KR19990013583A

KR19990013583A - 내연 기관용 제어 시스템

Info

Publication number: KR19990013583A
Application number: KR1019980026799A
Authority: KR
Inventors: 스즈끼게이스께; 다까하시노부따까; 오바따다께아끼
Original assignee: 하나와기이찌; 닛산지도샤가부시끼가이샤
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 1999-02-25
Also published as: KR100317157B1; DE69832130D1; EP0889215A3; EP0889215A2; EP0889215B1; US6050238A; US6178945B1; DE69832130T2

Abstract

공기 조화기가 성층 연소 중에 온 상태로 된 때, 당량비 보정율(△φ)은 엔진 출력 토크를 증가시키도록 급등을 나타내는 방식으로 급격하게 증가되며, 이후에 엔진 출력 토크를 일정하게 유지하기 위하여 실린더 흡입 공기량의 증가와 함께 점차적으로 감소된다. 그러나, 이러한 제어 중간에 균질 연소로의 절환이 발생한 때, 균질 연소 모드시에서의 적절한 토크 보정, 즉 점화 시기의 사용에 의한 토크 보정으로의 절환이 수행되지 않고, 당량비 보정율(△φ)에 의한 토크 보정이 계속적으로 수행된다. 이에 의해, 토크 보정이 점화 시기 보정량의 사용에 의해 수행되는 것으로 절환되는 경우와는 대조적으로, 엔진 출력 토크의 급격한 변동이 방지될 수 있다. 한편, 전술된 제어에 의한 토크 보정의 완료 후에, 균질 연소 모드시에서의 토크 보정은 점화 시기 보정에 의해 수행된다. 더욱이, 균질 연소 모드시에서의 점화 시기 보정에 의한 토크 보정 실행 동안에 연소 모드가 성층 연소로 절환된 때, 토크 보정은 연소 모드의 절환과 동시에 당량비 보정율의 사용에 의해 수행된다.

Description

내연 기관용 제어 시스템

본 발명은 균질 연소 모드 및 성층 연소 모드와 같이 분사 시기가 상이한 연소 모드를 절환할 수 있으면서, 연소 모드에 따라 상이한 조작 변수를 사용함으로써 신속 응답 토크 보정을 수행할 수 있는 내연 기관용 제어 시스템에 관한 것이다.

아이들링에서의 엔진 속도의 안정화 제어, 부하 보상 제어, 및 운전 둥의 여러 요구에 부합하게 하는 토크 제어를 위하여, 지금까지는 흡입 공기량보다 응답이 빠른 조작 변수들을 사용함으로써 토크 보정을 수행하는 것이 실용화되었다. 이러한 토크 보정은 본 명세서에서 신속 응답 토크 보정이라 한다.

한편, 근년에, 직접 분사식 스파크 점화 내연 기관(또는 엔진)이 대중적인 주목을 끌고 있다. 이러한 엔진들 중 대표적인 것은, 일본 특허 공개 공보 (소)59-37236호에 기재된 바와 같이, 엔진 작동 조건에 따라 2개의 연소 모드, 즉 연료가 흡기 행정 중에 분사되고 연소실 내에 산포되어 균질 혼합기를 형성하는 균질 연소 모드와, 연료가 압축 행정 중에 분사되어 스파크 플러그 주위에 집중된 성층 혼합기를 형성하는 성층 연소 모드의 절환을 수행한다.

이러한 직접 분사식 스파크 점화 내연 기관에서, 전술된 신속 응답 토크 보정은 균질 연소 중에는 적어도 점화 시기를 그리고 성층 연소 중에는 적어도 당량비(equivalence ratio)를 조작 변수로서 사용함으로써 수행될 수 있다. 조작 변수의 연산은 크랭크 각도(기준 작업)와 동기됨으로써 수행되고, 연소 모드 요구에 대한 판단의 연산은 시간(예컨대, 10 ms)과 동기됨으로써 수행된다. 이러한 것은, 전자의 경우에는 아이들 속도가 기준 신호들 사이의 시간 간격을 기초로 하여 검출되어 검출 직후의 점화 시기에 또는 성층 연소 중의 연료 분사량에 반영되기 때문이고, 후자의 경우에는 크랭크 각도와 동기되는 연산은 큰 연산 부하를 야기할 수 있지만 각도 동기를 위한 각도 간격이 연산 부하를 낮추기 위해 연장된다면 연소 모드 절환 판단의 간격은 연소 모드의 신속한 절환을 불가능하게 할 정도로 크게 되기 때문이다.

예컨대, 연소 모드는 10 ms 간격에서 연산된 연소 모드 요구 플랙(flag)(FSTRR)을 기초로 하여 요구되며, 기준 작업에 의한 신속 응답 토크 보정용 조작 변수(점화 시기 또는 당량비)는 이때의 연소 모드 요구 플랙(FSTRR)을 기초로 하여 요구된다.

그러나, 토크 보정용 조작 변수에 대한 이러한 요구 시스템에 있어서, 성층 연소 모드로부터 균질 연소 모드로 절환하는 경우에 그리고 플랙(FSTRR)이 어떤 실린더(도26에서는 #3 실린더)의 균질 연소 중에 연료 분사 시기와 기준 신호 출력 시기 사이에서 절환되는 경우에, #3 실린더의 균질 연소 중의 연료 분사 시기는 이미 경과되어서, #3 실린더에서는 성층 연소가 수행되어야 하며, 따라서 균질 연소 모드로의 절환은 #4 실린더로부터 개시된다. 그러나, #3 실린더를 위한 기준 신호가 발생된 때, 플랙(FSTRR)은 균질 연소 모드를 요구하도록 이미 절환되어 있어서, 신속 응답 조작 변수는 당량비로부터 점화 시기로 이미 절환되어 있다. 결국, 성층 연소를 통해 보정된 점화 시기가 실제로 실행되어, 연소 악화를 야기하고 최악의 경우에는 실화(misfire)의 가능성을 야기한다.

더욱이, 균질 연소 모드로부터 성층 연소 모드로 절환하는 경우에, 그리고 균질 연소용 연료 분사가 어떤 실린더(예컨대, 도27에서는 #1 실린더)에서 수행된 후 그리고 플랙(FSTRR)이 상기 실린더용 기준 신호가 발생하기 전에 플랙(FSTRR)이 절환되는 경우에, 균질 연소를 위한 연료 분사가 이미 종료되었으므로 #1 실린더에서 균질 연소가 수행된다. 그러나, 플랙(FSTRR)은 #1 실린더용 기준 신호가 발생된 때 성층 연소 모드를 요구하도록 이미 절환되어 있으므로, 신속 응답 조작 변수는 점화 시기로부터 당량비로 절환된다. 이 경우에, 연료 분사는 이미 종료되었으므로, 당량비에 의한 보정은 수행되지 않는다. 결국, 신속 응답 토크 보정은 #1 실린더에서의 연소에 반영되지 않는다.

신속 응답 토크 제어는 다음과 같은 다른 문제점에 직면한다. 성층 연소 시기의 당량비의 사용에 의한 신속 응답 토크 제어의 실행 중에 연소 모드가 성층 연소로부터 균질 연소 모드로 절환될 때, 당량비에 의해 실행된 보정 부분은 점화 시기의 사용에 의한 보정치로 변환되어, 점화 시기에 의한 보정을 수행하도록 한다. 이와 관련하여, ROM의 용량으로 인해, 많은 작동 조건에 대하여 당량비/점화 시기 변환 테이블을 작성하는 것이 불가능하다. 상기와 같은 이유로 인해, ROM의 용량을 감소시킬 목적으로 테이블의 개수가 상당히 감소되거나 변환을 수행하기 위해 산술식이 사용될 때, 당량비/점화 시기의 변환시에 토크 제어의 정확성은 낮아진다.

예컨대, 도25는 도8에 도시된 토크 보정율/당량비 보정율 변환 테이블과 도9에 도시된 토크 보정율/점화 시기 보정량 변환 테이블을 사용하여 작성된 당량비 보정율/점화 시기 보정량 변환 테이블을 도시한다. 도25의 테이블에서, 실제 특성은 점선 곡선으로 나타낸 바와 같이 실선 곡선으로부터 벗어날 수 있다.

이러한 이유로 인해, 성층 연소시 당량비의 사용에 의해 얻어진 토크 보정율 변화와, 균질 연소 모드로 절환한 후에 당량비 대신에 채용된 점화 시기의 사용에 의해 얻어진 토크 보정율 변화는, 토크 값으로서 여겨질 때, 항상 서로 매끄럽게 연속적인 것은 아니므로, 조작 변수가 당량비로부터 점화 시기로 절환될 때 토크 변화에 있어서 급등 또는 급락이 야기될 가능성을 초래한다.

