JP2012229628A - Deposit peeling amount estimation device and deposit deposition amount estimation device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately estimate a deposit deposition amount or a peeling amount of an injection hole wall surface of a fuel injection valve.SOLUTION: A deposit peeling amount estimation device estimates a deposit peeling amount by calculating the deposit peeling amount as an amount of deposit peeled from an injection hole wall surface using a plurality of parameters representing factors affecting deposit peeling force as force to peel, from an injection hole wall surface, at least a part of deposit deposited on the injection hole wall surface as a wall surface defining a fuel injection hole 34 of a fuel injection valve, in an internal combustion engine provided with the fuel injection valve 22, wherein at least one parameter of the plurality of parameters is pressure of fuel injected from the fuel injection hole of the fuel injection valve, and the other one parameter of the plurality of parameters is pressure in the atmosphere around an exit of the fuel injection hole of the fuel injection valve.

Description

本発明は、内燃機関のデポジット剥離量推定装置およびデポジット堆積量推定装置に関する。   The present invention relates to a deposit peeling amount estimation device and a deposit accumulation amount estimation device for an internal combustion engine.

燃料が燃焼室内に直接噴射されるように燃料噴射弁が配置された内燃機関が知られている。また、このような内燃機関では、燃料噴射弁の噴孔出口近傍壁面(すなわち、燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口近傍の燃料噴射弁壁面)に燃焼生成物(すなわち、燃料の燃焼に関連して生成される物質)が堆積することも知られている。そして、このように噴孔出口近傍壁面に燃焼生成物が堆積すると、所期の量の燃料を燃料噴射弁に噴射させるための指令が燃料噴射弁に送られたとしても、燃料噴射弁から所期の量の燃料が噴射されないことがある。そして、燃料噴射弁から所期の量の燃料が噴射されない場合、内燃機関の出力特性や排気特性が低下することがある。したがって、燃料噴射弁から所期の量の燃料が噴射されない可能性があるか否かを知るために、噴孔出口近傍壁面に堆積している燃焼生成物の量(以下、噴孔出口近傍壁面に堆積している燃焼生成物を「デポジット」ともいい、このデポジットの量を「トータルデポジット堆積量」という)を知ることは少なからず有用である。   There is known an internal combustion engine in which a fuel injection valve is arranged so that fuel is directly injected into a combustion chamber. In such an internal combustion engine, combustion products (that is, fuel combustion related to the combustion of fuel) are formed on the wall surface near the injection hole outlet of the fuel injection valve (that is, the wall surface of the fuel injection valve near the outlet of the fuel injection hole). It is also known that substances produced by When combustion products accumulate on the wall surface near the nozzle hole outlet in this way, even if a command for injecting the desired amount of fuel to the fuel injection valve is sent to the fuel injection valve, An amount of fuel may not be injected. If the desired amount of fuel is not injected from the fuel injection valve, the output characteristics and exhaust characteristics of the internal combustion engine may deteriorate. Therefore, in order to know whether or not the desired amount of fuel may be injected from the fuel injection valve, the amount of combustion products accumulated on the wall surface near the nozzle hole outlet (hereinafter referred to as the wall near the nozzle hole outlet). It is not a little useful to know the combustion product accumulated in the deposit (also called “deposit”, and the amount of this deposit is called “total deposit accumulation amount”).

ところで、機関運転中(すなわち、内燃機関の運転中)、上記燃焼生成物は次々に生成される。ここで、次々に生成される燃焼生成物が全て噴孔出口近傍壁面に堆積し且つ噴孔出口近傍壁面にいったん堆積した燃焼生成物(すなわち、デポジット)が噴孔出口近傍壁面から剥離されないのであれば、次々に生成される燃焼生成物の量を積算すれば、トータルデポジット堆積量を求めることができる。しかしながら、実際には、燃焼生成物が次々に生成される間にも、デポジットが噴孔出口近傍壁面から剥離することもある。したがって、トータルデポジット堆積量を求める場合、次々に生成される燃焼生成物の量を考慮するだけでなく、噴孔出口近傍壁面から剥離するデポジットの量も考慮する必要がある。   By the way, during the engine operation (that is, during the operation of the internal combustion engine), the combustion products are successively generated. Here, all the combustion products generated one after another accumulate on the wall surface near the nozzle hole outlet, and the combustion product once deposited on the wall surface near the nozzle hole outlet (that is, deposit) does not peel off from the wall surface near the nozzle hole outlet. For example, the total deposit accumulation amount can be obtained by integrating the amount of combustion products generated one after another. However, in reality, the deposit may be separated from the wall surface near the outlet of the nozzle hole while combustion products are successively generated. Therefore, when determining the total deposit accumulation amount, it is necessary to consider not only the amount of combustion products generated one after another, but also the amount of deposit peeled off from the wall near the nozzle hole outlet.

特許文献1には、1機関サイクル中(すなわち、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、そして、排気行程が行われる間)に燃料噴射弁から燃料が噴射される回数(以下この回数を「燃料噴射回数」という)と燃料噴射弁から噴射される燃料の圧力(以下この圧力を「燃料噴射圧」という)とに応じて燃料噴射弁から剥離するデポジットの量が異なることに着目し、これら燃料噴射回数と燃料噴射圧とに基づいて燃料噴射弁から剥離するデポジットの量(以下この量を「デポジット剥離量」という)を推定する技術が記載されている。   In Patent Document 1, the number of times fuel is injected from the fuel injection valve during one engine cycle (that is, during the intake stroke, the compression stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke) (hereinafter this number is referred to as “fuel injection”). Note that the amount of deposit peeled off from the fuel injection valve differs depending on the fuel pressure injected from the fuel injection valve (hereinafter referred to as “fuel injection pressure”). A technique for estimating the amount of deposit that peels from the fuel injection valve based on the number of times and the fuel injection pressure (hereinafter, this amount is referred to as “deposit peeling amount”) is described.

特開2008−309131号公報JP 2008-309131 A 特開2010−185419号公報JP 2010-185419 A

ところで、特許文献1に記載の技術では、1機関サイクル中の燃料噴射回数と燃料噴射圧とを考慮してデポジット剥離量を推定している。しかしながら、デポジット剥離量をより正確に推定し、ひいては、デポジット堆積量をより正確に推定するためには、デポジット剥離量の推定またはデポジット堆積量の推定にこれら1機関サイクル中の燃料噴射回数や燃料噴射圧以外の要素を考慮する必要があることが本願の発明者の研究によって明らかになった。   By the way, in the technique described in Patent Document 1, the deposit separation amount is estimated in consideration of the number of fuel injections and the fuel injection pressure in one engine cycle. However, in order to estimate the deposit separation amount more accurately, and more accurately to estimate the deposit accumulation amount, the number of fuel injections or fuel in one engine cycle is used for estimation of the deposit separation amount or estimation of the deposit accumulation amount. It has become clear from the inventor's research that it is necessary to consider factors other than the injection pressure.

そこで、本発明の目的は、デポジット剥離量またはデポジット堆積量を正確に推定することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to accurately estimate the deposit peeling amount or the deposit accumulation amount.

本願の発明は、燃料噴射弁を備えた内燃機関において、燃料噴射弁の燃料噴射孔を画成する壁面である噴孔画成壁面、該噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の入口近傍の燃料噴射弁の壁面、および、前記噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の出口近傍の燃料噴射弁の壁面の少なくとも1つから構成される噴孔壁面に堆積しているデポジットの少なくとも一部を前記噴孔壁面から剥離させる力であるデポジット剥離力に影響を与える要因を表す複数のパラメータを用いて前記噴孔壁面から剥離するデポジットの量であるデポジット剥離量を算出することによってデポジット剥離量を推定するデポジット剥離量推定装置に関する。そして、本発明では、前記複数のパラメータの1つが燃料噴射弁の燃料噴射孔から噴射される燃料の圧力であり、前記複数のパラメータの別の1つが燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口周りの雰囲気の圧力である。   The invention of the present application relates to an internal combustion engine provided with a fuel injection valve, an injection hole defining wall that is a wall defining a fuel injection hole of the fuel injection valve, and a wall other than the injection hole defining wall, Deposited on the wall surface of the fuel injection valve in the vicinity of the inlet of the fuel injection hole and on the wall surface of the injection hole composed of at least one of the wall surfaces of the fuel injection valve in the vicinity of the outlet of the fuel injection hole. The amount of deposit peeling that is the amount of deposit that peels off the wall surface of the nozzle hole using a plurality of parameters that represent a factor that affects the deposit peeling force that is the force that peels at least a portion of the deposit from the wall surface of the nozzle hole. The present invention relates to a deposit peeling amount estimation device that estimates a deposit peeling amount by calculating. In the present invention, one of the plurality of parameters is a pressure of the fuel injected from the fuel injection hole of the fuel injection valve, and another one of the plurality of parameters is around the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve. Atmospheric pressure.

本発明によれば、デポジット剥離量を正確に推定することができる。すなわち、デポジット剥離量に影響する要因として燃料噴射圧(すなわち、燃料噴射弁の燃料噴射孔から噴射される燃料の圧力)が挙げられる。つまり、燃料噴射圧が変動すればデポジット剥離量も変動する。しかしながら、燃料噴射圧が一定であっても燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口周りの雰囲気の圧力(以下この圧力を「出口雰囲気圧力」という)に応じてデポジット剥離量が異なる。つまり、燃料噴射圧が一定であっても出口雰囲気圧力が比較的高ければ燃料噴射圧と出口雰囲気圧力との間の差圧が比較的小さいことから、デポジット周辺を流れる燃料(すなわち、燃料噴射孔の入口に流入し、燃料噴射孔内を流れ、燃料噴射孔の出口から流出する燃料)の流速が比較的遅い。このため、デポジット周辺を流れる燃料からデポジットに与えられる剪断作用の強度が比較的弱く、また、デポジット周辺に発生するキャビテーションにおけるエロ−ジョンの強度も比較的弱い。逆に、燃料噴射圧が一定であっても出口雰囲気圧力が比較的低ければ燃料噴射圧と出口雰囲気圧力との間の差圧が比較的大きいことから、デポジット周辺を流れる燃料の流速が比較的速い。このため、デポジット周辺を流れる燃料からデポジットに与えられる剪断作用の強度が比較的強く、また、デポジット周辺に発生するキャビテーションにおけるエロ−ジョンの強度も比較的強い。ここで、上記剪断作用の強度が弱ければその分だけデポジット剥離量が少なく、上記エロ−ジョンの強度が弱ければその分だけデポジット剥離量が少ない。逆に、上記剪断作用の強度が強ければその分だけデポジット剥離量が多く、上記エロ−ジョンの強度が強ければその分だけデポジット剥離量が多い。つまり、出口雰囲気圧力が高ければその分だけデポジット剥離量が少なく、逆に、出口雰囲気圧力が低ければその分だけデポジット剥離量が多いのである。このように、本願の発明者の研究により、出口雰囲気圧力がデポジット剥離量に影響することが明らかになった。したがって、デポジット剥離量をより正確に推定しようとすれば、デポジット剥離量の推定においてデポジット剥離量に対する出口雰囲気圧力の影響を考慮すべきである。本発明では、デポジット剥離量の推定に出口雰囲気圧力を考慮していることから、本発明によれば、デポジット剥離量を正確に推定することができるのである。   According to the present invention, the deposit peeling amount can be accurately estimated. That is, the fuel injection pressure (that is, the pressure of fuel injected from the fuel injection hole of the fuel injection valve) can be cited as a factor affecting the deposit separation amount. That is, if the fuel injection pressure varies, the deposit peeling amount also varies. However, even if the fuel injection pressure is constant, the amount of deposit peeling differs according to the pressure of the atmosphere around the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve (hereinafter, this pressure is referred to as “outlet atmosphere pressure”). That is, even if the fuel injection pressure is constant, if the outlet atmosphere pressure is relatively high, the differential pressure between the fuel injection pressure and the outlet atmosphere pressure is relatively small, so the fuel flowing around the deposit (ie, the fuel injection hole) The flow velocity of the fuel that flows into the fuel inlet, flows through the fuel injection hole, and flows out from the outlet of the fuel injection hole is relatively slow. For this reason, the strength of the shearing action given to the deposit from the fuel flowing around the deposit is relatively weak, and the strength of the erosion in the cavitation generated around the deposit is also relatively weak. On the contrary, even if the fuel injection pressure is constant, if the outlet atmosphere pressure is relatively low, the differential pressure between the fuel injection pressure and the outlet atmosphere pressure is relatively large. fast. For this reason, the strength of the shearing action given to the deposit from the fuel flowing around the deposit is relatively strong, and the strength of the erosion in the cavitation generated around the deposit is also relatively strong. Here, if the strength of the shearing action is weak, the amount of deposit peeling is small, and if the strength of the erosion is weak, the amount of deposit peeling is small. On the contrary, if the strength of the shearing action is high, the amount of deposit peeling is large, and if the strength of the erosion is strong, the amount of deposit peeling is large. That is, if the outlet atmospheric pressure is high, the amount of deposit peeling is small. Conversely, if the outlet atmospheric pressure is low, the amount of deposit peeling is large. As described above, the inventors' research has revealed that the outlet atmosphere pressure affects the deposit peeling amount. Therefore, in order to estimate the deposit peeling amount more accurately, the influence of the outlet atmosphere pressure on the deposit peeling amount should be considered in the estimation of the deposit peeling amount. In the present invention, since the outlet atmospheric pressure is taken into account in estimating the deposit peeling amount, according to the present invention, the deposit peeling amount can be accurately estimated.

なお、本発明は燃料噴射弁の噴孔壁面から剥離するデポジットの量を推定するデポジット剥離量推定装置であるから、本発明は噴孔壁面にデポジットが堆積する燃料噴射弁を備えた内燃機関であれば如何なる内燃機関にも適用可能である。したがって、本発明における燃料噴射弁は、噴孔壁面にデポジットが堆積するのであれば、特定の燃料噴射弁に限定されず、例えば、燃料を燃焼室に直接噴射することができるようにその先端が燃焼室内に露出されているタイプの燃料噴射弁(いわゆる筒内噴射タイプの燃料噴射弁)であってもよいし、燃料を吸気ポート内に噴射することができるようにその先端が吸気ポート内に露出されているタイプの燃料噴射弁(いわゆるポート噴射タイプの燃料噴射弁)であってもよい。   Since the present invention is a deposit delamination amount estimating device for estimating the amount of deposit delamination from the wall surface of the injection hole of the fuel injection valve, the present invention is an internal combustion engine equipped with a fuel injection valve in which deposit is deposited on the wall surface of the injection hole. The present invention can be applied to any internal combustion engine. Therefore, the fuel injection valve according to the present invention is not limited to a specific fuel injection valve as long as deposits are accumulated on the wall surface of the injection hole. For example, the tip of the fuel injection valve can be directly injected into the combustion chamber. It may be a type of fuel injection valve that is exposed in the combustion chamber (so-called in-cylinder type fuel injection valve), or its tip is in the intake port so that fuel can be injected into the intake port. It may be an exposed type fuel injection valve (a so-called port injection type fuel injection valve).

また、本発明において、複数のパラメータの別の1つとして用いられる出口雰囲気圧力は、例えば、燃料噴射弁の燃料噴射孔から燃料が噴射されたときの出口雰囲気圧力である。しかしながら、本発明において、複数のパラメータの別の1つとして用いられる出口雰囲気圧力は、上述した出口雰囲気圧力に限定されない。すなわち、本発明において、複数のパラメータの別の1つとして用いられる出口雰囲気圧力は、燃料噴射圧が一定であったとしても当該出口雰囲気圧力の変動によってデポジット剥離量が変動する限りにおいては、いかなる出口雰囲気圧力でもよい。   In the present invention, the outlet atmospheric pressure used as another one of the plurality of parameters is, for example, the outlet atmospheric pressure when fuel is injected from the fuel injection hole of the fuel injection valve. However, in the present invention, the outlet atmospheric pressure used as another one of the plurality of parameters is not limited to the outlet atmospheric pressure described above. That is, in the present invention, the outlet atmospheric pressure used as another one of the plurality of parameters is not limited as long as the deposit peeling amount varies due to the variation of the outlet atmospheric pressure even if the fuel injection pressure is constant. The outlet atmospheric pressure may be used.

また、本願の別の発明は、燃料噴射弁を備えた内燃機関において、燃料噴射弁の燃料噴射孔を画成する壁面である噴孔画成壁面、該噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の入口近傍の燃料噴射弁の壁面、および、前記噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の出口近傍の燃料噴射弁の壁面の少なくとも1つから構成される噴孔壁面に堆積しているデポジットの量であるデポジット堆積量を算出することによってデポジット堆積量を推定するデポジット堆積量推定装置に関する。そして、本発明は、上記発明のデポジット剥離量推定装置を有する。そして、本発明では、デポジットを構成するデポジット構成物質の生成量がデポジット構成物質生成量として推定されると共に前記デポジット剥離量推定装置によってデポジット剥離量が推定される。そして、前記デポジット構成物質生成量から前記デポジット剥離量を差し引くことによってデポジット堆積量が算出される。   Another invention of the present application is an internal combustion engine provided with a fuel injection valve, which includes a nozzle hole defining wall surface that defines a fuel injection hole of the fuel injection valve, and a wall surface other than the nozzle hole defining wall surface. A nozzle hole comprising at least one of a wall surface of the fuel injection valve near the inlet of the fuel injection hole and a wall surface other than the nozzle hole defining wall surface and near the outlet of the fuel injection hole The present invention relates to a deposit accumulation amount estimation apparatus that estimates a deposit accumulation amount by calculating a deposit accumulation amount that is an amount of deposits accumulated on a wall surface. And this invention has the deposit peeling amount estimation apparatus of the said invention. In the present invention, the generation amount of the deposit constituent material constituting the deposit is estimated as the deposit constituent material generation amount, and the deposit peeling amount estimation device estimates the deposit peeling amount. Then, the deposit accumulation amount is calculated by subtracting the deposit peeling amount from the deposit constituent generation amount.

本発明によれば、デポジット堆積量を正確に推定することができる。すなわち、上述したように、上記発明のデポジット剥離量推定装置によれば、デポジット堆積量を算出するために必要なデポジット剥離量を正確に推定することができる。そして、本発明では、上記発明のデポジット剥離量推定装置がデポジット剥離量の推定に利用される。したがって、デポジット堆積量を正確に推定することができるのである。   According to the present invention, the deposit accumulation amount can be accurately estimated. That is, as described above, according to the deposit peeling amount estimation device of the invention, it is possible to accurately estimate the deposit peeling amount necessary for calculating the deposit accumulation amount. And in this invention, the deposit peeling amount estimation apparatus of the said invention is utilized for estimation of the deposit peeling amount. Therefore, the deposit accumulation amount can be accurately estimated.

また、本願のさらに別の発明では、上記発明において、予め定められた期間中のデポジット剥離量が算出され、前記予め定められた期間中に燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合において、前記予め定められた期間中における各燃料噴射の実行時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口周りの雰囲気の圧力のうち最も低い圧力がデポジット剥離量の算出に用いられる燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口周りの雰囲気の圧力として採用される。   Further, in still another invention of the present application, in the above invention, the deposit peeling amount during a predetermined period is calculated, and fuel injection from the fuel injection valve is executed a plurality of times during the predetermined period. In the fuel injection valve, the lowest pressure among the atmospheric pressures around the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve at the time of execution of each fuel injection during the predetermined period is used for calculating the deposit separation amount. Adopted as atmospheric pressure around the outlet of the injection hole.

本発明によれば、予め定められた期間中に燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合においてもデポジット剥離量またはデポジット堆積量を正確に推定することができる。すなわち、予め定められた期間中に燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合、各燃料噴射が実行された時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口周りの雰囲気の圧力(以下この圧力を「出口雰囲気圧力」という)が燃料噴射毎に異なることがある。この場合、これら燃料噴射のうち出口雰囲気圧力が最も低い時点で実行された燃料噴射が予め定められた期間中のデポジット剥離量を決定づける。つまり、出口雰囲気圧力が高ければその分だけデポジット剥離量が少なく、逆に、出口雰囲気圧力が低ければその分だけデポジット剥離量が多い。したがって、出口雰囲気圧力が最も低い時点よりも前に実行された燃料噴射によって噴孔壁面からデポジットが剥離されていたとしても出口雰囲気圧力が最も低い時点で実行される燃料噴射によって噴孔壁面からデポジットがさらに剥離される。この場合、出口雰囲気圧力が最も低い時点で実行された燃料噴射がデポジット剥離量を決定づけることになる。また、出口雰囲気圧力が最も低い時点よりも後に燃料噴射が実行されたとしてもその燃料噴射によって剥離可能なデポジットは出口雰囲気圧力が最も低い時点で実行された燃料噴射によって剥離されているのであるから、出口雰囲気圧力が最も低い時点よりも後に実行される燃料噴射によって噴孔壁面からデポジットがさらに剥離されることはない或いは殆どない。この場合にも、出口雰囲気圧力が最も低い時点で実行された燃料噴射がデポジット剥離量を決定づけることになる。本発明では、このように予め定められた期間中のデポジット剥離量を決定づける燃料噴射が実行された時点の出口雰囲気圧力が予め定められた期間中のデポジット剥離量の算出に用いられ、或いは、予め定められた期間中のデポジット剥離量を決定づける燃料噴射が実行された時点の出口雰囲気圧力を用いて算出された予め定められた期間中のデポジット剥離量がデポジット堆積量の算出に用いられる。このため、本発明によれば、予め定められた期間中に燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合においてもデポジット剥離量またはデポジット堆積量を正確に推定することができるのである。   According to the present invention, it is possible to accurately estimate the deposit separation amount or the deposit accumulation amount even when the fuel injection from the fuel injection valve is executed a plurality of times during a predetermined period. That is, when fuel injection from the fuel injection valve is executed a plurality of times during a predetermined period, the pressure of the atmosphere around the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve at the time when each fuel injection is executed (hereinafter referred to as this The pressure may be different for each fuel injection. In this case, the amount of deposit separation during a predetermined period is determined for the fuel injection executed at the time when the outlet atmospheric pressure is the lowest among these fuel injections. That is, the higher the outlet atmospheric pressure, the smaller the amount of deposit peeling, and the lower the outlet atmospheric pressure, the larger the amount of deposit peeling. Therefore, even if the deposit is peeled off from the nozzle hole wall surface by the fuel injection performed before the time when the outlet atmospheric pressure is the lowest, the deposit is made from the nozzle hole wall surface by the fuel injection performed when the outlet atmosphere pressure is the lowest. Is further peeled off. In this case, the fuel injection performed at the time when the outlet atmospheric pressure is the lowest determines the deposit peeling amount. Further, even if fuel injection is performed after the time when the outlet atmospheric pressure is the lowest, the deposit that can be peeled off by the fuel injection is peeled off by the fuel injection executed when the outlet atmospheric pressure is the lowest. Further, the deposit is not further peeled off from the wall surface of the nozzle hole by the fuel injection performed after the time when the outlet atmospheric pressure is the lowest. Also in this case, the fuel injection executed at the time when the outlet atmospheric pressure is the lowest determines the deposit peeling amount. In the present invention, the outlet atmospheric pressure at the time when the fuel injection that determines the deposit peeling amount during the predetermined period is executed is used for calculating the deposit peeling amount during the predetermined period. The deposit peeling amount during a predetermined period calculated by using the outlet atmospheric pressure at the time when the fuel injection that determines the deposit peeling amount during the predetermined period is executed is used for calculating the deposit accumulation amount. Therefore, according to the present invention, it is possible to accurately estimate the deposit separation amount or the deposit accumulation amount even when fuel injection from the fuel injection valve is executed a plurality of times during a predetermined period.

