エンジンの着火遅れ期間算出装置
【課題】 燃料の噴射開始から着火までの着火遅れ期間を算出するエンジンの着火遅れ期間算出装置を提供する。
【解決手段】 エンジンの燃焼室７内に燃料を噴射するインジェクタ５と、上記エンジンの振動を検出する振動検出手段１７と、振動検出手段１７により検出した振動信号Ｖａからインジェクタ５の駆動に起因する駆動振動信号Ｖｈを検出する駆動振動検出手段１８と、振動検出手段１７により検出した振動信号Ｖａからインジェクタ５の駆動後に発生する燃料の着火に起因する着火振動信号Ｖｌを検出する着火振動検出手段１９と、駆動振動信号Ｖｈからインジェクタ５による燃料噴射開始時期Ｔａを検出すると共に、着火振動信号Ｖｌから着火時期Ｔｂを検出する噴射開始・着火時期検出手段２０と、燃料噴射開始時期Ｔａと着火時期Ｔｂとの偏差から、燃料噴射開始時期Ｔａから着火時期Ｔｂまでの着火遅れ期間ＤＴを算出する着火遅れ期間算出手段２０とを備える。
【解決手段】 エンジンの燃焼室７内に燃料を噴射するインジェクタ５と、上記エンジンの振動を検出する振動検出手段１７と、振動検出手段１７により検出した振動信号Ｖａからインジェクタ５の駆動に起因する駆動振動信号Ｖｈを検出する駆動振動検出手段１８と、振動検出手段１７により検出した振動信号Ｖａからインジェクタ５の駆動後に発生する燃料の着火に起因する着火振動信号Ｖｌを検出する着火振動検出手段１９と、駆動振動信号Ｖｈからインジェクタ５による燃料噴射開始時期Ｔａを検出すると共に、着火振動信号Ｖｌから着火時期Ｔｂを検出する噴射開始・着火時期検出手段２０と、燃料噴射開始時期Ｔａと着火時期Ｔｂとの偏差から、燃料噴射開始時期Ｔａから着火時期Ｔｂまでの着火遅れ期間ＤＴを算出する着火遅れ期間算出手段２０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料の噴射開始から着火までの着火遅れ期間を算出するエンジンの着火遅れ期間算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンでは燃焼室内（シリンダ内）が高温・高圧となるピストンの圧縮上死点近傍で燃料を噴射して燃焼を行うのが一般的であった。噴射された燃料は、吸入空気と混合して混合気となり、その混合気が着火して火炎が形成され、その火炎に後続の噴射燃料が供給されることにより燃焼が継続される。この燃焼方式は、燃料の噴射中に着火するものであり、本明細書中では拡散燃焼という。
【０００３】
この拡散燃焼においては、燃料の噴射開始（インジェクタの駆動開始）から略一定の着火遅れ期間を経て混合気が着火するため、実際に着火したか或いは所望の着火時期（着火タイミング）に着火したかということが重要となる。従って、従来より着火時期を検出するための装置が多数提案されている（特許文献１〜４等参照）。
【０００４】
これら装置においては、着火により生じる圧力や振動に基づいて着火時期を検出している。例えば着火により生じる圧力や振動は、特許文献１に記載された装置においてはグロープラグ（予熱プラグ）に設けられた燃焼圧センサにより検出され、特許文献２〜４に記載された装置においてはシリンダブロックに設けられた振動センサ（ノックセンサ）により検出される。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１８６６０９号公報
【特許文献２】特開平９−１４４５８３号公報
【特許文献３】特開２００４−１０８２１８号公報
【特許文献４】特開平１０−２６０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年では、燃料噴射時期（燃料噴射タイミング）を圧縮上死点よりも早期にして着火遅れ期間を長くし、燃料と吸入空気との混合を充分に促進させることで、大幅な燃費悪化をもたらさずにＮＯｘ及びスモークを大幅に低減できる新たな燃焼方式が提案されている。
【０００７】
具体的には、圧縮上死点前の吸気行程から圧縮行程の間に燃料噴射が行われ、燃料の噴射終了から所定の予混合期間を経て着火する。この燃焼方式では、着火遅れ期間が長く、混合気が十分に希薄・均一化されるので、局所的な燃焼温度が下がり、ＮＯｘ排出量が低減する。また、局所的に空気不足状態での燃焼が回避されるためスモークも抑制される。この燃焼方式は、圧縮上死点よりも早期に燃料を噴射し、燃料の噴射終了後にその燃料が着火するものであり、本明細書中では予混合燃焼という。
【０００８】
このように、排気ガスの改善に有効な予混合燃焼であるが、排気ガスを良好に改善するためには着火遅れ期間、つまり燃料の噴射開始から着火までの期間を適切に制御する必要がある。着火遅れ期間を制御するためには、実際の着火遅れ期間を検出或いは算出して、その実際の着火遅れ期間が目標とする着火遅れ期間と一致するように燃料噴射時期、吸入空気量、ＥＧＲ量或いは噴射圧力等を適切に制御する必要がある。しかしながら、拡散燃焼においては着火遅れ期間は常に略一定であり、その着火遅れ期間を制御する必要がないため、従来着火遅れ期間を算出することができる装置が存在しなかった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、燃料の噴射開始から着火までの着火遅れ期間を算出するエンジンの着火遅れ期間算出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタと、上記エンジンの振動を検出する振動検出手段と、該振動検出手段により検出した振動信号から上記インジェクタの駆動に起因する駆動振動信号を検出する駆動振動検出手段と、上記振動検出手段により検出した振動信号から上記インジェクタの駆動後に発生する燃料の着火に起因する着火振動信号を検出する着火振動検出手段と、上記駆動振動信号から上記インジェクタによる燃料噴射開始時期を検出すると共に、上記着火振動信号から着火時期を検出する噴射開始・着火時期検出手段と、上記燃料噴射開始時期と上記着火時期との偏差から、上記燃料噴射開始時期から上記着火時期までの着火遅れ期間を算出する着火遅れ期間算出手段とを備えたものである。
【００１１】
ここで、上記駆動振動検出手段が、上記振動検出手段により検出した振動信号から高周波振動信号のみを検出するハイパスフィルタであり、上記着火振動検出手段が、上記振動検出手段により検出した振動信号から低周波振動信号のみを検出するローパスフィルタであり、上記噴射開始・着火時期検出手段は、上記高周波振動信号に基づいて上記燃料噴射開始時期を検出すると共に、上記低周波振動信号に基づいて上記着火時期を検出しても良い。
【００１２】
