JP7729268B2 - 燃料性状判定装置 - Google Patents

Description

本明細書の開示は燃料性状判定装置に関する。

ディーゼルエンジン等の圧縮着火式の内燃機関では、燃料として主に軽油が用いられている。軽油を燃料として用いる場合に、その軽油の着火のしやすさを示すセタン価が高いと、燃料噴射弁の燃料噴射後において燃料が早期に着火する過早着火が生じ、その過早着火に起因して排気中のＮＯｘ量が増加することが考えられる。

従来、燃料噴射弁の燃料噴射後における燃料の着火時期が標準の着火時期よりも進角していること、すなわち過早着火が生じていることを検出し、着火時期の進角が検出された場合に、着火時期を遅角させるべく燃料噴射時期を遅角させる制御を行う技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００５－１７１８１８号公報

ところで、近年では、軽油の代替燃料として、水素化バイオディーゼル燃料（ＨＶＯ：Hydro-treated Vegetable Oil）やＧＴＬ（Gas To Liquid）燃料の使用が検討されている。これらの代替燃料は、軽油よりも高セタン価であって、かつ低発熱量であることから、内燃機関での燃焼状態に影響が及ぶ。そのため、かかる代替燃料の使用を適正に把握することのできる技術が望まれる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軽油よりも高セタン価でありかつ低発熱量である燃料を代替燃料として使用する際に、その代替燃料の使用時であることを適正に把握することのできる燃料性状判定装置を提供することにある。

本発明は、
軽油を基準の使用燃料とする一方、軽油よりも高セタン価でありかつ低発熱量である代替燃料の使用を可能とする圧縮着火式の内燃機関に適用され、
前記内燃機関の燃焼室内において燃料噴射弁から噴射された燃料が着火する着火時期を算出し、その着火時期に基づいて、着火時期が早まる過早着火が生じているか否かを判定する着火時期判定部と、
前記燃焼室から排出される排気中のＮＯｘ及びＰＭの少なくともいずれかを含む特定成分の量を取得し、その特定成分の量に基づいて、前記特定成分の量が過多となる排気悪化が生じているか否かを判定する排気判定部と、
所定の燃料判定期間において、前記着火時期判定部により前記過早着火が生じていると判定され、かつ前記排気判定部により前記排気悪化が生じていないと判定された場合に、前記代替燃料が使用されていると判定する燃料判定部と、
を備えることを特徴とする。

圧縮着火式の内燃機関において、軽油を燃料として使用する場合には、過早着火が生じると、それに伴い排気中のＮＯｘやＰＭが増加する。一方、軽油の代替燃料として、軽油よりも高セタン価であり、かつ低発熱量である燃料を使用する場合には、過早着火が生じるものの、排気のＮＯｘやＰＭは増加しない。この違いに着目し、所定の燃料判定期間において、内燃機関にて過早着火が生じているか否かを判定するとともに、ＮＯｘ及びＰＭの少なくともいずれかを含む特定成分の量が過多となる排気悪化が生じているか否かを判定し、過早着火が生じていると判定され、かつ排気悪化が生じていないと判定された場合に、代替燃料が使用されていると判定するようにした。これにより、軽油よりも高セタン価でありかつ低発熱量である燃料を代替燃料として使用する際に、その代替燃料の使用時であることを適正に把握することができる。

エンジンの全体概略図。 燃料判定の処理手順を示すフローチャート。 過早着火の判定の処理手順を示すフローチャート。 排気悪化の判定の処理手順を示すフローチャート。 燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。 別例における過早着火の判定の処理手順を示すフローチャート。 別例における排気悪化の判定の処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明に係る燃料性状判定装置をコモンレール式燃料噴射装置が備えられる多気筒ディーゼルエンジンに適用した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態における多気筒ディーゼルエンジンは、軽油を基準の使用燃料とする一方で、水素化バイオディーゼル燃料（ＨＶＯ）やＧＴＬ燃料を代替燃料として使用することが可能となっている。以下には、代替燃料を使用する場合における燃料性状の判定と燃料噴射制御とについて説明する。エンジンの全体概略図を図１に示す。

エンジン１０において、シリンダ内には往復動可能にピストン１１が収容されている。燃焼室１２は、吸気バルブ１３を介して吸気通路１４に連通されるとともに、排気バルブ１５を介して排気通路１６に連通されている。エンジン１０には、燃焼室１２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１７が設けられている。また、エンジン１０には、クランク軸の回転を検出する回転センサ１８が設けられている。回転センサ１８は、エンジン１０の所定クランク角毎に矩形状のクランクパルスを出力するクランクセンサである。実施形態では、回転センサ１８は、クランク軸の回転に際し、６°ＣＡ毎にクランクパルスを出力する。