본 발명의 제1 태양에 따르면, 제1 실린더, 제2 실린더 및 제어기를 포함하는 내연 기관이 마련된다. 제어기는 각각의 실린더에 대해 제1 연소 모드 및 제1 연소 모드보다 연료 분사 시기가 늦은 제2 연소 모드 중 하나의 모드를 요구하는 모드 요구부와, 각각의 실린더의 실제 연소 모드가 제1 연소 모드인지 또는 제2 연소 모드인지의 여부를 판단하는 모드 판단부와, 내연 기관의 작동에 따른 토크 보정을 위한 토크 보정 요구 신호를 발생하는 토크 요구부와, 제1 연소 모드 및 제2 연소 모드 각각에서 상이한 조작 변수를 조작함으로써 토크 보정 요구 신호 및 각각의 실린더의 연소 모드에 응답하여 각각의 실린더에 대해 토크 보정을 수행하는 토크 보정부를 포함한다.

본 발명의 제1 태양에 의하면, 연소 모드들 중 하나의 모드가 요구된 후에 실린더는 요구 이전과 동일한 연소 모드에서 과도기적으로 유지되고, 실제 연소 모드의 절환은 요구 이후의 연소 모드에 따라 연소를 실행할 수 있게 되는 실린더로부터 개시된다.

이 점에 대하여, 내연 기관의 작동 조건에 따른 토크 보정이 실행되는 조건하에서 연소 모드의 절환에 대한 요구가 발생된 때, 요구 직후의 연소가 요구 이전의 연소 모드에 따라 실행되는 실린더는 요구 이전의 연소 모드에 따른 조작 변수를 사용함으로써 토크 보정을 받게 된다. 그리고 나서, 그 실린더는, 요구 이후의 연소 모드에 따라 절환된 연소를 실행하는 실린더로부터 요구가 개시된 후에, 연소 모드에 따른 조작 변수를 사용하는 것에 의한 토크 보정을 받게 된다.

따라서, 실제 연소 모드에 따른 토크 보정을 얻을 수 있어, 적당한 토크 보정이 실행될 수 있어 양호한 운전 조건을 유지하게 한다.

본 발명의 제2 태양에 따르면, 내연 기관의 각각의 실린더에 대해 제1 연소 모드 및 제1 연소 모드보다 연료 분사 시기가 늦은 제2 연소 모드 중 하나의 모드를 선택하는 모드 선택부와, 내연 기관의 작동에 따른 토크 보정을 위한 토크 보정 요구 신호를 발생하는 토크 보정 요구부와, 연소 모드가 제1 연소 모드로부터 제2 연소 모드로 변경되었는지 또는 제2 연소 모드로부터 제1 연소 모드로 변경되었는지의 여부에 따라 조작 변수를 선택하는 변수 선택부와, 토크 보정 요구 신호 및 변수 선택부에 의해 선택된 조작 변수에 응답하여 각각의 실린더에 대해 토크 보정을 수행하는 토크 보정부를 포함하는 내연 기관용 제어 시스템이 제공된다.

본 발명의 제2 태양에 의하면, 이하의 효과가 얻어진다.

토크 보정의 조작을 위해 상이한 조작 변수가 사용된다면, 동일한 토크 보정 작업에 대해 보정량이 변동될 가능성이 있을 수 있다. 따라서, 토크 보정용 조작 변수가 토크 보정의 실행 중에 연소 모드의 절환에 응답하여 절환될 때, 토크 변동에서의 급등 또는 급락이 야기될 가능성이 있을 수 있다. 따라서, 이러한 경우에, 연소 모드가 절환된 때에도, 진행 중인 토크 보정이 종료될 때까지 조작 변수의 절환을 지연시키는 것이 바람직하다. 그러나, 연소 모드의 절환 전의 토크 보정용 조작 변수를 사용함으로써 연소 특성 등의 관점으로부터 연소 모드의 절환 후의 토크 보정을 수행하는 것이 실제적으로 불가능한 경우에, 조작 변수는 연소 모드의 절환에 응답하여 절환되어야 한다.

따라서, 제2 연소 모드, 예컨대 성층 연소 모드가 토크 보정을 위한 제한된 개수의 조작 변수를 갖는다는 사실에 반하는 것으로서, 제1 연소 모드, 예컨대 균질 연소 모드가 토크 보정을 위한 가장 바람직한 조작 변수 외에도 제2 연소 모드에서의 토크 보정용 조작 변수들을 사용할 수 있다. 따라서, 제2 연소 모드시의 토크 보정 실행 중에 제1 연소 모드로의 절환이 요구되는 경우에, 진행 중인 토크 보정이 종료될 때까지 제2 연소 모드에서의 토크 보정용 조작 변수를 사용하여 토크 보정을 수행함으로써, 토크 변동에 있어서의 급등 또는 급락이 방지될 수 있다.

한편, 제1 연소 모드에서의 토크 보정 실행 중에 제2 연소 모드로의 절환이 요구될 때, 연소 모드의 절환은 연소 모드의 절환과 동시에 조작 변수를 제2 연소 모드에서의 보정을 위한 조작 변수로 절환함으로써 연소 성질 악화 등의 어떠한 장애도 없이 얻어질 수 있다.

본 발명의 전술한 구성은 종래 기술의 장치의 본래의 전술한 문제점을 해결할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 실제 연소 모드의 절환에 응답하여 토크 보정용 조작 변수를 절환할 수 있는 신규하고 개량된 내연 기관용 제어 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 연소 모드의 절환에 대한 요구가 토크 보정 실행 중에 발생한 때에도 토크의 변동에 있어서 급등 또는 급락을 방지할 수 있는 신규하고 개량된 내연 기관용 제어 시스템을 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 내연 기관용 제어 시스템의 블럭 선도.

도2는 본 발명이 실시된 내연 기관의 개략도.

도3은 제1 실시예의 제어 시스템에 사용하기 위한 연료 분사량의 연산을 위한 루틴의 플로우차트.

도4는 제1 실시예에서 사용하기 위한, 각각의 실린더에서의 균질 연소 중의 연료 분사 시기에 실행되는 루틴의 플로우차트.

도5는 제1 실시예에서 사용하기 위한, 각각의 실린더에서의 기준 신호의 출력시에 실행되는 루틴의 플로우차트.

도6은 제1 실시예에서 사용하기 위한, 각각의 실린더에서의 성층 연소 중의 연료 분사 시기에 실행되는 루틴의 플로우차트.

도7은 제1 실시예에서 사용하기 위한, 각각의 실린더에서의 점화 시기 제어 루틴의 플로우차트.

도8은 제1 실시예에서 사용하기 위한 토크 보정율/당량비 보정율 변환 테이블을 도시하는 그래프.

도9는 제1 실시예에서 사용하기 위한 토크 보정율/점화 시기 보정량 변환 테이블을 도시하는 그래프.

도10은 제1 실시예에 의해 수행되는, 성층 연소로부터 균질 연소로의 연소 모드 절환시에서의 토크 보정 제어의 시간 차트.

도11은 제1 실시예에 의해 수행되는, 균질 연소로부터 성층 연소로의 연소 모드 절환시에서의 토크 보정 제어의 시간 차트.

도12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제어 시스템에서 사용하기 위한, 각각의 실린더에서의 균질 연소 중의 연료 분사 시기에 실행되는 제어 루틴의 플로우차트.

도13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제어 시스템에서 사용하기 위한, 각각의 실린더에서의 기준 신호의 출력시에 실행되는 제어 루틴의 플로우차트.

도14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 제어 시스템에서 사용하기 위한, 각각의 실린더에서의 균질 연소 중의 연료 분사 시기에 실행되는 제어 루틴의 플로우차트.

도15는 제4 실시예에서 사용하기 위한, 각각의 실린더에서의 성층 연소 중의 연료 분사 시기에 실행되는 제어 루틴의 플로우차트.

도16은 제4 실시예에서 사용하기 위한, 성층 연소로부터 균질 연소로 연소 모드를 절환할 것이 요구될 때 실행되는 제어 루틴의 플로우차트.

도17은 제4 실시예에서 사용하기 위한, 제1 설정 크랭크 각도 및 제2 설정 크랭크 각도의 정의를 나타내는 시간 차트.

도18은 본 발명의 제5 실시예에 따른 제어 시스템에서 사용하기 위한, 각각의 실린더에서의 균질 연소 중의 연료 분사 시기에 실행되는 제어 루틴의 플로우차트.

도19는 본 발명의 제6 실시예에 따른 내연 기관용 제어 시스템의 블럭 선도.

도20은 제6 실시예의 제어 시스템에 사용하기 위한 토크 보정 루틴의 플로우차트.

도21은 제6 실시예에 의해 수행되는, 성층 연소로부터 균질 연소로의 연소 모드 절환시에서의 토크 보정 제어의 시간 차트.

도22는 제6 실시예에 의해 수행되는, 균질 연소로부터 성층 연소로의 연소 모드 절환시에서의 토크 보정 제어의 시간 차트.

도23은 본 발명의 제7 실시예에 따른 제어 시스템에서의 사용을 위한 토크 보정 루틴의 플로우차트.

도24는 본 발명의 제8 실시예에 따른 제어 시스템에서의 사용을 위한 토크 보정 루틴의 플로우차트.

도25는 당량비 보정율/점화 시기 변환 테이블을 나타내는 그래프.

