(57)【要約】【課題】低温での始動時における噴射時期の遅角幅に基づいて、燃料のセタン価を適切に検出することが可能な内燃機関の燃料セタン価検出装置を提供する。【解決手段】内燃機関の燃料セタン価検出装置は、燃料のセタン価を検出するために好適に利用される。具体的には、低温での始動時に噴射時期を遅角させる制御を行い、この制御によって概ね限界まで遅角された際の噴射時期から遅角幅を取得し、取得された遅角幅に基づいてセタン価を検出する。この場合、得られた遅角幅が大きい場合には、セタン価が比較的高い燃料であると判定し、得られた遅角幅が小さい場合には、セタン価が比較的低い燃料であると判定する。上記の内燃機関の燃料セタン価検出装置によれば、低温での始動時において実行される噴射時期の遅角制御より得られる噴射時期の遅角幅に基づいて、セタン価を適切に検出することができる。【選択図】図３
2009030530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料のセタン価を検出する内燃機関の燃料セタン価検出装置であって、
内燃機関における低温での始動時において、噴射時期を遅角させる制御を行う噴射時期遅角制御手段と、
前記噴射時期遅角制御手段によって遅角された際の噴射時期から、噴射時期における遅角幅を取得する遅角幅取得手段と、
前記遅角幅取得手段によって取得された前記遅角幅に基づいて、前記燃料のセタン価を検出するセタン価検出手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の燃料セタン価検出装置。
【請求項２】
前記セタン価検出手段は、前記内燃機関における水温及び吸気温度を取得して、前記遅角幅、前記水温、及び前記吸気温度に基づいて、前記セタン価を検出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料セタン価検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料のセタン価を検出する内燃機関の燃料セタン価検出装置に関する。
【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、従来から、セタン価の測定方法や、セタン価に応じた燃料噴射量や燃料噴射時期の制御方法などに関する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、特定運転状態時における着火遅れ時間から燃料のセタン価を検出する技術が記載されている。また、特許文献２には、エンジン始動時の冷却水の温度と始動に要した時間とに基づいて、セタン価を判定する技術が記載されている。更に、特許文献３には、燃料の比重等でセタン価を検出し、セタン価に応じて燃料噴射量や噴射タイミングを制御する技術が記載されている。その他にも、本発明に関連する技術が特許文献４及び５に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６９９４号公報
【特許文献２】特開２００２−２０１９９７号公報
【特許文献３】特開平３−１０５０４２号公報
【特許文献４】特開平１１−２１０５３８号公報
【特許文献５】特許２７４４５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１乃至５には、内燃機関の始動時等における噴射時期の挙動（例えば噴射時期を遅角可能な量など）に基づいて、燃料のセタン価を検出することについては記載されていない。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、低温での始動時における噴射時期の遅角幅に基づいて、燃料のセタン価を適切に検出することが可能な内燃機関の燃料セタン価検出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】
本発明の１つの観点では、燃料のセタン価を検出する内燃機関の燃料セタン価検出装置は、内燃機関における低温での始動時において、噴射時期を遅角させる制御を行う噴射時期遅角制御手段と、前記噴射時期遅角制御手段によって遅角された際の噴射時期から、噴射時期における遅角幅を取得する遅角幅取得手段と、前記遅角幅取得手段によって取得された前記遅角幅に基づいて、前記燃料のセタン価を検出するセタン価検出手段と、を備える。
【０００８】
