KR100447086B1 - 과급기의 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

과급기의 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

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KR100447086B1
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타카시 시라카와
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

엔진(1)에는 액츄에이터(53, 54, 55, 56)에 의해 과급압을 변화시키는 터보차저(50)가 제공된다. 제어기(41)는 액츄에이터(54)의 작동으로부터 엔진(1)의 흡입 공기량의 변화로의 응답 지연의 제1 보상값, 및 액츄에이터(54)로 명령 신호의 입력에 대해 액츄에이터(54)의 작동 지연의 제2 보상값을 각각 산출한다. 상기 액츄에이터(54)로의 명령 신호는 엔진(1)의 주행 상태에 기초하여 판정되었던 작동 목표값에 제1 보상 및 제2 보상값에 기초하여 처리를 실행하여 산출되며, 이에 의해, 흡입 공기량 제어의 응답이 향상된다.

Description

과급기의 제어 장치 및 제어 방법{CONTROL OF SUPERCHARGER}
1999년 일본국 특허청에 의해 공개된 특개평 제11-132049호에는 엔진의 과급기의 과급 압력 제어의 응답 특성을 향상시키기 위한 명령 신호 처리 방법이 개시되어 있다. 과급기에는 엔진의 배기 가스에 의해 구동되는 배기 가스 터빈 및 엔진의 흡입을 과급하기 위해 배기 가스 터빈과 함께 회전하는 압축기가 제공된다. 과급기에는 배기 가스 터빈에 배기 가스의 유입 단면적을 조절하는 가변 노즐이 더 제공된다.
배기 가스의 유입 단면적은 액츄에이터에 의해 변화되는 가변 노즐의 개방에 따라 변화한다.
이러한 종류 기술은 엔진의 흡입량이 액츄에이터에 입력된 명령 신호에 대한 1차 지연에 의해 변화하는 아이디어를 개시하고, 엔진의 흡입량의 정밀한 제어를 향상시키기 위해 1차 지연을 취소하기 위한 명령 신호의 선행 처리를 적용하는 것을 제안한다.
본 발명은 과급기가 설치된 엔진의 흡입 신선 공기량의 제어에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 디젤 엔진의 제어 장치의 개략도이다.
도 2는 디젤 엔진이 설치되는 커먼 레일 연료분사장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제어기에 의해 실행되는 목표 연료분사량(Qsol)을 산출하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 4는 제어기에 의해 저장된 기본 연료분사량(Mqdrv)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 5는 제어기에 의해 저장된 EGR 밸브 상승량의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 6은 제어기에 의해 실행된 실린더 당 목표 EGR량(Tqec)을 산출하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 7은 제어기에 의해 실행된 실린더 흡입 신선공기량(Qac)을 산출하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 8은 제어기에 의해 실행된 흡입 통로의 흡입 신선공기 유속(Qas0)을 산출하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 9는 제어기에 의해 저장된 흡입 신선공기량 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 10은 제어기에 의해 실행된 목표 EGR률(Megr)을 산출하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 11은 제어기에 의해 저장된 기본 목표 EGR률(Megrb)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 12는 제어기에 의해 저장된 수온 보상계수(Kegr_tw)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 13은 제어기에 의해 실행된 완전 연소 판정 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 14는 제어기에 의해 실행된 흡입 밸브 위치에서 EGR률(Megrd)을 산출하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 15는 제어기에 의해 실행된 시간 상수 역치(Kkin)를 산출하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 16은 제어기에 의해 실행된 체적 효율 등가 기본치(Kinb)의 맵의 내용을 도시하는 순서도이다.
도 17은 제어기에 의해 실행된 목표 흡입 신선공기량(tQac)을 산출하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 18은 제어기에 의해 저장된 목표 흡입 신선공기량 기본치(tQacb)의 맵의 내용을 도시하는 순서도이다.
도 19는 제어기에 의해 저장된 보상계수(ktQac)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 20은 제어기에 의해 저장된 목표 흡입 신선공기량(tQac)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 21은 제어기에 의해 실행된 실제 EGR량(Qec)을 산출하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 22는 제어기에 의해 실행된 EGR량 피드백 보상계수(Kqac00), EGR 유속 피드백 보상계수(Kqac0), 및 EGR 유속 습득 보상계수(Kqac)를 산출하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 23은 제어기에 의해 실행된 피드백 제어 허용 플래그(fefb)를 설정하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 24는 제어기에 의해 실행된 습득치 반영 허용 플래그(felrn2)를 설정하기위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 25는 제어기에 의해 실행된 습득치 허용 플래그(felrn)를 설정하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 26은 제어기에 의해 실행된 EGR량 피드백 보상계수(Kqac00)를 산출하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 27은 제어기에 의해 저장된 EGR 유속의 보상 게인(Gkfb)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 28은 제어기에 의해 저장된 EGR량의 수온 보상계수(KgfbTw)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 29는 제어기에 의해 실행된 EGR 유속 피드백 보상계수(Kqac0)를 산출하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 30은 제어기에 의해 저장된 EGR 밸브 유속 보상 게인(Gkfbi)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 31는 제어기에 의해 저장된 EGR 유속의 수온 보상계수(Kgfbitw)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 32는 제어기에 의해 저장된 오차비 습득치(Rqacn)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 33은 제어기에 의해 실행된 오차비 습득치(Rqacn)를 갱신하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 34는 제어기에 의해 저장된 습득률(Tclrn)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 35는 제어기에 의해 실행된 EGR 밸브 유속(Cqe)을 산출하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 36은 제어기에 의해 저장된 EGR 밸브 유속(Cqe)의 맵의 내용을 도시하기 위한 도표이다.
도 37은 제어기에 의해 실행된 EGR 밸브의 목표 개방 면적(Aev)을 산출하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 38은 제어기에 의해 실행된 가변 노즐의 압력 제어 밸브의 듀티치(Dtyvnt)를 설정하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 39는 제어기에 의해 실행된 오버부스트 판정 플래그(FOVBST)를 설정하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 40a 내지 도 40e는 가속기 개방의 변화에 대해 오버부스트 판정 플래그(FOVBST)의 변화를 도시하는 타이밍 차트이다.
도 41은 제어기에 의해 저장된 오버부스트 판정 흡입 가스량(TQcyl)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 42는 디젤 엔진에 설치된 과급기의 효율의 특성을 도시하는 도표이다.
도 43은 제어기에 의해 실행된 억제 해제 플래그(FCLROB)를 설정하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 44a 및 도 44b는 오버부스트 판정 플래그(FOVBST)및 억제 해제플래그(FCLROB)의 변화를 도시하는 타이밍 차트이다.
도 45는 제어기에 의해 실행된 오버부스트 억제 주기(TTMROB)를 산출하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 46은 제어기에 의해 저장된 오버부스트 억제 주기 기본치(TTMROB)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 47은 제어기에 의해 저장된 오버부스트 억제 주기 보상계수(KTMROB)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 48은 제어기에 의해 실행된 억제 해제 주기(TTMRCLROB)을 산출하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 49는 제어기에 의해 저장된 억제 해제 주기 기본치(TTMRCLROB0)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 50은 제어기에 의해 저장된 억제 해제 보상계수(KTMRCLROB)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 51은 제어기에 의해 실행된 가변 노즐의 목표 개방률(Rvnt)을 산출하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 52는 제어기에 의해 저장되고, 오버부스트 억제 제어 하에서 EGR 작동 영역의 가변 노즐의 목표 개방률 기본치(Rvnt0)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 53은 제어기에 의해 저장되고, 정상적인 엔진 제어 하에서 EGR 작동 영역의 가변 노즐의 목표 개방률 기본치(Rvnt0)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 54는 제어기에 의해 저장되고, 오버부스트 억제 제어 하에서 비 EGR 작동영역의 가변 노즐의 목표 개방률 기본치(Rvnt0)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 55는 제어기에 의해 저장되고, 정상적인 엔진 제어 하에서 비 EGR 작동 영역의 가변 노즐의 목표 개방률 기본치(Rvnt0)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 56은 도 51과 유사하지만, 가변 노즐의 목표 개방률(Rvnt)을 산출하기 위한 서브루틴에 대한 본 발명의 제2 실시예를 도시한다.
도 57은 본 발명의 제2 실시예에 따라, 오버부스트 억제 제어 하에서 EGR 작동 영역의 가변 노즐의 목표 개방률 기본치(Rvnt0)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 58은 본 발명의 제2 실시예에 따라, 정상적인 엔진 제어 하에서 EGR 작동 영역의 가변 노즐의 목표 개방률 기본치(Rvnt0)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 59a 내지 도 59c는 디젤 엔진의 배기 가스 구성 및 흡입 신선공기량상의 EGR률의 효과를 도시하는 타이밍 차트이다.
도 60은 가변 노즐의 개방률의 개방 루프 제어량(Avnt_f) 및 제어기에 의해 실행된 가변 노즐의 목표 개방률(Rvnt)의 지연 처리값(Rvnte)를 산출하기 위한 루틴을 도시하는 순서도이다.
도 61a 내지 도 61d는 연료 분사량의 변화에 대한 디젤 엔진의 배기 가스량의 변화를 도시하는 타이밍 차트이다.
도 62는 가변 노즐이 개방 방향으로 작동중일 때, 제어기에 의해 저장되는, 선행 보상게인(TGKVNTO)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 63은 가변 노즐이 폐쇄 방향으로 작동중일 때, 제어기에 의해 저장되는,선행 보상게인(TGKVNTC)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 64는 가변 노즐이 개방 방향으로 작동중일 때, 제어기에 의해 저장되는, 시간 상수 역치(TTCVNTO)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 65는 가변 노즐이 폐쇄 방향으로 작동중일 때, 제어기에 의해 저장되는, 시간 상수 역치(TTCVNTC)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 66은 제어기에 의해 실행된 가변 노즐의 개방률의 피드백 보상량(Avnt_fb) 및 개방률 습득치(Ravlr)를 산출하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 67은 제어기에 의해 실행된 가변 노즐의 개방률의 피드백 제어 허용 플래그(FVNFB)를 설정하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 68은 제어기 피드백이 가변 노즐의 개방률를 제어하는 디젤 엔진의 작동 영역을 도시하는 도표이다.
도 69는 가변 노즐의 개방률의 피드백 게인을 설정하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 70은 제어기에 의해 저장된 비례게인 기본치(Gkvntp0)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 71은 제어기에 의해 저장된 적분 게인 기본치(Gkvnti0)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 72는 제어기에 의해 저장된 배기 가스량 보상계수(Gkvqexh)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 73은 제어기에 의해 저장된 개방률 보상계수(Gkvavnt)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 74는 제어기에 의해 실행된 가변 노즐의 개방률의 피드백 보상량(Avnt_fb)을 산출하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 75는 제어기에 의해 실행된 가변 노즐의 개방률의 습득 허용 플래그(FVNLR)를 설정하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 76은 제어기가 가변 노즐의 개방률의 습득 제어를 실행하는 디젤 엔진의 작동 영역을 도시하는 도표이다.
도 77은 제어기에 의해 실행된 개방률 습득치(Ravlr)를 산출하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 78은 제어기에 의해 저장된 습득 속도(Kvntlrn)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 79는 제어기에 의해 저장된 작동 영역 반영계수(Gkvntlnq)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 80은 제어기에 의해 저장된 개방률 반영계수(Gkvntlav)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 81은 제어기에 의해 실행된 명령 개방률 선형화 처리값(Ratdty)를 산출하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 82는 제어기에 의해 실행된 최종 명령 개방률(Trvnt)을 산출하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 83은 제어기에 의해 저장된 명령 개방률 선형화 처리값(Ratdty)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 84는 제어기에 의해 실행된, 압력 제어 밸브에 명령 듀티치(Dtyv)를 산출하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 85는 제어기에 의해 실행된 듀티 유지 플래그(fvnt2)를 설정하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 86은 제어기에 의해 실행된 온도 보상량(Dty_t)을 산출하기 위한 서브루틴을 도시하는 순서도이다.
도 87은 제어기에 의해 저장된 기본 배기 가스 온도(Texhb)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 88은 제어기에 의해 저장된 수온 보상계수(Ktexh_Tw)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 89는 제어기에 의해 저장된 온도 보상량(Dty_t)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 90은 압력 제어 밸브의 가변 밸브 및 가변 노즐의 개방률 사이의 관계상의 온도의 영향을 도시하는 도표이다.
도 91은 명령 개방률 선형화 처리값(Ratdty)가 증가 중 가변 노즐이 완전 폐쇄될 때, 제어기에 의해 저장되는 듀티치(Duty_h_p)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 92는 명령 개방률 선형화 처리값(Ratdty)가 증가 중 가변 노즐이 완전 개방될 때, 제어기에 의해 저장되는 듀티치(Duty_l_p)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 93은 명령 개방률 선형화 처리값(Ratdty)가 감소 중 가변 노즐이 완전 폐쇄될 때, 제어기에 의해 저장되는 듀티치(Duty_h_n)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 94는 명령 개방률 선형화 처리값(Ratdty)가 감소 중 가변 노즐이 완전 개방될 때, 제어기에 의해 저장되는 듀티치(Duty_l_n)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 95는 명령 개방률 선형화 처리값(Ratdty)가 감소 중 가변 노즐이 완전 폐쇄될 때, 제어기에 의해 저장되는 듀티치(Duty_h_n)의 맵의 내용을 도시하는 도표이다.
도 96은 제어기에 의해 수행되는 가변 노즐의 작동을 체크하기 위한 서브루틴을 설명하는 순서도이다.
도 97은 제어기에 의해 수행되는 압력 제어 밸브의 듀티값(Dtyvnt)을 산출하기 위한 루틴을 설명하는 순서도이다.
도 98은 제어기에 의해 기억되는 제어 패턴값(Duty_pu)의 맵의 내용을 설명하는 도면이다.
도 99는 제어기에 의해 기억되는, 가변 노즐의 작동을 체크하기 위한 듀티값(Duty_p_ne)의 맵의 내용을 설명하는 도면이다.
도 100은 과급기의 충전 효율과 보정 매스 유량(QA) 및 압력비( π) 사이의관계를 도시하는 도면이다.
도 101은 충전 효율, 디젤 엔진의 배기 가스량 및 그 EGR량 사이의 관계를 도시하는 도면이다.
도 102는 선행 보정이 가변 노즐의 작동률에 적용되고, 시간 상수 등가값(Tcvnt)를 0.1로 설정하고 선행 보정 게인(Gkvnt)을 2로 설정할 때의 시뮬레이션 결과를 도시하는 타이밍 차트이다.
도 103은 도 102와 유사하지만, 선행 보정 게인(Gkvnt)이 0.5로 설정될 때의 시뮬레이션 결과를 도시한다.
도 104a 내지 도 104e는 본 발명에 따른 제어장치에서, 작은 배기 가스량 영역에서 목표 개방률(Rvnt) 및 실린더 흡입 신선 공기량(Qac)의 변화를 도시하는 타이밍 차트이다.
도 105a 내지 도 105e는 도 104a 내지 도 104e와 유사하지만, 큰 배기량 영역에서 목표 개방률(Rvnt) 및 실린더 흡입 신선 공기량(Qac)의 변화를 도시한다.
도 106은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제어기에 의해 실행된 EGR 밸브 개방 표면적(Aev)을 산출하기 위한 루틴을 설명하는 순서도이다.
도 107은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제어기에 의해 기억된 배기 가스량당 목표 EGR 밸브 개방 표면적(Eaev)의 맵의 내용을 도시하는 도면이다.
도 108은 도 107과 유사하지만, 이론값을 도시한다.
엔진의 흡입 공기량이 변할 때까지, 단순 1차 지연되는 액츄에이터에 명령신호의 변화로부터 지연을 취하는 다음과 같은 문제가 있다.
흡입 공기 및 배기 가스의 유속, 가스 터빈 및 압축기의 구조에 기인한 터보 래그, 및 액츄에이터 자체의 작동에서의 지연과 같은, 유속 및 액츄에이터로 입력되는 명령 신호 및 엔진의 흡입 공기량의 변화 사이에 다양한 종류의 지연이 예상된다.
이들 래그는 동일한 매개변수에 의해 반드시 변화할 필요는 없다.
예컨대, 흡입 공기 및 배기 가스의 유속에 따른 래그의 시간 상수 및 터보 래그의 시간 상수는 엔진의 배기량에 따라 변화한다. 한편, 액츄에이터의 작동 지연의 시간 상수는 배기 가스량에 상관없이 고정된다.
그러므로, 액츄에이터로 명령 신호의 1차 지연에 기초한 선행 처리를 단순히 공급하므로 흡입 공기량의 제어 정밀도를 향상하는 것이 어렵다.
그러므로, 본 발명의 목적은 고정밀도로 터보차저의 제어에서 지연 보상을 실행하는 것이다.
상기 목적을 얻기 위해, 본 발명은 엔진의 과급기의 제어 장치에 있어서, 상기 과급기에는 신호에 따라 엔진의 흡입 공기량을 조절하는 액츄에이터가 제공된다. 상기 제어 장치는 엔진의 주행 상태를 검출하는 센서, 주행 상태에 기초하여 엔진의 목표 흡입 공기량을 설정하고, 목표 흡입 공기량에 기초하여 액츄에이터의 작동 목표값을 산출하고, 액츄에이터의 작동으로부터 흡입 공기량의 변화에 응답 지연의 제1 보상값을 산출하고, 액츄에이터로 명령 신호의 입력에 대해 액츄에이터의 작동 지연값의 제2 보상값을 산출하고, 작동 목표값의 제1 보상값 및 제2 보상값에 기초하여 처리를 실행하므로 명령신호를 산출하고, 액츄에이터로 명령 신호를 출력하도록 작용하는 제어기를 구비한다.
본 발명은 또한, 엔진의 과급기의 제어방법에 있어서, 상기 과급기는 명령 신호에 따라 엔진의 흡입 공기량을 조절하는 액츄에이터를 구비한다. 상기 제어 방법은 상기 엔진의 구동 상태를 검출하는 단계, 상기 구동 상태에 기초하여 상기 엔진의 목표 흡입 공기량을 설정하는 단계, 상기 목표 흡입 공기량에 기초하여 상기 액츄에이터의 작동 목표값을 산출하는 단계, 상기 액츄에이터의 작동으로부터 상기 흡입 공기량의 변화로 응답 지연의 제1 보상값을 산출하는 단계, 상기 액츄에이터로 명령 신호의 입력에 대해 상기 액츄에이터의 작동 지연의 제2 보상값을 산출하는 단계, 상기 작동 목표값상의 상기 제1 보상값 및 제2 보상값에 기초하여 처리를 실행하므로 명령 신호를 산출하는 단계, 및 상기 액츄에이터로 명령 신호를 출력하는 단계를 구비한다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 명세서의 나머지 부분에서 상세히 설명되고 첨부 도면에 도시된다.
도면들 중 도 1을 참조하면, 디젤 엔진(1)은 흡입관(3)과 배기관(2)을 포함한다. 디젤 엔진(1)은 열 방출의 패턴이 저온 예비 혼합 연소 수행에 기인하는 단상 연소실로 구성되는 다기통 디젤 엔진이다. 이와 같은 디젤 엔진이 1999년 일본 특허청에 의해 공개된 특개평8-86251호에 개시되어 있다. 흡입 공기관(3)의 흡입 공기는 디젤 엔진(1)의 각 기통으로 컬렉터(3A)와 흡입 다기관(3B)을 통해 공급된다.
스로틀 액츄에이터(61)에 의해 구동되는 흡입 스로틀(60)과 터보차저(50)의 압축기(55)는 컬렉터(3A)의 상류측의 흡입관(3)에 설치된다.
흡입관(3)으로부터 각 기통으로 인도되는 흡입 포트에는 스월(swirl) 제어 밸브가 제공된다. 디젤 엔진(1)이 저 부하의 저 회전 속도로 주행할 때, 스월 제어 밸브는 관의 일부를 밀폐하여 디젤 엔진(1)의 연소실에 유입하는 공기의 흐름에 소용돌이를 일으킨다.
연소실은 큰 직경의 토로이달(toroidal) 연소실을 포함한다. 이것은 동일 직경의 원통형 구멍이 정상면에서 기부까지의 피스톤에 형성되는 연소실이다. 구멍의 기부에 원뿔형부가 형성된다. 그 결과, 구멍의 외부로부터 흐르는 소용돌이에 대한 저항이 감소되고, 공기와 연료의 혼합이 향상된다. 또한, 구멍의 형상에 기인하여, 피스톤이 하강함에 따라 구멍의 중앙으로부터 소용돌이가 확산한다.
디젤 엔진(1)은 커먼 레일식 연료 분사 기구(10)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 연료 분사 기구(10)는, 연료 탱크(11), 연료 공급관(12), 공급 펌프(14), 커먼 레일(16)에 형성된 압력 축적 챔버(16A), 및 모든 기통에 제공되는 노즐(17)을 포함한다. 공급 펌프(14)로부터 공급된 연료가 고압연료관(15)을 통해 압력 어큐뮬레이터(16A)에 저정된 후, 각 노즐(17)로 분배된다.
노즐(17)은, 니들(needle) 밸브(18), 노즐 챔버(19), 노즐 챔버(19)로의 연료관(20), 리테이너(21), 수압 피스톤(22), 리턴 스프링(23), 고압 연료를 수압 피스톤(22)으로 인도하는 연료관(24), 및 연료관(24)에 개재된 3방향 솔레노이드 밸브(25)를 포함한다. 또한, 체크 밸브(26)와 오리피스(27)가 병렬로 연료관(24)에 제공된다. 리턴 스프링(23)은 리테이너(21)를 통해 도면의 하부의 밀폐 방향으로 니들 밸브(18)를 민다. 수압 피스톤(22)은 리테이너(21)의 상단과 접촉한다.
3방향 밸브(25)는, 압력 축적 챔버(16A)에 접속된 포트 A, 연료관(24)에 접속된 포트 B 및 드레인(28)에 접속된 포트 C를 포함한다. 3방향 밸브(25)가 OFF일 때, 포트 A와 포트 B가 접속되고 포트 B와 C는 차단된다. 그 결과, 연료관(20과 24)이 접속되고, 고압 연료가 압력 축적 챔버(16A)로부터 수압 피스톤(22)의 상부와 노즐 챔버(19) 모두로 인도된다. 수압 피스톤(22)의 압력 수용 표면적이 니들 밸브(18)의 압력 수용 표면적보다 크기 때문에, 이 상태에서는, 니들 밸브(18)가 밸브 자리에 위치하고, 그럼으로써 노즐(17)이 밀폐된다.
3방향 밸브(25)가 ON인 상태에서는, 포트 A와 B가 차단되고, 포트 B와 C가 접속된다.
계속해서, 수압 피스톤(22)을 아래쪽으로 미는 연료관(24)의 연료 압력은 드레인(28)을 통해 연료 탱크(11)로 해제되고, 니들 밸브(18)는 이 니들 밸브(18)를 위쪽으로 작용시키는 노즐 챔버(19)의 연료 압력에 기인하여 상승하며, 노즐 챔버(19)의 연료는 노즐(17)의 단부의 홀로부터 분사된다. 3방향 밸브(25)가 OFF상태로 복귀되면, 압력 축적 챔버(16A)의 연료 압력은 수압 피스톤(22)의 아래쪽으로 재작용하고, 니들 밸브(18)가 밸브 자리에 위치하며, 연료 분사가 종료된다.
즉, 연료 분사 개시 타이밍이 3방향 밸브(25)의 OFF에서 ON으로의 전환 타이밍에 의해 조절되고, 연료 분사량은 ON 상태의 지속에 의해 조절된다. 따라서, 압력 축적 챔버(16A)의 압력이 동일하면, 연료 분사량은 3방향 밸브(25)의 ON 시간이 길수록 증가한다.
또한, 압력 축적 챔버(16A)의 압력을 조절하기 위해서, 연료 분사 기구(10)는, 공급 펌프(15)에 의해 방출된 잉여 연료를 연료 공급관(12)으로 복귀시키는 복귀관(13)을 포함한다. 복귀관(13)에는 압력 조절 밸브(31)가 제공된다. 압력 조절 밸브(31)는 복귀관(13)을 개방하고 밀폐하며, 압력 축적 챔버(16A)로의 연료 분사량을 변화시킴으로써 압력 축적 챔버(16A)의 압력을 조절한다.
압력 축적 챔버(16A)의 연료 압력은 노즐(17)의 연료 분사압과 동일하고, 연료 분사율은 압력 축적 챔버(16)의 연료 압력이 높을수록 높다. 3방향 밸브(25)와 압력 조절 밸브(31)는 제어기(41)로부터의 입력 신호에 따라 기능한다.
상기 연료 분사 기구(10)의 구성은, 제13회 내연기관 심포지엄의 발표 논문 73 내지 77 페이지에 개시되어 공지된다.
이제, 도 1을 다시 참조하면, 배기관(2)의 배기 가스는 터보차저(50)의 배기 가스 터빈(52)을 구동시킨 후에, 촉매 컨버터(62)를 통해 대기로 방출된다. 촉매 컨버터(62)는 디젤 엔진(1)이 린(lean) 공기-연료비하에서 작동할 때 질소산화물(NOX)을 포획하고, 디젤 엔진(1)이 리치(rich) 공기-연료비하에서 작동할 때 배기 가스에 함유된 탄화수소(HC)에 의해 포획된 NOX를 감소시킨다.
