WO2012108005A1

WO2012108005A1 - セタン価推定装置

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Publication number: WO2012108005A1
Application number: PCT/JP2011/052656
Authority: WO
Inventors: 伊藤　嘉康; 猛宮浦; 牧男土山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2011-02-08
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2013-08-08
Also published as: DE112011104857T5; US9127608B2; BR112013016384B1; US20130311063A1; CN103354866B; BR112013016384A2; JP5790666B2; JPWO2012108005A1; DE112011104857B4; CN103354866A

Abstract

電子制御ユニット（４０）は、ディーゼル機関の燃焼に供される燃料の発生熱量の指標値を検出する（Ｓ２０２～Ｓ２０６）。電子制御ユニット（４０）はまた、燃料のセタン価を推定するべく所定量での燃料噴射を実行するとともに、その実行に伴い発生するディーゼル機関の出力トルクの指標値を算出する。そして、電子制御ユニット（４０）は、それら出力トルクの指標値および発生熱量の指標値に基づいて燃料のセタン価の推定値を算出する。

Description

セタン価推定装置

　本発明は、ディーゼル機関に供給された燃料のセタン価を推定するセタン価推定装置に関するものである。

　ディーゼル機関では、燃料噴射弁によって燃焼室に噴射された燃料が、噴射されてから所定の時間（いわゆる着火遅れ）が経過した後に圧縮着火される。ディーゼル機関の出力性能やエミッション性能の向上を図るために、そうした着火遅れを考慮した上で、燃料噴射についての噴射時期や噴射量などといった機関制御の実行態様を制御する制御装置が広く採用されている。

　ディーゼル機関では、使用される燃料のセタン価が低いほどその着火遅れが長くなる。そのため、例えばディーゼル機関の出荷時において標準的なセタン価の燃料が用いられる状況を想定して機関制御の実行態様を設定したとしても、冬期燃料等、セタン価が相対的に低い燃料が燃料タンクに補給された場合には燃料の着火時期が遅くなるとともにその燃焼状態が悪化するようになり、場合によっては失火が発生してしまう。

　こうした不都合の発生を抑えるためには、燃焼室に噴射される燃料の実際のセタン価に基づいて機関制御の実行態様を補正することが望ましい。そして、そうした補正を好適に行うためには、燃料のセタン価を正確に推定することが必要になる。

　従来、特許文献１には、燃料噴射弁から少量の燃料を噴射するとともにその燃料噴射に伴い発生した機関トルクに基づいて燃料のセタン価を推定する装置が提案されている。この特許文献１に記載の装置では、ディーゼル機関の燃料噴射量と出力トルクとの関係が燃料のセタン価に応じて変化することに着目して、各別に検出した燃料噴射量と出力トルクとの関係をもとに燃料のセタン価が推定される。

特開２００９－７４４９９号公報

　ところで、セタン価が同一の燃料を同一量だけ燃焼させた場合であっても、このとき発生する熱量は必ずしも一定にならず、その発生熱量にばらつきが生じることがある。これは次のような理由によるものと考えられる。燃料（軽油）は炭化水素を主成分とする混合物であり、炭化水素として様々な構造のものが含まれている。また、燃料には一定の特性を得るために種々の物質が添加されている。そのため、燃料の製造時期や製造場所の相異によって燃料中における炭化水素の密度にばらつきが生じてしまい、その密度のばらつきによって発生熱量にばらつきが生じると考えられる。

　そして、燃料の発生熱量にばらつきがある以上、同一量の燃料をディーゼル機関に噴射供給して燃焼させた場合であっても、同ディーゼル機関の出力トルクにばらつきが生じることが避けられない。そのため、特許文献１に記載の装置のように単に燃料噴射量と出力トルクとの関係をもとに燃料のセタン価を推定するようにしても、出力トルクが変化した場合に、その変化が燃料のセタン価の相異によるものか発生熱量の相異によるものかを区別することができず、その推定を精度よく行うことができない。

　このように特許文献１に記載の装置は、燃料の発生熱量のばらつきに起因してセタン価の推定精度が低下することが避けられず、この点において改善の余地がある。
　本発明の目的は、燃料のセタン価を精度よく推定することのできるセタン価推定装置を提供することにある。

　以下、上記目的を達成するため、本発明は、ディーゼル機関の燃焼に供される燃料のセタン価を推定するべく予め定めた噴射量での燃料噴射を実行するセタン価推定装置であって、燃料の燃焼に伴う発生熱量の指標値を検出するとともに前記予め定めた噴射量での燃料噴射の実行に伴い発生するディーゼル機関の出力トルクの指標値を算出し、それら指標値に基づいてセタン価を推定する。

　上記構成によれば、燃料の燃焼に伴う発生熱量の指標値を検出するとともに、同指標値をもとに燃料のセタン価を推定することができる。そのため、予め定めた噴射量での燃料噴射に伴い発生するディーゼル機関の出力トルクが燃料の発生熱量のばらつきに起因して変化するとはいえ、その変化による影響を考慮しつつセタン価の推定を行うことができるようになる。したがって、燃料の発生熱量のばらつきに起因する燃料のセタン価の推定誤差を小さく抑えることができ、燃料のセタン価を精度よく推定することができるようになる。

　本発明の一態様では、前記装置は、セタン価の推定値と出力トルクの指標値との関係を予め記憶しており、発生熱量の指標値に基づいて前記関係を補正するとともに、その補正した関係と出力トルクの指標値とに基づいてセタン価の推定値を算出する。

　本発明の一態様では、前記装置は、セタン価の推定値と出力トルクの指標値との関係を予め記憶しており、発生熱量の指標値に基づいて出力トルクの指標値を補正するとともに、その補正した指標値と前記関係とに基づいてセタン価の推定値を算出する。

　本発明の一態様では、前記装置は、発生熱量の指標値に応じて補正した噴射量に基づきセタン価の推定のための燃料噴射を実行するとともに、同燃料噴射の実行に伴い算出した出力トルクの指標値に基づいてセタン価を推定する。

　好ましい態様では、前記装置は、燃料の発生熱量を検出するべく予め定めた噴射量での燃料噴射を実行するとともに同燃料噴射の実行に伴い発生するディーゼル機関の出力トルクの指標値を算出し、その算出した指標値を発生熱量の指標値とする。

　好ましくは、前記装置は、発生熱量の検出のための燃料噴射を目標噴射量に基づき実行するものであり、燃料噴射弁内部の燃料圧力の指標となる燃料圧力を検出する圧力センサをさらに備え、燃料噴射時に圧力センサによって検出された燃料圧力の変動波形に基づいて目標噴射量を補正する。

　前記装置は、検出した燃料圧力の変動波形に基づいて燃料噴射弁の実動作特性を算出するとともに、該算出した実動作特性と予め定められた基本動作特性との差に基づいて目標噴射量を補正するのが好ましい。

　本発明の一態様では、前記装置は、燃料の温度を温度センサにより検出するとともに、その検出した燃料温度に基づいて目標噴射量を補正する。
　好ましい態様は、前記装置は、温度センサによる燃料温度の検出を発生熱量の検出のための燃料噴射の実行開始直前において行うものである。

　本発明の一態様では、前記装置は、セタン価の推定のための燃料噴射を目標燃料噴射量に基づき実行するものであり、燃料噴射弁内部の燃料圧力の指標となる燃料圧力を検出する圧力センサをさらに備え、燃料噴射時に圧力センサによって検出された燃料圧力の変動波形に基づいて目標燃料噴射量を補正する。

　好ましい態様は、前記装置は、検出した燃料圧力の変動波形に基づいて、燃料噴射弁の実動作特性を算出するとともに、該算出した実動作特性と予め定められた基本動作特性との差に基づいて目標燃料噴射量を補正する。

　本発明の一態様では、前記装置は、セタン価の推定のための燃料噴射を目標燃料噴射量に基づき実行するものであり、燃料の温度を温度センサにより検出するとともに、その検出した燃料温度に基づいて目標燃料噴射量を補正する。

　好ましくは、前記装置は、温度センサによる燃料温度の検出をセタン価の推定のための燃料噴射の実行開始直前において行うものである。
　圧力センサは燃料噴射弁に取り付けられるのが好ましい。

本発明を具体化した実施の形態にかかるセタン価推定装置の概略構成を示す略図。燃料噴射弁の断面構造を示す断面図。燃料圧力の推移と燃料噴射率の検出時間波形との関係を示すタイムチャート。補正処理の実行手順を示すフローチャート。検出時間波形と基本時間波形との関係の一例を示すタイムチャート。検出時間波形と基本時間波形との関係の一例を示すタイムチャート。燃焼室内の温度と機関回転速度との関係の一例を示すタイムチャート。回転変動量と実行時回転速度と燃料のセタン価との関係を示すグラフ。回転変動量と実行時回転速度と燃料噴射の実行時期との関係を示すグラフ。（ａ）および（ｂ）回転変動量と実行時回転速度と燃料の噴射時期との関係を示すグラフ。燃料のセタン価と回転変動量と燃料噴射時期との関係を示すグラフ。検出制御処理の実行手順を示すフローチャート。回転変動量の算出方法を説明する説明図。推定制御処理の実行手順を示すフローチャート。

　以下、本発明を具体化した一実施の形態にかかるセタン価推定装置について説明する。
　図１に示すように、車両１には、駆動源としてのディーゼル機関１０が搭載されている。ディーゼル機関１０のクランクシャフト１４は、クラッチ機構２、手動変速機３を介して車輪４に連結されている。車両１では乗員によってクラッチ操作部材（例えばクラッチペダル）が操作されると、上記クラッチ機構２がクランクシャフト１４と手動変速機３との連結を解除する作動状態になる。

　ディーゼル機関１０の気筒１１には吸気通路１２が接続されている。ディーゼル機関１０の気筒１１内には吸気通路１２を介して空気が吸入される。また、このディーゼル機関１０としては複数（本実施の形態では四つ［♯１～♯４］）の気筒１１を有するものが採用されている。ディーゼル機関１０には、気筒１１毎に、同気筒１１内に燃料を直接噴射する直噴タイプの燃料噴射弁２０が取り付けられている。この燃料噴射弁２０の開弁駆動によって噴射された燃料はディーゼル機関１０の気筒１１内において圧縮加熱された吸入空気に触れて着火および燃焼する。そしてディーゼル機関１０では、気筒１１内における燃料の燃焼に伴い発生するエネルギによってピストン１３が押し下げられてクランクシャフト１４が強制回転されるようになる。ディーゼル機関１０の気筒１１において燃焼した燃焼ガスは排気としてディーゼル機関１０の排気通路１５に排出される。

　ディーゼル機関１０には排気駆動式の過給器１６が設けられている。この過給器１６は、ディーゼル機関１０の吸気通路１２に取り付けられたコンプレッサ１７と排気通路１５に取り付けられたタービン１８とを備えている。この過給器１６により、ディーゼル機関１０の排気通路１５を通過する排気のエネルギを利用して吸気通路１２を通過する吸入空気が圧送されるようになっている。

　各燃料噴射弁２０は分岐通路３１ａを介してコモンレール３４に各別に接続されており、同コモンレール３４は供給通路３１ｂを介して燃料タンク３２に接続されている。この供給通路３１ｂには、燃料を圧送する燃料ポンプ３３が設けられている。本実施の形態では、燃料ポンプ３３による圧送によって昇圧された燃料がコモンレール３４に蓄えられるとともに各燃料噴射弁２０の内部に供給される。また、各燃料噴射弁２０にはリターン通路３５が接続されており、同リターン通路３５はそれぞれ燃料タンク３２に接続されている。このリターン通路３５を介して燃料噴射弁２０内部の燃料の一部が燃料タンク３２に戻される。

　以下、燃料噴射弁２０の内部構造について説明する。
　図２に示すように、燃料噴射弁２０のハウジング２１の内部にはニードル弁２２が設けられている。このニードル弁２２はハウジング２１内において往復移動（同図の上下方向に移動）することの可能な状態で設けられている。ハウジング２１の内部には上記ニードル弁２２を噴射孔２３側（同図の下方側）に常時付勢するスプリング２４が設けられている。またハウジング２１の内部には、上記ニードル弁２２を間に挟んで一方側（同図の下方側）の位置にノズル室２５が形成されており、他方側（同図の上方側）の位置に圧力室２６が形成されている。

