JP2014238039A - Heat release rate waveform preparation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine - Google Patents

Heat release rate waveform preparation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat release rate waveform preparation device and a combustion state diagnostic device for an internal combustion engine that can highly accurately define a combustion state of fuel within a cylinder of the internal combustion engine.SOLUTION: In a diesel engine, when an ideal heat release rate waveform model is prepared relative to each reaction form of fuel injected into a cylinder, as carbon dioxide density that increases along with rise in an EGR rate is higher, reaction speed of the fuel is made lower, so as to prepare the ideal heat release rate waveform model relative to each reaction form. By smoothening and synthesizing the ideal heat release rate waveform model through filter processing, an ideal heat release rate waveform of each reaction form is prepared. By comparing the ideal heat release rate waveform of each reaction with an actual heat release rate waveform that is determined from detected cylinder pressure, whether or not an abnormality occurs is diagnosed.

Description

本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の熱発生率波形を作成する装置、および、その作成された熱発生率波形を利用して実際の燃焼状態を診断する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for creating a heat release rate waveform of an internal combustion engine such as a diesel engine, and an apparatus for diagnosing an actual combustion state using the created heat release rate waveform.

従来から周知のように、自動車用エンジン等として使用されるディーゼルエンジン(以下、単にエンジンと呼ぶ場合もある)にあっては、エンジン運転状態に応じて燃料噴射量等の各制御パラメータを補正する場合に、気筒内における燃料の反応状態(以下、燃焼状態という場合もある)を認識し、それに応じて、所望の反応状態が得られるように各制御パラメータを補正することが望ましい。   As is well known in the art, in a diesel engine (hereinafter sometimes simply referred to as an engine) used as an automobile engine or the like, each control parameter such as a fuel injection amount is corrected according to the engine operating state. In this case, it is desirable to recognize the reaction state of the fuel in the cylinder (hereinafter sometimes referred to as a combustion state) and correct each control parameter accordingly so as to obtain a desired reaction state.

このように気筒内における燃料の反応状態に応じて各制御パラメータを補正する手段の一つとして、燃焼時における熱発生率波形を求め、その熱発生率波形が理想的な波形となるように各制御パラメータを補正することが知られている(特許文献1)。   Thus, as one of the means for correcting each control parameter according to the reaction state of the fuel in the cylinder, the heat generation rate waveform at the time of combustion is obtained, and each heat generation rate waveform is set to an ideal waveform. It is known to correct control parameters (Patent Document 1).

特開2011−106334号公報JP 2011-106334 A 特開2011−89445号公報JP2011-89445A 特開2006−52676号公報JP 2006-52676 A

一般に、燃料が反応する際の熱発生率(クランク軸の単位回転角度当たりの熱発生量)は、EGR(Exhaust Gas Recirculation)の実施の有無や、EGRを実施する場合のEGR率等に応じて変化する。これは、前記熱発生率が気筒内の酸素量の影響を大きく受けるためである。   In general, the heat generation rate (heat generation amount per unit rotation angle of the crankshaft) when the fuel reacts depends on whether or not EGR (Exhaust Gas Recirculation) is performed, the EGR rate when EGR is performed, and the like. Change. This is because the heat generation rate is greatly affected by the amount of oxygen in the cylinder.

この点に鑑み、本発明の発明者は、気筒内における酸素密度に基づいて熱発生率を規定することで、理想熱発生率波形の適正化が図れることに着目した。このように理想熱発生率波形の適正化が図れることにより、この理想熱発生率波形と実際の熱発生率波形とを対比することによって燃焼状態の診断を行う場合の信頼性が高まることになる。   In view of this point, the inventors of the present invention have focused on the fact that the ideal heat generation rate waveform can be optimized by defining the heat generation rate based on the oxygen density in the cylinder. By optimizing the ideal heat generation rate waveform in this way, the reliability in diagnosing the combustion state is increased by comparing the ideal heat generation rate waveform with the actual heat generation rate waveform. .

さらに、本発明の発明者は、特に酸素密度が比較的低い状況にあっては、この酸素密度のみに従って熱発生率を規定したのでは理想熱発生率波形を適正なものにできないことに着目した。そして、気筒内における二酸化炭素の量が熱発生率に大きく影響していることを見出した。これは、二酸化炭素の存在が酸素分子と燃料粒子との邂逅率を低下させ、この二酸化炭素が燃焼阻害物質となっていることに起因するものと推測される。   Furthermore, the inventor of the present invention pays attention to the fact that the ideal heat generation rate waveform cannot be made appropriate by defining the heat generation rate only according to this oxygen density, particularly in a situation where the oxygen density is relatively low. . Then, it has been found that the amount of carbon dioxide in the cylinder greatly affects the heat generation rate. This is presumed to be due to the fact that the presence of carbon dioxide reduces the percentage of oxygen molecules and fuel particles, and this carbon dioxide is a combustion inhibitor.

なお、特許文献2および特許文献3には気筒内の二酸化炭素量が燃料の着火時期に影響を与えることについて開示されている。   Patent Document 2 and Patent Document 3 disclose that the amount of carbon dioxide in a cylinder affects the ignition timing of fuel.

しかしながら、実際に熱発生率に対する二酸化炭素の影響度合いは、気筒内の酸素密度によって異なっており、この二酸化炭素の量による熱発生率への影響を考慮する際にあっては、酸素密度による熱発生率が規定されていることが必要となる。前記各特許文献では、そのことに関する記載は一切無く、これら特許文献の技術的思想のみでは、気筒内における二酸化炭素の量と熱発生率との関係を適切に規定することはできず、その結果、理想熱発生率波形の適正化には限界がある。   However, the degree of influence of carbon dioxide on the heat generation rate actually differs depending on the oxygen density in the cylinder, and when considering the influence of the amount of carbon dioxide on the heat generation rate, It is necessary that the incidence is specified. In each of the above-mentioned patent documents, there is no description about that, and only the technical idea of these patent documents cannot properly define the relationship between the amount of carbon dioxide in the cylinder and the heat generation rate. There is a limit to the optimization of the ideal heat generation rate waveform.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の気筒内での燃料の燃焼状態を高い精度で規定することが可能な内燃機関の熱発生率波形作成装置および燃焼状態診断装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a heat release rate waveform of an internal combustion engine capable of defining the combustion state of fuel in a cylinder of the internal combustion engine with high accuracy. An object of the present invention is to provide a creation device and a combustion state diagnosis device.

−発明の解決原理−
前記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、熱発生率波形を規定するパラメータとして、酸素密度に加えて二酸化炭素量を適用し、この二酸化炭素量に応じて熱発生率を規定することで、理想熱発生率波形の適正化が図れるようにしている。
-Solution principle of the invention-
The solution principle of the present invention taken in order to achieve the above object is to apply the amount of carbon dioxide in addition to the oxygen density as a parameter for defining the heat generation rate waveform, and the heat generation rate according to the amount of carbon dioxide. By defining this, the ideal heat generation rate waveform can be optimized.

−解決手段−
具体的に、本発明は、燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料の燃焼を行う内燃機関における燃料の反応の熱発生率波形を作成する装置を対象とする。この熱発生率波形作成装置に対し、前記燃料噴射弁から噴射された燃料の反応の理想熱発生率波形を作成するに際し、気筒内の酸素密度に基づいて規定された基準熱発生率を、気筒内の二酸化炭素量に応じて補正することによって理想熱発生率を算出する構成としている。
-Solution-
Specifically, the present invention is directed to an apparatus that creates a heat release rate waveform of a fuel reaction in an internal combustion engine that burns fuel injected into a cylinder from a fuel injection valve. When creating the ideal heat generation rate waveform of the reaction of the fuel injected from the fuel injection valve to the heat generation rate waveform generating device, the reference heat generation rate defined based on the oxygen density in the cylinder is It is set as the structure which calculates an ideal heat release rate by correct | amending according to the amount of carbon dioxide in the inside.

なお、ここでいう「理想熱発生率波形」とは、指令噴射量に応じた燃料噴射量、指令噴射圧力に応じた燃料噴射圧力、指令噴射期間に応じた燃料噴射期間が確保された状態であって、燃焼効率が十分に高い場合を想定した理論上得られるべき熱発生率波形をいう。   The “ideal heat generation rate waveform” here refers to a state in which a fuel injection amount corresponding to the command injection amount, a fuel injection pressure corresponding to the command injection pressure, and a fuel injection period corresponding to the command injection period are secured. It is a heat generation rate waveform that should be theoretically obtained assuming that the combustion efficiency is sufficiently high.

前記特定事項により、気筒内の酸素密度に基づいて規定された基準熱発生率を、気筒内の二酸化炭素量に応じて補正することによって理想熱発生率を算出し、この理想熱発生率に基づいて理想熱発生率波形を作成する。つまり、本解決手段では、酸素密度のみでは十分な精度を得ることができなかった理想熱発生率を、反応の阻害要因となる気筒内の二酸化炭素量に応じて補正することによって精度を高め、この補正後の理想熱発生率に基づいて理想熱発生率波形を作成するようにしている。これにより、適正な理想熱発生率波形を作成することができる。   Based on the specific matter, the ideal heat generation rate is calculated by correcting the reference heat generation rate defined based on the oxygen density in the cylinder according to the amount of carbon dioxide in the cylinder, and based on this ideal heat generation rate. To create an ideal heat release rate waveform. That is, in the present solution, the accuracy is improved by correcting the ideal heat generation rate, which could not be obtained with sufficient accuracy only by the oxygen density, according to the amount of carbon dioxide in the cylinder, which becomes a reaction inhibiting factor, An ideal heat generation rate waveform is created based on the corrected ideal heat generation rate. Thereby, an appropriate ideal heat release rate waveform can be created.

なお、本発明でいう「理想熱発生率波形の作成」は、実際に理想熱発生率波形を描くものには限定されず、例えば理想熱発生率波形の作成が可能な程度まで、クランク軸の単位回転角度毎の熱発生量が規定された状態となっていることも含まれる概念である。   The “creation of the ideal heat generation rate waveform” in the present invention is not limited to the one that actually draws the ideal heat generation rate waveform. It is a concept that includes a state in which the heat generation amount for each unit rotation angle is defined.

具体的には、前記気筒内の酸素密度に基づいて規定された理想熱発生率波形の反応勾配を、前記気筒内の二酸化炭素量および筒内容積から求められた二酸化炭素密度に応じて補正することによって理想熱発生率波形を作成する構成としている。   Specifically, the reaction gradient of the ideal heat release rate waveform defined based on the oxygen density in the cylinder is corrected according to the carbon dioxide density obtained from the amount of carbon dioxide in the cylinder and the cylinder volume. Thus, an ideal heat generation rate waveform is created.

この場合、前記二酸化炭素密度が高いほど理想熱発生率波形の反応勾配を小さくして前記理想熱発生率波形を作成するようにしている。   In this case, the ideal heat generation rate waveform is created by decreasing the reaction gradient of the ideal heat generation rate waveform as the carbon dioxide density increases.

二酸化炭素密度が高いほど酸素分子と燃料粒子との邂逅率は低下する傾向にある。つまり、気筒内での反応の進み度合いが小さくなる。このため二酸化炭素密度が高いほど理想熱発生率波形の反応勾配を小さくして理想熱発生率波形を作成するようにしている。このため、理想熱発生率波形を特定する波形構成要素である反応勾配を高い精度で規定することができ、適正な理想熱発生率波形を作成することが可能になる。   The higher the carbon dioxide density, the lower the percentage of oxygen molecules and fuel particles. That is, the degree of progress of the reaction in the cylinder is reduced. Therefore, the higher the carbon dioxide density is, the smaller the reaction gradient of the ideal heat generation rate waveform is made to create the ideal heat generation rate waveform. For this reason, the reaction gradient, which is a waveform component specifying the ideal heat generation rate waveform, can be defined with high accuracy, and an appropriate ideal heat generation rate waveform can be created.

また、燃料の反応速度に対する二酸化炭素密度の影響度合いは酸素密度によって異なる。具体的に、前記二酸化炭素密度が高いほど燃料の反応速度を低くし、前記気筒内の酸素密度が低いほど、二酸化炭素密度による燃料の反応速度への影響度合いを大きくして前記理想熱発生率波形を作成するようにしている。   In addition, the degree of influence of the carbon dioxide density on the fuel reaction rate varies depending on the oxygen density. Specifically, the higher the carbon dioxide density, the lower the reaction rate of the fuel, and the lower the oxygen density in the cylinder, the greater the degree of influence of the carbon dioxide density on the reaction rate of the fuel. A waveform is created.

EGR率の上昇等に伴って気筒内の二酸化炭素密度が高くなっていく場合、気筒内の酸素量の一部が二酸化炭素量に置き換わることになり、酸素量の減少分だけ二酸化炭素量が増加することになる。つまり、総ガス量に対する酸素量と二酸化炭素量との合算量の比率は一定に維持されながらも酸素量に対する二酸化炭素量の比率は大きくなっていく。このため、気筒内の酸素密度が低くなっていくに従って二酸化炭素密度は高くなっていく。この場合に、気筒内の酸素密度が低いほど、二酸化炭素の存在による前記邂逅率(酸素分子と燃料粒子との邂逅率)の低下は著しくなるため、二酸化炭素密度による燃料の反応速度への影響度合いは大きくなり、二酸化炭素密度の上昇に伴う反応速度の低下割合は大きくなっていく。このように、酸素密度および二酸化炭素密度それぞれに応じて燃料の反応速度を規定することにより、適正な理想熱発生率波形を作成することが可能になる。   If the carbon dioxide density in the cylinder increases as the EGR rate rises, etc., part of the oxygen amount in the cylinder will be replaced by the amount of carbon dioxide, and the amount of carbon dioxide will increase by the amount of decrease in the oxygen amount. Will do. That is, the ratio of the amount of carbon dioxide to the amount of oxygen increases while the ratio of the combined amount of oxygen and carbon dioxide to the total amount of gas is maintained constant. For this reason, the carbon dioxide density increases as the oxygen density in the cylinder decreases. In this case, the lower the oxygen density in the cylinder, the more the decrease in the soot rate (the soot rate between oxygen molecules and fuel particles) due to the presence of carbon dioxide, so the influence of the carbon dioxide density on the fuel reaction rate. The rate increases and the rate of decrease in reaction rate with increasing carbon dioxide density increases. Thus, by defining the fuel reaction rate according to the oxygen density and the carbon dioxide density, it is possible to create an appropriate ideal heat generation rate waveform.

前記理想熱発生率を算出するためのパラメータは、気筒内における混合気の状態が均一である場合と、気筒内における混合気の状態が不均一である場合とで異ならせるようにしている。具体的に、気筒内における混合気の状態が均一である場合には、気筒内の酸素密度、酸素過剰率、二酸化炭素密度に基づいて理想熱発生率を算出する。一方、気筒内における混合気の状態が不均一である場合には、気筒内の酸素密度、酸素過剰率、二酸化炭素密度、燃料密度に基づいて理想熱発生率を算出するようにしている。   The parameter for calculating the ideal heat generation rate is made different between when the state of the air-fuel mixture in the cylinder is uniform and when the state of the air-fuel mixture in the cylinder is non-uniform. Specifically, when the state of the air-fuel mixture in the cylinder is uniform, the ideal heat generation rate is calculated based on the oxygen density, oxygen excess rate, and carbon dioxide density in the cylinder. On the other hand, when the state of the air-fuel mixture in the cylinder is not uniform, the ideal heat generation rate is calculated based on the oxygen density, oxygen excess rate, carbon dioxide density, and fuel density in the cylinder.

気筒内における混合気の状態が均一である場合には、気筒内の全体に亘って燃料密度が略均一であるため、この燃料密度を考慮することなく、気筒内全体の酸素過剰率に従って理想熱発生率を算出することが可能である。これに対し、気筒内における混合気の状態が不均一である場合には、気筒内の各燃焼場における燃料密度が異なっている可能性があるため、各燃焼場(気筒内の領域)毎の燃料密度を考慮し、これら燃焼場毎に理想熱発生率を算出することが必要になる。このように、気筒内における混合気の状態が均一であるか否かによって理想熱発生率を算出するためのパラメータを異ならせることで混合気の状態に応じた理想熱発生率を適切に得ることが可能になる。   When the air-fuel mixture in the cylinder is uniform, the fuel density is substantially uniform throughout the cylinder. Therefore, without considering this fuel density, the ideal heat according to the oxygen excess rate throughout the cylinder. It is possible to calculate the incidence. On the other hand, when the state of the air-fuel mixture in the cylinder is not uniform, the fuel density in each combustion field in the cylinder may be different, so that each combustion field (region in the cylinder) is different. It is necessary to calculate the ideal heat generation rate for each combustion field in consideration of the fuel density. Thus, the ideal heat generation rate corresponding to the state of the air-fuel mixture can be appropriately obtained by varying the parameter for calculating the ideal heat generation rate depending on whether the state of the air-fuel mixture in the cylinder is uniform or not. Is possible.

前記二酸化炭素密度を求めるタイミングとして具体的にはピストンが圧縮上死点に達したタイミングに設定している。   Specifically, the timing for obtaining the carbon dioxide density is set to the timing at which the piston reaches compression top dead center.

この場合、気筒内(特にピストンの頂面にキャビティを有するものにあってはキャビティ外領域)の容積(圧縮端容積)が予め決定されているため、二酸化炭素密度の算出が簡素化でき、また、その信頼性も高まることになる。その結果、二酸化炭素密度を高い精度で算出することができて、理想熱発生率波形の適正化を図ることができる。   In this case, since the volume (compression end volume) in the cylinder (particularly in the case of a piston having a cavity on the top surface) is determined in advance, the calculation of the carbon dioxide density can be simplified. The reliability will be increased. As a result, the carbon dioxide density can be calculated with high accuracy, and the ideal heat generation rate waveform can be optimized.

前記理想熱発生率波形の具体的な作成手法として、前記気筒内を、ピストンに設けられたキャビティの内部領域とキャビティの外部領域とに分割し、これらキャビティの内部領域およびキャビティの外部領域それぞれにおける燃料の反応の理想熱発生率波形を作成して、これら各領域それぞれの理想熱発生率波形を合成することによって気筒内全体を対象とする理想熱発生率波形を作成する構成としている。   As a specific method for creating the ideal heat generation rate waveform, the inside of the cylinder is divided into an internal region of a cavity provided in the piston and an external region of the cavity, and the internal region of the cavity and the external region of the cavity are respectively divided. The ideal heat generation rate waveform of the fuel reaction is created, and the ideal heat generation rate waveform for each of these regions is synthesized to create an ideal heat generation rate waveform for the entire cylinder.

これにより、作成された気筒内全体を対象とする理想熱発生率波形に高い信頼性が得られることになる。   As a result, high reliability can be obtained in the ideal heat generation rate waveform for the entire created cylinder.

また、前記理想熱発生率波形の作成手順としては、前記燃料の各反応の開始時期を基点として、反応速度を斜辺の勾配、反応量を面積、反応期間を底辺の長さとする三角形で成る理想熱発生率波形モデルを作成し、各反応の理想熱発生率波形モデルをフィルタ処理によって円滑化することで作成される。   In addition, the ideal heat release rate waveform is created by using an ideal triangle consisting of a starting point of each reaction of the fuel, a reaction rate as a slope, a reaction amount as an area, and a reaction period as a base length. It is created by creating a heat release rate waveform model and smoothing the ideal heat release rate waveform model of each reaction by filtering.

このように三角形に近似させた熱発生率波形モデルを作成し、この熱発生率波形モデルを利用して理想熱発生率波形を作成することにより、その作成のための演算処理の簡素化を図ることができ、ECU等の演算手段への負荷の軽減を図ることができる。   By creating a heat release rate waveform model that approximates a triangle in this way and creating an ideal heat release rate waveform using this heat release rate waveform model, the calculation process for the creation is simplified. It is possible to reduce the load on the calculation means such as the ECU.

前述した内燃機関の熱発生率波形作成装置によって求められた理想熱発生率波形を利用して燃焼状態を診断する装置として具体的には以下の構成が挙げられる。つまり、前記理想熱発生率波形と、気筒内で実際に燃料が反応した際の実熱発生率波形とを比較し、理想熱発生率波形に対する実熱発生率波形の乖離が所定量以上となっている場合に、燃料の反応に異常が生じていると診断する構成とするものである。   Specific examples of the apparatus for diagnosing the combustion state using the ideal heat generation rate waveform obtained by the above-described heat generation rate waveform generating apparatus for an internal combustion engine include the following configuration. That is, the ideal heat generation rate waveform is compared with the actual heat generation rate waveform when the fuel actually reacts in the cylinder, and the deviation of the actual heat generation rate waveform from the ideal heat generation rate waveform becomes a predetermined amount or more. In this case, it is configured to diagnose that an abnormality has occurred in the fuel reaction.

ここでいう「反応の異常」とは、内燃機関の運転に支障を来す程度の反応異常(機器の故障など)に限らず、内燃機関の制御パラメータの補正(または学習)が可能な(例えば排気エミッションや燃焼音を規制の範囲内に抑えるための補正が可能な)程度に、熱発生率波形に乖離が生じている場合も含むものである。   The “reaction abnormality” herein is not limited to a reaction abnormality (such as equipment failure) that hinders the operation of the internal combustion engine, but can correct (or learn) the control parameters of the internal combustion engine (for example, This includes the case where there is a deviation in the heat generation rate waveform to such an extent that correction can be made to keep exhaust emission and combustion noise within the limits of regulation.

この特定事項により、燃料の反応(反応形態)において、実熱発生率波形が理想熱発生率波形から所定量以上乖離している場合には、その反応に異常が生じていると診断することになる。例えば複数の反応それぞれに対して診断を行う場合、燃料の各反応それぞれは、特性(反応開始温度や反応速度等)が互いに異なっているため、それぞれの理想的な特性と、実際に得られた(実測された)実熱発生率波形の特性とを比較することにより、異常が生じている反応の特定を高い精度で行うことができる。このため、診断精度の向上を図ることができる。そして、異常であると診断された反応形態に対して改善策(例えば内燃機関の制御パラメータの補正)を講じることにより、異常であると診断された反応形態に適した制御パラメータを選択し、その制御パラメータを補正することができる。このため、内燃機関の制御性を大幅に改善することができる。   By this specific matter, when the actual heat generation rate waveform deviates from the ideal heat generation rate waveform by a predetermined amount or more in the fuel reaction (reaction form), it is diagnosed that the reaction is abnormal. Become. For example, when diagnosis is performed for each of a plurality of reactions, the characteristics (reaction start temperature, reaction rate, etc.) of each fuel reaction are different from each other. By comparing the characteristics of the actual heat release rate waveform (measured), it is possible to identify the reaction in which an abnormality has occurred with high accuracy. For this reason, improvement of diagnostic accuracy can be aimed at. Then, by taking improvement measures (for example, correction of control parameters of the internal combustion engine) for the reaction form diagnosed as abnormal, a control parameter suitable for the reaction form diagnosed as abnormal is selected, The control parameter can be corrected. For this reason, the controllability of the internal combustion engine can be greatly improved.

前記反応に異常が生じていると診断された場合の具体的な動作としては以下のものが挙げられる。つまり、前記理想熱発生率波形に対する実熱発生率波形の乖離が所定の異常判定乖離量以上となっている反応が存在しており、その反応に異常が生じていると診断された際において、理想熱発生率波形に対する実熱発生率波形の乖離が所定の補正可能乖離量以下である場合には、内燃機関の制御パラメータの補正を行って前記乖離を前記異常判定乖離量未満にする制御を行う一方、理想熱発生率波形に対する実熱発生率波形の乖離が前記補正可能乖離量を超えている場合には、内燃機関に故障が生じていると診断する構成となっている。   Specific operations when it is diagnosed that an abnormality has occurred in the reaction include the following. That is, when there is a reaction in which the deviation of the actual heat generation rate waveform with respect to the ideal heat generation rate waveform is equal to or greater than a predetermined abnormality determination deviation amount, and when it is diagnosed that the reaction is abnormal, When the deviation of the actual heat generation rate waveform from the ideal heat generation rate waveform is equal to or less than a predetermined correctable deviation amount, the control parameter of the internal combustion engine is corrected so that the deviation is less than the abnormality determination deviation amount. On the other hand, when the deviation of the actual heat generation rate waveform from the ideal heat generation rate waveform exceeds the correctable deviation amount, the internal combustion engine is diagnosed as having a failure.

このように、反応に異常が生じていると診断された場合において、その異常が解消可能であるか否かを、前記理想熱発生率波形に対する実熱発生率波形の乖離量に基づいて判断するようにしている。このため、制御パラメータの補正によって正常な反応状態が得られる状態と、部品交換などのメンテナンスが必要な状態とを正確に判別することが可能となる。   In this way, when it is diagnosed that an abnormality has occurred in the reaction, whether or not the abnormality can be resolved is determined based on the deviation amount of the actual heat generation rate waveform from the ideal heat generation rate waveform. I am doing so. For this reason, it is possible to accurately discriminate between a state in which a normal reaction state is obtained by correcting the control parameter and a state in which maintenance such as component replacement is required.

なお、内燃機関の制御パラメータの補正を行って前記乖離を前記異常判定乖離量未満にする制御を行う場合の制御パラメータとしては、気筒内の酸素量や二酸化炭素量や燃料量が挙げられる。気筒内の酸素量は酸素密度によって決定され、EGR率や吸気の過給率等によって調整が可能である。また、気筒内の二酸化炭素量は二酸化炭素密度によって決定され、EGR率等によって調整が可能である。さらに、気筒内の燃料量は燃料密度によって決定され、燃料噴射時期や燃料噴射圧力や燃料噴射量によって調整が可能である。一方、内燃機関に故障が生じていると診断する場合の一例としては、実熱発生率波形の乖離が補正可能乖離量を超えている場合であり、この場合には、内燃機関の制御パラメータの補正量が所定のガード値を超えることになるので、これによって内燃機関に故障が生じていると診断することが可能である。具体的には、気筒内温度、酸素密度、燃料密度それぞれに下限値を予め設定しておき、これら気筒内温度、酸素密度、燃料密度の何れかがその下限値を下回っている場合や、二酸化炭素密度の上限値を予め設定しておき、この二酸化炭素密度がその上限値を上回っている場合には、内燃機関の制御パラメータの補正量が所定のガード値を超えるとして、内燃機関に故障が生じていると診断することになる。   In addition, as a control parameter when correcting the control parameter of the internal combustion engine so that the deviation is less than the abnormality determination deviation amount, an oxygen amount, a carbon dioxide amount, and a fuel amount in the cylinder are exemplified. The amount of oxygen in the cylinder is determined by the oxygen density and can be adjusted by the EGR rate, the intake air supercharging rate, and the like. The amount of carbon dioxide in the cylinder is determined by the carbon dioxide density and can be adjusted by the EGR rate or the like. Further, the amount of fuel in the cylinder is determined by the fuel density, and can be adjusted by the fuel injection timing, the fuel injection pressure, and the fuel injection amount. On the other hand, an example of diagnosing that a failure has occurred in the internal combustion engine is a case where the deviation of the actual heat generation rate waveform exceeds the correctable deviation amount. In this case, the control parameter of the internal combustion engine Since the correction amount exceeds a predetermined guard value, it is possible to diagnose that a failure has occurred in the internal combustion engine. Specifically, lower limit values are set in advance for the in-cylinder temperature, oxygen density, and fuel density, respectively, and when any of these in-cylinder temperature, oxygen density, or fuel density is below the lower limit value, If the upper limit value of the carbon density is set in advance, and the carbon dioxide density exceeds the upper limit value, it is determined that the correction amount of the control parameter of the internal combustion engine exceeds a predetermined guard value, and the internal combustion engine has failed. It will be diagnosed as occurring.

前記内燃機関の燃焼状態診断装置の使用形態として具体的には、車両への実装または実験装置への搭載が挙げられる。   Specifically, the usage state of the combustion state diagnosis device for the internal combustion engine includes mounting on a vehicle or mounting on an experimental device.

本発明では、気筒内の酸素密度に基づいて規定された基準熱発生率を、気筒内の二酸化炭素量に応じて補正することによって理想熱発生率を算出するようにしたことにより、理想熱発生率波形に高い信頼性を得ることが可能になる。また、この理想熱発生率波形を利用して燃焼状態の異常診断を行うようにした場合には、診断精度の向上を図ることができる。   In the present invention, the ideal heat generation rate is calculated by correcting the reference heat generation rate defined based on the oxygen density in the cylinder according to the amount of carbon dioxide in the cylinder. It becomes possible to obtain high reliability in the rate waveform. Further, when the abnormality diagnosis of the combustion state is performed using the ideal heat generation rate waveform, the diagnosis accuracy can be improved.

