内燃機関の制御装置
【課題】 アイドル運転以外の運転状態においても、燃料のセタン価を精度良く推定することができる内燃機関の制御装置を提供するを提供する。
【解決手段】 内燃機関３の気筒＃１内の圧力の変化量を圧力変化量ＤＰとして検出する圧力変化量検出手段（筒内圧センサ２１）と、検出された圧力変化量ＤＰに応じて、気筒＃１内に発生した熱量を熱発生量ＱＨＲＬ，ＱＨＲＨ，ＱＨＲＤとして算出する熱発生量算出手段（ＥＣＵ２）と、内燃機関３の負荷（車速ＶＰ、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＰ）を検出する負荷検出手段（車速センサ２１、クランク角センサ２２、アクセル開度センサ２８）と、算出された熱発生量ＱＨＲＬ，ＱＨＲＨ，ＱＨＲＤおよび検出された内燃機関の負荷に基づき、燃料のセタン価ＣＥＴＬ，ＣＥＴＨ，ＣＥＴＤを推定するセタン価推定手段（ＥＣＵ２）と、を備えている。
【解決手段】 内燃機関３の気筒＃１内の圧力の変化量を圧力変化量ＤＰとして検出する圧力変化量検出手段（筒内圧センサ２１）と、検出された圧力変化量ＤＰに応じて、気筒＃１内に発生した熱量を熱発生量ＱＨＲＬ，ＱＨＲＨ，ＱＨＲＤとして算出する熱発生量算出手段（ＥＣＵ２）と、内燃機関３の負荷（車速ＶＰ、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＰ）を検出する負荷検出手段（車速センサ２１、クランク角センサ２２、アクセル開度センサ２８）と、算出された熱発生量ＱＨＲＬ，ＱＨＲＨ，ＱＨＲＤおよび検出された内燃機関の負荷に基づき、燃料のセタン価ＣＥＴＬ，ＣＥＴＨ，ＣＥＴＤを推定するセタン価推定手段（ＥＣＵ２）と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この制御装置は、車両のディーゼルエンジンに適用されており、アイドル運転状態において、パイロット噴射およびメイン噴射の実行中に、燃料のセタン価を推定する。セタン価の推定は、筒内圧センサによって検出された燃焼室内の圧力と、クランク角センサの検出値から算出された燃焼室の容積とに応じて算出される熱発生量パラメータに基づいて、以下のように行われる。
【０００３】
まず、パイロット噴射による燃料噴射量を制御することによって、メイン噴射の開始時までの期間における熱発生量パラメータの最大値と最小値との差を所定量に調整する。次に、メイン噴射を所定の条件で実行し、メイン噴射によって熱発生量パラメータが上昇を開始した時点からの所定のクランク角度区間において算出した熱発生量パラメータの上昇率を複数回、算出し、複数の熱発生量パラメータの上昇率の平均値に応じて、セタン価の推定値が算出される。
【０００４】
以上のように、上記の制御装置では、燃焼室内の圧力に応じて算出される熱発生量パラメータに基づいて、セタン価が算出される。しかし、アイドル運転以外のエンジンの運転状態では、負荷などに応じて燃焼室内の圧力が変動し、それに応じて、熱発生量パラメータも変動する結果、セタン価の推定値がずれてしまい、燃料のセタン価を精度良く推定することができない。
【０００５】
このため、セタン価の推定をアイドル運転中に限って行うようにすると、例えば、燃料を補給した直後に、アイドル運転をほとんど実行することなく車両が発進した場合には、次にアイドル運転が実行されるまで、セタン価の推定を行えない。このため、補給された燃料のセタン価が補給前に用いていた燃料のセタン価と異なる場合、次にアイドル運転が実行されるまで、実際のセタン価と異なる推定値に応じて、エンジン制御が行われてしまう。その結果、燃料の実際の着火時期が変動することにより、ノイズや振動が増大し、あるいは排ガス特性が悪化するなどの不具合が発生してしまう。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、アイドル運転以外の運転状態においても、燃料の性状を精度良く推定することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３４４５５０号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関（実施形態における（以下、本項において同じ）エンジン３）の気筒＃１内の圧力の変化量を圧力変化量ＤＰとして検出する圧力変化量検出手段（筒内圧センサ２１）と、検出された圧力変化量ＤＰに応じて、気筒＃１内に発生した熱量を熱発生量ＱＨＲＬ，ＱＨＲＨ、ＱＨＲＤとして算出する熱発生量算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ２６，２７、図６のステップ４６，４７）と、内燃機関の負荷（車速ＶＰ、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ）を検出する負荷検出手段（車速センサ２９、クランク角センサ２２、アクセル開度センサ２８）と、算出された熱発生量ＱＨＲＬ，ＱＨＲＨおよび検出された内燃機関の負荷に基づき、燃料の性状（低負荷時セタン価ＣＥＴＬ、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨ、走行時セタン価ＣＥＴＤ）を推定する燃料性状推定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ３０、図６のステップ５０、図１４のステップ１０４、図１７のステップ１１４）と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
この内燃機関の制御装置によれば、圧力変化量検出手段により、気筒内の圧力の変化量が圧力変化量として検出され、検出された圧力変化量に応じて、気筒内に発生した熱量が熱発生量として算出される。そして、算出された熱発生量と、負荷検出手段によって検出された内燃機関の負荷に基づいて、燃料の性状が燃料性状推定手段により推定される。
【００１０】
一般に、燃料の燃焼のしやすさはその性状に応じて変化し、例えばセタン価が高いほど、燃料は燃焼しやすく、着火直後の一定期間内に発生する熱発生量、および気筒内の圧力変化量は大きくなる。一方、セタン価が低いほど、燃焼に伴って一定期間内に発生する熱発生量、および圧力変化量はいずれも小さくなる。したがって、圧力変化量に応じて算出された熱発生量は、燃料の性状を良好に反映する。
【００１１】
また、熱発生量は、内燃機関の負荷に応じて変動する。したがって、熱発生量に加え、内燃機関の負荷に基づいて推定することにより、燃料の性状を精度良く推定できる。それにより、アイドル運転以外の内燃機関の運転状態においても、燃料の性状を精度良く推定することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、気筒＃１〜＃４から排出された排ガスの一部を気筒＃１〜＃４に還流させる排ガス還流手段（ＥＧＲ装置７）と、燃料性状推定手段により燃料の性状（低負荷時セタン価ＣＥＴＬ）を推定するときに、内燃機関の負荷に応じて、気筒＃１〜＃４に還流する排ガスの量（ＥＧＲ量ＱＥＧＲ）を低減させる排ガス還流量低減手段（ＥＧＲ制御弁７ｂ）と、をさらに備えているとを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、燃料性状推定手段により燃料の性状を推定するときには、複数の気筒に還流する排ガスの量（以下「ＥＧＲガス量」という）は、内燃機関の負荷に応じ、排ガス還流量低減手段によって低減される。ＥＧＲガス量を低減させると、気筒に吸入される吸気に占める新気の割合が大きくなり、燃焼によって一定期間内に発生する熱発生量、および圧力変化量がともに大きくなる。したがって、内燃機関の負荷に応じ、例えば、負荷が小さく、熱発生量が小さいときに、排ガス還流量を低減させることで、熱発生量を増大させることにより、燃料の性状の違いに応じた熱発生量の差がより大きくなるので、熱発生量に基づく燃料の性状の推定をより精度良く行うことができる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、互いに異なる所定の性状（第１〜第３セタン価ＣＥＴ１〜ＣＥＴ３）を有する燃料の燃焼に伴って発生する熱発生量を、所定の性状ごとに、内燃機関の負荷に応じて、参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３としてあらかじめ記憶する熱発生量記憶手段（ＥＣＵ２）をさらに備え、燃料性状推定手段は、検出された内燃機関の負荷に応じて熱発生量記憶手段から検索された所定の性状ごとの複数の参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３と、熱発生量算出手段によって算出された熱発生量ＱＨＲＤに応じて、燃料の性状（走行時セタン価ＣＥＴＤ）を推定することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、互いに異なる所定の性状を有する燃料の燃焼に伴って発生する熱発生量が、所定の性状ごとに、負荷に応じて、参照用熱発生量として熱発生量記憶手段にあらかじめ記憶されている。このような参照用熱発生量のうち、検出された負荷に対応する参照用熱発生量が所定の性状ごとに検索され、検索された所定の性状ごとの参照用熱発生量と、検出された圧力変化量に応じて算出された熱発生量に応じて、使用中の燃料の性状が推定される。
【００１６】
前述したように、熱発生量は、内燃機関の負荷に応じて変動し、また、圧力変化量に応じて算出された熱発生量は、燃料の性状を良好に反映する。したがって、参照用熱発生量を、負荷と燃料の性状との相関性を適切に反映するように設定し、記憶することによって、検出された実際の負荷に応じて得られた参照用熱発生量と、検出された実際の圧力変化量に応じて算出された熱発生量から、内燃機関の任意の運転状態において、使用中の燃料の性状をより精度良く推定することができる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、燃料性状推定手段は、検索された所定の性状ごとの参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３と、算出された熱発生量ＱＨＲＤに応じて、燃料の性状を暫定的に決定する暫定決定手段（ＥＣＵ２、図１４のステップ１０３）を有し、暫定的に決定した燃料の性状（走行時暫定セタン価ＣＥＴＤＩＮＴ）にフィルタリング処理を施すことによって、燃料の性状を推定することを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、検出された負荷に応じて検索された所定の性状ごとの複数の参照用熱発生量と、圧力変化量に応じて算出された熱発生量に応じて、燃料の暫定的な性状が決定され、この燃料の暫定的な性状にフィルタリング処理を施すことによって、使用中の燃料の性状が推定される。
【００１９】
一般に、内燃機関の負荷や圧力変化量を検出するセンサなどの検出値には、例えば外乱や不安定な燃焼によるノイズが含まれるので、検出された負荷や圧力変化量に応じて燃料の性状を直接、推定した場合、推定した燃料の性状にばらつきが発生しやすい。これに対し、本発明では、検出した負荷および圧力変化量に応じて決定した燃料の暫定的な性状に対し、フィルタリング処理を施すことによりノイズによる影響を抑制でき、したがって、燃料の性状を精度良く推定することができる。
【００２０】
請求項５に係る発明は、請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、燃料性状推定手段は、検出された内燃機関の負荷にフィルタリング処理を施し、フィルタリング処理を施した内燃機関の負荷（フィルタ値ＮＥＯｕｔ、ＰＭＣＭＤＯｕｔ）に基づき、複数の参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３を検索することを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、検出された負荷に対してフィルタリング処理が施され、フィルタリング処理を施された負荷に基づき、参照用熱発生量が検索される。このように、検出された負荷に含まれるノイズなどの影響が抑制される結果、負荷に基づいて検索される参照用熱発生量がより安定し、したがって、参照用熱発生量に応じて、燃料の性状を安定して推定することができる。
【００２２】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、負荷検出手段は、内燃機関の負荷として、互いに異なる複数の種類の負荷（エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ）を検出し、燃料性状推定手段は、検出された内燃機関の複数の種類の負荷のそれぞれに、互いに同じフィルタリング特性（重み係数Ｋ）によりフィルタリング処理を施すことを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、検出した互いに異なる複数の種類の負荷に応じて、参照用熱発生量が燃料の性状ごとに検索される。このように、複数の種類の負荷に応じて参照用熱発生量が検索されるので、負荷が１種類の場合よりも、適正な参照用熱発生量を検索でき、それらに応じて推定される燃料の性状の信頼性をさらに向上させることができる。
【００２４】
また、検出された複数の種類の負荷に対し、互いに同じフィルタリング特性によりフィルタリング処理を行うので、いずれの種類の負荷に対しても、ノイズなどの影響を同じ度合いで抑制することができる。それにより、フィルタリング処理を施したこれらの負荷に応じて検索される参照用熱発生量を適切に算出でき、その結果、推定される燃料の性状の信頼性をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明を適用した制御装置１を、内燃機関（以下「エンジン」という）３とともに示している。エンジン３は、１番〜４番の気筒＃１〜＃４を有する直列４気筒のディーゼルエンジンであり、車両（図示せず）に搭載されている。このエンジン３では、通常、吸気行程中から圧縮行程中の任意の期間に燃料を噴射するパイロット噴射と、圧縮行程中に燃料を噴射するメイン噴射とを順次、実行する通常燃焼が行われる。
【００２６】
気筒＃１〜＃４にはそれぞれ、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４が設けられている。また、各インジェクタ４の燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射時期ＴＩＮＪは、ＥＣＵ２からの噴射パルス信号ＳＩＮＪによって制御される。
【００２７】
