(57)【要約】      （修正有）【課題】高ＥＧＲ運転時の燃料の性状変化による異常燃焼の発生を、従来よりも簡易かつ低コストで防止する。【解決手段】燃料タンク１８にセタン価Ａの基準燃料２１が貯留しているときには、吸入空気量センサ７、インテークマニホールド温度センサ９、インテークマニホールド圧力センサ１０及び排気Ｏ2センサ１２の測定値に基づいてＥＧＲ率を算出する第１ステップと、ＥＧＲ率が予がしきい値Ｐ以上である場合には、予め設定されたクランク角度の範囲内における振動加速度センサ３の検出値の積算値を求める第２ステップと、燃焼サイクル毎に第２ステップを実施して、それら積算値の平均値Ｘを算出する第３ステップとを順に実施する一方で、セタン価Ｂの比較燃料２１が給油された後には、第１ステップ乃至第３ステップを順に実施して平均値Ｙを算出し、それらの平均値の差と、マップデータとに基づいて、インジェクタ２０における噴射タイミングを調節する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲシステムを有する内燃機関の気筒内に燃料タンク内の燃料を噴射するインジェクタと、前記気筒が形成された内燃機関の本体に取り付けられた振動加速度センサと、クランク角センサと、ＥＧＲ率測定手段と、前記インジェクタの制御手段とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記制御手段は、前記燃料タンクに基準となるセタン価を有する燃料が貯留しているときには、
前記ＥＧＲ率測定手段の測定値に基づいてＥＧＲ率を算出する第１ステップと、
前記ＥＧＲ率が、予め設定されたしきい値以上である場合には、前記クランク角センサの検出値に基づいて、予め設定されたクランク角度の範囲内における前記振動加速度センサの検出値の積算値を求める第２ステップと
前記内燃機関の燃焼サイクル毎に前記第２ステップを実施して、前記積算値の平均値Ｘを算出する第３ステップと、を順に実施する一方で、
前記燃料タンクに比較するセタン価を有する燃料が給油された後には、前記第１ステップ乃至第３ステップを順に実施して平均値Ｙを算出し、
前記平均値Ｘと前記平均値Ｙの差と、予め設定されたマップデータとに基づいて、前記インジェクタにおける噴射タイミングを調節する制御を行うことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記予め設定されたしきい値が４０％である請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記予め設定されたクランク角度の範囲が、３０°ＡＴＤＣを始点とし、かつ前記気筒に設置された吸気バルブ及び排気バルブが作動していないタイミングでのクランク角度を終点とする範囲である請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
ＥＧＲシステムを有する内燃機関において、燃料タンク内の燃料をインジェクタから噴射する噴射タイミングを制御する内燃機関の燃料噴射制御方法であって、
燃料タンクに基準となるセタン価を有する燃料が貯留しているときに、
ＥＧＲ率を算出する第１ステップと、
前記ＥＧＲ率が、予め設定されたしきい値以上である場合には、前記内燃機関の本体に生じる作動振動の大きさを検出して積算値を求める第２ステップと
前記内燃機関の燃焼サイクル毎に前記第２ステップを実施して、前記積算値の平均値Ｘを算出する第３ステップと、を順に実施する一方で、
前記燃料タンクに比較するセタン価を有する燃料が給油された後には、前記第１ステップ乃至第３ステップを順に実施して平均値Ｙを算出し、
前記平均値Ｘと前記平均値Ｙの差と、予め設定されたマップデータとに基づいて、前記インジェクタにおける噴射タイミングを調節することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、更に詳しくは、高ＥＧＲ運転時における燃料の性状変化による異常燃焼の発生を、従来よりも簡易かつ低コストで防止することができる内燃機関の燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ディーゼルエンジンにおいては、燃料である軽油の着火性能が変化すると、燃焼状態が変化してしまい、気筒において失火気味や過早着火などの異常燃焼が発生して、燃焼音の悪化、排ガス組成の悪化や出力低下を招くという問題があった。この軽油の着火性能は、通常はセタン価で表される。
【０００３】
特に、ディーゼルエンジンが高ＥＧＲ率で運転しているときに、燃料のセタン価が低下すると、燃料の着火時期が遅くなり、最悪の場合には失火するおそれがある。
【０００４】