도26은 본 발명에 의해 해결되는 문제점을 도시하는, 성층 연소로부터 균질 연소로의 연소 모드 절환시에서의 토크 보정 제어의 시간 차트.

도27은 본 발명에 의해 해결되는 문제점을 도시하는, 균질 연소로부터 성층 연소로의 연소 모드 절환시에서의 토크 보정 제어의 시간 차트.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 내연 기관 또는 엔진

4 : 스로틀 밸브

5 : 분사 밸브 또는 인젝터

6 : 스파크 플러그

20 : 제어 유니트

21, 22 : 크랭크 각도 센서

23 : 공기 유량계

25 : 스로틀 센서

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어 시스템을 도시한다. 도시된 바와 같이, 연소 모드를 제1 연소 모드 및 제1 연소 모드에 비해 연료 분사 시기가 늦은 제2 연소 모드 중 하나의 모드로부터 다른 하나의 모드로 절환하는 연소 모드 절환 수단과, 제1 연소 모드 및 제2 연소 모드 각각에서 상이한 조작 변수를 사용함으로써 내연 기관의 작동 조건에 따라 요구되는 토크 보정을 수행하는 토크 보정 수단을 갖는 내연 기관에서, 제어 시스템은 내연 기관의 작동 조건에 따라 제1 연소 모드 및 제2 연소 모드 중 하나의 모드를 요구하는 연소 모드 요구 수단과, 연소 모드 요구 수단에 의해 요구되는 연소 모드 및 연소 모드가 요구대로 절환되는 시기에 기초로 하여 각각의 실린더의 실제 연소 모드를 판단하는 연소 모드 판단 수단과, 연소 모드 판단 수단에 의해 판단된 연소 모드에 따라 토크 보정용 조작 변수를 결정하는 조작 변수 결정 수단을 포함한다.

도2는 본 발명의 제어 시스템이 실시된 내연 기관을 도시한다.

도2를 참조하면, 공기는 전자 제어식 스로틀 밸브(4)의 제어 하에 에어클리너로부터 흡기 통로(3)를 통해, 차량에 장착된 내연 기관 또는 엔진(1)의 각각의 실린더의 연소실로 공급된다.

전자 제어식 스로틀 밸브(4)는 그 개도를 변화시키기 위하여, 제어 유니트(20)로부터의 신호에 따라 작동되는 스텝 모터 등에 의해 제어된다.

연소실 내로 연료(가솔린)를 직접 분사하기 위해 전자기식 분사 밸브(인젝터)(5)가 제공된다.

연료 분사 밸브(5)는, 엔진의 작동과 시간에 맞추어 흡기 행정 또는 압축 행정 중에 제어 유니트(20)에 의해 발생되는 분사 펄스 신호에 응답하여 솔레노이드가 가동될 때, 개방되어 소정 값으로 조절된 압력의 연료를 분사한다. 흡기 행정 중의 분사의 경우에, 분사된 연료는 균질 혼합물을 형성하도록 연소실의 내부에 걸쳐 산포된다. 압축 행정 중의 분사의 경우에, 분사된 연료는 스파크 플러그(6) 주위에 집중된 성층 혼합물을 형성한다. 제어 유니트(20)로부터의 점화 신호에 따라, 분사된 연료는 점화되어 연소한다(균질 연소 또는 성층 연소를 수행한다). 한편, 연소 모드는 공연비 제어와 조합된 때 균질/화학양론적 연소 모드, 균질/희박 연소 모드(20:1 내지 30:1의 공연비), 성층/희박 연소 모드(약 40:1의 공연비)로 분류될 수 있다.

엔진(1)으로부터의 배기 가스는 배기 통로(7)를 통해 배출되고, 배기 통로(7)에는 배기 가스 정화용 촉매 장치(8)가 마련된다.

제어 유니트(20)는 CPU, ROM, RAM, A/D 변환기, 입/출력 인터페이스 등으로 구성된 마이크로컴퓨터를 구비한다. 여러 센서로부터의 신호들이 제어 유니트(20)로 공급된다.

이러한 센서들로서 크랭크축 및 캠축의 회전을 검출하는 크랭크 각도 센서(21, 22)가 제공된다. 크랭크 각도 센서(21, 22)는, 크랭크축 및 캠축이 소정 크랭크 각도 위치(각각의 실린더에서의 압축 상사점 위치 이전의 소정 크랭크 각도 위치)를 취할 때 1 ~ 2°의 크랭크 각도마다 단위 펄스 신호(POS)를 생성하면서, 720°/n[여기서, n은 엔진(1)의 실린더의 개수]의 크랭크 각도마다 기준 펄스 신호(REF)를 생성하며, 이에 의해 엔진 속도(Ne)가 기준 펄스 신호(REF)의 사이클을 사용하여 연산될 수 있다.

더욱이, 흡입 공기량(Qa)을 검출하기 위해 스로틀 밸브(4)의 상류측에서 흡기 통로(3)에 있는 공기 유량계(23)와, 가속 페달 개도(가속 페달의 누름량)를 검출하는 가속 센서(24)와, 스로틀 밸브(4) 개도(TVO)를 검출하는 스로틀 센서(25)[스로틀 밸브(4)가 완전 폐쇄 위치에 놓일 때 온(ON) 상태로 되는 아이들 스위치가 포함됨]와, 엔진(1)의 냉각수 온도(Tw)를 검출하는 냉각수 온도 센서(26)와, 배기 통로(7)에서의 공연비(즉, 배기 가스의 농후/희박 상태)에 따라 신호를 생성하는 산소 센서(27)와, 차속(VSP)을 검출하는 차속 센서(28)가 제공된다.

이 예에서, 제어 유니트(20)는 전술된 여러 센서들로부터 신호를 수신하고 내장된 마이크로컴퓨터에 의해 소정의 연산 과정을 수행함으로써, 전자 제어식 스로틀 밸브(4)에 의한 스로틀 개도를, 연료 분사 밸브(5)에 의한 연료 분사 시기를, 그리고 스파크 플러그(6)에 의한 점화 시기를 제어하도록 한다.

이제, 도3 내지 도7을 참조하여, 제1 실시예의 제어 시스템에서 사용하기 위한 여러 제어 루틴(routine)을 설명하기로 한다.

도3은 연료 분사량 연산 루틴을 도시한다. 상기 루틴은 예컨대 10 ms의 간격으로 실행된다.

단계 S1에서, 균질 연소 모드 및 성층 연소 모드 중 어느 모드가 요구되는가가 판단된다. 이 점에 대하여, 연소 모드는 엔진 작동 조건을 기초로 하고 연소 모드 절환 맵(map)을 참조하여, 연소 모드 요구 수단을 구성하는 다른 루틴에 의해 요구된다.

단계 S1에서, 요구되는 연소 모드가 성층 연소라고 판단된 때, 제어는 연소 모드 요구 플랙(flag)(FSTRR)이 1로 설정되는 단계 S2로 진행한다. 단계 S1에서, 요구되는 연소 모드가 균질 연소라고 판단된 때, 제어는 플랙(FSTRR)이 0으로 설정되는 단계 S3으로 진행한다. 이후에, 제어는 각각의 단계로부터 단계 S4로 진행한다.

단계 S4에서, 신속 응답 보정량으로서 역할하는 토크 보정율(PIPER)이 판독된다. 이 점에 대하여, 토크 보정율(PIPER)은 목표 실린더 흡입 공기량(tQa) 및 목표 당량비(tφ)에 따라 얻어지는 목표 토크에 대한, 실제 실린더 흡입 공기량인 지연된 실린더 흡입 공기량(dQa) 및 목표 당량비(tφ)에 따라 얻어진 토크의 보정율이다. 따라서, 실제 토크가 후술되는 토크 보정의 요구에 응답하여 이루어지는 당량비 보정 및 점화 시기 모정에 의해 목표 토크에 근접하게 됨에 따라, 토크 보정율(PIPER)은 작아지게 된다.

단계 S5에서, 당량비 보정율(△φ0)은 도8에 도시된 토크 보정율/당량비 보정율 변환 테이블로부터의 검색에 의해 연산된다.

단계 S6에서, 예컨대 목표 토크 및 엔진 속도를 기초로 하여 맵 테이블 등으로부터의 검색에 의해 기준 당량비(tφ0)가 연산된다.

단계 S7에서, 목표 당량비는 이하의 식으로부터 연산된다.

tφ = tφ0 × △φ

단계 S8에서, 연료 분사량(Ti)은 전술된 목표 당량비를 기초로 하여 연산된다.

도4는 각각의 실린더(제n 실린더)의 균질 연소 중의 (흡기 행정 동안의) 연료 분사 시기에서 실행되는 루틴을 도시한다.

단계 S11에서, 전술된 연소 모드 요구 플랙(FSTRR)의 값이 0인지의 여부가 판단된다. 플랙(FSTRR)이 0일 때, 즉 균질 연소 모드가 요구된 때, 제어는 이때 제n 실린더에서 실제로 수행되는 연소 모드를 나타내는 연소 모드 판단 플랙[FHORS(n)]이 1(균질 연소)로 설정되는 단계 S12로 진행하고 나서, 도3에 도시된 루틴에 의해 연산된 연료 분사량(Ti)과 동등한 분사 펄스 신호를 생성하는 단계 S13으로 진행함으로써, 균질 연소를 수행하도록 한다.

