JP4347308B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数気筒を有する内燃機関及びその制御装置に関し、特に燃焼室内の圧力（筒内圧）を検出する筒内圧センサが取り付けられた内燃機関及びその制御装置に関する。

特許文献１には、筒内圧センサが取り付けられた内燃機関の着火時期検出装置が示されている。この特許文献１に示された内燃機関では、複数の気筒のうちの代表気筒に筒内圧センサが取り付けられ、その代表気筒について検出される筒内圧に基づいて、燃料の着火時期の検出が行われる。

特開２０００−２３４５５８号公報

複数の気筒を有する内燃機関の筒内圧を検出し、例えば燃料噴射制御を検出した筒内圧に応じて行う場合、複数の気筒のそれぞれに筒内圧センサを取り付け、気筒毎に制御を行うことが望ましい。

しかしながら、全気筒の筒内圧センサを取り付けると、コストが上昇するだけでなく、制御装置で実行される制御処理が複雑化するという課題が発生する。したがって、上記従来の装置のように、１つの代表気筒にのみ筒内圧センサを設け、その筒内センサ出力に基づいて制御を行うことにより、このような課題を解決できる。ただし、特許文献１には代表気筒をどのようにして選択するかは記載されていなため、任意に選択した場合には、気筒間の特性ばらつきによって、例えばセンサが取り付けられていないすべての気筒における着火時期が目標着火時期に対して遅角側、あるいは進角側にずれてしまうというようなことが発生する。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、単一の筒内圧センサを用いて動作特性の気筒間のばらつきを最小限に抑制することができる複数気筒の内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、複数の気筒を有し、燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサと、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段とを備える内燃機関の制御装置において、前記筒内圧センサは、前記複数の気筒のうち、その圧縮比が予め設定した基準圧縮比に最も近い気筒に取り付けられており、前記燃料噴射手段により噴射された燃料の目標着火時期を算出する目標着火時期算出手段と、前記筒内圧センサの出力に基づいて前記燃料噴射手段により噴射された燃料の着火時期を検出する着火時期検出手段と、前記目標着火時期及び検出された着火時期に基づいて、使用中の燃料の燃料性状を推定する燃料性状推定手段と、推定された燃料性状に応じて前記燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段とを備え、前記目標着火時期算出手段及び燃料噴射制御手段は、前記圧縮比が前記基準圧縮比である場合を基準として設定された制御マップを用いることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関のクランク軸の回転角度位置を検出する回転角度位置検出手段と、該回転角度位置検出手段の出力に基づいて前記筒内圧センサが取り付けられた気筒を判別する気筒判別手段とを備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、複数の気筒のうち、その圧縮比が予め設定した基準圧縮比に最も近い気筒に筒内圧センサが取り付けられている内燃機関の制御装置が提供される。この制御装置によれば、筒内圧センサの出力に基づいて、燃料の着火時期が検出され、目標着火時期及び検出された着火時期に基づいて、使用中の燃料の燃料性状が推定され、推定された燃料性状に応じて燃料噴射制御が行われ。そして目標着火時期の算出及び燃料噴射制御は、圧縮比が基準圧縮比である場合を基準として設定された制御マップを用いて行われる。筒内圧センサ出力に基づいて燃料性状の検出を行う場合、制御対象となる内燃機関の圧縮比によって検出結果が影響を受けるため、予め基準となる圧縮比（通常は設計値と一致する）を設定し、その基準圧縮比を基準として目標着火時期や燃料噴射時期のマップ設定が行われる。ところが、複数気筒の全ての気筒の圧縮比が基準圧縮比と等しくなることはほとんどなく、基準圧縮比近傍でばらつくため、基準圧縮比に最も近い気筒に筒内圧センサを設けることにより、圧縮比が基準圧縮比である場合を基準として予め設定した制御マップを用いて最も正確な燃料性状の検出、あるいは気筒間ばらつきを最小限に抑制した燃料噴射制御を行うことが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、回転角度位置検出手段の出力に基づいて筒内圧センサが取り付けられた気筒が判別される。請求項１に記載の内燃機関では、筒内圧センサが取り付けられる気筒は、予め決まっておらず、製造工程中で圧縮比を実測して決められる。したがって、本発明により、筒内圧センサが取り付けられた気筒が自動的に判別され、当該気筒の情報を入力する手間を省くことができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１及び図２は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。以下両図を合わせて参照して説明する。４気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、シリンダ内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒に燃料噴射弁６が設けられている。燃料噴射弁６は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）４に電気的に接続されており、燃料噴射弁６の開弁時間及び開弁時期は、ＥＣＵ４により制御される。

