(57)【要約】    【課題】  筒内圧センサにより検出される筒内圧から燃料の実着火時期を検出し、検出した実着火時期に応じて排気還流量を適切に制御しつつ、使用中の燃料のセタン価を精度良く推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】  第１のセタン価ＣＥＴ１の燃料を基準として設定されたＧＥＧＲＭ１マップまたは第２のセタン価ＣＥＴ２の燃料を基準として設定されたＧＥＧＲＭ２マップを用いて、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲが算出される。目標着火時期ＣＡＦＭＭに対する実着火時期ＣＡＦＭの遅れ角ＤＣＡＭに応じて、着火遅れ補正量ＣＡＤＭが算出され、着火遅れ補正量ＣＡＤＭに応じてＣＥＴＡテーブルまたはＣＥＴＢテーブルを用いてセタン価の推定が行われる。スイッチ部７３及び５３により、推定されたセタン価に応じたセタン価変換テーブルの切換及び目標ＥＧＲ量算出用マップの切換が行われる。【選択図】  図３
2007064157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に設けられ、該燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記機関の排気を吸気系に還流させる排気還流機構とを備える内燃機関の制御装置において、
前記機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
検出した機関運転状態に応じて燃料噴射時期を決定し、前記燃料噴射手段による燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段と、
前記機関の運転状態に応じて設定された、前記燃焼室内に噴射された燃料の目標着火時期を格納した目標着火時期記憶手段と、
前記燃焼室内に噴射された燃料の実着火時期を検出する着火時期検出手段と、
前記目標着火時期記憶手段を用いて、前記目標着火時期を算出する目標着火時期算出手段と、
前記実着火時期が前記目標着火時期と一致するように着火遅れ補正量を算出するフィードバック制御手段と、
前記機関の運転状態に応じて設定された、前記排気還流機構による排気還流量の制御値を格納した複数の排気還流制御値記憶手段と、
該排気還流制御値記憶手段を用いて、前記排気還流量の制御値を算出し、前記排気還流量を制御する排気還流制御手段と、
前記着火遅れ補正量を前記燃料のセタン価に変換するために使用する変換テーブルを格納した複数の変換テーブル記憶手段と、
前記変換テーブル記憶手段を用いて前記燃料のセタン価を推定するセタン価推定手段とを備え、
前記燃料噴射制御手段は、前記着火遅れ補正量により前記燃料噴射時期を補正し、
前記排気還流制御手段は、前記排気還流量制御値の算出に使用する前記排気還流制御値記憶手段を、推定されたセタン価に応じて切り換え、
前記セタン価推定手段は、前記セタン価の推定に使用する変換テーブル記憶手段を、推定されたセタン価に応じて切り換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】
本発明は内燃機関の制御装置に関し、特に筒内圧センサにより検出される筒内圧に応じた制御を行うものに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、筒内圧センサにより筒内圧（燃焼室内の圧力）を検出し、検出した筒内圧に応じて、燃料噴射量、燃料噴射時期等を制御する燃料噴射制御装置が示されている。この装置によれば、例えば、筒内圧が最大となるクランク角度Ｃｍａｘが検出され、検出されるクランク角度Ｃｍａｘが機関運転状態に応じて予め設定されている目標値に一致するように、燃料噴射時期が補正される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１００５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関がディーゼル機関である場合、燃料噴射時期が同一でも使用する燃料のセタン価によって実際の着火時期が変化するため、上記従来の装置による制御は、燃料の燃焼特性が変化した場合にも有効である。
【０００５】
排気還流機構を備えた機関では、排気還流を行うことにより、燃焼室内における燃料の燃焼状態が変化する。したがって、排気還流量も実際の燃焼状態に応じた制御を行うことが望ましいが、上記従来の装置ではこの点は考慮されていない。
【０００６】