上記の内燃機関の燃料セタン価検出装置は、燃料のセタン価を検出するために好適に利用される。具体的には、内燃機関の燃料セタン価検出装置は、低温での始動時に噴射時期を遅角させる制御を行い、この制御によって遅角された際の噴射時期から遅角幅を取得し、取得された遅角幅に基づいてセタン価を検出する。例えば、噴射時期を遅角させる制御によって概ね限界まで遅角された際の噴射時期（一例としては、噴射時期を徐々に遅角させていった場合において、着火しなかった際の噴射時期）と、基準とする噴射時期との差を遅角幅として取得し、この遅角幅に基づいて燃料のセタン価を判定する。具体的には、セタン価検出手段は、得られた遅角幅が大きい場合には、セタン価が比較的高い燃料であると判定し、得られた遅角幅が小さい場合には、セタン価が比較的低い燃料であると判定する。上記の内燃機関の燃料セタン価検出装置によれば、低温での始動時において実行される噴射時期の遅角制御を利用し、当該制御より得られる噴射時期の遅角幅に基づいて、燃料のセタン価を適切に検出することができる。
【０００９】
上記の内燃機関の燃料セタン価検出装置の一態様では、前記セタン価検出手段は、前記内燃機関における水温及び吸気温度を取得して、前記遅角幅、前記水温、及び前記吸気温度に基づいて、前記セタン価を検出する。
【００１０】
この態様では、水温や吸気温度によって燃料の着火しやすさが変わるため、セタン価検出手段は、水温及び吸気温度も考慮に入れて燃料のセタン価を検出する。これにより、燃料のセタン価を精度良く検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１２】
［装置構成］
図１は、本実施形態に係る内燃機関の燃料セタン価検出装置が適用された車両１００の概略構成を示すブロック図である。なお、図１において、実線の矢印はガスの流れの一例を示し、破線の矢印は信号の入出力を示す。
【００１３】
車両１００は、主に、吸気通路３と、スロットルバルブ４と、エンジン（内燃機関）８と、燃料噴射弁９と、排気通路１２と、触媒１３と、クランク角センサ１５と、水温センサ１６と、吸気温度センサ１７と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）２０と、を備える。
【００１４】
吸気通路３には外部から導入された吸気が通過し、スロットルバルブ４は吸気通路３を通過する吸気の流量を調整する。また、吸気通路３には、吸気の温度（吸気温度）を検出可能な吸気温度センサ１７が設けられている。吸気温度センサ１７は、検出した吸気温度に対応する検出信号Ｓ１７をＥＣＵ２０に供給する。
【００１５】
エンジン８は、吸気通路３から吸気が供給されると共に、燃料噴射弁９から燃料が供給される。エンジン８は、供給された吸気と燃料との混合気を燃焼室で燃焼させることによって、車両１００における走行用動力を発生する。エンジン８は、例えばディーゼルエンジン（圧縮自着火エンジン）などに相当する。なお、燃料噴射弁９は、ＥＣＵ２０から供給される制御信号Ｓ９によって、燃料噴射量や噴射時期などが制御される。
【００１６】
また、エンジン８には、クランク角センサ１５及び水温センサ１６が設けられている。クランク角センサ１５は、図示しないクランクシャフトの回転角（クランク角）を検出し、検出したクランク角に対応する検出信号Ｓ１５をＥＣＵ２０に対して出力する。また、水温センサ１６は、エンジン８などの冷却を行う冷却水の温度（以下、単に「水温」と呼ぶ。）を検出し、検出した水温に対応する検出信号Ｓ１６をＥＣＵ２０に供給する。なお、車両１００には、上記したセンサ以外にも種々のセンサが設けられているが、本実施形態と特に関係の無い部分については説明を省略する。
【００１７】
上記したエンジン８での燃焼によって生成された排気ガスは、排気通路１２から排出される。排気通路１２上には触媒１３が設けられており、触媒１３によって排気ガスの浄化が行われる。
【００１８】
ＥＣＵ２０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えて構成される。本実施形態では、ＥＣＵ２０は、主に燃料のセタン価を検出するための処理を実行する。具体的には、ＥＣＵ２０は、低温での始動時における噴射時期の挙動に基づいて、セタン価を検出する。このように、ＥＣＵ２０は、本発明における内燃機関の燃料セタン価検出装置に相当する。具体的には、ＥＣＵ２０は、噴射時期遅角制御手段、遅角幅取得手段、及びセタン価検出手段として動作する。なお、ＥＣＵ２０は車両１００における他の構成要素の制御も行うが、本実施形態と特に関係の無い部分については説明を省略する。
【００１９】
［セタン価検出方法］
以下で、ＥＣＵ２０が行うセタン価検出方法について具体的に説明する。
【００２０】
