JP4325362B2

JP4325362B2 - 内燃機関の燃料性状判定装置

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Publication number: JP4325362B2
Application number: JP2003374655A
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Inventors: 伸治定金
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Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2009-09-02
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Description

この発明は、車載内燃機関等の内燃機関に噴射供給される燃料の性状を判定する内燃機関の燃料性状判定装置に関する。

従来、この種の燃料性状判定装置（判定方法）としては、例えば特許文献１に記載の装置（方法）がある。すなわちこの装置（方法）では、混合気の点火時期を強制的に漸次進角側に補正しながら、この補正に伴うノッキングが発生したか否かを判定し、ノッキングの発生が判定された時の点火時期の進角量が大きい時はオクタン価（燃料性状）が高く、進角量が小さい時はオクタン価が低いと判定するようにしている。
特開平４−１３６４８２号公報

このような装置（方法）によれば、内燃機関の運転状態（混合気の点火時期）といった、いわば間接的な要素に基づいて、その時々において当該機関に噴射供給されている燃料の性状（オクタン価）を判定することは確かにできる。しかし一般に、内燃機関において発生するノッキングの発生頻度は、燃料のオクタン価（燃料性状）のみならず、その他の外乱、例えば内燃機関の個体差や気象条件、あるいはデポジット付着等の経年変化等によっても左右される。特に、シリンダの内壁表面に、燃料やオイル、もしくはそれらの添加物の炭化物や酸化物などのデポジットが付着して断熱層が形成されると、燃焼室の温度が上昇するようになってノッキングの発生頻度が高くなる。そのため、前述した混合気の点火時期に基づいて一義的に燃料のオクタン価を判定する装置（方法）では、燃料の正確なオクタン価を得ることは困難である。このように、上記従来の燃料性状判定装置では、燃料の性状を判定するにあたっての精度の低下は避けられないものとなっている。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、内燃機関に対して外乱が作用する環境においても、より精度の高い燃料性状の判定を可能とする内燃機関の燃料性状判定装置を提供することを目的とする。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関の燃料性状判定装置として、内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射供給する吸気通路燃料噴射弁と、同機関の燃焼室に燃料を直接噴射供給する筒内燃料噴射弁と、前記筒内燃料噴射弁による燃料噴射を主として燃料の供給を行うときと前記吸気通路燃料噴射弁による燃料噴射を主として燃料の供給を行うときとについて燃料の性状と相関関係にあるパラメータを比較して相対値を算出するとともに、この算出される相対値に基づいて前記燃料の性状を判定する判定手段とを備えた内燃機関の燃料性状判定装置であって、前記筒内燃料噴射弁による燃料噴射を主として燃料の供給を行うときにおける前記燃料の性状と相関関係にあるパラメータ及び前記吸気通路燃料噴射弁による燃料噴射を主として燃料の供給を行うときにおける前記燃料の性状と相関関係にあるパラメータのいずれかに基づいて前記燃料の性状の判定を行う予備判定手段と、前記吸気通路燃料噴射弁及び前記筒内燃料噴射弁に付着するデポジット付着量をそれぞれ推定する推定手段と、これら推定されるデポジット付着量に基づいて前記吸気通路燃料噴射弁及び前記筒内燃料噴射弁のいずれか一方に偏ってデポジットが付着しているか否かを判定する偏り判定手段とをさらに備え、前記偏り判定手段により、前記吸気通路燃料噴射弁及び前記筒内燃料噴射弁のいずれか一方に偏ってデポジットが付着していると判定されるときには前記予備判定手段により燃料性状を判定し、前記吸気通路燃料噴射弁及び前記筒内燃料噴射弁のいずれか一方に偏ってデポジットが付着していないと判定されるときには前記判定手段により燃料性状を判定することをその要旨とする。

