(57)【要約】【課題】内燃機関の出力トルクを表す出力トルクデータを、複数の燃焼モードのいずれに対しても適切に算出することができるエンジンシミュレータを提供する。【解決手段】供給された同じ大きさの供給燃料量に対する出力トルクの大きさが互いに異なる複数の燃焼モードから選択された１つの燃焼モードで運転される内燃機関をシミュレートするためのエンジンシミュレータ１では、供給燃料量を表す供給燃料量データＴＯＵＴが入力され、燃焼モードを表す燃焼モードデータＳ＿ＥＭＯＤが入力されるとともに、内燃機関における供給燃料量と出力トルクとの関係を複数の燃焼モードに対してそれぞれモデル化した複数のモデルのうちの、入力された燃焼モードデータＳ＿ＥＭＯＤで表される燃焼モードに対応するモデルに従い、入力された供給燃料量データＴＯＵＴに応じて、内燃機関の出力トルクを表す出力トルクデータＴＯＤが算出される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された同じ大きさの供給燃料量に対する出力トルクの大きさが互いに異なる複数の燃焼モードから選択された１つの燃焼モードによって運転される内燃機関をシミュレートするためのエンジンシミュレータであって、
前記供給燃料量を表す供給燃料量データが入力される第１入力手段と、
前記燃焼モードを表す燃焼モードデータが入力される第２入力手段と、
前記内燃機関における前記供給燃料量と前記出力トルクとの関係を前記複数の燃焼モードに対してそれぞれモデル化した複数のモデルのうちの、前記入力された燃焼モードデータで表される燃焼モードに対応するモデルに従い、前記入力された供給燃料量データに応じて、前記内燃機関の出力トルクを表す出力トルクデータを算出する出力トルクデータ算出手段と、
を備えることを特徴とするエンジンシミュレータ。
【請求項２】
供給された同じ大きさの供給燃料量に対する出力トルクの大きさが互いに異なる複数の燃焼モードから選択された１つの燃焼モードによって運転されるとともに、前記供給燃料量が負荷に応じて前記燃焼モードごとに制御される内燃機関をシミュレートするためのエンジンシミュレータであって、
前記供給燃料量を表す供給燃料量データが入力される入力手段と、
前記内燃機関における前記供給燃料量と前記出力トルクとの関係を前記燃焼モードごとにモデル化したモデルに従い、前記入力された供給燃料量データに応じて、前記内燃機関の出力トルクを表す出力トルクデータを前記複数の燃焼モードのそれぞれに対して算出する出力トルクデータ算出手段と、
前記負荷を表す負荷データを算出する負荷データ算出手段と、
前記算出された負荷データに基づいて、前記複数の燃焼モードに対してそれぞれ算出された複数の出力トルクデータから、前記入力された供給燃料量データが対応する燃焼モードに対応した前記出力トルクデータを決定する出力トルクデータ決定手段と、
を備えることを特徴とするエンジンシミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関をシミュレートするためのエンジンシミュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のエンジンシミュレータとして、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。このエンジンシミュレータは、内燃機関における燃料噴射を制御するコントローラの制御アルゴリズムを評価するためのものであり、このコントローラに接続されている。コントローラでは、その制御アルゴリズムに従い、エンジンシミュレータから入力された、後述する各種の信号に応じて、燃料噴射量および燃料噴射時期を制御するための噴射制御信号が算出される。
【０００３】
また、エンジンシミュレータは、内燃機関の水温などの内燃機関の運転状態を表す運転状態信号を生成する信号生成器や、内燃機関における上記の噴射制御信号と内燃機関の回転数との関係をモデル化した仮想エンジンを備えており、コントローラの制御アルゴリズムを次のように評価する。すなわち、上記の仮想エンジンによって、コントローラからの噴射制御信号に基づき、内燃機関の回転数を表す回転数信号を生成するとともに、生成された回転数信号と、上記の信号生成器で生成された運転状態信号の双方を、コントローラに出力する。そして、運転状態信号と回転数信号との関係に基づいて、コントローラの制御アルゴリズムが評価される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−３１４３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、従来、複数の燃焼モードから選択された１つの燃焼モードによって運転される内燃機関が知られており、これらの複数の燃焼モードには、理論空燃比よりもリーンな混合気を燃焼させて内燃機関を運転するリーン燃焼モードや、リッチな混合気を燃焼させて内燃機関を運転するリッチ燃焼モードなどが含まれる。このようなタイプの内燃機関（以下「燃焼モード可変式内燃機関」という）では、複数の燃焼モードの間で、供給された同じ大きさの供給燃料量に対して出力される出力トルクや回転数が、互いに異なっている。
【０００６】
