(57)【要約】【課題】  ＧＴＬ燃料を使用する内燃機関にあって、ＧＴＬ燃料の性状が変化した場合でも一定の性能を得る。【解決手段】  ＧＴＬ燃料を使用する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、ＧＴＬ燃料の密度を検出する燃料密度検出手段と、その検出された密度に基づいてＧＴＬ燃料の発熱量Ｈｕ, Hu_preを算出する発熱量算出手段と、その算出された発熱量Ｈｕ, Hu_preに応じて燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段（ステップＳ２０５，Ｓ２０６，Ｓ２０７）とを備えたことを特徴とする。ＧＴＬ燃料の場合、燃料の密度が分かればその密度に基づいて燃料の発熱量を比較的容易且つ正確に算出できる。よって上記構成のようにすることで、実際の燃料の発熱量に応じて燃料噴射量を補正することができ、燃料の発熱量が変化した場合でも一定の性能を得ることができるようになる。【選択図】  図５
2006250038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＴＬ燃料を使用する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記ＧＴＬ燃料の密度を検出する燃料密度検出手段と、
その検出された密度に基づいて前記ＧＴＬ燃料の発熱量を算出する発熱量算出手段と、
その算出された発熱量に応じて燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記発熱量算出手段が、前記検出されたＧＴＬ燃料の密度に基づいて前記ＧＴＬ燃料の平均Ｃ数を算出し、その算出された平均Ｃ数に基づいて前記ＧＴＬ燃料の発熱量を算出することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記ＧＴＬ燃料の透明度を検出する透明度検出手段と、
その検出された透明度に応じて、給油された燃料がＧＴＬ燃料であるか否かを判別する燃料判別手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の燃料噴射制御に係り、特に、燃料としてＧＴＬ（Gas To Liquid）燃料を使用する内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジンにおける代替燃料の一つとしてＧＴＬ燃料が開発されるに至っている。このＧＴＬ燃料は、触媒を用いて天然ガスから合成する飽和炭化水素（パラフィン系炭化水素）を中心とする燃料で、無色無臭で硫黄分・アロマ分を含まず、高いセタン価を有し、既存のディーゼルエンジンに使用可能であるといった特徴を有する。また、排ガス中から一酸化炭素（ＣＯ）、未燃炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、粒子状物資といった有害物質を減少させる働きもあり、低エミッションの可能性を秘めた軽油の代替燃料として現在開発が進められている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０８２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＧＴＬ燃料が市場に普及された場合、地域等に応じてＧＴＬ燃料の性状が変化し、所望の性能を一定に発揮できないことが起こり得る。
【０００５】
なお、燃料性状変化に対応する従来技術として、特許文献１に開示されたような、燃料の酸素含有率に応じて燃料噴射量を補正する方法がある。しかしながら、この従来技術は酸素が含有された燃料の使用を前提としており、本発明が対象とするＧＴＬ燃料の使用を前提とする内燃機関の燃料噴射制御に直接適用することができない。
【０００６】
そこで本発明の目的は、ＧＴＬ燃料を使用する内燃機関にあって、ＧＴＬ燃料の性状が変化した場合でも一定の性能を得ることができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の一形態は、ＧＴＬ燃料を使用する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記ＧＴＬ燃料の密度を検出する燃料密度検出手段と、その検出された密度に基づいて前記ＧＴＬ燃料の発熱量を算出する発熱量算出手段と、その算出された発熱量に応じて燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
