(57)【要約】    【課題】  給油直後における燃焼状態あるいは排気特性の悪化を抑制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】  給油後、燃料のセタン価推定が実行されていないときは、第２切換制御信号ＳＣＴＬ２が「１」に設定される（Ｓ１７，Ｓ２１）。これにより、燃料噴射制御及び排気還流制御は、燃料のセタン価が平均的なセタン価である場合に対応した制御マップを用いて実行される。セタン価推定が実行された後に、燃焼の異常が検出されたときも、第２切換制御信号ＳＣＴＬ２が「１」に設定される（Ｓ１８〜Ｓ２１）。【選択図】  図１１
2007239738.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た内燃機関の制御装置において、
前記燃料噴射手段により噴射された燃料の着火時期を検出する着火時期検出手段と、
検出される着火時期に応じて使用中の燃料のセタン価を推定するセタン価推定手段と、
前記セタン価に対応する複数の燃料噴射時期マップを備え、前記セタン価推定手段により推定されたセタン価に応じて前記複数の燃料噴射時期マップのうちの１つを選択し、該選択した燃料噴射時期マップを用いて前記燃料噴射手段による燃料噴射の制御を行う燃料噴射制御手段と、
前記機関に燃料を供給する燃料タンクに給油が行われたことを検出する給油検出手段とを備え、
前記複数の燃料噴射時期マップは、使用可能な燃料の平均的なセタン価に対応する平均的燃料噴射時期マップを含み、前記燃料噴射制御手段は、前記給油が行われた直後においては、前記平均的燃料噴射時期マップを用いて前記燃料噴射制御を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
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た内燃機関の制御装置において、
前記燃料噴射手段により噴射された燃料の着火時期を検出する着火時期検出手段と、
検出される着火時期に応じて使用中の燃料のセタン価を推定するセタン価推定手段と、
前記セタン価に対応する複数の燃料噴射時期マップを備え、前記セタン価推定手段により推定されたセタン価に応じて前記複数の燃料噴射時期マップのうちの１つを選択し、該選択した燃料噴射時期マップを用いて前記燃料噴射手段による燃料噴射の制御を行う燃料噴射制御手段と、
前記燃料噴射手段により噴射された燃料の燃焼異常を検出する燃焼異常検出手段とを備え、
前記複数の燃料噴射時期マップは、使用可能な燃料の平均的なセタン価に対応する平均的燃料噴射時期マップを含み、前記燃料噴射制御手段は、前記燃焼異常が検出されたときは、前記平均的燃料噴射時期マップを用いて前記燃料噴射制御を行う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】
本発明は内燃機関の制御装置に関し、特に使用中の燃料の燃料性状（セタン価）を推定する機能を有するものに関する。
【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、燃焼室内の圧力（筒内圧）を検出する筒内圧センサを用いて、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】
筒内圧センサによる着火時期の検出精度は、センサの精度や燃焼状態の変動による影響を受けるため、検出精度を高めるためには、機関運転状態が安定した状態で１００〜４００サイクル程度の期間に得られるデータを平均化することが必要である。したがって、上記従来の手法により燃料性状を判定する場合でも、給油直後においては、燃料性状を直ちに精度良く判定することが困難であり、燃料性状に適した燃料噴射制御を行うことができず、一時的に燃焼状態が不安定化したり、粒子状物質の排出量が増加する可能性があった。
【０００５】
また給油直後に限らず、センサの異常などによって燃料性状の誤判定が発生した場合にも、同様の不具合が発生する可能性があるため、そのような場合には迅速な対応が望まれる。
【０００６】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、給油直後における燃焼状態あるいは排気特性の悪化を抑制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第１の目的とし、燃料性状の誤判定が発生した可能性がある場合を迅速に検出し、燃焼状態あるいは排気特性の悪化を抑制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第２の目的とする。
