(57)【要約】【課題】ＰＭ発生量の推定精度の向上を図ることが可能な内燃機関のＰＭ発生量推定装置を提供する。【解決手段】インジェクタから噴射される燃料の噴射時期および吸気圧から燃料噴射時期での筒内圧力を算出する（ステップＳＴ２）。インジェクタから噴射される燃料の噴射圧力および燃料噴射量、燃料噴射時期での筒内圧力により、燃料の噴霧体積を算出する（ステップＳＴ４）。噴霧体積およびＥＧＲ率により、噴霧内空燃比を算出する（ステップＳＴ６）。噴霧内空燃比に基づいてＰＭ発生量を算出する（ステップＳＴ７）。これにより、エンジンの過渡運転時においてもＰＭ発生量の推定精度の向上を図ることが可能になる。その結果、ＰＭ再生処理の開始タイミングの適正化を図ることが可能になる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒内で発生するＰＭの量を推定するＰＭ発生量推定装置であって、
燃料噴射弁から前記気筒内に噴射される燃料の噴射圧力、その燃料の噴射量、および、前記燃料噴射弁から前記気筒内に燃料が噴射された際の筒内圧力に基づいて、燃料噴射完了後における燃料噴霧の体積を算出する噴霧体積算出部と、
ＥＧＲ率および前記燃料噴霧の体積に基づいて、前記燃料噴霧内の空燃比を算出する噴霧内空燃比算出部と、
前記燃料噴霧内の空燃比に基づいて前記気筒内で発生するＰＭの量を算出するＰＭ発生量算出部とを備えていることを特徴とする内燃機関のＰＭ発生量推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関のＰＭ発生量推定装置に係る。特に、本発明はＰＭ発生量の推定精度の向上を図るための対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関（主にディーゼルエンジン）の排気系には、排気ガス中のＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）を捕集するためのＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）が設けられている。また、このＤＰＦに捕集されたＰＭの堆積量が所定量に達した場合には、ＤＰＦ上のＰＭを燃焼・除去するフィルタ再生処理を行うことで、ＤＰＦの詰まりを抑制するようになっている。
【０００３】
フィルタ再生処理タイミングの適正化を図るための手段として、エンジンの燃焼行程において生成されるＰＭ量（ＰＭ発生量）を推定することが挙げられる。特許文献１には、エンジン回転速度とエンジン負荷とに対応する運転領域のＰＭ発生量をマップによって推定することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４１７９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、実際のＰＭ発生量は、過給機の過給遅れやＥＧＲ率の変動の影響を受けるものである。これら過給遅れやＥＧＲ率の変動はエンジンの過渡運転時に生じる。
【０００６】
特許文献１に開示されている技術（エンジン回転速度とエンジン負荷とによってＰＭ発生量を推定するもの）では、エンジンの定常運転状態でのＰＭ発生量については適正に推定できるものの、過渡運転時におけるＰＭ発生量はエンジン回転速度およびエンジン負荷のみでは規定できないことから、この過渡運転時におけるＰＭ発生量の推定精度を高めることが難しい。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＰＭ発生量の推定精度の向上を図ることが可能な内燃機関のＰＭ発生量推定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、内燃機関の気筒内で発生するＰＭの量を推定するＰＭ発生量推定装置を前提とする。このＰＭ発生量推定装置に対し、燃料噴射弁から前記気筒内に噴射される燃料の噴射圧力、その燃料の噴射量、および、前記燃料噴射弁から前記気筒内に燃料が噴射された際の筒内圧力に基づいて、燃料噴射完了後における燃料噴霧の体積を算出する噴霧体積算出部と、ＥＧＲ率および前記燃料噴霧の体積に基づいて、前記燃料噴霧内の空燃比を算出する噴霧内空燃比算出部と、前記燃料噴霧内の空燃比に基づいて前記気筒内で発生するＰＭの量を算出するＰＭ発生量算出部とを備えさせている。
