JP6025606B2 - 燃料セタン価推定方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばディーゼルエンジン等の圧縮着火式内燃機関に使用される燃料のセタン価を推定する燃料セタン価推定方法、及び、該方法を実施するための装置の技術分野に関する。

ディーゼルエンジン等の圧縮着火式内燃機関では軽油などの燃料が使用されているが、市販されている燃料のセタン価は必ずしも一定ではないことから、想定されるセタン価と異なるセタン価の燃料が使用されると、失火や白煙の発生、排ガス中の有害物質の増加、燃費性能の低下などを引き起こす原因となり、問題となっている。このような問題の解決策の一つとして、内燃機関で使用する実際の燃料についてセタン価を推定し、その推定結果を内燃機関の運転制御に反映させることが考えられる。

燃料セタン価推定方法に関しては様々な手法が提案されており、例えば特許文献１乃至３２が挙げられる。
特許文献１では、内燃機関がアイドル状態にある場合に、燃料噴射時期を徐々にリタードさせ、燃焼状態を次第に不安定化して意図的に失火を発生させる。そして失火が発生した際のリタード量を特定し、予め当該リタード量とセタン価との関係を規定するマップに基づいて、燃料のセタン価を推定している。
また特許文献２では、燃料噴射による燃焼に起因する圧縮上死点後での筒内圧力ピーク値と、ピストン運動による筒内ガスの圧縮又は燃料噴射前のパイロット噴射による燃焼に起因する圧縮上死点又はその付近での筒内圧力ピーク値との差をΔＰとし、それぞれの筒内圧力ピーク値に対応するクランク角度の差をΔＣＡとした場合に、ΔＰ／ΔＣＡ＝ａが略成立する燃料噴射タイミングに基づいてセタン価を推定している。

特開２００７−１５４６９９号公報 特開２００９−１４４６３４号公報

特許文献１では、燃料噴射時期をリタードさせることで燃焼状態に発生した失火に基づいてセタン価を推定している。しかしながら、失火は燃焼状態が極めて不安定となった結果生じる現象であるため、内燃機関にとって好ましくない。また燃焼状態に失火が発生すると燃費性能が大きく低下してしまうことも問題となる。
特許文献２では、筒内圧力ピーク値に基づいてセタン価を推定している。そのため、当該推定方法を実施するために、内燃機関に筒内圧力センサを新設する必要があり実施コストが高くなってしまう。

本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、燃焼状態に失火を発生させることなく、簡易且つ安価な構成で実施可能な燃料セタン価推定方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明に係る燃料セタン価推定方法は上記課題を解決するために、圧縮着火燃焼を行う内燃機関に使用される燃料のセタン価を推定する燃料セタン価推定方法であって、前記内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度が予め設定された所定濃度値に達する際の前記内燃機関の制御パラメータと、前記燃料のセタン価との関係を規定するマップを予め用意する工程と、前記内燃機関の制御パラメータを可変に制御して、前記内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度の推移を検出する工程と、前記検出したＮＯｘ濃度に基づいて当該ＮＯｘ濃度が前記所定値に達した際の前記内燃機関の制御パラメータを求める工程と、前記求めた制御パラメータに対応するセタン価を前記マップに基づいて推定する工程とを備え、前記所定濃度値は、前記関係のうち前記ＮＯｘ濃度の前記制御パラメータに対する傾きが不連続に変化する値より小さくなるように設定されることを特徴とする。

本発明によれば、内燃機関の制御パラメータの可変制御に対して顕著な変化を示す排ガスのＮＯｘ濃度に着目することにより、内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度が所定濃度値に達した際の制御パラメータに基づいて、内燃機関の燃焼状態に失火を生じさせることなくセタン価を推定することができる。特に、内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度が予め設定された所定濃度値に達する際の制御パラメータと、燃料のセタン価との関係を規定するマップを試験的、実験的或いは理論的な方法によって予め用意しておくことによって、排ガスのＮＯｘ濃度実測値を当該マップに当てはめることで、簡易且つ安価な構成でセタン価のを推定できる。

本発明の一態様では、前記内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度に影響を及ぼす状態因子を検出する工程と、該検出した状態因子に対応する所定の補正値を用いて、前記マップを補正する工程とを備える。
内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度は特定の状態因子（例えばエンジン状態や環境条件など）によって影響を受けることがあるため、状態因子の変化に伴って前記マップの精度が低下する場合がある。本態様では、状態因子の検出結果に応じた補正値でマップを補正することにより、状態因子の変化による影響を排除し、様々な条件下においても精度よくセタン価を推定することができる。