【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）を備えた内燃機関の制御装置において、前記燃料噴射手段（６）により噴射された燃料の着火時期を検出する着火時期検出手段と、検出される着火時期（ＣＡＦＭ）に応じて使用中の燃料のセタン価を推定するセタン価推定手段と、前記セタン価に対応する複数の燃料噴射時期マップ（ＣＡＩＭＭ１〜ＣＡＩＭＭ３）を備え、前記セタン価推定手段により推定されたセタン価（ＣＥＴＬＲＮ）に応じて前記複数の燃料噴射時期マップのうちの１つを選択し、該選択した燃料噴射時期マップを用いて前記燃料噴射手段（６）による燃料噴射の制御を行う燃料噴射制御手段と、前記機関に燃料を供給する燃料タンクに給油が行われたことを検出する給油検出手段とを備え、前記複数の燃料噴射時期マップは、使用可能な燃料の平均的なセタン価（ＣＥＴ２）に対応する平均的燃料噴射時期マップ（ＣＡＩＭＭ２）を含み、前記燃料噴射制御手段は、前記給油が行われた直後においては、前記平均的燃料噴射時期マップ（ＣＡＩＭＭ２）を用いて前記燃料噴射制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項２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）を備えた内燃機関の制御装置において、前記燃料噴射手段（６）により噴射された燃料の着火時期を検出する着火時期検出手段と、検出される着火時期（ＣＡＦＭ）に応じて使用中の燃料のセタン価を推定するセタン価推定手段と、前記セタン価に対応する複数の燃料噴射時期マップ（ＣＡＩＭＭ１〜ＣＡＩＭＭ３）を備え、前記セタン価推定手段により推定されたセタン価（ＣＥＴＬＲＮ）に応じて前記複数の燃料噴射時期マップのうちの１つを選択し、該選択した燃料噴射時期マップを用いて前記燃料噴射手段（６）による燃料噴射の制御を行う燃料噴射制御手段と、前記燃料噴射手段により噴射された燃料の燃焼異常を検出する燃焼異常検出手段とを備え、前記複数の燃料噴射時期マップは、使用可能な燃料の平均的なセタン価（ＣＥＴ２）に対応する平均的燃料噴射時期マップ（ＣＡＩＭＭ２）を含み、前記燃料噴射制御手段は、前記燃焼異常が検出されたときは、前記平均的燃料噴射時期マップ（ＣＡＩＭＭ２）を用いて前記燃料噴射制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
前記燃焼異常検出手段は、前記燃料噴射手段によるパイロット噴射で噴射された燃料の燃焼異常を検出することが望ましい。その場合、パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼状態を示すパラメータ（ＲＯＰＭＡＸ，ｄｐ／ｄθＭＰ）と、主噴射で噴射された燃料の燃焼状態を示すパラメータ（ＲＯＭＭＡＸ，ｄｐ／ｄθＭＭ）との比に基づいて、パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼異常を検出することが望ましい。
【００１０】
前記燃焼異常検出手段は、前記推定されたセタン価（ＣＥＴ）が前記平均的なセタン価（ＣＥＴ２）より大きく、かつ前記燃料噴射手段により噴射された燃料の燃焼状態の不安定性を示すパラメータ（ＲＳ）が判定閾値（ＲＳＴＨ）より大きいとき、燃焼異常が発生したと判定することが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、給油が行われた直後においては、使用可能な燃料の平均的なセタン価に対応した平均的燃料噴射時期マップを用いて燃料噴射制御が行われるので、燃料の実際のセタン価が、例えば平均的燃料噴射時期マップの設定基準としたセタン価より大きい場合であっても、平均的なセタン価との差は、平均的なセタン価より小さいセタン価の燃料を基準として設定されたマップを用いる場合と比べて小さくなり、燃焼状態や排気特性の悪化を抑制することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、噴射された燃料の燃焼異常が検出されたときは、平均的燃料噴射時期マップを用いて燃料噴射制御が行われるので、使用中の燃料の推定セタン価が、実際のセタン価から大きくずれていることに起因する、燃焼状態や排気特性の悪化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
排気管８と吸気管７との間には、排気ガスを吸気管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、排気還流量を制御するための排気還流弁（以下［ＥＧＲ弁」という）２６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。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。排気還流通路２５及びＥＧＲ弁２６より、排気還流機構が構成される。
【００１７】
