JP2004239230A - 内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高価なセンサ等を新たに設けずに、使用している燃料のセタン価等に応じた燃料噴射時期制御等を実現する。
【解決手段】吸入空気量Ｑａｉｒを求め（Ｓ３１０）、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとから燃料噴射量Ｑ ｍａｉｎを求め（Ｓ３２０）、排気系の空燃比センサの信号から実空燃比ＡＦ ｒｅａｌを求める（Ｓ３３０）。所定の運転条件において、吸入空気流量Ｑ ａｉｒを実空燃比ＡＦ ｒｅａｌで除して実燃料供給重量Ｇ ｍａｉｎとし、該実燃料供給重量Ｇ ｍａｉｎを主燃料噴射量Ｑ ｍａｉｎで除して実比重Ｇ ｆｕｅｌを求め（Ｓ３５０）、燃料温度ＴＦで修正して２０℃での標準比重Ｇ ｓｔｄとする（Ｓ３６０）。この燃料比重が高いほど、燃料噴射時期を進角側に補正する。比重が高ければ、セタン価は低いが、噴射時期を進角させることで、セタン価低下に伴う燃焼悪化を補うことができる。
【選択図】 図１２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関に使用されている燃料のセタン価やオクタン価等の燃料性状に応じて燃料噴射時期や点火時期あるいは排気還流量などを適切に制御する内燃機関の燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関で使用している燃料の燃料性状を判定する技術として、特許文献１に、セタン価センサが開示されている。この従来例は、市場の軽油燃料のセタン価が常に一定ではなく、安定な運転ができないことから、給油された軽油のセタン価を判定し、その判定値に応じたタイミングで燃料を噴射することを目的としている。
【０００３】
特許文献１のセタン価センサにおけるセタン価の判定方法は、軽油の粘度とセタン価とには比例関係があるということを前提としており、軽油の粘度測定手段として、燃料タンク内に、錘に作用する重力により落下する振り子を設けるとともに、粘度により左右される振り子の落下時間を計測する機構を設け、その落下時間から粘度を求めている。そして、検出した粘度に対して、そのときの燃料温度に基づく補正を加えて、セタン価を判定する構成となっている。
【０００４】
他の従来例として、特許文献２には、ディーゼルエンジンの燃焼制御装置が開示されている。この燃焼制御装置は、筒内圧センサによる着火時期検出手段を有しており、市場での燃料のセタン価のばらつき等により、目標とする着火時期と実着火時期とが異なる場合に、目標通りの着火時期となるように、噴射時期やＥＧＲ率等を変更するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
実公平３−４５１８１号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平１１−１０７８２０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載のセタン価判定方法は、上記のように、軽油の粘度とセタン価とには比例関係があり、粘度が高いほどセタン価も高くなる、ということを前提としている。
【０００８】
しかしながら、これについて、本発明者らが実施した研究では、図４に示すように、軽油の粘度とセタン価との相関は低く、しかも反比例の関係であり、粘度が高いほどセタン価は低くなる傾向を有している。従って、軽油の粘度とセタン価との関係が比例関係であるか逆比例関係であるかということは別にしても、粘度を検出することではセタン価を精度良く検出することは出来ないことが判明した。
【０００９】
また、特許文献１のような方法では、燃料の粘度測定のために複雑な機構が必要であり、燃料タンクの設計上の制約や生産性の悪化などが伴う。
【００１０】
しかも、車両が傾けば燃料タンク内の粘度測定機構自体のフリクションが変化することが想定され、このような理由からも正確な粘度測定は困難である。
【００１１】
一方、特許文献２のようなディーゼルエンジンの燃焼制御装置においては、実着火時期の目標着火時期に対する差分を検出してセタン価を判定することになるが、この場合には、実着火時期の検出のために、ピエゾ式圧力センサなどからなる高価な筒内圧センサが必要となり、しかもセタン価以外の全ての外乱による着火時期の遅れが上記の差分に含まれているので、セタン価を正確に検出することは困難である。
【００１２】
ここで、本発明者らが調査した市場における燃料の標準比重（標準温度２０℃での比重）と燃料性状の関係を図２〜図６に示す特性図に基づいて説明する。図２から図４は軽油の特性を示し、図５，図６はガソリンの特性を示す。
【００１３】
軽油においては、図２に示すように、セタン価は標準比重（以下単に密度という）に反比例して低下する。この理由は、図３に示すように、密度が高いほど、セタン価が低くて蒸発性が低いベンゼン環構造を持つ芳香族炭化水素成分が多く含まれている、ということに起因している。また芳香族炭化水素類は多環構造に直鎖や側鎖構造のものが繋がっており、カーボン数が多くて重質になっていることが一般的であって、このため芳香族炭化水素成分が多くなると粘度が高くなる。従って、粘度は密度に比例して高くなるため、図４に示すようにセタン価は粘度に反比例して低下する。