排気通路１６には、排気浄化装置として、排気に含まれる炭化水素、一酸化炭素などを酸化させ浄化するディーゼル酸化触媒２１や、排気中のＰＭ等の粒子状成分を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ２２、アンモニアによって排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する選択還元触媒２３が設けられている。また、排気通路１６には、燃焼室１２から排出される排気中のＮＯｘ量を検出するＮＯｘセンサ２４が設けられている。

燃料タンク３１には、燃料配管を介して燃料ポンプ３３が接続されている。燃料タンク３１から燃料ポンプ３３に導入された燃料は、燃料ポンプ３３の駆動により高圧化され、高圧化された燃料がコモンレール３４へ供給される。燃料配管において、燃料タンク３１の下流側であって燃料ポンプ３３の上流側には、燃料を濾過する燃料フィルタ３２が配置されている。

ＥＣＵ５０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成された電子制御装置であり、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。具体的には、ＥＣＵ５０は、回転センサ１８やアクセルセンサ等から入力した各種検出信号に基づいて燃料噴射量を算出するとともに、その燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁１７の燃料噴射を制御する。

また、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の運転状態に基づいて、燃料噴射弁１７から噴射される燃料の圧力を可変に設定する。この場合、ＥＣＵ５０は、エンジン１０が高負荷であるほど、燃料圧力を高い圧力に設定する。

ところで、軽油を燃料として使用した場合に、その軽油のセタン価が高いと燃料噴射弁１７の燃料噴射後において燃料が早期に着火する過早着火が生じる。過早着火が生じると筒内温度及び筒内圧が高い状態で燃料が燃焼するため、ＮＯｘやＰＭが増加することが考えられる。そのため、ＥＣＵ５０は、過早着火を検出し、過早着火が検出された場合に着火時期を遅角させるべく、噴射時期を遅角側に補正する制御を行っている。これにより、ＮＯｘやＰＭの増加が抑制される。

一方で、軽油の代替燃料として、水素化バイオディーゼル燃料（ＨＶＯ）やＧＴＬ燃料等のパラフィン燃料の使用が検討されている。このパラフィン燃料は、軽油よりもセタン価が高く、かつ発熱量が低い燃料である。

発明者らの知見によれば、パラフィン燃料を使用した場合には、過早着火は生じるものの、排気中のＮＯｘ及びＰＭは増加しないことが見出された。しかしながら、使用している燃料がパラフィン燃料であるのか軽油であるのか把握できていないと、燃料の性状に応じた制御を適正に行うことができなくなる。すなわち、パラフィン燃料を使用した場合において、過早着火が発生していてもＮＯｘ及びＰＭは増加しないため、噴射時期の遅角は不要であるが、不要に噴射時期の遅角を行うと、出力低下に伴う燃費悪化が生じることが懸念される。

そこで、本実施形態では、給油後（燃料タンク３１への燃料補給後）における所定の燃料判定期間にて燃料判定を行うことにより、燃料としてパラフィン燃料が使用されているか否かを判定し、パラフィン燃料が使用されていると判定された場合に、噴射時期の遅角を行わないこととしている。また、燃料判定として、過早着火が生じているか否かの判定と、ＮＯｘ量が過多となる排気悪化が生じているか否かの判定とを行い、過早着火が生じていると判定され、かつ排気悪化が生じていないと判定された場合に、パラフィン燃料が使用されていると判定することとしている。

図２は、本実施形態における燃料判定の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、ＩＧオン後において所定周期でＥＣＵ５０により実行される。

ステップＳ１１では、燃料判定フラグＦ１が０であるか否かを判定する。燃料判定フラグＦ１は、燃料判定が完了したか否かを示すフラグであり、燃料の給油時に０にリセットされ、給油後において燃料判定が完了すると１がセットされる。したがって、給油後において燃料判定が未完了である場合には、燃料判定フラグＦ１が０となり、燃料判定が完了している場合には、燃料判定フラグＦ１が１となる。燃料判定フラグＦ１が０となる期間、すなわち給油後において燃料判定フラグＦ１に１がセットされるまでの期間が燃料判定期間に相当する。給油が行われたか否かの判定は、燃料タンク３１内の燃料量センサの検出情報、給油口の開閉情報などに基づいて行われるとよい。

