JP7101841B1 - 内燃機関の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼状態を推定する角度区間を、燃焼角度区間の変化に合わせて適切に設定し、燃焼状態の推定のための演算処理負荷を低減できる内燃機関の制御装置及び制御方法を提供する。【解決手段】内燃機関の運転状態に基づいて、前記推定クランク角度区間を変化させ、推定クランク角度区間の各クランク角度において、燃焼によるガス圧トルクの増加分を算出し、推定クランク角度区間において、燃焼によるガス圧トルクの増加分に基づいて内燃機関の燃焼状態を推定する内燃機関の制御装置。【選択図】図３

Description

本願は、内燃機関の制御装置及び制御方法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気筒内のガス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。気筒内のガス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。

従来の技術としては、例えば特許文献１に記載されているように、クランク角度センサの出力信号から燃焼状態を推定する燃焼状態推定装置が開示されている。

特許第６０２９７２６号

燃焼により気筒内のガス圧が上昇する角度区間は、着火時点から排気弁の開弁時期までの期間なる。このガス圧が上昇する角度区間の中でも、実際に燃焼が進行し、熱発生が行われている燃焼角度区間は、着火時点後、ガス圧が急速に上昇している期間であり、通常、着火時点の後、数十度の角度区間になる。燃焼終了後の燃焼行程では、ガス圧は、未燃焼時と同様に、ポリトロープ変化により変化する。この燃焼角度区間は、各種の内燃機関の運転状態に応じて、伸び縮みし、その開始角度が進角側又は遅角側に変化する。

燃焼状態を推定するクランク角度区間を固定の角度区間とし、全ての運転状態の燃焼角度区間が含まれるように設定しようとすると、推定クランク角度区間を広く設定せざるをえず、燃焼状態を推定するための各演算値の演算を行うクランク角度の数が増加し、演算処理負荷が増加する。この点、特許文献１の技術には、燃焼状態を推定する角度区間の設定について特に記載がない。

そこで、本願は、燃焼状態を推定する角度区間を、燃焼角度区間の変化に合わせて適切に設定し、燃焼状態の推定のための演算処理負荷を低減できる内燃機関の制御装置及び制御方法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、
クランク角センサの出力信号に基づいて、クランク角度、及びクランク角加速度を検出する角度情報検出部と、
燃焼状態を推定する推定クランク角度区間を設定する推定角度区間設定部と、
前記推定クランク角度区間の各クランク角度において、クランク角度の検出値、及びクランク角加速度の検出値に基づいて、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の内、燃焼によるガス圧トルクの増加分を算出するガス圧トルク演算部と、
前記推定クランク角度区間において、前記燃焼によるガス圧トルクの増加分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と、を備え、
前記推定角度区間設定部は、内燃機関の運転状態に基づいて、前記推定クランク角度区間を変化させるものである。

本願に係る内燃機関の制御方法は、
クランク角センサの出力信号に基づいて、クランク角度、及びクランク角加速度を検出する角度情報検出ステップと、
燃焼状態を推定する推定クランク角度区間を設定する推定角度区間設定ステップと、
前記推定クランク角度区間において、クランク角度の検出値、及びクランク角加速度の検出値に基づいて、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の内、燃焼によるガス圧トルクの増加分を算出するガス圧トルク演算ステップと、
前記推定クランク角度区間において、前記燃焼によるガス圧トルクの増加分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ステップと、を備え、
前記推定角度区間設定ステップでは、内燃機関の運転状態に基づいて、前記推定クランク角度区間を変化させるものである。

本願に係る内燃機関の制御装置及び制御方法によれば、内燃機関の運転状態に応じて変化する燃焼角度区間に合わせて、推定クランク角度区間を設定することができる。よって、燃焼状態の推定に不要なクランク角度の演算を行わないようにでき、演算処理負荷を低減できる。

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に係る角度情報検出処理を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態１に係るフィルタ前後のクランク角周期の周波数スペクトルを示す図である。 実施の形態１に係る角度情報算出処理を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態１に係る未燃焼時の気筒内のガス圧と燃焼時の気筒内のガス圧とを説明する図である。 実施の形態１に係る未燃焼時データを説明する図である。 実施の形態１に係る制御装置の概略的な処理の手順を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る、点火時期の変化による燃焼期間及び推定クランク角度区間の変化を説明する模式図である。 実施の形態１に係る、燃焼期間が短くなった場合の、燃焼期間の終了角度、及び推定クランク角度区間の終了角度の変化を説明する模式図である。 実施の形態１に係る、燃焼期間が長くなった場合の、燃焼期間の終了角度、及び推定クランク角度区間の終了角度の変化を説明する模式図である。 実施の形態１に係る、触媒昇温制御の実行時の燃焼期間の終了角度、及び推定クランク角度区間の終了角度の設定を説明する模式図である。 実施の形態１に係る、プレイグニッションの発生時の燃焼期間の開始角度、及び推定クランク角度区間の開始角度の設定を説明する模式図である。

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、予め定められた複数のクランク角度に複数の歯を設けている。本実施の形態では、信号板１０は、１０度間隔で歯が並べられている。信号板１０の歯には、一部の歯が欠けた欠け歯部分が設けられている。内燃機関１は、エンジンブロック２４に固定され、信号板１０の歯を検出する第１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、第１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、吸入行程、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。

内燃機関１は、クランク軸２と一体回転するフライホイール２７を備えている。フライホイール２７の外周部は、リングギア２５とされており、リングギア２５は、予め定められた複数のクランク角度に複数の歯を設けている。リングギア２５の歯は、周方向に等角度間隔で設けられている。本例では４度間隔で、９０個の歯が設けられている。リングギア２５の歯には欠け歯部分は設けられていない。内燃機関１は、エンジンブロック２４に固定され、リングギア２５の歯を検出する第２クランク角センサ６を備えている。第２クランク角センサ６は、リングギア２５の径方向外側に、リングギア２５と間隔を空けて対向配置されている。フライホイール２７のクランク軸２とは反対側は、動力伝達機構に連結されている。よって、内燃機関１の出力トルクは、フライホイール２７の部分を通って、車輪側に伝達される。

第１クランク角センサ１１、カム角センサ３０、および第２クランク角センサ６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、６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、６には、例えば、電磁ピックアップ式のセンサが用いられる。

フライホイール２７（リングギア２５）は、信号板１０の歯数よりも多い歯数を有しており、また、欠け歯部分もないため、高分解能の角度検出を期待できる。また、フライホイール２７は、信号板１０の質量よりも大きい質量を有しており、高周波振動が抑制されるため、高精度の角度検出を期待できる。

