JP4306696B2 - 内燃機関の燃料性状判定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の燃料性状判定装置に関する。
内燃機関の燃料には、気化し難い重質燃料と気化し易い軽質燃料とがある。機関始動後のアイドル時となれば、アイドル回転数を所望回転数に維持するように燃料噴射量が制御されるようになり、また、機関暖機後となれば、重質燃料でも十分に気化するようになると共に、機関排気系に配置された空燃比センサの出力に基づき空燃比制御が実施されるようになり、重質燃料でも軽質燃料でも、内燃機関へ必要以上に燃料が供給されるようなことはない。
機関回転数がクランキングからアイドル時となるまでの間の機関始動時においては、内燃機関へ意図せずに重質燃料が供給されると、燃料気化が不十分となって機関始動に失敗することがある。それにより、一般的に、機関始動時の燃料噴射量は、重質燃料が噴射されるとして設定される。
もし、このように設定された燃料噴射量に対して、軽質燃料が噴射される場合には、必要以上の燃料が噴射されることとなって、比較的多量の未燃燃料が機関排気系へ排出されてしまう。それにより、燃料性状に基づき機関始動時の燃料噴射量を補正することが望まれる。機関始動後に燃料噴射弁から噴射される燃料の性状を判定する技術は提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２５６８９８ 特開平７−２５９６２９ 特開平１１−２４１６４２
しかしながら、機関始動後に燃料性状を判定しても、その後の機関停止までに給油が行われると、判定された燃料性状は、実際の燃料性状と異なるものとなってしまうことがあり、もし、実際と異なる燃料性状に基づき次回の機関始動時の燃料噴射量が補正されたりすれば、機関始動に失敗したり、又は、機関始動時に多量の未燃燃料が排出されたりすることとなる。
従って、本発明の目的は、機関始動時に燃料性状を判定し、機関始動時の未燃燃料の排出量を抑制することができる内燃機関の燃料性状判定装置を提供することである。
本発明による請求項１に記載の内燃機関の燃料性状判定装置は、機関始動時において重質燃料が噴射されるとして各気筒の燃料噴射量が設定される多気筒内燃機関の燃料性状判定装置であって、特定気筒において最重質燃料と最軽質燃料との間の特定性状の燃料が噴射された時に前記特定気筒の燃焼において特定トルクが発生するようにし、前記特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍である時には、機関始動時に各気筒へ噴射される燃料の性状レベルは前記特定性状近傍のレベルと判定し、前記特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍より高い時には、前記性状レベルは前記特定性状近傍より軽質側のレベルと判定し、前記特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍より低い時には、前記性状レベルは前記特定性状近傍より重質側のレベルと判定し、さらに、少なくとももう一つの特定気筒において最重質燃料と最軽質燃料との間のもう一つの特定性状の燃料が噴射された時に前記もう一つの特定気筒の燃焼において特定トルクが発生するようにし、前記もう一つの特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍である時には、機関始動時に各気筒へ噴射される燃料の性状レベルは前記もう一つの特定性状近傍のレベルと判定し、前記もう一つの特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍より高い時には、前記性状レベルは前記もう一つの特定性状近傍より軽質側のレベルと判定し、前記もう一つの特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍より低い時には、前記性状レベルは前記もう一つの特定性状近傍より重質側のレベルと判定することを特徴とする。
