대응하는 양의 흡입공기가 엔진(1)에 공급된다.

다음에, 제12도의 블럭(113) 중에 나타난 TPS·Ne-P0 지도를 참조하면, 제어유니트(110)는, 희박운전으로의 이행개시시의 드로틀센서출력 TPS 및 엔진회전수 Ne에 기초하여, 희박운전으로의 이행시의 목표 흡기매니폴드압 P0를 결정한다(단계 S107). 상기 TPS·Ne-P0 지도는, 동일 드로틀개도 TPS에서 리치 운전에서의 엔진출력토크와 동일한 토크를 희박운전시에 발생시키는 목표 흡기매니폴드압 P0를 부여하도록 설정되어 있다.

이어서, 제어유니트(110)는, 실제의 흡기매니폴드압 PB를 나타내는 압력센서(47)의 출력을 판독하고(단계 S108), 압력센서출력 PB와 목표 흡기매니폴드압 P0를 비교한다(단계 S109). 그리고, 실제흡기압 PB가 목표 흡기압 P0를 하회하는 경우, 제어유니트(110)는, 압력편차 P0-PB에 대응하는 보정충격율 D11과 현재의 설정충격율의 합을 새로운 설정충격율로서 기억하고, 상기 충격율에서 솔레노이드 밸브(150)를 온오프 구동한다(단계 S110). 이것에 의해, 바이패스공기 공급량이 증대한다. 그리고, 단계 S108로 복귀된다. 또한, 실제흡기압 PB가 목표흡기압 P0를 상회하는 경우는, 현재의 설정충격율로부터 보정충격율 D11를 감하여 얻은 새로운 설정충격율이 기억되고, 이 충격율로 솔레노이드 밸브(150)가 구동 되어서 바이패스공기 공급량이 감소한다(단계 S111).그리고, 본 제어프로그램은 단계 S108로 복귀된다.

이후, 단계 S108 내지 S111이 실행되고, 실제흡기압 PB가 목표흡기압 P0와 동일하게 된 것이 단계 S108에서 판별되면, 본 제어루틴이 종료한다.

이하, 본 발명의 제3실시예의 제어장치를 설명한다.

상기 제2실시예의 제어장치에서는, 부압응동식 공기바이패스 밸브의 개도를 제어하여 흡기매니폴드압을 목표압으로 피이드백 제어했지만, 본 실시예의 제어장치는, 마찬가지의 공기바이패스 밸브를 마찬가지로 충격제어하여 동 밸브의 리프트량을 목표값으로 피이드백 제어하는 것이다.

제14도에 나타나 있듯이, 본 제어장치는 기본적으로, 제11도의 제어장치와 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 제11도에 나타난 제어장치와 동일한 요소에 동일한 참조부호를 붙여서 나타내고 구성설명을 생략한다. 단, 제11도의 것과 달리, 본 제어장치의 부압응동밸브(130)에는, 그 개도를 검출하기 위한 포지션 센서(160)가 부설되어 있다. 상기 포지션센서(160)는, 그 가동부가 부압응동밸브(130)의 격막(133)을 통하여 밸브체(131)에 결합되며, 밸브체(131)의 리프트량 나아가서는 부압응동밸브(130)의 개도를 표시하는 검출출력을 전자제어유니트(EUC)(210)에 송출하도록 되어 있다.

공기바이패스 제어에 관련하여, 전자제어유니트(210)는, 제15도에 도시하듯이, 제12도의 요소(112, 116, 117)에 각각 대응하는 기본충격율 설정부(212), 가산부(216) 및, 솔레노이드 밸브 구동부(217)를 구비하는 동시에, 엔진회전수연산부(도시생략)의 출력 Ne와 드로틀센서출력 TPS로 이루어진 부압응동밸브(130)의 목표개도(목표 리프트량) L0를 구하기 위한 목표개도설정부(213)와, 동 설정부의 출력 L0로부터 실제의 개도(리프트량) LA를 나타내는 포지션센서(160)의 출력을 줄이기 위한 감산부(214)와, 감산부 출력 L0-LA로부터 충격율보정량(D21)을 구하기 위한 충격율보정부(215)를 구비하고 있다. 솔레노이드 밸브(150)의 여자코일(151)은, 솔레노이드 밸브 구동부(217)에 의해, 가산부(216)로부터 송출된 목표충격율 D20+D21로 온오프 구동되게 된다.

이하, 제16도를 참조하여, 제14도 및 제15도에 나타난 제어장치의 바이패스공기 제어동작을 설명한다.

제16도에 나타난 바이패스공기 제어루틴에 있어서, 제어유니트(210)는, 제13도의 단계 S101, S102에 각각 대응하는 단계 S201, S202 중 어느 한쪽에서의 판별결과가 부정이거나 단계 S103에 대응하는 단계 S203에서의 판별결과가 긍정이면, 솔레노이드 밸브(150)의 여자코일(151)을 힘소멸하는 동시에, 솔레노이드 밸브(150)의 현재의 설정충격율로서 0%를 기억한다(단계 S204). 이 결과, 부압응동밸브(130)가 폐쇄하고, 바이패스통로(120)를 통한 엔진(1)으로의 바이패스공기 공급이 차단된다.

한편, 단계 S201 및 S202 쌍방에서의 판별결과가 긍정이고 동시에 단계 S203에서의 판별결과가 부정이면, 제어유니트(210)는, 제15도의 블럭(212) 중에 나타난 Ne·TPS-D20 지도를 참조하여, 희박운전으로의 이행개시시의 엔진회전수 Ne 및 드로틀개도 TPS에 기초하여 솔레노이드 밸브(150)의 기본충격율 D20을 구하고, 이것을 현재의 설정충격율로서 기억하고(단계 S205), 솔레노이드 밸브(150)의 여자코일(151)을 상기 설정충격율 D20에서 온오프 구동한다(단계 S206). 이 결과, 엔진(1)에는 설정충격율에 대응하는 양의 흡입 공기가 공급된다.

다음에, 제15도의 블럭(213) 중에 나타난 TPS·Ne-L0 지도를 참조하면, 제어유니트(210)는, 희박운전으로의 이행개시시의 드로틀센서출력 TPS 및 엔진회전수 Ne에 기초하여, 희박운전으로의 이행 중의 경우 부압응동밸브(130)의 목표개도 L0를 결정한다(단계 S207). 상기 TPS·Ne-L0 지도는, 동일 드로틀개도 TPS에서 리치 운전에서의 엔진출력 토크와 동일한 토크를 희박운전시에 발생시키는 목표개도 L0를 부여하도록 설정되어 있다.

이어서, 제어유니트(10)는, 부압응동밸브(130)의 실제개도 LA를 나타내는 포지션센서(160)의 출력을 판독하고(단계 S208), 포지션센서 출력 LA와 목표개도 L0를 비교한다(단계 S209). 그리고, 실제개도 LA가 목표개도 L0를 하회하는 경우, 제어유니트(10)는, 개도 편차 P0-PA에 대응하는 보정충격율 D21과 현재의 설정충격율의 합을 새로운 설정충격율로서 기억하고, 상기 충격율로 솔레노이드 밸브(150)를 온오프 구동한다(단계 S210). 이것에 의해, 바이패스공기 공급량이 증대한다. 그리고, 단계 S208로 복귀된다. 또한, 실제개도 LA가 목표개도 L0를 상회하는 경우는, 현재의 설정충격율로부터 보정충격율 D21을 차감하여 얻은 새로운 설정충격율이 기억되고, 상기 충격율로 솔레노이드 밸브(150)가 구동되어 바이패스공기 공급량이 감소한다(단계 S211). 그리고, 본 제어 프로그램은 단계 S208로 되돌린다.

이후, 단계 S208 내지 S211이 실행되고, 실제개도 LA가 목표개도 L0와 동일하게 된 것이 단계 S208에서 판별되면, 본 제어루틴이 종료한다.

이하, 제18도를 참조하여, 본 발명의 제4실시예에 의한 제어방법을 설명한다.

상기 제어방법을 실시하기 위한 제어장치는, 제7도에 나타난 상기 제1실시예의 것과 기본적으로 동일하게 구성되어 있다. 그래서, 제18도에서, 제7도의 요소와 동일 또는 유사한 요소에는 동일부호를 붙여서 나타내고, 이들 요소의 설명을 생략한다. 제18도 중 참조부호 6, 7 및 8은 점화플러그, 디스트리뷰터 및 점화기를 각각 나타낸다.

본 제어장치의 전자제어유니트(ECU)(10)는, 후술하는 공연비·점화시기 제어에 있어서 운전영역판정수단, 운전제어수단 등의 기능을 이루는 것으로, 제7도 ECU(10)와 동일하게 구성되어 있다. 제7도의 경우와 마찬가지로, 제어유니트(10)에는, 엔진운전상태 검출수단으로서의 각종 센서(41 내지 46)가 접속되어 있다. 참조부호 47'는 본 발명의 제5실시예의 제어방법을 실시하기 위하여 사용되는 부스트 센서를 나타내고, 동센서 47'는, 써지 탱크(2c)에 장착되어 드로틀밸브(5) 하류에서의 흡기관내 부압을 검출하는 것이다.

전자제어유니트(10)는, 제7도의 것과 마찬가지로, 엔진의 행정주기로부터 엔진회전수를 연산함과 함께, 기통판별센서출력과 미리 설정된 점화·연료공급순서로부터 다음에 점화·연료공급해야 할 기통을 판별하도록 되어 있다. 또한, 전자제어유니트(10)는, 각종 센서출력에 기초하여, 아이들운전상태, 고부하운전상태, 저부하운전상태, 감속연료차단운전상태, 02 피이드백 제어운전상태 등의 각종 엔진운전상태를 검출하고, 검출한 엔진운전상태에 따라서, 각 기통에 연료를 공급하고 혼합기를 점화시키도록 되어 있다.

이하, 상기 구성의 제어장치의 작동을 설명한다.

엔진(1)의 운전 중, 전자제어유니트(10)는, 제19도에 나타내는 엔진운전제어루틴을 소정주기로 실행한다.

상기 제어루틴에 있어서, 제어유니트(10)는, 그래프 F1이, 이론운전으로부터 희박운전으로의 전환제어를 실행중인 것을 나타낸 값「1」인지 아닌지를 우선 판별하고(단계 S301), 상기 판별결과가 부정이라면, 본 제어루틴의 전회 사이클에서 후술한 것 같이 설정되어 제어유니트(10)의 기억장치의 금회 플러그값 기억영역(도시생략)에 격납되어 있는 플러그값 F2n을, 전회 플러그값 기억영역(도시생략)에 전회 플러그값 F2n-1로서 격납한다(단계 S302). 플러그 F2는 엔진 운전영역을 나타낸 것으로, 그 초기값은 예를 들면 「1」이다.

다음에, 제어유니트(10)는 드로틀센서(42) 및 크랭크각 센서(45)로부터의 출력을 판독하고(단계 S303), 크랭크각 센서 출력의 발생주기를 검출하고, 상기 검출주기로부터 엔진회전수 Ne를 연산한다(단계 S304). 또한, 제어유니트(10)는, 단계 S303에서 판독한 드로틀센서출력, 즉 드로틀개도 α와 단계 S304에서 연산한 엔진회전수 Ne에 기초하여, 엔진(1)이 이론운전영역에서 운전되고 있는가 아닌가를 판별한다(단계 S305). 이론운전영역은, 엔진(1)의 급발진운전상태, 급가속운전상태 등에 대응하도록, 엔진운전상태 파라미터, 예를 들면 드로틀개도 α와 엔진회전수 Ne에 의해 미리 설정되어 있다.

그리고, 단계 S305에서의 판별결과가 긍정이면, 제어유니트(10)는, 금회 플러그값 F2n을 이론운전영역을 나타낸 값 「1」로 설정하고, 이것을 금회 플러그값 기억영역에 격납하고(단계 S306), 다음에 이론운전제어를 수행한다(단계 S307).

상기 이론운전제어에 있어서, 전자제어유니트(10)는, 엔진 운전상태 파라미터, 예를 들면 드로틀개도 α 및 엔진회전수 Ne에 따라, 상기 운전상태에 적합한 양의 기본 보조공기가 바이패스통로(20)를 통하여 엔진(2)에 공급되도록, ISC 밸브(30)의 개도를 기본 보조공기량에 대응하는 기본개도 P BAS로 제어하고, 이것에 의해, 드로틀밸브(5)의 급한 폐쇄동작에 수반한 엔진회전수의 급감에 의한 엔진스톱을 방지한다.

또한, 전자제어유니트(10)는, 연료분사밸브(3)의 폐쇄시간 Tinj를 다음 식에 따라서 연산한다.

Tinj=(A/Nm÷λS)×K1×K2+T0

여기서, A/Nm은, 공기플로우센서(41)에 의하여 검출된 카르만 소용돌이 주파수와 단계 S304에서 연산한 엔진회전수 Ne로부터 구해진 기통에 흡입되는 1흡기행정당 공기량이다. λS는 목표공연비(제1기본공연비)에서 이론공연비 혹은 그 근사값(예를 들면, 공연비 14.7)으로 설정된다. K1은 연료유량을 개방시간으로 환산하기 위한 계수를 나타낸다. K2는 엔진운전상태를 나타낸 각종의 파라미터에 의하여 설정되는 보정계수값으로, 예를 들면 엔진 수온센서(44)에 의해 검출된 엔진수온 TW, 02 센서(43)에 의해 검출되는 배기가스 중 산소농도 등에 따라서 설정된다. T0는 도시하지 않은 밧데리센서에 의해 검출되는 밧데리전압 등에 따라서 설정되는 보정값이다.

그리고, 전자제어유니트(10)는 상술한 바와 같이 하여 연산한 개방시간 Tinj에 따른 구동신호를 연료분사밸브(3)에 공급하고, 개방시간 Tinj에 대응하는 연료량을 금회 공급해야 할 기통에 공급하고, 엔진(1)을 이론운전한다.

상기 이론운전 중, 제어유니트(10)는, 엔진회전수 Ne 등의 함수로서 미리 설정된 제1기본점화시기 θ IG1에 기초하여 점화기(8)에 구동신호를 송출하여, 점화시기 θ IG1에 대응하는 크랭크각도 위치에서 점화가 수행되도록 점화시기를 제어한다.

다시 제19도를 참조하여, 본 제어루틴을 다시 설명한다.