エンジン１は、吸気管２２、排気管２４、及び過給機２８を備えている。過給機２８は、排気の運動エネルギにより駆動されるタービン３０と、タービン３０により回転駆動され、吸気の圧縮を行うコンプレッサ２９とを備えている。
タービン３０は、複数の可変ベーン（図示せず）を備えており、可変ベーンの開度を変化させることにより、タービン回転数（回転速度）を変更できるように構成されている。タービン３０のベーン開度は、ＥＣＵ４により電磁的に制御される。

吸気管２２の、コンプレッサ２９の下流には加圧された空気を冷却するためのインタークーラ２５が設けられている。
排気管２４のタービン３０の上流側と、吸気管２２との間には、排気を吸気管２２に還流する排気還流通路２６が設けられている。排気還流通路２６には、排気還流量を制御するための排気還流制御弁（以下「ＥＧＲ弁」という）２７が設けられている。ＥＧＲ弁２７は、ソレノイドを有する電磁弁であり、その弁開度はＥＣＵ４により制御される。

吸気管２２には吸入空気流量ＧＡを検出する吸入空気流量センサ３１、及び過給機２８の下流側における吸気管内圧力（過給圧）ＰＢを検出する過給圧センサ３２が設けられている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ４に供給される。

エンジン１の１つの気筒には、筒内圧（燃焼圧力）を検出する筒内圧センサ２が設けられている。筒内圧センサ２を取り付ける気筒は、以下のような手順でエンジン１の組み立て中に決定される。

１）各気筒にピストン及びコンロッドを組み付ける。
２）各気筒の圧縮比を計測し、予め設定された基準圧縮比に最も近い圧縮比の気筒（以下「センサ取付気筒」という）を選択する。
３）センサ取付気筒の圧縮比が、さらに基準圧縮比に近くなるように、ガスケットを選定して組み付ける。
４）センサ取付気筒に、筒内圧センサ２を取り付ける。

なお本実施形態では、筒内圧センサ２は、当該気筒に設けられるグロープラグと一体に構成されており、センサ取付気筒についてのみ筒内圧センサ２と一体化されたグロープラグが取り付けられ、他の気筒には通常のグロープラグが取り付けられる。筒内圧センサ２の検出信号は、ＥＣＵ４に供給される。なお、筒内圧センサ２の検出信号は、実際には、筒内圧ＰＣＹＬのクランク角度（時間）に対する微分信号に相当するものであり、筒内圧ＰＣＹＬは、筒内圧センサ出力を積分することにより得られる。

またエンジン１には、クランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ３が設けられている。クランク角度位置センサ３は、クランク角１度毎にパルスを発生し、そのパルス信号はＥＣＵ４に供給される。クランク角度位置センサ３から出力されるパルス信号は、特定気筒（例えば＃１気筒）の所定クランク角度位置に対応した３６０度周期のパルスの抜け部分を含んでおり、この抜け部分を用いて気筒判別が行われる。

さらにエンジン１のカム軸（図示せず）の回転角度を検出するカム軸角度位置センサ７が設けられている。カム軸角度位置センサ７は、前記クランク角度位置センサ３の出力パルスの抜け部分とほぼ同一のクランク角度位置で７２０度周期のパルスを出力し、ＥＣＵ４に供給する。