　ノズル室２５には、その内部とハウジング２１の外部とを連通する噴射孔２３が形成されており、導入通路２７を介して上記分岐通路３１ａ（コモンレール３４）から燃料が供給されている。圧力室２６には連通路２８を介して上記ノズル室２５および分岐通路３１ａ（コモンレール３４）が接続されている。また圧力室２６は排出路３０を介してリターン通路３５（燃料タンク３２）に接続されている。

　上記燃料噴射弁２０としては電気駆動式のものが採用されており、そのハウジング２１の内部には駆動信号の入力によって伸縮する圧電素子（例えばピエゾ素子）が積層された圧電アクチュエータ２９が設けられている。この圧電アクチュエータ２９には弁体２９ａが取り付けられており、同弁体２９ａは圧力室２６の内部に設けられている。そして、圧電アクチュエータ２９の作動による弁体２９ａの移動を通じて、連通路２８（ノズル室２５）と排出路３０（リターン通路３５）とのうちの一方が選択的に圧力室２６に連通されるようになっている。

　この燃料噴射弁２０では、圧電アクチュエータ２９に閉弁信号が入力されると、圧電アクチュエータ２９が収縮して弁体２９ａが移動し、連通路２８と圧力室２６とが連通された状態になるとともに、リターン通路３５と圧力室２６との連通が遮断された状態になる。これにより、圧力室２６内の燃料のリターン通路３５（燃料タンク３２）への排出が禁止された状態で、ノズル室２５と圧力室２６とが連通されるようになる。そのため、ノズル室２５と圧力室２６との圧力差がごく小さくなり、ニードル弁２２がスプリング２４の付勢力によって噴射孔２３を塞ぐ位置に移動して、このとき燃料噴射弁２０は燃料が噴射されない状態（閉弁状態）になる。

　一方、圧電アクチュエータ２９に開弁信号が入力されると、圧電アクチュエータ２９が伸長して弁体２９ａが移動し、連通路２８と圧力室２６との連通が遮断された状態になるとともに、リターン通路３５と圧力室２６とが連通された状態になる。これにより、ノズル室２５から圧力室２６への燃料の流出が禁止された状態で、圧力室２６内の燃料の一部がリターン通路３５を介して燃料タンク３２に戻されるようになる。そのため圧力室２６内の燃料の圧力が低下して同圧力室２６とノズル室２５との圧力差が大きくなり、この圧力差によってニードル弁２２がスプリング２４の付勢力に抗して移動して噴射孔２３から離れて、このとき燃料噴射弁２０は燃料が噴射される状態（開弁状態）になる。

　燃料噴射弁２０には、上記導入通路２７の内部の燃料圧力ＰＱに応じた信号を出力する燃料センサ４１が一体に取り付けられている。そのため、例えばコモンレール３４（図１参照）内の燃料圧力などの燃料噴射弁２０から離れた位置の燃料圧力が検出される装置と比較して、燃料噴射弁２０の噴射孔２３に近い部位の燃料圧力を検出することができ、燃料噴射弁２０の開弁に伴う同燃料噴射弁２０の内部の燃料圧力の変化を精度良く検出することができる。なお、この燃料センサ４１としては、圧力センサとして機能することに加えて、導入通路２７の内部の燃料温度（ＴＨＱ）を検出するための温度センサとしても機能するものが採用されている。燃料センサ４１の機能の切り替えは、後述する電子制御ユニット４０からの信号入力により行われる。また、上記燃料センサ４１は各燃料噴射弁２０に一つずつ、すなわちディーゼル機関１０の気筒１１毎に設けられている。

　図１に示すように、ディーゼル機関１０には、その周辺機器として、運転状態を検出するための各種センサが設けられている。それらセンサとしては、上記燃料センサ４１の他、例えば吸気通路１２内における上記コンプレッサ１７より吸気流れ方向下流側の部分の圧力（過給圧ＰＡ）を検出するための過給圧センサ４２や、クランクシャフト１４の回転位相（クランク角ＣＡ）および回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するためのクランクセンサ４３が設けられている。また、ディーゼル機関１０の冷却水の温度（ＴＨＷ）を検出するための水温センサ４４や、燃料タンク３２内の燃料の備蓄量を検出するための備蓄量センサ４５、アクセル操作部材（例えばアクセルペダル）の操作量（アクセル操作量ＡＣＣ）を検出するためのアクセル操作量センサ４６が設けられている。その他、車両１の走行速度を検出するための車速センサ４７や、前記クラッチ操作部材の操作の有無を検出するためのクラッチスイッチ４８なども設けられている。

　またディーゼル機関１０の周辺機器としては、例えばマイクロコンピュータを備えて構成された電子制御ユニット４０なども設けられている。燃料のセタン価を推定する推定部として機能する電子制御ユニット４０は、各種センサの出力信号を取り込むとともにそれら出力信号をもとに各種の演算を行い、その演算結果に応じて燃料噴射弁２０の作動制御（燃料噴射制御）などのディーゼル機関１０の運転にかかる各種制御を実行する。

　本実施の形態の燃料噴射制御は、基本的には、以下のように実行される。
　先ず、アクセル操作量ＡＣＣや機関回転速度ＮＥ、燃料のセタン価（詳しくは、後述する推定セタン価）などに基づいて、機関運転のための燃料噴射量についての制御目標値（要求噴射量ＴＡＵ）が算出される。その後、要求噴射量ＴＡＵおよび機関回転速度ＮＥに基づいて燃料噴射時期の制御目標値（要求噴射時期Ｔｓｔ）や燃料噴射時間の制御目標値（要求噴射時間Ｔｔｍ）が算出される。そして、それら要求噴射時期Ｔｓｔおよび要求噴射時間Ｔｔｍに基づいて各燃料噴射弁２０の開弁駆動が実行される。これにより、そのときどきのディーゼル機関１０の運転状態に見合う量の燃料が各燃料噴射弁２０から噴射されてディーゼル機関１０の各気筒１１内に供給されるようになる。

　また本実施の形態では、そうした燃料噴射制御の実行に併せて、燃料ポンプ３３の作動制御（レール圧制御）が実行される。このレール圧制御は、ディーゼル機関１０の運転状態に応じたかたちでコモンレール３４内の燃料圧力（レール圧）を調節するべく実行される。具体的には、要求噴射量ＴＡＵおよび機関回転速度ＮＥに基づいて上記レール圧についての制御目標値（要求レール圧Ｔｐｒ）が算出される。そして、この要求レール圧Ｔｐｒと実際のレール圧とが一致するように燃料ポンプ３３の作動が制御されてその燃料圧送量が調節される。

　さらに本実施の形態では、燃料噴射をディーゼル機関１０の運転状態に応じたかたちで適正に実行するために、燃料センサ４１により検出される燃料圧力ＰＱをもとに燃料噴射率の検出時間波形を形成するとともに同検出時間波形に基づいて要求噴射時期Ｔｓｔおよび要求噴射時間Ｔｔｍを補正する補正処理が実行される。この補正処理は、ディーゼル機関１０の各気筒１１について各別に実行される。以下、そうした補正処理について詳しく説明する。

　燃料噴射弁２０内部の燃料圧力は、燃料噴射弁２０の開弁に伴って低下するとともにその後における同燃料噴射弁２０の閉弁に伴って上昇するといったように、燃料噴射弁２０の開閉動作に伴い変動する。そのため、燃料噴射の実行時における燃料圧力の変動波形を監視することにより、燃料噴射弁２０の実動作特性（例えば、開弁動作が開始される時期や閉弁動作が開始される時期など）を精度良く把握することができる。

　ここでは先ず、そうした燃料噴射の実行時における燃料圧力の変動波形（本実施の形態では、燃料噴射率の検出時間波形）を形成する手順について説明する。
　図３に、燃料圧力ＰＱの推移と燃料噴射率の検出時間波形との関係を示す。

　同図３に示すように、本実施の形態では、燃料噴射弁２０の開弁動作（詳しくはニードル弁２２の開弁側への移動）が開始される時期（開弁動作開始時期Ｔｏｓ）、燃料噴射率が最大になる時期（最大噴射率到達時期Ｔｏｅ）、燃料噴射率の降下が開始される時期（噴射率降下開始時期Ｔｃｓ）、燃料噴射弁２０の閉弁動作（詳しくはニードル弁２２の閉弁側への移動）が完了する時期（閉弁動作完了時期Ｔｃｅ）がそれぞれ検出される。

　先ず、燃料噴射弁２０の開弁動作が開始される直前の所定期間Ｔ１における燃料圧力ＰＱの平均値が算出されるとともに、同平均値が基準圧力Ｐｂｓとして記憶される。この基準圧力Ｐｂｓは、閉弁時における燃料噴射弁２０内部の燃料圧力に相当する圧力として用いられる。

　次に、この基準圧力Ｐｂｓから所定圧力Ｐ１を減算した値が動作圧力Ｐａｃ（＝Ｐｂｓｅ－Ｐ１）として算出される。この所定圧力Ｐ１は、燃料噴射弁２０の開弁駆動あるいは閉弁駆動に際してニードル弁２２が閉弁位置にある状態であるにも関わらず燃料圧力ＰＱが変化する分、すなわちニードル弁２２の移動に寄与しない燃料圧力ＰＱの変化分に相当する圧力である。

　その後、燃料噴射の実行開始直後において燃料圧力ＰＱが降下する期間における同燃料圧力ＰＱの一階微分値が算出される。そして、この一階微分値が最小になる点における燃料圧力ＰＱの時間波形の接線Ｌ１が求められるとともに同接線Ｌ１と上記動作圧力Ｐａｃとの交点Ａが算出される。この交点Ａを燃料圧力ＰＱの検出遅れ分だけ過去の時期に戻した点ＡＡに対応する時期が開弁動作開始時期Ｔｏｓとして特定される。なお上記検出遅れ分は、燃料噴射弁２０のノズル室２５（図２参照）の圧力変化タイミングに対する燃料圧力ＰＱの変化タイミングの遅れに相当する期間であり、ノズル室２５と燃料センサ４１との距離などに起因して生じる遅れ分である。

　また、燃料噴射の実行開始直後において燃料圧力ＰＱが一旦降下した後に上昇する期間における同燃料圧力ＰＱの一階微分値が算出される。そして、この一階微分値が最大になる点における燃料圧力ＰＱの時間波形の接線Ｌ２が求められるとともに同接線Ｌ２と上記動作圧力Ｐａｃとの交点Ｂが算出される。この交点Ｂを検出遅れ分だけ過去の時期に戻した点ＢＢに対応する時期が閉弁動作完了時期Ｔｃｅとして特定される。

　さらに、接線Ｌ１と接線Ｌ２との交点Ｃが算出されるとともに同交点Ｃにおける燃料圧力ＰＱと動作圧力Ｐａｃとの差（仮想圧力低下分ΔＰ［＝Ｐａｃ－ＰＱ］）が求められる。また、この仮想圧力低下分ΔＰに要求噴射量ＴＡＵおよび要求レール圧Ｔｐｒに基づき設定されるゲインＧ１を乗算した値が仮想最大燃料噴射率ＶＲｔ（＝ΔＰ×Ｇ１）として算出される。さらに、この仮想最大燃料噴射率ＶＲｔに要求噴射量ＴＡＵおよび要求レール圧Ｔｐｒに基づき設定されるゲインＧ２を乗算した値が最大噴射率Ｒｔ（＝ＶＲｔ×Ｇ２）として算出される。

　その後、上記交点Ｃを検出遅れ分だけ過去の時期に戻した時期ＣＣが算出されるとともに、同時期ＣＣにおいて仮想最大燃料噴射率ＶＲｔになる点Ｄが特定される。そして、この点Ｄおよび開弁動作開始時期Ｔｏｓ（詳しくは、同時期Ｔｏｓにおいて燃料噴射率が「０」になる点）を繋ぐ直線Ｌ３と前記最大噴射率Ｒｔとの交点Ｅに対応する時期が最大噴射率到達時期Ｔｏｅとして特定される。

