(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃料カット時に燃料を噴射するとともに、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から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、
前記燃料カットの開始前のエンジン負荷が高いときには、同エンジン負荷が低いときに比して、前記推定のための燃料噴射を実施するエンジン回転速度の上限値を小さくする
ことを特徴とするエンジンの燃料性状推定装置。
【請求項２】
エンジンの燃料カット時に燃料を噴射するとともに、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から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、
前記推定の実施時の車速が高いときには、低いときに比して、前記推定のための燃料噴射を実施するエンジン回転速度の上限値を小さくする
ことを特徴とするエンジンの燃料性状推定装置。
【請求項３】
エンジンの燃料カット時に燃料を噴射するとともに、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から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、
車両走行中に前記推定を行うときには、レーシング後の減速中に行うときに比して、前記推定のための燃料噴射を実施するエンジン回転速度の上限値を小さくする
ことを特徴とするエンジンの燃料性状推定装置。
【請求項４】
前記推定をレーシング後の減速中に行うときに、前記推定のための燃料噴射に先立って規定回数の燃料噴射を実施する
請求項３に記載のエンジンの燃料性状推定装置。
【請求項５】
当該燃料性状推定装置は、インジェクターの内部の燃料圧力を検出する燃圧センサーを備えるとともに、検出された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エンジンに適用される
請求項４に記載のエンジンの燃料性状推定装置。
【請求項６】
前記推定は、エンジンの燃料カット中に実施する
請求項１〜５のいずれか一項に記載のエンジンの燃料性状推定装置。
【請求項７】
エンジン回転速度が前記上限値よりも大きいときには、前記推定のための燃料噴射を実施しない
請求項１〜６のいずれか一項に記載のエンジンの燃料性状推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃料カット時に燃料を噴射するとともに、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から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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０２４８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、セタン価推定のための燃料噴射は、微量であるため、気筒内の気流（スワール流、タンブル流）が強過ぎると、燃焼が成立し難くなる。また、筒内に吸入されるガスの温度やシリンダー壁温によっては、燃料の噴射から燃焼までの時間が変化する。噴射から燃焼までの時間が長くなると、燃料が開始されてからピストンの下降による筒内圧や筒内温度の低下が生じるまでの時間が短くなり、燃料の燃え残り量が多くなる。そしてその結果、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。
【０００７】
このように、セタン価推定のための燃料噴射が実行されるときの筒内気流や筒内吸入ガス温、シリンダー壁温などの状態によっては、燃料のセタン価や噴射量が同じでも、その燃焼により発生するエンジントルクの大きさにばらつきが生じてしまう。そのため、燃焼により発生したエンジントルクの大きさに基づくセタン価の推定精度には、自ずと限界があった。
【０００８】
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、燃料の着火性をより高い精度で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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、エンジンの燃料カット時に燃料を噴射するとともに、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から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、前記燃料カットの開始前のエンジン負荷が高いときには、低いときに比して、前記推定のための燃料噴射を実施するエンジン回転速度の上限値を小さくしている。
