JP7250067B2

JP7250067B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP7250067B2
Application number: JP2021096322A
Authority: JP
Inventors: 建彦高橋; 圭一有田; 一代加古; 裕平松嶋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2021-06-09
Publication date: 2023-03-31
Anticipated expiration: 2041-06-09
Also published as: US11686266B2; JP2022188353A; US20220397074A1

Description

本願は、内燃機関の制御装置に関するものである。

内燃機関の燃費性能、エミッション性能を向上させるために、内燃機関の燃焼状態を計測し、その計測結果をフィードバックさせて制御する方法が有効である。そのためには、内燃機関の燃焼状態を正確に計測することが重要である。内燃機関の燃焼状態は筒内圧を計測することにより、正確に計測できることが広く知られている。筒内圧の計測方法では筒内圧センサ信号から直接測定する方法の他に、クランク角度信号などの内燃機関における各機構の情報からガス圧トルクを推定する方法がある。

従来の技術として、例えば特許文献１に、クランク角度センサの出力信号に基づいてクランク角度を検出する方法が開示されている。特許文献１の技術では、欠け歯区間前の過去３回分の周期に基づいて、欠け歯区間の周期を予測することで、欠け歯区間においても、クランク角度を検出している。

特許第６２３７３０３号

しかしながら、特許文献１の技術では、欠け歯区間前の周期の変動のみが考慮されているため、欠け歯区間において周期が急に変動した場合、欠け歯区間における周期の推定精度が悪化してしまう。

そこで、本願は、欠け歯区間において周期が急に変動した場合でも、欠け歯区間における周期の推定精度を向上することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本願に係る内燃機関の制御装置は、
欠け歯区間を有し、予め定められた単位角度間隔で複数の歯を設け、クランク軸と一体回転する被検出部と、前記歯を検出するクランク角センサと、を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記クランク角センサの出力信号に基づいて、前記歯が通過する周期を検出し、前記欠け歯区間に対応する前記周期を判定し、通過した前記歯に対応するクランク角度を判定する角度情報検出部と、
前記欠け歯区間の前記周期、前記欠け歯区間前の前記周期、及び前記欠け歯区間後の前記周期に基づいて、前記欠け歯区間において前記単位角度間隔で歯が設けられていると仮定した場合の複数の仮想の前記単位角度間隔のそれぞれの周期を推定する欠け歯周期推定部と、
を備え、
前記欠け歯周期推定部は、前記欠け歯区間の前記周期を、欠け歯数に１を加算した値で除算して、前記欠け歯区間における複数の前記仮想の単位角度間隔の平均周期を算出し、
前記平均周期を、前記欠け歯区間の中心角度に対応させ、
前記欠け歯区間前の前記周期から前記欠け歯区間の中心角度における前記平均周期を減算して前差分を算出し、前記欠け歯区間後の前記周期から前記欠け歯区間の中心角度における前記平均周期を減算して後差分を算出し、前記前差分と前記後差分との差分平均値を算出し、
前記欠け歯区間の中心角度よりも前の前記欠け歯区間について、
前記欠け歯区間の中心角度から、前記欠け歯区間の中心角度よりも前の前記欠け歯区間に存在する前記仮想の単位角度間隔の中心角度を減算した角度差を、前記欠け歯区間の中心角度から前記欠け歯区間前の前記周期の中心角度を減算した角度差で除算して角度比率を算出し、当該角度比率を前記差分平均値に乗算した値を、前記欠け歯区間の中心角度における前記平均周期から減算して、前記欠け歯区間の中心角度よりも前の前記欠け歯区間に存在する前記仮想の単位角度間隔の周期を推定し、
前記欠け歯区間の中心角度よりも後の前記欠け歯区間について、
前記欠け歯区間の中心角度から、前記欠け歯区間の中心角度よりも後の前記欠け歯区間に存在する前記仮想の単位角度間隔の中心角度を減算した角度差を、前記欠け歯区間の中心角度から前記欠け歯区間後の前記周期の中心角度を減算した角度差で除算して角度比率を算出し、当該角度比率を前記差分平均値に乗算した値を、前記欠け歯区間の中心角度における前記平均周期に加算して、前記欠け歯区間の中心角度よりも後の前記欠け歯区間に存在する前記仮想の単位角度間隔の周期を推定するものである。

本願に係る内燃機関の制御装置によれば、欠け歯区間前の周期だけでなく、欠け歯区間後の周期も用いて欠け歯区間の仮想の単位角度間隔の周期を推定するので、欠け歯区間において急な周期変動があった場合も、精度よく推定することができる。

実施の形態１に係る内燃機関および制御装置の概略構成図である。実施の形態１に係る内燃機関および制御装置の概略構成図である。実施の形態１に係る制御装置のブロック図である。実施の形態１に係る制御装置のハードウェア構成図である。実施の形態１に係る角度情報を説明するためのタイムチャートである。実施の形態１に係る欠け歯区間の周期推定を説明する図である。実施の形態１に係る欠け歯区間の周期推定を説明する図である。実施の形態１に係る角速度及び角加速度の算出を説明するためのタイムチャートである。実施の形態１に係る未燃焼時の筒内圧と燃焼時の筒内圧とを説明する図である。

１．実施の形態１
実施の形態１に係る内燃機関の制御装置５０（以下、単に制御装置５０と称す）について図面を参照して説明する。図１および図２は、本実施の形態に係る内燃機関１および制御装置５０の概略構成図であり、図３は、本実施の形態に係る制御装置５０のブロック図である。内燃機関１および制御装置５０は、車両に搭載され、内燃機関１は、車両（車輪）の駆動力源となる。

１－１．内燃機関１の構成
まず、内燃機関１の構成について説明する。図１に示すように、内燃機関１は、空気と燃料の混合気を燃焼する気筒７を備えている。内燃機関１は、気筒７に空気を供給する吸気路２３と、気筒７で燃焼した排気ガスを排出する排気路１７とを備えている。内燃機関１は、ガソリンエンジンとされている。内燃機関１は、吸気路２３を開閉するスロットルバルブ４を備えている。スロットルバルブ４は、制御装置５０により制御される電気モータにより開閉駆動される電子制御式スロットルバルブとされている。スロットルバルブ４には、スロットルバルブ４の開度に応じた電気信号を出力するスロットル開度センサ１９が設けられている。