ＥＣＵ４には、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの操作量ＡＰを検出するアクセルセンサ３３、エンジン１の冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ３４、当該車両の車速ＶＰを検出する車速センサ３５、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ（図示せず）、及びエンジン１の吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ（図示せず）が接続されており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ４に供給される。

ＥＣＵ４は、エンジン１の各気筒の燃焼室に設けられた燃料噴射弁６の制御信号を駆動回路５に供給する。駆動回路５は、燃料噴射弁６に接続されており、ＥＣＵ４から供給される制御信号に応じた駆動信号を、燃料噴射弁６に供給する。これにより、ＥＣＵ４から出力される制御信号に応じた燃料噴射時期において、前記制御信号に応じた燃料噴射量だけ燃料が、各気筒の燃焼室内に噴射される。

ＥＣＵ４は、増幅器１０と、Ａ／Ｄ変換部１１と、パルス生成部１３と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４と、ＣＰＵ１４で実行されるプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）１５と、ＣＰＵ１４が演算結果などを格納するＲＡＭ（Random Access Memory）１６と、入力回路１７と、出力回路１８とを備えている。筒内圧センサ２の検出信号は、増幅器１０に入力される。増幅器１０は、入力される信号を増幅する。増幅器１０により増幅された信号は、Ａ／Ｄ変換部１１に入力される。また、クランク角度位置センサ３から出力されるパルス信号は、パルス生成部１３に入力され、カム軸角度位置センサ７の出力パルスは、ＣＰＵ１４に入力される。

Ａ／Ｄ変換部１１は、バッファ１２を備えており、増幅器１０から入力される筒内圧センサ出力をディジタル値（以下「圧力変化率」という）ｄｐ／ｄθに変換し、バッファ１２に格納する。より具体的には、Ａ／Ｄ変換部１１には、パルス生成部１３から、クランク角１度周期のパルス信号（以下「１度パルス」という）ＰＬＳ１が供給されており、この１度パルスＰＬＳ１の周期で筒内圧センサ出力をサンプリングし、ディジタル値に変換してバッファ１２に格納する。

一方、ＣＰＵ１４には、パルス生成部１３から、クランク角６度周期のパルス信号ＰＬＳ６が供給されており、ＣＰＵ１４はこの６度パルスＰＬＳ６の周期でバッファ１２に格納されたディジタル値を読み出す処理を行う。すなわち、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部１１からＣＰＵ１４に対して割り込み要求を行うのではなく、ＣＰＵ１４が６度パルスＰＬＳ６の周期で読出処理を行う。

入力回路１７は、各種センサの検出信号をディジタル値に変換し、ＣＰＵ１４に供給する。なお、エンジン回転数ＮＥは、６度パルスＰＬＳ６の周期から算出される。またエンジン１の要求トルクＴＲＱは、アクセルペダル操作量ＡＰに応じて算出される。

ＣＰＵ１４は、エンジン運転状態に応じて目標排気還流量ＧＥＧＲを算出し、目標排気還流量ＧＥＧＲに応じてＥＧＲ弁２７の開度を制御するデューティ制御信号を、出力回路１８を介してＥＧＲ弁２７に供給する。

図３は、目標排気還流量（以下「目標ＥＧＲ量」という）ＧＥＧＲ及び燃料噴射弁６による主噴射時期ＣＡＩＭを算出するモジュールの構成を示すブロック図である。このモジュールの機能は、ＣＰＵ１４で実行される処理により実現される。

図３に示すモジュールは、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲを算出する目標ＥＧＲ量算出部３６と、主噴射時期ＣＡＩＭを算出する主噴射時期算出部３７と、使用中の燃料のセタン価ＣＥＴを推定し、推定したセタン価ＣＥＴに応じて補正係数ＫＣＥＴを算出する補正係数算出部３８とからなる。

