JP4962456B2

JP4962456B2 - ディーゼル機関の燃料判定装置、ディーゼル機関の制御装置

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Publication number: JP4962456B2
Application number: JP2008244396A
Authority: JP
Inventors: 俊哉中島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2028-09-24
Also published as: JP2010077829A

Description

この発明は、ディーゼル機関の燃料判定装置、ディーゼル機関の制御装置に関する。

従来、例えば、下記の特許文献１に開示されているように、ＧＴＬ燃料を使用するディーゼル機関が知られている。ＧＴＬ（Gas To Liquid）燃料は、触媒を用いて天然ガスから合成される合成燃料である。ＧＴＬ燃料の特徴としては、無色無臭である点、硫黄分・アロマ分を含まない点、高いセタン価を有する点、既存のディーゼル機関に使用可能な点を挙げることができる。また、排気ガス中の有害物質（一酸化炭素、未燃炭化水素、窒素酸化物、粒子状物質）が少ないという利点もある。このような特徴を持つＧＴＬ燃料は、低エミッションの可能性を秘めた代替燃料として注目を浴びている。

ところで、ＧＴＬ燃料の使用を想定したディーゼル機関に、例えばユーザが誤って給油するなどして、ＧＴＬ燃料以外の燃料が給油されることが懸念される。ＧＴＬ燃料の使用を前提にディーゼル機関が設計、制御されている場合に、このような誤った燃料供給が生ずることは好ましくない。

そこで、特許文献１の内燃機関では、給油された燃料の透明度を検出することにより、給油された燃料がＧＴＬ燃料であるか否かが判定されている。ＧＴＬ燃料は、硫黄分を含まないため、軽油に比べて無色透明に近い。この点を利用して、特許文献１の内燃機関は、ＧＴＬ燃料とみなすことができる程度に燃料の透明度が高い場合に、燃料をＧＴＬ燃料と判定している。このように、特許文献１にかかる内燃機関では、ＧＴＬ燃料の光学的な特性に基づいた燃料判定が行われている。

特開２００６−２５００３８号公報特開２００８−１２２２８９号公報特開平９−６８０６１号公報特開２００７−２３９６００号公報

上述したように、給油された燃料がＧＴＬ燃料であるか否かを判定することは重要である。ディーゼル機関が、ＧＴＬ燃料の使用を前提に設計、制御されている場合に不具合を招くおそれがあるからである。また、その一方で、ＧＴＬ燃料以外の合成燃料であっても、ＧＴＬ燃料と同等の性状を有しＧＴＬ燃料と同じような取り扱いが可能な場合がある。このような燃料であれば、ＧＴＬ燃料の使用を前提に設計、制御されているディーゼル機関に対して使用できるケースもある。そこで、本願発明者は、鋭意研究の結果、燃料がＧＴＬ燃料あるいはＧＴＬ相当の燃料であるか否かの判定を行うことができる効果的な手法を見出した。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、燃料がＧＴＬ燃料あるいはＧＴＬ相当の燃料であるか否かの判定を行うことができるディーゼル機関の燃料判定装置を提供することを目的とする。

また、この発明は、ＧＴＬ燃料あるいはＧＴＬ相当の燃料の使用を想定している状況下で、ＧＴＬ燃料あるいはＧＴＬ相当の燃料ではない燃料が供給された場合にも、適切な対応をすることができるディーゼル機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、ディーゼル機関の燃料判定装置であって、
ディーゼル機関の排気ガスに含まれるＰＭの量を検知するＰＭ量検知手段と、
前記ＰＭ量検知手段が検知したＰＭ量と所定の判定値との比較に基づいて、前記ディーゼル機関に供給された燃料の、アロマ成分の有無を判定するアロマ判定手段と、
ＰＭ発生量が相違するように定められた所定の複数の燃料噴射パターンで、前記ディーゼル機関に対して燃料を噴射する燃料噴射実行手段と、
前記所定の複数の燃料噴射パターンの間における前記ディーゼル機関のＰＭ発生量の変化量に基づいて、前記ディーゼル機関に供給された燃料が所定の高セタン価の燃料か否かを判定するセタン価判定手段と、
前記アロマ判定手段の判定結果と前記セタン価判定手段の判定結果とに基づいて、前記ディーゼル機関に供給された燃料が、ＧＴＬ（Gas To Liquid）燃料あるいはＧＴＬ相当の燃料であるか否かを判定する燃料判定手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、上記の目的を達成するため、ディーゼル機関の制御装置であって、
ディーゼル機関の排気通路に配置されたＰＭ捕集用フィルタと、
前記ディーゼル機関の排気ガスに含まれるＰＭの量を検知するＰＭ量検知手段と、
ＰＭ発生量が相違するように定められた所定の複数の燃料噴射パターンで、前記ディーゼル機関に対して燃料を噴射する燃料噴射実行手段と、
前記ＰＭ量検知手段が検知したＰＭの量が所定量以上であることを第１条件とし、前記所定の複数の燃料噴射パターンの間における前記ディーゼル機関のＰＭ発生量の変化量が所定値以上であることを第２条件としたときに、該第１条件と該第２条件の少なくとも一方が不成立である場合には、該第１条件と該第２条件の両方が成立している場合に比して、ＰＭ発生量が抑制されるようにまたは／および前記ＰＭ捕集用フィルタの再生頻度が増加されるように、前記ディーゼル機関の運転条件を変更する運転条件変更手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第３の発明は、第２の発明において、
前記運転条件変更手段が、前記ディーゼル機関へのＥＧＲ率を低減する手段と、前記ディーゼル機関への燃料噴射時期を進角させる手段と、前記ディーゼル機関の吸入空気量を増加する手段と、前記ディーゼル機関の吸気温度を高める手段と、のうち少なくとも１つの手段を含むことを特徴とする。