スロットルバルブ４の上流側の吸気路２３には、吸気路２３に吸入される吸入空気量に応じた電気信号を出力するエアフローセンサ３が設けられている。内燃機関１は、排気ガス還流装置２０を備えている。排気ガス還流装置２０は、排気路１７から吸気マニホールド１２に排気ガスを還流するＥＧＲ流路２１と、ＥＧＲ流路２１を開閉するＥＧＲバルブ２２と、を有している。吸気マニホールド１２は、スロットルバルブ４の下流側の吸気路２３の部分である。ＥＧＲバルブ２２は、制御装置５０により制御される電気モータにより開閉駆動される電子制御式ＥＧＲバルブとされている。排気路１７には、排気路１７内の排気ガスの空燃比に応じた電気信号を出力する空燃比センサ１８を備えている。

吸気マニホールド１２には、吸気マニホールド１２内の圧力に応じた電気信号を出力するマニホールド圧センサ８が設けられている。吸気マニホールド１２の下流側の部分には、燃料を噴射するインジェクタ１３が設けられている。なお、インジェクタ１３は、気筒７内に直接燃料を噴射するように設けられてもよい。内燃機関１には、大気圧に応じた電気信号を出力する大気圧センサ３３が設けられている。

気筒７の頂部には、空気と燃料の混合気に点火する点火プラグと、点火プラグに点火エネルギーを供給する点火コイル１６と、が設けられている。また、気筒７の頂部には、吸気路２３から気筒７内に吸入される吸入空気量を調節する吸気バルブ１４と、シリンダ内から排気路１７に排出される排気ガス量を調節する排気バルブ１５と、が設けられている。吸気バルブ１４には、そのバルブ開閉タイミングを可変にする吸気可変バルブタイミング機構が設けられている。排気バルブ１５には、そのバルブ開閉タイミングを可変にする排気可変バルブタイミング機構が設けられている。可変バルブタイミング機構１４、１５は、電動アクチュエータを有している。

図２に示すように、内燃機関１は、複数の気筒７（本例では３つ）を備えている。各気筒７内には、ピストン５が備えられている。各気筒７のピストン５は、コンロッド９およびクランク３２を介してクランク軸２に接続されている。クランク軸２は、ピストン５の往復運動によって回転駆動される。各気筒７で発生した燃焼ガス圧は、ピストン５の頂面を押圧し、コンロッド９およびクランク３２を介してクランク軸２を回転駆動する。クランク軸２は、車輪に駆動力を伝達する動力伝達機構に連結されている。動力伝達機構は、変速装置、ディファレンシャルギヤ等から構成される。なお、内燃機関１を備えた車両は、動力伝達機構内にモータージェネレータを備えたハイブリッド車であってもよい。

内燃機関１は、クランク軸２と一体回転する信号板１０を備えている。信号板１０は、欠け歯区間を有し、予め定められた単位角度間隔Δθｕｔで複数の歯を設けている。信号板１０が、本願に係る被検出部に相当する。本実施の形態では、単位角度間隔Δθｕｔは、１０度に設定されている。欠け歯区間では、２つの歯が欠けており、欠け歯区間は、３０度になる。なお、単位角度間隔Δθｕｔは、任意の角度に設定されてもよく、欠け歯区間の欠け歯数Ｍは任意の数に設定されてもよく、欠け歯区間の数は、任意の数に設定されてもよい。内燃機関１は、エンジンブロック２４に固定され、信号板１０の歯を検出するクランク角センサ１１を備えている。

内燃機関１は、クランク軸２とチェーン２８で連結されたカム軸２９を備えている。カム軸２９は、吸気バルブ１４および排気バルブ１５を開閉駆動する。クランク軸２が２回転する間に、カム軸２９は１回転する。内燃機関１は、カム軸２９と一体回転するカム用の信号板３１を備えている。カム用の信号板３１は、予め定められた複数のカム軸角度に複数の歯を設けている。内燃機関１は、エンジンブロック２４に固定され、カム用の信号板３１の歯を検出するカム角センサ３０を備えている。

制御装置５０は、クランク角センサ１１およびカム角センサ３０の２種類の出力信号に基づいて、各ピストン５の上死点を基準としたクランク角度を検出すると共に、各気筒７の行程を判別する。なお、内燃機関１は、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、および排気行程の４行程機関とされている。

クランク角センサ１１、及びカム角センサ３０は、クランク軸２の回転による、各センサと歯の距離の変化に応じた電気信号を出力する。各角センサ１１、３０の出力信号は、センサと歯の距離が近い場合と、遠い場合とで信号がオンオフする矩形波となる。各角センサ１１、３０は、例えば、電磁ピックアップ式のセンサが用いられる。

１－２．制御装置５０の構成
次に、制御装置５０について説明する。
制御装置５０は、内燃機関１を制御対象とする制御装置である。図３に示すように、制御装置５０は、角度情報検出部５１、欠け歯周期推定部５２、燃焼状態推定部５３、及び燃焼制御部５４等の処理部を備えている。制御装置５０の各処理部５１から５４等は、制御装置５０が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置５０は、図４に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０にバス等の信号線を介して接続された記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、および演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３等を備えている。

演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、および各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。

記憶装置９１として、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）等の揮発性及び不揮発性の記憶装置が備えられている。入力回路９２は、各種のセンサ及びスイッチが接続され、これらセンサ及びスイッチの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路９３は、電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。

そして、制御装置５０が備える各処理部５１から５４等の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、および出力回路９３等の制御装置５０の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各処理部５１から５４等が用いる未燃焼時データ等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。また、各処理部５１から５４等が算出したクランク角度θｄ、周期ΔＴ、仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅ、クランク角速度ωｄ、クランク角加速度αｄ、実軸トルクＴｃｒｋｄ、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎ、燃焼時の気筒内のガス圧Ｐｃｙｌ＿ｂｒｎ等の各演算値および各検出値のデータは、ＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶される。

