JP2007321706A - セタン価検出手段及び該セタン価検出手段を設けるエンジン。 - Google Patents

Abstract

【課題】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回数の度に変動の恐れがあり、常時セタン価の変動を検出できることが望ましい。従来、セタン価の変動を検出する方法において、内燃機関が運転中に常時検出できる手段はなかった。そこで、内燃機関の運転中において燃料のセタン価の変動を常時検出し、検出したセタン価の変動に基づいて適正に燃料噴射制御することである。
【解決手段】エンジン５４のクランク軸１１の回転角速度を検出する角速度検出手段１０を設け、該角速度検出手段１０にて得られた角速度振幅値の変動をセタン価の変動として検出するセタン価検出手段。
【選択図】図２

Description

本発明は、セタン価が変化してもエンジン回転の角速度振幅値からセタン価の変動を演算（予測）し、燃料噴射を補正する技術に関する。

ディーゼルエンジンの燃料である軽油において、セタン価は世界各国で３８〜５２の範囲でばらついて製造され市販されている。ディーゼルエンジンに使用される軽油のセタン価は、厳密に測定され販売されるものを使用するので常に一定のはずである。しかし、例えば、船舶などでは寄港先にて異なったセタン価の燃料を給油される恐れもある。とりわけ、粗悪な軽油はセタン価が低下していることが多い。
ディーゼルエンジンにおける燃料噴射制御は、製造時点において使用する軽油のセタン価の公称値に基づいている。そのため、セタン価がばらついたり低下したりすると、適正な燃料噴射制御が実施できなくなる。

このような背景を踏まえ、従来、ディーゼルエンジンにおいてセタン価の変動を検出する方法がいくつか実施されてきた。例えば、特許文献１は、内燃機関のフューエルカット時にセタン価を検出する技術を開示している。
しかし、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回数の度に変動の恐れがあり、常時セタン価の変動を検出できることが望ましい。従来、セタン価の変動を検出する方法において、内燃機関が運転中に常時検出できる手段はなかった。
特開２００５−３４４５５７号公報

そこで、解決しようとする課題は、内燃機関の運転中において燃料のセタン価の変動を常時検出し、検出したセタン価の変動に基づいて適正に燃料噴射制御することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、エンジンのクランク軸の回転角速度を検出する角速度検出手段を設け、該角速度検出手段にて得られた角速度振幅値の変動をセタン価の変動として検出するものである。

請求項２においては、請求項１に記載のセタン価検出手段を有するエンジンであって、エンジン負荷を検出する負荷検出手段と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、前記負荷検出手段による負荷と前記回転数検出手段による回転数とに基づいて基準燃料に対する燃料噴射量、燃料噴射回数又は燃料噴射圧力の少なくとも一つを算出する燃料噴射算出手段と、前記セタン価検出手段によって検出されたセタン価に基づいて、前記燃料噴射量を算出するときは該燃料噴射量を、前記燃料噴射回数を算出するときは該燃料噴射回数を、前記燃料噴射圧力を算出するときは該燃料噴射圧力を、補正する燃料噴射補正手段と、を備えたものである。

請求項３においては、請求項２に記載のエンジンにおいて、主噴射の前に少なくとも１回の噴射を行なう多段燃料噴射手段と、基準燃料に対する前記多段燃料噴射手段の各噴射時期又は各噴射間隔の少なくとも一つを算出する多段燃料噴射算出手段と、前記セタン価検出手段によって検出されたセタン価に基づいて、前記燃料噴射時期を算出するときは該燃料噴射時期を、前記燃料噴射間隔を算出するときは該燃料噴射間隔を、補正する多段燃料噴射補正手段と、を備えたものである。

請求項４においては、請求項３記載の多段燃料噴射補正手段において、前記セタン価検出手段によって検出したセタン価が低下した場合は、主噴射と該主噴射直前の噴射との間隔を短くするものである。

請求項５においては、請求項３記載のエンジンにおいて、前記燃料噴射補正手段又は前記多段燃料噴射補正手段による補正をエンジン始動時に行なうものである。

請求項６においては、請求項２に記載のエンジンにおいて、前記燃料噴射補正手段により補正された燃料噴射量に基づいて、又は前記セタン価検出手段によって検出されるセタン価に基づいて、定められた最大燃料噴射量を補正する最大燃料噴射量補正手段と、を備えたものである。