상기 단계 S305에서의 판별결과가 부정, 즉 엔진(1)이 이론운전영역에서 운전되고 있지 않다고 판별되면, 제어유니트(10)는, 금회 플러그값 F2n을 희박운전영역을 나타내는 값 「0」으로 설정하고, 이것을 금회 프러그값 기억영역에 격납하고(단계 S308), 다음에 단계 S302에서 전회 플러그값 기억영역에 격납된 플러그값 F2n-1이 이론운전영역을 나타낸 값 「1」인가 아닌가를 판별하고(단계 S309), 상기 판별결과가 긍정이면 단계 S310에서 플러그 F1을 값 「1」로 설정하여 금회 사이클에서의 본 제어루틴의 실행을 종료한다.

다음 사이클의 단계 S301에서는 플러그 F1의 값이 「1」이라고 판별되기 때문에, 제어유니트(11)는, 이론운전으로부터 희박운전으로의 이행을 위한, 제20도 내지 제23도에 상세하게 나타내는 전환제어를 수행한다(단계 S311).

상기 전환제어에 있어서, 제어유니트(10)는, 제19도의 단계 S303에서 검출된 드로틀개도 α와 단계 S304에서 연산된 엔진회전수 Ne에 기초하고, 도시하지 않은 α·Ne-T1 지도로부터 ISC 밸브개동작에 대한 흡입공기량의 응답지연시간 T1을 구하고, 도시하지 않은 α·Ne-T2 지도로부터 지각제어시간 T2를 구하고, 또한, 도시하지 않은 α Ne-T3 지도로부터 진각 제어시간 T3를 구한다(단계 S321).

다음에, 제어유니트(10)는, 드로틀개도 α와 엔진회전수 Ne에 기초하여, 이론운전으로부터 희박운전으로의 전환개시시로부터 전환완료시까지의 ISC 밸브개방량 △P ISC를 연산한다(단계 S322)

상기 ISC 밸브개방량 △P ISC의 연산에 있어서, 드로틀개도 α와 엔진회전수 Ne에 기초하고, 희박운전시의목표흡입공기량 A/NL이, 제어유니트(10)의 기억장치에 미리 기억된 α·Ne-A/NL 지도(도시생략)로부터 판독된다. 상기 지도는, 바람직하게는 이론운전에서의 엔진토크와 대략 동일한 토크를 희박운전에서 얻기 위하여 필요한 공기량을 주도록, 바꿔 말하면, 엔진(1)으로의 연료공급량을 대략 일정하게 유지하면서, 공기량만을 증량하여 이론운전으로부터 희박운전으로의 전환을 수행하여 엔진 충격을 방지할 수 있도록 설정되어 있다.

즉, 희박운전시의 목표흡입공기량 A/NL을 엔진운전상태에 따라서 설정하여도 좋다. 이 경우, 드로틀밸브개도 α와 엔진회전수 Ne에 기초하여 α·Ne-A/NS 지도(도시생략)으로부터 판독한 이론운전시의 흡입공기량 A/NS와, 희박운전시의 목표공연비 λL과, 이론운전시의목표공연비(제2기본공연비) λS에 기초하고, 목표 흡입공기량 A/NL이 다음식 으로부터 연산된다. 즉, 목표공연비 λL은, 이론공연비보다도 연료희박측의 소정값(예를 들면, 공연비 22)으로 설정된다.

A/NL=(A/NS÷λS)×λL

이상과 같이 하여 목표 흡입공기량 A/NL이 구해지면, 제어유니트(10)는, 상기 목표 흡입공기량 A/NL과 실제의 흡입공기량 A/Nm의 편차 △A/N을 구하고, 다음에 편차 △A/N에 따른 ISC 밸브개방량 △P ISC를 예를 들면 다음식 으로부터 연산한다.

△P ISC=KP·△A/N

여기서, KP는 피이드백 비례항 이득(gain)이다. 즉, 이득 KP를 예를 들면 엔진회전수 Ne에 따라서 가변설정하도록 하여도 좋다,

단계 S322에 있어서 ISC 밸브개방동작량 △P ISC가 구해지면, 제어유니트(10)는, 단계 S323에서, 전환제어완료 시점에서의 목표 ISC 밸브개도 P ISC를 다음 식으로부터 연산한다.

P ISC=P ABS+△P ISC

다음에, ISC 밸브개방동작량 △P ISC와, 단계 S321에서 구한 응답지연시간 T1, 지각제어시간 T2, 전각제어시간 T3 및, 미리 설정한 제어동작주기 △T에 기초하여, 1 제어동작주기 △T 당 ISC 밸브개도변화량 △D ISC가 연산된다(단계 S323).

단계 S324에서는, 지각제어시간 T2와 미리 설정한 1 제어 동작주기 △T 당의 지각제어량 △θL에 기초하여 지각제어시간 T2 중의 지각량이 연산되고(혹은, 미리 설정한 지각량과 지각제어시간 T2에 기초한 1 제어동작주기 △T 당의 지각제어량 △θL이 연산되어), 다음에, 상기 지각량과 희박운전시의 목표점화시기(제2기본점화시기) θ IG2와 진각제어시간 T3에 기초한 1 제어동작주기 △T 당 진각제어량 △θA가 연산된다.

그리고, 단계 S325에서는, 이론운전시의 목표공연비(제1기본공연비) λS와 희박운전시의 목표공연비(제2기본공연비) λL과 진각제어시간(공연비희박화 제어시간) T3에 기초하고, 1 제어동작주기 △T 당 공연비제어량 △λ가 연산된다.

다음에, 제어유니트(10)는, 단계 S321에서 구한 응답지연시간 T1을 제어동작주기 △T로 나누어 얻은 값을 합한 값 T1'를 타이머(도시생략)로 세트하고(단계 S326), 타미머의 기억값 T1'가 「0」인가 아닌가를 판별한다(단계 S327). 응답지연시간 T1이 세트된 직후 단계 S325에서의 판별결과는 부정으로 되기 때문에, 제어유니트(10)는, 제어동작주기 △T 만큼 대기한 후, 타이머의 기억값 T1'로부터 「1」을 감하고(단계 S328, S329), 현재의 설정 ISC 밸브개도 D ISC(초기값은 기본개도 P BAS에 대응)와 ISC 밸브개도변화량 △D ISC의 합을 새로운 설정 ISC 밸브개도 D ISC로서 설정하고(단계 S330), ISC 밸브개도변화량 △D ISC에 상당하는 구동 신호를 펄스모터(32)에 송출하여 ISC 밸브(30)의 개도를 증대시킨다(단계 S331). 이것에 의해, 전환제어의 경우 ISC 밸브(30)의 개방동작이, 전환제어개시시점(제24도의 t0 시점)으로부터 개시된다.

그후, 단계 S327 내지 S331이 반복실행되어, 제24도에 나타난 것 같이 ISC 밸브개도가 시간경과와 함께 점증하도록 ISC 밸브개도가 오픈루프 제어된다.

단계 S327에서, 타이머의 기억값 T1' 가 「0」으로 되었다고 판별되면, 타이머에 지각제어시간 T2에 대응하는 값 T2'가 세트되고(단계 S332), 타미어의 기억값 T2'가 「0」인가 아닌가가 판별된다(단계 S333). 지각제어시간 T2가 세트된 직후에는 단계 S333에서의 판별결과가 부정으로 되기 때문에, 제어유니트(10)는, 제어동작주기 △T 만큼 대기한 다음, 타이머의 기억값 T2'로부터 「1」을 감하고(단계 S334, S335), 현재의 설정점화시기 θ IG(초기값은 제1기본점화시기 θ IG1과 동일)로부터, 미리 설정한 1 제어동작주기 △T 당 지각제어량 △θL을 감하여 얻은 값을, 새로운 설정점화 시기의 θ IG로서 설정하는 동시에, 현재의 설정 ISC 밸브개도 D ISC 밸브개도변화량 △D ISC의 합을 새로운 설정 ISC 밸브개도 D ISC로서 설정하고(단계 S336), 설정점화시기 θ IG에 대응하는 구동신호를 점화기(8)에 송출하여 점화시기를 지각시키는 동시에 ISC 밸브개도변화량 △D ISC에 상당하는 구동신호를 펄스모터(32)에 송출하여 ISC 밸브개도를 증대시킨다(단계 S337). 이것에 의해, 전환제어 개시시점 t0로부터, ISC 밸브개도변화에 대한 흡입공기량의 응답지연시간 T1이 경과하여 흡입공기량이 증대하기 시작하면(t1 시점), 흡입공기량을 계속하여 증대시키면서, 상기 흡입공기량의 증대에 수반한 토크증대를 억제하기 위해 지각제어가 개시된다.

그 다음, 단계 S333 내지 S337이 반복실행되고, 점화시기는 제24도에 나타난 것 같이 시간경과에 따라서 제1점화시기 θ IG1에 관하여 지연측으로 제어되고, 흡입공기량의 증대에 의한 토크변동이 방지된다.

단계 S333에서, 타이머의 기억값 T2'가 「0」으로 되었다고 판별되면, 타이머에 진각제어시간 T3에 대응하는 값 T3'가 세트되고(단계 S338), 타미어의 기억값 T2'가 「0」인가 아닌가가 판별된다(단계 S339). 진각제어시간 T3가 세트된 직후에는 단계 S339에서의 판별결과가 부정으로 되기 때문에, 제어유니트(10)는, 제어동작주기 △T 만큼 대기한 다음, 타이머의 기억값 T3'로부터 「1」을 감하고(단계 S340, S341), 현재의 설정점화시기 θ IG(초기값은 θ IG1-△θ·L(T2/△T)에 동일하다)와 단계 S324에서 연산된 1제어동작주기 △T 당의 지각제어량 △θA의 합을 새로운 설정점화시기 θ IG로서 설정하고(단계 S342), 다음에 현재의 목표공연비(초기값은, 이론운전시의 목표공연비(제1기본공연비) S와 동일)과 단계 S325에서 연산한 1제어동작주기 △T 당 공연비제어량 △의 합을 새로운 목표공연비 λ로서 설정한다(단계 S343).

그리고, 제어유니트(10)는, 설정 ISC 밸브개도 D ISC가 목표 ISC 밸브개도 P ISC에 달했는가 아닌가를 판별하고 (단계 S344), 상기 판별결과가 부정이면 설정 ISC 밸브개도 D ISC의 갱신 및 ISC 밸브개도변화량 △D ISC에 상당하는 구동신호의 송출을 계속하는 한편(단계 S345), 판별결과가 긍정이면 설정 ISC 밸브개도의 갱신 및 구동신호의 송출을 종료하고, 목표 ISC 밸브개도 P ISC에 달하기까지는 ISC 밸브개도를 증대시키면서, 설정점화시기 θIG에 대응하는 구동신호를 점화기(8)에 송출하여 점화시기를 진각시킴과 함께, 공연비가 목표공연비 λ로 되는 개방시간에 대응하는 구동 신호를 연료분사밸브(3)에 송출하여 공연비를 희박화시킨다(단계 S346).

이와 같이, 공연비의 희박화는, 흡입공기량이 증대하기 시작하는 시점 t1으로부터 시간 T2가 경과한 시점 t2에 있어서 개시되고, 바꾸어 말하면, 흡입공기량이 상당정도 증대한 상태에서 개시된다. 더구나, 희박화가 진행됨에 따라 점화시기가 진작된다. 이 때문에, 제3도에 실선으로 나타낸 것 같이 ISC 밸브의 개방개시와 동시에 희박화를 개시하는 경우는 다르고, 토크의 저하가 생기지 않는다. 즉, 제24도에 나타난 것 같이, 토크의 저하는 적고, 충격의 발생이 회피된다. 또한, 제3도에 파선으로 표시한 경우에 비하여, 공연비전환에 요하는 시간, 나아가서는 질소산화물이 증대하는 공연비영역에서의 엔진운전시간이 단축하고, 질소산화물의 배출량이 억제된다.

그후, 단계 S339 내지 S344가 반복실행되고, 제24도에 나타난 것 같이, 점화시기는, 이론운전에 적합한 제1기본점화시기 θ IG1에 관하여 지연측의 값으로부터 희박운전에 적합한 제2기본점화시기 θ IG2를 향하여 진각제어되고, 공연비 A/F는, 이론 운전에 적합한 제1기본공연비로부터 희박운전에 적합한 제2기본공연비를 향하여 희박화제어된다.

그리고, 단계 S339에서 T3'=0로 판별하면, 제20도 내지 제23도의 전환제어루틴으로부터 제19도의 제어루틴으로 복귀되고, 제어유니트(10)는, 플러그 F1으로 전환제어완료를 표시하는 값 「0」을 세트한다(제19도의 단계 S312). 상기 전환제어 완료시점(제24도의 t3 시점)에서는, 흡입공기량이 희박운전시의 목표 흡입공기량 A/NL에 완전하게는 도달하지 않기 때문에, 제24도에 나타난 것 같이 엔진출력토크가 저하된다. 단, ISC 밸브(30)의 개방동작 개시시점 t0로부터 상당시간이 경과하여 상당한 흡입공기량이 엔진(1)에 공급되어 있고, 상기 토크의 하락은 약간이어서, 충격발생을 초래하는 것은 아니다.

전환제어 완료이후, 제19도의 제어루틴이 다시 실행되지만, 전환제어완료시에 플러그 F1의 값이 「0」으로 세트되기 때문에, 전환제어완료 직후의 제어루틴 실행사이클의 단계 S301에서의 판별 결과는 부정으로 된다. 그리고, 단계 S302에서는 전환제어개시의 F2 플러그값 0이 F2n-1로서 기억됨과 함께, 단계 S305에서 이론운전영역이 아니라고 판별되어 단계 S308에서 플러그값 F2n이 「0」으로 세트되기 때문에, 단계 S309에서의 판별결과가 부정이 된다. 이 때문에, 전환제어완료 직후로부터 희박운전제어(단계 S313)가 실행되게 된다.

상기 희박운전제어에 있어서, 전자제어유니트(10)는, 흡입공기량이 희박운전시의 목표흡입공기량 A/NL로 되도록 ISC 밸브(30)의 개도를 제어하고, 또한, 공연비가 희박운전시의 목표공연비 L로 되도록 연료분사밸브(3)의 개방시간 즉, 엔진(1)로의 연료공급량을 제어하고, 점화시기를 희박운전시의 목표점화시기 θ IG2로 제어한다.

이하, 본 발명의 제5실시예에 의한 희박연소엔진의 제어방법을 설명한다.

상기 실시예의 제어방법은, 제18도에 나타난 제어장치에 부스트센서 47'(제18도)를 추가장비한 제어장치에 의해 실시 가능하고, 따라서, 장치구성의 설명을 생략한다.

