(57)【要約】【課題】火花点火式内燃機関において燃焼による熱発生率ｄＱ／ｄθの増加率（クランク角度θの変化に対する増加率）を熱発生率傾きｂ／ａとし、その算出にかかる工数を低減して、設計・開発コストの削減を図る。【解決手段】空燃比が予め設定した値であるときの熱発生率傾きを基準として、筒内燃料量は変化せず、空気量が変化した場合の空燃比の変化による熱発生率傾きの変化率を、第１の補正係数Ｍ１として算出する（ステップＳＴ４）。空気量は変化せず、筒内燃料量が変化した場合の熱発生率傾きの変化率は、第２の補正係数Ｍ２として算出する（ＳＴ５）補正係数Ｍ１，Ｍ２を基準熱発生率傾きｂ／ａbaseに乗算して、空燃比の変化後の熱発生率傾きを求める（ＳＴ６）。【選択図】図６
2015218645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火花点火式内燃機関の設計若しくは開発を支援するための開発支援装置であって、
気筒内の混合気の燃焼によって熱発生率が増加する期間における、この熱発生率のクランク角度変化に対する増加率が、燃焼状態を評価するための指標である熱発生率傾きとして規定されており、
前記混合気の空燃比が予め設定した設定値であるときの熱発生率傾きを基準として、気筒内の燃料量は変化せず、空気量が変化した場合の前記設定値からの空燃比の変化による熱発生率傾きの変化率を、第１の補正係数として算出する一方、
気筒内の空気量は変化せず、燃料量が変化した場合の前記設定値からの空燃比の変化による前記熱発生率傾きの変化率を、第２の補正係数として算出し、
前記熱発生率傾きの基準値に前記第１および第２のいずれかの補正係数を乗算して、熱発生率傾きを求める構成となっていることを特徴とする内燃機関の開発支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火式内燃機関の設計や開発を支援するために用いられる開発支援装置に関し、特に、気筒内の混合気の着火後に熱発生率が増加する際の燃焼速度を表す指標である熱発生率傾きを算出するための技術に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の開発工程においては、混合気の燃焼状態を評価するために、気筒内の燃焼圧や熱発生率の変化を調べることが行われている。熱発生率は、内燃機関の運転中におけるクランク角度の変化に対する発生熱量の変化率であって、例えば筒内圧センサによって検出される気筒内の圧力（筒内圧）に基づいて算出される。燃焼が激しいときに熱発生率は急増し、燃焼が緩慢であれば熱発生率は緩やかに上昇する。また、熱発生率を燃焼期間全体について積分すれば、総熱発生量が求められる。
【０００３】
一例として特許文献１には、実験用のシステムの内燃機関を運転して、気筒内の空燃比の変化や筒内圧などを実測し、その空燃比の変化による燃焼状態の変化を熱発生率のカーブ（熱発生率波形）によって評価することが記載されている。すなわち、例えば同文献の段落００５４には、「…（前略）…この状態から空燃比が低下して１５．７（図２、点Ｂ）になると、…（中略）…熱発生率の傾きも小さくなる（カーブＢ′）。…（後略）…」などと記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０４８６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記のように熱発生率波形によって混合気の燃焼状態を調べようとすれば、実験用のシステムにおいて内燃機関を種々の運転条件で運転しながら、それぞれの運転条件において筒内圧を実測し、熱発生率波形を作成しなくてはならない。内燃機関の運転条件が異なれば燃焼状態は変化し、熱発生率波形も変化するからである。
【０００６】
