JP4826560B2

JP4826560B2 - 内燃機関の燃料性状検出装置

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Publication number: JP4826560B2
Application number: JP2007210834A
Authority: JP
Inventors: 俊哉中島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-08-13
Filing date: 2007-08-13
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2027-08-13
Also published as: US20100012089A1; EP2189642A4; US8042517B2; CN101605976A; CN101605976B; EP2189642A1; JP2009046989A; EP2189642B1; WO2009022595A1

Description

本発明は、内燃機関の燃料性状検出装置に関する。

近年、石油枯渇および地球環境問題等の観点から、内燃機関に対し代替燃料を使用する必要性が高まってきているため、多種多様な燃料に対応可能な内燃機関の開発が急務となっている。多種多様な燃料に対応するためには、燃料のセタン価を車両上で精度良く検出することが望ましい。燃料のセタン価に応じたエンジン制御を行うことにより、燃料の種類に応じて、燃焼を適正に制御することができるからである。

従来、例えば特開２００７−６４１５７号公報には、筒内圧センサによって検出される筒内圧から実着火時期を検出し、実着火時期が目標着火時期に一致するように着火遅れ補正量を算出するとともに、着火遅れ補正量からセタン価を推定する装置が開示されている。

特開２００７−６４１５７号公報特開２００７−４６５９２号公報特開２００６−１６９９４号公報特開２００５−３４４５５７号公報

セタン価が高い燃料ほど、着火遅れ期間（燃料が燃焼室内に噴射されてから着火するまでの時間）は短くなり、セタン価が低い燃料ほど、着火遅れ期間は長くなる。このため、上記従来の技術のように、エンジン運転中の実際の着火遅れ期間を検出することにより、燃料のセタン価を求めることができる。

しかしながら、セタン価と着火遅れ期間との関係においては、セタン価が高くなるほど、着火遅れの変化に対するセタン価の傾き（変化割合）が大きくなる。よって、例えばＧＴＬ(Gas To Liquid)燃料など、セタン価の高い代替燃料が使用されている場合には、着火遅れが僅かに変化しても、セタン価が大きく変動することとなる。このため、高セタン価燃料が使用されている場合には、セタン価を精度良く求めることが困難である。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、高セタン価燃料が使用されている場合でもセタン価を精度良く求めることのできる内燃機関の燃料性状検出装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の燃料性状検出装置であって、
内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
筒内圧に基づいて着火遅れ期間を算出する着火遅れ期間算出手段と、
算出された着火遅れ期間に基づいて、使用燃料が高セタン価燃料であるか否かを判別する高セタン価燃料判別手段と、
使用燃料が高セタン価燃料であると判別された場合に、着火遅れ期間が長くなるように、前記内燃機関の制御パラメータを補正する着火遅れ期間延長手段と、
前記着火遅れ期間延長手段によって着火遅れ期間が延長された後に、筒内圧に基づいて着火遅れ期間を再度算出する着火遅れ期間再算出手段と、
前記着火遅れ期間再算出手段によって算出された着火遅れ期間に基づいて、使用燃料のセタン価を算出するセタン価算出手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記着火遅れ期間延長手段は、着火遅れ期間に対するセタン価の傾きが所定傾きより緩やかな運転条件となるように、前記制御パラメータを補正することを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記着火遅れ期間算出手段によって算出された着火遅れ期間に基づいて、使用燃料が低セタン価燃料であるか否かを判別する低セタン価燃料判別手段と、
使用燃料が低セタン価燃料であると判別された場合に、着火遅れ期間が短くなるように、前記内燃機関の制御パラメータを補正する着火遅れ期間短縮手段と、
を更に備え、
前記着火遅れ期間再算出手段は、前記着火遅れ期間短縮手段によって着火遅れ期間が短縮された後に、筒内圧に基づいて着火遅れ期間を算出することを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、
前記着火遅れ期間短縮手段は、前記内燃機関の燃焼安定性が基準以上となるように、前記制御パラメータを補正することを特徴とする。

