CN102803669B - 内燃机的碳烟排放量推断装置 - Google Patents

Abstract

一种内燃机的碳烟排放量推断装置。其通过用“稳态排放量”乘以“过渡补正值”来计算Soot排放量。稳态排放量为稳态运转状态下的Soot排放量，并可通过表检索来取得。对于对Soot排放量造成影响的多个因子中的每一个，将因子的稳态值(表检索值)以及过渡值(当前值)代入相对于因子的值的、与Soot排放量相关的特性式中，从而分别取得稳态特性值以及过渡特性值，并计算出“稳态特性值与过渡特性值的比”。将关于各个因子的“稳态特性值与过渡特性值的比”全部相乘，从而得到过渡补正值。作为因子中的一个，包含对Soot生成速度造成较大程度且直接的影响的“点火开始时刻处的喷雾当量比”。过渡补正值被计算为，关于过渡运转状态下的各个因子的“过渡值从稳态值的偏离”的影响全部被考虑到的、“表示Soot排放量从稳态排放量的偏离程度的系数”。

Description

内燃机的碳烟排放量推断装置

技术领域

本发明涉及一种对在内燃机的燃烧室内因燃料的反应而引起的碳烟(碳微粒。以下，也称为“Soot”。)的排放量进行推断的碳烟排放量推断装置。

背景技术

构成产生在内燃机(尤其是，柴油发动机)的燃烧室内的粒状物质(微粒(PM：Particulate Matters))的主要成分之一为Soot。为了高精度地控制该Soot的排放量以减少Soot的排放量，需要高精度地推断出Soot的排放量。

例如，在日本特开2007-46477号公报所记载的内燃机的碳烟排放量推断装置中，公开了一种使用基于Soot的生成机理的复杂的反应模型，从而即使在内燃机处于过渡运转状态的情况下，也能够高效地推断Soot的排放量的方法。

发明内容

在上述文献所记载的装置中，由于在Soot的排放量的推断中使用了复杂的反应模型，因此Soot的排放量的推断所涉及的计算负荷比较庞大。因此，期望开发出一种即使在内燃机处于过渡状态的情况下，也能够以较少的计算负荷而高精度地推断出Soot的排放量的方法。

而且，Soot的排放量依存于当量比，并且一般情况下，当量比越大，则Soot的排放量越大。在此，当量比是指，燃料量相对于空气量的比例乘以理论空燃比所得到的值。尤其是，与燃烧室整体的平均的当量比(以下，称为“缸内整体的平均当量比”)相比，Soot的排放量更大程度地依存于点火开始时刻处的、燃料喷雾(混合气)内的当量比(以下，称为“喷雾当量比”)。点火开始时刻处的喷雾当量比与缸内整体的平均当量比相比相当大。因此，可以认为，当进行Soot的排放量的推断时，优选考虑点火开始时刻处的喷雾当量比。

本发明是为了解决上述的问题而完成的，其目的在于，提供一种即使在内燃机处于过渡运转状态的情况下，也能够以较少的计算负荷、且以考虑点火开始时刻处的喷雾当量比的方式而高精度地推断出Soot的排放量的内燃机的碳烟排放量推断装置。

本发明所涉及的碳烟排放量推断装置具备稳态排放量取得单元、稳态值取得单元、过渡值取得单元、过渡补正值计算单元和碳烟排放量推断单元。以下，对这些单元依次进行说明。

稳态排放量取得单元用于取得碳烟的稳态排放量。该稳态排放量为，内燃机以当前的运转速度以及燃料喷射量而处于稳态运转状态时的碳烟的排放量。稳态排放量是根据内燃机处于稳态运转状态时的、至少所述内燃机的运转速度以及燃料喷射量与从所述内燃机排放的碳烟的排放量之间的预先被存储的关系(表、映射)，和所述运转速度以及燃料喷射量的当前值来取得的。该“关系”能够通过实验等而预先取得。

稳态值取得单元用于取得点火开始时刻处的喷雾当量比的稳态值。该“点火开始时刻处的喷雾当量比的稳态值”为，内燃机以当前的参数值(例如，当前的运转速度以及燃料喷射量)而处于稳态运转状态时的点火开始时刻处的喷雾当量比。“点火开始时刻处的喷雾当量比的稳态值”是根据所述内燃机处于稳态运转状态时的、表示所述内燃机的运转状态的预定的参数的值与“点火开始时刻处的喷雾当量比”之间的预先被存储的关系(表、映射)，和所述预定的参数的当前值来取得的。“预定的参数”是指，例如，内燃机的运转速度、燃料喷射量等。该“关系”也能够通过实验等而预先取得。

此外，喷雾当量比是指，基于燃料喷雾内的“燃料量相对于空气量的比例”的值，例如为，燃料喷雾内的“燃料量相对于空气量的比例”乘以理论空燃比而得到的值。喷雾当量比既可以为燃料喷雾内的局部的值，也可以为燃料喷雾内的平均的值。此外，“点火开始时刻处的喷雾当量比”是基于点火延迟期间(从燃料的喷射开始时刻起到所喷射的燃料的点火开始时刻为止的期间)而获得的。其依据在于，点火开始时刻和燃料喷雾的扩散程度等根据点火延迟期间而被确定。具体而言，点火延迟期间越短，则“点火开始时刻处的喷雾当量比”越大。

过渡值取得单元用于取得所述点火开始时刻处的所述喷雾当量比的当前值、即所述点火开始时刻处的所述喷雾当量比的过渡值。该“点火开始时刻处的喷雾当量比的过渡值”是至少根据所述点火延迟期间的当前值而取得的。点火延迟期间的当前值为，例如，通过对当前的点火延迟期间进行检测、推断的单元而得到的检测值、推断值等。

过渡补正值计算单元用于根据稳态特性值和过渡补正值来计算与碳烟的排放量相关的过渡补正值。在此，稳态特性值根据相对于所述喷雾当量比的与碳烟排放量相关的预先被存储的特性、和所述点火开始时刻处的所述喷雾当量比的稳态值而获得。过渡特性值根据所述特性和所述点火开始时刻处的所述喷雾当量比的过渡值而获得。

“过渡补正值”为，例如，稳态特性值与过渡特性值之间的差、比等。在过渡运转状态下，点火开始时刻处的喷雾当量比的过渡值可偏离其稳态值。过渡补正值为，对由于在过渡运转状态下可能产生的“点火开始时刻处的喷雾当量比的过渡值从稳态值的偏离”而引起的、碳烟排放量从所述稳态排放量的偏离程度进行表示的值。