本実施形態では、ＥＣＵ２０は、低温での始動時において、噴射時期を遅角させる制御（以下、「噴射時期遅角制御」と呼ぶ。）を行い、この際の噴射時期の挙動に基づいてセタン価を検出する。例えば、ＥＣＵ２０は、噴射時期遅角制御として、失火が発生するような噴射時期まで、若しくは失火が発生する直前の噴射時期まで、噴射時期を徐々に遅角させる制御を行う。ここで、噴射時期遅角制御を実行する理由について説明する。低温での始動時においては、圧縮上死点（ＴＤＣ）付近は温度が高く着火しやすいが、温度上昇が大きくなる傾向にある。このようなＴＤＣ付近での燃焼は、低温での始動時においてはエンジン８の温度が比較的低いので、冷損となって、エンジン８を回転させるエネルギーになりにくいと言える。したがって、ＥＣＵ２０は、上記のような冷損を抑制するために、完爆後（着火判定後）に、冷損が少なくなるような遅角側に噴射時期をリタードさせる噴射時期遅角制御を実行する。
【００２１】
本実施形態では、ＥＣＵ２０は、このような噴射時期遅角制御によって概ね限界まで遅角した際の噴射時期（以下、「限界噴射時期」と呼ぶ。）に基づいて、燃料のセタン価に対する判定を行う。例えば、限界噴射時期は、噴射時期遅角制御により噴射時期を徐々に遅角させていった場合において、失火が発生した際（つまり着火しなかった際）における噴射時期に概ね相当する。なお、噴射時期を遅角させ続けても失火が発生しなかった場合には、つまり最大の遅角時期まで噴射時期を遅角させた場合においても失火が発生しなかった場合には、例えば、限界噴射時期は最大の遅角時期以上の値であるものとして用いることができる。
【００２２】
より詳しくは、ＥＣＵ２０は、上記のようにして取得された限界噴射時期と、基準とする噴射時期との差（以下、「遅角幅」と呼ぶ。）を得て、この遅角幅に基づいて燃料のセタン価を判定する。具体的には、ＥＣＵ２０は、得られた遅角幅が大きい場合には、セタン価が比較的高い燃料であると判定し、得られた遅角幅が小さい場合には、セタン価が比較的低い燃料であると判定する。このように判定するのは、基本的には、セタン価が高い燃料の場合には着火しやすいので、噴射時期を大きく遅角させることができるが、セタン価が低い燃料の場合には着火しにくいので、噴射時期を大きく遅角させることができないからである。
【００２３】
図２は、噴射時期遅角制御を行った場合の結果の一例を示している。図２は、横軸に時間を示し、縦軸に噴射時期（上方向は進角側を示し、下方向は遅角側を示している）を示している。また、図２おいて、実線Ａ１は高セタン価の燃料を用いた場合のグラフを示しており、破線Ａ２は低セタン価の燃料を用いた場合のグラフを示している。実線Ａ１及び破線Ａ２に示すように、ＥＣＵ２０は、噴射時期を徐々に遅角側にリタードさせていく。その結果、ある程度の時間が経過すると、噴射時期は概ね一定になる。これは、噴射時期が概ね限界まで遅角されたことを示している。つまり、これ以上噴射時期を遅角させると、現在用いている燃料において失火が発生し得ることを示している。
【００２４】
具体的には、高セタン価の燃料を用いた場合には（実線Ａ１参照）、矢印Ｂ１で示す噴射時期が限界噴射時期に相当する。これに対して、低セタン価の燃料を用いた場合には（破線Ａ２参照）、矢印Ｂ２で示す噴射時期が限界噴射時期に相当する。これより、限界噴射時期Ｂ１のほうが限界噴射時期Ｂ２よりも、大きく遅角していることがわかる。つまり、低セタン価の燃料を用いた場合よりも高セタン価の燃料を用いた場合のほうが、噴射時期がより大きく遅角していることがわかる。これは、セタン価が高いほど燃料が着火しやすいため、噴射時期を大きく遅角させることができるからである。言い換えると、セタン価が低い場合には燃料が着火しにくいため、噴射時期を大きく遅角させることができないからである。なお、前述した遅角幅は、限界噴射時期Ｂ１、Ｂ２と基準とする噴射時期との差をそれぞれ求めることによって得られる。
【００２５】
更に、本実施形態では、ＥＣＵ２０は、噴射時期の遅角幅だけでなく、エンジン８における水温及び吸気温度にも基づいて、燃料のセタン価を検出する。一つの例では、ＥＣＵ２０は、水温センサ１６から水温（検出信号Ｓ１６に対応する）を取得すると共に、吸気温度センサ１７から吸気温度を取得して、水温、吸気温度、及び遅角幅に対してセタン価が対応付けられたマップを参照して、燃料のセタン価を求めることができる。他の例では、ＥＣＵ２０は、水温及び吸気温度に応じて複数のマップ（遅角幅とセタン価との関係を示すマップ）を持ち、現在の水温及び吸気温度に応じてマップを切り替えて、得られた遅角幅に対応するセタン価を求めることができる。
【００２６】
図３は、水温及び吸気温度と、噴射時期（遅角幅に相当する）と、セタン価との関係を示した概略図である。図示のように、噴射時期が遅角側にあり（つまり遅角幅が大きい）、且つ水温及び／又は吸気温度が低い場合には、セタン価が高いことがわかる。これに対して、噴射時期が進角側にあり（つまり遅角幅が小さい）、且つ水温及び／又は吸気温度が高い場合には、セタン価が低いことがわかる。このようになるのは、水温及び／又は吸気温度が高い場合には、着火しやすいので噴射時期を大きく遅角させることができるが、水温及び／又は吸気温度が低い場合には、着火しにくいので噴射時期を大きく遅角させることができないからである。本実施形態では、ＥＣＵ２０は、このような水温及び吸気温度と遅角幅との関係を考慮に入れて、燃料のセタン価を検出する。