本発明による請求項２に記載の内燃機関の燃料性状判定装置は、機関始動時において重質燃料が噴射されるとして各気筒の燃料噴射量が設定される多気筒内燃機関の燃料性状判定装置であって、特定気筒において最重質燃料と最軽質燃料との間の特定性状の燃料が噴射された時に前記特定気筒の燃焼において特定トルクが発生するようにし、前記特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍である時には、機関始動時に各気筒へ噴射される燃料の性状レベルは前記特定性状近傍のレベルと判定し、前記特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍より高い時には、前記性状レベルは前記特定性状近傍より軽質側のレベルと判定し、前記特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍より低い時には、前記性状レベルは前記特定性状近傍より重質側のレベルと判定し、前記特定気筒における燃料噴射量が減量されることにより前記特定気筒において前記特定性状の燃料が噴射された時に前記特定気筒の燃焼において前記特定トルクが発生するようにし、少なくとももう一つの特定気筒における燃料噴射量が減量されることなく前記もう一つの特定気筒において前記特定性状の燃料が噴射された時に前記もう一つの特定気筒の燃焼において特定トルクが発生するようにし、前記もう一つの特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍である時には、機関始動時に各気筒へ噴射される燃料の性状レベルは前記特定性状近傍のレベルと判定し、前記もう一つの特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍より高い時には、前記性状レベルは前記特定性状近傍より軽質側のレベルと判定し、前記もう一つの特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍より低い時には、前記性状レベルは前記特定性状近傍より重質側のレベルと判定し、前記特定気筒において判定された燃料の性状レベルと前記もう一つの特定気筒において判定された燃料の性状レベルとが一致する場合にだけ、一致した燃料の性状レベルを機関始動時に各気筒へ噴射される燃料の性状レベルと判定することを特徴とする。
本発明による請求項３に記載の内燃機関の燃料性状判定装置は、請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料性状判定装置において、判定された燃料の前記性状レベルに基づき、判定直後から機関始動時の燃料噴射量を補正することを特徴とする。
本発明による請求項４に記載の内燃機関の燃料性状判定装置は、請求項２に記載の内燃機関の燃料性状判定装置において、吸気量を増加するか又は点火時期を遅角することにより、前記もう一つの特定気筒における燃料噴射量が減量されることなく前記もう一つの特定気筒において前記特定性状の燃料が噴射された時に前記もう一つの特定気筒の燃焼において特定トルクが発生するようにすることを特徴とする。
本発明による請求項５に記載の内燃機関の燃料性状判定装置は、請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料性状判定装置において、対応気筒の実際の発生トルクが前記特定トルク近傍であるか否かの判断は、対応気筒の燃焼において機関回転数が維持されたか否かにより判断されることを特徴とする。
本発明による請求項１に記載の内燃機関の燃料性状判定装置によれば、機関始動時において、特定気筒において最重質燃料と最軽質燃料との間の特定性状の燃料が噴射された時に特定気筒の燃焼において特定トルクが発生するようにしている。それにより、特定気筒における実際の発生トルクに基づき、燃料の性状レベルが特定性状近傍のレベルであるか、特定性状近傍より重質側又は軽質側のレベルであるかを判定することができる。こうして判定された燃料の性状レベルに基づき、機関始動時において重質燃料が噴射されるとして設定された各気筒の燃料噴射量を補正することができ、必要以上に燃料が噴射されなくなるために、機関始動時の未燃燃料の排出量を抑制することができる。
また、少なくとももう一つの特定気筒において最重質燃料と最軽質燃料との間のもう一つの特定性状の燃料が噴射された時にもう一つの特定気筒の燃焼において特定トルクが発生するようにしている。それにより、特定気筒における実際の発生トルクに基づき、燃料の性状レベルが特定性状近傍のレベルであるか、特定性状近傍より重質側又は軽質側のレベルであるかを判定することができることに加えて、もう一つの特定気筒における実際の発生トルクに基づき、燃料の性状レベルがもう一つの特定性状近傍のレベルであるか、もう一つの特定性状近傍より重質側又は軽質側のレベルであるかを判定することができ、さらに詳細に燃料の性状レベルを判定することができる。