本発明は、この点に着目してなされたものであり、筒内圧センサにより検出される筒内圧から燃料の実着火時期を検出し、検出した実着火時期に応じて排気還流量を適切に制御しつつ、使用中の燃料のセタン価を精度良く推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）の燃焼室に設けられ、該燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段（６）と、前記機関の排気を吸気系に還流させる排気還流機構（２６，２７）とを備える内燃機関の制御装置において、前記機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、検出した機関運転状態に応じて燃料噴射時期（ＣＡＩＭＭ）を決定し、前記燃料噴射手段（６）による燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段と、前記機関の運転状態に応じて設定された、前記燃焼室内に噴射された燃料の目標着火時期（ＣＡＦＭＭ）を格納した目標着火時期記憶手段と、前記燃焼室内に噴射された燃料の実着火時期（ＣＡＦＭ）を検出する着火時期検出手段と、前記目標着火時期記憶手段を用いて、前記目標着火時期（ＣＡＦＭＭ）を算出する目標着火時期算出手段と、前記実着火時期（ＣＡＦＭ）が前記目標着火時期（ＣＡＦＭＭ）と一致するように着火遅れ補正量（ＣＡＤＭ）を算出するフィードバック制御手段と、前記機関の運転状態に応じて設定された、前記排気還流機構による排気還流量の制御値（ＧＥＧＲＭ１，ＧＥＧＲＭ２）を格納した複数の排気還流制御値記憶手段と、該排気還流制御値記憶手段を用いて、前記排気還流量の制御値（ＧＥＧＲ）を算出し、前記排気還流量を制御する排気還流制御手段と、前記着火遅れ補正量（ＣＡＤＭ）を前記燃料のセタン価（ＣＥＴＡ，ＣＥＴＢ）に変換するために使用する変換テーブルを格納した複数の変換テーブル記憶手段と、前記変換テーブル記憶手段を用いて前記燃料のセタン価（ＣＥＴＬＲＮ）を推定するセタン価推定手段とを備え、前記燃料噴射制御手段は、前記着火遅れ補正量（ＣＡＤＭ）により前記燃料噴射時期（ＣＡＩＭＭ）を補正し、前記排気還流制御手段は、前記排気還流量制御値（ＧＥＧＲ）の算出に使用する前記排気還流制御値記憶手段を、推定されたセタン価（ＣＥＴＬＲＮ）に応じて切り換え、前記セタン価推定手段は、前記セタン価の推定に使用する変換テーブル記憶手段を、推定されたセタン価（ＣＥＴＬＲＮ）に応じて切り換えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、機関の運転状態に応じて目標着火時期が算出され、検出される実着火時期が目標着火時期と一致するように着火遅れ補正量が算出され、この着火遅れ補正量により燃料噴射時期が補正される。また、機関の運転状態に応じて設定された、排気還流量の制御値を格納した排気還流制御値記憶手段を用いて、排気還流量の制御値が算出され、排気還流量が制御される。着火遅れ補正量を燃料のセタン価に変換するために使用する変換テーブルを格納した変換テーブル記憶手段を用いて燃料のセタン価が推定され、排気還流量制御値の算出に使用する排気還流制御値記憶手段が、推定されたセタン価に応じて切り換えられるとともに、セタン価の推定に使用する変換テーブル記憶手段が推定されたセタン価に応じて切り換えられる。
【０００９】
排気還流量制御値を記憶した排気還流制御値記憶手段が、推定されたセタン価に応じて切り換えられると、排気還流量が変化し、着火遅れ補正量も変化する。したがって、変換テーブル記憶手段を推定されたセタン価に応じて切り換えることにより、正確なセタン価の推定を行うことができる。その結果、検出した実着火時期に応じて排気還流量を適切に制御しつつ、使用中の燃料のセタン価を精度良く推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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及び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。４気筒を有する内燃機関（以下単に「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の開弁時間及び開弁時期は、ＥＣＵ４により制御される。
【００１１】
エンジン１は、吸気管２２、排気管２４、及び過給機２８を備えている。過給機２８は、排気の運動エネルギにより駆動されるタービン３０と、タービン３０により回転駆動され、吸気の圧縮を行うコンプレッサ２９とを備えている。
タービン３０は、複数の可変ベーン（図示せず）を備えており、可変ベーンの開度を変化させることにより、タービン回転数（回転速度）を変更できるように構成されている。タービン３０のベーン開度は、ＥＣＵ４により電磁的に制御される。
【００１２】
吸気管２２の、コンプレッサ２９の下流には加圧された空気を冷却するためのインタークーラ２５が設けられている。
排気管２４のタービン３０の上流側と、吸気管２２との間には、排気を吸気管２２に還流する排気還流通路２６が設けられている。排気還流通路２６には、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）２７が設けられている。ＥＧＲ弁２７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。
【００１３】