また、気筒＃１には、筒内圧センサ２１が設けられている。筒内圧センサ２１は、圧電素子で構成された、グロープラグ（図示せず）と一体型のものであり、気筒＃１内の圧力の変化量（以下「筒内圧変化量」という）ＤＰを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２８】
エンジン３のクランクシャフト（図示せず）には、マグネットロータが取り付けられており、このマグネットロータとＭＲＥピックアップ（いずれも図示せず）によって、クランク角センサ２２が構成されている。クランク角センサ２２は、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２９】
ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば１°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを求める。ＴＤＣ信号は、ピストン（図示せず）が吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定のクランク角度位置にあることを表す信号である。また、エンジン３には、気筒判別センサ（図示せず）が設けられており、この気筒判別センサは、気筒＃１〜＃４を判別するためのパルス信号を、気筒判別信号としてＥＣＵ２に出力する。
【００３０】
また、エンジン３には、ＥＧＲ管７ａおよびＥＧＲ制御弁７ｂを有するＥＧＲ装置７が設けられている。ＥＧＲ管７ａは、エンジン３の吸気管５および排気管６をつなぐように接続されており、このＥＧＲ管７ａを介して、エンジン３の排ガスの一部がＥＧＲガスとして吸気管５に還流し、気筒＃１〜＃４に流入する。これにより、エンジン３における燃焼温度が低下することによって、排ガス中のＮＯｘが低減される。
【００３１】
ＥＧＲ制御弁７ｂは、ＥＧＲ管７ａに設けられたバタフライ弁と、これを開閉駆動するＤＣモータ（いずれも図示せず）で構成されており、ＤＣモータに供給される電流をＥＣＵ２で制御し、その弁開度をリニアに制御することによって、ＥＧＲガスの量（以下「ＥＧＲ量」という）が制御される。ＥＧＲ制御弁７ｂの開度（以下「ＥＧＲ弁開度」という）ＬＦは、ＥＧＲ弁開度センサ２３によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。
【００３２】
また、エンジン３の吸気管５には過給装置９が設けられている。過給装置９は、ターボチャージャ式の過給機１０と、これに連結されたベーンアクチュエータ１１を有している。過給機１０は、吸気管５のスロットル弁５ａよりも上流側に設けられた回転自在のコンプレッサブレード１０ａと、排気管６の途中に設けられたタービンブレード１０ｂおよび複数の回動自在の可変ベーン１０ｃ（２つのみ図示）と、これらのブレード１０ａ、１０ｂを一体に連結するシャフト１０ｄを有している。排気管６内の排ガスでタービンブレード１０ａが回転駆動されることによって、過給動作が行われる。ベーンアクチュエータ１１は、ＥＣＵ２からの制御信号で制御され、それにより、各可変ベーン１０ｃの開度が変化することによって、過給圧が制御される。
【００３３】
また、排気管６の過給機１０よりも下流側には、上流側から順に、酸化触媒１２およびＤＰＦ１３が設けられている。酸化触媒１２は、排ガス中のＨＣおよびＣＯを酸化し、排ガスを浄化する。ＤＰＦ１３は、排ガス中の煤などのパティキュレート（以下「ＰＭ」という）を捕集することによって、大気中に排出されるＰＭを低減する。また、ＤＰＦ１３の表面には、酸化触媒１２と同様の触媒（図示せず）が担持されている。
【００３４】
ＤＰＦ１３は、排ガスがフィルタの微細な孔を通過する際、排気中の炭素を主成分とするＰＭであるスートを、フィルタ壁の表面およびフィルタ壁中の孔に堆積させることによって捕集する。フィルタ壁の構成材料としては、例えば、炭化珪素などのセラミックスや金属多孔体が使用される。
【００３５】
ＤＰＦ１３のスート捕集能力の限界までスートが堆積すると、排気圧力の上昇を引き起こすので、スートを燃焼させる再生処理が適宜、行われる。この再生処理は、例えば、エンジン３の膨張行程中や排気行程中に燃焼室（図示せず）に燃料を噴射するポスト噴射によって行われる。それにより、排ガス中に未燃燃料を供給し、ＤＰＦ１３を高温状態（例えば６００℃）に制御し、フィルタに堆積したスートを燃焼させることによって、ＤＰＦ１３が再生し、排気管６の通気が確保される。
【００３６】
また、エンジン３の本体には、水温センサ２４が取り付けられている。水温センサ２４は、エンジン３のシリンダブロック（図示せず）内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３７】
吸気管５および排気管６には、エアフローセンサ２５および排気温センサ２６が、それぞれ設けられている。前者２５は吸入空気量ＱＡを、後者２６は、排気温ＴＥを、それぞれ検出し、それらの検出信号は、ＥＣＵ２に出力される。
【００３８】
また、ＥＣＵ２には、油温センサ２７、アクセル開度センサ２８および車速センサ２９からそれぞれ、エンジン３の潤滑油の温度（以下「油温」という）ＴＯＩＬ、アクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰ、および車速ＶＰを表す検出信号が、出力される。
【００３９】
ＥＣＵ２は、本実施形態において、熱発生量算出手段および燃料性状推定手段を構成するものであり、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２１〜２９からの検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、以下に述べるセタン価ＣＥＴの算出処理を含むエンジン３の制御を実行する。
【００４０】
図２は、第１実施形態によるセタン価ＣＥＴの算出処理を示している。本処理は、燃料の性状としてセタン価を算出するものであり、所定の周期で実行される。まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、燃料を給油した直後か否かを判別する。この答がＹＥＳのときには、後述するアイドル時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＩ、アイドル時セタン価暫定算出フラグＦ＿ＣＥＴＩＩＮＴ、低負荷時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＬ、および中高負荷時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＨを、それぞれ「０」にリセットする（ステップ２）。
【００４１】
次に、ステップ３において、セタン価ＣＥＴを所定の暫定セタン価ＣＥＴＢＡＳＥ（例えば４５）に設定し、本処理を終了する。これにより、エンジン３は、給油直後には、暫定セタン価ＣＥＴＢＡＳＥに応じて制御される。
【００４２】
一方、上記ステップ１の答がＮＯのときには、給油時以後におけるエンジン３の運転時間ＴＦＵＥＬが所定時間ＴＦＵＥＬＲＥＦ以上か否かを判別する（ステップ４）。この答がＮＯのときには、給油後におけるエンジン３の運転時間が短く、燃料タンクとエンジン３の間の配管などに存在する燃料が、給油した燃料に完全に入れ替わっていない可能性があるとして、セタン価ＣＥＴの算出は行わず、前記ステップ３を経て本処理を終了する。
【００４３】
一方、前記ステップ４の答がＹＥＳのときには、エンジン３がアイドル運転中であるか否かを判別する（ステップ５）。この判別では、車速ＶＰおよびアクセル開度ＡＰがいずれもほぼ値０であるときに、アイドル運転中であるとされる。この答がＮＯのときには、車速ＶＰが第１所定車速ＶＰ１（例えば６０ｋｍ／ｈ）よりも小さいか否かを判別する（ステップ６）。この答がＹＥＳで、ＶＰ＜ＶＰ１のときには、セタン価ＣＥＴの算出を行わず、後述するステップ１６に進み、本処理を終了する。
【００４４】
一方、ステップ６の答がＮＯのときには、車速ＶＰが第１所定車速ＶＰ１よりも大きな第２所定車速ＶＰ２（例えば８０ｋｍ／ｈ）よりも大きいか否かを判別する（ステップ７）。この答がＹＥＳで、ＶＰ＞ＶＰ２のときには、エンジン３が中高負荷領域にあるとして、ステップ８において中高負荷時セタン価ＣＥＴＨを算出した後、ステップ１６に進み、本処理を終了する。
【００４５】
図３は、この中高負荷時セタン価ＣＥＴＨ（燃料の性状）の算出処理を示している。本処理は、図４に示すパイロット噴射の開始時期ＴＩＮＪ１と算出終了時期ＴＩＮＪ２で規定される所定の算出区間ＲＤＥＴ１において、パイロット噴射に伴う熱発生量を算出し、算出した熱発生量に基づいて、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨを算出するものである。本処理はＣＲＫ信号の発生に同期して、クランク角１°ごとに実行される。
【００４６】
この処理では、まず、ステップ２１において、算出中フラグＦ＿ＣＡＬＨが「１」であるか否かを判別する（ステップ２１）。この答がＮＯで、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨの算出中でないときには、今回のクランク角度ＣＡがパイロット噴射の開始時期（以下「噴射開始時期」という）ＴＩＮＪ１に等しいか否かを判別する（ステップ２２）。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。
【００４７】
一方、ステップ２２の答がＹＥＳのときには、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨの算出を開始するものとして、後述する算出カウンタＣＮＴＨおよび熱発生量ＱＨＲＨを、それぞれ値０にリセットする（ステップ２３、２４）とともに、算出中フラグＦ＿ＣＡＬＨを「１」にセットし（ステップ２５）、ステップ２６に進む。これにより、次回以降のループにおいて、上記ステップ２１の答がＹＥＳになり、その場合には、上記ステップ２２〜２５をスキップして、ステップ２６に進む。
【００４８】
このステップ２６では、次式（１）によって、熱発生率ｄＱＨＲＨ（単位クランク角当たりの熱発生量 ）を算出する。
ｄＱＨＲＨ ＝ ｋ／（ｋ−１）×Ｐθ×１０００×ｄＶθ
＋１／（ｋ−１）×ＤＰ×１０００×Ｖθ ……（１）
ｄＱＨＲＨ：熱発生率（Ｊ／ｄｅｇ）
ｋ：混合気の比熱比
Ｐθ：筒内圧の絶対値（ｋＰａ）
ｄＶθ：筒内容積上昇率（ｍ3／ｄｅｇ）
Ｖθ：筒内容積（ｍ3）
ＤＰ：筒内圧変化量（ｋＰａ／ｄｅｇ）
ここで、比熱比ｋは所定値（例えば１．３９）に設定されている。また、Ｐθ、ｄＶθおよびＶθは、いずれもクランク角度位置に応じて定まる値であり、ＤＰは筒内圧センサ２１による検出値である。
【００４９】
次いで、熱発生量ＱＨＲＨの前回値に、算出した熱発生率ｄＱＨＲＨを加算することにより、噴射開始時期ＴＩＮＪ１から今回までに発生した総熱量である熱発生量ＱＨＲＨを算出する（ステップ２７）。次に、算出カウンタＣＮＴＨをインクリメントし（ステップ２８）、算出カウンタＣＮＴＨが所定値ＣＮＴＨＲＥＦに達したか否かを判別する（ステップ２９）。所定値ＣＮＴＨＲＥＦは、算出区間ＲＤＥＴ１の長さに相当する値（例えば１０）に設定されている。したがって、この答がＮＯのときには本処理を終了する一方、ＹＥＳのときには、算出区間ＲＤＥＴ１が終了したとして、上記ステップ２７で算出した熱発生量ＱＨＲＨと、車速ＶＰに基づき、図５に示すＣＥＴＨマップに従って、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨを算出する（ステップ３０）。
【００５０】
このＣＥＴＨマップでは、第２所定車速ＶＰ２用と、それよりも大きな第３所定車速ＶＰ３（例えば１００ｋｍ／ｈ）用の計２つのテーブルが用意されている。各テーブルでは、熱発生量ＱＨＲＨが大きいほど、セタン価ＣＥＴＨはより大きな値に設定されている。これは、セタン価が大きいほど、燃料が燃焼しやすく、一定期間内にパイロット噴射に伴う燃焼によって発生する熱発生量がより大きくなるためである。また、２つのテーブルを比較すると、同じ熱発生量ＱＨＲＨに対して、車速ＶＰが大きい第３所定車速ＶＰ３用のテーブルの方が、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨはより小さな値に設定されている。これは、セタン価が同じ場合、車速ＶＰが大きく、すなわち負荷が高いほど、熱発生量が大きくなるためである。なお、車速ＶＰが第２所定車速ＶＰ２および第３所定車速ＶＰ３に一致しない場合には、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨは、補間計算により求められる。
【００５１】
図３に戻り、ステップ３０に続くステップ３１では、算出中フラグＦ＿ＣＡＬＨを「０」にリセットするとともに、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨの算出が完了したことを表すために、中高負荷時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＨを「１」にセットし（ステップ３２）、本処理を終了する。
【００５２】
図２に戻り、前記ステップ７の答がＮＯで、ＶＰ１≦ＶＰ≦ＶＰ２のときには、エンジン３が低負荷領域にあるとして、中高負荷時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＨ、および低負荷時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＬが「１」であるか否かをそれぞれ判別する（ステップ９、１０）。これらのいずれかの答がＹＥＳで、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨまたは低負荷時セタン価ＣＥＴＬの算出がすでに完了しているときには、ステップ１６に進み、本処理を終了する。
【００５３】
一方、上記ステップ９、１０の答がいずれもＮＯのときには、ＥＧＲ制御弁７ｂを閉弁側に制御することによって、セタン価算出時用の所定のＥＧＲ量ＱＥＧＲになるように、ＥＧＲ量を減量する（ステップ１１）。このセタン価算出時用のＥＧＲ量ＱＥＧＲは、通常のＥＧＲ量に対して所定の比率（例えば８０％）に設定されている。
【００５４】
次いで、上記のＥＧＲの減量制御後、所定時間（例えば５〜１０ｓｅｃ）が経過したか否かを判別する（ステップ１２）。この答がＮＯのときには、ステップ１６に進む一方、ＹＥＳのときには、ＥＧＲ量がセタン価算出時用のＥＧＲ量ＱＥＧＲに収束したとして、ステップ１３において低負荷時セタン価ＣＥＴＬを算出した後、ステップ１６に進み、本処理を終了する。
【００５５】