また、上記振動検出手段が、上記エンジンのシリンダブロック或いはシリンダヘッドに取り付けられた加速度センサであっても良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、燃料の噴射開始から着火までの着火遅れ期間を算出するエンジンの着火遅れ期間算出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る着火遅れ期間算出装置を備えたエンジンの概略図である。
【００１６】
本実施形態は車両用等のコモンレールディーゼルエンジン（以下エンジンという）に適用したものである。このエンジンは、エンジン運転状態に応じて予混合燃焼及び拡散燃焼のうちいずれかを実行するものである。例えばこのエンジンは、低負荷運転時には予混合燃焼を実行し、高負荷運転時には拡散燃焼を実行する。なお、図１では多気筒（図示例では四気筒）のエンジンが示されているが、当然単気筒のものであっても良い。
【００１７】
まず、本実施形態のエンジンについて説明する。
【００１８】
図中１がシリンダブロックとシリンダヘッドとから主に構成されるエンジン本体、２がエンジン本体１に接続され吸入空気が流通する吸気通路、３がエンジン本体１に接続され排気ガスが流通する排気通路である。
【００１９】
エンジンに燃料を供給する燃料噴射装置４が設けられる。この燃料噴射装置４は電磁ソレノイド等の電気アクチュエータ（図示せず）により駆動されるインジェクタ５を有している。インジェクタ５はコモンレール６に接続され、そのコモンレール６に貯留された高圧燃料がインジェクタ５に常時供給される。エンジン本体１内には燃焼室７が形成され、燃焼室７内にインジェクタ５から燃料が直接噴射される。
【００２０】
排気通路３には、排気ガスにより駆動されるターボチャージャ８のタービン９が接続される。吸気通路２には、タービン９により駆動されるターボチャージャ８のコンプレッサ１０が接続される。タービン９よりも上流側の排気通路３には、タービン９に供給する排気ガス量を適宜調節するための排気絞り弁１１が設けられる。コンプレッサ１０よりも下流側の吸気通路２には、燃焼室７に供給する吸入空気量を適宜調節するための吸気絞り弁１２が設けられる。排気ガスはタービン９を駆動した後、後処理装置１３を通じて排出される。吸入空気はエアークリーナ１４を通じて吸入された後、燃焼室７内へと供給される。
【００２１】
排気ガスを燃焼室７内に還流するＥＧＲ装置３１が設けられる。このＥＧＲ装置３１は、吸気通路２と排気通路３とを結ぶＥＧＲ通路３２と、ＥＧＲ量（ＥＧＲ率）を調節するためのＥＧＲ弁３３と、ＥＧＲ弁３３の上流側にてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３４とを備える。
【００２２】
エンジンを電子制御するためのエンジン制御ユニット１５（以下ＥＣＵという）が設けられる。ＥＣＵ１５は各種センサ類から実際のエンジン運転状態を検出し、このエンジン運転状態に基づいてインジェクタ５、排気絞り弁１１、吸気絞り弁１２及びＥＧＲ弁３３等を制御する。前記センサ類としては、エンジンの回転速度を検出するエンジン回転センサ１６、エンジンのクランク角を検出するクランク角度センサ（図示せず）等が含まれ、これらセンサからの検出信号がＥＣＵ１５に入力される。
【００２３】
インジェクタ５は、電気アクチュエータがＯＮのとき開となって燃料を噴射し、電気アクチュエータがＯＦＦのとき閉となって燃料噴射を停止する。ＥＣＵ１５は、エンジンの回転速度等のエンジン運転状態を示すパラメータに基づいて燃料噴射時期及び燃料噴射量等を決定し、インジェクタ５の電気アクチュエータをＯＮ／ＯＦＦする。
【００２４】
次に、着火遅れ期間算出装置について図２により説明する。図２は、着火遅れ期間算出装置の概略図である。
【００２５】
本実施形態の着火遅れ期間算出装置は、エンジンの振動を検出する振動検出手段と、該振動検出手段により検出した振動信号からインジェクタ５の駆動に起因する駆動振動信号を検出する駆動振動検出手段と、上記振動検出手段により検出した振動信号からインジェクタ５の駆動後に発生する燃料の着火に起因する着火振動信号を検出する着火振動検出手段と、上記駆動振動信号からインジェクタ５による燃料噴射開始時期を検出すると共に、上記着火振動信号から着火時期を検出する噴射開始・着火時期検出手段と、上記燃料噴射開始時期と上記着火時期との偏差から、上記燃料噴射開始時期から上記着火時期までの着火遅れ期間を算出する着火遅れ期間算出手段とを備える。
【００２６】
振動検出手段はエンジン本体１のシリンダブロック或いはシリンダヘッドに取り付けられた加速度センサ１７（図１参照）からなる。加速度センサ１７としては圧電素子を有するノックセンサを用いることができる。このノックセンサはガソリンエンジンの制御に広く使用されているものであり、比較的安価で入手が可能である。インジェクタ５の電気アクチュエータを駆動（ＯＮ）するとインジェクタ５の駆動に起因する振動が発生し、その振動がエンジン本体１のシリンダブロック及びシリンダヘッドへと伝播する。また、噴射された燃料が燃焼室７内で着火するとその着火による急激な圧力上昇に起因する振動が発生し、その振動がエンジン本体１のシリンダブロック及びシリンダヘッドへと伝播する。従って、インジェクタ５の駆動に起因する振動と着火に起因する振動とを含むエンジン本体１の振動が加速度センサ１７により振動信号Ｖａとして検出される。
【００２７】
ここで、本発明者は、インジェクタ５の駆動に起因する振動と着火に起因する振動とが異なる周波数をそれぞれ有していることを実験により明らかにし、周波数特性の異なるフィルタを適用することによって、インジェクタ５の駆動に起因する振動と着火に起因する振動とをエンジン本体１の振動からそれぞれ抽出できることを見いだした。詳しくは、インジェクタ５の駆動に起因する振動の周波数が、着火に起因する振動の周波数に比べて高いことが分かった。
【００２８】
そこで、駆動振動検出手段は加速度センサ１７により検出した振動信号Ｖａから予め設定された所定周波数よりも高い高周波振動信号Ｖｈのみを検出するハイパスフィルタ１８（以下ＨＰＦという）からなり、着火振動検出手段は加速度センサ１７により検出した振動信号Ｖａから予め設定された所定周波数よりも低い低周波振動信号Ｖｌのみを検出するローパスフィルタ１９（以下ＬＰＦという）からなる。ＨＰＦ１８及びＬＰＦ１９は平行して常にフィルタリングを行う。振動信号Ｖａは、エイリアス及び電気的な高周波ノイズの影響を取り除くためのアンチエイリアシングフィルタ（図示せず）を介してＨＰＦ１８及びＬＰＦ１９に入力される。
【００２９】
