JP4667275B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、使用中の燃料のセタン価を推定するための内燃機関の制御装置に関する。

従来のこの種の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この制御装置では、内燃機関のアイドル運転中、燃焼室に噴射された燃料の実際の着火時期を、実着火時期として検出する。また、内燃機関において燃焼が良好に行われているときに得られるべき着火時期を、標準着火時期として設定する。そして、実着火時期と標準着火時期との差に基づいて、使用中の燃料の性状を判定する。

このように、この従来の制御装置では、アイドル運転中に求めた実着火時期と標準着火時期との差、すなわち、標準着火時期に対する燃料の着火遅れに基づいて、使用中の燃料の性状を判定する。しかし、アイドル運転中には、通常、内燃機関の回転数が所定の目標アイドル回転数になるように供給燃料量を制御するアイドル制御が行われる。このため、例えばエアコンの負荷などに応じて内燃機関の回転数が変化すると、それに応じて供給燃料量が増減される結果、内燃機関の燃焼状態が変化してしまう。その結果、燃料性状が同じであっても、実際の着火時期が変動するため、実着火時期と標準着火時期との差に基づく判定手法では、燃料性状を精度良く判定できない。また、アイドル運転中であることを条件として、燃料性状の判定を実行するので、例えば、内燃機関を搭載した車両が長時間、継続して走行するような場合には、その間、燃料性状を判定することができない。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、アイドル運転以外の運転状態においても、使用中の燃料のセタン価を精度良く推定することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

特開平２００５−１７１８１８号公報

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、複数の気筒（実施形態における（以下、本項において同じ）気筒＃１〜＃４）を有する内燃機関３を制御する内燃機関の制御装置１であって、内燃機関３の要求トルクＰＭＣＭＤを算出する要求トルク算出手段（クランク角センサ１２、アクセル開度センサ１７、ＥＣＵ２、ステップ１）と、算出された要求トルクＰＭＣＭＤの変化量ΔＰＭＣＭＤが所定の範囲（しきい値ΔＰＭＣＭＤ）内にあるときに、複数の気筒＃１〜＃４の少なくとも１つ（気筒＃１）において、供給される燃料量（メイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃１）を一定量（ＱＢＡＳＥ＃１＋ＣＱＰＣＣＩ−ＣＱＤ）に保持した状態で、燃料のセタン価の推定用の燃焼を行わせるとともに、他の気筒（気筒＃２〜＃４）において、パイロット噴射およびメイン噴射による通常燃焼を行わせる燃焼制御手段（インジェクタ４、ＥＣＵ２、ステップ１７、１９、２３）と、少なくとも１つの気筒＃１における燃料の着火時期を、実着火時期ＣＡＦＭとして検出する実着火時期検出手段（筒内圧センサ１１、クランク角センサ１２、ＥＣＵ２、ステップ３３、４３）と、内燃機関３の運転状態を検出する運転状態検出手段（クランク角センサ１２、アクセル開度センサ１７、ＥＣＵ２）と、検出された内燃機関３の運転状態（エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ）に応じて、基準着火時期ＣＡＦＭＭを設定する基準着火時期設定手段（ＥＣＵ２、ステップ３２）と、実着火時期ＣＡＦＭと基準着火時期ＣＡＦＭＭとの比較結果に基づき、燃料のセタン価ＣＥＴを推定するセタン価推定手段（ＥＣＵ２、ステップ３４、３５）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、算出した内燃機関の要求トルクの変化量が所定の範囲内にあるときに、燃焼制御手段により、複数の気筒の少なくとも１つにおいて、供給される燃料量を一定量に保持した状態で、燃料のセタン価の推定用の燃焼を行わせるとともに、他の気筒において、パイロット噴射およびメイン噴射による通常燃焼を行わせる。その状態で、少なくとも１つの気筒における燃料の実着火時期が検出される。そして、検出された実着火時期と、内燃機関の運転状態に応じて設定された基準着火時期との比較結果に基づき、セタン価推定手段によって、燃料のセタン価が推定される。