また、本願のさらに別の発明は、燃料噴射弁を備えた内燃機関において、燃料噴射弁の燃料噴射孔を画成する壁面である噴孔画成壁面、該噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の入口近傍の燃料噴射弁の壁面、および、前記噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の出口近傍の燃料噴射弁の壁面の少なくとも1つから構成される噴孔壁面に堆積しているデポジットの量であるデポジット堆積量を算出することによってデポジット堆積量を推定するデポジット堆積量推定装置に関する。そして、本発明では、デポジットを構成するデポジット構成物質として生成される物質の量がデポジット構成物質生成量として推定されると共に前記噴孔壁面から剥離するデポジットの量であるデポジット剥離量が燃料噴射弁の燃料噴射孔から噴射される燃料の圧力を用いて推定される。そして、前記デポジット構成物質生成量から前記デポジット剥離量を差し引くことによって暫定的なデポジット堆積量が算出される。そして、燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口周りの雰囲気の圧力を考慮して前記暫定的なデポジット堆積量を補正することによって最終的なデポジット堆積量が算出される。   Still another invention of the present application is directed to an internal combustion engine provided with a fuel injection valve, including an injection hole defining wall that is a wall defining a fuel injection hole of the fuel injection valve, and a wall other than the injection hole defining wall. A jet comprising at least one of a wall surface of the fuel injection valve near the inlet of the fuel injection hole and a wall surface other than the injection hole defining wall surface and near the outlet of the fuel injection hole. The present invention relates to a deposit accumulation amount estimation device that estimates a deposit accumulation amount by calculating a deposit accumulation amount that is an amount of deposits accumulated on a hole wall surface. In the present invention, the amount of the substance generated as the deposit constituent material constituting the deposit is estimated as the deposit constituent material generation amount, and the deposit stripping amount which is the amount of the deposit stripped from the wall surface of the nozzle hole is the fuel injection valve. It is estimated using the pressure of the fuel injected from the fuel injection hole. Then, a provisional deposit accumulation amount is calculated by subtracting the deposit peeling amount from the deposit constituent generation amount. Then, the final deposit accumulation amount is calculated by correcting the provisional deposit accumulation amount in consideration of the pressure of the atmosphere around the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve.

本発明によれば、デポジット堆積量を正確に推定することができる。すなわち、デポジット剥離量に影響する要因として燃料噴射圧(すなわち、燃料噴射弁の燃料噴射孔から噴射される燃料の圧力)が挙げられる。つまり、燃料噴射圧が変動すればデポジット剥離量も変動する。しかしながら、燃料噴射圧が一定であっても燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口周りの雰囲気の圧力(以下この圧力を「出口雰囲気圧力」という)に応じてデポジット剥離量が異なる。つまり、燃料噴射圧が一定であっても出口雰囲気圧力が比較的高ければ燃料噴射圧と出口雰囲気圧力との間の差圧が比較的小さいことから、デポジット周辺を流れる燃料(すなわち、燃料噴射孔の入口に流入し、燃料噴射孔内を流れ、燃料噴射孔の出口から流出する燃料)の流速が比較的遅い。このため、デポジット周辺を流れる燃料からデポジットに与えられる剪断作用の強度が比較的弱く、また、デポジット周辺に発生するキャビテーションにおけるエロ−ジョンの強度も比較的弱い。逆に、燃料噴射圧が一定であっても出口雰囲気圧力が比較的低ければ燃料噴射圧と出口雰囲気圧力との間の差圧が比較的大きいことから、デポジット周辺を流れる燃料の流速が比較的速い。このため、デポジット周辺を流れる燃料からデポジットに与えられる剪断作用の強度が比較的強く、また、デポジット周辺に発生するキャビテーションにおけるエロ−ジョンの強度も比較的強い。ここで、上記剪断作用の強度が弱ければその分だけデポジット剥離量が少なく、上記エロ−ジョンの強度が弱ければその分だけデポジット剥離量が少ない。逆に、上記剪断作用の強度が強ければその分だけデポジット剥離量が多く、上記エロ−ジョンの強度が強ければその分だけデポジット剥離量が多い。つまり、出口雰囲気圧力が高ければその分だけデポジット剥離量が少なく、逆に、出口雰囲気圧力が低ければその分だけデポジット剥離量が多いのである。このように、本願の発明者の研究により、出口雰囲気圧力がデポジット剥離量に影響することが明らかになった。したがって、デポジット堆積量をより正確に推定しようとすれば、デポジット堆積量の推定においてデポジット剥離量に対する出口雰囲気圧力の影響を考慮すべきである。本発明では、デポジット堆積量の推定に出口雰囲気圧力を考慮していることから、本発明によれば、デポジット堆積量を正確に推定することができるのである。   According to the present invention, the deposit accumulation amount can be accurately estimated. That is, the fuel injection pressure (that is, the pressure of fuel injected from the fuel injection hole of the fuel injection valve) can be cited as a factor affecting the deposit separation amount. That is, if the fuel injection pressure varies, the deposit peeling amount also varies. However, even if the fuel injection pressure is constant, the amount of deposit peeling differs according to the pressure of the atmosphere around the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve (hereinafter, this pressure is referred to as “outlet atmosphere pressure”). That is, even if the fuel injection pressure is constant, if the outlet atmosphere pressure is relatively high, the differential pressure between the fuel injection pressure and the outlet atmosphere pressure is relatively small, so the fuel flowing around the deposit (ie, the fuel injection hole) The flow velocity of the fuel that flows into the fuel inlet, flows through the fuel injection hole, and flows out from the outlet of the fuel injection hole is relatively slow. For this reason, the strength of the shearing action given to the deposit from the fuel flowing around the deposit is relatively weak, and the strength of the erosion in the cavitation generated around the deposit is also relatively weak. On the contrary, even if the fuel injection pressure is constant, if the outlet atmosphere pressure is relatively low, the differential pressure between the fuel injection pressure and the outlet atmosphere pressure is relatively large. fast. For this reason, the strength of the shearing action given to the deposit from the fuel flowing around the deposit is relatively strong, and the strength of the erosion in the cavitation generated around the deposit is also relatively strong. Here, if the strength of the shearing action is weak, the amount of deposit peeling is small, and if the strength of the erosion is weak, the amount of deposit peeling is small. On the contrary, if the strength of the shearing action is high, the amount of deposit peeling is large, and if the strength of the erosion is strong, the amount of deposit peeling is large. That is, if the outlet atmospheric pressure is high, the amount of deposit peeling is small. Conversely, if the outlet atmospheric pressure is low, the amount of deposit peeling is large. As described above, the inventors' research has revealed that the outlet atmosphere pressure affects the deposit peeling amount. Therefore, in order to estimate the deposit accumulation amount more accurately, the influence of the outlet atmosphere pressure on the deposit peeling amount should be considered in the estimation of the deposit accumulation amount. In the present invention, since the outlet atmospheric pressure is taken into account in the estimation of the deposit amount, according to the present invention, the deposit amount can be accurately estimated.

なお、本発明は燃料噴射弁の噴孔壁面に堆積するデポジットの量を推定するデポジット堆積量推定装置であるから、本発明は噴孔壁面にデポジットが堆積する燃料噴射弁を備えた内燃機関であれば如何なる内燃機関にも適用可能である。したがって、本発明における燃料噴射弁は、噴孔壁面にデポジットが堆積するのであれば、特定の燃料噴射弁に限定されず、例えば、燃料を燃焼室に直接噴射することができるようにその先端が燃焼室内に露出されているタイプの燃料噴射弁(いわゆる筒内噴射タイプの燃料噴射弁)であってもよいし、燃料を吸気ポート内に噴射することができるようにその先端が吸気ポート内に露出されているタイプの燃料噴射弁(いわゆるポート噴射タイプの燃料噴射弁)であってもよい。   Since the present invention is a deposit accumulation amount estimation device for estimating the amount of deposit accumulated on the wall surface of the injection hole of the fuel injection valve, the present invention is an internal combustion engine equipped with a fuel injection valve in which deposit is accumulated on the wall surface of the injection hole. The present invention can be applied to any internal combustion engine. Therefore, the fuel injection valve according to the present invention is not limited to a specific fuel injection valve as long as deposits are accumulated on the wall surface of the injection hole. For example, the tip of the fuel injection valve can be directly injected into the combustion chamber. It may be a type of fuel injection valve that is exposed in the combustion chamber (so-called in-cylinder type fuel injection valve), or its tip is in the intake port so that fuel can be injected into the intake port. It may be an exposed type fuel injection valve (a so-called port injection type fuel injection valve).

また、本発明において、暫定的なデポジット堆積量の補正に考慮される出口雰囲気圧力は、例えば、燃料噴射弁の燃料噴射孔から燃料が噴射されたときの出口雰囲気圧力である。しかしながら、本発明において、暫定的なデポジット堆積量の補正に考慮される出口雰囲気圧力は、上述した出口雰囲気圧力に限定されない。すなわち、本発明において、暫定的なデポジット堆積量の補正に考慮される出口雰囲気圧力は、燃料噴射圧が一定であったとしても当該出口雰囲気圧力の変動によってデポジット剥離量が変動する限りにおいては、いかなる出口雰囲気圧力でもよい。   In the present invention, the outlet atmospheric pressure considered for the provisional deposit accumulation correction is, for example, the outlet atmospheric pressure when fuel is injected from the fuel injection hole of the fuel injection valve. However, in the present invention, the outlet atmospheric pressure considered for the provisional deposit accumulation correction is not limited to the outlet atmospheric pressure described above. That is, in the present invention, the outlet atmosphere pressure that is considered for the provisional deposit accumulation amount correction, even if the fuel injection pressure is constant, as long as the deposit peeling amount varies due to the variation of the outlet atmosphere pressure, Any outlet atmospheric pressure may be used.

また、本願のさらに別の発明では、上記発明において、予め定められた期間中のデポジット剥離量が算出され、前記予め定められた期間中に燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合において、前記予め定められた期間中における各燃料噴射の実行時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口周りの雰囲気の圧力のうち最も低い圧力が暫定的なデポジット堆積量の補正に用いられる燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口周りの雰囲気の圧力として採用される。   Further, in still another invention of the present application, in the above invention, the deposit peeling amount during a predetermined period is calculated, and fuel injection from the fuel injection valve is executed a plurality of times during the predetermined period. In the fuel injection, the lowest pressure among the pressures of the atmosphere around the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve at the time of execution of each fuel injection during the predetermined period is used for provisional deposit correction correction Adopted as atmospheric pressure around the outlet of the fuel injection hole of the valve.

本発明によれば、予め定められた期間中に燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合においてもデポジット堆積量を正確に推定することができる。すなわち、予め定められた期間中に燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合、各燃料噴射が実行された時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口周りの雰囲気の圧力(以下この圧力を「出口雰囲気圧力」という)が燃料噴射毎に異なることがある。この場合、これら燃料噴射のうち出口雰囲気圧力が最も低い時点で実行された燃料噴射が予め定められた期間中のデポジット剥離量を決定づける。つまり、出口雰囲気圧力が高ければその分だけデポジット剥離量が少なく、逆に、出口雰囲気圧力が低ければその分だけデポジット剥離量が多い。したがって、出口雰囲気圧力が最も低い時点よりも前に実行された燃料噴射によって噴孔壁面からデポジットが剥離されていたとしても出口雰囲気圧力が最も低い時点で実行される燃料噴射によって噴孔壁面からデポジットがさらに剥離される。この場合、出口雰囲気圧力が最も低い時点で実行された燃料噴射がデポジット剥離量を決定づけることになる。また、出口雰囲気圧力が最も低い時点よりも後に燃料噴射が実行されたとしてもその燃料噴射によって剥離可能なデポジットは出口雰囲気圧力が最も低い時点で実行された燃料噴射によって剥離されているのであるから、出口雰囲気圧力が最も低い時点よりも後に実行される燃料噴射によって噴孔壁面からデポジットがさらに剥離されることはない或いは殆どない。この場合にも、出口雰囲気圧力が最も低い時点で実行された燃料噴射がデポジット剥離量を決定づけることになる。本発明では、このように予め定められた期間中のデポジット剥離量を決定づける燃料噴射が実行された時点の出口雰囲気圧力が暫定的なデポジット堆積量の補正に用いられる。このため、本発明によれば、予め定められた期間中に燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合においてもデポジット堆積量を正確に推定することができるのである。   According to the present invention, it is possible to accurately estimate the deposit accumulation amount even when the fuel injection from the fuel injection valve is executed a plurality of times during a predetermined period. That is, when fuel injection from the fuel injection valve is executed a plurality of times during a predetermined period, the pressure of the atmosphere around the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve at the time when each fuel injection is executed (hereinafter referred to as this The pressure may be different for each fuel injection. In this case, the amount of deposit separation during a predetermined period is determined for the fuel injection executed at the time when the outlet atmospheric pressure is the lowest among these fuel injections. That is, the higher the outlet atmospheric pressure, the smaller the amount of deposit peeling, and the lower the outlet atmospheric pressure, the larger the amount of deposit peeling. Therefore, even if the deposit is peeled off from the nozzle hole wall surface by the fuel injection performed before the time when the outlet atmospheric pressure is the lowest, the deposit is made from the nozzle hole wall surface by the fuel injection performed when the outlet atmosphere pressure is the lowest. Is further peeled off. In this case, the fuel injection performed at the time when the outlet atmospheric pressure is the lowest determines the deposit peeling amount. Further, even if fuel injection is performed after the time when the outlet atmospheric pressure is the lowest, the deposit that can be peeled off by the fuel injection is peeled off by the fuel injection executed when the outlet atmospheric pressure is the lowest. Further, the deposit is not further peeled off from the wall surface of the nozzle hole by the fuel injection performed after the time when the outlet atmospheric pressure is the lowest. Also in this case, the fuel injection executed at the time when the outlet atmospheric pressure is the lowest determines the deposit peeling amount. In the present invention, the outlet atmospheric pressure at the time when the fuel injection for determining the deposit separation amount during the predetermined period is executed is used for provisional deposit accumulation correction. For this reason, according to the present invention, it is possible to accurately estimate the deposit accumulation amount even when fuel injection from the fuel injection valve is executed a plurality of times during a predetermined period.

本発明のデポジット剥離量推定装置またはデポジット量堆積量推定装置が適用される内燃機関を示した図である。It is the figure which showed the internal combustion engine to which the deposit peeling amount estimation apparatus or the deposit amount accumulation amount estimation apparatus of the present invention is applied. 図1に示された内燃機関の燃料噴射弁の先端部分を示した図である。It is the figure which showed the front-end | tip part of the fuel injection valve of the internal combustion engine shown by FIG. 第1実施形態に従ったトータルデポジット堆積量の算出を実行するルーチンを示した図である。It is the figure which showed the routine which performs calculation of the total deposit accumulation amount according to 1st Embodiment. 第2実施形態に従ったトータルデポジット堆積量の算出を実行するルーチンを示した図である。It is the figure which showed the routine which performs calculation of the total deposit accumulation amount according to 2nd Embodiment. 第3実施形態に従ったトータルデポジット堆積量の算出を実行するルーチンを示した図である。It is the figure which showed the routine which performs calculation of the total deposit accumulation amount according to 3rd Embodiment. 第4実施形態に従ったトータルデポジット堆積量の算出を実行するルーチンを示した図である。It is the figure which showed the routine which performs calculation of the total deposit accumulation amount according to 4th Embodiment.

以下、図面を参照して本発明のデポジット剥離量推定装置の実施形態について説明する。まず、本発明のデポジット剥離量推定装置が適用される内燃機関の構成について説明する。この内燃機関が図1に示されている。図1において、10は内燃機関の本体、11はシリンダブロック、12はシリンダヘッドをそれぞれ示している。シリンダブロック11内には、シリンダボア13が形成されている。シリンダボア13内には、ピストン14が配置されている。ピストン14は、コンロッド15を介してクランクシャフト16に接続されている。一方、シリンダヘッド12には、吸気ポート17と排気ポート18とが形成されている。また、シリンダヘッド12には、吸気ポート17を開いたり閉じたりするための吸気弁19と、排気ポート18を開いたり閉じたりするための排気弁20とが配置されている。また、ピストン14の上壁面とシリンダボア13の内周壁面とシリンダヘッド12の下壁面とによって燃焼室21が画成されている。   Hereinafter, an embodiment of a deposit peeling amount estimation device of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of an internal combustion engine to which the deposit separation amount estimation apparatus of the present invention is applied will be described. This internal combustion engine is shown in FIG. In FIG. 1, 10 is a main body of the internal combustion engine, 11 is a cylinder block, and 12 is a cylinder head. A cylinder bore 13 is formed in the cylinder block 11. A piston 14 is disposed in the cylinder bore 13. The piston 14 is connected to the crankshaft 16 via a connecting rod 15. On the other hand, an intake port 17 and an exhaust port 18 are formed in the cylinder head 12. The cylinder head 12 is also provided with an intake valve 19 for opening and closing the intake port 17 and an exhaust valve 20 for opening and closing the exhaust port 18. A combustion chamber 21 is defined by the upper wall surface of the piston 14, the inner peripheral wall surface of the cylinder bore 13, and the lower wall surface of the cylinder head 12.

なお、吸気ポート17は、吸気マニホルド(図示せず)を介して吸気管(図示せず)に接続され、吸気通路の一部を構成する。一方、排気ポート18は、排気マニホルド(図示せず)を介して排気管(図示せず)に接続され、排気通路の一部を構成する。   The intake port 17 is connected to an intake pipe (not shown) via an intake manifold (not shown) and constitutes a part of the intake passage. On the other hand, the exhaust port 18 is connected to an exhaust pipe (not shown) via an exhaust manifold (not shown) and constitutes a part of the exhaust passage.

また、シリンダヘッド12には、燃料噴射弁22が配置されている。燃料噴射弁22は、図2に示されているように、ノズル30とニードル31とを有する。ノズル30の内部には、空洞(以下「内部空洞」という)が形成されている。そして、この内部空洞内にニードル31がノズル30の中心軸線(すなわち、燃料噴射弁22の中心軸線)CAに沿って移動可能に収容されている。また、ニードル31の先端部は、テーパ形状にされている。そして、ニードル31がノズル30の内部空洞内に収容されたとき、ノズル30の内周壁面(すなわち、ノズル30の内部空洞を画成する壁面)とニードル31の外周壁面との間に燃料を通すための燃料通路32が形成される。また、ノズル30の先端部における燃料通路32は、いわゆるサック33を形成している(以下、燃料通路32とは、このサック33を除いた燃料通路のことを意味することとする)。さらに、ノズル30の先端部には、複数の燃料噴射孔34が形成されている。これら燃料噴射孔34は、ノズル30内(すなわち、燃料噴射弁22内)のサック33とノズル30の外部(すなわち、燃料噴射弁22の外部)とを連通している。   A fuel injection valve 22 is disposed in the cylinder head 12. As shown in FIG. 2, the fuel injection valve 22 has a nozzle 30 and a needle 31. A cavity (hereinafter referred to as “internal cavity”) is formed inside the nozzle 30. And in this internal cavity, the needle 31 is accommodated so that the movement along the center axis line (namely, center axis line of the fuel injection valve 22) CA of the nozzle 30 is possible. The tip of the needle 31 is tapered. When the needle 31 is accommodated in the internal cavity of the nozzle 30, fuel is passed between the inner peripheral wall surface of the nozzle 30 (that is, the wall surface defining the internal cavity of the nozzle 30) and the outer peripheral wall surface of the needle 31. A fuel passage 32 is formed. The fuel passage 32 at the tip of the nozzle 30 forms a so-called sac 33 (hereinafter, the fuel passage 32 means a fuel passage excluding the sack 33). Furthermore, a plurality of fuel injection holes 34 are formed at the tip of the nozzle 30. These fuel injection holes 34 communicate between the sac 33 in the nozzle 30 (that is, in the fuel injection valve 22) and the outside of the nozzle 30 (that is, outside the fuel injection valve 22).

そして、ニードル31のテーパ形状の先端部の外周壁面がノズル30の先端部の内周壁面に当接するようにニードル31がノズル30内に位置決めされたとき、サック33と燃料通路32との間の連通が遮断される。このときには燃料噴射弁22の燃料噴射孔34から燃料は噴射されない。一方、ニードル31のテーパ形状の先端部の外周壁面がノズル30の先端部の内周壁面から離れるようにニードル31がノズル30内において移動せしめられると、サック33と燃料通路32とが互いに連通し、燃料通路32かサック33に燃料が流入する。そして、サック33に流入した燃料は、燃料噴射孔34の入口を介して同燃料噴射孔34に流入し、同燃料噴射孔34を介してその出口から噴射される。   When the needle 31 is positioned in the nozzle 30 so that the outer peripheral wall surface of the tapered tip portion of the needle 31 is in contact with the inner peripheral wall surface of the nozzle 30, the gap between the suck 33 and the fuel passage 32 is set. Communication is interrupted. At this time, fuel is not injected from the fuel injection hole 34 of the fuel injection valve 22. On the other hand, when the needle 31 is moved in the nozzle 30 so that the outer peripheral wall surface of the tapered tip portion of the needle 31 is separated from the inner peripheral wall surface of the nozzle 30, the sac 33 and the fuel passage 32 communicate with each other. The fuel flows into the fuel passage 32 or the sac 33. The fuel that has flowed into the sac 33 flows into the fuel injection hole 34 through the inlet of the fuel injection hole 34 and is injected from the outlet through the fuel injection hole 34.

また、燃料噴射弁22は、燃焼室21内に燃料を直接噴射するようにシリンダヘッド12に配置されている。云い方を換えれば、燃料噴射弁22は、その燃料噴射孔が燃焼室21内に露出するようにシリンダヘッド12に配置されている。   The fuel injection valve 22 is disposed in the cylinder head 12 so as to directly inject fuel into the combustion chamber 21. In other words, the fuel injection valve 22 is arranged in the cylinder head 12 so that the fuel injection hole is exposed in the combustion chamber 21.

また、燃料噴射弁22は、燃料供給通路23を介して蓄圧室(すなわち、いわゆるコモンレール)24に接続されている。蓄圧室24は、燃料供給通路25を介して燃料タンク(図示せず)に接続されている。蓄圧室24には、燃料タンクから燃料供給通路25を介して燃料が供給される。そして、蓄圧室24には、高圧の燃料が貯留されている。また、燃料噴射弁22には、蓄圧室24から燃料供給通路23を介して高圧の燃料が供給される。また、蓄圧室24には、その内部の燃料の圧力を検出するための圧力センサ26が配置されている。   The fuel injection valve 22 is connected to a pressure accumulating chamber (that is, a so-called common rail) 24 through a fuel supply passage 23. The pressure accumulating chamber 24 is connected to a fuel tank (not shown) via a fuel supply passage 25. Fuel is supplied to the pressure accumulating chamber 24 from a fuel tank through a fuel supply passage 25. A high-pressure fuel is stored in the pressure accumulating chamber 24. Further, high pressure fuel is supplied to the fuel injection valve 22 from the pressure accumulation chamber 24 through the fuel supply passage 23. The pressure accumulating chamber 24 is provided with a pressure sensor 26 for detecting the pressure of the fuel inside.

また、シリンダブロック11内には、冷却水を流すための冷却水通路27が形成されている。冷却水通路27は、シリンダボア13を包囲するように形成されている。したがって、少なくとも、冷却水通路27内を流れる冷却水によって燃焼室21内部が冷却される。また、シリンダブロック11には、冷却水通路27内を流れる冷却水の温度を検出するための温度センサ28が配置されている。   Further, a cooling water passage 27 for flowing cooling water is formed in the cylinder block 11. The cooling water passage 27 is formed so as to surround the cylinder bore 13. Therefore, at least the inside of the combustion chamber 21 is cooled by the cooling water flowing in the cooling water passage 27. The cylinder block 11 is provided with a temperature sensor 28 for detecting the temperature of the cooling water flowing in the cooling water passage 27.

また、内燃機関は、電子制御装置40を有する。電子制御装置40は、マイクロコンピュータからなり、双方向バス41によって互いに接続されたCPU(マイクロプロセッサ)42、ROM(リードオンリメモリ)43、RAM(ランダムアクセスメモリ)44、バックアップRAM45、および、インターフェース46を有する。インターフェース46は、燃料噴射弁22、圧力センサ26、温度センサ28、および、筒内圧センサ29に接続されている。電子制御装置40は、燃料噴射弁22の動作を制御すると共に、圧力センサ26から燃料の圧力に対応する出力値を受け取り、温度センサ28から冷却水の温度に対応する出力値を受け取る。   The internal combustion engine has an electronic control unit 40. The electronic control unit 40 includes a microcomputer, and is connected to each other by a bidirectional bus 41. A CPU (microprocessor) 42, a ROM (read only memory) 43, a RAM (random access memory) 44, a backup RAM 45, and an interface 46 are connected. Have The interface 46 is connected to the fuel injection valve 22, the pressure sensor 26, the temperature sensor 28, and the in-cylinder pressure sensor 29. The electronic control unit 40 controls the operation of the fuel injection valve 22, receives an output value corresponding to the fuel pressure from the pressure sensor 26, and receives an output value corresponding to the coolant temperature from the temperature sensor 28.

