JP2011117387A

JP2011117387A - 圧縮着火式内燃機関

Info

Publication number: JP2011117387A
Application number: JP2009276644A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Nakajima; 俊哉中島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2011-06-16
Also published as: DE102010062416A1

Abstract

【課題】排気ガスに含まれる微粒子の濃度から燃料の蒸留性状を好適に推定する。
【解決手段】本発明に係る圧縮着火式内燃機関においては、内燃機関の第１負荷Ｌ１での運転時に、排気ガスに含まれる微粒子の第１濃度が検出される。また内燃機関の第２負荷Ｌ２での運転時に、微粒子の第２濃度が検出される。これら第１および第２負荷の差ΔＬと、第１および第２濃度の差（ΔＳ）との比（ΔＳ／ΔＬ）に基づき、使用燃料の蒸留性状が推定される。負荷と微粒子濃度との間に、燃料の蒸留性状に応じて勾配が異なる比例関係がある。この特性を利用して蒸留性状が推定される。
【選択図】図２

Description

本発明は圧縮着火式内燃機関すなわちディーゼルエンジンに関する。

ディーゼルエンジンの分野では、石油枯渇および地球環境問題の観点から様々な使用燃料が検討されている。そして燃料である軽油の軽質化が検討されているが、実際に使用される燃料はユーザによってまちまちである。そこで多種多様な燃料に対応できるよう、エンジン側或いは車両側で燃料の蒸留性状を判別することが求められている。

燃料の蒸留性状をエンジン側或いは車両側で判別するのは一般的には困難である。通常、燃料の蒸留性状は大掛かりな蒸留装置を用いて検出されるが、このような装置を車両に搭載するのは困難である。そこで蒸留性状を検出する簡易的な装置として、Ａ／Ｆ（空燃比）センサで検出したＡ／Ｆ値に基づき蒸留性状を算出する装置や、筒内圧センサで検出された筒内圧値の変動率から蒸留性状を検出する装置が提案されている。しかし、これらの装置は精度、応答性およびコストの面で問題があり、実用化には至っていない。

国際公開第０５／１１３７３３号パンフレット

本発明者は、鋭意研究の結果、燃料の蒸留性状と、内燃機関から排出される微粒子（ＰＭ、パティキュレート）の濃度との間に一定の相関性があることを見出し、本発明を創案するに至った。すなわち、本発明の一の目的は、内燃機関の排気ガスに含まれる微粒子の濃度から燃料の蒸留性状を好適に推定することができる圧縮着火式内燃機関を提供することにある。

本発明の一の形態によれば、
圧縮着火式内燃機関の排気ガスに含まれる微粒子の濃度を検出するための検出手段と、
前記内燃機関の第１負荷での運転時に前記微粒子濃度検出手段により検出された第１濃度と、前記内燃機関の第２負荷での運転時に前記微粒子濃度検出手段により検出された第２濃度とを取得すると共に、前記第１および第２負荷の差と、前記第１および第２濃度の差との比に基づき、使用燃料の蒸留性状を推定する推定手段と、
を備えたことを特徴とする圧縮着火式内燃機関が提供される。

本発明者の研究結果によれば、内燃機関の負荷と排気ガスの微粒子濃度との間に、使用燃料の蒸留性状に応じて勾配が異なる比例関係があることが判明した。従って、この特性を利用することにより、使用燃料の蒸留性状を好適に推定することが可能である。

本発明の他の形態によれば、
圧縮着火式内燃機関の排気ガスに含まれる微粒子の濃度を検出するための検出手段と、
燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタであって、噴孔径が可変のインジェクタと、
第１噴孔径での燃料噴射時に前記微粒子濃度検出手段により検出された第１濃度と、第２噴孔径での燃料噴射時に前記微粒子濃度検出手段により検出された第２濃度とを取得すると共に、前記第１および第２噴孔径の差と、前記第１および第２濃度の差との比に基づき、使用燃料の蒸留性状を推定する推定手段と、
を備えたことを特徴とする圧縮着火式内燃機関が提供される。

