KR100272024B1 - 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배출가스의 승온을 연료분사의 제어에 의해 행하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치에 관한 것으로서, 추가장치를 설치하지 않고, 엔진의 각종 파라미터의 변화에 의거한 주연소의 화염잔존기간내를 고려해서, 추가연료를 확실하게 재연소시켜서 배출가스를 승온시켜, 배기정화장치를 효율적으로 승온시키는 것을 목적으로 하고, 내연기관의 연소실내에 직접연료를 분사하는 연료분사장치와, 상기 연료분사장치로부터 분사된 주연료를 불꽃점화해서 주연소를 행하게 하는 점 화전과, 상기 내연기관의 배기통로에 설치된 배기정화장치와, 상기 배기정화장치의 온도를 검출 또는 추정해서 상기 배기정화장치의 온도를 구하는 정화장치온도연산 수단과, 상기 정화장치온도연산수단에 의해 구해진 온도로부터 상기 배기정화장치의 활성화가 필요하게 되었을 때 주연료의 분사에 의거한 주연소의 화염이 잔존하는 화염잔존기간내에 추가연료의 분사를 행하도록 상기 연료분사장치를 제어하는 추가연료분사제어수단을 구비하고, 상기 추가연료분사제어수단은, 상기 화염잔존기간에 영향을 주는 파라미터에 의거해서 추가연료의 분사시기를 설정하는 분사시기 설정수단을 포함하도록 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

기통내분사형 내연기관의 배기승온장치

본 발명은, 연소실내에 직접 연료를 분사하는 기통내분사형 내연기관에 있어서의 배출가스의 승온을 연료분사의 제어에 의해 행하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치에 관한 것으로서, 특히, 배기정화장치(특히, 희박NO_X촉매)의 승온에 사용하기에 적합한 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치에 관한 것이다.

연소실내에 직접연료를 분사하는 기통내분사형 내연기관에 관하여, 배기를 승온시키는 수법으로서, 예를 들면, 일본국 특개평 4-l83922호 공보에는, 촉매를 조기활성화시킬 목적에서, 기관의 팽창행정 또는 배기행정과 같은 흡기밸브가 폐쇄되어 있는 시기에 연료분사밸브를 재작동시컥서 추가연료의 분사를 행하고, 이 추가연료에 대해서 연소실내의 점화플러그를 재작동시켜서 재점화시키거나, 또는 추가연료를 배기중에 혼입시키고 배기통로내에 설치된 점화플러그에 의해 재점화함으로써 촉매를 가열시키고 신속하게 활성온도까지 상승시키는 기술이 제안되고 있다.

또, 일본국 특개평 8-100638호 공보에는, 주 연료분사(1회째의 연료분사) 및 점화에 의한 주연소의 팽창행정초기로부터 중기에 있어서 추가연료분사(2회째의 연료분사)를 행하고, 이 2회째의 연료분사에 의해 분사된 연료를 주연소의 화염전파에 의해 착화시키거나, 또 2회째의 연료분사에 의한 연소의 화염전파에 의해 착화가능한 타이밍으로 재차 추가연료분사(3회째의 연료분사)를 행하여 연소시킴으로써 배출가스온도를 상승시켜서 촉매를 활성화시키는 기술이 제안되고 있다.

이 기술에서는, 2회째의 연료분사(추가연료분사)의 분사개시시기를, 1회째의 연료분사(주 연료분사)에 의한 주연소가 종료하기 직전의 가장 적합한 타이밍, 즉 상사점후 10°~80°의 범위(2회째의 분사의 최적치 범위는, 상사점후 30°∼60°)로 하고, 이 2회째의 연료분사를 주연소의 화염전파에 의해 착화시키고 배출가스온도를 상승시켜서 촉매를 활성화시키도록 하고 있다.

또, 이 기술에서는, 배기상승법선정부에서 설정한 목표배기온도의 간에 의해, 2회째의 연료분사에 의한 배출가스승온과, 주연소의 점화시기지연에 의한 배출가스승온을 적당히 선택함으로써, 연료소비율을 억제하려고 하고 있다. 구체적으로는, 목표배기온도설정이 300℃이상일 때 2회째의 추가연료분사를 행하고, 또는, 목표배기온도설정이 300℃미만일때에는 주연소에 대한 점화시기의 지연을 행하도록 제어 하고 있다.

그러나, 일본국 특개평 4-183922호 공보의 기술에서는, 재연소시키고 배기를 승온시키기 위하여 연소실내의 점화플러그를 재작동시키거나, 배기통로내에 점화플러그를 따로 설치하거나 하고 있으나, 연소실내의 점화플러그를 재작동시킬 경우, 점화제어논리가 복잡해지는 데다가, 두 번째의 점화에너지를 충분히 확보할 수 없다는 과제가 있고, 또 점화에너지를 충분히 확보하고자 하면 이그나이터가 대형화하여, 코스트상승이 된다는 과제도 있고, 한편, 배기통로내에 설치된 점화플러그에 의해 재점화할 경우, 부품점수의 증가나 코스트증대로 이어진다는 과제가 있다.

또, 이 일본국 특개평 4-183922호 공보의 기술에서는, 배기통로내에 설치한 점화플러그를 사용해서 재연소시키도록 하고 있으나, 통상, 기통내분사형 내연기관에서는, 평창행정이나 배기행정에 있어서 주 연료분사에 의한 연료는 거의 완전연소 해서 기통내에 불씨가 되는 CO나 HC가 적어지고 있고, 또한 자기착화성이 낮은 연료(예를 들면, 가솔린)의 경우, 연소를 성립시키기 위해서는 큰 에너지(예를 들면, 열, 압력, 온도등)가 필요하기 때문에, 종래기술과 같이, 단지 평창행정 또는 배기 행정일 때 연료분사밸브를 재작동시켜서 추가연료의 분사를 행하고 점화플러그를 사용해서 재점화를 행했다고 해도 충분한 에너지를 부여할 수 얼어, 재연소하지 않을 가능성이 있기 때문에, 확실히 배기를 승온시킬 수 없고, 조기에 촉매를 활성화할 수 없다는 과제가 발생할 염려가 있다.

또, 일본국 특개평 8-100638호 공보의 기술에서는, 2회째의 연료분사의 분사 량이나 분사시기는 1회째의 연료분사의 기본연료분사량이나 엔진회전수로부터 결정하고 있다. 즉, 2회째의 연료분사의 분사량에 대해서는, 1회째의 연료분사의 기본 연료분사량을 기준으로해서 결정하도록 하고 있고, 또, 2회째의 분사시기에 대해서는, 1회째의 연료분사에 있어서의 기본연료분사의 분사량과 엔진회전수를 파라미터로 해서 미리 실험에 의해 맵에 격납해두고, 운전조건에 따른 가장적합한 분사시기를 결정하도록 하고 있다.

이 때문에, 엔진의 각종파라미터「예를 들면, 엔진온도(기관온도), 주연소일 때의 배출가스환류량, 주연소일때의 공연비(A/F), 주연소일때의 점화시기등]의 변화에 따라서 주 연료분사(1회째의 연료분사)에 의한 주연소의 화염잔존기간이 변동해버리기 때문에, 추가연료분사(2회째의 연료분사)에 의해 분사한 추가연료를 주연소의 화염전파에 의해 확실히 착화시킬 수 없는 경우가 있다.

또, 이 일본국 특개평 8-100638호 공보의 기술에서는, 배기상승법선정부에서 설정한 목표배기온도의 값에 의해, 2회째의 연료분사에 의한 배출가스승온과, 주연소의 점화시기지연에 의한 배출가스승온을 적당히 선택하도록 하고 있으나, 단지 추가연료분사를 행하거나, 또는 주연소의 점화시기를 지연해도, 재연소에 의해서 얻어진 열에너지가 피스톤을 밀어내리기 위한 작업(기체의 팽창작업)에 많이 사용되어 버리면, 재연소에 의해서 얻어진 열에너지를 배출가스의 승온에 유효하게 활용할 수 없고, 배출가스온도를 효율적으로 상승시킬 수 없다는 과제가 있다.

본 발명은, 이와 같은 과제에 비추어 창안된 것으로서, 추가장치를 설치하는 일없이, 또, 엔진의 각종파라미터에 따른 주연소의 화염잔존기간을 고려해서, 주연소에 의한 화염전파에 의해 추가연료를 확실히 재연소시켜서 배출가스의 승온에 유효하게 활용하고, 효율적으로 배기정화장치를 승온시키는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은, 엔진의 각종파라미터를 조절해서 주연소의 화염잔존기간을 조절해서, 재연소에 의해서 얻어지는 열에너지를 유효하게 활용해서 배출가스를 승온하고, 효율적으로 배기정화장치를 승온시키는 것도 목적으로 한다.

제1도는 본 발명의 제1 실시형태로서의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치의 제어계의 요부구성을 모식적으로 표시한 제어블록도.

제2도는 본 발명의 제1 실시형태로서의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치에 있어서의 제어블록도.

제3도는 본 발명의 제1 실시형태로서의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치의 전체구성도.

제4도는 본 발명의 제1 실시형태로서의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치의 추가연료의 분사타이밍을 표시한 도면.

제5도는 본 발명의 제1 실시형태로서의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치의 연료분사제어를 설명하기 위한 순서도로서,

(a)도는 통상연료분사제어의 순서도.

(b)도는 추가연료분사제어의 순서도.

제6도는 본 발명의 제1 실시형태로서의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치의 추가연료분사제어에 있어서 사용되는 맵을 표시한 도면이고,

(a)도는 수온보정계수(제1 분사개시시기보정계수)Kθ를 표시한 제 1분사개시시기보정 맵.

(b)도는 배출가스환류량보정계수(제 2분사개시시기보정계수)K_E를 표시한 제 2분사개시시기보정 맵.

(c)도는 공연비보정계수(제 3분사개시시기보정계수)K_F를 표시한 제 3분사개시시기보정 맵.

(d)도는 점화시기보정계수(제 4분사개시시기보정계수)K_I를 표시한 제 4분사개시시기보정 맵.

제7도는 본 발명의 제 1실시형태로서의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치의 추가연료분사제어에 있어서 사용되는 맵을 표시한 도면이고,

(a)도는 주연소시의 배출가스환류량(EGR량)의 제어량에 따른 화염잔존기간을 표시한 맵.

(b)도는 주연소시의 공연비(A/F)의 제어량에 따른 화염잔존기간을 표시한 맵.

(c)도는 주연소시의 점화시기 TIG의 제어량에 따른 화염잔존기간을 표시한 맵.

제8도는 본 발명의 제 1실시형태로서의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치의 추가연료분사제어에 있어서, 각 파라미터의 제어량을 조절해서 추가연료분사를 한 경우의 열 발생률의 변화를 표시한 도면이고,

(a)도는 배출가스환류량을 조절한 경우.

(b)도는 주연소의 공연비를 조절한 경우.

(c)도는 주연소의 점화시기를 조절한 경우.

제9도는 본 발명의 제 1실시형태로서의 기동내분사형 내연기관의 배기승온장치에 의해서 팽창행정에 있어서 추가연료분사를 행한 경우의 기통내압 및 열발생률을 설명하기 위한 도면.

제10도는 본 발명의 제 2실시형태로서의 기통내분사형내연기관의 배기승온장치의 제어계의 요부구성을 모식적으로 표시한 제어블록도.

제11도는 본 발명의 제 2실시형태로서의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치의 추가연료의 분사타이밍을 표시한 도면.

제12도는 본 발명의 제 2실시형태로서의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치의 추가연료분사제어를 설명하기 위한 순서도.

제13도는 본 발명의 제 3실시형태로서의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치의 제어계의 요부구성을 모식적으로 표시한 제어블록도.

제14도는 본 발명의 제 3실시형태로서의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치의 추가연료의 분사타이밍을 표시한 도면.

제15도는 본 발명의 제 3실시형태로서의 기동내분사형 내연기관의 배기승온장치의 추가연료분사제어를 설명하기 위한 순서도.

제16도는 본 발명의 제 3실시형태로서의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치에 의해서 팽창공정에 있어서 추가연료분사를 행한 경우의 기통내압 및 열발생률을 설명하기 위한 도면.

제17도는 본 발명의 실시형태로서의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치의 추가연료분사제어에 있어서 사용되는 맵을 표시한 도면이고,

(a)도는 분사개시시기 T_INJ에 따라서 미리 정해진 제 2분사기간보겅계수K_l을 표시 한 맵.

(b)도는 촉매온도 θ_c.c에 따라서 미리 정해진 제 1분사기간보정계수K₂를 표시한 맵.

(c)도는 촉매온도 θ_c.c에 따라서 미리 설정되어 있는 기통수 맵.

(d)도는 분사실행기통수 N_INJ, 냉각수온도 θw와 제 3분사기간보정계수K₃으로부터 미리 설정되어 있는 맵.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 연소실 2 : 흡기통로

2a : 서지탱크 3 : 배기통로

4 : 흡기밸브 5 : 배기밸브

6 : 에어클리너 7 : 스로틀밸브

8 : 인젝터(연료분사밸브) 8a : 솔레노이드

9 : 배기가스정화촉매컨버터 9A : 희박NO_X촉매

9B : 3원촉매 10 : 배기가스재순환장치

10a : EGR밸브 10b : 배기가스환류통로

11 : 에어플로센서 12 : 흡기온센서

13 : 대기압센서 14 : 스로틀개방도센서

15 : 아이들스위치 16 : 아이들스피드콘트롤밸브(ISC밸브)

16A : 바이패스로 17 : 산소농도센서

19 : 냉각수온센서 20 : 크랭킹스위치

21 : 크랭크각센서 22 : 기통판별센서

23 : 전자제어유니트 24 : 액셀포지션센서

25 : 배터리센서 26 : 촉매온도센서

27 : CPU 28,29 : 입력인터페이스

30 : 아날로그/디지탈컨버터 31 : ROM

32 : RAM 34 : 솔레노이드드라이버

35 : 스파크플러그 48 : 프리러닝카운터

50 : 에어바이패스밸브 50A : 바이패스로

101 : 연료분사제어수단 102 : 추가연료분사제어수단

103 : 통상연료분사제어수단 104 : 배기가스재순환류량 제어수단

106 : 각종센서 107 : 점화시기제어수단

108 : 점화장치 110 : 분사시기설정수단

112 : 분사량연산수단 114 : 분사기간설정수단

116 : 분사개시시기설정수단 116A : 기본분사개시시기설정수단

116B : 화염소실시기연산수단 116C : 화염잔존기간조절수단

118 : 제1 분사기간보정수단 118A : 보정계수설정수단

118B : 기통설정부 120 : 제2 분사기간보정수단

122 : 분할분사개시시기설정수단

그러기 위하여, 본 발명의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치는, 내연기관의 연소실내에 직접연료를 분사하는 연료분사장치와, 상기 연료분사장치로부터 분사된 주연료를 불꽃점화해서 주연소를 행하게 하는 점화전과, 상기 내연기관의 배기통로에 설치된 배기정화장치와, 상기 배기정화장치의 온도를 검출 또는 추정해서 상기 배기정화장치의 온도를 구하는 정화장치온도연산수단과, 상기 정화장치온도연산수단에 의해 구해진 온도로부터 상기 배기정화장치의 활성화가 필요하게 되었을 때 주연료의 분사에 의거한 주연소의 화염이 잔존하는 화염잔존기간내에 추가 연료의 분사를 행하도록 상기 연료분사장치를 제어하는 추가연료분사제어수단을 구비하고, 상기 추가연료분사제어수단은, 상기 화염잔존기간에 영향을 주는 파라미터에 의거해서 추가연료의 분사개시시기를 설정하는 분사시기설정수단을 포함한 것을 특징으로 하고 있다.

또, 상기 분사시기설정수단은, 직접 또는 간접적으로 검출한 주연소에 의한 잔존산소량에 의거해서 추가연료의 분사량연산수단을 포함하고, 그리고 상기 분사량연산수단에 의해 구해진 추가연료의 분사량에 따른 분사기간을 설정하는 분사기간설정수단 및 상기 화염잔존기간에 영향을 주는 파라미터에 의거해서 추가연료의 분사개시시기를 설정하는 분사개시시기설정수단을 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.