【００１４】
一方、ガソリンにあっても、軽油と同様に、図６に示すように、密度が高いほどセタン価が低くて蒸発性が低いベンゼン環構造を持つ芳香族炭化水素成分が多くなる。周知のようにセタン価とオクタン価は逆の作用となるものであり、図５に示すように、オクタン価は密度に比例して高くなる。
【００１５】
本発明は、このような実情に鑑み、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンを問わず、実用的で精度良く、使用している燃料の質に応じて燃焼を制御することのできる内燃機関の燃焼制御装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関の燃焼制御装置は、セタン価やオクタン価が燃料の密度つまり比重に相関していることに着目したものであり、使用している燃料の実比重を検出する比重検出手段と、検出された燃料の実比重に基づいて内燃機関の燃焼を制御する燃焼制御手段と、を備えている。
【００１７】
上記燃焼制御手段は、燃料の実比重を用いて、例えば、ディーゼルエンジンにおける燃料噴射時期、排気還流量、あるいはガソリンエンジンにおける点火時期、等を補正し、燃焼を最適に制御する。
【００１８】
また、上記比重検出手段は、例えば、
内燃機関の燃料噴射装置における燃料噴射期間（Ｍ ｐｅｒｉｏｄ）と噴射圧力（ＰＣＲ）とから燃料噴射量（Ｑ ｍａｉｎ）を求める手段と、
この燃料噴射量（Ｑ ｍａｉｎ）と予め設定された基準燃料比重（γｓｔｄ）と燃料温度（ＴＦ）とから基準燃料噴射重量（Ｇ ｍａｉｎ）を求める手段と、
上記基準燃料噴射重量（Ｇ ｍａｉｎ）とエアフロメータにより検出された空気重量（Ｇ ａｉｒ）とから基準空燃比（ＡＦ ｓｔｄ）を求める手段と、
上記基準空燃比（ＡＦ ｓｔｄ）と空燃比センサにより検出された実空燃比（ＡＦ ｒｅａｌ）とを対比させ、実燃料比重（γ ｒｅａｌ）を求める手段と、
を備えて構成される。
【００１９】
【発明の効果】
この発明によれば、使用している燃料の比重を検出し、これに基づいて内燃機関の燃焼を制御するので、簡便にかつ使用している燃料の特性に適した燃焼制御を行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の燃焼制御装置を備えたエンジンシステムの構成図であり、軽油を燃料とするディーゼルエンジンを例にして構成したものである。
【００２２】
図１において、１はディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと記述する）を示し、３はこのエンジン１の排気通路を示す。
【００２３】
エンジン１の排気通路３の上流側部分を構成する排気出口通路３ａは、過給機のタービン３ｂに接続されており、その下流に、排気後処理装置（例えば酸化触媒、ＮＯｘ触媒）を内部に収容したケーシング２０が直列に配置されている。上記ケーシング２０の入口部には、実空燃比検出手段となる空燃比センサ３７が設けられている。この空燃比センサ３７は、例えば、酸素イオン伝導性固体電解質を用いて、排気中の酸素濃度を検出し、酸素濃度から空燃比を求める。
【００２４】
排気還流装置として、吸気通路２の吸気コレクタ２ｃと排気出口通路３ａとの間には、排気の一部を還流するためのＥＧＲ通路４が設けられており、ここに、ステッピングモータにて開度が連続的に制御可能なＥＧＲ弁５が介装されている。
【００２５】
吸気通路２は、上流位置にエアクリーナ２ａを備え、その出口側に、吸入空気量検出手段となるエアフロメータ７が設けられている。そして、エアフロメータ７の下流に、過給機のコンプレッサ２ｂが配置されているとともに、このコンプレッサ２ｂと吸気コレクタ２ｃとの間に、アクチュエータ（例えばステッピングモータ式）によって開閉駆動される吸気絞り弁６が介装されている。
【００２６】
エンジン１の燃料供給系は、ディーゼル用燃料である軽油を蓄える燃料タンク６０と、燃料をエンジン１の燃料噴射装置１０へ供給するための燃料供給通路１６と、エンジン１の燃料噴射装置１０からのリターン燃料（スピル燃料）を燃料タンク６０に戻すための燃料戻り通路１９と、を備えている。
【００２７】
このエンジン１の燃料噴射装置１０は、公知のコモンレール式燃料噴射装置であって、サプライポンプ１１と、コモンレール（蓄圧室）１４と、気筒毎に設けられた燃料噴射弁１５と、から大略構成され、サプライポンプ１１により加圧された燃料が燃料供給通路１２を介してコモンレール１４にいったん蓄えられたあと、コモンレール１４内の高圧燃料が各気筒の燃料噴射弁１５に分配される。
【００２８】
