JP2017089546A - 潤滑性推定装置および燃料供給制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動部分の燃料による潤滑性を高精度で推定可能な潤滑性推定装置を提供する。【解決手段】潤滑性推定装置は、内燃機関１０へ燃料を供給する燃料供給システムに適用されるものであり、混合割合推定部８２および潤滑指数算出部８８を備える。混合割合推定部８２は、燃料に含まれている複数種類の分子構造の各々の混合割合を推定する。潤滑指数算出部８８は、燃料ポンプのピストンの外周部Ｓ１（つまり摺動部）や、燃料噴射弁の弁体の外周部（つまり摺動部）の、燃料による潤滑性を表わした潤滑指数を、混合割合推定部８２により推定された混合割合に基づき算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料供給システムが有する摺動部分の、燃料による潤滑性を推定する潤滑性推定装置、およびその装置を用いて燃料供給システムの作動を制御する燃料供給制御装置に関する。

従来より、内燃機関で燃焼させる燃料を噴射する燃料噴射弁、および燃料噴射弁へ燃料を圧送する燃料ポンプを有する燃料供給システムが知られている。そして、例えば燃料ポンプの摺動部や燃料噴射弁の摺動部等、燃料供給システムには燃料に晒されながら摺動する摺動部が存在し、このような摺動部においては、燃料が潤滑剤として機能している。そのため、潤滑性の悪い燃料を用いると、摺動部に傷が生じて摺動不良に陥るおそれが高くなる。

潤滑性の悪い燃料とは、例えば動粘度が低い燃料などのように、摺動部への保持性が悪い燃料のことである。特許文献１には、燃料の動粘度を検出する動粘度センサが開示されており、このように検出される動粘度が低いほど、潤滑性の悪い燃料であると推定できる。

特開２０１３−２４１３８号公報

さて、燃料には、アロマ類の分子構造の成分や、パラフィン類の分子構造の成分等、複数種類の分子構造の成分が含まれている。これらの成分の混合割合は、燃料の採掘場所や精製場所等によって様々である。そして、このような分子構造レベルで燃料同士を比較すると、分子構造種毎の混合割合が異なれば、検出される動粘度が同じであっても潤滑性が異なる場合がある。そのため、動粘度センサにより検出される動粘度から潤滑性を推定しようとすると、その推定精度を向上させるのに限界がある。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、摺動部分の燃料による潤滑性を高精度で推定可能な潤滑性推定装置および燃料供給制御装置を提供することにある。

ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示される第１の発明は、内燃機関（１０）へ燃料を供給する燃料供給システムに適用される潤滑性推定装置において、燃料に含まれている複数種類の分子構造の各々の混合割合を推定する混合割合推定部（８２）と、燃料供給システムが有する摺動部（Ｓ１、Ｓ２）の、燃料による潤滑性を表わした潤滑指数を、混合割合推定部により推定された混合割合に基づき算出する潤滑指数算出部（８８）と、を備える潤滑性推定装置である。

また、開示される第２の発明は、内燃機関（１０）で燃焼させる燃料を噴射する燃料噴射弁（１５）、および燃料噴射弁へ燃料を圧送する燃料ポンプ（１５ｐ）を有する燃料供給システムの作動を制御する、燃料供給制御装置において、燃料に含まれている複数種類の分子構造の各々の混合割合を推定する混合割合推定部（８２）と、燃料供給システムが有する摺動部（Ｓ１、Ｓ２）の燃料による潤滑性を表わした潤滑指数を、混合割合推定部により推定された混合割合に基づき算出する潤滑指数算出部（８８）と、潤滑指数算出部により算出された潤滑指数が、所定の閾値を超えて潤滑性が悪い値になっている場合に、燃料ポンプの仕事量を低下させるように燃料供給システムの作動を制御して摺動部を保護する保護制御部（８９）と、を備える燃料供給制御装置である。

上記第１の発明および第２の発明によれば、燃料に含まれている複数種類の分子構造の各々の混合割合に基づき潤滑指数、つまり摺動部分の燃料による潤滑性が推定される。そのため、例えば動粘度センサにより検出される動粘度に基づき潤滑性を推定する場合に比べて、潤滑性を高精度で推定できる。

さらに上記第２の発明によれば、潤滑指数が所定の閾値を超えて悪い値になっている場合に、燃料ポンプの仕事量が低下されるので、燃料ポンプの摺動部における摺動速度が低下し、摺動部が保護される。また、燃料ポンプの仕事量が低下することにより、燃料ポンプから圧送される燃料の圧力が低下する。そうすると、燃料の温度が低下するので動粘度が低下し、その結果、潤滑性が向上して摺動部が保護されることとなる。したがって、潤滑性の悪い燃料を使用して摺動不良に陥ることを抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る燃料供給制御装置と、その装置が適用される内燃機関の燃焼システムを説明する図。 着火遅れ時間の説明図。 複数の着火遅れ時間、燃えやすさを表わす燃焼環境値の組み合わせである燃焼条件、および各種成分の混合量の関係を説明する図。 筒内酸素濃度に起因して生じる着火遅れ時間の変化を表す特性線と、燃料の分子構造種との関係を示す図。 筒内温度に起因して生じる着火遅れ時間の変化を表す特性線と、燃料の分子構造種との関係を示す図。 着火遅れ時間に基づき特定される特性線と、分子構造種の混合割合との関係を示す図。 図１に示すマイコンの処理フローであって、潤滑指数を推定し、その推定結果に基づき燃料供給システムの作動を制御する手順を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態において、潤滑指数を推定し、その推定結果に基づき燃料供給システムの作動を制御する手順を示すフローチャート。

以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。

（第１実施形態）
本実施形態に係る燃料供給制御装置は、図１に示す電子制御装置（つまりＥＣＵ８０）により提供される。ＥＣＵ８０は、マイクロコンピュータ（つまりマイコン８０ａ）や、図示しない入力処理回路および出力処理回路等を備える。マイコン８０ａは、図示しない中央処理装置（つまりＣＰＵ）およびメモリ８０ｂを備える。メモリ８０ｂに記憶された所定のプログラムをＣＰＵが実行することで、マイコン８０ａは、燃焼システムが備える燃料噴射弁１５、燃料ポンプ１５ｐ、ＥＧＲバルブ１７ａ、調温バルブ１７ｄ、および過給調圧機器２６等の作動を制御する。これらの制御により、燃焼システムが備える内燃機関１０での燃焼状態は、所望の状態に制御される。燃焼システムおよびＥＣＵ８０は車両に搭載されたものであり、当該車両は、内燃機関１０の出力を駆動源として走行する。

内燃機関１０は、シリンダブロック１１、シリンダヘッド１２およびピストン１３等を備える。シリンダヘッド１２には、吸気バルブ１４ｉｎ、排気バルブ１４ｅｘ、燃料噴射弁１５および筒内圧センサ２１が取り付けられている。コモンレール１５ｃ等の燃料通路を形成する部分または燃料タンクには、燃料の密度を検出する密度センサ２７、燃料の動粘度を検出する動粘度センサ２８、および燃料の温度を検出する燃温センサ２９が取り付けられている。

燃料ポンプ１５ｐは、燃料タンク内の燃料をコモンレール１５ｃへ圧送する。ＥＣＵ８０が燃料ポンプ１５ｐの作動を制御することで、コモンレール１５ｃ内の燃料は、目標圧力Ｐｔｒｇに維持された状態でコモンレール１５ｃに蓄えられる。目標圧力Ｐｔｒｇは、内燃機関１０の負荷およびエンジン回転数に基づき設定される。例えば、高負荷かつ高回転数であるほど、目標圧力Ｐｔｒｇを高い値に設定する。但し、目標圧力Ｐｔｒｇは、予め設定された上限値を超えないように設定される。

コモンレール１５ｃは、蓄圧された燃料を各気筒の燃料噴射弁１５へ分配する。燃料噴射弁１５から噴射された燃料は、燃焼室１１ａで吸気と混合して混合気を形成し、混合気はピストン１３により圧縮されて自着火する。要するに、内燃機関１０は圧縮自着火式のディーゼルエンジンであり、燃料には軽油が用いられている。

燃料噴射弁１５は、電磁アクチュエータおよび弁体をボデー内部に収容して構成されている。電磁アクチュエータへの通電をＥＣＵ８０がオンさせると、電磁アクチュエータの電磁吸引力により図示しない背圧室のリーク通路が開弁し、背圧低下に伴い弁体が開弁作動し、ボデーに形成されている噴孔が開弁されて噴孔から燃料が噴射される。上記通電をオフさせると、弁体が閉弁作動して燃料噴射が停止される。