또, 상기 분사개시시기설정수단은, 기관회전수 및 기관부하에 의거해서 기본 분사개시시기를 구하는 기본분사개시시기설정수단과, 상기 화염잔존기간에 영향을 주는 파라미터에 의거해서 상기 화염잔존기간의 종기인 화염소실시기를 고려한 분사개시시기보정계수를 구하는 화염소실시기연산수단을 포함하고, 상기 분사개시시기설정수단은, 상기 기본분사개시시기설정수단에 의해 구해진 기본분사개시시기 및 상기 화염소실시기연산수단에 의해 구해진 상기 분사개시시기보정계수에 의거해서 상기 주연소의 화염에 의해 착화가능한 시기가 되도록 추가연료의 분사개시시기를 설정하는 것이 바람직하다.

또, 상기 화염소실시기연산수단은, 상기 화염잔존기간에 영향을 주는 파라미터로서의 상기 내연기관의 기관온도, 주연소시의 배출가스환류량, 주연소시의 공연비, 주연소시의 점화시기중의 적어도 하나에 의거해서 상기 분사개시시기보정계수를 구하는 것이 바람직하다.

또, 상기 내연기관은, 상기 기관온도를 검출하는 기관온도검출수단을 구비하고, 상기 화염소실시기연산수단은, 상기 기관온도의 저하에 따라서 달라지는 상기 화염소실시기를 고려한 제 1분사개시시기보정계수를 표시한 제 1분사개시시기보정 맵을 포함하고, 상기 분사개시시기설정수단은, 상기 기관온도검출수단에 의해 검출된 상기 기관온도에 의거해서 상기 제 1분사개시시기보정맬에 의해 구해진 상기 제1분사개시시기보정계수에 의거해서 추가연료의 분사개시시기를 설정하는 것이 바람직하다.

또, 상기 내연기관은, 상기 배기통로와 흡기통로를 연통하는 배기환류통로의 개패밸브를 개폐해서 배출가스환류량을 제어하는 배출가스량 제어수단을 구비하고, 상기 화염소실시기연산수단은, 상기 배기가스환류량의 감소에 따라서 지연되는 화염소실시기를 고려한 제 2분사개시시기보정계수를 표시한 제 2분사개시시기보정맵 을 포함하고, 상기 분사개시시기설정수단은, 상기 배출가스재순환장치의 배출가스 환류량에 의거해서 상기 제 2분사개시시기보정맵에 의해 구해진 상기 제 2분사개시 시기보정계수에 의거해서 추가연료의 분사개시시기를 설정하는 것이 바람직하다.

또, 상기 내연기관은, 운전조건에 따라서 주연소시의 연료분사를 제어하는 통상연료분사제어수단을 구비하고, 상기 화염소실시기연산수단은, 상기 주연소시의 공연비가 희박이 됨에 따라서 지연되는 화염소실시기를 고려한 제 3분사개시시기보정계수를 표시한 제 3분사개시시기보정맴을 포함하고, 상기 분사개시시기설정수단은, 상기 통상 연료분사제어수단에 의해 설정된 상기 주연소시의 공연비에 의거해서 상기 제 3분사개시시기보정맵에 의해 구해진 상기 제 3분사개시시기보정계수에 의거해서 추가연료의 분사개시시기를 설정하는 것이 바람직하다.

또, 상기 내연기관은, 상기 통상연료분사제어수단에 의해 설정되고 또한 상기 연료분사장치로부터 분사된 주연료를 불꽃점화하는 상기 점화전의 점화시기를 제어하는 점화시기제어수단을 구비하고, 상기 화염소실시기연산수단은, 상기 주연소시의 점화시기가 지연각됨에 따라서 지연되는 화염소실시기를 고려한 제 4분사개시시기보정계수를 표시한 제4분사개시시기보정맵을 포함하고, 상기 분사개시시기 설정수단은, 상기 점화시기제어수단에 의해 설정된 점화시기에 의거해서 상기 제 4분사개시시기보정맵에 의해 구해진 상기 제 4분사개시시기보정계수에 의거해서 추가연료의 분사개시시기를 설정하는 것이 바람직하다.

또, 상기 분사개시시기설정수단은, 상기 추가연료의 분사개시시기를 상기 화염잔존기간중의 화염소실시기에 가까운 시기로 설정하는 것이 바람직하다.

또, 상기 분사개시시기설정수단은, 상기 화염잔존기간을 조절하는 화염잔존기간조절수단을 포함하고, 상기 화염잔존기간조절수단은, 상기 파라미터의 제어량을 조절하는 제어수단과, 상기 파라미터의 제어량에 따른 화염잔존기간을 기억하는 기억수단을 가지고, 상기 기억수단으로부터 상기 배기정화장치의 활성화의 필요정도에 따른 상기 화염잔존기간의 종기인 화염소실시기가 되는 상기 파라미터의 제어량을 구하고, 이 제어량이 되도록 상기 제어수단에 의해서 상기 파라미터를 조절해서 화염잔존기간을 조절하고, 그리고, 상기 분사개시시기설정수단이, 상기 화염잔존기간조절수단에 의해 조절된 상기 화염잔존기간내에 추가연료의 분사개시시기를 설정하는 것이 바람직하다

또, 상기 내연기관은, 상기 배기통로와 흡기통로를 연통하는 배기환류통로의 개폐밸브를 개폐해서 배출가스환류량을 제어하는 배출가스환류량제어수단을 구비하고, 상기 기억수단은, 배출가스환류량의 제어량에 대응한 화염소실시기를 표시한 제 1맵을 포함하고, 상기 화염잔존기간조절수단은, 상기 제 1맵으로부터 상기 정화 장치온도연산수단에 의해 구해진 온도가 낮을수록 화염잔존기간이 늘어나는 배출가스환류량의 제어량을 구하고, 상기 제 1맵으로부터 구해진 상기 배출가스환류량의 제어량이 되도록 상기 제어수단에 의해서 상기 배출가스환류량제어수단을 제어하는 것이 바람직하다.

또, 상기 내연기관은, 상기 통상연료분사제어수단에 의해 설정되고 또한 상기 연료분사장치로부터 분사된 주연료를 불꽃점화하는 상기 점화전의 점화시기를 제어하는 점화시기제어수단을 구비하고, 상기 기억수단은, 주연소의 점화시기의 제어량에 대응한 화염소실시기를 표시한 제 2맵을 포함하고, 상기 화염잔존기간조절수단은 상기 제 2맵으로부터 상기 정화장치온도연산수단에 의해 구해진 온도가 낮을수록 화염잔존기간이 늘어나는 점화시기의 제어량을 구하고, 상기 제 2맵으로부터 구해진 상기 점화시기의 제어량이 되도록 상기 제어수단에 의해서 상기 점화시 기제어수단을 제어하는 것이 바람직하다.

또, 상기 내연기관은, 운전조건에 따라서 주연소시의 연소분사를 제어하는 통상연료분사제어수단을 구비하고, 상기 기억수단은, 주연소의 공연비의 제어량에 대응한 화염잔존기간을 표시한 제 3맵을 포함하고, 상기 화염잔존기간조절수단은, 상기 제 3맵으로부터 상기 정화장치온도연산수단에 의해 구해진 온도가 낮을수록 화염잔존기간이 늘어나는 공연비의 제어량을 구하고, 상기 제 3맵으로부터 구해진 상기 공연비의 제어량이 되도록 상기 제어수단에 의해서 상기 통상 연료분사제어수단을 제어하는 것이 바람직하다.

또, 상기 분사시기설정수단은, 상기 정화장치온도연산수단에 의해 구해진 상기 배기정화장치의 온도에 따라서 상기 분사기간설정수단에 의해 구해지는 기본 분사기간을 보정하는 제 1분사기간보정수단을 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.

또, 상기 제 1분사기간보정수단은, 상기 배기정화장치의 온도에 따라서 미리 정해진 제 1분사기간보정계수에 의해 상기 배기정화장치의 온도가 상승함에 따라서 추가연료의 분사량이 적게되도록 상기 기본분사기간을 보정하는 보정계수설정부를 가지도록 구성하는 것이 바람직하다.

또, 상기 내연기관은, 복수의 기통을 포함하고 그리고, 상기 제 1분사기간보정수단은, 상기 배기정화장치의 온도에 따라서 미리 설정된 기통수맵에 의거해서 상기 배기정화장치의 온도가 상승함에 따라서 추가분사실행기통수를 감소하는 기통 설정부를 가지도록 구성하는 것이 바람직하다.

또, 상기 분사시기설정수단은, 주연소의 팽창행정에 있어서의 추가연료의 분사개시시기에 따라서 미리 정해진 제 2분사기간보정계수에 의해 상기 분사량연산수단에 의해 구해진 상기 추가연료의 분사량과 실분사량이 일치하도록 상기 분사기간 설정수단에 의해 구해지는 상기 기본분사기간을 보정하는 제 2분사기간보정수단을 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.

또, 상기 추가연료분사제어수단은, 직접 또는 간접적으로 검출한 주연소에 의한 잔존산소량에 의거해서 추가연료의 분사량을 구하는 분사량연산수단을 포함하고, 그리고, 상기 분사시기설정수단은, 상기 분사량연산수단에 의해 구해진 추가연료의 분사량을 복수회로 분할해서 분사하도록, 복수회의 분할분사의 분사개시시기를 설정하는 분할분사개시시기설정수단을 구비하도록 구성하는 것이 바람직하다.

또, 상기 분할분사개시시기설정수단은, 추가연료의 분사를 N회로 분할해서 분사할 때, N회째의 분할분사의 분사개시시기를 배기밸브가 개방하기 직전에 설정하는 것이 바람직하다.

또, 상기 분사시기설정수단은, 추가연료의 분사를 N회로 분할해서 분사할 때, N-1회째의 분할분사량이 N회째의 분할분사량보다도 적게되도록 설정하는 분사 기간설정수단을 구비하도록 구성하는 것이 바람직하다.

또, 상기 분사기간설정수단은, 상기 기관온도에 따라서 미리 정해진 제 3분사기간보정계수를 포함하고 추가연료의 분사를 N회로 분할해서 분사할 때, 상기 제 3분사기간보정계수에 의해 상기 기관온도가 상승함에 따라서 N회째의 분할분사량보다도 N-1회째의 분할분사량의 비율이 적 게되도록 설정하는 것이 바람직하다.

또, 상기 분사개시시기설정수단은, 상기 정화장치온도연산수단에 의해 구해지는 상기 배기정화장치의 온도가 상기 배기정화장치내부에 있어서 미연소연료성분의 연소가능한 설정온도미만일때에는, 주연료분사에 의거한 주연소의 화염이 잔존하는 화염잔존기간내에 추가연료의 분사를 행하도록 분사개시시기를 설정하는 동시에, 상기 배기정화장치의 온도가 상기 설정온도이상일때에는, 상기 화염잔존기간의 후에 추가연료의 분사를 행하도록 분사개시시기를 설정하는 것이 바람직하다.

또, 내연기관의 연소실에 직접 연료를 분사하는 연료분사장치와, 상기 연료분사장치로부터 주연료분사된 주연료를 불꽃점화해서 주연소를 행하게 하는 점화전과, 상기 내연기관의 배기통로에 설치된 배기정화장치와, 상기 배기정화장치의 촉매활성화가 필요하게 되었을 때 주연료에 의거해서 주연소의 화염이 잔존하는 화염잔존기간내에 추가연료의 분사를 행하도록 상기 연료분사장치를 제어하는 추가연료 분사제어수단을 구비하고, 상기 추가연료분사제어수단은, 주연소에 의한 잔존산소량을 직접 또는 간접적으로 검출해서 구한 잔존산소량에 의거해서 추가연료의 분사량을 구하는 분사량연산수단과, 그리고, 상기 분사량연산수단에 의해 구해진 추가 연료의 분사량에 따른 기본분사기간을 설정하는 분사기간설정수단 및 상기 주연소의 화염이 잔존하는 화염잔존기간에 영향을 주는 파라미터에 의거해서 추가연료의 분사개시시기를 설정하는 분사개시시기설정수단을 가진 분사시기설정수단을 포함하고, 또, 상기 분사개시시기설정수단은, 상기 내연기관의 저온시동시에는, 주연료의 분사에 의거한 주연소의 화염이 잔존하는 화염잔존기간내에 추가연료의 분사를 행하도록 분사개시시기를 설정하는 동시에, 상기 배기정화장치의 온도저하가 예상되는 운전상태에서는 상기 화염잔존기간의 후에 추가연료의 분사를 행하도록 분사개시시기를 설정하는 것이 바람직하다.

이하, 도면에 의해, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.

먼저, 제1도∼제9도를 참조해서 본 발명의 제 1실시형태로서의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치에 대해서 설명한다.

본 배기승온장치를 구비한 기통내분사형 내연기관은, 제3도에 표시한 바와 같이 되어 있고, 흡기, 압축, 팽창, 배기의 각 행정을 1작동사이클속에 구비한 내연기관, 즉 4사이클엔진이고, 불꽃점화식이며, 또한, 연소실내에 연료를 직접분사하는 기동내분사형 내연기관(기통내분사엔진)으로서 구성되어 있다.

제3도에 표시한 바와 같이, 연소실(1)에는, 흡기통로(2) 및 배기통로(3)가 연통할 수 있도록 접속되어 있고, 흡기통로(2)와 연소실(1)은 흡기밸브(4)에 의해서 연통제어되는 동시에, 배기통로(3)와 연소실(1)은 배기밸브(5)에 의해서 연통제어되도록 되어 있다.

또, 흡기통로(2)에는 상류쪽으로부터 차례로 에어클리너(6) 및 스로틀밸브(7)가 설치되어 있고, 배기통로(3)에는 그 상류 쪽으로부터 차례로 배기정화장치로서의 배출가스정화용 촉매컨버터(9) 및 도시하지 않은 머플러(소음기)가 설치되어 있다. 또한, 흡기통로(2)에는 서지탱크(2a)가 설치되어 있다.

또, 배출가스재순환장치(이하, EGR장치라고 함)(10)가 배설되어 있다. 즉, 흡기통로(2)의 서지탱크(2a)부분과 배기통로(3)의 상류쪽을 접속하도록 배기환류통로(10b)가 설치되어 있고, 이 배기환유통로(10b)에는 EGR밸브(10a)가 장착되어 있다.

그리고, 이 EGR밸브(10a)에 의해서, 배기통로(3)로부터 흡기통로(2)에의 배출가스(배기 또는 배기가스라고도 함)의 유량을 제어할 수 있도록 되어 있다. 또한, EGR밸브(10a)의 제어는 엔진의 운전상태에 따라서 행해지도록 되어 있다.

또, 스로틀밸브(7)는 도시하지 않은 액셀페달의 답입량에 따라서 개방도가 달라지고, 이에 의해 연소실(1)내에 도입되는 공기량이 조정되도록 되어 있다. 또, (16)은, 아이들스피드콘트롤밸브(ISC밸브)이고, 흡기통로(2)의 스로틀밸브설치 부분을 바이패스하는 바이패스로(16A)에 설치되고, 도시하지 않은 스텝모터에 의해서 개폐구동되고, 주로 스로틀밸브(7)완전폐쇄 또는 대략 완전폐쇄시에 있어서의 아이들회전수를 미세조정하고 있다.

(50)은 에어바이스밸브(ABV)이고, 흡기통로(2)의 스로틀밸브(7)설치부분을 바이패스하도록 스로틀밸브(7)의 상류쪽의 흡기통로(2)와 서지탱크(2a)를 연통하는 바이패스로(50A)에 설치되고, 스로틀밸브(7)와는 별개로 흡기량을 조정해서 공연비를 조정할 수 있는 것이다.

연료분사장치로서의 인젝터(연료분사밸브)(8)는 기통내의 연소실(1)에 향해서 연료를 직접 분사하기 위하여, 그 개구를 연소실(1)에 향하게 하도록 배치되어 있다. 또, 당연히, 이 인젝터(8)는 각 기통마다 설치되어 있고, 예를 들면 본 실시형태의 엔진이 직렬 4기통엔진이라고 하면, 인젝터(8)는 4개 설치되어 있는 것이된다 .

이와 같은 구성에 의해 스로틀밸브(7)의 개방도에 따라 에어클리너(6)를 통해서 흡입된 공기가 흡기밸브(4)의 개방에 의해 연소실(1)내에 흡입되고, 이 연소실(1)내에서, 흡입된 공기와 인젝터(8)로부터 직접분사된 연료가 혼합되고, 연소실(1)내에서 점화플러그(점화전)(35)를 적당한 타이밍으로 점화시킴으로써, 연소시키고, 엔진토크를 발생시킨 후, 연소실(1)내로부터 배출가스로서 배기통로(3)에 배출되고, 배기정화장치로서의 촉매컨버터(이하, 간단히 촉매라고도 함)(9)에 의해서 배출가스중의 CO, HC, NO_X의 3개의 유해성분을 정화한 후, 머플러에 의해서 소음되어 대기쪽으로 방출되도록 되어 있다.

