JP5614543B2 - 内燃機関のデポジット剥離量推定装置およびデポジット堆積量推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のデポジット剥離量推定装置およびデポジット堆積量推定装置に関する。

燃料が燃焼室内に直接噴射されるように燃料噴射弁が配置された内燃機関が知られている。また、このような内燃機関では、燃料噴射弁の噴孔出口近傍壁面（すなわち、燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口近傍の燃料噴射弁壁面）に燃焼生成物（すなわち、燃料の燃焼に関連して生成される物質）が堆積することも知られている。そして、このように噴孔出口近傍壁面に燃焼生成物が堆積すると、所期の量の燃料を燃料噴射弁に噴射させるための指令が燃料噴射弁に送られたとしても、燃料噴射弁から所期の量の燃料が噴射されないことがある。そして、燃料噴射弁から所期の量の燃料が噴射されない場合、内燃機関の出力特性や排気特性が低下することがある。したがって、燃料噴射弁から所期の量の燃料が噴射されない可能性があるか否かを知るために、噴孔出口近傍壁面に堆積している燃焼生成物の量（以下、噴孔出口近傍壁面に堆積している燃焼生成物を「デポジット」ともいい、このデポジットの量を「トータルデポジット堆積量」という）を知ることは少なからず有用である。

ところで、機関運転中（すなわち、内燃機関の運転中）、上記燃焼生成物は次々に生成される。ここで、次々に生成される燃焼生成物が全て噴孔出口近傍壁面に堆積し且つ噴孔出口近傍壁面にいったん堆積した燃焼生成物（すなわち、デポジット）が噴孔出口近傍壁面から剥離されないのであれば、次々に生成される燃焼生成物の量を積算すれば、トータルデポジット堆積量を求めることができる。しかしながら、実際には、燃焼生成物が次々に生成される間にも、デポジットが噴孔出口近傍壁面から剥離することもある。したがって、トータルデポジット堆積量を求める場合、次々に生成される燃焼生成物の量を考慮するだけでなく、噴孔出口近傍壁面から剥離するデポジットの量も考慮する必要がある。

特許文献１には、１機関サイクル中（すなわち、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、そして、排気行程が行われる間）に燃料噴射弁から燃料が噴射される回数（以下この回数を「燃料噴射回数」という）と燃料噴射弁から噴射される燃料の圧力（以下この圧力を「燃料噴射圧」という）とに応じて燃料噴射弁から剥離するデポジットの量が異なることに着目し、これら燃料噴射回数と燃料噴射圧とに基づいて燃料噴射弁から剥離するデポジットの量（以下この量を「デポジット剥離量」という）を推定する技術が記載されている。

特開２００８−３０９１３１号公報 特開２０１０−１８５４１９号公報

ところで、特許文献１に記載の技術では、１機関サイクル中の燃料噴射回数と燃料噴射圧とを考慮してデポジット剥離量を推定している。しかしながら、デポジット剥離量をより正確に推定し、ひいては、デポジット堆積量をより正確に推定するためには、デポジット剥離量の推定またはデポジット堆積量の推定にこれら１機関サイクル中の燃料噴射回数や燃料噴射圧以外の要素を考慮する必要があることが本願の発明者の研究によって明らかになった。

そこで、本発明の目的は、デポジット剥離量またはデポジット堆積量を正確に推定することにある。

本願の発明は、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関に適用され、前記燃料噴射弁の燃料噴射孔を画成する壁面である噴孔画成壁面、該噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の入口近傍の燃料噴射弁の壁面、および、前記噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の出口近傍の燃料噴射弁の壁面の少なくとも１つから構成される噴孔壁面に堆積しているデポジットのうち同噴孔壁面から剥離するデポジットの量であるデポジット剥離量を推定する剥離量推定部を具備するデポジット剥離量推定装置に関する。
そして、前記剥離量推定部は、予め定められた期間中に前記燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合において、前記燃料噴射孔から噴射される燃料の圧力と、前記予め定められた期間中における各燃料噴射の実行時点における前記燃焼室内の圧力のうち最も低い圧力と、に基づいて前記デポジット剥離量を推定する。この剥離量推定部により推定される前記デポジット剥離量は、前記燃料の圧力が高いほど多く、且つ、前記燃焼室内の圧力が低いほど多い。

本発明によれば、デポジット剥離量を正確に推定することができる。すなわち、デポジット剥離量に影響する要因として燃料噴射圧（すなわち、燃料噴射弁の燃料噴射孔から噴射される燃料の圧力）が挙げられる。つまり、燃料噴射圧が変動すればデポジット剥離量も変動する。しかしながら、燃料噴射圧が一定であっても内燃機関の燃焼室内の圧力（以下この圧力を「筒内圧」という）に応じてデポジット剥離量が異なる。つまり、燃料噴射圧が一定であっても筒内圧が比較的高ければ燃料噴射圧と筒内圧との間の差圧が比較的小さいことから、デポジット周辺を流れる燃料（すなわち、燃料噴射孔の入口に流入し、燃料噴射孔内を流れ、燃料噴射孔の出口から流出する燃料）の流速が比較的遅い。このため、デポジット周辺を流れる燃料からデポジットに与えられる剪断作用の強度が比較的弱く、また、デポジット周辺に発生するキャビテーションにおけるエロ−ジョンの強度も比較的弱い。逆に、燃料噴射圧が一定であっても筒内圧が比較的低ければ燃料噴射圧と筒内圧との間の差圧が比較的大きいことから、デポジット周辺を流れる燃料の流速が比較的速い。このため、デポジット周辺を流れる燃料からデポジットに与えられる剪断作用の強度が比較的強く、また、デポジット周辺に発生するキャビテーションにおけるエロ−ジョンの強度も比較的強い。ここで、上記剪断作用の強度が弱ければその分だけデポジット剥離量が少なく、上記エロ−ジョンの強度が弱ければその分だけデポジット剥離量が少ない。逆に、上記剪断作用の強度が強ければその分だけデポジット剥離量が多く、上記エロ−ジョンの強度が強ければその分だけデポジット剥離量が多い。つまり、筒内圧が高ければその分だけデポジット剥離量が少なく、逆に、筒内圧が低ければその分だけデポジット剥離量が多い。このように、本願の発明者の研究により、筒内圧がデポジット剥離量に影響することが明らかになった。したがって、デポジット剥離量をより正確に推定しようとすれば、デポジット剥離量の推定においてデポジット剥離量に対する筒内圧の影響を考慮すべきである。本発明では、デポジット剥離量の推定に筒内圧を考慮していることから、本発明によれば、デポジット剥離量を正確に推定することができる。
更に、本発明によれば、予め定められた期間中に燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合において、デポジット剥離量を正確に推定することができる。すなわち、予め定められた期間中に燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合、各燃料噴射が実行された時点における筒内圧が燃料噴射毎に異なることがある。この場合、これら燃料噴射のうち筒内圧が最も低い時点で実行された燃料噴射が予め定められた期間中のデポジット剥離量を決定づける。つまり、筒内圧が高ければその分だけデポジット剥離量が少なく、逆に、筒内圧が低ければその分だけデポジット剥離量が多い。したがって、筒内圧が最も低い時点よりも前に実行された燃料噴射によって噴孔壁面からデポジットが剥離されていたとしても筒内圧が最も低い時点で実行される燃料噴射によって噴孔壁面からデポジットがさらに剥離される。この場合、筒内圧が最も低い時点で実行された燃料噴射がデポジット剥離量を決定づけることになる。また、筒内圧が最も低い時点よりも後に燃料噴射が実行されたとしてもその燃料噴射によって剥離可能なデポジットは筒内圧が最も低い時点で実行された燃料噴射によって剥離されているのであるから、筒内圧が最も低い時点よりも後に実行される燃料噴射によって噴孔壁面からデポジットがさらに剥離されることはない或いは殆どない。この場合にも、筒内圧が最も低い時点で実行された燃料噴射がデポジット剥離量を決定づけることになる。本発明では、このように予め定められた期間中のデポジット剥離量を決定づける燃料噴射が実行された時点の筒内圧が予め定められた期間中のデポジット剥離量の算出に用いられる。このため、本発明によれば、予め定められた期間中に燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合においてもデポジット剥離量を正確に推定することができるのである。

また、本願の別の発明は、前記デポジット剥離量推定装置と、前記噴孔壁面に堆積しているデポジットの量であるデポジット堆積量を推定する堆積量推定部と、を具備する内燃機関のデポジット堆積量推定装置に関する。このデポジット堆積量推定装置は、デポジットを構成するデポジット構成物質の生成量をデポジット構成物質生成量として推定する生成量推定部を更に具備する。更に、前記堆積量推定部は、前記デポジット剥離量推定装置により推定される前記デポジット剥離量を前記デポジット構成物質生成量から差し引いた値を前記デポジット堆積量と推定する。

本発明によれば、デポジット堆積量を正確に推定することができる。すなわち、上述したように、上記発明のデポジット剥離量推定装置によれば、デポジット堆積量を算出するために必要なデポジット剥離量を正確に推定することができる。そして、本発明では、上記発明のデポジット剥離量推定装置がデポジット剥離量の推定に利用される。したがって、デポジット堆積量を正確に推定することができるのである。

また、本願のさらに別の発明は、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関に適用され、前記燃料噴射弁の燃料噴射孔を画成する壁面である噴孔画成壁面、該噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の入口近傍の燃料噴射弁の壁面、および、前記噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の出口近傍の燃料噴射弁の壁面の少なくとも１つから構成される噴孔壁面に堆積しているデポジットの量であるデポジット堆積量を推定する堆積量推定部を具備するデポジット堆積量推定装置に関する。
本発明のデポジット堆積量推定装置は、デポジットを構成するデポジット構成物質として生成される物質の量をデポジット構成物質生成量として推定する生成量推定部と、前記噴孔壁面から剥離するデポジットの量であるデポジット剥離量を前記燃料噴射孔から噴射される燃料の圧力を用いて推定する剥離量推定部と、を具備する。
前記堆積量推定部は、予め定められた期間中に前記燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合、前記デポジット構成物質生成量から前記デポジット剥離量を差し引いた値を暫定的なデポジット堆積量として推定し、前記予め定められた期間中における各燃料噴射の実行時点における前記燃焼室内の圧力のうち最も低い圧力に基づいて前記暫定的なデポジット堆積量を補正した値を最終的なデポジット堆積量と推定する。
この堆積量推定部により推定される前記最終的なデポジット堆積量は、前記燃焼室内の圧力が低いほど少ない。

本発明によれば、デポジット堆積量を正確に推定することができる。すなわち、前述したように、筒内圧はデポジット剥離量に影響する。したがって、デポジット堆積量をより正確に推定しようとすれば、デポジット堆積量の推定においてデポジット剥離量に対する筒内圧の影響を考慮すべきである。本発明では、デポジット堆積量の推定に筒内圧を考慮していることから、本発明によれば、デポジット堆積量を正確に推定することができるのである。

更に、予め定められた期間中に燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合においてもデポジット堆積量を正確に推定することができる。すなわち、前述したように、予め定められた期間中に燃料噴射が複数回実行される場合、筒内圧が最も低い時点で実行された燃料噴射がデポジット剥離量を決定づけることになる。本発明では、このように予め定められた期間中のデポジット剥離量を決定づける燃料噴射が実行された時点の筒内圧が暫定的なデポジット堆積量の補正に用いられる。このため、本発明によれば、予め定められた期間中に燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合においてもデポジット堆積量を正確に推定することができる。

本発明のデポジット剥離量推定装置またはデポジット量堆積量推定装置が適用される内燃機関を示した図である。 図１に示された内燃機関の燃料噴射弁の先端部分を示した図である。 第１実施形態に従ったトータルデポジット堆積量の算出を実行するルーチンを示した図である。 第２実施形態に従ったトータルデポジット堆積量の算出を実行するルーチンを示した図である。 第３実施形態に従ったトータルデポジット堆積量の算出を実行するルーチンを示した図である。 第４実施形態に従ったトータルデポジット堆積量の算出を実行するルーチンを示した図である。