しかしながら、エンジンの運転条件を規定するパラメータは例えば負荷率、回転速度、点火時期、空燃比等々と多岐に渡るので、これらをそれぞれ変化させた非常に多くの運転条件毎に実験を行って、熱発生率波形を作成するのは、多大な労力を必要とする。このように従来までの方法には熱発生率波形を作成するための工数が嵩むという問題があって、設計・開発コストを押し上げる要因となっていた。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱発生率波形を規定する特性値の一つである熱発生率傾きの算出にかかる工数を低減することによって、設計・開発コストの削減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発明者は、気筒内の空燃比の変化と熱発生率傾きとの相関に着目して鋭意、研究を重ねた結果、空燃比の変化について、燃料量の変化によるものと空気量の変化によるものとに区別すれば、この空燃比の変化と熱発生率傾きの変化との間に高い相関があることを見出した。
【０００９】
かかる新規な知見に基づいて本発明では、内燃機関の燃焼状態を表す指標の一つである熱発生率傾きを算出する際に、燃料量の変化による空燃比の変化と、空気量の変化による空燃比の変化とに区別して、この空燃比の変化による影響を反映させるようにした。
【００１０】
−解決手段−
具体的に本発明は、火花点火式内燃機関の設計若しくは開発を支援するための開発支援装置が対象であって、気筒内の混合気の燃焼によって熱発生率が増加する期間における、この熱発生率のクランク角度変化に対する増加率が、燃焼状態を評価するための指標である熱発生率傾きとして規定されている。
【００１１】
そして、前記混合気の空燃比が予め設定した設定値であるときの熱発生率傾きを基準として、気筒内の燃料量は変化せず、空気量が変化した場合の前記設定値からの空燃比の変化による熱発生率傾きの変化率を、第１の補正係数として算出する一方、気筒内の空気量は変化せず、燃料量が変化した場合の前記設定値からの空燃比の変化による前記熱発生率傾きの変化率を、第２の補正係数として算出し、これら第１および第２のいずれかの補正係数を前記熱発生率傾きの基準値に乗算して、熱発生率傾きを求める構成としている。
【００１２】
かかる構成の開発支援装置では、火花点火式内燃機関の燃焼状態を評価するための指標の一つとして、熱発生率のクランク角度変化に対する増加率（熱発生率傾き）が用いられている。この熱発生率傾きは、熱発生率波形を規定する特性値の一つでもあり、内燃機関の負荷率や回転速度、空燃比、点火時期等々、種々のパラメータ（運転条件）の影響を受けると考えられる。
【００１３】
しかしながら、そのうちの空燃比の変化の影響については、上述したように燃料量の変化による場合と空気量の変化による場合とに区別すれば、この空燃比の変化と熱発生率傾きの変化との間に高い相関があるから、それぞれの場合の空燃比の変化による影響を精度良く熱発生率傾きの変化に反映させることが可能である。
【００１４】
そこで、前記の特定事項にあるように、気筒内の空気量の変化による熱発生率傾きの変化率を第１の補正係数として算出し、また、燃料量の変化による熱発生率傾きの変化率を第２の補正係数として算出した上で、いずれかの補正係数を乗算することによって、空燃比の変化による影響を熱発生率傾きに正確に反映させることができる。
【００１５】
よって、内燃機関の多岐に渡る運転条件のそれぞれについて熱発生率波形を作成するに際して、パラメータの一つである空燃比については予め設定した値（例えば理論空燃比）についてのみ、実験等を行えばよく、これにより求めた熱発生率傾きを基準として、それ以外の空燃比における熱発生率傾きを算出できるので、熱発生率傾きの算出にかかる工数が低減される。