本発明による請求項２に記載の内燃機関の燃料性状判定装置によれば、特定気筒における燃料噴射量が減量されることにより特定気筒において特定性状の燃料が噴射された時に特定気筒の燃焼において特定トルクが発生するようにし、少なくとももう一つの特定気筒における燃料噴射量が減量されることなくもう一つの特定気筒において特定性状の燃料が噴射された時にもう一つの特定気筒の燃焼において特定トルクが発生するようにしている。それにより、特定気筒における実際の発生トルクに基づき、燃料の性状レベルが特定性状近傍のレベルであるか、特定性状近傍より重質側又は軽質側のレベルであるかを判定することができ、また、もう一つの特定気筒における実際の発生トルクに基づき、燃料の性状レベルが特定性状近傍のレベルであるか、特定性状近傍より重質側又は軽質側のレベルであるかを判定することができる。こうして特定気筒及びもう一つの特定気筒において判定された燃料の性状レベルが一致する場合にだけ、一致した燃料の性状レベルを機関始動時に各気筒へ噴射される燃料の性状レベルと判定する。もし、特定気筒及びもう一つの特定気筒において判定された燃料の性状レベルが一致しなければ、特定気筒において意図するように燃料噴射量が減量されていない等の不具合が考えられるために、燃料の性状レベルの判定は中断される。
本発明による請求項３に記載の内燃機関の燃料性状判定装置は、請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料性状判定装置において、判定された燃料の性状レベルに基づき、判定直後から機関始動時の燃料噴射量を補正するようになっている。それにより、比較的早期に補正により必要以上に燃料が噴射されなくなるために、機関始動時の未燃燃料の排出量を抑制することができる。
本発明による請求項４に記載の内燃機関の燃料性状判定装置によれば、請求項２に記載の内燃機関の燃料性状判定装置において、吸気量を増加するか又は点火時期を遅角することにより、もう一つの特定気筒における燃料噴射量が減量されることなくもう一つの特定気筒において特定性状の燃料が噴射された時にもう一つの特定気筒の燃焼において特定トルクが発生するようにしている。
本発明による請求項５に記載の内燃機関の燃料性状判定装置によれば、請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料性状判定装置において、対応気筒の実際の発生トルクが特定トルク近傍であるか否かの判断は、対応気筒の燃焼において機関回転数が維持されたか否かにより判断されるようになっている。
図１は、機関始動時の各気筒における燃料噴射量を示すグラフである。本発明による燃料性状判定装置は、例えば４気筒のような多気筒の火花内燃機関に適用されるものである。図１において、１から１０は、それぞれ、一番目から十番目の燃料噴射量を示しており、内燃機関の点火順序は、例えば＃１気筒−＃３気筒−＃４気筒−＃２気筒である。一番目に噴射される気筒が例えば＃１気筒であれば、二番目に噴射される気筒は＃３気筒であり、三番目に噴射される気筒は＃４気筒であり、四番目に噴射される気筒は＃２気筒である。五番目以降に噴射される気筒は、この点火順序によって定められる。
クランキングから機関回転数がアイドル回転数に安定するまでの機関始動時において、各燃料噴射量は、各気筒の燃焼毎に機関回転数が所定回転数だけ上昇するように設定される。ところで、ガソリン等の燃料には、気化し易い軽質燃料と、気化し難い重質燃焼とがあり、もし、軽質燃料が噴射されるとして、機関始動時の各燃料噴射量を設定すると、重質燃料が噴射された場合には、気筒内の混合気は所望空燃比より大幅にリーン側となり、失火が発生して機関始動に失敗することがある。それにより、一般的には、重質燃料が噴射されるとして、図１に示すように機関始動時の各燃料噴射量が設定される。
こうして、確実な始動性が確保されるが、もし、軽質燃料が噴射される場合には、必要以上の燃料が噴射されることとなり、未燃燃料の排出量が増加してしまう。本発明による燃料性状判定装置は、内燃機関の電子制御装置であり、機関始動時において燃料の性状を判定し、それ以降において、燃料の性状に基づき機関始動時の各燃料噴射量を補正し、未燃燃料の排出量の抑制を可能とする。
本発明による燃料性状判定装置の第一実施形態は、燃料の性状を判定するために、機関始動時の１サイクル目の＃４気筒の燃料噴射量３を点線で示す分だけ減量し、図２に示すような想定される最も重質の燃料である最重質燃料と想定される最も軽質の燃料である最軽質燃料との間の気化し易さを示す性状Ａ１の中間燃料が噴射された時の＃４気筒の燃焼によって機関回転数を維持する設定トルクが発生するようにする。そして、実際の＃４気筒の燃焼において、設定トルクが発生したか否かを判断する。このために、例えば、＃４気筒の膨張行程前期（例えば、圧縮上死点から３０クランク角度の間）の特定クランク角度の機関回転数と、＃４気筒の圧縮上死点前の機関回転数との差ｄＮを検出し、この差ｄＮと基準値０とを比較する。