특히, 본 엔진은, 공연비를 희박으로 하면서 절약운전을 행할 수 있는 엔진이고 희박운전시에는, 통상의 3원촉매만으로는 배출가스중의 NO_X를 충분히 정화할 수 없기 때문에, 촉매(9)는, 희박NO_X촉매(9A)와 3원촉매(9B)를 조합시킨 것이 되고 있다. 즉, 희박NO_X촉매(9A)의 하류에, 이론공연비하에서 배출가스중의 각, HC 및 NO_X를 정화가능한 3원기능을 가진 3원촉매(9B)를 구비하도록 하고 있다.

이것은, 3원촉매(9B)를 희박NO_X촉매(9A)의 상류에 배치해서 희박NO_X촉매(9A)에서의 NO_X정화를 방해하는 일이 없도록 하면서, 희박NO_X촉매에서 충분히 정화할 수 없었던 CO나 HC를 확실히 정화할 수 있도록 하기 위해서이다. 또한, 희박NO_X촉매가 3원기능을 가진 경우에는 희박NO_X촉매를 1개만 배치해도 된다.

그런데, 본 엔진에 대해서 더 설명하면, 이 엔진은 흡기통로(2)로부터 연소실(1)내에 유입한 흡기흐름이 세로소용돌이(역텀블흐름)을 형성하도록 구성되고, 연소실(1)내에서, 흡기흐름이 이와 같은 세로소용돌이흐름을 형성하므로, 이 새로 소용돌이흐름을 이용하면서 예를 들면 연소실(1)의 꼭대기부중앙에 배설된 점화플러그(35)의 근처에만 연료를 집중해서, 점화플러그(35)로부터 격리한 부분에서는 매우 희박한 공연비상태로 할 수 있고, 점화플러그(33)의 근처만을 이론공연비로 하므로써, 안정된 층형상연소를 실현하면서, 연소소비를 억제할 수 있다. 이 경우의 가장 적합한 연료분사의 타이밍으로서는 압축행정후기이다.

또, 이 엔진으로부터 고출력을 얻는 경우에는, 연소실(1)내 전체에 이론공연비나 희박공연비의 혼합기를 형성시켜서 미리 혼합연소를 행하면 되고, 이때에도, 연료의 분무화 및 기화가 충분히 행해지는 타이밍으로 연료분사를 행함으로써, 효율좋게 고출력을 얻을 수 있다. 이 경우의 가장 적합한 연료분사의 타이밍으로서는, 흡기흐름을 이용해서 연료의 분무화 및 기화를 촉진할 수 있도록, 흡기행정의 초기 또는 전기에는 연료분사를 마치도록 설정하는 것이 알려져 있다.

그런데, 이 엔진을 제어하기 위하여, 여러 가지 센서가 설치되어 있다. 먼저 흡기통로(2)쪽에는, 그 에어클리너배설부분에, 흡입공기량을 카르만소용돌이 정보로부터 검출하는 에어플로센서(11), 흡입공기온도를 검출하는 흡기온센서(12) 및 대기압을 검출하는 대기압센서(13)가 설치되어 있고, 그 스로틀밸브배설부분에, 스로틀밸브(7)의 개방도를 검출하는 전위차계식 스로틀센서(14), 아이들링상태를 검출하는 아이들스위치(15)등이 설치되어 있다.

또, 배기통로(3)쪽에는, 촉매(9)의 상류쪽부분에, 배출가스중의 산소농도(0₂농도)를 검출하는 산소농도센서(17)(이하, 간단히 0₂센서(17)라고 함)가 설치되는 동시에, 촉매(9)의 하류쪽부분에는, 촉매 또는 그 근처의 온도를 검출하는 정화장치온도연산수단으로서의 촉매온도센서(고온센서)(26)가 설치되어 있다.

또, 그밖의 센서로서, 엔진냉각수온(기관온도)을 검출하는 기관온도검출수단으로서의 수온센서(냉각수온도검출수단)(19)나, 제2도에 표시한 바와 같이, 크랭크각도를 검출하는 크랭크각센서(21)(이 크랭크각센서(21)는 엔진회전수를 검출하는 회전수센서도 겸하고 있다) 및 제 1기통(기준기통)의 상사점을 검출하는 77센서(기통판별센서)(22)가 각각 캠근처에 설치되어 있다.

그리고, 이들 센서로부터의 검출신호는, 전자제어유니트(ECU)(23)에 입력되도록 되어 있다.

또한 ECU(23)에는 액셀페달의 답입량을 검출하는 액셀포지션센서(24)나 배터리의 전압을 검출하는 배터리센서(25)로부터의 전압신호나 시동시를 검출하는 크랭킹스위치[또는 이그니션스위치(키스위치)](20)로부터의 신호로 입력되도록 되어 있다.

그런데, ECU(23)의 하드웨어구성은 제2도와 같이되나, 이 ECU(23)는 그 주요부로서 CPU(27)를 구비하고 있고, 이 CPU(27)에는, 흡기온센서(12), 대기압센서(13), 스로틀센서(14), 0₂센서(17), 수온센서(19), 액셀포지션센서(24), 촉매온도센서(26) 및 배터리센서(25)로부터의 검출신호가 입력인터페이스(28) 및 아날로그/디지탈컨버터(30)를 개재해서 입력되는 동시에, 에어플로센서(11), 크랭크각센서(21), TDC센서(22), 아이들스위치(15), 크랭킹스위치(20), 이그니션스위치등으로부 터의 검출신호가 입력인터페이스(29)를 개재해서 입력되도록 되어 있다.

또, CPU(27)는, 버스라인을 개재해서 프로그램데이터나 고정치 데이터를 기억하는 ROM(31), 갱신해서 순차 개서되는 RAM(32), 프리러닝카운터(48) 및 배터리가 접속되어 있는 동안은 그 기억내용이 유지됨으로써 백업된 배터리업RAM(도시생략)과의 사이에서 데이터의 수수를 행하도록 되어 있다.

또한, RAM(32)내 데이터는 이그니션스위치를 OFF하면 없어져 리세트되도록 되어 있다.

또, CPU(27)에서 연산결과에 의거한 연료분사제어신호는, 각 기 통마다의 (여기서는 4개의)분사드라이버(연료분사밸브구동수단)(34)을 개재해서, 인젝터(8)의 솔레노이드(인젝터솔레노이드)(8a)에 출력되도록 되어 있다.

지금, 연료분사제어(공연비제어)에 착안하면, CPU(27)에서 연산된 연료분사용 제어신호가 드라이버(34)를 개재해서 출력되고, 예를 들면 4개의 인젝터(8)를 순차 구동시키도록 되어 있다.

그리고, 상기와 같은 기통내분사엔진의 특징으로부터, 이 엔진에서는, 연료 분사의 태양으로서, 층형상연소에 의한 희박운전을 실현하고 연비를 향상시키기 위하여 압축행정중(특히, 압축행정후반)에서 연료분사를 행하는 후기분사모드와, 미리 혼합연소에 의한 희박운전을 실현하고, 완가속에 의한 출력을 얻기 위하여 흡기 행정중(특히 흡기행정전반)에 연료분사를 행하는 전기분사모드와, 미리 혼합연소에의한 스토이키오운전(이론공연비운전)을 실현하고, 전기분사모드보다 출력을 향상시키기 위하여 흡기행정중에 연료분사를 행하는 스토이키오모드가 설정되어 있다.

또, 특히, 본 내연기관에서는, 상기와 같은 통상의 연소를 위한 연료분사(주연료분사)의 외에 촉매(9)를 활성화하기 위하여, 팽창행정중에 추가연료를 분사하도록 되어 있다. 이 추가연료분사는, 점화플러그를 재점화하는 일없이 주연소계의 화염전파에 의해 재연소시키고, 이에 의해서 고온이 된 배출가스를 촉매(9)에 공급함으로써, 촉매(19)의 승온을 행하고 활성화하고자 하는 것이다.

이 때문에, 추가연료분사는, 내연기관의 운전상태, 특히, 촉매(9)의 활성상태에 의거해서 제어를 행하고, 촉매(9)가 활성하고 있지 않은 시동직후(불활성시)에 있어서, 제4도에 표시한 바와 같이, 각 기통의 팽창행정내(구채적으로는 팽창행정중의 화염이 존재할때)에 추가연료분사를 행하고, 촉매(9)가 활성상태가 되면 종료하도록 되어 있다.

이와 같은 연료분사제어(인젝터구동제어)를 위하여, ECU(23)에는, 제1도의 기능블록도에 표시한 바와 같이, 분사모드의 선택이나 연료분사량의 설정을 행하는 연료분사제어수단(101)이 설치되어 있다. 또, ECU(23)내에서는, 또, 배출가스환류량제어수단(104), 점화시기제어수단(107)이 설치되어 있다.

제1도에 표시한 바와 같이, 이 연료분사제어수단(101)에는, 촉매(9)의 불활성시에 추가연료분사를 행하는 기능(추가연료분사제어수단)(102)과 통상운전시의 연료분사제어를 행하는 기능(통상연료분사제어수단)(103)이 구비되고, 추가연료분사 제어수단(102)이, 배출가스정화에 작용하는 본 배기승온장치의 특징적인 구성요소가 되고 있다.

추가연료분사제어수단(102)은, 촉매(9) 또는 그 근처의 온도를 검출하는 정화장치온도연산수단으로서의 촉매온도센서 (촉매온도검출수단)(26)으로부터의 검출정보에 의거해서, 촉매(9)가 활성상태에 있는지 아닌지를 판정하고, 촉매(9)가 활성상태에 없는 경우에, 주연료의 분사에 의거한 주연소의 화염이 잔존하는 화염잔존기간내에 추가연료분사를 행하는 것이다. 즉, 촉매온도센서(26)에 의해 검출된 촉매(9) 또는 그 근처의 온도(이하, 촉매온도라고함)θ_c.c가 소정온도 θo이하라고 검출 또는 추정될 경우에, 촉매(9)가 활성상태에 없다고 판정하고, 이 판정에 의거해서 각 기통의 팽창행정(제4도 참조)내에 추가연료분사를 행하도록 제어하는 것이다.

여기서, 소정온도 θo란 촉매활성목표온도로서 촉매활성하한온도에 따라서 정해지고, 예를 들면, 촉매활성하한온도에 어떤 소정온도를 더한 값으로서 설정된다. 이 촉매활성하한온도는, 본 실시형태에 관한 희박NO_X촉매에서는 400°정도이다. 또한, 소정온도로서의 목표온도θo(이하, 소정온도를 목표온도라고 함)는 촉매활성온도에 일치하도록 설정해도 된다.

이 추가연료분사제어수단(102)은 주연소에 의한 잔존산소량에 의거해서 추가 연료의 분사량을 구하는 분사량연산수단(112)과, 추가연료의 분사시기를 설정하는 분사시기설정수단(110)을 구비한다.

여기서, 분사량연산수단(112)은 주연소에 의한 잔존산소량을 직접 또는 간접적으로 검출하고, 이 검출된 잔존산소량에 의거해서 추가연료의 분사량을 구하는 것 이다.

분사시기설정수단(110)은, 주연소의 화염이 잔존하는 화염잔존기간에 영향을 주는 각종 파라미터에 의거해서 추가연료의 분사기간 및 분사개시시기를 설정하는 것이고, 분사량연산수단(112)에 의해 구해진 분사량에 따라서 각 사이를 내에서의 추가연료의 분사기간을 설정하는 기능(분사기간설정수단)(114)과, 추가연료의 분사 개시시기T_INJ를 설정하는 기능(분사개시시기설정수단)(116)을 구비해서 구성된다.

이중, 분사개시시기설정수단(116)은, 각 기통의 팽창행정내에서, 통상의 연료분사에 의한 연소(이하, 주연소라고함)시에 있어서의 연소기간, 즉, 화염이 존재하는 기간(이하, 화염잔존기간이라고 함)에 추가연료분사가 행해지도록 분사개시시기T_INJ를 설정하는 것이다.

이와 같이 추가연료분사에 의한 분사개시시기T_INJ를 설정하는 것은, 추가연료분사에 의해서 분사된 연료를, 추가디바이스를 설치하지 않고 연소(이하, 재연소라고함)시키기 위해서이고, 제9도에 표시한 바와 같이 통상 연료분사에 의한 화염잔존기간내에 추가연료분사를 행할필요가 있기 때문이다.

이것은, 연료로서 사용되는 가솔린은 자기착화성이 낮고, 불씨가 되는 것이나 가솔린자체를 연소시키기 위하여 화학분해시키기 위한 외부에너지가 되는 것이 존재하지 않으면 확실히 연소시킬 수 없다는 성질이 있기 때문이다. 또한, 반대로 자기착화성이 높은 연료로서는, 경유 등의 세탄가가 높은 것이 있다.

여기서, 제9도는 압축행정으로부터 폭발·팽창행정에 있어서의 기통내압 및 열발생률을 표시하는 도면이고, 제9도중, 가는선A는 통상 연료분사만을 행한 경우의 열발생률, 굵은선B는 추가연료분사를 행한 경우의 열발생률, 파선C는 통상연료분사만을 행한 경우의 기통내압, 굵은선D는 추가연료분사를 행한 경우의 기통내압을 각각 표시하고 있다. 또한, 열 발생률로서 가는선A, 굵은선B로 표시하는 기간은, 화염 잔존기간에 상당한다.

이 제9도에 표시한 바와 같이, 가는선A로 표시되는 열 발생률에 대응하는 주연소에 의한 화염잔존기간중, 되도록 늦은 시기에 추가연료분사를 행하면, 굵은선B로 표시한 바와 같이, 화염잔존기간이 늘어나고 배기행정에 가까워지기 때문에, 재연소에 의한 배출가스의 승온에 의해서 얻어지는 열에너지를 촉매(9A)의 승온을 위하여 보다 유효하게 활용할 수 있게 된다.

한편, 굵은선D는 추가연료분사를 행하면 기통내압이 상승하는 것을 표시하고 있다. 이와 같이 기통내압이 상승하면, 재연소에 의해서 얻어진 열에너지가 피스톤을 밀어내리기 위한 작업(기체의 팽창작업)에 많이 사용되게 된다고 생각되기 때문에, 배출가스의 승온을 위해서는 바람직하지 않다.

이 때문에, 추가연료의 분사개시시기T_INJ는 재연소에 의해서 얻어진 열에너지를 유효하게 활용하기 위하여 팽창행정의 되도록 늦은시기에 설정하는 것이 바람직 하나, 상기와 같이, 추가연료의 분사개시시기T_INJ는 화염잔존기간이 아니면 안되기 때문에, 화염잔존기간의 되도록 늦은시기(화염소실시기에 가까운 시기)에 설정하는것이 바람직한 것이다.

또 화염잔존기간의 종기인 화염소실시기는, 냉각수은도(기관은도)θw, 주연소시의 배출가스환류량(EGR량), 주연소시의 공연비(A/F), 주연소시의 점화시기T_INJ등의 여러 가지 파라미터에 의한 영향을 받아서 변동하는 것이기 매문에, 추가연료의 분사개시시기 T_INJ의 설정에 있어서는, 이들의 파라미터에 의한 영향도 고려할 필요가 있다.

예를 들면, 수온θw만을 고려한 경우, 수온θw가 낮으면 연소가 악화하고, 화염소실시기가 빨라지므로, 확실히 재연소시키기 위하여 수온θw가 낮을수록 분사 개시시기T_INJ를 빠르게 하는 (팽창행정초기)것이 바람직하다. 이것은, 엔진의 냉태시에는, 실린더블록주변은 냉각되고 있고, 열이 실린더블록등으로부터 빠져나가기 쉽고, 화염과 실린더블록의 스페이스(Quenching Zone)가 크기 때문에, 주연소에 의한 화염이 전파했다고 해도, 화염이 연소실전체에 확대되기 전에 꺼져버리기 때문이다.

또, EGR량만을 고려한 경우, EGR량이 많으면 주연소에서의 착화지연이 커지고, 연소실내의 최고압력 및 최고압력에 상당하는 크렁크각도는 사이를마다 변동한다. 이 변동은 EGR량이 많아질수록 크고, 이 변동에 따라서 화염잔존기간도 변동하기 때문에, 추가연료를 확실히 연소시키기 위해서는, 팽창행정시의 추가연료의 분사개시시기T_INJ를 빠르게 하는 것이 바람직하다.