【発明の効果】
【００１６】
以上、説明したように本発明にかかる開発支援装置によれば、内燃機関の多岐に渡る運転条件のそれぞれについて、燃焼状態を表す指標の一つである熱発生率傾きを算出する際に、運転条件を規定するパラメータの一つである空燃比については予め設定した値についてのみ、実験等を行えばよいので、熱発生率傾きの算出にかかる工数を低減できる。よって、そうして算出した熱発生率傾きを用いて燃焼状態を評価する（例えば、熱発生率波形などを作成する）工数も低減でき、ひいては設計・開発コストの削減が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る開発支援装置の構成および、その入出力情報を示す図である。
【図２】開発支援装置から出力される熱発生率波形の一例を示す図である。
【図３】リーンな状態での空燃比の変化による熱発生率傾きの変化を示す図である。
【図４】空燃比のリッチな状態についての図３相当図である。
【図５】入力情報から算出した熱発生率傾きと基準熱発生率傾きの補正値との関係を検証した結果を示す図である。
【図６】熱発生率傾きの算出手順の一例を示すフローチャート図である。
【図７】空燃比の変化による熱発生量の変化が設定されたマップの一例を示す図であり、（ａ）は空気量のみを変化させた場合を、（ｂ）は筒内燃料量のみを変化させた場合をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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、自動車用のガソリンエンジン（内燃機関）の設計および開発を支援するためのシステム１（以下では開発支援装置１と称する）に、本発明を適用した場合について説明する。このシステムは、一例としてガソリンエンジンの気筒内の混合気の燃焼による熱発生率波形を作成するものである。
【００１９】
−開発支援装置−
図１には、本実施形態に係る開発支援装置１の構成およびその入出力情報を示している。この装置には、図外の実験用エンジンのコントローラからエンジンの状態量や制御パラメータ（制御量）などの各種情報が入力される。具体的な入力情報としては、エンジン回転速度、負荷率、点火時期、ＥＧＲ率、空燃比、油水温、吸排気の各バルブの開閉タイミング（バルブタイミング）等が挙げられる。
【００２０】
そのような入力情報に基づいて開発支援装置１は、以下の各算出部２〜５により燃焼状態を表す各種特性値を算出し、この各種特性値を利用して作成した熱発生率波形を出力する。本実施形態では一例として図２に示すように、特性値として着火遅れ期間τ、前半燃焼期間ａ、熱発生率傾きｂ／ａおよび総熱発生量Ｑallをそれぞれ算出し、これらにより規定される三角形モデルによって熱発生率波形を近似するようにしている。
【００２１】
より具体的に、着火遅れ算出部２は、エンジンの点火プラグによって火花放電が行われ、混合気に点火された時期（点火時期ＳＡ）から、これにより着火した混合気中に初期火炎核が形成される時期（着火時期ＦＡ）までの期間τを算出する。この着火遅れ期間τは、クランク角度θ［ＣＡ］または時間［ｍｓ］で表される。
【００２２】
なお、着火時期ＦＡの定義として本実施形態では、点火時期ＳＡ以降に熱発生率（クランク角度当たりの熱発生量）が１［Ｊ／ＣＡ］に達した時期としているが、この値には限定されず、例えば熱発生率が０［Ｊ／ＣＡ］を超えた時期を着火時期ＦＡとしてもよい。また、熱発生量が総熱発生量Ｑallに対して所定割合（例えば５％）に達した時期を着火時期ＦＡとしてもよい。
【００２３】
