JP4171482B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関し、特に筒内圧センサにより検出される筒内圧に応じた制御を行うものに関する。

特許文献１には、予混合燃焼を行う圧縮着火内燃機関の制御装置が示されている。この装置によれば、予混合燃焼中に燃料の実着火時期を検出し、予め設定された標準燃料着火時期との差である着火時期誤差及び該着火時期誤差のばらつきに応じて、使用中の燃料の性状が判定される。

特開２００５−１７１８１８号公報

過給機を備えた内燃機関では、機関運転状態に応じて過給圧の制御が行われるが、実際の過給圧の目標値からのずれが大きくなると、燃料の着火時期が変化する。しかしながら、上記従来の制御装置ではこの点が考慮されていないため、過給機を備えた機関に適用した場合、過給機の特性変化や不具合があると、燃料性状を誤判定する可能性が高くなるという課題があった。

本発明は、この点に着目してなされたものであり、過給機を備えた内燃機関において、燃料のセタン価を実着火時期に基づいて正確に判定することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関（１）の燃焼室に設けられ、該燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段（６）と、過給手段（２８）とを備える内燃機関の制御装置において、前記機関の運転状態を検出する運転状態検出手段（３，３３）と、検出した機関運転状態に応じて燃料噴射時期（ＣＡＩＭＭ）を決定し、前記燃料噴射手段（６）による燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段と、前記機関の運転状態に応じて設定された、前記燃焼室内に噴射された燃料の目標着火時期（ＣＡＦＭＭ）を格納した目標着火時期記憶手段と、前記燃焼室内に噴射された燃料の実着火時期（ＣＡＦＭ）を検出する着火時期検出手段と、前記目標着火時期記憶手段を用いて、前記目標着火時期（ＣＡＦＭＭ）を算出する目標着火時期算出手段と、該算出された目標着火時期（ＣＡＦＭＭ）に対する実着火時期（ＣＡＦＭ）の着火遅れ（ＤＣＡＭ）を算出し、該算出した着火遅れ（ＤＣＡＭ）に応じて、前記燃料のセタン価を推定するセタン価推定手段とを備え、前記セタン価推定手段は、前記機関の運転状態が前記機関の要求トルク（ＴＲＱ）及び回転数（ＮＥ）によって決まる運転領域であって、燃料のセタン価の違いに起因する前記着火遅れ（ＤＣＡＭ）の差が他の運転領域における前記着火遅れ（ＤＣＡＭ）の差より大きくなる予混合燃焼領域にあり、かつ前記過給手段により加圧された過給圧（ＰＢ）が該過給圧の目標値近傍の所定範囲内にあるときに、前記セタン価の推定を実行し、前記機関の運転状態が前記予混合燃焼領域外にあるときまたは前記過給圧（ＰＢ）が前記所定範囲外にあるときは前記セタン価の推定を実行しないことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、機関の運転状態に応じて設定された、燃焼室内に噴射された燃料の目標着火時期を格納した目標着火時期記憶手段を用いて目標着火時期が算出されるとともに、実着火時期が検出され、目標着火時期に対する実着火時期の着火遅れが算出される。さらに、該算出された着火遅れに応じて、燃料のセタン価が推定される。このセタン価の推定は、機関運転状態が予混合燃焼領域、すなわちセタン価の違いに起因する着火遅れの差が他の運転領域より大きくなる運転領域にあり、かつ過給手段により加圧された過給圧がその目標値近傍の所定範囲内にあるときに実行され、機関運転状態が予混合燃焼領域外にあるときまたは過給圧が所定範囲外にあるときはセタン価の推定が実行されない。燃料の着火時期は過給圧の変化の影響を受け易いので、過給圧が所定範囲外にあるときは、セタン価の推定を行わないようにすることにより、燃料のセタン価を誤って判定することを防止し、正確な判定を行うことができる。また、機関運転状態が機関の要求トルク及び回転速度で決まる予混合燃焼領域にあることを条件とすることにより、燃料のセタン価の違いによる着火時期の差が大きくなり、着火遅れに基づくセタン価の推定を正確に行うことができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１及び図２は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。以下両図を合わせて参照して説明する。４気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、シリンダ内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒に燃料噴射弁６が設けられている。燃料噴射弁６は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）４に電気的に接続されており、燃料噴射弁６の開弁時間及び開弁時期は、ＥＣＵ４により制御される。