本発明者の研究結果によれば、インジェクタの噴孔径と排気ガスの微粒子濃度との間に、使用燃料の蒸留性状に応じて勾配が異なる比例関係があることが判明した。従って、この特性を利用することによっても、使用燃料の蒸留性状を好適に推定することが可能である。

好ましくは、前記蒸留性状がＴ９０である。

また好ましくは、前記圧縮着火式内燃機関が、前記推定手段により推定された蒸留性状に基づき燃料噴射量、燃料噴射時期および燃料噴射圧の少なくとも一つを制御する制御手段をさらに備える。

本発明によれば、内燃機関の排気ガスに含まれる微粒子の濃度から燃料の蒸留性状を好適に推定することができるという、優れた効果が発揮される。

本発明の実施形態に係る内燃機関を概略的に示す図である。異なる燃料についてのエンジン負荷およびスモークの関係を示すグラフである。比ΔＳ／ΔＬからＴ９０を推定するためのマップである。実施形態に係る蒸留性状推定処理の一例を示すフローチャートである。噴射圧マップから得られるアイドル運転時の目標噴射圧の値を示す図である。可変噴孔インジェクタの一例を示す断面図である。異なる燃料についての噴孔径およびスモークの関係を示すグラフである。比ΔＳ／ΔＤからＴ９０を推定するためのマップである。他の実施形態に係る蒸留性状推定処理の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。

図１に、本発明の実施形態に係る内燃機関を概略的に示す。１は自動車用の圧縮着火式内燃機関即ちディーゼルエンジンであり、２は吸気ポートに連通されている吸気マニフォルド、３は排気ポートに連通されている排気マニフォルド、４は燃焼室である。本実施形態では、不図示の燃料タンクから高圧ポンプ５に供給された燃料が、高圧ポンプ５によりコモンレール６に圧送されて高圧状態で蓄圧され、このコモンレール６内の高圧燃料がインジェクタ７から燃焼室４内に直接噴射供給される。

エンジン１からの排気ガスは、排気マニフォルド３からターボチャージャ８を経た後にその下流の排気通路９に流され、後述の装置により浄化処理された後、大気に排出される。なお、ディーゼルエンジンの形態としてはこのようなコモンレール式燃料噴射装置を備えたものに限らない。

他方、エアクリーナ１０から吸気通路１１内に導入された吸入空気は、エアフローメータ１２、ターボチャージャ８、インタークーラ１３、スロットルバルブ１４を順に通過して吸気マニフォルド２に至る。エアフローメータ１２は吸入空気量を検出するためのセンサであり、具体的には吸入空気の流量に応じた信号を出力する。スロットルバルブ１４には電子制御式のものが採用されている。

エンジン１はＥＧＲ装置をも含む。ＥＧＲ装置は、排気マニフォルド３内の排気ガスを吸気通路１１に環流させるためのＥＧＲ通路１７と、ＥＧＲ通路１７を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１８と、ＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲ弁１９とを備える。

排気通路９には、排気ガス中の煤等の微粒子（ＰＭ、パティキュレート）を捕集するパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦという）２０が設置されている。ＤＰＦ２０には貴金属からなる触媒が担持されており、捕集した微粒子を酸化、燃焼できるようになっている。なお、他の後処理装置として、排気ガス中の未燃成分（特にＨＣ）を酸化して浄化する酸化触媒と、排気ガス中のＮＯｘを還元除去するＮＯｘ触媒が設けられるのが好ましい。

排気通路９または排気マニフォルド３に設けられた燃料添加弁２１から適宜なタイミングで排ガス中に燃料が添加される。すると、ＤＰＦ２０に、ＨＣを多く含むリッチな排気ガスが供給され、このリッチガスが触媒を介して酸化、燃焼し、同時にＤＰＦに堆積されている微粒子が燃焼する。これによりＤＰＦ２０は再生される。

ＤＰＦ２０の前後の差圧を検出するための差圧センサ２２が設けられている。この差圧センサ２２は、ＤＰＦ２０に捕集された微粒子の堆積量の検出に用いられる。またＤＰＦ２０の温度（床温）を検出するための温度センサ２３が設けられている。

