JP2008088972A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＤＰＦに捕集されたパティキュレート量をより適切に推定し、パティキュレートの漏れやＤＰＦの閉塞を防止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】 給油直後は、単位時間当たりのパティキュレート排出量ＤＰＴを算出するマップとして、最も設定値の大きい第３ＤＰＴマップを選択し（Ｓ１４）、ＤＰＦ３２の捕集パティキュレート量ＱＰＴを算出する。アイドル運転状態におけるアイドル学習値ＣＥＴＩＤＬの演算回数Ｎが所定回数Ｎ０に達すると、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮをアイドル学習値ＣＥＴＩＤＬに設定し、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮに対応するＤＰＴマップが選択される（Ｓ１９，Ｓ２３，Ｓ２４）。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に排気系に排気中のパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（以下「ＤＰＦ」という）を備えた内燃機関の制御装置に関する。

ディーゼル内燃機関の排気系に排気中のパティキュレートを捕集するＤＰＦを設け、パティキュレートの排出量を低減する技術は広く用いられている。ＤＰＦが捕集しうるパティキュレート量には限界があるため、ＤＰＦに捕集されたパティキュレート量を算出し、算出した捕集パティキュレート量に応じて、捕集されたパティキュレートを燃焼させる再生処理の実行時期が判定される。

特許文献１には、使用中の燃料のセタン価を推定し、推定したセタン価及び機関運転状態に応じて、単位時間当たりのパティキュレート排出量を算出し、算出したパティキュレート排出量を積算することにより、捕集パティキュレート量を算出する手法が示されている。

特開２００５−４８７０９号公報

しかしながら、給油後は給油した燃料のセタン価を直ちに推定できない場合がある。特許文献１にはそのような場合の対処方法が示されていないので、例えば単位時間当たりの実際のパティキュレート排出量が推定値より大きくなり、ＤＰＦの再生処理の実行時期が遅れて、パティキュレートがＤＰＦの下流側に排出されるおそれ、あるいはＤＰＦが閉塞するおそれがあった。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、ＤＰＦに捕集されたパティキュレート量をより適切に推定し、パティキュレートの漏れやＤＰＦの閉塞を防止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。

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）と、排気系に排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレート捕集手段（３２）とを備える内燃機関の制御装置において、前記燃料噴射手段（６）による燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段と、前記機関の燃焼室内の圧力変化を検出する圧力変化検出手段（２）と、該圧力変化検出手段（２）の出力に基づいて、使用中の燃料のセタン価（ＣＥＴＬＲＮ）を推定するセタン価推定手段と、前記パティキュレート捕集手段（３２）に捕集されたパティキュレート量（ＱＰＴ）を、前記機関の運転状態に応じて設定された捕集量マップを用いて算出するパティキュレート量算出手段と、算出される捕集パティキュレート量（ＱＰＴ）に応じて前記パティキュレート捕集手段（３２）の再生処理を実行する再生手段とを備え、前記パティキュレート量算出手段は、推定されたセタン価（ＣＥＴＬＲＮ）に応じて前記捕集量マップを選択し、前記セタン価の推定が完了していないときは、前記捕集パティキュレート量（ＱＰＴ）が最も大きくなる捕集量マップ（ＤＰＴ３）を選択することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記燃料噴射制御手段は、前記セタン価の推定が完了していないときは、平均的なセタン価（ＣＥＴＡＶ）の燃料に適した燃料噴射制御を行うことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関は、排気の一部を吸気系に還流する排気還流手段（２６，２７）を備え、前記セタン価の推定が完了していないときは、排気還流量を減少させる排気還流制御手段をさらに備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、セタン価推定が完了しているときは、推定されたセタン価に応じて捕集量マップが選択されるので、使用中の燃料のセタン価に適した捕集量マップを用いて正確な捕集パティキュレート量を算出することができる。一方、給油直後でセタン価の推定が完了していないときは、捕集パティキュレート量が最も大きくなる捕集量マップが選択されるので、捕集パティキュレート量が実際の値と同等以上に推定され、パティキュレートの漏れやパティキュレート捕集手段の閉塞を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、セタン価の推定が完了していないときは、平均的なセタン価の燃料に適した燃料噴射制御が行われるので、燃料の実際のセタン価とのずれの期待値は最小となり、セタン価ずれの影響を最小限に抑制することができる。