目標ＥＧＲ量算出部３６は、目標ＥＧＲ量マップ値算出部４１と、ＥＧＲ補正量マップ値算出部４２と、乗算部４３と、スイッチ部４４、４６と、加算部４５とを備えている。目標ＥＧＲ量マップ値算出部４１は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＧＥＧＲＭマップを検索して、目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭを算出する。ＧＥＧＲＭマップは、第１のセタン価、例えばセタン価「５７」程度の高セタン価の燃料を基準として設定されている。

ＥＧＲ補正量マップ値算出部４２は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＧＣＭマップを検索して、ＥＧＲ補正量マップ値ＧＣＭを算出する。ＧＣＭマップは、第２のセタン価、例えばセタン価「４０」程度の低セタン価の燃料を基準として、例えば１セタン価当たり１５％程度補正するように設定されている。乗算部４３は、補正係数算出部３８で算出される、使用中の燃料のセタン価ＣＥＴに応じた補正係数ＫＣＥＴを、ＥＧＲ補正量マップ値ＧＣＭに乗算することにより、ＥＧＲ補正量ＧＣを算出する。

加算部４５は、目標ＥＧＲ量マップ値ＧＥＧＲＭにＥＧＲ補正量ＧＣを加算することにより、目標ＥＧＲ量ＧＥＧＲを算出する。スイッチ部４４及び４６には、切換制御信号ＳＣＴＬが供給されている。切換制御信号ＳＣＴＬが低レベル（「０」）であるときは、スイッチ部４４は図示したようにオン状態を維持し、スイッチ部４６は加算部４５の出力を選択する。切換制御信号ＳＣＴＬは、図４に示す処理により、使用している燃料のセタン価推定処理を実行するとき「１」に設定され、それ以外のとき「０」に設定される。したがって、セタン価推定処理を実行するときは、スイッチ部４４はオフ状態となり、スイッチ部４６は入力”０”（ＥＧＲ弁全閉を意味する）を選択する。これにより、セタン価推定処理を実行するときは、排気還流が停止される。

図４のステップＳ１１では、セタン価推定処理に必要なセンサ（クランク角度位置センサ３、アクセルセンサ２１、筒内圧センサ２）の故障が検知されているか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）のときは、切換制御信号ＳＣＴＬを「０」に設定する（ステップＳ１７）。センサの故障が検知されていないときは、エンジン１により駆動される車両が定常走行中であるか否かを判別する（ステップＳ１２）。定常走行中であるときは、エンジン１の運転状態が予混合燃焼領域にあるか否かを判別する（ステップＳ１３）。予混合燃焼は、燃料を噴射した時点から遅れ時間経過後にその燃料が燃焼するような燃焼を意味し、例えば図５にハッチングを付して示す領域、すなわちに要求トルクＴＲＱが所定トルクＴＲＱ１（例えば６０Ｎｍ）以下で、かつエンジン回転数ＮＥが第１所定回転数ＮＥ１（例えば１２００ｒｐｍ）から第２所定回転数ＮＥ２（例えば２３００ｒｐｍ）までの範囲にある領域が、予混合燃焼領域となる。予混合燃焼領域においては、燃料のセタン価の違いによる着火時期の差が大きくなるので、着火遅れに基づくセタン価の推定を正確に行うことができる。

ステップＳ１３の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、過給圧ＰＢが所定範囲内（例えば目標圧力値の±５％の範囲内）にあるか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、他のエンジン運転パラメータがパラメータ毎に決めれた所定範囲内にあるか否かを判別する。例えば、検出される新気流量ＧＡが目標値の±５％以内か否か、酸素濃度センサにより検出される空燃比ＡＦが目標値の±５％以内か否か、スワール弁（図示せず）の開度が目標値の±５％以内か否か、燃料圧ＰＦが目標値の±５％以内か否かを判別する。そして、すべての運転パラメータが所定範囲内にあるときは、セタン価推定の実行条件成立と判定し、切換制御信号ＳＣＴＬを「１」に設定する（ステップＳ１６）。切換制御信号ＳＣＴＬが「１」に設定されると、上述したようにスイッチ部６４がオンし、セタン価の推定処理が実行される。また、スイッチ部４４及び５４はオフされるとともに、スイッチ部４６は、入力”０”を選択する。