さらに、排気ガスに含まれる微粒子の濃度を検出するためのスモークセンサ２４がＤＰＦ２０の上流側に設けられている。スモークセンサ２４は、例えば光透過式黒煙測定装置（オパシメータ）のような光学式センサ、又はＨＣ若しくはＣＯなどの還元性ガスの濃度を検知するガス濃度感知式センサから構成されることができる。

制御手段としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含む。ＥＣＵ１００は、各種センサ類の検出値等に基づいて、所望のエンジン制御が実行されるように、インジェクタ７、高圧ポンプ５、スロットルバルブ１４、ＥＧＲ弁１９、燃料添加弁２１等を制御する。ＥＣＵ１００には、センサ類として、上述のエアフローメータ１２、差圧センサ２２、温度センサ２３、スモークセンサ２４が接続されている。

またＥＣＵ１００には、クランク角センサ１５およびアクセル開度センサ１６が接続されている。クランク角センサ１５はクランク角の回転時にクランクパルス信号をＥＣＵ１００に出力し、ＥＣＵ１００はそのクランクパルス信号に基づきエンジン１のクランク角を検出すると共に、エンジン１の回転速度を算出する。アクセル開度センサ１６は、ユーザによって操作されるアクセルペダルの開度（アクセル開度）に応じた信号をＥＣＵ１００に出力する。

またＥＣＵ１００には、コモンレール圧センサ２５および大気圧センサ２６が接続されている。大気圧センサ２６は、エンジン外部の大気圧に対応した信号をＥＣＵ１００に出力する。コモンレール圧センサ２５は、コモンレール６内の燃料圧力（コモンレール圧）に対応した信号をＥＣＵ１００に出力する。このコモンレール圧は、インジェクタ７から噴射される燃料の圧力すなわち噴射圧となる。コモンレール圧センサ２５によって検出された実際圧がエンジン運転状態に応じた目標圧に一致するよう、高圧ポンプ５が制御され、コモンレール圧はフィードバック制御される。

次に、使用燃料の蒸留性状の推定について説明する。

蒸留性状とは、ＪＩＳＫ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」に準拠して測定されるＴ９０等をいう。Ｔ９０は、９０％留集温度もしくは９０％留出温度などとも称され、９０％蒸発する温度のことをいう。Ｔ９０を低下させることで、燃料は軽質化され、燃料は蒸発しやすくなる。よってエンジンの燃焼室内で燃料が微粒化し易くなり、結果、煤などの微粒子が減少する。蒸留性状を表すものとしてはＴ９０のほかにＴ５０、Ｔ１０、ＥＰ等がある。

一方、ユーザが使用する燃料の蒸留性状は、給油場所等のユーザの事情によって今後益々変化する可能性がある。従って個々の車両でその時々に使用される燃料の蒸留性状を検出、把握し、ひいてはその燃料の蒸留性状に適したエンジン制御を行うのが好ましい。

図２は、異なる蒸留性状を有する２種類の燃料Ａ，Ｂを使用した場合の、エンジン負荷と、排気ガス中のスモークとの関係を示すグラフである。ここでスモークの単位であるＦＳＮとはFilter Smoke Numberのことである。紙を通して所定量の排気ガスを吸引し、付着したスモークの反射率を測定する評価方法から得られる０〜１０までの値である。このスモークの値は、排気ガスの微粒子濃度と比例関係にある。このため両者は等価とみなすことができる。一方、例えば燃料ＡはＴ９０が３５０℃の燃料であり、燃料ＢはＴ９０が２８０℃のより軽質化された燃料である。

エンジン負荷の増加につれ、スモークは比例的に増加する。その理由は、エンジン負荷が高いほど筒内温度が上昇し、着火遅れが短くなり、混合気が十分に混合される前に着火が生じてしまうからである。

一方、エンジン負荷の増加に対するスモーク増加の割合、すなわちグラフ中の線の勾配ないし傾きは、蒸留性状に応じて異なり、Ｔ９０が高いほど大きくなる。その理由は、軽質化されてない燃料ほど蒸発、微粒化が困難となり、微粒子が発生しやすくなるからである。