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３１、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３２、及び吸気圧ＰＩを検出する吸気圧センサ３３が設けられ、排気管８には排気温ＴＥを検出する排気温センサ３４が設けられている。これらのセンサ３１〜３４は、ＥＣＵ４と接続されており、センサ３１〜３４の検出信号は、ＥＣＵ４に供給される。
【００１８】
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２８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２９とが設けられている。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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３５、エンジン１の冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ３６、エンジン１の潤滑油の温度ＴＯＩＬを検出する油温センサ３７、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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セタン価切換信号ＳＷＣＥＴを出力するセタン価切換信号生成部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）、または第２セタン価ＣＥＴ２（例えば４７）、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。セタン価切換信号ＳＷＣＥＴ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。
【００３０】
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。
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。
【００３１】
スイッチ部４４は、セタン価切換信号ＳＷＣＥＴ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、ＳＷＣＥＴ＝１であるときは、第１主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ１が選択され、ＳＷＣＥＴ＝２であるときは、第２主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ２が選択され、ＳＷＣＥＴ＝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。
【００３２】
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。
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。
【００３３】
スイッチ部５４は、セタン価切換信号ＳＷＣＥＴ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、ＳＷＣＥＴ＝１であるときは、第１目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ１が選択され、ＳＷＣＥＴ＝２であるときは、第２目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ２が選択され、ＳＷＣＥＴ＝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。
【００３４】
セタン価切換信号生成部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、フィルタ処理部６４と、スイッチ部６５と、セタン価推定部６６と、判定パラメータ設定部６７と、スイッチ部６８とからなる。
【００３５】
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。
【００３６】
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４〜６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。
【００３７】
フィルタ処理部６４は、比較的長い時間（１０〜６０秒）かけて得た着火遅れ角ＤＣＡＭのデータを、最小２乗法演算または移動平均化演算によりフィルタ処理を施す。フィルタ処理後の着火遅れ角ＤＣＡＭＦとする。スイッチ部６５は、後述する図１１の処理で設定される第１切換制御信号ＳＣＴＬ１により切換制御され、第１切換制御信号ＳＣＴＬ１が「０」のときオフ状態であり、「１」のときオン状態となる。第１切換制御信号ＳＣＴＬ１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。