【０００９】
本発明の発明者は、内燃機関の過渡運転時における機関運転状態量の変動が、燃料噴霧内の空燃比に反映されることに着目し、この燃料噴霧内の空燃比に基づいてＰＭ発生量を算出するようにした。つまり、燃料の噴射圧力、その燃料の噴射量、および、気筒内に燃料が噴射された際の筒内圧力に基づいて燃料噴霧の体積を算出すると共に、この燃料噴霧の体積とＥＧＲ率とによって算出された燃料噴霧内の空燃比に基づいてＰＭ発生量を算出するようにした。これにより、内燃機関の過渡運転時においてもＰＭ発生量の推定精度の向上を図ることが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、燃料噴霧内の空燃比に基づいてＰＭ発生量を推定するようにしている。このため、内燃機関の過渡運転時においてもＰＭ発生量の推定精度の向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係るディーゼルエンジンおよびその制御系統の概略構成を示す図である。
【図２】ディーゼルエンジンの燃焼室およびその周辺部を示す断面図である。
【図３】ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】ＰＭ発生量推定動作の手順を示すフローチャート図である。
【図５】メイン噴射実行時における燃焼室およびその周辺部を示す断面図である。
【図６】ＰＭ発生量推定マップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒（例えば直列４気筒）ディーゼルエンジン（圧縮自着火式内燃機関）に、本発明を適用した場合について説明する。
【００１３】
−エンジンの構成−
図１は本実施形態に係るディーゼルエンジン１（以下、単にエンジンという）およびその制御系統の概略構成図である。
【００１４】
この図１に示すように、本実施形態に係るエンジン１は、燃料供給系２、燃焼室３、吸気系６、排気系７等を主要部とするディーゼルエンジンシステムとして構成されている。
【００１５】
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２４等を備えている。
【００１６】
前記サプライポンプ２１は、燃料タンクから汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路２４を介してコモンレール２２に供給する。コモンレール２２は、高圧燃料を各インジェクタ２３，２３，…に分配する。インジェクタ２３はピエゾインジェクタである。
【００１７】
吸気系６は、シリンダヘッド１５（図２を参照）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６１を備え、この吸気マニホールド６１に吸気管６２が接続されている。この吸気管６２には、上流側から順にエアクリーナ６３、エアフローメータ４３、インタークーラ６５、吸気絞り弁（ディーゼルスロットル）６４が配設されている。
【００１８】
排気系７は、シリンダヘッド１５に形成された排気ポート１５ｂに接続される排気マニホールド７１を備え、この排気マニホールド７１に排気管７２が接続されている。この排気管７２には、排気浄化ユニット７３が配設されている。この排気浄化ユニット７３は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒としてのＮＳＲ（ＮＯｘ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒７４およびＤＰＦ７５を備えている。
【００１９】
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が形成されている。各シリンダボア１２の内部にはピストン１３が収容されている。
【００２０】