前半燃焼期間算出部３は、混合気の燃焼期間のうち、前記着火時期ＦＡから、火炎核の成長に伴って熱発生率が最大となる時期（熱発生率最大時期ｄＱｐｅａｋＡ）までの期間である前半燃焼期間ａを算出する。この前半燃焼期間ａは通常、気筒の上死点近傍であり、この期間における燃焼割合が高いと、機械効率が高くなる。熱発生率最大時期ｄＱｐｅａｋＡおよび前半燃焼期間ａはそれぞれクランク角度θ［ＣＡ］で表される。
【００２４】
熱発生率傾き算出部４は、前記前半燃焼期間ａにおける、クランク角度θの変化に対する平均的な熱発生率の増加率を算出する。これは、図２の三角形モデルにおける着火時期ＦＡから熱発生率最大時期ｄＱｐｅａｋＡまでの斜辺の傾きであり、熱発生率最大時期ｄＱｐｅａｋＡにおける熱発生率を最大熱発生率ｂとすると、ｂ／ａと表される。この熱発生率の傾きの単位は［Ｊ／ＣＡ2］である。
【００２５】
熱発生量算出部５は、混合気の燃焼によって発生した熱量（燃焼期間の全期間において発生した総熱発生量であって、図２において着火時期ＦＡから燃焼終了時期ＥＡまでの期間中における熱発生率の積算値）を算出する。この総熱発生量の単位は［Ｊ］である。なお、熱発生率最大時期ｄＱｐｅａｋＡから燃焼終了時期ＥＡまでの期間ｃが後半燃焼期間であり、この後半燃焼期間ｃにおける熱発生量Ｑ2と前半燃焼期間ａにおける熱発生量Ｑ1とを合算したものが、総熱発生量Ｑallである。
【００２６】
そして、前述の如くそれぞれ算出された着火遅れ期間τ、前半燃焼期間ａ、熱発生率傾きｂ／ａ、および総熱発生量Ｑallという特性値を用いて、前記図２のような三角形モデルが作成される。こうして三角形モデルによって近似した熱発生率波形が開発支援装置１から出力され、これを利用してエンジンの燃焼状態の評価が行われる。これにより、エンジンや制御の仕様を検討したり、制御パラメータを適合したりする作業を効果的に進めることができる。
【００２７】
−熱発生率傾きの算出−
以下、本発明の特徴部分として、熱発生率傾き算出部４における熱発生率傾きｂ／ａの算出について説明する。まず、公知の如く、エンジンのクランク角センサおよび筒内圧センサの出力に基づいて、所定のクランク角度（例えば１°ＣＡ）毎の筒内圧Ｐ[Ｐａ]が計測される。この筒内圧Ｐの計測は、全クランク角度範囲（０〜７２０°ＣＡ）に渡って行う必要はなく、例えば燃焼期間において行えばよい。
【００２８】
そうして計測されたクランク角度θ毎の筒内圧Ｐに基づいて、以下の式（１）によりクランク角度毎の熱発生率ｄＱ／ｄθが算出される。この式（１）においてκは、燃焼ガスの比熱比であり、Ｖは筒内容積［ｍ3］である。この筒内容積Ｖおよびその変化率dＶ／dθは、幾何学的にクランク角度θから算出することができる。
【００２９】
【数１】
2015218645.tif 000003
【００３０】
前記の式（１）によって算出される熱発生率ｄＱ／ｄθが例えば１［Ｊ／ＣＡ］に達した時期が、気筒内の混合気の着火時期ＦＡであり、また、熱発生率ｄＱ／ｄθが最大値ｂになった時期が熱発生率最大時期ｄＱｐｅａｋＡである。これら着火時期ＦＡおよび熱発生率最大時期ｄＱｐｅａｋＡから前半燃焼期間ａが算出され、この前半燃焼期間ａと前記最大値ｂとから熱発生率傾きｂ／ａが算出される。
【００３１】
このようにして算出される熱発生率傾きｂ／ａの値は、エンジンの運転条件によって大きく変化するが、運転条件を規定するパラメータは例えば、エンジン回転速度、負荷率、点火時期、ＥＧＲ率、空燃比、油水温、吸排気の各バルブの開閉タイミング（バルブタイミング）等々、かなり多い。このため、それらのパラメータをそれぞれ変化させて、非常に多くの運転条件毎に前記のようにして熱発生率傾きｂ／ａを算出するのは多大な労力を必要とする。
【００３２】
そこで、本発明の発明者は、前記パラメータのうちの空燃比の変化と熱発生率傾きｂ／ａとの相関に着目して鋭意、研究を重ねた結果、以下のような知見を得た。すなわち、発明者は、まず、図３および図４に一例示すように、空燃比の変化による熱発生率波形の変化を調べた。これらの図においては、熱発生率最大時期ｄＱｐｅａｋＡが互いに一致するように点火時期ＳＡを調整しながら、空燃比の変化によって得られる熱発生率波形を重ねて示している。