【００３８】
セタン価推定部６６は、着火遅れ角ＤＣＡＭＦ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６６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。
【００３９】
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６６から出力される。
【００４０】
判定パラメータ設定部６７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。
【００４１】
スイッチ部６８は、後述する図１１の処理で設定される第２切換制御信号ＳＣＴＬ２により切換制御され、第２切換制御信号ＳＣＴＬ２が「１」のときは「２」を選択し、第２切換制御信号ＳＣＴＬ２が「０」のときは判定セタン価パラメータＣＥＴＤを選択し、セタン価切換信号ＳＷＣＥＴとして出力する。
【００４２】
図４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。図５に示す波形Ｗ１が入力波形を示し、波形Ｗ２が出力波形を示す。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。
【００４３】
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とを判定する。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。
【００４４】
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。
【００４５】
図９は、給油された燃料のセタン価と、推定されたセタン価との関係により、エンジンの作動特性がどのように変化するかを示している。燃料のセタン価と、推定セタン価が一致している状態では、通常のエンジン性能を発揮させることができる。
【００４６】
燃料のセタン価が第２セタン価ＣＥＴ２であり、推定セタン価が第１セタン価ＣＥＴ１であるとき、あるいは燃料のセタン価が第３セタン価ＣＥＴ３であり、推定セタン価が第２セタン価ＣＥＴ２であるときは、燃焼騒音が悪化（増大）し、さらに燃料のセタン価が第３セタン価ＣＥＴ３であるのに、推定セタン価が第１セタン価ＣＥＴ１であるとき（以下「第１の誤判定状態」という）は、燃焼騒音が増大するだけでなくスモーク（粒子状物質）の排出量も増加する。
【００４７】
一方、燃料のセタン価が第１セタン価ＣＥＴ１であり、推定セタン価が第２セタン価ＣＥＴ２であるとき、あるいは燃料のセタン価が第２セタン価ＣＥＴ２であり、推定セタン価が第３セタン価ＣＥＴ３であるときは、燃焼状態が悪化（不安定化）し、さらに燃料のセタン価が第１セタン価ＣＥＴ１であるのに、推定セタン価が第３セタン価ＣＥＴ３であるとき（以下「第２の誤判定状態」という）は、失火が発生する可能性が高くなる。
【００４８】
図１０は、膨張行程開始上死点近傍における熱発生率ＲＯＨＲの推移を示す図である。同図（ａ）の実線が通常の燃焼状態に対応し、破線が第１の誤判定状態に対応する。すなわち、第１の誤判定状態では、燃料のパイロット噴射に対応する燃焼による熱発生率が異常に大きくなる状態（以下「パイロット異常燃焼」という）が発生する。
【００４９】
また図１０（ｂ）の実線は通常の燃焼状態に対応し、破線は第２の誤判定状態に対応する。すなわち、第２の誤判定状態では燃焼状態が不安定化し、熱発生率ＲＯＨＲの低下、あるいは失火が発生する。
そこで本実施形態では、エンジン作動特性が極端に悪化する第１及び第２の誤判定状態を回避するように、上述した第２切換制御信号ＳＣＴＬ２が設定される。
【００５０】
以下図１１を参照して、第１切換制御信号ＳＣＴＬ１及び第２切換制御信号ＳＣＴＬ２の設定について説明する。図１１に示す切換制御信号設定処理は、ＣＰＵ１４において所定時間毎に実行される。
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、例えば排気温ＴＥ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。
【００５１】
ステップＳ１１またはＳ１２の答が否定（ＮＯ）であるときは、第１切換制御信号ＳＣＴＬ１を「０」に設定し（ステップＳ１６）、ステップＳ１７に進む。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検出し易くすることができる。ステップＳ１５で第１切換制御信号ＳＣＴＬ１を「１」に設定し、ステップＳ１７に進む。
【００５２】
ステップＳ１７では、エンジン１の始動後、またはエンジン１に燃料を供給する燃料タンク（図示せず）の給油後、第１切換制御信号ＳＣＴＬ１が「１」になったか否か、すなわちセタン価推定処理を実行したか否かを判別する。給油直後であることは、燃料メータの増加、またはフィラーキャップの開閉、及びエンジンスイッチのオフからオンへの変化に基づいて判定される。
