JP2008133753A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用中の燃料の燃料性状を機関の低負荷運転状態において正確に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】 機関のアイドル状態で所定実行条件が成立したときに、グロープラグ２４の通電制御を実行し、グロープラグ２４の温度ＴＧＬを目標温度ＴＧＴとなるように制御を行う（Ｓ１３）。グロープラグ２４の温度ＴＧＬが目標温度ＴＧＴに達すると、燃料噴射の態様が変更され（Ｓ１５，Ｓ１６）、噴射した燃料の着火遅れに基づくセタン価の推定処理が許可される（Ｓ１８）。これにより、燃焼室内の温度をほぼ一定とした状態でセタン価推定処理が実行され、正確な推定処理が可能となる。
【選択図】 図９

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に使用している燃料の燃料性状を推定する機能を有するものに関する。

特許文献１には、予混合燃焼を行う圧縮着火内燃機関の制御装置が示されている。この装置によれば、予混合燃焼中に燃料の実着火時期を検出し、予め設定された標準燃料着火時期との差である着火時期誤差及び該着火時期誤差のばらつきに応じて、使用中の燃料の性状が判定される。

特開２００５−１７１８１８号公報

予混合燃焼を行う機関運転領域は、例えば図１１にハッチングを付して示す領域であり、機関運転領域の全体からみると比較的狭い。そのため、燃料性状の判定の実行時期が遅れて、燃料噴射時期が燃料性状に適していない設定となり、失火が発生する可能性があった。

そこで本願出願人は機関のアイドル状態で燃料性状の判定を行うべく検討を行った結果、アイドル状態へ移行する直前の機関運転状態によって、燃料性状の判定結果、具体的にはセタン価の推定値が変動することが確認された。

さらに図１１に示すような低負荷運転領域において、燃料性状の判定を実行する場合も、直前の機関運転状態に依存して、セタン価の推定値が変動する場合がある。

本発明は、上述した点に着目してなされたものであり、使用中の燃料の燃料性状を機関の低負荷運転状態において正確に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。

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）を備え、前記燃焼室内の混合気を圧縮することにより前記燃料を燃焼させる内燃機関の制御装置において、前記燃焼室の近傍に設けられ、前記燃焼室内を加熱する発熱手段（２４）と、前記機関の所定運転状態において、前記燃焼室内に噴射された燃料の着火遅れ（ＤＣＡＭ）を検出する着火遅れ検出手段と、前記発熱手段（２４）による加熱を制御する温度制御手段と、前記発熱手段（２４）による加熱を実行した後に検出される着火遅れ（ＤＣＡＭ）に基づいて、前記燃料の性状（ＣＥＴ）を推定する燃料性状推定手段とを備え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、前記温度制御手段は、前記発熱手段の温度（ＴＧＬ）が所定の目標温度（ＴＧＴ）となるように前記発熱手段（２４）の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、前記所定運転状態は、前記機関のアイドル状態であることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、発熱手段による燃焼室内の加熱を実行した後に検出される、燃料の着火遅れに基づいて燃料性状が推定される。燃料の着火遅れは、燃料性状だけでなく、燃焼室内の温度にも依存して変化する。発熱手段により加熱することにより、ほぼ同一の温度条件で燃料性状推定を実行し、正確な推定を行うことができる。

請求項２に記載の発明によれば、発熱手段の温度が所定の目標温度となるように制御されるので、燃焼室内の温度条件を一定とし、推定精度を高めることができる。
請求項３に記載の発明によれば、機関のアイドル運転状態において燃料性状の推定が実行される。アイドル状態では、他の運転状態に比べて噴射される燃料量が少なく、燃料の燃焼による温度上昇が小さいため、発熱手段により燃焼室内の温度条件を容易に同一とすることができる。

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と、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「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の開弁時期及び開弁時間は、ＥＣＵ４により制御される。

