JP6384458B2 - 燃焼システム制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼システムの作動を制御する燃焼システム制御装置に関する。

内燃機関を備える燃焼システムの作動を制御する従来の制御装置は、例えば、排気エミッションや燃料消費率を適正範囲に保ちつつ所望の動力を出力させるように、燃料の噴射量や噴射時期、ＥＧＲ量、過給圧等を制御する。

さて、燃焼システムに給油される燃料の性状、例えば燃料の動粘度や密度、揮発性、着火性等は、その燃料の採掘場所や精製場所等によって様々である。そして、燃料の性状が異なれば、最適な制御内容も異なってくる。そこで従来では、燃料の動粘度を動粘度センサで検出し、その検出結果に応じて上記制御内容を補正する技術が知られている。

特開２０１３−２４１３８号公報

しかしながら、燃料に含まれる成分が燃料毎に異なることは勿論のこと、その各種成分の混合割合も燃料毎に異なる。例えば、アロマ類の成分が多い燃料やパラフィン類の成分が多い燃料等、その燃料の採掘場所や精製場所等によって、燃料に含まれる成分やその混合割合は様々である。そのため、動粘度センサによる検出値が同じ燃料であっても、実際には燃料に含まれている成分が異なっていたり、その混合割合が異なっていたりする。よって、動粘度センサの検出結果に応じて制御内容を変更する従来手法では、燃料に応じた最適な制御を実施することに限界がある。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、燃料に応じた最適な内容で燃焼システムの作動を制御することの向上を図った燃焼システム制御装置を提供することにある。

ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示される発明のひとつは、
内燃機関（１０）と、内燃機関の燃焼状態を表わす燃焼パラメータを検出する燃焼センサ（２１）と、内燃機関の燃焼に用いる燃料の性状を表わす性状パラメータを検出する性状センサ（２７、２８）と、を備える燃焼システムに適用され、燃焼システムの作動を制御する燃焼システム制御装置において、
燃焼センサにより検出された燃焼パラメータのうち、異なる燃焼条件で燃焼した場合の各々の燃焼パラメータに基づき、燃料に含まれている分子構造種毎の混合割合および燃料の性状を表した性状値の少なくとも一方を第１推定値として推定する第１推定部（８１ａ）と、
性状センサにより検出された複数の性状パラメータに基づき、混合割合および性状値の少なくとも一方を第２推定値として推定する第２推定部（８２ａ）と、
第１推定値および第２推定値を比較して、推定精度が高い方の推定値を選択する比較選択部（８３）と、
比較選択部により選択された推定値を用いて燃焼システムの作動を制御する制御部（８５ａ、８５ｂ、８５ｃ、８５ｄ、８５ｅ）と、
を備える燃焼システム制御装置である。

ここで、燃焼センサで検出される着火遅れ時間や熱発生量等の燃焼パラメータの値は、筒内圧力や筒内温度等の燃焼条件に応じて異なってくる。そして、燃焼条件の違いに対する燃焼パラメータの違いは、燃料に含まれている分子構造種毎の混合割合の違いに起因して異なってくる。例えば、燃料に含まれている直鎖パラフィン類、側鎖パラフィン類、ナフテン類および芳香族類の各々についての混合割合の違いに起因して、筒内圧力と着火遅れ時間との関係を表わす特性マップは異なってくる。このことは、燃焼条件の違いに応じた燃焼パラメータの違いを検出すれば、分子構造種毎の混合割合を推定できることを意味する。要するに、本発明者らは、「異なる燃焼条件による各々の燃焼パラメータから、燃料に含まれている分子構造種毎の混合割合を推定できる」との知見を得ている。なお、上述の如く混合割合を推定できるということは、それらの推定された混合割合から、燃料の蒸留性状Ｔ５０や動粘度、密度等の一般性状値、および平均炭素数やＨＣ比等の中間パラメータを高精度で推定できることを意味する。

これらの知見に鑑み、上記発明によれば、燃焼センサにより検出された燃焼パラメータのうち、異なる燃焼条件で燃焼した場合の各々の燃焼パラメータに基づき、上述した混合割合および性状値の少なくとも一方を第１推定値として推定する。なお、上記性状値の具体例としては、先述した一般性状値や中間パラメータが挙げられる。そして、第１推定値を用いて燃焼システムの作動を制御するので、動粘度センサで検出された動粘度に基づき制御する従来装置に比べて、燃料に応じた最適な内容で制御できる。

また、性状センサで検出される動粘度や密度等の複数種類の性状パラメータの組み合わせは、上記混合割合との相関がある。性状パラメータの種類が１つであっても、その性状パラメータが検出される時の条件、例えば燃料の温度や圧力が異なれば、条件毎に異なる複数の性状パラメータを取得することができる。そして、これら複数の性状パラメータの組み合わせは、上記混合割合との相関がある。要するに、「複数の性状パラメータから、燃料に含まれている分子構造種毎の混合割合を推定できる」との知見を本発明者らは得ている。なお、このように混合割合を推定できるということは、それらの推定された混合割合から上記一般性状および中間パラメータを高精度で推定できることを意味する。

これらの知見に鑑み、上記発明によれば、性状センサにより検出された複数の性状パラメータに基づき上記混合割合および性状値の少なくとも一方を第２推定値として推定する。そして、第２推定値を用いて燃焼システムの作動を制御するので、動粘度センサで検出された動粘度に基づき制御する従来装置に比べて、燃料に応じた最適な内容で制御できる。

さらに上記発明では、比較選択部を備え、第１推定値および第２推定値のうち推定精度が高い方の推定値が選択され、その選択された推定値を用いて燃焼システムの作動を制御するので、燃料に応じた最適な内容で制御することを、より一層向上できる。

本発明の第１実施形態に係る燃焼システム制御装置と、その装置が適用される内燃機関の燃焼システムを説明する図。 着火遅れ時間の説明図。 複数の着火遅れ時間、燃えやすさを表わす燃焼環境値の組み合わせである燃焼条件、および各種成分の混合量の関係を説明する図。 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。 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。 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１に示すマイコンの処理フローであって、着火遅れ時間を記憶する手順を示すフローチャート。 図１に示すマイコンの処理フローであって、分子構造種毎の混合割合を推定する手順を示すフローチャート。 複数の性状パラメータ、分子構造種の混合量、および感度係数の関係を説明する図。 分子構造種の混合量、複数の性状パラメータ、および換算値の関係を説明する図。 図１に示すマイコンの処理フローであって、燃焼システムを制御する手順を示すフローチャート。 図１１の処理で算出される推定精度が、時間経過とともに変化していく一態様を示す図。 本発明の第２実施形態において、燃焼条件および燃温条件を変更する手順を示すフローチャート。 本発明の第３実施形態において、燃焼パラメータを再取得する手順を示すフローチャート。 本発明の第６実施形態において、燃焼センサの故障有無を診断する手順を示すフローチャート。 本発明の第６実施形態において、性状センサの故障有無を診断する手順を示すフローチャート。

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。

（第１実施形態）
本実施形態に係る燃焼システム制御装置は、図１に示す電子制御装置（つまりＥＣＵ８０）により提供される。ＥＣＵ８０は、マイクロコンピュータ（つまりマイコン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（つまり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。

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、および燃焼センサをなす筒内圧センサ２１が取り付けられている。コモンレール１５ｃ等の燃料通路を形成する部分または燃料タンクには、燃料の密度を検出する密度センサ２７、および燃料の動粘度を検出する動粘度センサ２８が取り付けられている。密度センサ２７により検出される燃料密度および動粘度センサ２８により検出される動粘度は、燃料の性状を表わす性状パラメータに相当し、これらのセンサは性状パラメータを検出する性状センサに相当する。

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。

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。

燃料ポンプ１５ｐは、ピストン１５ｐ１およびシリンダ１５ｐ２を有する構造であり、ピストン１５ｐ１が燃料を圧送する構造の場合において、ピストン１５ｐ１の外周部Ｓ１が、シリンダ１５ｐ２の内周面と摺動する摺動部に該当する。燃料噴射弁１５は、噴孔を開閉する弁体をボデー内部に収容した構造であり、弁体の外周部Ｓ２が、ボデーの内周面と摺動する摺動部に該当する。このような摺動部においては、燃料が潤滑剤として機能している。

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、排気の一部であるＥＧＲガスが、ＥＧＲ管１７を通じて吸気管１６ｉｎへ流入（つまり還流）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。

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（つまり新気）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であるインマニ温度を調整することに相当する。

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つまり過給される。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。

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およびアクセルペダルセンサ２５等、各種センサによる検出信号が入力される。

筒内圧センサ２１は、燃焼室１１ａの圧力（つまり筒内圧）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（つまり筒内温度）に応じた検出信号も出力する。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（つまりレール圧）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であって、単位時間あたりのクランク軸の回転数（つまりエンジン回転数）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（つまりエンジン負荷）に応じた検出信号を出力する。

ＥＣＵ８０は、これらの検出信号に基づき、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。

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８５ａとして機能する。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８５ｂ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８５ｃ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８５ｄ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８５ｅとして機能する。これらの制御部は、燃焼システムの作動を制御する制御部を提供する。

マイコン８０ａは、燃焼に関する物理量の検出値（つまり燃焼パラメータ）を取得する燃焼パラメータ取得部８１としても機能する。本実施形態に係る燃焼パラメータとは、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。

