(57)【要約】      （修正有）【課題】低温酸化反応の熱発生率波形を高い精度で作成する。【解決手段】筒内ガス温度が低温酸化反応の基準反応開始温度（７５０Ｋ）以下の温度領域で気筒内に燃料が噴射された場合、その気筒内に燃料が浮遊する浮遊期間に応じて当該浮遊期間が長いほど反応開始時期を進角側（低温酸化反応の反応開始可能温度を低温側）に設定して低温酸化反応の熱発生率波形を作成する。このような処理により、低温酸化反応の反応開始時期を正確に規定することが可能となり、低温酸化反応の理想熱発生率波形を高い精度で作成することができる。また、この理想熱発生率波形を利用して燃焼状態の診断を行うようにした場合には、診断の精度を高めることができる。【選択図】図６
2014234727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料の燃焼を行う内燃機関における燃料の反応の熱発生率波形を作成する装置であって、
前記燃料噴射弁から噴射された燃料の反応のうち、低温酸化反応の理想熱発生率波形を作成するに際し、筒内ガス温度が低温酸化反応の基準反応開始温度以下の温度領域での燃料噴射の場合、前記気筒内に燃料が浮遊する浮遊期間に応じて当該浮遊期間が長いほど反応開始時期を進角側に設定して当該低温酸化反応の理想熱発生率波形を作成する構成となっていることを特徴とする内燃機関の熱発生率波形作成装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の熱発生率波形作成装置において、
前記浮遊期間は、前記気筒内に噴射された燃料の気化開始時期から筒内ガス温度が低温酸化反応の基準反応開始温度に到達するまでの期間であることを特徴とする内燃機関の熱発生率波形作成装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の内燃機関の熱発生率波形作成装置において、
気化反応、前記低温酸化反応、熱分解反応、及び、高温酸化反応の各反応の理想熱発生率波形を作成することを特徴とする内燃機関の熱発生率波形作成装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の熱発生率波形作成装置において、
前記理想熱発生率波形は、前記反応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、そ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。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の熱発生率波形作成装置によって作成さ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は、燃料の反応に異常が生じていると診断する構成と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。
【請求項６】
請求項５記載の内燃機関の燃焼状態診断装置において、
前記実熱発生率波形は、筒内圧センサによって検出される気筒内圧力に基づいて得られたものであることを特徴とする内燃機関の燃焼状態診断装置。
【請求項７】
請求項５または６記載の内燃機関の燃焼状態診断装置において、
前記理想熱発生率波形に対する実熱発生率波形の乖離が所定の異常判定乖離量以上となっており、当該反応に異常が生じていると診断された際に、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。
【請求項８】
内燃機関の燃焼状態を診断する燃焼状態診断装置であって、
筒内ガス温度が低温酸化反応の基準反応開始温度以下の温度領域で気筒内に燃料が噴射された場合、当該筒内ガス温度で低温酸化反応が開始されるのに必要な浮遊期間を求め、その浮遊期間に基づいてグロープラグの通電の要否を判定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。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の熱発生率波形作成装置において、
車両に実装または実験装置に搭載されていることを特徴とする内燃機関の熱発生率波形作成装置。
【請求項１０】
請求項５〜８のいずれか１つに記載の内燃機関の燃焼状態診断装置において、
車両に実装または実験装置に搭載されていることを特徴とする内燃機関の燃焼状態診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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熱発生率波形作成装置、及び、内燃機関の燃焼状態を診断する燃焼状態診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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」という場合もある）では燃焼状態を評価している。この燃焼状態の評価手法として具体的には、燃焼室内での熱発生率（クランクシャフトの単位回転角度当たりの熱発生量）の変化である熱発生率波形を用い、その波形が理想的な波形となっているか否かを判断することで燃焼室内での燃焼状態を評価している（例えば、特許文献１参照）。また、熱発生率波形を構成する反応形態（燃焼形態）としては、気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、高温酸化反応などがあり、その各反応それぞれに対して熱発生率波形を求め、その熱発生率波形を用いて各反応形態の燃焼状態を診断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１０６３３４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３８７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ディーゼルエンジンにおいて、気筒内に噴射された噴霧燃料は気化し（気化反応）、気筒内温度（筒内ガス温度）が７５０Ｋ（低温酸化反応開始温度）に到達した時点で、噴霧燃料のうちの低温酸化反応成分（ｎ−セタン等）の酸化が開始される（低温酸化反応が開始される）。このような低温酸化反応では、燃料噴射時期によって気筒内で燃料が浮遊する浮遊期間が変化する。燃料の浮遊期間が変化すると、低温酸化反応の反応開始可能温度（反応開始時期）が変わってしまうため、その反応開始時期を正確に把握することが熱発生率波形を精度良く作成する上で重要となる。
【０００５】
本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、低温酸化反応の熱発生率波形を高い精度で作成することが可能な内燃機関の熱発生率波形作成装置を提供すること、及び、内燃機関の燃焼状態を診断する燃焼状態診断装置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】
【０００６】
本発明は、燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料の燃焼を行う内燃機関における燃料の反応の熱発生率波形を作成する装置を対象としている。このような熱発生率波形作成装置において、前記燃料噴射弁から噴射された燃料の反応のうち、低温酸化反応の理想熱発生率波形を作成するに際し、筒内ガス温度が低温酸化反応の基準反応開始温度以下の温度領域での燃料噴射の場合、前記気筒内に燃料が浮遊する浮遊期間に応じて当該浮遊期間が長いほど反応開始時期を進角側に設定して当該低温酸化反応の理想熱発生率波形を作成することを技術的特徴としている。