実施形態に係るディーゼルエンジンおよびその制御系統の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the diesel engine which concerns on embodiment, and its control system. ディーゼルエンジンの燃焼室およびその周辺部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the combustion chamber of a diesel engine, and its peripheral part. ECU等の制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of control systems, such as ECU. 燃焼室内での燃焼形態の概略を説明するための吸排気系および燃焼室の模式図である。It is a schematic diagram of the intake / exhaust system and the combustion chamber for explaining the outline of the combustion mode in the combustion chamber. メイン噴射実行時における燃焼室およびその周辺部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a combustion chamber at the time of main injection execution, and its peripheral part. メイン噴射実行時における燃焼室の平面図である。It is a top view of a combustion chamber at the time of main injection execution. 噴射燃料の略全量がキャビティ内領域に向けて噴射される状態を示す燃焼室周辺の模式図であって、図7(a)はピストンが圧縮上死点に向かって移動する圧縮行程での燃料噴射時を、図7(b)はピストンが下死点に向かって移動する膨張行程での燃料噴射時をそれぞれ示す図である。FIG. 7A is a schematic diagram around the combustion chamber showing a state in which substantially the entire amount of injected fuel is injected toward the cavity inner region, and FIG. 7A shows the fuel in the compression stroke in which the piston moves toward the compression top dead center. FIG. 7B is a diagram showing the time of fuel injection during the expansion stroke in which the piston moves toward the bottom dead center. 噴射燃料の略全量がキャビティ外領域に向けて噴射される状態を示す燃焼室周辺の模式図であって、図8(a)はピストンが圧縮上死点に向かって移動する圧縮行程での燃料噴射時を、図8(b)はピストンが下死点に向かって移動する膨張行程での燃料噴射時をそれぞれ示す図である。FIG. 8A is a schematic diagram of the vicinity of the combustion chamber showing a state in which substantially the entire amount of injected fuel is injected toward the region outside the cavity, and FIG. 8A shows the fuel in the compression stroke in which the piston moves toward the compression top dead center. FIG. 8B is a diagram showing the time of fuel injection during the expansion stroke in which the piston moves toward the bottom dead center. 噴射燃料の一部がキャビティ内領域に向けて噴射され、他がキャビティ外領域に向けて噴射される状態を示す燃焼室周辺の模式図であって、図9(a)はピストンが圧縮上死点に向かって移動する圧縮行程での燃料噴射時を、図9(b)はピストンが下死点に向かって移動する膨張行程での燃料噴射時をそれぞれ示す図である。FIG. 9A is a schematic diagram of the periphery of the combustion chamber showing a state in which a part of the injected fuel is injected toward the area inside the cavity and the other is injected toward the area outside the cavity. FIG. FIG. 9B is a view showing the time of fuel injection in the expansion stroke in which the piston moves toward the bottom dead center, respectively, during the fuel injection in the compression stroke that moves toward the point. クランク角度位置とキャビティ内燃料分配率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a crank angle position and the fuel distribution rate in a cavity. キャビティ内燃料分配率の算出手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation method of the fuel distribution rate in a cavity. EGR率の変化に対する気筒内ガス中のN2、O2、CO2の各量の変化の一例を示す図である。It is a diagram showing an example of change in each amount of cylinder N 2 in the gas, O 2, CO 2 with respect to the change in the EGR rate. 気筒内における二酸化炭素密度が互いに異なる熱発生率波形の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the heat release rate waveform from which the carbon dioxide density in a cylinder differs mutually. 燃焼状態診断および制御パラメータ補正の手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure of a combustion state diagnosis and control parameter correction | amendment. 回転速度補正係数マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a rotational speed correction coefficient map. 二酸化炭素密度に応じた勾配補正係数を抽出するための勾配補正係数マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the gradient correction coefficient map for extracting the gradient correction coefficient according to a carbon dioxide density. 理想熱発生率波形モデルを示し、図17(a)は理想熱発生率波形モデルが二等辺三角形である場合を、図17(b)は理想熱発生率波形モデルが不等辺三角形である場合をそれぞれ示す図である。17A shows an ideal heat generation rate waveform model. FIG. 17A shows a case where the ideal heat generation rate waveform model is an isosceles triangle, and FIG. 17B shows a case where the ideal heat generation rate waveform model is an unequal triangle. FIG. 図18(a)は、インジェクタから燃料噴射が行われた場合における経過時間と気筒内への燃料供給量との関係を示し、図18(b)は、各噴射期間で噴射された燃料の反応量を示す図である。18A shows the relationship between the elapsed time and the amount of fuel supplied into the cylinder when fuel is injected from the injector, and FIG. 18B shows the reaction of the fuel injected in each injection period. It is a figure which shows quantity. キャビティ外領域に1回の燃料噴射が行われた場合の各反応形態における理想熱発生率波形モデルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the ideal heat release rate waveform model in each reaction form when one fuel injection is performed to the area | region outside a cavity. 図19の理想熱発生率波形モデルをフィルタ処理によって円滑化して得られた各波形を合成することにより作成された理想熱発生率波形を示す図である。It is a figure which shows the ideal heat release rate waveform produced by synthesize | combining each waveform obtained by smoothing the ideal heat release rate waveform model of FIG. 19 by a filter process. キャビティ内領域に1回の燃料噴射が行われた場合の各反応形態における理想熱発生率波形モデルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the ideal heat release rate waveform model in each reaction form when one fuel injection is performed to the area | region in a cavity. 図21の理想熱発生率波形モデルをフィルタ処理によって円滑化して得られた各波形を合成することにより作成された理想熱発生率波形を示す図である。It is a figure which shows the ideal heat release rate waveform produced by synthesize | combining each waveform obtained by smoothing the ideal heat release rate waveform model of FIG. 21 by a filter process. キャビティ外領域を対象とした理想熱発生率波形とキャビティ内領域を対象とした理想熱発生率波形とを合成することにより作成された筒内全体を対象とした理想熱発生率波形を示す図である。This figure shows the ideal heat release rate waveform for the entire cylinder created by combining the ideal heat release rate waveform for the region outside the cavity and the ideal heat release rate waveform for the region inside the cavity. is there. 理想熱発生率波形(実線)および実熱発生率波形(破線および一点鎖線)の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an ideal heat release rate waveform (solid line) and an actual heat release rate waveform (a broken line and a dashed-dotted line). 図25(a)はエンジン回転数が変化した場合における酸素過剰率とスモーク発生量との関係を示し、図25(b)は二酸化炭素密度が変化した場合における酸素過剰率とスモーク発生量との関係を示す図である。FIG. 25A shows the relationship between the oxygen excess rate and the amount of smoke generated when the engine speed changes, and FIG. 25B shows the relationship between the oxygen excess rate and the amount of smoke generated when the carbon dioxide density changes. It is a figure which shows a relationship.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒(例えば直列4気筒)ディーゼルエンジン(圧縮自着火式内燃機関)に、本発明に係る燃焼状態診断装置を搭載した場合について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the combustion state diagnosis device according to the present invention is mounted on a common rail in-cylinder direct injection multi-cylinder (for example, in-line 4-cylinder) diesel engine (compression self-ignition internal combustion engine) mounted on an automobile. explain.

−エンジンの構成−
図1は本実施形態に係るディーゼルエンジン1(以下、単にエンジンという)およびその制御系統の概略構成図である。
-Engine configuration-
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a diesel engine 1 (hereinafter simply referred to as an engine) and its control system according to the present embodiment.

この図1に示すように、本実施形態に係るエンジン1は、燃料供給系2、燃焼室3、吸気系6、排気系7等を主要部とするディーゼルエンジンシステムとして構成されている。   As shown in FIG. 1, the engine 1 according to this embodiment is configured as a diesel engine system having a fuel supply system 2, a combustion chamber 3, an intake system 6, an exhaust system 7 and the like as main parts.

燃料供給系2は、サプライポンプ21、コモンレール22、インジェクタ(燃料噴射弁)23、機関燃料通路27等を備えている。   The fuel supply system 2 includes a supply pump 21, a common rail 22, an injector (fuel injection valve) 23, an engine fuel passage 27, and the like.

前記サプライポンプ21は、燃料タンクから汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路27を介してコモンレール22に供給する。コモンレール22は、高圧燃料を所定圧力に保持(蓄圧)する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各インジェクタ23,23,…に分配する。インジェクタ23は、内部に圧電素子(ピエゾ素子)を備えたピエゾインジェクタである。   The supply pump 21 raises the fuel pumped from the fuel tank to a high pressure and then supplies the fuel to the common rail 22 via the engine fuel passage 27. The common rail 22 has a function as a pressure accumulation chamber that holds (accumulates) high pressure fuel at a predetermined pressure, and distributes the accumulated fuel to the injectors 23, 23,. The injector 23 is a piezo injector provided with a piezoelectric element (piezo element) inside.

吸気系6は、シリンダヘッド15(図2参照)に形成された吸気ポート15aに接続される吸気マニホールド63を備え、この吸気マニホールド63に吸気管64が接続されている。また、この吸気系6には、上流側から順にエアクリーナ65、エアフローメータ43、吸気絞り弁(ディーゼルスロットル)62が配設されている。   The intake system 6 includes an intake manifold 63 connected to an intake port 15 a formed in the cylinder head 15 (see FIG. 2), and an intake pipe 64 is connected to the intake manifold 63. The intake system 6 is provided with an air cleaner 65, an air flow meter 43, and an intake throttle valve (diesel throttle) 62 in order from the upstream side.

排気系7は、シリンダヘッド15に形成された排気ポート71に接続される排気マニホールド72を備え、この排気マニホールド72に対して、排気管73が接続されている。また、この排気系7には排気浄化ユニット77が配設されている。この排気浄化ユニット77には、NOx吸蔵還元型触媒としてのNSR(NOx Storage Reduction)触媒75およびDPF(Diesel Paticulate Filter)76が備えられている。   The exhaust system 7 includes an exhaust manifold 72 connected to an exhaust port 71 formed in the cylinder head 15, and an exhaust pipe 73 is connected to the exhaust manifold 72. The exhaust system 7 is provided with an exhaust purification unit 77. The exhaust purification unit 77 is provided with an NSR (NOx Storage Reduction) catalyst 75 and a DPF (Diesel Particle Filter) 76 as NOx occlusion reduction type catalysts.

図2に示すように、シリンダブロック11には、各気筒(4気筒)毎にシリンダボア12が形成されており、各シリンダボア12の内部にはピストン13が上下方向に摺動可能に収容されている。   As shown in FIG. 2, the cylinder block 11 is formed with a cylinder bore 12 for each cylinder (four cylinders), and a piston 13 is accommodated in each cylinder bore 12 so as to be slidable in the vertical direction. .

ピストン13の頂面13aの上側には燃焼室3が形成されている。つまり、この燃焼室3は、シリンダブロック11の上部に取り付けられたシリンダヘッド15の下面と、シリンダボア12の内壁面と、ピストン13の頂面13aとにより区画形成されている。そして、ピストン13の頂面13aの略中央部には、キャビティ(凹陥部)13bが凹設されており、このキャビティ13bも燃焼室3の一部を構成している。   A combustion chamber 3 is formed above the top surface 13 a of the piston 13. That is, the combustion chamber 3 is defined by the lower surface of the cylinder head 15 attached to the upper portion of the cylinder block 11, the inner wall surface of the cylinder bore 12, and the top surface 13 a of the piston 13. A cavity (concave portion) 13 b is formed in a substantially central portion of the top surface 13 a of the piston 13, and this cavity 13 b also constitutes a part of the combustion chamber 3.

このキャビティ13bの形状としては、その中央部分(シリンダ中心線P上)では凹陥寸法が小さく、外周側に向かうに従って凹陥寸法が大きくなっている。   As the shape of the cavity 13b, the concave dimension is small in the central portion (on the cylinder center line P), and the concave dimension is increased toward the outer peripheral side.

前記ピストン13は、コネクティングロッド18によってエンジン出力軸であるクランクシャフトに連結されている。また、燃焼室3に向けてグロープラグ19が配設されている。   The piston 13 is connected to a crankshaft that is an engine output shaft by a connecting rod 18. Further, a glow plug 19 is disposed toward the combustion chamber 3.

前記シリンダヘッド15には、吸気ポート15aを開閉する吸気バルブ16および排気ポート71を開閉する排気バルブ17が配設されている。   The cylinder head 15 is provided with an intake valve 16 for opening and closing an intake port 15a and an exhaust valve 17 for opening and closing an exhaust port 71.

さらに、図1に示す如く、このエンジン1には、過給機(ターボチャージャ)5が設けられている。このターボチャージャ5は、タービンシャフト51を介して連結されたタービンホイール52およびコンプレッサホイール53を備えている。本実施形態におけるターボチャージャ5は、可変ノズル式ターボチャージャであって、タービンホイール52側に可変ノズルベーン機構(図示省略)が設けられている。   Further, as shown in FIG. 1, the engine 1 is provided with a supercharger (turbocharger) 5. The turbocharger 5 includes a turbine wheel 52 and a compressor wheel 53 that are connected via a turbine shaft 51. The turbocharger 5 in the present embodiment is a variable nozzle type turbocharger, and a variable nozzle vane mechanism (not shown) is provided on the turbine wheel 52 side.

前記吸気管64には、ターボチャージャ5での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ61が設けられている。   The intake pipe 64 is provided with an intercooler 61 for forcibly cooling the intake air whose temperature has been raised by supercharging in the turbocharger 5.

また、エンジン1には、排気の一部を吸気系6に適宜還流させる排気還流通路(EGR通路)8が設けられている。また、このEGR通路8にはEGRバルブ81とEGRクーラ82とが設けられている。   Further, the engine 1 is provided with an exhaust gas recirculation passage (EGR passage) 8 for appropriately returning a part of the exhaust gas to the intake system 6. The EGR passage 8 is provided with an EGR valve 81 and an EGR cooler 82.

−ECU−
ECU100は、図示しないCPU、ROM、RAM等からなるマイクロコンピュータと入出力回路とを備えている。図3に示すように、ECU100の入力回路には、クランクポジションセンサ40、レール圧センサ41、スロットル開度センサ42、エアフローメータ43、A/Fセンサ44a,44b、排気温センサ45a,45b、水温センサ46、アクセル開度センサ47、吸気圧センサ48、吸気温センサ49、筒内圧センサ4A、外気温センサ4B、および、外気圧センサ4Cなどが接続されている。各センサの機能は周知であるため、ここでの説明は省略する。
-ECU-
The ECU 100 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like (not shown) and an input / output circuit. As shown in FIG. 3, the input circuit of the ECU 100 includes a crank position sensor 40, a rail pressure sensor 41, a throttle opening sensor 42, an air flow meter 43, A / F sensors 44a and 44b, exhaust temperature sensors 45a and 45b, a water temperature. A sensor 46, an accelerator opening sensor 47, an intake pressure sensor 48, an intake air temperature sensor 49, an in-cylinder pressure sensor 4A, an outside air temperature sensor 4B, an outside air pressure sensor 4C, and the like are connected. Since the function of each sensor is well known, description thereof is omitted here.

一方、ECU100の出力回路には、前記サプライポンプ21、インジェクタ23、吸気絞り弁62、EGRバルブ81、および、前記ターボチャージャ5の可変ノズルベーン機構54などが接続されている。   On the other hand, the output circuit of the ECU 100 is connected to the supply pump 21, the injector 23, the intake throttle valve 62, the EGR valve 81, the variable nozzle vane mechanism 54 of the turbocharger 5, and the like.

そして、ECU100は、前記した各種センサからの出力、その出力値を利用する演算式により求められた演算値、または、前記ROMに記憶された各種マップに基づいて、エンジン1の各種制御を実行する。   Then, the ECU 100 executes various controls of the engine 1 based on outputs from the various sensors described above, calculated values obtained by arithmetic expressions using the output values, or various maps stored in the ROM. .

例えば、ECU100は、インジェクタ23の燃料噴射制御として、パイロット噴射(副噴射)とメイン噴射(主噴射)とを実行する。これらパイロット噴射およびメイン噴射の機能は周知であるため、ここでの説明は省略する。   For example, the ECU 100 executes pilot injection (sub-injection) and main injection (main injection) as fuel injection control of the injector 23. Since the functions of the pilot injection and the main injection are well known, description thereof is omitted here.

燃料噴射を実行する際の燃料噴射圧は、コモンレール22の内圧により決定される。このコモンレール内圧として、一般に、コモンレール22からインジェクタ23へ供給される燃料圧力の目標値、即ち目標レール圧は、エンジン負荷(機関負荷)が高くなるほど、および、エンジン回転速度(機関回転速度)が高くなるほど高いものとされる。   The fuel injection pressure when executing the fuel injection is determined by the internal pressure of the common rail 22. As the common rail internal pressure, generally, the target value of the fuel pressure supplied from the common rail 22 to the injector 23, that is, the target rail pressure, increases as the engine load (engine load) increases and the engine speed (engine speed) increases. It will be expensive.

なお、上述したパイロット噴射およびメイン噴射の他に、アフタ噴射やポスト噴射が必要に応じて行われる。これら噴射の機能も周知であるため、ここでの説明は省略する。   In addition to the pilot injection and main injection described above, after injection and post injection are performed as necessary. Since the function of these injections is also well-known, explanation here is omitted.

また、ECU100は、エンジン1の運転状態に応じてEGRバルブ81の開度を制御し、吸気マニホールド63に向けての排気還流量(EGR量)を調整する。   Further, the ECU 100 controls the opening degree of the EGR valve 81 according to the operating state of the engine 1 to adjust the exhaust gas recirculation amount (EGR amount) toward the intake manifold 63.

−燃焼形態の概略説明−
次に、本実施形態に係るエンジン1における燃焼室3内での燃焼形態の概略について説明する。
-Outline of combustion mode-
Next, the outline of the combustion mode in the combustion chamber 3 in the engine 1 according to the present embodiment will be described.

図4に示すように、気筒内に吸入されるガスには、吸気管64から吸入された新気と、EGR通路8から吸入されるEGRガスとが含まれる。   As shown in FIG. 4, the gas sucked into the cylinder includes fresh air sucked from the intake pipe 64 and EGR gas sucked from the EGR passage 8.

このようにして気筒内に吸入された新気およびEGRガスは、吸気行程において開弁している吸気バルブ16を介し、ピストン13(図4では図示省略)の下降に伴って気筒内に吸入されて筒内ガスとなる。この筒内ガスは、エンジン1の運転状態に応じて決定されるバルブ閉弁時にて吸気バルブ16が閉弁することにより気筒内(燃焼室3内)に密閉され(筒内ガスの閉じ込め状態)、その後の圧縮行程においてピストン13の上昇に伴って圧縮される。そして、ピストン13が圧縮上死点近傍に達すると、上述したECU100による噴射量制御によって所定時間だけインジェクタ23が開弁されることで燃料を燃焼室3内に直接噴射する(パイロット噴射やメイン噴射を実行する)。   The fresh air and EGR gas sucked into the cylinder in this way are sucked into the cylinder as the piston 13 (not shown in FIG. 4) is lowered through the intake valve 16 which is opened in the intake stroke. It becomes in-cylinder gas. This in-cylinder gas is sealed in the cylinder (inside the combustion chamber 3) by closing the intake valve 16 when the valve is closed according to the operating state of the engine 1 (in-cylinder gas confinement state). In the subsequent compression stroke, the piston 13 is compressed as it rises. When the piston 13 reaches the vicinity of the compression top dead center, the injector 23 is opened for a predetermined time by the injection amount control by the ECU 100 described above, so that fuel is directly injected into the combustion chamber 3 (pilot injection or main injection). Run).

図5は、メイン噴射実行時における燃焼室3およびその周辺部を示す断面図であり、図6は、この燃料噴射時における燃焼室3の平面図(ピストン13の上面を示す図)である。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing the combustion chamber 3 and its periphery when the main injection is performed, and FIG. 6 is a plan view of the combustion chamber 3 when the fuel is injected (a view showing the upper surface of the piston 13).

前記メイン噴射で噴射された燃料の燃焼により発生したエネルギは、ピストン13を下死点に向かって押し下げるための運動エネルギ、燃焼室3内を温度上昇させる熱エネルギ、シリンダブロック11やシリンダヘッド15を経て外部(例えば冷却水)に放熱される熱エネルギとなる。   The energy generated by the combustion of the fuel injected in the main injection includes kinetic energy for pushing down the piston 13 toward the bottom dead center, thermal energy for raising the temperature in the combustion chamber 3, the cylinder block 11 and the cylinder head 15. The heat energy is radiated to the outside (for example, cooling water).

そして、燃焼後の筒内ガスは、排気行程において開弁する排気バルブ17を介し、ピストン13の上昇に伴って排気ポート71および排気マニホールド72へ排出されて排ガスとなる。   The in-cylinder gas after combustion is discharged to the exhaust port 71 and the exhaust manifold 72 as the piston 13 rises through the exhaust valve 17 that opens in the exhaust stroke, and becomes exhaust gas.

−燃料の噴射形態−
次に、前記インジェクタ23から噴射された燃料の気筒内における形態について説明する。
-Fuel injection mode-
Next, the form in the cylinder of the fuel injected from the injector 23 will be described.

インジェクタ23の各噴孔から噴射された燃料の噴霧A,A,…は略円錐状に拡散していく。一般に、前記パイロット噴射は、ピストン13が圧縮上死点に達するクランク角度位置よりも進角側のクランク角度位置で実行され、噴射燃料の略全量がキャビティ13bの外側の領域(ピストン13の頂面13aとシリンダヘッド15の下面との間の空間;以下、この空間を「キャビティ外領域」という)に向けて噴射される。これにより、キャビティ外領域の予熱に寄与することになる。   The fuel sprays A, A,... Injected from the injection holes of the injector 23 diffuse in a substantially conical shape. In general, the pilot injection is performed at a crank angle position that is more advanced than the crank angle position at which the piston 13 reaches the compression top dead center, and almost all of the injected fuel is in the region outside the cavity 13b (the top surface of the piston 13). 13a and the lower surface of the cylinder head 15; hereinafter, this space is injected toward the “outside cavity region”). This contributes to preheating of the area outside the cavity.

また、このパイロット噴射の噴射期間によっては、その噴射期間の前半ではキャビティ外領域に向けて燃料が噴射され、その噴射期間の後半ではキャビティ13bの内部空間(以下、この空間を「キャビティ内領域」という)に向けて燃料が噴射される場合もある。この際、キャビティ外領域およびキャビティ内領域がそれぞれ予熱されることになる。   Further, depending on the injection period of this pilot injection, fuel is injected toward the region outside the cavity in the first half of the injection period, and in the second half of the injection period, the internal space of the cavity 13b (hereinafter, this space is referred to as “intracavity region”). In some cases, fuel is injected toward the At this time, the area outside the cavity and the area inside the cavity are each preheated.

また、前記メイン噴射は、ピストン13が圧縮上死点近傍に達したクランク角度位置において実行され、例えば図7(図7(a)はピストン13が圧縮上死点に向かって移動する圧縮行程での燃料噴射時を示し、図7(b)はピストン13が下死点に向かって移動する膨張行程での燃料噴射時を示している)に示すように、一般的には、噴射燃料の略全量がキャビティ内領域に向けて噴射されることになる。   Further, the main injection is executed at a crank angle position where the piston 13 reaches the vicinity of the compression top dead center. For example, FIG. 7 (FIG. 7A) is a compression stroke in which the piston 13 moves toward the compression top dead center. In general, as shown in FIG. 7B, the fuel is injected during the expansion stroke in which the piston 13 moves toward the bottom dead center. The whole amount will be injected toward the cavity area.

なお、前記メイン噴射で噴射される燃料は、必ずしも全量がキャビティ内領域に噴射されるとは限らず、早期噴射が行われる場合や噴射期間が長い場合などにあっては、そのメイン噴射の噴射開始時期や噴射終了時期によっては、一部の燃料がキャビティ外領域に噴射される場合もある。以下、具体的に説明する。   Note that the fuel injected by the main injection is not necessarily injected entirely into the cavity region. If early injection is performed or the injection period is long, the injection of the main injection is performed. Depending on the start timing and the injection end timing, some fuel may be injected into the region outside the cavity. This will be specifically described below.

例えば図8(a)(ピストン13が圧縮上死点に向かって移動する圧縮行程での燃料噴射時)に示すように、ピストン13が圧縮上死点に達するクランク角度位置よりも所定量だけ進角側のクランク角度位置にある状態でメイン噴射が開始された場合には、このメイン噴射の噴射期間の初期に噴射された燃料については前記キャビティ外領域に向けて噴射されることになる。また、例えば図8(b)(ピストン13が下死点に向かって移動する膨張行程での燃料噴射時)に示すように、ピストン13が圧縮上死点に達したクランク角度位置よりも所定量だけ遅角側のクランク角度位置にある状態までメイン噴射が継続された場合には、このメイン噴射の噴射期間の終期に噴射された燃料については前記キャビティ外領域に向けて噴射されることになる。   For example, as shown in FIG. 8A (when fuel is injected during the compression stroke in which the piston 13 moves toward the compression top dead center), the piston 13 advances by a predetermined amount from the crank angle position at which the compression top dead center is reached. When main injection is started in a state where the crank angle position is on the corner side, the fuel injected at the beginning of the injection period of the main injection is injected toward the region outside the cavity. Further, for example, as shown in FIG. 8B (when fuel is injected during the expansion stroke in which the piston 13 moves toward the bottom dead center), a predetermined amount is obtained from the crank angle position at which the piston 13 has reached the compression top dead center. When the main injection is continued until the crank angle position is on the retard side, the fuel injected at the end of the injection period of the main injection is injected toward the outside of the cavity. .

また、図7(a)で示すピストン位置では、このピストン位置よりも進角側で燃料噴射が行われた場合には、その噴射燃料の一部はキャビティ外領域に向けて噴射されることになるため、この図7(a)で示すピストン位置は、キャビティ内噴射進角限界と呼ぶことができる。また、図7(b)で示すピストン位置では、このピストン位置よりも遅角側で燃料噴射が行われた場合には、その噴射燃料の一部はキャビティ外領域に向けて噴射されることになるため、この図7(b)で示すピストン位置は、キャビティ内噴射遅角限界と呼ぶことができる。   In addition, at the piston position shown in FIG. 7A, when fuel injection is performed on the advance side of the piston position, a part of the injected fuel is injected toward the region outside the cavity. Therefore, the piston position shown in FIG. 7A can be called an intra-cavity injection advance limit. Further, at the piston position shown in FIG. 7 (b), when fuel injection is performed on the retard side from the piston position, a part of the injected fuel is injected toward the region outside the cavity. Therefore, the piston position shown in FIG. 7B can be called an intra-cavity injection retardation limit.

さらに、図8(a)で示すピストン位置では、このピストン位置よりも遅角側で燃料噴射が行われた場合には、その噴射燃料の一部はキャビティ内領域に向けて噴射されることになるため、この図8(a)で示すピストン位置は、キャビティ外噴射遅角限界と呼ぶことができる。また、図8(b)で示すピストン位置では、このピストン位置よりも進角側で燃料噴射が行われた場合には、その噴射燃料の一部はキャビティ内領域に向けて噴射されることになるため、この図8(b)で示すピストン位置は、キャビティ外噴射進角限界と呼ぶことができる。   Further, at the piston position shown in FIG. 8A, when fuel injection is performed on the retard side from the piston position, a part of the injected fuel is injected toward the cavity inner region. Therefore, the piston position shown in FIG. 8A can be called an out-cavity injection retardation limit. Further, at the piston position shown in FIG. 8 (b), when fuel injection is performed on the advance side of the piston position, a part of the injected fuel is injected toward the cavity inner region. Therefore, the piston position shown in FIG. 8B can be referred to as an outside-cavity injection advance limit.

前述した各限界に対応するクランク角度位置は、エンジン諸元やインジェクタ23から噴射される燃料の噴霧角等によって予め規定することができる。一例として、前記キャビティ外噴射遅角限界(図8(a))はクランク角度で圧縮上死点前28°CAの位置であり、キャビティ内噴射進角限界(図7(a))はクランク角度で圧縮上死点前18°CAの位置である。また、キャビティ内噴射遅角限界(図7(b))はクランク角度で圧縮上死点後18°CAの位置であり、キャビティ外噴射進角限界(図8(b))はクランク角度で圧縮上死点後28°CAの位置である。これら値はこれに限定されるものではない。   The crank angle position corresponding to each limit described above can be defined in advance by the engine specifications, the spray angle of fuel injected from the injector 23, and the like. As an example, the outside-cavity injection retardation limit (FIG. 8A) is the crank angle at a position of 28 ° CA before compression top dead center, and the in-cavity injection advance limit (FIG. 7A) is the crank angle. The position is 18 ° CA before compression top dead center. Further, the injection delay limit in the cavity (FIG. 7B) is a position at 18 ° CA after compression top dead center in the crank angle, and the injection advance limit in the cavity (FIG. 8B) is compressed at the crank angle. The position is 28 ° CA after top dead center. These values are not limited to this.

そして、前記キャビティ内噴射進角限界(図7(a))とキャビティ内噴射遅角限界(図7(b))との間の期間のみにおいて燃料噴射が行われた場合には、噴射燃料の略全量がキャビティ内領域に向けて噴射されることになる。また、前記キャビティ外噴射遅角限界(図8(a))よりも進角側の期間で燃料噴射が行われた場合や、キャビティ外噴射進角限界(図8(b))よりも遅角側の期間で燃料噴射が行われた場合には、その期間に噴射された燃料はキャビティ外領域に向けて噴射されることになる。   When fuel injection is performed only during the period between the intra-cavity injection advance limit (FIG. 7A) and the intra-cavity injection retard limit (FIG. 7B), Substantially the entire amount is injected toward the cavity region. Further, when the fuel injection is performed in a period on the advance side of the outside-cavity injection delay limit (FIG. 8A), or more retarded than the outside-cavity injection advance limit (FIG. 8B). When fuel injection is performed during this period, the fuel injected during that period is injected toward the region outside the cavity.

また、例えば図9(a)(ピストン13が圧縮上死点に向かって移動する圧縮行程での燃料噴射時)に示すように、キャビティ外噴射遅角限界(図8(a))からキャビティ内噴射進角限界(図7(a))に亘って燃料噴射が行われた場合や、例えば図9(b)(ピストン13が下死点に向かって移動する膨張行程での燃料噴射時)に示すように、キャビティ内噴射遅角限界(図7(b))からキャビティ外噴射進角限界(図8(b))に亘って燃料噴射が行われた場合には、噴射燃料の一部はキャビティ内領域に向けて噴射され、他はキャビティ外領域に向けて噴射されることになる。つまり、燃料がキャビティ内領域とキャビティ外領域とに噴き分けられることになる。   Further, for example, as shown in FIG. 9A (when the fuel is injected in the compression stroke in which the piston 13 moves toward the compression top dead center), from the outside-cavity injection delay limit (FIG. 8A), When fuel injection is performed over the injection advance limit (FIG. 7 (a)), for example, in FIG. 9 (b) (at the time of fuel injection in the expansion stroke in which the piston 13 moves toward the bottom dead center). As shown, when fuel injection is performed from the intra-cavity injection retardation limit (FIG. 7B) to the outside-cavity injection advance limit (FIG. 8B), a part of the injected fuel is It will be injected toward the area inside the cavity, and the other will be injected toward the area outside the cavity. That is, fuel is injected separately into the cavity inner region and the cavity outer region.

