(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）の燃焼室（１１ａ）が、シリンダ（１９）とそのシリンダ内を移動するピストン（１３）とにより区画され、前記シリンダに対する前記ピストンの相対的な移動が潤滑油により潤滑になっている燃焼システムに適用された推定装置（８０）であって、
前記燃焼室に噴射される燃料に含まれた各種成分の混合割合を取得する混合取得部（Ｓ１０１，Ｓ３０１）と、
前記燃焼室に噴射された前記燃料が前記シリンダ及び前記ピストンの少なくとも一方に到達することを管理するべく、前記燃焼室に噴射される前記燃料の貫徹力を、前記混合取得部により取得された前記混合割合に基づいて推定する貫徹力推定部（Ｓ２０３）と、
前記燃料が前記シリンダ又は前記ピストンに到達した場合について、前記シリンダと前記ピストンとの間の隙間への前記燃料の浸入度合いを、前記混合割合に基づいて推定する浸入推定部（Ｓ２０９）と、
を備えている燃焼システムの推定装置。
【請求項２】
内燃機関（１０）の燃焼室（１１ａ）が、シリンダ（１９）とそのシリンダ内を移動するピストン（１３）とにより区画され、前記シリンダに対する前記ピストンの相対的な移動が潤滑油により潤滑になっている燃焼システムに適用された推定装置（８０）であって、
前記燃焼室に噴射される燃料に含まれた複数種類の分子構造の各々の混合割合を取得する混合取得部（Ｓ１０１，Ｓ３０１）と、
前記燃焼室に噴射された前記燃料が前記シリンダ及び前記ピストンの少なくとも一方に到達することを管理するべく、前記燃焼室に噴射される前記燃料の貫徹力を、前記混合取得部により取得された前記混合割合に基づいて推定する貫徹力推定部（Ｓ２０３）と、
前記燃料が前記シリンダ又は前記ピストンに到達した場合について、前記シリンダと前記ピストンとの間の隙間への前記燃料の浸入度合いを、前記混合割合に基づいて推定する浸入推定部（Ｓ２０９）と、
を備えている燃焼システムの推定装置。
【請求項３】
内燃機関（１０）の燃焼室（１１ａ）が、シリンダ（１９）とそのシリンダ内を移動するピストン（１３）とにより区画され、前記シリンダに対する前記ピストンの相対的な移動が潤滑油により潤滑になっている燃焼システムに適用された推定装置（８０）であって、
前記燃焼室に噴射される燃料に含まれた水素及び炭素の各々の混合割合を取得する混合取得部（Ｓ１０１，Ｓ３０１）と、
前記燃焼室に噴射された前記燃料が前記シリンダ及び前記ピストンの少なくとも一方に到達することを管理するべく、前記燃焼室に噴射される前記燃料の貫徹力を、前記混合取得部により取得された前記混合割合に基づいて推定する貫徹力推定部（Ｓ２０３）と、
前記燃料が前記シリンダ又は前記ピストンに到達した場合について、前記シリンダと前記ピストンとの間の隙間への前記燃料の浸入度合いを、前記混合割合に基づいて推定する浸入推定部（Ｓ２０９）と、
を備えている燃焼システムの推定装置。
【請求項４】
前記貫徹力推定部及び前記浸入推定部は、前記混合割合に加えて、前記燃料の動粘度及び蒸留性状に基づいて、それぞれ前記貫徹力及び前記浸入度合いを推定するものである請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃焼システムの推定装置。
【請求項５】
前記燃焼室に噴射された前記燃料が前記シリンダ及び前記ピストンの少なくとも一方に到達する量を管理するべく、前記燃焼室に噴射される前記燃料の噴射量を、前記混合割合に基づいて推定する噴射量推定部（Ｓ２０１）を備えている請求項１〜４いずれか１つに記載の燃焼システムの推定装置。
【請求項６】
前記貫徹力推定部は、前記混合割合に加えて、前記噴射量推定部により推定された前記噴射量に基づいて、前記貫徹力を推定するものである請求項５に記載の燃焼システムの推定装置。
【請求項７】
前記燃焼室に噴射された前記燃料が前記シリンダ及び前記ピストンの少なくとも一方に到達することを管理するべく、前記燃焼室に噴射される前記燃料の拡散状態を、前記混合割合に基づいて推定する拡散推定部（Ｓ２０４）を備えている請求項１〜６のいずれか１つに記載の燃焼システムの推定装置。
【請求項８】
内燃機関（１０）において、シリンダ（１９）とそのシリンダ内を移動するピストン（１３）とにより区画された燃焼室（１１ａ）が、前記ピストンに設けられた凹部（１３ｂ）の内部空間を有しており、前記シリンダに対する前記ピストンの相対的な移動が潤滑油により潤滑になっている燃焼システムに適用された制御装置（８０）であって、
前記燃焼室に噴射される燃料に含まれた各種成分の混合割合を取得する混合取得部（Ｓ１０１，Ｓ３０１）と、
前記燃焼室に噴射された前記燃料が前記シリンダ及び前記ピストンの少なくとも一方に到達することを管理するべく、前記燃焼室に噴射される前記燃料の貫徹力を、前記混合取得部により取得された前記混合割合に基づいて推定する貫徹力推定部（Ｓ２０３）と、
前記燃料が前記燃焼室に噴射される噴射時期と、前記シリンダに対する前記ピストンの相対的な位置と、の関係を取得する関係取得部（Ｓ１０６）と、
前記関係取得部の取得結果に基づいて、前記噴射時期が前記燃料が前記凹部の内部に向けて噴射される時期であるか否かを判定する噴射判定部（Ｓ１０７）と、
前記貫徹力推定部の推定結果、前記関係取得部の取得結果及び前記噴射判定部の判定結果に基づいて、前記燃焼システムの制御を行う燃焼制御部（Ｓ１１３，Ｓ３０８，Ｓ３１０，Ｓ３１２）と、
を備えている燃焼システムの制御装置。
【請求項９】
内燃機関（１０）の燃焼室（１１ａ）が、シリンダ（１９）とそのシリンダ内を移動するピストン（１３）とにより区画され、前記シリンダに対する前記ピストンの相対的な移動が潤滑油により潤滑になっている燃焼システムに適用された制御装置（８０）であって、
前記燃焼室に噴射される燃料に含まれた各種成分の混合割合を取得する混合取得部（Ｓ１０１，Ｓ３０１）と、
前記燃焼室に噴射された前記燃料が前記シリンダ及び前記ピストンの少なくとも一方に到達することを管理するべく、前記燃焼室に噴射される前記燃料の貫徹力を、前記混合取得部により取得された前記混合割合に基づいて推定する貫徹力推定部（Ｓ２０３）と、
前記燃料が前記シリンダ又は前記ピストンに到達した場合について、前記シリンダと前記ピストンとの間の隙間への前記燃料の浸入度合いを、前記混合割合に基づいて推定する浸入推定部（Ｓ２０９）と、
前記貫徹力推定部の推定結果に基づいて、前記燃焼システムの制御を行う燃焼制御部（Ｓ１１３，Ｓ３０８，Ｓ３１０，Ｓ３１２）と、
を備えている燃焼システムの制御装置。
【請求項１０】
内燃機関（１０）において、シリンダ（１９）とそのシリンダ内を移動するピストン（１３）とにより区画された燃焼室（１１ａ）が、前記ピストンに設けられた凹部（１３ｂ）の内部空間を有しており、前記シリンダに対する前記ピストンの相対的な移動が潤滑油により潤滑になっている燃焼システムに適用された制御装置（８０）であって、
前記燃焼室に噴射される燃料に含まれた複数種類の分子構造の各々の混合割合を取得する混合取得部（Ｓ１０１，Ｓ３０１）と、
前記燃焼室に噴射された前記燃料が前記シリンダ及び前記ピストンの少なくとも一方に到達することを管理するべく、前記燃焼室に噴射される前記燃料の貫徹力を、前記混合取得部により取得された前記混合割合に基づいて推定する貫徹力推定部（Ｓ２０３）と、
前記燃料が前記燃焼室に噴射される噴射時期と、前記シリンダに対する前記ピストンの相対的な位置と、の関係を取得する関係取得部（Ｓ１０６）と、
前記関係取得部の取得結果に基づいて、前記噴射時期が前記燃料が前記凹部の内部に向けて噴射される時期であるか否かを判定する噴射判定部（Ｓ１０７）と、
前記貫徹力推定部の推定結果、前記関係取得部の取得結果及び前記噴射判定部の判定結果に基づいて、前記燃焼システムの制御を行う燃焼制御部（Ｓ１１３，Ｓ３０８，Ｓ３１０，Ｓ３１２）と、
を備えている燃焼システムの制御装置。
【請求項１１】
内燃機関（１０）において、シリンダ（１９）とそのシリンダ内を移動するピストン（１３）とにより区画された燃焼室（１１ａ）が、前記ピストンに設けられた凹部（１３ｂ）の内部空間を有しており、前記シリンダに対する前記ピストンの相対的な移動が潤滑油により潤滑になっている燃焼システムに適用された制御装置（８０）であって、
前記燃焼室に噴射される燃料に含まれた水素及び炭素の各々の混合割合を取得する混合取得部（Ｓ１０１，Ｓ３０１）と、
前記燃焼室に噴射された前記燃料が前記シリンダ及び前記ピストンの少なくとも一方に到達することを管理するべく、前記燃焼室に噴射される前記燃料の貫徹力を、前記混合取得部により取得された前記混合割合に基づいて推定する貫徹力推定部（Ｓ２０３）と、
前記燃料が前記燃焼室に噴射される噴射時期と、前記シリンダに対する前記ピストンの相対的な位置と、の関係を取得する関係取得部（Ｓ１０６）と、
前記関係取得部の取得結果に基づいて、前記噴射時期が前記燃料が前記凹部の内部に向けて噴射される時期であるか否かを判定する噴射判定部（Ｓ１０７）と、
前記貫徹力推定部の推定結果、前記関係取得部の取得結果及び前記噴射判定部の判定結果に基づいて、前記燃焼システムの制御を行う燃焼制御部（Ｓ１１３，Ｓ３０８，Ｓ３１０，Ｓ３１２）と、
を備えている燃焼システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼システムでの燃料噴射について推定を行う推定装置、及び燃焼システムの制御を行う制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の燃焼室がシリンダ及びピストンにより区画された構成が知られている。この構成では、燃焼室に噴射された燃料がシリンダとピストンとの間の隙間から漏れ出ることで、シリンダに対するピストンの相対的な移動を潤滑にする潤滑油が希釈されることが懸念される。
【０００３】
