(57)【要約】【課題】  本発明は、内燃機関の運転に使用されている状態で、燃料のセタン価をより高精度で測定することが可能な技術を提供することを課題とする。【解決手段】  混合気の比熱比近傍の値を定数κとした場合、圧力検出手段によって検出される燃焼室内の圧力Ｐと、容積検出手段によって検出される燃焼室の容積Ｖをκ乗した値との積であるＰＶκを熱発生量パラメータとして算出し、内燃機関の運転状態が規定の運転状態にあるときに、燃焼室内に燃料が噴射された後の熱発生量パラメータＰＶκの変化に基づいて燃料のセタン価を測定する。【選択図】  図３
2005344550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記燃焼室の容積を検出する容積検出手段と、を有する内燃機関の燃料セタン価測定方法において、
前記圧力検出手段によって検出される前記燃焼室内の圧力Ｐおよび前記容積検出手段によって検出される前記燃焼室の容積Ｖから前記燃焼室内での熱発生量と相関のある熱発生量パラメータを算出し、
前記内燃機関の運転状態が規定の運転状態にあるときに、前記燃焼室内に燃料が噴射された後の該燃料の燃焼による前記熱発生量パラメータの変化に基づいて燃料のセタン価を測定することを特徴とする内燃機関の燃料セタン価測定方法。
【請求項２】
混合気の比熱比近傍の値を定数κとした場合、前記圧力検出手段によって検出される前記燃焼室内の圧力Ｐと、前記容積検出手段によって検出される前記燃焼室の容積Ｖをκ乗した値との積であるＰＶκを前記熱発生量パラメータとすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料セタン価測定方法。
【請求項３】
前記圧力検出手段によって検出される前記燃焼室内の圧力Ｐと前記容積検出手段によって検出される前記燃焼室の容積Ｖとの積から、同一のクランク角で、前記燃焼室内において燃焼が生じずにピストンが移動するのみの場合の前記燃焼室内の圧力Ｐ´と前記燃焼室の容積Ｖ´との積を減算した値であるΔＰＶを前記熱発生量パラメータとすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料セタン価測定方法。
【請求項４】
前記燃焼室内に前記燃料が噴射された後で前記熱発生量パラメータが上昇し始めた時点での該熱発生量パラメータの上昇率に基づいて前記燃料のセタン価を測定するものであって、該熱発生量パラメータの上昇率が低いほど前記燃料のセタン価が高いと判定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の燃料セタン価測定方法。
【請求項５】
前記燃焼室内への燃料噴射を、メイン燃料噴射と、該メイン燃料噴射よりも前の時期に行われるパイロット燃料噴射とによって実行し、
該パイロット燃料噴射によって噴射された燃料の少なくとも一部が前記メイン燃料噴射前に燃焼するような時期に該パイロット燃料噴射を行うと共に、該パイロット燃料噴射と前記メイン燃料噴射との間の期間における前記熱発生量パラメータの最大値と最小値との差が規定量となるようにパイロット燃料噴射量を制御し、
前記パイロット燃料噴射と前記メイン燃料噴射との間の期間における前記熱発生量パラメータの最大値と最小値との差を前記規定量としたときの、前記メイン燃料噴射後に前記熱発生量パラメータが上昇し始めた時点での該熱発生量パラメータの上昇率に基づいて前記燃料のセタン価を測定することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の燃料セタン価測定方法。
【請求項６】
前記燃焼室内への燃料噴射を、メイン燃料噴射と、該メイン燃料噴射よりも前の時期に行われるパイロット燃料噴射とによって実行し、
該パイロット燃料噴射によって噴射された燃料の少なくとも一部が前記メイン燃料噴射前に燃焼するような時期に該パイロット燃料噴射を行うと共に、前記メイン燃料噴射後の着火遅れ期間が最短となるように該パイロット燃料噴射量を制御し、
さらに、前記メイン燃料噴射後の着火遅れ期間を最短としつつ、前記パイロット燃料噴射と前記メイン燃料噴射との間の期間における前記熱発生量パラメータの最大値と最小値との差が最少量となるように前記パイロット燃料噴射量を制御し、
前記差の最少量に基づいて前記燃料のセタン価を測定するものであって、この差の最少量が小さいほど前記燃料のセタン価が高いと判定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の燃料セタン価測定方法。
【請求項７】
前記メイン燃料噴射後の着火遅れ期間を、前記メイン燃料噴射が実行された時点から該メイン燃料噴射後に前記熱発生量パラメータが上昇し始める時点までの期間とすることを特徴とする請求項６記載の内燃機関の燃料セタン価測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料のセタン価を測定する方法に関し、特に、内燃機関の運転に使用されている状態で燃料のセタン価を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の運転に使用される燃料は、そのセタン価によって着火性が異なる。そのため、機関出力やエミッションの向上、燃焼騒音の低減等を図るべく内燃機関の燃焼状態をより精密に制御するためには、燃料のセタン価に応じて燃料噴射量や燃料噴射時期を制御することが重要である。