터보차저(50)는 배기 가스 터빈(52)의 회전에 따라 흡입 신선한 공기를 흡입관(3)에 과급하는 압축기(55)와 배기 가스 터빈(52)을 포함한다. 흡입관(3)의 중앙에는 압축기(55)가 제공되고, 흡입관(3)은 압축기(55)에 의해 압축된 공기를 디젤 엔진(1)에 공급한다. 압력 액츄에이터(54)에 의해 구동되는 가변 노즐(53)이 배기 가스 터빈(2)의 흡기구에 제공된다.
압력 액츄에이터(54)는 신호 압력에 따라 가변 노즐(53)을 구동시키는 다이아프램(diaphragm) 액츄에이터(59)와, 제어기(41)로부터 입력된 신호에 따라 신호 압력을 발생시키는 압력 제어 밸브(56)를 포함한다.
제어기(41)는 가변 노즐(53)을 제어하여 디젤 엔진(1)의 회전 속도가 느릴 때 노즐 개방을 감소시킨다. 그 결과, 배기 가스 터빈(52)에 도입된 배기 가스의 유속이 증가되어 소정 과급압이 얻어진다. 한편, 제어기(41)는, 배기 가스를 저항 없이 배기 가스 터빈(52)에 도입하기 위해서, 디젤 엔진(1)의 회전 속도가 빠를 때, 가변 노즐(53)을 제어하여 전부 개방한다.
공기-연료 혼합물이 디젤 엔진(1)에서 연소될 때, 독성 NOX가 형성된다. NOX량은 연소 온도에 크게 의존하고, NOX의 발생량은 연소 온도를 낮게 만듦으로써 억제될 수 있다. 이 디젤 엔진(1)은 배기 가스 재순환(EGR)에 의해 연소실의 산소 농도를 감소시키고, 그럼으로써 저온 연소를 실현한다. 이 목적을 위해, 디젤 엔진(1)은 배기 가스 터빈(52)의 상류측의 배기관(2)과 흡입관(3)의 컬렉터(3A)를 접속하는 배기 가스 재순환(EGR)관(4)을 포함한다. EGR관(4)에는 부압(negative pressure) 제어 밸브(5)로부터 제공된 제어 부압과 냉각 시스템(7)에 응답하는 다이아프램식 배기 가스 재순환(EGR) 밸브(6)가 제공된다.
부압 제어 밸브(5)는 제어기(41)로부터 입력된 듀티 신호에 응답하여 부압을 발생시키고, 그럼으로써 EGR 밸브(6)를 통해 배기 가스 재순환의 비율(EGR률)을 변화시킨다.
예를 들면, 디젤 엔진(1)의 저 회전 속도, 저 부하 범위에서, EGR률은 최대 100 퍼센트이고, 디젤 엔진(1)의 회전 속도와 부하가 증가함에 따라, EGR률은 감소된다. 고 부하에서는, 배기 가스 온도가 높으므로, 다량의 EGR이 수행되면 흡입 공기 온도가 상승할 것이다. 흡입 공기 온도가 상승하면, NOX는 더이상 감소하지 않고, 분사된 연료의 점화 지연이 짧게 되어, 예비 혼합 가스 연소를 달성할 수 없게 된다. 따라서, EGR률은 디젤 엔진(1)의 회전 속도와 부하가 증가하는 단계에서는 감소하게 된다.
냉각 시스템(7)은 엔진 냉각수의 일부를 EGR관(4)을 둘러싸는 워터 재킷(water jacket)(8)으로 인도하여, EGR관(4)의 재순환된 배기 가스를 냉각시킨다. 워터 재킷(8)의 냉각수 흡기구(7A)에는 제어기(41)로부터의 신호에 따라 냉각수의 재순환량을 조절하는 흐름 제어 밸브(9)가 제공된다.
압력 조절 밸브(31), 3방향 밸브(25), 부압 제어 밸브(5), 압력액츄에이터(54) 및 흐름 제어 밸브(9)는 각기 제어기(41)로부터의 신호에 의해 제어된다. 제어기(41)는, 중앙처리장치(CPU), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM) 및 입/출력 인터페이스(I/O 인터페이스)를 갖춘 마이크로컴퓨터를 포함한다. 제어기(41)는 복수의 마이크로컴퓨터를 포함하여도 된다는 것에 유의해야 한다.
검출값들에 대응하는 신호들이, 압력 축적 챔버(16A)의 연료 압력을 검출하는 압력 센서(32), 차량 가속기 패달의 개방 CI를 검출하는 가속기 개방 센서(33), 디젤 엔진(1)의 크랭크각과 회전 속도(Ne)를 검출하는 크랭크각 센서(34), 디젤 엔진(1)의 기통들을 식별하는 기통 식별 센서(35), 디젤 엔진(1)의 냉각수 온도(Tw)를 검출하는 냉각수 온도 센서(36), 디젤 엔진(1)의 흡입 공기 온도(Ta)를 검출하는 흡입 공기 온도 센서(37), 대기압(Pa)을 검출하는 대기압 센서(38) 및 압축기(55)의 상류측의 흡입관(3)의 흡입 신선한 공기 유량을 검출하는 공기 흐름 미터(39)로부터 제어기(41)로 입력된다. 대기압 센서(38)와 공기 흐름 미터(39)는 흡입 스로틀(60)의 상류측의 흡입관(3)에 설치된다.
디젤 엔진(1)의 회전 속도와 가속기 개방에 기초하여, 제어기(41)는 노즐(17)의 목표 연료 분사량과 압력 축적 챔버(16A)의 목표 압력을 산출한다. 압력 축적 챔버(16A)의 연료 압력이 압력 조절 밸브(31)를 개방하고 밀폐시킴으로써 피드백 제어되어, 압력 센서(32)에 의해 검출된 압력 축적 챔버(16A)의 실제 압력이 목표 압력과 일치한다.
또한, 제어기(41)는 산출된 목표 연료 분사량에 따라 3방향 밸브(25)의 ON시간과, 3방향 밸브(25)의 ON에 대한 전환 타이밍에 의한 디젤 엔진(1)의 주행 상태에 응답하는 연료 분사 개시 타이밍을 제어한다. 예를 들면, 디젤 엔진(1)이 고 EGR률하의 저 부하 상태, 저 회전 속도에 있을 때, 연료 분사 개시 타이밍은 피스톤의 상사점(TDC) 근처로 지연되어 분사된 연료의 점화 지연이 길다. 이 지연에 기인하여, 점화시의 연소실 온도는 낮아지고, 고 EGR률에 기인하는 매연의 발생이 예비 혼합 연소비를 증가시킴으로써 억제된다. 한편, 디젤 엔진(1)의 회전 속도와 부하가 증가함에 따라 분사 개시 타이밍이 진행된다. 이것은 다음 이유 때문이다. 구체적으로, 점화 지연 기간이 일정하더라도, 점화 지연 기간을 변환함으로써 얻어진 점화 지연 크랭크각은 엔진 속도의 증가에 비례하여 증가한다. 따라서, 소정 크랭크각으로 분사된 연료를 점화시키기 위해서, 분사 개시 타이밍은 고 회전 속도로 진행될 필요가 있다.
제어기(41)는, 디젤 엔진(1)의 신선한 공기량 및 EGR량을 제어한다. 가변 노즐(53)을 통해 터보차저(50)의 과급압을 통해 신선한 공기량이 제어되고, EGR 밸브(6)를 통해 EGR량이 제어된다.
그러나, 과급압 및 EGR량은 서로 영향을 주고, EGR량이 변화되면, 가변 노즐(53)의 개방을 변화시킬 필요도 있다.
과급압 제어 정밀도와 EGR량 제어 정밀도는 모두 엔진(1)이 과도 상태일 때 떨어지므로, 서로 영향을 주고 있는 이들 파라미터를 제어하는 것이 곤란하게 된다.
따라서, 제어기(41)는 엔진(1)의 주행 상태에 따라 목표 흡입 신선한공기량(tQac)을 계산하고, 이 목표 흡입 신선한 공기량(tQac)과, 디젤 엔진(1)의 흡입 밸브 위치의 기통당 EGR량(Qec), 또는 디젤 엔진(1)의 흡입 밸브 위치의 EGR률(Megrd)에 기초하여 터보차저(50)의 가변 노즐(53)의 목표 개방률(Rvnt)을 설정한다.
터보차저(50)가 디젤 엔진(1)의 가속에 따라 흡입 공기량을 증가시킬 때, 배기 가스량의 증가가 충전 효율을 증가시키는 배기 가스량 영역 및 배기 가스량의 증가가 충전 효율을 감소시키는 배기 가스량 영역이 있다.
배기 가스량의 증가가 충전 효율을 증가시키는 배기 가스량 영역에서, 제어기는 가변 노즐(53)의 개방률의 변화로부터 신선한 공기량의 변화까지 가스 흐름 래그를, 목표 개방률(Rvnt)로 보정하는 선행 처리를 적용한다. 배기 가스량의 증가가 충전 효율을 감소시키는 배기 가스량 영역에서, 제어기(41)는 목표 개방률(Rvnt)에 지연 처리를 역으로 적용한다.
제어기(41)는 이 선행 처리 또는 지연 처리에 의해 얻어진 처리값에 압력 액츄에이터(54)의 응답 지연을 보상하기 위한 다른 선행 처리를 더 적용한다.
제어기(41)에 의해 실행된 상기 제어가 플로우차트를 참조하여 설명된다. 도 3, 도 4 및 도 7 내지 도 13은 1998년 일본 특허청에 의해 공개된 특개평 10-288071호에 공지되어 있다.
먼저, 과급압과 EGR량의 제어에 사용되는 공통 파라미터를 산출하기 위한 루틴이 설명된다. 공통 파라미터는, 연료 분사 기구(10)의 목표 연료 분사량(Qsol), EGR 밸브(6)의 목표 EGR률(Megr), 시간 상수 역값(Kkin), 실제 EGR률(Megrd), 기통흡입 신선한 공기량(Qac), 흡입관의 흡입 신선한 공기 유량(Qas0), 실제 EGR량(Qec) 및 목표 흡입 신선한 공기량(tQac)이다.
시간 상수 역값(Kkin)은 디젤 엔진(1)의 흡입 밸브와 EGR 밸브(6) 사이에 개재된 컬렉터(3A)에 기인한 EGR 제어 지연을 나타내는 값이다. 실제 EGR률(Megrd)은 디젤 엔진(1)의 흡입 밸브를 통과하는 흡입 공기의 EGR률을 나타낸다. 실제 EGR률(Megrd)은 목표 EGR률(Megr)에 대한 1차 지연으로 변화한다. 이들 파라미터의 산출은 과급압 제어 루틴, 및 EGR량 제어 루틴과 독립적으로 수행된다.
먼저, 도 3을 참조하면, 목표 연료 분사량(Qsol)을 산출하기 위한 루틴이 설명된다. 이 루틴은 각 기통의 연소 사이클의 각 기준 위치에 대해 크랭크각 센서(34)에 의해 출력된 REF 신호와 동기하여 수행된다. 4행정 사이클 엔진의 경우에, REF 신호는 4기통 엔진의 180도마다, 및 6기통 엔진의 120도마다 출력된다.
먼저, 단계 S1에서는, 엔진 속도(Ne)가 판독되고, 단계 S2에서는, 가속기 개방(CI)이 판독된다.
단계 S3에서는, 엔진 회전 속도(Ne)와 가속기 개방(CI)에 기초하여 도 4에 도시된 맵을 참조함으로써 기본 연료 분사량(Mqdrv)이 산출된다. 이 맵은 제어기(41)의 메모리에 미리 기억된다.
단계 S4에서는, 엔진 냉각수 온도(Tw) 등에 기초한 증가 보정을 기본 연료 분사량(Mqdrv)에 부가함으로써 목표 연료 분사량(Qsol)이 산출된다.
그러나, 상기 루틴은 EGR 가스의 잔류 공기량을 고려하지 않는다는 것에 유의해야 한다. 그래서, 본 발명에 의하면, 연료 분사 기구(10)에 의한 실제 연료분사량은 상기 루틴에서 산출된 목표 연료 분사량(Qsol)과 반드시 동일할 필요는 없으나, 후술되는 최종 목표 연료 분사량(Qfin)과는 동일하다.
다음에, 도 10을 참조하면, 목표 EGR률(Megr)을 산출하기 위한 루틴이 설명된다. 또한, 이 루틴은 REF 신호와 동기하여 수행된다.
단계 S51에서, 먼저, 제어기(41)는 엔진 회전 속도(Ne), 목표 연료 분사량(Qsol) 및 엔진 냉각수 온도(Tw)를 판독한다.
단계 S52에서, 도 12에 도시된 맵을 참조하면, 기본 목표 EGR률(Megrb)은 엔진 회전 속도(Ne) 및 목표 연료 분사량(Qsol)으로부터 산출된다. 이 맵은 제어기(41)의 메모리에 미리 기억된다. 이 맵에서, 기본 목표 EGR률(Megrb)은 엔진의 작동 빈도가 높은 영역에서 크게 설정된다. 이 영역은 회전 속도(Ne)와 부하가 작은 영역에 해당한다. 이 맵에서, 부하는 목표 연료 분사량(Qsol)으로 나타내어진다. 엔진 출력이 높을 때, 매연이 발생되는 경향이 있어, 이와 같은 영역에서는, 기본 목표 EGR률(Megrb)이 작은 값을 갖도록 설정된다.
단계 S53에서, 도 13에 도시된 맵을 참조하면, 기본 목표 EGR률(Megrb)의 냉각수 온도 보정 계수(Kegr_Tw)가 냉각수 온도(Tw)로부터 산출된다. 또한, 이 맵은 제어기(41)의 메모리에 미리 기억된다.
단계 S54에서, 목표 EGR률(Megr)이 기본 목표 EGR률(Megrb)과 냉각수 온도 보정 계수(Kegr_Tw)로부터 다음 식(1)에 의해 산출된다.
(1)
단계 S55에서, 디젤 엔진(1)이 완전 연소 상태인지 아닌지를 판정하는 도 13에 도시된 서브루틴이 수행된다.
이 서브루틴을 설명하면, 먼저 단계 S61에서, 엔진 회전 속도(Ne)가 판독되고, 단계 S62에서, 완전 연소 회전 속도에 대응하는 완전 연소 판정 슬라이스 레벨(NRPMK)과 엔진 회전 속도(Ne)가 비교된다.
슬라이스 레벨(slice level)(NRPMK)은, 예를 들면, 400rpm으로 설정된다. 엔진 회전 속도(Ne)가 슬라이스 레벨(NRPMK)을 초과하는 경우에, 루틴은 단계 S63으로 진행된다.
여기서, 카운터값(Tmrkb)이 소정 시간(TMRKBP)과 비교되고, 카운터값(Tmrkb)이 소정 시간(TMRKBP)보다 클 때, 단계 S64에서 완전 연소 플래그가 턴-온(TURN ON)되고, 서브루틴이 종료된다.
단계 S62에서 엔진 회전 속도(Ne)가 슬라이스 레벨(NRPMK) 이하인 경우에, 서브루틴은 단계 S66으로 진행된다. 여기서, 카운터값(Tmrkb)이 0으로 소거되고, 다음 단계 S67에서 완전 연소 플래그가 턴 오프(TURN OFF)되며, 서브루틴이 종료된다.
단계 S63에서 카운터값(Tmrkb)이 소정 시간(TMRKBP) 이하일 때, 단계 S65에서 카운터값(Tmrkb)이 증가되고 서브루틴이 종료된다.
이 서브루틴에서는, 엔진 회전 속도(Ne)가 슬라이스 레벨(NRPMK)을 초과하더라도, 완전 연소 플래그는 바로 턴 온(TURN ON)되지 않고, 이 상태가 소정 시간(TMRKBP)동안 지속된 후에만 완전 연소 플래그가 ON으로 변화한다.
도 10을 다시 참조하면, 도 13의 서브루틴을 수행한 후에, 단계 S56에서 제어기(41)는 완전 연소 플래그를 판정한다. 완전 연소 플래그가 ON일 때, 도 10의 루틴은 종료된다. 완전 연소 플래그가 OFF일 때, S57에서 목표 EGR률(Megr)이 0으로 재설정되고, 도 10의 루틴이 종료된다.
다음에, 도 14 및 도 15를 참조하여, 시간 상수 역값(Kkin)과 실제 EGR률(Megrd)을 산출하기 위한 루틴이 이제 설명된다. 실제 EGR률(Megrd)은 목표 EGR률(Megr)에 대한 1차 지연으로 변화한다. 시간 상수 역값(Kkin)과 실제 EGR률(Megrd)의 산출이 상호 관련되므로, 이들은 함께 설명될 것이다.
도 15는 시간 상수 역값(Kkin)을 산출하기 위한 루틴을 도시한다. 이 루틴은 REF 신호와 동기하여 수행된다.
단계 S101에서 제어기(41)는, 엔진 회전 속도(Ne), 목표 연료 분사량(Qsol) 및 실제 EGR률의 직전값(Megrdn-1)(%)을 판독한다. 직전값(Megrdn-1)은 루틴이 수행된 경우의 직전에 산출된 Megrd의 값이다.
단계 S102에서, 용적 효율 동등 기본값(Kinb)이 제어기(41)의 메모리에 미리 기억된 도 16의 맵을 참조함으로써 엔진 회전 속도(Ne)와 목표 연료 분사량(Qsol)으로부터 산출된다.
단계 S103에서, 용적 효율 동등값(Kin)이 다음 식(2)로부터 산출된다. EGR이 수행될 때, 흡입 공기중의 신선한 공기의 비율은 떨어지고, 용적 효율이 감소한다. 이 감소는 용적 효율 동등 기본값(Kinb)을 통한 용적 효율 동등값(Kin)의 산출에 반영된다.
(2)
단계 S104에서, 컬렉터(3A)의 용량에 대응하는 시간 상수 역값(Kkin)은 용적 효율 동등값(Kin)에 상수(KVOL)를 곱하여 산출된다.
상수(KVOL)는 다음 식(3)으로 표시된다.
(3)
여기서, VE는 디젤 엔진(1)의 배기량이고,
NC는 디젤 엔진(1)의 기통의 수이며,
VM는 컬렉터(3A)에서 흡입 밸브까지의 관의 용량이다.
도 14는 실제 EGR률(Megrd)을 산출하기 위한 루틴을 도시한다. 이 루틴은 십 밀리초의 간격으로 수행된다.
단계 S91에서 먼저 제어기(41)는 목표 EGR률(Megr)을 판독한다.
다음 단계 S92에서, 시간 상수 역값(Kkin)이 판독된다. 시간 상수 역값(Kkin)을 산출하는 도 15의 루틴은 REF 신호와 동기하여 수행되고, 실제 EGR률(Megrd)을 산출하는 이 루틴은 십 밀리초의 간격으로 수행된다. 따라서, 여기서 판독된 시간 상수 역값(Kkin)은 도 14의 루틴의 실행 직전에 도 15의 루틴에의해 산출된 시간 상수 역값(Kkin)이다. 마찬가지로, 도 15의 루틴에 의해 판독된 실제 EGR률의 직전값(Megrdn-1)은 도 15의 루틴의 실행 직전의 도 14의 루틴에 의해 산출된 실제 EGR률이다.
단계 S93에서, 실제 EGR률(Megrd)이, 목표 EGR률(Megr), 직전값(Megrdn-1), 및 시간 상수 역값(Kkin)을 이용하는 다음 식(4)로부터 산출된다.
(4)
여기서, KE2# 는 상수이다.
이 식에서, Ne ·KE2#는 각 기통의 흡입 행정당 EGR률을 단위시간당 EGR률로 변환시키는 값이다.
다음에, 도 7을 참조하여, 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)을 산출하기 위한 루틴이 설명된다. 이 루틴은 REF 신호에 동기하여 수행된다. 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)은 디젤 엔진(1)의 하나의 기통의 흡입 밸브 위치에서의 흡입 신선한 공기량을 나타낸다. 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)은 공기 흐름 미터(39)에 의해 검출된 흡입관(3)의 신선한 공기 유량(Qas0)으로부터 산출되나, 공기 흐름 미터(39)가 압축기(55)의 상류측에 위치되기 때문에, 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)은 공기 흐름 미터(39)를 통과하는 공기가 컬렉터(3A)를 통해 기통에 들어올 때까지의 시간을 고려하여 산출된다.
먼저, 단계 S31에서, 제어기(41)는 엔진 회전 속도(Ne)와 흡입관(3)의 신선한 공기 유량(Qas0)을 판독한다.
단계 S32에서, 흡입 신선한 공기 유량(Qas0)이 다음 식(5)에 의해 기통당 흡입 신선한 공기량(Qac0)으로 변환된다.
(5)
여기서, KCON#는 상수이다.
상수 KCON#는 흡입관(3)의 흡입 신선한 공기 유량(Qas0)을 기통당 흡입 신선한 공기량(Qac0)으로 변환하는 상수이다. 4기통 엔진에서, 2개의 기통이 각기 회전하여 공기 흡입을 수행하므로, 상수 KCON#는 30이다. 6기통 엔진에서, 3개의 기통이 각기 회전하여 공기 흡입을 수행하므로, 상수 KCON#는 20이다.
공기 흐름 미터(39)를 통과하는 공기가 실제로 기통에 들어올 때까지 많은 시간이 요구된다. 이 시간차를 보정하기 위해서, 제어기(41)는 단계 S33, S34의 처리를 수행한다.
단계 S33에서, 공기 흐름 미터(39)에서 컬렉터(3A)의 흡기구까지 요구되는 시간을 고려하여, L시간 전에 실행된 루틴의 EGR 유속 피드백 보정 계수인 Qac0의 값(Qac0n-L)이 컬렉터(3A)의 흡기구의 기통당 흡입 신선한 공기량(Qacn)으로서 설정된다. L의 값은 실험에 의해 결정된다.
단계 S34에서는, 컬렉터(3A)에서 디젤 엔진(1)의 각 기통의 흡입 밸브까지의 시간차를 고려하여, 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)이 1차 지연의 식(6)에 의해 산출된다.
(6)
여기서, Kkin는 시간 상수 역값이고,
Qacn-1는 루틴이 실행되는 경우의 직전에 산출된 Qac이다.
공기 흐름 미터(39)로부터 제어기(41)에 입력된 신호는 아날로그 전압 신호(Us)이고, 제어기(41)는 이 아날로그 전압 신호(Us)를 도 8에 도시된 루틴을 수행함으로써 흡입관(3)의 흡입 신선한 공기 유량(Qas0)으로 변환한다. 이 루틴은 4 밀리초의 간격으로 수행된다.
단계 S41에서, 제어기(41)는 아날로그 전압 신호(Us)를 판독하고, 단계 S42에서, 도 9에 도시된 맵을 참조함으로써 이를 유량(Qas0_d)으로 변환한다. 이 맵은 제어기(41)의 메모리에 미리 기억된다.
또한, 단계 S43에서, 중량 평균 처리가 유량(Qas0_d)에 수행되고, 얻어진 값이 흡입관(3)의 흡입 신선한 공기 유량(Qas0)으로 여겨진다.
다음에, 도 21를 참조하면, 실제 EGR량(Qec)을 산출하기 위한 루틴이 설명된다. 실제 EGR량(Qec)은 흡입 밸브 위치에서의 기통당 EGR량에 해당한다. 이 루틴은 십 밀리초의 간격으로 수행된다.
먼저 단계 S121에서, 제어기(41)는, 컬렉터(3A)의 흡기구의 기통당 흡입 신선한 공기량(Qacn), 목표 EGR률(Megr), 및 컬렉터 용량에 대응하는 시간 상수 역값(Kkin)을 판독한다. 컬렉터(3A)의 흡기구의 기통당 흡입 신선한 공기량(Qacn)에 대해, 도 7의 루틴에 의해 산출된 값이 사용되고, 시간 상수 역값(Kkin)에 대해, 도 15의 루틴에 의해 산출된 값이 사용된다.
다음 단계 S122에서, 컬렉터(3A)의 흡기구의 기통당 EGR량(Qec0)이 다음 식(7)에 의해 산출된다.
(7)
다음 단계 S123에서, 실제 EGR량(Qec)이 다음 식(8)에 의해 산출되고 루틴이 종료된다.
(8)
여기서, Qecn-1는 루틴이 수행되는 경우의 직전에 산출된 Qec이다.
흡입 밸브 위치에서의 기통당 EGR량(Qec)은 디젤 엔진(1)의 기통당 실제 EGR량에 상당한다. 다음 설명에서는, 간단하게 하기 위해 흡입 밸브 위치에서의 기통당 EGR량(Qec)을 실제 EGR량이라 한다.
도 17은 목표 흡입 신선한 공기량(tQac)을 산출하기 위한 루틴을 도시한다. 이 루틴은 십 밀리초의 간격으로 수행된다.
목표 흡입 신선한 공기량(tQac)은 콜렉터(3A)의 목표 신선공기량에 상당한다. 먼저 단계 S111에서, 제어부(41)는, 엔진 회전 속도(Ne), 목표 연료 분사량(Qsol) 및 실제 EGR률(Megrd)을 판독한다.
단계 S112에서, 실제 EGR률(Megrd)은 소정값(MEGRLV#)과 비교된다. 소정값(MEGRLV#)은 배기 가스 재순환이 실제로 수행되는지 아닌지를 판정하기 위한 값이고, 예를 들면, 0.5%로 설정된다.