본 실시예의 방법은, 기본적으로는 제4실시예의 경우와 동일하고, 제19도에 나타난 제어수순을 실행하는 것으로, 제19도의 단계 S311에서 실행된 전환제어(제25도 내지 제27도에 그 일부를 상세하게 나타냈다)가 제20도 내지 제23도에 나타난 것과 일부 상이하다.

제25도 내지 제27도를 참조하면, 전환제어의 제20도의 단계 S321에 대응하는 단계 S421에서, 전자제어유니트(10)는, 전환제어 개시시점에서의 흡기관 내부압 PB0를 나타내는 부스트센서 47'로부터의 출력을 판독하여 이것을 기억하고, 상기 압력자료 PB0와 제19도의 단계 S304에서 연산한 엔진회전수 Ne에 기초하여, 전환제어 개시시점 t0로부터 공연비희박화제어 개시시점 t2까지의 기간의 경우 흡기관내부압 상승량의 설정값 △P를 도시하지 않은 P B0·Ne-△P 지도로부터 구해지는 동시에 도시하지 않은 P B0·Ne-T3지도로부터 진작제어시간 T3를 구한다.

다음에, 제20도의 단계 S322 내지 S325에 각각 대응하는 단계 S422 내지 S425를 순차 실행하고, 전환제어 개시시점 t0로부터 완료시점 t3까지의 ISC 밸브개방량 △P ISC 및 1 제어동작주기 △T 당 ISC 밸브개도변화량 △D ISC, 진각제어량 △θA 및, 공연비제어량 △λ를 구한다.

다음에, 전자제어유니트(10)는, 부스트센서출력 PB를 판독하고(단계 S426), 상기 압력자료 PB가 단계 S421에서 기억한 압력자료 PBO를 상회하는가 아닌가를 판별한다(단계 S427). 전환제어 개시직후는, 상기 판별결과가 부정으로 되기 때문에, 제어유니트(10)는, 제21도의 단계 S328, S330, S331에 각각 대응하는 단계 S428 내지 S430을 순차실행하고, 전환제어의 경우 ISC 밸브(30)의 개방동작을 개시한다.

그 다음, 단계 S426 내지 S430이 반복실행되어 ISC 밸브개도가 시간경과와 함께 점차 증가한다. 그리고, 제24도의 t1 시점부근에서 흡입공기량 나아가서는 흡기관내 부압 PB가 증가하기 시작하고, 단계 S427에서의 판별결과가 긍정으로 된다. 이 경우, 제어유니트(10)는, 단계 S426에서 판독한 압력자료 PB가, 전환제어 개시시점 t0에서의 압력자료 PB0와 단계 S421에서 구한 압력상승량 △P의 합에 달했는가 아닌가를 판별한다(단계 S431).

흡입공기량이 증대하기 시작하는 t1 시점부근에서는, 흡입공기량의 증대에 수반하는 흡기관내 압력의 상승은 아직 크지 않으며, 따라서 단계 S431에서의 판별결과는 부정으로 된다. 그래서, 제어유니트(1)는, 제22도의 단계 S334, S336 및 S337에 각각 대응하는 단계 S432 내지 S434를 순차실행하고, ISC 밸브개도를 증대시키면서 전환제어의 경우 점화시기 지각제어를 개시하고, 다음에 부스트센서출력 PB를 판독(단계 S435), 상술한 단계 S431 내지 S435를 반복실행한다.

그리고, 단계 S431에 있어서, 압력자료 PB가 압력자료 PB0와 압력상승량 △P의 합에 달하고, 따라서 공연비희박화를 개시해야 한다고 판별하면, 제어유니트(10)는, 제23도의 단계 S338 내지 S346을 순차실행하고, ISC 밸브개방제어 및 점화시기 진각제어를 수행하면서 공연비희박화 제어를 수행한다.

이하, 본 발명의 제6실시예에 의한 제어장치를 설명한다.

제29도를 참조하면, 상기 제어장치가 장비되는 자동차용 엔진시스템은, 소요의 운전조건에서는 이론공연비보다 연료희박측의 공연비에서 희박연소운전을 수행하는 희박연소엔진으로서 구성된 엔진(501)을 구비하고, 엔진(501)은, 그 연소실(502)에 통한 흡기통로(503) 및 배기통로(504)를 가지고 있다. 흡기통로(503)와 연소실(502)은 흡기밸브(505)에 의하여 연통, 차단되고, 또한, 배기통로(504)와 연소실(502)은 배기밸브(506)에 의해서 연통, 차단되도록 되어 있다.

또한, 흡기통로(503)에는, 그 상류측으로부터 순서대로, 에어크리너(507), 드로틀밸브(508), 전자식 연료분사밸브(분사기(injector))(509)가 설치되어 있다. 드로틀밸브(508)는, 도시하지 않은 와이어케이블을 통하여 도시하지 않은 엑셀페달에 연결되고, 엑셀페달의 밟는 정도에 따라 드로틀밸브 개도가 조정되도록 되어 있다. 분사기(509)는, 엔진(501)의 각 기통마다 설치되어 있다. 또한, 흡기통로(503)에는 써지 탱크(503a)가 설치되어 있다.

배기통로(504)에는, 그 상류측으로부터 순서대로, 이론 운전상태에서 일산화탄소, 탄화수소 및 질소산화물을 최적으로 정화하기 위한 3원촉매(510)와, 도시하지 않은 소음기가 설치되어 있다.

또한, 흡기통로(503)에는, 드로틀밸브(508)를 바이패스하여 제1바이패스통로(511A)가 설치되어 있다. 상기 제1바이패스통로(511A)에는, ISC 밸브로서 기능하는 스테퍼모터밸브(이하, STM 밸브라고 한다)(512)가 개장되고, 엔진냉각수온에 따라서 개도가 조정되는 왁스타입의 패스트 아이들 공기밸브(513)가 STM 밸브(512)에 부설되어 있다.

STM 밸브(512)는, 예를 들면, 제1바이패스 통로(511A) 중에 형성된 밸브시트부에 맞닿을 수 있게 배치된 밸브체(512a)와, 밸브체 위치를 조정하기 위한 스테머모터(ISC)용 작동기(actuator)(512b)와, 밸브체(512a)를 밸브시트부에 압압하는 방향(제1바이패스통로(511A)를 막는 방향)으로 밀어붙이는 스프링(512b)으로 이루어지고, 밸브시트부에 대한 밸브체위ㅊ는 스테퍼모터(5126)에 의해 다단계조정자재로 되어있다. 그리고, 상기 밸브체 위치조정에 의해, 밸브시트부와 밸브체(512a) 사이의 개도, 즉 STM 밸브(512)의 개도가 조정된다. 즉, 스테퍼모터(512b) 대신에 직류모터를 사용하여도 좋다.

스테퍼모터(512b)의 구동제어는, 전자제어유니트(ECU)(525)에 의해 수행되는 것으로, 상기 스테퍼모터구동에 의해 제1바이패스통로(511A)를 통하여 엔진 501로의 흡기공급이 수행된다. 따라서, 동 바이패스통로(511A)를 통한 흡기공급은, 운전자에 의한 엑셀페달 조작과 무관계하게 수행될 수 있다. 게다가, STM 밸브(512)의 개도를 변화시키므로써, 바이패스통로(511A)를 통한 흡기공급량(드로틀바이패스 흡입공기량)을 가변조정할 수 있다.

또한, 흡기통로(503)에는, 드로틀밸브(508)를 바이패스하여 제2바이패스통로(511B)가 설치되고, 동 통로(511B)에는 공기 바이패스밸브(514)가 개장되어 있다. 상기 바이패스밸브(514)는, 제2바이패스통로(511B) 중에 형성된 밸브시트부에 맞닿을 수 있는 밸브체(514a)와, 밸브체 위치를 조정하기 위한 격막식 작동기(514b)로 이루어진다. 작동기(514b)의 격막실에는, 드로틀밸브 하류측에서 흡기통로에 연통하는 파일럿 통로(641)가 설치되고, 이 파일럿 통로(641)에는 공기 바이패스밸브 제어용의 전자밸브(642)가 개장되어 있다.

전자밸브(642)의 구동제어는, 스페터모터(512b)의 경우와 마찬가지로,ECU(525)에 의해 수행된다. 따라서, 제2바이패스통로(511B)를 통한 엔진(501)으로의 흡기공급은, 운전자에 의한 엑셀페달조간과 무관계하게 수행되고, 또한, 전자밸브(642)의 개도를 변화시키므로써 제2바이패스통로(511B)를 통한 흡기공급량을 가변조정할 수 있다. 즉, 기본적으로 전자밸브(642)는 희박연소운전시에는 개방상태로 되고, 그 이외에서는 폐쇄상태로 된다.

배기통로(504)와 흐기통로(503)의 사이에는, 배기를 흡기계로 되돌리는 배기재순환통로(EGR 통로)(580)가 배치되고, 이 EGR 통로(580)에는 EGR 밸브(581)가 개장되어 있다. 상기 EGR 밸브(581)는, EGR 통로(580)중에 형성된 밸브시트부에 맞닿을 수 있는 밸브체(581a)와, 밸브체 위치를 조정하기 위한 격막식 작동기(581b)로 이루어져 있고, 동 작동기(581b)의 격막실에는, 드로틀밸브 하류측에서 흡기통로로 연통하는 파일럿 통로(582)가 설치되고, 이 파일럿 통로(582)에는 EGR 밸브 제어용의 전자밸브(583)가 설치되어 있다.

전자밸브(583)의 구동제어는, 스테퍼모터(512b)의 경우와 마찬가지로,ECU(525)에 의해 수행되고, 전자밸브(583)의 구동제어에 의해, EGR 통로(580)을 통하여 배기를 흡기기계로 되돌릴 수가 있다.

제29도에서 참조부호 515는, 흡기통로(503)내의 부압을 받아서 동작하는 연료압 조절기를 나타내고, 상기 연료압 조절기(515)는, 도시하지 않은 연료펌프로부터 도시하지 않은 연료탱크로 복귀되는 연료량을 조절하여 분사기(509)로부터 분사된 연료의 압력을 조정하는 것이다.

엔진시스템의 제어를 위해 각종 센서가 설치되어 있다. 우선, 제29도에 나타난 것 같이, 에어크리너(507)를 통과한 흡기가 흡기통로(503)내로 유입하는 부위에는, 흡입공기량을 카르만 소용돌이 정보로부터 검출하는 공기플로우센서(흡입공기량센서(517)와 흡기온센서(518)와, 대기압센서(519)가 설치되어 있다. 또한, 흡기통로(503)의 경우 드로틀밸브(508)의 배치부위에는, 드로틀밸브(580)의 개도를 검출하는 전위차계(potentiometer)식의 드로틀포지션센서(520)와, 아이들스위치(521)가 설치되어 있다. 또한 배기통로(504)측에는, 배기가스중의 산소농도를 공연비희박측에 있어서 선형으로 검출하는 리니어 산소농도센서(이하, 리니어 02 센서라고 한다)(522), 엔진(501)용 냉각수의 온도를 검출하는 수온센서(523), 제30도에 나타난 크랭크각도를 검출하는 크랭크각 센서(524), 차속센서(530) 등이 설치되어 있다. 크랭크각 센서(524)는, 엔진회전수 Ne를 검출하는 회전수 센서로서의 기능도 갖고 있다. 그리고, 상술한 각종 센서, 스위치로부터의 검출신호는 ECU(525)로 입력되도록 되어 있다.

제30도에 나타난 것 같이, ECU(525)는 그 주요부가 CPU(연산장치)(526)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. CPU(526)에는, 흡기온센서(518), 대기압센서(519), 드로틀포지션센서(520), 리니어 02 센서(522), 수온센서(523) 등으로부터의 검출신호가, 입력 인터페이스(528) 및 아날로그/디지탈 컨버터(529)를 통하여 입력되고, 공기플로우센서(517), 아이들스위치(521), 크랭크각 센서(524), 차속센서(530) 등으로부터의 검출신호가, 입력 인터페이스(535)를 통하여 직접 입력되도록 되어 있다.

또한, CPU(526)는, 프로그램 데이타, 고정값 데이타 및 각종 데이타를 기억하는 ROM(536)과의 사이 및 각종 데이타를 수정할 수 있게 기억하는 RAM(537)과의 사이에서 데이타를 주고받도록 되어있다.

ECU(525)는, CPU(526)에 의한 각종 연산의 결과에 따라서, 엔진(501)의 운전상태를 억제하기 위한 각종 제어신호로서, 예를 들면, 연료분사 제어신호, 점화시기 제어신호, ISC 제어신호, 바이패스공기 제어신호, EGR 제어신호를 출력하도록 되어 있다.

CPU(526)로부터의 연료분사제어(공연비제어)신호는, 분사 드라이버(539)를 통하여, 분사기(509)를 구동하기 위한 분사기 솔레노이드(509a)(상세하게는, 분사기 솔레노이드(509a)용의 트랜지스터)로 출력된다. 또한, 점화시기 제어신호는, 점화드라이버(540)를 통하여 CPU(526)로부터 파워 트랜지스터(541)로 출력된다. 그리고, 동 트랜지스터(541)의 출력이, 점화코일(542) 및 디스트리뷰터(543)를 통하여 각각의 점화플러그(516)에 공급되고, 점화플러그(516)에 불꽃이 순차로 발생하게 된다.

또한, ISC 제어신호는, ISC 드라이버(544)를 통하여 CPU(526)로부터 스테퍼모터(512b)로 출력된다. CPU(526)로부터의 바이패스공기 제어신호는, 바이패스공기용 드라이버(545)를 통하여, 공기바이패스밸브 제어용 전자밸브(642)의 솔레노이드(642a)로 출력된다. 또한 CPU(526)로부터의 EGR 제어신호는, EGR 드라이버(646)를 통하여, EGR 밸브 제어용 전자밸브(583)의 솔레노이드(583a)로 출력된다.

공연비제어에 관하여, ECU(525)는, 기능적으로는, 제28도에 나타난 것 같이흡입공기량 제어수단(701)과 공연비제어수단(710)과 연료공급수단(711)을 구비하고 있다. 흡입공기량 제어수단(701)은, 희박연소운전으로의 전환시에 공기바이패스밸브(514)를 열린 상태로 하고, 엔진 연소실(502)로의 흡입공기량을 증대시키는 것이다. 공연비 제어수단(710)은, 엔진(501)의 운전상태에 따라서 공연비를 제어하기 위해, 엔진 운전상태에 따라서 목표공연비를 설정하는 목표공연비 설정수단(704)과, 이와 같이 설정된 목표공연비를 실현하기 위한 연료량을 설정하는 연료량 설정수단(705)을 구비하고 있다. 또한 연료공급수단(711)은 이와 같이 설정된 연료량에 따라서 엔진(501)에의 연료공급을 수행하는 것으로, 분사기(509)에 대응한다.