なお、燃焼システムのうち、内燃機関１０へ燃料を供給する部分のシステムを燃料供給システムと呼ぶ。燃料供給システムは、燃料ポンプ１５ｐ、コモンレール１５ｃ、および燃料噴射弁１５を少なくとも備える。さらに、本実施形態に係る燃料供給システムは、燃料ポンプ１５ｐ、コモンレール１５ｃおよび燃料噴射弁１５を接続する配管を備える。

シリンダヘッド１２に形成されている吸気ポート１２ｉｎおよび排気ポート１２ｅｘには、吸気管１６ｉｎおよび排気管１６ｅｘが接続されている。吸気管１６ｉｎおよび排気管１６ｅｘにはＥＧＲ管１７が接続されており、排気の一部であるＥＧＲガスが、ＥＧＲ管１７を通じて吸気管１６ｉｎへ流入（つまり還流）する。ＥＧＲ管１７にはＥＧＲバルブ１７ａが取り付けられている。ＥＣＵ８０がＥＧＲバルブ１７ａの作動を制御することで、ＥＧＲ管１７の開度が制御され、ＥＧＲガスの流量が制御される。

さらに、ＥＧＲ管１７のうちＥＧＲバルブ１７ａの上流部分には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１７ｂ、バイパス管１７ｃおよび調温バルブ１７ｄが取り付けられている。バイパス管１７ｃは、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ１７ｂをバイパスするバイパス流路を形成する。調温バルブ１７ｄは、バイパス流路の開度を調整することで、ＥＧＲクーラ１７ｂを流れるＥＧＲガスと、バイパス流路を流れるＥＧＲガスとの割合を調整し、ひいては、吸気管１６ｉｎへ流入するＥＧＲガスの温度を調整する。ここで、吸気ポート１２ｉｎへ流入する吸気には、吸気管１６ｉｎから流入する外部空気（つまり新気）およびＥＧＲガスが含まれる。したがって、調温バルブ１７ｄによりＥＧＲガスの温度を調整することは、吸気ポート１２ｉｎへ流入する吸気の温度であるインマニ温度を調整することに相当する。

燃焼システムは図示しない過給機を備える。過給機は、排気管１６ｅｘに取り付けられるタービン、および吸気管１６ｉｎに取り付けられるコンプレッサを有する。排気の流速エネルギによりタービンが回転すると、タービンの回転力によりコンプレッサが回転し、コンプレッサにより新気が圧縮つまり過給される。先述した過給調圧機器２６は、タービンの容量を変化させる機器であり、ＥＣＵ８０が過給調圧機器２６の作動を制御することで、タービン容量が調整され、これにより、コンプレッサによる過給圧が制御される。

ＥＣＵ８０には、筒内圧センサ２１、酸素濃度センサ２２、レール圧センサ２３、クランク角センサ２４およびアクセルペダルセンサ２５等、各種センサによる検出信号が入力される。

筒内圧センサ２１は、燃焼室１１ａの圧力（つまり筒内圧）に応じた検出信号を出力する。筒内圧センサ２１は、圧力検出素子に加えて温度検出素子２１ａを有しており、燃焼室１１ａの温度（つまり筒内温度）に応じた検出信号も出力する。酸素濃度センサ２２は、吸気管１６ｉｎに取り付けられ、吸気中の酸素濃度に応じた検出信号を出力する。検出対象となる吸気は、新気とＥＧＲガスが混合したものである。レール圧センサ２３はコモンレール１５ｃに取り付けられており、蓄圧されている燃料の圧力（つまりレール圧）に応じた検出信号を出力する。クランク角センサ２４は、ピストン１３により回転駆動するクランク軸の回転速度であって、単位時間あたりのクランク軸の回転数（つまりエンジン回転数）に応じた検出信号を出力する。アクセルペダルセンサ２５は、車両運転者により踏み込み操作されるアクセルペダルの踏込量（つまりエンジン負荷）に応じた検出信号を出力する。

ＥＣＵ８０は、これらの検出信号に基づき、燃料噴射弁１５、燃料ポンプ１５ｐ、ＥＧＲバルブ１７ａ、調温バルブ１７ｄおよび過給調圧機器２６の作動を制御する。これにより、燃料の噴射開始時期、噴射量、噴射圧、ＥＧＲガス流量、インマニ温度および過給圧が制御される。

燃料噴射弁１５の作動を制御している時のマイコン８０ａは、燃料の噴射開始時期、噴射量、および多段噴射に係る噴射段数を制御する噴射制御部８３として機能する。燃料ポンプ１５ｐの作動を制御している時のマイコン８０ａは、噴射圧を制御する燃圧制御部８４として機能する。ＥＧＲバルブ１７ａの作動を制御している時のマイコン８０ａは、ＥＧＲガス流量を制御するＥＧＲ制御部８５として機能する。調温バルブ１７ｄの作動を制御している時のマイコン８０ａは、インマニ温度を制御するインマニ温度制御部８７として機能する。過給調圧機器２６の作動を制御している時のマイコン８０ａは、過給圧を制御する過給圧制御部８６として機能する。

マイコン８０ａは、燃焼に関する物理量の検出値（つまり燃焼特性値）を取得する燃焼特性取得部８１としても機能する。本実施形態に係る燃焼特性値とは、図２に示す着火遅れ時間ＴＤのことである。図２の上段は、マイコン８０ａから出力されるパルス信号を示す。パルス信号にしたがって燃料噴射弁１５への通電が制御される。具体的には、パルスオンのｔ１時点で通電が開始され、パルスオン期間Ｔｑに通電オンが継続される。要するに、パルスオンのタイミングにより噴射開始時期が制御される。また、パルスオン期間Ｔｑにより噴射期間が制御され、ひいては噴射量が制御される。

図２の中段は、パルス信号にしたがって弁体が開弁作動および閉弁作動した結果生じる、噴孔からの燃料の噴射状態の変化を示す。具体的には、単位時間あたりに噴射される燃料の噴射量（つまり噴射率）の変化を示す。図示されるように、通電開始のｔ１時点から、実際に噴射が開始されるｔ２時点までにはタイムラグが存在する。また、通電終了時点から実際に噴射が停止されるまでにもタイムラグが存在する。実際に噴射が為されている期間Ｔｑ１は、パルスオン期間Ｔｑで制御される。

図２の下段は、噴射された燃料の、燃焼室１１ａでの燃焼状態の変化を示す。具体的には、噴射された燃料と吸気の混合気が自着火燃焼することに伴い生じる、単位時間あたりの熱量（つまり熱発生率）の変化を示す。図示されるように、噴射開始のｔ２時点から、実際に燃焼が開始されるｔ３時点までにはタイムラグが存在する。本実施形態では、通電開始のｔ１時点から燃焼開始のｔ３時点までの時間を着火遅れ時間ＴＤと定義する。

燃焼特性取得部８１は、筒内圧センサ２１で検出される筒内圧の変化に基づき、燃焼開始のｔ３時点を推定する。具体的には、ピストン１３が上死点に達してからクランク角が所定量だけ回転する期間において、筒内圧が急上昇した時期を燃焼開始時期（つまりｔ３時点）と推定する。この推定結果に基づき、着火遅れ時間ＴＤは燃焼特性取得部８１により算出される。さらに燃焼特性取得部８１は、燃焼時の各種状態（つまり燃焼条件）を、燃焼毎に取得する。具体的には、筒内圧、筒内温度、吸気酸素濃度、噴射圧力および混合気流速の少なくとも１つを、燃焼環境値として取得する。

これらの燃焼環境値は、燃料の燃えやすさを表わすパラメータであり、燃焼直前での筒内圧が高いほど、燃焼直前での筒内温度が高いほど、吸気酸素濃度が高いほど、噴射圧力が高いほど、混合気流速が速いほど、混合気が自着火しやすく燃えやすいと言える。燃焼直前での筒内圧および筒内温度として、例えば、燃料噴射弁１５への通電を開始するｔ１時点で検出された値を用いればよい。筒内圧は筒内圧センサ２１により検出され、筒内温度は温度検出素子２１ａにより検出され、吸気酸素濃度は酸素濃度センサ２２により検出され、噴射圧力はレール圧センサ２３により検出される。混合気流速は、燃焼直前における燃焼室１１ａ内での混合気の流速である。この流速は、上記エンジン回転数が速いほど速くなるので、エンジン回転数に基づき算出される。燃焼特性取得部８１は、取得した着火遅れ時間ＴＤを、その燃焼に係る上記燃焼環境値の組み合わせ（つまり燃焼条件）と関連付けてメモリ８０ｂに記憶させる。