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、推定角度区間設定部５２、ガス圧トルク演算部５３、燃焼状態推定部５４、燃焼制御部５５、及び未燃焼時軸トルク学習部５６等の制御部を備えている。制御装置５０の各制御部５１から５６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が備える各制御部５１から５６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、各制御部５１から５６等が用いる角度幅設定データ、未燃焼時データ、慣性モーメントＩｃｒｋ、フィルタ係数ｂｊ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、各制御部５１から５６等が算出したクランク角度θｄ、クランク角速度ωｄ、クランク角加速度αｄ、推定クランク角度区間θｉｎｔ、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、第１クランク角センサ１１、カム角センサ３０、第２クランク角センサ６、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、第２クランク角センサ６の出力信号に基づいて、クランク角度θｄ、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を検出する。

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、第２クランク角センサ６の出力信号に基づいてクランク角度θｄを検出すると共にクランク角度θｄを検出した検出時刻Ｔｄを検出する。そして、角度情報検出部５１は、検出したクランク角度θｄである検出角度θｄおよび検出時刻Ｔｄに基づいて、検出角度θｄの間の角度区間Ｓｄに対応する角度間隔Δθｄおよび時間間隔ΔＴｄを算出する。

本実施の形態では、角度情報検出部５１は、第２クランク角センサ６の出力信号（矩形波）の立下りエッジ（又は立上りエッジ）を検出した時のクランク角度θｄを判定するように構成されている。角度情報検出部５１は、基点角度（例えば、第１気筒♯１のピストン５の上死点である０度）に対応する立下りエッジである基点立下りエッジを判定し、基点立下りエッジを基点にカウントアップした立下りエッジの番号ｎ（以下、角度識別番号ｎと称す）に対応するクランク角度θｄを判定する。例えば、角度情報検出部５１は、基点立下りエッジを検出した時に、クランク角度θｄを基点角度（例えば、０度）に設定すると共に角度識別番号ｎを０に設定する。そして、角度情報検出部５１は、立下りエッジを検出する毎に、クランク角度θｄを、予め設定された角度間隔Δθｄ（本例では４度）ずつ増加させると共に角度識別番号ｎを１つずつ増加させる。或いは、角度情報検出部５１は、角度識別番号ｎとクランク角度θｄとの関係が予め設定された角度テーブルを用い、今回の角度識別番号ｎに対応するクランク角度θｄを読み出すように構成されてもよい。角度情報検出部５１は、クランク角度θｄ（検出角度θｄ）を角度識別番号ｎに対応付ける。角度識別番号ｎは、最大番号（本例では９０）の後、１に戻る。角度識別番号ｎ＝１の前回の角度識別番号ｎは９０になり、角度識別番号ｎ＝９０の次回の角度識別番号ｎは１になる。

本実施の形態では、角度情報検出部５１は、後述する第１クランク角センサ１１およびカム角センサ３０に基づいて検出した参照クランク角度を参照して、第２クランク角センサ６の基点立下りエッジを判定する。例えば、角度情報検出部５１は、第２クランク角センサ６の立下りエッジを検出した時の参照クランク角度が、基点角度に最も近い立下りエッジを、基点立下りエッジと判定する。

また、角度情報検出部５１は、第１クランク角センサ１１およびカム角センサ３０に基づいて判別した各気筒７の行程を参照して、クランク角度θｄ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、第２クランク角センサ６の出力信号（矩形波）の立下りエッジを検出した時の検出時刻Ｔｄを検出し、検出時刻Ｔｄを角度識別番号ｎに対応付ける。具体的には、角度情報検出部５１は、演算処理装置９０が備えたタイマー機能を用いて、検出時刻Ｔｄを検出する。

角度情報検出部５１は、図５に示すように、立下りエッジを検出した時に、今回の角度識別番号（ｎ）に対応する検出角度θｄ（ｎ）と、前回の角度識別番号（ｎ－１）に対応する検出角度θｄ（ｎ－１）との間の角度区間を、今回の角度識別番号（ｎ）に対応する角度区間Ｓｄ（ｎ）に設定する。

また、角度情報検出部５１は、式（１）に示すように、立下りエッジを検出した時に、今回の角度識別番号（ｎ）に対応する検出角度θｄ（ｎ）と、前回の角度識別番号（ｎ－１）に対応する検出角度θｄ（ｎ－１）との偏差を算出して、今回の角度識別番号（ｎ）（今回の角度区間Ｓｄ（ｎ））に対応する角度間隔Δθｄ（ｎ）に設定する。

本実施の形態では、リングギア２５の歯の角度間隔は、全て等しくされているので、角度情報検出部５１は、全ての角度識別番号ｎの角度間隔Δθｄを、予め設定された角度（本例では４度）に設定する。

また、角度情報検出部５１は、式（２）に示すように、立下りエッジを検出した時に、今回の角度識別番号（ｎ）に対応する検出時刻Ｔｄ（ｎ）と、前回の角度識別番号（ｎ－１）に対応する検出時刻Ｔｄ（ｎ－１）との偏差を算出して、今回の角度識別番号（ｎ）（今回の角度区間Ｓｄ（ｎ））に対応する時間間隔ΔＴｄ（ｎ）に設定する。

角度情報検出部５１は、第１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、第１気筒♯１のピストン５の上死点を基準とした参照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。例えば、角度情報検出部５１は、第１クランク角センサ１１の出力信号（矩形波）の立下りエッジの時間間隔から、信号板１０の欠け歯部分の直後の立下りエッジを判定する。そして、角度情報検出部５１は、欠け歯部分の直後の立下りエッジを基準にした各立下りエッジと、上死点を基準にした参照クランク角度と対応関係を判定し、各立下りエッジを検出した時の、上死点を基準とした参照クランク角度を算出する。また、角度情報検出部５１は、第１クランク角センサ１１の出力信号（矩形波）における欠け歯部分の位置と、カム角センサ３０の出力信号（矩形波）との関係から、各気筒７の行程を判別する。