【０００７】
この発明において、浮遊期間は、気筒内に噴射された燃料の気化開始時期から筒内ガス温度が低温酸化反応の基準反応開始温度（７５０Ｋ）に到達するまでの期間とする。
【０００８】
この発明にあっては、燃料噴射時の筒内ガス温度が基準反応開始温度（７５０Ｋ）であるときに低温酸化反応の開始に必要な浮遊期間を基準とすると、その基準浮遊期間よりも実際の浮遊期間（活性化エネルギ取得期間）が長くなるほど、低温酸化反応の反応開始可能温度が７５０Ｋよりも低温側に変化する（低温酸化反応の反応開始時期が進角側に変化する）という点に着目し、上記した構成つまり筒内ガス温度が低温酸化反応の基準反応開始温度以下（７５０Ｋ以下）の温度領域で気筒内に燃料が噴射された場合、気筒内で燃料（気化燃料）が浮遊する浮遊期間に応じて当該浮遊期間が長いほど反応開始時期を進角側に設定するという構成を採用している。このような構成により、低温酸化反応の反応開始時期を正確に規定することが可能となり、低温酸化反応の理想熱発生率波形を高い精度で作成することができる。
【０００９】
ここで、本発明でいう「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のことである。
【００１０】
また、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。
【００１１】
また、前記「気化開始時期」について説明すると、燃料が噴射される温度場（筒内ガス温度）が、６２３Ｋ（軽油の沸点（最大値））以上である場合は燃料噴射開始と同時に気化が開始されるので、気化開始時期は燃料噴射開始時期と同じタイミングとなる（気化開始時期＝燃料噴射開始時期）。なお、６２３Ｋよりも低温側の温度領域で燃料を噴射した場合は燃料噴射開始時期に対して気化開始時期が遅角側にずれるので、６２３Ｋよりも低い側の温度領域をも対象とする場合には、その遅延分を考慮して気化開始時期を決定すればよい。
【００１２】
この発明の熱発生率波形作成装置において、低温酸化反応の理想熱発生率波形の作成に加えて、気化反応、熱分解反応、及び、高温酸化反応等の各反応の理想熱発生率波形を作成するようにしてもよい。このように、気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、高温酸化反応それぞれに対して理想熱発生率波形を求めておくことで、個々の反応形態を個別に規定することが可能である。例えば、後述する燃焼状態の診断に利用する場合には、この理想熱発生率波形と実熱発生率波形とを比較することにより、いずれの反応において異常が生じているかを判別することが可能になる。特に、気化反応や熱分解反応は吸熱反応であるが（熱分解反応が発熱反応である場合もある）、この吸熱反応に対しても、その反応速度、反応量、反応期間に異常が生じていないか否かを診断することが可能であり、診断精度の向上を図ることができる。
【００１３】
なお、前記各反応それぞれに対して求められた理想熱発生率波形の利用形態としては、燃焼状態の診断だけでなく、内燃機関の設計や制御パラメータの適合値の取得等も挙げられる。
【００１４】
また、前記低温酸化反応を含む各反応の理想熱発生率波形の作成手順としては、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
より具体的には、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反応が存在する場合に、そ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。
【００１８】
ここでいう「反応の異常」とは、内燃機関の運転に支障をきたす程度の反応異常（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である）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。
【００１９】
この特定事項により、燃料の複数の反応（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。つまり、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、筒内ガス温度、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、これら筒内ガス温度、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。
【００２４】
本発明の燃焼状態診断装置の他の構成として、筒内ガス温度が低温酸化反応の基準反応開始温度以下の温度領域で気筒内に燃料が噴射された場合、当該筒内ガス温度で低温酸化反応が開始されるのに必要な浮遊期間を求め、その浮遊期間に基づいてグロープラグの通電の要否を判定するという構成を挙げることができる。このような構成を採用することにより、グロープラグへの通電の適正化を図ることができる。この点について以下に説明する。
【００２５】
まず、上述したように、浮遊期間は、燃料噴射時の筒内ガス温度が７５０Ｋ（基準反応開始温度）以下の温度領域において低温酸化反応の開始に必要な期間（時間）であって、燃料噴射時の筒内ガス温度が低いほど低温酸化反応開始に必要な浮遊期間は長くなる。このような時間的な条件（低温酸化反応の開始可能条件）である浮遊期間が成立した場合（例えば、浮遊期間が圧縮行程内に収まった場合）には、低温酸化反応が発生するようになるので、グロープラグへの通電は不要になる。一方、浮遊期間を満足できない場合（例えば、圧縮行程内で浮遊期間が成立しない場合）には、低温酸化反応が起こらないのでグロープラグへの通電が必要になる。したがって、このような浮遊期間に基づいて、グロープラグへの通電の要否を判定することにより、グロープラグへの通電の適正化を図ることができる。
【００２６】
ここで、前記内燃機関の熱発生率波形作成装置の使用形態としては、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。
【００２７】
また、前記内燃機関の燃焼状態診断装置の使用形態としても、車両への実装または実験装置への搭載が挙げられる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、筒内ガス温度が低温酸化反応の基準反応開始温度以下の温度領域での燃料噴射の場合、気筒内に燃料が浮遊する浮遊期間に応じて当該浮遊期間が長いほど反応開始時期を進角側に設定しているので、低温酸化反応の反応開始時期を正確に規定することができる。これによって低温酸化反応の理想熱発生率波形を高い精度で作成することができる。また、この理想熱発生率波形を利用して燃焼状態の診断を行うようにした場合には、診断の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態に係るディーゼルエンジン及びその制御系統の概略構成を示す図である。
【図２】ディーゼルエンジンの燃焼室及びその周辺部を示す断面図である。
【図３】ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】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及び燃焼室の模式図である。
【図５】燃料噴射率（クランク軸の単位回転角度当たりの燃料噴射量）波形と熱発生率（クランク軸の単位回転角度当たりの熱発生量）波形との関係の一例を示す波形図である。
【図６】低温酸化反応の反応開始可能温度を求めるマップの一例を示す図である。