第１の発明によれば、検出された着火遅れ期間に基づいて使用燃料が高セタン価燃料であると判別された場合には、着火遅れ期間が長くなるように内燃機関の制御パラメータを補正した上で着火遅れ期間を再度検出し、その着火遅れ期間に基づいて、使用燃料のセタン価を算出することができる。高セタン価燃料が使用されている場合には、着火遅れ期間が僅かに異なってもセタン価に大きく影響するので、セタン価を精度良く検出することが通常は困難である。そのような場合に、第１の発明によれば、着火遅れ期間に対するセタン価の傾きが緩やかになるように内燃機関の制御パラメータを補正した上でセタン価を検出することができる。このため、高セタン価燃料が使用されている場合であっても、セタン価を高精度に検出することができる。

第２の発明によれば、高セタン価燃料が使用されている場合には、着火遅れ期間に対するセタン価の傾きが所定傾きより緩やかな運転条件となるように内燃機関の制御パラメータを補正することができる。このため、高セタン価燃料のセタン価をより高い精度で検出することができる。

第３の発明によれば、検出された着火遅れ期間に基づいて使用燃料が低セタン価燃料であると判別された場合には、着火遅れ期間が短くなるように内燃機関の制御パラメータを補正した上で着火遅れ期間を再度検出し、その着火遅れ期間に基づいて、使用燃料のセタン価を算出することができる。低セタン価燃料が使用されている場合には、着火遅れ期間が長くなるので、燃焼が不安定になったり失火状態になったりし易く、正常に着火しにくい。このため、着火遅れ期間を適正に検出することが困難であり、その結果、セタン価の高精度検出も極めて困難となる。そのような場合に、第３の発明によれば、着火遅れ期間を短くすることにより、安定した燃焼が得られるような運転条件としてから、セタン価を検出することができる。このため、低セタン価燃料が使用されている場合であっても、セタン価を高精度に検出することができる。

第４の発明によれば、低セタン価燃料が使用されている場合には、内燃機関の燃焼安定性が基準以上となるように、内燃機関の制御パラメータを補正することができる。このため、低セタン価燃料が使用されている場合であっても、燃焼が安定した状態で着火遅れ期間を精度良く検出することができるので、セタン価をより高い精度で検出することができる。

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、図１に示すシステムは、車両等に搭載されるディーゼルエンジン（圧縮着火内燃機関）１０を備えている。本発明において、ディーゼルエンジン１０の気筒数や気筒配置は特に限定されるものではない。図１には、ディーゼルエンジン１０の一つの気筒の断面が示されている。

ディーゼルエンジン１０の各気筒には、ピストン１２と、吸気弁１４と、排気弁１６と、筒内に直接に燃料を噴射可能な燃料インジェクタ１８とが設けられている。吸気弁１４には、吸気通路２０が連通し、排気弁１６には、排気通路２２が連通している。

ディーゼルエンジン１０へは、燃料タンク２３から燃料が供給される。燃料は、燃料ポンプ２４によって加圧されて、燃料インジェクタ１８へ供給される。

吸気通路２０には、スロットル弁２６が設置されている。吸気通路２０と排気通路２２との間には、排気通路２２内のガスの一部を吸気通路２０に還流させるＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を行うためのＥＧＲ通路２８が設けられている。ＥＧＲ通路２８の途中には、ＥＧＲ通路２８を通る排気ガス（ＥＧＲガス）を冷却するためのＥＧＲクーラ３０が設置されている。ＥＧＲクーラ３０の下流側には、ＥＧＲ量を制御するためのＥＧＲ弁３２が設置されている。

スロットル弁２６より上流側の吸気通路２０には、吸入空気量を検出するエアフロセンサ３４が設置されている。スロットル弁２６より下流側の吸気通路２０には、吸気圧を検出する吸気圧センサ３６が設置されている。

また、本実施形態のシステムは、気筒内の圧力を検出する筒内圧センサ３８を有している。筒内圧センサ３８は、少なくとも一つの気筒に設置されていればよい。

更に、本実施形態のシステムは、ディーゼルエンジン１０のクランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ４０と、車両のアクセルペダル位置を検出するアクセルポジションセンサ４２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０とを備えている。ＥＣＵ５０には、前述した燃料インジェクタ１８、スロットル弁２６、ＥＧＲ弁３２等の各種アクチュエータと、エアフロセンサ３４、吸気圧センサ３６、筒内圧センサ３８、クランク角センサ４０、アクセルポジションセンサ４２等の各種センサとが接続されている。

