ディーゼル機関の制御装置
【課題】燃料性状の異なる燃料が供給された場合であっても、より正確に排気圧力及び排気温度を推定して、精度良くＥＧＲ率を算出可能なディーゼル機関の制御装置を提供する。
【解決手段】ディーゼル機関１０は、通路５０ａ（排気通路）からガスを取り入れて通路４０ａ（吸気通路）に流すＥＧＲ装置７０を備えている。ＥＣＵ１００は、給油された燃料の性状に係る情報である燃料性状情報として、理論空燃比、密度、発熱量のうち少なくとも１つを取得する機能（燃料情報取得手段）と、取得された燃料性状情報に基づいて、排気通路（通路５０ａ）における排気圧力及び排気温度を推定する機能（排気状態推定手段）を有している。所定の軽油とは燃料性状の異なる燃料が給油された場合であっても、取得した燃料性状情報（理論空燃比、密度、発熱量）を反映させて、より正確に排気温度及び排気圧力を推定することができる。
【解決手段】ディーゼル機関１０は、通路５０ａ（排気通路）からガスを取り入れて通路４０ａ（吸気通路）に流すＥＧＲ装置７０を備えている。ＥＣＵ１００は、給油された燃料の性状に係る情報である燃料性状情報として、理論空燃比、密度、発熱量のうち少なくとも１つを取得する機能（燃料情報取得手段）と、取得された燃料性状情報に基づいて、排気通路（通路５０ａ）における排気圧力及び排気温度を推定する機能（排気状態推定手段）を有している。所定の軽油とは燃料性状の異なる燃料が給油された場合であっても、取得した燃料性状情報（理論空燃比、密度、発熱量）を反映させて、より正確に排気温度及び排気圧力を推定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル式内燃機関の制御技術に関し、特に、排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置を備えたディーゼル式内燃機関におけるＥＧＲ率の算出に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル式の内燃機関（以下、単に「ディーゼル機関」と記す）においては、窒素酸化物等の排気ガス中の有害成分を低減するために、一般的に、気筒から排出された排気ガスの一部を、排気通路から取り入れて吸気通路に流し、再び吸気通路から気筒内に流入させる、いわゆる排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置と記す）が設けられている。ＥＧＲ装置は、不活性な排気ガスを新気と共に吸気通路から気筒内に流入させることで、気筒内のガス充填効率を高めてポンプ損失を低減すると共に、不活性なガスの流入により気筒内における燃焼温度を低下させて、窒素酸化物等、排気ガス中の有害成分の発生を抑制している。
【０００３】
このようなＥＧＲ装置は、一般的に、排気通路と吸気通路を連通させるＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路を流れる排気ガス（以下、ＥＧＲガスと記す）の流量を制御するＥＧＲ弁が設けられており、アクチュエータによりＥＧＲ弁の開度を制御することで、気筒内に流入する不活性なＥＧＲガスの流量が最適な値となるよう調整している。
【０００４】
ＥＧＲ装置が設けられたディーゼル機関としては、例えば、下記の特許文献１に記載のものがある。このディーゼル機関は、排気浄化触媒の温度に応じて、ＥＧＲ装置とスロットル弁に加えて、燃料噴射時期と点火時期を制御することで、窒素酸化物の発生を抑制すると共に、始動暖機時における排気浄化触媒の早期活性化を図っている。
【０００５】
【特許文献１】実開平６−３０４１２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、ディーゼル機関を制御する制御変数として、気筒内に流入するガス流量のうちＥＧＲガスの流量が占める割合を示す「ＥＧＲ率」がある。ディーゼル機関の制御装置は、ＥＧＲ率が、最適な値となるよう、アクチュエータを介してＥＧＲ弁の開度を制御している。ディーゼル機関の制御装置は、算出されたＥＧＲ率に基づいて、ＥＧＲ弁の開度を制御し、気筒内におけるＥＧＲガスの割合を最適な値に調整することで、排気ガス中の有害成分の低減を図っている。したがって、ディーゼル機関の制御装置においては、精度良くＥＧＲ率を算出する必要がある。
【０００７】
ところで、ＥＧＲガスは、高温の既燃ガスであるため、気筒内に流入するＥＧＲガスの流量（以下、単に「ＥＧＲガス流量」と記す）を直接検出することは困難であり、ディーゼル機関の制御装置においては、通常、気筒内に流入するガス流量（以下、単に「流入ガス流量」と記す）から、気筒内に流入する新気の流量（以下、単に「流入新気流量」と記す）を除することで、ＥＧＲガス流量を算出している。なお、「新気」とは、外気ダクトから導入された酸素を十分に含んだ空気を意味している。流入新気流量は、ディーゼル機関に設けられたエアフロメータから検出して、精度良く求めることができる。
【０００８】
一方、流入ガス流量は、ディーゼル機関の機関回転速度と所定のマップに基づいて、基本的な流量を算出しており、さらに、算出された基本流量を、新気とＥＧＲガスが合流した後のガスの温度、すなわち気筒内に吸入されるガスの温度（以下、単に「吸気温度」と記す）と、気筒内に吸入されるガスの圧力（以下、吸気圧力と記す）を用いて補正を行っている。吸気圧力には、例えば、過給圧センサにより検出された過給圧を用いることができる。一方、吸気温度は、排気温度と排気圧力に基づいて算出される。つまり、「流入ガス流量」及び「ＥＧＲ率」を精度良く求めるには、排気温度と排気圧力を正確に推定する必要がある。
【０００９】
排気温度と排気圧力は、流入新気流量及び燃料噴射量の関係を示すマップを用いて推定している。この排気温度及び排気圧力を推定するためのマップは、所定の燃料性状の軽油（ディーゼル燃料）を基準として適合実験を行うことで求められている。このため、ディーゼル機関においては、所定の軽油と燃料性状の異なる燃料が供給された場合、排気通路における排気圧力及び排気温度と正確に推定することができなくなるという問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、燃料性状の異なる燃料が供給された場合であっても、より正確に排気圧力及び排気温度を推定して、精度良くＥＧＲ率を算出可能なディーゼル機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るディーゼル機関の制御装置は、排気通路からガスを取り入れて吸気通路に流すＥＧＲ装置を備えたディーゼル機関の制御装置であって、給油された燃料の性状に係る情報である燃料性状情報として、理論空燃比、密度、発熱量のうち少なくとも１つを取得する燃料情報取得手段と、取得された燃料性状情報に基づいて、排気通路における排気圧力及び排気温度を推定する排気状態推定手段と、推定された排気温度及び排気圧力に基づいてＥＧＲ率を算出するＥＧＲ率算出手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るディーゼル機関の制御装置において、燃料情報取得手段は、発熱量を取得するものであり、排気状態推定手段は、取得された発熱量に基づいて排気圧力を推定するものとすることができる。
【００１３】
本発明に係るディーゼル機関の制御装置において、燃料状態取得手段は、密度を取得するものであり、排気状態推定手段は、取得された密度に基づいて排気圧力を推定するものとすることができる。
【００１４】
本発明に係るディーゼル機関の制御装置において、排気状態推定手段は、推定された排気圧力に基づいて排気温度を推定するものとすることができる。
【００１５】
本発明に係るディーゼル機関の制御装置において、燃料情報取得手段は、理論空燃比を取得するものであり、排気状態推定手段は、取得された理論空燃比に基づいて排気温度を推定するものとすることができる。
【００１６】
本発明に係るディーゼル機関の制御装置において、燃料情報取得手段は、密度を取得するものであり、排気状態推定手段は、取得された密度に基づいて排気温度を推定するものとすることができる。
【００１７】
本発明に係るディーゼル機関の制御装置において、燃料情報取得手段は、ディーゼル機関の始動ごとに、燃料性状情報を取得するものであり、燃料性状情報が前回の値と異なる場合には、燃料性状情報を更新する燃料情報更新手段を有し、排気状態推定手段は、更新された燃料性状情報に基づいて、排気温度及び排気圧力を推定するものとすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、所定の軽油とは燃料性状の異なる燃料が給油された場合であっても、取得した燃料性状情報（理論空燃比、密度、発熱量）を反映させて、より正確に排気温度及び排気圧力を推定することができる。推定された排気温度と排気圧力に基づいて、精度良くＥＧＲ率を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００２０】
まず、本実施例に係るディーゼル機関及び車両システムの概略構成について、図１を用いて説明する。図１は、ディーゼル機関を含む車両システムの概略構成を示す模式図である。なお、図１において、ディーゼル機関及び車両システムについては、本発明に関連する要部のみを模式的に示している。
【００２１】
本実施例に係るディーゼル機関は、圧縮されて高温となった燃焼室内の雰囲気に、燃料を供給することで、燃料を自然着火させる圧縮自着火式の内燃機関である。ディーゼル機関は、自動車に原動機として搭載されるものであり、自動車には、ディーゼル機関を含む車両システムを制御する制御手段として、電子制御装置（以下、ＥＣＵと記す）が設けられている。以下、ディーゼル機関が有する複数の気筒のうち一つの気筒について説明する。
【００２２】
図１に示すように、ディーゼル機関１０は、気筒ごとに設けられた燃料噴射装置３０が気筒に燃料を直接噴射する、いわゆる直接噴射式のディーゼル機関１０である。ディーゼル機関１０には、気筒から排出される排気ガスの運動エネルギにより吸入空気を圧縮するターボ過給機６０と、気筒から排出された排気ガスの一部を排気通路から取り入れて吸気通路に流入させる、いわゆる排気ガス再循環装置７０（以下、ＥＧＲ装置と記す）が設けられている。このように構成されたディーゼル機関１０を制御するために、車両システム１には、ディーゼル機関１０用の電子制御装置１００（以下、ＥＣＵと記す）が設けられている。
【００２３】
ディーゼル機関１０には、内部に気筒が形成される機関本体系の部品として、シリンダブロック１２、ピストン１６、コンロッド１７、クランク軸１８、及びシリンダヘッド２０が設けられている。シリンダブロック１２には、シリンダボア１４が形成されており、ピストン１６は、シリンダボア１４の内壁面１５（以下、シリンダ壁と記す）にピストンリング（図示せず）が摺接して、シリンダボア１４内を往復運動する。
【００２４】
ピストン１６の往復運動が、コンロッド１７を介してクランク軸１８の回転運動に変換されることで、ディーゼル機関１０が発生した機械的動力は、クランク軸１８から出力される。クランク軸１８の近傍には、クランク軸の回転角位置（以下、クランク角と記す）を検出するクランク角センサ８０が設けられている。クランク角センサ８０は、検出したクランク角に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。
【００２５】
また、シリンダブロック１２には、ディーゼル機関１０の機関本体（１２，２０）を循環する冷却水の温度（以下、単に「水温」と記す）を検出する水温センサ８２が設けられている。水温センサ８２は、検出した水温に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。
【００２６】
また、シリンダブロック１２には、ピストン１６の頂面に対向して、シリンダボア１４を塞ぐようにシリンダヘッド２０が結合されている。シリンダヘッド２０のうちピストン１６の頂面に対向する壁面２２を、以下に、天井壁と記す。
【００２７】
以上に説明した、シリンダブロック１２のシリンダ壁１５、ピストン１６の頂面、及びシリンダヘッド２０の天井壁２２で囲まれた空間が、いわゆる「気筒」となる。
【００２８】
シリンダヘッド２０には、シリンダボア１４の軸心を挟んで、一方の側には、後述する吸気通路からの吸入空気を気筒内に導く吸気ポート２４が形成されており、他方の側には、気筒内からの排気ガスを後述する排気通路に排出する排気ポート２６が形成されている。
【００２９】
シリンダヘッド２０には、吸気ポート２４及び排気ポート２６の気筒側の開口に対応して、図示しない吸気弁及び排気弁が配設されている。これら吸気弁及び排気弁は、カムシャフト２８からの機械的動力を受けて駆動される。
【００３０】
カムシャフトは、クランク軸１８からの機械的動力を受けて回転駆動される。つまり、吸気弁及び排気弁は、クランク軸１８の回転角位置（クランク角）に応じて開閉する。カムシャフト２８の近傍には、カムシャフトの回転角位置（以下、カム角と記す）を検出するカム角センサ（図示せず）が設けられている。カム角センサは、検出したカム角に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。
【００３１】
吸気弁が開弁すると、吸気ポート２４と気筒内が連通し、ディーゼル機関１０は、後述する吸気通路の空気を、吸気ポート２４から気筒内に吸入することが可能となっている。また、排気弁が開弁すると、排気ポート２６と気筒内が連通し、ディーゼル機関１０は、気筒内にある排気ガスを、排気ポート２６から後述する排気通路に排出することが可能となっている。
【００３２】
また、ディーゼル機関１０には、外気から気筒内に空気を導く吸気系の部品として、外気から空気を導入する外気ダクト４１と、吸入した空気（以下、吸入空気と記す）から塵芥を除去するエアクリーナ４２と、吸入空気の流量を計測するエアフロメータ８８と、ターボ過給機６０により圧縮された空気を冷却するインタークーラ４５と、吸入空気の流量を調整するスロットル弁４６と、吸入空気を各気筒に分配する分配管である吸気マニホールド４８が設けられている。
【００３３】
吸気マニホールド４８は、吸入空気の流動方向の下流側（以下、単に「下流側」と記す）がシリンダヘッド２０に接続されており、その内部に形成された通路４０ａは、各気筒の吸気ポート２４に連通している。
【００３４】