【図７】燃焼状態診断及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。
【図８】回転速度補正係数マップを示す図である。
【図９】理想熱発生率波形モデルを示し、図９（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９（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。
【図１０】図１０（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１０（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。
【図１１】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。
【図１２】図１１の理想熱発生率波形モデルをフィルタ処理によって円滑化して得られた各波形を合成することにより作成された理想熱発生率波形を示す図である。
【図１３】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）、及び、実熱発生率波形（破線及び一点鎖線）の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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、車両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、本発明の燃焼状態診断装置を搭載した場合について説明する。
【００３１】
−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１」という）及びその制御系統の概略構成図である。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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及びＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）７６が備えられている。
【００３７】
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。
【００３８】
ピストン１３の頂面１３ａの上側には前記燃焼室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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。このグロープラグ１９の通電はＥＣＵ１００によって制御される。
【００４１】
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及び排気ポート７１を開閉する排気バルブ１７が配設されている。
【００４２】
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及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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
−センサ類−
エンジン１の各部位には、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件や、エンジン１の運転状態に関する信号を出力する。
【００４６】
例えば、前記エアフローメータ４３は、吸気系６内の吸気絞り弁６２上流において吸入空気の流量（吸入空気量）に応じた検出信号を出力する。レール圧センサ４１はコモンレール２２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。スロットル開度センサ４２は吸気絞り弁６２の開度を検出する。吸気圧センサ４８は、吸気マニホールド６３に配置され、吸入空気圧力に応じた検出信号を出力する。吸気温センサ４９は、吸気マニホールド６３に配置され、吸入空気の温度に応じた検出信号を出力する。Ａ／Ｆ（空燃比）センサ４４ａ，４４ｂは、ＮＳＲ触媒７５の上流側及び下流側にそれぞれ配設され、排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。
【００４７】
−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等からなるマイクロコンピュータと、入力回路及び出力回路とを備えている。
【００４８】
図３に示すように、ＥＣＵ１００の入力回路には、上記レール圧センサ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、吸気圧センサ４８、吸気温センサ４９が接続されている。さらに、入力回路には、エンジン１の冷却水温に応じた検出信号を出力する水温センサ４６、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ４７、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力するクランクポジションセンサ４０、及び、気筒内（燃焼室３）内の圧力を検出する筒内圧センサ（ＣＰＳ（Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｅｎｓｏｒ））４Ａなどが接続されている。
【００４９】
一方、ＥＣＵ１００の出力回路には、上記サプライポンプ２１、インジェクタ２３、吸気絞り弁６２、ＥＧＲバルブ８１、及び、上記ターボチャージャ５の可変ノズルベーン機構（可変ノズルベーンの開度を調整するアクチュエータ）５４などが接続されている。
【００５０】
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。
【００５１】
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及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。
【００５２】
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、及び、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。
【００５３】
なお、上述したパイロット噴射及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。
【００５４】
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。また、ＥＣＵ１００は、グロープラグ１９の通電制御を行う。
【００５５】
−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。
【００５６】
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。
【００５７】
このようにして気筒内に吸入された新気及び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）。
【００５８】
−燃料の反応形態の分離−
エンジン１の気筒内（燃焼室３内）に噴射された燃料の各反応形態（燃焼形態）は、図５に示すように、気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、高温酸化反応に分離することができる。これら燃焼形態は、気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、高温酸化反応の順で発生する。なお、図５は、１回の燃料噴射（パイロット噴射）が行われた場合の各反応形態における熱発生率波形を示す図である。各反応形態の詳細については後述する。