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（つまり噴射率）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。

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（つまり熱発生率）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。

燃焼パラメータ取得部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（つまり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は燃焼パラメータ取得部８１により算出される。さらに燃焼パラメータ取得部８１は、燃焼時の各種状態（つまり燃焼条件）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、噴射圧力および混合気流速の少なくとも１つを、燃焼環境値として取得する。

これらの燃焼環境値は、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、混合気流速が速いほど、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。混合気流速は、燃焼直前における燃焼室１１ａ内での混合気の流速である。この流速は、上記エンジン回転数が速いほど速くなるので、エンジン回転数に基づき算出される。燃焼パラメータ取得部８１は、取得した着火遅れ時間ＴＤを、その燃焼に係る上記燃焼環境値の組み合わせ（つまり燃焼条件）と関連付けてメモリ８０ｂに記憶させる。

マイコン８０ａは、異なる燃焼条件で検出された複数の燃焼パラメータに基づき、燃料に含まれている複数種類の分子構造種について、分子構造種毎の混合割合を推定する。この推定を実行している時のマイコン８０ａは、筒内圧センサ２１で検出された燃焼パラメータにもとづき混合割合を推定する第１推定部８１ａに相当する。

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、各種成分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、各種成分の混合割合が算出される。

図３の左辺にある行列は、ｘ行１列であり、この行列が有する数値は、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、ナフテン類およびアロマ類が含まれている。

右辺の左側にある行列は、ｘ行ｙ列であり、この行列が有する数値は、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、この行列が有する数値は、燃焼パラメータ取得部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、燃焼環境値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（条件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（条件ｊ）である。燃焼条件ｉと燃焼条件ｊとでは、全ての燃焼環境値が異なる値に設定されている。以下の説明では、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、Ｐ（条件ｉ）、Ｔ（条件ｉ）、Ｏ２（条件ｉ）、Ｐｃ（条件ｉ）とする。燃焼条件ｊに係る筒内圧、筒内温度、吸気酸素濃度および噴射圧力を、Ｐ（条件ｊ）、Ｔ（条件ｊ）、Ｏ２（条件ｊ）、Ｐｃ（条件ｊ）とする。

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を代入することで各分子構造種の混合割合が算出できる理屈を説明する。

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（つまり筒内酸素濃度）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特性線は異なる。したがって、筒内酸素濃度がＯ_２（条件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Ｏ_２（条件ｉ）の場合とＯ_２（条件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。

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り、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（条件ｉ）の場合とＴ（条件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。

同様に噴射圧が高ければ、酸素を取り込みやすく自着火しやすくなるので、着火遅れ時間ＴＤが短くなる。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感度が異なる。したがって、噴射圧が異なる場合の着火遅れ時間ＴＤを検出すれば、より高精度で混合割合を推定できる。

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、複数の燃焼環境値の組み合わせ（つまり燃焼条件）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。なお、以下の説明では筒内酸素濃度を第１燃焼環境値、筒内温度を第２燃焼環境値と呼び、第１燃焼環境値に係る特性線を第１特性線、第２燃焼環境値に係る特性線を第２特性線と呼ぶ。

図６に例示する分子構造種Ａは、第１燃焼環境値としての筒内酸素濃度に係る特性線（以下、第１特性線と呼ぶ）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、第２燃焼環境値としての筒内温度に係る特性線（以下、第２特性線と呼ぶ）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燃焼環境値に係る第３特性線に対する影響度が高い分子構造種である。第１燃焼環境値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燃焼環境値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燃焼環境値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。

図７は、燃焼パラメータ取得部８１が実行するプログラムの処理手順を示すフローチャートである。この処理は、以下に説明するパイロット噴射が指令される毎に実行される。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のうち、最も噴射量が多く設定された噴射をメイン噴射と呼び、その直前の噴射をパイロット噴射と呼ぶ。

先ず、図７のステップＳ１０において、上述した通り複数の燃焼環境値を取得する。次に、ステップＳ１１において、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、ステップＳ１２において、ステップＳ１０で取得した複数の燃焼環境値（つまり燃焼条件）と関連付けて、ステップＳ１１で算出した着火遅れ時間ＴＤをメモリ８０ｂに記憶させる。

具体的には、各燃焼環境値が取り得る数値範囲を複数の領域に区分けしておき、複数の燃焼環境値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）、Ｏ_２（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）、Ｏ_２（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。ステップＳ１２では、ステップＳ１０で取得した複数の燃焼環境値の組み合わせが、予め設定した組み合わせ（つまり燃焼条件）のいずれに該当するかを判別する。そして、該当する燃焼条件に対応する着火遅れ時間ＴＤとして、ステップＳ１１で算出した着火遅れ時間ＴＤを記憶させる。つまり、該当する燃焼条件と関連付けて着火遅れ時間ＴＤを記憶させる。

なお、予め設定した複数の燃焼条件の中に、ステップＳ１０で取得した燃焼条件に該当するものが存在しない場合がある。この場合には、着火遅れ時間ＴＤをメモリ８０ｂに記憶させることなく図７の処理を終了する。

図８は、第１推定部８１ａが実行するプログラムの処理手順を示すフローチャートである。この処理は、内燃機関１０の運転期間中、マイコン８０ａにより所定周期で繰返し実行される。先ず、図８のステップＳ２０において、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、リセット条件が成立したと判定する。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、リセット条件が成立したと判定する。

リセット条件が成立したと判定された場合、続くステップＳ２１において、推定されていた混合割合の値をリセットする。このリセットでは、後述するステップＳ２３で推定された最新の混合割合の値をリセットするとともに、図７の処理にて記憶させた着火遅れ時間ＴＤの値もリセットする。したがって、前回リセット条件が成立してから次のリセット条件が成立するまでの期間、メモリ８０ｂに記憶される着火遅れ時間ＴＤが蓄積されていくこととなる。

続くステップＳ２２では、メモリ８０ｂに記憶されている着火遅れ時間ＴＤの数（つまりサンプリング数）が、分子構造種の混合割合を推定するのに十分な数だけ蓄積されているか否かを判定する。具体的には、メモリ８０ｂに蓄積されているサンプリング数が、予め設定された数以上である場合に、サンプリング数が十分であると判定する。或いは、記憶対象となる領域の組み合わせ（つまり燃焼条件）のうち、予め設定しておいた複数の燃焼条件に対して着火遅れ時間ＴＤが記憶されている場合に、サンプリング数が十分であると判定する。

サンプリング数が十分であると判定された場合、続くステップＳ２３において、サンプリングされた着火遅れ時間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。そして、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。

先述した通り、マイコン８０ａは、噴射制御部８５ａ、燃圧制御部８５ｂおよびＥＧＲ制御部８５ｃとしても機能する。噴射制御部８５ａ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（つまり噴射制御）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。

燃圧制御部８５ｂ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（つまり目標値）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（つまり燃圧制御）される。また、ＥＧＲ制御部８５ｃは、ＥＧＲ量が目標値となるようにＥＧＲバルブ１７ａのバルブ開度を制御（つまりＥＧＲ制御）する。

図１の説明に戻り、マイコン８０ａは、燃料の性状を表わす物理量（つまり性状パラメータ）を取得する性状パラメータ取得部８２としても機能する。性状パラメータの具体例としては、燃料の動粘度、密度、ＨＣ比および低位発熱量等が挙げられる。ＨＣ比とは、燃料に含まれている水素量と炭素量との比のことである。低位発熱量とは、ピストン１３の運動エネルギに変換可能な発熱量のことである。なお、燃焼により水蒸気が生成するが、これを水の状態で存在すると考えた場合、蒸発熱も発熱量に加わることになり、この蒸発熱を低位発熱量に加算した熱量は高位発熱量と呼ばれる。

性状パラメータ取得部８２は、密度センサ２７から燃料の密度を性状パラメータとして取得するとともに、動粘度センサ２８から動粘度を性状パラメータとして取得する。密度センサ２７は、例えば固有振動周期測定法に基づいて燃料の密度を検出する。動粘度センサ２８は、例えば細管粘度計や、細線加熱法に基づく動粘度計である。密度センサ２７および動粘度センサ２８が検出対象とする燃料は、コモンレール１５ｃ等の燃料通路内の燃料または燃料タンク内の燃料である。密度センサ２７および動粘度センサ２８は、図１に示すヒータ２８ａを備えており、ヒータ２８ａにより所定温度に燃料を加熱した状態で燃料の密度及び動粘度をそれぞれ検出する。

ここで、本発明者らは、燃料の特定の性状パラメータが、燃料に含まれる分子構造種毎の混合量と相関があり、かつ、性状パラメータの種別ごとに分子構造種毎の混合量に対する感度が異なることに着目した。つまり、燃料において分子構造が異なると分子間の結合力、構造による立体障害や相互作用などが相違する。また、燃料には複数種の分子構造が含まれ、その混合量は燃料毎に異なる。この場合、分子構造種毎に性状パラメータに寄与する感度が異なると考えられるため、分子構造量に依存して性状パラメータの値が変化する。

