JP2008190403A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料の着火性に影響を与える種々のパラメータを総合的に考慮して、制御のための演算を簡略化し、しかも燃焼状態の不安定化を招くことなく、正確な燃料噴射制御を行うことができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】 筒内圧ＰＣＹＬ、筒内ガス温度ＴＣＹＬ、エンジン回転数ＮＥ、総燃料噴射量ＱＩＴ、燃焼室壁面温度ＴＷＡＬＬ、及び吸入空気流量ＧＡに応じて、燃焼室内の燃料の着火性を示す着火性パラメータＩＧを算出する。着火性パラメータＩＧは、燃料の性状を示すパラメータを、燃料の着火遅れを示すパラメータで除算した値に比例するパラメータとして定義される。着火性パラメータＩＧに応じて燃料噴射パラメータを設定するとともに、検出される着火時期ＣＡＦＭの補正量ＤＩＧを算出する。補正された着火時期ＣＡＦＭＣに基づいて、使用している燃料のセタン価ＣＥＴＬＲＮが推定される。
【選択図】 図６

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に燃焼室内の混合気を圧縮することにより燃料を燃焼させる内燃機関の制御装置に関する。

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。

また特許文献２には、圧縮着火内燃機関において、燃焼室内（筒内）の混合気を圧縮したときの筒内状態（温度及び圧力）を、着火する前に推定し、推定した筒内状態に応じて着火時期を制御する手法が示されている。具体的には、吸気温度及び吸気圧力に応じて燃焼室内の圧縮端温度及び圧縮端圧力が簡易的な数式で算出され、圧縮端温度または圧縮端圧力が、燃料の着火範囲を温度と圧力の関係で表した場合に示される冷炎領域を通過するように、排気還流量及び吸排気弁の開閉時期が制御される。

特開２００５−１７１８１８号公報 特開２００１−２０７６５号公報

予混合燃焼を行う機関運転領域は、機関運転領域の全体からみると比較的狭い。そのため、特許文献１に示された手法では、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予混合燃焼を行う機関運転領域だけでなく、機関のアイドル状態を含む低負荷運転状態で燃料性状の判定を行うべく検討を行った結果、低負荷運転状態へ移行する直前の機関運転状態、あるいは吸気温や機関冷却水温などに依存して、燃料性状の判定結果が変動することが確認された。

また特許文献２に示された手法では非常に簡易的な数式を用いて圧縮端温度及び圧縮端圧力が推定されるため、制御対象となる機関やセンサの特性ばらつきや、冷炎領域の経時変化などに対応することは困難である。したがって、推定された筒内状態と、実際の筒内状態とのずれが大きくなり、燃料の着火時期を正確に制御できない可能性がある。

上述したように圧縮着火内燃機関では、燃料の性状以外にも、燃料の着火性（着火時期）に影響を与えるパラメータが多数あるため、それらのパラメータをすべてに対応して検出される燃料噴射時期や燃料噴射量の補正を行うと、補正のための演算が複雑化する。そのため、燃料の着火性に影響を与えるパラメータを総合的に考慮して燃料噴射制御を行うことが望まれていた。

本発明は上述した点に着目してなされたものであり、燃料の着火性に影響を与える種々のパラメータを総合的に考慮して、制御のための演算を簡略化し、しかも燃焼状態の不安定化を招くことなく、正確な燃料噴射制御を行う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、前記燃料の燃料性状を示すパラメータ（１００−ＣＥＴ）を、前記燃焼室内に噴射された燃料の着火遅れを示すパラメータ（ＴＤＦＭ−ＴＣ）で除算した値に比例するパラメータとして定義され、前記燃料の着火性を示す着火性パラメータ（ＩＧ）を算出する着火性パラメータ算出手段と、算出した着火性パラメータ（ＩＧ）を用いて、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、前記燃料噴射手段により噴射された燃料の実着火時期（ＣＡＦＭ）を検出する着火時期検出手段と、前記実着火時期（ＣＡＦＭ）に基づいて前記燃料の燃料性状（ＣＥＴ）を推定する燃料性状推定手段とをさらに備え、前記燃料性状推定手段は、前記着火性パラメータ（ＩＧ）に応じて前記実着火時期（ＣＡＦＭ）の補正を行い、補正された着火時期（ＣＡＦＭＣ）に基づいて前記推定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に記載の内燃機関の制御装置において、前記燃料噴射手段により噴射された燃料の実着火時期（ＣＡＦＭ）を検出する着火時期検出手段をさらに備え、前記燃料噴射制御手段は、前記着火性パラメータ（ＩＧ）に応じて、前記燃料噴射手段により噴射された燃料の予測着火時期（ＣＡＦＰ）を算出する予測着火時期算出手段と、前記機関の運転状態に応じて目標着火時期（ＣＡＦＭＭ）を算出する目標着火時期算出手段と、前記実着火時期（ＣＡＦＭ）が前記目標着火時期（ＣＡＦＭＭ）に一致するように燃料噴射時期（ＣＡＩＢ）の補正量（ＤＣＡＩＢ）を算出する補正量算出手段と、前記予測着火時期（ＣＡＦＰ）及び実着火時期（ＣＡＦＭ）に応じて、前記補正量の修正量（ＤＣＭ）を算出する修正量算出手段と、前記修正量（ＤＣＭ）により前記補正量（ＤＣＡＩＢ）を修正し、修正した補正量（ＤＣＡＩ）を用いて前記燃料噴射時期（ＣＡＩＢ）を補正する補正手段と、補正された燃料噴射時期（ＣＡＩＭ）に応じて前記燃料噴射手段による燃料噴射を実行する燃料噴射実行手段とを備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、前記着火性パラメータ算出手段は、前記燃焼室内のガスの温度（ＴＣＹＬ）、圧力（ＰＣＹＬ）、及び流速に関わる流速パラメータ（ＮＥ，ＱＩＴ）、前記燃焼室の壁面温度（ＴＷＡＬＬ）、並びに前記燃焼室に供給される新気の流量（ＧＡ）を入力パラメータとして定義される着火性モデルを用いて前記着火性パラメータ（ＩＧ）を算出することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４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（２５，２６，２８，２９，３０）を備え、前記壁面温度（ＴＷＡＬＬ）は、前記機関の回転数（ＮＥ）、前記燃料噴射手段による燃料噴射量（ＱＩＴ）、前記機関の冷却水温度（ＴＷ）、前記機関に吸入される空気の温度（ＴＡ）、及び前記排気還流手段により還流される排気の温度（ＴＥＧＲ）に応じて算出されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、燃料性状を示すパラメータを、燃料の着火時遅れを示すパラメータで除算した値に比例するパラメータとして定義される着火性パラメータが算出され、算出された着火性パラメータを用いて燃料噴射が制御される。この着火性パラメータは、燃料性状以外の、着火時期に影響を与える要因の影響が総合的に反映された、燃料の着火性を示すパラメータであると考えられるので、このように定義される着火性パラメータを用いることにより、燃焼の不安定化を招くことなく適切な燃料噴射制御を行うことが可能となる。また燃料性状を示すパラメータを着火性パラメータで除算することにより、着火遅れを示すパラメータを算出し、着火遅れパラメータから着火時期を予測することができる。したがって、着火性パラメータに応じて予測される着火時期と実際の着火時期との偏差によって着火性パラメータの精度を監視し、燃料噴射制御の精度を維持することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、着火性パラメータに応じて燃料の実着火時期が補正され、補正された着火時期に基づいて使用中の燃料の燃料性状が推定される。着火性パラメータには、燃料性状以外の着火時期に影響を与えるパラメータが総合的に反映されているため、着火性パラメータに応じて実着火時期を補正することにより、機関運転状態などの影響で燃料性状の推定結果が変動することが無くなり、正確な推定を行うことができる。

