(57)【要約】【課題】燃料フィルタの高い濾過効率を継続的に確保する燃料系制御装置の提供。【解決手段】Ｓ１０４では、燃料の性状に関する特定性状パラメータＳＰａを取得する。Ｓ１０５では、Ｓ１０４により取得された特定性状パラメータＳＰａに基づき、燃料を構成する分子構造種の混合割合ＭＲを算出する。Ｓ１０６では、Ｓ１０５により算出された混合割合ＭＲに対応する燃料の曇点ＴＭｃを、推定する。Ｓ１０８，Ｓ１０９では、Ｓ１０６により推定された曇点ＴＭｃ以下となる燃料の判定時温度ＴＭｊにおいて、ヒータを制御することにより燃料フィルタを加熱する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）の燃料系（１０）において燃焼室（１ａ）へ供給される燃料を濾過する燃料フィルタ（１１）のヒータ（１１０）による加熱を制御する燃料系制御装置（５０）であって、
前記燃料の性状に関する性状パラメータ（ＳＰａ）を取得するパラメータ取得ブロック（Ｓ１０４）と、
前記パラメータ取得ブロックにより取得された前記性状パラメータに基づき、前記燃料を構成する分子構造種の混合割合（ＭＲ）を算出する構造算出ブロック（Ｓ１０５）と、
前記構造算出ブロックにより算出された前記混合割合に対応する前記燃料の曇点（ＴＭｃ）を、推定する曇点推定ブロック（Ｓ１０６）と、
前記曇点推定ブロックにより推定された前記曇点以下となる前記燃料の温度（ＴＭｊ）において、前記ヒータを制御することにより前記燃料フィルタを加熱するヒータ制御ブロック（Ｓ１０８，Ｓ１０９）とを、備える燃料系制御装置。
【請求項２】
前記パラメータ取得ブロック（Ｓ１０４）は、前記燃料の動粘度、密度、低位発熱量及びＨＣ比のうち、少なくとも一種類を前記性状パラメータとして取得する請求項１に記載の燃料系制御装置。
【請求項３】
内燃機関（２００１）の燃料系（２０１０）において燃焼室（１ａ）へ供給される燃料を濾過する燃料フィルタ（１１）のヒータ（１１０）による加熱を制御する燃料系制御装置（５０）であって、
前記内燃機関での前記燃料の燃焼状態に関する燃焼パラメータ（ＳＰｂ）を取得するパラメータ取得ブロック（Ｓ２１０１，Ｓ２１０３）と、
前記パラメータ取得ブロックにより取得された前記燃焼パラメータに基づき、前記燃料を構成する分子構造種の混合割合（ＭＲ）を算出する構造算出ブロック（Ｓ２１０５）と、
前記構造算出ブロックにより算出された前記混合割合に対応する前記燃料の曇点（ＴＭｃ）を、推定する曇点推定ブロック（Ｓ１０６）と、
前記曇点推定ブロックにより推定された前記曇点以下となる前記燃料の温度（ＴＭｊ）において、前記ヒータを制御することにより前記燃料フィルタを加熱するヒータ制御ブロック（Ｓ１０８，Ｓ１０９）とを、備える燃料系制御装置。
【請求項４】
前記パラメータ取得ブロック（Ｓ２１０１，Ｓ２１０３）は、前記内燃機関での前記燃料の噴射指令タイミング（ｔ１）又は実噴射タイミング（ｔ２）から自着火タイミング（ｔ３）までの着火遅れ時間（ｔｄ）を、前記燃焼パラメータとして取得する請求項３に記載の燃料系制御装置。
【請求項５】
前記パラメータ取得ブロック（Ｓ２１０１，Ｓ２１０３）は、前記内燃機関における燃焼条件（Ｃｂ）を異ならせて前記着火遅れ時間を取得し、
前記燃焼条件は、筒内圧（ＰＳ）、筒内温度（ＴＳ）、酸素濃度（ＯＳ）及び噴射圧（ＰＩ）のうち、少なくとも一種類の燃焼特性値を含む請求項４に記載の燃料系制御装置。
【請求項６】
前記構造算出ブロック（Ｓ１０５，Ｓ２１０５）は、直鎖パラフィン類、側鎖パラフィン類、ナフテン類及び芳香族類のうち、少なくとも直鎖パラフィン類を含む前記分子構造種の前記混合割合を、算出する請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料系制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料系制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の燃料系において燃焼室への燃料を濾過する燃料フィルタのヒータによる加熱を制御することで、高い濾過効率を継続的に確保可能にする燃料系制御装置は、広く知られている。
【０００３】
こうした燃料系制御装置の一種として特許文献１の開示装置では、燃料の動粘度に対する曇点の相関データに従って、燃料の動粘度及び温度に基づくことで、ヒータ制御による燃料フィルタの加熱が実行されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−５１９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、本発明者らが鋭意研究を行った結果、ある単一温度において動粘度が同じ燃料でも、構成成分の違いに応じてワックス化による析出結晶の成長度にも違いが生じ、曇点は異なることが分かっている。そのために特許文献１の開示装置では、動粘度に対する曇点の相関データに基づいても、燃料の構成成分によっては現在温度が曇点以下となったにも拘わらず加熱が実行されずに、燃料フィルタ内の燃料がワックス化して最悪は目詰まりを招くという懸念があった。ここで燃料が一旦ワックス化すると、燃料フィルタに固着した析出結晶は加熱をしても溶融し難くなることから、高い濾過効率を継続的に確保する上での対策が必要であった。
【０００６】