もし、差ｄＮが基準値０近傍であるならば、＃４気筒の燃焼において機関回転数が維持され設定トルク近傍のトルクが発生していることとなり、機関始動時に噴射される燃料の性状レベルは中間燃料を示すＬ２とされる。一方、差ｄＮが０近傍を除くマイナス値であれば、＃４気筒において設定トルク近傍より低いトルクしか発生しておらず、中間燃料より気化し難い重質燃料が噴射されたとして、機関始動時に噴射される燃料の性状レベルは、重質燃料を示すＬ３とされる。一方、差ｄＮが０近傍を除くプラス値であれば、＃４気筒において設定トルク近傍より高いトルクが発生しており、中間燃料より気化し易い軽質燃料が噴射されたとして、機関始動時に噴射される燃料の性状レベルは、軽質燃料を示すＬ１とされる。
本実施形態の燃料性状判定装置が適用される内燃機関は、例えば、排気行程において吸気ポートへ予め燃料を噴射するものであり、こうして、１サイクル目の特定気筒として＃４気筒の燃料噴射量３を減量し、この燃料噴射に対応する＃４気筒の膨張行程において燃料の性状レベルを判定することができるために、こうして判定された性状レベルを最終的な性状レベルとすれば、２サイクル目の＃４気筒の排気行程の燃料噴射から燃料の性状レベルに基づく補正を実施することができる。すなわち、判定された性状レベルが重質燃料を示すＬ３であれば補正は実施されないが、性状レベルが中間燃料を示すＬ２であるならば、機関始動時の燃料噴射量７以降に噴射される各燃料噴射量は、各気筒の燃焼毎に機関回転数が所定回転数だけ上昇するようにして減量され、また、性状レベルが軽質燃料を示すＬ１であるならば、各気筒の燃焼毎に機関回転数が所定回転数だけ上昇するようにしてさらに減量される。それにより、機関始動時に必要以上の燃料が噴射されないようにして、未燃燃料の排出量を抑制することができる。
本実施形態において、特定気筒を１サイクル目の燃料噴射における＃４気筒としたが、これは本発明を限定するものではなく、特定気筒を１サイクル目の燃料噴射における他の気筒としても良い。また、１サイクル目以降の燃料噴射において任意に特定気筒を設定することもできる。
本発明による燃料性状判定装置の第二実施形態では、さらに正確に燃料の性状を判定するために、機関始動時の１サイクル目の＃３気筒の燃料噴射量２を点線で示す分だけ減量し、図３に示すような最軽質燃料と中間燃料との間の性状Ａ２の軽質燃料が噴射された時の＃３気筒の燃焼によって機関回転数を維持する設定トルクが発生するようにすると共に、機関始動時の１サイクル目の＃２気筒の燃料噴射量４を点線で示す分だけ減量し、図３に示すような最重質燃料と中間燃料との間の性状Ａ３の重質燃料が噴射された時の＃２気筒の燃焼によって機関回転数を維持する設定トルクが発生するようにする。
こうして、＃４気筒の燃焼における前述の差ｄＮ（＃４）だけでなく、＃３気筒の膨張行程前期の特定クランク角度の機関回転数と、＃３気筒の圧縮上死点前の機関回転数との差ｄＮ（＃３）、及び、＃２気筒の膨張行程前期の特定クランク角度の機関回転数と、＃２気筒の圧縮上死点前の機関回転数との差ｄＮ（＃２）を検出し、これらの差ｄＮ（＃４）、ｄＮ（＃３）、ｄＮ（＃２）を基準値０とを比較する。
図４の第一フローチャートに示すように、先ず、ステップ１０１において、最初に検出される差ｄＮ（＃３）が基準値０近傍であるか否かが判断され、この判断が肯定される時には、＃３気筒において性状Ａ２近傍の燃料が噴射されたとして、ステップ１０２において、機関始動時に噴射される燃料の性状レベルはＬ２’とされる。一方、ステップ１０１の判断が否定される時には、ステップ１０３において、差ｄＮ（＃３）が基準値０近傍を除くプラス値であるか否かが判断され、この判断が肯定される時には、＃３気筒において性状Ａ２より気化し易い燃料が噴射されたとして、ステップ１０４において、機関始動時に噴射される燃料の性状レベルはＬ１’とされる。
また、ステップ１０３の判断が否定される時には、ステップ１０５において、次いで検出される差ｄＮ（＃４）が基準値０近傍であるか否かが判断される。この判断が肯定される時には、ステップ１０６において、機関始動時に噴射される燃料の性状レベルはＬ４’とされる。一方、ステップ１０５の判断が否定される時には、ステップ１０７において、差ｄＮ（＃４）が基準値０近傍を除くプラス値であるか否かが判断され、この判断が肯定される時には、＃４気筒において性状Ａ２よりは気化し難いが性状Ａ１より気化し易い燃料が噴射されたとして、ステップ１０８において、機関始動時に噴射される燃料の性状レベルはＬ３’とされる。
