JP2012122373A - セタン価推定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この装置は、目標燃料噴射時期TQstaおよび目標燃料噴射時間TQtmaに基づく燃料噴射を実行するとともに(S205)、その実行に伴い発生するディーゼル機関の出力トルクの指標値(回転変動量ΣΔNE)を算出し(S206)、回転変動量ΣΔNEに基づいて推定セタン価を算出する(S207)。燃料噴射時における燃料噴射弁内部の燃料圧力を燃料センサによって検出するとともに、その検出した燃料圧力の変動波形に基づいて補正項K1〜K3を算出する。燃料温度THQに基づいて補正項K4aを算出する(S203)。各補正項K1〜K3,K4aに基づき目標燃料噴射時期TQstaおよび目標燃料噴射時間TQtmaを補正する(S204)。
【選択図】図10
Description
本発明では、ディーゼル機関への燃料噴射が目標燃料噴射量に基づき実行されるとともに、その燃料噴射の実行に伴い発生するディーゼル機関の出力トルクの指標値が算出される。そして、燃料噴射量が一定であるとの仮定のもとで、上記出力トルクの指標値に基づいて燃料のセタン価が推定される。
以下、本発明を具体化した第1の実施の形態にかかるセタン価推定装置について説明する。
同図1に示すように、ディーゼル機関10の気筒11には吸気通路12が接続されている。ディーゼル機関10の気筒11内には吸気通路12を介して空気が吸入される。なお、このディーゼル機関10は駆動源として車両に搭載されている。また、このディーゼル機関10としては複数(本実施の形態では四つ[♯1〜♯4])の気筒11を有するものが採用されている。ディーゼル機関10には、気筒11毎に、同気筒11内に燃料を直接噴射する直噴タイプの燃料噴射弁20が取り付けられている。この燃料噴射弁20の開弁駆動によって噴射された燃料はディーゼル機関10の気筒11内において圧縮加熱された吸入空気に触れて着火および燃焼する。そしてディーゼル機関10では、気筒11内における燃料の燃焼に伴い発生するエネルギによってピストン13が押し下げられてクランクシャフト14が強制回転されるようになる。ディーゼル機関10の気筒11において燃焼した燃焼ガスは排気としてディーゼル機関10の排気通路15に排出される。
図2に、燃料噴射弁20の断面構造を示す。
同図2に示すように、燃料噴射弁20のハウジング21の内部にはニードル弁22が設けられている。このニードル弁22はハウジング21内において往復移動(同図の上下方向に移動)することの可能な状態で設けられている。ハウジング21の内部には上記ニードル弁22を噴射孔23側(同図の下方側)に常時付勢するスプリング24が設けられている。またハウジング21の内部には、上記ニードル弁22を間に挟んで一方側(同図の下方側)の位置にノズル室25が形成されており、他方側(同図の上方側)の位置に圧力室26が形成されている。
先ず、アクセル操作量ACCや機関回転速度NE、燃料のセタン価(詳しくは、後述する推定セタン価)などに基づいて、機関運転のための燃料噴射量についての制御目標値(目標噴射量TAU)が算出される。その後、目標噴射量TAUおよび機関回転速度NEに基づいて燃料噴射時期の制御目標値(目標噴射時期Tst)や燃料噴射時間の制御目標値(目標噴射時間Ttm)が算出される。そして、それら目標噴射時期Tstおよび目標噴射時間Ttmに基づいて各燃料噴射弁20の開弁駆動が実行される。これにより、そのときどきのディーゼル機関10の運転状態に見合う量の燃料が各燃料噴射弁20から噴射されてディーゼル機関10の各気筒11内に供給されるようになる。
図3に、燃料圧力PQの推移と燃料噴射率の検出時間波形との関係を示す。
なお図4は上記補正処理の具体的な処理手順を示すフローチャートであり、同フローチャートに示される一連の処理は所定周期毎の割り込み処理として電子制御ユニット40により実行される。また、図5および図6は、検出時間波形と基本時間波形との関係の一例をそれぞれ示している。
燃料噴射制御の実行に際しては、目標噴射時期Tstを補正項K1によって補正した値(本実施の形態では、目標噴射時期Tstに補正項K1を加算した値)が最終的な目標噴射時期Tstとして算出される。このようにして目標噴射時期Tstを算出することにより、基本時間波形における開弁動作開始時期Tosbと検出時間波形における開弁動作開始時期Tosbとの間のずれが小さく抑えられるようになるため、燃料噴射の開始時期がディーゼル機関10の運転状態に応じたかたちで精度よく設定されるようになる。
この推定制御は基本的には次のように実行される。すなわち先ず、実行条件の成立時において、予め定められた所定量(例えば、数立方ミリメートル)での燃料噴射が実行されるとともに、その燃料噴射の実行に伴い発生するディーゼル機関10の出力トルクの指標値(後述する回転変動量ΣΔNE)が算出される。そして、この回転変動量ΣΔNEに基づいて燃料のセタン価が推定される。ディーゼル機関10に供給される燃料のセタン価が高いときほど、燃料が着火し易く同燃料の燃え残りが少なくなるために、燃料の燃焼に伴って発生する機関トルクが大きくなる。本実施の形態の推定制御では、そうした燃料のセタン価とディーゼル機関10の出力トルクとの関係をもとに同燃料のセタン価が推定される。
