JP5234299B2 - 内燃機関のすす排出量推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室内において燃料の反応に起因して発生するすす（カーボン微粒子。以下、「Ｓｏｏｔ」とも称呼する。）の排出量を推定するすす排出量推定装置に関する。

内燃機関（特に、ディーゼル機関）の燃焼室内で発生する粒子状物質（パティキュレート・マター（ＰＭ））を構成する主たる成分の一つはＳｏｏｔである。このＳｏｏｔの排出量を精度良く制御してＳｏｏｔの排出量を少なくするためには、Ｓｏｏｔの排出量を精度良く推定する必要がある。
例えば、特開２００７−４６４７７号公報に記載の内燃機関のすす排出量推定装置では、Ｓｏｏｔの生成メカニズムに基づく複雑な反応モデルを用いて、内燃機関が過渡運転状態にある場合においてもＳｏｏｔの排出量を精度良く推定する手法が開示されている。

上記文献に記載の装置では、Ｓｏｏｔの排出量の推定に複雑な反応モデルが用いられているから、Ｓｏｏｔの排出量の推定に係わる計算負荷が膨大となる。従って、少ない計算負荷をもって内燃機関が過渡運転状態にある場合においてもＳｏｏｔの排出量を精度良く推定する手法の到来が望まれているところである。
更に、Ｓｏｏｔの排出量は当量比に依存し、一般には、当量比が大きいほどＳｏｏｔの排出量が大きくなる。ここで、当量比とは、空気量に対する燃料量の割合に理論空燃比を乗じた値である。とりわけ、Ｓｏｏｔの排出量は、燃焼室全体の平均的な当量比（以下、「筒内全体の平均当量比」と呼ぶ。）よりも、着火開始時期での燃料噴霧（混合気）内における当量比（以下、「噴霧当量比」と呼ぶ。）に強く依存する。着火開始時期での噴霧当量比は、筒内全体の平均当量比と比べて相当に大きくなる。従って、Ｓｏｏｔの排出量の推定にあたり、着火開始時期での噴霧当量比を考慮することが好ましいと考えられる。
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、内燃機関が過渡運転状態にある場合においても少ない計算負荷をもって、且つ、着火開始時期での噴霧当量比を考慮してＳｏｏｔの排出量を精度良く推定できる内燃機関のすす排出量推定装置を提供することにある。
本発明に係るすす排出量推定装置は、定常排出量取得手段と、定常値取得手段と、過渡値取得手段と、過渡補正値算出手段と、すす排出量推定手段とを備えている。以下、これらの手段について順に説明する。
定常排出量取得手段は、すすの定常排出量を取得する。この定常排出量は、内燃機関が現在の運転速度及び燃料噴射量をもって定常運転状態にある場合におけるすすの排出量である。定常排出量は、内燃機関が定常運転状態にある場合における、少なくとも前記内燃機関の運転速度及び燃料噴射量と前記内燃機関から排出されるすすの排出量との予め記憶された関係（テーブル、マップ）と、前記運転速度及び燃料噴射量の現在値と、に基づいて取得される。この「関係」は、実験等を通して予め取得できる。
定常値取得手段は、着火開始時期での噴霧当量比の定常値を取得する。この「着火開始時期での噴霧当量比の定常値」は、内燃機関が現在のパラメータ値（例えば、現在の運転速度及び燃料噴射量）をもって定常運転状態にある場合における着火開始時期での噴霧当量比である。「着火開始時期での噴霧当量比の定常値」は、前記内燃機関が定常運転状態にある場合における、前記内燃機関の運転状態を表す所定のパラメータの値と「着火開始時期での噴霧当量比」との予め記憶された関係（テーブル、マップ）と、前記所定のパラメータの現在値と、に基づいて取得される。「所定のパラメータ」とは、例えば、内燃機関の運転速度、燃料噴射量等である。この「関係」も、実験等を通して予め取得できる。
また、噴霧当量比とは、燃料噴霧内における「空気量に対する燃料量の割合」に基づく値であり、例えば、燃料噴霧内における「空気量に対する燃料量の割合」に理論空燃比を乗じた値である。噴霧当量比は、燃料噴霧内における局所的な値であってもよいし、燃料噴霧内における平均的な値であってもよい。また、「着火開始時期での噴霧当量比」は、着火遅れ期間（燃料の噴射開始時期から噴射された燃料の着火開始時期までの期間）に基づいて得られる。これは、着火開始時期や燃料噴霧の拡散度合い等が着火遅れ期間に基づいて決定されることに基づく。具体的には、着火遅れ期間が短いほど「着火開始時期での噴霧当量比」が大きくなる。
過渡値取得手段は、前記着火開始時期での前記噴霧当量比の現在値である前記着火開始時期での前記噴霧当量比の過渡値を取得する。この「着火開始時期での噴霧当量比の過渡値」は、前記着火遅れ期間の現在値に少なくとも基づいて取得される。着火遅れ期間の現在値は、例えば、現在の着火遅れ期間を検出・推定する手段による検出値・推定値等である。
過渡補正値算出手段は、定常特性値と過渡補正値とに基づいてすすの排出量に関する過渡補正値を算出する。ここで、定常特性値は、前記噴霧当量比に対するすすの排出量に関する予め記憶された特性と前記着火開始時期での前記噴霧当量比の定常値とに基づいて得られる。過渡特性値は、前記特性と前記着火開始時期での前記噴霧当量比の過渡値とに基づいて得られる。
「過渡補正値」は、例えば、定常特性値と過渡特性値との差、比等である。過渡運転状態では、着火開始時期での噴霧当量比の過渡値がその定常値からずれ得る。過渡補正値は、過渡運転状態において発生し得る「着火開始時期での噴霧当量比の過渡値の定常値からのずれ」に起因する、すす排出量の前記定常排出量からのずれの程度を表す値となる。
すす排出量推定手段は、前記定常排出量と前記過渡補正値とに基づいてすすの排出量を推定する。すすの排出量は、例えば、定常排出量に過渡補正値を乗じることで、或いは、定常排出量に過渡補正値を加えることで得られる。定常運転状態では、過渡補正値が「１」に算出され（過渡補正値が定常排出量に乗じられる場合）、或いは、「０」に算出され（過渡補正値が定常排出量に加算される場合）、すすの排出量は定常排出量と一致する。
上記構成によれば、定常排出量を取得するためのテーブル検索、及び過渡補正値の算出という少ない計算負荷をもって、過渡運転状態においてもすすの排出量を精度良く推定することができる。加えて、すすの排出量に大きく影響を与える「着火開始時期での噴霧当量比」を考慮してすすの排出量が推定されることで、すすの排出量が非常に精度良く推定され得る。
なお、すすの発生速度（排出速度）は、すす生成速度（燃料の反応に起因してすすが生成される速度）と、すす酸化速度（燃料の反応に起因して生成されたすすが酸化される速度）との差で表される。従って、すすの排出量は、すす生成速度に影響を与える因子（の１つ又は複数）、及び／又は、すす酸化速度に影響を与える因子（の１つ又は複数）を考慮して推定され得る。上述した「着火開始時期での噴霧当量比」は、すす生成速度に影響を与える因子の１つである。「着火開始時期での噴霧当量比」が大きいほど、すす生成速度（従って、発生速度）が大きくなり、すすの排出量が大きくなる。換言すれば、着火遅れ期間が短いほど、「着火開始時期での噴霧当量比」が大きくなることで、すすの排出量が大きくなる。
前記着火開始時期での噴霧当量比の過渡値は、着火遅れ期間の現在値のみならず、燃焼室内のガスの酸素濃度（筒内酸素濃度）の現在値にも影響を受ける。具体的には、筒内酸素濃度が小さいほど、すすの排出量が大きくなる。従って、前記着火開始時期での噴霧当量比の過渡値は、着火遅れ期間の現在値のみならず筒内酸素濃度の現在値にも基づいて取得されることが好適である。これにより、着火遅れ期間が一定の場合において、筒内酸素濃度が小さいほどすすの排出量が大きくなることが表現され得る。
この場合、具体的には、着火遅れ期間の現在値に基づいて、着火開始時期での噴霧形成ガスの量が取得される。噴霧形成ガスとは、燃焼室内にて噴射された燃料と混ざり合って燃料噴霧を形成しているガスであり、燃焼室内のガスの一部である。そして、この算出された着火開始時期での噴霧形成ガスの量と、燃焼室内のガスの酸素濃度の現在値と、噴射された燃料の量とに基づいて、着火開始時期での噴霧当量比の過渡値が取得され得る。
以下、上述のように、すす生成速度に影響を与える因子として「着火開始時期での噴霧当量比」が使用される場合について付言する。この場合、所定条件の成立時のみ、「着火開始時期での噴霧当量比」を考慮して前記過渡補正値が算出され、前記所定条件の非成立時では、「着火開始時期での噴霧当量比」を考慮せずに前記過渡補正値が算出されることが好適である。これにより、「着火開始時期での噴霧当量比」の大小がすすの発生量に与える影響度が小さい条件下（即ち、所定条件の非成立時）において、「着火開始時期での噴霧当量比」を考慮せずに過渡補正値が算出される。これにより、係る条件下にて、過渡補正値の算出の際、算出精度を下げることなく、「着火開始時期での噴霧当量比」を考慮することに基づく計算負荷の増大が回避され得る。
具体的には、前記所定条件は、「着火開始時期での噴霧当量比の過渡値」が所定値よりも大きい場合に成立する。これは、「着火開始時期での噴霧当量比の過渡値」が小さいと、すすが生成され難いことで、「着火開始時期での噴霧当量比」の大小がすすの発生量に与える影響度が小さいことに基づく。
また、前記所定条件は、燃焼室内の膨張行程における火炎温度が所定範囲内の場合に成立する。これは、火炎温度が所定範囲外にあると、すすが生成され難いことで、「着火開始時期での噴霧当量比」の大小がすすの発生量に与える影響度が小さいことに基づく。なお、ここで、前記火炎温度とは、例えば、火炎温度の最高値（最高火炎温度）等を指す。
また、上記のように、所定条件の成立時のみ、「着火開始時期での噴霧当量比」を考慮して過渡補正値が算出される場合において、「着火開始時期での噴霧当量比」の過渡値がその定常値よりも大きい場合にのみ、即ち、過渡値が定常値に対してすすの排出量が増大する方向に偏移している場合にのみ、「着火開始時期での噴霧当量比」を考慮して前記過渡補正値を算出することもできる。これにより、すすの排出量について問題となり難い「着火開始時期での噴霧当量比の過渡値がその定常値以下の場合」、即ち「過渡値が定常値に対してすすの排出量が減少する方向に偏移している場合」において、「着火開始時期での噴霧当量比」を考慮せずに過渡補正値が算出される。これにより、係る場合において、過渡補正値の算出の際、「着火開始時期での噴霧当量比」を考慮することに基づく計算負荷の増大が回避され得る。