【００５３】
ステップＳ１７の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、上述した第１の誤判定状態におけるパイロット異常燃焼が発生したか否かを判別する（ステップＳ１８）。
【００５４】
図１０（ａ）に示したように、パイロット異常燃焼が発生すると、正常燃焼時に比較して、パイロット噴射に対応して熱発生率ＲＯＨＲが非常に大きくなる。そこで本実施形態では、熱発生率比ＲＲＯＨＲを下記式（２）で定義し、熱発生率比ＲＲＯＨＲが判定閾値ＲＲＴＨを超えたとき、パイロット異常燃焼が発生したと判定する。
ＲＲＯＨＲ＝ＲＯＰＭＡＸ／ＲＯＭＭＡＸ                  （２）
ここで、ＲＯＰＭＡＸ及びＲＯＭＭＡＸは、それぞれ図１０（ａ）に示すように、パイロット噴射に対応する熱発生率の最大値、及び主噴射に対応する熱発生率の最大値である。
【００５５】
なお、熱発生率ＲＯＨＲは、下記式（３）により算出される。
ＲＯＨＲ＝κ／（κ−１）×ＰＣＹＬ×ｄＶ
＋１／（κ−１）×ＶＣＹＬ×ｄＰ        （３）
ここで、κは混合気の比熱比、ＰＣＹＬは検出筒内圧、ｄＶは筒内容積増加率［ｍ3／ｄｅｇ］、ＶＣＹＬは気筒容積、ｄＰは筒内圧上昇率［ｋＰａ／ｄｅｇ］である。
【００５６】
図１１に戻り、ステップＳ１７の答が否定（ＮＯ）またはステップＳ１８の答が肯定（ＹＥＳ）、すなわち始動後または給油後、セタン価推定が実行されていないとき、またはパイロット異常燃焼が発生したときは、ステップＳ２１に進み、第２切換制御信号ＳＣＴＬ２を「１」に設定する。
【００５７】
ステップＳ１８の答が否定（ＮＯ）であって、パイロット異常燃焼が発生していないときは、第２の誤判定状態が発生している否かをステップＳ１９及びＳ２０により判別する。すなわち、現在の判定セタン価パラメータＣＥＴＤの値が「３」であるか否かを判別し（ステップＳ１９）、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、Ｐｍｉ変動率（図示平均有効圧力Ｐｍｉの標準偏差）ＣＲＰＭＩが判定変動率ＣＲＰＭＩＴＨより大きいか否かを判別する（ステップＳ２０）。この判別は、Ｐｍｉ変動率ＣＲＰＭＩを算出せずに、以下のようにして行われる。
【００５８】
図１２（ａ）は、正常燃焼時の筒内圧ＰＣＹＬの推移を示し、同図（ｂ）はＰｍｉ変動率ＣＲＰＭＩが増加し、失火が発生する直前の燃焼状態に対応する筒内圧ＰＣＹＬの推移を示す。ここで、図１２において右下がりのハッチングを付した圧縮行程に対応する面積を示す圧縮行程面積パラメータＳＣＭＰと、右上がりのハッチングを付した膨張行程に対応する面積を示す膨張行程面積パラメータＳＸＰＬとの比（以下「面積比」という）ＲＳ（＝ＳＣＭＰ／ＳＸＰＬ）は、燃焼状態が不安定化する（Ｐｍｉ変動率ＣＲＰＭＩが増加する）ほど、増加する傾向を示す。そこで、図１１のステップＳ２０では、面積比ＲＳが判定面積比ＲＳＴＨを越えたとき、Ｐｍｉ変動率ＣＲＰＭＩが大きいと判定し、前記ステップＳ２１に進む。したがって、第２切換制御信号ＳＣＴＬ２が「１」に設定される。
【００５９】
面積比ＲＳを用いてＰｍｉ変動率の増加を判定する手法によれば、筒内圧センサ２の検出精度の影響を受けない判定を行うことができる。
ステップＳ１９またはＳ２０の答が否定（ＮＯ）であるときは、第２切換制御信号ＳＣＴＬ２を「０」に設定する。
【００６０】
以上のように図１１の処理によれば、エンジン１のアイドル状態において所定実行条件が成立したとき、燃料噴射がシングル噴射として燃料噴射時期を進角させて、セタン価推定処理が許可される（ステップＳ１１〜Ｓ１５）。さらに、エンジン始動後または給油後、セタン価推定が行われていないとき、パイロット異常燃焼が発生したとき、または使用中の燃料のセタン価が高い（ＣＥＴＤ＝３）と判定され、かつＰｍｉ変動率ＣＲＰＭＩが大きいときは、第２切換制御信号ＳＣＴＬ２が「１」に設定される（ステップＳ１７〜Ｓ２１）。その結果、図３に示すスイッチ部６８の出力が「２」となり、燃料のセタン価が第２セタン価ＣＥＴ２である場合に対応する燃料噴射制御及び排気還流制御が実行される。これにより、第１の誤判定状態を解消して燃焼騒音及びスモークを低減するとともに、第２の誤判定状態を解消して燃焼不安定化あるいは失火を回避することができる。
【００６１】
図１３は、第１の誤判定状態が検出されたときに、判定セタン価パラメータＣＥＴＤを「２」に切り換えることの効果を説明するための図である。図１３は、推定セタン価ＣＥＴが第１セタン価ＣＥＴ１である場合について示されている。
【００６２】