또, A/F만을 고려한 경우도, EGR량만을 고려한 경우와 마찬가지로, 공연비가 희박이 될수록, 주연소에서의 착화지연이 커지고, 연소실내의 최고압력 및 최고압력에 상당하는 크랭크각도는 사이클마다 변동한다 이 변동은 희박이 될 수록 크고, 이 변동에 따라서 화염잔존기간도 변동하기 때문에, 추가연료를 확실히 연소시키기 위해서는, 팽창행정시의 추가연료의 분사개시시기T_INJ를 빠르게 하는 것이 바람직하다.

또, 주연소시의 점화시기T_ING만을 고려한 경우, 점화시기T_ING의 전진각, 지연각에 의해 화염잔존기간, 즉, 화염소실시기가 변동하기 때문에, 이에 맞추어서 추가 연료의 분사개시시기T_INJ를 설정하는 것이 바람직하다. 이것은, 점화시기T_ING가 전진각되면, 연소기간이 짧아지고 화염소실시기가 빨라지기 때문이고, 반대로, 점화시기T_ING가 지연각되면, 연소가 완만해지고(연소속도가 느려지고), 화염소실시기가 늦어지기 때문이다.

이와 같이, 추가연료의 분사개시시기T_INJ의 설정은 주연소의 화염잔존기간을 고려해서 행할 필요가 있기 때문에, 분사개시시기설정수단(116)에 의한 팽창행정에 있어서의 분사개시시기T_INJ의 설정은, 팽창행정에 있어서의 추가 연료분사에 있어서 기본이 되는 기본연료분사개시시기Tb_INJ를 주연소의 화염이 잔존하는 화염잔존기간에 영향을 주는 파라미터로서의 냉각수온도 θw, 주연소시의 EGR량, 주연소시의 공연비, 주연소에 있어서의 점화시기T_ING에 따른 화염소실시기를 고려한 각각의 보정계수에 의해서 보정함으로써 행해진다.

이 때문에, 분사개시시기설정수단(116)에는 기본연료분사개시시기를 설정하는 기능(기본분사개시시기설정수단)(l16A)과, 각종 파라미터에 의한 영향을 받아서 변동하는 화염소실시기를 고려한 분사개시시기보정계수를 설정하는 기능(화염소실시기연산수단)(l16B)이 구비되어 있고, 분사개시시기설정수단(116)은, 기본분사개시시기설정수단(l16A)에 의해 설정된 기본분사개시시기를 화염소실시기연산수단(116B)에 의해 설정된 분사개시시기보정계수에 의해 보정함으로써, 주연소의 화염에 의해 착화가능한 시기가 되도록 추가연료의 분사개시시기T_INJ를 설정하도록 되어 있다.

여기서, 기본분사개시시기설정수단(l16A)은 엔진회전수센서(21)에 의해서 검출되는 엔진회전수(기관회전수)Ne 및 목표부하치(기관부하)Pe에 의거해서, 미리 기억되어 있는 맵[Tb_INJ=f(Pe, Ne)]에 의해 기본연료분사개시시기 Tb_INJ를 구하는 것이다.

또한, 목표부하치Pe는, 다음식에 의해 산출된다.

Pe=T/(K*Vs)

여기서, T는 토크, K는 정수, Vs는 배기량이다.

또, 화염소실시기연산수단(l16B)은 화염잔존기간에 영향을 주는 파라미터에 의거해서 화염잔존기간의 종기인 화염소실시기를 고려한 분사개시시기보정계수를 구하는 것이고, 수온θw, EGR량, 공연비(A/F), 주연소시의 점화시기T_INJ등의 각종 파라미터에 따른 화염소실시기를 고려해서, 미리 설정된 분사개시시기보정계수를 표시한 복수의 맵에 의해, 각종파라미터에 따른 분사개시시기보정계수를 구하는 것이다.

여기서, 제6(a)-(d)도는 각각, 각종파라미터에 따른 분사개시시기보정계수를 표시 한 맵이다.

이중, 제6(a)도는 냉각수온도θw가 저하함에 따라서 빨라지는 화염소실시기를 고려한 수온보정계수(제 1분사개시시기보정계수)Kθ를 표시한 제 1분사개시시기보정맵(A)이다. 이 제 1분사개시시기보정계수Kθ는, 수온센서(19)에 의해 검출되는 냉각수온도θw가 저하함에 따라서 화염소실시기가 빨라지기 때문에, 이에 따라서 분사개시시기T_INJ를 빠르게 하기 위하여, 냉각수온도θw가 저하함에 따라서 작은 값이 되도록 설정되어 있다.

또, 제6(b)도는 주연소시의 배출가스환류량의 감소에 따라서 지연되는 화염소실시기를 고려한 배출가스환류량보정계수(제 2분사개시시기보정계수)K_E를 표시한 제2분사개시시기보정맵(B)이다. 이 제 2분사개시시기보정계수K_E는, 배출가스환류량제어수단(104)에 의해 설정되는 주연소시의 배출가스환류량에 따라서 연소상태가 변화하고 화염소실시기가 변화하기 때문에, 이에 따른 분사개시시기T_INJ가 되도록 설정되어 있다.

제6(c)도는 주연소시의 공연비(A/F)가 희박이 됨에 따라서 지연되는 화염소실시기를 고려한 공연비보정계수(제 3분사개시시기보정계수)K_E를 표시한 제 3분사개시시기보정맵(C)이다. 이 제 3분사개시시기보정계수K_E는, 통상 연료분사제어수단(103)에 의해 설정되는 주연소시의 공연비가 희박이 됨에 따라서 화염소실시기가 늦어지기 때문에, 이에 따라서 분사개시시기T_INJ를 지연시키기 위하여, 주연소시의 공연비가 희박이 됨에 따라서 큰값이 되도록 설정되어 있다.

제6(d)도는 주연소시의 점화시기T_IG에 대응하는 화염소실시기를 고려한 점화시기보정계수(제 4분사개시시기보정계수)K_I를 표시한 제 4분사개시시기보정맵(D)이다. 이 제 4분사개시시기보정계수K_I는, 점화시기제어수단(107)에 의해 설정되는 주연소시의 점화시기가 지연각됨에 따라서 화염소실시기가 지연되기 때문에, 이에 따라서 분사개시시기T_INJ를 지연시키기 위하여 주연소시의 점화시기가 지연각됨에 따라서 큰 값이 되도록 설정되어 있다.

그리고, 분사개시시기설정수단(116)은, 냉각수온도θw에 의한 보정을 행하는 경우에는, 수온센서(19)에 의해 검출된 냉각수온도θw에 의거해서 화염소실시기연산수단(ll6B)의 제6(a)도에 표시한 맵(A)에 의해 구해진 수온보정계수Kθ를, 기본분사개시시기설정수단(l16A)에 의해 구해진 기본연료분사개시시기Tb_INJ에 가산(Tb_INJ+Kθ)함으로써 추가연료의 분사개시시기T_INJ를 구한다.

또, 배출가스환류량에 의한 보정을 행하는 경우에는, 배출가스환류량제어수단(104)에 의해 설정된 주연소시의 배출가스환류량에 의거해서 화염소실시기연산수단(l16B)의 제6(b)도에 표시한 맵(B)에 의해 배출가스환류량보정계수K_E를 구하고, 이 보정량을 기본분사개시시기설정수단(l16A)에 의해 구해진 기본연료분사개시시기Tb_INJ에 가산(Tb_INJ+K_E)함으로써 추가연료의 분사개시시기T_INJ를 구한다.

또, 공연비에 의한 보정을 행하는 경우에는, 통상연료분사제어수단(103)에 의해 설정된 주연소시의 공연비에 의거해서 화염소실시기연산수단(l16B)의 제6(c)도에 표시한 맵(c)에 의해 공연비보정계수K_F를 구하고, 이 보정량을 기본분사개시시기 설정수단(l16)에 의해 구해진 기본연료분사개시시기Tb_INJ에 가산(Tb_INJ+K_F)함으로써 추가연료의 분사개시시기T_INJ를 구한다.

또, 점화시기에 의한 보정을 행하는 경우에는, 점화시기제어수단(107)에 의해 설정된 주연소시의 점화시기에 의거해서 화염소실시기연산수단(116B)의 제6(d)도에 표시한 맵(D)에 의해 점화시기보정계수K_I를 구하고, 이 보정량을 기본분사개시시기설정수단(l16A)에 의해 구해진 기본연료분사개시시기Tb_INJ에 가산(Tb_INJ+K_I)함으로써 추가연료의 분사개시시기 T_INJ를 구한다.

또한, 이들 화염잔존기간에 영향을 주는 각종파라미터로서의 기관온도, 배출 가스환류량, 공연비, 주연소시의 점화시기에 의한 보정을 전부행할 필요는 없고, 필요에 따라서 보정을 행하도록 하면 된다. 예를 들면, 이들 파라미터중 적어도 1개에 의거해서 분사개시시기보정계수를 구하도록 해도 된다.

이때의 추가연료의 분사시간(1작동사이클 내에서의 전체분사시간)tex는 분사기간설정수단(114)에서 설정된다.

이 분사기간설정수단(114)은, 주연소후에 기통내에 잔존하는 잉여산소에 따른 연료량 M_fuel이 분사되도록 인젝터구동시간 t_LUS(분사기간에 상당한다)를 설정하는 것이다.

이것은 추가연료에 의한 재연소할때에, 기통내에 잔존하는 잉여산소를 추가 연료에 의해 완전연소시키고, 배출가스를 효율적으로 승온시킬 수 있도록 하기 위해서이다.

분사기간설정수단(114)에 의한 팽창행정에 있어서의 인켁터구동시간t_PLUS의 설정은, 구체적으로는 이하와 같이 해서 행해진다.

즉, 분사기간설정수단(114)에 의한 팽창행정에 있어서의 인젝터구동시간t_PLUS의 설정은, 팽창행정에 있어서의 추가의 연료분사에 있어서 기본이 되는 기본구동시간t_B(기본분사기간에 상당한다)를 분사개시시기T_INJ, 촉매온도θ_c.c에 의해서 보정함으로써 행해진다.

이 때문에, 분사기간설정수단(114)은, 팽창행정에 있어서의 추가의 연료분사에 있어서 기본이 되는 기본구동시간t_B을 구하고, 이 기본구동시간t_B를 촉매온도 θ_c.c에 의해 보정하는 기능(제 1분사기간보정수단)(118)과, 기본구동시간t_B를 팽창행정에 있어서의 분사 개시시기 T_INJ에 의해 보정하는 기능(제 2분사기간보정수단(120)을 구비해서 구성된다.

여기서, 분사기간설정수단(114)은, 기본구동시간t_B를 주 연소후의 기통내의 잉여산소에 대해서 분사가능한 연료량M_fuel의거해서 산출한다. 즉, 분사기간설정 수단(114)은, 후술하는 통상연료분사제어수단(103)에 의해서 구해지는 1기통1사이클당 흡입공기량Q와 목표로 하는 공연비(목표A/F)로부터 주연소후의 기통내에 잔존하는 산소량이 구해지고, 이 산소량에 의거해서 연료량M_fuel을 산출한다.

또한, 연료량M_fuel은 다음식에 의해 구해진다.

M_fuel=Q×(1/이론공연비-1/목표공연비)

또, 제 1분사기간보정수단(118)은, 촉매온도연산수단(26)에 의해 구해진 촉매온도 θ_c.c에 따라서, 기본분사시간t_B를 보정하는 것이다. 이 때문에, 제 1분사기간보정수단(118)은 촉매온도 θ_c.c에 따라서 미리 정해진 보정계수(재 1분사기간보정계수)K₂에 의해, 촉매온도θ_c.c가 상승함에 따라서 추가연료의 분사량이 적게되도록 기본분사시간t_B를 보정하는 분사기간보정부(l18A)를 구비한다.

이 분사기간보정부(118A)는, 촉매온도θ_c.c에 따라서 미리 정해진 제 1분사기간보정계수K₂를 표시한 맵(B)을 구비한다. 이 맵(B)에 표시되는 제 1분사기간보정계수K₂는, 제17(b)도에 표시한 바와 같이, 촉매온도θ_c.c가 상승함에 따라서 추가연료의 분사량이 적게되도록 설정되어 있다. 즉, 맵(B)은, 촉매온도 θ_c.c가 낮을때에는, 기본구동시간t_B를 보정하지 않도록 1로 되어 있고, 촉매온도θ_c.c가 높아지고, 목표온도θo에 가까워짐에 따라서, 서서히 감소하여, 0이 되도록 설정되어 있다.

이것은, 촉매온도 θ_c.c가 낮을수록 촉매(9)의 활성화가 필요하기 때문에 추가연료를 많이 분사해서 촉매(9)의 활성화를 촉진하고, 반대로, 촉매온도θ_c.c가 높을수록 촉매(9)의 활성화가 불필요하게 되기 때문에, 추가연료의 분사를 감소시키고, 불필요한 연료분사가 행해지지 않도록 하기 위해서이다.

이 분사기간보정부(l18A)에 의해 행해지는 촉매온도θ_c.c에 의한 보정은, 촉매온도 θ_c.c와 보정계수K₂로부터 미리 설정되어 있는 맵(B)으로부터 보정계수K₂가 구해지고, 이 보정계수K₂를 기본구동시간t_B에 곱함으로써(t_B×K₂)행해진다.

또, 제 2분사기간보정수단(120)은, 분사량연산수단(112)에 의해 구해진 분사량과 실분사량을 일치시키기 위하여, 팽창행정에 있어서의 분사개시시기T_INJ에 따라서, 기본분사시간t_B를 보정하는 것이고, 이 제 2분사기간보정수단(120)에는, 분사개시시기T_INJ에 따라서 미리 정해진 보정계수(제 2분사기간보정계수)K₁을 표시한 맵(A)이 구비되어 있다.

이 맵(A)에 표시되는 제 2분사기간보정계수K_I은, 제17(a)도에 표시한 바와 같이, 분사량연산수단(112)에 의해 구해진 분사량과 실분사량을 일치시키기 위하여, 분사개시시기T_INJ가 빨라질수록 인젝터구동시간t_PLUS가 길어지도록 설정되어 있다. 즉, 팽창행정에 있어서는 분사개시시기T_INJ가 빨라지면 기통내압이 높아지고 인젝터로부터의 분사연료량(단위시간당의 양)이 감소경향이 되기 때문에, 기통내압이 높아짐에 따라서, 인젝터구동시간t_PLUS가 길어지도록 설정되어 있다.

이것은, 기통내압이 낮으면 분사압과의 차압이 충분히 있기 때문에, 기본구동시간t_B에 의거해서 적정한 연료량M_fuel을 확보할 수 있으나, 기통내압이 높아지면 기통내압과 분사압과의 차압이 작아지고 분사량이 감소하기 때문에, 간단히 기본구동시간t_B에 의거해서 연료를 분사하는 것에서는 적정한 연료량M_fuel을 확보할 수 없기 때문이다. 이와 같이, 팽창행정에 있어서의 추가의 연료분사에 있어서는, 기통내압의 영향을 받게 되기 때문에, 인젝터구동시간t_PLUS설정이 중요하게 된다.

이 제 2분사기간보정수단(120)에 의해 행해지는 분사개시시기T_INJ에 의한 보정은, 분사개시시기T_INJ와 보정계수K₁로부터 미리 설정되어 있는 맵(A)으로부터 보정계수K₁을 구하고, 이 보정계수K₁을 기본구동시간t_B에 곱함으로써(t_B×K₁)행해진다.

따라서, 팽창행정에 있어서의 인젝터구동시간t_PLUS는 다음식에 의해 구해진다.

t_PLUS=t_B×K₁×K₂

이와 같이 해서 설정된 분사개시시기T_INJ및 인젝터구동시간t_PLUS에 따라서, 추가연료분사는, 제4도에 표시한 바와 같이, 통상의 연료분사와는 별개로 팽창행정에 있어서 행해진다.

그런데, 통상연료분사제어수단(103)에 있어서의 연료분사제어를 설명하면, 이 통상연료분사제어수단(103)에서는, 분사모드는, 엔진회전수센서(21), 각종센서류(106)등으로부터 검출된 엔진회전수(회전속)Ne나 액셀페달답입량θ_ACC에 의거해서 엔진의 목표출력토크T를 설정해서, 엔진회전수Ne나 이 목표출력토크T에 따라서, 전기분사모드와 후기분사모드의 어느 하나의 모드를 선택적으로 설정한다. 예를 들면 엔진회전수Ne가 낮고 목표토크T도 낮은 영역에서는 후기분사모드로 하고, 엔진회전수Ne 및 목표토크T의 어느하나가 낮게되면 전기분사모드(희박모드 또는 스토이키오모드)로 하도록 되어 있다.