ＧＴＬ燃料の場合、燃料の密度が分かればその密度に基づいて燃料の発熱量を比較的容易且つ正確に算出できる。よって上記構成のようにすることで、実際の燃料の発熱量に応じて燃料噴射量を補正することができ、燃料の発熱量が変化した場合でも一定の性能を得ることができるようになる。
【０００９】
好ましくは、前記発熱量算出手段が、前記検出されたＧＴＬ燃料の密度に基づいて前記ＧＴＬ燃料の平均Ｃ数を算出し、その算出された平均Ｃ数に基づいて前記ＧＴＬ燃料の発熱量を算出する。
【００１０】
ＧＴＬ燃料は、その分子構成をＣｎＨ２ｎ＋２の形でほぼ表すことができる。上記構成によれば、燃料の密度に基づいて燃料の平均Ｃ数を算出するので、ＧＴＬ燃料の平均的な分子構成を決定し、発熱量を比較的容易に算出することができる。
【００１１】
また好ましくは、前記ＧＴＬ燃料の透明度を検出する透明度検出手段と、その検出された透明度に応じて、給油された燃料がＧＴＬ燃料であるか否かを判別する燃料判別手段とをさらに備える。
【００１２】
ＧＴＬ燃料は硫黄分を含まないため、無色透明に近い。従って上記構成のように、燃料の透明度を検出することで燃料がＧＴＬ燃料であるか否かを判別することができる。この構成によれば、ＧＴＬ燃料以外の燃料が誤給油された場合でも、その事実を明確に検知可能であり、例えば、燃料噴射制御を切り替えたり、ユーザに警告を与えたりすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＧＴＬ燃料を使用する内燃機関にあって、ＧＴＬ燃料の性状が変化した場合でも一定の性能を得ることができるという、優れた効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適一実施形態を添付図面に基づいて説明する。本実施形態において、内燃機関はディーゼルエンジンであり、特にコモンレール式ディーゼルエンジンである。しかしながら、本発明はガソリンエンジン等の他の形式のエンジンにも適用できる可能性がある。
【００１５】
図１に本実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置を示す。図中、ディーゼルエンジン１は直列４気筒であるが、その気筒数や気筒配置形式に特に制限はない。各気筒の燃焼室にはそれぞれ燃料噴射弁（インジェクタ）２からＧＴＬ燃料からなる燃料が噴射される。各燃料噴射弁２はコモンレール３に接続されており、コモンレール３には高圧燃料ポンプ４から燃料が供給される。高圧燃料ポンプ４には、燃料タンク６に貯留された燃料がフィードポンプ１５により供給される。高圧燃料ポンプ４は、コモンレール３内の燃料圧力がエンジン運転状態に応じた所定圧力となるように、制御手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）５によって運転制御される。この燃料圧力のフィードバック制御を達成すべくコモンレール３には燃料圧力センサ４２が設けられ、この燃料圧力センサ４２の出力信号がＥＣＵ５に送られる。コモンレール３内の燃料圧力は燃料噴射弁２から噴射される燃料の噴射圧に相当する。各燃料噴射弁２は、ＥＣＵ５によってエンジン運転状態に応じて開弁時期及び開弁時間を制御される。
【００１６】
また、ディーゼルエンジン１の各気筒には吸気枝管が接続されており、各吸気枝管は吸気マニホールド７を介して吸気管８に接続されている。吸気管８の途中にターボチャージャ９のコンプレッサ１０が設けられ、コンプレッサ１０にはエアクリーナ１２から吸入された空気がエアフロメータ１１を通じた後に送られる。エアフロメータ１１はここを流れる空気量に応じた出力信号をＥＣＵ５に出力し、ＥＣＵ５はエアフロメータ１１の出力信号に基づいて吸気量を演算する。コンプレッサ１０の下流側にはインタークーラ１３が設置されており、インタークーラ１３の下流側には吸気絞り弁１４が設けられている。吸気絞り弁１４は、ロータリソレノイド等の駆動手段を備え、ＥＣＵ５によってディーゼルエンジン１の運転状態に応じて開度制御される。
【００１７】
さらに、ディーゼルエンジン１の各気筒には排気枝管が接続されており、各排気枝管は排気マニホールド１７に接続され、排気マニホールド１７は前記ターボチャージャ９のタービン１８に接続され、タービン１８は排気管１９に接続されている。本実施形態において、排気枝管と排気マニホールド１７とタービン１８と排気管１９は排気通路を構成する。本実施形態において、タービン１８は可変容量型であり、その内部の可変ベーンの開度がＥＣＵ５によってディーゼルエンジン１の運転状態に応じて制御される。ただしタービン１８は可変容量型でなくてもよい。