図１３（ａ）の横軸は、単位時間当たりのＮＯｘ排出量ＧＮＯｘであり、縦軸は単位時間当たりのスート（すす）排出量ＧＳｏｏｔである。点Ｐ１〜Ｐ３は、それぞれ燃料のセタン価が第１セタン価ＣＥＴ１、第２セタン価ＣＥＴ２、第３セタン価ＣＥＴ３である場合に対応する。すなわち、燃料のセタン価が高くなるほど、ＮＯｘ排出量ＧＮＯｘ及びスート排出量ＧＳｏｏｔがともに増加する。点Ｐ３が、第１の誤判定状態に相当し、この状態で判定セタン価パラメータＣＥＴＤを「１」から「２」に切り換えると、点Ｐ３は、点Ｐ４に移動し、ＮＯｘ排出量及びスート排出量が低減される。
【００６３】
図１３（ｂ）の横軸は、圧力変化率ｄｐ／ｄθの最大値ｄｐ／ｄθＭＡＸ（燃焼騒音と相関のあるパラメータ）であり、縦軸は正味燃料消費率ＢＳＦＣである。この図では、点Ｐ５〜Ｐ７が、それぞれ燃料のセタン価が第１セタン価ＣＥＴ１、第２セタン価ＣＥＴ２、第３セタン価ＣＥＴ３である場合に対応する。すなわち、燃料のセタン価が高くなるほど、燃焼騒音が増加し、正味燃料消費率ＢＳＦＣが減少する。この図では、点Ｐ７が第１の誤判定状態に相当し、この状態で判定セタン価パラメータＣＥＴＤを「１」から「２」に切り換えると、点Ｐ７は、点Ｐ８に移動し、燃焼騒音が低減される。
【００６４】
本実施形態では、燃料噴射弁６が燃料噴射手段に相当し、筒内圧センサ２及びＥＣＵ４が着火時期検出手段及び燃焼異常検出手段を構成し、ＥＣＵ４がセタン価推定手段、燃料噴射制御手段、及び給油検出手段の一部を構成する。より具体的には、着火時期検出部６２が着火時期検出手段の一部に相当し、目標主噴射着火時期算出部６１、減算部６３、フィルタ処理部６４、及びセタン価推定部６６がセタン価推定手段に相当し、主噴射時期算出部４０が燃料噴射制御手段に相当する。また給油検出を燃料メータを用いて行う場合には、燃料メータも給油検出手段の一部を構成する。
【００６５】
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、熱発生率ＲＯＨＲに基づいてパイロット異常燃焼を検出しているが、圧力変化率ｄｐ／ｄθに基づいてパイロット異常燃焼を検出するようにしてもよい。すなわち、図１４に示すように、パイロット噴射パルスＩＮＪＰに対応する圧力変化率最大値ｄｐ／ｄθＭＰ及び主噴射パルスＩＮＪＭに対応する圧力変化率最大値ｄｐ／ｄθＭＭを検出し、これらの最大値の比率ＲＭＡＸ（＝ｄｐ／ｄθＭＰ÷ｄｐ／ｄθＭＭ）が所定比率を超えたときに、パイロット異常燃焼が発生したと判定するようにしてもよい。あるいは、パイロット噴射パルスＩＮＪＰに対応する圧力変化率ｄｐ／ｄθの絶対値が所定閾値を越えたときに、パイロット異常燃焼が発生したと判定するようにしてもよい。
【００６６】
また上述した実施形態では、燃焼状態の不安定性を示すパラメータとして面積比ＲＳを用いたが、Ｐｍｉ変動率ＣＲＰＭＩを用いてもよい。
【００６７】
また上述した実施形態では、実着火時期ＣＡＦＭは、筒内圧センサ２により検出される圧力変化率ｄｐ／ｄθが検出閾値ＤＰＰを超えた時点として検出するようにしたが、これに限るものではなく、熱発生率ＲＯＨＲが最大値の５０％に達した時期を着火時期として判定するようにしてもよい。
【００６８】
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】
【００６９】
【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に示す着火時期検出部の構成を示すブロック図である。
【図５】筒内圧センサ出力のバンドパスフィルタ処理を説明するためのタイムチャートである。
【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】推定したセタン価と燃料のセタン価とが異なる場合の問題点を説明するための図である。
【図１０】圧縮上死点近傍における熱発生率（ＲＯＨＲ）の推移を示す図である。
【図１１】図３に示した切換制御信号（ＳＣＴＬ１，ＳＣＴＬ２）の設定を行う処理のフローチャートである。
【図１２】燃焼状態を示すパラメータである面積比（ＲＳ）を説明するための図である。
【図１３】本実施形態における改善効果を説明するための図である。
【図１４】パイロット燃焼異常の検出方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  内燃機関
２  筒内圧センサ（着火時期検出手段、燃焼異常検出手段）
４  電子制御ユニット（燃料噴射制御手段、着火時期検出手段、燃焼異常検出手段、セタン価推定手段、給油検出手段）
６  燃料噴射弁（燃料噴射手段）
４０  主噴射時期算出部（燃料噴射制御手段）
６２  着火時期検出部（着火時期検出手段）
６１  目標主噴射着火時期算出部（セタン価推定手段）
６３  減算部（セタン価推定手段）
６４  フィルタ処理部（セタン価推定手段）
６６  セタン価推定部（セタン価推定手段）
【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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