上記の燃焼モード可変式内燃機関を制御するためのコントローラに、上述した従来のエンジンシミュレータを適用した場合には、次のような問題がある。すなわち、この従来のエンジンシミュレータでは、燃料噴射制御信号と内燃機関の回転数との関係をモデル化しているにすぎないので、複数の燃焼モードのそれぞれにおいて、同じ値の燃料噴射制御信号に対し、回転数信号が互いに同じ値に生成されてしまい、回転数信号を適切に生成することができない。その結果、コントローラの制御アルゴリズムの評価を複数の燃焼モードのすべてに対しては必ずしも適切に行うことができない。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の出力トルクを表す出力トルクデータを、複数の燃焼モードのいずれに対しても適切に算出することができるエンジンシミュレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、供給された同じ大きさの供給燃料量に対する出力トルクの大きさが互いに異なる複数の燃焼モードから選択された１つの燃焼モードによって運転される内燃機関をシミュレートするためのエンジンシミュレータ１であって、供給燃料量を表す供給燃料量データ（噴射駆動信号ＴＯＵＴ）が入力される第１入力手段（インタフェースボード１１）と、燃焼モードを表す燃焼モードデータ（燃焼モードステータスＳ＿ＥＭＯＤ）が入力される第２入力手段（インタフェースボード１１）と、内燃機関における供給燃料量と出力トルクとの関係を複数の燃焼モードに対してそれぞれモデル化した複数のモデルのうちの、入力された燃焼モードデータで表される燃焼モードに対応するモデルに従い、入力された供給燃料量データに応じて、内燃機関の出力トルクを表す出力トルクデータＴＯＤを算出する出力トルクデータ算出手段（出力トルクデータ算出部１５）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このエンジンシミュレータによれば、第１入力手段に、供給燃料量を表す供給燃料量データが入力されるとともに、第２入力手段に、燃焼モードを表す燃焼モードデータが入力される。また、内燃機関における供給燃料量と出力トルクとの関係を複数の燃焼モードに対してそれぞれモデル化した複数のモデルのうちの、入力された燃焼モードデータで表される燃焼モードに対応するモデルに従い、入力された供給燃料量データに応じて、内燃機関の出力トルクを表す出力トルクデータが、出力トルクデータ算出手段により算出される。したがって、複数の燃焼モードのいずれに対しても、出力トルクデータを適切に算出することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、供給された同じ大きさの供給燃料量に対する出力トルクの大きさが互いに異なる複数の燃焼モードから選択された１つの燃焼モードによって運転されるとともに、供給燃料量が負荷に応じて燃焼モードごとに制御される内燃機関をシミュレートするためのエンジンシミュレータ３１であって、供給燃料量を表す供給燃料量データ（噴射駆動信号ＴＯＵＴ）が入力される入力手段（インタフェースボード１１）と、内燃機関における供給燃料量と出力トルクとの関係を燃焼モードごとにモデル化したモデルに従い、入力された供給燃料量データに応じて、内燃機関の出力トルクを表す出力トルクデータＴＯＤ［１］、［２］を複数の燃焼モードのそれぞれに対して算出する出力トルクデータ算出手段（出力トルクデータ算出部３２）と、負荷を表す負荷データ（要求トルクＴＲＥＱ）を算出する負荷データ算出手段（要求トルク算出部３３）と、算出された負荷データに基づいて、複数の燃焼モードに対してそれぞれ算出された複数の出力トルクデータＴＯＤ［１］、［２］から、入力された供給燃料量データが対応する燃焼モードに対応した出力トルクデータＴＯＤ［ｎ］を決定する出力トルクデータ決定手段（出力トルクデータ決定部３４）と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
このエンジンシミュレータによってシミュレートされる内燃機関では、その供給燃料量が負荷に応じて燃焼モードごとに制御される。また、エンジンシミュレータによれば、入力手段に、供給燃料量を表す供給燃料量データが入力されるとともに、出力トルクデータ算出手段により、内燃機関の出力トルクを表す出力トルクデータが、内燃機関における供給燃料量と出力トルクとの関係を燃焼モードごとにモデル化したモデルに従い、入力された供給燃料量データに基づいて、複数の燃焼モードのそれぞれに対して算出される。さらに、負荷データ算出手段によって、負荷を表す負荷データが算出されるとともに、算出された負荷データに基づき、複数の燃焼モードに対してそれぞれ算出された複数の出力トルクデータから、入力された供給燃料量データが対応する燃焼モードに対応した出力トルクデータが、出力トルクデータ決定手段によって決定される。
【００１２】
上述したように、内燃機関では、供給燃料量が負荷に応じて燃焼モードごとに制御されるため、各燃焼モードに対して算出された複数の出力トルクデータのうち、供給燃料量が対応する燃焼モードに対応した出力トルクデータは、負荷データに見合った大きさになる。したがって、そのような負荷データに基づいて、各燃焼モードに対して算出された複数の出力トルクデータから、供給燃料量データが対応する燃焼モードに対応した出力トルクデータを適切に決定することができ、ひいては、複数の燃焼モードのいずれに対しても、出力トルクデータを適切に算出することができる。この場合、請求項１に係る発明と異なり、燃焼モードデータを入力するための第２入力手段が不要であるとともに、それにより、エンジンシミュレータの通信負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態によるエンジンシミュレータを、これを適用したＥＣＵとともに示すブロック図である。
【図２】図１に示すエンジンシミュレータが有する各種の要素を示すブロック図である。
【図３】出力トルクデータを算出する処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態によるエンジンシミュレータが有する各種の要素を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態によるエンジンシミュレータ１を、これを適用したＥＣＵ２とともに示している。このＥＣＵ２は、後述する内燃機関（図示せず）の動作を制御するためのものであり、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから成るマイクロコンピュータ（いずれも図示せず）で構成されており、ＲＯＭには、この内燃機関の動作を制御するための制御プログラム（図示せず）が記憶されている。また、エンジンシミュレータ１は、内燃機関とは独立してＥＣＵ２の制御プログラムを評価すべく、内燃機関をシミュレートするためのものであり、ＥＣＵ２に接続されている。