噴射開始・着火時期検出手段は、デジタル信号を処理するためのデジタルシグナルプロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２０（以下ＤＳＰという）からなる。ＨＰＦ１８及びＬＰＦ１９から出力された高周波振動信号Ｖｈ及び低周波振動信号Ｖｌはアナログ信号である。従って、高周波振動信号Ｖｈ及び低周波振動信号ＶｌはＡ／Ｄコンバータ２１によりデジタル信号に変換された後にＤＳＰ２０に入力される。ＤＳＰ２０は、高周波振動信号Ｖｈをインジェクタ５の駆動に起因する駆動振動信号とし、その駆動振動信号Ｖｈに基づいて燃料噴射開始時期Ｔａを検出する。また、ＤＳＰ２０は、低周波振動信号Ｖｌを着火に起因する着火振動信号とし、その着火振動信号Ｖｌに基づいて着火時期Ｔｂを検出する。
【００３０】
具体的には、ＤＳＰ２０は、駆動振動信号Ｖｈを二乗積分した後、その二乗積分後の駆動振動信号Ｖｉが所定の駆動開始閾値（図３（ｄ）の符号Ｓａ参照）を越えたときを燃料噴射開始時期Ｔａとすると共に、着火振動信号Ｖｌが所定の着火閾値（図３（ｅ）の符号Ｓｂ参照）を越えたときを着火時期Ｔｂとする。従って、ＤＳＰ２０は駆動振動信号Ｖｈを二乗積分する積分機能を有する。また、ＤＳＰ２０には駆動開始閾値Ｓａ及び着火閾値Ｓｂが予め入力されている。
【００３１】
着火遅れ期間算出手段は、ＤＳＰ２０からなる。ＤＳＰ２０は、燃料噴射開始時期Ｔａと着火時期Ｔｂとの偏差を求め、この偏差を着火遅れ期間ＤＴとする。具体的には、ＤＳＰ２０は燃料噴射開始時期Ｔａにてカウンタ信号（図３（ｆ）の符号Ｗｃ参照）をＯＮし、着火時期Ｔｂにてカウンタ信号ＷｃをＯＦＦしてそのカウンタ信号Ｗｃの値を読み込む。これにより実際の着火遅れ期間ＤＴが求められる。従って、ＤＳＰ２０は着火遅れ期間ＤＴを計測（カウント）するためのカウンタ機能を有している。着火遅れ期間ＤＴはＤ／Ａコンバータ２２により電圧にスケーリングされた後、ＥＣＵ１５に入力される。例えば、０〜１０ｍｓｅｃの着火遅れ期間ＤＴが０．５〜４．５Ｖの電圧にスケーリングされる。
【００３２】
ＤＳＰ２０は、次の燃料噴射までの間に着火遅れ期間ＤＴをＥＣＵ１５に入力する。ＥＣＵ１５は、入力された実際の着火遅れ期間ＤＴが目標とする着火遅れ期間と一致するように、燃料噴射時期、吸入空気量、ＥＧＲ量或いは噴射圧力等の補正制御を行う。補正制御の適用は、同一気筒の次の燃料噴射サイクルのときに行う。また、気筒毎によらない補正制御、例えば燃料性状違いによる着火時期の補正制御等は、直後に燃料噴射を行う気筒の制御に適用できる。なお、本実施形態では着火振動信号Ｖｌから実際の着火時期Ｔｂが検出されるため、この実際の着火時期Ｔｂが目標とする着火時期と一致するように燃料噴射時期及び燃料噴射量等の補正制御を行うことも可能である。
【００３３】
上記のＨＰＦ１８、ＬＰＦ１９、Ａ／Ｄコンバータ２１、ＤＳＰ２０及びＤ／Ａコンバータ２２はユニット化され、このユニット２３が加速度センサ１７とＥＣＵ１５との間に接続される（図１参照）。
【００３４】
ところで、本実施形態の着火遅れ期間算出装置は、エンジン本体１の各燃焼室７から加速度センサ１７までの距離に応じて、燃料噴射開始時期Ｔａ及び着火時期Ｔｂを補正する補正手段を備える。燃料噴射開始時期Ｔａ及び着火時期Ｔｂを補正するのは、燃焼室７から加速度センサ１７までの距離が燃焼室７毎に異なるためである。インジェクタ５の駆動に起因する振動及び着火に起因する振動の伝播速度はそれぞれ常に略一定であるので、各燃焼室７から加速度センサ１７までの距離に応じた補正時間を適用する。補正手段は、ＥＣＵ１５からなる。
【００３５】
ここで、一回噴射（メイン噴射）で予混合燃焼を行ったときのメイン噴射開始から着火までの着火遅れ期間を検出する手順を図３により説明する。図３（ａ）〜（ｆ）は、駆動信号、振動信号、駆動振動信号、二乗積分後の駆動振動信号、着火振動信号及びカウンタ信号の信号波形をそれぞれ示すグラフである。
【００３６】
図３（ａ）に示されるように、ＥＣＵ１５は圧縮上死点前の吸気行程から圧縮行程の間にインジェクタ５の電気アクチュエータに対して駆動信号Ａを出力する。すると、図３（ｂ）に示されるように、振動信号Ｖａが加速度センサ１７により検出される。
【００３７】
次に、図３（ｃ）に示されるように駆動振動信号ＶｈがＨＰＦ１８により検出されると共に、図３（ｄ）に示されるように二乗積分後の駆動振動信号ＶｉがＤＳＰ２０により演算される。一方、図３（ｅ）に示されるように着火振動信号ＶｌがＬＰＦ１９により検出される。
【００３８】
次に、図３（ｄ）に示されるように二乗積分後の駆動振動信号Ｖｉが駆動開始閾値Ｓａを越えたときに燃料噴射開始時期Ｔａが検出され、図３（ｆ）に示されるようにその燃料噴射開始時期Ｔａにてカウンタ信号ＷｃがＯＮされる。一方、図３（ｅ）に示されるように着火振動信号Ｖｌが着火閾値Ｓｂを越えたときに着火時期Ｔｂが検出され、図３（ｆ）に示されるようにその着火時期Ｔｂにてカウンタ信号ＷｃがＯＦＦされる。これら燃料噴射開始時期Ｔａと着火時期Ｔｂとの偏差から着火遅れ期間ＤＴが検出される。ここで、着火遅れ期間ＤＴが検出されると、図３（ｄ）に示されるように二乗積分後の駆動振動信号Ｖｉがクリアされる。また、駆動開始閾値Ｓａは、二乗積分後の最大駆動振動信号Ｖｉよりも小さくなるように設定される。
【００３９】
同様に、図４及び図５に示すように、二回噴射（パイロット噴射、メイン噴射）で拡散燃焼を行ったときの、パイロット噴射開始から着火までの着火遅れ期間ＤＴ（図４（ｆ）参照）、或いは、メイン噴射開始から着火までの着火遅れ期間ＤＴ（図５（ｆ）参照）も検出することができる。
【００４０】
図４（ａ）及び図５（ａ）に示される拡散燃焼においては、ＥＣＵ１５は圧縮上死点近傍にて二回の駆動信号Ａｐ、Ａｍを出力する。このため、図４（ｃ）及び図５（ｃ）に示すように、ＨＰＦ１８により検出される駆動振動信号Ｖｈは二回のインジェクタ５の駆動に起因する振動の成分を有することになる。この場合、図４（ｄ）及び図５（ｄ）に示すように、駆動開始閾値Ｓａを燃料噴射の形態に応じて設定することで、パイロット噴射及びメイン噴射のうちのいずれかの噴射開始から着火までの着火遅れ期間ＤＴを検出するかを決定することが可能である。
【００４１】
具体的には、パイロット噴射（一回目の噴射）開始から着火までの着火遅れ期間ＤＴを検出する際には、駆動開始閾値Ｓａは、メイン噴射開始前における二乗積分後の最大駆動振動信号Ｖｉよりも小さくなるように設定される。また、メイン噴射開始から着火までの着火遅れ期間ＤＴを検出する際には、駆動開始閾値Ｓａは、メイン噴射開始前における二乗積分後の最大駆動振動信号Ｖｉよりも大きく、且つ、メイン噴射開始後における二乗積分後の最大駆動振動信号Ｖｉよりも小さくなるように設定される。このようにすることで、燃料噴射を複数回行った際に、複数回の燃料噴射のうちいずれかの燃料噴射から着火までの着火遅れ期間ＤＴを検出するかを選択することが可能となる。
