JP2015113752A - 圧縮自着火式内燃機関の制御装置 - Google Patents

圧縮自着火式内燃機関の制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】燃料の性状に応じて燃焼を制御することにより、排気エミッションの悪化を抑制しつつ燃費及び出力を維持することのできる圧縮自着火式内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置40は、気筒11a内に燃料を噴射する燃料噴射弁17を備える圧縮自着火式内燃機関10に適用される。制御装置40は、燃料噴射弁17により噴射された燃料の燃焼性及び密度を検出し、燃焼性が基準よりも低下しており、且つ密度が所定値よりも大きい場合に、気筒11a内に供給される気体の酸素濃度を上昇させる。また、制御装置40は、燃焼性が基準よりも低下しており、且つ密度が所定値よりも小さい場合に、気筒11aで気体を圧縮する際の圧縮比を上昇させる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、圧縮自着火式内燃機関での燃料の燃焼を制御する制御装置に関する。
従来、燃料のセタン価を検出し、検出されたセタン価に基づいて、燃料の気化潜熱、低位発熱量、及び密度を算出するものがある(特許文献1参照)。そして、特許文献1に記載のものでは、燃料の気化潜熱、低位発熱量、及び密度に基づいて、パイロット噴射量を算出している。これにより、使用される燃料の種類にかかわらず、パイロット噴射による発熱量を軽油100%の場合と同等に制御している。
特開2012−132411号公報
しかしながら、パイロット噴射による発熱量を一定に制御したとしても、エンジン筒内における燃焼領域が燃焼室の壁面近傍に集中することによる冷却損失の増加や、すす等のエミッション増加が生じるおそれがあり、特許文献1に記載のものは、未だ改善の余地を残すものとなっている。
本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、燃料の性状に応じて燃焼を制御することにより、排気エミッションの悪化を抑制しつつ燃費及び出力を維持することのできる圧縮自着火式内燃機関の制御装置を提供することにある。
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
請求項1に記載の発明は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備える圧縮自着火式内燃機関に適用される制御装置であって、前記燃料噴射弁により噴射された燃料の燃焼性を検出する燃焼性検出手段と、前記燃料の密度を検出する密度検出手段と、前記燃焼性検出手段により検出された前記燃焼性が基準よりも低下しており、且つ前記密度検出手段により検出された前記密度が所定値よりも大きい場合に、前記気筒内に供給される気体の酸素濃度を上昇させる酸素濃度上昇手段と、前記燃焼性検出手段により検出された前記燃焼性が前記基準よりも低下しており、且つ前記密度検出手段により検出された前記密度が前記所定値よりも小さい場合に、前記気筒で気体を圧縮する際の圧縮比を上昇させる圧縮比上昇手段と、を備えることを特徴とする。
上記構成によれば、気筒内の気体が圧縮され、燃料噴射弁により気筒内に噴射された燃料が自着火して燃焼される。そして、燃料噴射弁により噴射された燃料の燃焼性、及び燃料の密度が検出される。
ここで、検出された燃料の密度が所定値よりも大きい場合は、燃料は重質成分を多く含む重質燃料であり、燃焼時にすすが発生し易い。この点、検出された燃焼性が基準よりも低下しており、且つ検出された密度が所定値よりも大きい場合に、気筒内に供給される気体の酸素濃度が上昇させられる。このため、燃料の酸化を促進して燃焼を安定させることができ、燃料の燃焼性を向上させることができる。このとき、燃料の噴射量を増加させることなく、燃料の燃焼を安定させることができるため、着火及び燃焼のタイミングや領域を適正化するとともに、すすの発生量が増加することを抑制することができる。