かかる特性を踏まえ、本実施形態では、原理上、上記の割合ないし勾配の相違を利用して蒸留性状を推定する。すなわち、第１負荷Ｌ１および第２負荷Ｌ２の間のスモーク差ΔＳと、第１負荷Ｌ１および第２負荷Ｌ２の差ΔＬ＝Ｌ２−Ｌ１との比ΔＳ／ΔＬを算出する。そして、図３に示すような予め作製されたマップから、比ΔＳ／ΔＬに対応するＴ９０を算出する。こうすることで使用燃料の蒸留性状を好適に推定することができる。

図３のマップでは、Ｔ９０と比ΔＳ／ΔＬが比例関係にある。そして図２に示すように、同一の負荷差ΔＬに対し、燃料Ａの使用時では大きなスモーク差ΔＳ_Aおよび比ΔＳ／ΔＬ_Aが得られ、燃料Ｂの使用時では小さなスモーク差ΔＳ_Bおよび比ΔＳ／ΔＬ_Bが得られる。従って図３のマップに従い、燃料Ａの使用時では大きなＴ９０_Aが得られ、燃料Ｂの使用時では小さなＴ９０_Bが得られ、実際の使用燃料に合致したＴ９０が得られる。

このような割合ないし勾配を利用する手法は、単に負荷に対応したスモークの絶対値のみからＴ９０を推定する手法に比べ、有利である。なぜなら、絶対値で推定する手法は、大気温（環境温度）や大気圧などの外乱の影響を受けやすいからである。例えば同一負荷、同一燃料という条件下であっても、環境温度が高くなると着火遅れが短くなりスモークが増大する。一方、本実施形態のような勾配を利用する手法だと、このような外乱の影響を大幅に低減し、誤差を縮小することができる。そのため、より高精度で蒸留性状を推定することが可能である。

図４に、本実施形態に係る蒸留性状推定処理の一例を示す。

まずステップＳ１０１において、ＥＣＵ１００は、所定の第１検出条件が成立したか否かを判定する。すなわち、ＥＣＵ１００は、エンジンが比較的低負荷で定常運転していることを検出した場合、例えばアイドリング運転していることを検出した場合に、第１検出条件が成立したと判定する。

第１検出条件が成立していない場合、待機状態となり、第１検出条件が成立したならばステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２においてＥＣＵ１００は、その時点での微粒子の第１濃度Ｐ１と第１負荷Ｌ１とを検出する。第１濃度Ｐ１はスモークセンサ２４の検出信号に基づいて検出される。他方、第１負荷Ｌ１は、例えばアクセル開度センサ１６によって検出されたアクセル開度に基づいて検出される。

次にＥＣＵ１００は、ステップＳ１０３において、所定の第２検出条件が成立したか否かを判定する。すなわち、ＥＣＵ１００は、エンジンが比較的高負荷で定常運転していることを検出した場合に、第２検出条件が成立したと判定する。このエンジンが比較的高負荷で定常運転している場合とは、例えば、車両が所定値以上の加速度で加速している場合や、アクセル開度が所定値以上の値でほぼ一定になっている場合が該当する。

第２検出条件が成立していない場合、待機状態となり、第２検出条件が成立したならばステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４においてＥＣＵ１００は、その時点での微粒子の第２濃度Ｐ２と第２負荷Ｌ２とを検出する。これら濃度および負荷の検出方法はステップＳ１０２と同様である。

次にＥＣＵ１００は、ステップＳ１０５において、第１濃度Ｐ１と第２濃度Ｐ２の差ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１を算出すると共に、第１負荷Ｌ１と第２負荷Ｌ２の差ΔＬ＝Ｌ２−Ｌ１を算出する。そしてこれら濃度差ΔＰおよび負荷差ΔＬから、これらの比ΔＰ／ΔＬを算出する。

次いでＥＣＵ１００は、ステップＳ１０６において、予め作製、記憶された図３に類似の所定のマップから、比ΔＰ／ΔＬに対応する蒸留性状すなわちＴ９０の値を算出する。これにより、現在使用されている燃料の蒸留性状が推定されることとなる。