本実施の形態では、入力回路９２には、クランク角センサ１１、カム角センサ３０、エアフローセンサ３、スロットル開度センサ１９、マニホールド圧センサ８、大気圧センサ３３、空燃比センサ１８、およびアクセルポジションセンサ２６等が接続されている。出力回路９３には、スロットルバルブ４（電気モータ）、ＥＧＲバルブ２２（電気モータ）、インジェクタ１３、点火コイル１６、吸気可変バルブタイミング機構１４、及び排気可変バルブタイミング機構１５等が接続されている。なお、制御装置５０には、図示していない各種のセンサ、スイッチ、およびアクチュエータ等が接続されている。制御装置５０は、各種センサの出力信号に基づいて、吸入空気量、吸気マニホールド内の圧力、大気圧、空燃比、およびアクセル開度等の内燃機関１の運転状態を検出する。

制御装置５０は、基本的な制御として、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、燃料噴射量、点火時期等を算出し、インジェクタ１３および点火コイル１６等を駆動制御する。制御装置５０は、アクセルポジションセンサ２６の出力信号等に基づいて、運転者が要求している内燃機関１の出力トルクを算出し、当該要求出力トルクを実現する吸入空気量となるように、スロットルバルブ４等を制御する。具体的には、制御装置５０は、目標スロットル開度を算出し、スロットル開度センサ１９の出力信号に基づき検出したスロットル開度が、目標スロットル開度に近づくように、スロットルバルブ４の電気モータを駆動制御する。また、制御装置５０は、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、ＥＧＲバルブ２２の目標開度を算出し、ＥＧＲバルブ２２の電気モータを駆動制御する。制御装置５０は、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、吸気バルブの目標開閉タイミング及び排気バルブの目標開閉タイミングを算出し、各目標開閉タイミングに基づいて、吸気及び排気可変バルブタイミング機構１４、１５を駆動制御する。

１－２－１．角度情報検出部５１
角度情報検出部５１は、クランク角センサ１１の出力信号に基づいて、歯が通過する周期ΔＴを検出し、欠け歯区間に対応する周期ΔＴを判定し、通過した歯に対応するクランク角度θｄを判定する。

本実施の形態では、図５に示すように、角度情報検出部５１は、クランク角センサ１１の出力信号（矩形波）の立下りエッジ（又は立上りエッジ）を検出したときに、歯が通過したと判定する。そして、角度情報検出部５１は、前回歯の通過（立下りエッジ）を検出した時点から、今回歯の通過（立下りエッジ）を検出した時点までの時間間隔を、今回の周期ΔＴとして検出する。

角度情報検出部５１は、検出した１回転分の周期ΔＴの内、他の周期ΔＴよりも所定割合以上長くなっている周期ΔＴを、欠け歯区間に対応する周期ΔＴと判定する。欠け歯区間に対応するクランク角度は、予め設定されているので、角度情報検出部５１は、欠け歯区間のクランク角度を基準に、立下りエッジを検出した各時点のクランク角度θｄを判定する。

また、角度情報検出部５１は、カム角センサ３０の出力信号に基づいて、各クランク角度に対応する各気筒７の行程を判定する。

角度情報検出部５１は、検出した周期ΔＴ及びクランク角度θｄ等の角度情報を、角度識別番号ｎと対応づけて記憶期間分、ＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶する。例えば、角度情報検出部５１は、上死点後の最初の立下りエッジの検出時点の角度識別番号ｎを１に設定し、その後、立下りエッジを検出するごとに、欠け歯区間以外では、角度識別番号ｎを１つずつ増加させ、欠け歯区間では、角度識別番号ｎを、欠け歯数Ｍ（本例では２）に１を加算した値だけ増加させる。角度識別番号ｎは、最大番号（本例では３６）の後、１に戻る。

１－２－２．欠け歯周期推定部５２
欠け歯周期推定部５２は、欠け歯区間の周期ΔＴ、欠け歯区間前の周期ΔＴｂｆ、及び欠け歯区間後の周期ΔＴａｆに基づいて、欠け歯区間において単位角度間隔Δθｕｔで歯が設けられていると仮定した場合の仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅを推定する。

この構成によれば、欠け歯区間前の周期ΔＴｂｆだけでなく、欠け歯区間後の周期ΔＴａｆも用いて欠け歯区間の仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅを推定するので、欠け歯区間において周期変動があった場合でも、精度よく推定することができる。

本実施の形態では、次式及び図６に示すように、欠け歯周期推定部５２は、欠け歯区間の周期ΔＴを、欠け歯数Ｍに１を加算した値（本例では３）で除算して、欠け歯区間における仮想の単位角度間隔の平均周期ΔＴｕｔａｖｅを算出する。この仮想の単位角度間隔の平均周期ΔＴｕｔａｖｅを、欠け歯区間の中心角度θｃｎｔに対応させる。そして、欠け歯周期推定部５２は、欠け歯区間前の周期ΔＴｂｆ、欠け歯区間の中心角度θｃｎｔにおける仮想の単位角度間隔の平均周期ΔＴｕｔａｖｅ、及び欠け歯区間後の周期ΔＴａｆを通る近似線により、欠け歯区間における仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅを推定する。

欠け歯区間前の周期ΔＴｂｆは、欠け歯区間の直前に検出された周期であり、欠け歯区間の直前の２つの立下りエッジの間の角度間隔の時間間隔に対応する。欠け歯区間後の周期ΔＴａｆは、欠け歯区間の直後に検出された周期であり、欠け歯区間の直後の２つの立下りエッジの間の角度間隔の時間間隔に対応する。

この構成によれば、欠け歯区間における仮想の単位角度間隔の平均周期ΔＴｕｔａｖｅを、欠け歯区間の中心角度θｃｎｔに対応させ、欠け歯区間の前、中心、及び後の３点の単位角度間隔の周期ΔＴｂｆ、ΔＴｕｔａｖｅ、ΔＴａｆを通る近似線により、欠け歯区間における複数の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅを精度よく推定することができる。