エンジン１は、吸気管２２、排気管２４、及び過給機２８を備えている。過給機２８は、排気の運動エネルギにより駆動されるタービン３０と、タービン３０により回転駆動され、吸気の圧縮を行うコンプレッサ２９とを備えている。
タービン３０は、複数の可変ベーン（図示せず）を備えており、可変ベーンの開度を変化させることにより、タービン回転数（回転速度）を変更できるように構成されている。タービン３０のベーン開度は、ＥＣＵ４により電磁的に制御される。

吸気管２２の、コンプレッサ２９の下流には加圧された空気を冷却するためのインタークーラ２５が設けられている。
排気管２４のタービン３０の上流側と、吸気管２２との間には、排気を吸気管２２に還流する排気還流通路２６が設けられている。排気還流通路２６には、排気還流量を制御するための排気還流制御弁（以下「ＥＧＲ弁」という）２７が設けられている。ＥＧＲ弁２７は、ソレノイドを有する電磁弁であり、その弁開度はＥＣＵ４により制御される。

吸気管２２には吸入空気流量ＧＡを検出する吸入空気流量センサ３１、及び過給機２８の下流側における吸気管内圧力（過給圧）ＰＢを検出する過給圧センサ３２が設けられている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ４に供給される。
エンジン１の各気筒には、筒内圧（燃焼圧力）を検出する筒内圧センサ２が設けられている。本実施形態では、筒内圧センサ２は、各気筒に設けられるグロープラグと一体に構成されている。筒内圧センサ２の検出信号は、ＥＣＵ４に供給される。なお、筒内圧センサ２の検出信号は、実際には、筒内圧ＰＣＹＬのクランク角度（時間）に対する微分信号に相当するものであり、筒内圧ＰＣＹＬは、筒内圧センサ出力を積分することにより得られる。

またエンジン１には、クランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ３が設けられている。クランク角度位置センサ３は、クランク角１度毎にパルスを発生し、そのパルス信号はＥＣＵ４に供給される。クランク角度位置センサ３は、さらに特定気筒の所定クランク角度位置で気筒識別パルスを生成して、ＥＣＵ４に供給する。

ＥＣＵ４には、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの操作量ＡＰを検出するアクセルセンサ３３、エンジン１の冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ３４、当該車両の車速ＶＰを検出する車速センサ３５、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ（図示せず）、及びエンジン１の吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ（図示せず）が接続されており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ４に供給される。

ＥＣＵ４は、エンジン１の各気筒の燃焼室に設けられた燃料噴射弁６の制御信号を駆動回路５に供給する。駆動回路５は、燃料噴射弁６に接続されており、ＥＣＵ４から供給される制御信号に応じた駆動信号を、燃料噴射弁６に供給する。これにより、ＥＣＵ４から出力される制御信号に応じた燃料噴射時期において、前記制御信号に応じた燃料噴射量だけ燃料が、各気筒の燃焼室内に噴射される。

ＥＣＵ４は、増幅器１０と、Ａ／Ｄ変換部１１と、パルス生成部１３と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４と、ＣＰＵ１４で実行されるプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）１５と、ＣＰＵ１４が演算結果などを格納するＲＡＭ（Random Access Memory）１６と、入力回路１７と、出力回路１８とを備えている。筒内圧センサ２の検出信号は、増幅器１０に入力される。増幅器１０は、入力される信号を増幅する。増幅器１０により増幅された信号は、Ａ／Ｄ変換部１１に入力される。また、クランク角度位置センサ３から出力されるパルス信号は、パルス生成部１３に入力される。