この後ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０７において、算出ないし推定されたＴ９０の値に基づき、燃料噴射制御マップを選択する。この燃料噴射制御マップには、少なくとも、燃料噴射量の目標値が入力された噴射量マップ、燃料噴射時期の目標値が入力された噴射時期マップ、および燃料噴射圧の目標値が入力された噴射圧マップが含まれる。各マップについて、様々なＴ９０の値に対応した複数のマップがＥＣＵ１００に予め記憶されており、ＥＣＵ１００はこれらの中から、算出されたＴ９０の値に対応する燃料噴射制御マップを選択する。

図５には、一例として、噴射圧マップから得られるアイドル運転時の目標噴射圧の値を示す。図から分かるように、目標噴射圧は大気圧の値によっても変化する。そこでＥＣＵ１００は、算出されたＴ９０の値に対応する目標噴射圧マップを選択すると共に、このマップ内の値と、大気圧センサ２６によって検出された実際の大気圧の値とに基づき、アイドル運転時の目標噴射圧を決定する。そして以降、ＥＣＵ１００は、実際の噴射圧（すなわちコモンレール圧）が、決定された目標噴射圧に一致するよう、噴射圧を制御する。燃料噴射量および燃料噴射時期も同様の方法で、算出されたＴ９０の値に基づきＥＣＵ１００により制御される。なお、Ｔ９０の値に基づく制御は燃料噴射量、燃料噴射時期および燃料噴射圧の少なくとも一つに対して行えばよく、必ずしもこれら全てに対して行う必要はない。

ここで述べた蒸留性状推定処理では、まず低負荷側の第１負荷Ｌ１で第１濃度Ｐ１を検出し、次に高負荷側の第２負荷Ｌ２で第２濃度Ｐ２を検出した。よってエンジンまたは車両の加速時に蒸留性状の推定が可能である。一方、これとは逆に、先に高負荷側の第２負荷Ｌ２で第２濃度Ｐ２を検出し、次いで低負荷側の第１負荷Ｌ１で第１濃度Ｐ１を検出し、エンジンまたは車両の減速時に蒸留性状の推定を行ってもよい。また、このような二つのタイミングに限らず、より多くのタイミングで負荷と濃度を検出し、これら負荷と濃度から平均的な比を求め、当該比に基づいて蒸留性状を推定してもよい。

次に、他の実施形態を説明する。前記実施形態は、エンジン負荷差ΔＬとスモーク差ΔＳとの比ΔＳ／ΔＬに基づいてＴ９０を推定するものであった。これに対し、本実施形態は、エンジン負荷差ΔＬに代わって、インジェクタ７の噴孔径の差ΔＤを用いる点が、前記実施形態と異なる。

本実施形態ではインジェクタ７に、噴孔径が可変のインジェクタすなわち可変噴孔インジェクタが用いられる。図６にはこのような可変噴孔インジェクタの一例が示されている。インジェクタ７は、それぞれ噴孔径の異なる二種類の噴孔３１，３２を有する。第１噴孔３１は第１噴孔径Ｄ１を有し、第２噴孔３２は、第１噴孔径Ｄ１より大径の第２噴孔径Ｄ２を有する。第１噴孔３１、第２噴孔３２ともにインジェクタ中心回りに複数ずつ配置されるが、第１噴孔３１は第２噴孔３２よりも中心側かつ下方に位置される。インジェクタ内部には、第１噴孔３１を開閉する軸状の第１ニードル弁３３が中心側に設けられ、第２噴孔３２を開閉する円筒状の第２ニードル弁３４が第１ニードル弁３３の外側に設けられている。これらニードル弁３３，３４は図示しないアクチュエータにより個別に開閉（昇降）される。

第１噴孔３１のみから燃料噴射を行うときは第１ニードル弁３３のみが開弁（上昇）され、第２噴孔３２のみから燃料噴射を行うときは第２ニードル弁３４のみが開弁（上昇）される。第１噴孔３１および第２噴孔３２の両方から燃料噴射を行うときは、第１ニードル弁３３および第２ニードル弁３４の両方が開弁（上昇）される。ＥＣＵ１００は、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射を行う噴孔を切り替える。なお、可変噴孔インジェクタの構成はこのようなもの以外も可能である。