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。また、ピストン１３の頂面１３ａの中央部には、キャビティ１３ｂが凹設されており、このキャビティ１３ｂも燃焼室３を構成している。
【００２１】
前記ピストン１３は、コネクティングロッド１８によってクランクシャフト（図示省略）に連結されている。
【００２２】
前記シリンダヘッド１５には、吸気ポート１５ａを開閉する吸気バルブ１６および排気ポート１５ｂを開閉する排気バルブ１７が配設されている。
【００２３】
さらに、図１に示す如く、このエンジン１には、ターボチャージャ（過給機）５が設けられている。このターボチャージャ５は、タービンシャフト５１を介して連結されたタービンホイール５２およびコンプレッサホイール５３を備えている。本実施形態におけるターボチャージャ５は、ノズルベーン５４ａの開度を変更する可変ノズルベーン機構５４を備えた可変ノズル式ターボチャージャである。
【００２４】
また、エンジン１には、吸気系６と排気系７とを接続するＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）通路８が設けられている。このＥＧＲ通路８には、ＥＧＲバルブ８１およびＥＧＲクーラ８２が設けられている。
【００２５】
−ＥＣＵ−
ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１００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出力回路とを備えている。図３に示すように、ＥＣＵ１００の入力回路には、クランクポジションセンサ４０、レール圧センサ４１、スロットル開度センサ４２、エアフローメータ４３、排気温センサ４５ａ，４５ｂ、水温センサ４６、アクセル開度センサ４７、吸気圧センサ４８、吸気温センサ４９、および、筒内圧センサ４Ａ（図２の仮想線を参照）などが接続されている。これらセンサの機能は周知であるのでここでの説明は省略する。
【００２６】
一方、ＥＣＵ１００の出力回路には、前記サプライポンプ２１、インジェクタ２３、可変ノズルベーン機構５４、吸気絞り弁６４、および、ＥＧＲバルブ８１などが接続されている。
【００２７】
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。例えば、ＥＣＵ１００は、インジェクタ２３の燃料噴射制御として、パイロット噴射およびメイン噴射等の燃料噴射制御を実行する。これら燃料噴射の機能は周知であるのでここでの説明は省略する。
【００２８】
また、ＥＣＵ１００は、可変ノズルベーン機構５４によるノズルベーン５４ａの開度制御、および、ＥＧＲバルブ８１の開度制御を実行する。
【００２９】
−ＰＭ発生量の推定動作−
次に、本実施形態の特徴であるＰＭ発生量の推定動作について説明する。
【００３０】
先ず、このＰＭ発生量の推定動作の概略について説明する。このＰＭ発生量の推定動作は、エンジン１の燃焼行程において気筒内で発生するＰＭの量を推定するものである。
【００３１】
このＰＭ発生量の推定動作では、噴霧体積算出動作、噴霧内空燃比算出動作、ＰＭ発生量算出動作が順に行われる。
【００３２】
具体的に、噴霧体積算出動作では、インジェクタ２３から気筒内に噴射される燃料の噴射圧力、その燃料の噴射量、および、インジェクタ２３から気筒内に燃料が噴射された際の筒内圧力に基づいて、燃料噴射完了後における燃料噴霧の体積を算出する。噴霧内空燃比算出動作では、前記噴霧体積算出動作で算出された燃料噴霧の体積およびＥＧＲ率に基づいて、燃料噴霧内の空燃比を算出する。ＰＭ発生量算出動作では、前記噴霧内空燃比算出動作で算出された燃料噴霧内の空燃比に基づいて気筒内で発生するＰＭの量を算出する。
【００３３】
これら動作は前記ＥＣＵ１００によって実行される。このため、ＥＣＵ１００において前記噴霧体積算出動作を実行する機能部分が本発明でいう噴霧体積算出部として構成されている。また、ＥＣＵ１００において前記噴霧内空燃比算出動作を実行する機能部分が本発明でいう噴霧内空燃比算出部として構成されている。さらに、ＥＣＵ１００において前記ＰＭ発生量算出動作を実行する機能部分が本発明でいうＰＭ発生量算出部として構成されている。また、これら噴霧体積算出部、噴霧内空燃比算出部、および、ＰＭ発生量算出部によって本発明に係るＰＭ発生量推定装置が構成されている。