上記コモンレール１４には、該コモンレール１４内の燃料の圧力および温度を検出するために、圧力センサ３４および温度センサ３５が設けられている。また、コモンレール１４内の燃料圧力を制御するために、サプライポンプ１１からの吐出燃料の一部が、一方向弁１８を具備したオーバーフロー通路１７を介して燃料供給通路１６に戻されるようになっている。詳しくは、オーバーフロー通路１７の流路面積を変える圧力制御弁１３が設けられており、この圧力制御弁１３がエンジンコントロールユニット３０からのデューティ信号に応じてオーバーフロー通路１７の流路面積を変化させる。これにより、サプライポンプ１１からコモンレール１４への実質的な燃料吐出量が調整され、コモンレール１４内の燃料圧力が制御される。
【００２９】
燃料噴射弁１５は、エンジンコントロールユニット３０からのＯＮ−ＯＦＦ信号によって開閉される電子式の噴射弁であって、ＯＮ信号によって燃料を燃焼室に噴射し、ＯＦＦ信号によって噴射を停止する。そして、燃料噴射弁１５へ印加されるＯＮ信号の期間が長いほど燃料噴射量が多くなり、またコモンレール１４の燃料圧力が高いほど燃料噴射量が多くなる。
【００３０】
また、エンジン１の適宜位置には、内燃機関の温度を代表するものとして、冷却水温度を検出する水温センサ３１が取り付けられている。
【００３１】
エンジンコントロールユニット３０には、吸入空気量を検出するエアフロメータ７の信号（Ｑａ）、水温センサ３１の信号（冷却水温度Ｔｗ）、クランク角度検出用クランク角センサ３２の信号（エンジン回転数Ｎｅの基礎となるクランク角度信号）、気筒判別用クランク角センサ３３の信号（気筒判別信号Ｃｙｌ）、コモンレール１４の燃料圧力を検出する圧力センサ３４の信号（コモンレール圧力ＰＣＲ）、燃料温度を検出する温度センサ３５の信号（燃料温度ＴＦ）、負荷に相当するアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ３６の信号（アクセル開度（負荷）Ｌ）、空燃比センサ３７の信号（Ｏ２）、がそれぞれ入力される。
【００３２】
次に、上記エンジンコントロールユニット３０によって実行される本実施例の制御の内容を、図１１〜１５のフローチャートに基づいて説明する。
【００３３】
図１１は、ディーゼルエンジン１全体の制御に関する基本制御ルーチンである。
【００３４】
このエンジン基本制御ルーチンにおいて、ステップ１００では、冷却水温度Ｔｗ、エンジン回転数Ｎｅ、気筒判別信号Ｃｙｌ、コモンレール圧力ＰＣＲ、エアフロメータ７の信号Ｑａ、燃料温度ＴＦ、アクセル開度Ｌ、空燃比センサの信号Ｏ２、をそれぞれ読み込み、ステップ２００に進む。
【００３５】
ステップ２００ではコモンレール圧力制御を行う。本発明では、コモンレール圧力制御そのものは要部ではないので、簡単に説明する。すなわち、コモンレール圧力制御は、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとをパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索することによりコモンレール１４の目標基準圧力ＰＣＲ０を求め、この目標基準圧力ＰＣＲ０が得られるように圧力制御弁１３のフィードバック制御を実行する。
【００３６】
そして、ステップ２００からステップ３００に進み、燃料比重検出制御を行ない、さらにステップ４００でエンジン排気制御を行なってリターンとなる。
【００３７】
なお、この図１１の基本制御ルーチンは、ディーゼルエンジンの場合を例に説明を行っているが、電子制御式燃料噴射弁を備えるガソリンエンジンの場合でも同様に適用できる。
【００３８】
図１２は、上記ステップ３００の燃料比重検出の制御サブルーチンの詳細を示すフローチャートであり、この制御によって、使用されている燃料の比重が精度良く検出される。
【００３９】
以下、この燃料比重検出制御ルーチンを説明する。ステップ３１０では、吸入空気量を検出するエアフロメータ７の信号Ｑａに基づいて、該信号Ｑａの値をパラメータとしてコントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定の吸入空気量Ｑａｉｒのテーブルデータを検索する。そしてステップ３２０に進む。
【００４０】
ステップ３２０では、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとをパラメータとして設定される主燃料噴射量（燃料供給量）Ｑ ｍａｉｎを、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ３３０に進む。
【００４１】
なお、主燃料噴射量（燃料供給量）Ｑ ｍａｉｎは、前記の方法でなくても、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとをパラメータとして設定される燃料噴射装置の燃料噴射期間Ｍ ｐｅｒｉｏｄを、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して求め、この燃料噴射期間Ｍ ｐｅｒｉｏｄとコモンレール圧力ＰＣＲとをパラメータとして設定される主燃料噴射量（燃料供給量）Ｑ ｍａｉｎを、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して求めるようにしても良い。