더욱이, 단계 S11에서, 플랙(FSTRR)이 0일 때, 즉 성층 연소 모드가 요구된 때, 제어는 전술된 연소 모드 판단 플랙[FHORS(n)]이 0(균질 연소 모드)으로 설정되는 단계 S14로 진행한 후에, 루틴은 종료된다.

도5는 각각의 실린더(제n 실린더)에서의 기준 신호의 출력시에 실행되는 루틴을 도시한다. 이 점에 대하여, 기준 신호는 대응하는 실린더의 균질 연소 중의 연료 분사 시기와 성층 연소 중의 연료 분사 시기 사이의 시간에서 발생된다.

단계 S21에서, 신속 응답 토크 보정량으로서 역할하는 토크 보정이 연산된다.

단계 S22에서, 전술된 연소 모드 판단 플랙[FHORS(n)]의 값이 판단된다. 플랙[FHORS(n)]의 값이 1인 때, 즉 이때의 제n 실린더의 연소 모드가 균질 연소 모드로서 판단된 때, 제어는 점화 시기 보정량(△Adv)이 토크 보정율/점화 시기 보정량 변환 테이블로부터의 검색에 의해 연산되는 단계 S23으로 진행하고 나서, 전술된 토크 보정율(PIPER)이 100%로 리셋되는 단계 S24로 진행한다. 즉, 점화 시기에 의해서만 토크 보정이 수행되고 도3의 당량비 보정율이 1로 설정됨으로써, 당량비에 의한 토크 보정을 방지하도록 한 후에, 루틴은 종료된다.

더욱이, 단계 S22에서, 플랙[FHORS(n)]이 0인 때, 즉 이때의 제n 실린더의 연소 모드가 성층 연소 모드로서 판단된 때, 제어는 당량비에 의한 토크 보정을 수행하고 점화 시기에 의한 보정을 방지하도록 △Adv가 0으로 리셋되는 단계 S25로 진행한 후에 루틴은 종료된다.

도6은 각각의 실린더(제n 실린더)의 성층 연소 중의 (압축 행정 동안의) 각각의 연료 분사 시기에서 실행되는 루틴을 도시한다.

단계 S31에서, 전술된 연소 모드 판단 플랙[FHORS(n)]의 값이 판단된다. 플랙[FHORS(n)]의 값이 1일 때, 즉, 이때의 제n 실린더의 연소 모드가 균질 연소 모드로 판단된 때, 상기 루틴은 종료된다. 그러나, 플랙[FHORS(n)]의 값이 0일 때, 즉, 이때의 제n 실린더의 연소 모드가 성층 연소 모드로서 판단된 때, 제어는 도3에 도시된 루틴에 의해 연산된 연료 분사량(Ti)과 동등한 연료 분사 펄스 신호가 발생되는 단계 S32로 진행함으로써, 성층 연소를 실행하도록 한다.

도7은 각각의 실린더(제n 실린더)에서의 점화 시기 제어의 루틴을 도시한다. 상기 루틴은 기준 신호 출력 시점 등의 점화 시기 이전의 소정의 크랭크 각도에서 실행된다.

단계 S41에서, 예컨대 엔진 부하 및 엔진 속도 등의 엔진 작동 조건을 기초로 하고 냉각수 온도 등에 의해 보정된 기준 점화 시기(Adv0)가 판독된다.

단계 S42에서, 최종 점화 시기(Adv)는 이하의 식으로부터 전술된 점화 시기 보정량(△Adv)을 기초로 하여 연산된다.

Adv = Adv0 + △Adv

단계 S43에서, 상기와 같이 연산된 점화 시기(Adv)에 도달되었는지의 여부가 판단되며, 도달된 것으로서 판단된 때 점화 펄스가 발생되어 점화를 수행하도록 한다.

이에 의해, 도10에 도시된 바와 같이, 연소 모드가 성층 연소로부터 균질 연소로 절환된 때, 연소 모드 요구 플랙(FSTRR)의 절환 직후의 연소에 대응하는 성층 연소 연료 분사 시기가 연소 모드 판단 플랙[FHORS(n)]의 절환 이전에 존재하는 실린더(#1 실린더 및 #3 실린더)에 대한 연소 모드 판단 플랙(FHORS)이 그 연료 분사 시기에서 0으로 설정되어서, 연료가 성층 연소를 위한 연료 분사 시기에서 분사되어 성층 연소를 수행하도록 하는 것이 가능함과 동시에, 성층 연소 모드용 조작 변수인 당량비에 의해 신속 응답 토크 보정이 수행할 수 있게 된다. 따라서, 성층 연소 중에 점화 시기의 사용에 의한 잘못된 토크 보정으로부터 기인하는 연소 악화 그리고 최악의 경우의 실화를 방지할 수 있게 된다.

한편, 도11에 도시된 바와 같이, 연소 모드가 균질 연소로부터 성층 연소로 절환된 때, 연소 모드 요구 플랙(FSTRR)의 절환 직후의 연소에 대응하는 균질 연소 연료 분사 시기가 연소 모드 판단 플랙[FHORS(n)]의 절환 이전에 존재하는 실린더(#1 실린더 및 #2 실린더)에 대한 연소 모드 판단 플랙(FHORS)이 그 연료 분사 시기에서 1로 설정되어서, 연료가 성층 연소 중의 연료 분사 시기에서 분사되어 성층 연소를 수행하도록 함과 동시에, 균질 연소 모드용 조작 변수인 점화 시기에 의해 신속 응답 토크 보정이 수행할 수 있게 된다. 따라서, 균질 연소를 위한 연료 분사가 종료된 후에 당량비의 사용에 의한 토크 보정의 불능으로 인해 토크 보정이 불가능하게 되는 것을 방지할 수 있게 되며, 균질 연소에 대응하는 점화 시기의 사용에 의해 토크 보정을 실행할 수 있게 된다.

더욱이, 연소 모드 요구 플랙(FSTRR)의 절환 직후의 연소에 대응하는 균질 연소 점화 시기가 플랙(FSTRR)의 절환 이후에 오는 실린더(도10의 #3 및 #4와, 도11의 #3 및 #4)는 플랙(FSTRR)의 절환 직후 시점으로부터 절환된 연소 모드에 따라 그 작동을 개시하며, 연소 모드 판단 플랙[FHORS(n)]의 값을 기초로 하여, 절환된 연소 모드에 따른 당량비의 사용에 의한 신속 응답 토크 보정으로의 절환을 얻는 것이 가능하게 된다.

도12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제어 시스템에서 사용하기 위한, 균질 연소 중의 연료 분사 사기에서 실행되는 루틴을 도시한다. 본 실시예는, 연소 모드 요구 플랙(FSTRR)이 0일 때, 즉 균질 연소가 요구될 때, 연료 분사 펄스 신호가 발생된 후에 연소 모드 판단 플랙[FHORS(n)]이 1로 설정되므로, 제1 실시예와 상이하다. 도3 및 도5 내지 도7에 도시된 다른 루틴은 제1 실시예와 유사하게 본 실시예에서도 실행된다. 본 실시예는 제1 실시예와 유사하게 작동할 수 있고 실질적으로 동일한 효과를 발생시킬 수 있다.

이제, 제3 실시예를 설명하기로 한다.

본 실시예에서, 도3, 도4 및 도6에 도시된 루틴은 제1 실시예와 유사하게 실행되며(도4의 루틴 대신에, 도12의 루틴이 사용될 수 있음), 도13에 도시된 루틴은 도5의 루틴 대신에 기준 신호의 출력시에 실행된다.

단계 S21에서 토크 보정율(PIPER)이 신속 응답 토크 보정량으로서 사용되도록 연산된 후에, 단계 S26에서 연소 모드 요구 플랙(FSTRR)의 절환 후에 소정 기간이 경과하였는지의 여부가 판단된다. 이 점에 대하여, 전술된 소정 기간은 요구가 절환된 때 과도기적 시간에 있어서 플랙(FSTRR)의 값 및 실제 연소 모드가 서로 대응하지 않는 가능성을 갖는 기간이며, 기간은 미리 수행된 실험에 의해 얻어질 수 있다.

이때, 플랙(FSTRR)의 절환 후에 소정 기간이 경과하기 전에, 제어는 플랙[FHORS(n)]의 값에 대한 판단이 이루어지는 단계 S22로 진행한다. 플랙[FHORS(n)]이 1이라고 판단되며 이때의 제n 실린더의 연소 모드가 균질 연소 모드로서 판단된 때, 제어는 점화 시기 보정량(△Adv)이 연산되는 단계 S23으로 진행한다. 이후에, 제어는 전술된 토크 보정율(PIPER)이 100%로 리셋되는 단계 S24로 진행하고, 루틴은 종료된다. 단계 S22에서 플랙[FHORS(n)]의 값이 0이고 이때의 제n 실린더의 연소 모드가 성층 연소라고 판단된 때, 제어는 점화 시기 보정량(△Adv)이 0으로 리셋되는 단계 S25로 진행하고 나서 루틴은 종료된다.