【００１８】
ディーゼルエンジン１の排気ガスは排気マニホールド１７からターボチャージャ９のタービン１８を通って排気管１９に流れ、この時にタービン１８がコンプレッサ１０を駆動する。これにより、吸気はコンプレッサ１０により昇圧されて過給空気となって吸気管８を流れ、吸気マニホールド７を介して各気筒の燃焼室に供給される。タービン１８の可変ベーンの開度を変えることにより、タービン１８に流れる排気ガスの流速を変え、過給圧を比較的急速に変えることができる。図示しない排気バイパスのためのウェイストゲート装置も設けられ、ウェイストゲート装置のウェイストゲートバルブがＥＣＵ５により開閉制御されて過給圧が所定値以内に制限される。
【００１９】
吸気マニホールド７と排気マニホールド１７とは、排気還流管２８によって接続されており、排気還流管２８には排気還流制御弁（以下、ＥＧＲ弁と略す）２９が設けられている。ＥＧＲ弁２９は、ＥＣＵ５によりディーゼルエンジン１の運転状態に応じて開度制御され、ＥＧＲ弁２９の開度に応じた流量の排気ガスを排気マニホールド１７から吸気マニホールド７に還流させる。ＥＧＲ弁２９は、リニアソレノイド駆動式等を採用することができる。ＥＧＲ弁２９の上流側の排気還流管２８に、還流される排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ３９が設けられている。
【００２０】
ＥＣＵ５はデジタルコンピュータからなり、双方向バスによって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＣＰＵ（セントラルプロセッサユニット）、入力ポート、出力ポートを具備し、エンジンの燃料噴射量制御等の種々の制御を実行する。
【００２１】
かかる制御のために、ＥＣＵ５の入力ポートには、前記エアフロメータ１１からの入力信号が入力されるほか、回転速度センサ３０からの入力信号と、アクセル開度センサ３１からの入力信号とが入力される。回転速度センサ３０はディーゼルエンジン１の回転速度に応じた出力信号をＥＣＵ５に出力し、この出力信号からＥＣＵ５はエンジン回転速度を演算する。アクセル開度センサ３１はアクセルペダルの踏み込み量即ちアクセル開度に応じた出力信号をＥＣＵ５に出力する。また、ＥＣＵ５の入力ポートには、大気圧センサ２０からの入力信号と、水温センサ２１からの入力信号とが入力される。大気圧センサ２０は大気圧に応じた出力信号をＥＣＵ５に出力し、水温センサ２１はエンジン冷却水温に応じた出力信号をＥＣＵ５に出力する。
【００２２】
特に、本実施形態においては、噴射に供される実際のＧＴＬ燃料の密度を検出する密度検出センサ２２が設けられている。かかる密度検出センサ２２としては、光反射式、光透過式、超音波式など、燃料の密度の変化に応じて燃料中の波の速度が変化することを利用したものが採用可能である。本実施形態の密度検出センサ２２は超音波式が採用されている。密度検出センサ２２は、燃料導入通路２４を通じて燃料タンク６内の燃料を導入し、燃料の密度を検出し、その密度に応じた出力信号をＥＣＵ５に出力する。また密度検出センサ２２は、負圧導入通路２５を通じて、吸気絞り弁１４の下流側の吸気通路（吸気マニホールド７又は吸気管８）に接続され、導入した吸気負圧を利用して燃料を吸い上げる構成となっている。燃料導入通路２４及び負圧導入通路２５にはそれぞれ電磁弁２６，２７が設けられ、これら電磁弁２６，２７は常開式であり、ＥＣＵから出力されるオフ信号に応じて開となり、ＥＣＵから出力されるオン信号に応じて閉となる。
【００２３】
図２に詳細に示されるように、密度検出センサ２２は、吸い上げられた燃料を貯留するケーシング３１と、ケーシング３１の内面に設けられ、貯留された燃料を保温する保温材又は空気層３２と、保温材の内面に貼設され、貯留された燃料を加熱するヒータ（パネルヒータ）３３と、貯留された燃料の温度を検出する温度センサ３４と、貯留された燃料に超音波を付与する超音波振動子３５と、超音波振動子３５に対向配置され、燃料中を伝わってきた超音波を検出するリニア型圧電素子３６とを備える。ヒータ３３と超音波振動子３５とはＥＣＵから出力されるオンオフ信号に応じてオンオフされ、温度センサ３４は燃料温度に応じた出力信号をＥＣＵ５に出力し、圧電素子３６は検出した超音波に応じた出力信号をＥＣＵ５に出力する。超音波振動子３５と圧電素子３６とはケーシング３１内の頂部付近に配置される。燃料導入通路２４は、燃料導入配管３７により形成されると共にケーシング３１の底部に接続される。燃料導入通路２４の入口端２４ａは、燃料タンク６内に配置されると共に、燃料満タン時の液面レベルＦＬより若干低い位置に配置することができる。負圧導入通路２５は、負圧導入配管３８により形成されると共にケーシング３１の頂部に接続される。これら密度検出センサ２２及び電磁弁２６，２７の作動は後に説明する。