碳烟排放量推断单元根据所述稳态排放量和所述过渡补正值，来推断碳烟的排放量。碳烟的排放量例如通过将稳态排放量与过渡补正值相乘、或者、在稳态排放量上加上过渡补正值而获得。在稳态运转状态下，过渡补正值被计算为“1”(过渡补正值乘以稳态排放量的情况)、或者、被计算为“0”(过渡补正值加上稳态排放量的情况)，碳烟的排放量与稳态排放量一致。

根据上述结构，利用用于取得稳态排放量的表检索、以及过渡补正值计算这种较少的计算负荷，从而即使在过渡运转状态下也能够高精度地推断出碳烟的排放量。除此之外，通过以考虑对碳烟的排放量造成较大影响的“点火开始时刻处的喷雾当量比”的方式而对碳烟的排放量进行推断，从而能够非常高精度地推断出碳烟的排放量。

另外，碳烟的产生速度(排放速度)通过碳烟生成速度(因燃料的反应而生成碳烟的速度)与碳烟氧化速度(因燃料的反应而生成的碳烟被氧化的速度)之间的差来表示。因此，碳烟的排放量能够以考虑对碳烟生成速度造成影响的因子(中的一个或多个)、以及/或者、对碳烟氧化速度造成影响的因子(中的一个或多个)的方式而被推断出。上述的“点火开始时刻处的喷雾当量比”为，对碳烟生成速度造成影响的因子之一。“点火开始时刻处的喷雾当量比”越大，则碳烟生成速度(因此，产生速度)越快，从而碳烟的排放量越大。换言之，由于点火延迟期间越短，“点火开始时刻处的喷雾当量比”越大，因此碳烟的排放量将增大。

所述点火开始时刻处的喷雾当量比的过渡值不仅受到点火延迟期间的当前值的影响，还受到燃烧室内的气体的氧浓度(缸内氧浓度)的当前值的影响。具体而言，缸内氧浓度越小，则碳烟的排放量越大。因此，优选为，所述点火开始时刻处的喷雾当量比的过渡值不仅根据点火延迟期间的当前值，还要根据缸内氧浓度的当前值来取得。由此，在点火延迟期间固定的情况下，能够表现为，缸内氧浓度越小，则碳烟的排放量越大。

此时，具体而言，根据点火延迟期间的当前值，而取得点火开始时刻处的喷雾形成气体的量。喷雾形成气体是指，在燃烧室内与所喷射的燃料混合在一起而形成了燃料喷雾的气体，其为燃烧室内的气体的一部分。而且，根据该计算出的喷雾形成气体在点火开始时刻处的量、燃烧室内的气体的氧浓度的当前值、和所喷射的燃料的量，可取得点火开始时刻处的喷雾当量比的过渡值。

以下，对如上文所述，使用了“点火开始时刻处的喷雾当量比”以作为对碳烟生成速度造成影响的因子的情况进行附带说明。此时，优选为，只在预定条件成立时，以考虑“点火开始时刻处的喷雾当量比”的方式而计算所述过渡补正值，而当所述预定条件不成立时，以不考虑“点火开始时刻处的喷雾当量比”的方式而计算所述过渡补正值。由此，在“点火开始时刻处的喷雾当量比”的大小对碳烟的产生量造成的影响度较小的条件下(即，预定条件不成立时)，以不考虑“点火开始时刻处的喷雾当量比”的方式而计算过渡补正值。由此，在这种条件下，当计算过渡补正值时，能够在不降低计算精度的条件下，避免基于考虑“点火开始时刻处的喷雾当量比”的情况而导致的计算负荷的增大。

具体而言，所述预定条件在“点火开始时刻处的喷雾当量比的过渡值”大于预定值时成立。其依据在于，由于当“点火开始时刻处的喷雾当量比的过渡值”较小时，难以生成碳烟，从而“点火开始时刻处的喷雾当量比”的大小对碳烟的产生量造成的影响度会比较小。

此外，所述预定条件在燃烧室内的膨胀冲程中的火焰温度在预定范围内时成立。其依据在于，由于当火焰温度在预定范围外时，难以生成碳烟，从而“点火开始时刻处的喷雾当量比”的大小对碳烟的产生量造成的影响度会比较小。另外，在此，所述火焰温度是指，例如火焰温度的最高值(最高火焰温度)等。

此外，在上述这种只有在预定条件成立时才以考虑“点火开始时刻处的喷雾当量比”的方式而计算过渡补正值的情况下，还可以仅在“点火开始时刻处的喷雾当量比”的过渡值大于其稳态值时，即，仅在过渡值相对于稳态值而向碳烟的排放量增大的方向偏移了时，才以考虑“点火开始时刻处的喷雾当量比”的方式而计算出所述过渡补正值。由此，在对于碳烟的排放量而言难以成为问题的“点火开始时刻处的喷雾当量比的过渡值在其稳态值以下的情况”、即“过渡值相对于稳态值而向碳烟的排放量减少的方向偏移了的情况”下，以不考虑“点火开始时刻处的喷雾当量比”的方式而计算过渡补正值。由此，在这种情况下，当计算过渡补正值时，能够避免基于考虑“点火开始时刻处的喷雾当量比”的情况而导致的计算负荷的增大。

附图说明

图1为将本发明的实施方式所涉及的内燃机的碳烟排放量推断装置应用于四气缸内燃机(柴油发动机)中的***整体的概要结构图。

图2为表示在燃料喷雾内主要在空气过剩率＜1的区域内进行Soot的生成时的状况的模式图。

图3为表示在燃料喷雾内主要在空气过剩率＞1的区域内进行Soot的氧化时的状况的模式图。

图4为表示用于求取稳态排放量的表的坐标图。

图5为表示燃料喷雾内的温度分布的模式图。

图6为表示“与Soot排放量相关的特性值A1”相对于喷雾代表温度Tf的特性的坐标图。

图7为表示“与Soot排放量相关的特性值A2”相对于缸内压力Pc的特性的图。

图8为用于对火焰温度以及当量比与Soot的生成区域之间的关系、以及点火开始时刻处的喷雾当量比与缸内整体的平均当量比之间的不同进行说明的图。

图9为用于对点火延迟期间、喷雾平均当量比、Soot排放量之间的关系进行说明的图。

图10为表示“与Soot排放量相关的特性值A3”相对于喷雾平均当量比φ的特性的图。

图11为用于对氧化区域代表温度To1的计算进行说明的图。

图12为表示“与Soot排放量相关的特性值B1”相对于氧化区域代表温度To1的特性的坐标图。

图13为表示“与Soot排放量相关的特性值B2”相对于缸内氧浓度Roxc的特性的坐标图。

图14为表示只在预定条件下才以考虑基于喷雾平均当量比的补正的方式而推断Soot排放量时的、处理的流程的一个示例的流程图。

图15为表示只在预定条件下才以考虑基于喷雾平均当量比的补正的方式而推断Soot排放量时的、处理的流程的另一个示例的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的内燃机(柴油发动机)的碳烟排放量推断装置的实施方式进行说明。

