KR20050085811A

KR20050085811A - 내연기관용 재순환 배기가스량을 산출하는 장치

Info

Publication number: KR20050085811A
Application number: KR1020057011472A
Authority: KR
Inventors: 하루후미 무토; 다이스케 고바야시; 유이치로 이도
Original assignee: 도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2005-08-29
Also published as: WO2004055343A1; JP2004197616A; CN100404826C; EP1573185B1; CN1729356A; US20070016358A1; US7195007B2; JP3888301B2; EP1573185A1; AU2003286428A1; KR100730522B1

Abstract

스로틀밸브 하류의 흡기관은 EGR 공급관을 통해 배기관과 상호연결되고, EGR 제어밸브는 EGR 공급과에 배치된다. EGR 가스가 공급되지 않은 기관의 정상 운전시 기관부하율 (KLoff) 과 EGR 가스가 공급되어 있는 기관의 정상 운전시 다른 기관부하율 (KLon) 은 미리 저장된 흡기관 압력 (Pm) 의 각각의 선형함수로 표현된다. 흡기관 압력 (Pm) 이 검출된다. 검출된 흡기관 압력 (Pm) 으로부터 선형함수식을 이용하여 기관부하율 (KLoff 및 KLon) 이 산출되고, 이러한 값의 차가 산출된다 (KL = KLoff - KLon). 상기 차 (KL) 을 토대로, EGR 제어 밸브를 통과하는 EGR 가스량인 EGR 제어 밸브 통과 가스량이 산출된다.

Description

내연기관용 재순환 배기가스량을 산출하는 장치{APPARATUS FOR CALCULATING AMOUNT OF RECIRCULATED EXHAUST GAS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연기관용 재순환 배기가스량 산출을 위한 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 스로틀밸브 하류의 흡기관과 배기관이 배기가스 재순환 통로를 통해 서로 연결되며, 배기가스 재순환 통로를 통해 유동하는 재순환 배기가스량을 제어하기 위해 배기가스 재순환 재어 밸브가 배기가스 재순환 통로에 배치된 내연기관이 공지되어 있다.

이러한 기관에서, 공연비를 목표 공연비에 정확히 일치시키기 위해서는, 실린더에 충전된 신기의 양 (amount of fresh air), 즉 실린더 충전 공기량을 정확하게 구하는 것이 필요하다.

그래서, 스로틀밸브를 통과하여 흡기관내로 유동하는 신기의 양, 즉 스로틀밸브 통과 공기량과, 배기가스 재순환 제어밸브를 통과하여 흡기관내로 유동하는 재순환 배기가스량, 즉 배기가스 재순환 제어밸브 통과 가스량을 모두 고려하여 모델을 구축하고, 이 모델을 사용하여 실린더내 충전 공기량이 산출되는 내연기관이 공지되어 있다 (일본 공개 특허공보 2002-147279호 참조).

그러나, 상기 문헌에서는, 배기가스 재순환 제어밸브를 통과하는 배기가스 재순환 가스량을 어떻게 구하는지에 관해서 구체적으로 기재되어 있지 않다.

도 1 은 내연기관의 전체도이다.

도 2a 및 도 2b 는 EGR 제어밸브 통과 가스량 (megr) 를 설명하기 위한 도표이다.

도 3 은 배기압 (Pe), 배기온도 (Te), 및 () 를 나타내는 도표이다.

도 4 는 함수 Φ (Pm/Pe) 를 나타내는 도표이다.

도 5 는 기관부하율 (KLon) 과 흡기관 압력 (Pm) 과의 관계의 예를 나타내는 도표이다.

도 6a 및 도 6c 는 기울기 (e1) 를 나타내는 도표이다.

도 6b 및 도 6d 는 기울기 (e2) 를 나타내는 도표이다.

도 7 은 접속점에서의 흡기관 압력 (b) 을 나타내는 도표이다.

도 8a 및 도 8b 는 접속점에서의 기관부하율 (r) 을 나타내는 도표이다.

도 9 는 기관부하율 (KLon) 과 흡기관 압력 (Pm) 과의 관계의 예를 나타내는 도표이다.

도 10 은 기관부하율 (KLoff) 과 흡기관 압력 (Pm) 과의 관계의 예를 나타내는 도표이다.

도 11a 및 도 11b 는 각각 기울기 (a1, a2) 를 나타내는 도표이다.

도 12 는 접속점에서의 기관부하율 (c) 을 나타내는 도표이다.

도 13 은 차 (△KL) 를 설명하기 위한 도표이다.

도 14 는 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 의 산출 과정을 나타내는 공정도이다.

도 15 는 차 (△KL) 와 흡기관 압력 (Pm) 과의 관계의 예를 나타내는 도표이다.

도 16a 내지 16c 는 각각 기울기 (h1, h2) 및 접속점에서의 차 (i) 를 나타내는 도표이다.

도 17 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr)의 산출 과정을 나타내는 공정도이다.

도 18 은 EGR 제어밸브 개도와 단수 (STP) 와의 관계를 나타내는 도표이다.

도 19a 내지 19c 는 각각 각종 보정 계수를 나타내는 도표이다.

도 20 은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 내연기관의 부분도이다.

도 21a 내지 21c 는 본 발명을 적용가능한 다른 내연기관의 부분도이다.

도 22a 및 도 22b 는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도표이다.

도 23 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr)의 산출 과정을 나타내는 공정도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1. 기관본체 12, 흡기분지관

17. 스로틀밸브 18. 배기매니폴드

21. EGR 공급관 22. EGR 제어밸브

따라서, 본 발명의 목적은, 배기가스 재순환 제어밸브 통과 가스량을 간단히 또한 정확에 구할 수 있는 내연기관용 배기가스 재순환 가스량 산출 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 내연기관용 재순환 배기가스량을 산출하는 장치로서, 상기 기관은 흡기관과 배기관 및, 배기가스 재순환 통로를 통해 유동하는 재순환 배기가스의 양을 제어하기 위해 배기가스 재순환 통로에 배치된 배기가스 재순환 재어 밸브를 가지며, 스로틀밸브 하류의 상기 흡기관과 배기관은 상기 배기가스 재순환 통로를 통해 서로 연결되는 상기 장치에 있어서, 실린더내 충전 공기량은 실린더에 충전된 신기의 양이며, 흡기관 압력은 스로틀밸브의 하류에서의 흡기관의 압력이라고 할 때, 재순환 배기가스가 공급되지 않을 때 기관의 정상 운전시의 실린더내 충전 공기량과 재순환 배기가스가 공급될 때는 기관의 정상 운전시의 실린더내 충전 공기량 사이의 차를 흡기관 압력의 함수식으로 나타내고, 그 함수식을 미리 구하고 저장하기 위한 수단으로서, 흡기관 압력을 구하는 수단 및, 구해진 흡기관 압력으로부터 함수식을 이용하여 상기 차를 산출하며, 배기가스 재순환 제어밸브가 개방된 경우 배기가스 재순환 제어밸브를 통과하는 배기가스 재순환 가스의 양인 배기가스 재순환 제어밸브 통과 가스량을 상기 차를 토대로 산출하는 수단을 포함하는 장치가 제공된다.

본 발명은 첨부된 도면과 함께 하기된 본 발명의 바람직한 실시예의 설명을 통해 더 상세하게 이해될 것이다.

도 1 는 본 발명이 불꽃 점화식의 내연기관에 적용되는 경우를 보여준다. 그러나, 본 발명은 또한 압축 점화식 내연기관에도 적용될 수 있다.

도 1 를 참조하면, 숫자 1 는 예컨대 4개의 실린더들을 포함하는 엔진본체 (1) 를 말하고, (2) 는 실린더블럭이며, (3) 은 실린더헤드이다. 그리고 (4) 는 피스톤, (5) 는 연소실이고, (6) 은 흡기밸브이며, (7) 은 흡기포트, 8 은 배기밸브, 9 는 배기포트 (9) 이다. (10) 은 점화플러그이고, (11) 은 연료분사기이다. 흡기포트 (7) 는 각 흡기분지관 (12) 을 경유하여 서지탱크 (13) 에 연결되고, 이 서지탱크 (13) 는 흡기덕트 (14) 를 경유하여 공기정화기 (15) 에 연결된다. 스텝모터 (16) 에 의해 구동되는 스로틀밸브 (17) 는 흡기덕트 (14) 내에 배치된다. 스로틀밸브 (17) 의 하류의 흡기덕트, 서지탱크 (13), 흡기분지관 (12) 그리고 흡기포트 (7) 를 본 명세서에서 집합적으로 흡기관이라고 할 수 있다.

한편, 배기포트 (11) 는 배기메니폴드 (18) 와 배기파이프 (19) 를 경유하여 촉매변환장치 (20) 에 연결되고, 촉매변환장치 (20) 는 머플러 (보이진 않지만) 를 경유하여 대기와 연결되어 있다.

배기메니폴드 (18) 와 각 흡기분지관 (12) 는 배기가스재순환(이하, EGR 이라함) 공급파이프 (21) 를 경유하여 서로에 연결된다. 그리고 전기적으로 제어되는 EGR 제어밸브 (22) 는 EGR 공급파이프 (21) 에 배치된다. 도 1 에 보여지는 내연기관에서, EGR 제어밸브 (22) 의 하류부의 EGR 공급파이프 (21) 는 각각의 흡기분지관 (12) 에 연결된 분지관들로 분할된다. 여기서, EGR 제어밸브 (22) 는 스텝모터가 갖추어져 있고, 상기 스텝모터의 단수 (STP) 가 증가 될 때, EGR 제어밸브 (22) 의 개도는 또한 증가된다. 다시말하면, 단수 (STP) 는 EGR 제어밸브 (22) 의 개도를 나타낸다.

