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JP2009174322A - Cetane number detection device of internal combustion engine - Google Patents

Cetane number detection device of internal combustion engine Download PDF

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JP2009174322A
JP2009174322A JP2008010621A JP2008010621A JP2009174322A JP 2009174322 A JP2009174322 A JP 2009174322A JP 2008010621 A JP2008010621 A JP 2008010621A JP 2008010621 A JP2008010621 A JP 2008010621A JP 2009174322 A JP2009174322 A JP 2009174322A
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JP
Japan
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fuel
cetane number
amount
fuel injection
heat generation
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JP2008010621A
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Japanese (ja)
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Yohei Morimoto
洋平 森本
Hiroshi Haraguchi
寛 原口
Akikazu Kojima
昭和 小島
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the detection accuracy of cetane number of fuel, in a compression self-igniting internal combustion engine. <P>SOLUTION: When an amount of injected fuel by a pilot injection is very small amount, within a predetermined range of operating condition and environmental condition (S110, S120: YES), pressure (in-cylinder pressure) P and volume V inside the pilot injected combustion chamber are sampled for a predetermined period of time until a main injection of fuel is performed (S130). Then, rate of heat release is calculated from the sampled in-cylinder pressure P and the volume V, to determine amount of heat release Q by integrating the rate of heat release (S140). Furthermore, combustion rate of fuel is calculated (S160) by converting the amount of heat release Q into the amount of fuel, and determining the ratio of the amount of fuel to the amount of injected fuel, and the cetane number of the fuel is identified from the combustion rate (S170). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段を備えた圧縮自着火式の内燃機関において、燃料のセタン価を検出するセタン価検出装置に関する。   The present invention relates to a cetane number detection device for detecting a cetane number of fuel in a compression self-ignition internal combustion engine having a fuel injection means for directly injecting fuel into a combustion chamber.

圧縮自着火式の内燃機関においては、運転に使用する燃料のセタン価によって運転性能(機関出力、エミッション、ドライバビリティ等)が変化することから、所定の運転条件下で燃焼室内の圧力(筒内圧)等から燃料のセタン価を検出し、その検出したセタン価に応じて燃料噴射量や燃料噴射時期を制御することが行われている。   In a compression ignition type internal combustion engine, the operating performance (engine output, emission, drivability, etc.) varies depending on the cetane number of the fuel used for operation. ) And the like, and the fuel injection amount and fuel injection timing are controlled according to the detected cetane number.

そして、この制御のために用いられるセタン価検出装置としては、例えば、下記1)〜3)のものが知られている。
1)パイロット噴射により燃焼室内に噴射された燃料の着火遅れを検出することにより、燃料のセタン価を特定するように構成された装置(例えば、特許文献1,2等参照)。
And as a cetane number detection apparatus used for this control, the following 1) -3) are known, for example.
1) An apparatus configured to identify the cetane number of fuel by detecting the ignition delay of fuel injected into the combustion chamber by pilot injection (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

2)クランキング時、アイドル時、減速に伴う燃料カット時等に、燃焼室内に燃料を微少噴射し、その噴射燃料の着火遅れを検出することにより、燃料のセタン価を特定するよう構成された装置(例えば、特許文献3等参照)。   2) Designed to specify the cetane number of fuel by injecting a small amount of fuel into the combustion chamber during cranking, idling, or when fuel is cut off due to deceleration, and detecting the ignition delay of the injected fuel Device (for example, see Patent Document 3).

3)パイロット噴射した燃料の燃焼時に、燃焼室内の圧力(筒内圧)Pと燃焼室の容積Vをκ乗(κは混合気の比熱比を表す定数)した値Vκとの積PVκを、熱発生量パラメータとして算出して、その変化量(=最大値−最小値)を検出することにより、燃料のセタン価を特定するよう構成された装置(例えば、特許文献4等参照)。
特開2006−16994号公報 特開2006−226188号公報 特開2005−344557号公報 特開2005−344550号公報
3) At the time of combustion of the fuel injected by the pilot, the product PV κ of the pressure V in the combustion chamber (cylinder pressure) P and the value V κ obtained by multiplying the volume V of the combustion chamber by κ (κ is a constant representing the specific heat ratio of the mixture) An apparatus configured to specify the cetane number of the fuel by calculating as a heat generation amount parameter and detecting the amount of change (= maximum value−minimum value) (see, for example, Patent Document 4).
JP 2006-16994 A JP 2006-226188 A JP 2005-344557 A JP 2005-344550 A

しかし、上記1)、2)のように、燃焼室内での燃料の着火遅れからセタン価を検出する装置では、噴射時期の制御誤差や着火時期の検出誤差により着火遅れの検出精度が低下し、セタン価を精度よく検出できないという問題があった。   However, as in the above 1) and 2), in the apparatus for detecting the cetane number from the fuel ignition delay in the combustion chamber, the detection accuracy of the ignition delay is reduced due to the injection timing control error and the ignition timing detection error, There was a problem that the cetane number could not be detected accurately.

一方、上記3)のように、熱発生量パラメータ(PVκ)の変化量からセタン価を検出する装置では、熱発生量パラメータ(PVκ)を算出してその変化量を求めることができればよく、その算出時期がずれても、セタン価を問題なく特定できる。 On the other hand, as in the above 3), in the apparatus for detecting the cetane number from the variation of the heat quantity parameter (PV kappa) is as long as it can determine the amount of change by calculating the heat generation amount parameter (PV kappa) Even if the calculation time is shifted, the cetane number can be identified without any problem.

しかし、熱発生量パラメータ(PVκ)の変化量は、燃料噴射後の熱発生量と相関はあっても、熱発生量と一致(比例)するものではない。また所定量以上の燃料噴射における、セタン価による熱発生量パラメータ変化量は微少であり、筒内圧の計測誤差がある場合は、燃料の着火性を精度良く判別できないことがある。この結果、セタン価の検出精度が低下するという問題もある。 However, although the amount of change in the heat generation amount parameter (PV κ ) is correlated with the heat generation amount after fuel injection, it does not coincide with (proportional to) the heat generation amount. In addition, when the fuel injection exceeds a predetermined amount, the amount of change in the heat generation amount parameter due to the cetane number is very small, and if there is a measurement error of the in-cylinder pressure, the ignitability of the fuel may not be accurately determined. As a result, there is a problem that the detection accuracy of the cetane number is lowered.

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、圧縮自着火式の内燃機関において、燃料のセタン価をより高精度に検出し得るセタン価検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a cetane number detection device capable of detecting a cetane number of fuel with higher accuracy in a compression self-ignition internal combustion engine.

かかる目的を達成するためになされた請求項1に記載のセタン価検出装置においては、所定値以下の燃料噴射がなされた場合に、燃焼室内で燃焼する燃料量がセタン価に応じて大きく変化することに着目し、燃料噴射手段から所定の燃料噴射がなされると、燃焼率算出手段が、燃料噴射手段から噴射された燃料の内、燃焼室内で実際に燃焼した燃料の割合を表す燃焼率を算出し、セタン価特定手段が、その算出された燃焼率に基づき、燃料のセタン価を特定する。   In the cetane number detection device according to claim 1, which is made to achieve this object, the amount of fuel combusted in the combustion chamber varies greatly according to the cetane number when fuel injection is performed below a predetermined value. In particular, when a predetermined fuel injection is performed from the fuel injection unit, the combustion rate calculation unit calculates a combustion rate that represents a ratio of the fuel actually burned in the combustion chamber out of the fuel injected from the fuel injection unit. The cetane number specifying means calculates and determines the cetane number of the fuel based on the calculated combustion rate.

つまり、燃焼率算出手段にて算出される燃焼率は、噴射燃料に対する燃焼燃料の割合を表す値であることから、その値が大きいほど、燃料が着火し易く、セタン価は大きい値になる。そこで、本発明では、燃料の着火性(換言すればセタン価)を特定するためのパラメータとして、燃焼率を算出し、その算出結果からセタン価を特定するようにしている。   That is, the combustion rate calculated by the combustion rate calculation means is a value that represents the ratio of the combustion fuel to the injected fuel. Therefore, the larger the value, the easier the fuel is ignited and the higher the cetane number. Therefore, in the present invention, the combustion rate is calculated as a parameter for specifying the ignitability (in other words, cetane number) of the fuel, and the cetane number is specified from the calculation result.