【００５９】
−低温酸化反応の反応開始時期−
次に、低温酸化反応の反応開始時期について説明する。
【００６０】
まず、車両等に搭載されるエンジンにおいて、筒内ガス温度が７５０Ｋ以下の温度領域で燃料噴射が行われた場合、燃料噴射時期によって気筒内で燃料が浮遊する浮遊期間（活性化エネルギ取得期間）が変化する。噴霧燃料の浮遊期間が変化すると、低温酸化反応の反応開始可能温度（低温酸化反応の反応開始時期）が変わってしまうため、その反応開始時期を正確に把握することが熱発生率波形を精度良く作成する上で重要となる。
【００６１】
このような点を考慮して、本実施形態では、筒内ガス温度が低温酸化反応の基準反応開始温度（７５０Ｋ）以下の温度領域で気筒内（燃焼室３内）に燃料が噴射された場合、気筒内に燃料が浮遊する浮遊期間に応じて反応開始時期を可変に設定して当該低温酸化反応の熱発生率波形を作成することで、低温酸化反応の理想熱発生率波形を高い精度で作成できるようにする。
【００６２】
ここで、低温酸化反応の基準反応開始温度は７５０Ｋであるが、例えば早期噴射（例えばＢＴＤＣ７０〜４０［°ＣＡ］での燃料噴射）を行った場合は、上記浮遊期間が長くなって活性化エネルギの取得期間が長くなるので、低温酸化反応は７５０Ｋに到達する前の低温側で反応開始可能となる。しかも、浮遊期間に応じて、その浮遊期間が長いほど、反応開始温度は低温側の値となる（反応開始時期は進角側の値となる）。こうした点を考慮して、本実施形態では、筒内ガス温度が低温酸化反応の基準反応開始温度以下の温度領域で気筒内に燃料が噴射された場合、上記浮遊期間に応じて、当該浮遊期間が長いほど反応開始時期を進角側に設定（規定）し、その反応開始時期を用いて低温酸化反応の理想熱発生率波形を作成する。その理想熱発生率波形の作成処理については後述する。
【００６３】
（低温酸化反応の反応開始時期の設定処理）
次に、低温酸化反応の反応開始時期の設定処理の一例について説明する。
【００６４】
まず、この処理例では、燃料噴射時の筒内ガス温度が７５０Ｋ（基準反応開始温度）であるときに低温酸化反応の開始に必要な浮遊期間を基準とし、その基準浮遊期間よりも実際の浮遊期間（活性化エネルギ取得期間）が長くなるほど、低温酸化反応の反応開始可能温度が７５０Ｋよりも低温側に変化する（低温酸化反応の反応開始時期が進角側に変化する）という点を利用して低温酸化反応の反応開始時期を設定（規定）する。
【００６５】
また、この処理例では、低温酸化反応の反応開始可能温度の低温側の最小値は６５０Ｋ（［軽油の沸点６２３Ｋ（最大値）］＋マージン）とする。そして、このような温度場（６５０Ｋ以上の温度場）で気筒内に燃料が噴射された場合は、燃料噴射開始と同時に気化が開始されるようになる。つまり、気化開始時期は燃料噴射開始時期と同じタイミングとなる（気化開始時期＝燃料噴射開始時期）。
・反応開始時期の設定処理の具体例
次に、反応開始時期の設定処理の具体例について以下に説明する。ただし、以下の処理は、筒内ガス温度が基準反応開始温度７５０Ｋ以下の温度領域（最小値は６５０Ｋ）での燃料噴射の場合を対象とする。この低温酸化反応の反応開始時期の設定処理は、例えばＥＣＵ１００において実行される。
【００６６】
［ＳＴ１１］筒内ガス温度を推定し、その推定筒内ガス温度、及び、低温酸化反応の基準反応開始温度７５０Ｋを用いて、筒内ガス温度が基準反応開始温度７５０Ｋに到達するクランク角度［°ＣＡ］を算出し、その算出したクランク角度（絶対値）を基準温度到達時期［°ＣＡ］とする。
【００６７】
なお、筒内ガス温度については、例えば、上記吸気温センサ４９によって検出された吸入空気温度とピストン１３の移動に伴って変化する空気の圧縮率とに基づいて推定（ポリトロープ変化に基づく算出式より算出）する。また、筒内ガス温度を推定する際に、気化反応（吸熱反応）の反応熱量に相当する分の温度を減算するようにしてもよい。
【００６８】
［ＳＴ１２］上記［ＳＴ１１］で算出した基準温度到達時期［°ＣＡ］と、気化開始時期（実際の燃料噴射開始時期）［°ＣＡ］とを用いて、下記の式（１）から燃料噴霧の浮遊期間ＦＴｘ［ｓｅｃ］（絶対値）を算出する。
【００６９】
浮遊期間ＦＴｘ＝｜（気化開始時期−基準温度到達時期）×｛60[sec]/（ＮＥ[rpm]×360[°CA]）｝｜  ・・・（１）
なお、エンジン回転速度（回転数）ＮＥ［ｒｐｍ］は、クランクポジションセンサ４０の出力信号から算出する。
【００７０】
［ＳＴ１３］上記［ＳＴ１２］で算出した燃料噴霧の浮遊期間ＦＴｘ［ｓｅｃ］を用いて図６に示すマップを参照して、低温酸化反応の反応開始可能温度αｘ［Ｋ］（基準反応開始温度７５０Ｋよりも低温側の温度）を算出する。そして、その算出した低温酸化反応の反応開始可能温度αｘ［Ｋ］を用いて、筒内ガス温度が低温酸化反応の反応開始可能温度αｘ［Ｋ］に到達するクランク角度を算出し、その算出したクランク角度を低温酸化反応の反応開始時期［°ＣＡ］とする。このようにして算出した低温酸化反応の反応開始時期を、後述する理想熱発生率波形の作成処理に用いる。
【００７１】
なお、以上のようにして算出した低温酸化反応の反応開始時期［°ＣＡ］について、基準エンジン回転速度（例えば、１０００ｒｐｍ）を用いて補正しておいてもよい。具体的には、上記算出処理にて得られた低温酸化反応の反応開始時期［°ＣＡ］にエンジン回転速度比（基準エンジン回転速度／実エンジン回転速度ＮＥ）を乗算することにより、低温酸化反応の反応開始時期［°ＣＡ］の回転速度補正を行う。
【００７２】
ここで、図６に示すマップは、燃料噴射時の筒内ガス温度が７５０Ｋ（基準反応開始温度）であるときに低温酸化反応の開始に必要な浮遊期間ＦＴ750（例えば、ＦＴ750＝８３３［μｓｅｃ］）を基準とし、その基準浮遊期間ＦＴ750よりも実際の浮遊期間ＦＴｘ（活性化エネルギ取得期間）が長いほど低温酸化反応の反応開始可能温度が７５０Ｋよりも低温側に変化するという点を考慮して、予め実験やシミュレーションによって、浮遊期間ＦＴｘと低温酸化反応の反応開始可能温度αｘ［Ｋ］との関係を規定したものであって、ＥＣＵ１００のＲＯＭ内に記憶されている。
【００７３】
この図６に示すマップにあっては、浮遊期間ＦＴｘ［ｓｅｃ］が長くなるほど、低温酸化反応の反応開始可能温度αｘ［Ｋ］が低温側の値になるように設定されている。つまり、この図６のマップから算出した低温酸化反応の反応開始可能温度αｘ［Ｋ］から算出される低温酸化反応の反応開始時期［°ＣＡ］は、浮遊期間ＦＴｘ［ｓｅｃ］が長くなるほど進角側の値となる。
【００７４】
以上のように、本実施形態によれば、筒内ガス温度が低温酸化反応の基準反応開始温度以下の温度領域で気筒内に燃料が噴射された場合、気筒内に燃料が浮遊する浮遊期間に応じて当該浮遊期間が長いほど反応開始時期を進角側に設定しているので、低温酸化反応の反応開始時期を正確に求めることができる。これにより、後述する理想熱発生率波形を高い精度で作成することができる。
【００７５】
−グロープラグ通電要否判定−
次に、燃料噴射時の筒内ガス温度が７５０Ｋ（基準反応開始温度）以下の温度領域である場合に低温酸化反応の反応開始に必要な浮遊期間を利用して、グロープラグ１９への通電の要否を判定する処理について説明する。
【００７６】
この例では、極低温時の降坂路走行中においてフューエルカット状態から復帰する際、つまり、高回転・低温の状態で再始動する際にグロープラグ１９への通電の要否を判定する。その具体的な処理の一例について以下に説明する。このグロープラグ通電要否判定処理は、例えばＥＣＵ１００において実行される。