图1图示了，将本发明的实施方式所涉及的碳烟排放量推断装置应用于四气缸内燃机(柴油发动机)10中的***整体的概要结构。该***包括：发动机主体20，其包括燃料供给***；进气***30，其用于向发动机主体20的各个气缸的燃烧室(缸内)导入气体；排气***40，其用于排放来自发动机主体20的废气；EGR装置50，其用于实施排气回流；电子控制装置60。

在发动机主体20的各个气缸的上部，分别配置有利用了针阀的燃料喷射阀INJ。

进气***30包括：进气歧管31，其分别与发动机主体20的各个气缸的燃烧室相连接；进气管32，其与进气歧管31的上游侧集合部相连接，并且与进气歧管31一起构成进气通道；节流阀33，其以可旋转的方式被保持在进气管32内；内部冷却器34和增压器35的压缩机35a，其在节流阀33的上游处，被依次介入安装在进气管32上；以及空气滤清器36，其被配置在进气管32的前端部。

排气***40包括：排气歧管41，其分别与发动机主体20的各个气缸相连接；排气管42，其与排气歧管41的下游侧集合部相连接；增压器35的汽轮机35b，其被配置在排气管42上；以及柴油颗粒过滤器(DPNR)43，其被介入安装在排气管42上。排气歧管41以及排气管42构成了排气通道。

EGR装置50具备：排气回流管51，其构成使废气回流的通道(EGR通道)；EGR控制阀52，其被介入安装在排气回流管51上；EGR冷却器53。排气回流管51将汽轮机35b的上游侧排气通道(排气歧管41)与节流阀33的下游侧进气通道(进气歧管31)连通。EGR控制阀52被设定为，能够响应来自电子控制装置60的驱动信号，而对再循环的废气量(排气回流量、EGR气体流量)进行变更。

电子控制装置60是由彼此通过总线而连接的如下部件构成的微电脑，即：CPU；预先存储了由CPU所执行的程序、表(映射)、以及常数等的ROM、RAM；备份RAM；以及包含AD转换器的接口等。

上述接口与热线式气流计71、进气温度传感器72、进气管压力传感器73、进气氧浓度传感器74、缸内压力传感器75、发动机转速传感器76、排气温度传感器77、空燃比传感器78、加速器开度传感器79、以及排气压力传感器81相连接，从而将来自这些传感器的信号供给至CPU。

此外，接口与燃料喷射阀INJ、未图示的节流阀作动器、以及EGR控制阀52相连接，从而根据CPU的指示，向这些部件发送驱动信号。

热线式气流计71对通过进气通道内的进入空气的质量流量(每单位时间内的进入空气(新气体)流量)进行计测。进气温度传感器72对被吸入至发动机10的燃烧室(缸内)的气体的温度(进气温度)进行检测。进气管压力传感器73对被吸入至内燃机10的燃烧室内的气体的压力(进气压力)进行检测。进气氧浓度传感器74对被吸入至内燃机10的燃烧室内的气体中的氧浓度(进气氧浓度)进行检测。

缸内压力传感器75对燃烧室内的气体的压力(缸内压力)进行检测。发动机转速传感器76对实际曲轴转角、和发动机10的转速、即发动机转速进行检测。排气温度传感器77对从燃烧室排放出的气体的温度(排气温度)进行检测。空燃比传感器78对DPNR43的下游的废气的空燃比进行检测。加速器开度传感器79对加速踏板AP的操作量(加速器开度)进行检测。排气压力传感器81对从燃烧室排放出的气体的压力(排气压力)进行检测。

(Soot排放量的推断方法)

接下来，对以如上方式构成的碳烟排放量推断装置的实施方式中采用的Soot排放量的推断方法进行说明。

在燃烧室内，因燃料的反应而生成Soot。如图2所示，Soot的生成主要在燃料喷雾内空气过剩率λ＜1的区域(尤其是，λ＜0.5且大约1500K以上的高温处)内进行。另一方面，所生成的Soot的一部分被氧化。如图3所示，所生成的Soot的氧化主要在燃料喷雾内空气过剩率λ＞1的区域(尤其是，大约1500K以上的高温处)内进行。而且，所生成的Soot中未被氧化的部分作为Soot而从燃烧室中被排出。在该实施方式中，以这种方式来推断从燃烧室中排出的Soot的量(Soot排放量)。

在该实施方式中，计算出“每单位时间内从燃烧室中排放的Soot的质量”，以作为Soot排放量。即，在该实施方式中被计算出的Soot排放量的单位能够用例如g/h、g/s来表示。

在该实施方式中，根据下述式(1)来推断Soot排放量。在式(1)中，“稳态排放量”为，内燃机10以当前的运转速度以及燃料喷射量而处于稳态运转状态时的Soot排放量。“过渡补正值”为，表示过渡运转状态下的Soot排放量从“稳态排放量”的偏离程度的值(系数)。因此，如式(1)所示，通过用“稳态排放量”乘以“过渡补正值”，从而能够计算出过渡运转状态下的Soot排放量。通过式(1)而进行的对Soot排放量的推断，例如在喷射燃料的气缸的压缩冲程中每当燃料喷射量被确定的时刻到来时被重复执行。

Soot排放量＝稳态排放量·过渡补正值   …(1)

根据图4所示的以发动机转速NE和燃料喷射量q为参数的、用于求取稳态排放量的表，和发动机转速NE的当前值(瞬时值)以及燃料喷射量q的当前值(本次值)，而通过表检索来取得稳态排放量。该表能够通过在对发动机转速和燃料喷射量的组合进行各种各样的变更的同时，反复实施如下的实验而制作，所述实验为，在将发动机转速以及燃料喷射量维持为固定的稳态运转状态下，对Soot排放量进行计测的实验。如图4所示，一般情况下，NE越大且q越大，则稳态排放量越被确定为更大的值。

以下，首先对关于过渡补正值的计算的概要进行说明。过渡补正值根据下述式(2)来进行计算。如式2所示，在本实施方式中，过渡补正值通过将Soot的生成所涉及的补正项(补正系数)与Soot的氧化所涉及的补正项(补正系数)相乘而被计算出。