また、燃焼率は、燃料噴射手段からの燃料噴射によって燃焼した燃料量を検出して、燃料噴射手段からの燃料噴射量との比を求めることにより算出できることから、上記1)、2)の従来装置のように、その算出時期がずれてもセタン価の検出精度が低下することはない。   Further, since the combustion rate can be calculated by detecting the amount of fuel burned by fuel injection from the fuel injection means and obtaining the ratio with the fuel injection amount from the fuel injection means, the conventional 1) and 2) above Like the apparatus, the detection accuracy of the cetane number does not decrease even if the calculation time is shifted.

よって、本発明のセタン価検出装置によれば、セタン価検出の実行条件を燃料噴射量が一定量となる運転条件下に制限することなく、セタン価を精度よく検出することが可能となる。   Therefore, according to the cetane number detection device of the present invention, it is possible to accurately detect the cetane number without restricting the cetane number detection execution condition to the operating condition where the fuel injection amount is constant.

ところで、本発明において、燃焼率算出手段にて燃焼率を算出するには、燃焼室内で実際に燃焼した燃焼燃料の量を検出する必要があるが、このためには、請求項2に記載のように、燃焼室内の圧力(筒内圧)を検出する圧力検出手段と、燃焼室の容積を検出する容積検出手段とを設け、燃焼率算出手段において、これら各検出手段にて検出された筒内圧と容積とに基づき熱発生率を逐次算出し、その算出した熱発生率を積算することで熱発生量を算出するようにするとよい。   By the way, in the present invention, in order to calculate the combustion rate by the combustion rate calculation means, it is necessary to detect the amount of combustion fuel actually burned in the combustion chamber. Thus, a pressure detecting means for detecting the pressure in the combustion chamber (in-cylinder pressure) and a volume detecting means for detecting the volume of the combustion chamber are provided, and the in-cylinder pressure detected by each of the detecting means in the combustion rate calculating means is provided. It is preferable that the heat generation rate is calculated by sequentially calculating the heat generation rate based on the volume and the volume, and integrating the calculated heat generation rates.

つまり、このようにすれば、燃焼率算出手段において、熱発生量を燃料量に換算することで、燃焼室内で実際に燃焼した燃焼燃料量を求めることができ、その値と燃料噴射手段からの噴射燃料量との比を求めることで、燃焼率を簡単に算出することができる。   In other words, in this way, the combustion rate calculation means can calculate the amount of combustion fuel actually burned in the combustion chamber by converting the heat generation amount into the fuel amount, and the value from the fuel injection means By calculating the ratio with the amount of injected fuel, the combustion rate can be easily calculated.

また、この場合、燃焼室内の圧力(筒内圧)と燃焼室の容積を検出する必要があるが、筒内圧は内燃機関で一般に用いられている筒内圧センサを用いて検出できる。また、燃焼室の容積は、内燃機関の回転により変化するが、その値は内燃機関の回転位置(クランク角度)に応じて変化することから、クランク角毎に燃焼室の容積を記述した容積データを作成しておくことで、内燃機関のクランク角から簡単に検出できる。よって、請求項2に記載のセタン価検出装置は容易に実現できる。   In this case, it is necessary to detect the pressure in the combustion chamber (in-cylinder pressure) and the volume of the combustion chamber, but the in-cylinder pressure can be detected using an in-cylinder pressure sensor generally used in an internal combustion engine. The volume of the combustion chamber changes with the rotation of the internal combustion engine, but the value changes according to the rotational position (crank angle) of the internal combustion engine. Therefore, the volume data describing the volume of the combustion chamber for each crank angle. Can be easily detected from the crank angle of the internal combustion engine. Therefore, the cetane number detection device according to claim 2 can be easily realized.

次に、本発明(請求項1、2)では、燃料噴射手段からの噴射燃料の燃焼率に基づきセタン価を特定することから、燃焼率算出手段が燃焼率を算出する際の運転条件(所定の燃料噴射)としては、燃焼率が燃料のセタン価によって変化する運転条件を設定する必要がある。   Next, in the present invention (Claims 1 and 2), since the cetane number is specified based on the combustion rate of the injected fuel from the fuel injection unit, the operating condition (predetermined) when the combustion rate calculation unit calculates the combustion rate. As the fuel injection), it is necessary to set an operating condition in which the combustion rate varies depending on the cetane number of the fuel.

そして、燃料噴射手段からの燃料噴射量が多いときには、セタン価が変化しても燃焼率が大きく変化することはなく、燃焼率からセタン価を検出することは難しいことから、燃焼率算出手段としては、請求項3に記載のように、燃料噴射手段からの燃料噴射量が、燃焼室内での燃料の燃焼率がセタン価により変化する微少量であるときに、燃焼率を算出するよう構成するとよい。   When the fuel injection amount from the fuel injection means is large, the combustion rate does not change greatly even if the cetane number changes, and it is difficult to detect the cetane number from the combustion rate. Is configured to calculate the combustion rate when the fuel injection amount from the fuel injection means is a minute amount in which the combustion rate of the fuel in the combustion chamber varies depending on the cetane number. Good.

そして、本願発明者らの実験によれば、自動車内燃機関において、燃焼率算出手段にて燃焼率を算出するのに好適な燃料噴射量(微少量)としては、請求項5に記載のように、0.3[mm3/st]以上1.5[mm3/st]以下の範囲内にするとよいことが判った。 According to the experiments by the inventors of the present application, in the automobile internal combustion engine, the fuel injection amount (small amount) suitable for calculating the combustion rate by the combustion rate calculating means is as described in claim 5. It was found to be in the range of 0.3 [mm 3 / st] to 1.5 [mm 3 / st].

つまり、自動車用内燃機関において、燃料噴射手段からの燃料噴射量がこの範囲内(0.3[mm3/st]以上1.5[mm3/st]以下)にあれば、燃料噴射量が同じであっても、燃料のセタン価に応じて熱発生量(延いては燃焼燃料量)が変化し、その熱発生量から求められる噴射燃料の燃焼率に基づき、セタン価を検出できるようになるのである。 That is, in an internal combustion engine for automobiles, if the fuel injection amount from the fuel injection means is within this range (0.3 [mm 3 / st] or more and 1.5 [mm 3 / st] or less), the fuel injection amount is Even if they are the same, the amount of heat generation (and hence the amount of combustion fuel) changes according to the cetane number of the fuel, and the cetane number can be detected based on the combustion rate of the injected fuel obtained from the amount of heat generation. It becomes.

そして、自動車用内燃機関において、こうした微少量(0.3[mm3/st]以上1.5[mm3/st]以下)の燃料噴射は、メイン噴射に先だって行われるパイロット噴射で実現されることから、本発明のセタン価検出装置を実際に構成する際には、燃料噴射手段からパイロット噴射がなされたときに、燃焼率算出手段にて、そのパイロット噴射による噴射燃料の燃焼率を算出し、セタン価特定手段にて、その算出された燃焼率に基づき燃料のセタン価を特定するようにするとよい。 Then, in the internal combustion engine for an automobile, a fuel injection of such minute amount (0.3 [mm 3 / st] or 1.5 [mm 3 / st] or less) is realized by the pilot injection performed prior to main injection Therefore, when actually configuring the cetane number detection device of the present invention, when the pilot injection is made from the fuel injection means, the combustion rate calculation means calculates the combustion rate of the injected fuel by the pilot injection. The cetane number specifying means may specify the cetane number of the fuel based on the calculated combustion rate.