【００３４】
以下、ＰＭ発生量の推定動作の具体的な手順について図４のフローチャートに沿って説明する。このフローチャートは、エンジン１の始動後、前記ＥＣＵ１００において、クランクシャフトが所定角度だけ回転する毎（より具体的には、何れかの気筒で燃焼行程が行われる毎：本実施形態に係るエンジンは４気筒であるので１８０°ＣＡ毎）に繰り返し実行される。
【００３５】
先ず、ステップＳＴ１において、インジェクタ２３からの燃料噴射が実行される時期（燃料噴射時期）および吸気圧を読み込む。
【００３６】
燃料噴射時期は、例えば前記メイン噴射の噴射開始時期であって、クランク角度位置によって表される。このメイン噴射の噴射開始時期は、エンジン回転速度やエンジン負荷等の機関運転状態量に応じて設定される。例えばエンジン回転速度およびエンジン負荷それぞれをパラメータとしてメイン噴射の噴射開始時期を決定する噴射開始時期マップが実験などによって作成されてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。そして、この噴射開始時期マップが参照されることでメイン噴射の噴射開始時期が決定される。また、エンジン回転速度およびエンジン負荷それぞれを変数とする所定の演算式によってメイン噴射の噴射開始時期を算出するようにしてもよい。
【００３７】
例えば、運転者によるアクセル踏み込み量が増大した過渡運転時等にあっては、エンジン負荷の増大に伴ってメイン噴射の噴射開始時期が進角側に移行される場合がある（燃料噴射量の増量に伴って燃料噴射期間が長くなることに従い、噴射開始時期が進角側に移行される）。
【００３８】
このステップＳＴ１では、この決定（算出）された噴射開始時期が読み込まれる。
【００３９】
なお、このステップＳＴ１で読み込まれる燃料噴射時期は、メイン噴射の噴射終了時期であってもよい。このメイン噴射の噴射終了時期を読み込む場合には、前述したようにエンジン回転速度およびエンジン負荷に応じて決定された噴射開始時期に対し、燃料噴射期間（燃料噴射圧力と燃料噴射量とにより決定される燃料噴射期間）が加算されることによって（燃料噴射期間だけ遅角したクランク角度位置が算出されることによって）噴射終了時期が求められ、この噴射終了時期が読み込まれることになる。
【００４０】
また、吸気圧は、前記吸気圧センサ４８からの出力信号によって検知される。例えば、運転者によるアクセル踏み込み量が増大した過渡運転時等にあっては、ターボチャージャ５での過給圧が上昇することになるが、この過給圧の上昇タイミングは、アクセル踏み込み開始に対して遅れ（ターボラグによる過給遅れ）を生じる。吸気圧センサ４８からの出力信号によって検知される吸気圧は、この過給遅れを反映したものとして取得される。つまり、この吸気圧は、過渡運転時の機関運転状態を反映したものとして読み込まれる。
【００４１】
ステップＳＴ２では、前記燃料噴射時期（前述した噴射開始時期または噴射終了時期）での筒内圧力を算出する。具体的に、この筒内圧力は、前記ステップＳＴ１で読み込まれた燃料噴射時期および吸気圧に基づいて算出される。つまり、吸入行程において気筒内に吸入された空気（略吸気圧となっている空気）が、吸気バルブ１６の閉弁後の圧縮行程におけるピストン１３の上昇移動によって圧縮されていく場合に、前記燃料噴射時期（燃料噴射時期でのクランク角度位置）に達した時点で幾何学的に求まるピストン位置によって前記空気の圧縮比が決まるので、これら燃料噴射時期（空気の圧縮比が決定される時期）と吸気圧（圧縮行程開始前の気筒内の圧力）とによって燃料噴射時期における筒内圧力を算出することができる。
【００４２】
または、前記燃料噴射時期における前記筒内圧センサ４Ａからの出力信号によって筒内圧力を検知するようにしてもよい。
【００４３】