請求項３に記載の発明によれば、着火性パラメータに応じて、噴射された燃料の予測着火時期が算出されるとともに、噴射された燃料の実着火時期が検出され、検出された実着火時期が目標着火時期に一致するように燃料噴射時期の補正量が算出される。さらに予測着火時期及び実着火時期に応じて、前記補正量の修正量が算出され、この修正量により前記補正量が修正され、修正された補正量を用いて燃料噴射時期が補正される。予測着火時期と実着火時期との偏差に応じて修正量を算出することにより、機関特性の経年変化に起因する着火性パラメータの精度低下の影響を抑制し、長期間に亘って正確な着火時期制御を行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、燃焼室内のガスの温度、圧力、及び流速に関わる流速パラメータ、燃焼室の壁面温度、並びに燃焼室に供給される新気の流量を入力パラメータとして定義される着火性モデルを用いて、着火性パラメータが算出されるので、燃焼室内の状態を示すパラメータが総合的に着火性モデルに組み込まれ、噴射された燃料の着火性を精度良く示す着火性パラメータを得ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、壁面温度は、機関の回転数、燃料噴射量、冷却水温度、吸入空気温度、及び還流排気温度に応じて算出されるので、燃焼室内で発生する熱量、外部に放出される熱量、及び外部気体との熱交換による熱量が総合的に考慮され、正確な壁面温度を得ることができる。

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。

吸気管７は、スロットル弁２２の下流側において吸気管７Ａ，７Ｂに分岐し、さらに各気筒に対応して分岐する。なお、図１には１つの気筒に対応する構成のみが示されている。エンジン１の各気筒には、２つの吸気弁（図示せず）及び２つの排気弁（図示せず）が設けられている。２つの吸気弁により開閉される吸気口（図示せず）はそれぞれ吸気管７Ａ，７Ｂに接続されている。

また、吸気管７Ｂ内には、当該吸気管７Ｂを介して吸入される空気量を制限してエンジン１の燃焼室にスワールを発生させるスワール制御弁（以下「ＳＣＶ」という）１９が設けられている。ＳＣＶ１９は、アクチュエータ（図示せず）によって駆動されるバタフライ弁であり、その弁開度はＥＣＵ４により制御される。

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、吸入空気流量ＧＡを検出する吸入空気流量センサ３３、吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ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、及び排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ（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。

図３（ａ）は、燃焼室内に噴射された燃料の着火時期ＣＡＦＭと、エンジン冷却水温ＴＷとの関係を示す図であり、冷却水温ＴＷが高くなるほど、着火時期ＣＡＦＭは進角する。また同図（ｂ）は、着火時期を検出するために実行される予混合燃焼の開始時刻ｔ０からの着火時期ＣＡＦＭの推移を示すタイムチャートであり、ラインＬ１は、時刻ｔ０以前において排気還流を実行しかつ還流される排気の冷却を行わなかった場合に対応し、ラインＬ２は時刻ｔ０以前において排気還流を実行しかつ還流される排気の冷却を行った場合に対応する。この図から明らかなように、還流排気の冷却を行った場合には、行わない場合に比べて着火時期が遅角する。また同図（ｃ）は、同図（ｂ）と同様に予混合燃焼の開始時刻ｔ０からの着火時期ＣＡＦＭの推移を示すタイムチャートであり、ラインＬ３は、予混合燃焼の開始時刻ｔ０以前において、エンジン１により駆動される車両が時速４０ｋｍ／ｈで走行し排気還流を行った場合に対応し、ラインＬ４は、予混合燃焼の開始時刻ｔ０以前において、当該車両が時速４０ｋｍ／ｈで走行し排気還流を行わなかった場合に対応する。この図から明らかなように、排気還流を行った場合には行わなかった場合に比べて、着火時期が進角し、時間経過とともに排気還流を行わなかった場合の着火時期に近づいていく。このように、燃焼室内に噴射された燃料の着火性（着火し易さ）は、エンジンの温度、燃焼室内に吸入されるガスの温度などの影響を受ける。また、排気還流を行うと、燃焼室内に吸入される酸素量（新気量）が減少するため、着火時期が遅角する。