一方、検出された燃料の密度が所定値よりも小さい場合は、燃料は軽質成分を多く含む軽質燃料であり、燃料の噴射量を増やしても燃焼時にすすは発生しにくい。しかし、軽質燃料は着火までの時間が比較的長いため、噴射した燃料が燃焼室の壁面近傍に集中し、冷却損失が増加することや燃料の壁面付着によるHC排出量の増加などが懸念される。また、重質燃料と同様に酸素濃度を上昇させて燃焼させた場合、NOx発生量の増加も懸念される。この点、検出された燃焼性が基準よりも低下しており、且つ検出された密度が所定値よりも小さい場合に、気筒で気体を圧縮する際の圧縮比が上昇させられる。このため、噴射された燃料が着火までに過度に拡散することを抑制して燃焼を安定させることができ、燃料の燃焼性を向上させることができる。このとき、気体の酸素濃度を上昇させることなく、燃料の燃焼を安定させることができるため、冷却損失の増加や排気ガス中のHC、NOxの増加を抑制することができる。また、気体の圧縮比を上昇させたとしても、軽質燃料ではすすの発生量は増加しにくい。
以上により、燃料の燃焼性が基準よりも低下した場合に、燃料の性状に応じて燃焼を制御することにより、燃料の燃焼性を向上させることができるため、排気のエミッションの悪化を抑制しつつ燃費及び出力を維持することができる。
請求項2に記載の発明では、前記燃焼性検出手段により検出された前記燃焼性が前記基準よりも低下しており、且つ前記密度検出手段により検出された前記密度が前記所定値よりも小さい場合に、前記燃料噴射弁により実行されるパイロット噴射の噴射量を増加させる噴射量増加手段を備える。
燃料噴射弁によりパイロット噴射を実行する場合は、パイロット噴射による燃料の燃焼を安定させることにより、メイン噴射による燃料の燃焼を安定させることができる。上記のように、軽質燃料では、燃焼時にすすの発生量は大きく増えない反面、特に軽負荷でエンジンを運転する場合において燃焼前に過度に燃料が拡散してしまい、パイロット燃焼が失火するおそれがある。
この点、検出された燃焼性が基準よりも低下しており、且つ検出された密度が所定値よりも小さい場合に、燃料噴射弁により実行されるパイロット噴射の噴射量が増加される。このため、パイロット噴射による燃料の燃焼を安定させることができ、メイン噴射による燃料の燃焼性を向上させることができる。このとき、気体の酸素濃度を上昇させることなく、燃料の燃焼を安定させることができるため、NOxの発生を抑制することができる。また、パイロット噴射の噴射量を増加させたとしても、軽質燃料ではすすの発生量は増加しにくい。
請求項4に記載の発明は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備える圧縮自着火式内燃機関に適用される制御装置であって、前記燃料噴射弁により噴射された燃料の燃焼性を検出する燃焼性検出手段と、前記燃料の密度を検出する密度検出手段と、前記燃焼性検出手段により検出された前記燃焼性が基準よりも低下しており、且つ前記密度検出手段により検出された前記密度が所定値よりも大きい場合に、前記気筒内に供給される気体の酸素濃度を上昇させる酸素濃度上昇手段と、前記燃焼性検出手段により検出された前記燃焼性が前記基準よりも低下しており、且つ前記密度検出手段により検出された前記密度が前記所定値よりも小さい場合に、前記燃料噴射弁により実行されるパイロット噴射の噴射量を増加させる噴射量増加手段と、を備えることを特徴とする。
上記構成によれば、検出された燃焼性が基準よりも低下しており、且つ検出された密度が所定値よりも大きい場合に、請求項1に記載の発明と同様に、すす及びNOxの発生量が増加することを抑制しつつ、燃料の燃焼時期や位置を適正化することができる。また、検出された燃焼性が基準よりも低下しており、且つ検出された密度が所定値よりも小さい場合に、請求項2に記載の発明と同様に、すす及びNOxの発生量が増加することを抑制しつつ、燃料の燃焼性を向上させることができる。
ディーゼルエンジン及びECUを示す模式図。 燃料密度及びセタン価に対する燃料の分布を示す分布図。 燃焼制御の処理手順を示すフローチャート。
以下、一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、車両用のディーゼルエンジンに適用され、燃料噴射弁により噴射された燃料の燃焼を制御する制御装置として具体化している。
はじめに、図1を参照して、ディーゼルエンジン10の概要について説明する。ディーゼルエンジン10(圧縮自着火式内燃機関)は、例えば直列4気筒エンジンであり、同図では1つの気筒(シリンダ)のみを示している。同図に示すように、エンジン10は、シリンダブロック11、ピストン12、シリンダヘッド13、吸気通路14、排気通路15、吸気弁16、インジェクタ17、排気弁18、VVT21、EGR装置26等を備えている。
シリンダブロック11には、4つのシリンダ11aが形成されている。各シリンダ11aには、それぞれピストン12が往復動可能に収容されている。シリンダブロック11には、シリンダヘッド13が組み付けられている。シリンダ11a、ピストン12、及びシリンダヘッド13によって、燃焼室が形成されている。
