JP6036562B2 - Heat generation rate waveform creation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine - Google Patents

Heat generation rate waveform creation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP6036562B2
JP6036562B2 JP2013122736A JP2013122736A JP6036562B2 JP 6036562 B2 JP6036562 B2 JP 6036562B2 JP 2013122736 A JP2013122736 A JP 2013122736A JP 2013122736 A JP2013122736 A JP 2013122736A JP 6036562 B2 JP6036562 B2 JP 6036562B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction
heat generation
rate waveform
generation rate
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013122736A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014240617A (en
Inventor
灘 光博
光博 灘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2013122736A priority Critical patent/JP6036562B2/en
Publication of JP2014240617A publication Critical patent/JP2014240617A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6036562B2 publication Critical patent/JP6036562B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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2010−144573号公報JP 2010-144573 A 特開2010−144527号公報JP 2010-144527 A

例えば理想的な熱発生率波形(以下、理想熱発生率波形という)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などにあっては、前記理想熱発生率波形を作成するに当たって燃料の反応開始時期や反応速度等の波形構成要素を高い精度で求め、これによって理想熱発生率波形の適正化を図っておくことが重要である。   For example, in the case of diagnosing a combustion state by comparing an ideal heat generation rate waveform (hereinafter referred to as an ideal heat generation rate waveform) with an actual heat generation rate waveform, the ideal heat generation rate waveform is used. It is important to obtain the waveform components such as the reaction start timing and the reaction rate of the fuel with high accuracy and to optimize the ideal heat generation rate waveform.

この点に鑑み、本発明の発明者は、燃料の性状が前記波形構成要素に影響を及ぼすことに着目した。つまり、燃料の性状に基づいて波形構成要素を規定することで、理想熱発生率波形の適正化が図れることに着目した。   In view of this point, the inventors of the present invention have focused on the fact that the properties of the fuel affect the waveform component. That is, we focused on the fact that the ideal heat generation rate waveform can be optimized by defining the waveform components based on the properties of the fuel.

なお、特許文献2には、揮発性が悪い重質燃料が使用されている場合には、燃焼が悪化して目標熱発生量が得られなくなることが開示されている。また、特許文献3には、熱発生率のピーク値が閾値よりも大きい場合には燃料が軽質であると判定し、前記ピーク値が閾値よりも小さい場合には燃料が重質であると判定することが開示されている。   Patent Document 2 discloses that when heavy fuel with poor volatility is used, combustion deteriorates and a target heat generation amount cannot be obtained. Further, in Patent Document 3, it is determined that the fuel is light when the peak value of the heat generation rate is larger than the threshold value, and it is determined that the fuel is heavy when the peak value is smaller than the threshold value. Is disclosed.

しかしながら、前記理想熱発生率波形の形状を規定するために燃料の性状を利用するといった提案は未だなされていない。   However, no proposal has been made to use the properties of fuel to define the shape 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、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 such a point, and an object of the present invention is to provide a heat generation rate waveform generation device for an internal combustion engine capable of defining the combustion state of fuel in a cylinder with high accuracy and The object is to provide a combustion state diagnostic apparatus.

−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、使用する燃料の性状に基づいて前記波形構成要素を規定することにより理想熱発生率波形の形状の適正化が図れるようにしている。さらに、燃料の性状による理想熱発生率波形への影響度合いを気筒内の酸素密度や燃料密度に応じて変化させることにより、理想熱発生率波形の形状の適正化を図っている。
-Solution principle of the invention-
The solution principle of the present invention devised in order to achieve the above object is to optimize the shape of the ideal heat generation rate waveform by defining the waveform component based on the properties of the fuel used. Yes. Furthermore, the shape of the ideal heat generation rate waveform is optimized by changing the degree of influence of the fuel properties on the ideal heat generation rate waveform in accordance with the oxygen density and fuel density in the cylinder.

−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前記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、燃料性状に基づいて前記理想熱発生率波形の形状を規定して作成するに際し、前記燃料の反応である低温酸化反応、熱分解反応および高温酸化反応のうち、低温酸化反応および熱分解反応については、気筒内の酸素密度および燃料密度のうち酸素密度のみに応じ、前記燃料の軽質分の理想熱発生率波形と重質分の理想熱発生率波形とに対し、前記気筒内の酸素密度が低いほど、これら理想熱発生率波形の位相差を大きくし、重質分の反応量に対する軽質分の反応量の比率を小さくし、且つこれら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の形状を規定する一方、前記高温酸化反応については、気筒内の酸素密度および燃料密度の両方に応じ、前記燃料の軽質分の理想熱発生率波形と重質分の理想熱発生率波形とに対し、前記気筒内の酸素密度が低いほど、これら理想熱発生率波形の位相差を大きくし、重質分の反応量に対する軽質分の反応量の比率を小さくし、且つこれら理想熱発生率波形の反応勾配を小さくし、また、燃料密度が低いほど、これら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の形状を規定する構成としている。
-Solution-
Specifically, the present invention is directed to an apparatus for creating a heat release rate waveform of the 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 by defining the shape of the ideal heat generation rate waveform for the heat generation rate waveform creating device, Of the low-temperature oxidation reaction, thermal decomposition reaction, and high-temperature oxidation reaction that are the reactions of the fuel, the low-temperature oxidation reaction and the thermal decomposition reaction are performed according to only the oxygen density in the cylinder and the oxygen density in the cylinder. The ideal heat generation rate waveform of the minute and the ideal heat generation rate waveform of the heavy component, the lower the oxygen density in the cylinder, the larger the phase difference of these ideal heat generation rate waveforms, and the reaction amount of the heavy component The ratio of the reaction amount of the light component to the light is reduced, and the reaction gradient of these ideal heat generation rate waveforms is reduced to define the shape of the ideal heat generation rate waveform. On the other hand, for the high temperature oxidation reaction, the oxygen density in the cylinder And fuel The ideal heat generation rate waveform of light fuel and the ideal heat generation rate waveform of heavy fuel, depending on both, the lower the oxygen density in the cylinder, the more the phase difference between these ideal heat generation waveforms The ratio of the reaction amount of the light component to the reaction amount of the heavy component is decreased, the reaction gradient of these ideal heat generation rate waveforms is decreased, and the ideal heat generation rate waveform becomes lower as the fuel density is lower. The reaction gradient is reduced to define the shape of the ideal heat release rate waveform .

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、燃料の軽質分および重質分といった燃料性状の影響を受けて理想熱発生率波形の形状が変化する状況である場合に、それに応じた理想熱発生率波形の形状を規定することが可能になり、適正な理想熱発生率波形を作成することが可能になる。このため、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。   When the shape of the ideal heat generation rate waveform changes due to the influence of the fuel properties such as the light and heavy components of the fuel, the shape of the ideal heat generation rate waveform is defined according to the specific matter. It becomes possible to create an appropriate ideal heat generation rate waveform. For this reason, it becomes possible to obtain high reliability in the created ideal heat generation rate waveform.

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.

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.

この場合に、前記理想熱発生率波形モデルは、燃料の軽質分の反応に対応する軽質分理想熱発生率波形モデルと燃料の重質分の反応に対応する重質分理想熱発生率波形モデルとを有しており、これら軽質分理想熱発生率波形モデルおよび重質分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 model includes the light component ideal heat generation rate waveform model corresponding to the light reaction of fuel and the heavy ideal heat generation rate waveform model corresponding to the reaction of heavy fuel. The ideal heat generation rate waveform model is created by smoothing the light component ideal heat generation rate waveform model and the heavy component ideal heat generation rate waveform model 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 the control parameter when the control parameter of the internal combustion engine is corrected so that the deviation is less than the abnormality determination deviation amount, an oxygen 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 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, when a lower limit value is set in advance for each of the in-cylinder temperature, oxygen density, and fuel density, and any of these in-cylinder temperature, oxygen density, and fuel density is lower than the lower limit value, If the correction amount of the control parameter of the internal combustion engine exceeds a predetermined guard value, it is diagnosed that a failure has occurred in the internal combustion engine.

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、使用する燃料の性状に基づいて理想熱発生率波形の形状を規定することにより、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, it is possible to obtain high reliability in the ideal heat generation rate waveform by defining the shape of the ideal heat generation rate waveform based on the properties of the fuel used. 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. 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. 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および拡散燃焼による高温酸化反応それぞれに対する酸素密度および燃料密度の影響の有無を表す図である。It is a figure showing the presence or absence of the influence of the oxygen density and fuel density with respect to the high temperature oxidation reaction by low temperature oxidation reaction, thermal decomposition reaction, high temperature oxidation reaction by premixed combustion, and diffusion combustion, respectively. 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. 酸素密度をパラメータとする補正遅角量マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the correction | amendment retardation amount map which uses oxygen density as a parameter. 酸素密度をパラメータとする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 which uses oxygen density as a parameter. 燃料密度をパラメータとする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 which uses a fuel density as a parameter. 酸素密度をパラメータとする位相差マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the phase difference map which uses oxygen density as a parameter. 酸素密度をパラメータとする分割比マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the division | segmentation ratio map which uses oxygen density as a parameter. 理想熱発生率波形モデルを示し、図15(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15(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。FIG. 15A shows a case where the ideal heat generation rate waveform model is an isosceles triangle, and FIG. 15B shows a case where the ideal heat generation rate waveform model is an unequal triangle. FIG. 図16(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16(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。FIG. 16 (a) shows the relationship between the elapsed time and the amount of fuel supplied into the cylinder when fuel injection is performed from the injector, and FIG. 16 (b) shows the reaction of the fuel injected in each injection period. It is a figure which shows quantity. 低温酸化反応および高温酸化反応それぞれにおける低酸素密度時の軽質分理想熱発生率波形モデルおよび重質分理想熱発生率波形モデルの変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the light part ideal heat release rate waveform model at the time of the low oxygen density in each of a low temperature oxidation reaction and a high temperature oxidation reaction, and a heavy part ideal heat release rate waveform model. 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. 図18の理想熱発生率波形モデルをフィルタ処理することにより得ら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 obtained by filtering the ideal heat release rate waveform model of FIG. 1回の燃料噴射が行われた場合の理想熱発生率波形(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 the ideal heat release rate waveform (solid line) and the actual heat release rate waveform (a broken line and a dashed-dotted line) in case fuel injection is performed once.

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 (not shown) composed of a CPU, ROM, RAM, and the like 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 here is abbreviate | omitted.

