(57)【要約】    【課題】  使用中の燃料のセタン価を機関のアイドル状態において正確に判定することができる内燃機関の制御装置を提供する。    【解決手段】  筒内圧センサ２の出力である圧力変化率ｄｐ／ｄθに応じて実着火時期ＣＡＦＭを検出し、目標主噴射着火時期ＣＡＦＭＭから実着火時期ＣＡＦＭを減算することにより、着火遅れ角ＤＣＡＭを算出する。検出した還流排気温度ＴＥＧＲ及びアイドル状態移行後の経過時間ＴＷＡＩＴに応じて補正量ＤＣを算出し、補正量ＤＣを着火遅れ角ＤＣＡＭに加算することにより、補正着火遅れ角ＤＣＡＭＣが算出される。補正着火遅れ角ＤＣＡＭＣに応じて、使用中の燃料にセタン価推定値（学習値）ＣＥＴＬＲＮが算出される。【選択図】  図３
2008088973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段を備え、前記燃焼室内の混合気を圧縮することにより前記燃料を燃焼させる内燃機関の制御装置において、
前記機関の所定運転状態において、前記燃焼室内に噴射された燃料の着火遅れを検出する着火遅れ検出手段と、
検出した着火遅れを前記燃焼室内の温度を示す温度パラメータに応じて補正する補正手段と、
補正された着火遅れに応じて前記燃料の性状を推定する燃料性状推定手段とを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】
前記機関は排気の一部を吸気系に還流する排気還流機構を備え、前記補正手段は、前記排気還流機構により還流される排気の温度を前記温度パラメータとして用いることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記排気還流機構により還流される排気の温度を検出または推定する還流排気温度取得手段を備え、
前記補正手段は、該還流排気温度取得手段により検出または推定された排気温度を前記温度パラメータとして用いることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記機関の排気管内の、前記燃焼室に近い位置における排気温度を前記温度パラメータとして用いることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記補正手段は、前記燃料噴射手段による燃料噴射量に応じて前記排気温度を推定する排気温度推定手段を有し、推定した排気温度を前記温度パラメータとして用いることを特徴とする請求項４に記載の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、内燃機関の制御装置に関し、特に燃焼室内の混合気を圧縮することにより燃焼させる圧縮着火内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、予混合燃焼を行う圧縮着火内燃機関の制御装置が示されている。この装置によれば、予混合燃焼中に燃料の実着火時期を検出し、予め設定された標準燃料着火時期との差である着火時期誤差及び該着火時期誤差のばらつきに応じて、使用中の燃料の性状が判定される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７１８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
予混合燃焼を行う機関運転領域は、例えば図２１にハッチングを付して示す領域であり、機関運転領域の全体からみると比較的狭い。そのため、燃料性状の判定の実行時期が遅れて、燃料噴射時期が燃料性状に適していない設定となり、失火が発生する可能性があった。
【０００５】
そこで本願出願人は機関のアイドル状態で燃料性状の判定を行うべく検討を行った結果、アイドル状態へ移行する直前の機関運転状態によって、燃料性状の判定結果、具体的にはセタン価の推定値が変動することが確認された。
【０００６】
本発明は、この点に着目してなされたものであり、使用中の燃料の燃料性状を機関のアイドル状態において正確に判定することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関（１）の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段（６）を備え、前記燃焼室内の混合気を圧縮することにより前記燃料を燃焼させる内燃機関の制御装置において、前記機関の所定運転状態において、前記燃焼室内に噴射された燃料の着火遅れ（ＤＣＡＭ）を検出する着火遅れ検出手段と、検出した着火遅れ（ＤＣＡＭ）を前記燃焼室内の温度を示す温度パラメータ（ＴＥＧＲ，ＴＥＸ）に応じて補正する補正手段と、補正された着火遅れ（ＤＣＡＭＣ）に応じて前記燃料の性状（ＣＥＴ）を推定する燃料性状推定手段とをを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関は排気の一部を吸気系に還流する排気還流機構（２５，２６，２８，２９，３０）を備え、前記補正手段は、前記排気還流機構により還流される排気の温度（ＴＥＧＲ）を前記温度パラメータとして用いることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、前記排気還流機構により還流される排気の温度（ＴＥＧＲ）を検出または推定する還流排気温度取得手段を備え、前記補正手段は、該還流排気温度取得手段により検出または推定された排気温度（ＴＥＧＲ）を前記温度パラメータとして用いることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記補正手段は、前記機関の排気管内の、前記燃焼室に近い位置における排気温度（ＴＥＸ）を前記温度パラメータとして用いることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、前記補正手段は、前記燃料噴射手段による燃料噴射量（ＱＩＮＪ）に応じて前記排気温度（ＴＥＸ）を推定する排気温度推定手段を有し、推定した排気温度（ＴＥＸ）を前記温度パラメータとして用いることを特徴とする。