また、前記内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度に影響を及ぼす状態因子を検出する工程と、該検出した状態因子に対応する所定の補正値を用いて、前記所定濃度値を補正する工程とを備えてもよい。
状態因子の変化による影響は、ＮＯｘ濃度の判定基準となる所定濃度値を補正することによっても排除することができる。本態様では、状態因子の検出結果に応じた補正値で所定濃度値を補正することにより、様々な条件下においても精度よくセタン価を推定することができる。

具体的には、前記状態因子は内燃機関の冷却水温度、シリンダ入口温度、シリンダ入口圧力、シリンダ酸素濃度、吸入空気量、吸入空気圧力、及び、吸入空気湿度の少なくとも一つを含むとよい。

本発明の他の態様では、前記燃料セタン価推定方法は燃料タンクに前記燃料が新たに補給された場合に、自動的に実施が開始される。
本態様によれば、アイドリング状態の検出や、オペレータによる制御開始のための実行ボタンの操作検出などのように、セタン価の推定制御を実施するに適した開始条件が成立することで、燃料セタン価推定方法が実施される。

前記制御パラメータは、前記内燃機関の燃焼室における燃料噴射時期のリタード量であってもよい。また、前記制御パラメータは、前記内燃機関の吸気への排気還流量であってもよい。
排ガスのＮＯｘ濃度は、燃料噴射時期のリタード量や吸気への排気還流量によって影響を受けるため、セタン価推定のために推移制御される制御パラメータとして適している。

本発明に係る燃料セタン価推定装置は上記課題を解決するために、圧縮着火燃焼を行う内燃機関に使用される燃料のセタン価を推定する燃料セタン価推定装置であって、前記内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段と、前記内燃機関の制御パラメータを可変に制御する内燃機関制御手段と、前記内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度が予め設定された所定濃度値に達する際の前記内燃機関の制御パラメータと、前記燃料のセタン価との関係を規定するマップを記憶する記憶手段と、前記内燃機関制御手段によって前記制御パラメータを可変に制御して、前記内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度を推移させ、当該ＮＯｘ濃度が前記所定濃度値に達する際の前記制御パラメータを求め、該求められた制御パラメータに対応するセタン価を前記マップに基づいて推定するセタン価推定手段とを備え、前記所定濃度値は、前記関係のうち前記ＮＯｘ濃度の前記制御パラメータに対する傾きが不連続に変化する値より小さくなるように設定されることを特徴とする。

この装置によれば、上述した燃料セタン価推定方法（上記各種態様を含む）を適切に実施することができる。

前記内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度に影響を及ぼす状態因子を検出する状態因子検出手段と、前記状態因子検出手段によって検出された状態因子に対応する所定の補正値を用いて、前記マップを補正する補正手段とを備えてもよい。
このような補正手段を備えることにより、状態因子の検出結果に応じた補正値でマップを補正することにより、状態因子の変化による影響を排除し、様々な条件下においても精度よくセタン価を推定することができる。

また、前記内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度に影響を及ぼす状態因子を検出する状態因子検出手段と、前記状態因子検出手段によって検出された状態因子に対応する所定の補正値を用いて、前記所定濃度値を補正する補正手段とを備えてもよい。
このような補正手段を備えることにより、状態因子の検出結果に応じた補正値で所定濃度値を補正することにより、状態因子の変化による影響を排除し、様々な条件下においても精度よくセタン価を推定することができる。

また、前記ＮＯｘ濃度検出手段は、前記内燃機関の排ガスを浄化する排ガス浄化装置において浄化率算出に使用されるＮＯｘセンサと兼用されていてもよい。
近年、排ガス規制の強化に伴って、排ガス浄化装置を搭載する車両が増加しているが、この種の排ガス浄化装置では浄化率算出のためにＮＯｘセンサを備えているものが多い。そのため、本発明に係るＮＯｘ濃度検出手段として、このようなＮＯｘセンサを兼用することによって、新たにセンサ類を追加配備する必要がなく、コスト削減に有効である。