ステップＳＴ３では、燃料噴射圧力および燃料噴射量を読み込む。燃料噴射圧力は、前記レール圧センサ４１からの出力信号（コモンレール２２内の燃料圧力の出力信号）によって検知される。また、燃料噴射量は、例えば前記メイン噴射での燃料噴射量であって、エンジン回転速度やエンジン負荷等の機関運転状態量に応じて設定される。
【００４４】
具体的に、燃料噴射圧力は、エンジン負荷等に応じて変更される。つまり、運転者によるアクセル踏み込み量が増大した過渡運転時等にあっては、エンジン負荷の増大に伴って前記サプライポンプ２１からの燃料吐出圧力が上昇するように制御され、コモンレール２２内の燃料圧力が高められる。このため、レール圧センサ４１からの出力信号によって検知される燃料噴射圧力も上昇することになる。
【００４５】
また、燃料噴射量は、エンジン回転速度およびエンジン負荷等に応じて決定される。例えばエンジン回転速度およびエンジン負荷それぞれをパラメータとしてメイン噴射の噴射量を決定する噴射量マップが実験などによって作成されてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。そして、この噴射量マップが参照されることでメイン噴射での燃料噴射量が決定される。また、エンジン回転速度およびエンジン負荷それぞれを変数とする所定の演算式によってメイン噴射での燃料噴射量を算出するようにしてもよい。
【００４６】
例えば、運転者によるアクセル踏み込み量が増大した過渡運転時等にあっては、エンジン負荷の増大に伴ってメイン噴射での燃料噴射量が増量されることになる。
【００４７】
このステップＳＴ３では、この決定（算出）された燃料噴射量が読み込まれる。
【００４８】
ステップＳＴ４では、前記ステップＳＴ３で読み込まれた燃料噴射圧力および燃料噴射量、ステップＳＴ２で算出された燃料噴射時期での筒内圧力により、燃料の噴霧体積を算出する。
【００４９】
図５は、メイン噴射での燃料噴射が完了した時点（燃料噴射終了時期）における気筒内での燃料噴霧Ａの状態（燃料噴霧Ａの形状）を示す図である。ステップＳＴ４では、この状態における燃料噴霧Ａの体積（本発明でいう燃料噴射完了後における燃料噴霧の体積）を算出する。実際には、インジェクタ２３に設けられた複数の噴孔それぞれから燃料が噴射されるため、気筒内での噴霧体積は、一つの噴孔から噴射された燃料の噴霧体積に噴孔数を乗算した値として算出されることになる。
【００５０】
例えば、インジェクタ２３が８個の噴孔を備えている場合には、前記燃料噴射量の「１／８」の量の燃料が一つの噴孔から噴射されることになるので、この一つの噴孔から噴射された燃料によって形成される噴霧の体積（噴霧体積）に「８」を乗算することで気筒内全体としての噴霧体積が算出される。
【００５１】
一つの噴孔から噴射される燃料の噴霧体積は、同一燃料噴射量であったとしても、筒内圧力に対する燃料噴射圧力が高いほど大きくなる。また、筒内圧力と燃料噴射圧力との差が同一であったとしても、燃料噴射量が多いほど噴霧体積は大きくなる。このように噴霧体積が大きくなる要因は、気筒内における燃料の貫徹力に依る。つまり、筒内圧力に対する燃料噴射圧力が高いほど、また、燃料噴射量が多いほど燃料の貫徹力が高くなり、噴霧飛行距離が長くなるために、噴霧体積が大きくなる。このように、燃料の噴霧体積は、燃料噴射圧力、燃料噴射量、筒内圧力（燃料噴射時期での筒内圧力）によって変化する。このため、燃料噴射圧力、燃料噴射量、筒内圧力それぞれをパラメータとして燃料の噴霧体積を求める噴霧体積マップが実験などによって作成されてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。そして、この噴霧体積マップが参照されることで噴霧体積が求められる。また、燃料噴射圧力、燃料噴射量、筒内圧力それぞれを変数とする所定の演算式によって噴霧体積を算出するようにしてもよい。そして、前述したように、一つの噴孔から噴射される燃料を対象として算出された噴霧体積に、インジェクタ２３の噴孔数を乗算することによって、気筒内全体としての噴霧体積が算出されることになる。
【００５２】