エンジン１は、吸気管７，排気管８、及びターボチャージャ９を備えている。ターボチャージャ９は、排気の運動エネルギにより回転駆動されるタービンと、タービンとシャフトを介して連結されたコンプレッサとを備えている。ターボチャージャ９は、エンジン１に吸入される空気の加圧（圧縮）を行う。

吸気管７のコンプレッサ下流側にはインタークーラ２１が設けられ、さらにインタークーラ２１の下流側には、スロットル弁２２が設けられている。スロットル弁２２は、アクチュエータ２３により開閉駆動可能に構成されており、アクチュエータ２３はＥＣＵ４に接続されている。ＥＣＵ４は、アクチュエータ２３を介して、スロットル弁２２の開度制御を行う。

排気管８と吸気管７との間には、排気を吸気管７に還流する排気還流通路２５が設けられている。排気還流通路２５には、還流させる排気を冷却する還流排気クーラ３０と、還流排気クーラ３０をバイパスするバイパス通路２９と、還流排気クーラ３０側とバイパス通路２９側との切り換えを行う切換弁２８と、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）２６とが設けられている。ＥＧＲ弁２６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。排気還流通路２５、還流排気クーラ３０、バイパス通路２９、切換弁２８、及びＥＧＲ弁２６より、排気還流機構が構成される。ＥＧＲ弁２６には、その弁開度（弁リフト量）ＬＡＣＴを検出するリフトセンサ２７が設けられており、その検出信号はＥＣＵ４に供給される。

吸気管７には、吸入空気量ＧＡを検出する吸入空気量センサ３３、コンプレッサの下流側の吸気圧（過給圧）ＰＢを検出する過給圧センサ３４、及び吸気圧ＰＩを検出する吸気圧センサ３５が設けられ、排気還流通路２５には還流排気温度ＴＥＧＲを検出する還流排気温度センサ３６が設けられている。これらのセンサ３３〜３６は、ＥＣＵ４と接続されており、センサ３３〜３６の検出信号は、ＥＣＵ４に供給される。

排気管８の、タービンの下流側には、排気ガス中に含まれる炭化水素などの酸化を促進する触媒コンバータ３１と、粒子状物質（主としてすすからなる）を捕集する粒子状物質フィルタ３２とが設けられている。

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、エンジン１の潤滑油の温度ＴＯＩＬを検出する油温センサ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２６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２６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。

また出力回路１８には、エンジン１の各気筒に設けられたグロープラグ２４が接続されており、ＣＰＵ１４によりグロープラグ２４の通電制御が行われる。このとき、グロープラグ２４に印加される電圧ＶＧＬ及び電流ＩＧＬを示す信号が、入力回路１７を介して、ＣＰＵ１４に供給される。ＣＰＵ１４は、電圧ＶＧＬ及び電流ＩＧＬからグロープラグ２４の抵抗値ＲＧＬを算出し、抵抗値ＲＧＬに応じてグロープラグ２４の温度ＴＧＬを算出する。

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。

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４０と、目標排気還流量ＧＥＧＲを算出する目標排気還流量算出部５０と、使用中の燃料のセタン価ＣＥＴを推定し、推定したセタン価に応じた判定セタン価パラメータＣＥＴＤを出力する判定セタン価パラメータ生成部６０とからなる。本実施形態では、市場で流通している燃料のセタン価を考慮して、使用中の燃料のセタン価を、第１セタン価ＣＥＴ１（例えば４１）、第２セタン価ＣＥＴ２（例えば４７）、または第３セタン価ＣＥＴ３（例えば５７）のいずれかであると判定し、判定したセタン価に応じた燃料噴射時期制御及び排気還流制御が行われる。判定セタン価パラメータＣＥＴＤは、第１〜第３セタン価ＣＥＴ１〜ＣＥＴ３に対応して、「１」〜「３」の値をとる。第２セタン価ＣＥＴ２は、市場で流通している（使用可能な）燃料の平均的なセタン価である。