【００４２】
ステップ３３０では、空燃比センサ３７の信号Ｏ２に基づいて、該信号Ｏ２の値をパラメータとしてコントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている実空燃比ＡＦ ｒｅａｌのテーブルデータを検索する。そして、ステップ３４０に進む。
【００４３】
ステップ３４０では、燃料性状を検出するのに適した条件か否かを判定する。
【００４４】
例えば、通常、自動車用エンジンにおいては、ＮＯｘ低減のためにＥＧＲ弁５等からなる排気還流装置を備えているのが一般的であるが、運転条件により排気が還流している状態では、排気空燃比がリッチ側にシフトしてしまうため、実空燃比を正確に求めるためには排気還流の補正が必要になる。従って、補正によって実空燃比の検出精度が悪化することの懸念もあるため、実空燃比の検出指令を出すのは、排気還流を停止する領域に限定することが望ましい。
【００４５】
ステップ３４０で検出条件に適していなければ、燃料性状の検出は実施せずにステップ４００に進む。
【００４６】
ステップ３４０で検出条件に適していれば、ステップ３５０に進み、ステップ３１０で求めた吸入空気流量Ｑ ａｉｒとステップ３３０で求めた実空燃比ＡＦ ｒｅａｌとに基づいて、実燃料供給重量Ｇ ｍａｉｎを求める。具体的には、吸入空気流量Ｑ ａｉｒを実空燃比ＡＦ ｒｅａｌで除して実燃料供給重量Ｇ ｍａｉｎとする（Ｇ ｍａｉｎ＝Ｑ ａｉｒ÷ＡＦ ｒｅａｌ）。そして、求めた実燃料供給重量Ｇ ｍａｉｎとステップ３２０で求めた主燃料噴射量（燃料供給量）Ｑ ｍａｉｎとに基づいて実比重Ｇ ｆｕｅｌを求める。具体的には、実燃料供給重量Ｇ ｍａｉｎを主燃料噴射量（燃料供給量）Ｑ ｍａｉｎで除して実比重Ｇ ｆｕｅｌとする（Ｇ ｆｕｅｌ＝Ｇ ｍａｉｎ÷Ｑ ｍａｉｎ）。そして、ステップ３６０に進む。
【００４７】
ステップ３６０では、上記の実比重Ｇ ｆｕｅｌと燃料温度ＴＦとから標準比重（基準温度、例えば標準温度２０℃での比重）Ｇ ｓｔｄを求める。具体的には、実比重Ｇ ｆｕｅｌと燃料温度ＴＦとをパラメータとしてコントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている標準比重Ｇ ｓｔｄのマップを検索して、対応する値を求める。そして、ステップ４００へ進む。
【００４８】
次に、図１３は、図１１のステップ４００で行われるエンジン排気制御に関するサブルーチンであり、ここでは、定められたエンジン排気排出性能が得られるように、ステップ４１０で燃料噴射時期制御を行い、ステップ４２０でＥＧＲ制御を行い、ステップ４３０で排気後処理制御を行う。
【００４９】
なお、この図１３のエンジン排気制御ルーチンは、ディーゼルエンジンの場合を例に説明を行っているが、ステップ４１０の噴射時期制御をガソリンエンジンの場合の点火時期制御に置き換えれば、ガソリンエンジンでも同様に適用できる。このガソリンエンジンの場合のルーチンについては後述する。
【００５０】
図１４は、上記ステップ４１０の噴射時期制御のサブルーチンである。
【００５１】
ステップ４１１では、主燃料噴射量Ｑ ｍａｉｎを、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとをパラメータとして予めコントロールユニット３０のＲＯＭに記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ４１２に進む。
【００５２】
ステップ４１２では、この主燃料噴射量Ｑ ｍａｉｎとコモンレール圧力ＰＣＲとに基づき、これらをパラメータとしてコントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して、主噴射期間Ｍ ｐｅｒｉｏｄを求める。そして、ステップ４１３に進む。
【００５３】
ここで、主噴射期間Ｍ ｐｅｒｉｏｄは、ｍ ｓｅｃ（ミリ秒）を単位として設定されるものであり、図７に示すように、主燃料噴射量Ｑ ｍａｉｎが同じならば、コモンレール圧力ＰＣＲが高いほど主噴射期間Ｍ ｐｅｒｉｏｄが短くなり、またコモンレール圧力ＰＣＲが同じならば、主燃料噴射量Ｑ ｍａｉｎが多いほど主噴射期間Ｍ ｐｅｒｉｏｄが長くなる。
【００５４】
ステップ４１３では、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量Ｑ ｍａｉｎとをパラメータとしてコントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索し、基準燃料噴射時期となる主噴射開始時期Ｍ ｓｔａｒｔを求める。そして、ステップ４１４に進む。
【００５５】
ステップ４１４では、使用されている燃料の比重の検出が済んでいるか否かを判断する。
【００５６】