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、すなわち目標レール圧は、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).

そして、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。また、各噴孔からの燃料噴射(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時点で行われるため、図5に示すように、各燃料の噴霧A,A,…は前記キャビティ13b内で拡散していくことになる。   The fuel sprays A, A,... Injected from the injection holes of the injector 23 diffuse in a substantially conical shape. Further, since the fuel injection from each nozzle hole (the main injection) is performed when the piston 13 reaches the vicinity of the compression top dead center, as shown in FIG. 5, the sprays A, A,. It diffuses in the cavity 13b.

このように、インジェクタ23に形成されている各噴孔から噴射された燃料の噴霧A,A,…は、時間の経過に伴って筒内ガスと混ざり合いながら混合気となって気筒内においてそれぞれ円錐状に拡散していき、自己着火によって燃焼する。つまり、この各燃料の噴霧A,A,…は、それぞれ筒内ガスと共に略円錐状の燃焼場を形成し、その燃焼場(本実施形態では8箇所の燃焼場)でそれぞれ燃焼が開始されることになる。   As described above, the fuel sprays A, A,... Injected from the injection holes formed in the injector 23 are mixed with the in-cylinder gas with the passage of time and become air-fuel mixtures in the cylinders. It diffuses in a conical shape and burns by self-ignition. That is, each of the fuel sprays A, A,... Forms a substantially conical combustion field together with the in-cylinder gas, and combustion is started in each of the combustion fields (eight combustion fields in this embodiment). It will be.

そして、こ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(エンジン出力となるエネルギ)、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 this combustion is kinetic energy for pushing down the piston 13 toward the bottom dead center (energy serving as engine output), thermal energy for raising the temperature in the combustion chamber 3, cylinder block 11 and cylinder head 15 It becomes the heat energy radiated to the outside (for example, cooling water) through.

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へ排出されて排気ガスとなる。   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.

−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、気筒内における酸素密度、燃料密度および筒内温度を求めておく必要がある。
−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 oxygen density in a cylinder, a fuel density, and cylinder temperature.

以下、これら筒内環境パラメータ(酸素密度、燃料密度、筒内温度)の算出手法について説明する。   Hereinafter, a method for calculating these in-cylinder environment parameters (oxygen density, fuel density, in-cylinder temperature) will be described.

(酸素密度)
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。
(Oxygen density)
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.

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、予熱のための燃料噴射(パイロット噴射)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比べて微少である。このため、ここでは、気筒内空間を構成するキャビティ内の空間(以下、キャビティ内領域という)およびキャビティ外の空間(以下、キャビティ外領域という)それぞれの酸素密度が互いに略同一であると仮定し(例えばキャビティ外領域のみで燃焼が行われた場合であっても略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。   Even if fuel multi-stage injection (for example, pilot injection and main injection) is performed, the amount of oxygen consumed by the combustion of fuel injected in fuel injection for preheating (pilot injection) is the oxygen in the entire cylinder. It is very small compared to the amount. For this reason, it is assumed here that the oxygen densities of the space in the cavity (hereinafter referred to as the cavity area) and the space outside the cavity (hereinafter referred to as the cavity area) constituting the cylinder space are substantially the same. (For example, even when combustion is performed only in the region outside the cavity, it is assumed that they are substantially the same.) A case will be described in which the oxygen density is obtained for the entire cylinder.

気筒内全体を対象とする酸素密度ρo2は以下の式(1)または式(2)によって求められる。 The oxygen density ρo 2 for the entire cylinder is obtained by the following equation (1) or (2).

酸素密度ρo2=吸気中の酸素量/隙間容積 …(1)
酸素密度ρo2=吸気中の酸素量/反応開始時の行程容積 …(2)
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(1)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 / volume of gap (1)
Oxygen density ρo 2 = Oxygen amount in intake / stroke volume at start of reaction (2)
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 Formula (1) is not limited to this.

なお、前記式(2)によって酸素密度ρo2を算出する場合、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酸素密度ρo2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ρo2を個別に特定しておく必要がある。なお、後述するように燃料の軽質分の反応と重質分の反応との位相差や反応量の分割比も燃料反応時における酸素密度ρo2に応じて変化する。 When the oxygen density ρo 2 is calculated by the above equation (2), in each fuel reaction (vaporization reaction, low temperature oxidation reaction, thermal decomposition reaction, high temperature oxidation reaction by premixed combustion, high temperature oxidation reaction by diffusion combustion) The reaction start time, reaction rate, and reaction amount vary depending on the oxygen density ρo 2 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 ρo 2 at the time of the reaction. As will be described later, the phase difference between the light reaction and heavy reaction of the fuel and the split ratio of the reaction amount also change according to the oxygen density ρo 2 during the fuel reaction.

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。 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.

なお、予め設定された所定タイミングにおける酸素密度ρo2を求めておき、この酸素密度ρo2から逆算することで、各反応開始時における酸素密度ρo2を個別に特定できるようにしてもよい。 Note that the oxygen density ρo 2 at a predetermined timing set in advance may be obtained, and the oxygen density ρo 2 at the start of each reaction may be individually specified by calculating backward from the oxygen density ρo 2 .

酸素密度ρo2を算出するに当たって前記式(1),(2)のうち何れを採用するかは、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。 In calculating the oxygen density ρo 2, which one of the formulas (1) and (2) is adopted is appropriately selected in consideration of simplification of arithmetic processing and high reliability of the oxygen density ρo 2. The

(燃料密度)
次に、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)
Next, a method for obtaining the fuel density in the cylinder will be described.

ここでは、理解を容易にするために、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と仮定して説明する。   Here, in order to facilitate understanding, description will be made on the assumption that the fuel densities in the cavity inner region and the outer cavity region are substantially the same.

燃料密度ρfuelは、以下の式(3)または式(4)によって算出される。   The fuel density ρfuel is calculated by the following formula (3) or formula (4).

燃料密度ρfuel=燃料噴射量/反応開始時の行程容積 …(3)
燃料密度ρfuel=燃料噴射量/燃料噴射開始時の行程容積 …(4)
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ρfuel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ρfuelを個別に特定しておく必要がある。なお、前記燃料の軽質分の反応と重質分の反応との位相差や反応量の分割比は燃料反応時における燃料密度ρfuelに応じて変化する可能性がある。
Fuel density ρfuel = fuel injection amount / stroke volume at the start of reaction (3)
Fuel density ρfuel = fuel injection amount / stroke volume at the start of fuel injection (4)
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 timing, reaction rate, and reaction amount in each reaction of fuel vary according to the fuel density ρfuel 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 fuel density ρfuel at the time of the reaction. Note that the phase difference between the reaction of the light component of the fuel and the reaction of the heavy component and the split ratio of the reaction amount may change depending on the fuel density ρfuel at the time of the fuel reaction.

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。なお、予め設定された所定タイミングにおける燃料密度ρfuelを求めておき、この燃料密度ρfuelから逆算することで、各反応時における燃料密度ρfuelを個別に特定できるようにしてもよい。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。   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. Alternatively, the fuel density ρfuel at a predetermined timing set in advance may be obtained, and the fuel density ρfuel at the time of each reaction may be individually specified by calculating backward from the fuel density ρfuel. 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.

さらに、ピストン13が圧縮上死点(TDC)に達した時点を燃料密度ρfuelの算出タイミングに設定すれば、気筒内の容積は予め決定されるため、行程容積が容易に特定される。このため、燃料密度ρfuelの算出が簡素化でき、また、その信頼性も高まる。   Furthermore, if the time point when the piston 13 reaches the compression top dead center (TDC) is set as the calculation timing of the fuel density ρfuel, the volume in the cylinder is determined in advance, so that the stroke volume is easily specified. For this reason, the calculation of the fuel density ρfuel can be simplified, and the reliability thereof is increased.

燃料密度ρfuelを算出するに当たって前記式(3),(4)のうち何れを採用するかは、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。   In calculating the fuel density ρfuel, which one of the formulas (3) and (4) is adopted is appropriately selected in consideration of the simplification of the arithmetic processing and the high reliability of the fuel density ρfuel.

(気筒内温度)
気筒内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気筒内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、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気筒内の温度が求められるようになっている。
(Cylinder temperature)
As a method for obtaining the temperature in the cylinder, parameters such as the intake air temperature, piston position (intake gas compression degree), preheating state by the pilot injection, etc. are used as parameters, and these parameters and the temperature in the cylinder are determined in advance through experiments and simulations. And the map is stored, and this map is stored in the ROM. That is, the temperature in the cylinder is obtained by fitting parameters such as the intake air temperature, piston position, preheat state, etc. to the map.

また、熱エネルギ方程式Q=mcTから気筒内温度を算出するようにしてもよい。ここで、Qは気筒内への投入熱エネルギ、mは気筒内のガスの質量、cはガスの比熱、Tは気筒内の温度である。   Further, the in-cylinder temperature may be calculated from the thermal energy equation Q = mcT. Here, Q is the heat energy input into the cylinder, m is the mass of the gas in the cylinder, c is the specific heat of the gas, and T is the temperature 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。
−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.

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7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ていてもよい。   In this heat generation rate waveform creation, combustion state diagnosis, and control parameter correction, as shown in FIG. 7, (1) creation of an ideal heat release rate waveform, and (2) creation of an actual heat release 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 a configuration for performing the operations (2) to (4) may be mounted on the vehicle.

本実施形態の特徴は、気筒内全体を対象として理想熱発生率波形を作成するに際し、「燃料の性状」、気筒内における「酸素密度」および「燃料密度」を利用するようにしている。具体的には、「燃料の性状」による理想熱発生率波形の形状に対する影響度合いを気筒内の「酸素密度」および「燃料密度」に応じて変更するようにしている。   The feature of this embodiment is that, when creating an ideal heat generation rate waveform for the entire cylinder, the “property of fuel”, “oxygen density” and “fuel density” in the cylinder are used. Specifically, the degree of influence of the “fuel property” on the shape of the ideal heat release rate waveform is changed according to the “oxygen density” and “fuel density” in the cylinder.

前記理想熱発生率波形の具体的な作成手法としては、(1−A)燃料の反応形態の分離、(1−B)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−C)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、が順に行われる。   Specific methods for creating the ideal heat release rate waveform include (1-A) separation of fuel reaction forms, (1-B) creation of ideal heat release rate waveform models for each of the separated reaction forms, ( 1-C) Creation of an ideal heat generation rate waveform by filtering (filtering) of an ideal heat generation rate waveform model is performed in order.