【０００３】
ここで、燃料のセタン価を測定する方法としては、燃料の燃焼特性を解析するための装置を用いて、一定容量の燃焼室内で燃料を燃焼させ、そのときの燃焼室内の圧力の変化率に基づいて燃焼させた燃料のセタン価を測定する方法を例示することが出来る（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかしながら、実際には、特定のセタン価の燃料を常に使用することは困難であり、内燃機関において、その運転に使用される燃料のセタン価は、燃料の使用状況や給油によって変化する。そのため、内燃機関の運転に使用されている状態で燃料のセタン価を測定する必要がある。
【０００５】
内燃機関の運転に使用されている状態で燃料のセタン価を測定する方法としては、圧縮行程初期に燃焼室内に燃料を噴射し、図７に示すような、この燃料の燃焼（または、冷炎反応）によって上昇した圧力のピーク値と、圧縮行程初期に燃料噴射を行わない場合、即ち、燃焼室内で燃焼が生じずにピストンの上昇による圧縮のみの場合の圧力との差ΔＰに基づいて、燃焼室内に噴射された燃料のセタン価を測定する方法がある（例えば、特許文献２参照。）。尚、図７において、横軸はクランク角を表し、縦軸は筒内圧力を表している。また、実線は、圧縮行程初期（Ａの時期）に燃料噴射を行った場合の圧力の変化を表し、破線は、圧縮行程初期に燃料噴射を行わない場合の圧力の変化（即ち、燃料噴射はＢの時期のみの場合の圧力の変化）を表している。図７においては、Ｂの時期がメイン燃料噴射の時期である。
【特許文献１】特開２００１−３２９９０５号公報
【特許文献２】特開２０００−２５７４１９号公報
【特許文献３】特開平３−１０５０４２号公報
【特許文献４】特開平５−２２３０２６号公報
【特許文献５】特開平５−１７２６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、燃焼室内に燃料を噴射し、この燃料の燃焼によって生じた圧力上昇のピーク値と、燃料噴射を行わない場合の圧力との差ΔＰ（以下、圧力上昇量ΔＰと称する。）に基づいて燃料のセタン価を測定する場合、圧力上昇量ΔＰは、燃料噴射後の燃焼発生時におけるピストンの位置、即ち、燃焼発生時の燃焼室の容積の影響を受ける。例えば、ピストンの位置が比較的低く燃焼室の容積が大きいときに燃料の燃焼によって圧力が上昇し始めた場合は、ピストンの位置が比較的高く燃焼室の容積が小さいときに燃料の燃焼によって圧力が上昇し始めた場合に比べて、燃料のセタン価が同様であっても、燃料の燃焼によって生じる圧力上昇量ΔＰは小さくなる。従って、圧力上昇量ΔＰによる燃料のセタン価の測定では、十分な測定精度が得られない虞がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、内燃機関の運転に使用されている状態で、燃料のセタン価をより高精度で測定することが可能な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、燃焼室内の圧力および燃焼室の容積から燃焼室内での熱発生量と相関のある熱発生量パラメータを算出し、この熱発生量パラメータの変化に基づいて、燃焼室内に噴射された燃料のセタン価を測定するものである。
【０００９】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の燃料セタン価測定方法は、
燃焼室内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記燃焼室の容積を検出する容積検出手段と、を有する内燃機関の燃料セタン価測定方法において、
前記圧力検出手段によって検出される前記燃焼室内の圧力Ｐおよび前記容積検出手段によって検出される前記燃焼室の容積Ｖから前記燃焼室内での熱発生量と相関のある熱発生量パラメータを算出し、
前記内燃機関の運転状態が規定の運転状態にあるときに、前記燃焼室内に燃料が噴射された後の該燃料の燃焼による前記熱発生量パラメータの変化に基づいて燃料のセタン価を測定することを特徴とする。
【００１０】
燃焼室内の圧力Ｐおよび燃焼室の容積Ｖからは、気体の状態方程式：ＰＶ＝ｎＲＴ（Ｐ：圧力、Ｖ：体積、ｎ：気体のモル数、Ｒ：気体定数（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）、Ｔ：温度（Ｋ））の関係に基づいて、燃焼室内での熱発生量とより相関の高い熱発生量パラメータを算出することが出来る。
【００１１】
そして、燃焼室内において燃料が燃焼したときの熱発生量の変化は、該燃料の着火性、即ち、該燃料のセタン価に依存している。従って、本発明によれば、熱発生量とより相関の高い熱発生量パラメータを算出し、この熱発生量パラメータの変化に基づいて燃焼室に噴射された燃料のセタン価を測定することによって、内燃機関の運転に使用されている燃料のセタン価をより高精度で測定することが出来る。
【００１２】
尚、本発明において、規定の運転状態とは、予め定められた運転状態であって定常運転状態であるのが好ましい。
【００１３】
本発明においては、混合気の比熱比近傍の値を定数κとした場合、圧力検出手段によって検出される燃焼室内の圧力Ｐと、容積検出手段によって検出される燃焼室の容積Ｖをκ乗した値との積であるＰＶκを熱発生量パラメータとしても良い。