상술한 목표공연비 설정수단(704)은, 연료과농측 공연비에서의엔진 운전(이론공연비에서의 운전을 포함한다)으로부터 연료희박측 공연비에서의 운전으로의 전환(이하 「S→L 전환」이라고 한다)에 즈음하여, 실흡입공기량의 변화에 추종하도록 공연비를 연속적으로 변화시키는 추종변화수단(702)의 기능을 가지고 있다. 상기 추종변화수단(702)은, 기능적으로는, 비교수단(703)과, 과도적 목표공연비 설정수단(707)과, 백업공연비 설정수단(706)과, 변화금지·억제수단(708)과, 보정수단(709)을 구비하고 있다.

비교수단(703)은, S→L 전환개시 직전에서의 흡입공기량과 과도적인 전환운전중의 흡입공기량을 비교하는 것이다. 또한 백업공연비 설정수단(706)은, S→L 전환개시 직전에서의 공연비로부터 전환 후에서의 최종 목표공연비까지 서서히 변화하도록 백업공연비를 설정하는 것이다. 즉, 상술한 연료량 설정수단(705)은, 설정수단(707)에 의해 설정된 과도적 목표공연비와 백업공연비 중 큰 쪽을 따라서 연료량을 설정하는 것이어도 좋다. 또한, 변화 금지·억제수단(708)은 S→L 전환 직후의 과도적 목표공연비의 변화를 금지 또는 억제하는 것이다.

과도적 목표공연비 설정수단(707)은, 비교수단(703)에서의 비교결과에 기초하여 과도적 목표공연비(과도적인 전환운전중에서의 목표공연비)를 설정하는 것이다. 이 대신에, 설정수단(707)은, 비교수단(703)에서의 비교결과에 기초하여 소정기간에 걸치는 과도적 목표공연비를 설정하는 동시에 소정기간 경과시점에서의 과도적 목표공연비로부터 최종 목표공연비까지 서서히 변화하도록 소정기간 경과 후의 과도적 목표공연비를 설정하는 것이라도 좋다. 혹은, 설정수단(707)은, S→L 전환개시 직전에서의 공연비로부터 최종 목표공연비까지 서서히 변화하는 과도적 목표공연비를 설정하는 것이라도 좋다. 이 경우, 이와 같이 설정된 과도적 목표공연비의 변화속도는, 엔진 회전수가 클수록 변화속도가 빠르게 되도록 설정된다. 이 대신에 과도적 목표공연비의 변화속도를, 엔진(501)의 고회전 운전상태에 대응하는 것으로부터 저회전 운전상태에 대응하는 것으로 변화시키도록 설정하여도 좋다.

보정수단(709)은, 비교수단(703)에서 비교될 과도적인 전환운전중에서의 흡입공기량을 인위조작에 의한 드로틀개도 변화에 대응하여 보정하는 것으로, 엔진(501)의 흡입공기량 변화정보에 기초하여 보정서를 설정하도록 하고 있다. 또한 보정수단(709)은, 이렇게 설정된 과도적 목표공연비를 인위조작에 의한 드로틀개도 변화에 대응하여 보정하기 위해 S→L 전환에 관계하지 않는 흡입공기량을, 드로틀개도와 엔진회전수를 파라미터로 하여 지도로부터 구하도록 되어 있다.

엔진시스템은, 상술한 것 같이 하여 결정된 공연비를 달성하기 위해, 연료량 설정수단(705)으로부터의 제어신호에 따라서, 연료분사 펄스폭 Tinj를 하기의 식(1)에 따라서 조정하도록 하고 있다.

Tinj(j)=TB·K·KAFL+Td

또는

Tinj(j)=TB·K+Td……………………(1)

여기서, TB는 분사기(509)의 기본구동시간을 나타내고, 상기 기본구동시간 TB는, 공기플로우센서(517)로부터의 흡입공기량 A정보와 크랭크각 센서(엔진회전수 센서)(524)로부터의 엔진회전 N 정보로부터 구해진 엔진 1회전당 흡입공기량 A/N에 기초하여 결정된다. 또한 KAFL은 희박화 보정계수이다. 그리고, K는 엔진 냉각수온, 흡기온, 대기압 등에 따라서 설정된 보정계수이고, Td는 밧데리전압에 따라서 설정된 무효시간이다.

엔진시스템은, 도시하지 않은 희박운전조건판정수단에 의해 소정 조건의 성립이 판정된 경우에, 희박연소운전을 수행하도록 되어 있다.

또한, 엔진시스템은, 이하에 기술하는 제1 내지 제6제어상태 중 어느 하나에 의하여, 목표공연비를 결정하도록 되어 있다.

[제1제어양태]

제1제어양태에서는, 제28도에 도시하는 추종변화수단(702)의 각종 요소 중 비교수단(703)과 과도적 목표공연비 설정수단(707)과 백업공연비 설정수단(706)을 사용하고, 연료량설정수단(705)에서의 연료량설정을, 과도적 목표공연비와 백업공연비중의 큰 쪽을 따라서 수행되록 하고 있다.

또한, 상기 제어양태에서는, 제31도에 나타난 플로우(목표공연비 AFN 설정루틴)가 ECU525에 의하여 소정 주기로 반복 실행된다.

상기 설정루틴에 있어서, 희박연소운전으로의 전환상태인지 아닌지가 먼저 판단된다(단계 S501). 희박연소운전으로의 전환상태가 아닌 것이 단계 S501에서 판단되면, 금회 제어주기에서의 루틴 실행이 종료하고, 차회 제어주기에서는 제31도의 플로우가 단계 S501로부터 재차 실행된다.

한편, 희박연소운전으로의 전환상태인 것이 단계 S501에서 판단되면, 희박연소운전상태에 있어서 최종적으로 달성되어야 할 공연비인 희박 목표공연비 AFS가, 종래 공지와 같이 하여 설정된다(단계 S502), 다음 단계 S503에서는, 엔진(501)의 초기 실흡입공기량 Q(0)의 계측이 이미 수행되었는지 아닌지가 판단된다.

실흡입공기량 계측이 미완료인 것으로 단계 S503에서 판단되면, 플로우는 단계 S504로 진행한다. 상기 단계 S504에서는, 공기 플로우센서(517)의 검출신호가 판독되고, 희박연소운전으로의 전환 직후의 경우 엔지(501)으로의 초기 실흡입공 기량 Q(0)로서 설정된다. 그리고, 다음 단계 S505에서는, 백업공연비 AFL이 그 초기값(이론공연비 14.7)으로 설정된다.

한편, 실흡입공기량 Q(0)가 계측 완료인 것이 상기 단계 S503에서 판별되고, 따라서 희박연소운전으로의 전환을 실행중(과도상태)이면, 플로우는 단계 S506으로 진행한다. 상기 단계 S506에서는, 공기 플로우센서(517)의 검출신호가 판독되고, 상기 센서출력 판독시점에서의 과도상태에서의 실흡입공기량 Q(n)으로서 설정된다. 상기 실흡입공기량 Q(n)은 일반적으로는 시시각각 변화한다. 그리고, 다음의 단계 S507에서는, 다음 식(2)에 따라서, 실흡입공기량 Q(n)을 고려한 목표공연비 AFQ(제32도에 나타난 특성곡선 AFQ에 대응)가 설정된다.

AFQ=(Q(n)/Q(0)×14.7……………………(2)

상세하게는, 추종변화수단(702)에 있어서, 운전상태의 전환개시직전에서의 흡입공기량 Q(0)과 과도적인 전환운전중의 흡입공기량 Q(n)이 비교수단(703)에 의해 비교되고, 상기 비교의 결과(Q(n)/Q(0))에 기초하여 목표공기량 설정수단(704)에 의해 목표공연비 AFQ가 설정된다.

다음 단계 S508에서는, 다음 식(3-1)에 따라서 백업공연비 AFL이 설정된다.

AFL=AFL+△AFL…………………(3-1)

여기서, △AFL은, 백업공연비 AFL(제32도에 나타난 특성곡선 AFL에 대응)을, 이론공연비 14.7로부터 희박연소운전으로의 공연비로 향하여 증가시키기 위한 증분으로, 소정의 고정값이 사용된다.

상세하게는, 추종변화수단(702)에 있어서, 운전상태의 전환개시 직전에서의 초기 백업공연비 AFL(=14.7)로부터 전환완료시에서의 최종 목표공연비 AFS까지 서서히 변화하는 백업공연비 AFL이, 백업공연비 설정수단(706)에 의해 설정된다.

그리고, 다음 단계 S509에서는, 백업공연비 AFL이 최종 목표공연비 AFS 보다 큰지 아닌지가 판별된다. 단계 S509에서의 판별결과가 긍정이면, 단계 S510에서 백업공연비 AFL이 최종 목표공연비 AFS에 설정된 후에 플로우는 단계 S511로 진행하고, 단계 S509에서의 판별결과가 부정이면, 플로우는 단계 S509로부터 단계 S511로 진행한다. 즉, 단계 S509, S510에서는 백업공연비 AFL의 상한차가 체크된다.

다음 단계 S511에서는, 실제로 사용해야 할 과도적 목표공연비 AFN을 설정하기 위해, 단계 S507에서 구한 목표공연비 AFQ와 단계 S508에서 구한 백업공연비 AFL이 비교되고, 양 공연비 중의 큰 쪽이 과도적 목표공연비 AFN으로서 설정된다.

상기 결과, 연료량 설정수단(705)에서는, 실흡입공기량 Q(n)에 대응하는 목표공연비 AFQ와 시간경과와 함께 초기공연비로부터 희박연소운전에서의 최종 목표공연비 AFS까지 증대하도록 설정된 백업공연비 AFL 중의 큰 쪽을 따라서, 연료량이 설정된다.

상술한 제1제어양태에 의하면, S→L 전환에 즈음하여, 제32도에 나타난 것 같이, 백업공연비 AFL 보다 큰 목표공연비 AFQ가 과도적 목표공연비 AFN으로서 사용되고, 이것에 의해, 과도상태에서의 시시각각 변화하는 실흡입공기량Q(n)에 따라서 엔진 운전이 수행되도록 된다.

과도상태에서는, 실흡입공기량 Q(n)의 단위시간당 증대 변화량은 시간경과와 함께 감소한다. 이 때문에, 과도상태FH의 돌입시점으로부터 어느 시간이 경과한 이후는, 실흡입공기량 Q(n)이 그다지 증대 변화하지 않게 된다. 제32도에 나타난 것 같이, 과도상태에 있어서 목표공연비 AFQ는 실흡입공기량 Q(n)의 경우와 동일하게 변화한다. 따라서, 상기 목표공연비 AFQ를 과도적 목표공연비 AFN으로서 사용되면, 과도상태로의 돌입시점으로부터 상당한 시간이 경과하여도 과도적 목표공연비 AFN은 최종 목표공연비 AFS에 도달하지 않게 된다.

한편, 제32도에 나타난 목표공연비 특성곡선 AFQ와 제32도에 나타난 백업공연비 특성곡선 AFL이 교차하는 시점 이후에 있어서 백업공연비 AFL을 과도적 목표공연비 AFN으로서 사용하면, 과도적 목표공연비 AFN이 최종목표공연비 AFS를 향하여 원활하게 이행해 가게 된다. 양 특성곡선이 교차하는 시점 이후에는, 희박연소운전으로의 전환개시 시점으로부터 충분한 시간이 경과하고 있고, 따라서, 흡입공기량도 충분하게 증대하고 있다. 이 때문에, 공연비를 실흡입공기량 Q(n)에 대응하는 목표공연비 AFQ로 제어되지 않고, 백업공연비 AFC에 제어한 경우에도, 감속감이 생기는 것은 아니다.

이후, 과도적 목표공연비 AFN이 최종 목표공연비 AFS에 도달하면, 과도적인 전환상태가 종료한다, 과도적인 전환상태가 종료한 후에는 종래의 경우와 마찬가지로 공연비는 최종 목표공연비 AFS로 피이드백 제어된다.

상술한 제1제어양태에 의하면, 희박연소운전으로의 전환 중, 공연비제어는, 공연비가 실흡입공기량의 변화에 추종하도록 수행된다. 이 결과, 연료분사량제어에 대한 공기량제어의 지연이 방지되고, 감속감의 발생이 확실하게 방지된다. 또한 제1제어양태에서는, 실공기량의 증가에 따라서 공연비를 희박측으로 이행시켜 가기 때문에, 엔진(501)의 출력이 거의 일정하게 되고, 운전방식전환에 수반하는 충격이 발생하지 않는다. 또한, 인위적인 엑셀조작이 수행되어도, 엔진(501)을 목표공연비로 운전할 수 있다. 또한, 제1제어양태에 의하면, 특별한 센서의 추가 장비가 불필요하게 됨과 동시에, 제어알고리즘이 간단하고, 엔진 운전제어를 확실하게 수행할 수 있다.

[제2제어양태]

제2제어양태에서는, 제1제어양태의 경우와 마찬가지로, 제28도의 추종변화수단(702)의 요TH중, 비교수단(703)과 과도적 목표공연비 설정수단(707)과 백업공연비설정수단(706)이 주로 사용됨과 함께, 연료량설정수단(705)에서의 연료량의 설정이, 과도적 목표공연비와 백업공연비 중의 큰 쪽을 따라서 수행된다.

그리고 제2제어양태의 특징은, 엔진(501)의 회전수가 크게 될 수록 백업공연비의 변화속도가 빠르게 된다.

제2제어양태에서는, 제33도에 나타난 플로우(목표공연비 AFN 설정루틴)이 ECU525에 의하여 소정 주기로 실행된다. 제33도에 나타난 플로우는, 제1제어양태에 관련된 제31도에 나타난 플로우와 기본적으로는 동일하다. 즉, 제33도의 플로우에서는, 제31도에 나타난 단계 S501 내지 S511에 각각 대응하는 단계 S601 내지 B11과, 제31도의 루틴에는 설치되어 있지 않은 단계 S612가 실행된다.

간략하게 기술하면, 제33도의 플로우에 있어서, 희박연소운전으로의 전환상태인지 아닌지가 단계 S601에서 우선 판별되고, 상기 판별결과가 부정이면 금회주기에서의 루틴의 실행이 종료하는 한편, 그 판별결과가 긍정이면, 희박목표공연비 AFS가 설정된다(단계 S602).

