JP2013209943A - エンジンの燃料性状推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より高い精度で燃料の着火性を推定することのできるエンジンの燃料性状推定装置を提供する。
【解決手段】本発明にかかるエンジンの燃料性状装置は、燃料噴射後の発生トルクに基づいて燃料の着火性（セタン価）の推定を行う。このときのセタン価推定のための燃料噴射の時期（推定用噴射時期）を、ＥＧＲ開度ＶＲ、車速ＳＰＤ及びシリンダー壁面熱量Ｑｃに応じて可変とすることで（Ｓ１０３）、燃料の着火性以外の要因による着火遅れの変化がセタン価の推定結果に与える影響を抑制している。
【選択図】図４

Description

本発明は、噴射された燃料の燃焼により発生したエンジントルクの大きさに基づいて燃料の着火性を推定するエンジンの燃料性状推定装置に関する。

ディーゼルエンジンは、噴射された燃料を圧縮により着火して燃焼させている。ディーゼルエンジンは、軽油を燃料として用いているが、市販の軽油には、成分が異なるものがあり、着火性等の燃料性状にばらつきがある。燃料の着火性は、失火の発生状況や出力などに多大な影響を与える。そのため、ディーゼルエンジンの出力性能、燃費性能、エミッション性能を向上するには、使用中の燃料の着火性を確認し、燃料噴射の時期や量などといったエンジン制御の実行態様をその結果に応じて調整する必要がある。

ちなみに、ディーゼルエンジンの燃料である軽油の着火性は、セタン価によって評価される。試料とする軽油のセタン価は、その試料と同一の着火性を示す、セタンとα−メチルナフタレンとの混合物に含まれるセタンの容量パーセントとして表わされる。

そして従来、特許文献１には、無負荷、無噴射の状態でエンジン回転速度が降下しているときに、燃料の単発噴射を行い、その噴射された燃料の燃焼により発生したエンジントルクの大きさとその単発噴射の噴射時期とに基づき、使用中の燃料のセタン価を推定する装置が開示されている。

こうした推定の原理は、次の通りである。燃料が完全に燃焼する前に筒内圧や筒内温度が低下すると、噴射した燃料の一部が燃焼し切れず、燃え残るようになる。一方、燃料のセタン価が低いほど、着火遅れの時間が長くなり、燃焼の開始が遅れることから、燃焼開始から筒内圧や筒内温度の低下までの時間が短くなる。そのため、燃料のセタン価が低いほど、燃焼し切れずに燃え残る燃料の量が増加して、燃焼に至る燃料の量が減るため、燃料の燃焼により発生するエンジントルクが小さくなる。したがって、噴射された燃料の燃焼により発生したエンジントルクの大きさを見ることで、燃料のセタン価を、すなわち燃料の着火性の高さを推定することができる。

特開２０１０−０２４８７０号公報

ところで、燃料の着火性に加え、燃焼時の筒内のガス温の影響によっても、燃料の着火遅れの時間が変化する。そして、筒内のガス温は、エンジンの運転状況によって変化する。したがって、噴射した燃料の量やその燃料のセタン価が同じでも、推定前のエンジンの運転状況によって、発生するエンジントルクの大きさに差異が生じることがある。そしてそうした差異により、噴射された燃料の燃焼により発生したエンジントルクの大きさに基づく燃料の着火性の推定精度が悪化してしまう。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、より高い精度で燃料の着火性を推定することのできるエンジンの燃料性状推定装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、噴射された燃料の燃焼により発生したエンジントルクの大きさに基づいて燃料の着火性を推定するエンジンの燃料性状推定装置において、前記推定のための燃料噴射の時期を排気再循環量に応じて可変としている。

燃料の着火遅れの時間は、筒内のガス温が高いほど短くなる。そして、吸気中への排気の再循環を行うエンジンでは、高温の再循環排気が混合された後の吸気の、ひいては筒内のガス温は、排気再循環量が多いほど高くなる。

その点、上記構成では、推定のための燃料噴射の時期を排気再循環量に応じて可変とされるため、排気再循環量による着火遅れ時間の変化が着火性の推定結果に与える影響が緩和されるように、推定のための燃料噴射の時期を調整することが可能となる。具体的には、排気再循環量が多いほど、推定のための燃料噴射の時期を早めることで、排気再循環によるエンジントルクの変化を、ひいては着火性の推定精度の悪化を緩和することができる。したがって、上記構成によれば、より高い精度で燃料の着火性を推定することができる。

上記課題を解決するため、請求項２に記載の発明は、噴射された燃料の燃焼により発生したエンジントルクの大きさに基づいて燃料の着火性を推定するエンジンの燃料性状推定装置において、前記推定のための燃料噴射の時期を車速に応じて可変としている。

