(57)【要約】      （修正有）【課題】吸気弁などの経年変化による劣化があっても、またＰＣＩ燃焼を採用していても、常に安定した燃焼を行えるようにする。【解決手段】試運転時に取得したコントローラによる操作量と、運転状態観測値と、筒内圧力センサからの測定値に基づいて算出した燃焼特徴量とからなる実機運転データに基づき、ＰＭ濃度予測値１０８、ＮＯｘ濃度予測値１０６、Ｐｍａｘ予測値１０２、ＰｍｉＣＯＶ１０４それぞれを推定する予測モデル式を予め作成し、その予測モデル式により算出される値の許容される範囲を定めた制約条件に基づいて燃焼可能領域マップを作成して、実機運転データで算出した燃焼ポイントが燃焼可能領域マップから外れる方向に相対変位したとき、燃料噴射量７８、燃料噴射時期８０、吸気弁開度８２、ＥＧＲ率９２、空燃比９４のうちから選んだ２つ以上のパラメータを変化させ、燃焼ポイントを相対的に燃焼可能領域内側に戻るよう補正制御した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセル量に基づいてコントローラが算出したエンジン回転数とトルク値とを得る燃料噴射量と空燃比とを含む操作量を制御し、燃焼状態を制御する内燃機関の燃焼制御方法において、
試運転時に取得した、前記コントローラによる燃料噴射量、燃料噴射時期、吸気弁開度、ＥＧＲ弁開度を含む操作量と、前記エンジンの吸気圧、吸気温度、排気温度、ＥＧＲ率、空燃比を含む運転状態観測値と、前記エンジンの筒内圧力センサからの測定値に基づいて算出した筒内圧変化率と燃焼効率とを含む燃焼特徴量とからなる実機運転データに基づき、ＰＭ（粒子状物質）濃度予測値、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度予測値、Ｐｍａｘ（筒内最大圧力）予測値、ＰｍｉＣＯＶ（図示平均有効圧ＣＯＶ予測値）を推定する予測モデル式を予め作成すると共に、該予測モデル式により推定されるそれぞれの値の許容される範囲を定めた制約条件に基づいて燃焼可能領域マップを作成し、
前記予測モデル式を用いて実運転時の実機運転データで算出した燃焼ポイントが、前記燃焼可能領域マップから外れる方向に相対変位した場合に、燃料噴射時期、ＥＧＲ率、燃料噴射量、空燃比のうちから選んだ２つ以上のパラメータを変化させ、前記燃焼ポイントを相対的に前記燃焼可能領域内側に補正制御することを特徴とする内燃機関の燃焼制御方法。
【請求項２】
アクセル量に基づいてコントローラが算出したエンジン回転数とトルク値とを得る燃料噴射量と空燃比とを含む操作量を制御し、燃焼状態を制御する内燃機関の燃焼制御方法において、
試運転時に取得した、前記コントローラによる燃料噴射量、燃料噴射時期、吸気弁開度、ＥＧＲ弁開度を含む操作量と、前記エンジンの吸気圧、吸気温度、排気温度、ＥＧＲ率、空燃比を含む運転状態観測値と、前記エンジンの筒内圧力センサからの測定値に基づいて算出した筒内圧変化率と燃焼効率とを含む燃焼特徴量とからなる実機運転データに基づき、ＰＭ（粒子状物質）濃度予測値、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度予測値、Ｐｍａｘ（筒内最大圧力）予測値、ＰｍｉＣＯＶ（図示平均有効圧ＣＯＶ予測値）、ＢＳＦＣ（燃費予測値）を推定する予測モデル式を予め作成すると共に、前記ＰＭ濃度、ＮＯｘ濃度、Ｐｍａｘ、ＰｍｉＣＯＶの予測モデル式により推定されるそれぞれの値の許容される範囲を定めた制約条件に基づいて燃焼可能領域マップを作成し、該燃焼可能領域マップ上に前記ＢＳＦＣ（燃費予測値）推定予測モデル式で算出される燃費毎の領域を設け、
前記ＰＭ濃度、ＮＯｘ濃度、Ｐｍａｘ、ＰｍｉＣＯＶの予測モデル式を用いて実運転時の実機運転データで算出した燃焼ポイントが、前記燃焼可能領域マップから外れる方向に相対変位した場合に、燃料噴射時期、ＥＧＲ率、燃料噴射量、空燃比のうちから選んだ２つ以上のパラメータを変化させ、前記燃焼ポイントを相対的に前記燃焼可能領域内側で、かつ、前記ＢＳＦＣ（燃費予測値）推定予測モデル式で算出される燃費が良くなる方向に補正制御することを特徴とする内燃機関の燃焼制御方法。
【請求項３】
前記燃料噴射時期、ＥＧＲ率、燃料噴射量、空燃比のうちから選ぶ２つ以上のパラメータは、前記内燃機関が予混合燃焼（Premixed  Compression  Ignition  combustion）を行う場合、燃料噴射時期とＥＧＲ率とを選択したことを特徴とする請求項１または２に記載した内燃機関の燃焼制御方法。
【請求項４】
前記ＰＭ（粒子状物質）濃度の予測値をＰＭ、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度の予測値をＮＯｘ、筒内圧力（最大）の予測値をＰｍａｘ、図示平均有効圧ＣＯＶの予測値をＰｍｉＣＯＶ、燃費の予測値をＢＳＦＣとし、燃料噴射時期をＸ１、ＥＧＲ率をＸ２、燃料噴射量をＸ３、吸気弁開度をＸ４、吸気圧をＸ５、吸気温度をＸ６、排気温度をＸ７、空燃費をＸ８、筒内圧変化率最大値（ｄＰ／ｄθ［ＭＰａ／ｄｅｇ］）をＸ９、燃焼効率をＸ10、ＰＭ予測モデル式における演算係数をａPM1、ａPM2、……、ａPM10、ｂPM、ＮＯｘ予測モデル式における演算係数をａNOx1、ａNox2、……、ａNOx10、ｂNOx、Ｐｍａｘ予測モデル式における演算係数をａPmax1、ａPmax2、……、ａPmax10、ｂPmax、ＰｍｉＣＯＶ予測モデル式における演算係数をａPmiCOV1、ａPmiCOV2、……、ａPmiCOV10、ｂPmiCOV、ＢＳＦＣ予測モデル式における演算係数をａBSFC1、ａBSFC2、……、ａBSFC10、ｂBSFC1、としたとき、ＰＭ、ＮＯｘ、Ｐｍａｘ、ＰｍｉＣＯＶ、ＢＳＦＣの各値を推定する予測モデル式は下記（１）〜（５）式であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した内燃機関の燃焼制御方法。
ＰＭ＝ａPM1Ｘ１＋ａPM2Ｘ２＋……＋ａPM10Ｘ10＋ｂPM  ………………………（１）
ＮＯｘ＝ａNOx1Ｘ１＋ａNox2Ｘ２＋……＋ａNOx10Ｘ10＋ｂNox  …………………（２）
Ｐmax＝ａPmax1Ｘ１＋ａPmax2Ｘ２＋……＋ａPmax10Ｘ10＋ｂPmax  ……………（３）
ＰmiCOV＝ａPmiCOV1Ｘ１＋ａPmiCOV2Ｘ２＋……＋ａPmiCOV10Ｘ10＋ｂPmiCOV…（４）
ＢＳＦＣ＝ａBSFC1Ｘ１＋ａBSFC2Ｘ２＋……＋ａBSFC10Ｘ10＋ｂBSFC1  …………（５）
【請求項５】