전자제어장치 (30) 는 디지털 컴퓨터로 이루어지고, ROM (Read Only Memory,(32)), RAM (Random Access Memory,(33)), CPU (마이크로 프로세서,(34)), 입력포트 (35), 출력포트 (36) 를 포함하며, 이들은 장치들은 양방향버스 (31) 에 의해 상호 연결된다. 흡기관내 압력인 흡기관 압력 (P_m) 을 검출하기 위한 압력센서 (39) 는, 서지탱크 (13) 에 설치되어 있다. 게다가 , 스로틀밸브의 개도를 검출하기 위한 스로틀 개도센서 (40) 는, 스로틀밸브 (17) 에 설치되어 있으며, 가속페달 (41) 의 눌림을 검출하기 위한 하중센서 (42) 는 가속페달 (41) 에 연결되어 있다. 가속페달 (41) 의 눌림은 요구되는 하중을 나타낸다. 그리고, 대기 온도를 검출하기 위한 대기온도센서 (44) 와 대기 압력을 검출하기 위한 대기압력센서 (45) 는 흡기덕트 (14) 에 설치되어 있고, 엔진냉각수온도 (THW) 를 검출하기 위한 수온센서 (46) 는 실린더블럭 (2) 에 설치되어 있으며, 상기 센서 (39, 40, 42, 44, 45 및 46) 들의 출력 신호는 각각의 AD 변환기 (37) 을 경유하여 입력포트 (35) 에 입력된다. 또한, 예컨대 크랭크 샤프트의 30°회전마다 출력 펄스를 발생시키는 크랭크각센서 (43) 는 입력포트 (35) 에 연결된다. CPU (34) 는 크랭크각센서 (43) 의 출력 펄스에 근거하여 기관회전수 (NE) 를 산출한다. 다른 한편으로, 출력포트 (36) 는, 각 구동 회로 (38) 를 경유하여 점화플러그 (10), 연료분사기 (11), 스텝모터 (16) 및 EGR 제어밸브 (22) 에 연결되며, 이들은 전자제어장치 (30) 로부터 발생한 출력 신호에 의하여 제어된다.

도 1 에서 보여지는 내연기관에서, 연료분사량 (QF) 는 다음 식으로 산출된다. 예를 들면:

QF = kAFㆍKL

계수인 kAF 는 공연비 설정계수를 나타내고, KL 은 기관부하율 (%) 을 나타낸다.

kAF 는 목표 공연비를 나타내는 계수이다. kAF 는 목표 공연비가 커지거나 또는 희박해지면 작아지고, 목표 공연비가 작아지거나 또는 농후해지면 커진다. 공연비 설정계수 kAF 는, 필요한 하중 및 엔진 속도와 같은 엔진 작동 조건 함수로서 ROM (32) 에 미리 저장된다.

한편으로, 기관부하율 (KL) 은 예컨대 각 실린더내에 충전되는 신기량을 나타내며, 다음 식으로 정의된다.

여기서, Mcair 은 실린더에 충전된 공기량 (g) 을 나타낸다. Mcair 은 흡기 밸브 (7) 가 열린 후 닫힐 때, 각 실린더에 충전되었던 신기량이고, DSP 는 엔진배기량 (liter) 을 나타낸다. 그리고 NCYL 은 실린더 수를 나타내고, ρastd (약 1.2 g/liter) 는 표준상태 (1 대기압, 25℃) 에서 공기밀도를 나타낸다.

게다가, kk 는 하나의 값으로 통합된 계수들을 나타낸다. 따라서 실린더내 충전 공기량 (Mcair) 은 KL/kk 로 표현될 수 있다.

그러므로, 정확히 목표 공연비와 동등한 실제 공연비를 만드는데 필요한 것은 기관부하율 (KL) 을 정확히 얻는데 있다.

EGR 제어밸브 (22) 가 열려서 EGR 가스가 공급되면, 신기와 EGR 가스의 혼합 가스는 각 실린더로 흡입된다. 그 결과, 만일 흡기밸브 (7) 가 열린 후 닫힐 때 각 실린더내에 충전되었던 혼합 가스와 EGR 가스의 양을, 각각 실린더내 충전 가스량 (Mc) 와 실린더내 충전 EGR 가스량 (Mcegr) 이라고 하면, 실린더내충전가스량 (Mc) 은 실린더내 충전 공기량 (Mcair) 과 실린더내 충전 EGR 가스량 (Mcegr) 의 합 (Mc = Mcair + Mcegr) 으로 표현될 수 있다.

이에 관련하여, 실린더내 충전 가스량 (Mc) 은 흡기밸브 (7) 가 닫힐 때 흡기관 압력 (Pm) 의 선형 함수식으로 표현될 수 있다. 즉, 이론적으로 내지 경험적으로 실린더내 충전 가스량 (Mc) 은, 흡기밸브 (7) 가 닫히고 실린더내 압력이 흡기 밸브 (7) 의 상류에서의 혼합 가스 압력 또는 흡기관 압력 (Pm) 과 실질적으로 같을 때, 실린더내의 압력에 비례한다. EGR 가스가 공급되지 않을 때 신기만이 실린더내에 충전되므로, 실린더내 충전 공기량 (Mcair) 과 기관부하율 (KL) 은 이러한 조건에서 흡기관 압력 (Pm) 의 선형함수식으로 나타낼 수 있다. 그러므로, 기관부하율 (KL) 은 간단하고 정확히 얻을 수 있다.

그러나, EGR 가스가 공급될 때, 상황은 완전히 달라져서 신기뿐만 아니라 EGR 가스도 실린더내에 충전된다. 그러므로, 통상적으로 실린더내 충전 공기량 (Mcair), 또는 기관부하율 (KL) 을 흡기관 압력 (Pm) 의 선형함수식으로 표현하는 것은 절대 불가능하다고 생각되었다.

실린더내 충전 가스량 (Mc) 을 흡기관 압력 (Pm) 의 선형함수식으로 표현할 수 있고, 실린더내 충전 가스량 (Mc) 이 실린더내 충전 공기량 (Mcair) 과 실린더내 충전 EGR 가스량 (Mcegr) 의 합이라는 사실을 고려할 때, 실린더내 충전 EGR 가스량 (Mcegr) 을 흡기관 압력 (Pm) 의 선형함수식으로 표현할 수 있다면, EGR 가스가 공급될 때 실린더내 충전 공기량 (Mcair) 또는 기관부하율 (KL) 을 흡기관 압력 (Pm) 의 선형함수식으로 나타낼 수 있다.

그러나, 일반적으로, 흡기관 압력 (Pm) 의 선형함수식으로 실린더내 충전 EGR 가스량 (Mcegr) 을 나타낼 수 없다고 생각되어 왔다. 이것은 도 2a 와 2b 를 참조하면서 설명될 것이다. 우선, 도 2a 에 나타내는 바와 같이, EGR 제어밸브 (22) 상류의 EGR 가스 압력은 배기메니폴드 (18) 내의 배기압 (Pe(kPa)) 와 같고, EGR 제어밸브 상류의 EGR 가스 온도는 배기메니폴드 (18) 내의 배기온도 (Te(K)) 와 같다. 그리고 EGR 제어밸브 (22) 를 통과하는 EGR 가스의 압력은 흡기관 압력 (Pm(kPa)) 이라고 가정하면, EGR 제어밸브 (22) 를 통과하는 EGR 가스 유량인 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr (g/sec)) 은 다음 식 (1) 으로 표현될 수 있다.

여기서, μ 는 EGR 제어밸브 (22) 에서의 유량 계수를 나타내고, Ae 는 EGR 제어밸브 (22) 의 개구 단면적 (㎡) 을 나타내며, Re 는 가스 상수 (R) 에 대한 상수를 나타낸다. 그리고 Φ (Pm/Pe) 는 (Pm/Pe) 의 함수를 나타낸다. 여기서, 유량계수 μ 와 개구단면적 Ae 는 EGR 제어밸브 (22) 의 개도 θ_e 에 따르고, 상수 Re 는 가스상수 (R) 를 1몰당 배기가스 또는 EGR 가스의 질량 (Me) 으로 나누어서 얻어진다 (Re = R/Me). 함수 Φ (Pm/Pe) 는 EGR 가스 유량이 음속을 초과하지 않도록 비열비 k (상수) 을 이용한 다음 방정식으로 표현된다.

간략하게 설명하면, 위에서 언급한 식 (1) 은 EGR 제어밸브 (22) 상류 및 하류에서 EGR 가스에 관한 질량 보존 법칙, 에너지 보존 법칙 그리고 운동량 보존 법칙, 뿐만 아니라 EGR 제어밸브 (22) 의 상류 및 하류에서의 EGR 가스의 특성 방정식을 사용하여 상기 방정식이 유도된다.

여기서, 계산을 단순화하기 위해서 배기압력 (Pe) 이 대기압 (Pa) 과 같다고 가정하면, 식 (1) 으로 표현된 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 은 도 2b 와 같게 된다. 구체적으로 말하면, 흡기관 압력 (Pm) 은 낮을 때에는 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 은 거의 일정하게 유지된다. 그리고 흡기관 압력 (Pm) 이 증가됨에 따라, EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 은, 도 2b 에서 NR 로 나타낸 바와 같이, 흡기관 압력 (Pm) 에 대하여 비선형성을 나타내면서 대기압 (Pa) 을 향하여 감소한다. 또, 이 비선형 부분 (NR) 은 식 (1) 에서 이란 항과 함수 Φ (Pm/Pe) 에 기초를 둔다.

따라서, EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr), 및 특히 비선형 부분 (NR)을 흡기관 압력 (Pm) 의 선형함수식에 의해 표현하는 것은 불가능하다고 생각되고 있는 것이다. 다만, 흡기관 압력 (Pm) 의 선형함수식을 상당히 많이 이용하면, EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 을 선형함수식으로 나타낼 수 있다고 생각할 수도 있다. 그러나 이 경우, 기관부하율 (KL) 이 쉽게 얻어질 수 있다고는 말할 수 없다.