また、前記(3)燃焼状態診断においては、気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。   In the (3) combustion state diagnosis, 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.

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から気筒内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、気筒内温度、気筒内酸素量(気筒内の酸素密度に相関がある値)、気筒内燃料量(気筒内の燃料密度に相関がある値)、気筒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、気筒内温度、気筒内酸素量、気筒内燃料量、気筒内燃料分布の順である。   The rate-limiting conditions for the reaction (chemical reaction, etc.) of the fuel injected into the cylinder from the injector 23 include the cylinder temperature, the cylinder oxygen amount (a value correlated with the cylinder oxygen density), and the cylinder fuel amount ( And a fuel distribution in a cylinder). Among these, the order of the low degree of control freedom is the order of the in-cylinder temperature, the in-cylinder oxygen amount, the in-cylinder fuel amount, and the in-cylinder fuel distribution.

つまり、気筒内温度は、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、この気筒内温度は、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、気筒内酸素量(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、気筒内温度に比べて制御自由度は高い。また、この気筒内酸素量は、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、気筒内燃料量は、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、気筒内酸素量に比べて制御自由度は高い。また、気筒内燃料分布も、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 in-cylinder temperature is substantially determined by the intake air temperature and the compression ratio of the engine 1 before the fuel reacts, and the degree of freedom of control is the lowest. In addition, when the fuel injection is performed in advance (for example, when the fuel injection for preheating is performed), the in-cylinder temperature also varies depending on the amount of preheating due to the combustion of the fuel. Further, since the in-cylinder oxygen amount (oxygen density) 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 in-cylinder temperature. Further, the in-cylinder oxygen amount also varies depending on the supercharging rate by the turbocharger 5. The in-cylinder fuel amount can be adjusted by controlling the fuel injection pressure (common rail pressure) by the supply pump 21 and by controlling the injection period of each of the multistage injections of fuel from the injector 23. The degree of freedom of control is high. In addition, since the in-cylinder fuel distribution can be adjusted by controlling the fuel injection pressure and the injection period of each of the multistage injections of the fuel, 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、か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、気筒内温度、気筒内酸素量および気筒内燃料量の量的条件を、気筒内燃料分布よりも優先順位が高いものとしている。つまり、気筒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。すなわち、気筒内温度(気筒内の圧縮ガス温度)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、前記酸素密度等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 the order of the low degree of freedom of control. The priority of the condition for determining the is set high. Here, the quantitative conditions of the in-cylinder temperature, the in-cylinder oxygen amount, and the in-cylinder fuel amount are given higher priority than the in-cylinder fuel distribution. That is, the start timing (reaction start timing) of each reaction of the fuel is determined using the in-cylinder temperature 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 in-cylinder temperature (compressed gas temperature in the cylinder). In the present embodiment, when determining the start time of each reaction, the start time is corrected according to the oxygen density or the like.

前記酸素密度は、燃料に対する酸素供給能力を表す指標であり、酸素供給不足が発生している場合には、燃焼の律速条件となる。また、前記燃料密度は、未燃焼領域に対する反応熱供給能力を表す指標であり、燃料供給不足が発生している場合には、燃焼の律速条件となる。   The oxygen density is an index representing the ability of supplying oxygen to the fuel. When oxygen supply is insufficient, the oxygen density is a rate-limiting condition for combustion. The fuel density is an index representing the reaction heat supply capacity for the unburned region, and is a rate-limiting condition for combustion when fuel supply is insufficient.

そして、この反応開始時期(酸素密度等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、前記酸素密度および燃料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、この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作成するようにしている。   Based on this reaction start time (reaction start time corrected by oxygen density or the like) as a base point, reference values for the reaction rate and reaction amount are obtained, respectively, and the reaction rate and reaction amount are determined based on the oxygen density and fuel density. A correction amount with respect to the reference value is obtained, and a correction by this correction amount is performed to obtain a reaction rate, a reaction amount, and a reaction period, and an ideal heat release rate waveform model is created for each reaction form.

そして、本実施形態の特徴とするところは、燃料の各反応の熱発生率波形を二等辺三角形で近似させた前記理想熱発生率波形モデルを作成するに際し、単一の反応に対し、燃料の性状に起因して複数の理想熱発生率波形モデルを作成するに当たって、各理想熱発生率波形モデルの位相差、反応勾配、反応分割比を前記酸素密度および燃料密度(噴霧分布)に応じて変更するようにしている点にある。   The feature of this embodiment is that when creating the ideal heat generation rate waveform model in which the heat generation rate waveform of each reaction of the fuel is approximated by an isosceles triangle, When creating multiple ideal heat release rate waveform models due to their properties, the phase difference, reaction gradient, and reaction split ratio of each ideal heat release rate waveform model are changed according to the oxygen density and fuel density (spray distribution). It is in the point which is trying to do.

具体的に、燃料には、反応開始時期が比較的早く(進角側で反応を開始し)かつ反応速度が比較的高い軽質分と、この軽質分に比べて反応開始時期が遅く(遅角側で反応を開始し)かつ反応速度が低い重質分とが含まれている。このため、単一の反応に対しては、軽質分の反応による理想熱発生率波形モデルと重質分の反応による理想熱発生率波形モデルとが作成可能である。以下、軽質分の反応に対応する理想熱発生率波形モデルを軽質分理想熱発生率波形モデルと呼び、重質分の反応に対応する理想熱発生率波形モデルを重質分理想熱発生率波形モデルと呼ぶこととする。   Specifically, for fuel, the reaction start time is relatively early (the reaction starts on the advance side) and the reaction rate is relatively high, and the reaction start time is later (retard) than this light component. The reaction starts on the side) and a heavy component having a low reaction rate. For this reason, for a single reaction, an ideal heat generation rate waveform model based on a light reaction and an ideal heat generation rate waveform model based on a heavy reaction can be created. Hereinafter, the ideal heat release rate waveform model corresponding to the light reaction is called the light ideal heat release waveform model, and the ideal heat release waveform model corresponding to the heavy reaction is the heavy ideal heat release waveform. It will be called a model.

前記燃料の各反応のうち低温酸化反応および熱分解反応にあっては、軽質分理想熱発生率波形モデルおよび重質分理想熱発生率波形モデルが酸素密度の影響を受ける。このため、これら理想熱発生率波形モデルを作成する際には、この酸素密度の影響によって各理想熱発生率波形モデルの位相差、反応勾配、反応分割比を変更するものとしている(燃料密度は影響しない)。   In the low-temperature oxidation reaction and thermal decomposition reaction among the fuel reactions, the light component ideal heat generation rate waveform model and the heavy component ideal heat generation rate waveform model are affected by the oxygen density. For this reason, when creating these ideal heat release rate waveform models, the phase difference, reaction gradient, and reaction split ratio of each ideal heat release rate waveform model are changed by the influence of the oxygen density (the fuel density is It does not affect).

これに対し、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あっては、軽質分理想熱発生率波形モデルおよび重質分理想熱発生率波形モデルが酸素密度および燃料密度の両方の影響を受ける。このため、これら理想熱発生率波形モデルを作成する際には、これら酸素密度および燃料密度の影響によって各理想熱発生率波形モデルの位相差、反応勾配、反応分割比を変更するものとしている。なお、燃料密度の影響は酸素密度の影響に比べて小さいものである。このため以下の説明では、前記位相差および反応分割比に対する燃料密度の影響は殆ど無く、この燃料密度の影響は主に反応勾配に及ぶものとして説明する。   On the other hand, in the high temperature oxidation reaction by premixed combustion and the high temperature oxidation reaction by diffusion combustion, the light component ideal heat release rate waveform model and the heavy component ideal heat release rate waveform model are both oxygen density and fuel density. to be influenced. For this reason, when creating these ideal heat release rate waveform models, the phase difference, reaction gradient, and reaction split ratio of each ideal heat release rate waveform model are changed by the influence of the oxygen density and fuel density. Note that the influence of the fuel density is smaller than the influence of the oxygen density. For this reason, in the following description, it is assumed that there is almost no influence of the fuel density on the phase difference and the reaction splitting ratio, and this influence of the fuel density mainly affects the reaction gradient.

図8は、これら低温酸化反応、熱分解反応、予混合燃焼による高温酸化反応および拡散燃焼による高温酸化反応それぞれに対する酸素密度および燃料密度の影響の有無について示している。図中の「○」印は低密度時に影響を受ける反応を示しており、「×」印は低密度時であっても影響を受けない反応を示している。   FIG. 8 shows the presence or absence of the influence of oxygen density and fuel density on these low-temperature oxidation reaction, thermal decomposition reaction, high-temperature oxidation reaction by premixed combustion, and high-temperature oxidation reaction by diffusion combustion. In the figure, “◯” indicates a reaction that is affected when the density is low, and “X” indicates a reaction that is not affected even when the density is low.

前記低温酸化反応および熱分解反応にあっては、酸素密度が低くなるほど、各理想熱発生率波形モデル(軽質分理想熱発生率波形モデルおよび重質分理想熱発生率波形モデル)の位相差は拡大していき、反応勾配は共に低下していき、反応分割比は、重質分理想熱発生率波形モデルでの反応量が多くなっていくことで、この重質分理想熱発生率波形モデルでの反応量と軽質分理想熱発生率波形モデルでの反応量との比が小さくなっていく。例えば軽質分理想熱発生率波形モデルでの反応量と重質分理想熱発生率波形モデルでの反応量との比が「5:0」となる状態から「3:2」となる状態に近付いていく。これら値はこれに限定されるものではない。   In the low-temperature oxidation reaction and thermal decomposition reaction, as the oxygen density decreases, the phase difference of each ideal heat generation rate waveform model (light component ideal heat generation rate waveform model and heavy component ideal heat generation rate waveform model) is As the reaction gradient increases and the reaction split ratio decreases, the reaction split ratio increases the amount of reaction in the heavy ideal heat generation rate waveform model. The ratio of the reaction amount in the light quantity and the reaction amount in the ideal heat generation rate waveform model for the light component becomes smaller. For example, the ratio of the reaction amount in the light component ideal heat release rate waveform model to the reaction amount in the heavy component ideal heat release rate waveform model approaches “3: 2” from the state of “5: 0”. To go. These values are not limited to this.