前述した外乱には、上記吸気通路燃料噴射弁及び筒内燃料噴射弁の両方に同様に作用するものが多く存在する。例えば、吸気温度、吸気湿度、上記各燃料噴射弁以外の要素の個体差や経年変化などである。この点、上記構成によれば、各燃料噴射弁による燃料噴射を主として燃料の供給を行うときの燃料の性状と相関関係にあるパラメータを比較した相対値に基づいて燃料の性状を判定するため、上記吸気通路燃料噴射弁及び筒内燃料噴射弁の両方に同様に作用する外乱は相殺され、ひいては前述した外乱に起因する燃料性状判定の精度低下が抑制されるようになる。
内燃機関において用いられる燃料やオイル、もしくはそれらの添加物の炭化物や酸化物などのデポジットが、上記吸気通路燃料噴射弁や筒内燃料噴射弁に付着することがある。特にこのような傾向は、内燃機関の燃焼室内に配設される筒内燃料噴射弁において強くみられる。このため、吸気通路燃料噴射弁及び筒内燃料噴射弁のいずれか一方に偏ってデポジットが付着しているときに上記判定手段による燃料性状の判定を実施することとすれば、上記デポジット付着に起因する精度の低下が懸念される。この点、上記構成によれば、上記偏り判定手段により、上記両燃料噴射弁のいずれか一方に偏ってデポジットが付着していると判定されるときには上記予備判定手段により燃料性状を判定し、一方、上記両燃料噴射弁のいずれか一方に偏ってデポジットが付着していないと判定されるときには上記判定手段により燃料性状を判定することで、燃料性状を判定するにあたっての信頼性の向上が図られるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料性状判定装置において、前記判定手段が算出する相対値は、前記燃料の性状と相関関係にあるパラメータの差及び比のいずれかであることをその要旨とする。

上記相対値としては、上記燃料の性状と相関関係にあるパラメータの差及び比のいずれかを用いることができる。そして、これらいずれの値によっても、上記外乱に起因する成分は好適に相殺されるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の燃料性状判定装置において、前記推定手段は、前記各燃料噴射弁に対するデポジット付着量を前記吸気通路燃料噴射弁からの燃料噴射量及び前記筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に基づいて推定することをその要旨とする。

吸気通路燃料噴射弁及び筒内燃料噴射弁のいずれか一方に偏ってデポジットが付着すると、その燃料噴射弁から噴射される燃料の量は少なくなる。このため、これら各燃料噴射弁に対するデポジット付着量についてはこれを、上記吸気通路燃料噴射弁からの燃料噴射量及び上記筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に基づき推定することが有効であり、また推定精度も確保される。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料性状判定装置において、前記燃料の性状はオクタン価であり、前記燃料の性状と相関関係にあるパラメータは点火時期及びノッキング強度のいずれかであることをその要旨とする。

一般に、燃料のオクタン価が低いほど内燃機関において発生するノッキングの強度は大きくなるため、ノッキング強度は燃料のオクタン価と相関関係にあるパラメータである。また、ノッキングが検出されると、混合気の点火時期をベース点火時期よりも遅らせてノッキングを回避するようなＫＣＳ（ノックコントロールシステム）が作動しているとき、点火時期はノッキングの発生頻度に対応するものとなる。ちなみに、ここでいうベース点火時期は、ノッキングが生じていないときの点火時期に相当する。また一般に、燃料のオクタン価が低いほどノッキングの発生頻度は高くなるため、点火時期は燃料のオクタン価と相関関係にあるパラメータになる。このため、上記燃料の性状が燃料のオクタン価であるとき、上記燃料の性状と相関関係にあるパラメータとしてこれらパラメータを用いることが特に有効である。

（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の燃料性状判定装置についてその第１の実施の形態を示す。この実施の形態にかかる内燃機関の燃料性状判定装置も、前述した従来の燃料性状判定装置（判定方法）と同様、内燃機関の運転状態に基づいてその時々において当該機関に噴射供給されている燃料の性状（オクタン価）を判定するものである。ただし、この実施の形態の内燃機関の燃料性状判定装置では、以下に説明する構成を有することによって、前述したような外乱に起因する燃料性状の判定にあたっての精度の低下を抑制するようにしている。

図１に、この内燃機関の燃料性状判定装置の概略構成を模式的に示す。なお、内燃機関１０は６つのシリンダを備えるＶ型６気筒ガソリン機関であるが、同図１では説明の便宜上、代表して１つのシリンダのみを示している。