【００４２】
ところで、燃料噴射開始時期Ｔａを検出するに際して、本実施形態のようにしなくともインジェクタ５の駆動信号Ａ（コマンドパルス）をＯＮとしたときを燃料噴射開始時期Ｔａとすることが考えられる。しかしながら、インジェクタ５の駆動信号Ａの出力はエンジンのクランク角に基づいてＥＣＵ１５で演算決定されている。つまり、駆動信号ＡはＤＳＰ２０により検出される着火時期Ｔｂとは異なる制御系統で気筒別に計算されている。従って、コマンドパルスを用いて燃料噴射開始時期Ｔａを演算する場合は面倒な演算となるため、本実施形態のようにした方が燃料噴射開始時期Ｔａを容易に検出することができるので有利である。つまり、本実施形態によれば、一つの加速度センサ１７の振動信号Ｖａに基づいて燃料噴射開始時期Ｔａと着火時期Ｔｂとの二つのパラメータを求めることができ、構成がシンプル且つ低コストとなる。
【００４３】
以上、本実施形態の着火遅れ期間算出装置によれば、燃料の噴射開始から着火までの着火遅れ期間を高精度で検出することができる。
【００４４】
本発明は以上説明した実施形態には限定はされない。
【００４５】
例えば、上記の実施形態では、燃料噴射開始時期Ｔａを二乗積分後の駆動振動信号Ｖｉが駆動振動閾値Ｓａを越えたときとすると共に、着火時期Ｔｂを着火振動信号Ｖｌが着火閾値Ｓｂを越えたときとするとしたがこれには限定はされない。例えば、駆動振動信号Ｖｈを微分して傾きを求め、その傾きが所定値を越えたときの接線を求め、その接線が０クロスしたときを燃料噴射開始時期Ｔａとすると共に、着火振動信号Ｖｌを微分して傾きを求め、その傾きが所定値を越えたときの接線を求め、その接線が０クロスしたときを着火時期Ｔｂとしても良い。この場合、上記の傾きが所定値を越えたときからデータ（駆動振動信号Ｖｈ及び着火振動信号Ｖｌ）をさかのぼって演算する必要があるので、データを所定時間だけバッファリングしておく必要がある。
【００４６】
また、常に一回目の燃料噴射開始から着火までの着火遅れ期間ＤＴのみを検出すれば良い場合、燃料噴射開始時期Ｔａの検出は駆動振動信号Ｖｈが駆動開始閾値Ｓａを越えたときとしても良い。
【００４７】
また、上記の実施形態では噴射開始・着火時期検出手段及び着火遅れ期間算出手段がＤＳＰ２０からなるとしたが、噴射開始・着火時期検出手段及び着火遅れ期間算出手段をＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の電気回路の組合せから構成しても良い。この場合、ＤＳＰ２０の積分機能を積分器により行い、ＤＳＰ２０のカウンタ機能をフリーランニングカウンタにより行うことが考えられる。
【００４８】
また、上記の実施形態では着火遅れ期間ＤＴをＤ／Ａコンバータ２２により電圧にスケーリングした後にＥＣＵ１５に入力するとしたが、着火遅れ期間ＤＴをデジタル信号のままＥＣＵ１５に入力しても良い。また、ＤＳＰ２０とＥＣＵ１５とをＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークで接続しても良い。
【００４９】
また、上記の実施形態では着火遅れ期間ＤＴの検出はＤＳＰ２０のカウンタ機能によるとしたが、ＤＳＰ２０が燃料噴射開始時期Ｔａを検出したときにデジタル信号をＯＮすると共に、着火時期Ｔｂを検出したときにデジタル信号をＯＦＦし、ＥＣＵ１５がデジタル信号のパルス幅を計測して、このパルス幅を着火遅れ期間ＤＴとしても良い。
【００５０】
また、本発明の着火遅れ期間算出装置が適用されるエンジンは予混合燃焼及び拡散燃焼の両方を行うエンジンに限らず、予混合燃焼のみ或いは拡散燃焼のみを行うエンジンであっても良い。
【００５１】
さらに、本発明の着火遅れ期間算出装置が適用されるエンジンはコモンレールディーゼルエンジンに限らず、噴射ポンプ式ディーゼルエンジン等であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態に係る着火遅れ期間算出装置を備えたエンジンの概略図である。
【図２】着火遅れ期間算出装置の概略図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、一回噴射で予混合燃焼を行ったときの駆動信号、振動信号、駆動振動信号、二乗積分後の駆動振動信号、着火振動信号及びカウンタ信号の信号波形をそれぞれ示すグラフである。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は、二回噴射で拡散燃焼を行ったときの駆動信号、振動信号、駆動振動信号、二乗積分後の駆動振動信号、着火振動信号及びカウンタ信号の信号波形をそれぞれ示すグラフである。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、二回噴射で拡散燃焼を行ったときの駆動信号、振動信号、駆動振動信号、二乗積分後の駆動振動信号、着火振動信号及びカウンタ信号の信号波形をそれぞれ示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
５ インジェクタ
７ 燃焼室
１７ 加速度センサ（振動検出手段）
１８ ハイパスフィルタ（駆動振動検出手段）
１９ ローパスフィルタ（着火振動検出手段）
２０ デジタルシグナルプロセッサ（噴射開始・着火時期検出手段、着火遅れ期間算出手段）
ＤＴ 着火遅れ期間
Ｖａ 振動信号
Ｖｈ 駆動振動信号（高周波振動信号）
Ｖｌ 着火振動信号（低周波振動信号）
Ｔａ 燃料噴射開始時期
Ｔｂ 着火時期
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料の噴射開始から着火までの着火遅れ期間を算出するエンジンの着火遅れ期間算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンでは燃焼室内（シリンダ内）が高温・高圧となるピストンの圧縮上死点近傍で燃料を噴射して燃焼を行うのが一般的であった。噴射された燃料は、吸入空気と混合して混合気となり、その混合気が着火して火炎が形成され、その火炎に後続の噴射燃料が供給されることにより燃焼が継続される。この燃焼方式は、燃料の噴射中に着火するものであり、本明細書中では拡散燃焼という。
【０００３】
この拡散燃焼においては、燃料の噴射開始（インジェクタの駆動開始）から略一定の着火遅れ期間を経て混合気が着火するため、実際に着火したか或いは所望の着火時期（着火タイミング）に着火したかということが重要となる。従って、従来より着火時期を検出するための装置が多数提案されている（特許文献１〜４等参照）。
【０００４】