一方、吸気マニホールド４８のうち、吸入空気の流動方向の上流側（以下、単に「上流側」と記す）には、スロットル弁４６が設けられている。スロットル弁４６は、気筒内に吸入される流入新気流量を調整する。スロットル弁４６の開度は、ＥＣＵ１００により制御される。
【００３５】
また、吸気マニホールド４８には、通路４０ａにおける吸入空気の圧力（以下、過給圧と記す）を検出する過給圧センサ９２が設けられている。詳細には、過給圧センサ９２は、スロットル弁４６と気筒との間にある通路４０ａにおける過給圧（吸気圧）を検出している。過給圧センサ９２は、検出した過給圧に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。
【００３６】
また、スロットル弁４６の上流側には、吸気配管４７が接続されている。吸気配管４７内に形成された通路４０ｃは、吸気マニホールド４８内の通路４０ａに連通している。吸気配管４７の上流側には、インタークーラ４５が接続されている。インタークーラ４５は、熱交換器として構成されており、後述するターボ過給機６０のコンプレッサ６２により圧縮されて高温となった吸入空気を冷却する。
【００３７】
吸気配管４７には、通路４０ｃにおける吸入空気の温度（以下、吸気温と記す）を検出する吸気温センサ９０が設けられている。詳細には、吸気温センサ９０は、インタークーラ４５とスロットル弁４６との間にある通路４０ｃにおける吸気温を検出している。吸気温センサ９０は、検出した吸気温に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。
【００３８】
インタークーラ４５の上流側には、吸気配管４４が接続されている。吸気配管４４内に形成された通路４０ｅは、インタークーラ４５内の通路（図示せず）を介して、吸気配管４７内の通路４０ｃに連通している。吸気配管４４の上流側には、ターボ過給機６０のコンプレッサ６２が接続されている。吸気配管４４内の通路４０ｅは、ターボ過給機６０のコンプレッサハウジング６２ａ内に連通している。
【００３９】
ターボ過給機６０のコンプレッサ６２の上流側には、吸気配管４３が接続されている。吸気配管４３内に形成された通路４０ｇは、ターボ過給機６０のコンプレッサ６２内に連通している。吸気配管４３の上流側には、エアクリーナ４２が接続されており、エアクリーナ４２の上流側には、外気ダクト４１が設けられている。吸気配管４３内の通路４０ｇは、エアクリーナ４２を介して外気ダクト４１内に連通している。
【００４０】
エアクリーナ４２のエレメントより下流側には、エアフロメータ８８が設けられている。エアフロメータ８８は、外気ダクト４１から導入された酸素を十分に含んだ空気（以下、新気と記す）の流量、すなわち気筒内に流入する新気の流量（以下、「吸入空気量」と記す）を検出する。エアフロメータ８８は、検出した吸入空気量に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。
【００４１】
また、エアフロメータ８８と同じ場所には、外気ダクト４１から流入する吸入空気の温度を検出する外気温センサ８６が設けられている。外気温センサ８６は、検出した外気温に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。
【００４２】
外気ダクト４１から導入された新気は、エアクリーナ４２を通過し、エアフロメータ８８で流量が検出されて、ターボ過給機６０のコンプレッサ６２で圧縮される。圧縮されて高温となった新気は、インタークーラ４５で冷却されて、スロットル弁４６に流れる。スロットル弁４６で流量が調整された新気は、吸気マニホールド４８に流入し、ディーゼル機関１０に設けられた各気筒内に流入する。
【００４３】
なお、「吸気通路」とは、前述の吸気系の部品と、吸気配管により形成され、外気ダクトから導入された新気が気筒に流入するまでに通過する流路を意味している。本実施例において、吸気通路には、吸気マニホールド４８内の通路４０ａだけでなく、シリンダヘッド２０の吸気ポート２４が含まれている。
【００４４】
また、ディーゼル機関１０には、気筒内からの排気ガスを外気に排出する排気系の部品として、各気筒からの排気ガスを合流させてターボ過給機６０に導く排気マニホールド５２と、ターボ過給機６０からの排気ガスを外気に導く排気管５３と、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化触媒（図示せず）が設けられている。排気マニホールド５２内には、通路５０ａ（排気通路）が形成されており、ディーゼル機関１０が有する複数の気筒から排出された排気ガスを合流させて、後述するターボ過給機６０のタービン６４に導く。
【００４５】
ターボ過給機６０は、吸気配管４３と吸気配管４４との間に介在して設けられたコンプレッサ６２と、排気マニホールド５２と排気管５３との間に介在して設けられたタービン６４とを有している。コンプレッサ６２のハウジング６２ａ内には、回転することで空気を圧縮するコンプレッサホイール６２ｃが収容されており、タービン６４のハウジング６４ａ内には、排気ガスの流れにより回転駆動されるタービンホイール６４ｃが収容されている。コンプレッサホイール６２ｃとタービンホイール６４ｃは一体に結合されている。
【００４６】
ターボ過給機６０は、通路５０ａ（排気通路）からタービンハウジング６４ａ内に流入する排気ガス流の運動エネルギによりタービンホイール６４ｃ及びコンプレッサホイール６２ｃが回転駆動され、コンプレッサハウジング６２ａ内にある空気を圧縮してインタークーラ４５に給送する。タービンハウジング６４ａ内の排気ガスは、排気管５３内を下流側に流れ、図示しない排気浄化触媒で排気ガス中の有害成分が浄化された後、外気に放出される。
【００４７】
なお、本実施例におけるターボ過給機６０は、いわゆる可変ノズル式のターボ過給機６０であり、タービンハウジング６４ａ内においてタービンホイール６４ｃの直上流側に設けられた複数の可動翼６７と、可動翼６７を駆動するアクチュエータ６８とを備えている。アクチュエータ６８が、可動翼６７の姿勢（傾き）を変化させることで、ターボ過給機６０は、隣り合う可動翼６７間の流路幅である可変ノズル開度（以下、「Ｖｎ開度」と記す）を調整することができる。ターボ過給機６０のＶｎ開度は、アクチュエータ６８を介して、ＥＣＵ１００により制御される。
【００４８】
なお、「排気通路」とは、気筒内から排出された排気ガスが、ターボ過給機６０のタービン６４に流入までに通過する流路を意味している。本実施例において、排気通路には、排気マニホールド５２内の通路５０ａだけでなく、シリンダヘッド２０の排気ポート２６が含まれている。
【００４９】
また、ディーゼル機関１０には、気筒内に燃料を供給する燃料供給系の部品として、燃料噴射装置３０が設けられている。燃料噴射装置３０は、気筒ごとに設けられており、噴孔が設けられたノズル部（図示せず）がシリンダヘッド２０の天井壁２２の中央部に配設されて、気筒内に露出している。各燃料噴射装置３０は、共通の燃料レール（図示せず）から、所定の燃圧（例えば、１８０ＭＰａ）で燃料の供給を受けている。
【００５０】
燃料噴射装置３０は、ピエゾ式の燃料噴射弁で構成されており、１サイクル中に複数回の燃料噴射を行うことが可能となっている。各サイクルにおける燃料噴射装置３０の噴射期間、すなわち噴射時期及び噴射時間長さ（開弁時間）は、図示しないドライバユニットを介して、ＥＣＵ１００により制御される。
【００５１】
また、ディーゼル機関１０には、気筒から排出された排気ガスの一部を、排気通路から取り入れて吸気通路に流す、いわゆる排気ガス再循環装置７０（以下、ＥＧＲ装置と記す）が設けられている。ＥＧＲ装置７０は、排気通路と吸気通路を連通させるＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路を流れる排気ガス（以下、ＥＧＲガスと記す）の流量を調整するＥＧＲ弁７７と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ７４とを有しており、以下に詳細を説明する。
【００５２】
上述した排気マニホールド５２には、ＥＧＲガスの取入口７１が設けられており、取入口７１には、ＥＧＲ配管７２が接続されている。ＥＧＲ配管７２のうち、ＥＧＲガスの流動方向の下流側（以下、単に「下流側」と記す）には、ＥＧＲクーラ７４が接続されている。ＥＧＲクーラ７４は、熱交換器で構成されており、流入したＥＧＲガスを冷却することが可能となっている。ＥＧＲクーラ７４の下流側には、ＥＧＲ配管７６が接続されている。
【００５３】
ＥＧＲ配管７６の下流側の端には、ＥＧＲ弁７７が配設されている。ＥＧＲ弁７７は、電磁式のバルブで構成されている。ＥＧＲ弁７７の下流側には、ＥＧＲ配管７８が接続されている。ＥＧＲ配管７８は、吸気マニホールド４８に設けられたＥＧＲガスの流出口７９と、ＥＧＲ弁７７とを接続している。ＥＧＲ弁７７の開度は、ＥＣＵ１００により制御される。
【００５４】
なお、「ＥＧＲ通路」とは、ＥＧＲ配管７２，７６，７８と、ＥＧＲクーラ７４及びＥＧＲ弁７７により形成され、取入口７１から導入された排気ガスすなわち不活性ガスが、流出口７９に至るまでに通過する流路を意味している。本実施例において、ＥＧＲ通路には、ＥＧＲ配管７２，７６，７８内の通路だけでなく、ＥＧＲクーラ７４及びＥＧＲ弁７７内に形成された通路を含んでいる。つまり、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの流量は、ＥＧＲ弁７７を介して、ＥＣＵ１００により制御される。
【００５５】
ＥＧＲ弁７７を開弁させると、ＥＧＲ装置７０は、通路５０ａすなわち排気通路を流れる排気ガスの一部を、取入口７１からＥＧＲ通路に取り入れる。そして、ＥＧＲ通路に取り入れた排気ガス（ＥＧＲガス）は、ＥＧＲクーラ７４で冷却した後、ＥＧＲ弁７７で流量を調整して、流出口７９から、通路４０ａすなわち吸気通路に流す。吸気通路に流入したＥＧＲガスは、外気ダクト３２から導入される酸素を十分に含んだ新気と混合されて、吸気ポート２４から各気筒内に流入する。
【００５６】
このようにして、ＥＧＲ装置７０は、酸素をほとんど含まない不活性な排気ガスであるＥＧＲガスを吸気通路から気筒内に流入させることで、気筒内におけるガス充填効率を高めてポンプ損失を低減すると共に、気筒内における燃焼温度を低下させて窒素酸化物の発生を抑制することができる。
【００５７】
以上に説明したディーゼル機関１０を含む車両システム１には、運転者によるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダルポジションセンサ１０２が設けられている。アクセルペダルポジションセンサ１０２は、検出したアクセルペダルの操作量（以下、アクセル操作量と記す）に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。また、車両システム１には、自動車がおかれた環境下における大気圧を検出する大気圧センサ１０４が設けられている。大気圧センサ１０４は、検出した大気圧に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。
【００５８】
また、車両システム１には、燃料タンク内に給油された燃料の温度（以下、燃料温度と記す）を検出する燃料温度センサ１０６が設けられている。燃料温度センサ１０６は、燃料温度に係る信号をＥＣＵ１００に送出している。
【００５９】
また、車両システム１には、給油された燃料の性状に係る情報（以下、燃料性状情報と記す）を検出する機能（以下、燃料情報検出手段と記し、図１に符号１０８で示す）が設けられている。燃料性状情報には、燃料の理論空燃比、燃料の密度、燃料の発熱量のうち、すくなくとも１つが含まれている。この燃料情報検出手段１０８は、例えば、ディーゼル機関１０に供給する燃料を貯蔵する燃料タンク（図示せず）に、燃料性状情報を検出可能な燃料性状センサを設けることで実現することができる。燃料情報検出手段１０８は、検出した燃料性状情報をＥＣＵ１００に送出している。
【００６０】
以上のように構成された車両システム１において、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ８０からのクランク角に係る信号と、水温センサ８２からの水温に係る信号と、外気温センサ８６からの外気温に係る信号と、エアフロメータ８８からの吸入空気量に係る信号と、吸気温センサ９０からの新気の吸気温に係る信号と、過給圧センサ９２からの過給圧に係る信号とを受けている。また、ＥＣＵ１００は、アクセルペダルポジションセンサ１０２からのアクセル操作量に係る信号と、大気圧センサ１０４からの大気圧に係る信号と、燃料温度センサ１０６からの燃料温度に係る信号とを受けている。また、ＥＣＵ１００は、上述の燃料情報検出手段１０８から、給油された燃料の燃料性状情報として、理論空燃比、密度、及発熱量に係る信号を受けている。
【００６１】
これら信号に基づいて、ＥＣＵ１００は、各種制御変数を算出している。制御変数には、クランク軸の回転角位置（クランク角）、クランク軸の回転速度（以下、機関回転速度と記す）、ディーゼル機関１０がクランク軸から出力している機械的動力（以下、機関負荷と記す）、水温、外気温、吸入空気量、吸気温、過給圧、アクセル操作量、大気圧、燃料温度などがある。また、ＥＣＵ１００は、給油された燃料の燃料性状情報として、理論空燃比、密度、及発熱量を算出している。また、ＥＣＵ１００は、検出された吸入空気量から外気ダクトから導入される時間あたりの平均空気量［ｇ／ｓｅｃ］を算出している。
【００６２】
ＥＣＵ１００は、これら制御変数から把握されるディーゼル機関１０の運転状態に基づいて、燃料噴射装置３０の燃料噴射量と、スロットル弁４６の開度と、可変ノズル式ターボ過給機６０のＶｎ開度と、ＥＧＲ弁７７の開度を決定し、それぞれ制御することが可能となっている。
【００６３】
ところで、ディーゼル機関１０において、ＥＧＲ弁７７の開度を決定する制御パラメータとして、ＥＧＲ率がある。「ＥＧＲ率」は、気筒内に流入するガス流量のうち、ＥＧＲガスの流量が占める割合である。ＥＧＲ率は、下記の式（ｅ）により、算出する。
（ＥＧＲ率）＝（（流入ガス流量）−（流入新気流量））／（流入ガス流量）
・・・（ｅ）
【００６４】
