JP5024129B2 - 内燃機関の制御装置及び燃料性状判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置及び燃料性状判定装置に関する。

内燃機関において、安定した燃焼を実現するためには使用燃料の性状に応じて燃料噴射量や噴射時期等を制御する必要がある。そのため、従来から使用燃料の性状を判定する技術が知られている。例えば、特許文献１には、燃焼室内の圧力を検出する圧力検出手段と、燃焼室の容積を検出する容積検出手段とを備え、検出された燃焼室内の圧力と燃焼室の容積とから燃焼室内での熱発生量と相関のある熱発生量パラメータを算出し、この熱発生量パラメータの変化に基づいて燃料のセタン価を測定することが記載されている。
特開２００５−３４４５５０号公報

しかし、上記従来の技術では、比較的高価な筒内圧センサ等によって燃焼室内の圧力を検出する必要があるところ、１サイクル中の変化を検出する必要があることからより高い精度が要求されることとなり、特にコスト面で課題が残る。

そこで、本発明は、筒内圧センサ等の高価な装置を用いることなく、使用燃料の性状を判定し、内燃機関の燃焼状態を適正に維持することを目的とする。

本発明は、アイドル運転時に主噴射の後に所定量の燃料を噴射する後噴射を実施して該後噴射の時期に対する前記主噴射による燃料噴射量の変化に基づいて筒内における燃料の着火性に関連する制御パラメータを設定する。例えば、本発明による内燃機関の制御装置は、アイドル運転時に前記後噴射の時期を変化させて前記主噴射による燃料噴射量の上昇量が所定値以下となる後噴射の時期を検出し、この検出した後噴射の時期に基づいて筒内における燃料の着火性に関連する制御パラメータを制御する。

また、本発明は、アイドル運転時に主噴射の後に所定量の燃料を噴射する後噴射を実施して該後噴射の時期に対する前記主噴射による燃料噴射量の変化に基づいて燃料性状を判定する。例えば、本発明による内燃機関の燃料性状判定装置は、アイドル運転時に前記後噴射の時期を変化させて前記主噴射による燃料噴射量の上昇量が所定値以下となる後噴射の時期を検出し、この検出した後噴射の時期に基づいて燃料性状を判定する。

アイドル運転中は機関回転速度が所定の目標回転速度となるように燃料噴射量がフィードバック制御されており、燃料性状（着火性、セタン価）が異なると、アイドル運転時の後噴射の時期に対する主噴射による燃料噴射量の変化が異なること、具体的には、主噴射による燃料噴射量の上昇量が所定値以下となる後噴射の時期が変化することが確認されている。

本発明によると、アイドル運転時の後噴射の時期に対する主噴射による燃料噴射量の変化に基づいて筒内における燃料の着火性に関連する制御パラメータを設定するので、筒内圧センサ等の高価な装置を用いることなく、使用している燃料性状に対応させた制御パラメータを設定して機関の燃焼状態を適正に維持することができると共に、使用している燃料性状の判定も行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関（ディーゼルエンジン）の全体構成図である。図１において、エンジン１の吸気通路２には、エアクリーナ３の下流側にターボ過給機４の吸気コンプセッサ41が設けられている。この吸気コンプレッサ41は、排気通路５に設けられて排気のエネルギーによって回転駆動される排気タービン42に同軸結合される。ターボ過給機４は、吸気コンプレッサ41、排気タービン42及び可変ノズル43を含んで構成され、排気タービン42の回転に伴って吸気コンプレッサ41が回転することで空気を圧縮して送り込む。可変ノズル43は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）10からの制御信号によりアクチュエータ44を介して駆動され、タービン容積を可変する。

吸気コンプレッサ41の下流側にはインタークーラー６が設けられている。このインタークーラー６は、吸気コンプレッサ41によって圧縮された空気（過給空気）を冷却する。インタークーラー６によって冷却された過給空気は、さらに下流側の吸気絞り弁７、コレクタ部８及び吸気マニホールド９を経てエンジン１の各気筒の燃焼室に供給される。吸気絞り弁７は、ＥＣＵ10からの制御信号によってアクチュエータ71を介して駆動される。