なお、上述した内燃機関では、1機関サイクル(すなわち、燃焼室内において吸気行程、圧縮行程、膨張行程、および、排気行程が行われる機関)中に圧縮上死点近傍において燃料噴射(すなわち、燃料噴射弁からの燃料の噴射)が実行される。   In the above-described internal combustion engine, fuel injection (that is, fuel injection) in the vicinity of the compression top dead center during one engine cycle (that is, an engine in which an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke are performed in the combustion chamber). Injection of fuel from the valve).

次に、上述した内燃機関に適用される本発明のデポジット剥離量推定装置およびデポジット堆積量推定装置の実施形態について説明する。なお、以下の説明において「噴孔画成壁面」は「燃料噴射弁の燃料噴射孔を画成する燃料噴射弁壁面」であり、「噴孔入口近傍壁面」は「燃料噴射弁の燃料噴射孔の入口近傍において噴孔画成壁面に隣接する燃料噴射弁壁面」であり、「噴孔出口近傍壁面」は「燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口近傍において噴孔画成壁面に隣接する燃料噴射弁壁面」である。また「燃焼生成物」は「燃料の燃焼に関連して生成される物質」であり、「燃焼ガス」は「燃焼室内で燃料が燃焼することによって発生するガス」であり、「燃料噴射」とは「燃料噴射弁の燃料噴射孔からの燃料の噴射」であり、「燃料噴射圧」は「燃料噴射弁の燃料噴射孔から噴射される燃料の圧力」であり、「噴孔温度」は「燃料噴射弁の燃料噴射孔内部の温度」である。   Next, an embodiment of the deposit peeling amount estimation device and deposit accumulation amount estimation device of the present invention applied to the above-described internal combustion engine will be described. In the following description, “the injection hole defining wall surface” is “the fuel injection valve wall surface defining the fuel injection hole of the fuel injection valve”, and “the injection hole inlet near wall surface” is “the fuel injection hole of the fuel injection valve”. The fuel injection valve wall surface adjacent to the nozzle hole defining wall in the vicinity of the inlet of the fuel injection port, and the “wall surface near the nozzle hole outlet” in the vicinity of the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve The valve wall. “Combustion products” are “substances generated in connection with fuel combustion”, “combustion gas” is “gas generated by burning fuel in the combustion chamber”, and “fuel injection” Is “injection of fuel from the fuel injection hole of the fuel injection valve”, “fuel injection pressure” is “pressure of fuel injected from the fuel injection hole of the fuel injection valve”, and “injection hole temperature” is “ The temperature inside the fuel injection hole of the fuel injection valve ”.

燃料が燃焼室内に直接噴射されるように燃料噴射弁が配置されている内燃機関では、燃料噴射弁の噴孔出口近傍壁面に燃焼生成物が堆積することが知られている。また、燃料中の金属成分(例えば、亜鉛、カルシウム、マグネシウムなど)が燃焼ガスと反応することによって金属成分由来の燃焼生成物(例えば、低級カルボン酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩などであり、以下この燃焼生成物を「金属由来生成物」という)が生成され、この金属由来生成物も噴孔出口近傍壁面に堆積することが本願の発明者の研究により明らかとなった。また、この金属由来生成物は噴孔画成壁面や噴孔入口近傍壁面にも堆積することが本願の発明者の研究により明らかとなった。以下、この金属由来生成物について簡単に説明する。   In an internal combustion engine in which a fuel injection valve is arranged so that fuel is directly injected into the combustion chamber, it is known that combustion products accumulate on the wall surface near the injection hole outlet of the fuel injection valve. In addition, the metal component in the fuel (for example, zinc, calcium, magnesium, etc.) reacts with the combustion gas to produce a combustion product derived from the metal component (for example, a lower carboxylate, carbonate, oxalate, etc., This combustion product is hereinafter referred to as “metal-derived product”), and it has been clarified by the inventor's research that this metal-derived product is also deposited on the wall near the nozzle hole outlet. In addition, it has been clarified by the inventors' research that this metal-derived product is also deposited on the wall defining the nozzle hole and the wall near the nozzle inlet. Hereinafter, this metal-derived product will be briefly described.

従来、噴孔画成壁面や噴孔入口近傍壁面には燃焼生成物が堆積することはないものと認識されていた。しかしながら、本願の発明者の研究によれば、上述したように、噴孔出口近傍壁面だけでなく噴孔画成壁面や噴孔入口近傍壁面にも金属由来生成物の形態の燃焼生成物が堆積することが明らかとなった。このように噴孔画成壁面や噴孔入口近傍壁面にも金属由来生成物が堆積する理由は以下のように推察される。すなわち、燃料噴射弁が燃料を燃焼室内に直接噴射するように、すなわち、燃料噴射弁の燃料噴射孔が燃焼室内部に露出するように燃料噴射弁が内燃機関に配置されている場合、燃焼ガスが燃料噴射孔に入り込み、この燃焼ガスが燃料噴射孔内およびその入口近傍において燃料と反応し、金属由来生成物が生成される。そして、この金属由来生成物の壁面への付着力が比較的強いことから、燃料噴射孔内およびその入口において強い燃料の流れがあるにも係わらず、噴孔画成壁面および噴孔入口近傍壁面に付着し堆積する。これが金属由来生成物が噴孔画成壁面や噴孔入口近傍壁面にも堆積する理由であると推察されるのである。   Conventionally, it has been recognized that combustion products do not accumulate on the nozzle hole defining wall surface or the wall surface near the nozzle hole inlet. However, according to the research of the inventors of the present application, as described above, combustion products in the form of metal-derived products are deposited not only on the wall surface near the nozzle hole outlet but also on the wall surface defining the nozzle hole and the wall surface near the nozzle hole inlet. It became clear to do. The reason why the metal-derived product accumulates on the nozzle hole defining wall surface and the wall surface near the nozzle hole inlet is presumed as follows. That is, when the fuel injection valve is arranged in the internal combustion engine so that the fuel injection valve directly injects the fuel into the combustion chamber, that is, the fuel injection hole of the fuel injection valve is exposed in the combustion chamber, Enters the fuel injection hole, and this combustion gas reacts with the fuel in the fuel injection hole and in the vicinity of the inlet to produce a metal-derived product. And since the adhesion force of the metal-derived product to the wall surface is relatively strong, the injection hole defining wall and the wall near the injection hole inlet, despite the strong fuel flow in the fuel injection hole and at the inlet thereof Adhere to and deposit. This is presumed to be the reason why the metal-derived product is deposited on the nozzle hole defining wall surface and the wall surface near the nozzle hole inlet.

ところで、このように噴孔出口近傍壁面、噴孔画成壁面、および、噴孔入口近傍壁面(以下これら壁面をまとめて「噴孔壁面」という)に金属由来生成物を含む燃焼生成物(以下、この燃焼生成物には金属由来生成物が含まれるものとする)が堆積していると、この噴孔壁面に堆積している燃焼生成物(以下このように噴孔壁面に堆積している燃焼生成物を「デポジット」という)が燃料の流れを阻害してしまう。したがって、本来であれば要求されている量(以下この量を「要求燃料噴射量」という)の燃料を燃料噴射弁に噴射させることができる指令値が燃料噴射弁に与えられたとしても、要求燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁から噴射されない可能性がある。   By the way, the combustion product (hereinafter referred to as the “hole surface” hereinafter) containing the metal-derived product on the wall surface near the nozzle hole outlet, the wall surface defining the nozzle hole, and the wall surface near the nozzle hole inlet (hereinafter collectively referred to as “hole surface”). When the combustion product contains a metal-derived product), the combustion product deposited on the nozzle hole wall (hereinafter, deposited on the nozzle hole wall in this way) Combustion products called “deposits”) impede fuel flow. Therefore, even if a command value that can cause the fuel injection valve to inject the fuel that is originally required (hereinafter, this amount is referred to as “required fuel injection amount”) to the fuel injection valve is required. There is a possibility that the fuel injection amount of fuel is not injected from the fuel injection valve.

そして、要求燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁から噴射されない場合、内燃機関の出力特性や排気特性が低下してしまう可能性がある。したがって、こうした内燃機関の出力特性や排気特性の低下を抑制し或いは改善しようとする場合にはこうした特性の低下が生じる可能性の有無を知ることは不可欠であるし、こうした特性の低下が生じる可能性の有無を知ることは少なからず有用である。そして、こうした特性の低下が生じる可能性の有無を知るためには、噴孔壁面に堆積しているデポジットの量(以下この量を「トータルデポジット堆積量」という)を正確に知ることが必要である。   If the required fuel injection amount of fuel is not injected from the fuel injection valve, the output characteristics and exhaust characteristics of the internal combustion engine may deteriorate. Therefore, it is indispensable to know whether or not there is a possibility that such deterioration of the internal combustion engine's output characteristics and exhaust characteristics will be suppressed or improved, and such characteristics may be deteriorated. Knowing the presence or absence of sex is not a little useful. In order to know whether or not there is a possibility of such a characteristic deterioration, it is necessary to accurately know the amount of deposit deposited on the wall surface of the nozzle hole (this amount is hereinafter referred to as “total deposit accumulation amount”). is there.

ところで、機関運転中(すなわち、内燃機関の運転中)、燃料噴射弁から次々に燃料が噴射されるのであるから、燃焼生成物は次々に生成される。ここで、このように次々に生成される燃焼生成物が全て噴孔壁面に堆積し且つ噴孔壁面にいったん堆積した燃焼生成物(すなわち、デポジット)が噴孔壁面から剥離されないのであれば、次々に生成される燃料生成物の量を積算すれば、トータルデポジット堆積量を正確に求めることができる。   By the way, during engine operation (that is, during operation of the internal combustion engine), fuel is successively injected from the fuel injection valve, so that combustion products are generated one after another. Here, if the combustion products generated one after another are accumulated on the wall surface of the nozzle hole and the combustion products once deposited on the wall surface of the nozzle hole (that is, deposit) are not separated from the wall surface of the nozzle hole, If the amount of the fuel product produced is integrated, the total deposit accumulation amount can be obtained accurately.

しかしながら、実際には、燃焼生成物が次々に生成され、これら燃焼生成物が噴孔壁面に堆積する間にも、デポジットが噴孔壁面から剥離することがある。つまり、トータルデポジット堆積量を正確に求めようとする場合、次々に生成される燃焼生成物の量を考慮するだけでなく、噴孔壁面から剥離するデポジットの量も考慮する必要がある。   However, in reality, the combustion products are generated one after another, and deposits may be separated from the wall surface of the nozzle hole while these combustion products are deposited on the wall surface of the nozzle hole. That is, when it is desired to accurately determine the total deposit accumulation amount, it is necessary to consider not only the amount of combustion products generated one after another, but also the amount of deposit that peels from the nozzle hole wall surface.

そこで、この実施形態(以下「第1実施形態」)では、1機関サイクル中に行われる燃料噴射の実行時点における筒内圧(すなわち、燃焼室内の圧力)が取得される。そして、次式1に従って所定期間(すなわち、予め定められた期間)中のデポジット剥離量(以下このデポジット剥離量を「デポジット新規剥離量」という)Xrが算出される。なお、所定期間は、特に制限されるものではなく、任意に設定されればよく、例えば、上記1機関サイクルの期間である。   Therefore, in this embodiment (hereinafter referred to as “first embodiment”), the in-cylinder pressure (that is, the pressure in the combustion chamber) at the time of execution of fuel injection performed during one engine cycle is acquired. Then, a deposit peeling amount (hereinafter, this deposit peeling amount is referred to as “a new deposit peeling amount”) Xr during a predetermined period (that is, a predetermined period) is calculated according to the following formula 1. The predetermined period is not particularly limited, and may be set arbitrarily. For example, the predetermined period is a period of the one engine cycle.

Xr=Fxr(Pin,Pc) …(1)   Xr = Fxr (Pin, Pc) (1)

なお、式1の「Pin」は「燃料噴射中の燃料噴射圧(以下単に「燃料噴射圧」という)である。この燃料噴射圧は、例えば、圧力センサ26の出力値から求められる。また、式1の「Pc」は「燃料噴射の実行時点における筒内圧(以下「噴射時筒内圧」という)」である。この噴射時筒内圧は、例えば、筒内圧センサ29の出力値から求められる。また、式1の「Fxr」は、これら燃料噴射圧および噴射時筒内圧をパラメータとしてデポジット新規剥離量が正確に算出されるように適合された関数である。式1に示されているように、デポジット新規剥離量Xrは、燃料噴射圧Pinと噴射時筒内圧Pcとの関数でもって算出される。なお、式1に従って算出されるデポジット新規剥離量は、燃料噴射圧が高いほど多く、噴射時筒内圧が低いほど多い。   “Pin” in Equation 1 is “fuel injection pressure during fuel injection” (hereinafter simply referred to as “fuel injection pressure”). The fuel injection pressure is obtained from the output value of the pressure sensor 26, for example. Further, “Pc” in Expression 1 is “in-cylinder pressure at the time of execution of fuel injection (hereinafter referred to as“ in-cylinder pressure during injection ”)”. The in-cylinder pressure at the time of injection is obtained from the output value of the in-cylinder pressure sensor 29, for example. Further, “Fxr” in Expression 1 is a function adapted so that the new deposit separation amount can be accurately calculated using these fuel injection pressure and in-cylinder in-cylinder pressure as parameters. As shown in Expression 1, the new deposit separation amount Xr is calculated as a function of the fuel injection pressure Pin and the in-cylinder pressure Pc during injection. Note that the deposit new peel amount calculated according to Equation 1 increases as the fuel injection pressure increases and increases as the in-cylinder pressure during injection decreases.

ところで、第1実施形態では、次式2に従って上記所定期間中の燃焼生成物の生成量(以下この生成量を「燃焼生成物新規生成量」という)Xpが算出される。   By the way, in the first embodiment, the amount of combustion products generated during the predetermined period (hereinafter, this amount of generation is referred to as “a new amount of generation of combustion products”) Xp is calculated according to the following equation 2.

Xp=Cm×a×Tn …(2)   Xp = Cm × a × Tn (2)

なお、式2の「Cm」は「燃料中の金属成分の濃度(以下単に「金属成分濃度」という)である。この金属成分濃度は、例えば、予め測定された濃度でもよいし、機関運転中に適宜測定される濃度でもよい。また、式2の「Tn」は「上記所定期間中の特定の時点における噴孔温度(以下単に「噴孔温度」という)」である。この噴孔温度は、例えば、上記所定期間中の特定の時点における温度センサ28の出力値から求められる。もちろん、上記所定期間中の特定の時点における噴孔温度に代えて、上記所定期間中の平均の噴孔温度が用いられてもよい。また、式2の「Tn」は、この噴孔温度に制限されず、例えば、上記所定期間中の特定の時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口近傍の雰囲気の温度でもよいし、上記所定期間中の特定の時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の入口近傍の雰囲気の温度でもよい。もちろん、これら温度以外に燃焼生成物新規生成量に影響を与える温度であれば、如何なる温度が用いられてもよい。また、式2の「a」は金属成分濃度Cmおよび噴孔温度Tnに関連する燃焼生成物新規生成量が正確に算出されるように適合された係数である。式2に示されているように、燃焼生成物新規生成量Xpは、金属成分濃度Cmと噴孔温度Tnとの積に基づいて算出される。別の云い方をすれば、燃焼生成物新規生成量Xpは、金属成分濃度Cmと噴孔温度Tnとの関数でもって算出される。そして、式2に従って算出される燃焼生成物新規生成量Xpは、金属成分濃度Cmが高いほど多く、噴孔温度Tnが高いほど多い。   “Cm” in Equation 2 is “the concentration of the metal component in the fuel” (hereinafter simply referred to as “metal component concentration”). This metal component concentration may be, for example, a concentration measured in advance or a concentration measured as appropriate during engine operation. Further, “Tn” in Expression 2 is “a nozzle hole temperature at a specific time point in the predetermined period (hereinafter, simply referred to as“ hole nozzle temperature ”)”. The nozzle hole temperature is obtained, for example, from the output value of the temperature sensor 28 at a specific point in time during the predetermined period. Of course, instead of the nozzle hole temperature at a specific point in time during the predetermined period, the average nozzle hole temperature during the predetermined period may be used. In addition, “Tn” in Expression 2 is not limited to this nozzle hole temperature, and may be, for example, the temperature of the atmosphere in the vicinity of the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve at a specific point in time during the predetermined period. It may be the temperature of the atmosphere in the vicinity of the inlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve at a specific point in time. Of course, any temperature other than these temperatures may be used as long as it affects the amount of new combustion products generated. In addition, “a” in Equation 2 is a coefficient adapted to accurately calculate the new amount of combustion product generated related to the metal component concentration Cm and the nozzle hole temperature Tn. As shown in Equation 2, the new combustion product generation amount Xp is calculated based on the product of the metal component concentration Cm and the nozzle hole temperature Tn. In other words, the new combustion product generation amount Xp is calculated as a function of the metal component concentration Cm and the nozzle hole temperature Tn. The new combustion product generation amount Xp calculated according to Equation 2 increases as the metal component concentration Cm increases and increases as the nozzle hole temperature Tn increases.

そして、第1実施形態では、次式3に従って上記所定期間中のデポジット堆積量(以下このデポジット堆積量を「デポジット新規堆積量」という)Xdが算出される。   In the first embodiment, the deposit accumulation amount (hereinafter referred to as “deposit deposit amount”) Xd during the predetermined period is calculated according to the following equation 3.

Xd=Xp−Xr …(3)   Xd = Xp-Xr (3)

なお、式3の「Xp」は、式2に従って算出される燃焼生成物新規生成量である。また、式3の「Xr」は、式1に従って算出されるデポジット新規剥離量である。式3に示されているように、デポジット新規堆積量Xdは、燃焼生成物新規生成量Xpからデポジット新規剥離量Xrを差し引くことによって算出される。   Note that “Xp” in Equation 3 is the new amount of combustion product calculated according to Equation 2. Further, “Xr” in Expression 3 is a deposit new peel amount calculated according to Expression 1. As shown in Expression 3, the new deposit amount Xd is calculated by subtracting the new deposit amount Xr from the new combustion product generation amount Xp.

そして、第1実施形態では、次式4に従って現在のトータルデポジット堆積量TXdが算出される。   In the first embodiment, the current total deposit accumulation amount TXd is calculated according to the following equation 4.

TXd=TXd+Xd …(4)   TXd = TXd + Xd (4)

なお、式4の左辺の「TXd」は、式4に従って今回算出されるトータルデポジット堆積量である。また、式4の右辺の「TXd」は、式4に従って前回算出されたトータルデポジット堆積量である。また、式4の「Xd」は、式3に従って今回算出されたデポジット新規堆積量である。式4に示されているように、トータルデポジット堆積量TXdは、デポジット新規堆積量Xdを積算することによって算出される。   Note that “TXd” on the left side of Equation 4 is the total deposit accumulation amount calculated this time according to Equation 4. Further, “TXd” on the right side of Equation 4 is the total deposit accumulation amount calculated last time according to Equation 4. Further, “Xd” in Equation 4 is the deposit new deposition amount calculated this time according to Equation 3. As shown in Equation 4, the total deposit accumulation amount TXd is calculated by integrating the new deposit accumulation amount Xd.

第1実施形態によれば、デポジット剥離量を正確に推定することができる。すなわち、デポジット剥離量に影響する要因として燃料噴射圧が挙げられる。つまり、燃料噴射圧が変動すればデポジット剥離量も変動する。しかしながら、燃料噴射圧が一定であっても噴射時筒内圧に応じてデポジット剥離量が異なる。つまり、燃料噴射圧が一定であっても噴射時筒内圧が比較的高ければ燃料噴射圧と噴射時筒内圧との間の差圧が比較的小さいことから、デポジット周辺を流れる燃料(すなわち、燃料噴射孔の入口に流入し、燃料噴射孔内を流れ、燃料噴射孔の出口から流出する燃料)の流速が比較的遅い。このため、デポジット周辺を流れる燃料からデポジットに与えられる剪断作用の強度が比較的弱く、また、デポジット周辺に発生するキャビテーションにおけるエロ−ジョンの強度も比較的弱い。逆に、燃料噴射圧が一定であっても噴射時筒内圧が比較的低ければ燃料噴射圧と噴射時筒内圧との間の差圧が比較的大きいことから、デポジット周辺を流れる燃料の流速が比較的速い。このため、デポジット周辺を流れる燃料からデポジットに与えられる剪断作用の強度が比較的強く、また、デポジット周辺に発生するキャビテーションにおけるエロ−ジョンの強度も比較的強い。ここで、上記剪断作用の強度が弱ければその分だけデポジット剥離量が少なく、上記エロ−ジョンの強度が弱ければその分だけデポジット剥離量が少ない。逆に、上記剪断作用の強度が強ければその分だけデポジット剥離量が多く、上記エロ−ジョンの強度が強ければその分だけデポジット剥離量が多い。つまり、噴射時筒内圧が高ければその分だけデポジット剥離量が少なく、逆に、噴射時筒内圧が低ければその分だけデポジット剥離量が多いのである。このように、本願の発明者の研究により、噴射時筒内圧がデポジット剥離量に影響することが明らかになった。したがって、デポジット剥離量をより正確に推定しようとすれば、デポジット剥離量の推定においてデポジット剥離量に対する噴射時筒内圧の影響を考慮すべきである。第1実施形態では、デポジット剥離量の算出に噴射時筒内圧を考慮していることから、第1実施形態によれば、デポジット剥離量を正確に推定することができるのである。   According to the first embodiment, the deposit peeling amount can be accurately estimated. That is, the fuel injection pressure is a factor that affects the deposit peeling amount. That is, if the fuel injection pressure varies, the deposit peeling amount also varies. However, even if the fuel injection pressure is constant, the deposit peeling amount varies depending on the in-cylinder pressure at the time of injection. In other words, even if the fuel injection pressure is constant, if the in-cylinder pressure at the time of injection is relatively high, the differential pressure between the fuel injection pressure and the in-cylinder pressure at the time of injection is relatively small. The flow velocity of the fuel that flows into the inlet of the injection hole, flows through the fuel injection hole, and flows out of the outlet of the fuel injection hole is relatively slow. For this reason, the strength of the shearing action given to the deposit from the fuel flowing around the deposit is relatively weak, and the strength of the erosion in the cavitation generated around the deposit is also relatively weak. On the contrary, even if the fuel injection pressure is constant, if the in-cylinder pressure during injection is relatively low, the differential pressure between the fuel injection pressure and the in-cylinder pressure during injection is relatively large. Relatively fast. For this reason, the strength of the shearing action given to the deposit from the fuel flowing around the deposit is relatively strong, and the strength of the erosion in the cavitation generated around the deposit is also relatively strong. Here, if the strength of the shearing action is weak, the amount of deposit peeling is small, and if the strength of the erosion is weak, the amount of deposit peeling is small. On the contrary, if the strength of the shearing action is high, the amount of deposit peeling is large, and if the strength of the erosion is strong, the amount of deposit peeling is large. That is, if the in-cylinder pressure is high, the amount of deposit separation is small, and conversely, if the in-cylinder pressure is low, the amount of deposit separation is large. As described above, the inventor's research has revealed that the in-cylinder pressure during injection affects the deposit peeling amount. Therefore, in order to estimate the deposit peeling amount more accurately, the influence of the in-cylinder pressure at the time of injection on the deposit peeling amount should be considered in the estimation of the deposit peeling amount. In the first embodiment, since the in-cylinder pressure at the time of injection is considered in the calculation of the deposit peeling amount, according to the first embodiment, the deposit peeling amount can be accurately estimated.