［実施の形態１の特徴］
燃料インジェクタ１８から燃料が噴射され始めてから着火するまでには、ある程度の遅れが生ずる。この遅れの長さを着火遅れ期間という。着火すると、筒内圧が急上昇するので、筒内圧を検出することにより、実際の着火を検知することができる。本実施形態のシステムでは、ＥＣＵ５０は、筒内圧センサ３８で検出される筒内圧に基づいて、着火遅れ期間を算出する機能を有している。

運転条件が同じである場合、着火遅れ期間は、燃料のセタン価に応じて決定される。よって、着火遅れ期間とセタン価との関係を利用すれば、筒内圧から求めた着火遅れ期間に基づいて、燃料のセタン価を算出することができる。

図２は、所定の標準状態における、着火遅れ期間とセタン価との関係を示す図である。セタン価が高い場合ほど着火遅れ期間は短くなり、セタン価が低い場合ほど着火遅れ期間は長くなるが、この場合、着火遅れ期間の変化に対するセタン価の傾き（変化割合）は、一定ではない。すなわち、図２に示すように、着火遅れ期間が短い場合ほど、着火遅れ期間に対するセタン価の傾きは急になり、着火遅れ期間が長い場合ほど、着火遅れ期間に対するセタン価の傾きは緩やかになる。

着火遅れ期間に対するセタン価の傾きが急過ぎると、次のような理由から、セタン価を精度良く求めることが困難となる。図３は、検出要求精度を満足することのできるセタン価の傾きの上限を説明するための図である。筒内圧センサ３８には、固有のサンプリング期間Δt（例えば、0.066ms程度）があるので、着火遅れ期間の検出精度も、サンプリング期間Δtによって決定される。セタン価検出の要求精度をpとしたとき、着火遅れ期間の検出精度に相当するサンプリング期間Δtの間に、セタン価が要求精度pより大きく変化すると、セタン価検出精度が要求精度pを超えてしまう。よって、図３に示すように、着火遅れ期間に対するセタン価の傾きが、筒内圧センサ３８のサンプリング期間Δtと要求精度pとで定まる傾きより急である場合には、要求精度pを満足することができないこととなる。

上述のような事情から、セタン価を高精度に求めるためには、着火遅れ期間に対するセタン価の傾きが、ある上限値よりも緩やかであることが必要となる。図２中では、着火遅れ期間がΔtd1より短い領域（Ａで示す領域）では、着火遅れ期間に対するセタン価の傾きがその上限値より急になってしまうため、高精度なセタン価検出ができない。このため、セタン価が図２中のcn1より大きい高セタン価燃料が使用されている場合には、セタン価を高精度に検出できなくなる。

一方、図２中で、セタン価がcn2より低い燃料の場合には、着火遅れ期間に対するセタン価の傾きが極めて緩やかになるので、セタン価が僅かに小さくなっても、着火遅れ期間が大幅に増大する。このような領域（Ｂで示す領域）では、燃焼が不安定になったり失火状態になったりし易く、正常に着火しにくいので、着火遅れ期間を適正に検出することが困難である。このため、セタン価を高精度に検出することが極めて困難となる。

以上のようなことから、セタン価を高精度に検出するためには、着火遅れ期間に対するセタン価の傾きが、所定の範囲内（以下「高精度検出可能傾き」と称する）に入っている必要がある。図２に示す標準状態においては、高精度検出可能傾きの範囲、つまり、セタン価を高精度に検出することができる範囲は、着火遅れ期間ではΔtd1からΔtd2までの範囲に限られ、セタン価ではcn2からcn1までの範囲に限られる。

ところで、ディーゼルエンジン１０の制御パラメータの中には、着火遅れ期間に影響を与えるものが存在する。例えば、吸入空気量を減少させると着火遅れ期間は長くなり、吸入空気量を増加させると着火遅れ期間は短くなる。

図４中の破線は、着火遅れ期間が標準状態に比して長くなるように、ディーゼルエンジン１０の制御パラメータを補正した状態（以下「着火遅れ期間延長状態」と称する）での着火遅れ期間とセタン価との関係を示している。標準状態に対し着火遅れ期間を延長すると、着火遅れ期間とセタン価との関係を示すグラフの形状が変化するので、高精度検出可能傾きの範囲も変化する。すなわち、着火遅れ期間延長状態では、図４に示す範囲が高精度検出可能傾きとなる。よって、セタン価を高精度に検出できる範囲は、着火遅れ期間が図４中のΔtd1’からΔtd2’までの範囲へと変化する。このため、セタン価がcn1以上の燃料であっても、セタン価を高精度に検出することができる。