【００１５】
エンジンシミュレータ１によってシミュレートされる上記の内燃機関は、図示しない車両用の４サイクルタイプのディーゼルエンジンであり、燃料の供給が、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）から気筒（いずれも図示せず）内への燃料の噴射によって行われる。また、このインジェクタには、コモンレールを介して、内燃機関を駆動源とする高圧ポンプ（いずれも図示せず）が接続されている。この高圧ポンプから吐出された高圧の燃料は、コモンレールに供給されるとともに、畜圧され、畜圧された燃料は、インジェクタに供給される。また、インジェクタに供給される燃料の圧力（以下「燃圧」という）は、次のように制御される。すなわち、高圧ポンプへの燃料供給路に設けられた燃料流量調整弁の開度を変更することによりコモンレールなどに供給される燃料の量を制御するとともに、コモンレールに取り付けられた電磁式（または機械式）リリーフ弁（図示せず）の開度を変更することによりコモンレールからリリーフされる燃料の量を制御することによって、燃圧は制御される。この場合において、機械式リリーフ弁が用いられるときには、ＥＣＵ２では、燃料流量調整弁の開度のみが変更（制御）される。
【００１６】
さらに、内燃機関の吸気管にはスロットル弁（いずれも図示せず）が設けられており、このスロットル弁の開度（以下「スロットル弁開度」という）を制御することによって、内燃機関に吸入される吸入空気量が制御される。
【００１７】
また、内燃機関は、リーン燃焼モードおよびリッチ燃焼モードから選択された１つの燃焼モードによって運転される。このリーン燃焼モードは、理論空燃比よりもリーンな混合気を燃焼させる燃焼モードである。また、リッチ燃焼モードは、排ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒（図示せず）の浄化能力を回復させるために、理論空燃比よりもリッチな混合気を燃焼させる燃焼モードである。これらのリーン燃焼モードおよびリッチ燃焼モードでは、供給された同じ大きさの供給燃料量に対する出力トルクの大きさが互いに異なっている。
【００１８】
前述したＥＣＵ２は、その制御プログラムに従って、燃焼モード選択処理、吸入空気量制御処理および燃料噴射制御処理（いずれも図示せず）を実行する。この燃焼モード選択処理の実行によって、燃焼モードとして、上述したリーン燃焼モードおよびリッチ燃焼モードの一方が選択される。この燃焼モードの選択は、ＥＣＵ２を内燃機関に適用した場合には、次のように行われる。
【００１９】
すなわち、まず、内燃機関の回転数（以下「エンジン回転数」という）と、運転者により操作されるアクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）に応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、内燃機関に要求される要求トルクを算出する。次いで、算出された要求トルクを、内燃機関が設けられた車両の変速装置のシフト位置（ギヤ段）、車速、内燃機関の冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）などに応じて補正する。上記のエンジン回転数は、内燃機関に設けられたセンサ（図示せず）で検出されたＣＲＫ信号に基づいて算出され、このＣＲＫ信号はクランク軸の所定の回転角ごとに発生するパルス信号である。また、アクセル開度、シフト位置および車速は、車両に設けられたセンサ（図示せず）で検出され、エンジン水温は、内燃機関に設けられたセンサ（図示せず）で検出される。次に、エンジン回転数および要求トルクの履歴や、各燃焼モードによる内燃機関の運転時間などに応じて、前述したＮＯｘ触媒の浄化能力を回復させるべきかを判定し、回復させるべきと判定したときには、リッチ燃焼モードを選択する一方、それ以外のときには、リーン燃焼モードを選択する。また、燃焼モード選択処理の実行中、リーン燃焼モードが選択されたときには、そのことを表すために、燃焼モードステータスＳ＿ＥＭＯＤが、「１」に設定され、リッチ燃焼モードが選択されたときには、「２」に設定される。
【００２０】
さらに、ＥＣＵ２を内燃機関に適用した場合、前述した吸入空気量制御処理の実行によって、燃焼モードごとに、前述したスロットル弁開度が制御されることで、吸入空気量が制御される。具体的には、リーン燃焼モード中には、スロットル弁開度をほぼ全開に制御し、吸入空気量をより大きな値に制御する一方、リッチ燃焼モード中には、スロットル弁開度をリーン燃焼モードの場合よりも閉じ側に制御し、吸入空気量をより小さな値に制御する。
【００２１】
また、ＥＣＵ２を内燃機関に適用した場合、前述した燃料噴射制御処理の実行によって、インジェクタによる燃料噴射量、燃料噴射時期および燃圧が、燃焼モードごとに次のように制御される。
【００２２】
・燃料噴射量
燃焼モードごとに用意された所定の複数の要求噴射量マップ（図示せず）のうちの、上述したように選択された燃焼モードに対応するものを、前述した要求トルクに応じて検索することにより、要求噴射量を算出する。これらのマップでは、リーン燃焼モード用の要求噴射量は、同じ大きさの要求トルクに対して、リッチ燃焼モード用の要求噴射量よりも小さな値に設定されている。次いで、算出された要求噴射量を、エンジン回転数に応じ、メイン噴射用とパイロット噴射用に分割する。次に、分割された各要求噴射量と、内燃機関に設けられたセンサ（図示せず）で検出された燃圧に応じ、所定のマップを検索することによって、メイン噴射用およびパイロット噴射用の最終燃料噴射時間をそれぞれ算出する。このメイン噴射は、出力を得るための燃料噴射であり、パイロット噴射は、メイン噴射に先立って行われる、メイン噴射による燃料の燃焼を促進させるための燃料噴射である。