【００７７】
［ＳＴ２１］燃料噴射時の筒内ガス温度を推定し、その推定した筒内ガス温度を、図６の横軸の温度パラメータ（反応開始可能温度）として、当該図６のマップの逆引きを行って、低温酸化反応が開始されるのに必要な浮遊期間ＦＴｘ［ｓｅｃ］を算出する。なお、筒内ガス温度については、例えば、上記吸気温センサ４９によって検出された吸入空気温度とピストン１３の移動に伴って変化する空気の圧縮率とに基づいて推定（ポリトロープ変化に基づく算出式より算出）する。
【００７８】
［ＳＴ２２］実際の燃料噴射開始時期（気化開始時期）から圧縮ＴＤＣまでのクランク角期間Ｃｉｎｔ［°ＣＡ］（絶対値）を求める。そのクランク角期間Ｃｉｎｔ［°ＣＡ］を判定時間間隔Ｔｃｉｎｔ［ｓｅｃ］に変換する。具体的には、演算式［Ｔｃｉｎｔ＝Ｃｉｎｔ×｛60[sec]/（ＮＥ[rpm]×360[°CA]）｝］によってクランク角期間Ｃｉｎｔ［°ＣＡ］を判定時間間隔Ｔｃｉｎｔ［ｓｅｃ］に変換する。
【００７９】
［ＳＴ２３］上記［ＳＴ２１］で算出した浮遊期間ＦＴｘ［ｓｅｃ］と、上記［ＳＴ２２］で算出した判定時間間隔Ｔｃｉｎｔ［ｓｅｃ］とを比較し、浮遊期間ＦＴｘが判定時間間隔Ｔｃｉｎｔよりも短い場合（等しい場合も含む）は、筒内ガス温度が７５０Ｋに到達しなくても、時間的条件（低温酸化反応の開始可能条件）である浮遊期間ＦＴｘが圧縮ＴＤＣ前に成立するので（浮遊期間ＦＴｘが圧縮行程内に収まるので）、低温酸化反応が発生すると判定し、グロープラグ１９への通電は不要であると判定する。
【００８０】
一方、浮遊期間ＦＴｘが判定時間間隔Ｔｃｉｎｔよりも長い場合（ＴＤＣに到達するまでに浮遊期間ＦＴｘが成立しない場合）は、低温酸化反応は起こらないと判定し、着火不可能と判定する。着火不可能である場合にはグロープラグ１９への通電を行う。なお、着火不可能である場合には、排気循環を行って新気吸入を禁止する（吸気冷却を禁止する）ようにしてもよいし、また、グロープラグ１９への通電と排気循環による新気吸入禁止処理とを行うようにしてもよい。なお、排気循環による新気吸入禁止処理はフューエルカット中に実行してもよい。
【００８１】
そして、このようにして、グロープラグ１９への通電の要否を判定する処理を実行することにより、グロープラグ１９への通電の適正化を図ることができるので、グロープラグ１９の使用頻度（通電頻度）を抑制することができ、グロープラグ１９の劣化を抑制することができる。
【００８２】
なお、以上の例では、グロープラグ通電要否判定に用いるクランク角期間Ｃｉｎｔを燃料噴射開始時期（気化開始時期）から圧縮ＴＤＣまでの期間としているが、燃料噴射開始時期（気化開始時期）から圧縮ＴＤＣ前の所定クランク角度までをクランク角期間Ｃｉｎｔとしてもよいし、燃料噴射開始時期（気化開始時期）から圧縮ＴＤＣ後の所定クランク角度までをクランク角期間Ｃｉｎｔとしてもよい。
【００８３】
また、以上の例では、クランク角期間Ｃｉｎｔ［°Ｃａ］を判定時間間隔Ｔｃｉｎｔ［ｓｅｃ］に変換して判定を行っているが、これに替えて、浮遊期間ＦＴｘ［ｓｅｃ］を、エンジン回転速度ＮＥを用いてクランク角期間［°ＣＡ］に変換し、その浮遊クランク角期間［°ＣＡ］とクランク角期間Ｃｉｎｔ［°ＣＡ］と比較して判定を行うようにしてもよい。
【００８４】
また、以上の例では、極低温時の降坂走行中においてフューエルカット状態から復帰する際に、グロープラグへの通電の要否を判定しているが、これに限られることなく、低温始動時などの他の運転状態の際にグロープラグ通電の要否判定を行うようにしてもよい。
【００８５】
そして、このようなグロープラグ通電の要否判定を行う内燃機関の燃焼状態診断装置の使用形態として、車両への実装のほか、実験装置への搭載を挙げることができる。
【００８６】
−熱発生率波形の作成、燃焼状態診断、及び、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）、及び、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。
【００８７】
この熱発生率波形の作成、燃焼状態診断、及び、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及び（２）実熱発生率波形の作成が行われた後、（３）理想熱発生率波形と実熱発生率波形との比較による燃焼状態診断が行われる。そして、（４）この燃焼状態診断の結果に応じたエンジン１の制御パラメータの補正が行われることになる。これら（１）〜（４）の各動作を行うための構成の全てが車両に搭載（実装）されていてもよいし、（１）の動作のみが実験室等によって行われ、その結果（作成された理想熱発生率波形）が前記ＲＯＭに記憶され、（２）〜（４）の各動作を行うための構成が車両に搭載された構成となっていてもよい。なお、（１）〜（４）の動作（処理）または（２）〜（４）の動作（処理）は１サイクルごとに実行してもよいし、所定の複数サイクル毎に実行するようにしてもよい。
【００８８】
また、上記（１）理想熱発生率波形の作成にあっては、（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。
【００８９】
以下、各動作について具体的に説明する。
【００９０】
（１）理想熱発生率波形の作成
上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。
【００９１】
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、筒内ガス温度、気筒内の酸素量（気筒内の酸素密度に相関がある値）、気筒内の燃料量（気筒内の燃料密度に相関がある値）、気筒内での燃料の分布が挙げられる。これらのうち、制御自由度の低い順としては、筒内ガス温度、気筒内の酸素量、気筒内の燃料量、気筒内での燃料の分布の順である。
【００９２】
つまり、筒内ガス温度は、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、この筒内ガス温度は、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、気筒内の酸素量は、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、筒内ガス温度に比べて制御自由度は高い。また、この気筒内の酸素量は、ターボチャージャ５による過給率によっても変動する。さらに、気筒内の酸素量は、先行して燃料噴射（予熱のための燃料噴射等）が行われた場合に、その燃料の燃焼による酸素消費量によっても変動する。また、気筒内の燃料量は、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、気筒内の酸素量に比べて制御自由度は高い。また、気筒内での燃料分布も、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。
【００９３】
そして、本実施形態では、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、筒内ガス温度、気筒内の酸素量及び気筒内の燃料量の量的条件を、気筒内での燃料の分布よりも優先順位の高いものとしている。つまり、筒内ガス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、筒内ガス温度（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タイミングにおけるクランク角度位置）を確定する。
【００９４】