シリンダブロック11には、吸気通路14が接続されている。吸気通路14は、吸気マニホールド及びシリンダヘッド13内のヘッド内通路14aを介して、各シリンダ11aに接続されている。エンジン10のクランクシャフト(図示略)の回転により、カムシャフト19A,19Bが回転させられる。カムシャフト19Aの回転に基づいて各吸気弁16が駆動され、各吸気弁16により各ヘッド内通路14aが開閉される。VVT21(可変バルブタイミング装置)は、クランクシャフトとカムシャフト19Aとの回転位相を調整することで、吸気弁16の開閉タイミングを可変とする。
シリンダブロック11には、排気通路15が接続されている。排気通路15は、排気マニホールド及びシリンダヘッド13内のヘッド内通路15aを介して、各シリンダ11aに接続されている。カムシャフト19Bの回転に基づいて各排気弁18が駆動され、各排気弁18により各ヘッド内通路15aが開閉される。
燃料ポンプ(図示略)により、コモンレール20へ燃料が圧送される。コモンレール20(蓄圧容器)は燃料を蓄圧状態で保持する。インジェクタ17(燃料噴射弁)は、コモンレール20内に蓄圧状態で保持された燃料を、シリンダ11a内に噴射する。
EGR装置26(排気再循環装置)は、EGR通路27及びEGRバルブ28を備えている。EGR通路27は、排気通路15と吸気通路14とを接続している。EGR通路27には、EGR通路27を開閉するEGRバルブ28が設けられている。EGR装置26は、EGRバルブ28の開度に応じて、排気通路15内の排気の一部を吸気通路14内の吸気に導入する。
エンジン10の吸気行程において吸気通路14を通じてシリンダ11a内に空気が吸入され、圧縮行程においてピストン12により空気が圧縮される。圧縮上死点付近でインジェクタ17によりシリンダ11a内に燃料が噴射され、燃焼行程において噴射された燃料が自着火して燃焼される。排気行程においてシリンダ11a内の排気が、排気通路15を通じて排出される。排気通路15内の排気の一部は、EGR装置26により吸気通路14内の吸気に導入される。
エンジン10には、筒内圧センサ31及び燃料密度センサ32が設けられている。筒内圧センサ31は、シリンダ11a内の圧力を検出する。燃料密度センサ32は、インジェクタ17へ供給される燃料の密度を検出する。燃料密度センサ32は、例えば固有振動周期測定法に基づいて燃料の密度を検出する。
ECU(Electric Control Unit)40は、CPU、ROM、RAM、記憶装置、入出力インターフェース等を備える周知のマイクロコンピュータである。ECU40は、クランク角センサ、冷却水温センサ、アクセル開度センサ、筒内圧センサ31、燃料密度センサ32等の各種センサの検出値に基づいて、インジェクタ17、VVT21、EGR装置26等を制御する。詳しくは、予めエンジン10の運転状態に応じてインジェクタ17、VVT21、及びEGR装置26の制御状態が適合化されており、各種センサの検出値に基づいて、適合化された制御状態となるように各装置を制御する。ECU40は、インジェクタ17により、パイロット噴射及びメイン噴射を実行させる。
図2は、燃料密度及びセタン価に対する燃料の分布を示す分布図である。同図に示すように、エンジン10に用いられる燃料は、JIS K2204規格により2号に分類されるJIS2号軽油付近を中心として、大きくは灯油側とA重油側へ分布している。灯油に近付くほど軽質成分を多く含む軽質燃料となり、A重油に近付くほど重質成分を多く含む重質燃料となる。軽質成分を多く含むほど燃料密度が小さくなり、重質成分を多く含むほど燃料密度が大きくなっている。また、灯油に近付くほどセタン価が低くなり、A重油に近付くほどセタン価が低くなっている。
ここで、セタン価が同一の値であっても、軽質燃料に相当する場合と、重質燃料に相当する場合とがある。軽質燃料は、着火性が悪いがすすは発生しにくい。重質燃料は、軽質燃料と同様に着火性が悪いのに加え、燃焼時にすすが発生し易い。このため、セタン価に応じて、燃料の噴射量や、吸気弁16の開閉タイミング、EGR量(排気再循環量)を制御したとしても、燃料の燃焼を適切に制御できないおそれがある。
そこで、本実施形態では、燃料の着火性(燃焼性)が基準よりも低下している場合に、燃料の密度(性状)に応じて異なる燃焼制御を行う。図3は、燃焼制御の処理手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、ECU40(制御装置)により、所定の周期(例えばインジェクタ17による1噴射毎)で繰り返し実行される。