このように燃料がキャビティ外領域とキャビティ内領域とに噴き分けられた場合、各領域に存在する燃料量が所定量を超えない範囲である状況では、各領域の噴霧およびその既燃ガスの大部分は、その噴射された領域内に留まり、他方の領域内に流れ込む量は殆ど無い。このため、キャビティ外領域およびキャビティ内領域それぞれの燃焼を個別に扱うことができる。   In this way, when the fuel is sprayed into the area outside the cavity and the area inside the cavity, in the situation where the amount of fuel existing in each area does not exceed the predetermined amount, the spray of each area and the amount of burned gas are large. The part stays in the jetted area and has little amount to flow into the other area. For this reason, each combustion of the area | region outside a cavity and the area | region in a cavity can be handled separately.

−筒内環境パラメータの算出−
後述する燃焼状態診断に利用される理想熱発生率波形を作成する際には、燃料の反応開始時期、反応速度、反応量を規定する必要がある。そして、これら波形構成要素(反応開始時期、反応速度、反応量)を規定するためには、気筒内における燃料密度および酸素密度を求めておく必要がある。また、本実施形態では、これら燃料密度および酸素密度に加えて、気筒内における二酸化炭素密度を求め、この二酸化炭素密度に基づいた熱発生率の補正を行うことによって理想熱発生率波形を作成するようにしている。言い換えると、気筒内の酸素密度等に基づいて規定された基準熱発生率を、気筒内の二酸化炭素密度(二酸化炭素量に相関のある値)に応じて補正することによって理想熱発生率を算出し、この補正後の理想熱発生率に基づいて理想熱発生率波形を作成するようにしている。
−Calculation of in-cylinder environmental parameters−
When creating an ideal heat release rate waveform used for the combustion state diagnosis described later, it is necessary to define the fuel reaction start timing, reaction rate, and reaction amount. And in order to prescribe | regulate these waveform components (reaction start time, reaction rate, reaction amount), it is necessary to obtain | require the fuel density and oxygen density in a cylinder. In this embodiment, in addition to the fuel density and oxygen density, the carbon dioxide density in the cylinder is obtained, and the ideal heat release rate waveform is created by correcting the heat release rate based on the carbon dioxide density. I am doing so. In other words, the ideal heat generation rate is calculated by correcting the reference heat generation rate defined based on the oxygen density in the cylinder according to the carbon dioxide density in the cylinder (a value correlated with the amount of carbon dioxide). An ideal heat generation rate waveform is created based on the corrected ideal heat generation rate.

また、前記キャビティ内領域およびキャビティ外領域それぞれにおける燃料密度が互いに異なっている場合には、これらキャビティ内領域およびキャビティ外領域それぞれの燃料密度を個別に求め、この各領域の燃料密度と、前記酸素密度および二酸化炭素密度等によって各領域それぞれにおける理想熱発生率波形を作成するようにしている。なお、気筒内の酸素過剰率が必要である場合には、前記燃料密度および酸素密度から酸素過剰率を求めることが可能である。この酸素過剰率は、特にスモーク発生量を予測する場合に用いられるパラメータとなる。詳しくは後述する。   In addition, when the fuel density in each of the in-cavity region and the out-of-cavity region is different from each other, the fuel density in each of the in-cavity region and the out-cavity region is individually obtained. An ideal heat generation rate waveform in each region is created based on the density and the carbon dioxide density. In addition, when the oxygen excess rate in a cylinder is required, it is possible to obtain the oxygen excess rate from the fuel density and the oxygen density. This oxygen excess rate is a parameter used particularly when predicting the amount of smoke generated. Details will be described later.

以下、これら筒内環境パラメータ(燃料密度、酸素密度、二酸化炭素密度、酸素過剰率)の算出手法について説明する。なお、以下では前記キャビティ内領域およびキャビティ外領域のうち燃料噴射が行われた領域を「対象領域」と呼ぶこととする(一方の領域に燃料噴射が行われた場合には、この一方の領域が対象領域に該当し、両領域に燃料噴射が行われた場合には、この両領域が対象領域に該当することになる)。   Hereinafter, a method of calculating these in-cylinder environmental parameters (fuel density, oxygen density, carbon dioxide density, oxygen excess rate) will be described. In the following, the region where the fuel injection is performed out of the region inside the cavity and the region outside the cavity will be referred to as a “target region” (if the fuel injection is performed in one region, this one region) Corresponds to the target area, and both areas correspond to the target area when fuel injection is performed in both areas).

(燃料密度)
まず、気筒内における燃料密度を求めるための手法について説明する。
(Fuel density)
First, a method for obtaining the fuel density in the cylinder will be described.

ここでは、気筒内における混合気の状態が均一である場合、つまり、キャビティ内領域およびキャビティ外領域それぞれの燃料密度が互いに略同一である場合と、気筒内における混合気の状態が不均一である場合、つまり、キャビティ内領域およびキャビティ外領域それぞれの燃料密度が互いに異なっている場合とについて説明する。気筒内における混合気の状態が均一であるか否かの判断は、前記キャビティ内領域総燃料分配率等に基づいて算出される各領域の燃料量および各領域の行程容積から求められる燃料密度に基づいて行われる。   Here, when the state of the air-fuel mixture in the cylinder is uniform, that is, when the fuel density in each of the in-cavity region and the outer-cavity region is substantially the same, the state of the air-fuel mixture in the cylinder is not uniform. The case, that is, the case where the fuel density of the in-cavity region and the out-cavity region is different from each other will be described. The determination of whether or not the state of the air-fuel mixture in the cylinder is uniform is made based on the fuel density obtained from the fuel amount in each region calculated based on the total fuel distribution ratio in the cavity and the stroke volume in each region. Based on.

<混合気の状態が均一である場合>
気筒内における混合気の状態が均一である場合には、以下の式(1)または式(2)によって燃料密度ρfuelが算出される。
<When the state of the air-fuel mixture is uniform>
When the state of the air-fuel mixture in the cylinder is uniform, the fuel density ρfuel is calculated by the following equation (1) or equation (2).

燃料密度ρfuel=燃料噴射量/反応開始時の行程容積 …(1)
燃料密度ρfuel=燃料噴射量/燃料噴射開始時の行程容積 …(2)
ここで、燃料噴射量はインジェクタ23から噴射された燃料量(例えばメイン噴射での燃料量)である。この燃料噴射量は、レール圧センサ41によって検出された燃料噴射圧力およびインジェクタ23の開弁期間(指令噴射期間)から算出できる。また、反応開始時の行程容積は、筒内温度が後述する反応温度に達した時点での筒内容積(キャビティ内領域の容積とキャビティ外領域の容積との和)である。この筒内温度と筒内容積との関係は、外気温センサ4Bによって検出された外気温度、圧縮比、気筒内の予熱量(パイロット噴射等による予熱量)等をパラメータとし、予め実験やシミュレーションによって規定されている。燃料の各反応(気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、予混合燃焼による高温酸化反応、拡散燃焼による高温酸化反応)それぞれにおける反応開始時期、反応速度、反応量は、その反応時における燃料密度に応じて変化する。このため、各反応それぞれにおける反応開始時期、反応速度、反応量を求めるためには、その反応時における燃料密度を個別に特定しておく必要がある。本実施形態では、燃料の各反応それぞれに対応した燃料密度ρfuelの算出タイミングを設定しておき、このタイミングにおける行程容積を利用して、各反応それぞれに対応した燃料密度ρfuelを個別に特定できるようにしている。また、燃料噴射開始時の行程容積は、インジェクタ23からの燃料噴射が開始された時点(ECU100から燃料噴射指令信号が発信された時点)での筒内容積である。筒内容積はクランク角度位置に応じて決定されるため、インジェクタ23からの燃料噴射が開始された時点でのクランク角度位置に基づいて筒内容積を求めることができる。
Fuel density ρfuel = fuel injection amount / stroke volume at start of reaction (1)
Fuel density ρfuel = fuel injection amount / stroke volume at the start of fuel injection (2)
Here, the fuel injection amount is a fuel amount injected from the injector 23 (for example, a fuel amount in main injection). This fuel injection amount can be calculated from the fuel injection pressure detected by the rail pressure sensor 41 and the valve opening period (command injection period) of the injector 23. The stroke volume at the start of the reaction is the in-cylinder volume (the sum of the volume in the cavity area and the volume in the outside cavity area) when the in-cylinder temperature reaches the reaction temperature described later. The relationship between the in-cylinder temperature and the in-cylinder volume is based on the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 4B, the compression ratio, the amount of preheating in the cylinder (the amount of preheating by pilot injection, etc.), etc. as parameters. It is prescribed. The reaction start time, reaction rate, and reaction amount for each fuel reaction (vaporization reaction, low-temperature oxidation reaction, thermal decomposition reaction, high-temperature oxidation reaction by premixed combustion, and high-temperature oxidation reaction by diffusion combustion) are the fuel density at the time of the reaction. It changes according to. For this reason, in order to obtain the reaction start time, reaction rate, and reaction amount in each reaction, it is necessary to individually specify the fuel density at the time of the reaction. In the present embodiment, the calculation timing of the fuel density ρfuel corresponding to each reaction of fuel is set, and the fuel density ρfuel corresponding to each reaction can be individually specified using the stroke volume at this timing. I have to. The stroke volume at the start of fuel injection is the in-cylinder volume at the time when fuel injection from the injector 23 is started (when the fuel injection command signal is transmitted from the ECU 100). Since the in-cylinder volume is determined according to the crank angle position, the in-cylinder volume can be obtained based on the crank angle position at the time when fuel injection from the injector 23 is started.

<混合気の状態が不均一である場合>
気筒内における混合気の状態が不均一である場合には、キャビティ内領域およびキャビティ外領域それぞれに存在する燃料量を算出し、その燃料量を反応開始時における対象領域の容積(行程容積)または燃料噴射開始時における対象領域の容積によって除算することにより各領域それぞれの燃料密度を算出する。
<When the air-fuel mixture is uneven>
If the air-fuel mixture in the cylinder is not uniform, the amount of fuel present in each of the cavity region and the cavity region is calculated, and the fuel amount is calculated as the volume of the target region (stroke volume) or The fuel density in each region is calculated by dividing by the volume of the target region at the start of fuel injection.

以下、キャビティ内領域およびキャビティ外領域それぞれに存在する燃料量の算出手法について説明する。   Hereinafter, a method for calculating the amount of fuel existing in each of the cavity inner region and the outer cavity region will be described.

図10は、クランク角度位置と、各クランク角度位置においてインジェクタ23から噴射されている燃料量に対するキャビティ内領域への噴射量の比率(以下、「キャビティ内燃料分配率」という)との関係を示す図である。この図10では、横軸がクランク角度であり、縦軸がキャビティ内燃料分配率となっている。   FIG. 10 shows the relationship between the crank angle position and the ratio of the injection amount to the in-cavity region with respect to the fuel amount injected from the injector 23 at each crank angle position (hereinafter referred to as “in-cavity fuel distribution ratio”). FIG. In FIG. 10, the horizontal axis is the crank angle, and the vertical axis is the intra-cavity fuel distribution rate.

図10におけるクランク角度位置αは前記キャビティ外噴射遅角限界(図8(a))のピストン位置に対応している。図10におけるクランク角度位置βは前記キャビティ内噴射進角限界(図7(a))のピストン位置に対応している。また、図10におけるクランク角度位置γは前記キャビティ内噴射遅角限界(図7(b))のピストン位置に対応している。さらに、図10におけるクランク角度位置δは前記キャビティ外噴射進角限界(図8(b))のピストン位置に対応している。   The crank angle position α in FIG. 10 corresponds to the piston position of the outside-cavity injection delay limit (FIG. 8A). The crank angle position β in FIG. 10 corresponds to the piston position of the in-cavity injection advance limit (FIG. 7A). Further, the crank angle position γ in FIG. 10 corresponds to the piston position of the intra-cavity injection retardation limit (FIG. 7B). Further, the crank angle position δ in FIG. 10 corresponds to the piston position of the outside-cavity injection advance limit (FIG. 8B).

この図10に示すように、インジェクタ23からの燃料噴射時期が、図中のクランク角度位置αよりも進角側である場合や、図中のクランク角度位置δよりも遅角側である場合には、噴射燃料の略全量がキャビティ外領域に向けて噴射されることになるため、キャビティ内燃料分配率は「0」となる。   As shown in FIG. 10, when the fuel injection timing from the injector 23 is on the advance side with respect to the crank angle position α in the figure, or on the retard side with respect to the crank angle position δ in the figure. Since almost all of the injected fuel is injected toward the region outside the cavity, the fuel distribution rate in the cavity becomes “0”.

また、インジェクタ23からの燃料噴射時期が、図中のクランク角度位置βとγとの間である場合には、噴射燃料の略全量がキャビティ内領域に向けて噴射されることになるため、キャビティ内燃料分配率は「1」となる。   Further, when the fuel injection timing from the injector 23 is between the crank angle positions β and γ in the figure, almost the entire amount of the injected fuel is injected toward the in-cavity region. The internal fuel distribution rate is “1”.

また、インジェクタ23からの燃料噴射時期が、図中のクランク角度位置αとβとの間である場合や、図中のクランク角度位置γとδとの間である場合には、インジェクタ23から噴射された燃料はキャビティ外領域とキャビティ内領域とに噴き分けられることになるため、その燃料噴射時期に応じてキャビティ内燃料分配率は「0」〜「1」の間の値となる。   Further, when the fuel injection timing from the injector 23 is between the crank angle positions α and β in the drawing, or between the crank angle positions γ and δ in the drawing, the injection from the injector 23 is performed. The fuel thus injected is divided into an area outside the cavity and an area inside the cavity, so that the fuel distribution ratio in the cavity becomes a value between “0” and “1” according to the fuel injection timing.

以下の説明では、前記クランク角度位置αよりも進角側の期間を第1期間、前記クランク角度位置αとβとの間の期間を第2期間、前記クランク角度位置βとγとの間の期間を第3期間、前記クランク角度位置γとδとの間の期間を第4期間、前記クランク角度位置δよりも遅角側の期間を第5期間とそれぞれ呼ぶこととする。   In the following description, a period on the more advanced side than the crank angle position α is a first period, a period between the crank angle positions α and β is a second period, and a period between the crank angle positions β and γ. A period is referred to as a third period, a period between the crank angle positions γ and δ is referred to as a fourth period, and a period retarded from the crank angle position δ is referred to as a fifth period.

前記キャビティ内領域およびキャビティ外領域それぞれの燃料量を求めるためには、インジェクタ23から噴射された総燃料量に対する各領域の燃料分配率を求めることが必要である。以下、インジェクタ23から噴射された総燃料量に対するキャビティ内領域の燃料量の比率を「キャビティ内領域総燃料分配率」と呼び、インジェクタ23から噴射された総燃料量に対するキャビティ外領域の燃料量の比率を「キャビティ外領域総燃料分配率」と呼ぶこととする。   In order to obtain the amount of fuel in each of the in-cavity region and the out-cavity region, it is necessary to obtain the fuel distribution ratio in each region with respect to the total fuel amount injected from the injector 23. Hereinafter, the ratio of the fuel amount in the in-cavity region to the total fuel amount injected from the injector 23 is referred to as “in-cavity region total fuel distribution ratio”, and the ratio of the fuel amount in the region outside the cavity to the total fuel amount injected from the injector 23 is The ratio is referred to as “outside cavity region total fuel distribution ratio”.

前述した如くインジェクタ23からの燃料噴射期間が前記第3期間である場合にはキャビティ内燃料分配率が「1」となっているため、総燃料噴射期間に対する第3期間での燃料噴射期間の比率が、前記キャビティ内領域総燃料分配率のうちの第3期間分(総燃料噴射期間に対する第3期間での燃料噴射期間の比率×「1」)として算出可能である。   As described above, when the fuel injection period from the injector 23 is the third period, the fuel distribution ratio in the cavity is “1”. Therefore, the ratio of the fuel injection period in the third period to the total fuel injection period Can be calculated as the third period (the ratio of the fuel injection period in the third period to the total fuel injection period × “1”) of the total fuel distribution ratio in the cavity.

これに対し、前記第2期間にあっては、キャビティ内燃料分配率が変化していくため、この期間におけるキャビティ内燃料分配率の代表値を求め、総燃料噴射期間に対する第2期間での燃料噴射期間の比率に、前記キャビティ内燃料分配率の代表値を乗算して、前記キャビティ内領域総燃料分配率のうちの第2期間分(総燃料噴射期間に対する第2期間での燃料噴射期間の比率×第2期間でのキャビティ内燃料分配率の代表値)を算出することが必要である。また、前記第4期間においても同様である。   On the other hand, since the fuel distribution rate in the cavity changes during the second period, a representative value of the fuel distribution ratio in the cavity during this period is obtained, and the fuel in the second period with respect to the total fuel injection period is obtained. The ratio of the injection period is multiplied by a representative value of the fuel distribution ratio in the cavity, and the second period of the total fuel distribution ratio in the cavity (the fuel injection period in the second period with respect to the total fuel injection period). It is necessary to calculate (ratio × representative value of intra-cavity fuel distribution ratio in the second period). The same applies to the fourth period.

以下、このキャビティ内燃料分配率の代表値を求めるための手法を図11を用いて具体的に説明する。図11は、前記第2期間における所定期間で燃料が噴射されている場合のクランク角度位置とキャビティ内燃料分配率との関係を示している。   Hereinafter, a method for obtaining the representative value of the fuel distribution ratio in the cavity will be specifically described with reference to FIG. FIG. 11 shows the relationship between the crank angle position and the fuel distribution ratio in the cavity when fuel is injected during the predetermined period in the second period.

この図11に示す波形は、クランク角度位置の変化に対するキャビティ内燃料分配率の変化をWiebe関数によって簡易化したものであり、第2期間の始期であるACOを「0(X=0)」とし、この「ACO=0」のタイミングでのキャビティ内燃料分配率を「0」とするように、また、第2期間の終期であるACIを「1(X=1)」とし、この「ACI=1」のタイミングでのキャビティ内燃料分配率を「1」とするようにWiebe関数の形状パラメータであるa項およびm項が設定されている。例えばa=8.06、m=2.54にそれぞれ設定されている。   The waveform shown in FIG. 11 is obtained by simplifying the change in the fuel distribution ratio in the cavity with respect to the change in the crank angle position by the Wiebe function, and the ACO at the beginning of the second period is set to “0 (X = 0)”. The fuel distribution rate in the cavity at the timing of “ACO = 0” is set to “0”, and the ACI at the end of the second period is set to “1 (X = 1)”. The terms a and m, which are the shape parameters of the Wiebe function, are set so that the fuel distribution rate in the cavity at the timing “1” is “1”. For example, a = 8.06 and m = 2.54 are set.

今、この第2期間中における図中のタイミングAisで燃料噴射が開始され、タイミングAieで燃料噴射が終了した場合について考える。   Consider a case where fuel injection is started at the timing Ais in the drawing during the second period and the fuel injection is ended at the timing Aie.

この場合、クランク角度が角度位置α(ACO=0)に達した時点から燃料噴射が開始した時点までの期間の長さXis、および、クランク角度が角度位置αに達した時点から燃料噴射が終了した時点までの期間の長さXieは、以下の式(3),(4)で与えられる。   In this case, the length Xis of the period from the time when the crank angle reaches the angular position α (ACO = 0) to the time when the fuel injection starts, and the fuel injection ends from the time when the crank angle reaches the angular position α. The length Xie of the period up to this point is given by the following equations (3) and (4).

Xis=(Ais−ACO)/(ACI−ACO) …(3)
Xie=(Aie−ACO)/(ACI−ACO) …(4)
そして、この場合のキャビティ内燃料分配率の代表値f(X)としては、以下の式(5)によって算出される。
Xis = (Ais-ACO) / (ACI-ACO) (3)
Xie = (Aie-ACO) / (ACI-ACO) (4)
In this case, the representative value f (X) of the fuel distribution ratio in the cavity is calculated by the following equation (5).

f(X)={f(Xis)+f(Xie)}/2 …(5)
ここで、f(Xis)はタイミングAisにおけるキャビティ内燃料分配率であり図中のYisに相当する。また、f(Xie)はタイミングAieにおけるキャビティ内燃料分配率であり図中のYieに相当する。
f (X) = {f (Xis) + f (Xie)} / 2 (5)
Here, f (Xis) is the fuel distribution rate in the cavity at the timing Ais and corresponds to Yis in the figure. Further, f (Xie) is the fuel distribution rate in the cavity at the timing Aie and corresponds to Yie in the drawing.

このようにして、キャビティ外領域とキャビティ内領域とに燃料が噴き分けられた場合のキャビティ内燃料分配率の代表値f(X)を算出することが可能である。   In this way, it is possible to calculate the representative value f (X) of the intra-cavity fuel distribution ratio when the fuel is separately injected into the outer cavity region and the inner cavity region.

そして、実際には、前記第2期間だけでなく、第1、第3、第4および第5の各期間でも燃料噴射が行われる可能性があるので、これら期間での燃料噴射も考慮して、燃料噴射期間全体を対象とした総燃料分配率(キャビティ内領域総燃料分配率)を算出することが必要である。   Actually, fuel injection may be performed not only in the second period but also in each of the first, third, fourth, and fifth periods. Therefore, the fuel injection in these periods is also taken into consideration. Therefore, it is necessary to calculate the total fuel distribution ratio (the total fuel distribution ratio in the cavity) for the entire fuel injection period.

このため、まず、各期間i(i=1〜5)それぞれにおける燃料噴射率ΔAinj(i)を以下の式(6)で求める。   For this reason, first, the fuel injection rate ΔAinj (i) in each period i (i = 1 to 5) is obtained by the following equation (6).

ΔAinj(i)=期間X(i)/総燃料噴射期間 …(6)
この式(6)における「i」は対象とする期間1〜5に対応する値である。
ΔAinj (i) = period X (i) / total fuel injection period (6)
“I” in the formula (6) is a value corresponding to the target periods 1 to 5.

つまり、インジェクタ23からの総燃料噴射期間に対する第1〜第5の各期間での噴射期間の比率が、それぞれの期間における燃料噴射率(ΔAinj(1)〜ΔAinj(5))として算出される。   That is, the ratio of the injection period in each of the first to fifth periods to the total fuel injection period from the injector 23 is calculated as the fuel injection rate (ΔAinj (1) to ΔAinj (5)) in each period.

また、第1期間および第5期間におけるキャビティ内燃料分配率は「0」であり、第3期間におけるキャビティ内燃料分配率は「1」である(図10を参照)。このため、第1期間および第5期間における燃料噴射率(ΔAinj(1)、ΔAinj(5))はキャビティ内領域総燃料分配率に寄与しないことになり、第3期間における燃料噴射率(ΔAinj(3))は噴射燃料の全量がキャビティ内領域総燃料分配率に寄与する(キャビティ内領域総燃料分配率を左右する)ものとなる。また、第2期間および第4期間におけるキャビティ内燃料分配率(ΔAinj(2)、ΔAinj(4))はそれぞれの期間における燃料噴射期間(燃料噴射期間の長さ)に応じて変化する。   Further, the intra-cavity fuel distribution ratio in the first period and the fifth period is “0”, and the intra-cavity fuel distribution ratio in the third period is “1” (see FIG. 10). For this reason, the fuel injection rates (ΔAinj (1), ΔAinj (5)) in the first period and the fifth period do not contribute to the total intra-cavity region fuel distribution ratio, and the fuel injection rates (ΔAinj ( In 3)), the total amount of injected fuel contributes to the total fuel distribution ratio in the cavity region (which affects the total fuel distribution ratio in the cavity region). Further, the intra-cavity fuel distribution ratios (ΔAinj (2), ΔAinj (4)) in the second period and the fourth period vary depending on the fuel injection period (length of the fuel injection period) in each period.

このため、燃料噴射の全期間を対象とするキャビティ内領域総燃料分配率は以下の式(7)によって求めることができる。
キャビティ内領域総燃料分配率=ΔAinj(2)×f(X(2))+ΔAinj(3)
+ΔAinj(4)×f(X(4)) …(7)
これにより、燃料噴射期間の全体を対象としたキャビティ内領域の総燃料分配率が算出されることになる。
For this reason, the in-cavity area total fuel distribution ratio for the entire period of fuel injection can be obtained by the following equation (7).
Total fuel distribution ratio in the cavity = ΔAinj (2) × f (X (2)) + ΔAinj (3)
+ ΔAinj (4) × f (X (4)) (7)
As a result, the total fuel distribution ratio in the cavity region for the entire fuel injection period is calculated.

そして、インジェクタ23からの総燃料噴射量に、このキャビティ内領域総燃料分配率を乗算すれば、キャビティ内領域に存在する燃料量が算出できる。また、このキャビティ内領域総燃料分配率から前記キャビティ外領域総燃料分配率を求め(1−キャビティ内領域総燃料分配率)、このキャビティ外領域総燃料分配率に総燃料噴射量を乗算すれば、キャビティ外領域に存在する燃料量が算出できる。なお、キャビティ内領域に存在する燃料量を、前記総燃料噴射量から減算することによってもキャビティ外領域に存在する燃料量は算出可能である。   Then, by multiplying the total fuel injection amount from the injector 23 by this total intra-cavity region fuel distribution rate, the amount of fuel existing in the intra-cavity region can be calculated. Further, if the total fuel distribution ratio outside the cavity is obtained from the total fuel distribution ratio within the cavity (1−total fuel distribution ratio within the cavity), the total fuel injection rate is multiplied by the total fuel injection ratio outside the cavity. The amount of fuel existing in the area outside the cavity can be calculated. The amount of fuel existing in the region outside the cavity can also be calculated by subtracting the amount of fuel present in the region inside the cavity from the total fuel injection amount.

このようにしてキャビティ内領域に存在する燃料量およびキャビティ外領域に存在する燃料量を算出した後、以下の式(8)または式(9)によって燃料密度ρfuelが算出される。   After calculating the fuel amount existing in the cavity inner region and the fuel amount existing in the outer cavity region in this way, the fuel density ρfuel is calculated by the following equation (8) or equation (9).

燃料密度ρfuel=対象領域内の燃料量/反応開始時の対象領域の容積 …(8)
燃料密度ρfuel=対象領域内の燃料量/燃料噴射開始時の対象領域の容積…(9)
ここで、対象領域をキャビティ内領域とした場合には、ピストン13の位置に関わりなく対象領域の容積は一定である。一方、対象領域をキャビティ外領域とした場合には、ピストン13の位置に応じて対象領域の容積は変化する。この場合、キャビティ外領域の容積はクランク角度位置に応じて決定されるため、このクランク角度位置に基づいてキャビティ外領域の容積(対象領域の容積)を求めることができる。
Fuel density ρfuel = fuel amount in target area / volume of target area at start of reaction (8)
Fuel density ρfuel = fuel amount in the target area / volume of the target area at the start of fuel injection (9)
Here, when the target region is the intracavity region, the volume of the target region is constant regardless of the position of the piston 13. On the other hand, when the target area is set as the area outside the cavity, the volume of the target area changes according to the position of the piston 13. In this case, since the volume of the area outside the cavity is determined according to the crank angle position, the volume of the area outside the cavity (volume of the target area) can be obtained based on the crank angle position.

また、前記式(1),(2),(8),(9)の何れかで算出した燃料密度ρfuelに対し、以下の補正を行って補正後の最終燃料密度を求めるようにしてもよい。具体的に、燃料密度ρfuelを変動させるパラメータとしては、燃料噴射圧力PCR(燃料噴射圧力による燃料の分散度合いの変動)、燃料噴射量Fq(燃料噴射量による燃料飛行距離の変動)、燃料噴射時期Ainj、筒内圧力Pcylが挙げられる。このため、これら燃料噴射圧力PCR、燃料噴射量Fq、燃料噴射時期Ainj、筒内圧力Pcylを変数とする演算式F(PCR,Fq,Ainj,Pcyl)によって補正係数を求め、この補正係数を前記燃料密度ρfuelに乗算することによって最終燃料密度を求めるようにする(以下の式(10)を参照)。   Further, the corrected final fuel density may be obtained by performing the following correction on the fuel density ρfuel calculated by any of the formulas (1), (2), (8), and (9). . Specifically, parameters for varying the fuel density ρfuel include fuel injection pressure PCR (variation in fuel dispersion due to fuel injection pressure), fuel injection amount Fq (variation in fuel flight distance due to fuel injection amount), fuel injection timing. Ainj and in-cylinder pressure Pcyl are listed. Therefore, a correction coefficient is obtained by an arithmetic expression F (PCR, Fq, Ainj, Pcyl) using the fuel injection pressure PCR, the fuel injection amount Fq, the fuel injection timing Ainj, and the in-cylinder pressure Pcyl as variables. The final fuel density is obtained by multiplying the fuel density ρfuel (see the following formula (10)).

最終燃料密度=ρfuel×F(PCR,Fq,Ainj,Pcyl) …(10)
なお、演算式F(PCR,Fq,Ainj,Pcyl)は、予め実験やシミュレーションに基づき、燃料噴射圧力PCR、燃料噴射量Fq、燃料噴射時期Ainj、筒内圧力Pcylそれぞれの燃料密度ρfuelに対する影響度合いを考慮して規定されている。
Final fuel density = ρfuel × F (PCR, Fq, Ainj, Pcyl) (10)
The arithmetic expression F (PCR, Fq, Ainj, Pcyl) is based on experiments and simulations in advance, and the degree of influence of the fuel injection pressure PCR, fuel injection amount Fq, fuel injection timing Ainj, and in-cylinder pressure Pcyl on the fuel density ρfuel. It is prescribed in consideration of

また、前記補正係数としては、前記燃料噴射圧力PCR、燃料噴射量Fq、燃料噴射時期Ainj、筒内圧力Pcylの全てを反映させるものには限定されない。例えば、これら4つのパラメータのうちから選択された2つまたは3つのパラメータを反映させた補正係数を求めて最終燃料密度を求めるようにしてもよい。なお、前記燃料噴射圧力PCRを変数とする演算式F(PCR)としては以下の式(11)を使用してもよい。   Further, the correction coefficient is not limited to one that reflects all of the fuel injection pressure PCR, the fuel injection amount Fq, the fuel injection timing Ainj, and the in-cylinder pressure Pcyl. For example, the final fuel density may be obtained by obtaining a correction coefficient reflecting two or three parameters selected from these four parameters. Note that the following formula (11) may be used as the calculation formula F (PCR) using the fuel injection pressure PCR as a variable.