そこで、本実施形態では、使用されている燃料が高セタン価燃料である場合には、着火遅れ期間が標準状態よりも長くなるようにディーゼルエンジン１０の制御パラメータを補正した上で、セタン価の検出を行うこととした。これにより、標準状態ではセタン価の高精度検出が困難な高セタン価燃料であっても、セタン価を高精度に検出することができる。

一方、図５中の破線は、着火遅れ期間が標準状態に比して短くなるように、ディーゼルエンジン１０の制御パラメータを補正した状態（以下「着火遅れ期間短縮状態」と称する）での着火遅れ期間とセタン価との関係を示している。標準状態に対し着火遅れ期間を短縮すると、着火遅れ期間とセタン価との関係を示すグラフの形状が変化するので、高精度検出可能傾きの範囲も変化する。すなわち、着火遅れ期間短縮状態では、図５に示す範囲が高精度検出可能傾きとなる。よって、セタン価を高精度に検出できる範囲は、着火遅れ期間が図５中のΔtd1’’からΔtd2’’までの範囲へと変化する。このため、セタン価がcn2以下の燃料であっても、セタン価を高精度に検出することができる。

そこで、本実施形態では、使用されている燃料が低セタン価燃料である場合には、着火遅れ期間が標準状態よりも短くなるようにディーゼルエンジン１０の制御パラメータを補正した上で、セタン価の検出を行うこととした。これにより、標準状態ではセタン価の高精度検出が困難な低セタン価燃料であっても、セタン価を高精度に検出することができる。

［実施の形態１における具体的処理］
図６および図７は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。

図６に示すルーチンによれば、まず、所定のセタン価測定燃料噴射条件が成立しているか否かが判別される（ステップ１００）。本実施形態では、セタン価をより高い精度で検出するため、次のようなセタン価測定燃料噴射条件が成立しているときに、セタン価の検出を行うこととしている。
（１）アクセルオフ状態であること。
（２）吸入空気量が規定値Ga*以上であること。
（３）エンジン回転数が規定範囲内（例えば、1400rpm以上3000rpm未満）にあること。

ステップ１００では、上記（１）〜（３）の各条件がすべて満足されている場合に、セタン価測定燃料噴射条件が成立しているものと判定される。本実施形態では、上記条件（１）を設けたことにより、ディーゼルエンジン１０が減速時の燃料カット状態にあるときに、セタン価検出を行うことができる。このため、外乱の少ない条件で検出を行うことができ、検出精度を向上することができる。上記条件（２）は、市場で使用が想定される各種の燃料が燃焼可能な吸入空気量として、実験等に基づいて予め定められる。上記条件（３）は、エンジン回転数がアイドル回転数まで低下する前に、すなわちアイドル時の燃料噴射が開始される前に、セタン価検出を行うための条件である。

上記ステップ１００で、セタン価測定燃料噴射条件が満足されていないと判定された場合には、本ルーチンの今回の実行がそのまま終了される。一方、セタン価測定燃料噴射条件が満足されていると判定された場合には、次に、燃料インジェクタ１８により、セタン価測定燃料噴射が実行される（ステップ１０２）。このセタン価測定燃料噴射の噴射量は、運転者に違和感を感じさせないようにするため、トルクの変化量が許容範囲内となるような規定燃料噴射量とされる。また、セタン価測定燃料噴射の噴射時期は、圧縮行程または膨張行程における規定時期とされる。この規定時期は、セタン価測定燃料が燃焼したときのトルク上昇量をなるべく抑制することができるように、実験等に基づいて予め定められる。

次いで、セタン価測定燃料噴射が実行された気筒における筒内圧（筒内圧履歴）が筒内圧センサ３８によって検出される（ステップ１０４）。続いて、その検出された筒内圧に基づいて、着火遅れ期間Δtdが算出される（ステップ１０６）。なお、筒内圧から着火遅れ期間Δtdを算出する方法は、公知であり、例えば特開２００５−３４４５５７号公報に記載された方法などの各種の方法を用いることができるので、ここでは説明を省略する。

