実施の形態1.
[システム構成の説明]
 図1は、本発明の実施の形態1のシステム構� �を説明するための図である。図1に示すよう� ��、本実施形態のシステムは、図1に示すシス テムは、車両等に搭載されるディーゼルエン ジン(圧縮着火内燃機関)10を備えている。本� �明において、ディーゼルエンジン10の気筒数 や気筒配置は特に限定されるものではない。 図1には、ディーゼルエンジン10の一つの気筒 の断面が示されている。

 ディーゼルエンジン10の各気筒には、ピ� �トン12と、吸気弁14と、排気弁16と、筒内に� �接に燃料を噴射可能な燃料インジェクタ18と が設けられている。吸気弁14には、吸気通路2 0が連通し、排気弁16には、排気通路22が連通� ��ている。

 ディーゼルエンジン10へは、燃料タンク23 から燃料が供給される。燃料は、燃料ポンプ 24によって加圧されて、燃料インジェクタ18� �供給される。

 吸気通路20には、スロットル弁26が設置さ れている。吸気通路20と排気通路22との間に� �、排気通路22内のガスの一部を吸気通路20に� ��流させるEGR(Exhaust Gas Recirculation)を行うた� �のEGR通路28が設けられている。EGR通路28の途� ��には、EGR通路28を通る排気ガス(EGRガス)を冷 却するためのEGRクーラ30が設置されている。E GRクーラ30の下流側には、EGR量を制御するた� �のEGR弁32が設置されている。

 スロットル弁26より上流側の吸気通路20に は、吸入空気量を検出するエアフロセンサ34� ��設置されている。スロットル弁26より下流� �の吸気通路20には、吸気圧を検出する吸気圧 センサ36が設置されている。

 また、本実施形態のシステムは、気筒内� ��圧力を検出する筒内圧センサ38を有してい� �。筒内圧センサ38は、少なくとも一つの気筒 に設置されていればよい。

 更に、本実施形態のシステムは、ディー� ��ルエンジン10のクランク軸の回転角度を検� �するクランク角センサ40と、車両のアクセル ペダル位置を検出するアクセルポジションセ ンサ42と、ECU(Electronic Control Unit)50とを備え� �いる。ECU50には、前述した燃料インジェクタ 18、スロットル弁26、EGR弁32等の各種アクチュ エータと、エアフロセンサ34、吸気圧センサ3 6、筒内圧センサ38、クランク角センサ40、ア� ��セルポジションセンサ42等の各種センサと� �接続されている。

[実施の形態1の特徴]
 燃料インジェクタ18から燃料が噴射され始� �てから着火するまでには、ある程度の遅れ� �生ずる。この遅れの長さを着火遅れ期間と� �う。着火すると、筒内圧が急上昇するので� �筒内圧を検出することにより、実際の着火� �検知することができる。本実施形態のシス� �ムでは、ECU50は、筒内圧センサ38で検出され� ��筒内圧に基づいて、着火遅れ期間を算出す� ��機能を有している。

 運転条件が同じである場合、着火遅れ期� ��は、燃料のセタン価に応じて決定される。� ��って、着火遅れ期間とセタン価との関係を� ��用すれば、筒内圧から求めた着火遅れ期間� ��基づいて、燃料のセタン価を算出すること� ��できる。

 図2は、所定の標準状態における、着火遅 れ期間とセタン価との関係を示す図である。 セタン価が高い場合ほど着火遅れ期間は短く なり、セタン価が低い場合ほど着火遅れ期間 は長くなるが、この場合、着火遅れ期間の変 化に対するセタン価の傾き(変化割合)は、一� ��ではない。すなわち、図2に示すように、着 火遅れ期間が短い場合ほど、着火遅れ期間に 対するセタン価の傾きは急になり、着火遅れ 期間が長い場合ほど、着火遅れ期間に対する セタン価の傾きは緩やかになる。