マイコン８０ａは、異なる燃焼条件で検出された複数の燃焼特性値に基づき、燃料に含まれている各種成分の混合割合を推定する、混合割合推定部８２としても機能する。例えば、異なる燃焼条件毎の着火遅れ時間ＴＤを図３に示す行列式に代入することで、各種成分の混合量を算出する。なお、算出された各々の混合量を総量で除算することで、各種成分の混合割合が算出される。

図３の左辺にある行列は、ｘ行１列であり、この行列が有する数値は、各種成分の混合量を表わす。各種成分とは、分子構造の種類の違いにより分類される成分である。分子構造の種類には、直鎖パラフィン類、側鎖パラフィン類、ナフテン類およびアロマ類が含まれている。

右辺の左側にある行列は、ｘ行ｙ列であり、この行列が有する数値は、予め実施した試験に基づき定められた定数である。右辺の右側にある行列は、ｙ行１列であり、この行列が有する数値は、燃焼特性取得部８１により取得された着火遅れ時間ＴＤである。例えば、１行１列目の数値は、燃焼環境値の所定の組み合わせからなる燃焼条件ｉの時に取得された着火遅れ時間ＴＤ（条件ｉ）であり、２行１列目の数値は、燃焼条件ｊの時に取得された着火遅れ時間ＴＤ（条件ｊ）である。燃焼条件ｉと燃焼条件ｊとでは、全ての燃焼環境値が異なる値に設定されている。以下の説明では、燃焼条件ｉに係る筒内圧、筒内温度、吸気酸素濃度および噴射圧力を、Ｐ（条件ｉ）、Ｔ（条件ｉ）、Ｏ２（条件ｉ）、Ｐｃ（条件ｉ）とする。燃焼条件ｊに係る筒内圧、筒内温度、吸気酸素濃度および噴射圧力を、Ｐ（条件ｊ）、Ｔ（条件ｊ）、Ｏ２（条件ｊ）、Ｐｃ（条件ｊ）とする。

次に、図４、図５および図６を用いて、図３の行列式に燃焼条件毎の着火遅れ時間ＴＤを代入することで各分子構造種の混合量が算出できる理屈を説明する。

図４に示すように、燃焼に係る混合気に含まれる酸素の濃度（つまり筒内酸素濃度）が高いほど自着火しやすくなるので、着火遅れ時間ＴＤが短くなる。図中の３本の実線（１）（２）（３）は、筒内酸素濃度と着火遅れ時間ＴＤとの関係を示す特性線である。但し、この特性線は燃料に応じて異なる。厳密には、燃料に含まれている各々の分子構造種の混合割合に応じて特性線は異なる。したがって、筒内酸素濃度がＯ_２（条件ｉ）の場合の着火遅れ時間ＴＤを検出すれば、いずれの分子構造種であるかを推測できる。特に、筒内酸素濃度がＯ_２（条件ｉ）の場合とＯ_２（条件ｊ）の場合とで着火遅れ時間ＴＤを比較すれば、より高精度で混合割合を推定できる。

同様にして、図５に示すように、筒内温度が高いほど自着火しやすくなるので、着火遅れ時間ＴＤが短くなる。図中の３本の実線（１）（２）（３）は、筒内温度と着火遅れ時間ＴＤとの関係を示す特性線である。但し、この特性線は燃料に応じて異なる。厳密には、燃料に含まれている各々の分子構造種の混合割合に応じて異なる。したがって、筒内温度がＢ１の場合の着火遅れ時間ＴＤを検出すれば、いずれの分子構造種であるかを推測できる。特に、筒内温度がＴ（条件ｉ）の場合とＴ（条件ｊ）の場合とで着火遅れ時間ＴＤを比較すれば、より高精度で混合割合を推定できる。

同様に噴射圧が高ければ、酸素を取り込みやすく自着火しやすくなるので、着火遅れ時間ＴＤが短くなる。厳密には、燃料に含まれている各々の分子構造種の混合割合に応じて感度が異なる。したがって、噴射圧が異なる場合の着火遅れ時間ＴＤを検出すれば、より高精度で混合割合を推定できる。

また、筒内酸素濃度に係る特性線（図４参照）に対する影響度の高い分子構造種と、筒内温度に係る特性線（図５参照）に対する影響度の高い分子構造種とは異なる。このように、複数の燃焼条件の各々に係る特性線に対して影響度の高い分子構造種は異なる。したがって、複数の燃焼環境値の組み合わせ（つまり燃焼条件）を異なる値にして取得された着火遅れ時間ＴＤの組み合わせに基づけば、例えば図６の如くいずれの分子構造種の混合割合が多いのかを高精度で推定できる。なお、以下の説明では筒内酸素濃度を第１燃焼環境値、筒内温度を第２燃焼環境値と呼び、第１燃焼環境値に係る特性線を第１特性線、第２燃焼環境値に係る特性線を第２特性線と呼ぶ。

図６に例示する分子構造種Ａは、第１燃焼環境値としての筒内酸素濃度に係る特性線（以下、第１特性線と呼ぶ）に対する影響度が高い分子構造種である。また、分子構造種Ｂは、第２燃焼環境値としての筒内温度に係る特性線（以下、第２特性線と呼ぶ）に対する影響度が高い分子構造種であり、分子構造種Ｃは、第３燃焼環境値に係る第３特性線に対する影響度が高い分子構造種である。第１燃焼環境値の変化に対して着火遅れ時間ＴＤの変化が大きく現れるほど、分子構造種Ａが多く混合していると言える。同様にして、第２燃焼環境値の変化に対して着火遅れ時間ＴＤの変化が大きく現れるほど分子構造種Ｂが多く混合しており、第３燃焼環境値の変化に対して着火遅れ時間ＴＤの変化が大きく現れるほど分子構造種Ｃが多く混合していると言える。したがって、異なる燃料（１）（２）（３）の各々に対し、分子構造種Ａ、Ｂ、Ｃの混合割合を推定できる。

次に、燃焼特性取得部８１が実行するプログラムの処理について説明する。この処理は、以下に説明するパイロット噴射が指令される毎に実行される。１燃焼サイクル中に同一の燃料噴射弁１５から複数回噴射（つまり多段噴射）させるように噴射制御する場合がある。これら複数回の噴射のうち、最も噴射量が多く設定された噴射をメイン噴射と呼び、その直前の噴射をパイロット噴射と呼ぶ。

先ず、燃焼特性取得部８１は、上述した通り筒内圧センサ２１の検出値に基づき燃焼開始のｔ３時点を推定して、パイロット噴射に係る着火遅れ時間ＴＤを算出する。次に、複数の燃焼環境値の組み合わせ（つまり燃焼条件）と関連付けて、着火遅れ時間ＴＤをメモリ８０ｂに記憶させる。

具体的には、各燃焼環境値が取り得る数値範囲を複数の領域に区分けしておき、複数の燃焼環境値の領域の組み合わせ予め設定しておく。例えば図３に示す着火遅れ時間ＴＤ（条件ｉ）は、Ｐ（条件ｉ）、Ｔ（条件ｉ）、Ｏ２（条件ｉ）、Ｐｃ（条件ｉ）の領域の組み合わせ時に取得された着火遅れ時間ＴＤを表わす。同様に、着火遅れ時間ＴＤ（条件ｊ）は、Ｐ（条件ｊ）、Ｔ（条件ｊ）、Ｏ２（条件ｊ）、Ｐｃ（条件ｊ）の領域の組み合わせ時に取得された着火遅れ時間ＴＤを表わす。

なお、ユーザが給油することに起因して、燃料タンクに貯留されている燃料に別の燃料が混合した可能性が高い場合に、分子構造種の混合割合が変化したとみなし、推定されていた混合量の値をリセットする。例えば、内燃機関１０の運転停止時に、燃料タンクの燃料残量を検出するセンサにより燃料残量の増大が検出された場合にリセットする。