燃料の着火遅れの時間は、シリンダー壁面の熱量によっても変化する。具体的には、シリンダー壁温の熱量が大きいほど、その熱で筒内ガスが加熱されてその温度が上昇するため、着火遅れは短くなる。一方、推定前にエンジンが高負荷で運転されていれば、シリンダー壁面の熱量は大きくなる。そして、推定時の車速が高ければ、高い確率で、それ以前にエンジンが高負荷運転されていたと推測することができる。

その点、上記構成では、推定のための燃料噴射の時期を車速に応じて可変とされるため、シリンダー壁面の熱量による着火遅れ時間の変化が着火性の推定結果に与える影響が緩和されるように、推定のための燃料噴射の時期を調整することが可能となる。具体的には、車速が高く、推定前のエンジン負荷が高かったと推測されるときほど、推定のための燃料噴射の時期を早めることで、シリンダー壁面の熱量の差異によるエンジントルクの変化を、ひいては着火性の推定精度の悪化を緩和することができる。したがって、上記構成によれば、より高い精度で燃料の着火性を推定することができる。

上記課題を解決するため、請求項３に記載の発明は、噴射された燃料の燃焼により発生したエンジントルクの大きさに基づいて燃料の着火性を推定するエンジンの燃料性状推定装置において、前記推定のための燃料噴射の時期をシリンダー壁面の熱量に応じて可変としている。

上記のように、燃料の着火遅れ時間は、シリンダー壁面の熱量によっても変化する。そのため、推定のための燃料噴射の時期をシリンダー壁面の熱量に応じて可変とすることで、シリンダー壁面の熱量による着火遅れ時間の変化が着火性の推定結果に与える影響が緩和されるように、推定のための燃料噴射の時期を調整することが可能となる。具体的には、シリンダー壁面の熱量が大きいほど、推定のための燃料噴射の時期を早めることで、シリンダー壁面の熱量の差異によるエンジントルクの変化を、ひいては着火性の推定精度の悪化を緩和することができる。したがって、上記構成によれば、より高い精度で燃料の着火性を推定することができる。なお、シリンダー壁面の熱量は、例えば請求項４によるように、推定の前のエンジンの負荷状態から推定することができる。

ちなみに、こうした着火性の推定は、請求項５によるように、エンジントルクの確認が容易なエンジンの燃料カット中に行うことで好適に行うことが可能である。

本発明の一実施の形態にかかるエンジン制御装置の全体構造を模式的に示す略図。 同実施の形態の適用されるディーゼルエンジンに設けられたインジェクターの側部断面構造を示す断面図。 燃料噴射率の時間波形の一例を示すグラフ。 上記実施の形態に採用されるセタン価推定ルーチンの処理手順を示すフローチャート。 （ａ）は、セタン価検出のための燃料噴射の実行前後のエンジン回転速度の推移を、（ｂ）はそのときの回転速度差の推移をそれぞれ示すタイムチャート。 （ａ）は筒内圧力の推移を、（ｂ）は燃焼態様の一例を、（ｃ）は着火遅れが短くなったときの燃焼態様の一例を、（ｄ）は着火遅れの短縮に応じて燃料噴射時期を遅らせたときの燃焼態様の一例を、それぞれ示す図。

以下、本発明にかかるエンジンの燃料性状推定装置を具体化した一実施の形態を、図１〜図６を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態の推定装置は、車載用のディーゼルエンジンに適用されている。

図１に示すように、本実施の形態の推定装置が適用されるディーゼルエンジンの燃料タンク１０には、その内部の燃料の残量を計測する燃料ゲージ１１が配設されている。また、燃料タンク１０には、エンジンに供される燃料が通る給油通路１２が接続されている。給油通路１２の途中には、燃料タンク１０内の燃料を汲み上げ、加圧して吐出する高圧燃料ポンプ１３が設けられている。そして、給油通路１２の下流端は、加圧された燃料を貯留するコモンレール１４に接続されている。

コモンレール１４には、ディーゼルエンジンの各気筒のインジェクター１６がそれぞれ接続されている。なお、これらのインジェクター１６には、内部の燃料圧力を検出する燃圧センサー１７がそれぞれ配設されている。また、各インジェクター１６には、余剰した燃料を燃料タンク１０に戻すためのリターン通路１８が接続されている。

なお、このディーゼルエンジンには、ＥＧＲ（排気再循環：Exhaust Gas Recirculation）システムが搭載されている。ＥＧＲシステムは、排気の一部を吸気中に再循環することで、燃焼温度を下げてＮＯｘの生成を抑制する。こうしたＥＧＲシステムにより再循環される排気の量は、ディーゼルエンジンの排気通路と吸気通路とを繋ぐＥＧＲ通路に設置されたＥＧＲバルブ２６により調整されている。