Ａ／Ｄ変換部１１は、バッファ１２を備えており、増幅器１０から入力される筒内圧センサ出力をディジタル値（以下「圧力変化率」という）ｄｐｄθに変換し、バッファ１２に格納する。より具体的には、Ａ／Ｄ変換部１１には、パルス生成部１３から、クランク角１度周期のパルス信号（以下「１度パルス」という）ＰＬＳ１が供給されており、この１度パルスＰＬＳ１の周期で筒内圧センサ出力をサンプリングし、ディジタル値に変換してバッファ１２に格納する。

一方、ＣＰＵ１４には、パルス生成部１３から、クランク角６度周期のパルス信号ＰＬＳ６が供給されており、ＣＰＵ１４はこの６度パルスＰＬＳ６の周期でバッファ１２に格納されたディジタル値を読み出す処理を行う。すなわち、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部１１からＣＰＵ１４に対して割り込み要求を行うのではなく、ＣＰＵ１４が６度パルスＰＬＳ６の周期で読出処理を行う。

入力回路１７は、各種センサの検出信号をディジタル値に変換し、ＣＰＵ１４に供給する。なお、エンジン回転数ＮＥは、６度パルスＰＬＳの周期から算出される。またエンジン１の要求トルクＴＲＱは、アクセルペダル操作量ＡＰに応じて算出される。

ＣＰＵ１４は、エンジン運転状態に応じて目標排気還流量ＧＥＧＲを算出し、目標排気還流量ＧＥＧＲに応じてＥＧＲ弁２７開度を制御するデューティ制御信号を、出力回路１８を介してＥＧＲ弁２７に供給する。

図３は、目標排気還流量（以下「目標ＥＧＲ量」という）ＧＥＧＲ及び燃料噴射弁６による主噴射時期ＣＡＩＭを算出するモジュールの構成を示すブロック図である。このモジュールの機能は、ＣＰＵ１４で実行される処理により実現される。

図３に示すモジュールは、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲを算出する目標ＥＧＲ量算出部３６と、主噴射時期ＣＡＩＭを算出する主噴射時期算出部３７と、使用中の燃料のセタン価ＣＥＴを推定し、推定したセタン価ＣＥＴに応じて補正係数ＫＣＥＴを算出する補正係数算出部３８とからなる。

目標ＥＧＲ量算出部３６は、目標ＥＧＲ量マップ値算出部４１と、ＥＧＲ補正量マップ値算出部４２と、乗算部４３と、スイッチ部４４、４６と、加算部４５とを備えている。目標ＥＧＲ量マップ値算出部４１は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＧＥＧＲＭマップを検索して、目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭを算出する。ＧＥＧＲＭマップは、第１のセタン価、例えばセタン価「５７」程度の高セタン価の燃料を基準として設定されている。

ＥＧＲ補正量マップ値算出部４２は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＧＣＭマップを検索して、ＥＧＲ補正量マップ値ＧＣＭを算出する。ＧＣＭマップは、第２のセタン価、例えばセタン価「４０」程度の低セタン価の燃料を基準として、例えば１セタン価当たり１５％程度補正するように設定されている。乗算部４３は、補正係数算出部３８で算出される、使用中の燃料のセタン価ＣＥＴに応じた補正係数ＫＣＥＴを、ＥＧＲ補正量マップ値ＧＣＭに乗算することにより、ＥＧＲ補正量ＧＣを算出する。

加算部４５は、目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭにＥＧＲ補正量ＧＣを加算することにより、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲを算出する。スイッチ部４４及び４６には、切換制御信号ＳＣＴＬが供給されている。切換制御信号ＳＣＴＬが低レベル（「０」）であるときは、スイッチ部４４は図示したようにオン状態を維持し、スイッチ部４６は加算部４５の出力を選択する。切換制御信号ＳＣＴＬは、図４に示す処理により、使用している燃料のセタン価推定処理を実行するとき「１」に設定され、それ以外のとき「０」に設定される。したがって、セタン価推定処理を実行するときは、スイッチ部４４はオフ状態となり、スイッチ部４６は入力”０”（ＥＧＲ弁全閉を意味する）を選択する。これにより、セタン価推定処理を実行するときは、排気還流が停止される。