本発明によれば、内燃機関の制御パラメータの可変制御に対して顕著な変化を示す排ガスのＮＯｘ濃度に着目することにより、内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度が所定濃度値に達した際の制御パラメータに基づいて、内燃機関の燃焼状態に失火を生じさせることなくセタン価を推定することができる。特に、内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度が予め設定された所定濃度値に達する際の制御パラメータと、燃料のセタン価との関係を規定するマップを試験的、実験的或いは理論的な方法によって予め用意しておくことによって、排ガスのＮＯｘ濃度実測値を当該マップに当てはめることで、簡易且つ安価な構成でセタン価の推定できる。

本実施例に係る燃料セタン価推定装置の全体構造を示す構成図である。 ＥＣＵの内部構成を、燃料セタン価推定方法を実施するための機能ブロックとして示す概念図である。 燃料噴射時期のリタード量を可変に制御した場合の排ガスのＮＯｘ濃度の変化を示すグラフである。 リタード量と、エンジンで使用される燃料のセタン価との相関を規定するマップの一例である。 本実施例に係る燃料セタン価推定装置の制御動作を示すフローチャートである。 第１変形例に係るＥＣＵの内部構成を、燃料セタン価推定方法を実施するための機能ブロックとして示す概念図である。 同じセタン価の燃料を使用するエンジンについて、異なる冷却水温度における制御パラメータと排ガスのＮＯｘ濃度との関係を示すグラフである。 第１変形例に係る補正量をマップ中に示したものである。 第２変形例に係る補正量を特性グラフ中に示したものである。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は本実施例に係る燃料セタン価推定装置の全体構造を示す構成図である。
符号１はコモンレール式の燃料噴射装置を備えた内燃機関であるディーゼルエンジン（以下、適宜「エンジン」と称する）であり、各気筒の燃焼室内には燃料噴射弁から燃料が直接噴射され、圧縮着火燃焼が行われる。燃料噴射弁の燃料噴射時期及び噴射量は電子制御ユニット（以下、適宜「ＥＣＵ」と称する）１０によって電気的に制御されている。

エンジン１は、排気タービン２ａとこれに同軸駆動されるコンプレッサ２ｂを有する排気ターボ過給機２を備えている。給気管３から取り込まれた空気は、コンプレッサ２ｂにて圧縮昇温された後、該コンプレッサ２ｂより下流側に設置されたインタークーラ４で冷却される。インタークーラ４で冷却された給気は、給気マニホールド６を介して燃焼室７に供給される。

燃焼室７では圧縮着火燃焼が行われ、燃焼によって発生した排ガスは排気マニホールド８を介して排気管９から外部に排出される。排気管９の排気タービン２ａより上流側からはＥＧＲ（排ガス再循環）管１１が分岐しており、スロットルバルブ５の下流側の給気管３に接続されることにより、排ガスの一部が還流するようになっている。ＥＧＲ管１１にはＥＧＲクーラ１２が配設されており、高温の排ガスが冷却される。ＥＧＲガスの還流量（ＥＧＲ量）は、ＥＧＲ管１１に設けられたＥＧＲバルブ１３によって調整される。

エンジン１の排ガスは、排気管９に設けられた排気タービン２ａを駆動して前記コンプレッサ２ｂの動力源となった後、排ガス後処理装置１４に供給される。排ガス後処理装置１４は酸化触媒（ＤＯＣ）１５及びディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１６から一体的に構成されている。ＤＯＣ１５では、排気ガス中に含まれる酸素を利用して、排ガス中の炭化水素（ＨＣ）を主とした未燃焼物質を酸化して水（Ｈ_２０）と二酸化炭素（ＣＯ_２）に分解する。

ＤＰＦ１６では、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集することによって浄化を行う。ＤＰＦ１６で捕集したＰＭの蓄積量が増えると浄化能力が低下することから、ＤＰＦ１６では所定のタイミングで再生処理が実施される。ＤＰＦ１６の再生処理時には、上流側にあるＤＯＣ１５で排ガス中の燃料を酸化させて排ガスを昇温し、高温になった排ガスをＤＰＦ１６に送り込むことによって、蓄積したＰＭを燃焼処理する。

排ガス後処理装置１４より下流側の排気管９には、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を水（Ｈ_２０）と窒素（Ｎ_２）に分解浄化するためのＮＯｘ選択還元型触媒１７（以後「脱硝触媒」と称す）が配設されている。脱硝触媒１７の上流側には、還元剤である尿素水を排気管９内に噴霧するための尿素水噴霧ノズル１８が配設されている。

