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JP2006112373A - Torque estimation method and apparatus for internal combustion engine - Google Patents

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JP2006112373A
JP2006112373A JP2004302524A JP2004302524A JP2006112373A JP 2006112373 A JP2006112373 A JP 2006112373A JP 2004302524 A JP2004302524 A JP 2004302524A JP 2004302524 A JP2004302524 A JP 2004302524A JP 2006112373 A JP2006112373 A JP 2006112373A
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JP
Japan
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crank
crank angular
correction amount
angular velocity
torque
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004302524A
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Japanese (ja)
Inventor
Yusuke Nozaki
雄介 野▼崎▲
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】 推定精度を従来よりも向上させることができる内燃機関のトルク推定方法を提供する。
【解決手段】 圧縮行程末期から爆発行程初期までの間に設定された第1のクランク角度範囲内にて第1のクランク角速度ω′を検出し、第1のクランク角度範囲から所定のクランク角を隔てた爆発行程中に設定された第2のクランク角度範囲にて第2のクランク角速度ω′を検出し、第1及び第2のクランク角速度に基づいて気筒で発生するトルクTを推定する内燃機関のトルク推定方法において、第2のクランク角度範囲にて発生する、内燃機関の負荷に応じた往復慣性力の影響を表すクランク角速度の変化量を前記第2のクランク角速度の補正量ωとして求め、その補正量ωにより第2のクランク角速度の検出値ω′を補正する。補正された第2のクランク角速度ωを利用してトルクを推定する。
【選択図】 図9
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque estimation method for an internal combustion engine capable of improving estimation accuracy as compared with the conventional one.
SOLUTION: A first crank angular velocity ω a ′ is detected within a first crank angle range set between the end of a compression stroke and the beginning of an explosion stroke, and a predetermined crank angle is determined from the first crank angle range. detecting a second crank angular speed omega b 'in the second crank angle range set in the explosion stroke across the estimated torque T e generated in the cylinder on the basis of the first and second crank angular speed In the torque estimation method for the internal combustion engine, the amount of change in the crank angular speed that represents the influence of the reciprocating inertia force according to the load of the internal combustion engine that occurs in the second crank angle range is expressed as the correction amount ω of the second crank angular speed. Obtained as M , the detected value ω b ′ of the second crank angular velocity is corrected by the correction amount ω M. Estimating the torque by using the corrected second crank angular speed omega b.
[Selection] Figure 9

Description

本発明は、内燃機関の気筒にて発生するトルクを推定する方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for estimating a torque generated in a cylinder of an internal combustion engine.

内燃機関の気筒の発生するトルクを推定する方法として、圧縮行程末期から爆発行程初期の間の第1のクランク角範囲に第1のクランク角速度を検出し、爆発行程中期の第2のクランク角範囲に第2のクランク角速度を検出し、それらの角速度を利用して気筒毎の角速度エネルギーの変化量を検出し、その角速度エネルギーの変化量からトルクを推定する方法が知られている(特許文献1参照)。また、ピストン等の慣性質量が往復運動することによって発生する往復慣性力の影響でクランク角速度が変化することを考慮して、内燃機関の減速運転に伴う燃料供給停止中にクランク角速度の変化量を検出し、その検出値によりクランク角速度の検出値を補正して往復慣性力の影響によるトルクの推定誤差を抑えるようにした推定方法も提案されている(特許文献2参照)。その他、本願発明に関連する先行技術文献として特許文献3及び4が存在する。
特開平9−273444号公報 特開平9−280100号公報 特開2004−92603号公報 特開2001−227398号公報
As a method for estimating the torque generated by the cylinder of the internal combustion engine, a first crank angular velocity is detected in a first crank angle range between the end of the compression stroke and the early stage of the explosion stroke, and the second crank angle range in the middle of the explosion stroke. In addition, a method is known in which a second crank angular velocity is detected, a change amount of angular velocity energy for each cylinder is detected using these angular velocities, and a torque is estimated from the change amount of the angular velocity energy (Patent Document 1). reference). Considering that the crank angular speed changes due to the reciprocating inertia force generated by the reciprocating motion of the inertial mass such as the piston, the amount of change in the crank angular speed during the fuel supply stop accompanying the deceleration operation of the internal combustion engine is An estimation method has also been proposed in which a detection value of a crank angular velocity is corrected based on the detected value and a torque estimation error due to the influence of a reciprocating inertia force is suppressed (see Patent Document 2). In addition, Patent Documents 3 and 4 exist as prior art documents related to the present invention.
JP-A-9-273444 JP-A-9-280100 JP 2004-92603 A JP 2001-227398 A

上述した特許文献2の推定方法では、往復慣性力の影響によるクランク角速度の変化量が内燃機関の回転数(以下、機関回転数と呼ぶことがある。)に応じて変化することを考慮し、機関回転数とクランク角速度の変化量との対応関係を学習している。そして、クランク角速度の検出値の補正に際しては、機関回転数に対応したクランク角速度の補正量を求めている。ところが、往復慣性力は内燃機関の負荷の影響も受ける。従って、特許文献2の推定方法では、回転数が一定であれば負荷に拘わりなくクランク角速度の補正量が一定となるため、負荷が大きいほどトルクの推定誤差が増加する。   In the estimation method of Patent Document 2 described above, taking into account that the amount of change in the crank angular speed due to the influence of the reciprocating inertia force changes in accordance with the rotational speed of the internal combustion engine (hereinafter sometimes referred to as engine rotational speed). The correspondence between the engine speed and the change amount of the crank angular speed is learned. When correcting the detected value of the crank angular speed, a correction amount of the crank angular speed corresponding to the engine speed is obtained. However, the reciprocating inertia force is also affected by the load of the internal combustion engine. Therefore, in the estimation method of Patent Document 2, if the rotational speed is constant, the correction amount of the crank angular speed is constant regardless of the load. Therefore, the torque estimation error increases as the load increases.

そこで、本発明は推定精度を従来よりも向上させることができる内燃機関のトルク推定方法及び装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a torque estimation method and apparatus for an internal combustion engine that can improve estimation accuracy as compared with the prior art.

本発明の内燃機関のトルク推定方法は、圧縮行程末期から爆発行程初期までの間に設定された第1のクランク角度範囲内にて第1のクランク角速度を検出し、前記第1のクランク角度範囲から所定のクランク角を隔てた爆発行程中に設定された第2のクランク角度範囲にて第2のクランク角速度を検出し、前記第1及び第2のクランク角速度に基づいて気筒で発生するトルクを推定する内燃機関のトルク推定方法であって、前記第2のクランク角度範囲にて発生する、内燃機関の負荷に応じた往復慣性力の影響を表すクランク角速度の変化量を前記第2のクランク角速度の補正量として求める工程と、求められた第2のクランク角速度の補正量により前記第2のクランク角速度の検出値を補正する工程と、補正された第2のクランク角速度を利用して前記トルクを推定する工程と、を備えることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。   The torque estimation method for an internal combustion engine according to the present invention detects a first crank angular velocity within a first crank angle range set between the end of the compression stroke and the initial stage of the explosion stroke, and the first crank angle range. A second crank angular velocity is detected in a second crank angle range set during an explosion stroke separated from a predetermined crank angle from the first crank angular velocity, and a torque generated in the cylinder based on the first and second crank angular velocities is detected. A method of estimating torque of an internal combustion engine for estimation, wherein a change amount of a crank angular speed representing an influence of a reciprocating inertia force according to a load of the internal combustion engine generated in the second crank angle range is expressed as the second crank angular speed. A correction amount of the second crank angular velocity, a step of correcting the detected value of the second crank angular velocity based on the calculated correction amount of the second crank angular velocity, and a corrected second crank angular velocity. A step of estimating the torque and use, by providing, for solving the above problems (claim 1).

また、本発明の内燃機関のトルク推定装置は、クランク角に対応した信号を出力するクランク角信号出力手段と、前記クランク角信号出力手段の出力信号に基づいて、圧縮行程末期から爆発行程初期までの間に設定された第1のクランク角度範囲内にて第1のクランク角速度を、前記第1のクランク角度範囲から所定のクランク角を隔てた爆発行程中に設定された第2のクランク角度範囲にて第2のクランク角速度をそれぞれ検出するクランク角速度検出手段と、前記第1及び第2のクランク角速度に基づいて気筒で発生するトルクを推定するトルク推定手段と、を備えた内燃機関のトルク推定装置であって、前記第2のクランク角度範囲にて発生する、内燃機関の負荷に応じた往復慣性力の影響を表すクランク角速度の変化量を前記第2のクランク角速度の補正量として求める補正量取得手段と、求められた第2のクランク角速度の補正量により前記第2のクランク角速度の検出値を補正する角速度補正手段と、を備え、前記トルク推定手段は、補正された第2のクランク角速度を利用して前記トルクを推定することにより、上述した課題を解決する(請求項7)。   The torque estimation device for an internal combustion engine according to the present invention includes a crank angle signal output means for outputting a signal corresponding to a crank angle, and from the end of the compression stroke to the initial stage of the explosion stroke based on the output signal of the crank angle signal output means. The second crank angle range set during the explosion stroke in which the first crank angular velocity is set within a first crank angle range set between the first crank angle range and a predetermined crank angle is separated from the first crank angle range. The torque estimation of the internal combustion engine comprising: crank angular speed detecting means for detecting the second crank angular speed at each of the above; and torque estimating means for estimating the torque generated in the cylinder based on the first and second crank angular speeds. An amount of change in crank angular velocity representing an influence of a reciprocating inertia force according to a load of the internal combustion engine generated in the second crank angle range. A correction amount obtaining unit for obtaining a correction amount for the rank angular velocity; and an angular velocity correcting unit for correcting the detected value of the second crank angular velocity based on the obtained second crank angular velocity correction amount. The above-described problem is solved by estimating the torque by using the corrected second crank angular velocity (claim 7).

本発明のトルク推定方法及びトルク推定装置によれば、往復慣性力の影響を表すクランク角速度の変化量を内燃機関の負荷に応じて求め、その求めた値により第2のクランク角速度を補正している。従って、内燃機関の負荷の変化に伴う往復慣性力の変動をトルク推定に反映させ、それによりトルクの推定精度を向上させることができる。特に、爆発行程中の第2のクランク角範囲では往復慣性力による減速作用により、クランク角速度の検出値が本来発生しているトルクに見合ったクランク角速度よりも低下し、第1のクランク角範囲にて検出される第1のクランク角速度との差が十分に生じないか、又は大小関係が逆転してトルク推定が困難となる場合がある。本発明のトルク推定方法によれば、その第2のクランク角速度を往復慣性力による減速分を除いた本来のクランク角速度へと増加させ、それにより、トルク推定を正しく行うことができる。   According to the torque estimation method and the torque estimation device of the present invention, the change amount of the crank angular speed representing the influence of the reciprocating inertia force is obtained according to the load of the internal combustion engine, and the second crank angular speed is corrected by the obtained value. Yes. Therefore, the fluctuation of the reciprocating inertia force accompanying the change in the load of the internal combustion engine can be reflected in the torque estimation, thereby improving the torque estimation accuracy. In particular, in the second crank angle range during the explosion stroke, the detection value of the crank angular speed is lower than the crank angular speed commensurate with the torque generated originally due to the deceleration action due to the reciprocating inertia force, and the first crank angle range is reached. In some cases, the difference between the detected first crank angular velocity and the first crank angular velocity may not be sufficient, or the magnitude relationship may be reversed to make torque estimation difficult. According to the torque estimation method of the present invention, the second crank angular velocity is increased to the original crank angular velocity excluding the amount of deceleration due to the reciprocating inertia force, whereby torque estimation can be performed correctly.