次に、上記ステップ１０６で算出された着火遅れ期間Δtdが、セタン価を高精度に検出可能な範囲であるΔtd1とΔtd2との間に入っているか否か（Δtd1≦Δtd≦Δtd2の成否）が判別される（ステップ１０８）。本実施形態のＥＣＵ５０には、図２に示すような、着火遅れ期間とセタン価との関係を表すマップ（以下「セタン価導出マップ」と称する）が吸入空気量毎に記憶されている。そして、各セタン価導出マップにおいては、セタン価を高精度に検出可能な着火遅れ期間の下限値Δtd1および上限値Δtd2が、実験等に基づいて予め定められている。ステップ１０８では、それらのセタン価導出マップのうちから、エアフロセンサ３４および吸気圧センサ３６の信号に基づいて算出される吸入空気量に対応するセタン価導出マップが検索され、そのセタン価導出マップにおけるΔtd1およびΔtd2の値を用いて、上記の判断が実行される。

上記ステップ１０８で、Δtd1≦Δtd≦Δtd2が成立認められた場合には、着火遅れ期間Δtdに対するセタン価の傾きが高精度検出可能傾きの範囲にあるので、セタン価の高精度検出が可能な状態であると判断できる。そこで、この場合には、上記ステップ１０６で算出された着火遅れ期間Δtdをセタン価導出マップに代入することにより、セタン価が導出される（ステップ１１０）。

一方、上記ステップ１０８で、Δtd1≦Δtd≦Δtd2が成立しないと判定された場合には、セタン価の高精度検出が困難な状態であると判断できる。そこで、この場合には、次に、上記ステップ１０６で算出された着火遅れ期間Δtdが上記下限値Δtd1より短いか否か（Δtd＜Δtd1の成否）が判別される（図７のステップ１１２）。

上記ステップ１１２で、着火遅れ期間Δtdが上記下限値Δtd1より短いと判定された場合には、着火遅れ期間Δtdが長くなるように、ディーゼルエンジン１０の制御パラメータを補正する処理（本実施形態では吸入空気量を減少させる処理）が実行される（ステップ１１４）。アクセルオフ状態におけるディーゼルエンジン１０では、通常、スロットル弁２６の開度は小さくされ、ＥＧＲ弁３２の開度は大きくされている。この状態では、筒内に流入する吸入空気の多くは、排気通路２０からＥＧＲ通路２８を通って還流した空気（ＥＧＲガス）である。よって、ＥＧＲ弁３２の開度を小さくすることにより、吸入空気量を減少させることができる。そこで、上記ステップ１１４の具体的な処理としては、ＥＧＲ弁３２の開度を小さくすることが実行される。

上記ステップ１１４の処理に続いて、セタン価測定燃料噴射が実行される（ステップ１１６）。このステップ１１６の処理は、上記ステップ１０２の処理と同様である。次いで、セタン価測定燃料噴射が実行された気筒における筒内圧（筒内圧履歴）が筒内圧センサ３８によって検出される（ステップ１１８）。なお、上記ステップ１１４の処理によって吸入空気量が減少しているので、このステップ１１８で検出される筒内圧は、上記ステップ１０４で検出された筒内圧よりも低くなる。

続いて、上記ステップ１１８で検出された筒内圧に基づいて、上記ステップ１０６と同様の手法により、着火遅れ期間Δtdが算出される（ステップ１２０）。このステップ１２０で算出された着火遅れ期間Δtdは、上記ステップ１０６で算出された着火遅れ期間Δtdよりも長くなる。

次に、上記ステップ１２０で算出された着火遅れ期間Δtdが、セタン価を高精度に検出可能な範囲の上限値Δtd1’および下限値Δtd2’の間に入っていること（Δtd1’≦Δtd≦Δtd2’）が確認される（ステップ１２２）。この上限値Δtd1’および下限値Δtd2’は、減少補正後の吸入空気量に対応するセタン価導出マップを参照することにより取得することができる（図４参照）。

上記ステップ１２２の処理が終了すると、図７に示すサブルーチンが終了し、図６のステップ１１０の処理が行われる。すなわち、上記ステップ１２０で算出された着火遅れ期間Δtdを、減少補正後の吸入空気量に対応するセタン価導出マップに代入することにより、セタン価が導出される。ここでは、セタン価の傾きが高精度検出可能傾きとなるような上限値Δtd1’および下限値Δtd2’の間に着火遅れ期間Δtdが入っているので、セタン価を高精度に求めることができる。