請求項７においては、請求項２乃至６記載のエンジンであって、過給機と、酸素濃度センサー、排気温度センサー又はターボ回転数センサーのうち少なくとも一つと、前記酸素濃度センサーによって検出される酸素濃度、前記排気温度センサーによって検出される排気温度、又は前記ターボ回転数センサーによって検出されるターボ回転数の検出値が所定閾値内にあることで、前記最大燃料噴射量補正手段によって補正された最大燃料噴射量が正常であると判断する最大噴射量補正確認手段と、を備えたものである。

請求項８においては、請求項１に記載のセタン価検出手段を有するエンジンであって、背圧又は過給圧を可変可能な可変容量過給機と、前記セタン価検出手段により検出されるセタン価に基づいて、前記可変容量過給機の過給圧又は背圧を制御する過給圧制御手段と、を備えたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、エンジン回転の角速度振幅値がセタン価の変動に伴い増減することから、常時セタン価の変動を検出できる。

請求項２においては、請求項１記載の効果に加え、燃料噴射をセタン価の変動に応じて補正することで、燃焼の最適化が実施できる。つまり、セタン価の変動の影響によるエンジン性能変化又は排気エミッション変化を最小限に抑えることができる。

請求項３においては、請求項２記載の効果に加え、多段燃料噴射をセタン価の変動に応じて補正することで、パイロット噴射などの多段燃料噴射においても燃焼の最適化が実施できる。つまり、セタン価の変動に影響による燃焼騒音又は筒内圧力上昇を最小限に抑えることができる。

請求項４においては、請求項３記載の効果に加え、セタン価が低減したことによる着火性の悪化を最小限に抑えることができる。

請求項５においては、始動時のみセタン価の変動を検出し燃料噴射又は多段噴射を補正することで、請求項３記載の効果同等の効果に加え、給油後にエンジンが始動されることから、始動時にセタン価の変化があったかどうかが認識できる。つまり、常時検出して演算するよりも負担が軽減されて、他の演算に処理装置（ＣＰＵ）を利用することができる。

請求項６においては、請求項２記載の効果に加え、最大燃料噴射量をセタン価の変動に応じて補正することで、全負荷領域において燃料噴射の補正を確実に実施できる。つまり、セタン価の変動によらない定格出力の保証が可能である。

請求項７においては、請求項２乃至６記載の効果に加え、補正した最大燃料噴射量が正常であることを確認でき、正常でない場合の処置・対応も迅速に行なえ、エンジンの信頼性を向上できる。

請求項８においては、請求項１記載の効果に加え、過給機圧又は背圧をセタン価の変動に応じて補正することで、燃焼の最適化が実施できる。また、ターボサージ等も防止できる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係る４気筒ディーゼルエンジンの全体的な構成を示した構成図、図２はエンジン回転に対するエンジン回転角速度を示すグラフ図、図３はセタン価が異なる燃料のエンジン回転の角度に対するエンジン回転の角速度を示すグラフ図である。
図４は本発明の実施例に係る４気筒ディーゼルエンジンの全体的な構成を示した構成図、図５は回転数Ｎｅ及び噴射量Ｑに基づいて算出される適正な角速度振幅値を示す角速度振幅値マップ図、図６は回転数Ｎｅ及び噴射量Ｑに基づいて算出される適正な平均角速度を示す平均角速度マップ図である。
図７は本発明の実施例に係る燃料噴射制御の主要なフローを示すフロー図、図８は回転数Ｎｅ及び負荷Ａｃに基づいて算出される燃料噴射圧力Ｑｐを示す燃料噴射圧力マップ図、図９は本発明の実施例に係る多段燃料噴射を示すグラフ図である。
図１０は回転数Ｎｅ及び負荷Ａｃに基づいて算出される最大燃料噴射量Ｑｍａｘを示す最大燃料噴射量マップ図、図１１は最大燃料噴射量補正確認制御のフローを示すフロー図、図１２は（ａ）ＶＧＴのノズル開口面積を大きくした状態を示す模式図（ｂ）同じくノズル開口面積を小さくした状態を示す模式図である。