本発明のトルク推定方法の一態様においては、内燃機関の回転数及び負荷と前記第2のクランク角速度の補正量とを対応付けたマップを予め作成して前記内燃機関の制御装置に設けられた記憶装置に該マップを記憶させ、前記第2のクランク角速度の補正量を求める工程では、前記記憶装置が記憶する前記マップに基づいて内燃機関の回転数及び負荷に対応した第2のクランク角速度の補正量を取得してもよい(請求項2)。この態様によれば、内燃機関の回転数及び負荷と第2のクランク角速度の補正量との関係を代表的な内燃機関に対して実施してマップを作成しておけば、同種の内燃機関についてはそのマップを利用して内燃機関の回転数及び負荷に対応したクランク角速度の補正量を取得することができる。これにより、第2のクランク角速度を補正するために必要な演算量が簡素化され、トルク推定を迅速に行うことができる。   In one aspect of the torque estimation method of the present invention, a map that associates the rotational speed and load of the internal combustion engine with the correction amount of the second crank angular speed is created in advance and provided in the control device for the internal combustion engine. In the step of storing the map in the storage device and obtaining the correction amount of the second crank angular speed, the second crank angular speed corresponding to the rotational speed and load of the internal combustion engine based on the map stored in the storage device. A correction amount may be acquired (claim 2). According to this aspect, if the relationship between the rotational speed and load of the internal combustion engine and the correction amount of the second crank angular speed is implemented for a representative internal combustion engine and a map is created, The map can be used to obtain the correction amount of the crank angular speed corresponding to the rotational speed and load of the internal combustion engine. As a result, the amount of calculation required for correcting the second crank angular velocity is simplified, and the torque can be estimated quickly.

本発明のトルク推定方法の一態様においては、一以上の気筒の燃焼圧を取得する工程をさらに備え、前記第2のクランク角速度の補正量を求める工程では、前記取得した燃焼圧を利用して前記第2のクランク角速度の補正量を算出してもよい(請求項3)。この態様によれば、内燃機関の気筒の燃焼圧を取得して第2のクランク角速度の補正量を取得するので、第2のクランク角速度の補正量に対して内燃機関の負荷をより正しく反映させてトルク推定精度をさらに向上させることができる。   In one aspect of the torque estimation method of the present invention, the method further includes the step of acquiring the combustion pressure of one or more cylinders, and the step of obtaining the correction amount of the second crank angular velocity uses the acquired combustion pressure. A correction amount for the second crank angular velocity may be calculated. According to this aspect, since the second crank angular speed correction amount is acquired by acquiring the combustion pressure of the cylinder of the internal combustion engine, the load of the internal combustion engine is more accurately reflected on the second crank angular speed correction amount. Thus, the torque estimation accuracy can be further improved.

本発明のトルク推定方法の一態様においては、前記第1のクランク角度範囲にて発生する、内燃機関の負荷に応じた往復慣性力の影響を表すクランク角速度の変化量を前記第1のクランク角速度の補正量として求める工程と、求められた第1のクランク角速度の補正量により前記第1のクランク角速度の検出値を補正する工程と、補正された第1及び第2のクランク角速度をそれぞれ利用して前記トルクを推定する工程と、をさらに備えてもよい(請求項4)。この態様によれば、第1のクランク角速度についても往復慣性力の影響を考慮した補正を行うことができ、しかもその補正量は内燃機関の負荷を考慮したものであるため、トルク推定精度をさらに向上させることができる。   In one aspect of the torque estimation method of the present invention, the change amount of the crank angular speed representing the influence of the reciprocating inertia force according to the load of the internal combustion engine generated in the first crank angle range is determined as the first crank angular speed. Using the corrected first crank angular speed, the corrected first crank angular speed detection value based on the calculated first crank angular speed correction value, and the corrected first and second crank angular speeds, respectively. And a step of estimating the torque. According to this aspect, the first crank angular velocity can also be corrected in consideration of the effect of the reciprocating inertia force, and the correction amount takes into account the load of the internal combustion engine. Can be improved.

本発明のトルク推定方法の一態様においては、内燃機関の回転数及び負荷と前記第1のクランク角速度の補正量とを対応付けたマップを予め作成して前記内燃機関の制御装置に設けられた記憶装置に該マップを記憶させ、前記第1のクランク角速度の補正量を求める工程では、前記記憶装置が記憶する前記マップに基づいて内燃機関の回転数及び負荷に対応した前記第1のクランク角速度の補正量を取得してもよい(請求項5)。あるいは、一以上の気筒の燃焼圧を取得する工程をさらに備え、前記第1のクランク角速度の補正量を求める工程では、前記取得した燃焼圧を利用して前記第1のクランク角速度の補正量を算出してもよい(請求項6)。これらの態様による利点は上述した第2のクランク角速度の補正量に関する態様と同様である。   In one aspect of the torque estimation method of the present invention, a map that associates the rotational speed and load of the internal combustion engine with the correction amount of the first crank angular speed is created in advance and provided in the control device for the internal combustion engine. In the step of storing the map in the storage device and obtaining the correction amount of the first crank angular speed, the first crank angular speed corresponding to the rotational speed and load of the internal combustion engine based on the map stored in the storage device The correction amount may be acquired (claim 5). Alternatively, the method further includes the step of acquiring the combustion pressure of one or more cylinders, and in the step of obtaining the correction amount of the first crank angular velocity, the correction amount of the first crank angular velocity is obtained using the acquired combustion pressure. It may be calculated (claim 6). The advantages of these modes are the same as those of the mode related to the second crank angular velocity correction amount described above.

また、本発明のトルク推定装置の一態様においては、内燃機関の回転数及び負荷と前記第2のクランク角速度の補正量とを対応付けたマップを記憶する記憶装置をさらに備え、前記補正量取得手段は、前記記憶装置が記憶する前記マップに基づいて内燃機関の回転数及び負荷に対応した前記第2のクランク角速度の補正量を取得してもよい(請求項8)。   The torque estimation apparatus according to the aspect of the invention may further include a storage device that stores a map in which the rotation speed and load of the internal combustion engine are associated with the correction amount of the second crank angular velocity, and the correction amount acquisition is performed. The means may obtain the correction amount of the second crank angular speed corresponding to the rotational speed and load of the internal combustion engine based on the map stored in the storage device.

本発明のトルク推定装置の一態様においては、一以上の気筒の燃焼圧を取得する燃焼圧取得手段をさらに備え、前記補正量取得手段は、前記取得した燃焼圧を利用して前記第2のクランク角速度の補正量を算出してもよい(請求項9)。   In one aspect of the torque estimation apparatus of the present invention, the torque estimation device further includes combustion pressure acquisition means for acquiring the combustion pressure of one or more cylinders, and the correction amount acquisition means uses the acquired combustion pressure to perform the second operation. A crank angular speed correction amount may be calculated (claim 9).

本発明のトルク推定装置の一態様において、前記補正量取得手段は、前記第2のクランク角速度の補正量に加えて、前記第1のクランク角度範囲にて発生する、内燃機関の負荷に応じた往復慣性力の影響を表すクランク角速度の変化量を前記第1のクランク角速度の補正量としてさらに求め、前記角速度補正手段は、前記第2のクランク角速度の補正に加えて、求められた第1のクランク角速度の補正量により前記第1のクランク角速度の検出値を補正し、前記トルク推定手段は、補正された第1及び第2のクランク角速度をそれぞれ利用して前記トルクを推定してもよい(請求項10)。   In one aspect of the torque estimation apparatus of the present invention, the correction amount acquisition means responds to a load of the internal combustion engine generated in the first crank angle range in addition to the correction amount of the second crank angular speed. A change amount of the crank angular speed representing the influence of the reciprocating inertia force is further obtained as a correction amount of the first crank angular speed, and the angular speed correction means is provided in addition to the correction of the second crank angular speed. The detected value of the first crank angular speed may be corrected based on the correction amount of the crank angular speed, and the torque estimating means may estimate the torque by using the corrected first and second crank angular speeds, respectively ( Claim 10).

前記第1のクランク角速度の補正量を求める態様において、前記記憶装置は、内燃機関の回転数及び負荷と前記第1のクランク角速度の補正量とを対応付けたマップをさらに記憶し、前記補正量取得手段は、前記記憶装置が記憶する前記マップに基づいて内燃機関の回転数及び負荷に対応した第1のクランク角速度の補正量を取得してもよい(請求項11)。   In the aspect of obtaining the correction amount of the first crank angular speed, the storage device further stores a map in which the rotational speed and load of the internal combustion engine and the correction amount of the first crank angular speed are associated with each other, and the correction amount The acquiring means may acquire a first crank angular speed correction amount corresponding to the rotational speed and load of the internal combustion engine based on the map stored in the storage device.

前記第1のクランク角速度の補正量を求める態様においては、一以上の気筒の燃焼圧を取得する燃焼圧取得手段をさらに備え、前記補正量取得手段は、前記取得した燃焼圧を利用して前記第1のクランク角速度の補正量を算出してもよい(請求項12)。   In the aspect which calculates | requires the correction amount of the said 1st crank angular velocity, it further comprises the combustion pressure acquisition means which acquires the combustion pressure of one or more cylinders, The said correction amount acquisition means uses the acquired combustion pressure, The correction amount of the first crank angular velocity may be calculated (claim 12).

トルク推定装置に関する上記の各態様においても、上述したトルク推定方法に関する態様と同様の利点を奏することができる。   Also in each of the above aspects relating to the torque estimation device, the same advantages as in the aspect relating to the torque estimation method described above can be achieved.

なお、本発明において、クランク角速度の検出は単位時間当たりのクランク軸の回転角度を求めるものに限定されず、これと等価な物理量を検出する場合も含む。例えば、一定のクランク角度をクランク軸が回転するに要する時間を検出し、その時間の検出値をクランク角速度を代表するものとして本発明の演算処理等を行う場合も、クランク角速度の検出の概念に含まれる。   In the present invention, the detection of the crank angular velocity is not limited to the determination of the crankshaft rotation angle per unit time, but includes a case where a physical quantity equivalent to this is detected. For example, when the time required for the crankshaft to rotate at a certain crank angle is detected, and the calculation processing of the present invention is performed with the detected value of the time being representative of the crank angular velocity, the concept of detecting the crank angular velocity is also included. included.

以上に説明したように、本発明によれば、往復慣性力の影響を考慮してクランク角速度の検出値を補正する際に、内燃機関の負荷に応じた補正量を利用するようにしたので、トルク推定に反映させ、それによりトルクの推定精度を向上させることができる。   As described above, according to the present invention, the correction amount according to the load of the internal combustion engine is used when correcting the detected value of the crank angular speed in consideration of the influence of the reciprocating inertia force. It is reflected in the torque estimation, thereby improving the torque estimation accuracy.

[第1の形態]
図1は本発明のトルク推定装置を内燃機関に適用した第1の形態を示している。この形態では、#1気筒1aから#4気筒1dまでの四つの気筒1a〜1dが一列に並べられた、いわゆる直列四気筒のレシプロ式内燃機関(以下、エンジンと呼ぶことがある。)1のトルクをクランク軸2の角速度(以下、クランク角速度と呼ぶ。)の変化量に基づいて推定する。エンジン1は例えば自動車の走行用駆動源として使用される。
[First embodiment]
FIG. 1 shows a first embodiment in which the torque estimation device of the present invention is applied to an internal combustion engine. In this embodiment, a so-called in-line four-cylinder reciprocating internal combustion engine (hereinafter sometimes referred to as an engine) 1 in which four cylinders 1a to 1d from # 1 cylinder 1a to # 4 cylinder 1d are arranged in a line. Torque is estimated based on the amount of change in the angular velocity of the crankshaft 2 (hereinafter referred to as crank angular velocity). The engine 1 is used, for example, as a driving source for driving an automobile.