연료분사량에 대해서는, 연료분사시간(인젝터의 구동시간으로서, 실제의 제어상에서는 인젝터구동펄스폭이라 함)t_AU로서 설정되나, 전기분사모드(희박모드 또는 스토이키오모드)의 경우도 후기분사모드의 경우도, 기관부하(1스트로크당 흡입공기량)Q/Ne와 목표로 하는 공연비(A/F, 이하 A/F라고 함) 등에 의거해서, 먼저, 다음식에 의해서 기본구동시간t_P가 산출된다.

t_P(Q/Ne)×(1/AF)×(α_AIR/α_FUEL)×(1/G_INJ)

또한, 기관부하Q/Ne는 1스트로크당 흡입공기량이고, 에어플로센서(11)에서 검출된 흡입공기량Q를 엔진회전수센서(크렁크각센서)(21)에서 검출된 엔진회전수Ne로 제산함으로써 구해진다.

또, α_AIR은 공기밀도, α_FUEL은 연료밀도, G_INJ는 인젝터게인이다.

그리고, 연료분사시간t_AU는 다음식으로 산출된다.

t_AU=t_P×f+t_D

또한 f는 각종 연료보정계수이고, 이 연료보정계수f는, 수온센서(19)에서 검출된 엔진냉각수온, 흡기온센서(12)에서 검출된 흡기온, 대기압센서(13)에서 검출된 대기압 등에 따라서 설정된다. 또, t_D는 인젝터낭비시간(데드타임)이다.

다음에, 배출가스환류량제어수단(104)에 대해서 설명하면, 배출가스환류량제어수단(104)은, 각종센서류(106)로부터의 검출정보에 의거해서, 배출가스환류수단으로서의 EGR밸브(개폐밸브)(10a)를 제어하는 것이다. 이 때문에, 이 배출가스환류량제어수단(104)으로부터의 신호는 연료분사제어수단(101)의 추가연료분사제어수단(102)에 보내지도록 되어 있다.

여기서는, 통상의 기능외에, 촉매(9)를 활성화시키기 위하여 배출가스를 승온시키기 위하여 팽창행정의 화염잔존기간내에 있어서 추가연료분사를 행하는 경우 에, 배출가스환류량을 감소, 또는 0이 되도록 EGR밸브(10a)를 제어하는 기능도 가진 것이다. 이 때문에, 추가연료분사제어수단(102)의 분사시기설정수단(110)으로 부터의 신호는 배출가스환류량제어수단(104)에 보내지도록 되어 있다.

또, 점화시기제어수단(107)은, 크랭크각센서(21)로부터의 검출정보에 의거해서, 점화장치(108)로서의 점화플러그(점화전)(35)에 의한 점화시기T_IG를 제어하는 것이다. 이 때문에, 이 점화시기제어수단(107)으로부터의 신호는 연료분사제어수단(101)의 추가연료분사제어수단(102)에 보내지도록 되어 있다.

여기서는, 통상의 기능외에, 촉매(9)를 활성화시키기 위하여 배출가스를 승온시키기 위하여 팽창행정의 화염잔존기간내에 있어서 추가연료분사를 행하는 경우에, 주연소의 점화시기T_IG를 지연각시키는 기능도 가진 것이다. 이 때문에, 추가연료분사제어수단(102)의 분사시기설정수단(110)으로부터의 신호가 점화시기제어수단(107)에 보내지도록 되어 있다.

본 발명의 제 1실시형태로서의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치는, 상기와 같이 구성되어 있으므로 예를 들면 제5(a)도에 표시한 바와 같이 통상연료분사 제어가 행해지는 동시에, 제5(b)도에 표시한 바와 같이 추가연료분사제어(팽창행정연료분사제어)가 행해진다.

먼저, 통상연료분사제어에 대해서 설명한다.

이 제어는 일정한 크랭크각마다 실행되고, 먼저, 스탭A10~A30의 처리를 행한다. 즉, 스텝A10에서, 에어플로센서(11), 회전수센서(21)에서 검출된 흡입공기량Q , 엔진회전수Ne로부터, 기관부하Q/Ne(즉, 1스트로크당 흡입공기량)을 계산한다.

다음에, 스텝A20에서, 상기 식에 표시한 바와 같이, 이 기관부하Q/Ne에 의거해서 기본구동시간t_P를 계산한다. 또, 스텝A30에서, 기본구동시간t_P에 각종 연료보정계수f의 승산 등을 행하여 연료분사시간t_AU를 산출한다.

그리고, 이에 의거해서 통상연료분사(스텝A40)가 행해진다.

다음에, 팽창행정연료분사제어(추가연료분사제어)에 대해서 설명하면. 이 팽창행정연료분사제어는, 전기분사모드 또는 후기분사모드에서의 희박운전모드시에 있어서 행해진다. 제4도에는 전기분사모드시에 팽창행정연료분사를 행한 경우에 대해서 표시하고 있다.

먼저, 스텝B10, B20의 처리를 행한다. 즉, 스탭B10에서 촉매온도 θ_c.c를 판독해 넣고, 스텝B20에서 촉매온도 θ_c.c가 목표온도θo이하인지 아닌지를 판정한다.

이 결과, 촉매온도 θ_c.c가 목표온도 θ0이하일경우에는, 팽창행정분사제어를 행하기 위하여, 스텝B30-B90까지의 처리를 행하고, 촉매온도 θ_c.c가 목표온도θo이하가 아닌 경우에는, 팽창행정분사제어를 행하지 않고, 복귀한다.

팽창행정분사제어에서는, 먼저 스텝B30~B60까지의 처리를 행하고, 팽창행정에 있어서의 분사개시시기T_INJ를 설정한다.

즉, 스텝B30에서 목표부하치(목표Pe), 엔진회전수Ne, 냉각수은도θw, 주연소에 있어서의 점화시기 T_IG, EGR량을 판독해넣는다. 다음에, 스텝B40에서 엔진회전수Ne 및 목표부하치Pe에 의거해서 미리 기억되어 있는 맵으로부터, 팽창행정에 있어서의 기본분사개시시기Tb_INJ를 판독해넣는다. 그리고, 스텝B50에서 기본분사개시시기Tb_INJ를 EGR량, 냉각수온도θw, 주연소에 있어서의 점화시기를 T_IG에 의해서 보정하고, 스텝B60에서 팽창행정에 있어서의 분사개시시기T_INJ를 설정한다.

다음에, 스텝B70∼B90가지의 처리를 행하고, 팽창행정에 있어서의 인젝터구동시간t_PLUS를 설정한다.

즉, 스텝B70에서 1기통 1사이클당 출입공기량Q, 목표A/F를 판독해넣는다. 다음에, 스텝B80에서 1기통 1사이클당 흡입공기량 Q와 목표A/F로부터 주연소후의 기퉁내에 잔존하는 산소량을 구하고, 이 산소량에 의거해서 연료량 M_fuel을 산술한다. 그리고, 스텝B90에서 팽창행정에 있어서의 추가연료분사의 기본구동시간t_B를 분사개시시기T_INJ, 촉매온도θ_c.c에 의해서 보정해서, 팽창행정에 있어서의 인젝터구동시간t_PLUS를 설정한다. 그리고, 이 설정에 의거해서 팽창행정에서의 추가의 연료분사가 행해진다.

이와 같이, 본 실시형태의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치에서는, 주연소의 화염이 존재하는 기간중(화염잔존기간중)에 추가연료를 분사시키기 때문에, 특히, 추가디바이스를 설치하는 일없이, 확실히 추가연료를 재연소시킬 수 있고, 이에 의해서 확실히 배기를 승온시킬 수 있기 때문에, 촉매온도θ_c.c조기에 목표온도 θo으로 할 수 있다는 이점이 있다.

즉, 추가디바이스를 설치할 필요가 없기 때문에, 코스트를 증대시키는 일없이, 촉때(9)가 활성화할때까지의 시간을 단축할 수 있고, 배출가스중의 유해성분(HC, CO, NO_X)의 배출량을 억제할 수 있다는 이점이 있다.

또, 각종파라미터에 따라서 변화하는 화염잔존기간내에 추가연료의 분사개시시기 T_INJ를 설정하기 때문에, 추가연료를 확실히 재연소를 시킬 수 있고, 이에 의해서 확실히 배기를 승온시킬 수 있기 때문에, 촉매온도θ_c.c를 조기에 목표온도 θo로 할 수 있다는 이점이 있다.

또, 희박NO_X촉매(9A)에서도 확실히 승온시킬 수 있고, 조기에 목표온도θo으로 할 수 있다는 이점이 있다.

즉, 희박NO_X촉매(9A)는, 3원촉매(9B)에 비해서 내열성이 낮고, 촉매(9)의 승온을 촉진하기 때문에 엔진의 근처(배기통로(3)의 매우 상류쪽)에 설치할 수 없으나, 이와 같이 엔진으로부터 격리된 위치에 촉매가 설치되는 경우애도, 촉매(9)를 활성화하기에 충분한 고온의 배출가스를 얻을 수 있다는 이점이 있다.

상기한 바와 같이 제 1실시형태에서는, 각종 파라미터에 따라서 화염잔존기간내의 화염소실시기를 고려한 최적시기(예를 들면, 화염소실시기에 가까운 시기)에, 분사개시시기T_INJ를 설정하도록 하고 있으나, 반대로, 분사개시시기T_INJ를 일정시기로 설정하고, 화염소실시기를 각종 파라미터를 변동시킴으로써 조절하고, 분사개시시기T_INJ를 화염소실시기를 고려한 최적시기가 되도록 설정해도 된다.

이에 관하여, 이하, 제 1실시헝태의 제 1변형예로서 설명한다.

본 제 1변형예의 분사개시시기설정수단(116)은, 상기한 제 1실시형태의 경우와 마찬가지로, 기본분사개시시기설정수단(l16A) 및 화염소실시기연산수단(l16B)을 구비하는 동시에, 또, 주연소의 화염잔존기간의 조절, 즉, 화염잔존기간의 중기인 화염소실시기의 조절을 행하는 기능(화염잔존기간조절수단(l16c))을 구비해서 구성된다. 그리고, 이 화염잔존기간조절수단(l16c)에 의해, 주연소의 화염잔존기간에 영향을 주는 파라미터로서의 배출가스환유량, 공연비, 주연소의 점화시기를 적극적으로 조절할 수 있도록 되어 있다.

이 때문에, 화염잔존기간조절수단(l16c)에는, 주연소의 화염잔존기간에 영향을 주는 파라미터로서의 배출가스환류량, 공연비, 점화시기에 관한 각각의 제어량을 조절하는 제어수단(l16C₁)과, 각 파라미터의 제어량에 따른 화염잔존기간을 기억하는 기억수단(l16C₂)이 구비되어 있고, 기억수단(l16C₂)으로부터 촉매(9)의 활성화의 필요정도에 따른 화염소실시기가 되는 각 파라미터의 제어량을 구하고, 제어수단(116C₁)에 의해서, 이 제어량이 되도록 각 파라미터를 조절해서 화염잔존기간을 조절하도록 되어 있다

이 기억수단(116C₂)에는 주연소의 화염잔존기간에 영향을 주는 파라미터로서의 배출가스환류량, 공연비, 점화시기의 각 제어량에 따른 화염잔존기간을 표시한 복수의 맵이 구비되어 있다.

여기서, 제7(a)도는, 주연소시의 배출가스환류량(EGR량)의 제어량에 따른 열발생률의 변화(여기서는, 크랭크각으로 표시한다)에 대응하도록, 미리 설정된 화염잔존기간 및 그 종기인 화염소실시기를 표시한 제 1맵(A)이고, 배출가스환류량이 많아짐에 따라서 화염잔존기간이 늘어나도록 설정되어 있다.

또, 제7(b)도는 주연소시의 공연비(A/F)의 제어량에 따른 열 발생률의 변화(여기서는, 크랭크각으로 표시한다)에 대응하도록 미리 설정된 화염잔존기간 및 그 종기인 화염소실시기를 표시한 제 2맵(B)이고, 공연비가 희박이 됨에 따라서 화염잔존기간이 늘어나도록 설정되어 있다.

또, 제7(c)도는, 주연소시의 점화시기T_IG의 제어량에 따른 열발생률의 변화(여기서는, 크랭크각으로 표시한다)에 대응하도록, 미리 설정된 화염잔존기간 및 그 종기인 화염소실시기를 표시한 제 3맵(C)이고, 점화시기의 지연량이 커짐에 따라서, 화염잔존기간이 늘어나도록 설정되어 있다.

이들 제7(a)∼(c)도에 있어서, 사선으로 표시한 영역은 화염잔존영역이고, 그 경계선X와 각 파라미터의 제어량에 따른 열발생률과의 교점이 각 파라미터의 제어량에 따른 화염소실시기 이다.

그리고, 화염잔존기간조절수단(116C)은 배출가스환유량을 조절하는 경우에 는, 제7(a)도에 표시한 제 1맵(A)으로부터 촉매온도센서(26)에 의해 구해진 온도가 낮을수록, 화염잔존기간이 늘어나는 배출가스환류량의 제어량을 구하고, 이 제어량이 되도록 제어수단(116C₁)에 의해서 배출가스환류량제어수단(104)을 제어하도록 되어 있다.

또, 점화시기를 조절하는 경우에는, 제7(b)도에 표시한 제 2맵(B)으로부터, 촉매온도센서(26)에 의해 구해진 온도가 낮을수록, 화염잔존기간이 늘어나는 점화시기의 제어량을 구하고, 이 제어량이 되도록 제어수단(116C₁)에 의해서 점화시기제어수단(107)을 제어하도록 되어 있다.

또, 공연비를 조절하는 경우에는, 제7(c)도에 표시한 제 3맵(C)으로부터, 촉매온도센서(26)에 의해 구해진 온도가 낮을수록, 화염잔존기간이 늘어나는 공연비의 제어량을 구하고, 이 제어량이 되도록 제어수단(116C₁)에 의해서 통상 연료분사 제어수단(103)을 제어하도록 되어 있다.

그리고, 화염잔존기간조절수단(116C)에 의해 조절된 화염잔존기간내에 추가 연료분사를 행하기 위하여, 분사개시시기설정수단(116)에 의해서 추가연료의 분사 개시시기T_INJ를 설정하도록 되어 있다.

본 변형예의 배기승온장치는, 상기와 같이 구성되어 있기 때문에, 예를 들면, 기관의 공연비가 희박의 상태에서 계속운전된 정우와 같이, 촉매(9)의 활성화가 불충분하고, 배출가스온도를 상승할 필요가 있는 경우에는, 배출가스가 약간량(최대량 약 20%정도)만 환류하도록, 화염잔존기간조절수단(116c)에 의해서 배출가스환류량제어수단(104)을 제어하고, 주연소의 화염잔존기간이 늘어나도록 조절하고, 화염잔존기간조절수단(116C)에 의해 조절된 화염잔존기간내에 추가연료분사를 행하기 위하여, 분사개시시기설정수단(116)에 의해서 추가연료의 분사개시시기T_INJ를 설정한다. 또한, 이와 같은 배출가스환류량의 제어는, 촉매온도 θ_c.c활성화온도 보다도 약간 낮은 경우에 행한다.

이에 의해, 화염잔존기간조절수단(116C)에 의한 배기가스환류량의 조절을 하지 않는 경우(배출가스환류량 0)에 비해서, 추가연료가 동일한 분사량이면서, 재연소에 의해서 얻어진 열에너지의 팽창행정으로의 열변환율을 낮게해서 배출가스를 보다 고온으로 할 수 있고, 배출가스를 보다 효율적으로 고온화할 수 있고, 이에 의해서 촉매온도 θ_c.c를 보다 조기에 목표온도θo으로 할 수 있다는 이점이 있다. 또, 배출가스를 환류시킴으로써, 배출가스의 정화효율을 높일 수 있다.

또한, 기관의 냉태시동시와 같이 촉매(9)의 활성화를 위하여 배출가스온도를 대폭으로 상승할 필요가 있는 경우에는, 화염잔존기간조절수단(116C)의 제어수단 (116C₁)에 의한 제어를 행하는 일없이, 배출가스환류량제어수단(104)에 의해 배출가스환류량을 0으로해서 추가연료의 연소에 필요한 잔존산소량을 확보한다.