もちろん、第1実施形態では、正確に推定されるデポジット剥離量を利用してデポジット堆積量が算出される。したがって、第1実施形態によれば、デポジット堆積量を正確に推定することができる。   Of course, in the first embodiment, the deposit accumulation amount is calculated using the deposit peeling amount that is accurately estimated. Therefore, according to the first embodiment, the deposit accumulation amount can be accurately estimated.

なお、第1実施形態では、噴孔壁面に堆積しているデポジットの量であるトータルデポジット堆積量が推定される。しかしながら、第1実施形態に含まれる本発明の考え方は、噴孔壁面に堆積しているデポジットの厚みを推定する場合にも適用可能である。   In the first embodiment, the total deposit accumulation amount that is the amount of deposit accumulated on the nozzle hole wall surface is estimated. However, the idea of the present invention included in the first embodiment can also be applied when estimating the thickness of deposits deposited on the nozzle hole wall surface.

また、第1実施形態では、噴孔出口近傍壁面、噴孔画成壁面、および、噴孔入口近傍壁面から剥離するデポジット新規剥離量が推定され、そして、これら壁面に堆積するデポジット新規堆積量およびトータルデポジット堆積量が推定される。しかしながら、第1実施形態に含まれる本発明の考え方は、噴孔出口近傍壁面、噴孔画成壁面、および、噴孔入口近傍壁面のいずれか1つの壁面から剥離するデポジット新規剥離量を推定し、そして、当該1つの壁面に堆積するデポジット新規堆積量およびトータルデポジット堆積量を推定する場合にも適用可能である。   Further, in the first embodiment, the new deposit amount peeled from the wall near the nozzle hole outlet, the wall defining the nozzle hole, and the wall near the nozzle hole inlet is estimated, and the new deposit amount deposited on these wall surfaces and Total deposit accumulation is estimated. However, the idea of the present invention included in the first embodiment is to estimate a new deposit separation amount that peels from any one of the wall surface near the nozzle hole outlet, the wall surface defining the nozzle hole, and the wall surface near the nozzle hole inlet. And it is applicable also when estimating the deposit new deposit amount and total deposit deposit amount deposited on the said one wall surface.

また、燃焼生成物新規生成量を算出するために利用される式2に「燃料中の金属濃度」がパラメータとして含まれていることから、第1実施形態が噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物から構成されていることを前提とした実施形態であることが判る。しかしながら、式2の代わりに、噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物以外の燃焼生成物から構成されていることを前提にした場合において燃焼生成物新規生成量を算出するための式が用いられてもよいし、噴孔壁面に堆積するデポジットが金属由来生成物およびそれ以外の燃焼生成物から構成されていることを前提とした場合において燃焼生成物新規生成量を算出するための式が用いられてもよい。   In addition, since “metal concentration in the fuel” is included as a parameter in Equation 2 used to calculate the new amount of combustion products generated, all the deposits deposited on the wall surface of the nozzle hole in the first embodiment Or it turns out that it is embodiment presupposed that most are comprised from the metal origin product. However, instead of Equation 2, a new combustion product generation amount is calculated on the assumption that all or most of the deposits deposited on the wall surface of the nozzle hole are composed of combustion products other than metal-derived products. Formula may be used, and the amount of new product of combustion product is calculated on the assumption that the deposit deposited on the wall of the nozzle hole is composed of metal-derived products and other combustion products An equation for doing so may be used.

なお、噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物から構成されている場合とは、燃料噴射圧(すなわち、燃料噴射弁の燃料噴射孔から噴射される燃料の圧力)が比較的高い場合である。つまり、従来、噴孔壁面に堆積するデポジットとして認識されている燃焼生成物は金属由来生成物(例えば、亜鉛、カルシウム、マグネシウムなどの低級カルボン酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩など)とは異なる燃焼生成物であり、こうした燃焼生成物からなるデポジットは燃料噴射圧が実用の範囲内において比較的高い圧力であれば燃料噴射孔内を流れる燃料によって噴孔壁面から剥離せしめられる。しかしながら、金属由来生成物からなるデポジットは燃料噴射圧が実用の範囲内において比較的高い圧力であったとしても燃料噴射孔内を流れる燃料によって噴孔壁面から容易には剥離せしめられない。このため、噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物から構成されている場合とは、燃料噴射孔が比較的高い場合なのである。   The fuel injection pressure (that is, the pressure of the fuel injected from the fuel injection hole of the fuel injection valve) is compared with the case where all or most of the deposit deposited on the wall surface of the injection hole is made of a metal-derived product. Is the case. In other words, the combustion products that are conventionally recognized as deposits deposited on the wall surface of the nozzle hole are different from the metal-derived products (for example, lower carboxylates such as zinc, calcium, magnesium, carbonates, oxalates, etc.). If the fuel injection pressure is a relatively high pressure within the practical range, the deposit made of the combustion product is separated from the wall surface of the injection hole by the fuel flowing in the fuel injection hole. However, deposits made of metal-derived products are not easily separated from the wall surface of the nozzle hole by the fuel flowing through the fuel injection hole even if the fuel injection pressure is relatively high within the practical range. For this reason, the case where all or most of the deposit deposited on the wall surface of the nozzle hole is made of a metal-derived product is a case where the fuel injection hole is relatively high.

また、デポジット新規堆積量を積算し続けることによってその時々のトータルデポジット堆積量を算出することができる。しかしながら、噴孔壁面に堆積可能なデポジットの量には限界がある。そして、この噴孔壁面に堆積可能なデポジットの量の限界値(以下この限界値を「飽和デポジット堆積量」という)は、燃料噴射圧に依存する。詳細には、燃料噴射圧が高いほど飽和デポジット堆積量が少なくなる。そこで、第1実施形態において、トータルデポジット堆積量を算出する毎に燃料噴射圧に応じた飽和デポジット堆積量を算出し、算出されたトータルデポジット堆積量が飽和デポジット堆積量以上であるときにはトータルデポジット堆積量を飽和デポジット堆積量に制限するようにしてもよい。   Further, by continuously accumulating the new deposit amount, the total deposit amount at that time can be calculated. However, there is a limit to the amount of deposit that can be deposited on the wall surface of the nozzle hole. The limit value of the amount of deposit that can be deposited on the wall surface of the nozzle hole (hereinafter, this limit value is referred to as “saturated deposit accumulation amount”) depends on the fuel injection pressure. More specifically, the higher the fuel injection pressure, the smaller the saturated deposit accumulation amount. Therefore, in the first embodiment, every time the total deposit accumulation amount is calculated, the saturated deposit accumulation amount corresponding to the fuel injection pressure is calculated. When the calculated total deposit accumulation amount is equal to or greater than the saturated deposit accumulation amount, the total deposit accumulation is calculated. The amount may be limited to a saturated deposit accumulation amount.

次に、第1実施形態に従ったトータルデポジット堆積量の算出を実行するルーチンについて説明する。このルーチンの一例が図3に示されている。なお、このルーチンは、上記1機関サイクル毎に実行される。   Next, a routine for calculating the total deposit accumulation amount according to the first embodiment will be described. An example of this routine is shown in FIG. This routine is executed every one engine cycle.

図3のルーチンが開始されると、ステップ100において燃料噴射圧Pin、噴孔温度Tn、金属成分濃度Cm、および、噴射時筒内圧Pcが取得される。次いで、ステップ101において、ステップ100で取得された燃料噴射圧Pinに基づいて飽和デポジット堆積量TXdmaxが算出される。次いで、ステップ102において、ステップ100で取得された噴孔温度Tnおよび金属成分濃度Cmを上式2に適用することによって燃焼生成物新規生成量Xpが算出されると共に、ステップ100で取得された燃料噴射圧Pinおよび噴射時筒内圧Pcを上式1に適用することによってデポジット新規剥離量Xrが算出される。次いで、ステップ103において、ステップ102で算出された燃焼生成物新規生成量Xpおよびデポジット新規剥離量Xrを上式3に適用することによってデポジット新規堆積量Xdが算出される。次いで、ステップ104において、ステップ103で算出されたデポジット新規堆積量Xdを上式4に適用することによってトータルデポジット堆積量TXdが算出される。   When the routine of FIG. 3 is started, in step 100, the fuel injection pressure Pin, the injection hole temperature Tn, the metal component concentration Cm, and the in-cylinder pressure Pc during injection are acquired. Next, at step 101, a saturated deposit accumulation amount TXdmax is calculated based on the fuel injection pressure Pin acquired at step 100. Next, in step 102, the new combustion product generation amount Xp is calculated by applying the nozzle hole temperature Tn and the metal component concentration Cm acquired in step 100 to the above equation 2, and the fuel acquired in step 100 is calculated. The deposit new peel amount Xr is calculated by applying the injection pressure Pin and the in-cylinder pressure Pc during injection to the above equation 1. Next, in step 103, a new deposit amount Xd is calculated by applying the new combustion product generation amount Xp and the new deposit separation amount Xr calculated in step 102 to the above equation 3. Next, in step 104, the total deposit accumulation amount TXd is calculated by applying the new deposit accumulation amount Xd calculated in step 103 to the above equation 4.

次いで、ステップ105において、ステップ104で算出されたトータルデポジット堆積量TXdがステップ101で算出された飽和デポジット堆積量TXdmaxよりも少ない(TXd<TXdmax)か否かが判別される。ここで、TXd<TXdmaxであると判別されたときには、ルーチンはステップ106に進む。一方、TXd≧TXdmaxであると判別されたときには、ルーチンはステップ107に進む。   Next, at step 105, it is determined whether or not the total deposit accumulation amount TXd calculated at step 104 is smaller than the saturated deposit accumulation amount TXdmax calculated at step 101 (TXd <TXdmax). Here, when it is determined that TXd <TXdmax, the routine proceeds to step 106. On the other hand, when it is determined that TXd ≧ TXdmax, the routine proceeds to step 107.

ルーチンがステップ106に進むと、ステップ104で算出されたトータルデポジット堆積量TXdがそのまま現在のトータルデポジット堆積量とされ、ルーチンが終了する。   When the routine proceeds to step 106, the total deposit accumulation amount TXd calculated in step 104 is set as the current total deposit accumulation amount as it is, and the routine ends.

一方、ルーチンがステップ107に進むと、ステップ101で算出された飽和デポジット堆積量TXdmaxが現在のトータルデポジット堆積量とされ、ルーチンが終了する。   On the other hand, when the routine proceeds to step 107, the saturated deposit accumulation amount TXdmax calculated in step 101 is set as the current total deposit accumulation amount, and the routine is terminated.

次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態では、1機関サイクル中に行われる燃料噴射の実行時点における筒内圧が取得される。そして、次式5に従って所定期間(すなわち、予め定められた期間)中のデポジット剥離量(以下このデポジット剥離量を「デポジット新規剥離量」という)Xrが算出される。なお、所定期間は、特に制限されるものではなく、任意に設定されればよく、例えば、上記1機関サイクルの期間である。   Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, the in-cylinder pressure at the time of execution of fuel injection performed during one engine cycle is acquired. Then, a deposit peeling amount (hereinafter, this deposit peeling amount is referred to as “a new deposit peeling amount”) Xr during a predetermined period (that is, a predetermined period) is calculated according to the following equation 5. The predetermined period is not particularly limited, and may be set arbitrarily. For example, the predetermined period is a period of the one engine cycle.

Xr=b×Pin …(5)   Xr = b × Pin (5)

なお、式5の「Pin」は「燃料噴射中の燃料噴射圧(以下単に「燃料噴射圧」という)」である。この燃料噴射圧は、例えば、圧力センサ26の出力値から求められる。また、式5の「b」は、燃料噴射圧Pinに関連するデポジット剥離量が正確に算出されるように適合された係数である。式5に示されているように、デポジット新規剥離量Xrは燃料噴射孔Pinに関連して把握可能なデポジット剥離量b×Pinである。別の云い方をすれば、デポジット新規剥離量Xrは、燃料噴射孔Pinの関数でもって算出される。そして、式5に従って算出されるデポジット新規剥離量Xrは、燃料噴射孔Pinが高いほど多い。   “Pin” in Expression 5 is “fuel injection pressure during fuel injection (hereinafter simply referred to as“ fuel injection pressure ”)”. The fuel injection pressure is obtained from the output value of the pressure sensor 26, for example. Further, “b” in Equation 5 is a coefficient adapted so that the deposit separation amount related to the fuel injection pressure Pin is accurately calculated. As shown in Equation 5, the new deposit separation amount Xr is a deposit separation amount b × Pin that can be grasped in relation to the fuel injection hole Pin. In other words, the deposit new peel amount Xr is calculated as a function of the fuel injection hole Pin. And the deposit new peeling amount Xr calculated according to Formula 5 increases as the fuel injection hole Pin increases.

そして、第2実施形態では、次式6に従って上記所定期間中の燃焼生成物の生成量(すなわち、燃焼生成物新規生成量)Xpが算出される。   In the second embodiment, the production amount of the combustion product (that is, the new combustion product production amount) Xp during the predetermined period is calculated according to the following equation 6.

Xp=Cm×a×Tn …(6)   Xp = Cm × a × Tn (6)

なお、式6の「Cm」は「燃料中の金属成分の濃度(すなわち、金属成分濃度)」である。この金属成分濃度は、例えば、予め測定された濃度でもよいし、機関運転中に適宜測定される濃度でもよい。また、式6の「Tn」は「上記所定期間中の特定の時点における噴孔温度(以下単に「噴孔温度」という)」である。この噴孔温度は、例えば、上記所定期間中の特定の時点における温度センサ28の出力値から求められる。もちろん、上記所定期間中の特定の時点における噴孔温度に代えて、上記所定期間中の平均の噴孔温度が用いられてもよい。また、式6の「Tn」は、この噴孔温度に制限されず、例えば、上記所定期間中の特定の時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口近傍の雰囲気の温度でもよいし、上記所定期間中の特定の時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の入口近傍の雰囲気の温度でもよい。もちろん、これら温度以外に燃焼生成物新規生成量に影響を与える温度であれば、如何なる温度が用いられてもよい。また、式6の「a」は、金属成分濃度Cmおよび噴孔温度Tnに関連する燃焼生成物新規生成量が正確に算出されるように適合された係数である。式6に示されているように、燃焼生成物新規生成量Xpは、金属成分濃度Cmと噴孔温度Tnとの積に基づいて算出される。別の云い方をすれば、燃焼生成物新規生成量Xpは、金属成分濃度Cmと噴孔温度Tnとの関数でもって算出される。そして、式6に従って算出される燃焼生成物新規生成量Xpは、金属成分濃度Cmが高いほど多く、噴孔温度Tnが高いほど多い。   Note that “Cm” in Equation 6 is “concentration of metal component in fuel (that is, metal component concentration)”. This metal component concentration may be, for example, a concentration measured in advance or a concentration measured as appropriate during engine operation. Further, “Tn” in Expression 6 is “the nozzle hole temperature at a specific time point in the predetermined period (hereinafter, simply referred to as“ hole nozzle temperature ”)”. The nozzle hole temperature is obtained, for example, from the output value of the temperature sensor 28 at a specific point in time during the predetermined period. Of course, instead of the nozzle hole temperature at a specific point in time during the predetermined period, the average nozzle hole temperature during the predetermined period may be used. In addition, “Tn” in Expression 6 is not limited to the nozzle hole temperature, and may be, for example, the temperature of the atmosphere in the vicinity of the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve at a specific time during the predetermined period. It may be the temperature of the atmosphere in the vicinity of the inlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve at a specific point in time. Of course, any temperature other than these temperatures may be used as long as it affects the amount of new combustion products generated. Further, “a” in Equation 6 is a coefficient adapted to accurately calculate the new amount of combustion product generated related to the metal component concentration Cm and the nozzle hole temperature Tn. As shown in Equation 6, the new combustion product generation amount Xp is calculated based on the product of the metal component concentration Cm and the nozzle hole temperature Tn. In other words, the new combustion product generation amount Xp is calculated as a function of the metal component concentration Cm and the nozzle hole temperature Tn. The new combustion product generation amount Xp calculated according to Equation 6 increases as the metal component concentration Cm increases and increases as the nozzle hole temperature Tn increases.

そして、第2実施形態では、次式7に従って上記所定期間中のデポジット堆積量(すなわち、暫定デポジット新規堆積量)PXdが算出される。   In the second embodiment, the deposit accumulation amount (that is, the provisional deposit new accumulation amount) PXd during the predetermined period is calculated according to the following equation 7.

PXd=Xp−Xr …(7)   PXd = Xp−Xr (7)

なお、式7の「Xp」は、式6に従って算出される燃焼生成物新規生成量である。また、式7の「Xr」は、式5に従って算出されるデポジット新規剥離量である。式7に示されているように、暫定デポジット新規堆積量PXdは、燃焼生成物新規生成量Xpからデポジット新規剥離量Xrを差し引くことによって算出される。   Note that “Xp” in Equation 7 is the new amount of combustion product calculated according to Equation 6. Further, “Xr” in Expression 7 is a deposit new peel amount calculated according to Expression 5. As shown in Equation 7, the temporary deposit new deposition amount PXd is calculated by subtracting the new deposit deposit amount Xr from the new combustion product generation amount Xp.

そして、第2実施形態では、次式8に従って最終的なデポジット新規堆積量Xdが算出される。   In the second embodiment, the final new deposit amount Xd is calculated according to the following equation 8.

Xd=Fxd(PXd,Pc) …(8)   Xd = Fxd (PXd, Pc) (8)

なお、式8の「PXd」は、式7に従って算出される暫定デポジット新規堆積量である。また、式8の「Pc」は「燃料噴射の実行時点における筒内圧(以下「噴射時筒内圧」という)」である。この噴射時筒内圧は、例えば、筒内圧センサ29の出力値から求められる。また、式8の「Fxd」は、これら暫定デポジット新規堆積量および噴射時筒内圧をパラメータとして最終的なデポジット新規堆積量が正確に算出されるように適合された関数である。式8に示されているように、最終的なデポジット新規堆積量Xdは、暫定デポジット新規堆積量PXdと噴射時筒内圧Pcとの関数でもって算出される。別の云い方をすれば、暫定デポジット新規堆積量PXdを噴射時筒内圧Pcによって補正することによって最終的なデポジット新規堆積量Xdが算出される。なお、式8に従って算出される最終的なデポジット新規堆積量は、暫定デポジット新規堆積量が多いほど多く、最低噴射時筒内圧が低いほど少ない。   Note that “PXd” in Expression 8 is the provisional deposit new deposition amount calculated according to Expression 7. Further, “Pc” in Expression 8 is “in-cylinder pressure at the time of execution of fuel injection (hereinafter referred to as“ in-cylinder pressure during injection ”)”. The in-cylinder pressure at the time of injection is obtained from the output value of the in-cylinder pressure sensor 29, for example. Further, “Fxd” in Expression 8 is a function adapted so that the final new deposit amount can be accurately calculated using the temporary deposit new deposit amount and the in-cylinder pressure during injection as parameters. As shown in Expression 8, the final new deposit amount Xd is calculated as a function of the temporary new deposit amount PXd and the in-cylinder pressure Pc during injection. In other words, the final new deposit amount Xd is calculated by correcting the new temporary deposit amount PXd with the cylinder pressure Pc at the time of injection. It should be noted that the final new deposit amount calculated in accordance with Expression 8 is larger as the provisional deposit new deposit amount is larger, and is smaller as the minimum in-cylinder pressure is lower.

そして、第2実施形態では、次式9に従って現在のトータルデポジット堆積量TXdが算出される。   In the second embodiment, the current total deposit accumulation amount TXd is calculated according to the following equation 9.

TXd=TXd+Xd …(9)   TXd = TXd + Xd (9)

なお、式9の左辺の「TXd」は、式9に従って今回算出されるトータルデポジット堆積量である。また、式9の右辺の「TXd」は、式9に従って前回算出されたトータルデポジット堆積量である。また、式9の「Xd」は、式8に従って今回算出されたデポジット新規堆積量である。式9に示されているように、トータルデポジット堆積量TXdは、デポジット新規堆積量Xdを積算することによって算出される。   It should be noted that “TXd” on the left side of Equation 9 is the total deposit accumulation amount calculated this time according to Equation 9. Also, “TXd” on the right side of Equation 9 is the total deposit accumulation amount calculated last time according to Equation 9. Further, “Xd” in Expression 9 is the deposit new deposition amount calculated this time according to Expression 8. As shown in Expression 9, the total deposit accumulation amount TXd is calculated by integrating the new deposit accumulation amount Xd.

第2実施形態によれば、デポジット堆積量を正確に推定することができる。すなわち、第1実施形態に関連して説明したように、本願の発明者の研究により、噴射時筒内圧がデポジット剥離量に影響することが明らかになった。したがって、デポジット堆積量をより正確に推定しようとすれば、デポジット堆積量の推定においてデポジット剥離量に対する噴射時筒内圧の影響を考慮すべきである。第2実施形態では、デポジット堆積量の推定に噴射時筒内圧を考慮していることから、第2実施形態によれば、デポジット堆積量を正確に推定することができるのである。   According to the second embodiment, the deposit accumulation amount can be accurately estimated. That is, as described in relation to the first embodiment, the inventor's research has revealed that the in-cylinder pressure during injection affects the deposit peeling amount. Therefore, if the deposit accumulation amount is to be estimated more accurately, the influence of the in-cylinder pressure during injection on the deposit peeling amount should be considered in the estimation of the deposit accumulation amount. In the second embodiment, since the in-cylinder pressure at the time of injection is considered in the estimation of the deposit accumulation amount, the deposit accumulation amount can be accurately estimated according to the second embodiment.

なお、第2実施形態では、噴孔壁面に堆積しているデポジットの量であるトータルデポジット堆積量が推定される。しかしながら、第2実施形態に含まれる本発明の考え方は、噴孔壁面に堆積しているデポジットの厚みを推定する場合にも適用可能である。   In the second embodiment, a total deposit accumulation amount that is the amount of deposits accumulated on the wall surface of the nozzle hole is estimated. However, the idea of the present invention included in the second embodiment can also be applied when estimating the thickness of deposits deposited on the nozzle hole wall surface.

また、第2実施形態では、噴孔出口近傍壁面、噴孔画成壁面、および、噴孔入口近傍壁面から剥離するデポジット新規剥離量が推定され、そして、これら壁面に堆積する暫定デポジット新規堆積量、最終的なデポジット新規堆積量、および、トータルデポジット堆積量が推定される。しかしながら、第2実施形態に含まれる本発明の考え方は、噴孔出口近傍壁面、噴孔画成壁面、および、噴孔入口近傍壁面のいずれか1つの壁面から剥離するデポジット新規剥離量を推定し、そして、当該1つの壁面に堆積する暫定デポジット新規堆積量、最終的なデポジット新規堆積量、および、トータルデポジット堆積量を推定する場合にも適用可能である。   In the second embodiment, the new deposit amount peeled from the wall near the nozzle hole outlet, the wall defining the nozzle hole, and the wall near the nozzle hole inlet is estimated, and the new temporary deposit amount deposited on these wall surfaces The final new deposit amount and the total deposit amount are estimated. However, the idea of the present invention included in the second embodiment is to estimate a new deposit separation amount that peels from any one of the wall surface near the nozzle hole outlet, the wall surface defining the nozzle hole, and the wall surface near the nozzle hole inlet. And it is applicable also when estimating the temporary deposit new deposit amount deposited on the one wall surface, the final new deposit deposit amount, and the total deposit deposit amount.

なお、燃焼生成物新規生成量を算出するために利用される式6に「燃料中の金属濃度」がパラメータとして含まれていることから、第2実施形態が噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物から構成されていることを前提とした実施形態であることが判る。しかしながら、式6の代わりに、噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物以外の燃焼生成物から構成されていることを前提にした場合において燃焼生成物新規生成量を算出するための式が用いられてもよいし、噴孔壁面に堆積するデポジットが金属由来生成物およびそれ以外の燃焼生成物から構成されていることを前提とした場合において燃焼生成物新規生成量を算出するための式が用いられてもよい。   In addition, since “metal concentration in fuel” is included as a parameter in Equation 6 used to calculate the new amount of combustion products generated, all the deposits deposited on the wall surface of the nozzle hole in the second embodiment Or it turns out that it is embodiment presupposed that most are comprised from the metal origin product. However, instead of Equation 6, a new amount of combustion product is calculated when it is assumed that all or most of the deposits deposited on the wall surface of the nozzle hole are composed of combustion products other than metal-derived products. Formula may be used, and the amount of new product of combustion product is calculated on the assumption that the deposit deposited on the wall of the nozzle hole is composed of metal-derived products and other combustion products An equation for doing so may be used.