排気通路５には、排気タービン42よりも下流側にディーゼル酸化触媒（本発明の「排気浄化触媒」に相当し、以下「ＤＯＣ」という）11及びディーゼルパティキュレートフィルタ（以下「ＤＰＦ」という）12が介装されている。ＤＯＣ11は排気中のＨＣ、ＣＯを酸化処理すると共にＮＯ_２を生成し、ＤＰＦ12はエンジン１から排出される排気ガス中の微粒子物質（ＰＭ）を捕集する。

排気通路５の排気タービン42よりも上流側と、吸気通路２のコレクタ部８とを結ぶＥＧＲ通路13には、ＥＧＲクーラー14及びＥＧＲ弁15が設けられている。ＥＧＲ通路13は、排気を吸気側へと還流させる通路であり、ＥＧＲクーラー14はＥＧＲ通路13を介して還流する排気を冷却する。また、ＥＧＲ弁15はＥＣＵ10からの制御信号によって開閉駆動されて運転状態に応じた所定のＥＧＲ率となるように排気の吸気側への還流量を調整する。

また、エンジン１は、コモンレール式の燃焼噴射装置16を備えている。燃料噴射装置16は、サプライポンプ17と、コモンレール18と、燃料噴射弁19とを含んで構成される。サプライポンプ17から圧送された燃料はコモンレール18に蓄えられる。サプライポンプ17は、コモンレール18内の燃料圧力が所定圧力となるようにＥＣＵ10によって制御される。また、燃料噴射弁19はＥＣＵ10によって開弁駆動され、コモンレール18を介して供給される加圧燃料を各気筒のシリンダ内に噴射する。この燃料噴射装置16（燃料噴射弁19）は、燃料を分割して噴射することが可能であり、具体的には、主噴射の前に所定量（少量）の燃料を噴射する予備噴射を行うことができ、また、主噴射の後に所定量（少量）の燃料を噴射する後噴射を行うことができる。

ＥＣＵ10は、各種センサから出力される検出信号を入力し、これら検出信号に基づいて各種制御を実行する。特に、ＥＣＵ10は、アイドル運転時等の定常的な運転状態において燃料性状を判定し、その判定結果に基づいてエンジン１の各制御パラメータを設定する。

ここで、各種センサとしては、アクセル開度（踏込量）を検出するアクセルセンサ21、クランク角センサ（エンジン回転速度センサとしても機能する）22、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ23、吸入空気量を検出するエアフローメータ24、ＤＯＣ11よりも上流側（本実施形態では排気タービン42よりも上流側）に設けられエンジン１から排出された排気の温度を検出する第１温度センサ（本発明の「上流側排気温度検出手段」に相当する）25、ＤＯＣ11の下流側に設けられＤＯＣ11を通過した排気の温度を検出する（換言すると、ＤＰＦ12の入口排気温度を検出する）第２温度センサ（本発明の「下流側排気温度検出手段」に相当する）26、ＤＰＦ12の出口排気温度を検出する第３温度センサ27、ＤＰＦ12をバイパスする差圧検出通路28に設けられてＤＰＦ12の上流側と下流側との圧力差（圧力損失）を検出する差圧センサ29などがある。

次に、アイドル運転時等の定常的な運転状態（エンジン回転速度一定時）においてＥＣＵ10によって実行される制御について説明する。なお、ここではエンジン始動後のアイドル運転時を対象とする。

まず、ＥＣＵ10は、アイドル運転時において、エンジン冷却水温度等に基づいて目標アイドル回転速度を設定し、実際のエンジン回転速度が目標アイドル回転速度となるように燃料噴射量をフィードバック制御する（アイドル回転速度制御）。そして、かかるアイドル回転速度制御で設定された量の燃料を主噴射と、該主噴射の後に行う後噴射とによって噴射する。ここで、後噴射では所定量（ほぼ一定量）の燃料を噴射する。

ところで、後噴射の時期に遅角化により排気の温度が上昇、すなわち、後噴射された燃料のうち排気損失の割合が増加することになる。この場合、目標アイドル回転速度を維持するためには、増加した排気損失分（低下した有効仕事分）を主噴射による燃料噴射量の変更（増加）で補う必要がある。一般に、後噴射の時期を遅角させるほど排気の温度が上昇（排気損失分が増加）するため、後噴射の時期の遅角化に伴って（次回の）主噴射による燃料噴射量が増加する。しかし、後噴射の時期をさらに遅角させていくと、ピストンの下降によって作動ガスの膨張が進んで筒内温度が低下するため、後噴射された燃料が十分に燃焼されなくなる。この状態では、後噴射された燃料の有効仕事分への寄与がないため、目標アイドル回転速度を維持するための燃料は全て主噴射によるものとなり、後噴射の時期を遅角させても主噴射による燃料噴射量を変化させる必要がなくなる。