また、ステップ１０７の判断が否定される時には、ステップ１０９において、次いで検出される差ｄＮ（＃２）が基準値０近傍であるか否かが判断される。この判断が肯定される時には、ステップ１１０において、機関始動時に噴射される燃料の性状レベルはＬ６’とされる。一方、ステップ１０９の判断が否定される時には、ステップ１１１において、差ｄＮ（＃２）が基準値０近傍を除くプラス値であるか否かが判断され、この判断が肯定される時には、＃２気筒において性状Ａ１よりは気化し難いが性状Ａ３より気化し易い燃料が噴射されたとして、ステップ１１２において、機関始動時に噴射される燃料の性状レベルはＬ５’とされる。また、ステップ１１１の判断が否定される時には、＃２気筒において性状Ａ３より気化し難い燃料が噴射されたとして、ステップ１１３において、機関始動時に噴射される燃料の性状レベルはＬ７’とされる。
このようにして、さらに詳細に燃料の性状レベルを判定することができ、この性状レベルを最終的な性状レベルとすれば、早ければ２サイクル目の＃３気筒の排気行程の燃料噴射から、遅くとも２サイクル目の＃２気筒の排気行程の燃料噴射から、さらに詳細な燃料の性状レベルに基づく補正を実施することができる。例えば、性状Ａ３のレベルＬ６’の重質燃料が噴射されるとして機関始動時の各燃料噴射量が設定されるとすれば、判定された性状レベルがＬ６’以外の時には、各燃料噴射量は、各気筒の燃焼毎に機関回転数が所定回転数だけ上昇するようにして、減量又は（性状レベルがＬ７’である時には）増量される。それにより、機関始動時にさらに確実に必要以上の燃料が噴射されないようにして、未燃燃料の排出量をさらに抑制することができる。
本実施形態において、１サイクル目の燃料噴射における＃３気筒、＃４気筒、及び＃２気筒を三つの特定気筒としたが、これは本発明を限定するものではなく、二つ以上の特定気筒において、最重質燃料と最軽質燃料との間の異なる性状の燃料が噴射されるとして、それぞれの気筒の燃焼において機関回転数を維持する設定トルクが発生するように燃料噴射量を減量し、それぞれの気筒において実際に設定トルクが発生しているか否かを検出するようにすれば良く、それにより、一つの特定気筒において燃料の性状レベルを判定するより詳細に燃料の性状レベルを判定することができる。もちろん、特定気筒数が多いほど、より詳細に燃料の性状レベルを判定することができる。
ところで、燃料噴射弁は、所望の燃料噴射量を噴射するために、開弁指令時間により開弁時間が制御されるが、閉弁時にも僅かな燃料漏れが発生したり、意図する開弁時間が僅かに実現されなかったりすることがある。こうして、もし、燃料の性状を判定するためにした＃４気筒の燃料噴射量の減量が意図するように実施されなければ、前述したように＃４気筒の燃焼に基づき三段階（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）に判定した燃料の性状レベルが正しくないこととなる。それにより、本発明による燃料性状判定装置の第三実施形態では、図５に示す第二フローチャートにより燃料の性状レベルを判定する。
先ず、ステップ２０１において、差ｄＮ（＃４）が基準値０近傍であるか否かが判断される。この判断が肯定される時に、直ぐに、燃料の性状レベルが中間燃料を示すＬ２とされるのではなく、ステップ２０２において、＃４気筒の膨張行程の後に膨張行程となる例えば＃１気筒の膨張行程前期（２サイクル目）の特定クランク角度の機関回転数と圧縮上死点前の機関回転数との差ｄＮ（＃１）が基準値０近傍であるか否かが判断される。＃１気筒において、燃料噴射量は減量していないが、他気筒より吸気量を増加し、図２に示すような性状Ａ１の中間燃料が噴射された時に＃１気筒内の実際の空燃比は理論空燃比より僅かにリーンとなって＃１気筒の燃焼によって機関回転数を維持するトルクが発生するようにしている。＃１気筒だけ吸気量を変化させることができるように、例えば、各気筒の吸気ポートには、それぞれ吸気流制御弁が配置されている。
ステップ２０２の判断が肯定される時には、燃料噴射量を減量していない＃１気筒においても性状Ａ１近傍の中間燃料が噴射されていることとなり、この時には、ステップ２０３において、機関始動時に噴射される燃料の性状は中間燃料を示すＬ２とされる。しかしながら、ステップ２０２の判断が否定される時には、＃４気筒において、燃料噴射量の意図した減量が実現されていないか、又は、＃１気筒において吸気量の意図した増量が実現されていないことが考えられ、燃料の性状を判定することなく終了する。
一方、ステップ２０１の判断が否定される時には、ステップ２０４において、＃４気筒の燃焼における差ｄＮ（＃４）が基準値０近傍を除くプラス値であるか否かが判断される。この判断が肯定される時に、直ぐに、燃料の性状レベルが軽質燃料を示すＬ１とされるのではなく、ステップ２０５において、＃１気筒の燃焼における差ｄＮ（＃１）が基準値０近傍を除くプラス値であるか否かが判断される。