 着火遅れ期間に対するセタン価の傾きが� ��過ぎると、次のような理由から、セタン価� ��精度良く求めることが困難となる。図3は、 検出要求精度を満足することのできるセタン 価の傾きの上限を説明するための図である。 筒内圧センサ38には、固有のサンプリング期� ��δt(例えば、0.066ms程度)があるので、着火遅� ��期間の検出精度も、サンプリング期間δtに� ��って決定される。セタン価検出の要求精度� ��pとしたとき、着火遅れ期間の検出精度に相 当するサンプリング期間δtの間に、セタン価 が要求精度pより大きく変化すると、セタン� �検出精度が要求精度pを超えてしまう。よっ� ��、図3に示すように、着火遅れ期間に対する セタン価の傾きが、筒内圧センサ38のサンプ� ��ング期間δtと要求精度pとで定まる傾きより 急である場合には、要求精度pを満足するこ� �ができないこととなる。

 上述のような事情から、セタン価を高精� ��に求めるためには、着火遅れ期間に対する� ��タン価の傾きが、ある上限値よりも緩やか� ��あることが必要となる。図2中では、着火遅 れ期間がδtd1より短い領域(Aで示す領域)では� ��着火遅れ期間に対するセタン価の傾きがそ� ��上限値より急になってしまうため、高精度� ��セタン価検出ができない。このため、セタ� ��価が図2中のcn1より大きい高セタン価燃料が 使用されている場合には、セタン価を高精度 に検出できなくなる。

 一方、図2中で、セタン価がcn2より低い燃 料の場合には、着火遅れ期間に対するセタン 価の傾きが極めて緩やかになるので、セタン 価が僅かに小さくなっても、着火遅れ期間が 大幅に増大する。このような領域(Bで示す領� ��)では、燃焼が不安定になったり失火状態に なったりし易く、正常に着火しにくいので、 着火遅れ期間を適正に検出することが困難で ある。このため、セタン価を高精度に検出す ることが極めて困難となる。

 以上のようなことから、セタン価を高精� ��に検出するためには、着火遅れ期間に対す� ��セタン価の傾きが、所定の範囲内(以下「高 精度検出可能傾き」と称する)に入っている� �要がある。図2に示す標準状態においては、� ��精度検出可能傾きの範囲、つまり、セタン� ��を高精度に検出することができる範囲は、� ��火遅れ期間ではδtd1からδtd2までの範囲に限 られ、セタン価ではcn2からcn1までの範囲に限 られる。

 ところで、ディーゼルエンジン10の制御� �ラメータの中には、着火遅れ期間に影響を� �えるものが存在する。例えば、吸入空気量� �減少させると着火遅れ期間は長くなり、吸� �空気量を増加させると着火遅れ期間は短く� �る。

 図4中の破線は、着火遅れ期間が標準状態 に比して長くなるように、ディーゼルエンジ ン10の制御パラメータを補正した状態(以下「 着火遅れ期間延長状態」と称する)での着火� �れ期間とセタン価との関係を示している。� �準状態に対し着火遅れ期間を延長すると、� �火遅れ期間とセタン価との関係を示すグラ� �の形状が変化するので、高精度検出可能傾� �の範囲も変化する。すなわち、着火遅れ期� �延長状態では、図4に示す範囲が高精度検出� ��能傾きとなる。よって、セタン価を高精度� ��検出できる範囲は、着火遅れ期間が図4中の δtd1’からδtd2’までの範囲へと変化する。� �のため、セタン価がcn1以上の燃料であって� �、セタン価を高精度に検出することができ� �。

 そこで、本実施形態では、使用されてい� ��燃料が高セタン価燃料である場合には、着� ��遅れ期間が標準状態よりも長くなるように� ��ィーゼルエンジン10の制御パラメータを補� �した上で、セタン価の検出を行うこととし� �。これにより、標準状態ではセタン価の高� �度検出が困難な高セタン価燃料であっても� �セタン価を高精度に検出することができる� �

 一方、図5中の破線は、着火遅れ期間が標 準状態に比して短くなるように、ディーゼル エンジン10の制御パラメータを補正した状態( 以下「着火遅れ期間短縮状態」と称する)で� �着火遅れ期間とセタン価との関係を示して� �る。標準状態に対し着火遅れ期間を短縮す� �と、着火遅れ期間とセタン価との関係を示� �グラフの形状が変化するので、高精度検出� �能傾きの範囲も変化する。すなわち、着火� �れ期間短縮状態では、図5に示す範囲が高精� ��検出可能傾きとなる。よって、セタン価を� ��精度に検出できる範囲は、着火遅れ期間が� ��5中のδtd1’’からδtd2’’までの範囲へと� �化する。このため、セタン価がcn2以下の燃� �であっても、セタン価を高精度に検出する� �とができる。

 そこで、本実施形態では、使用されてい� ��燃料が低セタン価燃料である場合には、着� ��遅れ期間が標準状態よりも短くなるように� ��ィーゼルエンジン10の制御パラメータを補� �した上で、セタン価の検出を行うこととし� �。これにより、標準状態ではセタン価の高� �度検出が困難な低セタン価燃料であっても� �セタン価を高精度に検出することができる� �

[実施の形態1における具体的処理]
 図6および図7は、上記の機能を実現するた� �に本実施形態においてECU50が実行するルーチ ンのフローチャートである。

 図6に示すルーチンによれば、まず、所定の セタン価測定燃料噴射条件が成立しているか 否かが判別される(ステップ100)。本実施形態� ��は、セタン価をより高い精度で検出するた� ��、次のようなセタン価測定燃料噴射条件が� ��立しているときに、セタン価の検出を行う� ��ととしている。
 (1)アクセルオフ状態であること。
 (2)吸入空気量が規定値Ga*以上であること。
 (3)エンジン回転数が規定範囲内(例えば、140 0rpm以上3000rpm未満)にあること。

 ステップ100では、上記(1)~(3)の各条件がす べて満足されている場合に、セタン価測定燃 料噴射条件が成立しているものと判定される 。本実施形態では、上記条件(1)を設けたこと により、ディーゼルエンジン10が減速時の燃� ��カット状態にあるときに、セタン価検出を� ��うことができる。このため、外乱の少ない� ��件で検出を行うことができ、検出精度を向� ��することができる。上記条件(2)は、市場で� ��用が想定される各種の燃料が燃焼可能な吸� ��空気量として、実験等に基づいて予め定め� ��れる。上記条件(3)は、エンジン回転数がア� ��ドル回転数まで低下する前に、すなわちア� ��ドル時の燃料噴射が開始される前に、セタ� ��価検出を行うための条件である。

 上記ステップ100で、セタン価測定燃料噴� ��条件が満足されていないと判定された場合� ��は、本ルーチンの今回の実行がそのまま終� ��される。一方、セタン価測定燃料噴射条件� ��満足されていると判定された場合には、次� ��、燃料インジェクタ18により、セタン価測� �燃料噴射が実行される(ステップ102)。このセ タン価測定燃料噴射の噴射量は、運転者に違 和感を感じさせないようにするため、トルク の変化量が許容範囲内となるような規定燃料 噴射量とされる。また、セタン価測定燃料噴 射の噴射時期は、圧縮行程または膨張行程に おける規定時期とされる。この規定時期は、 セタン価測定燃料が燃焼したときのトルク上 昇量をなるべく抑制することができるように 、実験等に基づいて予め定められる。

 次いで、セタン価測定燃料噴射が実行さ� ��た気筒における筒内圧(筒内圧履歴)が筒内� �センサ38によって検出される(ステップ104)。� ��いて、その検出された筒内圧に基づいて、� ��火遅れ期間δtdが算出される(ステップ106)。� ��お、筒内圧から着火遅れ期間δtdを算出する 方法は、公知であり、例えば日本特開2005-3445 57号公報に記載された方法などの各種の方法� ��用いることができるので、ここでは説明を� ��略する。