【００１０】
シリンダー壁温は、燃料の噴射から着火までの着火遅れの時間に影響を与える。そして着火遅れの時間が変化すると、燃料の燃焼により発生するエンジントルクの大きさも変化する。
【００１１】
一方、エンジンの低負荷運転中には、エンジンで発生した熱を過不足なく冷却できるため、シリンダー壁温は比較的安定している。これに対して、エンジンの高負荷運転中には、エンジンで発熱に冷却が間に合わず、シリンダー壁温が大きく上昇する。このときのシリンダー壁温の上昇代は、高負荷運転の期間などにより大きく変化する。そのため、シリンダー壁温のばらつきが大きい高負荷運転後の燃料カット時に、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を行う場合には、シリンダー壁温のばらつきにより、燃料の燃焼により発生するエンジントルクがばらついて、着火性の推定精度が悪化してしまう。
【００１２】
その点、上記構成では、燃料カット前のエンジン負荷が高いときには、推定のための燃料噴射を実施するエンジン回転速度の上限値が小さくされる。エンジン回転速度の上限値が小さくされると、燃料カットの開始から推定のための燃料噴射の実施までの時間が長くなり、燃料噴射が実施されるまでに高負荷運転により上昇したシリンダー壁温を十分冷却できるようになる。そのため、着火性推定のための燃料噴射が実施されるときのシリンダー壁温のばらつきが、ひいては着火遅れ時間のばらつきが抑えられるようになる。したがって、上記構成によれば、高負荷運転中のシリンダー壁温のばらつきによる推定精度の悪化を抑え、燃料の着火性をより高い精度で推定することができる。
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項２に記載の発明は、エンジンの燃料カット時に燃料を噴射するとともに、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から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、前記推定の実施時の車速が高いときには、低いときに比して、前記推定のための燃料噴射を実施するエンジン回転速度の上限値を小さくしている。
【００１４】
推定実施時の車速が高いときには、高い確率でそれ以前にエンジンが高負荷運転されている。上述したように、シリンダー壁温のばらつきによる推定精度の悪化は、推定のための燃料噴射を実施するエンジン回転速度の上限値を小さくすることで抑えることができる。その点、本実施の形態では、エンジンが高確率で高負荷運転されていたと考えられる高車速時に、推定のための燃料噴射を実施するエンジン回転速度の上限値が小さくされる。そのため、シリンダー壁温のばらつきによる推定精度の悪化を抑え、燃料の着火性をより高い精度で推定することができる。
【００１５】
上記課題を解決するため、請求項３に記載の発明は、エンジンの燃料カット時に燃料を噴射するとともに、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から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、車両走行中に前記推定を行うときには、レーシング後の減速中に行うときに比して、前記推定のための燃料噴射を実施するエンジン回転速度の上限値を大きくしている。
【００１６】
燃料カットの開始直後は、筒内気流が強く、微量の燃料を噴射しても、燃焼が成立し難くなる。そのため、着火性の推定を好適に行うには、燃料カットの開始から推定のための燃料噴射の実施までの時間を十分に確保する必要がある。
【００１７】
一方、レーシング、すなわちエンジンの空吹かしによっては、エンジン回転速度が大きく上昇する。こうしたレーシング後の減速中の燃料カット時には、推定のための燃料噴射を実施するエンジン回転速度の上限値をある程度大きくしても、燃料カットの開始から推定のための燃料噴射の実施までの時間を十分に確保できる。
【００１８】
これに対して、車両走行中の燃料カット時には、その開始前のエンジン回転速度は、レーシング時ほど大きく上昇していないことが多い。そのため、車両走行中の燃料カット時に着火性の推定を行う場合には、推定のための燃料噴射を実施するエンジン回転速度の上限値を小さくして、筒内気流が十分に弱まってから、推定のための燃料噴射を実施することが望ましい。
【００１９】