그런데, 본 발명의 발명자들은 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 이 흡기관 압력 (Pm) 의 2 개의 선형함수식으로 표현될 수 있고, 그 결과 실린더내 충전 공기량 (Mcair) 또는 기관부하율 (KL) 역시 흡기관 압력 (Pm) 의 2개의 선형함수식으로 표현될 수 있다는 것을 발견했다.

구체적으로, 우선, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 흡기관 압력 (Pm) 이 증가함에 따라 배기온도 (Te) 는 배기압력 (Pe) 이 증가하는 것보다 더 현저하게 증가한다. 그 결과, 는 흡기관 압력 (Pm) 의 선형함수식으로 표현될 수 있다.

또한, 함수 Φ (Pm/Pe) 도 흡기관 압력 (Pm) 의 선형함수식으로 표현될 수 있다. 이것을 도 4 를 참조하면서 설명할 것이다. 배기압력 (Pe) 이 일정한 대기압 (Pa) 으로 유지되지 않고 흡기관 압력 (Pm) 에 따라 변한다는 사실을 고려하면, 도 4 a 에 플롯 (○) 으로 나타내는 바와 같이, 흡기관 압력 (Pm) 이 Pm1 과 같을 때, 함수 Φ (Pm/Pe) 는 대기압 (Pa) 에 수렴하는 곡선 (CA) 상에 있는 것이 아니라, 배기압력 (Pe1) 에 수렴하는 곡선 (C1) 상에 있다. 유사하게, Pm = Pm2 (> Pm1) 일 때, Φ (Pm/Pe) 는 배기압력 (Pe2 (> Pe1)) 에 수렴하는 곡선 C2 상에 있고, Pm = Pm3 (> Pm2) 일 때, Φ (Pm/Pe)는 배기압력 (Pe3 (> Pe2)) 에 수렴하는 곡선 C3 상에 있다.

이렇게하여 얻어지는 플롯들은 도 4b 에 나타낸 바와 같이, 직선 L2 로 연결될 수 있다. 따라서, 함수 Φ (Pm/Pe) 는 흡기관 압력 (Pm) 이 작을 때에는 직선 L1 에 상당하는 흡기관 압력 (Pm) 의 선형함수식으로 표현될 수 있고, 흡기관 압력 (Pm) 이 클 때에는 직선 L2 에 상당하는 흡기관 압력 (Pm) 의 선형함수식으로 표현될 수 있어, 이렇게 하여 흡기관 압력 (Pm) 의 2개의 선형함수식으로 표현될 수 있다. 즉, EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 을 흡기관 압력 (Pm) 의 2개의 선형함수식으로 나타낼 수 있는 것이다.

여기서, 정상 운전시에는, 단위시간당 흡기관내에 유입하는 EGR 가스량인 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 은, 단위시간당 흡기관으로부터 유출하여 실린더내로 유입하는 EGR 가스량인 실린더내흡입 EGR 가스량 (mcegr (g/sec)) 과 같다. 또한, 실린더내 충전 EGR 가스량 (Mcegr) 은 실린더내흡입EGR 가스량 (mcegr) 에, 각 실린더의 흡기행정 1회에 요하는 시간 △T (sec) 를 곱하여 얻어지는 것이다 (Mcegr = mcegr ㆍ△T).

결과적으로, 정상운전때의 실린더내 충전 EGR 가스량 (Mcegr) 을 흡기관 압력 (Pm) 의 선형함수식으로 나타낼 수 있다는 것이 된다.

따라서, 정상운전때에 또한 EGR 가스가 공급될 때 실린더내 충전 공기량 (Mcair) 또한 기관부하율 (KL) 을 흡기관 압력 (Pm) 의 2개의 선형함수식으로 나타낼 수 있다.

만일 EGR 가스가 공급될 때의 기관부하율 (KL) 을 KLon 으로 하면, 도 5 에는, 기관회전수 (NE) 및 EGR 제어밸브개도 (STP) 가 각각 일정할 때, 정상운전시 기관부하율 (KLon) 을 나타내는 흡기관 압력 (Pm) 의 2개의 선형함수식의 일례가 나타나 있다. 도 5 에 나타낸 바와 같이, 기관부하율 (KLon) 은, 기울기가 서로 다르고 또한 접속점 (CP) 에서 서로 연속하는 2개의 선형함수식으로 표현된다. 구체적으로, 기관부하율 (KLon) 은, 흡기관 압력 (Pm) 이 낮을 때 기울기 (e1) 를 갖는 한 선형함수식으로 표현되고, 흡기관 압력 (Pm) 이 높을 때에는 기울기 (e2) 를 갖는 다른 선형함수식으로 표현된다.

여기서, 2개의 선형함수식의 기울기를 각각 e1, e2 로 하고, 접속점 (CP) 에서의 흡기관 압력 및 기관부하율을 각각 b, r 로 하면, 이들 2개의 선형함수식은 다음 식으로 나타낼 수 있다.

KLon = e1ㆍ(Pm - b) + r … Pm ≤ b

KLon = e2ㆍ(Pm - b) + r … Pm 〉b

이 식들은 다음 식 (2) 으로 정리될 수 있다.

KLon = eㆍ(Pm - b) + r (2)

e = e1 … Pm ≤ b

e = e2 … Pm 〉b

본 발명의 실시예에서는, 정상 운전때의 기관부하율 (KLon) 을 나타내는 흡기관 압력 (Pm) 의 2개의 선형함수식이 식 (2) 의 형태로 미리 ROM (32) 내에 저장된다. 이와 같이 하면, 2개의 선형함수식을 e, b, r 의 3개의 파라미터로 나타낼 수 있다. 즉, 2개의 선형함수식을 나타내기 위해서 필요한 파라미터의 수를 줄일 수 있다.

이 식 (2) 의 각 파라미터 (e, b, r) 는 다음식을 따라서 산출된다.

e1 = e1*ㆍktha

e2 = e2*ㆍktha

b = b*ㆍkthaㆍkPa

r = r*ㆍkthaㆍkPa

여기서 e1*, e2*, b*, r* 은 각각, 기관주위환경조건이 소정의 기준환경조건일 때, 기울기 및 접속점에서의 흡기관 압력 및 기관부하율이다. 기준환경조건으로서는 어떠한 조건을 사용해도 되는 반면, 본 발명의 실시예에 있어서는 표준조건 (25℃, 1 대기압) 가 기준환경조건으로 사용되고 있다.

한편으로, ktha 는 대기온도보정계수를, kPa 는 대기압보정계수를 나타낸다. 대기온도보정계수 (ktha) 는 대기온도센서 (44) 에 의해 검출되는 실제 대기온도에 따라, 기준환경조건에 있어서의 각 파라미터 e1*, e2*, b*, r* 를 각각 보정하기 위한 것이며, 보정이 필요없을 때에는 1.0 으로 된다. 또한, 대기압보정계수 (kPa) 는 대기압센서 (45) 에 의해 검출되는 실제의 대기압에 따라, 기준환경조건에 있어서의 각 파라미터 b*, r* 를 각각 보정하기 위한 것이며, 보정이 필요없을 때에는 1.0 으로 된다.

따라서, 대기온도보정계수 (ktha) 또는 대기압보정계수 (kPa) 가 실제의 기관주위환경조건을 대표하는 대표치라고 생각하면, 실제의 기관주위환경조건을 대표하는 대표치에 근거하여, 기준환경조건에 있어서의 각 파라미터 e1*, e2*, b*, r* 가 보정된다고 말할 수 있다. 또는, 실제의 기관주위환경조건을 대표하는 대표치에 근거하여, 기준환경상태에 있어서의 기관부하율 (KLon) 이 보정된다고 할 수 있다.

한편으로, EGR 제어밸브 (22) 의 개구단면적 (Ae) 이 EGR 제어밸브개도 (STP) 에 의존하고, 기관충진효율이 기관회전수 (NE) 에 의존한다는 사실을 고려하면, 본 발명의 실시예에서 파라미터 e* (e1*, e2*), b*, r* 은 EGR 제어밸브개도 (STP) 또는 기관회전수 (NE) 에 따라 설정된다.

구체적으로 말해서, 도 6a 에 나타낸 바와 같이, 기울기 e1* 는, 기관회전수 (NE) 가 낮을 때에는 기관회전수 (NE) 가 높아짐에 따라 더 커지게 되고, 기관회전수 (NE) 가 높을 때에는 기관회전수 (NE) 가 높아짐에 따라 더 작게되어, EGR 제어밸브개도 (STP) 가 커짐에 따라서 더 커진다. 또한, 도 6b 에 나타낸 바와 같이, 기울기 e2* 는, 기관회전수 (NE) 가 낮을 때에는 기관회전수 (NE) 가 높아짐에 따라 더 커지게 되고, 기관회전수 (NE) 가 높을 때에는 기관회전수 (NE) 가 높아짐에 따라 더 작게 되어, EGR 제어밸브개도 (STP) 가 커짐에 따라서 더 커진다.

기울기 e1*, e2* 는 미리 실험에 의해 구해지고, 도 6C 및 6D 에서 보여지는 맵의 형태로 각각 기관회전수 (NE) 및 EGR 제어밸브개도 (STP) 의 함수로서 ROM (32) 내에 미리 저장된다.

한편으로, 도 7 에서 나타낸 바와 같이, 접속점 (CP) 에서의 흡기관 압력 (b*) 은 기관회전수 (NE) 가 높아짐에 따라 더 작아진다. 접속점 (CP) 에서의 흡기관 압력 (b*) 은 실험에 의해 미리 구해지고, 도 7 에서 보여지는 맵의 형태로 기관회전수 (NE) 의 함수로서 ROM (32) 내에 미리 저장된다.