燃料判定フラグＦ１が０であれば、ステップＳ１２に進む。また、燃料判定フラグＦ１が１であれば、燃料判定が完了しているとして本処理を終了する。ステップＳ１２では、エンジン１０において過早着火が生じているか否かを判定する。過早着火の判定に関する処理手順について図３のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ２１では、エンジン１０が所定の低負荷運転状態（例えばアイドル運転状態）であるか否かを判定する。このとき、例えば燃料噴射量が所定値以下であること、又は要求トルクやアクセル開度が所定値以下であることに基づいて、エンジン１０が低負荷運転状態であることを判定する。エンジン１０が低負荷運転状態であれば、ステップＳ２２に進む。エンジン１０が低負荷運転状態でなければ、過早着火の判定を終了する。

ステップＳ２２では、燃料噴射弁１７の燃料噴射後における燃料の着火時期Ｔを検出する。着火時期Ｔの検出方法について、具体的には、回転センサ１８から出力されるクランクパルスの間隔時間ΔＴＣＡを算出し、間隔時間ΔＴＣＡが所定時間以下となるタイミングを着火時期Ｔとして検出する。また、回転センサ１８に代えて、筒内圧センサ又はトルクセンサを用い、筒内圧センサにより検出される燃焼室１２内の圧力変動、又はトルクセンサにより検出されるエンジントルクの変動に基づいて着火時期Ｔを検出することも可能である。

ステップＳ２３では、燃料噴射弁１７の燃料噴射から燃料の着火までの経過時間である着火遅れＤｉを算出する。このとき、噴射時期から着火時期Ｔまでの時間を着火遅れＤｉとして算出する。過早着火が生じる場合、すなわち着火時期Ｔが過剰進角となる場合には、着火遅れＤｉは短い時間として算出される。

ステップＳ２４では、着火時期Ｔの検出回数ｍに１を加える。ステップＳ２５では、着火時期Ｔの検出回数ｍが所定回数Ｔｈ１以上であるか否かを判定する。検出回数ｍが所定回数Ｔｈ１以上でない場合は、ステップＳ２１に戻り、着火時期Ｔの検出及び着火遅れＤｉの算出を再度行う（ステップＳ２１～Ｓ２４）。ステップＳ２５において、検出回数ｍが所定回数Ｔｈ１以上であれば、ステップＳ２６に進み、ｍ回分の着火遅れＤｉの平均値Ｄａｖｅを算出する。

ステップＳ２７では、着火遅れＤｉの基準となる基準値Ｄｔｈを設定する。基準値Ｄｔｈの設定について、具体的には、ベンチ試験等により得られた、燃料として所定のセタン価（標準的なセタン価）の軽油を使用した場合のエンジン低負荷状態（アイドル運転状態）における着火遅れの適合値を基準値Ｄｔｈとして設定する。又は、車両の組立後の検査（End Of Line）により得られた、燃料として所定のセタン価の軽油を使用した場合のエンジン低負荷状態（アイドル運転状態）における着火遅れの学習値を基準値Ｄｔｈとして設定する。

ステップＳ２８では、平均値Ｄａｖｅが、過早着火の判定閾値である基準値Ｄｔｈよりも小さいか否かを判定する。平均値Ｄａｖｅが基準値Ｄｔｈよりも小さければ、ステップＳ２９に進み、着火時期が過剰に進角している、すなわち過早着火が生じていると判定する。平均値Ｄａｖｅが基準値Ｄｔｈよりも小さくなければ、ステップＳ２９をスキップして、過早着火の判定の処理を終了する。

図２に戻り、ステップＳ１２において過早着火の判定を行った後に、ステップＳ１３に進み、排気悪化が生じているか否かの判定を行う。排気悪化の判定に関する処理手順について図４のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ３１では、エンジン１０が所定の中高負荷運転状態であるか否かを判定する。このとき、例えば燃料噴射量が所定値以上であること、又は要求トルクやアクセル開度が所定値以上であることに基づいて、エンジン１０が中高負荷運転状態であることを判定する。エンジン１０が中高負荷運転状態であれば、ステップＳ３２に進む。エンジン１０が中高負荷運転状態でなければ、排気悪化の判定を終了する。