以下、図面を参照して本発明のデポジット剥離量推定装置の実施形態について説明する。まず、本発明のデポジット剥離量推定装置が適用される内燃機関の構成について説明する。この内燃機関が図１に示されている。図１において、１０は内燃機関の本体、１１はシリンダブロック、１２はシリンダヘッドをそれぞれ示している。シリンダブロック１１内には、シリンダボア１３が形成されている。シリンダボア１３内には、ピストン１４が配置されている。ピストン１４は、コンロッド１５を介してクランクシャフト１６に接続されている。一方、シリンダヘッド１２には、吸気ポート１７と排気ポート１８とが形成されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気ポート１７を開いたり閉じたりするための吸気弁１９と、排気ポート１８を開いたり閉じたりするための排気弁２０とが配置されている。また、ピストン１４の上壁面とシリンダボア１３の内周壁面とシリンダヘッド１２の下壁面とによって燃焼室２１が画成されている。

なお、吸気ポート１７は、吸気マニホルド（図示せず）を介して吸気管（図示せず）に接続され、吸気通路の一部を構成する。一方、排気ポート１８は、排気マニホルド（図示せず）を介して排気管（図示せず）に接続され、排気通路の一部を構成する。

また、シリンダヘッド１２には、燃料噴射弁２２が配置されている。燃料噴射弁２２は、図２に示されているように、ノズル３０とニードル３１とを有する。ノズル３０の内部には、空洞（以下「内部空洞」という）が形成されている。そして、この内部空洞内にニードル３１がノズル３０の中心軸線（すなわち、燃料噴射弁２２の中心軸線）ＣＡに沿って移動可能に収容されている。また、ニードル３１の先端部は、テーパ形状にされている。そして、ニードル３１がノズル３０の内部空洞内に収容されたとき、ノズル３０の内周壁面（すなわち、ノズル３０の内部空洞を画成する壁面）とニードル３１の外周壁面との間に燃料を通すための燃料通路３２が形成される。また、ノズル３０の先端部における燃料通路３２は、いわゆるサック３３を形成している（以下、燃料通路３２とは、このサック３３を除いた燃料通路のことを意味することとする）。さらに、ノズル３０の先端部には、複数の燃料噴射孔３４が形成されている。これら燃料噴射孔３４は、ノズル３０内（すなわち、燃料噴射弁２２内）のサック３３とノズル３０の外部（すなわち、燃料噴射弁２２の外部）とを連通している。

そして、ニードル３１のテーパ形状の先端部の外周壁面がノズル３０の先端部の内周壁面に当接するようにニードル３１がノズル３０内に位置決めされたとき、サック３３と燃料通路３２との間の連通が遮断される。このときには燃料噴射弁２２の燃料噴射孔３４から燃料は噴射されない。一方、ニードル３１のテーパ形状の先端部の外周壁面がノズル３０の先端部の内周壁面から離れるようにニードル３１がノズル３０内において移動せしめられると、サック３３と燃料通路３２とが互いに連通し、燃料通路３２かサック３３に燃料が流入する。そして、サック３３に流入した燃料は、燃料噴射孔３４の入口を介して同燃料噴射孔３４に流入し、同燃料噴射孔３４を介してその出口から噴射される。

また、燃料噴射弁２２は、燃焼室２１内に燃料を直接噴射するようにシリンダヘッド１２に配置されている。云い方を換えれば、燃料噴射弁２２は、その燃料噴射孔が燃焼室２１内に露出するようにシリンダヘッド１２に配置されている。

また、燃料噴射弁２２は、燃料供給通路２３を介して蓄圧室（すなわち、いわゆるコモンレール）２４に接続されている。蓄圧室２４は、燃料供給通路２５を介して燃料タンク（図示せず）に接続されている。蓄圧室２４には、燃料タンクから燃料供給通路２５を介して燃料が供給される。そして、蓄圧室２４には、高圧の燃料が貯留されている。また、燃料噴射弁２２には、蓄圧室２４から燃料供給通路２３を介して高圧の燃料が供給される。また、蓄圧室２４には、その内部の燃料の圧力を検出するための圧力センサ２６が配置されている。

また、シリンダブロック１１内には、冷却水を流すための冷却水通路２７が形成されている。冷却水通路２７は、シリンダボア１３を包囲するように形成されている。したがって、少なくとも、冷却水通路２７内を流れる冷却水によって燃焼室２１内部が冷却される。また、シリンダブロック１１には、冷却水通路２７内を流れる冷却水の温度を検出するための温度センサ２８が配置されている。

また、内燃機関は、電子制御装置４０を有する。電子制御装置４０は、マイクロコンピュータからなり、双方向バス４１によって互いに接続されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）４３、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４４、バックアップＲＡＭ４５、および、インターフェース４６を有する。インターフェース４６は、燃料噴射弁２２、圧力センサ２６、温度センサ２８、および、筒内圧センサ２９に接続されている。電子制御装置４０は、燃料噴射弁２２の動作を制御すると共に、圧力センサ２６から燃料の圧力に対応する出力値を受け取り、温度センサ２８から冷却水の温度に対応する出力値を受け取る。

なお、上述した内燃機関では、１機関サイクル（すなわち、燃焼室内において吸気行程、圧縮行程、膨張行程、および、排気行程が行われる機関）中に圧縮上死点近傍において燃料噴射（すなわち、燃料噴射弁からの燃料の噴射）が実行される。

次に、上述した内燃機関に適用される本発明のデポジット剥離量推定装置およびデポジット堆積量推定装置の実施形態について説明する。なお、以下の説明において「噴孔画成壁面」は「燃料噴射弁の燃料噴射孔を画成する燃料噴射弁壁面」であり、「噴孔入口近傍壁面」は「燃料噴射弁の燃料噴射孔の入口近傍において噴孔画成壁面に隣接する燃料噴射弁壁面」であり、「噴孔出口近傍壁面」は「燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口近傍において噴孔画成壁面に隣接する燃料噴射弁壁面」である。また「燃焼生成物」は「燃料の燃焼に関連して生成される物質」であり、「燃焼ガス」は「燃焼室内で燃料が燃焼することによって発生するガス」であり、「燃料噴射」とは「燃料噴射弁の燃料噴射孔からの燃料の噴射」であり、「燃料噴射圧」は「燃料噴射弁の燃料噴射孔から噴射される燃料の圧力」であり、「噴孔温度」は「燃料噴射弁の燃料噴射孔内部の温度」である。

燃料が燃焼室内に直接噴射されるように燃料噴射弁が配置されている内燃機関では、燃料噴射弁の噴孔出口近傍壁面に燃焼生成物が堆積することが知られている。また、燃料中の金属成分（例えば、亜鉛、カルシウム、マグネシウムなど）が燃焼ガスと反応することによって金属成分由来の燃焼生成物（例えば、低級カルボン酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩などであり、以下この燃焼生成物を「金属由来生成物」という）が生成され、この金属由来生成物も噴孔出口近傍壁面に堆積することが本願の発明者の研究により明らかとなった。また、この金属由来生成物は噴孔画成壁面や噴孔入口近傍壁面にも堆積することが本願の発明者の研究により明らかとなった。以下、この金属由来生成物について簡単に説明する。

従来、噴孔画成壁面や噴孔入口近傍壁面には燃焼生成物が堆積することはないものと認識されていた。しかしながら、本願の発明者の研究によれば、上述したように、噴孔出口近傍壁面だけでなく噴孔画成壁面や噴孔入口近傍壁面にも金属由来生成物の形態の燃焼生成物が堆積することが明らかとなった。このように噴孔画成壁面や噴孔入口近傍壁面にも金属由来生成物が堆積する理由は以下のように推察される。すなわち、燃料噴射弁が燃料を燃焼室内に直接噴射するように、すなわち、燃料噴射弁の燃料噴射孔が燃焼室内部に露出するように燃料噴射弁が内燃機関に配置されている場合、燃焼ガスが燃料噴射孔に入り込み、この燃焼ガスが燃料噴射孔内およびその入口近傍において燃料と反応し、金属由来生成物が生成される。そして、この金属由来生成物の壁面への付着力が比較的強いことから、燃料噴射孔内およびその入口において強い燃料の流れがあるにも係わらず、噴孔画成壁面および噴孔入口近傍壁面に付着し堆積する。これが金属由来生成物が噴孔画成壁面や噴孔入口近傍壁面にも堆積する理由であると推察されるのである。

ところで、このように噴孔出口近傍壁面、噴孔画成壁面、および、噴孔入口近傍壁面（以下これら壁面をまとめて「噴孔壁面」という）に金属由来生成物を含む燃焼生成物（以下、この燃焼生成物には金属由来生成物が含まれるものとする）が堆積していると、この噴孔壁面に堆積している燃焼生成物（以下このように噴孔壁面に堆積している燃焼生成物を「デポジット」という）が燃料の流れを阻害してしまう。したがって、本来であれば要求されている量（以下この量を「要求燃料噴射量」という）の燃料を燃料噴射弁に噴射させることができる指令値が燃料噴射弁に与えられたとしても、要求燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁から噴射されない可能性がある。

そして、要求燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁から噴射されない場合、内燃機関の出力特性や排気特性が低下してしまう可能性がある。したがって、こうした内燃機関の出力特性や排気特性の低下を抑制し或いは改善しようとする場合にはこうした特性の低下が生じる可能性の有無を知ることは不可欠であるし、こうした特性の低下が生じる可能性の有無を知ることは少なからず有用である。そして、こうした特性の低下が生じる可能性の有無を知るためには、噴孔壁面に堆積しているデポジットの量（以下この量を「トータルデポジット堆積量」という）を正確に知ることが必要である。

ところで、機関運転中（すなわち、内燃機関の運転中）、燃料噴射弁から次々に燃料が噴射されるのであるから、燃焼生成物は次々に生成される。ここで、このように次々に生成される燃焼生成物が全て噴孔壁面に堆積し且つ噴孔壁面にいったん堆積した燃焼生成物（すなわち、デポジット）が噴孔壁面から剥離されないのであれば、次々に生成される燃料生成物の量を積算すれば、トータルデポジット堆積量を正確に求めることができる。

しかしながら、実際には、燃焼生成物が次々に生成され、これら燃焼生成物が噴孔壁面に堆積する間にも、デポジットが噴孔壁面から剥離することがある。つまり、トータルデポジット堆積量を正確に求めようとする場合、次々に生成される燃焼生成物の量を考慮するだけでなく、噴孔壁面から剥離するデポジットの量も考慮する必要がある。

そこで、この実施形態（以下「第１実施形態」）では、１機関サイクル中に行われる燃料噴射の実行時点における筒内圧（すなわち、燃焼室内の圧力）が取得される。そして、次式１に従って所定期間（すなわち、予め定められた期間）中のデポジット剥離量（以下このデポジット剥離量を「デポジット新規剥離量」という）Ｘｒが算出される。なお、所定期間は、特に制限されるものではなく、任意に設定されればよく、例えば、上記１機関サイクルの期間である。

Ｘｒ＝Ｆｘｒ（Ｐｉｎ，Ｐｃ） …（１）

なお、式１の「Ｐｉｎ」は「燃料噴射中の燃料噴射圧（以下単に「燃料噴射圧」という）である。この燃料噴射圧は、例えば、圧力センサ２６の出力値から求められる。また、式１の「Ｐｃ」は「燃料噴射の実行時点における筒内圧（以下「噴射時筒内圧」という）」である。この噴射時筒内圧は、例えば、筒内圧センサ２９の出力値から求められる。また、式１の「Ｆｘｒ」は、これら燃料噴射圧および噴射時筒内圧をパラメータとしてデポジット新規剥離量が正確に算出されるように適合された関数である。式１に示されているように、デポジット新規剥離量Ｘｒは、燃料噴射圧Ｐｉｎと噴射時筒内圧Ｐｃとの関数でもって算出される。なお、式１に従って算出されるデポジット新規剥離量は、燃料噴射圧が高いほど多く、噴射時筒内圧が低いほど多い。