エンジン1には、クランク軸2の回転位置(クランク角)を検出するためのクランク角検出装置3が設けられている。クランク角検出装置3は、クランク軸2と一体回転するロータ4と、そのロータ4の外周と対向するように配置されたクランク角信号出力手段としてのクランク角センサ5とを備えている。ロータ4の外周には周方向に一定の間隔、例えば30°間隔で凸部(不図示)が設けられており、クランク角センサ5はそれらの凸部の検出に応答して所定の検出信号を出力する。ロータ4の外周にはクランク軸2の回転位置の判別のための切欠等の基準位置指示部(不図示)が設けられている。クランク角センサ5はその基準位置指示部の検出時に固有の基準検出信号を出力する。   The engine 1 is provided with a crank angle detection device 3 for detecting the rotational position (crank angle) of the crankshaft 2. The crank angle detection device 3 includes a rotor 4 that rotates integrally with the crankshaft 2, and a crank angle sensor 5 as a crank angle signal output means that is disposed so as to face the outer periphery of the rotor 4. Convex portions (not shown) are provided on the outer periphery of the rotor 4 at regular intervals in the circumferential direction, for example, 30 ° intervals, and the crank angle sensor 5 outputs a predetermined detection signal in response to detection of these convex portions. Output. A reference position indicating unit (not shown) such as a notch for determining the rotational position of the crankshaft 2 is provided on the outer periphery of the rotor 4. The crank angle sensor 5 outputs a unique reference detection signal when the reference position indicating unit is detected.

クランク角センサ5の出力信号はエンジンコントロールユニット(以下、ECUと呼ぶ。)6に導かれる。ECU6はマイクロプロセッサを有するコンピュータユニットであり、その記憶装置7が記憶する各種のエンジン制御プログラムを実行することにより不図示の燃料噴射弁等を操作してエンジン1の運転状態を制御する。記憶装置7はROM、SRAM、RAM等の半導体メモリにより構成される。ECU6はクランク角センサ5から出力される基準検出信号を基準として凸部の検出信号の個数をカウントすることによりクランク角を判別する。また、ECU6はクランク角センサ5から出力される検出信号の時間間隔を検出することによりクランク角速度(又は、エンジン1の回転数)を判別する。これにより、ECU6はクランク角速度検出手段として機能する。   The output signal of the crank angle sensor 5 is guided to an engine control unit (hereinafter referred to as ECU) 6. The ECU 6 is a computer unit having a microprocessor, and controls the operating state of the engine 1 by operating various fuel injection valves (not shown) by executing various engine control programs stored in the storage device 7. The storage device 7 is configured by a semiconductor memory such as a ROM, SRAM, RAM, or the like. The ECU 6 discriminates the crank angle by counting the number of convex detection signals with reference to the reference detection signal output from the crank angle sensor 5. Further, the ECU 6 determines the crank angular speed (or the rotational speed of the engine 1) by detecting the time interval of the detection signal output from the crank angle sensor 5. Thereby, ECU6 functions as a crank angular velocity detection means.

ECU6はその記憶装置7が記憶するトルク推定のためのプログラムを実行することにより、本発明における補正量取得手段、角速度補正手段、及びトルク推定手段として機能する。トルク推定のために使用するセンサとして、ECU6にはアクセル開度センサ8が接続されている。その他にも、ECU6には吸入空気量を検出するエアフローメータ、排気ガス中の空燃比に対応した信号を出力するA/Fセンサ等の各種のセンサが接続されるが、それらの図示は省略した。   The ECU 6 functions as correction amount acquisition means, angular velocity correction means, and torque estimation means in the present invention by executing a program for torque estimation stored in the storage device 7. An accelerator opening sensor 8 is connected to the ECU 6 as a sensor used for torque estimation. In addition, the ECU 6 is connected to various sensors such as an air flow meter that detects the amount of intake air and an A / F sensor that outputs a signal corresponding to the air-fuel ratio in the exhaust gas. .

記憶装置7には、ECU6が補正量取得手段として機能する際に使用するデータとして、図2(a)及び図2(b)に示すマップが格納されている。これらのマップは、エンジンの回転数Ne及び負荷Qとクランク角速度の補正量ωMa11…mn、ωMb11…mn(以下、補正量ωと表現することがある。)とを対応付けたものである。補正量ωはエンジン1の往復慣性力の影響を表すクランク角速度の変化量に相当する。以下、補正量ωの算出方法及び補正量ωを利用したトルク推定方法について説明する。 The storage device 7 stores maps shown in FIGS. 2A and 2B as data used when the ECU 6 functions as a correction amount acquisition unit. These maps associate the engine speed Ne and the load Q with the crank angular speed correction amounts ω Ma11... Mn , ω Mb11... Mn (hereinafter sometimes referred to as the correction amount ω M ). is there. The correction amount ω M corresponds to the amount of change in the crank angular velocity that represents the influence of the reciprocating inertia force of the engine 1. Hereinafter, a description will be given of a correction amount omega M torque estimation method using calculation methods and the correction amount omega M of.

図3はクランク角とエンジン1で発生するトルク(但し、瞬時トルク)との関係の一例を示している。トルクはクランク角の変化に伴って周期的に変化し、その変化曲線とトルク=0を示す横軸とで囲まれた範囲(図3の薄いグレー部分)の面積がクランク軸2の平均軸トルクTとなる。平均軸トルクTとクランク軸2の角速度エネルギの変化量Wとの間には次式(1)で示すように比例関係がある。なお、Cは比例係数、Dは定数である。

Figure 2006112373
角速度エネルギ変化量Wは一回の爆発行程中におけるクランク角速度の最小値(第1のクランク角速度)ω及び最大値(第2のクランク角速度)ωを利用して次式(2)のように表すことができる。
Figure 2006112373
FIG. 3 shows an example of the relationship between the crank angle and the torque generated in the engine 1 (however, instantaneous torque). The torque periodically changes as the crank angle changes, and the area of the range surrounded by the change curve and the horizontal axis indicating torque = 0 (light gray portion in FIG. 3) is the average axial torque of the crankshaft 2. the T e. There is a proportional relationship between the average shaft torque Te and the change rate W e of the angular velocity energy of the crankshaft 2 as shown in the following equation (1). C is a proportional coefficient, and D is a constant.
Figure 2006112373
The angular velocity energy change amount W e is expressed by the following equation (2) using the minimum value (first crank angular velocity) ω a and the maximum value (second crank angular velocity) ω b of the crank angular velocity during one explosion stroke. Can be expressed as:
Figure 2006112373

ところで、クランク角速度の検出値、すなわちクランク角センサ5の出力信号に基づいて検出した角速度ωは、クランク軸2に生じる捻り、及び、クランク軸2に接続されたピストン10やコンロッド11(図1参照)等の慣性質量が往復運動することによって発生する往復慣性力の影響を受ける。そこで、燃焼によって発生したトルクを正確に推定するには、これらの影響を排除した真のクランク角速度ωを求め、その値を利用して式(2)により角速度エネルギ変化量Wを求める必要がある。この点を図4により説明する。 By the way, the detected value of the crank angular velocity, that is, the angular velocity ω detected based on the output signal of the crank angle sensor 5, is the twist generated in the crankshaft 2, and the piston 10 and the connecting rod 11 connected to the crankshaft 2 (see FIG. 1). ) And the like are affected by the reciprocating inertia force generated by the reciprocating motion. Therefore, to accurately estimate the torque generated by the combustion, determine the true crank angular speed ω that eliminate these effects, the need to obtain an angular velocity changed energy W e by Equation (2) using the value is there. This point will be described with reference to FIG.

図4は、特定の気筒(一例として図1に示すようにフライホイール12から最も離れた#1気筒1a)のピストン10が圧縮上死点TDCに達した後、爆発順序において次の気筒(図1の例では#3気筒1c)のピストン10がTDCに達するまでの間のクランク角とクランク角速度ωとの関係の一例を示している。往復慣性力の影響を無視すれば、図4に破線で示すようにクランク角速度ωはTDC付近、つまり圧縮行程末期から爆発行程初期にかけての範囲内の特定クランク角にて最小値を示し、爆発行程中期の特定クランク角、典型的にはATDC90°付近で最大値を示す。   FIG. 4 shows the next cylinder in the explosion order after the piston 10 of a specific cylinder (for example, # 1 cylinder 1a furthest away from the flywheel 12 as shown in FIG. 1) reaches the compression top dead center TDC. 1 shows an example of the relationship between the crank angle and the crank angular speed ω until the piston 10 of the # 3 cylinder 1c) reaches TDC. If the influence of the reciprocating inertia force is ignored, as shown by the broken line in FIG. 4, the crank angular speed ω shows a minimum value near the TDC, that is, at a specific crank angle within the range from the end of the compression stroke to the beginning of the explosion stroke. The maximum value is shown at a specific crank angle in the middle period, typically around ATDC 90 °.

一方、往復慣性力がクランク軸2を回転させようとするトルク(往復慣性トルク)は一般に図5に示すように180°周期で変動する。TDCからATDC90°付近まではクランク軸2を減速させる方向に往復慣性トルクが作用し、ATDC90°から180°まではクランク軸2を加速させる方向に往復慣性トルクが作用する。このような往復慣性トルクの変動の影響により、ATDC90°付近で検出されるクランク角速度の最大値は、図4に実線で示すように本来の角速度(破線で示す。)ωよりも減速されてω′となる。気筒で発生したトルクを正確に推定するためには往復慣性トルクにより減じられたクランク角速度の変化量ωを検出値ω′に加算する必要がある。このような往復慣性トルクの影響を考慮したクランク角速度ω、ωの補正を次式(3)に示す。

Figure 2006112373
On the other hand, the torque (reciprocating inertia torque) that the reciprocating inertia force tries to rotate the crankshaft 2 generally varies in a cycle of 180 ° as shown in FIG. The reciprocating inertia torque acts in the direction of decelerating the crankshaft 2 from TDC to around ATDC 90 °, and the reciprocating inertia torque acts in the direction of accelerating the crankshaft 2 from ATDC 90 ° to 180 °. Due to the influence of such reciprocating inertia torque fluctuation, the maximum value of the crank angular velocity detected in the vicinity of ATDC 90 ° is decelerated from the original angular velocity (shown by a broken line) ω b as shown by a solid line in FIG. ω b ′. In order to accurately estimate the torque generated in the cylinder, it is necessary to add the change amount ω M of the crank angular speed reduced by the reciprocating inertia torque to the detected value ω b ′. Correction of the crank angular velocities ω a and ω b considering the influence of such reciprocating inertia torque is shown in the following equation (3).
Figure 2006112373

なお、式(3)において、補正量ωはエンジン1の回転数が変化する過渡運転時におけるクランク角速度の絶対的な変化に伴う補正量を示す。また、補正量ωはクランク軸2に発生する捻りの影響を表すクランク角速度の補正量である。すなわち、エンジン1が一定回転数で回転している定常状態においてもTDC付近で検出されるクランク角速度の最小値ω′にはクランク軸2の捻りに伴うクランク角速度の変動成分ωが含まれており、角速度エネルギー変化量Wを求めるためにはその変動成分も考慮する必要がある。補正量ω及びωは必要に応じて付加すればよく、無視し得る程に小さい場合には省略してよい。捻りの影響を表す補正量ωの算出方法は従来技術と同様でよい。過渡運転時の補正量ωについては図1に示したようにTDC間におけるクランク角速度の検出値ω′の変化量とTDC〜ATDC90°間における変化量との比例関係を利用して特定すればよい。 In equation (3), the correction amount ω c indicates a correction amount that accompanies an absolute change in crank angular speed during transient operation in which the rotation speed of the engine 1 changes. Further, the correction amount ω T is a crank angular velocity correction amount representing the influence of twisting generated on the crankshaft 2. That is, even in a steady state where the engine 1 is rotating at a constant rotational speed, the crank angular speed minimum component ω a ′ detected in the vicinity of the TDC includes a crank angular speed fluctuation component ω T associated with the twist of the crankshaft 2. in which, in order to obtain an angular velocity energy variation W e are also necessary to consider the variation component. The correction amounts ω C and ω T may be added as necessary, and may be omitted if they are small enough to be ignored. The calculation method of the correction amount ω T that represents the influence of twisting may be the same as that in the prior art. As shown in FIG. 1, the correction amount ω C at the time of transient operation is specified using the proportional relationship between the change amount of the detected crank angle speed value ω a ′ between TDC and the change amount between TDC and ATDC 90 °. That's fine.

