(57)【要約】【課題】燃料の性状の変動によって、圧縮着火式の内燃機関の始動性が低下すること。【解決手段】ディーゼル機関１０の始動に際し、スタータモータ３６を流れる電流を監視する。そして、この電流量が低下する時刻を、ディーゼル機関１０において燃料が最初に燃焼したタイミングであるとして、スタータモータ３６の起動からの時間（初燃焼時間）を計測する。この初燃焼時間に応じて燃料のセタン価を推定する。その後、始動時の燃焼制御のためのアクチュエータの操作量（グロープラグ２４の温度、燃料噴射弁２２の噴射開始時期等）を、推定されたセタン価に応じて可変設定する。【選択図】      図１
2008261236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮着火式の内燃機関を始動させるに際し、燃料が最初に燃焼するまでの時間を計測する初燃焼計測手段と、
前記計測される時間に基づき、前記燃料の性状を推定する推定手段と、
前記推定される性状に基づき、前記内燃機関の燃焼状態を制御するためのアクチュエータを操作する操作手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記操作手段は、前記初燃焼から前記内燃機関の出力軸の回転速度が所定以上となるまでの期間において、前記推定される性状に基づくアクチュエータの操作を行うことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関には、燃焼室に突出した発熱手段を備えるものであり、
前記操作手段は、前記推定される性状に基づき、前記発熱手段の操作を行うことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記操作手段は、前記推定される性状に基づき、前記内燃機関の燃料噴射弁による燃料の噴射開始時期を可変設定することを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、燃焼室に突出した発熱手段を備えるものであり、
前記操作手段は、前記内燃機関の始動から前記発熱手段による発熱の停止までの期間において、前記推定される性状に基づくアクチュエータの操作を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記操作手段は、前記推定される性状に基づき、前記発熱手段による発熱継続時間を可変設定することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関は、始動用電動機によって初期回転が付与されるものであり、
前記初燃焼計測手段は、前記始動用電動機を流れる電流に基づき前記計測を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記初燃焼計測手段は、前記内燃機関の燃焼室内の圧力を検出する手段の検出結果及び前記内燃機関の出力軸の回転速度の変化量の少なくとも一方に基づき前記計測を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記内燃機関は、始動用電動機によって初期回転が付与されるものであり、
前記推定手段は、前記計測される時間に加えて、前記内燃機関の回転速度及び前記始動用電動機の電源電圧の少なくとも一方に応じて前記推定を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関の制御装置と、
前記操作手段によって操作されるアクチュエータとを備えることを特徴とする内燃機関の制御システム。
【請求項１１】
燃焼室に突出した発熱手段を備える圧縮着火式の内燃機関の始動に際し、その出力軸の回転状態に基づき、燃料の性状を推定する推定手段と、
前記推定される性状に基づき、前記発熱手段による発熱継続時間を可変設定する手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮着火式の内燃機関の燃焼状態を制御する内燃機関の制御装置及び制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮着火式内燃機関にあっては、燃料の着火性能が、燃焼状態の制御性に大きな影響を及ぼす。このため、圧縮着火式の内燃機関においては、燃料の性状が特に問題となりやすい。
【０００３】
そこで従来は、例えば下記特許文献１に見られるように、ディーゼル機関の始動に要した時間に基づき、始動に用いた燃料のセタン価を推定する制御装置も提案されている。ここでは、セタン価が低いほど、換言すれば着火性能が低いほど、始動に要する時間が長くなることに着目している。このようにセタン価を推定することで、その後、推定されたセタン価に基づき燃焼制御を行うことができ、ひいては用いている燃料にとって適切な制御を行うことができる。
【特許文献１】特開２００２−２０１９９７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、上記制御装置によれば、燃料のセタン価に応じてディーゼル機関を始動させることができないおそれがある。すなわち、ディーゼル機関の燃料タンクに新たな燃料が給油されるときには、ディーゼル機関が停止状態とされるのが常である。このため、この場合には、ディーゼル機関を再度始動する際に参照するセタン価は、給油前のものとなり、新たに給油された燃料のセタン価とは相違するおそれがある。このため、上記制御装置によっては、ディーゼル機関の始動に際してセタン価に応じた適切な燃焼制御を行うことは困難であった。