まだ燃料比重が検出済でない場合には、ステップ４１４からステップ４１５に進み、冷却水温度をパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定の噴射時期補正係数ＫＴＷＩＮＪのテーブルデータを検索してステップ４１７に進む。この冷却水温度による噴射時期補正係数ＫＴＷＩＮＪは、冷却水温度が低いほど噴射時期が進角制御されるように設定される。
【００５７】
ステップ４１７では、上記噴射時期補正係数ＫＴＷＩＮＪを乗じることによって主噴射開始時期Ｍ ｓｔａｒｔを補正する（Ｍ ｓｔａｒｔ×Ｋ ＴＷＩＮＪ→Ｍ ｓｔａｒｔ）。そして、ステップ４１８で、主燃料噴射量Ｑ ｍａｉｎが供給されるように、クランク角度検出用クランク角センサ３２のクランク角度信号および気筒判別用クランク角センサ３３の気筒判別信号Ｃｙｌに基づいて、主噴射開始時期Ｍ ｓｔａｒｔよりＭ ｐｅｒｉｏｄの期間、主噴射すべき気筒の燃料噴射弁１５を開弁駆動する。
【００５８】
なお、上記の例では、補正係数を乗じることによって冷却水温度に対する補正を行っているが、冷却水温度に基づいて噴射時期補正値を求め、これを主噴射開始時期Ｍ ｓｔａｒｔに加算するようにしてもよい。
【００５９】
ステップ４１４で燃料比重が検出済である場合には、ステップ４１６に進み、冷却水温度と燃料比重とをパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定の噴射時期補正係数Ｋ ＤＩＮＪのマップデータを検索してステップ４１７に進む。ステップ４１７では、上述したように、この噴射時期補正係数Ｋ ＤＩＮＪを乗じることによって主噴射開始時期Ｍ ｓｔａｒｔを補正（Ｍ ｓｔａｒｔ×Ｋ ＤＩＮＪ→Ｍ ｓｔａｒｔ）する。
【００６０】
ここで、冷却水温度と燃料比重による噴射時期補正係数Ｋ ＤＩＮＪは、図８に示すように、冷却水温度が低いほど、また燃料比重が大きいほど、噴射時期が進角するように設定するのが望ましく、これによって始動性が向上するとともに、暖機時の燃費や排気（特にＨＣ）が向上する。
【００６１】
なお、上記の例では、補正係数を乗じることによって冷却水温度と燃料比重とに対する補正を行っているが、冷却水温度と燃料比重とに基づいて噴射時期補正値を求め、これを主噴射開始時期Ｍ ｓｔａｒｔに加算するようにしてもよい。
【００６２】
次に、図１５は、図１３のステップ４２０で行われるディーゼルエンジンのＥＧＲ制御に関するサブルーチンである。
【００６３】
このＥＧＲ制御ルーチンにおいて、ステップ４２１ではエンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌとをパラメータとして設定される主燃料噴射量Ｑ ｍａｉｎを、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して求め、ステップ４２２に進む。
【００６４】
ステップ４２２では、上記主燃料噴射量Ｑ ｍａｉｎとエンジン回転数Ｎｅとをパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して、吸気絞り弁駆動信号（吸気絞り弁６の開度を意味する）ＴＨｄｕｔｙを求め、ステップ４２３に進む。
【００６５】
なお、吸気絞り弁６の開度は、エンジンの負荷Ｌが高くエンジン回転数Ｎｅが高いほど、開度を大きくする（吸気絞り度を弱くする）ように設定するのが望ましい。
【００６６】
ステップ４２３では、エンジン回転数Ｎｅと主燃料噴射量Ｑ ｍａｉｎとをパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して、基準ＥＧＲ制御信号となるＥＧＲ駆動信号（ＥＧＲ弁５の開度信号）ＥＧＲ ｄｕｔｙを求める。そして、ステップ４２４に進む。
【００６７】
なお、ＥＧＲ弁５の開度は、概ねエンジンの負荷Ｌが低いほど大きく開く（ＥＧＲの量を増やす）ように設定するのが望ましい。
【００６８】
ステップ４２４では、使用されている燃料の比重の検出が済んでいるか否かを判断する。
【００６９】
まだ燃料比重が検出済でない場合には、ステップ４２４からステップ４２５に進み、冷却水温度をパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定の吸気絞り弁駆動信号の補正係数ＫＴＷＴＨとＥＧＲ弁駆動信号の補正係数ＫＴＷＥＧＲのテーブルデータを夫々検索し、ステップ４２７に進む。
【００７０】
ここで、冷却水温度による吸気絞り弁駆動信号の補正係数ＫＴＷＴＨは、冷却水温度が低いほど吸気絞り度を弱くするように設定するのが望ましく、また、ＥＧＲ弁駆動信号の補正係数ＫＴＷＥＧＲは、冷却水温度が低いほどＥＧＲ開度を小さくしてＥＧＲの量を減量するように設定するが望ましい。
【００７１】
ステップ４２７では、上記の吸気絞り弁駆動信号の補正係数ＫＴＷＴＨを乗じることによって吸気絞り弁駆動信号ＴＨｄｕｔｙを補正（ＴＨｄｕｔｙ×ＫＴＷＴＨ→ＴＨｄｕｔｙ）するとともに、上記のＥＧＲ弁駆動信号の補正係数ＫＴＷＥＧＲを乗じることによってＥＧＲ弁駆動信号ＥＧＲｄｕｔｙを補正（ＥＧＲｄｕｔｙ×ＫＴＷＥＧＲ→ＥＧＲｄｕｔｙ）する。そして、ステップ４２８に進む。
【００７２】