【００３３】
図３は、筒内燃料量は変化させずに、理論空燃比よりも大きな値になる（リーン空燃比になる）ように空気量を変化させて、このときの空燃比Ａ／Ｆの変化による熱発生率波形の変化を調べたものである。図中のグラフＡＦ０は、理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．６）のときのものあり、ＡＦ１はＡ／Ｆ＝１６．５のとき、また、ＡＦ２はＡ／Ｆ＝１９．５のときのものである。
【００３４】
一方、図４は、空気量は変化させずに、理論空燃比未満（リッチ空燃比）になるように筒内燃料量を変化させて、このときの空燃比Ａ／Ｆの変化による熱発生率波形の変化を調べたものであり、図中のグラフＡＦ０は理論空燃比のときのものを、また、ＡＦ３はＡ／Ｆ＝１２．０のときのものを示している。
【００３５】
これら図３および図４に表れているように、熱発生率傾きｂ／ａは空燃比の影響を受けていて、空燃比Ａ／Ｆが大きい（リーンな）ほど小さな値になっている。この要因として、リーン空燃比においては、燃料と酸素との反応（燃焼）に寄与しない空気中の窒素および酸素の分子が火炎伝播を邪魔することが考えられる。この場合、空燃比Ａ／Ｆが大きいほど余剰な空気が多いことから、燃焼速度が低下する。
【００３６】
一方、理論空燃比よりもややリッチな状態では、空燃比Ａ／Ｆが小さい（リッチな）ほど燃料の分子と酸素との邂逅率が高くなって、混合気の燃焼速度が高くなると考えられる。但し、空燃比があまりリッチになると燃焼状態は急激に悪化し、失火に至る。図４に示す例では、Ａ／Ｆ＝１２．０よりもリッチ側では燃焼状態が悪化している。
【００３７】
つまり、熱発生率傾きｂ／ａは、リーン空燃比においては余剰な空気量の影響を受け、空気量が多いほど熱発生率傾きｂ／ａが小さくなる一方、ややリッチな空燃比においては余剰な燃料量の影響を受け、燃料量が多いほど熱発生率傾きｂ／ａが大きくなると考えられる。さらに、熱発生率傾きｂ／ａは空燃比の影響とは別に、総熱発生量Ｑallの多いときほど、その傾きが大きくなると考えられる。
【００３８】
このような考察に基づいて本発明者は、熱発生率傾きｂ／ａに空燃比の影響を反映させるための係数として、空気量および総熱発生量Ｑallの影響を表す係数「Ｑall／ｎair」と、燃料量および総熱発生量Ｑallの影響を表す係数「Ｑall×ｎfuel」とを用いることにした。なお、ｎairは気筒内の空気量［ｍｏｌ］であって、例えばエアフローセンサの出力とエンジン回転速度とから求められる。また、ｎfuelは筒内燃料量［ｍｏｌ］であって、例えば燃料噴射量から求められる。
【００３９】
そして、まず、理論空燃比（予め設定した値）のときの熱発生率傾きｂ／ａを前述した実験によって特定し、これを基準熱発生率傾きｂ／ａbaseとした。ここから筒内燃料量は変化させずに、空気量を変化させたときの空燃比の変化による熱発生率傾きｂ／ａの変化率は、前記基準熱発生率傾きｂ／ａbaseに対応する係数値Ｑall#base／ｎair#baseと、空燃比が変化した後の係数値Ｑall／ｎairとの比率であるから、以下に式（２）として示す第１の補正係数Ｍ１になる。
【００４０】
【数２】
2015218645.tif 000004
【００４１】
同様に、気筒内の空気量は変化させずに、筒内燃料量を変化させたときの空燃比の変化による熱発生率傾きｂ／ａの変化率は、前記基準熱発生率傾きｂ／ａbaseに対応する係数値Ｑall#base×ｎair#baseと、空燃比が変化した後の係数値Ｑall×ｎairとの比率であるから、以下に式（３）として示す第２の補正係数Ｍ２になる。