ここで、「流入ガス流量」とは、吸気通路から気筒内に流入するガスの流量であり、ガスには、新気とＥＧＲガスが含まれている。これに対して、流入新気流量は、吸気通路から気筒内に流入する新気の流量であり、ＥＧＲガスは含まれていない。なお、流入ガス流量及び流入新気流量の単位は、［ｇ／ｒｅｖ］である。流入新気流量［ｇ／ｒｅｖ］は、エアフロメータ８８からの信号に基づいて算出された平均空気量［ｇ／ｓｅｃ］と機関回転速度から算出することができる。
【００６５】
ＥＧＲ率は、ディーゼル機関１０の運転状態に応じた最適な値があり、ＥＣＵ１００は、ディーゼル機関１０の運転状態に応じて、目標とするＥＧＲ率（以下、目標ＥＧＲ率と記す）を設定すると共に、実際のＥＧＲ率が、目標ＥＧＲ率に一致するように、アクチュエータ類（ＥＧＲ弁７７及びスロットル弁４６等）を制御する。このため、ＥＣＵ１００は、各種センサから得られた制御変数に基づいて、実際のＥＧＲ率を精度良く算出する必要がある。ＥＧＲ率を算出するにあたって、流入新気流量は、エアフロメータ８８により検出された吸入空気量（平均空気量）から精度良く算出することができる。
【００６６】
一方、流入ガス流量は、ディーゼル機関１０の機関回転速度と所定のマップから基本となる流量（基本流量）を算出しており、さらに、算出された基本流量を、新気とＥＧＲガスが合流した後のガスの温度、すなわち気筒内に吸入されるガスの温度（以下、単に「吸気温度」と記す）と、気筒内に吸入されるガスの圧力（以下、吸気圧力と記す）を用いて補正を行っている。吸気圧力には、過給圧センサ９２により検出された過給圧を用いることができる。一方、吸気温度は、排気温度と排気圧力に基づいて算出される。つまり、「流入ガス流量」及び「ＥＧＲ率」を精度良く求めるには、ＥＧＲガスを取り入れる排気通路における排気温度と排気圧力を正確に推定する必要がある。
【００６７】
排気温度と排気圧力は、流入新気流量及び燃料噴射量の関係を示すマップを用いて推定している。この排気温度及び排気圧力を推定するためのマップは、所定の燃料性状の軽油（ディーゼル燃料）を基準として適合実験を行うことで求められているため、ディーゼル機関において、所定の軽油と燃料性状の異なる燃料が供給された場合、正確に排気圧力及び排気温度を推定することができなくなるという問題が生じる。すなわち、推定された排気圧力及び排気温度と実際の値との間に生じる「ずれ」が大きくなるという問題が生じる。
【００６８】
そこで、本実施例に係るディーゼル機関の制御装置（ＥＣＵ）においては、給油された燃料の性状に係る情報（以下、燃料性状情報と記す）として、理論空燃比、密度、及び発熱量を取得する燃料情報取得手段と、取得された燃料性状情報に基づいて、排気通路における排気圧力及び排気温度を推定する排気状態推定手段とを有しており、推定された排気温度及び排気圧力に基づいてＥＧＲ率を算出しており、以下に図１〜図４を用いて説明する。図２は、ＥＣＵが実行する燃料変化判別ルーチンを示すフローチャートである。図３は、ＥＣＵが実行する排気圧力推定ルーチンを示すフローチャートである。図４は、ＥＣＵが実行する排気温度推定ルーチンを示すフローチャートである。
【００６９】
まず、燃料変化判別ルーチンについて、図１及び図２を用いて説明する。燃料変化判別ルーチンは、ディーゼル機関１０の始動ごとに行われ、詳細には、ディーゼル機関１０が搭載された自動車の車両システム１において、ディーゼル機関１０の各種部品に電力を供給するイグニッション・リレーがオン（ＯＮ）となったときに、ＥＣＵ１００により開始される。
【００７０】
燃料変化判別ルーチンが開始されると、まず、ステップＳ１００において、ＥＣＵ１００は、燃料変化フラグをオフ（ＯＦＦ）状態に初期化する。なお、燃料変化フラグは、前回から燃料性状情報が変化したか否かを判別するためのフラグであり、フラグがオン（ＯＮ）状態となっている場合、前回に対して、今回は、燃料性状情報に変化があったことを示すものである。
【００７１】
そして、ステップＳ１０２において、ＥＣＵ１００は、図示しないフラッシュメモリ（以下、単に「メモリ」と記す）に保存されている、前回に記憶された燃料性状情報の値（以下、前回値と記す）を、メモリから読み出して、制御変数として取得する。燃料性状情報には、前回の給油時において、給油された燃料の理論空燃比、燃料の密度、燃料の発熱量が含まれている。
【００７２】
なお、ディーゼル機関１０は、所定の性状のディーゼル燃料（軽油）を用いて実験等を行うことにより、燃料性状情報に係る制御定数の適合がなされている。ＥＣＵ１００には、所定の性状のディーゼル燃料を用いて求められた燃料性状情報、すなわち理論空燃比、密度、発熱量が、制御定数として予め設定されており、ＥＣＵ１００のＲＯＭ（図示せず）に記憶されている。
【００７３】
そして、ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１００は、燃料情報検出手段１０８から、新たに燃料性状情報を取得する。燃料性状情報に係る制御変数には、今回の給油時において、給油された燃料の理論空燃比、密度、及び発熱量が含まれている。以下、今回の給油時において、得られた燃料性状情報を「今回値」と記す。
【００７４】
なお、燃料性状情報を取得する手法は、上述の燃料性状センサ等の燃料情報検出手段１０８から取得する手法に限定されるものではない。例えば、給油する際に、自動車のユーザや燃料スタンドの所員が、図示しない入力装置を操作することで、燃料性状情報をＥＣＵ１００に送信し、ＥＣＵ１００がこれを取得するものとしても良い。また、給油時において、燃料スタンドに設けられた装置から自動的に、燃料性状情報がＥＣＵ１００に送られて、これを取得するものとしても良い。
【００７５】
そして、ステップＳ１１０において、ＥＣＵ１００は、燃料性状情報が、メモリに保存されていた前回値と、今回の給油時に得られた今回値で、同じであるか否かを判定する。すなわち、今回、給油された燃料が、前回、給油された燃料と略同一の性状のものであるか否かを判定する。詳細には、制御変数のうち、理論空燃比、密度、及び発熱量について、それぞれ前回値と今回値で比較を行う。
【００７６】
燃料性状情報が前回値と今回値で同じである（Ｙｅｓ）、すなわち今回、給油された燃料が、前回、給油された燃料と略同一であると判定された場合、ＥＣＵ１００は、燃料判別ルーチンを終了する。
【００７７】
一方、燃料性状情報が前回値と今回値で異なる（Ｎｏ）と判定された場合、すなわち、今回、給油された燃料が、前回、給油された燃料と略同一はないと判定された場合、ＥＣＵ１００は、燃料性状情報を、前回値から今回値に更新する（Ｓ１１２）。ＥＣＵ１００は、燃料性状情報の今回値を前回値に上書きしてメモリに保存する。
【００７８】
そして、ステップＳ１１４において、ＥＣＵ１００は、今回の給油において、前回に給油された燃料とは異なる性状の燃料が給油された、すなわち燃料の理論空燃比、密度、及び発熱量のうち、少なくとも１つの物性値に変化があったものと判定して、燃料変化フラグをオン（ＯＮ）状態にした後、燃料判別ルーチンを終了する。
【００７９】
次に、排気圧力推定ルーチンについて、図１及び図３を用いて説明する。排気圧力推定ルーチンは、ディーゼル機関１０の運転状態に応じた排気圧力を推定するものであり、ディーゼル機関１０の作動時において繰り返し実行されるものである。
【００８０】
まず、ステップＳ１２０において、ＥＣＵ１００は、燃料変化フラグがオン状態であるか否かを判定する。すなわち、給油された燃料の性状に変化があって、排気圧力の推定に用いる燃料性状情報を新たに更新する必要があるか否かを判定する。
【００８１】
燃料変化フラグがオン状態である（Ｙｅｓ）と判定された場合、ＥＣＵ１００は、メモリに保存されている燃料性状情報、すなわち理論空燃比、密度、及び発熱量を取得する（Ｓ１２２）。排気圧力推定ルーチンで用いる燃料性状情報を、取得された燃料性状情報に更新する。つまり、取得された燃料性状情報を、今回の排気圧力推定ルーチンで用いることとなる。
【００８２】
一方、燃料変化フラグがオン状態ではない（Ｎｏ）と判定された場合、ＥＣＵ１００は、排気圧力推定ルーチンで用いる燃料性状情報を更新しない。前回から用いられている燃料性状情報を、そのまま今回の排気圧力推定ルーチンで用いることとなる。
【００８３】
そして、ステップＳ１２４において、ＥＣＵ１００は、ディーゼル機関１０の運転状態に係る制御変数を取得する。この制御変数には、燃料温度［Ｋ］、燃料噴射量［ｍｍ３／ｓｔ］、機関回転速度［ｒｐｍ］、Ｖｎ開度［％］、平均空気量［ｇ／ｓｅｃ］、過給圧［Ｐａ］、大気圧［Ｐａ］などがある。
【００８４】
なお、「Ｖｎ開度」とは、可変ノズル式過給機において可動翼間に形成される流路の開度を示す指数であり、流路が全開の状態で０％、全閉の状態で１００％の値をとなる。
【００８５】
そして、ステップＳ１２６において、ＥＣＵ１００は、密度と燃料温度に基づいて、燃料の比重を算出する。詳細には、燃料温度と所定の燃料温度補正係数マップから、燃料温度補正係数を算出し、燃料温度補正係数と密度から、下記の式（１）により、燃料の比重を算出する。
（比重）＝（密度）×（燃料温度補正係数） ・・・（１）
なお、燃料温度補正係数と密度との関係を示す燃料温度補正係数マップは、予め適合実験等により求められており、制御定数としてＥＣＵのＲＯＭ（図示せず）に記憶されている。このように、燃料の比重には、取得された燃料性状情報としての密度が反映されている。
【００８６】
そして、ステップＳ１２８において、ＥＣＵ１００は、燃料噴射量の単位換算を行う。ＥＣＵ１００は、１気筒１回噴射あたりの体積噴射量である燃料噴射量［ｍｍ３／ｓｔ］、機関回転速度、及び算出された比重に基づいて、下記の式（２）により、１気筒１秒あたりの質量噴射量である燃料噴射量［ｇ／ｓｅｃ］を算出する。
（燃料噴射量［ｇ／ｓｅｃ］）＝（燃料噴射量［ｍｍ３／ｓｔ］）×（機関回転速度）×２／６０×（密度）／１０００ ・・・（２）
【００８７】
そして、ステップＳ１３０において、ＥＣＵ１００は、Ｖｎ開度に基づいて、下記の式（３）により、ターボ絞り面積を算出する。
（ターボ絞り面積）＝（１−Ｖｎ開度／１００） ・・・（３）
つまり、Ｖｎ開度が全閉（１００％）である場合、ターボ絞り面積は、ゼロとなり、全開（０％）である場合には、ターボ絞り面積は、「１」となる。
【００８８】
そして、ステップＳ１３２において、ＥＣＵ１００は、平均空気量［ｇ／ｓｅｃ］、燃料噴射量［ｇ／ｓｅｃ］、ステップＳ１２２で取得された発熱量、所定の軽油発熱量、過給圧、ターボ絞り面積に基づいて、下記の式（４）により、排気圧力マップ引数を算出する。
（排気圧力マップ引数）＝（吸入空気量）＋（（燃料噴射量）×（取得された発熱量）／所定の軽油の発熱量））×過給圧×ターボ絞り面積 ・・・（４）
【００８９】
ここで、排気圧力マップ引数は、後述する所定のマップを用いて、標準排気圧力を算出するための指数である。また、所定の軽油の発熱量は、４２．９６［ＭＪ／ｋｇ］に設定されている。なお、本実施例において、燃料の「発熱量」とは、蒸気潜熱を含まない「低位発熱量」を意味している。また、吸入空気量は、エアフロメータ８８が検出した時間あたりの空気量を示している。このように、排気圧力マップ引数には、取得された燃料性状情報としての理論空燃比が反映されている。
【００９０】
そして、ステップＳ１３４において、ＥＣＵ１００は、排気圧力マップ引数から標準条件における排気圧力（以下、標準排気圧力と記す）を算出する。詳細には、排気圧力マップ引数と、当該排気圧力マップ引数と標準排気圧力との関係を示す、所定の標準排気圧力マップから、標準排気圧力を算出する。なお、標準排気圧力マップは、予め適合実験等により求められており、制御定数としてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。
【００９１】
なお、「標準条件」とは、ディーゼル機関１０の各種制御定数の適合実験が行われる標準的な環境条件を意味しており、ディーゼル機関１０は、所定の大気圧において適合が行われている。すなわち「標準排気圧力」は、所定の大気圧に対する差圧（ゲージ圧）として求められている。
【００９２】
そして、ステップＳ１３６において、ＥＣＵ１００は、標準排気圧力と大気圧に基づいて、排気圧力を算出する。詳細には、大気圧と、当該大気圧と環境圧との関係を示す所定の環境圧マップから、環境圧を算出する。これと共に、環境圧と標準排気圧力から、下記の式（５）により、排気通路（通路５０ａ）における絶対圧である排気圧力を算出する。
（排気圧力）＝（標準排気圧力）＋（環境圧） ・・・（５）
なお、環境圧と大気圧との関係を示す環境圧マップは、予め適合実験等により求められており、制御定数としてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。ステップＳ１３６において通路５０ａ（排気通路）における排気圧力を推定した後、再びステップＳ１２０に戻る。
【００９３】
以上のようにして、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１２２で取得された燃料性状情報（理論空燃比、密度、及び発熱量）に基づいて、図１に示す通路５０ａ（排気通路）における排気圧力を推定することができる。燃料の比重の算出（Ｓ１２６）において、燃料性状情報としての密度が反映されているため、所定の軽油とは燃料性状の異なる燃料が給油された場合であっても、燃料の比重を正確に算出することができる。加えて、排気圧力を示す排気圧力マップ引数の算出（Ｓ１３２）において、燃料性状情報としての理論空燃比が反映されているため、所定の軽油とは燃料性状の異なる燃料が給油された場合であっても、通路５０ａ（排気通路）における排気圧力を精度良く推定することができる。
【００９４】
次に、排気温度推定ルーチンについて、図１及び図４を用いて説明する。排気温度推定ルーチンは、ディーゼル機関１０の運転状態に応じた排気温度を推定するものであり、ディーゼル機関１０の作動時において繰り返し実行されるものである。
【００９５】
まず、ステップＳ１５０において、ＥＣＵ１００は、燃料変化フラグがオン状態であるか否かを判定する。すなわち、給油された燃料の性状に変化があって、排気圧力の推定に用いる燃料性状情報を新たに更新する必要があるか否かを判定する。
【００９６】
燃料変化フラグがオン状態である（Ｙｅｓ）と判定された場合、ステップＳ１５２において、ＥＣＵ１００は、メモリに保存されている燃料性状情報としての理論空燃比と、温度補正済み密度［ｇ／ｃｍ３］を取得する。なお、「温度補正済み密度」は、燃料性状情報としての密度を、燃料温度により補正したものである。さらに、排気圧力推定ルーチンのステップＳ１２８で算出された、１秒あたりの質量噴射量である燃料噴射量［ｇ／ｓｅｃ］を取得している。