図７は、図２に類似の噴孔径とスモークとの関係を示すグラフである。燃料Ｂは燃料Ａより軽質である。これから分かるように、噴孔径の増加につれ、スモークは比例的に増加する。その理由は次の通りである。すなわち、噴孔径が増加すると燃料噴霧の拡散が低下する。噴孔径が大きい方が、より大きな塊からなる燃料噴霧が形成され、混合気のミキシングが不十分となり、スモークが発生しやすくなる。

一方、噴孔径の増加に対するスモーク増加の割合、すなわちグラフ中の線の勾配ないし傾きは、蒸留性状に応じて異なり、Ｔ９０が高いほど大きくなる。その理由は、軽質化されてない燃料ほど蒸発、微粒化が困難となり、微粒子が発生しやすくなるからである。

この特性は、前記実施形態におけるエンジン負荷およびスモークの間の特性と同じである。よってこの特性を利用しても、前記実施形態同様、蒸留性状を推定可能である。具体的には、第１噴孔径Ｄ１および第２噴孔径Ｄ２の間のスモーク差ΔＳと、第１噴孔径Ｄ１および第２噴孔径Ｄ２の差ΔＤ＝Ｄ２−Ｄ１との比ΔＳ／ΔＤを算出する。そして、図８に示すような予め作製されたマップから、比ΔＳ／ΔＤに対応するＴ９０を算出する。こうすることで使用燃料の蒸留性状を好適に、しかも高精度で推定することができる。

図９に、他の実施形態に係る蒸留性状推定処理の一例を示す。

まずステップＳ２０１において、ＥＣＵ１００は、所定の第１検出条件が成立したか否かを判定する。すなわち、ＥＣＵ１００は、第１噴孔３１で燃料噴射を実行していることを検出した場合、第１検出条件が成立したと判定する。

第１検出条件が成立していない場合、待機状態となり、第１検出条件が成立したならばステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２においてＥＣＵ１００は、第１噴孔３１（第１噴孔径Ｄ１）での燃料噴射時における微粒子の第１濃度Ｐ１と、第１噴孔径Ｄ１とを検出する。第１濃度Ｐ１は、スモークセンサ２４の検出信号に基づいて検出される。他方、第１噴孔径Ｄ１は、ＥＣＵ１００が予め記憶しておいた第１噴孔径Ｄ１の値を読み出すことによって検出される。

次にＥＣＵ１００は、ステップＳ２０３において、所定の第２検出条件が成立したか否かを判定する。すなわち、ＥＣＵ１００は、第２噴孔３２で燃料噴射を実行していることを検出した場合、第２検出条件が成立したと判定する。

第２検出条件が成立していない場合、待機状態となり、第２検出条件が成立したならばステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４においてＥＣＵ１００は、第２噴孔３２（第２噴孔径Ｄ２）での燃料噴射時における微粒子の第２濃度Ｐ２と、第２噴孔径Ｄ２とを検出する。これら濃度および噴孔径の検出方法はステップＳ２０２と同様である。

次にＥＣＵ１００は、ステップＳ２０５において、第１濃度Ｐ１と第２濃度Ｐ２の差ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１を算出すると共に、第１噴孔径Ｄ１と第２噴孔径Ｄ２の差ΔＤ＝Ｄ２−Ｄ１を算出する。そしてこれら濃度差ΔＰおよび噴孔径差ΔＤから、これらの比ΔＰ／ΔＤを算出する。

次いでＥＣＵ１００は、ステップＳ２０６において、予め作製、記憶された図８に類似の所定のマップから、比ΔＰ／ΔＤに対応する蒸留性状すなわちＴ９０の値を算出する。これにより、現在使用されている燃料の蒸留性状が推定されることとなる。

この後ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０７において、前記ステップＳ１０７と同様、算出ないし推定されたＴ９０の値に基づき、燃料噴射制御マップを選択する。そして以降、選択された燃料噴射制御マップを用いて燃料噴射量、燃料噴射時期および燃料噴射圧の少なくとも一つを制御する。