＜フィルタ処理＞
角度情報検出部５１は、クランク角加速度αｄを算出する際に、高周波の誤差成分を除去するフィルタ処理を行う。角度情報検出部５１は、時間間隔ΔＴｄに対してフィルタ処理を行う。時間間隔ΔＴｄは、単位角度（本例では、４度）の周期であるクランク角周期ΔＴｄである。フィルタ処理には、例えば、有限インパルス応答（ＦＩＲ：Finite Impulse Response）フィルタが用いられる。図６に、フィルタ前後の時間間隔（クランク角周期）の周波数スペクトルを示すように、フィルタ処理により、歯の製造ばらつき等により生じた高周波数の成分が低減される。また、後述するように、クランク角加速度αｄに基づいて算出される燃焼時の実軸トルクＴｃｒｋｄから、未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔを減算することによっても、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎの高周波数成分を除去できない場合でも、フィルタ処理によりクランク角加速度αｄの高周波成分を低減することにより、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎの高周波数成分を低減できる。

例えば、ＦＩＲフィルタとして、式（３）に示す処理が行われる。

ここで、ΔＴｄｆ（ｎ）は、フィルタ後の時間間隔（クランク角周期）であり、Ｎは、フィルタ次数であり、ｂｊは、フィルタ係数である。

角度情報検出部５１は、未燃焼状態と燃焼状態との間で、同じフィルタ特性のフィルタ処理を行う。本例では、未燃焼状態と燃焼状態との間で、フィルタ次数Ｎ及び各フィルタ係数が同じ値に設定されている。この構成によれば、後述する未燃焼時の実軸トルクにより未燃焼時データが更新された場合に、未燃焼時の実軸トルクの高周波の誤差成分の除去状態と、燃焼時の実軸トルクの高周波の誤差成分の除去状態とを合わせることができる。よって、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎを算出する際に、燃焼時の実軸トルクＴｃｒｋｄから未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔを減算することにより、除去しきれていない高周波の誤差成分を相殺させることができ、高周波の誤差成分により、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎの算出精度が低下することを抑制できる。

なお、時間間隔ΔＴｄに代えて、後述するクランク角速度ωｄ（ｎ）に対して、高周波の誤差成分を除去するフィルタ処理が行われてもよい。或いは、クランク角加速度αｄを算出する際に、フィルタ処理が行われなくてもよい。

なお、角度情報検出部５１は、フィルタ処理に代えて、又はフィルタ処理と共に、各角度識別番号ｎに対応して設定された補正係数Ｋｃ（ｎ）により、各角度識別番号ｎの時間間隔ΔＴｄ（ｎ）を補正するように構成されてもよい。補正係数Ｋｃ（ｎ）は、特許第６１６９２１４号に開示されている方法等により、時間間隔ΔＴｄ（ｎ）に基づいて学習されたり、製造時に適合により予め設定されたりする。

＜クランク角速度ωｄ、クランク角加速度αｄの算出＞
角度情報検出部５１は、角度間隔Δθｄおよびフィルタ後の時間間隔ΔＴｄｆに基づいて、検出角度θｄ又は角度区間Ｓｄのそれぞれに対応する、クランク角度θｄの時間変化率であるクランク角速度ωｄ、およびクランク角速度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７に示すように、角度情報検出部５１は、処理対象とする角度区間Ｓｄ（ｎ）に対応する角度間隔Δθｄ（ｎ）及び時間間隔ΔＴｄｆ（ｎ）に基づいて、処理対象の角度区間Ｓｄ（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、角度情報検出部５１は、式（４）に示すように、処理対象の角度区間Ｓｄ（ｎ）に対応する補正後の角度間隔Δθｄｃ（ｎ）をフィルタ後の時間間隔ΔＴｄｆ（ｎ）で除算して、クランク角速度ωｄ（ｎ）を算出する。

角度情報検出部５１は、処理対象とする検出角度θｄ（ｎ）の直前１つの角度区間Ｓｄ（ｎ）に対応するクランク角速度ωｄ（ｎ）およびフィルタ後の時間間隔ΔＴｄｆ（ｎ）、並びに処理対象の検出角度θｄ（ｎ）の直後１つの角度区間Ｓｄ（ｎ＋１）に対応するクランク角速度ωｄ（ｎ＋１）およびフィルタ後の時間間隔ΔＴｄｆ（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。具体的には、角度情報検出部５１は、式（５）に示すように、直後のクランク角速度ωｄ（ｎ＋１）から直前のクランク角速度ωｄ（ｎ）を減算した減算値を、直後のフィルタ後の時間間隔ΔＴｄｆ（ｎ＋１）と直前のフィルタ後の時間間隔ΔＴｄｆ（ｎ）の平均値で除算して、クランク角加速度αｄ（ｎ）を算出する。

角度情報検出部５１は、角度識別番号ｎ、クランク角度θｄ（ｎ）、フィルタ前後の時間間隔ΔＴｄ（ｎ）、ΔＴｄｆ（ｎ）、クランク角速度ωｄ（ｎ）、クランク角加速度αｄ（ｎ）等の角度情報を、少なくとも燃焼行程以上の期間分、ＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶する。

１－２－２．推定角度区間設定部５２
図８及び図１１等に示すように、燃焼により気筒内のガス圧が上昇する角度区間は、着火時点から排気弁の開弁時期までの期間なる。このガス圧が上昇する角度区間の中でも、実際に燃焼が進行し、熱発生が行われている燃焼角度区間は、着火時点後、ガス圧が急速に上昇している期間であり、通常、着火時点の後、数十度の角度区間になる。燃焼終了後の燃焼行程では、ガス圧は、未燃焼時と同様に、ポリトロープ変化により変化する。この燃焼角度区間は、点火時期θｉｇ、回転速度、筒内吸入気体量、排出ガス再循環量、筒内ガスの流動状態等の各種の内燃機関の運転状態に応じて、伸び縮みし、その開始角度が進角側又は遅角側に変化する。

推定クランク角度区間θｉｎｔを固定の角度区間とし、全ての運転状態の燃焼角度区間が含まれるように設定しようとすると、推定クランク角度区間θｉｎｔを広く設定せざるをえず、燃焼状態を推定するための各演算値の演算を行うクランク角度の数が増加し、演算処理負荷が増加する。

そこで、推定角度区間設定部５２は、燃焼状態を推定する推定クランク角度区間θｉｎｔを設定し、内燃機関の運転状態に基づいて、推定クランク角度区間θｉｎｔを変化させる。

この構成によれば、内燃機関の運転状態に応じて変化する燃焼角度区間に合わせて、推定クランク角度区間θｉｎｔを設定することができる。よって、燃焼状態の推定に不要な各クランク角度における演算を行わないようにでき、演算処理負荷を低減できる。

推定角度区間設定部５２は、内燃機関の運転状態として、点火時期θｉｇ、回転速度、筒内吸入気体量、排出ガス再循環量（以下、ＥＧＲ量と称す）、筒内ガスの流動状態、筒内ガス温度、及び可変バルブタイミング機構の動作状態のいずれか一つ以上を用いる。