また、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いても、酸素密度が低くなるほど、各理想熱発生率波形モデルの位相差が拡大していき、反応勾配は共に低下していき、反応分割比は、重質分理想熱発生率波形モデルでの反応量が多くなっていくことで、この重質分理想熱発生率波形モデルでの反応量と軽質分理想熱発生率波形モデルでの反応量との比が小さくなっていく。また、これら高温酸化反応では、燃料密度が低くなるほど、各理想熱発生率波形モデルの反応勾配は共に低下していく。   Also, in the high-temperature oxidation reaction by premixed combustion and the high-temperature oxidation reaction by diffusion combustion, the phase difference of each ideal heat release rate waveform model increases as the oxygen density decreases, and the reaction gradient decreases together. The reaction split ratio increases the reaction amount in the heavy component ideal heat release rate waveform model, so that the reaction amount in the heavy component ideal heat release rate waveform model and the light component ideal heat release rate waveform model The ratio with the reaction amount becomes smaller. In these high temperature oxidation reactions, the reaction gradient of each ideal heat generation rate waveform model decreases as the fuel density decreases.

なお、前記熱分解反応および予混合燃焼による高温酸化反応においては、筒内環境に起因する着火遅れが生じた場合、この着火遅れが前記反応分割比に影響を及ぼす。例えば燃料の軽質分に着火遅れが生じた場合には、軽質分理想熱発生率波形モデルでの反応量が多くなることで、重質分理想熱発生率波形モデルでの反応量に対する軽質分理想熱発生率波形モデルでの反応量の比が大きくなる。前記着火遅れの原因としては温度律速場における条件(気筒内温度の上昇の遅れ)や燃料噴射圧(燃料噴射圧が低い場合)が挙げられる。   In the high-temperature oxidation reaction by the thermal decomposition reaction and the premixed combustion, when an ignition delay due to the in-cylinder environment occurs, this ignition delay affects the reaction split ratio. For example, if an ignition delay occurs in the light component of the fuel, the amount of reaction in the light component ideal heat release rate waveform model increases, so that the light component ideal for the reaction amount in the heavy component ideal heat release rate waveform model The ratio of reaction amount in the heat release rate waveform model is increased. The cause of the ignition delay includes a condition in the temperature-controlled field (delay in rising of the in-cylinder temperature) and a fuel injection pressure (when the fuel injection pressure is low).

このように、気筒内に噴射された燃料の複数の反応形態それぞれにおける各理想熱発生率波形モデルの位相差、反応勾配、反応分割比等を、気筒内の酸素密度および燃料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。   In this way, the phase difference, reaction gradient, reaction split ratio, etc. of each ideal heat release rate waveform model in each of the plurality of reaction modes of fuel injected into the cylinder are calculated according to the oxygen density and fuel density in the cylinder. Thus, an ideal heat release rate waveform model for each reaction is created.

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気筒内ガス温度(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、気筒内の酸素密度および燃料密度の少なくとも一方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。また、反応速度に対しては、後述するエンジン回転速度に応じた補正を行う。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。 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 in-cylinder gas temperature (reference temperature), the fuel composition, etc. at the reaction start time, and The reference reaction amount efficiency [J / mm 3 ] is determined for each reaction mode, and the reference reaction rate efficiency and the reference reaction amount efficiency are corrected based on at least one of the oxygen density and the fuel density in the cylinder. The reaction rate and reaction amount are determined from the reaction rate efficiency and reaction amount efficiency. Further, the reaction speed is corrected according to the engine 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作成された理想熱発生率波形モデル(三角形モデル)から反応期間を確定する。この反応期間としては以下の式(5)により求められる。   Then, the reaction period is determined from the ideal heat release rate waveform model (triangle model) created from the reaction start time, reaction rate, and reaction amount. This reaction period is determined by the following equation (5).

反応期間=2×(反応量/反応速度)1/2 …(5)
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 (5)
Details of creation of the ideal heat release rate waveform model (triangle model) will be described later.

(1−A)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1手順である燃料の反応形態の分離について説明する。
(1-A) Separation of Fuel Reaction Form Next, separation of fuel reaction form, which is the first 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、気筒内においては、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気筒内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 are performed in the cylinder according to the in-cylinder environment. Is called. 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気筒内の熱を受けて気化するものである。この反応は、一般的には気筒内ガス温度が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 cylinder. 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 cylinder is 500K or higher. .

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、気筒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気筒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 the practical range where fuel injection is performed in the cylinder (for example, the timing when the pilot injection is performed) is BTDC (before compression top dead center). ) 40 ° CA. Since the in-cylinder gas temperature 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。   In addition, 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 amount of wall surface adhesion and the amount of unburned floating fuel (the fuel that exists outside the spray mass and does not contribute to the reaction) Is the amount obtained by subtracting. 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).

そして、前記気化反応における反応量としては、以下の式(6)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 (6).

気化反応における反応量=−1.14×有効噴射量 …(6)
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 (6)
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、気筒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)気筒内での低温酸化反応が進み易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、気筒内温度が約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)は気筒内温度が約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 cylinder is relatively low, and as the amount of n-cetane and the like increases (the higher the cetane fuel), The low temperature oxidation reaction easily proceeds, 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 in-cylinder temperature reaches about 750K. Note that fuel components (high temperature oxidation reaction components) other than n-cetane do not start combustion (high temperature oxidation reaction) until the in-cylinder temperature 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速度および反応量は、前記基準反応速度勾配および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速度勾配および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)。さらに、前記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(基準反応速度)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 and reaction amount of the low-temperature oxidation reaction are calculated based on the reaction rate gradient and reaction amount efficiency obtained by correcting the reference reaction rate gradient and reference reaction amount efficiency with the oxygen density ( For example, it is calculated by multiplying the effective injection amount). Further, in calculating the reaction rate of the low-temperature oxidation reaction, a coefficient (rotation speed correction coefficient = (reference value) corresponding to the value obtained by multiplying the reaction speed gradient by the effective injection amount (reference reaction speed). Rotation speed / actual rotation 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9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9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. 9 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速度および反応量も、前記基準反応速度勾配および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速度勾配および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)。さらに、前記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(基準反応速度)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。   Further, the reaction rate and reaction amount of the thermal decomposition reaction are also calculated based on the reaction rate gradient and reaction amount efficiency obtained by correcting the reference reaction rate gradient and reference reaction amount efficiency with the oxygen density ( For example, it is calculated by multiplying the effective injection amount). Further, even when calculating the reaction rate of the thermal decomposition reaction, a value (reference reaction rate) obtained by multiplying the reaction rate gradient by an effective injection amount is multiplied by the rotation rate correction coefficient corresponding to the engine rotation rate. .

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、気筒内温度が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 in-cylinder temperature reaches 900K is the 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速度および反応量も、前記基準反応速度勾配および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速度勾配および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)。また、この予混合燃焼による高温酸化反応にあっては、前記反応速度勾配(酸素密度に基づいて設定された反応速度勾配)が燃料密度によって補正されることで補正反応速度勾配(燃料密度に基づいて設定された反応速度勾配)が算出される。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、前記補正反応速度勾配に有効噴射量を乗算した値(基準反応速度)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。   Further, the reaction rate and reaction amount of the high temperature oxidation reaction by this premixed combustion are also based on the reaction rate gradient and reaction amount efficiency obtained by correcting the reference reaction rate gradient and reference reaction amount efficiency by the oxygen density. Calculated (for example, calculated by multiplying the effective injection amount). Further, in the high temperature oxidation reaction by this premixed combustion, the reaction rate gradient (reaction rate gradient set based on the oxygen density) is corrected by the fuel density, thereby correcting the reaction rate gradient (based on the fuel density). The reaction rate gradient set in the above is calculated. Further, even when calculating the reaction rate of the high-temperature oxidation reaction by the premixed combustion, the rotation speed correction according to the engine rotation speed with respect to the value obtained by multiplying the corrected reaction speed gradient by the effective injection amount (reference reaction speed). The coefficient is multiplied.

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以上となっている気筒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 into the cylinder having a temperature of 1000 K or more starts combustion immediately 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(7)および式(8)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 (7) and (8).

GrdB=A×コモンレール圧力+B …(7)
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) …(8)
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(8)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(8)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 (7)
Grd = GrdB × (reference engine speed / actual engine speed) 2
X (d / reference d) x (N / reference N) (8)
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. Further, the equation (8) is obtained by multiplying the rotation speed correction coefficient, thereby obtaining a response speed corrected in accordance with the engine rotation speed.

また、この拡散燃焼による高温酸化反応の反応速度の算出に当たっては、前記基準反応速度勾配を燃料密度によって補正することで補正反応速度勾配(燃料密度に基づいて設定された反応速度勾配)を算出し、この補正反応速度勾配に基づいて反応速度を算出するようにしてもよい。   In calculating the reaction rate of the high-temperature oxidation reaction by diffusion combustion, a corrected reaction rate gradient (reaction rate gradient set based on the fuel density) is calculated by correcting the reference reaction rate gradient based on the fuel density. The reaction rate may be calculated based on this corrected reaction rate gradient.

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や燃料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 on the basis of the reaction amount efficiency obtained by correcting by the oxygen density or the fuel 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および燃料密度の影響
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、反応量、前記重質分理想熱発生率波形モデルと軽質分理想熱発生率波形モデルとの位相差、前記重質分理想熱発生率波形モデルでの反応量と軽質分理想熱発生率波形モデルでの反応量との比(分割比)に影響を及ぼす。また、燃料密度も燃料の各反応における反応速度に影響を及ぼす。
(F) Influence of Oxygen Density and Fuel Density on Each Reaction As described above, the oxygen density depends on the reaction start timing, reaction rate, reaction amount, heavy component ideal heat release rate waveform model and light component ideal in each reaction of fuel. It affects the phase difference from the heat generation rate waveform model and the ratio (division ratio) between the reaction amount in the heavy ideal heat generation rate waveform model and the reaction amount in the light ideal heat generation rate waveform model. Fuel density also affects the reaction rate in each reaction of fuel.

以下、各反応に対する酸素密度および燃料密度の影響について具体的に説明する。   Hereinafter, the influence of the oxygen density and the fuel density on 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(9)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 formula (9).

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 …(9)
ここで、基準温度到達時期は、前述したように、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 (9)
Here, the reference temperature reaching time is about 750 K for the low temperature oxidation reaction, about 800 K for the thermal decomposition reaction, about 900 K for the high temperature oxidation reaction by premixed combustion, and about 1000 K for the high temperature oxidation reaction by diffusion combustion, as described above. It is time to reach the temperature (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。この酸素密度低下補正遅角量の設定に当たっては、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. In setting the oxygen density reduction correction retardation amount, a correction retardation amount map previously obtained by experiment or simulation is stored in the ROM, and the oxygen density reduction correction delay amount is stored from the correction retardation amount map. The angular amount is extracted.