【００１２】
前記補正手段は、前記温度パラメータ（ＴＥＧＲ，ＴＥＸ）及び前記機関の運転状態がアイドル状態に移行した時点からの経過時間（ＴＷＡＩＴ）に応じて、前記実着火時期を補正することが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、燃焼室内の圧力変化に基づいて噴射された燃料の着火遅れが検出され、その着火遅れが燃焼室内の温度を示す温度パラメータに応じて補正され、補正された着火遅れに応じて使用中の燃料の燃料性状が推定される。アイドル運転状態においては、直前の機関運転状態によって燃焼室内の壁面温度が変化し、着火時期が壁面温度の影響で変化する。したがって、燃焼室内の温度を示す温度パラメータに応じて着火遅れを補正し、補正した着火遅れに応じて燃料性状を推定することにより、燃焼室の壁面温度の影響を除いて正確な燃料性状の推定を行うことができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、排気還流機構により還流される排気の温度に応じて着火遅れの補正が行われる。還流される排気の温度は、燃焼室内の温度を反映しているので、還流排気温度を用いることにより、精度の良い補正を行うことができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、排気還流機構により還流される排気の温度が検出または推定され、該検出または推定された還流排気温度に応じて着火遅れの補正が行われる。排気還流機構には、還流する排気を冷却する還流排気クーラ及び還流排気クーラを使用するか否かを切り換える切換弁とともに、切換弁の作動を制御するために還流する排気の温度を検出する還流排気温度センサが設けられることが多いので、この還流排気温度センサの検出値を用いることにより、正確な補正を行うことができる。また、例えば排気系に設けられる排気浄化用触媒の温度を検出する触媒温度センサが設けられている場合には、その触媒温度センサにより検出される触媒温度、排気還流制御弁の開度などに応じて、還流排気温度を推定することができるので、その推定排気温度を用いることにより、還流排気温度センサがない場合でも、補正を行うことができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、機関の排気管内の、燃焼室に近い位置における排気温度に応じて着火遅れの補正が行われる。燃焼室から排出された直後の排気の温度は、燃焼室内の温度を反映しているので、この排気温度を用いることにより精度の良い補正を行うことができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、排気温度が燃料噴射量に応じて推定されるので、排気温度センサを新たに設ける必要が無く、構成を簡略化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１及び図２は本発明の一実施形態にかかる内燃機関と、その制御装置の構成を示す図である。以下両図を合わせて参照して説明する。内燃機関（以下「エンジン」という）１は、シリンダ内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒に燃料噴射弁６が設けられている。燃料噴射弁６は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）４に電気的に接続されており、燃料噴射弁６の開弁時期及び開弁時間は、ＥＣＵ４により制御される。
【００１９】
エンジン１は、吸気管７，排気管８、及びターボチャージャ９を備えている。ターボチャージャ９は、排気の運動エネルギにより回転駆動されるタービンと、タービンとシャフトを介して連結されたコンプレッサとを備えている。ターボチャージャ９は、エンジン１に吸入される空気の加圧（圧縮）を行う。
【００２０】
吸気管７のコンプレッサ下流側にはインタークーラ２１が設けられ、さらにインタークーラ２１の下流側には、スロットル弁２２が設けられている。スロットル弁２２は、アクチュエータ２３により開閉駆動可能に構成されており、アクチュエータ２３はＥＣＵ４に接続されている。ＥＣＵ４は、アクチュエータ２３を介して、スロットル弁２２の開度制御を行う。
【００２１】
排気管８と吸気管７との間には、排気を吸気管７に還流する排気還流通路２５が設けられている。排気還流通路２５には、還流させる排気を冷却する還流排気クーラ３０と、還流排気クーラ３０をバイパスするバイパス通路２９と、還流排気クーラ３０側とバイパス通路２９側との切り換えを行う切換弁２８と、排気還流量を制御するための排気還流制御弁（以下「ＥＧＲ弁」という）２６とが設けられている。ＥＧＲ弁２６は、ソレノイドを有する電磁弁であり、その弁開度はＥＣＵ４により制御される。排気還流通路２５、還流排気クーラ３０、バイパス通路２９、切換弁２８、及びＥＧＲ弁２６より、排気還流機構が構成される。ＥＧＲ弁２６には、その弁開度（弁リフト量）ＬＡＣＴを検出するリフトセンサ２７が設けられており、その検出信号はＥＣＵ４に供給される。
【００２２】
吸気管７には、吸入空気量ＧＡを検出する吸入空気量センサ３３、コンプレッサの下流側の吸気圧（過給圧）ＰＢを検出する過給圧センサ３４、及び吸気圧ＰＩを検出する吸気圧センサ３５が設けられ、排気還流通路２５には還流排気温度ＴＥＧＲを検出する還流排気温度センサ３６が設けられている。これらのセンサ３３〜３６は、ＥＣＵ４と接続されており、センサ３３〜３６の検出信号は、ＥＣＵ４に供給される。