一方、使用している燃料の着火性により筒内に噴射された燃料の着火遅れも変化する。燃料の着火性が良い（すなわち、セタン価が高い）場合には着火遅れは短くなり、逆に燃料の着火性が悪い（すなわち、セタン価が低い）場合には着火遅れが長くなる。つまり、燃料の着火性が悪いほど着火遅れが長期化し、作動ガスの膨張によって筒内温度が低下するため、後噴射された燃料が十分に燃焼できない状態となり易い。そのため、着火性の悪い燃料を使用した場合には、着火性の良い燃料を使用した場合に比べて、燃料が十分に燃焼できない状態となる後噴射の時期が早くなる。換言すれば、目標アイドル回転速度を維持するための主噴射による燃料噴射量の変更を行う必要がなくなる後噴射の時期が早くなる。

図２は、後噴射の時期ＰｏＩＴと、目標アイドル回転速度を維持するために設定される主噴射による燃料噴射量（主噴射量）Ｑｆとの関係を示している。
図２において、実線は基準燃料（例えば、市場に広く流通している燃料）を使用した場合を示している。この場合、主噴射による燃料噴射量の変更を行う必要がなくなる後噴射の時期、すなわち、後噴射の時期を変化させたときの主噴射による燃料噴射量の増加量が所定値以下となる（主噴射による燃料噴射量がほぼ一定となる）ＰｏＩＴｃは、ＣＡ１（本発明の「基準時期」に相当し、以下「基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴ」とする）となる。

これに対し、基準燃料よりも着火性が悪い（セタン価が低い）燃料を使用した場合には、破線で示すように、後噴射の時期を変化させたときの主噴射による燃料噴射量の増加量が所定値以下となる後噴射の時期ＰｏＩＴｃはＣＡ１よりも進角側のＣＡ２となり、基準燃料よりも着火性が良い（セタン価が高い）燃料を使用した場合には、一点鎖線で示すように、後噴射の時期を変化させたときの主噴射による燃料噴射量の増加量が所定値以下となる後噴射の時期ＰｏＩＴｃはＣＡ１よりも遅角側のＣＡ３となる。

従って、アイドル運転時に後噴射の時期を変化させて主噴射による燃料噴射量をモニタし、主噴射による燃料噴射量が変化しなくなる（増加しなくなる）後噴射の時期、すなわち、後噴射の時期を変化（遅角）させたときの主噴射による燃料噴射量の増加量が所定値以下となる後噴射の時期ＰｏＩＴｃによって着火性の良い燃料と着火性の悪い燃料とを区別できる。

そこで、本実施形態では、アイドル運転時に主噴射の後に行う後噴射の時期を変化させて主噴射による燃料噴射量の増加量が所定値以下となる後噴射の時期ＰｏＩＴｃを検出し、この検出した後噴射の時期ＰｏＩＴｃに基づいて、燃料性状（着火性、セタン価）の判定を行うと共に、噴射された燃料の筒内における着火性に関連する制御パラメータ（以下単に「制御パラメータ」という）を設定して使用燃料の性状（着火性、セタン価）にかかわらず、エンジン１の燃焼状態を適正に保つようにする。

図３は、燃料性状の判定及び制御パラメータの設定ルーチンのフローチャートであり、エンジン始動後のアイドル運転時（すなわち、エンジン１の始動毎）に実行される。
図３において、ステップＳ１では主噴射の後の予め設定された所定時期ＰｏＩＴ_ｎに所定量の燃料を噴射する後噴射を実施する。なお、本フローにおいて実施される後噴射は、ほぼ一定量の燃料を噴射するものとする。また、ここで実施する後噴射は、本制御のために行われるものであってもよいし、ＤＯＣ11等を活性化させる等のために排気を昇温させる目的で行われるものであってもよい。

ステップＳ２では、ステップＳ１において後噴射を実施した後の主噴射による燃料噴射量（主噴射量）Ｑｆ_ｎを読込む。上述したように、アイドル運転時にはアイドル回転速度制御が実行されている。後噴射の実施により排気損失分が増加するため、後噴射を実施した後の主噴射による燃料噴射量は前回（すなわち、ステップＳ１で後噴射を実施する直前の主噴射による燃料噴射量）よりも多くなる。