そこで本発明者らは、性状パラメータと分子構造とについて、図９に示す相関式を構築した。この相関式は、複数の性状パラメータに対する複数の分子構造量の依存度を示す感度係数を用い、複数の分子構造量に感度係数を反映することで複数の性状パラメータを導出する性状算出モデルの演算式である。図９の相関式において、「ｃ」は、各性状パラメータを推定する上での分子構造毎の感度（つまり関与度合）を示す感度係数であり、性状パラメータと分子構造との相関関係に応じて実数として定められている。ただし、複数の感度係数のうちの一部は０であってもよい。

また、図９の相関式に基づいて分子構造種毎の混合量について逆行列で表すと、図１０に示す相関式となる。この相関式において、複数の性状パラメータの値を入力することで、燃料に含まれる分子構造種毎の混合量の算出が可能となる。このとき、複数種類の分子構造のうち算出対象となる分子構造を特定しておき、その分子構造の混合量の算出に必要な性状パラメータの換算値ｂのみを有効にすることも可能である。例えば、混合量の算出に不要な性状パラメータについては、それに相応する換算値ｂを０にしておくとよい。換算値ｂは、性状パラメータごとの重み付け量でもある。図１０の相関式は、図９の相関式の性状算出モデルを逆モデルで表したパラメータ演算式である。

燃料の動粘度、密度は、密度センサ２７および動粘度センサ２８により計測可能な情報であり、自動車等の車両の使用に際して必要に応じて動粘度及び密度を取得することが可能となっている。また、低位発熱量は、燃料の動粘度及び密度と相関があることから、その相関を示すマップや演算式を用いることで、動粘度及び密度に基づいて算出することが可能である。ＨＣ比は、低位発熱量と相関があることから、その相関を示すマップや演算式を用いることで、低位発熱量に基づいてＨＣ比を算出することが可能である。その他、性状パラメータとして、セタン価や、蒸留性状に関するパラメータを用いることも可能である。

これらの性状パラメータの値を図１０の演算式に代入することで、分子構造種毎の混合量が算出される。なお、算出された各々の混合量を総量で除算することで、各種成分の混合割合が算出される。このように、マイコン８０ａは、複数の性状パラメータに基づき、燃料に含まれている複数種類の分子構造種について、分子構造種毎の混合割合を推定する。この推定を実行している時のマイコン８０ａは、密度センサ２７および動粘度センサ２８で検出された性状パラメータにもとづき混合割合を推定する第２推定部８２ａに相当する。

さて、密度センサ２７や動粘度センサ２８といった性状センサで検出される動粘度や密度等の性状パラメータは、検出対象となる燃料の温度や圧力に応じて異なってくる。そして、燃料の温度や圧力の違いに対する性状パラメータの違いは、燃料に含まれている分子構造種毎の混合割合の違いに起因して異なってくる。例えば、燃料に含まれている直鎖パラフィン類、側鎖パラフィン類、ナフテン類および芳香族類の各々についての混合割合の違いに起因して、燃料の温度または圧力と動粘度との関係を表わす特性マップは異なってくる。このことは、燃料の温度や圧力の違いに応じた性状パラメータの違いを検出すれば、分子構造種毎の混合割合を推定できることを意味する。要するに、本発明者らは、「異なる温度または圧力による各々の性状パラメータから、燃料に含まれている分子構造種毎の混合割合を推定できる」との知見を得ている。

この知見を鑑みて、第２推定部８２ａが複数の性状パラメータに基づき混合割合を推定するにあたり、異なる温度または圧力の時に検出された性状パラメータを、図９および図１０に示す性状パラメータの行列に代入している。つまり、検出条件の異なる複数の性状パラメータに基づき混合割合を推定している。

具体的には、密度センサ２７および動粘度センサ２８には、通電により発熱するヒータ２８ａが設けられている。ヒータ２８ａの加熱条件を変えることで燃料の温度条件を変更し、各温度条件において燃料の密度及び動粘度をそれぞれ検出する。この場合、温度条件の異なる燃料の密度および動粘度をそれぞれ性状パラメータとして図９および図１０に示す演算式を構築しておき、そのモデル演算式を用いて上記混合割合を算出する。

図８の説明に戻り、ステップＳ２３で混合割合を推定した後、ステップＳ２４において、ステップＳ２３で推定された混合割合を図９の相関式に代入することで、複数種類の性状パラメータを算出する。このステップＳ２４の処理を実行している時のマイコン８０ａは、異なる燃焼条件での各燃焼パラメータに基づき性状パラメータを推定する推定部に相当する。

図１１は、噴射制御部８５ａ、燃圧制御部８５ｂおよびＥＧＲ制御部８５ｃが実行するプログラムの処理手順を示すフローチャートである。この処理は、内燃機関１０の運転期間中、マイコン８０ａにより所定周期で繰返し実行される。先ず、図１１のステップＳ３０において、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を取得する。続くステップＳ３１では、噴射制御部８５ａによる噴射制御、燃圧制御部８５ｂによる燃圧制御、およびＥＧＲ制御部８５ｃによるＥＧＲ制御に係る先述した各種目標値を、ステップＳ３０で取得した各種値に基づき設定する。

続くステップＳ３２では、図８のステップＳ２３（つまり第１推定部８１ａ）で推定された混合割合に対し、その推定精度（以下、第１推定精度Ｅ１と記載）を算出する。この算出を実行している時のマイコン８０ａは第１精度算出部に相当する。

先述した通り、燃焼センサである筒内圧センサ２１により検出された燃焼パラメータのうち、異なる燃焼条件で燃焼した場合の各々の燃焼パラメータに基づき混合割合は推定される。したがって、第１推定部８１ａの推定に用いられる燃焼パラメータのサンプリング数が多いほど、推定精度は高い筈である。これを鑑みて、ステップＳ３２による第１精度算出部は、サンプリング数が多いほど推定精度Ｅ１を高い値に算出する。

具体的には、燃焼条件が筒内圧、筒内温度、吸気酸素濃度および噴射圧力である場合において、各々の燃焼条件の値（つまり燃焼環境値）の組み合わせにより複数の燃焼条件を予め決めておく。例えば、以下の３つの燃焼条件が予め決められている場合について、以下に説明する。第１の燃焼条件は、筒内温度７５０Ｋ、吸気酸素濃度１５％、噴射圧力４０ＭＰａに予め決められている。第２の燃焼条件は、筒内温度８５０Ｋ、吸気酸素濃度１７％、噴射圧力５０ＭＰａに予め決められている。第３の燃焼条件は、筒内温度８５０Ｋ、吸気酸素濃度１７％、噴射圧力６０ＭＰａに予め決められている。

実際に燃焼した時の燃焼環境値が、燃焼条件にて予め決めておいた燃焼環境値を含む範囲にある場合、その燃焼で得られた燃焼パラメータつまり着火遅れ時間ＴＤを、第１推定値Ｘ１の算出に用いるサンプリングとする。このサンプリングの数が多いほど、第１推定値Ｘ１の算出精度は高い。例えばサンプリング数に所定の係数を乗算して第１推定精度Ｅ１を算出する。一方、上記範囲にない場合には、サンプリングとしては不適格であるため、その時の着火遅れ時間ＴＤは第１推定値Ｘ１の算出に用いられない。

続くステップＳ３３では、第２推定部８２ａで推定された混合割合に対し、その推定精度（以下、第２推定精度Ｅ２と記載）を算出する。この算出を実行している時のマイコン８０ａは第２精度算出部に相当する。

先述した通り、性状センサである密度センサ２７および動粘度センサ２８により検出された性状パラメータのうち、異なる温度条件で検出された各々の性状パラメータに基づき混合割合は推定される。したがって、第２推定部８２ａの推定に用いられる性状パラメータのサンプリング数が多いほど、推定精度は高い筈である。これを鑑みて、ステップＳ３３による第２精度算出部は、サンプリング数が多いほど推定精度Ｅ２を高い値に算出する。

具体的には、動粘度、密度、ＨＣ比および低位発熱量等の各々の性状パラメータを、予め決めておいた燃料温度毎に取得する。例えば、燃料温度が１０℃、２０℃、３０℃の各々の場合において、上記各々の性状パラメータを取得する。

実際の燃料温度が、決められている燃料温度を含む範囲にある場合、その燃料温度で得られた性状パラメータを、第２推定値Ｘ２の算出に用いるサンプリングとする。このサンプリングの数が多いほど、第２推定値Ｘ２の算出精度は高い。例えばサンプリング数に所定の係数を乗算して第２推定精度Ｅ２を算出する。一方、上記範囲にない場合には、サンプリングとしては不適格であるため、その時の性状パラメータは第２推定値Ｘ２の算出に用いられない。

続くステップＳ３４では、第１推定精度Ｅ１と第２推定精度Ｅ２とを大小比較する。第１推定精度Ｅ１が第２推定精度Ｅ２以上であると判定された場合には、第１推定部８１ａによる推定値（以下、第１推定値Ｘ１と記載）が第２推定部８２ａによる推定値（以下、第２推定値Ｘ２と記載）に対して同等以上の精度であるとみなす。この場合には、続くステップＳ３５において、第１推定精度Ｅ１が所定の精度Ｅｔｈを満たしているか否かを判定する。所定の精度Ｅｔｈを満たしていると判定された場合、続くステップＳ３６において、第１推定部８１ａにより推定された各混合割合の推定値（以下、第１推定値Ｘ１と記載）に応じて、ステップＳ３１で設定した各種目標値を補正する。例えば、図６に示す燃料（１）（２）（３）のいずれであるかに応じて、噴射制御、燃圧制御およびＥＧＲ制御に係る各種目標値の少なくとも１つを補正する。続くステップＳ３７では、ステップＳ３６、Ｓ３６ａ、Ｓ３８による補正後の目標値にしたがって、噴射制御、燃圧制御およびＥＧＲ制御を実行するための指令信号を出力する。