排気ガス中に尿素水が噴霧されると、尿素水は加水分解によって、（１）式のようにアンモニア（ＮＨ_３）が生成される。
（ＮＨ２）_２ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ_２＋２ＮＨ_３・・・・・（１）
また、脱硝触媒１７でのアンモニア（ＮＨ_３）と窒素酸化物（ＮＯｘ）との間における脱硝反応は反応速度よって異なり、次式（２）〜（４）のいずれかに沿って行われる。
４ＮＨ_３＋４ＮＯ＋Ｏ_２→４Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ・・・・・（２）
２ＮＨ_３＋ＮＯ＋ＮＯ_２→２Ｎ_２＋３Ｈ_２Ｏ・・・・・（３）
８ＮＨ_３＋６ＮＯ_２→７Ｎ_２＋１２Ｈ_２Ｏ・・・・・（４）

ＥＣＵ１０では、脱硝触媒１７の上流側及び下流側に配設されたＮＯｘセンサ１９a及び１９bの検出値を取得し、脱硝触媒１７におけるＮＯｘ浄化率を算出し、その算出結果に基づいて尿素水の添加量などの各種制御を実施する。例えば、ＥＣＵ１０はエンジン１の運転状態（エンジン負荷や回転数など）及び脱硝触媒１７の触媒温度に基づいて目標ＮＯｘ浄化率を求め、ＮＯｘセンサ１９a及び１９bでの検出値に基づいて算出した実ＮＯｘ浄化率と比較することによって、還元剤の添加量や添加開始時期の制御を行う。

本実施例では、ＥＣＵ１０は上述した一般的な制御に加えて、エンジン１に使用される燃料のセタン価を推定し、その推定結果を通常時の運転制御に反映することによって（例えば通常運転時のエンジン制御パラメータである燃料噴射制御パラメータ、EGR制御パラメータ、可変ターボ制御パラメータ等に推定結果に基づいた補正を行うことによって）、効率的な運転を実現している。すなわち、ＥＣＵ１０は本発明に係る燃料セタン価推定方法を実施するための演算装置として機能する。

図２はＥＣＵ１０の内部構成を、燃料セタン価推定方法を実施するための機能ブロックとして示す概念図である。
制御パラメータ制御部２０は、制御信号を送信することによってエンジン１の制御パラメータを可変制御させる。ここで制御対象である制御パラメータは、エンジン１の運転状態に関するものであり、且つ、排ガスのＮＯｘ濃度に影響を及ぼし得るパラメータであればよく、好ましくは燃料噴射時期のリタード量又はＥＧＲ量を採用するとよい。
以下に説明する一連の燃料セタン価推定制御は制御パラメータの種類に関わらず適用可能であるが、ここでは理解しやすいように制御パラメータとして燃料噴射時期のリタード量を採用した場合について詳述していく。

ここで図３は制御パラメータとして燃料噴射時期のリタード量ＭＩを可変に制御した場合の排ガスのＮＯｘ濃度の変化を示すグラフであり、横軸が燃料噴射時期のリタード量ＭＩ、縦軸は排ガスのＮＯｘ濃度Ｃを示している。また、図３では実線グラフ（ａ）はセタン価が高い燃料の特性を示しており、破線グラフ（ｂ）はセタン価が低い燃料の特性を示している。

燃料噴射時期のリタード量ＭＩを徐々に増加させていくと、エンジン１の燃焼状態が次第に不安定化していき、排ガスのＮＯｘ濃度Ｃは減少する傾向を示している。そしてリタード量ＭＩがある所定値を境に特性グラフの傾きが急になり、ＮＯｘ濃度の減少速度が速くなる。このように傾きが急になる境界となるリタード量はセタン価に依存しており、図３に示すように、セタン価が低い特性グラフ（ｂ）はセタン価が高い特性グラフ（ａ）に比べて、小さいリタード量で傾きが急に変化している。

ＥＣＵ１０の記憶部２１にはセタン価を推定するために必要な情報であるＮＯｘ濃度閾値Ｃ０（図２において符号２２で示す）、及び、マップ２３が予め記憶されている。図３には、記憶部２１に記憶されているＮＯｘ濃度閾値Ｃ０の一例が示されている。ＮＯｘ濃度閾値Ｃ０は特性グラフのうち傾きが急に変化している領域で交差するように設定される。