【００２４】
さて、上述したように、かかるＧＴＬ燃料の使用にあたっては、地域等に応じてＧＴＬ燃料の性状が変化し、所望の性能を一定に発揮できないことが起こり得る。そこで、本実施形態においては、実際のＧＴＬ燃料の発熱量を算出し、その算出された発熱量に応じて燃料噴射量を補正することで、この問題の解決を図っている。
【００２５】
このような燃料噴射量の補正が可能なのは、ＧＴＬ燃料の発熱量が比較的簡単な装置及び方法により算出可能であるためである。即ち、一般的なディーゼル燃料である軽油は、重油から蒸留する製法であるため、硫黄分やアロマ分を含み、燃料性状をコントロールするには、蒸留特性を変化させるか或いは添加剤等でセタン価を変化させるしかない。法的にも蒸留特性、セタン価及び硫黄分に関する規定しかなく、燃料自体も重油の産出地により大きく変化している。現状では、エンジンの仕向け国毎に基準となる燃料を用意し、エンジンの適合（マッピング、制御定数の設定等）を実施している。つまり現在一般的に使用されている燃料では、燃料含有成分の多さと複雑さのために、エンジンが搭載される車両等の装備を利用して燃料の性状を検知するのが非常に困難である。逆に言えば、これを検知可能とするには非常に高価な分析計と長期の計測時間とが必要であり、現実的ではない。こうした理由から、実際の燃料の発熱量を算出するのは実用上極めて困難であり、従って燃料の発熱量の異なる国毎、地域毎に適合を実施せざるを得ず、適合が数種類にも渡り非常に煩雑であると同時に、仕様の共通化に対して大きな障害となっていた。以上のことはガソリン燃料についても同様である。
【００２６】
これに対し、ＧＴＬ燃料の場合、天然ガスから触媒を用いて合成する製法であり、硫黄分やアロマ分を含まない比較的ピュアな燃料であるため、軽油やガソリンと異なり、成分の同定が容易である。従って、後に理解されるが、発熱量の算出も比較的簡単な装置及び方法により行うことが可能であり、この発熱量に基づく燃料噴射量の補正も可能になる。これによれば、燃料の発熱量の異なる国毎、地域毎に適合を実施する必要が無くなり、等しい制御定数を用いて一律に制御が可能となる。また制御の精度も向上し、仕様の共通化も促進できる。
【００２７】
ここで、ＧＴＬ燃料は、含飽和炭化水素（パラフィン系炭化水素）を中心とする燃料であり、その分子構成はＣｎＨ２ｎ＋２の形でほぼ表すことができる。炭化水素の結合長さはコントロールでき、燃料設計の自由度は高い。極性は存在しない。
【００２８】
次に、本実施形態に係る燃料噴射制御の内容を図４及び図５を参照しつつ説明する。図４は、実際のＧＴＬ燃料の発熱量を算出して学習する処理ルーチンに関するフローチャートであり、図５は、その算出された実際のＧＴＬ燃料の発熱量に応じて燃料噴射量を補正する処理ルーチンに関するフローチャートである。
【００２９】
まず図４に示される処理を説明する。この処理はＥＣＵ５によって実行される。
【００３０】
最初のステップＳ１０１ではエンジン始動時か否かが判定される。ここではユーザによる始動操作が行われたとき、例えばイグニッションスイッチ或いはスタータがオンされたとき判定はイエスとなり、それ以外のとき判定はノーとなって処理が終了される。ここでエンジン始動時の是非を判定する理由は、実質的には、燃料タンク６に給油がされたか否かを判定するためである。即ち、給油時は通常エンジンが停止されるため、停止後エンジンが始動されたことを検出することにより、特段のセンサ等を用いずに給油の有無を間接的に判断することができる。なお、このような方法以外にも、例えば燃料タンク６のキャップが解放されたことをセンサにより検知するなどの方法により、給油の有無を判断することができる。このように本実施形態においては給油の有無を判定する給油判定手段が設けられている。
【００３１】
ステップＳ１０１においてエンジン始動時であると判定された場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳ１０２に進み、既にＥＣＵ５のメモリ（ＲＡＭ）に記憶されている前回発熱量Hu_preを取得する。この前回発熱量Hu_preは過去の処理実行時にステップＳ１０８において学習された値である。このステップＳ１０２においてはさらに、燃料変更フラグがオフとされて初期化される。