F(PCR)=A×(PCR/基準PCR)+B …(11)
ここで、基準PCRは、コモンレール内圧の基準となる圧力であって適宜設定される。また、AおよびBは予め実験やシミュレーションに基づいて設定された定数である。
F (PCR) = A × (PCR / reference PCR) + B (11)
Here, the reference PCR is a pressure serving as a reference for the common rail internal pressure, and is appropriately set. A and B are constants set in advance based on experiments and simulations.

前記式(1),(2),(8),(9),(10)のうち何れの式で算出された燃料密度ρfuelを採用するかは、演算処理の簡素化や燃料密度ρfuelの信頼性の高さなどを考慮して適宜選択されることになる。   Which of the formulas (1), (2), (8), (9), and (10) to use the fuel density ρfuel calculated depends on the simplification of the calculation process and the reliability of the fuel density ρfuel. It is appropriately selected in consideration of the high nature.

(酸素密度)
次に、気筒内における酸素密度を求めるための手法について説明する。
(Oxygen density)
Next, a method for obtaining the oxygen density in the cylinder will be described.

酸素密度は、燃料に対する酸素供給能力(時間的な酸素供給能力)を表す指標であり、EGRの実施の有無や、EGR量(気筒内の残留ガス量(所謂内部EGR量)も含む)や、走行している道路の標高などに応じて変動するものである。そして、この酸素密度が変化すると、燃料の各反応における反応開始時期、反応速度および反応量に影響を及ぼす。つまり、酸素密度が低くなるほど、反応開始時期は遅角側に移行し、反応速度は低くなり(反応が緩慢になり)、反応量が低下することになる。特に、燃料の各反応のうち低温酸化反応、熱分解反応、高温酸化反応については、その影響が現れる。   The oxygen density is an index representing the oxygen supply capacity (temporal oxygen supply capacity) for the fuel, whether or not EGR is performed, the EGR amount (including the residual gas amount in the cylinder (so-called internal EGR amount)), It fluctuates according to the altitude of the road that is running. And if this oxygen density changes, it will affect the reaction start time, reaction rate, and reaction amount in each reaction of fuel. That is, the lower the oxygen density, the more the reaction start timing shifts to the retarded side, the reaction rate becomes lower (the reaction becomes slower), and the reaction amount decreases. In particular, the effects of low-temperature oxidation reaction, thermal decomposition reaction, and high-temperature oxidation reaction among fuel reactions appear.

ここでは、仮に燃料の多段噴射(例えばパイロット噴射とメイン噴射)が行われた場合であってもパイロット噴射等で噴射された燃料の燃焼による酸素消費量は気筒内全体の酸素量に対して微少である(仮に一方の領域(例えばキャビティ外領域)のみで酸素が消費されたとしてもその消費量は微少である)ことから、キャビティ内領域およびキャビティ外領域それぞれの酸素密度が同一であると仮定し、気筒内全体を対象として酸素密度を求めるようにした場合について説明する。   Here, even if fuel multistage injection (for example, pilot injection and main injection) is performed, the amount of oxygen consumed by combustion of fuel injected by pilot injection or the like is very small compared to the amount of oxygen in the entire cylinder. (Even if oxygen is consumed only in one region (for example, the region outside the cavity), the consumption amount is very small), so it is assumed that the oxygen density in the cavity region and the region outside the cavity are the same. A case where the oxygen density is obtained for the entire cylinder will be described.

気筒内全体を対象とする酸素密度ρo2は以下の式(12)または式(13)によって求められる。 The oxygen density ρo 2 for the entire cylinder is obtained by the following formula (12) or formula (13).

酸素密度ρo2=吸気中の酸素量/隙間容積 …(12)
酸素密度ρo2=吸気中の酸素量/反応開始時の行程容積 …(13)
ここで、吸気中の酸素量(質量)は、エアフローメータ43によって検出された吸入空気量、外気温センサ4Bによって検出された外気温度、外気圧センサ4Cによって検出された外気圧力等から算出できる。また、隙間容積の一例としては、ピストン13が圧縮上死点に達した時点の行程容積(圧縮端容積)が挙げられる。これによれば、隙間容積を固定値として扱えるため、酸素密度ρo2の算出が簡素化でき、また、その信頼性も高まることになる。式(12)で使用される隙間容積はこれに限定されるものではない。
Oxygen density ρo 2 = Oxygen amount in intake air / clearance volume (12)
Oxygen density ρo 2 = Oxygen amount in intake / stroke volume at start of reaction (13)
Here, the oxygen amount (mass) in the intake air can be calculated from the intake air amount detected by the air flow meter 43, the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 4B, the outside air pressure detected by the outside air pressure sensor 4C, and the like. An example of the clearance volume is a stroke volume (compression end volume) when the piston 13 reaches the compression top dead center. According to this, since the gap volume can be handled as a fixed value, the calculation of the oxygen density ρo 2 can be simplified, and the reliability thereof is increased. The gap volume used in Expression (12) is not limited to this.

なお、前記式(13)によって酸素密度ρo2を算出する場合、燃料の各反応それぞれにおける反応開始時期、反応速度、反応量は、その反応時における酸素密度に応じて変化する。このため、各反応それぞれにおける反応開始時期、反応速度、反応量を求めるためには、その反応時における酸素密度を個別に特定しておく必要がある。本実施形態では、燃料の各反応それぞれに対応した酸素密度ρo2の算出タイミングを設定しておき、このタイミングにおける行程容積を利用して、各反応それぞれに対応した酸素密度ρo2を個別に特定できるようにしている。 When the oxygen density ρo 2 is calculated by the equation (13), the reaction start timing, reaction rate, and reaction amount in each reaction of the fuel change according to the oxygen density at the time of the reaction. For this reason, in order to obtain the reaction start time, reaction rate, and reaction amount in each reaction, it is necessary to individually specify the oxygen density during the reaction. In this embodiment, the calculation timing of the oxygen density ρo 2 corresponding to each reaction of the fuel is set, and the oxygen density ρo 2 corresponding to each reaction is specified individually using the stroke volume at this timing. I can do it.

前記式(12),(13)のうち何れの式で算出された酸素密度ρo2を採用するかは、演算処理の簡素化や酸素密度ρo2の信頼性の高さなどを考慮して適宜選択されることになる。 Which of the formulas (12) and (13) is used as the oxygen density ρo 2 is appropriately determined in consideration of the simplification of the arithmetic processing and the high reliability of the oxygen density ρo 2. Will be selected.

なお、EGRの非実施時にあっては、総ガス量に応じて酸素量が決定されるため、酸素密度ρo2を総ガス量で代用することも可能である。 When EGR is not performed, the oxygen amount is determined in accordance with the total gas amount, so that the oxygen density ρo 2 can be substituted with the total gas amount.

このようにして酸素密度ρo2を算出することにより、この酸素密度ρo2と前記燃料密度ρfuelとを利用して気筒内の酸素過剰率λo2を算出することが可能になる。この酸素過剰率λo2は酸素供給能力(量的な酸素供給能力)を表す指標であり、以下の式(14)によって算出される。 By calculating the oxygen density .rho.o 2 In this way, it is possible to calculate the oxygen excess ratio .lamda.o 2 in the cylinder by utilizing this oxygen density .rho.o 2 and the fuel density Rofuel. This oxygen excess rate λo 2 is an index representing the oxygen supply capacity (quantitative oxygen supply capacity), and is calculated by the following equation (14).

酸素過剰率λo2=酸素密度ρo2/燃料密度ρfuel …(14)
(二酸化炭素密度)
次に、気筒内における二酸化炭素密度を求めるための手法について説明する。
Oxygen excess rate λo 2 = oxygen density ρo 2 / fuel density ρfuel (14)
(Carbon dioxide density)
Next, a method for obtaining the carbon dioxide density in the cylinder will be described.

二酸化炭素は反応障害物(燃焼阻害物質)となるものである。また、二酸化炭素密度は、燃料に対する酸素供給能力を表す指標であり、EGRの実施の有無や、EGR量(気筒内の残留ガス量(所謂内部EGR量)も含む)などに応じて変動するものである。そして、この二酸化炭素密度が変化すると、燃料の各反応における反応速度に影響を及ぼす。つまり、二酸化炭素密度が高くなるほど、反応速度は低くなる(反応が緩慢になる)。特に、酸素密度が低い状況にあっては、この二酸化炭素密度による反応速度への影響は大きくなる。この反応速度の低下は、排気中のNOx量の削減に繋がるものの、スモークやCOの生成を促進させてしまう可能性がある。   Carbon dioxide is a reaction obstacle (combustion inhibitor). Further, the carbon dioxide density is an index representing the oxygen supply capacity for fuel, and fluctuates depending on whether or not EGR is performed and the amount of EGR (including the amount of residual gas in the cylinder (so-called internal EGR amount)). It is. And if this carbon dioxide density changes, it will affect the reaction rate in each reaction of fuel. That is, the higher the carbon dioxide density, the lower the reaction rate (the reaction becomes slower). In particular, when the oxygen density is low, the influence of the carbon dioxide density on the reaction rate becomes large. Although this reduction in reaction rate leads to a reduction in the amount of NOx in the exhaust gas, there is a possibility of promoting the production of smoke and CO.

なお、二酸化炭素密度は燃料の各反応における反応開始時期および反応量に対しても影響を及ぼす可能性があるが、特に、反応速度に及ぼす影響が大きいため、以下では、この反応速度に及ぼす影響について説明する。   Carbon dioxide density may affect the reaction start time and reaction amount in each reaction of the fuel, but since it has a large effect on the reaction rate, the effect on the reaction rate is described below. Will be described.

図12は、EGR率の変化に対する気筒内ガス中のN2、O2、CO2の各量の変化の一例を示す図である。この図12に示すように、EGR率の上昇に伴って気筒内のガス量が減少していくが、総ガス量に対するN2量の比率は変化せず(例えば77%に維持され)、その他の成分であるO2量およびCO2量の比率のみが変化していく。つまり、EGR率が「0」である場合には、排気ガスの還流が無いことから総ガス量に対するO2量の比率は約23%となっているのに対し、EGR率が上昇していくと、このO2量の一部がCO2量に置き換わる(還流されたCO2量に置き換わる)ことになり、O2量の比率の減少分だけ、CO2量の比率が増加することになる。つまり、総ガス量に対するO2量とCO2量との合算量の比率は約23%に維持されながらもO2量に対するCO2量の比率は大きくなっていく。 FIG. 12 is a diagram illustrating an example of changes in the amounts of N 2 , O 2 , and CO 2 in the in-cylinder gas with respect to changes in the EGR rate. As shown in FIG. 12, the gas amount in the cylinder decreases as the EGR rate increases, but the ratio of the N 2 amount to the total gas amount does not change (for example, is maintained at 77%). Only the ratio of the amount of O 2 and the amount of CO 2, which are the components, changes. That is, when the EGR rate is “0”, since the exhaust gas does not recirculate, the ratio of the O 2 amount to the total gas amount is about 23%, whereas the EGR rate increases. Then, a part of the O 2 amount is replaced with the CO 2 amount (replaced with the refluxed CO 2 amount), and the CO 2 amount ratio is increased by the decrease in the O 2 amount ratio. . That is, the ratio of the CO 2 amount to the O 2 amount increases while the ratio of the combined amount of the O 2 amount and the CO 2 amount to the total gas amount is maintained at about 23%.

ここでは、仮に燃料の多段噴射(例えばパイロット噴射とメイン噴射)が行われた場合であってもパイロット噴射等で噴射された燃料の燃焼に伴って発生する二酸化炭素量は微少である(仮に一方の領域(例えばキャビティ外領域)のみで二酸化炭素が発生したとしてもその発生量は微少である)ことから、キャビティ内領域およびキャビティ外領域それぞれの二酸化炭素密度が同一であると仮定し、気筒内全体を対象として二酸化炭素密度を求めるようにした場合について説明する。   Here, even if fuel multi-stage injection (for example, pilot injection and main injection) is performed, the amount of carbon dioxide generated due to combustion of fuel injected by pilot injection or the like is very small (assuming one Even if carbon dioxide is generated only in the region (for example, the region outside the cavity), the generated amount is very small), and it is assumed that the carbon dioxide density in the cavity region and the region outside the cavity are the same. The case where the carbon dioxide density is determined for the whole will be described.

気筒内全体を対象とする二酸化炭素密度ρco2は以下の式(15)または式(16)によって求められる。 The carbon dioxide density ρco 2 for the entire cylinder is obtained by the following equation (15) or equation (16).

二酸化炭素密度ρco2=気筒内の二酸化炭素量/隙間容積 …(15)
二酸化炭素密度ρco2=気筒内の二酸化炭素量/反応開始時の行程容積 …(16)
ここで、気筒内の二酸化炭素量(質量)は、クランクポジションセンサ40からの出力に基づいて算出されるエンジン回転速度、EGR率等から算出できる。また、隙間容積の一例としては、ピストン13が圧縮上死点に達した時点の行程容積(圧縮端容積)が挙げられる。これによれば、隙間容積を固定値として扱えるため、二酸化炭素密度ρco2の算出が簡素化でき、また、その信頼性も高まることになる。式(15)で使用される隙間容積はこれに限定されるものではない。
Carbon dioxide density ρco 2 = carbon dioxide amount in cylinder / gap volume (15)
Carbon dioxide density ρco 2 = carbon dioxide amount in cylinder / stroke volume at start of reaction (16)
Here, the amount (mass) of carbon dioxide in the cylinder can be calculated from the engine rotation speed, the EGR rate, and the like calculated based on the output from the crank position sensor 40. An example of the clearance volume is a stroke volume (compression end volume) when the piston 13 reaches the compression top dead center. According to this, since the gap volume can be handled as a fixed value, the calculation of the carbon dioxide density ρco 2 can be simplified, and the reliability thereof can be improved. The gap volume used in Equation (15) is not limited to this.

なお、前記式(16)によって二酸化炭素密度ρco2を算出する場合、燃料の各反応それぞれにおける反応速度は、その反応時における二酸化炭素密度に応じて変化する。このため、各反応それぞれにおける反応速度を求めるためには、その反応時における二酸化炭素密度を個別に特定しておく必要がある。本実施形態では、燃料の各反応それぞれに対応した二酸化炭素密度ρco2の算出タイミングを設定しておき、このタイミングにおける行程容積を利用して、各反応それぞれに対応した二酸化炭素密度ρco2を個別に特定できるようにしている。 When the carbon dioxide density ρco 2 is calculated by the above equation (16), the reaction rate in each reaction of the fuel changes according to the carbon dioxide density at the time of the reaction. For this reason, in order to obtain | require the reaction rate in each reaction, it is necessary to specify the carbon dioxide density at the time of the reaction separately. In this embodiment, the calculation timing of the carbon dioxide density ρco 2 corresponding to each reaction of the fuel is set, and the stroke volume at this timing is used to individually calculate the carbon dioxide density ρco 2 corresponding to each reaction. Can be specified.

前記式(15),(16)のうち何れの式で算出された二酸化炭素密度ρco2を採用するかは、演算処理の簡素化や二酸化炭素密度ρco2の信頼性の高さなどを考慮して適宜選択されることになる。 Formula (15), (16) or to employ a carbon dioxide density Roco 2 calculated in any expression of, in consideration of the reliability of the height of the simplification of the processing and carbon dioxide density Roco 2 Will be selected accordingly.

図13は、燃料噴射形態(噴射タイミング、噴射圧および噴射量)が同一であって二酸化炭素密度が互いに異なる熱発生率波形の形状変化の例を示している。図13(a)、(b)、(c)、(d)の順で二酸化炭素密度が高くなっている。   FIG. 13 shows an example of the shape change of the heat release rate waveform having the same fuel injection mode (injection timing, injection pressure, and injection amount) and different carbon dioxide densities. The density of carbon dioxide increases in the order of FIGS. 13 (a), (b), (c), and (d).

これらの図から明らかなように、二酸化炭素密度が高くなるに従って、燃料の反応速度は低くなり(反応が緩慢になり)、その最大値(ピーク値)は低くなり、反応期間が長期化している。このように、気筒内の二酸化炭素密度は、燃料の反応速度に大きな影響を及ぼし、その結果、熱発生率波形を大きく変化させる要因となっている。   As is clear from these figures, as the carbon dioxide density increases, the reaction rate of the fuel decreases (the reaction slows down), its maximum value (peak value) decreases, and the reaction period becomes longer. . As described above, the carbon dioxide density in the cylinder has a great influence on the reaction rate of the fuel, and as a result, it is a factor that greatly changes the heat release rate waveform.

なお、EGR率が比較的低い場合であって、二酸化炭素の分布の影響が比較的小さい場合には、二酸化炭素密度ρco2をEGR率で代用することも可能である。 In the case where the EGR rate is relatively low and the influence of the carbon dioxide distribution is relatively small, the carbon dioxide density ρco 2 can be substituted by the EGR rate.

(窒素について)
吸入空気中には窒素が存在している。この窒素は大気中の約77%を占めている。そして、EGRが実施されていない場合と実施されている場合とにおける気筒内のガス組成の関係は図12から以下の式(17)のように規定できる。
(About nitrogen)
Nitrogen is present in the intake air. This nitrogen accounts for about 77% of the atmosphere. And the relationship of the gas composition in a cylinder in the case where EGR is not implemented and the case where it is implemented can be prescribed | regulated like the following formula | equation (17) from FIG.

2:O2=N2:(O2+CO2) …(17)
この式(17)の左辺はEGRが実施されていない場合の気筒内のガス組成を表し、右辺はEGRが実施されている場合の気筒内のガス組成を表している。
N 2 : O 2 = N 2 : (O 2 + CO 2 ) (17)
The left side of the equation (17) represents the gas composition in the cylinder when EGR is not performed, and the right side represents the gas composition in the cylinder when EGR is performed.

窒素も二酸化炭素と同様に燃料に対する反応障害物となり、燃料中の炭素の酸化反応を阻害するものとなるが、その阻害の度合いは、EGR率が上昇しても総ガス量中の窒素量の比率が一定であるため変化することはない。つまり、気筒内の総ガス量が変化しても、その総ガス量中に占める窒素の比率は一定であるため、燃料の反応に対する阻害の度合いはEGR率が変化しても不変である。このため、EGR率の変化に応じて総ガス量中の比率が変化する二酸化炭素密度とは異なり、窒素密度は燃焼評価指標から除外することができる。   Nitrogen also becomes a reaction obstacle to fuel, like carbon dioxide, and inhibits the oxidation reaction of carbon in fuel, but the degree of inhibition is the amount of nitrogen in the total gas amount even if the EGR rate increases. Since the ratio is constant, it does not change. In other words, even if the total gas amount in the cylinder changes, the ratio of nitrogen in the total gas amount is constant, so the degree of inhibition of the fuel reaction remains unchanged even if the EGR rate changes. For this reason, unlike the carbon dioxide density in which the ratio in the total gas amount changes according to the change in the EGR rate, the nitrogen density can be excluded from the combustion evaluation index.

このため、本実施形態では、燃料密度、酸素密度、酸素過剰率、二酸化炭素密度を燃焼評価指標として扱って理想熱発生率波形を作成するようにしている。   For this reason, in this embodiment, the ideal heat generation rate waveform is created by treating the fuel density, oxygen density, oxygen excess rate, and carbon dioxide density as combustion evaluation indices.

より具体的に、気筒内における混合気の状態が均一である場合には、気筒内の全体に亘って燃料密度が略均一であるため、この燃料密度を考慮することなく、気筒内全体の酸素過剰率に従って理想熱発生率を算出することが可能である。このため、気筒内における混合気の状態が均一である場合には、気筒内の酸素密度、酸素過剰率、二酸化炭素密度に基づいて理想熱発生率を算出することになる。これに対し、気筒内における混合気の状態が不均一である場合には、キャビティ内領域およびキャビティ外領域それぞれの燃料密度が互いに異なっている可能性があるため、各領域毎の燃料密度を考慮し、これら領域毎に理想熱発生率を算出することが必要になる。このため、気筒内における混合気の状態が不均一である場合には、気筒内の酸素密度、酸素過剰率、二酸化炭素密度、燃料密度に基づいて理想熱発生率を算出することになる。   More specifically, when the state of the air-fuel mixture in the cylinder is uniform, the fuel density is substantially uniform throughout the cylinder, so that the oxygen in the entire cylinder can be considered without considering this fuel density. It is possible to calculate the ideal heat generation rate according to the excess rate. For this reason, when the state of the air-fuel mixture in the cylinder is uniform, the ideal heat generation rate is calculated based on the oxygen density, oxygen excess rate, and carbon dioxide density in the cylinder. On the other hand, if the air-fuel mixture in the cylinder is not uniform, the fuel density in the cavity area and the area outside the cavity may be different from each other. In addition, it is necessary to calculate an ideal heat generation rate for each of these regions. For this reason, when the state of the air-fuel mixture in the cylinder is not uniform, the ideal heat generation rate is calculated based on the oxygen density, oxygen excess rate, carbon dioxide density, and fuel density in the cylinder.

−熱発生率波形の作成、燃焼状態診断、および、制御パラメータの補正−
次に、本実施形態の特徴である熱発生率波形の作成(理想熱発生率波形の作成)、燃焼状態診断(気筒内での燃料の各反応形態の診断)、および、その診断結果に応じて実行される制御パラメータの補正について説明する。なお、以下の説明では、気筒内における混合気の状態が不均一である場合、つまり、キャビティ内領域およびキャビティ外領域それぞれの燃料密度が互いに異なっている場合を例に挙げて説明する。
−Creation of heat release rate waveform, combustion state diagnosis, and control parameter correction−
Next, according to the creation of the heat release rate waveform (creation of the ideal heat release rate waveform), the combustion state diagnosis (diagnosis of each reaction mode of the fuel in the cylinder), and the diagnosis result, which are the features of this embodiment The control parameter correction executed in this way will be described. In the following description, the case where the state of the air-fuel mixture in the cylinder is non-uniform, that is, the case where the fuel density in the in-cavity region and the out-cavity region is different from each other will be described as an example.

この熱発生率波形の作成、燃焼状態診断、および、制御パラメータの補正では、図14に示すように、(1)理想熱発生率波形の作成、および、(2)実熱発生率波形の作成、が行われた後、(3)理想熱発生率波形と実熱発生率波形との比較による燃焼状態診断が行われる。そして、(4)この燃焼状態診断の結果に応じたエンジン1の制御パラメータの補正が行われることになる。これら(1)〜(4)の各動作を行うための構成の全てが車両に搭載(実装)されていてもよいし、(1)の動作のみが実験室等によって行われ、その結果(作成された理想熱発生率波形)が前記ROMに記憶され、(2)〜(4)の各動作を行うための構成が車両に搭載された構成となっていてもよい。   In the generation of the heat generation rate waveform, the combustion state diagnosis, and the correction of the control parameter, as shown in FIG. 14, (1) generation of an ideal heat generation rate waveform and (2) generation of an actual heat generation rate waveform (3) The combustion state diagnosis is performed by comparing the ideal heat generation rate waveform and the actual heat generation rate waveform. (4) The control parameters of the engine 1 are corrected according to the result of the combustion state diagnosis. All of the configurations for performing the operations (1) to (4) may be mounted (implemented) on the vehicle, or only the operation (1) is performed by a laboratory or the like, and the result (creation) The ideal heat generation rate waveform) is stored in the ROM, and the configuration for performing the operations (2) to (4) may be mounted on the vehicle.

本実施形態では、筒内を前記キャビティ内領域とキャビティ外領域とに分割し、それぞれにおける燃焼状態を個別に規定するようにしている。このため、前記(1)理想熱発生率波形の作成においては、キャビティ内領域を対象とした理想熱発生率波形の作成、および、キャビティ外領域を対象とした理想熱発生率波形の作成が個別に行われ、これら理想熱発生率波形を合成することによって筒内全体を対象とした理想熱発生率波形(合成理想熱発生率波形)が作成される。   In the present embodiment, the inside of the cylinder is divided into the cavity inner region and the cavity outer region, and the combustion state in each is individually defined. For this reason, in the creation of the ideal heat generation rate waveform (1), the creation of the ideal heat generation rate waveform for the region inside the cavity and the creation of the ideal heat generation rate waveform for the region outside the cavity are individually performed. The ideal heat generation rate waveform (synthesized ideal heat generation rate waveform) for the entire cylinder is created by synthesizing these ideal heat generation rate waveforms.

本実施形態の特徴は、これらキャビティ内領域およびキャビティ外領域それぞれを対象として理想熱発生率波形を作成するに際し、前述した如く、気筒内における酸素密度、燃料密度、酸素過剰率に加えて、二酸化炭素密度を利用するようにしている。   The feature of this embodiment is that, when the ideal heat release rate waveform is created for each of the in-cavity region and the out-cavity region, as described above, in addition to the oxygen density, fuel density, and oxygen excess rate in the cylinder, The carbon density is used.

そして、前記(3)燃焼状態診断においては、この筒内全体を対象とした理想熱発生率波形と実熱発生率波形との比較による燃焼状態診断が行われるようになっている。   In the combustion state diagnosis (3), the combustion state diagnosis is performed by comparing the ideal heat generation rate waveform and the actual heat generation rate waveform for the entire cylinder.

より具体的に、前記理想熱発生率波形の作成にあっては、(1−A)反応領域の分割、(1−B)燃料の反応形態の分離、(1−C)分離された各反応形態それぞれに対する理想熱発生率波形モデルの作成、(1−D)理想熱発生率波形モデルのフィルタリング(フィルタ処理)による理想熱発生率波形の作成および理想熱発生率波形の合成、が順に行われる。   More specifically, in the creation of the ideal heat generation rate waveform, (1-A) division of reaction region, (1-B) separation of fuel reaction form, (1-C) each separated reaction Creation of ideal heat generation rate waveform model for each form, (1-D) generation of ideal heat generation rate waveform by filtering (filtering) of ideal heat generation rate waveform model, and synthesis of ideal heat generation rate waveform are sequentially performed. .

以下、各動作について具体的に説明する。   Each operation will be specifically described below.

(1)理想熱発生率波形の作成
前記理想熱発生率波形の作成について説明する。まず、理想熱発生率波形の作成の概略について説明する。
(1) Creation of ideal heat release rate waveform The creation of the ideal heat release rate waveform will be described. First, an outline of creating an ideal heat generation rate waveform will be described.

前記インジェクタ23から対象領域に噴射された燃料の反応(化学反応等)の律速条件としては、対象領域内温度、対象領域内酸素量(対象領域内の酸素密度に相関がある値)、対象領域内燃料量(対象領域内の燃料密度に相関がある値)、対象領域内燃料分布が挙げられる。これらのうち、制御自由度の低い順としては、対象領域内温度、対象領域内酸素量、対象領域内燃料量、対象領域内燃料分布の順である。   The rate-limiting conditions for the reaction (chemical reaction, etc.) of the fuel injected from the injector 23 into the target region include the temperature in the target region, the oxygen amount in the target region (a value correlated with the oxygen density in the target region), the target region The amount of internal fuel (a value that has a correlation with the fuel density in the target region) and the fuel distribution in the target region are listed. Among these, the order of low degree of freedom of control is the order of the temperature in the target region, the oxygen amount in the target region, the fuel amount in the target region, and the fuel distribution in the target region.

つまり、対象領域内温度は、燃料が反応する前段階にあっては、吸入空気温度とエンジン1の圧縮比とによって略決定されることになり、制御の自由度は最も低い。また、この対象領域内温度は、先行して燃料噴射が行われた場合(例えば予熱のための燃料噴射が行われた場合)に、その燃料の燃焼による予熱量によっても変動する。また、対象領域内酸素量(酸素密度)は、前記吸気絞り弁62の開度や、前記EGRバルブ81の開度によって調整できるため、対象領域内温度に比べて制御自由度は高い。また、この対象領域内酸素量は、ターボチャージャ5による過給率によっても変動する。また、対象領域内燃料量(燃料密度)は、前記サプライポンプ21による燃料噴射圧力(コモンレール圧力)の制御や前記インジェクタ23からの燃料の多段噴射それぞれの噴射期間の制御によって調整できるため、対象領域内酸素量に比べて制御自由度は高い。また、対象領域内燃料分布も、前記燃料噴射圧力の制御や前記燃料の多段噴射それぞれの噴射期間の制御によって調整が可能であることから制御自由度は高いものである。   That is, the temperature in the target region is substantially determined by the intake air temperature and the compression ratio of the engine 1 in the stage before the fuel reacts, and the degree of freedom of control is the lowest. In addition, the temperature in the target region also varies depending on the amount of preheating due to the combustion of the fuel when fuel injection is performed in advance (for example, when fuel injection for preheating is performed). Further, since the oxygen amount (oxygen density) in the target area can be adjusted by the opening degree of the intake throttle valve 62 and the opening degree of the EGR valve 81, the degree of freedom of control is higher than the temperature in the target area. Further, the oxygen amount in the target region also varies depending on the supercharging rate by the turbocharger 5. In addition, since the fuel amount (fuel density) in the target region can be adjusted by controlling the fuel injection pressure (common rail pressure) by the supply pump 21 and controlling the injection period of each of the multistage injections of fuel from the injector 23, the target region The degree of freedom of control is high compared to the amount of oxygen inside. Further, since the fuel distribution in the target region can be adjusted by controlling the fuel injection pressure and the injection period of each of the multistage fuel injections, the degree of freedom in control is high.