図６は、この低負荷時セタン価ＣＥＴＬ（燃料の性状）の算出処理を示している。この処理は、前述した中高負荷時セタン価ＣＥＴＨの算出処理とほぼ同じ処理内容を有しており、前記ステップ２１〜３２と同様にステップ４１〜５２を実行することにより、熱発生量ＱＨＲＬに基づいて低負荷時セタン価ＣＥＴＬを算出するとともに、その算出が完了したときに、低負荷時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＬが「１」にセットされる。
【００５６】
図７は、本処理のステップ５０において、低負荷時セタン価ＣＥＴＬを算出するのに用いられるＣＥＴＬテーブルを示している。このテーブルでは、熱発生量ＱＨＲＬが大きいほど、低負荷時セタン価ＣＥＴＬはより小さな値に設定されている。なお、同図の破線は、ＥＧＲの減量制御を行わない場合のセタン価と熱発生量との関係を参考として示したものである。すなわち、エンジン３が低負荷領域にあるときに、本来、熱発生量が小さいので、セタン価に対して熱発生量は比較的緩やかに変化する。本実施形態では、前記ステップ１１でＥＧＲの減量制御が行われることにより、各気筒に吸入される吸気に占める新気の割合が大きくなり、一定期間内にパイロット噴射に伴う燃焼によって発生する熱発生量が増大する結果、低負荷時セタン価ＣＥＴＬに対して熱発生量ＱＨＲＬがより大きく変化する関係になっており、ＣＥＴＬテーブルは、このような関係に基づいて設定されている。
【００５７】
以上のように、車速ＶＰ＞第２所定車速ＶＰ２であるエンジン３の中高負荷領域では、筒内圧変化量ＤＰに応じて、熱発生量ＱＨＲＨを算出する（ステップ２６，２７）とともに、算出した熱発生量ＱＨＲＨと車速ＶＰに応じて、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨを算出する（ステップ３０）ので、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨを精度良く推定することができる。
【００５８】
また、第１所定車速ＶＰ１≦車速ＶＰ≦第２所定車速ＶＰ２であるエンジン３の低負荷領域では、筒内圧変化量ＤＰに応じて、熱発生量ＱＨＲＬを算出する（ステップ４６，４７）とともに、算出した熱発生量ＱＨＲＬに基づいて、低負荷時セタン価ＣＥＴＬを算出する（ステップ５０）。また、この低負荷時セタン価ＣＥＴＬの算出に先立ってＥＧＲ量を減量する（ステップ１１）ことによって、熱発生量ＱＨＲＬをより大きくし、その結果、セタン価の違いに応じた熱発生量ＱＨＲＬの差をより大きくすることができるので、熱発生量ＱＨＲＬに基づく低負荷時セタン価ＣＥＴＬの算出をより精度良く行うことができる。
【００５９】
図２に戻り、前記ステップ５の答がＹＥＳで、エンジン３がアイドル運転中のときには、アイドル時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＩが「１」であるか否かを判別する（ステップ１４）。この答がＹＥＳで、アイドル時セタン価ＣＥＴＩの算出がすでに完了しているときには、ステップ１６に進む一方、ＮＯのときにはステップ１５において、アイドル時セタン価ＣＥＴＩを算出した後、ステップ１６に進み、本処理を終了する。
【００６０】
図８は、このアイドル時セタン価ＣＥＴＩの算出処理を示している。本処理は、気筒＃１において予混合燃焼を実行しながら、基準着火時期ＣＡＦＭＭと実着火時期ＣＡＦＭとの差に応じて、アイドル時セタン価ＣＥＴＩを算出するものである。この処理は、気筒＃１のＣＲＫ信号の発生に同期して実行される。
【００６１】
まず、ステップ６１では、エンジン３の所定の運転条件が成立しているか否かを判別する。この所定の運転条件として、例えば、排気温ＴＥが所定温度ＴＥＲＥＦ（例えば９０℃）以上であり、かつエンジン水温ＴＷまたは油温ＴＯＩＬが、エンジン３の暖機状態を表す所定温度ＴＵＰ（例えば８０℃）以上であることが設定されている。
【００６２】
上記ステップ６１の答がＮＯのときには、アイドル時セタン価ＣＥＴＩの算出の実行条件が成立していないとして、本処理を終了する一方、ＹＥＳのときには、気筒＃１において予混合燃焼を実行する（ステップ６２）。具体的には、気筒＃１のパイロット噴射を停止するとともに、メイン噴射用の燃料噴射量ＱＩＮＪ＃１を、通常燃焼時よりも小さな一定の所定値ＱＲＥＦに設定する。そして、燃料噴射時期ＴＩＮＪ１を、通常燃焼時よりも進角側に設定することによって、気筒＃１において、燃料の噴射後、遅れを伴って燃料が燃焼する、いわゆる予混合燃焼が行われる。
【００６３】
次いで、上記ステップ６２の実行後、所定時間が経過したか否かを判別する（ステップ６３）。この答がＮＯのときには本処理を終了する一方、ＹＥＳのときには、気筒＃１における予混合燃焼による燃焼状態が安定したとして、算出中フラグＦ＿ＣＥＴＩが「１」であるか否かを判別する（ステップ６４）。この答がＮＯのときには、アイドル時セタン価ＣＥＴＩの算出を開始するものとして、算出カウンタＣＮＴＩおよびアイドル時セタン価ＣＥＴＩをそれぞれ値０にリセットする（ステップ６５、６６）とともに、算出中フラグＦ＿ＣＡＬＩを「１」にセットした（ステップ６７）後、ステップ６８に進む。ステップ６７の実行により、次回以降のループにおいて、上記ステップ６４の答がＹＥＳになり、その場合には、上記ステップ６５〜６７をスキップし、ステップ６８に進む。
【００６４】
このステップ６８では、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、ＣＡＦＭＭマップ（図示せず）を検索することによって、基準着火時期ＣＡＦＭＭを算出する。要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。
【００６５】
このＣＡＦＭＭマップは、所定のセタン価（例えば５７）の燃料を予混合燃焼により燃焼させたときに得られる着火時期を、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、基準着火時期ＣＡＦＭＭとして設定したものである。また、基準着火時期ＣＡＦＭＭは、クランク角度位置で表される。
【００６６】
次いで、気筒＃１における実着火時期ＣＡＦＭを検出する（ステップ６９）。この実着火時期ＣＡＦＭの検出は、例えば図９に示すようにして行われる。すなわち、クランク角度位置ＣＡＩＭでインジェクタ４への噴射パルス信号ＳＩＮＪが出力された後、筒内圧変化量ＤＰが所定のしきい値ＤＰＰを超えたときのクランク角度位置を、実着火時期ＣＡＦＭとして検出する。なお、実着火時期ＣＡＦＭの検出は、噴射パルス信号ＳＩＮＪの出力後、所定の角度範囲ＲＤＥＴ２（例えば１０°）内において行われる。
【００６７】
次いで、上記のようにして求めた基準着火時期ＣＡＦＭＭから実着火時期ＣＡＦＭを減算することによって、着火遅れ角ＤＣＡを算出する（ステップ７０）。次いで、算出した着火遅れ角ＤＣＡに応じて、アイドル時セタン価ＣＥＴＩを算出し（ステップ７１）、本処理を終了する。具体的には、まず、着火遅れ角ＤＣＡを、そのときのエンジン回転数ＮＥを用いて着火遅れ時間ＴＤＦＭに換算し、次いで、着火遅れ時間ＴＤＦＭに応じ、図１０に示すＣＥＴＴテーブルを検索することによって、セタン価の暫定値ＣＥＴＴを算出する。このＣＥＴＴテーブルでは、暫定値ＣＥＴＴは、着火遅れ時間ＴＤＦＭが大きいほど、より小さな値に設定されている。次に、算出した暫定値ＣＥＴＴとセタン価の前回値ＣＥＴＩＺを加重平均することによって、今回のアイドル時セタン価ＣＥＴＩを算出する。
【００６８】
次いで、アイドル時セタン価ＣＥＴＩの算出中であることを表すために、アイドル時セタン価暫定算出フラグＦ＿ＣＥＴＩＩＮＴを「１」にセットする（ステップ７２）。次に、算出カウンタＣＮＴＩをインクリメントし（ステップ７３）、算出カウンタＣＮＴＩが所定値ＣＮＴＩＲＥＦ（例えば１０）に達したか否かを判別する（ステップ７４）。この答がＮＯのときには本処理を終了する一方、ＹＥＳのときには、算出中フラグＦ＿ＣＡＬＩおよびアイドル時セタン価暫定算出フラグＦ＿ＣＥＴＩＩＮＴを、それぞれ「０」にリセットする（ステップ７５，７６）とともに、アイドル時セタン価ＣＥＴＩの算出が完了したことを表すために、アイドル時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＩを「１」にセットし（ステップ７７）、本処理を終了する。
【００６９】
以上のように、アイドル時セタン価ＣＥＴＩの算出中は、気筒＃１において予混合燃焼が行われる。予混合燃焼中には、燃料のセタン価ＣＥＴの違いによる着火時期の差が大きくなるので、着火遅れに基づくアイドル時セタン価ＣＥＴＩの算出を精度良く行うことができる。
【００７０】
図２に戻り、前記ステップ８、１３または１５などに続くステップ１６において、セタン価ＣＥＴを決定した後、本処理を終了する。このセタン価ＣＥＴの決定は、以下のようにして行われる。アイドル時セタン価ＣＥＴＩ、低負荷時セタン価ＣＥＴＬおよび中高負荷時セタン価ＣＥＴＨの算出がいずれも完了していないときには、セタン価ＣＥＴは、前記ステップ３で設定した暫定セタン価ＣＥＴＢＡＳＥに維持される。一方、上記３種類のセタン価ＣＥＴＩ、ＣＥＴＬ、ＣＥＴＨのいずれかの算出が完了しているときには、算出が完了したものをセタン価ＣＥＴとして設定する。
【００７１】
また、上記３種類のセタン価ＣＥＴＩ、ＣＥＴＬ、ＣＥＴＨのうち、複数のセタン価が算出されているときには、より信頼性の高いものをセタン価ＣＥＴとして設定する。例えば、低負荷時セタン価ＣＥＴＬは、前述したようにＥＧＲの減量制御を行いながら算出されるため、信頼性が比較的低いと判断されることから、アイドル時セタン価ＣＥＴＩまたは中高負荷時セタン価ＣＥＴＨを優先して採用する。以上のようにして算出されたセタン価ＣＥＴは、燃料噴射量ＱＩＮＪや燃料噴射時期ＴＩＮＪの制御に用いられる。
【００７２】
図１１および図１２は、パイロット噴射に伴う燃焼（以下「パイロット燃焼」という）の結果、エンジン３から排出されるスートの量と、熱発生量ＱＨＲおよび車速ＶＰとの関係を示しており、これらは実験によって求められる。図１１は、ＥＧＲ量を減量せずにパイロット燃焼を行った場合を示しており、車速ＶＰが８０ｋｍ／ｈよりも大きいときには、熱発生量ＱＨＲの増大に伴って、スート量もまた、比較的急激に増大する。したがって、熱発生量ＱＨＲ、ひいては筒内圧変化量ＤＰに応じて、セタン価ＣＥＴの推定とともに、スート量を精度良く推定することができる。一方、車速ＶＰが８０ｋｍ／ｈ以下のときには、熱発生量ＱＨＲとスート量との相関性は小さく、熱発生量ＱＨＲが増大しても、スート量の増加量はわずかであるので、筒内圧変化量ＤＰに応じてスート量を精度良く推定することは困難である。
【００７３】
図１２は、図２の前記ステップ１１のようにＥＧＲ量の減量制御を行い、熱発生量ＱＨＲを増大させた場合のスート量と熱発生量ＱＨＲの関係を示している。この場合、新気量の割合が増大し、燃焼状態が高負荷時の状態に近づくので、上述した図１１の場合と比較して、車速ＶＰが８０ｋｍ／ｈ以下のときでも、熱発生量ＱＨＲの増大に伴ってスート量が比較的急に増大する。その結果、筒内圧変化量ＤＰに応じて、スート量の推定を精度良く行うことが可能になる。
【００７４】
以上のように、筒内圧変化量ＤＰに応じてスート量を推定することができるので、推定したスート量に応じて、スート量を低減するためのエンジン３の制御や、再生処理のタイミングの決定などのＤＰＦ１３の再生制御を適切に行うことが可能になる。
【００７５】
図１３は、第２実施形態によるセタン価ＣＥＴの算出処理を示している。なお、同図において、図２に示した第１実施形態のＣＥＴ算出処理と同じ処理内容については、同じステップ番号を付している。図２との比較から明らかなように、本処理は、基本的に、図２のＣＥＴ算出処理におけるステップ６〜１３をステップ８８に置き換えたものである。具体的には、第１実施形態では、上記のステップ６〜１３において、低負荷時セタン価ＣＥＴＬおよび中高負荷時セタン価ＣＥＴＨが算出されるのに対し、本実施形態では、ステップ８８において、走行時セタン価として、ＣＥＴＤが算出される。このため、図２のステップ２に相当する本処理のステップ８２では、低負荷時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＬおよび中高負荷時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＨに代えて、走行時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＤが「０」にリセットされる。
【００７６】
図１４は、上記ステップ８８で実行される走行時セタン価ＣＥＴＤ（燃料の性状）の算出処理を示している。本処理は、ＣＲＫ信号の発生に同期して、クランク角１°ごとに実行される。
【００７７】
本処理では、まず、前述した図３の処理のステップ２１〜２９と同様に、ステップ９１〜９９を実行し、算出区間ＲＤＥＴ１における熱発生量ＱＨＲＤを算出する。次いで、エンジン３が所定の定常運転状態にあるか否かを判別する（ステップ１００）。具体的には、車速ＶＰ、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ、アクセル開度ＡＰ、実際の過給圧と目標過給圧との偏差、および実際の新気量と目標新気量との偏差がいずれも、それぞれの所定の範囲内にあるときに、エンジン３が所定の定常運転状態にあると判別される。
【００７８】
この答がＹＥＳのときには、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、図１５に示す３つの熱発生量マップから、参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜ＱＨＲＤＲＥＦ３をそれぞれ検索する（ステップ１０１）。これらの熱発生量マップは、互いに異なる所定の第１〜第３セタン価ＣＥＴ１〜ＣＥＴ３（例えば４６、５０、５５）の燃料を用いてエンジンを運転したときに、算出区間ＲＤＥＴ１に相当する一定区間内に１つの気筒内に発生する熱発生量を、あらかじめ実験により求め、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じてマップ化し、参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３として、ＥＣＵ２のＲＯＭに記憶したものである。
【００７９】
次いで、上記のように検索した参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３と、これらに対応する第１〜第３セタン価ＣＥＴ１〜ＣＥＴ３との組み合わせから、図１６に示す走行時暫定セタン価ＣＥＴＤＩＮＴを求めるためのテーブルを作成する（ステップ１０２）。具体的には、同図に示すように、第１〜第３セタン価ＣＥＴ１〜ＣＥＴ３と、参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜ＱＨＲＤＲＥＦ３との各組み合わせから成る３つの点（ＱＣ１〜ＱＣ３）をテーブル上にプロットし、点ＱＣ１と点ＱＣ２の間、および点ＱＣ２と点ＱＣ３の間をそれぞれ補間することによって、熱発生量ＱＨＲＤと走行時暫定セタン価ＣＥＴＤＩＮＴの関係を表すテーブルを作成する。