【０００５】
また、ディーゼル機関の低温始動時には、燃焼室内に突出したグロープラグ（発熱手段）を発熱させ、燃料の着火性を向上させることが周知である。ただし、このグロープラグの操作として適切な設定も、セタン価に依存する。例えば、セタン価の小さい燃料にあっては、始動後におけるグロープラグの発熱継続時間が短いと、内燃機関の燃焼状態が不安定化するおそれがある。これに対し、着火性を良好に保つべく、セタン価の小さい燃料にとっての着火性を良好とするように発熱の継続時間を設定する場合には、セタン価の大きい燃料を用いる場合、継続時間が過度に長くなり、グロープラグによって無駄に電力が消費されることとなる。更に、セタン価の小さい燃料にとって適切となるようにグロープラグの操作態様を設定する場合、セタン価の大きいものにあっては、着火タイミングが過度に早くなり、始動が不安定となったり、白煙を排出しやすくなったりする。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、圧縮着火式の内燃機関の始動性を向上させることのできる内燃機関の制御装置及び制御システムを提供することにある。また、本発明の目的は、燃焼室に突出した発熱手段を備える内燃機関について、燃料の性状に応じて燃焼状態を適切に制御することのできる内燃機関の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、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００８】
請求項１記載の発明は、圧縮着火式の内燃機関を始動させるに際し、燃料が最初に燃焼するまでの時間を計測する初燃焼計測手段と、前記計測される時間に基づき、前記燃料の性状を推定する推定手段と、前記推定される性状に基づき、前記内燃機関の燃焼状態を制御するためのアクチュエータを操作する操作手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記発明では、内燃機関の始動に際して燃料が最初に燃焼するまでの時間に基づき燃料性状を推定する。このため、内燃機関の始動時から、新たに推定された燃料の性状に基づきアクチュエータを操作することができる。このため、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記操作手段は、前記初燃焼から前記内燃機関の出力軸の回転速度が所定以上となるまでの期間において、前記推定される性状に基づくアクチュエータの操作を行うことを特徴とする。
【００１１】
内燃機関の始動においては、通常、出力軸の回転速度が所定以上となり、その後吹き上がるという現象が生じる。ここで、回転速度が所定以上となるまでの期間は、内燃機関の始動性に特に大きい影響を与える。この点、上記発明では、燃料が初めて燃焼するまでの時間に応じて推定される燃料性状に基づき、上記初めての燃焼から回転速度が所定以上となるまでの期間におけるアクチュエータの操作を行うために、この期間の燃焼状態の制御性を特に向上させることができ、ひいては始動性を向上させることができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記内燃機関には、燃焼室に突出した発熱手段を備えるものであり、前記操作手段は、前記推定される性状に基づき、前記発熱手段の操作を行うことを特徴とする。
【００１３】
着火性能の低い燃料にあっては、高いものと比較して、発熱手段の温度を高くすることが望まれる。ただし、着火性能の低い燃料にとって適切となるように発熱手段の温度を高くする場合、着火性能の高い燃料を用いるときには、燃料の着火タイミングが過度に早くなり、始動が不安定化したり、白煙が生じたりする。この点、上記発明では、燃料の性状（燃料固有の着火性能）に応じて発熱手段の操作を行うことで、こうした問題を回避することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記操作手段は、前記推定される性状に基づき、前記内燃機関の燃料噴射弁による燃料の噴射開始時期を可変設定することを特徴とする。
【００１５】
燃料の着火時期は、燃料の噴射時期を操作することで、制御することができる。上記発明では、この点に着目し、燃料の性状（燃料固有の着火性能）による燃料の着火時期の変動を、燃料の噴射開始時期の可変設定によって補償することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関は、燃焼室に突出した発熱手段を備えるものであり、前記操作手段は、前記内燃機関の始動から前記発熱手段による発熱の停止までの期間において、前記推定される性状に基づくアクチュエータの操作を行うことを特徴とする。
【００１７】