　また、上記点Ｄおよび閉弁動作完了時期Ｔｃｅ（詳しくは、同時期Ｔｃｅにおいて燃料噴射率が「０」になる点）を繋ぐ直線Ｌ４と最大噴射率Ｒｔとの交点Ｆに対応する時期が噴射率降下開始時期Ｔｃｓとして特定される。

　さらに、開弁動作開始時期Ｔｏｓ、最大噴射率到達時期Ｔｏｅ、噴射率降下開始時期Ｔｃｓ、閉弁動作完了時期Ｔｃｅおよび最大噴射率Ｒｔによって形成される台形形状の時間波形が燃料噴射における燃料噴射率についての検出時間波形として用いられる。

　次に、図４～図６を参照しつつ、そうした検出時間波形に基づいて燃料噴射制御の各種制御目標値を補正する処理（補正処理）の手順について詳細に説明する。
　なお図４は上記補正処理の具体的な手順を示すフローチャートであり、同フローチャートに示される一連の処理は所定周期毎の割り込み処理として電子制御ユニット４０により実行される。また、図５および図６は、検出時間波形と基本時間波形との関係の一例をそれぞれ示している。

　図４に示すように、この処理では先ず、上述したように燃料圧力ＰＱに基づいて燃料噴射における検出時間波形が形成される（ステップＳ１０１）。また、アクセル操作量ＡＣＣおよび機関回転速度ＮＥなどといったディーゼル機関１０の運転状態に基づいて、燃料噴射における燃料噴射率の時間波形についての基本値（基本時間波形）が設定される（ステップＳ１０２）。本実施の形態では、ディーゼル機関１０の運転状態と同運転状態に適した基本時間波形との関係が実験やシミュレーションの結果に基づき予め求められて電子制御ユニット４０に記憶されている。ステップＳ１０２の処理では、そのときどきのディーゼル機関１０の運転状態に基づいて上記関係から基本時間波形が設定される。なお本実施の形態では、上記検出時間波形が燃料噴射弁２０の実動作特性として機能し、基本時間波形が予め定められた基本動作特性として機能する。

　図５に示すように、上記基本時間波形（一点鎖線）としては、開弁動作開始時期Ｔｏｓｂ、最大噴射率到達時期Ｔｏｅｂ、噴射率降下開始時期Ｔｃｓｂ、閉弁動作完了時期Ｔｃｅｂ、最大噴射率により規定される台形の時間波形が設定される。

　そして、そうした基本時間波形と前記検出時間波形（実線）とが比較されるとともに、その比較結果に基づいて燃料噴射の開始時期の制御目標値（前記要求噴射時期Ｔｓｔ）を補正するための補正項Ｋ１と同燃料噴射の実行時間の制御目標値（要求噴射時間Ｔｔｍ）を補正するための補正項Ｋ２，Ｋ３とがそれぞれ算出される。

　具体的には、基本時間波形における開弁動作開始時期Ｔｏｓｂと検出時間波形における開弁動作開始時期Ｔｏｓとの差ΔＴｏｓが算出されるとともに（図４のステップＳ１０３）、同差ΔＴｏｓと要求噴射量ＴＡＵと機関回転速度ＮＥとに基づいて補正項Ｋ１が算出されて記憶される（ステップＳ１０４）。本実施の形態では、上記差ΔＴｏｓおよび要求噴射量ＴＡＵおよび機関回転速度ＮＥにより定まる状況と同差ΔＴｏｓを的確に補償することの可能な補正項Ｋ１との関係が実験やシミュレーションの結果に基づき予め求められて電子制御ユニット４０に記憶されている。ステップＳ１０４の処理では、この関係に基づいて補正項Ｋ１が算出される。

　また、基本時間波形における噴射率降下開始時期Ｔｃｓｂ（図５）と検出時間波形における噴射率降下開始時期Ｔｃｓとの差ΔＴｃｓが算出されるとともに（図４のステップＳ１０５）、同差ΔＴｃｓと要求噴射量ＴＡＵと機関回転速度ＮＥとに基づいて補正項Ｋ２が算出されて記憶される（ステップＳ１０６）。本実施の形態では、上記差ΔＴｃｓおよび要求噴射量ＴＡＵおよび機関回転速度ＮＥにより定まる状況と同差ΔＴｃｓを的確に補償することの可能な補正項Ｋ２との関係が実験やシミュレーションの結果に基づき予め求められて電子制御ユニット４０に記憶されている。ステップＳ１０６の処理では、この関係に基づいて補正項Ｋ２が算出される。

　図６に示すように、補正項Ｋ３の算出に際しては先ず、基本時間波形（一点鎖線）と検出時間波形（実線）との間における燃料噴射率の変化速度の差が算出される（ステップＳ１０７）。具体的には、開弁動作開始時期Ｔｏｓ（あるいはＴｏｓｂ）と最大噴射率到達時期Ｔｏｅ（あるいはＴｏｅｂ）とを繋ぐ線分の傾きの差ΔＲｕｐが燃料噴射率の上昇速度の差として算出される。また、噴射率降下開始時期Ｔｃｓ（あるいはＴｃｓｂ）と閉弁動作完了時期Ｔｃｅ（あるいはＴｃｓｂ）とを繋ぐ線分の傾きの差ΔＲｄｎが燃料噴射率の降下速度の差として算出される。本実施の形態では、それら差ΔＲｕｐ，ΔＲｄｎが基本時間波形および検出時間波形の面積差と相関の高い値として算出される。そして、それら差ΔＲｕｐ，ΔＲｄｎと要求噴射量ＴＡＵと機関回転速度ＮＥとに基づいて補正項Ｋ３が算出されて記憶される（ステップＳ１０８）。本実施の形態では、上記各差ΔＲｕｐ，ΔＲｄｎおよび要求噴射量ＴＡＵおよび機関回転速度ＮＥにより定まる状況と基本時間波形および検出時間波形の面積（詳しくは、同波形における燃料噴射率と燃料噴射率が「０」である線とによって囲まれる部分の面積）差を的確に補償することの可能な補正項Ｋ３との関係が実験やシミュレーションの結果に基づき予め求められて電子制御ユニット４０に記憶されている。そして、ステップＳ１０８の処理では、この関係に基づいて補正項Ｋ３が算出される。

　このようにして各補正項Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３が算出された後、本処理は一旦終了される。
　燃料噴射制御の実行に際しては、要求噴射時期Ｔｓｔを補正項Ｋ１によって補正した値（本実施の形態では、要求噴射時期Ｔｓｔに補正項Ｋ１を加算した値）が最終的な要求噴射時期Ｔｓｔとして算出される。このようにして要求噴射時期Ｔｓｔを算出することにより、基本時間波形における開弁動作開始時期Ｔｏｓｂと検出時間波形における開弁動作開始時期Ｔｏｓｂとの間のずれが小さく抑えられるようになるため、燃料噴射の開始時期がディーゼル機関１０の運転状態に応じたかたちで精度よく設定されるようになる。

　また、要求噴射時間Ｔｔｍを上記補正項Ｋ２，Ｋ３によって補正した値（本実施の形態では、要求噴射時間Ｔｔｍに補正項Ｋ２，Ｋ３を加算した値）が最終的な要求噴射時間Ｔｔｍとして算出される。このようにして要求噴射時間Ｔｔｍを算出することにより、基本時間波形における噴射率降下開始時期Ｔｃｓｂと検出時間波形における噴射率降下開始時期Ｔｃｓとの間のずれが小さく抑えられるようになるために、燃料噴射において燃料噴射率が低下し始める時期がディーゼル機関１０の運転状態に応じたかたちで精度よく設定されるようになる。

　本実施の形態では、燃料噴射弁２０の実動作特性（詳しくは、検出時間波形）と予め定められた基本動作特性（詳しくは、基本時間波形）との差に基づいて要求噴射時期Ｔｓｔや要求噴射時間Ｔｔｍが補正されるために、燃料噴射弁２０の実動作特性と基本動作特性（標準的な特性を有する燃料噴射弁の動作特性）とのずれが抑えられるようになる。このようにして燃料噴射の実行時期と実行時間とがそれぞれディーゼル機関１０の運転状態に見合うように適正に設定されるようになる。

　なお、仮に基本時間波形と検出時間波形との間で開弁動作開始時期と噴射率降下開始時期とが共に一致したとしても、基本時間波形と検出時間波形との間で燃料噴射率の上昇速度や下降速度が異なる場合には、基本時間波形の面積と検出時間波形の面積とが一致せずに、燃料噴射量がディーゼル機関１０の運転状態に見合う量からずれる可能性がある。この点、本実施の形態では、上記補正項Ｋ３による補正によって基本時間波形および検出時間波形の面積差が小さく抑えられるようになるために、燃料噴射における燃料噴射量がディーゼル機関１０の運転状態に見合う量に精度良く調節されるようになる。

　また、本実施の形態の装置では、前記レール圧制御が実行されるために、同一の値だけ要求噴射時期Ｔｓｔを変更した場合における開弁動作開始時期の変化量や、同一の値だけ要求噴射時間Ｔｔｍを変更した場合における噴射率降下開始時期の変化量が前記レール圧に応じて異なったものとなる。本実施の形態では、各補正項Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の算出に用いる算出パラメータとして、上記レール圧（詳しくは、要求レール圧Ｔｐｒの算出パラメータである要求噴射量ＴＡＵおよび機関回転速度ＮＥ）を採用している。そのため、そのときどきのレール圧に応じたかたちで各補正項Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３が適正に算出されるようになる。

　本実施の形態にかかる装置では、燃料のセタン価を推定する制御（推定制御）が実行される。
　この推定制御は基本的には次のように実行される。すなわち先ず、実行条件の成立時において、予め定められた所定量（例えば、数立方ミリメートル）での燃料噴射が実行されるとともに、その燃料噴射の実行に伴い発生するディーゼル機関１０の出力トルクの指標値（後述する回転変動量ΣΔＮＥ）が算出される。そして、この回転変動量ΣΔＮＥに基づいて燃料のセタン価が推定される。ディーゼル機関１０に供給される燃料のセタン価が高いときほど、燃料が着火し易く同燃料の燃え残りが少なくなるために、燃料の燃焼に伴って発生する機関トルクが大きくなる。本実施の形態の推定制御では、そうした燃料のセタン価とディーゼル機関１０の出力トルクとの関係をもとに同燃料のセタン価が推定される。

　所定量の燃料を噴射した場合において発生するディーゼル機関１０の出力トルクは、燃料のセタン価に応じて変化することに加えて、機関回転速度ＮＥによっても変化する。これは以下のような理由による。

　図７に、ディーゼル機関１０の燃焼室１１ａ内の温度（または圧力）と機関回転速度ＮＥとの関係の一例を示す。同図７に示すように、機関回転速度ＮＥが高くなると、燃焼室１１ａ内が高温高圧の状態になる時間が短くなる。そのため上記推定制御において所定量での燃料噴射を実行した場合には機関回転速度ＮＥが高いときほど、燃焼室１１ａ内の温度や圧力が早期に低くなって燃料の燃え残りが生じやすい状況になるため、その燃料噴射に伴い発生するディーゼル機関１０の出力トルクが小さくなり易い。

　図８に、噴射時期および噴射量が同一の状況のもとで燃料噴射を実行した場合における回転変動量ΣΔＮＥと機関回転速度ＮＥと燃料のセタン価との関係を示す。同図８から明らかなように、噴射時期および噴射量が同一の状況のもとで燃料噴射を実行した場合には、その実行時における機関回転速度ＮＥ（以下、実行時回転速度）が高いときほど、ディーゼル機関１０の出力トルク（詳しくは、その指標値である回転変動量ΣΔＮＥ）が小さくなる。

　また、所定量の燃料を噴射した場合に発生するディーゼル機関１０の出力トルクは、燃料のセタン価や機関回転速度ＮＥに応じて変化することに加えて、同燃料噴射の実行時期によっても変化する。