このような問題を解決するために、推定されたセタン価に応じて内燃機関の運転を制御することが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１の発明では、気筒内部の圧力から求められる着火時期に基づいてセタン価を推定するため、制御装置に係るコストが増加するとともに、制御内容が煩雑になるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２３９７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、高ＥＧＲ運転時における燃料の性状変化による異常燃焼の発生を、従来よりも簡易かつ低コストで防止することができる内燃機関の燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成する本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置は、ＥＧＲシステムを有する内燃機関の気筒内に燃料タンク内の燃料を噴射するインジェクタと、前記気筒が形成された内燃機関の本体に取り付けられた振動加速度センサと、クランク角センサと、ＥＧＲ率測定手段と、前記インジェクタの制御手段とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記制御手段は、前記燃料タンクに基準となるセタン価を有する燃料が貯留しているときには、前記ＥＧＲ率測定手段の測定値に基づいてＥＧＲ率を算出する第１ステップと、前記ＥＧＲ率が、予め設定されたしきい値以上である場合には、前記クランク角センサの検出値に基づいて、予め設定されたクランク角度の範囲内における前記振動加速度センサの検出値の積算値を求める第２ステップと前記内燃機関の燃焼サイクル毎に前記第２ステップを実施して、前記積算値の平均値Ｘを算出する第３ステップと、を順に実施する一方で、前記燃料タンクに比較するセタン価を有するが給油された後には、前記第１ステップ乃至第３ステップを順に実施して平均値Ｙを算出し、前記平均値Ｘと前記平均値Ｙの差と、予め設定されたマップデータとに基づいて、前記インジェクタにおける噴射タイミングを調節する制御を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
また、上記の目的を達成する本発明の内燃機関の燃料噴射制御方法は、ＥＧＲシステムを有する内燃機関において、燃料タンク内の燃料をインジェクタから噴射する噴射タイミングを制御する内燃機関の燃料噴射制御方法であって、燃料タンクに基準となるセタン価を有する燃料が貯留しているときに、ＥＧＲ率を算出する第１ステップと、前記ＥＧＲ率が、予め設定されたしきい値以上である場合には、前記内燃機関の本体に生じる作動振動の大きさを検出して積算値を求める第２ステップと前記内燃機関の燃焼サイクル毎に前記第２ステップを実施して、前記積算値の平均値Ｘを算出する第３ステップと、を順に実施する一方で、前記燃料タンクに比較するセタン価を有する燃料が給油された後には、前記第１ステップ乃至第３ステップを順に実施して平均値Ｙを算出し、前記平均値Ｘと前記平均値Ｙの差と、予め設定されたマップデータとに基づいて、前記インジェクタにおける噴射タイミングを調節することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法によれば、ＥＧＲ率が予め設定された大きさ以上であるにおいて、内燃機関の本体に生じる作動信号を利用して異常燃焼の有無を判定した結果に基づいて、インジェクタからの燃料の噴射タイミングを調整して異常燃焼の発生を抑制するようにしたので、高ＥＧＲ運転時における燃料の性状変化による異常燃焼の発生を、従来よりも簡易かつ低コストで防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態からなる内燃機関の燃料噴射制御装置の構成図である。
【図２】図１に示すＺ部の拡大図である。
【図３】本発明の実施形態からなるエンジンの燃料噴射制御方法を説明するフロー図である。
【図４】マップデータの例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１、２は、本発明の実施形態からなる内燃機関の燃料噴射制御装置を示す。
【００１３】
この内燃機関の燃料噴射制御装置（以下、「燃料噴射制御装置」という。）は、車両に搭載されたディーゼルエンジン１のシリンダーブロック２の外壁に取り付けられた振動加速度センサ３と、クランクシャフト４の回転角を検出するクランク角センサ５と、ＥＧＲ率測定手段を構成する吸気通路６に設置された吸入空気量センサ７、インテークマニホールド８に設置されたインテークマニホールド温度センサ９及びインテークマニホールド圧力センサ１０並びに排気通路１１に設置された排気Ｏ2センサ１２と、それらのセンサに信号線（一点鎖線で示す）で接続する制御手段であるＥＣＵ１３とから主に構成されている。
【００１４】
ディーゼルエンジン１においては、図示しないターボチャージャーのコンプレッサーにより圧縮された吸入空気１４は、インタークーラー１５で冷却された後にインテークマニホールド８を経て、吸気バルブ１６が開弁したときにシリンダーブロック２内に形成された複数の気筒１７内にそれぞれ供給される。
【００１５】
気筒１７内に供給された吸入空気１４は、燃料タンク１８からコモンレール１９内に供給・蓄圧されてインジェクタ２０を通じて気筒１７内に噴射された燃料２１と混合・燃焼して、シリンダ２２内のエンジンピストン２３を往復動させてクランクシャフト４を回転駆動した後に、排気バルブ２４が開弁したときに排ガス２５となってエキゾーストマニホールド２６から排気通路１１へ排気される。このインジェクタ２０からの燃料の噴射量及び噴射タイミングは、ＥＣＵ１３により制御される。
【００１６】
