JP5556970B2 - 内燃機関のセタン価判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼルエンジンに代表される圧縮自着火式の内燃機関のセタン価判定装置に係る。特に、本発明は、セタン価判定精度の向上を図るための対策に関する。

従来から周知のように、自動車用エンジン等として使用されるディーゼルエンジンでは、排気エミッションの改善、要求エンジントルクの確保、燃料消費率の改善等を実現することが要求されている。これら要求に応えるための手段の一つとして、気筒内における燃料の燃焼状態を適正化することが挙げられる。そして、この燃焼状態を適正化するためには、燃料性状に応じて燃料噴射タイミングや燃料噴射量等の制御パラメータの制御値を適切に設定する必要がある。

ディーゼルエンジンの燃料として使用される軽油（以下「燃料」と呼ぶ場合もある）における燃料性状としてはセタン価が挙げられ、このセタン価によって燃料の着火性が左右される。

燃料中に含まれるセタン（ｎ−セタン（Ｃ₁₆Ｈ₃₄）等の低温酸化反応が可能な直鎖の分子構造；以下では、低温酸化反応成分を「ｎ−セタン等」と呼ぶ場合もある）は、筒内圧力が比較的低い場合や筒内温度が比較的低い場合であっても着火が可能な成分であって、このセタン量が多いほど気筒内での低温酸化反応が進み易く着火遅れが抑制されることになる。つまり、セタン価が高い燃料ほど着火性が良好であり、予混合燃焼の着火遅れが小さくなる。逆に、セタン価が低い燃料では、着火性が悪く、予混合燃焼の着火遅れが大きくなる。

このため、上記要求に応えるためには、使用されている燃料のセタン価を高い精度で判定し、その判定されたセタン価に応じて上記制御パラメータ（燃料噴射タイミングや燃料噴射量等の燃料噴射形態）を制御することが必要となる。

燃料のセタン価を判定する手法として、下記の特許文献１及び特許文献２が提案されている。

特許文献１には、燃料を微小噴射量で噴射した場合の燃焼率に基づいてセタン価を判定することが開示されている。具体的には、燃料噴射後の所定サンプリング期間における燃焼率（＝燃焼燃料量／燃料噴射量）に基づいてセタン価を特定するようにしている。

また、特許文献２には、エンジンの排気温度と運転状態（エンジン負荷）とに応じて燃料のセタン価を判定することが開示されている。具体的には、セタン価が低いほど燃料の着火遅れ期間が長くなり、それに伴って未燃燃料が増加して排気温度が低くなる傾向があることに鑑み、排気温度が低いほど燃料のセタン価が低いと判定するようにしている。

特開２００９−１７４３２２号公報 特開２０１０−１２７２５７号公報

しかしながら、従来のセタン価判定方法では、セタン価の判定精度が十分に得られておらず、その判定されたセタン価に応じて設定される制御パラメータの制御値としても適切な値とはなっていないのが実状であった。

例えば、上記特許文献１には、パイロット噴射の実行時にセタン価判定を行うことが開示されており、パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼が開始してからメイン噴射で噴射された燃料の燃焼が開始するまでの期間をサンプリング期間として設定している。これでは、メイン噴射の噴射タイミングに応じてサンプリング期間が大きく変化することになり、それに応じて、このサンプリング期間における燃焼室内の温度（筒内温度）の変化状態も大きく変化することになる。このため、必ずしも上記燃焼率（＝燃焼燃料量／燃料噴射量）が燃料のセタン価を反映した値とはならず（メイン噴射の噴射タイミングが遅角された場合にはｎ−セタン等の低温酸化反応成分以外の成分がメイン燃焼の開始前に燃焼してしまってサンプリング期間における燃焼率が大きく変化してしまう（セタン価に応じた燃焼率とはならない）ことになり）、セタン価の誤判定を招く可能性の高いものであった。

また、エンジンの排気温度は、燃料のセタン価だけでなく、その他のパラメータ（ＥＧＲ率や外気温度等）によっても大きく変化するため、上記特許文献２に開示されているセタン価判定方法においてもセタン価の誤判定を招く可能性の高いものであった。

ところで、本願発明の発明者は、セタン価の判定精度を高めるための対策として、ｎ−セタン等の低温酸化反応成分の燃焼期間とそれ以外の燃料成分の燃焼期間とを分離し、規定量の燃料噴射を行った際のｎ−セタン等の燃焼期間におけるトルク相当量から燃料のセタン価を判定することを既に提案している（出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２０１１／７４６６１）。

しかしながら、このトルク相当量から燃料のセタン価を判定するものの場合、燃料のエネルギ量に対してエンジントルクに変換される変換率は種々のパラメータによって変動する可能性があるため、セタン価判定精度の更なる向上が図れる判定手法が求められる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料のセタン価判定精度のよりいっそうの向上を図ることが可能な内燃機関のセタン価判定装置を提供することにある。

−発明の概要−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の概要は、気筒内に噴射された燃料が燃焼する場合に、筒内ガス温度が燃料の低温酸化反応開始温度から高温酸化反応開始温度に達するまでの期間中での燃料の燃焼により発生したエネルギ量と燃料中のセタン量との相関が高いことを利用し、気筒内に噴射された燃料の総量（低温酸化反応成分及び高温酸化反応成分の総量）により得られるエネルギ量に対する上記期間中（筒内ガス温度が低温酸化反応開始温度から高温酸化反応開始温度に達するまでの期間中）で発生したエネルギ量（低温酸化反応成分の燃焼により発生したエネルギ量）の割合から燃料のセタン価を判定するようにしている。

−解決手段−
具体的に、本発明は、燃料噴射弁から気筒内に向けて噴射された燃料の自着火による燃焼を行う圧縮自着火式の内燃機関に使用されている燃料のセタン価を判定するセタン価判定装置を前提とする。このセタン価判定装置に対し、上記燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料の総エネルギ量を噴射燃料総エネルギ量とし、この気筒内のガス温度が燃料の低温酸化反応開始温度に達した時点から高温酸化反応開始温度に達した時点までの期間における燃料の燃焼によるエネルギ量を低温酸化反応エネルギ量とした場合に、上記気筒内のガス温度が上記高温酸化反応開始温度に達する前に燃料噴射弁からの燃料噴射が終了した場合における、上記噴射燃料総エネルギ量に対する上記低温酸化反応エネルギ量の割合に基づいて燃料のセタン価を判定する構成としている。具体的には、上記噴射燃料総エネルギ量に対する上記低温酸化反応エネルギ量の割合が大きいほど、燃料のセタン価が高いと判定するようにしている。