【００２３】
次いで、算出されたメイン噴射用およびパイロット噴射用の最終燃料噴射時間に基づく噴射駆動信号ＴＯＵＴをインジェクタに出力することによって、インジェクタの開弁時間を最終燃料噴射時間になるように制御し、メイン噴射用およびパイロット噴射用の燃料噴射量をそれぞれ制御する。以上により、燃料噴射量は、リーン燃焼モード中にはより小さな値に、リッチ燃焼モード中にはより大きな値に、それぞれ制御される。また、上記の噴射駆動信号ＴＯＵＴはパルス信号であり、これが立ち上がっているときに、インジェクタが開弁され、燃料が噴射される。
【００２４】
・燃料噴射時期
上述した燃料噴射量の制御と同様、燃焼モードごとに用意された所定の複数の基本燃料噴射時期マップ（図示せず）のうちの、選択された燃焼モードに対応するものを、エンジン回転数および要求トルクに応じて検索することにより、基本燃料噴射時期を算出する。次いで、算出された基本燃料噴射時期を、上述したエンジン水温などに応じて補正することにより、最終燃料噴射時期を算出する。この最終燃料噴射時期は、吸気行程から圧縮行程の間における所定のタイミングに算出され、内燃機関のクランク軸の所定の回転角度位置として算出される。次に、このクランク軸の回転角度位置が最終燃料噴射時期で表される所定の回転角度位置になったと判定されたときに、インジェクタに噴射駆動信号ＴＯＵＴを出力することによって、燃料噴射時期を最終燃料噴射時期になるように制御する。なお、以上の燃料噴射時期の制御は、上述したメイン噴射およびパイロット噴射に対して、別個に行われる。
【００２５】
また、上記の判定は、前述したＣＲＫ信号と、内燃機関に設けられたセンサ（図示せず）で検出されたＴＤＣ信号に基づいて行われ、このＴＤＣ信号は、気筒内のピストンが吸気行程開始時のＴＤＣ付近にあることを表すパルス信号である。
【００２６】
・燃圧
上述した燃料噴射量の制御と同様、燃焼モードごとに用意された所定の複数の目標燃圧マップ（図示せず）のうちの、選択された燃焼モードに対応するものを、エンジン回転数および要求トルクに応じて検索することにより、燃圧の目標値である目標燃圧を算出する。次に、検出された燃圧が算出された目標燃圧になるように、調整弁駆動信号ＲＥＧＤＳおよびリリーフ弁駆動信号ＲＥＬＤＳを算出（生成）する。次いで、算出された両駆動信号ＲＥＧＤＳおよびＲＥＬＤＳを、前述した燃料流量調整弁および電磁式リリーフ弁にそれぞれ出力することによって、燃料流量調整弁および電磁式リリーフ弁の開度をそれぞれ制御する。
【００２７】
以上の吸入空気量制御処理および燃料噴射制御処理の実行により、リーン燃焼モード中には理論空燃比よりもリーンな混合気が、リッチ燃焼モード中にはリッチな混合気が、内燃機関に供給される。
【００２８】
本実施形態では、ＣＲＫ信号、アクセル開度、シフト位置、車速、およびエンジン水温として、これらのパラメータをそれぞれ表すＣＲＫパルスＣＲＫＰ、アクセル開度データＡＰＤ、シフトデータＳＨＤ、車速データＶＰＤ、および水温データＴＷＤが、それぞれ用いられる。これらのパルスＣＲＫＰおよびデータＡＰＤ，ＳＨＤ，ＶＰＤ，ＴＷＤは、エンジンシミュレータ１によって後述するように求められる。また、燃圧およびＴＤＣ信号として、両パラメータをそれぞれ表す燃圧データＰＦＤおよびＴＤＣパルスＴＤＣＰが、それぞれ用いられる。これらのデータおよびパルスＰＦＤ，ＴＤＣＰは、エンジンシミュレータ１によって後述するように求められる。さらに、ＥＣＵ２で設定（算出）された燃焼モードステータスＳ＿ＥＭＯＤ、噴射駆動信号ＴＯＵＴ、調整弁駆動信号ＲＥＧＤＳおよびリリーフ弁駆動信号ＲＥＬＤＳは、エンジンシミュレータ１に出力される。
【００２９】
図２に示すように、エンジンシミュレータ１は、上述した各種のデータを整形し、入出力するためのインタフェースボード１１と、各種のデータを算出（設定・生成）するためのマイクロコンピュータ（図示せず）などで構成されており、このインタフェースボード１１を介して、ＥＣＵ２に接続されている。具体的には、エンジンシミュレータ１は、このマイクロコンピュータなどで構成された、噴射量データ算出部１２、噴射時期データ算出部１３、燃圧データ算出部１４、出力トルクデータ算出部１５、回転数データ算出部１６、クランクアングルデータ算出部１７、ＣＲＫパルス生成部１８、ＴＤＣパルス生成部１９、アクセル開度データ設定部２０、エンジン水温データ算出部２１、シフトデータ設定部２２、および車速データ算出部２３を有している。
【００３０】
噴射量データ算出部１２には、ＥＣＵ２からの噴射駆動信号ＴＯＵＴと、燃圧データ算出部１４で後述するように算出された燃圧データＰＦＤが入力される。噴射量データ算出部１２は、入力された噴射駆動信号ＴＯＵＴおよび燃圧データＰＦＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、インジェクタによる燃料噴射量を表す噴射量データＱＩＤを算出するとともに、燃圧データ算出部１４、出力トルクデータ算出部１５およびエンジン水温データ算出部２１に出力する。このマップは、インジェクタの噴孔面積やベルヌーイの定理などに応じて、内燃機関における噴射駆動信号ＴＯＵＴおよび燃圧と燃料噴射量との関係を計算により求め、噴射駆動信号ＴＯＵＴおよび燃圧データＰＦＤと噴射量データＱＩＤとの関係として、マップ化したものである。なお、上記の噴射量データＱＩＤの算出では、噴射駆動信号ＴＯＵＴとして、前述した主噴射用のものが用いられる。
【００３１】
噴射時期データ算出部１３には、ＥＣＵ２からの噴射駆動信号ＴＯＵＴと、クランクアングルデータ算出部１７で後述するように算出されたクランクアングルデータＣＡＤが、入力される。このクランクアングルデータＣＡＤは、気筒内のピストンが吸気行程開始時のＴＤＣ付近にあるときのクランク軸の角度を基準としたクランク軸の回転角度位置を表すものである。噴射時期データ算出部１３は、入力された噴射駆動信号ＴＯＵＴおよびクランクアングルデータＣＡＤに応じて、インジェクタによる燃料噴射時期を表す噴射時期データＴＩＤを算出するとともに、出力トルクデータ算出部１５およびエンジン水温データ算出部２１に出力する。この場合、噴射時期データＴＩＤは、噴射駆動信号ＴＯＵＴと同じタイミングで入力されたクランクアングルデータＣＡＤに算出（設定）される。また、噴射駆動信号ＴＯＵＴとして、主噴射用のものが用いられる。