ステップＳ３４で、第１推定精度Ｅ１が第２推定精度Ｅ２未満であると判定された場合には、第１推定値Ｘ１が第２推定値Ｘ２よりも低い精度であるとみなす。この場合には、続くステップＳ３５ａにおいて、第２推定精度Ｅ２が所定の精度Ｅｔｈを満たしているか否かを判定する。所定の精度Ｅｔｈを満たしていると判定された場合、続くステップＳ３６ａにおいて、第２推定値Ｘ２に応じて、ステップＳ３６と同様に各種目標値を補正する。

第１推定精度Ｅ１および第２推定精度Ｅ２のいずれもが所定の精度Ｅｔｈを満たしていないと判定された場合、つまり、ステップＳ３５またはステップＳ３５ａにおいて、所定の精度Ｅｔｈを満たしていないと判定された場合には、ステップＳ３８に進む。このステップＳ３８では、過去直近に用いられていた第１推定値Ｘ１または第２推定値Ｘ２、つまり前回の補正に用いた推定値を用いて、上記目標値を補正する。

図１２の横軸は、ユーザが燃料タンクに給油した以降の内燃機関１０の累積運転時間を示す。図１２の縦軸は混合割合の推定精度の値を示しており、ステップＳ３２で算出された第１推定精度Ｅ１は図中の実線ＬＥ１、ステップＳ３３で算出された第２推定精度Ｅ２の実線ＬＥ２は図中の実線ＬＥ２で示される。また、図中の一点鎖線に示す縦軸上の値は、ステップＳ３５、Ｓ３５ａの判定で用いた所定の精度Ｅｔｈを示す。

累積運転時間の経過とともに、予め決めておいた燃焼条件に合致した燃焼が為される機会が増えていく。また、累積運転時間の経過とともに、ヒータ２８ａによる温度上昇が為され、予め決めたおいた燃料温度の条件に合致した性状パラメータを取得できる機会が増えていく。したがって、累積運転時間の経過とともに、燃焼パラメータおよび性状パラメータのサンプリング数は増加していく。そのため、実線ＬＥ１、ＬＥ２に示すように、第１推定精度Ｅ１および第２推定精度Ｅ２は累積運転時間の経過とともに上昇する。但し、検出するべき燃焼条件つまり予め決めておいた燃焼環境値と、実検出時の燃焼条件とのずれが大きい場合や、サンプリング数の増加速度が遅い場合には、点線に示すように、第１推定精度Ｅ１の上昇速度が遅くなる。また、性状パラメータの検出条件として予め決められている燃料温度と、実検出時の燃料温度とのずれが大きい場合や、サンプリング数の増加速度が遅い場合には、点線に示すように、第２推定精度Ｅ２の上昇速度が遅くなる。

累積運転時間の経過に伴う第１推定精度Ｅ１の上昇のしかた（以下、上昇波形と記載）は、第２推定精度Ｅ２の上昇波形と異なる。具体的には、図１２に示すように、累積運転時間が経過していく初期期間においては、第２推定精度Ｅ２の方が第１推定精度Ｅ１よりも速く上昇し、第２推定精度Ｅ２の方が第１推定精度Ｅ１よりも高くなる蓋然性が高い。但し、ある時点以降の期間においては、第１推定精度Ｅ１の方が第２推定精度Ｅ２よりも高くなる蓋然性が高い。

この場合、図１１の処理を実行すると、図１２に示すｔ１０時点までの期間Ｍａでは、ステップＳ３８の処理が実行され、前回値を用いて目標値が補正されることとなる。その後、ｔ２０時点までの期間Ｍｂでは、ステップＳ３６ａの処理が実行され、性状センサによる第２推定値Ｘ２を用いて目標値が補正されることとなる。その後、ｔ２０時点以降の期間Ｍｃでは、ステップＳ３６の処理が実行され、燃焼センサによる第１推定値Ｘ１を用いて目標値が補正されることとなる。

そして、先述した点線に示すように第２推定精度Ｅ２の上昇速度が遅くなると、第２推定値Ｘ２を用いた制御から第１推定値Ｘ１を用いた制御に切り替わるタイミングが、符号ｔ２０ａに示すように早くなる。さらに、前回値を用いた制御から第１推定値Ｘ１を用いた制御に切り替わるタイミングが、符号ｔ１０ａに示すように遅くなる。また、先述した点線に示すように第１推定精度Ｅ１の上昇速度が遅くなると、第２推定値Ｘ２を用いた制御から第１推定値Ｘ１を用いた制御に切り替わるタイミングが、符号ｔ２０ｂに示すように遅くなる。

要するに、先述したステップＳ３４では、燃焼パラメータのサンプリング数が増加していくことに伴い推定精度が向上していく第１推定値Ｘ１と、性状パラメータのサンプリング数が増加していくことに伴い推定精度が向上していく第２推定値Ｘ２とを比較する。そして、ステップＳ３６、Ｓ３６ａにおいて、推定精度が高い方の推定値を燃焼システムの制御に用いる。このように第１推定値Ｘ１と第２推定値Ｘ２とを比較して、推定精度が高い方の推定値を選択する処理を実行している時のマイコン８０ａは、図１に示す比較選択部８３を提供する。

以上に説明した通り、本実施形態に係る燃焼システム制御装置はＥＣＵ８０により提供され、このＥＣＵ８０は、第１推定部８１ａ、第２推定部８２ａ、比較選択部８３および噴射制御部８５ａ等の各種制御部を備える。

第１推定部８１ａは、異なる燃焼条件で燃焼した場合の各々の燃焼パラメータに基づき、燃料に含まれている分子構造種毎の混合割合を推定する。「異なる燃焼条件による各々の燃焼パラメータから、燃料に含まれている分子構造種毎の混合割合を推定できる」との先述した知見からすれば、第１推定部８１ａにより上記混合割合（つまり第１推定値Ｘ１）を推定することができる。第２推定部８２ａは、性状センサにより検出された複数の性状パラメータに基づき上記混合割合を推定する。「複数の性状パラメータから、燃料に含まれている分子構造種毎の混合割合を推定できる」との先述した知見からすれば、第２推定部８２ａにより上記混合割合（つまり第２推定値Ｘ２）を推定することができる。

そして、このように推定された混合割合つまり第１推定値Ｘ１または第２推定値Ｘ２に基づき、各種制御部は燃焼システムの作動を制御するので、動粘度センサで検出された動粘度に基づき制御する従来制御に比べて、燃料に応じた最適な内容で制御できる。

さらに、比較選択部８３は、第１推定値Ｘ１および第２推定値Ｘ２を比較して推定精度が高い方の推定値を選択する。そのため、高精度の推定値を用いて燃焼システムが制御されるので、燃料に応じた最適な内容で制御することを、より一層向上できる。

さらに本実施形態では、燃焼パラメータおよび性状パラメータのサンプリング数が増加していくことに伴い推定精度が向上していくことに着目し、ステップＳ３２による第１精度算出部と、ステップＳ３３による第２精度算出部とを備える。第１精度算出部は、第１推定部８１ａの推定に用いられる燃焼パラメータのサンプリング数が多いほど、高い推定精度であると算出する。つまり第１推定精度Ｅ１の値を高くする。第２精度算出部は、第２推定部８２ａの推定に用いられる性状パラメータのサンプリング数が多いほど高い推定精度であると算出する。つまり第２推定精度Ｅ２の値を高くする。図１２にて例示したように、燃焼パラメータおよび性状パラメータのサンプリング数が増加していくことに伴い第１推定精度Ｅ１および第２推定精度Ｅ２の推定精度は向上する。よって、これらのサンプリング数が多いほど高い推定精度であると算出する本実施形態によれば、比較選択部８３による比較選択を高精度で実現できる。

ここで、図１２の符号Ｍａに例示されるように、燃焼パラメータおよび性状パラメータのサンプリング数が少ない場合等に起因して、推定精度が低くなっている場合がある。このような場合には、現時点で推定されている混合割合よりも、過去直近に用いられていた混合割合の方が、実際の混合割合に近い可能性が高い。換言すれば、現在用いている燃料が前回給油した燃料に近い可能性は少なからずある。

この点を鑑みた本実施形態では、噴射制御部８５ａ等の制御部は、第１推定精度Ｅ１および第２推定精度Ｅ２のいずれもが所定の精度Ｅｔｈよりも低い場合に、過去直近に用いられていた推定値を用いて燃焼システムの作動を制御する。そのため、実際の燃料に近い混合割合で燃焼システムが制御される可能性を高くできる。

さらに本実施形態では、分子構造の種類に、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の少なくとも１つが含まれている。これらの分子構造種は、燃焼パラメータに与える影響が大きいので、これらで分類される分子構造種の混合割合を推定することは、燃焼に関する各種制御に混合割合を反映させる上で、所望の燃焼状態にすることを精度良く実現できる。