ところで、第１実施形態では、次式２に従って上記所定期間中の燃焼生成物の生成量（以下この生成量を「燃焼生成物新規生成量」という）Ｘｐが算出される。

Ｘｐ＝Ｃｍ×ａ×Ｔｎ …（２）

なお、式２の「Ｃｍ」は「燃料中の金属成分の濃度（以下単に「金属成分濃度」という）である。この金属成分濃度は、例えば、予め測定された濃度でもよいし、機関運転中に適宜測定される濃度でもよい。また、式２の「Ｔｎ」は「上記所定期間中の特定の時点における噴孔温度（以下単に「噴孔温度」という）」である。この噴孔温度は、例えば、上記所定期間中の特定の時点における温度センサ２８の出力値から求められる。もちろん、上記所定期間中の特定の時点における噴孔温度に代えて、上記所定期間中の平均の噴孔温度が用いられてもよい。また、式２の「Ｔｎ」は、この噴孔温度に制限されず、例えば、上記所定期間中の特定の時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口近傍の雰囲気の温度でもよいし、上記所定期間中の特定の時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の入口近傍の雰囲気の温度でもよい。もちろん、これら温度以外に燃焼生成物新規生成量に影響を与える温度であれば、如何なる温度が用いられてもよい。また、式２の「ａ」は金属成分濃度Ｃｍおよび噴孔温度Ｔｎに関連する燃焼生成物新規生成量が正確に算出されるように適合された係数である。式２に示されているように、燃焼生成物新規生成量Ｘｐは、金属成分濃度Ｃｍと噴孔温度Ｔｎとの積に基づいて算出される。別の云い方をすれば、燃焼生成物新規生成量Ｘｐは、金属成分濃度Ｃｍと噴孔温度Ｔｎとの関数でもって算出される。そして、式２に従って算出される燃焼生成物新規生成量Ｘｐは、金属成分濃度Ｃｍが高いほど多く、噴孔温度Ｔｎが高いほど多い。

そして、第１実施形態では、次式３に従って上記所定期間中のデポジット堆積量（以下このデポジット堆積量を「デポジット新規堆積量」という）Ｘｄが算出される。

Ｘｄ＝Ｘｐ−Ｘｒ …（３）

なお、式３の「Ｘｐ」は、式２に従って算出される燃焼生成物新規生成量である。また、式３の「Ｘｒ」は、式１に従って算出されるデポジット新規剥離量である。式３に示されているように、デポジット新規堆積量Ｘｄは、燃焼生成物新規生成量Ｘｐからデポジット新規剥離量Ｘｒを差し引くことによって算出される。

そして、第１実施形態では、次式４に従って現在のトータルデポジット堆積量ＴＸｄが算出される。

ＴＸｄ＝ＴＸｄ＋Ｘｄ …（４）

なお、式４の左辺の「ＴＸｄ」は、式４に従って今回算出されるトータルデポジット堆積量である。また、式４の右辺の「ＴＸｄ」は、式４に従って前回算出されたトータルデポジット堆積量である。また、式４の「Ｘｄ」は、式３に従って今回算出されたデポジット新規堆積量である。式４に示されているように、トータルデポジット堆積量ＴＸｄは、デポジット新規堆積量Ｘｄを積算することによって算出される。

第１実施形態によれば、デポジット剥離量を正確に推定することができる。すなわち、デポジット剥離量に影響する要因として燃料噴射圧が挙げられる。つまり、燃料噴射圧が変動すればデポジット剥離量も変動する。しかしながら、燃料噴射圧が一定であっても噴射時筒内圧に応じてデポジット剥離量が異なる。つまり、燃料噴射圧が一定であっても噴射時筒内圧が比較的高ければ燃料噴射圧と噴射時筒内圧との間の差圧が比較的小さいことから、デポジット周辺を流れる燃料（すなわち、燃料噴射孔の入口に流入し、燃料噴射孔内を流れ、燃料噴射孔の出口から流出する燃料）の流速が比較的遅い。このため、デポジット周辺を流れる燃料からデポジットに与えられる剪断作用の強度が比較的弱く、また、デポジット周辺に発生するキャビテーションにおけるエロ−ジョンの強度も比較的弱い。逆に、燃料噴射圧が一定であっても噴射時筒内圧が比較的低ければ燃料噴射圧と噴射時筒内圧との間の差圧が比較的大きいことから、デポジット周辺を流れる燃料の流速が比較的速い。このため、デポジット周辺を流れる燃料からデポジットに与えられる剪断作用の強度が比較的強く、また、デポジット周辺に発生するキャビテーションにおけるエロ−ジョンの強度も比較的強い。ここで、上記剪断作用の強度が弱ければその分だけデポジット剥離量が少なく、上記エロ−ジョンの強度が弱ければその分だけデポジット剥離量が少ない。逆に、上記剪断作用の強度が強ければその分だけデポジット剥離量が多く、上記エロ−ジョンの強度が強ければその分だけデポジット剥離量が多い。つまり、噴射時筒内圧が高ければその分だけデポジット剥離量が少なく、逆に、噴射時筒内圧が低ければその分だけデポジット剥離量が多いのである。このように、本願の発明者の研究により、噴射時筒内圧がデポジット剥離量に影響することが明らかになった。したがって、デポジット剥離量をより正確に推定しようとすれば、デポジット剥離量の推定においてデポジット剥離量に対する噴射時筒内圧の影響を考慮すべきである。第１実施形態では、デポジット剥離量の算出に噴射時筒内圧を考慮していることから、第１実施形態によれば、デポジット剥離量を正確に推定することができるのである。

もちろん、第１実施形態では、正確に推定されるデポジット剥離量を利用してデポジット堆積量が算出される。したがって、第１実施形態によれば、デポジット堆積量を正確に推定することができる。

なお、第１実施形態では、噴孔壁面に堆積しているデポジットの量であるトータルデポジット堆積量が推定される。しかしながら、第１実施形態に含まれる本発明の考え方は、噴孔壁面に堆積しているデポジットの厚みを推定する場合にも適用可能である。

また、第１実施形態では、噴孔出口近傍壁面、噴孔画成壁面、および、噴孔入口近傍壁面から剥離するデポジット新規剥離量が推定され、そして、これら壁面に堆積するデポジット新規堆積量およびトータルデポジット堆積量が推定される。しかしながら、第１実施形態に含まれる本発明の考え方は、噴孔出口近傍壁面、噴孔画成壁面、および、噴孔入口近傍壁面のいずれか１つの壁面から剥離するデポジット新規剥離量を推定し、そして、当該１つの壁面に堆積するデポジット新規堆積量およびトータルデポジット堆積量を推定する場合にも適用可能である。

また、燃焼生成物新規生成量を算出するために利用される式２に「燃料中の金属濃度」がパラメータとして含まれていることから、第１実施形態が噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物から構成されていることを前提とした実施形態であることが判る。しかしながら、式２の代わりに、噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物以外の燃焼生成物から構成されていることを前提にした場合において燃焼生成物新規生成量を算出するための式が用いられてもよいし、噴孔壁面に堆積するデポジットが金属由来生成物およびそれ以外の燃焼生成物から構成されていることを前提とした場合において燃焼生成物新規生成量を算出するための式が用いられてもよい。

なお、噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物から構成されている場合とは、燃料噴射圧（すなわち、燃料噴射弁の燃料噴射孔から噴射される燃料の圧力）が比較的高い場合である。つまり、従来、噴孔壁面に堆積するデポジットとして認識されている燃焼生成物は金属由来生成物（例えば、亜鉛、カルシウム、マグネシウムなどの低級カルボン酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩など）とは異なる燃焼生成物であり、こうした燃焼生成物からなるデポジットは燃料噴射圧が実用の範囲内において比較的高い圧力であれば燃料噴射孔内を流れる燃料によって噴孔壁面から剥離せしめられる。しかしながら、金属由来生成物からなるデポジットは燃料噴射圧が実用の範囲内において比較的高い圧力であったとしても燃料噴射孔内を流れる燃料によって噴孔壁面から容易には剥離せしめられない。このため、噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物から構成されている場合とは、燃料噴射孔が比較的高い場合なのである。

また、デポジット新規堆積量を積算し続けることによってその時々のトータルデポジット堆積量を算出することができる。しかしながら、噴孔壁面に堆積可能なデポジットの量には限界がある。そして、この噴孔壁面に堆積可能なデポジットの量の限界値（以下この限界値を「飽和デポジット堆積量」という）は、燃料噴射圧に依存する。詳細には、燃料噴射圧が高いほど飽和デポジット堆積量が少なくなる。そこで、第１実施形態において、トータルデポジット堆積量を算出する毎に燃料噴射圧に応じた飽和デポジット堆積量を算出し、算出されたトータルデポジット堆積量が飽和デポジット堆積量以上であるときにはトータルデポジット堆積量を飽和デポジット堆積量に制限するようにしてもよい。

次に、第１実施形態に従ったトータルデポジット堆積量の算出を実行するルーチンについて説明する。このルーチンの一例が図３に示されている。なお、このルーチンは、上記１機関サイクル毎に実行される。

図３のルーチンが開始されると、ステップ１００において燃料噴射圧Ｐｉｎ、噴孔温度Ｔｎ、金属成分濃度Ｃｍ、および、噴射時筒内圧Ｐｃが取得される。次いで、ステップ１０１において、ステップ１００で取得された燃料噴射圧Ｐｉｎに基づいて飽和デポジット堆積量ＴＸｄｍａｘが算出される。次いで、ステップ１０２において、ステップ１００で取得された噴孔温度Ｔｎおよび金属成分濃度Ｃｍを上式２に適用することによって燃焼生成物新規生成量Ｘｐが算出されると共に、ステップ１００で取得された燃料噴射圧Ｐｉｎおよび噴射時筒内圧Ｐｃを上式１に適用することによってデポジット新規剥離量Ｘｒが算出される。次いで、ステップ１０３において、ステップ１０２で算出された燃焼生成物新規生成量Ｘｐおよびデポジット新規剥離量Ｘｒを上式３に適用することによってデポジット新規堆積量Ｘｄが算出される。次いで、ステップ１０４において、ステップ１０３で算出されたデポジット新規堆積量Ｘｄを上式４に適用することによってトータルデポジット堆積量ＴＸｄが算出される。

次いで、ステップ１０５において、ステップ１０４で算出されたトータルデポジット堆積量ＴＸｄがステップ１０１で算出された飽和デポジット堆積量ＴＸｄｍａｘよりも少ない（ＴＸｄ＜ＴＸｄｍａｘ）か否かが判別される。ここで、ＴＸｄ＜ＴＸｄｍａｘであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０６に進む。一方、ＴＸｄ≧ＴＸｄｍａｘであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０７に進む。

ルーチンがステップ１０６に進むと、ステップ１０４で算出されたトータルデポジット堆積量ＴＸｄがそのまま現在のトータルデポジット堆積量とされ、ルーチンが終了する。

一方、ルーチンがステップ１０７に進むと、ステップ１０１で算出された飽和デポジット堆積量ＴＸｄｍａｘが現在のトータルデポジット堆積量とされ、ルーチンが終了する。

次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、１機関サイクル中に行われる燃料噴射の実行時点における筒内圧が取得される。そして、次式５に従って所定期間（すなわち、予め定められた期間）中のデポジット剥離量（以下このデポジット剥離量を「デポジット新規剥離量」という）Ｘｒが算出される。なお、所定期間は、特に制限されるものではなく、任意に設定されればよく、例えば、上記１機関サイクルの期間である。

Ｘｒ＝ｂ×Ｐｉｎ …（５）

なお、式５の「Ｐｉｎ」は「燃料噴射中の燃料噴射圧（以下単に「燃料噴射圧」という）」である。この燃料噴射圧は、例えば、圧力センサ２６の出力値から求められる。また、式５の「ｂ」は、燃料噴射圧Ｐｉｎに関連するデポジット剥離量が正確に算出されるように適合された係数である。式５に示されているように、デポジット新規剥離量Ｘｒは燃料噴射圧Ｐｉｎに関連して把握可能なデポジット剥離量ｂ×Ｐｉｎである。別の云い方をすれば、デポジット新規剥離量Ｘｒは、燃料噴射圧Ｐｉｎの関数でもって算出される。そして、式５に従って算出されるデポジット新規剥離量Ｘｒは、燃料噴射圧Ｐｉｎが高いほど多い。