図４のステップＳ１１では、セタン価推定処理に必要なセンサ（クランク角度位置センサ３、アクセルセンサ２１、筒内圧センサ２）の故障が検知されているか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）のときは、切換制御信号ＳＣＴＬを「０」に設定する（ステップＳ１７）。センサの故障が検知されていないときは、エンジン１により駆動される車両が定常走行中であるか否かを判別する（ステップＳ１２）。定常走行中であるときは、エンジン１の運転状態が予混合燃焼領域にあるか否かを判別する（ステップＳ１３）。予混合燃焼は、燃料を噴射した時点から遅れ時間経過後にその燃料が燃焼するような燃焼を意味し、例えば図５にハッチングを付して示す領域、すなわちに要求トルクＴＲＱが所定トルクＴＲＱ１（例えば６０Ｎｍ）以下で、かつエンジン回転数ＮＥが第１所定回転数ＮＥ１（例えば１２００ｒｐｍ）から第２所定回転数ＮＥ２（例えば２３００ｒｐｍ）までの範囲にある領域が、予混合燃焼領域となる。予混合燃焼領域においては、燃料のセタン価の違いによる着火時期の差が大きくなるので、着火遅れに基づくセタン価の推定を正確に行うことができる。

ステップＳ１３の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、過給圧ＰＢが所定範囲内（例えば目標圧力値の±５％の範囲内）にあるか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、他のエンジン運転パラメータがパラメータ毎に決めれた所定範囲内にあるか否かを判別する。例えば、検出される新気流量ＧＡが目標値の±５％以内か否か、酸素濃度センサにより検出される空燃比ＡＦが目標値の±５％以内か否か、スワール弁（図示せず）の開度が目標値の±５％以内か否か、燃料圧ＰＦが目標値の±５％以内か否かを判別する。そして、すべての運転パラメータが所定範囲内にあるときは、セタン価推定の実行条件成立と判定し、切換制御信号ＳＣＴＬを「１」に設定する（ステップＳ１６）。切換制御信号ＳＣＴＬが「１」に設定されると、上述したようにスイッチ部６４がオンし、セタン価の推定処理が実行される。また、スイッチ部４４及び５４はオフされるとともに、スイッチ部４６は、入力”０”を選択する。

ステップＳ１２〜Ｓ１５の何れかの答が否定（ＮＯ）であるときは、ステップＳ１７に進み、切換制御信号ＳＣＴＬを「０」に設定する。

図４の処理によれば、エンジン１の運転状態が予混合燃焼領域にあり、かつ過給圧ＰＢが所定範囲内にあるとき、他の条件（ステップＳ１１，Ｓ１２，及びＳ１５）も満たされると、セタン価の推定処理の実行が許可される。エンジン運転状態が予混合燃焼領域にあることを条件とすることにより、燃料のセタン価の違いによる着火時期の差が大きくなり、着火遅れに基づくセタン価の推定を正確に行うことができる。また、燃料の着火時期は過給圧の変化の影響を受け易いので、過給圧ＰＢが所定範囲外にあるときは、セタン価の推定を行わないようにすることにより、過給機２８の特性変化や不具合に起因して燃料のセタン価を誤判定することを防止することができる。

図３に戻り、主噴射時期算出部３７は、主噴射時期マップ値算出部５１と、着火遅れ補正マップ値算出部５２と、乗算部５３と、スイッチ部５４と、加算部５５とを備えている。主噴射時期マップ値算出部５１は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＣＡＩＭＭマップを検索して、主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭを算出する。ＣＡＩＭＭマップは、前記第１のセタン価の燃料を基準として設定されている。

着火遅れ補正マップ値算出部５２は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＣＡＤＭマップを検索して、着火遅れ補正マップ値ＣＡＤＭを算出する。ＣＡＤＭマップは、前記第２のセタン価の燃料を基準として、例えば１セタン価当たり０．１５度程度補正するように設定されている。乗算部５３は、補正係数算出部３８で算出される補正係数ＫＣＥＴを、着火遅れ補正マップ値ＣＡＤＭに乗算することにより、着火遅れ補正量ＣＡＤを算出する。スイッチ部５４は、スイッチ部４４と同様に切換制御信号ＳＣＴＬによりオンオフ制御される。