さらに本実施形態では、性状パラメータには、燃料の動粘度、燃料の密度、燃料に含まれる水素と炭素の比率、および燃料の低位発熱量の少なくとも１つが含まれている。これらの性状パラメータは、分子構造種の混合割合の影響を大きく受けるので、複数の性状パラメータから上記混合割合を推定するにあたり、その推定精度を向上できる。

さらに本実施形態では、燃焼条件は、複数種類の燃焼条件値の組み合わせにより特定される条件である。つまり、複数種類の燃焼条件値の各々について、値が異なる燃焼時の燃焼パラメータを取得する。これによれば、同一種類の燃焼条件値についてその値が異なる燃焼時の燃焼パラメータを取得し、それらの燃焼条件および燃焼パラメータに基づき混合割合を推定する場合に比べて、混合割合を高精度で推定できる。

さらに本実施形態では、燃焼条件値には、筒内圧、筒内温度、吸気酸素濃度および燃料噴射圧力の少なくとも１つが含まれている。これらの燃焼条件値は、燃焼状態に与える影響が大きいので、これらの条件が異なる燃焼時の燃焼パラメータを用いて混合割合を推定する本実施形態によれば、混合割合を精度良く推定できる。

さらに本実施形態では、燃焼特性値は、燃料噴射を指令してから自着火するまでの着火遅れ時間ＴＤである。着火遅れ時間ＴＤは、分子構造種毎の混合割合の影響を大きく受けるので、着火遅れ時間ＴＤに基づき混合割合を推定する本実施形態によれば、混合割合を精度良く推定できる。

さらに本実施形態では、燃焼パラメータ取得部８１は、メイン噴射の前に噴射（つまりパイロット噴射）された燃料の燃焼に関する燃焼パラメータを取得する。メイン噴射の燃料が燃焼すると、筒内温度が高くなるので、メイン噴射後の燃料が燃焼しやすくなる。そのため、燃料の混合割合の違いに起因した燃焼パラメータの変化が現れにくくなる。これに対し、メイン噴射の前に噴射された燃料は、メイン燃焼の影響を受けないので、混合割合の違いに起因した燃焼パラメータの変化が現れやすくなる。よって、燃焼パラメータに基づき混合割合を推定するにあたり、その推定精度を向上できる。

（第２実施形態）
本実施形態では、マイコン８０ａは、図１３に示す処理を内燃機関１０の運転中に繰り返し実行している。すなわち、図１３のステップＳ４０では、ユーザが燃料タンクに給油した以降の内燃機関１０の累積運転時間が、所定時間を経過したか否かを判定する。所定時間が経過していると判定され、かつ、続くステップＳ４１で第１推定精度Ｅ１が所定の精度Ｅｔｈを満たしていないと判定された場合、続くステップＳ４２において、以下に説明する燃焼条件変更制御を実行する。燃焼条件変更制御では、検出するべき条件を強制的に作り出す制御を開始する。例えば、筒内温度、筒内酸素濃度、噴射圧等の、着火時期を検出するべき燃焼環境条件を予め設定しておく。そして、その燃焼環境条件となるように噴射制御や燃圧制御、ＥＧＲ制御等の目標値を強制的に変更する。 例えば、燃焼条件の１つである噴射圧力であり、その噴射圧力が１００ＭＰａ〜１５０ＭＰａの範囲で燃焼した時の燃焼パラメータしか取得できていない場合、燃圧制御部８５ｂは、噴射圧力が２００ＭＰａとなるように燃料ポンプ１５ｐの作動を制御する。これによれば、噴射圧力が２００ＭＰａの時の燃焼パラメータを取得でき、その取得した燃焼パラメータを第１推定値Ｘ１の推定に反映できる。よって、第１推定精度Ｅ１を所定の精度Ｅｔｈ以上にすることを速やかに実現できる。より具体的には、市街地で低速走行するユーザの場合、噴射圧力を２００ＭＰａにする機会が無く、２００ＭＰａ時の燃焼パラメータを取得できていない状態で累積運転時間が所定時間を経過する場合がある。この場合には、強制的に２００ＭＰａに噴射圧力を上昇させて燃料噴射させ、その時の燃焼パラメータを取得する。

次に、ステップＳ４３で第２推定精度Ｅ２が所定の精度Ｅｔｈを満たしていないと判定された場合、続くステップＳ４４において、以下に説明する燃温条件変更制御を実行する。燃温条件変更制御では、予め決めておいた燃料性状を検出するべき燃温条件となるようにヒータ２８ａの作動を制御する。

例えば、燃料温度が１０℃〜７０℃の範囲で推移している時の性状パラメータしか取得できていない場合、燃料温度が８０℃となるようにヒータ２８ａを作動させて燃料温度を上昇させる。これによれば、燃料温度が８０℃の時の性状パラメータを取得でき、その取得した性状パラメータを第２推定値Ｘ２の推定に反映できる。よって、第２推定精度Ｅ２を所定の精度Ｅｔｈ以上にすることを速やかに実現できる。

なお、ステップＳ４２による燃焼条件変更制御を実行している時のマイコン８０ａは燃焼条件制御部に相当し、ステップＳ４４による燃温条件変更制御を実行している時のマイコン８０ａは燃温条件制御部に相当する。

以上により、本実施形態に係るＥＣＵ８０は、ステップＳ４２による燃焼条件制御部を備える。燃焼条件制御部は、内燃機関１０の累積運転時間が所定時間を経過しているにも拘らず第１推定精度Ｅ１が所定の精度Ｅｔｈより低い場合に、予め決めておいた検出するべき燃焼条件となるように燃焼システムの作動を制御する。そのため、第１推定精度Ｅ１を所定の精度Ｅｔｈ以上にすることを速やかに実現でき、累積運転時間が所定時間を経過した後、燃料に応じた最適な内容で制御する状態に速やかに移行できる。例えば、図１２に例示する場合において、性状センサによる第２推定値Ｘ２を用いて目標値が補正される期間Ｍｂから、燃焼センサによる第１推定値Ｘ１を用いて目標値が補正される期間Ｍｃへ、速やかに移行できる。

さらに本実施形態では、第２推定部８２ａが推定に用いる複数の性状パラメータの各々は、燃料温度が異なる状況で性状センサにより検出されたものであり、ＥＣＵ８０は、ステップＳ４４による燃温条件制御部を備える。燃温条件制御部は、内燃機関１０の累積運転時間が所定時間を経過しているにも拘らず第２推定精度Ｅ２が所定の精度Ｅｔｈより低い場合に、第２推定部８２ａの推定に用いられていない燃料温度となるように燃料を加熱制御する。そのため、第２推定精度Ｅ２を所定の精度Ｅｔｈ以上にすることを速やかに実現でき、累積運転時間が所定時間を経過した後、燃料に応じた最適な内容で制御する状態に速やかに移行できる。例えば、図１２に例示する場合において、前回値を用いて目標値が補正される期間Ｍａから、性状センサによる第２推定値Ｘ２を用いて目標値が補正される期間Ｍｂへ、速やかに移行できる。

（第３実施形態）
本実施形態では、マイコン８０ａは、上記第１実施形態で実行している処理に加えて、図１４に示す処理を内燃機関１０の運転中に繰り返し実行している。すなわち、図１４のステップＳ５０では、第２推定値Ｘ２の推定精度、つまり第２推定精度Ｅ２が、所定の精度Ｅｔｈを満たしているか否かを判定する。この判定で用いる所定の精度Ｅｔｈは、図１１のステップＳ３５ａの判定で用いる値と同じである。なお、第２推定精度Ｅ２は、図１１のステップＳ３３による第２精度算出部により算出された値である。

第２推定精度Ｅ２が所定の精度Ｅｔｈを満たしていると判定された場合、続くステップＳ５１では、第１推定値Ｘ１および第２推定値Ｘ２のズレ量（つまり偏差）を算出する。具体的には、分子構造種毎に上記ズレ量を算出する。このステップＳ５１の処理を実行している時のマイコン８０ａは、第１推定値Ｘ１および第２推定値Ｘ２の偏差を算出する偏差算出部を提供する。

続くステップＳ５２では、ステップＳ５１で算出したズレ量が所定量以上であるか否かを、分子構造種毎に算出する。ズレ量が所定量以上であると判定された分子構造種が１つでも存在する場合には、続くステップＳ５３において、第１推定精度Ｅ１が第２推定精度Ｅ２より高い場合であっても、比較選択部８３により選択される推定値を強制的に第２推定値Ｘ２にする。

続くステップＳ５４では、燃焼パラメータ取得部８１による燃焼パラメータの取得を再度実行する。つまり、筒内圧センサ２１は燃焼パラメータを検出し直し、その検出し直された燃焼パラメータを用いて、第１推定部８１ａは第１推定値Ｘ１を推定し直す。例えば、ステップＳ５２でズレ量が大きいと判定された分子構造種が１つの場合、その分子構造種の混合割合に最も大きく寄与する燃焼条件を推定する。そして、その燃焼条件で検出された燃焼パラメータを再取得して更新する。或いは、その燃焼条件になるように、図１３のステップＳ４２と同様にして強制的に燃焼条件を変更させる。また、強制的な燃焼条件の変更の有無に拘らず、全ての燃焼条件に対する燃焼パラメータを再取得して更新する。