まず、燃料密度センサ32により、インジェクタ17に供給される燃料の密度を検出させる(S11)。筒内圧センサ31の検出値に基づいて、着火遅れ期間を検出する(S12)。詳しくは、インジェクタ17による燃料の噴射開始から、燃料の燃焼による筒内圧の上昇が筒内圧センサ31により検出されるまでの期間を検出する。なお、S11の処理とS12の処理との順序は逆であってもよい。
続いて、着火遅れ期間が基準期間よりも長いか否か判定する(S13)。基準期間は、燃料の着火性(燃焼性)が正常であるか否かを判定することのできる期間に設定されている。S13の判定において、着火遅れ期間が基準期間よりも長くないと判定した場合(S13:NO)、適合化された制御状態となるように各装置を制御する(S14)。詳しくは、各種センサの検出値に基づいて、予め適合化された制御状態となるように、インジェクタ17による燃料の噴射量、VVT21による吸気弁16の開閉タイミング、及びEGR装置26によるEGR弁の開度(EGR量)を制御する。その後、この一連の処理を一旦終了する(END)。
一方、S13の判定において、着火遅れ期間が基準期間よりも長いと判定した場合(S13:YES)、検出された燃料密度が閾値よりも大きいか否か判定する(S15)。閾値(所定値)は、使用されている燃料が重質燃料と軽質燃料とのどちらに近いか判定することのできる値に設定されている。S15の判定において、検出された燃料密度が閾値よりも大きいと判定した場合(S15:YES)、EGR装置26のEGRバルブ28の開度を縮小させる(S16)。すなわち、使用されている燃料が重質燃料であると判定した場合、EGR装置26によるEGR量を減少させて、シリンダ11a内に供給される吸気(気体)の酸素濃度を上昇させる。
一方、S15の判定において、検出された燃料密度が閾値よりも大きくないと判定した場合(S15:NO)、シリンダ11aでの吸気の圧縮比を上昇させる(S17)。すなわち、使用されている燃料が軽質燃料であると判定した場合、VVT21により吸気弁16の開閉タイミングを変更させて、シリンダ11aで吸気(気体)を圧縮する際の圧縮比を上昇させる。例えば、VVT21により吸気弁16の閉タイミングを吸気下死点に近付けさせて、シリンダ11a内に充填される吸気量を増加させることで圧縮比を上昇させる。続いて、インジェクタ17により実行されるパイロット噴射の噴射量を増加させる(S18)。その後、この一連の処理を一旦終了する(END)。なお、S17の処理とS18の処理との順序は逆であってもよい。
上記において、S11の処理が密度検出手段としての処理に相当し、S12の処理が燃焼性検出手段としての処理に相当し、S16の処理が酸素濃度上昇手段としての処理に相当し、S17の処理が圧縮比上昇手段としての処理に相当し、S18の処理が噴射量増加手段としての処理に相当する。
こうした制御によれば、シリンダ11a内に供給される吸気の酸素濃度を上昇させると、燃料の酸化が促進されるため、燃料の着火遅れ期間を短縮することができる。したがって、燃料の着火位置を燃焼室の内側に移動させることができ、ひいては燃焼重心を燃焼室の内側に移動させることができ、冷却損失を抑制することができる。また、重質成分が重合する前に燃焼・酸化することにより、すすの発生を抑制することができる。なお、重質燃料を使用している場合に燃料の噴射量を増加させると、噴霧中に酸素と接触しにくい領域が発生し、すすの発生量が増加するおそれがある。
また、シリンダ11aでの吸気の圧縮比を上昇させると、インジェクタ17により噴射された燃料の噴霧が吸気に衝突し易くなり、燃料が着火するまでの拡散距離を短縮することができる。さらに、シリンダ11a内の圧縮端温度が上昇するため、燃料が着火し易くなる。したがって、燃料の着火遅れ期間を短縮することができ、燃料の着火位置を燃焼室の内側に移動させることができる。その結果、燃焼重心を燃焼室の内側に移動させることができ、冷却損失を抑制することができる。
さらに、インジェクタ17により実行されるパイロット噴射の噴射量を増加させると、パイロット噴射による燃焼を安定させることができるとともに、シリンダ11a内の温度をより上昇させることができる。その結果、パイロット噴射に続くメイン噴射による燃焼を安定させることができる。なお、軽質燃料を使用している場合に酸素濃度を上昇させると、NOxの発生量が増加するおそれがある。