 次に、上記ステップ106で算出された着火� ��れ期間δtdが、セタン価を高精度に検出可能 な範囲であるδtd1とδtd2との間に入っている� �否か(δtd1≦δtd≦δtd2の成否)が判別される(ス テップ108)。本実施形態のECU50には、図2に示� �ような、着火遅れ期間とセタン価との関係� �表すマップ(以下「セタン価導出マップ」と� ��する)が吸入空気量毎に記憶されている。そ して、各セタン価導出マップにおいては、セ タン価を高精度に検出可能な着火遅れ期間の 下限値δtd1および上限値δtd2が、実験等に基� �いて予め定められている。ステップ108では� �それらのセタン価導出マップのうちから、� �アフロセンサ34および吸気圧センサ36の信号� ��基づいて算出される吸入空気量に対応する� ��タン価導出マップが検索され、そのセタン� ��導出マップにおけるδtd1およびδtd2の値を用 いて、上記の判断が実行される。

 上記ステップ108で、δtd1≦δtd≦δtd2が成� �認められた場合には、着火遅れ期間δtdに対� ��るセタン価の傾きが高精度検出可能傾きの� ��囲にあるので、セタン価の高精度検出が可� ��な状態であると判断できる。そこで、この� ��合には、上記ステップ106で算出された着火� ��れ期間δtdをセタン価導出マップに代入する ことにより、セタン価が導出される(ステッ� �110)。

 一方、上記ステップ108で、δtd1≦δtd≦δtd 2が成立しないと判定された場合には、セタ� �価の高精度検出が困難な状態であると判断� �きる。そこで、この場合には、次に、上記� �テップ106で算出された着火遅れ期間δtdが上� ��下限値δtd1より短いか否か(δtd<δtd1の成否 )が判別される(図7のステップ112)。

 上記ステップ112で、着火遅れ期間δtdが上 記下限値δtd1より短いと判定された場合には� ��着火遅れ期間δtdが長くなるように、ディー ゼルエンジン10の制御パラメータを補正する� ��理(本実施形態では吸入空気量を減少させる 処理)が実行される(ステップ114)。アクセルオ フ状態におけるディーゼルエンジン10では、� ��常、スロットル弁26の開度は小さくされ、EG R弁32の開度は大きくされている。この状態で は、筒内に流入する吸入空気の多くは、排気 通路20からEGR通路28を通って還流した空気(EGR� ��ス)である。よって、EGR弁32の開度を小さく� ��ることにより、吸入空気量を減少させるこ� ��ができる。そこで、上記ステップ114の具体� ��な処理としては、EGR弁32の開度を小さくす� �ことが実行される。

 上記ステップ114の処理に続いて、セタン� ��測定燃料噴射が実行される(ステップ116)。� �のステップ116の処理は、上記ステップ102の� �理と同様である。次いで、セタン価測定燃� �噴射が実行された気筒における筒内圧(筒内� ��履歴)が筒内圧センサ38によって検出される( ステップ118)。なお、上記ステップ114の処理� �よって吸入空気量が減少しているので、こ� �ステップ118で検出される筒内圧は、上記ス� �ップ104で検出された筒内圧よりも低くなる� �

 続いて、上記ステップ118で検出された筒� ��圧に基づいて、上記ステップ106と同様の手� ��により、着火遅れ期間δtdが算出される(ス� �ップ120)。このステップ120で算出された着火� ��れ期間δtdは、上記ステップ106で算出された 着火遅れ期間δtdよりも長くなる。

 次に、上記ステップ120で算出された着火� ��れ期間δtdが、セタン価を高精度に検出可能 な範囲の上限値δtd1’および下限値δtd2’の� �に入っていること(δtd1’≦δtd≦δtd2’)が確� ��される(ステップ122)。この上限値δtd1’およ び下限値δtd2’は、減少補正後の吸入空気量� ��対応するセタン価導出マップを参照するこ� ��により取得することができる(図4参照)。