発熱手段の発熱停止までの期間は、内燃機関の運転状態に起因して燃料の着火性が低くなりやすい傾向にある。この点、上記発明では、発熱手段による発熱停止までの期間において、推定される性状に基づきアクチュエータの操作を行うことで、着火性が低くなりやすい運転状態において、燃料の着火性能に応じた燃焼制御を行うことができる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記操作手段は、前記推定される性状に基づき、前記発熱手段による発熱継続時間を可変設定することを特徴とする。
【００１９】
着火性能の低い燃料にあっては、高いものと比較して、発熱時間を長くすることが望まれる。ただし、着火性能の低い燃料にとって適切となるように発熱時間を設定する場合、着火性能の高い燃料を用いるときには、発熱を無駄に継続することに起因して無駄なエネルギが消費される。この点、上記発明では、燃料の性状（燃料固有の着火性能）に応じて発熱手段による発熱の継続時間を可変設定することで、こうした問題を回避することができる。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関は、始動用電動機によって初期回転が付与されるものであり、前記初燃焼計測手段は、前記始動用電動機を流れる電流に基づき前記計測を行うことを特徴とする。
【００２１】
始動用電動機を流れる電流は、内燃機関において燃料が燃焼を開始することでトルクが生成されるようになるときに低下する。上記発明では、この点に着目し、始動用電動機を流れる電流に基づき燃料が最初に燃焼するまでの時間を計測することができる。
【００２２】
請求項８記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記初燃焼計測手段は、前記内燃機関の燃焼室内の圧力を検出する手段の検出結果及び前記内燃機関の出力軸の回転速度の変化量の少なくとも一方に基づき前記計測を行うことを特徴とする。
【００２３】
燃料が燃焼するときには内燃機関の燃焼室内の圧力が上昇する。このため、燃焼室内の圧力の検出結果に基づき、燃料が最初に燃焼するまでの時間を計測することができる。また、燃料が最初に燃焼するときには、トルクが生成されるために、回転速度が上昇する。このため、回転速度の変化量に基づき、燃料が最初に燃焼するまでの時間を計測することができる。
【００２４】
請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関は、始動用電動機によって初期回転が付与されるものであり、前記推定手段は、前記計測される時間に加えて、前記内燃機関の回転速度及び前記始動用電動機の電源電圧の少なくとも一方に応じて前記推定を行うことを特徴とする。
【００２５】
内燃機関の回転速度が大きいほど、内燃機関が温まりやすいために燃料が燃焼しやすくなる。そして、内燃機関において燃料の噴射を開始する際の回転速度は、始動用電動機の電源電圧に応じて変化する。この点、上記発明では、燃料が最初に燃焼するときの内燃機関の回転速度やこれを定めるパラメータに基づき燃料の性状を推定することで、燃料の性状（燃料固有の着火性能）以外の要因による着火性の変動を除去しつつ燃料の性状を推定することができる。このため、燃料の性状を高精度に推定することができる。
【００２６】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関の制御装置と、前記操作手段によって操作されるアクチュエータとを備えることを特徴とする内燃機関の制御システム。
【００２７】
請求項１１記載の発明は、燃焼室に突出した発熱手段を備える圧縮着火式の内燃機関の始動に際し、その出力軸の回転状態に基づき、燃料の性状を推定する推定手段と、前記推定される性状に基づき、前記発熱手段による発熱継続時間を可変設定する手段とを備えることを特徴とする。
【００２８】
着火性能の低い燃料にあっては、高いものと比較して、発熱時間を長くすることが望まれる。ただし、着火性能の低い燃料にとって適切となるように発熱時間を設定する場合、着火性能の高い燃料を用いるときには、発熱を無駄に継続することに起因して無駄なエネルギが消費される。この点、上記発明では、燃料の性状（燃料固有の着火性能）に応じて発熱手段による発熱の継続時間を可変設定することで、こうした問題を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置を車載ディーゼル機関の制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３０】
図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。
【００３１】
図示されるディーゼル機関１０は、極力低圧縮比化されたものである。これは、近年、窒素酸化物（ＮＯｘ）量を低減する要求が高まっていることに鑑み、この要求に応じてなされたものである。ディーゼル機関１０の吸気通路１２は、吸気バルブ１４の開動作によって、シリンダブロック１６及びピストン１８にて区画される燃焼室２０と連通される。燃焼室２０には、燃料噴射弁２２の先端部が突出して配置されている。これにより、燃焼室２０に燃料の噴射供給が可能となっている。なお、燃焼室２０には、燃焼室２０内に突出した発熱手段としてのグロープラグ２４が設けられている。
【００３２】