こうしたディーゼルエンジンは、電子制御ユニット１９により制御されている。電子制御ユニット１９は、エンジン制御にかかる各種演算処理を行うマイクロコンピューターを備えている。また、電子制御ユニット１９には、ディーゼルエンジンの運転状況を検出する各種センサーの信号が入力される入力回路が設けられている。この入力回路には、上記燃料ゲージ１１や燃圧センサー１７が接続されている。また、入力回路には、ディーゼルエンジンの吸気圧、回転速度、冷却水温、吸気温をそれぞれ検出する吸気圧センサー２０、回転速度センサー２１、水温センサー２２、吸気温センサー２５が接続されている。更に入力回路には、車速を検出する車速センサー２４、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサー２３なども接続されている。

さらに、電子制御ユニット１９には、ディーゼルエンジンの各部を駆動するアクチュエーターの駆動回路が設けられている。こうした駆動回路には、各気筒のインジェクター１６を駆動する回路やＥＧＲバルブ２６を駆動する回路が含まれる。なお、電子制御ユニット１９は、エンジン制御の一環として、ＥＧＲバルブ２６の開度調整に基づくＥＧＲ制御を行っている。そして、このＥＧＲ制御に際して電子制御ユニット１９は、ＥＧＲバルブ２６の開度（ＥＧＲ開度）、エンジン回転速度などから筒内のガス中に含まれる再循環排気の量（ＥＧＲ量）を求めている。

続いて、図２を参照して、こうしたディーゼルエンジンの各気筒に設けられたインジェクター１６のより詳細な構成について説明する。このディーゼルエンジンには、インジェクター１６として、電気駆動式のインジェクターが採用されている。

図２に示すように、インジェクター１６は、中空筒状に形成されたハウジング３０を備えている。ハウジング３０の内部には、図中上下方向に往復動可能にニードル弁３１が配設されている。また、ニードル弁３１の図中上方におけるハウジング３０の内部には、同ニードル弁３１を図中下方に向けて常時付勢するスプリング３２が配設されている。

また、ハウジング３０の内部には、ニードル弁３１を間に挟んで２つの燃料室が、すなわちニードル弁３１の図中下方に位置するノズル室３３と、ニードル弁３１の図中上方に位置する圧力室３４とが形成されている。

ノズル室３３には、その内部とハウジング３０の外部とを連通する噴射孔３５が形成されている。また、ノズル室３３には、ハウジング３０の内部に形成された導入通路３６が接続されている。導入通路３６は、上述のコモンレール１４（図１）に接続されており、この導入通路３６を介してノズル室３３に燃料が供給されるようになっている。

一方、圧力室３４は、連通路３７を介してノズル室３３に、また排出路３８を介して上述のリターン通路１８にそれぞれ接続されている。また、圧力室３４の内部には、例えばピエゾ素子のような圧電素子を積層して形成された圧電アクチュエーター３９により駆動される弁体４０が配設されている。そして、圧力室３４は、弁体４０の駆動により、上記連通路３７及び排出路３８のいずれか一方に選択的に連通されるようになっている。

更に、こうしたインジェクター１６の図中上部には、上述の燃圧センサー１７が一体に設けられている。この燃圧センサー１７は、上記導入通路３６内の燃料の圧力を検出するように構成されている。

こうしたインジェクター１６は、次のように動作する。駆動電圧が印加されていないときの圧電アクチュエーター３９は、その全長が縮んだ状態となり、圧力室３４を連通路３７に連通し、圧力室３４を排出路３８から遮断する位置に弁体４０を位置させる。このときには、ノズル室３３と圧力室３４とが連通され、それらの内部の圧力がほぼ均衡する。そのため、このときのニードル弁３１は、スプリング３２の付勢力により図中下方に変位して、噴射孔３５を塞ぐ。したがって、このときのインジェクター１６からは、燃料が噴射されないようになる。

一方、圧電アクチュエーター３９に駆動電圧が印加されると、その全長が伸びて、圧力室３４を連通路３７から遮断し、圧力室３４を排出路３８に連通する位置に弁体４０を位置させる。このときには、圧力室３４から燃料が排出され、その内部の圧力が低下されることから、ノズル室３３の圧力が圧力室３４の圧力よりも大となる。そのため、このときのニードル弁３１は、それらの圧力差により、スプリング３２の付勢力により図中上方に、すなわち噴射孔３５を塞ぐ位置から離れるように変位する。したがって、このときのインジェクター１６からは、燃料が噴射されるようになる。