또, 배기를 승온시킬때에 이와 같이 배출가스환류량을 감소, 또는 0으로 하므로써, 그만큼 신기(공기)를 추가로 유입할 수 있으므로, 흡기공기량이 증대하고, 주연소후의 기통내에 잔존하는 잉여산소량이 증가하기 때문에, 이에 따라서 추가의 연료분사량을 증가할 수도 있고, 이에 의해서 재연소에 있어서의 발열량을 높일 수 있고, 배기승온률을 향상시킬 수도 있다.

예를 들면, 기관의 공연비가 희박의 상태에서 계속운전된 경우와 같이 촉매(9)의 활성화가 불충분하고 배출가스온도를 상승할 필요가 있는 경우에는, 점화시기T_IG를 지연각하도록 화염잔존기간조절수단(116C)에 의해서 점화시기제어수단(107)을 제어하고, 주연소의 화염소실시기가 늘어나도록 조절하고, 화염잔존기간조절수단(116C)에 의해 조절된 화염잔존기간내에 추가연료분사를 행하기 위하여, 분사개시시기설제어수단(116)에 의해서 추가연료의 분사개시시기T_INJ를 설정한다.

이에 의해, 화염잔존기간조절수단(116C)에 의한 점화시기T_IG의 조절을 하지않는 경우에 비해서, 추가연료가 동일한 분사량이면서, 재연소에 의해서 얻어진 열에너지의 팽창행정으로의 열변환율을 낮게해서 배출가스를 보다 고온으로 할 수 있고, 배출가스를 보다 효율적으로 고온화할 수 있고, 이에 의해서 촉매온도θ_c.c를 보다 조기에 목표온도θo로 할 수 있는 동시에, 연료소비율의 악화를 대쪽으로 저감할 수 있는 이점이 있다.

또, 배기를 승온시킬때에 주연소의 공연비를 연소실내의 최고압력 및 최고압력에 상당하는 크랭크각도가 변동하지 않는 범위에서, 상기한 제7(b)도의 맵(B)에 의거해서, 공연비의 희박쪽으로 조절함으로써 상기한 배출가스환류량 및 점화시기의 제어와 마찬가지로 재연소에 의해서 얻어진 열에너지를 유효활용해서 고온의 배기를 얻을 수 있다.

또, 제8(a),(b)도 및 (c)는, 각각 화염잔존기간조절수단(116C)에 의해 배출가스환류량, 주연료의 공연비 및 주연소의 점화시기를 변화시켜서 화염소실시기를 지연시키도록(화염잔존기간이 늘어나도록)조절해서, 추가연료를 분사한 경우의 각 제어량에 따른 열 발생률의 변화를 표시한 도면이다. 또한 각 도면중, 실선은 배기를 승온시키기 위하여 파라미터로서의 배출가스환류량, 주연료의 공연비 및 주연소의 점화시기를 변화시키지 않는 통상의 경우를 표시하고 있다

이들 도면으로부터, 추가연료가 동일한 분사량에서도, 각 파라미터의 제어량을 조절함으로써, 재연소에 의해서 얻어진 열에너지의 팽창행정으로의 열변환율을 낮게해서 배출가스를 보다 고온으로 할 수 있는 것을 알 수 있다.

다음에, 제 1실시형태의 제 2변형예에 대해서 설명한다.

이 제 2변형예에서는, 특히, 촉매(9)의 활성화가 필요하게 되는 기관의 저온시동시에 있어서, 상기와 같이 팽창행정중의 주연료의 분사에 의거한 주연소의 화염의 잔존하는 화염잔존기간내에 있어서 추가연료분사를 행하도록 분사개시시기설정수단(116)에 의해 분사개시시기를 설정하는 동시에, 촉매(9)가 목표온도 θo 또는 목표온도 θo 근처에 달한 후에, 촉매은도θ_c.c가 목표온도θo이하로 저하하는 것이 예상되는 운전상태(예를 들면, 아이들운전상태나 감속운전상태등)가 된 경우에는, 저온시동시에 있어서의 추가연료분사시기보다도 늦은 화염잔존기간의 후(예를 들면, 팽창행정말기나 배기행정)에서 추가의 연료분사를 행하도록 분사개시시기설정수단(116)에 의해 분사개시시기를 설정하고, 미연소의 연료성분을 포함한 혼합기를 촉매(9)에 공급함으로써, 혼합기중의 미 연소연료성분을 촉매(9)에 의해 연소시켜, 촉매(9)의 승온을 행하고 활성화하도록 하고 있다.

이에 의해, 팽창행정내가 아니라, 그 이후에 추가연료를 분사함으로써, 팽창작업으로서 사용되는 기회를 적게하고, 효율좋게 배기를 승온시킬 수 있다는 이점이 있다.

즉, 특히 촉매(9)의 활성화가 필요하게 되는 저온시동시에 있어서는, 팽창행정에 있어서 배출가스를 재연소시킴으로써, 배출가스의 온도를 대폭으로 상승시키고, 촉매(9)를 효율적으로 활성화시키는 동시에, 일단, 목표온도θo 또는 목표온도 θo 근처에 달하고, 촉매온도저하가 염려되는 아이들운전상태나 감속운전상태에는, 혼합기중의 미 연소연료성분을 촉매(9)에 의해 연소시킴으로써, 효율적으로 촉매(9)을 활성화시킬 수 있다는 이점이 있다.

또, 상기한 예에서는, 시동시와 그 이외의 운전상태에서 추가연료분사의 분사시기를 팽창행정중의 특정시기(화염잔존시기)와 이 특정시기보다도 늦은 시기로 변경하는 것을 표시했으나, 분사시기의 변경은, 이것에 한정되는 것은 아니다.

즉, 촉매온도센서(26)에 의해 구해진 촉매온도 θ_c.c가 추가연료가 촉매(배기정화장치)내부에서 미연소연료성분의 연소가능한 하한온도(설정온도)이상인지 아닌지를 검출 또는 추정할 수 있는 검출수단을 설치하고 이 검출수단으로부터의 출력에 의거해서, 분사개시시기설정수단(116)에 의해 분사개시시기를 설정한다.

먼저, 촉매온도센서(26)에 의해 구해진 촉매온도 θ_c.c가 설정온도이상인 것이 검출 또는 추정되는 경우, 화염잔존기간의 후(예를 들면, 팽창행정말기 또는 배기행정중)에 추가연료의 분사를 행하도록 분사개시시기설정수단(116)에 의해 분사개시시기를 설정한다.

이에 의해, 미 연소연료성분(추가연료)을 촉매내부에서 연소시킬 수 있고, 팽창작업에 사용되는 일없이 촉매내에서 미 연소탄화수소가 연소를 개시해서 촉매승온을 효율좋게 행할 수 있다.

한편, 촉매온도센서(26)에 의해 구해진 촉매온도θ_c.c가 설정온도미만인 것이 검출 또는 추정되는 경우, 미 연소연료성분이 촉매내부에서 연소하지 않기 때문에, 화염이 잔존하는 화염잔존기간내(예를 들면, 팽창행정증)에 추가연료의 분사를 행하도록 분사개시시기설정수단(116)에 의해 분사개시시기를 설정한다.

이에 의해 기통내에서 확실히 재연소시킴으로써, 미 연소연료성분이 연소하지 않고 배출되는 일없이 촉매를 승온할 수 있다. 또한, 상기한 가열온도는 촉매의 활성상태에 대응하는 목표온도θo보다도 낮은 값이다.

또한, 상기한 각 파라미터에 따라서 분사시간설정부(102)에 의해, 연료분사량, 즉, 연료분사시간(따라서, 인젝터구동시간)을 설정하면, 더욱 효과적으로 배기를 승온할 수 있게 된다.

다음에, 제 2실시형태에 대해서 설명하면, 이 기통내분사현 내연기관의 배기승온장치는, 제10도에 표시한 바와 같이, 제 1실시형태의 것과, 추가연료분사제어수단(102)이 구비하는 분사기간설정수단(114)이 다르다.

즉, 이 실시형태에서는, 제10에 표시한 바와 같이, 분사기간설정수단(114)이 기통설정부(118B)를 구비하고, 이 기통설정부(118B)가 추가의 연료분사에 있어서의 연료량을 조정하기 위하여 추가연료분사를 행하는 특정기통을 설정하도록 구성 되어 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서의 기통내분사현 내연기관의 배기승온장치에 있어서의 그밖의 구성에 대해서는, 상기한 제 1실시형태의 것과 마찬가지이므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.

기통설정부(118B)는 추가연료분사를 행하는 기통을 설정하는 것이다. 즉, 촉매온도θ_c.c가 목표온도θo보다도 대폭으로 낮으면 전체기통에서 추가연료분사를 행하는 것이 생각되고, 기통설정부(118B)는, 이 경우에는, 전체기통을 추가연료분사를 행하는 기통으로 설정한다.

한편, 촉매온도 θ_c.c가 목표온도 θo보다도 약간 낮은 경우에는, 전체기통이 1회색 연소하는 1연소사이클에 있어서, 일부 기통에서만 추가연료분사를 행하면 충분하고, 기통설정부(118B)는, 이 경우에는, 일부의 기통을 추가연료분사를 행하는 기통으로 설정한다.

이 경우, 추가연료분사를 행하는 기통으로서, 특정한 기통만을 선택해도 되나, 특정한 기통에 한정하지 않고, 각 기통을 순번대로 추가연료분사를 행하는 기통으로 선택해도 된다.

예를 들면, 1연소사이클에 있어서 1기통에서만 추가연료분사를 행할 경우를 설명하면, 제4도에 표시한 바와 같은 4기통엔진의 경우, 제 1기통(#1), 제3기통(#3), 제 4기통(#4), 제 2기통(#2)의 순서로 연소하나, 이와 같이 제 1, 3, 4, 2기통이 1회씩 연소하는 각 연소사이클에 있어서 항상 특정한 기통(예를 들면 제 1기통)에서만 추가연료분사를 행해도 된다.

또는, 예를 들면 어떤 연소사이클에서 제 1기통에서만 추가연료분사를 행하면, 다음의 연소사이클에서는 제 3기통에서만 추가연료분사를 행하고, 또 다음의 연소사이클에서는 제 4기통에서만 추가연료분사를 행하고, 또 다음의 연소사이클에서는 제 2기통에서만 추가연료분사를 행하는 것과 같이, 전체기통을 순번대로 선택하면서 추가연료분사를 행하도록 해도 된다.

또는, 예를 들면 어떤 연소사이클에서 제 1기통에서만 추가연료분사를 행하면, 다음의 연소사이클에서는 제 4기통에서만 추가연료분사를 행하고, 또 다음의 연소사이클에서는 제 1기통에서만 추가연료분사를 행하고, 또 다음의 연소사이클에서는 제 4기통에서만 추가연료분사를 행하는 것과 같이, 일부 기통(여기서는 제 1기통 및 제 4기통)중에서 적당히 선택해서 추가연료분사를 행하도록 해도 된다.

또, 1연소사이클에 있어서 2기통에서만 추가연료분사를 행하는 경우나, 3기통에서만 추가연료분사를 행하는 경우에도, 상기와 마찬가지로, 추가연료분사는, 특정한 기통만을 사용하거나, 전체기통 또는 일부기통을 적당한 순서로 사용하면서 행하도록 할 수 있다

이와 같은 일부기통에 의한 추가연료분사의 수법은, 물론, 4기통엔진에 한정되지 않고, 다음의 형식의 엔진에도 적용할 수 있다.

또, 기통설정부(118B)는, 촉매온도 θ_c.c가 목표온도 θo보다도 낮게됨에 따라서 추가연료를 분사하는 기통수를 증가시키고, 촉매온도 θ_c.c가 목표온도 θo에 대하여 가장 낮아진 경우에는 거의 전체기통에서 추가연료를 분사하도록 추가연료분사를 행하는 기통수를 설정하는 것이다.

이하, 기통설정부(118B)에 의한 기통의 설정을 포함해서, 본 실시헝태의 분사시간설정부(102B)에 의한 팽창행정에 있어서의 인젝터구동시간t_PULS의 설정에 대해서 설명한다.

또한, 기통설정부(118B)에 의한 기통의 설정은, 상기한 제 1실시형태에 있어서의 촉매온도 θ_c.c에 따른 연료량(t_PLUS상당)의 보정에 상당하는 것이기 때문에, 먼저, 이 전제가 되는 분사시간설정부(102B)에 의한 팽창행정에 있어서의 인젝터구동시간t_PLUS의 설정에 대해서 설명하고, 그 다음에 기통설정부(118B)에 의한 기통의 설정에 대해서 설명한다.

먼저, 분사기간설정수단(114)에 의한 팽창행정에 있어서의 인젝터구동시간t_PLUS의 설정에 대해서 설명하면, 이 팽창행정에 있어서의 인젝터구동시간t_PLUS의 설정은, 팽창행정에 있어서의 추가의 연료분사에 있어서 기본이 되는 기본구동시간t_B를, 분사개시시기T_INJ에 의해 보정함으로써 행해진다.

여기서, 기본구동시간t_B는, 상기한 제 1실시형태와 마찬가지로 산출되고, 팽창행정에 있어서의 분사개시시기T_INJ에 의한 보정도, 상기한 제 1실시형태와 마찬가지로 행해진다.

따라서, 본 장치의 팽창행정에 있어서의 인젝터구동시간t_PLUS는, 다음식에 의해 구해진다.

t_PLUS=t_B×K_l

다음에, 기통설정부(118B)에 의한 기통의 설정에 대해서 설명한다.

기통설정부(118B)에 의해서, 팽창행정에 있어서의 추가연료분사를 행하는 분사실행기통수N_INJ를 설정하고, 이 분사실행기통수N_INJ를 조정함으로써 촉매온도 θ_c.c에 따른 연료량의 보정이 행해진다.

즉, 기통설정부(118B)에 의한 촉매온도 θ_c.c에 따른 연료량의 보정은, 제17(c)도에 표시한 바와 같이, 촉매온도검출수단(26)에 의해 구해지는 촉매온도 θ_c.c에 따라서, 촉매온도 θ_c.c에 의거해서 미리 설정되어 있는 기통수맵(C)에 의해 분사실 행기통수N_INJ를 구하고, 이 분사실책기통수 N_INJ를 증감시킴으로써 행해진다.

이 기통수맵(C)은, 제17(c)도에 표시한 바와 같이, 촉매온도 θ_c.c가 낮을 때에는, 전체기둥에 있어서 추가의 연료분사가 행해지도록 하고 있고, 촉매온도 θ_c.c가 상승하고, 목표온도 θo에 가까워짐에 따라서, 분사실행기통수 N_INJ를 감소하고, 연료량이 조정되도록 설정되어 있다.

이와 같이 해서 설정된 분사개시시기T_INJ및 인젝터구동시간t_PLUS에 따라서, 추가연료분사는, 제11도에 표시한 바와 같이, 통상의 연료분사와는 별개로 팽창행정에서 행해진다. 또한, 제11도에서는, 특정기통으로서의 제 1기통상(#1)에서만 팽창행정의 추가연료분사를 행하는 경우를 표시하고 있다.

본 발명의 제2 실시형태로서의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치는, 상기와 같이 구성되어 있으므로, 예를 들면, 제 1실시형태와 마찬가지로 통상연료분사제어 [제5(a)도 참조]가 행해지는 동시에, 제12도에 표시한 바와 같이 추가연료분사 제어 (팽창행정 연료분사제어)가 행해진다.

또한, 통상연료분사재어에 대해서는, 제 1실시형태와 마찬가지이기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다.

본 장치에 있어서의 추가연료분사제어는, 제 1실시형태의 장치에 있어서의 추가연료분사제어와 스텝C90만이 다르다.

즉, 스텝 C10~C80은 각각 스텝B10~B80에 대응하고 있고, 마찬가지 처리를 행하기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다.

스텝C90에서는, 팽창행정에 있어서의 인젝터구동시간t_PLUS가, 팽창행정에 있어서의 추가의 연료분사에 있어서 기본이 되는 기본구동시간t_B를, 분사개시시기T_INJ에 의해 보정함으로써 설정된다.

또, 촉매온도 θ_c.c에 따른 연료량으로 하기 때문에, 제17(c)도에 표시한 바와 같이, 촉매온도 θ_c.c로부터 미리 설정되어 있는 기통수맵(C)에 의거해서 분사실행기통수 N_INJ가 구해진다.

그리고, 분사실행기통수 N_INJ란, 크랭크축이 720°회전하는 동안에 추가연료분사를 행하는 기통의 수이고, 제17(c)도에 표시한 바와 같이, 촉매온도 θ_c.c가 저온 일때에는, 다기통(여기서는 전체기통)에서 추가연료분사를 실행하고, 촉매온도θ_c.c가 상승함에 따라서, 분사실행기통수를 감소시키고 있다.