次に、往復慣性力の影響を表す角速度変化量ωの算出方法について説明する。なお、以下の角速度変化量ωの算出はすべてのエンジン1に対して実施する必要はなく、トルク性能、より詳しくは回転数及び負荷とトルクとの対応関係が一致する同一のエンジン群を代表する少なくとも一つのエンジン1に関して実施すればよい。つまり、同一エンジン群から一以上のエンジンを供試エンジンとして選び、その供試エンジンを利用して角速度変化量ωと回転数及び負荷との関係を求めて図2のマップを作成し、これを同一エンジン群に属する各エンジン1の記憶装置7に記憶すればよい。 Next, a method of calculating the angular velocity change amount ω M that represents the influence of the reciprocating inertia force will be described. The following calculation of the angular velocity change amount ω M does not have to be performed for all the engines 1, and represents the same engine group in which the torque performance, more specifically, the correspondence relationship between the rotational speed and the load and the torque is the same. The at least one engine 1 may be implemented. That is, one or more engines from the same engine group are selected as test engines, and the map shown in FIG. 2 is created by calculating the relationship between the angular velocity change amount ω M and the rotation speed and load using the test engines. May be stored in the storage device 7 of each engine 1 belonging to the same engine group.

エンジン1が外部に対して出力するトルクを正味トルクτとすれば、その正味トルクτとクランク角速度ωとの関係は次式(4)で表すことができる。なお、Iはエンジン1の慣性モーメントである。

Figure 2006112373
また、エンジン1の図示トルクをτ、フリクショントルクをτ、往復慣性トルクをτとすれば、これらのトルクと正味トルクτとの関係は(5)式で表すことができる。
Figure 2006112373
ここで、図示トルクτは気筒内の圧力(燃焼圧)がピストン10を押す力によりクランク軸2に発生するトルクである。フリクショントルクτはエンジン1の内部摩擦によって消費されるトルクである。 If the torque output from the engine 1 to the outside is the net torque τ n , the relationship between the net torque τ n and the crank angular speed ω can be expressed by the following equation (4). Here, I is the moment of inertia of the engine 1.
Figure 2006112373
If the indicated torque of the engine 1 is τ p , the friction torque is τ F , and the reciprocating inertia torque is τ M , the relationship between these torques and the net torque τ n can be expressed by equation (5).
Figure 2006112373
Here, the indicated torque τ p is a torque generated in the crankshaft 2 by the force in the cylinder (combustion pressure) pushing the piston 10. The friction torque τ F is a torque consumed by the internal friction of the engine 1.

(4)式を角速度ωについて積分すれば瞬時の角速度ωを算出することができる。一方、(5)式から正味トルクτを算出するためには図示トルクτ及びフリクショントルクτが必要となる。図示トルクτについては、エンジン1に燃焼圧(筒内圧力)Pを計測するセンサを装着して次式(6)により算出する。なお、Aはピストン10が燃焼圧を受ける面積、Patmは大気圧、Fは燃焼圧がピストン10を押す力である。燃焼圧センサは気筒1a〜1dのそれぞれに装着すればよい。

Figure 2006112373
If the equation (4) is integrated with respect to the angular velocity ω, the instantaneous angular velocity ω can be calculated. On the other hand, in order to calculate the net torque τ n from the equation (5), the indicated torque τ p and the friction torque τ F are required. The indicated torque τ p is calculated by the following equation (6) by mounting a sensor for measuring the combustion pressure (cylinder pressure) P on the engine 1. Incidentally, A p is the area of the piston 10 receives combustion pressure, P atm is the atmospheric pressure, F p is the force the combustion pressure pushes the piston 10. The combustion pressure sensor may be attached to each of the cylinders 1a to 1d.
Figure 2006112373

フリクショントルクτはエンジン1のクランク軸2をモータリング、すなわち外部駆動源により回転させて計測する。フリクショントルクτの計測は、フリクショントルクτに影響を与える物理量、すなわち、エンジン回転数(回転速度)、エンジン1の水温、潤滑油の温度及び粘度等をエンジン1の運転領域内で適宜に変化させつつ実施する。そして、これらの物理量を引数としたフリクショントルクτのマップを作成してそこに測定値を保持する。なお、図6にエンジン回転数を変化させつつフリクショントルクτを計測した結果の一例を示す。この例ではエンジン回転数が上昇するにつれてフリクショントルクτも増加している。 The friction torque τ F is measured by rotating the crankshaft 2 of the engine 1 by motoring, that is, by an external drive source. Measurement of friction torque tau F is the physical quantity that affects the friction torque tau F, i.e., the engine speed (rotational speed) of the engine 1 coolant temperature, the temperature and viscosity of the lubricating oil or the like as appropriate to within operating region of the engine 1 Implement while changing. Then, a map of the friction torque τ F using these physical quantities as an argument is created and the measured value is held there. FIG. 6 shows an example of the result of measuring the friction torque τ F while changing the engine speed. In this example, the friction torque τ F increases as the engine speed increases.

往復慣性トルクτについては次式(7)により算出することができる。なお、図7に示すように、Lはピストンピンからクランクピンまでのコンロッド長さ、Rはクランクピンの旋回半径であり、式(7)においてρ=R/Lである。

Figure 2006112373
The reciprocating inertia torque τ M can be calculated by the following equation (7). As shown in FIG. 7, L is the length of the connecting rod from the piston pin to the crank pin, R is the turning radius of the crank pin, and ρ = R / L in equation (7).
Figure 2006112373

以上から、エンジン1の燃焼圧を計測すれば角速度ωを算出することができる。すなわち、(4)及び(5)式より次式(8)式が得られ、これを(8′)式に変形して積分して(9)式を導き、この式(9)に(6)式で求めた図示トルクτ、モータリングにより計測したフリクショントルクτ、(7)式で示す往復慣性トルクτをそれぞれ代入して角速度ωについて解くことにより、往復慣性力の影響が含まれた角速度ωを求めることができる。

Figure 2006112373
Figure 2006112373
なお、(7)式にて往復慣性トルクを求めるためには角速度ωが必要となる。この場合、初回の計算時にのみクランク角センサ5の出力信号に基づいて特定した角速度ωを使用して(8)式で軸トルクτを求め、これを(9)式に代入して角速度ωを算出し、2回目回以降の計算時には(9)式から求めた角速度ωを利用して毎回の軸トルクτを求め、それらの値を(9)式の右辺に代入すればよい。この点は後述する図13の説明においてさらに言及する。 From the above, the angular velocity ω can be calculated by measuring the combustion pressure of the engine 1. That is, the following equation (8) is obtained from the equations (4) and (5), transformed into the equation (8 ′) and integrated to derive the equation (9). The influence of the reciprocating inertia force is included by substituting the indicated torque τ p obtained by the equation ()), the friction torque τ F measured by motoring, and the reciprocating inertia torque τ M represented by the equation (7), respectively, and solving for the angular velocity ω. The obtained angular velocity ω can be obtained.
Figure 2006112373
Figure 2006112373
Note that the angular velocity ω is required in order to obtain the reciprocating inertia torque using the equation (7). In this case, the shaft torque τ n is obtained by the equation (8) using the angular velocity ω specified based on the output signal of the crank angle sensor 5 only at the first calculation, and this is substituted into the equation (9) to obtain the angular velocity ω. In the second and subsequent calculations, the angular velocity ω n obtained from the equation (9) is used to determine the axial torque τ n for each time, and those values are substituted into the right side of the equation (9). This point will be further described in the description of FIG.

また、(9)式において往復慣性トルクτ=0として角速度ωを求めることにより、往復慣性力の影響が除外された角速度ωを求めることができる。つまり、(8′)式にて燃焼圧Pに基づく図示トルクτ及びモータリングによって求めたフリクショントルクτを代入する一方で往復慣性トルクτ=0として角速度の微分値を求め、その値を積分すれば往復慣性力の影響が除外された角速度ωを求めることができる。そして、このようにして求めた2つの角速度ωの差が、往復慣性力の影響を表す角速度変化量ωとなる。図8は往復慣性トルクτを考慮したクランク角速度(実線)と、往復慣性トルクτを考慮しない(τ=0)クランク角速度(破線)との計算結果をそれぞれ示す。両クランク角速度の最大値の差ωが、図2に示したクランク角速度ωとω′との差(ω−ω′)に相当する。 Further, by obtaining the angular velocity ω with the reciprocating inertia torque τ M = 0 in the equation (9), the angular velocity ω excluding the influence of the reciprocating inertia force can be obtained. That is, while substituting the indicated torque τ p based on the combustion pressure P and the friction torque τ F obtained by motoring in the equation (8 ′), the differential value of the angular velocity is obtained with the reciprocating inertia torque τ M = 0, and the value Is integrated to obtain the angular velocity ω from which the influence of the reciprocating inertia force is excluded. Then, the difference between the two angular velocities ω thus obtained becomes an angular velocity change amount ω M that represents the influence of the reciprocating inertia force. Figure 8 shows a crank angular speed (solid line) in consideration of the reciprocating inertia torque tau M, reciprocating does not consider the inertia torque τ M M = 0) of the crank angular speed (dashed line) computed respectively. The difference ω M between the maximum values of the two crank angular velocities corresponds to the difference (ω b −ω b ′) between the crank angular velocities ω b and ω b ′ shown in FIG.

以上の算出手順により、特定のエンジン回転数及び負荷における角速度変化量ωを求めることができる。このような算出手順をエンジン1の運転領域内から選択した代表的な回転数及び負荷の組み合わせに関してそれぞれ実施することにより、図2(b)に示す角速度変化量ωMbを求めることができる。 The angular velocity change amount ω M at a specific engine speed and load can be obtained by the above calculation procedure. By carrying out such a calculation procedure for each representative combination of rotational speed and load selected from the operating range of the engine 1, the angular velocity change amount ω Mb shown in FIG. 2B can be obtained.