そして、本実施形態では、エンジン1の暖機運転が完了しており、且つ外気温度が所定温度(例えば0℃)以上であることを条件として、前記制御自由度の低い順に、燃料の反応状態を決定する条件の優先順位を高く設定している。なお、ここでは、対象領域内温度、対象領域内酸素量および対象領域内燃料量の量的条件を、対象領域内燃料分布よりも優先順位の高いものとしている。つまり、対象領域内温度を機軸として燃料の各反応の開始タイミング(反応開始時期)を決定するものとしている。即ち、対象領域内温度(対象領域内の圧縮ガス温度)から基準温度到達角度(各反応形態それぞれの反応開始時期におけるクランク角度位置)を確定する。なお、本実施形態では、前記各反応の開始時期を決定するに当たっては、前記酸素密度に応じて開始時期を補正するようにしている。   In the present embodiment, on the condition that the warm-up operation of the engine 1 is completed and the outside air temperature is equal to or higher than a predetermined temperature (for example, 0 ° C.), the reaction state of the fuel in ascending order of the degree of freedom of control. The priority of the condition for determining the is set high. Here, the quantitative conditions of the target region temperature, the target region oxygen amount, and the target region fuel amount are set to have a higher priority than the target region fuel distribution. That is, the start timing (reaction start timing) of each reaction of the fuel is determined using the temperature in the target region as an axis. That is, the reference temperature arrival angle (crank angle position at the reaction start timing of each reaction mode) is determined from the temperature in the target region (compressed gas temperature in the target region). In the present embodiment, when determining the start time of each reaction, the start time is corrected according to the oxygen density.

そして、この反応開始時期(酸素密度によって補正された反応開始時期)を基点として、反応速度および反応量の基準値をそれぞれ求めると共に、前記酸素密度に基づいて前記反応速度および反応量の基準値に対する補正量を求める。さらに、前記二酸化炭素密度に基づいて前記反応速度に対する補正量を求める。これら補正量による補正を行って反応速度、反応量、反応期間を求めて各反応形態毎に理想熱発生率波形モデルを対象領域について作成する。   Then, based on this reaction start time (reaction start time corrected by the oxygen density) as a base point, a reference value for the reaction rate and the reaction amount is obtained, respectively, and based on the oxygen density, a reference value for the reaction rate and the reaction amount is obtained. Find the correction amount. Further, a correction amount for the reaction rate is obtained based on the carbon dioxide density. Corrections based on these correction amounts are performed to determine the reaction rate, reaction amount, and reaction period, and an ideal heat release rate waveform model is created for the target region for each reaction mode.

具体的には、前記酸素密度が低くなるほど、反応開始時期は遅角側に移行し、反応速度は低くなり(反応が緩慢になり)、反応量が低下することになる。また、酸素密度による前記反応開始時期、反応速度、反応量それぞれに対する影響度合いは異なっている。さらに、燃料の反応としては、気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、予混合燃焼による高温酸化反応、拡散燃焼による高温酸化反応が挙げられるが、これら反応に対する酸素密度の影響度合いも異なっている。   Specifically, as the oxygen density decreases, the reaction start timing shifts to the retard side, the reaction rate decreases (the reaction becomes slow), and the reaction amount decreases. In addition, the degree of influence of the oxygen density on the reaction start timing, reaction rate, and reaction amount is different. Furthermore, fuel reactions include vaporization, low-temperature oxidation, thermal decomposition, high-temperature oxidation by premixed combustion, and high-temperature oxidation by diffusion combustion, but the degree of influence of oxygen density on these reactions is also different. .

また、前記二酸化炭素密度が高くなるほど、反応速度は低くなる(反応が緩慢になる)。また、二酸化炭素密度による反応速度に対する影響度合いは酸素密度によって異なっている。具体的には、酸素密度が低いほど、二酸化炭素密度による反応速度に対する影響度合いは大きくなる。つまり、酸素密度が低いほど二酸化炭素密度が高くなることに伴う反応速度の低下度合いは大きくなる。詳しくは後述する。   Also, the higher the carbon dioxide density, the lower the reaction rate (the reaction becomes slower). Further, the degree of influence on the reaction rate by the carbon dioxide density varies depending on the oxygen density. Specifically, the lower the oxygen density, the greater the degree of influence of the carbon dioxide density on the reaction rate. That is, the lower the oxygen density, the greater the degree of decrease in the reaction rate associated with the higher carbon dioxide density. Details will be described later.

このように、対象領域内に噴射された燃料の複数の反応形態それぞれの反応速度、反応量、反応期間を対象領域内の温度(反応開始時期を決定する対象領域内ガス温度)、燃料組成(反応に寄与する燃料量および燃料密度を含む)、および、対象領域内の酸素密度および二酸化炭素密度に応じて算出して、各反応それぞれにおける理想熱発生率波形モデルを作成するようにしている。即ち、キャビティ内領域およびキャビティ外領域のうち一方の領域に燃料噴射が行われた場合には、この一方の領域(対象領域)に対して理想熱発生率波形モデルが作成され、両領域に燃料噴射が行われた場合には、これら両領域(両対象領域)に対して理想熱発生率波形モデルが個別に作成されることになる。   As described above, the reaction rate, reaction amount, and reaction period of each of the plurality of reaction forms of the fuel injected into the target region are set as the temperature in the target region (the gas temperature in the target region that determines the reaction start timing), the fuel composition ( The ideal heat release rate waveform model for each reaction is created by calculation according to the oxygen density and carbon dioxide density in the target region. That is, when fuel injection is performed in one of the cavity inner region and the outer cavity region, an ideal heat release rate waveform model is created for this one region (target region), and the fuel is generated in both regions. When the injection is performed, ideal heat generation rate waveform models are individually created for these two regions (both target regions).

前述したように、この理想熱発生率波形モデルの作成は、キャビティ内領域およびキャビティ外領域のうち噴霧の存在する領域においてのみ実施される。これは、噴霧が存在しない場合には、燃料の反応が生じていないため理想熱発生率波形モデルの作成ができないからである。何れの領域に噴霧が存在しているか(或いは両領域に噴霧が存在しているか否か)の判定は、前述した如く燃料の噴射期間に基づいて行うことができる。   As described above, the generation of the ideal heat generation rate waveform model is performed only in the region where the spray exists in the region inside the cavity and the region outside the cavity. This is because when no spray is present, no fuel reaction occurs, and therefore an ideal heat release rate waveform model cannot be created. The determination of in which region the spray is present (or whether the spray is present in both regions) can be performed based on the fuel injection period as described above.

理想熱発生率波形モデルの作成動作として、具体的には、前記反応開始時期における対象領域内ガス温度(基準温度)および燃料組成等に対応した基準反応速度効率[J/CA2/mm3]と、基準反応量効率[J/mm3]とを各反応形態毎に確定し、燃焼場に対する酸素供給能力(酸素密度)から前記基準反応速度効率および基準反応量効率を修正し、これら修正された反応速度効率と反応量効率とから反応速度および反応量を確定する。 As an operation for creating the ideal heat release rate waveform model, specifically, the reference reaction rate efficiency [J / CA 2 / mm 3 ] corresponding to the gas temperature (reference temperature) in the target region and the fuel composition at the reaction start time. And the reference reaction amount efficiency [J / mm 3 ] are determined for each reaction form, and the reference reaction rate efficiency and the reference reaction amount efficiency are corrected based on the oxygen supply capacity (oxygen density) to the combustion field. The reaction rate and reaction amount are determined from the reaction rate efficiency and reaction amount efficiency.

また、反応速度に対しては、二酸化炭素密度に基づいて前記反応速度効率に対する補正係数(勾配補正係数)を求め、この勾配補正係数によって前記反応速度効率(酸素密度に基づいて補正された反応速度効率;基準熱発生率に相関のある反応速度効率)を補正することにより、補正後の反応速度効率(理想熱発生率に相関のある反応速度効率)を求める(本発明でいう「気筒内の酸素密度に基づいて規定された基準熱発生率を、気筒内の二酸化炭素量に応じて補正することによって理想熱発生率を算出する動作」に相当)。さらに、後述するエンジン回転速度に応じた反応速度の補正を行って最終的な反応速度効率を求める。なお、前記「反応速度効率」は「反応速度勾配」とも呼ばれ、また、前記「反応量効率」は「燃焼効率」とも呼ばれる。以下では、「反応速度効率」を「反応速度勾配」として説明する。   For the reaction rate, a correction coefficient (gradient correction coefficient) for the reaction rate efficiency is obtained based on the carbon dioxide density, and the reaction rate efficiency (reaction rate corrected based on the oxygen density) is calculated by the gradient correction coefficient. Efficiency: By correcting the reaction rate efficiency correlated with the reference heat generation rate, the corrected reaction rate efficiency (reaction rate efficiency correlated with the ideal heat generation rate) is obtained (referred to as “in-cylinder in the present invention”). Corresponding to the operation of calculating the ideal heat generation rate by correcting the reference heat generation rate defined based on the oxygen density according to the amount of carbon dioxide in the cylinder. Furthermore, the final reaction rate efficiency is obtained by correcting the reaction rate according to the engine rotation speed described later. The “reaction rate efficiency” is also referred to as “reaction rate gradient”, and the “reaction amount efficiency” is also referred to as “combustion efficiency”. Hereinafter, “reaction rate efficiency” will be described as “reaction rate gradient”.

そして、前記反応開始時期、反応速度および反応量から後述する理想熱発生率波形モデル(三角形モデル)を作成し、これにより、反応期間を確定する。この反応期間としては以下の式(18)により求められる。   Then, an ideal heat release rate waveform model (triangle model) described later is created from the reaction start timing, reaction rate, and reaction amount, thereby determining the reaction period. This reaction period is obtained by the following equation (18).

反応期間=2×(反応量/反応速度)1/2 …(18)
なお、前記理想熱発生率波形モデル(三角形モデル)の作成の詳細については後述する。
Reaction period = 2 × (reaction amount / reaction rate) 1/2 (18)
Details of creation of the ideal heat release rate waveform model (triangle model) will be described later.

(1−A)反応領域の分割
次に、前記理想熱発生率波形の作成の第1手順である反応領域の分割について具体的に説明する。
(1-A) Reaction Region Division Next, the reaction region division, which is the first procedure for creating the ideal heat release rate waveform, will be described in detail.

前述したように、インジェクタ23から筒内に噴射された燃料が存在する領域としては、キャビティ外領域およびキャビティ内領域がある。そして、これら領域それぞれにあっては、存在する燃料量および温度が互いに異なっている可能性があり、これらを領域毎に求める必要がある。以下、具体的に説明する。   As described above, the region where the fuel injected from the injector 23 into the cylinder exists includes the outside-cavity region and the inside-cavity region. In each of these regions, there is a possibility that the amount of fuel and the temperature that exist are different from each other, and it is necessary to obtain these for each region. This will be specifically described below.

(a)領域内に存在する燃料量
前記キャビティ外噴射遅角限界(図8(a))よりも進角側で燃料噴射が行われた場合や、キャビティ外噴射進角限界(図8(b))よりも遅角側で燃料噴射が行われた場合には、噴射燃料の略全量がキャビティ外領域に向けて噴射されることになり、この燃料の略全量はキャビティ外領域に存在し、キャビティ内領域には殆ど噴霧が存在しないことになる。このため、インジェクタ23から筒内に噴射された燃料量がそのままキャビティ外領域に存在する燃料量となる。
(A) Amount of fuel existing in the region When fuel injection is performed on the advance side with respect to the outside-cavity injection delay limit (FIG. 8 (a)), or the outside-cavity injection advance limit (FIG. 8 (b) When fuel injection is performed at a more retarded angle than)), substantially the entire amount of injected fuel is injected toward the region outside the cavity, and substantially all this fuel exists in the region outside the cavity. There will be almost no spray in the area within the cavity. For this reason, the fuel amount injected into the cylinder from the injector 23 becomes the fuel amount existing in the region outside the cavity as it is.

また、前記キャビティ内噴射進角限界(図7(a))とキャビティ内噴射遅角限界(図7(b))との間の期間のみにおいて燃料噴射が行われた場合には、噴射燃料の略全量がキャビティ内領域に向けて噴射されることになり、この燃料の略全量はキャビティ内領域に存在し、キャビティ外領域には殆ど噴霧が存在しないことになる。このため、インジェクタ23から筒内に噴射された燃料量がそのままキャビティ内領域に存在する燃料量となる。   In addition, when fuel injection is performed only during the period between the intra-cavity injection advance limit (FIG. 7A) and the intra-cavity injection retard limit (FIG. 7B), Substantially the entire amount will be injected toward the region inside the cavity, and the substantially whole amount of this fuel will be present in the region inside the cavity, and there will be almost no spray in the region outside the cavity. For this reason, the fuel amount injected into the cylinder from the injector 23 becomes the fuel amount existing in the cavity region as it is.

さらに、前記キャビティ外噴射遅角限界(図8(a))からキャビティ内噴射進角限界(図7(a))に亘って燃料噴射が行われた場合や、キャビティ内噴射遅角限界(図7(b))からキャビティ外噴射進角限界(図8(b))に亘って燃料噴射が行われた場合には、噴射燃料の一部はキャビティ外領域に向けて噴射され、他はキャビティ内領域に向けて噴射されることになり、この噴射された燃料の一部はキャビティ外領域に存在し、他はキャビティ内領域に存在することになる。この場合に、キャビティ外領域に存在する噴霧量(燃料量)とキャビティ内領域に存在する噴霧量との比率は、前述した如く、式(7)で算出されたキャビティ内領域総燃料分配率等に基づいて算出することができる。   Further, when fuel injection is performed from the outside-cavity injection delay limit (FIG. 8A) to the in-cavity injection advance limit (FIG. 7A), or within the injection delay limit (FIG. 8). 7 (b)) to the outside-cavity injection advance limit (FIG. 8 (b)), a part of the injected fuel is injected toward the outside of the cavity, and the other is the cavity. Injected toward the inner region, a part of the injected fuel exists in the region outside the cavity, and the other exists in the region inside the cavity. In this case, the ratio of the spray amount (fuel amount) existing in the region outside the cavity and the spray amount existing in the region in the cavity is, as described above, the total fuel distribution ratio in the cavity region calculated by the equation (7), etc. Can be calculated based on

つまり、インジェクタ23からの総燃料噴射量にキャビティ内領域総燃料分配率を乗算することによってキャビティ内領域に向けて噴射された燃料の量(キャビティ内領域に存在する噴霧量)を算出することができる。また、このキャビティ内領域に向けて噴射された燃料の量を前記総燃料噴射量から減算することによってキャビティ外領域に向けて噴射された燃料の量(キャビティ外領域に存在する噴霧量)を算出することができる。   That is, the amount of fuel injected toward the in-cavity region (spray amount existing in the in-cavity region) can be calculated by multiplying the total fuel injection amount from the injector 23 by the in-cavity region total fuel distribution ratio. it can. Also, the amount of fuel injected toward the area outside the cavity (the amount of spray existing in the area outside the cavity) is calculated by subtracting the amount of fuel injected toward the area inside the cavity from the total fuel injection amount. can do.

このように本実施形態では、筒内をキャビティ外領域とキャビティ内領域とに分割(区画)し、それぞれについての燃料量を前記キャビティ内領域総燃料分配率を利用して個別に求める。   As described above, in this embodiment, the inside of the cylinder is divided (divided) into the area outside the cavity and the area inside the cavity, and the amount of fuel for each is obtained individually using the total fuel distribution ratio in the area inside the cavity.

なお、前述したように、気筒内における混合気の状態が均一である場合、または、均一であるとみなす場合には、気筒内の全体に亘って燃料密度が略均一であるため、キャビティ外領域およびキャビティ内領域それぞれの燃料量を個別に求めることなく、気筒内全体の酸素過剰率に従って理想熱発生率を算出することが可能である。   As described above, when the state of the air-fuel mixture in the cylinder is uniform, or when it is assumed to be uniform, the fuel density is substantially uniform throughout the cylinder. In addition, it is possible to calculate the ideal heat generation rate according to the oxygen excess rate in the entire cylinder without separately obtaining the amount of fuel in each cavity region.

(b)領域内温度
前記キャビティ外領域およびキャビティ内領域それぞれの温度(燃料噴射実行時の各領域の温度)を求めるための手法としては、吸気温度、ピストン位置(吸入ガスの圧縮度合い)、前記パイロット噴射等による対象領域の予熱状態等をパラメータとし、予め実験やシミュレーションによって、これらパラメータとキャビティ外領域およびキャビティ内領域それぞれの温度との関係を求めてマップ化し、このマップを前記ROMに記憶させている。つまり、吸気温度、ピストン位置、各領域の予熱状態等のパラメータを前記マップに当て嵌めることでキャビティ外領域およびキャビティ内領域それぞれの温度が個別に求められるようになっている。また、キャビティ内領域の温度を求める際に、前記キャビティ内領域総燃料分配率を利用してもよい。具体的には、圧縮比に基づいて算出される圧縮ガス温度と、キャビティ内領域総燃料分配率から得られた燃料量と燃料の単位質量当たりの発生熱量との積で得られる温度上昇分との和をキャビティ内領域の温度として求めるものである。キャビティ外領域の温度も同様に求めることが可能である。
(B) Intra-region temperature As a method for determining the temperature of each of the region outside the cavity and the region in the cavity (the temperature of each region during execution of fuel injection), the intake air temperature, the piston position (compression degree of intake gas), The preheating state of the target area by pilot injection etc. is used as a parameter, and the relationship between these parameters and the temperature of the outside area of the cavity and the inside area of the cavity is obtained by experiments and simulations in advance, and this map is stored in the ROM. ing. That is, by fitting parameters such as the intake air temperature, the piston position, and the preheating state of each region to the map, the temperatures of the outside region and the inside region of the cavity can be individually obtained. In addition, when determining the temperature in the cavity region, the total fuel distribution ratio in the cavity region may be used. Specifically, the temperature rise obtained by the product of the compressed gas temperature calculated based on the compression ratio, the amount of fuel obtained from the total fuel distribution ratio in the cavity region, and the amount of heat generated per unit mass of fuel, Is obtained as the temperature in the cavity region. The temperature in the region outside the cavity can be obtained in the same manner.

なお、これら温度を求めるための手法としてはこれに限らず、筒内平均温度から所定温度を減算した値をキャビティ外領域の温度として設定し、筒内平均温度に所定温度を加算した値をキャビティ内領域の温度として設定するようにしてもよい。この場合に減算および加算される前記所定温度は、エンジン1の運転状態に応じたマップ値が実験またはシミュレーションによって求められ、このマップ値に従って可変とされる。また、熱エネルギ方程式Q=mcTから温度を算出するようにしてもよい。ここで、Qは対象領域(キャビティ外領域またはキャビティ内領域)への投入熱エネルギ、mは対象領域でのガスの質量、cはガスの比熱、Tは対象領域の温度である。   The method for obtaining these temperatures is not limited to this, and a value obtained by subtracting the predetermined temperature from the in-cylinder average temperature is set as the temperature of the outside region of the cavity, and the value obtained by adding the predetermined temperature to the in-cylinder average temperature is set as the method. The temperature may be set as the temperature of the inner region. The predetermined temperature to be subtracted and added in this case is obtained as a map value corresponding to the operating state of the engine 1 by experiment or simulation, and is made variable according to this map value. Further, the temperature may be calculated from the thermal energy equation Q = mcT. Here, Q is the heat energy input to the target area (outer cavity area or inner cavity area), m is the mass of the gas in the target area, c is the specific heat of the gas, and T is the temperature of the target area.

なお、前述した如く、本実施形態ではキャビティ内領域およびキャビティ外領域それぞれの酸素密度および二酸化炭素密度を同一と仮定しているため、各領域毎に酸素密度および二酸化炭素密度を求める必要はなく、前述したように気筒内全体を対象として酸素密度および二酸化炭素密度が求められる。   As described above, in the present embodiment, it is assumed that the oxygen density and the carbon dioxide density in the cavity area and the cavity outside area are the same, so there is no need to obtain the oxygen density and the carbon dioxide density for each area. As described above, the oxygen density and the carbon dioxide density are determined for the entire cylinder.

(1−B)燃料の反応形態の分離
次に、前記理想熱発生率波形の作成の第2手順である燃料の反応形態の分離について説明する。
(1-B) Separation of Fuel Reaction Form Next, separation of fuel reaction form, which is the second procedure for creating the ideal heat release rate waveform, will be described.

前記インジェクタ23から燃料噴射が行われた場合、対象領域内においては、気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、予混合燃焼による高温酸化反応、拡散燃焼による高温酸化反応が対象領域内環境に応じて行われる。つまり、キャビティ外領域およびキャビティ内領域のそれぞれに燃料が噴射された場合には、これら領域それぞれにおいて、これら反応がそれぞれの環境に応じて行われる。以下、各反応形態について説明する。   When fuel injection is performed from the injector 23, a vaporization reaction, a low temperature oxidation reaction, a thermal decomposition reaction, a high temperature oxidation reaction by premixed combustion, and a high temperature oxidation reaction by diffusion combustion depend on the environment in the target region. Done. That is, when fuel is injected into each of the outer region and the inner region, these reactions are performed in each of these regions in accordance with the environment. Hereinafter, each reaction mode will be described.

(a)気化反応
気化反応は、前記インジェクタ23から噴射された燃料が対象領域内の熱を受けて気化するものである。この反応は、一般的には対象領域内ガス温度が500K以上となっている環境下に燃料が晒された状態で、燃料噴霧の拡散がある程度進んだ際に開始する噴霧律速の反応となっている。
(A) Vaporization reaction In the vaporization reaction, the fuel injected from the injector 23 is vaporized by receiving heat in the target region. This reaction is generally a spray-controlled reaction that starts when the fuel spray spreads to some extent in a state where the fuel is exposed to an environment where the gas temperature in the target region is 500K or higher. Yes.

ディーゼルエンジン1で使用されている軽油の沸点は、一般には453K〜623Kであって、対象領域内に燃料噴射が行われる実用域(例えば前記パイロット噴射が行われる時期)はBTDC(圧縮上死点前)40°CAである。このタイミングにおける対象領域内ガス温度は一般には550K〜600K程度まで上昇しているため(寒冷地以外)、この気化反応においては、温度律速条件を考慮する必要はない。   The boiling point of light oil used in the diesel engine 1 is generally 453K to 623K, and a practical region where fuel injection is performed in the target region (for example, the timing when the pilot injection is performed) is BTDC (compression top dead center). Previous) 40 ° CA. Since the gas temperature in the target region at this timing generally rises to about 550K to 600K (other than in cold regions), it is not necessary to consider the temperature-limiting condition in this vaporization reaction.

そして、この気化反応における前記基準反応量効率としては、例えば−1.14[J/mm3]となっている。 The reference reaction amount efficiency in this vaporization reaction is, for example, −1.14 [J / mm 3 ].

また、この気化反応における有効噴射量(気化反応に寄与する燃料量)としては、燃料噴射量から壁面付着量(シリンダボア12の壁面(キャビティ外領域に噴射された場合)やキャビティ13bの内壁面(キャビティ内領域に噴射された場合)に付着した燃料量)および未燃浮遊燃料量(噴霧塊の外周囲に存在して反応に寄与しない燃料)を減算した量である。以下、これら燃料量を未燃燃料量という。これら未燃燃料量は、噴射量(燃料の貫徹力に相関がある)と噴射時期(気筒内圧力に相関がある)に応じて実験的に求めることが可能である。   The effective injection amount in this vaporization reaction (the amount of fuel that contributes to the vaporization reaction) is determined from the fuel injection amount to the wall surface adhesion amount (the wall surface of the cylinder bore 12 (when injected into the region outside the cavity) or the inner wall surface of the cavity 13b ( This is the amount obtained by subtracting the amount of fuel adhering to the region in the cavity) and the amount of unburned floating fuel (fuel that exists outside the spray mass and does not contribute to the reaction). Hereinafter, these fuel amounts are referred to as unburned fuel amounts. These unburned fuel amounts can be obtained experimentally according to the injection amount (which has a correlation with fuel penetration force) and the injection timing (which has a correlation with cylinder pressure).

具体的に、キャビティ内領域に燃料が噴射される場合に比べてキャビティ外領域に燃料が噴射される場合の方が、噴霧が拡散しやすいため、総噴射燃料量に対する未燃燃料量の比率は高くなる。例えば、キャビティ内領域に燃料が噴射された場合の未燃燃料量の比率は15%程度であるのに対し、キャビティ外領域に燃料が噴射された場合の未燃燃料量の比率は20%程度である。これら値はこれに限らず、各領域の温度や圧力、および、燃料噴射圧力等によって変動するため、予め実験やシミュレーションによって求められている。   Specifically, since the spray is more easily diffused when the fuel is injected into the region outside the cavity than when the fuel is injected into the region within the cavity, the ratio of the unburned fuel amount to the total injected fuel amount is Get higher. For example, the ratio of the unburned fuel amount when the fuel is injected into the area inside the cavity is about 15%, whereas the ratio of the unburned fuel amount when the fuel is injected into the area outside the cavity is about 20%. It is. These values are not limited to this, and vary depending on the temperature and pressure of each region, the fuel injection pressure, and the like, and thus are obtained in advance through experiments and simulations.

そして、前記気化反応における反応量としては、以下の式(19)により求められる。   And as reaction amount in the said vaporization reaction, it calculates | requires by the following formula | equation (19).

気化反応における反応量=−1.14×有効噴射量 …(19)
なお、この気化反応は吸熱反応であるため、この反応量(発生熱量)としては負の値となる。また、この気化反応は、反応に要する酸素量が僅かであるため、酸素密度の影響を殆ど受けないものとなっている。
Reaction amount in vaporization reaction = −1.14 × effective injection amount (19)
Since this vaporization reaction is an endothermic reaction, the reaction amount (generated heat amount) is a negative value. This vaporization reaction is hardly affected by the oxygen density because the amount of oxygen required for the reaction is small.

(b)低温酸化反応
低温酸化反応は、ディーゼルエンジン1の燃料である軽油中に含まれる低温酸化反応成分(n−セタン(C1634)等の直鎖単結合組成の燃料等)が燃焼する反応である。この低温酸化反応成分は、対象領域内温度が比較的低い場合であっても着火が可能な成分であって、このn−セタン等の量が多いほど(高セタン燃料であるほど)対象領域内での低温酸化反応が進みやすく着火遅れが抑制されることになる。具体的に、n−セタン等の低温酸化反応成分は、一般的には、対象領域内温度が約750Kに達した時点で燃焼(低温酸化反応)を開始する。なお、n−セタン等以外の燃料成分(高温酸化反応成分)は対象領域内温度が約900Kに達するまで燃焼(高温酸化反応)を開始しない。
(B) Low-temperature oxidation reaction In the low-temperature oxidation reaction, a low-temperature oxidation reaction component (such as a fuel having a linear single bond composition such as n-cetane (C 16 H 34 )) contained in the diesel oil that is the fuel of the diesel engine 1 is burned. It is a reaction to. This low-temperature oxidation reaction component is a component that can be ignited even when the temperature in the target region is relatively low, and the higher the amount of n-cetane or the like (the higher the cetane fuel), the higher the target region. Thus, the low temperature oxidation reaction is easy to proceed, and the ignition delay is suppressed. Specifically, a low-temperature oxidation reaction component such as n-cetane generally starts combustion (low-temperature oxidation reaction) when the temperature in the target region reaches about 750K. In addition, fuel components (high temperature oxidation reaction components) other than n-cetane do not start combustion (high temperature oxidation reaction) until the temperature in the target region reaches about 900K.

そして、この低温酸化反応における前記基準反応速度勾配(基準反応速度効率)としては、例えば4.0[J/CA2/mm3]となっている。また、基準反応量効率としては、例えば5.0[J/mm3]となっている。 The reference reaction rate gradient (reference reaction rate efficiency) in this low-temperature oxidation reaction is, for example, 4.0 [J / CA 2 / mm 3 ]. The standard reaction amount efficiency is, for example, 5.0 [J / mm 3 ].

また、この低温酸化反応の反応量は、前記基準反応量効率が酸素密度によって補正されることにより求められた反応量効率に基づいて算出される(例えば前記有効噴射量を乗算することで算出される)。   Further, the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction is calculated based on the reaction amount efficiency obtained by correcting the reference reaction amount efficiency by the oxygen density (for example, by multiplying the effective injection amount). )

また、この低温酸化反応の反応速度は、前記基準反応速度勾配が酸素密度および二酸化炭素密度によって補正されることにより求められた反応速度勾配に基づいて算出される(例えば前記有効噴射量を乗算することで算出される)。さらに、この低温酸化反応の反応速度を算出するに当たっては、前記反応速度勾配に有効噴射量を乗算した値に対してエンジン回転速度に応じた係数(回転速度補正係数=(基準回転速度/実回転速度)2)が乗算される。なお、この回転速度補正係数を求めるための基準回転速度としては任意の回転速度(例えば2000rpm)が設定可能である。これにより、ガス組成等が変化しても反応速度を時間に依存した値として求めることができる。 The reaction rate of the low-temperature oxidation reaction is calculated based on the reaction rate gradient obtained by correcting the reference reaction rate gradient with the oxygen density and the carbon dioxide density (for example, multiplying by the effective injection amount). Is calculated). Further, in calculating the reaction rate of the low-temperature oxidation reaction, a coefficient corresponding to the engine rotation speed (rotation speed correction coefficient = (reference rotation speed / actual rotation) is obtained by multiplying the reaction speed gradient by the effective injection amount. Speed) 2 ) is multiplied. An arbitrary rotation speed (for example, 2000 rpm) can be set as the reference rotation speed for obtaining the rotation speed correction coefficient. Thereby, even if a gas composition etc. change, reaction rate can be calculated | required as a value depending on time.