まず、本発明の実施例としてコモンレール式燃料噴射システムを備えた４気筒ディーゼルエンジンについて説明する。さらに、本発明の特色であるエンジン回転の角速度及びエンジン回転の角速度振幅値を用いたセタン価検出手段について説明する。さらに、このセタン価検出手段を適用したコモンレール式燃料噴射システムのいくつかの燃料噴射補正手段について説明する。

図１を用いて、本発明のセタン価検出手段を適用するコモンレール式燃料噴射システム５０の構成について簡単に説明する。
図４に示すように、コモンレール式燃料噴射システム５０は、例えばディーゼルエンジン５１（以下単にエンジンとする）に燃料を噴射するシステムである。コモンレール式燃料噴射システム５０は、主に燃料を蓄圧するコモンレール５２、燃料を各気筒へ噴射するインジェクタ５３ａ・５３ｂ・５３ｃ・５３ｄ、燃料を高圧にて圧送するサプライポンプ５４、エンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵ）７０より構成されている。

コモンレール５２は、インジェクタ５３に供給する高圧燃料を蓄圧する装置である。コモンレール５２は、燃料噴射圧に相当するコモンレール圧が蓄圧されるように、燃料配管（高圧燃料流路）５５を介してサプライポンプ５４の吐出口と接続されている。
また、リーク配管（燃料還流路）５６は、インジェクタ５３からのリーク燃料を燃料タンク５７へ戻す配管である。さらに、リリーフ配管（燃料還流路）５８は、圧力調整弁５９を介して、コモンレール５２から燃料タンク５７へ燃料を還流する配管である。この圧力調整弁５９は、リリーフ配管５８への還流燃料を調整することで、コモンレール５２内の燃料圧力が目標となる燃料噴射圧力となるように調整可能である。

インジェクタ５３は、エンジン５１の各気筒に搭載されて燃料を各気筒内に噴射供給する装置である。インジェクタ５３は、コモンレール５２より分岐する複数の分岐管の下流端に接続されている。インジェクタ５３には、コモンレール５２に蓄圧された高圧燃料を各気筒に噴射供給する燃料噴射ノズル、及びこの燃料噴射ノズル内に収容されたニードルのリフト制御を行なう電磁弁等が搭載されている。インジェクタ５３の電磁弁は、ＥＣＵ７０から与えられるインジェクタ開弁信号によって噴射時期および噴射量が制御される。つまり、インジェクタ開弁信号が電磁弁に与えられることにより高圧燃料を気筒内に噴射供給し、インジェクタ開弁信号がＯＦＦすることで燃料噴射が停止する。

サプライポンプ５４は、コモンレール５２へ高圧燃料を圧送する燃料ポンプである。サプライポンプ５４は、燃料タンク５７内の燃料をサプライポンプ５４へ吸引するフィードポンプと、このフィードポンプによって吸い上げられた燃料を高圧に圧縮してコモンレール５２へ圧送する高圧ポンプとを搭載している。フィードポンプ及び高圧ポンプは共通のカムシャフト６０によって駆動される。なお、このカムシャフト６０は、エンジン５１のクランク軸１１等によって回転駆動される。

過給機（ターボ）６２は、大気の圧力を上げて強制的にエンジンに吸入させる装置である。過給機６２は、排気ガスの圧力を利用してタービン（図示なし）を回し、エンジン５１に吸入する空気の圧力を上げるシステムである。過給機６２は、吸入する空気の質量(重量)を増すことで燃焼する燃料を増加（完全燃焼）させて、エンジン５１の出力を増加することができる。過給器６２の排気マニホールドから過給器６２に連通される経路には酸素濃度を検出するλセンサー７４及び排気温度検出手段である排気温度センサー７５が配置され、過給器６２のタービンの回転軸近傍にはタービンの回転数検出手段であるターボ回転数センサー７６が設けられている。
排気流路には、ＶＧＴ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ）７７が構成されている。ＶＧＴ７７は、排気流路の開口面積を増減させることで排気流量の増減すなわち背圧の増減を可能としている。

ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）７０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備え、予めプログラム及びマップ等が記憶され、読み込まれたセンサー類の信号に基づいて各種の演算処理を行なう制御装置であり、演算手段、補正手段となる。ＥＣＵ７０には、エンジン５１の状態を検出するセンサー類として、アクセル開度を検出する、すなわち、回転数設定手段であるアクセル開度センサー７１、エンジン回転数を検出する回転数センサー７２、コモンレール圧を検出するコモンレール圧センサー７３が接続されている。また、ＥＣＵ７０には、λセンサー７４、排気温度センサー７５及びターボ回転数センサー７６が接続され、エンジン５１の空気系統の状態を検出できる。さらに、ＥＣＵ７０には、角速度センサー１０が接続されている。この角速度センサー１０について、詳しくは後述する。
また、ＥＣＵ７０には、インジェクタ５３、サプライポンプ５４、圧力調整弁５９及びＶＧＴ７７が接続され、これらのアクチュエータに指令を送ってエンジン５１を制御している。

ここで、図２を用いて、エンジン回転角速度を計測する角速度センサー１０について詳細に説明する。
図２に示すように、角速度センサー１０は、１つのパルスセンサー１３より２つの信号を検出するセンサーである。パルサー１２は、エンジン（図示なし）のクランク軸１１に固設されて一体に回転する。また、このパルサー１２は周囲に歯（パルス）１２ａが所定の間隔にて形成されている。なお、パルサー１２は歯車を用いることも可能であり、所定角度毎に孔またはスリットを設けた円板等で構成することもできる。また、パルスセンサー１３は近接センサーや磁気センサーや光センサー（フォトインタラプタ）等により構成することができる。
ここで、角速度センサー１０はクランク軸１１と垂直に設けられ、パルサー１２から出力されるパルス１２ａを計測可能としている。さらに、角速度センサー１０からの信号を二つに分岐して、一方はＸ軸として、他方はＦ／Ｖ変換器（周波数／電圧変換器）１４を介してＹ軸として出力される。このような構成として、角速度センサー１０は、時間とは無関係にエンジン回転数すなわちクランク角θ（パルス１２ａの数）をＸ軸に出力する。他方、時間あたりのパルス数すなわち角速度ωをＹ軸に出力する。
なお、本発明においては、１つの角速度センサー１０により２つの信号（クランク角θとクランク角速度ω）を出力することで、２つの信号間の計測誤差が生じることを防止している。

次に、図３を用いて、クランク角θとクランク角速度ωについて詳細に説明する。
図３は、上述した角速度センサー１０の計測結果を示している。すなわち、Ｘ軸を横軸としてクランク角θを表し、Ｙ軸を縦軸としてクランク角速度ωを表している。図からも明らかなように、角速度振幅ωはクランク角θに対して波形振幅となる。
なお、図３の波形振幅は、クランク軸１１が２回転（７２０°）する間に４回の爆発が生じる４サイクルの４気筒機関を示している。図中の＃１が１気筒目の爆発点、＃２が２気筒目の爆発点をそれぞれ示している。
さらに、波形振幅中央一点鎖線はクランク角速度ωの平均値すなわちエンジンの平均回転数を示しており、上方の折り返し点は下死点（以下、ＢＤＣと称す）、下方の折り返し点は上死点（以下、ＴＤＣと称す）を示している。つまり、クランク軸１１は、爆発によってＴＤＣから角速度を加速してＢＤＣに向かい、ＢＤＣからは角速度を減速してＴＤＣに向かう回転を繰り返していることが分かる。ここで、ＴＤＣ側の変化は、燃焼により決定されることから、燃焼性状すなわちセタン価に応じて変化することが分かっている。

次に、図４を用いて、高セタン価燃料及び低セタン価燃料の角速度について説明する。
図４は、図３と同様に横軸はクランク角θ、縦軸はクランク角速度ωを表している。また、高セタン価燃料の角速度ωａ及び低セタン価燃料の角速度ωｂを、実線及び破線でそれぞれ示している。なお、図４ではエンジン状態及び噴射条件（回数、量、時期）を同一にして両者を比較している。グラフから明らかなように、セタン価が低下すると角速度はωａからωｂに全体的に低下することで、角速度振幅値はωＬａからωＬｂに増加することが確認できる。この原因は、セタン価が低下すると着火遅れが増加し、燃焼開始時期が遅れることで起爆力が得られないためである。