これに対して、燃料による潤滑油の希釈を抑制する技術が提案されている。例えば特許文献１では、１燃焼サイクルにおいて燃焼室に噴射する燃料の総噴射量が増加した場合に、燃料の噴射回数が増加するように噴射制御が行われる。この構成では、燃焼室に噴射された燃料のペネトレーションが過度に長くなりにくく、燃焼室において燃料がシリンダやピストンに付着することが抑制される。すなわち、燃料がシリンダとピストンとの間の隙間から漏れ出るということが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２０２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、内燃機関での燃焼に用いられる燃料としては、様々な性状を有する燃料が存在する。このため、燃料に含まれている成分が異なっていたり成分の混合割合が異なっていたりした場合、シリンダの内周面に燃料が到達しないはずの噴射条件であっても、例えばペネトレーションが長くなることで、実際にはシリンダの内周面に燃料が到達することがある。そして、噴射された燃料がシリンダやピストンに付着すると、付着した燃料がシリンダとピストンとの間の隙間から漏れ出ることで、その燃料により潤滑油が希釈されることが懸念される。
【０００６】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、燃料による潤滑油の希釈を適正に管理することができる燃焼システムの推定装置及び制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、課題を達成するための発明の技術的手段について、説明する。なお、発明の技術的手段を開示する特許請求の範囲及び本欄に記載された括弧内の符号は、後に詳述する実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示すものであり、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００８】
上述の課題を解決するために開示された第１の発明は、
内燃機関（１０）の燃焼室（１１ａ）が、シリンダ（１９）とそのシリンダ内を移動するピストン（１３）とにより区画され、シリンダに対するピストンの相対的な移動が潤滑油により潤滑になっている燃焼システムに適用された推定装置（８０）であって、
燃焼室に噴射される燃料に含まれた各種成分の混合割合を取得する混合取得部（Ｓ１０１，Ｓ４０１）と、
燃焼室に噴射された燃料がシリンダ及びピストンの少なくとも一方に到達することを管理するべく、燃焼室に噴射される燃料の貫徹力を、混合取得部により取得された混合割合に基づいて推定する貫徹力推定部（Ｓ２０３）と、
燃料がシリンダ又はピストンに到達した場合について、シリンダとピストンとの間の隙間への燃料の浸入度合いを、混合割合に基づいて推定する浸入推定部（Ｓ２０９）と、
を備えている。
【０００９】
第１の発明によれば、燃焼室に噴射される燃料の貫徹力が推定されるため、シリンダとピストンとの間の隙間から漏れ出て潤滑油に混入する燃料の量を把握することができる。例えば、燃料の貫徹力が高いほど、シリンダの内周面やピストンの端面への燃料の付着量が増え、シリンダとピストンとの間の隙間から漏れ出る燃料の量が増えやすくなる。このため、燃料の貫徹力を適正に管理することで、燃焼室に噴射された燃料が潤滑油に混入することを管理できる。
【００１０】
しかも、貫徹力が、燃料に含まれた各種成分の混合割合に基づいて推定されるため、燃料に含まれている成分が異なっていたり成分の混合割合が異なっていたりしても、燃焼室に噴射された燃料が潤滑油に混入することを適正に管理できる。このため、様々な性状を有する燃料のいずれが使用された場合でも、燃料による潤滑油の希釈を適正に管理することができる。
開示された１つの発明は、
内燃機関（１０）の燃焼室（１１ａ）が、シリンダ（１９）とそのシリンダ内を移動するピストン（１３）とにより区画され、シリンダに対するピストンの相対的な移動が潤滑油により潤滑になっている燃焼システムに適用された推定装置（８０）であって、
燃焼室に噴射される燃料に含まれた複数種類の分子構造の各々の混合割合を取得する混合取得部（Ｓ１０１，Ｓ３０１）と、
燃焼室に噴射された燃料がシリンダ及びピストンの少なくとも一方に到達することを管理するべく、燃焼室に噴射される燃料の貫徹力を、混合取得部により取得された混合割合に基づいて推定する貫徹力推定部（Ｓ２０３）と、
燃料がシリンダ又はピストンに到達した場合について、シリンダとピストンとの間の隙間への燃料の浸入度合いを、混合割合に基づいて推定する浸入推定部（Ｓ２０９）と、
を備えている。
開示された１つの発明は、
内燃機関（１０）の燃焼室（１１ａ）が、シリンダ（１９）とそのシリンダ内を移動するピストン（１３）とにより区画され、シリンダに対するピストンの相対的な移動が潤滑油により潤滑になっている燃焼システムに適用された推定装置（８０）であって、
燃焼室に噴射される燃料に含まれた水素及び炭素の各々の混合割合を取得する混合取得部（Ｓ１０１，Ｓ３０１）と、
燃焼室に噴射された燃料がシリンダ及びピストンの少なくとも一方に到達することを管理するべく、燃焼室に噴射される燃料の貫徹力を、混合取得部により取得された混合割合に基づいて推定する貫徹力推定部（Ｓ２０３）と、
燃料がシリンダ又はピストンに到達した場合について、シリンダとピストンとの間の隙間への燃料の浸入度合いを、混合割合に基づいて推定する浸入推定部（Ｓ２０９）と、
を備えている。
【００１１】
上述の課題を解決するために開示された第２の発明は、
内燃機関（１０）の燃焼室（１１ａ）が、シリンダ（１９）とそのシリンダ内を移動するピストン（１３）とにより区画され、シリンダに対するピストンの相対的な移動が潤滑油により潤滑になっている燃焼システムに適用された制御装置（８０）であって、
燃焼室に噴射される燃料に含まれた各種成分の混合割合を取得する混合取得部（Ｓ１０１，Ｓ４０１）と、
燃焼室に噴射された燃料がシリンダ及びピストンの少なくとも一方に到達することを管理するべく、燃焼室に噴射される燃料の貫徹力を、混合取得部により取得された混合割合に基づいて推定する貫徹力推定部（Ｓ２０３）と、
燃料が燃焼室に噴射される噴射時期と、シリンダに対するピストンの相対的な位置と、の関係を取得する関係取得部（Ｓ１０６）と、
貫徹力推定部の推定結果及び関係取得部の取得結果に基づいて、燃焼システムの制御を行う燃焼制御部（Ｓ１１３）と、
を備えている。
【００１２】
第２の発明によれば、上記第１の発明と同様の効果を奏する。
開示された１つの発明は、
内燃機関（１０）の燃焼室（１１ａ）が、シリンダ（１９）とそのシリンダ内を移動するピストン（１３）とにより区画され、シリンダに対するピストンの相対的な移動が潤滑油により潤滑になっている燃焼システムに適用された制御装置（８０）であって、
燃焼室に噴射される燃料に含まれた各種成分の混合割合を取得する混合取得部（Ｓ１０１，Ｓ３０１）と、
燃焼室に噴射された燃料がシリンダ及びピストンの少なくとも一方に到達することを管理するべく、燃焼室に噴射される燃料の貫徹力を、混合取得部により取得された混合割合に基づいて推定する貫徹力推定部（Ｓ２０３）と、
燃料がシリンダ又はピストンに到達した場合について、シリンダとピストンとの間の隙間への燃料の浸入度合いを、混合割合に基づいて推定する浸入推定部（Ｓ２０９）と、
貫徹力推定部の推定結果に基づいて、燃焼システムの制御を行う燃焼制御部（Ｓ１１３，Ｓ３０８，Ｓ３１０，Ｓ３１２）と、
を備えている。
開示された１つの発明は、
内燃機関（１０）において、シリンダ（１９）とそのシリンダ内を移動するピストン（１３）とにより区画された燃焼室（１１ａ）が、ピストンに設けられた凹部（１３ｂ）の内部空間を有しており、シリンダに対するピストンの相対的な移動が潤滑油により潤滑になっている燃焼システムに適用された制御装置（８０）であって、
燃焼室に噴射される燃料に含まれた複数種類の分子構造の各々の混合割合を取得する混合取得部（Ｓ１０１，Ｓ３０１）と、
燃焼室に噴射された燃料がシリンダ及びピストンの少なくとも一方に到達することを管理するべく、燃焼室に噴射される燃料の貫徹力を、混合取得部により取得された混合割合に基づいて推定する貫徹力推定部（Ｓ２０３）と、
燃料が燃焼室に噴射される噴射時期と、シリンダに対するピストンの相対的な位置と、の関係を取得する関係取得部（Ｓ１０６）と、
関係取得部の取得結果に基づいて、噴射時期が燃料が凹部の内部に向けて噴射される時期であるか否かを判定する噴射判定部（Ｓ１０７）と、
貫徹力推定部の推定結果、関係取得部の取得結果及び噴射判定部の判定結果に基づいて、燃焼システムの制御を行う燃焼制御部（Ｓ１１３，Ｓ３０８，Ｓ３１０，Ｓ３１２）と、
を備えている。
開示された１つの発明は、
内燃機関（１０）において、シリンダ（１９）とそのシリンダ内を移動するピストン（１３）とにより区画された燃焼室（１１ａ）が、ピストンに設けられた凹部（１３ｂ）の内部空間を有しており、シリンダに対するピストンの相対的な移動が潤滑油により潤滑になっている燃焼システムに適用された制御装置（８０）であって、
燃焼室に噴射される燃料に含まれた水素及び炭素の各々の混合割合を取得する混合取得部（Ｓ１０１，Ｓ３０１）と、
燃焼室に噴射された燃料がシリンダ及びピストンの少なくとも一方に到達することを管理するべく、燃焼室に噴射される燃料の貫徹力を、混合取得部により取得された混合割合に基づいて推定する貫徹力推定部（Ｓ２０３）と、
燃料が燃焼室に噴射される噴射時期と、シリンダに対するピストンの相対的な位置と、の関係を取得する関係取得部（Ｓ１０６）と、
関係取得部の取得結果に基づいて、噴射時期が燃料が凹部の内部に向けて噴射される時期であるか否かを判定する噴射判定部（Ｓ１０７）と、
貫徹力推定部の推定結果、関係取得部の取得結果及び噴射判定部の判定結果に基づいて、燃焼システムの制御を行う燃焼制御部（Ｓ１１３，Ｓ３０８，Ｓ３１０，Ｓ３１２）と、
を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態における燃焼システムの概略図。
【図２】着火遅れ時間の説明図。
【図３】複数の着火遅れ時間、燃えやすさを表わすパラメータ、および各種成分の混合量の関係を説明する図。
【図４】筒内酸素濃度に起因して生じる着火遅れ時間の変化を表す特性線と、燃料の分子構造種との関係を示す図。