この特定事項により、燃料（軽油）が気筒内に噴射された場合、この燃料に含まれているｎ−セタン等の低温酸化反応成分は、気筒内のガス温度が燃料の低温酸化反応開始温度に達した時点から燃焼を開始する。そして、気筒内のガス温度が燃料の高温酸化反応開始温度に達する前に燃料噴射弁から気筒内への燃料噴射が終了した場合には、この燃料に含まれているｎ−セタン等の低温酸化反応成分の全てまたは大部分が、気筒内のガス温度が高温酸化反応開始温度に達するまでに燃焼を終了する。つまり、この気筒内のガス温度が高温酸化反応開始温度に達するまでの期間は、燃料中の低温酸化反応成分のみが燃焼し、高温酸化反応成分の燃焼は未だ開始されていないことになる。このため、この期間中における燃料の燃焼によるエネルギ量である低温酸化反応エネルギ量と、気筒内に噴射された燃料の総エネルギ量である噴射燃料総エネルギ量との割合は、燃料のセタン価との相関が高い値として求まることになり、この割合から燃料のセタン価を判定することが可能である。このようにして気筒内のガス温度に応じてエネルギ量（低温酸化反応エネルギ量）を取得する期間を規定したことにより、高い精度で低温酸化反応成分の燃焼によるエネルギ量を取得することができ、セタン価判定精度の向上を図ることが可能となる。

上記低温酸化反応エネルギ量の算出手法として具体的には、気筒内のガス温度が燃料の低温酸化反応開始温度に達した時点から燃料の燃焼によるエネルギ量の計測を開始し、気筒内のガス温度が燃料の高温酸化反応開始温度に達した時点で上記エネルギ量の計測を終了して、その積算したエネルギ量を上記低温酸化反応エネルギ量として取得するようにしている。

このようにエネルギ量の計測期間を特定することにより、外乱（冷却水が有する熱エネルギ等）の影響を殆ど受けることなく、低温酸化反応エネルギ量を正確に求めることが可能となる。

上記セタン価の判定精度をよりいっそう高めるためのセタン価判定動作の実行条件としては以下のものが挙げられる。つまり、上記噴射燃料総エネルギ量に対する上記低温酸化反応エネルギ量の割合に基づく燃料のセタン価の判定を、上記燃料の高温酸化反応開始温度よりも更に低い低温酸化反応開始温度に達する前に燃料噴射弁からの燃料噴射が終了した場合に行う構成としたものである。

これによれば、気筒内のガス温度が高温酸化反応開始温度に達した時点において、燃料に含まれているｎ−セタン等の低温酸化反応成分の全ての燃焼が完了している可能性が非常に高くなり、ｎ−セタン等の量に応じた上記低温酸化反応エネルギ量が高い精度で得られることになる。このため、上記噴射燃料総エネルギ量に対する低温酸化反応エネルギ量の割合に基づく燃料のセタン価の判定精度をいっそう高めることが可能となる。

上記各温度の具体的な値として、上記低温酸化反応開始温度は約７５０Ｋであり、上記高温酸化反応開始温度は約９００Ｋが挙げられる。

また、少なくとも、燃料噴射弁からの噴射燃料量の学習制御が完了していること、圧縮行程にある気筒の筒内温度が低温酸化反応開始温度未満であることを条件としてセタン価判定動作を実行するようにしている。

噴射燃料量の学習制御が完了していることを条件とするのは、上記総エネルギ量を正確に算出するためである。また、圧縮行程にある気筒の筒内温度が低温酸化反応開始温度未満であることを条件とするのは、燃料噴射弁から噴射された燃料中のｎ−セタン等に予混合燃焼を行わせ、低温酸化反応エネルギ量の算出精度を高めるためである。尚、噴射燃料量の学習制御としては、周知の微小燃料噴射量学習制御（内燃機関の無負荷時に微小量の燃料噴射を行った際に、エンジン運転状態の変化量が、規定する変化量に一致しているか否かによって燃料噴射量にズレが生じていないかを学習する制御）等が挙げられる。

また、上記セタン価を判定する動作は、内燃機関の無負荷時に燃料噴射を行うことで実行するようにしている。

これによれば、車両の走行性能に影響を与えることのないタイミングでの燃料噴射によるセタン価の判定が可能であり、このセタン価判定動作によってドライバビリティが悪化するといったことがなくなる。

本発明では、上記噴射燃料総エネルギ量に対する上記低温酸化反応エネルギ量の割合に基づいて燃料のセタン価を判定するようにしている。このように気筒内のガス温度に応じて低温酸化反応エネルギ量を取得する期間を規定したことにより、高い精度で低温酸化反応成分の燃焼によるエネルギ量を取得することができ、セタン価判定精度の向上を図ることが可能となる。

図１は、実施形態に係るエンジン及びその制御系統の概略構成を示す図である。 図２は、ディーゼルエンジンの燃焼室及びその周辺部を示す断面図である。 図３は、ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。 図４は、第１実施形態におけるセタン価判定動作及びエンジン制御動作の手順を示すフローチャート図である。 図５は、セタン価判定マップの一例を示す図である。 図６は、燃料噴射が終了する前に筒内温度が７５０Ｋに達した場合における微小燃料噴射実行時の熱発生率、筒内ガス温度、積算熱発生量、燃料噴射率それぞれの変化を示す図である。 図７は、筒内温度が７５０Ｋに達する前に燃料噴射が終了した場合における微小燃料噴射実行時の熱発生率、筒内ガス温度、積算熱発生量、燃料噴射率それぞれの変化を示す図である。 図８は、第２実施形態におけるセタン価判定動作及びエンジン制御動作の手順を示すフローチャート図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒（例えば直列４気筒）ディーゼルエンジン（圧縮自着火式内燃機関）に本発明を適用した場合について説明する。

−エンジンの構成−
先ず、本実施形態に係るディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の概略構成について説明する。図１は本実施形態に係るエンジン１及びその制御系統の概略構成図である。また、図２は、ディーゼルエンジンの燃焼室３及びその周辺部を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係るエンジン１は、燃料供給系２、燃焼室３、吸気系６、排気系７等を主要部とするディーゼルエンジンシステムとして構成されている。

燃料供給系２は、サプライポンプ２１、コモンレール２２、インジェクタ（燃料噴射弁）２３、機関燃料通路２７等を備えて構成されている。

上記サプライポンプ２１は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路２７を介してコモンレール２２に供給する。コモンレール２２は、高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各インジェクタ２３，２３，…に分配する。インジェクタ２３は、その内部に圧電素子（ピエゾ素子）を備え、適宜開弁して燃焼室３内に燃料を噴射供給するピエゾインジェクタにより構成されている。