第１の発明によれば、アロマ成分の有無とセタン価の高低とを各々判定することにより、燃料がＧＴＬ燃料相当の特性を有するか否かを判定することができる。すなわち、第１の発明によれば、燃料がアロマゼロであるか否かを、ＰＭ量に基づいて判定できる。かつ、第１の発明によれば、燃料が高セタン価燃料であるか否かを、燃料噴射パターンを変更したときのＰＭ量の変化量に基づいて判定できる。第１の発明によれば、これらの２つの判定結果に基づいて、ディーゼル機関に供給された燃料が、ＧＴＬ燃料あるいはＧＴＬ相当の燃料であるか否かの判定を行うことができる。

第２の発明によれば、第１条件と第２条件によってアロマ成分の多少に関する条件とセタン価の高低に関する条件とを規定し、これらの２つの条件が満たされている場合以外は、ＰＭ発生量が多いことを前提に置いてディーゼル機関を運転する事ができる。これにより、アロマ成分が少なくかつ高セタン価な燃料、すなわち、ＧＴＬ燃料あるいはＧＴＬ相当の燃料の使用を想定している状況下で、想定した燃料と異なる燃料が供給された場合にも、ディーゼル機関に対して適切な措置を施すことができる。

第３の発明によれば、ＰＭ発生量を低減するように、各種運転条件を適切に変更することができる。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１にかかるディーゼル機関１０の構成を示す。実施の形態１にかかるディーゼル機関１０は、エンジン本体１２を備えている。エンジン本体１２は、直列に並んだ４つの気筒を有する。

エンジン本体１２の各気筒の吸気ポートは、吸気マニホールド１４に接続している。吸気マニホールド１４から上流に向かって、スロットル２６、インタークーラ２４、エアフローメータ２２が順次設けられている。エアフローメータ２２側から新気が取り入れられ、吸気マニホールド１４を介してエンジン本体１２の各気筒へと空気が供給される。なお、本発明はこのような直列４気筒ディーゼルエンジンに限らず種々の気筒数、方式のディーゼル機関に適用可能である。また、本発明は、スロットル２６を備えないディーゼル機関にも適用可能である。

ディーゼル機関１０は、燃料タンク２７と、コモンレールシステム２８を備えている。実施の形態１では、燃料タンク２７にＧＴＬ（Gas To Liquid）燃料が給油されることが想定されている。エンジン本体１２の各気筒には、コモンレールシステム２８の燃料噴射弁が１つづつ配置されている。コモンレールシステム２８により、燃料タンク２７から得た燃料が各気筒内に噴射される。コモンレールシステム２８は、１燃焼サイクル中に複数のタイミングで燃料噴射（各タイミングがパイロット、メイン、アフターなどと呼ばれる、いわゆるマルチ噴射）が可能なシステムである。実施の形態１では、コモンレールシステム２８を、噴射量の変更、噴射時期の進角遅角、噴射回数の変更が可能な構成とする。

エンジン本体１２の各気筒の排気ポートは、排気マニホールド１６に接続している。排気マニホールド１６下流は、排気管として設けられた管路１８に接続している。

管路１８には、触媒３６が配置されている。触媒３６は、触媒の機能と、排気ガス中の粒子状物質いわゆるパティキュレートマター（Particulate matter：ＰＭ）を捕集するためのディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter:ＤＰＦ）としての機能と、を備える。

排気マニホールド１６には、排気添加弁３８が設けられている。排気添加弁３８は、排気マニホールド１６を流れる排気ガスに燃料を添加するために備えられる。燃料が添加された排気ガスが触媒３６に流れ込むことにより、触媒３６が加熱される。適宜のタイミングで排気添加弁３８の燃料添加を実行することで、触媒３６に蓄積されたＰＭを酸化除去できる。これにより、触媒３６のＰＭ捕集能力を再生することができる（以下、この動作に関する一連の制御を「再生制御」あるいは「ＰＭ再生制御」とも呼称する）。