アクセル量に基づいて算出したエンジン回転数とトルク値とを、燃料噴射量と空燃比と含む操作量を制御して燃焼状態制御を行うコントローラを有した内燃機関の燃焼制御装置において、
試運転時に取得した、前記コントローラによる燃料噴射量、燃料噴射時期、吸気弁開度、ＥＧＲ弁開度を含む操作量と、前記エンジンの吸気圧、吸気温度、排気温度、ＥＧＲ率、空燃比を含む運転状態観測値と、前記エンジンの筒内圧力センサからの測定値に基づいて算出した筒内圧変化率と燃焼効率とを含む燃焼特徴量とからなる実機運転データに基づき、ＰＭ（粒子状物質）濃度予測値、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度予測値、Ｐｍａｘ（筒内最大圧力）予測値、ＰｍｉＣＯＶ（図示平均有効圧ＣＯＶ予測値）を推定する予測モデル式を作成する予測モデル式作成手段と、
該予測モデル式作成手段の作成した予測モデル式により推定されるそれぞれの値の許容される範囲を定めた制約条件に基づき、燃焼可能領域マップを作成する燃焼可能領域設定手段と、
実運転時の実機運転データを用いて前記予測モデル式により前記燃焼可能領域マップ上の燃焼ポイントを算出する燃焼状態判定装置と、
該燃焼状態判定装置が算出した燃焼ポイントが前記燃焼可能領域設定手段の設定した燃焼可能領域から外れる方向に相対変位した状態で、燃料噴射時期、ＥＧＲ率、燃料噴射量、空燃比のうちから選んだ２つ以上のパラメータを変化させ、前記燃焼ポイントを相対的に前記燃焼可能領域内側に補正制御する燃焼ポイント制御手段とからなることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項６】
アクセル量に基づいて算出したエンジン回転数とトルク値とを、燃料噴射量と空燃比と含む操作量を制御して燃焼状態制御を行うコントローラを有した内燃機関の燃焼制御装置において、
試運転時に取得した、前記コントローラによる燃料噴射量、燃料噴射時期、吸気弁開度、ＥＧＲ弁開度を含む操作量と、前記エンジンの吸気圧、吸気温度、排気温度、ＥＧＲ率、空燃比を含む運転状態観測値と、前記エンジンの筒内圧力センサからの測定値に基づいて算出した筒内圧変化率と燃焼効率とを含む燃焼特徴量とからなる実機運転データに基づき、ＰＭ（粒子状物質）濃度予測値、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度予測値、Ｐｍａｘ（筒内最大圧力）予測値、ＰｍｉＣＯＶ（図示平均有効圧ＣＯＶ予測値）、ＢＳＦＣ（燃費予測値）を推定する予測モデル式を作成する予測モデル式作成手段と、
該予測モデル式作成手段の作成したＰＭ濃度、ＮＯｘ濃度、Ｐｍａｘ、ＰｍｉＣＯＶの予測モデル式により推定されるそれぞれの値の許容される範囲を定めた制約条件に基づいて燃焼可能領域マップを作成し、該燃焼可能領域マップ上に前記ＢＳＦＣ（燃費予測値）推定予測モデル式で算出される燃費毎の領域を設ける燃焼可能領域設定手段と、
実運転時の実機運転データを用いて前記ＰＭ濃度、ＮＯｘ濃度、Ｐｍａｘ、ＰｍｉＣＯＶの予測モデル式により前記燃焼可能領域マップ上の燃焼ポイントを算出する燃焼状態判定手段と、
該燃焼状態判定手段の算出した燃焼ポイントが、前記燃焼可能領域マップから外れる方向に相対変位した状態で、燃料噴射時期、ＥＧＲ率、燃料噴射量、空燃比のうちから選んだ２つ以上のパラメータを変化させ、前記燃焼ポイントを相対的に前記燃焼可能領域内側で、かつ、前記ＢＳＦＣ（燃費予測値）推定予測モデル式で算出される燃費が良くなる方向に補正制御する燃焼ポイント制御手段とからなることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項７】
前記燃焼可能領域設定手段は、前記内燃機関が予混合燃焼（Premixed Compression
Ignition combustion）を行う状態で、燃料噴射時期とＥＧＲ率とをパラメータとして用いて前記燃焼可能領域マップを作成することを特徴とする請求項５または６に記載した内燃機関の燃焼制御装置。
【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を含む内燃機関における燃焼制御方法および燃焼制御装置に係わり、特に、ＰＭ（粒子状物質）濃度予測値、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度予測値、Ｐｍａｘ（筒内最大圧力）予測値、ＰｍｉＣＯＶ（図示平均有効圧ＣＯＶ予測値）、などの値から算出される燃焼ポイントが、吸気弁等の経年変化によって相対変化した場合も、燃焼を安定化させ、かつ、燃費も向上できるような内燃機関の燃焼制御方法および制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に内燃機関では、コントローラにより、エンジンのシリンダーへの吸気量を行程容積、回転数、吸気温度、吸気圧力、体積効率と吸気の密度などから算出し、これと燃料噴射量を基に、空燃比を推定して制御することが行われている。また、ＮＯｘ排出量、ＰＭ（粒子状物質）排出量が規定値に達しないように、さらにノッキングが発生しないように目標空燃比が設定され、該目標空燃比となるように燃焼室に供給される燃料量と、燃焼室内に吸入される空気量との少なくとも一方を制御することも行われている。
【０００３】
しかしながらこういった制御を行っても、例えば吸気弁、排気弁が経年変化によってシール性が低下して燃焼ガスの漏れ等が生じたり、逆に経路がつまり、これら吸気弁、排気弁を例えば５０％開けたときは流量いくら、と定めた動作範囲がズレてきて、空燃比に対して影響が生じ、安定した空燃比制御にならない場合がある。
【０００４】