더욱이, 단계 S26에서 플랙(FSTRR)의 절환 후에 소정 기간이 경과하였다고 판단된 때, 제어는 플랙(FSTRR)의 값이 판단되는 단계 S27로 진행한다. 플랙(FSTRR)이 0인 때, 이때의 제n 실린더의 연소 모드는 균질 연소 모드로서 판단되고, 제어는 점화 시기 보정량(△Adv)이 도9에 도시된 토크 보정율/점화 시기 보정량 변환 테이블로 등으로부터의 검색에 의해 연산되는 단계 S28로 진행한다. 그리고 나서, 제어는 전술된 토크 보정율(PIPER)이 100%로 리셋되는 단계 S29로 진행하고, 루틴은 종료된다.

본 실시예는 전술된 소정 기간의 경과 후에 연소 모드가 연소 모드 판단 플랙[FHORS(n)] 대신에 연소 모드 요구 플랙(FSTRR)의 사용에 의해 판단되도록 구성됨으로써, 연산 부하가 감소될 수 있다. 즉, 플랙[FHORS(n)]이 사용되는 경우에, 실린더 개수(n)인 변수를 사용함으로써 연소 모드 판단 플랙[FHORS(n)]의 어레이로부터 하나의 값을 선택하는 과정을 소프트웨어에서 수행하는 것이 요구된다. 플랙(FSTRR)이 사용되는 경우에, 이러한 선택 과정이 불필요하게 될 수 있어서, 연산 부하를 감소시킬 수 있게 한다.

이제, 제4 실시예를 설명하기로 한다.

본 실시예에서, 도3 및 도5의 루틴은 제1 실시예와 유사하게 실행되며, 도14 내지 도16에 도시된 다른 루틴도 실행된다.

도14는 제n 실린더의 균질 연소 중의 연료 분사 시기에 실행되는 루틴을 도시한다.

단계 S51에서, 연소 모드 요구 플랙(FSTRR)의 값에 대한 판단이 이루어진다.

단계 S51에서, 플랙(FSTRR)이 1이 될 것이 요구될 때, 즉 성층 연소 모드가 요구될 때, 상기 루틴은 종료된다. 한편, 플랙(FSTRR)의 값이 0이 될 것이 요구될 때, 즉 균질 연소 모드가 요구될 때, 제어는 연료 분사 펄스 신호(Ti)가 발생되는 단계 S52로 진행한다.

단계 S53에서, 요구된 균질 연소 중의 연료 분사 시기 이후에 소정의 크랭크 각도(β)(제2 설정 크랭크 각도)가 경과하였는지의 여부가 판단된다. 이 점에 대하여, 전술된 설정 크랭크 각도(β)는 제n 실린더의 균질 연소 둥의 연료 분사 시기와 제(n+1) 실린더의 균질 연소 중의 연소 분사 시기 사이의 크랭크 각도로 설정된다(예컨대, 4-실린더 내연 기관의 경우에는 180°).

설정 크랭크 각도(β)가 경과되지 않았다고 판단된 때, 제어는 연소 모드 요구 플랙(FSTRR)이 1로 절환되었는지의 여부가 판단되는 단계 S54로 진행한다. 설정 크랭크 각도(β)가 경과되기 전에 플랙(FSTRR)이 1로 절환된 경우에, 제어는 다음의 제(n+1) 실린더에 대한 연소 모드 판단 플랙[FHORS(n+1)]이 0으로 절환되는, 즉 성층 연소 모드로 절환되는 단계 S55로 진행하는 반면에, 플랙(FSTRR)이 0으로 유지되는 경우에, 제어는 다음의 제(n+1) 실린더에 대한 연소 모드 판단 플랙(FHORS)이 1로 유지되는 단계 S56으로 진행한 후에, 제어는 단계 S53으로 귀환한다.

단계 S53에서 설정 크랭크 각도가 경과되었다고 판단된 때, 상기 루틴은 종료된다.

즉, 제n 실린더에서 균질 연소를 위한 연료 분사가 수행되고 그 실린더에서 균질 연소가 수행되는 경우에, 연료 분사 실행후 설정 크랭크 각도(β)가 경과하기 전에, 즉 다음의 제(n+1) 실린더의 균질 연소 중의 연료 분사 시기가 올 때까지, 플랙(FSTRR)이 1(즉, 균질 연소 모드)로 절환되지 않으면, 다음의 제(n+1) 실린더의 연소 모드도 균질 연소로서 판단된다. 성층 연소 모드로의 절환이 그 후에 발생할 가능성이 있지만, 연료 분사가 그 순간에 실행되지 않으면 균질 연소를 실행할 수 없게 되므로, 균질 연소를 수행하기 위한 연료 분사가 실행된다. 더욱이, 설정 크랭크 각도(β)가 경과하기 전에 플랙(FSTRR)이 1(성층 연소 모드)로 절환되는 경우에, 제(n+1) 실린더의 연소 또는 작동은 요구대로 성층 연소로 될 수 있어서, 연소 모드가 성층 연소라고 판단된다.

도15는 제n 실린더의 성층 연소 둥의 연료 분사 시기에 실행되는 루틴을 도시한다.

단계 S31에서, 연소 모드 판단 플랙[FHORS(n)]의 값에 대한 판단이 이루어진다. 플랙[FHORS(n)]의 값이 1인 때 제어는 단계 S61로 진행하고, 그 값이 0인 때 제어는 제n 실린더의 성층 연소용 연료 분사가 수행되는 단계 S32로 진행한 후 제어는 단계 S62로 진행한다.

도6에 도시된 과정과 유사한 과정이 수행된 후에, 단계 S61에서 연소 모드 요구 플랙(FSTRR)이 1인지의 여부, 즉 성층 연소 모드가 요구되는지의 여부가 판단된다.

플랙(FSTRR)이 1이라고 판단된 때, 제어는 제n 실린더의 성층 연소용 연료 분사가 실행되었는지의 여부가 판단되는 단계 S62로 진행한다.

단계 S62에서, 제n 실린더의 성층 연소용 연료 분사가 실행되었다고 판단된 경우에, 제어는 연소 모드 판단 플랙[FHORS(n+1)]이 0으로 설정되고 다음의 제(n+1) 실린더의 연소 모드가 성층 연소 모드라고 판단되는 단계 S63으로 진행한다.

이러한 것은, 제n 실린더의 성층 연소용 연료 분사 시기에서 성층 연소 모드가 요구되고 성층 연소가 수행된 경우에, 다음의 제(n+1) 실린더의 균질 연소용 연료 분사 시기가 도17에 도시된 바와 같이 이미 경과되었고, 연소 모드의 요구가 그 후에 균질 연소로 절환될지라도 제(n+1) 실린더에서 균질 연소를 수행하는 것이 불가능하게 되어서, 제(n+1) 실린더의 연소 모드가 성층 연소로서 판단되기 때문이다.

도16은 연소 모드 요구 플랙(FSTRR)이 1(성층 연소 모드)로부터 0(균질 연소 모드)으로 절환된 때 실행되는 루틴을 도시한다.

단계 S71에서, 전술된 요구의 절환 후에 설정 크랭크 각도(α)(제1 설정 크랭크 각도)가 경과되었는지의 여부가 판단된다. 이 점에 대하여, 도17에 도시된 바와 같이 크랭크 각도(α)는 제(n+1) 실린더의 균질 작동용 연료 분사 시기와 제n 실린더의 성층 연소용 연료 분사 시기 사이의 크랭크 각도로 설정된다.

설정 크랭크 각도가 경과되는 시점에 있을 때, 제어는 성층 연소용 연료 분사가 제n 실린더에서 실행되어 제n 실린더가 성층 연소를 수행하는 조건에 있도록 하는지의 여부가 판단되는 단계 S72로 진행한다.

성층 연소용 연료 분사가 실행되었다고 판단된 때, 제어는 연소 모드 판단 플랙[FHORS(n+1)]이 0으로 설정되고 다음의 제(n+1) 실린더의 연소 모드가 성층 연소로서 판단되는 단계 S73으로 진행한 후에, 루틴은 종료된다.

성층 연소용 연료 분사가 아직 실행되지 않았다고 판단된 때, 제어는 연소 모드 요구 플랙(FSTRR)이 1(성층 연소)로 절환되는지의 여부가 판단되는 단계 S74로 진행한다. 연소 모드가 성층 연소로 절환되었다고 판단된 때는 상기 루틴은 종료되고, 절환되지 않은 때는 제어는 단계 S71로 귀환한다.