図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関のすす排出量推定装置を４気筒内燃機関（ディーゼル機関）に適用したシステム全体の概略構成図である。
図２は、燃料噴霧内のうちで空気過剰率＜１の領域において主としてＳｏｏｔの生成が行われる様子を示した模式図である。
図３は、燃料噴霧内のうちで空気過剰率＞１の領域において主としてＳｏｏｔの酸化が行われる様子を示した模式図である。
図４は、定常排出量を求めるためのテーブルを示したグラフである。
図５は、燃料噴霧内の温度分布を示した模式図である。
図６は、噴霧代表温度Ｔｆに対する「Ｓｏｏｔ排出量に関する特性値Ａ１」の特性を示したグラフである。
図７は、筒内圧力Ｐｃに対する「Ｓｏｏｔ排出量に関する特性値Ａ２」の特性を示したグラフである。
図８は、火炎温度及び当量比とＳｏｏｔの生成領域との関係、並びに、着火開始時期での噴霧当量比と筒内全体の平均当量比との相違を説明するための図である。
図９は、着火遅れ期間と、噴霧平均当量比と、Ｓｏｏｔ排出量との関係を説明するための図である。
図１０は、噴霧平均当量比φに対する「Ｓｏｏｔ排出量に関する特性値Ａ３」の特性を示したグラフである。
図１１は、酸化領域代表温度Ｔｏ１の算出についての説明に使用される図である。
図１２は、酸化領域代表温度Ｔｏ１に対する「Ｓｏｏｔ排出量に関する特性値Ｂ１」の特性を示したグラフである。
図１３は、筒内酸素濃度Ｒｏｘｃに対する「Ｓｏｏｔ排出量に関する特性値Ｂ２」の特性を示したグラフである。
図１４は、所定条件下においてのみ、噴霧平均当量比に基づく補正を考慮してＳｏｏｔ排出量が推定される場合の処理の流れの一例を示したフローチャートである。
図１５は、所定条件下においてのみ、噴霧平均当量比に基づく補正を考慮してＳｏｏｔ排出量が推定される場合の処理の流れの他の例を示したフローチャートである。