【図５】筒内温度に起因して生じる着火遅れ時間の変化を表す特性線と、燃料の分子構造種との関係を示す図。
【図６】着火遅れ時間に基づき特定される特性線と、分子構造種の混合割合との関係を示す図。
【図７】噴射制御処理の手順を示すフローチャート。
【図８】噴射推定処理の手順を示すフローチャート。
【図９】噴射パラメータとしての噴射量の推定について説明するための図。
【図１０】噴射パラメータとしての低位発熱量の推定について説明するための図。
【図１１】蒸留性状について説明するための図。
【図１２】噴射パラメータとしてのペネトレーションの推定について説明するための図。
【図１３】ペネトレーションを推定するための数式を示す図。
【図１４】噴射パラメータとしての拡散状態の推定について説明するための図。
【図１５】拡散状態を推定するための数式を示す図。
【図１６】燃焼パラメータとしての燃焼量を推定するための数式を示す図。
【図１７】燃焼率を推定するための数式を示す図。
【図１８】ピストンの位置と噴射軸線との関係を示す図。
【図１９】希釈度合いと噴射調整処理との関係を示す図。
【図２０】第２実施形態における噴射制御処理の手順を示すフローチャート。
【図２１】変形例１２における噴射制御処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。
【００１５】
（第１実施形態）
本実施形態に係る燃焼システムの推定装置及び制御装置は、図１に示す電子制御装置（ＥＣＵ８０）により提供される。ＥＣＵ８０は、マイクロコンピュータ（マイコン８０ａ）や、図示しない入力処理回路および出力処理回路等を備える。マイコン８０ａは、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ）およびメモリ８０ｂを備える。メモリ８０ｂに記憶された所定のプログラムをＣＰＵが実行することで、マイコン８０ａは、燃焼システムが備える燃料噴射弁１５、燃料ポンプ１５ｐ、ＥＧＲバルブ１７ａ、調温バルブ１７ｄ、および過給調圧機器２６等の作動を制御する。これらの制御により、燃焼システムが備える内燃機関１０での燃焼状態は、所望の状態に制御される。燃焼システムおよびＥＣＵ８０は車両に搭載されたものであり、当該車両は、内燃機関１０の出力を駆動源として走行する。
【００１６】
内燃機関１０は、シリンダブロック１１、シリンダヘッド１２およびピストン１３等を備える。シリンダヘッド１２には、吸気バルブ１４ｉｎ、排気バルブ１４ｅｘ、燃料噴射弁１５および筒内圧センサ２１が取り付けられている。
【００１７】
燃料ポンプ１５ｐは、燃料タンク内の燃料をコモンレール１５ｃへ圧送する。ＥＣＵ８０が燃料ポンプ１５ｐの作動を制御することで、コモンレール１５ｃ内の燃料は、目標圧力Ｐｔｒｇに維持された状態でコモンレール１５ｃに蓄えられる。コモンレール１５ｃは、蓄圧された燃料を各気筒の燃料噴射弁１５へ分配する。燃料噴射弁１５から噴射された燃料は、燃焼室１１ａで吸気と混合して混合気を形成し、混合気はピストン１３により圧縮されて自着火する。要するに、内燃機関１０は圧縮自着火式のディーゼルエンジンであり、燃料には軽油が用いられている。なお、燃料噴射弁１５による燃料の噴射としては、燃料を霧状に噴く噴霧が挙げられる。
【００１８】
内燃機関１０は、シリンダブロック１１やシリンダヘッド１２により形成された円筒状のシリンダ１９を有している。ピストン１３は、シリンダ１９の軸線方向に移動可能な状態で、シリンダ１９の内部に設けられている。この場合、ピストン１３の外周面とシリンダ１９の内周面とが重ねられた状態になっている。
【００１９】
内燃機関１０においては、燃焼室１１ａがシリンダブロック１１やシリンダヘッド１２、ピストン１３等により区画されている。また、内燃機関１０は、エンジンオイル等の潤滑油を貯留するオイルパンを有している。オイルパンは、シリンダブロック１１の下側に設けられていることで、燃焼室１１ａやシリンダ１９の下方に配置されている。燃焼室１１ａに供給された燃料がピストン１３とシリンダ１９との間の隙間に浸入した場合、その燃料は、ピストン１３及びシリンダ１９より下方に流れ落ちることでオイルパンに貯留される。この場合、オイルパンに貯留される潤滑油が燃料により希釈されることになる。
【００２０】
図１に戻り、燃料噴射弁１５は、電磁アクチュエータおよび弁体をボデー内部に収容して構成されている。電磁アクチュエータへの通電をＥＣＵ８０がオンさせると、電磁アクチュエータの電磁吸引力により図示しない背圧室のリーク通路が開弁し、背圧低下に伴い弁体が開弁作動し、ボデーに形成されている噴孔が開弁されて噴孔から燃料が噴射される。上記通電をオフさせると、弁体が閉弁作動して燃料噴射が停止される。
【００２１】
シリンダヘッド１２に形成されている吸気ポート１２ｉｎおよび排気ポート１２ｅｘには、吸気管１６ｉｎおよび排気管１６ｅｘが接続されている。吸気管１６ｉｎおよび排気管１６ｅｘにはＥＧＲ管１７が接続されており、排気の一部（ＥＧＲガス）がＥＧＲ管１７を通じて吸気管１６ｉｎへ流入（還流）する。ＥＧＲ管１７にはＥＧＲバルブ１７ａが取り付けられている。ＥＣＵ８０がＥＧＲバルブ１７ａの作動を制御することで、ＥＧＲ管１７の開度が制御され、ＥＧＲガスの流量が制御される。
【００２２】
さらに、ＥＧＲ管１７のうちＥＧＲバルブ１７ａの上流部分には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１７ｂ、バイパス管１７ｃおよび調温バルブ１７ｄが取り付けられている。バイパス管１７ｃは、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ１７ｂをバイパスするバイパス流路を形成する。調温バルブ１７ｄは、バイパス流路の開度を調整することで、ＥＧＲクーラ１７ｂを流れるＥＧＲガスと、バイパス流路を流れるＥＧＲガスとの割合を調整し、ひいては、吸気管１６ｉｎへ流入するＥＧＲガスの温度を調整する。ここで、吸気ポート１２ｉｎへ流入する吸気には、吸気管１６ｉｎから流入する外部空気（新気）およびＥＧＲガスが含まれる。したがって、調温バルブ１７ｄによりＥＧＲガスの温度を調整することは、吸気ポート１２ｉｎへ流入する吸気の温度（インマニ温度）を調整することを意味する。
【００２３】
燃焼システムは図示しない過給機を備える。過給機は、排気管１６ｅｘに取り付けられるタービン、および吸気管１６ｉｎに取り付けられるコンプレッサを有する。排気の流速エネルギによりタービンが回転すると、タービンの回転力によりコンプレッサが回転し、コンプレッサにより新気が圧縮（過給）される。先述した過給調圧機器２６は、タービンの容量を変化させる機器であり、ＥＣＵ８０が過給調圧機器２６の作動を制御することで、タービン容量が調整され、これにより、コンプレッサによる過給圧が制御される。
【００２４】
また、燃焼システムは、ＮＯｘ浄化触媒３１、ＤＰＦ３２を備えている。ＮＯｘ浄化触媒３１は、排気中の窒素酸化物ＮＯｘを吸着する吸着触媒や、ＮＯｘを窒素Ｎ２に還元する還元触媒などを有しており、排気管１６ｅｘにおいてタービンの下流側に配置されている。ＤＰＦ３２（Diesel Particulate Filter）は、ＮＯｘ浄化触媒３１の更に下流側に配置されており、排気に含まれている微粒子を捕集する微粒子捕集装置である。排気管１６ｅｘを流れる排気は、ＮＯｘ浄化触媒３１及びＤＰＦ３２の両方を通過した後に、排気管１６ｅｘの下流端部から放出される。なお、燃焼システムにおいては、ＮＯｘ浄化触媒３１及びＤＰＦ３２が排気浄化装置を構成している。
【００２５】
ＥＣＵ８０には、筒内圧センサ２１、酸素濃度センサ２２、レール圧センサ２３、クランク角センサ２４、アクセルペダルセンサ２５、排気温度センサ３３、排気圧センサ３４および触媒温度センサ３５等、各種センサによる検出信号が入力される。
【００２６】
筒内圧センサ２１は、燃焼室１１ａの圧力（筒内圧）に応じた検出信号を出力する。筒内圧センサ２１は、圧力検出素子に加えて温度検出素子２１ａを有しており、燃焼室１１ａの温度（筒内温度）に応じた検出信号を出力する。酸素濃度センサ２２は、吸気管１６ｉｎに取り付けられ、吸気中の酸素濃度に応じた検出信号を出力する。検出対象となる吸気は、新気とＥＧＲガスが混合したものである。レール圧センサ２３はコモンレール１５ｃに取り付けられており、蓄圧されている燃料の圧力（レール圧）に応じた検出信号を出力する。クランク角センサ２４は、ピストン１３により回転駆動するクランク軸の回転速度（エンジン回転数）に応じた検出信号を出力する。アクセルペダルセンサ２５は、車両運転者により踏み込み操作されるアクセルペダルの踏込量（エンジン負荷）に応じた検出信号を出力する。
【００２７】
排気温度センサ３３は、排気管１６ｅｘに取り付けられて排気温度を検出する。排気圧センサ３４は、排気管１６ｅｘに取り付けられて排気圧力を検出する。排気温度センサ３３及び排気圧センサ３４は、排気管１６ｅｘにおいてＮＯｘ浄化触媒３１とタービンとの間に配置されている。
【００２８】
触媒温度センサ３５は、排気管１６ｅｘにおいてＮＯｘ浄化触媒３１とＤＰＦ３２との間に設けられており、ＮＯｘ浄化触媒３１を通過した排気の温度を検出することでＮＯｘ浄化触媒３１の内部温度を検出する。なお、触媒温度センサ３５は、ＮＯｘ浄化触媒３１に取り付けられていてもよい。
【００２９】
ＥＣＵ８０は、センサ２１〜２５，３３〜３５の各検出信号に基づき、燃料噴射弁１５、燃料ポンプ１５ｐ、ＥＧＲバルブ１７ａ、調温バルブ１７ｄおよび過給調圧機器２６の作動を制御する。これにより、燃料の噴射開始時期、噴射量、噴射圧、ＥＧＲガス流量、インマニ温度および過給圧が制御される。
【００３０】
燃料噴射弁１５の作動を制御している時のマイコン８０ａは、燃料の噴射開始時期、噴射量、および多段噴射に係る噴射段数を制御する噴射制御部８３として機能する。１燃焼サイクル中に同一の燃料噴射弁１５から複数回噴射（多段噴射）させるように噴射制御する場合がある。これら複数回の噴射には、最も噴射量が多く設定されたメイン噴射と、メイン噴射より前のタイミングで行われるパイロット噴射と、メイン噴射より後のタイミングで行われるポスト噴射とが含まれている。