例えば、推定角度区間設定部５２は、基本的な内燃機関の運転状態として、点火時期θｉｇ、回転速度、筒内吸入気体量、及びＥＧＲ量を用いる。

＜開始角度、角度幅の設定＞
推定角度区間設定部５２は、推定クランク角度区間の開始角度θｉｎｔｓｔを、点火時期θｉｇに対応する角度（例えば、点火時期θｉｇの直前のクランク角度θｄ）に設定し、燃焼期間に関係する内燃機関の運転状態に基づいて、推定クランク角度区間の角度幅Δθｉｎｔを設定し、開始角度θｉｎｔｓｔに角度幅Δθｉｎｔを加算した角度を、推定クランク角度区間の終了角度θｉｎｔｅｎとして設定する。

後述するプリイグニッションが発生する場合を除き、通常、着火時期は、点火時期θｉｇの直後になる。よって、推定クランク角度区間の開始角度θｉｎｔｓｔを点火時期θｉｇに対応する角度に設定することで、開始角度θｉｎｔｓｔを、燃焼角度区間の開始角度に精度よく合わせることができる。図１１に示すように、点火時期θｉｇが進角側又は遅角側に変化すると、それに合わせて、燃焼期間の終了時期も進角側又は遅角側に変化する。よって、上記のように、点火時期θｉｇ、角度幅Δθｉｎｔに基づいて開始角度θｉｎｔｓｔ及び終了角度θｉｎｔｅｎを設定することで、設定精度を向上できる。

燃焼期間に関係する内燃機関の運転状態には、点火時期θｉｇ、回転速度、筒内吸入気体量、ＥＧＲ量、可変バルブタイミング機構の動作状態、筒内ガスの流動状態、及び筒内ガス温度のいずれか一つ以上が含まれる。

点火時期θｉｇが遅角されると、燃焼速度が緩慢になり、燃焼期間が長くなり、燃焼角度幅が広くなる。回転速度が上昇すると、燃焼速度に対して、角度周期が長くなり、燃焼角度幅が広くなる。筒内吸入気体量が多くなると、燃焼速度が速くなり、燃焼期間が短くなり、燃焼角度幅が狭くなる。ＥＧＲ量が増加すると、燃焼速度が緩慢になり、燃焼期間が長くなり、燃焼角度幅が広くなる。可変バルブタイミング機構の動作状態（開弁角度、閉弁角度）により筒内ガスの流動が大きくなると、燃焼速度が速くなり、燃焼期間が短くなり、燃焼角度幅が狭くなる。スワールコントロール弁等の筒内流動制御機構の動作状態により筒内ガスの流動が大きくなると、燃焼速度が速くなり、燃焼期間が短くなり、燃焼角度幅が狭くなる。例えば、筒内ガスの流動状態として、スワールコントロール弁等の筒内流動制御機構の動作状態が用いられるとよい。或いは、筒内ガスの流動状態として、筒内ガスの流動に関係する複数の運転状態（例えば、可変バルブタイミング機構の動作状態、筒内流動制御機構の動作状態、回転速度、及び筒内吸入気体量等）を総合的に評価した評価値が用いられてもよい。筒内ガス温度が高くなると、燃焼速度が速くなり、燃焼期間が短くなり、燃焼角度幅が狭くなる。筒内ガス温度として、吸気管内のガス温度等が用いられる。

図１２に示すように、運転状態に応じて燃焼期間が短くなると、燃焼期間の終了角度が進角し、図１３に示すように、運転状態に応じて燃焼期間が長くなると、燃焼期間の終了角度が遅角する。燃焼期間に関係する内燃機関の運転状態に基づいて、推定クランク角度区間の角度幅Δθｉｎｔを設定することで、推定クランク角度区間の終了角度θｉｎｔｅｎの設定精度を向上できる。

推定角度区間設定部５２は、燃焼期間に関係する各種の内燃機関の運転状態と、推定クランク角度区間の角度幅Δθｉｎｔとの関係が予め設定された角度幅設定データを参照し、現在の内燃機関の運転状態に対応する推定クランク角度区間の角度幅Δθｉｎｔを算出する。

角度幅設定データは、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。角度幅設定データには、例えば、単数又は複数のマップデータが用いられる。或いは、角度幅設定データには、多項式又はニューラルネットワーク等の近似関数が用いられてもよい。

或いは、推定角度区間設定部５２は、燃焼期間に関係する各種の内燃機関の運転状態に基づいて、推定クランク角度区間の終了角度θｉｎｔｅｎを直接設定してもよい。推定角度区間設定部５２は、燃焼期間に関係する各種の内燃機関の運転状態と、推定クランク角度区間の終了角度θｉｎｔｅｎとの関係が予め設定された終了角度設定データを参照し、現在の内燃機関の運転状態に対応する推定クランク角度区間の終了角度θｉｎｔｅｎを算出する。終了角度設定データには、マップデータ、多項式、又はニューラルネットワークが用いられるとよい。

推定角度区間設定部５２は、内燃機関の運転状態として、触媒の昇温のために点火時期θｉｇの遅角を行う触媒昇温制御の実行状態、及びプレイグニッションが発生する可能性がある状態の一方又は双方を用いる。

＜触媒昇温制御の実行時＞
図１４に示すように、推定角度区間設定部５２は、触媒昇温制御を実行している状態である場合は、推定クランク角度区間の終了角度θｉｎｔｅｎを、触媒昇温制御を実行していない場合よりも、遅角側に設定する。上述したように、点火時期θｉｇを遅角側に設定すると、燃焼速度が緩慢になり、燃焼期間が長くなり、燃焼角度幅が広くなる。図１４に示すように、触媒昇温制御の遅角量は、通常の制御時よりも大幅に大きくなり、燃焼期間も大幅に長くなる。よって、点火時期θｉｇに基づいて、推定クランク角度区間の終了角度θｉｎｔｅｎを設定するよりも、触媒昇温制御の実行時、専用に、推定クランク角度区間の終了角度θｉｎｔｅｎを設定した方が、データの設定工数、データ量を削減できると共に、設定精度を向上できる。

推定角度区間設定部５２は、触媒昇温制御の実行中である場合は、点火時期θｉｇ又は遅角量に基づいて、推定クランク角度区間の終了角度θｉｎｔｅｎを設定する。例えば、推定角度区間設定部５２は、点火時期θｉｇ又は遅角量と、推定クランク角度区間の終了角度θｉｎｔｅｎとの関係が予め設定された触媒昇温用設定データを参照し、現在の点火時期θｉｇ又は遅角量に対応する推定クランク角度区間の終了角度θｉｎｔｅｎを算出する。