図１に示されるように、この装置は、例えば４サイクルのレシプロ機関である内燃機関１０を中心として構成されている。そしてこの内燃機関１０は、大きくは、シリンダブロック１ａと該シリンダブロック１ａの上部に連結されるシリンダヘッド１ｂとを備えるシリンダ１と、該シリンダ１内を往復動するピストン２とを有して構成されている。そして上記シリンダ１内においては、上記シリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１ｂの内壁とピストン２の頂面とによって、混合気を燃焼させるための燃焼室５が区画形成されている。

また、シリンダヘッド１ｂには、この燃焼室５に突出する態様で混合気に点火を行う点火プラグ６、並びに同燃焼室５に燃料を噴射供給する燃料供給手段として筒内燃料噴射弁Ｉ２が配設されている。さらに、上記シリンダヘッド１ｂは、燃焼室５に空気や燃料等を取り込む吸気ポート７と、混合気が燃焼して生じる排気を燃焼室５から外部へ排出する排気ポート８とを有し、各ポートには、これらポートの開閉を行う吸気バルブ７ａ及び排気バルブ８ａがそれぞれ配設されている。ここで、上記吸気ポート７には、当該吸気ポート７に燃料を噴射供給する燃料供給手段として吸気通路燃料噴射弁Ｉ１が配設されている。また図示は割愛しているが、上記吸気ポート７の上流には、吸入空気量を調量すべく開閉動作を行うスロットルバルブが設けられている。そしてこのスロットルバルブのさらに上流には、吸入空気量を検出するエアフローメータ及び吸入空気の温度を検出する吸気温センサがそれぞれ配設されている。

さらに、上記筒内燃料噴射弁Ｉ２及び吸気通路燃料噴射弁Ｉ１には、使用燃料を溜めておく燃料タンクＴと、該燃料タンクＴ内の燃料を各燃料噴射弁に圧送する低圧燃料ポンプＰ１及び高圧燃料ポンプＰ２とが、各シリンダへ燃料を供給するデリバリパイプＤ１及びＤ２等のパイプによって連結されている。そして、これら各要素によって燃料供給装置を構成している。そして、この燃料供給装置によって燃料タンクＴ内の燃料が各燃料噴射弁に供給される。具体的には、上記低圧燃料ポンプＰ１によって燃料タンクＴからくみ上げられた燃料が、例えば約０．３ＭＰａの圧力をもってデリバリパイプＤ２を通じて各シリンダの備える吸気通路燃料噴射弁Ｉ１に供給される。また、上記高圧燃料ポンプＰ２によってさらに加圧された燃料は、例えば８ＭＰａ〜１３ＭＰａの圧力をもってデリバリパイプＤ１を通じて各シリンダの備える筒内燃料噴射弁Ｉ２に供給される。

一方、上記シリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１ｂには、これら両者を冷却するための冷却水の通路となるウォータージャケット１ｃが配設されている（便宜上、シリンダブロック１ａ側のウォータージャケットのみを図示）。また、上記シリンダブロック１ａには、このウォータージャケット１ｃ内を流通する冷却水の温度を検出する水温センサ１ｄ、並びに高周波振動を感知してノッキングを検出するノックセンサ１ｅが設けられている。

また、上記ピストン２の下端部にはコンロッド（コネクティングロッド）４を介してクランクシャフト３が連結されており、ピストン２の往復動に追従してクランクシャフト３が回転する。また、このクランクシャフト３の近傍には、クランクシャフト３の回転角度を検出するクランク角センサ３ａが配設されている。

上記構成を有する内燃機関の燃料性状判定装置では、上記クランク角センサ３ａ及び水温センサ１ｄ及びノックセンサ１ｅ及びエアフローメータ等の各種センサからの出力信号を電子制御装置１００に取り込むように構成されている。そして、電子制御装置１００では、これら各センサからの信号に基づき、上記点火プラグ６及び吸気通路燃料噴射弁Ｉ１及び筒内燃料噴射弁Ｉ２及び低圧燃料ポンプＰ１及び高圧燃料ポンプＰ２等の駆動を制御する。