また、デポジット新規堆積量を積算し続けることによってその時々のトータルデポジット堆積量を算出することができる。しかしながら、噴孔壁面に堆積可能なデポジットの量には限界がある。そして、この噴孔壁面に堆積可能なデポジットの量の限界値(以下この限界値を「飽和デポジット堆積量」という)は、燃料噴射圧に依存する。詳細には、燃料噴射圧が高いほど飽和デポジット堆積量が少なくなる。そこで、第2実施形態において、トータルデポジット堆積量を算出する毎に燃料噴射圧に応じた飽和デポジット堆積量を算出し、算出されたトータルデポジット堆積量が飽和デポジット堆積量以上であるときにはトータルデポジット堆積量を飽和デポジット堆積量に制限するようにしてもよい。   Further, by continuously accumulating the new deposit amount, the total deposit amount at that time can be calculated. However, there is a limit to the amount of deposit that can be deposited on the wall surface of the nozzle hole. The limit value of the amount of deposit that can be deposited on the wall surface of the nozzle hole (hereinafter, this limit value is referred to as “saturated deposit accumulation amount”) depends on the fuel injection pressure. More specifically, the higher the fuel injection pressure, the smaller the saturated deposit accumulation amount. Therefore, in the second embodiment, every time the total deposit accumulation amount is calculated, a saturated deposit accumulation amount corresponding to the fuel injection pressure is calculated. When the calculated total deposit accumulation amount is equal to or greater than the saturated deposit accumulation amount, the total deposit accumulation is calculated. The amount may be limited to a saturated deposit accumulation amount.

次に、第2実施形態に従ったトータルデポジット堆積量の算出を実行するルーチンについて説明する。このルーチンの一例が図4に示されている。なお、このルーチンは、上記1機関サイクル毎に実行される。   Next, a routine for calculating the total deposit accumulation amount according to the second embodiment will be described. An example of this routine is shown in FIG. This routine is executed every one engine cycle.

図4のルーチンが開始されると、ステップ200において燃料噴射圧Pin、噴孔温度Tn、金属成分濃度Cm、および、噴射時筒内圧Pcが取得される。次いで、ステップ201において、ステップ200で取得された燃料噴射圧Pinに基づいて飽和デポジット堆積量TXdmaxが算出される。次いで、ステップ202において、ステップ200で取得された噴孔温度Tnおよび金属成分濃度Cmを上式6に適用することによって燃焼生成物新規生成量Xpが算出されると共に、ステップ200で取得された燃料噴射圧Pinを上式5に適用することによってデポジット新規剥離量Xrが算出される。次いで、ステップ202Aにおいて、ステップ202で算出された燃焼生成物新規生成量Xpおよびデポジット新規剥離量Xrを上式7に適用することによって暫定デポジット新規堆積量PXdが算出される。次いで、ステップ203において、ステップ202Aで算出された暫定デポジット新規堆積量PXdおよびステップ200で取得された噴射時筒内圧Pcを上式8に適用することによって最終的なデポジット新規堆積量Xdが算出される。次いで、ステップ204において、ステップ203で算出されたデポジット新規堆積量Xdを上式9に適用することによってトータルデポジット堆積量TXdが算出される。   When the routine of FIG. 4 is started, in step 200, the fuel injection pressure Pin, the nozzle hole temperature Tn, the metal component concentration Cm, and the in-cylinder pressure Pc during injection are acquired. Next, at step 201, a saturated deposit accumulation amount TXdmax is calculated based on the fuel injection pressure Pin acquired at step 200. Next, in step 202, the injection hole temperature Tn and the metal component concentration Cm acquired in step 200 are applied to the above equation 6 to calculate the new combustion product generation amount Xp and the fuel acquired in step 200. The deposit new peel amount Xr is calculated by applying the injection pressure Pin to the above equation 5. Next, in step 202A, the temporary new deposit amount PXd is calculated by applying the new combustion product generation amount Xp and the new deposit separation amount Xr calculated in step 202 to the above equation 7. Next, in step 203, the final new deposit amount Xd is calculated by applying the temporary deposit new deposit amount PXd calculated in step 202A and the in-cylinder in-cylinder pressure Pc acquired in step 200 to the above equation 8. The Next, at step 204, the total new deposit amount TXd is calculated by applying the new deposit amount Xd calculated at step 203 to the above equation 9.

次いで、ステップ205において、ステップ204で算出されたトータルデポジット堆積量TXdがステップ201で算出された飽和デポジット堆積量TXdmaxよりも少ない(TXd<TXdmax)か否かが判別される。ここで、TXd<TXdmaxであると判別されたときには、ルーチンはステップ206に進む。一方、TXd≧TXdmaxであると判別されたときには、ルーチンはステップ207に進む。   Next, at step 205, it is determined whether or not the total deposit accumulation amount TXd calculated at step 204 is smaller than the saturated deposit accumulation amount TXdmax calculated at step 201 (TXd <TXdmax). Here, when it is determined that TXd <TXdmax, the routine proceeds to step 206. On the other hand, when it is determined that TXd ≧ TXdmax, the routine proceeds to step 207.

ルーチンがステップ206に進むと、ステップ204で算出されたトータルデポジット堆積量TXdがそのまま現在のトータルデポジット堆積量とされ、ルーチンが終了する。   When the routine proceeds to step 206, the total deposit accumulation amount TXd calculated at step 204 is set as the current total deposit accumulation amount as it is, and the routine is terminated.

一方、ルーチンがステップ207に進むと、ステップ201で算出された飽和デポジット堆積量TXdmaxが現在のトータルデポジット堆積量とされ、ルーチンが終了する。   On the other hand, when the routine proceeds to step 207, the saturated deposit accumulation amount TXdmax calculated at step 201 is set as the current total deposit accumulation amount, and the routine is terminated.

ところで、上述した内燃機関では、1機関サイクル中に圧縮上死点近傍において燃料噴射を実行する燃料噴射モードのみが用意されている。しかしながら、上述した内燃機関において、複数の燃料噴射モードが用意され、機関運転状態(すなわち、内燃機関の運転状態)に応じていずれか1つの燃料噴射モードが選択され、この選択された燃料噴射モードに従って燃料噴射が実行されてもよい。より具体的には、例えば、上述した内燃機関において、第1燃料噴射モード〜第8燃料噴射モードの8つの燃料噴射モードが用意され、機関運転状態に応じていずれか1つの燃料噴射モードが選択され、この選択された燃料噴射モードに従って燃料噴射が実行されてもよい。   By the way, in the internal combustion engine described above, only a fuel injection mode for executing fuel injection near the compression top dead center during one engine cycle is prepared. However, in the internal combustion engine described above, a plurality of fuel injection modes are prepared, and any one fuel injection mode is selected according to the engine operating state (that is, the operating state of the internal combustion engine). According to the fuel injection may be performed. More specifically, for example, in the above-described internal combustion engine, eight fuel injection modes of the first fuel injection mode to the eighth fuel injection mode are prepared, and any one fuel injection mode is selected according to the engine operating state. The fuel injection may be executed according to the selected fuel injection mode.

ここで、第1燃料噴射モードは、1機関サイクル(すなわち、燃焼室内において吸気行程、圧縮行程、膨張行程、および、排気行程が行われる期間)中に圧縮上死点近傍において実行される燃料噴射(以下この燃料噴射を「メイン噴射」という)のみが行われる燃料噴射モードである。このメイン噴射は、主に内燃機関からトルクを出力させるための燃料を噴射するために実行される。また、第2燃料噴射モードは、1機関サイクル中にメイン噴射に加えてメイン噴射よりも前の圧縮行程において実行される燃料噴射(以下この燃料噴射を「パイロット噴射」という)が1回行われる燃料噴射モードである。このパイロット噴射は、主にメイン噴射によって噴射される燃料の燃焼性を向上させるための燃料を噴射するために実行される。また、第3燃料噴射モードは、1機関サイクル中にメイン噴射に加えてパイロット噴射が2回行われる燃料噴射モードである。   Here, the first fuel injection mode is a fuel injection that is executed in the vicinity of the compression top dead center during one engine cycle (that is, a period during which the intake stroke, the compression stroke, the expansion stroke, and the exhaust stroke are performed in the combustion chamber). This is a fuel injection mode in which only (hereinafter, this fuel injection is referred to as “main injection”). This main injection is performed mainly to inject fuel for outputting torque from the internal combustion engine. In the second fuel injection mode, in addition to the main injection during one engine cycle, fuel injection executed in the compression stroke before the main injection (hereinafter, this fuel injection is referred to as “pilot injection”) is performed once. This is the fuel injection mode. This pilot injection is executed mainly to inject fuel for improving the combustibility of the fuel injected by the main injection. The third fuel injection mode is a fuel injection mode in which pilot injection is performed twice in addition to main injection during one engine cycle.

また、第4燃料噴射モードは、1機関サイクル中にメイン噴射に加えてパイロット噴射が2回行われると共にメイン噴射よりも後の膨張行程において実行される燃料噴射(以下この燃料噴射を「アフター噴射」という)が1回行われる燃料噴射モードである。このアフター噴射は、主に燃焼室内で生成される微粒子を燃焼させるための燃料を噴射するために実行される。また、第5燃料噴射モードは、1機関サイクル中にメイン噴射に加えてメイン噴射よりも後の排気行程において実行される燃料噴射(以下この燃料噴射を「ポスト噴射」という)が1回行われる燃料噴射モードである。このポスト噴射は、主に燃焼室を介して排気通路に供給される燃料を噴射するために実行される。また、第6燃料噴射モードは、1機関サイクル中にメイン噴射に加えてパイロット噴射が1回行われると共にポスト噴射が1回行われる燃料噴射モードである。また、第7燃料噴射モードは、1機関サイクル中にメイン噴射に加えてパイロット噴射が2回行われると共にポスト噴射が1回行われる燃料噴射モードである。また、第8燃料噴射モードは、1機関サイクル中にメイン噴射に加えてパイロット噴射が2回行われると共にアフター噴射およびポスト噴射がそれぞれ1回ずつ行われる燃料噴射モードである。なお、ポスト噴射によって排気通路に供給された燃料は、例えば、排気通路内に配置された排気ガス浄化用の触媒に供給され、この触媒において燃焼し、この燃焼によってこの触媒の温度を上昇させるために使用される。   Further, in the fourth fuel injection mode, pilot injection is performed twice in addition to the main injection during one engine cycle, and fuel injection executed in the expansion stroke after the main injection (hereinafter, this fuel injection is referred to as “after injection”). ”) Is a fuel injection mode that is performed once. This after-injection is performed mainly to inject fuel for burning fine particles generated in the combustion chamber. In the fifth fuel injection mode, in addition to the main injection during one engine cycle, fuel injection executed in the exhaust stroke after the main injection (hereinafter, this fuel injection is referred to as “post injection”) is performed once. This is the fuel injection mode. This post-injection is performed mainly to inject fuel supplied to the exhaust passage through the combustion chamber. The sixth fuel injection mode is a fuel injection mode in which pilot injection is performed once and post injection is performed once in addition to main injection during one engine cycle. The seventh fuel injection mode is a fuel injection mode in which pilot injection is performed twice and post-injection is performed once in addition to main injection during one engine cycle. The eighth fuel injection mode is a fuel injection mode in which pilot injection is performed twice in addition to main injection during one engine cycle, and after-injection and post-injection are each performed once. The fuel supplied to the exhaust passage by the post injection is supplied to, for example, an exhaust gas purifying catalyst disposed in the exhaust passage, burns in the catalyst, and this combustion raises the temperature of the catalyst. Used for.

次に、複数の燃料噴射モードが用意されている内燃機関に適用される本発明のデポジット剥離量推定装置およびデポジット堆積量推定装置の実施形態について説明する。この実施形態(以下「第3実施形態」という)では、1機関サイクル中に行われる各燃料噴射の実行時点における筒内圧が最も低い燃料噴射の実行タイミング(以下このタイミングを「最低筒内圧噴射タイミング」という)が取得される。   Next, an embodiment of a deposit separation amount estimation device and a deposit accumulation amount estimation device of the present invention applied to an internal combustion engine having a plurality of fuel injection modes will be described. In this embodiment (hereinafter referred to as “third embodiment”), the execution timing of fuel injection with the lowest in-cylinder pressure at the time of execution of each fuel injection performed in one engine cycle (hereinafter this timing is referred to as “minimum in-cylinder pressure injection timing”). ") Is acquired.

すなわち、燃料噴射モードとして第1燃料噴射モード(すなわち、メイン噴射のみが行われる燃料噴射モード)が選択されている場合には、メイン噴射のみしか行われないことから、メイン噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。また、燃料噴射モードとして第2燃料噴射モード(すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が1回行われる燃料噴射モード)が選択されている場合には、メイン噴射の実行タイミングにおける筒内圧よりもパイロット噴射の実行タイミングにおける筒内圧のほうが低いことから、パイロット噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。また、燃料噴射モードとして第3燃料噴射モード(すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が2回行われる燃料噴射モード)が選択されている場合には、全ての燃料噴射のうちで1回目のパイロット噴射の実行タイミングにおける筒内圧が最も低いことから、1回目のパイロット噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。また、燃料噴射モードとして第4燃料噴射モード(すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が2回行われると共にアフター噴射が1回行われる燃料噴射モード)が選択されている場合には、全ての燃料噴射のうちで1回目のパイロット噴射の実行タイミングにおける筒内圧が最も低いことから、1回目のパイロット噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。   That is, when the first fuel injection mode (that is, the fuel injection mode in which only the main injection is performed) is selected as the fuel injection mode, only the main injection is performed. Acquired as in-cylinder pressure injection timing. When the second fuel injection mode (that is, the fuel injection mode in which pilot injection is performed once in addition to the main injection) is selected as the fuel injection mode, the pilot pressure is higher than the in-cylinder pressure at the execution timing of the main injection. Since the in-cylinder pressure at the execution timing of injection is lower, the execution timing of pilot injection is acquired as the minimum in-cylinder pressure injection timing. When the third fuel injection mode (that is, the fuel injection mode in which pilot injection is performed twice in addition to the main injection) is selected as the fuel injection mode, the first pilot among all the fuel injections Since the in-cylinder pressure at the injection execution timing is the lowest, the execution timing of the first pilot injection is acquired as the minimum in-cylinder pressure injection timing. In addition, when the fourth fuel injection mode is selected as the fuel injection mode (that is, the fuel injection mode in which pilot injection is performed twice and after-injection is performed once in addition to main injection), all fuels are selected. Since the in-cylinder pressure at the execution timing of the first pilot injection is the lowest among the injections, the execution timing of the first pilot injection is acquired as the minimum in-cylinder pressure injection timing.

また、燃料噴射モードとして第5燃料噴射モード(すなわち、メイン噴射に加えてポスト噴射が1回行われる燃料噴射モード)が選択されている場合、或いは、燃料噴射モードとして第6燃料噴射モード(すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が1回行われると共にポスト噴射が1回行われる燃料噴射モード)が選択されている場合、或いは、燃料噴射モードとして第7燃料噴射モード(すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が2回行われると共にポスト噴射が1回行われる燃料噴射モード)、或いは、燃料噴射モードとして第8燃料噴射モード(すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が2回行われると共にアフター噴射およびポスト噴射がそれぞれ1回ずつ行われる燃料噴射モード)が選択されている場合には、全ての燃料噴射のうちでポスト噴射の実行タイミングにおける筒内圧が最も低いことから、ポスト噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。   Further, when the fifth fuel injection mode (that is, the fuel injection mode in which the post injection is performed once in addition to the main injection) is selected as the fuel injection mode, or the sixth fuel injection mode (that is, the fuel injection mode). When the fuel injection mode in which the pilot injection is performed once and the post injection is performed once in addition to the main injection is selected, or the seventh fuel injection mode (that is, in addition to the main injection) is selected. Fuel injection mode in which pilot injection is performed twice and post-injection is performed once), or eighth fuel injection mode as a fuel injection mode (that is, pilot injection is performed twice in addition to main injection and after injection) And a fuel injection mode in which post-injection is performed once each) is selected, Since cylinder pressure in the execution timing of the post injection lowest among the fuel injection Te, execution timing of the post injection is obtained as the minimum cylinder pressure injection timing.

そして、最低筒内圧噴射タイミングにおける燃焼室の体積(以下この体積を「最低筒内圧時点の筒内体積」という)が算出される。そして、次式1に従って最低筒内圧噴射タイミングにおける筒内圧(以下この筒内圧を「最低噴射時筒内圧」という)Pcmimが算出される。   Then, the volume of the combustion chamber at the lowest cylinder pressure injection timing (hereinafter, this volume is referred to as “the cylinder volume at the time of the lowest cylinder pressure”) is calculated. Then, the in-cylinder pressure at the minimum in-cylinder pressure injection timing (hereinafter, this in-cylinder pressure is referred to as “minimum injection in-cylinder pressure”) Pcmim is calculated according to the following equation 1.

Pcmim=Fp(Pim,V(θmim),Vivc,n) …(10)   Pcmim = Fp (Pim, V (θmim), Vivc, n) (10)

なお、式10の「Pim」は「吸気ポートから燃焼室に吸入される空気の圧力(いわゆる吸気圧)」である。また、式10の「V(θmim)」は「最低筒内圧時点の筒内体積」である。また、式10の「Vivc」は「圧縮下死点における筒内体積」である。また、式10の「n」は「燃焼室内の気体の圧縮・膨張に関するポリトロープ指数」である。また、式10の「Fp」は、これら吸気圧、最低筒内圧時点の筒内体積、圧縮下死点における筒内体積、および、燃焼室内の気体の圧縮・膨張に関するポリトロープ指数をパラメータとして最低噴射時筒内圧Pcmimが正確に算出されるように適合された関数である。式10に示されているように、最低噴射時筒内圧Pcmimは、吸気圧Pimと最低筒内圧時点の筒内体積V(θmim)と圧縮下死点における筒内体積Vivcとポリトロープ指数nとの関数でもって算出される。なお、式10に従って算出される最低噴射時筒内圧は、吸気圧が高いほど高く、最低筒内圧時点の筒内体積が小さいほど高く、圧縮下死点における筒内体積が大きいほど高く、上記ポリトロープ指数が大きいほど高い。   Note that “Pim” in Expression 10 is “pressure of air taken into the combustion chamber from the intake port (so-called intake pressure)”. Further, “V (θmim)” in Expression 10 is “the in-cylinder volume at the time of the minimum in-cylinder pressure”. In addition, “Vivc” in Expression 10 is “in-cylinder volume at compression bottom dead center”. Further, “n” in Expression 10 is “a polytropic index relating to compression / expansion of gas in the combustion chamber”. “Fp” in Equation 10 is a minimum injection using the intake pressure, the in-cylinder volume at the time of the lowest in-cylinder pressure, the in-cylinder volume at the compression bottom dead center, and the polytropic index related to the compression / expansion of gas in the combustion chamber as parameters. This is a function adapted to accurately calculate the hour cylinder pressure Pcmim. As shown in Expression 10, the in-cylinder pressure Pcmim at the time of the minimum injection is calculated from the following: the intake pressure Pim, the in-cylinder volume V (θmim) at the time of the minimum in-cylinder pressure, the in-cylinder volume Vivc at the compression bottom dead center, and the polytropic index n. Calculated with a function. The in-cylinder pressure at the time of the minimum injection calculated according to Expression 10 is higher as the intake pressure is higher, the higher the in-cylinder volume at the time of the lowest in-cylinder pressure, and the higher the in-cylinder volume at the compression bottom dead center, The higher the index, the higher.

そして、次式11に従って所定期間(すなわち、予め定められた期間)中のデポジット剥離量(以下このデポジット剥離量を「デポジット新規剥離量」という)Xrが算出される。なお、所定期間は、特に制限されるものではなく、任意に設定されればよく、例えば、上記1機関サイクルの期間である。   Then, a deposit peeling amount (hereinafter, this deposit peeling amount is referred to as “a new deposit peeling amount”) Xr during a predetermined period (that is, a predetermined period) is calculated according to the following equation 11. The predetermined period is not particularly limited, and may be set arbitrarily. For example, the predetermined period is a period of the one engine cycle.

Xr=Fxr(Pin,Pcmim) …(11)   Xr = Fxr (Pin, Pcmim) (11)

なお、式11の「Pin」は「最低筒内圧噴射タイミングにおいて行われる燃料噴射中の燃料噴射圧(以下単に「燃料噴射圧」という)である。この燃料噴射圧は、例えば、圧力センサ26の出力値から求められる。また、式11の「Pcmim」は、式10に従って算出される「最低噴射時筒内圧」である。また、式11の「Fxr」は、これら燃料噴射圧および最低噴射時筒内圧をパラメータとしてデポジット新規剥離量が正確に算出されるように適合された関数である。式11に示されているように、デポジット新規剥離量Xrは、燃料噴射圧Pinと最低噴射時筒内圧Pcmimとの関数でもって算出される。なお、式11に従って算出されるデポジット新規剥離量は、燃料噴射圧が高いほど多く、最低噴射時筒内圧が低いほど多い。   “Pin” in Expression 11 is “a fuel injection pressure during fuel injection performed at the lowest in-cylinder pressure injection timing” (hereinafter simply referred to as “fuel injection pressure”). The fuel injection pressure is obtained from the output value of the pressure sensor 26, for example. “Pcmim” in Expression 11 is “minimum in-cylinder pressure during injection” calculated according to Expression 10. Further, “Fxr” in Expression 11 is a function adapted so that the new deposit separation amount can be accurately calculated using the fuel injection pressure and the in-cylinder pressure at the minimum injection as parameters. As shown in Equation 11, the new deposit separation amount Xr is calculated as a function of the fuel injection pressure Pin and the lowest injection cylinder pressure Pcmim. Note that the deposit new peel amount calculated according to Equation 11 increases as the fuel injection pressure increases and increases as the minimum injection cylinder pressure decreases.

ところで、第3実施形態では、次式12に従って上記所定期間中の燃焼生成物の生成量(以下この生成量を「燃焼生成物新規生成量」という)Xpが算出される。   By the way, in the third embodiment, the production amount of the combustion product during the predetermined period (hereinafter, this production amount is referred to as “new combustion product production amount”) Xp is calculated according to the following equation 12.

Xp=Cm×a×Tn …(12)   Xp = Cm × a × Tn (12)

なお、式12の「Cm」は「燃料中の金属成分の濃度(以下単に「金属成分濃度」という)である。この金属成分濃度は、例えば、予め測定された濃度でもよいし、機関運転中に適宜測定される濃度でもよい。また、式12の「Tn」は「上記所定期間中の特定の時点における噴孔温度(以下単に「噴孔温度」という)」である。この噴孔温度は、例えば、上記所定期間中の特定の時点における温度センサ28の出力値から求められる。もちろん、上記所定期間中の特定の時点における噴孔温度に代えて、上記所定期間中の平均の噴孔温度が用いられてもよい。また、式12の「Tn」は、この噴孔温度に制限されず、例えば、上記所定期間中の特定の時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口近傍の雰囲気の温度でもよいし、上記所定期間中の特定の時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の入口近傍の雰囲気の温度でもよい。もちろん、これら温度以外に燃焼生成物新規生成量に影響を与える温度であれば、如何なる温度が用いられてもよい。また、式12の「a」は金属成分濃度Cmおよび噴孔温度Tnに関連する燃焼生成物新規生成量が正確に算出されるように適合された係数である。式12に示されているように、燃焼生成物新規生成量Xpは、金属成分濃度Cmと噴孔温度Tnとの積に基づいて算出される。別の云い方をすれば、燃焼生成物新規生成量Xpは、金属成分濃度Cmと噴孔温度Tnとの関数でもって算出される。そして、式12に従って算出される燃焼生成物新規生成量Xpは、金属成分濃度Cmが高いほど多く、噴孔温度Tnが高いほど多い。   “Cm” in Expression 12 is “concentration of metal component in fuel (hereinafter simply referred to as“ metal component concentration ”). This metal component concentration may be, for example, a concentration measured in advance or a concentration measured as appropriate during engine operation. Further, “Tn” in Expression 12 is “a nozzle hole temperature at a specific time point in the predetermined period (hereinafter simply referred to as“ hole nozzle temperature ”)”. The nozzle hole temperature is obtained, for example, from the output value of the temperature sensor 28 at a specific point in time during the predetermined period. Of course, instead of the nozzle hole temperature at a specific point in time during the predetermined period, the average nozzle hole temperature during the predetermined period may be used. In addition, “Tn” in Expression 12 is not limited to the nozzle hole temperature, and may be, for example, the temperature of the atmosphere near the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve at a specific point in time during the predetermined period. It may be the temperature of the atmosphere in the vicinity of the inlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve at a specific point in time. Of course, any temperature other than these temperatures may be used as long as it affects the amount of new combustion products generated. Further, “a” in Expression 12 is a coefficient adapted so that a new amount of combustion product generated related to the metal component concentration Cm and the nozzle hole temperature Tn can be accurately calculated. As shown in Expression 12, the new combustion product generation amount Xp is calculated based on the product of the metal component concentration Cm and the nozzle hole temperature Tn. In other words, the new combustion product generation amount Xp is calculated as a function of the metal component concentration Cm and the nozzle hole temperature Tn. The new combustion product generation amount Xp calculated according to Equation 12 increases as the metal component concentration Cm increases and increases as the nozzle hole temperature Tn increases.