なお、上記の例では、補正係数を乗じることによって冷却水温度に対する補正を行っているが、冷却水温度に基づいてそれぞれの補正値を求め、これを吸気絞り弁駆動信号ＴＨｄｕｔｙおよびＥＧＲ弁駆動信号ＥＧＲｄｕｔｙに加算するようにしてもよい。
【００７３】
そして、ステップ４２８で、夫々の駆動信号に基づいて、吸気絞り弁６およびＥＧＲ弁５を駆動する。
【００７４】
ステップ４２４で燃料比重が検出済である場合には、ステップ４２６に進み、冷却水温度と燃料比重とをパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定の吸気絞り弁駆動信号の補正係数ＫＤＴＨおよびＥＧＲ弁駆動信号の補正係数ＫＤＥＧＲのマップデータをそれぞれ検索し、ステップ４２７に進む。ステップ４２７では、上述したように、これらの補正係数ＫＤＴＨおよび補正係数ＫＤＥＧＲをそれぞれ乗じることによって、吸気絞り弁駆動信号ＴＨｄｕｔｙおよびＥＧＲ弁駆動信号ＥＧＲｄｕｔｙを補正する。
【００７５】
ここで、冷却水温度と燃料比重とによる吸気絞り弁駆動信号の補正係数ＫＤＴＨおよびＥＧＲ弁駆動信号の補正係数ＫＤＥＧＲは、図９に示すように、冷却水温度が低いほど、また燃料比重が大きいほど、吸気絞り度を弱くし、かつＥＧＲ開度を小さくして、排気還流量を減量するのが望ましい。これによってエンジン温度と燃料特性に適したＥＧＲ制御が行える。なお、補正による減量の結果、排気還流量が０となる場合もあり得る。
【００７６】
なお、上記の例では、補正係数を乗じることによって冷却水温度と燃料比重とに対する補正を行っているが、冷却水温度と燃料比重とに基づいてそれぞれの補正値を求め、これを吸気絞り弁駆動信号ＴＨｄｕｔｙおよびＥＧＲ弁駆動信号ＥＧＲｄｕｔｙに加算するようにしてもよい。
【００７７】
図１３のステップ４３０では、排気後処理制御を行う。例えば、流入する排気の空燃比がリーンであるときにＮＯｘを吸収し、流入する排気の酸素濃度を低下させるとＮＯｘを放出する公知のＮＯｘトラップ触媒をケーシング２０の中に介装した構成とし、ＮＯｘトラップ触媒の再生時期に、吸気絞りの強化（吸気絞り弁６の開度小）、排気還流の強化、あるいはポスト噴射（主噴射後に行われる少量の燃料の噴射）、を単独もしくは組み合わせて実行することで、機関が排出する排気の空燃比をリッチにしてＮＯｘ再生を行なうようにしている。
【００７８】
上記実施例のディーゼルエンジンにおける燃焼制御によれば、特に下記のような利点がある。
【００７９】
第１に、燃料比重が高いほど噴射時期を進角補正することにより、燃料のセタン価に応じた適切な噴射時期となる。つまり、軽油の燃料比重が大きいとセタン価が低くなるため、着火性・燃焼性が悪くなり、燃料が噴射されてから着火するまでの期間が増大し、かつ着火後の燃焼も緩慢になる。つまり燃焼期間が長期化する傾向となる。この結果、標準燃料（市場平均の性状とセタン価を持つ燃料）に比べると、ＨＣ、ＣＯ、ＰＭ（ＤｒｙＳｏｏｔまたはＳＯＦ）等の未燃焼成分が増加し、燃費が悪化する。上記実施例では、これを軽減するために噴射時期を進角補正し、圧縮端温度の高い時期に早めに着火させることになるので、セタン価の低下による燃焼の悪化を補うことができる。
【００８０】
第２に、燃料比重が高いほど排気還流量を減量またはゼロにすることにより、燃料のセタン価に応じた適切な排気還流を行える。つまり、排気還流は、不活性ガスを気筒内に還流することで、主に燃料が着火してからの燃焼を緩慢化させる（なお、排気還流によって気筒内温度は上昇する場合が多いため着火性が悪化することは少なく、むしろ向上する）ものであり、これによって燃焼温度を低下させてＮＯｘの生成を減少させることを目的としている。このように排気還流も燃焼を緩慢化させるので、特にセタン価が低い場合には、ＨＣ、ＣＯ、スモーク等の未燃成分が増加し、燃費も悪化しやすい。上記実施例では、セタン価の低下による燃焼の緩慢化を補うために、排気還流が減量補正されるので、未燃成分の増加や燃費の悪化が抑制される。
【００８１】
第３に、上記実施例では、本来ディーゼルエンジンに備えられたセンサ類や機能を流用して燃料の特性に応じた噴射時期制御およびＥＧＲ制御を実現でき、コストを増加させることがない。
【００８２】
なお、上記実施例では、吸入空気流量Ｑ ａｉｒを実空燃比ＡＦ ｒｅａｌで除して実燃料供給重量Ｇ ｍａｉｎを求め、この実燃料供給重量Ｇ ｍａｉｎを主燃料噴射量（燃料供給量）Ｑ ｍａｉｎで除して実比重Ｇ ｆｕｅｌを求め、これを燃料温度ＴＦで修正して標準比重Ｇ ｓｔｄを求めるようにしているが、このような方法に代えて、エンジン１の燃料噴射装置１０における燃料噴射期間Ｍ ｐｅｒｉｏｄとコモンレール圧力ＰＣＲとから燃料噴射量Ｑ ｍａｉｎを求め、この燃料噴射量Ｑ ｍａｉｎと予め設定された基準燃料比重γｓｔｄと燃料温度ＴＦとから基準燃料噴射重量Ｇ ｍａｉｎを求め、上記基準燃料噴射重量Ｇ ｍａｉｎとエアフロメータ７により検出された空気重量Ｇ ａｉｒとから基準空燃比ＡＦ ｓｔｄを求め、上記基準空燃比ＡＦ ｓｔｄと空燃比センサ３７により検出された実空燃比ＡＦ ｒｅａｌとを対比させ、実燃料比重γ ｒｅａｌを求めるようにすることができる。