そして、第２実施形態では、次式６に従って上記所定期間中の燃焼生成物の生成量（すなわち、燃焼生成物新規生成量）Ｘｐが算出される。

Ｘｐ＝Ｃｍ×ａ×Ｔｎ …（６）

なお、式６の「Ｃｍ」は「燃料中の金属成分の濃度（すなわち、金属成分濃度）」である。この金属成分濃度は、例えば、予め測定された濃度でもよいし、機関運転中に適宜測定される濃度でもよい。また、式６の「Ｔｎ」は「上記所定期間中の特定の時点における噴孔温度（以下単に「噴孔温度」という）」である。この噴孔温度は、例えば、上記所定期間中の特定の時点における温度センサ２８の出力値から求められる。もちろん、上記所定期間中の特定の時点における噴孔温度に代えて、上記所定期間中の平均の噴孔温度が用いられてもよい。また、式６の「Ｔｎ」は、この噴孔温度に制限されず、例えば、上記所定期間中の特定の時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口近傍の雰囲気の温度でもよいし、上記所定期間中の特定の時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の入口近傍の雰囲気の温度でもよい。もちろん、これら温度以外に燃焼生成物新規生成量に影響を与える温度であれば、如何なる温度が用いられてもよい。また、式６の「ａ」は、金属成分濃度Ｃｍおよび噴孔温度Ｔｎに関連する燃焼生成物新規生成量が正確に算出されるように適合された係数である。式６に示されているように、燃焼生成物新規生成量Ｘｐは、金属成分濃度Ｃｍと噴孔温度Ｔｎとの積に基づいて算出される。別の云い方をすれば、燃焼生成物新規生成量Ｘｐは、金属成分濃度Ｃｍと噴孔温度Ｔｎとの関数でもって算出される。そして、式６に従って算出される燃焼生成物新規生成量Ｘｐは、金属成分濃度Ｃｍが高いほど多く、噴孔温度Ｔｎが高いほど多い。

そして、第２実施形態では、次式７に従って上記所定期間中のデポジット堆積量（すなわち、暫定デポジット新規堆積量）ＰＸｄが算出される。

ＰＸｄ＝Ｘｐ−Ｘｒ …（７）

なお、式７の「Ｘｐ」は、式６に従って算出される燃焼生成物新規生成量である。また、式７の「Ｘｒ」は、式５に従って算出されるデポジット新規剥離量である。式７に示されているように、暫定デポジット新規堆積量ＰＸｄは、燃焼生成物新規生成量Ｘｐからデポジット新規剥離量Ｘｒを差し引くことによって算出される。

そして、第２実施形態では、次式８に従って最終的なデポジット新規堆積量Ｘｄが算出される。

Ｘｄ＝Ｆｘｄ（ＰＸｄ，Ｐｃ） …（８）

なお、式８の「ＰＸｄ」は、式７に従って算出される暫定デポジット新規堆積量である。また、式８の「Ｐｃ」は「燃料噴射の実行時点における筒内圧（以下「噴射時筒内圧」という）」である。この噴射時筒内圧は、例えば、筒内圧センサ２９の出力値から求められる。また、式８の「Ｆｘｄ」は、これら暫定デポジット新規堆積量および噴射時筒内圧をパラメータとして最終的なデポジット新規堆積量が正確に算出されるように適合された関数である。式８に示されているように、最終的なデポジット新規堆積量Ｘｄは、暫定デポジット新規堆積量ＰＸｄと噴射時筒内圧Ｐｃとの関数でもって算出される。別の云い方をすれば、暫定デポジット新規堆積量ＰＸｄを噴射時筒内圧Ｐｃによって補正することによって最終的なデポジット新規堆積量Ｘｄが算出される。なお、式８に従って算出される最終的なデポジット新規堆積量は、暫定デポジット新規堆積量が多いほど多く、最低噴射時筒内圧が低いほど少ない。

そして、第２実施形態では、次式９に従って現在のトータルデポジット堆積量ＴＸｄが算出される。

ＴＸｄ＝ＴＸｄ＋Ｘｄ …（９）

なお、式９の左辺の「ＴＸｄ」は、式９に従って今回算出されるトータルデポジット堆積量である。また、式９の右辺の「ＴＸｄ」は、式９に従って前回算出されたトータルデポジット堆積量である。また、式９の「Ｘｄ」は、式８に従って今回算出されたデポジット新規堆積量である。式９に示されているように、トータルデポジット堆積量ＴＸｄは、デポジット新規堆積量Ｘｄを積算することによって算出される。

第２実施形態によれば、デポジット堆積量を正確に推定することができる。すなわち、第１実施形態に関連して説明したように、本願の発明者の研究により、噴射時筒内圧がデポジット剥離量に影響することが明らかになった。したがって、デポジット堆積量をより正確に推定しようとすれば、デポジット堆積量の推定においてデポジット剥離量に対する噴射時筒内圧の影響を考慮すべきである。第２実施形態では、デポジット堆積量の推定に噴射時筒内圧を考慮していることから、第２実施形態によれば、デポジット堆積量を正確に推定することができるのである。

なお、第２実施形態では、噴孔壁面に堆積しているデポジットの量であるトータルデポジット堆積量が推定される。しかしながら、第２実施形態に含まれる本発明の考え方は、噴孔壁面に堆積しているデポジットの厚みを推定する場合にも適用可能である。

また、第２実施形態では、噴孔出口近傍壁面、噴孔画成壁面、および、噴孔入口近傍壁面から剥離するデポジット新規剥離量が推定され、そして、これら壁面に堆積する暫定デポジット新規堆積量、最終的なデポジット新規堆積量、および、トータルデポジット堆積量が推定される。しかしながら、第２実施形態に含まれる本発明の考え方は、噴孔出口近傍壁面、噴孔画成壁面、および、噴孔入口近傍壁面のいずれか１つの壁面から剥離するデポジット新規剥離量を推定し、そして、当該１つの壁面に堆積する暫定デポジット新規堆積量、最終的なデポジット新規堆積量、および、トータルデポジット堆積量を推定する場合にも適用可能である。

なお、燃焼生成物新規生成量を算出するために利用される式６に「燃料中の金属濃度」がパラメータとして含まれていることから、第２実施形態が噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物から構成されていることを前提とした実施形態であることが判る。しかしながら、式６の代わりに、噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物以外の燃焼生成物から構成されていることを前提にした場合において燃焼生成物新規生成量を算出するための式が用いられてもよいし、噴孔壁面に堆積するデポジットが金属由来生成物およびそれ以外の燃焼生成物から構成されていることを前提とした場合において燃焼生成物新規生成量を算出するための式が用いられてもよい。

また、デポジット新規堆積量を積算し続けることによってその時々のトータルデポジット堆積量を算出することができる。しかしながら、噴孔壁面に堆積可能なデポジットの量には限界がある。そして、この噴孔壁面に堆積可能なデポジットの量の限界値（以下この限界値を「飽和デポジット堆積量」という）は、燃料噴射圧に依存する。詳細には、燃料噴射圧が高いほど飽和デポジット堆積量が少なくなる。そこで、第２実施形態において、トータルデポジット堆積量を算出する毎に燃料噴射圧に応じた飽和デポジット堆積量を算出し、算出されたトータルデポジット堆積量が飽和デポジット堆積量以上であるときにはトータルデポジット堆積量を飽和デポジット堆積量に制限するようにしてもよい。

次に、第２実施形態に従ったトータルデポジット堆積量の算出を実行するルーチンについて説明する。このルーチンの一例が図４に示されている。なお、このルーチンは、上記１機関サイクル毎に実行される。

図４のルーチンが開始されると、ステップ２００において燃料噴射圧Ｐｉｎ、噴孔温度Ｔｎ、金属成分濃度Ｃｍ、および、噴射時筒内圧Ｐｃが取得される。次いで、ステップ２０１において、ステップ２００で取得された燃料噴射圧Ｐｉｎに基づいて飽和デポジット堆積量ＴＸｄｍａｘが算出される。次いで、ステップ２０２において、ステップ２００で取得された噴孔温度Ｔｎおよび金属成分濃度Ｃｍを上式６に適用することによって燃焼生成物新規生成量Ｘｐが算出されると共に、ステップ２００で取得された燃料噴射圧Ｐｉｎを上式５に適用することによってデポジット新規剥離量Ｘｒが算出される。次いで、ステップ２０２Ａにおいて、ステップ２０２で算出された燃焼生成物新規生成量Ｘｐおよびデポジット新規剥離量Ｘｒを上式７に適用することによって暫定デポジット新規堆積量ＰＸｄが算出される。次いで、ステップ２０３において、ステップ２０２Ａで算出された暫定デポジット新規堆積量ＰＸｄおよびステップ２００で取得された噴射時筒内圧Ｐｃを上式８に適用することによって最終的なデポジット新規堆積量Ｘｄが算出される。次いで、ステップ２０４において、ステップ２０３で算出されたデポジット新規堆積量Ｘｄを上式９に適用することによってトータルデポジット堆積量ＴＸｄが算出される。

次いで、ステップ２０５において、ステップ２０４で算出されたトータルデポジット堆積量ＴＸｄがステップ２０１で算出された飽和デポジット堆積量ＴＸｄｍａｘよりも少ない（ＴＸｄ＜ＴＸｄｍａｘ）か否かが判別される。ここで、ＴＸｄ＜ＴＸｄｍａｘであると判別されたときには、ルーチンはステップ２０６に進む。一方、ＴＸｄ≧ＴＸｄｍａｘであると判別されたときには、ルーチンはステップ２０７に進む。

ルーチンがステップ２０６に進むと、ステップ２０４で算出されたトータルデポジット堆積量ＴＸｄがそのまま現在のトータルデポジット堆積量とされ、ルーチンが終了する。

一方、ルーチンがステップ２０７に進むと、ステップ２０１で算出された飽和デポジット堆積量ＴＸｄｍａｘが現在のトータルデポジット堆積量とされ、ルーチンが終了する。

ところで、上述した内燃機関では、１機関サイクル中に圧縮上死点近傍において燃料噴射を実行する燃料噴射モードのみが用意されている。しかしながら、上述した内燃機関において、複数の燃料噴射モードが用意され、機関運転状態（すなわち、内燃機関の運転状態）に応じていずれか１つの燃料噴射モードが選択され、この選択された燃料噴射モードに従って燃料噴射が実行されてもよい。より具体的には、例えば、上述した内燃機関において、第１燃料噴射モード〜第８燃料噴射モードの８つの燃料噴射モードが用意され、機関運転状態に応じていずれか１つの燃料噴射モードが選択され、この選択された燃料噴射モードに従って燃料噴射が実行されてもよい。

ここで、第１燃料噴射モードは、１機関サイクル（すなわち、燃焼室内において吸気行程、圧縮行程、膨張行程、および、排気行程が行われる期間）中に圧縮上死点近傍において実行される燃料噴射（以下この燃料噴射を「メイン噴射」という）のみが行われる燃料噴射モードである。このメイン噴射は、主に内燃機関からトルクを出力させるための燃料を噴射するために実行される。また、第２燃料噴射モードは、１機関サイクル中にメイン噴射に加えてメイン噴射よりも前の圧縮行程において実行される燃料噴射（以下この燃料噴射を「パイロット噴射」という）が１回行われる燃料噴射モードである。このパイロット噴射は、主にメイン噴射によって噴射される燃料の燃焼性を向上させるための燃料を噴射するために実行される。また、第３燃料噴射モードは、１機関サイクル中にメイン噴射に加えてパイロット噴射が２回行われる燃料噴射モードである。