ディーゼル機関１０は、管路１８に、光学式スモークメータ５２を備える。光学式スモークメータ５２は、管路１８を流れる排気ガス中のスモーク（Smoke）量を検出する。なお、ここでいうスモーク量はすなわちＰＭ量のことを意味するものとする。

実施の形態１にかかるディーゼル機関１０は、ＥＧＲを行うためのＥＧＲシステムを備える。図１に示すように、排気マニホールド１６は、ＥＧＲクーラ４０、ＥＧＲバルブ４２を介して、吸気マニホールド１４に接続している。これらの機構を介して、排気ガスを循環させることができる。

実施の形態１には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０が備えられている。ＥＣＵ５０は、光学式スモークメータ５２と接続している。また、ＥＣＵ５０は、ディーゼル機関１０の図示しない各種アクチュエータおよび各種センサ（機関回転数を計測するセンサ）と接続している。

［実施の形態１の動作］
以下、図２および図３を用いて、実施の形態１の動作を説明する。図２および図３は、実施の形態１にかかる燃料判別法の概要図である。

ＧＴＬ（Gas To Liquid）燃料は、触媒を用いて天然ガスから合成される合成燃料である。ＧＴＬ燃料の特徴としては、アロマ分を含まない点（アロマゼロという点）、高いセタン価を有する点を挙げることができる。また、ＧＴＬ燃料以外の合成燃料であっても、ＧＴＬ燃料と同等の性状すなわち同等の低アロマ・高セタン価を有するものがある。

そこで、実施の形態１では、アロマゼロおよび高セタン価をそれぞれ検出することにより、燃料タンク２７内の燃料が、ＧＴＬ燃料或いはＧＴＬ相当の燃料であるか否かを判定する。以下、「ＧＴＬ相当燃料」と言った場合には、ＧＴＬ燃料と同程度に高セタン価およびアロマゼロである燃料を意味するものとする。

本願発明者は、アロマ成分の有無に応じてＰＭ発生量が異なること、および、セタン価の高低に応じてＰＭ発生量の変化挙動が異なることに着目した。すなわち、本願発明者は、下記の２つの点に着目した。
（i）高セタン価の燃料は、低セタン価の燃料に比して、燃料噴射量が変化したときのスモーク発生量（ＰＭ発生量）の変化率が小さい
（ii）アロマ成分が少ないほど、スモーク発生量（ＰＭ発生量）が少ない

上記２点について、図２を用いてより詳しく説明する。図２は、パイロット噴射量の変化に応じたスモーク発生量の変化を示す。図２には、セタン価、アロマ成分有無の条件を変えた場合の、４つの特性が示されている。以下、符号６０、６２、６４、６６をそれぞれ付した特性を、特性６０、６２、６４、６６と称す。各々の特性と、セタン価、アロマ成分有無の条件の対応は、下記の通りである。
・特性６０：低セタン価かつ高アロマな燃料（例：軽油）
・特性６２：高セタン価かつ高アロマな燃料（例：添加剤入り軽油）
・特性６４：低セタン価かつアロマゼロな燃料（例：低セタン価なＧＴＬ燃料）
・特性６６：高セタン価かつアロマゼロな燃料（例：検出対象となるＧＴＬ燃料）
なお、特性６４を示す燃料の一例として低セタン価なＧＴＬ燃料を挙げたが、これは、合成燃料であることから低セタン価となるように性状を調整したＧＴＬ燃料も存在しうることを考慮したことによる。

高セタン価である特性６２、６６と、低セタン価である特性６０、６４とを比較してみる。そうすると、高セタン価である特性６２、６６のほうが、パイロット噴射量をＱ_ｐｌ１からＱ_ｐｌ２まで増加したときのスモーク発生量の増加量が少ないことがわかる。言い換えれば、高セタン価である燃料のほうが、図２のグラフ中の特性の傾きが急になる。

また、同じ低セタン価の特性について、高アロマである特性６０と、アロマゼロである特性６４とを比較してみる。また、同じ高セタン価の特性について、高アロマである特性６２と、アロマゼロである特性６６とを比較してみる。そうすると、セタン価が同程度であれば、アロマゼロの燃料のほうがスモーク発生量が少ないという傾向があることがわかる。

実施の形態１では、上記のような傾向を利用して、ＧＴＬ燃料或いはＧＴＬ相当燃料か否かの判定を行う。以下、図３を用いて、実施の形態１にかかる燃料判別法をより詳しく説明する。