吸気管２２には吸入空気流量ＧＡを検出する吸入空気流量センサ３１、及び過給機２８の下流側における吸気管内圧力（過給圧）ＰＢを検出する過給圧センサ３２が設けられている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ４に供給される。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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３３、エンジン１の冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ３４、当該車両の車速ＶＰを検出する車速センサ３５、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）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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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）ｄｐｄθ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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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２７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２７に供給する。
【００２３】
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（以下「目標ＥＧＲ量」という）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。
【００２４】
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３６と、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲを算出する目標ＥＧＲ量算出部３７と、燃焼室内に噴射された燃料の実着火時期を検出し、実着火時期に応じて燃料噴射時期の着火遅れ補正量ＣＡＤＭを算出する着火遅れ補正量算出部３８と、着火遅れ補正量ＣＡＤＭに応じてセタン価の推定を行い、判定セタン価パラメータＣＥＴＤを算出するセタン価推定部３９とからなる。判定セタン価パラメータＣＥＴＤは、推定されたセタン価と、所定閾値との大小関係に基づいて設定され、使用中の燃料のセタン価を示すパラメータである。本実施形態では、使用している燃料のセタン価が比較的低い第１のセタン価ＣＥＴ１（例えば４０）であると判定されたとき、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「１」に設定され、使用中燃料のセタン価が比較的高い第２のセタン価ＣＥＴ２（例えば５７）であると判定されたとき、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「２」に設定される。
【００２５】
主噴射時期算出部３６は、主噴射時期マップ値算出部４１と、加算部４２とを備えている。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ＣＡＩＭＭマップを検索して、主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭを算出する。ＣＡＩＭＭマップは、第２のセタン価ＣＥＴ２の燃料を基準として設定されている。
【００２６】
加算部４２は、主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭに着火遅れ補正量ＣＡＤＭを加算する（着火遅れ補正量ＣＡＤＭだけ進角させる）ことにより、主噴射時期ＣＡＩＭを算出する。
【００２７】
目標ＥＧＲ量算出部３７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、スイッチ部５３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量マップ値ＧＥＧＲＭ１を算出する。ＧＥＧＲＭ１マップは、第１のセタン価ＣＥＴ１の燃料を基準として設定されている。
【００２８】
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量マップ値ＧＥＧＲＭ２を算出する。ＧＥＧＲＭ２マップは、第２のセタン価ＣＥＴ２の燃料を基準として設定されている。
【００２９】
スイッチ部５３は、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「１」であって第１のセタン価ＣＥＴ１の燃料を使用していることを示すときは、第１目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ１を選択し、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「２」であって第２のセタン価ＣＥＴ２の燃料を使用していることを示すときは、第２目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ２を選択し、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲとして出力する。これにより、排気還流量を使用中の燃料のセタン価に適したものとすることができる。
【００３０】
着火遅れ補正量算出部３８は、目標主噴射着火時期マップ値算出部６１と、着火時期検出部６２と、減算部６３と、スイッチ部６４と、フィルタ処理部６５と、ＰＩ制御部６６とを備えている。