また、第４燃料噴射モードは、１機関サイクル中にメイン噴射に加えてパイロット噴射が２回行われると共にメイン噴射よりも後の膨張行程において実行される燃料噴射（以下この燃料噴射を「アフター噴射」という）が１回行われる燃料噴射モードである。このアフター噴射は、主に燃焼室内で生成される微粒子を燃焼させるための燃料を噴射するために実行される。また、第５燃料噴射モードは、１機関サイクル中にメイン噴射に加えてメイン噴射よりも後の排気行程において実行される燃料噴射（以下この燃料噴射を「ポスト噴射」という）が１回行われる燃料噴射モードである。このポスト噴射は、主に燃焼室を介して排気通路に供給される燃料を噴射するために実行される。また、第６燃料噴射モードは、１機関サイクル中にメイン噴射に加えてパイロット噴射が１回行われると共にポスト噴射が１回行われる燃料噴射モードである。また、第７燃料噴射モードは、１機関サイクル中にメイン噴射に加えてパイロット噴射が２回行われると共にポスト噴射が１回行われる燃料噴射モードである。また、第８燃料噴射モードは、１機関サイクル中にメイン噴射に加えてパイロット噴射が２回行われると共にアフター噴射およびポスト噴射がそれぞれ１回ずつ行われる燃料噴射モードである。なお、ポスト噴射によって排気通路に供給された燃料は、例えば、排気通路内に配置された排気ガス浄化用の触媒に供給され、この触媒において燃焼し、この燃焼によってこの触媒の温度を上昇させるために使用される。

次に、複数の燃料噴射モードが用意されている内燃機関に適用される本発明のデポジット剥離量推定装置およびデポジット堆積量推定装置の実施形態について説明する。この実施形態（以下「第３実施形態」という）では、１機関サイクル中に行われる各燃料噴射の実行時点における筒内圧が最も低い燃料噴射の実行タイミング（以下このタイミングを「最低筒内圧噴射タイミング」という）が取得される。

すなわち、燃料噴射モードとして第１燃料噴射モード（すなわち、メイン噴射のみが行われる燃料噴射モード）が選択されている場合には、メイン噴射のみしか行われないことから、メイン噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。また、燃料噴射モードとして第２燃料噴射モード（すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が１回行われる燃料噴射モード）が選択されている場合には、メイン噴射の実行タイミングにおける筒内圧よりもパイロット噴射の実行タイミングにおける筒内圧のほうが低いことから、パイロット噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。また、燃料噴射モードとして第３燃料噴射モード（すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が２回行われる燃料噴射モード）が選択されている場合には、全ての燃料噴射のうちで１回目のパイロット噴射の実行タイミングにおける筒内圧が最も低いことから、１回目のパイロット噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。また、燃料噴射モードとして第４燃料噴射モード（すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が２回行われると共にアフター噴射が１回行われる燃料噴射モード）が選択されている場合には、全ての燃料噴射のうちで１回目のパイロット噴射の実行タイミングにおける筒内圧が最も低いことから、１回目のパイロット噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。

また、燃料噴射モードとして第５燃料噴射モード（すなわち、メイン噴射に加えてポスト噴射が１回行われる燃料噴射モード）が選択されている場合、或いは、燃料噴射モードとして第６燃料噴射モード（すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が１回行われると共にポスト噴射が１回行われる燃料噴射モード）が選択されている場合、或いは、燃料噴射モードとして第７燃料噴射モード（すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が２回行われると共にポスト噴射が１回行われる燃料噴射モード）、或いは、燃料噴射モードとして第８燃料噴射モード（すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が２回行われると共にアフター噴射およびポスト噴射がそれぞれ１回ずつ行われる燃料噴射モード）が選択されている場合には、全ての燃料噴射のうちでポスト噴射の実行タイミングにおける筒内圧が最も低いことから、ポスト噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。

そして、最低筒内圧噴射タイミングにおける燃焼室の体積（以下この体積を「最低筒内圧時点の筒内体積」という）が算出される。そして、次式１に従って最低筒内圧噴射タイミングにおける筒内圧（以下この筒内圧を「最低噴射時筒内圧」という）Ｐｃｍｉｍが算出される。

Ｐｃｍｉｍ＝Ｆｐ（Ｐｉｍ，Ｖ（θｍｉｍ），Ｖｉｖｃ，ｎ） …（１０）

なお、式１０の「Ｐｉｍ」は「吸気ポートから燃焼室に吸入される空気の圧力（いわゆる吸気圧）」である。また、式１０の「Ｖ（θｍｉｍ）」は「最低筒内圧時点の筒内体積」である。また、式１０の「Ｖｉｖｃ」は「圧縮下死点における筒内体積」である。また、式１０の「ｎ」は「燃焼室内の気体の圧縮・膨張に関するポリトロープ指数」である。また、式１０の「Ｆｐ」は、これら吸気圧、最低筒内圧時点の筒内体積、圧縮下死点における筒内体積、および、燃焼室内の気体の圧縮・膨張に関するポリトロープ指数をパラメータとして最低噴射時筒内圧Ｐｃｍｉｍが正確に算出されるように適合された関数である。式１０に示されているように、最低噴射時筒内圧Ｐｃｍｉｍは、吸気圧Ｐｉｍと最低筒内圧時点の筒内体積Ｖ（θｍｉｍ）と圧縮下死点における筒内体積Ｖｉｖｃとポリトロープ指数ｎとの関数でもって算出される。なお、式１０に従って算出される最低噴射時筒内圧は、吸気圧が高いほど高く、最低筒内圧時点の筒内体積が小さいほど高く、圧縮下死点における筒内体積が大きいほど高く、上記ポリトロープ指数が大きいほど高い。

そして、次式１１に従って所定期間（すなわち、予め定められた期間）中のデポジット剥離量（以下このデポジット剥離量を「デポジット新規剥離量」という）Ｘｒが算出される。なお、所定期間は、特に制限されるものではなく、任意に設定されればよく、例えば、上記１機関サイクルの期間である。

Ｘｒ＝Ｆｘｒ（Ｐｉｎ，Ｐｃｍｉｍ） …（１１）

なお、式１１の「Ｐｉｎ」は「最低筒内圧噴射タイミングにおいて行われる燃料噴射中の燃料噴射圧（以下単に「燃料噴射圧」という）である。この燃料噴射圧は、例えば、圧力センサ２６の出力値から求められる。また、式１１の「Ｐｃｍｉｍ」は、式１０に従って算出される「最低噴射時筒内圧」である。また、式１１の「Ｆｘｒ」は、これら燃料噴射圧および最低噴射時筒内圧をパラメータとしてデポジット新規剥離量が正確に算出されるように適合された関数である。式１１に示されているように、デポジット新規剥離量Ｘｒは、燃料噴射圧Ｐｉｎと最低噴射時筒内圧Ｐｃｍｉｍとの関数でもって算出される。なお、式１１に従って算出されるデポジット新規剥離量は、燃料噴射圧が高いほど多く、最低噴射時筒内圧が低いほど多い。

ところで、第３実施形態では、次式１２に従って上記所定期間中の燃焼生成物の生成量（以下この生成量を「燃焼生成物新規生成量」という）Ｘｐが算出される。

Ｘｐ＝Ｃｍ×ａ×Ｔｎ …（１２）

なお、式１２の「Ｃｍ」は「燃料中の金属成分の濃度（以下単に「金属成分濃度」という）である。この金属成分濃度は、例えば、予め測定された濃度でもよいし、機関運転中に適宜測定される濃度でもよい。また、式１２の「Ｔｎ」は「上記所定期間中の特定の時点における噴孔温度（以下単に「噴孔温度」という）」である。この噴孔温度は、例えば、上記所定期間中の特定の時点における温度センサ２８の出力値から求められる。もちろん、上記所定期間中の特定の時点における噴孔温度に代えて、上記所定期間中の平均の噴孔温度が用いられてもよい。また、式１２の「Ｔｎ」は、この噴孔温度に制限されず、例えば、上記所定期間中の特定の時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口近傍の雰囲気の温度でもよいし、上記所定期間中の特定の時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の入口近傍の雰囲気の温度でもよい。もちろん、これら温度以外に燃焼生成物新規生成量に影響を与える温度であれば、如何なる温度が用いられてもよい。また、式１２の「ａ」は金属成分濃度Ｃｍおよび噴孔温度Ｔｎに関連する燃焼生成物新規生成量が正確に算出されるように適合された係数である。式１２に示されているように、燃焼生成物新規生成量Ｘｐは、金属成分濃度Ｃｍと噴孔温度Ｔｎとの積に基づいて算出される。別の云い方をすれば、燃焼生成物新規生成量Ｘｐは、金属成分濃度Ｃｍと噴孔温度Ｔｎとの関数でもって算出される。そして、式１２に従って算出される燃焼生成物新規生成量Ｘｐは、金属成分濃度Ｃｍが高いほど多く、噴孔温度Ｔｎが高いほど多い。

そして、第３実施形態では、次式１３に従って上記所定期間中のデポジット堆積量（以下このデポジット堆積量を「デポジット新規堆積量」という）Ｘｄが算出される。

Ｘｄ＝Ｘｐ−Ｘｒ …（１３）

なお、式１３の「Ｘｐ」は、式１２に従って算出される燃焼生成物新規生成量である。また、式１３の「Ｘｒ」は、式１１に従って算出されるデポジット新規剥離量である。式１３に示されているように、デポジット新規堆積量Ｘｄは、燃焼生成物新規生成量Ｘｐからデポジット新規剥離量Ｘｒを差し引くことによって算出される。

そして、第３実施形態では、次式１４に従って現在のトータルデポジット堆積量ＴＸｄが算出される。

ＴＸｄ＝ＴＸｄ＋Ｘｄ …（１４）

なお、式１４の左辺の「ＴＸｄ」は、式１４に従って今回算出されるトータルデポジット堆積量である。また、式１４の右辺の「ＴＸｄ」は、式１４に従って前回算出されたトータルデポジット堆積量である。また、式１４の「Ｘｄ」は、式１３に従って今回算出されたデポジット新規堆積量である。式１４に示されているように、トータルデポジット堆積量ＴＸｄは、デポジット新規堆積量Ｘｄを積算することによって算出される。

第３実施形態によれば、第１実施形態に関連して説明した理由と同じ理由からデポジット剥離量およびデポジット堆積量を正確に推定することができる。

さらに、第３実施形態によれば、１機関サイクル中に燃料噴射が複数回実行される場合においてもデポジット剥離量およびデポジット堆積量を正確に推定することができる。すなわち、１機関サイクル中に燃料噴射が複数回実行される場合、各燃料噴射が実行された時点における筒内圧が燃料噴射毎に異なることがある。この場合、これら燃料噴射のうち筒内圧が最も低い時点で実行された燃料噴射が所定期間中のデポジット剥離量を決定づける。つまり、筒内圧が高ければその分だけデポジット剥離量が少なく、逆に、筒内圧が低ければその分だけデポジット剥離量が多い。したがって、筒内圧が最も低い時点よりも前に実行された燃料噴射によって噴孔壁面からデポジットが剥離されていたとしても筒内圧が最も低い時点で実行される燃料噴射によって噴孔壁面からデポジットがさらに剥離される。この場合、筒内圧が最も低い時点で実行された燃料噴射がデポジット剥離量を決定づけることになる。また、筒内圧が最も低い時点よりも後に燃料噴射が実行されたとしてもその燃料噴射によって剥離可能なデポジットは筒内圧が最も低い時点で実行された燃料噴射によって剥離されているのであるから、筒内圧が最も低い時点よりも後に実行される燃料噴射によって噴孔壁面からデポジットがさらに剥離されることはない或いは殆どない。この場合にも、筒内圧が最も低い時点で実行された燃料噴射がデポジット剥離量を決定づけることになる。第３実施形態では、このように所定期間中のデポジット剥離量を決定づける燃料噴射が実行された時点の筒内圧が所定期間中のデポジット剥離量の算出に用いられ、或いは、所定期間中のデポジット剥離量を決定づける燃料噴射が実行された時点の筒内圧を用いて算出された所定期間中のデポジット剥離量がデポジット堆積量の算出に用いられる。このため、第３実施形態によれば、１機関サイクル中に燃料噴射が複数回実行される場合においてもデポジット剥離量およびデポジット堆積量を正確に推定することができるのである。