【００２３】
排気管８の、タービンの下流側には、排気ガス中に含まれる炭化水素などの酸化を促進する触媒コンバータ３１と、粒子状物質（主としてすすからなる）を捕集する粒子状物質フィルタ３２とが設けられている。
【００２４】
エンジン１の各気筒には、筒内圧（燃焼圧力）を検出する筒内圧センサ２が設けられている。本実施形態では、筒内圧センサ２は、各気筒に設けられるグロープラグと一体に構成されている。筒内圧センサ２の検出信号は、ＥＣＵ４に供給される。なお、筒内圧センサ２の検出信号は、実際には、筒内圧ＰＣＹＬのクランク角度（時間）に対する微分信号（圧力変動）に相当するものであり、筒内圧ＰＣＹＬは、筒内圧センサ出力を積分することにより得られる。
【００２５】
またエンジン１には、クランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ３が設けられている。クランク角度位置センサ３は、クランク角１度毎にパルスを発生し、そのパルス信号はＥＣＵ４に供給される。クランク角度位置センサ３は、さらに特定気筒の所定クランク角度位置で気筒識別パルスを生成して、ＥＣＵ４に供給する。
【００２６】
ＥＣＵ４には、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの操作量ＡＰを検出するアクセルセンサ３７、エンジン１の冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ３８、エンジン１の潤滑油の温度ＴＯＩＬを検出する油温センサ３９、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ（図示せず）、及びエンジン１の吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ（図示せず）などが接続されており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ４に供給される。
【００２７】
ＥＣＵ４は、エンジン１の各気筒の燃焼室に設けられた燃料噴射弁６の制御信号を駆動回路５に供給する。駆動回路５は、燃料噴射弁６に接続されており、ＥＣＵ４から供給される制御信号に応じた駆動信号を、燃料噴射弁６に供給する。これにより、ＥＣＵ４から出力される制御信号に応じた燃料噴射時期において、前記制御信号に応じた燃料噴射量だけ燃料が、各気筒の燃焼室内に噴射される。ＥＣＵ４は、通常は１つの気筒についてパイロット噴射及び主噴射を実行する。
【００２８】
ＥＣＵ４は、増幅器１０と、Ａ／Ｄ変換部１１と、パルス生成部１３と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４と、ＣＰＵ１４で実行されるプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）１５と、ＣＰＵ１４が演算結果などを格納するＲＡＭ（Random Access Memory）１６と、入力回路１７と、出力回路１８とを備えている。筒内圧センサ２の検出信号は、増幅器１０に入力される。増幅器１０は、入力される信号を増幅する。増幅器１０により増幅された信号は、Ａ／Ｄ変換部１１に入力される。また、クランク角度位置センサ３から出力されるパルス信号は、パルス生成部１３に入力される。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換部１１は、バッファ１２を備えており、増幅器１０から入力される筒内圧センサ出力をディジタル値（以下「圧力変化率」という）ｄｐ／ｄθに変換し、バッファ１２に格納する。より具体的には、Ａ／Ｄ変換部１１には、パルス生成部１３から、クランク角１度周期のパルス信号（以下「１度パルス」という）ＰＬＳ１が供給されており、この１度パルスＰＬＳ１の周期で筒内圧センサ出力をサンプリングし、ディジタル値に変換してバッファ１２に格納する。筒内圧ＰＣＹＬは、圧力変化率ｄｐ／ｄθを積算することにより算出される。
【００３０】
一方、ＣＰＵ１４には、パルス生成部１３から、クランク角６度周期のパルス信号ＰＬＳ６が供給されており、ＣＰＵ１４はこの６度パルスＰＬＳ６の周期でバッファ１２に格納されたディジタル値を読み出す処理を行う。すなわち、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部１１からＣＰＵ１４に対して割り込み要求を行うのではなく、ＣＰＵ１４が６度パルスＰＬＳ６の周期で読出処理を行う。
【００３１】
入力回路１７は、各種センサの検出信号をディジタル値に変換し、ＣＰＵ１４に供給する。なお、エンジン回転数ＮＥは、６度パルスＰＬＳの周期から算出される。またエンジン１の要求トルクＴＲＱは、アクセルペダル操作量ＡＰに応じて算出される。
【００３２】
ＣＰＵ１４は、エンジン運転状態に応じて目標排気還流量ＧＥＧＲを算出し、目標排気還流量ＧＥＧＲに応じてＥＧＲ弁２６の開度を制御するデューティ制御信号を、出力回路１８を介してＥＧＲ弁２６に供給する。さらにＣＰＵ１４は、以下に説明するように使用中の燃料のセタン価を推定する処理を実行し、推定したセタン価に応じた燃料噴射制御を行う。
【００３３】
図３は、燃料噴射弁６による主噴射時期ＣＡＩＭ及び目標排気還流量ＧＥＧＲを算出するモジュールの構成を示すブロック図である。このモジュールの機能は、ＣＰＵ１４で実行される処理により実現される。
【００３４】