その点、上記構成では、推定のための燃料噴射を実施するエンジン回転速度の上限値が、レーシング後の減速中の燃料カット時には大きくされ、車両走行中の燃料カット時には小さくされる。そのため、良好に推定を行える状況でのみ、推定が実施されるようになり、燃料の着火性の推定がより高い精度で行われるようになる。
【００２０】
なお、レーシング後の減速中の燃料カット時は、車両走行中の燃料カット時に比べ、外乱の影響が小さいため、燃料の着火性をより高い精度で推定することができる。そのため、燃料の着火性を高い精度で推定する必要がある場合には、レーシング後の減速中の燃料カット時に着火性の推定を行うようにすると良い。
【００２１】
一方、エンジンが十分に温まった状態でレーシングを行ったときと、そうでないときとでは、推定のための燃料噴射を実施するときのシリンダー壁温が大きく異なる。そしてシリンダー壁温のばらつきは、燃料の着火遅れ時間のばらつきを招き、着火性の推定精度に好ましくない影響を与える。
【００２２】
その点、請求項４に記載の発明では、推定をレーシング後の減速中に行うときに限り、推定のための燃料噴射に先立って規定回数の燃料噴射を実施している。推定のための燃料噴射に先立って何回かの燃料噴射を行えば、エンジンが十分温まっていない状態でレーシングを行ったときにも、先立って噴射された燃料の燃焼による熱でシリンダー壁面を加温することができる。そのため、そうした予備噴射の実施により、推定のための燃料噴射時のシリンダー壁温のばらつきが抑えられる。したがって、上記構成によれば、レーシング後の減速中の燃料カット時に行われる着火性の推定をより高い精度で行うことができる。
【００２３】
また、請求項５に記載の発明は、こうした請求項４に記載のエンジンの燃料性状推定装置を、インジェクターの内部の燃料圧力を推定する燃圧センサーを備えるとともに、推定された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エンジンに適用している。
【００２４】
上記のようなエンジンでは、上記フィードバックにより、燃料噴射量の制御精度を向上することができる。こうしたエンジンにおいて、着火性の推定のための燃料噴射に先立って幾度かの燃料噴射を行えば、その先立つ燃料噴射での燃料圧力変動の検出結果のフィードバックにより、推定のための燃料噴射時の燃料噴射の制御精度を高めることができる。したがって、上記構成によれば、レーシング後の減速中の燃料カット時に行われる着火性の推定を更に高い精度で行うことができる。
なお、上記構成において、燃料の着火性を推定するための燃料噴射は、エンジンの燃料カット中に実施するものである。すなわち、エンジンの燃料カット中に燃料の着火性の推定が実施される。
また、上記構成によれば、エンジン回転速度が前記上限値よりも大きいときには、前記推定のための燃料噴射を行わないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】燃料噴射率の時間波形の一例を示すグラフ。
【図４】上記実施の形態に採用されるセタン価推定ルーチンのフローチャート。
【図５】上記実施の形態における上限回転速度と車速との関係を示すグラフ。
【図６】上記実施の形態における上限吸気温と車速との関係を示すグラフ。
【図７】上記実施の形態に採用されるセタン価判定ルーチンの処理手順を示すフローチャート。
【図８】（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。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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８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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、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。
【００３０】
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。なお、こうした駆動回路には、各気筒のインジェクター１６を駆動する回路が含まれる。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
また、本実施の形態では、電子制御ユニット１９は、使用中の燃料のセタン価の推定を、すなわち燃料の着火性の推定を行っている。本実施の形態の燃料性状推定装置では、セタン価の推定モードとして、通常モードと高精度モードとの２つのモードが用意されている。
【００４３】