【００８０】
次に、図１６に示すように、作成したテーブルを用い、前記ステップ９７で算出した熱発生量ＱＨＲＤに応じて、走行時暫定セタン価ＣＥＴＤＩＮＴを算出する（ステップ１０３）。なお、熱発生量ＱＨＲＤが参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３に一致しない場合には、走行時暫定セタン価ＣＥＴＤＩＮＴは、補間計算により求められる。
【００８１】
次いで、走行時暫定セタン価ＣＥＴＤＩＮＴにフィルタリング処理を施すことにより、走行時セタン価ＣＥＴＤを算出する（ステップ１０４）。具体的には、次式（２）によって算出する。
ＣＥＴＤ←Ｋ・ＣＥＴＤＩＮＴ＋（１−Ｋ）・ＣＥＴＤ（ｎ−１）……（２）
ここで、Ｋ（フィルタ特性）は１．０未満の所定の重み係数である。この式（２）から明らかなように、重み係数Ｋを用い、今回求めた走行時暫定セタン価ＣＥＴＤＩＮＴと走行時セタン価の前回値ＣＥＴＤ（ｎ−１）との加重平均を行うことにより、走行時セタン価ＣＥＴＤが算出される。
【００８２】
次に、走行時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＤを「１」にセットする（ステップ１０５）とともに、算出中フラグＦ＿ＣＡＬＤを「０」にリセットし（ステップ１０６）、本処理を終了する。一方、前記ステップ１００の答がＮＯで、エンジン３が所定の定常運転状態にないときには、ステップ１０６を経て、本処理を終了する。
【００８３】
図１３に戻り、ステップ８９では、前記ステップ７で求めたアイドル時セタン価ＣＥＴＩと、ステップ８８で求めた走行時セタン価ＣＥＴＤなどに基づいて、セタン価ＣＥＴを決定し、本処理を終了する。このセタン価ＣＥＴの決定は、基本的に、図２のステップ１６と同様に行われる。特に、アイドル時セタン価ＣＥＴＩおよび走行時セタン価ＣＥＴＤの両方の算出が完了しているときには、前者ＣＥＴＩをセタン価ＣＥＴとして設定する。これは、エンジン３のアイドル運転時には、燃焼状態が安定しているので、そのときに算出されるアイドル時セタン価ＣＥＴＩは、より信頼性が高いと判断されるからである。
【００８４】
以上のように、本実施形態によれば、第１〜第３セタン価ＣＥＴ１〜ＣＥＴ３に対応する参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３を、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じてあらかじめ記憶する。そして、第１〜第３セタン価ＣＥＴ１〜ＣＥＴ３と、検出された実際のエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて得られた３つの参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３から、テーブルを作成するとともに、作成したテーブルを用い、実際の圧力変化量ＤＰに応じて算出された熱発生量ＱＨＲＤに応じて、走行時セタン価ＣＥＴＤを算出する。したがって、エンジン３の様々な運転状態において、走行時セタン価ＣＥＴＤをより精度良く推定することができる。
【００８５】
また、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて決定した走行時暫定セタン価ＣＥＴＤＩＮＴに対し、加重平均によるフィルタリング処理を施すことにより、ノイズによる影響を抑制でき、走行時セタン価ＣＥＴＤを精度良く推定することができる。さらに、エンジン３が所定の定常運転状態にあることを条件として、走行時セタン価ＣＥＴＤを推定するので、運転状態の変化による影響を抑制しながら、熱発生量ＱＨＲＤを適切に算出でき、したがって、熱発生量ＱＨＲＤに応じて、走行時セタン価ＣＥＴＤをより精度良く推定することができる。
【００８６】
また、エンジン３の負荷として、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤという２種類のパラメータに応じて、参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３が検索されるので、負荷を表すパラメータが１種類の場合よりも、適正な参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３を算出でき、走行時セタン価ＣＥＴＤの信頼性をさらに向上させることができる。
【００８７】
図１７は、図１４のＣＥＴＤ算出処理の変形例を示している。同図において、図１４のＣＥＴＤ算出処理と同じ処理内容については、同じステップ番号を付している。この変形例では、図１４のステップ１０１〜１０４に代えて、ステップ１１１〜１１４を実行する。
【００８８】
まず、ステップ１１１では、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤおよび熱発生量ＱＨＲＤのそれぞれのフィルタ値ＮＥＯｕｔ、ＰＭＣＭＤＯｕｔおよびＱＨＲＤＯｕｔを算出する。具体的には、互いに同じ重み係数Ｋをそれぞれ用い、前記ステップ１０４と同様に、それぞれの今回値と前回値との加重平均値をフィルタ値として算出する。
【００８９】
次いで、前記ステップ１０１およびステップ１０２と同様に、算出したフィルタ値ＮＥＯｕｔおよびＰＭＣＭＤＯｕｔに応じて、図１５の熱発生量マップから、第１〜第３セタン価ＣＥＴ１〜ＣＥＴ３に対応する参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３を検索する（ステップ１１２）とともに、これらに応じて、テーブルを作成する（ステップ１１３）。次に、上記ステップ１１１で算出した熱発生量ＱＨＲＤのフィルタ値ＱＨＲＤＯｕｔに応じ、作成したテーブルを検索することにより、走行時セタン価ＣＥＴＤを算出する（ステップ１１４）。そして、ステップ１０５およびステップ１０６を経て、本処理を終了する。
【００９０】
以上のように、本処理によれば、検出されたエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに対して加重平均によるフィルタリング処理が施され、得られたフィルタ値ＮＥＯｕｔおよびＰＭＣＭＤＯｕｔに基づき、参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３が検索される。それにより、エンジン回転数ＮＥの検出値などに含まれるノイズなどの影響が抑制される結果、参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３をより適切に算出でき、したがって、それらに応じて、走行時セタン価ＣＥＴＤを精度良く推定することができる。
【００９１】
また、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに対し、互いに同じ重み係数Ｋを用いて加重平均を行うので、両者のノイズなどの影響を同じ度合いで抑制することができる。それにより、フィルタ値ＮＥＯｕｔ、ＰＭＣＭＤＯｕｔに応じて検索される参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３をより適切に算出でき、その結果、走行時セタン価ＣＥＴＤの信頼性をさらに向上させることができる。
【００９２】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、セタン価の算出のための筒内圧変化量ＤＰの検出を、気筒＃１についてのみ行っているが、他の１つの気筒についてのみ、または、２以上の気筒について行ってもよい。また、実施形態では、セタン価を、パイロット噴射に伴う熱発生量に応じて算出しているが、メイン噴射に伴う熱発生量に応じて算出してもよい。
【００９３】
また、実施形態では、燃料の性状として、セタン価を推定しているが、これに限定されることなく、実施形態と同様にして、エンジンの負荷や熱発生量などに応じて、燃料に含まれるアロマ（芳香族炭化水素）の量を推定してもよい。
【００９４】
また、第１実施形態では、内燃機関の負荷を表すパラメータとして、車速ＶＰを用いているが、これに限定されることなく、他の適当なパラメータ、たとえば吸入空気量ＱＡなどを用いてもよい。また、第２実施形態では、内燃機関の負荷を表すパラメータとして、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤを用いているが、他の適当なパラメータを用いてもよい。
【００９５】
また、第２実施形態では、参照用熱発生量を検索するための熱発生量マップとして、セタン価ごとの３つの熱発生量マップを用意しているが、その数をより多くしてもよく、それにより、より多くの参照用熱発生量に応じてテーブルをより適切に作成でき、走行時セタン価ＣＥＴＤの精度をさらに向上させることができる。
【００９６】
また、第２実施形態では、エンジン回転数ＮＥなどのフィルタリング処理を加重平均によって行っているが、これに代えて、例えば機械的なフィルタによって行ってもよい。また、上記の加重平均を行うための重み係数Ｋとして、所定値を用いているが、エンジン３の運転状態などに応じて、重み係数Ｋを変更してもよい。
【００９７】
また、熱発生量の算出を、実施形態で示した方法に限定されることなく、他の任意の方法で行ってもよい。また、本発明は、船外機のような船舶推進機用エンジンを含む、様々な産業用の内燃機関に用いることができる。その他、細部の構成を、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明による制御装置およびエンジンなどを示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態によるセタン価ＣＥＴの算出処理を示すフローチャートである。
【図３】図２のステップ８における中高負荷時セタン価ＣＥＴＨの算出処理を示すフローチャートである。
【図４】通常燃焼モードにおけるクランク角度と熱発生率の関係を示す図である。
【図５】図３の処理で用いられるＣＥＴＨマップの一例である。
【図６】図２のステップ１３における低負荷時セタン価ＣＥＴＬの算出処理を示すフローチャートである。
【図７】図６の処理で用いられるＣＥＴＬテーブルの一例である。
【図８】図２のステップ１５におけるアイドル時セタン価ＣＥＴＩの算出処理を示すフローチャートである。
【図９】実着火時期ＣＡＦＭの検出方法を説明するための図である。
【図１０】図８の処理で用いられるＣＥＴＴテーブルの一例である。
【図１１】熱発生量ＱＨＲとスート量の車速ＶＰに応じた関係を示す図である。
【図１２】ＥＧＲ量を減量した場合の熱発生量ＱＨＲとスート量の車速ＶＰに応じた関係を示す図である。
【図１３】第２実施形態によるセタン価ＣＥＴの算出処理を示すフローチャートである。
【図１４】図１３の処理において実行される走行時セタン価ＣＥＴＤの算出処理を示すフローチャートである。
【図１５】第１〜第３セタン価にそれぞれ対応する３つの熱発生量マップである。
【図１６】図１４の処理において作成される走行時暫定セタン価ＣＥＴＤＩＮＴを求めるためのテーブルの一例である。
【図１７】図１４のＣＥＴＤ算出処理の変形例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９９】
１ 制御装置
２ ＥＣＵ（熱発生量算出手段、セタン価推定手段、熱発生量記憶手段、
暫定決定手段）
３ 内燃機関
７ ＥＧＲ装置（排ガス還流手段）
７ｂ ＥＧＲ制御弁（排ガス還流量低減手段）
２１ 筒内圧センサ（圧力変化量検出手段）
２２ クランク角センサ（負荷検出手段）
２８ アクセル開度センサ（負荷検出手段）
２９ 車速センサ（負荷検出手段）
＃１〜＃４ 気筒
ＤＰ 圧力変化量
ＶＰ 車速（内燃機関の負荷）
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の負荷）
ＰＭＣＭＤ 要求トルク（内燃機関の負荷）
ＱＨＲＬ 熱発生量
ＱＨＲＨ 熱発生量
ＱＨＲＤ 熱発生量
ＱＥＧＲ ＥＧＲ量（排ガス還流量）
ＣＥＴＬ 低負荷時セタン価（燃料の性状）
ＣＥＴＨ 中高負荷時セタン価（燃料の性状）
ＣＥＴＤ 走行時セタン価（燃料の性状）
ＣＥＴ１〜３ 第１〜第３セタン価（所定の性状）
ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３ 参照用熱発生量
ＣＥＴＤＩＮＴ 走行時暫定セタン価（暫定的に決定した燃料の性状）
ＮＥＯｕｔ フィルタ値（フィルタリング処理を施した内燃機関の負荷）
ＰＭＣＭＤＯｕｔ フィルタ値（フィルタリング処理を施した内燃機関の負荷）
Ｋ 重み係数（フィルタリング特性）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この制御装置は、車両のディーゼルエンジンに適用されており、アイドル運転状態において、パイロット噴射およびメイン噴射の実行中に、燃料のセタン価を推定する。セタン価の推定は、筒内圧センサによって検出された燃焼室内の圧力と、クランク角センサの検出値から算出された燃焼室の容積とに応じて算出される熱発生量パラメータに基づいて、以下のように行われる。
【０００３】
まず、パイロット噴射による燃料噴射量を制御することによって、メイン噴射の開始時までの期間における熱発生量パラメータの最大値と最小値との差を所定量に調整する。次に、メイン噴射を所定の条件で実行し、メイン噴射によって熱発生量パラメータが上昇を開始した時点からの所定のクランク角度区間において算出した熱発生量パラメータの上昇率を複数回、算出し、複数の熱発生量パラメータの上昇率の平均値に応じて、セタン価の推定値が算出される。
【０００４】
以上のように、上記の制御装置では、燃焼室内の圧力に応じて算出される熱発生量パラメータに基づいて、セタン価が算出される。しかし、アイドル運転以外のエンジンの運転状態では、負荷などに応じて燃焼室内の圧力が変動し、それに応じて、熱発生量パラメータも変動する結果、セタン価の推定値がずれてしまい、燃料のセタン価を精度良く推定することができない。
【０００５】