さらに、図４では高セタン価燃料の角速度ａの平均値すなわち平均角速度ωａｍ（実線）に対し、低セタン価燃料の角速度の平均値すなわち平均角速度ωｂｍ（破線）が低下している。セタン価の低下に伴う角速度平均の低下は、アイドル（低回転・低負荷）付近の特性であることが分かっている。この原因は、燃焼効率が悪化し起爆力すなわち外部仕事が減少することにより、噴射量が同じであれば外部仕事の減少が平均回転数の低下として現れることによる。

次に、図５を用いて、セタン価検出制御について説明する。図５は、ＥＣＵ７０に予め記憶されているマップの一つである角速度振幅値マップ８１である。角速度振幅値マップ８１は、エンジン状態による適正な角速度振幅値をデジタル値でマップ化したデータベースである。角速度振幅値マップ８１は、エンジン５１の回転数Ｎｅ及び噴射量Ｑによるエンジン状態に基づいた適正な角速度振幅値を算出する。
セタン価検出制御は、角速度振幅値マップ８１と現在の角速度振幅値ωＬ１とを比較することで、セタン価の変化を確認する制御である。例えば、図５に示すように、現在の角速度振幅値ωＬ１が同じ回転数Ｎｅ及び噴射量Ｑの角速度振幅値マップ８１の適正角速度振幅値よりも大きい場合は、燃料のセタン価が適正なセタン価よりも低下していると検出できる。

図６は、ＥＣＵ７０に予め記憶されているマップの一つである平均角速度マップ８２である。平均角速度マップ８２は、エンジン状態による適正な平均角速度をデジタル値でマップ化したデータベースである。本実施例の平均角速度マップ８２は、エンジン５１の回転数Ｎｅ及び噴射量Ｑによるエンジン状態に基づいた適正な平均角速度を算出する。
セタン価検出制御は、平均角速度マップ８２と現在の平均角速度ωｍ１とを比較することで、セタン価の変化を確認する制御である。例えば、図６に示すように、現在の平均角速度ωｍ１が同じ回転数Ｎｅ及び噴射量Ｑの平均角速度マップ８２の適正な平均角速度よりも小さい場合は、燃料が適正なセタン価よりも低下していると検出できる。

ここで、前述のセタン価検出制御を用いたコモンレール式燃料噴射システム５０の燃料噴射制御について説明する。図７は、本実施例である燃料噴射制御のメインルーチンのフローチャートを示している。
図７に示すように、燃料噴射制御は、セタン価検出制御（Ｓ１００）によってセタン価の変動を検出し、セタン価の変動に基づいて燃料噴射補正制御又は多段燃料噴射補正制御（Ｓ２００）を実施し、燃料噴射補正制御又は多段燃料噴射補正制御に伴い定められた最大燃料噴射量を補正する最大燃料噴射量補正制御（Ｓ３００）を実施し、補正された最大燃料噴射量の信頼性を確認する最大燃料噴射量補正確認制御（Ｓ４００）を実施するフローとしている。
なお、本実施例の燃料噴射制御のフローは一例であって、本実施例に限定されることはない。
また、本実施例の燃料噴射制御はエンジン５１の運転中に常時実施可能であるが、セタン価が変動する可能性（例えば給油後）を考慮して、エンジン５１の始動時のみ実施するのみでも充分効果が得られる。

次に、図８を用いて、燃料噴射補正制御（Ｓ２００）について説明する。図８は、ＥＣＵ７０に予め記憶されているマップの一つである燃料噴射圧力マップ８３である。燃料噴射圧力マップ８３は、エンジン負荷Ａｃ及びエンジン回転数Ｎｅからなるエンジン状態に基づき算出する目標燃料噴射圧力Ｑｐをデジタル値でマップ化したデータベースである。ＥＣＵ７０は、圧力調整弁５９を開閉制御することによって、コモンレール５２内の圧力が目標燃料噴射圧力Ｑｐとなるように制御している。
ここで、例えばセタン価検出制御（Ｓ１００）によって、セタン価が低下したと検出した場合は、エンジン５１において燃料の着火性が悪くなる。そこで、ＥＣＵ７０は、目標燃料噴射圧力Ｑｐを増加するように、予め記憶した燃料噴射圧力マップ８３を補正する。なお、本実施例において、燃料噴射圧力マップ８３全体を補正する或いは所定の負荷及び回転数の領域のみ補正する等、補正方法は特に限定しない。