通常モードでのセタン価推定は、車両走行中のディーゼルエンジンの燃料カット時に行われる。そして、通常モードで推定された燃料のセタン価は、燃料噴射制御やＥＧＲ制御、過給率制御などのエンジン制御に反映される。例えば使用中の燃料のセタン価が低いと推定されたときには、燃料の着火性の低さに起因した失火の発生を抑えるため、パイロット噴射の回数の増加やパイロット噴射の増量、パイロット噴射やメイン噴射の時期の進角、ＥＧＲ（排気再循環）の減量、過給率の増大などが行われる。なお、こうした通常モードは、以下の条件（イ）〜（ハ）のすべてが成立したときに入るようになっている。
（イ）アクセル操作（アクセルペダルの踏み込み）の解除による車速及びエンジン回転速度の減速に応じて実施されるディーゼルエンジンの燃料カットが実行されている。
（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換さ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。
【００４４】
一方、高精度モードでのセタン価推定は、レーシング後の燃料カット時に行われる。この高精度モードによるセタン価の推定結果は、失火多発時の要因の特定に用いられる。すなわち、失火の多発が確認されたときに、この高精度モードでの燃料のセタン価の推定を行い、その結果、低セタン価燃料が使用されていることが確認されれば、使用中の燃料に問題があり、そうでなければ、ディーゼルエンジンの燃料系などに問題があると、失火の要因を特定することができる。なお、こうした高精度モードは、整備マニュアル等に記載された手順に従って、規定の回転速度以上となるまでディーゼルエンジンを空吹かしすることで入るようになっている。
【００４５】
こうした本実施の形態でのセタン価の推定は、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、上記通常モード、高精度モードのいずれかに入った状態で、ディーゼルエンジンの燃料カットが実施されているときに、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ものとなっている。
【００４６】
さて、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、現状のエンジン回転速度ＮＥ、吸気温ＴＨＡ及び車速ＳＰＤの読み込みが行われる。そして、ステップＳ１０１において、現状の車速ＳＰＤに基づいて、上限回転速度ＮＥｍａｘ及び上限吸気温ＴＨＡｍａｘの算出が行われる。上限回転速度ＮＥｍａｘは、セタン価推定のための燃料噴射を行うエンジン回転速度ＮＥの上限値を、上限吸気温ＴＨＡｍａｘは、同燃料噴射を行う吸気温ＴＨＡの上限値をそれぞれ示している。
【００４７】
ここでの車速ＳＰＤは、燃料カット開始前のエンジン負荷の指標値として用いられている。すなわち、高車速で燃料カットが実施されているときには、その開始前のエンジンは、高い確率で高負荷運転されていたと考えられる。よって、ここでは、車速ＳＰＤが高いほど、燃料カット開始前のエンジン負荷が高かったものとして、上限回転速度ＮＥｍａｘ及び上限吸気温ＴＨＡｍａｘを求めている。なお、高精度モードでは、車速ＳＰＤは「０」となっている。
【００４８】
図５に示すように、上限回転速度ＮＥｍａｘは、車速ＳＰＤが高いほど、その値が小さくされる。ただし、車速ＳＰＤが「０」のとき、すなわち高精度モード時には、通常モード時よりも、上限回転速度ＮＥｍａｘの値が大きくされる。
【００４９】
また、図６に示すように、上限吸気温ＴＨＡｍａｘも、車速ＳＰＤが高いほど、その値が小さくされる。ただし、車速ＳＰＤが「０」のとき、すなわち高精度モード時には、通常モード時よりも、上限吸気温ＴＨＡｍａｘの値が大きくされる。
【００５０】
続いて、ステップＳ１０２において、現状のエンジン回転速度ＮＥが上限回転速度ＮＥｍａｘ以下、且つ現状の吸気温ＴＨＡが上限吸気温ＴＨＡｍａｘ以下であるか否かが判断される。ここで、現状のエンジン回転速度ＮＥが上限回転速度ＮＥｍａｘを超えているか、現状の吸気温ＴＨＡが上限吸気温ＴＨＡｍａｘを超えていれば（ＮＯ）、そのまま今回の処理が終了される。一方、現状のエンジン回転速度ＮＥが上限回転速度ＮＥｍａｘ以下、且つ現状の吸気温ＴＨＡが上限吸気温ＴＨＡｍａｘ以下であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０３に処理が進められる。
【００５１】
ステップＳ１０３に処理が進められると、そのステップＳ１０３において、現在の推定モードが高精度モード、通常モードのいずれであるかが確認される。ここで、高精度モードであればステップＳ１０４において、規定回数の予備燃料噴射が実施された後、ステップＳ１０５に処理が進められる。一方、通常モードであれば、予備燃料噴射を実施しないまま、ステップＳ１０５に処理が進められる。そして、そのステップＳ１０５において、セタン価判定が実施された上で、今回の本ルーチンの処理が終了される。