当计算过渡补正值时，导入对Soot排放量造成影响的多个因子(后文所述的喷雾平均当量比φ、喷雾代表温度Tf、缸内压力Pc等)。以下，为了方便说明，将各个因子统称并标记为“X”。此外，对于各个因子，分别导入相对于因子X的值的、与Soot排放量相关的特性式(例如，Tf的情况，请参照后述的图6所示的坐标图)。

对于各个因子，分别取得因子X的稳态值Xs和因子X的过渡值Xt。稳态值Xs为，内燃机10以当前的运转速度以及燃料喷射量而处于稳态运转状态时的因子X的值。对于各个因子，稳态值Xs和上述的“稳态排放量”同样，根据以发动机转速NE和燃料喷射量q为参数的、用于求取因子X的值的表，和发动机转速NE的当前值(瞬时值)以及燃料喷射量q的当前值(本次值)，而通过表检索来取得。用于对各个因子求取因子X的值的表，能够通过在对发动机转速以及燃料喷射量的组合进行各种各样的变更的同时，反复实施如下的实验而制作，所述实验为，在将发动机转速以及燃料喷射量维持为固定的稳态运转状态下，对因子X的值进行计测的实验。以下，将用于对各个因子求取稳态值Xs的、预先制作的表，表示为MapXs(NE，q)。

过渡值Xt为因子X的当前值(瞬时值)。对于各个因子，过渡值Xt如后文所述，是根据传感器的检测结果、由公知的推断模型而获得的推断结果等而取得的。在稳态运转状态下，过渡值Xt与稳态值Xs一致，而在过渡运转状态下，过渡值Xt可能偏离稳态值Xs。即，即使NE的当前值(瞬时值)与q的当前值(本次值)的组合相同，Xt也可能偏离Xs。因该偏离，从而Soot排放量可能偏离稳态适合值。

对于各个因子，根据稳态值Xs和关于因子X的上述“特性式”而分别取得关于因子X的稳态特性值(例如，在Tf的情况下，为式(2)中的A1s)，并且根据过渡值Xt和关于因子X的上述“特性式”而分别取得关于因子X的过渡特性值(例如，在Tf的情况下，为式(2)中的A1t)。在表示特性值的变量(A1等)的末尾添加“s”、“t”，从而分别表示稳态特性值、过渡特性值。

对于各个因子，计算出稳态特性值与过渡特性值之间的比(例如，在Tf的情况下，为式(2)中的“A1t/A1s”)，关于因子X的“稳态特性值与过渡特性值之间的比”为，对由在过渡运转状态下可能产生的“过渡值Xt从稳态值Xs的偏离”而引起的、Soot排放量从稳态排放量的偏离程度进行表示的值。

如式(2)所示，过渡补正值可通过将关于各个因子的“稳态特性值与过渡特性值的比”分别相乘在一起而进行计算。其结果为，过渡补正值被计算为，关于过渡运转状态下的各个因子的“过渡值Xt从稳态值Xs的偏离”的影响全部被考虑到的、“表示Soot排放量从稳态排放量的偏离程度的值(系数)”。以下，针对式(2)所示的每一个补正项，对关于各个因子的“稳态特性值与过渡特性值之间的比”依次进行详细说明。

(生成补正项)

在Soot的生成所涉及的补正项(生成补正项)中，使用了对因燃料的反应而对生成Soot的速度(Soot生成速度)造成影响的因子，以作为上述“因子”。具体而言，导入了喷雾代表温度Tf、缸内压力Pc以及喷雾平均当量比φ，以作为“对Soot生成速度造成影响的因子”。上述式(2)中的特性值A1、A2、A3分别对应于喷雾代表温度Tf、缸内压力Pc、喷雾平均当量比φ。以下，对每个因子依次进行说明。

(基于喷雾代表温度Tf的A1t/A1s)

喷雾代表温度Tf是指，代表在燃料喷雾内(尤其是，生成有Soot的空气过剩率λ＜1的区域内)根据位置而不同的温度的温度。如图5所示，在从喷孔喷射出的燃料喷雾中的λ＜1的区域内，温度以如下方式分布，即，随着远离喷孔部分(喷雾根源、λ＝0)(即、随着λ从0变大到1)，温度从压缩端温度Tcomp逐渐升高到最高火焰温度Tmax。

在本示例中，作为喷雾代表温度Tf，采用了例如作为压缩端温度Tcomp和最高火焰温度Tmax之间的平均值的平均温度、以相对于λ而分布的喷雾(混合气)的量对相对于λ的温度进行加权而获得的温度、即重心温度等。

喷雾代表温度Tf的稳态值Tfs如上所述，可根据预先制作的表MapTfs(NE，q)，和发动机转速NE的当前值(瞬时值)以及燃料喷射量q的当前值(本次值)，而通过表检索来取得。

喷雾代表温度Tf的过渡值Tft能够根据压缩端温度Tcomp的当前值(本次值)和最高火焰温度Tmax的当前值(本次值)等而求取。Tcomp、Tmax能够根据例如可分别从上述的传感器取得的进气温度、进气压力及进气氧浓度，和被吸入至燃烧室内的气体的总量(缸内气体量)等，而通过公知的方法来取得。缸内气体量能够根据进气温度、进气压力、压缩开始时间点上的燃烧室的容积以及气体的状态方程式而取得。

在本示例中，如下述式(3)以及图6所示，使用高斯函数来表示用于求取相对于喷雾代表温度Tf的“与Soot排放量相关的特性值A1”的特性式。采用高斯函数的依据在于，Soot的生成量(生成速度)具有，当温度为某一温度Tp(例如，1895K左右)时成为最大，并且随着温度远离Tp而减少的特性。

$A1=\exp \{-\frac{{(\mathrm{Tf}-\mathrm{Tp})}^2}{2\·{\mathrm{\σ}}^2}\}\·\·\·\left(3\right)$

在式(3)中，标准偏差σ(参照图6)在本示例中，例如可根据如下关系而获得，所述关系为，压缩端温度Tcomp与最高火焰温度Tmax之间的差ΔT(参照图5)的二分之一(＝ΔT/2)乘以“遵循正态分布的概率变量的观测值处于平均值±(1×标准偏差)的范围内的概率”、即“0.68”而获得的值等于2σ。例如，当ΔT＝1200K时，σ≒200K。