燃焼室２０に燃料が噴射されると、燃焼室２０の圧縮によって燃料が自己着火し、エネルギが発生する。このエネルギは、ピストン１８を介して、ディーゼル機関１０の出力軸（クランク軸２６）の回転エネルギとして取り出される。なお、クランク軸２６近傍には、クランク軸２６の回転角度を検出するクランク角センサ２８が設けられている。また、上記燃料の燃焼によるディーゼル機関１０の温度上昇を抑制すべく、シリンダブロック１６には、冷却水が流れている。そして、シリンダブロック１６には、この冷却水の温度を検出するための水温センサ３０が設けられている。
【００３３】
上記燃料噴射弁２２を介して燃料が燃焼室２０に噴射され、燃焼が生じた後、燃焼に供された気体は、排気バルブ３１の開動作によって、排気として、排気通路３２に排出される。なお、上記吸気バルブ１４及び排気バルブ３１はそれぞれ、クランク軸２６によって回転駆動される吸気カム軸１４ａ及び排気カム軸３１ａの回転に伴って開閉するものである。
【００３４】
上記クランク軸２６は、始動用電動機（スタータモータ３６）により初期回転の付与が可能とされている。
【００３５】
電子制御装置（ＥＣＵ４０）は、ディーゼル機関１０の運転状態やユーザの要求を検出する各種センサの検出値に基づき、燃料噴射弁２２等の各種アクチュエータを操作することで、ディーゼル機関１０の燃焼状態を制御する。特にＥＣＵ４０は、ディーゼル機関１０の始動時の燃焼状態を良好に制御すべく、コントローラ５０を介してグロープラグ２４の温度を制御する。
【００３６】
なお、上記スタータモータ３６、ＥＣＵ４０、及びコントローラ５０には、イグニッションスイッチＩＧを介してバッテリＢから電力が供給される。
【００３７】
図２に、ＥＣＵ４０及びコントローラ５０の構成を示す。
【００３８】
図示されるように、本実施形態では、ディーゼル機関１０として４気筒を想定しているため、グロープラグ２４も各気筒に対応して４つ備えられている。そしてコントローラ５０には、バッテリＢ及び各グロープラグ２４間を導通及び遮断すべく、ＭＯＳトランジスタからなるスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４が設けられている。一方、制御回路５１は、イグニッションスイッチＩＧがオン状態となることで起動される。そして、制御回路５１は、ＥＣＵ４０からの指令信号に基づき、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４の導通制御端子（ゲート）を操作することで、これら各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４の導通状態を制御する。
【００３９】
上記各気筒のグロープラグ２４を流れる電流は、電流検出回路５２によって監視されている。電流検出回路５２では、各気筒のグロープラグ２４を流れる電流量の検出結果を、温度検出回路５３に出力する。
【００４０】
温度検出回路５３では、各気筒のグロープラグ２４を流れる電流に基づき、各気筒のグロープラグ２４の温度を間接的に検出する。すなわち、グロープラグ２４の抵抗値は、図３に示すように温度依存性を有するため、これに基づき温度を間接的に検出することができる。詳しくは、グロープラグ２４に印加する電圧値とグロープラグ２４に流れる電流値とからグロープラグ２４の抵抗値を算出し、これに基づきグロープラグ２４の温度を間接的に検出する。ちなみに図３は、グロープラグ２４の温度の上昇に伴いその抵抗値が増大することを示している。
【００４１】
ＥＣＵ４０は、上記グロープラグ２４の温度に関する信号や、上記水温センサ３０の出力信号、バッテリＢの電圧値、更にはスタータモータ３６を流れる電流を取り込み、これらをＡ／Ｄ変換器４１によってディジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換器４１の出力するディジタルデータは、マイクロコンピュータ（マイコン４２）に取り込まれる。マイコン４２では、これら入力データに基づき、上記指令信号を生成し、出力回路４３を介してコントローラ５０に出力する。一方、イグニッションスイッチＩＧの状態は、入力回路４４を介してマイコン４２に取り込まれる。
【００４２】
上記グロープラグ２４を用いることで、ディーゼル機関１０を低温にて始動させるときであっても、燃料の着火性を良好に保つことが可能となる。ただし、低温始動に際してのグロープラグ２４の適切な温度は、用いる燃料の着火性に依存する。そこで本実施形態では、ディーゼル機関１０の始動に際して、燃料が最初に燃焼するまでの時間を計測し、これに基づき、燃料のセタン価を推定する。そして推定されたセタン価に基づき、グロープラグ２４の温度を可変設定する。
【００４３】
本実施形態では、上記燃料が最初に燃焼するまでの時間（初燃焼時間）を、スタータモータ３６を流れる電流に基づき計測する。これは次の理由による。図４に示すように、時刻ｔ１にスタータモータ３６が起動されると、これを流れる電流が急激に増加する。その後、燃料が燃焼すると、ディーゼル機関１０においてトルクが生成されクランク軸２６の回転速度が上昇することから、スタータモータ３６を流れる電流が減少する。このため、スタータモータ３６を流れる電流の減少に基づき、燃料が最初に燃焼するタイミングを検出することができる。本実施形態では、スタータ電流の極大値が第１の閾値以下であって且つ極小値が第２の閾値以下となるタイミング（時刻ｔ２）を燃料が最初に燃焼するタイミングとする。