請求項３に記載の発明によれば、セタン価の推定が完了していないときは、排気還流量が減量されるので、通常の排気還流を行った場合よりパティキュレート排出量を減量することができる。その結果、パティキュレートの漏れあるいはパティキュレート捕集手段の閉塞をより確実に防止することができる。

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。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。

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。

吸気管２２内の、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及び吸入空気量を制御するインテークシャッタ（スロットル弁）２３が設けられている。インテークシャッタ２３は、図示しないアクチュエータを介してＥＣＵ４により、開閉制御される。

排気管２４のタービン３０の上流側と、吸気管２２のインテークシャッタ２３の下流側との間には、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。

排気管２４の、タービン３０の下流側には、排気を浄化する触媒コンバータ３１と、ＤＰＦ３２とが上流側からこの順序で設けられている。
触媒コンバータ３１は、排気中に含まれる炭化水素及び一酸化炭素の酸化を促進するための酸化触媒を内蔵する。なお、触媒コンバータ３１は、ＮＯｘを吸着するＮＯｘ吸着剤及びＮＯｘの還元作用が付加されたものであってもよい。

ＤＰＦ３２は、排気がフィルタ壁の微細な孔を通過する際、排気中の炭素（Ｃ）を主成分とするパティキュレートであるスート（ｓｏｏｔ）を、フィルタ壁の表面及びフィルタ壁中の孔に堆積させることによって捕集する。フィルタ壁の構成材料としては、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックスや金属多孔体が使用される。

ＤＰＦ３２のスート捕集能力の限界までスートを捕集すると、排気圧力の上昇（ＤＰＦ３２の閉塞）を引き起こすので、適時スートを燃焼させる再生処理を行う必要がある。この再生処理では、排気の温度をスートの燃焼温度まで上昇させるために、ポスト噴射が実行される。ポスト噴射は、燃料噴射弁６により、排気行程において行われる燃料噴射である。ポスト噴射により噴射された燃料は、主として触媒コンバータ３１で燃焼し、ＤＰＦ３２に流入する排気の温度を上昇させる。

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（圧力変動）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。

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。

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３７、エンジン１の冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ３８、当該車両の車速ＶＰを検出する車速センサ３９、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。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。さらに推定したセタン価に応じて、ＤＰＦ３２に捕集されたパティキュレート量（以下「捕集パティキュレート量」という）ＱＰＴを算出し、捕集パティキュレート量ＱＰＴが所定量に達すると、ＤＰＦ３２の再生処理を実行する。

図３は、使用中の燃料のセタン価を推定する処理の手順を示すフローチャートである。
ステップＳ１１では、エンジン１に燃料を供給する燃料タンク（図示せず）に給油を行った直後か否かを判別する。給油直後であることは、燃料メータ指示値の増加、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。

給油直後であるときは、燃料タンクから燃料噴射弁６までの経路中の燃料が入れ替わるのに要する所定時間ＴＷＡＩＴ（例えば２分）だけ待機する（ステップＳ１２）。その後、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを市場で流通している燃料の平均的なセタン価ＣＥＴＡＶ（例えば５０）に設定し（ステップＳ１３）、捕集パティキュレート量ＱＰＴの算出に使用するＤＰＴマップとして、第３ＤＰＴマップを選択する（ステップＳ１４）。ＤＰＴマップは、後述するＤＰＦ再生制御において、単位時間当たりにエンジン１から排出されるパティキュレート量（以下「単位時間排出量」という）ＤＰＴを算出するために使用されるマップであり、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ているものである。第３ＤＰＴマップは、高セタン価ＣＥＴ３（例えば５５）の燃料を基準として設定されたマップであり、これ以外に低セタン価ＣＥＴ１（例えば４５）の燃料を基準として設定された第１ＤＰＴマップ、及び平均的なセタン価ＣＥＴ２（＝ＣＥＴＡＶ）の燃料を基準として設定された第２ＤＰＴマップが設けられている（図１４参照）。エンジン運転状態（ＮＥ，ＴＲＱ）が同一であれば、第１〜第３ＤＰＴマップの設定値をＤＰＴ１，ＤＰＴ２，ＤＰＴ３とすると、ＤＰＴ３＞ＤＰＴ２＞ＤＰＴ１なる関係が成立する。