これら装置においては、着火により生じる圧力や振動に基づいて着火時期を検出している。例えば着火により生じる圧力や振動は、特許文献１に記載された装置においてはグロープラグ（予熱プラグ）に設けられた燃焼圧センサにより検出され、特許文献２〜４に記載された装置においてはシリンダブロックに設けられた振動センサ（ノックセンサ）により検出される。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１８６６０９号公報
【特許文献２】特開平９−１４４５８３号公報
【特許文献３】特開２００４−１０８２１８号公報
【特許文献４】特開平１０−２６０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年では、燃料噴射時期（燃料噴射タイミング）を圧縮上死点よりも早期にして着火遅れ期間を長くし、燃料と吸入空気との混合を充分に促進させることで、大幅な燃費悪化をもたらさずにＮＯｘ及びスモークを大幅に低減できる新たな燃焼方式が提案されている。
【０００７】
具体的には、圧縮上死点前の吸気行程から圧縮行程の間に燃料噴射が行われ、燃料の噴射終了から所定の予混合期間を経て着火する。この燃焼方式では、着火遅れ期間が長く、混合気が十分に希薄・均一化されるので、局所的な燃焼温度が下がり、ＮＯｘ排出量が低減する。また、局所的に空気不足状態での燃焼が回避されるためスモークも抑制される。この燃焼方式は、圧縮上死点よりも早期に燃料を噴射し、燃料の噴射終了後にその燃料が着火するものであり、本明細書中では予混合燃焼という。
【０００８】
このように、排気ガスの改善に有効な予混合燃焼であるが、排気ガスを良好に改善するためには着火遅れ期間、つまり燃料の噴射開始から着火までの期間を適切に制御する必要がある。着火遅れ期間を制御するためには、実際の着火遅れ期間を検出或いは算出して、その実際の着火遅れ期間が目標とする着火遅れ期間と一致するように燃料噴射時期、吸入空気量、ＥＧＲ量或いは噴射圧力等を適切に制御する必要がある。しかしながら、拡散燃焼においては着火遅れ期間は常に略一定であり、その着火遅れ期間を制御する必要がないため、従来着火遅れ期間を算出することができる装置が存在しなかった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、燃料の噴射開始から着火までの着火遅れ期間を算出するエンジンの着火遅れ期間算出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタと、上記エンジンの振動を検出する振動検出手段と、該振動検出手段により検出した振動信号から上記インジェクタの駆動に起因する駆動振動信号を検出する駆動振動検出手段と、上記振動検出手段により検出した振動信号から上記インジェクタの駆動後に発生する燃料の着火に起因する着火振動信号を検出する着火振動検出手段と、上記駆動振動信号から上記インジェクタによる燃料噴射開始時期を検出すると共に、上記着火振動信号から着火時期を検出する噴射開始・着火時期検出手段と、上記燃料噴射開始時期と上記着火時期との偏差から、上記燃料噴射開始時期から上記着火時期までの着火遅れ期間を算出する着火遅れ期間算出手段とを備えたものである。
【００１１】
ここで、上記駆動振動検出手段が、上記振動検出手段により検出した振動信号から高周波振動信号のみを検出するハイパスフィルタであり、上記着火振動検出手段が、上記振動検出手段により検出した振動信号から低周波振動信号のみを検出するローパスフィルタであり、上記噴射開始・着火時期検出手段は、上記高周波振動信号に基づいて上記燃料噴射開始時期を検出すると共に、上記低周波振動信号に基づいて上記着火時期を検出しても良い。
【００１２】
また、上記振動検出手段が、上記エンジンのシリンダブロック或いはシリンダヘッドに取り付けられた加速度センサであっても良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、燃料の噴射開始から着火までの着火遅れ期間を算出するエンジンの着火遅れ期間算出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る着火遅れ期間算出装置を備えたエンジンの概略図である。
【００１６】
本実施形態は車両用等のコモンレールディーゼルエンジン（以下エンジンという）に適用したものである。このエンジンは、エンジン運転状態に応じて予混合燃焼及び拡散燃焼のうちいずれかを実行するものである。例えばこのエンジンは、低負荷運転時には予混合燃焼を実行し、高負荷運転時には拡散燃焼を実行する。なお、図１では多気筒（図示例では四気筒）のエンジンが示されているが、当然単気筒のものであっても良い。
【００１７】
まず、本実施形態のエンジンについて説明する。
【００１８】
図中１がシリンダブロックとシリンダヘッドとから主に構成されるエンジン本体、２がエンジン本体１に接続され吸入空気が流通する吸気通路、３がエンジン本体１に接続され排気ガスが流通する排気通路である。
【００１９】
エンジンに燃料を供給する燃料噴射装置４が設けられる。この燃料噴射装置４は電磁ソレノイド等の電気アクチュエータ（図示せず）により駆動されるインジェクタ５を有している。インジェクタ５はコモンレール６に接続され、そのコモンレール６に貯留された高圧燃料がインジェクタ５に常時供給される。エンジン本体１内には燃焼室７が形成され、燃焼室７内にインジェクタ５から燃料が直接噴射される。
【００２０】
排気通路３には、排気ガスにより駆動されるターボチャージャ８のタービン９が接続される。吸気通路２には、タービン９により駆動されるターボチャージャ８のコンプレッサ１０が接続される。タービン９よりも上流側の排気通路３には、タービン９に供給する排気ガス量を適宜調節するための排気絞り弁１１が設けられる。コンプレッサ１０よりも下流側の吸気通路２には、燃焼室７に供給する吸入空気量を適宜調節するための吸気絞り弁１２が設けられる。排気ガスはタービン９を駆動した後、後処理装置１３を通じて排出される。吸入空気はエアークリーナ１４を通じて吸入された後、燃焼室７内へと供給される。
【００２１】
排気ガスを燃焼室７内に還流するＥＧＲ装置３１が設けられる。このＥＧＲ装置３１は、吸気通路２と排気通路３とを結ぶＥＧＲ通路３２と、ＥＧＲ量（ＥＧＲ率）を調節するためのＥＧＲ弁３３と、ＥＧＲ弁３３の上流側にてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３４とを備える。
【００２２】