主噴射時期算出部４０は、第１主噴射時期マップ値算出部４１と、第２主噴射時期マップ値算出部４２と、第３主噴射時期マップ値算出部４３と、スイッチ部４４とからなる。

第１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ＣＡＩＭＭ１マップを検索して、第１主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ１を算出する。ＣＡＩＭＭ１マップは、上述した第１セタン価ＣＥＴ１の燃料を基準として設定されている。第２主噴射時期マップ値算出部４２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ＣＡＩＭＭ２マップを検索して、第２主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ２を算出する。ＣＡＩＭＭ２マップは、上述した第２セタン価ＣＥＴ２の燃料を基準として設定されている。第３主噴射時期マップ値算出部４３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ＣＡＩＭＭ３マップを検索して、第３主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ３を算出する。ＣＡＩＭＭ３マップは、上述した第３セタン価ＣＥＴ３の燃料を基準として設定されている。

スイッチ部４４は、判定セタン価パラメータＣＥＴＤに応じて、第１〜第３主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ１〜ＣＡＩＭＭ３の何れかを選択する。すなわち、ＣＥＴＤ＝１であるときは、第１主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ１が選択され、ＣＥＴＤ＝２であるときは、第２主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ２が選択され、ＣＥＴＤ＝３であるときは、第３主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭ３が選択される。燃料のセタン価が低下するほど、燃料噴射時期は進角されるので、運転状態が同一であるときは、ＣＡＩＭＭ１＞ＣＡＩＭＭ２＞ＣＡＩＭＭ３という関係が成立する。

目標排気還流量算出部５０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、第３目標ＥＧＲ量マップ値算出部５３と、スイッチ部５４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ＧＥＧＲＭ１を算出する。ＧＥＧＲＭ１マップは、第１セタン価ＣＥＴ１の燃料を基準として設定されている。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ＧＥＧＲＭ２を算出する。ＧＥＧＲＭ２マップは、第２セタン価ＣＥＴ２の燃料を基準として設定されている。第３目標ＥＧＲ量マップ値算出部５３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ＧＥＧＲＭ３マップを検索して、第３目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲＭ３を算出する。ＧＥＧＲＭ３マップは、第３セタン価ＣＥＴ３の燃料を基準として設定されている。

スイッチ部５４は、判定セタン価パラメータＣＥＴＤに応じて、第１〜第３目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ１〜ＧＥＧＲＭ３の何れかを選択する。すなわち、ＣＥＴＤ＝１であるときは、第１目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ１が選択され、ＣＥＴＤ＝２であるときは、第２目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ２が選択され、ＣＥＴＤ＝３であるときは、第３目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭ３が選択される。燃料のセタン価が低下するほど、目標ＥＧＲ量は減少するので、運転状態が同一であるときは、ＧＥＧＲＭ１＜ＧＥＧＲＭ２＜ＧＥＧＲＭ３という関係が成立する。

判定セタン価パラメータ生成部６０は、目標主噴射着火時期算出部６１と、着火時期検出部６２と、減算部６３と、スイッチ部６８と、セタン価推定部６９と、判定パラメータ設定部７０とからなる。

目標主噴射着火時期算出部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ＣＡＦＭＭを算出する。ＣＡＦＭＭマップは、第２セタン価ＣＥＴ２（例えば４７）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ｄｐ／ｄθ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４及び図５を参照して後述する。減算部６３は、目標主噴射着火時期ＣＡＦＭＭから、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６８は、後述する図９の処理で設定される切換制御信号ＳＣＴＬにより切換制御され、切換制御信号ＳＣＴＬが「０」のときオフ状態であり、「１」のときオン状態となる。切換制御信号ＳＣＴＬは、セタン価推定の実行条件が成立したとき、「１」に設定される。

セタン価推定部６９は、着火遅れ角ＤＣＡＭ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６に示すＣＥＴテーブルを検索し、セタン価ＣＥＴを算出する。セタン価推定部６９は、さらにセタン価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。