以上のように、本発明では、複数の気筒のうちの少なくとも１つの気筒への供給燃料量を一定量に保持した状態で、その気筒における実着火時期を検出し、セタン価を推定するとともに、他の気筒では通常燃焼を行う。したがって、セタン価の推定中、その気筒における燃焼状態が安定し、実着火時期も安定するので、セタン価に応じた着火遅れを良好に表す実着火時期を適正に検出でき、基準着火時期との差に基づくセタン価の推定を精度良く行うことができる。また、要求トルクの変化量が所定の範囲内にあるときにのみ、セタン価の推定を実行するので、アイドル運転以外の運転状態、例えば内燃機関を搭載した車両の走行中においても、要求トルクの変動が大きい場合の誤った推定を排除しながら、セタン価を精度良く推定でき、それにより、セタン価推定の実行頻度を高めることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置１において、少なくとも１つの気筒＃１における出力の変化を補償するために、他の気筒＃２〜＃４に供給される燃料量（メイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃２〜＃４）を補正する供給燃料量補正手段（ＥＣＵ２、ステップ２２、２３）をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、セタン価の推定中、少なくとも１つの気筒への供給燃料量を一定量に保持したことに伴い、その気筒において所要の出力が得られない場合、その過不足分を補償するように、他の気筒への供給燃料量が補正される。これにより、内燃機関全体として所要の出力が確保されるので、セタン価推定の開始時におけるトルク段差の発生を防止できるとともに、ドライバビリティを良好に維持することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は、本実施形態による内燃機関の制御装置１を、これを適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３とともに示している。エンジン３は、１番〜４番の気筒＃１〜＃４を有する直列４気筒型のディーゼルエンジンであり、車両（図示せず）に搭載されている。

また、エンジン３には、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４（供給燃料量保持手段）が、気筒＃１〜＃４ごとに設けられている。インジェクタ４の燃料噴射量および燃料噴射時期は、ＥＣＵ２からの駆動パルス信号ＳＩＮＪによって、気筒＃１〜＃４ごとに制御される。

エンジン３には、ＥＧＲ管７ａおよびＥＧＲ制御弁７ｂを有するＥＧＲ装置７が設けられている。ＥＧＲ管７ａは、エンジン３の吸気管５および排気管６に、これらをつなぐように接続されており、ＥＧＲ管７ａを介して、エンジン３の排ガスの一部が吸気管５にＥＧＲガスとして還流し、気筒＃１〜＃４に供給される。

ＥＧＲ制御弁７ｂは、ＥＧＲ管７ａに設けられたバタフライ弁とこれを開閉駆動するＤＣモータ（いずれも図示せず）で構成されている。ＤＣモータに供給される電流をＥＣＵ２で制御し、バタフライ弁の開度をリニアに制御することによって、ＥＧＲガス量が制御される。

また、エンジン３の１番気筒＃１には、筒内圧センサ１１（実着火時期検出手段）が設けられている。筒内圧センサ１１は、圧電素子で構成された、グロープラグ（図示せず）と一体型のものであり、気筒＃１内の圧力の変化量（以下「筒内圧変化量」という）ＤＰを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

エンジン３のクランクシャフトには、マグネットロータとＭＲＥピックアップ（いずれも図示せず）で構成されたクランク角センサ１２（要求トルク算出手段、実着火時期検出手段、運転状態検出手段）が設けられている。クランク角センサ１２は、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば１゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを求める。ＴＤＣ信号は、ピストン（図示せず）が吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定のクランク角度位置にあることを表す信号である。また、エンジン３には、気筒判別センサ（図示せず）が設けられており、この気筒判別センサは、気筒＃１〜＃４を判別するためのパルス信号を気筒判別信号としてＥＣＵ２に出力する。

さらに、エンジン３の本体には、水温センサ１３が取り付けられている。水温センサ１３は、エンジン３のシリンダブロック（図示せず）内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

吸気管５および排気管６には、エアフローセンサ１４および排気温センサ１５が、それぞれ設けられている。前者１４は吸入空気量ＱＡを、後者１５は排気温ＴＥをそれぞれ検出し、それらの検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、ＥＣＵ２には、油温センサ１６、アクセル開度センサ１７（要求トルク算出手段、運転状態検出手段）および車速センサ１８から、エンジン３の潤滑油の温度（以下「油温」という）ＴＯＩＬ、アクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰ、および車速ＶＰを表す検出信号が、それぞれ出力される。