ステップＳ３２では、排気中のＮＯｘ量Ｅを取得する。ＮＯｘ量Ｅは、ＮＯｘセンサ２４の検出値から取得される。エンジン運転状態に基づいて、燃焼により生じたＮＯｘ量Ｅを推定する構成であってもよい。この場合、例えば燃焼室１２に設けられた筒内圧センサにより、燃焼時の筒内圧を検出し、その筒内圧に基づいてＮＯｘ量を推定するとよい。

ステップＳ３３では、ＮＯｘ量Ｅの取得回数ｎに１を加える。ステップＳ３４では、取得回数ｎが所定回数Ｔｈ２以上であるか否かを判定する。取得回数ｎが所定回数Ｔｈ２以上でない場合は、ステップＳ３１に戻り、ＮＯｘ量Ｅの取得を再度行う（ステップＳ３１～Ｓ３３）。ステップＳ３４において、取得回数ｎが所定回数Ｔｈ２以上であれば、ステップＳ３５に進み、ｎ回分のＮＯｘ量Ｅの平均値Ｅａｖｅを算出する。

ステップＳ３６では、ＮＯｘ量Ｅの基準となる基準値Ｅｔｈを設定する。基準値Ｅｔｈの設定について、具体的には、ベンチ試験により得られた、所定のセタン価（標準的なセタン価）の軽油を使用した場合の中高負荷運転状態におけるＮＯｘ量の適合値を基準値Ｅｔｈとして設定する。又は、車両の組立後の検査（End Of Line）により得られた、所定のセタン価の軽油を使用した場合の中高負荷運転状態におけるＮＯｘ量の学習値を基準値Ｅｔｈとして設定する。

ステップＳ３７では、平均値Ｅａｖｅが、排気悪化の判定閾値である基準値Ｅｔｈよりも小さいか否かを判定する。平均値Ｅａｖｅが基準値Ｅｔｈよりも小さければ、ステップＳ３８に進み、排気悪化が生じていないと判定する。平均値Ｅａｖｅが基準値Ｅｔｈよりも小さくなければ、ステップＳ３８をスキップして、排気悪化の判定の処理を終了する。

図２に戻り、ステップＳ１４では、過早着火の判定及び排気悪化の判定が共に完了しているか否かを判定する。過早着火の判定及び排気悪化の判定が共に完了していれば、ステップＳ１５に進む。過早着火の判定及び排気悪化の判定のいずれかが未完了であれば、本処理を一旦終了する。

ステップＳ１５では、過早着火が生じており、かつ排気悪化が生じていないと判定されているか否かを判定する。過早着火が生じており、かつ排気悪化が生じていないと判定されていた場合は、燃料としてパラフィン燃料が使用されているとして、ステップＳ１６に進み、燃料としてパラフィン燃料が使用されていることを示すパラフィン燃料フラグＦ２に１をセットする。ステップＳ１５を否定する場合は、燃料として基準燃料である軽油が使用されているとして、ステップＳ１７に進み、パラフィン燃料フラグＦ２を０とする。

その後、ステップＳ１８では、燃料判定フラグＦ１に１をセットし、燃料判定の処理を終了する。

図５は、本実施形態における燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、ＥＣＵ５０により実行される。

図５では、着火時期の進角が生じていることが検出された場合に、燃料噴射弁１７の噴射時期を遅角側の補正する遅角制御を行うようにしている。遅角制御を行う際の噴射時期の遅角量は、着火時期の進角度合に応じて設定され、着火時期の進角度合が大きいほど、遅角量は大きく設定される。

また、図５では、燃料としてパラフィン燃料が使用されている場合に、不要に噴射時期の遅角が行われることを避けるため、着火時期の進角が生じている場合であっても、パラフィン燃料が使用されていれば、噴射時期の遅角補正を禁止するようにしている。また、過早着火の判定ができなくなることを避けるために、燃料判定が完了するまでは、噴射時期の遅角補正を禁止するようにしている。

図５において、ステップＳ４１では、噴射量マップを用い、エンジン回転速度や要求トルクに基づいて燃料噴射量を決定する。ステップＳ４２では、燃料噴射量と燃圧とに基づいて、噴射期間（燃料噴射弁１７の通電期間）を算出するとともに、噴射期間とエンジン回転速度とに基づいて噴射時期を決定する。

ステップＳ４３では、直前の燃料噴射後において燃料の着火時期の進角が生じているか否かを判定する。この場合、ＥＣＵ５０は、例えばクランクパルスの間隔時間ΔＴＣＡに基づいて燃焼サイクル毎に着火時期を検出し、その着火時期が予め定めた所定時期よりも進角側になっているか否かに基づいて、着火時期の進角が生じているか否かを判定する。なお、燃焼室１２内の圧力変動やエンジントルクの変動に基づいて着火時期を検出することも可能である。図３の処理で算出される着火遅れＤｉに基づいて、着火時期の進角が生じているか否かを判定することも可能である。