図３に示すモジュールは、主噴射時期ＣＡＩＭを算出する主噴射時期算出部４０と、目標排気還流量ＧＥＧＲを算出する目標排気還流量算出部５０と、使用中の燃料のセタン価ＣＥＴを推定し、推定したセタン価に応じた判定セタン価パラメータＣＥＴＤを出力する判定セタン価パラメータ生成部６０とからなる。本実施形態では、市場で流通している燃料のセタン価を考慮して、使用中の燃料のセタン価を、第１セタン価ＣＥＴ１（例えば４１）、第２セタン価ＣＥＴ２（例えば４７）、または第３セタン価ＣＥＴ３（例えば５７）のいずれかであると判定し、判定したセタン価に応じた燃料噴射時期制御及び排気還流制御が行われる。判定セタン価パラメータＣＥＴＤは、第１〜第３セタン価ＣＥＴ１〜ＣＥＴ３に対応して、「１」〜「３」の値をとる。第２セタン価ＣＥＴ２は、市場で流通している（使用可能な）燃料の平均的なセタン価である。
【００３５】
主噴射時期算出部４０は、第１主噴射時期マップ値算出部４１と、第２主噴射時期マップ値算出部４２と、第３主噴射時期マップ値算出部４３と、スイッチ部４４とからなる。
【００３６】
第１主噴射時期マップ値算出部４１は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＣＡＩＭＭ１マップを検索して、第１主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ１を算出する。ＣＡＩＭＭ１マップは、上述した第１セタン価ＣＥＴ１の燃料を基準として設定されている。第２主噴射時期マップ値算出部４２は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＣＡＩＭＭ２マップを検索して、第２主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ２を算出する。ＣＡＩＭＭ２マップは、上述した第２セタン価ＣＥＴ２の燃料を基準として設定されている。第３主噴射時期マップ値算出部４３は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＣＡＩＭＭ３マップを検索して、第３主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ３を算出する。ＣＡＩＭＭ３マップは、上述した第３セタン価ＣＥＴ３の燃料を基準として設定されている。
【００３７】
スイッチ部４４は、判定セタン価パラメータＣＥＴＤに応じて、第１〜第３主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ１〜ＣＡＩＭＭ３の何れかを選択する。すなわち、ＣＥＴＤ＝１であるときは、第１主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ１が選択され、ＣＥＴＤ＝２であるときは、第２主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ２が選択され、ＣＥＴＤ＝３であるときは、第３主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ３が選択される。燃料のセタン価が低下するほど、燃料噴射時期は進角されるので、運転状態が同一であるときは、ＣＡＩＭＭ１＞ＣＡＩＭＭ２＞ＣＡＩＭＭ３という関係が成立する。
【００３８】
目標排気還流量算出部５０は、第１目標ＥＧＲ量マップ値算出部５１と、第２目標ＥＧＲ量マップ値算出部５２と、第３目標ＥＧＲ量マップ値算出部５３と、スイッチ部５４とからなる。
【００３９】
第１目標ＥＧＲ量マップ値算出部５１は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＧＥＧＲＭ１マップを検索して、第１目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＭ１を算出する。ＧＥＧＲＭ１マップは、第１セタン価ＣＥＴ１の燃料を基準として設定されている。第２目標ＥＧＲ量マップ値算出部５２は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＧＥＧＲＭ２マップを検索して、第２目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＭ２を算出する。ＧＥＧＲＭ２マップは、第２セタン価ＣＥＴ２の燃料を基準として設定されている。第３目標ＥＧＲ量マップ値算出部５３は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＧＥＧＲＭ３マップを検索して、第３目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＭ３を算出する。ＧＥＧＲＭ３マップは、第３セタン価ＣＥＴ３の燃料を基準として設定されている。
【００４０】
スイッチ部５４は、判定セタン価パラメータＣＥＴＤに応じて、第１〜第３目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ１〜ＧＥＧＲＭ３の何れかを選択する。すなわち、ＣＥＴＤ＝１であるときは、第１目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ１が選択され、ＣＥＴＤ＝２であるときは、第２目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ２が選択され、ＣＥＴＤ＝３であるときは、第３目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ３が選択される。燃料のセタン価が低下するほど、目標ＥＧＲ量は減少するので、運転状態が同一であるときは、ＧＥＧＲＭ１＜ＧＥＧＲＭ２＜ＧＥＧＲＭ３という関係が成立する。
【００４１】
判定セタン価パラメータ生成部６０は、目標主噴射着火時期算出部６１と、着火時期検出部６２と、減算部６３と、補正係数算出部６４と、基本補正量算出部６５と、乗算部６６と、加算部６７と、スイッチ部６８と、セタン価推定部６９と、判定パラメータ設定部７０とからなる。
【００４２】