図10は、ある反応(例えば低温酸化反応)を対象とした補正遅角量マップの一例を示している。他の反応(熱分解反応および高温酸化反応)についても同様のマップが前記ROMに記憶されている。   FIG. 10 shows an example of a corrected retardation amount map for a certain reaction (for example, a low temperature oxidation reaction). Similar maps are stored in the ROM for other reactions (thermal decomposition reaction and high temperature oxidation reaction).

この補正遅角量マップは、酸素密度の変化に対する反応開始時期の遅角量(酸素密度低下補正遅角量)の変化をWiebe関数によって簡易化したものである。   This correction retardation amount map is obtained by simplifying the change in the retardation amount of the reaction start timing (oxygen density decrease correction retardation amount) with respect to the change in oxygen density by the Wiebe function.

図10に示すものにあっては酸素密度がρ1〜ρ2まで変化する場合に、酸素密度がρ1である場合の遅角量をCA1とし、酸素密度がρ2である場合の遅角量を「0」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。   In the case shown in FIG. 10, when the oxygen density changes from ρ1 to ρ2, the retardation amount when the oxygen density is ρ1 is CA1, and the retardation amount when the oxygen density is ρ2 is “0”. The terms a and m, which are the shape parameters of the Wiebe function, are set.

なお、着火遅れ温度を求め、それに対応するクランク角度(反応開始時期)を算出するようにしてもよい。つまり、酸素密度と着火遅れ温度との関係を予め実験やシミュレーションによって規定しておき、酸素密度から求められた着火遅れ温度を前記基準温度に加算し、この加算後の補正温度に達した時点でのクランク角度を反応開始時期として算出するものである。   The ignition delay temperature may be obtained, and the corresponding crank angle (reaction start time) may be calculated. That is, the relationship between the oxygen density and the ignition delay temperature is defined in advance by experiments and simulations, and the ignition delay temperature obtained from the oxygen density is added to the reference temperature, and when the corrected temperature after this addition is reached. Is calculated as a reaction start time.

前述した図10に示す補正遅角量マップは、酸素密度の変化に対する酸素密度低下補正遅角量の変化をWiebe関数によって表したものであった。これに限らず、酸素密度の変化に対する酸素密度低下補正遅角量の変化を一次関数で表した補正遅角量マップを利用するようにしてもよい。   The correction retardation amount map shown in FIG. 10 described above represents the change in the oxygen density reduction correction retardation amount with respect to the change in the oxygen density by a Wiebe function. However, the present invention is not limited to this, and a correction retardation amount map in which a change in the oxygen density decrease correction retardation amount with respect to a change in oxygen density is expressed by a linear function may be used.

なお、噴霧分布の影響(例えば燃料噴射圧力の変化に起因する噴霧分布の影響)による反応開始時期の遅角量を考慮する場合には、この噴霧分布の変化に対する反応開始時期の遅角量の変化を規定する補正遅角量マップを予め作成しておき、この補正遅角量マップに従って反応開始時期の遅角量を求めるようにする。   In addition, when considering the retard amount of the reaction start time due to the influence of the spray distribution (for example, the influence of the spray distribution due to the change of the fuel injection pressure), the retard amount of the reaction start time with respect to the change of the spray distribution is considered. A corrected retardation amount map that prescribes the change is created in advance, and the retardation amount of the reaction start time is obtained according to this corrected retardation amount map.

<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(10)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 (10).

反応速度勾配=(基準反応速度勾配×勾配補正係数)×(2000/NE)2 …(10)
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(10)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とのなっている。
Reaction rate gradient = (reference reaction rate gradient × gradient correction coefficient) × (2000 / NE) 2 (10)
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 (10), 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。この勾配補正係数の設定に当たっては、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. In setting the gradient correction coefficient, a gradient correction coefficient map previously obtained by experiment or simulation is stored in the ROM, and the gradient correction coefficient is extracted from the gradient correction coefficient map.

図11は、ある反応(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、酸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. 11 shows an example of a gradient correction coefficient map for a certain reaction (for example, a high temperature oxidation reaction by premixed combustion). This gradient correction coefficient map is obtained by simplifying the change of the gradient correction coefficient with respect to the change of the oxygen density by using the Wiebe function.

図11に示すものにあっては酸素密度がρ3〜ρ4まで変化する場合に、酸素密度がρ3である場合の勾配補正係数を「0」とし、酸素密度がρ4である場合の勾配補正係数を「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。   In the case shown in FIG. 11, when the oxygen density changes from ρ3 to ρ4, the gradient correction coefficient when the oxygen density is ρ3 is set to “0”, and the gradient correction coefficient when the oxygen density is ρ4. The terms a and m, which are the shape parameters of the Wiebe function, are set to be “1”.

また、燃料密度も反応速度に影響を及ぼす。つまり、燃料密度が低くなるほど反応速度は低くなる。すなわち、反応速度勾配が小さくなる。   Fuel density also affects the reaction rate. That is, the lower the fuel density, the lower the reaction rate. That is, the reaction rate gradient is reduced.

本実施形態では、前記式(10)で算出された反応速度勾配を、燃料密度に応じて補正(勾配補正係数を乗算)することによって最終的な反応速度勾配(前記補正反応速度勾配)を求めるようにしている。   In the present embodiment, the final reaction rate gradient (the corrected reaction rate gradient) is obtained by correcting the reaction rate gradient calculated by the equation (10) according to the fuel density (multiplying the gradient correction coefficient). I am doing so.

この燃料密度と反応速度勾配の補正量との関係は、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燃料密度勾配補正係数マップが前記ROMに記憶されており、この燃料密度勾配補正係数マップから補正係数が抽出される。   The relationship between the fuel density and the reaction rate gradient correction amount is stored in the ROM in a fuel density gradient correction coefficient map that has been obtained in advance by experiments and simulations, and is corrected from this fuel density gradient correction coefficient map. Coefficients are extracted.

図12は、ある反応(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(燃料密度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、燃料密度の変化に対する勾配補正係数(燃料密度勾配補正係数)の変化をWiebe関数によって簡易化したものである。   FIG. 12 shows an example of a gradient correction coefficient map (fuel density gradient correction coefficient map) for a certain reaction (for example, high temperature oxidation reaction by premixed combustion). This gradient correction coefficient map is obtained by simplifying the change of the gradient correction coefficient (fuel density gradient correction coefficient) with respect to the change of the fuel density using the Wiebe function.

図12に示すものにあっては燃料密度がρ5〜ρ6まで変化する場合に、燃料密度がρ5である場合の勾配補正係数を「0」とし、酸素密度がρ6である場合の勾配補正係数を「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。   In the case shown in FIG. 12, when the fuel density changes from ρ5 to ρ6, the gradient correction coefficient when the fuel density is ρ5 is set to “0”, and the gradient correction coefficient when the oxygen density is ρ6. The terms a and m, which are the shape parameters of the Wiebe function, are set to be “1”.

前述した図11および図12に示す勾配補正係数マップは、酸素密度の変化に対する勾配補正係数の変化および燃料密度の変化に対する勾配補正係数の変化をそれぞれWiebe関数によって表したものであった。これに限らず、酸素密度の変化に対する勾配補正係数の変化および燃料密度の変化に対する勾配補正係数の変化を一次関数で表した勾配補正係数マップを利用するようにしてもよい。   The gradient correction coefficient maps shown in FIGS. 11 and 12 described above represent the change of the gradient correction coefficient with respect to the change of the oxygen density and the change of the gradient correction coefficient with respect to the change of the fuel density, respectively, by the Wiebe function. However, the present invention is not limited to this, and a gradient correction coefficient map representing a change in gradient correction coefficient with respect to a change in oxygen density and a change in gradient correction coefficient with respect to a change in fuel density may be used.

<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(11)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 (11).

反応量効率=基準反応量効率×酸素密度補正係数 …(11)
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。この酸素密度補正係数の設定に当たっては、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。この酸素密度補正係数マップは、前述した勾配補正係数マップ(図11)と同様の傾向を表すものとなる。つまり、酸素密度の変化に対する酸素密度補正係数の変化をWiebe関数によって表すものとなる。
Reaction amount efficiency = reference reaction amount efficiency × oxygen density correction coefficient (11)
Here, the oxygen density correction coefficient is a correction amount of the reaction amount efficiency due to the influence of the oxygen density. In setting the oxygen density correction coefficient, an oxygen density correction coefficient map previously obtained by experiments and simulations is stored in the ROM, and the oxygen density correction coefficient is extracted from the oxygen density correction coefficient map. . This oxygen density correction coefficient map represents the same tendency as the gradient correction coefficient map described above (FIG. 11). That is, the change of the oxygen density correction coefficient with respect to the change of the oxygen density is expressed by the Wiebe function.

<位相差>
前述したように、酸素密度が低くなるほど、各理想熱発生率波形モデル(軽質分理想熱発生率波形モデルおよび重質分理想熱発生率波形モデル)の位相差が拡大していく。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ていくが、その移行量は、前記軽質分理想熱発生率波形モデルよりも重質分理想熱発生率波形モデルの方が大きく影響を受ける。
<Phase difference>
As described above, the phase difference of each ideal heat generation rate waveform model (light component ideal heat generation rate waveform model and heavy component ideal heat generation rate waveform model) increases as the oxygen density decreases. In other words, the reaction start timing shifts to the retard side as the oxygen density decreases, but the shift amount is larger in the heavy component ideal heat generation rate waveform model than in the light component ideal heat generation rate waveform model. to be influenced.

図13は、ある反応(例えば低温酸化反応)を対象とした位相差マップの一例を示している。この位相差マップは、酸素密度の変化に対する前記位相差の変化をWiebe関数によって簡易化したものである。   FIG. 13 shows an example of a phase difference map for a certain reaction (for example, low temperature oxidation reaction). This phase difference map is obtained by simplifying the change in the phase difference with respect to the change in the oxygen density by using the Wiebe function.