着火時期の進角が生じていない場合、ステップＳ４４～Ｓ４６をスキップして、ステップＳ４７に進む。ステップＳ４７では、噴射時期の遅角補正を行わずに燃料噴射を実行する。

一方、着火時期の進角が生じている場合は、ステップＳ４４に進む。ステップＳ４４では、燃料判定フラグＦ１が１にセットされているか否か、すなわち燃料判定が完了しているか否かを判定する。この場合、給油後において燃料判定が完了していなければ（Ｆ１＝０であれば）、噴射時期の遅角を禁止すべく、ステップＳ４４を否定してステップＳ４７に進む。これにより、給油後に燃料判定が完了するまでの期間において、着火時期の進角が生じていても、噴射時期の遅角補正が行われずに燃料噴射が実行される。

また、給油後において燃料判定が完了していれば（Ｆ１＝１であれば）、ステップＳ４５に進む。ステップＳ４５では、パラフィン燃料フラグＦ２が０にセットされているか否か、すなわち燃料としてパラフィン燃料が使用されているか否かを判定する。この場合、燃料として軽油が使用されていれば（Ｆ２＝０であれば）、ステップＳ４６で噴射時期の遅角を行った後、ステップＳ４７で燃料噴射を実行する。

また、燃料としてパラフィン燃料が使用されていれば（Ｆ２＝１であれば）、ステップＳ４６をスキップし、ステップＳ４７で燃料噴射を実行する。これにより、パラフィン燃料が使用されている状況において、着火時期の進角が生じていても、噴射時期の遅角補正が行われずに燃料噴射が実行される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

給油後の所定期間において、エンジン１０にて過早着火が生じているか否かを判定するとともに、排気中のＮＯｘ量が過多となる排気悪化が生じているか否かを判定し、過早着火が生じており、かつ排気悪化が生じていないと判定された場合に、代替燃料が使用されていると判定するようにした。これにより、軽油よりも高セタン価でありかつ低発熱量であるパラフィン燃料を代替燃料として使用する際に、その代替燃料の使用時であることを適正に把握することができる。

代替燃料としてパラフィン燃料が使用される場合には、過早着火が発生しても噴射時期の遅角が不要であり、不要に噴射時期が遅角されると、出力低下が生じることに伴う燃費悪化が懸念される。この点、パラフィン燃料が使用されていると判定された場合に、噴射時期の遅角補正を禁止するようにしたため、噴射時期の遅角が不要に行われることに起因する燃費悪化を抑制することができる。

使用燃料の判定は給油の都度行われるが、給油直後において、過早着火の発生に伴い燃料噴射時期の遅角化が行われると、パラフィン燃料の使用時に生じる過早着火の判定が困難になることが懸念される。この点、給油後において燃料判定が完了するまでは、燃料噴射時期の遅角補正を禁止するようにした。これにより、代替燃料としてパラフィン燃料が使用されていることを適正に判定することができる。

燃料の着火時期は、燃料噴射弁１７からの噴射直後における燃料の揮発性に応じて変動する。また、燃料の揮発性は、燃料圧力に依存して変動する。これらに着目し、エンジン１０の低負荷運転時に算出された着火時期Ｔに基づいて、過早着火が生じていることを判定するようにした。つまり、エンジン１０の低負荷運転時には、燃料圧力が低いために燃焼室１２内での燃料の揮発性が低く、パラフィン燃料使用時における過早着火を適正に判定することができる。これにより、燃料判定の精度向上が可能となる。

また、エンジン１０が中高負荷運転状態であれば、排気量が増え、排気中におけるＮＯｘ量Ｅの増減を適正に判定することができる。これにより、燃料判定の精度向上が可能となる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・パラフィン燃料を使用した場合には、軽油使用時に比べて、燃料の着火性向上に伴い着火時期Ｔのばらつき度合が大きくなる。この点を考慮し、図３において着火時期Ｔの平均値を用いた過早着火の判定手法を変更し、着火時期Ｔのばらつき度合による過早着火の判定を行ってもよい。

図６は、着火時期Ｔのばらつき度合に基づいて過早着火の判定を行う場合の処理手順を示すフローチャートである。図６の処理は、図３の処理に代えて実施される。図６のステップＳ５１～Ｓ５５では、図３のステップＳ２１～Ｓ２５と同様の処理が実施される。