また、燃焼室内に噴射された燃料の着火性は、燃焼室内のガス（空気、気化燃料、還流排気）が流動するときの流速、燃料の霧化特性及び蒸発特性にも依存して変化する。また、排気還流を行うと、燃焼室内に吸入される酸素量（新気量）が減少するため、着火時期が遅角する。すなわち、燃料の着火性は、吸入酸素量にも依存して変化する。

そこで本実施形態では、下記式（１ａ）及び（１ｂ）により、着火性モデルを定義し、燃料の着火性を示す着火性パラメータＩＧを算出する。着火性パラメータＩＧは、定数（１００）から燃料のセタン価ＣＥＴを減算した値を、着火遅れ時間ＴＤＦＭから所定時間ＴＣを減算した値で除算することにより算出されるパラメータである。着火性パラメータＩＧは、燃料噴射直前の着火性を示すパラメータであり、値が大きいほど着火性が高いことを示す。着火性パラメータＩＧの算出に用いるパラメータの検出時期は、燃料噴射の実行指令時期であり、これは実際の燃料噴射時期の直前の時期に対応する。実際の燃料噴射は、燃料噴射の実行指令時点から若干遅れを伴って実行されるからである。また着火遅れ時間ＴＤＦＭは、燃料噴射時期から着火時期までの遅れ時間［ミリ秒］である。
ＩＧ＝（１００−ＣＥＴ）／（ＴＤＦＭ−ＴＣ） （１ａ）
＝α・ＰＣＹＬ＋β・ＴＣＹＬ＋γ・ＴＷＡＬＬ
＋δ・ＮＥ＋ζ・ＱＩＴ＋ξ・ＧＡ＋ε （１ｂ）

ここで、セタン価ＣＥＴは市場で流通している燃料に対応する値、すなわち４０以上６０以下の値をとる。所定時間ＴＣは、最小の着火遅れ時間に相当し、燃料噴射弁の応答性に依存するパラメータであり、例えば０．４ミリ秒に設定される。ＰＣＹＬは燃料噴射前の筒内圧、ＴＣＹＬは燃料噴射前の燃焼室内（筒内）ガス温度、ＴＷＡＬＬは燃焼室の壁面温度、ＮＥはエンジン回転数、ＱＩＴはエンジン運転の１サイクル当たりの燃料噴射量（以下「総噴射量」という）、ＧＡは吸入空気流量である。上記した燃焼室内のガス流速及び燃料の霧化／蒸発特性は、エンジン回転数ＮＥ及び総噴射量ＱＩＴに依存するので、上記式（１）のエンジン回転数ＮＥに依存する項及び総噴射量ＱＩＴに依存する項で考慮されている。また、燃焼室に吸入される酸素量は、吸入空気流量ＧＡにより考慮されている。

また式（１ｂ）のα〜ζ及びξは、実験より決定されるモデルパラメータである。すなわち、セタン価ＣＥＴが既知の燃料を使用して、エンジン回転数ＮＥ及び総噴射量ＱＩＴを変化させつつ、着火遅れ時間ＴＤＦＭを検出するとともに、筒内圧ＰＣＹＬ、筒内温度ＴＣＹＬ、壁面温度ＴＷＡＬＬ及び吸入空気流量ＧＡの検出また推定を行って、多数のデータを取得し、最小二乗法を用いて、モデルパラメータα〜ζ及びξを決定する。

本実施形態では、筒内圧ＰＣＹＬは検出されるが、筒内圧センサが設けられていない場合は、吸気圧センサ３５により検出される吸気圧ＰＩを下記式（２）に適用して算出することができる。
ＰＣＹＬ＝ＰＩ×（Ｖ１／ＶＣＹＬ（θ））ⁿ （２）

ここでＶ１は、ピストンが下死点に位置するときの燃焼室容積であり、ＶＣＹＬ（θ）はクランク角度がθであるときの燃焼室容積、ｎはポリトロープ指数である。ポリトロープ指数ｎは、例えば１．３〜１．５程度の値に設定される。

筒内ガス温度ＴＣＹＬは、気体の状態方程式に基づく下記式（３）により算出される。
ＴＣＹＬ＝ＰＣＹＬ×ＶＣＹＬ（θ）／（ｍ×Ｒ） （３）
ここでｍは燃焼室内のガスの質量であり、吸入空気流量ＧＡ、還流排気温度ＴＥＧＲ、及びＥＧＲ率から算出される。Ｒは、ガス定数（２８７Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））である。質量ｍは、厳密には燃焼室に吸入された新気の質量、還流排気の質量、及び燃焼室内残留ガスの質量の和として算出されるが、残留ガス質量は、エンジン運転状態によって大きく変化しないので、固定値として扱うようにしてもよい。

なお、筒内圧センサが設けられていない場合には、燃焼室に吸入される直前のガス（新気＋還流排気）の温度ＴＩを検出し、下記式（４）により筒内ガス温度ＴＣＹＬを算出することができる。
ＴＣＹＬ＝ＴＩ×（Ｖ１／ＶＣＹＬ（θ））^n-1 （４）