＜差分平均値を用いた推定＞
本実施の形態では、次式に示すように、欠け歯周期推定部５２は、欠け歯区間の中心角度θｃｎｔにおける仮想の単位角度間隔の平均周期ΔＴｕｔａｖｅから、欠け歯区間前の周期ΔＴｂｆを減算して、前差分ΔＴｄｉｆｆｂｆを算出し、欠け歯区間後の周期ΔＴａｆから、欠け歯区間の中心角度における仮想の単位角度間隔の平均周期ΔＴｕｔａｖｅを減算して、後差分ΔＴｄｉｆｆａｆを算出し、前差分ΔＴｄｉｆｆｂｆと後差分ΔＴｄｉｆｆａｆとの差分平均値ΔＴｄｉｆｆａｖｅを算出する。

そして、欠け歯区間の中心角度θｃｎｔよりも前の欠け歯区間について、次式及び図６に示すように、欠け歯周期推定部５２は、欠け歯区間の中心角度θｃｎｔから、周期を推定する仮想の単位角度間隔の中心角度θｕｔｅを減算した角度差Δθｕｔｅを、欠け歯区間の中心角度θｃｎｔから欠け歯区間前の周期の中心角度θｂｆを減算した角度差Δθｂｆで除算して角度比率Ｒθｕｔｅを算出し、当該角度比率Ｒθｕｔｅを差分平均値ΔＴｄｉｆｆａｖｅに乗算した値を、欠け歯区間の中心角度における仮想の単位角度間隔の平均周期ΔＴｕｔａｖｅから減算して、仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅを推定する。欠け歯数Ｍが１以上であり、欠け歯区間の中心角度よりも前の欠け歯区間に、単数又は複数の仮想の単位角度間隔が設定される場合は、各仮想の単位角度間隔について周期が推定される。

また、欠け歯区間の中心角度θｃｎｔよりも後の欠け歯区間について、次式及び図６に示すように、欠け歯周期推定部５２は、欠け歯区間の中心角度θｃｎｔから、周期を推定する仮想の単位角度間隔の中心角度θｕｔｅを減算した角度差Δθｕｔｅを、欠け歯区間の中心角度θｃｎｔから欠け歯区間後の周期の中心角度θａｆを減算した角度差Δθａｆで除算して角度比率Ｒθｕｔｅを算出し、当該角度比率Ｒθｕｔｅを差分平均値ΔＴｄｉｆｆａｖｅに乗算した値を、欠け歯区間の中心角度における仮想の単位角度間隔の平均周期ΔＴｕｔａｖｅに加算して、仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅを推定する。欠け歯数Ｍが１以上であり、欠け歯区間の中心角度よりも後の欠け歯区間に、単数又は複数の仮想の単位角度間隔が設定される場合は、各仮想の単位角度間隔について周期が推定される。

ここで、各周期の中心角度は、各周期に対応する単位角度間隔の中心クランク角度である。仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅの推定処理は、欠け歯区間後の周期ΔＴａｆが検出された後に実行される。各仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅは、対応する仮想の単位角度間隔の終端のクランク角度θｄ及び角度識別番号ｎに関連付けてＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶される。

図６の例のように欠け歯数Ｍが偶数の場合は、欠け歯区間に設定される仮想の単位角度間隔の数は、Ｍ＋１の奇数になる。よって、欠け歯区間の中心角度θｃｎｔは、欠け歯区間の中心の仮想の単位角度間隔の中心角度になり、中心の仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅは、中心角度における単位角度間隔の平均周期ΔＴｕｔａｖｅに設定される。一方、欠け歯数Ｍが奇数の場合は、欠け歯区間に設定される仮想の単位角度間隔の数は、Ｍ＋１の偶数になる。よって、欠け歯区間の中心角度θｃｎｔは、いずれの仮想の単位角度間隔の中心角度にも対応せず、式（３）又は式（４）を用いて、全ての仮想の単位角度間隔の周期が推定される。

上記の構成によれば、欠け歯区間の中心角度における単位角度間隔の平均周期ΔＴｕｔａｖｅに対して、差分平均値ΔＴｄｉｆｆａｖｅを、欠け歯区間の中心角度に対する角度比率に応じて加算又は減算を行うことより、各仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅを精度よく推定することができる。

＜２次関数を用いた推定＞
或いは、以下で説明するように、２次関数を用いて、仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅを推定するように構成されてもよい。欠け歯周期推定部５２は、欠け歯区間前の周期ΔＴｂｆ、及び欠け歯区間における単数又は複数の仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅ、及び欠け歯区間後の周期ΔＴａｆのそれぞれに、角度の増加順に、一つずつ増加又は減少する周期番号ｉを設定する。

本実施の形態では、周期番号ｉは、角度の増加順に、０から一つずつ増加するように設定される。図７に示すように、欠け歯周期推定部５２は、欠け歯区間前の周期ΔＴｂｆに対応する周期番号ｉを０に設定し、１番目の仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅに対応する周期番号ｉを１に設定し、２番目の仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅに対応する周期番号ｉを２に設定し、３番目の仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅに対応する周期番号ｉを３に設定し、欠け歯区間後の周期ΔＴａｆに対応する周期番号ｉを４に設定する。なお、周期番号ｉは、角度の増加順に、任意の数から一つずつ増加又は減少するように設定されてもよい。

欠け歯周期推定部５２は、次式に示すように、周期番号ｉを独立変数とし、各周期番号ｉの単位角度間隔の周期ΔＴｕｔを従属変数とする２次関数を設定する。ここで、ａは、２次の項の係数であり、ｂは、１次の項の係数であり、ｃは、０次の項の係数である。

欠け歯周期推定部５２は、２次関数の各次数の項の係数ａ、ｂ、ｃを、欠け歯区間前の周期ΔＴｂｆ及び対応する周期番号ｉ＝０、欠け歯区間の中心角度における仮想の単位角度間隔の平均周期ΔＴｕｔａｖｅ及び対応する周期番号ｉ＝２、並びに欠け歯区間後の周期ΔＴａｆ及び対応する周期番号ｉ＝４に基づいて算出する。