ステップＳ５６では、ｍ回分の着火時期Ｔに基づいて着火時期Ｔのばらつき度合を示す標準偏差Ｄσを算出する。なお、ここで算出するものは、着火時期Ｔのばらつき度合を示すものであればよく、標準偏差に限られない。

ステップＳ５７では、標準偏差Ｄσの基準値Ｄσｔｈを設定する。この基準値Ｄσｔｈは、軽油使用時における着火時期Ｔの標準偏差に基づいて定められているとよい。ステップＳ５８では、標準偏差Ｄσが基準値Ｄσｔｈよりも大きいか否かを判定する。標準偏差Ｄσが基準値Ｄσｔｈよりも大きければ、ステップＳ５９に進み、過早着火が生じていると判定する。標準偏差Ｄσが基準値Ｄσｔｈよりも大きくなければ、過早着火が生じていないとして、ステップＳ５９をスキップして、過早着火の判定を終了する。

また、着火時期の平均値及び着火時期のばらつき度合に基づいて過早着火の判定を行ってもよい。この場合、平均値Ｄａｖｅが基準値Ｄｔｈよりも短く、かつ標準偏差Ｄσが基準値Ｄσｔｈよりも大きい場合に、過早着火が生じていると判定するとよい。

・パラフィン燃料を使用した場合には、軽油使用時に比べて、着火時期のばらつき度合が大きくなることに起因して燃料燃焼時の筒内圧力や筒内温度のばらつきが大きくなり、ＮＯｘ量のばらつき度合が大きくなる。この点を考慮して、図４では、ＮＯｘ量の平均値に基づいて排気悪化の判定を行っているが、これを変更し、ＮＯｘ量のばらつき度合に基づいて排気悪化の判定を行ってもよい。

図７は、ＮＯｘ量のばらつき度合に基づいて排気悪化の判定を行う場合の処理手順を示すフローチャートである。図７の処理は、図４の処理に代えて実施される。図７のステップＳ６１～Ｓ６４では、図３のステップＳ３１～Ｓ３４と同様の処理が実施される。

ステップＳ６５では、ｎ回分のＮＯｘ量Ｅに基づいてＮＯｘ量のばらつき度合を示す標準偏差Ｅσを算出する。なお、ここで算出するものは、ＮＯｘ量のばらつき度合を示すものであればよく、標準偏差に限られない。

ステップＳ６６では、標準偏差Ｅσの基準値Ｅσｔｈを設定する。この基準値Ｅσｔｈは、軽油使用時におけるＮＯｘ量Ｅの標準偏差に基づいて定められているとよい。ステップＳ６７では、標準偏差Ｅσが基準値Ｅσｔｈよりも大きいか否かを判定する。標準偏差Ｅσが基準値Ｅσｔｈよりも大きければ、ステップＳ６８に進み、排気悪化が生じていないと判定する。標準偏差Ｅσが基準値Ｅσｔｈよりも大きくなければ、排気悪化が生じているとして、ステップＳ６８をスキップして、排気悪化の判定を終了する。

また、ＮＯｘ量の平均値及びＮＯｘ量のばらつき度合に基づいて排気悪化の判定を行ってもよい。この場合、平均値Ｅａｖｅが基準値Ｅｔｈよりも少なく、かつ標準偏差Ｅσが基準値Ｅσｔｈよりも大きい場合に、排気悪化が生じていないと判定するとよい。

・図４の排気悪化の判定では、排気中の特定成分の量としてＮＯｘ量を取得し、ＮＯｘ量に基づいて排気悪化が生じているか否かを判定したが、これを変更してもよい。具体的には、排気通路１６に、排気中のＰＭ量を検出するＰＭセンサを設け、排気中のＰＭ量を取得し、ＰＭ量に基づいて排気悪化が生じているか否かを判定してもよい。また、ＰＭ量の取得について、排気通路１６に設けられた空燃比センサの検出値からＰＭ量を算出し、その値を取得してもよい。例えば、空燃比と、排気の単位体積に含まれる単位ＰＭ量との相関を示す相関関係を用い、空燃比センサにより検出された空燃比に基づいて単位ＰＭ量を算出するとともに、その単位ＰＭ量と、エンジン回転数等により算出された排気流量とに基づいて、ＰＭ量を算出するとよい。