ところで、図1では往復慣性力の影響による角速度ωの変化が最大値ωの付近で現れるものとして示したが、図8の計算例では往復慣性力の影響による角速度ωの変化がTDC付近にも現れている。このような場合、クランク角速度ωに関しても上記と同様の手順で往復慣性力の影響による角速度の変化量ωMaを求め、これを図2(a)に示すようにマップに記憶することが望ましい。この場合、上述した式(3)は次式(10)の通りに修正すればよい。

Figure 2006112373
Incidentally, in FIG. 1, the change in the angular velocity ω M due to the influence of the reciprocating inertia force is shown as appearing in the vicinity of the maximum value ω b , but in the calculation example in FIG. Also appears. In such a case, it is desirable to obtain the change amount ω Ma of the angular velocity due to the effect of the reciprocating inertia force with respect to the crank angular velocity ω a as well, and store this in the map as shown in FIG. . In this case, the above-described equation (3) may be corrected as the following equation (10).
Figure 2006112373

次に、ECU6によるトルク推定手順について図9及び図10を参照して説明する。なお、以下ではクランク角速度ω、ωの両者について往復慣性力の影響を補正するものとして説明する。図9はECU6がトルクを推定するために一定周期で繰り返し実行するトルク推定ルーチンを示している。このトルク推定ルーチンの最初のステップS1において、ECU6はクランク角速度ωの検出時期か否かをクランク角センサ5の出力信号に基づいて判別する。クランク角速度ωの検出時期は、圧縮行程末期から爆発行程初期にかけての間に設定された第1のクランク角度範囲内にてクランク角速度ω′が検出されるように設定される。 Next, a torque estimation procedure by the ECU 6 will be described with reference to FIGS. In the following description, it is assumed that both the crank angular velocities ω a and ω b are corrected for the influence of the reciprocating inertia force. FIG. 9 shows a torque estimation routine that the ECU 6 repeatedly executes at a constant cycle in order to estimate the torque. In a first step S1 of this torque estimation routine, ECU 6 discriminates on the basis of whether or not the detected timing of the crank angular speed omega a of the output signal of the crank angle sensor 5. Detection timing of the crank angular speed omega a is the crank angular speed omega a 'is set as detected by the first crank angle range is set between the end of the compression stroke toward the explosion stroke initial.

ステップS1にてクランク角速度ωの検出時期と判別した場合、ECU6はステップS2へ進んでクランク角速度ω′を検出する。一例として、各気筒1a〜1dの圧縮行程上死点TDCを示す信号がクランク角センサ5から出力される場合、ECU6はそのTDCの検出信号から、ロータ4の次の凸部の検出信号がクランク角センサ5から出力されるまでの時間間隔を取得することによりクランク角速度ω′を検出する。この場合の時間間隔はロータ4に設けられた凸部のピッチに依存し、厳密にはステップS2でクランク角センサ5の出力信号の時間間隔におけるクランク角速度の平均値を検出することになるが、その検出値が一回の爆発行程におけるクランク角速度ωの最小値を最もよく表すように検出時期を設定すればよい。 If it is determined that the detection timing of the crank angular speed omega a step S1, ECU 6 detects crank angular speed omega a 'proceeds to step S2. As an example, when a signal indicating the compression stroke top dead center TDC of each cylinder 1a to 1d is output from the crank angle sensor 5, the ECU 6 determines that the detection signal of the next convex portion of the rotor 4 is a crank signal from the detection signal of the TDC. The crank angular velocity ω a ′ is detected by acquiring the time interval until the output from the angle sensor 5. The time interval in this case depends on the pitch of the convex portions provided on the rotor 4, and strictly speaking, in step S2, the average value of the crank angular velocity in the time interval of the output signal of the crank angle sensor 5 is detected. The detection time may be set so that the detected value best represents the minimum value of the crank angular velocity ω in one explosion stroke.

クランク角速度ω′を検出した後、ECU6はステップS3に進み、往復慣性力の影響を表すクランク角速度の補正量ωMaを図2(a)のマップから取得するために図10の図10の補正量ω取得ルーチンを実行する。図10のルーチンの内容は後述する。続くステップS4において、ECU6はクランク軸2の捻りによる角速度の補正量ωを取得する。次のステップS5において、ECU6は式(9)に基づいてクランク角速度ωを算出する。その後、ECU6はステップS6へ進む。ステップS1にてクランク角速度ωの検出時期ではないと判断した場合、ECU6はステップS2〜S5の処理をスキップしてステップS6へ進む。 After detecting the crank angular velocity ω a ′, the ECU 6 proceeds to step S3 to obtain the crank angular velocity correction amount ω Ma representing the influence of the reciprocating inertia force from the map of FIG. A correction amount ω M acquisition routine is executed. The contents of the routine of FIG. 10 will be described later. In subsequent step S4, ECU 6 obtains the correction amount omega T of the angular velocity due to torsion of the crankshaft 2. In the next step S5, ECU 6 calculates a crank angular speed omega a according to equation (9). Thereafter, the ECU 6 proceeds to step S6. If it is determined that it is not the detection timing of the crank angular speed omega a step S1, ECU 6 proceeds to step S6 by skipping the process of step S2 to S5.

ステップS6において、ECU6はクランク角速度ω′の検出時期か否かをクランク角センサ5の出力信号に基づいて判別する。クランク角速度ω′の検出時期は、爆発行程中の第2のクランク角度範囲内にてクランク角速度ω′が検出されるように設定される。そして、検出時期と判別した場合、ECU6はステップS7に進んでクランク角速度ω′を検出する。上記の例であれば、ECU6はATDC90°に対応した検出信号をクランク角センサ5が出力してから、ロータ4の次の凸部の検出信号がクランク角センサ5から出力されるまでの時間間隔を取得することによりクランク角速度ω′を検出する。この場合の時間間隔も、ロータ4に設けられた凸部のピッチに依存し、厳密にはステップS7でクランク角センサ5の出力信号の時間間隔におけるクランク角速度の平均値を検出することになるが、その検出値が一回の爆発行程におけるクランク角速度ωの最大値を最もよく表すように検出時期を設定すればよい。 In step S6, the ECU 6 determines whether or not it is the detection time of the crank angular speed ω b ′ based on the output signal of the crank angle sensor 5. Crank angular speed omega b 'detection timing of the crank angular speed omega b in the second crank angle range in the expansion stroke' is set as detected. If it is determined that the detection time is reached, the ECU 6 proceeds to step S7 to detect the crank angular velocity ω b ′. In the above example, the ECU 6 is a time interval from when the crank angle sensor 5 outputs the detection signal corresponding to ATDC 90 ° to when the detection signal of the next convex portion of the rotor 4 is output from the crank angle sensor 5. Is obtained to detect the crank angular velocity ω b ′. The time interval in this case also depends on the pitch of the convex portions provided on the rotor 4, and strictly speaking, in step S7, the average value of the crank angular velocity in the time interval of the output signal of the crank angle sensor 5 is detected. The detection time may be set so that the detected value best represents the maximum value of the crank angular velocity ω in one explosion stroke.

クランク角速度ω′を検出した後、ECU6はステップS8に進み、往復慣性力の影響を表すクランク角速度の補正量ωMbを図2(b)のマップから取得するために図10の図10の補正量ω取得ルーチンを実行する。続くステップS9において、ECU6はエンジン1の過渡運転に伴う角速度の補正量ωを取得する。その後、ECU6はステップS10へ進み、式(9)に基づいてクランク角速度ωを算出する。その後、ECU6はステップS11へ進み、ステップS5及びステップS10にてそれぞれ算出したクランク角速度ω、ωを用いて式(2)により変化量Δωを求め、その変化量に基づいて気筒が発生する平均軸トルクTの推定値を式(1)により算出する。トルクTの推定後は今回のルーチンを終える。ステップS6にてクランク角速度ωの検出時期ではないと判断した場合、ECU6はステップS7〜S11の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。 After detecting the crank angular velocity ω b ′, the ECU 6 proceeds to step S8 to obtain the crank angular velocity correction amount ω Mb representing the influence of the reciprocating inertia force from the map of FIG. A correction amount ω M acquisition routine is executed. In subsequent step S < b > 9, the ECU 6 acquires the angular velocity correction amount ωc associated with the transient operation of the engine 1. Thereafter, ECU 6 proceeds to step S10, calculates a crank angular speed omega b on the basis of the equation (9). Thereafter, the ECU 6 proceeds to step S11, where the change amount Δω 2 is obtained by the equation (2) using the crank angular velocities ω a and ω b calculated in step S5 and step S10, and a cylinder is generated based on the change amount an estimate of the average axial torque T e to be calculated by the equation (1). After the estimation of the torque Te, the current routine is finished. If it is determined that it is not the detection timing of the crank angular velocity omega b in step S6, ECU 6 terminates this routine skips steps S7 to S11.

次に、図10の補正量ω取得ルーチンを説明する。補正量ω取得ルーチンにおいて、ECU6はステップS101でクランク角センサ5の出力信号に基づいてエンジン1の回転数Neを検出し、続くステップS102でアクセル開度センサ8の出力信号に基づいてエンジン1の負荷Qを検出する。その後、ECU6はステップS103に進み、今回のルーチンで取得した回転数Ne及び負荷Qに対応した補正量ωMa又はωMbを図2(a)又は(b)のマップから取得して図9の処理に戻る。なお、図9のステップS3のサブルーチンとして図10のルーチンを実行する場合には図2(a)のマップを、図9のステップS8のサブルーチンとして図10のルーチンを実行する場合には図2(b)のマップをそれぞれ選択する。 Next, the correction amount omega M acquisition routine of FIG. In the correction amount ω M acquisition routine, the ECU 6 detects the rotational speed Ne of the engine 1 on the basis of the output signal of the crank angle sensor 5 in step S101, and the engine 1 on the basis of the output signal of the accelerator opening sensor 8 in the subsequent step S102. The load Q is detected. Thereafter, the ECU 6 proceeds to step S103, acquires the correction amount ω Ma or ω Mb corresponding to the rotational speed Ne and the load Q acquired in the current routine from the map of FIG. 2A or FIG. Return to processing. When the routine of FIG. 10 is executed as the subroutine of step S3 of FIG. 9, the map of FIG. 2A is used. When the routine of FIG. 10 is executed as the subroutine of step S8 of FIG. Select each of the maps in b).

以上の処理によれば、往復慣性力の影響を表すクランク角速度の補正量ωがエンジン1の回転数Neと負荷Qとに対応付けて適宜に選択され、その補正量ωに基づいてクランク角速度の検出値ω′、ω′が補正されてからトルク推定が行われる。従って、エンジン1の回転数のみと対応付けて往復慣性力の影響を特定する従来技術と比べて、変化量Δωがエンジン1の運転状態をより正確に反映したものとなり、それによりトルクの推定精度が向上する。しかも、燃焼圧を供試エンジンによって計測しつつ補正量ωをエンジン回転数及び負荷に対応付けて算出してマップを作成し、これをECU6の記憶装置7に記憶しているので、ECU6がトルク推定を行う際には燃焼圧を取得する必要がない。これにより、燃焼圧センサを設ける必要がなくなる利点がある。また、補正量ωをECU6が算出する必要がないので、ECU6の演算負荷が軽減される。 According to the above processing, the correction amount ω M of the crank angular speed representing the influence of the reciprocating inertia force is appropriately selected in association with the rotational speed Ne of the engine 1 and the load Q, and the crank angle is determined based on the correction amount ω M. Torque estimation is performed after the detected angular velocity values ω a ′ and ω b ′ are corrected. Therefore, compared with the prior art in which the influence of the reciprocating inertia force is specified in association with only the rotational speed of the engine 1, the change amount Δω 2 more accurately reflects the operating state of the engine 1, thereby estimating the torque. Accuracy is improved. In addition, while the combustion pressure is measured by the engine under test, the correction amount ω M is calculated in association with the engine speed and the load to create a map, and this is stored in the storage device 7 of the ECU 6. It is not necessary to acquire the combustion pressure when performing torque estimation. Thereby, there is an advantage that it is not necessary to provide a combustion pressure sensor. Further, the correction amount omega M ECU 6 because it is not necessary to calculate, calculating the load of the ECU 6 is reduced.