なお、回転速度補正係数は、図15に示す回転速度補正係数マップから求められるものであってもよい。この図15に示す回転速度補正係数マップは、基準回転速度を2000rpmに設定したものである。エンジン1の実回転速度が基準回転速度(2000rpm)以上である領域では、「(基準回転速度/実回転速度)2」に応じた値(図中に一点鎖線で示すエンジン回転速度に応じた値)として回転速度補正係数が求められる。これに対し、エンジン1の実回転速度が基準回転速度(2000rpm)未満である領域では、「(基準回転速度/実回転速度)2」に応じた値に対して所定割合だけ補正(低い側に補正)された値が回転速度補正係数として求められる(基準回転速度未満である領域の実線を参照)。この場合の補正割合は実験やシミュレーションによって求められている。 The rotational speed correction coefficient may be obtained from the rotational speed correction coefficient map shown in FIG. The rotation speed correction coefficient map shown in FIG. 15 is obtained by setting the reference rotation speed to 2000 rpm. In a region where the actual rotational speed of the engine 1 is equal to or higher than the reference rotational speed (2000 rpm), a value corresponding to “(reference rotational speed / actual rotational speed) 2 ” (a value corresponding to the engine rotational speed indicated by a one-dot chain line in the figure). ) As the rotation speed correction coefficient. On the other hand, in a region where the actual rotational speed of the engine 1 is less than the reference rotational speed (2000 rpm), the value corresponding to “(reference rotational speed / actual rotational speed) 2 ” is corrected by a predetermined ratio (to the lower side). The corrected value is obtained as the rotation speed correction coefficient (see the solid line in the region below the reference rotation speed). In this case, the correction ratio is obtained by experiment or simulation.

前記基準回転速度は、上述した値には限定されず、エンジン1の使用頻度が最も高い回転速度域に設定することが好ましい。   The reference rotation speed is not limited to the above-described value, and is preferably set to a rotation speed range where the engine 1 is used most frequently.

なお、この低温酸化反応は発熱反応であるため、この反応量(発生熱量)としては正の値となる。   Since this low-temperature oxidation reaction is an exothermic reaction, the reaction amount (generated heat amount) is a positive value.

(c)熱分解反応
熱分解反応は、燃料成分の熱分解を行う反応であって、一般に、その反応温度は約800Kとなっている。
(C) Thermal decomposition reaction The thermal decomposition reaction is a reaction that performs thermal decomposition of a fuel component. In general, the reaction temperature is about 800K.

また、この熱分解反応における前記基準反応速度勾配としては、例えば−0.2[J/CA2/mm3]となっている。また、基準反応量効率としては、例えば5.0[J/mm3]となっている。 The reference reaction rate gradient in this thermal decomposition reaction is, for example, −0.2 [J / CA 2 / mm 3 ]. The standard reaction amount efficiency is, for example, 5.0 [J / mm 3 ].

また、この熱分解反応の反応量も、前記基準反応量効率が酸素密度によって補正されることにより求められた反応量効率に基づいて算出される(例えば前記有効噴射量を乗算することで算出される)。   The reaction amount of the thermal decomposition reaction is also calculated based on the reaction amount efficiency obtained by correcting the reference reaction amount efficiency with the oxygen density (for example, by multiplying the effective injection amount). )

また、この熱分解反応の反応速度も、前記基準反応速度勾配が酸素密度および二酸化炭素密度によって補正されることにより求められた反応速度勾配に基づいて算出される(例えば前記有効噴射量を乗算することで算出される)。さらに、この熱分解反応の反応速度を算出するに当たっても、前記反応速度勾配に有効噴射量を乗算した値に対してエンジン回転速度に応じた前記回転速度補正係数が乗算される。   The reaction rate of the thermal decomposition reaction is also calculated based on the reaction rate gradient obtained by correcting the reference reaction rate gradient with the oxygen density and the carbon dioxide density (for example, multiplying the effective injection amount). Is calculated). Further, when calculating the reaction rate of the thermal decomposition reaction, the value obtained by multiplying the reaction rate gradient by the effective injection amount is multiplied by the rotation speed correction coefficient corresponding to the engine rotation speed.

なお、本実施形態では、この熱分解反応を吸熱反応として扱うものとする。つまり、反応量(発生熱量)が負の値であるものとする。   In the present embodiment, this thermal decomposition reaction is treated as an endothermic reaction. That is, the reaction amount (generated heat amount) is a negative value.

(d)予混合燃焼による高温酸化反応
予混合燃焼による高温酸化反応の反応温度は、一般に約900Kとなっている。つまり、対象領域内温度が900Kに達したことで燃焼を開始する反応が、この予混合燃焼による高温酸化反応である。
(D) High-temperature oxidation reaction by premixed combustion The reaction temperature of the high-temperature oxidation reaction by premixed combustion is generally about 900K. That is, the reaction that starts combustion when the temperature in the target region reaches 900K is a high-temperature oxidation reaction by this premixed combustion.

また、この予混合燃焼による高温酸化反応における前記基準反応速度勾配としては、例えば4.3[J/CA2/mm3]となっている。また、基準反応量効率としては、例えば30.0[J/mm3]となっている。 Further, the reference reaction rate gradient in the high temperature oxidation reaction by this premixed combustion is, for example, 4.3 [J / CA 2 / mm 3 ]. The standard reaction amount efficiency is, for example, 30.0 [J / mm 3 ].

また、この予混合燃焼による高温酸化反応の反応量も、前記基準反応量効率が酸素密度によって補正されることにより求められた反応量効率に基づいて算出される(例えば前記有効噴射量を乗算することで算出される)。   Further, the reaction amount of the high temperature oxidation reaction by the premixed combustion is also calculated based on the reaction amount efficiency obtained by correcting the reference reaction amount efficiency by the oxygen density (for example, multiplying the effective injection amount). Is calculated).

また、この予混合燃焼による高温酸化反応の反応速度も、前記基準反応速度勾配が酸素密度および二酸化炭素密度によって補正されることにより求められた反応速度勾配に基づいて算出される(例えば前記有効噴射量を乗算することで算出される)。さらに、この予混合燃焼による高温酸化反応の反応速度を算出するに当たっても、前記反応速度勾配に有効噴射量を乗算した値に対してエンジン回転速度に応じた前記回転速度補正係数が乗算される。   The reaction rate of the high-temperature oxidation reaction by the premixed combustion is also calculated based on the reaction rate gradient obtained by correcting the reference reaction rate gradient with the oxygen density and the carbon dioxide density (for example, the effective injection Calculated by multiplying the amount). Further, when calculating the reaction rate of the high temperature oxidation reaction by the premixed combustion, the value obtained by multiplying the reaction rate gradient by the effective injection amount is multiplied by the rotation speed correction coefficient corresponding to the engine rotation speed.

なお、この予混合燃焼による高温酸化反応は発熱反応であるため、この反応量(発生熱量)としては正の値となる。   Since the high temperature oxidation reaction by this premixed combustion is an exothermic reaction, the reaction amount (generated heat amount) is a positive value.

(e)拡散燃焼による高温酸化反応
拡散燃焼による高温酸化反応の反応温度は、一般に約1000Kとなっている。つまり、温度が1000K以上となっている対象領域内に向けて噴射された燃料が、噴射後、直ちに燃焼を開始する反応が、この拡散燃焼による高温酸化反応である。
(E) High temperature oxidation reaction by diffusion combustion The reaction temperature of the high temperature oxidation reaction by diffusion combustion is generally about 1000K. That is, the reaction in which the fuel injected toward the target region having a temperature of 1000 K or more immediately starts combustion after the injection is a high temperature oxidation reaction by this diffusion combustion.

また、この拡散燃焼による高温酸化反応における反応速度は、コモンレール圧力に応じて変化し、以下の式(20)および式(21)から求められる。   Moreover, the reaction rate in the high temperature oxidation reaction by this diffusion combustion changes according to the common rail pressure, and is obtained from the following equations (20) and (21).

GrdB=A×コモンレール圧力+B …(20)
Grd=GrdB×(基準エンジン回転速度/実エンジン回転速度)2
×(d/基準d)×(N/基準N) …(21)
GrdB:基準反応速度、Grd:反応速度、d:インジェクタ23の噴孔径、N:インジェクタ23の噴孔数、A,B:実験等により求められた定数
なお、前記式(21)は、インジェクタ23の基準噴孔径に対する実噴孔径の比、および、インジェクタ23の基準噴孔数に対する実噴孔数の比が乗算されていることにより、一般化された式となっている。また、この式(21)は、回転速度補正係数が乗算されていることで、エンジン回転速度に応じて補正された反応速度が求められるものとなっている。
GrdB = A × common rail pressure + B (20)
Grd = GrdB × (reference engine speed / actual engine speed) 2
X (d / reference d) x (N / reference N) (21)
GrdB: reference reaction rate, Grd: reaction rate, d: nozzle hole diameter of the injector 23, N: number of nozzle holes of the injector 23, A, B: constants obtained by experiments, etc. Multiplying the ratio of the actual nozzle hole diameter to the reference nozzle hole diameter and the ratio of the actual nozzle hole number to the reference nozzle hole number of the injector 23 is a generalized equation. In addition, the equation (21) is obtained by multiplying the rotation speed correction coefficient so that the reaction speed corrected in accordance with the engine rotation speed is obtained.

また、この拡散燃焼による高温酸化反応の基準反応量効率としては、例えば30.0[J/mm3]となっており、この拡散燃焼による高温酸化反応の反応量も、前記基準反応量効率が酸素密度によって補正されることにより求められた反応量効率に基づいて算出される(例えば有効噴射量を乗算することで算出される)。 The standard reaction amount efficiency of the high temperature oxidation reaction by diffusion combustion is, for example, 30.0 [J / mm 3 ]. The reaction amount of the high temperature oxidation reaction by diffusion combustion is also the above standard reaction amount efficiency. It is calculated based on the reaction amount efficiency obtained by correcting by the oxygen density (for example, it is calculated by multiplying the effective injection amount).

なお、この拡散燃焼による高温酸化反応も発熱反応であるため、この反応量(発生熱量)としては正の値となる。   Since the high temperature oxidation reaction by diffusion combustion is also an exothermic reaction, the reaction amount (generated heat amount) is a positive value.

以上のようにして燃料の反応形態を分離することができる。   As described above, the reaction form of the fuel can be separated.

(f)各反応に対する酸素密度の影響
前述したように酸素密度は燃料の各反応における反応開始時期、反応速度および反応量に影響を及ぼす。つまり、酸素密度が低くなるほど、反応開始時期は遅角側に移行し、反応速度は低くなり(反応が緩慢になり)、反応量が低下することになる。
(F) Effect of Oxygen Density on Each Reaction As described above, the oxygen density affects the reaction start timing, reaction rate, and reaction amount in each reaction of fuel. That is, the lower the oxygen density, the more the reaction start timing shifts to the retarded side, the reaction rate becomes lower (the reaction becomes slower), and the reaction amount decreases.

以下、各反応の反応開始時期、反応速度および反応量に対する酸素密度の影響について具体的に説明する。   Hereinafter, the influence of the oxygen density on the reaction start timing, reaction rate, and reaction amount of each reaction will be specifically described.

<反応開始時期>
前述したように酸素密度が低くなるほど反応開始時期は遅角側に移行する。この場合の反応開始時期は以下の式(22)によって算出される。
<Reaction start time>
As described above, the reaction start timing shifts to the retard side as the oxygen density decreases. The reaction start time in this case is calculated by the following equation (22).

反応開始時期=基準温度到達時期+酸素密度低下補正遅角量 …(22)
ここで、基準温度到達時期は、一般に、低温酸化反応では約750K、熱分解反応では約800K、予混合燃焼による高温酸化反応では約900K、拡散燃焼による高温酸化反応では約1000Kそれぞれの温度に到達する時期(クランク角度位置)となっている。
Reaction start time = reference temperature arrival time + oxygen density decrease correction retardation amount (22)
Here, the temperature reaching the reference temperature generally reaches about 750K for the low temperature oxidation reaction, about 800K for the thermal decomposition reaction, about 900K for the high temperature oxidation reaction by premixed combustion, and about 1000K for the high temperature oxidation reaction by diffusion combustion. It is time to perform (crank angle position).

また、酸素密度低下補正遅角量は、酸素密度の影響による反応開始時期の補正量である。この酸素密度と酸素密度低下補正遅角量との関係は、予め実験やシミュレーションによって求められて作成された補正遅角量マップが前記ROMに記憶されており、この補正遅角量マップから酸素密度低下補正遅角量が抽出される。   The oxygen density decrease correction retardation amount is a correction amount for the reaction start time due to the influence of the oxygen density. The relationship between the oxygen density and the corrected oxygen amount reduction retardation amount is stored in the ROM as a correction retardation amount map obtained in advance by experiments and simulations. A decrease correction retardation amount is extracted.

<反応速度勾配>
前述したように酸素密度が低くなるほど反応速度は低くなる。つまり、反応速度勾配が小さくなる。この場合の反応速度勾配は以下の式(23)によって算出される。
<Reaction rate gradient>
As described above, the reaction rate decreases as the oxygen density decreases. That is, the reaction rate gradient is reduced. The reaction rate gradient in this case is calculated by the following equation (23).

反応速度勾配=(基準反応速度勾配×勾配補正係数)×(2000/NE)2 …(23)
ここで、基準反応速度勾配は、低温酸化反応では約40[J/CA2/mm3]、熱分解反応では約−0.2[J/CA2/mm3]となっている。NEは前記酸素密度の算出タイミングにおけるエンジン回転速度である。この式(23)では、基準回転速度を2000rpmに設定して前記酸素密度の算出タイミングにおける反応速度勾配を求めるものとなっている。
Reaction rate gradient = (reference reaction rate gradient × gradient correction factor) × (2000 / NE) 2 (23)
Here, the reference reaction rate gradient is about 40 [J / CA 2 / mm 3 ] in the low-temperature oxidation reaction and about −0.2 [J / CA 2 / mm 3 ] in the thermal decomposition reaction. NE is the engine speed at the calculation timing of the oxygen density. In this equation (23), the reference rotational speed is set to 2000 rpm, and the reaction speed gradient at the calculation timing of the oxygen density is obtained.

また、勾配補正係数は、酸素密度の影響による反応速度勾配の補正量である。この酸素密度と勾配補正係数との関係は、予め実験やシミュレーションによって求められて作成された勾配補正係数マップが前記ROMに記憶されており、この勾配補正係数マップから勾配補正係数が抽出される。   The gradient correction coefficient is a correction amount of the reaction rate gradient due to the influence of the oxygen density. The relationship between the oxygen density and the gradient correction coefficient is stored in the ROM in a gradient correction coefficient map that is obtained in advance by experiments and simulations, and the gradient correction coefficient is extracted from the gradient correction coefficient map.

<反応量>
前述したように酸素密度が低くなるほど反応量は低下する。この場合の反応量効率は以下の式(24)によって算出される。
<Reaction amount>
As described above, the amount of reaction decreases as the oxygen density decreases. The reaction amount efficiency in this case is calculated by the following equation (24).

反応量効率=基準反応量効率×酸素密度補正係数 …(24)
ここで、酸素密度補正係数は、酸素密度の影響による反応量効率の補正量である。この酸素密度と酸素密度補正係数との関係は、予め実験やシミュレーションによって求められて作成された酸素密度補正係数マップが前記ROMに記憶されており、この酸素密度補正係数マップから酸素密度補正係数が抽出される。
Reaction amount efficiency = reference reaction amount efficiency × oxygen density correction coefficient (24)
Here, the oxygen density correction coefficient is a correction amount of the reaction amount efficiency due to the influence of the oxygen density. The relationship between the oxygen density and the oxygen density correction coefficient is stored in the ROM as an oxygen density correction coefficient map that has been obtained in advance by experiments and simulations. From this oxygen density correction coefficient map, the oxygen density correction coefficient can be calculated. Extracted.

酸素密度は全ての反応に対して影響を及ぼす可能性があるが、特に、酸素密度の影響を大きく受ける反応および波形構成要素に対してのみ、この酸素密度の影響を考慮することが好ましい。具体的には、酸素密度によって反応開始時期の影響を大きく受ける反応としては低温酸化反応および熱分解反応が挙げられる。また、酸素密度によって反応速度の影響を大きく受ける反応としては低温酸化反応、熱分解反応および予混合燃焼による高温酸化反応が挙げられる。さらに、酸素密度によって反応量の影響を大きく受ける反応としては予混合燃焼による高温酸化反応および拡散燃焼による高温酸化反応が挙げられる。なお、酸素密度の影響を考慮する反応および波形構成要素はこれらに限定されるものではない。   Although the oxygen density can affect all reactions, it is preferable to consider the influence of this oxygen density only on reactions and waveform components that are particularly sensitive to oxygen density. Specifically, examples of the reaction that is greatly affected by the reaction start time depending on the oxygen density include a low-temperature oxidation reaction and a thermal decomposition reaction. Examples of the reaction that is greatly affected by the reaction rate depending on the oxygen density include a low temperature oxidation reaction, a thermal decomposition reaction, and a high temperature oxidation reaction by premixed combustion. Furthermore, examples of the reaction that is greatly affected by the reaction amount depending on the oxygen density include a high temperature oxidation reaction by premixed combustion and a high temperature oxidation reaction by diffusion combustion. In addition, the reaction and waveform component which consider the influence of oxygen density are not limited to these.

(g)各反応に対する二酸化炭素密度の影響
前述したように二酸化炭素密度は燃料の各反応における反応速度に影響を及ぼす。つまり、二酸化炭素密度が高くなるほど反応速度は低くなる(反応が緩慢になる)。なお、前述した如く、二酸化炭素密度は燃料の各反応における反応開始時期および反応量に対しても影響を及ぼす可能性があるが、特に、反応速度に及ぼす影響が大きいため、ここでは、この反応速度に及ぼす影響について説明する。
(G) Effect of carbon dioxide density on each reaction As described above, the carbon dioxide density affects the reaction rate in each reaction of fuel. That is, the higher the carbon dioxide density, the lower the reaction rate (the reaction becomes slower). As described above, the carbon dioxide density may affect the reaction start timing and the reaction amount in each reaction of the fuel. However, since the influence on the reaction rate is particularly great, this reaction is described here. The effect on speed will be described.

二酸化炭素密度の影響による反応速度勾配は以下の式(25)によって算出される。   The reaction rate gradient due to the influence of the carbon dioxide density is calculated by the following equation (25).

二酸化炭素密度の影響による反応速度勾配=(反応速度勾配×勾配補正係数)×(1600/NE)2 …(25)
ここで、反応速度勾配は、前記酸素密度等の影響を考慮して求められた反応速度勾配(基準熱発生率に相関のある反応速度勾配)である(前記式(23)を参照)。また、NEは前記二酸化炭素密度の算出タイミングにおけるエンジン回転速度である。この式(25)では、基準回転速度を1600rpmに設定して前記二酸化炭素密度の算出タイミングにおける反応速度勾配を求めるものとなっている。
Reaction rate gradient due to carbon dioxide density = (reaction rate gradient × gradient correction coefficient) × (1600 / NE) 2 (25)
Here, the reaction rate gradient is a reaction rate gradient (reaction rate gradient correlated with the reference heat generation rate) obtained in consideration of the influence of the oxygen density or the like (see the above equation (23)). NE is an engine speed at the calculation timing of the carbon dioxide density. In this equation (25), the reference rotational speed is set to 1600 rpm, and the reaction speed gradient at the calculation timing of the carbon dioxide density is obtained.

また、勾配補正係数は、二酸化炭素密度の影響による反応速度勾配の補正量である。この二酸化炭素密度と勾配補正係数との関係は、予め実験やシミュレーションによって求められて作成された勾配補正係数マップが前記ROMに記憶されており、この勾配補正係数マップから勾配補正係数が抽出される。   The gradient correction coefficient is a correction amount of the reaction rate gradient due to the influence of the carbon dioxide density. The relationship between the carbon dioxide density and the gradient correction coefficient is stored in the ROM in a gradient correction coefficient map that is obtained in advance by experiments and simulations, and the gradient correction coefficient is extracted from the gradient correction coefficient map. .

図16は、前記勾配補正係数マップ(例えば予混合燃焼による高温酸化反応を対象とした勾配補正係数マップ)の一例を示している。この勾配補正係数マップは、二酸化炭素密度の変化に対する勾配補正係数の変化をWiebe関数によって簡易化したものである。   FIG. 16 shows an example of the gradient correction coefficient map (for example, a gradient correction coefficient map for high temperature oxidation reaction by premixed combustion). The gradient correction coefficient map is obtained by simplifying the change of the gradient correction coefficient with respect to the change of the carbon dioxide density by using the Wiebe function.

この勾配補正係数マップにあっては、二酸化炭素密度が0〜ρ1まで変化する場合に、二酸化炭素密度が「0」である場合の勾配補正係数を「1」とし、二酸化炭素密度がρ1である場合の勾配補正係数を「A(例えば0.2)」とするようにWiebe関数の形状パラメータであるa項およびm項が設定されている。これらの値はこれに限定されるものではない。   In this gradient correction coefficient map, when the carbon dioxide density changes from 0 to ρ1, the gradient correction coefficient when the carbon dioxide density is “0” is set to “1”, and the carbon dioxide density is ρ1. The terms a and m, which are the shape parameters of the Wiebe function, are set so that the gradient correction coefficient in this case is “A (for example, 0.2)”. These values are not limited to this.

(1−C)分離された各反応形態それぞれに対する理想熱発生率波形モデルの作成
次に、前記キャビティ内領域およびキャビティ外領域それぞれにおいて分離された各反応形態それぞれに対する理想熱発生率波形モデルの作成について説明する。
(1-C) Creation of ideal heat release rate waveform model for each separated reaction form Next, creation of ideal heat release rate waveform model for each reaction form separated in each of the in-cavity region and the outside-cavity region. Will be described.

上述の如く反応形態を分離したことにより、それぞれの反応形態における理想熱発生率波形モデルが作成可能となる。つまり、気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、予混合燃焼による高温酸化反応、拡散燃焼による高温酸化反応それぞれに対して、理想熱発生率波形モデルが作成可能となる。   By separating the reaction forms as described above, it is possible to create an ideal heat release rate waveform model in each reaction form. That is, an ideal heat release rate waveform model can be created for each of a vaporization reaction, a low temperature oxidation reaction, a thermal decomposition reaction, a high temperature oxidation reaction by premixed combustion, and a high temperature oxidation reaction by diffusion combustion.

本実施形態では、各反応それぞれに対し、理想熱発生率波形モデルを二等辺三角形に近似させるものとしている。つまり、上述した反応開始温度を基点として、反応速度(酸素密度および二酸化炭素密度に応じて補正された反応速度)を二等辺三角形の斜辺の勾配とし、反応量(酸素密度に応じて補正された反応量)を二等辺三角形の面積とし、反応期間を二等辺三角形の底辺の長さとする理想熱発生率波形モデルをキャビティ内領域およびキャビティ外領域それぞれについて作成する。前記反応開始時期としては、上述したように、基準温度到達時期を酸素密度低下補正遅角量によって補正した値となっている。以下の理想熱発生率波形モデルの作成は、上述した各反応形態それぞれに対して適用される。以下、具体的に説明する。   In this embodiment, the ideal heat release rate waveform model is approximated to an isosceles triangle for each reaction. That is, the reaction rate (reaction rate corrected according to the oxygen density and carbon dioxide density) is set to the slope of the hypotenuse of the isosceles triangle, and the reaction amount (corrected according to the oxygen density) is based on the reaction start temperature described above. An ideal heat release rate waveform model is created for each of the in-cavity region and the outside-cavity region, where the reaction amount is an isosceles triangle area and the reaction period is the length of the base of the isosceles triangle. As described above, the reaction start time is a value obtained by correcting the reference temperature arrival time by the oxygen density decrease correction delay amount. The creation of the ideal heat release rate waveform model below is applied to each of the reaction modes described above. This will be specifically described below.

(a)反応速度(反応速度勾配)
反応速度は、前記反応速度勾配に基づいて設定され、理想熱発生率波形モデルを二等辺三角形に近似させた場合、熱発生率が上昇する期間での反応速度と、熱発生率が下降する期間での反応速度とでは、それらの絶対値は一致している。
(A) Reaction rate (reaction rate gradient)
The reaction rate is set based on the reaction rate gradient, and when the ideal heat generation rate waveform model is approximated to an isosceles triangle, the reaction rate during the period in which the heat generation rate increases and the period in which the heat generation rate decreases Their absolute values are consistent with the reaction rate at.

なお、前記熱発生率が上昇する期間での反応速度に対して、熱発生率が下降する期間での反応速度が低い場合(理想熱発生率波形モデルが不等辺三角形である場合)には、前記上昇勾配に所定値α(<1)を乗算することで下降勾配が求められることになる。   In addition, when the reaction rate in the period in which the heat generation rate decreases is lower than the reaction rate in the period in which the heat generation rate increases (when the ideal heat generation rate waveform model is an inequilateral triangle), The descending gradient is obtained by multiplying the ascending gradient by a predetermined value α (<1).

前記拡散燃焼による高温酸化反応での理想熱発生率波形モデルにあっては、反応速度は噴射率波形勾配に比例し、燃料噴射圧(コモンレール内圧)が一定であれば反応速度も一定である。また、他の反応(例えば予混合燃焼による高温酸化反応)での理想熱発生率波形モデルにあっては、反応速度は燃料噴射量に比例することになる。   In the ideal heat release rate waveform model in the high temperature oxidation reaction by diffusion combustion, the reaction rate is proportional to the injection rate waveform gradient, and the reaction rate is constant if the fuel injection pressure (common rail internal pressure) is constant. In the ideal heat release rate waveform model in other reactions (for example, high temperature oxidation reaction by premixed combustion), the reaction speed is proportional to the fuel injection amount.

前述した如く、本実施形態では、筒内をキャビティ外領域とキャビティ内領域とに分割し、それぞれについての理想熱発生率波形モデルを作成するようにしている。また、前記各反応では、燃焼場における酸素密度、燃料密度、二酸化炭素密度等の物理量に応じて反応速度勾配が変化する。このため、本実施形態では、反応速度についても各領域それぞれについて個別に求め、それに基づいて理想熱発生率波形モデルを作成するようにしている。具体的には、燃焼場における酸素密度および燃料密度に基づいて基準となる反応速度を求めた後、この基準となる反応速度に対して二酸化炭素密度に基づく補正を行って反応速度を算出するようにしている。   As described above, in the present embodiment, the inside of the cylinder is divided into an outer cavity region and an inner cavity region, and ideal heat generation rate waveform models are created for each. In each reaction, the reaction rate gradient changes according to physical quantities such as oxygen density, fuel density, and carbon dioxide density in the combustion field. For this reason, in this embodiment, the reaction rate is obtained individually for each region, and an ideal heat release rate waveform model is created based on the obtained reaction rate. Specifically, after obtaining the reference reaction rate based on the oxygen density and fuel density in the combustion field, the reaction rate is calculated by correcting the reference reaction rate based on the carbon dioxide density. I have to.

(b)発生熱量(面積)
各反応における反応量効率[J/mm3]は燃焼期間を適正化すれば定数(例えば高温酸化反応の場合は30J/mm3)と見なすことができる。このため、発生熱量としては、この反応量効率に燃料噴射量(前記有効噴射量)を乗算したものとなる。
(B) Generated heat (area)
The reaction amount efficiency [J / mm 3 ] in each reaction can be regarded as a constant (for example, 30 J / mm 3 in the case of a high temperature oxidation reaction) if the combustion period is optimized. For this reason, the generated heat amount is obtained by multiplying the reaction amount efficiency by the fuel injection amount (the effective injection amount).

但し、前記低温酸化反応については高温酸化反応との和で完結し、拡散燃焼による高温酸化反応では単独で完結することになる。   However, the low-temperature oxidation reaction is completed together with the high-temperature oxidation reaction, and the high-temperature oxidation reaction by diffusion combustion is completed alone.

このようにして求められた発生熱量が理想熱発生率波形モデルである三角形の面積に相当することになる。   The amount of heat generated in this way corresponds to the area of a triangle that is an ideal heat generation rate waveform model.

(c)燃焼期間(底辺)
以上の三角形の勾配(反応速度)および三角形の面積(発生熱量)から三角形の底辺の長さに相当する燃焼期間が求められる。
(C) Combustion period (base)
The combustion period corresponding to the length of the base of the triangle is obtained from the gradient of the triangle (reaction rate) and the area of the triangle (amount of generated heat).

図17に示すように、三角形の面積(発生熱量に相当)をS、底辺の長さ(燃焼期間に相当)をL、高さ(熱発生率ピーク時点での熱発生率に相当)をH、燃焼開始時点から熱発生率ピーク時点までの期間をA、熱発生率ピーク時点から燃焼終了時点までの期間をB(理想熱発生率波形モデルが二等辺三角形の場合にはB=A)、上昇勾配(熱発生率が上昇する期間での反応速度に相当)をG、この上昇勾配に対する下降勾配(熱発生率が下降する期間での反応速度に相当)の比をα(≦1)とした場合、以下の関係が成り立つ。なお、図17(a)は理想熱発生率波形モデルが二等辺三角形の場合を、図17(b)は理想熱発生率波形モデルが不等辺三角形の場合をそれぞれ示している。   As shown in FIG. 17, the triangular area (corresponding to the amount of generated heat) is S, the base length (corresponding to the combustion period) is L, and the height (corresponding to the heat generation rate at the peak of the heat generation rate) is H. , A is the period from the start of combustion to the peak of the heat generation rate, and B is the period from the peak of the heat generation rate to the end of combustion (B = A when the ideal heat generation rate waveform model is an isosceles triangle), G is the ascending gradient (corresponding to the reaction rate during the period when the heat generation rate increases), and α (≦ 1) is the ratio of the descending gradient (corresponding to the reaction rate during the period when the heat generation rate decreases) to this ascending gradient. In this case, the following relationship holds. FIG. 17A shows the case where the ideal heat generation rate waveform model is an isosceles triangle, and FIG. 17B shows the case where the ideal heat generation rate waveform model is an unequal triangle.