本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃料フィルタの高い濾過効率を継続的に確保する燃料系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】
以下、課題を達成するための発明の技術的手段について、説明する。尚、発明の技術的手段を開示する特許請求の範囲及び本欄に記載された括弧内の符号は、後に詳述する実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示すものであり、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００８】
上述の課題を解決するために開示された第一発明は、
内燃機関（１）の燃料系（１０）において燃焼室（１ａ）へ供給される燃料を濾過する燃料フィルタ（１１）のヒータ（１１０）による加熱を制御する燃料系制御装置（５０）であって、
燃料の性状に関する性状パラメータ（ＳＰａ）を取得するパラメータ取得ブロック（Ｓ１０４）と、
パラメータ取得ブロックにより取得された性状パラメータに基づき、燃料を構成する分子構造種の混合割合（ＭＲ）を算出する構造算出ブロック（Ｓ１０５）と、
構造算出ブロックにより算出された混合割合に対応する燃料の曇点（ＴＭｃ）を、推定する曇点推定ブロック（Ｓ１０６）と、
曇点推定ブロックにより推定された曇点以下となる燃料の温度（ＴＭｊ）において、ヒータを制御することにより燃料フィルタを加熱するヒータ制御ブロック（Ｓ１０８，Ｓ１０９）とを、備える。
【０００９】
このように第一発明では、燃料の性状パラメータに基づき算出される分子構造種の混合割合に対応させて、燃料の曇点が推定される。これによれば、燃料の構成成分毎に分子構造種の混合割合が異なっても精確に曇点を推定できるので、当該曇点以下の燃料温度では燃料フィルタをヒータの制御により加熱して、目詰まりに先立つワックス化から抑止し得る。したがって、燃料フィルタの濾過効率を継続的に確保することが可能となる。
【００１０】
また、上述の課題を解決するために開示された第二発明は、
内燃機関（２００１）の燃料系（２０１０）において燃焼室（１ａ）へ供給される燃料を濾過する燃料フィルタ（１１）のヒータ（１１０）による加熱を制御する燃料系制御装置（５０）であって、
内燃機関での燃料の燃焼状態に関する燃焼パラメータ（ＳＰｂ）を取得するパラメータ取得ブロック（Ｓ２１０１，Ｓ２１０３）と、
パラメータ取得ブロックにより取得された燃焼パラメータに基づき、燃料を構成する分子構造種の混合割合（ＭＲ）を算出する構造算出ブロック（Ｓ２１０５）と、
構造算出ブロックにより算出された混合割合に対応する燃料の曇点（ＴＭｃ）を、推定する曇点推定ブロック（Ｓ１０６）と、
曇点推定ブロックにより推定された曇点以下となる燃料の温度（ＴＭｊ）において、ヒータを制御することにより燃料フィルタを加熱するヒータ制御ブロック（Ｓ１０８，Ｓ１０９）とを、備える。
【００１１】
このように第二発明では、内燃機関での燃焼パラメータに基づき算出される分子構造種の混合割合に対応させて、燃料の曇点が推定される。これによれば、燃料構成成分毎に分子構造種の混合割合が異なっても精確に曇点を推定できるので、当該曇点以下の燃料温度では燃料フィルタをヒータの制御により加熱して、目詰まりに先立つワックス化から抑止し得る。したがって、燃料フィルタの濾過効率を継続的に確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第一実施形態の適用される内燃機関の燃料系を示すブロック図である。
【図２】第一実施形態の加熱制御フローを示すフローチャートである。
【図３】第一実施形態の分子構造種の混合割合例を示すグラフである。
【図４】第一実施形態の分子構造種の混合割合を算出するための式１を示す模式図である。
【図５】第一実施形態の動粘度を取得するためのモデルデータ例を示すグラフである。
【図６】第一実施形態の密度を取得するためのモデルデータ例を示すグラフである。
【図７】第一実施形態の曇点を算出するための式２を示す模式図である。
【図８】第一実施形態にて算出される曇点について説明するためのグラフである。
【図９】第二実施形態の適用される内燃機関の燃料系を示すブロック図である。
【図１０】第二実施形態の加熱制御フローを示すフローチャートである。
【図１１】第二実施形態の特定燃焼パラメータを取得するための式３を示す模式図である。
【図１２】第二実施形態にて取得される着火遅れ時間について説明するためのグラフである。
【図１３】第二実施形態の筒内温度に対する着火遅れ時間の相関を示すグラフである。
【図１４】第二実施形態の酸素濃度に対する着火遅れ時間の相関を示すグラフである。
【図１５】第二実施形態にて混合割合の算出される分子構造種例を示す表である。
【図１６】図１２の変形例の着火遅れ時間について説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。
【００１４】
（第一実施形態）
図１に示すように本発明の第一実施形態による「燃料系制御装置」としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０は、車両に搭載される内燃機関１の燃料系１０に適用される。ＥＣＵ５０は、内燃機関１の燃焼室１ａへ供給される燃料を濾過する燃料フィルタ１１のヒータ１１０による加熱を、制御する。
【００１５】
具体的に燃料系１０は、燃料タンク１２、燃料フィルタ１１、高圧燃料ポンプ１３、コモンレール１４、温度センサ１５、動粘度センサ１６及び密度センサ１７等を、含んでいる。燃料タンク１２は、燃焼室１ａへ供給燃料を貯留する。