エンジンを電子制御するためのエンジン制御ユニット１５（以下ＥＣＵという）が設けられる。ＥＣＵ１５は各種センサ類から実際のエンジン運転状態を検出し、このエンジン運転状態に基づいてインジェクタ５、排気絞り弁１１、吸気絞り弁１２及びＥＧＲ弁３３等を制御する。前記センサ類としては、エンジンの回転速度を検出するエンジン回転センサ１６、エンジンのクランク角を検出するクランク角度センサ（図示せず）等が含まれ、これらセンサからの検出信号がＥＣＵ１５に入力される。
【００２３】
インジェクタ５は、電気アクチュエータがＯＮのとき開となって燃料を噴射し、電気アクチュエータがＯＦＦのとき閉となって燃料噴射を停止する。ＥＣＵ１５は、エンジンの回転速度等のエンジン運転状態を示すパラメータに基づいて燃料噴射時期及び燃料噴射量等を決定し、インジェクタ５の電気アクチュエータをＯＮ／ＯＦＦする。
【００２４】
次に、着火遅れ期間算出装置について図２により説明する。図２は、着火遅れ期間算出装置の概略図である。
【００２５】
本実施形態の着火遅れ期間算出装置は、エンジンの振動を検出する振動検出手段と、該振動検出手段により検出した振動信号からインジェクタ５の駆動に起因する駆動振動信号を検出する駆動振動検出手段と、上記振動検出手段により検出した振動信号からインジェクタ５の駆動後に発生する燃料の着火に起因する着火振動信号を検出する着火振動検出手段と、上記駆動振動信号からインジェクタ５による燃料噴射開始時期を検出すると共に、上記着火振動信号から着火時期を検出する噴射開始・着火時期検出手段と、上記燃料噴射開始時期と上記着火時期との偏差から、上記燃料噴射開始時期から上記着火時期までの着火遅れ期間を算出する着火遅れ期間算出手段とを備える。
【００２６】
振動検出手段はエンジン本体１のシリンダブロック或いはシリンダヘッドに取り付けられた加速度センサ１７（図１参照）からなる。加速度センサ１７としては圧電素子を有するノックセンサを用いることができる。このノックセンサはガソリンエンジンの制御に広く使用されているものであり、比較的安価で入手が可能である。インジェクタ５の電気アクチュエータを駆動（ＯＮ）するとインジェクタ５の駆動に起因する振動が発生し、その振動がエンジン本体１のシリンダブロック及びシリンダヘッドへと伝播する。また、噴射された燃料が燃焼室７内で着火するとその着火による急激な圧力上昇に起因する振動が発生し、その振動がエンジン本体１のシリンダブロック及びシリンダヘッドへと伝播する。従って、インジェクタ５の駆動に起因する振動と着火に起因する振動とを含むエンジン本体１の振動が加速度センサ１７により振動信号Ｖａとして検出される。
【００２７】
ここで、本発明者は、インジェクタ５の駆動に起因する振動と着火に起因する振動とが異なる周波数をそれぞれ有していることを実験により明らかにし、周波数特性の異なるフィルタを適用することによって、インジェクタ５の駆動に起因する振動と着火に起因する振動とをエンジン本体１の振動からそれぞれ抽出できることを見いだした。詳しくは、インジェクタ５の駆動に起因する振動の周波数が、着火に起因する振動の周波数に比べて高いことが分かった。
【００２８】
そこで、駆動振動検出手段は加速度センサ１７により検出した振動信号Ｖａから予め設定された所定周波数よりも高い高周波振動信号Ｖｈのみを検出するハイパスフィルタ１８（以下ＨＰＦという）からなり、着火振動検出手段は加速度センサ１７により検出した振動信号Ｖａから予め設定された所定周波数よりも低い低周波振動信号Ｖｌのみを検出するローパスフィルタ１９（以下ＬＰＦという）からなる。ＨＰＦ１８及びＬＰＦ１９は平行して常にフィルタリングを行う。振動信号Ｖａは、エイリアス及び電気的な高周波ノイズの影響を取り除くためのアンチエイリアシングフィルタ（図示せず）を介してＨＰＦ１８及びＬＰＦ１９に入力される。
【００２９】
噴射開始・着火時期検出手段は、デジタル信号を処理するためのデジタルシグナルプロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２０（以下ＤＳＰという）からなる。ＨＰＦ１８及びＬＰＦ１９から出力された高周波振動信号Ｖｈ及び低周波振動信号Ｖｌはアナログ信号である。従って、高周波振動信号Ｖｈ及び低周波振動信号ＶｌはＡ／Ｄコンバータ２１によりデジタル信号に変換された後にＤＳＰ２０に入力される。ＤＳＰ２０は、高周波振動信号Ｖｈをインジェクタ５の駆動に起因する駆動振動信号とし、その駆動振動信号Ｖｈに基づいて燃料噴射開始時期Ｔａを検出する。また、ＤＳＰ２０は、低周波振動信号Ｖｌを着火に起因する着火振動信号とし、その着火振動信号Ｖｌに基づいて着火時期Ｔｂを検出する。
【００３０】
具体的には、ＤＳＰ２０は、駆動振動信号Ｖｈを二乗積分した後、その二乗積分後の駆動振動信号Ｖｉが所定の駆動開始閾値（図３（ｄ）の符号Ｓａ参照）を越えたときを燃料噴射開始時期Ｔａとすると共に、着火振動信号Ｖｌが所定の着火閾値（図３（ｅ）の符号Ｓｂ参照）を越えたときを着火時期Ｔｂとする。従って、ＤＳＰ２０は駆動振動信号Ｖｈを二乗積分する積分機能を有する。また、ＤＳＰ２０には駆動開始閾値Ｓａ及び着火閾値Ｓｂが予め入力されている。
【００３１】
着火遅れ期間算出手段は、ＤＳＰ２０からなる。ＤＳＰ２０は、燃料噴射開始時期Ｔａと着火時期Ｔｂとの偏差を求め、この偏差を着火遅れ期間ＤＴとする。具体的には、ＤＳＰ２０は燃料噴射開始時期Ｔａにてカウンタ信号（図３（ｆ）の符号Ｗｃ参照）をＯＮし、着火時期Ｔｂにてカウンタ信号ＷｃをＯＦＦしてそのカウンタ信号Ｗｃの値を読み込む。これにより実際の着火遅れ期間ＤＴが求められる。従って、ＤＳＰ２０は着火遅れ期間ＤＴを計測（カウント）するためのカウンタ機能を有している。着火遅れ期間ＤＴはＤ／Ａコンバータ２２により電圧にスケーリングされた後、ＥＣＵ１５に入力される。例えば、０〜１０ｍｓｅｃの着火遅れ期間ＤＴが０．５〜４．５Ｖの電圧にスケーリングされる。
【００３２】
ＤＳＰ２０は、次の燃料噴射までの間に着火遅れ期間ＤＴをＥＣＵ１５に入力する。ＥＣＵ１５は、入力された実際の着火遅れ期間ＤＴが目標とする着火遅れ期間と一致するように、燃料噴射時期、吸入空気量、ＥＧＲ量或いは噴射圧力等の補正制御を行う。補正制御の適用は、同一気筒の次の燃料噴射サイクルのときに行う。また、気筒毎によらない補正制御、例えば燃料性状違いによる着火時期の補正制御等は、直後に燃料噴射を行う気筒の制御に適用できる。なお、本実施形態では着火振動信号Ｖｌから実際の着火時期Ｔｂが検出されるため、この実際の着火時期Ｔｂが目標とする着火時期と一致するように燃料噴射時期及び燃料噴射量等の補正制御を行うことも可能である。
【００３３】
上記のＨＰＦ１８、ＬＰＦ１９、Ａ／Ｄコンバータ２１、ＤＳＰ２０及びＤ／Ａコンバータ２２はユニット化され、このユニット２３が加速度センサ１７とＥＣＵ１５との間に接続される（図１参照）。