こういった制御に関しては、例えば特許文献１にはノッキング回避制御の精度を向上させて機関の効率を維持可能な燃焼制御を行うため、各種センサからの信号に基づいて機関の運転状態を検出し、それによって既燃部と未燃部との燃焼室領域サイクルシュミレーションを実施してエンドガスの自着火発生時期、および自着火による発熱量を予測し、予測された自着火発生時期および自着火による発熱量からノッキング強度を推定して、このノッキング強度が所定値以下となるよう、機関の燃焼制御を行うようにした火花点火式内燃機関の燃焼制御装置が示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、燃焼室内における筒内圧力検出値、及びエンジンのクランク角検出値に基づいて、クランク角の上死点における圧縮圧力Ｐ０と圧縮行程中の基準筒内圧力Ｐ１との圧縮圧力比Ｐ０／Ｐ１、及び筒内圧力Ｐのクランク角θに対する筒内圧力変化率ΔＰ／Δθを算出し、前記圧縮圧力比Ｐ０／Ｐ１及び筒内圧力変化率ΔＰ／Δθを用いて過早着火及びノッキングの発生の有無を判定して、燃焼室内における未燃カーボン、剥離カーボン等の表面着火による過早着火及び混合気濃度の不均一等によるノッキングの発生を確実かつ迅速に検知し、また燃焼室内における筒内最高圧力の過大な上昇や異常な低下を確実かつ迅速に検知して、エンジンの燃焼状態を異常状態から回避させてエンジンの安定運転を実現し得る、内燃機関の燃焼診断方法及びその装置が開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献３には燃焼室内の圧力の変化に基づいて燃焼室内にて燃焼した燃料の量を推定し、この推定された燃料の量と燃焼室内に吸入された空気の量とから空燃比を算出して、空燃比が目標空燃比となるように燃焼室に供給される燃料の量と燃焼室内に吸入される空気の量との少なくとも一方を制御するようにした、内燃機関の空燃比制御装置が示されている。
【０００７】
また、ＮＯｘとＰＭ（粒子状物質）の排出量を低減させるため、燃料の噴射時期を圧縮上死点よりも早期にし、燃料の噴射終了後に混合気が着火する予混合燃焼（Premixed Compression
Ignition combustion：以下、ＰＣＩ燃焼と称する）が行われているが、このＰＣＩ燃焼では、燃料の噴射終了後に着火させる必要があるため着火時期の制御が困難である。即ち、エンジンの運転状態に応じた目標燃料噴射時期や目標燃料噴射量等に従ってインジェクタ等を制御していても、混合気の酸素濃度、或いはエンジンの排気ガスの一部を排気通路から吸気通路へと還流させるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気再循環）率が適正でないと、燃料の噴射中に混合気が着火してしまう場合があり、混合気の着火時期が適正な着火時期からずれてしまってＰＣＩ燃焼とならず、燃費や排気ガスの悪化を招いてしまうことがある。
【０００８】
そのため特許文献４には、ＰＣＩ燃焼における混合気の着火時期又は予混合期間を適正に制御するため、各種センサ類からエンジンの運転状態を読み取ってインジェクタ等を制御するＥＣＵと、吸気弁をエンジンの吸気行程中に開弁する吸気弁制御手段、及びＰＣＩ燃焼実行時に、吸気弁が開弁されている間に排気弁の開弁を開始すると共に、吸気弁が閉弁された後も排気弁の開弁を継続し、その後排気弁を閉弁する排気弁制御手段とを備えたディーゼルエンジンの制御装置が示されている。
【０００９】
【特許文献１】特許第４０３６１３８号（特開２００４−３３２５８４号）公報
【特許文献２】特開２００５−９４５７号公報
【特許文献３】特開２００５−２３８５０号公報
【特許文献４】特開２００７−１３８７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら前記特許文献１、２、３に示された内燃機関の燃焼制御装置、内燃機関の燃焼診断方法及びその装置、内燃機関の空燃比制御装置は、燃焼室内の空燃比制御によってノッキングの解消を図ること、および、精度良い燃焼室内の空燃比を算出する手法が示されてはいる。しかしながら、経年変化によって吸気弁、排気弁のシール性が低下して燃焼ガスの漏れ等が生じたり、逆に経路がつまり、これら吸気弁、排気弁を例えば５０％開けたときは流量いくら、とした動作範囲がズレてきて、空燃比に対して影響が生じた場合などに対応する技術は示されていない。すなわち吸気弁や排気弁が経年変化によって変化が生じた場合、安定した空燃比制御にならない場合がある。
【００１１】
また、特許文献４に示されたディーゼルエンジンの制御装置も、ＰＣＩ燃焼における混合気の着火時期又は予混合期間を適正に制御することはできるが、これも吸気弁、排気弁が経年変化によって動作範囲がズレてきて、空燃比に対して影響が生じた場合などに対応する技術は示されていない。
【００１２】
そのため本発明においては、吸気弁などの経年変化による劣化があっても、またＰＣＩ燃焼を採用しても、常に安定した燃焼を行えるようにした内燃機関の燃焼制御方法および制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため本発明になる内燃機関の燃焼制御方法は、
アクセル量に基づいてコントローラが算出したエンジン回転数とトルク値とを得る燃料噴射量と空燃比とを含む操作量を制御し、燃焼状態を制御する内燃機関の燃焼制御方法において、
試運転時に取得した、前記コントローラによる燃料噴射量、燃料噴射時期、吸気弁開度、ＥＧＲ弁開度を含む操作量と、前記エンジンの吸気圧、吸気温度、排気温度、ＥＧＲ率、空燃比を含む運転状態観測値と、前記エンジンの筒内圧力センサからの測定値に基づいて算出した筒内圧変化率と燃焼効率とを含む燃焼特徴量とからなる実機運転データに基づき、ＰＭ（粒子状物質）濃度予測値、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度予測値、Ｐｍａｘ（筒内最大圧力）予測値、ＰｍｉＣＯＶ（図示平均有効圧ＣＯＶ予測値）を推定する予測モデル式を予め作成すると共に、該予測モデル式により推定されるそれぞれの値の許容される範囲を定めた制約条件に基づいて燃焼可能領域マップを作成し、
前記予測モデル式を用いて実運転時の実機運転データで算出した燃焼ポイントが、前記燃焼可能領域マップから外れる方向に相対変位した場合に、燃料噴射時期、ＥＧＲ率、燃料噴射量、空燃比のうちから選んだ２つ以上のパラメータを変化させ、前記燃焼ポイントを相対的に前記燃焼可能領域内側に補正制御することを特徴とする。
【００１４】
また、この燃焼制御方法を実施する内燃機関の燃焼制御装置は、
アクセル量に基づいて算出したエンジン回転数とトルク値とを、燃料噴射量と空燃比と含む操作量を制御して燃焼状態制御を行うコントローラを有した内燃機関の燃焼制御装置において、
試運転時に取得した、前記コントローラによる燃料噴射量、燃料噴射時期、吸気弁開度、ＥＧＲ弁開度を含む操作量と、前記エンジンの吸気圧、吸気温度、排気温度、ＥＧＲ率、空燃比を含む運転状態観測値と、前記エンジンの筒内圧力センサからの測定値に基づいて算出した筒内圧変化率と燃焼効率とを含む燃焼特徴量とからなる実機運転データに基づき、ＰＭ（粒子状物質）濃度予測値、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度予測値、Ｐｍａｘ（筒内最大圧力）予測値、ＰｍｉＣＯＶ（図示平均有効圧ＣＯＶ予測値）を推定する予測モデル式を作成する予測モデル式作成手段と、