【００１４】
上記気体の状態方程式から断熱変化においてはＰＶκ＝一定となることがわかっている。そのため、燃焼室内において燃料の燃焼が生じたときのＰＶκの変化は、該燃焼により生じたエネルギーに依存する。つまり、ＰＶκは燃焼室での熱発生量と相関が高く、該ＰＶκの変化は燃料の燃焼が生じたときのピストンの位置（燃焼室の容積）の影響をほとんど受けることがない。従って、このＰＶκの変化に基づいて燃焼室に噴射された燃料のセタン価を測定することによって、より高精度で該燃料のセタン価を測定することが出来る。
【００１５】
尚、定数κは、燃焼室において形成される混合気の比熱比近傍の値であれば良く、予め定められた値としても良い。また、吸入空気量や燃料噴射量等に応じて変更するようにしても良い。
【００１６】
また、本発明においては、圧力検出手段によって検出される燃焼室内の圧力Ｐと容積検出手段によって検出される燃焼室の容積Ｖとの積（以下、ＰＶｒｅと称する）から、同一のクランク角で、燃焼室内において燃焼が生じずにピストンが移動するのみである場合の燃焼室内の圧力Ｐ´と燃焼室の容積Ｖ´との積（以下、ＰＶｂａｓｅと称する）を減算した値であるΔＰＶを熱発生量パラメータとしても良い。
【００１７】
燃焼室内において燃料の燃焼が生じた場合、圧力検出手段によって検出される燃焼室内の圧力Ｐと容積検出手段によって検出される燃焼室の容積Ｖとの積ＰＶｒｅは、燃料の燃焼により生じたエネルギーとピストンによる圧縮によって生じたエネルギーとの和に応じた値となる。一方、燃焼室内において燃焼が生じずにピストンが移動するのみである場合の燃焼室内の圧力Ｐ´と燃焼室の容積Ｖ´との積ＰＶｂａｓｅは、ピストンによる圧縮によって生じたエネルギーに応じた値となる。そのため、同一のクランク角においてＰＶｒｅからＰＶｂａｓｅを減算した値ΔＰＶは燃焼室での熱発生量と相関が高い値となり、該ΔＰＶの変化は燃料の燃焼が生じたときのピストンの位置（燃焼室の容積）の影響をほとんど受けることがない。従って、このΔＰＶの変化に基づいて燃焼室に噴射された燃料のセタン価を測定することによって、より高精度で該燃料のセタン価を測定することが出来る。
【００１８】
燃焼室内に燃料が噴射され、噴射された燃料が燃焼すると熱発生量パラメータが上昇する。本発明においては、この熱発生量パラメータが上昇し始めた時点における該熱発生量パラメータの上昇率に基づいて燃料のセタン価を測定しても良い。この場合、熱発生量パラメータの上昇率が低いほど燃料のセタン価は高いと判定する。
【００１９】
燃焼室に噴射された燃料のセタン価が高いほど、該燃料の着火性は高いため着火遅れ期間は短くなる。そのため、燃焼開始時点での単位時間当たりの熱発生量は少なくなり、その結果、熱発生量パラメータの単位時間当たりの上昇量、即ち熱発生量パラメータの上昇率は低くなる。
【００２０】
従って、上記のように、燃焼室内に前記燃料が噴射された後で熱発生量パラメータが上昇し始めた時点における該熱発生量パラメータの上昇率に基づいて燃料のセタン価を測定することが出来る。そして、このときに、熱発生量パラメータの上昇率が低いほど燃料のセタン価が高いと判定することが出来る。
【００２１】
本発明においては、燃焼室内への燃料噴射を、メイン燃料噴射と、該メイン燃料噴射よりも前の時期に行われるパイロット燃料噴射とによって実行しても良い。この場合、パイロット燃料噴射によって噴射された燃料の少なくとも一部がメイン燃料噴射前に燃焼するような時期にパイロット燃料噴射を行うと共に、パイロット燃料噴射とメイン燃料噴射との間の期間における熱発生量パラメータの最大値と最小値との差が規定量となるようにパイロット燃料噴射量を制御しても良い。そして、パイロット燃料噴射をこのように制御したときのメイン燃料噴射後に熱発生量パラメータが上昇し始めた時点における該熱発生量パラメータの上昇率に基づいて燃料のセタン価を測定するのが好ましい。
【００２２】
パイロット燃料噴射によって噴射された燃料の少なくとも一部がメイン燃料噴射前に燃焼する時期に該パイロット燃料噴射を行うことで、該パイロット燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼によりメイン燃料噴射前に熱発生量パラメータが上昇する。そして、パイロット燃料噴射とメイン燃料噴射との間の期間における熱発生量パラメータの最大値と最小値との差が、パイロット燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼により発生した熱発生量（以下、パイロット燃料噴射熱発生量と称する。）に相当する値となる。
【００２３】
そのため、パイロット燃料噴射とメイン燃料噴射との間の期間における熱発生量パラメ
ータの最大値と最小値との差を予め定められた規定量とすることで、パイロット燃料噴射熱発生量を略一定とすることが出来る。従って、内燃機関の運転状態が規定の運転状態にあるときにパイロット燃料噴射量を上記のように制御することで、メイン燃料噴射実行時における燃焼室内の状態（例えば、温度や圧力等）を略一定とすることが出来る。
【００２４】
その結果、メイン燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼することによる熱発生量の変化のセタン価への依存度がより高くなる。従って、上記のような制御によれば、熱発生量パラメータの変化に基づく燃料のセタン価の測定をより高精度で行うことが可能となる。