　図９に、燃料のセタン価と噴射量とが同一の状況のもとで燃料噴射を実行した場合における回転変動量ΣΔＮＥと実行時回転速度と同燃料噴射の実行時期との関係を示す。同図９に示すように、燃料噴射の実行時期が遅角側の時期であるときほど、燃料噴射に伴い発生するディーゼル機関１０の出力トルク（詳しくは、その指標値である回転変動量ΣΔＮＥ）が小さくなる。これは燃料噴射の実行時期が遅角側の時期であるときほど、燃焼室１１ａ内の温度や圧力が低い状況で燃料が燃焼するようになって同燃料の燃え残りが多くなるためであると考えられる。

　このように本実施の形態の装置では、所定量での燃料噴射を実行した場合に、その実行時期が進角側の時期であるときほど、また実行時の機関回転速度ＮＥが低いときほど、さらには燃料のセタン価が高いときほど、同燃料噴射に伴い発生するディーゼル機関１０の出力トルクが大きくなる。

　そのため本実施の形態では、上記回転変動量ΣΔＮＥと推定制御による燃料噴射の実行時期と実行時回転速度との関係に基づいて燃料のセタン価を推定するようにしている。これにより、実行時回転速度の相違や燃料噴射の実行時期の相違に起因するディーゼル機関１０の出力トルクの相違を見込んだかたちで燃料のセタン価の推定を実行することができるために、同セタン価を精度よく推定することができるようになる。

　以下、そうした推定制御の実行態様について具体的に説明する。
　所定量での燃料噴射の実行に伴い発生するディーゼル機関１０の出力トルクには上限（詳しくは、燃料の燃え残りが「０」のときの出力トルク）がある。上記出力トルクが上限になる領域は、機関回転速度ＮＥが低い状況で上記燃料噴射が実行される領域や（図８参照）、進角側の時期において上記燃料噴射が実行される領域（図９参照）である。そうした領域においては、燃料のセタン価によることなくディーゼル機関１０の出力トルクが上限になってしまうために、同出力トルク（詳しくは、回転変動量ΣΔＮＥ）をもとに燃料のセタン価を判別することができない。

　また、所定量での燃料噴射の実行に伴い発生するディーゼル機関１０の出力トルクには、そうした上限に加えて、下限（出力トルク＝「０」）もある。上記出力トルクが下限になる領域は、機関回転速度ＮＥが高い状況で上記燃料噴射が実行される領域や（図８参照）、遅角側の時期において上記燃料噴射が実行される領域（図９参照）である。この領域では、燃料のセタン価によることなく上記出力トルクが下限になってしまうために、同出力トルク（詳しくは、回転変動量ΣΔＮＥ）に基づいて燃料のセタン価を判別することができない。

　こうしたことから、燃料のセタン価を精度よく推定するためには、ディーゼル機関１０の出力トルクが上限になる領域や下限になる領域が少なくなるように、推定制御における燃料噴射を実行することが望ましい。

　図９から明らかなように、燃料噴射の実行時期を変更することにより、ディーゼル機関１０の出力トルクが上限になる領域や下限になる領域が変化するようになる。こうした特性をふまえて本実施の形態にかかる推定制御では、機関回転速度ＮＥに基づいて上記燃料噴射の実行時期の制御目標値（目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａ）を設定するとともに同目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａにおいて同燃料噴射を実行するようにしている。この目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａとしては詳しくは、機関回転速度ＮＥが高いときほど進角側の時期が設定される。このように目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａを設定することによって以下のような作用が得られる。

　上記実行時回転速度が高いとき、すなわち燃焼室１１ａ内の圧力や温度の低下速度が高いときには同燃料噴射が早期に実行されるために、未燃燃料が多い状態で燃焼室１１ａ内の圧力や温度が過度に低い状態になることが抑えられるようになる。そのため、燃料のセタン価によることなく噴射燃料の燃え残り分が多くなってしまうような状況になることを抑えることができ、ディーゼル機関１０の出力トルク（詳しくは、上記回転変動量ΣΔＮＥ）が過度に小さくなることを抑えることができる。

　しかも、上記実行時回転速度が低いとき、すなわち燃焼室１１ａ内の圧力や温度の低下速度が低いときには同燃料噴射が遅い時期において実行されるために、燃焼室１１ａ内の圧力や温度が必要以上に高い状態で噴射燃料が燃焼する状況になることが抑えられるようになる。そのため、燃料のセタン価によることなく噴射燃料の全てが燃焼してしまうような状況になることを抑えることができ、ディーゼル機関１０の出力トルク（詳しくは、上記回転変動量ΣΔＮＥ）が過度に大きくなることを抑えることができる。

　このように本実施の形態にかかる推定制御では、ディーゼル機関１０の出力トルクがその上限や下限になりにくい実行領域において燃料噴射が実行されるように、機関回転速度ＮＥに応じたかたちで同燃料噴射の実行時期（目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａ）を設定することができる。これにより、上記回転変動量ΣΔＮＥが燃料のセタン価に応じたかたちで比較的広い幅をもって変化するようになるために、同回転変動量ΣΔＮＥをもとに燃料のセタン価を精度よく推定することができるようになる。

　なお、同一の実行時期および噴射量で燃料噴射を実行した場合であっても、ディーゼル機関１０の燃焼室１１ａ内の温度の最大値（ピーク温度）や圧力の最大値（ピーク圧力）が低いときほど同燃焼室１１ａ内が高温高圧の状態になる時間が短くなるために、燃料噴射に伴い発生するディーゼル機関１０の出力トルクが小さくなる。本実施の形態の推定制御では、ディーゼル機関１０の出力トルクの指標値（具体的には、回転変動量ΣΔＮＥ）に基づいて燃料のセタン価が推定されるために、そうした出力トルクの相違がセタン価の推定精度を低下させる一因となってしまう。

　そのため本実施の形態では、上記目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａの設定に用いる設定パラメータとして、上記機関回転速度ＮＥに加えて、冷却水温度ＴＨＷと過給圧ＰＡとを用いるようにしている。具体的には、冷却水温度ＴＨＷがディーゼル機関１０の燃焼室１１ａ内の温度のピーク値の指標となる値として用いられるとともに、過給圧ＰＡが燃焼室１１ａ内の圧力のピーク値の指標となる値として用いられる。そして、冷却水温度ＴＨＷが低いときほど燃焼室１１ａ内のピーク温度が低いとして、また過給圧ＰＡが低いときほど燃焼室１１ａのピーク圧力が低いとして、目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａが進角側の時期に設定される。

　このように冷却水温度ＴＨＷや過給圧ＰＡに応じて目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａを設定することにより、ディーゼル機関１０の燃焼室１１ａ内のピーク温度やピーク圧力が低いとき、すなわち同一の噴射時期および噴射量で燃料噴射を実行した場合において発生するディーゼル機関１０の出力トルクが小さくなるときほど、同出力トルクを大きくするべく燃料噴射が早期に実行されるようになる。したがって、上記燃料噴射の実行における燃焼室１１ａ内のピーク温度やピーク圧力が異なる場合であっても、その相違に起因するディーゼル機関１０の出力トルクの変化が抑えられるようになるため、同出力トルクの指標値（回転変動量ΣΔＮＥ）に基づく燃料のセタン価の推定を精度よく実行することができる。

　ここで、燃料噴射弁２０の閉弁動作時においては、燃料が噴出している噴射孔２３（図２）を塞ぐようにニードル弁２２が移動するために、ハウジング２１とニードル弁２２との間隙を通過する燃料が同ニードル弁２２の噴射孔２３側への移動を妨げるように作用する。そのため燃料の動粘度が高いときほどニードル弁２２の移動速度、すなわち燃料噴射弁２０の閉弁速度が遅くなる。したがって、一定量の燃料を噴射するべく予め定められた態様で燃料噴射弁２０の駆動制御を実行した場合であっても、実際に噴射される燃料の量は燃料の動粘度に応じて異なった量になる。こうした燃料の動粘性のばらつきに起因する実燃料噴射量の誤差は、推定制御におけるセタン価の推定精度を低下させる一因となる。

　そのため本実施の形態では、推定制御における目標燃料噴射量（詳しくは、目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａおよび目標燃料噴射時間ＴＱｔｍａ）を、前述した補正処理において算出された各補正項Ｋ１～Ｋ３によって補正するようにしている。

　本実施の形態の装置では、燃料の動粘度のばらつきに起因して燃料噴射弁２０（詳しくは、そのニードル弁２２）の動作速度が変化すると、その変化が燃料噴射の実行時における燃料噴射弁２０内部の燃料圧力の変動波形（具体的には、前記検出時間波形）の変化として現われるようになる。本実施の形態の装置では、前記補正処理を通じて、そうした検出時間波形と基本時間波形との差に基づいて同検出時間波形を基本時間波形に一致させるための補正項Ｋ１～Ｋ３が算出されている。そして、推定制御の実行に際して、それら補正項Ｋ１～Ｋ３によって目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａおよび目標燃料噴射時間ＴＱｔｍａが補正される。したがって、燃料の動粘度のばらつきに起因して燃料噴射弁２０の動作速度が変化するとはいえ、燃料噴射弁２０の実動作特性（検出時間波形）と基本動作特性（基本時間波形）とのずれが抑えられるようになるため、燃料の動粘度のばらつきに起因する噴射量誤差が抑えられるようになる。

　また本実施の形態では、圧力センサとして機能する燃料センサ４１が燃料噴射弁２０に一体に取り付けられている。そのため、燃料噴射弁２０から離れた位置に設けられたセンサによって燃料圧力が検出される装置と比較して、燃料噴射弁２０の噴射孔２３に近い部位の燃料圧力を検出することができるようになるため、開閉動作に伴う燃料噴射弁２０内部の燃料圧力の変動波形を精度良く検出することができる。したがって、そのときどきの燃料の動粘度に見合う燃料圧力の変動波形を燃料センサ４１によって検出することができるようになり、同変動波形に基づいて目標燃料噴射量を適正に補正することができるようになる。

　また、燃料圧力が変動した場合にその変動波が伝播する速度は燃料の体積弾性係数が高いときほど速くなる。そのため、燃料噴射弁２０内部の燃料圧力の変動態様を燃料センサ４１によって検出した場合、同燃料噴射弁２０の開弁動作や閉弁動作に伴う燃料圧力の変動波が燃料センサ４１の配設位置に到達するまでの時間（前記検出遅れ分）が燃料の体積弾性係数によって変化するようになる。したがって、燃料センサ４１により検出される燃料圧力ＰＱの変動態様をもとに前記検出時間波形を検出すると、燃料噴射弁２０から一定量の燃料が噴射された場合であっても、同検出時間波形が燃料の体積弾性係数に応じて異なる波形になってしまう。そのため、そうした検出時間波形をもとに算出された補正項Ｋ１～Ｋ３によって上記目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａおよび目標燃料噴射時間ＴＱｔｍａを補正したとしても、実際に噴射される燃料の量が燃料の体積弾性係数に応じて異なった量になってしまう。そして、そうした燃料の体積弾性係数のばらつきに起因する実燃料噴射量の誤差についても燃料の動粘度による誤差と同様に、推定制御におけるセタン価の推定精度を低下させる一因となる。

　そのため本実施の形態では、推定制御における燃料噴射の実行開始直前において燃料センサ４１によって燃料温度ＴＨＱを検出するとともに、その検出した燃料温度ＴＨＱに基づいて補正項Ｋ４を算出し、同補正項Ｋ４によって目標燃料噴射量（詳しくは、目標燃料噴射時間ＴＱｔｍａ）を補正するようにしている。

　燃料の体積弾性係数は燃料温度に応じて変化するため、そうした燃料の体積弾性係数のばらつきに起因する実燃料噴射量の誤差分は、燃料温度によって精度よく把握することができる。本実施の形態では、そうした燃料温度に基づいて目標燃料噴射時間ＴＱｔｍａが補正される。そのため、燃料の体積弾性係数のばらつきに起因して実際の燃料圧力の変動波形と燃料センサ４１により検出される燃料圧力ＰＱの変動波形との関係が相異するようになるとはいえ、その相異に伴う実燃料噴射量の誤差が抑えられるようになる。