ステップＳ１２〜Ｓ１５の何れかの答が否定（ＮＯ）であるときは、ステップＳ１７に進み、切換制御信号ＳＣＴＬを「０」に設定する。

図４の処理によれば、エンジン１の運転状態が予混合燃焼領域にあり、かつ過給圧ＰＢが所定範囲内にあるとき、他の条件（ステップＳ１１，Ｓ１２，及びＳ１５）も満たされると、セタン価の推定処理の実行が許可される。エンジン運転状態が予混合燃焼領域にあることを条件とすることにより、燃料のセタン価の違いによる着火時期の差が大きくなり、着火遅れに基づくセタン価の推定を正確に行うことができる。また、燃料の着火時期は過給圧の変化の影響を受け易いので、過給圧ＰＢが所定範囲外にあるときは、セタン価の推定を行わないようにすることにより、過給機２８の特性変化や不具合に起因して燃料のセタン価を誤判定することを防止することができる。

図３に戻り、主噴射時期算出部３７は、主噴射時期マップ値算出部５１と、着火遅れ補正マップ値算出部５２と、乗算部５３と、スイッチ部５４と、加算部５５とを備えている。主噴射時期マップ値算出部５１は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＣＡＩＭＭマップを検索して、主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭを算出する。ＣＡＩＭＭマップは、前記第１のセタン価の燃料を基準として設定されている。

着火遅れ補正マップ値算出部５２は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＣＡＤＭマップを検索して、着火遅れ補正マップ値ＣＡＤＭを算出する。ＣＡＤＭマップは、前記第２のセタン価の燃料を基準として、例えば１セタン価当たり０．１５度程度補正するように設定されている。乗算部５３は、補正係数算出部３８で算出される補正係数ＫＣＥＴを、着火遅れ補正マップ値ＣＡＤＭに乗算することにより、着火遅れ補正量ＣＡＤを算出する。スイッチ部５４は、スイッチ部４４と同様に切換制御信号ＳＣＴＬによりオンオフ制御される。

加算部５５は、主噴射時期マップ値ＣＡＩＭＭに着火遅れ補正量ＣＡＤを加算する（着火遅れ補正量ＣＡＤだけ進角させる）ことにより、主噴射時期ＣＡＩＭを算出する。
補正係数算出部３８は、目標主噴射着火時期マップ値算出部６１と、着火時期検出部６２と、減算部６３と、スイッチ部６４と、フィルタ処理部６５と、セタン価推定部６６と、ＫＣＥＴ算出部６７とを備えている。目標主噴射着火時期マップ値算出部６１は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて予め設定されたＣＡＦＭＭマップを検索して、目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭを算出する。ＣＡＦＭＭマップは、前記第１のセタン価の燃料を基準として設定されている。着火時期検出部６２は、筒内圧センサ２の出力信号をディジタル値に変換した圧力変化率ｄｐ／ｄθに応じて主噴射着火時期ＣＡＦＭを検出する。この検出手法は、図６〜図８を参照して後述する。

減算部６３は、目標主噴射着火時期マップ値ＣＡＦＭＭから検出された主噴射着火時期ＣＡＦＭを減算することにより、着火遅れ角ＤＣＡＭを算出する。スイッチ部６４は、切換制御信号ＳＣＴＬにより切換制御されるが、オンオフがスイッチ部４４または５４と逆であり、切換制御信号ＳＣＴＬが「０」のときオフ状態であり、「１」のときオン状態となる。フィルタ処理部６５は、比較的長い時間（１０〜６０秒）かけて得た着火遅れ角ＤＣＡＭのデータを、最小２乗法演算または移動平均化演算によりフィルタ処理を施す。フィルタ処理後の着火遅れ角ＤＣＡＭＦとする。