目標主噴射着火時期算出部６１は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＣＡＦＭＭマップを検索して、目標主噴射着火時期ＣＡＦＭＭを算出する。ＣＡＦＭＭマップは、第２セタン価ＣＥＴ２（例えば４７）の燃料を基準として設定されている。
【００４３】
着火時期検出部６２は、筒内圧センサ２の出力信号をディジタル値に変換した圧力変化率ｄｐ／ｄθに応じて主噴射着火時期ＣＡＦＭを検出する。この検出手法は、図５及び図６を参照して後述する。減算部６３は、目標主噴射着火時期ＣＡＦＭＭから、主噴射着火時期ＣＡＦＭを減算することにより、着火遅れ角ＤＣＡＭを算出する。
【００４４】
本実施形態では、セタン価推定を給油後速やかに行うため、エンジン１のアイドル状態においてセタン価推定処理が実行される。その場合、アイドル状態に移行する直前のエンジン運転状態に依存して、検出される着火時期ＣＡＦＭが変化する。そこで、本実施形態では、セタン価推定処理を開始する直前の還流排気温度ＴＥＧＲ及びエンジン運転状態がアイドル状態に移行した時点からの経過時間ＴＷＡＩＴに応じて、着火遅れ角ＤＣＡＭを補正することにより、アイドル状態へ移行する直前のエンジン運転状態に拘わらず正確なセタン価推定を行うようにしている。本実施形態では、セタン価推定処理を実行するときは、排気還流を停止するが、直前のエンジン運転状態（車両走行状態）に依存して、吸気管や吸気弁の温度が高くなっていることがある。そのような場合における推定セタン価の精度を高めるため、還流排気温度ＴＥＧＲに応じた補正が行われる。
【００４５】
補正係数算出部６４は、還流排気温度ＴＥＧＲに応じて図４（ａ）に示すＫＤＣテーブルを検索し、補正係数ＫＤＣを算出する。ＫＤＣテーブルは、還流排気温度ＴＥＧＲが高くなるほど、補正係数ＫＤＣが増加するように設定されている。図４（ａ）において、温度ＴＥＧＲ１及びＴＥＧＲ２は、それぞれ例えば１００℃及び３００℃である。
【００４６】
基本補正量算出部６５は、エンジン運転状態がアイドル状態に移行した時点からの経過時間ＴＷＡＩＴに応じて図４（ｂ）に示すＤＣＢテーブルを検索し、基本補正量ＤＣＢを算出する。ＤＣＢテーブルは、経過時間ＴＷＡＩＴが増加するほど、基本補正量ＤＣＢが減少するように設定されている。図４（ｂ）において基本補正量ＤＣＢの初期値ＤＣＢ０は、例えば１．１〜１．２度程度に設定され、所定時間Ｔ０は２５０〜３００秒に設定される。
【００４７】
乗算部６６は、基本補正量ＤＣＢに補正係数ＫＤＣを乗算することにより、補正量ＤＣを算出する。加算部６７は、着火遅れ角ＤＣＡＭに補正量ＤＣを加算し、補正着火遅れ角ＤＣＡＭＣを算出する。
【００４８】
スイッチ部６８は、後述する図１１の処理で設定される切換制御信号ＳＣＴＬにより切換制御され、切換制御信号ＳＣＴＬが「０」のときオフ状態であり、「１」のときオン状態となる。切換制御信号ＳＣＴＬは、セタン価推定の実行条件が成立したとき、「１」に設定される。
【００４９】
セタン価推定部６９は、補正着火遅れ角ＤＣＡＭＣをエンジン回転数ＮＥを用いて、着火遅れ時間ＴＤＦＭに変換し、着火遅れ時間ＴＤＦＭに応じて図７に示すＣＥＴテーブルを検索し、セタン価ＣＥＴを算出する。セタン価推定部６９は、さらにセタン価ＣＥＴを下記式（１）に適用し、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを算出する。
ＣＥＴＬＲＮ＝α×ＣＥＴ＋（１−α）×ＣＥＴＬＲＮ        （１）
ここで、αは０から１の間の値に設定されるなまし係数、右辺のＣＥＴＬＲＮは、前回算出値である。
【００５０】
上述したセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮは、４つの気筒の筒内圧センサ出力をすべて用いて算出される。したがって、上記式（１）により、気筒毎に検出されるセタン価ＣＥＴ、及び検出タイミングが異なるセタン価ＣＥＴの平均化が行われる。なお、セタン価推定処理が実行されないときは、記憶されている最新のセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが、セタン価推定部６９から出力される。
【００５１】
判定パラメータ設定部７０は、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮに応じて、判定セタン価パラメータＣＥＴＤの設定を行う。具体的には、図８に示すように、ヒステリシス特性を付加して、第１閾値ＣＥＴＨ１及び第２閾値ＣＥＴＨ２と、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮの比較を行う。すなわち、ヒステリシス特性を付加するためのパラメータ（以下「ヒステリシスパラメータ」という）をΔｈとすると、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「２」であるときは、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが第２閾値ＣＥＴＨ２にヒステリシスパラメータΔｈを加算した値を越えると、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「３」に変更される。逆に判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「３」であるときは、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが第２閾値ＣＥＴＨ２からヒステリシスパラメータΔｈを減算した値を下回ると、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「２」に変更される。第１閾値ＣＥＴＨ１についても同様の判定により、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが設定される。