燃焼特性取得部８１は、着火遅れ時間ＴＤを図３の行列式に代入して、分子構造種毎の混合量を算出する。なお、サンプリング数、つまり行列式の右辺右側の行列の行数に応じて、定数を表わす行列の列数を変更する。或いは、取得されていない着火遅れ時間ＴＤについては、予め設定しておいたノミナル値を着火遅れ時間ＴＤの行列に代入する。このように算出された分子構造種毎の混合量に基づき、分子構造種毎の混合割合を算出する。

ここで、燃料供給システムには燃料に晒されながら摺動する摺動部が存在する。例えば、燃料ポンプ１５ｐがピストン１５ｐ１およびシリンダ１５ｐ２を有する構造であり、ピストン１５ｐ１が燃料を圧送する構造の場合において、ピストン１５ｐ１の外周部Ｓ１が、シリンダ１５ｐ２の内周面と摺動する摺動部に該当する。例えば、燃料噴射弁１５が、噴孔を開閉する弁体をボデー内部に収容した構造である場合において、弁体の外周部Ｓ２が、ボデーの内周面と摺動する摺動部に該当する。このような摺動部においては、燃料が潤滑剤として機能している。そのため、潤滑性の悪い燃料を用いると、摺動部に傷が生じて摺動不良に陥るおそれが高くなる。

そこで、ＥＣＵ８０は、分子構造種毎の混合割合に基づき燃料の潤滑性を推定し、その推定結果に応じて、燃料供給システムの作動を制御する。潤滑性を推定している時のＥＣＵ８０は、潤滑性推定装置を提供する。推定結果に応じて燃料供給システムの作動を制御している時のＥＣＵ８０は、燃料供給制御装置を提供する。

先述した通り、マイコン８０ａは、噴射制御部８３、燃圧制御部８４、ＥＧＲ制御部８５、過給圧制御部８６およびインマニ温度制御部８７としても機能する。これらの制御部は、エンジン回転数、エンジン負荷およびエンジン冷却水温度等に基づき目標値を設定し、制御対象が目標値となるようにフィードバック制御する。或いは、目標値に対応する内容でオープン制御する。

噴射制御部８３は、噴射開始時期、噴射量および噴射段数が目標値となるように図２のパルス信号を設定することで、噴射開始時期、噴射量および噴射段数を制御（つまり噴射制御）する。上記噴射段数とは、先述した多段噴射に係る噴射回数のことである。具体的には、上記目標値に対応するパルス信号のオン時間（つまり通電時間）およびパルスオン立ち上がり時期（つまり通電開始時期）を、マップ上に予め記憶させておく。そして、目標値に対応する通電時間および通電開始時期をマップから取得してパルス信号を設定する。

また、噴射により得られた出力トルクや、ＮＯｘ量およびスモーク量等のエミッション状態値を記憶しておく。そして、次回以降の噴射において、エンジン回転数およびエンジン負荷等に基づき目標値を設定するにあたり、上述の如く記憶された値に基づき、目標値を補正する。要するに、実際の出力トルクやエミッション状態値と、所望する出力トルクやエミッション状態値との偏差をゼロにするよう、目標値を補正してフィードバック制御する。

燃圧制御部８４は、燃料ポンプ１５ｐに吸入される燃料の流量を制御する調量弁１５ｐ３の作動を制御する。具体的には、レール圧センサ２３で検出された実レール圧と目標圧力Ｐｔｒｇ（つまり目標値）との偏差に基づき、調量弁１５ｐ３の作動をフィードバック制御する。その結果、燃料ポンプ１５ｐによる単位時間当りの吐出量が制御され、実レール圧が目標値となるように制御（つまり燃圧制御）される。燃料ポンプ１５ｐは、内燃機関１０のクランク軸の回転力により駆動するので、エンジン回転数が高い場合には燃料ポンプ１５ｐの作動は高速になる。このように、燃料ポンプ１５ｐの作動はエンジン回転数に応じて変動するが、調量弁１５ｐ３の作動を制御することで、燃料ポンプ１５ｐの吐出圧を目標圧力Ｐｔｒｇに調整できる。

ＥＧＲ制御部８５は、エンジン回転数およびエンジン負荷等に基づき、ＥＧＲ量の目標値を設定する。そして、この目標値に基づき、ＥＧＲバルブ１７ａのバルブ開度を制御（つまりＥＧＲ制御）してＥＧＲ量を制御する。過給圧制御部８６は、エンジン回転数およびエンジン負荷等に基づき、過給圧の目標値を設定する。そして、この目標値に基づき、過給調圧機器２６の作動を制御（つまり過給圧制御）して過給圧を制御する。インマニ温度制御部８７は、外気温度、エンジン回転数およびエンジン負荷等に基づき、インマニ温度の目標値を設定する。そして、この目標値に基づき、調温バルブ１７ｄのバルブ開度を制御（つまりインマニ温度制御）してインマニ温度を制御する。

さらにマイコン８０ａは、上述した潤滑性を表わした指標である潤滑指数Ｚを算出し、潤滑指数Ｚに応じて上述した各種制御の目標値を変更する。本実施形態では、潤滑指数Ｚが高い値であるほど潤滑性が良いことを表わす。潤滑指数Ｚを算出している時のマイコン８０ａは潤滑指数算出部８８に相当し、潤滑指数Ｚに応じて目標値を変更している時のマイコン８０ａは保護制御部８９に相当する。保護制御部８９は、燃料ポンプ１５ｐの仕事量を低下させるように目標値を変更させるといった、保護制御を実行する。

例えば、潤滑指数Ｚが低いほど、燃圧制御部８４により設定される目標圧力Ｐｔｒｇの上限値を低く設定する。これによれば、燃料の圧力が低下することにともない燃料の温度が低下するので、燃料の動粘性が高くなり、潤滑性の悪化を抑制できる。よって、各種摺動部が損傷するおそれを低減できる。

また、例えば、潤滑指数Ｚが低いほど、噴射制御部８３により設定される噴射量の目標値の上限値を低く設定したり、エンジン回転数の上限値を低く設定したり、車両の走行速度の上限値を低く設定したりする。これによれば、内燃機関１０の出力が制限されるので、燃料ポンプ１５ｐの作動速度も制限されることとなる。よって、燃料ポンプ１５ｐの摺動部、つまりピストン１５ｐ１の外周部Ｓ１のシリンダ１５ｐ２に対する摺動速度が遅くなり、ピストン１５ｐ１やシリンダ１５ｐ２が損傷するおそれを低減できる。

次に、潤滑指数算出部８８による潤滑指数Ｚの算出手順、および保護制御部８９による制御の手順について、図７を用いて説明する。この処理は、内燃機関１０の運転期間中、マイコン８０ａにより所定周期で繰返し実行される。

先ず、図７のステップＳ１０において、燃温センサ２９の検出結果である燃料温度Ｔｆを取得する。燃料温度Ｔｆは圧力に応じて変化するものであるが、ここでは、燃料ポンプ１５ｐで高圧化される前の低圧状態の燃料、つまり燃料ポンプ１５ｐへ吸入される燃料の温度を、燃料温度Ｔｆとして取得する。

続くステップＳ１１では、混合割合推定部８２により推定された混合割合を取得する。つまり、図３の左辺に示す分子構造種の各々についての混合割合を取得する。続くステップＳ１２およびステップＳ１３では、ステップＳ１１で取得された混合割合に基づき、後述する炭素鎖長指数Ｘおよび極性指数Ｙを算出し、続くステップＳ１４では、算出された炭素鎖長指数Ｘおよび極性指数Ｙに基づき潤滑指数Ｚを算出する。潤滑指数Ｚは、Ｚ--＝ａ・Ｘ＋ｂ・Ｙの式で算出され、式中の「ａ」「ｂ」は係数であり、正の値に設定されている。したがって、炭素鎖長指数Ｘの値が大きいほど、また、極性指数Ｙの値が大きいほど、潤滑指数Ｚの値は大きくなり、潤滑性が良いこと、ひいては焼き付きがおこりにくいことを示す値になる。