セタン価推定部６６は、着火遅れ角ＤＣＡＭＦをエンジン回転数ＮＥを用いて、着火遅れ時間ＴＤＦＭに変換し、着火遅れ時間ＴＤＦＭに応じて図９に示すＣＥＴテーブルを検索し、セタン価ＣＥＴを算出する。セタン価推定部６６は、さらにセタン価ＣＥＴを下記式（１）に適用し、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを算出する。
ＣＥＴＬＲＮ＝α×ＣＥＴ＋（１−α）×ＣＥＴＬＲＮ （１）
ここで、αは０から１の間の値に設定されるなまし係数、右辺のＣＥＴＬＲＮは、前回算出値である。

なお、給油が行われたときは、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮは、市場で取引さている燃料のセタン価の中の最小値ＣＥＴ０（例えば４０）に初期化され、その後の学習により、使用中の燃料のセタン価を示す値に収束する。最小値ＣＥＴ０に初期化することにより、以下に説明する燃料噴射時期の制御に使用した場合に、エンジンの冷間始動時において、最も着火し難い燃料でも確実に着火させることができる。

上記式（１）により、検出タイミングが異なるセタン価ＣＥＴの平均化が行われ、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが算出される。なお、セタン価推定処理が実行されないときは、記憶されている最新のセタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが、セタン価推定部６６から出力される。

ＫＣＥＴ算出部６７は、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮを下記式（２）に適用し、補正係数ＫＣＥＴを算出する。
ＫＣＥＴ＝（ＣＥＴＨ−ＣＥＴＬＲＮ）／（ＣＥＴＨ−ＣＥＴ０） （２）
ここで、ＣＥＴＨは、上述したＣＡＩＭＭマップ及びＣＡＤＭマップの設定の基準とした高セタン価燃料のセタン価（例えば５７）である。したがって、セタン価学習値ＣＥＴＬＲＮが基準高セタン価ＣＥＴＨに等しいときは、補正係数ＫＣＥＴは「０」となり、基準低セタン価ＣＥＴ０に等しいときは、補正係数ＫＣＥＴは「１．０」となる。

図６は、着火時期検出部６２の構成を示すブロック図である。着火時期検出部６２は、バンドパスフィルタ部７１と、位相遅れ補正部７２と、着火時期判定部７３とからなる。バンドパスフィルタ部７１には、筒内圧センサ２から出力される圧力変化率ｄｐ／ｄθが入力される。図７に示す波形Ｗ１が入力波形を示し、波形Ｗ２が出力波形を示す。バンドパスフィルタ部７１では、位相遅れが発生するため、位相遅れ補正部７２では、この遅れを補正する。

着火時期判定部７３は、パイロット噴射に対応して、圧力変化率ｄｐ／ｄθがピーク値を示すクランク角度位置（以下「パイロット噴射着火時期」という）ＣＡＦＰと、主噴射に対応して、圧力変化率ｄｐ／ｄθがピーク値を示すクランク角度位置（以下「主噴射着火時期」という）ＣＡＦＭとを判定する。具体的には、図８（ｃ）に示すように、位相遅れ補正部７２から出力される圧力変化率ｄｐ／ｄθがパイロット検出閾値ＤＰＰを超えたクランク角を、パイロット噴射着火時期ＣＡＦＰと判定し、圧力変化率ｄｐ／ｄθがメイン検出閾値ＤＰＭを超えたクランク角を、主噴射着火時期ＣＡＦＭと判定する。本実施形態では、主噴射着火時期ＣＡＦＭのみが、セタン価ＣＥＴの推定に使用される。