吸気系６は、シリンダヘッド１５（図２参照）に形成された吸気ポート１５ａに接続される吸気マニホールド６３を備え、この吸気マニホールド６３に、吸気通路を構成する吸気管６４が接続されている。また、この吸気通路には、上流側から順にエアクリーナ６５、エアフローメータ４３、スロットルバルブ（吸気絞り弁）６２が配設されている。上記エアフローメータ４３は、エアクリーナ６５を介して吸気通路に流入される空気量に応じた電気信号を出力する。

排気系７は、シリンダヘッド１５に形成された排気ポート７１に接続される排気マニホールド７２を備え、この排気マニホールド７２に対して、排気通路を構成する排気管７３が接続されている。また、この排気通路には排気浄化装置７７が配設されている。この排気浄化装置７７には、触媒（ＮＯｘ吸蔵触媒または酸化触媒）及びＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）が備えられている。また、排気浄化装置７７としてはＤＰＮＲ触媒（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ触媒）が採用されていてもよい。

ここで、ディーゼルエンジンの燃焼室３及びその周辺部の構成について、図２を用いて説明する。この図２に示すように、エンジン本体の一部を構成するシリンダブロック１１には、各気筒（４気筒）毎に円筒状のシリンダボア１２が形成されており、各シリンダボア１２の内部にはピストン１３が上下方向に摺動可能に収容されている。

ピストン１３の頂面１３ａの上側には上記燃焼室３が形成されている。つまり、この燃焼室３は、シリンダブロック１１の上部に取り付けられたシリンダヘッド１５の下面と、シリンダボア１２の内壁面と、ピストン１３の頂面１３ａとにより区画形成されている。そして、ピストン１３の頂面１３ａの略中央部には、キャビティ（凹陥部）１３ｂが凹設されており、このキャビティ１３ｂも燃焼室３の一部を構成している。

上記ピストン１３は、コネクティングロッド１８によってエンジン出力軸であるクランクシャフトに連結されている。これにより、シリンダボア１２内でのピストン１３の往復移動がコネクティングロッド１８を介してクランクシャフトに伝達され、このクランクシャフトが回転することでエンジン出力が得られるようになっている。

上記シリンダヘッド１５には、上記吸気ポート１５ａ及び上記排気ポート７１がそれぞれ形成されていると共に、吸気ポート１５ａを開閉する吸気バルブ１６及び排気ポート７１を開閉する排気バルブ１７が配設されている。また、シリンダヘッド１５には、燃焼室３の内部へ直接的に燃料を噴射する上記インジェクタ２３が取り付けられている。このインジェクタ２３は、シリンダ中心線Ｐに沿う起立姿勢で燃焼室３の略中央上部に配設されており、上記コモンレール２２から導入される燃料を燃焼室３に向けて所定のタイミングで噴射する。

更に、図１に示す如く、このエンジン１には、過給機（ターボチャージャ）５が設けられている。このターボチャージャ５は、タービンシャフト５１を介して連結されたタービンホイール５２及びコンプレッサホイール５３を備えている。コンプレッサホイール５３は吸気管６４内部に臨んで配置され、タービンホイール５２は排気管７３内部に臨んで配置されている。このためターボチャージャ５は、タービンホイール５２が受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサホイール５３を回転させ、吸気圧を高めるといった所謂過給動作を行うようになっている。本実施形態におけるターボチャージャ５は、可変ノズル式ターボチャージャであって、タービンホイール５２側に可変ノズルベーン機構（図示省略）が設けられており、この可変ノズルベーン機構の開度を調整することにより、エンジン１の過給圧を調整することができる。

吸気系６の吸気管６４には、ターボチャージャ５での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ６１が設けられている。

また、エンジン１には、吸気系６と排気系７とを接続する排気還流通路（ＥＧＲ通路）８が設けられている。このＥＧＲ通路８は、排気の一部を適宜吸気系６に還流させて燃焼室３へ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってＮＯｘ発生量を低減させるものである。また、このＥＧＲ通路８には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在に調整することができるＥＧＲバルブ８１と、ＥＧＲ通路８を通過（還流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ８２とが設けられている。これらＥＧＲ通路８、ＥＧＲバルブ８１、ＥＧＲクーラ８２等によってＥＧＲ装置（排気還流装置）が構成されている。

−センサ類−
エンジン１の各部位には、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件や、エンジン１の運転状態に関する信号を出力する。

例えば、上記エアフローメータ４３は、吸気系６内のスロットルバルブ６２上流において吸入空気の流量（吸入空気量）に応じた検出信号を出力する。吸気温センサ４９は、吸気マニホールド６３に配置され、吸入空気の温度に応じた検出信号を出力する。吸気圧センサ４８は、吸気マニホールド６３に配置され、吸入空気圧力に応じた検出信号を出力する。Ａ／Ｆ（空燃比）センサ４４は、排気系７の排気浄化装置７７の下流において排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。排気温センサ４５は、同じく排気系７の排気浄化装置７７の下流において排気ガスの温度（排気温度）に応じた検出信号を出力する。レール圧センサ４１はコモンレール２２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。スロットル開度センサ４２はスロットルバルブ６２の開度を検出する。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータと入出力回路とを備えている。図３に示すように、ＥＣＵ１００の入力回路には、上記レール圧センサ４１、スロットル開度センサ４２、エアフローメータ４３、Ａ／Ｆセンサ４４、排気温センサ４５、吸気圧センサ４８、吸気温センサ４９が接続されている。さらに、入力回路には、エンジン１の冷却水温に応じた検出信号を出力する水温センサ４６、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ４７、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力するクランクポジションセンサ４０、及び、筒内圧力を検出する筒内圧センサ（ＣＰＳ（Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒ））４Ａなどが接続されている。この筒内圧センサ４Ａは、図２に示すように、上記シリンダヘッド１５において各気筒毎に対応して形成されたセンサ装着孔１５ｂに図示しないセンサアダプタを介して保持され、対応する気筒内の圧力を検出するようになっている。

一方、ＥＣＵ１００の出力回路には、上記サプライポンプ２１、インジェクタ２３、スロットルバルブ６２、ＥＧＲバルブ８１、及び、上記ターボチャージャ５の可変ノズルベーン機構（可変ノズルベーンの開度を調整するアクチュエータ）５４が接続されている。

そして、ＥＣＵ１００は、上記した各種センサからの出力、その出力値を利用する演算式により求められた演算値、または、上記ＲＯＭに記憶された各種マップに基づいて、エンジン１の各種制御を実行する。

例えば、ＥＣＵ１００は、インジェクタ２３の燃料噴射制御として、パイロット噴射（副噴射）とメイン噴射（主噴射）とを実行する。

上記パイロット噴射は、インジェクタ２３からのメイン噴射に先立ち、予め少量の燃料を噴射する動作である。また、このパイロット噴射は、メイン噴射による燃料の着火遅れを抑制し、安定した拡散燃焼に導くための噴射動作であって、副噴射とも呼ばれる。