ＰＭ量に基づいて排気悪化が生じているか否かを判定する場合、ＮＯｘ量に基づいて排気悪化の判定を行う場合と同様に、ＰＭ量の平均値を算出し、ＰＭ量の基準である基準値を設定し、ＰＭ量の平均値が基準値よりも少なければ排気悪化が生じていないと判定し、ＰＭ量の平均値が基準値よりも少なくなければ、すなわちＰＭ量の平均値が基準値以上であれば排気悪化が生じていると判定するとよい。

また、ＮＯｘ量及びＰＭ量を取得し、ＮＯｘ量及びＰＭ量に基づいて排気悪化が生じているか否かを判定してもよい。ＮＯｘ量及びＰＭ量に基づいて排気悪化が生じているか否かを判定する場合、ＮＯｘ量の平均値が基準値よりも少なく、かつＰＭ量の平均値が基準値よりも少なければ、排気悪化が生じていないと判定するとよい。

・図３における過早着火の判定時（ステップＳ２８）において、適合や学習等により設定された基準値Ｄｔｈを給油量に応じて修正することで、過早着火の判定閾値を設定する構成としてもよい。具体的には、ＥＣＵ５０は、給油後の燃料量に対する給油の追加燃料量の割合を示す給油割合Ｒを算出するとともに（Ｒ＝追加燃料量／給油後燃料量）、その給油割合Ｒに基づいて基準変更量ΔＤを算出し、基準値Ｄｔｈと基準変更量ΔＤと基づいて過早着火の判定閾値を可変に設定する。この場合、給油割合Ｒが小さいほど、判定閾値が大きい値に設定されるとよい。これにより、給油割合Ｒが小さいほど、過早着火が生じていることが判定されやすくなる。なお、給油割合Ｒが大きいほど、判定閾値が大きい値に設定される構成であってもよい。

・図４における排気悪化の判定時（ステップＳ３７）において、適合や学習等により設定された基準値Ｅｔｈを給油量に応じて修正することで、排気悪化の判定閾値を設定する構成としてもよい。具体的には、ＥＣＵ５０は、給油後の燃料量に対する給油の追加燃料量の割合を示す給油割合Ｒを算出するとともに（Ｒ＝追加燃料量／給油後燃料量）、その給油割合Ｒに基づいて基準変更量ΔＥを算出し、基準値Ｅｔｈと基準変更量ΔＥと基づいて排気悪化の判定閾値を可変に設定する。この場合、給油割合Ｒが小さいほど、判定閾値が大きい値に設定されるとよい。これにより、給油割合Ｒが小さいほど、排気悪化が生じていないことが判定されやすくなる。なお、給油割合Ｒが大きいほど、判定閾値が大きい値に設定される構成であってもよい。

・上記実施形態では、エンジン１０の低負荷運転時に過早着火の判定を行い、中高負荷運転時に排気悪化の判定を行う構成としたが、これを変更してもよい。例えば、過早着火の判定と、排気悪化の判定とを同じエンジン運転状態下で行う構成としてもよい。また、過早着火が生じた燃焼時において排気のＮＯｘ悪化が生じているか否かを判定し、過早着火が生じているが、ＮＯｘ悪化が生じていない場合に、燃料としてパラフィン燃料が使用されていることを判定する構成とすることも可能である。