더욱, 도 8a 에 나타나는 바와 같이, 접속점 (CP) 에서의 기울기 (r*) 는 기관회전수 (NE) 가 낮을 때에는 기관회전수 (NE) 가 높아짐에 따라 더 커지고, 기관회전수 (NE) 가 높을 때에는 기관회전수 (NE) 가 높아짐에 따라 더 작게 되고, 또한 EGR 제어밸브개도 (STP) 가 커짐에 따라서 작아진다. 접속점 (CP) 에서의 기관부하율 (r*) 은 또한 실험에 의해 미리 구해지고, 도 8b 에서 보여지는 맵의 형태로 기관회전수 (NE) 및 EGR 제어밸브개도 (STP) 의 함수로서 ROM (32) 내에 저장된다.

따라서, 일반적으로 말하자면, 정상운전시의 실린더내 충전 공기량 (Mcair) 또는 기관부하율 (KLon) 을 나타내는 흡기관 압력 (Pm) 의 2개의 선형함수식은, 다른 복수의 EGR 제어밸브개도에 대해서 미리 구해지고 저장된다. 또한, 정상운전시의 실린더내 충전 공기량 (Mcair) 또는 기관부하율 (KLon) 을 나타내는 흡기관 압력 (Pm) 의 2개의 선형함수식은, 다른 복수의 기관회전수에 대해서 미리 구해지고 저장된다.

도 9 는 기관회전수 (NE) 가 일정하고 여러가지의 EGR 제어밸브개도에 대하여 정상운전시의 기관부하율 (KLon) 을 나타내는 흡기관 압력 (Pm) 의 2개의 선형함수식의 예를 보여준다. 또, 도 9 에 있어서의 파선은, EGR 가스가 공급되지 않거나 EGR 제어밸브개도 (STP) 가 0 일 때, 기관부하율 (KLoff) 을 나타낸다.

한편, 전술한 바와 같이, EGR 가스가 공급되지 않은 때 기관부하율 (KLoff) 은, 흡기관 압력 (Pm) 의 선형함수식으로 표현될 수 있다. 도 10 는, 일정한 기관회전수 (NE) 의 경우 정상운전시의 기관부하율 (KLoff) 을 나타내는 흡기관 압력 (Pm) 의 2개의 선형함수식의 예를 보여준다. 본 발명에 따른 실시예에 있어서, 도 10 에 나타낸 바와 같이, 기관부하율 (KLoff) 은, 서로 다른 기울기를 갖고 접속접 (CP) 에서 서로 연속하는 흡기관 압력 (Pm) 의 2 개의 선형함수식으로 표현된다. 구체적으로 말해서, 기관부하율 (KLoff) 은 흡기관 압력 (Pm) 이 낮을 때에는 기울기 a1 를 갖는 선형함수식으로, 흡기관 압력 (Pm) 이 높을 때에는 기울기 a2 를 갖는 다른 선형함수식으로 표현된다.

여기서, 만일 2개의 선형함수식의 기울기를 a1, a2 로 하고, 접속점 (CP) 에서 흡기관 압력은 b 로, 기관부하율은 c 로 하면, 이들 2개의 선형함수식은 다음 식으로 나타낼 수 있다 :

KLoff = a1ㆍ(Pm - b) + c … Pm ≤ b

KLoff = a2ㆍ(Pm - b) + c … Pm 〉b

이 식들은 다음 식 (3) 으로 정리될 수 있다.

KLoff = aㆍ(Pm - b) + c (3)

a = a1 … Pm ≤ b

a = a2 … Pm 〉b

본 발명의 실시예에 있어서, 정상운전시의 기관부하율 (KLoff) 을 나타내는 흡기관 압력 (Pm) 의 2개의 선형함수식은, 식 (3) 의 형태로 ROM (32) 에 미리 저장된다. 이 경우에, 접속점 (CP) 에서의 흡기관 압력 b 는, 상술한 기관부하율 (KLon) 에 대해서 점속점 (CP) 에서의 흡기관 압력과 동일하다. 따라서, 파라미터의 수는 훨씬 줄어들 수 있다. 물론, 이들 접속점 (CP) 에서의 흡기관 압력은 서로 다를 수 있다.

이 식 (3) 의 각 파라미터 a, c 는 다음 식들에 근거하여 계산된다.

a1 = a1*ㆍktha

a2 = a2*ㆍktha

c = c*ㆍkthaㆍkPa

여기서, a1*, a2*, c* 는 각각, 기관주위환경상태가 소정의 기준환경상태, 즉 표준상태일 때의 기울기 및 접속점에서의 기관부하율이다.

따라서, 대기온도보정계수 (ktha) 또는 대기압보정계수 (kPa) 가 실제 기관주위환경조건을 대표하는 대표치라는 사실을 생각하면, 실제의 기관주위환경조건을 대표하는 대표치에 근거하여, 기준환경조건에 있어서의 각 파라미터 a1*, a2*, c* 가 보정된다고 할 수 있다. 또는, 실제 기관주위환경조건을 대표하는 대표치에 근거하여, 기준환경조건에 있어서의 기관부하율 (KLoff) 은 보정된다고 할 수 있다.

한편으로, 본 발명의 실시예에 있어서, 기관충전효율이 기관회전수 (NE) 에 의존한다는 사실을 고려하면, 파라미터 a* (a1*, a2*), c* 는 기관회전수 (NE) 에 따라 설정된다.

구체적으로 말해서, 도 11a 에 나타낸 바와 같이, 기울기 a1* 는, 기관회전수 (NE) 가 낮을 때에는 기관회전수 (NE) 가 높아짐에 따라서 커지고, 기관회전수 (NE) 가 높을 때에는 기관회전수 (NE) 가 높아짐에 따라서 작아진다. 또한, 도 11b 에 나타낸 바와 같이, 기울기 a2* 는, 기관회전수 (NE) 가 낮을 때에는 기관회전수 (NE) 가 높아짐에 따라서 커지고, 기관회전수 (NE) 가 높을 때에는 기관회전수 (NE) 가 높아짐에 따라서 작아진다. 이들 기울기 a1*, a2* 는 실험에 의해 미리 구해지고, 각각 기관회전수 (NE) 의 함수로서 도 11a 및 11b 에 보여지는 맵의 형태로 ROM (32) 에 미리 저장된다.

더욱, 도 12 에 나타낸 바와 같이, 접속점 (CP) 에서의 기관부하율 c* 는 기관회전수 (NE) 가 낮을 때에는 기관회전수 (NE) 가 높아짐에 따라서 커지고, 기관회전수 (NE) 가 높을 때에는 기관회전수 (NE) 가 높아짐에 따라서 작아진다. 또한 접속점 (CP) 에서의 기관부하율 c* 는 미리 실험에 의해 구해지고, 도 12 에서 보여지는 맵의 형태로 기관회전수 (NE) 의 함수로서 ROM (32) 에 미리 저장된다.

따라서, 일반적으로 말해서, 다른 복수의 기관회전수 (NE) 에 대하여, 정상운전시의 실린더충전공기량 (Mcair) 또는 기관부하율 (KLoff) 을 나타내는 흡기관 압력 (Pm) 의 2개의 선형함수식이 미리 결정되고 저장된다고 할 수 있다.

그 결과, 예컨대 흡기관 압력 (Pm) 이 압력센서 (39) 에 의해 검출될 때, 기관부하율 (KLon 또는 KLoff) 이 검출된 흡기관 압력 (Pm) 으로부터 상술된 식 (2) 또는 (3) 을 사용하면 정확하고 단순하게 구해질 수 있어서, 공연비는 목표 공연비에 정확하고 단순하게 일치될 수 있다.

기관부하율 (KLon 및 KLoff) 이 흡기관 압력 (Pm) 의 선형함수식으로 표현될 수 있다는 사실은, 기관부하율 (KLon, KLoff) 과 흡기관 압력 (Pm) 사이에 관계를 나타내는 각각의 맵을 작성할 필요가 없다는 것을 의미하며, 또한 미분방정식과 같은 복잡한 방정식등을 풀 필요가 없다는 것을 의미하고 있어, CPU (34) 의 계산부하가 줄어든다.

그런데, 전술한 바와 같이, 기관부하율 (KL) 은 실린더충전공기량 (Mcair) 을 나타낸다 (Mcair = KL/kk). 여기서, EGR 가스가 공급되지 않을 때는, 신기만이 실린더내에 충전된다는 사실을 고려하면, EGR 가스가 공급되지 않을 때 기관부하율 (KLoff) 은 이 때의 실린더내에 충전되는 총 가스량, 즉 실린더내 충전 가스량 (Mc) 을 나타내고 있다고 생각할 수 있다.

여기서, 실린더내 충전 가스량 (Mc) 은 EGR 가스가 공급되는지 여부에 상관없이 변하지 않는 것을 고려하면, EGR 가스가 공급되지 않을 때 기관부하율 (KLoff) 은, EGR 가스가 공급되지 않을 때의 실린더내 충전 가스량 (Mc) 뿐만 아니라 EGR 가스가 공급될 때의 실린더내 충전 가스량 (Mc) 을 나타낸다고 할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 정상운전시에 EGR 가스가 공급되어 있을 때의 실린더내 충전 공기량 (Mcair) 은 기관부하율 (KLon) 로 표현된다.

따라서, EGR 가스가 공급되지 않을 때의 기관부하율 (KLoff) 과, EGR 가스가 공급될 때의 기관부하율 (KLon) 의 차 △KL (= KLoff - KLon) 의 결과는, 정상운전시에 실린더내 충전 EGR 가스량 (Mcegr) 을 나타낸다.

더 구체적으로 설명하면, 도 13 에서 나타낸 바와 같이,예컨대 Pm = Pm1 일 때 KLoff = KLoff1 및 KLon = KLon1 이라고 가정하면, 정상운전시의 실린더내 충전 EGR 가스량 (Mcegr) 은 △KL (= KLoff1 - KLon1) 으로 표현된다.