다음에, 초기 실흡입공기량 Q(0)의 계측이 미완료인 것이 단계 S603에서 판별되면, 공기플로우센서 출력이 초기 실흡입공기량 Q(n0)로서 설정되고(단계 S604), 백업공연비 AFL이 그 초기값(이론공연비 14.7)으로 설정된다(단계 S605). 한편, 실흡입공기량 Q(n)가 계측완료인 것이 단계 S603에서 판별되면, 공기 플로우센서 출력이 과도상태에서의 실흡입공기량 Q(n)으로서 설정된다(단계 S606). 그리고 다음 단계 S607에서는, 이하에 다시 게재한 상술한 식(2)에 따라서, 목표공연비 AFQ(제34도에 나타난 특성곡선 AFQ에 대응)가 설정된다.

AFQ=(Q(n)/Q(0))×14.7…………………(2)

다음 단계 S612에서는, 엔진회전수센서로서의 크랭크각 센서(24)로부터 엔진회전수 Ne가 판독되고, 또한, 단계 S608에서는, 다음식(3-2)에 따라서, 백업 공연비 AFL이 엔진회전수 Ne에 따라서 설정된다.

AFL=AFL+△AFL(Ne)…………………(3-2)

여기서 △AFL(Ne)는, 백업공연비 AFL(제7도에 나타난 특성곡선 AFL1 및 AFL2에 대응)을, 이론공연비 14.7로부터 희박연소운전에서의 공연비를 향하여 증가시키기 위한 증분으로, 엔진회전수 Ne에 따라서 설정된다. 이 때문에 예를 들면, ECU(525)내에 미리 격납된 △AFL·Ne 지도로부터 엔진회전수 Ne에 따른 증분 △AFL이 판독된다. 혹은, 엔진회전수 Ne를 변수로서 함유한 산술식에 따라서 엔진회전수 Ne에 따른 증분 △AFL이 산출된다.

상기 결과, 백업공연비 AFL은, 고엔진회전영역에서는 제34도에 나타난 특성곡선 AFL1 측의 값을 취하고, 저엔진회전영역에서는 제34도에 나타난 특성곡선 AFL2 측의 값을 취하게 된다.

그리고, 다음의 단계 S609, S610에서 백업공연비 AFL의 상한값이 점검되고, 단계 S611에서는, 목표공연비 AFQ와 백업공연비 AFL 중의 큰 쪽이 과도적 목표공연비 AFN으로서 설정된다.

제2제어양태에 의하면, 기본적으로는 제1제어양태의 경우와 동일한 공연비제어가 수행되고, 이것에 의해, 제1제어양태에 관하여 기술한 것과 동일한 장점이 달성된다.

[제3제어양태]

제3제어양태에서는, 제28도에 기재한 추종변화수단(702)의 각종 요소 중, 과도적 목표공연비 설정수단(707)만을 사용하여 과도적 목표공연비 AFN을 설정함과 동시에, 과도적 목표공연비 AFN의 설정에 즈음해서는 실흡입공기량을 고려하여 공연비의 증분 △AFN(Ne)를 설정하도록 하고 있다.

제3제어양태에서는, 제35도에 기재한 플로우(목표공연비 AFN 설정 루틴)이 ECU(525)에 의하여 소정 주기로 실행된다.

제35도의 플로우에서는, 제33도에 나타난 단계 S601 내지 S603, S605, S612 및 S608 내지 S610에 각각 대응하는 단계 S601, S602, S603', S605', S612 및 S608' 내지 S610'가 실행된다.

제35도의 플로우에 있어서, 희박연소운전으로의 전환상태인지 아닌지가 단계 S601에서 우선 판별되어, 상기 판별결과가 부정이면 금회주기에서의 루틴의 실행이 종료하는 한편, 그 판별결과가 긍정이면, 희박목표공연비 AFS가 설정된다(단계 S602).

다음에, 초기 실흡입공기량 Q(0)의 계측이 미완료인 것이 단계 S603'에서 판단되면, 백업공연비 AFL이 그 초기값(이론공연비 14.7)으로 설정되어(단계 S605'), 플로우는 단계 S612로 진행하고, 엔진회전수센서로서의 크랭크각 센서(524)로부터 엔진회전수 Ne가 판독된다. 한편, 실흡입공기량 Q(0)이 계측완료인 것이 단계 S603'에서 판별되면, 플로우는 단계 S603'로부터 단계 S612로 진행한다.

다음 단계 S608'에서는, 다음 식(3-3)에 따라서, 과도적 목표공연비 AFN이 엔진회전수 Ne에 따라서 설정된다.

AFN=AFN+△AFN(Ne)……………………(3-3)

여기서, △AFN(Ne)는, 백업공연비 AFL(제34도에 나타난 특성곡선 AFL1 및 AFL2에 대응)을, 이론공연비 14.7로부터 희박연소운전에서의 공연비(최종 목표공연비 AFS)로 향하여 증가시키기 위한 증분으로, 엔진회전수 Ne에 따라서 설정된다. 이 때문에, 예를 들면, ECU(525)내에 미리 격납된 △AFN Ne 지도(map)로부터 엔진회전수 Ne에 따른 증분 △AFN(Ne)가 판독된다. 혹은 엔진회전수 Ne를 변수로서 포함한 산출식에 의하여, 엔진회전수 Ne에 따른 증분 △AFN(Ne)가 산출된다.

이 결과, 과도적 목표공연비 AFN은, 고엔진회전영역에서는 제34도에 기재한 특성곡선 AFL1 측의 값을 취하는 한편, 저엔진회전영역에서는 제34도에 나타난 특성곡선 AFL2 측의 값을 취하게 된다.

상세하게는, 추종변화수단(702)에 있어서, 운전상태의 전환개시직전에서의 초기 목표공연비 AFN(=14.7)로부터 전환완료시에서의 최종 목표공연비 AFS까지 서서히 변화하는 과도적 목표공연비 AFN이, 과도적 목표공연비 설정수단(707)에 의해 설정된다.

그리고, 다음 단계 S609', S610'에서 과도적 목표공연비 AFN의 상한값이 점검된다.

제3제어양태에 의하면, 제2제어양태에 관하여 서술한 장점과 동일한 이점이 달성되고, 또한, 목표공연비 AFQ의 산출이 불필요하게 되기 때문에, 소요의 엔진제어를 보다 간단하게 행할 수 있다.

[제4제어양태]

제4제어양태에서는, 제28도의 추종변화수단(702)의 각종 요소 중, 과도적 목표공연비 설정수단(707)과 변화금지 억제수단(708)이 사용됨과 동시에, 과도적 목표공연비의 변화속도를, 고엔진운전상태에 대응한 것으로부터 저엔진운전상태에 대응한 것으로 변화시키도록 하고 있다.

제4제어양태에서는, 제36도에 나타난 플로우(과도적 목표공연비 AFT 설정루틴)가 ECU(525)에 의하여 실행된다. 상기 플로우에서, 엔진(501)이 희박연소운전영역에서 운전되고 있는가 아닌가가 단계 S701에서 먼저 판별된다. 상기 판별결과가 부정이면 금회 주기에서의 루틴의 실행이 종료되는 한편, 그 판별 결과가 부정, 즉 희박연소운전영역의 돌입(희박연소운전으로의 전환의 개시)이 단계 S701에서 판별되면, 운전방식 전환개시 시점으로부터 엔진연소실 내에서 실시된 행정 수의 계수(count)가 개시된다.

다음 단계 S703에서는, ECU(525)내에 미리 격납된 t0·Ne 지도를 참조하고, 운전방식의 전환직전에서의 엔진회전수 Ne에 따른 소정시간 t0가 구해진다. 상기 지도에는, 이하에 열거한 엔진회전수 Ne 각각에 대응하는 소정시간 t0가 기억되어 있고, 소정시간 t0는, 엔진회전수 Ne가 클수록 작은 값을 취한다. 다음에, 계수된 행정수에 대응하는 시간 t가, 소정시간 t0 보다 작은가 아닌가가 판별된다.

Ne(rpm) = 750, 1000, 1250, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500

행정수에 대응하는 시간 t가 소정시간 t0 보다 작다고 단계 S703에서 판별되면, 플로우는 단계 S704로 진행한다. 상기 단계 S704에서는, 운전방식전환 직전에서의 목표공연비 AFTI1가, 과도적 목표공연비 AFT로서 설정된다. 이러한 상태로 하여, 희박연소운전으로의 전환시로부터 소정시간 t0가 경과하기 까지는, 변화금지·억제수단(708)의 기능에 의하여, 전환직전에서의 목표공연비 AFT1로부터의 과도적 목표공연비 AFT의 변화가 억제된다(제37도 참조). 상기 이유는, 희박연소운전으로의 전환개시 시점으로부터 낭비시간이 경과한 후에 실흡입공기량이 증대하기 시작하기 때문에, 전환개시시점으로부터 목표공연비를 바로 증대시키면 감속감이 발생하기 때문이다. 상술한 바와 같이 목표공연비의 증대를 억제하므로써 감속감의 발생이 방지된다.

그 다음, 시간 t 가 소정시간 t0 보다 크다고 단계 S703 에서 판별되면, 플로우는 단계 S705 로 진행한다. 상기 단계 S705 에서는, 과도적 목표공연비 AFT가, 희박연소운전으로의 전환직전에서의 목표공연비 AFTI 보다도 크고 동시에 최종 목표공연비 AFTF 보다도 작은 소정공연비 AFT1 에 동등하거나 혹은 그것보다도 작은가 아닌가가 판별된다.

단계 S705가 처음으로 실행된 경우에는, 과도적 목표공연비 AFT가 값 AFT1 에 동등하고, 따라서, 소정값 AFT1 보다도 작기 때문에, 플로우는 단계 S706 으로 진행한다. 상기 단계 S706에서는, 다음 식(4-1)에 따라서, 과도적 목표공연비 AFT가 산출된다.

AFT = (1-AFTTL)×AFTI+AFTTL×AFT1..........(4-1)

여기서. AFTTL은 과도적 목표공연비 산출계수이다. 상기 계수 AFTTL은, 운전상태 전환개시시점으로부터 소정시간 t0 가 경과하기 까지는 초기값 「0을 취하고, 소정시간 t0 의 경과 후는 엔진연소실에서 1 행정이 실시되는 정도(행정수가 카운트업되는 정도)로 그 증분 AFTTL1 만큼 증대하며, 과도적 목표공연비 AFT 가 소정공연비 AFT1에 달한 시점에서 종기값 「1을 취한다. 즉, 상기 증분 AFTTL1의 설정에 대해서는 후술한다.

상기 단계 S706에서의 과도적 목표공연비 AFT 산출이 종료하면, 플로우는 단계 S705 로 되돌아간다. 이렇게 하여, 단계 S705 및 S706 이 반복실행되는 결과, 운전상태 전환개시 시점으로부터 소정시간 t0 가 경과한 후의 과도적 목표공연비 AFT 는, 운전상태 전환직전에서의 목표공연비 AFTI 로부터 소정공연비 AFT1 까지, 시간경과와 함께 직선적으로 증대변화한다(제37도 참조).

상기 소정공연비 AFT1 은, 질소산화물(NOx) 발생의 가능성이 높은 공연비영역의 희박측 한계값에 대응한 값으로 설정되어 있다. 따라서, 과도적 목표공연비 AFT 가 운전상태 전환직전에서의 목표공연비 AFTI 로부터 소정공연비 AFT1 까지의 값을 취하는 동안의 경우 과도적 목표공연비 AFT 의 변화속도를 크게 함에 의해, 질소산화물이 발생하기 쉬운 공연비영역에서의 엔진운전시간을 단축할 수 있게 된다.

그 후, 과도적 목표공연비 AFT 가 소정공연비 AFT1 이하에서는 아니라고 단계 S705에서 판별되면, 플로우는 단계 S707로 진행한다. 상기 단계 S707 에서는, 다음 식(4-2)에 따라서, 과도적 목표공연비 AFT 가 산출된다.

AFT = (1-AFTTL)×AFT1+AFTTL×AFTF…………(4-2)

여기서, AFTTL 은 과도적 목표공연비 산출계수이다. 상기 계수 AFTTL 은, 과도적 목표공연비 AFT 가 소정공연비 AFT1 에 달한 시점에서 초기값 「0」을 취하고, 그 다음, 엔진연소실에서 1 행정이 실시될 때마다 그 증분 AFTTL2 만큼 증대하며, 과도적 목표공연비 AFT 가 운전전환 완료시점에서의 최종 목표공연비 AFTF 에 달한 시점에서 종기값 「1」을 취한다.

과도적 목표공연비 산출계수 AFTTL 의 증분 AFTTL1 및 AFTTL2 는, 희박연소운전으로의 전환직전에서의 체적효율 Ev 및 엔진회전수 Ne 에 따라서 설정된다. 상기 증분의 설정에 즈음하여, 예를 들면, ECU525 내에 미리 격납된 AFTTL1·Ev·Ne 지도 및 AFTTL2·Ev·Ne 지도를 참조한다. 각 지도에는, 이하에 열거하는 엔진회전수 Ne 와 체적효율 Ev 의 조합의 각각에 대응하는 증분 AFTTL1 또는 AFTTL2 가 기억되어 있다.

Ne(rpm) = 750, 1000, 1250, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500

Ev(%) = 20, 30, 40, 50, 60, 70

상기 단계 S707 에서의 과도적 목표공연비 AFT 산출에 이어서, 플로우는 단계 S708 로 진행하고, 과도적 목표공연비 AFT가 최종 목표공연비 AFTF 에 동등한가 아닌가가 판별된다. 상기 판별 결과가 부정이면, 플로우는 단계 S707 로 되돌아간다. 이와 같이 하여, 단계 S707 및 S708 이 반복하여 실행된 결과, 과도적 목표공연비 AFT 가 소정공연비 AFT1 에 달한 후에 과도적 목표공연비 AFT 는, 소정공연비 AFT1 으로부터 최종 목표공연비 AFTF 까지, 시간경과와 함께 직선적으로 증대변화한다(제37도 참조).

그 다음, 과도적 목표공연비 AFT 가 최종 목표공연비 AFTF 에 동등하다고 단계 S708에서 판별되면, 제36도의 과도적 목표공연비 설정루틴(전환동작)이 종료하고, 최종 목표공연비 AFTF 로의 공연비 피이드백제어가 개시된다.

제 4 제어양태에 의하면, 희박연소운전으로의 전환개시 시점으로부터 최종 목표공연비 AFTF 에의 도달시점까지의 전환동작 중, 과도적 목표공연비 AFT 는, 제 37 도에 나타난 것 같이 변화한다. 이 변화는, 전체로서, 실흡입공기량변화(제42도 참조)에 상호 유사하게 된다. 이 결과, 흡입공기량이 낭비시간 및 1차지연을 수반하여 변화하는 것에 기인하는 감속감의 발생을 회피할 수 있다.