図13に示すものにあっては酸素密度が低くなるに従って、軽質分理想熱発生率波形モデルの反応開始時期の遅角側への移行量よりも重質分理想熱発生率波形モデルの反応開始時期の遅角側への移行量の方が大きくなっていくことで位相差が大きくなっていくように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。   In the case shown in FIG. 13, as the oxygen density is lowered, the reaction start of the heavy ideal heat release rate waveform model rather than the amount of shift of the light start ideal heat release rate waveform model to the retard side of the reaction start timing. The terms a and m, which are the shape parameters of the Wiebe function, are set so that the phase difference increases as the amount of shift to the retard side of the timing increases.

図13に示す位相差マップは、酸素密度の変化に対する位相差の変化をWiebe関数によって表したものであった。これに限らず、酸素密度の変化に対する位相差の変化を一次関数で表した勾配補正係数マップを利用するようにしてもよい。   The phase difference map shown in FIG. 13 represents the change of the phase difference with respect to the change of the oxygen density by the Wiebe function. However, the present invention is not limited to this, and a gradient correction coefficient map in which a change in phase difference with respect to a change in oxygen density is expressed by a linear function may be used.

<反応分割比>
前述したように、酸素密度が低くなるほど、各理想熱発生率波形モデルの反応分割比が小さくなっていく。つまり、酸素密度が低くなるほど重質分理想熱発生率波形モデルでの反応量が多くなっていくことで、この重質分理想熱発生率波形モデルでの反応量と軽質分理想熱発生率波形モデルでの反応量との比が小さくなっていく。例えば軽質分理想熱発生率波形モデルでの反応量と重質分理想熱発生率波形モデルでの反応量との比が「5:0」となる状態から「3:2」となる状態に近付いていく。
<Reaction split ratio>
As described above, the reaction split ratio of each ideal heat release rate waveform model decreases as the oxygen density decreases. In other words, as the oxygen density decreases, the amount of reaction in the heavy ideal heat release rate waveform model increases, so the reaction amount in the heavy ideal heat release rate waveform model and light ideal heat release rate waveform The ratio with the reaction amount in the model becomes smaller. For example, the ratio of the reaction amount in the light component ideal heat release rate waveform model to the reaction amount in the heavy component ideal heat release rate waveform model approaches “3: 2” from the state of “5: 0”. To go.

図14は、ある反応(例えば低温酸化反応)を対象とした分割比マップの一例を示している。この分割比マップは、酸素密度の変化に対する分割比(軽質分理想熱発生率波形モデルでの反応量/重質分理想熱発生率波形モデルでの反応量)の変化をWiebe関数によって簡易化したものである。   FIG. 14 shows an example of a division ratio map for a certain reaction (for example, a low temperature oxidation reaction). This split ratio map simplifies the change of the split ratio (reaction amount in the light component ideal heat release rate waveform model / reaction amount in the heavy component ideal heat release rate waveform model) with the Wiebe function. Is.

図14に示すものにあっては酸素密度が低くなるに従って、重質分理想熱発生率波形モデルでの反応量が多くなっていくことで、この重質分理想熱発生率波形モデルでの反応量と軽質分理想熱発生率波形モデルでの反応量との比が小さくなっていくように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。   In the case shown in FIG. 14, the reaction amount in the heavy ideal heat release rate waveform model increases as the oxygen density decreases, and the reaction in the heavy ideal heat release rate waveform model increases. The terms a and m, which are the shape parameters of the Wiebe function, are set so that the ratio between the amount and the reaction amount in the light component ideal heat generation rate waveform model becomes smaller.

前述した図14に示す分割比マップは、酸素密度の変化に対する分割比の変化をWiebe関数によって表したものであった。これに限らず、酸素密度の変化に対する分割比の変化を一次関数で表した分割比マップを利用するようにしてもよい。   The division ratio map shown in FIG. 14 described above represents the change in the division ratio with respect to the change in the oxygen density by the Wiebe function. However, the present invention is not limited to this, and a division ratio map in which a change in the division ratio with respect to a change in oxygen density is expressed by a linear function may be used.

(1−B)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-B) Creation of Ideal Heat Release Rate Waveform Model for Each Separated Reaction Form Next, creation of ideal heat release rate waveform models for each separated reaction form 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。特に、低温酸化反応、熱分解反応、各高温酸化反応にあっては、これら各単一の反応に対して前記軽質分理想熱発生率波形モデルと重質分理想熱発生率波形モデルとが作成可能である。より具体的には、前記低温酸化反応および熱分解反応における理想熱発生率波形モデルにあっては、酸素密度が低い場合に軽質分理想熱発生率波形モデルと重質分理想熱発生率波形モデルとが分離され、それぞれが個別に作成されることになる。また、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理想熱発生率波形モデルにあっては、酸素密度が低い場合および燃料密度が低い場合の何れにおいても、軽質分理想熱発生率波形モデルと重質分理想熱発生率波形モデルとが分離され、それぞれが個別に作成されることになる。そして、これら軽質分理想熱発生率波形モデルおよび重質分理想熱発生率波形モデルの反応勾配、位相差、反応分割比は前述したように各マップおよび演算式から求められる。   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. Especially for low-temperature oxidation reactions, thermal decomposition reactions, and high-temperature oxidation reactions, the light component ideal heat generation rate waveform model and heavy component ideal heat generation rate waveform model are created for each single reaction. Is possible. More specifically, in the ideal heat generation rate waveform model in the low-temperature oxidation reaction and thermal decomposition reaction, the light component ideal heat generation rate waveform model and the heavy component ideal heat generation rate waveform model when the oxygen density is low. Are separated and each is created separately. In the ideal heat generation rate waveform model for the high temperature oxidation reaction by premixed combustion and the high temperature oxidation reaction by diffusion combustion, the ideal heat generation rate for the light component is obtained regardless of whether the oxygen density is low or the fuel density is low. The waveform model and the heavy component ideal heat release rate waveform model are separated and each is created individually. The reaction gradient, phase difference, and reaction split ratio of the light component ideal heat generation rate waveform model and the heavy component ideal heat generation rate waveform model are obtained from each map and calculation formula as described above.

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作成する。前記反応開始時期としては、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, based on the reaction start temperature described above, the reaction rate (reaction rate corrected according to the oxygen density) is the slope of the hypotenuse of the isosceles triangle, and the reaction amount (reaction amount corrected according to the oxygen density) is An ideal heat release rate waveform model is created in which the area of an isosceles triangle is used and the reaction period is the length of the base of the isosceles triangle. As the reaction start time, the creation of the following ideal heat release rate waveform model 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.

(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15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15(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15(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. 15, 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. 15A shows a case where the ideal heat generation rate waveform model is an isosceles triangle, and FIG. 15B shows a 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16(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16(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. 16A 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. 16A, the fuel injection period in which the fuel supply amount is obtained is divided into ten 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16(b)は前記各期間で噴射された燃料の反応量(この図16(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16(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16(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16(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. 16B shows the reaction amount of the fuel injected in each period (the one shown in FIG. 16B is the exothermic amount in the exothermic reaction). As shown in FIG. 16B, during the period from when the fuel injection in the first period is started until the fuel injection in the second period is started (period t1 in FIG. 16B), 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 until the start of fuel injection in the third period (period t2 in FIG. 16B). 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16(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16(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16(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. 16B), 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. Then, when the reaction of the fuel injected in the second period ends (timing T2 in FIG. 16B), the reaction of the fuel injected in the third period and thereafter has not ended, 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. 16B) is a negative gradient period (a period retarded from the peak position of the reaction) of the ideal heat release rate waveform model. 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.

前述したように軽質分理想熱発生率波形モデルおよび重質分理想熱発生率波形モデルは酸素密度の影響を受ける。そして、この酸素密度の影響度合いは、燃料の反応によって異なっている。例えば、低温酸化反応にあっては、酸素密度の低下に伴って各理想熱発生率波形モデルの位相差、反応勾配および分割比が影響を受ける。一方、高温酸化反応にあっては、酸素密度の低下に伴って各理想熱発生率波形モデルの反応勾配および分割比が影響を受ける。   As described above, the light component ideal heat release rate waveform model and the heavy component ideal heat release rate waveform model are affected by the oxygen density. And the influence degree of this oxygen density changes with reaction of a fuel. For example, in the low temperature oxidation reaction, the phase difference, reaction gradient, and split ratio of each ideal heat generation rate waveform model are affected as the oxygen density decreases. On the other hand, in the high temperature oxidation reaction, the reaction gradient and the split ratio of each ideal heat generation rate waveform model are affected as the oxygen density decreases.

図17は、低温酸化反応および高温酸化反応それぞれにおける低酸素密度時の軽質分理想熱発生率波形モデル(図中に実線で示す波形)および重質分理想熱発生率波形モデル(図中に破線で示す波形)の変化を説明するための図である。この図17(a)は酸素密度が十分に高い場合の軽質分理想熱発生率波形モデルおよび重質分理想熱発生率波形モデルを示している。17(b)は低酸素密度時における低温酸化反応の軽質分理想熱発生率波形モデルおよび重質分理想熱発生率波形モデルを示している。17(c)は低酸素密度時における高温酸化反応の軽質分理想熱発生率波形モデルおよび重質分理想熱発生率波形モデルを示している。図17(b)に示すように、低酸素密度時における低温酸化反応では、軽質分理想熱発生率波形モデルおよび重質分理想熱発生率波形モデルの反応開始時の位相差が生じていると共に反応分割比が小さくなる。また、図17(c)に示すように、低酸素密度時における高温酸化反応では、軽質分理想熱発生率波形モデルおよび重質分理想熱発生率波形モデルの反応開始時に位相差が生じておらず反応分割比が小さくなる。また、軽質分理想熱発生率波形モデルおよび重質分理想熱発生率波形モデルの反応期間の比としては、例えば「1:1.5」が挙げられる。これらの特性はこれに限定されるものではない。また、低温酸化反応および高温酸化反応に限らず、熱分解反応においても同様の特性が挙げられる。   FIG. 17 shows a light component ideal heat release rate waveform model (a waveform indicated by a solid line in the figure) and a heavy component ideal heat release rate waveform model (a broken line in the figure) at low oxygen density in each of the low temperature oxidation reaction and the high temperature oxidation reaction. It is a figure for demonstrating the change of (waveform shown by). FIG. 17A shows a light component ideal heat generation rate waveform model and a heavy component ideal heat generation rate waveform model when the oxygen density is sufficiently high. 17 (b) shows a light component ideal heat release rate waveform model and a heavy component ideal heat release rate waveform model of the low-temperature oxidation reaction at low oxygen density. 17 (c) shows a light component ideal heat release rate waveform model and a heavy component ideal heat release rate waveform model of the high-temperature oxidation reaction at low oxygen density. As shown in FIG. 17 (b), in the low temperature oxidation reaction at low oxygen density, a phase difference at the start of the reaction occurs between the light component ideal heat release rate waveform model and the heavy component ideal heat release rate waveform model. The reaction split ratio is reduced. In addition, as shown in FIG. 17 (c), in the high temperature oxidation reaction at low oxygen density, there is no phase difference at the start of the reaction between the light component ideal heat generation rate waveform model and the heavy component ideal heat generation rate waveform model. The reaction split ratio becomes small. Further, the ratio of the reaction periods of the light component ideal heat generation rate waveform model and the heavy component ideal heat generation rate waveform model is, for example, “1: 1.5”. These characteristics are not limited to this. Further, not only the low temperature oxidation reaction and the high temperature oxidation reaction but also the similar characteristics can be mentioned in the thermal decomposition reaction.