【００４２】
【数３】
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【００４３】
本発明者は、前記第１および第２の補正係数Ｍ１，Ｍ２を用いて、空燃比の変化による熱発生率傾きｂ／ａの変化が表されることを確かめた。一例として図５のグラフは、筒内燃料量を変化させず、空気量の変化によって空燃比を変化させた場合に、入力情報から算出した熱発生率傾きｂ／ａ（縦軸）と、基準熱発生率傾きｂ／ａbaseを前記第１の補正係数Ｍ１によって補正した値（横軸）と、の関係を検証したものである。
【００４４】
なお、図５においては空燃比を、「○」「×」「＋」「△」「□」「◇」「▽」の順に大きくしており、例えば「○」はＡ／Ｆ＝１２．５、「×」はＡ／Ｆ＝１３．５、「＋」はＡ／Ｆ＝１４．６、「△」はＡ／Ｆ＝１５．５、「□」はＡ／Ｆ＝１６．５、「◇」はＡ／Ｆ＝１８．０、「▽」はＡ／Ｆ＝１９．５である。
【００４５】
この図５に表れているように、第１の補正係数Ｍ１によって補正した基準熱発生率傾きｂ／ａbaseと、入力情報から算出した熱発生率傾きｂ／ａとの関係は、空燃比が異なっていても概ね１本の直線として表すことができる。このことから、空気量を変化させた場合の熱発生率傾きｂ／ａに対する空燃比の影響は、前記第１の補正係数Ｍ１によって好適に表されることが解った。
【００４６】
また、図示は省略するが、空気量を変化させず、筒内燃料量の変化によって空燃比を変化させた場合についても、基準熱発生率傾きｂ／ａbaseを第２の補正係数Ｍ２によって補正したものと、入力情報から算出した熱発生率傾きｂ／ａとの関係は、空燃比に依らず概ね１本の直線として表されることが解った。
【００４７】
かかる新規な知見に基づいて本実施形態では、エンジンの気筒内の燃焼による熱発生率傾きｂ／ａを算出する際に、空燃比の影響については、燃料量の変化によるものと空気量の変化によるものとを区別して、それぞれ補正係数Ｍ１，Ｍ２を基準熱発生率傾きｂ／ａbaseに乗算するようにした。このことにより、空燃比の変化の影響を好適に熱発生率傾きｂ／ａに反映させることができる。
【００４８】
以下に、本実施形態の開発支援装置１の熱発生率傾き算出部４において熱発生率傾きｂ／ａが算出される手順を、図６のフローチャートを参照して具体的に説明する。
【００４９】
まず、スタート後のステップＳＴ１において、所定の運転条件における基準熱発生率傾きｂ／ａbaseを算出する。すなわち、所定の運転条件（但し空燃比は理論空燃比）で運転されている実験用エンジンのコントローラから入力される情報に基づいて、図２を参照して前述したように、前半燃焼期間ａと熱発生率の最大値ｂとを算出して、これにより熱発生率傾きｂ／ａを算出する。また、このときの総熱発生量Ｑall#baseも算出する。
【００５０】
次に、前記の運転条件において空燃比のみを変化させ、これにより変化する総熱発生量Ｑallを算出する（ステップＳＴ２）。この際、空気量または筒内燃料量のいずれか一方のみを変化させるようにする。空気量のみを変化させる場合は、図７（ａ）に一例を示すマップを参照して、総熱発生量Ｑallを算出する。同様に、筒内燃料量のみを変化させる場合は、図７（ｂ）に一例を示すマップを参照して、総熱発生量Ｑallを算出する。
【００５１】
これらのマップに設定されている総熱発生量Ｑallの値は、例えば、予め本実施形態の実験用エンジンによって計測した値を基に熱発生率ｄＱ／ｄθを算出し、これを積分した設定すればよい。或いは、筒内燃料量とその低位発熱から算出するようにしてもよい。図７（ａ）に示すように、リッチ空燃比においては空気量の増大に伴い、燃焼量が増大することにより、総熱発生量Ｑallが徐々に大きくなってゆくが、理論空燃比に達すると、それ以上は空気量が増大しても（つまり、リーンになっても）燃焼量は増えなくなるので、総熱発生量Ｑallは一定値になる。