なお、電子制御装置１００は、大きくは、ＣＰＵ（中央処理装置）１０１と、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）１０２と、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１０３と、バックアップＲＡＭ１０４とを有して構成されている。そして、これら各要素は互いに双方向バス（図示略）等によって電気的に接続されている。ここで、上記ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納された制御プログラムやデータマップ等に基づいて演算処理を行うものである。具体的には、上記ＲＯＭ１０２には、バルブタイミング制御、空燃比制御、点火時期制御、燃料噴射時期制御等を行うための各種制御プログラムや、各種条件に対応した目標値を算出するためのマップ等が格納されている。また、上記ＲＡＭ１０３は、こうしたＣＰＵ１０１での演算途中のデータや演算結果、あるいは上記各種センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するために使用される。また、上記バックアップＲＡＭ１０４は、このＲＡＭ１０３に格納された各種データを電源供給停止時に保持するために用いられる。

以下、図２を併せ参照して、この実施の形態にかかる内燃機関の燃料性状判定装置によるオクタン価判定の原理について説明する。なお、同図２は、吸気通路燃料噴射弁Ｉ１のみを用いて燃料噴射（ポート噴射）を行うときと、筒内燃料噴射弁Ｉ２のみを用いて燃料噴射（筒内噴射）を行うときとについて、上記点火プラグ６によって混合気に点火を行う時期（点火時期）と燃料のオクタン価との関係を対比して示すグラフである。また、図２中に「Ｌ１」で示される特性線はポート噴射の特性を、「Ｌ２」で示される特性線は筒内噴射の特性をそれぞれ示している。

この実施の形態にかかる装置には、上記ノックセンサ１ｅによってノッキングが検出されると、混合気の点火時期をベース点火時期よりも遅らせてノッキングを回避するようなＫＣＳ（ノックコントロールシステム）が搭載されている。ちなみに、ここでいうベース点火時期は、ノッキングが生じていないときの点火時期に相当する。同システムが作動している時は、点火時期はノッキングの発生頻度に対応するものとなっている。ここでは、ベース点火時期と区別するために、このような点火時期をノック点火時期と称する。また一般に、燃料のオクタン価が低いほどノッキングの発生頻度は高くなるため、図２に示されるように、ノック点火時期は燃料のオクタン価と相関関係にあるパラメータになっている。

ここで、図２中の特性線Ｌ１あるいは特性線Ｌ２に基づいて燃料のオクタン価を判定することも可能である。しかし前述のように、上記ノッキングの発生頻度は燃料のオクタン価のみならず、その他の外乱、例えば同機関の個体差や気象条件、あるいはデポジット付着等の経年変化等によっても左右される。特に、上記シリンダ１の内壁表面に、燃料やオイル、もしくはそれらの添加物の炭化物や酸化物などのデポジットが付着して断熱層が形成されると、燃焼室の温度が上昇するようになってノッキングの発生頻度が高くなる。そのため、このような方法で燃料の正確なオクタン価を得ることは困難であることも前述した。

この点、この実施の形態の燃料性状判定装置おいては、ポート噴射を行うとき（特性線Ｌ１）のノック点火時期と、筒内噴射を行うとき（特性線Ｌ２）のノック点火時期との差に基づいて燃料のオクタン価を判定することで、前述した判定精度の低下を抑制するようにしている。具体的には、上記外乱には、吸気通路燃料噴射弁Ｉ１及び筒内燃料噴射弁Ｉ２の両方に同様に作用するものが多く存在する。例えば、吸気温度、吸気湿度、上記各燃料噴射弁以外の要素の個体差や経年変化などである。そこで、この実施の形態にかかる燃料性状判定装置では、ポート噴射を行うとき（特性線Ｌ１）のノック点火時期と、筒内噴射を行うとき（特性線Ｌ２）のノック点火時期とを比較して、これらのノック点火時期の差を算出するとともに、この算出されるノック点火時期の差に基づいて燃料のオクタン価を判定するようにしている。このように、ポート噴射を行うときのノック点火時期と、筒内噴射を行うときのノック点火時期との差に基づいてオクタン価判定を行うこととすれば、上記吸気通路燃料噴射弁Ｉ１及び筒内燃料噴射弁Ｉ２の両方に同様に作用する外乱は相殺され、ひいては前述した外乱に起因する燃料性状判定の精度低下が抑制されるようになる。

次に、図３を併せ参照して、この実施の形態にかかる内燃機関の燃料性状判定装置によりオクタン価判定を行う際の判定手順を説明する。なお、この図３に示す処理は、例えば所定クランク角毎あるいは所定時間毎に繰り返し実行される。