ステップＳ３では、上記後噴射の時期ＰｏＩＴ_ｎと、ステップＳ２で読込んだ主噴射による燃料噴射量、すなわち、後噴射の実施によって増加した主噴射による燃料噴射量Ｑｆ_ｎとを記録する。

ステップＳ４では、後噴射の時期を予め設定された所定量だけ遅角させる。これにより、ステップＳ２で読込んだ燃料噴射量Ｑｆｎが主噴射によって噴射された後の後噴射は、ステップＳ１で実施した後噴射の時期よりも所定時間だけ遅れて実施されることになる。

ステップＳ５では、遅角させた時期ＰＯＩＴ_ｎ＋１に後噴射を実施する。
ステップＳ６では、ステップＳ２と同様、ステップ５において後噴射を実施した後の主噴射による燃料噴射量Ｑｆ_ｎ＋１を読込む。

ステップＳ７では、遅角させた後噴射の時期ＰｏＩＴ_ｎ＋１と、ステップＳ６で読込んだ主噴射による燃料噴射量、すなわち、後噴射の時期を遅角させたことに伴って変化（増加）した燃料噴射量Ｑｆ_ｎ＋１とを記録する。

ステップＳ８では、今回の主噴射による燃料噴射量Ｑｆ_ｎ＋１と、前回の主噴射による燃料噴射量Ｑｆ_ｎとの差ΔＱｆ（＝Ｑｆ_ｎ＋１−Ｑｆ_ｎ）を算出する。ここで算出される差ΔＱｆが、後噴射の時期を遅角させたことに伴う主噴射による燃料噴射量の変化量（増加量）である。

ステップＳ９では、ΔＱｆ（＝Ｑｆ_ｎ＋１−Ｑｆ_ｎ）が所定値ＤＱｆ（≒０）以下であるか否かを判定する。ΔＱｆ＞ＤＱｆであればステップＳ１０に進み、ＰｏＩＴ_ｎ＋１をＰｏＩＴ_ｎとし、Ｑｆ_ｎ＋１をＱｆ_ｎとしてステップＳ４に戻る。そして、ステップＳ４〜Ｓ９を繰り返し、ΔＱｆ≦ＤＱｆとなった時点でステップＳ１１に進む。これにより、アイドル運転時に後噴射の時期を遅角させて主噴射による燃料噴射量の増加量が所定値以下となったこと、すなわち、後噴射の時期を遅角させても主噴射による燃料噴射量が変化しなくなったことが判定される。

ステップＳ１１では、後噴射の時期を変化（遅角）させても（次の）主噴射による燃料噴射量が変化しなくなる後噴射の時期、すなわち、後噴射の時期を変化させたときの主噴射による燃料噴射量の増加量が所定値以下となる後噴射の時期ＰｏＩＴｃを検出する（図２を参照）。

ステップＳ１２では、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃに基づいて燃料性状（着火性、セタン価）を判定する。具体的には、後噴射の時期を変化（遅角）させたときの主噴射による燃料噴射量が所定値以下となる後噴射の時期ＰｏＩＴｃと、燃料のセタン価との関係を予め求めて図４に示すようなテーブルを作成しておき、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃに基づいてこのテーブルを参照することで燃料のセタン価を判定する。なお、このステップＳ１２において燃料性状を判定することなく、次のステップＳ１３に進んでもよい。

ステップＳ１３では、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃに基づいて制御パラメータを設定する。
上述したように、後噴射の時期を変化（遅角）させたときの主噴射による燃料噴射量の増加量が所定値以下となる後噴射の時期ＰｏＩＴｃは、燃料の着火性によって変化し、着火性が悪いほど早く（進角側）となり、逆に着火性が良いほど遅く（遅角側）となる。

そこで、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃに応じて、主として主噴射により噴射する燃料の安定した着火を確保するように制御パラメータを設定する。具体的には、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが進角側にあるほど、使用燃料の着火性が悪いと判断し、着火不良や着火遅れを防止して噴射燃料の安定した着火を確保するように制御パラメータを制御する。