そして、この反応開始時期（低温酸化反応の場合は浮遊期間に応じた反応開始時期）を基点として、反応速度、反応量、反応期間をそれぞれ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。つまり、気筒内に噴射された燃料の複数の反応形態それぞれの反応速度、反応量、反応期間を気筒内環境（反応開始時期を決定する気筒内ガス温度等）及び燃料組成（反応に寄与する燃料量及び燃料密度を含む）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。
【００９５】
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筒内ガス温度（基準温度）及び燃料組成等に対応した基準反応速度効率［Ｊ／ＣＡ2／ｍｍ3］と、基準反応量効率［Ｊ／ｍｍ3］とを各反応形態毎に確定し、燃焼場に対する酸素供給能力（酸素密度）から前記基準反応速度効率及び基準反応量効率を修正し、これら修正された効率と燃料量とから反応速度及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「反応速度勾配係数」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。
【００９６】
そして、前記反応開始時期、反応速度及び反応量から後述する理想熱発生率波形モデル（三角形モデル）を作成し、これにより、反応期間を確定する。この反応期間としては以下の式（２）により求められる。
【００９７】
反応期間＝２×（反応量／反応速度）1/2  ・・・（２）
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。
【００９８】
（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。
【００９９】
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、高温酸化反応が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。
【０１００】
（ａ）気化反応
気化反応は、上記インジェクタ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って、他の反応とは独立した反応である。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（１８０℃）〜６２３Ｋ（３５０℃）である。また、気化反応における反応量効率としては、例えば１．１４［Ｊ／ｍｍ3］となっている。
【０１０１】
気化反応における有効噴射量（気化反応に寄与する燃料量）としては、燃料噴射量から壁面付着量（シリンダボア１２の壁面に付着した燃料量）を減算した量である。この壁面付着量は、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。このため、この気化反応における反応量は、演算式［気化反応における反応量＝−１．１４×有効噴射量］により求められる。
【０１０２】
そして、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。
【０１０３】
（ｂ）低温酸化反応
低温酸化反応は、ディーゼルエンジン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（Ｃ16Ｈ34）等の直鎖単結合組成の燃料等）が燃焼する反応である。低温酸化反応は、直鎖炭化水素の端部の水素引き抜き・酸素付加で生じる反応であり、炭素鎖分解ではないため、熱分解反応とは独立した反応である。
【０１０４】
低温酸化反応成分は、筒内ガス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、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、筒内ガス温度が約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）は筒内ガス温度が約９００Ｋに達するまで燃焼（高温酸化反応）を開始しない。
【０１０５】
そして、この低温酸化反応における前記基準反応速度効率としては、例えば０．２９４［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。
【０１０６】
また、この低温酸化反応の反応速度及び反応量は、前記基準反応速度効率及び基準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）。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、前記基準反応速度効率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。
【０１０７】
なお、回転速度補正係数は、図８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８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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
（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、その反応温度は約８００Ｋとなっている。この熱分解反応における基準反応速度効率としては、例えば０．３８４［Ｊ／ＣＡ2／ｍｍ3］となっている。また、反応量効率としては、例えば５．０［Ｊ／ｍｍ3］となっている。この熱分解反応の反応速度及び反応量についても、上記基準反応速度効率及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）。
【０１１１】
そして、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。
【０１１２】
（ｄ）高温酸化反応（予混合燃焼）
予混合燃焼による高温酸化反応の反応温度は約９００Ｋとなっている。つまり、筒内ガス温度が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。この高温酸化反応は、熱分解した炭素鎖の酸化反応であるため、熱分解反応が対となって発生する。
【０１１３】
なお、筒内ガス温度が１０００Ｋ以上となっている気筒内に向けて燃料を噴射（メイン噴射）すると、その噴射された燃料が、噴射後に直ちに燃焼を開始する。この反応が拡散燃焼による高温酸化反応である。
【０１１４】
予混合燃焼による高温酸化反応における基準反応速度効率としては、例えば４．３［Ｊ／ＣＡ2／ｍｍ3］となっている。また、反応量効率としては、例えば３０．０［Ｊ／ｍｍ3］となっている。この予混合燃焼による高温酸化反応の反応速度及び反応量も、上記基準反応速度効率及び反応量効率に基づいて算出される（例えば、有効噴射量（燃料噴射量（指令値）から壁面付着量を減算した量）を乗算することで算出される）。
【０１１５】
そして、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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
（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。
【０１１８】
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、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。
【０１１９】