　また本実施の形態では、推定制御における燃料噴射の実行開始直前の燃料温度ＴＨＱ、すなわち実際に燃料が噴射されたタイミングに近いタイミングで検出した燃料温度ＴＨＱを目標燃料噴射量の補正に用いることができるため、実際に噴射される燃料の体積弾性係数に応じたかたちで精度よく目標燃料噴射量を補正することができるようになる。

　さらに本実施の形態では、温度センサとして機能する燃料センサ４１が燃料噴射弁２０に一体に取り付けられているために、燃料噴射弁２０から離れた位置（燃料タンク３２など）に設けられたセンサによって燃料温度を検出する構成と比較して、実際に噴射された燃料の温度に近い温度を検出して推定制御における目標燃料噴射量の補正に用いることができる。したがって、実際に噴射される燃料の体積弾性係数に応じたかたちで精度よく目標燃料噴射量を補正することができるようになる。

　本実施の形態では、燃料圧力ＰＱの変動波形に基づき算出される各補正項Ｋ１～Ｋ３によって燃料の動粘度の相異に起因する噴射量誤差が補正されるとともに、燃料温度ＴＨＱに基づき算出される補正項Ｋ４によって燃料の体積弾性係数の相異に起因する噴射量誤差が補正されるといったように、それら噴射量誤差が各別に補正されるようになる。そのため、燃料の動粘度による噴射量誤差と燃料の体積弾性係数による噴射量誤差とが共に適正に補正されるようになる。したがって、精度よく調節された量の燃料を燃料噴射弁２０から噴射するとともに、その結果得られたディーゼル機関１０の出力トルクの指標値をもとに燃料のセタン価を精度よく推定することができるようになる。

　なお、燃料の動粘度のばらつきに起因する噴射量誤差と燃料の体積弾性係数のばらつきに起因する噴射量誤差とを燃料温度などの共通の算出パラメータに基づき算出された同一の補正値によって的確に補正することができれば、これによって制御構造の簡略化を図ることができるようになるために好ましい。

　しかしながら、発明者らが燃料のセタン価や動粘度、体積弾性係数を測定するべく各種の実験を行った結果から、燃料の動粘度と体積弾性係数とに相関が無いことが確認されている。そのため仮に、燃料の動粘度による誤差分と体積弾性係数による誤差分とを共通のパラメータに基づき補正するようにすると、一方の誤差分を補償することが可能になるものの他方の誤差分を的確に補償することができないために、これが燃料のセタン価の推定精度の向上を妨げる一因になってしまう。しかも、燃料の動粘度および体積弾性係数のうちの一方に起因する噴射量誤差についての減少分より他方に起因する噴射量誤差の増大分が大きくなることも考えられ、この場合には、かえって燃料のセタン価の推定精度の低下を招いてしまう。こうしたことから、燃料の動粘度のばらつきに起因する噴射量誤差と体積弾性係数のばらつきに起因する噴射量誤差とを共に適正に補正するためには、それら誤差要因についての補正を各別の補正パラメータを用いて実行する必要があると云える。

　この点、本実施の形態にかかる装置では、燃料の動粘度のばらつきに起因する噴射量誤差が燃料圧力ＰＱの変動波形に基づき補正されるとともに、燃料の体積弾性係数のばらつきに起因する噴射量誤差が燃料温度ＴＨＱに基づき補正されるといったように、各噴射量誤差が各別の補正パラメータを用いて補正される。そのため、それら噴射量誤差を共に適正に補正することができるようになる。

　ところで、セタン価が同一の燃料を同一量だけ燃焼させたとしても、燃料の製造時期や製造場所が異なる場合には、発生する熱量は必ずしも一定にならず、その発生熱量にばらつきが生じることがある。こうした燃料の発生熱量のばらつきは、同一量の燃料をディーゼル機関１０に噴射供給して燃焼させた場合に同ディーゼル機関１０の出力トルクにばらつきを生じさせてしまう。そのため、所定量での燃料噴射の実行に伴い発生したディーゼル機関１０の出力トルクの指標値（詳しくは、回転変動量ΣΔＮＥ）に基づき燃料のセタン価を推定しても、同回転変動量ΣΔＮＥの変化が燃料のセタン価の相異によるものか発生熱量の相異によるものかを区別することができず、その推定を精度よく行うことができない。

　また発明者らが行った各種実験の結果より、燃料の発生熱量が燃料の動粘度や体積弾性係数と相関がないことも確認されている。そのため本実施の形態において、発生熱量のばらつきに起因する噴射量誤差を適正に補正するためには、その補正を動粘度や体積弾性係数とは別の補正パラメータを用いて実行する必要があると云える。

　図１０（ａ）および（ｂ）に、燃料のセタン価および噴射量が同一の状況のもとで燃料噴射を実行した場合における回転変動量ΣΔＮＥと実行時回転速度と燃料の噴射時期との関係を示す。なお図１０（ａ）は発生熱量の大きい燃料を使用した場合の上記関係を示しており、図１０（ｂ）は発生熱量の小さい燃料を使用した場合の上記関係を示している。

　図１０（ａ）および（ｂ）から明らかなように、燃料のセタン価および噴射量が同一の状況のもとで燃料噴射を実行した場合、ディーゼル機関１０の出力トルク（詳しくは、その指標値である回転変動量ΣΔＮＥ）の上限は、発生熱量の大きい燃料の使用時の値（図１０（ａ）中に「Ｗ１」で示す値）のほうが発生熱量の小さい燃料の使用時（図１０（ｂ）中に「Ｗ２」で示す値）と比較して大きい。また、この場合には発生熱量の大きい燃料を使用したときほど回転変動量ΣΔＮＥの上限が大きくなる。

　この点をふまえて本実施の形態では、燃料の燃焼に伴う発生熱量の指標値を検出するとともに、同指標値に基づいてセタン価を推定するようにしている。そのため、燃料のセタン価を推定するべく予め定めた噴射量での燃料噴射を実行した場合に、その燃料噴射に伴い発生するディーゼル機関の出力トルクが燃料の発生熱量のばらつきに起因して変化するとはいえ、その変化による影響を考慮しつつセタン価の推定を行うことができるようになる。したがって、燃料の発生熱量のばらつきに起因するセタン価の推定誤差を小さく抑えることができ、燃料のセタン価を精度よく推定することができるようになる。

　以下、燃料の発生熱量を検出する制御（検出制御）の実行手順を具体的に説明する。
　先ず、燃料のセタン価の推定のための燃料噴射（前述した推定制御における燃料噴射）とは別に、燃料の発生熱量の検出のための燃料噴射が実行される。この検出制御における燃料噴射は、推定制御における燃料噴射に先立ち実行される。そして検出制御では、燃料噴射の実行に伴い発生するディーゼル機関１０の出力トルクの指標値（詳しくは、回転変動量ΣΔＮＥ）が算出されるとともに、その回転変動量ΣΔＮＥが上記発生熱量の指標値として電子制御ユニット４０に記憶される。

　検出制御における燃料噴射量としては、予め定められた所定量、すなわち推定制御における燃料噴射量と同一の量が設定される。そのため、検出制御における発生熱量の指標値の検出と推定制御における出力トルクの指標値の算出とを同一量の燃料が燃焼した結果得られる回転変動量ΣΔＮＥをもとに行うことができる。したがって、検出制御において検出された発生熱量の指標値を推定制御におけるセタン価の推定に容易に用いることができるようになる。

　また、検出制御における燃料噴射の実行時期（後述する目標噴射時期ＴＱｓｔｂ）としては、燃料の未燃焼分を極力少なくすることの可能な時期が設定される。図１１に、燃料噴射量と実行時回転速度とが同一の条件下での燃料のセタン価と回転変動量ΣΔＮＥと燃料噴射時期との関係を示す。同図１１に示すように、実行時回転速度が低く且つ燃料の噴射時期が進角側の時期である機関運転領域の中には、燃料のセタン価が変化しても回転変動量ΣΔＮＥが殆ど変化しなくなる領域（図１１中に矢印Ｒで示す辺りの領域）がある。これは、この機関運転領域がディーゼル機関１０の気筒１１内において燃料が高温高圧の環境に晒される期間が長くなる領域であるために、同燃料の未燃焼分がごく少なくなるためであると考えられる。本実施の形態の検出制御では、そうした時期において燃料噴射を実行することにより、燃料の未燃焼分による検出誤差がごく小さくなるために、所定量の燃料が燃焼した場合に発生するディーゼル機関１０の出力トルクの指標値、ひいては発生熱量の指標値を精度よく検出することができるようになる。なお、検出制御における目標噴射時期ＴＱｓｔｂとして具体的には、実際に燃料が着火するタイミングが圧縮上死点になる時期（本実施の形態では、ＢＴＤＣ１０°ＣＡ～５°ＣＡ）が設定される。

　本実施の形態の検出制御では、こうした燃料噴射量および目標噴射時期ＴＱｓｔｂをもとに燃料噴射を実行することにより、所定量の燃料を燃焼させた場合において発生熱量の大きい燃料が使用されるときほどディーゼル機関１０の出力トルクが大きくなるといった傾向に見合う値が発生熱量の指標値として検出されるようになる。

　さらに検出制御における燃料噴射では、推定制御における燃料噴射と同様に、目標噴射量（具体的には、目標噴射時期ＴＱｓｔｂおよび目標噴射時間ＴＱｔｍｂ）の設定パラメータとして、冷却水温度ＴＨＷ、過給圧ＰＡ、および各補正項Ｋ１～Ｋ４が用いられる。詳しくは、冷却水温度ＴＨＷに基づいて目標噴射時期ＴＱｓｔｂが設定されることにより、ディーゼル機関１０の燃焼室１１ａ内のピーク温度のばらつきによる噴射量誤差分が抑えられる。また、過給圧ＰＡに基づいて目標噴射時期ＴＱｓｔｂが設定されることにより、ディーゼル機関１０の燃焼室１１ａ内のピーク圧力のばらつきによる噴射量誤差分が抑えられる。さらに、各補正項Ｋ１～Ｋ３によって目標噴射時期ＴＱｓｔｂや目標噴射時間ＴＱｔｍｂが補正されることにより、燃料の動粘度のばらつきによる噴射量誤差分が抑えられる。また、補正項Ｋ４によって目標噴射時間ＴＱｔｍｂが補正されることにより、燃料の体積弾性係数のばらつきによる噴射量誤差分が抑えられる。

　以下、検出制御にかかる処理（検出制御処理）および推定制御にかかる処理（推定制御処理）の実行手順について詳しく説明する。
　ここでは先ず、図１２を参照しつつ検出制御処理の実行手順について詳細に説明する。

　図１２は、上記検出制御処理の具体的な実行手順を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される一連の処理は、検出制御処理の実行手順を概念的に示したものであり、実際の処理は所定周期毎の割り込み処理として電子制御ユニット４０により実行される。

　図１２に示すように、この処理では先ず、実行条件が成立しているか否かが判断される（ステップＳ２０１）。ここでは、以下の［条件Ａ］～［条件Ｄ］の全てが満たされることをもって実行条件が成立していると判断される。
［条件Ａ］アクセル操作部材の操作解除による車両１の走行速度および機関回転速度ＮＥの減速中においてディーゼル機関１０の運転のための燃料噴射を一時的に停止させる制御（いわゆる燃料カット制御）が実行されていること。
［条件Ｂ］クラッチ機構２がクランクシャフト１４と手動変速機３との連結を解除する作動状態になっていること。具体的には、クラッチ操作部材が操作されていること。
［条件Ｃ］燃料タンク３２への燃料補給が行われたと判定された後に、燃料の発生熱量の検出が完了した履歴がないこと。なお燃料タンク３２への燃料補給が行われたことは、備蓄量センサ４５により検出される燃料備蓄量が所定の判定量以上増加したことをもって判定される。本処理では、この［条件Ｃ］が設定されているために、燃料の発生熱量の検出が燃料補給の実行の度に一度のみ実行される。
［条件Ｄ］燃料タンク３２への燃料補給が行われたと判定された後に、燃料タンク３２から新たに供給された燃料によって同燃料タンク３２と燃料噴射弁２０とを繋ぐ燃料経路（詳しくは、分岐通路３１ａや供給通路３１ｂ、コモンレール３４、リターン通路３５により構成される経路）内の燃料が置換されたこと。