图6的实线表示，使用以上述方式被确定的标准偏差σ而获得的、相对于Tf的特性值A1的特性的一个示例。另一方面，图6的虚线表示，局部的区域(温度均匀的区域)内的、相对于温度的Soot排放量的(实际的)物理特性。该物理特性能够通过实验等而取得。从图6的实线与虚线之间的比较可以了解到，以上述方式被确定的标准偏差σ大于与上述物理特性相对应的标准偏差。

如图6所示，根据稳态值Tfs和上述式(3)(即，将Tfs代入式(3)中的Tf)，来取得稳态特性值A1s(参照较大的白圈)，并根据过渡值Tft和上述式(3)(即，将Tft代入式(3)中的Tf)，来取得过渡特性值A1t(参照较大的黑圈)。

而且，计算出“稳态特性值与过渡特性值的比”、即“A1t/A1s”(参照式(2))。该“A1t/A1s”表示，过渡运转状态下的、由“过渡值Tft从稳态值Tfs的偏离”而引起的、Soot排放量(瞬时值)相对于稳态排放量的偏离比例。

如上所述，由于用一个温度Tf来代表根据燃料喷雾内的空气过剩率λ＜1的区域内的位置而不同的温度，且将在用于求取相对于Tf的“与Soot排放量相关的特性值A1”的特性式(高斯函数)中所使用的标准偏差σ设定为，大于与上述物理特性相对应的标准偏差的值，因此能够在不使计算负荷增大的条件下，使“A1t/A1s”成为，在过渡运转状态下高精度地表示如下比例的值，所述比例为，由“过渡值Tft从稳态值Tfs的偏离”而引起的、Soot排放量(瞬时值)相对于稳态排放量的偏离比例。

(基于缸内压力Pc的A2t/A2s)

缸内压力Pc是指，预定的时刻处的燃烧室内的压力。在本示例中，例如采用进气阀关闭时的燃烧室内的压力等，以作为缸内压力Pc。由于进气阀关闭时的燃烧室内的压力被认为大致等于进气压力，因此能够通过进气管压力传感器73而取得。此外，也可以采用压缩端压力来作为缸内压力Pc。压缩端压力例如能够通过缸内压力传感器75而取得。

缸内压力Pc的稳态值Pcs如上所述，可根据预先制作的表MapPcs(NE，q)，和发动机转速NE的当前值(瞬时值)以及燃料喷射量q的当前值(本次值)，而通过表检索来取得。

缸内压力Pc的过渡值Pct如上所述，可通过进气管压力传感器73、缸内压力传感器75等而取得。

用于求取相对于缸内压力Pc的“与Soot排放量相关的特性值A2”的特性式，在本示例中通过下述式(4)来表示。图7图示了相对于Pc的特性值A2的特性。采用式(4)的依据在于，Soot的生成量(生成速度)具有与压力的平方根成正比的特性。

$A2=\sqrt{\mathrm{Pc}}\·\·\·\left(4\right)$

如图7所示，根据稳态值Pcs和上述式(4)(即，将Pcs代入式(4)中的Pc)，来取得稳态特性值A2s(参照较大的白圈)，并根据过渡值Pct和上述式(4)(即，将Pct代入式(4)中的Pc)，来取得过渡特性值A2t(参照较大的黑圈)。

而且，计算出“稳态特性值与过渡特性值的比”、即“A2t/A2s”(参照式(2))。该“A2t/A2s”成为，高精度地表示过渡运转状态下的、由“过渡值Pct从稳态值Pcs的偏离”而引起的、Soot排放量(瞬时值)相对于稳态排放量的偏离比例的值。

(基于点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ的A3t/A3s)

喷雾平均当量比是指，在燃料喷射后于燃烧室内时时刻刻进行扩散(扩大)的燃料喷雾的内部的当量比的平均值。当量比是指，将燃料量相对于空气量的比例乘以理论空燃比所得到的值。以下，将与燃烧室内的气体的一部分、即喷射燃料混合在一起而形成了燃料喷雾的气体定义为“喷雾形成气体”。喷雾平均当量比为，将燃料喷射的总量(总质量)相对于包含与喷雾形成气体中所含有的氧的量等量的氧在内的空气的量(质量)的比例，乘以理论空燃比而得到的值。在燃料喷射后，燃料喷雾时时刻刻进行扩大是指，在燃料喷射后，喷雾形成气体的量增大，因此喷雾平均当量比减少的意思。

以下，对点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ的计算进行简单说明。根据例如在日本机械学会论文集25-156(1959年)第820页的“与柴油发动机的喷雾到达距离相关的研究”(和栗雄太郎，藤井胜，纲谷龙夫，恒屋礼次郎)(以下，称为“非专利文献2”)中所介绍的实验式，能够将在燃料喷射开始后时时刻刻进行增大的喷雾形成气体的量(质量)表示为，燃料喷射开始后的经过时间的函数。关于该计算方法，例如在日本特开2007-46477号公报中也有详细记载。

将点火延迟期间定义为，从燃料的喷射开始时刻(在主喷射之前先实施引燃喷射时，为主喷射的开始时刻)起到点火开始时刻为止的期间(曲轴旋转角度、或时间)。例如能够使用根据由缸内压力传感器75检测出的缸内压力的推移而被确定的点火开始时刻，来计算点火延迟期间。此外，点火延迟期间能够根据公知的推断方法中的一种而进行推断。

因此，通过在上述的“根据燃料喷射开始后的经过时间来求取喷雾形成气体的量的函数”中，作为“燃料喷射开始后的经过时间”而代入与点火延迟期间相等的时间，从而能够求出点火开始时刻处的喷雾形成气体的量Gs。

点火开始时刻处的喷雾形成气体中所包含的氧的量(质量)Go2，能够通过下述式(5)来表示。在此，Roxc为缸内氧浓度(被吸入至燃烧室内的气体中的氧浓度)。包含与该Go2等量的氧在内的空气的量(质量)Gair，能够通过下述式(6)来表示。在此，0.232为空气中所含有的氧的(质量)比例(空气中的氧气比率)。使用该Gair、所喷射的燃料的总量q、理论空燃比AFth，从而能够根据下述式(7)来计算点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ。

Go₂＝Gs·Roxc      …(5)

$\mathrm{Gair}=\frac{{\mathrm{Go}}_2}{0.232}\·\·\·\left(6\right)$

$\mathrm{\φ}=\frac{q}{\mathrm{Gair}}\·\mathrm{AFth}\·\·\·\left(7\right)$

众所周知，如图8所示，Soot在随着燃料的燃烧而产生的火焰温度Tmax处于预定范围内(约1600K≤Tmax≤约2200K)、且当量比为预定值以上(约2以上)的区域内(参照斜线所示的区域)可能生成，而在该区域外则几乎不会生成。以下，将该区域称为“Soot生成区域”。