以下、本発明による内燃機関（ディーゼル機関）のすす排出量推定装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るすす排出量推定装置を４気筒内燃機関（ディーゼル機関）１０に適用したシステム全体の概略構成を示している。このシステムは、燃料供給系統を含むエンジン本体２０、エンジン本体２０の各気筒の燃焼室（筒内）にガスを導入するための吸気系統３０、エンジン本体２０からの排ガスを放出するための排気系統４０、排気還流を行うためのＥＧＲ装置５０、及び電気制御装置６０を含んでいる。
エンジン本体２０の各気筒の上部には、ニードルを利用した燃料噴射弁ＩＮＪがそれぞれ配設されている。
吸気系統３０は、エンジン本体２０の各気筒の燃焼室にそれぞれ接続された吸気マニホールド３１、吸気マニホールド３１の上流側集合部に接続され吸気マニホールド３１とともに吸気通路を構成する吸気管３２、吸気管３２内に回動可能に保持されたスロットル弁３３、スロットル弁３３の上流において吸気管３２に順に介装されたインタクーラー３４、過給機３５のコンプレッサ３５ａ、及び吸気管３２の先端部に配設されたエアクリーナ３６を含んでいる。
排気系統４０は、エンジン本体２０の各気筒にそれぞれ接続された排気マニホールド４１、排気マニホールド４１の下流側集合部に接続された排気管４２、排気管４２に配設された過給機３５のタービン３５ｂ、及び排気管４２に介装されたディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＮＲ）４３を含んでいる。排気マニホールド４１及び排気管４２は排気通路を構成している。
ＥＧＲ装置５０は、排気ガスを還流させる通路（ＥＧＲ通路）を構成する排気還流管５１と、排気還流管５１に介装されたＥＧＲ制御弁５２と、ＥＧＲクーラー５３とを備えている。排気還流管５１はタービン３５ｂの上流側排気通路（排気マニホールド４１）とスロットル弁３３の下流側吸気通路（吸気マニホールド３１）を連通している。ＥＧＲ制御弁５２は電気制御装置６０からの駆動信号に応答し、再循環される排気ガス量（排気還流量、ＥＧＲガス流量）を変更し得るようになっている。
電気制御装置６０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ、ＣＰＵが実行するプログラム、テーブル（マップ）、及び定数等を予め記憶したＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、並びにＡＤコンバータを含むインターフェース等からなるマイクロコンピュータである。
上記インターフェースは、熱線式エアフローメータ７１、吸気温センサ７２、吸気管圧力センサ７３、吸気酸素濃度センサ７４、筒内圧力センサ７５、エンジン回転速度センサ７６、排気温センサ７７、空燃比センサ７８、アクセル開度センサ７９、及び排気圧力センサ８１と接続されていて、これらのセンサからの信号をＣＰＵに供給するようになっている。
また、インターフェースは、燃料噴射弁ＩＮＪ、図示しないスロットル弁アクチュエータ、及びＥＧＲ制御弁５２と接続されていて、ＣＰＵの指示に応じてこれらに駆動信号を送出するようになっている。
熱線式エアフローメータ７１は、吸気通路内を通過する吸入空気の質量流量（単位時間当りの吸入空気（新気）流量）を計測するようになっている。吸気温センサ７２は、エンジン１０の燃焼室（筒内）に吸入されるガスの温度（吸気温度）を検出するようになっている。吸気管圧力センサ７３は、内燃機関１０の燃焼室に吸入されるガスの圧力（吸気圧力）を検出するようになっている。吸気酸素濃度センサ７４は、内燃機関１０の燃焼室に吸入されるガス中の酸素濃度（吸気酸素濃度）を検出するようになっている。
筒内圧力センサ７５は、燃焼室内のガスの圧力（筒内圧力）を検出するようになっている。エンジン回転速度センサ７６は、実クランク角度とともにエンジン１０の回転速度であるエンジン回転速度を検出するようになっている。排気温センサ７７は、燃焼室から排出されるガスの温度（排気温度）を検出するようになっている。空燃比センサ７８は、ＤＰＮＲ４３の下流の排ガスの空燃比を検出するようになっている。アクセル開度センサ７９は、アクセルペダルＡＰの操作量（アクセル開度）を検出するようになっている。排気圧力センサ８１は、燃焼室から排出されるガスの圧力（排ガス圧力）を検出するようになっている。
（Ｓｏｏｔ排出量の推定方法）
次に、上記のように構成されたすす排出量推定装置の実施形態によるＳｏｏｔ排出量の推定方法について説明する。
燃焼室内では、燃料の反応に起因してＳｏｏｔが生成される。図２に示すように、Ｓｏｏｔの生成は、燃料噴霧内のうちで空気過剰率λ＜１の領域（特に、λ＜０．５であって約１５００Ｋ以上の高温場）において主として行われる。一方、生成されたＳｏｏｔの一部は酸化される。図３に示すように、生成されたＳｏｏｔの酸化は、燃料噴霧内のうちで空気過剰率λ＞１の領域（特に、約１５００Ｋ以上の高温場）において主として行われる。そして、生成されたＳｏｏｔのうちで酸化されなかったものが燃焼室からＳｏｏｔとして排出される。この実施形態では、このように燃焼室から排出されるＳｏｏｔの量（Ｓｏｏｔ排出量）が推定される。
この実施形態では、Ｓｏｏｔ排出量として、「単位時間当たりに燃焼室から排出されるＳｏｏｔの質量」が算出される。即ち、この実施形態で算出されるＳｏｏｔ排出量の単位は、例えば、ｇ／ｈ、ｇ／ｓで表すことができる。
この実施形態では、下記（１）式に従ってＳｏｏｔ排出量が推定される。（１）式において、「定常排出量」は、内燃機関１０が現在の運転速度及び燃料噴射量をもって定常運転状態にある場合におけるＳｏｏｔ排出量である。「過渡補正値」は、過渡運転状態におけるＳｏｏｔ排出量の「定常排出量」からのずれの程度を表す値（係数）である。従って、（１）式に示すように、「定常排出量」に「過渡補正値」を乗じることで、過渡運転状態におけるＳｏｏｔ排出量が算出され得る。（１）式によるＳｏｏｔ排出量の推定は、例えば、燃料が噴射される気筒の圧縮行程中において燃料噴射量が決定されるタイミングが到来する毎に繰り返し実行される。

定常排出量は、図４に示すエンジン回転速度ＮＥと燃料噴射量ｑとを引数とする定常排出量を求めるためのテーブルと、エンジン回転速度ＮＥの現在値（瞬時値）及び燃料噴射量ｑの現在値（今回値）とから、テーブル検索により取得される。このテーブルは、エンジン回転速度及び燃料噴射量を一定に維持した定常運転状態においてＳｏｏｔ排出量を計測する実験を、エンジン回転速度及び燃料噴射量の組み合わせを種々変更しながら繰り返し行うことで作製することができる。図４に示すように、一般に、定常排出量は、ＮＥが大きいほど且つｑが大きいほどより大きい値に決定される。
以下、先ず、過渡補正値の算出についての概略を説明する。過渡補正値は、下記（２）式から算出される。（２）式に示すように、この実施形態では、過渡補正値は、Ｓｏｏｔの生成に係わる補正項（補正係数）と、Ｓｏｏｔの酸化に係わる補正項（補正係数）と、を乗じることで算出される。