目標主噴射着火時期マップ値算出部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マップ値ＣＡＦＭＭを算出する。ＣＡＦＭＭマップは、第２のセタン価ＣＥＴ２の燃料を基準として設定されている。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ｄｐｄθ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７〜図９を参照して後述する。
【００３１】
減算部６３は、目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭから検出された主噴射着火時期ＣＡＦＭを減算することにより、着火遅れ角ＤＣＡＭを算出する。スイッチ部６４は、切換制御信号ＳＣＴＬにより切換制御される。具体的には、切換制御信号ＳＣＴＬが「０」のときオフ状態となり、「１」のときオン状態となる。
【００３２】
切換制御信号ＳＣＴＬは、図４に示す処理により、燃料噴射時期のフィードバック制御（実着火時期ＣＡＦＭに応じた着火遅れ補正量ＣＡＤＭによる燃料噴射時期の補正）及び使用している燃料のセタン価推定処理を実行するとき「１」に設定され、それ以外のとき「０」に設定される。したがって、燃料噴射時期のフィードバック制御及びセタン価推定処理を実行するときは、スイッチ部６４はオン状態となる。
【００３３】
図４のステップＳ１１では、セタン価推定処理に必要なセンサ（クランク角度位置センサ３、アクセルセンサ２１、筒内圧センサ２）の故障が検知されているか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）のときは、切換制御信号ＳＣＴＬを「０」に設定する（ステップＳ１７）。センサの故障が検知されていないときは、エンジン１により駆動される車両が定常走行中であるか否かを判別する（ステップＳ１２）。定常走行中であるときは、エンジン１の運転状態が予混合燃焼領域にあるか否かを判別する（ステップＳ１３）。予混合燃焼は、燃料を噴射した時点から遅れ時間経過後にその燃料が燃焼するような燃焼を意味し、例えば図５にハッチングを付して示す領域、すなわちに要求トルクＴＲＱが所定トルクＴＲＱ１（例えば６０Ｎｍ）以下で、かつエンジン回転数ＮＥが第１所定回転数ＮＥ１（例えば１２００ｒｐｍ）から第２所定回転数ＮＥ２（例えば２３００ｒｐｍ）までの範囲にある領域が、予混合燃焼領域となる。予混合燃焼領域においては、燃料のセタン価の違いによる着火時期の差が大きくなるので、着火遅れに基づく燃料噴射時期のフィードバック制御及びセタン価の推定を正確に行うことができる。
【００３４】
ステップＳ１３の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、過給圧ＰＢが所定範囲内（例えば目標圧力値の±５％の範囲内）にあるか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、他のエンジン運転パラメータがパラメータ毎に決めれた所定範囲内にあるか否かを判別する。例えば、検出される新気流量ＧＡが目標値の±５％以内か否か、酸素濃度センサにより検出される空燃比ＡＦが目標値の±５％以内か否か、スワール弁（図示せず）の開度が目標値の±５％以内か否か、燃料圧ＰＦが目標値の±５％以内か否かを判別する。そして、すべての運転パラメータが所定範囲内にあるときは、セタン価推定の実行条件成立と判定し、切換制御信号ＳＣＴＬを「１」に設定する（ステップＳ１６）。切換制御信号ＳＣＴＬが「１」に設定されると、上述したようにスイッチ部６４がオンし、燃料噴射時期のフィードバック制御（着火遅れ補正量ＣＡＤＭの更新）、及びセタン価の推定処理が実行される。
【００３５】
ステップＳ１２〜Ｓ１５の何れかの答が否定（ＮＯ）であるときは、ステップＳ１７に進み、切換制御信号ＳＣＴＬを「０」に設定する。
【００３６】
図４の処理によれば、エンジン１の運転状態が予混合燃焼領域にあり、かつ過給圧ＰＢが所定範囲内にあるとき、他の条件（ステップＳ１１，Ｓ１２，及びＳ１５）も満たされると、燃料噴射時期のフィードバック制御（着火遅れ補正量ＣＡＤＭの更新）、及びセタン価の推定処理の実行が許可される。エンジン運転状態が予混合燃焼領域にあることを条件とすることにより、燃料のセタン価の違いによる着火時期の差が大きくなり、着火遅れに基づく燃料噴射時期の補正、及びセタン価の推定を正確に行うことができる。また、燃料の着火時期は過給圧の変化の影響を受け易いので、過給圧ＰＢが所定範囲外にあるときは、セタン価の推定を行わないようにすることにより、過給機２８の特性変化や不具合に起因して、燃料噴射時期を不適切に補正すること、及び燃料のセタン価を誤判定することを防止することができる。
【００３７】
図３に戻り、フィルタ処理部６５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。ＰＩ制御部６６は、着火遅れ角ＤＣＡＭＦが「０」となるように、燃料噴射時期の着火遅れ補正量ＣＡＤＭを、比例積分制御により算出する。より具体的には、着火遅れ補正量ＣＡＤＭは、着火遅れ角ＤＣＡＭＦが増加するほどより大きな値に設定される。したがって、着火遅れ補正量ＣＡＤＭは、着火遅れ角ＤＣＡＭＦにほぼ比例して変化するので、使用中の燃料のセタン価の推定に使用することができる。なお、図４の処理で設定される切換制御信号ＳＣＴＬが「０」であるときは、ＰＩ制御部６６は、着火遅れ補正量ＣＡＤＭの更新を停止し、最後に更新された着火遅れ補正量ＣＡＤＭを出力する。