[第2の形態]
次に、本発明の第2の形態を説明する。この形態では、上述した図2のマップを省略し、これに代えて図11に示すようにエンジン1に燃焼圧センサ21を装着して燃焼圧を検出し、その検出値に基づいて上述した補正量ωの算出をECU6にて実行する。なお、燃焼圧センサ21は少なくとも一つの気筒に設ければよい。図11の例ではフライホイール12に最も近い#4気筒1dのみに燃焼圧センサ21を設けている。フライホイール12に最も近い気筒においてクランク軸2の捻りの影響が最も小さくなるためである。なお、図11において図1と共通する部分には同一符号を付してある。
[Second form]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the map of FIG. 2 described above is omitted, and instead of this, as shown in FIG. 11, the combustion pressure sensor 21 is attached to the engine 1 to detect the combustion pressure, and the correction described above based on the detected value. to perform the calculation of the amount ω M at ECU6. The combustion pressure sensor 21 may be provided in at least one cylinder. In the example of FIG. 11, the combustion pressure sensor 21 is provided only for the # 4 cylinder 1 d closest to the flywheel 12. This is because the influence of the twist of the crankshaft 2 is the smallest in the cylinder closest to the flywheel 12. In FIG. 11, the same reference numerals are given to the portions common to FIG.

また、上記の説明から明らかなように、燃焼圧から補正量ωを算出するためにはフリクショントルクτを知る必要がある。そこで、この形態ではモータリングにより計測したフリクショントルクτをエンジン回転数Neやエンジン水温Twの引数と対応付けたマップを図12のように作成し、これを記憶装置7に記憶して補正量ωの算出に利用する。そのため、図11に示すようにECU6にはフリクショントルクτを取得するために必要な水温センサ22等が接続される。 Further, as apparent from the above description, it is necessary to know the friction torque τ F in order to calculate the correction amount ω M from the combustion pressure. Therefore, in this embodiment, a map in which the friction torque τ F measured by motoring is associated with arguments of the engine speed Ne and the engine water temperature Tw is created as shown in FIG. to use in the calculation of ω M. Therefore, a water temperature sensor 22, etc. are connected required to obtain the friction torque tau F in ECU6 as shown in FIG. 11.

第2の形態においてもECU6は図9のトルク推定ルーチンを実行してトルクを推定するが、往復慣性力の影響を表す補正量ωを取得するためのサブルーチンとして、ECU6は図10のルーチンに代えて図13のルーチンを実行する。図13の補正量ω取得ルーチンにおいて、ECU6はまずステップS201で燃焼圧Pを取得する。なお、一気筒のみに燃焼圧センサ21を設ける場合、クランク軸2が所定角度回転する間、例えば4サイクルに相当する720°回転する間に燃焼圧Pの計測を一回実施してその計測値を次回以降の制御における全気筒の燃焼圧PとしてステップS1で取得してもよい。あるいは、所定角度範囲で燃焼圧Pの計測を複数回実施してそれらの計測値を代表する値(一例として平均値)を次回以降の制御における燃焼圧PとしてステップS1で取得してもよい。エンジン1が過渡状態で運転されている場合の燃焼圧Pの変化がトルク推定精度に影響を与える場合には、エンジン1が定常状態で運転されているか否かを判別し、定常状態と判断された場合に限って燃焼圧Pを取得してもよい。 Even in the second embodiment, the ECU 6 executes the torque estimation routine of FIG. 9 to estimate the torque. As a subroutine for obtaining the correction amount ω M representing the influence of the reciprocating inertia force, the ECU 6 executes the routine of FIG. Instead, the routine of FIG. 13 is executed. In the correction amount ω M acquisition routine of FIG. 13, the ECU 6 first acquires the combustion pressure P in step S201. When the combustion pressure sensor 21 is provided in only one cylinder, the measurement of the combustion pressure P is performed once while the crankshaft 2 rotates by a predetermined angle, for example, 720 ° corresponding to 4 cycles. May be acquired in step S1 as the combustion pressure P of all the cylinders in the subsequent control. Alternatively, the combustion pressure P may be measured a plurality of times within a predetermined angle range, and a value representative of those measurement values (as an example, an average value) may be acquired in step S1 as the combustion pressure P in the subsequent control. When the change in the combustion pressure P when the engine 1 is operating in the transient state affects the torque estimation accuracy, it is determined whether or not the engine 1 is operating in the steady state, and is determined to be in the steady state. The combustion pressure P may be acquired only when

続くステップS202において、ECU6は取得した燃焼圧Pを(6)式に代入して図示トルクτを算出する。次のステップS203において、ECU6は図12のマップを利用して現在のエンジン回転数Ne及び水温Twに対応したフリクショントルクτを取得する。次のステップS204において、ECU6は、(8)式を利用して往復慣性トルクτ=0としたときの軸トルクτnRを算出し、続くステップS205では、得られたトルクτp、τ及びτnRを(9)式に代入してクランク角速度ωを求める。ここで求めるクランク角速度ωは往復慣性トルクτの影響を含まないクランク角速度である。 In subsequent step S202, ECU 6 calculates the indicated torque tau P by substituting acquired combustion pressure P in equation (6). In the next step S203, ECU 6 obtains the friction torque tau F corresponding to the current engine speed Ne and the water temperature Tw by using a map of Figure 12. In the next step S204, the ECU 6 calculates the shaft torque τ nR when the reciprocating inertia torque τ M = 0 using the equation (8), and in the subsequent step S205, the obtained torques τ p , τ F and substituting tau nR equation (9) determining the crank angular velocity omega R by. The crank angular speed ω R obtained here is a crank angular speed that does not include the influence of the reciprocating inertia torque τ M.

続くステップS206において、ECU6は過去に実行した補正量ω取得ルーチンにて算出したクランク角速度ω(ステップS210で求める値)の演算値が存在するか否かを判断する。つまり、今回のルーチンが補正量ωの演算に関して最初に実行されたものか否かを判断する。例えばエンジン1の始動時に記憶装置7のRAM等を初期化して過去の演算結果を消去する場合には、始動後に図13のルーチンが最初に実行されるときステップS206の条件が否定され、2回目以降のルーチンにおいてステップS206の条件が肯定される。 In subsequent step S206, ECU 6 determines whether the calculated value of the crank angular speed calculated in the previously executed correction amount omega M acquisition routine omega (value determined at step S210) is present. In other words, the routine determines whether or not it is first executed with respect to the calculation of the correction amount omega M. For example, when the RAM of the storage device 7 is initialized and the past calculation result is deleted when the engine 1 is started, the condition of step S206 is denied when the routine of FIG. In the subsequent routine, the condition of step S206 is affirmed.

ステップS206の条件が否定された場合、ECU6はステップS207へ進んでクランク角速度ωの初期値ωinitを設定する。初期値ωinitはクランク角センサ5の出力信号を利用して定める。例えば、ステップS207の処理を実行する時点におけるクランク角速度の検出値の平均値、より詳しくはステップS207の実行時等を基準として所定角度(180°や720°)遡った範囲における平均値を初期値ωinitとして設定する。一方、ステップS206の条件が肯定された場合、ECU6はステップS208へ進み、前回のルーチン実行時にステップS210で算出されたクランク角速度ωを今回のステップS208において軸トルクτの算出に利用する角速度ωとして設定する。 If the condition in step S206 is negative, the ECU 6 proceeds to step S207 and sets the initial value ω init of the crank angular speed ω. The initial value ω init is determined using the output signal of the crank angle sensor 5. For example, the average value of the detected value of the crank angular speed at the time when the process of step S207 is executed, more specifically, the average value in a range retroactive by a predetermined angle (180 ° or 720 °) with reference to the execution time of step S207 or the like is an initial value. Set as ω init . On the other hand, when the condition in step S206 is affirmed, the ECU 6 proceeds to step S208, and the angular velocity ω used in the calculation of the shaft torque τ M in step S208 is used as the crank angular velocity ω calculated in step S210 during the previous routine execution. Set as.

ステップS207又はS208にて角速度ωを設定した後、ECU6はステップS209へ進み、設定された角速度ωを利用して式(7)により往復慣性トルクτを算出する。次に、ECU6はステップS210へ進み、式(9)を利用してクランク角速度ωを算出する。ここで求めるクランク角速度ωは往復慣性力の影響を考慮した値である。 After setting the angular velocity ω in step S207 or S208, the ECU 6 proceeds to step S209, and calculates the reciprocating inertia torque τ M by the equation (7) using the set angular velocity ω. Next, the ECU 6 proceeds to step S210, and calculates the crank angular velocity ω using the equation (9). The crank angular velocity ω obtained here is a value considering the influence of the reciprocating inertia force.

続いて、ECU6はステップS205で求めたクランク角速度ωからステップS210で求めたクランク角速度ωを差し引くことにより、往復慣性力の影響を表すクランク角速度の補正量ω(=ω−ω)を求める。以上の処理を終えた後、ECU6は図9の処理に戻る。なお、図13のルーチンを図9のステップS3に対応するサブルーチンとして実行する場合には補正量ωが角速度ωに対応する補正量ωMaとなり、図9のステップS8に対応するサブルーチンとして実行する場合には補正量ωが角速度ωに対応する補正量ωMbとなる。 Subsequently, the ECU 6 subtracts the crank angular velocity ω obtained in step S210 from the crank angular velocity ω R obtained in step S205, thereby obtaining a crank angular velocity correction amount ω M (= ω R −ω) representing the influence of the reciprocating inertia force. Ask. After finishing the above processing, the ECU 6 returns to the processing of FIG. When the routine of FIG. 13 is executed as a subroutine corresponding to step S3 of FIG. 9, the correction amount ω M becomes the correction amount ω Ma corresponding to the angular velocity ω a and is executed as a subroutine corresponding to step S8 of FIG. In this case, the correction amount ω M becomes the correction amount ω Mb corresponding to the angular velocity ω b .

以上の形態によれば、トルクの推定対象となるエンジン1そのもので計測した燃焼圧Pに基づいて補正量ωを求めているので、第1の形態と比較してさらに高精度にトルクを推定することができる。特に、回転数及び負荷が同一であっても、トルクに影響する他のエンジン制御パラメータ、例えば燃焼噴射時期や燃料噴射量が異なる場合にもそれらの変化を反映した補正量ωを求められる利点がある。なお、補正量ωの算出に関しては、燃焼圧センサ21が検出する燃焼圧Pを利用して他の気筒の燃焼圧を推定し、それぞれの燃焼圧の推定値を利用して各気筒につき図13のルーチンを実行して気筒毎の補正量ωを求めるようにしてもよい。あるいは、燃焼圧センサ21が設けられた気筒のみ図13のルーチンを実行し、他の気筒については図13のルーチンで求めた補正量ωMを利用して第1の形態と同様にトルク推定を実行してもよい。いずれの場合でも、単一の気筒のみに燃焼圧センサ21を設け、その検出値に基づいて全気筒の補正量ωを求めているので、全ての気筒の燃焼圧を実測する必要がなく、トルク推定に必要な燃焼センサの個数を削減し、エンジン1の組み立て工数や部品点数を削減することができる。 According to the above embodiment, since the seek correction amount omega M based on the combustion pressure P measured in the engine 1 itself becomes the estimation target torque, the estimated torque more accurately as compared with the first embodiment can do. In particular, even when the rotation speed and the load are the same, other engine control parameters that affect the torque, for example, even when the combustion injection timing and the fuel injection amount are different, the correction amount ω M that reflects these changes can be obtained. There is. Regarding the calculation of the correction amount ω M , the combustion pressure of the other cylinder is estimated using the combustion pressure P detected by the combustion pressure sensor 21, and the estimated value of each combustion pressure is used for each cylinder. 13 routine may be obtained correction amount omega M of each cylinder running. Alternatively, the routine of FIG. 13 is executed only for the cylinder provided with the combustion pressure sensor 21, and torque estimation is executed for the other cylinders using the correction amount ωM obtained by the routine of FIG. May be. In any case, the combustion pressure sensor 21 is provided only for a single cylinder, and the correction amount ω M for all the cylinders is obtained based on the detected value, so it is not necessary to actually measure the combustion pressures of all the cylinders. The number of combustion sensors required for torque estimation can be reduced, and the number of assembly steps and the number of parts of the engine 1 can be reduced.