　上記［条件Ｄ］が満たされることは具体的には次のように判断される。すなわち先ず、燃料タンク３２への燃料補給が行われたと判定された後において各燃料噴射弁２０からの燃料噴射が実行される度に、前記検出時間波形（図５および図６参照）と燃料噴射弁２０の特性とに基づいて同燃料噴射弁２０の内部からリターン通路３５に漏れる燃料の量が推定されるとともに、その推定した量の積算値が算出される。そして、この積算値が予め定められた判定量以上になると［条件Ｄ］が満たされたと判断される。本実施の形態では、燃料噴射弁２０の内部からリターン通路３５内に漏れる燃料量に基づいて同リターン通路３５内の燃料が燃料補給後において新たに燃料タンク３２から供給された燃料と入れ替わったことが検出され、この検出をもって上記燃料経路内の燃料が置換されたことが検出される。

　上記［条件Ｄ］は次のような理由により設定されている。ディーゼル機関１０に供給される燃料の発生熱量やセタン価は燃料タンク３２への燃料補給がなされたときに大きく変化する可能性がある。そのため、燃料のセタン価の推定に先立って同燃料の発生熱量の検出を適切なタイミングで効率よく実行するうえでは、その検出を燃料タンク３２への燃料補給がなされたときに実行することが有効であると云える。ただし、燃料タンク３２への燃料補給がなされた直後においては上記燃料経路内に燃料補給前の燃料が残留しているために、このとき上述した燃料噴射を実行して燃料の発生熱量を検出しても、燃料補給後の燃料に見合う値を発生熱量として検出することはできない。この点、本実施の形態では［条件Ｄ］が設定されているために、燃料タンク３２への燃料補給がなされたときに上記燃料経路内の燃料が燃料補給後の燃料に置換されるのを待ったうえで発生熱量の検出のための燃料噴射が実行されるようになる。そのため、燃料の発生熱量の検出のための燃料噴射を適切なタイミングで実行することができ、同燃料噴射を通じて同発生熱量を精度よく推定することができる。

　上記実行条件が成立していない場合には（ステップＳ２０１：ＮＯ）、以下の処理、すなわち燃料の発生熱量を検出する処理を実行することなく、本処理は一旦終了される。
　その後、本処理が繰り返し実行されて上記実行条件が成立すると（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、このときの機関回転速度ＮＥ、冷却水温度ＴＨＷ、および過給圧ＰＡに基づいて目標噴射時期ＴＱｓｔｂが設定される（ステップＳ２０２）。ここでは機関回転速度ＮＥが高いときほど、目標噴射時期ＴＱｓｔｂとして進角側の時期が設定される。

　また、燃料センサ４１によって燃料温度ＴＨＱが検出されるとともに、同燃料温度ＴＨＱに基づいて補正項Ｋ４が算出される（ステップＳ２０３）。このように本処理では、燃料センサ４１による燃料温度ＴＨＱの検出が、検出制御における燃料噴射の実行開始直前のタイミング（詳しくは、実行条件が成立してから燃料噴射が実行されるまでの間のタイミング）において実行される。そのため、検出制御において実際に燃料が噴射されたタイミングに近いタイミングで検出した燃料温度ＴＨＱを目標噴射量の補正に用いることができるため、実際に噴射される燃料の体積弾性係数に応じたかたちで精度よく目標噴射量を補正することができる。なお、この燃料温度ＴＨＱの検出は、電子制御ユニット４０からの信号入力によって燃料センサ４１が温度センサとして機能する状態に一時的に切り替えられた上で行われる。

　本実施の形態では、燃料温度ＴＨＱと、燃料の体積弾性係数のばらつきに起因する噴射量誤差を的確に抑えることのできる補正項Ｋ４との関係が実験やシミュレーションの結果に基づき予め求められて電子制御ユニット４０に記憶されている。ステップＳ２０３の処理では、この関係と燃料温度ＴＨＱとに基づいて補正項Ｋ４が設定される。

　本実施の形態の燃料噴射弁２０では、燃料温度が高いときほど、すなわち燃料の体積弾性係数が高いときほど同一の態様で燃料噴射弁２０を駆動した場合における検出時間波形の面積が小さくなる傾向がある。これは次のようなことが原因と考えられる。燃料温度が高く燃料の体積弾性係数が高いときほど、燃料噴射弁２０内部における圧力変動波の伝播速度が速くなるために、燃料噴射弁２０の閉弁に伴う燃料圧力の変動波が燃料センサ４１の配設位置に早期に到達するようになる。これにより、燃料噴射弁２０の閉弁過程において燃料センサ４１により検出される燃料圧力ＰＱの上昇速度が高くなるために、その分だけ検出時間波形の面積が小さくなってしまう。そして本実施の形態では、そのようにして検出時間波形の面積が小さくなると、その分を補うように燃料噴射制御において燃料噴射弁２０からの燃料噴射量が増量補正されてしまう。そのため、ステップＳ２０３の処理では、そうした燃料噴射量の変化分を抑えるために、燃料温度ＴＨＱが高いときほど目標噴射時間ＴＱｔｍｂを短くする値が補正項Ｋ４として算出される。

　その後、前述した補正処理により算出されている補正項Ｋ１～Ｋ３と上記補正項Ｋ４とによって目標噴射量（目標噴射時期ＴＱｓｔｂおよび目標噴射時間ＴＱｔｍｂ）が補正される（ステップＳ２０４）。詳しくは、補正項Ｋ１を目標噴射時期ＴＱｓｔｂに加算した値が新たな目標噴射時期ＴＱｓｔｂとして設定されるとともに、補正項Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４を目標噴射時間ＴＱｔｍｂに加算した値が新たな目標噴射時間ＴＱｔｍｂとして設定される。

　そして、目標噴射時期ＴＱｓｔｂおよび目標噴射時間ＴＱｔｍｂに基づく燃料噴射弁２０の駆動制御が実行されて、同燃料噴射弁２０からの燃料噴射が実行される（ステップＳ２０５）。なお、この燃料噴射は複数の燃料噴射弁２０のうちの予め定めたもの（本実施の形態では、気筒１１［♯１］に取り付けられた燃料噴射弁２０）を用いて実行される。また、本処理において用いられる補正項Ｋ１～Ｋ３についても同様に、燃料噴射弁２０のうちの予め定めたもの（本実施の形態では、気筒１１［♯１］に取り付けられた燃料噴射弁２０）に対応して算出された値が用いられる。

　その後、上記燃料噴射に伴い発生したディーゼル機関１０の出力トルクの指標値（前記回転変動量ΣΔＮＥ）が算出されるとともに、同回転変動量ΣΔＮＥが発生熱量の指標値として記憶された後（ステップＳ２０６）、本処理は一旦終了される。回転変動量ΣΔＮＥは具体的には次のように算出される。図１３に示すように、本実施の形態にかかる装置では、所定時間おきに機関回転速度ＮＥが検出されるとともに、その検出の度に同機関回転速度ＮＥと複数回前（本実施の形態では、三回前）に検出された機関回転速度ＮＥｉとの差ΔＮＥ（＝ＮＥ－ＮＥｉ）が算出される。そして、上記燃料噴射の実行に伴う上記差ΔＮＥの変化分についての積算値（同図１３中に斜線で示す部分の面積に相当する値）が算出されるとともに、この積算値が上記回転変動量ΣΔＮＥとして記憶される。なお図１３に示す機関回転速度ＮＥや差ΔＮＥの推移は、回転変動量ΣΔＮＥの算出方法の理解を容易にするべく簡略化して示しているため実際の推移とは若干異なる。

　次に、前記推定制御処理の実行手順について詳しく説明する。
　図１４は、上記推定制御処理の具体的な実行手順を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される一連の処理は、推定制御処理の実行手順を概念的に示したものであり、実際の処理は所定周期毎の割り込み処理として電子制御ユニット４０により実行される。

　図１４に示すように、この処理では先ず、実行条件が成立しているか否かが判断される（ステップＳ３０１）。ここでは、前記［条件Ａ］、［条件Ｂ］および以下の［条件Ｅ］の全てが満たされることをもって実行条件が成立していると判断される。
［条件Ｅ］燃料タンク３２への燃料補給が行われたと判定された後に、前記検出制御処理において燃料の発生熱量の検出が完了した履歴があること。

　上記実行条件が成立していない場合には（ステップＳ３０１：ＮＯ）、以下の処理、すなわち燃料のセタン価を推定する処理を実行することなく、本処理は一旦終了される。
　その後、本処理が繰り返し実行されて上記実行条件が成立すると（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、このときの機関回転速度ＮＥ、冷却水温度ＴＨＷ、および過給圧ＰＡに基づいて目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａが設定される（ステップＳ３０２）。

　また、燃料センサ４１によって燃料温度ＴＨＱが検出されるとともに、同燃料温度ＴＨＱに基づいて補正項Ｋ４が算出される（ステップＳ３０３）。このように本処理では、燃料センサ４１による燃料温度ＴＨＱの検出が、推定制御における燃料噴射の実行開始直前のタイミング（詳しくは、実行条件が成立してから燃料噴射が実行されるまでの間のタイミング）において実行される。このステップＳ３０３の処理では、燃料の体積弾性係数のばらつきに起因する燃料噴射量の変化分を抑えるために、燃料温度ＴＨＱが高いときほど目標燃料噴射時間ＴＱｔｍａを短くする値が補正項Ｋ４として算出される。

　その後、前述した補正処理により算出されている補正項Ｋ１～Ｋ３と上記補正項Ｋ４とによって目標燃料噴射量（目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａおよび目標燃料噴射時間ＴＱｔｍａ）が補正される（ステップＳ３０４）。詳しくは、補正項Ｋ１を目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａに加算した値が新たな目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａとして設定されるとともに、補正項Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４を目標燃料噴射時間ＴＱｔｍａに加算した値が新たな目標燃料噴射時間ＴＱｔｍａとして設定される。

　そして、目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａおよび目標燃料噴射時間ＴＱｔｍａに基づく燃料噴射弁２０の駆動制御が実行されて、同燃料噴射弁２０からの燃料噴射が実行される（ステップＳ３０５）。なお、この燃料噴射は複数の燃料噴射弁２０のうちの予め定めたもの（本実施の形態では、気筒１１［♯１］に取り付けられた燃料噴射弁２０）を用いて実行される。また、本処理において用いられる補正項Ｋ１～Ｋ３についても同様に、燃料噴射弁２０のうちの予め定めたもの（本実施の形態では、気筒１１［♯１］に取り付けられた燃料噴射弁２０）に対応して算出された値が用いられる。

　その後、上記燃料噴射に伴い発生したディーゼル機関１０の出力トルクの指標値（前記回転変動量ΣΔＮＥ）が算出される（ステップＳ３０６）。
　そして、回転変動量ΣΔＮＥと実行時回転速度と検出制御処理において検出された発生熱量の指標値とに基づいて、燃料のセタン価の推定値（推定セタン価）が算出される（ステップＳ３０７）。なお本実施の形態では、所定の発生熱量の燃料を使用して推定制御処理を実行した場合に燃料のセタン価を精度よく推定することの可能な関係であり、且つ推定セタン価と回転変動量ΣΔＮＥと実行時回転速度との関係（図８に示すような関係）が実験やシミュレーションの結果をもとに予め求められて電子制御ユニット４０に記憶されている。ステップＳ３０７の処理では、上記発生熱量の指標値により把握される実際の発生熱量と所定の発生熱量との差に基づいて上記関係（推定マップ）が補正される。そして、その補正後の推定マップをもとに回転変動量ΣΔＮＥと上記実行時回転速度とに基づいて推定セタン価が算出される。