先ず、炭素鎖長指数Ｘについての技術的意義を説明する。

燃料に含まれている複数種類の分子構造のうち、炭素数が多い分子構造の混合割合が多いほど、燃料の動粘度が高くなり、潤滑性が良くなる、との知見を本発明者らは得ている。この知見に鑑み、本実施形態では、炭素数が多い分子構造の混合割合が多いほど、炭素鎖長指数Ｘを大きい値に算出する。例えば、複数種類の分子構造の平均炭素数を算出する。そして、平均炭素数よりも多い炭素数の直鎖パラフィン類、平均炭素数よりも多い炭素数の側鎖パラフィン類、平均炭素数よりも少ない直鎖パラフィン類、平均炭素数よりも少ない炭素数の側鎖パラフィン類の４種類の分子構造について、以下のように算出する。すなわち、上記４種類の各々の混合割合ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４を取得した場合において、これら４種類の分子構造毎に係数ａ１、ａ２、ａ３、ａ４を予め設定しておく。そして、各混合割合に各係数を乗算した値を加算し、その値を炭素鎖長指数Ｘとする。つまり、Ｘ＝ａ１・ｒ１＋ａ２・ｒ２＋ａ３・ｒ３＋ａ４・ｒ４とする。

平均炭素数よりも多い炭素数（以下、多炭素と呼ぶ）の直鎖パラフィン類の係数ａ１、および多炭素の側鎖パラフィン類の係数ａ２は、正の値に設定されている。つまり、多炭素の直鎖パラフィン類および多炭素の側鎖パラフィン類の混合割合が大きいほど、炭素鎖長指数Ｘが大きい値になるように設定されている。また、多炭素の直鎖パラフィン類の係数ａ１は、多炭素の側鎖パラフィン類の係数ａ２よりも大きい値に設定されている。つまり、多炭素の直鎖パラフィン類の方が多炭素の側鎖パラフィン類に比べて、潤滑性を良くする寄与度が大きくなるように設定されている。

平均炭素数よりも少ない炭素数（以下、少炭素と呼ぶ）の直鎖パラフィン類の係数ａ３および少炭素の側鎖パラフィン類の係数ａ４は、負の値に設定されている。つまり、少炭素の直鎖パラフィン類および少炭素の側鎖パラフィン類の混合割合が大きいほど、炭素鎖長指数Ｘが小さい値になるように設定されている。また、少炭素の直鎖パラフィン類の係数ａ３は、少炭素の側鎖パラフィン類の係数ａ４よりも小さい値に設定されている。つまり、少炭素の側鎖パラフィン類の方が少炭素の直鎖パラフィン類に比べて、潤滑性を悪くする寄与度が大きくなるように設定されている。

要するに、多炭素の分子構造種は、動粘度を高くする寄与度が大きく、多炭素の分子構造種の混合割合が多いほど潤滑性が良くなる。そこで、炭素鎖長指数Ｘの算出には、少なくとも多炭素の分子構造種の混合割合が用いられている。特に、多炭素の分子構造種のうち直鎖パラフィン類は、動粘度を高くする寄与度が大きい。例えば、同じ炭素鎖長の直鎖パラフィン類と側鎖パラフィン類とを比較すると、直鎖パラフィン類の方が側鎖パラフィン類に比べて動粘度を高くする寄与度が高い。そこで、炭素鎖長指数Ｘの算出には、少なくとも多炭素の直鎖パラフィン類の混合割合が用いられている。

次に、極性指数Ｙについての技術的意義を説明する。

元素の種類により、原子間の共有電子対を引きつける強さである電気陰性度が異なる。電気陰性度の異なる原子が結合すると、一方の原子に共有電子対が引きつけられ、分子内での電荷の偏りが生じる。これを結合の極性と呼び、分子全体で電荷の偏りのある分子を極性分子、偏りがない分子を無極性分子と呼ぶ。そして、このような電荷の偏り（つまり極性）が大きいほど、分子が金属表面に吸着する力が強くなる。したがって、極性が大きい分子構造の混合割合が多いほど、燃料が摺動部に保持されやすくなり、潤滑性が良くなると言える。特に、環状の炭素鎖を有する分子構造の場合、複数の環状炭素鎖の間で、π結合が生じ、このπ結合に起因して極性が極めて大きくなる。つまり、環状の炭素鎖を有する分子構造の混合割合が多いほど、燃料が油膜として摺動部に保持されやすくなる現象が顕著に現れる。

この知見に鑑み、本実施形態では、極性が大きい分子構造の混合割合が多いほど、極性指数Ｙを大きい値に算出する。例えば、環状の炭素鎖を２つ以上有する構造（以下、多環と呼ぶ）のアロマ類、環状の炭素鎖を１つ以上有する構造（以下、単環と呼ぶ）のアロマ類、多環のナフテン類、単環のナフテン類の４種類の分子構造について、以下のように算出する。すなわち、上記４種類の各々の混合割合ｒ５、ｒ６、ｒ７、ｒ８を取得した場合において、これら４種類の分子構造毎に係数ａ５、ａ６、ａ７、ａ８を予め設定しておく。そして、各混合割合に各係数を乗算した値を加算し、その値を極性指数Ｙとする。つまり、Ｙ＝ａ５・ｒ５＋ａ６・ｒ６＋ａ７・ｒ７＋ａ８・ｒ８とする。

これらの係数ａ５、ａ６、ａ７、ａ８は全て正の値に設定されている。つまり、環状の炭素鎖を有する分子構造の混合割合が大きいほど、極性指数Ｙが大きい値になるように設定されている。また、多環アロマ類の係数ａ５は、単環アロマ類の係数ａ６よりも大きい値に設定されている。つまり、多環アロマ類の方が単環アロマ類に比べて、潤滑性を良くする寄与度が大きくなるように設定されている。単環アロマ類の係数ａ６は、多環ナフテン類の係数ａ７よりも大きい値に設定されている。つまり、単環アロマ類の方が多環ナフテン類に比べて、潤滑性を良くする寄与度が大きくなるように設定されている。多環ナフテン類の係数ａ７は、単環ナフテン類の係数ａ８よりも大きい値に設定されている。つまり、多環ナフテン類の方が単環ナフテン類に比べて、潤滑性を良くする寄与度が大きくなるように設定されている。

要するに、多環の分子構造は単環の分子構造に比べて潤滑性を良くする寄与度が大きい。アロマ類はナフテン類に比べて潤滑性を良くする寄与度が大きい。また、アロマ類やナフテン類のような環状の炭素鎖を有する分子構造は、パラフィン等の非環状の炭素鎖を有する分子構造に比べて潤滑性を良くする寄与度が大きい。そこで、極性指数Ｙの算出には、アロマ類の分子構造の混合割合が少なくとも用いられている。また、アロマ類およびナフテン類のいずれについても、多環の分子構造の方が単環の分子構造に比べて潤滑性を良くする寄与度が高い。そこで、極性指数Ｙの算出には、多環の分子構造の混合割合が少なくとも用いられている。

要するに、ステップＳ１４では、分子構造毎の混合割合に基づき潤滑指数Ｚを算出する。その算出に用いる分子構造種には、直鎖パラフィン類、側鎖パラフィン類、アロマ類およびナフテン類が含まれている。また、多炭素の直鎖パラフィン類と少炭素の直鎖パラフィン類とに分類されており、多炭素の直鎖パラフィン類が少なくとも含まれている。また、多炭素の側鎖パラフィン類と少炭素の側鎖パラフィン類とに分類されており、少炭素の側鎖パラフィン類が少なくとも含まれている。また、２つ以上の環状炭素鎖を有するアロマ類と、１つの環状炭素鎖を有するアロマ類とに分類されており、２つ以上の環状炭素鎖を有するアロマ類が少なくとも含まれている。また、２つ以上の環状炭素鎖を有するナフテン類と、１つの環状炭素鎖を有するナフテン類とに分類されており、２つ以上の環状炭素鎖を有するナフテン類が少なくとも含まれている。

そして、炭素鎖長指数Ｘの算出に用いる係数であって、アロマ類やナフテン類等の環状炭素鎖を有する分子構造の混合割合に対して乗算する係数は、環状炭素鎖を有していない分子構造の混合割合に対して乗算する係数に比べて小さい値に設定されている。また、極性指数Ｙの算出に用いる係数であって、環状炭素鎖を有していない分子構造の混合割合に対して乗算する係数は、環状炭素鎖を有する分子構造の混合割合に対して乗算する係数に比べて小さい値に設定されている。

図７の説明に戻り、続くステップＳ１５では、ステップＳ１４で算出された潤滑指数Ｚが、所定の閾値ＴＨａ以上であるか否かを判定する。閾値ＴＨａは、予め設定されているメモリ８０ｂに記憶された値である。潤滑指数Ｚが閾値ＴＨａ未満であると判定された場合、ステップＳ１６において、ステップＳ１０で取得した燃料温度Ｔｆが所定の閾値ＴＨｂ以上であるか否かを判定する。閾値ＴＨｂは、予め設定されているメモリ８０ｂに記憶された値である。そして、燃料温度Ｔｆが所定の閾値ＴＨｂ以上であると判定された場合には、続くステップＳ１７において、燃料による潤滑性が悪いことに起因して摺動部が損傷することを抑制させて摺動部を保護する保護制御を実行する。