図３に示す一連の処理においては、まず、オクタン価判定運転条件を満たしたか否かを判定する。具体的には、
（イ）暖機運転中であるか否かを判定する。より詳しくは、水温センサ１ｄから検出される冷却水温が所定の値以上に達したか否かを判定する。
（ロ）エンジン回転速度が安定しているか否かを判定する。より詳しくは、クランク角センサ３ａ等によって検出されるエンジン回転速度の変化率が所定の値以下になっているか否かを判定する。
（ハ）負荷が安定しているか否かを判定する。より詳しくは、エアフローメータ等によって検出される負荷の変化率が所定の値以下になっているか否かを判定する。
（ニ）ＫＣＳ作動中か否かを判定する。より詳しくは、点火時期がベース点火時期よりも遅角側にあるか否かを判定する。
等々の各種判定が行われる（ステップＳ１００）。

そして、ステップＳ１００においてオクタン価判定運転条件を満たしたと判定されると、次にノック点火時期が取得される。より詳しくは、このノック点火時期は、ノックセンサ１ｅによって検出されるノッキングの発生頻度に基づいて取得（算出）される（ステップＳ１１０）。

次に、噴射方式を、ポート噴射から筒内噴射、もしくは筒内噴射からポート噴射に切り替える（ステップＳ１２０）。そして、ステップＳ１１０と同様、ノック点火時期が取得（算出）される（ステップＳ１３０）。

次に、こうして取得されたポート噴射を行うときのノック点火時期と、筒内噴射を行うときのノック点火時期とを比較して、これらのノック点火時期の差を算出する（ステップＳ１４０）。そして、この算出されたノック点火時期の差に基づいて燃料のオクタン価を計算（判定）する（ステップＳ１５０）。なお、この実施の形態においては、上記ノック点火時期の差を算出するとともに、この算出されるノック点火時期の差に基づいて燃料のオクタン価を計算（判定）する部位が判定手段に相当する。

そして、この計算（判定）された燃料のオクタン価に基づき、噴射方式をポート噴射もしくは筒内噴射に切り替える（ステップＳ１６０）。なお、上述した各種演算処理は、上記電子制御装置１００によって行われる。

以上説明したように、この実施の形態にかかる内燃機関の燃料性状判定装置によれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。
（１）内燃機関の燃料性状判定装置として、内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射供給する吸気通路燃料噴射弁Ｉ１と、同機関の燃焼室に燃料を直接噴射供給する筒内燃料噴射弁Ｉ２と、燃料のオクタン価を判定（計算）する判定手段とを備える。そして、該判定手段によって、ポート噴射を行うときのノック点火時期と、筒内噴射を行うときのノック点火時期とを比較して、これらのノック点火時期の差を算出するとともに、この算出されるノック点火時期の差に基づいて燃料のオクタン価を判定（計算）する構成とした。これにより、上記吸気通路燃料噴射弁Ｉ１及び筒内燃料噴射弁Ｉ２の両方に同様に作用する外乱は相殺され、ひいては前述した外乱に起因する燃料性状判定の精度低下が抑制されるようになる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明にかかる内燃機関の燃料性状判定装置についてその第２の実施の形態を示す。この実施の形態にかかる内燃機関の燃料性状判定装置も、第１の実施の形態と同様、前述したような外乱に起因する燃料性状（オクタン価）の判定にあたっての精度の低下を抑制するようにしている。ただし、この実施の形態の内燃機関の燃料性状判定装置は以下に説明する予備判定手段をさらに備え、上記吸気通路燃料噴射弁Ｉ１及び筒内燃料噴射弁Ｉ２にそれぞれ作用する外乱に応じて該予備判定手段と上記判定手段とを使い分けることで、燃料性状の判定にあたっての信頼性についてもこれを向上させるようにしている。

さて、この燃料性状判定装置も、基本的には第１の実施の形態と同様、先の図１に示した構成を有する装置である。ただし、この装置においては、同図１中に破線で示すような例えばＯ２センサ等からなる空燃比センサ８ｂをさらに備える構成としている。より詳しくは、上記空燃比センサ８ｂは、排気ポート８の下流側に配設されて、空燃比（空気の質量／燃料の質量）が理論空燃比（≒１４.７）に対し、リッチ（濃い）状態かリーン（薄い）状態かを検出するために用いられる。