ここで特性グラフがＮＯｘ濃度閾値Ｃ０に交差するときのリタード量をＭＩ０と規定する。図３の例では、リタード量ＭＩ０は特性グラフ（ａ）（ｂ）についてそれぞれＭＩ０−ｈ及びＭＩ０−ｌとなっている。当該リタード量ＭＩ０は、エンジン１で使用される燃料のセタン価に依存しており、マップ２３にはその相関が規定されている。
ここで図４はリタード量ＭＩ０と、エンジンで使用される燃料のセタン価ＣＮとの相関を規定するマップ２３の一例である。このマップ２３によれば、図３に示すリタード量ＭＩ０−ｈ及びＭＩ０−ｌに対応するセタン価はそれぞれＣＮ１及びＣＮ２であると推定される。

図２に示すように、ＥＣＵ１０のセタン価推定部２４では上流側のＮＯｘセンサ１９ａの検出値を取得することで排ガスのＮＯｘ濃度を把握し、記憶部２１から読み出したＮＯｘ濃度閾値Ｃ０やマップ２３に基づいて上述したプロセスによってセタン価の推定を行う。

続いて図５を参照して、本実施例に係る燃料セタン価推定装置の制御動作を順に説明する。図５は本実施例に係る燃料セタン価推定装置の制御動作を示すフローチャートである。
まずＥＣＵ１０はエンジン１が通常運転している状況下において、所定の開始条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。開始条件が成立している場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０はセタン価判定運転モードを開始することによって、以下に説明する手順に従って燃料のセタン価推定を実施する（ステップＳ１０２）。

ここで開始条件はセタン価判定運転モードを開始するためのトリガ条件であり、例えばアイドリング状態の検出や、オペレータによる制御開始のための実行ボタンの操作検出などのように、セタン価の推定制御を実施するに適した条件が成立したか否か判定される。
具体例を挙げると、アイドリング状態に基づいて判定する場合には、アイドリング状態が所定期間継続した場合に、セタン価判定運転モードが開始するようにすることで、エンジンの運転状態が安定した条件下でセタン価推定を実施できるので、良好な推定精度を得ることができる。
また実行ボタンの操作検出によって判定する場合には、オペレータ（主に運転者）が意図する任意のタイミングでセタン価判定用運転モードを開始できるので、運転者の意図しないタイミングでセタン価判定用運転モードが開始することによって、煩わしさを感じることを防止できる。

開始条件の他の例としては、燃料タンクに新たな燃料が補給された場合に、当該補給動作を検知することによって自動的にセタン価推定を実施するように構成してもよい。この場合、燃料タンクに燃料が補給されることによって貯留されている燃料のセタン価が変化する可能性があるので、セタン価判定用運転モードを実施することで正確なセタン価を再評価し、運転制御に反映させることで適切なエンジン制御が可能となる。

セタン価判定用運転モードが開始されると、ＥＣＵ１０は制御パラメータ制御部２０からエンジン１に対して制御信号を送信することにより、制御パラメータを可変に制御する（ステップＳ１０３）。
ステップＳ１０３では特に、制御パラメータ制御部２０はリタード量が１ｄｅｇ増加するように可変制御し、その後、ＥＣＵ１０はＮＯｘセンサ１９の検出値に基づいて排ガスのＮＯｘ濃度Ｃを取得する（ステップＳ１０４）。そしてＥＣＵ１０はステップＳ１０４で取得したＮＯｘ濃度Ｃが記憶部２１から取得したＮＯｘ濃度閾値Ｃ０より小さいか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ＮＯｘ濃度ＣがＮＯｘ濃度閾値Ｃ０以上である場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は処理をステップＳ１０３に戻し、リタード量ＭＩを更に１ｄｅｇ増加させる。