さて、燃焼パラメータおよび性状パラメータのサンプリング数が十分に確保できている状態であれば、第１推定値Ｘ１の方が第２推定値Ｘ２よりも高精度であることは先述した通りである。しかし、基本的には第１推定値Ｘ１の方が高精度であるものの、第１推定値Ｘ１の推定に用いた燃焼パラメータの燃焼条件の値の誤差が大きくなっている場合等、例外的に第１推定値Ｘ１の方が低精度になっている場合もある。つまり、第１推定値Ｘ１は、サンプリング数が十分であっても低精度になっている可能性がある。これに対し、第２推定値Ｘ２については、サンプリング数が十分であれば低精度になっている可能性は第１推定値Ｘ１に比べて低い。したがって、サンプリング数が十分であるにも拘らず第１推定値Ｘ１が低精度になっている場合には、第２推定精度Ｅ２が所定の精度Ｅｔｈより高くなっていれば、上記偏差が大きくなる筈である。 この点を鑑み、本実施形態では、第１推定値Ｘ１および第２推定値Ｘ２の偏差を算出するステップＳ５１による偏差算出部を備える。そして、第１精度算出部により算出されている第１推定精度Ｅ１が、第２精度算出部により算出されている第２推定精度Ｅ２より高い場合であっても、以下の条件を満たしていれば、比較選択部８３は第２推定値Ｘ２を選択する。すなわち、第２推定精度Ｅ２が所定の精度Ｅｔｈより高い場合、かつ上記偏差が所定量以上である場合には、比較選択部８３は第２推定値Ｘ２を選択する。

そのため、上述の如く例外的に第１推定値Ｘ１の方が低精度になっている場合に、第２推定値Ｘ２が選択されることになるので、実際の燃料に近い混合割合で燃焼システムが制御される可能性を高くできる。

さらに本実施形態では、上記偏差が所定量以上である場合に、筒内圧センサ２１は燃焼パラメータを検出し直し、第１推定部８１ａは第１推定値Ｘ１を推定し直す。

そのため、上述の如く例外的に第１推定値Ｘ１の方が低精度になっている場合に、燃焼パラメータを検出し直して第１推定値Ｘ１を推定し直すので、第２推定値Ｘ２よりも高精度の第１推定値Ｘ１が得られることになる。そして、上記偏差が所定量未満に収まることとなり、高精度の第１推定値Ｘ１が選択されて制御に用いられるようになる。よって、実際の燃料に近い混合割合で燃焼システムが制御される可能性を高くできる。

（第４実施形態）
上記第１実施形態に係る第１精度算出部は、複数種類の第１推定値Ｘ１を纏めて、第１推定精度Ｅ１を算出している。つまり、複数の第１推定値Ｘ１の中にも推定精度にばらつきが存在するが、そのばらつきを平均化して第１推定精度Ｅ１として算出していると言える。これに対し、本実施形態に係る第１精度算出部は、複数種類の第１推定値Ｘ１の各々に対して第１推定精度を算出する。例えば、第１推定部８１ａにより推定された直鎖パラフィン類の混合割合の推定値と、側鎖パラフィン類の混合割合の推定値と、ナフテン類の混合割合の推定値と、アロマ類の混合割合の推定値との各々に対して、推定精度を算出する。同様にして、本実施形態に係る第２精度算出部は、複数種類の第２推定値Ｘ２の各々に対して第２推定精度を算出する。

本実施形態に係る比較選択部は、複数種類の第１推定値Ｘ１および第２推定値Ｘ２の各々に対して比較して選択する。例えば、直鎖パラフィン類の混合割合、側鎖パラフィン類の混合割合、ナフテン類の混合割合、アロマ類の混合割合の各々に対して、第１推定値Ｘ１および第２推定値Ｘ２のうち推定精度が高い方の推定値を選択する。本実施形態に係る制御部は、各々の選択された推定値を燃焼システムの制御に用いる。

さて、図１２を用いて先述した通り、累積運転時間の経過に伴う第１推定精度Ｅ１の上昇波形と、第２推定精度Ｅ２の上昇波形とが異なる。そして厳密には、分子構造種に応じて上昇波形は異なる。そのため、第２推定値Ｘ２を用いた制御から第１推定値Ｘ１を用いた制御に切り替わるタイミング（ｔ１０参照）や、前回値を用いた制御から第１推定値Ｘ１を用いた制御に切り替わるタイミング（ｔ２０参照）は、分子構造種に応じて異なる。

この点を鑑み、本実施形態では、第１精度算出部は、複数種類の第１推定値Ｘ１の各々に対して第１推定精度Ｅ１を算出し、第２精度算出部は、複数種類の第２推定値Ｘ２の各々に対して第２推定精度Ｅ２を算出する。そして、比較選択部８３は、複数種類の第１推定値Ｘ１および第２推定値Ｘ２の各々に対して比較して、推定精度が高い方の推定値を選択する。制御部は、各々の選択された推定値を燃焼システムの制御に用いる。そのため、燃焼システムの制御に用いる混合割合の推定値を、より一層高精度にできる。

（第５実施形態）
本実施形態では、上記第４実施形態と同様にして、複数種類の第１推定値Ｘ１および第２推定値Ｘ２の各々に対して第１推定精度および第２推定精度を算出する。その上で、さらに本実施形態では、複数種類の第１推定値Ｘ１および第２推定値Ｘ２には、以下に説明する潤滑指標および燃焼指標が含まれている。

潤滑指標とは、燃焼システムが有する摺動部のうち、燃料に晒されながら摺動する摺動部の、燃料による潤滑性を表した指標である。上記摺動部の具体例としては、図１に示す燃料ポンプ１５ｐが有するピストン１５ｐ１の外周部Ｓ１、および燃料噴射弁１５が有する弁体の外周部Ｓ２が挙げられる。燃焼指数とは、燃焼のしやすさを表した指標であり、例えば自着火しやすさや熱発生量の大きさを表した指標である。

潤滑指数および燃焼指数は、分子構造種毎の混合割合と相関がある。このことは、異なる燃焼条件で燃焼した場合の各々の燃焼パラメータに基づき、潤滑指数および燃焼指数を推定できることを意味するとともに、複数の性状パラメータに基づき、潤滑指数および燃焼指数を推定できることを意味する。このように推定可能な潤滑指数および燃焼指数は、燃料の性状を表した性状値に相当し、第１推定部８１ａおよび第２推定部８２ａの推定対象となり得る。性状値の別例としては、燃料の蒸留性状Ｔ５０や動粘度、密度等の一般性状値、および平均炭素数やＨＣ比等の先述した中間パラメータが挙げられる。

さらに本実施形態では、図１１のステップＳ３５およびステップＳ３５ａや、図１３のステップＳ４１およびステップＳ４３で用いる所定の精度Ｅｔｈを、複数種類の第１推定値Ｘ１および第２推定値Ｘ２の各々に対して異なる値に設定している。具体的には、潤滑指標に対して設定されている所定の精度Ｅｔｈを、燃焼指標に対して設定されている所定の精度Ｅｔｈよりも低い値にしている。

以上により、本実施形態によれば、所定の精度Ｅｔｈは、複数種類の第１推定値Ｘ１および第２推定値Ｘ２の各々に対して異なる値に設定されている。そのため、第２推定値Ｘ２を用いた制御から第１推定値Ｘ１を用いた制御に切り替わるタイミング（ｔ１０参照）を、潤滑指数や燃焼指数等の性状値毎に適したタイミングに設定できる。また、前回値を用いた制御から第１推定値Ｘ１を用いた制御に切り替わるタイミング（ｔ２０参照）を、潤滑指数や燃焼指数等の性状値毎に適したタイミングに設定できる。

（第６実施形態）
ここで、密度センサ２７および動粘度センサ２８（つまり性状センサ）や、筒内圧センサ２１（つまり燃焼センサ）に、断線または短絡による故障が生じた場合には、センサの検出値が異常値で固定されることになる。そこで、本実施形態に係るマイコン８０ａは、検出値が異常値で固定されているか否かに基づき、性状センサおよび燃焼センサについて、断線短絡の故障有無を診断する。

一方、例えばこれらのセンサの経年劣化に起因して、正常値に対してオフセットした値を出力している場合や、誤ったゲインによる値を出力している場合、つまり異常値で固定されない態様での故障（つまり中間値故障）に陥る場合がある。このような中間値故障に対しては、図１５および図１６に示す故障診断処理を、内燃機関１０の運転期間中、マイコン８０ａが所定周期で繰返し実行する。

図１５のステップＳ６０では、燃料噴射弁１５からの燃料噴射を停止させている無噴射期間に、筒内圧センサ２１の検出値を複数取得し、それら複数の検出値から形成される波形（つまり検出波形）を取得する。例えば、無噴射期間であれば、少なくとも圧縮行程を含む所定期間における筒内圧の変化を表した波形は、予め想定される波形（つまり基準波形）となる筈である。そこで、続くステップＳ６１では、上記所定期間に筒内圧センサ２１で検出された検出波形と基準波形とのズレ量を算出する。