【００１６】
燃料フィルタ１１は、例えば濾紙等のフィルタエレメント１１１を容器１１２に収容して、構成されている。フィルタエレメント１１１は、燃料タンク１２から燃焼室１ａへの供給燃料を、供給経路の中途部にて通過させる。このときフィルタエレメント１１１は、通過する燃料中の異物を捕集することで、当該通過燃料を濾過する。
【００１７】
燃料フィルタ１１の容器１１２には、ヒータ１１０が設置されている。ヒータ１１０は、例えばＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子等の発熱素子を主体として、構成されている。ヒータ１１０は、ＥＣＵ５０からの通電調整により、フィルタエレメント１１１の加熱制御を受ける。これによりフィルタエレメント１１１では、燃料を構成する燃料構成成分に応じた曇点にて目詰まりに先立ち生じ始めるワックス化に対して、抑止作用の発揮が可能となっている。
【００１８】
高圧燃料ポンプ１３は、燃料タンク１２から燃料フィルタ１１を介して吸入した燃料を、燃焼室１ａへの供給燃料としてコモンレール１４に圧送する。そこで高圧燃料ポンプ１３では、ＥＣＵ５０からの通電調整により、コモンレール１４への圧送燃料の圧力制御を受ける。このとき、コモンレール１４への圧送燃料の圧力は、例えばアクセル開度及びエンジン回転数等といった内燃機関１の運転状態に基づくことで、ＥＣＵ５０により制御される。
【００１９】
コモンレール１４は、内燃機関１において複数の燃焼室１ａ毎に燃料噴射弁１ｂから噴射させる供給燃料を、内部に一時的に蓄える。ここで、燃焼室１ａ毎の各燃料噴射弁１ｂの開閉弁時期は、ＥＣＵ５０により制御される。これにより各燃料噴射弁１ｂの開弁時には、対応する燃焼室１ａへコモンレール１４からの供給燃料が噴射されることで、当該対応燃焼室１ａへ吸入された空気と混合される。その結果、燃料と空気との混合気が内燃機関１のピストンにより圧縮されることで、当該燃料が自着火して燃焼する。即ち、本実施形態の内燃機関１は、圧縮自着火式のディーゼルエンジンであり、当該内燃機関１への供給燃料として、ディーゼル燃料である軽油が使用されている。ここで、そうした燃料の構成成分は、世界の地域毎（国毎）に相異なっている。
【００２０】
コモンレール１４には、内部燃料の圧力が耐圧値を超えるのを規制するために、減圧弁１４０が設置されている。減圧弁１４０の開弁時にコモンレール１４から逃がされる燃料は、図１に示すように還流先として燃料タンク１２及び燃料フィルタ１１の一方が還流弁１４１により選択されるようになっていてもよいし、図示はしないが還流先が燃料タンク１２に限定されていてもよい。尚、還流弁１４１による還流先の選択は、燃料温度に応じた感温素子の働きにより制御される。また。還流弁１４１による還流先を選択される燃料は、コモンレール１４から逃がされる燃料だけでなく、図１に示すように、高圧燃料ポンプ１３や各燃料噴射弁１ｂから逃がされる燃料等であってもよい。
【００２１】
各センサ１５，１６，１７は、燃料系１０のうち燃料タンク１２から燃焼室１ａ毎の各燃料噴射弁１ｂに至る燃料経路において、図１に明示はされていないが、それぞれ所定の一箇所に設置されている。温度センサ１５は、例えばサーミスタ等のセンサ素子を主体として、構成されている。温度センサ１５は、燃料タンク１２から燃焼室１ａへの供給燃料の温度を、設置箇所において検出する。動粘度センサ１６は、例えば音叉式、超音波式若しくは細管式等の直接計測型、又は密度等からの間接推定型のセンサ素子を主体として、構成されている。動粘度センサ１６は、燃料タンク１２から燃焼室１ａへの供給燃料の動粘度を、設置箇所において検出する。密度センサ１７は、例えば固有振動周期測定式等のセンサ素子を主体として、構成されている。密度センサ１７は、燃料タンク１２から燃焼室１ａへの供給燃料の密度を、設置箇所において検出する。ここで特に、密度センサ１７による密度の検出と動粘度センサ１６による動粘度の検出とは、燃料温度が実質同一と擬制可能な設置箇所にて、本実施形態では実行されている。
【００２２】
ＥＣＵ５０は、プロセッサ５０ａ及びメモリ５０ｂを有するマイクロコンピュータを主体として、構成されている。ＥＣＵ５０は、ヒータ１１０、高圧燃料ポンプ１３、各センサ１５，１６，１７及び各弁１ｂ，１４０の他、車両の各種センサに対し、直接的又は車内ネットワークを介して間接的に接続されている。ＥＣＵ５０は、各センサ１５，１６，１７の検出情報と内燃機関１の運転状態とを含む車両情報に基づき、ヒータ１１０、高圧燃料ポンプ１３及び各弁１ｂ，１４０の作動を制御する。
【００２３】
ここで詳細にＥＣＵ５０は、メモリ５０ｂに記憶された加熱制御プログラムをプロセッサ５０ａにより実行することで、図２に示す加熱制御フローの各ステップを機能的に実現する。尚、加熱制御フローは、車両において乗員からの内燃機関１の始動指令を与えるパワースイッチのオン操作に応じて開始される一方、乗員からの内燃機関１の停止指令を与える同スイッチのオフ操作に応じて終了する。また、加熱制御フロー中の「Ｓ」とは、各ステップを意味する。さらにまた、加熱制御プログラムを記憶するＥＣＵ５０のメモリ５０ｂは、例えば半導体メモリ、磁気媒体若しくは光学媒体等といった記憶媒体を、一つ又は複数使用して構成される。
【００２４】