단계 S112에서, Megrd > MEGRLV#일 때, 루틴은 단계 S113으로 진행된다. 한편, Megrd ≤ MEGRLV#이면, 루틴은 단계 S116으로 진행된다. 배기 가스 재순환이 수행되지 않는 경우와 같게 되는 매우 작은 배기 가스 재순환의 경우를 처리하기 위해서, 소정값(MEGRLV#)은 0으로 설정되지 않는다.
단계 S113에서, 목표 흡입 신선한 공기량 기본값(tQacb)이 도 18에 도시된 맵을 참조함으로써 엔진 회전 속도(Ne)와 실제 EGR률(Megrd)로부터 산출된다. 엔진 회전 속도(Ne)가 일정할 때, 이 맵은 실제 EGR률(Megrd)이 클수록 큰 목표 흡입 신선한 공기량 기본값(tQacb)을 제공한다. 이 맵은 제어부(41)의 메모리에 미리 기억된다.
다음에, 단계 S114에서, 목표 흡입 신선한 공기량의 보정 계수(ktQac)가 도 19의 맵을 참조함으로써 엔진 회전 속도(Ne)와 목표 연료 분사량(Qsol)으로부터 산출된다. 보정 계수(ktQac)는 차량의 주행 상태에 따라 목표 흡입 신선한 공기량을 설정하기 위한 계수이다.
단계 S115에서, 목표 흡입 신선한 공기량(tQac)이, 목표 흡입 신선한 공기량 기본값(tQacb)에 보정 계수(ktQac)를 곱하여 산출된다.
한편, 단계 S116에서, 배기 가스 재순환이 수행되지 않는 경우의 목표 흡입 신선한 공기량(tQac)이 도 20에 도시된 맵을 참조함으로써 엔진 회전 속도(Ne)와 목표 연료 분사량(Qsol)으로부터 산출된다.
이와 같이 목표 흡입 신선한 공기량(tQac)을 산출한 후에, 루틴은 종료된다.
제어기(41)에 의한 터보차저(50)의 과급압의 제어뿐만 아니라 EGR 밸브(6)의 EGR량의 제어가, 이들 공통 파라미터, 목표 연료 분사량(Qsol), 시간 상수 역값(Kkin), 목표 EGR률(Megr), 실제 EGR률(Megrd), 기통 흡입 신선한 공기량(Qac), 실제 EGR량(Qec) 및 목표 흡입 신선한 공기량(tQac)에 기초하여 수행된다.
EGR량의 제어는 목표 개방 면적(Aev)과 같게 되도록 EGR 밸브(6)의 개방 면적을 제어함으로써 수행된다.
다음에, 이 제어의 EGR 밸브(6)의 목표 개방 면적(Aev)을 산출하기 위한 루틴이 도 37를 참조하여 설명된다. 이 루틴은 REF 신호와 동기하여 수행된다.
먼저, 단계 S231에서, 제어기(41)는, EGR 밸브(6)의 위치에서의 기통당 목표 EGR량(Tqec), EGR량 피드백 보정 계수(Kqac00) 및 EGR 밸브 유속(Cqe)을 판독한다.
이들 값은 개별 루틴에 의해 산출된다.
EGR 밸브(6)의 위치에서의 기통당 목표 EGR량(Tqec)은 도 6에 도시된 루틴에 의해 산출된다. EGR량 피드백 보정 계수(Kqac00)는 도 22에 도시된 개별 루틴, 및 도 26에 도시된 서브루틴에 의해 산출된다. EGR 밸브 유속(Cqe)은 도 35에 도시된 루틴에 의해 산출된다.
이들 루틴이 먼저 설명된다.
도 6을 참조하면, 먼저 단계 S21에서, 제어기(41)는 컬렉터(3A)의 흡기구의 흡입 신선한 공기량(Qacn)을 판독한다. 컬렉터(3A)의 흡기구의 기통당 흡입 신선한 공기량(Qacn)은 도 7의 단계 S33에 의해 산출된 값이다.
다음에, 단계 S22에서, 목표 EGR률(Megr)이 판독된다. 목표 EGR률(Megr)은 도 10의 루틴에 의해 산출된 값이다.
다음에, 단계 S23에서, 요구되는 EGR량(Mqec)이 식(9)에 의해 산출된다.
(9)
단계 S24에서, 지연 처리가 도 15의 루틴에 의해 산출된 시간 상수 역값(Kkin)을 사용하는 다음 식(10)에 의해 요구되는 EGR량(Mqec)에 기초하여 수행되고, 이것이 디젤 엔진(1)의 흡입 밸브 위치에서의 기통당 요구되는 EGR량에 대응하는 중간값으로 변환된다.
(10)
여기서, RqecN-1는 루틴이 수행되는 경우의 직전에 산출된 Rqec이다.
다음 단계 S25에서, 진행 처리가 중간값(Rqec)와 요구되는 EGR량(Mqec)을 사용하는 다음 식(11)에 의해 수행되어, EGR 밸브(6)의 위치에서의 기통당 목표 EGR량(Tqec)을 산출한다.
(11)
도 22는, EGR량 피드백 보정 계수(Kqac00), EGR 유속 피드백 보정 계수(Kqac0), 및 EGR 유속 습득 보정 계수(Kqac)를 산출하기 위한 루틴을 도시한다.
이 루틴은 REF 신호와 동기하여 수행된다.
도 37의 단계 S231에서 판독된 EGR량 피드백 보정 계수(Kqac00)가 이 루틴에 의해 산출된다.
먼저, 단계 S131에서, 제어기(41)는 먼저 목표 흡입 신선한 공기량(tQac), 기통 흡입 신선한 공기량(Qac), 엔진 회전 속도(Ne) 및 목표 연료 분사량(Qsol)을 판독한다.
단계 S132에서, 목표 흡입 신선한 공기량(tQac)의 지연 처리값(tQacd)이 다음 식(12)를 사용하여 도 15의 루틴에 의해 산출된 시간 상수 역값(Kkin)과 목표흡입 신선한 공기량(tQac)으로부터 산출된다. 지연 처리값(tQacd)은 디젤 엔진(1)의 흡입 밸브 위치의 목표 흡입 신선한 공기량에 상당한다.
(12)
여기서, KQA#는 상수이고,
tQacdn-1는 루틴이 실행되는 경우의 직전에 산출된 tQacd이다.
다음 단계 S133에서, 피드백 제어 허용 플래그(fefb), 습득 허용 플래그(felrn) 및 EGR 밸브 개방의 제어에 관련된 습득값 반영 허용 플래그(felrn2)가 판독된다.
이들 플래그는 각기 도 23, 도 24 및 도 25에 도시된 독립 루틴에 의해 설정된다.
도 23은 피드백 제어 허용 플래그(fefb)를 설정하기 위한 루틴이다. 이 루틴은 십 밀리초의 간격으로 수행된다.
도 23을 참조하면, 먼저 단계 S271에서, 제어기(41)는, 엔진 회전 속도(Ne), 목표 연료 분사량(Qsol), 실제 EGR률(Megrd) 및 냉각수 온도(Tw)를 판독한다.
후속 단계 S152 내지 S155에서, EGR량 피드백 제어 조건이 판정된다.
단계 S152에서, 실제 EGR률(Megrd)이 소정값(MEGRFB#)을 초과하는지 아닌지를 판정한다. 소정값(MEGRFB#)은 배기 가스 재순환이 실제로 수행되는지를 체크하기 위한 값이다. 단계 S153에서, 냉각수 온도(Tw)가 소정값(TwFBL#)을 초과하는지 아닌지를 판정한다. 소정값(TwFBL#)은 30℃로 설정된다. 단계 S154에서, 목표 연료 분사량(Qsol)이 소정값(QSOLFBL#)을 초과하는지 아닌지를 판정한다.
소정값(QSOLFBL#)은 디젤 엔진(1)이 연료 차단 상태가 아닌지를 체크하기 위한 값이다. 단계 S155에서, 엔진 회전 속도(Ne)가 소정값(NeFBL#)을 초과하는지 아닌지를 판정한다. 소정값(NeFBL#)은 차량이 디젤 엔진(1)이 회전을 멈추는 저속 영역이 아닌지를 체크하기 위한 값이다.
단계 S152 내지 S155의 모든 조건이 충족될 때, 루틴은 단계 S156로 진행되고 타이머값(Ctrfb)을 증가시킨다.
다음 단계 S158에서, 타이머값(Ctrfb)이 소정값(TMRFB#)보다 큰지 아닌지를 판정한다. 소정값(TMRFB#)은, 예를 들면, 1초보다 작은 값으로 설정된다. 이 판정의 결과가 긍정인 경우에, 루틴은 피드백 제어 허용 플래그(fefb)를 단계 S159의 하나로 설정하고, 루틴이 종료된다.
한편, 단계 S152 내지 S155의 어느 조건도 충족되지 않으면, 단계 S157에서, 루틴은 타이머값(Ctrfb)을 0으로 재설정하고, 다음 단계 S160으로 진행된다.
단계 S158의 판정이 부정인 경우에, 또한 루틴은 단계 S160으로 진행된다.
단계 S160에서, 피드백 제어 허용 플래그(fefb)가 0으로 재설정되고 루틴이 종료된다.
이 루틴에 의하면, 피드백 제어 허용 플래그(fefb)는 단계 S152 내지 S155의 모든 조건이 만족되는 상태가 소정값(TMRFB#)을 초과하는 시간 동안 지속될 때에만1로 설정되고, 그 밖의 경우에, 피드백 제어 허용 플래그(fefb)는 0으로 재설정된다.
도 24는 습득값 반영 허용 플래그(felrn2)를 설정하기 위한 루틴을 도시한다. 이 루틴은 또한 십 밀리초의 간격으로 수행된다.
도 24를 참조하면, 먼저 단계 S161에서, 제어기(41)는, 엔진 회전 속도(Ne), 목표 연료 분사량(Qsol), 실제 EGR률(Megrd) 및 냉각수 온도(Tw)를 판독한다.
다음 단계 S162 내지 S165에서, EGR량 습득값 반영 조건이 판정된다.
단계 S162에서, 실제 EGR률(Megrd)이 소정값(MEGRLN2#)을 초과하는지 아닌지를 판정한다. 소정값(MEGRLN2#)은 배기 가스 재순환이 실제로 수행되는지를 체크하기 위한 값이다. 단계 S163에서, 냉각수 온도(Tw)가 소정값(TwLNL2#)을 초과하는지 아닌지를 판정한다. 소정값(TwLNL2#)은 20℃로 설정된다. 단계 S164에서, 목표 연료 분사량(Qsol)이 소정값(QSOLLNL2#)을 초과하는지 아닌지를 판정한다. 소정값(QSOLLNL2#)은 디젤 엔진(1)이 연료 차단 상태가 아닌지를 체크하기 위한 값이다. 단계 S165에서, 엔진 회전 속도(Ne)가 소정값(NeLNL2#)을 초과하는지 아닌지를 판정한다. 소정값(NeLNL2#)은 차량이 디젤 엔진(1)이 회전을 멈추는 저속 영역이 아닌지를 체크하기 위한 값이다.
단계 S162 내지 S165의 모든 조건이 충족될 때에만, 루틴은 단계 S166으로 진행되어 타이머값(Ctrln2)을 증가시킨다.
다음 단계 S168에서 타이머값(Ctrln2)이 소정값(TMRLN2#)을 초과하는지 아닌지를 판정한다. 소정값(TMRLN2#)은 0.5 초로 설정된다. 이 판정의 결과가 긍정인경우에, 단계 S169에서 루틴은 습득값 반영 허용 플래그(felrn2)를 1로 설정하고, 루틴이 종료된다.
한편, 단계 S162 내지 S165의 조건 중 어느 하나가 충족되지 않을 때, 단계 S167에서, 루틴은 타이머값(Ctrln2)을 0으로 재설정하고, 다음 단계 S170으로 진행된다. 단계 S168의 판정이 부정인 경우에, 루틴은 또한 단계 S170으로 진행된다.
단계 S170에서, 습득값 반영 허용 플래그(felrn2)가 0으로 재설정되고 루틴이 종료된다.
도 25는 습득 허용 플래그(felrn)를 설정하기 위한 루틴을 도시한다. 이 루틴은 또한 십 밀리초의 간격으로 수행된다.
도 25를 참조하면, 먼저 단계 S171에서, 제어기(41)는, 엔진 회전 속도(Ne), 목표 연료 분사량(Qsol), 실제 EGR률(Megrd), 및 냉각수 온도(Tw)를 판독한다.
후속 단계 S172 내지 S177에서, EGR량 습득 허용 조건이 판정된다.
단계 S172에서, 실제 EGR률(Megrd)이 소정값(MEGRLN#)을 초과하는지 아닌지를 판정한다. 소정값(MEGRLN#)은 배기 가스 재순환이 실제로 수행되는지를 체크하기 위한 값이다. 단계 S173에서, 냉각수 온도(Tw)가 소정값(TwLNL#)을 초과하는지 아닌지를 판정한다. 소정값(TwLNL#)은 70 내지 80℃로 설정된다. 단계 S174에서, 목표 연료 분사량(Qsol)이 소정값(QSOLLNL#)을 초과하는지 아닌지를 판정한다. 소정값(QSOLLNL#)은 디젤 엔진(1)이 연료 차단 상태가 아닌지를 체크하기 위한 값이다. 단계 S175에서, 엔진 회전 속도(Ne)가 소정값(NeLNL#)을 초과하는 아닌지를 판정한다. 소정값(NeLNL#)은 차량이 디젤 엔진(1)이 회전을 멈추는 저속 영역이아닌지를 체크하기 위한 값이다. 단계 S176에서, 피드백 제어 허용 플래그(fefb)가 1로 설정되는지 아닌지를 판정한다. 단계 S177에서, 습득값 반영 허용 플래그(felrn2)가 1인지 아닌지를 판정한다.
단계 S172 내지 S177의 모든 조건이 충족될 때에만, 루틴은 단계 S178로 진행되어 타이머값(Ctrln)을 증가시킨다.
다음 단계 S180에서, 타이머값(Ctrln)이 소정값(TMRLN#)을 초과하는지 아닌지를 판정한다. 소정값(TMRLN#)은 4초로 설정된다. 이 판정의 결과가 긍정인 경우에, 단계 S181에서 루틴은 습득 허용 플래그(felrn)를 1로 설정하고, 루틴이 종료된다. 한편, 단계 S172 내지 S177의 조건 중 어느 하나가 충족되지 않을 때, 단계 S179에서, 루틴은 타이머값(Ctrln)을 0으로 재설정하고, 다음 단계 S182로 진행된다. 단계 S168의 판정이 부정인 경우에 루틴은 또한 단계 S182로 진행된다. 단계 S182에서, 습득 허용 플래그(felrn)가 0으로 재설정되고, 루틴이 종료된다.
도 22를 다시 참조하면, 이 피드백 제어 허용 플래그(fefb), 습득값 반영 허용 플래그(felrn2) 및 습득 허용 플래그(felrn)를 판독한 후에, 단계 S134에서, 제어기(41)는 피드백 제어 허용 플래그(fefb)가 1인지 아닌지를 판정한다.
피드백 제어 허용 플래그(fefb)가 1일 때, 단계 S135에서 EGR량의 피드백 보정 계수(Kqac00), 및 단계 S136에서 EGR 밸브 유속(Cqe)의 피드백 보정 계수(Kqac0)를 산출한 후에, 제어기(41)는 단계 S139로 진행된다.
한편, 단계 S134에서 피드백 제어 허용 플래그(fefb)가 1이 아닐 때, 단계 S137에서 제어기(41)는 EGR량의 피드백 보정 계수(Kqac00)를 1로 설정하고, 다음단계 S138에서 피드백 보정 계수(Kqac0)를 1로 설정한 다음, 단계 S139로 진행된다.
이제, 단계 S135에서 수행된 EGR량의 피드백 보정 계수(Kqac00)의 산출과 단계 S136에서 수행된 EGR 속도의 피드백 보정 계수(Kqac0)의 산출이 설명된다.
EGR량의 피드백 보정 계수(Kqac00)의 산출은 도 26의 서브루틴에 의해 수행된다.
도 26을 참조하면, 단계 S191에서, 먼저 제어기(41)는, 목표 흡입 신선한 공기량의 지연 처리값(tQacd), 기통 흡입 신선한 공기량(Qac), 엔진 회전 속도(Ne), 목표 연료 분사량(Qsol) 및 냉각수 온도(Tw)를 판독한다. 지연 처리값(tQacd)은 도 22의 단계 S132에서 산출된 값이다.
단계 S192에서, EGR 유량의 보정 이득(Gkfb)이, 엔진 회전 속도(Ne)와 목표 연료 분사량(Qsol)에 기초하여, 제어기(41)의 메모리에 미리 기억된 도 27에 도시된 맵을 참조하여 산출된다. 다음 단계 S193에서, 보정 이득의 냉각수 온도 보정 계수(Kgfbtw)가, 냉각수 온도(Tw)에 기초하여, 제어기(41)의 메모리에 미리 기억된 도 28에 도시된 맵을 참조하여 산출된다.
최종 단계 S194에서, EGR량의 피드백 보정 계수(Kqac00)가, 보정 이득(Gkfb)과 냉각수 온도 보정 계수(Kgfbtw)를 사용하여, 다음 식(13)에 의해 산출된다.
(13)
(tQacd/Qac1-1), 식(13)의 우측의 첫번째 용어는 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)에 대한 목표 흡입 신선한 공기량 지연 처리값(tQacd)의 오차율이다. 따라서, EGR량의 피드백 보정 계수(Kqac00)는 1이 중심이 되는 값이다.
EGR 밸브 유속의 피드백 보정 계수(Kqac0)의 산출이 도 29에 도시된 서브루틴에 의해 수행된다.
도 29를 참조하면, 단계 S201에서, 먼저 제어기(41)는, 지연 처리값(tQacd), 기통 흡입 신선한 공기량(Qac), 엔진 회전 속도(Ne), 목표 연료 분사량(Qsol) 및 냉각수 온도(Tw)를 판독한다.
단계 S202에서, EGR 밸브 유속의 보정 이득(Gkfbi)이, 엔진 회전 속도(Ne)와 목표 연료 분사량(Qsol)에 기초하여, 제어기(41)의 메모리에 미리 기억된 도 30에 도시된 맵을 참조하여 산출된다.
단계 S203에서, 보정 이득의 냉각수 온도 보정 계수(Kgfbitw)가, 냉각수 온도(Tw)에 기초하여, 제어기(41)의 메모리에 미리 기억된 도 31에 도시된 맵을 참조하여 산출된다.
다음 단계 S204에서, 오차율(Rqac0)이, 보정 이득(Gkfb)과 냉각수 온도 보정 계수(Kgfbtw)를 사용하여, 다음 식(14)에 의해 산출된다.
(14)
여기서, Rqac0n-1는 서브루틴이 실행되는 경우의 직전에 산출된 Rqac0이다.
다음 단계 S205에서, 1을 오차율(Rqac0)에 가산함으로써, EGR 유속 피드백 보정 계수(Kqac0)가 산출된다. 따라서, EGR 밸브 유속의 피드백 보정 계수(Kqac0)는 오차율의 적분에 비례하는 값이다.
이제, 도 22를 다시 참조하면, EGR량의 피드백 보정 계수(Kqac00)와 EGR 밸브 유속의 피드백 보정 계수(Kqac0)를 설정한 후에, 단계 S139에서, 제어기(41)는 습득값 반영 허용 플래그(felrn2)가 1인지 아닌지를 판정한다.
습득값 반영 허용 플래그(felrn2)가 1일때, 즉, 습득값의 EGR량 제어에 반영이 허용될 때, 단계 S140에서, 제어기(41)는, 엔진 회전 속도(Ne)와 목표 연료 분사량(Qsol)에 기초하여, 제어기(41)의 메모리에 미리 기억된 도 32에 도시된 맵을 참조함으로써 오차율 습득값(Rqacn)을 판독한다. 다음 단계 S141에서, EGR 유속 습득 보정 계수(Kqac)가 1을 오차율 습득값(Rqacn)에 가산함으로써 산출된다.
단계 S139에서 습득값 반영 허용 플래그(felrn2)가 1이 아닌 경우에, 단계 S142에서 제어기(41)는 EGR 유속 습득 보정 계수(Kqac)를 1로 설정한다.
단계 S141 또는 단계 S142의 처리 후에, 단계 S143에서, 제어기(41)는 습득 허용 플래그(felrn)가 1인지 아닌지를 판정한다.
습득 허용 플래그(felrn)가 1일 때, 단계 S144에서, 제어기(41)는 EGR 유속 피드백 보정 계수(Kqac0)에서 1을 감산하여 오차율의 현재값(Rqacp)을 산출한다. 다음 단계 S146에서, 습득값이 도 33의 서브루틴을 사용하여 갱신되고, 루틴이 종료된다.
습득 허용 플래그(felrn)가 1이 아닐 때, 단계 S145에서, 제어기(41)는 오차율의 현재값(Rqacp)을 0으로 재설정하고, 도 22의 루틴을 종료한다.
다음에, 단계 S146에서 수행된 습득값의 갱신이 설명된다.
도 33을 참조하면, 단계 S211에서, 먼저 제어기(41)는, 엔진 회전 속도(Ne), 목표 연료 분사량(Qsol) 및 도 22의 단계 S144에서 산출된 오차율(Rqacp)을 판독한다.
단계 S212에서, 습득률(Tclrn)은, 엔진 회전 속도(Ne)와 목표 연료 분사량(Qsol)에 기초하여, 제어기(41)의 메모리에 미리 기억되는 도 34에 도시된 맵을 참조하여 산출된다.
단계 S213에서, 오차율 습득값(Rqacn)은, 엔진 회전 속도(Ne)와 목표 연료 분사량(Qsol)에 기초하여, 전술한 도 32의 맵을 참조하여 산출된다.
다음 단계 S214에서, 다음 식(15)에 의한 중량 평균 처리가 단계 S211에서 판독된 오차율(Rqacp)에 가산되고, 오차율 습득값의 갱신이 수행된다.
(15)
여기서,Rqacn(new)는 맵에 기입되는 오차율 습득값(Rqacn),
Rqacp는 단계 S211에서 판독된 오차율,
Rqacn(old)은 단계 S213의 맵으로부터 판독된
오차율 습득값(Rqacn)이다.
다음 단계 S215에서, 도 32의 맵의 기억된 값이 이와 같이 산출된 오차율 습득값(Rqacn(new))을 사용하여 중복 기입된다.
도 33의 서브루틴을 종료함으로써, 제어기(41)는 도 22의 루틴의 처리를 종료한다.
다음에, 도 35를 참조하여, EGR 밸브 유속(Cqe)을 산출하기 위한 루틴이 설명된다.
먼저, 단계 S221에서, 제어기(41)는 실제 EGR량(Qec), 실제 EGR률(Megrd) 및 기통 흡입 공기량(Qac)을 판독한다.
다음 단계 S222에서, 제어기(41)는 EGR 밸브 유속의 피드백 보정 계수(Kqac0)와 EGR 유속 습득 보정 계수(Kqac)를 판독한다.
다음 단계 S223에서, 보정된 실제 EGR량(Qec_h)은 다음 식(16)에 의해 산출된다.
(16)
단계 S224 내지 단계 S227에서, EGR 작동이 시작되는 경우의 보정된 실제 EGR량(Qec_h)의 초기값이 설정된다. 단계 S224에서, 보정된 실제 EGR량(Qec_h)이 0인지 아닌지를 판정한다. Qec_h이 0인 경우, 즉, EGR이 작동하지 않을 경우, 보정된 실제 EGR량(Qec_h)은 단계 S225의 다음 식(17)에 의해 설정되고, 루틴은 단계 S226으로 진행된다. 단계 S224에서 보정된 실제 EGR량(Qec_h)이 0이 아닌 경우, 루틴은 단계 S225를 통과하여 단계 S226으로 진행된다.
(17)
여기서, MEGRL#은 상수이다.
단계 S226에서, 실제 EGR률(Megrd)이 0인지 아닌지를 판정한다. 실제
EGR률(Megrd)이 0인 경우에, 실제 EGR률(Megrd)이 단계 S227에서 상수(MEGRL#)와 동일하도록 설정되고, 루틴이 단계 S228로 진행된다. 실제 EGR률(Megrd)이 0이 아닌 경우에, 루틴은 단계 S227를 통과하여 단계 S228로 진행된다.
EGR 밸브(6)가 전폐될 때, EGR 밸브(6)의 EGR 밸브 유속은 0이고, 식(16)과 식(17)은, EGR 작동이 시작될 때, 즉, EGR 밸브(6)가 개방을 시작할 때 유속 산출에 사용되는 파라미터의 초기값을 설정하기 위한 식이다. 상수(MEGRL#)는, 예를 들면, 0.5로 설정될 수 있다.
EGR 작동이 시작될 때의 EGR 밸브(6)의 상류측와 하류측 차압은 디젤 엔진(1)의 주행 상태에 따라 다르고, 그 결과, EGR 작동이 시작될 때의 EGR 유속도 다르다. EGR 밸브(6)가 개방을 시작할 때의 EGR 밸브(6)의 상류와 하류의 차압은 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)에 의존한다. 따라서, EGR 작동이 시작될 때의 EGR밸브 유속의 산출 정밀성은 Qec_h의 초기값을 식(17)에 의해 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)에 직접 비례하게 함으로써 향상될 수 있다.