【００３１】
燃料ポンプ１５ｐの作動を制御している時のマイコン８０ａは、噴射圧を制御する燃圧制御部８４として機能する。ＥＧＲバルブ１７ａの作動を制御している時のマイコン８０ａは、ＥＧＲガス流量を制御するＥＧＲ制御部８５として機能する。調温バルブ１７ｄの作動を制御している時のマイコン８０ａは、インマニ温度を制御するインマニ温度制御部８７として機能する。過給調圧機器２６の作動を制御している時のマイコン８０ａは、過給圧を制御する過給圧制御部８６として機能する。
【００３２】
マイコン８０ａは、燃焼に関する物理量の検出値（燃焼特性値）を取得する燃焼特性取得部８１としても機能する。本実施形態に係る燃焼特性値とは、図２に示す着火遅れ時間ＴＤのことである。図２の上段は、マイコン８０ａから出力されるパルス信号を示す。パルス信号にしたがって燃料噴射弁１５への通電が制御される。具体的には、パルスオンのｔ１時点で通電が開始され、パルスオン期間Ｔｑに通電オンが継続される。要するに、パルスオンのタイミングにより噴射開始時期が制御される。また、パルスオン期間Ｔｑにより噴射期間が制御され、ひいては噴射量が制御される。
【００３３】
図２の中段は、パルス信号にしたがって弁体が開弁作動および閉弁作動した結果生じる、噴孔からの燃料の噴射状態の変化を示す。具体的には、単位時間あたりに噴射される燃料の噴射量（噴射率）の変化を示す。図示されるように、通電開始のｔ１時点から、実際に噴射が開始されるｔ２時点までにはタイムラグが存在する。また、通電終了時点から実際に噴射が停止されるまでにもタイムラグが存在する。実際に噴射が為されている期間Ｔｑ１は、パルスオン期間Ｔｑで制御される。
【００３４】
図２の下段は、噴射された燃料の、燃焼室１１ａでの燃焼状態の変化を示す。具体的には、噴射された燃料と吸気の混合気が自着火燃焼することに伴い生じる、単位時間あたりの熱量（熱発生率）の変化を示す。図示されるように、噴射開始のｔ２時点から、実際に燃焼が開始されるｔ３時点までにはタイムラグが存在する。本実施形態では、通電開始のｔ１時点から燃焼開始のｔ３時点までの時間を着火遅れ時間ＴＤと定義する。
【００３５】
燃焼特性取得部８１は、筒内圧センサ２１で検出される筒内圧の変化に基づき、燃焼開始のｔ３時点を推定する。具体的には、ピストン１３が上死点に達してからクランク角が所定量だけ回転する期間において、筒内圧が急上昇した時期を燃焼開始時期（ｔ３時点）と推定する。この推定結果に基づき、着火遅れ時間ＴＤは燃焼特性取得部８１により算出される。さらに燃焼特性取得部８１は、燃焼時の各種状態（燃焼条件）を、燃焼毎に取得する。具体的には、筒内圧、筒内温度、吸気酸素濃度および噴射圧力を、燃焼条件として取得する。
【００３６】
これらの燃焼条件は、燃料の燃えやすさを表わすパラメータであり、燃焼直前での筒内圧が高いほど、燃焼直前での筒内温度が高いほど、吸気酸素濃度が高いほど、噴射圧力が高いほど、混合気が自着火しやすく燃えやすいと言える。燃焼直前での筒内圧および筒内温度として、例えば、燃料噴射弁１５への通電を開始するｔ１時点で検出された値を用いればよい。筒内圧は筒内圧センサ２１により検出され、筒内温度は温度検出素子２１ａにより検出され、吸気酸素濃度は酸素濃度センサ２２により検出され、噴射圧力はレール圧センサ２３により検出される。燃焼特性取得部８１は、取得した着火遅れ時間ＴＤを、その燃焼に係る上記パラメータ（燃焼条件）と関連付けてメモリ８０ｂに記憶させる。
【００３７】
マイコン８０ａは、異なる燃焼条件で検出された複数の燃焼特性値に基づき、燃料に含まれている分子構造種の混合割合を推定する、混合割合推定部８２としても機能する。例えば、異なる燃焼条件毎の着火遅れ時間ＴＤを図３に示す行列式に代入することで、分子構造種の混合量を算出する。なお、算出された各々の混合量を総量で除算することで、分子構造種の混合割合が算出される。
【００３８】
図３の左辺にある行列は、ｘ行１列でありｘ個の数値から構成される。これらの数値は、各種成分の混合量を表わす。各種成分とは、分子構造の種類の違いにより分類される成分である。分子構造の種類には、直鎖パラフィン類、側鎖パラフィン類、ナフテン類および芳香族類が含まれている。
【００３９】
右辺の左側にある行列は、ｘ行ｙ列であり、例えばａ00…ａXYという数値から構成される。これらの数値は、予め実施した試験に基づき定められた定数である。右辺の右側にある行列は、ｙ行１列でありｙ個の数値から構成される。これらの数値は、燃焼特性取得部８１により取得された着火遅れ時間ＴＤである。例えば、１行１列目の数値は、パラメータの所定の組み合わせからなる燃焼条件ｉの時に取得された着火遅れ時間ＴＤ（ｉ）であり、２行１列目の数値は、燃焼条件ｊの時に取得された着火遅れ時間ＴＤ（ｊ）である。燃焼条件ｉと燃焼条件ｊとでは、全てのパラメータが異なる値に設定されている。なお、図３中の符号Ｐ（ｉ）、Ｔ（ｉ）、Ｏ２（ｉ）、Ｐｃ（ｉ）の各々は、燃焼条件ｉに係る筒内圧、筒内温度、吸気酸素濃度および噴射圧力を示し、符号Ｐ（ｊ）、Ｔ（ｊ）、Ｏ２（ｊ）、Ｐｃ（ｊ）の各々は、燃焼条件ｊに係る各パラメータを示す。
【００４０】
次に、図４、図５および図６を用いて、図３の行列式に燃焼条件毎の着火遅れ時間ＴＤを代入することで分子構造種の混合量が算出できる理屈を説明する。
【００４１】
図４に示すように、燃焼に係る混合気に含まれる酸素の濃度（筒内酸素濃度）が高いほど自着火しやすくなるので、着火遅れ時間ＴＤが短くなる。図中の３本の実線（１）（２）（３）は、筒内酸素濃度と着火遅れ時間ＴＤとの関係を示す特性線である。但し、この特性線は燃料に応じて異なる。厳密には、燃料に含まれている各々の分子構造種の混合割合に応じて異なる。したがって、筒内酸素濃度がＯ２（ｉ）の場合の着火遅れ時間ＴＤを検出すれば、いずれの分子構造種であるかを推測できる。特に、筒内酸素濃度がＯ２（ｉ）の場合とＯ２（ｊ）の場合とで着火遅れ時間ＴＤを比較すれば、より高精度で混合割合を推定できる。
【００４２】
同様にして、図５に示すように、筒内温度が高いほど自着火しやすくなるので、着火遅れ時間ＴＤが短くなる。図中の３本の実線（１）（２）（３）は、筒内温度と着火遅れ時間ＴＤとの関係を示す特性線である。但し、この特性線は燃料に応じて異なる。厳密には、燃料に含まれている各々の分子構造種の混合割合に応じて異なる。したがって、筒内温度がＢ１の場合の着火遅れ時間ＴＤを検出すれば、いずれの分子構造種であるかを推測できる。特に、筒内温度がＴ（ｉ）の場合とＴ（ｊ）の場合とで着火遅れ時間ＴＤを比較すれば、より高精度で混合割合を推定できる。
【００４３】
また、筒内酸素濃度に係る特性線（図４参照）に対する影響度の高い分子構造種と、筒内温度に係る特性線（図５参照）に対する影響度の高い分子構造種とは異なる。このように、複数の燃焼条件の各々に係る特性線に対して影響度の高い分子構造種は異なる。したがって、複数のパラメータ（燃焼条件）を異なる値にして取得された着火遅れ時間ＴＤの組み合わせに基づけば、例えば図６の如くいずれの分子構造種の混合割合が多いのかを高精度で推定できる。
【００４４】
図６に例示する分子構造種Ａは、筒内酸素濃度（第１パラメータ）に係る特性線（第１特性線）に対する影響度が高い分子構造種である。また、分子構造種Ｂは、筒内温度（第２パラメータ）に係る特性線（第２特性線）に対する影響度が高い分子構造種であり、分子構造種Ｃは、第３パラメータに係る特性線（第３特性線）に対する影響度が高い分子構造種である。第１パラメータの変化に対して着火遅れ時間ＴＤの変化が大きく現れるほど、分子構造種Ａが多く混合していると言える。同様にして、第２パラメータの変化に対して着火遅れ時間ＴＤの変化が大きく現れるほど分子構造種Ｂが多く混合しており、第３パラメータの変化に対して着火遅れ時間ＴＤの変化が大きく現れるほど分子構造種Ｃが多く
混合していると言える。したがって、異なる燃料（１）（２）（３）の各々に対し、分子構造種Ａ、Ｂ、Ｃの混合割合を推定できる。
【００４５】
次に、燃焼特性取得部８１が実行するプログラムの処理について説明する。この処理は、パイロット噴射が指令される毎に実行される。
【００４６】
先ず、燃焼特性取得部８１は、上述した通り筒内圧センサ２１の検出値に基づき燃焼開始のｔ３時点を推定して、パイロット噴射に係る着火遅れ時間ＴＤを算出する。次に、複数のパラメータ（燃焼条件）と関連付けて、着火遅れ時間ＴＤをメモリ８０ｂに記憶させる。
【００４７】
具体的には、各パラメータが取り得る数値範囲を複数の領域に区分けしておき、複数のパラメータの領域の組み合わせ予め設定しておく。例えば図３に示す着火遅れ時間ＴＤ（ｉ）は、Ｐ（ｉ）、Ｔ（ｉ）、Ｏ２（ｉ）、Ｐｃ（ｉ）の領域の組み合わせ時に取得された着火遅れ時間ＴＤを表わす。同様に、着火遅れ時間ＴＤ（ｊ）は、Ｐ（ｊ）、Ｔ（ｊ）、Ｏ２（ｊ）、Ｐｃ（ｊ）の領域の組み合わせ時に取得された着火遅れ時間ＴＤを表わす。
【００４８】
なお、ユーザが給油することに起因して、燃料タンクに貯留されている燃料に別の燃料が混合した可能性が高い場合に、分子構造種の混合割合が変化したとみなし、推定されていた混合量の値をリセットする。例えば、内燃機関１０の運転停止時に、燃料タンクの燃料残量を検出するセンサにより燃料残量の増大が検出された場合にリセットする。
【００４９】
燃焼特性取得部８１は、着火遅れ時間ＴＤを図３の行列式に代入して、分子構造種毎の混合量を算出する。なお、サンプリング数、つまり行列式の右辺右側の行列の行数に応じて、定数を表わす行列の列数を変更する。或いは、取得されていない着火遅れ時間ＴＤについては、予め設定しておいたノミナル値を着火遅れ時間ＴＤの行列に代入する。このように算出された分子構造種毎の混合量に基づき、分子構造種毎の混合割合を算出する。
【００５０】
先述した通り、マイコン８０ａは、噴射制御部８３、燃圧制御部８４、ＥＧＲ制御部８５、過給圧制御部８６およびインマニ温度制御部８７としても機能する。これらの制御手段は、エンジン回転数、エンジン負荷およびエンジン冷却水温度等に基づき目標値を設定し、制御対象が目標値となるようにフィードバック制御する。或いは、目標値に対応する内容でオープン制御する。
【００５１】