【００２７】
図４は、本実施形態に係るセタン価検出処理を示すフローチャートである。なお、このセタン価検出処理は、前述したＥＣＵ２０によって実行される。また、当該処理は、例えば燃料の給油後における所定タイミングで実行される。
【００２８】
まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ２０は、セタン価の判定実行条件が成立したか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ２０は、エンジン８が低温での始動時の状態にあるか否かを判定する。つまり、低温での始動時の状態にある場合に、ＥＣＵ２０は、セタン価の判定実行条件が成立していると判定する。判定実行条件が成立している場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進み、判定実行条件が成立していない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。
【００２９】
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ２０は、エンジン８の水温及び吸気温度を取得する。具体的には、ＥＣＵ２０は、水温センサ１６から水温（検出信号Ｓ１６に対応する）を取得すると共に、吸気温度センサ１７から吸気温度（検出信号Ｓ１７に対応する）を取得する。そして、処理はステップＳ１０３に進む。
【００３０】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ２０は、前述した噴射時期遅角制御を実行する。例えば、ＥＣＵ２０は、失火が発生するような噴射時期まで、若しくは失火が発生する直前の噴射時期まで、噴射時期を徐々に遅角させる制御を行う。そして、ＥＣＵ２０は、このような噴射時期遅角制御を実行することによって限界噴射時期を得る。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０４に進む。
【００３１】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０３の噴射時期遅角制御により得られた限界噴射時期から、噴射時期の遅角幅を取得する。具体的には、ＥＣＵ２０は、限界噴射時期と基準とする噴射時期との差を、遅角幅として取得する。そして、処理はステップＳ１０５に進む。
【００３２】
ステップＳ１０５では、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０２で取得された水温及び吸気温度と、ステップＳ１０４で取得された遅角幅とに基づいて、燃料のセタン価を判定する。一つの例では、ＥＣＵ２０は、水温、吸気温度、及び遅角幅に対してセタン価が対応付けられたマップを参照して、燃料のセタン価を求める。他の例では、ＥＣＵ２０は、水温及び吸気温度に応じて複数のマップ（遅角幅とセタン価との関係を示すマップ）を持ち、現在の水温及び吸気温度に応じてマップを切り替えて、遅角幅に対応するセタン価を求める。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
【００３３】
以上のように、本実施形態に係るセタン価検出方法によれば、低温での始動時において実行される噴射時期遅角制御を利用して、当該噴射時期遅角制御より得られる噴射時期の遅角幅に基づいて、燃料のセタン価を適切に検出することができる。また、遅角幅だけでなく、水温及び吸気温度も考慮に入れてセタン価を検出するので、燃料のセタン価を精度良く検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態に係る車両の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る噴射時期遅角制御を説明するための図である。
【図３】水温及び吸気温度と、噴射時期と、セタン価との関係を示した概略図である。
【図４】本実施形態に係るセタン価検出処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
３  吸気通路
４  スロットルバルブ
８  エンジン（内燃機関）
９  燃料噴射弁
１２  排気通路
１５  クランク角センサ
１６  水温センサ
１７  吸気温度センサ
２０  ＥＣＵ
１００  車両
【図１】
2009030530.tif 000003
【図２】
2009030530.tif 000004
【図３】
2009030530.tif 000005
【図４】
2009030530.tif 000006