ところで、先の第１の実施の形態の燃料性状判定装置では、前述した外乱が上記吸気通路燃料噴射弁Ｉ１及び筒内燃料噴射弁Ｉ２のいずれか一方に偏って作用するようなこともある。

そこで、この実施の形態の燃料性状判定装置においては、こうした実情を考慮して、ポート噴射を行うときのノック点火時期及び筒内噴射を行うときのノック点火時期のいずれかに基づいて燃料のオクタン価の判定を行う予備判定手段をさらに備えることとしている。そして、上記吸気通路燃料噴射弁Ｉ１及び筒内燃料噴射弁Ｉ２のいずれか一方に偏って外乱が作用しているか否かを判定し、この判定結果に基づいて該予備判定手段と上記判定手段とを使い分けるようにしている。

以下、図４を併せ参照して、この実施の形態にかかる内燃機関の燃料性状判定装置によりオクタン価判定を行う際の判定手順を詳述する。ここでは、上記吸気通路燃料噴射弁Ｉ１及び筒内燃料噴射弁Ｉ２のいずれか一方に偏ってデポジットが付着しているか否かを判定し、この判定結果に基づいて上記予備判定手段と上記判定手段とを使い分けるようにしている。なお、この図４に示す処理も、例えば所定クランク角毎あるいは所定時間毎に繰り返し実行される。

図４に示す一連の処理においては、まず、上記エアフローメータによって検出される吸入空気量に基づいて基本噴射量を算出する（ステップＳ２００）。
次に、上記空燃比センサ８ｂによって検出される空燃比信号に基づき、経時的に変化する空燃比を補正するための空燃比フィードバック係数ＦＡＦを算出する（ステップＳ２１０）。そして、この算出された空燃比フィードバック係数ＦＡＦの定常的傾向に基づいてそのベース値の学習を行い、内燃機関過渡運転時の空燃比制御精度の向上を図る。なお、この学習は、例えば内燃機関の運転領域毎に行われる（ステップＳ２２０）。

次に、これら算出された空燃比フィードバック係数ＦＡＦと学習されたベース値とに基づき、上記吸気通路燃料噴射弁Ｉ１からの燃料噴射量及び筒内燃料噴射弁Ｉ２からの燃料噴射量をそれぞれ推定する。ちなみにこの推定は、これら燃料噴射弁にデポジットが付着すると、その燃料噴射弁から噴射される燃料の量が少なくなることに基づいて行われる（ステップＳ２３０）。次いで、この推定された各燃料噴射弁からの燃料噴射量に基づき、各燃料噴射弁に付着するデポジット付着量をそれぞれ推定（計算）する（ステップＳ２４０）。なお、このデポジット付着量の推定を行う部位が推定手段に相当する。そして、この推定された各燃料噴射弁に対するデポジット付着量から上記吸気通路燃料噴射弁Ｉ１及び筒内燃料噴射弁Ｉ２のいずれか一方に偏ってデポジットが付着しているか否かを判定する。具体的には、上記吸気通路燃料噴射弁Ｉ１のデポジット付着量と、上記筒内燃料噴射弁Ｉ２のデポジット付着量との差が所定の値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２５０）。なお、このデポジットの偏り付着の判定を行う部位が偏り判定手段に相当する。

ここで、上記吸気通路燃料噴射弁Ｉ１及び筒内燃料噴射弁Ｉ２のいずれか一方に偏ってデポジットが付着していると判定されると、上記予備判定手段により燃料のオクタン価の判定（計算）が行われることとなる。具体的には、先の図２に示したポート噴射を行うときの「ノック点火時期−燃料オクタン価」の関係を示す特性線Ｌ１及び筒内噴射を行うときの「ノック点火時期−燃料オクタン価」の関係を示す特性線Ｌ２のいずれかに基づいて燃料のオクタン価の判定が行われる（ステップＳ２５１）。なお、この判定を行う部位が予備判定手段に相当する。一方、上記吸気通路燃料噴射弁Ｉ１及び筒内燃料噴射弁Ｉ２のいずれか一方に偏ってデポジットが付着していないと判定されると、先の図３に示した判定手順で、上記判定手段により燃料のオクタン価の判定（計算）が行われることとなる（ステップＳ２５２）。なお、上述した各種演算処理も、上記電子制御装置１００によって行われる。