ここで、制御パラメータには、主噴射の前に行う予備噴射の時期、予備噴射量、過給圧、始動時燃料噴射量、主噴射の時期、燃料の噴射圧（コモンレール18内の燃料圧力）等が含まれており、また、各制御パラメータの設定は、図５〜図１０に示すようなテーブルを参照することにより行う。基本的には、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが進角側にあるほど筒内温度を上昇させ、始動時燃料噴射量を増加させ、主噴射の時期を進角させ、燃料の噴射圧（コモンレール18内の燃料圧力）を上昇させる。

なお、上記制御パラメータの全ての設定を行う必要はなく、いずれか又は適宜組み合わせるようにすればよい。また、以下の記載からも明らかなように、制御パラメータの設定には、制御パラメータの補正、すなわち、各制御パラメータの基本値をステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃに基づいて補正する場合も含まれる。

まず、制御パラメータとしての予備噴射の時期（図５）、予備噴射量（図６）、過給圧（図７）について説明する。これらは主に主噴射時における筒内温度を上昇又は低下させるために設定される。

予備噴射の時期ＰｉＩＴは、図５に示すように、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが進角側にあるほど進角側に設定される。着火性の悪い燃料を使用した場合であっても主噴射の前に予備燃焼を確実に行わせて筒内温度を上昇させ、主噴射による燃料の着火遅れを防止するためである。より具体的には、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも進角側にある場合には、運転状態等に基づき通常設定される予備噴射の時期ＰｉＩＴ_ＳＴ（すなわち、基準燃料に適合された予備噴射の時期であり、以下「基本予備噴射時期」という）に対して進角側に設定され、逆に、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも遅角側にある場合には、上記基本予備噴射時期ＰｉＩＴ_ＳＴに対して遅角側に設定される。

ここで、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃと、基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴとの偏差ΔＰｏＩＴに基づきテーブル等を参照して補正量を算出し、この算出した補正量で基本予備噴射時期を補正する構成としてもよい。この場合、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも進角側にあるときには予備噴射の時期を進角補正し、遅角側にあるときには予備噴射の時期を遅角補正することになる。

予備噴射量ＱＰｉは、図６に示すように、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが進角側にあるほど多く設定される。予備噴射量ＱＰｉの増量又は減量により、予備燃焼に伴う主噴射時における筒内温度を上昇又は低下させるためである。より具体的には、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも進角側にある場合には、運転状態等に基づき通常設定される予備噴射量ＱＰｉ_ＳＴ（すなわち、基準燃料に適合された予備噴射量であり、以下「基本予備噴射量」という）よりも多くの予備噴射量ＱＰｉが設定され、逆に、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも遅角側にある場合には、基本予備噴射量ＱＰｉ_ＳＴよりも少ない予備噴射量ＱＰｉが設定される。

もちろん、予備噴射の時期と同様に、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃと、基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴとの偏差ΔＰｏＩＴに基づきテーブル等を参照して補正量を算出し、この算出した補正量で基本予備噴射量を補正する構成としてもよい。この場合、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも進角側にあるときには予備噴射量を増量補正し、遅角側にあるときには予備噴射量を減量補正することになる。

過給圧Ｐｃは、図７に示すように、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが進角側にあるほど高く設定される。過給圧Ｐｃの上昇又は低下によって筒内温度を上昇又は低下させるためである。より具体的には、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも進角側にある場合には、通常運転時に設定される過給圧Ｐｃ_ＳＴ（以下「基本過給圧」という）よりも高い過給圧が設定され、逆に、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも遅角側にある場合には、基本過給圧Ｐｃ_ＳＴよりも低い過給圧が設定される。

この過給圧についても、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃと基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴとの差ΔＰｏＩＴに基づきテーブル等を参照して補正量を算出し、この補正量で基本過給圧Ｐｃ_ＳＴを補正する構成としてもよい。この場合、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも進角側にあるときには過給圧を上昇補正し、遅角側にあるときには過給圧を低下補正することになる。