＜プレイグニッションの発生時＞
図１５に示すように、推定角度区間設定部５２は、プレイグニッションが発生する可能性がある場合は、推定クランク角度区間の開始角度θｉｎｔｓｔを、点火時期θｉｇよりも進角側に設定する。例えば、プレイグニッションの発生する可能性の有無は、ノックセンサ、イオン電流センサ等の検出値に基づいて判定される。或いは、特定の運転状態（例えば、高回転、高負荷の領域）で、プレイグニッションが発生する可能性が高くなることが、予めわかっている場合は、推定角度区間設定部５２は、現在の運転状態が、予め設定された高頻度状態である場合に、プレイグニッションの発生する可能性があると判定する。

図１５に示すように、プレイグニッションが発生すると、点火時期θｉｇよりも前に着火するため、点火時期θｉｇにより、推定クランク角度区間の開始角度θｉｎｔｓｔを設定できなくなる。よって、プレイグニッションが発生する可能性がある場合は、点火時期θｉｇよりも前に、推定クランク角度区間の開始角度θｉｎｔｓｔを設定することで、設定精度を向上できる。この場合の推定クランク角度区間の開始角度θｉｎｔｓｔは、自着火が始まる可能性があるクランク角度の範囲の進角側の端に予め設定されるとよい。一方、プレイグニッションが発生する可能性がある場合の推定クランク角度区間の終了角度θｉｎｔｅｎは、プレイグニッションが発生する可能性がない場合に設定される終了角度θｉｎｔｅｎに設定されるとよい。これにより、プレイグニッションが発生しなかった場合の燃焼期間をカバーできる。

＜排気弁の開弁時期＞
燃焼により気筒内のガス圧が上昇する角度区間は、排気弁の開弁時期までであるので、排気弁の開弁時期よりも遅角側に推定クランク角度区間の終了角度θｉｎｔｅｎを設定しても意味がない。そこで、推定角度区間設定部５２は、推定クランク角度区間の終了角度θｉｎｔｅｎが排気弁の開弁時期よりも遅角側に設定されないように制限する。排気弁の開弁時期は、排気弁の可変バルブタイミング機構により変化する。よって、推定角度区間設定部５２は、推定クランク角度区間の終了角度θｉｎｔｅｎを、可変バルブタイミング機構により設定された排気弁の開弁角度に対応して設定する。

１－２－３．ガス圧トルク演算部５３
ガス圧トルク演算部５３は、推定クランク角度区間θｉｎｔの各クランク角度θｄにおいて、クランク角度θｄの検出値、及びクランク角加速度αｄの検出値に基づいて、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。以下で詳細に説明する。

＜実軸トルクＴｃｒｋｄの算出＞
ガス圧トルク演算部５３は、推定クランク角度区間θｉｎｔの各クランク角度θｄにおいて、クランク角加速度の検出値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、ガス圧トルク演算部５３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の検出値に、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＞
ガス圧トルク演算部５３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、推定クランク角度区間θｉｎｔ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、少なくとも燃焼行程を含むクランク角度区間の各クランク角度θｄについて設定されている。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５６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、各気筒の燃焼行程に対応して設定されてもよい。例えば、未燃焼時データは、４行程間の各クランク角度θｄについて設定されてもよい。

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ごとに設定されている。ガス圧トルク演算部５３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。

本実施の形態では、未燃焼時データの設定に係る運転状態は、内燃機関の回転速度、気筒内の吸入気体量、温度、並びに吸気バルブ及び排気バルブの一方又は双方の開閉タイミングのいずれか１つ以上に設定されている。内燃機関の回転速度は、クランク角速度ωｄに対応する。気筒内の吸入気体量として、気筒内に吸入された空気及びＥＧＲガスの気体量、充填効率、又は吸気管内のガス圧（本例では、吸気マニホールド内の圧力）等が用いられる。温度として、気筒内に吸入されるガス温度、又は内燃機関の冷却水温又は油温等が用いられる。吸気バルブの開閉タイミングとして、吸気可変バルブタイミング機構１４による吸気バルブの開閉タイミングが用いられる。吸気バルブの開閉タイミングとして、排気可変バルブタイミング機構１５による排気バルブの開閉タイミングが用いられる。

例えば、未燃焼時データとして、運転状態ごとに、図９に示すような、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マップデータが、記憶装置９１に記憶されている。マップデータの代わりに多項式、ニューラルネットワーク等の近似関数が用いられてもよい。

＜外部負荷トルクの算出＞
ガス圧トルク演算部５３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の検出値に基づいて実軸トルクＴｃｒｋｄ＿ｔｄｃを算出する。ガス圧トルク演算部５３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度までの角度区間内である。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。

ガス圧トルク演算部５３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、ガス圧トルク演算部５３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。

燃焼行程の上死点近傍では燃焼気筒のガス圧トルクがほぼ０になるため、上死点近傍の未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔ＿ｔｄｃと、上死点近傍の燃焼時の実軸トルクＴｃｒｋｄ＿ｔｄｃとに基づいて、少ない演算負荷で、外部負荷トルクＴｌｏａｄを算出することができる。

＜燃焼によるガス圧トルクの増加分の算出＞
ガス圧トルク演算部５３は、推定クランク角度区間θｉｎｔ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、ガス圧トルク演算部５３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。

以上のように、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎの算出には、燃焼時の実軸トルクＴｃｒｋｄ及び未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔが用いられる。よって、特許文献１の式（１５）のように、クランク機構の物理モデル式が用いられていなので、モデル化誤差を低減することができる。また、特許文献１の式（１５）では、高周波の誤差成分が重畳している燃焼時の実軸トルクから、高周波の誤差成分が重畳していない未燃焼仮定の発生トルクが減算されているので、算出される燃焼時の気筒内の圧力には高周波の誤差成分が重畳する。一方、上記の構成によれば、燃焼時の実軸トルクＴｃｒｋｄに含まれる高周波の誤差成分と、未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔに含まれる高周波の誤差成分とを、互いに打ち消し合わせることができ、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎから高周波の誤差成分を低減させることができる。従って、クランク角加速度αｄの検出値に高周波の誤差成分が含まれ、クランク機構のモデル化が容易でない場合でも、燃焼状態に関連するパラメータの推定精度を向上させることができる。