また、例えば、内燃機関の減速に伴う燃料カット時に、微少量(0.3[mm3/st]以上1.5[mm3/st]以下)の燃料噴射を行い、燃焼率算出手段にて、その微少噴射による噴射燃料の燃焼率を算出し、セタン価特定手段にて、その算出された燃焼率に基づき燃料のセタン価を特定するようにしてもよい。 In addition, for example, when the fuel cut due to the deceleration of the internal combustion engine is performed, a small amount (0.3 [mm 3 / st] or more and 1.5 [mm 3 / st] or less) of fuel is injected, and the combustion rate calculating means The combustion rate of the injected fuel by the minute injection may be calculated, and the cetane number specifying means may specify the cetane number of the fuel based on the calculated combustion rate.

一方、上記のように、燃焼室内での熱発生率を算出して積算することで熱発生量を求めるようにした場合、燃料噴射手段からの燃料噴射量が略一定であれば、熱発生量はセタン価に応じて変化することになる。   On the other hand, when the heat generation amount is obtained by calculating and integrating the heat generation rate in the combustion chamber as described above, if the fuel injection amount from the fuel injection means is substantially constant, the heat generation amount Will change according to the cetane number.

このため、セタン価検出装置は、請求項5に記載のように構成しても良い。
つまり、請求項5に記載のセタン価検出装置には、圧力検出手段と、容積検出手段と、熱発生量算出手段とが設けられており、熱発生量算出手段は、請求項2に記載の燃焼率算出手段と同様、燃料噴射手段から所定の燃料噴射がなされたときに、圧力検出手段及び容積検出手段にて検出された筒内圧及び容積に基づき熱発生率を逐次算出し、その算出した熱発生率を積算することで熱発生量を算出する。そして、熱発生量算出手段にて熱発生量が算出されると、セタン価特定手段が、その算出された熱発生量に基づき燃料のセタン価を特定する。
Therefore, the cetane number detection device may be configured as described in claim 5.
That is, the cetane number detection device according to claim 5 is provided with pressure detection means, volume detection means, and heat generation amount calculation means, and the heat generation amount calculation means is described in claim 2. Similar to the combustion rate calculation means, when a predetermined fuel injection is made from the fuel injection means, the heat release rate is calculated sequentially based on the in-cylinder pressure and volume detected by the pressure detection means and the volume detection means, and the calculation is performed. The amount of heat generation is calculated by integrating the heat generation rate. Then, when the heat generation amount is calculated by the heat generation amount calculation means, the cetane number specifying means specifies the cetane number of the fuel based on the calculated heat generation amount.

従って、請求項5に記載のセタン価検出装置によれば、熱発生量算出手段が熱発生量を算出する際の運転条件(所定の燃料噴射)として、燃料噴射量が略一定となる運転条件を設定する必要はあるものの、熱発生量算出手段では、熱発生率を積算することによって、実際に燃焼した燃料量に対応した熱発生量を正確に求めることができることから、セタン価特定手段にて、その熱発生量から燃料のセタン価を精度良く検出することができるようになり、上記3)の従来装置に比べて、セタン価の検出精度を向上することが可能となる。   Therefore, according to the cetane number detection device of the fifth aspect, as the operating condition (predetermined fuel injection) when the heat generation amount calculating means calculates the heat generation amount, the operating condition in which the fuel injection amount becomes substantially constant. However, the heat generation amount calculation means can accurately calculate the heat generation amount corresponding to the amount of fuel actually burned by integrating the heat generation rate. Thus, the cetane number of the fuel can be detected from the heat generation amount with high accuracy, and the detection accuracy of the cetane number can be improved as compared with the conventional device 3).

なお、請求項5に記載のセタン価検出装置において、熱発生量算出手段が熱発生量を算出する際の運転条件(所定の燃料噴射)としては、請求項6に記載のように、燃料噴射手段からの燃料噴射量が、略一定量で、且つ、燃焼室内での熱発生量がセタン価により変化する微少量であること、とすればよい。   In the cetane number detection device according to claim 5, as the operating condition (predetermined fuel injection) when the heat generation amount calculation means calculates the heat generation amount, the fuel injection is performed as described in claim 6. The fuel injection amount from the means may be a substantially constant amount, and the heat generation amount in the combustion chamber may be a minute amount that varies depending on the cetane number.

そして、上記のように、自動車用内燃機関において、燃料噴射手段からの燃料噴射量を略一定にしたときに、熱発生量が燃料のセタン価に応じて変化するのは、燃料噴射量が、0.3[mm3/st]以上1.5[mm3/st]以下の範囲内にあるときであることから、熱発生量算出手段としては、請求項7に記載のように、燃料噴射手段からの燃料噴射量が0.3[mm3/st]以上1.5[mm3/st]以下の範囲内で略一定量であるときに、熱発生量を算出するよう構成するとよい。 As described above, in the automobile internal combustion engine, when the fuel injection amount from the fuel injection means is made substantially constant, the heat generation amount changes according to the cetane number of the fuel. 0.3 since it is time [mm 3 / st] 1.5 in [mm 3 / st] in the range, as the heat generation amount calculation means, as claimed in claim 7, the fuel injection when the fuel injection amount from the means is substantially constant amount in the range of 0.3 [mm 3 / st] or 1.5 [mm 3 / st] hereinafter, it may be configured to calculate a heat generation amount.

以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図1は本発明が適用された内燃機関の制御系全体の構成を表す概略構成図である。
本実施形態の内燃機関は、蓄圧式燃料噴射システムを採用した自動車用のディーゼル機関1である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the entire control system of an internal combustion engine to which the present invention is applied.
The internal combustion engine of this embodiment is a diesel engine 1 for an automobile that employs an accumulator fuel injection system.

このディーゼル機関1は、シリンダブロック2に形成されたシリンダ3内にピストン4が収容され、シリンダ3内を往復動するピストン4の運動が、コンロッド5を介してディーゼル機関1のクランク軸(図示せず)に回転運動として伝達される。   In this diesel engine 1, a piston 4 is accommodated in a cylinder 3 formed in a cylinder block 2, and the movement of the piston 4 reciprocating in the cylinder 3 is caused by a crankshaft (not shown) of the diesel engine 1 through a connecting rod 5. To be transmitted as a rotational motion.

シリンダブロック2の上端面には、ピストン4の上部に燃焼室6を形成するシリンダヘッド7が固定されている。そのシリンダヘッド7には、燃焼室6に開口する吸気ポート8と排気ポート9とが形成されている。   A cylinder head 7 that forms a combustion chamber 6 in the upper part of the piston 4 is fixed to the upper end surface of the cylinder block 2. The cylinder head 7 is formed with an intake port 8 and an exhaust port 9 that open to the combustion chamber 6.

吸気ポート8と排気ポート9は、それぞれカム(図示せず)によって駆動される吸気弁10と排気弁11とで開閉される。
吸気ポート8には、外気を吸入するための吸気管12が接続され、吸気弁10が吸気ポート8を開く吸入行程の際に、ピストン4がシリンダ3内を降下して筒内負圧が生じると、吸気管12より吸入された外気が吸気ポート8を通って筒内へ流入する。
The intake port 8 and the exhaust port 9 are opened and closed by an intake valve 10 and an exhaust valve 11 driven by cams (not shown), respectively.
An intake pipe 12 for sucking outside air is connected to the intake port 8, and during the intake stroke in which the intake valve 10 opens the intake port 8, the piston 4 descends in the cylinder 3 to generate an in-cylinder negative pressure. Then, the outside air sucked from the intake pipe 12 flows into the cylinder through the intake port 8.

また、排気ポート9には、燃焼ガスを排出するための排気管13が接続され、排気弁11が排気ポート9を開く排気行程の際に、ピストン4の上昇により燃焼室6(筒内)から押し出された燃焼ガスが、排気ポート9を通って排気管13へ排出される。   Further, an exhaust pipe 13 for discharging combustion gas is connected to the exhaust port 9, and the exhaust valve 11 rises from the combustion chamber 6 (inside the cylinder) due to the piston 4 rising during the exhaust stroke in which the exhaust valve 11 opens the exhaust port 9. The extruded combustion gas is discharged to the exhaust pipe 13 through the exhaust port 9.