【００３２】
次のステップＳ１０３においては、実際の燃料の密度が密度検出センサ２２によって検出される。この密度検出は次のような方法で行われる。
【００３３】
図２を参照して、初期状態にあっては電磁弁２６，２７がオフつまり開弁状態である。エンジンが始動されるので、吸気通路内の吸気負圧が負圧導入通路２５を通じてケーシング３１内に導入される。この負圧により、燃料導入通路２４を介して燃料タンク６内の燃料がケーシング３１内に吸い込まれる。ケーシング３１内に燃料が溜まっていく間、超音波振動子３５はオンされて超音波を発し続ける。燃料がケーシング３１内にほぼ満たされると、その場合に相当する超音波が圧電素子３６において検出されるので、このとき電磁弁２６，２７がオンとされ、閉弁される。これにより燃料はケーシング３１内に閉じこめられる。次に、ヒータ３３がオンとされ、ケーシング３１内の燃料が加熱される。そして温度センサ３４によって検出された燃料温度が所定値（例えば４０℃）に達したとき、ヒータ３３がオフとされ、燃料の加熱が終了される。このように燃料を所定温度にするのは、燃料密度に関する温度条件を一定に揃えるためである。この加熱終了と同時に、リニア型圧電素子３６により超音波を検出し、ＥＣＵ５において、圧電素子３６から出力されてきた信号に基づいて燃料の密度を計算する。この計算は予め設定、記憶されたマップ又は演算式により行われる。以上により燃料密度の検出が終了する。この後エンジン運転中は電磁弁２６，２７がオンとされ、閉弁状態に維持され、燃料がケーシング３１から負圧導入通路２５を通じて吸気通路内に流れ込むのを防止する。エンジン停止されたとき（例えばユーザによりイグニッションスイッチがオフされたとき）、電磁弁２６，２７がオフとされ、開弁される。こうなると燃料がケーシング３１から重力落下して燃料導入通路２４を介して燃料タンク６内に戻される。
【００３４】
このようにして燃料の密度が検出された後は、ステップＳ１０４に進み、その検出された密度に対して大気圧補正が実行される。この大気圧補正は大気圧センサ２０によって検出された実際の大気圧に基づいて行われる。このように大気圧補正を行うのは、燃料密度に関する圧力条件を一定に揃えるためである。こうしてここでは大気圧補正後の燃料密度ρ１が得られる。
【００３５】
次のステップＳ１０５では実際の燃料の平均Ｃ数が算出される。この算出に際しては図３に示されるマップが使用される。このマップは実験等によって予め作成され、ＥＣＵ５のメモリ（ＲＯＭ）に記憶されている。このマップには燃料の密度と平均Ｃ数との関係が入力されており、ＥＣＵ５は、前のステップＳ１０４で得られた大気圧補正後の燃料密度ρ１に対応する平均Ｃ数をマップから求める。なお本実施形態において、実際の燃料密度ρ１に対応する平均Ｃ数は１５とし、適合に使用された基準となる燃料の密度はρ０、これに対応した平均Ｃ数は１７とする。
【００３６】
図３のマップは、飽和炭化水素（パラフィン系炭化水素）における密度と平均Ｃ数との相関に極めて近似しており、これから分かるように密度と平均Ｃ数との相関は強い。また飽和炭化水素には極性もない。このため密度から平均Ｃ数を容易かつ正確に求めることができる。これに対し、軽油の場合、硫黄分や多環芳香族が存在するため、このような強い相関関係とはならず、従ってこのように容易に密度から平均Ｃ数を算出することはできない。
【００３７】
次のステップＳ１０６においては、燃料中のＣ及びＨの重量割合が算出される。先のステップＳ１０５において、実際の燃料の平均Ｃ数が１５であることが分かったので、燃料に含まれる平均分子はＣ１５Ｈ３２であると推定される。このＣ１５Ｈ３２の単位molあたりの重量は、原子重量がＣについては12.01g/mol、Ｈについては1.008g/molなので、
Ｃ１５Ｈ３２＝12.01*15+1.008*32＝180.15+32.256＝212.406 g/mol
従ってＣ，Ｈそれぞれについての重量割合は重量％で表すと、
Ｃ重量％＝180.15/212.406＝0.8481
Ｈ重量％＝32.256/212.406＝0.1519
となる。
【００３８】
次のステップＳ１０７においては、燃料の発熱量Ｈｕが算出される。上記ステップＳ１０６で算出された各重量割合は燃料1kg当たりの重量割合と等しい。よってＣ，Ｈに対する各発熱量定数をＡ，Ｂとすると、燃料1kg当たりの発熱量（低位発熱量）Ｈｕは次のような式によって算出することができる。