ガス圧トルク演算部５３は、対応する角度識別番号ｎ及びクランク角度θｄ等の角度情報と共に、推定クランク角度区間θｉｎｔの各クランク角度θｄで算出した実軸トルク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等の各演算値を、少なくとも推定クランク角度区間θｉｎｔ以上の期間分、ＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶する。

１－２－４．燃焼状態推定部５４
燃焼状態推定部５４は、推定クランク角度区間θｉｎｔにおいて、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎに基づいて内燃機関の燃焼状態を推定する。

本実施の形態では、燃焼状態推定部５４は、筒内圧演算部５４１、及び燃焼パラメータ演算部５４２を備えている。

１－２－４－１．筒内圧演算部５４１
＜未燃焼時の気筒内のガス圧の算出＞
筒内圧演算部５４１は、推定クランク角度区間θｉｎｔ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５４１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り、予め設定された値が用いられてもよいし、吸気可変バルブタイミング機構１４による吸気バルブの閉弁タイミングに応じて変化されてよい。Ｖｃｌｙ＿θは、クランク角度θｄにおける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５４１は、推定クランク角度区間θｉｎｔ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５４１は、推定クランク角度区間θｉｎｔ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５４１は、次式に示を用いて、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５４１は、次式に示すように、推定クランク角度区間θｉｎｔ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。

推定クランク角度区間θｉｎｔの各クランク角度θｄの燃焼時の気筒内のガス圧Ｐｃｙｌ＿ｂｒｎは、各気筒の推定クランク角度区間θｉｎｔが終了するごとに、記憶装置９１に記憶された各クランク角度θｄの検出値及び演算値に基づいて、まとめて演算されてもよいし、推定クランク角度区間θｉｎｔの各クランク角度θｄが検出されるごとに、演算されてもよい。

筒内圧演算部５４１は、対応する角度識別番号ｎ及びクランク角度θｄ等の角度情報と共に、算出した燃焼時の気筒内のガス圧Ｐｃｙｌ＿ｂｒｎを、少なくとも推定クランク角度区間θｉｎｔ以上の期間分、ＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶する。

１－２－４－２．燃焼パラメータ演算部５４２
燃焼パラメータ演算部５４２は、推定クランク角度区間θｉｎｔ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５４２は、次式を用い、推定クランク角度区間θｉｎｔ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（９）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５４２は、推定クランク角度区間θｉｎｔ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５４２は、次式を用い、熱発生率ｄＱ／ｄθｄを、推定クランク角度区間θｉｎｔの開始角度θ０から推定クランク角度区間θｉｎｔの各クランク角度θｄまで積分した区間積分値を、推定クランク角度区間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、推定クランク角度区間θｉｎｔ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５４２は、推定クランク角度区間θｉｎｔ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５４２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区間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（９）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５４２は、推定クランク角度区間θｉｎｔ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。

１－２－５．燃焼制御部５５
燃焼制御部５５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５５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５５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の開度を増加させてＥＧＲ量を増加させる。なお、ＥＧＲ量を増加させれば、燃焼速度が緩やかになり、燃焼中心角度が進角側に変化する。一方、燃焼制御部５５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の開度を減少させてＥＧＲ量を減少させる。

或いは、燃焼制御部５５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５５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

１－２－６．未燃焼時軸トルク学習部５６
未燃焼時軸トルク学習部５６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、クランク角加速度の検出値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５６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。

実験データに基づいて予め設定され、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等に記憶されている初期の未燃焼時データからの変化分は、変化分の未燃焼時データとしてバックアップＲＡＭ等に記憶され、更新されるとよい。そして、予め設定された初期の未燃焼時データから読み出された値と、変化分の未燃焼時データから読み出された値との合計値が、最終的な未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋとして用いられるとよい。

上述したように、本実施の形態では、未燃焼時データは、運転状態ごとに設定されるので、未燃焼時の実軸トルクＴｃｒｋｄが演算された運転状態に対応する未燃焼時データが更新される。なお、変化分の未燃焼時データは、初期の未燃焼時データと同様に、運転状態ごとに設定される。未燃焼時データ、又は変化分の未燃焼時データに、ニューラルネットワークが用いられる場合は、未燃焼時の実軸トルクＴｃｒｋｄ等が教師データに設定され、バックプロパゲーション等によりニューラルネットワークが学習される。

更新に用いられる未燃焼時の実軸トルクＴｃｒｋｄには、行程周期よりも長い周期の成分を減衰させるハイパスフィルタ処理が行われてよい。このハイパスフィルタ処理により、未燃焼時の実軸トルクＴｃｒｋｄに含まれる外部負荷トルクＴｌｏａｄを低減することができ、外部負荷トルクＴｌｏａｄの変動により、更新された未燃焼時データが変動することを抑制できる。

未燃焼時軸トルク学習部５６は、未燃焼状態の複数回の燃焼行程において各クランク角度θｄで演算された複数回の未燃焼時の実軸トルクＴｃｒｋｄに対して統計処理を行った値により、未燃焼時データに設定されている各クランク角度θｄの未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔを更新してもよい。統計処理値として、平均値、中央値などが用いられる。例えば、未燃焼時データに設定されている各クランク角度θｄの未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔが、各クランク角度θｄの統計処理値に置き換えられる、又は近づけられる。

或いは、未燃焼時軸トルク学習部５６は、未燃焼状態の各クランク角度θｄで演算された未燃焼時の実軸トルクＴｃｒｋｄに対して、クランク角度θｄごとにローパスフィルタ処理を行った値により、未燃焼時データに設定されている各クランク角度θｄの未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔを更新する。各クランク角度θｄについて、個別に、フィルタ処理が行われ、フィルタ値が算出される。ローパスフィルタ処理には、例えば、上述した有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ、一次遅れフィルタ等が用いられる。未燃焼時データに設定されている各クランク角度θｄの未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔが、各クランク角度θｄのフィルタ値に置き換えられる、又は近づけられる。

＜処理全体の概略フローチャート＞
本実施の形態に係る制御装置５０の概略的な処理の手順（内燃機関の制御方法）について、図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。図１０のフローチャートの処理は、演算処理装置９０が記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行することにより、例えば、クランク角度θｄを検出する毎、又は所定の演算周期毎に繰り返し実行される。

ステップＳ０１で、上述したように、角度情報検出部５１は、第２クランク角センサ６の出力信号に基づいて、クランク角度θｄ、クランク角速度ωｄ、及びクランク角加速度αｄを検出する角度情報検出処理（角度情報検出ステップ）を実行する。