上記メイン噴射は、エンジン１のトルク発生のための噴射動作（トルク発生用燃料の供給動作）である。このメイン噴射での噴射量は、基本的には、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態に応じ、要求トルクが得られるように決定される。例えば、エンジン回転数（クランクポジションセンサ４０の検出値に基づいて算出されるエンジン回転数）が高いほど、また、アクセル操作量（アクセル開度センサ４７により検出されるアクセルペダルの踏み込み量）が大きいほど（アクセル開度が大きいほど）エンジン１のトルク要求値としては高く得られ、それに応じてメイン噴射での燃料噴射量としても多く設定されることになる。

具体的な燃料噴射形態の一例としては、ピストン１３が圧縮上死点に達する前に上記パイロット噴射（インジェクタ２３に形成された複数の噴孔からの燃料噴射）が実行され、燃料噴射が一旦停止された後、所定のインターバルを経て、ピストン１３が圧縮上死点近傍に達した時点で上記メイン噴射が実行されることになる。これにより燃料が自己着火によって燃焼し、この燃焼により発生したエネルギは、ピストン１３を下死点に向かって押し下げるための運動エネルギ（エンジン出力となるエネルギ）、燃焼室３内を温度上昇させる熱エネルギ、シリンダブロック１１やシリンダヘッド１５を経て外部（例えば冷却水）に放熱される熱エネルギとなる。

尚、上述したパイロット噴射及びメイン噴射の他に、アフタ噴射やポスト噴射が必要に応じて行われる。これらの噴射の機能は周知であるため、ここでの説明は省略する。

また、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態に応じてＥＧＲバルブ８１の開度を制御し、吸気マニホールド６３に向けての排気還流量（ＥＧＲ量）を調整する。このＥＧＲ量は、予め実験やシミュレーション等によって作成されて上記ＲＯＭに記憶されたＥＧＲマップに従って設定される。このＥＧＲマップは、エンジン回転数及びエンジン負荷をパラメータとしてＥＧＲ量（ＥＧＲ率）を決定するためのマップである。

燃料噴射を実行する際の燃料噴射圧は、コモンレール２２の内圧により決定される。このコモンレール内圧として、一般に、コモンレール２２からインジェクタ２３へ供給される燃料圧力の目標値、即ち目標レール圧は、エンジン負荷（機関負荷）が高くなるほど、及び、エンジン回転数（機関回転数）が高くなるほど高いものとされる。この目標レール圧は例えば上記ＲＯＭに記憶された燃圧設定マップに従って設定される。尚、本実施形態では、エンジン負荷等に応じて燃料圧力が３０ＭＰａ〜２００ＭＰａの間で調整されるようになっている。

また、ＥＣＵ１００はエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量及び燃料噴射形態を決定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ４０の検出値に基づいてエンジン回転速度を算出するとともに、アクセル開度センサ４７の検出値に基づいてアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を求め、このエンジン回転速度及びアクセル開度に基づいて総燃料噴射量（パイロット噴射での噴射量とメイン噴射での噴射量との和）を決定する。

−微小燃料噴射量学習制御−
本実施形態に係るエンジン１は、インジェクタ２３からの燃料噴射量のずれを補正するための微小燃料噴射量学習制御（微小噴射制御または微小Ｑ制御とも呼ばれる）が実行される。以下、この微小燃料噴射量学習制御の概略について説明する。

この微小燃料噴射量学習制御は、例えばインジェクタ２３の経時的な燃料噴射量の変化（噴射特性の変化）に応じた学習値を取得するための制御である。つまり、目標とする微小燃料噴射量（微小燃料噴射量の指示値：目標燃料噴射量）と実際の微小燃料噴射量（実燃料噴射量）との間にずれを生じさせることのない学習値を取得するための制御である。

この微小燃料噴射量学習制御は、自動車の走行中であってエンジン無負荷時に行われる。具体的には、インジェクタ２３への指令噴射量が零となる無噴射時（例えば走行中にアクセル開度が「０」となったときなど）にパイロット噴射量と同等の極少量の燃料を特定の気筒（ピストン１３が圧縮上死点付近にある気筒）に向けて単発噴射を実行し、この単発噴射に伴うエンジン回転数の変化量など（エンジン運転状態の変化量）を認識する。そして、正確に所定量の単発噴射が実行された場合のエンジン運転状態の変化量データと、実際に単発噴射を行った場合のエンジン運転状態の変化量とを比較し、そのずれ量に応じてパイロット噴射量設定マップ（パイロット噴射量とインジェクタ２３への通電時間（開弁時間）との関係が気筒別（インジェクタ別）にそれぞれ記憶されたマップ）の学習値を補正していく。このような動作を上記パイロット噴射量設定マップ上の各コモンレール圧毎に且つ各気筒毎に実行していき、全ての気筒に対してコモンレール圧に関わりなく適正なパイロット噴射量でパイロット噴射が行えるようにしている。

この微小燃料噴射量学習制御が実行される際の気筒内への燃料噴射形態としては、圧縮行程にある気筒のピストン１３の位置が圧縮上死点（ＴＤＣ）に達した時点でパイロット噴射量と同等の極少量（例えば２．０ｍｍ³）の燃料を噴射する。このタイミングで燃料を噴射する理由は、筒内温度が最も高くなる時点（筒内の空気が最も圧縮された時点）で燃料噴射を行うことで、その燃料の略全量を短期間で燃焼させるためである。

−セタン価判定動作−
次に、本実施形態の特徴とする動作であるセタン価判定動作について説明する。

このセタン価判定動作は、エンジン１が現在使用している燃料（軽油）、つまり、燃料タンクに貯留されている燃料のセタン価を判定し、そのセタン価に応じたエンジン制御に役立てるためのものである。

先ず、このセタン価判定動作の概略について述べる。ディーゼルエンジン１の燃料である軽油中には、低温酸化反応成分（ｎ−セタン（Ｃ₁₆Ｈ₃₄）等の直鎖単結合組成の燃料等）が含まれている。このｎ−セタン等は、筒内温度が比較的低い場合であっても着火が可能な成分であって、このｎ−セタン等の量が多いほど（高セタン燃料であるほど）気筒内での低温酸化反応が進み易く着火遅れが抑制されることになる。具体的に、ｎ−セタン等は、筒内温度が約７５０Ｋに達した時点で燃焼（低温酸化反応）を開始する。一方、ｎ−セタン等以外の燃料成分（高温酸化反応成分）は筒内温度が約９００Ｋに達するまで燃焼（高温酸化反応）を開始しない。