(1−C)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-C) Creation of ideal heat generation rate waveform model by filtering of ideal heat generation rate waveform model After creating the ideal heat generation rate waveform model as described above, this ideal heat generation 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18は、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(各反応に対応した二等辺三角形)を示している。この図18では、本発明の理解を容易にするために、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場合の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)を示している。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(実線)は低温酸化反応における軽質分理想熱発生率波形モデル、II’(破線)は低温酸化反応における重質分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(実線)は予混合燃焼による高温酸化反応における軽質分理想熱発生率波形モデル、IV’(破線)は予混合燃焼による高温酸化反応における重質分理想熱発生率波形モデル、V(実線)は拡散燃焼による高温酸化反応の軽質分理想熱発生率波形モデル、V’(破線)は拡散燃焼による高温酸化反応の重質分理想熱発生率波形モデルである。なお、この図18に示す理想熱発生率波形モデルでは、熱分解反応における軽質分および重質分の各理想熱発生率波形モデルに大きな差が生じていないとして一つの波形モデルで示している。また、予混合燃焼による高温酸化反応では各理想熱発生率波形モデルの反応開始時に位相差が生じており(例えば燃料密度の影響によって位相差が生じており)、拡散燃焼による高温酸化反応では各理想熱発生率波形モデルの反応開始時に位相差が生じていない場合を例として示している。各反応における軽質分および重質分の各理想熱発生率波形モデルの関係としては図18に示したものには限定されない。   FIG. 18 shows an ideal heat release rate waveform model (isosceles triangle corresponding to each reaction) when one fuel injection is performed. In FIG. 18, in order to facilitate understanding of the present invention, an ideal heat generation rate waveform model in the case where 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. (Isosceles triangles corresponding to each reaction) are shown. Specifically, in the figure, I is the ideal heat release rate waveform model of the vaporization reaction, II (solid line) is the light component ideal heat release rate waveform model in the low temperature oxidation reaction, and II '(dashed line) is the heavy component in the low temperature oxidation reaction. The ideal heat release rate waveform model, III is the ideal heat release rate waveform model of the pyrolysis reaction (pyrolysis reaction that is endothermic), IV (solid line) is the light ideal heat release rate waveform model in the high temperature oxidation reaction by premixed combustion, IV '(dashed line) is the heavy ideal heat release rate waveform model for high temperature oxidation reaction by premixed combustion, V (solid line) is the light ideal heat release rate waveform model for high temperature oxidation reaction by diffusion combustion, V' (dashed line) Is a heavy ideal heat release rate waveform model of high temperature oxidation reaction by diffusion combustion. In the ideal heat generation rate waveform model shown in FIG. 18, one waveform model indicates that there is no significant difference between the ideal heat generation rate waveform models of light and heavy components in the pyrolysis reaction. In addition, in the high-temperature oxidation reaction by premixed combustion, a phase difference occurs at the start of the reaction of each ideal heat release rate waveform model (for example, a phase difference occurs due to the influence of fuel density). A case where no phase difference occurs at the start of the reaction of the ideal heat generation rate waveform model is shown as an example. The relationship between the ideal heat generation rate waveform models for light and heavy components in each reaction is not limited to that shown in FIG.

また、図19は、こ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たことで得られた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理想熱発生率波形が作成されることになる。   FIG. 19 shows an ideal heat generation rate waveform obtained by smoothing the ideal heat generation rate waveform model by filtering. In this way, the ideal heat release rate waveform model (isosceles triangle) corresponding to each reaction (vaporization reaction, low temperature oxidation reaction, thermal decomposition reaction, each high temperature oxidation reaction) is smoothed by the filter processing, and the ideal heat release rate A waveform will be created.

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気筒内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。   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 is created in the cylinder in the same way as described above, and this is smoothed by filtering to create an ideal heat release rate waveform. Is done.

そして、前記メイン噴射における気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 to make 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気筒内温度と、その後に(遅角側で)燃料が噴射されるタイミングでの気筒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, in synthesizing the ideal heat generation rate waveforms, in-cylinder temperature at the timing of fuel injection at the preceding stage (advance side), and thereafter ( It is necessary to take into account that the in-cylinder temperature at the timing of fuel injection is different from each other (on the retard side). 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側への偏差(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 actual heat generation rate waveform to the crank angle side (advance side or When there is a reaction form in which the delay angle deviation is 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19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20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19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. 19 is created will be described as an example. As shown in FIG. 20, the ideal heat generation rate waveform ( The actual heat generation rate waveform 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. 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20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。   Moreover, like the actual heat generation rate waveform indicated by the one-dot chain line in FIG. 20, the peak value of the heat generation rate waveform in each high-temperature oxidation reaction is higher than the ideal heat generation rate waveform indicated by the solid line, and the deviation thereof has a threshold value. 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20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. 20, it is determined that fuel ignition delay has occurred and oxygen is insufficient, and the intake air cooling capacity 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20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. 20, 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、気筒内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 other corrective action, when the reaction start time in the actual heat generation rate waveform is on the retard side with respect to the ideal heat generation rate waveform, the intake supercharging rate is increased or the pilot in the cylinder is piloted. 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、気筒内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、気筒内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 cylinder is excessive or insufficient, learning is performed so as to correct the EGR gas or the intake supercharging rate as the learning value. Further, when the fuel density in the cylinder is excessive or insufficient, learning is performed such that the fuel injection timing, the fuel injection pressure, and the fuel injection amount are corrected as the learning value.

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, when the lower limit values of the in-cylinder temperature, oxygen density, and fuel density are set in advance, and any of these in-cylinder temperature, oxygen density, and fuel density is lower than the lower limit value, If the correction amount of the control parameter of the engine 1 exceeds a predetermined guard value, it is diagnosed that the engine 1 has failed.

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.

以上説明したように、本実施形態では、燃料の軽質分および重質分といった燃料の性状の影響を受けて理想熱発生率波形の形状が変化する状況である場合に、それに応じた理想熱発生率波形の形状を規定することが可能になり、適正な理想熱発生率波形を作成することが可能になる。このため、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。また、燃料性状による理想熱発生率波形への影響度合いが気筒内の環境パラメータである酸素密度や燃料密度に応じて変化することに鑑み、燃料性状による理想熱発生率波形の形状に対する影響度合いを気筒内の酸素密度や燃料密度に応じて変更して理想熱発生率波形の形状を規定するようにしている。これにより、作成された理想熱発生率波形に、よりいっそう高い信頼性を得ることが可能になる。   As described above, in this embodiment, when the shape of the ideal heat generation rate waveform changes under the influence of the properties of the fuel, such as the light and heavy components of the fuel, the ideal heat generation according to the change The shape of the rate waveform can be defined, and an appropriate ideal heat generation rate waveform can be created. For this reason, it becomes possible to obtain high reliability in the created ideal heat generation rate waveform. In view of the fact that the influence of the fuel properties on the ideal heat release rate waveform changes according to the oxygen density and fuel density, which are environmental parameters in the cylinder, the influence of the fuel properties on the shape of the ideal heat release rate waveform The shape of the ideal heat release rate waveform is defined by changing according to the oxygen density and fuel density in the cylinder. This makes it possible to obtain even higher reliability in the created ideal heat generation rate waveform.

また、本実施形態では、前記燃料の複数の反応形態それぞれに対して作成された理想熱発生率波形モデルをフィルタ処理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。   Further, in this embodiment, an ideal heat generation rate waveform for the entire cylinder is created by filtering the ideal heat generation rate waveform model created for each of the plurality of reaction forms of the fuel. The combustion state is diagnosed using the ideal heat release rate waveform. 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の酸素密度および燃料密度が略同一であると仮定して気筒内全体を対象とする理想熱発生率波形モデルを作成し、この理想熱発生率波形モデルをフィルタ処理することによって理想熱発生率波形を作成していた。本発明は、これに限らず、キャビティ外領域およびキャビティ内領域の酸素密度および燃料密度のうち少なくとも一方が異なっていると仮定して各領域それぞれについて理想熱発生率波形モデルを作成し、この理想熱発生率波形モデルをフィルタ処理すると共に各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ようにしてもよい。   In the above embodiment, an ideal heat generation rate waveform model for the entire cylinder is created on the assumption that the oxygen density and the fuel density in the outer cavity region and the inner cavity region are substantially the same. The ideal heat release rate waveform was created by filtering the rate waveform model. The present invention is not limited to this, and it is assumed that at least one of the oxygen density and the fuel density in the region outside the cavity and the region in the cavity is different, and an ideal heat release rate waveform model is created for each region. An ideal heat generation rate waveform for the entire cylinder may be created by filtering the heat generation rate waveform model and synthesizing each ideal heat generation rate waveform.

また、前記実施形態では理想熱発生率波形モデルを作成するに際し、燃料性状等に基づいて2つの理想熱発生率波形モデル(軽質分理想熱発生率波形モデルおよび重質分理想熱発生率波形モデル)を規定するようにしていた。本発明はこれに限らず、燃料性状等に基づいて3つ以上の理想熱発生率波形モデルを規定し、これら理想熱発生率波形モデルから理想熱発生率波形を作成するようにしてもよい。   In the embodiment, when creating the ideal heat generation rate waveform model, two ideal heat generation rate waveform models (light component ideal heat generation rate waveform model and heavy component ideal heat generation rate waveform model are based on the fuel properties and the like. ). The present invention is not limited to this, and three or more ideal heat generation rate waveform models may be defined based on fuel properties and the like, and ideal heat generation rate waveform models may be created from these ideal heat generation rate waveform models.