まずＳ１０１では、動粘度及び密度の検出箇所、即ち動粘度センサ１６及び密度センサ１７の設置箇所における燃料の現在温度ＴＭｐを、温度センサ１５による検出情報に基づき取得する。このとき、動粘度センサ１６及び密度センサ１７の設置箇所又は近傍箇所にて燃料温度を検出する温度センサ１５であれば、温度センサ１５による検出温度が直接的に現在温度ＴＭｐとして取得される。一方、動粘度センサ１６及び密度センサ１７の設置箇所からの離間箇所にて燃料温度を検出する温度センサ１５であれば、温度センサ１５による検出温度から間接的且つ推定的に現在温度ＴＭｐが取得される。
【００２５】
次のＳ１０２では、Ｓ１０１により取得された現在温度ＴＭｐと実質同一温度下にて、動粘度センサ１６の設置箇所における燃料の現在動粘度ＫＶｐを、動粘度センサ１６の検出情報に基づき取得する。続くＳ１０３では、Ｓ１０１により取得された現在温度ＴＭｐと実質同一温度下にて、密度センサ１７の設置箇所における燃料の現在密度ＤＤｐを、密度センサ１７の検出情報に基づき取得する。即ち、現在密度ＤＤｐと現在動粘度ＫＶｐとが同一温度ＴＭｐにて取得される。
【００２６】
さらに続くＳ１０４では、燃料の性状に関する性状パラメータとして、燃料を構成する分子構造種の混合割合ＭＲに対して高い感度を示す特定性状パラメータＳＰａを、取得する。本発明者の鋭意研究結果によれば、図３に例示するような分子構造種の混合割合ＭＲは、各地域（各国）の燃料構成成分毎に相異なっていることが判明している。さらに本発明者の鋭意研究結果によれば、特定性状パラメータＳＰａに対して分子構造種の混合割合ＭＲは、図４に示す式１に従った相関を有することが判明している。具体的に、式１における右辺のうち右側の行列は（ｙ＋１）行１列の行列であり、所定となる（ｙ＋１）個の特定性状パラメータＳＰａから構成されている。ここで（ｙ＋１）個の特定性状パラメータＳＰａとしては、基準温度ＴＭｂでの動粘度及び密度と、低位発熱量及びＨＣ比とのうち少なくとも一種類が含まれていればよく、特に第一実施形態ではそれらの全種類が含まれている。
【００２７】
こうしたことからＳ１０４では、Ｓ１０２により取得された現在動粘度ＫＶｐを、Ｓ１０１により取得された現在温度ＴＭｐでの値から基準温度ＴＭｂでの値に変換することで、特定性状パラメータＳＰａとなる動粘度を取得する。ここで、現在動粘度ＫＶｐに対して現在温度ＴＭｐ及び基準温度ＴＭｂ間での動粘度変化量ΔＫＶは、図５に例示するような相関を、現在温度ＴＭｐとする燃料温度毎に有することが判明している。そこで、現在動粘度ＫＶｐに対する動粘度変化量ΔＫＶの相関を表したモデルデータに従って算出される動粘度変化量ΔＫＶを、現在動粘度ＫＶｐに加算することで、特定性状パラメータＳＰａとしての動粘度が取得される。尚、基準温度ＴＭｂは、図４の式１における右辺のうち右側の行列に関連付けて、予め所定温度に設定されている。
【００２８】
またＳ１０４では、Ｓ１０３により取得された現在密度ＤＤｐを、Ｓ１０１により取得された現在温度ＴＭｐでの値から基準温度ＴＭｂでの値に変換することで、特定性状パラメータＳＰａとなる密度を取得する。ここで、現在密度ＤＤｐに対して基準温度ＴＭｂでの密度は、図６に例示するような相関を、現在温度ＴＭｐとする燃料温度毎に有することが判明している。そこで、現在密度ＤＤｐに対する基準温度ＴＭｂでの密度相関を表したモデルデータに従うことで、特定性状パラメータＳＰａとしての密度が取得される。尚、密度取得の場合の基準温度ＴＭｂについては、上述した動粘度取得の場合と同様に設定されている。
【００２９】
さらにＳ１０４では、特定性状パラメータＳＰａとして取得された動粘度及び密度に基づくことで、特定性状パラメータＳＰａとなる低位発熱量を取得する。この低位発熱量とは、燃料の真発熱量として、内燃機関１におけるピストンの運動エネルギーへと変換可能な発熱量を意味する。
【００３０】
またさらにＳ１０４では、特定性状パラメータＳＰａとして取得された動粘度及び密度、又は特定性状パラメータＳＰａとして取得された低位発熱量に基づくことで、特定性状パラメータＳＰａとなるＨＣ比を取得する。このＨＣ比とは、燃料に含まれている炭素数及び水素数の比を意味する。
【００３１】
尚、Ｓ１０４にて算出される（ｙ＋１）個の特定性状パラメータＳＰａとしては、例えば燃料である軽油の着火性を表すセタン価、及び所定割合の燃料が留出する留出温度といった蒸留性状等のうち、少なくとも一種類の他の性状パラメータが含まれていてもよい。
【００３２】
図２に示すようにＳ１０４に続くＳ１０５では、図４に示す式１の相関を表したモデルデータに従って、分子構造種の混合割合ＭＲを算出する。具体的に、式１における左辺の行列は（ｘ＋１）行１列の行列であり、所定となる（ｘ＋１）個の分子構造種毎の混合割合ＭＲから構成されている。ここで（ｘ＋１）個の分子構造種としては、図４に示す直鎖パラフィン類、側鎖パラフィン類、ナフテン類及び芳香族類のうち少なくとも直鎖パラフィン類が含まれていればよく、特に第一実施形態ではそれらの全種類が含まれている。また、式１における右辺のうち右側の行列は、上述の如くＳ１０４にて取得された（ｙ＋１）個の特定性状パラメータＳＰａから、構成されている。
【００３３】
さらに、式１における右辺のうち左側の行列は（ｘ＋１）行（ｙ＋１）列の行列であり、（ｘ＋１）・（ｙ＋１）個の感度係数ａ００…ａｘｙから構成されている。ここで感度係数ａ００…ａｘｙは、各分子構造種の混合割合ＭＲに対する特定性状パラメータＳＰａ毎の感度（影響度）を表す係数であり、例えば設計時の実験結果又はシミュレーション結果等に基づき予め設定、又は当該予設定値から内燃機関１の運転条件等に基づき可変設定される。
【００３４】