所定量での燃料噴射の実行に伴い発生するディーゼル機関10の出力トルクには上限(詳しくは、燃料の燃え残りが「0」のときの出力トルク)がある。上記出力トルクが上限になる領域は、機関回転速度NEが低い状況で上記燃料噴射が実行される領域や(図8参照)、進角側の時期において上記燃料噴射が実行される領域(図9参照)である。そうした領域においては、燃料のセタン価によることなくディーゼル機関10の出力トルクが上限になってしまうために、同出力トルク(詳しくは、回転変動量ΣΔNE)をもとに燃料のセタン価を判別することができない。
図10は、上記推定制御処理の具体的な実行手順を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される一連の処理は、推定制御処理の実行手順を概念的に示したものであり、実際の処理は所定周期毎の割り込み処理として電子制御ユニット40により実行される。
[条件イ]アクセル操作部材の操作解除による車両走行速度および機関回転速度NEの減速中においてディーゼル機関10の運転のための燃料噴射を一時的に停止させる制御(いわゆる燃料カット制御)が実行されていること。
[条件ロ]燃料タンク32への燃料補給が行われたと判定された後に、燃料のセタン価の推定値(後述する推定セタン価)を算出した履歴がないこと。なお燃料タンク32への燃料補給が行われたことは、備蓄量センサ45により検出される燃料備蓄量が所定の判定量以上増加したことをもって判定される。
[条件ハ]燃料タンク32への燃料補給が行われたと判定された後に、燃料タンク32から新たに供給された燃料によって同燃料タンク32と燃料噴射弁20とを繋ぐ燃料経路(詳しくは、分岐通路31aや供給通路31b、コモンレール34、リターン通路35により構成される経路)内の燃料が置換されたこと。
その後、本処理が繰り返し実行されて上記実行条件が成立すると(ステップS201:YES)、このときの機関回転速度NE、冷却水温度THW、および過給圧PAに基づいて目標燃料噴射時期TQstaが設定される(ステップS202)。
本実施の形態にかかる装置では、例えばディーゼル機関10の気筒11[♯1]に設けられた燃料センサ41の検出信号に基づいて同気筒11[♯1]に対する燃料噴射についての各種処理(燃料噴射制御にかかる処理や補正処理)を実行するなどといったように、ディーゼル機関10の気筒11(♯1〜♯4)毎にそれぞれ対応する燃料センサ41の出力信号に基づいて各種処理が実行される。そのため、初期個体差や経時変化の相違に起因して燃料噴射弁20の作動特性が気筒11毎に異なる多気筒のディーゼル機関10において、気筒11毎に設けられた専用の燃料センサ41により検出される燃料圧力PQに基づいて各燃料噴射弁20から噴射される燃料の量をそれぞれ精度良く調節することができる。
(1)燃料センサ41により検出した燃料圧力PQの変動波形と同燃料センサ41により検出した燃料温度THQとに基づいて、推定制御における燃料噴射についての目標燃料噴射量を補正するようにした。そのため、燃料の動粘度のばらつきに起因して燃料噴射弁20の動作速度が変化するとはいえ、燃料噴射弁20の実動作特性と基本動作特性とのずれを抑えることができ、燃料の動粘度のばらつきに起因する噴射量誤差を抑えることができる。また、燃料の体積弾性係数のばらつきに起因して実際の燃料圧力の変動波形と燃料センサ41により検出される燃料圧力PQの変動波形との関係が相異するようになるとはいえ、その相異に伴う実燃料噴射量の誤差を抑えることができる。したがって、精度よく調節された量の燃料を燃料噴射弁20から噴射するとともに、その結果得られたディーゼル機関10の出力トルクの指標値をもとに燃料のセタン価を精度よく推定することができるようになる。
以下、本発明を具体化した第2の実施の形態にかかるセタン価推定装置について、第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。なお以下では、第1の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付し、同構成についての詳細な説明は省略する。
以下、本実施の形態にかかる推定制御について具体的に説明する。
図13は、上記推定制御処理の具体的な実行手順を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される一連の処理は、推定制御処理の実行手順を概念的に示したものであり、実際の処理は所定周期毎の割り込み処理として電子制御ユニット40により実行される。
その後、本処理が繰り返し実行されて上記実行条件が成立すると(ステップS301:YES)、このときの冷却水温度THWおよび過給圧PAに基づいて目標燃料噴射時期TQstbが設定される(ステップS302)。