【００９７】
一方、燃料変化フラグがオン状態ではない（Ｎｏ）と判定された場合、ＥＣＵ１００は、排気温度推定ルーチンで用いる燃料性状情報を更新しない。前回から用いられている燃料性状情報を、そのまま今回の排気温度推定ルーチンで用いることとなる。
【００９８】
そして、ステップＳ１５４において、ＥＣＵ１００は、ディーゼル機関１０の運転状態に係る制御変数を取得する。この制御変数には、燃料温度［Ｋ］、燃料噴射量［ｍｍ３／ｓｔ］、平均空気量［ｇ／ｓｅｃ］、水温［℃］、新気の吸気温［℃］、過給圧［Ｐａ］、及び燃料噴射量［ｍｍ３／ｓｔ］などがある。
【００９９】
そして、ステップＳ１５６において、ＥＣＵ１００は、平均空気量［ｇ／ｓｅｃ］を単位換算して、１回転あたりの吸入空気量［ｇ／ｒｅｖ］にすると共に、下記の式（６）により、１気筒あたりの流入新気量［ｇ／ｓｔ］を算出する。
（流入新気量［ｇ／ｓｔ］）＝（１回転あたりの吸入空気量［ｇ／ｒｅｖ］）／２
・・・（６）
【０１００】
そして、ステップＳ１５８において、ＥＣＵ１００は、燃料の理論空燃比、燃料噴射量、燃料の密度、及び流入新気量に基づいて、下記の式（７）により、当量比を算出する。
（当量比）＝（理論空燃比）×（燃料噴射量）×（温度補正済み密度）／１０００／（流入新気量） ・・・（７）
【０１０１】
なお、当量比とは、気筒内において吸入空気に対して供給された燃料の濃さを示す指数であり、実際の燃料量と、理論空燃比で燃焼させる場合の燃料量との比率である。上記の式（７）で算出された当量比には、取得された燃料性状情報としての密度が反映されている。
【０１０２】
そして、ステップＳ１６０において、ＥＣＵ１００は、当量比、燃料噴射量、過給圧、および上述の排気圧力推定ルーチンで算出された排気圧力に基づいて、下記の式（８）により、排気温度マップ引数を算出する。
（排気温度マップ引数）＝（燃料噴射量）×（当量比）×（過給圧）／（推定された排気圧力） ・・・（８）
【０１０３】
ここで、排気温度マップ引数は、後述する所定のマップを用いて、標準排気温度を算出するための指数である。排気温度マップ引数の算出には、当量比と推定された排気圧力が含まれており、取得された燃料性状情報（理論空燃比、密度、発熱量）が反映されている。
【０１０４】
そして、ステップＳ１６２において、ＥＣＵ１００は、排気温度マップ引数から標準条件における排気温度（以下、標準排気温度と記す）を算出する。詳細には、排気温度マップ引数と、当該排気温度マップ引数と標準排気温度との関係を示す、所定の標準排気温度マップから、標準排気温度を算出する。なお、標準排気温度マップは、予め適合実験等により求められており、制御定数としてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。
【０１０５】
なお、「標準条件」とは、ディーゼル機関１０の各種制御定数の適合実験が行われる標準的な環境条件を意味しており、ディーゼル機関１０は、所定の外気温度において適合が行われている。
【０１０６】
そして、ステップＳ１６４において、ＥＣＵ１００は、標準排気温度、水温、及び新気の吸気温に基づいて、排気温度を算出する。詳細には、水温と、当該水温と排気温度の水温補正係数との関係を示す所定の水温補正マップから、排気温度の水温補正係数を算出する。これと共に、新気の吸気温と、当該新気の吸気温と排気温度の吸気温補正係数との関係を示す所定の吸気温補正マップから、排気温度の吸気温補正係数を算出する。そして、水温補正係数、吸気温補正係数、及び標準排気温度に基づいて、下記の式（９）により、通路５０ａ（排気通路）における排気温度を算出する。
（排気温度）＝（標準排気温度）×（水温補正係数）×（吸気温補正係数）・・（９）
なお、気温と排気温度の吸気温補正係数との関係を示す吸気温補正マップと、吸気温と排気温度の吸気温補正係数との関係を示す吸気温補正マップは、予め適合実験等により求められており、制御定数としてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。ステップＳ１６４において排気通路（通路５０ａ）における排気温度を推定した後、再びステップＳ１５０に戻る。
【０１０７】
以上のようにして、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１５２で取得された燃料性状情報（理論空燃比、密度）と、排気圧力推定ルーチン（Ｓ１２０〜Ｓ１３６）において燃料性状情報（理論空燃比、密度、及び発熱量）に基づいて推定された排気圧力に基づいて、排気通路（通路５０ａ、図１参照）における排気温度を推定することができる。当量比の算出（Ｓ１５８）において、燃料性状情報としての理論空燃比と密度が反映されているため、所定の軽油とは燃料性状の異なる燃料が給油された場合であっても、当量比を正確に算出することができる。加えて、排気温度を示す排気温度マップ引数の算出（Ｓ１６０）において、燃料性状情報（理論空燃比、密度、及び発熱量）が反映されて推定された排気圧力を用いているため、所定の軽油とは燃料性状の異なる燃料が給油された場合であっても、排気通路における排気温度を精度良く推定することができる。
【０１０８】
以上の排気圧力推定ルーチン及び排気温度推定ルーチンを実行することで、所定の軽油とは燃料性状の異なる燃料が給油された場合であっても、ＥＣＵ１００は、給油された燃料の燃料性状情報を反映させて、排気通路における正確な排気圧力及び排気温度を推定することができる。
【０１０９】
これら推定された排気圧力及び排気温度に基づいて、ＥＣＵ１００は、新気とＥＧＲガスが合流した後の気筒内に吸入されるガス温度である「吸気温度」を推定し、「流入ガス流量」を推定する。そして、上述の式（ｅ）により、推定された「流入ガス流量」と、エアフロメータにより検出された吸入空気量から算出された「流入新気流量」から、精度良くＥＧＲ率を算出することができる。
【０１１０】
以上に説明したように、本実施例では、給油された燃料の性状に係る情報である燃料性状情報として、理論空燃比、密度、発熱量のうち少なくとも１つを取得する機能（燃料情報取得手段）と、取得された燃料性状情報に基づいて、排気通路における排気圧力及び排気温度を推定する機能（排気状態推定手段）と、推定された排気温度及び排気圧力に基づいてＥＧＲ率を算出する機能（ＥＧＲ率算出手段）とを有するものとしたので、所定の軽油とは燃料性状の異なる燃料が給油された場合であっても、取得した燃料性状情報（理論空燃比、密度、発熱量）を反映させて、より正確に排気温度及び排気圧力を推定することができる。推定された排気温度と排気圧力に基づいて、精度良くＥＧＲ率を算出することができる。
【０１１１】
また、本実施例において、燃料情報取得手段は、発熱量を取得するものであり、排気状態推定手段は、取得された発熱量に基づいて排気圧力を推定するものとしたので、所定の軽油とは発熱量が異なる燃料が給油された場合であっても、正確に排気圧力を推定することができ、精度良くＥＧＲ率を算出することができる。
【０１１２】
また、本実施例において、燃料状態取得手段は、密度を取得するものであり、排気状態推定手段は、取得された密度に基づいて排気圧力を推定するものとしてので、所定の軽油とは密度が異なる燃料が給油された場合であっても、正確に排気圧力を推定することができ、精度良くＥＧＲ率を算出することができる。
【０１１３】
また、本実施例において、排気状態推定手段は、推定された排気圧力に基づいて排気温度を推定するものとしたので、正確に排気圧力と排気温度を推定することができ、精度良くＥＧＲ率を算出することができる。
【０１１４】
燃料情報取得手段は、理論空燃比を取得するものであり、排気状態推定手段は、取得された理論空燃比に基づいて排気温度を推定するものとしたので、所定の軽油とは理論空燃比が異なる燃料が給油された場合であっても、正確に排気温度を推定することができ、精度良くＥＧＲ率を算出することができる。
【０１１５】
燃料情報取得手段は、密度を取得するものであり、排気状態推定手段は、取得された密度に基づいて排気温度を推定するものとしたので、所定の軽油とは密度の異なる軽油が給油された場合であっても、正確に排気温度を推定することができ、精度良くＥＧＲ率を算出することができる。
【０１１６】
燃料情報取得手段は、ディーゼル機関の始動ごとに、燃料性状情報を取得するものであり、燃料性状情報が前回の値と異なる場合には、燃料性状情報を更新する機能（燃料情報更新手段）を有し、排気状態推定手段は、更新された燃料性状情報に基づいて排気温度及び排気圧力を推定するものとした。前回、給油された燃料とは燃料性状が異なる燃料が今回、給油された場合、給油後、ディーゼル機関を始動した直後から、更新された燃料性状情報（今回の値）に基づいて排気温度及び排気圧力を推定することができる。給油された燃料とは異なる燃料の燃料性状情報に基づいて、排気圧力及び排気温度の推定が行われることを防止することができる。
【０１１７】
なお、上述した実施例において、ＥＣＵ１００は、給油された燃料の燃料性状情報として理論空燃比、密度、発熱量を取得し、これら取得された燃料性状情報（制御変数）に基づいて、排気圧力及び排気温度を推定するものとしたが、取得する燃料性状情報は、理論空燃比、密度、発熱量の３つに限定されるものではない。例えば、燃料性状情報（制御変数）として理論空燃比及び発熱量を取得し、密度については、所定の軽油に合わせて予め設定されている値（制御定数）を用いて、排気温度及び排気圧力を推定するものとしても良い。また、燃料性状情報として、理論空燃比、密度、発熱量以外の制御変数、例えば、燃料の蒸発性状や、動粘度、セタン価に係る情報を取得し、これら取得された制御変数に基づいて、排気通路における排気圧力及び排気温度を推定するものとしても良い。
【０１１８】
なお、上述した実施例において、ディーゼル機関は、可変ノズル式のターボ過給機やインタークーラを備えるものとしたが、本発明を適用可能なディーゼル機関の構成は、この態様に限定されるものではない。吸気通路からガスを取り入れて吸気通路に流すＥＧＲ装置を備える内燃機関であれば本発明を適用することができ、例えば、過給機を備えていないディーゼル機関にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上のように、本発明に係るディーゼル機関の制御装置は、排気通路からガスを取り入れて吸気通路に流すＥＧＲ装置が設けられたディーゼル機関に有用であり、特に、ＥＧＲ弁の開度を制御することにより、排気通路から吸気通路に流れるＥＧＲガスの流量を調整可能なＥＧＲ装置を備えたディーゼル機関に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】実施例に係るディーゼル機関を含む車両システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】実施例に係るディーゼル機関の制御装置（ＥＣＵ）が実行する燃料変化判別ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】実施例に係るディーゼル機関の制御装置（ＥＣＵ）が実行する排気圧力推定ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】実施例に係るディーゼル機関の制御装置（ＥＣＵ）が実行する排気温度推定ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２１】
１ 車両システム
１０ ディーゼル機関
１２ シリンダブロック
２０ シリンダヘッド
２４ 吸気ポート（吸気通路）
２６ 排気ポート（排気通路）
３０ 燃料噴射装置（燃料噴射弁）
４０ａ 通路（吸気通路）
４２ エアクリーナ
４５ インタークーラ
４６ スロットル弁
４８ 吸気マニホールド
５０ａ 通路（排気通路）
５２ 排気マニホールド
６０ ターボ過給機
６２ コンプレッサ
６４ タービン
７０ ＥＧＲ装置
７４ ＥＧＲクーラ
７７ ＥＧＲ弁
８０ クランク角センサ
８２ 水温センサ
８８ エアフロメータ
９０ 吸気温センサ
９２ 過給圧（吸気圧）センサ
１００ ディーゼル機関用の電子制御装置（ＥＣＵ）
１０２ アクセルペダルポジションセンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル式内燃機関の制御技術に関し、特に、排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置を備えたディーゼル式内燃機関におけるＥＧＲ率の算出に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル式の内燃機関（以下、単に「ディーゼル機関」と記す）においては、窒素酸化物等の排気ガス中の有害成分を低減するために、一般的に、気筒から排出された排気ガスの一部を、排気通路から取り入れて吸気通路に流し、再び吸気通路から気筒内に流入させる、いわゆる排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置と記す）が設けられている。ＥＧＲ装置は、不活性な排気ガスを新気と共に吸気通路から気筒内に流入させることで、気筒内のガス充填効率を高めてポンプ損失を低減すると共に、不活性なガスの流入により気筒内における燃焼温度を低下させて、窒素酸化物等、排気ガス中の有害成分の発生を抑制している。
【０００３】
このようなＥＧＲ装置は、一般的に、排気通路と吸気通路を連通させるＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路を流れる排気ガス（以下、ＥＧＲガスと記す）の流量を制御するＥＧＲ弁が設けられており、アクチュエータによりＥＧＲ弁の開度を制御することで、気筒内に流入する不活性なＥＧＲガスの流量が最適な値となるよう調整している。
【０００４】
ＥＧＲ装置が設けられたディーゼル機関としては、例えば、下記の特許文献１に記載のものがある。このディーゼル機関は、排気浄化触媒の温度に応じて、ＥＧＲ装置とスロットル弁に加えて、燃料噴射時期と点火時期を制御することで、窒素酸化物の発生を抑制すると共に、始動暖機時における排気浄化触媒の早期活性化を図っている。
【０００５】