以上のように構成された本実施の形態において、電子制御ユニット１９は、ディーゼルエンジンの燃料噴射制御を行っている。具体的には、電子制御ユニット１９は、エンジン回転速度やアクセルペダルの踏み込み量、使用中の燃料のセタン価の推定値（制御セタン価）から、燃料噴射量の目標値（目標燃料噴射量）を算出する。また、電子制御ユニット１９は、目標燃料噴射量およびエンジン回転速度から、燃料噴射時期や燃料噴射時間の目標値を算出する。そして電子制御ユニット１９は、これら算出した目標値に応じて、インジェクター１６の圧電アクチュエーター３９に対する駆動電圧の印加を行って燃料噴射を制御している。

さらに、本実施の形態では、こうした燃料噴射制御において電子制御ユニット１９は、上記インジェクター１６に設置された燃圧センサー１７の検出する燃料圧力に基づいて、インジェクター１６の燃料噴射率（単位時間当りに噴射される燃料の量）の時間波形を形成する制御を実施する。この制御は、次の態様で行われる。

インジェクター１６において、圧電アクチュエーター３９への駆動電圧の印加に応じたニードル弁３１の噴射孔３５からの離間（リフト）が開始されると、そのリフト量の増加に伴い、ノズル室３３内の燃料圧力は低下する。また、駆動電圧の印加の停止に応じてニードル弁３１のリフト量が減少すると、その減少に伴い、ノズル室３３内の燃料圧力は次第に上昇する。したがって、上記燃圧センサー１７により検出された燃料圧力からは、ニードル弁３１のリフトの開始時期（開弁駆動開始時期Ｔｏｓ）、燃料噴射率が最大となる時期（最大噴射率到達時期Ｔｏｅ）、燃料噴射率の降下が開始される時期（噴射率降下開始時期Ｔｃｓ）、及びニードル弁３１のリフトの終了時期（最小リフト量到達時期Ｔｃｅ）を特定することができる。そして、それらの特定した時期から、図３に示すような燃料噴射率の時間波形を求めることができる。そして、その波形からは、実際の燃料の噴射状況を、すなわち実際の燃料噴射量や燃料噴射時期などを、極めて高い精度で確認することができる。なお、本実施の形態では、電子制御ユニット１９は、インジェクター１６内部の燃料圧力の変化速度（燃料圧力の時間微分値）を求めるとともに、その値に基づいて上記各時期を求めている。

また、本実施の形態では、電子制御ユニット１９は、使用中の燃料の着火性の指標値であるセタン価の推定を行っている。こうしたセタン価の推定は、図４に示すセタン価推定ルーチンの処理を通じて行われる。同ルーチンの処理は、ディーゼルエンジンの運転中、電子制御ユニット１９により、規定の制御周期毎に繰り返し実行される。

本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、トルク判定セタン価算出の実行条件が成立しているか否かが判定される。この実行条件は、次の（イ）〜（ハ）のすべてが成立することとなっている。
（イ）車両走行中のアクセル操作（アクセルペダルの踏み込み）の解除に応じて実施されるディーゼルエンジンの減速時燃料カットの実行中である。
（ロ）給油後の燃料噴射量の総量が、規定値α以上となっている。なお、規定値αには、燃料タンク１０からインジェクター１６に至る燃料経路に充填可能な燃料の総量よりも大きい値が設定されている。すなわち、本条件（ロ）の成立は、給油の後、上記燃料経路内の燃料が、給油後に燃料タンク１０から新たな燃料によって置き換えられていることを意味している。
（ハ）給油後、燃料のセタン価の推定値が未だ確定されていない。

ここで、上記実行条件が不成立であれば（ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了され、成立していれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０１に処理が進められる。そして、ステップＳ１０１に処理が進められると、そのステップＳ１０１において、ディーゼルエンジンの回転速度条件、すなわちエンジン回転速度ＮＥ、冷却水温ＴＨＷ、吸気温ＴＨＡ、及び吸気圧ＰＡが読み込まれる。また、続くステップＳ１０２では、ディーゼルエンジンの筒内状態が、具体的にはＥＧＲ開度ＶＲ、車速ＳＰＤ、シリンダー壁面熱量Ｑｃが読み込まれる。なお、ここで読み込まれるシリンダー壁面熱量Ｑｃは、それまでのエンジン負荷の状態から推定して求められている。

そして、ステップＳ１０３において、読み込まれた回転速度条件、及び筒内状態に基づいて、推定のための燃料噴射の時期（推定用噴射時期）［ＢＴＤＣ］が設定される。具体的には、推定用噴射時期は、エンジン回転速度ＮＥが高いほど、冷却水温ＴＨＷが低いほど、或いは吸気圧ＰＡが低いほど、早い時期に設定される。また、推定用噴射時期は、ＥＧＲ開度ＶＲが小さいほど、車速ＳＰＤが低いほど、或いはシリンダー壁面熱量Ｑｃが小さいほど、早い時期に設定される。