ステップＳ０２で、制御装置５０は、内燃機関の燃焼状態であるか、内燃機関の未燃焼状態であるかを判定し、燃焼状態である場合は、ステップＳ０３に進み、未燃焼状態である場合は、ステップＳ０７に進む。ここで、燃焼状態及び燃焼時は、制御装置５０が、燃焼行程で燃料を燃焼させるように制御している状態及び時であり、未燃焼状態及び未燃焼時は、制御装置５０が、燃焼行程で燃料を燃焼させないように制御している状態及び時である。

ステップＳ０３で、上述したように、推定角度区間設定部５２は、燃焼状態を推定する推定クランク角度区間θｉｎｔを設定する。推定角度区間設定部５２は、内燃機関の運転状態に基づいて、推定クランク角度区間θｉｎｔを変化させる推定角度区間設定処理（推定角度区間設定ステップ）を実行する。

ステップＳ０４で、上述したように、ガス圧トルク演算部５３は、推定クランク角度区間θｉｎｔの各クランク角度θｄにおいて、クランク角度θｄの検出値、及びクランク角加速度αｄの検出値に基づいて、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎを算出するガス圧トルク演算処理（ガス圧トルク演算ステップ）を実行する。

ステップＳ０５で、上述したように、燃焼状態推定部５４は、推定クランク角度区間θｉｎｔにおいて、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎに基づいて内燃機関の燃焼状態を推定する燃焼状態推定処理（燃焼状態推定ステップ）を実行する。

ステップＳ０６で、上述したように、燃焼制御部５５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処理（燃焼制御ステップ）を実行する。

一方、内燃機関の未燃焼状態である場合は、ステップＳ０７で、上述したように、未燃焼時軸トルク学習部５６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、クランク角加速度の検出値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未燃焼時軸トルク学習処理（未燃焼時軸トルク学習ステップ）を実行する。

〔その他の実施の形態〕
本願のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の実施の形態１においては、第２クランク角センサ６の出力信号に基づいて、クランク角度θｄ、クランク角速度ωｄ、及びクランク角加速度αｄが検出される場合を例に説明した。しかし、第１クランク角センサ１１の出力信号に基づいて、クランク角度θｄ、クランク角速度ωｄ、及びクランク角加速度αｄが検出されてもよい。

（２）上記の実施の形態１においては、気筒数が３つの３気筒エンジンが用いられる場合を例に説明した。しかし、任意の気筒数（例えば、１気筒、２気筒、４気筒、６気筒）のエンジンが用いられてもよい。

（３）上記の実施の形態１においては、内燃機関１は、ガソリンエンジンとされている場合を例として説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、内燃機関１は、ディーゼルエンジン、ＨＣＣＩ燃焼（Homogeneous-Charge Compression Ignition Combustion）を行うエンジン等の各種の内燃機関とされてもよい。この場合は、推定クランク角度区間θｉｎｔの設定に用いられる点火時期の代わりに、着火時期の予測値が用いられるとよい。

（４）上記の実施の形態１では、制御装置５０は、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎ等に基づいて、燃焼時の筒内圧Ｐｃｙｌ＿ｂｒｎを算出し、燃焼時の筒内圧Ｐｃｙｌ＿ｂｒｎに基づいて、熱発生率及び質量燃焼割合ＭＦＢの一方又は双方の燃焼パラメータを算出し、内燃機関の燃焼状態を推定する場合を例に説明した。しかし、制御装置５０は、燃焼時の筒内圧Ｐｃｙｌ＿ｂｒｎ及び燃焼パラメータを算出することなく、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎの挙動（例えば、燃焼行程の積算値、燃焼行程のピーク値、ピーク値のクランク角度等）に基づいて、燃焼状態を推定してもよい。或いは、制御装置５０は、燃焼パラメータを算出することなく、燃焼時の筒内圧Ｐｃｙｌ＿ｂｒｎの挙動（例えば、燃焼行程の積算値、燃焼行程のピーク値、ピーク値のクランク角度等）に基づいて、燃焼状態を推定してもよい。

（５）上記の実施の形態１においては、制御装置５０は、燃焼時の筒内圧Ｐｃｙｌ＿ｂｒｎに基づいて、熱発生率及び質量燃焼割合を算出し、燃焼制御を行うように構成されている場合を例に説明した。しかし、制御装置５０は、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎ、燃焼時の筒内圧Ｐｃｙｌ＿ｂｒｎ、又は熱発生率に基づいて、燃焼気筒の失火検出等の他の制御を行うように構成されてもよい。

（６）上記の実施の形態１においては、未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔが、未燃焼時データを参照して算出される場合を例に説明した。しかし、未燃焼時データが、燃料カットの実行領域等、特定の運転状態にのみ設定されている場合は、特定の運転状態の未燃焼時データに加えて、クランク機構の物理モデル式を用いて算出した発生トルクに基づいて、未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔが算出されてもよい。

具体的には、ガス圧トルク演算部５３は、推定クランク角度区間θｉｎｔの各クランク角度θｄにおいて、クランク角度θｄと、特定の運転状態における未燃焼時の軸トルクとの関係が設定された特定未燃焼時データを参照し、推定クランク角度区間θｉｎｔの各クランク角度θｄに対応する特定運転状態の未燃焼時の軸トルクを算出する。そして、ガス圧トルク演算部５３は、推定クランク角度区間θｉｎｔの各クランク角度θｄにおいて、クランク機構の物理モデル式を用い、特定の運転状態であり、且つ、未燃焼であると仮定した場合における、気筒内のガス圧及びピストンの往復運動により生じるトルクである特定運転状態の未燃焼仮定の発生トルクを算出する。

ガス圧トルク演算部５３は、推定クランク角度区間θｉｎｔの各クランク角度θｄにおいて、クランク機構の物理モデル式を用い、現在の運転状態において未燃焼であると仮定した場合における、気筒内のガス圧及びピストンの往復運動により生じるトルクである現在運転状態の未燃焼仮定の発生トルクを算出する。ガス圧トルク演算部５３は、推定クランク角度区間θｉｎｔの各クランク角度θｄにおいて、特定運転状態の未燃焼時の軸トルク、及び特定運転状態の未燃焼仮定の発生トルクに基づいて、現在運転状態の未燃焼仮定の発生トルクを補正して、未燃焼時の軸トルクＴｃｒｋ＿ｍｏｔを算出する。クランク機構の物理モデル式には、特許文献１の式（１５）の右辺の分子の第２項及び第３項と同様の式が用いられればよい。

未燃焼時軸トルク学習部５６は、内燃機関の未燃焼状態であり、特定の運転状態において、各クランク角度θｄにおいて演算された未燃焼時の実軸トルクＴｃｒｋｄにより、特定未燃焼時データを更新する。