【００２５】
また、本発明において、燃焼室内への燃料噴射をメイン燃料噴射とパイロット燃料噴射とによって実行し、パイロット燃料噴射によって噴射された燃料の少なくとも一部がメイン燃料噴射前に燃焼するような時期に該パイロット燃料噴射を行うと共に、メイン燃料噴射後の着火遅れ期間が最短となるようにパイロット燃料噴射量を制御し場合、さらに、メイン燃料噴射後の着火遅れ期間を最短としつつ、パイロット燃料噴射とメイン燃料噴射との間の期間における熱発生量パラメータの最大値と最小値との差が最少量となるようにパイロット燃料噴射量を制御し、前記差の最少量に基づいて燃料のセタン価を測定しても良い。この場合、この差の最少量が小さいほど燃料のセタン価が高いと判定する。
【００２６】
パイロット燃料噴射熱発生量を十分に少ない量から増加させると、その増加に伴ってメイン燃料噴射後の着火遅れ期間が短くなる。しかしながら、メイン燃料噴射後の着火遅れ期間はある程度まで短くなると、パイロット燃料噴射熱発生量を増加させてもそれ以上は短くならない最短期間に収束する。このとき、燃料のセタン価が高いほど、該燃料の着火性は高いため、メイン燃料噴射後の着火遅れ期間を最短とするために必要となるパイロット燃料噴射熱発生量は少なくなる。
【００２７】
そして、上述したように、パイロット燃料噴射とメイン燃料噴射との間の期間における熱発生量パラメータの最大値と最小値との差はパイロット燃料噴射熱発生量に相当する値である。
【００２８】
従って、上記のように、パイロット燃料噴射量を制御することで、メイン燃料噴射後の着火遅れ期間を最短としつつ、パイロット燃料噴射とメイン燃料噴射との間の期間における熱発生量パラメータの最大値と最小値との差を出来るだけ小さくした場合、この差の最少量に基づいて燃料のセタン価を測定することが出来る。そして、この差の最少量が小さいほど燃料のセタン価が高いと判定出来る。
【００２９】
また、本発明においては、メイン燃料噴射後の着火遅れ期間を、メイン燃料噴射が実行された時点から、該メイン燃料噴射後に熱発生量パラメータが上昇し始める時点までの期間とするのが好ましい。
【００３０】
例えば、メイン燃料噴射後に燃焼室内の圧力が上昇し始めた時点を燃料の着火時期とした場合、燃料の燃焼による燃焼室内の圧力の変化は、該燃料の着火時のクランク角（燃焼室の容積）の影響を受ける。そのため、燃料着火時のクランク角によっては、該燃料が着火してから燃焼室内の圧力が上昇し始めるまでにある程度の期間が生じる場合がある。
【００３１】
しかしながら、熱発生量は、燃料着火時のクランク角によらず、該燃料の着火と同時に上昇する。そのため、上記のように、メイン燃料噴射後に熱発生量パラメータが上昇し始める時点を燃料の着火時期とすることで、メイン燃料噴射後の着火遅れ期間をより高い精度で検出することが出来る。その結果、上記のような燃料のセタン価の測定をより高精度で行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る内燃機関の燃料セタン価測定方法によれば、内燃機関の運転に使用されている状態で、燃料のセタン価をより高精度で測定することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明に係る内燃機関の燃料セタン価測定方法の具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３４】
＜内燃機関とその吸排気系の概略構成＞
先ず、本発明に係る内燃機関の燃料セタン価測定方法の実施例１について説明する。ここでは、本発明を車両駆動用のディーゼルエンジンに適用した場合を例に挙げて説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【００３５】
内燃機関１は、気筒２を有しており、気筒２内にはピストン３が摺動自在に設けられている。気筒２内上部の燃焼室４には、吸気ポート５と排気ポート６とが開口している。吸気ポート５は吸気通路７と接続されており、排気ポート６は排気通路８と接続されている。
【００３６】
吸気ポート５および排気ポート６の燃焼室４への開口部は、それぞれ吸気弁９および排気弁１０によって開閉される。また、燃焼室４には、該燃焼室４内に燃料を噴射する燃料噴射弁１１が突出している。
【００３７】
吸気通路７には、該吸気通路７内を流通する吸入空気量に対応した電気信号を出力するエアフロメータ１２、及び、該吸気通路７内を流通する吸入空気の温度に対応した電気信号を出力する吸気温センサ１３が設置されている。また、内燃機関１には、燃焼室４内の圧力に対応した電気信号を出力する筒内圧センサ１４、及び、該内燃機関１のウォータージャケット内の冷却水温に対応した電気信号を出力する水温センサ１５、ピストン３とコンロッドを介して接続されたクランクシャフトの回転角に対応した電気信号を出力するクランクポジションセンサ１６、燃料噴射弁１１に燃料を供給する燃料供給系に設けられ該燃料噴射弁１１から噴射される燃料の温度に対応した電気信号を出力する燃温センサ１７が設置されている。
【００３８】