燃料噴射は、インジェクタ５３の噴射量、噴射圧又は噴射回数のパラメータによって行なわれる。ＥＣＵ７０は、これらのパラメータをそれぞれエンジン負荷Ａｃ及びエンジン回転数Ｎｅからなるエンジン状態に基づき算出する目標値をデジタル値でマップ化したデータベースで記憶している。
つまり、前述した燃料噴射圧Ｑｐ同様に、燃料噴射量又は燃料噴射回数の算出された目標値もセタン価の変動に基づいて補正することが可能である。
このようにして、セタン価の変動に対して燃料噴射のパラメータ（量・圧力・回数）を常時補正できるので燃焼の最適化が実現できる。つまり、セタン価の変動に影響によるエンジン性能変化又は排気エミッション変化を最小限に抑えることができる。

次に、図９を用いて、多段燃料噴射補正制御（Ｓ２００）について説明する。図９は、多段燃料噴射の燃焼状態を示したグラフであって、横軸を時間τで、縦軸を噴射量Ｑで表している。多段燃料噴射は、例えば３回の分割噴射を実施するマルチ噴射であって、プレ噴射Ｑ１によって希薄予混合気が生成され、パイロット噴射Ｑ２によって希薄予混合気が着火・爆発し、主噴射Ｑ３によって主燃焼が実施される。このように予混合気圧縮自着火と多段燃焼を行なうことで、スモーク及び燃焼騒音の低減を実現している。
ＥＣＵ７０は、燃料噴射量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３並びに燃料噴射量間隔τ１、τ２の目標値を、デジタル値でマップ化したデータベースとして予めに記憶している。
ここで、セタン価検出制御（Ｓ１００）によって、セタン価が低下したと検出した場合は、燃料の着火性が悪くなる。そこで、燃料噴射量Ｑ１を増加するようにプレ燃料噴射量マップ（図示なし）を補正する。さらに、燃料噴射間隔τ２を短くするように燃料噴射間隔（パイロット―主噴射間）マップ（図示なし）を補正する。
なお、本実施例において、プレ燃料噴射量マップ全体を補正する或いは所定の負荷及び回転数の領域のみ補正する等、補正方法は特に限定しない。また、セタン価の変動に対して、燃料噴射量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３並びに燃料噴射量間隔τ１、τ２の目標値は、本実施例に限定されることなく補正可能である。
このようにして、多段噴射手段を有するエンジン５１であっても、セタン価の変動に対して多段燃料噴射のパラメータ（量・時期・間隔）を常時補正できるので燃焼の最適化が実現できる。つまり、セタン価の変動に影響されない燃焼騒音又は筒内圧力上昇を最小限に抑えることができる。

次に、図１０を用いて、最大燃料噴射量補正制御（Ｓ３００）について説明する。インジェクタ５３ａ・５３ｂ・５３ｃ・５３ｄは、それぞれエンジン状態に基づいた最大燃料噴射量が予め定められている。ＥＣＵ７０は、エンジン負荷Ａｃエンジン回転数Ｎｅからなるエンジン状態に基づいた最大燃料噴射量Ｑｍａｘの許容範囲量にて燃料を噴射している。最大燃料噴射量マップ８４は、最大燃料噴射量をエンジン負荷Ａｃ、エンジン回転数Ｎｅからなるエンジン状態に基づきデジタル値でマップ化したデータベースである。前述の燃料噴射補正制御又は多段燃料噴射補正制御にて燃料噴射量を補正した場合は、その噴射量の補正に伴い最大燃料噴射量マップ８４を補正する。このようにして、セタン価が低下した場合であっても、定格領域での出力が実現できる。
また、セタン価検出制御にてセタン価の変動が確認された場合は、そのセタン価の変動に伴い最大燃料噴射量マップ８４を補正することも可能である。
このようにして、セタン価が変動した場合でも、全負荷領域において燃料噴射の補正を確実に実施できる。つまり、セタン価の変動に影響によらない定格出力の保証が可能である。