このように、この実施の形態にかかる内燃機関の燃料性状判定装置によれば、上記吸気通路燃料噴射弁及び筒内燃料噴射弁のいずれか一方に偏ってデポジットが付着する場合であれ、燃料性状を判定するにあたっての信頼性は確保されるようになる。

以上説明したように、この第２の実施の形態にかかる内燃機関の燃料性状判定装置によれば、先の第１の実施の形態による前記（１）の効果と同様もしくはそれに準じた効果を得ることができるとともに、新たに次のような効果を得ることもできる。

（２）ポート噴射による燃料の供給を行うときのノック点火時期及び筒内噴射による燃料の供給を行うときのノック点火時期のいずれかに基づいて燃料のオクタン価の判定を行う予備判定手段を備える。また、上記吸気通路燃料噴射弁Ｉ１及び筒内燃料噴射弁Ｉ２に付着するデポジット付着量をそれぞれ推定する推定手段と、この推定手段によって推定されるデポジット付着量に基づいて吸気通路燃料噴射弁Ｉ１及び筒内燃料噴射弁Ｉ２のいずれか一方に偏ってデポジットが付着しているか否かを判定する偏り判定手段とをさらに備える。そして、この偏り判定手段の判定結果に応じて上記予備判定手段と前述した判定手段とを使い分けるようにした。これにより、上記吸気通路燃料噴射弁Ｉ１及び筒内燃料噴射弁Ｉ２のいずれか一方に偏ってデポジットが付着する場合であれ、上記予備判定手段を通じてより信頼性の高い燃料性状の判定が実現されるようになる。

（他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態は、以下の態様をもって実施することもできる。
・上記第２の実施の形態では、各燃料噴射弁に対するデポジット付着量を各燃料噴射弁からの燃料噴射量に基づいて推定するようにしたが、デポジット付着量の推定方法は任意である。また、各燃料噴射弁に作用する外乱もデポジットの付着には限られない。例えば物理的衝撃や化学的作用等の外乱に起因する各燃料噴射弁の性能劣化度合等を推定するようにしてもよい。

・上記各実施の形態では、筒内噴射を行うときのノック点火時期と、ポート噴射を行うときのノック点火時期とを比較して、これらノック点火時期の差を算出した。しかし、この算出される値はノック点火時期の差には限られず、例えばノック点火時期の比であってもよい。要は、筒内噴射を行うときのノック点火時期と、ポート噴射を行うときのノック点火時期との相対値であれば足りる。

・上記各実施の形態では、筒内燃料噴射弁Ｉ２のみを用いて燃料噴射（筒内噴射）を行うときと、吸気通路燃料噴射弁Ｉ１のみを用いて燃料噴射（ポート噴射）を行うときとについて比較を行った。しかし、この比較を行う対象は各燃料噴射弁のみを用いて燃料噴射を行うときには限られない。要は、筒内燃料噴射弁Ｉ２による燃料噴射を主として燃料の供給を行うときと、吸気通路燃料噴射弁による燃料噴射を主として燃料の供給を行うときとについて比較を行うことで足りる。

・上記各実施の形態では、各燃料噴射弁のノック点火時期の差に基づいて燃料のオクタン価を計算するようにしたが、該ノック点火時期の差に基づいて燃料がハイオク燃料であるかレギュラー燃料であるかのみを判定する構成としてもよい。またこうした構成によれば、燃料性状判定装置自体の構成の簡素化が図られるようになる。

・上記各実施の形態では、判定する燃料の性状をオクタン価とし、この燃料のオクタン価と相関関係にあるパラメータとして点火時期（ノック点火時期）を用いた。しかし、こうしたパラメータは点火時期には限られず、燃料のオクタン価と相関関係にあるパラメータであれば足りる。例えばノッキング強度、あるいは空燃比やＰＭ排出量等もこうしたパラメータとして用いることができる。また、判定される燃料の性状もオクタン価には限られず、蒸留特性やアロマティック成分量であってもよい。