壁面温度ＴＷＡＬＬは、ピストン、シリンダヘッド、シリンダ壁面などを１つの熱面としてモデル化して算出する。すなわち、図４に示すようにエンジンにおける燃焼により熱面に流入する熱量ＱＥＧ，熱面からエンジン冷却系に放出される熱量ＱＣＤ，及び熱面と外部気体との間で放熱／受熱される熱量ＱＯＧを考慮すると、壁面温度ＴＷＡＬＬは、下記式（５）で与えられる。
ＴＷＡＬＬ＝ＴＥＧ＋ＴＣＤ＋ＴＯＧ （５）
ＴＥＧは熱量ＱＥＧに対応する発熱項であり、ＴＣＤは熱量ＱＣＤに対応する放熱項であり、ＴＯＧは熱量ＱＯＧに対応する放熱／受熱項である。

より具体的には、演算周期をΔＴとし、その間の温度変化に着目すると、下記式（６）が成立する。
（ＴＷＡＬＬ(k+kdelay)−ＴＷＡＬＬ(k))／ΔＴ
＝Ａ・ＮＥ(k)＋Ｂ・ＱＩＴ(k)＋Ｃ・（ＴＷＡＬＬ(k)−ＴＷ(k)）
＋Ｄ・（ＴＷＡＬＬ(k)−ＴＡ(k)）＋Ｅ・（ＴＷＡＬＬ(k)−ＴＥＧＲ(k)）
（６）
ここで、ｋは演算周期ΔＴで離散化した離散化時刻、ｋｄｅｌａｙは例えば１００に設定される離散化遅れ時間、ＮＥはエンジン回転数、ＱＩＴは総噴射量、ＴＷはエンジン冷却水温、ＴＡは吸気温度、ＴＥＧＲは還流排気温度、Ａ〜Ｅは熱面モデルパラメータである。式（６）の右辺第１項及び第２項が、発熱項ＴＥＧに対応し、第３項が放熱項ＴＣＤに対応し、第４項及び第５項が放熱／受熱項ＴＯＧに対応する。熱面モデルパラメータＡ〜Ｅは、予め実験により求めたものを適用する。

式（６）を変形すると、下記式（７）が得られる。この式を逐次適用することにより、壁面温度ＴＷＡＬＬを算出することができる。
ＴＷＡＬＬ(k+kdelay)＝ＮＥ(k)・Ａ・ΔＴ＋ＱＩＴ(k)・Ｂ・ΔＴ
＋ＴＷＡＬＬ(k)・（Ｃ・ΔＴ＋Ｄ・ΔＴ＋Ｅ・ΔＴ＋１）
−ＴＷ(k)・Ｃ・ΔＴ−ＴＡ(k)・Ｄ・ΔＴ−ＴＥＧＲ(k)・Ｅ・ΔＴ
（７）

図５（ａ）は、セタン価ＣＥＴが４２．８の燃料を使用した場合における、着火性パラメータＩＧと実測した着火遅れ時間ＴＤＦＭとの関係を示す。図中の「○」が実測データを示し、曲線Ｌ１１は実測データから予測される関係を示す。着火性パラメータＩＧの値が増加するほど、曲線Ｌ１１の傾きの絶対値は減少する。図５（ｂ）は、同じ燃料を使用した場合における、着火性パラメータＩＧと、式（１ａ）及び（１ｂ）を用いて算出される着火遅れ時間ＴＤＦＭとの関係を示す。同図中の「○」が式（１ａ）による算出データを示し、「□」が式（１ｂ）による算出データを示す。両者がよく一致し、また算出データから実測データ（図５（ａ））を推測可能であることが確認される。

またセタン価ＣＥＴの異なる燃料についても着火遅れ時間ＴＤＦＭを計測することにより、図５（ｃ）に示すように、セタン価ＣＥＴが増加するほど、着火遅れ時間ＴＤＦＭが減少する関係が得られる。図５（ｃ）において、曲線Ｌ２１〜Ｌ２３は、それぞれセタン価ＣＥＴ１，ＣＥＴ２，ＣＥＴ３の燃料に対応し、ＣＥＴ１＜ＣＥＴ２＜ＣＥＴ３なる関係を有する。

次に上述した着火性パラメータＩＧを適用例を説明する。以下に説明する適用例では、式（１ｂ）による着火性パラメータＩＧの算出は、１サイクル前の燃料噴射指示時期に検出されたデータを用いて行う。また、実際に適用する着火性パラメータＩＧは、１０サイクル程度の期間の移動平均値を用いることが望ましい。また、本実施形態では、全気筒に筒内圧センサが設けられているので、実際に適用する着火性パラメータＩＧは、気筒毎に算出される値の平均値である。

図６は、着火性パラメータＩＧを算出し、算出した着火性パラメータを用いて使用中の燃料のセタン価推定を行うセタン価推定モジュールの構成を示すブロック図であり、この図に示す各ブロックの機能はＣＰＵ１４により実行される処理により実現される。

図６に示すセタン価推定モジュールは、燃料噴射制御部４０と、セタン価学習値算出部５０とからなる。燃料噴射制御部４０は、着火性推定部４１と、壁面温度算出部４２と、燃料噴射パラメータ算出部４３とからなる。

壁面温度算出部４２は、エンジン回転数ＮＥ、冷却水温ＴＷ、吸気温度ＴＡ、及び還流排気温度ＴＥＧＲを、上記式（７）に適用し、壁面温度ＴＷＡＬＬを算出する。着火性推定部４１は、筒内圧ＰＣＹＬ、筒内ガス温度ＴＣＹＬ、エンジン回転数ＮＥ、総噴射量ＱＩＴ、及び壁面温度ＴＷＡＬＬを、上記式（１ｂ）に適用し、着火性パラメータＩＧを算出する。