なお、前記ステップＳＴ１で読み込まれる燃料噴射時期は、噴射開始時期または噴射終了時期としていた。図５に示す燃料噴霧Ａの形状は、燃料噴射終了時期における筒内圧力に応じて変化するため、ステップＳＴ１で読み込まれる燃料噴射時期としては噴射終了時期であることが好ましい。
【００５３】
また、ステップＳＴ４で算出される噴霧体積としては、メイン噴射での燃料噴射が完了した時点（燃料噴射終了時期）における噴霧体積としていたが、仮に、メイン噴射での燃料噴射が完了した後に、この燃料の燃焼（例えば予混合燃焼）が開始される状況である場合には、この燃焼が開始されるタイミングにおける噴霧体積を算出するようにしてもよい。この場合にも、この燃焼が開始されるタイミングにおける噴霧体積を、燃料噴射圧力、燃料噴射量および筒内圧力（燃焼が開始されるタイミングにおける筒内圧力）により算出する。
【００５４】
このステップＳＴ４での処理動作が、前述した噴霧体積算出部による噴霧体積算出動作に相当する。
【００５５】
ステップＳＴ５では、ＥＧＲ率が読み込まれる。具体的には、エンジン回転速度およびエンジン負荷それぞれを変数とする所定の演算式によって目標ＥＧＲ率を求め、この値をＥＧＲ率として読み込む。また、ＥＧＲガス圧力、エンジン回転速度およびＥＧＲバルブ８１の開度制御量それぞれをパラメータとしてＥＧＲ率を求めるＥＧＲマップにより求められたＥＧＲ率を読み込むようにしてもよい。
【００５６】
例えば、運転者によるアクセル踏み込み量が増大した過渡運転時等にあっては、ＥＧＲ率が大きく変化することになる。前述の如く読み込まれるＥＧＲ率は、この過渡運転に起因するＥＧＲ率の変化を反映したものとして取得される。つまり、ＥＧＲ率は、過渡運転時の機関運転状態を反映したものとして読み込まれる。
【００５７】
ステップＳＴ６では、前記ステップＳＴ４で算出された噴霧体積、および、ステップＳＴ５で読み込まれたＥＧＲ率により、噴霧内空燃比（噴霧内Ａ／Ｆ）を算出する。この噴霧内空燃比は、同一燃料噴射量である場合、噴霧体積が大きいほど、また、ＥＧＲ率が高いほど大きくなる。このため、噴霧体積およびＥＧＲ率それぞれをパラメータとして噴霧内空燃比を求める噴霧内空燃比マップが実験などによって作成されてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。そして、この噴霧内空燃比マップが参照されることで噴霧内空燃比が求められる。また、噴霧体積およびＥＧＲ率それぞれを変数とする所定の演算式によって噴霧内空燃比を算出するようにしてもよい。
【００５８】
このステップＳＴ６での処理動作が、前述した噴霧内空燃比算出部による噴霧内空燃比算出動作に相当する。
【００５９】
ステップＳＴ７では、前記ステップＳＴ６で算出された噴霧内空燃比によってＰＭ発生量を算出する。具体的には、噴霧内空燃比からＰＭ発生量を求めるＰＭ発生量マップが実験などによって作成されてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。そして、このＰＭ発生量マップが参照されることでＰＭ発生量が求められる。図６は、このＰＭ発生量マップの一例を示す図である。この図６に示すように、ＰＭ発生量マップでは、噴霧内空燃比（噴霧内Ａ／Ｆ）が小さいほどＰＭ発生量としては多くなるようにＰＭの発生量を規定するものとなっている。例えば、噴霧内空燃比が図中のαであった場合には、ＰＭ発生量としてはβが求められる。また、噴霧内空燃比を変数とする所定の演算式によってＰＭ発生量を算出するようにしてもよい。
【００６０】
このステップＳＴ７での処理動作が、前述したＰＭ発生量算出部によるＰＭ発生量算出動作に相当する。
【００６１】
以上の動作が繰り返されることにより、クランクシャフトが所定角度だけ回転する毎（何れかの気筒で燃焼行程が行われる毎）にＰＭ発生量が算出されていく。このようなＰＭ発生量推定動作が行われるため、ＥＣＵ１００によって構成されている本発明に係るＰＭ発生量推定装置は、クランクポジションセンサ４０、レール圧センサ４１、アクセル開度センサ４７、吸気圧センサ４８等からの各信号を入力信号として受信する。また、このＰＭ発生量推定装置は、ＰＭ発生量を出力信号として出力する構成となっている。
【００６２】