蓄圧式燃料噴射システムは、高圧燃料を蓄圧するコモンレール14と、このコモンレール14に高圧燃料を圧送する燃料供給ポンプ(図示せず)と、コモンレール14に蓄圧された高圧燃料をディーゼル機関1の各気筒の燃焼室6にそれぞれ噴射する複数のインジェクタ15を有し、電子制御ユニット(ECU16と呼ぶ)により制御される。   The accumulator fuel injection system includes a common rail 14 that accumulates high-pressure fuel, a fuel supply pump (not shown) that pumps high-pressure fuel to the common rail 14, and each cylinder of the diesel engine 1 that stores the high-pressure fuel accumulated in the common rail 14. The combustion chamber 6 has a plurality of injectors 15 each of which is injected and controlled by an electronic control unit (referred to as ECU 16).

コモンレール14は、燃料供給ポンプより供給された高圧燃料を目標レール圧まで蓄圧すると共に、その蓄圧された高圧燃料が、燃料配管17を介してインジェクタ15に供給される。コモンレール14の目標レール圧は、ECU16により設定される。具体的には、アクセル開度及び回転速度等からディーゼル機関1の運転状態を検出し、その運転状態に適した目標レール圧が設定される。   The common rail 14 accumulates the high-pressure fuel supplied from the fuel supply pump up to the target rail pressure, and the accumulated high-pressure fuel is supplied to the injector 15 via the fuel pipe 17. The target rail pressure of the common rail 14 is set by the ECU 16. Specifically, the operating state of the diesel engine 1 is detected from the accelerator opening and the rotational speed, and a target rail pressure suitable for the operating state is set.

インジェクタ15は、ECU16によって電子制御される電磁弁と、この電磁弁の開弁動作によって燃料を噴射するノズルとを有し、このノズルの先端部が各気筒の燃焼室6に突き出た状態で、シリンダヘッド7に取り付けられている。   The injector 15 has an electromagnetic valve electronically controlled by the ECU 16 and a nozzle that injects fuel by the opening operation of the electromagnetic valve. With the tip of the nozzle protruding into the combustion chamber 6 of each cylinder, It is attached to the cylinder head 7.

ECU16は、図3に示す各種センサ類(NEセンサ18、アクセル開度センサ19、燃圧センサ20、筒内圧センサ21、吸気圧センサ22、吸気温センサ23、水温センサ24等)で検出されたセンサ情報を入力し、これらのセンサ情報を基に、ディーゼル機関1の運転状態を制御する。   The ECU 16 is a sensor detected by various sensors shown in FIG. 3 (NE sensor 18, accelerator opening sensor 19, fuel pressure sensor 20, in-cylinder pressure sensor 21, intake pressure sensor 22, intake air temperature sensor 23, water temperature sensor 24, etc.). Information is input and the operation state of the diesel engine 1 is controlled based on the sensor information.

NEセンサ18は、ディーゼル機関1のクランク軸と同期して回転するパルサ28の近傍に配置され、パルサ28が1回転する間に、パルサ28の外周部に設けられた歯部の数に相当する複数のパルス信号(回転角信号)を出力する。そして、ECU16は、NEセンサ18から出力される回転角信号に基づきディーゼル機関1の回転速度NE及び回転位置(クランク角度θ)を検出する。   The NE sensor 18 is disposed in the vicinity of the pulsar 28 that rotates in synchronization with the crankshaft of the diesel engine 1 and corresponds to the number of teeth provided on the outer peripheral portion of the pulsar 28 while the pulsar 28 rotates once. A plurality of pulse signals (rotation angle signals) are output. The ECU 16 detects the rotational speed NE and the rotational position (crank angle θ) of the diesel engine 1 based on the rotational angle signal output from the NE sensor 18.

アクセル開度センサ19は、運転者が操作するアクセルペダル(図示せず)の操作量(踏込み量)よりアクセル開度を検出して、ECU16に出力する。
燃圧センサ20は、コモンレール14に取り付けられ、そのコモンレール14に蓄圧された燃料圧力(実レール圧)を検出して、ECU16に出力する。
The accelerator opening sensor 19 detects the accelerator opening from an operation amount (depression amount) of an accelerator pedal (not shown) operated by the driver, and outputs the detected accelerator opening to the ECU 16.
The fuel pressure sensor 20 is attached to the common rail 14, detects the fuel pressure (actual rail pressure) accumulated in the common rail 14, and outputs it to the ECU 16.

筒内圧センサ21は、ディーゼル機関1の気筒毎にシリンダヘッド7に取り付けられ、各気筒の気筒内圧力(以下、筒内圧という)をそれぞれ検出して、ECU16に出力する。   The in-cylinder pressure sensor 21 is attached to the cylinder head 7 for each cylinder of the diesel engine 1, detects the in-cylinder pressure of each cylinder (hereinafter referred to as “in-cylinder pressure”), and outputs it to the ECU 16.

吸気圧センサ22は、吸気管12に取り付けられ、吸気管12内の吸気圧Pmを検出して、ECU16に出力する。
吸気温センサ23は、吸気管12に取り付けられ、吸気管12内を通過する吸気の温度(吸気温)Taを検出して、ECU16に出力する。
The intake pressure sensor 22 is attached to the intake pipe 12, detects the intake pressure Pm in the intake pipe 12, and outputs it to the ECU 16.
The intake air temperature sensor 23 is attached to the intake pipe 12, detects the temperature of intake air (intake air temperature) Ta passing through the intake pipe 12, and outputs it to the ECU 16.

水温センサ24は、シリンダブロック2に取り付けられ、シリンダブロック2内の冷却水の温度(水温)Twを検出して、ECU16に出力する。
ECU16は、マイクロコンピュータを中心に構成されており、上記のセンサ情報を基に、噴射圧制御及び燃料噴射制御を実施する。
The water temperature sensor 24 is attached to the cylinder block 2, detects the temperature (water temperature) Tw of the cooling water in the cylinder block 2, and outputs it to the ECU 16.
The ECU 16 is configured around a microcomputer, and performs injection pressure control and fuel injection control based on the sensor information.

噴射圧制御は、コモンレール14に蓄圧される燃料圧力を制御するもので、燃圧センサ20によって検出される実レール圧が目標レール圧と一致する様に、燃料供給ポンプの吐出量(ポンプ吐出量)をフィードバック制御する。   The injection pressure control is to control the fuel pressure accumulated in the common rail 14, and the discharge amount (pump discharge amount) of the fuel supply pump so that the actual rail pressure detected by the fuel pressure sensor 20 matches the target rail pressure. Feedback control.

燃料噴射制御は、インジェクタ15からの燃料噴射量及び噴射時期を制御するもので、ディーゼル機関1の運転状態に応じた最適な噴射量及び噴射時期を演算し、その演算結果に従ってインジェクタ15の電磁弁を駆動する。なお、この燃料噴射制御では、メイン噴射に先立ってパイロット噴射を実行させることにより、燃料を効率よく燃焼させる。   The fuel injection control is to control the fuel injection amount and injection timing from the injector 15, calculate the optimal injection amount and injection timing according to the operating state of the diesel engine 1, and according to the calculation result, the solenoid valve of the injector 15 Drive. In this fuel injection control, the fuel is efficiently burned by executing the pilot injection prior to the main injection.

また、使用燃料の着火性(セタン価)が変化すると、最適な噴射量及び噴射時期も変化することから、ECU16は、ディーゼル機関1の所定の運転条件下で、燃料のセタン価を検出するセタン価検出処理を実行し、燃料噴射制御にて噴射量及び噴射時期を制御する際には、このセタン価検出処理で検出された燃料のセタン価に基づき噴射量及び噴射時期を補正する。   Further, when the ignitability (cetane number) of the fuel used changes, the optimal injection amount and injection timing also change. Therefore, the ECU 16 detects the cetane number of the fuel under predetermined operating conditions of the diesel engine 1. When the fuel amount detection process is executed and the injection amount and the injection timing are controlled by the fuel injection control, the injection amount and the injection timing are corrected based on the cetane number of the fuel detected by the cetane number detection process.