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
・検出された燃料の密度が閾値よりも大きい場合は、燃料は重質成分を多く含む重質燃料であり、すすが発生し易い。この点、検出された着火性が基準よりも低下しており、且つ検出された密度が閾値よりも大きい場合に、シリンダ11a内に供給される吸気の酸素濃度が上昇させられる。このため、燃料の酸化を促進して燃焼を安定させることができ、燃料の燃焼性を向上させることができる。このとき、燃料の噴射量を増加させることなく、燃料の燃焼を安定させることができるため、すすの発生を抑制することができる。
・検出された燃料の密度が閾値よりも小さい場合は、燃料は軽質成分を多く含む軽質燃料であり、燃焼時にすすは発生しにくい。この点、検出された着火性が基準よりも低下しており、且つ検出された密度が閾値よりも小さい場合に、シリンダ11aで吸気を圧縮する際の圧縮比が上昇させられる。このため、噴射された燃料が着火までに過度に拡散することを抑制して燃焼を安定させることができ、燃料の着火性を向上させることができる。また、噴霧が着火前に燃焼室壁面に付着する量を抑えることにより、冷却損失やHCの発生を抑制することができる。このとき、吸気の酸素濃度を上昇させることなく、燃料の燃焼を安定させることができるため、NOxの発生を抑制することができる。また、吸気の圧縮比を上昇させたとしても、軽質燃料ではすすが発生しにくい。
・検出された着火性が基準よりも低下しており、且つ検出された密度が閾値よりも小さい場合に、インジェクタ17により実行されるパイロット噴射の噴射量が増加される。このため、パイロット噴射による燃料の燃焼を安定させることができ、メイン噴射による燃料の燃焼性を向上させることができる。このとき、吸気の酸素濃度を上昇させることなく、燃料の燃焼を安定させることができるため、NOxの発生を抑制することができる。また、パイロット噴射の噴射量を増加させたとしても、軽質燃料ではすすが発生しにくい。
・以上により、燃料の着火性が基準よりも低下した場合に、燃料の密度に応じて燃焼を制御することにより、燃料の燃焼性を向上させることができるため、排気のエミッションの悪化を抑制しつつ燃費及び出力を維持することができる。
なお、上記実施形態を以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、EGR装置26によるEGR量を減少させることで、シリンダ11a内に供給される吸気(気体)の酸素濃度を上昇させた。これに対して、シリンダ11a内に供給される新気の量を増加させることで、シリンダ11a内に供給される吸気の酸素濃度を上昇させることもできる。
・上記実施形態では、VVT21により吸気弁16の開閉タイミングを変更させることで、シリンダ11aで吸気(気体)を圧縮する際の圧縮比を上昇させた。これに対して、排気弁18の開閉タイミングを可変とするVVTを備え、VVTにより排気弁18の開閉タイミングを変更させることで、シリンダ11aで吸気を圧縮する際の圧縮比を上昇させることもできる。また、吸気弁16及び排気弁18の双方の開閉タイミングを変更することで、シリンダ11aで吸気を圧縮する際の圧縮比を上昇させることもできる。
・図3の燃焼制御において、S17の処理及びS18の処理のいずれか一方のみを実行してもよい。その場合であっても、吸気の酸素濃度を上昇させることなく、噴霧が燃焼室壁面に集中する前に燃焼させることができるため、冷却損失の増加やHCの発生を抑制することができる。また、S18の処理を実行しない場合は、インジェクタ17によりパイロット噴射を実行させず、メイン噴射のみを実行させてもよい。
・上記実施形態では、燃料の燃焼性として、燃料の着火遅れ期間(着火性)を検出したが、それに代えてエンジン10のトルク変動や、燃料の燃焼開始から燃焼終了までの燃焼期間を検出してもよい。そして、エンジン10のトルク変動が基準よりも大きくなった場合や、燃焼期間が基準よりも長くなった場合に、燃料の燃焼性が基準よりも低下したとして、S15〜S18の処理を実行してもよい。
10…エンジン、11a…シリンダ、17…インジェクタ、40…ECU。

Claims (6)

  1. 気筒(11a)内に燃料を噴射する燃料噴射弁(17)を備える圧縮自着火式内燃機関(10)に適用される制御装置(40)であって、
    前記燃料噴射弁により噴射された燃料の燃焼性を検出する燃焼性検出手段と、
    前記燃料の密度を検出する密度検出手段と、