そして、この出力されたＰＭ発生量は、ＥＣＵ１００に備えられたＰＭ発生量積算カウンタのカウント値に加算されていく。つまり、図４に示したＰＭ発生量推定動作が実行される度に、気筒内で新たに発生したＰＭ量が算出され、このＰＭ量を、ＰＭ発生量積算カウンタの現在のカウント値に加算することによりＰＭ発生量積算カウンタを更新していく。
【００６３】
以上の動作が繰り返され、ＰＭ発生量積算カウンタが所定値に達した時点で、ＰＭ再生処理が実行される。このＰＭ再生処理は、インジェクタ２３からのポスト噴射が行われ、排気ガス中に燃料を供給することにより、ＤＰＦ７５に堆積したＰＭを燃焼除去するものである。また、排気管７２に添加弁を設けておき、この添加弁から添加される燃料によってＰＭを燃焼除去するものであってもよい。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態では、燃料噴射圧力、燃料噴射量、および、燃料噴射時期での筒内圧力に基づいて燃料の噴霧体積を算出すると共に、この噴霧体積とＥＧＲ率とによって算出された噴霧内空燃比に基づいてＰＭ発生量を算出するようにしている。エンジン１の過渡運転時における運転状態量の変動は、噴霧内空燃比に反映されるものである。このため、エンジン１の過渡運転時においてもＰＭ発生量の推定精度の向上を図ることが可能になる。その結果、ＰＭ再生処理の開始タイミングの適正化を図ることが可能になる。
【００６５】
また、本実施形態では、気筒内の総空気量と総燃料量とを用いて平均的な気筒内空燃比を求めるのではなく、気筒内の複数領域で形成される燃料噴霧を対象としてそれぞれの噴霧内空燃比からＰＭ発生量を推定するようにしている。つまり、実際にＰＭが発生する燃焼場のみを対象としてＰＭ発生量を推定するようにしている。このため、ＰＭ発生量の推定精度が高いものとなっている。
【００６６】
−他の実施形態−
以上説明した実施形態は、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼によるＰＭ発生量を推定する場合について説明した。本発明はこれに限らず、パイロット噴射等のその他の噴射タイミングで噴射された燃料の燃焼によるＰＭ発生量を推定する場合についても適用可能である。
【００６７】
また、前記実施形態では、自動車に搭載された直列４気筒ディーゼルエンジン１に本発明を適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。また、気筒数やエンジン形式（直列型エンジン、Ｖ型エンジン、水平対向型エンジン等の別）についても特に限定されるものではない。また、本発明はディーゼルエンジンに限らず、筒内直噴型のガソリンエンジンに対しても適用が可能である。この場合、点火プラグによる点火タイミングでの燃料噴霧の体積に基づいて噴霧内空燃比を算出し、この噴霧内空燃比に基づいてＰＭ発生量を算出することになる。
【００６８】
また、前記実施形態ではコンベンショナル車両（駆動力源としてエンジンのみを搭載した車両）のエンジン１に本発明を適用した場合について説明したが、ハイブリッド車両（駆動力源としてエンジンおよび電動モータを搭載した車両）のエンジンに対しても本発明は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、自動車に搭載されるディーゼルエンジンにおいて、燃焼行程時における筒内でのＰＭ発生量の算出に適用可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１        エンジン（内燃機関）
２３      インジェクタ（燃料噴射弁）
４０      クランクポジションセンサ
４１      レール圧センサ
４７      アクセル開度センサ
４８      吸気圧センサ
４Ａ      筒内圧センサ
１００    ＥＣＵ
【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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