このため、インジェクタ２３から噴射された燃料の全てが燃焼したと仮定した場合の熱エネルギ量を「総エネルギ量」とし、筒内温度が７５０Ｋ（低温酸化反応開始温度）になってから９００Ｋ（高温酸化反応開始温度）になるまでの期間で燃焼により生じた熱エネルギ量を「低温酸化反応エネルギ量」とした場合に、総エネルギ量に対する低温酸化反応エネルギ量の割合（以下、「エネルギ割合」と呼ぶ）がセタン価に相関のある値として求まることになる。

また、セタン価に応じたエネルギ割合を正確に算出するためには、筒内温度が９００Ｋに達した時点において略全てのｎ−セタン等（低温酸化反応成分）の燃焼が終了していることが必要となる。何故なら、筒内温度が９００Ｋに達した時点において未燃焼のｎ−セタン等が残存していると、この筒内温度が９００Ｋに達した以降にあっては、低温酸化反応成分（ｎ−セタン等）の燃焼と、それ以外の成分である高温酸化反応成分の燃焼とが同時並行されることになって、低温酸化反応成分のみの燃焼によるエネルギ量が取得できなくなるからである。このため、本実施形態におけるセタン価判定動作にあっては、気筒内に噴射される燃料の噴射終了タイミングが、筒内温度が９００Ｋに達する以前、より好ましくは、筒内温度が７５０Ｋに達する以前となるようにし、高温酸化反応成分の燃焼が開始された時点（筒内温度が９００Ｋに達した時点）では低温酸化反応成分の全てまたは大部分の燃焼が完了されているようにする。

以下、セタン価判定動作についての複数の実施形態を説明する。下記の第１実施形態は、筒内温度が９００Ｋに達する以前に燃料の噴射が終了していることを条件としてセタン価判定動作を実行するものである。また、下記の第２実施形態は、筒内温度が７５０Ｋに達する以前に燃料の噴射が終了していることを条件としてセタン価判定動作を実行するものである。また、以下の各実施形態では、自動車の走行中であってエンジン無負荷時にセタン価判定動作を実行する場合について説明する。つまり、上述した微小燃料噴射量学習制御と同様に、気筒内に、パイロット噴射量と同等の極少量の燃料を特定の気筒（圧縮行程にある気筒）に向けて単発噴射を実行することでセタン価判定動作を行うものである。尚、セタン価判定動作における燃料噴射量は上記のものには限定されず適宜設定が可能である。

（第１実施形態）
先ず、第１実施形態について説明する。図４は、本実施形態におけるセタン価判定動作及びエンジン制御動作の手順を示すフローチャート図である。この動作は、車両の走行距離が所定距離（例えば５００ｋｍ）に達する毎に実行される。または、燃料タンクへの給油が行われた後の車両走行時に実行される。

先ず、ステップＳＴ１において、セタン価判定動作の実行条件が成立したか否かが判定される。例えば以下の各条件が共に成立した場合にセタン価判定動作の実行条件が成立したと判定する。

（ａ）上記微小燃料噴射量学習制御が完了していること、
（ｂ）圧縮行程にある気筒のピストン位置が圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）２０°になったこと、
（ｃ）筒内温度が７５０Ｋ未満であること、
上記微小燃料噴射量学習制御が完了していることを条件とするのは、上記総エネルギ量を正確に算出するためである。また、圧縮行程にある気筒のピストン位置が圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）２０°になったことを条件とするのは、燃料の過拡散による着火性の悪化を抑制するためである。尚、この値（ＢＴＤＣ２０°）はこれに限定されるものではない。また、筒内温度が７５０Ｋ未満であることを条件とするのは、噴射された燃料中のｎ−セタン等に予混合燃焼を行わせ、低温酸化反応エネルギ量の算出精度を高めるためである。尚、これら条件は、これに限定されるものではなく適宜設定可能である。例えば、上記条件（ｂ），（ｃ）に代えて、圧縮行程にある気筒の筒内温度が６００Ｋに達したことを条件とするようにしてもよい。

上記セタン価判定動作の実行条件が成立しておらずステップＳＴ１でＮＯ判定された場合、つまり、微小燃料噴射量学習制御が完了しておらず、燃料噴射量の精度が十分に得られていない場合や、筒内温度が既に７５０Ｋ以上となっている場合等にあっては、セタン価判定動作は不能であるとしてリターンされる。

上記セタン価判定動作の実行条件が成立しており、ステップＳＴ１でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２に移り、インジェクタ２３からの燃料噴射を開始する。ここで噴射される燃料量は、上記微小燃料噴射量学習制御での燃料噴射量と同等に設定される。つまり、上記微小燃料噴射量学習制御ではピストン１３が圧縮上死点（ＴＤＣ）に達した際に燃料の微小噴射が行われるのに対し、このセタン価判定動作ではピストン１３が圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）２０°に達した時点で微小噴射が行われる。尚、上述した如くセタン価判定動作の実行条件として、微小燃料噴射量学習制御が完了していることが挙げられているため、ここでの微小噴射は、噴射量学習制御（燃料噴射量のずれを補正するための制御）のものではなく、セタン価判定に特化された微小噴射となっている。

この燃料の微小噴射が開始された後、ステップＳＴ３に移り、筒内ガス温度が７５０Ｋに達したか否かが判定される。この筒内ガス温度の認識は、上記筒内圧センサ４Ａの出力に基づいて算出される。つまり、周知の気体状態方程式（ＰＶ＝ｎＲＴ）から筒内ガス温度（Ｔ）が算出される。ここで、筒内容積（Ｖ）はエンジンの諸元（シリンダボアやピストンのストローク等）とクランク角度位置とによって決定される。また、気体の物質量（ｎ）及び気体定数（Ｒ）は、上記エアフローメータ４３により検出される吸入空気量や、外気温度や、インジェクタ２３からの燃料噴射量等に基づいて求められる。

燃料噴射の開始時点にあっては、筒内ガス温度は７５０Ｋ未満であるため（上述した如く、筒内温度が７５０Ｋ未満であることをセタン価判定動作の実行条件としているため）ステップＳＴ３でＮＯ判定されてステップＳＴ７に移る。ステップＳＴ７では、インジェクタ２３からの燃料噴射が終了したか否か、つまり、筒内ガス温度が７５０Ｋに達するまでに燃料噴射（微小燃料噴射量（例えば２．０ｍｍ³）の噴射）が終了したか否かを判定する。

未だ燃料噴射が終了しておらず、ステップＳＴ７でＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ３に戻り、筒内ガス温度は７５０Ｋに達したか否かを判定する。

燃料噴射が終了するまでに筒内ガス温度が７５０Ｋに達した場合（空気の圧縮等により筒内ガス温度が７５０Ｋに達した場合）には、ステップＳＴ３でＹＥＳ判定されてステップＳＴ４に移り、気筒内での燃料の燃焼に伴って発生する熱発生量の計測を開始する。この熱発生量の計測は、上記筒内圧センサ４Ａの出力値を、所定の換算式または上記ＲＯＭに予め記憶された熱発生量算出マップから熱発生量に換算し、この熱発生量の計測の終了タイミングを迎えるまで（後述するステップＳＴ１０でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ１１で熱発生量の計測が終了するまで）、この筒内で発生した熱発生量を積算していく。この積算値が上記低温酸化反応エネルギ量に相当する値となる。