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ１１〜１８からの検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、燃料噴射制御を含むエンジン制御を実行するとともに、使用中の燃料のセタン価を推定する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２は、要求トルク算出手段、燃焼制御手段、実着火時期検出手段、運転状態検出手段、基準着火時期設定手段、セタン価推定手段、および供給燃料量補正手段に相当する。

図２は、セタン価推定の実行条件が成立しているか否かを判定する処理を示している。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、エンジン３の要求トルクＰＭＣＭＤを算出する。要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。また、要求トルクＰＭＣＭＤの今回値と前回値との差を、要求トルク変化量ΔＰＭＣＭＤとして算出する（ステップ２）。

次いで、算出した要求トルク変化量ΔＰＭＣＭＤの絶対値が、所定のしきい値ＰＭＲＥＦ以下であるか否かを判別する（ステップ３）。この答がＮＯのときには、要求トルクＰＭＣＭＤが安定していないため、セタン価推定の実行条件が成立していないとして、通常の燃料噴射制御を実行する（ステップ４）とともに、実行条件成立フラグＦ＿ＣＥＯＫを「０」にセットし（ステップ５）、本処理を終了する。

上記の通常の燃料噴射制御では、気筒＃１〜＃４のそれぞれにおいて、吸気行程中から圧縮行程中の任意の期間に燃料を噴射するパイロット噴射と、圧縮行程中に燃料を噴射するメイン噴射の双方を行うことにより、通常燃焼が行われる。気筒＃１〜＃４のパイロット噴射用の燃料噴射量（以下「パイロット噴射量」という）ＱＩＮＪＰ＃１〜＃４、およびメイン噴射用の燃料噴射量（以下「メイン噴射量」という）ＱＩＮＪＭ＃１〜＃４は、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて設定される。また、パイロット噴射用の燃料噴射時期（以下「パイロット噴射時期」という）ＴＩＮＪＰ＃１〜＃４、およびメイン噴射用の燃料噴射時期（以下「メイン噴射時期」という）ＴＩＮＪＭ＃１〜＃４は、それぞれ、対応するパイロット噴射量ＱＩＮＪＰ＃１〜＃４およびメイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃１〜＃４などに応じて設定される。

一方、前記ステップ３の答がＹＥＳで、要求トルク変化量ΔＰＭＣＭＤがΔＰＭＲＥＦで規定される所定の範囲内にあるときには、要求トルクＰＭＣＭＤが安定しているとして、エンジン３の他の運転条件が成立しているか否かを判別する（ステップ６）。この運転条件としては、例えば、排気温ＴＥが所定温度ＴＥＲＥＦ（例えば９０℃）以上であり、かつエンジン水温ＴＷまたは油温ＴＯＩＬが、エンジン３の暖機状態を表す所定温度ＴＵＰ（例えば８０℃）以上であることが設定されている。

このステップ６の答がＮＯのときには、セタン価推定の実行条件が成立していないとして、前記ステップ４および５を実行する一方、ＹＥＳのときには、実行条件が成立しているとして、セタン価推定用の燃料噴射制御を実行する（ステップ７）とともに、実行条件成立フラグＦ＿ＣＥＯＫを「１」にセットし（ステップ８）、本処理を終了する。

図３は、このセタン価推定用の燃料噴射制御の処理内容を示すサブルーチンである。この処理では、筒内圧センサ１１を設けた気筒＃１において、実着火時期ＣＡＦＭを検出するために予混合燃焼を行うとともに、他の気筒＃２〜＃４では、パイロット噴射およびメイン噴射による通常燃焼が行われる。予混合燃焼とは、メイン噴射のみを行い、その噴射時期を通常燃焼の場合よりも早めることによって、燃料の噴射後、遅れ時間が経過したときに燃料が燃焼するような燃焼を意味する。予混合燃焼を行うと、通常燃焼の場合よりも、燃料のセタン価の違いによる着火時期の差が大きくなるので、着火遅れに基づくセタン価の推定を精度良く行うことができる。なお、このセタン価推定用の燃料噴射制御の実行中、ＥＧＲガス量は値０に制御される。