【００５２】
図５は、実着火時期ＣＡＦＭを算出（検出）する着火時期算出モジュールの構成を示すブロック図である。着火時期算出モジュールの機能は、ＣＰＵ１４による演算処理により実現される。着火時期算出モジュールは、バンドパスフィルタ部７１と、位相遅れ補正部７２と、着火時期判定部７３とからなる。バンドパスフィルタ部７１には、筒内圧センサ２から出力される圧力変化率ｄｐ／ｄθが入力される。バンドパスフィルタ部７１は、圧力変化率ｄｐ／ｄθに含まれるノイズ成分を除去する。バンドパスフィルタ部７１では、位相遅れが発生するため、位相遅れ補正部７２では、この遅れを補正する。
【００５３】
着火時期判定部７３は、燃料噴射に対応して、圧力変化率ｄｐ／ｄθがピーク値を示すクランク角度位置を実着火時期ＣＡＦＭと判定する。具体的には、図６（ｂ）に示すように、位相遅れ補正部７２から出力される圧力変化率ｄｐ／ｄθが検出閾値ＤＰＰを超えたクランク角を、実着火時期ＣＡＦＭと判定する。
【００５４】
図６（ａ）には、クランク角ＣＡＩＭから開始される噴射パルスＩＮＪＭが示されており、同図（ｂ）には実着火時期ＣＡＦＭを検出する角度範囲ＲＤＥＴ（例えば１０度）が示されている。このように、検出角度範囲ＲＤＥＴを比較的狭い範囲に限定することにより、ＣＰＵ１４の演算負荷を増大させることなく、着火時期を正確に判定することができる。
【００５５】
図９は、燃料のセタン価が給油前セタン価ＣＥＴＢＦから、給油により給油後セタン価ＣＥＴＡＦに変化した場合に、時刻ｔ０から上述したセタン価推定処理を実行したときの、推定セタン価ＣＥＴの推移を示す。実線は高負荷運転の直後でなく、壁面温度が低い場合に対応し、破線は高負荷運転の直後であって、壁面温度が高い場合に対応する。この図に示すように高負荷運転の直後でなければ、推定セタン価ＣＥＴは、給油前セタン価ＣＥＴＢＦから徐々に増加して給油後セタン価ＣＥＴＡＦとほぼ一致する。これに対し、高負荷運転の直後においては、燃料が着火し易くなるため、推定セタン価ＣＥＴは、最初は実際の給油後セタン価ＣＥＴＡＦより高くなり、徐々に給油後セタン価ＣＥＴＡＦに収束していく。
【００５６】
図１０は、経過時間ＴＷＡＩＴと、着火時期ＣＡＦＭとの関係を示す図であり、細い破線Ｌ１は、アイドル状態へ移行する直前の車速（以下「直前車速」という）ＶＰＢが４０ｋｍ／ｈである例に対応し、太い破線Ｌ２は、直前車速ＶＰＢが６０ｋｍ／ｈである例に対応し、細い実線Ｌ３は、直前車速ＶＰＢが８０ｋｍ／ｈである例に対応し、太い実線Ｌ４は、直前車速ＶＰＢが１００ｋｍ／ｈである例に対応する。直前車速ＶＰＢに拘わらず、経過時間ＴＷＡＩＴが時間Ｔ０程度となると、検出される着火時期ＣＡＦＭがほぼ同一の値となって安定する。すなわち時間Ｔ０は、直前の運転状態に拘わらず検出着火時期が安定化する経過時間であり、例えば２５０〜３００秒程度である。したがって、図４（ｂ）に示すＤＣＢテーブルは、経過時間ＴＷＡＩＴが時間Ｔ０に達すると、基本補正量ＤＣＢが「０」となるように設定されている。
【００５７】
図１１は、セタン価推定処理の実行条件の判定、セタン価推定処理実行時のエンジン運転パラメータの変更、及び切換制御信号ＳＣＴＬの設定を行う処理の手順を示すフローチャートである。図１１に示す処理は、ＣＰＵ１４において所定時間毎に実行される。
【００５８】
ステップＳ１１では、エンジン１がアイドル状態にあるか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、セタン価推定を安定して実行するための所定実行条件が成立するか否かを判別する。この所定実行条件は、例えば還流排気温度ＴＥＧＲが所定温度ＴＥ０（例えば約９０℃）以上であり、かつエンジン１の暖機状態を示す冷却水温ＴＷまたは油温ＴＯＩＬが所定温度ＴＷＵＰ（例えば８０℃）以上であるとき成立する。
ステップＳ１１またはＳ１２の答が否定（ＮＯ）であるときは、切換制御信号ＳＣＴＬを「０」に設定する（ステップＳ１７）。
【００５９】
ステップＳ１２で所定実行条件が成立するときは、パイロット噴射を停止し、シングル噴射とする（ステップＳ１３）。すなわち、１気筒１サイクル当たりの燃料噴射回数ＮＩＮＪを１回とし、さらに主噴射時期を通常より進角方向に変更する（ステップＳ１４）。このように燃料噴射をシングル噴射として、燃料噴射時期を通常より進角させることにより、セタン価の違いによる着火時期の差を大きくし、着火時期に基づくセタン価推定の精度を向上させることができる。ステップＳ１５では、ＥＧＲ弁２６を閉弁し、排気還流を停止する。これにより、還流される排気の影響で着火時期が変化することが防止され、セタン価の推定精度を高めることができる。
ステップＳ１６では、切換制御信号ＳＣＴＬを「１」に設定し、本処理を終了する。
【００６０】
図１２は、エンジン１の特定の気筒における熱発生率ＨＲＲの推移を示す図であり、実線が高セタン価（例えば５７）の燃料に対応し、破線が低セタン価（例えば４１）の燃料に対応する。横軸はクランク角度ＣＡである（ピストンが圧縮上死点にあるときを「０」度とする）。同図（ａ）は、パイロット噴射及び主噴射を実行する場合に対応し、この場合には、燃料噴射はクランク角度０度（圧縮上死点）近傍で行われ、上死点後５〜１０度で熱発生率ＨＲＲがピークに達する。セタン価の差による、ピーク位置の差は１度程度である。同図（ｂ）は、燃料噴射時期を進角させて主噴射のみ実行する場合に対応し、この場合には、燃料噴射はクランク角度−２０度（圧縮上死点前２０度）近傍で行われ、上死点前５〜１０度で熱発生率ＨＲＲがピークに達する。セタン価の差による、ピーク位置の差は８度程度となる。すなわち、燃料噴射を主噴射のみ（シングル噴射）とし、かつ噴射時期を進角させることにより、セタン価の違いによる着火時期の差がより顕著となり、セタン価ＣＥＴの算出精度を向上させることができる。