H=A×G=B×α×G
これより、B=A/αとなる。
H = A × G = B × α × G
From this, B = A / α.

S=A2×G/2+A×G×B/2=(1+1/α)×A2×G/2
よって、A=SQRT[2S/{(1+1/α)G}]となる。
S = A 2 × G / 2 + A × G × B / 2 = (1 + 1 / α) × A 2 × G / 2
Therefore, A = SQRT [2S / {(1 + 1 / α) G}].

従って、底辺の長さLは、
L=A+B=A(1+1/α)
=(1+1/α)×SQRT[2S/{(1+1/α)G}]
理想熱発生率波形モデルが二等辺三角形の場合にはα=1であり、
L=2×SQRT(S/G)=2×SQRT(30×Fq/G)となる。
Therefore, the base length L is
L = A + B = A (1 + 1 / α)
= (1 + 1 / α) × SQRT [2S / {(1 + 1 / α) G}]
When the ideal heat release rate waveform model is an isosceles triangle, α = 1.
L = 2 × SQRT (S / G) = 2 × SQRT (30 × Fq / G).

(Fqは燃料噴射量(有効噴射量)であり、上述した如く燃料1mm3当たりの発生熱量を30Jとした場合には「30×Fq」が三角形の面積Sとなる)
このようにして、噴射量(噴射量指令値:発生熱量に相関のある値)と勾配(反応速度)が与えられれば燃焼期間が確定されることになる。
(Fq is the fuel injection amount (effective injection amount). As described above, when the heat generation amount per 1 mm 3 of fuel is 30 J, “30 × Fq” is the triangular area S)
In this way, the combustion period is determined when the injection amount (injection amount command value: a value correlated with the generated heat amount) and the gradient (reaction rate) are given.

以下、理想熱発生率波形モデルを三角形(特に二等辺三角形)に近似できる理由について説明する。図18(a)は、インジェクタ23から燃料噴射が行われた場合における経過時間と一つの反応形態における気筒内への燃料供給量(その反応形態で使用される燃料の量)との関係を示している。また、この図18(a)では、その燃料供給量が得られる燃料噴射期間を10個の期間に区分している。つまり、その燃料噴射期間を、互いに燃料供給量が等しい10個の期間に区分しており、それぞれに第1の期間から第10の期間の期間番号を付している。つまり、第1の期間での燃料噴射が終了した後、燃料噴射が途切れることなく第2の期間での燃料噴射が開始され、第2の期間での燃料噴射が終了した後、燃料噴射が途切れることなく第3の期間での燃料噴射が開始されるといった噴射形態で第10の期間の終了時点まで燃料噴射が継続されることになる。   Hereinafter, the reason why the ideal heat generation rate waveform model can be approximated to a triangle (especially an isosceles triangle) will be described. FIG. 18A shows the relationship between the elapsed time when fuel is injected from the injector 23 and the amount of fuel supplied into the cylinder in one reaction mode (the amount of fuel used in that reaction mode). ing. In FIG. 18A, the fuel injection period in which the fuel supply amount is obtained is divided into 10 periods. That is, the fuel injection period is divided into ten periods in which the fuel supply amounts are equal to each other, and the period numbers from the first period to the tenth period are assigned to each. That is, after the fuel injection in the first period is completed, the fuel injection in the second period is started without interruption, and after the fuel injection in the second period is completed, the fuel injection is interrupted. The fuel injection is continued until the end of the tenth period in such an injection form that the fuel injection in the third period is started without any change.

また、図18(b)は前記各期間で噴射された燃料の反応量(この図18(b)に示すものは発熱反応における発熱量)を示している。この図18(b)に示すように、第1の期間での燃料噴射が開始され、第2の期間での燃料噴射が開始されるまでの間(図18(b)における期間t1)は、第1の期間で噴射された燃料の反応のみが行われている。そして、第2の期間での燃料噴射が開始され、第3の期間での燃料噴射が開始されるまでの間(図18(b)における期間t2)は、第1の期間で噴射された燃料の反応および第2の期間で噴射された燃料の反応が共に行われている。このようにして、新たな噴射期間を迎える度に、燃料の総反応量としては次第に増加していく(新たに噴射が開始された期間の燃料分だけ総反応量が増加していく)。この増加期間が、前記理想熱発生率波形モデルの正側の勾配の期間(反応のピーク位置よりも進角側の期間)に相当する。   FIG. 18B shows the reaction amount of the fuel injected in each period (the one shown in FIG. 18B is the exothermic amount in the exothermic reaction). As shown in FIG. 18 (b), fuel injection in the first period is started and fuel injection in the second period is started (period t1 in FIG. 18 (b)). Only the reaction of the fuel injected in the first period is performed. The fuel injected in the first period is the period from the start of fuel injection in the second period to the start of fuel injection in the third period (period t2 in FIG. 18B). And the reaction of the fuel injected in the second period are performed together. In this way, every time a new injection period is reached, the total reaction amount of fuel gradually increases (the total reaction amount increases by the amount of fuel in the period during which new injection is started). This increase period corresponds to the positive gradient period (advanced period relative to the peak position of the reaction) of the ideal heat release rate waveform model.

その後、第1の期間で噴射された燃料の反応が終了する。この時点(図18(b)におけるタイミングT1)では、第2の期間以降で噴射された燃料の反応は終了しておらず、第2の期間から第10の期間で噴射された燃料の反応が継続している。そして、第2の期間で噴射された燃料の反応が終了すると(図18(b)におけるタイミングT2)、第3の期間以降で噴射された燃料の反応は終了していないため、第3の期間から第10の期間で噴射された燃料の反応が継続することになる。このようにして、各期間で噴射された燃料の反応が順次終了していくことにより、燃料の総反応量としては次第に減少していく(反応が終了した燃料分だけ総反応量が減少していく)。この減少期間(図18(b)において反応量を破線で示している期間)が、前記理想熱発生率波形モデルの負側の勾配の期間(反応のピーク位置よりも遅角側の期間)に相当する。   Thereafter, the reaction of the fuel injected in the first period ends. At this time (timing T1 in FIG. 18B), the reaction of the fuel injected in the second period and thereafter is not completed, and the reaction of the fuel injected in the tenth period from the second period is completed. continuing. When the reaction of the fuel injected in the second period is completed (timing T2 in FIG. 18B), the reaction of the fuel injected in the third period and thereafter is not completed, so the third period The reaction of the fuel injected in the tenth period will continue. In this way, the reaction of the fuel injected in each period ends in sequence, so that the total reaction amount of the fuel gradually decreases (the total reaction amount decreases by the amount of fuel for which the reaction has ended). Go). This decrease period (a period in which the reaction amount is indicated by a broken line in FIG. 18B) is a period of a negative slope of the ideal heat generation rate waveform model (a period on the retard side from the peak position of the reaction). Equivalent to.

以上のような形態で燃料の反応が行われるため、理想熱発生率波形モデルは三角形(二等辺三角形)として近似できることになる。   Since the fuel reaction is performed in the above-described manner, the ideal heat generation rate waveform model can be approximated as a triangle (isosceles triangle).

以上が、燃料の各反応形態に対する理想熱発生率波形モデルの作成手順である。   The above is the procedure for creating the ideal heat release rate waveform model for each reaction mode of fuel.

(1−D)理想熱発生率波形モデルのフィルタリングによる理想熱発生率波形の作成
以上のようにして理想熱発生率波形モデルを作成した後、この理想熱発生率波形モデルを周知のフィルタ処理(例えばWiebeフィルタによる処理)によって円滑化することにより、理想熱発生率波形を作成する。以下、具体的に説明する。
(1-D) Creation of ideal heat release rate waveform by filtering of ideal heat release rate waveform model After creating an ideal heat release rate waveform model as described above, this ideal heat release rate waveform model is subjected to well-known filter processing ( For example, an ideal heat generation rate waveform is created by performing smoothing by processing using a Wiebe filter. This will be specifically described below.

図19は、キャビティ外領域に1回の燃料噴射が行われた場合の各反応形態における理想熱発生率波形モデル(各反応に対応した二等辺三角形)の一例を示している。この図19では、1回の燃料噴射によって気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、各高温酸化反応が順次行われた理想熱発生率波形モデル(各反応に対応した二等辺三角形)となっている。具体的に、図中のIは気化反応の理想熱発生率波形モデル、IIは低温酸化反応の理想熱発生率波形モデル、IIIは熱分解反応(吸熱となる熱分解反応)の理想熱発生率波形モデル、IVは予混合燃焼による高温酸化反応の理想熱発生率波形モデル、Vは拡散燃焼による高温酸化反応の理想熱発生率波形モデルである。   FIG. 19 shows an example of an ideal heat release rate waveform model (isosceles triangle corresponding to each reaction) in each reaction mode when fuel injection is performed once in the region outside the cavity. In FIG. 19, an ideal heat generation rate waveform model (isosceles triangle corresponding to each reaction) in which a vaporization reaction, a low temperature oxidation reaction, a thermal decomposition reaction, and each high temperature oxidation reaction are sequentially performed by one fuel injection is obtained. Yes. Specifically, in the figure, I is the ideal heat release rate waveform model of the vaporization reaction, II is the ideal heat release rate waveform model of the low-temperature oxidation reaction, and III is the ideal heat release rate of the thermal decomposition reaction (pyrolysis reaction that is endothermic). A waveform model, IV is an ideal heat generation rate waveform model of a high temperature oxidation reaction by premixed combustion, and V is an ideal heat generation rate waveform model of a high temperature oxidation reaction by diffusion combustion.

また、図20は、このキャビティ外領域に1回の燃料噴射が行われた場合の理想熱発生率波形モデルをフィルタ処理によって円滑化することで得られた各波形を合成することにより作成された理想熱発生率波形(キャビティ外噴射理想熱発生率波形)を示している。このように、各反応(気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、各高温酸化反応)それぞれに応じた理想熱発生率波形モデル(二等辺三角形)がフィルタ処理によって円滑化されて合成されることでキャビティ外領域のみを対象とした理想熱発生率波形が作成されることになる。   In addition, FIG. 20 was created by synthesizing each waveform obtained by smoothing the ideal heat generation rate waveform model when the fuel was injected once in the region outside the cavity by filtering. An ideal heat generation rate waveform (outside cavity injection ideal heat generation rate waveform) is shown. In this way, ideal heat release rate waveform models (isosceles triangles) corresponding to each reaction (vaporization reaction, low-temperature oxidation reaction, thermal decomposition reaction, each high-temperature oxidation reaction) are smoothed and synthesized by filtering. Thus, an ideal heat generation rate waveform only for the region outside the cavity is created.

一方、図21は、キャビティ内領域に1回の燃料噴射が行われた場合の各反応形態における理想熱発生率波形モデル(各反応に対応した二等辺三角形)の一例を示している。この図21では、キャビティ内領域の温度が急速に上昇することに起因し、1回の燃料噴射によって気化反応、熱分解反応が順に行われた後、低温酸化反応と予混合燃焼による高温酸化反応とが並行し、これらの反応の開始後に、拡散燃焼による高温酸化反応が行われた理想熱発生率波形モデル(各反応に対応した二等辺三角形)となっている。具体的に、図中のI’は気化反応の理想熱発生率波形モデル、II’は低温酸化反応の理想熱発生率波形モデル、III’は熱分解反応(吸熱となる熱分解反応)の理想熱発生率波形モデル、IV’は予混合燃焼による高温酸化反応の理想熱発生率波形モデル、V’は拡散燃焼による高温酸化反応の理想熱発生率波形モデルである。   On the other hand, FIG. 21 shows an example of an ideal heat generation rate waveform model (isosceles triangle corresponding to each reaction) in each reaction mode when fuel injection is performed once in the cavity region. In FIG. 21, due to the rapid rise in the temperature in the cavity region, after a vaporization reaction and a thermal decomposition reaction are sequentially performed by one fuel injection, a low temperature oxidation reaction and a high temperature oxidation reaction by premixed combustion are performed. In parallel with this, after the start of these reactions, an ideal heat generation rate waveform model (isosceles triangle corresponding to each reaction) in which a high-temperature oxidation reaction by diffusion combustion is performed is obtained. Specifically, I 'in the figure is the ideal heat release rate waveform model for the vaporization reaction, II' is the ideal heat release rate waveform model for the low-temperature oxidation reaction, and III 'is the ideal for the thermal decomposition reaction (the thermal decomposition reaction that is endothermic). A heat generation rate waveform model, IV ′ is an ideal heat generation rate waveform model of a high temperature oxidation reaction by premixed combustion, and V ′ is an ideal heat generation rate waveform model of a high temperature oxidation reaction by diffusion combustion.

また、図22は、このキャビティ内領域に1回の燃料噴射が行われた場合の理想熱発生率波形モデルをフィルタ処理によって円滑化することで得られた各波形を合成することにより作成された理想熱発生率波形(キャビティ内噴射理想熱発生率波形)を示している。このように、各反応(気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、各高温酸化反応)それぞれに応じた理想熱発生率波形モデル(二等辺三角形)がフィルタ処理によって円滑化されて合成されることでキャビティ内領域のみを対象とした理想熱発生率波形が作成されることになる。   In addition, FIG. 22 was created by synthesizing each waveform obtained by smoothing the ideal heat release rate waveform model by filtering the fuel injection once in this cavity region. The ideal heat release rate waveform (injection ideal heat release rate waveform in the cavity) is shown. In this way, ideal heat release rate waveform models (isosceles triangles) corresponding to each reaction (vaporization reaction, low-temperature oxidation reaction, thermal decomposition reaction, each high-temperature oxidation reaction) are smoothed and synthesized by filtering. Thus, an ideal heat generation rate waveform for only the region in the cavity is created.

さらに、1回の燃料噴射において、燃料の一部がキャビティ外領域に噴射され、他の燃料がキャビティ内領域に噴射された場合、つまり、燃料がキャビティ外領域とキャビティ内領域とに噴き分けられた場合には、これらキャビティ外領域を対象とする理想熱発生率波形とキャビティ内領域を対象とする理想熱発生率波形とがそれぞれ作成され、これらを合成することにより、筒内全体を対象とした理想熱発生率波形が作成されることになる。例えば、キャビティ外領域を対象とした理想熱発生率波形が図20に示すものであり、キャビティ内領域を対象とした理想熱発生率波形が図22に示すものであった場合には、筒内全体を対象とした理想熱発生率波形として図23に示すような理想熱発生率波形(気筒内理想熱発生率波形)が作成されることになる。   Furthermore, in one fuel injection, when a part of the fuel is injected into the area outside the cavity and another fuel is injected into the area inside the cavity, that is, the fuel is injected separately into the area outside the cavity and the area inside the cavity. In this case, an ideal heat generation rate waveform that targets these areas outside the cavity and an ideal heat generation rate waveform that covers the areas inside the cavity are created respectively. The ideal heat release rate waveform is created. For example, when the ideal heat generation rate waveform for the region outside the cavity is as shown in FIG. 20 and the ideal heat generation rate waveform for the region within the cavity is as shown in FIG. An ideal heat generation rate waveform (in-cylinder ideal heat generation rate waveform) as shown in FIG. 23 is created as an ideal heat generation rate waveform for the whole.

前述したように、酸素密度は、燃料の各反応における反応開始時期、反応速度および反応量に影響を及ぼす。つまり、酸素密度が低くなるほど、反応開始時期は遅角側に移行し、反応速度は低くなり(反応が緩慢になり)、反応量が低下することになる。また、二酸化炭素密度は、燃料の各反応における反応速度に影響を及ぼす。つまり、二酸化炭素密度が高くなるほど反応速度は低くなる(反応が緩慢になる)。このため、前述した手法によって作成される理想熱発生率波形は、酸素密度および二酸化炭素密度によって形状が異なることになり、これら酸素密度および二酸化炭素密度の影響を反映した波形となっている。   As described above, the oxygen density affects the reaction start timing, reaction rate, and reaction amount in each reaction of fuel. That is, the lower the oxygen density, the more the reaction start timing shifts to the retarded side, the reaction rate becomes lower (the reaction becomes slower), and the reaction amount decreases. Carbon dioxide density also affects the reaction rate in each reaction of fuel. That is, the higher the carbon dioxide density, the lower the reaction rate (the reaction becomes slower). For this reason, the ideal heat release rate waveform created by the above-described method has a different shape depending on the oxygen density and the carbon dioxide density, and is a waveform reflecting the influence of the oxygen density and the carbon dioxide density.

なお、実際のエンジン1では、メイン噴射以外にパイロット噴射やアフタ噴射等が行われる。このため、これらパイロット噴射やアフタ噴射に対しても、前述の場合と同様に対象領域における理想熱発生率波形モデルを作成し、これをフィルタ処理によって円滑化することにより理想熱発生率波形が作成される。一般にパイロット噴射はピストン13の圧縮上死点よりも所定角度以上進角側のクランク角度位置で実行され、アフタ噴射はピストン13の圧縮上死点よりも所定角度以上遅角側のクランク角度位置で実行されるため、これら噴射はキャビティ外領域に向けて行われる。このため、これら噴射を対象とする理想熱発生率波形は前記キャビティ外噴射理想熱発生率波形として求められることになる。   In the actual engine 1, pilot injection, after injection, and the like are performed in addition to the main injection. Therefore, for these pilot injections and after-injections, an ideal heat release rate waveform model in the target area is created in the same manner as described above, and the ideal heat release rate waveform is created by smoothing this model by filtering. Is done. Generally, pilot injection is performed at a crank angle position that is advanced by a predetermined angle or more from the compression top dead center of the piston 13, and after injection is performed at a crank angle position that is retarded by a predetermined angle or more from the compression top dead center of the piston 13. In order to be executed, these injections are directed towards the out-cavity region. For this reason, the ideal heat generation rate waveform targeting these injections is obtained as the ideal heat generation rate waveform outside the cavity.

そして、前記メイン噴射における筒内全体を対象とした理想熱発生率波形と、これら理想熱発生率波形(パイロット噴射やアフタ噴射を対象とする理想熱発生率波形)とを合成することによって1サイクルを対象とした理想熱発生率波形が作成されることになる。   Then, an ideal heat generation rate waveform for the entire cylinder in the main injection and these ideal heat generation rate waveforms (ideal heat generation rate waveforms for pilot injection and after injection) are combined for one cycle. An ideal heat generation rate waveform for the target is created.

また、メイン噴射を複数回に分割して実行(分割メイン噴射)した場合にあっても、各メイン噴射それぞれにおける理想熱発生率波形同士を合成することによって1サイクルを対象とした理想熱発生率波形が作成されることになる。   Even when the main injection is divided into a plurality of times and executed (divided main injection), the ideal heat generation rate for one cycle is obtained by synthesizing the ideal heat generation rate waveforms in each main injection. A waveform will be created.

このように複数回の噴射が実行される場合に、それぞれの理想熱発生率波形を合成するに当たっては、前段(進角側)で燃料が噴射されるタイミングでの対象領域内温度と、その後に(遅角側で)燃料が噴射されるタイミングでの対象領域内温度とが互いに異なっていることを考慮する必要がある。具体的には、エンジンの定常運転状態において、進角側で燃料が噴射されるタイミングにおいて前記予熱等が行われていない場合には、外部から吸入される新気、気筒内の残留ガスおよびEGRガス等のガスがピストン13の移動に伴って温度上昇したことによる圧縮ガス温度を基点として反応が開始される。なお、エンジンの始動時やフューエルカットからの燃料噴射復帰時等にあっては、外部から吸入される新気がピストン13の移動に伴って温度上昇したことによる圧縮ガス温度を基点として反応が開始されることになる。一方、その遅角側で燃料が噴射される場合には、前記圧縮ガス温度に対して、既燃ガス(進角側で噴射された燃料の燃焼ガス)の温度等が加算されて温度上昇した温度場に対して燃料が噴射されることになるため、既燃ガスによる温度上昇がない場合に比べて反応開始時期が進角側に移行することになる。このことを考慮し、進角側で噴射された燃料の反応による理想熱発生率波形、および、遅角側で噴射された燃料の反応による理想熱発生率波形それぞれを前述した温度変化を考慮して求める。つまり、各噴射における各反応の開始時点等を温度管理によって規定する。これにより、各噴射における各反応の開始時点を適切に求めることが可能になる。その結果、反応の開始順序や反応同士が並行される期間等を適正に規定することが可能になり、各噴射に応じて作成された理想熱発生率波形を合成することによる理想熱発生率波形を高い精度で作成することが可能になる。   When multiple injections are performed in this way, the respective ideal heat generation rate waveforms are synthesized, the temperature within the target region at the timing of fuel injection at the preceding stage (advance side), and thereafter It is necessary to consider that the temperature in the target region at the timing of fuel injection (on the retard side) is different from each other. Specifically, in the steady operation state of the engine, when the preheating or the like is not performed at the timing of fuel injection on the advance side, fresh air sucked from the outside, residual gas in the cylinder, and EGR The reaction is started based on the compressed gas temperature resulting from the temperature rise of the gas such as gas as the piston 13 moves. When starting the engine or returning the fuel injection from the fuel cut, the reaction starts based on the compressed gas temperature due to the rise in temperature of the fresh air drawn from the outside as the piston 13 moves. Will be. On the other hand, when the fuel is injected at the retarded angle side, the temperature rises by adding the temperature of burned gas (combustion gas of fuel injected at the advanced angle side) to the compressed gas temperature. Since the fuel is injected with respect to the temperature field, the reaction start timing shifts to the advance side as compared with the case where there is no temperature increase due to the burned gas. Taking this into account, the ideal heat release rate waveform due to the reaction of fuel injected on the advance side and the ideal heat release rate waveform due to the reaction of fuel injected on the retard side are considered the temperature changes described above. Ask. That is, the start time of each reaction in each injection is defined by temperature management. Thereby, it is possible to appropriately obtain the start time of each reaction in each injection. As a result, it is possible to properly define the reaction start order, the period in which the reactions are paralleled, etc., and the ideal heat generation rate waveform by synthesizing the ideal heat generation rate waveform created for each injection Can be created with high accuracy.

(2)実熱発生率波形の作成
前記理想熱発生率波形と比較される実熱発生率波形は、前記筒内圧センサ4Aによって検出される筒内圧力の変化に応じて作成される。つまり、気筒内での熱発生率と筒内圧力との間には相関がある(熱発生率が高いほど筒内圧力は高くなる)ので、この筒内圧センサ4Aによって検出される筒内圧力から実熱発生率波形を作成することができる。この検出した筒内圧力から実熱発生率波形を作成する処理については公知であるため、ここでの説明は省略する。
(2) Creation of actual heat generation rate waveform The actual heat generation rate waveform to be compared with the ideal heat generation rate waveform is generated according to a change in the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 4A. In other words, there is a correlation between the heat generation rate in the cylinder and the in-cylinder pressure (the higher the heat generation rate, the higher the in-cylinder pressure). Therefore, from the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 4A. An actual heat generation rate waveform can be created. Since the process of creating the actual heat generation rate waveform from the detected in-cylinder pressure is known, the description thereof is omitted here.

(3)理想熱発生率波形と実熱発生率波形との比較による燃焼状態の診断
燃焼状態の診断(反応形態の診断)としては、前記理想熱発生率波形に対する実熱発生率波形の乖離の大きさに基づいて行われる。例えば、その乖離が予め設定された閾値(本発明でいう異常判定乖離量)以上となっている反応形態が存在している場合には、その反応形態に異常が生じていると診断することになる。例えば熱発生率の偏差が10[J/°CA]以上となっている反応形態が存在する場合や、理想熱発生率波形に対する実熱発生率波形のクランク角度の偏差(進角側または遅角側の偏差)が3°CA以上となっている反応形態が存在する場合には、その反応形態に異常が生じていると診断する。これら値はこれに限定されるものではなく、実験やシミュレーションによって適宜設定される。
(3) Diagnosis of combustion state by comparing ideal heat generation rate waveform and actual heat generation rate waveform As a diagnosis of combustion state (diagnosis of reaction mode), the deviation of the actual heat generation rate waveform from the ideal heat generation rate waveform Done based on size. For example, when there is a reaction form in which the divergence is equal to or greater than a preset threshold value (abnormality judgment divergence amount in the present invention), it is diagnosed that the reaction form is abnormal. Become. For example, when there is a reaction form in which the deviation of the heat generation rate is 10 [J / ° CA] or more, or the deviation of the crank angle of the actual heat generation rate waveform from the ideal heat generation rate waveform (advanced side or retardation) If there is a reaction form having a deviation of 3 ° CA or more, it is diagnosed that the reaction form is abnormal. These values are not limited to this, and are set as appropriate through experiments and simulations.

例えば、図23に示した理想熱発生率波形が作成された場合を例に挙げて説明すると、図24に破線で示す実熱発生率波形のように、実線で示した理想熱発生率波形(図23で示した波形)に対して各高温酸化反応(予混合燃焼による高温酸化反応および拡散燃焼による高温酸化反応)における実熱発生率波形が遅角側にずれており、その偏差が閾値を超えている場合には、各高温酸化反応に異常が生じている、つまり、各高温酸化反応の反応開始時期に異常が生じていると診断することになる。   For example, the case where the ideal heat generation rate waveform shown in FIG. 23 is created will be described as an example. Like the actual heat generation rate waveform shown by a broken line in FIG. The waveform of the actual heat generation rate in each high-temperature oxidation reaction (high-temperature oxidation reaction by premixed combustion and high-temperature oxidation reaction by diffusion combustion) is shifted to the retard side with respect to the high-temperature oxidation reaction (the waveform shown in FIG. 23). If it exceeds, it is diagnosed that an abnormality has occurred in each high-temperature oxidation reaction, that is, an abnormality has occurred in the reaction start timing of each high-temperature oxidation reaction.

また、図24に一点鎖線で示す実熱発生率波形のように、実線で示した理想熱発生率波形に対して各高温酸化反応における熱発生率波形のピーク値が高く、その偏差が閾値を超えている場合には、各高温酸化反応に異常が生じている、つまり、各高温酸化反応での反応量に異常が生じていると診断することになる。また、このような診断は、高温酸化反応に限らず、前記気化反応、低温酸化反応、熱分解反応それぞれに対しても同様に行われる。   In addition, as shown in the actual heat generation rate waveform indicated by the one-dot chain line in FIG. If it exceeds, it is diagnosed that an abnormality has occurred in each high-temperature oxidation reaction, that is, an abnormality has occurred in the reaction amount in each high-temperature oxidation reaction. Such diagnosis is not limited to the high temperature oxidation reaction, but is similarly performed for the vaporization reaction, the low temperature oxidation reaction, and the thermal decomposition reaction.

なお、前記反応形態に異常が生じているか否かを診断するためのパラメータとしては、上述した反応時期の偏差(着火遅れ等)や、熱発生率波形のピーク値の偏差に限らず、反応速度の偏差、反応期間の偏差、ピーク位相等も挙げられる。   The parameters for diagnosing whether or not an abnormality has occurred in the reaction form are not limited to the above-described reaction time deviation (ignition delay, etc.) or the peak value deviation of the heat release rate waveform, but the reaction rate. Deviation, reaction period deviation, peak phase, and the like.

(4)診断結果に応じたエンジン1の制御パラメータの補正
前記理想熱発生率波形と実熱発生率波形との比較による燃焼状態の診断において、上述した如く理想熱発生率波形に対する実熱発生率波形の乖離が予め設定された閾値を超える反応形態が存在する場合、その反応形態に異常が生じていると診断され、この乖離を小さくするようにエンジン1の制御パラメータが補正されることになる。
(4) Correction of control parameter of engine 1 according to diagnosis result In the diagnosis of the combustion state by comparing the ideal heat generation rate waveform and the actual heat generation rate waveform, the actual heat generation rate with respect to the ideal heat generation rate waveform as described above. When there is a reaction form in which the waveform deviation exceeds a preset threshold, it is diagnosed that an abnormality has occurred in the reaction form, and the control parameter of the engine 1 is corrected so as to reduce this deviation. .

例えば、実熱発生率波形が、図24に破線で示したものである場合には、燃料の着火遅れが生じており、酸素不足であると判断して、前記インタークーラ61による吸気の冷却能力を高めるようにしたり、EGRバルブ81の開度を小さくしてEGRガス量を減量したり、吸気の過給率を上昇させたりすることで酸素不足を解消する。   For example, when the actual heat generation rate waveform is shown by a broken line in FIG. 24, it is determined that fuel ignition delay has occurred and oxygen is insufficient, and the cooling capacity of the intake air by the intercooler 61 is determined. The shortage of oxygen is eliminated by reducing the EGR gas amount by decreasing the opening degree of the EGR valve 81 or by increasing the intake supercharging rate.

また、実熱発生率波形が、図24に一点鎖線で示したものである場合には、燃料の反応量が大きすぎると判断して、燃料噴射量の減量補正や、EGRガスの増量補正等を行う。   Further, when the actual heat generation rate waveform is shown by a one-dot chain line in FIG. 24, it is determined that the reaction amount of the fuel is too large, and the fuel injection amount reduction correction, the EGR gas increase correction, etc. I do.

その他の補正動作として、実熱発生率波形における反応開始時期が理想熱発生率波形に対して遅角側に位置している場合には、吸気の過給率を上昇させたり、対象領域に対するパイロット噴射による予熱量を増量させる等の補正を行うことも挙げられる。   As another correction operation, when the reaction start time in the actual heat generation rate waveform is on the retarded side with respect to the ideal heat generation rate waveform, the intake supercharging rate is increased or the pilot for the target region is increased. It is also possible to make corrections such as increasing the amount of preheating by injection.