過渡補正値の算出の際し、Ｓｏｏｔ排出量に影響を与える複数の因子（後述する噴霧平均当量比φ、噴霧代表温度Ｔｆ、筒内圧力Ｐｃ等）が導入される。以下、説明の便宜上、各因子を総称して「Ｘ」と表記する。また、各因子について、因子Ｘの値に対するＳｏｏｔ排出量に関する特性式（例えば、Ｔｆの場合、後述する図６に示したグラフを参照）がそれぞれ導入される。
各因子について、因子Ｘの定常値Ｘｓと因子Ｘの過渡値Ｘｔとがそれぞれ取得される。定常値Ｘｓは、内燃機関１０が現在の運転速度及び燃料噴射量をもって定常運転状態にある場合における因子Ｘの値である。各因子について、定常値Ｘｓは、上述の「定常排出量」と同様、エンジン回転速度ＮＥと燃料噴射量ｑとを引数とする因子Ｘの値を求めるためのテーブルと、エンジン回転速度ＮＥの現在値（瞬時値）及び燃料噴射量ｑの現在値（今回値）とから、テーブル検索により取得される。各因子について、因子Ｘの値を求めるためのテーブルは、エンジン回転速度及び燃料噴射量を一定に維持した定常運転状態において因子Ｘの値を計測する実験を、エンジン回転速度及び燃料噴射量の組み合わせを種々変更しながら繰り返し行うことで作製することができる。以下、各因子について、定常値Ｘｓを求めるための予め作製されたテーブルを、ＭａｐＸｓ（ＮＥ，ｑ）と表す。
過渡値Ｘｔは、因子Ｘの現在値（瞬時値）である。各因子について、過渡値Ｘｔは、後述するように、センサによる検出結果、公知の推定モデルによる推定結果等から取得される。定常運転状態では、過渡値Ｘｔは定常値Ｘｓと一致する一方、過渡運転状態では、過渡値Ｘｔは定常値Ｘｓからずれ得る。即ち、ＮＥの現在値（瞬時値）とｑの現在値（今回値）との組み合わせが同じであっても、ＸｔはＸｓからずれ得る。このずれに起因してＳｏｏｔ排出量が定常適合値からずれ得る。
各因子について、定常値Ｘｓと因子Ｘについての上記「特性式」とから因子Ｘについての定常特性値（例えば、Ｔｆの場合、（２）式におけるＡ１ｓ）がそれぞれ取得され、過渡値Ｘｔと因子Ｘについての上記「特性式」とから因子Ｘについての過渡特性値（例えば、Ｔｆの場合、（２）式におけるＡ１ｔ）がそれぞれ取得される。定常特性値、過渡特性値は、特性値を示す変数（Ａ１等）の末尾に「ｓ」、「ｔ」を付してそれぞれ表される。
各因子について、定常特性値と過渡特性値との比が算出される（例えば、Ｔｆの場合、（２）式における「Ａ１ｔ／Ａ１ｓ」）。因子Ｘについての「定常特性値と過渡特性値との比」は、過渡運転状態において発生し得る「過渡値Ｘｔの定常値Ｘｓからのずれ」に起因する、Ｓｏｏｔ排出量の定常排出量からのずれの程度を表す値となる。
過渡補正値は、（２）式に示すように、各因子についての「定常特性値と過渡特性値との比」をそれぞれ乗じることで算出される。この結果、過渡補正値は、過渡運転状態における各因子についての「過渡値Ｘｔの定常値Ｘｓからのずれ」の影響が全て考慮された「Ｓｏｏｔ排出量の定常排出量からのずれの程度を表す値（係数）」に算出される。以下、（２）式に示した補正項毎に、各因子についての「定常特性値と過渡特性値との比」について順に詳述していく。
〈生成補正項〉
Ｓｏｏｔの生成に係わる補正項（生成補正項）では、上記「因子」として、燃料の反応に起因してＳｏｏｔが生成される速度（Ｓｏｏｔ生成速度）に影響を与える因子が使用される。具体的には、「Ｓｏｏｔ生成速度に影響を与える因子」として、噴霧代表温度Ｔｆ、筒内圧力Ｐｃ、及び噴霧平均当量比φが導入される。上記（２）式における特性値Ａ１，Ａ２，Ａ３はそれぞれ、噴霧代表温度Ｔｆ、筒内圧力Ｐｃ、噴霧平均当量比φに対応する。以下、因子毎に順に説明する。
〈〈噴霧代表温度Ｔｆに基づくＡ１ｔ／Ａ１ｓ〉〉
噴霧代表温度Ｔｆとは、燃料噴霧内（特に、Ｓｏｏｔが生成される空気過剰率λ＜１の領域内）で位置に応じて異なる温度を代表する温度である。図５に示すように、噴孔から噴射される燃料噴霧におけるλ＜１の領域では、温度が、噴孔部分（噴霧根元、λ＝０）から遠ざかるほど（即ち、λが０から１まで大きくなるにつれて）、圧縮端温度Ｔｃｏｍｐから最高火炎温度Ｔｍａｘまで次第に高くなるように、分布する。
本例では、噴霧代表温度Ｔｆとして、例えば、圧縮端温度Ｔｃｏｍｐと最高火炎温度Ｔｍａｘとの平均値である平均温度、λに対する温度をλに対して分布する噴霧（混合気）の量で重み付けして得られる温度である重心温度等が採用され得る。
噴霧代表温度Ｔｆの定常値Ｔｆｓは、上述したように、予め作製されたテーブルＭａｐＴｆｓ（ＮＥ，ｑ）と、エンジン回転速度ＮＥの現在値（瞬時値）及び燃料噴射量ｑの現在値（今回値）とから、テーブル検索により取得される。
噴霧代表温度Ｔｆの過渡値Ｔｆｔは、圧縮端温度Ｔｃｏｍｐの現在値（今回値）と最高火炎温度Ｔｍａｘの現在値（今回値）等から求めることができる。Ｔｃｏｍｐ，Ｔｍａｘは、例えば、上述したセンサからそれぞれ取得され得る、吸気温度、吸気圧力、及び吸気酸素濃度、並びに、燃焼室内に吸入されたガスの全量（筒内ガス量）等から周知の手法により取得することができる。筒内ガス量は、吸気温度、吸気圧力、圧縮開始時点での燃焼室の容積、及び気体の状態方程式から取得することができる。
噴霧代表温度Ｔｆに対する「Ｓｏｏｔ排出量に関する特性値Ａ１」を求めるための特性式は、本例では、下記（３）式、及び図６に示すように、ガウス関数を用いて表される。ガウス関数を採用したのは、Ｓｏｏｔの生成量（生成速度）が、温度が或る温度Ｔｐ（例えば、１８９５Ｋ程度）のときに最大となり温度がＴｐから離れるにつれて減少する特性を有することに基づく。

（３）式において、標準偏差σ（図６を参照）は、本例では、例えば、圧縮端温度Ｔｃｏｍｐと最高火炎温度Ｔｍａｘとの差ΔＴ（図５を参照）の２分の１（＝ΔＴ／２）に「正規分布に従う確率変数の観測値が平均値±（１×標準偏差）の範囲に入る確率」である「０．６８」を乗じて得られる値が２σと等しいという関係から得られる。例えば、ΔＴ＝１２００Ｋである場合、σ≒２００Ｋとなる。
図６の実線は、上記のように決定される標準偏差σを用いて得られるＴｆに対する特性値Ａ１の特性の一例を示す。一方、図６の破線は、局所的な領域（温度が均一な領域）における温度に対するＳｏｏｔ排出量の（実際の）物理的な特性を示す。この物理的な特性は実験等を通して取得できる。図６の実線と破線との比較から理解できるように、上記のように決定される標準偏差σは、上記物理的な特性に対応する標準偏差よりも大きい。
図６に示すように、定常値Ｔｆｓと上記（３）式とから（即ち、（３）式におけるＴｆにＴｆｓを代入して）定常特性値Ａ１ｓが取得され（大きい白丸を参照）、過渡値Ｔｆｔと上記（３）式とから（即ち、（３）式におけるＴｆにＴｆｔを代入して）過渡特性値Ａ１ｔが取得される（大きい黒丸を参照）。
そして、「定常特性値と過渡特性値との比」である「Ａ１ｔ／Ａ１ｓ」が算出される（（２）式を参照）。この「Ａ１ｔ／Ａ１ｓ」は、過渡運転状態における、「過渡値Ｔｆｔの定常値Ｔｆｓからのずれ」に起因する、Ｓｏｏｔ排出量（瞬時値）の定常排出量に対するずれの割合を表す。
以上のように、燃料噴霧内の空気過剰率λ＜１の領域内における位置に応じて異なる温度を１つの温度Ｔｆで代表し、且つ、Ｔｆに対する「Ｓｏｏｔ排出量に関する特性値Ａ１」を求めるための特性式（ガウス関数）にて使用される標準偏差σを上記物理的な特性に対応する標準偏差よりも大きい値に設定することで、計算負荷を増大させることなく、「Ａ１ｔ／Ａ１ｓ」を、過渡運転状態において、「過渡値Ｔｆｔの定常値Ｔｆｓからのずれ」に起因するＳｏｏｔ排出量（瞬時値）の定常排出量に対するずれの割合を精度良く表す値とすることができる。
〈〈筒内圧力Ｐｃに基づくＡ２ｔ／Ａ２ｓ〉〉
筒内圧力Ｐｃとは、所定のタイミングにおける燃焼室内の圧力である。本例では、筒内圧力Ｐｃとして、例えば、吸気弁閉弁時での燃焼室内の圧力等が採用され得る。吸気弁閉弁時での燃焼室内の圧力は、吸気圧力と略等しいと考えられるから、吸気管圧力センサ７３から取得され得る。また、筒内圧力Ｐｃとして、圧縮端圧力が採用されてもよい。圧縮端圧力は、例えば、筒内圧力センサ７５から取得され得る。
筒内圧力Ｐｃの定常値Ｐｃｓは、上述したように、予め作製されたテーブルＭａｐＰｃｓ（ＮＥ，ｑ）と、エンジン回転速度ＮＥの現在値（瞬時値）及び燃料噴射量ｑの現在値（今回値）とから、テーブル検索により取得される。
筒内圧力Ｐｃの過渡値Ｐｃｔは、上述したように、吸気管圧力センサ７３、筒内圧力センサ７５等から取得され得る。
筒内圧力Ｐｃに対する「Ｓｏｏｔ排出量に関する特性値Ａ２」を求めるための特性式は、本例では、下記（４）式にて表される。図７は、Ｐｃに対する特性値Ａ２の特性を示す。（４）式を採用したのは、Ｓｏｏｔの生成量（生成速度）が、圧力の１／２乗に比例する特性を有することに基づく。