【００３８】
セタン価推定部３９は、第１変換部７１と、第２変換部７２と、スイッチ部７３と、セタン価学習部７４と、判定パラメータ設定部７５とを備えている。
第１変換部７１は、着火遅れ補正量ＣＡＤＭを、エンジン回転数ＮＥに応じて着火遅れ時間ＴＤＦＭに変換し、着火遅れ時間ＴＤＦＭに応じて図１０に示すＣＥＴＡテーブルを検索し、第１変換セタン価ＣＥＴＡを算出する。ＣＥＴＡテーブルは、第１のセタン価ＣＥＴ１の燃料を基準として設定されている。第２変換部７２は、着火遅れ補正量ＣＡＤＭを、エンジン回転数ＮＥに応じて着火遅れ時間ＴＤＦＭに変換し、着火遅れ時間ＴＤＦＭにに応じてＣＥＴＢテーブルを検索し、第２変換セタン価ＣＥＴＢを算出する。ＣＥＴＢテーブルは、第２のセタン価ＣＥＴ２の燃料を基準として設定されている。着火遅れ時間ＴＤＦＭが同一である場合、ＣＥＴＡ＜ＣＥＴＢなる関係が成立する。
【００３９】
スイッチ部７３は、判定セタン価パラメータＣＥＴＤに応じて切り換えられる。すなわち、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「１」であるときは、第１変換セタン価ＣＥＴＡを選択し、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「２」であるときは、第２変換セタン価ＣＥＴＢを選択し、推定セタン価ＣＥＴとして出力する。
【００４０】
セタン価学習部７４は、推定セタン価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。
【００４１】
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、気筒毎の推定セタン価ＣＥＴ、及び着火時期の検出タイミングが異なる推定セタン価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、セタン価学習部７４から出力される。
【００４２】
判定パラメータ設定部７５は、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮに応じて、使用中の燃料のセタン価が第１のセタン価ＣＥＴ１または第２のセタン価ＣＥＴ２のいずれであるかを判定し、判定したセタン価が第１のセタン価ＣＥＴ１であるときは、判定セタン価パラメータＣＥＴＤを「１」に設定し、判定したセタン価が第２のセタン価ＣＥＴ２であるときは、判定セタン価パラメータＣＥＴＤを「２」に設定する。
【００４３】
具体的には、図６に示すように、ヒステリシス特性を付加して、所定閾値ＣＥＴＨ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「１」であるときは、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが所定閾値ＣＥＴＨ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「２」に変更される。逆に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が所定閾値ＣＥＴＨ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「１」に変更される。
【００４４】
図７は、図３に示した着火時期検出部６２の構成を示すブロック図である。着火時期検出部７６は、バンドパスフィルタ部９１と、位相遅れ補正部９２と、着火時期判定部９３とからなる。バンドパスフィルタ部９１には、筒内圧センサ２から出力される圧力変化率ｄｐｄθが入力される。図８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９１では、位相遅れが発生するため、位相遅れ補正部９２では、この遅れを補正する。
【００４５】
着火時期判定部９３は、パイロット噴射に対応して、圧力変化率ｄｐｄθがピーク値を示すクランク角度位置（以下「パイロット噴射着火時期」という）ＣＡＦＰと、主噴射に対応して、圧力変化率ｄｐｄθがピーク値を示すクランク角度位置（以下「主噴射着火時期」という）ＣＡＦＭとを判定する。具体的には、図９（ｃ）に示すように、位相遅れ補正部９２から出力される圧力変化率ｄｐｄθがパイロット検出閾値ＤＰＰを超えたクランク角を、パイロット噴射着火時期ＣＡＦＰと判定し、圧力変化率ｄｐｄθがメイン検出閾値ＤＰＭを超えたクランク角を、主噴射着火時期ＣＡＦＭと判定する。本実施形態では、主噴射着火時期ＣＡＦＭのみが、セタン価ＣＥＴの推定に使用される。
【００４６】
図９（ａ）及び（ｂ）には、クランク角ＣＡＩＰから開始されるパイロット噴射パルスＩＮＪＰ、及びクランク角ＣＡＩＭから開始される主噴射パルスＩＮＪＭが示されており、同図（ｃ）には着火時期ＣＡＦＰ，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。
【００４７】