こうしたことからＳ１０５では、Ｓ１０４により取得された特定性状パラメータＳＰａに基づく分子構造種毎の混合割合ＭＲを、モデルデータとしての式１に従って算出するのである。
【００３５】
図２に示すようにＳ１０５に続くＳ１０６では、分子構造種の混合割合ＭＲに対応させて、燃料の曇点ＴＭｃを推定する。本発明者の鋭意研究結果によれば、分子構造種の混合割合ＭＲに対して曇点ＴＭｃは、図７に示す式２に従った相関を有することから、推定可能であることが判明している。具体的に、式２における右辺のうち右側の行列は、上述の如く式１の左辺としてＳ１０５により分子構造種毎に算出された（ｘ＋１）個の混合割合ＭＲから、構成されている。また、式２における右辺のうち左側の行列は１行（ｘ＋１）列の行列であり、（ｘ＋１）個の感度係数ｃ００…ｃ０ｘから構成されている。ここで感度係数ｃ００…ｃ０ｘは、曇点ＴＭｃに対する分子構造種毎の感度（影響度）を表す係数であり、例えば設計時の実験結果又はシミュレーション結果等に基づき予め固定設定、又は当該予設定値から内燃機関１の運転条件等に基づき可変設定される。
【００３６】
こうしたことからＳ１０６では、Ｓ１０５により算出された各混合割合ＭＲに対応する曇点ＴＭｃ、即ち図３に例示の如く燃料の構成成分に固有となる曇点ＴＭｃを、モデルデータとしての式２に従って算出するのである。ここで図８は、分子構造種の混合割合ＭＲに応じた実際の曇点ＴＭｃに対して、算出された曇点ＴＭｃが高精度に推定可能であることを、証明している。
【００３７】
図２に示すようにＳ１０６に続くＳ１０７では、燃料フィルタ１１のフィルタエレメント１１１を現在通過する燃料の温度として、判定時温度ＴＭｊを温度センサ１５による検出情報に基づき取得する。このとき、フィルタエレメント１１１からの離間箇所にて燃料温度を検出する温度センサ１５であれば、温度センサ１５による検出温度から間接的且つ推定的に判定時温度ＴＭｊが取得される。一方、フィルタエレメント１１１の近傍箇所にて燃料温度を検出する温度センサ１５であれば、温度センサ１５による検出温度が直接的に判定時温度ＴＭｊとして取得される。尚、Ｓ１０６から直接移行する初回のＳ１０７では、Ｓ１０１での温度センサ１５による検出情報に基づくことで、判定時温度ＴＭｊを取得してもよい。
【００３８】
さらに続くＳ１０８では、Ｓ１０７により取得された判定時温度ＴＭｊと、Ｓ１０６により推定された曇点ＴＭｃとを比較することで、それら値ＴＭｊ，ＴＭｃの大小関係を判定する。その結果、判定時温度ＴＭｊが曇点ＴＭｃ以下であると判定された場合には、Ｓ１０９へ移行する一方、判定時温度ＴＭｊが曇点ＴＭｃ超過であると判定された場合には、Ｓ１１０へ移行する。
【００３９】
Ｓ１０９では、通電量の調整によりヒータ１１０の発熱を制御することで、燃料フィルタ１１のフィルタエレメント１１１を加熱する。このときには、フィルタエレメント１１１の加熱温度を、例えばＳ１０８にて比較された値ＴＭｊ，ＴＭｃの差分値に応じた可変温度に制御してもよいし、予め決められた固定温度に制御してもよい。これに対してＳ１１１０では、通電量のカットによりヒータ１１０の発熱を停止させることで、燃料フィルタ１１のフィルタエレメント１１１に対する加熱を停止状態とする。尚、これらＳ１０９，Ｓ１１０のいずれの場合にも、実行終了後にはＳ１０７へと戻ることになる。
【００４０】
ここまで説明したように第一実施形態では、ＥＣＵ５０のうちＳ１０４を実行する機能部分が「パラメータ取得ブロック」に相当し、ＥＣＵ５０のうちＳ１０５を実行する機能部分が「構造算出ブロック」に相当する。また第一実施形態では、ＥＣＵ５０のうちＳ１０６を実行する機能部分が「曇点推定ブロック」に相当し、ＥＣＵ５０のうちＳＳ１０８，Ｓ１０９を実行する機能部分が「ヒータ制御ブロック」に相当する。
【００４１】
（作用効果）
以上説明した第一実施形態の作用効果を、以下に説明する。
【００４２】
第一実施形態では、燃料の特定性状パラメータＳＰａに基づき算出される分子構造種の混合割合ＭＲに対応させて、燃料の曇点ＴＭｃが推定される。これによれば、燃料の構成成分毎に分子構造種の混合割合ＭＲが異なっても精確に曇点ＴＭｃを推定できるので、当該曇点ＴＭｃ以下の判定時温度ＴＭｊでは燃料フィルタ１１をヒータ１１０の制御により加熱して、目詰まりに先立つワックス化から抑止し得る。したがって、燃料フィルタ１１の濾過効率を継続的に確保することが可能となる。
【００４３】
また一般に燃料には、直鎖パラフィン類、側鎖パラフィン類、ナフテン類及び芳香族類が主として含まれ、特に直鎖パラフィン類はその構造上の特徴から結晶成長し易く、曇点への寄与度が高い。そこで直鎖パラフィン類、側鎖パラフィン類、ナフテン類及び芳香族類のうち、少なくとも直鎖パラフィン類を含む分子構造種の混合割合ＭＲに、曇点ＴＭｃを対応させて推定する第一実施形態によれば、当該曇点ＴＭｃの推定値を高精度に求め得る。故に、こうした高精度推定の曇点ＴＭｃ以下にて燃料フィルタ１１を加熱することで、高濾過効率の継続的確保の信頼性を高めることが可能となる。
【００４４】
さらに第一実施形態によると、分子構造種の混合割合ＭＲに対して感度の高い相関を示す特定性状パラメータＳＰａとして、燃料の動粘度、密度、低位発熱量及びＨＣ比のうち少なくとも一種類に基づくことで、当該混合割合ＭＲの算出値を高精度に求め得る。これによれば、燃料の構成成分が異なっても混合割合ＭＲの高精度な算出値に対応させて曇点ＴＭｃを推定できるので、当該曇点ＴＭｃ以下での燃料フィルタ１１の加熱により高濾過効率の継続的確保の信頼性を高めることが可能となる。