まずステップ１１では、気筒判別信号で表される気筒番号＃ｎが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、今回、噴射を行う気筒が気筒＃１のときには、ステップ１２以降において、気筒＃１で予混合燃焼を行うための燃料噴射量および燃料噴射時期の設定を行う。

ステップ１２では、パイロット噴射量ＱＩＮＪＰ＃１を値０に設定する。次いで、メイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃１の初期設定フラグＦ＿ＩＮＴが「１」であるか否かを判別する（ステップ１３）。この答がＮＯで、メイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃１の初期設定がまだ行われていないときには、実行条件が成立する直前に設定された前回のメイン噴射量ＱＩＮＪ＃１Ｚを、基本値ＱＢＡＳＥ＃１として設定する（ステップ１４）。

次に、燃焼補正項ＣＱＰＣＣＩを算出する（ステップ１５）。この燃焼補正項ＣＱＰＣＣＩは、予混合燃焼の燃焼効率が通常燃焼のそれよりも低いという両燃焼間の燃焼効率の差異を補償するためのものであり、後述するように基本値ＱＢＡＳＥ＃１に加算することによって、予混合燃焼を行うことによる気筒＃１でのトルク不足を回避することができる。燃焼補正項ＣＱＰＣＣＩは、例えば、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。

次いで、減算補正項ＣＱＤを算出する（ステップ１６）。この減算補正項ＣＱＤは、主として、予混合燃焼を行ったときに生じやすい騒音・振動を抑制するために、基本値ＱＢＡＳＥ＃１に減算項として適用されるものである。減算補正項ＣＱＤは、例えば、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。

次に、上述のようにして算出した基本値ＱＢＡＳＥ＃１、燃焼補正項ＣＱＰＣＣＩおよび減算補正項ＣＱＤを用い、次式（１）によって、気筒＃１のメイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃１を設定する（ステップ１７）。また、メイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃１の初期設定が終了したことを表すために、初期設定フラグＦ＿ＩＮＴを「１」にセットする（ステップ１８）。
ＱＩＮＪＭ＃１＝ＱＢＡＳＥ＃１＋ＣＱＰＣＣＩ−ＣＱＤ ・・・（１）

このステップ１８を実行した後には、前記ステップ１３の答がＹＥＳになり、その場合には、ステップ１９に進み、メイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃１をその前回値ＱＩＮＪＭ＃１Ｚに保持する。前記ステップ１８または１９に続くステップ２０では、気筒＃１のメイン噴射時期ＴＩＮＪＭ＃１を算出し、本処理を終了する。このメイン噴射時期ＴＩＮＪＭ＃１は、例えばエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、通常燃焼の場合よりも進角側に設定される。

以上のように、セタン価推定用の燃料噴射制御中には、気筒＃１においてのみ予混合燃焼を行うとともに、気筒＃１のメイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃１は、前記式（１）によって算出された保持値に保持される。

一方、前記ステップ１１の答がＮＯで、今回、噴射を行う気筒が気筒＃２〜＃４のいずれかであるときには、ステップ２１以降において、これらの気筒＃ｎ（＃２〜＃４）で通常燃焼を行うための燃料噴射量および燃料噴射時期の設定を行う。

まず、ステップ２１では、今回該当する気筒＃ｎのパイロット噴射量ＱＩＮＪＰ＃ｎを算出する。次に、メイン噴射量の基本値ＱＢＡＳＥ＃ｎを、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出する（ステップ２２）。次に、この基本値ＱＢＡＳＥ＃ｎを用い、次式（２）によって、メイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃ｎを算出する（ステップ２３）。
ＱＩＮＪＭ＃ｎ＝ＱＢＡＳＥ＃ｎ＋（ＣＱＤ／３）×ＫＣＣＰＩ・・・（２）

ここで、右辺第２項のＱＣＤ／３は、減算補正項ＣＱＤによる気筒＃１のメイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃１の減少分を、気筒＃２〜＃４に振り分けたものである。また、ＫＣＣＰＩは、予混合燃焼との燃焼効率の差異を補償するための燃焼補正係数であり、１．０よりも小さな所定値（例えば０．９）に設定されている。この補正により、減算補正項ＣＱＤを適用したことによる気筒＃１での出力トルクの不足を、他の気筒＃２〜＃４によって適切に補うことができる。