 上記ステップ122の処理が終了すると、図7 に示すサブルーチンが終了し、図6のステッ� �110の処理が行われる。すなわち、上記ステ� �プ120で算出された着火遅れ期間δtdを、減少� ��正後の吸入空気量に対応するセタン価導出� ��ップに代入することにより、セタン価が導� ��される。ここでは、セタン価の傾きが高精� ��検出可能傾きとなるような上限値δtd1’お� �び下限値δtd2’の間に着火遅れ期間δtdが入� �ているので、セタン価を高精度に求めるこ� �ができる。

 一方、図7のステップ112で、上記ステップ 106で算出された着火遅れ期間δtdがステップ10 8で求めた下限値δtd1より短くないと判定され た場合には、ステップ108での判定結果と合わ せて、着火遅れ期間δtdがステップ108で求め� �上限値δtd2を超えていると判断することがで きる。そこで、この場合には、着火遅れ期間 δtdが短くなるように、ディーゼルエンジン10 の吸入空気量を増加させる処理が実行される (ステップ124)。前述したように、アクセルオ� ��状態におけるディーゼルエンジン10では、� �ロットル弁26の開度は小さくされ、EGR弁32の� ��度は大きくされており、筒内に流入する吸� ��空気の多くは、EGR通路28を通って還流するEG Rガスである。よって、スロットル弁26の開度 を大きくすることにより、吸入空気量を増加 させることができる。そこで、上記ステップ 124の具体的な処理としては、スロットル弁26� ��開度を大きくすることが実行される。

 上記ステップ124の処理に続いて、セタン� ��測定燃料噴射が実行される(ステップ126)。� �のステップ126の処理は、上記ステップ102の� �理と同様である。次いで、セタン価測定燃� �噴射が実行された気筒における筒内圧(筒内� ��履歴)が筒内圧センサ38によって検出される( ステップ128)。なお、上記ステップ124の処理� �よって吸入空気量が増加しているので、こ� �ステップ128で検出される筒内圧は、上記ス� �ップ104で検出された筒内圧よりも高くなる� �

 続いて、上記ステップ128で検出された筒� ��圧に基づいて、上記ステップ106と同様の手� ��により、着火遅れ期間δtdが算出される(ス� �ップ130)。このステップ130で算出された着火� ��れ期間δtdは、上記ステップ106で算出された 着火遅れ期間δtdよりも短くなる。

 次に、上記ステップ130で算出された着火� ��れ期間δtdが、セタン価を高精度に検出可能 な範囲の上限値δtd1’’および下限値δtd2’� �の間に入っていること(δtd1’’≦δtd≦δtd2� �’)が確認される(ステップ132)。この上限値δ td1’’および下限値δtd2’’は、増加補正後� ��吸入空気量に対応するセタン価導出マップ� ��参照することにより取得することができる( 図5参照)。

 上記ステップ132の処理が終了すると、図7 に示すサブルーチンが終了し、図6のステッ� �110の処理が行われる。すなわち、上記ステ� �プ130で算出された着火遅れ期間δtdを、増加� ��正後の吸入空気量に対応するセタン価導出� ��ップに代入することにより、セタン価が導� ��される。ここでは、セタン価の傾きが高精� ��検出可能傾きとなるような上限値δtd1’’� �よび下限値δtd2’’の間に着火遅れ期間δtd� �入っているので、セタン価を高精度に求め� �ことができる。

 なお、万一、上記ステップ122でδtd1’≦δ td≦δtd2’の成立が認められなかった場合、� �るいは、上記ステップ132でδtd1’’≦δtd≦δ td2’’の成立が認められなかった場合には、 ステップ112以下の処理を再度実行するように してもよい。