【特許文献１】実開平６−３０４１２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、ディーゼル機関を制御する制御変数として、気筒内に流入するガス流量のうちＥＧＲガスの流量が占める割合を示す「ＥＧＲ率」がある。ディーゼル機関の制御装置は、ＥＧＲ率が、最適な値となるよう、アクチュエータを介してＥＧＲ弁の開度を制御している。ディーゼル機関の制御装置は、算出されたＥＧＲ率に基づいて、ＥＧＲ弁の開度を制御し、気筒内におけるＥＧＲガスの割合を最適な値に調整することで、排気ガス中の有害成分の低減を図っている。したがって、ディーゼル機関の制御装置においては、精度良くＥＧＲ率を算出する必要がある。
【０００７】
ところで、ＥＧＲガスは、高温の既燃ガスであるため、気筒内に流入するＥＧＲガスの流量（以下、単に「ＥＧＲガス流量」と記す）を直接検出することは困難であり、ディーゼル機関の制御装置においては、通常、気筒内に流入するガス流量（以下、単に「流入ガス流量」と記す）から、気筒内に流入する新気の流量（以下、単に「流入新気流量」と記す）を除することで、ＥＧＲガス流量を算出している。なお、「新気」とは、外気ダクトから導入された酸素を十分に含んだ空気を意味している。流入新気流量は、ディーゼル機関に設けられたエアフロメータから検出して、精度良く求めることができる。
【０００８】
一方、流入ガス流量は、ディーゼル機関の機関回転速度と所定のマップに基づいて、基本的な流量を算出しており、さらに、算出された基本流量を、新気とＥＧＲガスが合流した後のガスの温度、すなわち気筒内に吸入されるガスの温度（以下、単に「吸気温度」と記す）と、気筒内に吸入されるガスの圧力（以下、吸気圧力と記す）を用いて補正を行っている。吸気圧力には、例えば、過給圧センサにより検出された過給圧を用いることができる。一方、吸気温度は、排気温度と排気圧力に基づいて算出される。つまり、「流入ガス流量」及び「ＥＧＲ率」を精度良く求めるには、排気温度と排気圧力を正確に推定する必要がある。
【０００９】
排気温度と排気圧力は、流入新気流量及び燃料噴射量の関係を示すマップを用いて推定している。この排気温度及び排気圧力を推定するためのマップは、所定の燃料性状の軽油（ディーゼル燃料）を基準として適合実験を行うことで求められている。このため、ディーゼル機関においては、所定の軽油と燃料性状の異なる燃料が供給された場合、排気通路における排気圧力及び排気温度と正確に推定することができなくなるという問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、燃料性状の異なる燃料が供給された場合であっても、より正確に排気圧力及び排気温度を推定して、精度良くＥＧＲ率を算出可能なディーゼル機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るディーゼル機関の制御装置は、排気通路からガスを取り入れて吸気通路に流すＥＧＲ装置を備えたディーゼル機関の制御装置であって、給油された燃料の性状に係る情報である燃料性状情報として、理論空燃比、密度、発熱量のうち少なくとも１つを取得する燃料情報取得手段と、取得された燃料性状情報に基づいて、排気通路における排気圧力及び排気温度を推定する排気状態推定手段と、推定された排気温度及び排気圧力に基づいてＥＧＲ率を算出するＥＧＲ率算出手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るディーゼル機関の制御装置において、燃料情報取得手段は、発熱量を取得するものであり、排気状態推定手段は、取得された発熱量に基づいて排気圧力を推定するものとすることができる。
【００１３】
本発明に係るディーゼル機関の制御装置において、燃料状態取得手段は、密度を取得するものであり、排気状態推定手段は、取得された密度に基づいて排気圧力を推定するものとすることができる。
【００１４】
本発明に係るディーゼル機関の制御装置において、排気状態推定手段は、推定された排気圧力に基づいて排気温度を推定するものとすることができる。
【００１５】
本発明に係るディーゼル機関の制御装置において、燃料情報取得手段は、理論空燃比を取得するものであり、排気状態推定手段は、取得された理論空燃比に基づいて排気温度を推定するものとすることができる。
【００１６】
本発明に係るディーゼル機関の制御装置において、燃料情報取得手段は、密度を取得するものであり、排気状態推定手段は、取得された密度に基づいて排気温度を推定するものとすることができる。
【００１７】
本発明に係るディーゼル機関の制御装置において、燃料情報取得手段は、ディーゼル機関の始動ごとに、燃料性状情報を取得するものであり、燃料性状情報が前回の値と異なる場合には、燃料性状情報を更新する燃料情報更新手段を有し、排気状態推定手段は、更新された燃料性状情報に基づいて、排気温度及び排気圧力を推定するものとすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、所定の軽油とは燃料性状の異なる燃料が給油された場合であっても、取得した燃料性状情報（理論空燃比、密度、発熱量）を反映させて、より正確に排気温度及び排気圧力を推定することができる。推定された排気温度と排気圧力に基づいて、精度良くＥＧＲ率を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００２０】
まず、本実施例に係るディーゼル機関及び車両システムの概略構成について、図１を用いて説明する。図１は、ディーゼル機関を含む車両システムの概略構成を示す模式図である。なお、図１において、ディーゼル機関及び車両システムについては、本発明に関連する要部のみを模式的に示している。
【００２１】
本実施例に係るディーゼル機関は、圧縮されて高温となった燃焼室内の雰囲気に、燃料を供給することで、燃料を自然着火させる圧縮自着火式の内燃機関である。ディーゼル機関は、自動車に原動機として搭載されるものであり、自動車には、ディーゼル機関を含む車両システムを制御する制御手段として、電子制御装置（以下、ＥＣＵと記す）が設けられている。以下、ディーゼル機関が有する複数の気筒のうち一つの気筒について説明する。
【００２２】
図１に示すように、ディーゼル機関１０は、気筒ごとに設けられた燃料噴射装置３０が気筒に燃料を直接噴射する、いわゆる直接噴射式のディーゼル機関１０である。ディーゼル機関１０には、気筒から排出される排気ガスの運動エネルギにより吸入空気を圧縮するターボ過給機６０と、気筒から排出された排気ガスの一部を排気通路から取り入れて吸気通路に流入させる、いわゆる排気ガス再循環装置７０（以下、ＥＧＲ装置と記す）が設けられている。このように構成されたディーゼル機関１０を制御するために、車両システム１には、ディーゼル機関１０用の電子制御装置１００（以下、ＥＣＵと記す）が設けられている。
【００２３】
ディーゼル機関１０には、内部に気筒が形成される機関本体系の部品として、シリンダブロック１２、ピストン１６、コンロッド１７、クランク軸１８、及びシリンダヘッド２０が設けられている。シリンダブロック１２には、シリンダボア１４が形成されており、ピストン１６は、シリンダボア１４の内壁面１５（以下、シリンダ壁と記す）にピストンリング（図示せず）が摺接して、シリンダボア１４内を往復運動する。
【００２４】
ピストン１６の往復運動が、コンロッド１７を介してクランク軸１８の回転運動に変換されることで、ディーゼル機関１０が発生した機械的動力は、クランク軸１８から出力される。クランク軸１８の近傍には、クランク軸の回転角位置（以下、クランク角と記す）を検出するクランク角センサ８０が設けられている。クランク角センサ８０は、検出したクランク角に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。
【００２５】
また、シリンダブロック１２には、ディーゼル機関１０の機関本体（１２，２０）を循環する冷却水の温度（以下、単に「水温」と記す）を検出する水温センサ８２が設けられている。水温センサ８２は、検出した水温に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。
【００２６】
また、シリンダブロック１２には、ピストン１６の頂面に対向して、シリンダボア１４を塞ぐようにシリンダヘッド２０が結合されている。シリンダヘッド２０のうちピストン１６の頂面に対向する壁面２２を、以下に、天井壁と記す。
【００２７】
以上に説明した、シリンダブロック１２のシリンダ壁１５、ピストン１６の頂面、及びシリンダヘッド２０の天井壁２２で囲まれた空間が、いわゆる「気筒」となる。
【００２８】
シリンダヘッド２０には、シリンダボア１４の軸心を挟んで、一方の側には、後述する吸気通路からの吸入空気を気筒内に導く吸気ポート２４が形成されており、他方の側には、気筒内からの排気ガスを後述する排気通路に排出する排気ポート２６が形成されている。
【００２９】
シリンダヘッド２０には、吸気ポート２４及び排気ポート２６の気筒側の開口に対応して、図示しない吸気弁及び排気弁が配設されている。これら吸気弁及び排気弁は、カムシャフト２８からの機械的動力を受けて駆動される。
【００３０】
カムシャフトは、クランク軸１８からの機械的動力を受けて回転駆動される。つまり、吸気弁及び排気弁は、クランク軸１８の回転角位置（クランク角）に応じて開閉する。カムシャフト２８の近傍には、カムシャフトの回転角位置（以下、カム角と記す）を検出するカム角センサ（図示せず）が設けられている。カム角センサは、検出したカム角に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。
【００３１】
吸気弁が開弁すると、吸気ポート２４と気筒内が連通し、ディーゼル機関１０は、後述する吸気通路の空気を、吸気ポート２４から気筒内に吸入することが可能となっている。また、排気弁が開弁すると、排気ポート２６と気筒内が連通し、ディーゼル機関１０は、気筒内にある排気ガスを、排気ポート２６から後述する排気通路に排出することが可能となっている。
【００３２】
また、ディーゼル機関１０には、外気から気筒内に空気を導く吸気系の部品として、外気から空気を導入する外気ダクト４１と、吸入した空気（以下、吸入空気と記す）から塵芥を除去するエアクリーナ４２と、吸入空気の流量を計測するエアフロメータ８８と、ターボ過給機６０により圧縮された空気を冷却するインタークーラ４５と、吸入空気の流量を調整するスロットル弁４６と、吸入空気を各気筒に分配する分配管である吸気マニホールド４８が設けられている。
【００３３】
吸気マニホールド４８は、吸入空気の流動方向の下流側（以下、単に「下流側」と記す）がシリンダヘッド２０に接続されており、その内部に形成された通路４０ａは、各気筒の吸気ポート２４に連通している。
【００３４】
一方、吸気マニホールド４８のうち、吸入空気の流動方向の上流側（以下、単に「上流側」と記す）には、スロットル弁４６が設けられている。スロットル弁４６は、気筒内に吸入される流入新気流量を調整する。スロットル弁４６の開度は、ＥＣＵ１００により制御される。
【００３５】
また、吸気マニホールド４８には、通路４０ａにおける吸入空気の圧力（以下、過給圧と記す）を検出する過給圧センサ９２が設けられている。詳細には、過給圧センサ９２は、スロットル弁４６と気筒との間にある通路４０ａにおける過給圧（吸気圧）を検出している。過給圧センサ９２は、検出した過給圧に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。
【００３６】
また、スロットル弁４６の上流側には、吸気配管４７が接続されている。吸気配管４７内に形成された通路４０ｃは、吸気マニホールド４８内の通路４０ａに連通している。吸気配管４７の上流側には、インタークーラ４５が接続されている。インタークーラ４５は、熱交換器として構成されており、後述するターボ過給機６０のコンプレッサ６２により圧縮されて高温となった吸入空気を冷却する。
【００３７】
吸気配管４７には、通路４０ｃにおける吸入空気の温度（以下、吸気温と記す）を検出する吸気温センサ９０が設けられている。詳細には、吸気温センサ９０は、インタークーラ４５とスロットル弁４６との間にある通路４０ｃにおける吸気温を検出している。吸気温センサ９０は、検出した吸気温に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。
【００３８】
インタークーラ４５の上流側には、吸気配管４４が接続されている。吸気配管４４内に形成された通路４０ｅは、インタークーラ４５内の通路（図示せず）を介して、吸気配管４７内の通路４０ｃに連通している。吸気配管４４の上流側には、ターボ過給機６０のコンプレッサ６２が接続されている。吸気配管４４内の通路４０ｅは、ターボ過給機６０のコンプレッサハウジング６２ａ内に連通している。
【００３９】
ターボ過給機６０のコンプレッサ６２の上流側には、吸気配管４３が接続されている。吸気配管４３内に形成された通路４０ｇは、ターボ過給機６０のコンプレッサ６２内に連通している。吸気配管４３の上流側には、エアクリーナ４２が接続されており、エアクリーナ４２の上流側には、外気ダクト４１が設けられている。吸気配管４３内の通路４０ｇは、エアクリーナ４２を介して外気ダクト４１内に連通している。
【００４０】
エアクリーナ４２のエレメントより下流側には、エアフロメータ８８が設けられている。エアフロメータ８８は、外気ダクト４１から導入された酸素を十分に含んだ空気（以下、新気と記す）の流量、すなわち気筒内に流入する新気の流量（以下、「吸入空気量」と記す）を検出する。エアフロメータ８８は、検出した吸入空気量に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。
【００４１】
また、エアフロメータ８８と同じ場所には、外気ダクト４１から流入する吸入空気の温度を検出する外気温センサ８６が設けられている。外気温センサ８６は、検出した外気温に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。
【００４２】
外気ダクト４１から導入された新気は、エアクリーナ４２を通過し、エアフロメータ８８で流量が検出されて、ターボ過給機６０のコンプレッサ６２で圧縮される。圧縮されて高温となった新気は、インタークーラ４５で冷却されて、スロットル弁４６に流れる。スロットル弁４６で流量が調整された新気は、吸気マニホールド４８に流入し、ディーゼル機関１０に設けられた各気筒内に流入する。
【００４３】