続くステップＳ１０４では、こうして設定された燃料噴射時期に、規定量の燃料の単発噴射が推定用燃料噴射として実施される。そして、ステップＳ１０５において、その噴射された燃料の燃焼により発生したエンジントルク（発生トルク）の大きさが求められる。

このステップＳ１０５での発生トルクの算出は、次の態様で行われる。すなわち、電子制御ユニット１９は、所定周期毎にエンジン回転速度を取得するとともに、その取得したエンジン回転速度と規定周期前に取得されたエンジン回転速度との差（回転速度差ΔＮＥ）を求めている。

図５（ａ）は、セタン価検出のための燃料噴射の実行前後のエンジン回転速度の推移を、図５（ｂ）は、そのときの回転速度差ΔＮＥの推移をそれぞれ示している。セタン価検出のための燃料噴射が実行され、それによりエンジントルクが発生すると、エンジン回転速度が上昇、あるいはその低下速度が減少し、回転速度差ΔＮＥが増加する。こうした回転速度差ΔＮＥの増加分の時間積分値（図５（ｂ）のハッチングで示す部分の面積に相当）は、発生トルクが大きいほど、大きくなる。そこで、本実施の形態では、そうした回転速度差ΔＮＥの増加分の時間積分値を、回転変動量ΣΔＮＥとして算出し、その値を発生トルクの指標値としている。

次に、ステップＳ１０６において、ステップＳ１０４での燃料噴射における上記噴射率の時間波形から、実際の燃料噴射時期や燃料噴射量が求められ、燃料噴射時期及び燃料噴射量の指令値と実値との誤差（噴射時期誤差、噴射量誤差）がそれぞれ算出される。そして、それら噴射時期誤差及び噴射量誤差に基づいて、上記回転変動量ΣΔＮＥの補正が行われる。この補正は、噴射時期誤差や噴射量誤差により生じる発生トルクの変化分に相当する量の補正を行って、噴射時期誤差や噴射量誤差がセタン価の推定結果に与える影響を低減するために行われる。具体的には、進角側（噴射時期が早まる側）への噴射時期誤差が大きいほど、発生トルクは大きくなるため、回転変動量ΣΔＮＥは、大きく減量補正される。また、増量側への噴射量誤差が大きいほど、発生トルクは大きくなるため、回転変動量ΣΔＮＥは、大きく減量補正される。

そして続くステップＳ１０７において、そうした補正後の回転変動量ΣΔＮＥと、燃料噴射実行時のエンジン回転速度とに基づいて、推定セタン価が算出される。電子制御ユニット１９のマイクロコンピューターには、予め実験により求められた回転変動量ΣΔＮＥ及びエンジン回転速度と燃料のセタン価との関係が記憶されており、ここでの推定セタン価の算出は、その記憶された関係に基づいて行われる。そして、推定セタン価の算出後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

次に、以上のように構成された本実施の形態のエンジンの燃料性状推定装置の作用を説明する。
本実施の形態では、燃料噴射後の発生トルクに基づいて燃料のセタン価を推定している。この推定の原理は、次の通りである。

図６（ａ）に示すように、ピストンが圧縮上死点（ＴＤＣ：Top Dead Center）に達した後は、ピストンの下降とともにシリンダー内の圧力が低下する。また、圧力の低下とともに、シリンダー内の温度も低下する。そして、やがては、シリンダー内の状態が、燃焼が成立しない燃焼限界に達する。

一方、同図（ｂ）に示すように、燃料の噴射から着火までには、ある程度の遅れがある。燃料の噴射から着火までの遅れの時間は、燃料の着火性が高いほど、すなわち燃料のセタン価が高いほど短くなる。

同図（ｃ）に示すように、着火遅れが短くなれば、着火から燃焼限界に達するまでの時間、すなわち燃焼時間が長くなり、燃焼し切れずに燃え残る燃料の量が減少する。よって、着火遅れが短くなれば、燃焼される燃料の量が減少して、燃料の燃焼により発生するエンジントルクが大きくなる。そのため、燃料噴射後に発生したエンジントルクの大きさから、燃料の着火性（セタン価）を推定することができる。

一方、本実施の形態では、推定用噴射時期を、ディーゼルエンジンの回転速度条件（エンジン回転速度ＮＥ、冷却水温ＴＨＷ、吸気温ＴＨＡ、及び吸気圧ＰＡ）、筒内状態（ＥＧＲ開度ＶＲ、車速ＳＰＤ、及びシリンダー壁面熱量Ｑｃ）に基づき設定している。こうした燃料噴射時期の設定を行う理由は、次の通りである。