【００３９】
Ｈｕ＝0.8481Ａ＋0.1519Ｂ（MJ/kg）
ここで、多くの液体燃料では、元素結合の結合エネルギは反応エネルギに比べて小さいので、一般には結合エネルギを省略できる。従って、化合物である燃料或いはそれの混合物の発熱量は、構成元素の発熱量元素含有割合に従って和をとることにより近似的に計算ができる。ＧＴＬ燃料の場合、上記のような簡単な式となるが、軽油の場合だと式は以下のようになる。
【００４０】
Ｈｕ＝ＡＣ＋Ｂ（Ｈ−Ｏ／８）＋ＤＳ−ＥＷ（MJ/kg）
ここでＣ，Ｈ，Ｏ，Ｓ，Ｗはそれぞれ燃料1kg当たりの炭素、水素、酸素、硫黄、水分の重量であり、Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅは発熱量定数である。ただし液体燃料では水分はほぼ０、酸素は１〜２％である。ＧＴＬ燃料では、硫黄分を含まないためＳ＝０であり、結局この式は単純化されＨｕ＝ＡＣ＋ＢＨとなり、発熱量を容易に計算できる。つまり、本発明における燃料の発熱量に基づく燃料噴射量の補正は、ＧＴＬ燃料だからこそ実用上可能になるのである。
【００４１】
こうして燃料の発熱量Ｈｕが算出された後はステップＳ１０８に進み、この発熱量Ｈｕが前回発熱量Hu_preと比較され、発熱量Ｈｕが前回発熱量Hu_preと等しいか否かが判断される。発熱量Ｈｕが前回発熱量Hu_preと等しいと判断されたとき（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）は、給油が行われていないか又は同等の燃料が給油されたと推定できるので、そのまま処理が終了される。発熱量Ｈｕが前回発熱量Hu_preと異なると判断されたとき（ステップＳ１０８：ＮＯ）は、異なる燃料が給油されたと推定できるので、ステップＳ１０９に進み燃料変更フラグがオンとされ、今回の発熱量Ｈｕが前回発熱量Hu_preとしてＲＡＭに更新保存され、処理が終了される。
【００４２】
次に、図５に示される処理を説明する。この処理は燃料噴射サイクル毎にＥＣＵ５によって実行される。
【００４３】
最初のステップＳ２０１では、前記各種センサによって検出された検出値すなわちエンジンパラメータが取得される。このエンジンパラメータには、クランクセンサ３０の出力信号に基づくエンジン回転速度Ｎｅ、アクセル開度センサ３１の出力信号に基づくアクセル開度Ａｃ、大気圧センサ２０及び水温センサ２１の出力信号にそれぞれ基づく大気圧及びエンジン冷却水温などが含まれ、また、特に前記処理によって算出された発熱量Ｈｕが含まれる。
【００４４】
次のステップＳ２０２においては、取得されたエンジンパラメータ（本実施形態ではエンジン回転速度Ｎｅ及びアクセル開度Ａｃ）に基づき、ベースとなる基本噴射量Ｑｂが算出される。即ち、ＥＣＵ５のメモリ（ＲＯＭ）には、エンジン回転速度Ｎｅ及びアクセル開度Ａｃにそれぞれ関連付けられた基本噴射量Ｑｂのマップが予め記憶されている。そしてＥＣＵ５は、取得されたエンジン回転速度Ｎｅ及びアクセル開度Ａｃから、マップを参照して基本噴射量Ｑｂを算出する。
【００４５】
次のステップＳ２０３においては、算出された基本噴射量Ｑｂに対し、発熱量Ｈｕを除くエンジンパラメータに基づく補正が行われる。こうして得られる値は基本補正後噴射量Ｑｂｃと称される。また同様に、エンジンパラメータに基づいて噴射時期及び噴射回数が設定される。本実施形態では、その時々のエンジン運転状態に応じて、１回の噴射サイクル中に複数回の燃料噴射を実行する場合がある。例えば２回のパイロット噴射と１回のメイン噴射とが実行されたり、各１回ずつのパイロット噴射、メイン噴射及びポスト噴射が実行されたりする。このような燃料噴射の回数がここでは設定され、同時に各燃料噴射の噴射時期が設定される。
【００４６】
次のステップＳ２０４においては、図４の処理によって燃料変更フラグがオンとされているか否かを判断する。燃料変更フラグがオンとされている場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、次のステップＳ２０５で発熱量補正係数αが式：α＝Ｈｕ０／Ｈｕによって算出される。
【００４７】
ここで、Ｈｕ０は、適合に用いられた燃料の発熱量即ちベースとなる基本発熱量である。前述したように本実施形態において、適合に用いられたＧＴＬ燃料は密度ρ０、Ｃ数１７である。この場合、前記同様に、燃料に含まれる平均分子はＣ１７Ｈ３６であると推定され、このＣ１７Ｈ３６の単位molあたりの重量は、