加算部５５は、主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭに着火遅れ補正量ＣＡＤを加算する（着火遅れ補正量ＣＡＤだけ進角させる）ことにより、主噴射時期ＣＡＩＭを算出する。

補正係数算出部３８は、目標主噴射着火時期マップ値算出部６１と、着火時期検出部６２と、減算部６３と、スイッチ部６４と、フィルタ処理部６５と、セタン価推定部６６と、ＫＣＥＴ算出部６７とを備えている。目標主噴射着火時期マップ値算出部６１は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＣＡＦＭＭマップを検索して、目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭを算出する。ＣＡＦＭＭマップは、前記第１のセタン価の燃料を基準として設定されている。着火時期検出部６２は、筒内圧センサ２の出力信号をディジタル値に変換した圧力変化率ｄｐｄθに応じて主噴射着火時期ＣＡＦＭを検出する。この検出手法は、図６〜図８を参照して後述する。

減算部６３は、目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭから検出された主噴射着火時期ＣＡＦＭを減算することにより、着火遅れ角ＤＣＡＭを算出する。スイッチ部６４は、切換制御信号ＳＣＴＬにより切換制御されるが、オンオフがスイッチ部４４または５４と逆であり、切換制御信号ＳＣＴＬが「０」のときオフ状態であり、「１」のときオン状態となる。フィルタ処理部６５は、比較的長い時間（１０〜６０秒）かけて得た着火遅れ角ＤＣＡＭのデータを、最小２乗法演算または移動平均化演算によりフィルタ処理を施す。フィルタ処理後の着火遅れ角ＤＣＡＭＦとする。

セタン価推定部６６は、着火遅れ角ＤＣＡＭＦをエンジン回転数ＮＥを用いて、着火遅れ時間ＴＤＦＭに変換し、着火遅れ時間ＴＤＦＭに応じて図８に示すＣＥＴテーブルを検索し、セタン価ＣＥＴを算出する。セタン価推定部６６は、さらにセタン価ＣＥＴを下記式（１）に適用し、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを算出する。
ＣＥＴＬＲＮ＝α×ＣＥＴ＋（１−α）×ＣＥＴＬＲＮ （１）

ここで、αは０から１の間の値に設定されるなまし係数、右辺のＣＥＴＬＲＮは、前回算出値である。
なお、給油が行われたときは、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮは、市場で取引さている燃料のセタン価の中の最小値ＣＥＴ０（例えば４０）に初期化され、その後の学習により、使用中の燃料のセタン価を示す値に収束する。最小値ＣＥＴ０に初期化することにより、以下に説明する燃料噴射時期の制御に使用した場合に、エンジンの冷間始動時において、最も着火し難い燃料でも確実に着火させることができる。

上述したセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮは、４つの気筒の筒内圧センサ出力をすべて用いて算出される。したがって、上記式（１）により、気筒毎に検出されるセタン価ＣＥＴ、及び検出タイミングが異なるセタン価ＣＥＴの平均化が行われる。なお、セタン価推定処理が実行されないときは、記憶されている最新のセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが、セタン価推定部６６から出力される。

ＫＣＥＴ算出部６７は、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを下記式（２）に適用し、補正係数ＫＣＥＴを算出する。
ＫＣＥＴ＝（ＣＥＴＨ−ＣＥＴＬＲＮ）／（ＣＥＴＨ−ＣＥＴ０） （２）
ここで、ＣＥＴＨは、上述したＣＡＩＭＭマップ及びＣＡＤＭマップの設定の基準とした高セタン価燃料のセタン価（例えば５７）である。したがって、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが基準高セタン価ＣＥＴＨに等しいときは、補正係数ＫＣＥＴは「０」となり、基準低セタン価ＣＥＴ０に等しいときは、補正係数ＫＣＥＴは「１．０」となる。