このため、セタン価の推定をアイドル運転中に限って行うようにすると、例えば、燃料を補給した直後に、アイドル運転をほとんど実行することなく車両が発進した場合には、次にアイドル運転が実行されるまで、セタン価の推定を行えない。このため、補給された燃料のセタン価が補給前に用いていた燃料のセタン価と異なる場合、次にアイドル運転が実行されるまで、実際のセタン価と異なる推定値に応じて、エンジン制御が行われてしまう。その結果、燃料の実際の着火時期が変動することにより、ノイズや振動が増大し、あるいは排ガス特性が悪化するなどの不具合が発生してしまう。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、アイドル運転以外の運転状態においても、燃料の性状を精度良く推定することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３４４５５０号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関（実施形態における（以下、本項において同じ）エンジン３）の気筒＃１内の圧力の変化量を圧力変化量ＤＰとして検出する圧力変化量検出手段（筒内圧センサ２１）と、検出された圧力変化量ＤＰに応じて、気筒＃１内に発生した熱量を熱発生量ＱＨＲＬ，ＱＨＲＨ、ＱＨＲＤとして算出する熱発生量算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ２６，２７、図６のステップ４６，４７）と、内燃機関の負荷（車速ＶＰ、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ）を検出する負荷検出手段（車速センサ２９、クランク角センサ２２、アクセル開度センサ２８）と、算出された熱発生量ＱＨＲＬ，ＱＨＲＨおよび検出された内燃機関の負荷に基づき、燃料の性状（低負荷時セタン価ＣＥＴＬ、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨ、走行時セタン価ＣＥＴＤ）を推定する燃料性状推定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ３０、図６のステップ５０、図１４のステップ１０４、図１７のステップ１１４）と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
この内燃機関の制御装置によれば、圧力変化量検出手段により、気筒内の圧力の変化量が圧力変化量として検出され、検出された圧力変化量に応じて、気筒内に発生した熱量が熱発生量として算出される。そして、算出された熱発生量と、負荷検出手段によって検出された内燃機関の負荷に基づいて、燃料の性状が燃料性状推定手段により推定される。
【００１０】
一般に、燃料の燃焼のしやすさはその性状に応じて変化し、例えばセタン価が高いほど、燃料は燃焼しやすく、着火直後の一定期間内に発生する熱発生量、および気筒内の圧力変化量は大きくなる。一方、セタン価が低いほど、燃焼に伴って一定期間内に発生する熱発生量、および圧力変化量はいずれも小さくなる。したがって、圧力変化量に応じて算出された熱発生量は、燃料の性状を良好に反映する。
【００１１】
また、熱発生量は、内燃機関の負荷に応じて変動する。したがって、熱発生量に加え、内燃機関の負荷に基づいて推定することにより、燃料の性状を精度良く推定できる。それにより、アイドル運転以外の内燃機関の運転状態においても、燃料の性状を精度良く推定することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、気筒＃１〜＃４から排出された排ガスの一部を気筒＃１〜＃４に還流させる排ガス還流手段（ＥＧＲ装置７）と、燃料性状推定手段により燃料の性状（低負荷時セタン価ＣＥＴＬ）を推定するときに、内燃機関の負荷に応じて、気筒＃１〜＃４に還流する排ガスの量（ＥＧＲ量ＱＥＧＲ）を低減させる排ガス還流量低減手段（ＥＧＲ制御弁７ｂ）と、をさらに備えているとを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、燃料性状推定手段により燃料の性状を推定するときには、複数の気筒に還流する排ガスの量（以下「ＥＧＲガス量」という）は、内燃機関の負荷に応じ、排ガス還流量低減手段によって低減される。ＥＧＲガス量を低減させると、気筒に吸入される吸気に占める新気の割合が大きくなり、燃焼によって一定期間内に発生する熱発生量、および圧力変化量がともに大きくなる。したがって、内燃機関の負荷に応じ、例えば、負荷が小さく、熱発生量が小さいときに、排ガス還流量を低減させることで、熱発生量を増大させることにより、燃料の性状の違いに応じた熱発生量の差がより大きくなるので、熱発生量に基づく燃料の性状の推定をより精度良く行うことができる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、互いに異なる所定の性状（第１〜第３セタン価ＣＥＴ１〜ＣＥＴ３）を有する燃料の燃焼に伴って発生する熱発生量を、所定の性状ごとに、内燃機関の負荷に応じて、参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３としてあらかじめ記憶する熱発生量記憶手段（ＥＣＵ２）をさらに備え、燃料性状推定手段は、検出された内燃機関の負荷に応じて熱発生量記憶手段から検索された所定の性状ごとの複数の参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３と、熱発生量算出手段によって算出された熱発生量ＱＨＲＤに応じて、燃料の性状（走行時セタン価ＣＥＴＤ）を推定することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、互いに異なる所定の性状を有する燃料の燃焼に伴って発生する熱発生量が、所定の性状ごとに、負荷に応じて、参照用熱発生量として熱発生量記憶手段にあらかじめ記憶されている。このような参照用熱発生量のうち、検出された負荷に対応する参照用熱発生量が所定の性状ごとに検索され、検索された所定の性状ごとの参照用熱発生量と、検出された圧力変化量に応じて算出された熱発生量に応じて、使用中の燃料の性状が推定される。
【００１６】
前述したように、熱発生量は、内燃機関の負荷に応じて変動し、また、圧力変化量に応じて算出された熱発生量は、燃料の性状を良好に反映する。したがって、参照用熱発生量を、負荷と燃料の性状との相関性を適切に反映するように設定し、記憶することによって、検出された実際の負荷に応じて得られた参照用熱発生量と、検出された実際の圧力変化量に応じて算出された熱発生量から、内燃機関の任意の運転状態において、使用中の燃料の性状をより精度良く推定することができる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、燃料性状推定手段は、検索された所定の性状ごとの参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３と、算出された熱発生量ＱＨＲＤに応じて、燃料の性状を暫定的に決定する暫定決定手段（ＥＣＵ２、図１４のステップ１０３）を有し、暫定的に決定した燃料の性状（走行時暫定セタン価ＣＥＴＤＩＮＴ）にフィルタリング処理を施すことによって、燃料の性状を推定することを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、検出された負荷に応じて検索された所定の性状ごとの複数の参照用熱発生量と、圧力変化量に応じて算出された熱発生量に応じて、燃料の暫定的な性状が決定され、この燃料の暫定的な性状にフィルタリング処理を施すことによって、使用中の燃料の性状が推定される。
【００１９】
一般に、内燃機関の負荷や圧力変化量を検出するセンサなどの検出値には、例えば外乱や不安定な燃焼によるノイズが含まれるので、検出された負荷や圧力変化量に応じて燃料の性状を直接、推定した場合、推定した燃料の性状にばらつきが発生しやすい。これに対し、本発明では、検出した負荷および圧力変化量に応じて決定した燃料の暫定的な性状に対し、フィルタリング処理を施すことによりノイズによる影響を抑制でき、したがって、燃料の性状を精度良く推定することができる。
【００２０】
請求項５に係る発明は、請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、燃料性状推定手段は、検出された内燃機関の負荷にフィルタリング処理を施し、フィルタリング処理を施した内燃機関の負荷（フィルタ値ＮＥＯｕｔ、ＰＭＣＭＤＯｕｔ）に基づき、複数の参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３を検索することを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、検出された負荷に対してフィルタリング処理が施され、フィルタリング処理を施された負荷に基づき、参照用熱発生量が検索される。このように、検出された負荷に含まれるノイズなどの影響が抑制される結果、負荷に基づいて検索される参照用熱発生量がより安定し、したがって、参照用熱発生量に応じて、燃料の性状を安定して推定することができる。
【００２２】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、負荷検出手段は、内燃機関の負荷として、互いに異なる複数の種類の負荷（エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ）を検出し、燃料性状推定手段は、検出された内燃機関の複数の種類の負荷のそれぞれに、互いに同じフィルタリング特性（重み係数Ｋ）によりフィルタリング処理を施すことを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、検出した互いに異なる複数の種類の負荷に応じて、参照用熱発生量が燃料の性状ごとに検索される。このように、複数の種類の負荷に応じて参照用熱発生量が検索されるので、負荷が１種類の場合よりも、適正な参照用熱発生量を検索でき、それらに応じて推定される燃料の性状の信頼性をさらに向上させることができる。
【００２４】
また、検出された複数の種類の負荷に対し、互いに同じフィルタリング特性によりフィルタリング処理を行うので、いずれの種類の負荷に対しても、ノイズなどの影響を同じ度合いで抑制することができる。それにより、フィルタリング処理を施したこれらの負荷に応じて検索される参照用熱発生量を適切に算出でき、その結果、推定される燃料の性状の信頼性をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明を適用した制御装置１を、内燃機関（以下「エンジン」という）３とともに示している。エンジン３は、１番〜４番の気筒＃１〜＃４を有する直列４気筒のディーゼルエンジンであり、車両（図示せず）に搭載されている。このエンジン３では、通常、吸気行程中から圧縮行程中の任意の期間に燃料を噴射するパイロット噴射と、圧縮行程中に燃料を噴射するメイン噴射とを順次、実行する通常燃焼が行われる。
【００２６】
気筒＃１〜＃４にはそれぞれ、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４が設けられている。また、各インジェクタ４の燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射時期ＴＩＮＪは、ＥＣＵ２からの噴射パルス信号ＳＩＮＪによって制御される。
【００２７】
また、気筒＃１には、筒内圧センサ２１が設けられている。筒内圧センサ２１は、圧電素子で構成された、グロープラグ（図示せず）と一体型のものであり、気筒＃１内の圧力の変化量（以下「筒内圧変化量」という）ＤＰを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２８】
エンジン３のクランクシャフト（図示せず）には、マグネットロータが取り付けられており、このマグネットロータとＭＲＥピックアップ（いずれも図示せず）によって、クランク角センサ２２が構成されている。クランク角センサ２２は、クランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００２９】
ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば１°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを求める。ＴＤＣ信号は、ピストン（図示せず）が吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定のクランク角度位置にあることを表す信号である。また、エンジン３には、気筒判別センサ（図示せず）が設けられており、この気筒判別センサは、気筒＃１〜＃４を判別するためのパルス信号を、気筒判別信号としてＥＣＵ２に出力する。
【００３０】
また、エンジン３には、ＥＧＲ管７ａおよびＥＧＲ制御弁７ｂを有するＥＧＲ装置７が設けられている。ＥＧＲ管７ａは、エンジン３の吸気管５および排気管６をつなぐように接続されており、このＥＧＲ管７ａを介して、エンジン３の排ガスの一部がＥＧＲガスとして吸気管５に還流し、気筒＃１〜＃４に流入する。これにより、エンジン３における燃焼温度が低下することによって、排ガス中のＮＯｘが低減される。
【００３１】
ＥＧＲ制御弁７ｂは、ＥＧＲ管７ａに設けられたバタフライ弁と、これを開閉駆動するＤＣモータ（いずれも図示せず）で構成されており、ＤＣモータに供給される電流をＥＣＵ２で制御し、その弁開度をリニアに制御することによって、ＥＧＲガスの量（以下「ＥＧＲ量」という）が制御される。ＥＧＲ制御弁７ｂの開度（以下「ＥＧＲ弁開度」という）ＬＦは、ＥＧＲ弁開度センサ２３によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。
【００３２】
また、エンジン３の吸気管５には過給装置９が設けられている。過給装置９は、ターボチャージャ式の過給機１０と、これに連結されたベーンアクチュエータ１１を有している。過給機１０は、吸気管５のスロットル弁５ａよりも上流側に設けられた回転自在のコンプレッサブレード１０ａと、排気管６の途中に設けられたタービンブレード１０ｂおよび複数の回動自在の可変ベーン１０ｃ（２つのみ図示）と、これらのブレード１０ａ、１０ｂを一体に連結するシャフト１０ｄを有している。排気管６内の排ガスでタービンブレード１０ａが回転駆動されることによって、過給動作が行われる。ベーンアクチュエータ１１は、ＥＣＵ２からの制御信号で制御され、それにより、各可変ベーン１０ｃの開度が変化することによって、過給圧が制御される。
【００３３】
また、排気管６の過給機１０よりも下流側には、上流側から順に、酸化触媒１２およびＤＰＦ１３が設けられている。酸化触媒１２は、排ガス中のＨＣおよびＣＯを酸化し、排ガスを浄化する。ＤＰＦ１３は、排ガス中の煤などのパティキュレート（以下「ＰＭ」という）を捕集することによって、大気中に排出されるＰＭを低減する。また、ＤＰＦ１３の表面には、酸化触媒１２と同様の触媒（図示せず）が担持されている。
【００３４】
ＤＰＦ１３は、排ガスがフィルタの微細な孔を通過する際、排気中の炭素を主成分とするＰＭであるスートを、フィルタ壁の表面およびフィルタ壁中の孔に堆積させることによって捕集する。フィルタ壁の構成材料としては、例えば、炭化珪素などのセラミックスや金属多孔体が使用される。