따라서, 정상운전시에 실린더내 충전 EGR 가스량 (Mcegr) 은 다음 식 (4) 에 근거하여 산출될 수 있다 :

Mcegr = kegr 1ㆍ△KL (4)

여기서, kegr 1 은 기관부하율 (KL) 에서 실린더내 충전 EGR 가스량 (Mcegr ) 로 변환계수를 나타낸다.

따라서, 흡기관 압력 (Pm) 이 압력센서 (39) 에 의해 검출된다면, 정상운전시의 실린더내 충전 EGR 가스량 (Mcegr) 은, 검출된 흡기관 압력 (Pm) 으로부터 상술된 식 (4) 을 사용하면 정확하고 단순하게 구해질 수 있다.

그런데, 전술한 바와 같이, 정상운전시에 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 및 실린더내흡입 EGR 가스량 (mcegr) 은 서로 같고, 실린더내 충전 EGR 가스량 (Mcegr) 은 실린더내흡입 EGR 가스량 (mcegr) 과 △T 와의 곱(Mcegr = mcegrㆍ△T) 으로 표현될 수 있다.

따라서, 상술한 차 △T 는 또한 정상운전시에 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 을 나타낸다고 할 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에 있어서, 정상운전시에 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 은 다음 식 (5) 에 근거하여 산출될 수 있다 :

megr = kegr 2ㆍ△KL (5)

여기서, kegr 2 는 기관부하율 (KL) 에서 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 으로의 변환계수를 나타낸다.

전술한 바와 같이, 정상운전시에 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 은 상술한 식 (5) 을 이용하면 산출된다. 그러나, 과도운전시에 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 도 이 식 (5) 을 사용하면 산출될 수 있다.

즉, EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 이 EGR 제어밸브 (22) 전후의 압력차, 즉 배기압력 (Pe) 과 흡기관 압력 (Pm) 사이의 압력차에 크게 의존하고, 과도운전시에 EGR 제어밸브 (22) 상류의 배기압력 (Pe) 및 배기온도 (Te) 가 정상운전시에 있어서의 Pe 및 Te 와 거의 다르지 않다라는 사실을 고려하면, 흡기관 압력 (Pm) 이 결정되면 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 이 결정될 수 있다고 말할 수 있다.

따라서, 흡기관 압력 Pm 이 예컨대 압력센서 (39) 에 의해 검출될 때, 검출된 흡기관 압력 (Pm) 으로부터 상술한 식 (5) 을 이용하면, 정상운전시 및 과도운전시의 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 이 정확하고 단순하게 결정될 수 있다. 이 경우, 정상운전시의 실린더내 충전 가스량 (Mcegr) 은, 상술의 식 (4) 을 이용하여 정상운전시의 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr)으로부터, 혹은 차 △KL 로부터 산출될 수 있다.

도 14 는 상술한 본 발명에 따른 실시예에 있어서, EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 의 산출루틴을 보여준다. 이 루틴은 소정의 시간마다 개입에 의해 실행된다.

도 14 를 참조하면, 우선 단계 100 에 있어서, 흡기관 압력 (Pm), 기관회전수 (NE) 및 EGR 제어밸브개도 (STP) 를 읽는다. 다음 단계 101 에 있어서, 대기온도보정계수 (ktha) 및 대기압보정계수 (kPa) 가 산출된다. 다음 단계 102 에 있어서, 기준환경상태하의 접속점 (CP) 에서 흡기관 압력 b*, 기관부하율 c* 및 r* 이 도 7, 도 8b 및 도 12 의 맵으로부터 산출된다. 다음 단계 103 에 있어서, 파라미터 b, c 및 r 이 ktha 및 kPa 를 사용하여 b*, c*, r* 를 보정함으로서 산출된다. 다음 단계 104 에 있어서, 검출된 흡기관 압력 (Pm) 이 접속점에서의 흡기관 압력 (b) 이하이냐 아니냐가 판별된다. 만일 Pm ≤ b 이면, 공정은 단계 105 로 진행하여, 도 6c 및 도 11a 의 맵으로부터 a1* 및 e1* 가 산출된다. 다음 단계 106 에 있어서, 기울기 a*, e* 가 각각 a1*, e1* 로 설정된다. 그리고 나서 단계 109 로 진행한다. 이것에 대하여, 만일 Pm 〉b 이면 단계 107 로 진행하여, 도 6d 및 도 11b 의 맵으로부터 a2* 및 e2* 가 산출된다. 다음 단계 108 에 있어서, 기울기 a* 및 e* 가 각각 a2* 및 e2* 로 설정된다. 그리고 나서 단계 109 로 진행한다.

단계 109 에 있어서, 파라미터 a 및 e 가 ktha 및 kPa 를 사용하여 a* 및 e* 를 보정함으로서 산출된다. 다음 단계 110 에 있어서, 기관부하율 (KLoff) 은 식 (3)(KLoff = aㆍ(Pm - b) + c) 에 근거하여 산출된다. 다음 단계 111 에 있어서, 기관부하율 (KLon) 은 식 (2)(KLon = eㆍ(Pm - b) + r) 에 근거하여 산출된다. 다음 단계 112 에 있어서, 차 △KL 가 산출된다 (△KL = KLoff - KLon). 다음 단계 113 에 있어서, EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr ) 은 식 (5)(megr = kegr 2ㆍ△KL) 에 근거하여 산출된다.

상술한 실시예에 있어서, 기관부하율 (KLoff 및 KLon) 은 각각의 두 선형함수식으로 표현된다. 그러나, 기관부하율 (KLoff 및 KLon) 은 또한 n개의 각 m 차 함수식으로 표현될 것이다 (n, m = 1, 2 …).

따라서, 상술한 실시예에 있어서, EGR 가스가 공급되지 않을 때 정상운전시의 실린더내 충전 공기량 또는 기관부하율 (KLoff) 은 흡기관 압력 (Pm) 의 함수식인 제 1 함수식으로 표현되며 제 1 함수식은 미리 구해지고 저장되며, EGR 가스가 공급될때 정상운전시의 실린더내 충전 공기량 또는 기관부하율 (KLon) 은 흡기관 압력 (Pm) 의 함수식인 제 2 함수식으로 표현되고 제 2 함수식은 미리 구해지고 저장되며, 실린더내 충전 공기량 또는 기관부하율 (KLoff 및 KLon) 은 각각 제 1 함수식 및 제 2 함수식을 이용하여 미리 구해진 흡기관 압력 (Pm) 으로부터 산출된다. 그리고 이들 계산된 실린더내 충전 공기량 또는 기관부하율 (KLoff 및 KLon) 사이에 차 △KL 은 산출되어, EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 은 그 차 △KL 에 근거하여 산출된다.

더욱이, 일반적으로 말하면, EGR 가스가 공급되지 않을 때 기관의 정상 운전시의 실린더내 충전 공기량 또는 기관부하율 (KLoff) 와, EGR 가스가 공급될 때 기관의 정상 운전시의 실린더내 충전 공기량 또는 기관부하율 (KLon) 의 차 (△KL) 는 흡기관 압력 (Pm) 의 함수식으로 나타나며, 함수식은 미리 구해지고 저장되며, 흡기관 압력 (Pm) 이 구해지고, 구해진 흡기관 압력 (Pm) 으로부터 함수식을 이용하여 상기 차 (△KL) 가 산출되며, 기관의 정상 운전시 및 과도 운전시에 EGR 제어밸브 통과 가스 유량 (megr) 및, 기관의 정삭 운전시의 실린더내 충전 EGR 가스량 (Mcegr) 이 차 (△KL) 를 토대로 하여 산출된다고 할 수 있다.

다음에, 본 발명에 따른 다른 실시예가 설명되어 있다.

차 (△KL) 는 (KLoff) 및 (KLon) 을 각각 나타내는 식 (3) 및 식 (2) 을 이용하여 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.

△KL = KLoff - KLon

= (a - e)·(Pm - b) + (c - r) (6)

여기서, (a - e)= h 및 (c - r) = i 로 차환하면, 식 (6) 은 다음과 같게 된다.

△KL = h·(Pm - b) + i (7)

h = h1 ... Pm ≤ b

h = h2 ... Pm > b

따라서, 도 15 에 나타난 바와 같이 차 (△KL) 는, 기울기가 서로 다르고 접속점 (CP) 에서 서로 연속하는 흡기관 압력 (Pm) 의 두 개의 선형함수식으로 표현된다. 더 상세하게는, 흡기관 압력 (Pm) 이 작을 때에는 기울기 (h1) 를 갖는 선형함수식에 의해, 그리고 흡기관 압력 (Pm) 이 높을 때에는 기울기 (h2) 를 갖는 선형함수식에 의해 차 (△KL) 가 표현된다.

본 발명의 실시예에서, 차 (△KL) 를 나타내는 흡기관 압력 (Pm) 의 두 선형함수식은 식 (7) 의 형태로 ROM (32) 에 저장된다. 이로써 파라미터의 수가 감소된다.

이 식 (7) 에서 파라미터 (h, b 및 i) 는 아래와 같이 계산된다.

h1 = h1*·ktha

h2 = h2*·ktha

i = i*·ktha·ktha

여기서, (h1* 및 h2*), 그리고 (i*)는 각각, 기관 환경 상태가 미리 정해진 기준 환경 상태일 때의, 기울기 및 접속점 CP 에서의 차이다. 이들 값 (h1*, h2*, i*) 은 미리 실험에 의해 구해지고, 각각 기관 회전수 (NE) 및 EGR 제어밸브 개도 (STP) 의 함수로서 도 16a, 도 16b 및 도 16c 에 나타나는 맵의 형태로 미리 ROM (32) 내에 저장되어 있다. 여기서, 파라미터 (b) 는 앞서 설명한 실시예의 것과 유사하기 때문에 설명을 생략한다.