次に、パイロット噴射時期ＴＩＮＪＰ＃ｎおよびメイン噴射時期ＴＩＮＪＭ＃ｎを、例えばエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、それぞれ算出し（ステップ２４、２５）、本処理を終了する。

次に、図４を参照しながら、セタン価の推定処理について説明する。本処理は、ＣＲＫ信号の発生に同期して実行される。まず、ステップ３１では、実行条件成立フラグＦ＿ＣＥＯＫが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯで、実行条件が成立していないときには、セタン価ＳＥＴを推定することなく、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ３１の答がＹＥＳで、実行条件が成立しているときには、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、図５に示すＣＡＦＭＭマップを検索することによって、基準着火時期ＣＡＦＭＭを算出する（ステップ３２）。

このＣＡＦＭＭマップは、所定のセタン価（例えば５７）の燃料を予混合燃焼で燃焼させたときに得られる着火時期を、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、基準着火時期ＣＡＦＭＭとして設定したものである。

次いで、気筒＃１における実着火時期ＣＡＦＭを検出する（ステップ３３）。図６は、この実着火時期ＣＡＦＭの検出処理を示している。まず、ステップ４１では、筒内圧センサ１１から出力される筒内圧変化量ＤＰを、バンドパスフィルタ（図示せず）によってフィルタリングする。このバンドパスフィルタは、筒内圧センサ１１の出力のうちの所定の周波数域の成分を通過させ、出力中のノイズ成分を除去する。

次いで、フィルタリングした筒内圧変化量ＤＰに対して、位相遅れ補正を行う（ステップ４２）。これにより、フィルタリングによって生じる筒内圧変化量ＤＰの位相遅れが補正される。次に、位相遅れ補正を行った筒内圧変化量ＤＰに基づいて、実着火時期ＣＡＦＭを検出し（ステップ４３）、本処理を終了する。

この実着火時期ＣＡＦＭの検出は、例えば図７に示すようにして行われる。すなわち、クランク角度位置ＣＡＩＭでインジェクタ４への駆動パルス信号ＳＩＮＪが出力された後、筒内圧変化量ＤＰが所定のしきい値ＤＰＰを超えたときのクランク角度位置を、実着火時期ＣＡＦＭとして検出する。なお、実着火時期ＣＡＦＭの検出は、駆動パルス信号ＳＩＮＪの出力後、所定の角度範囲ＲＤＥＴ（例えば１０度）内において行われる。これにより、ＥＣＵ２の演算負荷を増大させることなく、実着火時期ＣＡＦＭを適切に検出することができる。

図４に戻り、前記ステップ３３に続くステップ３４では、上述したようにして求めた基準着火時期ＣＡＦＭＭと実着火時期ＣＡＦＭとの差を、着火遅れ角ＤＣＡとして算出する。

次いで、算出した着火遅れ角ＤＣＡに応じてセタン価ＣＥＴを算出し（ステップ３５）、本処理を終了する。具体的には、着火遅れ角ＤＣＡを、そのときのエンジン回転数ＮＥを用いて着火遅れ時間ＴＤＦＭに換算し、次いで、着火遅れ時間ＴＤＦＭに応じ、図８に示すＣＥＴＴテーブルを検索することによって、セタン価の暫定値ＣＥＴＴを算出する。このＣＥＴＴテーブルでは、暫定値ＣＥＴＴは、着火遅れ時間ＴＤＦＭが大きいほど、より小さな値に設定されている。次に、算出した暫定値ＣＥＴＴとセタン価の前回値ＣＥＴＺを加重平均することによって、今回のセタン価ＣＥＴを算出する。以上のようにして推定したセタン価ＣＥＴは、パイロットおよびメイン噴射量ＱＩＮＪＰ、ＱＩＮＪＭや、パイロットおよびメイン噴射時期ＴＩＮＪＰ、ＴＩＮＪＭの制御などに用いられる。