전술된 설정 크랭크 각도(α)가 성층 연소용 연료 분사의 실행 없이 그리고 연소 모드 요구 플랙(FSTRR)의 절환 없이 경과된 경우에, 즉 설정 크랭크 각도(α)가 경과된 후 성층 연소가 실행될 경우에(성층 연소는 반드시 실행될 것이므로, 그 실행의 인식은 불필요함), 제어는 연소 모드 판단 플랙[FHORS(n)]이 1로 설정되고 다음의 제(n+1) 실린더에서의 연소 모드에 대한 판단이 이루어지는 단계 S75로 진행하며, 그 후에 루틴은 종료된다.

즉, 제n 실린더의 성층 연소용 연료 분사가 전술된 설정 크랭크 각도가 경과하기 전에 수행되는 경우는, 요구가 제(n+1) 실린더의 균질 연소용 연료 분사 시기 이후에 균질 연소로 절환되어 제(n+1) 실린더가 균질 연소를 실행할 수 없지만 성층 연소를 수행하여서 제(n+1) 실린더의 연소 모드가 성층 연소로서 판단되는 경우이다. 더욱이, 제n 실린더의 성층 연소용 연료 분사가 설정 크랭크 각도(α)의 경과 후에 수행되는 경우는, 요구가 제(n+1) 실린더의 균질 연소용 연료 분사 시기 이전에 절환되어 제(n+1) 실린더가 균질 연소를 수행할 수 있어서 제(n+1) 실린더의 연소 모드가 균질 연소로서 판단되는 경우이다.

이제, 제5 실시예를 설명하기로 한다.

본 실시예에서는, 도3 및 도5 내지 도7의 루틴이 제1 실시예와 유사하게 실행되고, 게다가 도18에 도시된 루틴이 실행된다.

도18은 제n 실린더의 균질 연소용 연료 분사 시기의 루틴을 도시한다.

단계 S51 내지 S56은 도14에 도시된 루틴의 단계와 동일하므로, 이에 대한 반복 설명은 간결성을 위해 생략된다.

단계 S51에서, 연소 모드 요구 플랙(FSTRR)의 값이 1인 경우에, 즉 성층 연소가 요구된 경우에, 제어는 대응하는 균질 연소용 연료 분사 시기 이후에 전술된 설정 크랭크 각도(β)(제2 설정 크랭크 각도)가 경과되었는지의 여부가 판단되는 단계 S81로 진행한다. 설정 크랭크 각도(β)가 아직 경과되지 않은 경우에, 제어는 연소 모드 요구 플랙(FSTRR)이 0으로 절환되었는지의 여부가 판단되는 단계 S82로 진행한다. 설정 크랭크 각도(β)가 경과되기 전에 플랙(FSTRR)이 0으로 절환된 경우에, 제어는 다음의 제(n+1) 실린더에 대한 연소 모드 판단 플랙[FHORS(n+1)]이 1로, 즉 균질 연소로 절환되는 단계 S83으로 진행한다. 플랙(FSTRR)이 1로 유지되는 경우에, 제어는 제(n+1) 실린더에 대한 연소 모드 판단 플랙[FHORS(n+1)]이 0으로 유지되는 단계 S84로 진행한 후에 단계 S81로 귀환하며, 단계 S81에서 설정 크랭크 각도(β)가 경과되었다고 판단된 때 제어 루틴은 종료된다.

즉, 제n 실린더의 균질 연소용 연료 분사 시기에 성층 연소 모드가 요구되는 조건 이후로 설정 크랭크 각도(β)가 경과하기 전에, 즉 상기 조건으로부터 제(n+1) 실린더의 균질 연소용 연료 분사 시기까지, 연소 모드 요구가 균질 연소로 절환되지 않은 경우에, 연소 모드 요구가 추후에 균질 연소로 절환될지라도 제(n+1) 실린더의 균질 연소용 연료 분사 시기는 이미 경과하여서 제(n+1) 실린더의 연소 모드가 성층 연소로서 판단되므로 성층 연소를 실행하는 것이 필요하다. 더욱이, 요구가 설정 크랭크 각도(β)가 경과하기 전에 성층 연소 모드로 절환된 경우에, 요구의 절환은 제(n+1) 실린더의 균질 연소용 연료 분사 시기 이전에 이루어져 균질 연소가 요구대로 수행될 수 있어서 제(n+1) 실린더의 연소 모드는 균질 연소로서 판단된다.

전술된 실시예들에서 연소 모드 판단 플랙[FHORS(n)]이 각각의 실린더에 제공되지만, 각각의 실린더용 플랙(FHORS)은 각각의 실린더에 대한 플랙의 설정으로부터 기준 신호의 발생시의 신속 응답 토크 보정용 조작 변수의 선택까지의 기간들이 서로 중첩되지 않는다면 단일 변수일 수 있다.

도19는 본 발명의 제6 실시예에 따른 제어 시스템을 도시한다. 도시된 바와 같이, 제어 시스템은 엔진의 작동 조건에 따라 연소 모드를 균질 연소 모드 및 성층 연소 모드 중 하나의 모드로부터 다른 하나의 모드로 절환하는 연소 모드 절환 수단과; 엔진의 작동 조건에 따라 토크 보정을 요구하는 토크 보정 요구 수단과; 균질 연소 모드 및 성층 연소 모드 각각에서 상이한 조작 변수를 조작함으로써 토크 보정을 하는 (균질 연소 모드 및 성층 연소 모드를 위한) 토크 보정 수단과; 연소 모드 절환 수단이 토크 보정 실행 중에 연소 모드를 절환할 것이 요구될 때, 연소 모드가 연소 모드 절환 수단에 의해 균질 연소 모드로부터 성층 연소 모드로 또는 그 반대로 절환되는지의 여부에 따라, 조작 변수가 절환되는 조작 변수 절환 시기를 설정하는 조작 변수 절환 시기 설정 수단을 포함한다.

도20의 플로우차트를 참조하여, 본 발명의 제6 실시예에 따른 제어 시스템에서 사용하기 위한 토크 제어(토크 보정) 루틴을 설명하기로 한다. 상기 루틴은 소정 시간 간격으로, 구체적으로는 신속 응답 토크 보정이 요구되는 시간 중에 10 ms(10 ms 작업)마다 실행된다.

단계 S101에서, 연소 모드가 균질 연소 모드인지 성층 연소 모드인지의 여부에 대한 판단이 이루어진다. 이 점에 대하여, 연소 모드는 엔진 작동 조건을 기초로 하고 연소 모드 변경 맵을 참조함으로써, 연소 모드 절환 수단을 구성하는 다른 루틴에 의해 요구된다.

단계 S101에서 연소 모드가 성층 연소라고 판단된 때, 제어는 토크 보정율(PIPER)이 판독되는 단계 S102로 진행한다. 이 점에 대하여, 토크 보정율(PIPER)은 목표 실린더 흡입 공기량(tQa) 및 목표 당량비(tφ)에 따라 얻어지는 목표 토크에 대한, 실제 실린더 흡입 공기량인 지연된 실린더 흡입 공기량(dQa) 및 목표 당량비(tφ)에 따라 얻어진 토크의 보정율이다. 따라서, 실제 토크가 후술되는 토크 보정의 요구에 응답하여 이루어지는 당량비 보정 및 점화 시기 모정에 의해 목표 토크에 근접하게 됨에 따라, 토크 보정율(PIPER)은 작아지게 된다.

단계 S103에서, 전술된 바와 같이 작아지는 토크 보정율(PIPER)이 소정 값 ε보다 작은 지의 여부가 판단된다. 토크 보정율(PIPER)이 소정 값보다 작지 않을 때, 제어는 단계 S104로 진행한다.

단계 S104에서, 당량비 보정율(△φ0)은 도8에 도시된 토크 보정율/당량비 보정율 변환 테이블로부터의 검색에 의해 연산된다.

단계 S105에서, 전술된 당량비 보정율(△φ0)은 소정 변수로서 사용되도록 기억된다. 이에 의해, 당량비 보정율(△φ0)을 사용하여 당량비를 보정하는 제어는 다른 작업에 의해 실행되고, 토크 보정율(PIPER)에 따른 토크 보정이 수행된다.

단계 S106에서, 성층 연소시의 당량비의 보정 중에 있음을 나타내는 플랙(FADJINH)이 1로 설정된다.

당량비를 전술한 바와 같이 보정한 결과, 단계 S103에서 토크 보정율(PIPER)이 소정 값 ε보다 작다고 판단된 때, 당량비가 목표 값에 충분히 수렴하였고 보정이 완료되었다고 판단되며, 제어는 전술된 플랙(FADJINH)이 0으로 리셋되는 단계 S107로 진행한다.

한편, 단계 S101에서, 연소 모드가 균질 연소 모드라고 판단된 때, 제어는 플랙(FADJINH)의 값에 대한 판단이 이루어지는 단계 S108로 진행한다.

전술된 플랙(FADJINH)이 0인 때, 즉, 성층 연소 중의 토크 보정이 실행되지 않는 경우 연소 모드가 균질 연소 모드로 절환된 때, 제어는 토크 보정율(PIPER)이 판독되는 단계 S109로 진행한다.

단계 S110에서, 점화 시기 보정량(△Adv0)은 도8에 도시된 토크 보정율/점화 시기 보정량 변환 테이블 등으로부터의 검색에 의해 연산된다.