なお、第３実施形態では、噴孔壁面に堆積しているデポジットの量であるトータルデポジット堆積量が推定される。しかしながら、第３実施形態に含まれる本発明の考え方は、噴孔壁面に堆積しているデポジットの厚みを推定する場合にも適用可能である。

また、第３実施形態では、噴孔出口近傍壁面、噴孔画成壁面、および、噴孔入口近傍壁面から剥離するデポジット新規剥離量が推定され、そして、これら壁面に堆積するデポジット新規堆積量およびトータルデポジット堆積量が推定される。しかしながら、第３実施形態に含まれる本発明の考え方は、噴孔出口近傍壁面、噴孔画成壁面、および、噴孔入口近傍壁面のいずれか１つの壁面から剥離するデポジット新規剥離量を推定し、そして、当該１つの壁面に堆積するデポジット新規堆積量およびトータルデポジット堆積量を推定する場合にも適用可能である。

また、燃焼生成物新規生成量を算出するために利用される式１２に「燃料中の金属濃度」がパラメータとして含まれていることから、第３実施形態が噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物から構成されていることを前提とした実施形態であることが判る。しかしながら、式１２の代わりに、噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物以外の燃焼生成物から構成されていることを前提にした場合において燃焼生成物新規生成量を算出するための式が用いられてもよいし、噴孔壁面に堆積するデポジットが金属由来生成物およびそれ以外の燃焼生成物から構成されていることを前提とした場合において燃焼生成物新規生成量を算出するための式が用いられてもよい。

なお、噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物から構成されている場合とは、燃料噴射圧（すなわち、燃料噴射弁の燃料噴射孔から噴射される燃料の圧力）が比較的高い場合である。つまり、従来、噴孔壁面に堆積するデポジットとして認識されている燃焼生成物は金属由来生成物（例えば、亜鉛、カルシウム、マグネシウムなどの低級カルボン酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩など）とは異なる燃焼生成物であり、こうした燃焼生成物からなるデポジットは燃料噴射圧が実用の範囲内において比較的高い圧力であれば燃料噴射孔内を流れる燃料によって噴孔壁面から剥離せしめられる。しかしながら、金属由来生成物からなるデポジットは燃料噴射圧が実用の範囲内において比較的高い圧力であったとしても燃料噴射孔内を流れる燃料によって噴孔壁面から容易には剥離せしめられない。このため、噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物から構成されている場合とは、燃料噴射孔が比較的高い場合なのである。

また、デポジット新規堆積量を積算し続けることによってその時々のトータルデポジット堆積量を算出することができる。しかしながら、噴孔壁面に堆積可能なデポジットの量には限界がある。そして、この噴孔壁面に堆積可能なデポジットの量の限界値（以下この限界値を「飽和デポジット堆積量」という）は、燃料噴射圧に依存する。詳細には、燃料噴射圧が高いほど飽和デポジット堆積量が少なくなる。そこで、第３実施形態において、トータルデポジット堆積量を算出する毎に燃料噴射圧に応じた飽和デポジット堆積量を算出し、算出されたトータルデポジット堆積量が飽和デポジット堆積量以上であるときにはトータルデポジット堆積量を飽和デポジット堆積量に制限するようにしてもよい。

次に、第３実施形態に従ったトータルデポジット堆積量の算出を実行するルーチンについて説明する。このルーチンの一例が図５に示されている。なお、このルーチンは、上記１機関サイクル毎に実行される。

図５のルーチンが開始されると、ステップ３００において燃料噴射圧Ｐｉｎ、噴孔温度Ｔｎ、金属成分濃度Ｃｍ、吸気圧Ｐｉｍ、および、圧縮下死点における筒内体積Ｖｉｖｃが取得される。次いで、ステップ３０１において、ステップ３００で取得された燃料噴射圧Ｐｉｎに基づいて飽和デポジット堆積量ＴＸｄｍａｘが算出される。次いで、ステップ３０２において、現在の燃料噴射モードが第５燃料噴射モード〜第８燃料噴射モードのいずれかの燃料噴射モードである（Ｍｏｄｅ＝Ｐｏｓｔ）か否かが判別される。すなわち、現在の燃料噴射モードが少なくともポスト噴射を行う燃料噴射モードであるか否かが判別される。ここで、Ｍｏｄｅ＝Ｐｏｓｔであると判別されたときには、ルーチンはステップ３０３に進む。一方、Ｍｏｄｅ≠Ｐｏｓｔであると判別されたときには、ルーチンはステップ３０８に進む。

ステップ３０２においてＭｏｄｅ＝Ｐｏｓｔであると判別され、ルーチンがステップ３０３に進むと、最低筒内圧噴射タイミングθｍｉｍが取得される。ルーチンがステップ３０３に進んだときには少なくともポスト噴射が行われる燃料噴射モードが選択されていることから、最低筒内圧噴射タイミングθｍｉｍとしてポスト噴射の実行タイミングが取得される。次いで、ステップ３０４において、ステップ３０３で取得された最低筒内圧噴射タイミングθｍｉｍに基づいて最低筒内圧時点の筒内体積Ｖ（θｍｉｍ）が算出される。次いで、ステップ３０５において、ステップ３００で取得された吸気圧Ｐｉｍおよび圧縮下死点における筒内体積Ｖｉｖｃ、ステップ３０４で算出された最低筒内圧時点の筒内体積Ｖ（θｍｉｍ）、ならびに、ポリトロープ指数ｎを上式１０に適用することによって最低噴射時筒内圧Ｐｃｍｉｍが算出される。次いで、ステップ３０６において、ステップ３００で取得された噴孔温度Ｔｎおよび金属成分濃度Ｃｍを上式１２に適用することによって燃焼生成物新規生成量Ｘｐが算出されると共に、ステップ３００で取得された燃料噴射圧Ｐｉｎおよびステップ３０５で算出された最低噴射時筒内圧Ｐｃｍｉｍを上式１１に適用することによってデポジット新規剥離量Ｘｒが算出される。次いで、ステップ３０７において、ステップ３０６で算出された燃焼生成物新規生成量Ｘｐおよびデポジット新規剥離量Ｘｒを上式１３に適用することによってデポジット新規堆積量Ｘｄが算出され、ルーチンがステップ３１３に進む。

一方、ステップ３０２においてＭｏｄｅ≠Ｐｏｓｔであると判別され、ルーチンがステップ３０８に進むと、最低筒内圧噴射タイミングθｍｉｍが取得される。ルーチンがステップ３０８に進んだときには少なくともポスト噴射が行われる燃料噴射モード以外の燃料噴射モードが選択されおり、第１燃料噴射モードが選択されている場合には最低筒内圧噴射タイミングθｍｉｍとしてメイン噴射の実行タイミングが取得され、第２燃料噴射モードが選択されている場合には最低筒内圧噴射タイミングθｍｉｍとしてパイロット噴射の実行タイミングが取得され、第３燃料噴射モードが選択されている場合には最低筒内圧噴射タイミングθｍｉｍとして１回目のパイロット噴射の実行タイミングが取得され、第４燃料噴射モードが選択されている場合には最低筒内圧噴射タイミングθｍｉｍとして１回目のパイロット噴射の実行タイミングが取得される。次いで、ステップ３０９において、ステップ３０８で取得された最低筒内圧噴射タイミングθｍｉｍに基づいて最低筒内圧時点の筒内体積Ｖ（θｍｉｍ）が算出される。次いで、ステップ３１０において、ステップ３００で取得された吸気圧Ｐｉｍおよび圧縮下死点における筒内体積Ｖｉｖｃ、ステップ３０９で算出された最低筒内圧時点の筒内体積Ｖ（θｍｉｍ）、ならびに、ポリトロープ指数ｎを上式１０に適用することによって最低噴射時筒内圧Ｐｃｍｉｍが算出される。次いで、ステップ３１１において、ステップ３００で取得された噴孔温度Ｔｎおよび金属成分濃度Ｃｍを上式１２に適用することによって燃焼生成物新規生成量Ｘｐが算出されると共に、ステップ３００で取得された燃料噴射圧Ｐｉｎおよびステップ３１０で算出された最低噴射時筒内圧Ｐｃｍｉｍを上式１１に適用することによってデポジット新規剥離量Ｘｒが算出される。次いで、ステップ３１２において、ステップ３１１で算出された燃焼生成物新規生成量Ｘｐおよびデポジット新規剥離量Ｘｒを上式１３に適用することによってデポジット新規堆積量Ｘｄが算出され、ルーチンがステップ３１３に進む。

ルーチンがステップ３０７からステップ３１３に進むと、ステップ３０７で算出されたデポジット新規堆積量Ｘｄを上式１４に適用することによってトータルデポジット堆積量ＴＸｄが算出される。一方、ルーチンがステップ３１２からステップ３１３に進むと、ステップ３１２で算出されたデポジット新規堆積量Ｘｄを上式１４に適用することによってトータルデポジット堆積量ＴＸｄが算出される。

次いで、ステップ３１４において、ステップ３１３で算出されたトータルデポジット堆積量ＴＸｄがステップ３０１で算出された飽和デポジット堆積量ＴＸｄｍａｘよりも少ない（ＴＸｄ＜ＴＸｄｍａｘ）か否かが判別される。ここで、ＴＸｄ＜ＴＸｄｍａｘであると判別されたときには、ルーチンはステップ３１５に進む。一方、ＴＸｄ≧ＴＸｄｍａｘであると判別されたときには、ルーチンはステップ３１６に進む。

ルーチンがステップ３１５に進むと、ステップ３１３で算出されたトータルデポジット堆積量ＴＸｄがそのまま現在のトータルデポジット堆積量とされ、ルーチンが終了する。

一方、ルーチンがステップ３１６に進むと、ステップ３０１で算出された飽和デポジット堆積量ＴＸｄｍａｘが現在のトータルデポジット堆積量とされ、ルーチンが終了する。

次に、第４実施形態について説明する。第４実施形態では、上記１機関サイクル中に行われる各燃料噴射の実行時点における筒内圧（すなわち、燃焼室内の圧力）が最も低い燃料噴射の実行タイミング（以下このタイミングを「最低筒内圧噴射タイミング」という）が取得される。

すなわち、燃料噴射モードとして第１燃料噴射モード（すなわち、メイン噴射のみが行われる燃料噴射モード）が選択されている場合には、メイン噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。また、燃料噴射モードとして第２燃料噴射モード（すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が１回行われる燃料噴射モード）が選択されている場合には、パイロット噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。また、第３燃料噴射モード（すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が２回行われる燃料噴射モード）が選択されている場合には、１回目のパイロット噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。また、第４燃料噴射モード（すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が２回行われると共にアフター噴射が１回行われる燃料噴射モード）が選択されている場合には、１回目のパイロット噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。

また、燃料噴射モードとして第５燃料噴射モード（すなわち、メイン噴射に加えてポスト噴射が１回行われる燃料噴射モード）が選択されている場合、或いは、燃料噴射モードとして第６燃料噴射モード（すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が１回行われると共にポスト噴射が１回行われる燃料噴射モード）が選択されている場合、或いは、燃料噴射モードとして第７燃料噴射モード（すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が２回行われると共にポスト噴射が１回行われる燃料噴射モード）、或いは、燃料噴射モードとして第８燃料噴射モード（すなわち、メイン噴射に加えてパイロット噴射が２回行われると共にアフター噴射およびポスト噴射がそれぞれ１回ずつ行われる燃料噴射モード）が選択されている場合には、ポスト噴射の実行タイミングが最低筒内圧噴射タイミングとして取得される。