保護制御では、燃料ポンプ１５ｐの仕事量を低下させるように燃料供給システムの作動を制御する。例えば、先述したように燃料ポンプ１５ｐの目標圧力Ｐｔｒｇの上限値を低下させることで、燃料の圧力上限を低下させて燃料温度上限を低下させる。これにより、燃料の動粘度が過度に低下して潤滑性が悪化することを抑制でき、摺動部が損傷するおそれが低減される。また、例えば、先述したように燃料噴射弁１５の噴射量の目標値の上限値を低下させることで、内燃機関１０の出力上限を低下させ、燃料ポンプ１５ｐの作動速度の上限を低下させる。これにより、燃料ポンプ１５ｐのピストン１５ｐ１の摺動速度の上限が低下し、ピストン１５ｐ１やシリンダ１５ｐ２が損傷するおそれが低減される。

要するに、潤滑指数Ｚが閾値ＴＨａ未満であり、かつ、燃料温度Ｔｆが閾値ＴＨｂ以上であれば、燃料の潤滑性が極めて悪くなっている蓋然性が高いので、このような場合に上記保護制御を実行することで、摺動部を保護する。

続くステップＳ１８では、分子構造種の混合割合の情報である燃料情報と、保護制御の履歴である制御履歴とをマイコン８０ａに記憶させる。例えば、給油する毎に変化する分子構造種の混合割合を記録するとともに、その記録と関連付けて制御履歴を記録する。

なお、潤滑指数Ｚが閾値ＴＨａ以上であると判定された場合には、潤滑性が十分に良好であり、保護制御の必要が無いとみなして、ステップＳ１７、Ｓ１８の処理を実行せずに図７の処理を終了する。また、潤滑指数Ｚが閾値ＴＨａ未満と判定された場合であっても、燃料温度Ｔｆが閾値ＴＨｂ未満であると判定されれば、最低限の潤滑性は確保されており、保護制御の必要が無いとみなして、ステップＳ１７、Ｓ１８の処理を実行せずに図７の処理を終了する。

以上に説明した通り、本実施形態に係る潤滑性推定装置は、混合割合推定部８２および潤滑指数算出部８８を備える。これによれば、燃料に含まれている複数種類の分子構造の各々の混合割合に基づき潤滑指数Ｚが算出されるので、例えば動粘度センサにより検出される動粘度に基づき潤滑性を推定する場合に比べて、潤滑指数Ｚを高精度で推定できる。

さらに本実施形態では、潤滑指数算出部８８は、燃料に含まれている複数種類の分子構造の平均炭素数よりも炭素数が多い分子構造の混合割合が多いほど、潤滑性が良いことを表わす値、つまり高い値に潤滑指数Ｚを算出する。炭素数が多い分子構造は、燃料の動粘度を高くするのに大きく寄与するので、平均炭素数よりも炭素数が多い分子構造の混合割合が多いほど潤滑指数Ｚを高くする本実施形態によれば、潤滑指数Ｚを高精度で推定できる。

さて、炭素数が多い分子構造のうち特に直鎖パラフィン類は、側鎖パラフィン類に比べて、燃料の動粘度を高くして潤滑性を良好にするのに大きく影響するとの知見を本発明者らは得た。具体的には、炭素数が多い直鎖パラフィン類は、側鎖パラフィン類に比べて、炭素鎖長指数Ｘを高くするのに大きく影響する。この点を鑑み、本実施形態では、潤滑指数算出部８８は、平均炭素数よりも炭素数が多い分子構造のうち直鎖パラフィン類の分子構造の混合割合を少なくとも用いて、潤滑指数Ｚを算出する。そのため、潤滑指数Ｚを高精度で推定できる。

また、炭素数が少ない分子構造のうち特に側鎖パラフィン類は、燃料の動粘度を低くして潤滑性を悪化させるのに大きく影響するとの知見を本発明者らは得た。具体的には、炭素数が少ない側鎖パラフィン類は、炭素鎖長指数Ｘを低くするのに大きく影響する。この点を鑑み、本実施形態では、潤滑指数算出部８８は、平均炭素数よりも炭素数が少ない分子構造のうち側鎖パラフィン類の分子構造の混合割合を少なくとも用いて、潤滑指数Ｚを算出する。そのため、潤滑指数Ｚを高精度で推定できる。

環状の炭素鎖を有する分子構造の場合、先述したように極性が大きいので、燃料の摺動部への吸着力を向上させることに大きく影響を与えるとの知見を本発明者らは得た。具体的には、環状の炭素鎖を有する分子構造は、極性指数Ｙを高くするのに大きく影響する。換言すれば、例えば平均炭素数よりも炭素数が少ない分子構造であっても、環状の炭素鎖を有する分子構造であれば、潤滑性向上に大きく寄与する。この点を鑑み、本実施形態では、潤滑指数算出部８８は、環状の炭素鎖を有する分子構造の混合割合が多いほど、潤滑性が良いことを表わす値、つまり高い値に潤滑指数Ｚを算出する。そのため、潤滑指数Ｚを高精度で推定できる。

また、環状の炭素鎖を有する分子構造のうち特にアロマ類は、例えばナフテン類に比べて潤滑性を良好にするのに大きく影響するとの知見を本発明者らは得た。具体的には、アロマ類は、極性指数Ｙを高くするのに大きく影響する。この点を鑑み、本実施形態では、潤滑指数算出部８８は、環状の炭素鎖を有する分子構造のうちアロマ類の分子構造の混合割合を少なくとも用いて潤滑指数Ｚを算出する。そのため、潤滑指数Ｚを高精度で推定できる。

また、２つ以上の環状炭素鎖を有する分子構造の場合、環状炭素鎖を１つ有する分子構造に比べて極性が大きいので、燃料の摺動部への吸着力を特に向上させるとの知見を本発明者らは得た。この点を鑑み、本実施形態では、潤滑指数算出部８８は、環状の炭素鎖を有する分子構造のうち２つ以上の環状炭素鎖を有する分子構造の混合割合を少なくとも用いて潤滑指数Ｚを算出する。そのため、潤滑指数Ｚを高精度で推定できる。

ここで、全く同じ燃料を燃焼させても、その時の筒内圧や筒内温度等の燃焼条件が異なれば、着火遅れ時間や熱発生量等の燃焼特性値は異なってくる。例えば、図４の燃料（１）は、筒内酸素濃度が多いといった燃焼条件であるほど、着火遅れ時間ＴＤ（燃焼特性値）は短くなる。そして、燃焼条件の変化に対する燃焼特性値の変化の度合い、つまり図４の実線に示す特性線は、分子構造種の混合割合が互いに異なる燃料（１）（２）（３）の各々で、異なってくる。この点を鑑みた本実施形態では、異なる燃焼条件で検出された複数の着火遅れ時間ＴＤ（燃焼特性値）に基づき、燃料に含まれている分子構造種の混合割合を推定するので、燃料の性状をより正確に把握できるようになる。

さらに本実施形態では、燃焼条件は、複数種類の燃焼環境値の組み合わせにより特定される条件である。つまり、複数種類の燃焼環境値各々について、燃焼環境値の値が異なる燃焼時の燃焼特性値を取得する。これによれば、同一種類の燃焼環境値についてその燃焼環境値の値が異なる燃焼時の燃焼特性値を取得し、それらの燃焼条件および燃焼特性値に基づき混合割合を推定する場合に比べて、混合割合を高精度で推定できる。

さらに本実施形態では、燃焼条件に係る複数種類の燃焼環境値には、筒内圧、筒内温度、吸気酸素濃度および燃料噴射圧力の少なくとも１つが含まれている。これらの燃焼環境値は、燃焼状態に与える影響が大きいので、これらの条件が異なる燃焼時の燃焼特性値を用いて混合割合を推定する本実施形態によれば、混合割合を精度良く推定できる。

さらに本実施形態では、燃焼特性値は、燃料噴射を指令してから自着火するまで着火遅れ時間ＴＤである。着火遅れ時間ＴＤは、各種成分の混合割合の影響を大きく受けるので、着火遅れ時間ＴＤに基づき混合割合を推定する本実施形態によれば、混合割合を精度良く推定できる。