【００８３】
以上、ディーゼルエンジンの場合を例に説明を行ったが、前述したように、ステップ４１０で行われる噴射時期制御をガソリンエンジンの場合の点火時期制御に置き換えれば、上記の制御は基本的にガソリンエンジンでも適用できる。これについて以下に説明する。
【００８４】
図１６は、図１３のステップ４１０に相当するガソリンエンジンの点火時期制御に関するサブルーチンである。
【００８５】
ステップ４１１では、エンジン回転数Ｎｅと負荷Ｌをパラメータとして設定される基準点火時期としての点火時期ＧＩＧＮを、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ４１２に進む。
【００８６】
ステップ４１２では、使用されている燃料の比重の検出が済んでいるか否かを判断する。
【００８７】
まだ燃料比重が検出済でない場合には、ステップ４１２からステップ４１３に進み、冷却水温度をパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定の点火時期補正係数ＫＴＷＩＧＮのテーブルデータを検索して、ステップ４１５に進む。この冷却水温度による点火時期補正係数ＫＴＷＩＧＮは、冷却水温度が低いほど点火時期が進角制御されるように設定される。
【００８８】
ステップ４１５では、上記点火時期補正係数ＫＴＷＩＧＮを乗じることによって点火時期ＧＩＧＮを補正（ＧＩＧＮ×Ｋ ＴＷＩＧＮ→ＧＩＧＮ）し、ステップ４１６で図示せぬ点火装置により点火すべき気筒の点火プラグ（図示せず）から火花放電点火させる。上記の点火装置は図示していないが、ガソリンエンジンの場合も、クランク角度検出用クランク角センサ３２のクランク角度信号および気筒判別用クランク角センサ３３の気筒判別信号Ｃｙｌに基づいて、コントロールユニット３０により点火が制御される構成となっている。
【００８９】
なお、上記の例では、補正係数を乗じることによって冷却水温度に対する補正を行っているが、冷却水温度に基づいて点火時期補正値を求め、これを基準の点火時期ＧＩＧＮに加算するようにしてもよい。
【００９０】
ステップ４１２で燃料比重が検出済である場合には、ステップ４１４に進み、冷却水温度と燃料比重とをパラメータとして、コントロールユニット３０のＲＯＭに予め記憶されている所定の点火時期補正係数ＫＧＩＧＮのマップデータを検索してステップ４１５に進む。ステップ４１５では、上記のように、この点火時期補正係数ＫＧＩＧＮを乗じて点火時期ＧＩＧＮを補正する（ＧＩＧＮ×ＫＧＩＧＮ→ＧＩＧＮ）。
【００９１】
ここで、冷却水温度と燃料比重とによる点火時期補正係数ＫＧＩＧＮは、図１０に示すように、冷却水温度が低いほど、また燃料比重が大きいほど、点火時期が進角するように設定するのが望ましく、これによって始動性が向上するとともに、暖機時の燃費や排気性能（特にＨＣ）が向上する。
【００９２】
上記実施例のガソリンエンジンにおける燃焼制御によれば、特に下記のような利点がある。
【００９３】
第１に、燃料比重が高いほど点火時期を進角補正することにより、オクタン価に応じた最適な点火時期となる。つまり、ガソリンは燃料比重が大きいとオクタン価が高くなるため、耐ノック性が高まる。従って、点火時期を進角してもノッキングが発生しにくいので、主に部分負荷域で点火時期を進角補正することにより、燃費を向上させることができる。
【００９４】
第２に、上記実施例では、本来ガソリンエンジンに備えられたセンサ類や機能を流用して燃料の特性に応じた点火時期制御を実現でき、コストを増加させることがない。
【００９５】
なお、上記実施例では、機関温度として水温センサ３１により冷却水温度を検出するようにしているが、機関温度として潤滑油温度や燃焼室温度を検出するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃焼制御装置を備えたディーゼルエンジンのシステム構成図。
【図２】軽油の密度とセタン価の関係を示す特性図。
【図３】軽油の密度と芳香族炭化水素成分含有量の関係を示す特性図。
【図４】軽油の粘度とセタン価の関係を示す特性図。
【図５】ガソリンの密度とオクタン価の関係を示す特性図。
【図６】ガソリンの密度と芳香族炭化水素成分含有量の関係を示す特性図。
【図７】コモンレール圧力と燃料噴射期間による燃料噴射量の特性図。
【図８】軽油の比重と冷却水温度をパラメータとした燃料噴射時期補正係数の特性図。
【図９】軽油の比重と冷却水温度をパラメータとした吸気絞り弁補正係数およびＥＧＲ弁補正係数の特性図。
【図１０】ガソリンの比重と冷却水温度をパラメータとした点火時期補正係数の特性図。