以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するためのＥＣＵ２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。ＥＣＵ２０には、エアフロメータ１２、及び、吸気温センサ１３、筒内圧センサ１４、水温センサ１５、クランクポジションセンサ１６、さらに、アクセル開度に対応する電気信号を出力するアクセル開度センサ１８、及び、大気圧に対応する電気信号を出力する大気圧センサ１９等の各種センサが電気配線を介して接続されており、これらの出力信号がこのＥＣＵ２０に入力される。
【００３９】
また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁１１が電気的に接続されており、このＥＣＵ２０によって燃料噴射弁２０からの燃料噴射が制御される。
【００４０】
燃料噴射弁１１から噴射された燃料が燃焼すると、燃焼室４内での熱発生量が変化する。本実施例では、混合気の比熱比近傍の値を定数κとし、筒内圧センサ１４によって検出される燃焼室４内の圧力Ｐと、クランクポジションセンサ１６の検出値から算出される燃焼室４の容積Ｖをκ乗した値との積であるＰＶκを熱発生量パラメータとしてＥＣＵ２０によって算出する。ここで、定数κとしては、酸素の比熱比１．４が例示出来る。
【００４１】
＜燃料噴射時期と熱発生量パラメータの変化＞
次に、本実施例に係る燃料噴射時期と熱発生量パラメータＰＶκの変化について図２に基づいて説明する。図２において、縦軸は熱発生量パラメータＰＶκを表し、横軸はクランク角を表している。また、ＴＤＣは圧縮上死点を表している。
【００４２】
本実施例では、圧縮行程後期（図２のＡの時期）に行われるパイロット燃料噴射と、膨張行程におけるＴＤＣ近傍の時期（図２のＢの時期）に行われるメイン燃料噴射とによって、燃料噴射が実行される。尚、パイロット燃料噴射を行う時期は、該パイロット燃料噴射によって噴射された燃料の少なくとも一部がメイン燃料噴射前に燃焼する時期とする。
【００４３】
図２のＡの時期にパイロット燃料噴射が行われると、該パイロット燃料噴射によって噴射された燃料が着火遅れ期間Δｔａ経過後に燃焼する。そして、この燃料の燃焼によって熱発生量パラメータＰＶκが上昇する。
【００４４】
パイロット燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼によって熱発生量は一時的に上昇するが、その上昇がピークに達した後、ピストン３や気筒２の壁面からの放熱によって熱発生量は徐々に低下する。そのため、熱発生量パラメータＰＶκも、一時的に上昇した後、徐々に低下する。
【００４５】
従って、パイロット燃料噴射とメイン燃料噴射との間の期間における熱発生量パラメータの最大値と最小値との差ΔＰＶκが、パイロット燃料噴射熱発生量に相当する値となる。
【００４６】
また、図２のＢの時期にメイン燃料噴射が行われると、該メイン燃料噴射によって噴射された燃料が着火遅れ期間Δｔｂ経過後に燃焼する。そして、この燃料の燃焼により熱発生量パラメータＰＶκが再度上昇する。このときに熱発生量パラメータＰＶκが上昇し始めた時点における該熱発生量パラメータＰＶκの上昇率はｄＰＶκ/ｄθ（即ち、図２の
曲線におけるＰＶκが再度上昇し始めた時点での接線Ｌの傾き）で表される。
【００４７】
尚、メイン燃料噴射時は、パイロット燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼によって燃焼室４内の温度がパイロット燃料噴射時よりも高くなっている。そのため、メイン燃料噴射後の着火遅れ期間Δｔｂは、パイロット燃料噴射後の着火遅れ期間Δｔａよりも短くなる。また、メイン燃料噴射による燃料噴射量はパイロット燃料噴射量による燃料噴射量よりも多いため、メイン燃料噴射後の熱発生量パラメータＰＶκの上昇量はパイロット燃料噴射後の熱発生量パラメータＰＶκの上昇量ΔＰＶκよりも多くなる。
【００４８】
＜燃料のセタン価と熱発生量パラメータの上昇率との関係＞
ここで、燃料のセタン価と、該燃料の燃焼によって熱発生量パラメータＰＶκが上昇し始めた時点における該熱発生量パラメータＰＶκの上昇率ｄＰＶκ/ｄθとの関係につい
て図３に基づいて説明する。図３は、セタン価の異なる燃料ａおよび燃料ｂを、内燃機関１の運転状態が規定の運転状態にあるときに、上記説明したパイロット燃料噴射およびメイン燃料噴射によって燃焼室４内に噴射したときの熱発生量パラメータＰＶκの変化を示す図である。尚、図３においては、図２と同様、縦軸はＰＶκを表し、横軸はクランク角を表している。また、ＴＤＣは圧縮上死点を表し、Ａ，Ｂは、パイロット燃料噴射およびメイン燃料噴射の時期をそれぞれ表している。
【００４９】
図３において、実線は、セタン価の高い方の燃料である燃料ａを噴射したときの熱発生量パラメータＰＶκの変化を示し、破線は、セタン価の低い方の燃料である燃料ｂを噴射したときの熱発生量パラメータＰＶκの変化を示している。
【００５０】
また、図３は、燃料ａおよび燃料ｂを噴射したときの、パイロット燃料噴射とメイン燃料噴射との間の期間における熱発生量パラメータの最大値と最小値との差ΔＰＶκ１およびΔＰＶκ２が互いに同量となるように、パイロット燃料噴射での燃料噴射量を制御すると共に、メイン燃料噴射を同様の条件で行ったときの熱発生量パラメータＰＶκの変化を示すものである。
【００５１】