ステップ２０５の判断が肯定される時には、＃１気筒の実際の空燃比は理論空燃比又は理論空燃比より僅かにリッチな空燃比となって、＃１気筒に燃焼により機関回転数を上昇させるほどのトルクが発生したこととなり、すなわち、燃料噴射量を減量していない＃１気筒においても中間燃料より気化し易い軽質燃料が噴射されていることとなり、この時には、ステップ２０５において、機関始動時に噴射される燃料の性状は軽質燃料を示すＬ１とされる。しかしながら、ステップ２０５の判断が否定される時には、＃４気筒において、燃料噴射量の意図した減量が実現されていないか、又は、＃１気筒において吸気量の意図した増量が実現されていないことが考えられ、燃料の性状を判定することなく終了する。
一方、ステップ２０４の判断が否定される時には、直ぐに、燃料の性状レベルが重質燃料を示すＬ３とされるのではなく、ステップ２０７において、＃１気筒の燃焼における差ｄＮ（＃１）が基準値０近傍を除くマイナス値であるか否かが判断される。
ステップ２０７の判断が肯定される時には、＃１気筒の実際の空燃比は理論空燃比よりかなりリーンな空燃比となって、＃１気筒に燃焼によっても機関回転数を維持することができない程度のトルクしか発生しておらず、すなわち、燃料噴射量を減量していない＃１気筒においても中間燃料より気化し難い重質燃料が噴射されていることとなり、この時には、ステップ２０８において、機関始動時に噴射される燃料の性状は重質燃料を示すＬ３とされる。しかしながら、ステップ２０７の判断が否定される時には、＃４気筒において、燃料噴射量の意図した減量が実現されていないか、又は、＃１気筒において吸気量の意図した増量が実現されていないことが考えられ、燃料の性状を判定することなく終了する。こうして、燃料の性状レベルの誤判定を防止することができる。
本実施形態において、１サイクル目の燃料噴射における＃４気筒及び２サイクル目の燃料噴射における＃２気筒を二つの特定気筒とし、それぞれの気筒において、最重質燃料と最軽質燃料との間の同じ特定性状の燃料が噴射されるとして、それぞれの気筒の燃焼において機関回転数を維持する設定トルクが発生するように、一方の特定気筒では燃料噴射量を減量し、他方の特定気筒では吸入空気量を増加し、それぞれの気筒において実際に設定トルクが発生しているか否かを検出するようにしたが、他方の特定気筒では、燃料噴射量を減量しないようにすれば良く、例えば、重質燃料が噴射されるとして設定された燃料噴射量だけ特定性状の燃料が噴射された時に、機関回転数を維持する設定トルクが発生するように点火時期を遅角しても良い。
その結果として、他方の特定気筒における実際の発生トルクが設定トルク近傍であれば、特定性状近傍の性状レベルの燃料が噴射されていると判断することができ、設定トルク近傍より高いトルクは発生すれば、特定性状近傍より軽質側の性状レベルの燃料が噴射されていると判断することができ、設定トルク近傍より低いトルクしが発生しなければ、特性性状近傍より重質側の性状レベルの燃料が噴射されていると判断することができる。本実施形態において、一方及び他方の特定気筒は、燃料噴射サイクルの異なる（例えば、１サイクル目及び２サイクル目の）同じ気筒としても良い。
第一実施形態のように一つの特定気筒（＃４気筒）の燃焼だけに基づき燃料の性状レベルを判定するより、複数の気筒の燃焼に基づき燃料の性状レベルを判定した方が信頼性を高くすることができる。それにより、本発明による燃料性状判定装置の第四実施形態では、例えば、１サイクル目の燃料噴射における＃３気筒、＃４気筒、及び、＃５気筒の燃料噴射量を、それぞれ、図２に示すような性状Ａ１の中間燃料が噴射された時の各気筒の燃焼によって機関回転数を維持する設定トルクが発生するようにし、それぞれの気筒において、膨張行程前期の特定クランク角度の機関回転数と圧縮上死点前の機関回転数との差ｄＮ（＃３）、ｄＮ（＃４）、及び、ｄＮ（＃２）を検出して、前述同様に、燃料の性状レベルを判定する。
こうして、各気筒において判定された性状レベルは、重み付けして平均化される。遅く燃焼する気筒ほど、発生トルクは、他気筒の燃焼に影響され易いために、＃３気筒において判定された性状レベルＬ（＃３）には、例えば、０．７のような大きな係数が乗算され、＃４気筒において判定された性状レベルＬ（＃４）には、例えば、０．２のような係数が乗算され、＃２気筒において判定された性状レベルＬ（＃２）には、例えば、０．１のような小さな係数が乗算される。こうして、次式により算出される性状レベルが、最終的な燃料の性状レベルＬとされる。
Ｌ＝Ｌ（＃３）＊０．７＋Ｌ（＃４）＊０．２＋Ｌ（＃２）＊０．１