着火時期［ＢＴＤＣ］が同じでも、エンジン回転速度ＮＥが高ければ、着火から燃焼限界に至るまでの燃焼時間［秒］は短くなり、発生トルクは小さくなる。そこで、本実施の形態では、エンジン回転速度ＮＥが高いほど、燃料噴射の時期を早めることで、噴射から燃焼限界に至るまでの時間を、エンジン回転速度ＮＥに依らず一律としている。

一方、燃料の着火遅れは、燃料の着火性（セタン価）以外の要因によっても変化する。例えばエンジンの圧縮行程におけるシリンダー内のガスの温度（筒内ガス温）の最大値（ピーク温度）やシリンダー内の圧力（筒内圧力）の最大値（ピーク圧力）によっても、燃料の着火遅れの時間が変わってくる。具体的には、ピーク温度やピーク圧力が低いほど、燃料の着火遅れは長くなる。

燃料の着火性以外の要因によって燃料の着火遅れの時間が変化すると、燃料の着火性が同じでも、着火の時期が変化して、燃焼時間が、ひいては発生トルクが変化してしまう。そしてその結果、発生トルクに基づく着火性の推定精度が悪化してしまう。

そうした場合にも、燃料の着火性以外の要因に依る燃料の着火遅れの変化の分だけ燃料噴射時期を変更すれば、燃料の着火性以外の要因によって燃料の着火遅れが変化しても、燃料の着火性が同じであれば、着火の時期が同じとなり、発生トルクが等しくなる。

例えば、図６（ｃ）に示すような着火遅れの短縮が、燃料の着火性以外の要因で生じたとする。こうした場合にも、図６（ｄ）に示すように、その着火遅れの短縮分、燃料噴射時期を遅らせれば、図６（ｂ）の場合と着火の時期を同じとすることができる。そのため、燃焼時間に、ひいては発生トルクに変化が生じないようになる。このように燃料の着火性以外の要因による着火遅れの時間の変化に応じて燃料噴射時期を調整すれば、燃料の着火性以外の要因による着火遅れの変化による発生トルクの変化を抑え、セタン価の推定精度を高めることができる。

そこで、本実施の形態では、冷却水温ＴＨＷ、吸気温ＴＨＡ、吸気圧ＰＡ、ＥＧＲ開度ＶＲ、車速ＳＰＤ、シリンダー壁面熱量Ｑｃから燃料の着火性以外の要因による着火遅れの変化を求め、その変化分に応じて推定用噴射時期を可変とすることで、セタン価の推定精度を高めている。

例えば、吸気圧ＰＡに対しては、次の態様で推定噴射時期の可変設定を行っている。吸気圧ＰＡが低いほど、ピーク圧力が低くなり、着火遅れが長くなる。そこで本実施の形態では、吸気圧ＰＡが低いほど、推定用噴射時期を早めるようにしている。

一方、シリンダーに吸入されるガスの温度（筒内吸入ガス温）が低いほど、ピーク温度が低くなり、着火遅れが長くなる。そして、筒内吸入ガス温は、吸気温ＴＨＡが低いほど低くなる。そこで、本実施の形態では、吸気温ＴＨＡが低いほど、推定用噴射時期を早めるようにしている。

また、ＥＧＲシステムを採用するエンジンでは、ＥＧＲ量によっても筒内吸入ガス温は変化する。すなわち、吸気中に混合される高温の排気の量が増えるほど、筒内吸入ガス温が高くなり、着火遅れが短くなる。そこで、本実施の形態では、ＥＧＲ開度ＶＲが大きく、ＥＧＲ量が多いときほど、推定用噴射時期を遅らせるようにしている。

更に、ピーク温度は、シリンダー壁面の熱量によっても変化する。すなわち、シリンダー壁面の熱量が大きければ、より多くの熱がシリンダー内のガスに伝えられ、その温度が高くなる。したがって、シリンダー壁面の熱量に拘らず、着火時期を一律とするには、シリンダー壁面熱量が大きいほど、推定用噴射時期を遅くする必要がある。そこで、本実施の形態では、エンジンの負荷状態から推定されたシリンダー壁面熱量Ｑｃが大きいほど、推定噴射時期を遅らせるようにしている。

また、車速ＳＰＤが高いときには、高確率で、それ以前にエンジンが高負荷運転されている。そして、多量の燃料が噴射される高負荷運転中は、シリンダー壁面の受熱量が多くなる。したがって、高車速時には、シリンダー壁面の熱量が大きくなっていると推測される。そこで、本実施の形態では、車速ＳＰＤが高いほど、推定用噴射時期を遅らせるようにしている。

さらに、シリンダー壁面の温度は、冷却水温ＴＨＷから推定することができる。そして、シリンダー壁面の温度が低ければ、シリンダー壁面熱量は小さくなる。そこで、本実施の形態では、冷却水温ＴＨＷが低いほど、推定用噴射時期を早めるようにしている。