噴射制御部８３は、噴射開始時期、噴射量および噴射段数が目標値となるように図２のパルス信号を設定することで、噴射開始時期、噴射量および噴射段数を制御（噴射制御）する。上記噴射段数とは、先述した多段噴射に係る噴射回数のことである。具体的には、上記目標値に対応するパルス信号のオン時間（通電時間）およびパルスオン立ち上がり時期（通電開始時期）を、マップ上に予め記憶させておく。そして、目標値に対応する通電時間および通電開始時期をマップから取得してパルス信号を設定する。
【００５２】
また、噴射により得られた出力トルクや、ＮＯｘ量およびＰＭ量等のエミッション状態値を記憶しておく。そして、次回以降の噴射において、エンジン回転数およびエンジン負荷等に基づき目標値を設定するにあたり、上述の如く記憶された値に基づき、目標値を補正する。要するに、実際の出力トルクやエミッション状態値と、所望する出力トルクやエミッション状態値との偏差をゼロにするよう、目標値を補正してフィードバック制御する。
【００５３】
燃圧制御部８４は、燃料ポンプ１５ｐに吸入される燃料の流量を制御する調量弁の作動を制御する。具体的には、レール圧センサ２３で検出された実レール圧と目標圧力Ｐｔｒｇ（目標値）との偏差に基づき、調量弁の作動をフィードバック制御する。その結果、燃料ポンプ１５ｐによる単位時間当りの吐出量が制御され、実レール圧が目標値となるように制御（燃圧制御）される。
【００５４】
ＥＧＲ制御部８５は、エンジン回転数およびエンジン負荷等に基づき、ＥＧＲ量の目標値を設定する。そして、この目標値に基づき、ＥＧＲバルブ１７ａのバルブ開度を制御（ＥＧＲ制御）してＥＧＲ量を制御する。過給圧制御部８６は、エンジン回転数およびエンジン負荷等に基づき、過給圧の目標値を設定する。そして、この目標値に基づき、過給調圧機器２６の作動を制御（過給圧制御）して過給圧を制御する。インマニ温度制御部８７は、外気温度、エンジン回転数およびエンジン負荷等に基づき、インマニ温度の目標値を設定する。そして、この目標値に基づき、調温バルブ１７ｄのバルブ開度を制御（インマニ温度制御）してインマニ温度を制御する。
【００５５】
ここで、マイコン８０ａは、噴射制御部８３として機能することで燃料制御処理を実行する。ここでは、噴射制御処理について図７のフローチャートを参照しつつ説明する。この処理は、内燃機関１０の運転期間中、所定周期で繰返し実行される。
【００５６】
先ず、図７のステップＳ１０１において、混合割合推定部８２により推定された混合割合（実混合割合）を取得する。つまり、図３の左辺に示す分子構造種の各々についての混合割合を取得する。一方、分子構造種の各々に対する混合割合の基準値（基準混合割合）が、予め設定されてメモリ８０ｂに記憶されている。これらの基準混合割合は、車両の使用が装置される国や地域で流通している燃料を鑑みて設定されている。本ステップＳ１０１では、直鎖パラフィン類、側鎖パラフィン類、ナフテン類、芳香族類などグループ化された分子構造種を推定している。なお、ステップＳ１０１が混合取得部に対応する。
【００５７】
ステップＳ１０２では、基準混合割合をメモリ８０ｂから読み込んで取得する。ステップＳ１０３では、燃料噴射についての噴射条件を取得する。噴射条件としては、コモンレール１５ｃ内の燃料圧力であるレール圧や、噴射量の目標値である目標噴射量、燃料噴射弁１５への通電期間、燃料噴射弁１５のニードルリフト量などが挙げられる。なお、レール圧は、燃焼条件の噴射圧力である。
【００５８】
ステップＳ１０４では、燃料噴射が行われる場合の筒内環境条件を取得する。筒内環境条件としては、燃焼室１１ａの温度である筒内温度や、燃焼室１１ａの酸素濃度である筒内酸素濃度、燃焼室１１ａでの混合気の流速である筒内流速などが挙げられる。なお、筒内温度は、燃焼条件にも含まれている。また、筒内酸素濃度は、燃焼条件に含まれている吸気酸素濃度に基づいて取得される。
【００５９】
ステップＳ１０５では、噴射推定処理を行う。噴射推定処理については、図８のフローチャートを参照しつつ説明する。ここで、燃料噴射については、燃料の性状（例えばセタン価）が同一の燃料であっても、その燃料に含まれている分子構造種の混合割合が異なれば、噴射された燃料のペネトレーションや拡散状態が異なってくる。例えば、噴射された燃料が飛び過ぎた場合、その燃料がピストン１３やシリンダ１９に到達し、これらピストン１３とシリンダ１９との間の隙間に浸入しやすくなる。
【００６０】
図８において、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５では、ステップＳ１０１にて取得した分子構造種の実混合割合に基づいて、燃料の噴射状態を推定する。燃料の噴射状態を示す噴射パラメータとしては、噴射量、低位発熱量、ペネトレーション、拡散状態及び着火遅れ特性の５つが挙げられる。ここで、基準混合割合を有する基準燃料については、筒内環境に応じた各噴射パラメータの値が試験等によりあらかじめ取得されており、これら取得データが基準データとしてメモリ８０ｂに記憶されている。そして、実混合割合を有する実燃料については、基準データと比較することで各噴射パラメータの値を推定する。
【００６１】
ステップＳ２０１では、実混合割合に基づいて、燃料の噴射量を推定する。ここでは、図９に示すように、実混合割合に基づいて、燃料の一般性状のうち動粘度及び密度を推定し、これら動粘度及び密度と噴射条件の噴射圧力及び噴射期間とに対して所定の関数ｆ１（）を用いることで、噴射量を推定する。この場合、動粘度や密度は、化学的な影響を受ける燃料特性の一部であり、噴射圧力や噴射期間は、物理的な影響を受ける使用条件や環境条件の一部である。なお、ステップＳ２０１が噴射量推定部に対応する。また、噴射量を推定する場合、関数ｆ１（）に代えて、重回帰モデル等の推定モデルやマップなどを用いてもよい。さらに、噴射期間として、パルスオン期間Ｔｑを用いてもよい。
【００６２】
ステップＳ２０２では、実混合割合に基づいて、実燃料の低位発熱量を推定する。ここでは、図１０に示すように、実混合割合に基づいて、実燃料の平均炭素数及び平均水素数を推定し、これら平均炭素数及び平均水素数に対して所定の関数ｆ２（）を用いることで、低位発熱量を推定する。この場合、平均炭素数及び平均水素数は、化学的な影響を受ける燃料特性により定められるものである。なお、低位発熱量を推定する場合、関数ｆ２（）に代えて、推定モデルやマップなどを用いてもよい。なお、ステップＳ２０２が発熱量推定部に対応する。
【００６３】
ステップＳ２０３では、実混合割合に基づいて、噴射された燃料のペネトレーションを推定する。ペネトレーションは、燃料噴射弁１５から噴射された燃料が燃焼室１１ａを直進する力を示す貫徹力である。噴射された燃料については、燃焼室１１ａでの蒸発量が多いほどペネトレーションが低下しやすい。そこで、複数の蒸留性状に基づいて燃料の揮発性を推定することで、その燃料のペネトレーションを推定する。なお、ステップＳ２０３が貫徹力推定部に対応する。
【００６４】
図１１に示すように、基準混合割合を有する基準燃料と、実混合割合を有する実燃料とを比較した場合、５０％が蒸発する蒸留性状Ｔ５０が基準燃料と実燃料とで同じであったとしても、蒸留性状Ｔ１０，Ｔ９０が基準燃料と実燃料とで異なることがある。この場合、複数の蒸留性状に基づいて燃料のペネトレーションを推定することで、その推定精度が高められる。加えて、蒸留性状Ｔ５０自体も基準燃料と実燃料とで大きく異なることがある。このため、燃料ごとの平均炭素数等から平均蒸留特性である蒸留性状Ｔ５０を推定比較することでペネトレーションの推定精度を高めることができる。
【００６５】
噴射されることで燃焼室１１ａにおいて拡散した燃料については、粒子の質量が大きいほど運動量が大きくなり、ペネトレーションが大きくなりやすい。この場合、動粘度が大きくて微粒子化しにくい燃料ほど噴霧内の燃料密度が大きくなり、粒子の質量が大きくなりやすい。特に、空気に対する燃料のせん断力や、噴孔における燃料の噴射速度、燃料の密度などは、動粘度や粘度から影響を受けやすい。また、燃料のせん断力は、筒内圧力から影響を受けやすく、筒内圧力が高いほど燃料のせん断力が高くなりやすい。燃料においては、揮発性が高いほど粒子は質量を失い、運動量が小さくなる。例えば、蒸留性状の初留点〜Ｔ５０までの温度が低い燃料は、比較的気化しやすく、ペネトレーションが小さくなりやすい。
【００６６】
上記ステップＳ２０３では、図１２に示すように、密度、動粘度及び複数の蒸留性状を含む燃料特性と、筒内温度及び筒内流速を含む筒内環境と、ステップＳ２０１にて推定した噴射量と、に基づいてペネトレーションを推定する。ペネトレーションは、筒内環境条件や噴射条件によって左右されるものであり、図１３に示すような数式によっても推定可能になっている。この数式においては、筒内環境条件や噴射条件に応じたペネトレーションＰ１，Ｐ２，Ｐ３…が、あらかじめ定められた定数ｂ及び動粘度等の燃料特性に基づいて推定される。定数ｂは、ｘ行ｙ列であり、例えばｂ00…ｂXYという数値を有する行列になっている。
【００６７】
なお、実混合割合に基づいて暫定ペネトレーションを推定し、その暫定ペネトレーションを噴射量で補正することによりペネトレーションを推定することも可能である。また、蒸留性状は、燃料に含まれた実混合割合に基づいて推定される。このため、燃料特性には、密度、動粘度及び蒸留性状といった一般性状に加えて、実混合割合の要素も含まれていることになる。
【００６８】
図８に戻り、ステップＳ２０４では、実混合割合に基づいて、噴射される燃料の拡散状態を推定する。拡散状態は、噴射された燃料がどの程度拡散するのかを示す拡散度合いである。噴射された燃料については、燃焼室１１ａでの蒸発量が多いほど拡散しやすい。そこで、ペネトレーションと同様に、複数の蒸留性状に基づいて燃焼の揮発性を推定することで、その燃料の拡散状態を推定する。なお、ステップＳ２０４が拡散推定部に対応する。
【００６９】