【００３４】
ところで、本実施形態の着火遅れ期間算出装置は、エンジン本体１の各燃焼室７から加速度センサ１７までの距離に応じて、燃料噴射開始時期Ｔａ及び着火時期Ｔｂを補正する補正手段を備える。燃料噴射開始時期Ｔａ及び着火時期Ｔｂを補正するのは、燃焼室７から加速度センサ１７までの距離が燃焼室７毎に異なるためである。インジェクタ５の駆動に起因する振動及び着火に起因する振動の伝播速度はそれぞれ常に略一定であるので、各燃焼室７から加速度センサ１７までの距離に応じた補正時間を適用する。補正手段は、ＥＣＵ１５からなる。
【００３５】
ここで、一回噴射（メイン噴射）で予混合燃焼を行ったときのメイン噴射開始から着火までの着火遅れ期間を検出する手順を図３により説明する。図３（ａ）〜（ｆ）は、駆動信号、振動信号、駆動振動信号、二乗積分後の駆動振動信号、着火振動信号及びカウンタ信号の信号波形をそれぞれ示すグラフである。
【００３６】
図３（ａ）に示されるように、ＥＣＵ１５は圧縮上死点前の吸気行程から圧縮行程の間にインジェクタ５の電気アクチュエータに対して駆動信号Ａを出力する。すると、図３（ｂ）に示されるように、振動信号Ｖａが加速度センサ１７により検出される。
【００３７】
次に、図３（ｃ）に示されるように駆動振動信号ＶｈがＨＰＦ１８により検出されると共に、図３（ｄ）に示されるように二乗積分後の駆動振動信号ＶｉがＤＳＰ２０により演算される。一方、図３（ｅ）に示されるように着火振動信号ＶｌがＬＰＦ１９により検出される。
【００３８】
次に、図３（ｄ）に示されるように二乗積分後の駆動振動信号Ｖｉが駆動開始閾値Ｓａを越えたときに燃料噴射開始時期Ｔａが検出され、図３（ｆ）に示されるようにその燃料噴射開始時期Ｔａにてカウンタ信号ＷｃがＯＮされる。一方、図３（ｅ）に示されるように着火振動信号Ｖｌが着火閾値Ｓｂを越えたときに着火時期Ｔｂが検出され、図３（ｆ）に示されるようにその着火時期Ｔｂにてカウンタ信号ＷｃがＯＦＦされる。これら燃料噴射開始時期Ｔａと着火時期Ｔｂとの偏差から着火遅れ期間ＤＴが検出される。ここで、着火遅れ期間ＤＴが検出されると、図３（ｄ）に示されるように二乗積分後の駆動振動信号Ｖｉがクリアされる。また、駆動開始閾値Ｓａは、二乗積分後の最大駆動振動信号Ｖｉよりも小さくなるように設定される。
【００３９】
同様に、図４及び図５に示すように、二回噴射（パイロット噴射、メイン噴射）で拡散燃焼を行ったときの、パイロット噴射開始から着火までの着火遅れ期間ＤＴ（図４（ｆ）参照）、或いは、メイン噴射開始から着火までの着火遅れ期間ＤＴ（図５（ｆ）参照）も検出することができる。
【００４０】
図４（ａ）及び図５（ａ）に示される拡散燃焼においては、ＥＣＵ１５は圧縮上死点近傍にて二回の駆動信号Ａｐ、Ａｍを出力する。このため、図４（ｃ）及び図５（ｃ）に示すように、ＨＰＦ１８により検出される駆動振動信号Ｖｈは二回のインジェクタ５の駆動に起因する振動の成分を有することになる。この場合、図４（ｄ）及び図５（ｄ）に示すように、駆動開始閾値Ｓａを燃料噴射の形態に応じて設定することで、パイロット噴射及びメイン噴射のうちのいずれかの噴射開始から着火までの着火遅れ期間ＤＴを検出するかを決定することが可能である。
【００４１】
具体的には、パイロット噴射（一回目の噴射）開始から着火までの着火遅れ期間ＤＴを検出する際には、駆動開始閾値Ｓａは、メイン噴射開始前における二乗積分後の最大駆動振動信号Ｖｉよりも小さくなるように設定される。また、メイン噴射開始から着火までの着火遅れ期間ＤＴを検出する際には、駆動開始閾値Ｓａは、メイン噴射開始前における二乗積分後の最大駆動振動信号Ｖｉよりも大きく、且つ、メイン噴射開始後における二乗積分後の最大駆動振動信号Ｖｉよりも小さくなるように設定される。このようにすることで、燃料噴射を複数回行った際に、複数回の燃料噴射のうちいずれかの燃料噴射から着火までの着火遅れ期間ＤＴを検出するかを選択することが可能となる。
【００４２】
ところで、燃料噴射開始時期Ｔａを検出するに際して、本実施形態のようにしなくともインジェクタ５の駆動信号Ａ（コマンドパルス）をＯＮとしたときを燃料噴射開始時期Ｔａとすることが考えられる。しかしながら、インジェクタ５の駆動信号Ａの出力はエンジンのクランク角に基づいてＥＣＵ１５で演算決定されている。つまり、駆動信号ＡはＤＳＰ２０により検出される着火時期Ｔｂとは異なる制御系統で気筒別に計算されている。従って、コマンドパルスを用いて燃料噴射開始時期Ｔａを演算する場合は面倒な演算となるため、本実施形態のようにした方が燃料噴射開始時期Ｔａを容易に検出することができるので有利である。つまり、本実施形態によれば、一つの加速度センサ１７の振動信号Ｖａに基づいて燃料噴射開始時期Ｔａと着火時期Ｔｂとの二つのパラメータを求めることができ、構成がシンプル且つ低コストとなる。
【００４３】
以上、本実施形態の着火遅れ期間算出装置によれば、燃料の噴射開始から着火までの着火遅れ期間を高精度で検出することができる。
【００４４】
本発明は以上説明した実施形態には限定はされない。
【００４５】
例えば、上記の実施形態では、燃料噴射開始時期Ｔａを二乗積分後の駆動振動信号Ｖｉが駆動振動閾値Ｓａを越えたときとすると共に、着火時期Ｔｂを着火振動信号Ｖｌが着火閾値Ｓｂを越えたときとするとしたがこれには限定はされない。例えば、駆動振動信号Ｖｈを微分して傾きを求め、その傾きが所定値を越えたときの接線を求め、その接線が０クロスしたときを燃料噴射開始時期Ｔａとすると共に、着火振動信号Ｖｌを微分して傾きを求め、その傾きが所定値を越えたときの接線を求め、その接線が０クロスしたときを着火時期Ｔｂとしても良い。この場合、上記の傾きが所定値を越えたときからデータ（駆動振動信号Ｖｈ及び着火振動信号Ｖｌ）をさかのぼって演算する必要があるので、データを所定時間だけバッファリングしておく必要がある。
【００４６】
また、常に一回目の燃料噴射開始から着火までの着火遅れ期間ＤＴのみを検出すれば良い場合、燃料噴射開始時期Ｔａの検出は駆動振動信号Ｖｈが駆動開始閾値Ｓａを越えたときとしても良い。
【００４７】
また、上記の実施形態では噴射開始・着火時期検出手段及び着火遅れ期間算出手段がＤＳＰ２０からなるとしたが、噴射開始・着火時期検出手段及び着火遅れ期間算出手段をＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の電気回路の組合せから構成しても良い。この場合、ＤＳＰ２０の積分機能を積分器により行い、ＤＳＰ２０のカウンタ機能をフリーランニングカウンタにより行うことが考えられる。
【００４８】