そして、第3実施形態では、次式13に従って上記所定期間中のデポジット堆積量(以下このデポジット堆積量を「デポジット新規堆積量」という)Xdが算出される。   In the third embodiment, the deposit amount during the predetermined period (hereinafter, this deposit amount is referred to as “deposit new deposit amount”) Xd is calculated according to the following equation (13).

Xd=Xp−Xr …(13)   Xd = Xp-Xr (13)

なお、式13の「Xp」は、式12に従って算出される燃焼生成物新規生成量である。また、式13の「Xr」は、式11に従って算出されるデポジット新規剥離量である。式13に示されているように、デポジット新規堆積量Xdは、燃焼生成物新規生成量Xpからデポジット新規剥離量Xrを差し引くことによって算出される。   Note that “Xp” in Equation 13 is a new amount of combustion product calculated according to Equation 12. Further, “Xr” in Expression 13 is a deposit new peel amount calculated according to Expression 11. As shown in Expression 13, the new deposit amount Xd is calculated by subtracting the new deposit amount Xr from the new combustion product generation amount Xp.

そして、第3実施形態では、次式14に従って現在のトータルデポジット堆積量TXdが算出される。   In the third embodiment, the current total deposit accumulation amount TXd is calculated according to the following equation (14).

TXd=TXd+Xd …(14)   TXd = TXd + Xd (14)

なお、式14の左辺の「TXd」は、式14に従って今回算出されるトータルデポジット堆積量である。また、式14の右辺の「TXd」は、式14に従って前回算出されたトータルデポジット堆積量である。また、式14の「Xd」は、式13に従って今回算出されたデポジット新規堆積量である。式14に示されているように、トータルデポジット堆積量TXdは、デポジット新規堆積量Xdを積算することによって算出される。   Note that “TXd” on the left side of Equation 14 is the total deposit accumulation amount calculated this time according to Equation 14. Further, “TXd” on the right side of Expression 14 is the total deposit accumulation amount calculated last time according to Expression 14. Further, “Xd” in Expression 14 is the deposit new accumulation amount calculated this time according to Expression 13. As shown in Equation 14, the total deposit accumulation amount TXd is calculated by integrating the new deposit accumulation amount Xd.

第3実施形態によれば、第1実施形態に関連して説明した理由と同じ理由からデポジット剥離量およびデポジット堆積量を正確に推定することができる。   According to the third embodiment, it is possible to accurately estimate the deposit peeling amount and the deposit accumulation amount for the same reason as described in relation to the first embodiment.

さらに、第3実施形態によれば、1機関サイクル中に燃料噴射が複数回実行される場合においてもデポジット剥離量およびデポジット堆積量を正確に推定することができる。すなわち、1機関サイクル中に燃料噴射が複数回実行される場合、各燃料噴射が実行された時点における筒内圧が燃料噴射毎に異なることがある。この場合、これら燃料噴射のうち筒内圧が最も低い時点で実行された燃料噴射が所定期間中のデポジット剥離量を決定づける。つまり、筒内圧が高ければその分だけデポジット剥離量が少なく、逆に、筒内圧が低ければその分だけデポジット剥離量が多い。したがって、筒内圧が最も低い時点よりも前に実行された燃料噴射によって噴孔壁面からデポジットが剥離されていたとしても筒内圧が最も低い時点で実行される燃料噴射によって噴孔壁面からデポジットがさらに剥離される。この場合、筒内圧が最も低い時点で実行された燃料噴射がデポジット剥離量を決定づけることになる。また、筒内圧が最も低い時点よりも後に燃料噴射が実行されたとしてもその燃料噴射によって剥離可能なデポジットは筒内圧が最も低い時点で実行された燃料噴射によって剥離されているのであるから、筒内圧が最も低い時点よりも後に実行される燃料噴射によって噴孔壁面からデポジットがさらに剥離されることはない或いは殆どない。この場合にも、筒内圧が最も低い時点で実行された燃料噴射がデポジット剥離量を決定づけることになる。第3実施形態では、このように所定期間中のデポジット剥離量を決定づける燃料噴射が実行された時点の筒内圧が所定期間中のデポジット剥離量の算出に用いられ、或いは、所定期間中のデポジット剥離量を決定づける燃料噴射が実行された時点の筒内圧を用いて算出された所定期間中のデポジット剥離量がデポジット堆積量の算出に用いられる。このため、第3実施形態によれば、1機関サイクル中に燃料噴射が複数回実行される場合においてもデポジット剥離量およびデポジット堆積量を正確に推定することができるのである。   Furthermore, according to the third embodiment, it is possible to accurately estimate the deposit separation amount and the deposit accumulation amount even when fuel injection is executed a plurality of times during one engine cycle. That is, when fuel injection is executed a plurality of times during one engine cycle, the in-cylinder pressure at the time when each fuel injection is executed may differ for each fuel injection. In this case, the fuel injection executed at the time when the in-cylinder pressure is the lowest among these fuel injections determines the deposit peeling amount during the predetermined period. That is, if the in-cylinder pressure is high, the amount of deposit peeling is small, and conversely, if the in-cylinder pressure is low, the amount of deposit peeling is large. Therefore, even if the deposit is separated from the nozzle hole wall surface by the fuel injection executed before the time when the in-cylinder pressure is the lowest, the fuel injection executed when the cylinder pressure is the lowest further causes the deposit to be further removed from the nozzle hole wall surface. It is peeled off. In this case, the fuel injection executed when the in-cylinder pressure is the lowest determines the deposit separation amount. Further, even if fuel injection is executed after the time when the in-cylinder pressure is lowest, the deposit that can be peeled off by the fuel injection is peeled off by the fuel injection executed when the in-cylinder pressure is lowest. Deposits are not further peeled off from the wall surface of the nozzle hole by the fuel injection executed after the time when the internal pressure is the lowest. Also in this case, the fuel injection executed at the time when the in-cylinder pressure is the lowest determines the deposit peeling amount. In the third embodiment, the in-cylinder pressure at the time when the fuel injection that determines the deposit peeling amount during the predetermined period is executed is used for calculating the deposit peeling amount during the predetermined period, or the deposit peeling during the predetermined period. The deposit peeling amount during a predetermined period calculated using the in-cylinder pressure at the time when the fuel injection that determines the amount is executed is used for calculating the deposit accumulation amount. Therefore, according to the third embodiment, it is possible to accurately estimate the deposit peeling amount and the deposit accumulation amount even when fuel injection is executed a plurality of times during one engine cycle.

なお、第3実施形態では、噴孔壁面に堆積しているデポジットの量であるトータルデポジット堆積量が推定される。しかしながら、第3実施形態に含まれる本発明の考え方は、噴孔壁面に堆積しているデポジットの厚みを推定する場合にも適用可能である。   In the third embodiment, a total deposit accumulation amount that is the amount of deposits accumulated on the wall surface of the nozzle hole is estimated. However, the idea of the present invention included in the third embodiment can also be applied when estimating the thickness of deposits deposited on the nozzle hole wall surface.

また、第3実施形態では、噴孔出口近傍壁面、噴孔画成壁面、および、噴孔入口近傍壁面から剥離するデポジット新規剥離量が推定され、そして、これら壁面に堆積するデポジット新規堆積量およびトータルデポジット堆積量が推定される。しかしながら、第3実施形態に含まれる本発明の考え方は、噴孔出口近傍壁面、噴孔画成壁面、および、噴孔入口近傍壁面のいずれか1つの壁面から剥離するデポジット新規剥離量を推定し、そして、当該1つの壁面に堆積するデポジット新規堆積量およびトータルデポジット堆積量を推定する場合にも適用可能である。   Further, in the third embodiment, the new deposit amount peeled from the wall near the nozzle hole outlet, the wall defining the nozzle hole, and the wall near the nozzle hole inlet is estimated, and the new deposit amount deposited on these wall surfaces and Total deposit accumulation is estimated. However, the idea of the present invention included in the third embodiment is to estimate a new deposit separation amount that peels from any one of the wall surface near the nozzle hole outlet, the wall surface defining the nozzle hole, and the wall surface near the nozzle hole inlet. And it is applicable also when estimating the deposit new deposit amount and total deposit deposit amount deposited on the said one wall surface.

また、燃焼生成物新規生成量を算出するために利用される式12に「燃料中の金属濃度」がパラメータとして含まれていることから、第3実施形態が噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物から構成されていることを前提とした実施形態であることが判る。しかしながら、式12の代わりに、噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物以外の燃焼生成物から構成されていることを前提にした場合において燃焼生成物新規生成量を算出するための式が用いられてもよいし、噴孔壁面に堆積するデポジットが金属由来生成物およびそれ以外の燃焼生成物から構成されていることを前提とした場合において燃焼生成物新規生成量を算出するための式が用いられてもよい。   In addition, since “metal concentration in fuel” is included as a parameter in Equation 12 used to calculate the new amount of combustion product, all the deposits deposited on the wall surface of the nozzle hole in the third embodiment Or it turns out that it is embodiment presupposed that most are comprised from the metal origin product. However, instead of Equation 12, a new combustion product generation amount is calculated on the assumption that all or most of the deposits deposited on the wall surface of the nozzle hole are composed of combustion products other than the metal-derived product. Formula may be used, and the amount of new product of combustion product is calculated on the assumption that the deposit deposited on the wall of the nozzle hole is composed of metal-derived products and other combustion products An equation for doing so may be used.

なお、噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物から構成されている場合とは、燃料噴射圧(すなわち、燃料噴射弁の燃料噴射孔から噴射される燃料の圧力)が比較的高い場合である。つまり、従来、噴孔壁面に堆積するデポジットとして認識されている燃焼生成物は金属由来生成物(例えば、亜鉛、カルシウム、マグネシウムなどの低級カルボン酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩など)とは異なる燃焼生成物であり、こうした燃焼生成物からなるデポジットは燃料噴射圧が実用の範囲内において比較的高い圧力であれば燃料噴射孔内を流れる燃料によって噴孔壁面から剥離せしめられる。しかしながら、金属由来生成物からなるデポジットは燃料噴射圧が実用の範囲内において比較的高い圧力であったとしても燃料噴射孔内を流れる燃料によって噴孔壁面から容易には剥離せしめられない。このため、噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物から構成されている場合とは、燃料噴射孔が比較的高い場合なのである。   The fuel injection pressure (that is, the pressure of the fuel injected from the fuel injection hole of the fuel injection valve) is compared with the case where all or most of the deposit deposited on the wall surface of the injection hole is made of a metal-derived product. Is the case. In other words, the combustion products that are conventionally recognized as deposits deposited on the wall surface of the nozzle hole are different from the metal-derived products (for example, lower carboxylates such as zinc, calcium, magnesium, carbonates, oxalates, etc.). If the fuel injection pressure is a relatively high pressure within the practical range, the deposit made of the combustion product is separated from the wall surface of the injection hole by the fuel flowing in the fuel injection hole. However, deposits made of metal-derived products are not easily separated from the wall surface of the nozzle hole by the fuel flowing through the fuel injection hole even if the fuel injection pressure is relatively high within the practical range. For this reason, the case where all or most of the deposit deposited on the wall surface of the nozzle hole is made of a metal-derived product is a case where the fuel injection hole is relatively high.

また、デポジット新規堆積量を積算し続けることによってその時々のトータルデポジット堆積量を算出することができる。しかしながら、噴孔壁面に堆積可能なデポジットの量には限界がある。そして、この噴孔壁面に堆積可能なデポジットの量の限界値(以下この限界値を「飽和デポジット堆積量」という)は、燃料噴射圧に依存する。詳細には、燃料噴射圧が高いほど飽和デポジット堆積量が少なくなる。そこで、第3実施形態において、トータルデポジット堆積量を算出する毎に燃料噴射圧に応じた飽和デポジット堆積量を算出し、算出されたトータルデポジット堆積量が飽和デポジット堆積量以上であるときにはトータルデポジット堆積量を飽和デポジット堆積量に制限するようにしてもよい。   Further, by continuously accumulating the new deposit amount, the total deposit amount at that time can be calculated. However, there is a limit to the amount of deposit that can be deposited on the wall surface of the nozzle hole. The limit value of the amount of deposit that can be deposited on the wall surface of the nozzle hole (hereinafter, this limit value is referred to as “saturated deposit accumulation amount”) depends on the fuel injection pressure. More specifically, the higher the fuel injection pressure, the smaller the saturated deposit accumulation amount. Therefore, in the third embodiment, every time the total deposit accumulation amount is calculated, the saturated deposit accumulation amount corresponding to the fuel injection pressure is calculated. When the calculated total deposit accumulation amount is equal to or greater than the saturated deposit accumulation amount, the total deposit accumulation is calculated. The amount may be limited to a saturated deposit accumulation amount.

次に、第3実施形態に従ったトータルデポジット堆積量の算出を実行するルーチンについて説明する。このルーチンの一例が図5に示されている。なお、このルーチンは、上記1機関サイクル毎に実行される。   Next, a routine for performing calculation of the total deposit accumulation amount according to the third embodiment will be described. An example of this routine is shown in FIG. This routine is executed every one engine cycle.

図5のルーチンが開始されると、ステップ300において燃料噴射圧Pin、噴孔温度Tn、金属成分濃度Cm、吸気圧Pim、および、圧縮下死点における筒内体積Vivcが取得される。次いで、ステップ301において、ステップ300で取得された燃料噴射圧Pinに基づいて飽和デポジット堆積量TXdmaxが算出される。次いで、ステップ302において、現在の燃料噴射モードが第5燃料噴射モード〜第8燃料噴射モードのいずれかの燃料噴射モードである(Mode=Post)か否かが判別される。すなわち、現在の燃料噴射モードが少なくともポスト噴射を行う燃料噴射モードであるか否かが判別される。ここで、Mode=Postであると判別されたときには、ルーチンはステップ303に進む。一方、Mode≠Postであると判別されたときには、ルーチンはステップ308に進む。   When the routine of FIG. 5 is started, in step 300, the fuel injection pressure Pin, the injection hole temperature Tn, the metal component concentration Cm, the intake pressure Pim, and the in-cylinder volume Vivc at the compression bottom dead center are acquired. Next, at step 301, the saturated deposit accumulation amount TXdmax is calculated based on the fuel injection pressure Pin acquired at step 300. Next, at step 302, it is determined whether or not the current fuel injection mode is any one of the fifth fuel injection mode to the eighth fuel injection mode (Mode = Post). That is, it is determined whether or not the current fuel injection mode is a fuel injection mode in which at least post injection is performed. Here, when it is determined that Mode = Post, the routine proceeds to step 303. On the other hand, when it is determined that Mode ≠ Post, the routine proceeds to Step 308.

ステップ302においてMode=Postであると判別され、ルーチンがステップ303に進むと、最低筒内圧噴射タイミングθmimが取得される。ルーチンがステップ303に進んだときには少なくともポスト噴射が行われる燃料噴射モードが選択されていることから、最低筒内圧噴射タイミングθmimとしてポスト噴射の実行タイミングが取得される。次いで、ステップ304において、ステップ303で取得された最低筒内圧噴射タイミングθmimに基づいて最低筒内圧時点の筒内体積V(θmim)が算出される。次いで、ステップ305において、ステップ300で取得された吸気圧Pimおよび圧縮下死点における筒内体積Vivc、ステップ304で算出された最低筒内圧時点の筒内体積V(θmim)、ならびに、ポリトロープ指数nを上式10に適用することによって最低噴射時筒内圧Pcmimが算出される。次いで、ステップ306において、ステップ300で取得された噴孔温度Tnおよび金属成分濃度Cmを上式12に適用することによって燃焼生成物新規生成量Xpが算出されると共に、ステップ300で取得された燃料噴射圧Pinおよびステップ305で算出された最低噴射時筒内圧Pcmimを上式11に適用することによってデポジット新規剥離量Xrが算出される。次いで、ステップ307において、ステップ306で算出された燃焼生成物新規生成量Xpおよびデポジット新規剥離量Xrを上式13に適用することによってデポジット新規堆積量Xdが算出され、ルーチンがステップ313に進む。   When it is determined in step 302 that Mode = Post and the routine proceeds to step 303, the minimum in-cylinder pressure injection timing θmim is acquired. When the routine proceeds to step 303, at least the fuel injection mode in which the post injection is performed is selected. Therefore, the execution timing of the post injection is acquired as the minimum in-cylinder pressure injection timing θmim. Next, in step 304, the in-cylinder volume V (θmim) at the time of the minimum in-cylinder pressure is calculated based on the minimum in-cylinder pressure injection timing θmim acquired in step 303. Next, at step 305, the intake pressure Pim acquired at step 300 and the in-cylinder volume Vivc at the compression bottom dead center, the in-cylinder volume V (θmim) at the time of the lowest in-cylinder pressure calculated at step 304, and the polytropic index n Is applied to the above equation 10 to calculate the minimum injection cylinder pressure Pcmim. Next, in step 306, the injection hole temperature Tn and the metal component concentration Cm acquired in step 300 are applied to the above equation 12 to calculate the new combustion product generation amount Xp, and the fuel acquired in step 300 The deposit new peel amount Xr is calculated by applying the injection pressure Pin and the in-cylinder in-cylinder pressure Pcmim calculated in step 305 to the above equation 11. Next, in step 307, the new deposit amount Xd and the new deposit amount Xr calculated in step 306 are applied to the above equation 13 to calculate the new deposit amount Xd, and the routine proceeds to step 313.

一方、ステップ302においてMode≠Postであると判別され、ルーチンがステップ308に進むと、最低筒内圧噴射タイミングθmimが取得される。ルーチンがステップ308に進んだときには少なくともポスト噴射が行われる燃料噴射モード以外の燃料噴射モードが選択されおり、第1燃料噴射モードが選択されている場合には最低筒内圧噴射タイミングθmimとしてメイン噴射の実行タイミングが取得され、第2燃料噴射モードが選択されている場合には最低筒内圧噴射タイミングθmimとしてパイロット噴射の実行タイミングが取得され、第3燃料噴射モードが選択されている場合には最低筒内圧噴射タイミングθmimとして1回目のパイロット噴射の実行タイミングが取得され、第4燃料噴射モードが選択されている場合には最低筒内圧噴射タイミングθmimとして1回目のパイロット噴射の実行タイミングが取得される。次いで、ステップ309において、ステップ308で取得された最低筒内圧噴射タイミングθmimに基づいて最低筒内圧時点の筒内体積V(θmim)が算出される。次いで、ステップ310において、ステップ300で取得された吸気圧Pimおよび圧縮下死点における筒内体積Vivc、ステップ309で算出された最低筒内圧時点の筒内体積V(θmim)、ならびに、ポリトロープ指数nを上式10に適用することによって最低噴射時筒内圧Pcmimが算出される。次いで、ステップ311において、ステップ300で取得された噴孔温度Tnおよび金属成分濃度Cmを上式12に適用することによって燃焼生成物新規生成量Xpが算出されると共に、ステップ300で取得された燃料噴射圧Pinおよびステップ310で算出された最低噴射時筒内圧Pcmimを上式11に適用することによってデポジット新規剥離量Xrが算出される。次いで、ステップ312において、ステップ311で算出された燃焼生成物新規生成量Xpおよびデポジット新規剥離量Xrを上式13に適用することによってデポジット新規堆積量Xdが算出され、ルーチンがステップ313に進む。   On the other hand, when it is determined in step 302 that Mode ≠ Post and the routine proceeds to step 308, the minimum in-cylinder pressure injection timing θmim is acquired. When the routine proceeds to step 308, at least a fuel injection mode other than the fuel injection mode in which the post injection is performed is selected. When the first fuel injection mode is selected, the minimum in-cylinder pressure injection timing θmim is set as the main injection mode. When the execution timing is acquired and the second fuel injection mode is selected, the execution timing of pilot injection is acquired as the minimum in-cylinder pressure injection timing θmim, and when the third fuel injection mode is selected, the minimum cylinder The execution timing of the first pilot injection is acquired as the internal pressure injection timing θmim, and when the fourth fuel injection mode is selected, the execution timing of the first pilot injection is acquired as the minimum in-cylinder pressure injection timing θmim. Next, in step 309, the in-cylinder volume V (θmim) at the time of the minimum in-cylinder pressure is calculated based on the minimum in-cylinder pressure injection timing θmim acquired in step 308. Next, at step 310, the intake pressure Pim acquired at step 300 and the in-cylinder volume Vivc at the compression bottom dead center, the in-cylinder volume V (θmim) at the time of the lowest in-cylinder pressure calculated at step 309, and the polytropic index n Is applied to the above equation 10 to calculate the minimum injection cylinder pressure Pcmim. Next, in step 311, the new combustion product generation amount Xp is calculated by applying the nozzle hole temperature Tn and metal component concentration Cm acquired in step 300 to the above equation 12, and the fuel acquired in step 300 The deposit new peel amount Xr is calculated by applying the injection pressure Pin and the in-cylinder pressure Pcmim at the time of injection calculated in step 310 to the above equation 11. Next, in step 312, the new deposit amount Xd and the new deposit amount Xr calculated in step 311 are applied to the above equation 13 to calculate the new deposit amount Xd, and the routine proceeds to step 313.

ルーチンがステップ307からステップ313に進むと、ステップ307で算出されたデポジット新規堆積量Xdを上式14に適用することによってトータルデポジット堆積量TXdが算出される。一方、ルーチンがステップ312からステップ313に進むと、ステップ312で算出されたデポジット新規堆積量Xdを上式14に適用することによってトータルデポジット堆積量TXdが算出される。   When the routine proceeds from step 307 to step 313, the total new deposit amount TXd is calculated by applying the new deposit amount Xd calculated in step 307 to the above equation 14. On the other hand, when the routine proceeds from step 312 to step 313, the total new deposit amount TXd is calculated by applying the new deposit amount Xd calculated in step 312 to the above equation 14.

次いで、ステップ314において、ステップ313で算出されたトータルデポジット堆積量TXdがステップ301で算出された飽和デポジット堆積量TXdmaxよりも少ない(TXd<TXdmax)か否かが判別される。ここで、TXd<TXdmaxであると判別されたときには、ルーチンはステップ315に進む。一方、TXd≧TXdmaxであると判別されたときには、ルーチンはステップ316に進む。   Next, at step 314, it is determined whether or not the total deposit accumulation amount TXd calculated at step 313 is smaller than the saturated deposit accumulation amount TXdmax calculated at step 301 (TXd <TXdmax). Here, when it is determined that TXd <TXdmax, the routine proceeds to step 315. On the other hand, when it is determined that TXd ≧ TXdmax, the routine proceeds to step 316.