図７に示すように、定常値Ｐｃｓと上記（４）式とから（即ち、（４）式におけるＰｃにＰｃｓを代入して）定常特性値Ａ２ｓが取得され（大きい白丸を参照）、過渡値Ｐｃｔと上記（４）式とから（即ち、（４）式におけるＰｃにＰｃｔを代入して）過渡特性値Ａ２ｔが取得される（大きい黒丸を参照）。
そして、「定常特性値と過渡特性値との比」である「Ａ２ｔ／Ａ２ｓ」が算出される（（２）式を参照）。この「Ａ２ｔ／Ａ２ｓ」は、過渡運転状態における、「過渡値Ｐｃｔの定常値Ｐｃｓからのずれ」に起因する、Ｓｏｏｔ排出量（瞬時値）の定常排出量に対するずれの割合を精度良く表す値となる。
〈〈着火開始時期での噴霧平均当量比φに基づくＡ３ｔ／Ａ３ｓ〉〉
噴霧平均当量比とは、燃料噴射後において燃焼室内にて時々刻々と拡散（拡大）していく燃料噴霧の内部における当量比の平均値である。当量比とは、空気量に対する燃料量の割合に理論空燃比を乗じた値である。以下、燃焼室内のガスの一部であって噴射燃料と混ざり合って燃料噴霧を形成しているものを「噴霧形成ガス」と定義する。噴霧平均当量比は、噴霧形成ガスに含まれる酸素の量と等しい量の酸素を含む空気の量（質量）に対する噴射燃料の総量（総質量）の割合に理論空燃比を乗じた値である。燃料噴射後において、燃料噴霧が時々刻々と拡大していくことは、燃料噴射後において、噴霧形成ガスの量が増大していくこと、従って、噴霧平均当量比が減少していくことを意味する。
以下、着火開始時期での噴霧平均当量比φの算出について簡単に説明する。燃料噴射開始後において時々刻々と増大していく噴霧形成ガスの量（質量）は、例えば、日本機械学会論文集 ２５−１５６（１９５９年），８２０ページ「ディーゼル機関の噴霧到達距離に関する研究」 和栗雄太郎，藤井勝，網谷竜夫，恒屋礼次郎（以下、「非特許文献２」と称呼する。）にて紹介された実験式に基づいて、燃料噴射開始後の経過時間の関数として表すことができる。この算出方法については、例えば、特開２００７−４６４７７号公報にも詳細に記載されている。
着火遅れ期間を、燃料の噴射開始時期（メイン噴射に先立ってパイロット噴射がなされる場合、メイン噴射の開始時期）から着火開始時期までの期間（クランク角度、又は、時間）と定義する。着火遅れ期間は、例えば、筒内圧力センサ７５から検出される筒内圧力の推移に基づいて特定される着火開始時期を用いて算出することができる。また、着火遅れ期間は、周知の推定手法の一つに基づいて推定され得る。
従って、上述した「燃料噴射開始後の経過時間から噴霧形成ガスの量を求める関数」において、「燃料噴射開始後の経過時間」として着火遅れ期間と等しい時間を代入することで、着火開始時期での噴霧形成ガスの量Ｇｓを求めることができる。
着火開始時期での噴霧形成ガス中に含まれる酸素の量（質量）Ｇｏ２は、下記（５）式により表わすことができる。ここで、Ｒｏｘｃは筒内酸素濃度（燃焼室に吸入されたガス中の酸素濃度）である。このＧｏ２と等しい量の酸素を含む空気の量（質量）Ｇａｉｒは、下記（６）式により表わすことができる。ここで、０．２３２は空気中に含まれる酸素の（質量）割合（空気中の酸素分率）である。このＧａｉｒと、噴射された燃料の総量ｑと、理論空燃比ＡＦｔｈとを用いて、着火開始時期での噴霧平均当量比φは、下記（７）式に従って算出することができる。

図８に示すように、Ｓｏｏｔは、燃料の燃焼に伴う火炎温度Ｔｍａｘが所定範囲内（約１６００Ｋ≦Ｔｍａｘ≦約２２００Ｋ）で、且つ、当量比が所定値以上（約２以上）の領域内（斜線で示した領域を参照）にて生成され得、この領域外では殆ど生成されないことが広く知られている。以下、この領域を「Ｓｏｏｔ生成領域」と呼ぶ。
「燃焼室に吸入された総空気量」に対する「噴射燃料の総量」の割合に理論空燃比を乗じた値を「筒内全体の平均当量比」と定義する。Ｓｏｏｔの排出量は、筒内全体の平均当量比よりも、着火開始時期での噴霧平均当量比φに強く依存し、（上記Ｓｏｏｔ生成領域内において）着火開始時期での噴霧平均当量比φが大きいほどＳｏｏｔの排出量が大きくなる。
着火開始時期での噴霧平均当量比φは、筒内全体の平均当量比と比べて相当に大きい。図８に示すように、例えば、筒内全体の平均当量比が２よりも小さい場合（Ｓｏｏｔ生成領域外の場合）おいて、着火開始時期での噴霧平均当量比φが２よりも大きくなる場合（Ｓｏｏｔ生成領域内となる場合）が発生し得る。従って、筒内全体の平均当量比を考慮してＳｏｏｔの排出量を推定すると、Ｓｏｏｔの排出量が小さめに推定され、Ｓｏｏｔの排出量の推定精度が低くなる。これに対し、本例では、Ｓｏｏｔの排出量に強く依存する「着火開始時期での噴霧平均当量比φ」を考慮してＳｏｏｔの排出量が推定される。
図９に示すように、着火遅れ期間が短いと、着火開始時期での燃料噴霧の大きさ（即ち、着火開始時期での噴霧形成ガスの量Ｇｓ）が小さくなる。これにより、着火開始時期での噴霧平均当量比φが大きくなる。この結果、Ｓｏｏｔが生成され易くなる。以上、「着火開始時期での噴霧平均当量比φ」は、「Ｓｏｏｔ生成速度に影響を与える因子」となる。
着火開始時期での噴霧平均当量比φの定常値φｓは、上述したように、予め作製されたテーブルＭａｐφｓ（ＮＥ，ｑ）と、エンジン回転速度ＮＥの現在値（瞬時値）及び燃料噴射量ｑの現在値（今回値）とから、テーブル検索により取得される。
着火開始時期での噴霧平均当量比φの過渡値φｔ（今回の噴射燃料についての着火開始時期での値）は、上記（７）式に従って取得され得る。
着火開始時期での噴霧平均当量比φに対する「Ｓｏｏｔ排出量に関する特性値Ａ３」を求めるための特性式は、本例では、下記（８）式にて表される。ａ，ｂは正の定数である。図１０は、φに対する特性値Ａ３の特性を示す。（８）式を採用したのは、上述のように、φが大きいほどＳｏｏｔが生成され易いことに基づく。なお、φが大きいほど特性値が大きくなる限りにおいて、（８）式とは異なる特性式（上に凸の特性、線形特性）が採用されてもよい。