    前記燃焼性検出手段により検出された前記燃焼性が基準よりも低下しており、且つ前記密度検出手段により検出された前記密度が所定値よりも大きい場合に、前記気筒内に供給される気体の酸素濃度を上昇させる酸素濃度上昇手段と、
    前記燃焼性検出手段により検出された前記燃焼性が前記基準よりも低下しており、且つ前記密度検出手段により検出された前記密度が前記所定値よりも小さい場合に、前記気筒で気体を圧縮する際の圧縮比を上昇させる圧縮比上昇手段と、
    を備えることを特徴とする圧縮自着火式内燃機関の制御装置。
  2. 前記燃焼性検出手段により検出された前記燃焼性が前記基準よりも低下しており、且つ前記密度検出手段により検出された前記密度が前記所定値よりも小さい場合に、前記燃料噴射弁により実行されるパイロット噴射の噴射量を増加させる噴射量増加手段を備える請求項1に記載の圧縮自着火式内燃機関の制御装置。
  3. 前記機関は、吸気弁(16)及び排気弁(18)の少なくとも一方の開閉タイミングを可変とする可変バルブタイミング装置(21)を備えており、
    前記圧縮比上昇手段は、前記可変バルブタイミング装置により前記吸気弁及び前記排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングを変更させることにより、前記気筒で気体を圧縮する際の圧縮比を上昇させる請求項1又は2に記載の圧縮自着火式内燃機関の制御装置。
  4. 気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備える圧縮自着火式内燃機関に適用される制御装置であって、
    前記燃料噴射弁により噴射された燃料の燃焼性を検出する燃焼性検出手段と、
    前記燃料の密度を検出する密度検出手段と、
    前記燃焼性検出手段により検出された前記燃焼性が基準よりも低下しており、且つ前記密度検出手段により検出された前記密度が所定値よりも大きい場合に、前記気筒内に供給される気体の酸素濃度を上昇させる酸素濃度上昇手段と、
    前記燃焼性検出手段により検出された前記燃焼性が前記基準よりも低下しており、且つ前記密度検出手段により検出された前記密度が前記所定値よりも小さい場合に、前記燃料噴射弁により実行されるパイロット噴射の噴射量を増加させる噴射量増加手段と、
    を備えることを特徴とする圧縮自着火式内燃機関の制御装置。
  5. 前記機関は、排気の一部を吸気に導入する排気再循環装置(26)を備えており、
    前記酸素濃度上昇手段は、前記排気再循環装置により前記吸気に導入する前記排気の量を減少させることにより、前記気筒内に供給される気体の酸素濃度を上昇させる請求項1〜4のいずれか1項に記載の圧縮自着火式内燃機関の制御装置。
  6. 前記機関は、前記気筒内の圧力を検出する筒内圧センサ(31)を備えており、
    前記燃焼性検出手段は、前記筒内圧センサの検出値に基づいて、前記燃料噴射弁により噴射された燃料の着火遅れ期間を検出する請求項1〜5のいずれか1項に記載の圧縮自着火式内燃機関の制御装置。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6032231B2 (ja) 2014-03-07 2016-11-24 株式会社デンソー 燃料性状検出装置
JP6424747B2 (ja) 2015-06-11 2018-11-21 株式会社デンソー ディーゼル機関の制御装置
JP6424746B2 (ja) * 2015-06-11 2018-11-21 株式会社デンソー ディーゼル機関の制御装置
KR102257750B1 (ko) * 2017-09-06 2021-05-27 가부시키가이샤 아이에이치아이 엔진 제어 시스템

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07332140A (ja) * 1994-06-07 1995-12-22 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 圧縮着火式内燃機関
JPH1019775A (ja) * 1996-07-03 1998-01-23 Denso Corp 燃料性状判定装置,燃料噴射量制御装置,燃料フィルターの目詰まり予測装置,目詰まり温度推定装置及び燃料フィルターのヒーター制御装置
JP2004308431A (ja) * 2003-04-02 2004-11-04 Toyota Motor Corp 圧縮比の変更方法と可変圧縮比エンジン