燃料噴射パラメータ算出部４３は、着火性パラメータＩＧ，要求トルクＴＲＱ，及びエンジン回転数ＮＥに応じて、セタン価推定時に適用する燃料噴射時期ＣＡＩＭ、燃料噴射量ＱＩＮＪ及び追加噴射量ＱＴＲＱを算出する。具体的には、複数の所定エンジン回転数ＮＥＸに対応して設けられ、着火性パラメータＩＧ及び要求トルクＴＲＱに応じて設定された燃料噴射時期マップ及び燃料噴射量マップを検索することにより、燃料噴射時期ＣＡＩＭ及び燃料噴射量ＱＩＮＪが算出される。燃料噴射時期マップは、要求トルクＴＲＱが増加するほど、また着火性パラメータＩＧが増加するほど、燃料噴射時期ＣＡＩＭが遅角するように設定される。また燃料噴射量マップは、着火性パラメータＩＧが増加するほど、燃料噴射量ＱＩＮＪが減少するように設定される。

追加噴射量ＱＴＲＱは、セタン価推定のための燃料噴射実行後に発生トルクの低下を防止する目的で行われる追加噴射の燃料噴射量であり、要求トルクＴＲＱに応じて算出される要求燃料噴射量ＱＴＯＴＡＬから燃料噴射量ＱＩＮＪを減算することにより算出される（ＱＴＲＱ＝ＱＴＯＴＡＬ−ＱＩＮＪ）。

後述する図９の処理においてセタン価推定処理の実行条件が成立したとき、算出された燃料噴射時期ＣＡＩＭ及び燃料噴射量ＱＩＮＪに基づくセタン価推定のための燃料噴射（及び追加噴射量ＱＴＲＱに基づく追加燃料噴射）が、所定の１つの気筒で実行される。なお、他の気筒では通常の燃料噴射が行われる。

セタン価学習値算出部５０は、ＩＧ補正量算出部５１、経過時間補正量算出部５２、加算部５３、着火時期検出部５４、減算部５５，５６、スイッチ部５７、セタン価推定部５８、及び診断部５９からなる。

着火時期検出部５４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に応じて着火時期ＣＡＦＭを検出する。具体的には、下記式（８）により熱発生率ＨＲＲ［Ｊ／ｄｅｇ］を算出し、燃料噴射時期ＣＡＩＭから、熱発生率ＨＲＲの積算値ＩＨＲＲを算出する。そして、積算値ＩＨＲＲが着火判定閾値ＩＨＲＲＴＨ（例えば総発熱量の５０％に相当する値に設定される）に達した時期を、着火時期ＣＡＦＭと判定する。
ＨＲＲ＝κ／（κ−１）×ＰＣＹＬ×ｄＶ／ｄθ
＋１／（κ−１）×ＶＣＹＬ×ｄｐ／ｄθ （８）
ここで、κは混合気の比熱比、ＰＣＹＬは検出筒内圧、ｄＶ／ｄθは筒内容積増加率［ｍ³／ｄｅｇ］、ＶＣＹＬは気筒容積、ｄｐ／ｄθは圧力変化率［ｋＰａ／ｄｅｇ］である。

ＩＧ補正量算出部５１は、着火性パラメータＩＧに応じて着火時期ＣＡＦＭの補正量（以下「ＩＧ補正量」という）ＤＩＧを算出する。ＩＧ補正量ＤＩＧは、着火性パラメータＩＧが増加するほど増加するように設定される。

経過時間補正量算出部５２は、セタン価推定処理開始時点からの経過時間ＴＭを下記式（９）に適用し、経過時間補正量ＤＴＭを算出する。
ＤＴＭ＝ＫＡ×（ＳＢ^-TM−１） （９）
ここで、ＫＡは、排気還流を停止する直前の還流排気温度ＴＥＧＲに応じて図７（ａ）に示すＫＡテーブルを検索することにより算出される係数である。ＫＡテーブルは、還流排気温度ＴＥＧＲが高くなるほど、係数ＫＡが増加するように設定されている。ＳＢは、経過時間ＴＭに応じて経過時間補正量ＤＴＭが減少する速度を決定する速度パラメータであり、エンジン回転数ＮＥに応じて図７（ｂ）に示すＳＢテーブルを検索することにより算出される。ＳＢテーブルは、エンジン回転数ＮＥが高くなるほど速度パラメータＳＢが増加するように設定されている。速度パラメータＳＢは、最小値が例えば１．００５程度に設定されるため、経過時間補正量ＤＴＭは常に負の値をとる。

加算部５３は、ＩＧ補正量ＤＩＧ及び経過時間補正量ＤＴＭを加算して、着火時期補正量ＤＣを算出する。減算部５５は、検出された着火時期ＣＡＦＭから着火時期補正量ＤＣを減算することにより、補正着火時期ＣＡＦＭＣを算出する。減算部５６は、燃料噴射時期ＣＡＩＭから補正着火時期ＣＡＦＭＣ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５７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５８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８に示すＣＥＴテーブルを検索し、セタン価ＣＥＴを算出する。

診断部５９は、セタン価ＣＥＴを下記式（１０）に適用し、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを算出するとともに、算出されるセタン価ＣＥＴのばらつきに基づいて、算出されたセタン価ＣＥＴの妥当性を診断し、安定した推定セタン価が得られていないと診断したときは、推定処理の再実行を要求する要求信号ＳＲＥＱを出力する。要求信号ＳＲＥＱが出力されると、再度推定処理が実行される。安定した推定セタン価が得られたと診断したときは、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを出力する。
ＣＥＴＬＲＮ＝α×ＣＥＴ＋（１−α）×ＣＥＴＬＲＮ （１０）
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。