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、５ ピストン、６ 第２クランク角センサ（クランク角センサ）、７ 気筒、９ コンロッド、３２ クランク、５０ 内燃機関の制御装置、５１ 角度情報検出部、５２ 推定角度区間設定部、５３ ガス圧トルク演算部、５４ 燃焼状態推定部、５４１ 筒内圧演算部、５４２ 燃焼パラメータ演算部、５５ 燃焼制御部、５６ 未燃焼時軸トルク学習部、Ｉｃｒｋ 慣性モーメント、ＭＦＢ 質量燃焼割合、Ｐｃｙｌ＿ｂｒｎ 燃焼時の気筒内のガス圧、Ｐｃｙｌ＿ｍｏｔ 未燃焼時の気筒内のガス圧、Ｐｉｎ 吸気管内のガス圧、Ｔｃｒｋ＿ｍｏｔ 未燃焼時の軸トルク、Ｔｃｒｋｄ 実軸トルク、Ｔｌｏａｄ 外部負荷トルク、ΔＴｇａｓ＿ｂｒｎ 燃焼によるガス圧トルクの増加分、αｄ クランク角加速度、θｄ クランク角度、θｄ＿ｔｄｃ 上死点近傍のクランク角度、θｉｎｔ 推定クランク角度区間、θｉｇ 点火時期、θｉｎｔｓｔ 推定クランク角度区間の開始角度、θｉｎｔｅｎ 推定クランク角度区間の終了角度、ωｄ クランク角速度

Claims (12)

1. クランク角センサの出力信号に基づいて、クランク角度、及びクランク角加速度を検出する角度情報検出部と、
   燃焼状態を推定する推定クランク角度区間を設定する推定角度区間設定部と、
   前記推定クランク角度区間の各クランク角度において、クランク角度の検出値、及びクランク角加速度の検出値に基づいて、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の内、燃焼によるガス圧トルクの増加分を算出するガス圧トルク演算部と、
   前記推定クランク角度区間において、前記燃焼によるガス圧トルクの増加分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と、を備え、
   前記推定角度区間設定部は、内燃機関の運転状態に基づいて、前記推定クランク角度区間を変化させる内燃機関の制御装置。
2. 前記推定角度区間設定部は、前記内燃機関の運転状態として、点火時期、回転速度、筒内吸入気体量、排出ガス再循環量、可変バルブタイミング機構の動作状態、筒内ガスの流動状態、及び筒内ガス温度のいずれか一つ以上を用いる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記推定角度区間設定部は、前記推定クランク角度区間の開始角度を、点火時期に対応する角度に設定し、燃焼期間に関係する内燃機関の運転状態に基づいて、前記推定クランク角度区間の角度幅を設定し、前記開始角度に前記角度幅を加算した角度を、前記推定クランク角度区間の終了角度として設定する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記推定角度区間設定部は、前記内燃機関の運転状態として、触媒の昇温のために点火時期の遅角を行う触媒昇温制御の実行状態、及びプレイグニッションが発生する可能性がある状態の一方又は双方を用いる請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記推定角度区間設定部は、前記内燃機関の運転状態として、プレイグニッションが発生する可能性がある状態を用い、
   プレイグニッションが発生する可能性がある場合は、前記推定クランク角度区間の開始角度を、点火時期よりも進角側に設定する請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記推定角度区間設定部は、プレイグニッションが発生する可能性がある場合は、前記推定クランク角度区間の終了角度を、プレイグニッションが発生する可能性がない場合に設定される前記推定クランク角度区間の終了角度に設定する請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記推定角度区間設定部は、前記内燃機関の運転状態として、触媒の昇温のために点火時期の遅角を行う触媒昇温制御の実行状態を用い、
   前記触媒昇温制御を実行している状態である場合は、前記推定クランク角度区間の終了角度を、前記触媒昇温制御を実行していない場合よりも、遅角側に設定する請求項１から６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記推定角度区間設定部は、前記内燃機関の運転状態として、可変バルブタイミング機構の動作状態を用い、
   前記推定クランク角度区間の終了角度を、前記可変バルブタイミング機構により設定された排気弁の開弁角度に対応して設定する請求項１から７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記ガス圧トルク演算部は、前記推定クランク角度区間の各クランク角度において、クランク角加速度の検出値に基づいて、クランク軸にかかる実軸トルクを算出し、
   クランク角度と未燃焼時の軸トルクとの関係が設定された未燃焼時データを参照し、前記推定クランク角度区間の各クランク角度に対応する前記未燃焼時の軸トルクを算出し、
   上死点近傍のクランク角度において、前記クランク角加速度の検出値に基づいて前記実軸トルクを算出し、前記未燃焼時データを参照し、前記上死点近傍のクランク角度に対応する前記未燃焼時の軸トルクを算出し、前記上死点近傍のクランク角度における前記実軸トルク及び前記未燃焼時の軸トルクに基づいて、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を算出し、
   前記推定クランク角度区間の各クランク角度において、前記実軸トルク、前記未燃焼時の軸トルク、及び前記外部負荷トルクに基づいて、前記燃焼によるガス圧トルクの増加分を算出する請求項１から８のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記燃焼状態推定部は、前記推定クランク角度区間の各クランク角度において、現在の筒内吸入気体量の状態に基づいて、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を算出し、
    前記推定クランク角度区間の各クランク角度において、前記未燃焼時の気筒内のガス圧と、前記燃焼によるガス圧トルクの増加分とに基づいて、気筒内のガス圧を算出し、
    前記推定クランク角度区間の各クランク角度の前記気筒内のガス圧に基づいて、燃焼状態を表す燃焼パラメータを算出する請求項１から９のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
11. 推定された燃焼状態に基づいて、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部を備えた請求項１から１０のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
12. クランク角センサの出力信号に基づいて、クランク角度、及びクランク角加速度を検出する角度情報検出ステップと、
    燃焼状態を推定する推定クランク角度区間を設定する推定角度区間設定ステップと、
    前記推定クランク角度区間において、クランク角度の検出値、及びクランク角加速度の検出値に基づいて、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の内、燃焼によるガス圧トルクの増加分を算出するガス圧トルク演算ステップと、
    前記推定クランク角度区間において、前記燃焼によるガス圧トルクの増加分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ステップと、を備え、
    前記推定角度区間設定ステップでは、内燃機関の運転状態に基づいて、前記推定クランク角度区間を変化させる内燃機関の制御方法。

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