また、実熱発生率波形を理想熱発生率波形に近付けるための制御パラメータとしては、上述したもの以外に、燃料噴射時期、気筒内のガス組成、吸入空気量(ガス量)、各種の学習値(燃料噴射量や燃料噴射時期の学習値など)であってもよい。例えば、対象領域の酸素密度に過不足が生じている場合、学習値としては、EGRガスの補正や吸気の過給率の補正を行うように学習する。また、対象領域の燃料密度に過不足が生じている場合、学習値としては、燃料噴射時期や、燃料噴射圧力や、燃料噴射量の補正を行うように学習する。   Control parameters for bringing the actual heat generation rate waveform closer to the ideal heat generation rate waveform are not limited to those described above, but include fuel injection timing, gas composition in the cylinder, intake air amount (gas amount), and various learning values. (A learned value of the fuel injection amount or fuel injection timing) may be used. For example, when the oxygen density in the target region is excessive or insufficient, the learning value is learned so as to correct the EGR gas or the intake supercharging rate. Further, when the fuel density in the target region is excessive or deficient, the learning value is learned so as to correct the fuel injection timing, the fuel injection pressure, and the fuel injection amount.

このような制御パラメータの補正は、この制御パラメータの補正によって実熱発生率波形を理想熱発生率波形に略一致させることが可能な場合に実行される。具体的には、理想熱発生率波形に対する実熱発生率波形の乖離量が所定の補正可能乖離量以下である場合に実行される。この補正可能乖離量としては、実験またはシミュレーションによって予め設定されている。そして、理想熱発生率波形に対する実熱発生率波形の乖離量が前記補正可能乖離量を超えている場合には、制御パラメータの補正量が所定のガード値を超えることになるので、これによってエンジン1を構成している機器の一部に故障が生じていると診断する。具体的には、気筒内温度、酸素密度、燃料密度それぞれの下限値を予め設定しておき、これら気筒内温度、酸素密度、燃料密度の何れかがその下限値を下回っている場合や、二酸化炭素密度の上限値を予め設定しておき、この二酸化炭素密度がその上限値を上回っている場合には、エンジン1の制御パラメータの補正量が所定のガード値を超えるとして、エンジン1に故障が生じていると診断することになる。   Such correction of the control parameter is executed when the actual heat generation rate waveform can be substantially matched with the ideal heat generation rate waveform by the correction of the control parameter. Specifically, it is executed when the deviation amount of the actual heat generation rate waveform with respect to the ideal heat generation rate waveform is equal to or less than a predetermined correctable deviation amount. This correctable deviation amount is set in advance by experiment or simulation. When the deviation amount of the actual heat generation rate waveform with respect to the ideal heat generation rate waveform exceeds the correctable deviation amount, the correction amount of the control parameter exceeds the predetermined guard value. Diagnose that a failure has occurred in a part of the devices constituting the system 1. Specifically, lower limits for the in-cylinder temperature, oxygen density, and fuel density are set in advance, and when any of the in-cylinder temperature, oxygen density, or fuel density is below the lower limit, If the upper limit value of the carbon density is set in advance and the carbon dioxide density exceeds the upper limit value, it is determined that the correction amount of the control parameter of the engine 1 exceeds a predetermined guard value, and the engine 1 has failed. It will be diagnosed as occurring.

この場合、前記制御パラメータの補正を行うことなく、例えば、車室内のメータパネル上のMIL(警告灯)を点灯させて運転者に警告を促すと共に、前記ECU100に備えられたダイアグノーシスに異常情報が書き込まれることになる。   In this case, without correcting the control parameter, for example, the MIL (warning lamp) on the meter panel in the passenger compartment is lit to urge the driver to warn, and the diagnosis provided in the ECU 100 has abnormality information. Will be written.

−スモーク指標−
前述した如く、二酸化炭素密度は排気中におけるスモークの生成量に影響がある。このため、二酸化炭素密度を求めることによって生成されるスモークの量を予め求めることが可能である。そして、このスモーク生成量が許容範囲を超える状況となっていることが推定される場合には、スモーク生成量を抑制するべく二酸化炭素密度の低減を図る制御を行うことが可能となる。
-Smoke index-
As described above, the carbon dioxide density affects the amount of smoke produced in the exhaust. For this reason, it is possible to obtain | require beforehand the quantity of the smoke produced | generated by calculating | requiring a carbon dioxide density. When it is estimated that the amount of smoke generated exceeds the allowable range, it is possible to perform control for reducing the carbon dioxide density so as to suppress the amount of smoke generated.

EGRの非実施時におけるスモーク生成量の算出式としては以下の式(26)が挙げられる。なお、この式(26)は排気ガス中におけるスモーク量の比率(%)を表すスモーク指標の算出式である。   The following formula (26) is given as a formula for calculating the amount of smoke generated when EGR is not performed. The equation (26) is a smoke index calculation formula representing the smoke amount ratio (%) in the exhaust gas.

スモーク指標=28×λo2 -12.5 …(26)
この式(26)は、酸素過剰率λo2とスモーク指標との関係を表している。つまり、気筒内の酸素の量的な不足量(酸欠の度合い)とスモーク指標との関係を表している。この式(26)における各定数は実験またはシミュレーションによって規定されたものである。
Smoke index = 28 × λo 2 −12.5 (26)
This equation (26) represents the relationship between the excess oxygen ratio λo 2 and the smoke index. That is, it represents the relationship between the quantity of oxygen deficiency (degree of oxygen deficiency) in the cylinder and the smoke index. Each constant in the equation (26) is defined by experiment or simulation.

一方、EGRの実施時におけるスモーク生成量の算出式としては以下の式(27)が挙げられる。なお、この式(27)も排気ガス中におけるスモーク量の比率(%)を表すスモーク指標の算出式となっている。   On the other hand, the following formula (27) can be given as a formula for calculating the amount of smoke generated when EGR is performed. Note that this equation (27) is also a calculation formula for the smoke index representing the ratio (%) of the smoke amount in the exhaust gas.

スモーク指標=F(ρco2)×λo2 -12.5×F(PCR,Fq,ρo2,NE) …(27)
この式(27)におけるF(PCR,Fq,ρo2,NE)は、燃料噴射圧力PCR、燃料噴射量Fq、気筒内の酸素密度ρo2、エンジン回転速度NEを変数とする演算式である。この式(27)における定数も実験またはシミュレーションによって規定されたものである。
Smoke index = F (ρco 2 ) × λo 2 −12.5 × F (PCR, Fq, ρo2, NE) (27)
F (PCR, Fq, ρo 2 , NE) in the equation (27) is an arithmetic expression using the fuel injection pressure PCR, the fuel injection amount Fq, the oxygen density ρo 2 in the cylinder, and the engine speed NE as variables. The constant in equation (27) is also defined by experiment or simulation.

図25(a)はエンジン回転数が互いに異なる場合の酸素過剰率とスモーク発生量との関係を示している。この図において、破線で示す酸素過剰率とスモーク発生量との関係は、実線で示すものに比べてエンジン回転速度が高い場合であり、一点鎖線で示す酸素過剰率とスモーク発生量との関係は、実線で示すものに比べてエンジン回転速度が低い場合である。   FIG. 25A shows the relationship between the oxygen excess rate and the amount of smoke generated when the engine speeds are different from each other. In this figure, the relationship between the oxygen excess rate indicated by the broken line and the amount of smoke generated is when the engine speed is higher than that indicated by the solid line, and the relationship between the oxygen excess rate indicated by the alternate long and short dash line and the amount of smoke generated is In this case, the engine speed is lower than that indicated by the solid line.

エンジン回転速度が高い場合、単位時間当たりの筒内容積変化が大きいため、膨張行程における燃焼場での酸素密度が局部的に低下しやすい状況となり、この酸素密度の低下に伴って燃焼場における酸欠状態が発生し、気筒内全体としても酸素過剰率が同一であってもエンジン回転速度が低い場合に比べてスモーク発生量は多くなる傾向にある。   When the engine rotation speed is high, the change in the cylinder volume per unit time is large, so that the oxygen density in the combustion field during the expansion stroke tends to decrease locally. Even when the oxygen surplus rate is the same in the entire cylinder, the amount of smoke generated tends to increase compared to when the engine speed is low.

また、図25(b)は二酸化炭素密度が変化した場合における酸素過剰率とスモーク発生量との関係を示す図である。この図において、実線、破線、一点鎖線、二点鎖線の順で二酸化炭素密度は高くなっている。つまり、二酸化炭素密度が高くなるに従って燃焼場における酸欠状態が発生してスモーク発生量は多くなる傾向にあることが解る。   FIG. 25B is a graph showing the relationship between the oxygen excess rate and the amount of smoke generated when the carbon dioxide density changes. In this figure, the density of carbon dioxide increases in the order of a solid line, a broken line, a one-dot chain line, and a two-dot chain line. That is, it can be seen that as the carbon dioxide density increases, an oxygen deficient state in the combustion field occurs and the amount of smoke generated tends to increase.

このようにしてスモーク発生量が予め推定できることにより、スモーク生成量が許容範囲を超える状況となっていることが推定される場合には、気筒内の二酸化炭素密度を低下させる制御(例えばEGR率の低下制御)や、酸素密度を上昇させる制御(例えば過給率の上昇制御)を実行することでスモーク生成量を許容範囲内に抑えることが可能になる。   When the smoke generation amount can be estimated in advance in this way, when it is estimated that the smoke generation amount exceeds the allowable range, control for reducing the carbon dioxide density in the cylinder (for example, the EGR rate) The smoke generation amount can be suppressed within an allowable range by executing control for increasing the oxygen density (for example, control for increasing the supercharging rate).

以上説明したように、本実施形態では、筒内をキャビティ内領域とキャビティ外領域とに分割し、各領域を対象として熱発生率波形を作成している。つまり、温度や燃料密度等の物理量が互いに異なっている可能性のあるキャビティ内部領域およびキャビティ外部領域それぞれに対し、各領域に噴射された燃料の反応状態を領域内の環境に応じて個別に求めて理想熱発生率波形をそれぞれ作成している。このため、各領域における燃料の反応状態をより正確に規定することができ、作成された理想熱発生率波形に高い信頼性を得ることが可能になる。   As described above, in this embodiment, the inside of the cylinder is divided into the cavity inner region and the cavity outer region, and the heat release rate waveform is created for each region. In other words, for each of the cavity inner area and cavity outer area where physical quantities such as temperature and fuel density may be different from each other, the reaction state of the fuel injected into each area is individually determined according to the environment in the area. The ideal heat release rate waveform is created respectively. For this reason, the reaction state of the fuel in each region can be defined more accurately, and high reliability can be obtained in the created ideal heat generation rate waveform.

特に、本実施形態では、前記熱発生率波形を作成するに際し、気筒内の酸素密度に基づいて規定された基準熱発生率を、気筒内の二酸化炭素量に応じて補正することによって理想熱発生率を算出し、この理想熱発生率に基づいて理想熱発生率波形を作成するようにしている。具体的には、酸素密度に基づいて補正された反応速度勾配を二酸化炭素密度に応じて補正して二酸化炭素密度の影響に応じた反応速度勾配を求め、これに基づいて理想熱発生率波形を作成するようにしている。このため、酸素密度のみでは十分な精度を得ることができなかった理想熱発生率を、気筒内の二酸化炭素量に応じて補正することによって精度を高めることができる。これにより、理想熱発生率波形に高い信頼性を得ることが可能になる。   In particular, in the present embodiment, when generating the heat generation rate waveform, ideal heat generation is performed by correcting the reference heat generation rate defined based on the oxygen density in the cylinder according to the amount of carbon dioxide in the cylinder. The rate is calculated, and an ideal heat generation rate waveform is created based on this ideal heat generation rate. Specifically, the reaction rate gradient corrected based on the oxygen density is corrected according to the carbon dioxide density to obtain the reaction rate gradient according to the influence of the carbon dioxide density, and based on this, the ideal heat release rate waveform is obtained. I try to create it. For this reason, the accuracy can be improved by correcting the ideal heat generation rate, which could not be obtained with sufficient accuracy only by the oxygen density, according to the amount of carbon dioxide in the cylinder. This makes it possible to obtain high reliability in the ideal heat generation rate waveform.

そして、本実施形態では、前記各理想熱発生率波形を合成して気筒内全体を対象とする理想熱発生率波形を作成し、この理想熱発生率波形を利用して燃焼状態の診断を行っている。このため、燃料の複数の反応形態それぞれに対し、実熱発生率波形が理想熱発生率波形から所定量以上乖離している場合には、その反応形態に異常が生じていると診断することができる。つまり、各反応形態を個別に扱い、それぞれについて異常の有無を診断することができる。このため、異常が生じている反応形態の特定を高い精度で行うことができ、診断精度の向上を図ることができる。そして、異常であると診断された反応形態に対して改善策(制御パラメータの補正)を講じることで(乖離が所定の補正可能乖離量以下である場合)、その反応形態の反応状態を適正化するための最適な制御パラメータを補正することが可能になり、効果的な補正動作が行える。これにより、燃料の各反応全体を理想的な反応に近付ける(各反応の実熱発生率波形を理想熱発生率波形に近付ける)ことが可能になって、エンジン1の制御性を大幅に改善することができる。   In this embodiment, the ideal heat generation rate waveforms are synthesized to create an ideal heat generation rate waveform for the entire cylinder, and the combustion state is diagnosed using the ideal heat generation rate waveform. ing. For this reason, when the actual heat generation rate waveform deviates from the ideal heat generation rate waveform by a predetermined amount or more for each of the plurality of fuel reaction forms, it is possible to diagnose that the reaction form is abnormal. it can. That is, each reaction form can be handled individually and the presence or absence of abnormality can be diagnosed for each. For this reason, it is possible to specify the reaction form in which an abnormality has occurred with high accuracy, and to improve the diagnostic accuracy. And by taking improvement measures (correction of control parameters) for the reaction form diagnosed as abnormal (when the divergence is equal to or less than a predetermined correctable deviation amount), the reaction state of the reaction form is optimized. Therefore, it is possible to correct the optimal control parameter for performing the correction, and an effective correction operation can be performed. As a result, it becomes possible to bring the entire reaction of the fuel closer to the ideal reaction (the actual heat generation rate waveform of each reaction approaches the ideal heat generation rate waveform), and the controllability of the engine 1 is greatly improved. be able to.

また、反応に異常が生じていると診断された場合において、その異常が解消可能であるか否かを、前記理想熱発生率波形に対する実熱発生率波形の乖離量に基づいて判断するようにしているため、制御パラメータの補正によって正常な反応状態が得られる状態と、部品交換などのメンテナンスが必要な状態とを正確に判別することが可能になる。   Further, when it is diagnosed that an abnormality has occurred in the reaction, whether or not the abnormality can be resolved is determined based on a deviation amount of the actual heat generation rate waveform from the ideal heat generation rate waveform. Therefore, it is possible to accurately determine a state in which a normal reaction state is obtained by correcting the control parameter and a state in which maintenance such as component replacement is necessary.

−他の実施形態−
以上説明した実施形態は、自動車に搭載された直列4気筒ディーゼルエンジン1に本発明を適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。また、気筒数やエンジン形式(直列型エンジン、V型エンジン、水平対向型エンジン等の別)についても特に限定されるものではない。また、本発明は軽油を燃料とするディーゼルエンジンに限らず、ガソリンやその他の燃料を使用するエンジンに対しても適用が可能である。
-Other embodiments-
In the embodiment described above, the case where the present invention is applied to the in-line four-cylinder diesel engine 1 mounted on an automobile has been described. The present invention is applicable not only to automobiles but also to engines used for other purposes. Further, the number of cylinders and the engine type (separate type engine, V-type engine, horizontally opposed engine, etc.) are not particularly limited. Further, the present invention is not limited to diesel engines using light oil as fuel, but can also be applied to engines using gasoline or other fuels.

また、前記実施形態では、本発明に係る燃焼状態診断装置を車載のECU100のROMに格納(車両に実装)し、エンジン1の運転状態において燃焼状態の診断を行うようにしていた。本発明はこれに限らず、実験装置(エンジンベンチ試験器)に前記燃焼状態診断装置を備えさせ、エンジン1の設計段階において、この実験装置上でエンジン1を試験運転させる際に燃焼状態の診断を行って、制御パラメータの適正値を取得するといった使用形態に適用することも可能である。   In the above embodiment, the combustion state diagnosis apparatus according to the present invention is stored in the ROM of the in-vehicle ECU 100 (mounted on the vehicle), and the combustion state is diagnosed in the operating state of the engine 1. The present invention is not limited to this, and the combustion state diagnosis device is provided in an experimental device (engine bench tester), and the combustion state is diagnosed when the engine 1 is tested on the experimental device in the design stage of the engine 1. It is also possible to apply to a usage pattern in which an appropriate value of the control parameter is obtained by performing the above.

また、前記実施形態は、キャビティ外領域およびキャビティ内領域それぞれについて理想熱発生率波形を作成し、これらを合成することによって燃焼状態の診断に利用するものであった。本発明は、これに限定されるものではなく、前記領域毎に作成された理想熱発生率波形を個別に用いて燃焼状態の診断を行うようにしたり、エンジンの設計や制御パラメータの適合値を求めるために利用してもよい。   In the above embodiment, ideal heat generation rate waveforms are created for each of the region outside the cavity and the region inside the cavity, and these are combined and used for diagnosis of the combustion state. The present invention is not limited to this, and the diagnosis of the combustion state can be performed by using the ideal heat generation rate waveform created for each region individually, and the engine design and the control parameter can be adjusted. It may be used for seeking.

また、前記実施形態では、通電期間においてのみ全開の開弁状態となることにより燃料噴射率を変更するピエゾインジェクタ23を適用したエンジン1について説明したが、本発明は、可変噴射率インジェクタを適用したエンジンへの適用も可能である。   Further, in the above-described embodiment, the engine 1 to which the piezo injector 23 that changes the fuel injection rate by being in a fully opened valve state only during the energization period is described. However, the present invention applies a variable injection rate injector. Application to engines is also possible.

本発明は、自動車に搭載されるディーゼルエンジンにおいて、燃料の各反応の熱発生率波形の作成および各反応の診断に適用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to creation of a heat release rate waveform for each reaction of fuel and diagnosis of each reaction in a diesel engine mounted on an automobile.

1 エンジン(内燃機関)
12 シリンダボア
13 ピストン
13b キャビティ
23 インジェクタ(燃料噴射弁)
3 燃焼室
4A 筒内圧センサ
100 ECU
I,I' 気化反応の理想熱発生率波形モデル
II,II' 低温酸化反応の理想熱発生率波形モデル
III,III' 熱分解反応の理想熱発生率波形モデル
IV,IV' 予混合燃焼による高温酸化反応の理想熱発生率波形モデル
V,V' 拡散燃焼による高温酸化反応の理想熱発生率波形モデル
1 engine (internal combustion engine)
12 Cylinder bore 13 Piston 13b Cavity 23 Injector (fuel injection valve)
3 Combustion chamber 4A In-cylinder pressure sensor 100 ECU
I, I 'ideal heat release rate waveform model of vaporization reaction
II, II 'Waveform model of ideal heat release rate for low-temperature oxidation reaction
III, III 'ideal heat release rate waveform model of pyrolysis reaction
IV, IV 'Ideal heat release rate waveform model of high temperature oxidation reaction by premixed combustion V, V' Ideal heat release rate waveform model of high temperature oxidation reaction by diffusion combustion

Claims (11)

燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料の燃焼を行う内燃機関における燃料の反応の熱発生率波形を作成する装置であって、
前記燃料噴射弁から噴射された燃料の反応の理想熱発生率波形を作成するに際し、気筒内の酸素密度に基づいて規定された基準熱発生率を、気筒内の二酸化炭素量に応じて補正することによって理想熱発生率を算出する構成となっていることを特徴とする内燃機関の熱発生率波形作成装置。
An apparatus for creating a heat release rate waveform of a fuel reaction in an internal combustion engine that burns fuel injected into a cylinder from a fuel injection valve,
When creating an ideal heat generation rate waveform of the reaction of the fuel injected from the fuel injection valve, the reference heat generation rate defined based on the oxygen density in the cylinder is corrected according to the amount of carbon dioxide in the cylinder. An apparatus for generating a heat generation rate waveform of an internal combustion engine, characterized in that an ideal heat generation rate is calculated by the above.
請求項1記載の内燃機関の熱発生率波形作成装置において、
前記気筒内の酸素密度に基づいて規定された理想熱発生率波形の反応勾配を、前記気筒内の二酸化炭素量および筒内容積から求められた二酸化炭素密度に応じて補正することによって理想熱発生率波形を作成する構成となっていることを特徴とする内燃機関の熱発生率波形作成装置。
In the internal combustion engine heat release rate waveform creation device according to claim 1,
Ideal heat generation by correcting the reaction gradient of the ideal heat release rate waveform defined based on the oxygen density in the cylinder according to the carbon dioxide density determined from the amount of carbon dioxide in the cylinder and the volume in the cylinder An apparatus for creating a heat release rate waveform of an internal combustion engine, characterized in that the rate waveform is created.
請求項2記載の内燃機関の熱発生率波形作成装置において、
前記二酸化炭素密度が高いほど理想熱発生率波形の反応勾配を小さくして前記理想熱発生率波形を作成する構成となっていることを特徴とする内燃機関の熱発生率波形作成装置。
In the internal combustion engine heat release rate waveform creation device according to claim 2,
An apparatus for creating a heat release rate waveform of an internal combustion engine, wherein the ideal heat release rate waveform is created by reducing the reaction gradient of the ideal heat release rate waveform as the carbon dioxide density increases.
請求項3記載の内燃機関の熱発生率波形作成装置において、
前記二酸化炭素密度が高いほど燃料の反応速度を低くし、前記気筒内の酸素密度が低いほど、二酸化炭素密度による燃料の反応速度への影響度合いを大きくして前記理想熱発生率波形を作成する構成となっていることを特徴とする内燃機関の熱発生率波形作成装置。
In the internal combustion engine heat release rate waveform creation device according to claim 3,
The higher the carbon dioxide density, the lower the reaction rate of the fuel, and the lower the oxygen density in the cylinder, the greater the degree of influence of the carbon dioxide density on the reaction rate of the fuel, creating the ideal heat release rate waveform. An apparatus for creating a heat release rate waveform of an internal combustion engine, characterized by being configured.
請求項1〜4のうち何れか一つに記載の内燃機関の熱発生率波形作成装置において、
気筒内における混合気の状態が均一である場合には、気筒内の酸素密度、酸素過剰率、二酸化炭素密度に基づいて理想熱発生率を算出する一方、
気筒内における混合気の状態が不均一である場合には、気筒内の酸素密度、酸素過剰率、二酸化炭素密度、燃料密度に基づいて理想熱発生率を算出する構成となっていることを特徴とする内燃機関の熱発生率波形作成装置。
In the internal combustion engine heat release rate waveform creation device according to any one of claims 1 to 4,
When the state of the air-fuel mixture in the cylinder is uniform, the ideal heat release rate is calculated based on the oxygen density, oxygen excess rate, and carbon dioxide density in the cylinder,
When the air-fuel mixture in the cylinder is uneven, the ideal heat release rate is calculated based on the oxygen density, oxygen excess rate, carbon dioxide density, and fuel density in the cylinder. An apparatus for creating a heat release rate waveform of an internal combustion engine.
請求項1〜5のうち何れか一つに記載の内燃機関の熱発生率波形作成装置において、
前記気筒内の二酸化炭素量および筒内容積から求められた二酸化炭素密度によって基準熱発生率を補正することにより理想熱発生率を算出する場合に、
前記二酸化炭素密度を求めるタイミングはピストンが圧縮上死点に達したタイミングに設定されていることを特徴とする内燃機関の熱発生率波形作成装置。
In the heat generation rate waveform creation device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
When calculating the ideal heat generation rate by correcting the reference heat generation rate by the carbon dioxide density obtained from the amount of carbon dioxide in the cylinder and the volume in the cylinder,
The timing for obtaining the carbon dioxide density is set to the timing at which the piston reaches the compression top dead center.
請求項1〜6のうち何れか一つに記載の内燃機関の熱発生率波形作成装置において、
前記気筒内を、ピストンに設けられたキャビティの内部領域とキャビティの外部領域とに分割し、これらキャビティの内部領域およびキャビティの外部領域それぞれにおける燃料の反応の理想熱発生率波形を作成して、これら各領域それぞれの理想熱発生率波形を合成することによって気筒内全体を対象とする理想熱発生率波形を作成する構成となっていることを特徴とする内燃機関の熱発生率波形作成装置。
In the internal combustion engine heat release rate waveform creation device according to any one of claims 1 to 6,
The inside of the cylinder is divided into an internal region of a cavity provided in the piston and an external region of the cavity, and an ideal heat generation rate waveform of fuel reaction in each of the internal region of the cavity and the external region of the cavity is created, An apparatus for creating a heat release rate waveform of an internal combustion engine, characterized in that an ideal heat release rate waveform for the entire cylinder is created by synthesizing the ideal heat release rate waveform of each of these regions.
請求項1〜7のうち何れか一つに記載の内燃機関の熱発生率波形作成装置において、
前記理想熱発生率波形は、前記燃料の各反応の開始時期を基点として、反応速度を斜辺の勾配、反応量を面積、反応期間を底辺の長さとする三角形で成る理想熱発生率波形モデルを作成し、各反応の理想熱発生率波形モデルをフィルタ処理によって円滑化することで作成されることを特徴とする内燃機関の熱発生率波形作成装置。
In the internal combustion engine heat release rate waveform creation device according to any one of claims 1 to 7,
The ideal heat generation rate waveform is an ideal heat generation rate waveform model composed of triangles with the reaction rate as the base point, the reaction rate as the slope, the reaction amount as the area, and the reaction period as the base length. An apparatus for creating a heat release rate waveform of an internal combustion engine, which is created by smoothing an ideal heat release rate waveform model of each reaction by filtering.
請求項1〜8のうち何れか一つに記載の内燃機関の熱発生率波形作成装置によって求められた理想熱発生率波形と、気筒内で実際に燃料が反応した際の実熱発生率波形とを比較し、理想熱発生率波形に対する実熱発生率波形の乖離が所定量以上となっている場合に、燃料の反応に異常が生じていると診断する構成となっていることを特徴とする内燃機関の燃焼状態診断装置。   An ideal heat generation rate waveform obtained by the internal combustion engine heat generation rate waveform creation device according to any one of claims 1 to 8, and an actual heat generation rate waveform when the fuel actually reacts in the cylinder And when the deviation of the actual heat generation rate waveform from the ideal heat generation rate waveform is equal to or greater than a predetermined amount, it is configured to diagnose that an abnormality has occurred in the fuel reaction. A combustion state diagnostic device for an internal combustion engine. 請求項9記載の内燃機関の燃焼状態診断装置において、
前記理想熱発生率波形に対する実熱発生率波形の乖離が所定の異常判定乖離量以上となっている反応が存在しており、その反応に異常が生じていると診断された際において、理想熱発生率波形に対する実熱発生率波形の乖離が所定の補正可能乖離量以下である場合には、内燃機関の制御パラメータの補正を行って前記乖離を前記異常判定乖離量未満にする制御を行う一方、理想熱発生率波形に対する実熱発生率波形の乖離が前記補正可能乖離量を超えている場合には、内燃機関に故障が生じていると診断することを特徴とする内燃機関の燃焼状態診断装置。
The combustion state diagnosis apparatus for an internal combustion engine according to claim 9,
When there is a reaction in which the deviation of the actual heat generation rate waveform from the ideal heat generation rate waveform is greater than or equal to a predetermined abnormality determination deviation amount, and it is diagnosed that the reaction is abnormal, When the deviation of the actual heat generation rate waveform with respect to the generation rate waveform is equal to or less than a predetermined correctable deviation amount, the control parameter of the internal combustion engine is corrected to control the deviation to be less than the abnormality determination deviation amount. A combustion state diagnosis of an internal combustion engine characterized by diagnosing that a failure has occurred in the internal combustion engine when the deviation of the actual heat generation rate waveform from the ideal heat generation rate waveform exceeds the correctable deviation amount apparatus.
請求項9または10記載の内燃機関の燃焼状態診断装置において、
車両に実装または実験装置に搭載されていることを特徴とする内燃機関の燃焼状態診断装置。
The combustion state diagnosis apparatus for an internal combustion engine according to claim 9 or 10,
A combustion state diagnostic device for an internal combustion engine, which is mounted on a vehicle or mounted on an experimental device.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006052676A (en) * 2004-08-11 2006-02-23 Toyota Motor Corp Combustion control system for compression ignition internal combustion engine
JP2008190403A (en) * 2007-02-05 2008-08-21 Honda Motor Co Ltd Control device for internal combustion engine
JP2011058377A (en) * 2009-09-07 2011-03-24 Toyota Motor Corp Cylinder gas temperature estimation device for internal combustion engine
JP2011106334A (en) * 2009-11-17 2011-06-02 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp Method of estimating heat release rate of engine using wiebe function model
JP2011163251A (en) * 2010-02-12 2011-08-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fuel injection control device and method for diesel engine
JP2013108489A (en) * 2011-11-22 2013-06-06 Hyundai Motor Co Ltd NOx CONTROL SYSTEM AND METHOD

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006052676A (en) * 2004-08-11 2006-02-23 Toyota Motor Corp Combustion control system for compression ignition internal combustion engine
JP2008190403A (en) * 2007-02-05 2008-08-21 Honda Motor Co Ltd Control device for internal combustion engine
JP2011058377A (en) * 2009-09-07 2011-03-24 Toyota Motor Corp Cylinder gas temperature estimation device for internal combustion engine
JP2011106334A (en) * 2009-11-17 2011-06-02 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp Method of estimating heat release rate of engine using wiebe function model
JP2011163251A (en) * 2010-02-12 2011-08-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fuel injection control device and method for diesel engine
JP2013108489A (en) * 2011-11-22 2013-06-06 Hyundai Motor Co Ltd NOx CONTROL SYSTEM AND METHOD

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