欠け歯周期推定部５２は、次式に示すように、この３つのサンプルを式（５）に代入した３つの連立方程式を解くことにより、各次数の項の係数ａ、ｂ、ｃを算出する。

そして、欠け歯周期推定部５２は、算出された各次数の項の係数ａ、ｂ、ｃを有する２次関数を用いて、欠け歯区間における単数又は複数の仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅを推定する。本実施の形態では、欠け歯周期推定部５２は、２次関数の周期番号ｉに１を代入し、１番目の仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅを算出し、２次関数の周期番号ｉに２を代入し、２番目の仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅを算出し、２次関数の周期番号ｉに３を代入し、３番目の仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅを算出する。なお、本例では、２番目の仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅは、欠け歯区間の中心角度における仮想の単位角度間隔の平均周期ΔＴｕｔａｖｅに一致するので、２次関数を用いて算出する代わりに、欠け歯区間の中心角度における仮想の単位角度間隔の平均周期ΔＴｕｔａｖｅが用いられてもよい。

図７の例のように欠け歯数Ｍが偶数の場合は、欠け歯区間に設定される仮想の単位角度間隔の数は、Ｍ＋１の奇数になる。よって、欠け歯区間の中心角度における仮想の単位角度間隔の平均周期ΔＴｕｔａｖｅに対応する周期番号ｉは、中心の周期番号ｉになる。一方、欠け歯数Ｍが奇数の場合は、欠け歯区間に設定される仮想の単位角度間隔の数は、Ｍ＋１の偶数になる。よって、欠け歯区間の中心角度における仮想の単位角度間隔の平均周期ΔＴｕｔａｖｅに対応する周期番号ｉは、欠け歯区間における中心の２つの周期番号ｉの中間の数になる。例えば、欠け歯数Ｍが３の場合は、欠け歯区間の中心角度における仮想の単位角度間隔の平均周期ΔＴｕｔａｖｅに対応する周期番号ｉは、欠け歯区間における中心の２つの周期番号ｉ＝２、ｉ＝３の中間の数２．５になり、中間の数ｉ＝２．５が、式（６）に代入されればよい。

以上のように、周期番号ｉを用いた２次関数により、欠け歯区間前の周期ΔＴｂｆ、欠け歯区間の中心角度θｃｎｔにおける仮想の単位角度間隔の平均周期ΔＴｕｔａｖｅ、及び欠け歯区間後の周期ΔＴａｆを通る近似曲線を算出し、各仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅを精度よく推定することができる。

或いは、欠け歯周期推定部５２は、欠け歯区間前の周期ΔＴｂｆと欠け歯区間後の周期ΔＴａｆとの間を、欠け歯区間に対する各仮想の単位角度間隔の角度の角度比率に応じて、線形補間を行って各仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅを推定してもよい。

１－２－３．燃焼状態推定部５３
燃焼状態推定部５３は、欠け歯区間以外で検出した単位角度間隔の周期ΔＴ、及び欠け歯区間で推定した仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅに基づいて、内燃機関の燃焼状態を推定する。

以下では、欠け歯区間以外で検出した単位角度間隔の周期ΔＴ、及び欠け歯区間で推定した仮想の単位角度間隔の周期ΔＴｕｔｅを特に区別せずに、単に、単位角度間隔の周期ΔＴｕｔと称す。

燃焼状態推定部５３は、角度情報算出部５３１、ガス圧トルク算出部５３２、筒内圧演算部５３３、燃焼パラメータ演算部５３４、及び未燃焼時軸トルク学習部５３５を備えている。

１－２－３－１．角度情報算出部５３１
角度情報算出部５３１は、単位角度間隔の周期ΔＴｕｔに対して、高周波数の成分及び特定の周波数の成分の一方又は双方を低減するフィルタ処理を行ってもよい。

角度情報算出部５３１は、単位角度間隔の周期ΔＴｕｔに基づいて、クランク角度θｄの時間変化率であるクランク角速度ωｄ、及びクランク角速度ωｄの時間変化率であるクランク角加速度αｄを算出する。

本実施の形態では、図８に示すように、角度情報算出部５３１は、処理対象とする単位角度間隔Δθｕｔ（ｎ）及び単位角度間隔の周期ΔＴｕｔ（ｎ）に基づいて、処理対象の単位角度間隔Δθｕｔ（ｎ）に対応するクランク角速度ωｄ（ｎ）を算出する。具体的には、角度情報算出部５３１は、次式に示すように、処理対象の単位角度間隔Δθｕｔ（ｎ）を単位角度間隔の周期ΔＴｕｔ（ｎ）で除算して、クランク角速度ωｄ（ｎ）を算出する。なお、単位角度間隔Δθｕｔは、同じ角度（本例では１０度）に設定されている。

角度情報算出部５３１は、次式に示すように、処理対象とする検出角度θｄ（ｎ）の直前１つの単位角度間隔Δθｕｔ（ｎ）に対応するクランク角速度ωｄ（ｎ）および単位角度間隔の周期ΔＴｕｔ（ｎ）、並びに処理対象の検出角度θｄ（ｎ）の直後１つの単位角度間隔Δθｕｔ（ｎ＋１）に対応するクランク角速度ωｄ（ｎ＋１）および単位角度間隔の周期ΔＴｕｔ（ｎ＋１）に基づいて、処理対象の検出角度θｄ（ｎ）に対応するクランク角加速度αｄ（ｎ）を算出する。

クランク角速度ωｄ（ｎ）、クランク角加速度αｄ（ｎ）は、対応する角度識別番号ｎ及びクランク角度θｄに関連付けて、ＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶される。

１－２－３－２．ガス圧トルク算出部５３２
ガス圧トルク算出部５３２は、演算対象の各クランク角度θｄにおいて、クランク角加速度αｄに基づいて、気筒内のガス圧によりクランク軸にかかるガス圧トルクを算出する。

本実施の形態では、ガス圧トルク算出部５３２は、ガス圧トルクの内、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎを算出する。以下で、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎの算出について、詳細に説明する。

＜実軸トルクＴｃｒｋｄの算出＞
ガス圧トルク算出部５３２は、演算対象の各クランク角度θｄにおいて、クランク角加速度αｄに基づいて、クランク軸にかかる実軸トルクＴｃｒｋｄを算出する。

本実施の形態では、ガス圧トルク算出部５３２は、次式に示すように、各クランク角度θｄにおいて、クランク角加速度αｄに、クランク軸系の慣性モーメントＩｃｒｋを乗算して、実軸トルクＴｃｒｋｄを算出する。

クランク軸系の慣性モーメントＩｃｒｋは、クランク軸２と一体回転する部材全体（例えば、クランク軸２、クランク３２、及びフライホイール２７等）の慣性モーメントであり、予め設定されている。