一方、図７のステップ１１２で、上記ステップ１０６で算出された着火遅れ期間Δtdがステップ１０８で求めた下限値Δtd1より短くないと判定された場合には、ステップ１０８での判定結果と合わせて、着火遅れ期間Δtdがステップ１０８で求めた上限値Δtd2を超えていると判断することができる。そこで、この場合には、着火遅れ期間Δtdが短くなるように、ディーゼルエンジン１０の吸入空気量を増加させる処理が実行される（ステップ１２４）。前述したように、アクセルオフ状態におけるディーゼルエンジン１０では、スロットル弁２６の開度は小さくされ、ＥＧＲ弁３２の開度は大きくされており、筒内に流入する吸入空気の多くは、ＥＧＲ通路２８を通って還流するＥＧＲガスである。よって、スロットル弁２６の開度を大きくすることにより、吸入空気量を増加させることができる。そこで、上記ステップ１２４の具体的な処理としては、スロットル弁２６の開度を大きくすることが実行される。

上記ステップ１２４の処理に続いて、セタン価測定燃料噴射が実行される（ステップ１２６）。このステップ１２６の処理は、上記ステップ１０２の処理と同様である。次いで、セタン価測定燃料噴射が実行された気筒における筒内圧（筒内圧履歴）が筒内圧センサ３８によって検出される（ステップ１２８）。なお、上記ステップ１２４の処理によって吸入空気量が増加しているので、このステップ１２８で検出される筒内圧は、上記ステップ１０４で検出された筒内圧よりも高くなる。

続いて、上記ステップ１２８で検出された筒内圧に基づいて、上記ステップ１０６と同様の手法により、着火遅れ期間Δtdが算出される（ステップ１３０）。このステップ１３０で算出された着火遅れ期間Δtdは、上記ステップ１０６で算出された着火遅れ期間Δtdよりも短くなる。

次に、上記ステップ１３０で算出された着火遅れ期間Δtdが、セタン価を高精度に検出可能な範囲の上限値Δtd1’’および下限値Δtd2’’の間に入っていること（Δtd1’’≦Δtd≦Δtd2’’）が確認される（ステップ１３２）。この上限値Δtd1’’および下限値Δtd2’’は、増加補正後の吸入空気量に対応するセタン価導出マップを参照することにより取得することができる（図５参照）。

上記ステップ１３２の処理が終了すると、図７に示すサブルーチンが終了し、図６のステップ１１０の処理が行われる。すなわち、上記ステップ１３０で算出された着火遅れ期間Δtdを、増加補正後の吸入空気量に対応するセタン価導出マップに代入することにより、セタン価が導出される。ここでは、セタン価の傾きが高精度検出可能傾きとなるような上限値Δtd1’’および下限値Δtd2’’の間に着火遅れ期間Δtdが入っているので、セタン価を高精度に求めることができる。

なお、万一、上記ステップ１２２でΔtd1’≦Δtd≦Δtd2’の成立が認められなかった場合、あるいは、上記ステップ１３２でΔtd1’’≦Δtd≦Δtd2’’の成立が認められなかった場合には、ステップ１１２以下の処理を再度実行するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、着火遅れ期間が短く、着火遅れ期間に対するセタン価の傾きが急過ぎるためにセタン価を精度良く求めることが困難な場合には、着火遅れ期間が長くなるようにディーゼルエンジン１０の制御パラメータを補正した上で、セタン価の検出を行うことができる。このため、例えばＧＴＬ燃料などの高セタン価燃料が使用されている場合であっても、セタン価を精度良く検出することができる。

一方、着火遅れ期間が長く、着火遅れ期間に対するセタン価の傾きが緩やか過ぎるためにセタン価を精度良く求めることが困難な場合には、着火遅れ期間が短くなるようにディーゼルエンジン１０の制御パラメータを補正した上で、セタン価の検出を行うことができる。このため、例えば分解軽油などの低セタン価燃料が使用されている場合であっても、セタン価を精度良く検出することができる。

燃料のセタン価が高い場合には、着火し易いので、標準的なセタン価の場合と比べて、ＥＧＲ量を多くしたり、燃料噴射時期を遅延したりしても、安定した燃焼を行わせることができる。このため、使用可能な運転条件の領域が広くなるので、燃費性能やエミッション性能などを向上する観点において、より適切な条件で運転することが可能となる。一方、燃料のセタン価が低い場合には、上記と逆の事情となる。本発明によれば、幅広いセタン価の燃料に対して、セタン価を高精度に検出することができる。このため、多種多様な燃料が使用される場合に、各燃料のセタン価に応じて、最適なエンジン制御を行うことが可能となる。