なお、「吸気通路」とは、前述の吸気系の部品と、吸気配管により形成され、外気ダクトから導入された新気が気筒に流入するまでに通過する流路を意味している。本実施例において、吸気通路には、吸気マニホールド４８内の通路４０ａだけでなく、シリンダヘッド２０の吸気ポート２４が含まれている。
【００４４】
また、ディーゼル機関１０には、気筒内からの排気ガスを外気に排出する排気系の部品として、各気筒からの排気ガスを合流させてターボ過給機６０に導く排気マニホールド５２と、ターボ過給機６０からの排気ガスを外気に導く排気管５３と、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化触媒（図示せず）が設けられている。排気マニホールド５２内には、通路５０ａ（排気通路）が形成されており、ディーゼル機関１０が有する複数の気筒から排出された排気ガスを合流させて、後述するターボ過給機６０のタービン６４に導く。
【００４５】
ターボ過給機６０は、吸気配管４３と吸気配管４４との間に介在して設けられたコンプレッサ６２と、排気マニホールド５２と排気管５３との間に介在して設けられたタービン６４とを有している。コンプレッサ６２のハウジング６２ａ内には、回転することで空気を圧縮するコンプレッサホイール６２ｃが収容されており、タービン６４のハウジング６４ａ内には、排気ガスの流れにより回転駆動されるタービンホイール６４ｃが収容されている。コンプレッサホイール６２ｃとタービンホイール６４ｃは一体に結合されている。
【００４６】
ターボ過給機６０は、通路５０ａ（排気通路）からタービンハウジング６４ａ内に流入する排気ガス流の運動エネルギによりタービンホイール６４ｃ及びコンプレッサホイール６２ｃが回転駆動され、コンプレッサハウジング６２ａ内にある空気を圧縮してインタークーラ４５に給送する。タービンハウジング６４ａ内の排気ガスは、排気管５３内を下流側に流れ、図示しない排気浄化触媒で排気ガス中の有害成分が浄化された後、外気に放出される。
【００４７】
なお、本実施例におけるターボ過給機６０は、いわゆる可変ノズル式のターボ過給機６０であり、タービンハウジング６４ａ内においてタービンホイール６４ｃの直上流側に設けられた複数の可動翼６７と、可動翼６７を駆動するアクチュエータ６８とを備えている。アクチュエータ６８が、可動翼６７の姿勢（傾き）を変化させることで、ターボ過給機６０は、隣り合う可動翼６７間の流路幅である可変ノズル開度（以下、「Ｖｎ開度」と記す）を調整することができる。ターボ過給機６０のＶｎ開度は、アクチュエータ６８を介して、ＥＣＵ１００により制御される。
【００４８】
なお、「排気通路」とは、気筒内から排出された排気ガスが、ターボ過給機６０のタービン６４に流入までに通過する流路を意味している。本実施例において、排気通路には、排気マニホールド５２内の通路５０ａだけでなく、シリンダヘッド２０の排気ポート２６が含まれている。
【００４９】
また、ディーゼル機関１０には、気筒内に燃料を供給する燃料供給系の部品として、燃料噴射装置３０が設けられている。燃料噴射装置３０は、気筒ごとに設けられており、噴孔が設けられたノズル部（図示せず）がシリンダヘッド２０の天井壁２２の中央部に配設されて、気筒内に露出している。各燃料噴射装置３０は、共通の燃料レール（図示せず）から、所定の燃圧（例えば、１８０ＭＰａ）で燃料の供給を受けている。
【００５０】
燃料噴射装置３０は、ピエゾ式の燃料噴射弁で構成されており、１サイクル中に複数回の燃料噴射を行うことが可能となっている。各サイクルにおける燃料噴射装置３０の噴射期間、すなわち噴射時期及び噴射時間長さ（開弁時間）は、図示しないドライバユニットを介して、ＥＣＵ１００により制御される。
【００５１】
また、ディーゼル機関１０には、気筒から排出された排気ガスの一部を、排気通路から取り入れて吸気通路に流す、いわゆる排気ガス再循環装置７０（以下、ＥＧＲ装置と記す）が設けられている。ＥＧＲ装置７０は、排気通路と吸気通路を連通させるＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路を流れる排気ガス（以下、ＥＧＲガスと記す）の流量を調整するＥＧＲ弁７７と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ７４とを有しており、以下に詳細を説明する。
【００５２】
上述した排気マニホールド５２には、ＥＧＲガスの取入口７１が設けられており、取入口７１には、ＥＧＲ配管７２が接続されている。ＥＧＲ配管７２のうち、ＥＧＲガスの流動方向の下流側（以下、単に「下流側」と記す）には、ＥＧＲクーラ７４が接続されている。ＥＧＲクーラ７４は、熱交換器で構成されており、流入したＥＧＲガスを冷却することが可能となっている。ＥＧＲクーラ７４の下流側には、ＥＧＲ配管７６が接続されている。
【００５３】
ＥＧＲ配管７６の下流側の端には、ＥＧＲ弁７７が配設されている。ＥＧＲ弁７７は、電磁式のバルブで構成されている。ＥＧＲ弁７７の下流側には、ＥＧＲ配管７８が接続されている。ＥＧＲ配管７８は、吸気マニホールド４８に設けられたＥＧＲガスの流出口７９と、ＥＧＲ弁７７とを接続している。ＥＧＲ弁７７の開度は、ＥＣＵ１００により制御される。
【００５４】
なお、「ＥＧＲ通路」とは、ＥＧＲ配管７２，７６，７８と、ＥＧＲクーラ７４及びＥＧＲ弁７７により形成され、取入口７１から導入された排気ガスすなわち不活性ガスが、流出口７９に至るまでに通過する流路を意味している。本実施例において、ＥＧＲ通路には、ＥＧＲ配管７２，７６，７８内の通路だけでなく、ＥＧＲクーラ７４及びＥＧＲ弁７７内に形成された通路を含んでいる。つまり、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの流量は、ＥＧＲ弁７７を介して、ＥＣＵ１００により制御される。
【００５５】
ＥＧＲ弁７７を開弁させると、ＥＧＲ装置７０は、通路５０ａすなわち排気通路を流れる排気ガスの一部を、取入口７１からＥＧＲ通路に取り入れる。そして、ＥＧＲ通路に取り入れた排気ガス（ＥＧＲガス）は、ＥＧＲクーラ７４で冷却した後、ＥＧＲ弁７７で流量を調整して、流出口７９から、通路４０ａすなわち吸気通路に流す。吸気通路に流入したＥＧＲガスは、外気ダクト３２から導入される酸素を十分に含んだ新気と混合されて、吸気ポート２４から各気筒内に流入する。
【００５６】
このようにして、ＥＧＲ装置７０は、酸素をほとんど含まない不活性な排気ガスであるＥＧＲガスを吸気通路から気筒内に流入させることで、気筒内におけるガス充填効率を高めてポンプ損失を低減すると共に、気筒内における燃焼温度を低下させて窒素酸化物の発生を抑制することができる。
【００５７】
以上に説明したディーゼル機関１０を含む車両システム１には、運転者によるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダルポジションセンサ１０２が設けられている。アクセルペダルポジションセンサ１０２は、検出したアクセルペダルの操作量（以下、アクセル操作量と記す）に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。また、車両システム１には、自動車がおかれた環境下における大気圧を検出する大気圧センサ１０４が設けられている。大気圧センサ１０４は、検出した大気圧に係る信号を、ＥＣＵ１００に送出している。
【００５８】
また、車両システム１には、燃料タンク内に給油された燃料の温度（以下、燃料温度と記す）を検出する燃料温度センサ１０６が設けられている。燃料温度センサ１０６は、燃料温度に係る信号をＥＣＵ１００に送出している。
【００５９】
また、車両システム１には、給油された燃料の性状に係る情報（以下、燃料性状情報と記す）を検出する機能（以下、燃料情報検出手段と記し、図１に符号１０８で示す）が設けられている。燃料性状情報には、燃料の理論空燃比、燃料の密度、燃料の発熱量のうち、すくなくとも１つが含まれている。この燃料情報検出手段１０８は、例えば、ディーゼル機関１０に供給する燃料を貯蔵する燃料タンク（図示せず）に、燃料性状情報を検出可能な燃料性状センサを設けることで実現することができる。燃料情報検出手段１０８は、検出した燃料性状情報をＥＣＵ１００に送出している。
【００６０】
以上のように構成された車両システム１において、ＥＣＵ１００は、クランク角センサ８０からのクランク角に係る信号と、水温センサ８２からの水温に係る信号と、外気温センサ８６からの外気温に係る信号と、エアフロメータ８８からの吸入空気量に係る信号と、吸気温センサ９０からの新気の吸気温に係る信号と、過給圧センサ９２からの過給圧に係る信号とを受けている。また、ＥＣＵ１００は、アクセルペダルポジションセンサ１０２からのアクセル操作量に係る信号と、大気圧センサ１０４からの大気圧に係る信号と、燃料温度センサ１０６からの燃料温度に係る信号とを受けている。また、ＥＣＵ１００は、上述の燃料情報検出手段１０８から、給油された燃料の燃料性状情報として、理論空燃比、密度、及発熱量に係る信号を受けている。
【００６１】
これら信号に基づいて、ＥＣＵ１００は、各種制御変数を算出している。制御変数には、クランク軸の回転角位置（クランク角）、クランク軸の回転速度（以下、機関回転速度と記す）、ディーゼル機関１０がクランク軸から出力している機械的動力（以下、機関負荷と記す）、水温、外気温、吸入空気量、吸気温、過給圧、アクセル操作量、大気圧、燃料温度などがある。また、ＥＣＵ１００は、給油された燃料の燃料性状情報として、理論空燃比、密度、及発熱量を算出している。また、ＥＣＵ１００は、検出された吸入空気量から外気ダクトから導入される時間あたりの平均空気量［ｇ／ｓｅｃ］を算出している。
【００６２】
ＥＣＵ１００は、これら制御変数から把握されるディーゼル機関１０の運転状態に基づいて、燃料噴射装置３０の燃料噴射量と、スロットル弁４６の開度と、可変ノズル式ターボ過給機６０のＶｎ開度と、ＥＧＲ弁７７の開度を決定し、それぞれ制御することが可能となっている。
【００６３】
ところで、ディーゼル機関１０において、ＥＧＲ弁７７の開度を決定する制御パラメータとして、ＥＧＲ率がある。「ＥＧＲ率」は、気筒内に流入するガス流量のうち、ＥＧＲガスの流量が占める割合である。ＥＧＲ率は、下記の式（ｅ）により、算出する。
（ＥＧＲ率）＝（（流入ガス流量）−（流入新気流量））／（流入ガス流量）
・・・（ｅ）
【００６４】
ここで、「流入ガス流量」とは、吸気通路から気筒内に流入するガスの流量であり、ガスには、新気とＥＧＲガスが含まれている。これに対して、流入新気流量は、吸気通路から気筒内に流入する新気の流量であり、ＥＧＲガスは含まれていない。なお、流入ガス流量及び流入新気流量の単位は、［ｇ／ｒｅｖ］である。流入新気流量［ｇ／ｒｅｖ］は、エアフロメータ８８からの信号に基づいて算出された平均空気量［ｇ／ｓｅｃ］と機関回転速度から算出することができる。
【００６５】
ＥＧＲ率は、ディーゼル機関１０の運転状態に応じた最適な値があり、ＥＣＵ１００は、ディーゼル機関１０の運転状態に応じて、目標とするＥＧＲ率（以下、目標ＥＧＲ率と記す）を設定すると共に、実際のＥＧＲ率が、目標ＥＧＲ率に一致するように、アクチュエータ類（ＥＧＲ弁７７及びスロットル弁４６等）を制御する。このため、ＥＣＵ１００は、各種センサから得られた制御変数に基づいて、実際のＥＧＲ率を精度良く算出する必要がある。ＥＧＲ率を算出するにあたって、流入新気流量は、エアフロメータ８８により検出された吸入空気量（平均空気量）から精度良く算出することができる。
【００６６】
一方、流入ガス流量は、ディーゼル機関１０の機関回転速度と所定のマップから基本となる流量（基本流量）を算出しており、さらに、算出された基本流量を、新気とＥＧＲガスが合流した後のガスの温度、すなわち気筒内に吸入されるガスの温度（以下、単に「吸気温度」と記す）と、気筒内に吸入されるガスの圧力（以下、吸気圧力と記す）を用いて補正を行っている。吸気圧力には、過給圧センサ９２により検出された過給圧を用いることができる。一方、吸気温度は、排気温度と排気圧力に基づいて算出される。つまり、「流入ガス流量」及び「ＥＧＲ率」を精度良く求めるには、ＥＧＲガスを取り入れる排気通路における排気温度と排気圧力を正確に推定する必要がある。
【００６７】
排気温度と排気圧力は、流入新気流量及び燃料噴射量の関係を示すマップを用いて推定している。この排気温度及び排気圧力を推定するためのマップは、所定の燃料性状の軽油（ディーゼル燃料）を基準として適合実験を行うことで求められているため、ディーゼル機関において、所定の軽油と燃料性状の異なる燃料が供給された場合、正確に排気圧力及び排気温度を推定することができなくなるという問題が生じる。すなわち、推定された排気圧力及び排気温度と実際の値との間に生じる「ずれ」が大きくなるという問題が生じる。
【００６８】
そこで、本実施例に係るディーゼル機関の制御装置（ＥＣＵ）においては、給油された燃料の性状に係る情報（以下、燃料性状情報と記す）として、理論空燃比、密度、及び発熱量を取得する燃料情報取得手段と、取得された燃料性状情報に基づいて、排気通路における排気圧力及び排気温度を推定する排気状態推定手段とを有しており、推定された排気温度及び排気圧力に基づいてＥＧＲ率を算出しており、以下に図１〜図４を用いて説明する。図２は、ＥＣＵが実行する燃料変化判別ルーチンを示すフローチャートである。図３は、ＥＣＵが実行する排気圧力推定ルーチンを示すフローチャートである。図４は、ＥＣＵが実行する排気温度推定ルーチンを示すフローチャートである。
【００６９】
まず、燃料変化判別ルーチンについて、図１及び図２を用いて説明する。燃料変化判別ルーチンは、ディーゼル機関１０の始動ごとに行われ、詳細には、ディーゼル機関１０が搭載された自動車の車両システム１において、ディーゼル機関１０の各種部品に電力を供給するイグニッション・リレーがオン（ＯＮ）となったときに、ＥＣＵ１００により開始される。
【００７０】
燃料変化判別ルーチンが開始されると、まず、ステップＳ１００において、ＥＣＵ１００は、燃料変化フラグをオフ（ＯＦＦ）状態に初期化する。なお、燃料変化フラグは、前回から燃料性状情報が変化したか否かを判別するためのフラグであり、フラグがオン（ＯＮ）状態となっている場合、前回に対して、今回は、燃料性状情報に変化があったことを示すものである。
【００７１】