図８（ａ）及び（ｂ）には、クランク角ＣＡＩＰから開始されるパイロット噴射パルスＩＮＪＰ、及びクランク角ＣＡＩＭから開始される主噴射パルスＩＮＪＭが示されており、同図（ｃ）には着火時期ＣＡＦＰ，ＣＡＦＭを検出する角度範囲ＲＤＥＴ（例えば１０度）が示されている。このように、検出角度範囲ＲＤＥＴを比較的狭い範囲に限定することにより、ＣＰＵ１４の演算負荷を増大させることなく、着火時期を正確に判定することができる。

上述した制御に使用される制御マップ（ＣＡＩＭＭマップ、ＣＡＤＭマップ、ＣＡＦＭＭマップ、ＧＥＧＲＭマップ、ＧＣＭマップ）は、いずれも圧縮比が基準圧縮比である場合を基準として設定されている。

図１０は、筒内圧センサ２を取り付けた気筒をＣＰＵ１４が判別する手法を説明するためのタイムチャートであり、＃１気筒に筒内圧センサ２が取り付けられている例に対応する。同図（ａ）〜（ｃ）は、それぞれカム軸角度位置センサ７の出力パルスＳＣＡＭ（７２０度周期）、クランク角度位置センサ３の出力パルスに基づいて生成される６度パルスＰＬＳ６、及び筒内圧センサ出力を積分して算出される筒内圧ＰＣＹＬ１の推移を示す。本実施形態では、＃１気筒の筒内圧ＰＣＹＬ１が最大となるクランク角度ＣＡＰＭＡＸ１と、パルス抜け部分の直後の基準クランク角度ＣＡＲＥＦとの角度間隔ＤＣＡＰＭＡＸが、所定角度ＣＡ＃１（例えば１０８度）となるように設定されている。

したがって、角度間隔ＤＣＡＰＭＡＸを計測し、計測した角度間隔ＤＣＡＰＭＡＸに基づいて、以下のように筒内圧センサ２が取り付けられた気筒を判別することができる。これにより、筒内圧センサの取付後に、取付気筒の情報をＥＣＵ４に入力する手間を省くことができる。

１）ＤＣＡＰＭＡＸがＣＡ＃１±３０ｄｅｇの範囲内にあるとき、＃１気筒
２）ＤＣＡＰＭＡＸが（ＣＡ＃１＋１８０）±３０ｄｅｇの範囲内にあるとき、＃３気筒
３）ＤＣＡＰＭＡＸが（ＣＡ＃１＋３６０）±３０ｄｅｇの範囲内にあるとき、＃４気筒
４）ＤＣＡＰＭＡＸが（ＣＡ＃１＋５４０）±３０ｄｅｇの範囲内にあるとき、＃２気筒

以上詳述したように、本実施形態では、４つの気筒の圧縮比を計測し、計測した圧縮比が基準圧縮比に最も近い気筒に筒内圧センサ２を取り付けるようにしたので、基準圧縮比を基準として予め設定した制御マップ（ＣＡＩＭＭマップ、ＣＡＤＭマップ、ＧＥＧＲＭマップ、ＧＣＭマップ、ＣＡＦＭＭマップ）を用いて最も正確なセタン価の検出（推定）、あるいは気筒間ばらつきを最小限に抑制した燃料噴射制御及び排気還流量制御を行うことが可能となる。

また、セタン価推定処理は、エンジン運転状態が予混合燃焼領域にあること、及び過給圧ＰＢが所定範囲内にあることを含む実行条件が成立するとき実行されるので、燃料のセタン価の違いによる着火時期の差が大きくなり、着火遅れに基づくセタン価の推定を正確に行うことができ、また過給機２８の特性変化や不具合に起因して燃料のセタン価を誤判定することを防止することができる。