【００４４】
上記初燃焼時間が計測されると、これに基づき、初燃焼に供された燃料のセタン価を推定する。すなわち、セタン価が小さいほど、燃料固有の着火性能が低いことから、初燃焼時間が長期化すると考えられる。このため、初燃焼時間に基づきセタン価を推定することができる。そして、推定されたセタン価に基づき、始動制御を行う。すなわち、ディーゼル機関１０の始動制御においては、燃料が最初に燃焼した後、回転速度が上昇し、所定回転速度α（例えば８００ｒｐｍ）となった後、吹き上がる。この際、所定回転速度αとなることでスタータモータ３６がオフとされ、ディーゼル機関１０自身の生成するトルクによってアイドル時の目標回転速度となるような制御へと移行する。ここで、所定回転速度αとなるまでの時間は始動性を決定付ける重要な要素である。このため、推定されるセタン価に基づき初燃焼時間の経過後の始動制御を行うことで始動性の向上を図る。
【００４５】
更に、ディーゼル機関１０の低温始動時においては、始動が完了した後にあっても、ディーゼル機関１０が十分に暖気されていないことなどに起因して燃料の着火性が低くなりやすい。このため、図５に示すように、始動完了後であっても、所定時間（通電継続時間ｔａ）に渡ってグロープラグ２４を通電する。ただし、セタン価が低い場合には、このグロープラグ２４の通電継続時間ｔａが十分でないと、通電停止後の燃焼状態が悪化し、クランク軸２６の回転変動が大きくなる。そこで、本実施形態では、推定されるセタン価に応じて通電継続時間ｔａを可変設定する処理をも行う。
【００４６】
図６に、本実施形態にかかるディーゼル機関１０の始動制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０により、イグニッションスイッチＩＧがオン状態となることで起動され実行される。
【００４７】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、冷却水温が所定温度ＴＨＷ１以上であるか否かを判断する。ここで、所定温度ＴＨＷ１は、グロープラグ２４の通電を行なう必要がないか否かを判断するものである。すなわち、ディーゼル機関１０の温度が十分に高いときにはグロープラグ２４の通電が必要ないことから、ディーゼル機関１０の温度状態に基づき通電の必要性について判断する。ここで、冷却水温はディーゼル機関１０の温度状態を示すパラメータであり、所定温度ＴＨＷ１は、グロープラグ２４の通電の必要の有無の境界を定めるものである。
【００４８】
ステップＳ１０において、所定温度ＴＨＷ１未満であると判断されるときには、低温始動時であるとして、グロープラグ２４の通電がなされる。ここでは例えば、先の図２に示した温度検出回路５３の出力する温度情報に基づき、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４をＰＷＭ制御することで、グロープラグ２４の通電量を操作し、ひいてはその温度を制御すればよい。
【００４９】
続くステップＳ１２においては、水温センサ３０によって検出される冷却水温に基づき、通電ガード時間ｔｐを算出する。通電ガード間ｔｐは、イグニッションスイッチＩＧがオンとされてからスタータモータ３６が起動されない状態が継続した場合に、グロープラグ２４の通電を継続する上限時間を定める。すなわち、イグニッションスイッチＩＧがオン状態となると、グロープラグ２４の通電を開始することで燃焼室２０を暖機し、始動に備えるものの、その後スタータが起動されないことがある。この場合には、消費電力の低減及びグロープラグ２４の過熱の回避の観点から、通電を停止する。この通電停止のための上限時間を定めるのが通電ガード時間ｔｐである。詳しくは、通電ガード時間ｔｐは、冷却水温との関係を定めた図７に示すマップによって算出される。図示されるように、冷却水温が高いほど通電ガード時間ｔｐは短く設定される。
【００５０】
続くステップＳ１４では、スタータモータ３６が起動されたか否かを判断する。そして、起動していないと判断されるときには、ステップＳ１６において、通電ガード時間ｔｐが経過したか否かを判断する。この処理は、イグニッションスイッチＩＧがオンとされてからスタータモータ３６が起動される前までのグロープラグ２４の通電時間が過度に長くなっているか否かを判断するものである。そして、通電ガード時間ｔｐが経過していない場合には、ステップＳ１４に戻る。これに対し、通電ガード時間ｔｐが経過したと判断されるときには、ステップＳ１８に移行し、グロープラグ２４の通電を停止する。
【００５１】
一方、上記ステップＳ１４において、スタータモータ３６が起動していると判断されるときには、ステップＳ２０において、グロープラグ２４の実際の温度が目標温度ＴＧＰとなったか否かを判断する。ここで目標温度ＴＧＰは、この図４に示す一連の処理の初回においては、イグニッションスイッチＩＧが前回オンとされたときに設定された値を用いる。これに対し、この図４に示す一連の処理の２回目以降においては、後述する処理によって設定される値を用いる。
【００５２】