図１１は、通常、高セタン価の燃料を使用していて、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「２」に設定されている状態で、低セタン価（例えば４０）の燃料が給油された場合における動作を説明するためのタイムチャートである。時刻ｔ０にフィードバック制御（セタン価推定）の実行条件が成立し、切換制御信号ＳＣＴＬが「０」から「１」に変化する。そのとき主噴射着火時期ＣＡＦＭは、目標主噴射着火時期ＣＡＦＭＭより遅れた状態にある。その後、着火遅れ補正量ＣＡＤＭが徐々に増加し、主噴射着火時期ＣＡＦＭが徐々に進角する。セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮは、着火遅れ補正量ＣＡＤＭの増加に対応して徐々に減少し、時刻ｔ１において、所定閾値ＣＥＴＨ（厳密には、ＣＥＴＨ−Δｈ）を下回る。
【００４８】
その結果、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「２」から「１」に変化し、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲが、第２目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ２から第１目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ１へ切り換えられる。したがって、使用中の燃料に適した流量で排気還流が行われる。このとき、スイッチ部７３は、第２変換部７２の出力から第１変換部７１の出力に切り換えられ、排気還流量の変化により着火遅れ角ＤＣＡＭが変化することに対応して、セタン価を算出するために使用する変換テーブルが、ＣＥＴＢテーブルからＣＥＴＡテーブルに切り換えられる。これにより、排気還流量が変化することに起因する実着火時期の変化に拘わらず、正確にセタン価を推定することが可能となる。したがって時刻ｔ１以後は、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮは、第１のセタン価ＣＥＴ１とほぼ等しくなり、その状態が維持される。また着火遅れ補正量ＣＡＤＭは、時刻ｔ１以後も若干増加する（実際の排気還流量の変化遅れによる）が、その後排気還流量の減少に伴って徐々に減少する。
【００４９】
以上詳述したように本実施形態では、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて設定されたＣＡＦＭＭマップを用いて目標主噴射着火時期ＣＡＦＭＭが算出され、検出される主噴射着火時期期ＣＡＦＭが目標主噴射着火時期ＣＡＦＭＭと一致するように着火遅れ補正量ＣＡＤＭが算出され、この着火遅れ補正量ＣＡＤＭにより主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭが補正される。また、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて設定された、ＧＥＧＲＭ１マップまたはＧＥＧＲＭ２マップを用いて、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲが算出され、排気還流量がこの目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲとなるように、ＥＧＲ弁２７が制御される。また着火遅れ補正量ＣＡＤＭを燃料のセタン価に変換するためのＣＥＴＡテーブルまたはＣＥＴＢテーブルを用いて燃料のセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが算出され、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮに応じて判定セタン価パラメータＣＥＴＤが設定される。そして、判定セタン価パラメータＣＥＴＤに応じて、第１ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ１と第２ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ２の切換が行われるとともに、セタン価の推定に用いるＣＥＴＡテーブルとＣＥＴＢテーブルの切換が行われる。
【００５０】
第１ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ１及び第２ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ２が判定セタン価パラメータＣＥＴＤに応じて切り換えられると、排気還流量が変化し、着火遅れ補正量ＣＡＤＭも変化する。したがって、セタン価推定用の変換テーブルを判定セタン価パラメータＣＥＴＤに応じて切り換えることにより、正確なセタン価の推定を行うことができる。その結果、検出した実着火時期に応じて排気還流量を適切に制御しつつ、使用中の燃料のセタン価を精度良く推定することができる。
【００５１】