このようにして熱発生量の計測が開始された後、ステップＳＴ５に移り、インジェクタ２３からの燃料噴射が終了したか否か、つまり、上記微小燃料噴射量の噴射が終了したか否かを判定する。

未だ燃料噴射が終了しておらず、ステップＳＴ５でＮＯ判定された場合には、燃料噴射が終了するのを待つ。この際、筒内ガス温度は既に７５０Ｋに達しているため、燃料噴射が継続されている間に、この燃料中に含まれているｎ−セタン等は燃焼を開始し、それに伴って筒内温度は上昇していく。そして、燃料噴射が終了し、ステップＳＴ５でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ６に移り、筒内ガス温度が９００Ｋ未満であるか否か、つまり、燃料噴射が終了した時点における筒内ガス温度が９００Ｋ（高温酸化反応開始温度）未満であるか否かを判定する。

ここで、燃料噴射が終了した時点における筒内ガス温度が９００Ｋ以上であり、ステップＳＴ６でＮＯ判定された場合には、ｎ−セタン等以外の燃料成分（高温酸化反応成分）の燃焼が既に開始されており、ｎ−セタン等（低温酸化反応成分）のみの燃焼による熱発生量の計測は困難であると判断し、セタン価判定動作を中止してリターンされる。

一方、燃料噴射が終了した時点における筒内ガス温度が９００Ｋ未満であり、ステップＳＴ６でＹＥＳ判定された場合には、現時点で燃焼している燃料成分はｎ−セタン等（低温酸化反応成分）のみであるとしてステップＳＴ１０に移り、筒内ガス温度が９００Ｋに達したか否か（高温酸化反応成分の燃焼が開始される温度に達したか否か）が判定される。この筒内ガス温度の認識も、上記ステップＳＴ３の場合と同様に上記筒内圧センサ４Ａの出力に基づいて算出される。

未だ筒内ガス温度が９００Ｋに達しておらず、ステップＳＴ１０でＮＯ判定された場合には、筒内ガス温度が９００Ｋに達するのを待つ。この場合、ｎ−セタン等（低温酸化反応成分）のみの燃焼による熱量の発生や、ピストン１３が圧縮上死点前に向かって移動していることによる空気の圧縮によって筒内温度は９００Ｋに向けて更に上昇していくことになる。そして、筒内ガス温度が９００Ｋに達し、ステップＳＴ１０でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ１１に移って上記熱発生量の計測を終了する。

一方、筒内ガス温度が７５０Ｋに達するまでに燃料噴射（微小燃料噴射量の噴射）が終了した場合には、上記ステップＳＴ７でＹＥＳ判定され、ステップＳＴ８に移る。このステップＳＴ８では、筒内ガス温度が７５０Ｋに達したか否かが判定される。この判定は、上記ステップＳＴ３の場合と同様に行われる。

筒内温度が７５０Ｋ未満であり、ステップＳＴ８でＮＯ判定された場合には、筒内ガス温度が７５０Ｋに達するのを待つ。この場合、ピストン１３が圧縮上死点前に向かって移動していることによる空気の圧縮によって筒内温度は７５０Ｋに向けて上昇していくことになる。そして、筒内ガス温度が７５０Ｋに達し、ステップＳＴ８でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ９に移り、気筒内での燃料の燃焼に伴って発生する熱発生量の計測を開始する。この熱発生量の計測は、上述したステップＳＴ４の場合と同様に行われる。

このようにして熱発生量の計測が開始された後、ステップＳＴ１０に移り、上記と同様に、筒内ガス温度が９００Ｋに達したか否か（高温酸化反応成分の燃焼が開始される温度に達したか否か）が判定され、筒内ガス温度が９００Ｋに達してステップＳＴ１０でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ１１に移って上記熱発生量の計測を終了する。

以上のようにして熱発生量の計測を終了すると、ステップＳＴ１２に移り、上記エネルギ割合の算出を行う。つまり、インジェクタ２３から噴射された燃料の全てが燃焼したと仮定した場合の熱エネルギ量である上記総エネルギ量に対する上記低温酸化反応エネルギ量（筒内ガス温度が７５０Ｋに達してから９００Ｋに達するまでの期間に積算された熱発生量に相当）の割合（低温酸化反応エネルギ量／総エネルギ量）を算出する。

そして、ステップＳＴ１３では、この算出されたエネルギ割合からセタン価を判定する。このセタン価の判定にはセタン価判定マップが利用される。図５はセタン価判定マップの一例を示す図である。このセタン価判定マップは、上記エネルギ割合とセタン価との相関を規定するものであって、予め実験やシミュレーションによって作成され、上記ＲＯＭに記憶されている。図５からも明らかなように、エネルギ割合とセタン価とは一義的な関係にあり、且つエネルギ割合が大きいほどセタン価も大きくなっている。このセタン価判定マップによって判定される燃料の一例について説明すると、例えば、ある軽油燃料において、燃料噴射量を１０ｍｍ³とした場合の低位発熱量（上記総エネルギ量に相当）が３２３Ｊで、低温酸化反応エネルギ量が３２．３Ｊであった場合には、エネルギ割合としては０．１が求められ、このエネルギ割合の値をセタン価判定マップに当て嵌めることでセタン価（例えばセタン価４５）が求められることになる。

このセタン価判定マップを利用してセタン価を判定した後、ステップＳＴ１４に移り、この判定されたセタン価に応じて、インジェクタ２３から噴射される燃料の噴射タイミングや噴射量等の制御パラメータの制御値を調整するエンジン制御が実行される。例えば、判定されたセタン価が比較的低い場合には、そのセタン価が低いほど、燃料噴射タイミング（例えば上記パイロット噴射の噴射タイミング）を進角側に補正し、セタン価が低いことで着火遅れが大きくなっても着火時期が適切に得られるようにする。また、セタン価が低いほど、燃料噴射量（例えば上記パイロット噴射での噴射量）を増量補正し、セタン価が低いことで単位燃料当たりの発生熱量が小さい場合であっても筒内予熱に十分な熱量が得られるようにする。その他、セタン価が低いほど燃料噴射圧を低く設定して燃焼場でのｎ−セタン等の密度を高めたり、ＥＧＲ率を低くして燃焼温度を高めるようにするといった制御を実行するようにしてもよい。