図６は、着火時期検出部６２の構成を示すブロック図である。着火時期検出部６２は、バンドパスフィルタ部７１と、位相遅れ補正部７２と、着火時期判定部７３とからなる。バンドパスフィルタ部７１には、筒内圧センサ２から出力される圧力変化率ｄｐｄθが入力される。図７に示す波形Ｗ１が入力波形を示し、波形Ｗ２が出力波形を示す。バンドパスフィルタ部７１では、位相遅れが発生するため、位相遅れ補正部７２では、この遅れを補正する。

着火時期判定部７３は、パイロット噴射に対応して、圧力変化率ｄｐｄθがピーク値を示すクランク角度位置（以下「パイロット噴射着火時期」という）ＣＡＦＰと、主噴射に対応して、圧力変化率ｄｐｄθがピーク値を示すクランク角度位置（以下「主噴射着火時期」という）ＣＡＦＭとを判定する。具体的には、図８（ｃ）に示すように、位相遅れ補正部７２から出力される圧力変化率ｄｐｄθがパイロット検出閾値ＤＰＰを超えたクランク角を、パイロット噴射着火時期ＣＡＦＰと判定し、圧力変化率ｄｐｄθがメイン検出閾値ＤＰＭを超えたクランク角を、主噴射着火時期ＣＡＦＭと判定する。本実施形態では、主噴射着火時期ＣＡＦＭのみが、セタン価ＣＥＴの推定に使用される。

図８（ａ）及び（ｂ）には、クランク角ＣＡＩＰから開始されるパイロット噴射パルスＩＮＪＰ、及びクランク角ＣＡＩＭから開始される主噴射パルスＩＮＪＭが示されており、同図（ｃ）には着火時期ＣＡＦＰ，ＣＡＦＭを検出する角度範囲ＲＤＥＴ（例えば１０度）が示されている。このように、検出角度範囲ＲＤＥＴを比較的狭い範囲に限定することにより、ＣＰＵ１４の演算負荷を増大させることなく、着火時期を正確に判定することができる。

以上詳述したように、本実施形態では、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭが算出されるとともに、主噴射着火時期ＣＡＦＭが検出され、目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭに対する主噴射着火時期ＣＡＦＭの着火遅れ角ＤＣＡＭが算出される。さらに、該算出された着火遅れ角ＤＣＡＭに応じて、燃料のセタン価ＣＥＴが推定され、学習値ＣＥＴＬＲＮが算出される。さらにエンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭが算出され、その目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭが、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮに応じて設定される補正係数ＫＣＥＴにより補正される。そして補正された目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲを用いて排気還流量の制御が行われる。したがって、使用する燃料のセタン価に応じた適切な排気還流を行い、良好な燃焼状態及び排気特性を維持することができる。

また、セタン価推定処理は、エンジン運転状態が予混合燃焼領域にあること、及び過給圧ＰＢが所定範囲内にあることを含む実行条件が成立するとき実行されるので、燃料のセタン価の違いによる着火時期の差が大きくなり、着火遅れに基づくセタン価の推定を正確に行うことができ、また過給機２８の特性変化や不具合に起因して燃料のセタン価を誤判定することを防止することができる。

本実施形態では、燃料噴射弁６が燃料噴射手段を構成し、クランク角度位置センサ３及びアクセルセンサ３３が運転状態検出手段を構成し、ＥＣＵ４が燃料噴射制御手段、着火時期記憶手段、目標着火時期算出手段、着火時期検出手段の一部、及びセタン価推定手段を構成する。より具体的には、ＣＡＦＭＭマップが着火時期記憶手段に相当し、筒内圧センサ２及び着火時期検出部６２が着火時期検出手段に相当し、減算部６３、スイッチ６４、フィルタ処理部６５、及びセタン価推定部６６がセタン価推定手段に相当し、主噴射時期マップ値算出部５１及び加算部５５が燃料噴射制御手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、主噴射に対応する主噴射着火時期ＣＡＦＭに基づいて、セタン価推定を行っているが、パイロット噴射に対応するパイロット噴射着火時期ＣＡＦＰに基づいて、セタン価推定を行うようにしてもよい。また、パイロット噴射時期を、推定したセタン価に応じて補正するようにしてもよい。