【００４５】
（第二実施形態）
本発明の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。図９に示すように第二実施形態の内燃機関２００１又はその燃料系２０１０には、筒内圧センサ２０１８ａ、酸素濃度センサ２０１８ｂ及び噴射圧センサ２０１８ｃが設けられている。
【００４６】
筒内圧センサ２０１８ａは、圧力検出素子と共に温度検出素子を含んで構成され、図９に明示はされていないが、内燃機関２００１の例えばシリンダヘッド等に設置されている。筒内圧センサ２０１８ａは、内燃機関２００１において各燃焼室１ａを形成する気筒内の圧力として、筒内圧力を検出する。また筒内圧センサ２０１８ａは、燃焼室１ａを形成する気筒内の温度として、筒内温度も検出する。
【００４７】
酸素濃度センサ２０１８ｂは、酸素に対する濃度検出素子を主体に構成され、図９に明示はされていないが、内燃機関２００１の例えば吸気管等に設置されている。酸素濃度センサ２０１８ｂは、内燃機関２００１において各燃焼室１ａへ吸入される空気中の酸素の含有割合として、酸素濃度を検出する。
【００４８】
噴射圧センサ２０１８ｃは、圧力検出素子を主体に構成され、図９に明示はされていないが、燃料系２０１０の例えばコモンレール１４等に設置されている。噴射圧センサ２０１８ｃは、内燃機関２００１において各燃料噴射弁１ｂから噴射される燃料の圧力として、噴射圧を検出する。
【００４９】
尚、このような第二実施形態では、作用効果を発揮する上において、センサ１５，１６，１７の検出情報又はそれらセンサ１５，１６，１７自体が不要となる。
【００５０】
こうした第二実施形態の加熱制御フローでは、図１０に示すように、Ｓ１０１〜Ｓ１０５に代わるＳ２１０１，Ｓ２１０３，Ｓ２１０５を実行する。
【００５１】
Ｓ２１０１では、内燃機関１の燃焼室１ａにおける燃焼条件Ｃｂを、複数回の燃焼時に取得する。このとき、後に詳述する図１１に示された特定燃焼パラメータＳＰｂのＳ２１０３での取得数と一致する複数回として、（ｙ＋１）回の燃焼条件Ｃｂが取得される。ここで各回の燃焼条件Ｃｂは、燃料の燃焼し易さに対して高い感度を示す燃焼特性値として、図１１に示す筒内圧ＰＳ、筒内温度ＴＳ、酸素濃度ＯＳ及び噴射圧ＰＩのうち少なくとも一種類から構成されていればよく、特に第二実施形態ではそれら全種類の組から構成されている。
【００５２】
こうしたことからＳ２１０１では、筒内圧ＰＳ、筒内温度ＴＳ、酸素濃度ＯＳ及び噴射圧ＰＩの組を、それぞれ対応したセンサ２０１８ａ，２０１８ｂ，２０１８ｃの検出情報に基づき各回の燃焼直前に取得して、メモリ５０ｂに記憶していく。尚、図１１において燃焼条件Ｃｂとして示される燃焼特性値ＰＳ，ＴＳ，ＯＳ，ＰＩ毎に括弧書きで付された数字ｎは、（ｙ＋１）回のうちｎ回目の燃焼に対応していることを、意味する。また、各回の燃焼条件Ｃｂとしてメモリ５０ｂに記憶された燃焼特性値ＰＳ，ＴＳ，ＯＳ，ＰＩの組は、後に詳述するＳ２１０３の実行完了以降にリセットされる。
【００５３】
図１０に示すようにＳ２１０１に続くＳ２１０３では、内燃機関１での燃料の燃焼状態に関する燃焼パラメータとして、燃料を構成する分子構造種の混合割合ＭＲに対して高い感度を示す特定燃焼パラメータＳＰｂを、取得する。本発明者の鋭意研究結果によれば、特定燃焼パラメータＳＰｂに対して分子構造種の混合割合ＭＲは、図１１に示す式３に従った相関を有することが判明している。具体的に、式３における右辺のうち右側の行列は（ｙ＋１）行１列の行列であり、所定となる（ｙ＋１）個の特定燃焼パラメータＳＰｂから構成されている。ここで（ｙ＋１）個の特定燃焼パラメータＳＰｂとしては、Ｓ２１０１にて取得された各回の燃焼条件Ｃｂでの着火遅れ時間ｔｄが、含まれている。尚、同一の燃焼条件Ｃｂにて取得された複数回の燃焼サイクル毎の着火遅れ時間ｔｄを平均してなる平均値が、当該条件Ｃｂでの特定燃焼パラメータＳＰｂとして求められてもよい。
【００５４】
図１２に示すように第二実施形態では、噴射指令タイミングｔ１から、タイムラグの生じる実噴射タイミングｔ２を経て、さらにタイムラグの生じる自着火タイミングｔ３までの経過時間が、着火遅れ時間ｔｄと定義される。ここで噴射指令タイミングｔ１とは、燃料の噴射指令としてパルス信号のオンによる通電がＥＣＵ５０から燃料噴射弁１ｂへと開始されるタイミングである。また実噴射タイミングｔ２とは、噴射指令として通電の開始された燃料噴射弁１ｂから燃焼室１ａへの燃料噴射が実際に開始されることで、噴射率の立ち上がるタイミングである。さらに自着火タイミングｔ３とは、燃料噴射弁１ｂから噴射の開始された燃焼室１ａにて燃料が自着火することで、燃焼が実際に開始されて熱発生率の立ち上がるタイミングである。
【００５５】
こうしたことから先のＳ２１０１では、各回の燃焼時にてセンサ２０１８ａの検出信号に基づき筒内圧ＰＳの急上昇タイミングが自着火タイミングｔ３として取得されておくことで、Ｓ２１０３では、当該タイミングｔ３に対応する着火遅れ時間ｔｄが算出される。
【００５６】