そして、ステップＳ１０２において、ＥＣＵ１００は、図示しないフラッシュメモリ（以下、単に「メモリ」と記す）に保存されている、前回に記憶された燃料性状情報の値（以下、前回値と記す）を、メモリから読み出して、制御変数として取得する。燃料性状情報には、前回の給油時において、給油された燃料の理論空燃比、燃料の密度、燃料の発熱量が含まれている。
【００７２】
なお、ディーゼル機関１０は、所定の性状のディーゼル燃料（軽油）を用いて実験等を行うことにより、燃料性状情報に係る制御定数の適合がなされている。ＥＣＵ１００には、所定の性状のディーゼル燃料を用いて求められた燃料性状情報、すなわち理論空燃比、密度、発熱量が、制御定数として予め設定されており、ＥＣＵ１００のＲＯＭ（図示せず）に記憶されている。
【００７３】
そして、ステップＳ１０４において、ＥＣＵ１００は、燃料情報検出手段１０８から、新たに燃料性状情報を取得する。燃料性状情報に係る制御変数には、今回の給油時において、給油された燃料の理論空燃比、密度、及び発熱量が含まれている。以下、今回の給油時において、得られた燃料性状情報を「今回値」と記す。
【００７４】
なお、燃料性状情報を取得する手法は、上述の燃料性状センサ等の燃料情報検出手段１０８から取得する手法に限定されるものではない。例えば、給油する際に、自動車のユーザや燃料スタンドの所員が、図示しない入力装置を操作することで、燃料性状情報をＥＣＵ１００に送信し、ＥＣＵ１００がこれを取得するものとしても良い。また、給油時において、燃料スタンドに設けられた装置から自動的に、燃料性状情報がＥＣＵ１００に送られて、これを取得するものとしても良い。
【００７５】
そして、ステップＳ１１０において、ＥＣＵ１００は、燃料性状情報が、メモリに保存されていた前回値と、今回の給油時に得られた今回値で、同じであるか否かを判定する。すなわち、今回、給油された燃料が、前回、給油された燃料と略同一の性状のものであるか否かを判定する。詳細には、制御変数のうち、理論空燃比、密度、及び発熱量について、それぞれ前回値と今回値で比較を行う。
【００７６】
燃料性状情報が前回値と今回値で同じである（Ｙｅｓ）、すなわち今回、給油された燃料が、前回、給油された燃料と略同一であると判定された場合、ＥＣＵ１００は、燃料判別ルーチンを終了する。
【００７７】
一方、燃料性状情報が前回値と今回値で異なる（Ｎｏ）と判定された場合、すなわち、今回、給油された燃料が、前回、給油された燃料と略同一はないと判定された場合、ＥＣＵ１００は、燃料性状情報を、前回値から今回値に更新する（Ｓ１１２）。ＥＣＵ１００は、燃料性状情報の今回値を前回値に上書きしてメモリに保存する。
【００７８】
そして、ステップＳ１１４において、ＥＣＵ１００は、今回の給油において、前回に給油された燃料とは異なる性状の燃料が給油された、すなわち燃料の理論空燃比、密度、及び発熱量のうち、少なくとも１つの物性値に変化があったものと判定して、燃料変化フラグをオン（ＯＮ）状態にした後、燃料判別ルーチンを終了する。
【００７９】
次に、排気圧力推定ルーチンについて、図１及び図３を用いて説明する。排気圧力推定ルーチンは、ディーゼル機関１０の運転状態に応じた排気圧力を推定するものであり、ディーゼル機関１０の作動時において繰り返し実行されるものである。
【００８０】
まず、ステップＳ１２０において、ＥＣＵ１００は、燃料変化フラグがオン状態であるか否かを判定する。すなわち、給油された燃料の性状に変化があって、排気圧力の推定に用いる燃料性状情報を新たに更新する必要があるか否かを判定する。
【００８１】
燃料変化フラグがオン状態である（Ｙｅｓ）と判定された場合、ＥＣＵ１００は、メモリに保存されている燃料性状情報、すなわち理論空燃比、密度、及び発熱量を取得する（Ｓ１２２）。排気圧力推定ルーチンで用いる燃料性状情報を、取得された燃料性状情報に更新する。つまり、取得された燃料性状情報を、今回の排気圧力推定ルーチンで用いることとなる。
【００８２】
一方、燃料変化フラグがオン状態ではない（Ｎｏ）と判定された場合、ＥＣＵ１００は、排気圧力推定ルーチンで用いる燃料性状情報を更新しない。前回から用いられている燃料性状情報を、そのまま今回の排気圧力推定ルーチンで用いることとなる。
【００８３】
そして、ステップＳ１２４において、ＥＣＵ１００は、ディーゼル機関１０の運転状態に係る制御変数を取得する。この制御変数には、燃料温度［Ｋ］、燃料噴射量［ｍｍ３／ｓｔ］、機関回転速度［ｒｐｍ］、Ｖｎ開度［％］、平均空気量［ｇ／ｓｅｃ］、過給圧［Ｐａ］、大気圧［Ｐａ］などがある。
【００８４】
なお、「Ｖｎ開度」とは、可変ノズル式過給機において可動翼間に形成される流路の開度を示す指数であり、流路が全開の状態で０％、全閉の状態で１００％の値をとなる。
【００８５】
そして、ステップＳ１２６において、ＥＣＵ１００は、密度と燃料温度に基づいて、燃料の比重を算出する。詳細には、燃料温度と所定の燃料温度補正係数マップから、燃料温度補正係数を算出し、燃料温度補正係数と密度から、下記の式（１）により、燃料の比重を算出する。
（比重）＝（密度）×（燃料温度補正係数） ・・・（１）
なお、燃料温度補正係数と密度との関係を示す燃料温度補正係数マップは、予め適合実験等により求められており、制御定数としてＥＣＵのＲＯＭ（図示せず）に記憶されている。このように、燃料の比重には、取得された燃料性状情報としての密度が反映されている。
【００８６】
そして、ステップＳ１２８において、ＥＣＵ１００は、燃料噴射量の単位換算を行う。ＥＣＵ１００は、１気筒１回噴射あたりの体積噴射量である燃料噴射量［ｍｍ３／ｓｔ］、機関回転速度、及び算出された比重に基づいて、下記の式（２）により、１気筒１秒あたりの質量噴射量である燃料噴射量［ｇ／ｓｅｃ］を算出する。
（燃料噴射量［ｇ／ｓｅｃ］）＝（燃料噴射量［ｍｍ３／ｓｔ］）×（機関回転速度）×２／６０×（密度）／１０００ ・・・（２）
【００８７】
そして、ステップＳ１３０において、ＥＣＵ１００は、Ｖｎ開度に基づいて、下記の式（３）により、ターボ絞り面積を算出する。
（ターボ絞り面積）＝（１−Ｖｎ開度／１００） ・・・（３）
つまり、Ｖｎ開度が全閉（１００％）である場合、ターボ絞り面積は、ゼロとなり、全開（０％）である場合には、ターボ絞り面積は、「１」となる。
【００８８】
そして、ステップＳ１３２において、ＥＣＵ１００は、平均空気量［ｇ／ｓｅｃ］、燃料噴射量［ｇ／ｓｅｃ］、ステップＳ１２２で取得された発熱量、所定の軽油発熱量、過給圧、ターボ絞り面積に基づいて、下記の式（４）により、排気圧力マップ引数を算出する。
（排気圧力マップ引数）＝（吸入空気量）＋（（燃料噴射量）×（取得された発熱量）／所定の軽油の発熱量））×過給圧×ターボ絞り面積 ・・・（４）
【００８９】
ここで、排気圧力マップ引数は、後述する所定のマップを用いて、標準排気圧力を算出するための指数である。また、所定の軽油の発熱量は、４２．９６［ＭＪ／ｋｇ］に設定されている。なお、本実施例において、燃料の「発熱量」とは、蒸気潜熱を含まない「低位発熱量」を意味している。また、吸入空気量は、エアフロメータ８８が検出した時間あたりの空気量を示している。このように、排気圧力マップ引数には、取得された燃料性状情報としての理論空燃比が反映されている。
【００９０】
そして、ステップＳ１３４において、ＥＣＵ１００は、排気圧力マップ引数から標準条件における排気圧力（以下、標準排気圧力と記す）を算出する。詳細には、排気圧力マップ引数と、当該排気圧力マップ引数と標準排気圧力との関係を示す、所定の標準排気圧力マップから、標準排気圧力を算出する。なお、標準排気圧力マップは、予め適合実験等により求められており、制御定数としてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。
【００９１】
なお、「標準条件」とは、ディーゼル機関１０の各種制御定数の適合実験が行われる標準的な環境条件を意味しており、ディーゼル機関１０は、所定の大気圧において適合が行われている。すなわち「標準排気圧力」は、所定の大気圧に対する差圧（ゲージ圧）として求められている。
【００９２】
そして、ステップＳ１３６において、ＥＣＵ１００は、標準排気圧力と大気圧に基づいて、排気圧力を算出する。詳細には、大気圧と、当該大気圧と環境圧との関係を示す所定の環境圧マップから、環境圧を算出する。これと共に、環境圧と標準排気圧力から、下記の式（５）により、排気通路（通路５０ａ）における絶対圧である排気圧力を算出する。
（排気圧力）＝（標準排気圧力）＋（環境圧） ・・・（５）
なお、環境圧と大気圧との関係を示す環境圧マップは、予め適合実験等により求められており、制御定数としてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。ステップＳ１３６において通路５０ａ（排気通路）における排気圧力を推定した後、再びステップＳ１２０に戻る。
【００９３】
以上のようにして、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１２２で取得された燃料性状情報（理論空燃比、密度、及び発熱量）に基づいて、図１に示す通路５０ａ（排気通路）における排気圧力を推定することができる。燃料の比重の算出（Ｓ１２６）において、燃料性状情報としての密度が反映されているため、所定の軽油とは燃料性状の異なる燃料が給油された場合であっても、燃料の比重を正確に算出することができる。加えて、排気圧力を示す排気圧力マップ引数の算出（Ｓ１３２）において、燃料性状情報としての理論空燃比が反映されているため、所定の軽油とは燃料性状の異なる燃料が給油された場合であっても、通路５０ａ（排気通路）における排気圧力を精度良く推定することができる。
【００９４】
次に、排気温度推定ルーチンについて、図１及び図４を用いて説明する。排気温度推定ルーチンは、ディーゼル機関１０の運転状態に応じた排気温度を推定するものであり、ディーゼル機関１０の作動時において繰り返し実行されるものである。
【００９５】
まず、ステップＳ１５０において、ＥＣＵ１００は、燃料変化フラグがオン状態であるか否かを判定する。すなわち、給油された燃料の性状に変化があって、排気圧力の推定に用いる燃料性状情報を新たに更新する必要があるか否かを判定する。
【００９６】
燃料変化フラグがオン状態である（Ｙｅｓ）と判定された場合、ステップＳ１５２において、ＥＣＵ１００は、メモリに保存されている燃料性状情報としての理論空燃比と、温度補正済み密度［ｇ／ｃｍ３］を取得する。なお、「温度補正済み密度」は、燃料性状情報としての密度を、燃料温度により補正したものである。さらに、排気圧力推定ルーチンのステップＳ１２８で算出された、１秒あたりの質量噴射量である燃料噴射量［ｇ／ｓｅｃ］を取得している。
【００９７】
一方、燃料変化フラグがオン状態ではない（Ｎｏ）と判定された場合、ＥＣＵ１００は、排気温度推定ルーチンで用いる燃料性状情報を更新しない。前回から用いられている燃料性状情報を、そのまま今回の排気温度推定ルーチンで用いることとなる。
【００９８】
そして、ステップＳ１５４において、ＥＣＵ１００は、ディーゼル機関１０の運転状態に係る制御変数を取得する。この制御変数には、燃料温度［Ｋ］、燃料噴射量［ｍｍ３／ｓｔ］、平均空気量［ｇ／ｓｅｃ］、水温［℃］、新気の吸気温［℃］、過給圧［Ｐａ］、及び燃料噴射量［ｍｍ３／ｓｔ］などがある。
【００９９】
そして、ステップＳ１５６において、ＥＣＵ１００は、平均空気量［ｇ／ｓｅｃ］を単位換算して、１回転あたりの吸入空気量［ｇ／ｒｅｖ］にすると共に、下記の式（６）により、１気筒あたりの流入新気量［ｇ／ｓｔ］を算出する。
（流入新気量［ｇ／ｓｔ］）＝（１回転あたりの吸入空気量［ｇ／ｒｅｖ］）／２
・・・（６）
【０１００】
そして、ステップＳ１５８において、ＥＣＵ１００は、燃料の理論空燃比、燃料噴射量、燃料の密度、及び流入新気量に基づいて、下記の式（７）により、当量比を算出する。
（当量比）＝（理論空燃比）×（燃料噴射量）×（温度補正済み密度）／１０００／（流入新気量） ・・・（７）
【０１０１】
なお、当量比とは、気筒内において吸入空気に対して供給された燃料の濃さを示す指数であり、実際の燃料量と、理論空燃比で燃焼させる場合の燃料量との比率である。上記の式（７）で算出された当量比には、取得された燃料性状情報としての密度が反映されている。
【０１０２】
そして、ステップＳ１６０において、ＥＣＵ１００は、当量比、燃料噴射量、過給圧、および上述の排気圧力推定ルーチンで算出された排気圧力に基づいて、下記の式（８）により、排気温度マップ引数を算出する。
（排気温度マップ引数）＝（燃料噴射量）×（当量比）×（過給圧）／（推定された排気圧力） ・・・（８）
【０１０３】
ここで、排気温度マップ引数は、後述する所定のマップを用いて、標準排気温度を算出するための指数である。排気温度マップ引数の算出には、当量比と推定された排気圧力が含まれており、取得された燃料性状情報（理論空燃比、密度、発熱量）が反映されている。
【０１０４】
そして、ステップＳ１６２において、ＥＣＵ１００は、排気温度マップ引数から標準条件における排気温度（以下、標準排気温度と記す）を算出する。詳細には、排気温度マップ引数と、当該排気温度マップ引数と標準排気温度との関係を示す、所定の標準排気温度マップから、標準排気温度を算出する。なお、標準排気温度マップは、予め適合実験等により求められており、制御定数としてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。
【０１０５】
なお、「標準条件」とは、ディーゼル機関１０の各種制御定数の適合実験が行われる標準的な環境条件を意味しており、ディーゼル機関１０は、所定の外気温度において適合が行われている。
【０１０６】
そして、ステップＳ１６４において、ＥＣＵ１００は、標準排気温度、水温、及び新気の吸気温に基づいて、排気温度を算出する。詳細には、水温と、当該水温と排気温度の水温補正係数との関係を示す所定の水温補正マップから、排気温度の水温補正係数を算出する。これと共に、新気の吸気温と、当該新気の吸気温と排気温度の吸気温補正係数との関係を示す所定の吸気温補正マップから、排気温度の吸気温補正係数を算出する。そして、水温補正係数、吸気温補正係数、及び標準排気温度に基づいて、下記の式（９）により、通路５０ａ（排気通路）における排気温度を算出する。
（排気温度）＝（標準排気温度）×（水温補正係数）×（吸気温補正係数）・・（９）