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、気筒毎に検出されるセタン価ＣＥＴ、及び検出タイミングが異なるセタン価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、セタン価推定部６９から出力される。

判定パラメータ設定部７０は、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮに応じて、判定セタン価パラメータＣＥＴＤの設定を行う。具体的には、図７に示すように、ヒステリシス特性を付加して、第１閾値ＣＥＴＨ１及び第２閾値ＣＥＴＨ２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「２」であるときは、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが第２閾値ＣＥＴＨ２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「３」に変更される。逆に判定セタン価パラメータＣＥＴＤが「３」であるときは、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが第２閾値ＣＥＴＨ２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「２」に変更される。第１閾値ＣＥＴＨ１についても同様の判定により、判定セタン価パラメータＣＥＴＤが設定される。

図４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と判定する。具体的には、図５（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５（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。

本実施形態では、セタン価推定を給油後速やかに行うため、エンジン１のアイドル状態においてセタン価推定処理が実行される。その場合、アイドル状態に移行する直前のエンジン運転状態に依存して、検出される着火時期ＣＡＦＭが変化し、推定セタン価ＣＥＴが変化する。

図８は、燃料のセタン価が給油前セタン価ＣＥＴＢＦから、給油により給油後セタン価ＣＥＴＡＦに変化した場合に、時刻ｔ０から上述したセタン価推定処理を実行したときの、推定セタン価ＣＥＴの推移を示す。実線は高負荷運転の直後でなく、燃焼室の壁面温度が低い場合に対応し、破線は高負荷運転の直後であって、壁面温度が高い場合に対応する。この図に示すように高負荷運転の直後でなければ、推定セタン価ＣＥＴは、給油前セタン価ＣＥＴＢＦから徐々に増加して給油後セタン価ＣＥＴＡＦとほぼ一致する。これに対し、高負荷運転の直後においては、燃料が着火し易くなるため、推定セタン価ＣＥＴは、最初は実際の給油後セタン価ＣＥＴＡＦより高くなり、徐々に給油後セタン価ＣＥＴＡＦに収束していく。

そこで本実施形態では、セタン価推定処理を開始する前に、グロープラグ２４の通電制御を実行し、グロープラグ２４の温度ＴＧＬを目標温度ＴＧＴ（例えば１０００℃）まで高める。その後、実着火時期ＣＡＦＭの検出を行うことにより、アイドル状態へ移行する直前のエンジン運転状態に拘わらず、燃焼室内の温度がほぼ一定の状態で、実着火時期ＣＡＦＭを検出し、正確な推定セタン価ＣＥＴを得ることができる。なお、燃焼室内の温度が約１０００℃の状態における着火遅れ時間ＴＤＦＭと、セタン価ＣＥＴと関係が、ＣＥＴテーブルとして、予め記憶されている。

図９は、セタン価推定処理の実行条件の判定、セタン価推定処理実行時のエンジン運転パラメータの変更、及び切換制御信号ＳＣＴＬの設定を行う処理の手順を示すフローチャートである。図９に示す処理は、ＣＰＵ１４において所定時間毎に実行される。

ステップＳ１１では、エンジン１がアイドル状態にあるか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、セタン価推定を安定して実行するための所定実行条件が成立するか否かを判別する。この所定実行条件は、例えば還流排気温度ＴＥＧＲが所定温度ＴＥ０（例えば約９０℃）以上であり、かつエンジン１の暖機状態を示す冷却水温ＴＷまたは油温ＴＯＩＬが所定温度ＴＷＵＰ（例えば８０℃）以上であるとき成立する。

ステップＳ１１またはＳ１２の答が否定（ＮＯ）であるときは、切換制御信号ＳＣＴＬを「０」に設定する（ステップＳ１９）。
ステップＳ１２で所定実行条件が成立するときは、グロープラグ２４の通電制御を行う（ステップＳ１３）。具体的には、グロープラグ２４に電力を供給し、印加される電圧ＶＧＬ及び供給される電流ＩＧＬから抵抗値ＲＧＬを算出し、抵抗値ＲＧＬに応じてプラグ温度ＴＧＬを算出する。そしてプラグ温度ＴＧＬが目標温度ＴＧＴとなるように、グロープラグ２４に供給する電力を制御する。