以上の形態では、図10又は図13のルーチンを実行することによりECU6が補正量取得手段として機能し、図9のステップS5及びステップS10を実行することによりECU6が角速度補正手段として機能し、図9のステップS11を実行することによりECU6がトルク推定手段として機能する。但し、本発明は上記の形態に限らず種々の形態にて実施してよい。   In the above embodiment, the ECU 6 functions as a correction amount acquisition unit by executing the routine of FIG. 10 or FIG. 13, and the ECU 6 functions as an angular velocity correction unit by executing steps S5 and S10 of FIG. 9 is executed, the ECU 6 functions as torque estimating means. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented in various forms.

例えば、第2の形態では燃焼圧センサ21により燃焼圧Pを実測したが、燃焼圧Pの取得はこれに限らない。ECU6上にエンジン1の運転モデルを実装して運転状態に対応した燃焼圧を推定してもよい。第2の形態では、往復慣性トルクτを考慮した角速度ωをECU6の演算により求めたが、クランク角センサ5の出力信号に基づいて検出される角速度は往復慣性力の影響を含むものであり、図8の実線で示す角速度に相当する。従って、往復慣性力を考慮した角速度ωの演算に代えてクランク角センサ5による角速度の検出値を使用し、燃焼圧Pに基づく図示トルクτと図12のマップで取得したフリクショントルクτとから往復慣性力の影響を除外した角速度ω(図8の破線に相当)を(9)式に従ってECU6で算出し、それらの差から補正量ωを求めるようにしてもよい。ECU6とは別のコンピュータユニットにより図13の各演算を行ってもよい。この場合、補正量ω取得ルーチンは図14に示すように構成すればよい。すなわち、図13のステップS201〜S205までを同様に実行して往復慣性力の影響が含まれたクランク角速度ωを求め、これに続いてステップS211でクランク角速度ωから、クランク角センサ5の出力信号に基づくクランク角速度の検出値ωを差し引いて補正量ωを求めればよい。 For example, in the second embodiment, the combustion pressure P is measured by the combustion pressure sensor 21, but acquisition of the combustion pressure P is not limited to this. An operation model of the engine 1 may be mounted on the ECU 6 to estimate the combustion pressure corresponding to the operation state. In the second embodiment has been determined an angular velocity ω in consideration of the reciprocating inertia torque tau M by calculation of ECU 6, the angular velocity is detected based on the output signal of the crank angle sensor 5 are those containing the influence of the reciprocating inertia force This corresponds to the angular velocity indicated by the solid line in FIG. Therefore, instead of calculating the angular velocity ω in consideration of the reciprocating inertia force, the detected value of the angular velocity by the crank angle sensor 5 is used, and the indicated torque τ P based on the combustion pressure P and the friction torque τ F obtained from the map of FIG. The angular velocity ω (corresponding to the broken line in FIG. 8) excluding the influence of the reciprocating inertia force is calculated by the ECU 6 according to the equation (9), and the correction amount ω M may be obtained from the difference therebetween. Each calculation of FIG. 13 may be performed by a computer unit different from the ECU 6. In this case, the correction amount omega M acquisition routine may be configured as shown in FIG. 14. That is, determine the crank angular velocity omega R which includes the effect of the reciprocating inertia force to step S201~S205 running similarly in FIG. 13, followed by the crank angular velocity omega R by step S211 to this, the crank angle sensor 5 by subtracting the detection value omega crank angular speed based on the output signal may be obtained correction amount omega M.

上述した第1及び第2の形態では第1のクランク角速度ω及び第2のクランク角速度ωの両者につき往復慣性力の影響を表す補正量ωMa、ωMbを求めたが、本発明では第2のクランク角速度ωのみを補正量ωによって補正してもよい。すなわち、角速度運動エネルギーの変化量ΔωとトルクTとの比例関係を正確に保つためには両角速度ω、ωを往復慣性力の影響を表す補正量ωにて補正することが望ましいが、ATDC90°付近の第2のクランク角度範囲にて現れる往復慣性力の影響を受けた角速度の低下を補償する目的に限れば、(3)式に示したように、第2のクランク角速度ωについてのみ補正量ωを利用した補正を行なうようにすればよい。 In the first and second embodiments described above, the correction amounts ω Ma and ω Mb representing the influence of the reciprocating inertia force are obtained for both the first crank angular velocity ω a and the second crank angular velocity ω b. only the second crank angular speed omega b may be corrected by the correction quantity omega M. In other words, it in order to maintain a proportional relationship between the angular velocity the kinetic energy of the variation [Delta] [omega 2 and the torque T e exactly the correcting by the correction amount omega M representing the influence of the reciprocating inertia force of both angular velocity omega a, omega b Desirably, as long as it is limited to the purpose of compensating for the decrease in angular velocity affected by the reciprocating inertia force appearing in the second crank angle range near ATDC 90 °, the second crank angular velocity is expressed as shown in equation (3). It is only necessary to perform correction using the correction amount ω M only for ω b .

上記の各形態では、エンジン1のピストン10の中心線上にクランク軸2の中心が存在する場合(図7)について説明したが、本発明は図14に示すようにピストン10の中心線とクランク軸2の中心とが互いにずれているいわゆるオフセットクランク機構を有するエンジンにも適用できる。以下、オフセットクランク機構の場合の補正量ωの計算例を説明する。なお、図14において、Lはピストンピンからクランクピンまでのコンロッド長さ、Rはクランクピンの旋回半径、eはクランクオフセット量、αはオフセット角、βはコンロッド傾き角、θはクランク角である。 In each of the above embodiments, the case where the center of the crankshaft 2 exists on the centerline of the piston 10 of the engine 1 (FIG. 7) has been described, but the present invention shows that the centerline of the piston 10 and the crankshaft as shown in FIG. The present invention can also be applied to an engine having a so-called offset crank mechanism in which the centers of the two are displaced from each other. Hereinafter, a calculation example of the correction amount ω M in the case of the offset crank mechanism will be described. In FIG. 14, L is the length of the connecting rod from the piston pin to the crank pin, R is the turning radius of the crank pin, e is the crank offset amount, α is the offset angle, β is the connecting rod tilt angle, and θ is the crank angle. .

図15のオフセットクランク機構において、燃焼圧Pと図示トルクτとの関係は次式(11)のように表すことができる。

Figure 2006112373
また、クランク軸2の回りの回転質量をM、クランク角θにおけるクランク角加速度の検出値をacrank(θ)、燃焼圧をP(θ)、燃焼圧を受けるピストン面積をAとすれば、軸トルクτは次式(12)のように表すことができる。
Figure 2006112373
ここで、角加速度acrank(θ)は次式(13)で与えられる。ωはクランク角速度の検出値、ωn−1は前回のクランク角速度の検出値であり、ΔTはクランク角速度の検出の時間間隔である。
Figure 2006112373
In the offset crank mechanism of FIG. 15, the relationship between the combustion pressure P and the indicated torque τ p can be expressed as the following equation (11).
Figure 2006112373
By addition, around the rotating mass of the crankshaft 2 M c, a crank detection value of the crank angular acceleration at the crank angle theta (theta), the combustion pressure P (theta), the piston area for receiving combustion pressure and A p For example, the shaft torque τ n can be expressed as the following equation (12).
Figure 2006112373
Here, the angular acceleration a crank (θ) is given by the following equation (13). ω n is a detected value of the crank angular speed, ω n−1 is a detected value of the previous crank angular speed, and ΔT is a time interval of detecting the crank angular speed.
Figure 2006112373

往復慣性トルクτはクランク角θにおけるピストン10の加速度推定値をapiston(θ)とすれば、次式(14)で表すことができる。

Figure 2006112373
The reciprocating inertia torque τ M can be expressed by the following equation (14) when the estimated acceleration value of the piston 10 at the crank angle θ is a piston (θ).
Figure 2006112373

以上より、クランク角θにおけるピストンスピードVpiston(θ)は次式(15)にて表すことができる。

Figure 2006112373
以上から、クランク角θにおける往復慣性力の影響を除外したクランク角速度ω(θ)は次式(16)で表すことができる。
Figure 2006112373
そして、クランク角センサ5の出力信号に基づいて検出した第2のクランク角速度をω′とすれば、往復慣性力の影響を表す角速度の変化量ωは次式(17)にて求めることができる。
Figure 2006112373
このような手順でクランク角速度の変化量ωを算出すれば、上述した第1の形態又は第2の形態と同様の構成によりオフセットクランク機構の場合における第2のクランク角速度ωを正しく求めてトルクの推定精度を向上させることができる。 From the above, the piston speed V piston (θ) at the crank angle θ can be expressed by the following equation (15).
Figure 2006112373
From the above, the crank angular velocity ω R (θ) excluding the influence of the reciprocating inertia force on the crank angle θ can be expressed by the following equation (16).
Figure 2006112373
Then, if the second crank angular velocity detected based on the output signal of the crank angle sensor 5 is ω b ′, the angular velocity variation ω M representing the effect of the reciprocating inertia force is obtained by the following equation (17). Can do.
Figure 2006112373
If the change amount ω M of the crank angular speed is calculated by such a procedure, the second crank angular speed ω b in the case of the offset crank mechanism is correctly obtained by the same configuration as the first form or the second form described above. Torque estimation accuracy can be improved.

本発明の第1の形態に係るトルク推定装置が適用された内燃機関の構成を示す図。The figure which shows the structure of the internal combustion engine to which the torque estimation apparatus which concerns on the 1st form of this invention was applied. ECUの記憶装置が記憶する角速度補正量のマップを示す図。The figure which shows the map of the angular velocity correction amount which the memory | storage device of ECU memorize | stores. クランク角とトルクとの関係の一例を示す図。The figure which shows an example of the relationship between a crank angle and a torque. クランク角とクランク角速度との関係の一例を示す図。The figure which shows an example of the relationship between a crank angle and a crank angular velocity. クランク角と往復慣性トルクとの関係の一例を示す図。The figure which shows an example of the relationship between a crank angle and a reciprocating inertia torque. エンジン回転数とフリクショントルクとの関係の一例を示す図。The figure which shows an example of the relationship between an engine speed and friction torque. 内燃機関のクランク機構の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the crank mechanism of an internal combustion engine. クランク角速度の計算例の一例を示す図。The figure which shows an example of the calculation example of crank angular velocity. ECUが実行するトルク推定ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows the torque estimation routine which ECU performs. 第1の形態において、図9のサブルーチンとしてECUが実行する補正量取得ルーチンを示すフローチャート。10 is a flowchart showing a correction amount acquisition routine executed by the ECU as a subroutine of FIG. 9 in the first embodiment. 本発明の第2の形態に係るトルク推定装置が適用された内燃機関の構成を示す図。The figure which shows the structure of the internal combustion engine to which the torque estimation apparatus which concerns on the 2nd form of this invention was applied. ECUの記憶装置が記憶するフリクショントルクのマップを示す図。The figure which shows the map of the friction torque which the memory | storage device of ECU memorize | stores. 第2の形態において、図9のサブルーチンとしてECUが実行する補正量取得ルーチンを示すフローチャート。10 is a flowchart showing a correction amount acquisition routine executed by the ECU as a subroutine of FIG. 9 in the second embodiment. 図13のルーチンを一部変更した他の形態の補正量取得ルーチンを示すフローチャート。14 is a flowchart showing a correction amount acquisition routine of another form in which the routine of FIG. 13 is partially changed. 内燃機関のオフセットクランク機構の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the offset crank mechanism of an internal combustion engine.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン(内燃機関)
1a、1b、1c、1d 各気筒
2 クランク軸
3 クランク角検出装置
4 ロータ
5 クランク角センサ(クランク角信号出力手段)
6 エンジンコントロールユニット(補正量取得手段、角速度補正手段、トルク推定手段)
7 記憶装置
8 アクセル開度センサ
10 ピストン
11 コンロッド
12 フライホイール
21 燃焼圧センサ(燃焼圧取得手段)
22 水温センサ
1 engine (internal combustion engine)
1a, 1b, 1c, 1d Each cylinder 2 Crankshaft 3 Crank angle detection device 4 Rotor 5 Crank angle sensor (Crank angle signal output means)
6 Engine control unit (correction amount acquisition means, angular velocity correction means, torque estimation means)
7 storage device 8 accelerator opening sensor 10 piston 11 connecting rod 12 flywheel 21 combustion pressure sensor (combustion pressure acquisition means)
22 Water temperature sensor