該予測モデル式作成手段の作成した予測モデル式により推定されるそれぞれの値の許容される範囲を定めた制約条件に基づき、燃焼可能領域マップを作成する燃焼可能領域設定手段と、
実運転時の実機運転データを用いて前記予測モデル式により前記燃焼可能領域マップ上の燃焼ポイントを算出する燃焼状態判定装置と、
該燃焼状態判定装置が算出した燃焼ポイントが前記燃焼可能領域設定手段の設定した燃焼可能領域から外れる方向に相対変位した状態で、燃料噴射時期、ＥＧＲ率、燃料噴射量、空燃比のうちから選んだ２つ以上のパラメータを変化させ、前記燃焼ポイントを相対的に前記燃焼可能領域内側に補正制御する燃焼ポイント制御手段とからなることを特徴とする。
【００１５】
このように、運転開始前の試運転時において取得した実機運転データに基づいて予測モデル式を予め作成し、その予測モデル式で推定されるそれぞれの値の許容される範囲を定めた制約条件に基づいて燃焼可能領域マップを作成して、実運転時の実機運転データで算出した燃焼ポイントがその燃焼可能領域マップから外れる方向に相対変位したら、パラメータを変化させて燃焼ポイントを相対的に前記燃焼可能領域内側に補正制御することで、吸気弁などの経年変化による劣化があっても、常に安定した燃焼を行える内燃機関の燃焼制御方法および制御装置を提供することができる。
【００１６】
同様に上記課題を解決するため本発明になる内燃機関の燃焼制御方法は、
アクセル量に基づいてコントローラが算出したエンジン回転数とトルク値とを得る燃料噴射量と空燃比とを含む操作量を制御し、燃焼状態を制御する内燃機関の燃焼制御方法において、
試運転時に取得した、前記コントローラによる燃料噴射量、燃料噴射時期、吸気弁開度、ＥＧＲ弁開度を含む操作量と、前記エンジンの吸気圧、吸気温度、排気温度、ＥＧＲ率、空燃比を含む運転状態観測値と、前記エンジンの筒内圧力センサからの測定値に基づいて算出した筒内圧変化率と燃焼効率とを含む燃焼特徴量とからなる実機運転データに基づき、ＰＭ（粒子状物質）濃度予測値、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度予測値、Ｐｍａｘ（筒内最大圧力）予測値、ＰｍｉＣＯＶ（図示平均有効圧ＣＯＶ予測値）、ＢＳＦＣ（燃費予測値）を推定する予測モデル式を予め作成すると共に、前記ＰＭ濃度、ＮＯｘ濃度、Ｐｍａｘ、ＰｍｉＣＯＶの予測モデル式により推定されるそれぞれの値の許容される範囲を定めた制約条件に基づいて燃焼可能領域マップを作成し、該燃焼可能領域マップ上に前記ＢＳＦＣ（燃費予測値）推定予測モデル式で算出される燃費毎の領域を設け、
前記ＰＭ濃度、ＮＯｘ濃度、Ｐｍａｘ、ＰｍｉＣＯＶの予測モデル式を用いて実運転時の実機運転データで算出した燃焼ポイントが、前記燃焼可能領域マップから外れる方向に相対変位した場合に、燃料噴射時期、ＥＧＲ率、燃料噴射量、空燃比のうちから選んだ２つ以上のパラメータを変化させ、前記燃焼ポイントを相対的に前記燃焼可能領域内側で、かつ、前記ＢＳＦＣ（燃費予測値）推定予測モデル式で算出される燃費が良くなる方向に補正制御することを特徴とする。
【００１７】
また、この燃焼制御方法を実施する内燃機関の燃焼制御装置は、
アクセル量に基づいて算出したエンジン回転数とトルク値とを、燃料噴射量と空燃比と含む操作量を制御して燃焼状態制御を行うコントローラを有した内燃機関の燃焼制御装置において、
試運転時に取得した、前記コントローラによる燃料噴射量、燃料噴射時期、吸気弁開度、ＥＧＲ弁開度を含む操作量と、前記エンジンの吸気圧、吸気温度、排気温度、ＥＧＲ率、空燃比を含む運転状態観測値と、前記エンジンの筒内圧力センサからの測定値に基づいて算出した筒内圧変化率と燃焼効率とを含む燃焼特徴量とからなる実機運転データに基づき、ＰＭ（粒子状物質）濃度予測値、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度予測値、Ｐｍａｘ（筒内最大圧力）予測値、ＰｍｉＣＯＶ（図示平均有効圧ＣＯＶ予測値）、ＢＳＦＣ（燃費予測値）を推定する予測モデル式を作成する予測モデル式作成手段と、
該予測モデル式作成手段の作成したＰＭ濃度、ＮＯｘ濃度、Ｐｍａｘ、ＰｍｉＣＯＶの予測モデル式により推定されるそれぞれの値の許容される範囲を定めた制約条件に基づいて燃焼可能領域マップを作成し、該燃焼可能領域マップ上に前記ＢＳＦＣ（燃費予測値）推定予測モデル式で算出される燃費毎の領域を設ける燃焼可能領域設定手段と、
実運転時の実機運転データを用いて前記ＰＭ濃度、ＮＯｘ濃度、Ｐｍａｘ、ＰｍｉＣＯＶの予測モデル式により前記燃焼可能領域マップ上の燃焼ポイントを算出する燃焼状態判定手段と、
該燃焼状態判定手段の算出した燃焼ポイントが、前記燃焼可能領域マップから外れる方向に相対変位した状態で、燃料噴射時期、ＥＧＲ率、燃料噴射量、空燃比のうちから選んだ２つ以上のパラメータを変化させ、前記燃焼ポイントを相対的に前記燃焼可能領域内側で、かつ、前記ＢＳＦＣ（燃費予測値）推定予測モデル式で算出される燃費が良くなる方向に補正制御する燃焼ポイント制御手段とからなることを特徴とする。
【００１８】
このように、前記した燃焼可能領域マップにＢＳＦＣ（燃費予測値）推定予測モデル式で算出される燃費毎の領域を設け、燃焼ポイントが燃焼可能領域マップから外れる方向に相対変位した場合に、燃焼ポイントを相対的に前記燃焼可能領域内側で、かつ、ＢＳＦＣ（燃費予測値）推定予測モデル式で算出される燃費が良くなる方向に補正制御することで、前記した効果に加え、燃費も改善させた燃焼制御を行うことができる。
【００１９】
そして、前記燃料噴射時期、ＥＧＲ率、燃料噴射量、空燃比のうちから選ぶ２つ以上のパラメータは、前記内燃機関が予混合燃焼（Premixed Compression
Ignition combustion）を行う場合、燃料噴射時期とＥＧＲ率とを選択し、そのため、前記燃焼可能領域設定手段は、前記内燃機関が予混合燃焼（Premixed Compression
Ignition combustion）を行う状態で、燃料噴射時期とＥＧＲ率とをパラメータとして用いて前記燃焼可能領域マップを作成することで、予混合燃焼においては燃料噴射時期とＥＧＲ率とが重要であるが、このようにパラメータとして燃料噴射時期とＥＧＲ率とを選ぶことで、予混合燃焼も容易に実施できる燃焼制御を行うことができる。
【００２０】