以下、ECU16にて実行されるセタン価検出処理を、図2に示すフローチャートに沿って説明する。
図2に示すように、この処理が開始されると、まずS110(Sはステップを表す)にて、NEセンサ18及びアクセル開度センサ19を介して検出されたディーゼル機関1の回転速度及びアクセル開度は、それぞれ、予め設定された範囲内にあるか否かを判断することにより、ディーゼル機関1が所定の運転条件(換言すれば所定の負荷状態)で運転されているか否かを判断する。
Hereinafter, the cetane number detection process executed by the ECU 16 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
As shown in FIG. 2, when this process is started, first, in S110 (S represents a step), the rotational speed and accelerator of the diesel engine 1 detected via the NE sensor 18 and the accelerator opening sensor 19 are detected. It is determined whether or not the diesel engine 1 is operating under a predetermined operating condition (in other words, a predetermined load state) by determining whether or not the opening is within a preset range. .

そして、S110にて、ディーゼル機関1が所定の運転条件で運転されていないと判断されると、そのまま当該処理を終了し、逆に、ディーゼル機関1が所定の運転条件で運転されていると判断されると、S120に移行する。   If it is determined in S110 that the diesel engine 1 is not operated under the predetermined operating condition, the process is terminated as it is, and conversely, it is determined that the diesel engine 1 is operated under the predetermined operating condition. Then, the process proceeds to S120.

S120では、吸気温センサ23、水温センサ24等で検出される吸気温、水温等は、それぞれ、予め設定された範囲内にあるか否かを判断することにより、ディーゼル機関1が、吸気温、水温等で規定される所定の環境条件で運転されているか否かを判断する。   In S120, the diesel engine 1 determines whether the intake air temperature, the water temperature, etc. detected by the intake air temperature sensor 23, the water temperature sensor 24, etc. are within a preset range. It is determined whether or not the vehicle is operated under a predetermined environmental condition defined by the water temperature or the like.

そして、S120にて、ディーゼル機関1が所定の環境条件で運転されていないと判断されると、そのまま当該処理を終了し、逆に、ディーゼル機関1が所定の環境条件で運転されていると判断されると、S130に移行する。   If it is determined in S120 that the diesel engine 1 is not operated under the predetermined environmental condition, the process is terminated as it is, and conversely, it is determined that the diesel engine 1 is operated under the predetermined environmental condition. Then, the process proceeds to S130.

S130では、ディーゼル機関1が所定のクランク角度回転する間、筒内圧センサ21にて検出される筒内圧Pを所定間隔で繰り返しサンプリングし、各サンプリングタイミングでの燃焼室6の容積Vを検出する。   In S130, while the diesel engine 1 rotates at a predetermined crank angle, the in-cylinder pressure P detected by the in-cylinder pressure sensor 21 is repeatedly sampled at a predetermined interval, and the volume V of the combustion chamber 6 at each sampling timing is detected.

なお、燃焼室6の容積Vの検出には、ディーゼル機関1のクランク角度と燃焼室6の容積Vとの関係を記述した容積データが使用され、S120では、この容積データから、筒内圧Pのサンプリング時のクランク角度に対応した容積Vを読み込むことで、各サンプリングタイミングでの燃焼室6の容積Vを検出する。   For detecting the volume V of the combustion chamber 6, volume data describing the relationship between the crank angle of the diesel engine 1 and the volume V of the combustion chamber 6 is used. In S120, the cylinder pressure P is determined from the volume data. By reading the volume V corresponding to the crank angle at the time of sampling, the volume V of the combustion chamber 6 at each sampling timing is detected.

また、S130にて筒内圧をサンプリングするサンプリング期間は、図5(a)に示すように、ディーゼル機関1の特定気筒でパイロット噴射が実施されてから、その噴射燃料が燃焼(パイロット燃焼)し、その後メイン噴射された燃料が燃焼(メイン燃焼)するまでの所定のクランク角度期間θ1〜θ2として予め設定されている。そして、S130では、そのサンプリング期間(クランク角度θ1〜θ2)の間、筒内圧P及び容積Vを所定間隔で複数サンプリングする。   Further, in the sampling period for sampling the in-cylinder pressure in S130, as shown in FIG. 5A, after the pilot injection is performed in the specific cylinder of the diesel engine 1, the injected fuel burns (pilot combustion), Thereafter, the predetermined crank angle period θ1 to θ2 until the main injected fuel burns (main combustion) is set in advance. In S130, a plurality of in-cylinder pressures P and volumes V are sampled at predetermined intervals during the sampling period (crank angles θ1 to θ2).

次に、S130にて筒内圧P及び燃焼室6の容積Vがサンプリングされると、S140に移行し、そのサンプリングされた複数の筒内圧Pと燃焼室6の容積Vとに基づき、次式(1)を用いて、パイロット噴射によって特定気筒の燃焼室6内で生じた熱発生量Qを算出する。   Next, when the in-cylinder pressure P and the volume V of the combustion chamber 6 are sampled in S130, the process proceeds to S140, and based on the sampled plurality of in-cylinder pressures P and the volume V of the combustion chamber 6, the following equation ( 1) is used to calculate the heat generation amount Q generated in the combustion chamber 6 of the specific cylinder by the pilot injection.

Figure 2009174322
つまり、S140では、(1)式に従い、ディーゼル機関1がクランク角度θ1からθ2まで回転する間にサンプリングした複数の筒内圧Pと、各筒内圧Pに対応した燃焼室6の容積Vとから、サンプリングタイミング毎の熱発生率(図5(a)参照)を逐次算出し、その算出した熱発生率を積算することで、パイロット噴射された燃料によって生じた熱発生量Qを算出するのである。
Figure 2009174322
That is, in S140, from the plurality of in-cylinder pressures P sampled while the diesel engine 1 is rotated from the crank angle θ1 to θ2 and the volume V of the combustion chamber 6 corresponding to each in-cylinder pressure P according to the equation (1), The heat generation rate Q generated by the pilot-injected fuel is calculated by sequentially calculating the heat generation rate (see FIG. 5A) at each sampling timing and integrating the calculated heat generation rates.

そして、続くS150では、S140で算出された熱発生量Qを、この熱量に相当する燃料量(燃焼燃料量)に単位変換し、続くS160にて、その単位変換後の熱発生量Q(つまり燃焼燃料量)を、インジェクタ15から噴射した燃料量(つまりパイロット噴射量)で除することにより、パイロット噴射された燃料の燃焼率(=燃焼燃料量/パイロット噴射量)を算出する。   In the subsequent S150, the heat generation amount Q calculated in S140 is unit-converted into a fuel amount (combustion fuel amount) corresponding to this heat amount, and in the subsequent S160, the heat generation amount Q (that is, the unit heat conversion amount after the unit conversion) The combustion rate (= combustion fuel amount / pilot injection amount) of the fuel injected by pilot is calculated by dividing the combustion fuel amount) by the fuel amount injected from the injector 15 (that is, the pilot injection amount).

次に、S160にて燃焼率が算出されると、S170に移行して、その算出された燃焼率と燃料のセタン価との関係を表すマップを用いて燃料のセタン価を特定し、当該処理を終了する。   Next, when the combustion rate is calculated in S160, the process proceeds to S170, where the cetane number of the fuel is specified using a map representing the relationship between the calculated combustion rate and the cetane number of the fuel, and the processing is performed. Exit.