ここで、Ｌ（＃３）、Ｌ（＃４）、及び、Ｌ（＃２）は、１、２、又は３の整数であるが、最終的な燃料の性状レベルは、小数を有する値となる。例えば、Ｌ（＃３）がレベル１であり、Ｌ（＃４）及びＬ（＃２）がレベル２である場合には、最終的な燃料の性状レベルＬは、１．３となる。また、Ｌ（＃３）及びＬ（＃４）がレベル１であり、Ｌ（＃２）がレベル２である場合には、最終的な燃料の性状レベルＬは、１．１となる。レベル１．３及び１．１は、それぞれ、中質燃料を示すレベル２と軽質燃料を示すレベル１との間のレベルであり、いずれも、レベル２よりレベル１に近いレベルである。この最終的な燃料の性状レベルＬに基づき２サイクル目の＃２気筒の燃料噴射量８から補正が可能となる。前述した各気筒において判定される燃料の性状レベルを重み付けする各係数は、適合試験によって決定される。
本実施形態において、１サイクル目の燃料噴射における＃３気筒、＃４気筒、及び＃２気筒を三つの特定気筒とし、それぞれの気筒において、最重質燃料と最軽質燃料との間の同じ特定性状の燃料が噴射されるとして、それぞれの気筒の燃焼において機関回転数を維持する設定トルクが発生するように燃料噴射量を減量し、それぞれの気筒において実際に設定トルクが発生しているか否かを検出するようにしたが、もちろん、二つ以上の特定気筒において同様に燃料噴射量を減量して、設定トルクが発生しているか否かを検出するようにすれば、一つの特定気筒において燃料の性状レベルを判定するより正確に燃料の性状レベルを判定することができる。また、特定気筒数が多いほど、より正確に燃料の性状レベルを判定することができる。
第二、第三、及び第四実施形態において、複数の特定気筒が燃料の性状レベルの判定に使用されるが、複数の特定気筒は、同じ燃料噴射サイクルにおける異なる気筒であっても、異なる燃料噴射サイクルにおける同じ気筒であっても、異なる燃料噴射サイクルにおける異なる気筒であって、これらの任意の組み合わせであっても良い。
また、第三実施形態の＃１気筒では、吸入空気量を増加して、又は、点火時期を遅角して、＃１気筒へ噴射された燃料の性状を判定するようにしたが、第一実施形態、第二実施形態、及び第四実施形態の各特定気筒において、これと同様に燃料の性状を判定するようにしても良い。また、本発明が適用される内燃機関は、筒内噴射式火花点火内燃機関であっても良いが、排気行程において各気筒の吸気ポートへ燃料が噴射されるものである場合には、燃料噴射時期を遅角するほど噴射燃料が気化し難くなるために、第一、第二、第三、及び第四実施形態において、一つ又は複数の特定気筒において、通常より燃料噴射時期を遅角して重質燃料が噴射されるとして設定された燃料噴射量だけ特定性状の燃料が噴射された時に、機関回転数を維持する設定トルクが発生するようにし、特定気筒の実際の発生トルクを検出して、噴射燃料の性状レベルが、特定性状近傍の性状レベルであるか、特性性状近傍より重質側又は軽質側の性状レベルであるかを、判定するようにしても良い。
また、各特定気筒の燃焼に際して設定トルク近傍のトルクが発生しているか、設定トルク近傍より大きなトルクが発生しているか、設定トルクより小さなトルクしか発生していないかを、各特定気筒の燃焼に際して機関回転数が維持されるか、減少するか、増加するかによって判断するようにしたが、各特定気筒の燃焼に際しての（膨張行程前期の）クランク軸の角加速度が０近傍であるか、０近傍を含まないマイナス値であるか、０近傍を含まないプラス値であるかによって判断するようにしても良い。また、各特定気筒において、設定トルクは燃焼に際して機関回転数が維持されるトルクとしたが、設定トルク近傍のトルクが発生するか、設定トルク近傍より大きなトルクが発生するか、設定トルク近傍より小さなトルクしか発生しないかを判断することができれば、任意の大きさのトルクを設定トルクとして良い。
機関始動時の各燃料噴射量を示すグラフである。 燃料の性状レベルの区分を示す図である。 燃料の性状レベルのもう一つの区分を示す図である。 燃料の性状レベルの判定のための第一フローチャートである。 燃料の性状レベルの判定のための第二フローチャートである。

Claims (5)