ここで、上記以外の方法として、筒内に流入する吸気の温度を上昇させることで筒内温度を上昇させるようにしてもよい。図は省略するが、例えば、図１において、インタークーラー６をバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路を開閉（通路断面積を可変）する開閉弁とを設け、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも進角側にある場合には、その偏差ΔＰｏＩＴに応じて開閉弁の開度を調整し、過給空気の一部がバイパス通路を通過するようにする。また、同様に、ＥＧＲクーラー14をバイパスするＥＧＲバイパス通路と、該ＥＧＲバイパス通路を開閉（通路断面積を可変）する開閉弁とを設け、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも進角側にある場合には、その偏差ΔＰｏＩＴに応じて開閉弁の開度を調整し、ＥＧＲガスの一部がバイパス通路を通過するようにする。さらに、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも進角側にある場合には、その偏差ΔＰｏＩＴに応じてＥＧＲガス量を増加させるようにする。これらのうちのいずれか又は組み合わせて実行することで、筒内に流入する空気（吸入空気）の温度を上昇させることができ、ひいては、筒内温度を上昇させることができる。

次に、制御パラメータとしての始動時燃料噴射量について説明する。
始動時燃料噴射量は、図８に示すように、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが進角側にあるほど多く設定される。着火性の悪い燃料が使用された場合であっても始動をより確実に行わせるためである。なお、ここで設定される始動時燃料噴射量は次回始動時のものである。より具体的には、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも進角側にある場合には、エンジン冷却水温度に基づき通常設定される始動時燃料噴射量（すなわち、基準燃料に適合された始動時燃料噴射量であり、以下「基本始動時燃料噴射量」という）よりも多くの始動時燃料噴射量が設定され、逆に、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも遅角側にある場合には、基本始動時燃料噴射量も少ない始動時燃料噴射量が設定される。

この始動時燃料噴射量についても、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃと基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴとの偏差ΔＰｏＩＴに基づきテーブル等を参照して補正量を算出し、この補正量で基本始動時燃料噴射量を補正する構成としてもよい。この場合、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも進角側にあるときには始動時燃料噴射量を増量補正し（始動時増量分をさらに増量し）、遅角側にあるときには始動時燃料噴射量を減量補正する（始動時増量分を減量する）ことになる。

さらに、制御パラメータとしての主噴射の時期について説明する。
主噴射の時期ＩＴは、図９に示すように、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが進角側にあるほど進角側に設定される。なお、ここで設定される主噴射の時期ＩＴは本フロー終了後のものである。着火性の悪い燃料については着火遅れ期間を考慮して早めに主噴射を行って噴射した燃料を適切な時期に着火させるようにする一方、着火性の良い燃料については主噴射に時期を遅らせて過早着火等を防止するためである。より具体的には、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも進角側にある場合には、運転状態等に基づき通常設定される主噴射の時期ＩＴ_ＳＴ（すなわち、基準燃料に適合された主噴射の時期であり、以下「基本主噴射時期」という）よりも進角側の主噴射の時期が設定され、逆に、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも遅角側にある場合には、基本主噴射時期ＩＴ_ＳＴよりも遅角側の主噴射の時期が設定される。

この主噴射の時期についても、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃと基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴとの偏差ΔＰｏＩＴに基づきテーブル等を参照して補正量を算出し、この算出した補正量で基本主噴射時期を補正する構成としてもよい。この場合、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも進角側にあるときには主噴射の時期を進角補正し、遅角側にあるときは主噴射の時期を遅角補正することになる。

さらにまた、制御パラメータとしての燃料の噴射圧（コモンレール18内の燃料圧力）Ｐｆは、図１０に示すように、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが進角側にあるほど高く設定される。着火遅れを抑制すると共に燃焼期間を短縮して安定した燃焼を確保するためである。より具体的には、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも進角側にある場合には、運転状態等に基づき通常設定される噴射圧Ｐｆ_ＳＴ（以下「基本噴射圧」という）よりも高い噴射圧が設定され、逆に、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも遅角側にある場合には、基本噴射圧Ｐｆ_ＳＴよりも低い噴射圧が設定される。

この噴射圧Ｐｆについても、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃと基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴとの偏差ΔＰｏＩＴに基づきテーブル等を参照して補正量を算出し、この算出した補正量で基本噴射圧Ｐｆ_ＳＴを補正する構成としてもよい。この場合、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも進角側にあるときには噴射圧を上昇補正し、遅角側にあるときは噴射圧を低下補正することになる。

本実施形態において、燃焼噴射装置16が本発明の「燃料噴射手段」に相当し、ＥＣＵ10が本発明の「制御手段」、「アイドル回転速度制御手段」、「燃料性状判定手段」としての機能を有する。