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（反応開始時期）を基点として、反応速度を二等辺三角形の斜辺の勾配とし、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。
【０１２０】
（ａ）反応開始時期
・気化反応
上述したように、燃料が噴射される温度場（筒内ガス温度）が６２３Ｋ以上である場合は、気化反応の反応開始時期は燃料噴射開始時期と同じタイミングとする（気化反応の反応開始時期＝燃料噴射開始時期）。なお、６２３Ｋよりも低い側の温度領域で燃料を噴射した場合は燃料噴射開始時期に対して気化開始時期が遅角側にずれるので、６２３Ｋよりも低い側の温度領域をも対象とする場合には、その遅延分を考慮して気化反応の反応開始時期を決定すればよい。
【０１２１】
・低温酸化反応
低温酸化反応の反応開始時期については、上記した［ＳＴ１１］〜［ＳＴ１３］の処理によって設定する。なお、筒内ガス温度が７５０Ｋよりも大きな温度場（温度領域）で気筒内に燃料が噴射された場合、その燃料噴射開始した時点のクランク角度［°ＣＡ］を低温酸化反応の反応開始時期とする。
【０１２２】
・熱分解反応
熱分解反応については、上述したように、反応温度は約８００Ｋであるので、筒内ガス温度が約８００Ｋに到達した時点のクランク角度［°ＣＡ］を熱分解反応の反応開始時期とする。なお、熱分解反応の反応開始時期を求める際の筒内ガス温度については、気化反応及び低温酸化反応の反応熱量に相当する分の温度を加減するようにしてもよい。
【０１２３】
・高温酸化反応
高温酸化反応（予混合燃焼）については、上述したように、反応温度は約９００Ｋであるので、筒内ガス温度が約９００Ｋに到達した時点のクランク角度［°ＣＡ］を高温酸化反応の反応開始時期とする。なお、高温酸化反応の反応開始時期の反応開始時期を求める際の筒内ガス温度については、気化反応及び低温酸化反応の反応熱量に相当する分の温度を加減するようにしてもよい。
【０１２４】
なお、上記各処理に用いる筒内ガス温度については、例えば、上記吸気温センサ４９によって検出された吸入空気温度とピストン１３の移動に伴って変化する空気の圧縮率とに基づいて推定（ポリトロープ変化に基づく算出式より算出）する。
【０１２５】
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。
【０１２６】
（ｂ）反応速度（勾配）
反応速度は、前記基準反応速度効率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上昇勾配と、熱発生率が下降する期間での下降勾配とでは、それらの絶対値は一致している。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
（ｃ）発生熱量（面積）
各反応における熱効率［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、この熱効率に燃料噴射量（前記有効噴射量）を乗算したものとなる。
【０１３０】
ただし、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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
（ｄ）燃焼期間（底辺）
以上の三角形の勾配（反応速度）及び三角形の面積（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。
【０１３３】
図９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９（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９（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。
【０１３４】
Ｈ＝Ａ×Ｇ＝Ｂ×α×Ｇ
これより、Ｂ＝Ａ／αとなる。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
（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。
【０１３８】
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１０（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１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１０（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期間から第１０期間の期間番号を付している。つまり、第１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期間での燃料噴射が開始され、第２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期間の終了時点まで燃料噴射が継続されることになる。
【０１３９】
また、図１０（ｂ）は前記各期間で噴射された燃料の反応量（この図１０（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１０（ｂ）に示すように、第１期間での燃料噴射が開始され、第２期間での燃料噴射が開始されるまでの間（図１０（ｂ）における期間ｔ１）は、第１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期間での燃料噴射が開始され、第３期間での燃料噴射が開始されるまでの間（図１０（ｂ）における期間ｔ２）は、第１期間で噴射された燃料の反応及び第２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。
【０１４０】
その後、第１期間で噴射された燃料の反応が終了する。この時点（図１０（ｂ）におけるタイミングＴ１）では、第２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期間から第１０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期間で噴射された燃料の反応が終了すると（図１０（ｂ）におけるタイミングＴ２）、第３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期間から第１０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１０（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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
（１−Ｄ）理想熱発生率波形モデルのフィルタリングによる理想熱発生率波形の作成
以上のようにして理想熱発生率波形モデルを作成した後、この理想熱発生率波形モデルを周知のフィルタ処理（例えばＷｉｅｂｅフィルタによる処理）によって円滑化することにより、理想熱発生率波形を作成する。以下、具体的に説明する。
【０１４４】
図１１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１１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、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は低温酸化反応の理想熱発生率波形モデル、ＩＩＩは熱分解反応（吸熱となる熱分解反応）の理想熱発生率波形モデル、ＩＶは高温酸化反応（予混合燃焼）の理想熱発生率波形モデルである。