この噴孔径を用いる方法は、前記実施形態のようなエンジン負荷を用いる方法に比べ、同一負荷での蒸留性状の推定が可能であるという特徴がある。すなわち噴孔径が異なりさえすれば、同一負荷でも蒸留性状を推定することが可能である。

ここで述べた蒸留性状推定処理では、まず小噴孔側の第１噴孔径Ｄ１で第１濃度Ｐ１を検出し、次に大噴孔側の第２噴孔径Ｄ２で第２濃度Ｐ２を検出した。一方、これとは逆に、先に大噴孔側の第２噴孔径Ｄ２で第２濃度Ｐ２を検出し、次いで小噴孔側の第１噴孔径Ｄ１で第１濃度Ｐ１を検出してもよい。また、３以上の異なる噴孔径を有するインジェクタの場合には、各噴孔径に対応した濃度を検出し、これら噴孔径と濃度から平均的な比を求め、当該比に基づいて蒸留性状を推定してもよい。

以上に述べた本発明の蒸留性状推定装置または方法は、Ａ／Ｆ値に基づく第１の従来技術および筒内圧値に基づく第２の従来技術に比べ、同等の応答性を有しつつもより高い精度で蒸留性状を推定できる利点を有する。従って、今後の燃料多様化やエミッションおよび燃費低減にも非常に有利である。

なお、微粒子濃度検出方法は、上記の如きスモークセンサ２４を用いる方法以外に、差圧センサ２２を用いる方法や温度センサ２３を用いる方法が可能である。前者については、ＤＰＦ２０の微粒子堆積量が増加するほど差圧が大きくなるので、単位時間当たりの差圧変化量を検出することで単位時間当たりの微粒子量を検出できる。この単位時間当たりの微粒子量を、単位時間当たりの排ガス量（吸入空気量の値で代用可）で除することにより、単位時間当たりの微粒子濃度を検出できる。

後者については、燃料添加弁２１から既知の一定量の燃料添加を行った場合のＤＰＦ床温の昇温量は、ＤＰＦ２０の微粒子堆積量に比例する。よって１燃料添加当たりの昇温量から推定された微粒子量を、その燃料添加から１回前の燃料添加までの間の排ガス量で除することにより、燃料添加間隔当たりの微粒子濃度を検出できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は他の実施形態を採ることも可能である。例えば蒸留性状については、Ｔ９０に限らず、Ｔ５０、Ｔ１０、ＥＰのいずれかを採用してもよい。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１圧縮着火式内燃機関
４燃焼室
７インジェクタ
２４スモークセンサ
３１第１噴孔
３２第２噴孔
Ｄ１第１噴孔径
Ｄ２第２噴孔径
Ｐ微粒子濃度

Claims

圧縮着火式内燃機関の排気ガスに含まれる微粒子の濃度を検出するための検出手段と、
前記内燃機関の第１負荷での運転時に前記微粒子濃度検出手段により検出された第１濃度と、前記内燃機関の第２負荷での運転時に前記微粒子濃度検出手段により検出された第２濃度とを取得すると共に、前記第１および第２負荷の差と、前記第１および第２濃度の差との比に基づき、使用燃料の蒸留性状を推定する推定手段と、
を備えたことを特徴とする圧縮着火式内燃機関。
圧縮着火式内燃機関の排気ガスに含まれる微粒子の濃度を検出するための検出手段と、
燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタであって、噴孔径が可変のインジェクタと、
第１噴孔径での燃料噴射時に前記微粒子濃度検出手段により検出された第１濃度と、第２噴孔径での燃料噴射時に前記微粒子濃度検出手段により検出された第２濃度とを取得すると共に、前記第１および第２噴孔径の差と、前記第１および第２濃度の差との比に基づき、使用燃料の蒸留性状を推定する推定手段と、
を備えたことを特徴とする圧縮着火式内燃機関。
前記蒸留性状がＴ９０であることを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮着火式内燃機関。
前記推定手段により推定された蒸留性状に基づき燃料噴射量、燃料噴射時期および燃料噴射圧の少なくとも一つを制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧縮着火式内燃機関。