図９は、これまでに述べた制御処理によって得られる動作例を示している。この例では、タイミングｔ１以前においては、要求トルク変化量ΔＰＭＣＭＤが大きく、しきい値ΔＰＭＲＥＦで規定される所定の範囲から外れた状態になっている（図２のステップ３：ＮＯ）。このため、実行条件成立フラグＦ＿ＣＥＯＫが「０」にセットされ、セタン価ＣＥＴの推定は行われないとともに、通常の燃料噴射制御が実行されることにより、メイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃１〜＃４が要求トルクＰＭＣＭＤなどに応じた値に設定され、気筒＃１〜＃４において通常燃焼が行われる。

この状態から、要求トルク変化量ΔＰＭＣＭＤが減少し、所定の範囲に入ると（ステップ３：ＹＥＳ）、他の運転条件が満たされていること（ステップ６：ＹＥＳ）を条件として、実行条件成立フラグＦ＿ＣＥＯＫが「１」にセットされ、セタン価推定用の燃料噴射制御が開始される（タイミングｔ１）。これにより、メイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃１を式（１）で算出された保持値に保持した状態で（ステップ１７、１９）、気筒＃１において予混合燃焼が行われるとともに、他の気筒＃２〜＃４では、式（２）で算出されたメイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃２〜＃４に用いて、通常燃焼が行われる。そして、その状態で、気筒＃１における実着火時期ＣＡＦＭを検出し、検出された実着火時期ＣＡＦＭと基準着火時期ＣＡＦＭＭとの差に基づき、前述したようにしてセタン価ＣＥＴが推定される。

その後、要求トルク変化量ΔＰＭＣＭＤが増加し、所定の範囲を外れると（タイミングｔ２）、セタン価ＣＥＴの推定が禁止され、通常の燃料噴射制御に復帰するとともに、要求トルク変化量ΔＰＭＣＭＤが所定の範囲に入ると（タイミングｔ３）、セタン価推定用の燃料噴射制御が再開され、所定の範囲から外れるまで（タイミングｔ４）、セタン価ＣＥＴの推定が行われる。

以上のように、本実施形態によれば、気筒＃１において予混合燃焼を行うとともに、そのメイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃１を式（１）で算出された保持値に保持した状態で、気筒＃１における実着火時期ＣＡＦＭを検出し、セタン価ＣＥＴを推定する。したがって、セタン価ＣＥＴの推定中、気筒＃１における燃焼状態が安定し、実着火時期ＣＡＦＭも安定するので、セタン価ＣＥＴに応じた着火遅れを良好に表す実着火時期ＣＡＦＭを適正に検出でき、基準着火時期ＣＥＦＭＭとの差に基づくセタン価ＣＥＴの推定を精度良く行うことができる。

また、エンジン３の要求トルク変化量ΔＰＭＣＭＤがしきい値ΔＰＭＲＥＦで規定される所定の範囲内にあるときのみ、セタン価ＣＥＴの推定を実行するので、アイドル運転以外の、例えば車両の走行中においても、要求トルクの変動が大きい場合の誤った推定を排除しながら、セタン価ＣＥＴを精度良く推定でき、それにより、セタン価推定の実行頻度を高めることができる。

さらに、セタン価ＣＥＴの推定中に保持されるメイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃１を設定する際、その基本値ＱＢＡＳＥ＃１を、セタン価推定の実行条件が成立する直前のメイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃１Ｚに設定するとともに、燃焼補正項ＣＱＰＣＣＩで補正するので、セタン価推定中のメイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃１を、エンジン３の運転状態および通常燃焼との燃焼効率の差異に応じて適切に設定することができる。また、減算補正項ＣＱＤによってメイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃１を低減するので、予混合燃焼を行ったときに生じやすい騒音・振動を確実に抑制することができる。

また、セタン価ＣＥＴの推定中、上記の減算補正項ＣＱＤによる気筒＃１のメイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃１の減少分を、通常燃焼が行われる気筒＃２〜＃４に振り分けるとともに、燃焼補正係数ＫＣＣＰＩで補正するので、減算補正項ＣＱＤを適用したことによる気筒＃１での出力トルクの不足を、気筒＃２〜＃４によって適切に補うことができる。その結果、エンジン３全体として所要の出力トルクが確保されるので、セタン価推定の開始時におけるトルク段差の発生を防止できるとともに、ドライバビリティを良好に維持することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、セタン価推定の開始時および終了時において、メイン噴射量ＱＩＮＪＭ＃１の保持値への設定およびその解除を、それぞれ一度に行っているが、トルクショックを低減するために、これらを徐々に行うようにしてもよい。また、実施形態では、減算補正項ＣＱＤを、予混合燃焼を行った際の騒音・振動を抑制するためのものとして説明したが、これに限らず、例えば、エンジン３が、燃焼をより少ない燃料量で行ったときにセタン価に応じた着火遅れが大きくなる傾向をもつような場合には、この傾向をさらに加味して、減算補正項ＣＱＤを設定してもよい。