以上の本実施の形態のエンジンの燃料性状推定装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態では、推定用噴射時期をＥＧＲ量（ＥＧＲ開度ＶＲ）に応じて可変としている。そのため、ＥＧＲ量による着火遅れ時間の変化が推定結果に与える影響を抑え、より高い精度で燃料の着火性を推定することができる。

（２）本実施の形態では、推定用噴射時期を車速ＳＰＤに応じて可変としている。車速ＳＰＤからは、シリンダー壁面熱量の推測が可能である。そのため、シリンダー壁面熱量による着火遅れ時間の変化が推定結果に与える影響を抑え、より高い精度で燃料の着火性を推定することができる。

（３）本実施の形態では、推定の前のエンジンの負荷状態から推定されたシリンダー壁面熱量Ｑｃに応じて推定用噴射時期を可変としている。そのため、シリンダー壁面の熱量による着火遅れ時間の変化が推定結果に与える影響を抑え、より高い精度で燃料の着火性を推定することができる。

（４）本実施の形態では、推定用噴射時期を冷却水温ＴＨＷに応じて可変としている。冷却水温ＴＨＷからは、シリンダー壁面の温度を、ひいてはその熱量を推測することができる。そのため、シリンダー壁面熱量による着火遅れ時間の変化が推定結果に与える影響を抑え、より高い精度で燃料の着火性を推定することができる。

（５）本実施の形態では、推定用噴射時期を吸気温ＴＨＡに応じて可変としている。そのため、筒内吸入ガス温による着火遅れ時間の変化が推定結果に与える影響を抑え、より高い精度で燃料の着火性を推定することができる。

（６）本実施の形態では、推定用噴射時期を吸気圧ＰＡに応じて可変としている。そのため、ピーク圧力による着火遅れ時間の変化が推定結果に与える影響を抑え、より高い精度で燃料の着火性を推定することができる。

（７）本実施の形態では、推定用噴射時期をエンジン回転速度ＮＥに応じて可変としている。そのため、エンジン回転速度ＮＥによる燃焼時間の変化が推定結果に与える影響を抑え、より高い精度で燃料の着火性を推定することができる。

（８）本実施の形態では、インジェクター１６に設置された燃圧センサー１７により検出されたインジェクター１６内の燃料圧力の変動から、燃料噴射時期及び燃料噴射量の指令値と実値との誤差（噴射時期誤差、噴射量誤差）を求めている。そして、それらにより、発生トルクの指標値である回転変動量ΣΔＮＥを、ひいてはセタン価の推定結果を補正している。そのため、燃料噴射量、燃料噴射時期の誤差による燃料の着火性の推定精度の悪化を好適に抑えることができる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、燃圧センサー１７により検出されたインジェクター１６内の燃料圧力の変動から、燃料噴射時期及び燃料噴射量の指令値と実値との誤差（噴射時期誤差、噴射量誤差）を求め、それらにより、発生トルクの指標値である回転変動量ΣΔＮＥを補正していた。回転変動量ΣΔＮＥではなく、推定セタン価を、そうした噴射時期誤差や噴射量誤差によって直接補正するようにすることもできる。こうした場合にも、燃料噴射量、燃料噴射時期の誤差による燃料の着火性の推定精度の悪化を同様に抑制することができる。

・上記実施の形態では、発生トルクの指標値として回転変動量ΣΔＮＥを用いていたが、燃焼に伴う筒内圧の上昇量など、他のパラメーターから発生トルクを求めるようにしても良い。

・上記実施の形態では、ディーゼルエンジンの燃料カット中にセタン価の推定を行うようにしていたが、燃料噴射後の発生トルクを正確に検出可能な状況であれば、燃料カット中以外の状況でセタン価の推定を行うようにしても良い。

・セタン価推定時のエンジン回転速度ＮＥがほぼ一律である場合には、エンジン回転速度ＮＥに応じた推定用噴射時期の可変設定を行わずとも、精度良く推定を行うことが可能である。

・セタン価推定時の冷却水温ＴＨＷがほぼ一律である場合や冷却水温ＴＨＷが着火遅れ時間に与える影響が十分無視できるほど小さい場合には、冷却水温ＴＨＷに応じた推定用噴射時期の可変設定を行わずとも、精度良く推定を行うことが可能である。

・セタン価推定時の吸気温ＴＨＡがほぼ一律である場合や吸気温ＴＨＡが着火遅れ時間に与える影響が十分無視できるほど小さい場合には、吸気温ＴＨＡに応じた推定用噴射時期の可変設定を行わずとも、精度良く推定を行うことが可能である。

・セタン価推定時の吸気圧ＰＡがほぼ一律である場合や吸気圧ＰＡが着火遅れ時間に与える影響が十分無視できるほど小さい場合には、吸気圧ＰＡに応じた推定用噴射時期の可変設定を行わずとも、精度良く推定を行うことが可能である。