このようにリタード量ＭＩを１ｄｅｇずつ増加させながら、排ガスのＮＯｘ濃度ＣがＮＯｘ濃度閾値Ｃ０より小さくなるまで繰り返す。そして、ＮＯｘ濃度ＣがＮＯｘ濃度閾値Ｃ０より小さくなると（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０はその時のリタード量をＭＩ０として特定する（ステップＳ１０６）。すなわち、燃料噴射量のリタード量ＭＩを可変制御しながら排ガスのＮＯｘ濃度Ｃを取得することによって、ＮＯｘ濃度ＣがＮＯｘ濃度閾値Ｃ０に到達したときのリタード量ＭＩ０を特定する。
尚、燃料噴射時期のリタード量ＭＩを増やしていくと、次第に燃焼状態が不安定化し、やがて失火が生じるが、ステップＳ１０３で制御パラメータが可変制御される範囲は、失火が生じない範囲で済む。すなわち、本実施例では失火を発生させない範囲で制御パラメータを可変制御した際のＮＯｘ濃度に基づいて、セタン価を評価することができる。

続いてＥＣＵ１０はステップＳ１０６で求めたリタード量ＭＩ０をマップ２３に当てはめることによって、セタン価を推定する（ステップＳ１０７）。上述したように、記憶部２１に予め用意されているマップ２３にはリタード量ＭＩ０とセタン価ＣＮとの関係が予め規定されており、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０６で求めたリタード量ＭＩ０を当該マップ２３に当てはめることによって、対応するセタン価ＣＮを推定値として求める。

以上説明したように、エンジン１の制御パラメータを可変制御して、排ガスのＮＯｘ濃度Ｃが所定濃度値Ｃ０に達した際の制御パラメータＭＩ０を用いることによって、エンジン１の燃焼状態に失火を生じさせることなくセタン価を推定することができる。特に、排ガスのＮＯｘ濃度Ｃが予め設定された所定濃度値Ｃ０に達する際の制御パラメータＭＩ０と、燃料のセタン価ＣＮとの関係を規定するマップ２３を試験的、実験的或いは理論的な方法によって予め用意しておくことによって、排ガスのＮＯｘ濃度実測値を当該マップに当てはめることで、簡易且つ安価な構成でセタン価の推定できる。

また、セタン価推定に用いられるＮＯｘ濃度はＮＯｘセンサ１９ａの検出値に基づいて求められるが、当該ＮＯｘセンサ１９ａは脱硝触媒１７の浄化率演算用に用いられているものを兼用しているので、新たなセンサ類を追加配備することなくセタン価を推定することができ、コスト的にも有利である。

尚、上述の説明では制御パラメータとして燃料噴射時期を選択した場合について主に述べたが、制御パラメータとしてＥＧＲ量などを採用してもよい。この場合も、ＥＧＲ量を可変制御した際に排ガスのＮＯｘ濃度を評価することによって、同様の手法から燃料のセタン価を推定することができる。

（第１変形例）
上記実施例では、排ガスのＮＯｘ濃度Ｃが予め設定された所定濃度値Ｃ０に達する際の制御パラメータＭＩ０と、燃料のセタン価ＣＮとの関係を規定するマップ２３に基づいて燃料のセタン価を推定した。本願発明者の研究によれば、このようにマップ２３に規定されている関係は、排ガスのＮＯｘ濃度に影響を及ぼす状態因子（具体例としては、エンジンの冷却水温度、シリンダ入口温度、シリンダ入口圧力、シリンダ入口酸素濃度、吸入空気量、吸入空気圧力、吸入空気湿度など）によって影響を受ける。
図４にマップ２３の一例を示したが、このような関係はエンジン１が一定の状態因子を有する場合に規定されたものであり、状態因子が変化するとマップ２３の誤差が大きくなり、セタン価の推定精度が低下してしまうという問題がある。変形例１では、このような問題を解決するために、エンジン１の状態因子に応じてマップ２３に補正を加えることによって、セタン価の推定精度を向上することができる。

図６は第１変形例に係るＥＣＵ１０の内部構成を、燃料セタン価推定方法を実施するための機能ブロックとして示す概念図である。尚、前記実施例と同じ要素に対しては共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略する。
エンジン１の状態因子は状態因子検出手段２５によって検出され、セタン価推定部２４にて監視される。ここで、状態因子検出手段２５は状態因子の種類に対応したセンサ類である。また、記憶部２１にはマップ２３を補正するための補正値が規定された補正データ２６が記憶されており、状態因子検出手段２５の検出値と、当該検出値に対応する補正値がマップ形式で対応付けられている。
セタン価推定部２４は状態因子検出手段２５から取得した検出値に対応する補正値を、補正データ２６に基づいて算出し、マップ２３を補正する。