【００６１】
図１３は、セタン価４２．８の燃料を使用して、セタン価推定処理を実行した場合の推定結果の度数分布図である。黒丸（●）が、補正量ＤＣによる補正を行わない場合の結果を示し、白丸（○）が、補正量ＤＣによる補正を行った場合の結果を示す。図１３から明らかなように、着火遅れ角ＤＣＡＭを補正量ＤＣで補正することにより、推定精度を向上させることができる。
【００６２】
本実施形態では、燃料噴射弁６が燃料噴射手段に相当し、還流排気温度センサ３６が還流排気温度取得手段に相当し、筒内圧センサ３が着火遅れ検出手段の一部を構成する。またＥＣＵ４が着火遅れ検出手段の一部、補正手段、及び燃料性状推定手段を構成する。具体的には、目標主噴射時期算出部６１、着火時期検出部６２及び減算部６３が、着火遅れ検出手段に相当し、補正係数算出部６４、基本補正量算出部６５、乗算部６６、及び加算部６７が補正手段に相当し、セタン価推定部６９が燃料性状推定手段に相当する。
【００６３】
［第２の実施形態］
本実施形態は、上述した還流排気温度ＴＥＧＲに応じた補正に加えて、エンジン１の燃焼室から排出された直後の、燃焼室近傍の排気温度ＴＥＸに応じて、着火遅れ角ＤＣＡＭの補正を行うようにしたものである。なお、以下に説明する点以外は第１の実施形態と同一である。
【００６４】
図１４は、本実施形態における、主噴射時期ＣＡＩＭ及び目標排気還流量ＧＥＧＲを算出するモジュールの構成を示すブロック図である。図１４に示すモジュールは、図３に示すモジュールの判定セタン価パラメータ生成部６０を判定セタン価パラメータ生成部６０ａに変更したものである。判定セタン価パラメータ生成部６０ａは、図３に示した構成要素６１〜７０に加えて、補正係数算出部８１及び乗算部８２を備えており、乗算部６６には、乗算部８２の出力が入力される。
【００６５】
補正係数算出部８１は、排気温度ＴＥＸに応じて図１５に示すＫＤＣＥＸテーブルを検索し、付加補正係数ＫＤＣＥＸを算出する。ＫＤＣＥＸテーブルは、排気温度ＴＥＸが所定排気温度ＴＥＸ０（例えば２５０℃）より低い範囲では、付加補正係数ＫＤＣＥＸが「１．０」となり、所定排気温度ＴＥＸ０より高い範囲では排気温度ＴＥＸが高くなるほど、付加補正係数ＫＤＣＥＸが増加するように設定されている。排気温度ＴＥＸが所定排気温度ＴＥＸ０より低いときは、着火時期は排気温度ＴＥＸの影響をほとんど受けないため、付加補正係数ＫＤＣＥＸは「１．０」に設定される。
【００６６】
乗算部８２は、補正係数ＫＤＣに付加補正係数ＫＤＣＥＸを乗算する。乗算部６６は、基本補正量ＤＣＢに補正係数ＫＤＣ及び付加補正係数ＫＤＣＥＸの積を乗算する。したがって、補正量ＤＣは、下記式により算出される。
ＤＣ＝ＤＣＢ×ＫＤＣ×ＫＤＣＥＸ
【００６７】
以上のように還流排気温度ＴＥＧＲに応じた補正とともに、排気温度ＴＥＸに応じた補正を行うことにより、推定されるセタン価ＣＥＴのばらつきを減少させ、推定精度を高めることができる。
【００６８】
本実施形態では、排気温度ＴＥＸは、単位時間当たりの燃料噴射量ＱＩＮＪに応じて算出される。図１６は、排気温度ＴＥＸの推定を行う排気温度算出モジュールの構成を示すブロック図である。実際には、排気温度ＴＥＸはＣＰＵ１４における演算により算出される。
【００６９】
排気温度算出モジュールは、移動平均算出部９１及び排気温度算出部９２を備えている。移動平均算出部９１は、燃料噴射量ＱＩＮＪの移動平均値ＱＩＡＶＥを算出して出力する。移動平均値ＱＩＡＶＥは、例えば直近の１００燃焼サイクル（２００回転）の期間中における燃料噴射量ＱＩＮＪの値（最新の値及び直前の９９燃焼サイクル分のデータ）を平均化することにより算出される。
【００７０】
排気温度算出部９２は、移動平均値ＱＩＡＶＥに応じて図１７に示すＴＥＸテーブルを検索し、排気温度ＴＥＸを算出する。ＴＥＸテーブルは、予め実験的に求められたものである。排気温度ＴＥＸは、実際には燃料噴射量及びエンジン回転数ＮＥに依存して変化するが、本実施形態ではアイドル状態においてセタン価推定が実行され、エンジン回転数ＮＥは例えば１０００ｒｐｍ程度に保持されるので、図１７に示すＴＥＸテーブルを適用することができる。
【００７１】
図１８は、燃料噴射量ＱＩＮＪの移動平均値ＱＩＡＶＥに応じて算出される排気温度ＴＥＸと、実際に計測された排気温度ＴＥＸＡとの関係を示す図であり、図中にプロットされた点は実測データを示す。この実測データから、算出される排気温度ＴＥＸが実際の排気温度ＴＥＸＡを精度良く近似していることが確認される。
【００７２】
図１９は、排気温度ＴＥＸの推移を示すタイムチャートであり、実線が算出された排気温度ＴＥＸに対応し、破線が実測値ＴＥＸＡに対応する。この図からエンジン運転状態が変化する場合にも、算出された排気温度ＴＥＸは、実際の排気温度ＴＥＸＡを精度良く近似していることが確認される。
【００７３】
図２０は、セタン価４２．８の燃料を使用して、セタン価推定処理を実行した場合の推定結果の度数分布図である。黒丸（●）が、第１の実施形態における補正量ＤＣによる補正を行った場合の結果を示し、白丸（○）が、本実施形態における補正量ＤＣによる補正を行った場合の結果を示す。図２０から明らかなように、着火遅れ角ＤＣＡＭの補正量ＤＣを、還流排気温度ＴＥＧＲだけでなく、排気温度ＴＥＸに応じて算出することにより、セタン価推定値のばらつきを減少させ推定精度を向上させることができる。
【００７４】
本実施形態では、補正係数算出部８１、乗算部８２、移動平均算出部９１、及び排気温度算出部９２が、補正手段に相当し、移動平均算出部９１及び排気温度算出部９２が排気温度推定手段に相当する。