【００３２】
燃圧データ算出部１４には、噴射量データ算出部１２からの噴射量データＱＩＤに加え、ＥＣＵ２からの調整弁駆動信号ＲＥＧＤＳおよびリリーフ弁駆動信号ＲＥＬＤＳが入力される。燃圧データ算出部１４は、入力された噴射量データＱＩＤ、調整弁駆動信号ＲＥＧＤＳおよびリリーフ弁駆動信号ＲＥＬＤＳに応じ、前述した燃圧データＰＦＤを算出するとともに、噴射量データ算出部１２およびＥＣＵ２に出力する。この場合、燃圧データＰＦＤは次のように算出される。すなわち、調整弁駆動信号ＲＥＧＤＳに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、コモンレールに供給される燃料の量（以下「コモンレール供給燃料量」という）を算出する。このマップは、高圧ポンプによる燃料の所定の吐出圧力や、ベルヌーイの定理などに応じて、内燃機関における燃料流量調整弁の開度とコモンレール供給燃料量との関係を、計算により求め、調整弁駆動信号ＲＥＧＤＳとコモンレール供給燃料量との関係として、マップ化したものである。
【００３３】
次いで、算出されたコモンレール供給燃料量と、噴射量データＱＩＤで表されるコモンレールからの燃料消費量との収支に基づいて、コモンレール内の燃料残留量（以下「コモンレール燃料残留量」という）を算出する。次に、算出されたコモンレール燃料残留量に応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、燃圧データＰＦＤが算出される。このマップは、コモンレールの容積や燃料の体積弾性係数に応じて、内燃機関におけるコモンレール燃料残留量と燃圧との関係を、計算により求め、コモンレール燃料残留量と燃圧データＰＦＤとの関係として、マップ化したものである。また、リリーフ弁駆動信号ＲＥＬＤＳで表される電磁式リリーフ弁の開度が全閉状態でないときには、燃圧データＰＦＤは、リリーフ弁駆動信号ＲＥＬＤＳに応じて所定のマップ（図示せず）を検索することにより、所定の上限値に算出される。なお、燃圧データ算出部１４は、シミュレーションの開始時には、ＥＣＵ２からの噴射駆動信号ＴＯＵＴに応じて噴射量データＱＩＤがまだ算出されていないため、燃圧データＰＦＤの初期値を所定値に設定する。
【００３４】
出力トルクデータ算出部１５には、噴射量データ算出部１２からの噴射量データＱＩＤと、噴射時期データ算出部１３からの噴射時期データＴＩＤに加え、ＥＣＵ２からの燃焼モードステータスＳ＿ＥＭＯＤが入力される。出力トルクデータ算出部１５は、内燃機関の出力トルクを表す出力トルクデータＴＯＤを、次のように算出するとともに、回転数データ算出部１６に出力する。すなわち、出力トルクデータ算出部１５は、出力トルクデータＴＯＤを算出するための、リーン燃焼モード用およびリッチ燃焼モード用の所定のマップ（図示せず）を有しており、これらの２つのマップのうち、燃焼モードステータスＳ＿ＥＭＯＤで表される燃焼モードに対応するマップを、噴射量データＱＩＤおよび噴射時期データＴＩＤに応じて検索することにより、出力トルクデータＴＯＤを算出する。これらのマップは、内燃機関の各燃焼モードにおける燃焼効率などに応じて、内燃機関における燃料噴射量すなわち供給燃料量、および燃料噴射時期と出力トルクとの関係を、燃焼モードごとに計算により求め、噴射量データＱＩＤおよび噴射時期データＴＩＤと出力トルクデータＴＯＤとの関係として、マップ化したものであり、内燃機関における燃料噴射量および燃料噴射時期と出力トルクとの関係をモデル化したモデルに相当する。
【００３５】
回転数データ算出部１６は、入力された出力トルクデータＴＯＤに基づき、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、前述した回転数データＮＥＤを算出するとともに、クランクアングルデータ算出部１７および車速データ算出部２３に出力する。このマップは、内燃機関のクランク軸の慣性モーメントやフリクションなどに応じて、内燃機関における出力トルクとエンジン回転数との関係を計算により求め、出力トルクデータＴＯＤと回転数データＮＥＤとの関係として、マップ化したものである。なお、回転数データ算出部１６は、シミュレーションの開始時には、ＥＣＵ２からの噴射駆動信号ＴＯＵＴに応じて出力トルクデータＴＯＤがまだ算出されていないため、回転数データＮＥＤの初期値を所定値に設定する。
【００３６】
クランクアングルデータ算出部１７は、入力された回転数データＮＥＤに応じて、クランクアングルデータＣＡＤを算出するとともに、噴射時期データ算出部１３、ＣＲＫパルス生成部１８およびＴＤＣパルス生成部１９に出力する。このクランクアングルデータ算出部１７は、回転数データＮＥＤで表されるエンジン回転数の逆数の２倍の周期でクランク角度位置０°〜７２０°をカウントするループカウンタを有している。クランクアングルデータＣＡＤは、このループカウンタに従い、回転数データＮＥＤに応じて算出される。なお、クランクアングルデータ算出部１７は、シミュレーションの開始時には、ＥＣＵ２からの噴射駆動信号ＴＯＵＴに応じて回転数データＮＥＤがまだ算出されていないため、クランクアングルデータＣＡＤの初期値を所定値に設定する。
【００３７】
ＣＲＫパルス生成部１８は、入力されたクランクアングルデータＣＡＤに基づいて、前述したＣＲＫパルスＣＲＫＰを生成するとともに、ＥＣＵ２に出力する。ＴＤＣパルス生成部１９は、入力されたクランクアングルデータＣＡＤに基づいて、前述したＴＤＣパルスＴＤＣＰを生成するとともに、ＥＣＵ２に出力する。
【００３８】