以上説明した本実施の形態によれば、先の(1)〜(5)に記載した効果と同様の効果が得られるようになる。
なお、上記各実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・第1の実施の形態において、冷却水温度THWに基づいて目標燃料噴射時期TQstaを設定する構成および過給圧PAに基づいて目標燃料噴射時期TQstaを設定する構成の一方あるいは両方を省略してもよい。なお、この場合には冷却水温度THWに基づいて回転変動量ΣΔNEを補正したり、過給圧PAに基づいて回転変動量ΣΔNEを補正したり、推定セタン価の算出に用いる算出パラメータに冷却水温度THWや過給圧PAを加えたりしてもよい。こうした構成によっても、前記燃料噴射の実行における燃焼室11a内のピーク温度やピーク圧力に応じたかたちで推定セタン価を算出することができ、燃料のセタン価を精度よく推定することができる。
・各実施の形態では、燃料噴射制御において算出された各補正項K1〜K3によって推定制御における燃料噴射の目標燃料噴射量を補正するようにした。これに代えて、上記目標燃料噴射量を補正するための補正項を算出するための専用の燃料噴射を実行するとともに、この燃料噴射の実行時における燃料噴射弁20の実動作特性(検出時間波形)と予め定められた基本動作特性(基本時間波形)との差に基づいて補正項を算出するようにしてもよい。
Claims (7)
- ディーゼル機関への燃料噴射を目標燃料噴射量に基づき実行するとともに、同燃料噴射の実行に伴い発生する前記ディーゼル機関の出力トルクの指標値を算出し、該算出した指標値に基づいて前記燃料のセタン価を推定するセタン価推定装置であって、
燃料噴射時における燃料噴射弁内部の実燃料圧力の変化に伴い変化する燃料圧力を圧力センサによって検出するとともに、その検出した燃料圧力の変動波形に基づいて前記燃料噴射弁の実動作特性を算出し、該算出した実動作特性と予め定められた基本動作特性との差に基づいて前記目標燃料噴射量を補正する圧力補正手段を備える
ことを特徴とするセタン価推定装置。 - ディーゼル機関への燃料噴射を目標燃料噴射量に基づき実行するとともに、同燃料噴射の実行に伴い発生する前記ディーゼル機関の出力トルクの指標値を算出し、該算出した指標値に基づいて前記燃料のセタン価を推定するセタン価推定装置であって、
燃料噴射時における燃料噴射弁内部の実燃料圧力の変化に伴い変化する燃料圧力を圧力センサによって検出するとともに、その検出した燃料圧力の変動波形に基づいて前記燃料噴射弁の実動作特性を算出し、該算出した実動作特性と予め定められた基本動作特性との差に基づいて前記目標燃料噴射量を補正する圧力補正手段と、
燃料の温度を温度センサにより検出するとともに、その検出した燃料温度に基づいて前記目標燃料噴射量を補正する温度補正手段と
を備えることを特徴とするセタン価推定装置。 - ディーゼル機関への燃料噴射を目標燃料噴射量に基づき実行するとともに、同燃料噴射の実行に伴い発生する前記ディーゼル機関の出力トルクの指標値を算出し、該算出した指標値に基づいて前記燃料のセタン価を推定するセタン価推定装置であって、
燃料噴射時における燃料噴射弁内部の実燃料圧力の変化に伴い変化する燃料圧力を圧力センサによって検出するとともに、その検出した燃料圧力の変動波形に基づいて、燃料の動粘度のばらつきに起因する実燃料噴射量の誤差分を補正するべく前記目標燃料噴射量を補正する圧力補正手段と、
燃料の温度を温度センサにより検出するとともに、その検出した燃料温度に基づいて、燃料の体積弾性係数のばらつきに起因する実燃料噴射量の誤差分を補正するべく前記目標燃料噴射量を補正する温度補正手段と
を備えることを特徴とするセタン価推定装置。 - 請求項3に記載のセタン価推定装置において、
前記圧力補正手段は、前記検出した燃料圧力の変動波形に基づいて前記燃料噴射弁の実動作特性を算出するとともに、該算出した実動作特性と予め定められた基本動作特性との差に基づいて前記目標燃料噴射量を補正するものである
ことを特徴とするセタン価推定装置。 - 請求項2〜4のいずれか一項に記載のセタン価推定装置において、
前記温度センサは前記燃料噴射弁に取り付けられてなる
ことを特徴とするセタン価推定装置。 - 請求項2〜5のいずれか一項に記載のセタン価推定装置において、
前記温度補正手段は、前記目標燃料噴射量に基づく燃料噴射の実行開始直前における燃料温度を前記温度センサによって検出するとともに、該検出した燃料温度に基づき前記目標燃料噴射量を補正するものである
ことを特徴とするセタン価推定装置。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載のセタン価推定装置において、
前記圧力センサは燃料噴射弁に取り付けられてなる
ことを特徴とするセタン価推定装置。
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