図１０に示すようにＳ２１０３に続くＳ２１０５では、図１１に示す式３の相関を表したモデルデータに従って、分子構造種の混合割合ＭＲを算出する。具体的に、式３における左辺の行列は（ｘ＋１）行１列の行列であり、所定となる（ｘ＋１）個の分子構造種毎の混合割合ＭＲから構成されている。ここで（ｘ＋１）個の分子構造種としては、図１１に示す直鎖パラフィン類、側鎖パラフィン類、ナフテン類及び芳香族類のうち少なくとも直鎖パラフィン類が含まれていればよく、特に第二実施形態でもそれらの全種類が含まれている。また、式３における右辺のうち右側の行列は、上述の如くＳ２１０３にて取得された（ｙ＋１）個の特定燃焼パラメータＳＰｂとしての着火遅れ時間ｔｄから、構成されている。尚、図１１において着火遅れ時間ｔｄに括弧書きで付された数字ｎは、（ｙ＋１）回のうちｎ回目の燃焼条件Ｃｂに対応していることを、意味する。即ち、図１１において括弧書きで付された数字ｎが同一の着火遅れ時間ｔｄと燃焼特性値ＰＳ，ＴＳ，ＯＳ，ＰＩの組とは、同一回の燃焼時における特定燃焼パラメータＳＰｂと燃焼条件Ｃｂとを、それぞれ意味する。
【００５７】
さらに、式３における右辺のうち左側の行列は（ｘ＋１）行（ｙ＋１）列の行列であり、（ｘ＋１）・（ｙ＋１）個の感度係数ｂ００…ｂｘｙから構成されている。ここで感度係数ｂ００…ｂｘｙは、各分子構造種の混合割合ＭＲに対する特定燃焼パラメータＳＰｂ毎の感度（影響度）を表す係数であり、例えば設計時の実験結果又はシミュレーション結果等に基づき予め設定、又は当該予設定値から内燃機関１の運転条件等に基づき可変設定される。
【００５８】
こうしたことからＳ２１０５では、Ｓ２１０３により特定燃焼パラメータＳＰｂとして取得された着火遅れ時間ｔｄに基づく分子構造種毎の混合割合ＭＲを、モデルデータとしての式３に従って算出するのである。以下、そうした式３の行列式に従うことで、各分子構造種毎の混合割合ＭＲが算出可能となる原理を、説明する。
【００５９】
図１３に例示するように、燃焼直前の筒内温度ＴＳが高くなるほど、燃料は自着火し易く、着火遅れ時間ｔｄは短くなる。この筒内温度ＴＳに対する着火遅れ時間ｔｄの相関は、燃料の構成成分毎に分子構造種の混合割合ＭＲに応じた傾向を示す。そこで、図１３に丸印（○）を付けて例示するように筒内温度ＴＳに対する着火遅れ時間ｔｄに基づくことで、分子構造種の混合割合ＭＲを推定することが可能となるのである。
【００６０】
また図示はしないが、燃焼直前の筒内圧ＰＳが高くなるほど、燃料は自着火し易く、着火遅れ時間ｔｄは短くなる。この筒内圧ＰＳに対する着火遅れ時間ｔｄの相関は、燃料の構成成分毎に分子構造種の混合割合ＭＲに応じた傾向として、筒内温度ＴＳに対する着火遅れ時間ｔｄの相関と同様の傾向を示す。そこで、図示はしないが筒内圧ＰＳに対する着火遅れ時間ｔｄに基づくことで、分子構造種の混合割合ＭＲを推定することが可能となるのである。
【００６１】
さらに図１４に例示するように、燃焼直前の混合気中にて酸素濃度ＯＳが高くなるほど、燃料は自着火し易く、着火遅れ時間ｔｄは短くなる。この酸素濃度ＯＳに対する着火遅れ時間ｔｄの相関は、燃料の構成成分毎に分子構造種の混合割合ＭＲに応じた傾向として、筒内温度ＴＳ及び筒内圧ＰＳに対する着火遅れ時間ｔｄの相関とは異なる傾向を示す。そこで、図１４に丸印（○）を付けて例示するように酸素濃度ＯＳに対する着火遅れ時間ｔｄに基づくことで、分子構造種の混合割合ＭＲを推定することが可能となるのである。
【００６２】
またさらに図示はしないが、燃焼直前の噴射圧ＰＩが高くなるほど、燃料は自着火し易く、着火遅れ時間ｔｄは短くなる。この噴射圧ＰＩに対する着火遅れ時間ｔｄの相関は、燃料の構成成分毎に分子構造種の混合割合ＭＲに応じた傾向として、筒内温度ＴＳ及び筒内圧ＰＳに対する着火遅れ時間ｔｄの相関とも、酸素濃度ＯＳに対する着火遅れ時間ｔｄの相関とも、異なる傾向を示す。そこで、図示はしないが噴射圧ＰＩに対する着火遅れ時間ｔｄに基づくことで、分子構造種の混合割合ＭＲを推定することが可能となるのである。
【００６３】
このような相関の傾向は、筒内温度ＴＳ及び筒内圧ＰＳに対する着火遅れ時間ｔｄの相関と、酸素濃度ＯＳに対する着火遅れ時間ｔｄの相関と、噴射圧ＰＩに対する着火遅れ時間ｔｄの相関とで、影響度の高い分子構造種が相異なることに依拠している。
【００６４】
具体的に、図１５に例示される分子構造種αは、筒内温度ＴＳ及び筒内圧ＰＳに対する着火遅れ時間ｔｄの相関に、高い影響度を与える種である。故に、筒内温度ＴＳ及び筒内圧ＰＳの変化に応じた着火遅れ時間ｔｄの変化（例えば筒内温度ＴＳについては図１３参照）が大きく現出する燃料ほど、分子構造種αの混合割合ＭＲが多い構成成分となる。また、図１５に例示される分子構造種βは、酸素濃度ＯＳに対する着火遅れ時間ｔｄの相関に、高い影響度を与える種である。故に、酸素濃度ＯＳの変化に応じた着火遅れ時間ｔｄの変化（例えば図１４参照）が大きく現出する燃料ほど、分子構造種βの混合割合ＭＲが多い構成成分となる。さらに、図１５に例示される分子構造種γは、噴射圧ＰＩに対する着火遅れ時間ｔｄの相関に、高い影響度を与える種である。故に、噴射圧ＰＩの変化に応じた着火遅れ時間ｔｄの変化が大きく現出する燃料ほど、分子構造種γの混合割合ＭＲが多い構成成分となる。
【００６５】
ここで図１１の式３は、燃焼条件Ｃｂとして燃焼特性値ＰＳ，ＴＳ，ＯＳ，ＰＩの少なくとも一種類が異なることで燃焼毎に変化することになる着火遅れ時間ｔｄに対して、分子構造種毎の影響度を表した感度係数ｂ００…ｂｘｙを、掛け合わせる行列式である。したがって、式３の行列式による算出結果は、燃焼条件Ｃｂとしての燃焼特性値ＰＳ，ＴＳ，ＯＳ，ＰＩに対する着火遅れ時間ｔｄの相関具合に応じた分子構造種毎の混合割合ＭＲを、精確に推定したものとなる。
【００６６】
このように第二実施形態では、ＥＣＵ５０のうちＳ２１０１，Ｓ２１０３を実行する機能部分が「パラメータ取得ブロック」に相当し、ＥＣＵ５０のうちＳ２１０５を実行する機能部分が「構造算出ブロック」に相当する。