【００７５】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、補正量ＤＣにより着火遅れ角ＤＣＡＭを補正したが、検出着火時期ＣＡＦＭを補正するようにしてもよい。その場合には、検出着火時期ＣＡＦＭから補正量ＤＣを減算することによって、補正を行う。
【００７６】
また上述した実施形態では、還流排気温度センサ３６により、還流排気温度ＴＥＧＲを検出するようにしたが、例えば排気系に設けられる触媒コンバータ３１の温度（触媒温度）ＴＣＡＴを検出し、触媒温度ＴＣＡＴ、ＥＧＲ弁２６のリフト量などに応じて還流排気温度ＴＥＧＲを推定するようにしてもよい。推定した還流排気温度ＴＥＧＲを用いる場合には、還流排気温度センサの検出遅れがなくなるので、着火遅れ角ＤＣＡＭの補正に適用される基本補正量ＤＣＢの初期値ＤＣＢ０は、若干増加させて、例えば１．３度程度に設定される。
【００７７】
また第２の実施形態では、還流排気温度ＴＥＧＲ及び排気温度ＴＥＸに応じて補正量ＤＣを算出するようにしたが、排気温度ＴＥＸのみ応じて補正量ＤＣを算出するようにしてもよい。
【００７８】
また第２の実施形態では、排気温度ＴＥＸを燃料噴射量ＱＩＮＪに応じて算出（推定）するようにしたが、排気管８の燃焼室に近い位置に排気温度センサを設け、その排気温度センサにより検出した排気温度を用いるようにしてもよい。
【００７９】
また上述した実施形態では、エンジン１の全ての気筒に筒内圧センサ２を設け、それらのセンサの検出信号をすべて使用してセタン価の推定を行うようにしたが、いずれか１つの特定気筒のみに筒内圧センサを設け、その筒内圧センサの検出出力に基づいてセタン価の推定を行うようにしてもよい。その場合には、セタン価推定の実行条件が成立したとき、その特定気筒についてのみシングル噴射への変更（パイロット噴射の停止）及び主噴射時期の進角を行うことが望ましい。
【００８０】
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す制御装置の一部の構成をより具体的に示す図である。
【図３】主噴射時期（ＣＡＩＭ）及び目標排気還流量（ＧＥＧＲ）を算出するモジュールの構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示す補正係数算出部及び基本補正量算出部で参照されるテーブルを示す図である。
【図５】図３に示す着火時期検出部の構成を示すブロック図である。
【図６】着火時期の検出手法を説明するためのタイムチャートである。
【図７】着火遅れ時間（ＴＤＦＭ）からセタン価（ＣＥＴ）を算出するためのテーブルを示す図である。
【図８】セタン価学習値（ＣＥＴＬＲＮ）に応じて判定セタン価パラメータ（ＣＥＴＤ）を設定する手法を説明するための図である。
【図９】アイドル状態移行直前に高負荷運転が行われた場合の問題点を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】アイドル状態移行後の経過時間（ＴＷＡＩＴ）と、検出着火時期（ＣＡＦＭ）との関係を示す図である。
【図１１】図３に示した切換制御信号（ＳＣＴＬ）の設定を行う処理のフローチャートである。
【図１２】特定の気筒における熱発生率（ＨＲＲ）の推移を示す図である。
【図１３】推定セタン価（ＣＥＴ）の度数分布を示す図である。
【図１４】主噴射時期（ＣＡＩＭ）及び目標排気還流量（ＧＥＧＲ）を算出するモジュール（第２の実施形態）の構成を示すブロック図である。
【図１５】排気温度（ＴＥＸ）に応じて補正係数（ＫＤＣＥＸ）を算出するためのテーブルを示す図である。
【図１６】排気温度（ＴＥＸ）の推定を行うモジュールの構成を示す図である。
【図１７】排気温度（ＴＥＸ）を算出するためのテーブルを示す図である。
【図１８】燃料噴射量に応じて算出された排気温度（ＴＥＸ）と実測値（ＴＥＸＡ）との関係を示す図である。
【図１９】排気温度の推定値と実測値の推移を示す図である。
【図２０】推定セタン価（ＣＥＴ）の度数分布を示す図である。
【図２１】予混合燃焼領域を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  内燃機関
２  筒内圧センサ（着火遅れ検出手段）
４  電子制御ユニット（着火遅れ検出手段、補正手段、燃料性状推定手段）
６  燃料噴射弁（燃料噴射手段）
３６  還流排気温度センサ（還流排気温度取得手段）
６２  着火時期検出部（着火遅れ検出手段）
６１  目標主噴射着火時期算出部（燃料性状推定手段）
６３  減算部（燃料性状推定手段）
６４  補正係数算出部（補正手段）
６５  基本補正量算出部（補正手段）
６６  乗算部（補正手段）
６７  加算部（補正手段）
６９  セタン価推定部（燃料性状推定手段）
８１  補正係数算出部（補正手段）
８２  乗算部（補正手段）
９１  移動平均算出部（補正手段）
９２  排気温度算出部（補正手段）
【図１】
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【図２】
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【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】
2008088973.tif 000017
【図１６】
2008088973.tif 000018
【図１７】
2008088973.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2008088973.tif 000021
【図２０】
2008088973.tif 000022
【図２１】
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