続くステップＳ６２では、ステップＳ６１で算出したズレ量が許容範囲内であるか否かを判定する。許容範囲内であると判定されれば、続くステップＳ６３において、筒内圧センサ２１が正常であると診断する。許容範囲外であると判定されれば、続くステップＳ６４において、筒内圧センサ２１が故障していると診断する。

図１５の処理を実行している時のマイコン８０ａは燃焼センサ診断部として機能する。燃焼センサ診断部により燃焼センサが故障していると診断された場合、ステップＳ３６による処理を禁止して、第１推定値Ｘ１に基づき燃焼システムの作動を制御することを禁止する。

図１６のステップＳ７０では、性状センサの検出値が正常範囲であるか否かを判定する。例えば、市場に流通している適正な燃料の動粘度から、想定し得る正常範囲を予め設定して記憶させておき、その正常範囲と検出値とを比較して判定する。正常範囲でないと判定された場合、続くステップＳ７１において燃焼センサが正常であるか否かを判定する。つまり、図１５のステップＳ６２の判定結果を取得する。燃焼センサが正常であると判定された場合、続くステップＳ７２において、所定の精度Ｅｔｈを満たした第１推定値Ｘ１および第２推定値Ｘ２が有るか否かを判定する。ステップＳ７２にて第１推定値Ｘ１および第２推定値Ｘ２が有ると判定された場合、続くステップＳ７３において両推定値Ｘ１、Ｘ２のズレ量を算出する。例えば、複数種類の混合割合の各々について、両推定値Ｘ１、Ｘ２の差分を算出する。

続くステップＳ７４では、ステップＳ７３で算出したズレ量が許容範囲内であるか否かを判定する。例えば、複数種類の混合割合の全てが許容範囲内である場合に、ステップＳ７４で肯定判定され、続くステップＳ７５において、性状センサが正常であると診断する。そして、続くステップＳ７６において、想定されていた適正な燃料が使用されておらず、不正燃料が使用されていると診断する。一方、ステップＳ７４にて許容範囲外であると判定されれば、続くステップＳ７７において、性状センサが故障していると診断する。

図１６の処理を実行している時のマイコン８０ａは性状センサ診断部として機能する。性状センサ診断部により性状センサが故障していると診断された場合、ステップＳ３６ａによる処理を禁止して、第２推定値Ｘ２に基づき燃焼システムの作動を制御することを禁止する。

以上により、本実施形態に係るＥＣＵ８０は、第１推定部８１ａおよび第２推定部８２ａに加え、燃焼センサ診断部および性状センサ診断部を備える。これによれば、燃焼センサ診断部により、燃焼が為されていない時の燃焼センサの検出値に基づき燃焼センサの故障有無を診断するので、高精度で燃焼センサを診断できる。したがって、燃焼センサから推定された混合割合（つまり第１推定値Ｘ１）と性状センサから推定された混合割合（つまり第２推定値Ｘ２）とが大きく乖離しており、かつ、燃焼センサが正常と診断されている場合には、性状センサが故障している蓋然性が高い。この点を鑑み、性状センサ診断部は、燃焼センサが正常であると診断されている場合に、両推定値Ｘ１、Ｘ２を比較することで性状センサの故障有無を診断するので、性状センサの中間値故障の有無について診断可能となる。

そして、燃焼センサが故障していると診断された場合には第１推定値Ｘ１を制御に用いることを禁止し、性状センサが故障していると診断された場合には第２推定値Ｘ２を制御に用いることを禁止する。よって、誤った混合割合に基づき燃焼システムを制御することを回避できる。

（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。

上記第１実施形態では、第１推定部８１ａによる第１推定値Ｘ１を燃焼パラメータとしている。これに対し、第１推定値Ｘ１を、先述した中間パラメータ等の性状値としてもよい。また、複数種類の第１推定値Ｘ１を推定するにあたり、燃焼パラメータおよび性状値の両方を第１推定値Ｘ１の推定対象に含ませてもよい。第２推定部８２ａによる第２推定値Ｘ２についても同様であり、中間パラメータ等の性状値としてもよいし、燃焼パラメータおよび性状値の両方を第２推定値Ｘ２の推定対象に含ませてもよい。

図２に示す上記実施形態では、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と定義している。これに対し、噴射開始のｔ２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と定義してもよい。噴射開始のｔ２時点は、噴射開始に伴いレール圧等の燃圧に変化が生じた時期を検出し、その検出時期に基づき推定すればよい。

図１に示す燃焼パラメータ取得部８１は、燃焼に関する物理量の検出値（つまり燃焼パラメータ）として、着火遅れ時間ＴＤを取得している。これに対し、熱発生率の変化を表わす波形や、該当する燃料の燃焼で発生した熱量（つまり熱発生量）等を燃焼パラメータとして取得してもよい。また、着火遅れ時間ＴＤ、熱発生率の波形、および熱発生量等、複数種類の燃焼パラメータに基づき、各種成分の混合割合を推定してもよい。例えば、図３の右辺左側の行列に示す定数を、複数種類の燃焼パラメータに対応した値に設定しておき、図３の右辺右側の行列に、複数種類の燃焼パラメータを代入して混合割合を推定する。

図３の例では、複数の着火遅れ時間ＴＤの各々について、全ての燃焼環境値が異なるように燃焼条件が設定されている。つまり、燃焼環境値の所定の組み合わせからなる燃焼条件ｉ、ｊ、ｋ、ｌ（図３参照）の各々について、筒内圧は全て異なる値Ｐ（条件ｉ）、Ｐ（条件ｊ）、Ｐ（条件ｋ）、Ｐ（条件ｌ）に設定されている。同様に、筒内温度Ｔ、吸気酸素濃度Ｏ２および噴射圧力Ｐｃも全て異なる値に設定されている。これに対し、異なる燃焼条件の各々において、少なくとも１つの燃焼環境値の値が異なっていればよい。例えば燃焼条件ｉ、ｊの各々において、筒内温度Ｔ、吸気酸素濃度Ｏ２および噴射圧力Ｐｃを同じ値に設定し、筒内圧だけを異なる値Ｐ（条件ｉ）、Ｐ（条件ｊ）に設定してもよい。

上述した実施形態では、メイン噴射の直前に噴射（パイロット噴射）された燃料の燃焼に関する燃焼パラメータを取得している。これに対し、メイン噴射の後に噴射された燃料の燃焼に関する燃焼パラメータを取得してもよい。メイン噴射後の噴射の具体的例として、メイン燃焼中に噴射されるアフター噴射や、メイン燃焼後に噴射されるポスト噴射が挙げられる。また、メイン噴射の前に複数回噴射する多段噴射を実施する場合には、初回に噴射された燃料の燃焼に関する燃焼パラメータを取得すれば、メイン燃焼の影響を大きく受けずに済むので望ましい。

上述した実施形態では、筒内圧センサ２１の検出値に基づき燃焼パラメータを取得している。これに対し、筒内圧センサ２１を備えていない構成において、回転角センサの回転変動（つまり微分値）に基づき燃焼パラメータを推定してもよい。例えば、パイロット燃焼に起因して微分値が既定の閾値を超えた時期をパイロット着火時期として推定できる。また、微分値の大きさからパイロット燃焼量を推定できる。

図１に示す実施形態では、筒内温度は温度検出素子２１ａにより検出されているが、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。

上記第１実施形態では、燃焼パラメータ取得部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割合を算出するにあたり、着火遅れ時間ＴＤのサンプリング数が全て揃うまで、混合割合の算出を待機させている。具体的には、図３の行列式の右辺右側の行列に代入すべき全ての値が揃うまで、混合割合の算出を待機させている。これに対し、全て揃っていない状態であっても、サンプリング数に応じて定数を表わす行列の列数を変更させて、複数の混合割合のうちの一部を算出してもよい。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の行列に代入して、複数の混合割合を算出してもよい。

上記第１実施形態では、密度センサ２７および動粘度センサ２８にヒータ２８ａが設けられている。これに対し、性状センサを、燃料温度や燃料圧力が相違する複数箇所に設けることで、温度条件や圧力条件の異なる複数の性状パラメータを取得する構成としてもよい。この場合、性状センサを燃料タンク以外の異なる場所にそれぞれ設けるとよい。例えば、性状センサを、燃料フィードポンプから高圧ポンプに圧送される通路上、コモンレール内部、減圧弁から燃料タンクに燃料がリターンされる通路にそれぞれ設ける。これにより、異なる温度条件及び圧力条件で密度や動粘度を取得でき、その取得された密度や動粘度を用いて上記混合割合を算出することが可能となる。

また、圧力条件および温度条件の両方を相違させた複数の性状パラメータに基づき上記混合割合を算出してもよいし、いずれか一方を相違させた複数の性状パラメータに基づき上記混合割合を算出してもよい。

また、上記第１実施形態では、第２推定部８２ａが、密度センサ２７により検出された性状パラメータ（つまり燃料密度）、および動粘度センサ２８により検出された性状パラメータ（つまり動粘度）の両方に基づき混合割合を推定する。つまり、複数種類の性状パラメータに基づき混合割合を推定する。これに対し、密度センサ２７および動粘度センサ２８の一方による性状パラメータに基づき混合割合を推定してもよい。但しこの場合には、異なる温度または圧力の時に検出された性状パラメータに基づき推定することを要する。つまり、燃料の性状パラメータとして、燃料の温度条件や圧力条件といった検出条件を相違させることで複数の性状パラメータを取得する構成としてもよい。