また、上記の実施形態では着火遅れ期間ＤＴをＤ／Ａコンバータ２２により電圧にスケーリングした後にＥＣＵ１５に入力するとしたが、着火遅れ期間ＤＴをデジタル信号のままＥＣＵ１５に入力しても良い。また、ＤＳＰ２０とＥＣＵ１５とをＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークで接続しても良い。
【００４９】
また、上記の実施形態では着火遅れ期間ＤＴの検出はＤＳＰ２０のカウンタ機能によるとしたが、ＤＳＰ２０が燃料噴射開始時期Ｔａを検出したときにデジタル信号をＯＮすると共に、着火時期Ｔｂを検出したときにデジタル信号をＯＦＦし、ＥＣＵ１５がデジタル信号のパルス幅を計測して、このパルス幅を着火遅れ期間ＤＴとしても良い。
【００５０】
また、本発明の着火遅れ期間算出装置が適用されるエンジンは予混合燃焼及び拡散燃焼の両方を行うエンジンに限らず、予混合燃焼のみ或いは拡散燃焼のみを行うエンジンであっても良い。
【００５１】
さらに、本発明の着火遅れ期間算出装置が適用されるエンジンはコモンレールディーゼルエンジンに限らず、噴射ポンプ式ディーゼルエンジン等であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態に係る着火遅れ期間算出装置を備えたエンジンの概略図である。
【図２】着火遅れ期間算出装置の概略図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、一回噴射で予混合燃焼を行ったときの駆動信号、振動信号、駆動振動信号、二乗積分後の駆動振動信号、着火振動信号及びカウンタ信号の信号波形をそれぞれ示すグラフである。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は、二回噴射で拡散燃焼を行ったときの駆動信号、振動信号、駆動振動信号、二乗積分後の駆動振動信号、着火振動信号及びカウンタ信号の信号波形をそれぞれ示すグラフである。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、二回噴射で拡散燃焼を行ったときの駆動信号、振動信号、駆動振動信号、二乗積分後の駆動振動信号、着火振動信号及びカウンタ信号の信号波形をそれぞれ示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
５ インジェクタ
７ 燃焼室
１７ 加速度センサ（振動検出手段）
１８ ハイパスフィルタ（駆動振動検出手段）
１９ ローパスフィルタ（着火振動検出手段）
２０ デジタルシグナルプロセッサ（噴射開始・着火時期検出手段、着火遅れ期間算出手段）
ＤＴ 着火遅れ期間
Ｖａ 振動信号
Ｖｈ 駆動振動信号（高周波振動信号）
Ｖｌ 着火振動信号（低周波振動信号）
Ｔａ 燃料噴射開始時期
Ｔｂ 着火時期
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタと、上記エンジンの振動を検出する振動検出手段と、該振動検出手段により検出した振動信号から上記インジェクタの駆動に起因する駆動振動信号を検出する駆動振動検出手段と、上記振動検出手段により検出した振動信号から上記インジェクタの駆動後に発生する燃料の着火に起因する着火振動信号を検出する着火振動検出手段と、上記駆動振動信号から上記インジェクタによる燃料噴射開始時期を検出すると共に、上記着火振動信号から着火時期を検出する噴射開始・着火時期検出手段と、上記燃料噴射開始時期と上記着火時期との偏差から、上記燃料噴射開始時期から上記着火時期までの着火遅れ期間を算出する着火遅れ期間算出手段とを備えたことを特徴とするエンジンの着火遅れ期間算出装置。
【請求項２】
上記駆動振動検出手段が、上記振動検出手段により検出した振動信号から高周波振動信号のみを検出するハイパスフィルタであり、上記着火振動検出手段が、上記振動検出手段により検出した振動信号から低周波振動信号のみを検出するローパスフィルタであり、上記噴射開始・着火時期検出手段は、上記高周波振動信号に基づいて上記燃料噴射開始時期を検出すると共に、上記低周波振動信号に基づいて上記着火時期を検出する請求項１記載のエンジンの着火遅れ期間算出装置。
【請求項３】
上記振動検出手段が、上記エンジンのシリンダブロック或いはシリンダヘッドに取り付けられた加速度センサである請求項１又は２記載のエンジンの着火遅れ期間算出装置。
【請求項１】
エンジンの燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタと、上記エンジンの振動を検出する振動検出手段と、該振動検出手段により検出した振動信号から上記インジェクタの駆動に起因する駆動振動信号を検出する駆動振動検出手段と、上記振動検出手段により検出した振動信号から上記インジェクタの駆動後に発生する燃料の着火に起因する着火振動信号を検出する着火振動検出手段と、上記駆動振動信号から上記インジェクタによる燃料噴射開始時期を検出すると共に、上記着火振動信号から着火時期を検出する噴射開始・着火時期検出手段と、上記燃料噴射開始時期と上記着火時期との偏差から、上記燃料噴射開始時期から上記着火時期までの着火遅れ期間を算出する着火遅れ期間算出手段とを備えたことを特徴とするエンジンの着火遅れ期間算出装置。
【請求項２】
上記駆動振動検出手段が、上記振動検出手段により検出した振動信号から高周波振動信号のみを検出するハイパスフィルタであり、上記着火振動検出手段が、上記振動検出手段により検出した振動信号から低周波振動信号のみを検出するローパスフィルタであり、上記噴射開始・着火時期検出手段は、上記高周波振動信号に基づいて上記燃料噴射開始時期を検出すると共に、上記低周波振動信号に基づいて上記着火時期を検出する請求項１記載のエンジンの着火遅れ期間算出装置。
【請求項３】
上記振動検出手段が、上記エンジンのシリンダブロック或いはシリンダヘッドに取り付けられた加速度センサである請求項１又は２記載のエンジンの着火遅れ期間算出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１５２９４４（Ｐ２００６−１５２９４４Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４５５８１（Ｐ２００４−３４５５８１）
【出願日】平成１６年１１月３０日（２００４．１１．３０）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月３０日（２００４．１１．３０）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
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