ここで図７を参照して、状態因子の一例であるエンジン１の冷却水温度Ｔによる影響について考察する。図７は同じセタン価の燃料を使用するエンジン１について、異なる冷却水温度における制御パラメータ（リタード量ＭＩ）と排ガスのＮＯｘ濃度Ｃとの関係を示すグラフであり、実線グラフは冷却水温が８０℃、破線グラフは４０℃の場合を示している。
これらのグラフを比較すると、冷却水温度Ｔが低くなると、排ガスのＮＯｘ濃度Ｃは、より少ないリタード量ＭＩで減少している。そのため、ＮＯｘ濃度閾値Ｃ０に交差する制御パラメータＭＩ０は温度によってＭＩ０−１とＭＩ０−２に分かれている。このようにセタン価を推定する際に基準となる制御パラメータＭＩがばらつくため、仮にマップ２１を補正することなくセタン価を求めると、同じ燃料を使用しているにもかかわらず推定値が異なってしまう。

そこで本変形例では、補正データ２６において冷却水温に応じた補正値を規定することによって、冷却水温の違いに起因する推定結果のばらつきがゼロになるようにマップ２１を補正する。すなわち、図８に示すように異なる冷却水温における特性グラフの差異を予め補正値として補正データ２６に蓄積しておき、状態因子検出手段２５（この場合は冷却水温センサ）の検出値に対応した補正値を読み出すことによって、マップ２３を補正する。その結果、制御パラメータＭＩ０−１とＭＩ０−２に対応するそれぞれのセタン価の推定値を正確な値ＣＮ３に一致させることができる。
第１変形例では、このようにマップ２３を状態因子に応じて補正することによって、様々な条件下においても精度よくセタン価を推定することができる。

尚、状態因子としてエンジン１の冷却水温以外にシリンダ入口温度、シリンダ入口圧力、シリンダ入口酸素濃度、吸入空気量、吸入空気圧力、吸入空気湿度などを採用する場合も、同様の技術的思想に基づいてセタン価の推定精度を向上できる。すなわち、それぞれの状態因子を変化させた場合にマップ２３に生じるであろう誤差を、予め補正値として補正データ２６に蓄積しておき、対応するセンサ類の実測値に基づいて補正データ２６から対応する補正値を読み出してマップ２３を補正することで、セタン価の推定精度を向上できる。

（第２変形例）
上記第１変形例では状態要因の変化による影響を排除するために、マップ２３に対する補正値を補正データ２６として規定した。一方、第２変形例では状態要因の変化による影響を排除するために、ＮＯｘ濃度閾値ＮＯｘ０に対する補正値を補正データ２６として規定する点において異なっている。尚、前記実施例と同じ要素に対しては共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略する。

図９は図７と同様に、同じセタン価の燃料を使用するエンジン１について、異なる冷却水温度における制御パラメータ（リタード量ＭＩ）と排ガスのＮＯｘ濃度Ｃとの関係を示すグラフであり、実線グラフは冷却水温が８０℃、破線グラフは４０℃の場合を示している。上述したように、一定のＮＯｘ濃度閾値Ｃ０を基準としてセタン価を推定する場合、冷却水温によって特性グラフに誤差が生じているため、ＮＯｘ濃度閾値Ｃ０に達するリタード量ＭＩ０にもばらつきが生じ（図７を参照）、正確にセタン価を推定することができない。

そこで本変形例では図９に示すように、ＮＯｘ濃度閾値Ｃ０に達するリタード量ＭＩ０が冷却水温に関わらず一致するように、冷却水温に応じたＮＯｘ濃度閾値になるように補正値を設ける。この補正値は第１変形例と同様に記憶部に記憶されている補正データ２６において、冷却水温度と対応づけられて蓄積されている。
図９では冷却水温が８０度である場合のＮＯｘ濃度閾値がＣ０―１になり、冷却水温が４０度である場合のＮＯｘ濃度閾値がＣ０―２になるように補正値を設定することによって、ＮＯｘ濃度閾値に達するリタード量ＭＩ０が一致するように補正されている。

第２変形例では、このようにＮＯｘ濃度閾値を状態因子に応じて補正することによって、様々な条件下においても精度よくセタン価を推定することができる。

本発明は、例えばディーゼルエンジン等の圧縮燃焼方式内燃機関に使用される燃料のセタン価を推定する燃料セタン価推定方法、及び、該方法を実施するための装置に利用可能である。