【００３５】
ＤＰＦ１３のスート捕集能力の限界までスートが堆積すると、排気圧力の上昇を引き起こすので、スートを燃焼させる再生処理が適宜、行われる。この再生処理は、例えば、エンジン３の膨張行程中や排気行程中に燃焼室（図示せず）に燃料を噴射するポスト噴射によって行われる。それにより、排ガス中に未燃燃料を供給し、ＤＰＦ１３を高温状態（例えば６００℃）に制御し、フィルタに堆積したスートを燃焼させることによって、ＤＰＦ１３が再生し、排気管６の通気が確保される。
【００３６】
また、エンジン３の本体には、水温センサ２４が取り付けられている。水温センサ２４は、エンジン３のシリンダブロック（図示せず）内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３７】
吸気管５および排気管６には、エアフローセンサ２５および排気温センサ２６が、それぞれ設けられている。前者２５は吸入空気量ＱＡを、後者２６は、排気温ＴＥを、それぞれ検出し、それらの検出信号は、ＥＣＵ２に出力される。
【００３８】
また、ＥＣＵ２には、油温センサ２７、アクセル開度センサ２８および車速センサ２９からそれぞれ、エンジン３の潤滑油の温度（以下「油温」という）ＴＯＩＬ、アクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰ、および車速ＶＰを表す検出信号が、出力される。
【００３９】
ＥＣＵ２は、本実施形態において、熱発生量算出手段および燃料性状推定手段を構成するものであり、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２１〜２９からの検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、以下に述べるセタン価ＣＥＴの算出処理を含むエンジン３の制御を実行する。
【００４０】
図２は、第１実施形態によるセタン価ＣＥＴの算出処理を示している。本処理は、燃料の性状としてセタン価を算出するものであり、所定の周期で実行される。まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、燃料を給油した直後か否かを判別する。この答がＹＥＳのときには、後述するアイドル時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＩ、アイドル時セタン価暫定算出フラグＦ＿ＣＥＴＩＩＮＴ、低負荷時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＬ、および中高負荷時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＨを、それぞれ「０」にリセットする（ステップ２）。
【００４１】
次に、ステップ３において、セタン価ＣＥＴを所定の暫定セタン価ＣＥＴＢＡＳＥ（例えば４５）に設定し、本処理を終了する。これにより、エンジン３は、給油直後には、暫定セタン価ＣＥＴＢＡＳＥに応じて制御される。
【００４２】
一方、上記ステップ１の答がＮＯのときには、給油時以後におけるエンジン３の運転時間ＴＦＵＥＬが所定時間ＴＦＵＥＬＲＥＦ以上か否かを判別する（ステップ４）。この答がＮＯのときには、給油後におけるエンジン３の運転時間が短く、燃料タンクとエンジン３の間の配管などに存在する燃料が、給油した燃料に完全に入れ替わっていない可能性があるとして、セタン価ＣＥＴの算出は行わず、前記ステップ３を経て本処理を終了する。
【００４３】
一方、前記ステップ４の答がＹＥＳのときには、エンジン３がアイドル運転中であるか否かを判別する（ステップ５）。この判別では、車速ＶＰおよびアクセル開度ＡＰがいずれもほぼ値０であるときに、アイドル運転中であるとされる。この答がＮＯのときには、車速ＶＰが第１所定車速ＶＰ１（例えば６０ｋｍ／ｈ）よりも小さいか否かを判別する（ステップ６）。この答がＹＥＳで、ＶＰ＜ＶＰ１のときには、セタン価ＣＥＴの算出を行わず、後述するステップ１６に進み、本処理を終了する。
【００４４】
一方、ステップ６の答がＮＯのときには、車速ＶＰが第１所定車速ＶＰ１よりも大きな第２所定車速ＶＰ２（例えば８０ｋｍ／ｈ）よりも大きいか否かを判別する（ステップ７）。この答がＹＥＳで、ＶＰ＞ＶＰ２のときには、エンジン３が中高負荷領域にあるとして、ステップ８において中高負荷時セタン価ＣＥＴＨを算出した後、ステップ１６に進み、本処理を終了する。
【００４５】
図３は、この中高負荷時セタン価ＣＥＴＨ（燃料の性状）の算出処理を示している。本処理は、図４に示すパイロット噴射の開始時期ＴＩＮＪ１と算出終了時期ＴＩＮＪ２で規定される所定の算出区間ＲＤＥＴ１において、パイロット噴射に伴う熱発生量を算出し、算出した熱発生量に基づいて、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨを算出するものである。本処理はＣＲＫ信号の発生に同期して、クランク角１°ごとに実行される。
【００４６】
この処理では、まず、ステップ２１において、算出中フラグＦ＿ＣＡＬＨが「１」であるか否かを判別する（ステップ２１）。この答がＮＯで、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨの算出中でないときには、今回のクランク角度ＣＡがパイロット噴射の開始時期（以下「噴射開始時期」という）ＴＩＮＪ１に等しいか否かを判別する（ステップ２２）。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。
【００４７】
一方、ステップ２２の答がＹＥＳのときには、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨの算出を開始するものとして、後述する算出カウンタＣＮＴＨおよび熱発生量ＱＨＲＨを、それぞれ値０にリセットする（ステップ２３、２４）とともに、算出中フラグＦ＿ＣＡＬＨを「１」にセットし（ステップ２５）、ステップ２６に進む。これにより、次回以降のループにおいて、上記ステップ２１の答がＹＥＳになり、その場合には、上記ステップ２２〜２５をスキップして、ステップ２６に進む。
【００４８】
このステップ２６では、次式（１）によって、熱発生率ｄＱＨＲＨ（単位クランク角当たりの熱発生量 ）を算出する。
ｄＱＨＲＨ ＝ ｋ／（ｋ−１）×Ｐθ×１０００×ｄＶθ
＋１／（ｋ−１）×ＤＰ×１０００×Ｖθ ……（１）
ｄＱＨＲＨ：熱発生率（Ｊ／ｄｅｇ）
ｋ：混合気の比熱比
Ｐθ：筒内圧の絶対値（ｋＰａ）
ｄＶθ：筒内容積上昇率（ｍ3／ｄｅｇ）
Ｖθ：筒内容積（ｍ3）
ＤＰ：筒内圧変化量（ｋＰａ／ｄｅｇ）
ここで、比熱比ｋは所定値（例えば１．３９）に設定されている。また、Ｐθ、ｄＶθおよびＶθは、いずれもクランク角度位置に応じて定まる値であり、ＤＰは筒内圧センサ２１による検出値である。
【００４９】
次いで、熱発生量ＱＨＲＨの前回値に、算出した熱発生率ｄＱＨＲＨを加算することにより、噴射開始時期ＴＩＮＪ１から今回までに発生した総熱量である熱発生量ＱＨＲＨを算出する（ステップ２７）。次に、算出カウンタＣＮＴＨをインクリメントし（ステップ２８）、算出カウンタＣＮＴＨが所定値ＣＮＴＨＲＥＦに達したか否かを判別する（ステップ２９）。所定値ＣＮＴＨＲＥＦは、算出区間ＲＤＥＴ１の長さに相当する値（例えば１０）に設定されている。したがって、この答がＮＯのときには本処理を終了する一方、ＹＥＳのときには、算出区間ＲＤＥＴ１が終了したとして、上記ステップ２７で算出した熱発生量ＱＨＲＨと、車速ＶＰに基づき、図５に示すＣＥＴＨマップに従って、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨを算出する（ステップ３０）。
【００５０】
このＣＥＴＨマップでは、第２所定車速ＶＰ２用と、それよりも大きな第３所定車速ＶＰ３（例えば１００ｋｍ／ｈ）用の計２つのテーブルが用意されている。各テーブルでは、熱発生量ＱＨＲＨが大きいほど、セタン価ＣＥＴＨはより大きな値に設定されている。これは、セタン価が大きいほど、燃料が燃焼しやすく、一定期間内にパイロット噴射に伴う燃焼によって発生する熱発生量がより大きくなるためである。また、２つのテーブルを比較すると、同じ熱発生量ＱＨＲＨに対して、車速ＶＰが大きい第３所定車速ＶＰ３用のテーブルの方が、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨはより小さな値に設定されている。これは、セタン価が同じ場合、車速ＶＰが大きく、すなわち負荷が高いほど、熱発生量が大きくなるためである。なお、車速ＶＰが第２所定車速ＶＰ２および第３所定車速ＶＰ３に一致しない場合には、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨは、補間計算により求められる。
【００５１】
図３に戻り、ステップ３０に続くステップ３１では、算出中フラグＦ＿ＣＡＬＨを「０」にリセットするとともに、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨの算出が完了したことを表すために、中高負荷時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＨを「１」にセットし（ステップ３２）、本処理を終了する。
【００５２】
図２に戻り、前記ステップ７の答がＮＯで、ＶＰ１≦ＶＰ≦ＶＰ２のときには、エンジン３が低負荷領域にあるとして、中高負荷時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＨ、および低負荷時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＬが「１」であるか否かをそれぞれ判別する（ステップ９、１０）。これらのいずれかの答がＹＥＳで、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨまたは低負荷時セタン価ＣＥＴＬの算出がすでに完了しているときには、ステップ１６に進み、本処理を終了する。
【００５３】
一方、上記ステップ９、１０の答がいずれもＮＯのときには、ＥＧＲ制御弁７ｂを閉弁側に制御することによって、セタン価算出時用の所定のＥＧＲ量ＱＥＧＲになるように、ＥＧＲ量を減量する（ステップ１１）。このセタン価算出時用のＥＧＲ量ＱＥＧＲは、通常のＥＧＲ量に対して所定の比率（例えば８０％）に設定されている。
【００５４】
次いで、上記のＥＧＲの減量制御後、所定時間（例えば５〜１０ｓｅｃ）が経過したか否かを判別する（ステップ１２）。この答がＮＯのときには、ステップ１６に進む一方、ＹＥＳのときには、ＥＧＲ量がセタン価算出時用のＥＧＲ量ＱＥＧＲに収束したとして、ステップ１３において低負荷時セタン価ＣＥＴＬを算出した後、ステップ１６に進み、本処理を終了する。
【００５５】
図６は、この低負荷時セタン価ＣＥＴＬ（燃料の性状）の算出処理を示している。この処理は、前述した中高負荷時セタン価ＣＥＴＨの算出処理とほぼ同じ処理内容を有しており、前記ステップ２１〜３２と同様にステップ４１〜５２を実行することにより、熱発生量ＱＨＲＬに基づいて低負荷時セタン価ＣＥＴＬを算出するとともに、その算出が完了したときに、低負荷時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＬが「１」にセットされる。
【００５６】
図７は、本処理のステップ５０において、低負荷時セタン価ＣＥＴＬを算出するのに用いられるＣＥＴＬテーブルを示している。このテーブルでは、熱発生量ＱＨＲＬが大きいほど、低負荷時セタン価ＣＥＴＬはより小さな値に設定されている。なお、同図の破線は、ＥＧＲの減量制御を行わない場合のセタン価と熱発生量との関係を参考として示したものである。すなわち、エンジン３が低負荷領域にあるときに、本来、熱発生量が小さいので、セタン価に対して熱発生量は比較的緩やかに変化する。本実施形態では、前記ステップ１１でＥＧＲの減量制御が行われることにより、各気筒に吸入される吸気に占める新気の割合が大きくなり、一定期間内にパイロット噴射に伴う燃焼によって発生する熱発生量が増大する結果、低負荷時セタン価ＣＥＴＬに対して熱発生量ＱＨＲＬがより大きく変化する関係になっており、ＣＥＴＬテーブルは、このような関係に基づいて設定されている。
【００５７】
以上のように、車速ＶＰ＞第２所定車速ＶＰ２であるエンジン３の中高負荷領域では、筒内圧変化量ＤＰに応じて、熱発生量ＱＨＲＨを算出する（ステップ２６，２７）とともに、算出した熱発生量ＱＨＲＨと車速ＶＰに応じて、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨを算出する（ステップ３０）ので、中高負荷時セタン価ＣＥＴＨを精度良く推定することができる。
【００５８】
また、第１所定車速ＶＰ１≦車速ＶＰ≦第２所定車速ＶＰ２であるエンジン３の低負荷領域では、筒内圧変化量ＤＰに応じて、熱発生量ＱＨＲＬを算出する（ステップ４６，４７）とともに、算出した熱発生量ＱＨＲＬに基づいて、低負荷時セタン価ＣＥＴＬを算出する（ステップ５０）。また、この低負荷時セタン価ＣＥＴＬの算出に先立ってＥＧＲ量を減量する（ステップ１１）ことによって、熱発生量ＱＨＲＬをより大きくし、その結果、セタン価の違いに応じた熱発生量ＱＨＲＬの差をより大きくすることができるので、熱発生量ＱＨＲＬに基づく低負荷時セタン価ＣＥＴＬの算出をより精度良く行うことができる。
【００５９】
図２に戻り、前記ステップ５の答がＹＥＳで、エンジン３がアイドル運転中のときには、アイドル時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＩが「１」であるか否かを判別する（ステップ１４）。この答がＹＥＳで、アイドル時セタン価ＣＥＴＩの算出がすでに完了しているときには、ステップ１６に進む一方、ＮＯのときにはステップ１５において、アイドル時セタン価ＣＥＴＩを算出した後、ステップ１６に進み、本処理を終了する。
【００６０】
図８は、このアイドル時セタン価ＣＥＴＩの算出処理を示している。本処理は、気筒＃１において予混合燃焼を実行しながら、基準着火時期ＣＡＦＭＭと実着火時期ＣＡＦＭとの差に応じて、アイドル時セタン価ＣＥＴＩを算出するものである。この処理は、気筒＃１のＣＲＫ信号の発生に同期して実行される。
【００６１】
まず、ステップ６１では、エンジン３の所定の運転条件が成立しているか否かを判別する。この所定の運転条件として、例えば、排気温ＴＥが所定温度ＴＥＲＥＦ（例えば９０℃）以上であり、かつエンジン水温ＴＷまたは油温ＴＯＩＬが、エンジン３の暖機状態を表す所定温度ＴＵＰ（例えば８０℃）以上であることが設定されている。
【００６２】