そして、目標温度ＴＧＰとなったと判断されるときには、スタータモータ３６が起動されて且つグロープラグ２４の温度が十分であることから、低温始動を開始可能と判断し、ステップＳ２２において燃料噴射を開始する。続くステップＳ２４においては、最初に燃料が燃焼するまでの時間（初燃焼時間）を計測済みであるか否かを判断する。そして、初燃焼時間を未だ計測していないときには、ステップＳ２６に移行する。ステップＳ２６においては、スタータモータ３６を流れる電流を監視する。この処理は、先の図４に示した態様にてディーゼル機関１０の燃焼室２０内で燃料が最初に燃焼したタイミングを検出するためのものである。そして、初燃焼が生じたと判断されると（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、ステップＳ３０に移行する。
【００５３】
ステップＳ３０では、初燃焼時間、回転速度及び冷却水温に基づき、セタン価を推定する。ここで、回転速度は、ディーゼル機関１０の運転状態に起因した燃料の着火性を定めるパラメータである。すなわち、回転速度が高いときには低いときと比較して、ディーゼル機関１０が暖機されやすいため、燃料の着火性が高まる。このため、セタン価が同一でも、初燃焼時間は回転速度に依存して変化し得る。また、冷却水温が低いほど、燃料の着火性が低下する。このため、セタン価が同一も、初燃焼時間は冷却水温に依存して変化し得る。このため、本実施形態では、初燃焼時間に加えて、これら２つのパラメータを用いてセタン価を推定する。
【００５４】
詳しくは、図８に示すように、初燃焼時間、冷却水温度及び回転速度と、セタン価との関係を定めるマップを用いてセタン価を推定する。このマップでは、初燃焼時間が長いほどセタン価が小さい値とされる。また、同一の初燃焼時間であっても、冷却水温が低いほどセタン価が大きい値とされる。また、同一の初燃焼時間であっても、回転速度が小さいほどセタン価が大きい値とされる。
【００５５】
先の図６のステップＳ３０の処理が完了すると、ステップＳ３２に移行する。ステップＳ３２では、セタン価に基づき、グロープラグ２４の目標温度ＴＧＰと上記通電継続時間ｔａとを設定する。ここで、グロープラグ２４の目標温度ＴＧＰは、図９に示すマップに基づき設定される。このマップは、冷却水温度及びセタン価とグロープラグ２４の目標温度ＴＧＰとの関係を示すものである。ここでは、セタン価が大きいほど目標温度ＴＧＰが低い値とされる。また、冷却水温度が高いほど目標温度ＴＧＰが低い値とされる。一方、通電継続時間ｔａは、図１０に示すマップに基づき設定される。このマップは、冷却水温度及びセタン価と通電継続時間ｔａとの関係を示すものである。ここでは、セタン価が大きいほど通電継続時間ｔａが短い時間とされる。また、冷却水温度が高いほど通電継続時間ｔａが短い時間とされる。
【００５６】
先の図６のステップＳ３２の処理が完了するときや、上記ステップＳ２４において肯定判断されるときには、ステップＳ３４に移行する。ステップＳ３４では、ディーゼル機関１０のクランク軸２６の回転速度が所定回転速度α以上であるか否かを判断する。そして所定回転速度α以上であると判断されるときには、ステップＳ３６において、回転速度が所定回転速度αとなってから通電継続時間ｔａが経過したか否かを判断する。そして、ステップＳ３６において通電継続時間ｔａが経過していないと判断されるときや、ステップＳ３４において回転速度が所定回転速度α以上となっていないと判断されるときには、上記ステップＳ１４に戻る。これに対し、ステップＳ３６において、通電継続時間ｔａが経過したと判断されるときには、ステップＳ１８に移行し、グロープラグ２４の通電を停止する。
【００５７】
なお、ステップＳ１８の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。
【００５８】
上記処理によれば、ディーゼル機関１０の始動に際して初燃焼時間に基づき、初燃焼に供された燃料のセタン価を推定し、これに基づきその後の始動制御を行うことができる。このため、ディーゼル機関１０の停止時において性状の異なる燃料が給油された場合であっても、新たに給油された燃料の性状にとって適切な態様にて始動制御をすることができる。特に本実施形態にかかるディーゼル機関１０は、上述したように、排気中のＮＯｘ量を低減すべく、極力低圧縮比化されているため、始動性が大きな問題となりやすい。このため、用いられる燃料のセタン価に応じた始動制御をすることが特に有益である。
【００５９】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００６０】
（１）ディーゼル機関１０を始動させるに際し、燃料が最初に燃焼するまでの時間（初燃焼時間）を計測し、計測される初燃焼時間に基づき推定されるセタン価に応じて、ディーゼル機関１０の燃焼状態を制御するためのアクチュエータを操作した。これにより、ディーゼル機関１０の始動時から、新たに推定された燃料の性状に基づきアクチュエータを操作することができる。このため、ディーゼル機関１０の始動性を向上させることができる。
【００６１】
（２）初燃焼以降において、推定されるセタン価に基づき、アクチュエータの操作を行った。これにより、ディーゼル機関１０の停止時に性状の異なる燃料が給油されている場合であっても、始動性を向上させることができる。
【００６２】
