JP2011256840A - セタン価推定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この装置は、燃料のセタン価を推定するべく予め定めた量での燃料噴射を実行する(S103)。燃料噴射の実行に伴い発生するディーゼル機関の出力トルクの指標値(回転変動量ΣΔNE)を算出するとともに(S104)、その回転変動量ΣΔNEと燃料噴射の実行時期と燃料噴射の実行時における機関回転速度(実行時回転速度)との関係に基づいて推定セタン価を算出する(S106)。
【選択図】図7
Description
請求項1に記載の発明は、ディーゼル機関の燃焼に供される燃料のセタン価を推定するべく予め定めた量での燃料噴射を実行するセタン価推定装置であって、前記燃料噴射の実行に伴い発生する前記ディーゼル機関の出力トルクの指標値を算出するとともに、該算出した指標値と前記燃料噴射の実行時期と前記燃料噴射の実行時における機関回転速度との関係に基づいて前記セタン価を推定する推定手段を備えることをその要旨とする。
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載のセタン価推定装置において、前記推定手段は、前記算出した指標値と前記燃料噴射の実行時の機関回転速度との関係において同機関回転速度の変更に対する前記指標値の変化の傾向が異なる二つの領域の境界を特定し、該境界に基づいて前記セタン価を推定することをその要旨とする。
請求項10に記載の発明は、請求項5〜9のいずれか一項に記載のセタン価推定装置において、前記推定手段は、前記実行時期として前記ディーゼル機関の燃焼室内のピーク温度が低いときほど進角側の時期を設定することをその要旨とする。
以下、本発明を具体化した第1の実施の形態にかかるセタン価推定装置について説明する。
同図1に示すように、ディーゼル機関10の気筒11には吸気通路12が接続されている。ディーゼル機関10の気筒11内には吸気通路12を介して空気が吸入される。なお、このディーゼル機関10は駆動源として車両に搭載されている。また、このディーゼル機関10としては複数(本実施の形態では四つ[♯1〜♯4])の気筒11を有するものが採用されている。ディーゼル機関10には、気筒11毎に、同気筒11内に燃料を直接噴射する直噴タイプの燃料噴射弁20が取り付けられている。この燃料噴射弁20の開弁駆動によって噴射された燃料はディーゼル機関10の気筒11内において圧縮加熱された吸入空気に触れて着火および燃焼する。そしてディーゼル機関10では、気筒11内における燃料の燃焼に伴い発生するエネルギによってピストン13が押し下げられてクランクシャフト14が強制回転されるようになる。ディーゼル機関10の気筒11において燃焼した燃焼ガスは排気としてディーゼル機関10の排気通路15に排出される。
図2に、燃料噴射弁20の断面構造を示す。
同図2に示すように、燃料噴射弁20のハウジング21の内部にはニードル弁22が設けられている。このニードル弁22はハウジング21内において往復移動(同図の上下方向に移動)することの可能な状態で設けられている。ハウジング21の内部には上記ニードル弁22を噴射孔23側(同図の下方側)に常時付勢するスプリング24が設けられている。またハウジング21の内部には、上記ニードル弁22を間に挟んで一方側(同図の下方側)の位置にノズル室25が形成されており、他方側(同図の上方側)の位置に圧力室26が形成されている。
11毎に設けられている。
先ず、アクセル操作量ACCや機関回転速度NE、燃料のセタン価(詳しくは、後述する推定セタン価)などに基づいて、燃料噴射量についての制御目標値(目標燃料噴射量TQ)が算出される。その後、目標燃料噴射量TQおよび機関回転速度NEに基づいて燃料噴射時期や燃料噴射時間についての制御目標値が算出される。そして、それら制御目標値に応じたかたちで各燃料噴射弁20が各別に開弁駆動される。これにより、そのときどきのディーゼル機関10の運転状態に見合う量の燃料が各燃料噴射弁20から噴射されてディーゼル機関10の各気筒11内に供給されるようになる。
この推定制御は基本的には次のように実行される。すなわち先ず、実行条件の成立時において、予め定められた所定量(例えば、数立方ミリメートル)での燃料噴射が実行されるとともに、その燃料噴射の実行に伴い発生するディーゼル機関10の出力トルクの指標値(後述する回転変動量ΣΔNE)が算出される。そして、この回転変動量ΣΔNEに基づいて燃料のセタン価が推定される。ディーゼル機関10に供給される燃料のセタン価が高いときほど、燃料が着火し易く同燃料の燃え残りが少なくなるために、燃料の燃焼に伴って発生する機関トルクが大きくなる。本実施の形態の推定制御では、そうした燃料のセタン価とディーゼル機関10の出力トルクとの関係をもとに同燃料のセタン価が推定される。