図６は、燃料噴射が終了する前に筒内温度が７５０Ｋに達した場合における微小燃料噴射実行時の熱発生率、筒内ガス温度、積算熱発生量、燃料噴射率それぞれの変化を示す図である。この場合、燃料噴射が終了するタイミングＴ１の経過前に筒内温度が７５０Ｋに達し（図中のタイミングＴ２）、この時点から熱発生量の計測が開始される。そして、筒内温度が９００Ｋに達したタイミングＴ３で熱発生量の計測が終了され、このタイミングＴ２からタイミングＴ３の期間中に積算された熱発生量（図６における積算熱発生量Ｑ１）が上記低温酸化反応エネルギ量として取得されることになる。

また、図７は、筒内温度が７５０Ｋに達する前に燃料噴射が終了した場合における微小燃料噴射実行時の熱発生率、筒内ガス温度、積算熱発生量、燃料噴射率それぞれの変化を示す図である。この場合、燃料噴射が終了した後であって筒内温度が７５０Ｋに達した時点（図中のタイミングＴ４）から熱発生量の計測が開始される。そして、筒内温度が９００Ｋに達したタイミングＴ５で熱発生量の計測が終了され、このタイミングＴ４からタイミングＴ５の期間中に積算された熱発生量（図７における積算熱発生量Ｑ２）が上記低温酸化反応エネルギ量として取得されることになる。

以上説明したように本実施形態では、上記総エネルギ量に対する低温酸化反応エネルギ量の割合であるエネルギ割合からセタン価を求めるようにしている。上述した如く、低温酸化反応成分であるｎ−セタン等は、筒内温度が約７５０Ｋに達した時点で燃焼（低温酸化反応）を開始し、筒内温度が９００Ｋに達するまでの間に殆どが燃焼を終了する。また、ｎ−セタン等以外の燃料成分（高温酸化反応成分）は筒内温度が９００Ｋに達するまで燃焼（高温酸化反応）を開始しない。このため、上記エネルギ割合を、燃料のセタン価との相関が高い値として求めることが可能となり、このエネルギ割合から燃料のセタン価を正確に判定することが可能となって、セタン価判定精度の向上を図ることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。上記第１実施形態は、筒内温度が９００Ｋに達する以前に燃料の噴射が終了していることを条件としてセタン価判定動作を実行するものであった。これに対し、本実施形態は、筒内温度が７５０Ｋに達する以前に燃料の噴射が終了していることを条件としてセタン価判定動作を実行するものである。以下では、上述した第１実施形態との相違点について主に説明する。

図８は、本実施形態におけるセタン価判定動作及びエンジン制御動作の手順を示すフローチャート図である。この動作も、車両の走行距離が所定距離（例えば５００ｋｍ）に達する毎に実行される。または、燃料タンクへの給油が行われた後の車両走行時に実行される。

先ず、ステップＳＴ２１において、セタン価判定動作の実行条件が成立したか否かが判定される。この判定条件としては上述した第１実施形態の場合と同様である。

上記セタン価判定動作の実行条件が成立しておらずステップＳＴ２１でＮＯ判定された場合にはセタン価判定動作は不能であるとしてリターンされる。

上記セタン価判定動作の実行条件が成立しており、ステップＳＴ２１でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２２に移り、インジェクタ２３からの燃料噴射を開始する。ここでの噴射燃料形態は、第１実施形態における図４のステップＳＴ２の場合と同様である。

燃料噴射が開始された後、ステップＳＴ２３に移り、インジェクタ２３からの燃料噴射が終了したか否か、つまり、上記微小燃料噴射量の噴射が終了したか否かを判定する。

未だ燃料噴射が終了しておらず、ステップＳＴ２３でＮＯ判定された場合には、燃料噴射が終了するのを待つ。この場合、ピストン１３が圧縮上死点に向かって移動していることによる空気の圧縮によって筒内温度は７５０Ｋに向けて上昇していくことになる。

そして、燃料噴射が終了し、ステップＳＴ２３でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２４に移り、筒内ガス温度が７５０Ｋ未満であるか否か、つまり、燃料噴射が終了した時点における筒内ガス温度が７５０Ｋ（低温酸化反応開始温度）未満であるか否かを判定する。

ここで、燃料噴射が終了した時点における筒内ガス温度が７５０Ｋ以上であり、ステップＳＴ２４でＮＯ判定された場合には、セタン価判定動作を実行することなくリターンされる。

一方、燃料噴射が終了した時点における筒内ガス温度が７５０Ｋ未満であり、ステップＳＴ２４でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２５に移り、筒内ガス温度が７５０Ｋに達したか否か（低温酸化反応成分の燃焼が開始される温度に達したか否か）が判定される。

未だ筒内ガス温度が７５０Ｋに達しておらず、ステップＳＴ２５でＮＯ判定された場合には、筒内ガス温度が７５０Ｋに達するのを待つ。この場合、ピストン１３が圧縮上死点前に向かって更に移動していることによる空気の圧縮によって筒内温度は７５０Ｋに向けて更に上昇していくことになる。そして、筒内ガス温度が７５０Ｋに達し、ステップＳＴ２５でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２６に移って、気筒内での燃料の燃焼に伴って発生する熱発生量の計測を開始する。この熱発生量の計測は、上述したステップＳＴ４の場合と同様に行われる。

このようにして熱発生量の計測が開始された後、ステップＳＴ２７に移り、筒内ガス温度が９００Ｋに達したか否か（高温酸化反応成分の燃焼が開始される温度に達したか否か）が判定され、筒内ガス温度が９００Ｋに達してステップＳＴ２７でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ２８に移って上記熱発生量の計測を終了する。

以上のようにして熱発生量の計測を終了すると、ステップＳＴ２９に移り、上記エネルギ割合の算出を行う。つまり、上述したステップＳＴ１２の場合と同様に、総エネルギ量に対する低温酸化反応エネルギ量の割合（低温酸化反応エネルギ量／総エネルギ量）を算出する。

そして、ステップＳＴ３０では、この算出されたエネルギ割合からセタン価を判定する。このセタン価の判定には第１実施形態の場合と同様にセタン価判定マップが利用される。ここではセタン価判定マップについての説明は省略する。

セタン価判定マップを利用してセタン価を判定した後、ステップＳＴ３１に移り、この判定されたセタン価に応じて、インジェクタ２３から噴射される燃料の噴射タイミングや噴射量等の制御パラメータの制御値を調整するエンジン制御が実行される。例えば、判定されたセタン価が比較的低い場合には、そのセタン価が低いほど、燃料噴射タイミング（例えば上記パイロット噴射の噴射タイミング）を進角側に補正し、セタン価が低いことで着火遅れが大きくなっても着火時期が適切に得られるようにする。また、セタン価が低いほど、燃料噴射量（例えば上記パイロット噴射での噴射量）を増量補正し、セタン価が低いことで単位燃料当たりの発生熱量が小さい場合であっても筒内予熱に十分な熱量が得られるようにする。その他、セタン価が低いほど燃料噴射圧を低く設定して燃焼場でのｎ−セタン等の密度を高めたり、ＥＧＲ率を低くして燃焼温度を高めるようにするといった制御を実行するようにしてもよい。