ルーチンがステップ315に進むと、ステップ313で算出されたトータルデポジット堆積量TXdがそのまま現在のトータルデポジット堆積量とされ、ルーチンが終了する。   When the routine proceeds to step 315, the total deposit accumulation amount TXd calculated in step 313 is set as the current total deposit accumulation amount as it is, and the routine ends.

一方、ルーチンがステップ316に進むと、ステップ301で算出された飽和デポジット堆積量TXdmaxが現在のトータルデポジット堆積量とされ、ルーチンが終了する。   On the other hand, when the routine proceeds to step 316, the saturated deposit accumulation amount TXdmax calculated at step 301 is set as the current total deposit accumulation amount, and the routine is terminated.

次に、第4実施形態について説明する。第4実施形態では、上記1機関サイクル中に行われる各燃料噴射の実行時点における筒内圧(すなわち、燃焼室内の圧力)が最も低い燃料噴射の実行タイミング(以下このタイミングを「最低筒内圧噴射タイミング」という)が取得される。   Next, a fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, the execution timing of fuel injection with the lowest in-cylinder pressure (that is, the pressure in the combustion chamber) at the time of execution of each fuel injection performed during the one engine cycle (hereinafter, this timing is referred to as “minimum in-cylinder pressure injection timing”). ") Is acquired.

すなわち、燃料噴射モードとして第1燃料噴射モード(すなわち、メイン噴射のみが行われる燃料噴射モード)が選択されている場合には、メイン噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。また、燃料噴射モードとして第2燃料噴射モード(すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が1回行われる燃料噴射モード)が選択されている場合には、パイロット噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。また、第3燃料噴射モード(すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が2回行われる燃料噴射モード)が選択されている場合には、1回目のパイロット噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。また、第4燃料噴射モード(すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が2回行われると共にアフター噴射が1回行われる燃料噴射モード)が選択されている場合には、1回目のパイロット噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。   That is, when the first fuel injection mode (that is, the fuel injection mode in which only main injection is performed) is selected as the fuel injection mode, the execution timing of main injection is acquired as the minimum in-cylinder pressure injection timing. When the second fuel injection mode (that is, the fuel injection mode in which the pilot injection is performed once in addition to the main injection) is selected as the fuel injection mode, the execution timing of the pilot injection is the lowest in-cylinder pressure injection timing. Get as. When the third fuel injection mode (that is, the fuel injection mode in which pilot injection is performed twice in addition to main injection) is selected, the execution timing of the first pilot injection is set as the minimum in-cylinder pressure injection timing. To be acquired. When the fourth fuel injection mode (that is, the fuel injection mode in which pilot injection is performed twice and after-injection is performed once in addition to main injection) is selected, the first pilot injection is executed. The timing is acquired as the minimum in-cylinder pressure injection timing.

また、燃料噴射モードとして第5燃料噴射モード(すなわち、メイン噴射に加えてポスト噴射が1回行われる燃料噴射モード)が選択されている場合、或いは、燃料噴射モードとして第6燃料噴射モード(すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が1回行われると共にポスト噴射が1回行われる燃料噴射モード)が選択されている場合、或いは、燃料噴射モードとして第7燃料噴射モード(すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が2回行われると共にポスト噴射が1回行われる燃料噴射モード)、或いは、燃料噴射モードとして第8燃料噴射モード(すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が2回行われると共にアフター噴射およびポスト噴射がそれぞれ1回ずつ行われる燃料噴射モード)が選択されている場合には、ポスト噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。   Further, when the fifth fuel injection mode (that is, the fuel injection mode in which the post injection is performed once in addition to the main injection) is selected as the fuel injection mode, or the sixth fuel injection mode (that is, the fuel injection mode). When the fuel injection mode in which the pilot injection is performed once and the post injection is performed once in addition to the main injection is selected, or the seventh fuel injection mode (that is, in addition to the main injection) is selected. Fuel injection mode in which pilot injection is performed twice and post-injection is performed once), or eighth fuel injection mode as a fuel injection mode (that is, pilot injection is performed twice in addition to main injection and after injection) And a fuel injection mode in which post-injection is performed once each) is selected, Execution timing of strike injection is obtained as a minimum cylinder pressure injection timing.

そして、最低筒内圧噴射タイミングにおける燃焼室の体積(以下この体積を「最低筒内圧時点の筒内体積」という)が算出される。   Then, the volume of the combustion chamber at the lowest cylinder pressure injection timing (hereinafter, this volume is referred to as “the cylinder volume at the time of the lowest cylinder pressure”) is calculated.

そして、次式15に従って最低筒内圧噴射タイミングにおける筒内圧(以下この筒内圧を「最低噴射時筒内圧」という)Pcmimが算出される。   Then, in-cylinder pressure at the minimum in-cylinder pressure injection timing (hereinafter, this in-cylinder pressure is referred to as “minimum injection in-cylinder pressure”) Pcmim is calculated according to the following equation 15.

Pcmim=Fp(Pim,V(θmim),Vivc,n) …(15)   Pcmim = Fp (Pim, V (θmim), Vivc, n) (15)

なお、式15の「Pim」は「吸気ポートから燃焼室に吸入される空気の圧力(いわゆる吸気圧)」である。また、式15の「V(θmim)」は「最低筒内圧時点の筒内体積」である。また、式15の「Vivc」は「圧縮下死点における筒内体積」である。また、式15の「n」は「燃焼室内の気体の圧縮・膨張に関するポリトロープ指数」である。また、式15の「Fp」は、これら吸気圧、最低筒内圧時点の筒内体積、圧縮下死点における筒内体積、および、燃焼室内の気体の圧縮・膨張に関するポリトロープ指数をパラメータとして最低噴射時筒内圧Pcmimが正確に算出されるように適合された関数である。式15に示されているように、最低噴射時筒内圧Pcmimは、吸気圧Pimと最低筒内圧時点の筒内体積V(θmim)と圧縮下死点における筒内体積Vivcとポリトロープ指数nとの関数でもって算出される。なお、式15に従って算出される最低噴射時筒内圧は、吸気圧が高いほど高く、最低筒内圧時点の筒内体積が小さいほど高く、圧縮下死点における筒内体積が大きいほど高く、上記ポリトロープ指数が大きいほど高い。   Note that “Pim” in Expression 15 is “pressure of air taken into the combustion chamber from the intake port (so-called intake pressure)”. Further, “V (θmim)” in Expression 15 is “the in-cylinder volume at the time of the minimum in-cylinder pressure”. In addition, “Vivc” in Expression 15 is “in-cylinder volume at compression bottom dead center”. Further, “n” in Expression 15 is “polytropic index related to compression / expansion of gas in the combustion chamber”. Further, “Fp” in Expression 15 is a minimum injection using the intake pressure, the in-cylinder volume at the time of the minimum in-cylinder pressure, the in-cylinder volume at the compression bottom dead center, and the polytropic index related to the compression / expansion of the gas in the combustion chamber as parameters. This is a function adapted to accurately calculate the hour cylinder pressure Pcmim. As shown in Equation 15, the in-cylinder pressure Pcmim at the time of the minimum injection is obtained by calculating the in-cylinder volume V (θmim) at the time of the intake pressure Pim, the minimum in-cylinder pressure, the in-cylinder volume Vivc at the compression bottom dead center, and the polytropic index n. Calculated with a function. Note that the minimum in-cylinder pressure at the time of injection calculated according to Equation 15 is higher as the intake pressure is higher, higher as the in-cylinder volume at the time of the lowest in-cylinder pressure is smaller, and higher as the in-cylinder volume at the compression bottom dead center is larger. The higher the index, the higher.

そして、次式16に従って所定期間(すなわち、予め定められた期間)中のデポジット剥離量(以下このデポジット剥離量を「デポジット新規剥離量」という)Xrが算出される。なお、所定期間は、特に制限されるものではなく、任意に設定されればよく、例えば、上記1機関サイクルの期間である。   Then, a deposit peeling amount (hereinafter, this deposit peeling amount is referred to as a “new deposit peeling amount”) Xr during a predetermined period (that is, a predetermined period) is calculated according to the following equation 16. The predetermined period is not particularly limited, and may be set arbitrarily. For example, the predetermined period is a period of the one engine cycle.

Xr=b×Pin …(16)   Xr = b × Pin (16)

なお、式16の「Pin」は「最低筒内圧噴射タイミングにおいて行われる燃料噴射中の燃料噴射圧(以下単に「燃料噴射圧」という)」である。この燃料噴射圧は、例えば、圧力センサ26の出力値から求められる。また、式16の「b」は、燃料噴射圧Pinに関連するデポジット剥離量が正確に算出されるように適合された係数である。式16に示されているように、デポジット新規剥離量Xrは燃料噴射孔Pinに関連して把握可能なデポジット剥離量b×Pinである。別の云い方をすれば、デポジット新規剥離量Xrは燃料噴射孔Pinの関数でもって算出される。そして、式16に従って算出されるデポジット新規剥離量Xrは、燃料噴射孔Pinが高いほど多い。   “Pin” in Expression 16 is “a fuel injection pressure during fuel injection performed at the lowest in-cylinder pressure injection timing (hereinafter simply referred to as“ fuel injection pressure ”)”. The fuel injection pressure is obtained from the output value of the pressure sensor 26, for example. Further, “b” in Expression 16 is a coefficient adapted so that the deposit separation amount related to the fuel injection pressure Pin is accurately calculated. As shown in Expression 16, the new deposit separation amount Xr is a deposit separation amount b × Pin that can be grasped in relation to the fuel injection hole Pin. In other words, the deposit new peel amount Xr is calculated as a function of the fuel injection hole Pin. And the deposit new peeling amount Xr calculated according to Formula 16 increases as the fuel injection hole Pin increases.

そして、第4実施形態では、次式17に従って上記所定期間中の燃焼生成物の生成量(すなわち、燃焼生成物新規生成量)Xpが算出される。   In the fourth embodiment, the production amount of the combustion product (that is, the new combustion product production amount) Xp during the predetermined period is calculated according to the following equation 17.

Xp=Cm×a×Tn …(17)   Xp = Cm × a × Tn (17)

なお、式17の「Cm」は「燃料中の金属成分の濃度(すなわち、金属成分濃度)」である。この金属成分濃度は、例えば、予め測定された濃度でもよいし、機関運転中に適宜測定される濃度でもよい。また、式17の「Tn」は「上記所定期間中の特定の時点における噴孔温度(以下単に「噴孔温度」という)」である。この噴孔温度は、例えば、上記所定期間中の特定の時点における温度センサ28の出力値から求められる。もちろん、上記所定期間中の特定の時点における噴孔温度に代えて、上記所定期間中の平均の噴孔温度が用いられてもよい。また、式17の「Tn」は、この噴孔温度に制限されず、例えば、上記所定期間中の特定の時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口近傍の雰囲気の温度でもよいし、上記所定期間中の特定の時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の入口近傍の雰囲気の温度でもよい。もちろん、これら温度以外に燃焼生成物新規生成量に影響を与える温度であれば、如何なる温度が用いられてもよい。また、式17の「a」は、金属成分濃度Cmおよび噴孔温度Tnに関連する燃焼生成物新規生成量が正確に算出されるように適合された係数である。式17に示されているように、燃焼生成物新規生成量Xpは、金属成分濃度Cmと噴孔温度Tnとの積に基づいて算出される。別の云い方をすれば、燃焼生成物新規生成量Xpは金属成分濃度Cmと噴孔温度Tnとの関数でもって算出される。そして、式17に従って算出される燃焼生成物新規生成量Xpは、金属成分濃度Cmが高いほど多く、噴孔温度Tnが高いほど多い。   “Cm” in Expression 17 is “concentration of metal component in fuel (ie, metal component concentration)”. This metal component concentration may be, for example, a concentration measured in advance or a concentration measured as appropriate during engine operation. Further, “Tn” in Expression 17 is “a nozzle hole temperature at a specific time point in the predetermined period (hereinafter simply referred to as“ hole nozzle temperature ”)”. The nozzle hole temperature is obtained, for example, from the output value of the temperature sensor 28 at a specific point in time during the predetermined period. Of course, instead of the nozzle hole temperature at a specific point in time during the predetermined period, the average nozzle hole temperature during the predetermined period may be used. Further, “Tn” in Expression 17 is not limited to this nozzle hole temperature, and may be, for example, the temperature of the atmosphere near the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve at a specific point in time during the predetermined period. It may be the temperature of the atmosphere in the vicinity of the inlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve at a specific point in time. Of course, any temperature other than these temperatures may be used as long as it affects the amount of new combustion products generated. Further, “a” in Expression 17 is a coefficient adapted to accurately calculate the new amount of combustion product generated related to the metal component concentration Cm and the nozzle hole temperature Tn. As shown in Equation 17, the new combustion product generation amount Xp is calculated based on the product of the metal component concentration Cm and the nozzle hole temperature Tn. In other words, the new combustion product generation amount Xp is calculated as a function of the metal component concentration Cm and the nozzle hole temperature Tn. The new combustion product generation amount Xp calculated according to Equation 17 increases as the metal component concentration Cm increases and increases as the nozzle hole temperature Tn increases.

そして、第4実施形態では、次式18に従って上記所定期間中のデポジット堆積量(すなわち、暫定デポジット新規堆積量)PXdが算出される。   In the fourth embodiment, the deposit accumulation amount (that is, the temporary deposit new accumulation amount) PXd during the predetermined period is calculated according to the following equation 18.

PXd=Xp−Xr …(18)   PXd = Xp−Xr (18)

なお、式18の「Xp」は、式17に従って算出される燃焼生成物新規生成量である。また、式18の「Xr」は、式16に従って算出されるデポジット新規剥離量である。式18に示されているように、暫定デポジット新規堆積量PXdは、燃焼生成物新規生成量Xpからデポジット新規剥離量Xrを差し引くことによって算出される。   In addition, “Xp” in Expression 18 is a new combustion product generation amount calculated according to Expression 17. Further, “Xr” in Expression 18 is a deposit new peel amount calculated according to Expression 16. As shown in Equation 18, the temporary deposit new deposition amount PXd is calculated by subtracting the new deposit deposit amount Xr from the new combustion product generation amount Xp.

そして、第4実施形態では、次式19に従って最終的なデポジット新規堆積量Xdが算出される。   In the fourth embodiment, the final new deposit amount Xd is calculated according to the following equation 19.

Xd=Fxd(PXd,Pcmim) …(19)   Xd = Fxd (PXd, Pcmim) (19)

なお、式19の「PXd」は、式9に従って算出される暫定デポジット新規堆積量である。また、式19の「Pcmim」は、式15に従って算出される「最低噴射時筒内圧」である。また、式19の「Fxd」は、これら暫定デポジット新規堆積量および最低噴射時筒内圧をパラメータとして最終的なデポジット新規堆積量が正確に算出されるように適合された関数である。式19に示されているように、最終的なデポジット新規堆積量Xdは、暫定デポジット新規堆積量PXdと最低噴射時筒内圧Pcmimとの関数でもって算出される。別の云い方をすれば、暫定デポジット新規堆積量PXdを最低噴射時筒内圧Pcmimによって補正することによって最終的なデポジット新規堆積量Xdが算出される。なお、式19に従って算出される最終的なデポジット新規堆積量は、暫定デポジット新規堆積量が多いほど多く、最低噴射時筒内圧が低いほど少ない。   Note that “PXd” in Expression 19 is a temporary deposit new deposition amount calculated according to Expression 9. Further, “Pcmim” in Expression 19 is “minimum injection cylinder pressure” calculated according to Expression 15. Further, “Fxd” in Expression 19 is a function adapted so that the final new deposit amount can be accurately calculated using the provisional deposit new deposit amount and the cylinder pressure at the time of minimum injection as parameters. As shown in Expression 19, the final new deposit amount Xd is calculated as a function of the temporary new deposit amount PXd and the minimum injection cylinder pressure Pcmim. In other words, the final new deposit amount Xd is calculated by correcting the new temporary deposit amount PXd by the minimum injection cylinder pressure Pcmim. It should be noted that the final new deposit amount calculated in accordance with Equation 19 is larger as the provisional deposit new deposit amount is larger, and is smaller as the minimum injection cylinder pressure is lower.

そして、第4実施形態では、次式20に従って現在のトータルデポジット堆積量TXdが算出される。   In the fourth embodiment, the current total deposit accumulation amount TXd is calculated according to the following equation 20.

TXd=TXd+Xd …(20)   TXd = TXd + Xd (20)

なお、式20の左辺の「TXd」は、式20に従って今回算出されるトータルデポジット堆積量である。また、式20の右辺の「TXd」は、式20に従って前回算出されたトータルデポジット堆積量である。また、式20の「Xd」は、式19に従って今回算出されたデポジット新規堆積量である。式20に示されているように、トータルデポジット堆積量TXdは、デポジット新規堆積量Xdを積算することによって算出される。   It should be noted that “TXd” on the left side of Equation 20 is the total deposit accumulation amount calculated this time according to Equation 20. Further, “TXd” on the right side of Expression 20 is the total deposit accumulation amount calculated last time according to Expression 20. Further, “Xd” in Expression 20 is the deposit new deposition amount calculated this time according to Expression 19. As shown in Equation 20, the total deposit accumulation amount TXd is calculated by integrating the new deposit accumulation amount Xd.

第4実施形態によれば、第2実施形態に関連して説明した理由と同じ理由からデポジット堆積量を正確に推定することができる。   According to the fourth embodiment, it is possible to accurately estimate the deposit amount for the same reason as described in relation to the second embodiment.

さらに、第4実施形態によれば、1機関サイクル中に燃料噴射が複数回実行される場合においてもデポジット堆積量を正確に推定することができる。すなわち、第3実施形態に関連して説明したように、筒内圧が最も低い時点で実行された燃料噴射がデポジット剥離量を決定づけることになる。第4実施形態では、このように所定期間中のデポジット剥離量を決定づける燃料噴射が実行された時点の筒内圧が暫定デポジット堆積量の補正に用いられる。このため、第4実施形態によれば、1機関サイクル中に燃料噴射が複数回実行される場合においてもデポジット堆積量を正確に推定することができるのである。   Furthermore, according to the fourth embodiment, it is possible to accurately estimate the deposit accumulation amount even when fuel injection is executed a plurality of times during one engine cycle. That is, as described in relation to the third embodiment, the fuel injection executed at the time when the in-cylinder pressure is the lowest determines the deposit peeling amount. In the fourth embodiment, the in-cylinder pressure at the time when the fuel injection that determines the deposit separation amount during the predetermined period is executed is used for correcting the temporary deposit accumulation amount. For this reason, according to the fourth embodiment, the deposit accumulation amount can be accurately estimated even when fuel injection is performed a plurality of times during one engine cycle.

なお、第4実施形態では、噴孔壁面に堆積しているデポジットの量であるトータルデポジット堆積量が推定される。しかしながら、第4実施形態に含まれる本発明の考え方は、噴孔壁面に堆積しているデポジットの厚みを推定する場合にも適用可能である。   In the fourth embodiment, a total deposit accumulation amount that is the amount of deposits accumulated on the wall surface of the nozzle hole is estimated. However, the idea of the present invention included in the fourth embodiment is also applicable when estimating the thickness of deposits deposited on the nozzle hole wall surface.

また、第4実施形態では、噴孔出口近傍壁面、噴孔画成壁面、および、噴孔入口近傍壁面から剥離するデポジット新規剥離量が推定され、そして、これら壁面に堆積する暫定デポジット新規堆積量、最終的なデポジット新規堆積量、および、トータルデポジット堆積量が推定される。しかしながら、第4実施形態に含まれる本発明の考え方は、噴孔出口近傍壁面、噴孔画成壁面、および、噴孔入口近傍壁面のいずれか1つの壁面から剥離するデポジット新規剥離量を推定し、そして、当該1つの壁面に堆積する暫定デポジット新規堆積量、最終的なデポジット新規堆積量、および、トータルデポジット堆積量を推定する場合にも適用可能である。   Further, in the fourth embodiment, the deposit new peel amount peeled from the nozzle hole vicinity wall surface, the nozzle hole defining wall surface, and the nozzle hole inlet near wall surface is estimated, and the provisional deposit new deposit amount deposited on these wall surfaces The final new deposit amount and the total deposit amount are estimated. However, the idea of the present invention included in the fourth embodiment is to estimate the deposit new peel amount peeled from any one of the wall surface near the nozzle hole outlet, the wall surface defining the nozzle hole, and the wall surface near the nozzle hole inlet. And it is applicable also when estimating the temporary deposit new deposit amount deposited on the one wall surface, the final new deposit deposit amount, and the total deposit deposit amount.

なお、燃焼生成物新規生成量を算出するために利用される式17に「燃料中の金属濃度」がパラメータとして含まれていることから、第4実施形態が噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物から構成されていることを前提とした実施形態であることが判る。しかしながら、式17の代わりに、噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物以外の燃焼生成物から構成されていることを前提にした場合において燃焼生成物新規生成量を算出するための式が用いられてもよいし、噴孔壁面に堆積するデポジットが金属由来生成物およびそれ以外の燃焼生成物から構成されていることを前提とした場合において燃焼生成物新規生成量を算出するための式が用いられてもよい。   In addition, since “metal concentration in fuel” is included as a parameter in Equation 17 used to calculate the new amount of combustion products generated, all the deposits deposited on the wall surface of the nozzle hole in the fourth embodiment Or it turns out that it is embodiment presupposed that most are comprised from the metal origin product. However, instead of Equation 17, a new combustion product generation amount is calculated on the assumption that all or most of the deposits deposited on the wall surface of the nozzle hole are composed of combustion products other than metal-derived products. Formula may be used, and the amount of new product of combustion product is calculated on the assumption that the deposit deposited on the wall of the nozzle hole is composed of metal-derived products and other combustion products An equation for doing so may be used.

また、デポジット新規堆積量を積算し続けることによってその時々のトータルデポジット堆積量を算出することができる。しかしながら、噴孔壁面に堆積可能なデポジットの量には限界がある。そして、この噴孔壁面に堆積可能なデポジットの量の限界値(以下この限界値を「飽和デポジット堆積量」という)は、燃料噴射圧に依存する。詳細には、燃料噴射圧が高いほど飽和デポジット堆積量が少なくなる。そこで、第4実施形態において、トータルデポジット堆積量を算出する毎に燃料噴射圧に応じた飽和デポジット堆積量を算出し、算出されたトータルデポジット堆積量が飽和デポジット堆積量以上であるときにはトータルデポジット堆積量を飽和デポジット堆積量に制限するようにしてもよい。   Further, by continuously accumulating the new deposit amount, the total deposit amount at that time can be calculated. However, there is a limit to the amount of deposit that can be deposited on the wall surface of the nozzle hole. The limit value of the amount of deposit that can be deposited on the wall surface of the nozzle hole (hereinafter, this limit value is referred to as “saturated deposit accumulation amount”) depends on the fuel injection pressure. More specifically, the higher the fuel injection pressure, the smaller the saturated deposit accumulation amount. Therefore, in the fourth embodiment, every time the total deposit accumulation amount is calculated, a saturated deposit accumulation amount corresponding to the fuel injection pressure is calculated. When the calculated total deposit accumulation amount is equal to or greater than the saturated deposit accumulation amount, the total deposit accumulation is calculated. The amount may be limited to a saturated deposit accumulation amount.

次に、第4実施形態に従ったトータルデポジット堆積量の算出を実行するルーチンについて説明する。このルーチンの一例が図6に示されている。なお、このルーチンは、上記1機関サイクル毎に実行される。   Next, a routine for performing calculation of the total deposit accumulation amount according to the fourth embodiment will be described. An example of this routine is shown in FIG. This routine is executed every one engine cycle.