アクセル開度データ設定部２０は、前述したアクセル開度データＡＰＤを設定するとともに、ＥＣＵ２に出力する。この設定は、オペレータによる入力操作によって行われる。
【００３９】
エンジン水温データ算出部２１は、入力された噴射量データＱＩＤおよび噴射時期データＴＩＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、前述した水温データＴＷＤを算出するとともに、ＥＣＵ２に出力する。このマップは、エンジン水温が、内燃機関における燃料の燃焼熱で上昇するとともに、ラジエータの放熱で低下することに着目し、内燃機関における燃料噴射量および燃料噴射時期とエンジン水温との関係を計算により求め、噴射量データＱＩＤおよび噴射時期データＴＩＤと水温データＴＷＤとの関係として、マップ化したものである。なお、エンジン水温データ算出部２０は、シミュレーションの開始時には、ＥＣＵ２からの噴射駆動信号ＴＯＵＴに応じて噴射量データＱＩＤおよび噴射時期データＴＩＤがまだ算出されていないため、水温データＴＷＤの初期値を所定値に設定する。
【００４０】
シフトデータ設定部２２は、前述したシフトデータＳＨＤを設定するとともに、車速データ算出部２３およびＥＣＵ２に出力する。この設定は、オペレータによる入力操作によって行われる。
【００４１】
車速データ算出部２３は、入力された回転数データＮＥＤおよびシフトデータＳＨＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、前述した車速データＶＰＤを算出するとともに、ＥＣＵ２に出力する。このマップは、車両のタイヤの径などに応じ、車両におけるエンジン回転数およびシフト位置と車速との関係を、計算により求め、回転数データＮＥＤおよびシフトデータＳＨＤと車速データＶＰＤとの関係として、マップ化したものである。なお、車速データ算出部２３は、シミュレーションの開始時には、ＥＣＵ２からの噴射駆動信号ＴＯＵＴに応じて回転数データＮＥＤがまだ算出されていないため、車速データＶＰＤの初期値を所定値に設定する。
【００４２】
また、エンジンシミュレータ１は、コントローラ評価部（図示せず）を有しており、このコントローラ評価部には、出力トルクデータ算出部１５で算出された出力トルクデータＴＯＤと、ＥＣＵ２で算出された要求トルクが入力される。コントローラ評価部は、要求トルクと出力トルクデータＴＯＤとの偏差に基づいて、ＥＣＵ２の制御プログラムを評価する。このように評価するのは、次の理由による。すなわち、前述したように、ＥＣＵ２は、燃料噴射量や燃料噴射時期を要求トルクに応じて燃焼モードごとに制御するので、燃料噴射量および燃料噴射時期をそれぞれ表す噴射量データＱＩＤおよび噴射時期データＴＩＤに応じて算出された出力トルクデータＴＯＤは、ＥＣＵ２の制御プログラムが適正であれば、要求トルクとほぼ合致するためである。なお、この場合、要求トルクと出力トルクデータＴＯＤとの偏差に代えて、要求トルクに対する出力トルクデータＴＯＤの乖離度合を表す他の適当なパラメータ、例えば両者の比などを用いてもよい。
【００４３】
図３は、エンジンシミュレータ１によって実行される、出力トルクデータＴＯＤを算出する処理を示している。本処理は、ＥＣＵ２から噴射駆動信号ＴＯＵＴが入力されるごとに実行される。まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、噴射量データＱＩＤを、噴射駆動信号ＴＯＵＴおよび燃圧データＰＦＤに応じて、前述したように算出する。次いで、噴射時期データＴＩＤを、噴射駆動信号ＴＯＵＴおよびクランクアングルデータＣＡＤに応じて、前述したように算出する（ステップ２）。以上のステップ１および２の処理が、噴射量データ算出部１２で噴射量データＱＩＤを算出する処理、および噴射時期データ算出部１３で噴射時期データＴＩＤを算出する処理に、それぞれ相当する。
【００４４】
次に、燃焼モードステータスＳ＿ＥＭＯＤが「１」であるか否かを判別する（ステップ３）。この答がＹＥＳのとき、すなわち、リーン燃焼モード中には、リーン燃焼モード用のＴＯＤ算出処理を実行し（ステップ４）、本処理を終了する。一方、上記ステップ３の答がＮＯのとき、すなわち、リッチ燃焼モード中には、リッチ燃焼モード用のＴＯＤ算出処理を実行し（ステップ５）、本処理を終了する。これらのリーン燃焼モード用およびリッチ燃焼モード用のＴＯＤ算出処理ではそれぞれ、前述したように、該当する燃焼モード用のマップを、噴射量データＱＩＤおよび噴射時期データＴＩＤに応じて検索することにより、出力トルクデータＴＯＤが算出される。以上のステップ３〜５の実行によって、出力トルクデータＴＯＤが燃焼モードごとに算出される。また、ステップ３〜５の処理が、出力トルクデータ算出部１５で出力トルクデータＴＯＤを算出する処理に相当する。
【００４５】
また、本実施形態は、特許請求の範囲に記載された請求項１に係る発明（以下「本発明１」という）に対応しており、本実施形態における各種の要素と、本発明１における各種の要素との対応関係は、次のとおりである。すなわち、本実施形態におけるインタフェースボード１１が、本発明１における第１入力手段および第２入力手段に相当し、本実施形態における出力トルクデータ算出部１５が、本発明１における出力トルクデータ算出手段に相当する。また、本実施形態における燃焼モードステータスＳ＿ＥＭＯＤおよび噴射駆動信号ＴＯＵＴが、本発明１における燃焼モードデータおよび供給燃料量データにそれぞれ相当する。
【００４６】
以上のように、本実施形態によれば、ＥＣＵ２から入力された噴射駆動信号ＴＯＵＴに応じて、噴射量データＱＩＤおよび噴射時期データＴＩＤが算出される。また、内燃機関における燃料噴射量および燃料噴射時期と出力トルクとの関係を２つの燃焼モードに対してそれぞれマップ化した２つのマップのうち、燃焼モードステータスＳ＿ＥＭＯＤで表される燃焼モードに対応するマップを、算出された噴射量データＱＩＤおよび噴射時期データＴＩＤに応じて検索することにより、出力トルクデータＴＯＤが算出される。したがって、２つの燃焼モードのいずれに対しても、出力トルクデータＴＯＤを適切に算出することができる。