本実施形態においても、燃料のセタン価との相関が高い値である上記エネルギ割合により燃料のセタン価を求めるようにしているため、燃料のセタン価を正確に判定することが可能となり、セタン価判定精度の向上を図ることができる。特に、本実施形態の場合、筒内温度が７５０Ｋに達する以前に燃料の噴射が終了していることを条件としてセタン価判定動作を実行するようにしている。このため、筒内温度が９００Ｋに達した時点ではｎ−セタン等の全量を燃焼させることが可能となり、これにより、セタン価判定精度をいっそう高めることができる。

−他の実施形態−
以上説明した各実施形態は、自動車に搭載される直列４気筒ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。また、気筒数やエンジン形式（直列型エンジン、Ｖ型エンジン、水平対向型エンジン等の別）についても特に限定されるものではない。

また、上記各実施形態では、筒内圧センサ４Ａによって検出される筒内圧力に基づいて低温酸化反応エネルギ量を求めるものとしていた。本発明はこれに限らず、エンジン１の運転状態（エンジン回転数等）から筒内圧力を推定し、この推定された筒内圧力に基づいて低温酸化反応エネルギ量を求めるようにしてもよい。

また、上記第１実施形態では、燃料噴射が終了した時点での筒内ガス温度が９００Ｋ未満であった場合にセタン価判定動作を実行するものとし、上記第２実施形態では、燃料噴射が終了した時点での筒内ガス温度が７５０Ｋ未満であった場合にセタン価判定動作を実行するものとしていた。本発明はこれに限らず、筒内ガス温度が９００Ｋ未満または７５０Ｋ未満となるような燃料噴射タイミング及び燃料噴射量を予め規定しておき、その規定された燃料噴射形態で燃料噴射を行うことでセタン価判定動作を実行するものとしてもよい。

また、上記各実施形態では、エンジン無負荷時に微小燃料噴射を行うことで燃料のセタン価を判定するようにしていた。本発明はこれに限らず、上記パイロット噴射の実行に伴って発生するエネルギ量から燃料のセタン価を判定するようにしたり、パイロット噴射を伴わないメイン噴射（単発メイン噴射）の実行に伴って発生するエネルギ量から燃料のセタン価を判定するようにしてもよい。ただし、このメイン噴射の実行に伴ってセタン価を判定する場合には、メイン噴射終了時点における筒内ガス温度が９００Ｋ未満または７５０Ｋ未満となる燃料噴射形態とすることが必要となる。

また、上記各実施形態では、微小燃料噴射量学習制御が完了していることをセタン価判定動作の実行条件としていた。本発明はこれに限らず、燃料噴射量が適正であることの検査として、他の検査（例えばインジェクタ２３内部に設けた燃料流量センサによる検査）が完了していることをセタン価判定動作の実行条件としてもよい。

更に、上記各実施形態では、通電期間においてのみ全開の開弁状態となることにより燃料噴射率を変更するピエゾインジェクタ２３を適用したエンジン１について説明したが、本発明は、可変噴射率インジェクタを適用したエンジンへの適用も可能である。

本発明は、自動車に搭載されるコモンレール式筒内直噴型多気筒ディーゼルエンジンにおいて、使用している燃料のセタン価の判定に適用可能である。

１ エンジン（内燃機関）
１２ シリンダボア
１３ ピストン
２３ インジェクタ（燃料噴射弁）
３ 燃焼室
４Ａ 筒内圧センサ
１００ ＥＣＵ

Claims (7)

1. 燃料噴射弁から気筒内に向けて噴射された燃料の自着火による燃焼を行う圧縮自着火式の内燃機関に使用されている燃料のセタン価を判定するセタン価判定装置において、
   上記燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料の総エネルギ量を噴射燃料総エネルギ量とし、この気筒内のガス温度が燃料の低温酸化反応開始温度に達した時点から高温酸化反応開始温度に達した時点までの期間における燃料の燃焼によるエネルギ量を低温酸化反応エネルギ量とした場合に、
   上記気筒内のガス温度が上記高温酸化反応開始温度に達する前に燃料噴射弁からの燃料噴射が終了した場合における、上記噴射燃料総エネルギ量に対する上記低温酸化反応エネルギ量の割合に基づいて燃料のセタン価を判定する構成とされていることを特徴とする内燃機関のセタン価判定装置。
2. 請求項１記載の内燃機関のセタン価判定装置において、
   上記噴射燃料総エネルギ量に対する上記低温酸化反応エネルギ量の割合が大きいほど、燃料のセタン価が高いと判定するよう構成されていることを特徴とする内燃機関のセタン価判定装置。
3. 請求項１または２記載の内燃機関のセタン価判定装置において、
   上記気筒内のガス温度が燃料の低温酸化反応開始温度に達した時点から燃料の燃焼によるエネルギ量の計測を開始し、気筒内のガス温度が燃料の高温酸化反応開始温度に達した時点で上記エネルギ量の計測を終了して、その積算したエネルギ量を上記低温酸化反応エネルギ量として取得する構成となっていることを特徴とする内燃機関のセタン価判定装置。
4. 請求項１、２または３記載の内燃機関のセタン価判定装置において、
   上記噴射燃料総エネルギ量に対する上記低温酸化反応エネルギ量の割合に基づく燃料のセタン価の判定は、上記燃料の高温酸化反応開始温度よりも更に低い低温酸化反応開始温度に達する前に燃料噴射弁からの燃料噴射が終了した場合に行われる構成とされていることを特徴とする内燃機関のセタン価判定装置。
5. 請求項１〜４のうち何れか一つに記載の内燃機関のセタン価判定装置において、
   上記低温酸化反応開始温度は約７５０Ｋであり、上記高温酸化反応開始温度は約９００Ｋであることを特徴とする内燃機関のセタン価判定装置。
6. 請求項１〜５のうち何れか一つに記載の内燃機関のセタン価判定装置において、
   上記セタン価を判定する動作は、少なくとも、燃料噴射弁からの噴射燃料量の学習制御が完了していること、圧縮行程にある気筒の筒内温度が低温酸化反応開始温度未満であることを条件として実行される構成とされていることを特徴とする内燃機関のセタン価判定装置。
7. 請求項１〜６のうち何れか一つに記載の内燃機関のセタン価判定装置において、
   上記セタン価を判定する動作は、内燃機関の無負荷時に燃料噴射を行うことで実行される構成とされていることを特徴とする内燃機関のセタン価判定装置。

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