以上説明したように、本実施形態のセタン価検出処理では、ディーゼル機関1が所定の運転条件及び環境条件で運転されているときに、パイロット噴射された燃焼室6内の筒内圧P及び容積Vを所定期間サンプリングし、そのサンプリングした複数の筒内圧P及び容積Vに基づき、パイロット噴射により生じた燃焼室6での熱発生量Qを算出し、この熱発生量Qとパイロット噴射された燃料量とから燃料の燃焼率を求め、この燃焼率から燃料のセタン価を特定する。   As described above, in the cetane number detection process of the present embodiment, the in-cylinder pressure P and the volume V in the combustion chamber 6 pilot-injected when the diesel engine 1 is operated under predetermined operating conditions and environmental conditions. Is calculated for a predetermined period, and a heat generation amount Q in the combustion chamber 6 generated by pilot injection is calculated based on the sampled plurality of in-cylinder pressures P and volumes V. The heat generation amount Q and the fuel amount injected by pilot injection are calculated. From this, the combustion rate of the fuel is obtained, and the cetane number of the fuel is specified from this combustion rate.

このため、本実施形態によれば、筒内圧から燃料噴射後の着火時期(着呼遅れ)を検出してセタン価を特定する従来装置のように、燃料噴射時期の制御誤差や着火時期の検出誤差、筒内圧の検出誤差等によって検出精度が低下することはなく、セタン価の検出精度を向上できる。   For this reason, according to the present embodiment, the control error of the fuel injection timing and the detection of the ignition timing are detected as in the conventional device that identifies the cetane number by detecting the ignition timing (call delay) after fuel injection from the in-cylinder pressure. The detection accuracy is not reduced by errors, in-cylinder pressure detection errors, etc., and the cetane number detection accuracy can be improved.

また、本実施形態では、パイロット噴射により燃焼した燃焼燃料量とパイロット噴射量との比率を表す燃焼率に基づきセタン価を特定するため、燃料噴射量により変化する熱発生量パラメータ(PVκ)からセタン価を特定する従来装置に比べ、セタン価の検出条件(運転条件、環境条件)を広くすることができる。 In the present embodiment, since the cetane number is specified based on the combustion rate that represents the ratio between the amount of combustion fuel burned by pilot injection and the pilot injection amount, the heat generation amount parameter (PV κ ) that varies with the fuel injection amount is used. Compared with the conventional apparatus that specifies the cetane number, the cetane number detection conditions (operating conditions, environmental conditions) can be broadened.

ここで、本実施形態においては、ディーゼル機関1の回転速度及びアクセル開度で規定される運転条件(換言すればディーゼル機関1の負荷)と、吸気温や水温等で規定される環境条件環が、それぞれ、所定範囲内にあるときに、セタン価の検出条件が成立したと判断して、筒内圧P及び容積Vのサンプリングを開始する。   Here, in the present embodiment, there are operating conditions defined by the rotational speed of the diesel engine 1 and the accelerator opening (in other words, the load of the diesel engine 1) and the environmental condition ring defined by the intake air temperature, the water temperature, and the like. When each is within the predetermined range, it is determined that the cetane number detection condition is satisfied, and sampling of the in-cylinder pressure P and the volume V is started.

これは、パイロット噴射による燃料の燃焼率(パイロット燃焼率)は、図5(b)に示すように、ディーゼル機関1の負荷や温度によって変化し、特に、セタン価によりパイロット燃焼率が大きく変化するのは、パイロット噴射による燃料噴射量が微少量(より好ましくは0.3[mm3/st]以上1.5[mm3/st]以下)となる、ディーゼル機関1の低負荷運転時であるからである。 This is because the fuel combustion rate by pilot injection (pilot combustion rate) varies depending on the load and temperature of the diesel engine 1 as shown in FIG. 5B, and in particular, the pilot combustion rate greatly varies depending on the cetane number. Is during low-load operation of the diesel engine 1 where the fuel injection amount by pilot injection is very small (more preferably 0.3 [mm 3 / st] or more and 1.5 [mm 3 / st] or less). Because.

つまり、本実施形態においては、ディーゼル機関1が低負荷運転されてパイロット燃焼率がセタン価により大きく変化するときに、筒内圧P及び容積Vをサンプリングして、パイロット燃焼率(延いてはセタン価)を検出できるようにするため、セタン価を検出する条件を、上述したディーゼル機関1の運転条件と環境条件とで制限しているのである。   In other words, in the present embodiment, when the diesel engine 1 is operated at a low load and the pilot combustion rate greatly changes due to the cetane number, the in-cylinder pressure P and the volume V are sampled, and the pilot combustion rate (and thus the cetane number) In other words, the conditions for detecting the cetane number are limited by the operating conditions and the environmental conditions of the diesel engine 1 described above.

従って、本実施形態によれば、その制限された条件下で筒内圧P及び容積Vをサンプリングすることにより、燃料のセタン価を精度良く検出することができる。
なお、本実施形態においては、インジェクタ15が本発明の燃料噴射手段に相当し、セタン価検出処理を実行するECU16が本発明のセタン価件検出装置に相当し、セタン価検出処理におけるS130の処理が、本発明の圧力検出手段及び容積検出手段に相当し、同じくS140〜S160の処理が、本発明の燃焼率算出手段に相当し、同じくS170の処理が、本発明のセタン価特定手段に相当する。
Therefore, according to the present embodiment, the cetane number of the fuel can be accurately detected by sampling the cylinder pressure P and the volume V under the limited conditions.
In the present embodiment, the injector 15 corresponds to the fuel injection means of the present invention, the ECU 16 that executes the cetane number detection process corresponds to the cetane number detection device of the present invention, and the process of S130 in the cetane number detection process Is equivalent to the pressure detecting means and the volume detecting means of the present invention, the processing of S140 to S160 is also equivalent to the combustion rate calculating means of the present invention, and the processing of S170 is also equivalent to the cetane number specifying means of the present invention. To do.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
[変形例1]
例えば、上記実施形態では、セタン価特定手段としてのS170の処理において、燃焼率と燃料のセタン価との関係を表す一つのマップを用いてセタン価を特定するものとして説明したが、燃焼率とセタン価との関係は、ディーゼル機関1の運転条件及び環境条件によって変化することから、セタン価特定用のマップを一つにすると、セタン価を検出する際の運転条件及び環境条件を狭くする必要がある。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, a various aspect can be taken.
[Modification 1]
For example, in the above embodiment, in the processing of S170 as the cetane number specifying means, it has been described that the cetane number is specified using one map representing the relationship between the combustion rate and the cetane number of the fuel. Since the relationship with the cetane number changes depending on the operating conditions and environmental conditions of the diesel engine 1, it is necessary to narrow down the operating conditions and environmental conditions when detecting the cetane number if one map for specifying the cetane number is used. There is.

このため、燃焼率から燃料のセタン価を特定する際の実行条件を広くするには、セタン価特定用のマップを、ディーゼル機関1の運転条件及び環境条件毎に複数用意しておき、セタン価検出処理を図3に示す如く実行するようにすればよい。   For this reason, in order to broaden the execution conditions for specifying the cetane number of the fuel from the combustion rate, a plurality of maps for specifying the cetane number are prepared for each operating condition and environmental condition of the diesel engine 1, and the cetane number The detection process may be executed as shown in FIG.

すなわち、図3のセタン価検出処理では、S210にて、ディーゼル機関1のパイロット噴射後の所定のサンプリング期間の間、筒内圧P及び容積Vをサンプリングし、続くS220にて、そのサンプリングした筒内圧P及び容積Vに基づき、上記演算式(1)を用いて熱発生量Qを算出する。   That is, in the cetane number detection process of FIG. 3, in S210, the in-cylinder pressure P and the volume V are sampled during a predetermined sampling period after the pilot injection of the diesel engine 1, and in the subsequent S220, the sampled in-cylinder pressure is sampled. Based on P and the volume V, the heat generation amount Q is calculated using the calculation formula (1).

また、続くS230では、S220で算出された熱発生量Qを燃料量(燃焼燃料量)に単位変換し、続くS240にて、その単位変換後の熱発生量Q(つまり燃焼燃料量)とパイロット噴射量とから燃料の燃焼率を算出する。   In the subsequent S230, the heat generation amount Q calculated in S220 is converted into a fuel amount (combustion fuel amount), and in the subsequent S240, the heat generation amount Q (that is, the combustion fuel amount) after the unit conversion and the pilot are converted. The fuel combustion rate is calculated from the injection amount.