ここでは、メイン燃料噴射後に熱発生量パラメータＰＶκが上昇し始めた時点における該熱発生量パラメータの上昇率ｄＰＶκ/ｄθを、燃料ａの場合はｄＰＶκ/ｄθ１（即ち、図３に示す接戦Ｌ１の傾き）とし、燃料ｂの場合はｄＰＶκ/ｄθ２（即ち、図３に示
す接戦Ｌ２の傾き）とする。
【００５２】
燃料ａは、燃料ｂよりもセタン価が高いため、その着火性も高い。そのため、燃料ａが噴射されたときの着火遅れ期間は、燃料ｂが噴射されたときの着火期間に比べて短くなる。その結果、燃料ａの燃焼開始時点での単位時間当たりの熱発生量は、燃料ｂの燃焼開始時点に比べて少なくなる。従って、図３に示すように、ｄＰＶκ/ｄθａ１はｄＰＶκ/ｄθａ２よりも小さくなる。
【００５３】
このように、燃料が噴射された後に熱発生量パラメータＰＶκが上昇し始めた時点、即ち、その燃料の燃焼開始時点における該熱発生量パラメータＰＶκの上昇率ｄＰＶκ/ｄ
θは、噴射された燃料のセタン価が高いほど低くなる。従って、この熱発生量パラメータの上昇率ｄＰＶκ/ｄθに基づいて、燃焼室に噴射された燃料のセタン価を測定すること
が出来る。
【００５４】
また、熱発生量パラメータＰＶκは、燃焼室４での熱発生量と相関が高く、ｄＰＶκ/
ｄθは燃料の燃焼が生じたときのピストン３の位置（燃焼室の容積）の影響をほとんど受けることがない。そのため、このｄＰＶκ/ｄθに基づいて、燃焼室４に噴射された燃料
のセタン価を測定することによって、内燃機関の運転に使用されている燃料のセタン価をより高精度で測定することが出来る。
【００５５】
＜燃料セタン価測定制御＞
次に、本実施例に係る、燃料のセタン価を測定するときの制御ルーチンについて図４のフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、規定時間毎に実行されるものである。
【００５６】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において、燃料のセタン価を測定する条件（以下、セタン価測定実行条件と称する）が成立したか否かを判別する。
【００５７】
ここで、セタン価測定実行条件を、内燃機関１の運転状態が規定の運転状態（例えば、アイドル運転状態）にあるときとしても良い。さらに、内燃機関１の運転状態が規定の運転状態にあるときに加えて、エアフロメータ１２によって検出される吸入空気量が規定量（例えば、０．３ｇ／ｒｅｖ）より多いときや、吸気温センサ１３によって検出される吸入空気温度が規定温度範囲（例えば、４０℃以上８０℃未満）内のとき、水温センサ１５によって検出される冷却水温度が規定温度範囲（例えば、８５℃以上９５℃未満）内のとき、燃温センサ１７によって検出される燃料温度が規定温度範囲（例えば、４０℃以上６０℃未満）内のとき、大気圧センサ１９によって検出される大気圧が規定圧（例えば、９５ｋＰａ）より高いとき等をセタン価測定実行条件としても良い。
【００５８】
Ｓ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を終了する。
【００５９】
Ｓ１０２に進んだＥＣＵ２０は、パイロット燃料噴射量を制御することによって、該パイロット燃料噴射とメイン燃料噴射との間の期間における熱発生量パラメータの最大値と最小値との差ΔＰＶκを予め定められた規定量ΔＰＶκ０に調整する。
【００６０】
このように、ΔＰＶκを規定量ΔＰＶκ０とすることで、パイロット燃料噴射熱発生量が略一定になる。そのため、メイン燃料噴射実行時における燃焼室４内の状態を略一定の状態とすることが出来る。
【００６１】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３に進み、メイン燃料噴射を予め定められた規定条件で実行し、該メイン燃料噴射後に熱発生量パラメータＰＶκが上昇し始めた時点における該熱発生量パラメータＰＶκの上昇率ｄＰＶκ/ｄθを算出する。そして、このｄＰＶκ/ｄθの算出を規定回数繰り返し、その平均値ｄＰＶκ/ｄθａｖｅを算出する。
【００６２】
ここで、ｄＰＶκ/ｄθを算出するとき、ＥＣＵ２０は、メイン燃料噴射後に熱発生量
パラメータＰＶκが低下から上昇に転じた時期から規定クランク角が経過するまでの間でのｄＰＶκ/ｄθを算出する。ここでの規定クランク角は、算出されるｄＰＶκ/ｄθは、熱発生量パラメータＰＶκが上昇し始めた時点における該熱発生量パラメータＰＶκの上昇率であると判断出来るクランク角（例えば、２°ＣＡ程度）である。
【００６３】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４に進み、熱発生量パラメータＰＶκの上昇率ｄＰＶκ/
ｄθと燃料のセタン価との関係を示すマップに、Ｓ１０３にて算出されたｄＰＶκ/ｄθ
ａｖｅを代入することによって、燃焼室４に噴射された燃料のセタン価を導出する。その後、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を終了する。尚、前記マップは、実験等によって定められており、ｄＰＶκ/ｄθが小さいほどセタン価は高くなっている。このマップはＥ
ＣＵ２０に予め記憶されている。
【００６４】
以上説明した制御ルーチンによれば、燃焼室４で燃料の燃焼が生じたときの熱発生量と相関が高いｄＰＶκ/ｄθに基づいて、燃焼室４に噴射された燃料のセタン価を測定する
ため、より高精度で該燃料のセタン価を測定することが出来る。
【００６５】