このステップＳ２０４では、図１４に示すように、密度、動粘度及び複数の蒸留性状を含む燃料特性と、筒内温度及び筒内流速を含む筒内環境と、ステップＳ２０１にて推定した噴射量と、に基づいて拡散状態を推定する。拡散状態は、筒内環境条件や噴射条件によって左右されるものであり、図１５に示すような数式によっても推定可能になっている。この数式においては、筒内環境条件や噴射条件に応じた拡散状態Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…が、あらかじめ定められた定数ｃ及び動粘度等の燃料特性に基づいて推定される。定数ｃは、ｘ行ｙ列であり、例えばｃ00…ｃXYという数値を有する行列になっている。
【００７０】
なお、拡散状態は、噴霧の運動量理論を示す周知の数式を用いて算出することも可能になっている。
【００７１】
ステップＳ２０５では、実混合割合に基づいて、実燃料の着火遅れ特性を推定する。着火遅れ特性は、着火しやすさを示す特性であり、例えば、筒内環境が着火を促す状態にある場合について、燃料の着火が開始されるまでに要する時間で表現されるものである。筒内環境が着火を促す状態としては、例えば、筒内温度及び筒内圧が着火の発生にとって十分に高くなっている状態などが挙げられる。なお、ステップＳ２０５が着火遅れ推定部に対応する。
【００７２】
ステップＳ２０６〜Ｓ２０８では、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５にて推定した各噴射パラメータを用いて、燃料の燃焼状態を推定する。この燃焼状態を示す燃焼パラメータとしては、燃焼量、燃焼領域、着火時期の３つが挙げられる。ここで、基準燃料については、筒内環境に応じた各燃焼パラメータの値が試験等によりあらかじめ取得されており、噴射パラメータと同様に、これら取得データが基準データとしてメモリ８０ｂに記憶されている。そして、実燃料については、基準データと比較することで各燃焼パラメータの値を推定する。なお、着火時期は着火遅れ時間ＴＤに相当する。
【００７３】
ステップＳ２０６では、燃料噴射による燃焼量を推定する。燃焼量の推定には、噴射量、低位発熱量、ペネトレーション、拡散状態及び着火遅れ特性の５つの噴射パラメータの全てを用いる。例えば、燃焼量は、図１６に示す数式を用いて算出される。この数式においては、Ｑburnが燃焼量、αが燃焼率、ρ×ＱinjがステップＳ２０１にて推定した噴射量、ＡがステップＳ２０２にて推定した低位発熱量である。図１７に示すように、燃焼率αは、ステップＳ２０３にて推定したペネトレーションと、ステップＳ２０４にて推定した拡散状態と、ステップＳ２０５にて推定した着火遅れ特性と、に対して所定の関数ｆ３（）を用いることで推定される。なお、燃料噴射の噴霧体積も、ペネトレーション及び拡散状態を用いて推定される。また、ステップＳ２０６が燃焼量推定部に対応する。
【００７４】
ステップＳ２０７では、燃料噴射による燃焼領域を推定する。燃焼領域の推定には、５つの噴射パラメータのうち噴射量、ペネトレーション、拡散状態及び着火遅れ特性の４つを用いる。例えば、噴射量、ペネトレーション、拡散状態及び着火遅れ特性に対して所定の関数やマップ、モデルなどを用いることで燃焼領域を推定する。なお、ステップＳ２０７が領域推定部に対応する。
【００７５】
ステップＳ２０８では、燃料噴射による着火時期を推定するための着火推定処理を行う。着火時期の推定には、５つの噴射パラメータのうち噴射量、拡散状態、着火遅れ特性の３つを用いる。例えば、噴射量、拡散状態及び着火時期に対して所定の関数やマップ、モデルなどを用いることで着火時期を推定する。なお、ステップＳ２０８が時期推定部に対応する。
【００７６】
ステップＳ２０９では、実混合割合に基づいて、燃料の浸入度合いを推定する。浸入度合いは、燃料がピストン１３やシリンダ１９に到達した場合に、ピストン１３とシリンダ１９との間の隙間への燃料の浸入しやすさである。ここでは、実混合割合に基づいて燃料の一般性状を推定し、この一般性状に基づいて浸入度合いを推定している。ピストン１３とシリンダ１９との間の隙間に到達した燃料については、動粘度が低いほど浸入度合いが高く、蒸留性状が高いほど浸入度合いが低い。そこで、実混合割合に基づいて動粘度及び蒸留性状を推定し、これら動粘度及び蒸留性状に基づいて燃料の浸入度合いを推定する。なお、ステップＳ２０９が浸入推定部に対応する。
【００７７】
なお、燃料の侵入度合いは、実混合割合に加えて内燃機関１０の冷却水の温度に基づいて推定してもよい。内燃機関１０においては、シリンダブロック１１の内部等を冷却水が流れていることで、シリンダ１９が冷却されている。冷却水の温度が低温の場合は、シリンダ１９の内周面に到達した燃料の動粘度が上昇しやすくなり、侵入度合いが低下する。一方、内燃機関１０が暖機された後の高負荷条件では、シリンダ１９の温度が上昇することで、シリンダ１９の内周面に到達した燃料の動粘度が低下しやすくなり、侵入度合いが高くなる。
【００７８】
図７に戻り、ステップＳ１０６では、クランク角センサ２４の検出信号に基づいて、燃料噴射時のクランク角を取得する。ここでは、図２に示すような噴射指令パルス及び実混合割合に基づいて、実際に噴射が開始される実噴射時期を推定し、この実噴射時期について、シリンダ１９に対するピストン１３の相対的な位置を取得する。なお、ステップＳ１０６が関係取得部に対応する。
【００７９】
ステップＳ１０７では、実噴射時期が潤滑油の希釈が生じにくいタイミングであるか否かを判定する。ここで、図１８に示すように、ピストン１３の上端面１３ａには、凹部としてのキャビティ１３ｂが設けられている。燃焼室１１ａは、キャビティ１３ｂの内部空間を含んで形成されており、燃料噴射弁１５は、ピストン１３の幅方向において中心位置に配置されている。この場合、ピストン１３の幅方向において、燃料噴射弁１５の中心線とシリンダ１９の内周面との離間距離Ｗは、ピストン１３のボア半径のほぼ１／２になっている。燃料噴射弁１５においては、噴射された燃料が伸びる噴射軸線Ｎが斜め下方に延びており、燃焼室１１ａにおいて噴射された燃料が拡散する領域は噴射軸線Ｎに沿って延びることになる。
【００８０】
シリンダ１９に対するピストン１３の相対移動に伴って、噴射軸線Ｎとピストン１３との位置関係が変化する。図１８の左図においては、ピストン１３が上死点ＴＤＣにあり、噴射軸線Ｎがキャビティ１３ｂの内周面に交差している。この場合の燃料噴射はメイン噴射やアフター噴射であり、燃料噴射弁１５から噴射された燃料はキャビティ１３ｂの外側にはみ出しにくくなっている。
【００８１】
図１８の右図においては、ピストン１３がＴＤＣよりも下死点ＢＤＣ側に移動したことで、噴射軸線Ｎが上端面１３ａに交差している。この場合の燃料噴射は、パイロット噴射やアフター噴射であり、燃料噴射弁１５から噴射された燃料がピストン１３の上端面１３ａやシリンダ１９の内周面に到達しやすくなっている。この場合、シリンダ１９の内周面に付着した燃料は、その内周面に沿って流下することでピストン１３とシリンダ１９との間の隙間に浸入する。また、ピストン１３の上端面１３ａに付着した燃料は、気流等により上端面１３ａに沿ってピストン１３側に移動することで、ピストン１３とシリンダ１９との間の隙間に浸入することになる。図１８においては、ＴＤＣを基準としたピストン１３の位置を移動距離Ｈにて図示している。
【００８２】
上記ステップＳ１０７では、噴射軸線Ｎがキャビティ１３ｂの内周面に交差している期間に実噴射時期が含まれている場合、実噴射時期が潤滑油の希釈が生じにくいタイミングであるとして、そのまま本噴射制御処理を終了する。一方、噴射軸線Ｎがピストン１３の上端面１３ａに交差している期間に実噴射時期が含まれている場合、実噴射時期が潤滑油の希釈が生じにくいタイミングではないとして、ステップＳ１０８に進む。なお、ステップＳ１０７が噴射判定部に対応する。
【００８３】
ステップＳ１０８では、メモリ８０ｂから基準燃料のペネトレーションを読み込み、この基準燃料のペネトレーションと実燃料のペネトレーションとの「ずれ」を差分として算出し、この差分があらかじめ定められた基準値より小さいか否かを判定する。この場合の差分は基準燃料のペネトレーションと実燃料のペネトレーションとの差の絶対値である。
【００８４】
ここで、ペネトレーション等の噴射パラメータの目標値は、内燃機関１０の運転状態に応じて設定され、差分の判定基準は噴射パラメータの目標値に応じて設定される。例えば、運転者によるアクセルペダルの踏込量が増加した場合、内燃機関１０の出力を増加させるように燃焼パラメータの目標値が設定される。
【００８５】
ペネトレーションの差分が基準値より小さい場合、実噴射時期に関係なく、潤滑油の希釈が生じにくいとして、そのまま本噴射制御処理を終了する。一方、ペネトレーションの差分が基準値より小さくない場合、ステップＳ１０９に進む。
【００８６】
ステップＳ１０９では、実燃料の浸入度合いが適正であるか否かを判定する。ここで、基準燃料について、筒内環境に応じた浸入度合いのデータが試験等によりあらかじめ取得されており、このデータがメモリ８０ｂに記憶されている。ここでは、メモリ８０ｂから基準燃料の浸入度合いを読み込み、この基準燃料の浸入度合いと実燃料の浸入度合いとの「ずれ」を差分として算出し、この差分が基準値より小さいか否かを判定する。差分が基準値より小さい場合は実燃料の浸入度合いが適正であるとして、そのまま本噴射制御処理を終了する。一方、差分が基準値より小さくない場合は、実燃料の浸入度合いが適正でないとして、ステップＳ１１０に進む。
【００８７】
ステップＳ１１０では、５つの噴射パラメータのうち噴射量、ペネトレーション及び拡散状態と、燃料噴射時のクランク角とに基づいて、ピストン１３の上端面１３ａ及びシリンダ１９の内周面への燃料の到達量を推定する。例えば、噴射量、ペネトレーション及び拡散状態に基づいて暫定到達量を推定し、この暫定到達量を実噴射時期におけるピストン１３の位置に基づいて補正することで、燃料の到達量を推定する。ここで、燃料の到達量は、噴射量、ペネトレーションが大きいほど増加し、拡散範囲が広いほど減少する。また、燃料の実噴射時期について、燃料の到達量はピストン１３の移動距離Ｈが大きいほど増加する。
【００８８】
ステップＳ１１１では、ステップＳ１１０にて推定した燃料の到達量と、ステップＳ２０９にて推定した燃料の浸入度合いとに基づいて、ピストン１３とシリンダ１９との間の隙間に浸入した燃料の量を浸入量として推定する。ここで、燃料の浸入量は、到達量や浸入度合いが高いほど増加する。