本実施形態では、燃料噴射弁６が燃料噴射手段を構成し、ＥＣＵ４が燃料噴射制御手段、目標着火時期算出手段、燃料性状推定手段、及び着火時期検出手段の一部を構成する。目標主噴射着火時期マップ値算出部６１が目標着火時期算出手段に相当し、筒内圧センサ２及び着火時期検出部６２が着火時期検出手段に相当し、主噴射時期算出部３７が燃料噴射制御手段に相当する。また減算部６３、フィルタ処理部６５、センタ価推定部６６が燃料性状推定手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、主噴射に対応する主噴射着火時期ＣＡＦＭに基づいて、セタン価推定を行っているが、パイロット噴射に対応するパイロット噴射着火時期ＣＡＦＰに基づいて、セタン価推定を行うようにしてもよい。また、パイロット噴射時期を、推定したセタン価に応じて補正するようにしてもよい。

また上述した実施形態では、ＧＥＧＲＭマップ及びＣＡＩＭＭマップを高セタン価の燃料を基準として設定し、ＧＣＭマップ及びＣＡＤＭマップを低セタン価の燃料を基準として設定したが、逆にＧＥＧＲＭマップ及びＣＡＩＭＭマップを低セタン価の燃料を基準として設定し、ＧＣＭマップ及びＣＡＤＭマップを高セタン価の燃料を基準として設定するようにしてもよい。

また着火遅れ時間ＴＤＦＭは、燃料のセタン価だけでなく、燃料噴射弁６の劣化によっても変化する。したがって、着火遅れ時間ＴＤＦＭは、当該車両の走行距離またはエンジン１の運転時間の積算値などに応じて補正することが望ましい。

また上述した実施形態では、４気筒のディーゼル内燃機関の例を示したが、これに限るものではなく、気筒数の異なるディーゼル内燃機関、あるいは、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 図１に示す制御装置の一部の構成をより具体的に示す図である。 目標排気還流量（ＧＥＧＲ）及び主噴射時期（ＣＡＩＭ）を算出するモジュールの構成を示すブロック図である。 図３の示すスイッチ部に供給する切換制御信号（ＳＣＴＬ）の設定を行う処理のフローチャートである。 予混合燃焼領域を説明するための図である。 図３に示す着火時期検出部の構成を示すブロック図である。 筒内圧センサ出力のバンドパスフィルタ処理を説明するためのタイムチャートである。 着火時期の検出手法を説明するためのタイムチャートである。 着火遅れ時間（ＴＤＦＭ）からセタン価（ＣＥＴ）を算出するためのテーブルを示す図である。 筒内圧センサを取り付けた気筒を判別する手法を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 筒内圧センサ（着火時期検出手段）
３ クランク角度位置センサ（回転角度位置検出手段）
４ 電子制御ユニット（燃料噴射制御手段、目標着火時期算出手段、着火時期検出手段、気筒判別手段）
６ 燃料噴射弁（燃料噴射手段）
７ カム軸角度位置センサ（回転角度位置検出手段）
３７ 主噴射時期値算出部（燃料噴射制御手段）
６１ 目標主噴射着火時期マップ値算出部（目標着火時期算出手段）
６２ 着火時期検出部（着火時期検出手段）

Claims (2)

1. 複数の気筒を有し、燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサと、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段とを備える内燃機関の制御装置において、
   前記筒内圧センサは、前記複数の気筒のうち、その圧縮比が予め設定した基準圧縮比に最も近い気筒に取り付けられており、
   前記燃料噴射手段により噴射された燃料の目標着火時期を算出する目標着火時期算出手段と、
   前記筒内圧センサの出力に基づいて前記燃料噴射手段により噴射された燃料の着火時期を検出する着火時期検出手段と、
   前記目標着火時期及び検出された着火時期に基づいて、使用中の燃料の燃料性状を推定する燃料性状推定手段と、
   推定された燃料性状に応じて前記燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段とを備え、
   前記目標着火時期算出手段及び燃料噴射制御手段は、前記圧縮比が前記基準圧縮比である場合を基準として設定された制御マップを用いることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記機関のクランク軸の回転角度位置を検出する回転角度位置検出手段と、該回転角度位置検出手段の出力に基づいて前記筒内圧センサが取り付けられた気筒を判別する気筒判別手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

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