そして、最低筒内圧噴射タイミングにおける燃焼室の体積（以下この体積を「最低筒内圧時点の筒内体積」という）が算出される。

そして、次式１５に従って最低筒内圧噴射タイミングにおける筒内圧（以下この筒内圧を「最低噴射時筒内圧」という）Ｐｃｍｉｍが算出される。

Ｐｃｍｉｍ＝Ｆｐ（Ｐｉｍ，Ｖ（θｍｉｍ），Ｖｉｖｃ，ｎ） …（１５）

なお、式１５の「Ｐｉｍ」は「吸気ポートから燃焼室に吸入される空気の圧力（いわゆる吸気圧）」である。また、式１５の「Ｖ（θｍｉｍ）」は「最低筒内圧時点の筒内体積」である。また、式１５の「Ｖｉｖｃ」は「圧縮下死点における筒内体積」である。また、式１５の「ｎ」は「燃焼室内の気体の圧縮・膨張に関するポリトロープ指数」である。また、式１５の「Ｆｐ」は、これら吸気圧、最低筒内圧時点の筒内体積、圧縮下死点における筒内体積、および、燃焼室内の気体の圧縮・膨張に関するポリトロープ指数をパラメータとして最低噴射時筒内圧Ｐｃｍｉｍが正確に算出されるように適合された関数である。式１５に示されているように、最低噴射時筒内圧Ｐｃｍｉｍは、吸気圧Ｐｉｍと最低筒内圧時点の筒内体積Ｖ（θｍｉｍ）と圧縮下死点における筒内体積Ｖｉｖｃとポリトロープ指数ｎとの関数でもって算出される。なお、式１５に従って算出される最低噴射時筒内圧は、吸気圧が高いほど高く、最低筒内圧時点の筒内体積が小さいほど高く、圧縮下死点における筒内体積が大きいほど高く、上記ポリトロープ指数が大きいほど高い。

そして、次式１６に従って所定期間（すなわち、予め定められた期間）中のデポジット剥離量（以下このデポジット剥離量を「デポジット新規剥離量」という）Ｘｒが算出される。なお、所定期間は、特に制限されるものではなく、任意に設定されればよく、例えば、上記１機関サイクルの期間である。

Ｘｒ＝ｂ×Ｐｉｎ …（１６）

なお、式１６の「Ｐｉｎ」は「最低筒内圧噴射タイミングにおいて行われる燃料噴射中の燃料噴射圧（以下単に「燃料噴射圧」という）」である。この燃料噴射圧は、例えば、圧力センサ２６の出力値から求められる。また、式１６の「ｂ」は、燃料噴射圧Ｐｉｎに関連するデポジット剥離量が正確に算出されるように適合された係数である。式１６に示されているように、デポジット新規剥離量Ｘｒは燃料噴射圧Ｐｉｎに関連して把握可能なデポジット剥離量ｂ×Ｐｉｎである。別の云い方をすれば、デポジット新規剥離量Ｘｒは燃料噴射圧Ｐｉｎの関数でもって算出される。そして、式１６に従って算出されるデポジット新規剥離量Ｘｒは、燃料噴射圧Ｐｉｎが高いほど多い。

そして、第４実施形態では、次式１７に従って上記所定期間中の燃焼生成物の生成量（すなわち、燃焼生成物新規生成量）Ｘｐが算出される。

Ｘｐ＝Ｃｍ×ａ×Ｔｎ …（１７）

なお、式１７の「Ｃｍ」は「燃料中の金属成分の濃度（すなわち、金属成分濃度）」である。この金属成分濃度は、例えば、予め測定された濃度でもよいし、機関運転中に適宜測定される濃度でもよい。また、式１７の「Ｔｎ」は「上記所定期間中の特定の時点における噴孔温度（以下単に「噴孔温度」という）」である。この噴孔温度は、例えば、上記所定期間中の特定の時点における温度センサ２８の出力値から求められる。もちろん、上記所定期間中の特定の時点における噴孔温度に代えて、上記所定期間中の平均の噴孔温度が用いられてもよい。また、式１７の「Ｔｎ」は、この噴孔温度に制限されず、例えば、上記所定期間中の特定の時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の出口近傍の雰囲気の温度でもよいし、上記所定期間中の特定の時点における燃料噴射弁の燃料噴射孔の入口近傍の雰囲気の温度でもよい。もちろん、これら温度以外に燃焼生成物新規生成量に影響を与える温度であれば、如何なる温度が用いられてもよい。また、式１７の「ａ」は、金属成分濃度Ｃｍおよび噴孔温度Ｔｎに関連する燃焼生成物新規生成量が正確に算出されるように適合された係数である。式１７に示されているように、燃焼生成物新規生成量Ｘｐは、金属成分濃度Ｃｍと噴孔温度Ｔｎとの積に基づいて算出される。別の云い方をすれば、燃焼生成物新規生成量Ｘｐは金属成分濃度Ｃｍと噴孔温度Ｔｎとの関数でもって算出される。そして、式１７に従って算出される燃焼生成物新規生成量Ｘｐは、金属成分濃度Ｃｍが高いほど多く、噴孔温度Ｔｎが高いほど多い。

そして、第４実施形態では、次式１８に従って上記所定期間中のデポジット堆積量（すなわち、暫定デポジット新規堆積量）ＰＸｄが算出される。

ＰＸｄ＝Ｘｐ−Ｘｒ …（１８）

なお、式１８の「Ｘｐ」は、式１７に従って算出される燃焼生成物新規生成量である。また、式１８の「Ｘｒ」は、式１６に従って算出されるデポジット新規剥離量である。式１８に示されているように、暫定デポジット新規堆積量ＰＸｄは、燃焼生成物新規生成量Ｘｐからデポジット新規剥離量Ｘｒを差し引くことによって算出される。

そして、第４実施形態では、次式１９に従って最終的なデポジット新規堆積量Ｘｄが算出される。

Ｘｄ＝Ｆｘｄ（ＰＸｄ，Ｐｃｍｉｍ） …（１９）

なお、式１９の「ＰＸｄ」は、式９に従って算出される暫定デポジット新規堆積量である。また、式１９の「Ｐｃｍｉｍ」は、式１５に従って算出される「最低噴射時筒内圧」である。また、式１９の「Ｆｘｄ」は、これら暫定デポジット新規堆積量および最低噴射時筒内圧をパラメータとして最終的なデポジット新規堆積量が正確に算出されるように適合された関数である。式１９に示されているように、最終的なデポジット新規堆積量Ｘｄは、暫定デポジット新規堆積量ＰＸｄと最低噴射時筒内圧Ｐｃｍｉｍとの関数でもって算出される。別の云い方をすれば、暫定デポジット新規堆積量ＰＸｄを最低噴射時筒内圧Ｐｃｍｉｍによって補正することによって最終的なデポジット新規堆積量Ｘｄが算出される。なお、式１９に従って算出される最終的なデポジット新規堆積量は、暫定デポジット新規堆積量が多いほど多く、最低噴射時筒内圧が低いほど少ない。

そして、第４実施形態では、次式２０に従って現在のトータルデポジット堆積量ＴＸｄが算出される。

ＴＸｄ＝ＴＸｄ＋Ｘｄ …（２０）

なお、式２０の左辺の「ＴＸｄ」は、式２０に従って今回算出されるトータルデポジット堆積量である。また、式２０の右辺の「ＴＸｄ」は、式２０に従って前回算出されたトータルデポジット堆積量である。また、式２０の「Ｘｄ」は、式１９に従って今回算出されたデポジット新規堆積量である。式２０に示されているように、トータルデポジット堆積量ＴＸｄは、デポジット新規堆積量Ｘｄを積算することによって算出される。

第４実施形態によれば、第２実施形態に関連して説明した理由と同じ理由からデポジット堆積量を正確に推定することができる。

さらに、第４実施形態によれば、１機関サイクル中に燃料噴射が複数回実行される場合においてもデポジット堆積量を正確に推定することができる。すなわち、第３実施形態に関連して説明したように、筒内圧が最も低い時点で実行された燃料噴射がデポジット剥離量を決定づけることになる。第４実施形態では、このように所定期間中のデポジット剥離量を決定づける燃料噴射が実行された時点の筒内圧が暫定デポジット堆積量の補正に用いられる。このため、第４実施形態によれば、１機関サイクル中に燃料噴射が複数回実行される場合においてもデポジット堆積量を正確に推定することができるのである。

なお、第４実施形態では、噴孔壁面に堆積しているデポジットの量であるトータルデポジット堆積量が推定される。しかしながら、第４実施形態に含まれる本発明の考え方は、噴孔壁面に堆積しているデポジットの厚みを推定する場合にも適用可能である。

また、第４実施形態では、噴孔出口近傍壁面、噴孔画成壁面、および、噴孔入口近傍壁面から剥離するデポジット新規剥離量が推定され、そして、これら壁面に堆積する暫定デポジット新規堆積量、最終的なデポジット新規堆積量、および、トータルデポジット堆積量が推定される。しかしながら、第４実施形態に含まれる本発明の考え方は、噴孔出口近傍壁面、噴孔画成壁面、および、噴孔入口近傍壁面のいずれか１つの壁面から剥離するデポジット新規剥離量を推定し、そして、当該１つの壁面に堆積する暫定デポジット新規堆積量、最終的なデポジット新規堆積量、および、トータルデポジット堆積量を推定する場合にも適用可能である。

なお、燃焼生成物新規生成量を算出するために利用される式１７に「燃料中の金属濃度」がパラメータとして含まれていることから、第４実施形態が噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物から構成されていることを前提とした実施形態であることが判る。しかしながら、式１７の代わりに、噴孔壁面に堆積するデポジットの全て又は殆どが金属由来生成物以外の燃焼生成物から構成されていることを前提にした場合において燃焼生成物新規生成量を算出するための式が用いられてもよいし、噴孔壁面に堆積するデポジットが金属由来生成物およびそれ以外の燃焼生成物から構成されていることを前提とした場合において燃焼生成物新規生成量を算出するための式が用いられてもよい。

また、デポジット新規堆積量を積算し続けることによってその時々のトータルデポジット堆積量を算出することができる。しかしながら、噴孔壁面に堆積可能なデポジットの量には限界がある。そして、この噴孔壁面に堆積可能なデポジットの量の限界値（以下この限界値を「飽和デポジット堆積量」という）は、燃料噴射圧に依存する。詳細には、燃料噴射圧が高いほど飽和デポジット堆積量が少なくなる。そこで、第４実施形態において、トータルデポジット堆積量を算出する毎に燃料噴射圧に応じた飽和デポジット堆積量を算出し、算出されたトータルデポジット堆積量が飽和デポジット堆積量以上であるときにはトータルデポジット堆積量を飽和デポジット堆積量に制限するようにしてもよい。

次に、第４実施形態に従ったトータルデポジット堆積量の算出を実行するルーチンについて説明する。このルーチンの一例が図６に示されている。なお、このルーチンは、上記１機関サイクル毎に実行される。

図６のルーチンが開始されると、ステップ４００において燃料噴射圧Ｐｉｎ、噴孔温度Ｔｎ、金属成分濃度Ｃｍ、吸気圧Ｐｉｍ、および、圧縮下死点における筒内体積Ｖｉｖｃが取得される。次いで、ステップ４０１において、ステップ４００で取得された燃料噴射圧Ｐｉｎに基づいて飽和デポジット堆積量ＴＸｄｍａｘが算出される。次いで、ステップ４０２において、現在の燃料噴射モードが第５燃料噴射モード〜第８燃料噴射モードのいずれかの燃料噴射モードである（Ｍｏｄｅ＝Ｐｏｓｔ）か否かが判別される。すなわち、現在の燃料噴射モードが少なくともポスト噴射を行う燃料噴射モードであるか否かが判別される。ここで、Ｍｏｄｅ＝Ｐｏｓｔであると判別されたときには、ルーチンはステップ４０３に進む。一方、Ｍｏｄｅ≠Ｐｏｓｔであると判別されたときには、ルーチンはステップ４０８に進む。