또한, 상술한 것 같이, 운전상태 전환직전에서의 목표 공기량 AFTI 로부터 소정공연비 AFT1 까지 과도적 목표공연비 AFT 가 변화하는 동안의 과도적 목표공연비 AFT 의 변화속도가 크기 때문에, 질소산화물이 발생하기 쉬운 공연비영역을 신속하게 통과시킬 수 있다.

또한, 과도목표공연비 AFT 가 엔진회전수 Ne 에 따라서 설정되기 때문에, 정확한 공연비제어가 행해진다.

또한, 제4제어양태에 의하면, 제1제어양태에 의한 이점과 동일한 이점이 있다. 즉, 희박연소운전으로의 전환 중, 공연비 제어는 공연비가 실흡입공기량의 변화에 추종하도록 수행하기 때문에, 연료분사량 제어에 대한 공기량제어의 지연이 방지되고, 감속감의 발생이 확실하게 방지된다. 또한, 실공기량의 증가에 따라서 공연비를 희박측으로 이행시켜 가기 때문에, 엔진(501)의 출력이 발생하지 않는다. 또한, 인위적인 엑셀조작이 수행되어도, 엔진(501)을 목표공연비로 운전할 수 있다. 또한, 특별한 센서의 추가장치가 불필요하고, 제어알고리즘이 간단하게 되고, 엔진운전제어를 확실하게 행할 수 있다.

[제 5 제어양태]

제5제어양태에서는, 제28도의 추종변화수단(702)의 각종 요소 중, 과도적 목표공연비 설정수단(707)과 보정수단(709)이 주로 사용되고, 보정수단(709)은, 과도적인 전환운전 중, 인위조작에 의한 드로틀개도 변화에 따라서 흡입공기량을 보정할 때, 흡입공기량 보정량을 흡입공기량 변화정보에 기초하여 설정되도록 하고 있다.

제5양태에서는, 제38도에 도시하는 플로우(과도적 목표공연비 AFT 설정루틴)가 ECU(525)에 의하여 실행된다. 상기 플로우에 있어서, 흡입공기량변화율 dQIn 이 다음 식(5)에 따라서 산출된다(단계 S800).

dQIn = ALPH×dQIn-1+(1-ALPH)×(Qn - Qn-1)……………(5)

여기서, dQIn-1 은 전회 주기중에 산출된 흡입공기량변화율이고, Qn 및 Qn-1 은 금회 및 전회 주기 중에 각각 계측된 흡입공기량이다.

흡입공기량변화율 dQIn 의 산출에서는, 전회 및 금회의 흡입공기량변화율 dQIn-1, dQIn 에 대한 1차평활화처리가, 중량계수 ALPH를 사용하여 수행된다. 이것에 의해, 순간적인 잡음성분에 의한 영향을 배제하여 흡입공기량변화율 dQIn 이 안정하게 산출된다.

그리고, 단계 S800 에서의 흡입공기량변화율 산출에 이어서, 엔진 501 이 희박운전영역에서 운전되고 있는가 아닌가가 판별된다(단계 S801). 상기 판별결과가 부정이면, 플로우는 단계 S800으로 되돌아간다. 따라서, 희박연소운전영역에 돌입하기까지는, 단계 S800 에서의 흡입공기량변화율 산출이 소정 주기로 반복실행된다.

그 다음, 희박연소운전영역으로의 돌입이 단계 S801에서 판별되면, 희박운전상태로의 변환이 개시된다. 즉, 단계 S802 에 있어서, 희박운전상태로의 전환개시시점 이후에 엔진연소실에서 실시된 행정의 수의 계수가 개시된다. 그리고, 다음 단계 S803 에서는, ECU(25)내에 미리 격납된 t1·Ne 지도를 참조하여, 운전상태 전환직전에서의 엔진회전수 Ne 에 따른 소정시간 t1 을 구할 수 있다. 상기 지도에는, 이하에 열거하는 엔진회전수 Ne의 각각에 대응하는 소정시간 t1 이 기억되어 있다. 다음에 계수된 행정수에 대응하는 시간 t 가 소정시간 t1 보다 작은지 아닌지가 판별된다.

Ne(rpm) = 750, 1000, 1250, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500

행정수에 대응하는 시간 t 가 소정시간 t1 보다 작다고 단계 S803에서 판별 되면, 플로우는 단계 S804로 진행한다. 상기 단계 S804에서는, 다음 식(6)에 따라서 과도적 목표공연비 AFT 가 산출된다.

AFT = AFTI × Qr/QI………………(6)

여기서, AFTI 는 운전상태전환직전에서의 목표공연비이고, 또한, QI 는 운전상태전환 직전에서의 흡입공기량이며, Qr 은 과도적 목표공연비 산출에 사용된 흡입공기량이다.

파라미터 Qr 은 다음 식(7)로부터 산출된다.

Qr = QN - Qacc…………………(7)

여기서, Qn 은, 파라미터 Qr 의 산출직전에 계측되는 흡입 공기량이고, Qacc는 흡입공기량 보정값이다.

보정값 Qacc 는, 그 초기값이 「0」이고, 그 후 엔진연소실 내에서 1 행정이 실시되는 때마다, 운전상태전환 직전에서의 흡입공기량변화율(dQIn)씩 증대하는 값을 취한다. 즉, 보정값 Qacc 는, 흡입공기량이 운전상태전환 직전에서의 흡입공기량변화율 dQIn 으로 변화한다는 가정하에서 구해진 흡입공기량의, 운전상태전환 시점에서의 흡입공기량 QI 로부터의 변화량(일반적으로는, 운전상태전환 시점으로부터의 흡입공기량의 증가량)을 나타내고 있다(제39도 참조).

상기 흡입공기량변화율 dQIn 은, 운전상태 전환직전에 수행되고 있는 인위적 조작에 의한 드로틀개도변화(제39도에 파선의 경사직선으로 표시한다)에 대응하고 있다. 그리고, 일반적으로 이러한 인위조작은 희박연소운전으로의 전환이 개시된 후에도 속행된다. 그래서, 인위적조작에 의한 드로틀개도변화에 기인한 흡입공기량변화량의, 과도적 목표공연비 산출상의 영향을 제거하기 위하여, 식(7)에 기재한 것 같이, 인위적조작에 수반하는 흡입공기량변화량 Qacc를 실흡입공기량 Qn으로부터 차감하므로써 희박연소운전으로의 전환에 관계하는 실흡입공기량 Qr을 구하고, 상기 실흡입공기량 Qr을 과도적 목표공기량 AFT 의 산출에 사용되도록 하고 있다.

희박연소운전으로의 전환에 즈음해서는 제29도를 참조하여 상술한 것 같이 공기 바이패스 밸브(514)가 열리게 되지만, 상기 공기바이패스 밸브(514)의 개방작동에 의해 실흡입공기량 Qr 이 공급되게 된다. 또한, 실흡입공기량 Qr 의 과도특성은, 제40도에 나타난 과도적 목표공연비 특성곡선 AFT 에 대응하게 된다.

반복하여 말하자면, 희박연소 운전으로의 과도적인 전환제어중에, 보정수단(709)에서는, 인위적조작에 의한 드로틀개도변화를 나타내는 엔진(501)의 흡입공기량변화정보 dQIn 에 따라서 구해진 보정량 Qacc를 사용하고, 과도적인 전환운전 중의 흡입공기량 Qn 이 보정된다. 이와 같이 보정된 흡입공기량 Qn(전환운전에 따른 흡입 공기량 Qr)은, 비교수단(703)의 경우 전환운전개시 직전에서의 흡입공기량 QI와의 비교에 제공되고, 또한, 과도적 목표공연비 설정수단(707)의 경우 과도적 목표공연비 AFT의 산출에 제공된다.

이렇게, 과도적 목표공연비 AFT는, 상기 식(6)에 따라서, 희박연소운전으로의 전환에 관계되는 흡입공기량 Qr 에 따라서 설정된다. 상기 결과, 제40도에 도시하듯이, 과도적 목표공연비 AFT 는, 시간경과와 함께, 전환직전에서의 목표공연비 AFT1 로부터 증대변화한다.

그 후, 계수된 행정수에 대응하는 시간이 소정시간 t1 보다 작지 않다고 단계 S803에서 판별되면, 플로우는 단계 S806 으로 진행한다. 즉, 희박연소운전으로의 전환개시 시점으로부터 소정시간 t1 이 경과하고, 과도적 목표공연비 AFT 가, 질소산화물이 발생하기 쉬운 공연비영역의 희박측 상한값에 대응하는 소정공연비 AFT1에 달하면( 제40도 참조), 단계 S804 의 경우, 희박연소운전으로의 전환에 관계되는 흡입공기량 Qr 에 대응한 과도적 목표공연비 AFT의 산출이 종료한다.

단계 S806 에서는, 다음 식(7)에 따라서 과도적 목표공연비 AFT가 산출된다.

AFT = (1-AFTTL)×AFT1+AFTTL×AFTF……………(7)

여기서, AFTTL 은 과도적 목표공연비 산출계수이다. 상기 계수 AFTTL은, 운전상태 전환개시 시점으로부터 소정시간 t1 이 경과하기 까지는 초기값 「0」을 취하고, 소정시간 t1의 경과 후는 엔진연소실에서 1 행정이 실시되는 정도로 그 증분 AFTTL1만큼 증대하고, 과도적 목표공연비 AFT가 최종 목표공연비 AFTF 에 도달한 시점에서 종기값 「1」을 취한다. 과도적 목표공연비 산출계수 AFTTL 의 증분 AFTTL1은, 제4제어야태에 있어서 설명한 증분 AFTTL1, AFTTL2의 경우와 마찬가지로, 희박연소운전으로의 전환직전에서의 체적효율 Ev 및 엔진회전수 Ne 에 따라서 설정된다.

그리고 단계 S806 에서의 과도적 목표공연비 AFT의 산출이 종료하면, 플로우는 단계 S808로 진행한다. 상기 단계 S808 에서는, 과도적 목표공연비 AFT가 최종 목표공연비 AFTF 에 동등한가 아닌가가 판별되고, 상기 판별결과가 부정이면, 플로우는 단계 S806 으로 되돌아간다.

이렇게, 과도적 목표공연비 AFT 가 소정공연비 AFT1을 넘은 후에는, 상술한 식(7)에 따라서 과도적 목표공연비 AFT 가 산출된다. 바꿔 말하면, 과도적 목표공연비 AFT 는 직선보간에 의해 설정된다. 상기 결과, 소정공연비 AFT1으로의 도달 후는 원만하게 증대변화하는 실흡입공기량 Qr 에 따라서 과도적 목표공연비 AFT를 설정하는 경우에 생기는 지연을 초래하지 않고, 과도적 목표공연비 AFT는 최종 목표공연비 AFTF로 향하여 정확하게 증대한다. 이것에 의해, 최종 목표공연비 AFTF가 적시에 달성된다.

그 후, 과도적 목표공연비 AFT가 최종 목표공연비 AFTF 에 도달하면, 단계 S808 에서의 판별결과가 긍정으로 되고, 과도적인 전환운전이 종료한다. 그 후, 공연비는 최종 목표공연비 AFTF 로 피이드백 제어된다.

제5제어양태에 의하면, 제4제어양태의 경우와 동일한 작용, 효과가 있다. 간략하게 서술하면, 희박연소운전으로부터 최종 목표공연비 AFTF 로의 도달시점까지의 전환동작 중에, 과도적 목표공연비 AFT 의 변화가 실흡입공기량 변화에 상호 유사하게 되고, 인위적조작을 보상하면서, 공연비가 실흡입공기량의 변화에 추종하는 공연비제어가 수행되기 때문에, 감속감의 발생을 회피할 수 있다. 또한, 과도목표공연비 AFT가 엔진회전수 Ne에 따라서 설정도고, 전환제어 후반에서는 과도적 목표공연비 AFT가 직선적으로 증가하기 때문에, 전환제어가 정확하게 수행되는 동시에 적시에 완료한다. 또한 실흡입공기량의 증가에 따라서 공연비를 희박측으로 이행시켜 가기 때문에, 운전방식전환에 수반하는 충격이 발생하지 않는다. 또한, 특별한 센서가 불필요함과 동시에, 간단한 제어알고리즘에 의해 엔진운전제어를 확실하게 행할 수 있다.

[제6제어양태]

제6제어양태에서는, 제28도의 추종변화수단(702)의 각종 요소 중, 과도적 목표공연비 설정수단(707)과 보정수단(709)이 주로 사용되고, 보정수단(709)은, 인위적조작에 의한 드로틀개도변화에 대응하고 동시에 희박연소운전으로의 전환에 관계하지 않는 흡입공기량을 드로틀개도 및 엔진회전수에 따라서 산출하고, 상기 산출결과에 따라서 흡입공기량 나아가서는 과도적 목표공연비를 보정하도록 되어 있다.

제6양태에서는, 제41도에 기재된 플로우(과도적 목표공연비 AFT 설정루틴)가 ECU(525)에 의하여 실행된다. 상기 플로우에 있어서, 엔진(501)이 희박운전영역에서 운전되고 있는가 아닌가가 판별되고(단계 S901), 상기 판별결과가 부정이면, 단계 S901 가 재차 실행된다.

그 다음, 희박연소운전영역으로의 돌입이 단계 S901에서 판별되면, 희박운전상태로의 전환이 개시된다. 즉, 단계 S902 에 있어서, 희박운전상태로의 전환개시시점 이후에 엔진연소실에서 실시된 행정의 수의 계수가 개시된다. 그리고, 다음 단계 S903 에서는, 제5제어양태에 관하여 설명한 t1·Ne 지도와 동일한 지도를 참조하여, 운전상태전환 직전에서의 엔진회전수 Ne에 따른 소정시간 t1 이 구해지고, 또한 계수된 행정수에 대응하는 시간 t 가, 소정시간 t1 보다 작은가 아닌가가 판별된다.

시간 t 가 소정시간 t1 보다 작다고 단계 S903에서 판별되면, 플로우는 단계 S904 로 진행한다. 상기 단계 S904 에서는, 식(6)에 대응하는 다음 식(8)에 따라서, 과도적 목표공연비 AFT 가 산출된다.

AFT = AFTI × Qr/QI……………………(8)

여기서, AFTI 는 운전상태전환 직전에서의 목표공연비이고, 또한, QI 는 운전상태전환직전에서의 흡입공기량이고, Qr 은 과도적 목표공연비 산출에 사용되는 흡입공기량이다.