＜未燃焼時の軸トルクの算出＞
ガス圧トルク算出部５３２は、クランク角度θｄと未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔとの関係が設定された未燃焼時データを参照し、演算対象の各クランク角度θｄに対応する未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔを算出する。

未燃焼時データは、実験データに基づいて、予め設定され、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。本実施の形態では、未燃焼時データには、後述する未燃焼時軸トルク学習部５３５により未燃焼時の実軸トルクＴｃｒｋｄに基づいて更新されたものが用いられる。

未燃焼時データは、少なくとも気筒内のガス圧及びピストンの往復慣性トルクに影響する運転状態（例えば、回転速度、気筒内の吸入気体量等）ごとに設定されている。ガス圧トルク算出部５３２は、現在の運転状態に対応する未燃焼時データを参照し、各クランク角度θｄに対応する未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔを算出する。

＜外部負荷トルクの算出＞
ガス圧トルク算出部５３２は、上死点近傍のクランク角度θｄ＿ｔｄｃにおいて、クランク角加速度αｄに基づいて実軸トルクＴｃｒｋｄ＿ｔｄｃを算出する。ガス圧トルク算出部５３２は、未燃焼時データを参照し、上死点近傍のクランク角度θｄ＿ｔｄｃに対応する未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔ＿ｔｄｃを算出する。ここで、上死点近傍は、例えば、上死点前１０度から上死点後１０度までの単位角度間隔内である。例えば、上死点近傍のクランク角度θｄ＿ｔｄｃは、上死点のクランク角度に予め設定されている。

ガス圧トルク算出部５３２は、上死点近傍のクランク角度θｄ＿ｔｄｃにおける実軸トルクＴｃｒｋｄ＿ｔｄｃ及び未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔ＿ｔｄｃに基づいて、内燃機関の外部からクランク軸にかかるトルクである外部負荷トルクＴｌｏａｄを算出する。本実施の形態では、ガス圧トルク算出部５３２は、次式に示すように、上死点近傍の未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔ＿ｔｄｃから、上死点近傍の実軸トルクＴｃｒｋｄ＿ｔｄｃを減算して、燃焼時の外部負荷トルクＴｌｏａｄを算出する。

＜燃焼によるガス圧トルクの増加分の算出＞
図９に示すように、燃焼時の気筒内のガス圧は、未燃焼時の気筒内のガス圧よりも、燃焼による圧力上昇分だけ上昇する。燃焼時の実軸トルクＴｃｒｋｄは、この燃焼の圧力上昇による軸トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎだけ、未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔから増加する。この軸トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎは、未燃焼時の気筒内のガス圧から燃焼時の気筒内のガス圧まで上昇したガス圧上昇により生じた、ガス圧トルクの増加分であるため、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎと称す。

ガス圧トルク算出部５３２は、演算対象の各クランク角度θｄにおいて、実軸トルクＴｃｒｋｄ、未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔ、及び外部負荷トルクＴｌｏａｄに基づいて、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎを算出する。本実施の形態では、ガス圧トルク算出部５３２は、次式に示すように、実軸トルクＴｃｒｋｄから、未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔを減算し、外部負荷トルクＴｌｏａｄを加算して、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎを算出する。

実軸トルクＴｃｒｋｄ、未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔ、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎは、対応する角度識別番号ｎ及びクランク角度θｄに関連付けて、ＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶される。

１－２－３－３．筒内圧演算部５３３
筒内圧演算部５３３は、燃焼によるガス圧トルクに基づいて内燃機関の燃焼状態を推定する。本実施の形態では、筒内圧演算部５３３は、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎに基づいて内燃機関の燃焼状態を推定する。

＜未燃焼時の気筒内のガス圧の算出＞
筒内圧演算部５３３は、演算対象の各クランク角度θｄにおいて、現在の筒内吸入気体量の状態（本例では、現在の吸気管内のガス圧Ｐｉｎ）に基づいて、未燃焼であると仮定した場合の未燃焼時の気筒内のガス圧Ｐｃｙｌ＿ｍｏｔを算出する。

本実施の形態では、筒内圧演算部５３３は、ポリトロープ変化を表す次式を用いて、未燃焼時の気筒内のガス圧Ｐｃｙｌ＿ｍｏｔを算出する。

ここで、Ｎｐｌｙは、ポリトロープ指数であり、予め設定された値が用いられる。Ｖｃｙｌ０は、吸気弁の閉弁時の燃焼気筒のシリンダ容積である。Ｓｐは、ピストンの頂面の投影面積であり、ｒは、クランク長さであり、Ｌは、コンロッド長さである。なお、三角関数の演算に用いられるクランク角度θｄには、燃焼気筒の圧縮行程の上死点を０度に設定した角度が用いられる。

＜燃焼時の気筒内のガス圧の算出＞
そして、筒内圧演算部５３３は、演算対象の各クランク角度θｄにおいて、未燃焼時の気筒内のガス圧Ｐｃｙｌ＿ｍｏｔと、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎとに基づいて、燃焼時の気筒内のガス圧Ｐｃｙｌ＿ｂｒｎを算出する。

本実施の形態では、筒内圧演算部５３３は、演算対象の各クランク角度θｄにおいて、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎに基づいて、燃焼による気筒内のガス圧の増加分ΔＰｃｙｌ＿ｂｒｎを算出する。例えば、筒内圧演算部５３３は、次式を用いて、燃焼による気筒内のガス圧の増加分ΔＰｃｙｌ＿ｂｒｎを算出する。

そして、筒内圧演算部５３３は、次式に示すように、演算対象の各クランク角度θｄにおいて、未燃焼時の気筒内のガス圧Ｐｃｙｌ＿ｍｏｔと燃焼による気筒内のガス圧の増加分ΔＰｃｙｌ＿ｂｒｎとを加算して、燃焼時の気筒内のガス圧Ｐｃｙｌ＿ｂｒｎを算出する。

燃焼時の気筒内のガス圧Ｐｃｙｌ＿ｂｒｎは、対応する角度識別番号ｎ及びクランク角度θｄに関連付けて、ＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶される。