　そして、このようにして推定セタン価が算出された後、本処理は一旦終了される。
　本実施の形態にかかる装置では、例えばディーゼル機関１０の気筒１１［♯１］に設けられた燃料センサ４１の検出信号に基づいて同気筒１１［♯１］に対する燃料噴射についての各種処理（燃料噴射制御にかかる処理や補正処理）を実行するなどといったように、ディーゼル機関１０の気筒１１（♯１～♯４）毎にそれぞれ対応する燃料センサ４１の出力信号に基づいて各種処理が実行される。そのため、初期個体差や経時変化の相違に起因して燃料噴射弁２０の作動特性が気筒１１毎に異なる多気筒のディーゼル機関１０において、気筒１１毎に設けられた専用の燃料センサ４１により検出される燃料圧力ＰＱに基づいて各燃料噴射弁２０から噴射される燃料の量をそれぞれ精度良く調節することができる。

　しかも、それら燃料噴射弁２０のうちの一つ（本実施の形態では、気筒１１［♯１１］に対応する燃料噴射弁２０）を用いて、同燃料噴射弁２０の燃料噴射制御において算出された補正項Ｋ１～Ｋ３をもとに、検出制御における燃料噴射や推定制御における燃料噴射が実行される。これにより、検出系魚や推定制御において実際に噴射される燃料の量が精度よく調節されるようになるために、その燃料噴射に伴い発生するディーゼル機関１０の出力トルクに基づいて燃料のセタン価を精度よく推定することができるようになる。

　以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
　（１）燃料の燃焼に伴う発生熱量の指標値を検出するとともに、同指標値に基づいてセタン価を推定するようにした。そのため、燃料の発生熱量のばらつきに起因するセタン価の推定誤差を小さく抑えることができ、燃料のセタン価を精度よく推定することができるようになる。

　（２）検出制御処理において所定量での燃料噴射を実行するとともに同燃料噴射の実行に伴い発生するディーゼル機関１０の出力トルクの指標値（回転変動量ΣΔＮＥ）を算出し、同回転変動量ΣΔＮＥを発生熱量の指標値として検出した。そのため、所定量の燃料を燃焼させた場合において発生熱量の大きい燃料が使用されるときほどディーゼル機関１０の出力トルクが大きくなるといった傾向に見合う値を発生熱量の指標値として検出することができる。

　（３）燃料センサ４１により検出した燃料圧力ＰＱの変動波形に基づいて検出制御における燃料噴射についての目標噴射量を補正するようにした。そのため、燃料の動粘度のばらつきに起因して燃料噴射弁２０の動作速度が変化するとはいえ、燃料噴射弁２０の実動作特性と基本動作特性とのずれを抑えることができ、燃料の動粘度のばらつきに起因する噴射量誤差を抑えることができる。そのため、精度よく調節された量の燃料を燃料噴射弁２０から噴射するとともに、その結果得られたディーゼル機関１０の出力トルクの指標値をもとに燃料の発生熱量を精度よく検出することができる。

　（４）検出時間波形と基本時間波形との差に基づき算出された補正項Ｋ１～Ｋ３によって目標噴射時期ＴＱｓｔｂおよび目標噴射時間ＴＱｔｍｂを補正するようにした。そのため、燃料の動粘度のばらつきに起因して燃料噴射弁２０の動作速度が変化するとはいえ、燃料噴射弁２０の実動作特性と基本動作特性とのずれを抑えることができ、燃料の動粘度のばらつきに起因する噴射量誤差を抑えることができる。

　（５）燃料センサ４１により検出した燃料温度ＴＨＱに基づいて、検出制御における燃料噴射についての目標噴射量を補正するようにした。そのため、燃料の体積弾性係数のばらつきに起因して実際の燃料圧力の変動波形と燃料センサ４１により検出される燃料圧力ＰＱの変動波形との関係が相異するようになるとはいえ、その相異に伴う実燃料噴射量の誤差を抑えることができる。したがって、精度よく調節された量の燃料を燃料噴射弁２０から噴射するとともに、その結果得られたディーゼル機関１０の出力トルクの指標値をもとに燃料の発生熱量を検出することができる。

　（６）検出制御における燃料噴射の実行開始直前において燃料温度ＴＨＱを検出するとともに、その検出した燃料温度ＴＨＱに基づいて検出制御における目標噴射量を補正するようにしたために、実際に噴射される燃料の体積弾性係数に応じたかたちで精度よく目標噴射量を補正することができる。

　（７）燃料センサ４１により検出した燃料圧力ＰＱの変動波形に基づいて推定制御における燃料噴射についての目標燃料噴射量を補正するようにした。そのため、精度よく調節された量の燃料を燃料噴射弁２０から噴射するとともに、その結果得られたディーゼル機関１０の出力トルクの指標値をもとに燃料のセタン価を精度よく推定することができる。

　（８）燃料センサ４１により検出した燃料温度ＴＨＱに基づいて推定制御における目標燃料噴射量を補正するようにした。そのため、精度よく調節された量の燃料を燃料噴射弁２０から噴射するとともに、その結果得られたディーゼル機関１０の出力トルクの指標値をもとに燃料のセタン価を精度よく推定することができる。

　（９）検出時間波形と基本時間波形との差に基づき算出された補正項Ｋ１～Ｋ３によって目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａおよび目標燃料噴射時間ＴＱｔｍａを補正するようにした。そのため、燃料の動粘度のばらつきに起因する推定制御における噴射量誤差を抑えることができる。

　（１０）推定制御における燃料噴射の実行開始直前において燃料温度ＴＨＱを検出するとともに、その検出した燃料温度ＴＨＱに基づいて推定制御における目標燃料噴射量を補正するようにしたために、実際に噴射される燃料の体積弾性係数に応じたかたちで精度よく目標燃料噴射量を補正することができる。

　（１１）圧力センサとして機能する燃料センサ４１を燃料噴射弁２０に一体に取り付けるようにしたために、そのときどきの燃料の動粘度に見合う変動波形を燃料センサ４１によって検出することができるようになり、同変動波形に基づいて検出制御における目標燃料噴射量や推定制御における目標燃料噴射量を適正に補正することができる。

　なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
　・冷却水温度ＴＨＷに基づいて目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａ（または目標噴射時期ＴＱｓｔｂ）を設定する構成や過給圧ＰＡに基づいて目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａ（または目標噴射時期ＴＱｓｔｂ）を設定する構成を省略してもよい。なお、この場合には冷却水温度ＴＨＷに基づいて回転変動量ΣΔＮＥを補正したり、過給圧ＰＡに基づいて回転変動量ΣΔＮＥを補正したり、発生熱量の指標値の検出（あるいは推定セタン価の算出）に用いるパラメータに冷却水温度ＴＨＷや過給圧ＰＡを加えたりしてもよい。こうした構成によっても、燃料噴射の実行時における燃焼室１１ａ内のピーク温度やピーク圧力に応じたかたちで発生熱量を検出（あるいは推定セタン価を算出）することができ、燃料のセタン価を精度よく推定することができる。

　・ディーゼル機関１０の出力トルクが上限や下限にならない領域が十分に広いのであれば、機関回転速度ＮＥに応じて目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａを可変設定する構成を省略してもよい。

　・実行時回転速度を算出パラメータとして用いることなく、回転変動量ΣΔＮＥおよび発生熱量の指標値に基づいて推定セタン価を算出することができる。具体的には、予め定めた機関回転速度ＮＥであるときに燃料のセタン価を推定するための燃料噴射を行うとともに、このとき算出された回転変動量ΣΔＮＥに基づいて推定セタン価を算出するようにしてもよい。

　・推定セタン価の算出に際して、発生熱量の指標値に基づいて推定マップを補正することに代えて、発生熱量の指標値に応じて異なる関係を定めた複数の演算マップを用意し、検出された発生熱量の指標値に基づき選択した演算マップに記憶された関係をもとに推定セタン価を算出するようにしてもよい。

　・上記実施の形態では、推定制御処理において、発生熱量の指標値に基づいて推定マップを補正するとともに、補正後の推定マップから出力トルクの指標値（回転変動量ΣΔＮＥ）に基づいて推定セタン価を算出するようにした。これに代えて、発生熱量の指標値に基づいて回転変動量ΣΔＮＥを補正するとともに、補正後の回転変動量ΣΔＮＥに基づき推定マップから推定セタン価を算出するようにしてもよい。また、発生熱量の指標値に基づいて推定制御処理における目標燃料噴射量を補正するとともに、補正後の目標燃料噴射量に基づく燃料噴射の結果得られた回転変動量ΣΔＮＥに基づいて推定マップから推定セタン価を算出するようにしてもよい。こうした構成によっても、燃料の発生熱量の指標値に基づいてセタン価を推定することができるため、燃料の発生熱量のばらつきに起因するセタン価の推定誤差を小さく抑えることができる。

　・検出制御における燃料の発生熱量の指標値を検出するための処理を、推定制御における回転変動量ΣΔＮＥを算出するための処理に先立って実行するようにしてもよい。こうした構成によっても、それら発生熱量の指標値および回転変動量ΣΔＮＥに基づいて推定セタン価を算出することができる。

　・ディーゼル機関１０の出力トルクの指標値（回転変動量ΣΔＮＥ）に基づく推定セタン価の算出を、推定マップをもとに行うことに代えて、演算式をもとに行うようにしてもよい。要は、推定セタン価と回転変動量ΣΔＮＥとの関係を電子制御ユニット４０に予め記憶させておくとともに、同関係をもとに推定セタン価を算出するようにすればよい。

　・補正項Ｋ４の算出パラメータとしての燃料温度ＴＨＱを検出するタイミングは、検出制御（あるいは推定制御）における燃料噴射を実行する直前のタイミングに限らず、任意のタイミングに変更することができる。要は、検出制御（あるいは推定制御）における燃料噴射の実行に先立ち、噴射される燃料の温度を精度よく把握することができればよい。具体的には、例えば燃料噴射制御などの他の機関制御の実行に際して検出された燃料温度ＴＨＱを補正項Ｋ４の算出パラメータとして流用することができる。

　・補正項Ｋ４を算出する処理や、同補正項Ｋ４に基づいて目標燃料噴射時間ＴＱｔｍａや目標噴射時間ＴＱｔｍｂを補正する処理を省略してもよい。
　・実施の形態にかかるセタン価推定装置は、燃料噴射制御において補正項Ｋ３が算出されずに補正項Ｋ１，Ｋ２のみが算出される装置にも適用することができる。

　・実施の形態では、燃料噴射制御において算出された各補正項Ｋ１～Ｋ３によって検出制御における目標噴射量や推定制御における目標燃料噴射量を補正するようにした。これに代えて、検出制御における目標噴射量や推定制御における目標燃料噴射量の補正のための補正項を算出するための専用の燃料噴射を実行するとともに、この燃料噴射の実行時における燃料噴射弁２０の実動作特性（検出時間波形）と予め定められた基本動作特性（基本時間波形）との差に基づいて補正項を算出するようにしてもよい。

　具体的には、燃料噴射弁２０の実動作特性における閉弁動作の完了時期と基本動作特性における燃料噴射弁２０の閉弁動作の完了時期との差に基づいて、補正項を算出することができる。前述したように燃料の動粘度が高いときほど燃料噴射弁２０の閉弁速度が遅くなる。そのため、燃料の動粘度のばらつきによって燃料噴射弁２０の閉弁動作が変化すると、その変化が燃料噴射弁２０の実動作特性と基本動作特性との間における閉弁動作の完了時期の差として現われるようになる。この点、上記構成によれば、そうした閉弁動作の完了時期の差を燃料の動粘度の指標値として用いて、検出制御処理における目標噴射量や推定制御処理における目標燃料噴射量を補正するための補正項を算出することができる。そのため、この補正値をもとに燃料の動粘度のばらつきに起因する噴射量誤差を抑えることができるようになる。その他、上記補正項としては、上記補正項Ｋ１～Ｋ３に相当する値を算出することもできる。要は、燃料噴射弁２０の実動作特性と基本動作特性とのずれを適正に抑えることのできる値であれば、上記補正項として採用することができる。

　・上記実施の形態にかかるセタン価推定装置は、クラッチ機構２と手動変速機３とが搭載された車両１に限らず、トルクコンバータと自動変速機とが搭載された車両にも適用することができる。この場合には、燃焼カット制御の実行中であることを条件に、燃料の発生熱量の検出のための燃料噴射やセタン価の推定のための燃料噴射を実行するようにすればよい。