【図１１】ディーゼルエンジンの基本制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１２】燃料比重検出のための制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１３】エンジン排気制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１４】噴射時期制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１５】ＥＧＲ制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１６】ガソリンエンジンにおける点火時期制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン
５…ＥＧＲ弁
６…吸気絞り弁
１０…燃料噴射装置
３０…エンジンコントロールユニット
３１…水温センサ

Claims (9)

1. 使用している燃料の実比重を検出する比重検出手段と、
   検出された燃料の実比重に基づいて内燃機関の燃焼を制御する燃焼制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
2. 内燃機関の温度として冷却水温度、潤滑油温度、燃焼室温度の少なくとも一つを検出する温度検出手段と、内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、燃料噴射装置と、を備えたディーゼルエンジンに用いられ、
   上記燃焼制御手段は、
   検出された回転速度と負荷とから、マップデータとして予め回転速度と負荷とをパラメータとして設定された基準燃料噴射時期を求め、
   検出された内燃機関温度と燃料の実比重とから、燃料噴射時期補正値ないしは補正係数を求め、
   上記基準燃料噴射時期を上記噴射時期補正値ないしは補正係数で補正して、上記燃料噴射装置の噴射時期を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
3. 上記燃料噴射時期補正値ないしは補正係数は、予め内燃機関温度と比重とをパラメータとするマップデータとして設定された値から求めることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
4. 内燃機関温度が低く、かつ燃料の比重が高いほど、燃料噴射時期を進角側に補正することを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
5. 内燃機関の温度として冷却水温度、潤滑油温度、燃焼室温度の少なくとも一つを検出する温度検出手段と、内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、排気還流装置と、を備えたディーゼルエンジンに用いられ、
   上記燃焼制御手段は、
   検出された回転速度と負荷とから、マップデータとして予め回転速度と負荷とをパラメータとして設定された基準ＥＧＲ制御信号を求め、
   検出された内燃機関温度と燃料の実比重とから、マップデータとして予め内燃機関温度と比重とをパラメータとして設定されたＥＧＲ補正値ないしは補正係数を求め、
   上記基準ＥＧＲ制御信号を上記ＥＧＲ補正値ないしは補正係数で補正して、上記排気還流装置の排気還流量を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
6. 内燃機関温度が低く、かつ燃料の比重が高いほど、排気還流を減量側に補正することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
7. 内燃機関の温度として冷却水温度、潤滑油温度、燃焼室温度の少なくとも一つを検出する温度検出手段と、内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、点火装置と、を備えたガソリンエンジンに用いられ、
   上記燃焼制御手段は、
   検出された回転速度と負荷とから、マップデータとして予め回転速度と負荷とをパラメータとして設定された基準点火時期を求め、
   検出された内燃機関温度と燃料の実比重とから、マップデータとして予め内燃機関温度と比重とをパラメータとして設定された点火時期補正値ないしは補正係数を求め、
   上記基準点火時期を上記点火時期補正値ないしは補正係数で補正して、上記点火装置の点火時期を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
8. 内燃機関温度が低く、かつ燃料の比重が高いほど、点火時期を進角側に補正することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
9. 上記比重検出手段は、
   内燃機関の燃料噴射装置における燃料噴射期間と噴射圧力とから燃料噴射量を求める手段と、
   この燃料噴射量と予め設定された基準燃料比重と燃料温度とから基準燃料噴射重量を求める手段と、
   上記基準燃料噴射重量とエアフロメータにより検出された空気重量とから基準空燃比を求める手段と、
   上記基準空燃比と空燃比センサにより検出された実空燃比とを対比させ、実燃料比重を求める手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関の燃焼制御装置。

Images