上記ステップ６１の答がＮＯのときには、アイドル時セタン価ＣＥＴＩの算出の実行条件が成立していないとして、本処理を終了する一方、ＹＥＳのときには、気筒＃１において予混合燃焼を実行する（ステップ６２）。具体的には、気筒＃１のパイロット噴射を停止するとともに、メイン噴射用の燃料噴射量ＱＩＮＪ＃１を、通常燃焼時よりも小さな一定の所定値ＱＲＥＦに設定する。そして、燃料噴射時期ＴＩＮＪ１を、通常燃焼時よりも進角側に設定することによって、気筒＃１において、燃料の噴射後、遅れを伴って燃料が燃焼する、いわゆる予混合燃焼が行われる。
【００６３】
次いで、上記ステップ６２の実行後、所定時間が経過したか否かを判別する（ステップ６３）。この答がＮＯのときには本処理を終了する一方、ＹＥＳのときには、気筒＃１における予混合燃焼による燃焼状態が安定したとして、算出中フラグＦ＿ＣＥＴＩが「１」であるか否かを判別する（ステップ６４）。この答がＮＯのときには、アイドル時セタン価ＣＥＴＩの算出を開始するものとして、算出カウンタＣＮＴＩおよびアイドル時セタン価ＣＥＴＩをそれぞれ値０にリセットする（ステップ６５、６６）とともに、算出中フラグＦ＿ＣＡＬＩを「１」にセットした（ステップ６７）後、ステップ６８に進む。ステップ６７の実行により、次回以降のループにおいて、上記ステップ６４の答がＹＥＳになり、その場合には、上記ステップ６５〜６７をスキップし、ステップ６８に進む。
【００６４】
このステップ６８では、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、ＣＡＦＭＭマップ（図示せず）を検索することによって、基準着火時期ＣＡＦＭＭを算出する。要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。
【００６５】
このＣＡＦＭＭマップは、所定のセタン価（例えば５７）の燃料を予混合燃焼により燃焼させたときに得られる着火時期を、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、基準着火時期ＣＡＦＭＭとして設定したものである。また、基準着火時期ＣＡＦＭＭは、クランク角度位置で表される。
【００６６】
次いで、気筒＃１における実着火時期ＣＡＦＭを検出する（ステップ６９）。この実着火時期ＣＡＦＭの検出は、例えば図９に示すようにして行われる。すなわち、クランク角度位置ＣＡＩＭでインジェクタ４への噴射パルス信号ＳＩＮＪが出力された後、筒内圧変化量ＤＰが所定のしきい値ＤＰＰを超えたときのクランク角度位置を、実着火時期ＣＡＦＭとして検出する。なお、実着火時期ＣＡＦＭの検出は、噴射パルス信号ＳＩＮＪの出力後、所定の角度範囲ＲＤＥＴ２（例えば１０°）内において行われる。
【００６７】
次いで、上記のようにして求めた基準着火時期ＣＡＦＭＭから実着火時期ＣＡＦＭを減算することによって、着火遅れ角ＤＣＡを算出する（ステップ７０）。次いで、算出した着火遅れ角ＤＣＡに応じて、アイドル時セタン価ＣＥＴＩを算出し（ステップ７１）、本処理を終了する。具体的には、まず、着火遅れ角ＤＣＡを、そのときのエンジン回転数ＮＥを用いて着火遅れ時間ＴＤＦＭに換算し、次いで、着火遅れ時間ＴＤＦＭに応じ、図１０に示すＣＥＴＴテーブルを検索することによって、セタン価の暫定値ＣＥＴＴを算出する。このＣＥＴＴテーブルでは、暫定値ＣＥＴＴは、着火遅れ時間ＴＤＦＭが大きいほど、より小さな値に設定されている。次に、算出した暫定値ＣＥＴＴとセタン価の前回値ＣＥＴＩＺを加重平均することによって、今回のアイドル時セタン価ＣＥＴＩを算出する。
【００６８】
次いで、アイドル時セタン価ＣＥＴＩの算出中であることを表すために、アイドル時セタン価暫定算出フラグＦ＿ＣＥＴＩＩＮＴを「１」にセットする（ステップ７２）。次に、算出カウンタＣＮＴＩをインクリメントし（ステップ７３）、算出カウンタＣＮＴＩが所定値ＣＮＴＩＲＥＦ（例えば１０）に達したか否かを判別する（ステップ７４）。この答がＮＯのときには本処理を終了する一方、ＹＥＳのときには、算出中フラグＦ＿ＣＡＬＩおよびアイドル時セタン価暫定算出フラグＦ＿ＣＥＴＩＩＮＴを、それぞれ「０」にリセットする（ステップ７５，７６）とともに、アイドル時セタン価ＣＥＴＩの算出が完了したことを表すために、アイドル時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＩを「１」にセットし（ステップ７７）、本処理を終了する。
【００６９】
以上のように、アイドル時セタン価ＣＥＴＩの算出中は、気筒＃１において予混合燃焼が行われる。予混合燃焼中には、燃料のセタン価ＣＥＴの違いによる着火時期の差が大きくなるので、着火遅れに基づくアイドル時セタン価ＣＥＴＩの算出を精度良く行うことができる。
【００７０】
図２に戻り、前記ステップ８、１３または１５などに続くステップ１６において、セタン価ＣＥＴを決定した後、本処理を終了する。このセタン価ＣＥＴの決定は、以下のようにして行われる。アイドル時セタン価ＣＥＴＩ、低負荷時セタン価ＣＥＴＬおよび中高負荷時セタン価ＣＥＴＨの算出がいずれも完了していないときには、セタン価ＣＥＴは、前記ステップ３で設定した暫定セタン価ＣＥＴＢＡＳＥに維持される。一方、上記３種類のセタン価ＣＥＴＩ、ＣＥＴＬ、ＣＥＴＨのいずれかの算出が完了しているときには、算出が完了したものをセタン価ＣＥＴとして設定する。
【００７１】
また、上記３種類のセタン価ＣＥＴＩ、ＣＥＴＬ、ＣＥＴＨのうち、複数のセタン価が算出されているときには、より信頼性の高いものをセタン価ＣＥＴとして設定する。例えば、低負荷時セタン価ＣＥＴＬは、前述したようにＥＧＲの減量制御を行いながら算出されるため、信頼性が比較的低いと判断されることから、アイドル時セタン価ＣＥＴＩまたは中高負荷時セタン価ＣＥＴＨを優先して採用する。以上のようにして算出されたセタン価ＣＥＴは、燃料噴射量ＱＩＮＪや燃料噴射時期ＴＩＮＪの制御に用いられる。
【００７２】
図１１および図１２は、パイロット噴射に伴う燃焼（以下「パイロット燃焼」という）の結果、エンジン３から排出されるスートの量と、熱発生量ＱＨＲおよび車速ＶＰとの関係を示しており、これらは実験によって求められる。図１１は、ＥＧＲ量を減量せずにパイロット燃焼を行った場合を示しており、車速ＶＰが８０ｋｍ／ｈよりも大きいときには、熱発生量ＱＨＲの増大に伴って、スート量もまた、比較的急激に増大する。したがって、熱発生量ＱＨＲ、ひいては筒内圧変化量ＤＰに応じて、セタン価ＣＥＴの推定とともに、スート量を精度良く推定することができる。一方、車速ＶＰが８０ｋｍ／ｈ以下のときには、熱発生量ＱＨＲとスート量との相関性は小さく、熱発生量ＱＨＲが増大しても、スート量の増加量はわずかであるので、筒内圧変化量ＤＰに応じてスート量を精度良く推定することは困難である。
【００７３】
図１２は、図２の前記ステップ１１のようにＥＧＲ量の減量制御を行い、熱発生量ＱＨＲを増大させた場合のスート量と熱発生量ＱＨＲの関係を示している。この場合、新気量の割合が増大し、燃焼状態が高負荷時の状態に近づくので、上述した図１１の場合と比較して、車速ＶＰが８０ｋｍ／ｈ以下のときでも、熱発生量ＱＨＲの増大に伴ってスート量が比較的急に増大する。その結果、筒内圧変化量ＤＰに応じて、スート量の推定を精度良く行うことが可能になる。
【００７４】
以上のように、筒内圧変化量ＤＰに応じてスート量を推定することができるので、推定したスート量に応じて、スート量を低減するためのエンジン３の制御や、再生処理のタイミングの決定などのＤＰＦ１３の再生制御を適切に行うことが可能になる。
【００７５】
図１３は、第２実施形態によるセタン価ＣＥＴの算出処理を示している。なお、同図において、図２に示した第１実施形態のＣＥＴ算出処理と同じ処理内容については、同じステップ番号を付している。図２との比較から明らかなように、本処理は、基本的に、図２のＣＥＴ算出処理におけるステップ６〜１３をステップ８８に置き換えたものである。具体的には、第１実施形態では、上記のステップ６〜１３において、低負荷時セタン価ＣＥＴＬおよび中高負荷時セタン価ＣＥＴＨが算出されるのに対し、本実施形態では、ステップ８８において、走行時セタン価として、ＣＥＴＤが算出される。このため、図２のステップ２に相当する本処理のステップ８２では、低負荷時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＬおよび中高負荷時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＨに代えて、走行時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＤが「０」にリセットされる。
【００７６】
図１４は、上記ステップ８８で実行される走行時セタン価ＣＥＴＤ（燃料の性状）の算出処理を示している。本処理は、ＣＲＫ信号の発生に同期して、クランク角１°ごとに実行される。
【００７７】
本処理では、まず、前述した図３の処理のステップ２１〜２９と同様に、ステップ９１〜９９を実行し、算出区間ＲＤＥＴ１における熱発生量ＱＨＲＤを算出する。次いで、エンジン３が所定の定常運転状態にあるか否かを判別する（ステップ１００）。具体的には、車速ＶＰ、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤ、アクセル開度ＡＰ、実際の過給圧と目標過給圧との偏差、および実際の新気量と目標新気量との偏差がいずれも、それぞれの所定の範囲内にあるときに、エンジン３が所定の定常運転状態にあると判別される。
【００７８】
この答がＹＥＳのときには、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、図１５に示す３つの熱発生量マップから、参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜ＱＨＲＤＲＥＦ３をそれぞれ検索する（ステップ１０１）。これらの熱発生量マップは、互いに異なる所定の第１〜第３セタン価ＣＥＴ１〜ＣＥＴ３（例えば４６、５０、５５）の燃料を用いてエンジンを運転したときに、算出区間ＲＤＥＴ１に相当する一定区間内に１つの気筒内に発生する熱発生量を、あらかじめ実験により求め、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じてマップ化し、参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３として、ＥＣＵ２のＲＯＭに記憶したものである。
【００７９】
次いで、上記のように検索した参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３と、これらに対応する第１〜第３セタン価ＣＥＴ１〜ＣＥＴ３との組み合わせから、図１６に示す走行時暫定セタン価ＣＥＴＤＩＮＴを求めるためのテーブルを作成する（ステップ１０２）。具体的には、同図に示すように、第１〜第３セタン価ＣＥＴ１〜ＣＥＴ３と、参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜ＱＨＲＤＲＥＦ３との各組み合わせから成る３つの点（ＱＣ１〜ＱＣ３）をテーブル上にプロットし、点ＱＣ１と点ＱＣ２の間、および点ＱＣ２と点ＱＣ３の間をそれぞれ補間することによって、熱発生量ＱＨＲＤと走行時暫定セタン価ＣＥＴＤＩＮＴの関係を表すテーブルを作成する。
【００８０】
次に、図１６に示すように、作成したテーブルを用い、前記ステップ９７で算出した熱発生量ＱＨＲＤに応じて、走行時暫定セタン価ＣＥＴＤＩＮＴを算出する（ステップ１０３）。なお、熱発生量ＱＨＲＤが参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３に一致しない場合には、走行時暫定セタン価ＣＥＴＤＩＮＴは、補間計算により求められる。
【００８１】
次いで、走行時暫定セタン価ＣＥＴＤＩＮＴにフィルタリング処理を施すことにより、走行時セタン価ＣＥＴＤを算出する（ステップ１０４）。具体的には、次式（２）によって算出する。
ＣＥＴＤ←Ｋ・ＣＥＴＤＩＮＴ＋（１−Ｋ）・ＣＥＴＤ（ｎ−１）……（２）
ここで、Ｋ（フィルタ特性）は１．０未満の所定の重み係数である。この式（２）から明らかなように、重み係数Ｋを用い、今回求めた走行時暫定セタン価ＣＥＴＤＩＮＴと走行時セタン価の前回値ＣＥＴＤ（ｎ−１）との加重平均を行うことにより、走行時セタン価ＣＥＴＤが算出される。
【００８２】
次に、走行時セタン価算出完了フラグＦ＿ＣＥＴＤを「１」にセットする（ステップ１０５）とともに、算出中フラグＦ＿ＣＡＬＤを「０」にリセットし（ステップ１０６）、本処理を終了する。一方、前記ステップ１００の答がＮＯで、エンジン３が所定の定常運転状態にないときには、ステップ１０６を経て、本処理を終了する。
【００８３】
図１３に戻り、ステップ８９では、前記ステップ７で求めたアイドル時セタン価ＣＥＴＩと、ステップ８８で求めた走行時セタン価ＣＥＴＤなどに基づいて、セタン価ＣＥＴを決定し、本処理を終了する。このセタン価ＣＥＴの決定は、基本的に、図２のステップ１６と同様に行われる。特に、アイドル時セタン価ＣＥＴＩおよび走行時セタン価ＣＥＴＤの両方の算出が完了しているときには、前者ＣＥＴＩをセタン価ＣＥＴとして設定する。これは、エンジン３のアイドル運転時には、燃焼状態が安定しているので、そのときに算出されるアイドル時セタン価ＣＥＴＩは、より信頼性が高いと判断されるからである。
【００８４】
以上のように、本実施形態によれば、第１〜第３セタン価ＣＥＴ１〜ＣＥＴ３に対応する参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３を、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じてあらかじめ記憶する。そして、第１〜第３セタン価ＣＥＴ１〜ＣＥＴ３と、検出された実際のエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて得られた３つの参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３から、テーブルを作成するとともに、作成したテーブルを用い、実際の圧力変化量ＤＰに応じて算出された熱発生量ＱＨＲＤに応じて、走行時セタン価ＣＥＴＤを算出する。したがって、エンジン３の様々な運転状態において、走行時セタン価ＣＥＴＤをより精度良く推定することができる。
【００８５】
また、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて決定した走行時暫定セタン価ＣＥＴＤＩＮＴに対し、加重平均によるフィルタリング処理を施すことにより、ノイズによる影響を抑制でき、走行時セタン価ＣＥＴＤを精度良く推定することができる。さらに、エンジン３が所定の定常運転状態にあることを条件として、走行時セタン価ＣＥＴＤを推定するので、運転状態の変化による影響を抑制しながら、熱発生量ＱＨＲＤを適切に算出でき、したがって、熱発生量ＱＨＲＤに応じて、走行時セタン価ＣＥＴＤをより精度良く推定することができる。