なお、気温と排気温度の吸気温補正係数との関係を示す吸気温補正マップと、吸気温と排気温度の吸気温補正係数との関係を示す吸気温補正マップは、予め適合実験等により求められており、制御定数としてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。ステップＳ１６４において排気通路（通路５０ａ）における排気温度を推定した後、再びステップＳ１５０に戻る。
【０１０７】
以上のようにして、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１５２で取得された燃料性状情報（理論空燃比、密度）と、排気圧力推定ルーチン（Ｓ１２０〜Ｓ１３６）において燃料性状情報（理論空燃比、密度、及び発熱量）に基づいて推定された排気圧力に基づいて、排気通路（通路５０ａ、図１参照）における排気温度を推定することができる。当量比の算出（Ｓ１５８）において、燃料性状情報としての理論空燃比と密度が反映されているため、所定の軽油とは燃料性状の異なる燃料が給油された場合であっても、当量比を正確に算出することができる。加えて、排気温度を示す排気温度マップ引数の算出（Ｓ１６０）において、燃料性状情報（理論空燃比、密度、及び発熱量）が反映されて推定された排気圧力を用いているため、所定の軽油とは燃料性状の異なる燃料が給油された場合であっても、排気通路における排気温度を精度良く推定することができる。
【０１０８】
以上の排気圧力推定ルーチン及び排気温度推定ルーチンを実行することで、所定の軽油とは燃料性状の異なる燃料が給油された場合であっても、ＥＣＵ１００は、給油された燃料の燃料性状情報を反映させて、排気通路における正確な排気圧力及び排気温度を推定することができる。
【０１０９】
これら推定された排気圧力及び排気温度に基づいて、ＥＣＵ１００は、新気とＥＧＲガスが合流した後の気筒内に吸入されるガス温度である「吸気温度」を推定し、「流入ガス流量」を推定する。そして、上述の式（ｅ）により、推定された「流入ガス流量」と、エアフロメータにより検出された吸入空気量から算出された「流入新気流量」から、精度良くＥＧＲ率を算出することができる。
【０１１０】
以上に説明したように、本実施例では、給油された燃料の性状に係る情報である燃料性状情報として、理論空燃比、密度、発熱量のうち少なくとも１つを取得する機能（燃料情報取得手段）と、取得された燃料性状情報に基づいて、排気通路における排気圧力及び排気温度を推定する機能（排気状態推定手段）と、推定された排気温度及び排気圧力に基づいてＥＧＲ率を算出する機能（ＥＧＲ率算出手段）とを有するものとしたので、所定の軽油とは燃料性状の異なる燃料が給油された場合であっても、取得した燃料性状情報（理論空燃比、密度、発熱量）を反映させて、より正確に排気温度及び排気圧力を推定することができる。推定された排気温度と排気圧力に基づいて、精度良くＥＧＲ率を算出することができる。
【０１１１】
また、本実施例において、燃料情報取得手段は、発熱量を取得するものであり、排気状態推定手段は、取得された発熱量に基づいて排気圧力を推定するものとしたので、所定の軽油とは発熱量が異なる燃料が給油された場合であっても、正確に排気圧力を推定することができ、精度良くＥＧＲ率を算出することができる。
【０１１２】
また、本実施例において、燃料状態取得手段は、密度を取得するものであり、排気状態推定手段は、取得された密度に基づいて排気圧力を推定するものとしてので、所定の軽油とは密度が異なる燃料が給油された場合であっても、正確に排気圧力を推定することができ、精度良くＥＧＲ率を算出することができる。
【０１１３】
また、本実施例において、排気状態推定手段は、推定された排気圧力に基づいて排気温度を推定するものとしたので、正確に排気圧力と排気温度を推定することができ、精度良くＥＧＲ率を算出することができる。
【０１１４】
燃料情報取得手段は、理論空燃比を取得するものであり、排気状態推定手段は、取得された理論空燃比に基づいて排気温度を推定するものとしたので、所定の軽油とは理論空燃比が異なる燃料が給油された場合であっても、正確に排気温度を推定することができ、精度良くＥＧＲ率を算出することができる。
【０１１５】
燃料情報取得手段は、密度を取得するものであり、排気状態推定手段は、取得された密度に基づいて排気温度を推定するものとしたので、所定の軽油とは密度の異なる軽油が給油された場合であっても、正確に排気温度を推定することができ、精度良くＥＧＲ率を算出することができる。
【０１１６】
燃料情報取得手段は、ディーゼル機関の始動ごとに、燃料性状情報を取得するものであり、燃料性状情報が前回の値と異なる場合には、燃料性状情報を更新する機能（燃料情報更新手段）を有し、排気状態推定手段は、更新された燃料性状情報に基づいて排気温度及び排気圧力を推定するものとした。前回、給油された燃料とは燃料性状が異なる燃料が今回、給油された場合、給油後、ディーゼル機関を始動した直後から、更新された燃料性状情報（今回の値）に基づいて排気温度及び排気圧力を推定することができる。給油された燃料とは異なる燃料の燃料性状情報に基づいて、排気圧力及び排気温度の推定が行われることを防止することができる。
【０１１７】
なお、上述した実施例において、ＥＣＵ１００は、給油された燃料の燃料性状情報として理論空燃比、密度、発熱量を取得し、これら取得された燃料性状情報（制御変数）に基づいて、排気圧力及び排気温度を推定するものとしたが、取得する燃料性状情報は、理論空燃比、密度、発熱量の３つに限定されるものではない。例えば、燃料性状情報（制御変数）として理論空燃比及び発熱量を取得し、密度については、所定の軽油に合わせて予め設定されている値（制御定数）を用いて、排気温度及び排気圧力を推定するものとしても良い。また、燃料性状情報として、理論空燃比、密度、発熱量以外の制御変数、例えば、燃料の蒸発性状や、動粘度、セタン価に係る情報を取得し、これら取得された制御変数に基づいて、排気通路における排気圧力及び排気温度を推定するものとしても良い。
【０１１８】
なお、上述した実施例において、ディーゼル機関は、可変ノズル式のターボ過給機やインタークーラを備えるものとしたが、本発明を適用可能なディーゼル機関の構成は、この態様に限定されるものではない。吸気通路からガスを取り入れて吸気通路に流すＥＧＲ装置を備える内燃機関であれば本発明を適用することができ、例えば、過給機を備えていないディーゼル機関にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上のように、本発明に係るディーゼル機関の制御装置は、排気通路からガスを取り入れて吸気通路に流すＥＧＲ装置が設けられたディーゼル機関に有用であり、特に、ＥＧＲ弁の開度を制御することにより、排気通路から吸気通路に流れるＥＧＲガスの流量を調整可能なＥＧＲ装置を備えたディーゼル機関に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】実施例に係るディーゼル機関を含む車両システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】実施例に係るディーゼル機関の制御装置（ＥＣＵ）が実行する燃料変化判別ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】実施例に係るディーゼル機関の制御装置（ＥＣＵ）が実行する排気圧力推定ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】実施例に係るディーゼル機関の制御装置（ＥＣＵ）が実行する排気温度推定ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２１】
１ 車両システム
１０ ディーゼル機関
１２ シリンダブロック
２０ シリンダヘッド
２４ 吸気ポート（吸気通路）
２６ 排気ポート（排気通路）
３０ 燃料噴射装置（燃料噴射弁）
４０ａ 通路（吸気通路）
４２ エアクリーナ
４５ インタークーラ
４６ スロットル弁
４８ 吸気マニホールド
５０ａ 通路（排気通路）
５２ 排気マニホールド
６０ ターボ過給機
６２ コンプレッサ
６４ タービン
７０ ＥＧＲ装置
７４ ＥＧＲクーラ
７７ ＥＧＲ弁
８０ クランク角センサ
８２ 水温センサ
８８ エアフロメータ
９０ 吸気温センサ
９２ 過給圧（吸気圧）センサ
１００ ディーゼル機関用の電子制御装置（ＥＣＵ）
１０２ アクセルペダルポジションセンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路からガスを取り入れて吸気通路に流すＥＧＲ装置を備えたディーゼル機関の制御装置であって、
給油された燃料の性状に係る情報である燃料性状情報として、理論空燃比、密度、発熱量のうち少なくとも１つを取得する燃料情報取得手段と、
取得された燃料性状情報に基づいて、排気通路における排気圧力及び排気温度を推定する排気状態推定手段と、
推定された排気温度及び排気圧力に基づいてＥＧＲ率を算出するＥＧＲ率算出手段と、
を有することを特徴とするディーゼル機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディーゼル機関の制御装置において、
燃料情報取得手段は、発熱量を取得するものであり、
排気状態推定手段は、取得された発熱量に基づいて排気圧力を推定する、
ことを特徴とするディーゼル機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のディーゼル機関の制御装置において、
燃料状態取得手段は、密度を取得するものであり、
排気状態推定手段は、取得された密度に基づいて排気圧力を推定する、
ことを特徴とするディーゼル機関の制御装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のディーゼル機関の制御装置において、
排気状態推定手段は、推定された排気圧力に基づいて排気温度を推定することを特徴とするディーゼル機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のディーゼル機関の制御装置において、
燃料情報取得手段は、理論空燃比を取得するものであり、
排気状態推定手段は、取得された理論空燃比に基づいて排気温度を推定する、
ことを特徴とするディーゼル機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のディーゼル機関の制御装置において、
燃料情報取得手段は、密度を取得するものであり、
排気状態推定手段は、取得された密度に基づいて排気温度を推定する、
ことを特徴とするディーゼル機関の制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のディーゼル機関の制御装置において、
燃料情報取得手段は、
ディーゼル機関の始動ごとに、燃料性状情報を取得するものであり、
燃料性状情報が前回の値と異なる場合には、燃料性状情報を更新する燃料情報更新手段を有し、
排気状態推定手段は、更新された燃料性状情報に基づいて、排気温度及び排気圧力を推定する、
ことを特徴とするディーゼル機関の制御装置。
【請求項１】
排気通路からガスを取り入れて吸気通路に流すＥＧＲ装置を備えたディーゼル機関の制御装置であって、
給油された燃料の性状に係る情報である燃料性状情報として、理論空燃比、密度、発熱量のうち少なくとも１つを取得する燃料情報取得手段と、
取得された燃料性状情報に基づいて、排気通路における排気圧力及び排気温度を推定する排気状態推定手段と、
推定された排気温度及び排気圧力に基づいてＥＧＲ率を算出するＥＧＲ率算出手段と、
を有することを特徴とするディーゼル機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディーゼル機関の制御装置において、
燃料情報取得手段は、発熱量を取得するものであり、
排気状態推定手段は、取得された発熱量に基づいて排気圧力を推定する、
ことを特徴とするディーゼル機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のディーゼル機関の制御装置において、
燃料状態取得手段は、密度を取得するものであり、
排気状態推定手段は、取得された密度に基づいて排気圧力を推定する、
ことを特徴とするディーゼル機関の制御装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のディーゼル機関の制御装置において、
排気状態推定手段は、推定された排気圧力に基づいて排気温度を推定することを特徴とするディーゼル機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のディーゼル機関の制御装置において、
燃料情報取得手段は、理論空燃比を取得するものであり、
排気状態推定手段は、取得された理論空燃比に基づいて排気温度を推定する、
ことを特徴とするディーゼル機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のディーゼル機関の制御装置において、
燃料情報取得手段は、密度を取得するものであり、
排気状態推定手段は、取得された密度に基づいて排気温度を推定する、
ことを特徴とするディーゼル機関の制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のディーゼル機関の制御装置において、
燃料情報取得手段は、
ディーゼル機関の始動ごとに、燃料性状情報を取得するものであり、
燃料性状情報が前回の値と異なる場合には、燃料性状情報を更新する燃料情報更新手段を有し、
排気状態推定手段は、更新された燃料性状情報に基づいて、排気温度及び排気圧力を推定する、
ことを特徴とするディーゼル機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１３８４９（Ｐ２００９−１３８４９Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７５６００（Ｐ２００７−１７５６００）
【出願日】平成１９年７月３日（２００７．７．３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月３日（２００７．７．３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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