また、前記ＰＭ（粒子状物質）濃度の予測値をＰＭ、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度の予測値をＮＯｘ、筒内圧力（最大）の予測値をＰｍａｘ、図示平均有効圧ＣＯＶの予測値をＰｍｉＣＯＶ、燃費の予測値をＢＳＦＣとし、燃料噴射時期をＸ１、ＥＧＲ率をＸ２、燃料噴射量をＸ３、吸気弁開度をＸ４、吸気圧をＸ５、吸気温度をＸ６、排気温度をＸ７、空燃費をＸ８、筒内圧変化率最大値（ｄＰ／ｄθ［ＭＰａ／ｄｅｇ］）をＸ９、燃焼効率をＸ10、ＰＭ予測モデル式における演算係数をａPM1、ａPM2、……、ａPM10、ｂPM、ＮＯｘ予測モデル式における演算係数をａNOx1、ａNox2、……、ａNOx10、ｂNOx、Ｐｍａｘ予測モデル式における演算係数をａPmax1、ａPmax2、……、ａPmax10、ｂPmax、ＰｍｉＣＯＶ予測モデル式における演算係数をａPmiCOV1、ａPmiCOV2、……、ａPmiCOV10、ｂPmiCOV、ＢＳＦＣ予測モデル式における演算係数をａBSFC1、ａBSFC2、……、ａBSFC10、ｂBSFC1、としたとき、ＰＭ、ＮＯｘ、Ｐｍａｘ、ＰｍｉＣＯＶ、ＢＳＦＣの各値を推定する予測モデル式は下記（１）〜（５）式であることを特徴とする。
ＰＭ＝ａPM1Ｘ１＋ａPM2Ｘ２＋……＋ａPM10Ｘ10＋ｂPM  ………………………（１）
ＮＯｘ＝ａNOx1Ｘ１＋ａNox2Ｘ２＋……＋ａNOx10Ｘ10＋ｂNox  …………………（２）
Ｐmax＝ａPmax1Ｘ１＋ａPmax2Ｘ２＋……＋ａPmax10Ｘ10＋ｂPmax  ……………（３）
ＰmiCOV＝ａPmiCOV1Ｘ１＋ａPmiCOV2Ｘ２＋……＋ａPmiCOV10Ｘ10＋ｂPmiCOV…（４）
ＢＳＦＣ＝ａBSFC1Ｘ１＋ａBSFC2Ｘ２＋……＋ａBSFC10Ｘ10＋ｂBSFC1  …………（５）
【００２１】
このように、燃料噴射量、燃料噴射時期、吸気弁開度、ＥＧＲ弁開度、吸気圧、吸気温度、排気温度、ＥＧＲ率、空燃比、筒内圧変化率、燃焼効率など、操作量、観測値、算出値の全てを用いて燃焼状態を判定することで、より正確に、効果的に、安定した燃焼制御を実施することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、吸気弁の経年変化による劣化があっても、またＰＣＩ燃焼を採用していても、常に安定した空燃比制御による運転を可能とし、かつ、燃費についても最適な制御を行える内燃機関の燃焼制御方法および制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明になる内燃機関の燃焼制御方法を実施する燃焼制御装置１により制御される一例としてのディーゼルエンジン２と、燃焼制御装置１の全体構成を示す概略構成図である。以下の説明は、この図１に示したディーゼルエンジンを例に説明してゆくが、本発明はディーゼルエンジンだけでなく、他の内燃機関にも適用できることはあきらかである。
【００２５】
この図１において、多シリンダの４サイクルのディーゼルエンジン２は、シリンダ４内に往復摺動自在に嵌合されたピストン６、該ピストン６の往復動をコネクチングロッド８を介して回転に変換するクランク軸１０を備えている。クランク軸１０にはエンジン負荷１２、例えば、発電機が接続されている。エンジン２は、ピストン６の上面とシリンダ４の内面との間に区画形成される燃焼室１４、該燃焼室１４に接続される吸気ポート１６及び吸気管１８、該吸気ポート１６を開閉する吸気弁２０を備え、さらに前記燃焼室１４に接続される排気ポート２２及び排気管２４、該排気ポート２２を開閉する排気弁２６を備えている。
【００２６】
前記吸気管１８には過給機２８のコンプレッサ３０が接続されてコンプレッサ３０から圧縮空気が供給されるようになっている。また、排気管２４は過給機２８の排気タービン３２に接続され、その排気管２４の途中からＥＧＲ（排気ガス再循環）通路３４が分岐して、ＥＧＲ通路３４を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲ冷却器３６、およびＥＧＲガス流量を制御するＥＧＲ弁３８を介し、吸気管１８の吸気スロットル弁４０の下流側に接続している。この吸気スロットル弁４０の開度を制御することで、燃焼室内に流入される吸気量が制御されるようになっている。
【００２７】
燃焼室１４には燃料噴射弁４２が取付けられ、燃焼制御装置１からの指示によって噴射タイミングと噴射量とが制御される燃料噴射ポンプ４４により、所定量の燃料が燃焼室１４内に噴射されるようになっている。そして、各シリンダ４の筒内圧力は筒内圧力センサ４６で、クランク軸１０の回転数とクランク角は、回転センサ４８、クランク角センサ５０でそれぞれ計測されて燃焼制御装置１に入力されている。また、燃料噴射量センサ５２、吸気量センサ５４、ＥＧＲ量センサ５６により、燃料噴射量、吸気量、ＥＧＲ量が計測されて、それぞれ燃焼制御装置１に入力されるようになっている。
【００２８】
燃焼制御装置１は、予め試運転時に取得した燃料噴射時期、ＥＧＲ率、燃料噴射量、吸気弁開度、吸気圧、吸気温度、排気温度、空燃比、筒内圧変化率最大値、燃焼効率などの実機運転データに基づき、ＰＭ（粒子状物質）濃度、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度、図７の（Ａ）に示したようなＰｍａｘ（筒内最大圧力）値、ＰｍｉＣＯＶ（図示平均有効圧ＣＯＶ（Coefficient Of Variance）予測値）、ＢＳＦＣ（燃費予測値）をそれぞれ予測するための予測モデル式を作成するための予測モデル式作成手段６０を有している。なお、図示平均有効圧は、横軸に容積Ｖ、縦軸に圧力Ｐを取ってＰＶ線図を描いたとき、圧力値を全部加算して行程容積で割った時の値であり、図示平均有効圧ＣＯＶ（Coefficient Of Variance）予測値（ＰｍｉＣＯＶ）は、標準偏差を平均で定量化した値である。
【００２９】
図７（Ａ）は横軸がクランク角センサ５０により計測されたクランク角、縦軸が筒内圧力センサ４６で計測された筒内圧であり、筒内圧は、クランク角によって変化していることを示している。図７（Ｂ）は横軸がクランク角センサ５０により計測されたクランク角で、縦軸が筒内圧力センサ４６で計測された筒内圧（Ｐ）のクランク角（θ）に対する変化率（ｄＰ／ｄθ）を示したグラフであり、この値は筒内圧変化率最大値として記した位置で最大となる。
【００３０】