　・回転変動量ΣΔＮＥ以外の値をディーゼル機関１０の出力トルクの指標値として算出するようにしてもよい。例えば検出制御や推定制御の実行中において燃料噴射の実行時における機関回転速度ＮＥ（実行時回転速度）と同燃料噴射の非実行時における機関回転速度ＮＥとをそれぞれ検出するとともにそれら速度の差を算出して、同差を上記指標値として用いることができる。

　・発生熱量の指標値として回転変動量ΣΔＮＥ以外の値を検出するようにしてもよい。例えば、所定量の燃料を噴射した場合におけるディーゼル機関１０の気筒１１内のピーク温度やピーク圧力を検出して、これを発生熱量の指標値として電子制御ユニット４０に記憶するようにしてもよい。

　・検出制御における燃料噴射量と推定制御における燃料噴射量とを異なる量に設定してもよい。
　・目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａや目標噴射時期ＴＱｓｔｂの設定パラメータとして冷却水温度ＴＨＷを用いることに代えて、例えばディーゼル機関１０（詳しくは、そのシリンダヘッドやシリンダブロック）の温度や吸入空気の温度など、燃焼室１１ａ内のピーク温度の指標になる値であって冷却水温度ＴＨＷ以外の値を用いることもできる。また、燃焼室１１ａ内の温度を直接検出してこれを上記設定パラメータとして用いることもできる。

　・目標燃料噴射時期ＴＱｓｔａや目標噴射時期ＴＱｓｔｂの設定パラメータとして過給圧ＰＡを用いることに代えて、例えば吸入空気の圧力や大気の圧力など、燃焼室１１ａ内のピーク圧力の指標になる値であって過給圧ＰＡ以外の値を用いることもできる。また、燃焼室１１ａ内の圧力を直接検出してこれを上記設定パラメータとして用いることもできる。こうした構成は、過給器１６が設けられないディーゼル機関にも適用することができる。なお、過給器１６が設けられないディーゼル機関にあっても、ディーゼル機関の運転状態や運転環境などによって燃焼室１１ａ内のピーク圧力は若干異なるため、同ピーク圧力（あるいはその指標値）に基づいて噴射時期を補正することにより、燃料のセタン価の推定精度の向上を図ることができる。

　・燃料タンク３２への燃料補給が行われたことを判定する方法は、備蓄量センサ４５の検出信号をもとに判定する方法に限らず、燃料タンク３２の蓋が開閉されたことをもって判定する方法など、任意の方法を採用することができる。

　・燃料経路内の燃料が置換されたことを判断する方法は、燃料噴射弁２０の内部からリターン通路３５に漏れる燃料の量に基づき判断する方法に限らず、例えば燃料噴射弁２０に供給された燃料の量に基づき判断する方法や燃料噴射弁２０から噴射された燃料の量に基づき判断する方法など、任意の方法を採用することができる。

　・燃料の発生熱量を検出するための処理を適正な状況で実行することができるのであれば、検出制御処理における実行条件は任意に変更することができる。また燃料のセタン価を推定するための処理を適正な状況で実行することができるのであれば、推定制御処理における実行条件は任意に変更可能である。例えば［条件Ｄ］に代えて、「燃料タンク３２への燃料補給が行われたと判定された後において所定時間が経過したこと」との［条件Ｆ］を設定することなども可能である。この［条件Ｆ］によれば、所定時間として比較的短い時間を設定することにより、［条件Ｄ］と同様に、前記燃料経路内の燃料が置換されたことを判断することができる。一方、所定時間として比較的長い時間を設定することにより、［条件Ｆ］を通じて燃料補給後における時間経過とともに燃料タンク３２内の燃料の性質が変化した可能性があることを判断することができ、その判断をもとに燃料のセタン価を推定する処理を実行することができる。その他、「ディーゼル機関１０の運転を停止させる操作がなされたこと」との［条件Ｇ］を設定することもできる。ディーゼル機関１０の運転停止時においては、その温度が十分に高くなっていることが多いために同温度が低いときと比較して運転状態が安定している可能性が高いと云え、機関回転速度ＮＥ（具体的には、回転変動量ΣΔＮＥ）に基づく燃料の発生熱量の検出やセタン価の推定を精度よく実行することのできる環境になっていると云える。上記［条件Ｇ］を設定することにより、そうした環境において燃料の発生熱量を検出するための処理やセタン価を推定するための処理を実行することができるようになる。しかも、ディーゼル機関１０の始動に際して用いられる燃料のセタン価を精度よく推定することができるようになるため、同ディーゼル機関１０の始動性能の向上を図ることができるようになる。なお［条件Ｇ］が満たされることは、ディーゼル機関１０の運転を停止させるべく乗員によって運転スイッチが操作されたことなどをもって判断することができる。

　・圧力センサおよび温度センサの機能を有する燃料センサ４１を設けることに代えて、圧力センサと温度センサとを各別に設けるようにしてもよい。同構成における圧力センサの取り付け態様は、燃料噴射弁２０の内部（詳しくは、ノズル室２５内）の燃料圧力の指標となる圧力、言い換えれば燃料噴射弁２０の内部の燃料圧力の変化に伴って変化する燃料圧力を適正に検出することができるのであれば、燃料噴射弁２０に直接取り付けられる態様に限らず、任意に変更することができる。具体的には、圧力センサを分岐通路３１ａやコモンレール３４に取り付けるようにしてもよい。また上記構成における温度センサの取り付け態様は、燃料噴射弁２０から実際に噴射される燃料の温度を適正に検出することができるのであれば、燃料噴射弁２０に直接取り付けられる態様に限らず、任意に変更することができる。具体的には、温度センサを分岐通路３１ａやコモンレール３４に取り付けるようにしてもよい。

　・圧電アクチュエータ２９により駆動されるタイプの燃料噴射弁２０に代えて、例えばソレノイドコイルなどを備えた電磁アクチュエータによって駆動されるタイプの燃料噴射弁を採用することもできる。

　・四つの気筒を有するディーゼル機関に限らず、単気筒のディーゼル機関や、二つの気筒を有するディーゼル機関、三つの気筒を有するディーゼル機関、あるいは五つ以上の気筒を有するディーゼル機関にも、本発明は適用することができる。

　１…車両、２…クラッチ機構、３…手動変速機、４…車輪、１０…ディーゼル機関、１１…気筒、１１ａ…燃焼室、１２…吸気通路、１３…ピストン、１４…クランクシャフト、１５…排気通路、１６…過給器、１７…コンプレッサ、１８…タービン、２０…燃料噴射弁、２１…ハウジング、２２…ニードル弁、２３…噴射孔、２４…スプリング、２５…ノズル室、２６…圧力室、２７…導入通路、２８…連通路、２９…圧電アクチュエータ、２９ａ…弁体、３０…排出路、３１ａ…分岐通路、３１ｂ…供給通路、３２…燃料タンク、３３…燃料ポンプ、３４…コモンレール、３５…リターン通路、４０…電子制御ユニット、４１…燃料センサ、４２…過給圧センサ、４３…クランクセンサ、４４…水温センサ、４５…備蓄量センサ、４６…アクセル操作量センサ、４７…車速センサ、４８…クラッチスイッチ。

Claims

　ディーゼル機関の燃焼に供される燃料のセタン価を推定するべく予め定めた噴射量での燃料噴射を実行するセタン価推定装置であって、
　前記燃料の燃焼に伴う発生熱量の指標値を検出するとともに前記予め定めた噴射量での燃料噴射の実行に伴い発生する前記ディーゼル機関の出力トルクの指標値を算出し、それら指標値に基づいて前記セタン価を推定する
ことを特徴とするセタン価推定装置。
　請求項１に記載のセタン価推定装置において、
　当該装置は、前記セタン価の推定値と前記出力トルクの指標値との関係を予め記憶しており、前記発生熱量の指標値に基づいて前記関係を補正するとともに、その補正した関係と前記出力トルクの指標値とに基づいて前記セタン価の推定値を算出する
ことを特徴とするセタン価推定装置。
　請求項１に記載のセタン価推定装置において、
　当該装置は、前記セタン価の推定値と前記出力トルクの指標値との関係を予め記憶しており、前記発生熱量の指標値に基づいて前記出力トルクの指標値を補正するとともに、その補正した指標値と前記関係とに基づいて前記セタン価の推定値を算出する
ことを特徴とするセタン価推定装置。
　請求項１に記載のセタン価推定装置において、
　当該装置は、前記発生熱量の指標値に応じて補正した噴射量に基づき前記セタン価の推定のための燃料噴射を実行するとともに、同燃料噴射の実行に伴い算出した前記出力トルクの指標値に基づいて前記セタン価を推定する
ことを特徴とするセタン価推定装置。
　請求項１～４のいずれか一項に記載のセタン価推定装置において、
　当該装置は、前記燃料の発生熱量を検出するべく予め定めた噴射量での燃料噴射を実行するとともに同燃料噴射の実行に伴い発生する前記ディーゼル機関の出力トルクの指標値を算出し、その算出した指標値を前記発生熱量の指標値とする
ことを特徴とするセタン価推定装置。
　請求項５に記載のセタン価推定装置において、
　当該装置は、前記発生熱量の検出のための燃料噴射を目標噴射量に基づき実行するものであり、
　燃料噴射弁内部の燃料圧力の指標となる燃料圧力を検出する圧力センサをさらに備え、燃料噴射時に前記圧力センサによって検出された燃料圧力の変動波形に基づいて前記目標噴射量を補正する
ことを特徴とするセタン価推定装置。
　請求項６に記載のセタン価推定装置において、
　当該装置は、前記検出した燃料圧力の変動波形に基づいて前記燃料噴射弁の実動作特性を算出するとともに、該算出した実動作特性と予め定められた基本動作特性との差に基づいて前記目標噴射量を補正する
ことを特徴とするセタン価推定装置。
　請求項５～７のいずれか一項に記載のセタン価推定装置において、
　当該装置は、前記発生熱量の検出のための燃料噴射を目標噴射量に基づき実行するものであり、
　前記燃料の温度を温度センサにより検出するとともに、その検出した燃料温度に基づいて前記目標噴射量を補正する
ことを特徴とするセタン価推定装置。
　請求項８に記載のセタン価推定装置において、
　当該装置は、前記温度センサによる燃料温度の検出を前記発生熱量の検出のための燃料噴射の実行開始直前において行うものである
ことを特徴とするセタン価推定装置。
　請求項１～９のいずれか一項に記載のセタン価推定装置において、
　当該装置は、前記セタン価の推定のための燃料噴射を目標燃料噴射量に基づき実行するものであり、
　燃料噴射弁内部の燃料圧力の指標となる燃料圧力を検出する圧力センサをさらに備え、燃料噴射時に前記圧力センサによって検出された燃料圧力の変動波形に基づいて前記目標燃料噴射量を補正する
ことを特徴とするセタン価推定装置。
　請求項１０に記載のセタン価推定装置において、
　当該装置は、前記検出した燃料圧力の変動波形に基づいて前記燃料噴射弁の実動作特性を算出するとともに、該算出した実動作特性と予め定められた基本動作特性との差に基づいて前記目標燃料噴射量を補正する
ことを特徴とするセタン価推定装置。
　請求項１～１１のいずれか一項に記載のセタン価推定装置において、
　当該装置は、前記セタン価の推定のための燃料噴射を目標燃料噴射量に基づき実行するものであり、
　前記燃料の温度を温度センサにより検出するとともに、その検出した燃料温度に基づいて前記目標燃料噴射量を補正する
ことを特徴とするセタン価推定装置。
　請求項１２に記載のセタン価推定装置において、
　当該装置は、前記温度センサによる燃料温度の検出を前記セタン価の推定のための燃料噴射の実行開始直前において行うものである
ことを特徴とするセタン価推定装置。
　請求項６または７または１０または１１に記載のセタン価推定装置において、
　前記圧力センサは前記燃料噴射弁に取り付けられている
ことを特徴とするセタン価推定装置。