JP2005240757A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
JP2006090223A (ja) * 2004-09-24 2006-04-06 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気還流診断装置
JP2008002328A (ja) * 2006-06-21 2008-01-10 Toyota Motor Corp 多種燃料内燃機関
JP2008088988A (ja) * 2007-12-26 2008-04-17 Toyota Motor Corp 可変圧縮比エンジン
JP2009235967A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Toyota Motor Corp バイオ燃料劣化判定装置
JP2009275564A (ja) * 2008-05-14 2009-11-26 Toyota Motor Corp 可変圧縮比内燃機関の始動制御装置
JP2010071194A (ja) * 2008-09-18 2010-04-02 Toyota Motor Corp オイル供給制御装置
JP2010144527A (ja) * 2008-12-16 2010-07-01 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の燃料噴射制御装置及び制御方法
JP2010209793A (ja) * 2009-03-10 2010-09-24 Nissan Motor Co Ltd 圧縮着火式内燃機関の燃焼制御装置
JP2011231619A (ja) * 2010-04-23 2011-11-17 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP2011252393A (ja) * 2010-05-31 2011-12-15 Mazda Motor Corp ディーゼルエンジンの燃焼制御装置
JP2013130098A (ja) * 2011-12-21 2013-07-04 Denso Corp 内燃機関の制御装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04121456A (ja) * 1990-09-12 1992-04-22 Nissan Motor Co Ltd 直噴式ディーゼルエンジン
US5363832A (en) * 1992-05-14 1994-11-15 Nippondenso Co., Ltd. Fuel vapor purging control system with air/fuel ratio compensating system for internal combustion engine
KR100336549B1 (ko) * 1996-12-16 2002-10-25 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 희박연소내연기관의증발연료공급제어장치
JP4019484B2 (ja) * 1997-06-18 2007-12-12 トヨタ自動車株式会社 圧縮着火式内燃機関
JP2003286879A (ja) * 2002-03-27 2003-10-10 Mazda Motor Corp ディーゼルエンジンの燃焼制御装置
US7047741B2 (en) * 2002-08-08 2006-05-23 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The Environmental Protection Agency Methods for low emission, controlled temperature combustion in engines which utilize late direct cylinder injection of fuel
US7128047B2 (en) * 2004-07-26 2006-10-31 General Motors Corporation Valve and fueling strategy for operating a controlled auto-ignition four-stroke internal combustion engine