排気通路１１へ排気された排ガス２５の一部は、ＥＧＲシステム２７へＥＧＲガス２８となって分流して吸気通路６へ還流される。ＥＧＲシステム２７は、排気通路１１から吸気通路６へ延びるＥＧＲ通路２９と、そのＥＧＲ通路２９に順に介設されたＥＧＲクーラー３０及びＥＧＲバルブ３１から構成される。
【００１７】
一方で、ＥＧＲシステム２７に分流しなかった排ガス２５は、図示しないターボチャージャーのタービン及び排ガス浄化装置を経て外部へ放出される。
【００１８】
振動加速度センサ３は、シリンダーブロック２へ伝わる燃料の燃焼圧力により発生した作動振動を、電圧信号としてＥＣＵ１３に出力する機能を有している。この振動加速度センサ３には、ガソリンエンジンのノッキングの検出に用いられるノックセンサが望ましく用いられる。
【００１９】
なお、振動加速度センサ３の台数及び取付箇所は、特に限定するものではなく、例えば図１の構成例では１〜４台の振動加速度センサを、シリンダーブロック２又はシリンダーヘッド３２に取り付けることができる。
【００２０】
このような燃料噴射制御装置を用いたディーゼルエンジン１の燃料噴射制御方法（以下、「燃料噴射制御方法」という。）を、図３に基づいて以下に説明する。
【００２１】
ＥＣＵ１３は、燃料タンク１６にセタン価Ａを有する基準となる燃料１９（基準燃料）が貯留しているときに（Ｓ１０）、吸入空気量センサ７、インテークマニホールド温度センサ９、インテークマニホールド圧力センサ１０及び排気Ｏ2センサ１２の測定値をそれぞれ入力し（Ｓ２０）、ディーゼルエンジン１におけるＥＧＲ率を算出する（Ｓ３０）。そのＥＧＲ率が予め設定されたしきい値Ｐ以上であるか否かを確認し（Ｓ４０）、しきい値Ｐ以上である場合には、ディーゼルエンジン１が高ＥＧＲ運転時であると判断して（Ｓ５０）、クランク角センサ５の検出値の入力を開始する（Ｓ６０）。このしきい値Ｐは、ディーゼルエンジン１の仕様等により決定されるが、通常は４０％とすることが望ましい
次に、ＥＣＵ１３は、３０°ＡＴＤＣを始点とし、かつ吸気バルブ１６及び排気バルブ２４が作動していないタイミングでのクランク角度を終点とするクランク角度の範囲内において、振動加速度センサ３の検出値を入力して、その積算値Ｑを求める（Ｓ７０）。このクランク角度の範囲の始点は、クランク角センサ５の検出値から決定される一方で、終点はディーゼルエンジン１の製造仕様から決定される。
【００２２】
ＥＣＵ１３は、ディーゼルエンジン１の燃料サイクル毎にステップ７０を実施して、それら燃料サイクル毎に得られる積算値Ｑの平均値Ｘを算出する（Ｓ８０）。平均値Ｘを算出するための燃料サイクル数ｎは、振動加速度センサ３の検出値のバラツキを平坦化するため、少なくとも数十回とすることが好ましい。
【００２３】
次に、ＥＣＵ１３は、燃料タンク１８にセタン価Ｂを有する比較する燃料２１（比較燃料）が給油されたとき（Ｓ９０）に、ステップ２０〜８０を再び実施して（Ｓ１００）、ステップ８０において平均値Ｙを算出する（Ｓ１１０）。
【００２４】
そして、ＥＣＵ１３は、平均値Ｘと平均値Ｙの差（Ｘ−Ｙ）と、予め設定されたマップデータとに基づいて、インジェクタ２０からの燃料噴射の噴射タイミングを調整する（Ｓ１２０）。
【００２５】
マップデータの例を図４に示す。ここで、振動加速度センサ３の検出値の積算値Ｑと、気筒１７内における燃焼の大きさとの間には正の相関関係がある。例えば、失火気味となって燃焼が小さくなると、積算値Ｑ及びその平均値Ｘは低い値となる。その一方で、過早着火となって燃焼が大きくなると、積算値Ｑ及びその平均値Ｘは高い値となる。
【００２６】
そこで、このマップデータでは、平均値Ｘと平均値Ｙの差（Ｘ−Ｙ）が正の時には、比較燃料のセタン価Ｂが基準燃料のセタン価Ａよりも小さいために、気筒１７内において失火気味になっていると判定して、予め設定された補正量で噴射タイミングをアドバンスさせる。その一方で、平均値Ｘと平均値Ｙの差（Ｘ−Ｙ）が負の時には、比較燃料のセタン価Ｂが基準燃料のセタン価Ａよりも大きいために、気筒１７内において過早着火になっていると判定して、予め設定された補正量で噴射タイミングをリタードさせる。
【００２７】
このように、ＥＧＲ率が大きい状態において、シリンダーブロック２に生じる作動信号を利用して気筒１７内での異常燃焼の有無を判定した結果に基づいて、インジェクタ２０からの燃料の噴射タイミングを補正して異常燃焼の発生を抑制するようにしたので、高ＥＧＲ運転時における燃料の性状変化による異常燃焼の発生を、従来よりも簡易かつ低コストで防止することができるのである。
【００２８】
また、燃料の性状変化をもたらす燃料の給油前後におけるセタン価の変化の有無を確認することもできる。
【符号の説明】
【００２９】
１  ディーゼルエンジン
２  シリンダーブロック
３  振動加速度センサ
５  クランク角センサ
７  吸入空気量センサ
９  インテークマニホールド温度センサ
１０  インテークマニホールド圧力センサ
１２  排気Ｏ2センサ
１３  ＥＣＵ
１６  吸気バルブ
１８  燃料タンク
２０  インジェクタ
２１  燃料
２４  排気バルブ
２７  ＥＧＲシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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