따라서, 일반적으로 말하면, 다른 EGR 제어밸브 개도 (STP) 에 대하여, 차 (△KL) 를 나타내는 흡기관 압력 (Pm) 의 두 개의 선형함수식이 각각 미리 구해지고 저장된다고 할 수 있다. 또한, 다른 기관회전수 (NE) 에 대하여, 차 (△KL) 를 나타내는 흡기관 압력 (Pm) 의 두 개의 선형함수식이 미리 구해지고 저장된다고 할 수 있다.

도 17 은 상기 다른 실시예에서 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 의 산출 과정을 나타내고 있다. 이 과정은 소정의 시간 마다 개입에 의해 실행된다.

도 17 을 참조하면, 우선, 단계 (120) 에서, 흡기관 압력 (Pm), 기관 회전수 (NE), 및 EGR 제어밸브개도 (STP) 가 읽힌다. 다음 단계 (121) 에서, 대기온 도 보정 계수 (ktha) 및 대기압 보정 계수 (kpa) 가 산출된다. 다음 단계 (122) 에서, 기준 환경 상태의 하에서의 접속점 (CP) 에서의 흡기관 압력 (b*) 및 차 (i*) 가 도 7 및 도 16c 의 맵으로부터 산출된다. 다음 단계 (123) 에서는, 대기온도 보정 계수 (ktha), 대기압 보정 계수 (kpa) 를 사용하여 흡기관 압력 (b*), 차 (i*) 를 보정함으로써, 파라미터 (b, i) 가 산출된다. 다음 단계 (124) 에서, 검출된 흡기관 압력 (Pm) 이 접속점에서의 흡기관 압력 (b) 이하인지 아닌지가 판별된다. 그리고, Pm ≤ b 인 경우, 다음 단계 (125) 로 진행하여, 도 16a 의 맵으로부터 기울기 (h1*) 가 산출된다. 다음 단계 (126) 에서, 기울기 (h*) 는 기울기 (h1*) 로 설정된다. 그후, 다음 단계 (129) 로 진행한다. 반대로, Pm > b 인 경우, 다음 단계 (127) 로 진행하여, 도 16b 의 맵으로부터 기울기 (h2*) 가 산출된다. 다음 단계 (128) 에서, 기울기 (h*) 는 기울기 (h2*) 로 설정된다. 그후, 다음 단계 (129) 로 진행한다.

단계 (129) 에서는, 대기온도 보정 계수 (ktha) 및 대기압 보정 계수 (kpa) 를 이용하여 기울기 (h*) 를 보정함으로써, 파라미터 (h) 가 산출된다. 다음 단계 (130) 에서, 식 (7) (△KL = h·(Pm - b) + i) 를 토대로 차 (△KL) 가 산출된다. 다음 단계 (131) 에서는, 식(5) (megr= kegr 2·△KL) 를 토대로 EGR 제어밸브 통과 가스 유량 (megr) 이 산출된다.

여기서, EGR 제어밸브 개도 (STP) 에 관해서 간단히 설명한다. 상기된 바와 같이, EGR 제어밸브 개도는 EGR 제어밸브 (22) 의 스텝 모터 (step motor) 의 단수 (STP) 에 의해 나타나며, 따라서, 단수 (STP) 가 제로가 되면 EGR 제어밸브 (22) 는 폐쇄되고, 단수 (STP) 가 커지면 EGR 제어밸브 개도 역시 커진다.

그러나, 실제로는, 도 18 에 도지된 바와 같이, 단수 (STP) 가 제로로부터 커지더라도, EGR 제어밸브 (22) 는 즉시 개방되지 않고, 단수 (STP) 가 (STP1) 를 초과한 후에만 EGR 제어밸브 (22) 가 개방된다. 따라서, EGR 제어밸브 개도는, 단수 STP에서 STP1만 뺀 결과 (STP-STP1) 로 표현되어야 한다.

따라서, EGR 제어밸브 (22) 에는 통상, 제조 오차가 포함되어 있기 때문에, 단수 (STP) 로 나타내는 실제의 EGR 제어밸브 개도는 정규의 개도로부터 벗어나 있을 수 있다. 따라서, 도 1 에 도시된 내연기관에서, 실제의 EGR 제어밸브 개도를 적절한 개도에 일치시키기 위한 보정계수 (kg) 를 구하여, 단수 (STP) 에 더한다.

따라서, EGR 제어밸브개도 (STP) 는 다음식으로 표현된다.

STP = STP - STP0 + kg

여기서, STP0 는 치수 공차의 중간값을 갖는 EGR 제어밸브 (22) 가 개방되는 단수이다. 본 발명에 따른 실시예에서, 이렇게 산출된 EGR 제어밸브 개도 (STP) 는 맵의 인수 (argument) 로서 사용된다.

이와 관련하여, 상기된 바와 같이 산출되는 EGR 제어밸브 통과 가스 유량 (megr) 또는 기관의 정상 운전시 실린더내 충전 EGR 가스량 (Mcegr) 는, 배기 온도 (Te) 를 고려하여 더욱 보정될 수 있다.

EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 을 보정하는 경우에 대한 설명이 제공된다. 이 경우의 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 은 예를 들어 다음식으로 표현된다.

megr= megr·kwu·krtd·kinc

여기서, kwu 는 난기 (time of warming-up) 의 보정계수를, krtd 는 지연시의 보정 계수를, kinc 은 연료공급량의 증량시 보정계수를 각각 나타내고 있다.

난기의 보정계수 (kwu) 는 기관 난기 운전시에 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 을 보정하기 위한 것이다. 난기 운전시는 난기 운전 완료 후에 비교하여 배기온도 (Te) 가 낮아, EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr)(g/sec) 이 증가된다. 상기 식 (2), 식 (3) 또는 식 (7) 을 사용하여 산출되는 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 는 난기 운전 완료시의 EGR 제어밸브 통과 가스유량이기 때문에 보정되어야 한다.

도 19a 에 나타낸 바와 같이, 난기의 정도를 나타내는 기관 냉각수온도 (THW) 가 높게 됨에 따라서 난기의 보정계수 (kwu) 는 작게 되어, 난기 완료를 나타내는 온도 (TWU) 이상이 되면 1.0 로 유지된다. 이 난기의 보정계수 (kwu) 는 도 19a 에 나타내여진 맵의 형태로 미리 ROM (32) 내에 저장되어 있다.

한편, 지연시 보정계수 (krtd) 는 점화시기의 지연보정시에 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 을 보정하기 위한 것이다. 지연 보정이 이루어질 경우는 지연보정이 이루어지지 않을 경우와 비교하여 배기온도 (Te) 가 높게되고, 따라서 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 이 적어진다.

도 19b 에 나타낸 바와 같이, 지연시 보정계수 (krtd) 는 지연량 (RTD) 이 제로인 때에 1.0 이고, 지연량 (RTD) 이 커짐에 따라서 작아지게 된다. 이 지연시 보정계수 (krtd) 는 도 19b 에 도시된 맵의 형태로 미리 ROM (32) 내에 저장되어 있다.

더욱이, 연료 공급량의 증량시 보정계수 (kinc) 는 연료 공급량의 증량보정시에 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 을 보정하기 위한 것이다. 증량보정이 실시되는 경우는 증량보정이 실시되지 않는 경우와 비교하여 배기온도 (Te) 가 낮게되어, EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 이 많아진다.

도 19c 에 나타내는 바와 같이, 연료 공급량의 증량시 보정계수 (kinc) 는 증량보정분 (Finc) 이 제로일 때 1.0 이고, 증량보정분 (Finc) 이 커짐에 따라서 작아지게 된다. 이 연료 공급량의 증량시 보정계수 (kinc) 는 도 19c 에 도시된 맵의 형태로 미리 ROM (32) 에 저장된다.

이렇게 하여 구해진 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 은 높은 정밀도를 갖는다.

선택적으로, 점화시의 지연보정 또는 연료 공급량 보정이 실시되지 않을 때의 배기온도 (Te) 는 기관 회전수 (NE) 및 요구된 부하 (L) 와 같은 기관 운전 상태의 함수로서 미리 구해질 수 있고, 실제의 배기온도 (Te) 가 검출 또는 추정되어, 점화시의 지연보정 또는 연료 증량보정이 실시되지 않을 경우의 배기온도 (Te) 와 실제의 배기온도 (Te) 의 차를 토대로 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 을 보정할 수 있다. 기관의 정상 운전시의 실린더내 충전 EGR 가스량 (Mcegr) 의 경우도 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.

도 1 에 나타나는 내연기관에서, 상기된 바와 같이, EGR 제어밸브 (22) 하류의 EGR 공급관 (21) 이 각 흡기분지관(12) 에 각각 연결된 분지관으로 분기되어 있다. 이 구성에 있어서, 각 실린더에 공급되는 EGR 가스량의 불균일을 억제하기 위해, 도 20 에 나타나는 바와 같이 각 EGR 공급관 (21) 의 각 분지관에 초크 (23) 를 제공할 수 있다.

이 경우, 우선, 기관의 정상 운전시, 초크 (23) 를 통과하는 EGR 가스의 유량인 초크 통과 가스 유량 (mchk)(g/sec) 은 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 과 일치한다. 따라서, 지금까지의 설명으로 알수 있듯이, 기관의 정상 운전시 초크 통과 가스 유량 (mchk) 을 차 (△KL) 에 근거해서 산출할 수 있다. 초크 통과 가스유량 (mchk) 은 흡기관내로 유동하는 EGR 가스의 유량을 나타내는 것을 알 수 있다.

한편, 엔진의 과도 운전시, 초크 통과 가스유량 (mchk) 은 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 과 항상 일치하는 것은 아니다. 그러나, EGR 제어밸브 (22) 로부터 초크 (23) 까지의 EGR 공급관 (21) 내의 용적이 비교적 작은 경우에는, mchk 은 megr 에 거의 일치한다. 따라서, EGR 제어밸브 (22) 로부터 초크 (23) 까지의 EGR 공급관 (21) 내의 용적이 비교적 작은 경우에는, 엔진의 정상 운전시 또는 엔진의 과도한 운전시에 초크 통과 가스유량 (mchk) 이 차 (△KL) 를 토대로 산출될 수 있다.