（セタン価判定）
実施の形態１では、先ず、相対的に少ない噴射量（図３のＱ_ｐｌ１）でパイロット噴射を行った場合のスモーク発生量（図３のＳ_１）と、相対的に多い噴射量（図３のＱ_ｐｌ２）でパイロット噴射を行った場合のスモーク発生量（図３のＳ_２）とを、それぞれ取得する。

ここで、Ｓ_１とＳ_２の取得は、例えば次のようにして行えばよい。先ず、ＥＣＵ５０に、予めＱ_ｐｌ１およびＱ_ｐｌ２を記憶しておく。Ｑ_ｐｌ１とＱ_ｐｌ２の相違量は、スモーク発生量の相違が認められる程度に、適宜定めればよい。パイロット噴射量をＱ_ｐｌ１としてディーゼル機関１０を運転し、光学式スモークメータ５２に基づいてスモーク発生量Ｓ_１を検出する。次に、パイロット噴射量をＱ_ｐｌ２に変更し、かつ、それ以外の運転条件はＳ_１検出時と同一にした状態で、ディーゼル機関１０を運転し、光学式スモークメータ５２に基づいてスモーク発生量Ｓ_２を検出する。

実施の形態１では、Ｓ_１、Ｓ_２、Ｑ_ｐｌ１およびＱ_ｐｌ２を下記の（１）式に代入して、ΔＳを算出する。
ΔＳ＝（Ｓ_２−Ｓ_１）／（Ｑ_ｐｌ２−Ｑ_ｐｌ１）・・・（１）
これにより、現在の燃料タンク２７内の燃料について、ΔＳが取得される。

実施の形態１では、予め、想定したＧＴＬ燃料についてのΔＳの値（以下、ΔＳ_ＧＴＬとも記す）を、実験或いはシミュレーション等によって求めておく。具体的には、例えば、予め、使用を想定したＧＴＬ燃料をディーゼル機関１０に実際に給油して、上記条件Ｑ_ｐｌ１およびＱ_ｐｌ２でのスモーク発生量をそれぞれ実際に取得する。取得したスモーク発生量を用いて、上記の（１）式を演算する。この演算結果を、基準となる変化率ΔＳ_ＧＴＬとしてＥＣＵ５０に記憶させておく。

図２を用いて述べたように、高セタン価のほうが、パイロット噴射量を増加した場合におけるスモーク発生量の増加量が少ない。つまり、ＧＴＬ燃料あるいはＧＴＬ相当燃料を基準とした場合に、相対的に高セタン価の燃料であればΔＳの値がΔＳ_ＧＴＬよりも小さく算出され、相対的に低セタン価の燃料であればΔＳの値がΔＳ_ＧＴＬよりも大きく算出されるはずである。よって、今回算出されたΔＳが基準変化率ΔＳ_ＧＴＬよりも小さい場合には、燃料タンク２７に現在貯留されている燃料が、ＧＴＬ燃料と同程度に高セタン価であると考えることができる。

（アロマゼロ判定）
また、実施の形態１では、Ｑ_ｐｌ２でのスモーク発生量Ｓ_２を、所定の閾値Ｓ_ａｂと比較する。Ｓ_ａｂは、予め、想定したＧＴＬ燃料について、上記Ｑ_ｐｌ２でのスモーク発生量を取得しておくことにより求める。これを、所定の閾値Ｓ_ａｂとして、ＥＣＵ５０に記憶させておく。

図２を用いて述べたように、アロマゼロの燃料はスモーク発生量が少ない。よって、今回のＱ_ｐｌ２でのスモーク発生量Ｓ_２が閾値Ｓ_ａｂ以下となる程度に少ないならば、燃料タンク２７に現在貯留されている燃料が、ＧＴＬ燃料と同程度にアロマ成分が少ないつまりアロマゼロであると考えることができる。

（ＧＴＬ燃料或いはＧＴＬ相当燃料の判定）
実施の形態１では、上述した高セタン価の条件（ΔＳ＜ΔＳ_ＧＴＬ）と、上述したアロマゼロの条件（Ｓ_２＜Ｓ_ａｂ）の双方が満たされた場合に、現在の燃料がＧＴＬ燃料或いはＧＴＬ相当燃料であると判定される。これらの条件のうち少なくとも一方が不成立であれば、現在の燃料が、本実施形態で使用を想定している燃料（つまり、アロマゼロおよび高セタン価である、ＧＴＬ燃料やＧＴＬ相当燃料）には該当しないと判定される。

なお、図３では、便宜上、Ｓ_２がＳ_ａｂを上回っているケースを示している。この場合には、アロマゼロの条件を満足しないので、燃料タンク２７に現在貯留されている燃料は、ＧＴＬ燃料やＧＴＬ相当燃料には該当しないと判定される。