이와 같이 추가연료분사를 실행하는 기통수를 줄일 정우, 특정한 기통만을 사용해서 연료분사를 행하도록 해도 되고, 분사기통을 한정하지 않고 각 기통에서 차례로 연료분사를 행하도록 해도 된다.

본 실시형태의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치는, 상기와 같이 구성되기 때문에, 제 1실시형태와 마찬가지 효과를 나타낸다.

또, 촉매온도 θ_c.c에 의거해서 연료분사하는 기통수를 조정함으로써 추가의 연료분사량을 설정할 수 있기 때문에, 연비를 악화시키는 일없이, 촉매(9)를 승온시킬 수 있다는 이점이 있다.

즉, 촉매온도 θ_c.c가 목표온도 θo보다도 약간 낮은 경우에, 특정한 소정기통에서만, 또는, 전체기통을 순환하도록 해서 설정되는 소정기통에서 추가연료를 분사하도록 한 경우에는, 연비악화를 억제하는 동시에, 촉매(9)가 과승온이 되는 것올 방지하면서, 촉매온도 θ_c.c를 목표온도 θo까지 승온시킬 수 있다.

또, 촉매온도 θ_c.c가 목표온도 θo보다도 낮아짐에 따라서 추가연료의 분사를 행하는 기통수를 증가시키고, 촉매온도 θ_c.c가 목표온도 θo에 대하여 가장 낮게된 경우에는, 거의 전체기통에서 추가연료분사를 행하도록 한 경우에는, 촉매온도θ_c.c를 조기에 목표온도 θo까지 승온시킬 수 있다.

다음에, 제 3실시형태에 대해서 설명하면, 이 기통내분사현 내연기관의 배기승온장치는, 제13도에 표시한 바와 같이, 제 2실시형태와 마찬가지로 구성되나, 제2실시형태의 것과 추가연료분사제어수단(102)이 구비하는 분사시기설정수단(110) 및 분사시간설정수단(114)의 기능이 다르다. 즉, 본 실시형태의 기통내분사형내연기관의 배기승온장치에서는, 팽창행정에 있어서의 추가의 연료분사를 2회 행하도록 하고 있는 점이 다르다.

즉, 이 실시형태에서는, 분사시기설정수단(110)은, 분사량연산수단(112)에 의해 구해진 추가연료의 분사량을 복수회(N회)로 분할해서 분사하도록, 복수회의 분할분사의 분사개시시기를 설정하는 기능(분할분사개시시기설정수단)(122)을 가지고 있고, 또, 분사기간설정수단(114)은, 복수회의 분할분사의 분사기간을 설정하는 기능을 가지고 있다. 또한, 여기서는, 추가연료의 분사량을 2회로 분할해서 분사하도록 되어 있고, 이 때문에, 1회째의 분할분사를 N-1회째의 분할분사가 되고, 2회째의 분할분사를 N회째의 분할분사가 된다.

먼저, 분할분사개시시기설정수단(122)은, 적어도 팽창행정에 있어서의 1회째(N-1회째)의 분사개시시기T_INJ및 2회째(N회째)의 분사개시시기T2_INJ를 설정하도록 되어 있다.

이중, 분할분사개시시기설정수단(122)은, 팽창행정에 있어서의 1회쩨의 분사 개시시기T1_INJ를 제 1실시형태에 있어서의 팽창행정에 있어서의 분사개시시기T_INJ와 마찬가지로 산출하도록 되어 있다.

또, 분할분사개시시기설정수단(122)은, 팽창행정에 있어서의 1회째의 분사개시시기T1_INJ, 냉각수온도 θw, 기통내의 잉여산소에 대해서 분사가능한 연료량 M_fuel에 의거해서 팽창행정에 있어서의 2회째의 분사개시시기 T2_INJ를 구하도록 되어 있다.

이 팽창행정에 있어서의 2회째의 분사개시시기 T2_INJ는, 배기밸브가 개방하기 직전으로 설정하는 것이 바람직하다.

이것은 상기한 제 1실시형태에 있어서, 제9도를 참조하면서 설명한 바와 같이, 재연소시의 열 에너지를 효율좋게 활용할 수 있기 때문이다.

즉, 제16도에 표시한 바와 같이, 선A로 표시되는 열 발생률에 대응하는 주연소에 의한 화염잔존기간중, 되도록 늦은 시기에 1회째의 추가연료분사를 행하면, 선B로 표시한 바와 같이, 화염잔존기간이 늘어나고, 또, 선B로 표시되는 1회째의 추가연료분사에 의한 화염잔존기간중, 되도록 늦은 시기에 2회째의 추가연료분사를 행하면, 도면중, 가상선(2점쇄선)으로 표시한 바와 같이, 화염잔존기간이 늘어나고 팽창작업으로의 변환율이 저하하기 때문에, 배출가스의 승온을 위하여 재연소에 의해서 얻어지는 열 에너지를 더욱 유효하게 활용할 수 있게 된다.

또, 분사기간설정수단(114)은 적어도 팽창행정에 있어서의 1회째(N-1회째)의 인젝터구동시간t1_PLUs및 팽창행정에 있어서의 2회째(N회째)의 인젝터구동시간t2_PLUS를 설정하도록 되어 있다. 또 분사기간설정수단(114)이 구비하는 기통설정부(118B)는 분사실행기통수를 설정하도록 되어 있다.

이 분사기간설정수단(114)은, 주연소후에 기통내에 잔존하는 잉여산소에 따른 연료량M_fuel이 분사되도록 팽창행정에 있어서의 1회째의 인젝터구동시간t1_PLUS및 팽창행정에 있어서의 2회째의 인젝터구동시간t2_PLUS가 설정되도록 구성되어 있다.

구체적으로는, 분사기간설정수단(114)에 의한 승창행정에 있어서의 1회째의 인젝터구동시간t1_PLUS설정은, 팽창행정에 있어서의 추가의 연료분사에 있어서 기본이 되는 기본구동시간t_B를 팽창행정에 있어서의 1회째의 분사개시시기T1_INJ, 냉각수온도 θw에 의해 보정함으로써 행해지도록 되어 있다

즉, 팽창행정에 있어서의 1회째의 인젝터구동시간t1_PLUS는, 화염소실시기를 지연시켜서, 배기밸브의 개방타이밍에 가능한 한 근접할 수 있는 연료량이 분사되도록, 기본구동시간t_B를 보정함으로써 설정된다. 바람직하게는 배기밸브의 개방타이밍까지 화염소실시기를 지연시킬 수 있을 정도의 연료량이 분사되도록 설정된다.

또, 이 팽창행정에 있어서의 1회째의 인젝터구동시간t1_PLUS는, 그 분사량이 팽창행정에 있어서의 2회째의 연료분사의 분사량보다 작게되도록 설정된다. 이에 의해, 재연소에 의해서 얻어지는 열에너지의 팽창행정으로의 열변환율을 낮게할 수 있는 동시에, 연비를 향상시킬 수 있다.

여기서 기본구동시간t_B는, 상기한 제 1실시형태 및 제 2실시형태의 경우와 마찬가지로 산출되기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다. 또한, 기본구동시간t_B는 팽창행정에 있어서의 1회째의 인젝터구동시간t1_PLUS및 팽창행정에 있어서의 2회째의 인젝터구동시간t2_PLUS의 합계로서 산출된다.

또, 팽창행정에 있어서의 1회째의 분사개시시기T1_INJ에 의한 보정은, 상기한 제 1실시형태 및 제 2실시형태에 있어서의 팽창행정에 있어서의 분사개시시기T_INJ에 의한 보정과 마찬가지로 행해지기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다.

또, 기관온도로서의 냉각수온도 θw에 의한 보정은, 제17(d)도에 표시한 바와 같이, 냉각수온도 θw와 분사비율계수(제 3분사기간보정계수)K₃으로부터 미리 설정되어 있는 맵(D)으로부터 분사비율계수K₃이 구해지고, 이 분사비율계수K₃을 기본구동시간t_B에 곱함(t_B×K₃)으로써 행해진다.

이 맵(D)은, 제17(d)도에 표시한 바와 같이, 냉각수온도 θw가 상승함에 따라서 팽창행정에 있어서의 1회째의 인젝터구동시간t1_PLUS가 짧아지도록 설정되어 있다. 즉, 냉각수온도 θw가 낮은 경우에는, 2회째의 인젝터구동시간t2_PLUS(즉, N회째의 분할분사량)보다도 1회째의 인젝터구동시간t1_PLUS(즉, N-1회째의 분할분사량)외 비율이 많아지도록 설정되어 있고, 냉각수온도 θw가 상승함에 따라서, 2회째의 인젝터구동시간t2_PLUS(즉, N회째의 분할분사량)보다도 1회째의 인젝터구동시간t1_PLUS즉, N-1회째의 분할분사량)의 비율이 적어지도록 되어 있다.

이와 같이 해서, 팽창행정에 있어서의 1회째의 인젝터구동시간t1_PLUS는 다음식에 의해 구해진다.

t1_PLUS=t_B×K₁×K₃

다음에, 분사기간설정수단(114)에 의한 팽창행정에 있어서의 2회째의 인젝터구동시간t2_PLUS일 설정은, 팽창행정에 있어서의 추가의 연료분사에 있어서 기본이 되는 기본구동시간t_B를 팽창행정에 있어서의 2회째의 분사개시시기T2_INJ, 냉각수온 θw에 의해 보정함으로써 행해지도록 되어 있다.

여기서, 기본구동시간t_B는, 상기한 팽창행정에 있어서의 1회째의 인젝터구동시간t1_PLUS의 설정의 경우와 마찬가지로 해서 산출된다.

또, 팽창행정에 있어서의 2회째의 분사개시시기T2_PLUS에 의한 보정은 상기한 팽창행정에 있어서의 1회째의 인젝터구동시간t1_PLUS의 설정의 경우와 마찬가지로 행해진다.

또, 냉각수온도 θw에 의한 보정은, 상기한 펭창행정에 있어서의 1회째의 인젝터구동시간t1_PLUS의 설정의 경우와 마찬가지로, 냉각수온도 θw와 분사비율계수K₃로부터 미리 설정되어 있는 맵(D)으로부터 분사비율계수K₃이 구해지고, 이 분사비율계수K₃으로부터 구해지는 (1-K₃)을 기본구동시간t_B에 곱함[t_B×(1-K₃)]으로써 행해진다.

이와 같이 해서, 팽창행정에 있어서의 2회째의 인젝터구동시간t2_PLUS는 다음기 식에 의해 구해진다.

t2_PLUS=t_B×K₁×(1-K₃)

그리고, 촉매온도 θ_c.c에 따른 연료량의 보정은, 상기한 제 2실시형태의 경우와 마찬가지로, 기통설정부(102C)에 의해서 추가연료분사를 행하는 기통수를 조정함으로써 행해진다. 즉, 제17(d)도에 표시한 바와 같이, 촉매온도 θ_c.c로부터 미리설정되어 있는 맵(D)에 의거해서 분사실행기통수가N_INJ가 구해지고, 이 분사실행기통수N_INJ를 중감시킴으로써 행해진다.

이와 같이 해서 설정된 분사개시시기 T1_INJ, T2_INJ및 분사시간t1_PLUS, t2_PLUS에따라서, 추가연료분사는, 제14도에 표시한 바와 같이, 통상의 연료분사와는 별개로 팽창행정에 있어서 행해진다 또한, 제14도에서는 전체기통에서 팽창행정의 추가연료분사를 행하는 경우를 표시하고 있다.

본 발명의 제 3실시형태로서의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치는, 상기와 같이 구성되어 있으므로, 예를 들면, 제 1실시형태 및 제 2실시형태와 마찬가지로 통상연료분사제어[제5(a)도 참조]가 행해지는 동시에, 제15도에 표시한 바와 같이 추가연료분사제어(팽창행정연료분사재어)가 행해진다.

또한, 통상연료분사제어에 대해서는, 제 1실시형태 및 제 2실시형태와 마찬가지이기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다.

본 장치에 있어서의 추가연료분사제어는, 제 1실시형태의 장치에 있어서의 추가연료분사제어와 스텝D60, 스텝D90만 다르다.

즉, 스텝D10~D50은 각각 스텝B10~B50에 대응하고 있고, 또, 스텝D70, 스텝B80은, 각각 스텝B70, 스텝B80에 대응하고 있고, 마찬가지의 처리를 행하기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다.

스텝D60에서는, 분할분사시기설정수단(122)에 의해서 팽창행정에 있어서의 1회째의 분사개시시기 T1_INJ가 설정된다.

또, 스텝D90에서는, 분사개시시기설정부(102A)에 의해서, 팽창행정에 있어서의 1회째의 분사개시시기T1INJ점, 냉각수온도 θw, 기통내의 잉여산소에 대해서 분사 가능한 연료량M_fuel에 의거해서 팽창행정에 있어서의 2회째의 분사개시시T2_INJ가 구해진다.

또, 분사기간설정수단(114)에 의해서, 팽창행정에 있어서의 1회째의 인젝터구동시간t1_PLUS및 팽창행정에 있어서의 2회째의 인젝터구동시간t2_PLUS가 구해진다.

즉, 팽창행정에 있어서의 1회째의 인젝터구동시간t1_PLUS는 기본구동시간t_B를 팽창행정에 있어서의 1회째의 분사개시시기 T1_INJ, 냉각수온도 θw에 의해서 보정됨으로써 구해지고, 팽창행정에 있어서의 2회째의 인젝터구동시간 T2_PLUS는, 기본구동시간t_B를 팽창행정에 있어서의 2회째의 분사개시시기T2_INJ, 냉각수온도 θw에 의해서 보정됨으로써 구해진다.

또, 분사기간설정수단(114)이 구비하는 기통설정부(118B)에 의해서 추가연료 분사를 행하는 분사실행기통수N_INJ가 구해진다.

본 실시형태의 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치는, 상기와 같이 구성되기 때문에 제 1실시형태 및 제 2실시형태와 마찬가지의 효과를 나타낸다.

또, 제 1분사를 주연소의 화염이 남아있을때에 행함으로써 화염잔존기간을 늘일 수 있고, 2회째의 분사개시시기T2_INJ를 지연시킬 수 있기(바람직하게는 팽창행정말기) 때문에, 재연소시의 열에너지를 효율적으로 활용할 수 있고, 이에 의해서 배기를 승온시키고 촉매온도 θ_c.c를 조기에 목표온도 θo으로 할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 실시형태의 기둥내분사형 내연기관의 배기승온장치에서는, 추가의 연료분사를 2회행하도록 하고 있으나, 이것은 2회에 한정되는 것이 아니고, 복수회(N회 )행하도록 해도 된다.

또, 복수회로 분할해서 추가의 연료분사를 행할 정우, 1회째의 분사는 반드시 배기밸브가 개방하기 직전까지 화염이 남도록 분사량을 설정하지 않아도 되고, 2회째이후의 분사에 의해 화염소실시기를 배기밸브가 개방하기 직전까지 늘이도록 분사량을 설정해도 된다. 특히, 최후(N회째)의 추가연료분사에 대해서는, 제 3실시형태의 2회째의 추가연료분사에 상당하도록 배기밸브가 개방하기 직전에 설정하는 것이 바람직하고, 또, 이 최후의 추가연료분사의 분사량은 가능한 한 많아지도록 설정하는 것이 바람직하다.

또, 이 실시형태에서는, 촉매온도 θ_c.c에 따른 연료량의 보정은, 팽창행정의 추가의 연료분사를 행하는 기통수를 조정함으로써 행하도록 하고 있으나, 제 1실시형태와 같이, 전체기통에 있어서의 추가연료의 분사량을 조정함으로써 행하도록 해도 된다.

또한 본 발명은 상기한 각 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 각 실시형태에서는 1기통당 흡입공기량Q와 목표A/F로부터 주연소시에 잔존하는 산소량을 구하고, 이 산소량에 의거해서 팽창행정분사를 행하는 경우의 연료분사밸브(8)로부터의 분사량을 결정하고 있으나, 이 분사량은 재연소가능한 일정한 분사량으로 서 설정해도 된다.