将“喷射燃料的总量”相对于“被吸入至燃烧室内的总空气量”的比例乘以理论空燃比而得到的值定义为“缸内整体的平均当量比”。与缸内整体的平均当量比相比，Soot的排放量更大程度地依存于点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ，并且(在上述Soot生成区域内)点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ越大，则Soot的排放量越大。

点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ与缸内整体的平均当量比相比相当大。如图8所示，例如，在缸内整体的平均当量比小于2的情况(Soot生成区域外的情况)下，能够产生点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ大于2的情况(成为Soot生成区域内的情况)。因此，当以考虑缸内整体的平均当量比的方式而推断Soot的排放量时，会将Soot的排放量推断得过小，从而对Soot的排放量的推断精度将降低。相对于此，在本示例中，以考虑较大程度地依存于Soot的排放量的“点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ”的方式来推断Soot的排放量。

如图9所示，当点火延迟期间较短时，点火开始时刻处的燃料喷雾的大小(即，点火开始时刻处的喷雾形成气体的量Gs)变小。由此，点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ变大。其结果为，易于生成Soot。综上所述，“点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ”成为“对Soot生成速度造成影响的因子”。

点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ的稳态值φs如上所述，可根据预先制作的表Mapφs(NE，q)，和发动机转速NE的当前值(瞬时值)以及燃料喷射量q的当前值(本次值)，而通过表检索来取得。

点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ的过渡值φt(关于本次的燃料喷射的点火开始时刻处的值)可根据上述式(7)来取得。

在本示例中，用于求取相对于点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ的“与Soot排放量相关的特性值A3”的特性式，可通过下述式(8)来表示。a、b为正的常数。图10图示了相对于φ的特性值A3的特性。采用式(8)的依据在于，如上所述，φ越大，则越易于生成Soot。另外，只要在φ越大则特性值越大的条件下，则也可以采用不同于式(8)的特性式(向上凸出的特性、线形特性)。

A3＝a·φ²+b     …(8)

如图10所示，根据稳态值φs和上述式(8)(即，将φs代入式(8)中的φ)，来取得稳态特性值A3s(参照较大的白圈)，并根据过渡值φt和上述式(8)(即，将φt代入式(8)中的φ)，来取得过渡特性值A3t(参照较大的黑圈)。

而且，计算出“稳态特性值与过渡特性值的比”、即“A3t/A3s”(参照式(2))。该“A3t/A3s”表示，过渡运转状态下的、由“过渡值φt从稳态值φs的偏离”而引起的、Soot排放量(瞬时值)相对于稳态排放量的偏离比例。

以上，通过如上述式(2)所示，在生成补正项中增加“A3t/A3s”，从而能够表现出，因某些原因而使点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ变大，且变得易于生成Soot，从而Soot排放量增大。尤其是，根据上述式(5)～(7)能够了解到，即使点火延迟期间固定(因此，即使点火开始时刻处的喷雾形成气体的量Gs固定)，也会成为缸内氧浓度Roxc越小则“点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ”越大。因此，在点火延迟期间固定的情况下，能够表现出缸内氧浓度Roxc越小，则Soot的排放量越大的现象。

另外，虽然在本示例中，使用了“点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ”来作为关于上述式(2)中的“A3t/A3s”的“对Soot生成速度造成影响的因子”，但是也可以使用“q/Gair”、即“点火开始时刻处的燃料喷雾内的、燃料量相对于空气量的比例”。

(氧化补正项)

在Soot的氧化所涉及的补正项(氧化补正项)中，使用了对所生成的Soot被氧化的速度(Soot氧化速度)造成影响的因子，以作为上述“因子”。具体而言，导入了氧化区域代表温度To1、以及缸内氧浓度Roxc，以作为“对Soot氧化速度造成影响的因子”。上述式(2)中的特性值B1、B2分别对应于氧化区域代表温度To1、以及缸内氧浓度Roxc。以下，对每个因子依次进行说明。

(基于氧化区域代表温度To1的B1s/B1t)

氧化区域代表温度To1是指，代表了在燃料喷雾内(尤其是，Soot被氧化的空气过剩率λ＞1的区域内)根据位置而不同的温度的温度，尤其是指，燃料的燃烧前半程、即、燃料喷雾进行扩散的中途的阶段(燃烧正在继续中的高温的喷雾状态)中的燃料喷雾内的空气过剩率λ＞1的区域内的代表温度。

如图11所示，在燃料喷雾中的λ＞1的区域内，温度以如下方式分布，即，随着从与最高火焰温度Tmax相对应的部分(λ＝1)朝向喷雾前端远离(即、随着λ从1开始变大)，温度从最高火焰温度Tmax起逐渐降低。而且，Soot的氧化反应几乎都在1500K以上的温度下进行。

根据以上内容，在本示例中，作为氧化区域代表温度To1，例如可以如下述的式(9)所示，采用最高火焰温度Tmax与1500K的平均值等。

To1＝(Tmax+1500)/2    …(9)

氧化区域代表温度To1的稳态值To1s如上所述，可根据预先制作的表MapTo1s(NE，q)，和发动机转速NE的当前值(瞬时值)以及燃料喷射量q的当前值(本次值)，而通过表检索来取得。

氧化区域代表温度To1的过渡值To1t能够根据上述式(9)而求取。如上所述，Tmax能够根据例如从上述的传感器中分别取得的进气温度、进气压力及进气氧浓度，和上述缸内气体量等，而通过公知的方法来取得。另外，Tmax由于Roxc的降低而降低。

在本示例中，用于求取相对于氧化区域代表温度To1的“与Soot排放量相关的特性值B1”的特性式，可通过下述式(10)来表示。q1、q2、h1、h2为正的常数(q2＞q1)。图12图示了相对于To1的特性值B1的特性。如图12所示，特性值B1在To1＜1500K时被维持为非常小的值，而当To1≥1500K时，以对应于To1的增加的方式而实质性地增大。采用此种特性的依据在于，如上所述，Soot的氧化反应几乎都在1500K以上的温度下进行，且在1500K以上时，Soot的氧化反应速度随着温度上升而增大。

B1＝q1·To1+h1(To1≤1500K)

    q2·To1-h2(To1＞1500K)    …(10)

如图12所示，根据稳态值To1s和上述式(10)(即，将To1s代入式(10)中的To1)，来取得稳态特性值B1s(参照较大的白圈)，并根据过渡值To1t和上述式(10)(即，将To1t代入式(10)中的To1)，来取得过渡特性值B1t(参照较大的黑圈)。