さらに本実施形態では、燃焼特性取得部８１は、メイン噴射の前に噴射（パイロット噴射）された燃料の燃焼に関する燃焼特性値を取得する。メイン噴射の燃料が燃焼すると、筒内温度が高くなるので、メイン噴射後の燃料が燃焼しやすくなる。そのため、燃料の混合割合の違いに起因した燃焼特性値の変化が現れにくくなる。これに対し、メイン噴射の前に噴射（パイロット噴射）された燃料は、メイン燃焼の影響を受けないので、混合割合の違いに起因した燃焼特性値の変化が現れやすくなる。よって、燃焼特性値に基づき混合割合を推定するにあたり、その推定精度を向上できる。

さらに本実施形態では、図７のステップＳ１５にて潤滑指数Ｚが閾値ＴＨａ未満であると判定された場合であっても、ステップＳ１６にて燃料温度Ｔｆが閾値ＴＨｂ以上であると判定された場合には、ステップＳ１７による保護制御を実行しない。換言すれば、潤滑指数Ｚが低く、かつ、燃料温度Ｔｆが高いことを条件として保護制御を実行する。一方、潤滑指数Ｚが低くても、燃料温度Ｔｆが低ければ、動粘度が十分に高いとみなして保護制御を実行しない。このように、動粘度への影響が大きい燃料温度Ｔｆを取得し、取得した燃料温度Ｔｆに応じて保護制御の実行是非を判定するので、実際の潤滑性に応じて保護制御を実行することを高精度で実現できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、ステップＳ１４にて潤滑指数Ｚを算出するにあたり、燃料温度Ｔｆを用いずに、炭素鎖長指数Ｘおよび極性指数Ｙに基づき潤滑指数Ｚを算出する。そして、ステップＳ１５による潤滑指数Ｚの大小判定とは別に、ステップＳ１６にて保護制御の実行是非を判定する際に燃料温度Ｔｆを用いている。これに対し本実施形態では、図８に示すように、ステップＳ１４の処理をステップＳ１４ａに変更するとともに、ステップＳ１６の処理を廃止している。

図８のステップＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３では、図７と同様の処理を実行する。続くステップＳ１４ａでは、炭素鎖長指数Ｘおよび極性指数Ｙに基づき潤滑指数Ｚを算出するにあたり、燃料温度Ｔｆにも基づいて潤滑指数Ｚを算出する。具体的には、本実施形態に係る潤滑指数算出部８８は、燃料温度Ｔｆが低いほど潤滑性が良いことを表わす値に潤滑指数Ｚを算出する。

例えば、燃料温度Ｔｆを変数として潤滑指数Ｚを算出する第１関数Ｆ１（Ｔｆ）を、炭素鎖長指数Ｘおよび極性指数Ｙに基づき設定する。そして、設定した第１関数Ｆ１（Ｔｆ）に、ステップＳ１０で取得した燃料温度Ｔｆを代入して潤滑指数Ｚを算出する。要するに、燃料温度Ｔｆと潤滑指数Ｚとの関係を表した温度潤滑特性線を、炭素鎖長指数Ｘおよび極性指数Ｙに基づき特定する。つまり、温度潤滑特性線を、分子構造種毎の混合割合に基づき特定する。そして、検出された燃料温度Ｔｆに基づき、特定された温度潤滑特性線を参照して潤滑指数Ｚを特定する。

或いは、炭素鎖長指数Ｘ、極性指数Ｙおよび燃料温度Ｔｆを変数として潤滑指数Ｚを算出する第２関数Ｆ２（Ｘ、Ｙ、Ｔｆ）を、予め試験して設定してメモリ８０ｂに記憶させておく。そして、算出された炭素鎖長指数Ｘおよび極性指数Ｙと、検出された燃料温度Ｔｆを第２関数Ｆ２（Ｘ、Ｙ、Ｔｆ）に代入して潤滑指数Ｚを算出する。

続くステップＳ１５では、ステップＳ１４ａで算出された潤滑指数Ｚが、所定の閾値ＴＨｃ以上であるか否かを判定する。閾値ＴＨｃは、予め設定されているメモリ８０ｂに記憶された値である。潤滑指数Ｚが閾値ＴＨｃ未満であると判定された場合、続くステップＳ１７、Ｓ１８において、図７と同様の保護制御および記録を実行する。ステップＳ１５にて潤滑指数Ｚが閾値ＴＨｃ以上であると判定された場合、最低限の潤滑性は確保されており、保護制御の必要が無いとみなして、ステップＳ１７、Ｓ１８の処理を実行せずに図８の処理を終了する。

以上により、本実施形態によっても、分子構造種毎の混合割合に基づき潤滑指数Ｚが算出されるので、上記第１実施形態と同様にして潤滑指数Ｚを高精度で推定できる。また、潤滑指数算出部８８は、燃料温度Ｔｆが低いほど潤滑性が良いことを表わす値に潤滑指数Ｚを算出するので、潤滑指数Ｚを、燃料温度Ｔｆの影響を反映させた値にすることができる。

（第３実施形態）
上記第１実施形態では、混合割合推定部８２が、複数の燃焼特性値に基づき各種成分の混合割合を推定している。これに対し本実施形態では、燃料の一般性状をセンサ（つまり性状センサ）で検出し、その検出結果に基づき上記混合割合を推定する。

上記性状センサの具体例としては、密度センサ２７、および動粘度センサ２８等が挙げられる。密度センサ２７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。動粘度センサ２８は、例えば細管粘度計や、細線加熱法に基づく動粘度計であり、燃料タンク内の燃料の動粘度を検出する。なお、密度センサ２７及び動粘度センサ２８は、ヒータを備えており、ヒータにより所定温度に燃料を加熱した状態で燃料の密度及び動粘度をそれぞれ検出する。

ここで、本発明者らは、燃料の特定の性状パラメータ、つまり先述した中間パラメータが、燃料組成に含まれる各分子構造の物理量に相関があること、各性状パラメータについては、性状パラメータの種別ごとに分子構造に対する感度が異なることに着目した。つまり、燃料において分子構造が異なると分子間の結合力、構造による立体障害や相互作用などが相違する。また、燃料には複数種の分子構造が含まれ、その混合割合もまちまちである。この場合、分子構造ごとに性状パラメータに寄与する感度が異なると考えられるため、分子構造量に依存して性状パラメータの値が変化する。

そこで本発明者らは、性状パラメータと分子構造とについて相関式を構築した。この相関式は、複数の性状パラメータに対する複数の分子構造量の依存度を示す感度係数を用い、複数の分子構造量に感度係数を反映することで複数の性状パラメータを導出する性状算出モデルの演算式である。相関式において、上記性状センサにより検出された値を性状パラメータの値として入力することで、燃料組成に含まれる分子構造量の算出が可能となる。

また、低位発熱量は、燃料の動粘度及び密度と相関があることから、その相関を示すマップや演算式を用いることで、動粘度及び密度に基づいて算出することが可能である。このようにして算出された低位発熱量を、相関式に入力する性状パラメータとしてもよい。

また、燃料の水素量と炭素量との比であるＨＣ比は、低位発熱量と相関があることから、その相関を示すマップや演算式を用いることで、低位発熱量に基づいてＨＣ比を算出することが可能である。このようにして算出されたＨＣ比を、相関式に入力する性状パラメータとしてもよい。その他、性状パラメータとして、セタン価や、蒸留性状に関するパラメータを用いることも可能である。

以上により、本実施形態によれば、燃料の性状を示す複数の性状パラメータを取得する。そして、複数の性状パラメータと燃料における複数の分子構造量との相関を定義した相関データを用い、取得した複数の性状パラメータの取得値に基づいて複数の分子構造量、つまり分子構造種毎の混合割合を推定する。そのため、筒内圧センサ２１の検出値を用いること無く、性状センサの検出値を用いて、潤滑指数Ｚの推定に用いる分子構造種の混合割合を取得できる。

（他の実施形態）
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

上記各実施形態では、潤滑指数Ｚの算出または保護制御の是非判定に用いる燃料温度Ｔｆを、燃料ポンプ１５ｐで高圧化される前の低圧状態の燃料、つまり燃料ポンプ１５ｐへ吸入される燃料の温度としている。これに対し、燃料ポンプ１５ｐから圧送された後の高圧化された燃料の温度を、潤滑指数Ｚの算出または保護制御の是非判定に用いてもよい。例えば、燃料ポンプ１５ｐの吐出側の配管やコモンレール１５ｃに燃温センサ２９を配置すればよい。或いは、温度検出素子２１ａにより検出された温度を用いればよい。