【００５２】
こうしたステップＳ１０５でのセタン価判定は、図７に示すセタン価判定ルーチンの処理を通じて行われる。
本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ２００において、ディーゼルエンジンの回転速度、冷却水温、及び吸気圧に基づいて、セタン価検出のための燃料噴射の時期が設定される。なお、ここでの燃料噴射時期の算出に、エンジン回転速度、エンジン冷却水温、及び吸気圧を用いるのは、下記の理由による。
【００５３】
燃料の燃え残りの量は、燃料の着火性に加え、燃料噴射時期によっても変化する。燃料噴射時期が早ければ、燃料が噴射されてからピストンの下降による筒内圧や筒内温度の低下が生じるまでの時間が長くなる。そのため、燃焼がより長い時間継続することとなり、燃料の燃え残りは少なくなる。一方、燃料噴射時期が遅ければ、上記時間が短くなって、燃焼の継続時間も短くなるため、燃料の燃え残りは多くなる。一方、燃料が噴射されてから筒内圧や筒内温度の低下が生じるまでの時間は、エンジン回転速度が高くなるほど短くなる。したがって、燃焼条件を一律とするには、エンジン回転速度が高いほど、セタン価検出のための燃料噴射の時期を早める必要がある。
【００５４】
また、シリンダー壁温が低いときには、エンジン圧縮行程における筒内温度の最大値（ピーク温度）は低くなる。さらに、吸気圧が低いときには、エンジン圧縮行程における筒内圧力の最大値（ピーク圧力）は低くなる。そして、ピーク温度やピーク圧力が低いほど、気筒内が高温高圧の状態となる時間が短くなり、燃焼の継続時間が短くなる。したがって、燃焼条件を一律とするには、シリンダー壁温が低いほど、あるいは吸気圧が低いほど、セタン価検出のための燃料噴射の時期を早める必要がある。
【００５５】
そこで本実施の形態では、セタン価検出に際して噴射された燃料の燃焼条件を一律とするため、その燃料の噴射時期を、そのときのエンジン回転速度、シリンダー壁温、及び吸気圧に応じて調整するようにしている。具体的には、本実施の形態では、エンジン回転速度が高いほど、セタン価検出のための燃料噴射の時期を早めている。また同様に、本実施の形態では、シリンダー壁温の指標値であるエンジン冷却水温が低いほど、セタン価検出のための燃料噴射の時期を早めている。さらに本実施の形態、吸気圧が低いほど、セタン価検出のための燃料噴射の時期を早めている。
【００５６】
こうして燃料噴射時期が設定されると、続くステップＳ２０１において、その設定された時期に、規定量の燃料噴射が実施される。そして、ステップＳ２０２において、その噴射による発生トルクの大きさが求められる。
【００５７】
このステップＳ２０２での発生トルクの算出は、次の態様で行われる。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。
【００５８】
図８（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８（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８（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、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。
【００５９】
次に、ステップＳ２０３において、ステップＳ２０１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エンジン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。
【００６０】
そして続くステップＳ２０４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。
【００６１】
次に、こうした本実施の形態の作用を説明する。
車両走行中、上記条件（イ）〜（ハ）のすべてが成立した状態でディーゼルエンジンの燃料カットが実施されると、通常モードでのセタン価の推定が行われる。このときには、車速に基づき算出された上限回転速度ＮＥｍａｘ以下にエンジン回転速度ＮＥが低下した時点で、セタン価推定のための微量の燃料噴射が実施される。上述したように、上限回転速度ＮＥｍａｘは、車速ＳＰＤが高いほど、すなわち燃料カット前のエンジン負荷が高いと推定されるときほど、その値が小さくされる。そのため、車速ＳＰＤが高いときには、低いときに比して、より低い回転速度までエンジン回転速度が低下しなければ、セタン価推定のための燃料噴射は実施されないようになる。