이제, 단계 S228에서, 제어기(41)는, 보정된 실제 EGR량(Qec_h)과 실제 EGR률(Megrd)에 기초하여, 제어기(41)의 메모리에 미리 기억되는 도 36에 도시된 맵을 참조함으로써 EGR 밸브 유속(Cqe)을 산출하고, 루틴이 종료한다.
도 37의 단계 S231에서, EGR 밸브(6)의 위치에서의 기통당 목표 EGR량(Tqec), EGR량 피드백 보정 계수(Kqac00) 및 상기 개별 루틴들에 의해 산출되는 EGR 밸브 유속(Cqe)이 판독된다.
다음 단계 S232에서, EGR 밸브(6)의 위치에서의 기통당 목표 EGR량(Tqec)이 다음 식(18)에 의해 단위 시간당 목표 EGR량(Tqek)으로 변환된다.
(18)
여기서, Kqac00는 EGR량 피드백 보정 계수이다.
단계 S233에서, EGR 밸브(6)의 목표 개방 면적(Aev)은 다음 식(19)에 의해 산출되고, 루틴이 종료한다.
(19)
이와 같이 얻어진 EGR 밸브(6)의 목표 개방 면적(Aev)은 제어기(41)에 미리 기억되는 도 5에 도시된 내용을 갖는 맵을 검색함으로써 EGR 밸브(6)의 상승량으로 변환된다.
제어기(41)는 듀티 제어 신호를 압력 제어 밸브(56)로 출력하여 EGR 밸브(6)의 상승량이 이 값과 일치한다.
한편, 터보차저(50)의 과급압의 제어는 듀티값(Dtyvnt)을 나타내는 신호를 압력 제어 밸브(56)로 출력하여 가변 노즐(53)의 개방률을 변화시킴으로써 수행된다.
이제, 이 제어에 사용된 듀티값(Dtyvnt)을 산출하기 위한 루틴이 도 38을 참조하여 설명된다. 이 루틴은 십 밀리초마다 수행된다. 이 루틴은 각종 서브루틴을 포함한다.
먼저, 단계 S241에서, 제어기(41)는 도 39에 도시된 오버부스트 판정 플래그 설정 서브루틴을 수행한다.
도 39를 참조하면, 단계 S251에서, 제어기(41)는 먼저, 엔진 회전 속도(Ne), 목표 연료 분사량(Qsol), 기통 흡입 신선한 공기량(Qac), 서브루틴이 k선행하는 경우의 이들값(Nen-k, Qsoln-k및 Qacn-k), 및 실제 EGR률(Megrd)을 판독한다.
단계 S252에서, 디젤 엔진(1)의 1행정 사이클당 기통 흡입 가스량(Qcyl(mg))은 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)과 실제 EGR률(Megd)을 참조하여 다음 식(20)에의해 산출된다.
(20)
식(20)의 우측에서 두번째 용어 Qac ·Megrd/100는 실제 EGR량이고, 실제 EGR량을 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)에 가산함으로써 얻어진 값이 디젤 엔진의 1기통에 의한 행정 사이클당 흡입된 가스량이다.
도 21의 루틴에 의해 산출된 실제 EGR량(Qec)은 실제 EGR량으로 사용될 수 있다. 이 경우, Qcyl=Qac+Qec이다.
단계 S253에서, 행정 사이클(mg)당 실제 배기 가스량(Qexh)은 다음 식(21)에 의해 산출된다.
(21)
여기서, GKQFVNT#는 눈금 계수(mg/㎣)이고,
KCON#는 상수이다.
여기서, 흡입 공기와 배기 가스의 온도의 차이는 무시되고, 목표 연료 분사량(Qsol)과 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)의 연료의 연소에 기인하는 배기 가스의 총액이 배기 가스량으로 여겨진다.
목표 연료 분사량(Qsol)의 단위는 (㎣)이고, 이것은 변환 계수(GKQFVNT#)를 곱함으로써 질량으로 변환된다. 또한 행정 사이클당 질량(㎎)은 Ne/KCON#을 곱합으로써 초당 질량으로 변환된다.
단계 S254에서, 엔진 회전 속도(Ne), 목표 연료 분사량(Qsol), 기통 흡입 신선한 공기량(Qac) 및 서브루틴이 k경우 전에 수행될 때의 값들(Nen-k, Qsoln-k및 Qacn-k),)이 각기 엔진 회전 속도 변화(DNE), 연료 분사량 변화량(DQSOL) 및 기통 흡입 신선한 공기량 변화(DQAC)로서 산출된다.
단계 S255 내지 단계 S257에서, 이들 값에 기초하여 오버부스트가 발생하는지 아닌지가 판정된다.
단계 S255에서, 엔진 회전 속도(Ne)가 소정값(KNEOB#)보다 큰지 아닌지를 판정하고, 엔진 회전 속도 변화(DNE)이 소정값(KDNEOB#)보다 큰지 아닌지를 판정한다.
단계 S256에서, 목표 연료 분사량(Qsol)이 소정값(KQFOB#)보다 큰지 아닌지를 판정하고, 연료 분사량 변화량(DQSOL)이 소정값(KDQFOB#)보다 큰지 아닌지를 판정한다.
단계 S257에서, 기통 흡입 신선한 공기량(DQAC)이 소정값(KDQACOB#)보다 큰지를 판정한다.
단계 S255 내지 단계 S257의 조건 중 어느 하나가 만족되면, 오버부스트가 발생한다고 여겨진다. 이 경우, 서브루틴은 단계 S261로 진행된다.
한편, 단계 S255 내지 단계 S257의 모든 판정 결과가 부정인 경우에, 서브루틴은 단계 S258로 진행된다.
여기서, 제어기(41)는 단계 S253에서 산출된 실제 배기 가스량(Qexh)에 기초하여, 제어기(41)에 미리 기억되는 도 41에 도시된 내용을 갖는 맵을 참조하여 대응하는 오버부스트 판정 흡입 가스량(TQcyl)을 산출한다.
도 41에서, 오버부스트 판정 흡입 가스량(TQcyl)은 실제 배기 가스량(Qexh)에 대해 거의 볼록한 형상의 패턴을 갖는다.
이 특성이 도 42를 참조하여 설명된다.
이 도면은 실제 배기 가스량(Qexh), 흡입 다기관(3B)의 압력을 Pm으로서 취하는 터보차저의 압력비(Pm/Pa) 및 효율( ŋ)을 Pa로서 나타내고 대기압의 관계를 Pa로서 나타낸다.
효율( ŋ)은 신선한 공기량과 동등하고, 효율( ŋ)이 높을수록, 흡입관(3)으로부터 디젤 엔진(1)에 의해 흡입되는 신선한 공기량은 증가한다.
이 도면에 도시된 바와 같이 실제 배기 가스량(Qexh)이 증가할 때, 효율은 동일한 압력비(Pm/Pa)하의 일정 영역까지 상승하나, 이 영역 이상 실제 배기 가스량(Qexh)이 상승하면, 효율( ŋ)은 떨어진다.
도 41에서, 오버부스트 판정 흡입 가스량(TQcyl)은 전술한 효율( ŋ)의 특성을 반영하는 볼록한 형태로 변화한다. 또한, 도 41의 맵에서, 동일한 실제 배기 가스량(Qexh)에 대해, 오버부스트 판정 흡입 가스량(TQcyl)은 대기압이 낮아질수록 작은 값을 취한다.
이제, 단계 S259에서, 단계 S252에서 산출된 디젤 엔진(1)의 행정 사이클당 기통 흡입 가스량((Qcyl(㎎))이 오버부스트 판정 흡입 가스량(TQcyl)보다 높은지 아닌지가 판정된다. 이 조건이 만족되는 경우에, 서브루틴은 단계 S261로 진행된다.
단계 S261에서, 오버부스트 판정 플래그(FOVBT)가 1로 설정되고, 오버부스트 타이머(TMROB)가 다음 단계 S262에서 0으로 재설정되며, 서브루틴이 종료된다.
한편, 단계 S259에서, 디젤 엔진(1)의 행정 사이클당 기통 흡입 가스량(Qcyl(㎎))이 오버부스트 판정 흡입 가스량(Tqcyl)보다 작을 때, 서브루틴은 단계 S260에서 오버부스트 판정 플래그(FOVBT)를 0으로 재설정하고, 루틴이 종료된다. 여기서, FOVBT=1은 오버부스트의 제어가 필요한 것을 나타내고, FOVBT=0은 오버부스트의 가능성이 없다는 것을 나타낸다.
오버부스트 판정 플래그(FOVBT)는 후술되는 터보차저(50)의 가변 노즐(53)의 목표 개방률(Rvnt)을 설정하기 위한 서브루틴의 억제에 사용된다.
오버부스트 타이머(TMROB)는 오버부스트 판정 플래그(FOVBT)가 0에서 1로 변화한 후의 경과된 시간을 나타낸다.
이제, 도 40a 내지 도 40e를 참조하여, 가속기 개방(CI)과 오버부스트 판정 플래그(FOVBT)의 변화가 설명된다.
먼저, 도 40a에 도시된 바와 같이 가속기 패달이 급히 눌려졌을 때, 도 40b에 도시된 바와 같이 목표 연료 분사량(Qsol)은 변화하고, 도 40c에 도시된 바와 같이 엔진 회전 속도(Ne)가 변화하며, 도 40d에 도시된 바와 같이 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)이 변화한다.
도 39의 서브루틴에 의하면, 목표 연료 분사량(Qsol), 엔진 회전 속도(Ne) 또는 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)이 크게 변화할 때마다, 오버부스트 판정 플래그(FOVBT)는 1로 설정된다.
오버부스트의 판정이 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)에만 의존하여 수행되면, 오버부스트의 발생에 억제 작동이 너무 늦게 되고, 따라서, 본 발명에 의해, 판정의 지연은 빠른 반응을 갖는 목표 연료 분사량(Qsol)과 엔진 회전 속도(Ne)를 오버부스트의 판정의 베이스에 가산함으로써 방지된다.
도 40a 내지 도 40e에서, 매연 제한이 목표 연료 분사량(Qsol)에 도입된다.
즉, 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)의 변화가 가속기 개방의 변화에 늦기 때문에, 목표 연료 분사량(Qsol)이 가속기 개방의 변화에 따라 빠르게 증가하게 되면, 매연이 생성된다.
따라서, 목표 연료 분사량(Qsol)의 증가량에 제한이 적용된다. 이 제한이 매연 제한이고, 목표 연료 분사량(Qsol)의 증가는 매연 제한에 기인하여 도 40b의 2 단계로 분리된다.
이제, 다시 도 38을 참조하면, 제어기(41)는 단계 S242의 도 43에 도시된 서브루틴에 의해 억제 해제 플래그(FCLROB)를 설정한다.
억제 해제 플래그(FCLROB)는 다음 이유에 기인하여 도입된다.
오버부스트 억제는 소정 시간에 걸쳐 수행된다.
소정 시간이 경과한 후에, 즉시 가변 노즐(53)이 밀폐 방향으로 구동되고 과급압이 증가할 때, 오버부스트가 발생한다.
따라서, 억제 해제 플래그(FCLROB)가 도입되고, 도 44a 및 도 44b에 도시된 바와 같이, 오버부스트 판정 플래그(FOVBST)가 1에서 0으로 변화할 때, 억제 해제 플래그(FCLROB)는 0에서 1로 변환된다.
가변 노즐(53)의 개방은 억제 해제 플래그(FCLROB)가 1이 되는 경우의 기간에 오버부스트의 억제가 발생하기 전의 개방으로 느리게 되돌아간다.
상기 제어는 도 43을 참조하여 설명된다.
단계 S271에서, 제어기(41)는 오버부스트 타이머(TMROB)가 소정 억제 기간(TTMROB)이하인지 아닌지를, 또는 오버부스트 판정 플래그(FOVBST)가 1인지 아닌지를 판정한다.
상기 조건 중 어느 하나가 만족될 때, 오버부스트 억제 제어가 진행중이라고 여겨진다.
이 경우, 단계 S274에서, 서브루틴은 오버부스트 판정 플래그(FOVBST)가 1인 상태를 지속하고, 서브루틴이 종료된다.
단계 S271의 조건 중 어느 것도 만족되지 않는 경우에, 오버부스트 억제 제어는 수행되고 있지 않다고 여겨진다. 이 경우, 서브루틴은 단계 S272로 진행된다.
단계 S272에서, 오버부스트 판정 플래그(FOVBST)가 0으로 재설정되고, 오버부스트 소거 타이머(TMRCLROB)는 다음 단계 S273에서 0으로 재설정된다.
오버부스트 소거 타이머(TMRCLROB)는 오버부스트 판정 플래그(FOVBST)가 1에서 0으로 변화한 후의 경과 시간을 보여준다.
다음 단계 S275에서, 오버부스트 소거 타이머(TMRCLROB)가 소정 억제 해제 기간(TTMRCLROB)보다 작은지 아닌지를 판정한다.
단계 S275의 판정 결과가 긍정인 경우에, 서브루틴은 단계 S277로 진행되고, 부정인 경우에, 서브루틴은 단계 S276으로 진행된다.
단계 S277에서, 억제 해제 플래그(FCLROB)가 1로 설정되고, 서브루틴이 종료된다.
단계 S276에서, 억제 해제 플래그(FCLROB)가 0으로 재설정되고, 서브루틴이 종료된다.
억제 해제 플래그(FCLROB)가 0으로 재설정될 때, 오버부스트 억제 제어는 종료되고 이후 디젤 엔진(1)의 통상 작동이 수행된다.
한편, 단계 S272에서 오버부스트 판정 플래그(FOVBST)가 0으로 재설정한 직후에, 단계 S275의 판정 결과는 긍정이어야 하고, 억제 해제 플래그(FCLROB)는 이 때 단계 S277의 작동에 기인하여 0에서 1로 변화한다.
단계 S271에 사용되는 억제 기간(TTMROB)은 도 45에 도시된 개별 루틴에 의해 산출된다. 또한, 단계 S275에 사용되는 억제 해제 기간(TTMRCLROB)은 도 48에 도시된 개별 루틴에 의해 산출된다. 이들 개별 루틴의 각각은 십 밀리초마다 수행된다.
먼저, 도 45를 참조하면, 단계 S281에서 제어기(41)는 엔진 회전 속도 변화(DNE)와 연료 분사 변화량(DQSOL)으로부터 도 46에 도시된 맵을 참조함으로써억제 기간 기본값(TTMROB0)을 산출한다.
다음 단계 S282에서, 억제 기간의 보정 계수(KTMROB)가, 그 내용이 도 47에 도시되는 제어기(41)의 미리 기억된 맵을 참조하여 산출된다.
억제 기간의 보정 계수(KTMROB)는 기통 흡입 신선한 공기량 변동(DQAC), 기통 흡입 가스량(Qcyl), 및 오버부스트 판정 흡입 가스량(TQcyl)의 차이에 기초하여 설정된다.
단계 S283에서, 억제 기간(TTMROB)은 억제 기간 기본값(TTMROB0)에 보정 계수(KTMROB)를 곱하여 산출된다.
엔진 회전 속도 변화(DNE), 연료 분사 변화량(DQSOL) 및 기통 흡입 신선한 공기량 변화(DQA)는 도 39의 단계 S254와 동일한 방법에 의해 산출된다.
기통 흡입 가스량(Qcyl)은 도 39의 단계 S252와 동일한 방법에 의해 산출된다.
오버부스트 판정 흡입 가스량(TQcyl)은 도 39의 단계 S258과 동일한 방법에 의해 산출된다.
도 46에서, 억제 기간 기본값(TTMROB0)이 엔진 회전 속도 변동(DNE) 또는 기통 흡입 신선한 공기량 변동(DQAC)이 클수록 증가되는 이유는, 오버부스트가 엔진 회전 속도(Ne) 또는 엔진 부하를 나타내는 목표 연료 분사량(Qsol)이 클수록 용이하게 발생하기 때문이다.
도 47에서, 보정 계수(KTMROB)가 기통 흡입 신선한 공기량 변동(DQAC) 또는 기통 흡입 가스량(Qcyl)과 오버부스트 판정 흡입 가스량(Tqcyl) 간의 차이가 클수록 증가되는 이유는, 오버부스트가 기통 흡입 신선한 공기량 변동(DQAC) 또는 기통 흡입 가스량(Qcyl)과 오버부스트 판정 흡입 가스량(TQcyl) 간의 차이가 클수록 용이하게 발생하기 때문이다.
다음에, 도 48을 참조하면, 억제 해제 기간 기본값(TTMRCLR)이 대기압 센서(38)에 의해 검출된 대기압(Pa) 및 그 내용이 도 49에 도시되는 제어기(41)의 미리 기억된 맵으로부터 단계 S291에서 산출된다.
도 49에서, 억제 해제 기간 기본값(TTMRCLROB0)이 대기압(Pa)이 낮을수록 증가되는 이유는 다음과 같다.
디젤 엔진(1)의 배기 가스량이 클수록, 배기 압력과 대기압의 차이는 커진다.
배기 압력이 일정하면, 배기 가스량은 대기압(Pa)이 낮을수록 크다. 또한, 터보차저(50)가 수행하는 작업이 크게 되고, 오버부스트를 생성하기가 용이하게 된다.
따라서, 억제 해제 기간 기본값(TTMRCLROB0)이 대기압(Pa)이 낮아질수록 증가된다. 대기압(Pa)이 낮은 통상 조건하에서는 높은 장소에서 가동하고 있다.
다음 단계 S292에서, 억제 해제 기간 보정 계수(KTMRCLROB)는, 그 내용이 도 50에 도시되는 제어기(41)의 미리 기억된 맵을 참조하여, 실제 배기 가스량(Qexh)으로부터 산출된다.
도 50에서, 실제 배기 가스량(Qexh)이 일정 수준 이상 증가하는 경우에, 보정 계수(KTMRCLROB)는 이 수준에서 오버부스트를 발생시키기 용이하기 때문에 증가한다.
다음 단계 S293에서, 억제 해제 기간(TTMRCLROB)이 억제 해제 기간 기본값(TTMRCLROB0)에 억제 해제 기간 보정 계수(KTMRCLROB)를 곱하여 산출된다.
도 38을 다시 참조하면, 단계 S242에서 억제 해제 플래그(FCLROB)를 설정한 후에, 단계 S243에서 제어기(41)는 도 51에 도시된 서브루틴을 사용하여 가변 노즐(53)의 목표 개방률(Rvnt)을 판정한다.
가변 노즐(53)의 개방률은, 가변 노즐(53)이 전부 개방되는 경우의 개방 단면적에 대한 개방 단면적의 비를 백분률로서 표시하는 수값이다.
전부 개방되는 상태는, 개방률이 100%이고, 밀폐 상태는, 그 비율이 0%이다. 개방률이 일반값으로서 사용되어 터보차저(50)의 용량과 상관없이 가변 노즐(53)의 개방을 나타내더라도, 물론 개방 면적에 의해 개방률을 대체할 수도 있다.
이 장치가 사용되는 터보차저(50)는 과급압이 가변 노즐(53)의 개방률이 작을수록 높게 구성된다. 소정 배기 가스량에 대해, 가변 노즐(53)이 전부 개방되는 경우에, 과급압은 최소이고, 가변 노즐(53)이 전폐될 때, 과급압은 최대이다.
이제, 도 51를 참조하면, 먼저 단계 S301에서, 제어기는, 목표 흡입 신선한 공기량(tQac), 실제 EGR량(Qec), 엔진 회전 속도(Ne), 목표 연료 분사량(Qsol) 및 목표 EGR률(Megr)을 판독한다.
다음 단계 S302에서, 가변 노즐(53)의 목표 개방률(Rvnt)을 산출하기 위한 흡입 신선한 공기량 동등값(tQas0)이 다음 식(22)에 의해 산출된다.
(22)
여기서, QFGAN#는 이득이고,
KCON#는 상수이다.
다음 단계 S303에서, 가변 노즐(53)의 목표 개방률(Rvnt)을 산출하기 위한 EGR량 동등값(Qes0)이 다음 식(23)에 의해 산출된다.
(23)
식(22)과 (23)에서, Ne/KCON#은 신선한 공기량 또는 기통당 EGR량을 단위시간당 값으로 변화시키기 위한 승수이다.
또한, 식(22)과 (23)에서, 디젤 엔진(1)의 부하에 따라 목표 개방률(Rvnt)을 변화시키기 위해 목표 흡입 신선한 공기량(tQac) 또는 실제 EGR량(Qec)에 Qsol ×QFGAN#이 가산된다.
여기서, 목표 연료 분사량(Qsol)은 엔진 부하를 나타낸다고 여겨지고, 엔진 부하의 효과는 이득(QFGAN#)에 의해 조정된다.
다음 설명에서, 이와 같이 산출된 tQas0을 설정 흡입 신선한 공기량 동등값이라고 하고, Qes0를 설정 EGR량 동등값이라고 한다.
다음 단계 S304에서, 목표 EGR률(Megr)이 소정값(KEMRAV#)보다 큰지 아닌지를 판정한다.
소정값(KEMRAV#)은 배기 가스 재순환이 실제로 수행되는지 아닌지를 목표 EGR률(Megr)로부터 판정하기 위한 값이다.
목표 EGR률(Megr)이 소정값(KEMRAV#)보다 큰 경우에, 단계 S305에서 오버부스트 판정 플래그(FOVBST)가 1인지 아닌지를 판정한다.
목표 EGR률(Megr)이 소정값(KEMRAV#)보다 작은 경우에, 단계 S306에서 오버부스트 판정 플래그(FOVBST)가 1인지 아닌지를 판정한다.
목표 EGR률(Megr)이 소정값(KEMRAV#)보다 작고 오버부스트 판정 플래그(FOVBST)가 1일 때에, 이것은 배기 가스 재순환이 수행되고 오버부스트 억제가 요구되는 것을 가리킨다. 이 경우, 서브루틴은 단계 S307로 진행된다.
단계 S307에서, 설정 흡입 신선한 공기량 동등값(tQas0)과 설정 EGR량 동등값(Qes0)에 기초하여, 가변 노즐(53)의 목표 개방률 기본값(Rvnt0)은 그 내용이 도 52에 도시되는 제어기(41)에 미리 기억된 맵을 참조하여 산출된다.
목표 EGR률(Megr)이 소정값(KEMRAV#)보다 크고 오버부스트 판정 플래그(FOVBST)가 1이 아닐 때에, 이것은 배기 가스 재순환이 수행되나 오버부스트 억제가 요구되지 않는다는 것을 가리킨다. 이 경우, 서브루틴은 단계 S308로 진행된다.
단계 S308에서, 설정 흡입 신선한 공기량 동등값(tQas0)과 설정 EGR량 동등값(Qes0)에 기초하여, 가변 노즐(53)의 목표 개방률 기본값(Rvnt0)은 그 내용이 도 53에 도시되는 제어기(41)에 미리 기억된 맵을 참조하여 산출된다.
도 52와 53의 맵에서, 목표 개방률 기본값(Rvnt0)은 다음 이유에 기인하여 설정 EGR량 동등값(Qes0)이 증가함에 따라 감소하도록 설정된다.
EGR량이 증가하면, 신선한 공기량은 비교적 작게 된다. 공기-연료비는 신선한 공기량의 감소에 기인하여 짙은측으로 기울고, 디젤 엔진(1)이 용이하게 매연을 발생시킨다. 매연을 방지하기 위해서, 터보차저(50)의 과급압을 증가시키고 신선한 공기량을 확보할 필요가 있다. 따라서, 목표 개방률 기본값(Rvnt0)은 EGR량이 증가함에 따라 감소된다.
도 52와 53의 맵의 특성은 연료비-성능, 배기 조합 또는 가속 성능이 강조되는냐에 따라 다르다. 이들 특성이 도 59a 내지 59c를 참조하여 설명된다.
도 59a 내지 59c의 도면은, 엔진 회전 속도와 엔진 토크가 일정하게 유지될 때, EGR률이 큰 경우와 작은 경우의 가변 노즐(53)의 개방 면적에 대한 연료 소비, 질소 산화물(NOX), 분진(PM) 및 흡입 신선한 공기량 변화를 나타낸다. 흡입 신선한 공기량은 연료 분사량에 상응하고, 연료 분사량은 차량의 가속 성능을 나타낸다.
이들 도면으로부터, 연료 소비를 최소화하기 위한 개방 면적, 배기 조합을 최적화하기 위한 개방 면적 및 가속 성능을 최대화하기 위한 개방 면적이 다르다는 것을 알 수 있다.
연료 소비가 강조되면, 예를 들면, 연료 소비를 최소화시키는 가변 노즐(53)의 개방 면적이 각종 엔진 속도와 엔진 토크에 대해 산출되고, 도 52, 53의 맵이 이 데이터에 기초하여 발생된다.
단계 S304에서 목표 EGR률(Megr)이 소정값(KEMRAV#)보다 작고 단계 S306에서 오버부스트 판정 플래그(FOVBST)가 1일 때에는, 이것은 배기 가스 재순환이 효율적으로 수행되지 않고 오버부스트 억제가 요구된다는 것을 가리킨다. 이 경우, 서브루틴은 단계 S310으로 진행된다. 단계 S310에서, 설정 흡입 신선한 공기량 동등값(tQas0)과 설정 EGR량 동등값(Qes0)에 기초하여, 가변 노즐(53)의 목표 개방률 기본값(Rvnt0)은 그 내용이 도 54에 도시되는 제어기(41)에 미리 기억된 맵을 참조하여 산출된다.