そして、S240にて燃焼率が算出されると、S250に移行して、ディーゼル機関1の現在の運転条件(回転速度、アクセル開度等)及び環境条件(吸気温、水温等)を検出し、S260にて、その検出された運転条件及び環境条件に対応したセタン価特定用のマップを複数のマップの中から抽出し、その抽出したマップとS240にて算出した燃焼率とに基づき、燃料のセタン価を特定し、当該セタン価検出処理を終了する。   And if a combustion rate is calculated in S240, it will transfer to S250 and will detect the present driving | running conditions (rotation speed, accelerator opening degree, etc.) and environmental conditions (intake air temperature, water temperature, etc.) of the diesel engine 1, In S260, a map for specifying the cetane number corresponding to the detected operating condition and environmental condition is extracted from a plurality of maps, and based on the extracted map and the combustion rate calculated in S240, the fuel The cetane number is specified, and the cetane number detection process ends.

このように、図3に示すセタン価検出処理では、複数のマップの中からディーゼル機関1の運転条件及び環境条件に対応したマップを選択して、燃料のセタン価を特定することから、燃料の燃焼率からセタン価を特定し得る運転条件及び環境条件を広くすることができ、給油等によって燃料のセタン価が変化した際に、そのセタン価の変化をより早く検出することが可能となる。   Thus, in the cetane number detection process shown in FIG. 3, the map corresponding to the operating conditions and environmental conditions of the diesel engine 1 is selected from a plurality of maps and the cetane number of the fuel is specified. The operating conditions and environmental conditions that can specify the cetane number from the combustion rate can be widened, and when the cetane number of the fuel changes due to refueling or the like, the change in the cetane number can be detected earlier.

なお、図3に示すセタン価検出処理においては、S210の処理が、本発明の圧力検出手段及び容積検出手段に相当し、S220〜S250の処理が、本発明の燃焼率算出手段に相当し、S260の処理が、本発明のセタン価特定手段に相当する。
[変形例2]
また次に、上記実施形態では、ディーゼル機関1の低負荷運転時のパイロット噴射後に、その噴射燃料の燃焼率を算出して、燃料のセタン価を検出するものとして説明したが、燃料の燃焼率は、燃料噴射量が微少量(より好ましくは0.3[mm3/st]以上1.5[mm3/st]以下の範囲内)であれば、燃料のセタン価に応じて大きく変化し、その燃焼率からセタン価を良好に特定できる。
In the cetane number detection process shown in FIG. 3, the process of S210 corresponds to the pressure detection means and the volume detection means of the present invention, and the processes of S220 to S250 correspond to the combustion rate calculation means of the present invention. The process of S260 corresponds to the cetane number specifying means of the present invention.
[Modification 2]
Further, in the above embodiment, after the pilot injection during the low load operation of the diesel engine 1, the combustion rate of the injected fuel is calculated and the cetane number of the fuel is detected. If the fuel injection amount is very small (more preferably in the range of 0.3 [mm 3 / st] to 1.5 [mm 3 / st]), it will vary greatly depending on the cetane number of the fuel. The cetane number can be well identified from the combustion rate.

このため、セタン価検出処理の実行条件としては、必ずしもパイロット噴射後に設定する必要はなく、例えば、自動車が減速運転に入り、ディーゼル機関1が燃料カット状態にあるときに、特定の気筒に燃料を微少量だけ単発噴射(微少噴射)するようにし、図5(c)に示すように、セタン価検出処理では、その微少噴射された気筒の燃焼室6の筒内圧P及び容積Vとから熱発生量Qを求めることで、噴射燃料のセタン価を特定するようにしてもようにしても良い。   For this reason, it is not always necessary to set the execution condition of the cetane number detection process after the pilot injection. For example, when the automobile enters a deceleration operation and the diesel engine 1 is in the fuel cut state, fuel is supplied to a specific cylinder. As shown in FIG. 5 (c), heat is generated from the in-cylinder pressure P and the volume V of the combustion chamber 6 of the minutely injected cylinder, as shown in FIG. 5C. By determining the quantity Q, the cetane number of the injected fuel may be specified.

なお、この場合、セタン価検出処理は、図4に示すように、S310にて、ディーゼル機関1が燃料カット状態に入り、所定の環境条件が成立しているか否かを判断することにより、微少噴射の実行条件が成立しているか否かを判定し、微少噴射の実行条件が成立していなければ、セタン価検出処理を終了し、微少噴射の実行条件が成立していれば、S320にて、特定気筒のインジェクタ15から所定の燃料噴射タイミングで微少量の燃料噴射を実行させ、その後、S130〜S170の一連の処理を実行するようにすればよい。
[変形例3]
一方、上記実施形態及び変形例では、燃料の燃焼率から燃料のセタン価を特定するものとして説明したが、例えば、インジェクタ15から燃焼室6内への燃料噴射量が一定量であれば、燃料の燃焼率だけでなく、その燃焼率を算出するのに用いた熱発生量Qもセタン価に応じて変化することになるので、燃焼率を算出することなく、熱発生量Qから燃料のセタン価を特定することもできる。
In this case, as shown in FIG. 4, the cetane number detection process is performed by determining whether or not the diesel engine 1 enters the fuel cut state and a predetermined environmental condition is satisfied in S310. It is determined whether or not the injection execution condition is satisfied. If the minute injection execution condition is not satisfied, the cetane number detection process is terminated. If the minute injection execution condition is satisfied, the process proceeds to S320. Then, a small amount of fuel injection may be executed from the injector 15 of the specific cylinder at a predetermined fuel injection timing, and then a series of processes of S130 to S170 may be executed.
[Modification 3]
On the other hand, in the above-described embodiment and the modification, it has been described that the cetane number of the fuel is specified from the combustion rate of the fuel. For example, if the fuel injection amount from the injector 15 into the combustion chamber 6 is a constant amount, the fuel Since the heat generation amount Q used to calculate the combustion rate as well as the combustion rate of the fuel changes depending on the cetane number, the cetane of the fuel is calculated from the heat generation amount Q without calculating the combustion rate. The price can also be specified.

そして、このようにするには、例えば、図2に示したセタン価検出処理において、S110及びS120で判定するディーゼル機関1の運転条件及び環境条件を、パイロット噴射量が略一定量となる運転条件及び環境条件となるように狭くすればよい。   In order to do this, for example, in the cetane number detection process shown in FIG. 2, the operating conditions and environmental conditions of the diesel engine 1 determined in S110 and S120 are the operating conditions in which the pilot injection amount is a substantially constant amount. And it may be narrowed so as to satisfy the environmental conditions.

つまり、このようにすれば、パイロット噴射量が略一定量となる条件下で、特定気筒の燃焼室6でパイロット噴射後に生じた熱発生量Qを算出して(S140)、その熱発生量Qをパラメータとするマップを用いて燃料のセタン価を特定する(S170)ことが可能となり、熱発生量Qを燃料量に換算したり(S150)、その換算した燃料量とパイロット噴射量とから燃焼率を算出したり(S160)することなく、セタン価を検出できることになる。   That is, in this way, the heat generation amount Q generated after the pilot injection in the combustion chamber 6 of the specific cylinder is calculated under the condition that the pilot injection amount becomes a substantially constant amount (S140). It becomes possible to specify the cetane number of the fuel using the map with the parameter as the parameter (S170), convert the heat generation amount Q into the fuel amount (S150), and burn from the converted fuel amount and the pilot injection amount The cetane number can be detected without calculating the rate (S160).

また、例えば、図4に示したセタン価検出処理において、S320で微少噴射する燃料量を一定量に制限するようにしても、熱発生量Qを燃料量に換算したり(S150)、その換算した燃料量とパイロット噴射量とから燃焼率を算出したり(S160)することなく、S170にて、S140で算出された熱発生量Qから燃料のセタン価を特定することができるようになる。   Further, for example, in the cetane number detection process shown in FIG. 4, even if the amount of fuel to be finely injected is limited to a constant amount in S320, the heat generation amount Q is converted into the fuel amount (S150), or the conversion In S170, the cetane number of the fuel can be specified from the heat generation amount Q calculated in S140 without calculating the combustion rate from the calculated fuel amount and the pilot injection amount (S160).