Ｃ１７Ｈ３６＝12.01*17+1.008*36＝204.17+36.288＝240.458g/mol
Ｃ，Ｈそれぞれについての重量割合は重量％で表すと、
Ｃ重量％＝204.17/240.458＝0.8491
Ｈ重量％＝36.288/240.458＝0.1509
従って燃料1kg当たりの基本発熱量（低位発熱量）Ｈｕ０は、
Ｈｕ０＝0.8491Ａ＋0.1509Ｂ（MJ/kg）
となる。結局、発熱量補正係数αは、
α＝Ｈｕ０／Ｈｕ＝(0.8491Ａ＋0.1509Ｂ)/(0.8481Ａ＋0.1519Ｂ)
となる。
【００４８】
この後、ステップＳ２０７で、噴射すべき最終噴射量Ｑｆｎｌが式：Ｑｆｎｌ＝α＊Ｑｂｃによって算出され、燃料の発熱量に基づく燃料噴射量の補正が実行される。これによれば、現在使用中の燃料が、適合に用いられた基準燃料より高い発熱量を有する場合、燃料噴射量は減量側に補正され、逆に、現在使用中の燃料が、適合に用いられた基準燃料より低い発熱量を有する場合、燃料噴射量は増量側に補正される。このようにして実際の燃料に応じて、適合時と同等の性能を得られるように燃料噴射量が補正され、一定のエンジン性能を安定して得ることができる。
【００４９】
次のステップＳ２０８では燃料噴射が実行され、即ち、ステップＳ２０３で設定された噴射時期の到来と同時に、最終噴射量Ｑｆｎｌに等しい量の燃料が噴射される。ここで、最終噴射量Ｑｆｎｌは１回の噴射サイクルにおける噴射量の全量であり、複数回噴射が実行される場合は、その最終噴射量Ｑｆｎｌが各噴射に分担され、各噴射の噴射量が設定される。そして各噴射の噴射時期の到来と同時に、対応する噴射量が噴射される。
【００５０】
一方、ステップＳ２０４において、燃料変更フラグがオンとされていない（つまりオフである）場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）、次のステップＳ２０６で発熱量補正係数αが式：α＝Ｈｕ０／Hu_preによって算出され、ステップＳ２０７で最終噴射量Ｑｆｎｌが式：Ｑｆｎｌ＝α＊Ｑｂｃによって算出され、次のステップＳ２０８で最終噴射量Ｑｆｎｌに等しい量の燃料が噴射される。これから分かるように、燃料の発熱量の変更を伴うような燃料の変更ないし給油があった場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳの場合）、発熱量補正係数αないし補正量もそれに応じて変更され、反対に、燃料の発熱量の変更を伴うような燃料の変更ないし給油がない場合（ステップＳ２０４：ＮＯの場合）、発熱量補正係数αないし補正量は以前と同じ値が用いられる。なお、ここにおける補正は補正係数αの乗算により行ったが、加算など他の演算により行ってもよい。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、地域等に応じてＧＴＬ燃料の性状が変化し、その発熱量が変化した場合においても、発熱量に応じた燃料噴射量の補正が行われるので、一定の性能を安定して得ることが可能になる。また、単純に燃料の密度を検出するだけで燃料の発熱量を求めることができるので、発熱量の算出ひいては燃料噴射量の補正を比較的簡単な装置及び方法により行うことができる。これはＧＴＬ燃料特有のメリットである。燃料の発熱量の異なる国毎、地域毎に適合を実施する必要は無くなり、等しい制御定数を用いて一律に制御が可能となり、適合が大幅に単純化される。また制御の精度も向上し、仕様の共通化も促進できる。
【００５２】
ところで、燃料給油の際、ユーザが誤ってＧＴＬ燃料以外の燃料を給油することも考えられる。この場合、ＧＴＬ燃料を前提とする上記のような燃料噴射制御を行うのは好ましくなく、また、誤給油の事実をユーザに知らせるのが好ましい。このため、本実施形態では、ＧＴＬ燃料の透明度を検出する透明度検出手段と、その検出された透明度に応じて、給油された燃料がＧＴＬ燃料であるか否かを判別する燃料判別手段とを備えている。
【００５３】
前述したように、ＧＴＬ燃料は硫黄分を含まないため、軽油に比べて無色透明に近い。従って本実施形態では、燃料の透明度を検出することで燃料がＧＴＬ燃料であるか否かを判別するようにしている。この透明度を検出するため、単独のセンサを設けてもよいが、ここで説明する実施形態では密度検出センサ２２に光反射式或いは光透過式を用い、その透明度を同時に検出するようにして部品の共通化を図っている。
【００５４】