なお、本実施形態では、着火遅れ期間を延長または短縮させる際に、ディーゼルエンジン１０の吸入空気量を補正することとしているが、本発明では、吸入空気量以外の制御パラメータを補正することによって着火遅れ期間を延長または短縮させるようにしてもよい。吸入空気量以外の制御パラメータとしては、例えば、圧縮比（圧縮比可変機構を備えたエンジンでは機械圧縮比、吸気弁閉じ時期可変機構を備えたエンジンでは実圧縮比）、吸気温度（ＥＧＲクーラあるいはインタークーラの冷却量を可変とする機構を備えたエンジンの場合）、吸気酸素濃度（ＥＧＲ率）等が挙げられる。

また、本実施形態では、使用燃料が高セタン価燃料であると判別された場合（Δtd＜Δtd1の場合）と、使用燃料が低セタン価燃料であると判別された場合（Δtd＞Δtd2の場合）との両方の場合について、着火遅れ期間を補正してセタン価を検出することとしているが、本発明では、使用燃料が高セタン価燃料であると判別された場合にのみ、着火遅れ期間を補正（延長）してセタン価を検出するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、筒内圧センサ３８が前記第１の発明における「筒内圧検出手段」に相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「着火遅れ期間算出手段」が、上記ステップ１０８および１１２の処理を実行することにより前記第１の発明における「高セタン価燃料判別手段」が、上記ステップ１１４の処理を実行することにより前記第１の発明における「着火遅れ期間延長手段」が、上記ステップ１２０の処理を実行することにより前記第１の発明における「着火遅れ期間再算出手段」が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「セタン価算出手段」が、上記ステップ１０８および１１２の処理を実行することにより前記第３の発明における「低セタン価燃料判別手段」が、上記ステップ１２４の処理を実行することにより前記第３の発明における「着火遅れ期間短縮手段」が、上記ステップ１２０および１３０の処理を実行することにより前記第３の発明における「着火遅れ期間再算出手段」が、それぞれ実現されている。

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。標準状態における着火遅れ期間とセタン価との関係を示す図である。検出要求精度を満足することのできるセタン価の傾きの上限を説明するための図である。着火遅れ期間延長状態における着火遅れ期間とセタン価との関係を示す図である。着火遅れ期間短縮状態における着火遅れ期間とセタン価との関係を示す図である。本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ディーゼルエンジン
１２ピストン
１４吸気弁
１６排気弁
１８燃料インジェクタ
２０吸気通路
２２排気通路
２３燃料タンク
２６スロットル弁
２８ＥＧＲ通路
３２ＥＧＲ弁
３４エアフロセンサ
３６吸気圧センサ
３８筒内圧センサ
５０ＥＣＵ(Electronic Control Unit)

Claims

内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
筒内圧に基づいて着火遅れ期間を算出する着火遅れ期間算出手段と、
算出された着火遅れ期間が所定の下限値より小さいか否かを判別する判別手段と、
前記算出された着火遅れ期間が前記下限値より小さいと判別された場合に、着火遅れ期間が長くなるように、前記内燃機関の制御パラメータを補正する着火遅れ期間延長手段と、
前記着火遅れ期間延長手段によって着火遅れ期間が延長された後に、筒内圧に基づいて着火遅れ期間を再度算出する着火遅れ期間再算出手段と、
前記着火遅れ期間再算出手段によって算出された着火遅れ期間に基づいて、使用燃料のセタン価を算出するセタン価算出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料性状検出装置。
前記着火遅れ期間延長手段は、着火遅れ期間に対するセタン価の傾きが所定傾きより緩やかな運転条件となるように、前記制御パラメータを補正することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料性状検出装置。
前記着火遅れ期間算出手段によって算出された着火遅れ期間が所定の上限値より大きいか否かを判別する第２判別手段と、
前記着火遅れ期間算出手段によって算出された着火遅れ期間が前記上限値より大きいと判別された場合に、着火遅れ期間が短くなるように、前記内燃機関の制御パラメータを補正する着火遅れ期間短縮手段と、
を更に備え、
前記着火遅れ期間再算出手段は、前記着火遅れ期間短縮手段によって着火遅れ期間が短縮された後に、筒内圧に基づいて着火遅れ期間を算出することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の燃料性状検出装置。