本実施形態では、アイドル運転時に主噴射の後に行う後噴射の時期を変化させたときの、主噴射による燃料噴射量の増加量が所定値以下となる後噴射の時期ＰｏＩＴｃを検出し（Ｓ１〜Ｓ１１）、この検出した後噴射の時期ＰｏＩＴｃに基づいて燃料性状（着火性、セタン価）を判定し（Ｓ１２）、また、筒内における燃料の着火性に関連する制御パラメータを設定又は補正する（Ｓ１３）。これにより、筒内圧センサ等の高価な装置を用いることなく使用燃料の性状（セタン価）を判定できると共に、使用燃料の性状にかかわらず、エンジンの燃焼状態を適正に維持することができる。また、使用燃料の性状判定と制御パラメータの設定（補正）とをエンジン１の始動毎のアイドル運転時に行うので、より効果的にエンジン１の安定した燃焼を維持できる。

なお、図３のステップＳ１における後噴射の時期が十分に遅角されている場合には、ステップＳ４において後噴射の時期を進角させればよく、このようにしても、後噴射の時期を遅角させたときの主噴射による燃料噴射量の増加量が所定値以下となる後噴射の時期ＰｏＩＴｃを検出することができる。

また、以上の説明では、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴよりも進角側にあるとき又は遅角側にあるときに各制御パラメータを補正するようにしているが、基準時期ＰｏＩＴｃ_ＳＴに代えて、ステップＳ１１で検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃが前回の始動時に検出された後噴射の時期ＰｏＩＴｃ(-1)よりも進角側にあるとき又は遅角側にあるときに各制御パラメータを補正するようにしてもよい。この場合、各制御パラメータの補正量は、前回値を基準として算出すればよく、補正に伴う各制御パラメータの変化量を小さくできる。

本発明の実施形態に係る内燃機関の全体構成図である。 後噴射の時期（ＰｏＩＴ）と主噴射による燃料噴射量（Ｑｆ）との関係を示す図である。 第１実施形態に係る燃料性状の判定及び制御パラメータの設定ルーチンのフローチャートである。 燃料性状（セタン価）を判定するテーブルの一例を示す図である。 制御パラメータとしての予備噴射の時期を設定するテーブルの一例を示す図である。 制御パラメータとしての予備噴射量を設定するテーブルの一例を示す図である。 制御パラメータとしての過給圧を設定するテーブルの一例を示す図である。 制御パラメータとしての始動時燃料噴射量を設定するテーブルの一例を示す図である。 制御パラメータとしての主噴射の時期を設定するテーブルの一例を示す図である。 制御パラメータとしての燃料の噴射圧を設定するテーブルの一例を示す図である。

符号の説明

１…内燃機関、４…ターボ過給機、５…排気通路、７…吸気絞り弁、10…ＥＣＵ（制御手段、アイドル回転速度制御手段、燃料性状判定手段）、11…ＤＯＣ（排気浄化触媒）、16…燃料噴射装置（燃料噴射手段）、17…サプライポンプ、18…コモンレール、19…燃料噴射弁、23…水温センサ、24…エアフローメータ、25…第１温度センサ、26…第２温度センサ、29…差圧センサ

Claims (20)