而且，计算出“稳态特性值与过渡特性值的比”、即“B1s/B1t”(参照式(2))。该“B1s/B1t”表示，过渡运转状态下的、由“过渡值To1t从稳态值To1s的偏离”而引起的、Soot排放量(瞬时值)相对于稳态排放量的偏离比例。

另外，存在Soot排放量随着Soot的氧化的进行而减少的关系。因此，在氧化补正项中使用根据Soot的氧化的进行而增大的特性值的情况下，不同于上述的生成补正项(＝“过渡特性值/稳态特性值”)，而是采用了分子和分母相反的“稳态特性值/过渡特性值”来作为“稳态特性值与过渡特性值的比”。

如上所述，通过用一个温度To1来代表根据(尤其是，燃烧前半程的)燃料喷雾内的空气过剩率λ＞1的区域内的位置而不同的温度，从而能够在不使计算负荷增大的条件下，使“B1s/B1t”成为高精度地表示如下比例的值，所述比例为，在过渡运转状态下，由“过渡值To1t从稳态值To1s的偏离”而引起的、Soot排放量(瞬时值)相对于稳态排放量的偏离比例。

而且，由于因缸内氧浓度Roxc的降低从而使最高火焰温度Tmax降低(因此，氧化区域代表温度To1降低)，因此能够表现出，因缸内氧浓度的降低从而Soot的氧化的程度降低(因此，Soot的排放量增大)。

(基于缸内氧浓度Roxc的B2s/B2t)

如上所述，缸内氧浓度Roxc是指，燃烧室内的气体的氧浓度。由于燃烧室内的气体的氧浓度被认为大致等于被吸入至燃烧室内的气体中的氧浓度，因此能够通过进气氧浓度传感器74而取得。

缸内氧浓度Roxc的稳态值Roxcs如上所述，可根据预先制作的表MapRoxcs(NE，q)，和发动机转速NE的当前值(瞬时值)以及燃料喷射量q的当前值(本次值)，而通过表检索来取得。

缸内氧浓度Roxc的过渡值Roxct如上所述，可通过进气氧浓度传感器74来取得。

在本示例中，用于求取相对于缸内氧浓度Roxc的“与Soot排放量相关的特性值B2”的特性式，可通过下述式(11)来表示。图13图示了相对于Roxc的特性值B2的特性。采用式(11)的依据在于，Soot的氧化速度具有与缸内氧浓度成正比的特性。

B2＝Roxc  …(11)

如图13所示，根据稳态值Roxcs和上述式(11)(即，将Roxcs代入式(11)中的Roxc)，来取得稳态特性值B2s(参照较大的白圈)，并根据过渡值Roxct和上述式(11)(即，将Roxct代入式(11)中的Roxc)，来取得过渡特性值B2t(参照较大的黑圈)。

而且，计算出“稳态特性值与过渡特性值的比”、即“B2s/B2t”(参照式(2))。该“B2s/B2t”成为高精度地表示如下比例的值，所述比例为，过渡运转状态下的、由“过渡值Roxct从稳态值Roxcs的偏离”而引起的、Soot排放量(瞬时值)相对于稳态排放量的偏离比例。

以上，如所说明的那样，根据本发明的碳烟排放量推断装置的该实施方式，从而能够通过将“稳态排放量”乘以“过渡补正值”来计算Soot排放量(参照式(1))。“稳态排放量”为，内燃机以当前的运转速度以及燃料喷射量而处于稳态运转状态时的Soot排放量，且可通过表检索而被取得。“过渡补正值”为，表示过渡运转状态下的、Soot排放量从“稳态排放量”的偏离程度的系数。当计算“过渡补正值”时，对于对Soot排放量造成影响的多个因子中的每一个，将因子的稳态值(表检索值)和过渡值(当前值)代入到，相对于因子的值的、与Soot排放量相关的特性式中，从而分别取得稳态特性值和过渡特性值，并计算出“稳态特性值和过渡特性值的比”。“过渡补正值”可通过将关于各个因子的“稳态特性值与过渡特性值的比”分别相乘在一起而进行计算(参照式(2))。

由此，“过渡补正值”被计算为，关于过渡运转状态下的各个因子的“过渡值从稳态值的偏离”的影响全部被考虑到的、“表示Soot排放量从稳态排放量的偏离程度的系数”。其结果为，能够以用于取得“稳态排放量”的表检索、以及“过渡补正值”的计算这种较少的计算负荷，而在过渡运转状态下高精度地推断出Soot排放量。

尤其是，作为“因子”之一，包含对“Soot生成速度”造成较大程度且直接的影响的“点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ”(参照上述式(2)中的“A3t/A3s”)。因此，能够表现出，因某些原因而使点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ变大，且变得易于生成Soot，从而Soot排放量增大的现象。

以下，如上述式(2)所示，对生成补正项中含有“基于点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ的A3t/A3s”的情况(即，考虑到基于φ的补正的情况)进行附带说明。此时，如上所述，也可以以基于φ的补正常时被考虑的方式而计算过渡补正值(参照式(2))。另一方面，也可以采用如下方式，即，仅在预定条件成立时，才以考虑基于φ的补正的方式而计算过渡补正值(参照式(2))，而在预定条件不成立时，以不考虑基于φ的补正的方式，根据下述式(12)(即，从式(2)中仅去除“A3t/A3s”这一项而得到的式)来计算过渡补正值。以下，参照图14、15，对只在预定条件成立时才以考虑基于φ的补正的方式来计算过渡补正值的、各种各样的情况下的处理的流程的一个示例进行说明。

首先，对图14所示的示例进行说明。在该示例中，首先，在步骤1405中，判断点火开始时刻处的喷雾当量比相关值是否大于预定值。在此，能够使用上述的“点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ”、“点火开始时刻处的燃料喷雾内的、燃料量相对于空气量的比例(q/Gair)”等，来作为点火开始时刻处的喷雾当量比相关值。

当在步骤1405中判断为“是”时，在步骤1410中，判断点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ的过渡值φt是否大于稳态值φs(即，φt相对于φs是否向Soot排放量的增大侧偏移)。

当在步骤1405、1410中均判断为“是”时，在步骤1415中，使用式(2)来计算过渡补正值。即，以考虑基于“点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ”的补正的方式而推断Soot排放量。另一方面，当在步骤1405、1410中的某一个步骤中判断为“否”时，在步骤1420中，使用式(12)来计算过渡补正值。即，以不考虑基于“点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ”的补正的方式而推断Soot排放量。