本実施形態では、燃料噴射弁６が燃料噴射手段を構成し、クランク角度位置センサ３及びアクセルセンサ３３が運転状態検出手段を構成し、ＥＣＵ４が燃料噴射制御手段、目標着火時期記憶手段、目標着火時期算出手段、着火時期検出手段の一部、排気還流制御値記憶手段、排気還流制御手段、変換テーブル記憶手段、セタン価推定手段、及びフィードバック制御手段を構成する。より具体的には、ＣＡＦＭＭマップが目標着火時期記憶手段に相当し、筒内圧センサ２及び着火時期検出部６２が着火時期検出手段に相当し、ＧＥＧＲＭ１マップ及びＧＥＧＲＭ２マップが排気還流制御値記憶手段に相当し、第１目標ＥＧＲ量マップ値算出部５１、第２目標ＥＧＲ量マップ値算出部５２、スイッチ部５３が排気還流制御手段の一部に相当し、ＣＥＴＡテーブル及びＣＥＴＢテーブルが変換テーブル記憶手段に相当し、減算部６３、スイッチ６４、フィルタ処理部６５、及びＰＩ制御部６６がフィードバック制御手段に相当し、第１変換部７１、第２変換部７２、スイッチ部７３、セタン価学習部７４、判定パラメータ設定部７５がセタン価推定手段に相当し、主噴射時期マップ値算出部４１及び加算部４２が燃料噴射制御手段に相当する。
【００５２】
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、２種類のセタン価の燃料に対応して、２つの目標ＥＧＲ量算出用マップ（ＧＥＧＲＭ１マップ、ＧＥＧＲＭ２マップ）と、２つのセタン価変換用テーブル（ＣＥＴＡテーブル、ＣＥＴＢテーブル）とを設けたが、これに限るものではなく、３種類あるいは４種類のセタン価の燃料に対応して、それぞれ３つあるいは４つの目標ＥＧＲ量算出用マップと、セタン価変換用用テーブルとを設けるようにしてもよい。その場合には、判定セタン価パラメータＣＥＴＤは、判定するセタン価の数に応じて、３つ（１〜３）あるいは４つ（１〜４）の値をとるように設定され、スイッチ部５３及び７３は、それぞれ３つあるいは４つの入力から１つの出力を選択するものとする。
【００５３】
また上述した実施形態では、主噴射に対応する主噴射着火時期ＣＡＦＭに基づいて、セタン価推定を行っているが、パイロット噴射に対応するパイロット噴射着火時期ＣＡＦＰに基づいて、セタン価推定を行うようにしてもよい。また、パイロット噴射時期を、推定したセタン価に応じて補正するようにしてもよい。
【００５４】
また上述した実施形態では、すべての気筒の筒内圧を検出して、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを算出するようにしたが、筒内圧センサを特定の１つの気筒にのみ設け、その筒内圧センサにより検出される筒内圧に基づいてセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを算出するようにしてもよい。
【００５５】
また着火遅れ時間ＴＤＦＭは、燃料のセタン価だけでなく、燃料噴射弁６の劣化によっても変化する。したがって、着火遅れ時間ＴＤＦＭは、当該車両の走行距離またはエンジン１の運転時間の積算値などに応じて補正することが望ましい。
【００５６】
また上述した実施形態では、４気筒のディーゼル内燃機関の例を示したが、これに限るものではなく、気筒数の異なるディーゼル内燃機関、あるいは、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】
【００５７】
【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の示すスイッチ部に供給する切換制御信号（ＳＣＴＬ）の設定を行う処理のフローチャートである。
【図５】予混合燃焼領域を説明するための図である。
【図６】判定セタン価パラメータの設定方法を説明するための図である。
【図７】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８】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９】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１０】着火遅れ時間（ＴＤＦＭ）からセタン価（ＣＥＴＡ，ＣＥＴＢ）を算出するためのテーブルを示す図である。
【図１１】制御動作を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１  内燃機関
２  筒内圧センサ（着火時期検出手段）
３  クランク角度位置センサ（運転状態検出手段）
４  電子制御ユニット
６  燃料噴射弁（燃料噴射手段）
３３  アクセルセンサ（運転状態検出手段）
４１  主噴射時期マップ値算出部（燃料噴射制御手段）
４２  加算部（燃料噴射制御手段）
５１  第１目標ＥＧＲ量マップ値算出部（排気還流制御手段）
５２  第２目標ＥＧＲ量マップ値算出部（排気還流制御手段）
５３  スイッチ部（排気還流制御手段）
６１  目標主噴射着火時期マップ値算出部（目標着火時期算出手段）
６２  着火時期検出部（着火時期検出手段）
６３  減算部（フィードバック制御手段）
６４  スイッチ部（フィードバック制御手段）
６５  フィルタ処理部（フィードバック制御手段）
６６  ＰＩ制御部（フィードバック制御手段）
７１  第１変換部（セタン価推定手段）
７２  第２変換部（セタン価推定手段）
７３  スイッチ部（セタン価推定手段）
７４  セタン価学習部（セタン価推定手段）
７５  判定パラメータ設定部（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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