【００６２】
シリンダー壁温は、燃料の噴射から着火までの着火遅れの時間に影響を与える。そして着火遅れの時間が変化すると、燃料の燃焼により発生するエンジントルクの大きさも変化する。そのため、セタン価推定のための燃料噴射時のシリンダー壁温がばらつくと、燃料の燃焼により発生したエンジントルクに基づくセタン価の推定を正確に行えなくなってしまう。
【００６３】
一方、ディーゼルエンジンの低負荷運転中には、エンジンで発生した熱を過不足なく冷却できるため、シリンダー壁温は比較的安定している。これに対して、ディーゼルエンジンの高負荷運転中には、エンジンで発熱に冷却が間に合わず、シリンダー壁温が大きく上昇する。このときのシリンダー壁温の上昇代は、高負荷運転の期間などにより大きく変化する。そのため、高負荷運転中には、低負荷運転中に比して、シリンダー壁温のばらつきが大きくなる。また、高負荷運転後、しばらくは、筒内の気流が強くなっているため、セタン価推定のために噴射された微量の燃料では、燃焼が成立しないことがある。
【００６４】
その点、本実施の形態では、燃料カット前のエンジン負荷が高いときには、エンジン回転速度ＮＥがより低い回転速度に低下するまでセタン価推定のための燃料噴射が実施されないようになる。このときには、燃料カットの開始から燃料噴射の実施までの時間が長くなり、セタン価推定のための燃料噴射までに、高負荷運転により上昇したシリンダー壁面が十分に冷却されるようになる。そのため、燃料カット前にエンジンが高負荷運転されていたときにも、セタン価推定のための燃料噴射時のシリンダー壁温が大きくばらつくことがないようになる。また、燃料噴射までに十分な時間が確保されるため、高負荷運転により強くなった筒内気流も沈静化されるようになる。したがって、高負荷運転後にも、噴射した燃料の燃焼が安定となって、高い精度でセタン価を推定できるようになる。
【００６５】
一方、レーシング後にディーゼルエンジンの燃料カットが実施されると、高精度モードでのセタン価の推定が行われる。このときの上限回転速度ＮＥｍａｘは、通常モード時よりも大きい値とされる。レーシングによっては、エンジン回転速度ＮＥが大きく上昇する。こうしたレーシング後の減速中の燃料カット時には、セタン価推定のための燃料噴射を高いエンジン回転速度ＮＥで実施しても、燃料カットの開始から推定のための燃料噴射の実施までの時間を十分に確保できる。そして、上限回転速度ＮＥｍａｘを大きくすれば、推定が実施されるエンジン回転速度域が拡大されるようになる。
【００６６】
さらに、高精度モードでは、セタン価推定のための燃料噴射に先立って、規定回数の予備的な燃料噴射が実施される。こうした予備的な燃料噴射を行えば、その直前のシリンダー壁温が低くても、その噴射した燃料の燃焼による熱でシリンダー壁面が加熱されるため、セタン価推定のための燃料噴射が行われるときのシリンダー壁温のばらつきが抑制される。そのため、シリンダー壁温のばらつきにより、エンジントルクの発生状況の差異が生じることが抑えられ、正確なセタン価の推定が可能となる。
【００６７】
また、本実施の形態では、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１６の駆動制御にフィードバックしているが、直前に予備的な燃料噴射を実施すれば、その結果をフィードバックすることができるため、セタン価推定のための燃料噴射の制御精度が高まるようになる。そしてその結果によっても、セタン価の推定精度が向上されるようになる。
【００６８】
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、車速ＳＰＤが高く、燃料カット前にエンジン負荷が高いと推定されるときには、車速ＳＰＤが低く、燃料カット前にエンジン負荷が高いと推定されるときに比して、セタン価推定のための燃料噴射を実施するエンジン回転速度ＮＥの上限値である上限回転速度ＮＥｍａｘを小さくしている。そのため、シリンダー壁温のばらつきが大きい高負荷運転後の燃料カット時においても、セタン価推定のための燃料噴射時のシリンダー壁温のばらつきを、ひいては着火遅れ時間のばらつきを抑えることができ、燃料のセタン価をより高い精度で推定することができる。
【００６９】
（２）本実施の形態では、車両走行中に実施される通常モードでのセタン価の推定時には、レーシング後の減速中に行われる高精度モードでのセタン価の推定時に比して、セタン価の推定のための燃料噴射を実施するエンジン回転速度ＮＥの上限値である上限回転速度ＮＥｍａｘを小さくしている。レーシングによっては、エンジン回転速度ＮＥが大きく上昇する。こうしたレーシング後の減速中の燃料カット時には、セタン価推定のための燃料噴射を高いエンジン回転速度で実施しても、燃料カットの開始から推定のための燃料噴射の実施までの時間を十分に確保できる。そのため、筒内気流が十分弱まって良好に推定を行える状況でのみ、推定が実施されるようになり、セタン価推定の精度を好適に確保することができる。また、高精度モードでは、推定が実施されるエンジン回転速度域が広がるため、高精度モードでのセタン価の推定をより確実に行うことができる。