以下、図６に基づき、かかる燃料判別処理の内容を説明する。この制御はＥＣＵ５によって行われる。
【００５５】
まずステップＳ３０１ではエンジン始動時か否かが判定される。これは図４のステップＳ１０１同様、給油の有無を実質的に判断するためである。エンジン始動時でない場合は処理が終了され、エンジン始動時である場合はステップＳ３０２に進む。ステップＳ３０２では、実際の燃料の透明度ＣＬが密度検出センサ２２によって検出される。
【００５６】
次のステップＳ３０３では、その検出された透明度ＣＬが所定値ＣＬ１と比較され、透明度ＣＬが所定値ＣＬ１以上か否かが判断される。ここで所定値ＣＬ１には、燃料をＧＴＬ燃料とみなすことができない最大の透明度の値が設定されている。つまり、透明度ＣＬが所定値ＣＬ１以上のときとは、燃料をＧＴＬ燃料とみなすことができるほどに燃料の透明度が高いことを意味し、逆に透明度ＣＬが所定値ＣＬ１未満のときとは、燃料をＧＴＬ燃料とみなすことができないほどに燃料の透明度が低いことを意味する。このように、給油された燃料がＧＴＬ燃料であるか否かの判別が行われる。
【００５７】
透明度ＣＬが所定値ＣＬ１以上のとき（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、燃料はＧＴＬ燃料とみなされ、ステップＳ３０４に進んで上述のようなＧＴＬ燃料用の燃料噴射制御が行われる。
【００５８】
他方、透明度ＣＬが所定値ＣＬ１未満のとき（ステップＳ３０３：ＮＯ）、燃料はＧＴＬ燃料以外の燃料とみなされる。本実施形態ではディーゼルエンジンであるので軽油燃料が誤給油された可能性が高い。よってここでは、ＥＣＵ５に予め記憶されている軽油燃料用のプログラム及びマップ等に従って軽油燃料用の燃料噴射制御が行われる。そしてステップＳ３０６において、警告ランプが点灯され、ユーザに誤給油の事実を知らせる。
【００５９】
このように、ＧＴＬ燃料以外の燃料が誤給油された場合にあっても、その事実を明確に検知可能である。そしてこのような誤給油があった場合、燃料噴射制御をＧＴＬ燃料用から軽油燃料用に切り替えるので、フェールセーフが図られる。またその事実をユーザに確実に知らせることができる。
【００６０】
以上の説明から分かるように、本実施形態においては、燃料密度検出手段が密度検出センサ２２によって構成され、発熱量算出手段がＥＣＵ５のステップＳ１０５〜Ｓ１０７を実行する部分によって構成され、燃料噴射量補正手段がＥＣＵ５のステップＳ２０５，Ｓ２０６，Ｓ２０７を実行する部分によって構成され、透明度検出手段が光反射式或いは光透過式の密度検出センサ２２によって構成され、燃料判別手段がＥＣＵ５のステップＳ３０３を実行する部分によって構成される。
【００６１】
なお本発明は他にも様々な実施形態を採用可能である。例えば、図３のマップは演算式に置換することもできる。前記実施形態で示された各数値はあくまで例示であり、任意の値をとることができる。前記実施形態においては、ＧＴＬ燃料の分子構成がＣｎＨ２ｎ＋２の形に近いものであるとした。しかしながらこの分子構成以外のＧＴＬ燃料も想定でき、この場合、Ｃ／Ｈ比の規格化などで対応できる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の概略構成図である。
【図２】密度検出センサの断面図である。
【図３】燃料密度から平均Ｃ数を求めるためのマップである。
【図４】ＧＴＬ燃料の発熱量算出ルーチンに関わるフローチャートである。
【図５】燃料噴射量の補正ルーチンに関わるフローチャートである。
【図６】燃料判別処理に関わるフローチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１  ディーゼルエンジン
５  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２２  密度検出センサ２２
Ｈｕ  ＧＴＬ燃料の今回発熱量
Hu_pre  ＧＴＬ燃料の前回発熱量
α  発熱量補正係数
Ｑｂｃ  基本補正後噴射量
Ｑｆｎｌ  最終噴射量
ρ０  適合に用いた燃料の密度
ρ１  実際の燃料の密度
ＣＬ  実際の燃料の透明度
【図１】
2006250038.tif 000003
【図２】
2006250038.tif 000004
【図３】
2006250038.tif 000005
【図４】
2006250038.tif 000006
【図５】
2006250038.tif 000007
【図６】
2006250038.tif 000008