ステップＳ１４では、プラグ温度ＴＧＬが目標温度ＴＧＴに達したか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは、前記ステップＳ１９に進む。ＴＧＬ≧ＴＧＴであるときは、パイロット噴射を停止し、主噴射のみ実行するシングル噴射とし（ステップＳ１５）、さらに主噴射時期を通常より進角方向に変更する（ステップＳ１６）。このように燃料噴射をシングル噴射として、燃料噴射時期を通常より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を大きくし、着火時期に基づくセタン価推定の精度を向上させることができる。ステップＳ１７では、ＥＧＲ弁２６を閉弁し、排気還流を停止する。これにより、還流される排気の影響で着火時期が変化することが防止され、セタン価の推定精度を高めることができる。

ステップＳ１８では、切換制御信号ＳＣＴＬを「１」に設定し、本処理を終了する。

図１０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。

本実施形態では、燃料噴射６が燃料噴射手段に相当し、グロープラグ２４が発熱手段に相当し、筒内圧センサ２が着火遅れ検出手段の一部を構成し、ＥＣＵ４が着火遅れ検出手段の一部、温度制御手段、及び燃料性状推定手段を構成する。

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、上述した実施形態では、エンジン１の全ての気筒に筒内圧センサ２を設け、それらのセンサの検出信号をすべて使用してセタン価の推定を行うようにしたが、いずれか１つの特定気筒のみに筒内圧センサを設け、その筒内圧センサの検出出力に基づいてセタン価の推定を行うようにしてもよい。その場合には、セタン価推定の実行条件が成立したとき、その特定気筒についてのみシングル噴射への変更（パイロット噴射の停止）及び主噴射時期の進角を行うことが望ましい。

また上述した実施形態では、エンジン１のアイドル状態でセタン価推定処理を実行するようにしたが、図１１に示す予混合燃焼領域で実行するようにしてもよい。

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より具体的に示す図である。 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。 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。 セタン価学習値（ＣＥＴＬＲＮ）に応じて判定セタン価パラメータ（ＣＥＴＤ）を設定する手法を説明するための図である。 アイドル状態移行直前に高負荷運転が行われた場合の問題点を説明するためのタイムチャートである。 図３に示した切換制御信号（ＳＣＴＬ）の設定を行う処理のフローチャートである。 特定の気筒における熱発生率（ＨＲＲ）の推移を示す図である。 予混合燃焼領域を示す図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 筒内圧センサ（着火遅れ検出手段）
４ 電子制御ユニット（着火遅れ検出手段、温度制御手段、燃料性状推定手段）
６ 燃料噴射弁（燃料噴射手段）
６２ 着火時期検出部（着火遅れ検出手段）
６１ 目標主噴射着火時期算出部（着火遅れ検出手段）
６３ 減算部（着火遅れ検出手段）
６９ セタン価推定部（燃料性状推定手段）

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を備え、前記燃焼室内の混合気を圧縮することにより前記燃料を燃焼させる内燃機関の制御装置において、
   前記燃焼室の近傍に設けられ、前記燃焼室内を加熱する発熱手段と、
   前記機関の所定運転状態において、前記燃焼室内に噴射された燃料の着火遅れを検出する着火遅れ検出手段と、
   前記発熱手段による加熱を制御する温度制御手段と、
   前記発熱手段による加熱を実行した後に検出される着火遅れに基づいて、前記燃料の性状を推定する燃料性状推定手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記温度制御手段は、前記発熱手段の温度が所定の目標温度となるように前記発熱手段の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. 前記所定運転状態は、前記機関のアイドル状態であ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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