【００７０】
（３）本実施の形態では、推定をレーシング後の減速中に実施される高精度モードでのセタン価の推定に際して、その推定のための燃料噴射に先立って規定回数の予備的な燃料噴射を実施している。そのため、推定のための燃料噴射時のシリンダー壁温のばらつきが抑えられる。また、直前に行われた予備燃料噴射時のインジェクター１６内の燃料圧力の変動の検出結果がインジェクター１６の駆動制御にフィードバックされるため、推定のための燃料噴射をより高い精度で行うことができる。したがって、本実施の形態によれば、高精度モードでのセタン価推定の精度をより高くすることができる。
【００７１】
（４）本実施の形態では、車速ＳＰＤが高く、燃料カット前にエンジン負荷が高いと推定されるときには、セタン価推定のための燃料噴射を実施する吸気温の上限値を小さくしている。一方、吸気温が高いほど、筒内ガス温のばらつきは大きくなる傾向があり、着火遅れ時間のばらつきが大きくなることから、セタン価の推定精度は悪化し易くなる。したがって、推定精度の確保が困難な状況での推定の実施を回避することができ、燃料のセタン価をより高い精度で推定することができる。
【００７２】
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。
【００７３】
・上記実施の形態では、レーシング後の減速中に行われる高精度モードでのセタン価の推定時に、その推定用の燃料噴射に先立って規定回数の予備燃料噴射を実施していた。ただし、そうした予備燃料噴射を行わずとも、十分な推定精度を確保できるのであれば、予備燃料噴射を省略するようにしても良い。
【００７４】
・上記実施の形態では、レーシング後の減速中に高精度モードでのセタン価の推定を行うようにしていたが、そうした高精度モードでのセタン価の推定は行わず、車両走行中の燃料カット時に行われる通常モードでのセタン価の推定のみを行うようにしても良い。そうした場合にも、高車速時の上限回転速度ＮＥｍａｘを低車速時よりも小さくするようにすれば、着火遅れ時間のばらつきを抑えることができ、燃料のセタン価をより高い精度で推定することができる。
【００７５】
・上記実施の形態では、燃料カットの開始前のエンジン負荷の指標値として車速ＳＰＤを用い、その車速ＳＰＤに基づいて上限回転速度ＮＥｍａｘや上限吸気温ＴＨＡｍａｘを設定するようにしていた。もっとも、そうした指標値としては、例えば燃料カットの開始前の吸入空気量や燃料噴射量などの車速ＳＰＤ以外のパラメーターを用いるようにすることもできる。
【００７６】
・上記実施の形態では、燃料の燃焼により発生したエンジントルクの大きさを、エンジン回転速度の変動量から求めていたが、燃焼に伴う筒内圧の上昇量など、他のパラメーターから求めるようにしても良い。
【００７７】
・上記実施の形態では、セタン価検出のための燃料噴射の時期を吸気圧に応じて調整していたが、セタン価検出時の吸気圧が概ね一定であると見做せる場合や、吸気圧の差異による発生トルクの変化が十分に小さい場合には、そうした噴射時期の調整を割愛しても良い。
【００７８】
・上記実施の形態では、セタン価検出のための燃料噴射の時期をシリンダー壁温に応じて調整していたが、セタン価検出時のシリンダー壁温が概ね一定であると見做せる場合や、シリンダー壁温の差異による発生トルクの変化が十分に小さい場合には、そうした噴射時期の調整を割愛しても良い。
【００７９】
・上記実施の形態では、セタン価検出のための燃料噴射の時期をエンジン回転速度に応じて調整していたが、セタン価検出時のエンジン回転速度が概ね一定であると見做せる場合や、エンジン回転速度の差異による発生トルクの変化が十分に小さい場合には、そうした噴射時期の調整を割愛しても良い。
【符号の説明】
【００８０】
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、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。
【図１】
0005880219.tif 000002
【図２】
0005880219.tif 000003
【図３】
0005880219.tif 000004
【図４】
0005880219.tif 000005
【図５】
0005880219.tif 000006
【図６】
0005880219.tif 000007
【図７】
0005880219.tif 000008
【図８】
0005880219.tif 000009