【００５２】
一方、図７（ｂ）では、リーン空燃比において筒内燃料量の増大に伴い、燃焼量が増大することにより、総熱発生量Ｑallが徐々に大きくなってゆくが、理論空燃比に達するとそれ以上は燃料量が増大しても（つまり、リッチになっても）燃焼量は増えなくなるので、総熱発生量Ｑallは一定値になる。なお、前記のようなマップを利用するのではなく、実験用エンジンにおいて計測された入力情報に基づいて、空燃比の変化による総熱発生量Ｑallを算出するようにしてもよい。
【００５３】
そして、前記のステップＳＴ２において空気量のみが変化している場合（ステップＳＴ３でＹＥＳ）、前記の算出された総熱発生量Ｑallと、入力情報に含まれている変化後の空気量ｎairと、前記ステップＳＴ１で算出された基準熱発生率傾きｂ／ａbaseおよび総熱発生量Ｑall#baseと、変化する前の空気量ｎair#baseとに基づいて、前記の式（２）により第１の補正係数Ｍ１を算出する（ステップＳＴ４）。
【００５４】
一方、ステップＳＴ２において筒内燃料量のみが変化している場合は（ステップＳＴ３でＮＯ）、前記の総熱発生量Ｑall、入力情報に含まれている変化後の筒内燃料量ｎfuel、ステップＳＴ１で算出した基準熱発生率傾きｂ／ａbase、総熱発生量Ｑall#baseおよび変化前の筒内燃料量ｎfuel#baseに基づいて、前記の式（３）により第２の補正係数Ｍ２を算出する（ステップＳＴ５）。
【００５５】
そうして算出された第１、第２のいずれかの補正係数Ｍ１，Ｍ２を、前記ステップＳＴ１で算出された基準熱発生率傾きｂ／ａbaseに乗算することにより、熱発生率傾きｂ／ａが算出されて（ステップＳＴ６）、ルーチンが終了する（エンド）。すなわち、本実施形態において熱発生率傾きｂ／ａは、以下の式（４）または（５）のいずれかによって算出される。
【００５６】
【数４】
2015218645.tif 000006
【００５７】
【数５】
2015218645.tif 000007
【００５８】
以上、説明したように本実施形態の開発支援装置１によると、火花点火式のエンジンの燃焼状態を評価するために、多岐に渡る運転条件のそれぞれについて熱発生率傾きｂ／ａを算出する際に、空燃比の影響については空気量が変化する場合と燃料量が変化する場合とに区別して、それぞれ第１および第２の補正係数Ｍ１，Ｍ２を算出し、これを基準熱発生率傾きｂ／ａbaseに乗算することによって、空燃比の変化による影響を好適に反映させることができる。
【００５９】
すなわち、エンジンの運転条件のパラメータの一つである空燃比については予め設定した値（実施形態では一例として理論空燃比）についてのみ、実験用エンジンを用いた計測および演算などを行えばよく、それ以外の空燃比のときの熱発生率傾きｂ／ａは前記のように補正係数Ｍ１，Ｍ２を用いて算出できるので、工数の低減が図られる。よって、その熱発生率傾きｂ／ａを用いて燃焼状態を評価する（例えば、熱発生率波形を作成する）工数も低減でき、ひいては設計・開発コストの削減が図られる。
【００６０】
−他の実施形態−
以上、説明した実施形態は自動車用のガソリンエンジンを対象とした開発支援装置１に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、自動車用以外のガソリンエンジンに対しても適用が可能である。また、ガソリンエンジンにも特に限定されることはなく、火花点火式のエンジンであれば、例えばガスエンジンに対しても適用が可能である。
【００６１】
また、前記の実施形態において開発支援装置１には、実験用エンジンのコントローラから各種情報が入力されるものとしているが、これにも限定されず、例えば、エンジンの運転状態を模擬するシミュレータから各種情報が入力されるものとしてもよい。