ステップＳ１５では、目標排気還流量ＧＥＧＲを減量する。これにより、セタン価推定を行うときの還流排気の影響を排除し、セタン価の推定精度を向上させることができる。次いでアイドル状態でのセタン価学習処理（後述する第１セタン価学習処理）の実行回数をカウントするカウンタＮの値を「０」に設定するとともに、学習完了フラグＦＬＣを「０」に設定する（ステップＳ１６）。学習完了フラグＦＬＣは、給油後のセタン価の学習が完了したとき、後述するステップＳ２５またはＳ３５で「１」に設定される。

ステップＳ１６を実行後、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１１で給油直後でないときは直ちにステップＳ１７に進む。ステップＳ１３〜Ｓ１６は、給油直後に１回だけ実行される。

ステップＳ１７では、学習完了フラグＦＬＣが「１」であるか否かを判別する。最初はこの答は否定（ＮＯ）であるので、ステップＳ１８に進み、エンジン１の運転状態がアイドル状態であるか否かを判別する。

ステップＳ１８の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、カウンタＮの値が所定値Ｎ０（例えば１０）と等しいか否かを判別する。最初はこの答は否定（ＮＯ）であるので、ステップＳ２０に進み、予め決められた特定の気筒の燃料噴射モードを変更する。具体的には、パイロット噴射を停止して主噴射のみを実行し、かつ主噴射の実行時期を通常より進角させる。その状態で図４に示す第１セタン価学習処理を実行し、アイドル学習値ＣＥＴＩＤＬを算出する。

ステップＳ２２では、カウンタＮを「１」だけインクリメントする。カウンタＮの値が所定値Ｎ０に達すると、ステップＳ１９からステップＳ２３に進み、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮをその時点のアイドル学習値ＣＥＴＩＤＬに設定する。次いで、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮに対応するＤＰＴマップを選択する（ステップＳ２４）。すなわち、給油直後は、高セタン価ＣＥＴ３に対応する第３ＤＰＴマップが選択されるが、セタン価学習が完了した時点でセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが、低セタン価ＣＥＴ１または平均的なセタン価ＣＥＴ２に近いときは、第１または第２ＤＰＴマップに変更される。セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが高セタン価ＣＥＴ３に近いときは、第３ＤＰＴマップが引き続き使用される。

ステップＳ２５では、学習完了フラグＦＬＣを「１」に設定するとともに、目標ＥＧＲ流量ＧＥＧＲの減量を終了する。
ステップＳ１８の答が否定（ＮＯ）であってアイドル状態でないときは、車速ＶＰが所定車速ＶＰ１（例えば１００ｋｍ／ｈ）以上であるか否かをを判別する（ステップＳ３１）。ＶＰ＜ＶＰ１であるときは、直ちに本処理を終了する。

ＶＰ≧ＶＰ１であるときは、図１０に示す第２セタン価学習処理を実行し、高車速学習値ＣＥＴＨＶを算出する（ステップＳ３２）。次いでセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを高車速学習値ＣＥＴＨＶに設定し（ステップＳ３３）、ステップＳ２４と同様に、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮに対応するＤＰＴマップを選択する（ステップＳ３４）。そして、学習完了フラグＦＬＣを「１」に設定するとともに、目標ＥＧＲ流量ＧＥＧＲの減量を終了する（ステップＳ３５）。

学習完了フラグＦＬＣが「１」に設定されると、ステップＳ１７の答が肯定（ＹＥＳ）となり、直ちに本処理を終了する。

図４は、図３のステップＳ２１で実行される第１セタン価学習処理のフローチャートである。
ステップＳ４１では、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じてＣＡＦＭＭマップ（図示せず）を検索し、基準着火時期ＣＡＦＭＭを算出する。ＣＡＦＭＭマップは、例えば平均的なセタン価ＣＥＴ２の燃料を基準として設定されている。ステップＳ４２では、基準着火時期ＣＡＦＭＭから実着火時期ＣＡＦＭを減算することにより、着火遅れ角ＤＣＡを算出する。使用中の燃料のセタン価がセタン価ＣＥＴ２より高いときは、着火遅れ角ＤＣＡは負の値となる。

図５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。バンドパスフィルタ部７１は、圧力変化率ｄｐ／ｄθに含まれるノイズ成分を除去する。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。

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。

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。

図４に戻り、ステップＳ４３では、着火遅れ角ＤＣＡ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。

ステップＳ４４では、算出されたセタン価ＣＥＴを下記式（１）に適用し、アイドル学習値ＣＥＴＩＤＬを算出する。なお、アイドル学習値ＣＥＴＩＤＬは、給油直後に平均的なセタン価ＣＥＴＡＶに初期化される。
ＣＥＴＩＤＬ＝α１×ＣＥＴ＋（１−α１）×ＣＥＴＩＤＬ （１）
ここで、α１は０から１の間の値に設定されるなまし係数、右辺のＣＥＴＩＤＬは、前回算出値である。