・上記各実施の形態では、図３あるいは図４に示す判定処理を所定クランク角毎あるいは所定時間毎に繰り返し行うようにしたが、この判定処理は機関始動毎に一度だけ実行されるようにしてもよい。

・上記各実施の形態では、判定手段や予備判定手段をプログラムとして例えばＲＯＭ１０２に記憶するような構成を想定しているが、これら判定手段や予備判定手段はハードウェアによる専用回路によっても実現可能である。

この発明にかかる内燃機関の燃料性状判定装置の第１の実施の形態について、その概略構成を模式的に示すブロック図。同実施の形態におけるオクタン価判定の原理を示すグラフ。同実施の形態の燃料性状判定処理についてその処理手順を示すフローチャート。この発明にかかる内燃機関の燃料性状判定装置の第２の実施の形態について、その燃料性状判定処理の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１…シリンダ、１ｄ…水温センサ、１ｅ…ノックセンサ、２…ピストン、３…クランクシャフト、３ａ…クランク角センサ、４…コネクティングロッド、５…燃焼室、６…点火プラグ、７…吸気ポート、７ａ…吸気バルブ、８…排気ポート、８ａ…排気バルブ、８ｂ…空燃比センサ、１０…内燃機関、１００…電子制御装置、１０１…ＣＰＵ、１０２…ＲＯＭ、１０３…ＲＡＭ、Ｉ１…吸気通路燃料噴射弁、Ｉ２…筒内燃料噴射弁、Ｐ１…低圧燃料ポンプ、Ｐ２…高圧燃料ポンプ、Ｔ…燃料タンク。

Claims

内燃機関の吸気通路内に燃料を噴射供給する吸気通路燃料噴射弁と、
同機関の燃焼室に燃料を直接噴射供給する筒内燃料噴射弁と、
前記筒内燃料噴射弁による燃料噴射を主として燃料の供給を行うときと前記吸気通路燃料噴射弁による燃料噴射を主として燃料の供給を行うときとについて燃料の性状と相関関係にあるパラメータを比較して相対値を算出するとともに、この算出される相対値に基づいて前記燃料の性状を判定する判定手段とを備えた内燃機関の燃料性状判定装置であって、
前記筒内燃料噴射弁による燃料噴射を主として燃料の供給を行うときにおける前記燃料の性状と相関関係にあるパラメータ及び前記吸気通路燃料噴射弁による燃料噴射を主として燃料の供給を行うときにおける前記燃料の性状と相関関係にあるパラメータのいずれかに基づいて前記燃料の性状の判定を行う予備判定手段と、前記吸気通路燃料噴射弁及び前記筒内燃料噴射弁に付着するデポジット付着量をそれぞれ推定する推定手段と、これら推定されるデポジット付着量に基づいて前記吸気通路燃料噴射弁及び前記筒内燃料噴射弁のいずれか一方に偏ってデポジットが付着しているか否かを判定する偏り判定手段とをさらに備え、
前記偏り判定手段により、前記吸気通路燃料噴射弁及び前記筒内燃料噴射弁のいずれか一方に偏ってデポジットが付着していると判定されるときには前記予備判定手段により燃料性状を判定し、前記吸気通路燃料噴射弁及び前記筒内燃料噴射弁のいずれか一方に偏ってデポジットが付着していないと判定されるときには前記判定手段により燃料性状を判定する
ことを特徴とする内燃機関の燃料性状判定装置。
前記判定手段が算出する相対値は、前記燃料の性状と相関関係にあるパラメータの差及び比のいずれかである
請求項１に記載の内燃機関の燃料性状判定装置。
請求項１または２に記載の内燃機関の燃料性状判定装置において、
前記推定手段は、前記各燃料噴射弁に対するデポジット付着量を前記吸気通路燃料噴射弁からの燃料噴射量及び前記筒内燃料噴射弁からの燃料噴射量に基づいて推定する
ことを特徴とする内燃機関の燃料性状判定装置。
前記燃料の性状はオクタン価であり、前記燃料の性状と相関関係にあるパラメータは点火時期及びノッキング強度のいずれかである
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料性状判定装置。