단계 S111에서, 전술된 점화 시기 보정량(△Adv0)은 소정 변수로서 사용되도록 기억된다. 이에 의해, 점화 시기 보정량(△Adv0)에 의해 점화 시기를 보정하는 제어는 다른 작업에 의해 실행되고, 토크 보정율(PIPER)에 따른 보정이 수행된다.

한편, 단계 S108에서 플랙(FADJINH)이 1이라고 판단된 때, 즉 연소 모드가 전술된 성층 연소시에서의 토크 보정 실행 중에 균질 연소로 절환된 때, 제어는 당량비의 사용에 의한 토크 보정이 계속 실행된다.

한편, 단계 S107에서 플랙(FADJINH)이 0으로 리셋된 후에 제어가 단계 S110으로 진행하도록 루틴이 구성될 수 있다(도7의 제2 실시예와 동일함). 즉, 점화 시기 보정은 원칙적으로 균질 연소 중에 이루어지지 않아야 하지만, 토크 보정율(PIPER)이 소정 값 ε보다 작게 되어서 충분히 작은 값으로 된 후에는 이러한 보정이 수행되어, 점화 시기를 미세 조정함으로써 점화 시기 보정이 0에 근접하도록 한다.

도21은 제1 실시예의 제어 하에서 성층 연소시의 토크 보정의 요구에 응답하여 토크 보정 실행 중에 균질 연소로의 절환이 발생할 때 초래되는 상태를 도시한다.

공기 조화기(air conditioner) 스위치가 성층 연소 중에 온 상태로 된 때, 토크의 증가가 요구되며, 이러한 요구에 응답하여 목표 흡입 공기량이 증가되어 흡입 공기량을 증가시키도록 한다. 그러나, 이는 당량비 보정율(△φ0)이 실제 흡입 공기량의 증가 지연에 맞추어 점차적으로 감소되어 토크를 일정하게 유지한 후에, 공기 조화기 릴레이가 온 상태로 되어 공기 조화기의 작동을 개시하도록 한다. 이러한 단계에서, 흡입 공기량은 목표 값에 아직 도달하지 않아서, 당량비 보정율(△φ0)이 토크를 대응하여 증가시키도록 급등을 나타내는 방식으로 급격하게 증가되며, 그리고 나서 토크를 일정하게 유지하기 위해 흡입 공기량의 후속적인 증가에 맞추어 점차적으로 감소된다.

성층 연소 중의 당량비 보정에 의한 토크 보정 실행 동안에 연소 모드를 절환할 것이 요구될 때, 균질 연소 동안에는 토크 보정이 점화 시기 보정에 의해 적절히 이루어지므로, 당량비 보정과 점화 시기 보정 사이의 과도기에서 토크의 급격한 변동을 야기할 가능성이 있다. 따라서, 연소 모드가 성층 연소에서의 당량비의 사용에 의한 토크의 보정 중에 균질 연소로 절환된 경우에, 당량비의 사용에 의한 토크 보정은 그후에도 계속됨으로써, 과도기에서의 토크의 급격한 변동의 발생이 회피될 수 있어 토크 충격이 방지될 수 있다. 더욱이, 당량비에 의한 보정이 계속되는 이유로서, 균질 연소시에 점화 시기 보정으로의 절환이 이루어진 때, 균질 연소를 위한 기본적인 점화 시기가 MBT(최대 토크가 발생되는 점화 시기)에 인접하여 설정된다면 점화 시기 진각에 의해 토크가 증가될 수 없으며, 따라서 요구되는 토크 보정이 얻어질 수 없다는 것을 예로 들 수 있다.

도22는 제1 실시예의 제어 하에서 균질 연소시에 토크 보정이 요구되고 토크 보정 실행 중에 성층 연소로의 절환이 발생한 때 초래되는 상태를 도시한다.

균질 연소시에 공기 조화기 스위치가 온 상태로 된 때, 흡입 공기량을 증가시키는 제어가 개시되고 점화 시기 보정량(△Adv)이 지연된다. 이후에, 공기 조화기 릴레이는 온 상태로 되어 공기 조화기의 작동을 개시하도록 하며, 흡입 공기량의 목표 값에 대한 부족분은 점화 시기 보정량(△Adv)을 급등을 나타내는 방식으로 급격하게 증가시킴으로써 보상되고, 이에 의해 토크를 대응하여 증가시키며, 점화 시기 보정량(△Adv)은 토크를 일정하게 유지하기 위하여 흡입 공기량의 후속적인 증가에 맞추어 점차적으로 감소된다.

균질 연소시에 점화 시기 보정에 의한 토크 보정 실행 중에 연소 모드를 절환하는 것이 요구될 때, 전술된 바와 같이 성층 연소 중에 점화 시기 보정 범위는 작으므로, 점화 시기 보정에 의한 토크 보정을 실행하는 것이 실제적으로는 불가능하다. 따라서, 연소 모드의 절환과 동시에, 그 때의 토크 보정율에 대응하는 당량비 보정율(△φ)이 맵 등으로부터의 검색에 의해 연산되며, 그 후에 당량비 보정율은 흡입 공기량의 증가에 맞추어 점차적으로 감소된다.

도23을 참조하여, 제7 실시예에 따른 토크 제어(토크 보정)를 설명하기로 한다.

도20에 도시된 제6 실시예와의 차이점은, 당량비 보정율(△φ)이 소정 값보다 작게 된 때 당량비 보정율(△φ)에 의해 단계 S103에서 토크 보정을 완료하도록 구성된 제6 실시예와는 달리, 제7 실시예는 당량비 보정이 없는 경우의 기준 값 1로부터 토크 보정율(PIPER)의 감소와 더불어 감소하는 당량비 보정율(△φ0)의 편차 가 소정 값 ε보다 작게 될 때 단계 S121에서 토크 보정을 완료하도록 구성된다는 것에 있다. 이상의 것을 제외하고는, 제7 실시예는 제6 실시예와 실질적으로 동일하다.

도24를 참조하여, 본 발명의 제8 실시예에 따른 토크 제어(토크 보정)를 설명하기로 한다. 본 실시예에서는, 소정 시간이 신속 응답 토크 보정의 요구로부터 그 보정의 종료까지의 시간과 비교할 때 충분히 길게 되도록 설정되며, 소정 시간 중에 균질 연소로의 절환이 발생할 때에도 당량비 보정율(△φ0)에 의한 토크 보정이 계속된다.

구체적으로, 단계 S101에서 연소 모드가 균질 연소 모드라고 판단된 때, 제어는 토크 보정의 요구 직후인지의 여부가 판단되는 단계 S131로 진행한다. 토크 보정의 요구 직후인 경우에, 제어는 시간 측정용 카운터(N)의 값이 0으로 리셋되는 단계 S132로 진행한다. 이후에, 단계 S104에서 토크 보정율(PIPER)이 판독되고, 단계 S133에서 당량비 보정율(△φ0)이 연산되며, 단계 S105에서 당량비 보정율(△φ0)이 소정 변수로서 사용되도록 기억됨으로써, 당량비 보정에 의한 토크 보정이 실행되게 된다.

그리고 나서, 단계 S134에서 전술된 카운터(N)의 값이 소정 값(Nset)이 되는지의 여부가 판단된다. 아니오인 경우에, 토크 보정이 아직 종료되지 않았을 가능성이 있다고 판단되어서, 단계 S135에서 플랙(FADJINH)이 1로 설정된 후에 단계 S136에서 카운터(N)의 증가가 수행된다. 더욱이, 단계 S134에서 카운터(N)의 값이 소정 값(Nset)이 되었다고 판단된 경우에, 토크 보정이 종료되게 하기에 충분한 시간이 경과되었다고 판단되며, 단계 S137 및 단계 S138에서 플랙(FADJINH) 및 카운터(N)가 연속적으로 0으로 설정된다.

본 발명의 내연 기관용 제어 시스템은 실제 연소 모드의 절환에 응답하여 토크 보정용 조작 변수를 절환할 수 있으며, 연소 모드의 절환에 대한 요구가 토크 보정 실행 중에 발생한 때에도 토크의 변동에 있어서 급등 또는 급락을 방지할 수 있다.