단계 S304에서 목표 EGR률(Megr)이 소정값(KEMRAV#)보다 작고 단계 S306에서 오버부스트 판정 플래그(FOVBST)가 1이 아닐 때에는, 배기 가스 재순환이 효율적으로 수행되지 않고 오버부스트 억제가 불필요하다는 것을 가리킨다. 이 경우, 서브루틴은 단계 S309로 진행된다.
단계 S309에서, 설정 흡입 신선한 공기량 동등값(tQas0)과 설정 EGR량 동등값(Qes0)에 기초하여, 가변 노즐(53)의 목표 개방률 기본값(Rvnt0)은 그 내용이 도 55에 도시되는 제어기(41)에 미리 기억된 맵을 참조하여 산출된다.
오버부스트 억제중에 적용된 도 52 및 도 54의 맵에는 통상 주행중에 적용된 도 53 및 도 55의 맵보다 큰 목표 개방률 기본값(Rvnt0)이 주어진다.
오버부스트를 억제하기 위해서, 과급압은 약화되어야 하고, 그래서 Rvnt0이 가변 노즐(53)의 개방을 증가시키도록 증가된다.
도 52, 53의 맵에서, 목표 개방률 기본값(Rvnt0)이 흡입 신선한 공기량 동등값(Qas0)과 설정 EGR량 동등값(Qes0)에 기초하여 설정되나, 목표 흡입 신선한 공기량(tQac)과 실제 EGR량(Qec)에 기초하여 목표 개방률 기본값(Rvnt0)을 설정할 수도 있다.
또한, 목표 흡입 신선한 공기량(tQac)과 컬렉터(3A)의 흡기구에서의 기통당 EGR량(Qec0)에 기초하여 목표 개방률 기본값(Rvnt0)을 설정할 수도 있다.
디젤 엔진(1)의 과도 주행 상태에서, 컬렉터(3A)의 흡기구에서의 기통당 EGR량(Qec0)은 점진적으로 변화하고, 실제 EGR량(Qec)이 목표값을 따라잡을 때까지 지연이 존재한다. 이 지연과 동등한 EGR량의 편차에 기인하여, 목표 개방률 기본값(Rvnt0)에 오차가 발생한다.
목표 개방률 기본값(Rvnt0)이 설정될 때, 컬렉터(3A)의 흡기구에서의 기통당 EGR량(Qec0)의 지연 처리를 수행함으로써 얻어지는 실제 EGR량(Qec)을 사용하여, 디젤 엔진(1)이 과도 주행 상태라도, 하나의 미리 선택된 연료 소비에 최적화된 목표 흡입 신선한 공기량, 방출 조합 및 가속 특성이 얻어진다.
따라서, 목표 개방률 기본값(Rvnt0)을 산출한 후에, 단계 S311에서, 억제 해제 플래그(FCLROB)가 1인지 아닌지를 판정한다.
억제 해제 플래그(FCLROB)가 1이 아닐 때(즉, 플래그(FCLROB)가 0일 때)에, 이것은 현재 주행 상태가 오버부스트 억제 해제 기간이 아니라는 것을 나타낸다.
이 경우, 목표 개방률(Rvnt)은 목표 개방률 기본값(Rvnt0)과 동일하게 설정되고, 서브루틴이 종료된다.
억제 해제 플래그(FCLROB)가 1일 때에는, 현재 주행 상태가 억제 해제 기간이라는 것을 나타낸다.
이 경우, 목표 개방률(Rvnt)은 식(24)에 의해 설정되고, 서브루틴이 종료된다.
(24)
여기서, TMRCLROB#는 시간 상수이고,
Rvntn-1은 서브루틴이 실행되는 경우의 직전에 산출된 Rvnt이다.
따라서, 오버부스트의 발생은 억제 해제 기간 동안에 식(24)에 의해 가변 노즐(53)의 폐쇄률을 제한함으로써 방지된다.
도 38을 참조하면, 단계 S243에서 가변 노즐(53)의 목표 개방률(Rvnt)의 결정 후에, 다음 단계 S244에서, 제어기(41)는 도 60에 도시된 루틴을 사용하는 흡입 공기 시스템의 동력학을 고려하여 목표 개방률(Rvnt)의 진행 처리를 수행한다. 이 루틴은 십 밀리초의 간격으로 수행된다.
흡입 신선한 공기량이 변화할 때까지 듀티 신호를 압력 제어 밸브(56)로 출력한 후의 응답 지연은, 터보 래그(turbo lag)에 의존하는 가스 흐름 래그와 흡입 공기와 배기 가스의 유량, 및 압력 액츄에이터(54)의 응답 지연을 포함한다. 가스 흐름 래그의 시간 상수는 디젤 엔진(1)의 배기 가스량에 따라 변화하나, 압력 액츄에이터(54)의 응답 지연의 시간 상수는 일정하다.
이 제어 장치에서, 높은 제어 정밀도는 이들 지연을 개별적으로 산출하고 가변 노즐(53)의 개방률의 제어의 각 응답 지연을 개별적으로 보상함으로써 얻어진다. 단계 S244의 목표 개방률(Rvnt)의 진행 처리가 가스 흐름 래그를 보상하기 위해서 수행된다.
액츄에이터(54)의 응답 지연의 보정은 분리하여 수행되며 후술된다.
도 60을 참조하면, 제어기(41)는, 단계 S321에서, 먼저 목표 개방률(Rvnt), 도 22의 루틴에 의해 산출되는 목표 흡입 신선한 공기량의 지연 처리값(tQacd), 목표 연료 분사량(Qsol) 및 엔진 회전 속도(Ne)를 판독한다. 다음 단계 S322에서, 디젤 엔진(1)의 행정 사이클당 기통 흡기 가스량(Tqexhd(㎎))이 다음 식(25)에 의해 산출된다.
(25)
여기서, QFGAN#은 이득이고,
KCON#은 상수이다.
식(25)는 식(22)의 우측의 목표 흡입 신선한 공기량(tQac)가 목표 흡입 신선한 공기량의 지연 처리값(tQacd)으로 대체되는 식과 동일하다. 따라서, 설정 흡입 신선한 공기량 동등값(tQas0) 대신에 얻어진 디젤 엔진(1)의 행정 사이클당 기통 흡기 가스량(Tqexhd)이 실제 배기 가스량의 시간 상수 설정 가정 변화하에서 변화한다. 따라서, 디젤 엔진(1)의 행정 사이클당 기통 흡기 가스량(Tqexhd)을 실제배기 가스량 동등값이라고 한다.
도 61a 내지 61d는 목표 연료 분사량(Qsol)이 단계적으로 증가될 때의 설정 흡입 신선한 공기량 동등값(tQas0)과 실제 배기 가스량 동등값(Tqexhd)의 변화를 나타낸다. 도 61b의 목표 연료 분사량(Qsol)에 대한 도 61d의 실제 배기 가스량 동등값(Tqexhd)의 변화가 이 도면에서 파선으로 나타낸 실제 배기 가스량의 변화를 밀접하게 추종한다는 것이 발명자에 의해 수행된 실험에 의해 확인되었다.
다음 단계 S323에서, 목표 개방률(Rvnt)은 루틴이 수행되는 경우의 직전에 산출된 개방 예측값(Cavntn-1)과 비교된다. 개방 예측값(Cavnt)은 목표 개방률(Rvnt)의 중량 평균값이다.
여기서, 목표 개방률(Rvnt)은 점진적으로 변화하는 값이고, 개방 예측값(Cavnt)은 평활하게 변화하는 값이다.
따라서, 목표 개방률(Rvnt)이 개방 예측값(Cavntn-1)보다 클 때에는, 가변 노즐(53)이 개방 방향으로 작동하고 있다는 것을 나타낸다. 목표 개방률(Rvnt)이 개방 예측값(Cavntn-1)보다 작을 때에는, 가변 노즐(53)이 밀폐 방향으로 작동하고 있다는 것을 나타낸다.
따라서, 목표 개방률(Rvnt)이 개방 예측값(Cavntn-1)보다 클 때, 단계 S324에서, 루틴은 가변 노즐(3)이 제어기(41)에 미리 기억된 도 62에 도시된 내용을 갖는 맵을 참조하는 실제 배기 가스량 동등값(Tqexhd)으로부터 개방 방향으로 작동하는 경우의 진행 보정 이득(TGKVNTO)을 산출하고, TGKVNTO을 진행 보정 이득(Gkvnt)으로 설정한다.
단계 S325에서, 가변 노즐(53)이 개방 방향에서 작동할 때의 진행 보정의 시간 상수 동등값(TTCVNTO)은 제어기(41)에 미리 기억되는 도 64에 도시된 내용을 갖는 맵을 참조하여 실제 배기 가스량 동등값(Tqexhd)으로부터 산출되고, TTCVNTO는 진행 보정 상수 동등값(Gkvnt)으로서 설정된다. 이 처리 후에, 루틴은 단계 S331로 진행된다.
한편, 단계 S323에서, 목표 개방률(Rvnt)이 루틴이 수행되는 경우의 직전의 개방 예측값(Cavntn-1)보다 작을 때에는, 단계 S326에서 목표 개방률(Rvnt)이 개방 예측값(Cavntn-1)보다 작은지 아닌지를 판정한다.
목표 개방률(Rvnt)이 Cavntn-1보다 작을 경우에, 단계 S327에서, 가변 노즐(53)이 밀폐 방향에서 작동할 때의 진행 보정 이득(TGKVNTC)은, 제어기(41)에 미리 기억되는 도 63에 도시된 내용을 갖는 맵을 참조하여, 실제 배기 가스량 동등값(Tqexhd)으로부터 산출되고, TGKVNTC는 진행 보정 이득(Gkvnt)으로서 설정된다.
다음 단계 S328에서, 가변 노즐(53)이 밀폐 방향에서 작동할 때의 진행 보정 시간 상수 동등값(TTCVNTC)은, 그 내용이 제어기(41)에 미리 기억되는 도 65에 도시되는 맵을 참조하여, 실제 배기 가스량 동등값(Tqexhd)으로부터 산출되고, TTCVNTC는 진행 보정 상수 동등값(Tcvnt)으로 설정된다. 이 처리 후에, 루틴은 단계 S331로 진행된다.
단계 S326에서, 목표 개방률(Rvnt)이 예측 개방률(Cavntn-1)보다 큰 경우는,목표 개방률(Rvnt)이 예측 개방률(Cavntn-1)과 동등한 경우이다. 이 경우, 단계 S329에서, 진행 보정 이득(Gkvnt)은 루틴이 실행되는 경우의 직전의 값(Gkvntn-1)과 동일하게 설정된다. 마찬가지로, 단계 S330에서, 진행 보정 시간 상수 동등값(Tcvnt)은 루틴이 실행되는 경우의 직전의 값(Tcvntn-1)과 동일하게 설정된다. 이 처리 후에, 루틴은 단계 S331로 진행된다.
도 62 및 도 63의 맵에 도시된 선행 보정 게인(TGKVNTO, TGKVNTC)은 실제 배기 가스량 동등값(Tqexh)에 따라 1.0에 근접한 영역, 1.0보다 확실히 큰 영역, 1.0보다 확실히 작은 영역으로 나뉠 수 있다.
TGKVNTO, TGKVNTC이 1.0보다 확실히 큰 영역은 배기 가스량이 작은 영역으로 언급된다. TGKVNTO, TGKVNTC이 1.0보다 확실히 작은 영역은 배기 가스량이 큰 영역으로 언급된다. TGKVNTO, TGKVNTC이 1.0에 근접한 영역은 중간 영역으로 언급된다. 중간 영역은 보정 게인이 1.0에서 갑작스럽게 변화되는 것을 방지하고, 점차적으로 변화되도록 설정된다. 본 실시예에서, 최대 배기 가스량에 대한 배기 가스량의 비가 30% 미만인 배기 가스량 영역은 배기 가스량이 작은 영역으로 설정되며, 반면 최대 배기 가스량에 대한 배기 가스량의 비가 60% 이상인 배기 가스량 영역은 배기 가스량이 큰 영역으로 설정된다.
배기 가스량이 작은 영역은 디젤 엔진(1)의 배기 가스량의 증가와 함께 충전 효율이 증가하는 영역이며, 배기 가스량이 큰 영역은 디젤 엔진(1)의 배기 가스량의 증가와 함께 충전 효율이 감소하는 영역이다.
이들 영역은 하기와 같이 판정된다.
도 100을 참조하면, 충전 효율은 수평 축이 보정 매스 유량(QA), 수직 축이 압력비( π)인 도표의 유효 중심 영역에서 최고이다.
보정 매스 유량(QA) 및 압력비( π)는 다음 식(26, 27)에 의해 정의된다.
(26)
여기서, Q는 배기 가스 터빈을 구동시키는 배기 가스의 용적 유량(㎥/sec)이며,
T는 터빈 입구의 배기 가스의 절대 온도(°K)이며,
P는 터빈 입구의 배기 가스의 절대압(Pa)이다.
(27)
여기서, P1은 압축기의 출구압(Pa) 및 매니폴드압(Pm)이며,
P0는 압축기의 입구압(Pa) 및 대기압(Pa)이다.
수평 축이 배기 가스량 및 수직 축이 EGR량인 그래프의 이 특성을 표현하면, 도 101에 도시된 것과 같이, 단지 배기 가스량에 따라 세 영역으로 본래 나뉠 수 있다. 물론, 배기 가스량의 증가와 함께 충전 효율이 증가하는 영역은 배기 가스량이 작은 영역이며, 배기 가스량의 증가와 함께 충전 효율이 감소하는 영역은 배기 가스량이 큰 영역이고, 충전 효율의 변화가 거의 없는 영역은 중간 영역이다. 또한, 이들 영역은 충전 효율 자체에 기초하여 분류될 수 있지만, 충전 효율의 산출이 복잡하기 때문에, 배기 가스량은 편의상 충전 효율을 대신하여 사용된다.
도 101에 도시된 것과 같이, 이들 영역은 EGR량에 의해 영향을 거의 받지 않으므로, 가변 노즐(53)이 개방될 때의 선행 보정 게인(TGKVNTO) 및 폐쇄될 때의 선행 보정 게인(TGKVNTC)은 매개변수로서 배기 가스량만을 사용하여 설정된다.
도 62 및 도 63의 맵은 상기 분석에 기초하여 설정된다.
이들 맵에 도시된 것과 같이, 배기 가스량이 작은 영역에서, 선행 보정 게인(TGKVNTC)은 선행 보정 게인(TGKVNTO)보다 크고, 배기 가스량이 큰 영역에서, 선행 보정 게인(TGKVNTC)은 선행 보정 게인(TGKVNTO)보다 작다.
단계 S331에서, 개방 예측값(Cavnt)은 목표 개방률(Rvnt)과 진행 보정 상수 동등값(Tcvnt)을 사용하여 다음 식(28)에 의해 산출된다.
(28)
여기서, Cavntn-1는 루틴이 실행되는 경우의 직전에 산출된 Cavnt이다.
도 62 및 도 63의 맵에서, 배기 가스량이 작은 영역에서, 보정 게인(TGKVNTO, TGKVNTC)은 유효 상수값이 되도록 설정된다. 마찬가지로, 배기 가스량이 큰 영역에서도, 이들은 유효 상수값이 되도록 설정된다.
가스 흐름 래그가 커지고, 배기 가스량이 작아짐에 따라, 제어 응답을 개선하기 위해 보정 게인(TGKVNTO, TGKVNTC)은 실제 배기 가스량 동등값(Tqexhd)이 작아질수록 증가하도록 설정되는 것이 바람직하다.
역으로, 배기 가스량이 큰 영역에서, 제어 응답을 개선하기 위해 보정 게인(TGKVNTO, TGKVNTC)은 작아지고, 실제 배기 가스량 동등값(Tqexhd)은 커지는 것이 바람직하다.
그러나, 이러한 설정을 실행하는 것은, 실제 제어와 어울리게 보정 게인(TGKVNTO, TGKVNTC)을 만들기 어려우므로, 본 실시예에 따라, 보정 게인인(TGKVNTO, TGKVNTC)은 제어의 안정성을 고려하여, 배기 가스량이 작은 영역 및 배기 가스량이 큰 영역의 고정값을 각각 만든다.
배기 가스량이 작은 영역에서, 가변 노즐(53)이 도 63에 도시된 것과 같이 폐쇄 방향으로 구동될 때, 게인의 값은 도 62에 도시된 것과 같이, 개방 방향으로 구동되는 경우보다 크게 설정된다. 이는 가스 흐름 래그가 가변 노즐(53)이 개방중인 것보다 폐쇄중일 때 커지기 때문이다.
시간 상수 동등값(TTCVNTO, TTCVNTC)를 정의하는 도 64 및 도 65의 맵은 더큰 값을 부여하며, 실제 배기 가스량 동등값(Tqexh)이 커진다.
여기서, 시간 상수 동등값은 액츄에이터(54)의 작동 속도를 나타내는 시간 상수의 역이다. 그러므로, 실제 배기 가스량 동등값(Tqexh)이 커짐에 따라, 시간 상수는 작아진다.
또한, 가변 노즐(53)이 개방중일 때의 시간 상수 동등값(TTCVNTO)은 가변 노즐(53)이 폐쇄중일 때의 시간 상수 동등값(TTCVNTC) 보다 더 큰 값을 취하고, 동일하게, 실제 배기 가스량 동등값(Tqexh), 즉, 가변 노즐(53)이 개방중일 때의 시간 상수는 폐쇄중일 때의 시간 상수보다 작다.
단계 S332에서, 가변 노즐의 개방률의 개방 루프 제어량(Avnt_f)은 개방 예측값(Cavnt)과 목표 개방률(Rvnt)로부터 다음 식(29)에 의해 산출된다.
(29)
단계 S331, S332의 산출은 도 6의 루틴의 단계 S24, S25의 산출과 유사하다.
식(29)이 선행 처리 식이지만, 이 식에 의한 선행 처리의 적용은 선행 보정 게인(Gkvnt)이 1.0 보다 큰 경우로 제한된다.
도 62 및 도 63의 맵에서, 배기 가스량이 큰 영역에서, 선행 보정 게인(TGKVNTO, TGKVNTC)은 1.0보다 작은 양(+)의 값으로 설정된다. 이 경우에, 선행 처리 식(29)은 사실상 지연 처리 식이 된다. 일반적으로, 지연 처리 식중에서, 1차 지연 식이 가장 잘 알려져 있지만, 지연 처리로의 식(29)의 적용은 일반적이지 않다.
도 103은 목표 개방률의 개방 루프 제어량(Avnt_f)이 식(29)가, 선행 보정 게인(Gkvnt)이 0.5 및 선행 보정 게인의 시간 상수 동등값(Tcvnt)이 0.1로 설정됨에 의해 지연처리에 이용될 때, 어떻게 변화하는지에 대한 모의 실험의 결과를 도시한다.
도 103을 참조하면, 식(29)가 적용될 때, 보통 1차 지연 식이 적용되는 경우와, 목표 개방률(Rvnt)이 계단형으로 변화되는 타이밍에서 개방 루프제어량(Avnt_f)이 계단형으로 출발하는 점에서 상이하다. 이는 식(29)의 응답이 보통 1차 지연 처리식보다 높음을 의미한다. 비교에 의해, 식(29)이 선행 처리에 사용될 때의 개방 루프 제어량(Avnt_f)의 시뮬레이션 결과가 선행 보정 게인(Gkvnt)이 2.0으로 설정되고, 시간 상수 동등값(Tcvnt)이 0.1로 설정되어 있는도 102에 도시되어 있다.
마지막 단계 S333에서, 목표 개방률(Rvnt)의 지연 처리값(Rvnte)은 다음 식(30)으로부터 산출된다.
(30)
여기서, TCVNT#는 압력 액츄에이터(54)의 응답 지연을 나타내는 시간 상수
동등값이고,
Rvnten-1은 루틴이 실행되는 경우의 직전에 산출된 Rvnte이다.
지연 처리값(Rvnte)은 압력 액츄에이터(54)의 응답 지연을 고려한 값이고, 실제 개방률에 상응한다. 이 점에 대해서는, 개방률(Rvnt)의 지연 처리값(Rvnte)을 실제 개방률이라고 한다.
압력 액츄에이터(54)의 응답 지연은 가변 노즐(53)이 밀폐하고 있는지 개방하고 있는지와 일치한다. 따라서, 시간 상수 동등값(TCVNT#)은 일정하다. 실제 개방률(Rvnt)은 후술되는 개방률 반영 계수(Gkvntlav)와 PI 이득 개방률 보정계수(Gkvavnt)의 산출에 사용된다.
이와 같이 제어기(41)가 도 60의 루틴에 의해 개방 예측값(Cavnt), 개방 루프 제어량(Avnt_f) 및 실제 개방률(Rvnte)을 산출한 후에, 개방률의 피드백 보정량(Avnt_fb) 및 피드백 보정량(Avnt_fb)에 관한 습득값(Ravlr)이 도 38의 단계 S245에서 산출된다. 이 산출은 도 66에 도시된 서브루틴에 의해 수행된다.
도 66을 참조하면, 단계 S601에서, 제어기(41)는 먼저 도 67에 도시된 서브루틴에 의해 가변 노즐(53)의 개방률의 피드백 제어 허용 플래그(FVNFB)를 설정한다.
도 67을 참조하면, 단계 S341에서, 그 내용이 도 68에 도시되는 제어기(41)에 미리 기억된 맵을 참조하여 디젤 엔진(1)의 주행 상태가 피드백 제어 영역에 대응하는지 아닌지를 판정한다.
이 맵에서, 피드백 제어 영역은 디젤 엔진(1)의 저 회전 속도 영역과 저 부하를 제외한 모든 주행 영역이다. 가변 노즐(53)의 개방률의 피드백 제어가 저 부하 및 저 회전 속도하에서 수행되지 않는 이유는, 흡입 신선한 공기량이 이 영역의 가변 노즐(53)의 개방률의 변화에 대해 거의 변화하지 않기 때문이며, 즉, 개방률의 변화에 대한 흡입 신선한 공기량의 감도가 작기 때문이다. 따라서, 이 영역에서, 개방률의 피드백 제어를 수행하지 않기 때문에, 디젤 엔진(1)의 흡입 신선한 공기량 및 터보차저(5)의 과급압을 안정하게 제어할 수 있다. 히스테리시스 영역은 도면에 도시된 바와 같이 피드백 영역과 비피드백 제어 영역 사이에 제공된다.
단계 S341에서, 디젤 엔진(1)의 주행 상태가 피드백 제어 영역인 경우에, 서브루틴은, 단계 S342 내지 단계 S344에서, 피드백 제어 허용 상태가 가변 노즐(53)의 개방률에 만족되는지 아닌지를 판정한다.
먼저, 단계 S342에서, 목표 EGR률(Megr)이 소정값(KVNFBMEGR#)보다 작은지 아닌지를 판정한다.
단계 S343에서, 후술되는 명령 개방률 클램프 플래그(FCLPVNDTY)의 직전값(FCLPVNDTYn-1)이 클램프 상태를 나타내는 0인지 아닌지를 판정한다.
단계 S344에서, 공기 흐름 미터 폴트 판정 플래그(FDGMAF)가 정상 상태를 나타내는 0인지 아닌지를 판정한다. 공기 흐름 미터 폴트 판정 플래그(FDGMAF)는 공기 흐름 미터(39)가 올바르게 작동하지 않을 경우에 여기에 설명되지 않는 루틴에 의해 1로 설정된다.
단계 S342 내지 단계 S344의 모든 판정 결과가 긍정인 경우에, 단계 S345에서 서브루틴은 가변 노즐(53)의 개방률의 피드백 제어 허용 플래그(FVNFB)를 1로 설정하고 서브루틴이 종료된다. 단계 S342 내지 단계 S344 중 어느 하나의 판정 결과가 부정인 경우에, 단계 S356에서 서브루틴은 가변 노즐(53)의 개방률의 피드백 제어 허용 플래그(FVNFB)를 0으로 재설정하고, 서브루틴이 종료된다.
단계 S342에 의하면, EGR 재순환 영역에서, 피드백 제어 허용 플래그(FVNFB)는 0으로 재설정되고, 가변 노즐(53)의 개방률 피드백 제어는 수행되지 않는다. 이것은 다음 이유 때문이다. EGR 재순환 영역에서, EGR 밸브(6)의 개방이 피드백 제어된다. 따라서, 이 영역의 가변 노즐(53)의 개방률의 피드백 제어는 두 개의피드백 제어 간의 인터페이스를 야기시키고, 개방률의 값이 변동하기 쉽다.
단계 S343에 의하면, 명령 개방률이 클램프될 때, 가변 노즐(53)의 개방률의 피드백 제어가 수행되지 않는다. 명령 개방률의 클램핑은 이후 설명되는 바와 같이 개방률이 모일때 수행된다. 이 경우, 가변 노즐(53)의 개방률의 피드백 제어를 수행할 필요가 없다.
단계 S344에 의하면, 가변 노즐(53)의 개방률의 피드백 제어는 공기 흐름 미터(39)가 결함을 가질때 수행되지 않는다. 이것은 고장 안전 기구(fail-safe mechanism)를 제공하기 위해서이다.