1. 機関の筒内に燃料を分割して噴射することのできる燃料噴射手段と、
   アイドル運転時に、機関回転速度が所定の目標アイドル回転速度となるように燃料噴射量をフィードバック制御する一方、主噴射の後に所定量の燃料を噴射する後噴射を実施して該後噴射の時期に対する前記主噴射による燃料噴射量の変化に基づいて前記筒内における前記燃料の着火性に関連する制御パラメータを設定する制御手段と
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記制御手段は、前記後噴射の時期を変化させて前記主噴射による燃料噴射量の増加量が所定値以下となる後噴射の時期を検出し、この検出した後噴射の時期に基づいて前記制御パラメータを設定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記制御パラメータは、前記主噴射の前に行う予備噴射の時期、予備噴射量、前記主噴射の時期、始動時燃料噴射量、過給圧、及び、燃料の噴射圧の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記制御手段は、前記検出した後噴射の時期が進角側にあるほど前記予備噴射の時期及び前記主噴射の時期の少なくとも１つを進角させることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記制御手段は、前記検出した後噴射の時期が予め設定された基準時期よりも進角側にあるときに、前記予備噴射の時期の進角補正及び前記主噴射の時期の進角補正の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
6. 記制御手段は、前記検出した後噴射の時期が予め設定された基準時期よりも遅角側にあるときに、前記予備噴射の時期の遅角補正及び前記主噴射の時期の遅角補正の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記制御手段は、前記機関の始動毎に前記後噴射の時期の検出を行い、
   前記検出した後噴射の時期が前回検出された後噴射の時期よりも進角側にあるときに、前記予備噴射の時期の進角補正及び前記主噴射の時期の進角補正の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記制御手段は、前記機関の始動毎に前記後噴射の時期の検出を行い、
   前記検出した後噴射の時期が前回検出された後噴射の時期よりも遅角側にあるときに、前記予備噴射の時期の遅角補正及び前記主噴射の時期の遅角補正の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項４又は請求項７記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記制御手段は、前記検出した後噴射の時期が進角側にあるほど、前記予備噴射量及び次回始動時の始動時燃料噴射量の少なくとも１つを多くすることを特徴とする請求項３〜８のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記制御手段は、前記検出した後噴射の時期が予め設定された基準時期よりも進角側にあるときに、前記予備噴射量の増量補正及び前記始動時燃料噴射量の増量補正の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項９記載の内燃機関の制御装置。
11. 前記制御手段は、前記検出した後噴射の時期が予め設定された基準時期よりも遅角側にあるときに、前記予備噴射量の減量補正及び前記始動時燃料噴射量の減量補正の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の内燃機関の制御装置。
12. 前記制御手段は、前記機関の始動毎に前記後噴射の時期の検出を行い、
    検出した後噴射の時期が前回検出された後噴射の時期よりも進角側にあるときに、前記予備噴射量の増量補正及び前記始動時燃料噴射量の増量補正の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項９記載の内燃機関の制御装置。
13. 前記制御手段は、前記機関の始動毎に前記後噴射の時期の検出を行い、
    検出した後噴射の時期が前回検出された後噴射の時期よりも遅角側にあるときに、前記予備噴射量の減量補正及び前記始動時燃料噴射量の減量補正の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項９又は請求項１２記載の内燃機関の制御装置。
14. 前記制御手段は、前記検出した後噴射の時期が進角側にあるほど、前記過給圧及び前記噴射圧の少なくとも１つを高くすることを特徴とする請求項３〜１３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
15. 前記制御手段は、前記検出した後噴射の時期が予め設定された基準時期よりも進角側にあるときに、前記過給圧の上昇補正及び前記噴射圧の上昇補正の少なくとも１つを行うことを特徴とする請求項１４記載の内燃機関の制御装置。
16. 前記制御手段は、前記検出した後噴射の時期が予め設定された基準時期よりも遅角側にあるときに、前記過給圧の低下補正及び前記噴射圧の低下補正の少なくとも１つを行うことを特徴とする請求項１４又は請求項１５記載の内燃機関の制御装置。
17. 前記制御手段は、前記機関の始動毎に前記後噴射の時期の検出を行い、
    検出した後噴射の時期が前回検出された後噴射の時期よりも進角側にあるときに、前記過給圧の上昇補正及び前記噴射圧の上昇補正の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項１４記載の内燃機関の制御装置。
18. 前記制御手段は、前記機関の始動毎に前記後噴射の時期の検出を行い、
    検出した後噴射の時期が前回検出された後噴射の時期よりも遅角側にあるときに、前記過給圧の低下補正及び前記噴射圧の低下補正の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項１４又は請求項１７記載の内燃機関の制御装置。
19. 機関の筒内に燃料を分割して噴射することのできる燃料噴射手段と、
    アイドル運転時に機関回転速度が所定の目標アイドル回転速度となるように燃料噴射量をフィードバック制御するアイドル回転速度制御手段と、
    前記アイドル運転時に、主噴射の後に所定量の燃料を噴射する後噴射を実施して該後噴射の時期に対する前記主噴射による燃料噴射量の変化に基づいて燃焼性状を判定する燃料性状判定手段と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の燃料性状判定装置。
20. 前記燃料性状判定手段は、前記後噴射の時期を変化させて前記主噴射による燃料噴射量の増加量が所定値以下となる後噴射の時期を検出し、この検出した後噴射の時期に基づいて燃料性状を判定することを特徴とする請求項１９記載の内燃機関の燃焼性状判定装置。

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