  1. 機関始動時において重質燃料が噴射されるとして各気筒の燃料噴射量が設定される多気筒内燃機関の燃料性状判定装置であって、特定気筒において最重質燃料と最軽質燃料との間の特定性状の燃料が噴射された時に前記特定気筒の燃焼において特定トルクが発生するようにし、前記特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍である時には、機関始動時に各気筒へ噴射される燃料の性状レベルは前記特定性状近傍のレベルと判定し、前記特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍より高い時には、前記性状レベルは前記特定性状近傍より軽質側のレベルと判定し、前記特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍より低い時には、前記性状レベルは前記特定性状近傍より重質側のレベルと判定し、さらに、少なくとももう一つの特定気筒において最重質燃料と最軽質燃料との間のもう一つの特定性状の燃料が噴射された時に前記もう一つの特定気筒の燃焼において特定トルクが発生するようにし、前記もう一つの特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍である時には、機関始動時に各気筒へ噴射される燃料の性状レベルは前記もう一つの特定性状近傍のレベルと判定し、前記もう一つの特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍より高い時には、前記性状レベルは前記もう一つの特定性状近傍より軽質側のレベルと判定し、前記もう一つの特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍より低い時には、前記性状レベルは前記もう一つの特定性状近傍より重質側のレベルと判定することを特徴とする内燃機関の燃料性状判定装置。
  2. 機関始動時において重質燃料が噴射されるとして各気筒の燃料噴射量が設定される多気筒内燃機関の燃料性状判定装置であって、特定気筒において最重質燃料と最軽質燃料との間の特定性状の燃料が噴射された時に前記特定気筒の燃焼において特定トルクが発生するようにし、前記特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍である時には、機関始動時に各気筒へ噴射される燃料の性状レベルは前記特定性状近傍のレベルと判定し、前記特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍より高い時には、前記性状レベルは前記特定性状近傍より軽質側のレベルと判定し、前記特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍より低い時には、前記性状レベルは前記特定性状近傍より重質側のレベルと判定し、前記特定気筒における燃料噴射量が減量されることにより前記特定気筒において前記特定性状の燃料が噴射された時に前記特定気筒の燃焼において前記特定トルクが発生するようにし、少なくとももう一つの特定気筒における燃料噴射量が減量されることなく前記もう一つの特定気筒において前記特定性状の燃料が噴射された時に前記もう一つの特定気筒の燃焼において特定トルクが発生するようにし、前記もう一つの特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍である時には、機関始動時に各気筒へ噴射される燃料の性状レベルは前記特定性状近傍のレベルと判定し、前記もう一つの特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍より高い時には、前記性状レベルは前記特定性状近傍より軽質側のレベルと判定し、前記もう一つの特定気筒における実際の発生トルクが前記特定トルク近傍より低い時には、前記性状レベルは前記特定性状近傍より重質側のレベルと判定し、前記特定気筒において判定された燃料の性状レベルと前記もう一つの特定気筒において判定された燃料の性状レベルとが一致する場合にだけ、一致した燃料の性状レベルを機関始動時に各気筒へ噴射される燃料の性状レベルと判定することを特徴とする内燃機関の燃料性状判定装置。
  3. 判定された燃料の前記性状レベルに基づき、判定直後から機関始動時の燃料噴射量を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料性状判定装置。
  4. 吸気量を増加するか又は点火時期を遅角することにより、前記もう一つの特定気筒における燃料噴射量が減量されることなく前記もう一つの特定気筒において前記特定性状の燃料が噴射された時に前記もう一つの特定気筒の燃焼において特定トルクが発生するようにすることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料性状判定装置。
  5. 対応気筒の実際の発生トルクが前記特定トルク近傍であるか否かの判断は、対応気筒の燃焼において機関回転数が維持されたか否かにより判断されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料性状判定装置。
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