実施形態のディーゼル機関及びその制御系全体の構成を表す概略構成図である。It is a schematic block diagram showing the structure of the diesel engine of the embodiment and the whole control system. ECUにて実行されるセタン価検出処理を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the cetane number detection process performed by ECU. 変形例1のセタン価検出処理を表すフローチャートである。10 is a flowchart showing a cetane number detection process of Modification 1; 変形例2のセタン価検出処理を表すフローチャートである。10 is a flowchart showing a cetane number detection process of Modification 2. 実施形態及び変形例2のセタン価検出動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the cetane number detection operation | movement of embodiment and the modification 2.

符号の説明Explanation of symbols

1…ディーゼル機関(圧縮時着火式内燃機関)、2…シリンダブロック、4…ピストン、5…コンロッド、6…燃焼室、7…シリンダヘッド、8…吸気ポート、9…排気ポート、10…吸気弁、11…排気弁、12…吸気管、13…排気管、14…コモンレール、15…インジェクタ、17…燃料配管、18…NEセンサ、19…アクセル開度センサ、20…燃圧センサ、21…筒内圧センサ、22…吸気圧センサ、23…吸気温センサ、24…水温センサ、28…パルサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diesel engine (compression ignition internal combustion engine), 2 ... Cylinder block, 4 ... Piston, 5 ... Connecting rod, 6 ... Combustion chamber, 7 ... Cylinder head, 8 ... Intake port, 9 ... Exhaust port, 10 ... Intake valve , 11 ... Exhaust valve, 12 ... Intake pipe, 13 ... Exhaust pipe, 14 ... Common rail, 15 ... Injector, 17 ... Fuel piping, 18 ... NE sensor, 19 ... Accelerator opening sensor, 20 ... Fuel pressure sensor, 21 ... In-cylinder pressure Sensor: 22 ... Intake pressure sensor, 23 ... Intake air temperature sensor, 24 ... Water temperature sensor, 28 ... Pulser.

Claims (7)

燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段を備えた圧縮自着火式の内燃機関において、燃料のセタン価を検出するセタン価検出装置であって、
前記燃料噴射手段から所定の燃料噴射がなされたときに、前記燃料噴射手段から噴射された燃料の内、前記燃焼室内で実際に燃焼した燃料の割合を表す燃焼率を算出する燃焼率算出手段と、
前記燃焼率算出手段にて算出された燃焼率に基づき、燃料のセタン価を特定するセタン価特定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関のセタン価検出装置。
In a compression self-ignition internal combustion engine having a fuel injection means for directly injecting fuel into a combustion chamber, a cetane number detection device for detecting the cetane number of fuel,
A combustion rate calculating means for calculating a combustion rate representing a ratio of fuel actually burned in the combustion chamber among fuels injected from the fuel injection means when predetermined fuel injection is performed from the fuel injection means; ,
Cetane number specifying means for specifying the cetane number of the fuel based on the combustion rate calculated by the combustion rate calculating means;
An apparatus for detecting a cetane number of an internal combustion engine, comprising:
前記燃焼室内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記燃焼室の容積を検出する容積検出手段と、
を備え、
前記燃焼率算出手段は、
前記圧力検出手段にて検出された圧力と前記容積検出手段にて検出された容積とに基づき熱発生率を逐次算出すると共に、該算出した熱発生率を積算することで前記燃料噴射手段からの燃料噴射に伴う熱発生量を算出し、該算出した熱発生量を実際に燃焼した燃焼燃料量に換算して、該燃焼燃料量と前記燃料噴射手段からの噴射燃料量との比を求めることにより、前記燃焼率を算出することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のセタン価検出装置。
Pressure detecting means for detecting the pressure in the combustion chamber;
Volume detecting means for detecting the volume of the combustion chamber;
With
The combustion rate calculating means includes
The heat generation rate is sequentially calculated based on the pressure detected by the pressure detection unit and the volume detected by the volume detection unit, and the calculated heat generation rate is integrated to obtain from the fuel injection unit. Calculating the amount of heat generated by fuel injection, converting the calculated amount of heat generated into the amount of combustion fuel actually burned, and determining the ratio between the amount of combustion fuel and the amount of fuel injected from the fuel injection means The cetane number detection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the combustion rate is calculated by:
前記燃焼率算出手段は、
前記燃料噴射手段からの燃料噴射量が、前記燃焼室内での燃料の燃焼率がセタン価により変化する微少量であるとき、前記燃焼率を算出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の内燃機関のセタン価検出装置。
The combustion rate calculating means includes
3. The combustion rate is calculated when the fuel injection amount from the fuel injection means is a minute amount in which the combustion rate of fuel in the combustion chamber varies depending on the cetane number. A cetane number detection device for an internal combustion engine according to claim 1.
前記燃焼率算出手段は、
前記燃料噴射手段からの燃料噴射量が、0.3[mm3/st]以上1.5[mm3/st]以下の範囲内にあるとき、前記燃焼率を算出することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関のセタン価検出装置。
The combustion rate calculating means includes
The combustion rate is calculated when a fuel injection amount from the fuel injection means is in a range of 0.3 [mm 3 / st] to 1.5 [mm 3 / st]. Item 4. The cetane number detection device for an internal combustion engine according to Item 3.
燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段を備えた圧縮自着火式の内燃機関において、燃料のセタン価を検出するセタン価検出装置であって、
前記燃焼室内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記燃焼室の容積を検出する容積検出手段と、
前記燃料噴射手段から所定の燃料噴射がなされたときに、前記圧力検出手段にて検出された圧力と前記容積検出手段にて検出された容積とに基づき熱発生率を逐次算出すると共に、該算出した熱発生率を積算することで前記燃料噴射手段からの燃料噴射に伴う熱発生量を算出する熱発生量算出手段と、
前記熱発生量算出手段にて算出された熱発生量に基づき、燃料のセタン価を特定するセタン価特定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関のセタン価検出装置。
In a compression self-ignition internal combustion engine having a fuel injection means for directly injecting fuel into a combustion chamber, a cetane number detection device for detecting the cetane number of fuel,
Pressure detecting means for detecting the pressure in the combustion chamber;
Volume detecting means for detecting the volume of the combustion chamber;
When a predetermined fuel injection is made from the fuel injection means, the heat generation rate is sequentially calculated based on the pressure detected by the pressure detection means and the volume detected by the volume detection means, and the calculation A heat generation amount calculating means for calculating a heat generation amount associated with fuel injection from the fuel injection means by integrating the heat generation rates obtained;
Cetane number specifying means for specifying the cetane number of the fuel based on the heat generation amount calculated by the heat generation amount calculating means;
An apparatus for detecting a cetane number of an internal combustion engine, comprising:
前記熱発生量算出手段は、
前記燃料噴射手段からの燃料噴射量が、略一定量で、しかも、前記熱発生量がセタン価により変化する微少量であるとき、前記熱発生量を算出することを特徴とする請求項5に記載の内燃機関のセタン価検出装置。
The heat generation amount calculation means includes:
6. The heat generation amount is calculated when the fuel injection amount from the fuel injection means is a substantially constant amount and the heat generation amount is a very small amount that varies depending on the cetane number. A cetane number detection device for an internal combustion engine as described.
前記熱発生量算出手段は、
前記燃料噴射手段からの燃料噴射量が、0.3[mm3/st]以上1.5[mm3/st]以下の範囲内で略一定量であるとき、前記熱発生量を算出することを特徴とする請求項6に記載の内燃機関のセタン価検出装置。
The heat generation amount calculation means includes:
Calculating the heat generation amount when the fuel injection amount from the fuel injection means is substantially constant within a range of 0.3 [mm 3 / st] to 1.5 [mm 3 / st]. The cetane number detection device for an internal combustion engine according to claim 6.
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