【００６７】
以上説明した第二実施形態によると、内燃機関１での燃料の特定燃焼パラメータＳＰｂに基づき算出される分子構造種の混合割合ＭＲに対応させて、燃料の曇点ＴＭｃが推定される。これによれば、燃料の構成成分毎に分子構造種の混合割合ＭＲが異なっても精確に曇点ＴＭｃを推定できるので、第一実施形態と同様の原理から、燃料フィルタ１１の濾過効率を継続的に確保することが可能となる。
【００６８】
また第二実施形態でも、直鎖パラフィン類、側鎖パラフィン類、ナフテン類及び芳香族類のうち、少なくとも直鎖パラフィン類を含む分子構造種の混合割合ＭＲに対応させて、曇点ＴＭｃが推定される。これにより、第一実施形態と同様の原理から曇点ＴＭｃの推定値を高精度に求め得るので、当該曇点ＴＭｃ以下にて燃料フィルタ１１を加熱することで、高濾過効率の継続的確保の信頼性を高めることが可能となる。
【００６９】
さらに第二実施形態によると、分子構造種の混合割合ＭＲに対して感度の高い相関を示す特定燃焼パラメータＳＰｂとして、内燃機関１での燃料の噴射指令タイミングｔ１から自着火タイミングｔ３までの着火遅れ時間ｔｄに基づくことで、当該混合割合ＭＲの算出値を高精度に求め得る。これによれば、燃料の構成成分が異なっても混合割合ＭＲの高精度な算出値に対応させて曇点ＴＭｃを推定できるので、当該曇点ＴＭｃ以下での燃料フィルタ１１の加熱により高濾過効率の継続的確保の信頼性を高めることが可能となる。
【００７０】
またさらに第二実施形態によると、分子構造種の混合割合ＭＲと相関性が高い燃料特性値として、筒内圧ＰＳ、筒内温度ＴＳ、酸素濃度ＯＳ及び噴射圧ＰＩの少なくとも一種類を含むようにした燃焼条件Ｃｂを異ならせて、上記の着火遅れ時間ｔｄが取得される。これによれば、着火遅れ時間ｔｄに基づく混合割合ＭＲの算出値、ひいては当該算出値に対応する曇点ＴＭｃの推定値を高精度に求め得るので、当該曇点ＴＭｃ以下での燃料フィルタ１１の加熱により高濾過効率の継続的確保の信頼性を高めることが可能となる。
【００７１】
（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
【００７２】
具体的に、第一実施形態に関する変形例１では、内燃機関１の運転条件に基づく推定により、現在温度ＴＭｐが取得されてもよい。この変形例１では、作用効果を発揮する上において、温度センサ１５の検出情報又は同センサ１５自体が不要となる。また変形例１では、現在温度ＴＭｐの推定に利用される運転条件として、例えば内燃機関１の完全暖機後における燃料の低圧条件や中圧条件等といった使用頻度の大きい条件が、採用される。
【００７３】
第一実施形態に関する変形例２では、特定性状パラメータＳＰａとしての動粘度、密度、低位発熱量及びＨＣ比のうち一〜三種類に基づくことで、分子構造種の混合割合ＭＲが算出されてもよい。第二実施形態に関する変形例３では、筒内圧ＰＳ、筒内温度ＴＳ、酸素濃度ＯＳ及び噴射圧ＰＩのうち一〜三種類の燃焼特性値から、燃焼条件Ｃｂが構成されてもよい。
【００７４】
第二実施形態に関する変形例４では、図１６に示すように、実噴射タイミングｔ２から自着火タイミングｔ３までの経過時間が、着火遅れ時間ｔｄと定義されてもよい。第二実施形態に関する変形例５では、着火遅れ時間ｔｄに加えて又は代えて、例えば熱発生率の変化波形及び燃焼による発生熱量等のうち少なくとも一種類が、特定燃焼パラメータＳＰｂとして取得されてもよい。
【００７５】
第一及び第二実施形態に関する変形例６では、直鎖パラフィン類、側鎖パラフィン類、ナフテン類及び芳香族類のうち、少なくとも直鎖パラフィン類である一〜三種類が、混合割合ＭＲを算出する分子構造種に含まれていてもよい。但し、それら四種類のうち直鎖パラフィン類のみが含まれる場合、直鎖パラフィン類の混合割合ＭＲと共に、直鎖パラフィン類以外となる他分子構造種の合計の混合割合ＭＲが算出される。
【００７６】
第一実施形態に関する変形例７では、例えば近赤外光、紫外光及び可視光等を用いて測定した分子の振動スペクトルに基づき、特定性状パラメータＳＰａを取得してもよい。第一及び第二実施形態に関する変形例８では、加熱制御フローの少なくとも一部のステップが、ＥＣＵ５０により機能的に実現される代わりに、一つ又は複数のＩＣ等によりハードウェア的に実現されてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１，２００１  内燃機関、１ａ  燃焼室、１０，２０１０  燃料系、１１  燃料フィルタ、１５  温度センサ、１６  動粘度センサ、１７  密度センサ、５０  ＥＣＵ、５０ａ  プロセッサ、５０ｂ  メモリ、１１０  ヒータ、１１１  フィルタエレメント、２０１８ａ  筒内圧センサ、２０１８ｂ  酸素濃度センサ、２０１８ｂ  噴射圧センサ、Ｃｂ  燃焼条件、ＭＲ  混合割合、ＯＳ  酸素濃度、ＰＩ  噴射圧、ＰＳ  筒内圧、ＳＰａ  特定性状パラメータ、ＳＰｂ  特定燃焼パラメータ、ＴＭｃ  曇点、ＴＭｊ  判定時温度、ＴＳ  筒内温度、ｔ１  噴射指令タイミング、ｔ２  実噴射タイミング、ｔ３  自着火タイミング、ｔｄ  着火遅れ時間
【図１】
2018200025.tif 000003
【図２】
2018200025.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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