さらに、作成した理想熱発生率波形の利用形態としては、燃焼状態の診断に限らず、エンジンの設計や制御パラメータの適合値を求めるものとしてもよい。   Furthermore, the usage form of the created ideal heat generation rate waveform is not limited to the diagnosis of the combustion state, but may be an engine design and a value for adapting control parameters.

加えて、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。   In addition, 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. It can also be applied to the engine.

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 気化反応の理想熱発生率波形モデル
II 低温酸化反応の軽質分理想熱発生率波形モデル
II' 低温酸化反応の重質分理想熱発生率波形モデル
III 熱分解反応の理想熱発生率波形モデル
IV 予混合燃焼による高温酸化反応の軽質分理想熱発生率波形モデル
IV' 予混合燃焼による高温酸化反応の重質分理想熱発生率波形モデル
V 拡散燃焼による高温酸化反応の軽質分理想熱発生率波形モデル
V' 拡散燃焼による高温酸化反応の重質分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 Waveform model of ideal heat release rate for vaporization reaction
II Light-weight ideal heat release rate waveform model of low-temperature oxidation reaction
II 'Waveform model of ideal heat release rate for heavy components of low-temperature oxidation reaction
III Ideal heat release rate waveform model of pyrolysis reaction
IV Light-weight ideal heat release rate waveform model of high-temperature oxidation reaction by premixed combustion
IV 'Heavy-weight ideal heat release waveform model V of high-temperature oxidation reaction by premixed combustion V Light-weight ideal heat release waveform model V of high-temperature oxidation reaction by diffusion combustion V' Heavy-weight ideal heat generation of high-temperature oxidation reaction by diffusion combustion Rate waveform model

Claims (6)

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前記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、燃料性状に基づいて前記理想熱発生率波形の形状を規定して作成するに際し、
前記燃料の反応である低温酸化反応、熱分解反応および高温酸化反応のうち、低温酸化反応および熱分解反応については、気筒内の酸素密度および燃料密度のうち酸素密度のみに応じ、前記燃料の軽質分の理想熱発生率波形と重質分の理想熱発生率波形とに対し、前記気筒内の酸素密度が低いほど、これら理想熱発生率波形の位相差を大きくし、重質分の反応量に対する軽質分の反応量の比率を小さくし、且つこれら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の形状を規定する一方、
前記高温酸化反応については、気筒内の酸素密度および燃料密度の両方に応じ、前記燃料の軽質分の理想熱発生率波形と重質分の理想熱発生率波形とに対し、前記気筒内の酸素密度が低いほど、これら理想熱発生率波形の位相差を大きくし、重質分の反応量に対する軽質分の反応量の比率を小さくし、且つこれら理想熱発生率波形の反応勾配を小さくし、また、燃料密度が低いほど、これら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の形状を規定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 the 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 by defining the shape of the ideal heat generation rate waveform based on the fuel properties ,
Of the low-temperature oxidation reaction, thermal decomposition reaction, and high-temperature oxidation reaction that are the reactions of the fuel, the low-temperature oxidation reaction and the thermal decomposition reaction are performed according to only the oxygen density in the cylinder and the oxygen density in the cylinder. The ideal heat generation rate waveform of the minute and the ideal heat generation rate waveform of the heavy component, the lower the oxygen density in the cylinder, the larger the phase difference of these ideal heat generation rate waveforms, and the reaction amount of the heavy component While reducing the ratio of the reaction amount of the light component to the light, and reducing the reaction gradient of these ideal heat generation rate waveforms to define the shape of the ideal heat generation rate waveform,
For the high-temperature oxidation reaction, the oxygen in the cylinder is compared with the ideal heat generation rate waveform for light and heavy ideal heat generation rates for heavy fuel according to both the oxygen density and fuel density in the cylinder. The lower the density, the larger the phase difference of these ideal heat generation rate waveforms, the smaller the ratio of light reaction amount to the heavy reaction amount, and the smaller the reaction gradient of these ideal heat generation rate waveforms, Further, the heat generation rate waveform generating apparatus for an internal combustion engine is characterized in that the lower the fuel density is, the smaller the reaction gradient of these ideal heat generation rate waveforms is to define the shape of the ideal heat generation rate waveform. .
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、In the internal combustion engine heat release rate waveform creation device according to claim 1,
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。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2記載の内燃機関の熱発生率波形作成装置において、In the internal combustion engine heat release rate waveform creation device according to claim 2,
前記理想熱発生率波形モデルは、燃料の軽質分の反応に対応する軽質分理想熱発生率波形モデルと燃料の重質分の反応に対応する重質分理想熱発生率波形モデルとを有し、The ideal heat generation rate waveform model has a light component ideal heat generation rate waveform model corresponding to the reaction of the light component of the fuel and a heavy component ideal heat generation rate waveform model corresponding to the reaction of the heavy component of the fuel. ,
これら軽質分理想熱発生率波形モデルおよび重質分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前記理想熱発生率波形が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。The ideal heat generation rate waveform of the internal combustion engine is created by smoothing the light component ideal heat generation rate waveform model and the heavy component ideal heat generation rate waveform model by filtering. Creation device.
請求項1、2または3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。Comparing the ideal heat generation rate waveform obtained by the heat generation rate waveform generating device for an internal combustion engine according to claim 1, 2 or 3, and the actual heat generation rate waveform when the fuel actually reacts in the cylinder; Combustion of an internal combustion engine characterized by diagnosing that an abnormality has occurred in the fuel reaction when the deviation of the actual heat generation rate waveform from the ideal heat generation rate waveform is a predetermined amount or more Condition diagnosis device. 請求項4記載の内燃機関の燃焼状態診断装置において、The combustion state diagnosis apparatus for an internal combustion engine according to claim 4,
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。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4または5記載の内燃機関の燃焼状態診断装置において、The combustion state diagnosis apparatus for an internal combustion engine according to claim 4 or 5,
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。A combustion state diagnostic device for an internal combustion engine, which is mounted on a vehicle or mounted on an experimental device.
JP2013122736A 2013-06-11 2013-06-11 Heat generation rate waveform creation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine Active JP6036562B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013122736A JP6036562B2 (en) 2013-06-11 2013-06-11 Heat generation rate waveform creation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013122736A JP6036562B2 (en) 2013-06-11 2013-06-11 Heat generation rate waveform creation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014240617A JP2014240617A (en) 2014-12-25
JP6036562B2 true JP6036562B2 (en) 2016-11-30

Family

ID=52139984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013122736A Active JP6036562B2 (en) 2013-06-11 2013-06-11 Heat generation rate waveform creation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6036562B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017002845A (en) * 2015-06-11 2017-01-05 株式会社デンソー Fuel estimation device
JP6540824B2 (en) * 2015-11-24 2019-07-10 富士通株式会社 Wiebe function parameter identification method and Wiebe function parameter identification device
JP6519500B2 (en) * 2016-03-01 2019-05-29 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3158339B2 (en) * 1995-11-14 2001-04-23 株式会社ユニシアジェックス Failure diagnosis device for exhaust gas recirculation system of internal combustion engine
JP3823553B2 (en) * 1998-08-12 2006-09-20 株式会社日立製作所 Engine combustion control device
JP4188539B2 (en) * 1999-09-22 2008-11-26 三菱ふそうトラック・バス株式会社 Accumulated fuel injection system
JP3928334B2 (en) * 2000-06-15 2007-06-13 日産自動車株式会社 Compression self-ignition internal combustion engine
JP4081819B2 (en) * 2004-05-06 2008-04-30 株式会社デンソー Fuel injection system
JP2006183466A (en) * 2004-12-24 2006-07-13 Nissan Motor Co Ltd Fuel combustion device for internal combustion engine
JP4581993B2 (en) * 2005-12-26 2010-11-17 トヨタ自動車株式会社 Combustion abnormality detection device for internal combustion engine
JP2009185628A (en) * 2008-02-04 2009-08-20 Toyota Motor Corp Fuel injection control system for internal combustion engine
JP5098690B2 (en) * 2008-02-21 2012-12-12 株式会社デンソー Combustion state detection device
JP2012057471A (en) * 2010-09-03 2012-03-22 Toyota Motor Corp Fuel control device of internal combustion engine
JP2012154244A (en) * 2011-01-26 2012-08-16 Toyota Motor Corp Internal combustion engine control device
JP5582076B2 (en) * 2011-03-18 2014-09-03 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
JP5196072B1 (en) * 2011-10-24 2013-05-15 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
JP5716869B2 (en) * 2012-06-08 2015-05-13 トヨタ自動車株式会社 Combustion state diagnosis device for internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014240617A (en) 2014-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9593634B2 (en) Heat release rate waveform generating device and combustion state diagnostic system for internal combustion engine
JP5716869B2 (en) Combustion state diagnosis device for internal combustion engine
JP5853891B2 (en) Heat generation rate waveform creation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine
JP5962584B2 (en) Heat generation rate waveform creation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine
JP5949675B2 (en) Heat generation rate waveform creation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine
JP6015563B2 (en) Heat generation rate waveform creation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine
JP6036562B2 (en) Heat generation rate waveform creation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine
JP5962585B2 (en) Heat generation rate waveform creation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine
US20130297181A1 (en) Adaptive engine control in response to a biodiesel fuel blend
JP5720479B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP5983560B2 (en) Heat generation rate waveform creation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine
JP5582076B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP5983559B2 (en) Heat generation rate waveform creation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine
JP2014202182A (en) Heat generation rate waveform creation device of internal combustion engine and combustion state diagnosis device
JP2014214647A (en) Heat generation rate waveform making device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine
JP2014202181A (en) Internal combustion in-cylinder temperature estimation device, heat generation rate waveform creation device and combustion state diagnosis device
JP5962592B2 (en) Heat generation rate waveform creation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine
JP5892144B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP5949669B2 (en) Heat generation rate waveform creation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine
JP2013224616A (en) Torque estimating device for internal combustion engine and operation control device
JP5949676B2 (en) Heat generation rate waveform creation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine
JP5817342B2 (en) Control target value setting method for internal combustion engine and control device for internal combustion engine
JP2013224615A (en) In-cylinder gas quantity estimating device of internal combustion engine and failure diagnosing device
JP2014190251A (en) Heat release rate waveform preparation device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine
CN114542300A (en) Method and system for supercharging an engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150702

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160518

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160524

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160623

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161017

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6036562

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151