도 21a, 도 21b 및 도 21c 는 본 발명이 적용될 수 있는 다른 내연기관을 나타내고 있다.

도 21a 에 도시된 내연기관에는, 추가의 서지 탱크 (surge tank)(25) 가 흡기관 길이 제어밸브 (24a) 를 통해 각 실린더의 흡기분지관 (12) 에 연결된다.

흡기관 길이 제어밸브 (24a) 는 예컨대, 기관 저회전 운전시 폐쇄되고, 기관 고회전 운전시 개방된다. 흡기관 길이 제어밸브 (24a) 가 폐쇄되는 경우, 흡기분지관 (12) 과 추가 서지 탱크 (25) 사이의 연통이 차단되어, 흡기관의 유효 길이가 늘어난다. 흡기관 길이 제어밸브 (24a) 가 개방되는 경우, 흡기분지관 (12) 과 추가 서지 탱크 (25) 은 서로 연통되어, 흡기관의 유효 길이가 짧아지게 된다. 그 결과, 기관 회전수 (NE) 에 무관계하게, 효과적인 흡기 맥동이 이루어진다.

한편, 도 21b 에 도시된 내연기관에서는, 실린더의 각 흡기분지관 (12) 에 각각의 격벽 (26) 에 의해서 서로 분리된 한 쌍의 흡기 통로 (12a, 12b) 가 제공되고, 각 흡기 통로 (12a, 12b) 는 각각의 흡기 포트 (7) 에 연결된다. 한 쌍의 흡기 통로 (12a, 12b) 중 한 흡기 통로 (12a) 에 와류 제어밸브 (24b) 가 배치되어 있다.

와류 제어밸브 (24b) 는 예컨대, 기관 부하가 낮으면 폐쇄되고, 기관 부하가 높으면 개방된다. 와류 제어밸브 (24b) 가 폐쇄되면, 다른 흡기 통로 (12b) 로부터만 실린더 내로 혼합 가스가 유동하여, 실린더 내에서 실린더 축선 주위에 와류가 형성된다. 반대로, 와류 제어밸브 (24b) 가 개방되면, 두 흡기 통로 (12a 및 12b) 로부터 실린더 내로 혼합 가스가 유동하여, 실린더에는 충분한 양의 신기가 공급된다.

도 21c 에 도시된 내연기관에서는, 텀블 제어밸브 (24c) 가 실린더의 각 흡기분지관 (12) 의 내부 공간의 바닥부에 배치된다.

텀블 제어밸브 (24c) 는 예컨대, 기관 부하가 낮으면 폐쇄되고, 기관 부하가 높으면 개방된다. 텀블 제어밸브 (24c) 가 폐쇄되면, 혼합 가스가 흡기분지관 (12) 의 상부 내벽면에 따라 진행하여, 흡기 밸브 (7) 주위에 형성되는 개구의 배기 밸브 (8) 측의 일부를 통해 실린더에 유입하여, 배기 밸브 (8) 하방의 실린더 보어 내벽면에 따라 하강한 후에 피스톤의 정상면에서 가고, 그후 흡기 밸브 (7) 하방의 실린더 보어 내벽면을 따라 상승하여, 실린더 내에 와류 또는 텀블 유동을 형성한다. 반대로, 텀블 제어밸브 (24c) 가 개방되면, 혼합 가스는 전체 흡기분지관 (12) 을 통해 실린더에서 유동하여, 충분한 양의 신기가 실린더에 공급된다.

흡기관 길이 제어밸브 (24a), 와류 제어밸브 (24b) 및 텀블 제어밸브 (24c) 와 같이 흡기관내의 공기 유동을 제어하는 장치를 흡기 제어밸브라고 하면, 기관 부하율 (KL) 이 흡기 제어밸브가 폐쇄되는지 개방되는지에 따라서 변할 수 있다.

따라서, 도 21a 내지 도 21c 에 도시된 각 내연기관에서, 흡기 제어밸브가 폐쇄되어 있을 때의 파라미터 (a*, b*, c*, e*, r*, h* 및 i*) 를 나타내는 맵과, 흡기 제어밸브가 개방되어 있을 때 이러한 파라미터를 나타내는 맵을 미리 구하고 저장하여, 흡기 제어밸브의 상태에 따라 어느 하나의 맵으로부터 파라미터가 산출될 수 있다.

흡기 제어밸브의 개도가 다단 방식으로 제어되는 경우, 각 파라미터는 흡기 제어밸브 개도의 함수로 설정될 수 있다. 더 상세하게는, 예컨대 파라미터 (a*) 에 관해서 설명하면, 파라미터 (a*) 는 기관 회전수 (NE), EGR 제어밸브 개도 (STP) 및 흡기 제어밸브 개도의 함수로서 3 차원 맵의 형태로 저장된다. 다른 파라미터도 동일하다.

따라서, 일반적으로 말하면, 다른 흡기 제어밸브 개도에 대하여, 기관부하율 (KLon, KLoff) 또는 차 (△KL) 를 나타내는 흡기관 압력 (Pm) 의 선형함수식이 미리 구해지고 저장된다고 할 수 있다.

이런 식으로, 도 21a 내지 도 21c 에 도시된 각 내연기관에서, 흡기 제어밸브가 폐쇄되어 있을 때에는 흡기 제어밸브가 폐쇄되어 있을 때의 맵을 사용하고, 흡기 제어밸브가 개방되어 있을 때에는 흡기 제어밸브가 개방되어 있을 때의 맵을 사용하여, 각 파라미터가 산출되기 때문에, 기관부하율 (KLon 또는 KLoff) 또는 차 (△KL) 을 정확하게 산출할 수 있다.

그러나, 예컨대 도 21b 의 내연기관에서는, 와류 제어밸브 (24b) 가 폐쇄된 후, 즉시 와류가 형성되는 것은 아니고, 시간의 경에 따라 서서히 형성된다. 이는, 와류 제어밸브 (24b) 의 전환에 따라서 폐쇄 상태에서 개방 상태로 파라미터 산출용 맵이 전환될 지라도, 기관부하율 (KLon, KLoff) 또는 차 (△KL) 를 항상 정확하게 산출할 수 있는 것은 아님을 의미한다. 와류 제어밸브가 개방되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

따라서, 전환되기 전의 흡기 제어밸브의 상태를 위한 맵을 사용하여 산출된 값으로부터, 전환된 후의 흡기 제어밸브의 상태를 위한 맵을 사용하여 산출된 값까지, 소정의 변화율로 각 파라미터를 서서히 변화시키는 것이 바람직하다. 따라서, 흡기 제어밸브의 전환중에도, 기관부하율 (KLon, KLoff) 또는 차 (△KL) 를 정확히 산출할 수 있게 된다. 또, 흡기 제어밸브가 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 전환될 때의 변화율과, 흡기 제어밸브가 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 전환할 때의 변화율을 서로 다르게 할 수도 있다.

상기된 본 발명의 실시예에서, 압력 센서 (39) 에 의해 검출된 흡기관 압력 (Pm) 으로부터 기관부하율 (KLon, KLoff) 또는 차 (△KL) 가 산출된다. 선택적으로, 스로틀밸브 개도 또는, 스로틀밸브 (17) 상류의 흡기 덕트 (14) 에 배치된 에어 플로우 미터의 출력에 근거하여 흡기관 압력 (Pm) 을 추정할 수 있고, 추정된 흡기관 압력 (Pm) 으로부터 기관부하율 (KL) 을 산출할 수도 있다. 더욱이, 선택적으로, 계산 모델을 사용하여 흡기관 압력 (Pm) 이 추정되어, 추정된 흡기관 압력 (Pm) 으로부터 기관부하율 (KL) 이 산출될 수도 있다.

스로틀밸브 개도를 토대로 흡기관 압력 (Pm) 을 추정하는 경우, 흡기관 압력 (Pm) 은, 스로틀밸브 개도, 기관 회전수 (NE) 와, EGR 제어밸브 개도 (STP) 와의 함수로서 미리 구해져서, 맵의 형태로 저장된다.

이렇게 얻어진 흡기관 압력 (Pm) 은 도 14 에 도시된 단계 (100) 또는 도 17 에 도시된 단계 (120) 에서 읽히게 된다.

한편, 에어 플로우 미터의 출력을 근거로 흡기관 압력 (Pm) 이 추정되는 경우, 에어 플로우 미터의 검출 정밀도 등 때문에, 추정된 흡기관 압력 (Pm) 이 흡기관 압력 (Pm) 이 허용할 수 있는 최고압력 (Pmmax) 을 초과할 수 있다. 그러나, 도 22b 에 나타나는 바와 같이, Pm > Pmmax 의 영역에서, 상술한 식 (2) 으로 표시되는 기관부하율 (KLon) 이 식 (3) 으로 표현되는 기관부하율 (KLoff) 보다도 커질 수 있으며, 이 경우에는 차 (△KL) 가 음의 값을 갖는다. 따라서, 추정된 흡기관 압력 (Pm) 이 최고압력 (Pmmax) 을 넘으면, 차 (△KL) 를 정확하게 산출할 수 없게 된다.

따라서, 도 22a 에 나타내는 바와 같이, Pm > Pmmax 의 영역에서 차 (△KL) 를 일정치 (△KLC) 로 유지하면, 이러한 문제가 해결될 수 있다. 즉, 추정된 흡기관 압력 (Pm) 이 최고압 (Pmmax) 을 초과하였을 경우, 차 (△KL) 가 정확히 산출될 수 있다.

도 23 은 참조된 도 22a 및 도 22b 에서 설명된 실시예에 따른 EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 을 나타낸다. 이 과정은 소정의 시간마다 개입하여 실시된다.