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、診断部５９から出力される。

着火性パラメータＩＧを算出し、算出した着火性パラメータＩＧに応じて燃料噴射時期ＣＡＩＭ及び燃料噴射量ＱＩＮＪを設定することにより、セタン価推定処理を実行するときに、失火が発生したり、燃焼が不安定化すること確実に防止することができる。また、着火性パラメータＩＧに応じて実着火時期ＣＡＦＭを補正することにより、セタン価推定処理を開始する直前のエンジン運転状態や冷却水温ＴＷなどの影響を排除して、正確なセタン価の推定を行うことができる。またセタン価推定処理を開始した時点から時間が経過し、セタン価推定処理を開始する前に行っていた排気還流の影響度合が減少するにつれて、着火時期が変化するが（図３（ｂ）（ｃ）参照）、経過時間補正量ＤＴＭを適用することにより、この着火時期の変化を補正して、比較的長時間に亘って正確なセタン価の推定を行うことができる。

図９は、セタン価推定処理の実行条件の判定及び切換制御信号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。所定実行条件が成立した時点が、「所定運転状態に移行した時点」に相当する。

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Ｓ１５）。
ステップＳ１２で所定実行条件が成立するときは、ＥＧＲ弁２６を閉弁し、排気還流を停止する（ステップＳ１３）。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Ｓ１４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、算出された着火性パラメータＩＧに応じて、燃料噴射時期ＣＡＩＭのフィードバック制御を行う燃料噴射制御モジュールの構成を示す図である。この図に示す各ブロックの機能は、ＣＰＵ１４の演算により実現される。

図１０に示す燃料噴射制御モジュールは、基本噴射時期算出部７１と、目標着火時期算出部７２と、着火時期検出部７３と、予測着火時期算出部７４と、減算部７５と、基本補正量算出部７６と、修正量算出部７７と、加算部７８，７９とを備えている。

基本噴射時期算出部７１は、要求トルクＴＲＱ、エンジン回転数ＮＥ、着火性パラメータＩＧ、及びセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮに応じて、基本燃料噴射時期ＣＡＩＢを算出する。基本燃料噴射時期ＣＡＩＢは、着火性パラメータＩＧが増加するほど、またセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが増加するほど、遅角するように設定される。ここで着火性パラメータＩＧに応じて基本燃料噴射時期ＣＡＩＢを算出することは、従来の制御におけるエンジン冷却水温や大気圧に応じた補正に対応する演算を同時に行っていることに相当する。

目標着火時期算出部７２は、要求トルクＴＲＱ、エンジン回転数ＮＥ、着火性パラメータＩＧ、及びセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮに応じて、目標着火時期ＣＡＦＭＭを算出する。着火時期検出部７３は、図６に示した着火時期検出部５４と同様に着火時期ＣＡＦＭを検出する。減算部７５は、目標着火時期ＣＡＦＭＭから検出着火時期ＣＡＦＭを減算し、着火時期偏差ＤＣＡＦＭを算出する。

予測着火時期算出部７４は、着火性パラメータＩＧ及びセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを下記式（１１）に適用して、予測着火遅れ時間ＴＤＦＭＰを算出し、予測着火遅れ時間ＴＤＦＭＰをエンジン回転数ＮＥに応じて予測着火遅れ角ＤＣＡＦＭＰに変換し、最終的に算出される燃料噴射時期ＣＡＩＭ（前回値）から予測着火遅れ角ＤＣＡＦＭＰを減算することにより（下記式（１２））、予測着火時期ＣＡＦＰを算出する。
ＴＤＦＭＰ＝（１００−ＣＥＴＬＲＮ）／ＩＧ＋ＴＣ （１１）
ＣＡＦＰ＝ＣＡＩＭ−ＤＣＡＦＭＰ （１２）

基本補正量算出部７６は、着火性パラメータＩＧ及びセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮに応じて、着火時期偏差ＤＣＡＦＭを「０」に収束させるように基本補正量ＤＣＡＩＢを算出する。より具体的には、複数の所定セタン価ＣＥＴＸに対応して、図１１に示すようなＤＣＡＩＢマップが設けられており、基本補正量ＤＣＡＩＢは、着火時期偏差ＤＣＡＦＭ及び着火性パラメータＩＧに応じてＤＣＡＩＢマップを検索し、さらにセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮに応じた補間演算を行うことにより算出される。ＤＣＡＩＢマップは、着火時期偏差ＤＣＡＦＭが増加するほど、また着火性パラメータＩＧが減少するほど、基本補正量ＤＣＡＩＢが増加するように設定されている。図１１に示す曲線Ｌ３１及びＬ３２は、それぞれ着火性パラメータＩＧの第１の値ＩＧ１及び第２の値ＩＧ２に対応し、ＩＧ１＜ＩＧ２なる関係を有する。

修正量算出部７７は、図１２に示す処理を実行し、予測着火時期ＣＡＦＰと検出着火時期ＣＡＦＭとの差である予測偏差ＤＣＡＦＰ（＝ＣＡＦＭ−ＣＡＦＰ）に応じて、修正量ＤＣＭを算出する。

加算部７８は、基本補正量ＤＣＡＩＢに修正量ＤＣＭを加算することにより、補正量ＤＣＡＩを算出する。加算部７９は、基本燃料噴射時期ＣＡＩＢに補正量ＤＣＡＩを加算することにより、燃料噴射時期ＣＡＩＭを算出する。

図１２は、修正量算出部７７における処理を示すフローチャートである。この図に示す処理は、各気筒に対応して燃焼サイクル周期で実行されるが、修正量ＤＣＭは全気筒共通の１つのパラメータとして算出される。したがって、何れか１つの気筒に対応する処理で、修正量ＤＣＭが更新されると、他の気筒に対応する処理の修正量ＤＣＭも同様に更新される。