ステップ４０２においてＭｏｄｅ＝Ｐｏｓｔであると判別され、ルーチンがステップ４０３に進むと、最低筒内圧噴射タイミングθｍｉｍが取得される。ルーチンがステップ４０３に進んだときには少なくともポスト噴射が行われる燃料噴射モードが選択されていることから、最低筒内圧噴射タイミングθｍｉｍとしてポスト噴射の実行タイミングが取得される。次いで、ステップ４０４において、ステップ４０３で取得された最低筒内圧噴射タイミングθｍｉｍに基づいて最低筒内圧時点の筒内体積Ｖ（θｍｉｍ）が算出される。次いで、ステップ４０５において、ステップ４００で取得された吸気圧Ｐｉｍおよび圧縮下死点における筒内体積Ｖｉｖｃ、ステップ４０４で算出された最低筒内圧時点の筒内体積Ｖ（θｍｉｍ）、ならびに、ポリトロープ指数ｎを上式１５に適用することによって最低噴射時筒内圧Ｐｃｍｉｍが算出される。次いで、ステップ４０６において、ステップ４００で取得された噴孔温度Ｔｎおよび金属成分濃度Ｃｍを上式１７に適用することによって燃焼生成物新規生成量Ｘｐが算出されると共に、ステップ４００で取得された燃料噴射圧Ｐｉｎを上式１６に適用することによってデポジット新規剥離量Ｘｒが算出される。次いで、ステップ４０６Ａにおいて、ステップ４０６で算出された燃焼生成物新規生成量Ｘｐおよびデポジット新規剥離量Ｘｒを上式１８に適用することによって暫定デポジット新規堆積量ＰＸｄが算出される。次いで、ステップ４０７において、ステップ４０６Ａで算出された暫定デポジット新規堆積量ＰＸｄおよびステップ４０５で算出された最低噴射時筒内圧Ｐｃｍｉｍを上式１９に適用することによって最終的なデポジット新規堆積量Ｘｄが算出され、ルーチンがステップ４１３に進む。

一方、ステップ４０２においてＭｏｄｅ≠Ｐｏｓｔであると判別され、ルーチンがステップ４０８に進むと、最低筒内圧噴射タイミングθｍｉｍが取得される。ルーチンがステップ４０８に進んだときには少なくともポスト噴射が行われる燃料噴射モード以外の燃料噴射モードが選択されおり、第１燃料噴射モードが選択されている場合には最低筒内圧噴射タイミングθｍｉｍとしてメイン噴射の実行タイミングが取得され、第２燃料噴射モードが選択されている場合には最低筒内圧噴射タイミングθｍｉｍとしてパイロット噴射の実行タイミングが取得され、第３燃料噴射モードが選択されている場合には最低筒内圧噴射タイミングθｍｉｍとして１回目のパイロット噴射の実行タイミングが取得され、第４燃料噴射モードが選択されている場合には最低筒内圧噴射タイミングθｍｉｍとして１回目のパイロット噴射の実行タイミングが取得される。次いで、ステップ４０９において、ステップ４０８で取得された最低筒内圧噴射タイミングθｍｉｍに基づいて最低筒内圧時点の筒内体積Ｖ（θｍｉｍ）が算出される。次いで、ステップ４１０において、ステップ４００で取得された吸気圧Ｐｉｍおよび圧縮下死点における筒内体積Ｖｉｖｃ、ステップ４０９で算出された最低筒内圧時点の筒内体積Ｖ（θｍｉｍ）、ならびに、ポリトロープ指数ｎを上式１５に適用することによって最低噴射時筒内圧Ｐｃｍｉｍが算出される。次いで、ステップ４１１において、ステップ４００で取得された噴孔温度Ｔｎおよび金属成分濃度Ｃｍを上式１７に適用することによって燃焼生成物新規生成量Ｘｐが算出されると共に、ステップ４００で取得された燃料噴射圧Ｐｉｎを上式１６に適用することによってデポジット新規剥離量Ｘｒが算出される。次いで、ステップ４１１Ａにおいて、ステップ４１１で算出された燃焼生成物新規生成量Ｘｐおよびデポジット新規剥離量Ｘｒを上式１８に適用することによって暫定デポジット新規堆積量Ｘｄが算出される。次いで、ステップ４１２において、ステップ４１１Ａで算出された暫定デポジット新規堆積量ＰＸｄおよびステップ４１０で算出された最低噴射時筒内圧Ｐｃｍｉｍを上式１９に適用することによって最終的なデポジット新規堆積量Ｘｄが算出され、ルーチンがステップ４１３に進む。

ルーチンがステップ４０７からステップ４１３に進むと、ステップ４０７で算出されたデポジット新規堆積量Ｘｄを上式２０に適用することによってトータルデポジット堆積量ＴＸｄが算出される。一方、ルーチンがステップ４１２からステップ４１３に進むと、ステップ４１２で算出されたデポジット新規堆積量Ｘｄを上式２０に適用することによってトータルデポジット堆積量ＴＸｄが算出される。

次いで、ステップ４１４において、ステップ４１３で算出されたトータルデポジット堆積量ＴＸｄがステップ４０１で算出された飽和デポジット堆積量ＴＸｄｍａｘよりも少ない（ＴＸｄ＜ＴＸｄｍａｘ）か否かが判別される。ここで、ＴＸｄ＜ＴＸｄｍａｘであると判別されたときには、ルーチンはステップ４１５に進む。一方、ＴＸｄ≧ＴＸｄｍａｘであると判別されたときには、ルーチンはステップ４１６に進む。

ルーチンがステップ４１５に進むと、ステップ４１３で算出されたトータルデポジット堆積量ＴＸｄがそのまま現在のトータルデポジット堆積量とされ、ルーチンが終了する。

一方、ルーチンがステップ４１６に進むと、ステップ４０１で算出された飽和デポジット堆積量ＴＸｄｍａｘが現在のトータルデポジット堆積量とされ、ルーチンが終了する。

なお、上述した実施形態では、デポジット新規剥離量の算出に燃料噴射圧を用いているが、燃料噴射圧に代えて燃料噴射圧と密接な相関関係があるパラメータを用いるようにしてもよい。

また、燃料噴射弁の燃料噴射孔内を流れる燃料に関する流量係数が異なると燃料噴射圧が一定であったとしてもデポジット剥離量が異なる。具体的には、上記流量係数が小さいほどデポジット剥離量が多い。そこで、上述した実施形態において、デポジット新規剥離量の算出または暫定デポジット新規堆積量の補正に噴射時筒内圧または最低噴射時筒内圧を考慮するのに加えて燃料噴射弁の燃料噴射孔内を流れる燃料に関する流量係数（或いは、当該流量係数と相関関係を有するパラメータ）を考慮するようにしてもよい。

また、噴孔壁面に堆積しているデポジットの厚みが異なると燃料噴射圧が一定であったとしてもデポジット剥離量が異なる。具体的には、噴孔壁面に堆積しているデポジットの厚みが厚いほどデポジット剥離量が多い。したがって、上述した実施形態において、デポジット新規剥離量の算出または暫定デポジット新規堆積量の補正に噴射時筒内圧または最低噴射時筒内圧を考慮するのに加えて噴孔壁面に堆積しているデポジットの厚み（或いは、当該厚みを代表することができるトータルデポジット堆積量）を考慮するようにしてもよい。

また、デポジットを構成する金属由来生成物として、低級カルボン酸塩、炭酸塩、および、シュウ酸塩がある。これら金属由来生成物のうち炭酸塩は、その周囲の温度が或る温度以上になると分解してしまう。そこで、上述した実施形態において、トータルデポジット堆積量を算出する毎にデポジットの周囲の温度を取得し、取得された温度が所定の温度（すなわち、炭酸塩の分解温度）以上であるときにトータルデポジット堆積量のうち炭酸塩からなるデポジットの量を零としてトータルデポジット堆積量を算出するようにしてもよい。なお、上記所定の温度は、炭酸塩が分解する温度として実験等によって求められ、予め定められた温度であれば如何なる温度でもよいが、一例を挙げれば、概ね３００℃である。

もちろん、このことを低級カルボン酸塩やシュウ酸塩に関して同様に適用してもよい。すなわち、デポジットを構成する低級カルボン酸塩が分解してしまう温度が予め判っているのであれば、上述した実施形態において、トータルデポジット堆積量を算出する毎にデポジットの周囲の温度を取得し、取得された温度が所定の温度（すなわち、低級カルボン酸塩の分解温度）以上であるときにトータルデポジット堆積量のうち低級カルボン酸塩からなるデポジットの量を零としてトータルデポジット堆積量を算出するようにしてもよい。また、取得された温度が所定の温度（すなわち、シュウ酸塩の分解温度）以上であるときにトータルデポジット堆積量のうちシュウ酸塩からなるデポジットの量を零としてトータルデポジット堆積量を算出するようにしてもよい。

また、上述した実施形態は、燃焼室内に燃料を直接噴射するように燃料噴射弁が配置された内燃機関に本発明を適用した場合の実施形態である。しかしながら、本発明は、吸気ポート内に燃料を噴射するように燃料噴射弁が配置された内燃機関にも適用可能である。

１０…内燃機関、２２…燃料噴射弁、２９…筒内圧センサ、３４…燃料噴射孔、Ｐｉｎ…燃料噴射圧、Ｐｃ…噴射時筒内圧、Ｐｃｍｉｍ…最低噴射時筒内圧

Claims (3)

1. 燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関に適用され、
   前記燃料噴射弁の燃料噴射孔を画成する壁面である噴孔画成壁面、該噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の入口近傍の燃料噴射弁の壁面、および、前記噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の出口近傍の燃料噴射弁の壁面の少なくとも１つから構成される噴孔壁面に堆積しているデポジットのうち同噴孔壁面から剥離するデポジットの量であるデポジット剥離量を推定する剥離量推定部を具備するデポジット剥離量推定装置であって、
   前記剥離量推定部は、予め定められた期間中に前記燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合において、前記燃料噴射孔から噴射される燃料の圧力と、前記予め定められた期間中における各燃料噴射の実行時点における前記燃焼室内の圧力のうち最も低い圧力と、に基づいて前記デポジット剥離量を推定し、
   前記剥離量推定部により推定される前記デポジット剥離量は、前記燃料の圧力が高いほど多く、且つ、前記燃焼室内の圧力が低いほど多い、
   デポジット剥離量推定装置。
2. 請求項１に記載のデポジット剥離量推定装置と、前記噴孔壁面に堆積しているデポジットの量であるデポジット堆積量を推定する堆積量推定部と、を具備する内燃機関のデポジット堆積量推定装置において、
   デポジットを構成するデポジット構成物質の生成量をデポジット構成物質生成量として推定する生成量推定部を更に具備し、
   前記堆積量推定部は、前記デポジット剥離量推定装置により推定される前記デポジット剥離量を前記デポジット構成物質生成量から差し引いた値を前記デポジット堆積量と推定する、
   デポジット堆積量推定装置。
3. 燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関に適用され、
   前記燃料噴射弁の燃料噴射孔を画成する壁面である噴孔画成壁面、該噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の入口近傍の燃料噴射弁の壁面、および、前記噴孔画成壁面以外の壁面であって燃料噴射孔の出口近傍の燃料噴射弁の壁面の少なくとも１つから構成される噴孔壁面に堆積しているデポジットの量であるデポジット堆積量を推定する堆積量推定部を具備する、内燃機関のデポジット堆積量推定装置において、
   デポジットを構成するデポジット構成物質として生成される物質の量をデポジット構成物質生成量として推定する生成量推定部と、
   前記噴孔壁面から剥離するデポジットの量であるデポジット剥離量を前記燃料噴射孔から噴射される燃料の圧力を用いて推定する剥離量推定部と、
   を具備し、
   前記堆積量推定部は、予め定められた期間中に前記燃料噴射弁からの燃料噴射が複数回実行される場合、前記デポジット構成物質生成量から前記デポジット剥離量を差し引くことによって暫定的なデポジット堆積量を推定し、前記予め定められた期間中における各燃料噴射の実行時点における前記燃焼室内の圧力のうち最も低い圧力に基づいて前記暫定的なデポジット堆積量を補正した値を最終的なデポジット堆積量と推定し、
   前記堆積量推定部により推定される前記最終的なデポジット堆積量は、前記燃焼室内の圧力が低いほど少ない、
   デポジット堆積量推定装置。
   
   

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