以上，在图14所示的示例中，当点火开始时刻处的喷雾当量比相关值在预定值以下时，以不考虑基于“点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ”的补正的方式而推断Soot排放量。其依据在于，由于当点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ较小时(例如，φ小于2时)，难以生成Soot，因此φ的大小对Soot的生成程度造成的影响度较小。由此，在“点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ”较小的情况下，当计算Soot排放量时，能够在不降低计算精度的条件下，避免基于考虑φ的情况(即，使生成补正项中包含“A3t/A3s”的情况)所导致的计算负荷的增大。

接下来，对图15所示的示例进行说明。在该示例中，相对于图14所示的示例，只在将步骤1405置换为步骤1505的这一点上有所不同。在步骤1505中，判断上述的(最高)火焰温度Tmax是否在预定范围内(T1与T2之间)。具体而言，例如T1、T2分别为1600K、2200K。即，当火焰温度Tmax为预定范围外(T1以下、或者、T2以上)时，以不考虑基于“点火开始时刻处的喷雾平均当量比φ”的补正的方式而推断Soot排放量。其依据在于，如图8所示，由于当火焰温度Tmax处于Soot生成区域外时，难以生成Soot，因此φ的大小对Soot的生成程度造成的影响度较小。由此，在火焰温度Tmax处于预定范围外的情况下，当计算Soot排放量时，能够在不降低计算精度的条件下，避免基于考虑φ的情况(即，使生成补正项中包含“A3t/A3s”的情况)而导致的计算负荷的增大。

以上，对仅在预定条件成立时才以考虑基于φ的补正的方式而对过渡补正值进行计算的、各种各样的情况进行了说明。

以上，关于已说明的用于对过渡补正值进行计算的式、即式(2)、式(12)的每一个，可以省略式中所包含的多个项中的一部分(任意的一项、或者、任意的两个以上的项)(除了式(2)中的“A3t/A3s”这一项)。

Claims (8)

1.一种内燃机的碳烟排放量推断装置，具备：

稳态排放量取得单元，其根据内燃机处于稳态运转状态时的、至少所述内燃机的运转速度以及燃料喷射量与从所述内燃机排放的碳烟的排放量之间的预先被存储的关系，和所述运转速度以及燃料喷射量的当前值，来取得碳烟的稳态排放量；

稳态值取得单元，其根据所述内燃机处于稳态运转状态时的、表示所述内燃机的运转状态的预定的参数值与喷雾当量比在点火开始时刻处的值之间的预先被存储的关系，以及所述预定的参数的当前值，来取得所述点火开始时刻处的所述喷雾当量比的稳态值，其中，所述喷雾当量比为，基于燃料喷雾内的、燃料量相对于空气量的比例的值，所述喷雾当量比在点火开始时刻处的值，是基于从燃料的喷射开始时刻起到所喷射的燃料的点火开始时刻为止的期间、即点火延迟期间而获得的；

过渡值取得单元，其取得所述点火延迟期间的当前值，并至少根据所取得的所述点火延迟期间的当前值，来取得所述点火开始时刻处的所述喷雾当量比的当前值、即所述点火开始时刻处的所述喷雾当量比的过渡值；

过渡补正值计算单元，其根据稳态特性值和过渡特性值来计算与碳烟的排放量相关的过渡补正值，其中，所述稳态特性值根据相对于所述喷雾当量比的与碳烟排放量相关的预先被存储的特性、和所述点火开始时刻处的所述喷雾当量比的稳态值而获得，所述过渡特性值根据所述特性和所述点火开始时刻处的所述喷雾当量比的过渡值而获得；

碳烟排放量推断单元，其根据所述稳态排放量和所述过渡补正值，来推断碳烟的排放量。

2.如权利要求1所述的内燃机的碳烟排放量推断装置，其中，

使用基于所述燃料喷雾内的、燃料量相对于空气量的比例的值的平均值，以作为所述喷雾当量比。

3.如权利要求1或权利要求2所述的内燃机的碳烟排放量推断装置，其中，

所述过渡值取得单元被构成为，取得所述内燃机的燃烧室内的气体的、氧浓度的当前值，并且根据所取得的所述氧浓度的当前值，来取得所述点火开始时刻处的所述喷雾当量比的过渡值。

4.如权利要求3所述的内燃机的碳烟排放量推断装置，其中，

所述过渡值取得单元被构成为，根据所述点火延迟期间的当前值，来计算在所述燃烧室内与所喷射的燃料混合在一起而形成了燃料喷雾的气体、即喷雾形成气体在所述点火开始时刻处的量，并且根据所计算出的所述喷雾形成气体在所述点火开始时刻处的量、所取得的所述燃烧室内的气体的氧浓度的当前值、和所喷射的所述燃料的量，来取得所述点火开始时刻处的所述喷雾当量比的过渡值。

5.如权利要求1、权利要求2、权利要求4中任意一项所述的内燃机的碳烟排放量推断装置，其中，

所述过渡补正值计算单元被构成为，当所述点火开始时刻处的所述喷雾当量比的过渡值大于预定值时，以考虑所述喷雾当量比的方式而计算所述过渡补正值，而当所述点火开始时刻处的所述喷雾当量比的过渡值在所述预定值以下时，以不考虑所述喷雾当量比的方式而计算所述过渡补正值。

6.如权利要求1、权利要求2、权利要求4中任意一项所述的内燃机的碳烟排放量推断装置，其中，

所述过渡补正值计算单元被构成为，当所述内燃机的燃烧室内的膨胀冲程中的火焰温度在预定范围内时，以考虑所述喷雾当量比的方式而计算所述过渡补正值，而当所述火焰温度在所述预定范围外时，以不考虑所述喷雾当量比的方式而计算所述过渡补正值。

7.如权利要求5所述的内燃机的碳烟排放量推断装置，其中，

所述过渡补正值计算单元被构成为，当所述点火开始时刻处的所述喷雾当量比的过渡值大于其稳态值时，以考虑所述喷雾当量比的方式而计算所述过渡补正值，而当所述点火开始时刻处的所述喷雾当量比的过渡值在其稳态值以下时，以不考虑所述喷雾当量比的方式而计算所述过渡补正值。

8.如权利要求6所述的内燃机的碳烟排放量推断装置，其中，

所述过渡补正值计算单元被构成为，当所述点火开始时刻处的所述喷雾当量比的过渡值大于其稳态值时，以考虑所述喷雾当量比的方式而计算所述过渡补正值，而当所述点火开始时刻处的所述喷雾当量比的过渡值在其稳态值以下时，以不考虑所述喷雾当量比的方式而计算所述过渡补正值。