上記各実施形態では、分子構造種毎の混合割合に基づき炭素鎖長指数Ｘおよび極性指数Ｙを算出し、これらの指数に基づき潤滑指数Ｚを推定している。これに対し、炭素鎖長指数Ｘおよび極性指数Ｙを算出することを廃止して、分子構造種毎の混合割合に基づき潤滑指数Ｚを直接推定してもよい。例えば、分子構造種毎に、炭素鎖長指数Ｘおよび極性指数Ｙを鑑みた係数を予め設定しておく。そして、分子構造種毎の混合割合に上記係数を乗算し、その乗算値を加算した値が潤滑指数Ｚとなるように上記係数を設定しておけばよい。

上記各実施形態では、燃料による潤滑性が悪いと判定された場合には、保護制御を実行するとともに、燃料情報および制御履歴を記録している。これに対し、上記保護制御および記録を廃止して、燃料による潤滑性が悪くなっている旨を表示や音でユーザに警告するようにしてもよい。或いは、これらの保護制御、記録および警告のうち少なくとも１つを実行させてもよい。

図２に示す上記実施形態では、通電開始のｔ１時点から燃焼開始のｔ３時点までの時間を着火遅れ時間ＴＤと定義している。これに対し、噴射開始のｔ２時点から燃焼開始のｔ３時点までの時間を着火遅れ時間ＴＤと定義してもよい。噴射開始のｔ２時点は、噴射開始に伴いレール圧等の燃圧に変化が生じた時期を検出し、その検出時期に基づき推定すればよい。

図１に示す燃焼特性取得部８１は、燃焼に関する物理量の検出値（つまり燃焼特性値）として、着火遅れ時間ＴＤを取得している。これに対し、熱発生率の変化を表わす波形や、該当する燃料の燃焼で発生した熱量（熱発生量）等を燃焼特性値として取得してもよい。また、着火遅れ時間ＴＤ、熱発生率の波形、および熱発生量等、複数種類の燃焼特性値に基づき、各種成分の混合割合を推定してもよい。例えば、図３の右辺左側の行列（定数）を、複数種類の燃焼特性値に対応した値に設定しておき、図３の右辺右側の行列に、複数種類の燃焼特性値を代入して混合割合を推定する。

図３の例では、複数の着火遅れ時間ＴＤの各々について、全ての燃焼環境値が異なるように燃焼条件が設定されている。つまり、燃焼環境値の所定の組み合わせからなる燃焼条件ｉ、ｊ、ｋ、ｌ（図３参照）の各々について、筒内圧は全て異なる値Ｐ（条件ｉ）、Ｐ（条件ｊ）、Ｐ（条件ｋ）、Ｐ（条件ｌ）に設定されている。同様に、筒内温度Ｔ、吸気酸素濃度Ｏ２および噴射圧力Ｐｃも全て異なる値に設定されている。これに対し、異なる燃焼条件の各々において、少なくとも１つの燃焼環境値の値が異なっていればよい。例えば燃焼条件ｉ、ｊの各々において、筒内温度Ｔ、吸気酸素濃度Ｏ２および噴射圧力Ｐｃを同じ値に設定し、筒内圧だけを異なる値Ｐ（条件ｉ）、Ｐ（条件ｊ）に設定してもよい。

上述した実施形態では、メイン噴射の直前に噴射（パイロット噴射）された燃料の燃焼に関する燃焼特性値を取得している。これに対し、メイン噴射の後に噴射された燃料の燃焼に関する燃焼特性値を取得してもよい。メイン噴射後の噴射の具体的例として、アフター噴射やポスト噴射が挙げられる。また、メイン噴射の前に複数回噴射する多段噴射を実施する場合には、初回に噴射された燃料の燃焼に関する燃焼特性値を取得すれば、メイン燃焼の影響を大きく受けずに済むので望ましい。

上述した実施形態では、筒内圧センサ２１の検出値に基づき燃焼特性値を取得している。これに対し、筒内圧センサ２１を備えていない構成において、回転角センサの回転変動（つまり微分値）に基づき燃焼特性値を推定してもよい。例えば、パイロット燃焼に起因して微分値が既定の閾値を超えた時期をパイロット着火時期として推定できる。また、微分値の大きさからパイロット燃焼量を推定できる。

図１に示す実施形態では、筒内温度は温度検出素子２１ａにより検出されているが、筒内圧センサ２１により検出された筒内圧に基づき推定してもよい。具体的には、筒内温度を、筒内圧力、シリンダ容積、シリンダ内のガス重量、ガス定数から演算して推定する。

ＥＣＵ８０が提供する手段および／または機能は、実体的な記憶媒体に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、潤滑性推定装置および燃焼システム制御装置がハードウェアである回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。

８０…ＥＣＵ（潤滑性推定装置）、１０…内燃機関、８２…混合割合推定部、８８…潤滑指数算出部、Ｓ１…燃料ポンプのピストンの外周部（摺動部）、Ｓ２…燃料噴射弁の弁体の外周部（摺動部）。

Claims (9)

1. 内燃機関（１０）へ燃料を供給する燃料供給システムに適用される潤滑性推定装置において、
   燃料に含まれている複数種類の分子構造の各々の混合割合を推定する混合割合推定部（８２）と、
   前記燃料供給システムが有する摺動部（Ｓ１、Ｓ２）の、燃料による潤滑性を表わした潤滑指数を、前記混合割合推定部により推定された混合割合に基づき算出する潤滑指数算出部（８８）と、
   を備える潤滑性推定装置。
2. 前記潤滑指数算出部は、燃料に含まれている複数種類の分子構造の平均炭素数よりも炭素数が多い分子構造の混合割合が多いほど、潤滑性が良いことを表わす値に前記潤滑指数を算出する請求項１に記載の潤滑性推定装置。
3. 前記潤滑指数算出部は、前記平均炭素数よりも炭素数が多い分子構造のうち直鎖パラフィン類の分子構造の混合割合を少なくとも用いて、前記潤滑指数を算出する請求項２に記載の潤滑性推定装置。
4. 前記潤滑指数算出部は、前記平均炭素数よりも炭素数が少ない分子構造のうち側鎖パラフィン類の分子構造の混合割合を少なくとも用いて、前記潤滑指数を算出する請求項２または３に記載の潤滑性推定装置。
5. 前記潤滑指数算出部は、環状の炭素鎖を有する分子構造の混合割合が多いほど、潤滑性が良いことを表わす値に前記潤滑指数を算出する請求項１〜４のいずれか１つに記載の潤滑性推定装置。
6. 前記潤滑指数算出部は、環状の炭素鎖を有する分子構造のうちアロマ類の分子構造の混合割合を少なくとも用いて、前記潤滑指数を算出する請求項５に記載の潤滑性推定装置。
7. 前記潤滑指数算出部は、環状の炭素鎖を有する分子構造のうち２つ以上の環状炭素鎖を有する分子構造の混合割合を少なくとも用いて、前記潤滑指数を算出する請求項５または６に記載の潤滑性推定装置。
8. 前記潤滑指数算出部は、燃料の温度が低いほど潤滑性が良いことを表わす値に前記潤滑指数を算出する請求項１〜７のいずれか１つに記載の潤滑性推定装置。
9. 内燃機関（１０）で燃焼させる燃料を噴射する燃料噴射弁（１５）、および前記燃料噴射弁へ燃料を圧送する燃料ポンプ（１５ｐ）を有する燃料供給システムの作動を制御する、燃料供給制御装置において、
   燃料に含まれている複数種類の分子構造の各々の混合割合を推定する混合割合推定部（８２）と、
   前記燃料供給システムが有する摺動部（Ｓ１、Ｓ２）の燃料による潤滑性を表わした潤滑指数を、前記混合割合推定部により推定された混合割合に基づき算出する潤滑指数算出部（８８）と、
   前記潤滑指数算出部により算出された潤滑指数が、所定の閾値を超えて潤滑性が悪い値になっている場合に、前記燃料ポンプの仕事量を低下させるように前記燃料供給システムの作動を制御して前記摺動部を保護する保護制御部（８９）と、
   を備える燃料供給制御装置。

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