【００８９】
ステップＳ１１２では、実燃料の浸入量に基づいて、実燃料による潤滑油の希釈度合いを推定する。ここで、基準燃料について、筒内環境に応じた希釈度合いが試験等によりあらかじめ取得され、この取得データがメモリ８０ｂに記憶されている。ここでは、メモリ８０ｂから基準燃料の浸入度合いを読み込み、この基準燃料の希釈度合いと実燃料の希釈度合いとの「ずれ」を差分として算出する。
【００９０】
ステップＳ１１３では、潤滑油の希釈度合いに基づいて噴射調整処理を行う。噴射調整処理としては、潤滑油への燃料の混入を抑制する抑制処理と、潤滑油への燃料の混入を促進する促進処理とが挙げられる。図１９に示すように、希釈度合いの差分が許容範囲を超えた状態で、実燃料の希釈度合いが基準燃料の希釈度合いより大きい場合、抑制処理を行うことで希釈度合いを適正に低下させることができる。一方、希釈度合いの差分が許容範囲を超えた状態で、実燃料の希釈度合いが基準燃料の希釈度合いより小さい場合、促進処理を行うことで、希釈度合いの進行を許容範囲内に抑えた上で、内燃機関１０の出力を上昇させることができる。なお、ステップＳ１１３が燃焼制御部に対応する。
【００９１】
抑制処理としては、実噴射時期におけるピストン１３の移動距離Ｈを小さくするピストン処理、ペネトレーションを小さくするペネトレーション処理や、燃焼領域を燃料噴射弁１５に近付ける近付け処理が挙げられる。ピストン処理としては、燃料の噴射時期をＴＤＣ側にずらす処理が挙げられる。ペネトレーション処理としては、噴射量を減少させる処理や、燃料の噴射段数を増加させる処理、噴射圧力を減少させる処理が挙げられる。近付け処理としては、ＥＧＲ量を減少させる処理や、吸気酸素量を増加させる処理、噴射圧力を上昇させる処理が挙げられる。
【００９２】
促進処理としては、抑制処理とは基本的に逆の処理が挙げられる。例えば、ピストン１３の移動距離Ｈを大きくする処理、ペネトレーションを大きくする処理、燃焼領域を燃料噴射弁１５から遠ざける遠ざけ処理が挙げられる。また、促進処理として、メイン噴射ではなくポスト噴射を対象として、ポスト噴射の噴射量を増加させる処理が挙げられる。この処理によれば、排気温度が上昇しやすくなるため、ＮＯｘ浄化触媒３１やＤＰＦ３２の温度上昇を促進することや、排気の空燃比を速やかにリッチ側に移行させてＮＯｘ浄化触媒３１のＮＯｘ還元の応答性を向上させることなどが可能になる。
【００９３】
抑制処理及び推進処理においては、希釈度合いの差分が許容範囲内に含まれるようにするための目標値を実混合割合に基づいて設定する。この場合、暫定の目標値を基準混合割合に基づいて取得し、この暫定の目標値を実混合割合を用いて補正することで、目標値を算出する。これにより、例えば噴射量を増加させる処理を行ったにもかかわらず、実混合割合に起因して噴射量が不足していたということが抑制される。
【００９４】
ここまで説明した第１実施形態の作用効果を、以下に説明する。
【００９５】
第１実施形態によれば、実燃料のペネトレーションが実混合割合に基づいて推定されるため、燃焼室１１ａにおいてピストン１３の上端面１３ａやシリンダ１９の内周面への燃料の到達状況を精度良く把握することができる。このため、ピストン１３とシリンダ１９との間の隙間を通じて燃焼室１１ａから燃料が漏れ出たとしても、その燃料による潤滑油の希釈度合いを適正に管理することができる。したがって、潤滑油が希釈してピストン１３とシリンダ１９とが接触するというオイル上がりや、潤滑油がピストン１３とシリンダ１９との間から流れ出てしまう油膜切れなどの発生を抑制できる。
【００９６】
第１実施形態によれば、実燃料についてペネトレーション及び噴射量の両方が実混合割合に基づいて推定されるため、ピストン１３の上端面１３ａやシリンダ１９の内周面に到達する燃料の量を精度良く把握することができる。
【００９７】
しかも、第１実施形態によれば、ペネトレーションが噴射量及び実混合割合に基づいて推定されるため、ペネトレーションの推定精度を高めることができる。この場合、ペネトレーションを推定するために、実混合割合が直接的及び間接的に２段階で用いられているため、ペネトレーションの推定精度を更に高めることができる。
【００９８】
第１実施形態によれば、実燃料についてペネトレーション及び拡散状態の両方が実混合割合に基づいて推定されるため、燃焼室１１ａに噴射された燃料について、ピストン１３の上端面１３ａやシリンダ１９の内周面に到達する燃料の割合を適正に把握できる。
【００９９】
第１実施形態によれば、実燃料の浸入度合いが実混合割合に基づいて推定されるため、ピストン１３の上端面１３ａやシリンダ１９の内周面に到達した燃料について、ピストン１３とシリンダ１９との間の隙間から漏れ出る燃料の割合を適正に把握できる。この場合、例えば動粘度について、ペネトレーションの高い燃料は浸入度合いが低く、ペネトレーションの低い燃料は浸入度合いが高いという互いに相反する燃料の性質を、燃料による潤滑油の希釈度合いの管理に有効に利用していることになる。
【０１００】
第１実施形態によれば、ペネトレーション及び浸入度合いのそれぞれが、動粘度及び蒸留性状に基づいて推定される。このため、ペネトレーション及び浸入度合いのうち一方だけが高いという燃料や、両方が高いという燃料、両方が低いという燃料のそれぞれについて、潤滑油の希釈度合いの管理を適正に行うことができる。
【０１０１】
第１実施形態によれば、ピストン１３の移動に対する噴射タイミングとペネトレーションとに両方に基づいて噴射調整処理が行われる。このため、燃料成分の影響によりペネトレーションが過剰に大きくなる場合でも、燃料がピストン１３の上端面１３ａやシリンダ１９の内周面に到達しないタイミングで燃料噴射が行われるのであれば、ペネトレーションを低減させる等の処理が行われない。したがって、燃料による潤滑油の希釈が生じない場合に噴射調整処理の実行によって内燃機関１０の出力が低下するという事態を回避できる。
【０１０２】
第１実施形態によれば、潤滑油の希釈の生じにくいタイミングで燃料が噴射される場合には噴射調整処理が行われないため、燃料による潤滑油の希釈が進行する状況に限って噴射調整処理を行うことができる。また、この場合、ペネトレーション及び浸入度合いの「ずれ」が適正であるか否かの判定が行われない。このため、燃料の噴射タイミングに応じて処理負担を低減できる。
【０１０３】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、燃焼室１１ａにおいてピストン１３の上端面１３ａやシリンダ１９の内周面への燃料の到達量を推定したが、第２実施形態では、燃料の到達量を推定しない。ここでは、本実施形態の噴射制御処理について図２０のフローチャートを参照しつつ説明する。
【０１０４】
図２０において、ステップＳ３０１〜Ｓ３０５では、上記第１実施形態のステップＳ１０１〜Ｓ１０５と同じ処理を行う。ステップＳ３０６では、実行される噴射がメイン噴射又はアフター噴射であるか否かを判定する。メイン噴射又はアフター噴射である場合、噴射された燃料がピストン１３の上端面１３ａやシリンダ１９の内周面に到達しにくいとして、そのまま本噴射制御処理を終了する。メイン噴射又はアフター噴射でない場合、すなわち、パイロット噴射又はポスト噴射である場合、噴射された燃料がピストン１３の上端面１３ａやシリンダ１９の内周面に到達しやすいとして、ステップＳ３０７〜Ｓ３１２にて噴射調整処理を行う。
【０１０５】
ステップＳ３０７では、上記第１実施形態のステップＳ１０８と同様にペネトレーションの差分が基準値より小さいか否かを判定し、小さくない場合にステップＳ３０８に進む。ステップＳ３０８では、差分が基準値より小さくなるようにペネトレーションの調整処理を行う。実燃料のペネトレーションが基準燃料のペネトレーションより大きい場合には、噴射量を減少させる処理や燃料の噴射段数を増加させる処理、噴射圧力を減少させる処理などを行う。この場合、燃料による潤滑油の希釈の進行が抑制される。
【０１０６】
一方、実燃料のペネトレーションが基準燃料のペネトレーションより小さい場合には、噴射量を増加させる処理や燃料の噴射段数を減少させる処理、噴射圧力を増加させる処理などを行う。この場合、燃料による潤滑油の希釈の進行を許容範囲内に抑えつつ、ポスト噴射であれば触媒温度の応答性向上、パイロット噴射であればパイロット燃焼量を増加させることでメイン燃焼の着火性安定性を向上させることができる。
【０１０７】
ステップＳ３０９では、メモリ８０ｂから基準燃料の噴射量を読み込み、この基準燃料の噴射量と実燃料の噴射量との「ずれ」を差分として算出し、この差分が基準量より小さいか否かを判定する。この場合の差分は、基準燃料の噴射量と実燃料の噴射量との差の絶対値である。差分が基準量より小さくない場合、ステップＳ３１０に進む。
【０１０８】
ステップＳ３１０では、差分が基準量より小さくなるように噴射量の調整処理を行う。実燃料の噴射量が基準燃料の噴射量より大きい場合には、燃料噴射弁１５の通電期間を短くするなど噴射量を低下させる処理を行う。この場合、燃焼室１１ａにおいてピストン１３やシリンダ１９への燃料の到達量が低減される。一方、実燃料の噴射量が基準燃料の噴射量より小さい場合には、燃料噴射弁１５の通電期間を長くするなど噴射量を増加させる処理を行う。この場合、燃料による潤滑油の希釈の進行を許容範囲内に抑えつつ、ポスト噴射であれば触媒温度の応答性向上、パイロット噴射であればパイロット燃焼量を増加させることでメイン燃焼の着火性安定性を向上させることができる。
【０１０９】
ステップＳ３１１では、実噴射時期が適正であるか否かを判定する。ここで、基準燃料について、筒内環境に応じた噴射時期のデータが試験等によりあらかじめ取得されており、このデータがメモリ８０ｂに記憶されている。ここでは、メモリ８０ｂから基準燃料の噴射時期を読み込み、この基準燃料の噴射時期と実噴射時期との「ずれ」を差分として算出し、この差分が基準値より小さいか否かを判定する。差分が基準値より小さい場合は実噴射時期が適正であるとして、ステップＳ３１２に進む。