【００４７】
また、この場合、出力トルクデータＴＯＤの算出に、噴射量データＱＩＤのみならず、噴射時期データＴＩＤが用いられる。周知のように、燃料噴射時期は、燃料噴射量と同様、出力トルクと密接な相関関係にあるので、そのような燃料噴射時期を表す噴射時期データＴＩＤに応じて、出力トルクデータＴＯＤをより適切に算出することができる。さらに、そのように算出された出力トルクデータＴＯＤを用いてＥＣＵ２を評価するので、この評価を適切に行うことができる。
【００４８】
なお、上述した第１実施形態では、本発明１における第１および第２の入力手段として、単一のインタフェースボード１１を用いているが、それぞれ別個のインタフェースボードを用いてもよい。また、第１実施形態において、噴射駆動信号ＴＯＵＴ、燃焼モードステータスＳ＿ＥＭＯＤ、調整弁駆動信号ＲＥＧＤＳおよびリリーフ弁駆動信号ＲＥＬＤＳを、ＥＣＵ２から入力するのではなく、オペレータによる入力操作によって入力してもよい。
【００４９】
次に、図４を参照しながら、本発明の第２実施形態によるエンジンシミュレータ３１について説明する。同図において、第１実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を用いて示している。図４から明らかなように、このエンジンシミュレータ３１は、第１実施形態と比較して、出力トルクデータ算出部３２、要求トルク算出部３３および出力トルクデータ決定部３４を有することが主に異なっている。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５０】
図４に示すように、エンジンシミュレータ３１には、第１実施形態と異なり、燃焼モードステータスＳ＿ＥＭＯＤは入力されず、出力トルクデータ算出部３２には、噴射量データＱＩＤおよび噴射時期データＴＩＤが入力される。出力トルクデータ算出部３２は、入力された噴射量データＱＩＤおよび噴射時期データＴＩＤに応じ、前述したマップを検索することによって、出力トルクデータＴＯＤを、２つの燃焼モード（リーン燃焼モードおよびリッチ燃焼モード）のそれぞれに対して算出する。
【００５１】
図４に示す添字［１］、［２］は、出力トルクデータＴＯＤ［１］、［２］がそれぞれどの燃焼モードに対応するかを表すものであり、燃焼モードステータスＳ＿ＥＭＯＤと同様に設定されていて、［１］はリーン燃焼モードに、［２］はリッチ燃焼モードに、それぞれ対応している。また、算出された２つの出力トルクデータＴＯＤ［１］、［２］はいずれも、出力トルクデータ決定部３４に出力される。
【００５２】
要求トルク算出部３３には、前述した回転数データ算出部１６、エンジン水温データ算出部２１および車速データ算出部２３でそれぞれ算出された回転数データＮＥＤ、水温データＴＷＤおよび車速データＶＰＤと、アクセル開度データ設定部２０およびシフトデータ設定部２２でそれぞれ設定されたアクセル開度データＡＰＤおよびシフトデータＳＨＤが入力される。要求トルク算出部３３は、ＥＣＵ２と同様、入力された回転数データＮＥＤおよびアクセル開度データＡＰＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、前述した要求トルクＴＲＥＱを算出するとともに、算出された要求トルクＴＲＥＱを、水温データＴＷＤ、シフトデータＳＨＤおよび車速データＶＰＤに応じて補正する。また、補正された要求トルクＴＲＥＱを出力トルクデータ決定部３４に出力する。
【００５３】
出力トルクデータ決定部３４は、入力された要求トルクＴＲＥＱに基づいて、入力された２つの出力トルクデータＴＯＤ［１］、［２］から、今回の噴射量データＱＩＤが対応する燃焼モードに対応したものを特定するとともに、今回の出力トルクデータＴＯＤ［ｎ］として決定し、回転数データ算出部１６に出力する。ここで、添字ｎは１および２の一方である。この特定は、具体的には、次のように行われる。すなわち、出力トルクデータＴＯＤ［１］、［２］ごとに、要求トルクＴＲＥＱとの偏差を算出するとともに、算出した２つの偏差のうち、より小さい偏差に対応する出力トルクデータ［ｎ］を、今回の噴射量データＱＩＤが対応する燃焼モードに対応しているとみなして特定する。このように特定するのは、第１実施形態で述べたように、出力トルクデータＴＯＤ［ｎ］が要求トルクとほぼ合致するためである。なお、この場合、出力トルクデータＴＯＤ［ｎ］と要求トルクＴＲＥＱとの偏差に代えて、両者の比を用いてもよい。
【００５４】
また、エンジンシミュレータ３１は、第１実施形態と同様、コントローラ評価部（図示せず）を有しており、このコントローラ評価部には、要求トルク算出部３３で算出された要求トルクＴＲＥＱと、出力トルクデータ決定部３４で決定された出力トルクデータＴＯＤ［ｎ］が、入力される。コントローラ評価部は、第１実施形態と同様、要求トルクＴＲＥＱと出力トルクデータＴＯＤ［ｎ］との偏差に基づいて、ＥＣＵ２の制御プログラムを評価する。なお、この場合、第１実施形態と同様、要求トルクＴＲＥＱと出力トルクデータＴＯＤ［ｎ］との偏差に代えて、要求トルクＴＲＥＱに対する出力トルクデータＴＯＤ［ｎ］の乖離度合を表す他の適当なパラメータ、例えば両者の比などを用いてもよい。
【００５５】
また、本実施形態は、特許請求の範囲に記載された請求項２に係る発明（以下「本発明２」という）に対応しており、本実施形態における各種の要素と、本発明２における各種の要素との対応関係は、次のとおりである。すなわち、本実施形態におけるインタフェースボード１１が、本発明２における入力手段に相当し、本実施形態における出力トルクデータ算出部３２、要求トルク算出部３３および出力トルクデータ決定部３４が、本発明２における出力トルクデータ算出手段、要求トルク算出手段および出力トルクデータ決定手段にそれぞれ相当する。また、本実施形態における噴射駆動信号ＴＯＵＴおよび要求トルクＴＲＥＱが、本発明２における供給燃料量データおよび負荷データにそれぞれ相当する。