動粘度の算出は、動粘度センサ２８による検出値に基づくものに限らない。例えば、コモンレール１５ｃから燃料噴射弁１５の噴射孔までの燃料通路内の燃料圧力を圧力センサで検出して、検出した燃料圧力の時間変化を示す圧力波形を取得する。そして、取得した圧力波形を形成する圧力波の速度を算出し、圧力波の速度に基づいて燃料の密度や動粘度を算出してもよい。

上記第６実施形態では、第１推定部８１ａが燃焼パラメータに基づき推定した混合割合（つまり推定値Ｘ１）と、第２推定部８２ａが性状パラメータに基づき推定された混合割合（つまり推定値Ｘ２）とを比較して、性状センサの故障を診断する。つまり、混合割合同士を比較して診断する。これに対し、燃焼センサにより検出された燃焼パラメータに基づき性状パラメータを推定し、その推定値と、性状センサにより検出された性状パラメータとを比較して、性状センサの故障を診断してもよい。つまり、性状パラメータ同士を比較して診断する。

上記第３実施形態では、図１４のステップＳ５１にてズレ量の算出に用いる第１推定値Ｘ１および第２推定値Ｘ２は、分子混合種毎の混合割合である。つまり、混合割合同士を比較してそれらのズレ量を算出する。これに対し、燃焼センサにより検出された燃焼パラメータに基づき性状パラメータを推定し、その推定値と、性状センサにより検出された性状パラメータとのズレ量を、図１４のステップＳ５１で算出してもよい。つまり、性状パラメータ同士を比較してそれらのズレ量を算出し、そのズレ量をステップＳ５２での判定に用いてもよい。混合割合同士を比較する場合には、燃焼センサによる推定値と性状センサによる推定値との比較であり、互いの推定値を比較することになる。これに対し、性状パラメータ同士を比較する場合には、性状センサによる検出値から推定された混合割合を比較対象とするのではなく、性状センサによる検出値を比較対象にする。よって、第１推定値Ｘ１の推定に用いた燃焼パラメータの燃焼条件の値の誤差が大きくなっている場合等、例外的に第１推定値Ｘ１の方が低精度になっているか否かを、精度良く判定できる。

上記第３実施形態の図１４では、第２推定精度Ｅ２が所定の精度Ｅｔｈを満たしていること、つまりステップＳ５０で肯定判定されていることを条件として、ステップＳ５１〜ステップＳ５４の処理を実行している。これに対し、第１推定精度Ｅ１が所定の精度Ｅｔｈを満たしていることを、ステップＳ５１〜ステップＳ５４の実行条件に加えてもよい。なお、第１推定精度Ｅ１は、図１１のステップＳ３２による第１精度算出部により算出された値である。

上記第１実施形態では、図１１のステップＳ３２において、サンプリング数が多いほど、第１推定精度Ｅ１を高い値に算出している。これに対し、サンプリングに係る燃焼環境値が、決められた燃焼環境値に近い値であるほど、第１推定精度Ｅ１を高い値に算出してもよい。また、サンプリングに係る燃焼環境値と決められた燃焼環境値との乖離度合い、およびサンプリング数の両方に基づき第１推定精度Ｅ１を算出してもよい。

上記第１実施形態では、図１１のステップＳ３３において、サンプリング数が多いほど、第２推定精度Ｅ２を高い値に算出している。これに対し、サンプリングに係る燃料温度が、決められた燃料温度に近い値であるほど、第２推定精度Ｅ２を高い値に算出してもよい。また、サンプリングに係る燃料温度と決められた燃料温度との乖離度合い、およびサンプリング数の両方に基づき第２推定精度Ｅ２を算出してもよい。

燃焼システム制御装置である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。

１０…内燃機関、２１…筒内圧センサ（燃焼センサ）、２７…密度センサ（性状センサ）、２８…動粘度センサ（性状センサ）、８０…ＥＣＵ（燃焼システム制御装置）、８１ａ…第１推定部、８２ａ…第２推定部、８３…比較選択部、８５ａ…噴射制御部（制御部）、８５ｂ…燃圧制御部（制御部）、８５ｃ…ＥＧＲ制御部（制御部）、８５ｄ…過給圧制御部（制御部）、８５ｅ…インマニ温度制御部（制御部）。

Claims (9)

1. 内燃機関（１０）と、前記内燃機関の燃焼状態を表わす燃焼パラメータを検出する燃焼センサ（２１）と、前記内燃機関の燃焼に用いる燃料の性状を表わす性状パラメータを検出する性状センサ（２７、２８）と、を備える燃焼システムに適用され、前記燃焼システムの作動を制御する燃焼システム制御装置において、
   前記燃焼センサにより検出された前記燃焼パラメータのうち、異なる燃焼条件で燃焼した場合の各々の前記燃焼パラメータに基づき、燃料に含まれている分子構造種毎の混合割合および燃料の性状を表した性状値の少なくとも一方を第１推定値として推定する第１推定部（８１ａ）と、
   前記性状センサにより検出された複数の前記性状パラメータに基づき、前記混合割合および前記性状値の少なくとも一方を第２推定値として推定する第２推定部（８２ａ）と、
   前記第１推定値および前記第２推定値を比較して、推定精度が高い方の推定値を選択する比較選択部（８３）と、
   前記比較選択部により選択された推定値を用いて前記燃焼システムの作動を制御する制御部（８５ａ、８５ｂ、８５ｃ、８５ｄ、８５ｅ）と、
   を備える燃焼システム制御装置。
2. 前記第１推定部による前記第１推定値の推定精度を算出する精度算出部であって、前記第１推定部に用いられる前記燃焼パラメータのサンプリング数が多いほど高い推定精度であると算出する第１精度算出部（Ｓ３２）と、
   前記第２推定部による前記第２推定値の推定精度を算出する精度算出部であって、前記第２推定部に用いられる前記性状パラメータのサンプリング数が多いほど高い推定精度であると算出する第２精度算出部（Ｓ３３）と、
   を備え、
   前記比較選択部は、前記第１精度算出部により算出された推定精度である第１推定精度と、前記第２精度算出部により算出された推定精度である第２推定精度とを比較する請求項１に記載の燃焼システム制御装置。
3. 前記第１推定値および前記第２推定値の偏差を算出する偏差算出部（Ｓ５１）を備え、
   前記第１推定精度が前記第２推定精度より高い場合であっても、前記偏差が所定量以上である場合、かつ前記第２推定精度が所定の精度より高い場合には、前記比較選択部は前記第２推定値を選択する請求項２に記載の燃焼システム制御装置。
4. 前記偏差が所定量以上である場合に、前記燃焼センサは前記燃焼パラメータを検出し直し、前記第１推定部は前記第１推定値を推定し直す請求項３に記載の燃焼システム制御装置。
5. 前記第１推定部は、複数種類の前記第１推定値を推定し、
   前記第２推定部は、複数種類の前記第２推定値を推定し、
   前記第１精度算出部は、複数種類の前記第１推定値の各々に対して推定精度を算出し、
   前記第２精度算出部は、複数種類の前記第２推定値の各々に対して推定精度を算出し、
   前記比較選択部は、複数種類の前記第１推定値および前記第２推定値の各々に対して比較して選択し、
   前記制御部は、各々の選択された推定値を前記燃焼システムの制御に用いる請求項２〜４のいずれか１つに記載の燃焼システム制御装置。
6. 前記制御部は、前記第１精度算出部により算出される推定精度および前記第２精度算出部により算出される推定精度のいずれもが所定の精度よりも低い場合に、過去直近に用いられていた前記第１推定値または前記第２推定値を用いて前記燃焼システムの作動を制御し、
   前記所定の精度は、複数種類の前記第１推定値および前記第２推定値の各々に対して、異なる値に設定されている請求項５に記載の燃焼システム制御装置。
7. 前記制御部は、前記第１精度算出部により算出される推定精度および前記第２精度算出部により算出される推定精度のいずれもが所定の精度よりも低い場合に、過去直近に用いられていた前記第１推定値または前記第２推定値を用いて前記燃焼システムの作動を制御する請求項２〜５のいずれか１つに記載の燃焼システム制御装置。
8. 燃料を給油した以降の前記内燃機関の累積運転時間が所定時間を経過しているにも拘らず、前記第１精度算出部により算出される推定精度が所定の精度より低い場合に、前記第１推定部の推定に用いられていない前記燃焼条件となるように前記燃焼システムの作動を制御する燃焼条件制御部（Ｓ４２）を備える請求項２〜７のいずれか１つに記載の燃焼システム制御装置。
9. 前記燃焼システムは、前記性状センサの検出対象となる燃料を加熱するヒータ（２８ａ）を備えたものであり、
   前記第２推定部が推定に用いる複数の前記性状パラメータの各々は、燃料温度が異なる状況で前記性状センサにより検出されたものであり、
   燃料を給油した以降の前記内燃機関の累積運転時間が所定時間を経過しているにも拘らず、前記第２精度算出部により算出される推定精度が所定の精度より低い場合に、前記第２推定部の推定に用いられていない燃料温度となるように燃料を加熱制御する燃温条件制御部（Ｓ４４）を備える請求項２〜８のいずれか１つに記載の燃焼システム制御装置。

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