以上説明したように、実施の形態１によれば、アロマ成分の有無とセタン価の高低とを各々判定することにより、燃料がＧＴＬ燃料相当の特性を有するか否かを判定することができる。すなわち、実施の形態１によれば、燃料がアロマゼロであるか否かを、ＰＭ量に基づいて判定できる。かつ、実施の形態１によれば、燃料が高セタン価燃料であるか否かを、燃料噴射量を変更したときのＰＭ量の変化量に基づいて判定できる。実施の形態１によれば、これらの２つの判定結果に基づいて、ディーゼル機関１０に供給された燃料が、ＧＴＬ燃料あるいはＧＴＬ相当の燃料であるか否かの判定を行うことができる。

なお、ここで、実施の形態１にかかる燃料判定により得られる効果について、説明を追加する。

ＧＴＬ専用のディーゼル機関に、低圧縮比化が施される場合がある。このような低圧縮比のＧＴＬ専用ディーゼル機関に対して、誤って、ＧＴＬ燃料に比してセタン価が低い燃料（例えば軽油）が給油されたとする。そうすると、始動性の悪化や、低負荷運転時の失火が懸念される。また、ＧＴＬ燃料の使用を想定するディーゼル機関で、ＥＧＲ量を多めにするように制御内容が設計される場合がある。このような場合にＧＴＬ燃料に比してアロマ成分が多い燃料（例えば軽油）が給油されてしまうと、多量のスモーク（ＰＭ）が発生してしまうおそれがある。スモーク量が多くなることで触媒３６が詰まるなどの弊害が予想される。

特許文献１の内燃機関は、燃料の透明度を検出することにより、ＧＴＬ燃料か否かの判定を行っている。しかしながら、前段落で述べた、ＧＴＬ専用ディーゼル機関で懸念される各種問題を防止するには、透明度に着目するのでなく、セタン価やアロマ成分有無といった燃料性状に着目することが確実である。

また、ＧＴＬ相当燃料、つまり、ＧＴＬ燃料と同程度に高セタン価およびアロマゼロの燃料であれば、前々段落で述べた、ＧＴＬ専用ディーゼル機関で懸念される各種問題は回避可能と考えることができる。実施の形態１の燃料判定によれば、燃料タンク２７の燃料を対象にして、ＰＭの出具合やＰＭ量の変化の挙動を実測することによって、セタン価およびアロマ成分有無を検知することができる。従って、燃料タンク２７の燃料が、セタン価およびアロマ成分の２つの点においてＧＴＬ燃料と実質的に同じかどうかを判定することができる。従って、実施の形態１によれば、前々段落で述べたＧＴＬ専用ディーゼル機関で懸念される各種問題を回避または十分に抑制しつつ、ディーゼル機関１０を運転することができる。

［実施の形態１の具体的処理］
以下、図４を用いて、実施の形態１においてＥＣＵ５０が実行する具体的処理を説明する。

図４に示すルーチンでは、先ず、ＧＴＬ判定条件成立の処理が実行される（ステップＳ１００）。このステップでは、具体的には、現在の運転条件（エンジン回転数、燃料噴射量、ＥＧＲ率、吸入空気量など）を、予め設定しておいた、ＧＴＬ判定を行うための運転条件に合致させる処理が実行される。

次に、ディーゼル機関１０を第１燃料噴射条件で運転するように、制御内容が変更される（ステップＳ１０２）。このステップでは、ＥＣＵ５０が、コモンレールシステム２８のパイロット噴射量をＱ_ｐｌ１に設定する。

次に、スモーク発生量Ｓ_１の測定が行われる（ステップＳ１０３）。このステップでは、ＥＣＵ５０に入力された光学式スモークメータ５２の出力に基づいて、パイロット噴射量がＱ_ｐｌ１である条件下でのスモーク発生量が算出される。

続いて、次に、ディーゼル機関１０を第２燃料噴射条件で運転するように、制御内容が変更される（ステップＳ１０４）。このステップでは、ＥＣＵ５０が、コモンレールシステム２８のパイロット噴射量をＱ_ｐｌ２に設定する。

次に、スモーク発生量Ｓ_２の測定が行われる（ステップＳ１０６）。このステップでは、ＥＣＵ５０に入力された光学式スモークメータ５２の出力に基づいて、パイロット噴射量がＱ_ｐｌ２である条件下でのスモーク発生量が算出される。

次いで、ΔＳを算出する処理が実行される（ステップＳ１０８）。このステップでは、前述した（１）式に、ステップＳ１０２〜Ｓ１０６のＳ_１、Ｓ_２、Ｑ_ｐｌ１、およびＱ_ｐｌ２が代入される。（１）式は、ＥＣＵ５０に予め記憶されているものとする。