次に、図１１を用いて、最大燃料噴射量補正確認制御（Ｓ４００）について説明する。
最大燃料噴射量補正確認制御は、前述の最大燃料噴射量補正制御（Ｓ３００）にて補正された最大燃料噴射量Ｑｍａｘの信頼性を確認する制御である。コモンレール式燃料噴射システム５０において、最大燃料噴射量Ｑｍａｘは製造時に適正調整された信頼性の高い値である。最大燃料噴射量補正制御（Ｓ３００）は、この信頼性の高い値を補正することになるため、補正後の値の信頼性を再度確認する制御である。

図１１は、本発明の実施例である最大燃料噴射量補正確認制御（Ｓ４００）の大まかなフローを示している。図１１に示すように、最大燃料噴射量補正確認制御とは、酸素濃度、排気温度又はターボ回転数を用いて最大燃料噴射量補正値の信頼性を確認する制御としている。
ＥＣＵ７０は、補正された最大燃料噴射量にてエンジンを運転し（Ｓ４３０）、特に高回転及び高負荷領域において、以下の特性値を確認する。
ＥＣＵ７０は、補正された最大燃料噴射量Ｑｍａｘにて燃料噴射を行なったエンジン５１の酸素濃度Ｃが所定領域以内（Ｃａ＜Ｃ＜Ｃｂ）であるか確認する（Ｓ４４０）。所定領域内であれば補正は正常であると判断する。所定領域以外である場合は異常と判断しオペレータに対し警告を行なう（Ｓ４７０）。
ＥＣＵ７０は、補正された最大燃料噴射量Ｑｍａｘにて燃料噴射を行なったエンジン５１の排気温度Ｔが所定領域以内（Ｔａ＜Ｔ＜Ｔｂ）であるか確認する（Ｓ４５０）。所定領域内であれば補正は正常であると判断する。所定領域以外である場合は異常と判断しオペレータに対し警告を行なう（Ｓ４７０）。
ＥＣＵ７０は、補正された最大燃料噴射量Ｑｍａｘにて燃料噴射を行なったエンジン５１のターボ回転数ｒが所定領域以内（ｒａ＜ｒ＜ｒｂ）であるか確認する（Ｓ４６０）。所定領域内であれば補正は正常であると判断する。所定領域以外である場合は異常と判断しオペレータに対し警告を行なう（Ｓ４７０）。
ＥＣＵ７０は、エンジンを異常と判断した場合（Ｓ４７０）は、補正した最大燃料噴射量を初期値に戻す（Ｓ４８０）。

なお、警告手段（Ｓ４７０）については、オペレータが確認できるものであれば良く本実施例では特に限定しない。また、Ｓ４４０、Ｓ４５０及びＳ４６０については全てを判断する必要はなく、本実施例を適用するエンジンの形態（例えば過給機６２がないエンジン５１）により省略してもよい。

さらに、図１２を用いて、ＶＧＴ７７及びＶＧＴ制御について説明する。図１２（ａ）に示すように、ＶＧＴ７７は、タービン７９ａを収容するタービン室７９ｂに該タービン室７９ｂの全周を囲むように複数のベーン７８、７８、・・・、７８が設けられている。各ベーン７８は、回動することで排気流路のノズル開口面積を変化させるように構成されている。
ＶＧＴ制御は、セタン価検出制御によって検出されたセタン価の変動に基づいて背圧の増減すなわち背圧の増減を行なう制御である。セタン価検出制御によって検出されたセタン価が低下した場合は、図１２（ｂ）に示すように、ベーン７８、７８、・・・、７８を周方向に向くように位置付け、ノズル開口面積を小さくし、背圧を高めて排気流量を少なくする。
このようにして、セタン価が減少し着火性が低下した場合であっても、例えばエンジン始動時に、ＶＧＴ７７によって背圧を高めることで、エンジン５１の暖機性を向上し燃焼を改善することができる。