（３）ディーゼル機関１０の始動に際し、グロープラグ２４の目標温度ＴＧＰを可変設定した。これにより、燃料のセタン価に見合った適切な目標温度ＴＧＰを設定することができる。すなわち、セタン価が大きいときに目標温度ＴＧＰを高く設定すると、着火タイミングが過度に早くなり、始動が不安定化したり、白煙が生じたりする。一方、セタン価が低いときに目標温度ＴＧＰを低くすると、着火不良が生じる。これに対し、本実施形態では、セタン価に応じて目標温度ＴＧＰを設定することで、こうした問題を回避することができる。
【００６３】
（４）ディーゼル機関１０の回転速度が所定回転速度α以上となってからのグロープラグ２４の通電継続時間ｔａを、セタン価に応じて可変設定した。これにより、セタン価に見合った適切な通電継続時間ｔａを設定することができる。
【００６４】
（５）スタータモータ３６を流れる電流に基づき、初燃焼時間を計測した。これにより、初燃焼時間を適切に計測することができる。
【００６５】
（６）初燃焼時間に加えて、ディーゼル機関１０の回転速度に応じてセタン価を推定した。これにより、初燃焼時間を高精度に算出することができる。
【００６６】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６７】
図１１に、本実施形態にかかるディーゼル機関１０の始動制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０により、イグニッションスイッチＩＧがオン状態となることで起動され実行される。
【００６８】
この一連の処理では、まずステップＳ４０において、燃料噴射開始がなされたか否かを判断する。そして燃料噴射が開始されたと判断されるときには、ステップＳ４２において、初燃焼時間を計測済みであるか否かを判断する。そして初燃焼時間を未だ計測していないと判断されるときには、ステップＳ４４に移行する。ステップＳ４４では、クランク軸２６の回転速度を監視する。この処理は、初燃焼を検出するためのものである。すなわち、初燃焼が生じた場合には、クランク軸２６の回転速度が上昇すると考えられるため、これに基づき初燃焼を検出する。ここでは、燃焼前におけるディーゼル機関１０のストローク変化に伴うクランク軸２６の回転変動と、燃料の燃焼によるクランク軸２６の回転上昇とを識別しつつ初燃焼を検出する。
【００６９】
そして初燃焼が検出されると（ステップＳ４６：ＹＥＳ）、ステップＳ４８において、初燃焼時間、バッテリＢの電圧及び冷却水温に基づき、セタン価を推定する。ここで、本実施形態では、回転速度に代えてバッテリＢの電圧を用いているが、これはバッテリＢの電圧が燃料の燃焼前のディーゼル機関１０の回転速度を定めるパラメータであることによる。すなわち、バッテリＢの電圧が高いほどスタータモータ３６によって付与される初期回転の回転速度が大きくなるため、上述した理由により燃料の着火性が高くなる。詳しくは、図１２に示すマップを用いてセタン価を推定する。なお、このマップは、初燃焼時間が同一なら、バッテリＢの電圧が高いほど、セタン価を小さい値とするものである。
【００７０】
先の図１１のステップＳ４８の処理が完了すると、ステップＳ５０において、推定されたセタン価に基づき、噴射開始時期を設定する。ここでは、図１３に示すマップを用いて噴射開始時期を設定する。このマップは、セタン価が小さいほど、また冷却水温が低いほど、噴射開始時期を進角側に設定するものである。
【００７１】
上記ステップＳ５０の処理が完了するときや、上記ステップＳ４２において肯定判断されるときには、ステップＳ５２に移行する。ステップＳ５２では、ステップＳ５０において設定された噴射開始時期に応じて燃料噴射を行う。なお、ステップＳ５０の処理がなされる以前においては、例えば、前回のディーゼル機関１０の始動時における噴射開始時期を代用する。続くステップＳ５４においては、回転速度が所定回転速度α以上となったか否かを判断する。そして所定回転速度α以上でないと判断されるときには、ステップＳ４２に戻る。これに対し、所定回転速度α以上となると判断されるときには、この一連の処理を一旦終了する。
【００７２】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（２）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００７３】
（７）ディーゼル機関１０のクランク軸２６の回転速度の変化量に基づき、初燃焼時間を計測することで、初燃焼時間を適切に計測することができる。
【００７４】
（９）推定されるセタン価に基づき、ディーゼル機関１０の燃料噴射弁２２による燃料の噴射開始時期を可変設定した。これにより、燃料性状の変化に起因する燃料の着火時期の変動を、燃料の噴射開始時期の可変設定によって補償することができる。
【００７５】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７６】
図１４に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。図示されるように、本実施形態では、燃焼室２０内の圧力（筒内圧）を検出する筒内圧センサ６０を備えている。そして、これにより、燃料の着火時期を計測することで初燃焼時間を計測する。すなわち、ディーゼル機関１０の始動に際し、ＥＣＵ４０では、筒内圧センサ６０によって検出される筒内圧Ｐ、燃焼室２０内の容積Ｖ、及び比熱比κを用いて、下記の式にて熱発生率を算出する。