・上記実施の形態では、ＥＧＲ量（ＥＧＲ開度ＶＲ）、車速ＳＰＤ及びシリンダー壁面熱量Ｑｃに応じた推定用噴射時期の可変設定を行っていた。そうした３つのパラメーターのうちのいずれか１つ、又は２つの着火遅れに対する影響が無視できる場合には、影響を無視できるパラメーターによる推定用噴射時期の可変設定を割愛するようにしても良い。具体的には、次の（イ）〜（ト）の構成が考えられる。
（イ）ＥＧＲ量（ＥＧＲ開度ＶＲ）による可変設定は行わず、車速ＳＰＤ及びシリンダー壁面熱量Ｑｃに応じて推定用噴射時期を可変とする構成。
（ロ）車速ＳＰＤによる可変設定は行わず、ＥＧＲ量（ＥＧＲ開度ＶＲ）及びシリンダー壁面熱量Ｑｃに応じて推定用噴射時期を可変とする構成。
（ハ）シリンダー壁面熱量Ｑｃによる可変設定は行わず、ＥＧＲ量（ＥＧＲ開度ＶＲ）及び車速ＳＰＤに応じて推定用噴射時期を可変とする構成。
（ホ）ＥＧＲ量（ＥＧＲ開度ＶＲ）及び車速ＳＰＤによる可変設定は行わず、シリンダー壁面熱量Ｑｃに応じて推定用噴射時期を可変とする構成。
（ヘ）ＥＧＲ量（ＥＧＲ開度ＶＲ）及びシリンダー壁面熱量Ｑｃによる可変設定は行わず、車速ＳＰＤに応じて推定用噴射時期を可変とする構成。
（ト）車速ＳＰＤ及びシリンダー壁面熱量Ｑｃによる可変設定は行わず、ＥＧＲ量（ＥＧＲ開度ＶＲ）に応じて推定用噴射時期を可変とする構成。

・上記実施の形態の適用されるディーゼルエンジンでは、燃圧センサー１７により検出されたインジェクター１６内部の燃料圧力の変動から実際に噴射された燃料の量を求め、その結果をインジェクターの駆動制御にフィードバックするようにしていた。もっとも、上記態様でのセタン価（燃料の着火性）の推定は、そうしたフィードバックを行わないディーゼルエンジンにも、同様に適用することができる。

・上記実施の形態の推定ロジックは、セタン価以外の燃料の着火性の指標値の推定にも同様、或いはそれに準じた態様で適用することができる。例えば、失火が問題とならないセタン価の下限値を境界とし、それよりも高いセタン価を有する燃料を高セタン価燃料とし、それよりも低いセタン価を有する燃料を低セタン価燃料として、使用中の燃料がそれらのいずれであるかを推定するために、上記実施の形態と同様の推定ロジックを用いることも可能である。

１０…燃料タンク、１１…燃料ゲージ、１２…給油通路、１３…高圧燃料ポンプ、１４…コモンレール、１６…インジェクター、１７…燃圧センサー、１８…リターン通路、１９…電子制御ユニット、２０…吸気圧センサー、２１…回転速度センサー、２２…水温センサー、２３…アクセルペダルセンサー、２４…車速センサー、２５…吸気温センサー、２６…ＥＧＲバルブ、３０…ハウジング、３１…ニードル弁、３２…スプリング、３３…ノズル室、３４…圧力室、３５…噴射孔、３６…導入通路、３７…連通路、３８…排出路、３９…圧電アクチュエーター、４０…弁体。

Claims (5)

1. 噴射された燃料の燃焼により発生したエンジントルクの大きさに基づいて燃料の着火性を推定するエンジンの燃料性状推定装置において、
   前記推定のための燃料噴射の時期を排気再循環量に応じて可変とする
   ことを特徴とするエンジンの燃料性状推定装置。
2. 噴射された燃料の燃焼により発生したエンジントルクの大きさに基づいて燃料の着火性を推定するエンジンの燃料性状推定装置において、
   前記推定のための燃料噴射の時期を車速に応じて可変とする
   ことを特徴とするエンジンの燃料性状推定装置。
3. 噴射された燃料の燃焼により発生したエンジントルクの大きさに基づいて燃料の着火性を推定するエンジンの燃料性状推定装置において、
   前記推定のための燃料噴射の時期をシリンダー壁面の熱量に応じて可変とする
   ことを特徴とするエンジンの燃料性状推定装置。
4. 前記シリンダー壁面の熱量は、前記推定の前のエンジンの負荷状態から推定される
   請求項３に記載のエンジンの燃料性状推定装置。
5. 前記推定は、当該エンジンの燃料カット中に行われる
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの燃料性状推定装置。