再度図１に戻って、燃焼制御装置１は、この予測モデル式作成手段６０によって作成された予測モデル式による各予測値を、後記図４で説明するように、一例として燃料噴射時期とＥＧＲ率との２次元座標系に表し、それぞれの予測モデル式により推定されるそれぞれの値の許容される範囲を定めた制約条件によって区画される領域を、燃焼可能領域マップとして設定する燃焼可能領域設定手段６２を有する。そして実運転開始後に、前記したＰＣＩ燃焼（Premixed Compression
Ignition combustion）を実施しながら、各予測モデル式で算出される燃焼ポイントが、前記燃焼可能領域マップ内に常時入っているように燃料噴射時期、ＥＧＲ率を含むパラメータを制御する燃焼ポイント制御手段６４を備えている。
【００３１】
また、この燃焼ポイント制御手段６４によって燃焼ポイントを制御できるよう、現在の燃焼ポイントを算出するため、空燃比推定手段６６、該空燃比推定手段６６による現状の燃焼ポイントが前記燃焼可能領域設定手段６２によって設定された領域マップ内に位置するか、または領域内から外れる傾向にあるかを判定する、燃焼状態判定手段６８を有している。
【００３２】
図２は、本発明になる内燃機関の燃焼制御方法と制御装置の概念を説明するためのブロック図である。図中２は、図１に２で示した例えばディーゼルエンジン、７０はこのディーゼルエンジン２を搭載した車輛全体の制御を司り、エンジンの燃焼制御ロジック７２を備えたコントローラである。このコントローラ７０は、アクセル７４からの信号と負荷７６とにより必要なトルクとエンジン２の回転数を算出し、それを燃料噴射量７８、燃料噴射時期８０、吸気弁開度８２、ＥＧＲ弁開度８４の操作量としてエンジン２を制御する。
【００３３】
１００は、前記したＰＭ（粒子状物質）濃度、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度、図７の（Ａ）に示したようなＰｍａｘ（筒内最大圧力）値、ＰｍｉＣＯＶ（図示平均有効圧ＣＯＶ（Coefficient Of Variance）予測値）、ＢＳＦＣ（燃費予測値）をそれぞれ予測するための燃焼状態予測モデルである。この予測モデル１００には、エンジン２の状態として吸気量センサ５４からの吸気圧８６、吸気温度８８、排気タービン３２からの排気温度９０、ＥＧＲ量センサ５６からのＥＧＲ率９２、空燃比推定手段６６からの空燃比９４などが観測量として与えられる。また筒内圧力センサ４６、クランク角センサ５０により測定された前記図７（Ａ）で説明した筒内圧波形、クランク角度から、前記図７（Ｂ）で説明した筒内圧変化率（ｄＰ／ｄθ［ＭＰａ／ｄｅｇ］）９６、発生熱量Ｑｔと投入熱量Ｑｆの比（Ｑｔ／Ｑｆ）であらわされる燃焼効率９８などの燃焼特徴量が算出され、さらにコントローラ７０からエンジン２に与えられた燃料噴射量７８、燃料噴射時期８０、吸気弁開度８２、ＥＧＲ弁開度８４などの操作量が燃焼状態予測モデル１００に与えられる。
【００３４】
そして燃焼状態予測モデル１００により、前記したＰｍａｘ（筒内最大圧力）値１０２、ＰｍｉＣＯＶ（図示平均有効圧ＣＯＶ予測値）１０４、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度１０６、ＰＭ（粒子状物質）濃度１０８、ＢＳＦＣ（燃費予測値）１１０を算出するわけであるが、これらの値を算出する燃焼状態予測モデル式は、エンジン２の試運転時に得られた吸気圧８６、吸気温度８８、排気温度９０、ＥＧＲ率９２、空燃比９４などの観測量、筒内圧変化率（ｄＰ／ｄθ［ＭＰａ／ｄｅｇ］）９６、燃焼効率９８などの燃焼特徴量、燃料噴射量７８、燃料噴射時期８０、吸気弁開度８２、ＥＧＲ弁開度８４などの操作量を用い、重回帰分析によりその演算係数を決定して求める。
【００３５】
今、例えば上記したＰＭ（粒子状物質）濃度の予測値をＰＭ、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度の予測値をＮＯｘ、筒内圧力（最大）の予測値をＰｍａｘ、図示平均有効圧ＣＯＶの予測値をＰｍｉＣＯＶ、燃費の予測値をＢＳＦＣとし、操作量、観測量、燃焼特徴量を下記Ｘ１〜Ｘ１０とする。
Ｘ１：燃料噴射時期８０
Ｘ２：ＥＧＲ率９２
Ｘ３：燃料噴射量７８
Ｘ４：吸気弁開度８２
Ｘ５：吸気圧８６
Ｘ６：吸気温度８８
Ｘ７：排気温度９０
Ｘ８：空燃比９４
Ｘ９：筒内圧変化率最大値（ｄＰ／ｄθ［ＭＰａ／ｄｅｇ］）９６
Ｘ10：燃焼効率９８
そして重回帰分析で求める演算係数を
ａPM1、ａPM2、……、ａPM10、ｂPM
ａNOx1、ａNox2、……、ａNOx10、ｂNOx
ａPmax1、ａPmax2、……、ａPmax10、ｂPmax
ａPmiCOV1、ａPmiCOV2、……、ａPmiCOV10、ｂPmiCOV
ａBSFC1、ａBSFC2、……、ａBSFC10、ｂBSFC1
とすると、ＰＭ、ＮＯｘ、Ｐｍａｘ、ＰｍｉＣＯＶ、ＢＳＦＣは、それぞれ下記（１）〜（５）式により算出できる。
ＰＭ＝ａPM1Ｘ１＋ａPM2Ｘ２＋……＋ａPM10Ｘ10＋ｂPM  ………………………（１）
ＮＯｘ＝ａNOx1Ｘ１＋ａNox2Ｘ２＋……＋ａNOx10Ｘ10＋ｂNox  …………………（２）
Ｐmax＝ａPmax1Ｘ１＋ａPmax2Ｘ２＋……＋ａPmax10Ｘ10＋ｂPmax  ……………（３）
ＰmiCOV＝ａPmiCOV1Ｘ１＋ａPmiCOV2Ｘ２＋……＋ａPmiCOV10Ｘ10＋ｂPmiCOV…（４）
ＢＳＦＣ＝ａBSFC1Ｘ１＋ａBSFC2Ｘ２＋……＋ａBSFC10Ｘ10＋ｂBSFC1  …………（５）
【００３６】
そして、これらＰＭ（粒子状物質）濃度予測値を算出する（１）式、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度予測値を算出する（２）式、筒内圧力（最大）予測値（Ｐｍａｘ）を算出する（３）式、図示平均有効圧ＣＯＶ予測値（ＰｍｉＣＯＶ）を算出する（４）式により推定される、それぞれの値の許容される範囲を定めた制約条件、すなわち最適範囲をそれぞれ例えば下記（６）〜（９）式とする。
ＰＭ＜Ｗ３（g/kwh）  ………………………………………（６）
ＮＯｘ＜Ｗ４（g/kwh）  ……………………………………（７）
Ｗ１（Mpa）＜Ｐｍａｘ＜Ｗ２（Mpa）  …………………（８）
ＰｍｉＣＯＶ＜Ｗ５  （％）  ………………………………（９）
【００３７】
こうして作成された燃焼状態予測モデル１００を、例えば横軸に燃料噴射時期（Ｘ１）、縦軸にＥＧＲ率（Ｘ２）を取った図４に示したような２次元座標に表示した場合、それぞれの式の線で囲まれた範囲が最適な燃焼可能領域１２０とすることができる。
【００３８】