피드백 제어 허용 플래그(FVNFB)를 설정한 후에, 도 66의 단계 S602에서 제어기(41)는 피드백 이득을 설정한다. 이 처리는 도 69에 도시된 서브루틴에 의해 수행된다.
먼저, 단계 S351에서, 목표 흡입 신선한 공기량의 지연 처리값(tQacd), 기통 흡입 신선한 공기량(Qac), 실제 배기 가스량 동등값(Tqexhd) 및 실제 개방률(Rvnte)이 판독된다.
다음 단계 S352에서, 피드백 제어 허용 플래그(FVNFB)가 1인지 아닌지가 판정된다.
피드백 제어 허용 플래그(FVNFB)가 1이 아닐 때, 즉, 가변 노즐(53)의 피드백 제어가 수행되지 않을 때, 단계 S353에서 제어 오차(Eqac)는 0으로 설정된다. 피드백 제어 허용 플래그(FVNFB)가 1일 때, 즉, 가변 노즐(53)의 피드백 제어가 수행될 때, 단계 S354에서 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)에서 지연 처리값(tQacd)을감산함으로써 얻어진 값은 제어 오차(Eqac)로 설정된다.
통상 피드백 제어에서, 목표 흡입 신선한 공기량(tQac)은 주행 상태에 따라 설정된 목표값이나, 본 발명에서는, 응답 시간과 응답 시간 상수가 제어의 주 목적이므로, 목표 흡입 신선한 공기량의 지연 처리값(tQacd)이 피드백 제어의 목표값이다. 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)과 목표값(tQacd) 간의 차이는 제어 오차(Eqac)로서 여겨진다.
단계 S353 또는 단계 S354 후에, 서브루틴은 그 내용이 제어기(41)에 미리 기억되는 도 70 및 도 71에 도시되는 맵을 참조함으로써 비례 이득 기본값(Gkvntp0)과 적분 이득 기본값(Gkvnti0)을 제어 오차(Eqac)로부터 산출한다. 이들 맵에서, 무감도 영역이 Eqac의 0값 근처에 제공되어 피드백 제어는 목표값의 주변에서 변동하지 않는다.
다음 단계 S356에서, 비례 이득과 적분 이득의 배기 가스량 보정 계수(Gkvqexh)는 실제 배기 가스량 동등값(Tqexhd)으로부터 그 내용이 제어기(41)에 미리 기억되는 도 72에 도시되는 맵을 참조하여 산출된다.
다음 단계 S357에서, 개방률 보정 계수(Gkvavnt)는 실제 개방률(Rvnte)로부터 그 내용이 제어기(41)에 미리 기억되는 도 73에 도시되는 맵을 참조하여 산출된다.
다음 단계 S358에서, 비례 이득(Gkvntp)과 적분 이득(Gkvnti)이 이들 기본값과 보정 계수로부터 다음 식(31)에 의해 산출된다.
(31)
도 72의 맵에 도시된 배기 가스량 보정 계수(Gkvqexh)는 실제 배기 가스량 동등값(Tqexhd)일 클수록 작은 값을 갖는다. 가변 노즐(53)의 동일 개방률에 대해, 과급압의 변화는 배기 가스량이 클수록 증가하고, 따라서 과급압을 목표값에 근접시키기 용이하다. 즉, 낮은 배기 가스량에서, 개방률의 변화에 대한 과급압의 변화는 완만하다. 따라서, 낮은 배기량의 과급압을 빨리 목표값에 다가가도록 만들기 위해서, 배기 가스량 보정 계수(Gkvqexh)는 실제 배기 가스량 동등값(Tqexhd)이 감소할수록 크게 설정된다.
도 73의 맵에 도시된 개방률 보정 계수(Gkvavnt)는 실제 개방률(Rvnte)이 작을수록 작은 값을 갖는다. 가변 노즐(53)의 개방이 작을 때, 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)은 개방이 클때보다 개방률의 변화에 민감하게 반응한다. 응답을 평균을 내기 위해서, 개방률 보정 계수(Gkvavnt)는 실제 개방률(Rvnte)이 작을수록 작은 값을 갖도록 설정된다.
이와 같이, 피드백 보정 계수들이 도 69의 서브루틴에 의해 설정된 후에, 도 66의 단계 S603에서 제어기(41)는 도 74에 도시된 서브루틴을 이용하여 피드백 보정량(Avnt_fb)을 산출한다.
도 74를 참조하면, 단계 S361에서 제어기(41)는 먼저 흡입 신선한 공기량(Qac)과 목표 흡입 신선한 공기량의 지연 처리값(tQacd)을 판독한다.
단계 S362에서, 피드백 제어 허용 플래그(FVNFB)가 1인지 아닌지를 판정한다.
피드백 제어 허용 플래그(FVNFB)가 1이 아닐 때, 즉, 가변 노즐(53)의 피드백 제어가 수행되지 않을 때, 단계 S363에서 제어 오차(Eqac)는 0으로 설정된다. 피드백 제어 허용 플래그(FVNFB)가 1일 때, 즉, 가변 노즐(53)의 피드백 제어가 수행될 때, 단계 S354에서 기통 흡입 신선한 공기량(Qac)에서 지연 처리값(tQacd)을 감산함으로써 얻어진 값이 제어 오차(Eqac)로 설정된다. 단계 S362 내지 단계 S364의 처리는 도 69의 단계 S352 내지 단계 S354와 동일하다.
단계 S365에서, 비례 보정값(Ravfbp)이 다음 식(32)으로부터 산출된다.
(32)
다음 단계 S366에서, 적분 보정값(Ravfbi)은 다음 식(33)에 의해 산출된다.
(33)
여기서, Ravfbin-1은 서브루틴이 실행되는 경우의 직전에 산출된 Ravfbi,
dTravlr은 후술되는 도 77의 서브루틴에 의해 산출된
습득값(Ravlr)의 변화량이다.
다음 단계 S367에서, 가변 노즐(53)의 개방률의 피드백 보정량(Avnt_fb)은 비례 보정량(Ravfbp)과 적분 보정량(Ravfbi)을 합산하여 산출된다.
단계 S366에 사용된 식(33)의 우측의 3번째 용어를 제외하면, 이 식은 통상 습득 제어의 산출식에 해당한다. 본 발명에 의하면, 습득값(Ravlr)의 변화량(dTravlr)은 종래의 습득 제어의 산출신에서 얻어진 적분 보정값(Ravfbi)에서 감산된다. 습득값(Ravlr)의 산출과 그 변화량(dTravlr)은 후술되나, 적분 보정량(Ravfbi)과 습득값(Ravlr) 모두의 산출의 간격은 십 밀리초이다.
이와 같이 도 74의 서브루틴에 의해 제어기(41)가 피드백 보정량(Avnt_fb)을 산출한 후에, 도 66의 단계 S604에서 습득 허용 플래그(FVLNR)가 산출된다. 습득 허용 플래그(FVLNR)는 적분 보정량(Ravfbi)이 허용되는지 아닌지를 판정하는 플래그이다. 이 산출은 도 75에 도시된 서브루틴에 의해 수행된다.
도 75를 참조하면, 제어기(41)는 단계 S371에서 먼저, 목표 EGR률(Megr), 대기압(Pa), 냉각수 온도(Tw), 제어 오차(Eqac) 및 목표 흡입 신선한 공기량의 지연 처리값(tQacd)을 판독한다.
다음 단계 S372 내지 단계 S379에서, 엔진 주행 상태가 판독된 파라미터들로부터의 적분 보정량(Ravfbi)의 습득에 적합한지 아닌지를 판정한다.
단계 S372에서, 디젤 엔진(1)의 회전 속도(Ne)와 디젤 엔진(1)의 부하를 나타내는 목표 연료 분사량(Qsol)으로부터, 그 내용이 제어기(41)에 미리 기억되는 도 76에 도시되는 맵에서 특정된 습득 영역에 디젤 엔진(1)의 주행 상태가 상당하는지 아닌지를 판정한다. 도 76의 맵은 단순화되었지만, 실제로, 과급압 피드백제어 영역이고 습득 감도가 양호한 영역은 습득 영역으로서 설정된다.
단계 S373에서, 습득 허용 플래그(FVLNR)가 1인지 아닌지를 판정한다.
단계 S374에서, 목표 EGR률(Megr)이 소정률(KVNLRMEGR#)보다 작은지 아닌지를 판정한다. 소정률(KVNLRMEGR#)은 배기 가스 재순환이 수행되는지 아닌지를 판정하기 위한 값이고, 목표 EGR률(Megr)이 소정률(KVNLRMEGR#)보다 작을 때, 배기 가스 재순환이 효과적으로 수행되지 않는다.
단계 S375에서, 대기압(Pa)이 소정압(KVNLRPA#)보다 높은지 아닌지를 판정한다. 소정압(KVNLRPA#)은 고지대의 주행에 해당하는 압력이고, 단계 S375의 조건이 만족될 때에, 이것은 차량이 고지대에서 주행하고 있지 않는다는 것을 보여준다.
단계 S376에서, 냉각수 온도(Tw)가 소정 온도(KVNLRTW#)보다 높은지 아닌지를 판정한다. 소정 온도(KVNLRTW#)는 디젤 엔진(1)의 웜업(warm-up)이 종료되는지 아닌지를 판정하는 값이고, 냉각수 온도(Tw)가 소정 온도(KVNLRTW#)보다 높을 때, 웜업이 종료된다고 여겨진다.
단계 S377에서, 제어 오차(Eqac)와 목표 흡입 신선한 공기량의 지연 처리값(tQacd)의 비율의 절대값이 소정값(KVNLREQA#)보다 작은지 아닌지를 판정한다. 이 비율의 절대값이 클 때에, 이것은 과급압의 제어가 외부 장애의 영향을 받는 것을 나타낸다. 소정값(KVNLREQA#)은 이 판정을 수행하기 위한 기준값이고, 이 비율의 절대값이 소정값(KVNLREQA#)보다 작을 때, 외부 장애에 기인하는 영향이 없는 것으로 여겨진다. 목표 흡입 신선한 공기량의 지연 처리값(tQacd)과 제어 오차(Eqac)의 비율이 판정 파라미터로서 여겨지는 이유는, 목표값이 변화하더라도목표값 상수에 대한 제어 오차의 비율의 유지하기 위해서이다. 그러나, 산출의 간단하게 하기 위해서, 제어 오차(Eqac)의 절대값을 소정값과 비교함으로써 외부 장애의 존재 또는 부재를 결정할 수도 있다.
단계 S378에서, 오버부스트 판정 플래그(FOVBST)와 억제 해제 플래그(FCLROB)가 모두 0인지 아닌지를 판정한다. 이들 플래그가 0이면, 이것은 오버부스트 억제 제어가 수행되지 않는 것을 나타낸다.
단계 S379에서, 공기 흐름 미터 폴트 판정 플래그(FDGMAF)가 정상 상태를 나타내는 0인지 아닌지를 판정한다.
단계 S372 내지 단계 S379의 모든 조건이 만족될 때, 단계 S380에서 습득 플래그(FVLNR)가 1로 설정되어 적분 보정량(Ravfbi)의 습득을 허용한다. 단계 S372 내지 단계 S379 중 어느 하나가 만족되지 않을 때, 단계 S381에서 습득 허용 플래그(FVLNR)가 0으로 재설정되어 적분 보정량(Ravfbi)의 습득을 제한한다.
이와 같이, 습득 허용 플래그(FVLNR)를 설정한 후에, 도 66의 단계 S605에서 제어기(41)는 습득값(Ravlr)을 산출한다. 이 산출은 도 77의 서브루틴에 의해 수행된다.
도 77을 참조하면, 먼저 단계 S391에서, 제어기(41)는 제어기(41)의 비휘발성 메모리에 기억된 습득값(Ravlr)과 동일한 직전값(Ravlrn-1)을 설정한다.
다음 단계 S392에서, 습득 허용 플래그(FVLNR)가 1인지 아닌지를 판정한다. 습득 허용 플래그(FVLNR)가 1인 경우에, 단계 S393 내지 단계 S396에서 적분 보정량(Ravfbi)의 습득이 수행된다. 한편, 습득 허용 플래그(FVLNR)가 1이 아닌 경우에, 단계 S397 내지 단계 S400에서 습득 영역 외부의 처리가 수행된다.
여기서, 습득은, 적분 보정량(Ravfbi)이 습득되고, 개방률 제어의 습득값(Ravlr)이 습득 초기값(Ravlr0)과 습득값(Ravlr)의 직전값(Ravlrn-1)에 기초하여 산출되며, 비휘발성 메모리에 기억된 직전값(Ravlrn-1)이 산출된 값으로 새로이 갱신되는 것을 의미한다.
습득 영역 외부의 처리는, 개방률 제어의 습득값(Ravlr)이 직전값(Ravlrn-1)에 소정 계수를 곱하여 산출되는 것을 의미한다. 이 경우, 비휘발성 메모리에 기억된 값은 갱신되지 않는다.
이제, 습득의 구체적인 내용이 단계 S393 내지 단계 S396을 참조하여 설명된다.
단계 S393에서, 습득 초기값(Ravlr0)은 가변 노즐(53)의 개방률의 적분 보정량(Ravfbi)과 동일하게 설정된다.
다음 단계 S394에서, 엔진 회전 속도(Ne)와 엔진 부하를 나타내는 목표 연료 분사량(Qsol)에 기초하여, 그 내용이 제어기(41)에 기억되는 도 78에 도시되는 맵을 참조함으로써 습득률(Kvntlrn)이 산출된다. 이 맵에서, 엔진 회전 속도(Ne)와 목표 연료 분사량(Qsol)이 클수록 습득률(Kvntlrn)은 증가한다. 그러나, 이것이 증가할 때, 가변 노즐(53)의 개방률의 변화에 대한 흡입 신선한 공기량의 변화는 더 민감하게 된다. 구체적으로, 엔진 회전 속도(Ne)와 목표 연료 분사량(Qsol)이클 때, 과급압의 목표값 또는 흡입 신선한 공기량에 수렴이 피드백 보정량의 습득 비례를 증가시킴으로써 진행된다. 이 목적을 위해, 엔진 회전 속도(Ne)와 목표 연료 분사량(Qsol)이 커질수록, 습득률(Kvntlrn)이 크게 설정된다. 그러나, 습득률(Kvntlrn)의 최대값은 1이다.
다음 단계 S395에서, 습득 초기값(Ravlr0)과 습득값(Ravlr)의 직전값(Ravlrn-1)이 다음 식(34)에 의해 습득값(Ravlr)을 산출한다.
(34)
식(34)에 의하면, 습득률(Kvntlrn)이 최대값 1일 때, 작동율의 제어가 수행된 다음에, 개방률의 제어가 수행되는 다음 경우에, 적분 보정량(Ravfbi)의 총량이 습득값(Ravlr)으로서 사용된다. 습득률(Kvntlrn)이 1보다 작을 때, 적분 보정량(Ravfbi)의 일부가 개방률의 제어가 수행된 다음에 습득값(Ravlr)으로서 사용된다.
다음 단계 S396에서, 산출된 습득값(Ravlr)이 비휘발성 메모리에 기억된다. 이 값은 루틴이 수행되는 다음 경우의 직전값(Ravlrn-1)으로서 사용된다.
다음에, 습득 영역의 외부의 처리의 상세한 설명이 단계 S397 내지 단계 S400을 참조하여 설명된다.
단계 S397에서, 초기 습득값(Ravlr0)이 직전값(Ravlrn-1)과 동일하게 설정된다.
다음 단계 S398에서, 엔진 회전 속도(Ne)와 분사량(Qsol)에 기초하여, 그 내용이 제어기(41)에 미리 기억되는 도 79에 도시되는 맵을 참조하여 습득값의 주행 영역 반영 계수(Gkvntlnq)가 산출된다.
다음 단계 S399에서, 실제 개방률(Rvnte)에 기초하여, 그 내용이 제어기(41)에 기억되는 도 80에 도시되는 맵을 참조하여 개방률 반영 계수(Gkvntlav)가 산출된다.
다음 단계 S400에서, 개방률 제어의 습득값(Ravlr)이 다음 식(35)에 의해 산출된다.
(35)
식(35)은 습득 영역의 외부의 과급압 제어에 반영된 습득값을 갖는데 적용된다. 얻어진 습득값(Ravlr)은 후술되는 개방률의 습득 제어에 적용되나, 비휘발성 메모리에 기억된 값은 갱신되지 않는다.
도 79의 맵을 참조하면, 주행 영역 반영 계수(Gkvntlnq)는 엔진 회전 속도(Ne)와 목표 연료 분사량(Qsol)이 습득 영역일 때 1이고, 습득 영역으로부터 멀어질수록 작게 된다. 습득값(Ravlr)이 습득되는 주행 영역으로부터 크게 이동되는 영역에서는, 개방률 제어가 습득 영역에서와 같이 동일한 습득값(Ravlr)을 적용하여 수행되면, 오차는 너무 크게 되고, 오버부스트를 야기할 가능성이 증가한다.이 오버부스트를 방지하기 위해서, 맵 특성은 주행 영역 반영 계수(Gkvntlnq)가 습득 영역으로부터 멀어질수록 작도록 설정된다.
도 80의 맵에서, 개방률 반영 계수(Gkvntlav)는 실제 개방률(Rvnte)이 작은 영역에서 작게 설정된다. 개방률의 변화에 대한 흡입 신선한 공기량의 변화는 개방률이 작을수록 크다. 그 결과, 개방률이 작은 영역에서는, 습득값이 과급압 제어에 크게 반영되는 경우에, 오버부스트를 야기할 가능성이 크다. 이 오버부스트를 방지하기 위해서, 개방률이 작은 영역에서는, 개방률이 작은 영역에서 개방률 반영 계수(Gkvntlav)가 작도록 맵 특성이 설정된다.
이와 같이 단계 S392 내지 단계 S396 또는 단계 S397 내지 단계 S400의 처리를 수행한 후에, 단계 S401에서 제어기(41)는 습득값(Ravlr)과 비휘발성 메모리에 기억된 직전값(Ravlrn-1) 간의 차이를, 습득값의 변화량(dTravlr)으로서 산출한다. 이 변화량(dTravlr)은 전술된 도 74의 단계 S365의 산출에 사용된 값이다. 도 66으로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 74의 서브루틴은 변화량(dTravlr)을 산출하는 도 77의 서브루틴 전에 수행된다. 따라서, 도 77의 서브루틴에서 산출된 변화량(dTravlr)은 도 74의 서브루틴이 수행된 다음에 사용된다.
도 77의 서브루틴이 종료될 때, 도 66의 서브루틴도 종료된다.
여기서, 도 38의 메인 루틴을 다시 참조하면, 단계 S245에서 피드백 보정량(Avnt_fb) 및 도 66의 서브루틴에 의해 습득값의 변화량(dTravlr)을 산출한 후에, 다음 단계 S246에서 제어기(41)는 최종 명령 개방률(Trvnt) 및 명령 개방률선형화 처리값(Ratdty)을 산출한다. 이 산출은 도 81 및 도 82의 서브루틴에 의해 수행된다.
도 81을 참조하면, 먼저 단계 S411에서, 제어기(41)는, 명령 개방률의 개방 루프 제어량(Avnt_f), 명령 개방률의 피드백 보정량(Avnt_fb) 및 습득값(Ravlr)을 판독한다.
다음 단계 S412에서, 이들 값을 합산하여 명령 개방률(Avnt)이 산출된다.
다음 단계 S413에서, 압력 액츄에이터(54)의 응답 지연을 보상하기 위해서, 진행 처리가 도 82의 서브루틴을 이용하여 명령 개방률(Avnt)에 수행된다. 압력 액츄에이터(54)는 압력 제어 밸브(56)의 공급 압력에 의해 작동되는 다이아프램 액츄에이터(59)를 포함하므로, 듀티 신호가 압력 제어 밸브(56)로 입력될 때부터 다이아프램 액츄에이터(59)가 실제로 듀티 신호에 대응하여 작동할 때까지 약간의 시간이 요구된다. 단계 S413의 처리는 이 응답 지연을 보상하는 처리이다. 가변 노즐(53)이 압력 액츄에이터(54) 대신에 스텝 모터에 의해 작동되면, 이 단계는 불필요하다.
도 82를 참조하면, 단계 S421에서 제어기(41)는 먼저 명령 개방률(Avnt)을 판독한다.
다음 단계 S422에서, 서브루틴이 실행되는 경우의 직전에 판독된 명령 개방률의 직전값(Avntn-1)과 현재의 경우에 판독된 명령 개방률(Avnt) 간의 차이의 절대값이 소정값(EPSDTY#)보다 작은지 아닌지를 판정한다.
단계 S422의 판정 결과가 부정인 경우에, 이것은 명령 개방률(Avnt)이 변화하고 있는 것을 나타낸다. 이 경우, 단계 S423에서 명령 개방률을 0으로 재설정한 후에, 루틴은 단계 S424 및 후속 단계들로 진행된다.
한편, 단계 S422의 판정 결과가 긍정인 경우에, 이것은 명령 개방률(Avnt)이 변화하지 않고 있는 것을 나타낸다. 이 경우, 단계 S429에서 명령 개방률의 클램프 플래그(FCLPVNDTY)를 1로 설정한 후에, 루틴은 단계 S430 및 후속 단계들로 진행된다.
전술된 도 67의 단계 S345에서, 클램프 플래그(FCLPVNDTY)는 개방률의 피드백 제어가 허용되는지 아닌지를 판정하는데 사용된다. 클램프 플래그(FCLPVNDTY)는 명령 개방률(Avnt)의 변화가 종료될 때 0에서 1로 변화한다. 이 경우, 개방률의 피드백 제어가 더이상 필요하지 않다는 것이 판정되기 때문에, 클램프 플래그(FCLPVNDTY)는 1로 설정된다.
단계 S424에서, 제어기(41)는 명령 개방률(Avnt)과 명령 개방률의 직전값(Avntn-1)을 비교한다. Avnt이 Avntn-1보다 큰 경우에, 이것은 액츄에이터(54)가 가변 노즐(53)을 개방하고 있다는 것을 나타낸다. 이 경우, 서브루틴은 단계 S425에서 개방용 상수값(GKVACTP#)과 같은 액츄에이터 진행 보정 이득(Gkact)을 설정하고, 단계 S426에서 개방용 상수값(TCVACTP#)과 같은 액츄에이터 진행 보정용 시간 상수 동등값(Tcact)을 설정하며, 단계 S432로 진행된다.
한편, Avnt이 Avntn-1보다 작은 경우에, 액츄에이터(54)는 가변 노즐(53)을밀폐하고 있다. 이 경우, 서브루틴은 단계 S427에서 밀폐용 상수값(GKVACTN#)과 같은 액츄에이터 진행 보정 이득(Gkact)을 설정하고, 단계 S428에서 밀폐용 상수값(TCVACTN#)과 같은 액츄에이터 진행 보정용 시간 상수 동등값(Tcact)을 설정한 다음에, 단계 S432로 진행된다.
여기서, GKVACTP# < GKVACTN#이고 TCVACTP# < TCVACTN#이다. 압력 액츄에이터(54)가 가변 노즐(53)을 밀폐시키는 작동이 배기 가스압에 대항하여 수행된다. 따라서, 이 경우의 액츄에이터 진행 보정 이득(Gkact)은 가변 노즐(53)이 개방될 때보다 크게 설정되어야 한다. 반대로, 압력 액츄에이터(54)가 가변 노즐(53)을 밀폐시킬 때의 액츄에이터 진행 보정의 시간 상수는 가변 노즐(53)이 개방될 때보다 작게 설정되어야 한다. 시간 상수 동등값(Tcact)은 시간 상수와 반대이기 때문에, 압력 액츄에이터(54)가 가변 노즐(53)을 밀폐시킬 때의 값은 가변 노즐(53)이
개방될 때보다 크게 설정되어야 한다.
단계 S429에서 명령 개방률의 클램프 플래그(FCLPVNDTY)가 1로 설정될 때, 후속 단계 S430에서, 제어기(41)는 서브루틴이 실행되는 경우의 직전에 설정된 값(Gkactn-1)과 같은 액츄에이터 진행 보정 이득(Gkact)을 설정한다.
후속 단계 S431에서, 시간 상수 동등값(Tcact)은 서브루틴이 실행되는 경우의 직전에 설정된 값(Tcactn-1)과 같게 설정되고, 루틴은 단계 S432로 진행된다.
단계 S432에서, 개방 예측값(Cvact)이 시간 상수 동등값(Tcact)과 명령 개방률(Avnt)을 사용하여 다음 식(36)에 의해 산출된다.
(36)
여기서, Cvactn-1은 서브루틴이 실행되는 경우의 직전에 산출된
개방 예측값(Cvact)이다.
또한, 다음 단계 S433에서, 최종 명령 개방률(Trvnt)이 개방 예측값(Cvact)과 명령 개방률(Avnt)을 사용하여 다음 식(37)에 의해 산출된다.
(37)
단계 S432 및 S433의 처리의 중요성은 도 6의 단계 S24 및 S25의 중간값(Rqec)과 목표 EGR량(Tqec)의 산출의 중요성과 동일하다.
따라서, 도 82의 서브루틴에서, 진행 처리는 압력 액츄에이터(54)의 응답 지연만을 고려하여 수행된다. 흡입 공기에 의존하는 가스 흐름 래그에 대한 진행 보정, 배기 가스 유량 및 터보 래그는 전술한 도 60의 서브루틴에 의해 수행된다.