さらに、実施形態では、燃焼補正係数ＫＣＣＰＩを所定値に設定しているが、これを、エンジン３の運転状態、例えばエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて設定してもよい。また、実施形態では、要求トルクとして、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに基づいて要求トルクＰＭＣＭＤを算出しているが、アクセル開度ＡＰを直接、用いてもよい。

また、実施形態では、実着火時期ＣＥＦＭを検出する気筒＃１において予混合燃焼を行っているが、これに代えて、通常燃焼を行ってもよい。また、セタン価ＣＥＴを推定するための燃料噴射量の保持制御および実着火時期の検出を、気筒＃１に限らず、筒内圧センサの配置などに応じて、他の１つの気筒または２以上の気筒について行うこともまた、本発明の趣旨の範囲内である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

さらに、本発明は、クランク軸が鉛直方向に配置された船外機などのような船舶推進機用エンジンを含む、様々な産業用の内燃機関に適用できることはもちろんである。

本実施形態による制御装置を、これを適用した内燃機関とともに概略的に示す図である。 セタン価推定の実行条件の判定処理を示すフローチャートである。 セタン価推定用の燃料噴射制御処理を示すサブルーチンである。 セタン価ＣＥＴの算出処理を示すフローチャートである。 図４の処理で用いられるＣＡＦＭＭマップの一例である。 実着火時期ＣＡＦＭの検出処理を示すフローチャートである。 実着火時期ＣＡＦＭの検出方法を説明するための図である。 図４の処理で用いられるＣＥＴＴテーブルの一例である。 実施形態の制御処理によって得られる動作例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１ 制御装置
２ ＥＣＵ（要求トルク算出手段、燃焼制御手段、実着火時期検出手段、
運転状態検出手段、基準着火時期設定手段、セタン価推定手段、
供給燃料量補正手段）
３ エンジン
４ インジェクタ（供給燃料量保持手段）
＃１〜＃４ 気筒
１１ 筒内圧センサ（実着火時期検出手段）
１２ クランク角センサ（要求トルク算出手段、実着火時期検出手段、
運転状態検出手段）
１７ アクセル開度センサ（要求トルク算出手段、運転状態検出手段）
ＱＩＮＪＭ＃１〜＃４ メイン噴射量（供給燃料量）
ＰＭＣＭＤ 要求トルク
ΔＰＭＣＭＤ しきい値
ＱＢＡＳＥ＃１ メイン噴射量の基本値
ＣＱＰＣＣＩ 燃焼補正項
ＣＱＤ 減算補正項
ＣＡＦＭ 実着火時期
ＮＥ エンジン回転数
ＣＡＦＭＭ 基準着火時期
ＣＥＴ セタン価
ＫＰＣＣＩ 燃焼補正係数

Claims (2)

1. 複数の気筒を有する内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の要求トルクを算出する要求トルク算出手段と、
   当該算出された要求トルクの変化量が所定の範囲内にあるときに、前記複数の気筒の少なくとも１つにおいて、供給される燃料量を一定量に保持した状態で、燃料のセタン価の推定用の燃焼を行わせるとともに、他の気筒において、パイロット噴射およびメイン噴射による通常燃焼を行わせる燃焼制御手段と、
   当該少なくとも１つの気筒における燃料の着火時期を、実着火時期として検出する実着火時期検出手段と、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   当該検出された内燃機関の運転状態に応じて、基準着火時期を設定する基準着火時期設定手段と、
   前記実着火時期と前記基準着火時期との比較結果に基づき、燃料のセタン価を推定するセタン価推定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記少なくとも１つの気筒における出力を補償するために、前記他の気筒に供給される燃料量を補正する供給燃料量補正手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

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