図１０に示すように、定常値φｓと上記（８）式とから（即ち、（８）式におけるφにφｓを代入して）定常特性値Ａ３ｓが取得され（大きい白丸を参照）、過渡値φｔと上記（８）式とから（即ち、（８）式におけるφにφｔを代入して）過渡特性値Ａ３ｔが取得される（大きい黒丸を参照）。
そして、「定常特性値と過渡特性値との比」である「Ａ３ｔ／Ａ３ｓ」が算出される（（２）式を参照）。この「Ａ３ｔ／Ａ３ｓ」は、過渡運転状態における、「過渡値φｔの定常値φｓからのずれ」に起因する、Ｓｏｏｔ排出量（瞬時値）の定常排出量に対するずれの割合を表す。
以上、上記（２）式に示すように、生成補正項に「Ａ３ｔ／Ａ３ｓ」を加えることで、何らかの原因で着火開始時期での噴霧平均当量比φが大きくなり、Ｓｏｏｔが生成され易くなってＳｏｏｔ排出量が増大することを表現することができる。特に、上記（５）〜（７）式から理解できるように、着火遅れ期間が一定であっても（従って、着火開始時期での噴霧形成ガスの量Ｇｓが一定であっても）、筒内酸素濃度Ｒｏｘｃが小さいほど「着火開始時期での噴霧平均当量比φ」が大きくなる。従って、着火遅れ期間が一定の場合において、筒内酸素濃度Ｒｏｘｃが小さいほどＳｏｏｔの排出量が大きくなることが表現され得る。
なお、本例では、上記（２）式における「Ａ３ｔ／Ａ３ｓ」についての「Ｓｏｏｔ生成速度に影響を与える因子」として「着火開始時期での噴霧平均当量比φ」が使用されているが、「ｑ／Ｇａｉｒ」、即ち、「着火開始時期での燃料噴霧内における空気量に対する燃料量の割合」が使用されてもよい。
〈酸化補正項〉
Ｓｏｏｔの酸化に係わる補正項（酸化補正項）では、上記「因子」として、生成されたＳｏｏｔが酸化される速度（Ｓｏｏｔ酸化速度）に影響を与える因子が使用される。具体的には、「Ｓｏｏｔ酸化速度に影響を与える因子」として、酸化領域代表温度Ｔｏ１、及び筒内酸素濃度Ｒｏｘｃが導入される。上記（２）式における特性値Ｂ１，Ｂ２はそれぞれ、酸化領域代表温度Ｔｏ１、及び筒内酸素濃度Ｒｏｘｃに対応する。以下、因子毎に順に説明する。
〈〈酸化領域代表温度Ｔｏ１に基づくＢ１ｓ／Ｂ１ｔ〉〉
酸化領域代表温度Ｔｏ１とは、燃料噴霧内（特に、Ｓｏｏｔが酸化される空気過剰率λ＞１の領域内）で位置に応じて異なる温度を代表する温度であって、特に、燃料の燃焼前半、即ち、燃料噴霧が拡散している途中の段階（燃焼が継続中の高温の噴霧状態）における燃料噴霧内の空気過剰率λ＞１の領域内での代表温度である。
図１１に示すように、燃料噴霧におけるλ＞１の領域では、温度が、最高火炎温度Ｔｍａｘに対応する部分（λ＝１）から噴霧先端に向けて遠ざかるほど（即ち、λが１から大きくなるにつれて）、最高火炎温度Ｔｍａｘから次第に低くなるように、分布する。加えて、Ｓｏｏｔの酸化反応の殆どが、１５００Ｋ以上の温度で発生する。
以上のことから、本例では、酸化領域代表温度Ｔｏ１として、例えば、下記（９）式に示すように、最高火炎温度Ｔｍａｘと１５００Ｋとの平均値等が採用され得る。

酸化領域代表温度Ｔｏ１の定常値Ｔｏ１ｓは、上述したように、予め作製されたテーブルＭａｐＴｏ１ｓ（ＮＥ，ｑ）と、エンジン回転速度ＮＥの現在値（瞬時値）及び燃料噴射量ｑの現在値（今回値）とから、テーブル検索により取得される。
酸化領域代表温度Ｔｏ１の過渡値Ｔｏ１ｔは、上記（９）式に従って求められる。上述のように、Ｔｍａｘは、例えば、上述したセンサからそれぞれ取得され得る、吸気温度、吸気圧力、及び吸気酸素濃度、並びに、上記筒内ガス量等から周知の手法により取得することができる。なお、Ｔｍａｘは、Ｒｏｘｃの低下により低下する。
酸化領域代表温度Ｔｏ１に対する「Ｓｏｏｔ排出量に関する特性値Ｂ１」を求めるための特性式は、本例では、下記（１０）式にて表される。ｑ１，ｑ２，ｈ１，ｈ２は正の定数である（ｑ２＞ｑ１）。図１２は、Ｔｏ１に対する特性値Ｂ１の特性を示す。図１２に示すように、特性値Ｂ１は、Ｔｏ１＜１５００Ｋでは非常に小さい値に維持され、Ｔｏ１≧１５００Ｋにて、Ｔｏ１の増加に応じて実質的に増大していく。このような特性を採用したのは、上述のように、Ｓｏｏｔの酸化反応の殆どが１５００Ｋ以上の温度で発生し、Ｓｏｏｔの酸化反応速度が１５００Ｋ以上にて温度上昇に伴って増大していくことに基づく。