【０１１０】
ステップＳ３１２では、実噴射時期が適正になるように噴射時期の調整処理を行う。実噴射時期が基準燃料の噴射時期より遅い場合、ＴＤＣ前に噴射されるパイロット噴射であれば噴射時期を調整せず、ポスト噴射であれば噴射時期をＴＤＣ側にずらす処理を行う。この場合、燃料による潤滑油の希釈の進行が抑制される。一方、実噴射時期が基準燃料の噴射時期より早い場合、パイロット噴射であれば噴射時期をＴＤＣ側にずらす処理を行い、ポスト噴射であれば噴射時期を調整しない。この場合、燃料による潤滑油の希釈の進行を許容範囲内に抑えつつ、ポスト噴射であれば触媒温度の応答性を向上させることができ、パイロット噴射であればパイロット燃焼量の増加によりメイン燃焼の着火性安定性を向上させることができる。なお、ステップＳ３０８，Ｓ３１０，Ｓ３１２が燃焼制御部に対応する。
【０１１１】
第２実施形態によれば、ピストン１３の上端面１３ａやシリンダ１９への燃料の到達量や、ピストン１３とシリンダ１９との間の隙間への燃料の浸入量、燃料による潤滑油の希釈度合いが推定されない。この場合でも、ペネトレーションや浸入度合い、噴射時期の「ずれ」の推定結果に基づいて各種調整処理が行われるため、到達量や浸入量、希釈度合いを推定するための処理負担を低減した上で、燃料による潤滑油の希釈度合いを適正に管理することができる。
【０１１２】
（他の実施形態）
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【０１１３】
変形例１として、混合割合推定部８２が、複数の燃焼特性値に基づき分子構造種の混合割合を推定するのではなく、燃料の一般性状をセンサで検出し、その検出結果に基づき上記混合割合を推定してもよい。上記一般性状の具体例としては、燃料の密度、動粘度、蒸留温度等が挙げられる。
【０１１４】
また、混合割合推定部８２による推定結果と、上記センサの検出結果の両方に基づいて、上記混合割合を推定してもよい。例えば、推定結果及び検出結果のいずれか一方に基づいて推定された混合割合を、他方に基づいて補正すればよい。また、分子構造種に応じて異なる手法で推定してもよい。例えば、第１の分子構造種の混合割合については、混合割合推定部８２による推定結果に基づいて推定し、第２の分子構造種の混合割合については、上記センサの検出結果に基づいて推定する。
【０１１５】
変形例２として、燃料に含まれた分子構造種の混合割合を推定するのではなく、燃料に含まれている水素や炭素、硫黄、窒素、酸素といった成分の混合割合を推定してもよい。例えば、平均炭素数や平均水素数、水素数と炭素数との比であるＨＣ比などが、水素や炭素についての混合割合として挙げられる。この構成では、各種成分の混合割合に基づいて、噴射量等の噴射パラメータや燃焼量等の燃焼パラメータが推定される。この場合、実燃料に含まれた成分が異なっていたり成分の混合割合が異なっていたりしても、燃料噴射による燃焼状態を適正に推定できる。なお、平均炭素数等の燃料成分を中間パラメータと称することもできる。
【０１１６】
変形例３として、噴射パラメータの１つとしてＯＨラジカル分布を推定してもよい。ＯＨラジカル分布は、燃焼室１１ａでのＯＨラジカルの発生状態を示すものであり、例えばＯＨラジカルの密度や量、位置などが挙げられる。ＯＨラジカル分布は、例えば噴射量、低位発熱量、ペネトレーション、拡散状態及び実混合割合に対して所定の関数ｆ３（）を用いることで推定することが可能になっている。燃料の燃焼状態を推定する場合には、ＯＨラジカル分布を用いることで推定精度が高められるため、燃焼室１１ａにおいてピストン１３やシリンダ１９への燃料の到達量の推定精度が高められることになる。
【０１１７】
変形例４として、噴射軸線Ｎがキャビティ１３ｂの内周面に交差している期間を、潤滑油の希釈が生じにくい期間とするのではなく、噴射軸線Ｎがキャビティ１３ｂの内周面に交差していても、潤滑油の希釈が生じやすいタイミングがあるとしてもよい。例えば、燃料噴射弁１５の噴孔の形状や噴射圧力などに基づいて、噴射された燃料の広がり角度を示す噴射角を算出する。そして、その噴射角及び拡散状態に基づいて、噴射軸線Ｎがキャビティ１３ｂの内周面に交差する期間において、霧状に拡がった燃料のうち噴射軸線Ｎよりも上側にある燃料がピストン１３の上端面１３ａの上側に到達する期間を到達期間として推定する。この場合、噴射軸線Ｎがキャビティ１３ｂの内周面に交差する期間のうち、推定した到達期間が潤滑油の希釈が生じやすい期間に含まれることになる。
【０１１８】
変形例５として、燃料による潤滑油の希釈度合いを調整する調整処理を、ペネトレーション、噴射量及び拡散状態の全てに基づいて行うのではなく、これらペネトレーション、噴射量及び拡散状態の少なくとも１つに基づいて行ってもよい。例えば、ペネトレーションだけに基づいて調整処理を行ってもよい。この場合でも、潤滑油の希釈度合いを適正に管理することができる。
【０１１９】
変形例６として、ペネトレーションを推定する場合に、燃料特性、筒内環境、噴射量の全てを用いるのではなく、これら燃料特性、筒内環境、噴射量の少なくとも１つを用いてもよい。この場合でも、ペネトレーションを実混合割合に基づいて推定することで、この推定精度が過剰に低下することを抑制できる。
【０１２０】
変形例７として、ペネトレーションや浸入度合いが、燃料の動粘度及び蒸留性状のうち少なくとも蒸留性状に基づいて推定されてもよい。この場合でも、ペネトレーションや浸入度合いの推定に実混合割合が用いられることで、これらペネトレーションや浸入度合いの推定精度が過剰に低下することが抑制される。
【０１２１】
変形例８として、第１実施形態において、潤滑油の希釈度合いに基づいて噴射調整処理を行うのではなく、燃料の到達量や浸入量に基づいて噴射調整処理を行ってもよい。例えば、実燃料の到達量や浸入量と基準燃料の到達量や浸入量との「ずれ」を差分として算出し、これら差分に基づいて噴射調整処理が行われる構成とする。
【０１２２】
変形例９として、上記第１実施形態のステップＳ１１３の噴射調整処理や、上記第２実施形態のステップ３０８等の調整処理が、実混合割合に基づいて行われるのではなく、実混合割合に関係なく行われてもよい。例えば、上記第１実施形態において、ステップＳ１１２にて実混合割合に基づいて潤滑油の希釈度合いが推定された後、ステップＳ１１３において、潤滑油の希釈度合いを調整するために目標噴射量等が実混合割合に関係なく設定される構成とする。
【０１２３】
変形例１０として、ポスト燃焼について、低位発熱量を噴射パラメータとして用いるのではなく、高位発熱量を噴射パラメータとして用いてもよい。また、低位発熱量及び高位発熱量の両方を含んだ発熱量を噴射パラメータとして用いてもよい。
【０１２４】
変形例１１として、実混合割合及び基準混合割合のそれぞれについて、ペネトレーションや浸入度合いを個別に取得しなくてもよい。例えば、実混合割合と基準混合割合との差分を算出し、この差分に基づいてペネトレーションや浸入度合いの差分を推定する。この場合、基準燃料のペネトレーションや浸入度合いと実燃料のペネトレーションや浸入度合いとの「ずれ」を直接的に推定することになる。
【０１２５】
変形例１２として、上記第１実施形態において、噴射調整処理を行うか否かの判定を行うパラメータをペネトレーション及び浸入度合いとするのではなく、潤滑油の希釈状態を直接的に示す希釈指標としてもよい。ここで、ピストン１３の上端面１３ａやシリンダ１９の内周面に到達する燃料量は、ペネトレーションから影響を受ける。その一方で、到達した燃料量のうちどれだけの量の燃料がピストン１３とシリンダ１９との間の隙間から漏れ出るのかは、浸入度合いから影響を受ける。そこで、潤滑油に混入する燃料量を希釈指標として、ペネトレーション及び浸入度合いに基づいて取得する。
【０１２６】
例えば、図２１において、ステップＳ４０１〜Ｓ４０７では、上記第１実施形態のステップＳ１０１〜Ｓ１０７と同じ処理を行う。ステップＳ４０８では、基準燃料の希釈指標と実燃料の希釈指標との「ずれ」を差分として算出し、この差分があらかじめ定められた基準値より小さいか否かを判定する。この場合の差分は、基準燃料の希釈指標と実燃料の希釈指標との差の絶対値である。なお、基準燃料については、筒内環境に応じた希釈指標のデータが試験等にあらかじめ取得されており、このデータがメモリ８０ｂに記憶されている。
【０１２７】
希釈指標のずれが基準値より小さい場合には、噴射調整処理を行わないとして、そのまま本噴射制御処理を終了し、希釈指標のずれが基準値より小さくない場合には、噴射調整処理を行うとして、ステップＳ４０９に進む。ステップＳ４０９〜Ｓ４１２では、上記第一実施形態のステップＳ１１０〜Ｓ１１３と同じ処理を行う。
【０１２８】
変形例１３として、燃料の一般性状を検出する性状センサが設けられていてもよい。例えば、燃料の動粘度や密度を検出する性状センサが燃料タンクやコモンレールに設けられた構成とする。この構成では、燃料の平均炭素数や平均水素数が、性状センサの検出結果に基づいて推定されてもよい。また、燃料の低位発熱量等の発熱量が、性状センサの検出結果に基づいて推定されてもよい。
【０１２９】
変形例１４として、筒内温度は、温度検出素子２１ａにより検出されるのではなく、筒内圧センサ２１により検出された筒内圧に基づき推定してもよい。具体的には、筒内温度を、筒内圧力、シリンダ容積、シリンダ内のガス重量、ガス定数から演算して推定する。
【０１３０】
変形例１５として、燃焼システムの推定装置及び制御装置としてのＥＣＵ８０が提供する手段および／または機能は、実体的な記憶媒体に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、燃焼システムの制御装置がハードウェアである回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１０…内燃機関、１１ａ…燃焼室、８０…ＥＣＵ（推定装置、制御装置）。
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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