１－２－３－４．燃焼パラメータ演算部５３４
燃焼パラメータ演算部５３４は、演算対象の各クランク角度θｄの燃焼時の気筒内のガス圧Ｐｃｙｌ＿ｂｒｎに基づいて、燃焼状態を表す燃焼パラメータを算出する。例えば、燃焼パラメータとして、熱発生率、質量燃焼割合ＭＦＢ、及び図示平均有効圧力ＩＭＥＰの少なくとも１つ以上が算出される。なお、他の種類の燃焼パラメータが算出されてもよい。

本実施の形態では、燃焼パラメータ演算部５３４は、次式を用い、演算対象の各クランク角度θｄにおいて、単位クランク角度当たりの熱発生率ｄＱ／ｄθｄを算出する。

ここで、κは、比熱比であり、Ｖｃｌｙ＿θは、各クランク角度θｄにおける燃焼気筒のシリンダ容積であり、式（１２）の第２式を用いて説明したように算出される。燃焼パラメータ演算部５３４は、演算対象の各クランク角度θｄにおいて、熱発生率ｄＱ／ｄθｄを算出する演算処理を行う。算出された各クランク角度の熱発生率ｄＱ／ｄθｄは、他の演算値と同様に、ＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶される。

燃焼パラメータ演算部５３４は、次式を用い、熱発生率ｄＱ／ｄθｄを、演算対象の開始角度θ０から演算対象の各クランク角度θｄまで積分した区間積分値を、推定クランク角度間隔θｉｎｔ全体に亘って熱発生率ｄＱ／ｄθｄを積分した全積分値Ｑ０で除算して、演算対象の各クランク角度θｄの質量燃焼割合ＭＦＢを算出する。燃焼パラメータ演算部５３４は、演算対象の各クランク角度θｄにおいて、質量燃焼割合ＭＦＢを算出する演算処理を行う。算出された各クランク角度θｄの質量燃焼割合ＭＦＢは、他の演算値と同様に、ＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶される。

燃焼パラメータ演算部５３４は、各燃焼気筒について、次式を用い、燃焼時の気筒内のガス圧Ｐｃｙｌ＿ｂｒｎを、燃焼気筒のシリンダ容積Ｖｃｌｙ＿θについて積分し、図示平均有効圧力ＩＭＥＰを算出する。

ここで、Ｖｃｙｌａｌｌは、行程容積であり、Ｖｃｙｌｓは、積分開始のシリンダ容積であり、Ｖｃｌｙｅは、積分終了のシリンダ容積である。積分を行う容積区間は、少なくとも推定クランク角度間隔θｉｎｔに対応する容積区間に設定されてもよいし、４行程に対応する容積区間に設定されてよい。Ｖｃｌｙ＿θは、式（１２）の第２式に示すように、クランク角度θｄに基づいて算出される。燃焼パラメータ演算部５３４は、演算対象の各クランク角度θｄにおいて、燃焼時の気筒内のガス圧Ｐｃｙｌ＿ｂｒｎの積分処理を行う。

１－２－３－５．未燃焼時軸トルク学習部５３５
未燃焼時軸トルク学習部５３５は、内燃機関の未燃焼状態において、各クランク角度θｄにおいて、クランク角加速度αｄに基づいて、燃焼時と同様に、実軸トルクＴｃｒｋｄを算出し、算出した未燃焼時の実軸トルクＴｃｒｋｄにより、未燃焼時データを更新する。

例えば、未燃焼時データを更新する未燃焼状態は、燃料カットが実施されている状態、又は未燃焼状態で内燃機関の外部からの駆動力（例えば、電動機の駆動力、車輪から伝達される駆動力）によって内燃機関が駆動されている状態である。

本実施の形態では、未燃焼時軸トルク学習部５３５は、記憶装置９１に記憶されている未燃焼時データを参照し、更新対象のクランク角度θｄに対応する未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋを読み出し、読み出した未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋが、更新対象のクランク角度θｄで演算された未燃焼時の実軸トルクＴｃｒｋｄに近づくように、記憶装置９１に記憶されている未燃焼時データに設定されている更新対象のクランク角度θｄの未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋを変化させる。

１－２－４．燃焼制御部５４
燃焼制御部５４は、推定された燃焼状態（本例では、燃焼パラメータ）に基づいて、少なくとも点火時期及びＥＧＲ量の一方又は双方を変化させる燃焼制御を行う。本実施の形態では、燃焼制御部５４は、捩れ振動が発生していないと判定された場合、及び許容捩れ振動が発生したと判定された場合は、燃焼状態に基づいて燃焼制御を行い、捩れ振動が発生したと判定された場合は、燃焼状態が推定されていないので、燃焼状態に基づく燃焼制御を停止する。

本実施の形態では、燃焼制御部５４は、質量燃焼割合ＭＦＢが０．５（５０％）になるクランク角度θｄ（燃焼中心角度と称す）を判定し、燃焼中心角度が予め設定された目標角度に近づくように、少なくとも点火時期及びＥＧＲ量の一方又は双方を変化させる。例えば、燃焼制御部５４は、燃焼中心角度が目標角度よりも遅角側である場合は、点火時期を進角側に変化させる、又はＥＧＲバルブ２２の開度を減少させてＥＧＲ量を減少させる。なお、ＥＧＲ量を減少させれば、燃焼速度が急速になり、燃焼中心角度が進角側に変化する。一方、燃焼制御部５４は、燃焼中心角度が目標角度よりも進角側である場合は、点火時期を遅角側に変化させる、又はＥＧＲバルブ２２の開度を増加させてＥＧＲ量を増加させる。

或いは、燃焼制御部５４は、熱発生率ｄＱ／ｄθｄが最大値になるクランク角度θｄを判定し、当該クランク角度θｄが予め設定された目標角度に近づくように、少なくとも点火時期及びＥＧＲ量の一方又は双方を変化させるように構成されてもよい。

或いは、燃焼制御部５４は、図示平均有効圧力ＩＭＥＰが、運転状態毎に設定された目標値に近づくように、少なくとも点火時期及びＥＧＲ量の一方又は双方を変化させるように構成されてもよい。