図6のルーチンが開始されると、ステップ400において燃料噴射圧Pin、噴孔温度Tn、金属成分濃度Cm、吸気圧Pim、および、圧縮下死点における筒内体積Vivcが取得される。次いで、ステップ401において、ステップ400で取得された燃料噴射圧Pinに基づいて飽和デポジット堆積量TXdmaxが算出される。次いで、ステップ402において、現在の燃料噴射モードが第5燃料噴射モード〜第8燃料噴射モードのいずれかの燃料噴射モードである(Mode=Post)か否かが判別される。すなわち、現在の燃料噴射モードが少なくともポスト噴射を行う燃料噴射モードであるか否かが判別される。ここで、Mode=Postであると判別されたときには、ルーチンはステップ403に進む。一方、Mode≠Postであると判別されたときには、ルーチンはステップ408に進む。   When the routine of FIG. 6 is started, in step 400, the fuel injection pressure Pin, the injection hole temperature Tn, the metal component concentration Cm, the intake pressure Pim, and the in-cylinder volume Vivc at the compression bottom dead center are acquired. Next, at step 401, the saturated deposit accumulation amount TXdmax is calculated based on the fuel injection pressure Pin acquired at step 400. Next, at step 402, it is determined whether or not the current fuel injection mode is any one of the fifth fuel injection mode to the eighth fuel injection mode (Mode = Post). That is, it is determined whether or not the current fuel injection mode is a fuel injection mode in which at least post injection is performed. If it is determined that Mode = Post, the routine proceeds to step 403. On the other hand, if it is determined that Mode ≠ Post, the routine proceeds to step 408.

ステップ402においてMode=Postであると判別され、ルーチンがステップ403に進むと、最低筒内圧噴射タイミングθmimが取得される。ルーチンがステップ403に進んだときには少なくともポスト噴射が行われる燃料噴射モードが選択されていることから、最低筒内圧噴射タイミングθmimとしてポスト噴射の実行タイミングが取得される。次いで、ステップ404において、ステップ403で取得された最低筒内圧噴射タイミングθmimに基づいて最低筒内圧時点の筒内体積V(θmim)が算出される。次いで、ステップ405において、ステップ400で取得された吸気圧Pimおよび圧縮下死点における筒内体積Vivc、ステップ404で算出された最低筒内圧時点の筒内体積V(θmim)、ならびに、ポリトロープ指数nを上式15に適用することによって最低噴射時筒内圧Pcmimが算出される。次いで、ステップ406において、ステップ400で取得された噴孔温度Tnおよび金属成分濃度Cmを上式17に適用することによって燃焼生成物新規生成量Xpが算出されると共に、ステップ400で取得された燃料噴射圧Pinを上式16に適用することによってデポジット新規剥離量Xrが算出される。次いで、ステップ406Aにおいて、ステップ406で算出された燃焼生成物新規生成量Xpおよびデポジット新規剥離量Xrを上式18に適用することによって暫定デポジット新規堆積量PXdが算出される。次いで、ステップ407において、ステップ406Aで算出された暫定デポジット新規堆積量PXdおよびステップ405で算出された最低噴射時筒内圧Pcmimを上式19に適用することによって最終的なデポジット新規堆積量Xdが算出され、ルーチンがステップ413に進む。   When it is determined in step 402 that Mode = Post and the routine proceeds to step 403, the minimum in-cylinder pressure injection timing θmim is acquired. When the routine proceeds to step 403, at least the fuel injection mode in which the post injection is performed is selected. Therefore, the execution timing of the post injection is acquired as the minimum in-cylinder pressure injection timing θmim. Next, in step 404, the in-cylinder volume V (θmim) at the time of the minimum in-cylinder pressure is calculated based on the minimum in-cylinder pressure injection timing θmim acquired in step 403. Next, at step 405, the intake pressure Pim acquired at step 400 and the in-cylinder volume Vivc at the compression bottom dead center, the in-cylinder volume V (θmim) at the time of the lowest in-cylinder pressure calculated at step 404, and the polytropic index n Is applied to the above equation 15 to calculate the lowest injection cylinder pressure Pcmim. Next, in step 406, the injection hole temperature Tn and the metal component concentration Cm acquired in step 400 are applied to the above equation 17 to calculate the new combustion product generation amount Xp, and the fuel acquired in step 400. By applying the injection pressure Pin to the above equation 16, a new deposit separation amount Xr is calculated. Next, in step 406A, the temporary new deposit amount PXd is calculated by applying the new combustion product generation amount Xp and the new deposit separation amount Xr calculated in step 406 to the above equation 18. Next, in step 407, the final new deposit amount Xd is calculated by applying the temporary deposit new deposit amount PXd calculated in step 406A and the minimum injection cylinder pressure Pcmim calculated in step 405 to the above equation 19. The routine then proceeds to step 413.

一方、ステップ402においてMode≠Postであると判別され、ルーチンがステップ408に進むと、最低筒内圧噴射タイミングθmimが取得される。ルーチンがステップ408に進んだときには少なくともポスト噴射が行われる燃料噴射モード以外の燃料噴射モードが選択されおり、第1燃料噴射モードが選択されている場合には最低筒内圧噴射タイミングθmimとしてメイン噴射の実行タイミングが取得され、第2燃料噴射モードが選択されている場合には最低筒内圧噴射タイミングθmimとしてパイロット噴射の実行タイミングが取得され、第3燃料噴射モードが選択されている場合には最低筒内圧噴射タイミングθmimとして1回目のパイロット噴射の実行タイミングが取得され、第4燃料噴射モードが選択されている場合には最低筒内圧噴射タイミングθmimとして1回目のパイロット噴射の実行タイミングが取得される。次いで、ステップ409において、ステップ408で取得された最低筒内圧噴射タイミングθmimに基づいて最低筒内圧時点の筒内体積V(θmim)が算出される。次いで、ステップ410において、ステップ400で取得された吸気圧Pimおよび圧縮下死点における筒内体積Vivc、ステップ409で算出された最低筒内圧時点の筒内体積V(θmim)、ならびに、ポリトロープ指数nを上式15に適用することによって最低噴射時筒内圧Pcmimが算出される。次いで、ステップ411において、ステップ400で取得された噴孔温度Tnおよび金属成分濃度Cmを上式17に適用することによって燃焼生成物新規生成量Xpが算出されると共に、ステップ400で取得された燃料噴射圧Pinを上式16に適用することによってデポジット新規剥離量Xrが算出される。次いで、ステップ411Aにおいて、ステップ411で算出された燃焼生成物新規生成量Xpおよびデポジット新規剥離量Xrを上式18に適用することによって暫定デポジット新規堆積量Xdが算出される。次いで、ステップ412において、ステップ411Aで算出された暫定デポジット新規堆積量PXdおよびステップ410で算出された最低噴射時筒内圧Pcmimを上式19に適用することによって最終的なデポジット新規堆積量Xdが算出され、ルーチンがステップ413に進む。   On the other hand, when it is determined in step 402 that Mode ≠ Post and the routine proceeds to step 408, the minimum in-cylinder pressure injection timing θmim is acquired. When the routine proceeds to step 408, at least a fuel injection mode other than the fuel injection mode in which post injection is performed is selected, and when the first fuel injection mode is selected, the minimum in-cylinder pressure injection timing θmim is set as the main injection mode. When the execution timing is acquired and the second fuel injection mode is selected, the execution timing of pilot injection is acquired as the minimum in-cylinder pressure injection timing θmim, and when the third fuel injection mode is selected, the minimum cylinder The execution timing of the first pilot injection is acquired as the internal pressure injection timing θmim, and when the fourth fuel injection mode is selected, the execution timing of the first pilot injection is acquired as the minimum in-cylinder pressure injection timing θmim. Next, in step 409, the in-cylinder volume V (θmim) at the time of the minimum in-cylinder pressure is calculated based on the minimum in-cylinder pressure injection timing θmim acquired in step 408. Next, at step 410, the intake pressure Pim acquired at step 400 and the in-cylinder volume Vivc at the compression bottom dead center, the in-cylinder volume V (θmim) at the time of the lowest in-cylinder pressure calculated at step 409, and the polytropic index n Is applied to the above equation 15 to calculate the lowest injection cylinder pressure Pcmim. Next, in step 411, the new combustion product generation amount Xp is calculated by applying the nozzle hole temperature Tn and the metal component concentration Cm acquired in step 400 to the above equation 17, and the fuel acquired in step 400 is calculated. By applying the injection pressure Pin to the above equation 16, a new deposit separation amount Xr is calculated. Next, in step 411A, the new temporary deposit amount Xd is calculated by applying the new combustion product generation amount Xp and the new deposit separation amount Xr calculated in step 411 to the above equation 18. Next, in step 412, the final new deposit amount Xd is calculated by applying the provisional deposit new deposit amount PXd calculated in step 411 A and the minimum in-cylinder pressure Pcmim calculated in step 410 to the above equation 19. The routine then proceeds to step 413.

ルーチンがステップ407からステップ413に進むと、ステップ407で算出されたデポジット新規堆積量Xdを上式20に適用することによってトータルデポジット堆積量TXdが算出される。一方、ルーチンがステップ412からステップ413に進むと、ステップ412で算出されたデポジット新規堆積量Xdを上式20に適用することによってトータルデポジット堆積量TXdが算出される。   When the routine proceeds from step 407 to step 413, the total new deposit amount TXd is calculated by applying the new deposit amount Xd calculated in step 407 to the above equation 20. On the other hand, when the routine proceeds from step 412 to step 413, the total new deposit amount TXd is calculated by applying the new deposit amount Xd calculated in step 412 to the above equation 20.

次いで、ステップ414において、ステップ413で算出されたトータルデポジット堆積量TXdがステップ401で算出された飽和デポジット堆積量TXdmaxよりも少ない(TXd<TXdmax)か否かが判別される。ここで、TXd<TXdmaxであると判別されたときには、ルーチンはステップ415に進む。一方、TXd≧TXdmaxであると判別されたときには、ルーチンはステップ416に進む。   Next, at step 414, it is determined whether or not the total deposit accumulation amount TXd calculated at step 413 is smaller than the saturated deposit accumulation amount TXdmax calculated at step 401 (TXd <TXdmax). Here, when it is determined that TXd <TXdmax, the routine proceeds to step 415. On the other hand, when it is determined that TXd ≧ TXdmax, the routine proceeds to step 416.

ルーチンがステップ415に進むと、ステップ413で算出されたトータルデポジット堆積量TXdがそのまま現在のトータルデポジット堆積量とされ、ルーチンが終了する。   When the routine proceeds to step 415, the total deposit accumulation amount TXd calculated at step 413 is set as the current total deposit accumulation amount as it is, and the routine is terminated.

一方、ルーチンがステップ416に進むと、ステップ401で算出された飽和デポジット堆積量TXdmaxが現在のトータルデポジット堆積量とされ、ルーチンが終了する。   On the other hand, when the routine proceeds to step 416, the saturated deposit accumulation amount TXdmax calculated in step 401 is set as the current total deposit accumulation amount, and the routine is terminated.

なお、上述した実施形態では、デポジット新規剥離量の算出に燃料噴射圧を用いているが、燃料噴射圧に代えて燃料噴射圧と密接な相関関係があるパラメータを用いるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the fuel injection pressure is used to calculate the deposit new peel amount, but a parameter having a close correlation with the fuel injection pressure may be used instead of the fuel injection pressure.

また、燃料噴射弁の燃料噴射孔内を流れる燃料に関する流量係数が異なると燃料噴射圧が一定であったとしてもデポジット剥離量が異なる。具体的には、上記流量係数が小さいほどデポジット剥離量が多い。そこで、上述した実施形態において、デポジット新規剥離量の算出または暫定デポジット新規堆積量の補正に噴射時筒内圧または最低噴射時筒内圧を考慮するのに加えて燃料噴射弁の燃料噴射孔内を流れる燃料に関する流量係数(或いは、当該流量係数と相関関係を有するパラメータ)を考慮するようにしてもよい。   Also, if the flow coefficient relating to the fuel flowing through the fuel injection hole of the fuel injection valve is different, the deposit separation amount is different even if the fuel injection pressure is constant. Specifically, the smaller the flow coefficient, the greater the amount of deposit peeling. Therefore, in the above-described embodiment, in addition to considering the in-cylinder in-cylinder pressure or the minimum in-cylinder pressure during the calculation of the new deposit separation amount or the correction of the temporary deposit new accumulation amount, the fuel flows through the fuel injection hole of the fuel injection valve. You may make it consider the flow coefficient (or parameter which has a correlation with the said flow coefficient) regarding the fuel.

また、噴孔壁面に堆積しているデポジットの厚みが異なると燃料噴射圧が一定であったとしてもデポジット剥離量が異なる。具体的には、噴孔壁面に堆積しているデポジットの厚みが厚いほどデポジット剥離量が多い。したがって、上述した実施形態において、デポジット新規剥離量の算出または暫定デポジット新規堆積量の補正に噴射時筒内圧または最低噴射時筒内圧を考慮するのに加えて噴孔壁面に堆積しているデポジットの厚み(或いは、当該厚みを代表することができるトータルデポジット堆積量)を考慮するようにしてもよい。   Further, if the deposit thickness deposited on the wall surface of the nozzle hole is different, the amount of deposit peeling is different even if the fuel injection pressure is constant. Specifically, the deposit peeling amount increases as the thickness of the deposit deposited on the wall surface of the nozzle hole increases. Therefore, in the above-described embodiment, in addition to considering the in-cylinder in-cylinder pressure or the minimum in-cylinder in-cylinder pressure for calculating the deposit new peel amount or correcting the temporary deposit new deposit amount, the deposit accumulated on the wall surface of the nozzle hole You may make it consider thickness (or the total deposit accumulation amount which can represent the said thickness).

また、デポジットを構成する金属由来生成物として、低級カルボン酸塩、炭酸塩、および、シュウ酸塩がある。これら金属由来生成物のうち炭酸塩は、その周囲の温度が或る温度以上になると分解してしまう。そこで、上述した実施形態において、トータルデポジット堆積量を算出する毎にデポジットの周囲の温度を取得し、取得された温度が所定の温度(すなわち、炭酸塩の分解温度)以上であるときにトータルデポジット堆積量のうち炭酸塩からなるデポジットの量を零としてトータルデポジット堆積量を算出するようにしてもよい。なお、上記所定の温度は、炭酸塩が分解する温度として実験等によって求められ、予め定められた温度であれば如何なる温度でもよいが、一例を挙げれば、概ね300℃である。   In addition, examples of the metal-derived product constituting the deposit include lower carboxylate, carbonate, and oxalate. Among these metal-derived products, carbonate is decomposed when the ambient temperature exceeds a certain temperature. Therefore, in the above-described embodiment, the temperature around the deposit is acquired every time the total deposit accumulation amount is calculated, and the total deposit is obtained when the acquired temperature is equal to or higher than a predetermined temperature (that is, the decomposition temperature of carbonate). The total deposit accumulation amount may be calculated by setting the deposit amount made of carbonate out of the accumulation amount to zero. The predetermined temperature is obtained as a temperature at which the carbonate is decomposed by experiments or the like, and may be any temperature as long as it is a predetermined temperature. For example, the predetermined temperature is approximately 300 ° C.

もちろん、このことを低級カルボン酸塩やシュウ酸塩に関して同様に適用してもよい。すなわち、デポジットを構成する低級カルボン酸塩が分解してしまう温度が予め判っているのであれば、上述した実施形態において、トータルデポジット堆積量を算出する毎にデポジットの周囲の温度を取得し、取得された温度が所定の温度(すなわち、低級カルボン酸塩の分解温度)以上であるときにトータルデポジット堆積量のうち低級カルボン酸塩からなるデポジットの量を零としてトータルデポジット堆積量を算出するようにしてもよい。また、取得された温度が所定の温度(すなわち、シュウ酸塩の分解温度)以上であるときにトータルデポジット堆積量のうちシュウ酸塩からなるデポジットの量を零としてトータルデポジット堆積量を算出するようにしてもよい。   Of course, this may be applied to lower carboxylates and oxalates as well. That is, if the temperature at which the lower carboxylate constituting the deposit is decomposed is known in advance, in the above-described embodiment, the temperature around the deposit is obtained and calculated every time the total deposit accumulation amount is calculated. When the deposited temperature is equal to or higher than a predetermined temperature (that is, the decomposition temperature of the lower carboxylate), the total deposit deposition amount is calculated by setting the amount of deposits composed of lower carboxylates out of the total deposit deposition amount to zero. May be. Further, when the acquired temperature is equal to or higher than a predetermined temperature (that is, the decomposition temperature of oxalate), the total deposit accumulation amount is calculated by setting the deposit amount made of oxalate out of the total deposit accumulation amount to zero. It may be.

また、上述した実施形態は、燃焼室内に燃料を直接噴射するように燃料噴射弁が配置された内燃機関に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、吸気ポート内に燃料を噴射するように燃料噴射弁が配置された内燃機関にも適用可能である。   Further, the above-described embodiment is an embodiment when the present invention is applied to an internal combustion engine in which a fuel injection valve is arranged so as to directly inject fuel into the combustion chamber. However, the present invention is also applicable to an internal combustion engine in which a fuel injection valve is disposed so as to inject fuel into the intake port.

10…内燃機関、22…燃料噴射弁、29…筒内圧センサ、34…燃料噴射孔、Pin…燃料噴射圧、Pc…噴射時筒内圧、Pcmim…最低噴射時筒内圧   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 22 ... Fuel injection valve, 29 ... In-cylinder pressure sensor, 34 ... Fuel injection hole, Pin ... Fuel injection pressure, Pc ... In-cylinder pressure at injection, Pcmim ... In-cylinder pressure at minimum injection

Claims (5)

燃料噴射弁を備えた内燃機関において、燃料噴射弁の燃料噴射孔を画成する壁面である噴孔画成壁面、該噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の入口近傍の燃料噴射弁の壁面、および、前記噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の出口近傍の燃料噴射弁の壁面の少なくとも1つから構成される噴孔壁面に堆積しているデポジットの少なくとも一部を前記噴孔壁面から剥離させる力であるデポジット剥離力に影響を与える要因を表す複数のパラメータを用いて前記噴孔壁面から剥離するデポジットの量であるデポジット剥離量を算出することによってデポジット剥離量を推定するデポジット剥離量推定装置であって、前記複数のパラメータの1つが燃料噴射弁の燃料噴射孔から噴射される燃料の圧力であり、前記複数のパラメータの別の1つが燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口周りの雰囲気の圧力であるデポジット剥離量推定装置。   In an internal combustion engine provided with a fuel injection valve, an injection hole defining wall which is a wall defining a fuel injection hole of the fuel injection valve, and a fuel near the inlet of the fuel injection hole which is a wall other than the injection hole defining wall A wall surface of the injection valve, and a wall surface other than the injection hole defining wall surface, and at least deposits deposited on the injection hole wall surface comprising at least one wall surface of the fuel injection valve near the outlet of the fuel injection hole The deposit is calculated by calculating the deposit peeling amount, which is the amount of deposit peeling from the nozzle hole wall surface, using a plurality of parameters representing factors affecting the deposit peeling force, which is a force for peeling a part from the nozzle hole wall surface. A deposit separation amount estimation device for estimating a separation amount, wherein one of the plurality of parameters is a pressure of fuel injected from a fuel injection hole of a fuel injection valve, and the plurality of parameters Another one is the deposit peeling quantity estimation apparatus is a pressure of the atmosphere around the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve. 燃料噴射弁を備えた内燃機関において、燃料噴射弁の燃料噴射孔を画成する壁面である噴孔画成壁面、該噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の入口近傍の燃料噴射弁の壁面、および、前記噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の出口近傍の燃料噴射弁の壁面の少なくとも1つから構成される噴孔壁面に堆積しているデポジットの量であるデポジット堆積量を算出することによってデポジット堆積量を推定するデポジット堆積量推定装置において、請求項1に記載のデポジット剥離量推定装置を有し、デポジットを構成するデポジット構成物質の生成量がデポジット構成物質生成量として推定されると共に前記デポジット剥離量推定装置によってデポジット剥離量が推定され、前記デポジット構成物質生成量から前記デポジット剥離量を差し引くことによってデポジット堆積量が算出されるデポジット堆積量推定装置。   In an internal combustion engine provided with a fuel injection valve, an injection hole defining wall which is a wall defining a fuel injection hole of the fuel injection valve, and a fuel near the inlet of the fuel injection hole which is a wall other than the injection hole defining wall The amount of deposits deposited on the wall surface of the injection hole that is composed of at least one of the wall surface of the injection valve and the wall surface of the fuel injection valve in the vicinity of the outlet of the fuel injection hole. A deposit accumulation amount estimation apparatus for estimating a deposit accumulation amount by calculating a deposit accumulation amount, wherein the deposit delamination amount estimation device according to claim 1 is provided, and a generated amount of a deposit constituent material constituting the deposit is a deposit. The deposit peeling amount is estimated by the deposit peeling amount estimation device, and is estimated from the deposit constituent generation amount. Deposit amount estimation device which deposit amount is calculated by subtracting the Hanareryou. 予め定められた期間中のデポジット剥離量が算出され、前記予め定められた期間中に燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合において、前記予め定められた期間中における各燃料噴射の実行時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口周りの雰囲気の圧力のうち最も低い圧力がデポジット剥離量の算出に用いられる燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口周りの雰囲気の圧力として採用される請求項1に記載のデポジット剥離量推定装置または請求項2に記載のデポジット堆積量推定装置。   In the case where the deposit peeling amount during a predetermined period is calculated and fuel injection from the fuel injection valve is executed a plurality of times during the predetermined period, each fuel injection during the predetermined period is calculated. The lowest pressure of the atmosphere around the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve at the time of execution is adopted as the pressure of the atmosphere around the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve used for calculating the deposit separation amount. The deposit peeling amount estimation apparatus according to claim 1 or the deposit accumulation amount estimation apparatus according to claim 2. 燃料噴射弁を備えた内燃機関において、燃料噴射弁の燃料噴射孔を画成する壁面である噴孔画成壁面、該噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の入口近傍の燃料噴射弁の壁面、および、前記噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の出口近傍の燃料噴射弁の壁面の少なくとも1つから構成される噴孔壁面に堆積しているデポジットの量であるデポジット堆積量を算出することによってデポジット堆積量を推定するデポジット堆積量推定装置において、デポジットを構成するデポジット構成物質として生成される物質の量がデポジット構成物質生成量として推定されると共に前記噴孔壁面から剥離するデポジットの量であるデポジット剥離量が燃料噴射弁の燃料噴射孔から噴射される燃料の圧力を用いて推定され、前記デポジット構成物質生成量から前記デポジット剥離量を差し引くことによって暫定的なデポジット堆積量が算出され、燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口周りの雰囲気の圧力を考慮して前記暫定的なデポジット堆積量を補正することによって最終的なデポジット堆積量が算出されるデポジット堆積量推定装置。   In an internal combustion engine provided with a fuel injection valve, an injection hole defining wall which is a wall defining a fuel injection hole of the fuel injection valve, and a fuel near the inlet of the fuel injection hole which is a wall other than the injection hole defining wall The amount of deposits deposited on the wall surface of the injection hole that is composed of at least one of the wall surface of the injection valve and the wall surface of the fuel injection valve in the vicinity of the outlet of the fuel injection hole. In the deposit accumulation amount estimation device for estimating the deposit accumulation amount by calculating the deposit accumulation amount, the amount of the substance generated as the deposit constituent material constituting the deposit is estimated as the deposit constituent substance generation amount and the jet A deposit peeling amount, which is the amount of deposit peeling from the hole wall surface, is estimated using the pressure of the fuel injected from the fuel injection hole of the fuel injection valve, and the deposit structure. A provisional deposit accumulation amount is calculated by subtracting the deposit peeling amount from the substance generation amount, and the provisional deposit accumulation amount is corrected in consideration of the pressure of the atmosphere around the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve. This is a deposit accumulation amount estimation device for calculating the final deposit accumulation amount. 予め定められた期間中のデポジット剥離量が算出され、前記予め定められた期間中に燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合において、前記予め定められた期間中における各燃料噴射の実行時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口周りの雰囲気の圧力のうち最も低い圧力が暫定的なデポジット堆積量の補正に用いられる燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口周りの雰囲気の圧力として採用される請求項4に記載のデポジット堆積量推定装置。   In the case where the deposit peeling amount during a predetermined period is calculated and fuel injection from the fuel injection valve is executed a plurality of times during the predetermined period, each fuel injection during the predetermined period is calculated. The lowest pressure of the atmosphere around the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve at the time of execution is adopted as the pressure of the atmosphere around the outlet of the fuel injection hole of the fuel injection valve used for the correction of the temporary deposit accumulation amount The deposit accumulation amount estimation apparatus according to claim 4.
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