図８は、エンジン１の特定の気筒における熱発生率ＨＲＲの推移を示す図であり、実線が高セタン価（例えば５７）の燃料に対応し、破線が低セタン価（例えば４１）の燃料に対応する。横軸はクランク角度ＣＡである（ピストンが圧縮上死点にあるときを「０」度とする）。同図（ａ）は、パイロット噴射及び主噴射を実行する場合に対応し、この場合には、燃料噴射はクランク角度０度（圧縮上死点）近傍で行われ、上死点後５〜１０度で熱発生率ＨＲＲがピークに達する。セタン価の差による、ピーク位置の差は１度程度である。同図（ｂ）は、燃料噴射時期を進角させて主噴射のみ実行する場合に対応し、この場合には、燃料噴射はクランク角度−２０度（圧縮上死点前２０度）近傍で行われ、上死点前５〜１０度で熱発生率ＨＲＲがピークに達する。セタン価の差による、ピーク位置の差は８度程度となる。すなわち、燃料噴射を主噴射のみ（シングル噴射）とし、かつ噴射時期を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がより顕著となり、セタン価ＣＥＴの算出精度を向上させることができる。

図９は、セタン価４２．８の燃料を使用して、第１セタン価学習処理で算出されるセタン価ＣＥＴの度数分布図である。この例では５０回以上の計測を行っており、計測結果の分布はほぼ正規分布とみなせるものなっている。この計測結果からみると、１回の計測結果では、±２セタン価程度の誤差がある。１回の計測による誤差の最大値をｅＭＡＸとすると、ｎ回計測を行ったときの最大誤差ｅｎは、下記式（２）で与えられる。
ｅｎ＝ｅＭＡＸ／ｓｑｒ（ｎ） （２）
ここで、ｓｑｒは平方根の演算記号である。
ｎ＝１０とすると、最大誤差ｅｎは、２／３．１６≒０．６３となるので、最低限１０回程度の計測が必要である。そこで本実施形態では、上記所定値Ｎ０を「１０」としている。

図１０は、図３のステップＳ３２で実行される第２セタン価学習の手法を説明するために、熱発生率ＨＲＲの推移を示す図であり、実線はセタン価４２．８の燃料に対応し、破線はセタン価５４．５の燃料に対応する。熱発生率ＨＲＲを図に示す角度範囲ＲＩＮＴ（例えば上死点前１０度から上死点後６度の範囲）で積分することにより得られる、パイロット噴射に対応する熱発生量ＩＰＨＲは、燃料のセタン価が大きくなるほど増加することが実験により確認されている。例えば、図１２に示すようにセタン価ＣＥＴの増加に対して熱発生量ＩＰＨＲはほぼ直線的に増加する。ただし、図１２に示すような関係が得られるのは、エンジンの高負荷運転状態に限られるので、本実施形態では車速ＶＰが所定車速ＶＰ１以上であるときのみ、第２セタン価学習処理を実行するようにしている。

図１１は、第２セタン価学習処理のフローチャートである。
ステップＳ５１では、角度範囲ＲＩＮＴで例えば１度毎にサンプリングされた熱発生率ＨＲＲ(i)（ｉ＝０〜１６）を読み込む。なお、熱発生率ＨＲＲは、下記式（３）により算出される。

ＨＲＲ＝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。

ステップＳ５２では、ステップＳ５１で読み込んだ熱発生率ＨＲＲ(i)を積算することにより、熱発生量ＩＰＨＲを算出する。ステップＳ５３では、熱発生量ＩＰＨＲに応じて図１２に示す変換テーブルを検索し、セタン価ＣＥＴを算出する。

ステップＳ５４では、ステップＳ３２で算出されたセタン価ＣＥＴを下記式（４）に適用し、高車速学習値ＣＥＴＨＶを算出する。なお、高車速学習値ＣＥＴＨＶは、給油直後に平均的なセタン価ＣＥＴＡＶに初期化される。
ＣＥＴＨＶ＝α２×ＣＥＴ＋（１−α２）×ＣＥＴＨＶ （４）
ここで、α２は０から１の間の値に設定されるなまし係数、右辺のＣＥＴＨＶは、前回算出値である。