続いて、ステップＳ１０８で算出されたΔＳが、予め定められたΔＳ_ＧＴＬよりも小さいか否かが判定される（ステップＳ１１０）。このステップにより、燃料タンク２７の燃料の、セタン価に関する判定が行われる。

ステップＳ１１０の条件が成立している場合には、更に、ステップＳ１０６で算出されたＳ_２が、予め定められたＳ_ａｂよりも小さいか否かが判定される（ステップＳ１１２）。このステップにより、燃料タンク２７の燃料の、アロマ成分の有無の判定が行われる。

ステップＳ１１２の条件が成立した場合には、燃料タンク２７の燃料が、ＧＴＬ燃料或いはＧＴＬ相当燃料であると判定される（ステップＳ１１４）。その後、今回のルーチンが終了する。

一方、ステップＳ１１０において条件が不成立であった場合には、実施の形態１のルーチンでは、燃料タンク２７の燃料が低セタン価な燃料（例えば軽油）であると判定される（ステップＳ１２０）。続いて、ＥＧＲ率を減少させかつ燃料噴射時期を進角させるように、運転条件が変更される（ステップＳ１２２）。その後、現在の燃料がＧＴＬ燃料やＧＴＬ相当燃料には該当しないということをユーザに警告する処理が実行される（ステップＳ１２４）。その後今回のルーチンが終了する。

また、ステップＳ１１２において条件が不成立であった場合には、実施の形態１のルーチンでは、燃料タンク２７の燃料がＧＴＬ燃料ではない燃料（例えば高セタン価軽油）であると判定される（ステップＳ１３０）。続いて、ＰＭ再生制御の実行頻度を増加する措置がとられる（ステップＳ１３２）。その後、現在の燃料がＧＴＬ燃料やＧＴＬ相当燃料には該当しないということをユーザに警告する処理が実行される（ステップＳ１２３）。その後今回のルーチンが終了する。

以上の処理によれば、アロマ成分の有無とセタン価の高低とを各々判定することにより、燃料がＧＴＬ燃料相当の特性を有するか否かを判定することができる。その結果、ディーゼル機関１０に供給された燃料が、ＧＴＬ燃料あるいはＧＴＬ相当の燃料であるか否かの判定を行うことができる。

また、上記の図４のルーチンによれば、現在の燃料が低セタン価な燃料である場合や、現在の燃料がアロマゼロでない場合に、ディーゼル機関１０の各種運転条件やＰＭ再生制御の内容を変更することができる。これにより、ＧＴＬ燃料あるいはＧＴＬ相当の燃料の使用を想定している状況下で、ＧＴＬ燃料あるいはＧＴＬ相当の燃料ではない燃料がディーゼル機関１０に供給された場合にも、適切な対応をすることができる。

尚、上述した実施の形態１では、光学式スモークメータ５２が、前記第１の発明における「ＰＭ量検知手段」に相当している。また、実施の形態１では、図４のルーチンのステップＳ１１２の処理が実行されることにより、前記第１の発明における「アロマ判定手段」が、図４のルーチンのステップＳ１０２およびＳ１０４の処理が実行されることにより、前記第１の発明における「燃料噴射実行手段」が、図４のルーチンのステップＳ１０３、Ｓ１０６、Ｓ１０８、およびＳ１１０の処理が実行されることにより、前記第１の発明における「セタン価判定手段」が、それぞれ実現されている。また、実施の形態１では、図４のルーチンのステップＳ１１０、Ｓ１１２およびＳ１１４の処理が実行されることにより、前記第１の発明における「燃料判定手段」が実現されている。

また、実施の形態１では、予め定めておいたパイロット噴射量であるＱ_ｐｌ１、Ｑ_ｐｌ２が、前記第１の発明における「所定の複数の燃料噴射パターン」に相当している。

なお、前記第１の発明にかかる燃料判定装置にとって、図４に示したフローチャートのうち、ステップＳ１２０〜Ｓ１３４の処理は、必須構成ではない。

また、上述した実施の形態１では、触媒３６が、前記第２の発明における「ＰＭ捕集用フィルタ」に、光学式スモークメータ５２が、前記第２の発明における「ＰＭ量検知手段」に、それぞれ相当している。また、実施の形態１では、図４のルーチンのステップＳ１０２およびＳ１０４の処理が実行されることにより、前記第２の発明における「燃料噴射実行手段」が、図４に示したフローチャートのステップＳ１１０、Ｓ１１２、Ｓ１２０、Ｓ１２２、Ｓ１３０およびＳ１３２の処理が実行されることにより、前記第２の発明における「運転条件変更手段」が、それぞれ実現されている。

［実施の形態１の変形例］
（第１変形例）
実施の形態１では、ΔＳを求めるにあたり、パイロット噴射量をＱ_ｐｌ１とＱ_ｐｌ２とに変更して、それらに応じたスモーク発生量であるＳ_１とＳ_２を取得した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。下記に述べる様々な手法によって、適宜に、スモーク発生量が異なる複数の燃料噴射パターンを設定することができる。