また、所定量での燃料噴射の実行に伴い発生するディーゼル機関10の出力トルクには上限(詳しくは、燃料の燃え残りが「0」のときの出力トルク)がある。上記出力トルクが上限になる領域は、機関回転速度NEが低い状況で上記燃料噴射が実行される領域や(図5参照)、進角側の時期において上記燃料噴射が実行される領域(図6参照)である。そうした領域においては、燃料のセタン価によることなくディーゼル機関10の出力トルクが上限になってしまうために、同出力トルク(詳しくは、回転変動量ΣΔNE)をもとに燃料のセタン価を判別することができない。
上記実行時回転速度が高いとき、すなわち燃焼室11a内の圧力や温度の低下速度が高いときには同燃料噴射が早期に実行されるために、未燃燃料が多い状態で燃焼室11a内の圧力や温度が過度に低い状態になることが抑えられるようになる。そのため、燃料のセタン価によることなく噴射燃料の燃え残り分が多くなってしまうような状況になることを抑えることができ、ディーゼル機関10の出力トルク(詳しくは、上記回転変動量ΣΔNE)が過度に小さくなることを抑えることができる。
図7は、上記推定制御処理の具体的な実行手順を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される一連の処理は、推定制御処理の実行手順を概念的に示したものであり、実際の処理は所定周期毎の割り込み処理として電子制御ユニット40により実行される。本実施の形態では、この推定制御処理が推定手段として機能する。
[条件イ]アクセル操作部材の操作解除による車両走行速度および機関回転速度NEの減速中においてディーゼル機関10の運転のための燃料噴射を一時的に停止させる制御(いわゆる燃料カット制御)が実行されていること。
[条件ロ]燃料タンク32への燃料補給が行われたと判定された後に、燃料のセタン価の推定値(後述する推定セタン価)を算出した履歴がないこと。なお燃料タンク32への燃料補給が行われたことは、備蓄量センサ45により検出される燃料備蓄量が所定の判定量以上増加したことをもって判定される。
[条件ハ]燃料タンク32への燃料補給が行われたと判定された後に、燃料タンク32から新たに供給された燃料によって同燃料タンク32と燃料噴射弁20とを繋ぐ燃料経路(詳しくは、分岐通路31aや供給通路31b、コモンレール34、リターン通路35により構成される経路)内の燃料が置換されたこと。
その後、本処理が繰り返し実行されて上記実行条件が成立すると(ステップS101:YES)、このときの機関回転速度NE、冷却水温度THW、および過給圧PAに基づいて目標噴射時期が設定されるとともに(ステップS102)、この目標噴射時期において前記所定量の燃料が燃料噴射弁20から噴射される(ステップS103)。なお、この燃料噴射は複数の燃料噴射弁20のうちの予め定めたもの(本実施の形態では、気筒11[♯1]に取り付けられた燃料噴射弁20)を用いて実行される。
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
以下、本発明を具体化した第2の実施の形態にかかるセタン価推定装置について、第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。なお以下では、第1の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付し、同構成についての詳細な説明は省略する。
以下、本実施の形態にかかる推定制御について具体的に説明する。
図10は、上記推定制御処理の具体的な実行手順を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される一連の処理は、推定制御処理の実行手順を概念的に示したものであり、実際の処理は所定周期毎の割り込み処理として電子制御ユニット40により実行される。本実施の形態では、この推定制御処理が推定手段として機能する。
その後、本処理が繰り返し実行されて上記実行条件が成立すると(ステップS201:YES)、このときの冷却水温度THWおよび過給圧PAに基づいて目標噴射時期が設定される(ステップS202)。
以上説明したように、本実施の形態によれば、先の(1)および(3)〜(8)に記載した効果に準じた効果に加えて、以下の(9)および(10)に記載する効果が得られるようになる。
なお、上記各実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・第1の実施の形態において、冷却水温度THWに基づいて目標噴射時期を設定する構成および過給圧PAに基づいて目標噴射時期を設定する構成の一方あるいは両方を省略してもよい。なお、この場合には冷却水温度THWに基づいて回転変動量ΣΔNEを補正したり、過給圧PAに基づいて回転変動量ΣΔNEを補正したり、推定セタン価の算出に用いる算出パラメータに冷却水温度THWや過給圧PAを加えたりしてもよい。こうした構成によっても、前記燃料噴射の実行における燃焼室11a内のピーク温度やピーク圧力に応じたかたちで推定セタン価を算出することができ、燃料のセタン価を精度よく推定することができる。