DE102007049705A1 (de) * 2007-10-17 2009-04-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Zündwilligkeit von Kraftstoff mit unbekannter Kraftstoffqualität
JP2011052629A (ja) 2009-09-03 2011-03-17 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP2012132411A (ja) 2010-12-24 2012-07-12 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
DE102012105121A1 (de) 2012-06-13 2013-12-19 Hauni Maschinenbau Ag Messmodul und Messanordnung zum Messen von in Strangmaschinen der Tabak verarbeitenden Industrie hergestellten Strängen und/oder Strangabschnitten sowie Strangmaschine mit solchen Messmodulen bzw. einer solchen Messanordnung

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07332140A (ja) * 1994-06-07 1995-12-22 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 圧縮着火式内燃機関
JPH1019775A (ja) * 1996-07-03 1998-01-23 Denso Corp 燃料性状判定装置,燃料噴射量制御装置,燃料フィルターの目詰まり予測装置,目詰まり温度推定装置及び燃料フィルターのヒーター制御装置
JP2004308431A (ja) * 2003-04-02 2004-11-04 Toyota Motor Corp 圧縮比の変更方法と可変圧縮比エンジン
JP2005240757A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
JP2006090223A (ja) * 2004-09-24 2006-04-06 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気還流診断装置
JP2008002328A (ja) * 2006-06-21 2008-01-10 Toyota Motor Corp 多種燃料内燃機関
JP2008088988A (ja) * 2007-12-26 2008-04-17 Toyota Motor Corp 可変圧縮比エンジン
JP2009235967A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Toyota Motor Corp バイオ燃料劣化判定装置
JP2009275564A (ja) * 2008-05-14 2009-11-26 Toyota Motor Corp 可変圧縮比内燃機関の始動制御装置
JP2010071194A (ja) * 2008-09-18 2010-04-02 Toyota Motor Corp オイル供給制御装置
JP2010144527A (ja) * 2008-12-16 2010-07-01 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の燃料噴射制御装置及び制御方法
JP2010209793A (ja) * 2009-03-10 2010-09-24 Nissan Motor Co Ltd 圧縮着火式内燃機関の燃焼制御装置
JP2011231619A (ja) * 2010-04-23 2011-11-17 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP2011252393A (ja) * 2010-05-31 2011-12-15 Mazda Motor Corp ディーゼルエンジンの燃焼制御装置
JP2013130098A (ja) * 2011-12-21 2013-07-04 Denso Corp 内燃機関の制御装置

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