・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

上述の実施形態から抽出される技術思想を以下に記載する。
［構成１］
軽油を基準の使用燃料とする一方、軽油よりも高セタン価でありかつ低発熱量である代替燃料の使用を可能とする圧縮着火式の内燃機関（１０）に適用され、
前記内燃機関の燃焼室（１２）内において燃料噴射弁（１７）から噴射された燃料が着火する着火時期を算出し、その着火時期に基づいて、着火時期が早まる過早着火が生じているか否かを判定する着火時期判定部と、
前記燃焼室から排出される排気中のＮＯｘ及びＰＭの少なくともいずれかを含む特定成分の量を取得し、その特定成分の量に基づいて、前記特定成分の量が過多となる排気悪化が生じているか否かを判定する排気判定部と、
所定の燃料判定期間において、前記着火時期判定部により前記過早着火が生じていると判定され、かつ前記排気判定部により前記排気悪化が生じていないと判定された場合に、前記代替燃料が使用されていると判定する燃料判定部と、
を備える燃料性状判定装置（５０）。
［構成２］
前記内燃機関において燃料の着火時期の進角が生じていることに基づいて、前記燃料噴射弁の噴射時期を遅角側に補正する遅角制御部を備え、
前記燃料判定部より前記代替燃料が使用されていると判定された場合に、前記遅角制御部による噴射時期の遅角補正を禁止する補正禁止部を備える、構成１に記載の燃料性状判定装置。
［構成３］
前記補正禁止部は、給油後において、前記燃料判定部による燃料判定が完了するまでは、前記遅角制御部による噴射時期の遅角補正を禁止する、構成２に記載の燃料性状判定装置。
［構成４］
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の圧力を可変とし、前記内燃機関が高負荷であるほど燃料圧力を高くする燃料噴射システムに適用され、
前記着火時期判定部は、前記内燃機関の所定の低負荷運転状態下で算出された前記着火時期に基づいて、前記過早着火が生じていることを判定する、構成１～３のいずれか１つに記載の燃料性状判定装置。
［構成５］
前記排気判定部は、前記内燃機関の中高負荷運転時に取得された前記特定成分の量に基づいて、前記排気悪化が生じていないことを判定する、構成１～４のいずれか１つに記載の燃料性状判定装置。
［構成６］
前記着火時期判定部は、前記燃料判定期間での前記着火時期のばらつき度合を算出し、前記着火時期のばらつき度合が基準値以上であることに基づいて、前記過早着火が生じていると判定する、構成１～５のいずれか１つに記載の燃料性状判定装置。
［構成７］
前記排気判定部は、前記燃料判定期間での前記特定成分の量のばらつき度合を算出し、前記特定成分の量のばらつき度合が基準値以上であることに基づいて、前記排気悪化が生じていないと判定する、構成１～６のいずれか１つに記載の燃料性状判定装置。

１０…エンジン、１２…燃焼室、１７…燃料噴射弁、５０…ＥＣＵ。

Claims (7)

1. 軽油を基準の使用燃料とする一方、軽油よりも高セタン価でありかつ低発熱量である代替燃料の使用を可能とする圧縮着火式の内燃機関（１０）に適用され、
   前記内燃機関の燃焼室（１２）内において燃料噴射弁（１７）から噴射された燃料が着火する着火時期を算出し、その着火時期に基づいて、着火時期が早まる過早着火が生じているか否かを判定する着火時期判定部と、
   前記燃焼室から排出される排気中のＮＯｘ及びＰＭの少なくともいずれかを含む特定成分の量を取得し、その特定成分の量に基づいて、前記特定成分の量が過多となる排気悪化が生じているか否かを判定する排気判定部と、
   所定の燃料判定期間において、前記着火時期判定部により前記過早着火が生じていると判定され、かつ前記排気判定部により前記排気悪化が生じていないと判定された場合に、前記代替燃料が使用されていると判定する燃料判定部と、
   を備える燃料性状判定装置（５０）。
2. 前記内燃機関において燃料の着火時期の進角が生じていることに基づいて、前記燃料噴射弁の噴射時期を遅角側に補正する遅角制御部を備え、
   前記燃料判定部より前記代替燃料が使用されていると判定された場合に、前記遅角制御部による噴射時期の遅角補正を禁止する補正禁止部を備える、請求項１に記載の燃料性状判定装置。
3. 前記補正禁止部は、給油後において、前記燃料判定部による燃料判定が完了するまでは、前記遅角制御部による噴射時期の遅角補正を禁止する、請求項２に記載の燃料性状判定装置。
4. 前記燃料噴射弁から噴射される燃料の圧力を可変とし、前記内燃機関が高負荷であるほど燃料圧力を高くする燃料噴射システムに適用され、
   前記着火時期判定部は、前記内燃機関の所定の低負荷運転状態下で算出された前記着火時期に基づいて、前記過早着火が生じていることを判定する、請求項１に記載の燃料性状判定装置。
5. 前記排気判定部は、前記内燃機関の中高負荷運転時に取得された前記特定成分の量に基づいて、前記排気悪化が生じていないことを判定する、請求項１に記載の燃料性状判定装置。
6. 前記着火時期判定部は、前記燃料判定期間での前記着火時期のばらつき度合を算出し、前記着火時期のばらつき度合が基準値以上であることに基づいて、前記過早着火が生じていると判定する、請求項１～５のいずれか１項に記載の燃料性状判定装置。
7. 前記排気判定部は、前記燃料判定期間での前記特定成分の量のばらつき度合を算出し、前記特定成分の量のばらつき度合が基準値以上であることに基づいて、前記排気悪化が生じていないと判定する、請求項１～５のいずれか１項に記載の燃料性状判定装置。