図１２に示すように、定常値Ｔｏ１ｓと上記（１０）式とから（即ち、（１０）式におけるＴｏ１にＴｏ１ｓを代入して）定常特性値Ｂ１ｓが取得され（大きい白丸を参照）、過渡値Ｔｏ１ｔと上記（１０）式とから（即ち、（１０）式におけるＴｏ１にＴｏ１ｔを代入して）過渡特性値Ｂ１ｔが取得される（大きい黒丸を参照）。
そして、「定常特性値と過渡特性値との比」である「Ｂ１ｓ／Ｂ１ｔ」が算出される（（２）式を参照）。この「Ｂ１ｓ／Ｂ１ｔ」は、過渡運転状態における、「過渡値Ｔｏ１ｔの定常値Ｔｏ１ｓからのずれ」に起因する、Ｓｏｏｔ排出量（瞬時値）の定常排出量に対するずれの割合を表す。
なお、Ｓｏｏｔの酸化の進行につれてＳｏｏｔ排出量が減少する関係がある。従って、酸化補正項では、Ｓｏｏｔの酸化の進行に応じて増大する特性値が使用される場合において、「定常特性値と過渡特性値との比」として、上述した生成補正項（＝「過渡特性値／定常特性値」）と異なり、分子と分母が逆の「定常特性値／過渡特性値」が採用されている。
以上のように、（特に、燃焼前半における）燃料噴霧内の空気過剰率λ＞１の領域内における位置に応じて異なる温度を１つの温度Ｔｏ１で代表することで、計算負荷を増大させることなく、「Ｂ１ｓ／Ｂ１ｔ」を、過渡運転状態において、「過渡値Ｔｏ１ｔの定常値Ｔｏ１ｓからのずれ」に起因するＳｏｏｔ排出量（瞬時値）の定常排出量に対するずれの割合を精度良く表す値とすることができる。
加えて、筒内酸素濃度Ｒｏｘｃの低下により最高火炎温度Ｔｍａｘ（従って、酸化領域代表温度Ｔｏ１）が低下することで、筒内酸素濃度の低下によりＳｏｏｔの酸化の度合いが低下すること（従って、Ｓｏｏｔ排出量が増大すること）を表現することができる。
〈〈筒内酸素濃度Ｒｏｘｃに基づくＢ２ｓ／Ｂ２ｔ〉〉
上述のように、筒内酸素濃度Ｒｏｘｃとは、燃焼室内のガスの酸素濃度である。燃焼室内のガスの酸素濃度は、燃焼室内に吸入されたガス中の酸素濃度と略等しいと考えられるから、吸気酸素濃度センサ７４から取得され得る。
筒内酸素濃度Ｒｏｘｃの定常値Ｒｏｘｃｓは、上述したように、予め作製されたテーブルＭａｐＲｏｘｃｓ（ＮＥ，ｑ）と、エンジン回転速度ＮＥの現在値（瞬時値）及び燃料噴射量ｑの現在値（今回値）とから、テーブル検索により取得される。
筒内酸素濃度Ｒｏｘｃの過渡値Ｒｏｘｃｔは、上述したように、吸気酸素濃度センサ７４から取得され得る。
筒内酸素濃度Ｒｏｘｃに対する「Ｓｏｏｔ排出量に関する特性値Ｂ２」を求めるための特性式は、本例では、下記（１１）式にて表される。図１３は、Ｒｏｘｃに対する特性値Ｂ２の特性を示す。（１１）式を採用したのは、Ｓｏｏｔの酸化速度が、筒内酸素濃度に比例する特性を有することに基づく。

図１３に示すように、定常値Ｒｏｘｃｓと上記（１１）式とから（即ち、（１１）式におけるＲｏｘｃにＲｏｘｃｓを代入して）定常特性値Ｂ２ｓが取得され（大きい白丸を参照）、過渡値Ｒｏｘｃｔと上記（１１）式とから（即ち、（１１）式におけるＲｏｘｃにＲｏｘｃｔを代入して）過渡特性値Ｂ２ｔが取得される（大きい黒丸を参照）。
そして、「定常特性値と過渡特性値との比」である「Ｂ２ｓ／Ｂ２ｔ」が算出される（（２）式を参照）。この「Ｂ２ｓ／Ｂ２ｔ」は、過渡運転状態における、「過渡値Ｒｏｘｃｔの定常値Ｒｏｘｃｓからのずれ」に起因する、Ｓｏｏｔ排出量（瞬時値）の定常排出量に対するずれの割合を精度良く表す値となる。
以上、説明したように、本発明によるすす排出量推定装置のこの実施形態によれば、「定常排出量」に「過渡補正値」を乗じることでＳｏｏｔ排出量が算出され得る（（１）式を参照）。「定常排出量」は、内燃機関が現在の運転速度及び燃料噴射量をもって定常運転状態にある場合におけるＳｏｏｔ排出量であり、テーブル検索により取得される。「過渡補正値」は、過渡運転状態におけるＳｏｏｔ排出量の「定常排出量」からのずれの程度を表す係数である。「過渡補正値」の算出に際し、Ｓｏｏｔ排出量に影響を与える複数の因子の各々について、因子の値に対するＳｏｏｔ排出量に関する特性式に因子の定常値（テーブル検索値）と過渡値（現在値）とを代入して定常特性値と過渡特性値とがそれぞれ取得され、「定常特性値と過渡特性値との比」が算出される。「過渡補正値」は、各因子についての「定常特性値と過渡特性値との比」をそれぞれ乗じることで算出される（（２）式を参照）。
これにより、「過渡補正値」は、過渡運転状態における各因子についての「過渡値の定常値からのずれ」の影響が全て考慮された「Ｓｏｏｔ排出量の定常排出量からのずれの程度を表す係数」に算出される。この結果、「定常排出量」を取得するためのテーブル検索、及び「過渡補正値」の算出という少ない計算負荷をもって、過渡運転状態においてＳｏｏｔ排出量を精度良く推定することができる。
特に、「因子」の１つとして、「Ｓｏｏｔ生成速度」に強く且つ直接的に影響を与える「着火開始時期での噴霧平均当量比φ」が含まれている（上記（２）式における「Ａ３ｔ／Ａ３ｓ」を参照）。従って、何らかの原因で着火開始時期での噴霧平均当量比φが大きくなり、Ｓｏｏｔが生成され易くなってＳｏｏｔ排出量が増大することを表現することができる。
以下、上記（２）式に示すように、生成補正項に「着火開始時期での噴霧平均当量比φに基づくＡ３ｔ／Ａ３ｓ」が含まれる場合（即ち、φに基づく補正が考慮される場合）について付言する。この場合、上述してきたように、φに基づく補正が常時考慮されて過渡補正値が算出されてもよい（（２）式を参照）。一方、所定条件の成立時のみφに基づく補正が考慮されて過渡補正値が算出され（（２）式を参照）、所定条件の非成立時ではφに基づく補正が考慮されずに下記（１２）式（即ち、（２）式から「Ａ３ｔ／Ａ３ｓ」の項のみを除いた式）に従って過渡補正値が算出されてもよい。以下、所定条件の成立時のみφに基づく補正が考慮されて過渡補正値が算出される種々の場合における処理の流れの一例について図１４、１５を参照しながら説明する。