本発明の実施例に係る４気筒ディーゼルエンジンの全体的な構成を示した構成図。 エンジン回転に対するエンジン回転角速度を示すグラフ図。 セタン価が異なる燃料のエンジン回転の角度に対するエンジン回転の角速度を示すグラフ図。 本発明の実施例に係る４気筒ディーゼルエンジンの全体的な構成を示した構成図。 回転数Ｎｅ及び噴射量Ｑに基づいて算出される適正な角速度振幅値を示す角速度振幅値マップ図。 回転数Ｎｅ及び噴射量Ｑに基づいて算出される適正な平均角速度を示す平均角速度マップ図。 本発明の実施例に係る燃料噴射制御の主要なフローを示すフロー図。 回転数Ｎｅ及び負荷Ａｃに基づいて算出される燃料噴射圧力Ｑｐを示す燃料噴射圧力マップ図。 本発明の実施例に係る多段燃料噴射を示すグラフ図。 回転数Ｎｅ及び負荷Ａｃに基づいて算出される最大燃料噴射量Ｑｍａｘを示す最大燃料噴射量マップ図。 最大燃料噴射量補正確認制御のフローを示すフロー図。 （ａ）ＶＧＴのノズル開口面積を大きくした状態を示す模式図（ｂ）同じくノズル開口面積を小さくした状態を示す模式図。

符号の説明

１０ 角速度センサー
１１ クランク軸
５０ コモンレール式燃料噴射システム
５１ ディーゼルエンジン

Claims (8)

1. エンジンのクランク軸の回転角速度を検出する角速度検出手段を設け、
   該角速度検出手段にて得られた角速度振幅値の変動をセタン価の変動として検出することを特徴とするセタン価検出手段。
2. 請求項１に記載のセタン価検出手段を有するエンジンであって、
   エンジン負荷を検出する負荷検出手段と、
   エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記負荷検出手段による負荷と前記回転数検出手段による回転数とに基づいて基準燃料に対する燃料噴射量、燃料噴射回数又は燃料噴射圧力の少なくとも一つを算出する燃料噴射算出手段と、
   前記セタン価検出手段によって検出されたセタン価に基づいて、
   前記燃料噴射量を算出するときは該燃料噴射量を、
   前記燃料噴射回数を算出するときは該燃料噴射回数を、
   前記燃料噴射圧力を算出するときは該燃料噴射圧力を、
   補正する燃料噴射補正手段と、
   を備えたことを特徴とするエンジン。
3. 請求項２に記載のエンジンにおいて、
   主噴射の前に少なくとも１回の噴射を行なう多段燃料噴射手段と、
   基準燃料に対する前記多段燃料噴射手段の各噴射時期又は各噴射間隔の少なくとも一つを算出する多段燃料噴射算出手段と、
   前記セタン価検出手段によって検出されたセタン価に基づいて、
   前記燃料噴射時期を算出するときは該燃料噴射時期を、
   前記燃料噴射間隔を算出するときは該燃料噴射間隔を、
   補正する多段燃料噴射補正手段と、
   を備えたことを特徴とするエンジン。
4. 請求項３記載の多段燃料噴射補正手段において、
   前記セタン価検出手段によって検出したセタン価が低下した場合は、
   主噴射と該主噴射直前の噴射との間隔を短くする
   ことを特徴とするエンジン。
5. 請求項３記載のエンジンにおいて、
   前記燃料噴射補正手段又は前記多段燃料噴射補正手段による補正をエンジン始動時に行なうことを特徴とするエンジン。
6. 請求項２に記載のエンジンにおいて、
   前記燃料噴射補正手段により補正された燃料噴射量に基づいて、
   又は前記セタン価検出手段によって検出されるセタン価に基づいて、
   定められた最大燃料噴射量を補正する最大燃料噴射量補正手段と、
   を備えたことを特徴とするエンジン。
7. 請求項２乃至６記載のエンジンであって、
   過給機と、
   酸素濃度センサー、排気温度センサー又はターボ回転数センサーのうち少なくとも一つと、
   前記酸素濃度センサーによって検出される酸素濃度、前記排気温度センサーによって検出される排気温度、又は前記ターボ回転数センサーによって検出されるターボ回転数の検出値が所定閾値内にあることで、前記最大燃料噴射量補正手段によって補正された最大燃料噴射量が正常であると判断する最大噴射量補正確認手段と、
   を備えたことを特徴とするエンジン。
8. 請求項１に記載のセタン価検出手段を有するエンジンであって、
   背圧又は過給圧を可変可能な可変容量過給機と、
   前記セタン価検出手段により検出されるセタン価に基づいて、前記可変容量過給機の過給圧又は背圧を制御する過給圧制御手段と、
   を備えたことを特徴とするエンジン。
   

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