Claims

제1 실린더와,

제2 실린더와,

제어기를 포함하며,

상기 제어기는,

각각의 실린더에 대해 제1 연소 모드 및 제1 연소 모드보다 연료 분사 시기가 늦은 제2 연소 모드 중 하나의 모드를 요구하는 모드 요구부와,

각각의 실린더의 실제 연소 모드가 제1 연소 모드인지 또는 제2 연소 모드인지의 여부를 판단하는 모드 판단부와,

내연 기관의 작동에 따른 토크 보정을 위한 토크 보정 요구 신호를 발생하는 토크 보정 요구부와,

제1 연소 모드 및 제2 연소 모드 각각에서 상이한 조작 변수를 조작함으로써 토크 보정 요구 신호 및 각각의 실린더의 연소 모드에 응답하여 각각의 실린더에 대해 토크 보정을 수행하는 토크 보정부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
제1항에 있어서, 상기 내연 기관은 관련 실린더에 각각 연결되어 제1 실린더 및 제2 실린더 내로 연료를 분사하는 복수개의 인젝터도 포함하며, 상기 제어기는 인젝터들 중 하나의 인젝터가 제1 연소 모드에 따른 시기에서 실린더들 중 하나의 실린더 내로 연료를 분사할 때 플랙을 설정하는 플랙 설정부도 포함하고, 상기 모드 판단부는 플랙에 따라 연소 모드를 판단하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
제2항에 있어서, 플랙 설정부는 제2 연소 모드에 따른 연료 분사 시기 이후에 플랙을 리셋하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
제1항에 있어서, 상기 내연 기관은 제1 실린더 및 제2 실린더에 각각 배치되어 제1 실린더 및 제2 실린더 내로 연료를 분사하는 복수개의 인젝터도 포함하며, 상기 모드 판단부는 모드 요구부가 제1 연소 모드에 따른 인젝터의 연료 분사 시기에서 제1 연소 모드를 요구할 때 실린더들 중 하나의 실린더가 제1 연소 모드에 있다고 판단하고, 상기 실린더가 제1 연소 모드에 따른 인젝터의 연료 분사 시기에서 제2 연소 모드에 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
제4항에 있어서, 연소는 제1 실린더에서 수행된 후에 제2 실린더에서 수행되며, 모드 판단부는 모드 요구부가 제2 연소 모드를 요구하는 조건하에서 제1 실린더가 제2 연소 모드에 따라 연소를 수행할 때 제2 실린더가 제2 연소 모드에 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
제4항에 있어서, 상기 모드 판단부는 제2 연소 모드에 따른 제1 실린더 내로의 연료 분사 시기를 통해 제2 연소 모드로부터 제1 연소 모드로 절환하는 모드 요구부의 요구로부터의 기간이 제1 연소 모드에 따른 제2 실린더 내로의 연료 분사 시기와 제2 연소 모드에 따른 제1 실린더 내로의 연료 분사 시기 사이의 기간보다 짧을 때 제2 실린더는 제2 연소 모드에 있다고 판단하며, 상기 모드 판단부는 제2 연소 모드에 따른 제1 실린더 내로의 연료 분사 시기를 통해 제2 연소 모드로부터 제1 연소 모드로 절환하는 모드 요구부의 요구로부터의 기간이 제1 연소 모드에 따른 제2 실린더 내로의 연료 분사 시기와 제2 연소 모드에 따른 제1 실린더 내로의 연료 분사 시기 사이의 기간보다 길 때 제2 실린더는 제1 연소 모드에 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
제4항에 있어서, 상기 모드 판단부는 모드 요구부가 제1 연소 모드에 따른 제1 실린더 내로의 연료 분사 시기와 제1 연소 모드에 따른 제2 실린더 내로의 연료 분사 시기 사이의 기간 동안 제1 연소 모드의 요구를 지속할 때 제2 실린더는 제1 연소 모드에 있다고 판단하며, 상기 모드 판단부는 모드 요구부가 제1 연소 모드에 따른 제1 실린더 내로의 연료 분사 시기와 제1 연소 모드에 따른 제2 실린더 내로의 연료 분사 시기 사이의 기간 동안 제1 연소 모드로부터 제2 연소 모드로의 절환을 요구할 때 제2 실린더는 제2 연소 모드에 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
제4항에 있어서, 상기 모드 판단부는 모드 요구부가 제1 연소 모드에 따른 제1 실린더 내로의 연료 분사 시기와 제1 연소 모드에 따른 제2 실린더 내로의 연료 분사 시기 사이의 기간 동안 제2 연소 모드의 요구를 지속할 때 제2 실린더는 제2 연소 모드에 있다고 판단하며, 상기 모드 판단부는 모드 요구부가 제1 연소 모드에 따른 제1 실린더 내로의 연료 분사 시기와 제1 연소 모드에 따른 제2 실린더 내로의 연료 분사 시기 사이의 기간 동안 제2 연소 모드로부터 제1 연소 모드로의 절환을 요구할 때 제2 실린더는 제1 연소 모드에 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
제1항에 있어서, 제1 연소 모드는 균질 연소이고, 제2 연소 모드는 성층 연소인 것을 특징으로 하는 내연 기관.
제1항에 있어서, 제1 연소 모드에서의 토크 보정용 조작 변수는 적어도 점화 시기를 포함하고, 제2 연소 모드에서의 토크 보정용 조작 변수는 공연비를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
제1항에 있어서, 관련 실린더에 각각 배치되어 제1 실린더 및 제2 실린더 내로 직접 연료를 분사하는 복수개의 인젝터도 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
복수개의 실린더를 갖는 내연 기관용 제어 시스템에 있어서,

각각의 실린더에 대해 제1 연소 모드 및 제1 연소 모드보다 연료 분사 시기가 늦은 제2 연소 모드 중 하나의 모드를 요구하는 모드 요구부와,

각각의 실린더의 실제 연소 모드가 제1 연소 모드인지 또는 제2 연소 모드인지의 여부를 판단하는 모드 판단부와,

내연 기관의 작동에 따른 토크 보정을 위한 토크 보정 요구 신호를 발생하는 토크 보정 요구부와,

제1 연소 모드 및 제2 연소 모드 각각에서 상이한 조작 변수를 조작함으로써 토크 보정 요구 신호 및 각각의 실린더의 연소 모드에 응답하여 각각의 실린더에 대해 토크 보정을 수행하는 토크 보정부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 시스템.
내연 기관의 각각의 실린더에 대해 제1 연소 모드 및 제1 연소 모드보다 연료 분사 시기가 늦은 제2 연소 모드 중 하나의 모드를 선택하는 모드 선택부와,

내연 기관의 작동에 따른 토크 보정을 위한 토크 보정 요구 신호를 발생하는 토크 보정 요구부와,

연소 모드가 제1 연소 모드로부터 제2 연소 모드로 변경되었는지 또는 제2 연소 모드로부터 제1 연소 모드로 변경되었는지의 여부에 따라 조작 변수를 선택하는 변수 선택부와,

토크 보정 요구 신호 및 변수 선택부에 의해 선택된 조작 변수에 응답하여 각각의 실린더에 대해 토크 보정을 수행하는 토크 보정부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 시스템.
제13항에 있어서, 변수 선택부는 모드 선택부가 연소 모드를 제2 연소 모드로부터 제1 연소 모드로 절환할 때보다 늦은 소정 기간 내에서 조작 변수를 절환하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 시스템.
제13항에 있어서, 변수 선택부는 모드 선택부가 연소 모드를 제1 연소 모드로부터 제2 연소 모드로 절환할 때와 동시에 조작 변수를 절환하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 시스템.
제13항에 있어서, 토크 보정부는 과도적이고 제한된 기간 내에서 토크 보정을 완료하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 시스템.
제14항에 있어서, 상기 소정 기간은 토크 보정 요구부에 의해 요구된 토크 보정의 값이 소정 값보다 작게 될 때까지의 기간인 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 시스템.
제14항에 있어서, 상기 소정 기간은 과도적 토크 보정을 성취하기 위한 조작 변수의 값이 소정 값보다 작게 될 때까지의 기간인 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 시스템.
제13항에 있어서, 제1 연소 모드는 균질 연소이고, 제2 연소 모드는 성층 연소인 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 시스템.
제13항에 있어서, 제1 연소 모드에서의 토크 보정용 조작 변수는 적어도 점화 시기를 포함하고, 제2 연소 모드에서의 토크 보정용 조작 변수는 공연비를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 시스템.
복수개의 실린더를 갖는 내연 기관용 제어 방법에 있어서,

각각의 실린더에 대해 제1 연소 모드 및 제1 연소 모드보다 연료 분사 시기가 늦은 제2 연소 모드 중 하나의 모드를 요구하는 단계와,

각각의 실린더의 실제 연소 모드가 제1 연소 모드인지 또는 제2 연소 모드인지의 여부를 판단하는 단계와,

내연 기관의 작동에 따른 토크 보정을 요구하는 단계와,

제1 연소 모드 및 제2 연소 모드 각각에서 상이한 조작 변수를 조작함으로써 토크 보정 요구 신호 및 각각의 실린더의 연소 모드에 응답하여 각각의 실린더에 대해 토크 보정을 수행하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 방법.
각각의 실린더에 대해 제1 연소 모드 및 제1 연소 모드보다 연료 분사 시기가 늦은 제2 연소 모드 중 하나의 모드를 선택하는 단계와,

내연 기관의 작동에 따른 토크 보정을 요구하는 단계와,

연소 모드가 제1 연소 모드로부터 제2 연소 모드로 변경되었는지 또는 제2 연소 모드로부터 제1 연소 모드로 변경되었는지의 여부에 따라 조작 변수를 선택하는 단계와,

토크 보정 요구 신호 및 변수 선택부에 의해 선택된 조작 변수에 응답하여 각각의 실린더에 대해 토크 보정을 수행하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 방법.