先ず、図１４に示す例について説明する。この例では、先ず、ステップ１４０５にて、着火開始時期での噴霧当量比相関値が所定値より大きいか否かが判定される。ここで、着火開始時期での噴霧当量比相関値として、上述した「着火開始時期での噴霧平均当量比φ」、「着火開始時期での燃料噴霧内における空気量に対する燃料量の割合（ｑ／Ｇａｉｒ）」等が使用され得る。
ステップ１４０５にて「Ｙｅｓ」と判定される場合、ステップ１４１０にて、着火開始時期での噴霧平均当量比φの過渡値φｔが定常値φｓよりも大きいか否か（即ち、φｔがφｓに対してＳｏｏｔ排出量の増大側に偏移しているか否か）が判定される。
ステップ１４０５、１４１０にて共に「Ｙｅｓ」と判定される場合、ステップ１４１５にて、（２）式を用いて過渡補正値が算出される。即ち、「着火開始時期での噴霧平均当量比φ」に基づく補正が考慮されてＳｏｏｔ排出量が推定される。一方、ステップ１４０５、１４１０の何れかにて「Ｎｏ」と判定される場合、ステップ１４２０にて、（１２）式を用いて過渡補正値が算出される。即ち、「着火開始時期での噴霧平均当量比φ」に基づく補正が考慮されずにＳｏｏｔ排出量が推定される。
以上、図１４に示す例では、着火開始時期での噴霧当量比相関値が所定値以下の場合、「着火開始時期での噴霧平均当量比φ」に基づく補正が考慮されずにＳｏｏｔ排出量が推定される。これは、着火開始時期での噴霧平均当量比φが小さいと（例えば、φが２未満であると）、Ｓｏｏｔが生成され難いことで、φの大小がＳｏｏｔの生成度合いに与える影響度が小さいことに基づく。これにより、「着火開始時期での噴霧平均当量比φ」が小さい場合において、Ｓｏｏｔ排出量の算出の際、算出精度を下げることなく、φを考慮すること（即ち、生成補正項に「Ａ３ｔ／Ａ３ｓ」を含ませること）に基づく計算負荷の増大が回避され得る。
次に、図１５に示す例について説明する。この例は、図１４に示す例に対して、ステップ１４０５をステップ１５０５に置き換えた点においてのみ異なる。ステップ１５０５では、上述した（最高）火炎温度Ｔｍａｘが所定範囲内（Ｔ１とＴ２の間）にあるか否かが判定される。具体的には、例えば、Ｔ１、Ｔ２はそれぞれ、１６００Ｋ、２２００Ｋである。即ち、火炎温度Ｔｍａｘが所定範囲外（Ｔ１以下、又は、Ｔ２以上）の場合、「着火開始時期での噴霧平均当量比φ」に基づく補正が考慮されずにＳｏｏｔ排出量が推定される。これは、図８に示すように、火炎温度ＴｍａｘがＳｏｏｔ生成領域外にあると、Ｓｏｏｔが生成され難いことで、φの大小がＳｏｏｔの生成度合いに与える影響度が小さいことに基づく。これにより、火炎温度Ｔｍａｘが所定範囲外にある場合において、Ｓｏｏｔ排出量の算出の際、算出精度を下げることなく、φを考慮すること（即ち、生成補正項に「Ａ３ｔ／Ａ３ｓ」を含ませること）に基づく計算負荷の増大が回避され得る。
以上、所定条件の成立時のみφに基づく補正が考慮されて過渡補正値が算出される種々の場合について説明した。
以上、説明した過渡補正値を算出するための式である（２）式、（１２）式のそれぞれについて、式に含まれる複数の項のうちの一部（任意の１つの項、又は、任意の２つ以上の項）を省略してもよい（（２）式の「Ａ３ｔ／Ａ３ｓ」の項を除く）。

Claims (7)

1. 内燃機関が定常運転状態にある場合における少なくとも前記内燃機関の運転速度及び燃料噴射量と前記内燃機関から排出されるすすの排出量との予め記憶された関係と、前記運転速度及び燃料噴射量の現在値と、に基づいて、すすの定常排出量を取得する定常排出量取得手段と、
   前記内燃機関が定常運転状態にある場合における前記内燃機関の運転状態を表す所定のパラメータの値と、燃料の噴射開始時期から噴射された燃料の着火開始時期までの期間である着火遅れ期間に基づいて得られる燃料噴霧内における空気量に対する燃料量の割合に基づく値である噴霧当量比の着火開始時期での値と、の予め記憶された関係、並びに、前記所定のパラメータの現在値、に基づいて、前記着火開始時期での前記噴霧当量比の定常値を取得する定常値取得手段と、
   前記着火遅れ期間の現在値を取得するとともに、前記取得された着火遅れ期間の現在値に少なくとも基づいて前記着火開始時期での前記噴霧当量比の現在値である前記着火開始時期での前記噴霧当量比の過渡値を取得する過渡値取得手段と、
   前記噴霧当量比に対するすすの排出量に関する予め記憶された特性と前記着火開始時期での前記噴霧当量比の定常値とに基づいて得られる定常特性値と、前記特性と前記着火開始時期での前記噴霧当量比の過渡値とに基づいて得られる過渡特性値とに基づいて、すすの排出量に関する過渡補正値を算出する過渡補正値算出手段と、
   前記定常排出量と前記過渡補正値とに基づいてすすの排出量を推定するすす排出量推定手段と、
   を備えた内燃機関のすす排出量推定装置。
2. 請求の範囲１に記載の内燃機関のすす排出量推定装置において、
   前記噴霧当量比として、前記燃料噴霧内における空気量に対する燃料量の割合に基づく値の平均値が使用される内燃機関のすす排出量推定装置。
3. 請求の範囲１又は請求の範囲２に記載の内燃機関のすす排出量推定装置において、
   前記過渡値取得手段は、
   前記内燃機関の燃焼室内のガスの酸素濃度の現在値を取得するとともに、前記取得された酸素濃度の現在値にも基づいて前記着火開始時期での前記噴霧当量比の過渡値を取得するように構成された内燃機関のすす排出量推定装置。
4. 請求の範囲３に記載の内燃機関のすす排出量推定装置において、
   前記過渡値取得手段は、
   前記着火遅れ期間の現在値に基づいて、前記燃焼室内にて噴射された燃料と混ざり合って燃料噴霧を形成しているガスである噴霧形成ガスの前記着火開始時期での量を算出するとともに、前記算出された前記着火開始時期での噴霧形成ガスの量と、前記取得された燃焼室内のガスの酸素濃度の現在値と、前記噴射された燃料の量とに基づいて、前記着火開始時期での前記噴霧当量比の過渡値を取得するように構成された内燃機関のすす排出量推定装置。
5. 請求の範囲１乃至請求の範囲４の何れか１つに記載の内燃機関のすす排出量推定装置において、
   前記過渡補正値算出手段は、
   前記着火開始時期での前記噴霧当量比の過渡値が所定値よりも大きい場合には前記噴霧当量比を考慮して前記過渡補正値を算出し、前記着火開始時期での前記噴霧当量比の過渡値が前記所定値以下の場合には前記噴霧当量比を考慮せずに前記過渡補正値を算出するように構成された内燃機関のすす排出量推定装置。
6. 請求の範囲１乃至請求の範囲４の何れか１つに記載の内燃機関のすす排出量推定装置において、
   前記過渡補正値算出手段は、
   前記内燃機関の燃焼室内の膨張行程における火炎温度が所定範囲内の場合には前記噴霧当量比を考慮して前記過渡補正値を算出し、前記火炎温度が前記所定範囲外の場合には前記噴霧当量比を考慮せずに前記過渡補正値を算出するように構成された内燃機関のすす排出量推定装置。
7. 請求の範囲５又は請求の範囲６に記載の内燃機関のすす排出量推定装置において、
   前記過渡補正値算出手段は、
   前記着火開始時期での前記噴霧当量比の過渡値がその定常値よりも大きい場合には前記噴霧当量比を考慮して前記過渡補正値を算出し、前記着火開始時期での前記噴霧当量比の過渡値がその定常値以下の場合には前記噴霧当量比を考慮せずに前記過渡補正値を算出するように構成された内燃機関のすす排出量推定装置。

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