【００７７】
（ＶｄＰ＋κＰｄＶ）／κ−１
そして熱発生率が閾値を超えるときに燃料が燃焼したと判断する。
【００７８】
以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態に準じた効果を得ることができる。
【００７９】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００８０】
・第２の実施形態における初燃焼時間の計測後、グロープラグ２４の通電を行う際には、推定されるセタン価に基づき通電継続時間ｔａをも可変設定してもよい。また、第２の実施形態における初燃焼時間の計測手法によって計測された時間に基づきセタン価を推定した後、これに基づき、グロープラグ２４の目標温度ＴＧＰと噴射開始時期との双方を可変設定してもよい。更に、第２の実施形態における初燃焼時間の計測手法によって計測された時間に基づきセタン価を推定した後、これに基づき、通電継続時間ｔａとグロープラグ２４の目標温度ＴＧＰと噴射開始時期とを可変設定してもよい。
【００８１】
・第１の実施形態において、推定されるセタン価に応じて、グロープラグ２４の目標温度ＴＧＰと噴射開始時期と通電継続時間ｔａとを可変設定してもよい。また、これに限らず、第１の実施形態において、推定されるセタン価に応じて、噴射開始時期と通電継続時間ｔａと目標温度ＴＧＰとの少なくとも１つを可変設定してもよい。
【００８２】
・第３の実施形態において、推定されるセタン価に応じて、グロープラグ２４の目標温度ＴＧＰと噴射開始時期と通電継続時間ｔａとを可変設定してもよい。また、これに限らず、第３の実施形態において、推定されるセタン価に応じて、噴射開始時期と通電継続時間ｔａと目標温度ＴＧＰとの少なくとも１つを可変設定してもよい。
【００８３】
・第２の実施形態において、ディーゼル機関１０の回転速度が所定回転速度αとなった後にも、常時、セタン価に応じて噴射開始時期を設定してもよい。
【００８４】
・通電継続時間ｔａを始動時に定める代わりに、冷却水温が所定温度以上となるときにグロープラグ２４の通電を停止してもよい。この場合であっても、セタン価に応じて所定温度を可変設定したり、冷却水温度が所定温度以上となる継続時間が閾値時間以上となることでグロープラグ２４の通電を停止して且つセタン価に応じて閾値時間を可変設定してもよい。
【００８５】
・上記各実施形態では、ディーゼル機関１０の暖機度合いを示すパラメータとして、冷却水温を用いたが、これに限らず、例えばディーゼル機関１０の潤滑油の油温を用いてもよい。
【００８６】
・グロープラグ２４の温度制御手法としては、フィードバック制御に限らず、例えば開ループ制御にて通電量を設定するものであってもよい。この場合であっても、セタン価に応じて通電量を設定することは有効である。より詳しくは、セタン価が小さいほど通電量を増大させることは有効である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】第１の実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。
【図２】同実施形態にかかるグロープラグの駆動回路の回路構成を示す回路図。
【図３】同実施形態にかかるグロープラグの温度推定手法を示す図。
【図４】同実施形態にかかるディーゼル機関の初燃焼時間の計測手法を示すタイムチャート。
【図５】同実施形態にかかるグロープラグの通電継続時間を示すタイムチャート。
【図６】同実施形態にかかるディーゼル機関の始動制御の処理手順を示す流れ図。
【図７】同実施形態にかかる通電ガード時間の設定手法を示す図。
【図８】同実施形態にかかるセタン価の推定手法を示す図。
【図９】同実施形態にかかるグロープラグの目標温度の設定手法を示す図。
【図１０】同実施形態にかかるグロープラグの通電継続時間の設定手法を示す図。
【図１１】第２の実施形態にかかるディーゼル機関の始動制御の処理手順を示す流れ図。
【図１２】同実施形態にかかるセタン価の推定手法を示す図。
【図１３】同実施形態にかかる噴射開始時期の設定手法を示す図。
【図１４】第３の実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。
【符号の説明】
【００８８】
１０…ディーゼル機関、２２…燃料噴射弁、２４…グロープラグ、３６…スタータモータ、４０…ＥＣＵ（内燃機関の制御装置の一実施形態）。
【図１】
2008261236.tif 000003
【図２】
2008261236.tif 000004
【図３】
2008261236.tif 000005
【図４】
2008261236.tif 000006
【図５】
2008261236.tif 000007
【図６】
2008261236.tif 000008
【図７】
2008261236.tif 000009
【図８】
2008261236.tif 000010
【図９】
2008261236.tif 000011
【図１０】
2008261236.tif 000012
【図１１】
2008261236.tif 000013
【図１２】
2008261236.tif 000014
【図１３】
2008261236.tif 000015
【図１４】
2008261236.tif 000016