ステップＳ２１では、検出着火時期ＣＡＦＭから予測着火時期ＣＡＦＰを減算することにより、予測偏差ＤＣＡＦＰを算出する。ステップＳ２２では、直近の２００サイクル程度の期間における、予測偏差ＤＣＡＦＰの移動平均値ＤＣＡＦＰＡＶを算出する。

ステップＳ２３では、移動平均値ＤＣＡＦＰＡＶが所定偏差ＤＣＡＴＨ（例えば３度）より大きいか否かを判別する。ステップＳ２３の答が否定（ＮＯ）であるときは、減算修正カウンタＣＳＭの値を「０」に設定し（ステップＳ２４）、ステップＳ２８に進む。

ステップＳ２３で、ＤＣＡＦＰＡＶ＞ＤＣＡＴＨであるときは、減算修正カウンタＣＳＭを「１」だけインクリメントし（ステップＳ２５）、減算修正カウンタＣＳＭの値が所定値ＣＭＸ（例えば５００）以上であるか否かを判別する（ステップＳ２６）。この答が否定（ＮＯ）であるときは、直ちにステップＳ２８に進む。ステップＳ２６で、減算修正カウンタＣＳＭの値が所定値ＣＭＸに達すると、ステップＳ２７に進み、修正量ＤＣＭを所定角度ＤＣＡＸ（例えば２度）だけ減少方向に更新する。その後ステップＳ２８に進む。

ステップＳ２８では、移動平均値ＤＣＡＦＰＡＶが所定偏差ＤＣＡＴＨに負号をつけた値より小さいか否かを判別する。ステップＳ２８の答が否定（ＮＯ）であるときは、加算修正カウンタＣＡＭの値を「０」に設定し（ステップＳ２９）、本処理を終了する。

ステップＳ２８で、ＤＣＡＦＰＡＶ＜−ＤＣＡＴＨであるときは、加算修正カウンタＣＡＭを「１」だけインクリメントし（ステップＳ３０）、加算修正カウンタＣＡＭの値が所定値ＣＭＸ以上であるか否かを判別する（ステップＳ３１）。この答が否定（ＮＯ）であるときは、直ちに本処理を終了する。ステップＳ３１で、加算修正カウンタＣＡＭの値が所定値ＣＭＸに達すると、ステップＳ３２に進み、修正量ＤＣＭを所定角度ＤＣＡＸだけ増加方向に更新する。その後本処理を終了する。

図１３は、図１２の処理を説明するためのタイムチャートである。予測偏差ＤＣＡＦＰの移動平均値ＤＣＡＦＰＡＶが所定偏差ＤＣＡＴＨを超えると（時刻ｔ１）、減算修正カウンタＣＳＭのカウントアップが開始される。減算修正カウンタＣＳＭの値が所定値ＣＭＸに達すると（時刻ｔ２）、修正量ＤＣＭが所定角度ＤＣＡＸだけ減少方向に更新される。時刻ｔ１からｔ２までの期間ＴＤＥＴが、修正量ＤＣＭを更新するか否かを判定する判定期間に相当する。

修正量ＤＣＭが減少方向に更新されると、移動平均値ＤＣＡＦＰＡＶは徐々に減少する。その後移動平均値ＤＣＡＦＰＡＶが所定偏差−ＤＣＡＴＨを下回ると（時刻ｔ３）、加算修正カウンタＣＡＭのカウントアップが開始される。加算修正カウンタＣＡＭの値が所定値ＣＭＸに達すると（時刻ｔ４）、修正量ＤＣＭが所定角度ＤＣＡＸだけ増加方向に更新される。時刻ｔ３からｔ４までの期間ＴＤＥＴが、修正量ＤＣＭを更新するか否かを判定する判定期間に相当する。

修正量ＤＣＭは、エンジン停止後もその値が保持され、つぎにエンジンが始動されたときに保持された値が適用される。式（１ｂ）で定義されるモデルが、実際の着火性を精度よく近似しているときは、予測偏差ＤＣＡＦＰは「０」近傍の値をとるため、修正量ＤＣＭは「０」を維持する。経時変化により、モデルの特性と、実際のエンジンの特性とにずれが生じてくると、予測偏差ＤＣＡＦＰの絶対値が増加し、修正量ＤＣＭが増加方向または減少方向に更新され、モデルの特性ずれの影響が低減される。

図１０に示した燃料噴射制御モジュールにより、実着火時期ＣＡＦＭが目標着火時期ＣＡＦＭＭと一致するように制御が行われる。着火性パラメータＩＧに応じて予測着火時期ＣＡＦＰを算出し、予測着火時期ＣＡＦＰと、実着火時期ＣＡＦＭとの偏差ＤＣＡＦＰに応じて、基本補正量ＤＣＡＩＢを修正し、最終的な補正量ＤＣＡＩを算出するようにしたので、エンジン特性の経年変化に起因する着火性パラメータＩＧの精度低下の影響を抑制し、長期間に亘って正確な着火時期制御を行うことができる。