【００５６】
以上のように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様、ＥＣＵ２によって、インジェクタによる燃料噴射量および燃料噴射時期を制御するための噴射駆動信号ＴＯＵＴが、要求トルクＴＲＥＱに応じて燃焼モードごとに算出される。また、ＥＣＵ２から入力された噴射駆動信号ＴＯＵＴに応じて、噴射量データＱＩＤおよび噴射時期データＴＩＤが算出される。さらに、内燃機関における燃料噴射量および燃料噴射時期と出力トルクとの関係をマップ化した所定のマップを、算出された噴射量データＱＩＤおよび噴射時期データＴＩＤに応じて検索することにより、出力トルクデータＴＯＤ［１］、［２］が、２つの燃焼モードのそれぞれに対して算出される。また、要求トルクＴＲＥＱが算出されるとともに、算出された要求トルクＴＲＥＱに基づいて、２つの燃焼モードに対してそれぞれ算出された２つの出力トルクデータ［１］、［２］から、噴射駆動信号ＴＯＵＴが対応する燃焼モードに対応した出力トルクデータＴＯＤ［ｎ］が決定される。
【００５７】
したがって、各燃焼モードに対して算出された２つの出力トルクデータＴＯＤ［１］、［２］から、噴射駆動信号ＴＯＵＴが対応する燃焼モードに対応した出力トルクデータＴＯＤ［ｎ］を適切に決定することができ、ひいては、２つの燃焼モードのいずれに対しても、出力トルクデータＴＯＤ［ｎ］を適切に算出することができる。この場合、第１実施形態と同様、出力トルクデータＴＯＤ［ｎ］の算出に、噴射量データＱＩＤのみならず、噴射時期データＴＩＤが用いられるので、出力トルクデータＴＯＤ［ｎ］をより適切に算出することができる。また、そのように算出された出力トルクデータＴＯＤ［ｎ］を用いてＥＣＵ２を評価するので、この評価を適切に行うことができる。さらに、第１実施形態と異なり、出力トルクデータＴＯＤ［ｎ］の算出に、燃焼モードステータスＳ＿ＥＭＯＤが不要であり、それにより、エンジンシミュレータ３１の通信負荷を低減することができる。
【００５８】
なお、上述した第２実施形態では、本発明２における負荷データは、要求トルクＴＲＥＱであるが、負荷を表すデータであれば他のデータ、例えば内燃機関に要求される出力でもよい。また、第２実施形態において、噴射駆動信号ＴＯＵＴ、調整弁駆動信号ＲＥＧＤＳおよびリリーフ弁駆動信号ＲＥＬＤＳを、ＥＣＵ２から入力するのではなく、オペレータによる入力操作によって入力してもよい。
【００５９】
なお、本発明は、説明した第１および第２の実施形態（以下「両実施形態」という）に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、両実施形態では、出力トルクそのものを表す出力トルクデータＴＯＤを算出しているが、出力トルクを表すデータであれば他のデータ、例えば内燃機関の出力（Ｎ・ｍ／ｓ）や図示平均有効圧力を表すデータなどを算出してもよい。また、両実施形態では、出力トルクデータＴＯＤの算出用のマップは、内燃機関における燃料噴射量および燃料噴射時期と出力トルクとの関係をマップ化したものであるが、少なくとも燃料噴射量と出力トルクとの関係をマップ化したものであればよい。例えば、燃料噴射時期に代えて、または、これとともに、出力トルクと密接な相関関係にある他のパラメータを含めて上記の関係をマップ化したマップでもよい。
【００６０】
さらに、両実施形態では、出力トルクデータＴＯＤの算出を、マップを用いて行っているが、内燃機関における燃料噴射量（供給燃料量）と出力トルクとの関係を燃焼モードごとにモデル化したモデル式を用いて行ってもよい。この場合、上述したマップの場合と同様、燃料噴射時期に代えて、または、これとともに、出力トルクと密接な相関関係にある他のパラメータを含めて上記の関係をモデル化してもよい。また、両実施形態では、出力トルクデータＴＯＤの算出に、噴射量データＱＩＤを用いているが、前述したように噴射駆動信号ＴＯＵＴが立ち上がっているときに、インジェクタが開弁され、燃料が噴射されることから、この噴射駆動信号ＴＯＵＴの立ち上がり期間の長さを用いてもよい。
【００６１】
さらに、両実施形態では、エンジンシミュレータ１、３１を、ＥＣＵ２の評価用として用いているが、内燃機関の評価用として用いてもよい。また、両実施形態は、複数の燃焼モードが、リーン燃焼モードおよびリッチ燃焼モードから成る２つの燃焼モードの例であるが、供給された同じ大きさの供給燃料量に対する出力トルクの大きさが互いに異なるのであれば、他のタイプの燃焼モードでもよく、また、燃焼モードの数も任意である。さらに、両実施形態では、シミュレートされる内燃機関は、車両用の４サイクルタイプのディーゼルエンジンであるが、複数の燃焼モードから選択された１つの燃焼モードで運転される内燃機関であれば、他の産業用の各種のエンジンでもよく、例えば、２サイクルエンジンや、ガソリンエンジン、クランクシャフトを鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンでもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１  エンジンシミュレータ
１１  インタフェースボード（第１入力手段、第２入力手段、入力手段）
１５  出力トルクデータ算出部（出力トルクデータ算出手段）
３１  エンジンシミュレータ
３２  出力トルクデータ算出部（出力トルクデータ算出手段）
３３  要求トルク算出部（要求トルク算出手段）
３４  出力トルクデータ決定部（出力トルクデータ決定手段）
Ｓ＿ＥＭＯＤ  燃焼モードステータス（燃焼モードデータ）
ＴＯＵＴ  噴射駆動信号（供給燃料量データ）
ＴＯＤ  出力トルクデータ
ＴＯＤ［ｎ］  出力トルクデータ
ＴＲＥＱ  要求トルク（負荷データ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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