また上述した実施形態では、ＧＥＧＲＭマップ及びＣＡＩＭＭマップを高セタン価の燃料を基準として設定し、ＧＣＭマップ及びＣＡＤＭマップを低セタン価の燃料を基準として設定したが、逆にＧＥＧＲＭマップ及びＣＡＩＭＭマップを低セタン価の燃料を基準として設定し、ＧＣＭマップ及びＣＡＤＭマップを高セタン価の燃料を基準として設定するようにしてもよい。

また上述した実施形態では、すべての気筒の筒内圧を検出して、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを算出するようにしたが、筒内圧センサを特定の１つの気筒にのみ設け、その筒内圧センサにより検出される筒内圧に基づいてセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを算出するようにしてもよい。

また着火遅れ時間ＴＤＦＭは、燃料のセタン価だけでなく、燃料噴射弁６の劣化によっても変化する。したがって、着火遅れ時間ＴＤＦＭは、当該車両の走行距離またはエンジン１の運転時間の積算値などに応じて補正することが望ましい。

また上述した実施形態では、４気筒のディーゼル内燃機関の例を示したが、これに限るものではなく、気筒数の異なるディーゼル内燃機関、あるいは、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置を示す図である。 図１に示す制御装置の一部の構成をより具体的に示す図である。 目標排気還流量（ＧＥＧＲ）及び主噴射時期（ＣＡＩＭ）を算出するモジュールの構成を示すブロック図である。 図３の示すスイッチ部に供給する切換制御信号（ＳＣＴＬ）の設定を行う処理のフローチャートである。 予混合燃焼領域を説明するための図である。 図３に示す着火時期検出部の構成を示すブロック図である。 筒内圧センサ出力のバンドパスフィルタ処理を説明するためのタイムチャートである。 着火時期の検出手法を説明するためのタイムチャートである。 着火遅れ時間（ＴＤＦＭ）からセタン価（ＣＥＴ）を算出するためのテーブルを示す図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 筒内圧センサ（着火時期検出手段）
３ クランク角度位置センサ（運転状態検出手段）
４ 電子制御ユニット
６ 燃料噴射弁（燃料噴射手段）
２８ 過給機（過給手段）
３３ アクセルセンサ（運転状態検出手段）
５１ 主噴射時期マップ値算出部（燃料噴射制御手段）
５５ 加算部（燃料噴射制御手段）
６１ 目標主噴射着火時期マップ値算出部（目標着火時期算出手段）
６２ 着火時期検出部（着火時期検出手段）
６３ 減算部（セタン価推定手段）
６４ スイッチ部（セタン価推定手段）
６５ フィルタ処理部（セタン価推定手段）
６６ セタン価推定部（セタン価推定手段）

Claims (1)

1. 内燃機関の燃焼室に設けられ、該燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段と、過給手段とを備える内燃機関の制御装置において、
   前記機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   検出した機関運転状態に応じて燃料噴射時期を決定し、前記燃料噴射手段による燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段と、
   前記機関の運転状態に応じて設定された、前記燃焼室内に噴射された燃料の目標着火時期を格納した目標着火時期記憶手段と、
   前記燃焼室内に噴射された燃料の実着火時期を検出する着火時期検出手段と、
   前記目標着火時期記憶手段を用いて、前記目標着火時期を算出する目標着火時期算出手段と、
   該算出された目標着火時期に対する実着火時期の着火遅れを算出し、該算出した着火遅れに応じて、前記燃料のセタン価を推定するセタン価推定手段とを備え、
   前記セタン価推定手段は、前記機関の運転状態が前記機関の要求トルク及び回転数によって決まる運転領域であって、燃料のセタン価の違いに起因する前記着火遅れの差が他の運転領域における前記着火遅れの差より大きくなる予混合燃焼領域にあり、かつ前記過給手段により加圧された過給圧が該過給圧の目標値近傍の所定範囲内にあるときに、前記セタン価の推定を実行し、前記機関の運転状態が前記予混合燃焼領域外にあるときまたは前記過給圧が前記所定範囲外にあるときは前記セタン価の推定を実行しないことを特徴とする内燃機関の制御装置。

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