コモンレールシステム２８はマルチ噴射が可能であり、１回の燃焼サイクルにおいて、パイロット、プレ、メイン、アフター、ポストと呼ばれる様々なタイミングにおいて燃料噴射を行う。これらのいずれか１つを対象にして、ΔＳ算出用のスモーク発生量であるＳ_１とＳ_２を取得するための、燃料噴射パターンの変更を行っても良い。つまり、例えば、パイロット噴射量ではなく、メイン噴射量について、あらかじめ２つの噴射量（Ｑ_{ｍaｉｎ１}およびＱ_{ｍａｉｎ２}）を設定しておく。このＱ_{ｍaｉｎ１}およびＱ_{ｍａｉｎ２}をＱ_ｐｌ１、Ｑ_ｐｌ２に代えて用いることにより、実施の形態１と同様に、ΔＳ算出用のスモーク発生量であるＳ_１とＳ_２を取得することができる。プレ、アフター、ポストに関しても、同様の変形例が実現可能である。また、燃料噴射パターンを変更する対象となるのは、必ずしも１つでなくともよい。例えば、メイン噴射量とパイロット噴射量の両方を変更してもよい。なお、高い測定感度を得る観点からは、パイロット噴射もしくはメイン噴射を利用することが好ましい。

また、実施の形態１では、噴射量を相違させることによって、スモーク発生量を異ならしめた。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。噴射時期や噴射回数を変更することにより、スモーク発生量を異ならしめてもよい。例えば、噴射時期の進角・遅角によって、スモーク発生量は相違する。また、噴射回数を増やせば、スモーク発生量は変化する。これらの点を利用して、スモーク発生量が異なる複数の燃料噴射パターンを設定することができる。

以上説明したように、１つ以上の噴射タイミングを変更対象として噴射パターン（例えば、噴射量、噴射時期、噴射回数）を異ならしめることによって、相対的に少量のスモークを発生する第１の燃料噴射パターンと、相対的に多量なスモークを発生する第２の燃料噴射パターンとを、予め定めておけばよい。

なお、実施の形態１では、相対的に少量なスモーク発生量を検知してから、相対的に多量なスモーク発生量を検知している。しかしながら、逆に、相対的に多量なスモーク発生量を先に検知してもよい。

また、実施の形態１では、２点の計測でΔＳを計算しているが、これは、本発明が２点のみの計測に限られることを意味するものではない。実施の形態１の動作説明で述べたように、高セタン価である燃料のほうが、図２のグラフ中の特性の傾きが急になる。この傾向を利用すればよい。つまり、スモーク発生量が相違するように予め設定した複数の燃料噴射パターンで、スモーク発生量の測定点を複数個計測する。そして、得られた複数個の計測点が示す傾きの程度が、予め取得しておいた基準となる傾き（ΔＳ_ＧＴＬ）に対して緩やかであるか否かを判定すればよい。

（第２変形例）
実施の形態１では、Ｓ_２を閾値Ｓ_ａｂと比較することにより、アロマゼロの判定を行った。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。少なくともある１つの基準点での、スモーク発生量の多少を判定すればよい。例えば、ＧＴＬ燃料を用いた場合にパイロット噴射量Ｑ_ｐｌ１で発生するスモーク量を予め計測しておく。この計測値を閾値Ｓ´_ａｂとして記憶しておいた上で、図４のルーチンのステップＳ１１２でＳ_１がＳ´_ａｂよりも小さいか否かを判定してもよい。

また、実施の形態１のようにΔＳ算出用の測定点であるＳ_１，Ｓ_２を流用しなくともよく、第３の燃料噴射パターン（具体的には、例えば、パイロット噴射量噴射量としてＱ_ｐｌ３）を設定しておき、このＱ_ｐｌ３でのスモーク発生量の多少を計測してもよい。以上のように、ある燃料噴射パターンで計測したスモーク発生量を、この燃料噴射パターンでＧＴＬ燃料あるいはＧＴＬ相当の燃料の供給を受けた場合にディーゼル機関１０が排出する基準発生量と、比較すればよい。この基準発生量は、予め、実験などで求め、ＥＣＵ５０に記憶しておけばよい。また、実施の形態１のように１点での比較判定に限らず、例えばある燃料噴射量範囲でのＰＭ発生量の平均値を求めて、この平均値を用いた比較判定を行っても良い。