燃焼状態に関係する他の制御パラメータ（例えば、吸気バルブの開閉タイミング、排気バルブの開閉タイミング）が変化されてもよい

本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

１内燃機関、２クランク軸、１０信号板（被検出部）、１１クランク角センサ、５０内燃機関の制御装置、５１角度情報検出部、５２欠け歯周期推定部、５３燃焼状態推定部、５４燃焼制御部、Δθｕｔ単位角度間隔、ΔＴ周期、ΔＴａｆ欠け歯区間後の周期、ΔＴｂｆ欠け歯区間前の周期、ΔＴ欠け歯区間の周期、ΔＴｄｉｆｆａｆ後差分、ΔＴｄｉｆｆｂｆ前差分、ΔＴｄｉｆｆａｖｅ差分平均値、ΔＴｕｔａｖｅ平均周期、ΔＴｕｔｅ仮想の単位角度間隔の周期、ΔＴｕｔ単位角度間隔の周期、αｄクランク角加速度、θｄクランク角度、θｃｎｔ欠け歯区間の中心角度、ωｄクランク角速度、ｉ周期番号

Claims

欠け歯区間を有し、予め定められた単位角度間隔で複数の歯を設け、クランク軸と一体回転する被検出部と、前記歯を検出するクランク角センサと、を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記クランク角センサの出力信号に基づいて、前記歯が通過する周期を検出し、前記欠け歯区間に対応する前記周期を判定し、通過した前記歯に対応するクランク角度を判定する角度情報検出部と、
前記欠け歯区間の前記周期、前記欠け歯区間前の前記周期、及び前記欠け歯区間後の前記周期に基づいて、前記欠け歯区間において前記単位角度間隔で歯が設けられていると仮定した場合の複数の仮想の前記単位角度間隔のそれぞれの周期を推定する欠け歯周期推定部と、
を備え、
前記欠け歯周期推定部は、前記欠け歯区間の前記周期を、欠け歯数に１を加算した値で除算して、前記欠け歯区間における複数の前記仮想の単位角度間隔の平均周期を算出し、
前記平均周期を、前記欠け歯区間の中心角度に対応させ、
前記欠け歯区間前の前記周期から前記欠け歯区間の中心角度における前記平均周期を減算して前差分を算出し、前記欠け歯区間後の前記周期から前記欠け歯区間の中心角度における前記平均周期を減算して後差分を算出し、前記前差分と前記後差分との差分平均値を算出し、
前記欠け歯区間の中心角度よりも前の前記欠け歯区間について、
前記欠け歯区間の中心角度から、前記欠け歯区間の中心角度よりも前の前記欠け歯区間に存在する前記仮想の単位角度間隔の中心角度を減算した角度差を、前記欠け歯区間の中心角度から前記欠け歯区間前の前記周期の中心角度を減算した角度差で除算して角度比率を算出し、当該角度比率を前記差分平均値に乗算した値を、前記欠け歯区間の中心角度における前記平均周期から減算して、前記欠け歯区間の中心角度よりも前の前記欠け歯区間に存在する前記仮想の単位角度間隔の周期を推定し、
前記欠け歯区間の中心角度よりも後の前記欠け歯区間について、
前記欠け歯区間の中心角度から、前記欠け歯区間の中心角度よりも後の前記欠け歯区間に存在する前記仮想の単位角度間隔の中心角度を減算した角度差を、前記欠け歯区間の中心角度から前記欠け歯区間後の前記周期の中心角度を減算した角度差で除算して角度比率を算出し、当該角度比率を前記差分平均値に乗算した値を、前記欠け歯区間の中心角度における前記平均周期に加算して、前記欠け歯区間の中心角度よりも後の前記欠け歯区間に存在する前記仮想の単位角度間隔の周期を推定する内燃機関の制御装置。
欠け歯区間を有し、予め定められた単位角度間隔で複数の歯を設け、クランク軸と一体回転する被検出部と、前記歯を検出するクランク角センサと、を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記クランク角センサの出力信号に基づいて、前記歯が通過する周期を検出し、前記欠け歯区間に対応する前記周期を判定し、通過した前記歯に対応するクランク角度を判定する角度情報検出部と、
前記欠け歯区間の前記周期、前記欠け歯区間前の前記周期、及び前記欠け歯区間後の前記周期に基づいて、前記欠け歯区間において前記単位角度間隔で歯が設けられていると仮定した場合の複数の仮想の前記単位角度間隔のそれぞれの周期を推定する欠け歯周期推定部と、
を備え、
前記欠け歯周期推定部は、前記欠け歯区間の前記周期を、欠け歯数に１を加算した値で除算して、前記欠け歯区間における複数の前記仮想の単位角度間隔の平均周期を算出し、
前記平均周期を、前記欠け歯区間の中心角度に対応させ、
前記欠け歯区間前の前記周期、及び前記欠け歯区間における複数の前記仮想の単位角度間隔の周期、及び前記欠け歯区間後の前記周期のそれぞれに、角度の増加順に、０から一つずつ増加する周期番号を設定し、
前記周期番号を独立変数とし、各前記周期番号の前記単位角度間隔の周期を従属変数とする２次関数の各次数の項の係数を、前記欠け歯区間前の前記周期及び対応する前記周期番号、前記欠け歯区間の中心角度における前記平均周期及び対応する前記周期番号、並びに前記欠け歯区間後の前記周期及び対応する前記周期番号に基づいて算出し、
算出された各次数の項の係数を有する２次関数を用いて、前記欠け歯区間における複数の前記仮想の単位角度間隔のそれぞれの周期を推定する内燃機関の制御装置。
前記欠け歯区間以外で検出した前記単位角度間隔の周期、及び前記欠け歯区間で推定した前記仮想の単位角度間隔の周期に基づいて、内燃機関の燃焼状態を推定する燃焼状態推定部を備えた請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
前記燃焼状態推定部は、前記欠け歯区間以外で検出した前記単位角度間隔の周期、及び前記欠け歯区間で推定した前記仮想の単位角度間隔の周期に基づいて、クランク角加速度を算出し、前記クランク角加速度に基づいて、燃焼時の気筒内のガス圧により発生する燃焼時のガス圧トルクを算出し、前記燃焼時のガス圧トルクに基づいて内燃機関の燃焼状態を推定する請求項３に記載の内燃機関の制御装置。