【０１４５】
また、図１２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、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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
そして、前記メイン噴射における筒内全体を対象とした理想熱発生率波形と、これら理想熱発生率波形（パイロット噴射やアフタ噴射を対象とする理想熱発生率波形）とを合成することによって１サイクルを対象とした理想熱発生率波形が作成されることになる。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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筒内ガス温度と、その後に（遅角側で）燃料が噴射されるタイミングでの筒内ガス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、気筒内の残留ガス及び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。
【０１５０】
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、及び、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。
【０１５１】
（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。
【０１５２】
（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。
【０１５３】
例えば、図１２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１３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１２で示した波形）に対して高温酸化反応（予混合燃焼）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、高温酸化反応に異常が生じている、つまり、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。
【０１５４】
また、図１３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、高温酸化反応に異常が生じている、つまり、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、上記した気化反応、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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
（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。
【０１５７】
例えば、実熱発生率波形が、図１３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。
【０１５８】
また、実熱発生率波形が、図１３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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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、筒内ガス温度、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、これら筒内ガス温度、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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
以上説明したように、本実施形態によれば、筒内ガス温度が低温酸化反応の基準反応開始温度以下の温度領域で気筒内に燃料が噴射された場合、気筒内で燃料が浮遊する浮遊期間に応じて当該浮遊期間が長いほど反応開始時期を進角側に設定しているので、低温酸化反応の反応開始時期を正確に規定することができる。これによって低温酸化反応の理想熱発生率波形を高い精度で作成することができる。
【０１６４】
そして、本実施形態では、このような低温酸化反応の理想熱発生率波形、及び、気化反応、熱分解反応及び高温酸化反応それぞれの理想熱発生率波形を合成して気筒内全体を対象とする理想熱発生率波形を作成し、この理想熱発生率波形を利用して燃焼状態の診断を行っている。このため、燃料の複数の反応形態それぞれに対し、実熱発生率波形が理想熱発生率波形から所定量以上乖離している場合には、その反応形態に異常が生じていると診断することができる。つまり、各反応形態を個別に扱い、それぞれについて異常の有無を診断することができる。このため、異常が生じている反応形態の特定を高い精度で行うことができ、診断精度の向上を図ることができる。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
なお、以上の例では、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それぞれついて理想熱発生率波形を作成しているが、これらの反応に加えて、拡散燃焼による高温酸化反応や後燃え反応などの理想熱発生率波形を作成して、燃焼状態を診断するようにしてもよい。
【０１６８】
−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。
【０１６９】
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機）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。
【０１７０】
また、前記実施形態では、通電期間においてのみ全開の開弁状態となることにより燃料噴射率を変更するピエゾインジェクタ２３を適用したエンジン１について説明したが、本発明は、可変噴射率インジェクタを適用したエンジンへの適用も可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
本発明は、自動車に搭載されるディーゼルエンジン等において、燃料の各反応の熱発生率波形の作成及び各反応の診断に適用可能である。
【符号の説明】
【０１７２】
１  エンジン（内燃機関）
１２  シリンダボア
１３  ピストン
２３  インジェクタ（燃料噴射弁）
３  燃焼室
４０  クランクポジションセンサ
４９  吸気温センサ
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  高温酸化反応の理想熱発生率波形モデル
【図１】
2014234727.tif 000003
【図２】
2014234727.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014234727.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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