이와 같이 최종 명령 개방률(Trvnt)을 산출한 후에, 도 81의 단계 S414에서 제어기(41)는 명령 개방률 선형화 처리값(Ratdty)을 산출한다. 명령 개방률 선형화 처리값(Ratdty)은, 최종 명령 개방률(Trvnt)에 기초하여, 그 내용이 제어기(41)에 미리 기억되는 도 83에 도시된 맵을 참조하여 산출된다.
이 선형화 처리는, 개방률 또는 가변 노즐(53)의 개방 표면적, 및 압력 제어 밸브(56)를 통해 제어기(41)에 의해 출력되는 듀티 신호가 비선형 대응을 가질 때 요구된다.
이제, 도 38의 메인 루틴으로 되돌아가면, 제어기(41)가 명령 개방률 선형화 처리값(Ratdty)을 산출한 후에, 단계 S247에서 압력 제어 밸브(56)로 출력된 듀티 신호의 듀티값(Dtyvnt)이 산출된다. 이 산출은 도 84의 서브루틴을 사용하여 수행된다.
도 84를 참조하면, 단계 S441에서, 제어기(41)는, 엔진 회전 속도(Ne), 목표 연료 분사량(Qsol), 명령 개방률의 선형화 처리값(Ratdty), 진행 보정 시간 상수 역값(Tcvnt) 및 디젤 엔진(1)의 냉각수 온도(Tw)를 판독한다.
단계 S442에서, 듀티 신호 변화 플래그들은 도 85에 도시된 서브루틴을 사용하여 설정된다.
도 85를 참조하면, 단계 S461에서 제어기(41)는 먼저 명령 개방률(Avnt) 및 진행 보정 시간 상수 역값(Tcvnt)을 판독한다.
다음 단계 S462에서, 명령 개방률 예측값(Adlyvnt)이 다음 식(38)에 의해 산출된다.
(38)
여기서, Adlyvntn-1은 서브루틴이 실행되는 경우의 직전에 산출된
Adlyvnt의 값이다.
여기서, 명령 개방률(Avnt)과 명령 개방률 예측값(Adlyvnt) 간의 관계는 목표 개방률(Rvnt)과 개방 예측값(Cavnt) 간의 관계에 해당한다.
다음 단계 S463에서, 명령 개방률 예측값(Adlyvnt)은 M 시간 전에 실행된 서브루틴에 의해 산출된 명령 개방률 예측값(Adlyvntn-1)과 비교된다.
Adlyvnt ≥Adlyvntn-M일 때, 명령 개방률은 증가하고 있거나 또는 일정하다. 이 경우, 단계 S464에서 서브루틴은 작동 방향 플래그(fvnt)를 1로 설정하고, 단계 S466으로 진행된다.
단계 S466에서, Adlyvnt = Adlyvntn-M인지 아닌지를 판정한다. Adlyvnt = Adlyvntn-m일 때, 단계 S467에서, 듀티 보류 플래그(fvnt2)는 1로 설정되고, 서브루틴이 종료된다.
Adlyvnt = Adlyvntn-M이 만족되지 않을 때, 루틴은 단계 S468로 진행된다.
단계 S466에서 Adlyvnt < Adlyvntn-M일 때, 이것은 명령 개방률이 감소하고 있다는 것을 나타낸다. 이 경우, 단계 S465에서 서브루틴은 작동 방향 플래그(fvnt)를 0으로 재설정하고, 루틴이 단계 S468로 진행된다.
단계 S468에서, 듀티 보류 플래그(fvnt2)는 0으로 재설정되고, 서브루틴이 종료된다.
이와 같이, 두 개의 플래그(fvnt 및 fvnt2)를 설정한 후에, 도 84의 단계 S443에서 제어기(41)는 듀티값 온도 보정량(Dty_t)을 판독한다. 듀티값 온도 보정량(Dty_t)은 REF 신호와 동기하여 독립적으로 수행된 도 86의 서브루틴에 의해 산출된다.
도 86을 참조하면, 단계 S471에서, 제어기(41)는 먼저 엔진 회전 속도(Ne), 목표 연료 분사량(Qsol) 및 냉각수 온도(Tw)를 판독한다.
단계 S472에서, 기본 배기 가스 온도(Texhb)는, 제어기(41)의 메모리에 미리 기억되는 도 87에 도시된 맴을 참조함으로써 엔진 회전 속도(Ne) 및 목표 연료 분사량(Qsol)으로부터 산출된다. 기본 배기 가스 온도(Texhb)는 디젤 엔진(1)이 웜업을 완료한 후의 배기 가스 온도이다.
다음 단계 S473에서, 냉각수 온도 보정 계수(Ktexh_tw)는, 냉각수 온도(Tw)에 기초하여, 제어기(41)에 기억된 도 88에 도시된 맵을 참조하여 산출된다.
단계 S474에서, 배기 가스 온도(Texhi)는 기본 배기 가스 온도(Texhb)에 냉각수 온도 보정 계수(Ktexh_tw)를 곱하여 산출된다.
다음 단계 S475에서, 실제 배기 가스 온도(Texhdly)는 다음 식(39)에 의해 1차 처리 지연에 배기 가스 온도(Texhi)를 가산하여 산출된다. 이 값은 배기 가스 온도의 변화의 열 관성에 기인하는 지연을 고려한 값이다.
(39)
여기서, KEXH#는 상수이고,
Texhdlyn-1은 서브루틴이 실행되는 경우의 직전에 산출된
Texhdly이다.
다음 단계 S476에서, 기본 배기 가스 온도(Texhb)와 이 실제 배기 가스 온도(Texhdly)의 차이(dTexh)가 산출된다.
마지막 단계 S477에서, 듀티값 온도 보정량(Dty_t)은, 차이(dTexh)에 기초하여, 제어기(41)의 메모리에 미리 기억되는 도 89에 도시된 맵을 참조하여 산출된다. 단계 S476 및 단계 S477의 처리의 의미는 상세히 후술된다.
서브루틴의 종료 후에, 제어기(41)는 도 84의 서브루틴으로 되돌아가서 단계 S444 후의 처리를 수행한다. 단계 S444 내지 단계 S449는 히스테리시스 처리에 듀티값을 가산하는 단계이다.
이 히스테리시스 처리를 도 95를 참조하여 설명하면, 명령 개방률(Avnt)의 초기화 처리값(Ratdty)이 증가할 때, 듀티값은 가변 노즐(53)이 전부 개방될 때의 명령 신호(Duty_l_p)와, 가변 노즐(53)이 전부 밀폐될 때의 명령 신호(Duty_h_p)를 결합하는 직선에 따라 변화하게 된다. 한편, 선형화 처리값((Ratdty)이 감소될 때, 듀티값은 가변 노즐(53)이 전부 개방될 때의 명령 신호(Duty_l_n)와, 가변 노즐(53)이 전부 밀폐될 때의 명령 신호(Duty_h_n)를 결합하는 직선에 따라 변화된다. 도면에서, 2개의 선은 가변 노즐(53)이 거의 밀폐되는 영역에서 교차하나, 이 영역은 압력 제어 밸브(56)의 실제 제어에 사용되지 않는다. 이들 특성은 디젤 엔진(1)이 웜업을 완료하였다는 가정하에 설정된다. 실제 배기 가스 온도(Texhdly)가 낮을 때, 압력 액츄에이터(54)는, 도 90에 도시된 바와 같이, 동일한 듀티값에 대해 가변 노즐(53)을 크게 개방시키는 특성을 갖는다. 따라서, 도 86의 단계 S476, 단계 S477에서 산출된 온도 보정량(Dty_t)을 적용하여, 배기 가스 온도에 기인하는 압력 액츄에이터(56)의 특성 차이를 보상하는 것이 필요하다.
이제, 단계 S444에서 제어기(41)는 작동 방향 플래그(fvnt)를 판정한다. 작동 방향 플래그(fvnt)가 1일 때, 즉, 명령 개방률(Avnt)이 증가하고 있거나 또는 일정할 때, 단계 S445, 단계 S446의 처리가 수행된다. 단계 S445에서, 가변 노즐(53)이 전폐될 때의 듀티값(Duty_h)은 목표 연료 분사량(Qsol)에 기초하여 도 91에 도시된 Duty_h_p 맵을 참조하여 산출된다.
다음 단계 S446에서, 가변 노즐(53)이 전부 개방될 때의 듀티값(Duty_l)은 도 92에 도시된 Duty_l_p 맵을 참조하여 산출된다. 이 처리 후에, 서브루틴은 단계 S449로 진행된다.
단계 S444에서 작동 방향 플래그(fvnt)가 0일 때, 즉, 명령 개방률(Avnt)이 감소하고 있을 때, 단계 S447, 단계 S448의 처리가 수행된다. 단계 S447에서, 가변 노즐(53)이 전폐될 때의 듀티값(Duty_h)은 목표 연료 분사량(Qsol)에 기초하여 도 93에 도시된 Duty_h_n 맵을 참조하여 산출된다. 다음 단계 S448에서, 가변 노즐(53)이 전부 개방될 때의 듀티값(Duty_l)은 목표 연료 분사량(Qsol)에 기초하여도 94에 도시된 Duty_l_n 맵을 참조하여 산출된다.
이 처리 후에, 서브루틴은 단계 S449로 진행된다.
단계 S449에서, 명령 듀티 기본값(Dty_h)은, 상기 처리에 의해 얻어진 듀티값들(Duty_h, Duty_l), 명령 개방률(Avnt)의 선형 처리값(Ratdty), 및 온도 보정량(Dty_t)을 이용하여 다음 식(40)에 의한 선형 보간 처리를 수행하여 산출된다.
(40)
명령 개방률(Avnt)이 감소하는 경우와, 감소하지 않는 경우의 선형 보간 처리에 사용되는 직선을 변화시킴으로써, 명령 개방률(Avnt)이 다른 경우들보다 감소되는 경우에, 동일한 선형 처리값(Ratdty)에 대해, 명령 듀티 기본값(Dty_h)이 작게 된다.
다음 단계 S450에서, 듀티 보류 플래그(fvnt2)가 판정된다. 듀티 보류 플래그(fvnt2)가 1일 때, 즉, 명령 개방률 예측값(Adlyvnt)이 변화하지 않을 때, 단계 S451에서, 명령 듀티값(Dtyv)은 서브루틴이 실행되는 경우의 직전에 산출된 듀티값(Dtyvntn-1)과 동일하게 설정된다. 듀티값(Dtyvntn-1)은 상세히 후술된다.
듀티 보류 플래그(fvnt2)가 0일 때, 즉, 명령 개방률 예측값(Adlyvnt)이 변화할 때, 단계 S452에서, 명령 듀티값(Dtyv)은 단계 S449에서 산출된 명령 듀티 기본값(Dty_h)과 동일하게 설정된다.
이와 같이, 단계 S451 또는 단계 S452에서 명령 듀티값(Dtyv)을 산출한 후에, 마지막 단계 S453에서, 제어기(41)는 명령 듀티값(Dtyv)에 기초하여 도 96의 서브루틴을 이용하여 가변 노즐(53)의 작동 체크를 수행한다.
도 96을 참조하면, 단계 S481에서, 제어기(41)는 먼저, 명령 듀티값(Dtyv), 엔진 회전 속도(Ne), 목표 연료 분사량(Qsol) 및 냉각수 온도(Tw)를 판독한다.
후속 단계 S482 내지 단계 S485에서, 작동 체크 조건들이 만족되는지 아닌지가 판정된다. 작동 체크는 이들 모든 조건이 만족될 때에만 수행된다.
단계 S482에서, 목표 연료 분사량(Qsol)이 소정값(QSOLDIZ#)보다 작은지 아닌지가 판정된다. 이 조건이 만족될 때, 이것은 디젤 엔진(1)이 연료 차단을 수행하고 있는 것을 의미한다.
단계 S483에서, 엔진 회전 속도(Ne)가 소정값(DEDIZ#)보다 작은지 아닌지를 판정한다. 이 조건이 만족될 때, 이것은 디젤 엔진(1)의 회전 속도(Ne)가 중간 또는 저 속도 영역에 있는 것을 의미한다.
단계 S484에서, 냉각수 온도(Tw)가 소정값(TWDIZ#)보다 작은지 아닌지가 판정된다. 이 조건이 만족될 때, 이것은 디젤 엔진(1)의 워밍업이 완료되지 않은 것을 의미한다.
단계 S485에서, 작동 체크 플래그(Fdiz)가 0인지 아닌지가 판정된다. 이 조건이 만족될 때, 이것은 작동 체크가 아직 수행되지 않은 것을 의미한다.
모든 조건이 만족될 때, 단계 S486에서 작동 체크 카운터값(CtFdiz)은 증가되고, 루틴은 단계 S487로 진행된다.
단계 S482 내지 단계 S484의 판정 결과 중 어느 하나라도 만족되지 않으면,단계 S493에서 서브루틴은 작동 체크 플래그(Fdiz)를 0으로 재설정하고, 단계 S482로 진행된다. 그러나, 단계 S485에서 작동 체크 플래그(Fdiz)가 1일 때, 이것은 단계 S494로 바로 진행된다.
단계 S487에서, 작동 체크 카운터값(CtFdiz)은 소정 상한 제한값(CTRDIZH#)과 비교된다.
작동 체크 카운터값(CtFdiz)이 상한 제한값(CTRDIZH#)보다 작을 때, 단계 S488에서, 작동 체크 카운터값(CtFdiz)은 소정 하한 제한값(CTRDIZL#)과 비교된다. 작동 체크 카운터값(CtFdiz)이 하한 제한값(CTRDIZL#)보다 클 때, 단계 S489에서, 듀티값(Dtyvnt)은 도 97에 도시된 서브루틴을 사용하여 작동을 체크하는데 설정된다.
상한 제한값(CTRDIZH#)은, 예를 들면, 7초로 설정되고, 하한 제한값(CTRDIZL#)은, 예를 들면, 2초로 설정된다. 이 경우, 작동을 체크하기 위한 듀티값이 상한 제한값과 하한 제한값 간의 차이의 5초 간격으로만 설정된다.
여기서, 도 97을 참조하면, 작동 체크용 듀티값을 설정하는 서브루틴이 설명된다.
제어기(41)는, 단계 S501에서, 먼저 작동 체크 카운터값(CtFdiz)과 엔진 회전 속도(Ne)를 판독한다.
다음 단계 S502에서, 제어 패턴값(Duty_pu)은 작동 체크 카운터값(CtFdiz)과 하한 제한값(CTRDIZL#)의 차이에 기초하여 도 98에 도시된 맵을 참조하여 설정된다. 이 맵은 제어기(41)의 메모리에 미리 기억된다. 제어 패턴값(Duty_pu)은, 작동 체크 카운터값(CtFdiz)이 제한 하한값(CTRDIZL#)을 초과한 후의 경과 시간에 따라 짧은 주기로 0에서 1 사이를 반복적으로 변화하도록 설정된다.
다음 단계 S503에서, 압력 제어 밸브(56)로 명령되는 듀티값(Duty_p_ne)은, 엔진 회전 속도(Ne)에 기초하여, 제어기(41)의 메모리에 미리 기억된 도 99에 도시되는 맵을 참조하여 산출된다. 듀티값(Duty_p_ne)은 가변 노즐(53)의 개방과 밀폐 작동을 체크하기 위한 듀티가 엔진 회전 속도(Ne)에 따라 다르다는 가정하에 설정된다. 예를 들면, 가변 노즐(53)은 밀폐되게 설정될 때, 배기 가스압에 대해 밀폐하여야 한다. 배기 가스압은 엔진 회전 속도(Ne)가 증가함에 따라 증가한다.
또한, 엔진 회전 속도(Ne)가 고속 영역일 때, 체크 작동에의 가변 노즐(53)의 밀폐는 엔진 주행 환경에 주로 영향을 준다. 따라서, 고속 영역에서는, 엔진 회전 속도(Ne)가 증가할수록 듀티값(Duty_p_ne)이 감소되어 엔진 주행 환경의 영향을 감소시킨다.
다음 단계 S504에서, 듀티값(Dtyvnt)은 듀티값(Duty_p_ne)에 제어 패턴값(Duty_pu)을 곱하여 산출되고, 서브루틴이 종료된다.
이와 같이, 도 97의 서브루틴을 종료함으로써, 도 96의 단계 S489의 처리는 종료되고 도 96의 서브루틴도 종료된다.
한편, 도 96의 단계 S487에서, 작동 체크 카운터값(CtFdiz)이 상한 제한값(CTRDIZH#)보다 큰 경우에, 단계 S490의 처리가 수행된다. 여기서, 작동 체크 카운터값(CtFdiz)의 직전값(CtFdizn-1)은 상한 제한값(CTRDIZH#)과 비교된다. 직전값(CtFdizn-1)이 상한 제한값(CTRDIZH#)보다 작으면, 이것은 CTRDIZH#가 이 서브루틴의 반복 실행에서 처음에 상한 제한값(CTRDIZH#)에 도달되는 것을 의미하고, 단계 S491에서 듀티값(Dtyvnt)이 0으로 설정되고, 단계 S492에서 작동 체크 플래그(Fdiz)가 1로 설정되며, 서브루틴이 종료된다.
작동 체크가 종료될 때 단계 S491에서 듀티값(Dtyvnt)을 0으로 일단 설정함으로써, 가변 노즐(53)이 전부 개방된다. 이 작동은 이후 통상 제어가 수행되는 동안에 제어 정밀도를 유지하기 위한 것이다. 작동 체크 플래그(fdiz)를 1로 설정함으로써, 단계 S485의 판정 결과는 이후 서브루틴의 실행에서 긍정이다. 이것은 가변 노즐(53)의 작동 체크가 일단 디젤 엔진(1)을 시작한 후에만 수행된다는 것을 의미한다.
한편, 단계 S490에서 작동 체크 카운터값(CtFdiz)의 직전값(CtFdizn-1)이 제한 상한값(CTRDIZH#)보다 큰 경우에, 서브루틴은 단계 S494로 진행된다. 단계 S494에서, 작동 체크 카운터값(Ctfdiz)은 0으로 재설정되고, 루틴은 단계 S495로 진행된다.
단계 S488에서 작동 체크 카운터값(Ctfdiz)가 소정 제한 하한값(CTRDIZL#)보다 작을 경우에, 서브루틴은 또한 단계 S495로 진행된다.
단계 S495에서, 작동 체크용 듀티값(Dtyvnt)은 도 84의 단계 S451 또는 단계 S452에서 판정된 명령 듀티값(Dtyv)과 같게 설정되고, 서브루틴이 종료된다. 따라서 이 경우에, 가변 노즐(53)의 통상 제어가 수행된다.
특히, 압력 액츄에이터(54)의 작동이 저온 등에서와 같이 불안정한 경우에, 가변 노즐(53)의 작동 체크는 가변 노즐(53)의 작동을 평활하게 그리고 과급압의 제어의 신뢰성을 증가시킨다.
이와 같이, 도 96의 서브루틴을 종료함으로써, 도 84의 서브루틴의 처리가 종료되고 도 38의 루틴도 종료된다.
다음에, 디젤 엔진(1)의 가속시, 본 발명에 따른 터보차저(50)의 과급압 제어에 대해 도 104a 내지 104e 및 도 105a 내지 105e를 참조로 하여 설명된다.
도 104a 내지 도 104e는 배기 가스량의 증가에 따라 충전 효율이 증가하는 배기 가스량이 작은 영역의 가속 작동을 도시한다. 이 상황은 도 100의 화살표 A로 도시된 경우에 상응한다.
제어기(41)는 압력 액츄에이터(54)로 입력된 명령 신호에 대한 흡입 신선 공기량의 응답 지연을, 가스 흐름 래그 및 압력 액츄에이터(54) 자체의 응답 지연으로 분리하며, 각각의 응답 지연 선행 처리를 분리하여 실행한다. 도 104a 및 도 104b에 도시된 가속에 동반한 목표 연료분사량(Qsol) 및 목표 흡입 신선 공기량(tQac)의 계단형 증가에 기인하여, 도 104c에 도시된 것과 같이, 가변 노즐(53)의 목표 개방률(Rvnt)은 또한 시간(t1)에서 계단형으로 감소한다.
이 경우, 목표 개방률(Rvnt)에 대한 가스 흐름 래그를 보상하는 선행 처리인 목표 개방률의 개방 루프 제어량(Avnt_f)은, 먼저 도 104c에 도시된 것과 같이, 시간(t1)에서 계단형으로 감소하고, Rvnt 보다 작아지며, 이후 목표 개방률(Rvnt)에 점차적으로 접근한다.
압력 액츄에이터(54)의 응답 지연을 보정하기 위한 개방 루프 제어량(Avnt_f)의 선행 처리를 실행하여 얻은 값은 도 104d에 도시된 것과 같이, 시간(t1)에서 개방 루프 제어량(Avnt_f) 보다 여전히 작은 값으로 계단형으로 변화하며, 개방 루프 제어량(Avnt_f)을 따르고, 이후, 목표 개방률(Rvnt)에 천천히 접근한다.
따라서, 본 발명에 따라, 분리된 선행 보정에는 다른 특징을 갖는 2개의 응답 지연, 즉, 가스 흐름 래그 및 압력 액츄에이터(54)의 응답 지연이 실행되며, 2개의 응답 지연은 고정밀도로 보정된다. 따라서, 압력 제어 밸브(56)에 입력된 명령 신호에 대한 실린더 흡입 신선 공기량(Qac)은 도 104e에 실선으로 도시된 것과 같이, 충분한 응답을 증가시킨다. 즉, 가변 노즐(53)의 개방 제어중의 선행 처리의 정밀도가 증가한다. 도 104e의 점선은 비선행 처리가 목표 개방률(Rvnt)에 부가되는 경우의 실린더 흡입 신선 공기량(Qac)의 변화를 도시한다.
이 제어장치에서, 배기 가스량이 작은 영역의 과급압의 감소 방향으로 압력 액츄에이터(54)가 구동되는 경우의 선행 보정 게인(TGKVNTO) 보다 과급압의 증가 방향으로 압력 액츄에이터(54)가 구동되는 경우의 선행 보정 게인(TGKVNTC)이 더 크게 설정되므로, 과급압은 부압의 증가에 기인하여 가스 흐름 레그가 증가할때조차 명령 신호에 대해 충분한 응답으로 개시될 수 있다.
또한, 시간 상수 동등값(Tcvnt)에 관해서는, 과급압의 감소 방향으로 압력 액츄에이터(54)가 구동되는 경우의 값보다 과급압의 증가 방향으로 압력 액츄에이터(54)가 구동되는 경우의 값이 더 작게 설정된다.
시간 상수 동등값(Tcvnt)은 시간 상수의 역(inverse)에 상응한다. 가스 흐름 래그에 큰 시간 상수를 유발하는 것으로 공지된 과급압의 증가 방향으로 압력 액츄에이터(54)가 구동될 때, 과급압은 Tcvnt의 이 설정에 기인하여 양호한 응답에 의해 증가될 수 있다.
도 105a 내지 도 105e는 충전 효율이 배기 가스량의 증가에 의해 떨어지는 배기 가스량이 큰 영역에서의 가속 작동을 도시한다.
이는 도 100의 화살표 B에 의해 도시된 경우에 상응한다.
또한 이 경우, 도 105a 및 도 105b에 도시된 것과 같이, 목표 연료 분사량(Qsol) 및 목표 흡입 신선 공기량(tQac)은 가속에 기인하여 계단형으로 증가한다. 그러나, 반대로 배기 가스량이 작은 영역에서는, 가변 노즐(53)의 목표 개방률(Rvnt)은 시간(t2)에서 가변 노즐(53)의 개방 방향의 계단형으로 증가한다. 이러한 조건 하에, 상술한 것과 같이, 선행 보정 게인은 1.0보다 작은 양(+)의 값이며, 식(29)은 지연 처리식으로서 유효하게 기능한다.
가변 노즐(53)의 개방률의 개방 루프 제어량(Avnt_f)은 목표 개방률(Rvnt)이 계단형으로 증가하는 시간(t2)에서 증가하지만, 증가량은 Rvnt 미만이다. 따라서, 도 105c 및 도 105d에 도시된 것과 같이, 개방 루프 제어량(Avnt_f)은 목표 개방률(Rvnt)에 점차적으로 접근한다.
배기 가스량이 작은 영역뿐만 아니라 배기 가스량이 큰 영역에서도, 개방 루프 제어량(Avnt_f)에 대해 압력 액츄에이터(54)의 응답 지연을 보정하기 위해 선행 처리가 실행된다.
이 선행 처리후의 값은 도 105d의 실선으로 도시된 것과 같이 개방 루프 제어량(Avnt_f)보다 크지만, 이 선행 처리값은 결코 목표 개방률(Rvnt)보다 클 수 없다. 즉, 이 상황에서 식(29)에 기인하여 지연 처리는 압력 액츄에이터(54)의 응답 지연에 상응하는 선행 처리보다 명령 신호의 효과가 크다. 이 지연 처리에 기인하여, 가변 노즐(53)은 점차적으로 개방된다. 가변 노즐(53)의 이러한 점차적인 개방은 배기 가스 터빈(52)의 회전 속도의 일시적인 경사를 방지하는 효과를 갖는다.