【００８６】
また、エンジン３の負荷として、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤという２種類のパラメータに応じて、参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３が検索されるので、負荷を表すパラメータが１種類の場合よりも、適正な参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３を算出でき、走行時セタン価ＣＥＴＤの信頼性をさらに向上させることができる。
【００８７】
図１７は、図１４のＣＥＴＤ算出処理の変形例を示している。同図において、図１４のＣＥＴＤ算出処理と同じ処理内容については、同じステップ番号を付している。この変形例では、図１４のステップ１０１〜１０４に代えて、ステップ１１１〜１１４を実行する。
【００８８】
まず、ステップ１１１では、エンジン回転数ＮＥ、要求トルクＰＭＣＭＤおよび熱発生量ＱＨＲＤのそれぞれのフィルタ値ＮＥＯｕｔ、ＰＭＣＭＤＯｕｔおよびＱＨＲＤＯｕｔを算出する。具体的には、互いに同じ重み係数Ｋをそれぞれ用い、前記ステップ１０４と同様に、それぞれの今回値と前回値との加重平均値をフィルタ値として算出する。
【００８９】
次いで、前記ステップ１０１およびステップ１０２と同様に、算出したフィルタ値ＮＥＯｕｔおよびＰＭＣＭＤＯｕｔに応じて、図１５の熱発生量マップから、第１〜第３セタン価ＣＥＴ１〜ＣＥＴ３に対応する参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３を検索する（ステップ１１２）とともに、これらに応じて、テーブルを作成する（ステップ１１３）。次に、上記ステップ１１１で算出した熱発生量ＱＨＲＤのフィルタ値ＱＨＲＤＯｕｔに応じ、作成したテーブルを検索することにより、走行時セタン価ＣＥＴＤを算出する（ステップ１１４）。そして、ステップ１０５およびステップ１０６を経て、本処理を終了する。
【００９０】
以上のように、本処理によれば、検出されたエンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに対して加重平均によるフィルタリング処理が施され、得られたフィルタ値ＮＥＯｕｔおよびＰＭＣＭＤＯｕｔに基づき、参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３が検索される。それにより、エンジン回転数ＮＥの検出値などに含まれるノイズなどの影響が抑制される結果、参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３をより適切に算出でき、したがって、それらに応じて、走行時セタン価ＣＥＴＤを精度良く推定することができる。
【００９１】
また、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに対し、互いに同じ重み係数Ｋを用いて加重平均を行うので、両者のノイズなどの影響を同じ度合いで抑制することができる。それにより、フィルタ値ＮＥＯｕｔ、ＰＭＣＭＤＯｕｔに応じて検索される参照用熱発生量ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３をより適切に算出でき、その結果、走行時セタン価ＣＥＴＤの信頼性をさらに向上させることができる。
【００９２】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、セタン価の算出のための筒内圧変化量ＤＰの検出を、気筒＃１についてのみ行っているが、他の１つの気筒についてのみ、または、２以上の気筒について行ってもよい。また、実施形態では、セタン価を、パイロット噴射に伴う熱発生量に応じて算出しているが、メイン噴射に伴う熱発生量に応じて算出してもよい。
【００９３】
また、実施形態では、燃料の性状として、セタン価を推定しているが、これに限定されることなく、実施形態と同様にして、エンジンの負荷や熱発生量などに応じて、燃料に含まれるアロマ（芳香族炭化水素）の量を推定してもよい。
【００９４】
また、第１実施形態では、内燃機関の負荷を表すパラメータとして、車速ＶＰを用いているが、これに限定されることなく、他の適当なパラメータ、たとえば吸入空気量ＱＡなどを用いてもよい。また、第２実施形態では、内燃機関の負荷を表すパラメータとして、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤを用いているが、他の適当なパラメータを用いてもよい。
【００９５】
また、第２実施形態では、参照用熱発生量を検索するための熱発生量マップとして、セタン価ごとの３つの熱発生量マップを用意しているが、その数をより多くしてもよく、それにより、より多くの参照用熱発生量に応じてテーブルをより適切に作成でき、走行時セタン価ＣＥＴＤの精度をさらに向上させることができる。
【００９６】
また、第２実施形態では、エンジン回転数ＮＥなどのフィルタリング処理を加重平均によって行っているが、これに代えて、例えば機械的なフィルタによって行ってもよい。また、上記の加重平均を行うための重み係数Ｋとして、所定値を用いているが、エンジン３の運転状態などに応じて、重み係数Ｋを変更してもよい。
【００９７】
また、熱発生量の算出を、実施形態で示した方法に限定されることなく、他の任意の方法で行ってもよい。また、本発明は、船外機のような船舶推進機用エンジンを含む、様々な産業用の内燃機関に用いることができる。その他、細部の構成を、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明による制御装置およびエンジンなどを示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態によるセタン価ＣＥＴの算出処理を示すフローチャートである。
【図３】図２のステップ８における中高負荷時セタン価ＣＥＴＨの算出処理を示すフローチャートである。
【図４】通常燃焼モードにおけるクランク角度と熱発生率の関係を示す図である。
【図５】図３の処理で用いられるＣＥＴＨマップの一例である。
【図６】図２のステップ１３における低負荷時セタン価ＣＥＴＬの算出処理を示すフローチャートである。
【図７】図６の処理で用いられるＣＥＴＬテーブルの一例である。
【図８】図２のステップ１５におけるアイドル時セタン価ＣＥＴＩの算出処理を示すフローチャートである。
【図９】実着火時期ＣＡＦＭの検出方法を説明するための図である。
【図１０】図８の処理で用いられるＣＥＴＴテーブルの一例である。
【図１１】熱発生量ＱＨＲとスート量の車速ＶＰに応じた関係を示す図である。
【図１２】ＥＧＲ量を減量した場合の熱発生量ＱＨＲとスート量の車速ＶＰに応じた関係を示す図である。
【図１３】第２実施形態によるセタン価ＣＥＴの算出処理を示すフローチャートである。
【図１４】図１３の処理において実行される走行時セタン価ＣＥＴＤの算出処理を示すフローチャートである。
【図１５】第１〜第３セタン価にそれぞれ対応する３つの熱発生量マップである。
【図１６】図１４の処理において作成される走行時暫定セタン価ＣＥＴＤＩＮＴを求めるためのテーブルの一例である。
【図１７】図１４のＣＥＴＤ算出処理の変形例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９９】
１ 制御装置
２ ＥＣＵ（熱発生量算出手段、セタン価推定手段、熱発生量記憶手段、
暫定決定手段）
３ 内燃機関
７ ＥＧＲ装置（排ガス還流手段）
７ｂ ＥＧＲ制御弁（排ガス還流量低減手段）
２１ 筒内圧センサ（圧力変化量検出手段）
２２ クランク角センサ（負荷検出手段）
２８ アクセル開度センサ（負荷検出手段）
２９ 車速センサ（負荷検出手段）
＃１〜＃４ 気筒
ＤＰ 圧力変化量
ＶＰ 車速（内燃機関の負荷）
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の負荷）
ＰＭＣＭＤ 要求トルク（内燃機関の負荷）
ＱＨＲＬ 熱発生量
ＱＨＲＨ 熱発生量
ＱＨＲＤ 熱発生量
ＱＥＧＲ ＥＧＲ量（排ガス還流量）
ＣＥＴＬ 低負荷時セタン価（燃料の性状）
ＣＥＴＨ 中高負荷時セタン価（燃料の性状）
ＣＥＴＤ 走行時セタン価（燃料の性状）
ＣＥＴ１〜３ 第１〜第３セタン価（所定の性状）
ＱＨＲＤＲＥＦ１〜３ 参照用熱発生量
ＣＥＴＤＩＮＴ 走行時暫定セタン価（暫定的に決定した燃料の性状）
ＮＥＯｕｔ フィルタ値（フィルタリング処理を施した内燃機関の負荷）
ＰＭＣＭＤＯｕｔ フィルタ値（フィルタリング処理を施した内燃機関の負荷）
Ｋ 重み係数（フィルタリング特性）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒内の圧力の変化量を圧力変化量として検出する圧力変化量検出手段と、
当該検出された圧力変化量に応じて、前記気筒内に発生した熱量を熱発生量として算出する熱発生量算出手段と、
前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、
前記算出された熱発生量および前記検出された内燃機関の負荷に基づき、燃料の性状を推定する燃料性状推定手段と、
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記気筒から排出された排ガスの一部を当該気筒に還流させる排ガス還流手段と、
前記燃料性状推定手段により前記燃料の性状を推定するときに、前記内燃機関の負荷に応じて、前記気筒に還流する排ガスの量を低減させる排ガス還流量低減手段と、
をさらに備えてい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。
【請求項３】
互いに異なる所定の性状を有する燃料の燃焼に伴って発生する熱発生量を、前記所定の性状ごとに、前記内燃機関の負荷に応じて、参照用熱発生量としてあらかじめ記憶する熱発生量記憶手段をさらに備え、
前記燃料性状推定手段は、前記検出された内燃機関の負荷に応じて前記熱発生量記憶手段から検索された前記所定の性状ごとの参照用熱発生量と、前記熱発生量算出手段によって算出された熱発生量に応じて、燃料の性状を推定す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。
【請求項４】
前記燃料性状推定手段は、
前記検索された所定の性状ごとの参照用熱発生量と、前記算出された熱発生量に応じて、燃料の性状を暫定的に決定する暫定決定手段を有し、
当該暫定的に決定した燃料の性状にフィルタリング処理を施すことによって、燃料の性状を推定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃料性状推定手段は、前記検出された内燃機関の負荷にフィルタリング処理を施し、当該フィルタリング処理を施した内燃機関の負荷に基づき、前記複数の参照用熱発生量を検索することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記負荷検出手段は、前記内燃機関の負荷として、互いに異なる複数の種類の負荷を検出し、
前記燃料性状推定手段は、前記検出された内燃機関の複数の種類の負荷のそれぞれに、互いに同じフィルタリング特性によりフィルタリング処理を施すことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
内燃機関の気筒内の圧力の変化量を圧力変化量として検出する圧力変化量検出手段と、
当該検出された圧力変化量に応じて、前記気筒内に発生した熱量を熱発生量として算出する熱発生量算出手段と、
前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、
前記算出された熱発生量および前記検出された内燃機関の負荷に基づき、燃料の性状を推定する燃料性状推定手段と、
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記気筒から排出された排ガスの一部を当該気筒に還流させる排ガス還流手段と、
前記燃料性状推定手段により前記燃料の性状を推定するときに、前記内燃機関の負荷に応じて、前記気筒に還流する排ガスの量を低減させる排ガス還流量低減手段と、
をさらに備えてい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。
【請求項３】
互いに異なる所定の性状を有する燃料の燃焼に伴って発生する熱発生量を、前記所定の性状ごとに、前記内燃機関の負荷に応じて、参照用熱発生量としてあらかじめ記憶する熱発生量記憶手段をさらに備え、
前記燃料性状推定手段は、前記検出された内燃機関の負荷に応じて前記熱発生量記憶手段から検索された前記所定の性状ごとの参照用熱発生量と、前記熱発生量算出手段によって算出された熱発生量に応じて、燃料の性状を推定す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。
【請求項４】
前記燃料性状推定手段は、
前記検索された所定の性状ごとの参照用熱発生量と、前記算出された熱発生量に応じて、燃料の性状を暫定的に決定する暫定決定手段を有し、
当該暫定的に決定した燃料の性状にフィルタリング処理を施すことによって、燃料の性状を推定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃料性状推定手段は、前記検出された内燃機関の負荷にフィルタリング処理を施し、当該フィルタリング処理を施した内燃機関の負荷に基づき、前記複数の参照用熱発生量を検索することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記負荷検出手段は、前記内燃機関の負荷として、互いに異なる複数の種類の負荷を検出し、
前記燃料性状推定手段は、前記検出された内燃機関の複数の種類の負荷のそれぞれに、互いに同じフィルタリング特性によりフィルタリング処理を施すことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００８−９５６７５（Ｐ２００８−９５６７５Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０８１５１（Ｐ２００６−３０８１５１）
【出願日】平成１８年１１月１４日（２００６．１１．１４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１４日（２００６．１１．１４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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