또, 상기한 각 실시형태에서는, 정화장치온도연산수단으로서의 촉매온도센서(26)를 설치하고, 이 촉매온도센서(26)에 의해서 직접 촉매온도 θ_c.c를 검출하고, 그 검출결과에 의거해서 촉매(9)의 승온이 필요한지 아닌지를 판정하고(이 기능을 가진 것으로 해서 촉매승온판정수단이 구비된다)팽창행정분사를 행하고 있으나, 제어의 간소화를 도모하기 위하여, 시동시의 기관온도(냉각수온)가 설정온도이하인지를 검출하는 시동시의 기관온도검출수단, 또는, 시동으로부터의 정과시간(시동시의 승온 등에 따라서 설정되는 가변 또는 고정의 소정시간)에 달할때까지의 시간을 검출하는 정과시간검출수단으로부터의 출력에 의거해서 팽창행정분사를 행하도록 해도 된다. 또, 시동검출수단으로부터의 출력에 의거해서 시동직후에 반드시 팽창행정 분사를 행하도록 해도 된다. 또한, 기관온도검출수단, 정과시간검출수단 및 시동검출수단은 상기한 각 실시형태의 정화장치온도연산수단으로서의 촉매온도검출수단(26)에 대응하는 것이다.

또, 상기한 제 2실시형태에서는, 기통설정부(118B)를 설치하고, 이 기통설정부(118B)에 의해서, 촉매온도 θ_c.c에 따라서 팽창행정분사를 행하는 기통수를 가변(전체기통포함)으로 하고, 팽창행정분사를 행하는 특정기통(소정기통)을 설정하도록 하고 있으나, 예를 들면, 팽창행정분사를 행하는 기통을 가변으로 하지 않고, 미리 팽창행정분사를 행하는 특정기통(소정기퉁)을 설정하도록 해도 된다.

Claims (23)

1. 내연기관의 연소실내에 직접연료를 분사하는 연료분사장치(8)와, 상기 연료분사장치로부터 분사된 주연료를 불꽃점화해서 주연소를 행하게 하는 점화전(108)과, 상기 내연기관의 배기통로(3)에 설치된 배기정화장치(9)와, 상기 배기정화장치의 온도를 검출 또는 추정해서 상기 배기정화장치의 온도를 구하는 정화장치온도연산수단(26, 23)과, 상기 정화장치온도연산수단(26, 23)에 의해 구해진 온도로부터 상기 배기정화장치(9)의 활성화가 필요하게 되었을 때 주연료의 분사에 의거한 주연소의 화염이 잔존하는 화염잔존기간내에 추가연료의 분사를 행하도록 상기 연료분사장치(8)를 제어하는 추가연료분사제어수단(102)을 구비하고, 상기 추가연료분사제어수단(102)은, 상기 화염잔존기간에 영향을 주는 파라미터에 의거해서 추가연료의 분사개시시기를 설정하는 분사시기설정수단(110)을 포함한 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 분사시기설정수단(110)은, 직접 또는 간접적으로 검출한 주연소에 의한 잔존산소량에 의거해서 추가연료의 분사량연산수단(112)을 포함하고, 그리고, 상기 분사량연산수단에 의해 구해진 추가연료의 분사량에 따른 분사기간을 설정하는 분사기간설정수단(114), 및 상기 화염잔존기간에 영향을 주는 파라미터에 의거해서 추가연료의 분사개시시기를 설정하는 분사개시시기설정수단(116)을 포함한 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 분사개시시기설정수단(116)은, 기관회전수, 및 기관부하에 의거해서 기본분사개시시기를 구하는 기본분사개시시기설정수단(116A)과, 상기 화염잔존기간에 영향을 주는 파라미터에 의거해서 상기 화염잔존기간의 종기인 화염소실시기를 고려한 분사개시시기보정계수(K_D, K_E, K_F, 또는 K_I)를 구하는 화염소실시기 연산수단(116B)을 포함하고, 상기 분사개시시기설정수단(116)은, 상기 기본분사개시시기설정수단(116A)에 의해 구해진 기본분사개시시기 및 상기 화염소실시기연산수단에 의해 구해진 상기 분사개시시기보정계수(K_B, K_E, K_F또는 K_I)에 의거해서 상기 주연소의 화염에 의해 착화가능한 시기가 되도록 추가연료의 분사개시시기를 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형내연기관의 배기승온장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 화염소실시기연산수단(116B)은, 상기 화염잔존기간에 영향을 주는 파라미터로서의 상기 내연기관의 기관온도(θw), 주연소시의 배출가스 환류량, 주연소시의 공연비(A/F), 주연소시의 점화시기(T_IG)중의 적어도 하나에 의해서 상기 분사개시시기보정계수(K_θ, K_E, K_F또는 K_I)를 구하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치,
5. 제4항에 있어서, 상기 내연기관은 상기 기관온도를 검출하는 기관온도검출 수단(19)을 구비하고, 상기 화염소실시기연산수단(116B)은, 상기 기관온도의 저하에 따라서 빨라지는 상기 화염소실시기를 고려한 제 1분사개시시기보정계수(K_θ)를 표시한 제 1분사 개시시기보정맵을 포함하고, 상기 분사개시시기설정수단(116)은, 상기 기관온도검출수단에 의해 검출된 상기 기관온도(θw)에 의거해서 상기 제 1분사개시시기보정맵에 의해 구해진 상기 제 1분사개시시기보정계수(K_θ)에 의거해서 추가연료의 분사개시시기를 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 내연기관은, 상기 배기통로와 흡기통로를 연통하는 배기환류통로의 개폐밸브를 개폐해서 배출가스환류량을 제어하는 배출가스환류량 제어수단(104)을 구비하고, 상기 화염소실시기연산수단(116B)은, 상기 배기가스환류량에 따라서 변화하는 화염소실시기를 고려한 제 2분사개시시기보정계수(K_E)를 표시한 제 2분사개시시기보정맵을 포함하고, 상기 분사개시시기설정수단(116)은, 상기 배출가스환류량제어수단에 의해 제어되는 배출가스환류량에 의거해서 상기 제 2분사개시시기보정맵에 의해 구해진 상기 제 2분사개시시기보정계수(K_E)에 의거해서 추가연료의 분사개시시기를 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치.
7. 제4항에 있어서, 상기 내연기관은, 운전조건에 따라서 주연소계의 연료분사를 제어하는 통상연료분사제어수단(103)을 구비하고, 상기 화염소실시기연산수단(116B)은, 상기 주연소시의 공연비(A/F)가 희박이 됨에 따라서 지연되는 화염소실시기를 고려한 제 3분사개시시기보정계수(K_F)를 표시한 제 3분사개시시기보정맵을 포함하고, 상기 분사개시시기설정수단(116)은, 상기 통상연료분사제어수단에 의해 설정된 상기 주연소시의 공연비(A/F)에 의거해서 상기 제 3분사개시시기보정맵에 의해 구해진 상기 제 3분사개시시기보정계수(K_F)에 의거해서 추가연료의 분사개시시기를 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치.
8. 제4항에 있어서, 상기 내연기관은, 상기 연료분사장치로부터 분사된 주연료를 불꽃점화하는 상기 점화전의 점화시기를 재어하는 점화시기재어수단(107)을 구비하고, 상기 화염소실시기연산수단(116B)은 상기 주연소시의 점화시기(T_IG)가 지연각 됨에 따라서 지연되는 화염소실시기를 고려한 제 4분사개시시기보정계수(K_I)를 표시한 제 4분사개시시기보정맵을 포함하고, 상기 분사개시시기설정수단(116)은, 상기 점화시기제어수단에 의해 설정된 점화시기에 의거해서 상기 제 4분사개시시기보정맵에 의해 구해진 상기 제 4분사개시시기보정계수(K_I)에 의거해서 추가연료의 분사 개시시기를 설정하는 것을 특징으로 하는 기둥내분사형 내연기관의 배기승온장치.
9. 제3항에 있어서, 상기 분사개시시기설정수단(116)은, 상기 추가연료의 분사개시시기를 상기 화염잔존기간중의 화염소실시기에 가까운 시기로 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치,
10. 제2항에 있어서, 상기 분사개시시기설정수단(116)은, 상기 화염잔존기간을 조절하는 화염잔존기간조절수단(116C)을 포함하고, 상기 화염잔존기간조절수단(116C)은, 상기 파라미터의 제어량을 조절하는 제어수단(116C1)과, 상기 파라미터의 제어량에 따른 화염잔존기간을 기억하는 기억수단(116C₂)을 가지고, 상기 기억수단(116_C2)으로부터 상기 배기정화장치의 활성화의 필요정도에 따른 상기 화염잔존기간의 종기인 화염소실시기가 되는 상기 파라미터의 제어량을 구하고, 이 제어량이 되도록 상기 제어수단에 의해서 상기 파라미터를 조절해서 화염잔존기간을 조절하고, 그리고, 상기 분사개시시기설정수단(116)이, 상기 화염잔존기간조절수단(116C)에 의해 조절된 상기 화염잔존기간내에 추가연료의 분사개시시기를 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 내연기관은, 상기 배기통로와 흡기통로를 연통하는 배기환류통로의 개폐밸브를 개폐꽤서 배출가스환류량을 제어하는 배출가스환류량재어수단(104)을 구비하고, 상기 기억수단(116C₂)은, 배출가스환류량의 제어량에 대응한 화염소실시기를 표시한 제 1맵을 포함하고, 상기 화염잔존기간조절수단(116C)은, 상기 제 1맵으로부터 상기 정화장치온도연산수단(26, 23)에 의해 구해진 은도가 낮을수록 화염잔존기간이 늘어나는 배출가스환류량의 제어량을 구하고, 상기 제 1맵으로부터 구해진 상기 배출가스환류량의 제어량이 되도록 상기 제어수단(116C₁)에 의해서 상기 배출가스환류량제어수단(104)을 제어하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 내연기판은, 상기 연료분사장치로부터 분사된 주연료를 불꽃점화하는 상기 점화전의 점화시기를 재어하는 점화시기제어수단(107)을 구비하고, 상기 기억수단(l16C₂)은, 주연소의 점화시기의 제어량에 대응한 화염소실시기를 표시한 제 2맵을 포함하고, 상기 화염잔존기간조걸수단(116C)은, 상기 제 2맵으로부터 상기 정화장치온도연산수단(26, 23)에 의해 구해진 온도가 낮을수록 화염잔존기간이 늘어나는 점화시기의 제어량을 구하고, 상기 제 2맵으로부터 구해진 상기 점화시기의 제어량이 되도록 상기 제어수단(116C₁)에 의해서 상기 점화시기제어수단(107)을 제어하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치,
13. 제10항에 있어서, 상기 내연기관은, 운전조건에 따라서 주연소시의 연소분사를 제어하는 통상연료분사제어수단(103)을 구비하고, 상기 기억수단은, 주연소의 공연비의 제어량에 대응한 화염잔존기간을 표시한 제 3맵을 포함하고, 상기 화염잔존기간조절수단(116C)은, 상기 제 3맵으로부터 상기 정화장치온도연산수단(26, 23)에 의해 구해진 온도가 낮을수륵 화염잔존기간이 늘어나는 공연비의 제어량을 구하고, 상기 제 3맵으로부터 구해진 상기 공연비의 제어량이 되도록 상기 제어수단(116C₁)에 의해서 상기 통상연료분사제어수단(103)을 제어하는 것을 특징으로 하는 기틀내분사형 내연기관의 배기승온장치.
14. 제2항에 있어서, 상기 분사시기설정수단(110)은, 상기 정화장치온도연산수단(26, 23)에 의해 구해진 상기 배기정화장치의 온도에 따라서 상기 분사기간설정수단(114)에 의해 구해지는 기본분사기간을 보정하는 제 1분사기간보정수단(118)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 제 1분사기간보정수단(118)은, 상기 배기정화장치의 온도에 따라서 미리 정해진 제 1분사기간보정계수(K₂)에 의해 상기 배기정화장치의 온도가 상승함에 따라서 추가연료의 분사량이 적게 되도록 상기 기본분사기간을 보정하는 보정계수설정부(118A)를 가진 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치.
16. 제14항에 있어서, 상기 내연기관은, 복수의 기통을 포함하고 그리고, 상기 제 1분사기간보정수단(118)은, 상기 배기정화장치의 온도에 따라서 미리 설정된 기통수맵에 의거해서 상기 배기정화장치의 온도가 상승함에 따라서 추가분사실행기통수를 감소하는 기통설정부(118B)를 가진 것을 특징으로 하는 기퉁내분사형 내연기관의 배기승온장치.
17. 제2항에 있어서, 상기 분사시기설정수단(110)은, 주연소의 팽창행정에 있어서의 추가연료의 분사개시시기에 따라서 미리 정해진 제 2분사기간보정계수(K₁)에 의해 상기 분사량연산수단에 의해 구해진 상기 추가연료의 분사량과 실분사량이 일치하도록 상기 분사기간설정수단에 의해 구해지는 상기 기본분사기간을 보정하는 제2분사기간보정수단(120)을 포함한 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치.
18. 제1항에 있어서, 상기 추가연료분사제어수단(102)은, 직접 또는 간접적으로 검한 주연소에 의한 잔존산소량에 의거해서 추가연료의 분사량을 구하는 분사량 연산수단(112)을 포함하고, 그리고, 상기 분사시기설정수단(110)은, 상기 분사량연산수단(112)에 의해 구해진 추가연료의 분사량을 복수회로 분할해서 분사하도록, 복수회의 분할분사의 분사개시시기를 설정하는 분할분사개시시기설정수단(122)을 구비한 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 분할분사개시시기설정수단(122)은, 추가연료의 분사를 N회를 분할해서 분사할 때, N회째의 분할분사의 분사개시시기를 배기밸브가 개방하기 직전에 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기판의 배기승온장치.
20. 제18항에 있어서, 상기 분사시기설정수단(110)은, 추가연료의 분사를 N회로 분할해서 분사할 매, N-1회째의 분할분사량이 N회째의 분할분사량보다도 적게되도록 설정하는 분사기간설정수단(114)을 구비한 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치.
21. 제18항에 있어서, 상기 분사기간설정수단(114)은, 상기 기관온도에 따라서 미리 정해진 제 3분사기간보정계수(K₃)를 포함하고, 추가연료의 분사를 N회로 분할해서 분사할 때, 상기 제 3분사기간보정계수에 의해 상기 기관온도가 상승함에 따라서 N회째의 분할분사량보다도 N-1회째의 분할분사량의 비율이 적게되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치,
22. 제2항에 있어서, 상기 분사개시시기설정수단(116)은, 상기 정화장치온도연산수단(26, 23)에 의해 구해지는 상기 배기정화장치의 온도가 상기 배기정화장치내부에 있어서 미 연소연료성분의 연소가능한 설정온도미만일때에는, 주연료분사에 의거한 주연소의 화염이 잔존하는 화염잔존기간내에 추가연료의 분사를 행하도록 분사개시시기를 설정하는 동시에, 상기 배기정화장치의 온도가 상기 설정온도이상일 때에는, 상기 화염잔존기간의 후에 추가연료의 분사를 행하도록 분사개시시기를 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기관의 배기승온장치.
23. 내연기관의 연소실에 직접 연료를 분사하는 연료분사장치(8)와, 상기 연료분사장치로부터 분사된 주연료를 불꽃점화해서 주연소를 행하게 하는 점화전과, 상기 내연기관의 배기통로(3)에 설치된 배기정화장치(9)와, 상기 배기정화장치(9)의 촉매활성화가 펼요하게 되었을 매 주연료에 의거해서 주연소의 화염이 잔존하는 화염잔존기간내에 추가연료의 분사를 행하도록 상기 연료분사장치를 제어하는 추가연료분사제어수단(102)을 구비하고, 상기 추가연료분사제어수단(102)은, 주연소에 의한 잔존산소량을 직접 또는 간접적으로 검출해서 구한 잔존산소량에 의거해서 추가연료의 분사량을 구하는 분사량연산수단(112)과, 그리고, 상기 분사량연산수단(112)에 의해 구해진 추가연료의 분사량에 따른 기본분사기간을 설정하는 분사기간설정수단(114) 및 상기 주연소의 화염이 잔존하는 화염잔존기간에 영향을 주는 파라미터에 의거해서 추가연료의 분사개시시기를 설정하는 분사개시시기설정수단(116)을 가진 분사시기설정수단(110)을 포함하고, 또, 상기 분사개시시기설정수단(116)은, 상기 내연기관의 저온시동시에는, 주연료의 분사에 의거한 주연소의 화염이 잔존하는 화염잔존기간내에 추가연료의 분사를 행하도록 분사개시시기를 설정하는 동시에,상기 배기정화장치의 온도저하가 예상되는 운전상태에서는 상기 화염잔존기간의 추에 추가연료의 분사를 행하도록 분사개시시기를 설정하는 것을 특징으로 하는 기통내분사형 내연기판의 배기승온장치.

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