この図４は、上記したように横軸に燃料噴射時期（Ｘ１）、縦軸にＥＧＲ率（Ｘ２）を取り、ＰＭ（粒子状物質）濃度の予測値算出の（１）式の線１１２、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度予測値算出の（２）式の線１１４、筒内圧力（最大）予測値（Ｐｍａｘ）算出の（３）式の線１１６ａ（上限）、１１６ｂ（下限）、図示平均有効圧ＣＯＶ予測値（ＰｍｉＣＯＶ）算出の（４）式の線１１８をそれぞれ示した図である。そして、前記した制約条件（６）〜（９）式から、これら１１２〜１１８式を示す線で囲まれた範囲１２０が最適燃焼可能領域となるマップとなっており、前記（１）〜（４）式で算出された燃焼ポイントが、例えば▲１２２で示したように、１２０で示した範囲の中にあれば最適な燃焼が行われていることを示している。
【００３９】
すなわちエンジン２における、実運転時の図２に示した燃料噴射量７８、燃料噴射時期８０、吸気弁開度８２、ＥＧＲ弁開度８４などのコントローラ７０による操作量、吸気圧８６、吸気温度８８、排気温度９０、ＥＧＲ率９２、空燃費９４などの観測量、筒内圧変化率（ｄＰ／ｄθ［ＭＰａ／ｄｅｇ］）９６、燃焼効率９８などの燃焼特徴量などの実機運転データを、前記（１）〜（４）式を有した燃焼状態予測モデル１００に与え、算出結果の燃焼ポイントが、１２２の位置にあるか否かを判定することで、適切な燃焼状態であるかどうかが判明するわけであり、これを図２の１２４で示した現在のエンジン燃焼状態マップ１２４とする。
【００４０】
この（１）〜（５）式を作成するのが図１における予測モデル式作成手段６０であり、図４に示す最適燃焼可能領域マップを設定するのが燃焼可能領域設定手段６２である。そして、現在の燃焼ポイント１２２が、この図４に示す最適燃焼可能領域マップにおける範囲１２０にあるか否か、を燃焼状態予測モデル１００で算出して判定するのが燃焼状態判定手段６８であり、この燃焼ポイントが最適燃焼可能領域を外れた場合、図２のコントローラ７０に最適燃焼可能領域に戻すようデータを送るのが、図２の燃焼制御ロジック７２である。
【００４１】
しかしながらこの１２０で示した最適燃焼可能領域は、前記したように例えば吸気弁や排気弁が経年変化によってシール性が低下し、燃焼ガスの漏れ等が生じたり、逆に経路がつまってこれら吸気弁、排気弁を例えば５０％開けたときは流量いくら、と定めた動作範囲がズレて空燃比に対して影響が及び、安定した空燃比制御にならなくなる。すなわち図２のコントローラ７０が、アクセル７４、負荷７６に対応した回転数、トルクに設定すべく、燃料噴射量Ｘ３、燃料噴射時期Ｘ１、吸気弁開度Ｘ４、ＥＧＲ弁開度を回転数、トルクを対応した操作量としても、吸気弁や排気弁の経年変化により、燃焼ポイントが相対的に最適燃焼可能領域１２０から外れる、という場合がある。
【００４２】
それを示したのが図５である。この図５は、図４と同様横軸に燃料噴射時期（Ｘ１）、縦軸にＥＧＲ率（Ｘ２）を取り、ＰＭ（粒子状物質）濃度の予測値算出の（１）式の線１１２、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度予測値算出の（２）式の線１１４、筒内圧力（最大）予測値（Ｐｍａｘ）算出の（３）式の線１１６ａ（上限）、１１６ｂ（下限）、図示平均有効圧ＣＯＶ予測値（ＰｍｉＣＯＶ）算出の（４）式の線１１８をそれぞれ示した図であるが、これら各線が、前記したように吸気弁や排気弁が経年変化により空燃比が変化し、例えば２０２、２０４で示したように最適燃焼可能領域１２０の形が変化したことを示している。
【００４３】
そのため、図４と同様、前記（１）〜（４）式により燃焼状態予測モデル１００で算出した燃焼ポイント１２２が、変化後の２０２の場合は一部が、変化後の２０４の場合はさらに複数の燃焼ポイントが、相対的に最適燃焼可能領域１２０から外れている。このように最適燃焼可能領域１２０を外れた燃焼ポイント１２２を、相対的に最適燃焼可能領域１２０に戻す制御を行うのが、図１における燃焼制御装置１の燃焼ポイント制御手段６４である。
【００４４】
すなわちこの図１の燃焼ポイント制御手段６４は、燃焼状態判定手段６８が判定した現在の燃焼ポイントが、燃焼可能領域設定手段６２が設定した最適燃焼可能領域１２０を相対的に外れている、と判断したとき、図１のＥＧＲ量センサ５６、クランク角センサ５０、燃料噴射量センサ５２からの信号により、ＥＧＲ弁３８、燃料噴射ポンプ４４、燃料噴射弁４２を制御し、ＥＧＲ率（Ｘ２）、燃料噴射時期（Ｘ１）を変化させて、図５の燃焼ポイントを最適燃焼可能領域１２０内に相対的に戻るように制御するわけである。
【００４５】
なお、この制御は、燃料噴射時期（Ｘ１）、ＥＧＲ率（Ｘ２）、燃料噴射量（Ｘ３）、空燃費を（Ｘ８）、のうちの複数の値、または全てを制御して行っても良いが、変数が多いと発散する可能性があり、これらのうちから２つを選んでパラメータとすることが得策である。また、前記したＰＣＩ燃焼制御においては、燃料噴射時期（Ｘ１）、ＥＧＲ率（Ｘ２）を用いるから、図４、図５に示したようにこの２つをパラメータとして選択することで、ＰＣＩ燃焼制御も容易に実施することができる。
【００４６】
図３は、以上説明してきた本発明になる内燃機関の燃焼制御方法に用いる予測モデル式の作成から、燃焼ポイント制御までの制御の流れを示すフローチャートである。このフローチャートを図１、図２、図４、図５を交えながら説明すると、まず、ステップＳ１０でスタートすると、ステップＳ１１で実機としての運転開始前の試運転状態における所定の運転条件に基づき、ＰＭ（粒子状物質）濃度、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度、Ｐｍａｘ（筒内最大圧力）値、ＢＳＦＣ（燃費予測値）、そしてそれに対応した燃料噴射時期（Ｘ１）、ＥＧＲ率（Ｘ２）、燃料噴射量（Ｘ３）、吸気弁開度（Ｘ４）、吸気圧（Ｘ５）、吸気温度（Ｘ６）、排気温度（Ｘ７）、空燃費（Ｘ８）、筒内圧変化率最大値（ｄＰ／ｄθ［ＭＰａ／ｄｅｇ］）（Ｘ９）、燃焼効率（Ｘ10）のデータを入手する。
【００４７】
そして次のステップＳ１２で、図１の予測モデル式作成手段６０により重回帰分析を用い、前記（１）〜（５）式における、ａPM1、ａPM2、……、ａPM10、ｂPM、ａNOx1、ａNox2、……、ａNOx10、ｂNOx、ａPmax1、ａPmax2、……、ａPmax10、ｂPmax、ａPmiCOV1、ａPmiCOV2、……、ａPmiCOV10、ｂPmiCOV、ａBSFC1、ａBSFC2、……、ａBSFC10、ｂBSFC1、で表される係数を算出する。算出された係数は、次のステップＳ１３で算出した係数に基づいて、前記（１）〜（５）式を作成して図２における燃焼状態予測モデル１００とする。