（第３変形例）
実施の形態１では、スモーク発生量（ＰＭ発生量）を、光学式スモークメータ５２を用いて計測している。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。光学式スモークメータ５２に代えて、触媒３６の上流下流の差圧を計測する差圧センサや、触媒３６の床温を測る床温センサを用いても良い。差圧センサを用いる場合には、差圧の増加具合に基づいて、床温センサを用いる場合には、触媒３６がＰＭを捕集する際に発熱することを利用して発熱量から遡ることにより、それぞれスモーク発生量つまりＰＭ発生量を算出すればよい。

（第４変形例）
実施の形態１では、図４のルーチンのステップＳ１１０において高セタン価の条件が不成立であった場合には、ＥＧＲ率を減少させかつ燃料噴射時期を進角させるように、運転条件が変更される。しかしながら、本発明は、これに限られるものではない。他にも、現在のスロットル２６の開度が全開でないのであれば、吸入空気量を多くするようにスロットル２６の開度を調節してもよい。また、吸気温度を高める措置を取っても良く、その方法の一例としてＥＧＲクーラ４０の冷却を休止してもよい。なお、これらの制御を行うことは、想定しているＧＴＬ燃料以外の燃料が供給された場合の対応措置として好ましいが、本発明が必ずしもこれらの制御を行うものに限られるということではない。例えば、ユーザへの警告のみを行っても良い。

また、実施の形態１では、ステップＳ１１２においてアロマゼロの条件が不成立であった場合には、ＰＭ再生制御の実行頻度を増加する措置がとられる。しかしながら、本発明は、これに限られるものではない。他にも、ＰＭ発生量を低減するように、ＥＧＲ率を低減したり、新気を増加させたり、或いは燃料噴射パターンを補正したりするなどの措置を取っても良い。また、前段落で述べたのと同様に、例えばユーザへの警告のみを行っても良い。

本発明の実施の形態１にかかる燃料判定装置を備えたディーゼル機関の構成を示す図である。実施の形態１にかかる燃料判別法の概要図である。実施の形態１にかかる燃料判別法の概要図である。実施の形態１においてＥＣＵ５０が実行する具体的処理を示す図である。

符号の説明

１０ディーゼル機関
１２エンジン本体
１４吸気マニホールド
１６排気マニホールド
１８管路
２２エアフローメータ
２４インタークーラ
２６スロットル
２７燃料タンク
２８コモンレールシステム
３６触媒
３８排気添加弁
４０ＥＧＲクーラ
４２ＥＧＲバルブ
５２光学式スモークメータ

Claims

ディーゼル機関の排気ガスに含まれるＰＭの量を検知するＰＭ量検知手段と、
前記ＰＭ量検知手段が検知したＰＭ量と所定の判定値との比較に基づいて、前記ディーゼル機関に供給された燃料の、アロマ成分の有無を判定するアロマ判定手段と、
ＰＭ発生量が相違するように定められた所定の複数の燃料噴射パターンで、前記ディーゼル機関に対して燃料を噴射する燃料噴射実行手段と、
前記所定の複数の燃料噴射パターンの間における前記ディーゼル機関のＰＭ発生量の変化量に基づいて、前記ディーゼル機関に供給された燃料が所定の高セタン価の燃料か否かを判定するセタン価判定手段と、
前記アロマ判定手段の判定結果と前記セタン価判定手段の判定結果とに基づいて、前記ディーゼル機関に供給された燃料が、ＧＴＬ（Gas To Liquid）燃料あるいはＧＴＬ相当の燃料であるか否かを判定する燃料判定手段と、
を備えることを特徴とするディーゼル機関の燃料判定装置。
ディーゼル機関の排気通路に配置されたＰＭ捕集用フィルタと、
前記ディーゼル機関の排気ガスに含まれるＰＭの量を検知するＰＭ量検知手段と、
ＰＭ発生量が相違するように定められた所定の複数の燃料噴射パターンで、前記ディーゼル機関に対して燃料を噴射する燃料噴射実行手段と、
前記ＰＭ量検知手段が検知したＰＭの量が所定量以上であることを第１条件とし、前記所定の複数の燃料噴射パターンの間における前記ディーゼル機関のＰＭ発生量の変化量が所定値以上であることを第２条件としたときに、該第１条件と該第２条件の少なくとも一方が不成立である場合には、該第１条件と該第２条件の両方が成立している場合に比して、ＰＭ発生量が抑制されるようにまたは／および前記ＰＭ捕集用フィルタの再生頻度が増加されるように、前記ディーゼル機関の運転条件を変更する運転条件変更手段と、
を備えることを特徴とするディーゼル機関の制御装置。
前記運転条件変更手段が、前記ディーゼル機関へのＥＧＲ率を低減する手段と、前記ディーゼル機関への燃料噴射時期を進角させる手段と、前記ディーゼル機関の吸入空気量を増加する手段と、前記ディーゼル機関の吸気温度を高める手段と、のうち少なくとも１つの手段を含むことを特徴とする請求項２に記載のディーゼル機関の制御装置。