도 23 을 참조하여, 우선, 단계 140 에서 흡기관 압력 (Pm), 기관 회전수 (NE) 및 EGR 제어밸브의 개도 (STP) 가 읽힌다. 다음 단계 (141) 에서, 대기온도 보정 계수 (ktha) 및 대기압 보정 계수 (kpa) 가 산출된다. 다음 단계 (142) 에서, 기준 환경 상태의 하에서의 접속점 (CP) 에서의 흡기관 압력 (b*) 및 기관부하율 (c* 및 r*) 이 도 7, 도 8b 및 도 12 의 맵으로부터 산출된다. 다음 단계 (143) 에서는, 대기온도 보정 계수 (ktha), 대기압 보정 계수 (kpa) 에 의해 흡기관 압력 (b*) 및 기관부하율 (c* 및 r*) 을 보정함으로써, 파라미터 (b, c 및 r) 가 산출된다. 다음 단계 (144) 에서, 검출된 흡기관 압력 (Pm) 이 최대 압력 (Pmmax) 이하인지 아닌지가 판별된다. Pm ≤ Pmmax 인 경우, 다음 단계 (145) 로 진행하여, 접속점에서의 흡기관 압력 (b) 이하인지 아닌지가 판별된다. Pm ≤ b 인 경우, 공정은 다음 단계 (146) 로 진행되어, 도 6c 및 11a 의 맵으로부터 기울기 (a1* 및 e1*) 가 각각 산출된다. 다음 단계 (147) 에서, 기울기 (a* 및 e*) 는 각각 기울기 (a1* 및 e1*) 로 설정된다. 그후, 다음 단계 (150) 로 진행한다. 반대로, 단계 (145) 에서 Pm > b 인 경우, 다음 단계 (148) 로 진행하여, 도 6d 및 11b 의 맵으로부터 기울기 (a2* 및 e2*) 가 각각 산출된다. 다음 단계 (149) 에서, 기울기 (a* 및 e*) 는 각각 기울기 (a2* 및 e2*) 로 설정된다. 그후, 다음 단계 (150) 로 진행한다.

단계 (150) 에서, 파라미터 (a 및 e) 는 대기온도 보정 계수 (ktha) 와 대기압 보정 계수 (kpa) 를 이용하여 파라미터 (a* 및 e*) 를 보정하여 산출된다. 다음 단계 (152) 에서, 기관부하율 (KLoff) 은 식 (3) (KLoff = a·(Pm - b) + c) 을 토대로 산출된다. 다음 단계 (152) 에서, 기관부하율 (KLon) 은 식 (2) (KLon = e·(Pm - b) + r) 을 토대로 산출된다. 다름 단계 (153) 에서, 차 (△KL) 가 계산된다 (△KL = KLoff - KLon). 그후, 단계 (155) 로 진행된다.

단계 (144) 에서 Pm > Pmmax 인 경우, 일정한 차 (△KLC) 가 설정되는 단계 (154) 로 진행되고, 그후 단계 (155) 로 진행된다.

단계 (155) 에서, EGR 제어밸브 통과 가스유량 (megr) 은 식 (5) 을 토대로 산출된다 (megr= kegr 2·△KL).

본 발명에 따라서, 배기가스 재순환 제어밸브 통과 가스량을 간단하고 정확하게 얻을 수 있는, 내연기관용 재순환 배기가스량을 산출하는 장치를 제공하는 것이 가능하다.

본 발명은 설명을 목적으로 선택된 특정 실시예를 참조하여 기재되어 있지만, 본 발명의 기본 원리 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 병형예가 당업자에 의해 이루어질 수 있음을 알 수 있다.

Claims

내연기관용 재순환 배기가스량을 산출하는 장치로서, 상기 기관은 흡기관과 배기관 및, 배기가스 재순환 통로를 통해 유동하는 재순환 배기가스의 양을 제어하기 위해 배기가스 재순환 통로에 배치된 배기가스 재순환 제어 밸브를 가지며, 스로틀밸브 하류의 상기 흡기관과 배기관은 상기 배기가스 재순환 통로를 통해 서로 연결되는 상기 장치에 있어서,

실린더내 충전 공기량은 실린더에 충전된 신기의 양이며, 흡기관 압력은 스로틀밸브의 하류에서의 흡기관의 압력이라고 할 때, 재순환 배기가스가 공급되지 않을 때 기관의 정상 운전시의 실린더내 충전 공기량과, 재순환 배기가스가 공급될 때는 기관의 정상 운전시의 실린더내 충전 공기량 사이의 차를 흡기관 압력의 함수식으로 나타내고, 그 함수식을 미리 구하고 저장하기 위한 수단으로서,

흡기관 압력을 구하는 수단 및,

구해진 흡기관 압력으로부터 함수식을 이용하여 상기 차를 산출하며, 배기가스 재순환 제어밸브가 개방된 경우 배기가스 재순환 제어밸브를 통과하는 배기가스 재순환 가스의 양인 배기가스 재순환 제어밸브 통과 가스량을 상기 차를 토대로 산출하는 수단을 포함하는 장치.
제 1 항에 있어서, 기관의 정상 운전시의 흡기관 압력이 구해지며, 함수식을 이용하여 구해진 흡기관 압력으로부터 상기 차가 산출되며, 기관의 정상 운전시 실린더에 충전된 재순환 배기가스의 양이 상기 차를 토대로 산출되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 재순환 배기가스가 공급되지 않을 때 기관의 정상 운전시의 실린더내 충전 공기량이 흡기관 압력의 제 1 함수식으로 표현되고 그 제 1 함수식은 미리 구해져 저장되고, 재순환 배기가스가 공급될 때 기관의 정상 운전시의 실린더 내충전 공기량이 흡기관 압력의 제 2 함수식으로 표현되며 그 제 2 함수식이 미리 구해져 저장되고, 제 1 함수식 및 제 2 함수식을 이용하여 구해진 흡기관 압력으로부터 실린더내 충전 공기량이 각각 산출되며, 이렇게 산출된 실린더내 충전 공기량 사이의 차가 산출되고, 배기가스 재순환 제어밸브 통과 가스량이 상기 차를 토대로 산출되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 배기가스 재순환 제어밸브의 다른 개도에 대하여 각각의 함수식이 미리 구해져 저장되며, 배기가스 재순환 제어밸브의 개도가 구해지며, 구해진 배기가스 재순환 제어밸브의 개도에 따라 결정되는 함수식을 이용하여 상기 차를 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 다른 기관 회전수에 대하여, 각각의 함수식이 구해져 저장되고, 기관 회전수가 구해지며, 구해진 기관 회전수에 따라 결정되는 함수식을 이용하여 상기 차가 산출되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 함수식은 기울기가 서로 다르고 접속점에서 서로 연속인 두 개의 선형함수식을 포함는 것을 특징으로 하는 장치.
제 3 항에 있어서, 제 1 함수식 및 제 2 함수식은 기울기가 서로 다르고 각각의 접속점에서 서로 연속인 두 개의 선형함수식을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 기관은 각각의 흡기분지관에 연결된 복수의 실린더를 가지며, 배기가스 재순환 제어밸브 하류의 배기가스 재순환 통로는 각각의 흡기분지관에 연결된 분지관으로 분기되고, 배기가스 재순환 통로의 분지관에 초크가 제공되며, 각각의 초크를 통과하여 각각의 흡기분지관내로 유동하는 재순환 배기가스의 양은 상기 차를 토대로 산출되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 스로틀밸브 하류의 흡기관에서의 공기유동을 제어하기 위한 흡기 제어밸브가 제공되고, 흡기 제어밸브의 다른 개도에 대하여 각각의 함수식이 미리 구해져 저장되며, 흡기 제어밸브의 개도가 구해지고, 구해진 흡기 제어밸브의 개도에 따라 결정되는 함수식을 이용하여 상기 차를 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 9 항에 있어서, 흡기 제어밸브는 흡기관의 유효 길이를 제어하는 흡기관 길이 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 9 항에 있어서, 흡기 제어밸브는 실린더내에서 와류 또는 텀블 유동의 형성을 제어하기 위한 와류 또는 텀블 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 9 항에 있어서, 함수식을 규정하는 1 이상의 파라미터는 흡기 제어밸브의 개도가 변하는 경우 점진적으로 변하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 기관 환경 상태가 소정의 기준 환경 상태일 경우 함수식은 상기 차를 나타내며, 기관 환경 상태를 나타내는 대표값이 구해지고, 함수식을 이용하여 산출된 상기 차 또는 배기가스 재순환 제어밸브 통과 가스량은 대표값을 토대로 보정되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 기관 냉각수온도를 구하고, 상기 차 또는 배기가스 재순환 제어밸브 통과 가스량이 기관 냉각수온도를 토대로 보정되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 내연기관은 점화플러그를 구비하며, 점화 시기의 지연 보정이 실시되는 경우 상기 차 또는 배기가스 재순환 제어밸브 통과 가스량은 점화 시기의 지연 보정량을 토대로 보정되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 연료 공급량의 증량보정이 실시되는 경우, 상기 차 또는 배기가스 재순환 제어밸브 통과 가스량은 연료 공급량의 증량보정분을 토대로 보정되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 스로틀밸브 하류의 흡기관에 배치된 압력 센서에 의해 흡기관 압력이 검출되며, 함수식을 이용하여 상기 검출된 흡기관 압력으로부터 상기 차를 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 스로틀밸브 개도가 구해지며, 구해진 스로틀밸브 개도를 토대로 흡기관 압력이 추정되고, 추정된 흡기관 압력으로부터 함수식을 이용하여 상기 차를 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 흡기관을 통해 유동하는 신기의 양이 에어 플로우 미터에 의해 검출되며, 검출된 신기의 양을 토대로 흡기관 압력이 추정되고, 추정된 흡기관 압력으로부터 함수식을 이용하여 상기 차를 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 19 항에 있어서, 추정된 흡기관 압력이 최고압력을 초과하는 경우, 상기 차는 소정의 일정값으로 유지되는 것을 특징으로 하는 장치.