파라미터 Qr 은 다음 식(9)로부터 산출된다.

Qr = Qn -Qacc

= Qn - (Qthne - QI)………………(9)

여기서, Qn 은, 파라미터 Qr 의 산출직전에 계측되는 흡입공기량이고, Qacc 는 흡입공기량 보정값이다.

보정값 Qacc 는, 그 초기값이 「0」이고, 그 다음, 엔진연소실 내에서 1 행정이 실시될 때마다 이론운전시에서의 흡입공기량을 나타내는 소정값 Qthne 와 희박연소운전으로의 전환개시 시점에서의 흡입공기량 QI 에 기초하여 구해진다. 소정값 Qthne 는 ECU(525)내에 미리 격납된 Qthne·Ne·TH 지도를 참조하여 구해진 것으로, 상기 지도에는, 이하에 열거한 엔진회전수 Ne 와 드로틀개도 TH 의 조합의 각각에 대응하는 소정값 Qthne 가 기억되어 있다.

Ne(rpm) = 750, 1000, 1250, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500

TH(V) = 0.635, 1.26, 1.885, 2.510, 3.135, 3.76, 4.385

보정값 Qacc 는, 제5제어양태의 경우와 마찬가지로, 흡입공기량이 운전상태 전환 직전에서의 흡입공기량변화율 dQIn에서 변화된다는 가정하에서 구해진 흡입공기량의 운전상태 전환시점에서의 흡입공기량 QI 으로부터의 변화량(제39도 참조)를 나타내고 있다. 상기 보정값 Qacc 는, 제39도에 나타난 것 같이, 흡입공기량 Qthne 로부터 흡입공기량 QI를 감한 것에 상당한다.

상술한 것 같이, 과도적 목표공연비 AFT 는, 식(6)에 대응하는 식(8)에 따라서 산출된다. 즉, 제5제어양태에서의 식(6)에 따른 과도적 목표공연비 AFT 산출의 경우와 마찬가지로, 과도적 목표공연비 AFT 는, 흡입공기량 Qn 으로부터 인위적조작에 의한 드로틀개도변화에 기인하는 흡입공기량 Qacc를 감한 것에 대응하고 동시에 희박연소운전으로의 전환운전에 따른 흡입공기량 Qr 에 따라서 설정된다. 이 결과, 인위적조작의 영향이 제거되고, 또한, 과도적 목표공연비 AFT 는, 시간경과와 함께, 전환직전에서의 목표공연비 AFTI 로부터 증대변화한다(제40도 참조).

이후, 계수된 행정수에 대응하는 시간이 소정시간 t1 보다 작지 않다고 단계 S903에서 판별되면, 플로우는 단계 S906 으로 진행한다. 즉, 소정시간 t1 이 경과하고, 따라서, 질소산화물이 발생하기 쉬운 공연비영역의 희박측 상한값에 대응하는 소정공연비 AFT1에 달하면(제40도 참조), 흡입공기량 Qr 에 따른 과도적 목표공연비 AFT 의 산출(단계 S904)이 종료한다.

단계 S906에서는, 식(7)에 대응하는 다음 식(10)에 따라서 과도적 목표공연비 AFT 가 산출된다.…

AFT = (1-AFTTL)×AFT1+AFTTL×AFTF……………(10)

여기서, AFTTL 은 과도적 목표공연비 산출계수이다. 상기 계수 AFTTL은, 제5제어양태에 대한 설명에서 기술한 바와 같이, 그 초기값이 「0」이고, 소정시간 t1 의 경과 후는 1 행정이 실시될 때마다 그 증분 AFTTL1 만큼 증대하고, 최종 목표공연비 AFTF 에 달한 시점에서 종기값 「1」을 취한다. 또한, 증분 AFTTL1 은, 제5제어양태의 경우와 마찬가지로, 희박연소운전으로의 전환직전에서의 체적효율 Ev 및 엔진회전수 Ne에 따라서 설정된다.

그리고, 단계 S906에서의 과도적 목표공연비 AFT 의 산출이 종료하면, 플로우는 단계 S908 로 진행한다. 상기 단계 S908 에서는, 과도적 목표공연비 AFT 가 최종목표공연비 AFTF 에 동등한가 아닌가가 판별되고, 상기 판별결과가 부정이면, 플로우는 단계 S906 으로 되돌아간다.

이렇게 과도적 목표공연비 AFT 가 소정공연비 AFT1을 초과한 후에는, 상술한 식(10)에 따라서 과도적 목표공연비 AFT 가 산출된다. 바꿔 말하면, 과도적 목표 공연비 AFT 는 직선보간에 의해 설정된다. 이 결과, 지연을 초래하지 않고, 과도적 목표공연비 AFT 는 최종목표공연비 AFTF 로 향하여 정확하게 증대하고, 이것에 의해 최종 목표공연비 AFTF 가 적시에 달성된다.

그 다음, 과도적 목표공연비 AFT 가 최종 목표공연비 AFTF에 도달하면, 단계 S908 에서의 판별결과가 긍정으로 되고, 과도적인 전환운전이 종료한다. 그 다음, 공연비는 최종 목표공연비 AFTF 로 피이드백 제어된다.

제6제어양태에 의하면, 제4 및 제5제어양태의 경우와 동일한 작용, 효과가 있다. 간략하게 서술하면, 인위적조작을 보상하면서, 공연비가 실흡입공기량의 변화에 추종하는 공연비제어가 수행되기 때문에, 감속감의 발생을 회피할 수 있다. 과도 목표공연비 AFT는, 엔진회전수 Ne 에 따라서 설정되고, 또한, 전환제어 후반에서는 직선적으로 증가하기 때문에, 전환제어가 정확하게 수행되고 적시에 완료한다. 또한, 실공기량의 증가에 따라서 공연비를 희박측으로 이행시켜 가기 때문에, 운전방식전환에 수반한 충격히 발생하지 않는다. 또한, 특별한 센서가 불필요하고 제어알고리즘도 간단한다.

본 발명은 상기 제1내지 제6실시예에 한정되지 않으며, 여러 가지로 변형이 가능하다.

예를 들면, 제1 내지 제3실시예에서는, 드로틀 개도 TPS를 표시한 드로틀센서출력에 기초하여 희박운전으로의 이행 중에서의 ISC 밸브의 개도(충격율, 리프트량)의 기본량 D0, D10, D20 및 목표흡기압 PO 를 설정했지만, 상기 기본량, 목표흡기압의 설정에 있어서 드로틀개도 TPS 에 대신하여 체적효율 ηv를 사용하여도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 공기플로우센서출력 및 엔진회전수센서출력에 기초하여 1 흡기행정당 흡기량 A/N 을 구하고, 상기 A/N을 동일 엔진회전상태의 경우 완전 개방 A/N 으로 분할함에 의해 체적효율 상당값을 구한다.

또한, 제1 내지 제3실시예에서는, 공기바이패스 밸브의 개도 등을 기본량 D0, D10, D20 으로 하고, 도로틀밸브 하류측에서의 목표흡기압 P0 와 실제흡기압 PB 와의 편차 혹은 목표 밸브개도 L0 와 실제 밸브개도 LA 의 편차가 [0] 이 되도록 밸브개도를 피이드백 제어했지만, 제1, 제2실시예의 피이드백 제어에서의 제어 파라미터로서 흡기압에 대신하여 1 흡기행정당 흡기량을 사용하여도 좋고, 또한, 제1 내지 제3실시예에서의 피이드백 제어를 생략하여도 좋다. 즉, 밸브개도 등을 값 D0, D10, D20 에 간단히 오프루프 제어하여도 좋다.

즉, 제1 및 제2실시예에서는, 압력편차 P0-PB 까지는 개도편차 L0-LA 에 상당하는 보정량 D1, D11, D21 만큼만 공기바이패스 밸브개도 등을 증감보정하도록 했지만, 상기 보정에 있어서, 보정량 D1, D11, D21 보다도 작은 값으로 미리 설정된 보정량만큼 밸브개도 등을 증감하는 수순을, 압력편차 또는 개도편차가 없어질 때까지 반복하여도 좋다. 또한, 보정제어수순은 여러 가지로 변형가능하고, 예를들면, PI 제어(비례·적분제어)에 의해 공기바이패스 밸브개도등을 제어할 수 있다.

제2 및 제3실시예에서는, 제11도 및 제14도에 나타난 것 같이, 공기바이패스 밸브를, 부압응동밸브(130)와 솔레노이드 밸브(150)으로 구성했지만, 본 발명에 적용가능한 공기바이패스 밸브는 이것에 한정되지 않는다. 제17도는 공기바이패스 밸브의 변형예를 나타내고, 상기 공기바이패스 밸브는, 부압응동밸브(130)와 제1 및 제2솔레노이드 밸브(150', 150)로 구성되어 있다. 제1솔레노이드 밸브(150')는, 대기도입통로를 구비하지 않은 점이 솔레노이드 밸브(150)과 다르다. 제2솔레노이드 밸브(150)는, 한쪽 끝이 부압통로(140)에 연통되고 다른 끝이 드로틀밸브(5) 상류의 흡기관(2b)에 연통하는 공기통로(141)의 도중에 배치되어 있다. 즉, 제17도의 공기바이패스 밸브는, 부압응동밸브(130)의 부압실로의 부압도입을 부압통로(140)를 통하여 수행하는 동시에 부압실로의 공기도입을 공기 통로(140)를 통하여 수행하도록 설치하고, 양 솔레노이드 밸브(150', 150)를 온·오프충격제어함에 의해 부압실내압을 제어하도록 되어 있다.

또한, 제4 및 제5실시예의 장치는, 드라이브 바이 와이어식 드로틀 제어방식 즉 드로틀밸브 작동방식 등에도 적용가능하다.

또한, 제4 및 제5실시예에서는, 아이들회전수제어와 겸용의 바이패스통로(20) 및 ISC 밸브(30)를 사용하여. 이론운전으로부터 희박운전으로의 전환제어 및 희박운전제어에서의 공기량 공급제어를 수행하도록 했지만, 전용의 바이패스통로 및 밸브를 사용하여 이것을 실행하여도 좋다. 또한, 소유량(小流量)의 공기바이패스 밸브를 함께 사용하여도 좋다.