図１３は、ＤＰＦ３２の再生制御のフローチャートである。この処理は、所定時間毎にＣＰＵ１４で実行される。
ステップＳ６１では、図３の処理で選択されたＤＰＴマップを、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて検索し、単位時間排出量ＤＰＴを算出する。すなわち、図１４に示す第１〜第３ＤＰＴマップのうちから選択された１つを用いて単位時間排出量ＤＰＴを算出する。

ステップＳ６２では、単位時間排出量ＤＰＴを積算することにより、捕集パティキュレート量ＱＰＴを算出する。次いで捕集パティキュレート量ＱＰＴが、所定量ＱＰＴＨ以上であるか否かを判別する（ステップＳ６３）。その答が否定（ＮＯ）であるときは直ちに本処理を終了し、肯定（ＹＥＳ）であるときは、再生処理を実行する（ステップＳ６４）。

ステップＳ６５で再生処理が完了したか否かを判別し、完了していないときは直ちに本処理を終了する。再生処理が完了したときは、捕集パティキュレート量ＱＰＴを「０」に戻す（ステップＳ６６）。

図１５は、捕集パティキュレート量ＱＰＴと、車両走行時間ＴＲＵＮ（または車両走行距離ＤＲＵＮ）との関係を示す図であり、ラインＬ１はセタン価４５の燃料に対応し、ラインＬ２はセタン価５５の燃料に対応する。このように、セタン価が大きくなるほど、単位時間排出量ＤＰＴが大きくなり、捕集パティキュレート量ＱＰＴが所定量ＱＰＴＨに達する時期が早まる。

図１６は、ＣＰＵ１４で実行される燃料噴射制御処理のフローチャートである。
ステップＳ７１では、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて、燃料噴射量マップ及び燃料噴射時期マップ（図示せず）を検索し、基本燃料噴射量ＱＩＭＡＰ及び基本燃料噴射時期ＣＡＩＭＡＰ（上死点からの進角量として定義される）を算出する。燃料噴射量マップ及び燃料噴射時期マップは、平均的なセタン価ＣＥＴ２の燃料を基準として設定されている。

ステップＳ７２では、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮに応じて、噴射量補正値ＱＩＣ及び噴射時期補正値ＣＡＩＣを算出する。セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが平均的なセタン価ＣＥＴ２の近傍にあるときは、噴射量補正値ＱＩＣ及び噴射時期補正値ＣＡＩＣはともに「０」に設定される。セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが増加するほど、噴射時期補正値ＣＡＩＣは減少するように（補正後の噴射時期がリタードするように）設定され、噴射量補正値ＱＩＣも減少するように設定される。燃料噴射時期の補正は、実着火時期を適切なものとするために行われ、燃料噴射量の補正は、燃焼による発熱量を適切なものとするために行われる。

ステップＳ７３では、基本燃料噴射量ＱＩＭＡＰ及び噴射量補正値ＱＩＣを下記式（５）に適用するとともに、基本燃料噴射時期ＣＡＩＭＡＰ及び噴射時期補正値ＣＡＩＣを下記式（６）に適用し、燃料噴射量ＱＩＮＪ及び燃料噴射時期ＣＡＩＮＪを算出する。
ＱＩＮＪ＝ＱＩＭＡＰ＋ＱＩＣ （５）
ＣＡＩＮＪ＝ＣＡＩＭＡＰ＋ＣＡＩＣ （６）
ＣＰＵ１４は、算出された燃料噴射量ＱＩＮＪ及び燃料噴射時期ＣＡＩＮＪに応じて燃料噴射弁６を駆動する。

以上詳述したように本実施形態では、図３の処理により、使用中の燃料のセタン価が推定され、推定されたセタン価に応じて３つのＤＰＴマップのうちの１つが選択される。したがって、セタン価推定が完了しているとき（ＦＬＣ＝１であるとき）は、使用中に燃料のセタン価に適したＤＰＴマップを用いて正確な捕集パティキュレート量ＱＰＴを算出することができる。一方、給油直後でセタン価の推定が完了していないとき（ＦＬＣ＝０であるとき）は、捕集パティキュレート量ＱＰＴが最も大きくなる第３ＤＰＴマップが選択されるので、捕集パティキュレート量ＱＰＴが実際の捕集量と同等以上に推定され、パティキュレートの漏れやＤＰＦ３２の閉塞を防止することができる。