【００４８】
そしてさらにステップＳ１４で、（６）〜（９）式として示したそれぞれの算出結果の許容される範囲を定めた制約条件を設定し、ステップＳ１５で図１の燃焼可能領域設定手段６２により、前記（１）〜（５）式に対応した図４に示した燃焼状態マップ上に燃焼可能領域として切り出す。こうして切り出された燃焼可能領域は、前記したように図２におけるエンジン燃焼状態マップ１２４に記憶される。
【００４９】
このようにして燃焼状態予測モデル１００が設定され、実運転が開始されると、前記したコントローラ７０からの図２における燃料噴射量（Ｘ３）７８、燃料噴射時期（Ｘ１）８０、吸気弁開度（Ｘ４）８２、ＥＧＲ弁開度８４の操作量、吸気圧（Ｘ５）８６、吸気温度（Ｘ６）８８、排気温度（Ｘ７）９０、ＥＧＲ率（Ｘ２）９２、空燃費（Ｘ８）９４、のエンジン２の観測量、筒内圧変化率最大値（Ｘ９）９６、燃焼効率（Ｘ10）９８等の燃焼特徴量データが燃焼状態予測モデル１００に与えられ、Ｐｍａｘ（筒内圧力予測値）１０２、ＰｍｉＣＯＶ（図示平均有効圧ＣＯＶ予測値）１０４、ＮＯｘ（窒素酸化物予測値）１０６、ＰＭ（粒子状物質濃度予測値）１０８、ＢＳＦＣ（燃費予測値）１１０が算出され、エンジン燃焼状態マップ１２４に送られる。
【００５０】
そしてステップＳ１６で、図２の燃焼制御ロジック７２の燃焼状態判定手段６８で、現在の燃焼ポイントが図４に示した最適燃焼可能領域１２０にあるか否かが判定され、範囲内でない場合はステップＳ１７で燃料噴射時期（Ｘ１）、またはＥＧＲ率（Ｘ２）が調整され、燃焼ポイントが最適燃焼可能領域１２０に戻される。また、ステップＳ１６で最適燃焼可能領域１２０にあると判定された場合は、ステップＳ１８に進んで現在の運転状態が継続され、ステップＳ１９で終了する。
【実施例２】
【００５１】
なお、以上の説明では、前記（５）式で示されるＢＳＦＣ（燃費予測値）については言及しなかったが、このＢＳＦＣ（燃費予測値）も前記図４に示した最適燃焼可能領域マップ上に展開し、燃料噴射時期（Ｘ１）、またはＥＧＲ率（Ｘ２）の調整の際に適正な燃費の方向に補正することで、燃費も低減させた燃焼制御を行うことができる。
【００５２】
それを示したのが図６に示した実施例２である。この図６は、図４に示した最適燃焼可能領域マップと同様、横軸に燃料噴射時期（Ｘ１）、縦軸にＥＧＲ率（Ｘ２）を取ってＰＭ（粒子状物質）濃度の予測値算出の（１）式の線１１２、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度予測値算出の（２）式の線１１４、筒内圧力（最大）予測値（Ｐｍａｘ）算出の（３）式の線１１６ａ（上限）、１１６ｂ（下限）、図示平均有効圧ＣＯＶ予測値（ＰｍｉＣＯＶ）算出の（４）式の線１１８をそれぞれ示すと共に、燃費の予測値ＢＳＦＣを算出する（５）式により算出した燃費を、例えばこの図の横に２１５−２３０、２３０−２４５、………、３５０−３６５、として示したように燃費毎領域として描いたものである。
【００５３】
そのためこの図６では、上記した線１１２、線１１４、線１１６ａ（上限）、１１６ｂ（下限）、線１１８で囲まれた最適燃焼可能領域１２０と、燃費毎領域とが重なって示されているから、前記したように燃料噴射時期（Ｘ１）、またはＥＧＲ率（Ｘ２）の調整の際、適正な燃費の方向にこれら燃料噴射時期（Ｘ１）、またはＥＧＲ率（Ｘ２）を補正することで、燃費も低減させた燃焼制御を行うことができるわけである。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明によれば、吸気弁の経年変化による劣化があっても、またＰＣＩ燃焼を採用していても、常に安定した空燃比制御による運転と、最適な燃費で制御を行える内燃機関の燃焼制御方法および制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明になる内燃機関の燃焼制御方法を実施する燃焼制御装置により制御されるディーゼルエンジンと、燃焼制御装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明になる内燃機関の燃焼制御方法の概念を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明になる内燃機関の燃焼制御方法に用いる予測モデル式の作成から、燃焼ポイント制御までの制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明になる内燃機関の燃焼制御方法の実施例１に係わる予測モデル式と燃焼可能領域を説明する説明図である。
【図５】吸気弁などの劣化により、燃焼可能領域が変化した場合を説明するための図である。
【図６】本発明になる内燃機関の燃焼制御方法の実施例２に係わる予測モデル式と燃焼可能領域、及び燃費との関係を説明する説明図である。
【図７】筒内圧変化率最大値を説明するためのグラフであり、（Ａ）はクランク角に対する筒内圧を、（Ｂ）はクランク角に対する筒内圧の変化率を示している。
【符号の説明】
【００５６】
１  燃焼制御装置
２  ディーゼルエンジン
４  シリンダ
６  ピストン
８  コネクチングロッド
１０  クランク軸
１２  エンジン負荷（例えば発電機）
１４  燃焼室
１６  吸気ポート
１８  吸気管
２０  吸気弁
２２  排気ポート
２４  排気管
２６  排気弁
２８  過給機
３０  コンプレッサ
３２  排気タービン
３４  ＥＧＲ（排気ガス再循環）通路
３６  ＥＧＲ冷却器
３８  ＥＧＲ弁
４０  吸気スロットル弁
４２  燃料噴射弁
４４  燃料噴射ポンプ
４６  筒内圧力センサ
４８  回転センサ
５０  クランク角センサ
５２  燃料噴射量センサ
５４  吸気量センサ
５６  ＥＧＲ量センサ
５８  ＮＯｘセンサ
６０  予測モデル式作成手段
６２  燃焼可能領域設定手段
６４  燃焼ポイント制御手段
６６  空燃比推定手段
６８  燃焼状態判定手段
【図１】
2009275691.tif 000003
【図２】
2009275691.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009275691.tif 000006
【図５】
2009275691.tif 000007
【図６】
2009275691.tif 000008
【図７】
2009275691.tif 000009