배기 가스 터빈(52)의 회전 속도가 떨어지지 않으므로, 실린더 흡입 신선 공기량(Qac)은 지연없이 증가한다. 도 105e의 점선은 압력 액츄에이터(54)의 응답 지연에 관한 선행 처리가 실행될 때의 실린더 흡입 신선 공기량(Qac)의 변화를 도시하지만, 가스 흐름 래그에 관한 식(29)에 의한 실제 지연 처리는 실행되지 않는다.
또한, 상술된 것과 같이 터보차저(50)의 충전 효율에 기초하여 배기 가스량이 큰 영역, 배기 가스량이 작은 영역 및 중간 영역을 판정할 수 있지만, 충전 효율의 산출은 복잡하다.
본 실시예의 충전 효율을 대신하여 매개변수로서 배기 가스량을 사용하는 영역을 분류하므로서, 영역의 분류가 용이하며, 제어기(41)의 프로그램의 합성이 단순해질 수 있다.
다음에, 목표 개방률(Rvnt)을 산출하기 위한 서브루틴에 관한 본 발명의 제2 실시예가 도 56 내지 도 58을 참조하여 설명된다.
이 실시예에 의하면, 목표 개방률(Rvnt)은 도 51의 서브루틴 대신에 도 56에 도시된 서브루틴을 사용하여 산출된다.
도 56의 서브루틴에서, 목표 EGR률(Megr)은 도 51의 서브루틴에 사용된 EGR량 동등값(Qes0) 대신에 목표 개방률 기본값(Rvnt0)을 산출하는데 사용된다. 그 결과, 이 서브루틴에서, 도 51의 서브루틴에 사용된 EGR량 동등값(Qes0)을 산출하는 단계 S303가 생략된다.
또한, 단계 S307에서, 목표 개방률 기본값(Rvnt0)은 도 52의 맵 대신에 도 57의 맵을 사용하여 설정 흡입 신선한 공기량 동등값(tQas0) 및 목표 EGR률(Megr)로부터 산출된다. 마찬가지로, 단계 S308에서, 목표 개방률 기본값(Rvnt0)은 도 53의 맵 대신에 도 58의 맵을 사용하여 설정 흡입 신선한 공기량 동등값(tQas0) 및 목표 EGR률(Megr)로부터 산출된다.
프로세스의 나머지 특징들은 도 51의 서브루틴과 동일하다.
도 57 및 도 58의 맵에서, 목표 개방률 기본값(Rvnt0)은 설정 흡입 신선한 공기량 동등값(tQas0) 및 목표 EGR률(Megr)에 기초하여 설정하는 대신에 목표 흡입 신선한 공기량(tQac) 및 실제 EGR률(Megrd)에 기초하여 설정되어도 된다. 또한, 목표 개방률 기본값(Rvnt0)은 목표 흡입 신선한 공기량(tQac) 및 목표 EGR률(Megr)에 기초하여 설정되어도 된다.
디젤 엔진(1)의 과도 주행 상태에서, 실제 EGR률(Megrd)이 목표 EGR률(Megr)를 따라 잡을 때까지 지연이 발생하고, 지연에 대응하는 EGR량으로부터의 편차에 기인하여, 목표 개방률 기본값(Rvnt0)에 오차가 발생한다. 목표 개방률기본값(Rvnt0)이 목표 EGR률(Megr)에 지연 처리를 적용하여 얻어진 값인 실제 EGR률(Megrd)을 사용하여 설정되는 경우에, 디젤 엔진(1)의 과도 주행 상태라도 연료 소비, 배기 가스 조합 및 가속 성능을 포함하는 미리 선택된 모든 특성에 대해 최적의 목표 흡입 신선한 공기량이 얻어진다. 또한, 제어 로직이 보다 간단하고 단순하게 달성될 수 있다.
다음에, 도 106 내지 도 108을 참조하여 본 발명의 제3 실시예가 설명된다.
이 실시예에서, 도 106의 서브루틴은 제1 실시예 및 제2 실시예에서 사용된 도 37의 EGR 밸브 개방 표면적(Aev)을 산출하는 서브루틴을 대신하여 사용된다. 나머지 특징들은 제1 실시예 및 제2 실시예의 특징과 동일하다.
제1 실시예 및 제2 실시예에서, EGR 밸브 개방 표면적(Aev)은 EGR 유량(Cqe) 및 목표 EGR량(Tqek)으로부터 산출되지만, 본 실시예에 따라, 가변 노즐(53)의 실제 개방률(Rvnte)은 EGR 밸브(6)의 차등압의 근사치로서 적용된다.
EGR 밸브(6)의 개방 표면적(Aev)은 매개 변수로서 실제 개방률(Rvnte) 및 목표 EGR량(Tqec) 또는 실제 EGR률(Megrd)을 사용하여 산출된다.
먼저, 단계 S511에서, 제어기(41)는 EGR 밸브(6)의 위치에서 실린더당 목표 EGR량(Tqec), 유속 습득 보정계수(Kqac), EGR 유속 피드백 보정계수(Kqac0) 및 EGR량 피드백 보정계수(Kqac00)를 판독한다. 이들은 도 6 및 도 22의 루틴에 의해 산출되는 값이다.
다음 단계 S512에서, 목표 EGR량(Tqek2)은 다음 식(41)에 의해 유니트 배기 가스량에 의하여 알 수 있다.
여기서, SVOL#는 실린더당 배기가스량이다.
단계 S513에서, 도 60의 루틴에 의해 산출된 목표 개방률(Rvnt)의 지연 처리값(Rvnte)이 판독된다.
다음 단계 S514에서, 유니트 배기 가스량당 목표 EGR 밸브 개방 표면적(Eaev)이 디젤 엔진(1)의 실린더당 목표 EGR량(Tqek) 및 지연 처리값(Rvnte)에 기초하여, 제어기(41)에 미리 기억되는 도 107에 도시된 맵을 참조하여 알 수 있다.
도 107의 맵에서, 수평 축인 지연 처리값(Rvnte)은 EGR 밸브(6)의 상류 및 하류 차등압력에 대체로 동등하게 간주될 수 있다. 예컨대, EGR 밸브(6)의 개방이 일정하게 설정되면, 지연 처리값(Rvnte)은 더 작아지고, 가변 노즐(53)의 개방은 더 커지며, 과급압은 더 높아진다. 따라서, EGR 밸브(6)의 상류 및 하류 차등압은 커진다. 반대로, 지연 처리값(Rvnte)은 더 커지고, 가변 노즐(53)의 개방은 더 커지며, 과급압은 더 낮아진다. 따라서, EGR 밸브(6)의 상류 및 하류 차등압은 감소한다.
따라서, 수평 축인 지연 처리값(Rvnte)은 EGR 밸브(6)의 상류 및 하류 차등압을 나타내는 것으로 간주될 수 있다. 수직 축으로서 EGR량을 취하므로, EGR 밸브(6)의 개방은 도 107의 맵으로부터 이해될 수 있는 이들 변수에 의해 명확해진다. 도 107의 숫자는 EGR 밸브(6)의 개방의 상대적인 대소를 도시하기 위해 지정된 임시값이다.
실험에 의해 도 107의 맵을 얻었지만, EGR 밸브 개방 면적(Aev)은 또한, 도 108에 도시된 것과 같은 이론적으로 정의된 맵을 사용하여 판정될 수 있다.
도 107 및 도 108에서, 맵의 우측 영역에서 특징이 크게 상이하지만, 이 영역에서 제어가 실제로 실행되지 않으므로, 맵이 어느 쪽에 사용되든 제어에 영향을 미지치 않는다.
이들 맵으로부터 판독된 것은 EGR 밸브(6)의 개방 면적이 아니라, 유니트 배기 가스량당 목표 EGR 밸브 개방 면적(EAev)이다. 이는 디젤 엔진(1)의 배기 가스량에 의존하기 않고 맵에 적용하기위해서이다.
단계 S514에서, 제어기(41)가 유니트 배기 가스량당 목표 EGR 밸브 개방 면적(EAev)을 산출한 후, 단계 S515에서 목표 EGR 밸브 개방 면적(Aev)은 EAev에 디젤 엔진(1)의 실린더당 배기 가스량(SVOL#)을 곱하므로 산출되며, 도 106의 서브루틴은 종료된다.
따라서, EGR 밸브(6)의 상류 및 하류 차등압의 근사치로서 실제 개방률(Rvnte)을 취하므로, EGR 유량(Cqe)을 산출하지 않고 직접 목표 EGR 밸브 개방 표면적(Aev)을 산출하는 것이 가능하다. 그러므로, EGR 제어 로직은 본 실시예에 따라 단순화될 수 있으며 또한, EGR 밸브의 제어 정밀도가 개선된다.
상기 실시예에서, 가변 노즐(53)의 개방 루프 제어량(Avnt_f)의 산출을 위해선행 보정 게인(TGKVNTO, TGKVNTC)이 설정될 때, 충전 효율은 매개변수로서 배기 가스량을 이용하여 분류된다. 배기 가스량이 증가한다는 가정하에 흡입 공기량이 증가함에 따라, 매개변수로서 흡입 공기량을 사용하여 충전 효율을 분류하고, 도 62 및 도 63의 맵의 수평 축에 배기 가스량을 대신하여 흡입 공기량을 적용할 수 있다. 특히, 충전 효율이 흡입 공기량의 증가에 의해 증가하는 흡입 공기량이 작은 영역, 흡입 공기량의 증가에 의해 충전 효율이 감소하는 흡입 공기량이 큰 영역, 및 이들 사이에 위치한 중간 영역으로 분류된다.
상기 실시예에서, 가변 노즐(53)은 압력 액츄에이터(54)에 의해 구동되지만, 또한, 다른 형태의 액츄에이터를 사용할 수 있다. 모든 실시예에서, 목표 개방률(Rvnt)은 가변 노즐(53)의 작동 목표 값으로서 사용되지만, 목표 개방 표면적이, 또한 사용될 수 있다.
2000년 10월 5일 출원의 일본 특원 2000-306404 및 2000년 10월 11일 출원의 일본 특원 2000-311096의 내용이 여기에 참조로 포함된다.
본 발명이 본 발명의 어느 실시예를 참조하여 상술되었지만, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않는다. 전술한 실시예의 변형 및 변화가 상기 가설에 비추어 당 기술의 숙련공에게서 발생될 수 있다.
예를 들면, 신선한 공기량 및 과급압은 서로 대응하므로, 목표 과급압이 목표 흡입 신선한 공기량(tQac)을 대신하여 사용되어도 된다.
본 발명이 적용되는 터보차저는 가변 노즐(53)을 포함하는 터보차저로 한정되지 않는다. 본 발명은 터보차저의 배기 가스 터빈의 배기 가스 통로 단면 표면적을 변화시키는 스크롤(scroll) 또는 디퓨저(diffuser)를 포함하는 터보차저 등의 배기 가스 터빈의 기하학의 변화를 허용하는 모든 가변 기하학 터보차저에 적용되어도 된다.
본 발명은 배기 가스 재순환을 실행하지 않는 디젤 엔진에도 적용되어도 된다. 디젤 엔진(1)은 발열이 단상 연소에 의해 발생되는 "저온 예혼합 연소식"으로 한정되지 않는다. 따라서, 본 발명은 확산 연소가 예혼합 연소 후에 실행되는 통상의 디젤 엔진에 적용되어도 된다.
배타적 소유 또는 권리가 청구되는 본 발명의 실시예는 다음과 같이 한정된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 지연의 형식에 따라 터보차저의 액츄에이터의 작동에 기인하여 디젤 엔진의 흡입 공기량의 변화시의 지연을 보상한다. 그러므로, 과급된 디젤 엔진에 들어맞는 차량의 가속 작동의 응답이 향샹된다.

Claims (14)

  1. 엔진(1)의 과급기(50)의 제어 장치에 있어서, 상기 과급기(50)는 명령 신호에 따라 엔진(1)의 흡입 공기량을 조절하는 액츄에이터(53, 54, 55, 56)를 구비하며, 상기 제어 장치는,
    엔진(1)의 주행 상태를 검출하기 위한 수단(33, 34), 및
    주행 상태에 기초하여 엔진(1)의 목표 흡입 공기량을 설정하고(S115, S116),
    목표 흡입 공기량에 기초하여 액츄에이터(54)의 작동 목표값을 산출하고( S312, S313),
    액츄에이터(54)의 작동으로부터 흡입 공기량의 변화로 응답 지연의 제1 보상값을 산출하고(S324, S325, S327, S328, S329, S330),
    액츄에이터(54)로 명령 신호의 입력에 대해 액츄에이터(54)의 작동 지연의 제2 보상값을 산출하고(S425, S426, S427, S428, S430, S431),
    작동 목표값상의 상기 제1 보상값 및 제2 보상값에 기초하여 처리를 실행하므로 명령 신호를 산출하고(S244, S246),
    액츄에이터(54)로 명령 신호를 출력하도록 기능하는 제어기(41)를 구비하는 것을 특징으로 하는 과급기의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기(41)는 제1 보상값에 기초하여 처리를 실행한 후 제2 보상값에기초하여 작동 목표값 처리를 실행(S244, S246)하도록 더 기능하는 것을 특징으로 하는 과급기의 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 엔진(1)의 배기 가스량을 검출하는 센서(33, 34, 39, 41, S322)를 더 구비하며, 상기 제어기(41)는 상기 엔진(1)의 배기 가스량이 소정량보다 작을 때, 작동 목표값에 선행 처리를 적용하여 제1 보상값을 산출(S324, S327, S329)하도록 더 기능하는 것을 특징으로 하는 과급기의 제어 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 엔진(1)의 배기 가스량을 검출하는 센서(33, 34, 39, 41, S322)를 더 구비하며, 상기 제어기(41)는 상기 엔진(1)의 배기 가스량이 소정량보다 클 때, 작동 목표값에 지연 처리를 적용하여 제1 보상값을 산출(S324, S327, S329)하도록 더 기능하는 것을 특징으로 하는 과급기의 제어 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어 장치는 엔진의 배기 가스량을 검출하는 센서(33, 34, 39, 41, S322)를 더 구비하며, 상기 제1 보상값은 선행 보정 게인을 포함하며, 상기 제어기(41)는 상기 엔진(1)의 배기 가스량에 기초하여 선행 보정 게인을 설정(S324, S327, S329)하도록 더 기능하는 것을 특징으로 하는 과급기의 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어기(41)는 상기 엔진(1)의 배기 가스량이 소정량 보다 클 때보다 적은 양(+)의 값으로 선행 보정 게인을 설정하도록 더 기능하는 것을 특징으로 하는 과급기의 제어 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어기(41)는 상기 액츄에이터(54)가 흡입 공기량의 증가 방향으로 작동 중일때의 선행 보정 게인이, 상기 액츄에이터(54)가 흡입 공기량의 감소 방향으로 작동 중일 때의 선행 보정 게인보다 크게 설정(S324, S327)되도록 더 기능하는 것을 특징으로 하는 과급기의 제어 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 엔진(1)의 배기 가스량을 검출하는 센서(33, 34, 39, 41, S322)를 더 구비하며, 상기 제1 보상값은 선행 보정의 시간 상수의 역에 상응하는 시간 상수 동등값을 포함하며, 상기 제어기(41)는 상기 엔진(1)의 배기 가스량에 따라 시간 상수 동등값을 판정(S325, S328, S330)하도록 더 기능하는 것을 특징으로 하는 과급기의 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어기(41)는 상기 액츄에이터(54)가 흡입 공기량의 증가 방향으로 작동중일 때의 시간 상수 동등값이, 상기 액츄에이터(54)가 흡입 공기량의 감소 방향으로 작동중일 때의 시간 상수 동등값 보다 작게 설정(S325, S328)되도록 더 기능하는 것을 특징으로 하는 과급기의 제어 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 보상값은 상기 액츄에이터(54)의 응답에 관한 선행 보정 게인을 포함하고, 상기 제어기(41)는 상기 액츄에이터(54)가 흡입 공기량의 증가 방향으로 작동 중일 때의 선행 보정 게인이, 상기 액츄에이터(54)가 흡입 공기량의 감소 방향으로 구동될 때의 선행 보정 게인 보다 크게 설정(S425, S427)되도록 더 기능하는 것을 특징으로 하는 과급기의 제어 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 보상값은 상기 액츄에이터(54)의 작동 속도를 나타내는 시간 상수의 역에 상응하는 시간 상수 동등값을 포함하고, 상기 제어기(41)는 상기 액츄에이터(54)가 흡입 공기량의 증가 방향으로 구동될 때의 시간 상수 동등값이, 상기 액츄에이터(54)가 흡입 공기량의 감소 방향으로 구동될 때의 시간 상수 동등값 보다 크게 설정(S426, S428)되도록 더 기능하는 것을 특징으로 하는 과급기의 제어 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 엔진(1)은 상기 엔진(1)의 흡입 신선 공기로 배기 가스의 일부를 재순환시키는 배기가스 재순환 장치(4, 5, 6)를 구비하며, 상기 제어기(41)는 상기 주행 상태에 기초하여 배기 가스 재순환 장치(4, 5, 6)의 목표 배기 가스 재순환량을 산출하고(S21 내지 S25), 상기 제1 보상값에 기초하여 제1 처리값을 산출하고(S333), 작동 목표값 처리값 및 목표 배기 순환량에 기초하여 상기 배기 가스 재순환 장치(4, 5, 6)의 제어 목표값을 산출하고(S514, S515), 상기 제어 목표값에 기초하여 상기 배기 가스 재순환 장치(4, 5, 6)를 제어하도록 더 기능하는 것을 특징으로 하는 과급기의 제어 장치.
  13. 엔진(1)의 과급기(50)의 제어 장치에 있어서, 상기 과급기(50)는 명령 신호에 따라 엔진(1)의 흡입 공기량을 조절하는 액츄에이터(53, 54, 55, 56)를 구비하며, 상기 제어 장치는,
    상기 엔진(1)의 주행 상태를 검출하기 위한 수단(33, 34),
    상기 주행 상태에 기초하여 상기 엔진(1)의 목표 흡입 공기량을 설정하는 수단(41, S115, S116),
    상기 목표 흡입 공기량에 기초하여 상기 액츄에이터(54)의 작동 목표값을 산출하는 수단(41, S312, S313),
    상기 액츄에이터(54)의 작동으로부터 상기 흡입 공기량의 변화로 응답 지연의 제1 보상값을 산출하는 수단(41, S324, S325, S327, S328, S329, S330),
    상기 액츄에이터(54)로 명령 신호의 입력에 대해 상기 액츄에이터(54)의 작동 지연의 제2 보상값을 산출하는 수단(41, S425, S426, S427, S428, S430, S431),
    상기 작동 목표값상의 상기 제1 보상값 및 제2 보상값에 기초하여 처리를 실행하므로 명령 신호를 산출하는 수단(41, S244, S246), 및
    상기 액츄에이터(54)로 명령 신호를 출력하는 수단(41)을 구비하는 것을 특징으로 하는 과급기의 제어 장치.
  14. 엔진(1)의 과급기(50)의 제어방법에 있어서, 상기 과급기(50)는 명령 신호에 따라 상기 엔진(1)의 흡입 공기량을 조절하는 액츄에이터(53, 54, 55, 56)를 구비하며, 상기 제어 방법은,
    상기 엔진(1)의 주행 상태를 검출하는 단계,
    상기 주행 상태에 기초하여 상기 엔진(1)의 목표 흡입 공기량을 설정하는 단계,
    상기 목표 흡입 공기량에 기초하여 상기 액츄에이터(54)의 작동 목표값을 산출하는 단계,
    상기 액츄에이터(54)의 작동으로부터 상기 흡입 공기량의 변화로 응답 지연의 제1 보상값을 산출하는 단계,
    상기 액츄에이터(54)로 상기 명령 신호의 입력에 대해 상기 액츄에이터(54)의 작동 지연의 제2 보상값을 산출하는 단계,
    상기 작동 목표값상의 상기 제1 보상값 및 제2 보상값에 기초하여 처리를 실행하므로 상기 명령 신호를 산출하는 단계, 및
    상기 액츄에이터(54)로 상기 명령 신호를 출력하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 과급기의 제어방법.
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6928817B2 (en) 2002-06-28 2005-08-16 Honeywell International, Inc. Control system for improved transient response in a variable-geometry turbocharger
JP2004100517A (ja) * 2002-09-06 2004-04-02 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 内燃機関の故障検出装置
JP2004346854A (ja) * 2003-05-23 2004-12-09 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の圧縮着火運転の制御装置
JP4124143B2 (ja) * 2004-03-04 2008-07-23 トヨタ自動車株式会社 電動機付過給機の制御装置
US7092813B2 (en) * 2004-10-08 2006-08-15 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel injection control of engine
US7174252B1 (en) 2006-01-23 2007-02-06 Ford Global Technologies, Llc Method for reducing power consumption and emissions for an internal combustion engine having a variable event valvetrain
US7541687B2 (en) * 2006-03-10 2009-06-02 Deere & Company Method and system for managing an electrical output of a turbogenerator
US7621126B2 (en) * 2006-04-05 2009-11-24 Ford Global Technoloigies, LLC Method for controlling cylinder air charge for a turbo charged engine having variable event valve actuators
US7458346B2 (en) * 2006-04-05 2008-12-02 Ford Global Technologies, Llc Method for controlling valves of an engine having a variable event valvetrain during an engine stop
US7562530B2 (en) * 2006-04-05 2009-07-21 Ford Global Technologies, Llc Method for controlling an internal combustion engine having a variable event valvetrain
JP4815294B2 (ja) * 2006-07-25 2011-11-16 本田技研工業株式会社 エンジンの過給装置における過給圧制御手段の故障検知装置
DE102006034513B3 (de) * 2006-07-26 2007-10-04 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zur Erkennung einer Voreinspritzung
CN103233809B (zh) * 2008-01-08 2015-05-20 马克卡车公司 用于减少柴油发动机排放的方法及柴油发动机
WO2011019891A1 (en) * 2009-08-13 2011-02-17 Thingap Automotive, Llc Cooling air supply system for a generator in a motor vehicle
JP5249898B2 (ja) * 2009-09-29 2013-07-31 富士通株式会社 エンジン制御プログラム、方法及び装置
JP5273480B2 (ja) 2009-11-04 2013-08-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の吸入空気量制御装置
DE102010060992A1 (de) * 2010-12-02 2012-06-06 Fev Gmbh Ladedruckgeführtes Regelverfahren für eine Brennkraftmaschine
US9151216B2 (en) * 2011-05-12 2015-10-06 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for variable displacement engine control
WO2012160687A1 (ja) * 2011-05-26 2012-11-29 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
EP2778377B1 (en) * 2011-10-04 2019-12-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device of internal combustion engine
FR2988774B1 (fr) * 2012-03-28 2015-10-02 Renault Sa Systeme de commande des ailettes d'une turbine a geometrie variable a apprentissage et linearisation
KR101427968B1 (ko) * 2013-02-06 2014-08-08 현대자동차 주식회사 엔진의 제어방법
JP5642222B2 (ja) * 2013-03-18 2014-12-17 三菱電機株式会社 内燃機関の制御装置
US9617928B2 (en) 2013-04-24 2017-04-11 Ford Global Technologies, Llc Automotive combination sensor
US8731762B1 (en) * 2013-04-24 2014-05-20 GM Global Technology Operations LLC Method and system of controlling a powertrain system to reduce turbo lag in a hybrid vehicle
JP7302466B2 (ja) * 2019-12-23 2023-07-04 トヨタ自動車株式会社 車両用内燃機関の劣化判定装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60219418A (ja) 1984-04-13 1985-11-02 Nissan Motor Co Ltd 可変容量タ−ボチヤ−ジヤの制御装置
DE3543480A1 (de) * 1984-12-11 1986-06-12 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa Vorrichtung und verfahren zum regeln des aufladungsdrucks in einem turbolader
EP0450787A3 (en) * 1990-04-04 1992-09-09 Lucas Industries Public Limited Company Engine control system and method
JP3339197B2 (ja) 1994-09-19 2002-10-28 日産自動車株式会社 ディーゼルエンジン
JP3598725B2 (ja) 1997-04-10 2004-12-08 日産自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP3493981B2 (ja) 1997-10-24 2004-02-03 日産自動車株式会社 Ｅｇｒ制御装置付内燃機関の過給圧制御装置
US6178749B1 (en) * 1999-01-26 2001-01-30 Ford Motor Company Method of reducing turbo lag in diesel engines having exhaust gas recirculation
JP2000306404A (ja) 1999-04-26 2000-11-02 Asahi National Lighting Co Ltd Ｌｅｄ足元灯
JP3607116B2 (ja) 1999-04-28 2005-01-05 松下電器産業株式会社 演算処理装置
JP3721962B2 (ja) 1999-08-20 2005-11-30 日産自動車株式会社 ターボ過給機の制御装置
JP3656518B2 (ja) * 2000-05-18 2005-06-08 日産自動車株式会社 ディーゼルエンジンの制御装置
US6510692B2 (en) * 2000-10-05 2003-01-28 Nissan Motor Co., Ltd. Control of supercharger

Also Published As

Publication number Publication date
CN1195154C (zh) 2005-03-30
EP1322846B1 (en) 2006-07-12
CN1392923A (zh) 2003-01-22
US20030051474A1 (en) 2003-03-20
WO2002029228A1 (en) 2002-04-11
US6658847B2 (en) 2003-12-09
EP1322846A1 (en) 2003-07-02
KR20020068349A (ko) 2002-08-27
DE60121457D1 (de) 2006-08-24
DE60121457T2 (de) 2007-02-08

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