【００６２】
また、前記の実施形態では、熱発生率傾きｂ／ａを混合気の着火時期ＦＡから熱発生率最大時期ｄＱｐｅａｋＡまでの平均的な熱発生率ｄＱ／ｄθの増加率としているが、これにも限定されず、例えば、着火時期ＦＡから予め設定した所定時期（例えば、熱発生量が最大熱発生量の８０％等、所定の割合に達する時期）までの平均的な熱発生率ｄＱ／ｄθの増加率としてもよい。さらに熱発生率傾きとして、混合気の燃焼によって熱発生率が増加する期間における、この熱発生率の増加率の最大値を用いてもよい。
【００６３】
また、前記の実施形態に係る開発支援装置１は、熱発生率波形を近似する三角形モデルを出力するものとしているが、これにも限定されず、三角形モデルに対して所定のフィルタ処理を行って熱発生率波形を作成し、この熱発生率波形を出力する構成としてもよい。熱発生率波形を出力するのではなく、熱発生率傾きｂ／ａを出力する構成としてもよい。
【００６４】
さらに、前記の実施形態では気筒内の空気量が変化する場合と、筒内燃料量が変化する場合とに区別して、空燃比によって変化する熱発生率傾きｂ／ａを、式（４）または式（５）のいずれかにより算出するようにしているが、これにも限定されない。すなわち、図７を参照して上述したように、リーン空燃比では空気量が変化しても総熱発生量Ｑallは一定になり（図７（ａ））、反対にリッチ空燃比では筒内燃料量が変化しても総熱発生量Ｑallは一定になる（図７（ｂ））。
【００６５】
この点に着目して、リーン空燃比では空気量のみを変化させることによって、空燃比を変化させる一方、リッチ空燃比では燃料量のみを変化させることによって、空燃比を変化させるものとし、いずれの場合も総熱発生量Ｑallが一定に保たれるようにすれば、前記の式（４）および式（５）から以下の式（６）が導かれる。なお、この式（６）のＡＦは空燃比Ａ／Ｆであって、ＡＦbaseは予め設定した値（例えば理論空燃比）である。
【００６６】
【数６】
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【００６７】
この式（６）は、リーン空燃比では式（４）を、また、リッチ空燃比では式（５）をというように、２つの計算式を使い分けることを意味しており、前記のようにリーン空燃比では空気量のみを変化させ、リッチ空燃比では燃料量のみを変化させるようにした場合、式（６）のみによって熱発生率傾きｂ／ａに、空燃比の変化の影響を反映させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明によると、内燃機関の燃焼状態を表す指標の一つである熱発生率傾きの算出にかかる工数を低減できるので、これを用いて例えば熱発生率波形を作成する工数も低減でき、設計・開発コストの削減が可能になる。よって、例えば自動車用の内燃機関に適用して有効なものである。
【符号の説明】
【００６９】
１            開発支援装置
ＡＦ          空燃比
ａ            前半燃焼期間（混合気の燃焼によって熱発生率が増加する期間）
ｂ            最大熱発生率（熱発生率の最大値）
ｂ／ａ        熱発生率傾き（熱発生率のクランク角度変化に対する増加率）
ｂ／ａbase    基準熱発生率傾き（熱発生率傾きの基準値）
ｄＱ／ｄθ    熱発生率
Ｍ１          第１の補正係数
Ｍ２          第２の補正係数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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