Claims (12)

圧縮行程末期から爆発行程初期までの間に設定された第1のクランク角度範囲内にて第1のクランク角速度を検出し、前記第1のクランク角度範囲から所定のクランク角を隔てた爆発行程中に設定された第2のクランク角度範囲にて第2のクランク角速度を検出し、前記第1及び第2のクランク角速度に基づいて気筒で発生するトルクを推定する内燃機関のトルク推定方法において、
前記第2のクランク角度範囲にて発生する、内燃機関の負荷に応じた往復慣性力の影響を表すクランク角速度の変化量を前記第2のクランク角速度の補正量として求める工程と、
求められた第2のクランク角速度の補正量により前記第2のクランク角速度の検出値を補正する工程と、
補正された第2のクランク角速度を利用して前記トルクを推定する工程と、
を備えたことを特徴とする内燃機関のトルク推定方法。
During an explosion stroke in which a first crank angular velocity is detected within a first crank angle range set between the end of the compression stroke and the beginning of the explosion stroke, and a predetermined crank angle is separated from the first crank angle range. A torque estimation method for an internal combustion engine that detects a second crank angular speed in a second crank angle range set to, and estimates torque generated in a cylinder based on the first and second crank angular speeds;
Obtaining a change amount of a crank angular speed that represents an influence of a reciprocating inertia force according to a load of the internal combustion engine generated in the second crank angle range as a correction amount of the second crank angular speed;
Correcting the detected value of the second crank angular speed based on the obtained correction amount of the second crank angular speed;
Estimating the torque using the corrected second crank angular velocity;
A torque estimation method for an internal combustion engine, comprising:
内燃機関の回転数及び負荷と前記第2のクランク角速度の補正量とを対応付けたマップを予め作成して前記内燃機関の制御装置に設けられた記憶装置に該マップを記憶させ、前記第2のクランク角速度の補正量を求める工程では、前記記憶装置が記憶する前記マップに基づいて内燃機関の回転数及び負荷に対応した第2のクランク角速度の補正量を取得する、ことを特徴とする請求項1に記載のトルク推定方法。   A map in which the rotational speed and load of the internal combustion engine and the correction amount of the second crank angular velocity are associated with each other is created in advance, and the map is stored in a storage device provided in the control device of the internal combustion engine, and the second And obtaining a correction amount of the second crank angular speed corresponding to the rotational speed and load of the internal combustion engine based on the map stored in the storage device. Item 2. The torque estimation method according to Item 1. 一以上の気筒の燃焼圧を取得する工程をさらに備え、前記第2のクランク角速度の補正量を求める工程では、前記取得した燃焼圧を利用して前記第2のクランク角速度の補正量を算出する、ことを特徴とする請求項1に記載のトルク推定方法。   The method further includes the step of acquiring the combustion pressure of one or more cylinders, and in the step of obtaining the correction amount of the second crank angular velocity, the correction amount of the second crank angular velocity is calculated using the acquired combustion pressure. The torque estimation method according to claim 1, wherein: 前記第1のクランク角度範囲にて発生する、内燃機関の負荷に応じた往復慣性力の影響を表すクランク角速度の変化量を前記第1のクランク角速度の補正量として求める工程と、
求められた第1のクランク角速度の補正量により前記第1のクランク角速度の検出値を補正する工程と、
補正された第1及び第2のクランク角速度をそれぞれ利用して前記トルクを推定する工程と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のトルク推定方法。
Obtaining a change amount of a crank angular speed, which represents an influence of a reciprocating inertia force according to a load of the internal combustion engine, generated in the first crank angle range as a correction amount of the first crank angular speed;
Correcting the detected value of the first crank angular speed based on the obtained correction amount of the first crank angular speed;
Estimating the torque using the corrected first and second crank angular velocities, respectively;
The torque estimation method according to claim 1, further comprising:
内燃機関の回転数及び負荷と前記第1のクランク角速度の補正量とを対応付けたマップを予め作成して前記内燃機関の制御装置に設けられた記憶装置に該マップを記憶させ、前記第1のクランク角速度の補正量を求める工程では、前記記憶装置が記憶する前記マップに基づいて内燃機関の回転数及び負荷に対応した前記第1のクランク角速度の補正量を取得する、ことを特徴とする請求項4に記載のトルク推定方法。   A map in which the rotational speed and load of the internal combustion engine and the correction amount of the first crank angular velocity are associated with each other is created in advance, and the map is stored in a storage device provided in the control device of the internal combustion engine. In the step of obtaining the crank angular speed correction amount, the first crank angular speed correction amount corresponding to the rotational speed and load of the internal combustion engine is acquired based on the map stored in the storage device. The torque estimation method according to claim 4. 一以上の気筒の燃焼圧を取得する工程をさらに備え、前記第1のクランク角速度の補正量を求める工程では、前記取得した燃焼圧を利用して前記第1のクランク角速度の補正量を算出する、ことを特徴とする請求項4に記載のトルク推定方法。   The method further includes the step of acquiring the combustion pressure of one or more cylinders, and in the step of obtaining the correction amount of the first crank angular velocity, the correction amount of the first crank angular velocity is calculated using the acquired combustion pressure. The torque estimation method according to claim 4, wherein: クランク角に対応した信号を出力するクランク角信号出力手段と、
前記クランク角信号出力手段の出力信号に基づいて、圧縮行程末期から爆発行程初期までの間に設定された第1のクランク角度範囲内にて第1のクランク角速度を、前記第1のクランク角度範囲から所定のクランク角を隔てた爆発行程中に設定された第2のクランク角度範囲にて第2のクランク角速度をそれぞれ検出するクランク角速度検出手段と、
前記第1及び第2のクランク角速度に基づいて気筒で発生するトルクを推定するトルク推定手段と、を備えた内燃機関のトルク推定装置において、
前記第2のクランク角度範囲にて発生する、内燃機関の負荷に応じた往復慣性力の影響を表すクランク角速度の変化量を前記第2のクランク角速度の補正量として求める補正量取得手段と、
求められた第2のクランク角速度の補正量により前記第2のクランク角速度の検出値を補正する角速度補正手段と、を備え、
前記トルク推定手段は、補正された第2のクランク角速度を利用して前記トルクを推定する、ことを特徴とする内燃機関のトルク推定装置。
Crank angle signal output means for outputting a signal corresponding to the crank angle;
Based on the output signal of the crank angle signal output means, the first crank angular speed is set within the first crank angle range set between the end of the compression stroke and the initial stage of the explosion stroke. Crank angular speed detection means for detecting a second crank angular speed in a second crank angle range set during an explosion stroke separated from the crank angle by a predetermined crank angle;
A torque estimation device for an internal combustion engine, comprising: a torque estimation unit that estimates torque generated in a cylinder based on the first and second crank angular velocities;
A correction amount obtaining means for obtaining, as a correction amount for the second crank angular velocity, a change amount of the crank angular velocity that represents the influence of the reciprocating inertia force according to the load of the internal combustion engine that occurs in the second crank angle range;
Angular velocity correction means for correcting the detected value of the second crank angular velocity based on the obtained correction amount of the second crank angular velocity,
The torque estimation device for an internal combustion engine, wherein the torque estimation means estimates the torque by using the corrected second crank angular velocity.
内燃機関の回転数及び負荷と前記第2のクランク角速度の補正量とを対応付けたマップを記憶する記憶装置をさらに備え、前記補正量取得手段は、前記記憶装置が記憶する前記マップに基づいて内燃機関の回転数及び負荷に対応した前記第2のクランク角速度の補正量を取得する、ことを特徴とする請求項7に記載のトルク推定装置。   A storage device for storing a map in which the rotational speed and load of the internal combustion engine and the correction amount of the second crank angular velocity are associated with each other; and the correction amount acquisition means is based on the map stored in the storage device The torque estimation device according to claim 7, wherein a correction amount of the second crank angular speed corresponding to the rotational speed and load of the internal combustion engine is acquired. 一以上の気筒の燃焼圧を取得する燃焼圧取得手段をさらに備え、前記補正量取得手段は、前記取得した燃焼圧を利用して前記第2のクランク角速度の補正量を算出する、ことを特徴とする請求項7に記載のトルク推定装置。   Combustion pressure acquisition means for acquiring the combustion pressure of one or more cylinders is further provided, and the correction amount acquisition means calculates the correction amount of the second crank angular velocity using the acquired combustion pressure. The torque estimation device according to claim 7. 前記補正量取得手段は、前記第2のクランク角速度の補正量に加えて、前記第1のクランク角度範囲にて発生する、内燃機関の負荷に応じた往復慣性力の影響を表すクランク角速度の変化量を前記第1のクランク角速度の補正量としてさらに求め、
前記角速度補正手段は、前記第2のクランク角速度の補正に加えて、求められた第1のクランク角速度の補正量により前記第1のクランク角速度の検出値を補正し、
前記トルク推定手段は、補正された第1及び第2のクランク角速度をそれぞれ利用して前記トルクを推定する、
ことを特徴とする請求項7〜9のいずれか一項に記載のトルク推定装置。
The correction amount acquisition means, in addition to the correction amount of the second crank angular speed, changes in the crank angular speed representing the influence of the reciprocating inertia force generated in the first crank angle range according to the load of the internal combustion engine. An amount as a correction amount of the first crank angular velocity,
The angular velocity correction means corrects the detected value of the first crank angular velocity based on the obtained correction amount of the first crank angular velocity in addition to the correction of the second crank angular velocity,
The torque estimation means estimates the torque using the corrected first and second crank angular velocities, respectively.
The torque estimation device according to any one of claims 7 to 9, wherein
前記記憶装置は、内燃機関の回転数及び負荷と前記第1のクランク角速度の補正量とを対応付けたマップをさらに記憶し、前記補正量取得手段は、前記記憶装置が記憶する前記マップに基づいて内燃機関の回転数及び負荷に対応した第1のクランク角速度の補正量を取得する、ことを特徴とする請求項10に記載のトルク推定装置。   The storage device further stores a map in which the rotational speed and load of the internal combustion engine and the correction amount of the first crank angular velocity are associated with each other, and the correction amount acquisition unit is based on the map stored in the storage device. The torque estimation device according to claim 10, wherein a correction amount of the first crank angular speed corresponding to the rotational speed and load of the internal combustion engine is acquired. 一以上の気筒の燃焼圧を取得する燃焼圧取得手段をさらに備え、前記補正量取得手段は、前記取得した燃焼圧を利用して前記第1のクランク角速度の補正量を算出する、ことを特徴とする請求項10に記載のトルク推定装置。   Combustion pressure acquisition means for acquiring the combustion pressure of one or more cylinders is further provided, and the correction amount acquisition means calculates the correction amount of the first crank angular velocity using the acquired combustion pressure. The torque estimation device according to claim 10.
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