本実施形態では、燃料噴射弁６が燃料噴射手段に相当し、排気還流通路２５、ＥＧＲ弁２６、還流排気クーラ３０、バイパス通路２９、及び切換弁２８が排気還流手段を構成し、筒内圧センサ２が着火時期検出手段の一部を構成する。また、ＥＣＵ４が着火性パラメータ算出手段、着火時期検出手段の一部、燃料噴射制御手段、燃料性状推定手段、予測着火時期算出手段、目標着火時期算出手段、補正量算出手段、修正量算出手段、補正手段、及び燃料噴射実行手段を構成する。より具体的には、図６の着火性推定部４１が着火性パラメータ算出手段に相当し、着火時期検出部５４が着火時期検出手段に相当し、ＩＧ補正量算出部５１、経過時間補正量算出部５２、加算部５３，減算部５５，５６、スイッチ部５７、セタン価推定部５８、及び診断部５９が燃料性状推定手段に相当する。また図６の燃料噴射パラメータ算出部４３、及び図１０に示す燃料噴射制御モジュールが燃料噴射制御手段に相当し、予測着火時期算出部７４が予測着火時期算出手段に相当し、目標着火時期算出部７２が目標着火時期算出手段に相当し、基本補正量算出部７６及び加算部７８が補正量算出手段に相当し、修正量算出部７７が修正量算出手段に相当し、加算部７９が補正手段に相当する。

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、上述した実施形態では、全気筒に筒内圧センサ２が設けられている例を示したが、一部の気筒にのみ筒内圧センサ２を設けるようにしてもよい。その場合には、着火性パラメータＩＧは、筒内圧センサ２が設けられている気筒について算出した値を平均化したもの（単一気筒の設けられている場合にはその気筒について算出されたもの）を用いる。

また着火性パラメータＩＧは、式（１ａ）に代えて、定数ＫＩＧを含む下記式（１ｃ）により定義するようにしてもよい。
ＩＧ＝ＫＩＧ×（１００−ＣＥＴ）／（ＴＤＦＭ−ＴＣ） （１ｃ）

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、予混合燃焼を行うエンジン運転領域において行うようにしてもよい。
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。 燃料の着火時期（ＣＡＦＭ）に影響を与える要因を説明するための図である。 燃焼室の壁面温度を算出する手法を説明するための図である。 着火性パラメータ（ＩＧ）と、着火遅れ時間（ＴＤＦＭ）との関係を示す図である。 着火性パラメータを用いて燃料性状の推定を行うモジュールの構成を示すブロック図である。 経過時間補正量（ＤＴＭ）の算出に使用されるテーブルを示す図である。 着火遅れ時間（ＴＤＦＭ）をセタン価に変化するテーブルを示す図である。 セタン価推定処理の実行条件を判定する処理のフローチャートである。 着火性パラメータを用いて燃料噴射時期の制御を行うモジュールの構成を示すブロック図である。 図１０に示すモジュールで使用されるマップを示す図である。 図１０に示す修正量算出部における処理のフローチャートである。 図１２に示す処理を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 筒内圧センサ（着火時期検出手段）
３ クランク角度位置センサ（着火時期検出手段）
４ 電子制御ユニット（着火性パラメータ算出手段、着火時期検出手段、燃料噴射制御手段、燃料性状推定手段、予測着火時期算出手段、目標着火時期算出手段、補正量算出手段、修正量算出手段、補正手段、燃料噴射実行手段）
６ 燃料噴射弁（燃料噴射手段）
４１ 着火性推定部（着火性パラメータ算出手段）
５１ ＩＧ補正量算出部（燃料性状推定手段）
５２ 、経過時間補正量算出部（燃料性状推定手段）
５３ 加算部（燃料性状推定手段）
５５，５６ 減算部（燃料性状推定手段）
５７ スイッチ部（燃料性状推定手段）
５８ セタン価推定部（燃料性状推定手段）
７２ 目標着火時期算出部（目標着火時期算出手段）
７４ 予測着火時期算出部（予測着火時期算出手段）
７６ 基本補正量算出部（補正量算出手段）
７７ 修正量算出部（修正量算出手段）
７８ 加算部（補正量算出手段）
７９ 加算部（補正手段）

Claims (5)

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、
   前記燃料の燃料性状を示すパラメータを、前記燃焼室内に噴射された燃料の着火遅れを示すパラメータで除算した値に比例するパラメータとして定義され、前記燃料の着火性を示す着火性パラメータを算出する着火性パラメータ算出手段と、
   算出した着火性パラメータを用いて、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を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記燃料噴射手段により噴射された燃料の実着火時期を検出する着火時期検出手段と、前記実着火時期に基づいて前記燃料の燃料性状を推定する燃料性状推定手段とをさらに備え、前記燃料性状推定手段は、前記着火性パラメータに応じて前記実着火時期の補正を行い、補正された着火時期に基づいて前記推定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. 前記燃料噴射手段により噴射された燃料の実着火時期を検出する着火時期検出手段をさらに備え、
   前記燃料噴射制御手段は、
   前記着火性パラメータに応じて、前記燃料噴射手段により噴射された燃料の予測着火時期を算出する予測着火時期算出手段と、
   前記機関の運転状態に応じて目標着火時期を算出する目標着火時期算出手段と、
   前記実着火時期が前記目標着火時期に一致するように燃料噴射時期の補正量を算出する補正量算出手段と、
   前記予測着火時期及び実着火時期に応じて、前記補正量の修正量を算出する修正量算出手段と、
   前記修正量により前記補正量を修正し、修正した補正量を用いて前記燃料噴射時期を補正する補正手段と、
   補正された燃料噴射時期に応じて前記燃料噴射手段による燃料噴射を実行する燃料噴射実行手段とを備える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。
4. 前記着火性パラメータ算出手段は、前記燃焼室内のガスの温度、圧力、及び流速に関わる流速パラメータ、前記燃焼室の壁面温度、並びに前記燃焼室に供給される新気の流量を入力パラメータとして定義される着火性モデルを用いて前記着火性パラメータを算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 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、
   前記壁面温度は、前記機関の回転数、前記燃料噴射手段による燃料噴射量、前記機関の冷却水温度、前記機関に吸入される空気の温度、及び前記排気還流手段により還流される排気の温度に応じて算出されることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。

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