Claims

엔진의 부하상태를 검출하는 부하상태 검출수단과, 상기 엔진으로 공급되는 흡입공기량을 조정하는 흡입공기량 조정수단과, 이론공연비 또는 이보다 연료과농측으로 설정되는 제1공연비에서의 운전으로부터, 상기 이론공연비보다 연료희박측으로 설정되는 제2공연비에서의 운전으로의 이행이 행해질 때에, 이행 전후에서의 상기 엔진의 출력 토크차를 저감 또는 상쇄할 수 있는 부하상태 변화가 부여되도록, 상기 부하검출수단에 의해 검출된 엔진 부하상태에 따라 상기 흡입공기량 조정수단을 제어하는 제어수단을 구비한 희박연소 엔진의 제어장치에 있어서, 상기 흡입공기량 조정수단이 엔진의 연소실에 흡입공기를 도입하는 흡입통로에 개장된 흡기유량 제어밸브를 포함하며, 상기 제어수단은, 상기 엔진의 흡입공기량을 증량하는 측으로 제어하는 동시에, 이 흡입공기량 증량에 맞추어 상기 엔진의 점화시기를 일단 지각시키고, 그 후 점화시기를 진각측으로 제어하는 동시에 공연비를 연료희박측으로 제어하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 제1공연비는 일정한 제1 값으로 설정되고, 상기 제2공연비는 제1값보다 크고 일정한 제2값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 제1공연비는 일정한 값으로 설정되고, 상기 제2공연비는 상기 부하상태 검출수단에 의해 검출된 엔진 부하상태에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 제어장치는, 상기 엔진의 회전수를 검출하는 회전수 검출수단을 포함하며 상기 제1공연비는 일정한 값으로 설정되고, 상기 제2공연비는 적어도 상기 회전수 검출수단에 의해 검출된 엔진 회전수에 따라 설정되며, 상기 제어수단은 상기 회전수 검출수단에 의해 검출된 엔진 회전수 및 상기 부하검출수단에 의해 검출된 엔진 부하 상태에 따라 상기 흡기공기량 조정수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1공연비는 이론공연비로 설정되는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 유량제어밸브는 드로틀 바이패스 통로에 장착된 바이패스밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제6항에 있어서, 상기 제어장치는 엔진의 회전수를 검출하는 회전수 검출수단을 포함하고, 상기 제어수단은, 부하상태 검출수단에 의해 검출된 부하상태에 기초하여 설정되는 공기량 증량이 행해지도록, 상기 부하상태 검출수단에 의해 검출된 엔진부하상태와 상기 회전수 검출수단에 의해 검출된 엔진회전수에 기초하여 설정되는 개도 제어량에 따라 상기 바이패스밸브를 구동제어하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제7항에 있어서, 상기 부하상태 검출수단은 드로틀 개도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제7항에 있어서, 상기 부하상태 검출수단은 드로틀 밸브 하류측의 부압을 검출하는 압력센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제7항에 있어서, 상기 부하상태 검출수단은 공기플로우 센서를 포함하고, 상기 공기플로우 센서의 출력에 기초하여 상기 엔진에서의 1흡기행정당 흡입공기량 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제7항에 있어서, 상기 부하상태 검출수단은, 드로틀 개도 센서와, 부압 센서 또는 공기플로우 센서를 포함하고, 상기 제어수단은 상기 드로틀 개도 센서에 의해 검출된 드로틀 개도와 상기 회전수 검출수단에 의해 검출된 엔진 회전수에 기초하여 설정되는 개도 제어량에 따라 상기 바이패스 밸브를 구동제어하고, 상기 제어수단은 상기 드로틀 개도 센서에 의해 검출된 드로틀 개도와 상기 회전수 검출수단에 의해 검출된 엔진 회전수에 기초하여 설정되는 흡입공기량의 목표치와 상기 부압센서 또는 공기플로우 센서의 출력에 의해 표시되는 흡입공기량의 실제값을 비교하고, 상기 실제값이 목표값에 근접하도록 바이패스 밸브의 개도를 보정하여, 공연비 편차에 의한 토크 차이를 상쇄하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제6항에 있어서, 상기 제어수단은 엔진의 아이들 운전시에 아이들 회전수가 소망 회전수로 제어되도록 바이패스 밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제6항에 있어서, 상기 흡입공기량 조정수단은 바이패스 밸브와 독립해서 설치된 제 2 의 바이패스 밸브를 포함하고, 상기 제어수단은 아이들 운전시에 아이들 회전수가 소망 회전수로 제어되도록 제2바이패스 밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 제어수단은 흡입공기량 조정수단에 의한 실제 흡입공기량의 증량측으로의 변화에 맞추어 상기 엔진의 점화시기를 지각시키고 그후 점화시기를 진각측으로 제어하며, 이 점화시기의 진각에 맞추어 공연비를 설정하여 연료희박측으로 제어하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 제어수단은 흡입공기량 조정수단에 의한 실제의 흡입공기량의 증량측으로의 변화에 추종하여 점화시기를 지각시키고 그 후 점화시기를 진각측으로 제어하며, 이 점화시기의 진각에 추종하여 공연비를 설정하여 연료희박측으로 제어하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
엔진의 부하상태를 검출하는 부하상태 검출수단과, 상기 엔진으로 공급되는 흡입공기량을 조정하는 흡입공기량 조정수단과, 이론공연비 또는 이보다 연료과농측으로 설정되는 제1공연비에서의 운전으로부터 상기 이론공연비보다 연료희박측으로 설정되는 제2공연비에서의 운전으로의 이행이 행해질 때에, 이행 전후에서의 상기 엔진의 출력 토크차를 저감 또는 상쇄할 수 있는 부하상태 변화가 부여되도록, 상기 부하검출수단에 의해 검출된 엔진 부하상태에 따라 상기 흡입공기량 조정수단을 제어하는 제어수단과, 상기 엔진에 연료를 공급하는 연료공급수단을 구비한 희박연소엔진의 제어장치에 있어서, 상기 흡입공기량 조정수단이 엔진의 연소실에 흡입공기를 도입하는 흡입통로에 개장된 흡기유량 제어밸브를 포함하며, 상기 제어수단은 상기 엔진의 운전상태에 따라 목표공연비를 설정하는 목표공연비 설정수단과 이렇게 설정된 목표공연비를 실현하기 위한 연료량을 설정하는 연료량 설정수단을 구비하고, 상기 연료공급수단은 상기 연료량 설정수단에 의해 설정된 연료량에 따라 상기 엔진에 연료를 공급하며, 상기 목표공연비 설정수단은 상기 제1공연비에서의 운전으로부터 상기 제2공연비에서의 운전으로의 전한시에 실제의 흡입공기량의 변화에 추종하여 공연비를 연속적으로 변화시키는 추종변화수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제16항에 있어서, 상기 추종변화수단은 운전상태의 전환 개시 직전에서의 흡입 공기량과 과도적인 전환운전중의 흡입공기량을 비교하는 비교수단과, 상기 비교수단의 비교결과에 기초하여 과도적 목표공연비를 설정하는 과도적 목표공연비 설정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제17항에 있어서, 상기 추종변화수단은, 운전상태의 전환 개시 직전에서의 공연비로부터 전환후의 최종 목표공연비에 달하도록 서서히 변화하는 백업공연비를 설정하는 백업공연비 설정수단을 포함하고, 상기 연료설정수단이 과도적 목표공연비와 백업공연비 중 큰 쪽을 따라서 연료량을 설정하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제16항에 있어서, 상기 추종변화수단은, 운전상태의 전환 개시 직전에서의 공연비로부터 전환후의 최종 목표공연비에 도달하도록 서서히 변화하는 과도적 목표공연비를 설정하는 과도적 목표공연비 설정수단을 포함하며, 상기 과도적 목표공연비 설정수단은, 상기 엔진의 회전수가 커질수록 상기 과도적 목표공연비의 변화속도가 빨라지도록 상기 과도적 목표공연비를 설정하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제18항에 있어서, 상기 백업공연비 설정수단은, 상기 엔진의 회전수가 커질수록 백업공연비의 변화속도가 빨라지도록 백업공연비를 설정하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제16항에 있어서, 상기 추종변화수단은, 운전상태의 전환 개시 직전에서의 공연비로부터 전환후의 최종 목표공연비에 도달하도록, 서서히 변화하는 과도적 목표공연비를 설정하는 과도적 목표공연비 설정수단을 포함하고, 상기 과도적 목표공연비 설정수단은 상기 과도적 목표공연비의 변화속도가 엔진의 고회전 운전상태에 대응한 것으로부터 저회전상태에 대응한 것으로 변화하도록, 상기 과도적 목표공연비를 설정하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제16항에 있어서, 상기 추종변화수단은, 상기 운전상태의 전환 개시 직전에서의 공연비로부터 전환후의 최종 목표공연비에 도달하도록 서서히 변화하는 과도적 목표공연비를 설정하는 과도적 목표공연비 설정수단과, 상기 운전상태 전환의 직후에 상기 과도적 목표공연비의 변화를 금지 또는 억제하는 변화 금지 및 억제 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제17항에 있어서, 상기 추종변화수단은 인위적 조작에 의한 드로틀 개도 변화에 따라 상기 과도적 전환 운전중에서의 흡입공기량을 보정하는 보정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제25항에 있어서, 상기 보정수단은 엔진의 흡입공기량 변화정보에 기초하여, 과도적인 전환운전중의 흡입공기량 보정량을 설정하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제17항에 있어서, 상기 과도적 목표공연비 설정수단은, 상기 비교수단에서의 비교결과에 기초하여 과도적 목표공연비의 설정을 소정기간에 걸쳐서 행하는 동시에, 상기 소정기간의 경과후에는 상기 소정기간의 경과시점에서의 과도적 목표공연비로부터 최종 목표공연비에 도달하도록, 상기 과도적 목표공연비를 서서히 변화시키는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제22항에 있어서, 상기 보정수단은, 상기 제2공연비에서의 운전으로의 전환에 관계없는 흡입공기량을 드로틀 개도 및 엔진 회전수에 대응하여 기억한 기억수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
엔진의 부하상태를 검출하는 행정(a)과, 이론공연비 또는 이보다 연료과농측으로 설정되는 제1공연비에서의 운전으로부터, 상기 이론공연비보다 연료희박측으로 설정되는 제2공연비에서의 운전으로의 이행이 행해질 때에, 이행 전후에서의 상기 엔진의 출력토크차를 저감 또는 상쇄할 수 있는 부하상태 변화가 부여되도록, 상기 검출된 엔진 부하상태에 따라서 상기 엔진에 공급되는 흡입공기량을 제어하는 행정(b)을 구비한 희박연소엔진의 제어방법에 있어서, 상기 행정(b)은, 상기 엔진의 흡입공기량을 증량하는 측으로 제어하는 동시에, 이 흡입공기량 증량에 맞추어 상기 엔진의 점화시기를 일단 지각시키는 부행정과, 그 후 점화시기를 진각측으로 제어하는 동시에 공연비를 연료희박측으로 제어하는 부행정을 포함하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어방법.
제27항에 있어서, 상기 행정(b)은 엔진의 회전수를 검출하는 부행정과, 상기 행정(a)에서 검출된 부하상태에 기초하여 흡입공기량 증량을 설정하는 부행정과, 상기 검출된 엔진 부하상태와 상기 검출된 엔진 회전수에 기초하여 개도 제어량을 설정하는 부행정과, 상기 설정된 흡입공기량 증량이 행해지도록, 상기 설정된 개도 제어량에 따라, 상기 엔진의 흡기통로에 드로틀 밸브를 바이패스하여 설치한 바이패스 통로에 장착된 바이패스 밸브를 구동제어하는 부행정을 포함하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어방법.
제27항에 있어서, 상기 행정(b)은, 상기 엔진의 실제의 흡입공기량을 증량하는 측으로 제어하는 동시에, 이 흡입공기량 증량에 맞추어 상기 엔진의 점화시기를 일단 지각시키는 부행정과, 그 후, 점화시기를 진각측으로 제어하고, 이 점화시기의 진각에 맞추어 공연비를 설정하여 연료희박측으로 제어하는 부행정을 포함하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어방법.
엔진의 부하상태를 검출하는 행정(a)과, 이론공연비 또는 이보다 연료과농측으로 설정되는 제1공연비에서의 운전으로부터, 상기 이론공연비보다 연료희박측으로 설정되는 제2공연비에서의 운전으로의 이행이 행해질 때에, 이행 전후에서의 상기 엔진의 출력토크차를 저감 또는 상쇄할 수 있는 부하상태 변화가 부여되도록, 상기 검출된 엔진 부하상태에 따라서 상기 엔진에 공급되는 흡입공기량을 제어하는 행정(b)을 구비한 희박연소엔진의 제어방법에 있어서, 상기 행정(b)은, 상기 엔진의 운전상태에 따라 목표공연비를 설정하는 부행정(b1)과, 상기 부행정(b1)에서 설정된 목표공연비를 실현하기 위한 연료량을 설정하는 부행정(b2)과, 상기 부행정(b2)에서 설정된 연료량에 따라 상기 엔진에 연료를 공급하는 부행정(b3)을 포함하며, 상기 부행정(b1)은, 상기 제1공연비에서의 운전으로부터 상기 제2공연비에서의 운전으로의 전환시에 실지 흡입공기량의 변화에 추종하여 공연비를 연속적으로 변화시키는 부행정(b11)을 포함하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어 방법.
제30항에 있어서, 상기 부행정(b11)은 운전상태의 전환 개시 직전에서의 공연비로부터 전환후의 최종 목표공연비에 도달하도록 서서히 변화하는 과도적 목표공연비를 설정하는 부행정을 포함하며, 상기 과도적 목표 공연비는, 상기 엔진의 회전수가 커질수록 변화속도가 빨라지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어방법.
제30항에 있어서, 상기 부행정(b11)은 운전상태의 전환 개시 직전에서의 공연비로부터 전환후의 최종 목표공연비로 서서히 변화하는 과도적 목표공연비를 설정하는 부행정을 포함하고, 상기 과도적 목표공연비의 변화속도가 상기 엔진의 고회전 운전상태에 대응한 것으로부터 저회전 운전상태에 대응한 것으로 변화하도록, 상기 과도적 목표공연비를 설정하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어방법.
제30항에 있어서, 상기 행정(b)은, 상기 엔진의 회전수를 검출하는 부행정과, 상기 행정(a)에서 검출된 부하상태에 기초하여 흡입공기량 증량을 설정하는 부행정과, 상기 검출된 엔진 부하상태와 상기 검출된 엔진 회전수에 기초하여 개도 제어량을 설정하는 부행정과, 상기 설정된 흡입공기량 증량이 행해지도록, 상기 설정된 개도 제어량에 따라, 상기 엔진의 흡기통로에 드로틀 밸브를 바이패스로서 설치한 바이패스 통로에 개장된 바이패스 밸브를 구동제어하는 부행정을 포함하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제30항에 있어서, 상기 행정(b)은, 상기 엔진의 실제 흡입공기량을 증량하는 측으로 제어하는 동시에, 이 흡입공기량 증량에 맞추어 상기 엔진의 점화시기를 일단 지각시키는 부행정과, 그 후, 점화시기를 진각측으로 제어하고, 이 점화시기의 진각에 맞추어 공연비를 설정하여 연료희박측으로 제어하는 부행정을 포함하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제16항에 있어서, 상기 제1공연비는 일정한 제1값으로 설정되고, 상기 제2공연비는, 제1값보다 크고 일정한 제2값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제16항에 있어서, 상기 제1공연비는 일정한 값으로 설정되고, 상기 제2공연비는 상기 부하 상태 검출수단에 의해 검출된 엔진 부하 상태에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제16항에 있어서, 상기 제어장치는, 상기 엔진의 회전수를 검출하는 회전수 검출수단을 포함하고, 상기 제1공연비는 일정한 값으로 설정되며, 상기 제2공연비는 적어도 상기 회전수검출수단에 의해 검출된 엔진 회전수에 따라 설정되고, 상기 제어수단은, 상기 회전수 검출수단에 의해 검출된 엔진 회전수 및 상기 부하검출수단에 의해 검출된 엔진 부하상태에 따라 상기 흡입 공기량 조정수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제16항, 제35항 또는 제36항에 있어서, 상기 제1공연비는 이론공연비로 설정되는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제16항에 있어서, 상기 유량제어밸브는 드로틀 바이패스 통로에 개장된 바이패스 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제39항에 있어서, 상기 제어장치는 엔진의 회전수를 검출하는 회전수 검출수단을 포함하며, 상기 제어수단은, 상기 부하상태 검출수단에 의해 검출된 부하상태에 기초하여 설정되는 공기량 증량이 행해지도록, 상기 부하상태 검출수단에 의해 검출된 엔진 부하상태와 상기 회전수 검출수단에 의해 검출된 엔진 회전수에 기초하여 설정되는 개도 제어량에 따라 상기 바이패스밸브를 구동제어하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제40항에 있어서, 상기 부하상태 검출수단은 드로틀 개도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제40항에 있어서, 상기 부하상태 검출수단은 드로틀 밸브 하류측의 부압을 검출하는 압력센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제40항에 있어서, 상기 부하상태 검출수단은, 공기플로우 센서를 포함하고, 상기 공기플로우 센서의 출력에 기초하여 상기 엔진에서의 1흡기행정당 흡입공기량 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제40항에 있어서, 상기 부하상태 검출수단은, 드로틀 개도 센서와, 부압센서 또는 공기 플로우센서를 포함하고, 상기 제어수단은 상기 드로틀 개도 센서에 의해 검출된 드로틀 개도와 상기 회전수 검출수단에 의해 검출된 엔진 회전수에 기초하여 설정되는 개도제어량에 따라 상기 바이패스밸브를 구동제어하고, 상기 제어수단은, 상기 드로틀 개도 센서에 의해 검출된 드로틀 개도와 상기 회전수 검출수단에 의해 검출된 엔진 회전수에 기초하여 설정되는 흡입공기량의 목표치와 상기 부압 센서 또는 공기플로우 센서의 출력에 의하여 표시되는 흡입공기량의 실제치를 비교하고, 상기 실제치가 상기 목표치에 근접하도록 상기 바이패스 밸브의 개도를 보정하며, 이로 인해 공연비 편차에 의한 토크차를 상쇄하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제39항에 있어서, 상기 제어수단은 엔진의 아이들 운전시에 아이들 회전수가 소망 회전수로 제어되도록 상기 바이패스 밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.
제39항에 있어서, 상기 흡입공기량 조정수단은 상기 바이패스 밸브와는 독립하여 설치된 제2바이패스 밸브를 포함하고, 상기 제어수단은 아이들 운전시에 아이들 회전수가 소망 회전수로 제어되도록 상기 제2바이패스 밸브의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 희박연소엔진의 제어장치.