 以上説明したように、本実施形態によれ� ��、着火遅れ期間が短く、着火遅れ期間に対� ��るセタン価の傾きが急過ぎるためにセタン� ��を精度良く求めることが困難な場合には、� ��火遅れ期間が長くなるようにディーゼルエ� ��ジン10の制御パラメータを補正した上で、� �タン価の検出を行うことができる。このた� �、例えばGTL燃料などの高セタン価燃料が使� �されている場合であっても、セタン価を精� �良く検出することができる。

 一方、着火遅れ期間が長く、着火遅れ期� ��に対するセタン価の傾きが緩やか過ぎるた� ��にセタン価を精度良く求めることが困難な� ��合には、着火遅れ期間が短くなるようにデ� ��ーゼルエンジン10の制御パラメータを補正� �た上で、セタン価の検出を行うことができ� �。このため、例えば分解軽油などの低セタ� �価燃料が使用されている場合であっても、� �タン価を精度良く検出することができる。

 燃料のセタン価が高い場合には、着火し� ��いので、標準的なセタン価の場合と比べて� ��EGR量を多くしたり、燃料噴射時期を遅延し� ��りしても、安定した燃焼を行わせることが� ��きる。このため、使用可能な運転条件の領� ��が広くなるので、燃費性能やエミッション� ��能などを向上する観点において、より適切� ��条件で運転することが可能となる。一方、� ��料のセタン価が低い場合には、上記と逆の� ��情となる。本発明によれば、幅広いセタン� ��の燃料に対して、セタン価を高精度に検出� ��ることができる。このため、多種多様な燃� ��が使用される場合に、各燃料のセタン価に� ��じて、最適なエンジン制御を行うことが可� ��となる。

 なお、本実施形態では、着火遅れ期間を� ��長または短縮させる際に、ディーゼルエン� ��ン10の吸入空気量を補正することとしてい� �が、本発明では、吸入空気量以外の制御パ� �メータを補正することによって着火遅れ期� �を延長または短縮させるようにしてもよい� �吸入空気量以外の制御パラメータとしては� �例えば、圧縮比(圧縮比可変機構を備えたエ� ��ジンでは機械圧縮比、吸気弁閉じ時期可変� ��構を備えたエンジンでは実圧縮比)、吸気温 度(EGRクーラあるいはインタークーラの冷却� �を可変とする機構を備えたエンジンの場合)� ��吸気酸素濃度(EGR率)等が挙げられる。

 また、本実施形態では、使用燃料が高セ� ��ン価燃料であると判別された場合(δtd<δtd 1の場合)と、使用燃料が低セタン価燃料であ� ��と判別された場合(δtd>δtd2の場合)との両� ��の場合について、着火遅れ期間を補正して� ��タン価を検出することとしているが、本発� ��では、使用燃料が高セタン価燃料であると� ��別された場合にのみ、着火遅れ期間を補正( 延長)してセタン価を検出するようにしても� �い。

 また、上述した実施の形態1においては、 筒内圧センサ38が前記第1の発明における「筒 内圧検出手段」に相当している。また、ECU50� ��、上記ステップ106の処理を実行することに� ��り前記第1の発明における「着火遅れ期間算 出手段」が、上記ステップ108および112の処理 を実行することにより前記第1の発明におけ� �「高セタン価燃料判別手段」が、上記ステ� �プ114の処理を実行することにより前記第1の� ��明における「着火遅れ期間延長手段」が、� ��記ステップ120の処理を実行することにより� ��記第1の発明における「着火遅れ期間再算出 手段」が、上記ステップ110の処理を実行する ことにより前記第1の発明における「セタン� �算出手段」が、上記ステップ108および112の� �理を実行することにより前記第3の発明にお� ��る「低セタン価燃料判別手段」が、上記ス� ��ップ124の処理を実行することにより前記第3 の発明における「着火遅れ期間短縮手段」が 、上記ステップ120および130の処理を実行する ことにより前記第3の発明における「着火遅� �期間再算出手段」が、それぞれ実現されて� �る。