また、この制御ルーチンによれば、燃焼室４内の状態を略一定とした後でメイン燃料噴射が行われるため、メイン燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼することによる熱発生量の変化のセタン価への依存度がより高くなる。従って、ｄＰＶκ/ｄθに基づく燃料の
セタン価の測定をより高精度で行うことが可能となる。
【００６６】
尚、本実施例においては、筒内圧センサ１４によって検出される燃焼室４内の圧力Ｐと、クランクポジションセンサ１６の検出値から算出される燃焼室４の容積Ｖとの積をＰＶｒｅとし、燃焼室４内において燃焼が生じずにピストン３が移動するのみである場合の燃焼室４内の圧力Ｐ´と燃焼室４の容積Ｖ´との積をＰＶｂａｓｅとしたときに、同一のクランク角においてＰＶｒｅからＰＶｂａｓｅを減算した値ΔＰＶを熱発生量パラメータとしてＰＶκの代わりに用いてもよい。
【００６７】
ここで、メイン燃料噴射後のＰＶｒｅとＰＶｂａｓｅとの変化について図５に基づいて説明する。図５において、縦軸は燃焼室４内の圧力Ｐと燃焼室４の容積Ｖとの積ＰＶを表し、横軸はクランク角を表している。また、ＴＤＣ、Ｂ、Δｔｂは、それぞれ、圧縮上死点、メイン燃料噴射時期、メイン燃料噴射後の着火遅れ期間を表している。また、図５において、実線はＰＶｒｅの変化を表し、破線はＰＶｂａｓｅの変化を表している。
【００６８】
燃焼室４内で燃焼が生じていないときは、ＰＶｒｅとＰＶｂａｓｅは同一の値となる。しかしながら、燃焼室４内で燃料が燃焼すると、ＰＶｒｅは、燃料の燃焼により生じたエ
ネルギーとピストン３による圧縮によって生じたエネルギーとの和に応じた値となる。そのため、メイン燃料噴射後に着火遅れ期間Δｔｂが経過し燃焼室４内で燃料が燃焼すると、ＰＶｒｅは図５に実線で示すように一時的に上昇する。一方、ＰＶｂａｓｅは、ピストン３による圧縮によって生じたエネルギーに応じた値である。そのため、膨張行程において、ＰＶｂａｓｅは図５に破線で示すように低下する。
【００６９】
従って、このときに、同一のクランク角においてＰＶｒｅからＰＶｂａｓｅを減算した値ΔＰＶは、燃料の燃焼により生じたエネルギーに応じた値となる。
【００７０】
このように、前記ＰＶκと同様、ΔＰＶも燃焼室４での熱発生量との相関が高いため、燃焼室４での燃料の燃焼による変化はＰＶκとほぼ同様となる。従って、このΔＰＶを熱発生量パラメータとすることで、上記のようにＰＶκを熱発生量パラメータとした場合と同様の方法により、燃焼室４内に噴射された燃料のセタン価をより高精度で測定することが出来る。
【００７１】
また、このような場合、ＰＶｂａｓｅを実験等によって求めてＥＣＵ２０に予め記憶しておいても良い。
【実施例２】
【００７２】
次に、本発明に係る内燃機関の燃料セタン価測定方法の実施例２について説明する。本実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成は実施例１と同様であるためその説明を省略する。
【００７３】
本実施例においても、実施例１と同様、ＰＶκを熱発生量パラメータとしてＥＣＵ２０によって算出する。また、図２に示すＡおよびＢの時期にそれぞれ行われるパイロット燃料噴射およびメイン燃料噴射によって燃料噴射が実行されるものとする。
【００７４】
＜燃料セタン価測定方法＞
ここで、本実施例に係る燃料のセタン価測定方法について図２に基づいて説明する。
【００７５】
本実施例においては、パイロット燃料噴射量を制御することによってメイン燃料噴射後の着火遅れ期間Δｔｂを最短とする。さらに、Δｔｂを最短としつつ、パイロット燃料噴射とメイン燃料噴射との間の期間における熱発生量パラメータＰＶκの最大値と最小値との差ΔＰＶκが出来るだけ少量となるように、パイロット燃料噴射量を制御する。
【００７６】
燃料のセタン価が高いほど該燃料の着火性は高いため、Δｔｂを最短とするために必要となるパイロット燃料噴射熱発生量は少なくなる。また、上述したように、ΔＰＶκはパイロット燃料噴射熱発生量に相当する値となる。そのため、パイロット燃料噴射量を制御することで、Δｔｂを最短としつつΔＰＶκを最少量としたときの該ΔＰＶκの最少量が小さいほど、燃焼室４内に噴射された燃料のセタン価は高いと判定出来る。
【００７７】
また、上述したように、熱発生量パラメータＰＶκは、燃焼室４での熱発生量と相関が高いため、ΔＰＶκはパイロット燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼が生じたときのピストン３の位置（燃焼室の容積）の影響をほとんど受けることがない。そのため、このΔＰＶκに基づいて、燃焼室４に噴射された燃料のセタン価を測定することによって、内燃機関の運転に使用されている燃料のセタン価をより高精度で測定することが出来る。
【００７８】
尚、ここでは、メイン燃料噴射が行われたＢの時期から、該メイン燃料噴射語に熱発生量パラメータＰＶκが上昇し始めた時期、即ち熱発生量パラメータＰＶκが低下から上昇に転じた時期までの期間を着火遅れ期間Δｔｂとする。着火遅れ期間Δｔｂをこのような
期間とすることで、燃料着火時のクランク角によらずに、メイン燃料噴射後の着火遅れ期間をより高い精度で検出することが出来る。
【００７９】
＜燃料セタン価測定制御＞