１ エンジン
２ 排気ターボ過給機
３ 給気管
４ インタークーラ
５ スロットルバルブ
６ 給気マニホールド
７ 燃焼室
８ 排気マニホールド
９ 排気管
１０ ＥＣＵ
１１ ＥＧＲ管
１２ ＥＧＲクーラ
１３ ＥＧＲバルブ
１４ 排ガス後処理装置
１５ 酸化触媒（ＤＯＣ）
１６ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）
１７ ＮＯｘ選択還元型触媒
１８ 尿素水噴霧ノズル
１９ ＮＯｘセンサ
２０ 制御パラメータ制御部
２１ 記憶部
２２ ＮＯｘ濃度閾値
２３ マップ
２４ セタン価推定部
２５ 状態因子検出手段
２６ 補正データ

Claims (9)

1. 圧縮着火燃焼を行う内燃機関に使用される燃料のセタン価を推定する燃料セタン価推定方法であって、
   前記内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度が予め設定された所定濃度値に達する際の前記内燃機関の燃焼室における燃料噴射時期のリタード量と、前記燃料のセタン価との関係を規定するマップを予め用意する工程と、
   前記内燃機関のリタード量を可変に制御して、前記内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度の推移を検出する工程と、
   前記検出したＮＯｘ濃度に基づいて当該ＮＯｘ濃度が前記所定濃度値に達した際の前記内燃機関のリタード量を求める工程と、
   前記求めたリタード量に対応するセタン価を前記マップに基づいて推定する工程と
   を備え、
   前記所定濃度値は、前記関係のうち前記ＮＯｘ濃度の前記リタード量に対する傾きが不連続に変化する値より小さくなるように設定されることを特徴とする燃料セタン価推定方法。
2. 前記内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度に影響を及ぼす状態因子を検出する工程と、
   該検出した状態因子に対応する所定の補正値を用いて、前記マップを補正する工程と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃料セタン価推定方法。
3. 前記内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度に影響を及ぼす状態因子を検出する工程と、
   該検出した状態因子に対応する所定の補正値を用いて、前記所定濃度値を補正する工程と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃料セタン価推定方法。
4. 前記状態因子は前記内燃機関の冷却水温度、シリンダ入口温度、シリンダ入口圧力、シリンダ酸素濃度、吸入空気量、吸入空気圧力、及び、吸入空気湿度の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の燃料セタン価推定方法。
5. 前記燃料セタン価推定方法は燃料タンクに前記燃料が新たに補給された場合に、自動的に実施が開始されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料セタン価推定方法。
6. 圧縮着火燃焼を行う内燃機関に使用される燃料のセタン価を推定する燃料セタン価推定装置であって、
   前記内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出手段と、
   前記内燃機関の燃焼室における燃料噴射時期のリタード量を可変に制御する内燃機関制御手段と、
   前記内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度が予め設定された所定濃度値に達する際の前記リタード量と、前記燃料のセタン価との関係を規定するマップを記憶する記憶手段と、
   前記内燃機関制御手段によって前記リタード量を可変に制御して、前記内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度を推移させ、当該ＮＯｘ濃度が前記所定濃度値に達する際の前記リタード量を求め、該求められたリタード量に対応するセタン価を前記マップに基づいて推定するセタン価推定手段と
   を備え、
   前記所定濃度値は、前記関係のうち前記ＮＯｘ濃度の前記リタード量に対する傾きが不連続に変化する値より小さくなるように設定されることを特徴とする燃料セタン価推定装置。
7. 前記内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度に影響を及ぼす状態因子を検出する状態因子検出手段と、
   前記状態因子検出手段によって検出された状態因子に対応する所定の補正値を用いて、前記マップを補正する補正手段と
   を備えたことを特徴とする請求項６に記載の燃料セタン価推定装置。
8. 前記内燃機関の排ガスのＮＯｘ濃度に影響を及ぼす状態因子を検出する状態因子検出手段と、
   前記状態因子検出手段によって検出された状態因子に対応する所定の補正値を用いて、前記所定濃度値を補正する補正手段と
   を備えたことを特徴とする請求項６に記載の燃料セタン価推定装置。
9. 前記ＮＯｘ濃度検出手段は、前記内燃機関の排ガスを浄化する排ガス浄化装置において浄化率算出に使用されるＮＯｘセンサと兼用されていることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の燃料セタン価推定装置。

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