またセタン価の推定が完了していないときは、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮは、平均的なセタン価ＣＥＴＡＶ（＝ＣＥＴ２）に設定され（図３，ステップＳ１３）、平均的なセタン価の燃料に適した燃料噴射制御が行われる。したがって、制御に用いるセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮと、燃料の実際のセタン価とのずれの期待値が最小となり、セタン価ずれの影響を最小限に抑制することができる。

また、図３のステップＳ１５により、セタン価の推定が完了していないときは、目標排気還流量ＧＥＧＲを減量されるので、通常の排気還流を行った場合よりパティキュレート排出量を減量することができる。その結果、パティキュレートの漏れあるいはＤＰＦの閉塞をより確実に防止することができる。

本実施形態では、燃料噴射弁６が燃料噴射手段に相当し、ＤＰＦ３２がパティキュレート捕集手段に相当し、排気還流通路２６及びＥＧＲ弁２７が排気還流手段に相当し、筒内圧センサ２が圧力変化検出手段に相当する。またＥＣＵ４が、燃料噴射制御手段、セタン価推定手段、パティキュレート量算出手段、再生手段、及び排気還流制御手段を構成する。より具体的には、図１６の処理が燃料噴射制御手段に相当し、図３のステップＳ２１及びＳ３２がセタン価推定手段に相当し、図３のステップＳ１４，Ｓ２４，Ｓ３４，並びに図１３のステップＳ６１，Ｓ６２，Ｓ６５，及びＳ６６がパティキュレート量算出手段に相当し、図１３のステップＳ６３，Ｓ６４が再生手段に相当し、図３のステップＳ１５，Ｓ２５，及びＳ３５が排気還流制御手段に相当する。

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、ＤＰＴマップは、３つのセタン価ＣＥＴ１〜３に対応して３個使用しているが、２個あるいは４個以上使用してもよい。
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。

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１に示す制御装置の一部の構成を具体的に示す図である。 使用中の燃料のセタン価を推定するための処理を示すフローチャートである。 図３の処理で実行される第１セタン価学習処理のフローチャートである。 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。 着火時期の検出手法を説明するためのタイムチャートである。 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。 特定の気筒における熱発生率（ＨＲＲ）の推移を示す図である。 セタン価の推定結果の度数分布を示す図である。 エンジンの高負荷運転状態におけるセタン価推定手法を説明するための図である。 図３の処理で実行される第２セタン価学習処理のフローチャートである。 熱発生量（ＩＰＨＲ）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。 ＤＰＦの再生を行う処理のフローチャートである。 図１３の処理で参照されるＤＰＴマップを示す図である。 車両の走行時間（ＴＲＵＮ）と捕集パティキュレート量（ＱＰＴ）との関係を示す図である。 燃料噴射制御を行う処理のフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 筒内圧センサ（圧力変化検出手段）
４ 電子制御ユニット（燃料噴射制御手段、セタン価推定手段、パティキュレート量算出手段、再生手段、排気還流制御手段）
６ 燃料噴射弁（燃料噴射手段）
２６ 排気還流通路（排気還流手段）
２７ 排気還流制御弁（排気還流手段）
３２ ディーゼルパティキュレートフィルタ（パティキュレート捕集手段）

Claims (3)

1. 内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、排気系に排気中のパティキュレートを捕集するパティキュレート捕集手段とを備える内燃機関の制御装置において、
   前記燃料噴射手段による燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段と、
   前記機関の燃焼室内の圧力変化を検出する圧力変化検出手段と、
   該圧力変化検出手段の出力に基づいて、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、
   前記パティキュレート捕集手段に捕集されたパティキュレート量を、前記機関の運転状態に応じて設定された捕集量マップを用いて算出するパティキュレート量算出手段と、
   算出される捕集パティキュレート量に応じて前記パティキュレート捕集手段の再生処理を実行する再生手段とを備え、
   前記パティキュレート量算出手段は、推定されたセタン価に応じて前記捕集量マップを選択し、前記セタン価の推定が完了していないときは、前記捕集パティキュレート量が最も大きくなる捕集量マップを選択することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記燃料噴射制御手段は、前記セタン価の推定が完了していないときは、平均的なセタン価の燃料に適した燃料噴射制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記機関は、排気の一部を吸気系に還流する排気還流手段を備え、前記セタン価の推定が完了していないときは、排気還流量を減少させる排気還流制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。

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