次に、本実施例に係る燃料のセタン価を測定するときの制御ルーチンについて図６のフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、規定時間毎に実行されるものである。
【００８０】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ２０１において、セタン価測定実行条件が成立したか否かを判別する。ここでのセタン価測定実行条件は、図４に示すフローチャートのＳ１０１と同様である。
【００８１】
Ｓ２０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を終了する。
【００８２】
Ｓ２０２に進んだＥＣＵ２０は、メイン燃料噴射を予め定められた規定条件で実行する。さらに、メイン燃料噴射後の着火遅れ期間Δｔｂが最短となるまで、パイロット燃料噴射量を十分に少ない量から徐々に増加する。
【００８３】
このとき、パイロット燃料噴射量の増加に伴って、着火遅れ期間Δｔｂが短くなると共に、パイロット燃料噴射とメイン燃料噴射との間の期間における熱発生量パラメータＰＶκの最大値と最小値との差ΔＰＶκが増加する。そして、Δｔｂが最短期間に達したときのΔＰＶκを、Δｔｂを最短とすることが出来るΔＰＶκの最少量ΔＰＶκｍｉｎとして導出する。
【００８４】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０３に進み、ΔＰＶκｍｉｎの導出を規定回数繰り返して、その平均値ΔＰＶκｍｉｎａｖｅを算出する。
【００８５】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０４に進み、Δｔｂを最短としたときのΔＰＶκｍｉｎと燃料のセタン価との関係を示すマップに、Ｓ２０３にて算出されたΔＰＶκｍｉｎａｖｅを代入することによって、燃焼室４に噴射された燃料のセタン価を導出する。その後、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を終了する。尚、前記マップは、実験等によって定められており、ΔＰＶκｍｉｎが小さいほどセタン価は高くなっている。このマップはＥＣＵ２０に予め記憶されている。
【００８６】
以上説明した制御ルーチンによれば、パイロット燃料噴射熱発生量と相関が高いΔＰＶκに基づいて、燃焼室４に噴射された燃料のセタン価を測定するため、より高精度で該燃料のセタン価を測定することが出来る。
【００８７】
尚、本実施例において、Δｔｂを最短とすることが出来るΔＰＶκの最少量ΔＰＶκｍｉｎを導出する場合、パイロット燃料噴射量を十分に多い量から徐々に減らすようにしても良い。
【００８８】
パイロット燃料噴射量が十分に多いときは、メイン燃料噴射後の着火遅れ期間Δｔｂは最短期間となっている。この状態からパイロット燃料噴射量を徐々に減らしていくと、該パイロット燃料噴射量がある量に達したときにΔｔｂが最短期間よりも長くなり始める。このΔｔｂが最短期間よりも長くなり始めたときのΔＰＶκが、Δｔｂを最短とすることが出来るΔＰＶκの最少量ΔＰＶκｍｉｎである。
【００８９】
また、本実施例においても、実施例１と同様、筒内圧センサ１４によって検出される燃
焼室４内の圧力Ｐと、クランクポジションセンサ１６の検出値から算出される燃焼室４の容積Ｖとの積をＰＶｒｅとし、燃焼室４内において燃焼が生じずにピストン３が移動するのみである場合の燃焼室４内の圧力Ｐ´と燃焼室４の容積Ｖ´との積をＰＶｂａｓｅとしたときに、同一のクランク角においてＰＶｒｅからＰＶｂａｓｅを減算した値ΔＰＶを熱発生量パラメータとしてＰＶκの代わりに用いることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図。
【図２】燃料噴射時期と熱発生量パラメータＰＶκの変化を示す図。
【図３】燃料のセタン価と、燃料の燃焼によって熱発生量パラメータＰＶκが上昇し始めた時点における該熱発生量パラメータＰＶκの上昇率ｄＰＶκ/ｄθとの関係を説明するための図。
【図４】本発明の実施例１に係る、燃料のセタン価を測定するときの制御ルーチンを示すフローチャート。
【図５】燃焼室内において燃料の燃焼が生じた場合と生じていない場合とにおける、燃焼室内の圧力と燃焼室の容積との積の変化を示す図。
【図６】本発明の実施例２に係る、燃料のセタン価を測定するときの制御ルーチンを示すフローチャート。
【図７】燃焼室内において燃料の燃焼が生じた場合と生じていない場合とにおける、燃焼室内の圧力の変化を示す図。
【符号の説明】
【００９１】
１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・ピストン
４・・・燃焼室
７・・・吸気通路
１１・・燃料噴射弁
１２・・エアフロメータ
１３・・吸気温センサ
１４・・筒内圧センサ
１５・・水温センサ
１６・・クランクポジションセンサ
１７・・燃温センサ
１８・・アクセル開度センサ
１９・・大気圧センサ
２０・・ＥＣＵ
【図１】
2005344550.tif 000003
【図２】
2005344550.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005344550.tif 000006
【図５】
2005344550.tif 000007
【図６】
2005344550.tif 000008
【図７】
2005344550.tif 000009