Claims (13)
- ディーゼル機関の燃焼に供される燃料のセタン価を推定するべく予め定めた量での燃料噴射を実行するセタン価推定装置であって、
前記燃料噴射の実行に伴い発生する前記ディーゼル機関の出力トルクの指標値を算出するとともに、該算出した指標値と前記燃料噴射の実行時期と前記燃料噴射の実行時における機関回転速度との関係に基づいて前記セタン価を推定する推定手段を備える
ことを特徴とするセタン価推定装置。 - 前記ディーゼル機関の燃料噴射弁の開弁時における同燃料噴射弁内部の実燃料圧力の変化に伴い変化する燃料圧力を検出する燃圧検出手段をさらに備える
請求項1に記載のセタン価推定装置。 - 前記燃圧検出手段によって検出された燃料圧力の変動態様に基づいて前記実行時期の誤差を算出するとともに、該算出した誤差に基づいて前記指標値を補正する第1の補正手段をさらに備える
請求項2に記載のセタン価推定装置。 - 前記燃圧検出手段によって検出された燃料圧力の変動態様に基づいて前記燃料噴射における噴射量の誤差を算出するとともに、該算出した誤差に基づいて前記指標値を補正する第2の補正手段をさらに備える
請求項2または3に記載のセタン価推定装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のセタン価推定装置において、
前記推定手段は、機関回転速度に基づき前記燃料噴射の実行時期を設定するとともに同実行時期において前記燃料噴射を実行して前記指標値を算出する
ことを特徴とするセタン価推定装置。 - 請求項5に記載のセタン価推定装置において、
前記推定手段は、前記実行時期として前記機関回転速度が高いときほど進角側の時期を設定する
ことを特徴とするセタン価推定装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のセタン価推定装置において、
前記推定手段は、実行時期が同一の状況であり且つ機関回転速度が異なる複数の状況においてそれぞれ前記燃料噴射を実行するとともに、それら燃料噴射の実行に伴い発生した前記ディーゼル機関の出力トルクの指標値を算出し、該算出した指標値と前記燃料噴射の実行時の機関回転速度との関係に基づいて前記セタン価を推定する
ことを特徴とするセタン価推定装置。 - 請求項7に記載のセタン価推定装置において、
前記推定手段は、前記算出した指標値と前記燃料噴射の実行時の機関回転速度との関係において同機関回転速度の変更に対する前記指標値の変化の傾向が異なる二つの領域の境界を特定し、該境界に基づいて前記セタン価を推定する
ことを特徴とするセタン価推定装置。 - 請求項7または8に記載のセタン価推定装置において、
前記推定手段は、前記燃料噴射を、前記機関回転速度が低下していることを条件に実行する
ことを特徴とするセタン価推定装置。 - 請求項5〜9のいずれか一項に記載のセタン価推定装置において、
前記推定手段は、前記実行時期として前記ディーゼル機関の燃焼室内のピーク温度が低いときほど進角側の時期を設定する
ことを特徴とするセタン価推定装置。 - 請求項5〜10のいずれか一項に記載のセタン価推定装置において、
前記推定手段は、前記実行時期として前記ディーゼル機関の燃焼室内のピーク圧力が低いときほど進角側の時期を設定する
ことを特徴とするセタン価推定装置。 - 前記ディーゼル機関の燃料噴射弁の開弁時における同燃料噴射弁内部の実燃料圧力の変化に伴い変化する燃料圧力を検出する燃圧検出手段と、
前記ディーゼル機関に供給される燃料が備蓄された燃料タンク内への燃料補給がなされたことを判定する判定手段と、
前記燃料補給がなされたと判定されたときに、その後において前記燃料タンクと前記燃料噴射弁とを繋ぐ燃料経路内に新たに供給された燃料によって同燃料経路内の燃料が置換されたことを前記燃圧検出手段によって検出された燃料圧力の変動態様に基づき検出するとともに、その検出をもって前記燃料噴射の実行を許可する実行許可手段と
をさらに備える請求項1〜11のいずれか一項に記載のセタン価推定装置。 - 請求項1〜12のいずれか一項に記載のセタン価推定装置において、
当該装置は、前記ディーゼル機関の燃料噴射弁の開弁時における同燃料噴射弁内部の実燃料圧力の変化に伴い変化する燃料圧力を検出する燃圧検出手段として機能する圧力センサが前記燃料噴射弁に取り付けられてなる
ことを特徴とするセタン価推定装置。
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