WO2017104030A1 - 内燃機関 - Google Patents

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angular velocity
combustion
blade
compressor wheel
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吉田　宏之
和一 生司
宏則 岩元
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株式会社 電子応用
友成 健五
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Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine.
  • JP2015-34780A discloses a method for calculating an angular velocity of a rotating body having a plurality of blades such as a compressor wheel of an exhaust turbocharger of an internal combustion engine based on an output value of an eddy current sensor that detects passage of each blade. Has been.
  • the present invention has been made paying attention to such problems, and it is an object of the present invention to perform various calculations based on the angular velocity of the compressor wheel while suppressing the calculation load of the control device of the internal combustion engine.
  • an internal combustion engine is driven by an engine body having a plurality of cylinders, energy of exhaust discharged from each cylinder of the engine body, and at least one blade.
  • a compressor wheel that compresses the air sucked into each cylinder of the engine body, and a passage detection sensor that detects that the blade of the compressor wheel has passed through a predetermined position in the housing that houses the compressor wheel, The angular velocity of the compressor wheel is calculated based on the detection result of the passage detection sensor, and at least one of the combustion energy of each cylinder of the engine body or the combustion interval of each cylinder is calculated based on the angular velocity of the compressor wheel.
  • Combustion state estimation device and each calculated by the combustion state estimation device Based on at least one of the combustion energy or combustion space of each cylinder of the cylinder, and a control device configured to control a parameter relating to the combustion of each cylinder of the engine body.
  • At least one of the combustion energy of each cylinder of the engine body or the combustion interval of each cylinder is calculated based on the angular velocity of the compressor wheel while suppressing the calculation load of the control device. be able to.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of the compressor.
  • FIG. 2B is a schematic plan view of the compressor wheel.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the detection principle of an eddy current sensor as a passage detection sensor.
  • FIG. 4A is a diagram showing a transition of an output value when an eddy current sensor is used as a passage detection sensor.
  • FIG. 4B is a diagram showing a transition of an output value when an eddy current sensor is used as a passage detection sensor.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a calculation result of the angular speed of the compressor wheel when the compressor wheel is rotated at a constant angular speed.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a calculation result of the angular speed of the compressor wheel when the compressor wheel is rotated at a constant angular speed.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of a compressor wheel in which a shape error has occurred in the blade.
  • FIG. 7 is a diagram showing the transition of the angular velocity and the kinetic energy of the rotating body of the exhaust turbocharger in one cycle of the internal combustion engine.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a method for calculating the combustion energy of each cylinder and the combustion interval of each cylinder.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining the angular velocity calculation control of the compressor wheel according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating the estimation control of the combustion energy of each cylinder of the engine body according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining the estimation control of the combustion interval of each cylinder of the engine body according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the internal combustion engine 100 includes an engine body 1, a fuel injection device 2, an intake device 3, an exhaust device 4, and an electronic control unit 200 for controlling the internal combustion engine 100.
  • the internal combustion engine 100 is a so-called multi-cylinder internal combustion engine in which the engine body 1 has a plurality of cylinders.
  • the engine body 1 burns fuel in a combustion chamber formed in each cylinder 10 to generate power for driving a vehicle, for example.
  • the engine body 1 has four cylinders 10, but the number of cylinders is not limited to four as long as there are a plurality of cylinders.
  • the engine body 1 performs compression self-ignition combustion in the combustion chamber.
  • the fuel combustion method is not particularly limited, and the fuel may be spark-ignited in the combustion chamber.
  • the fuel injection device 2 includes an electronically controlled fuel injection valve 20, a common rail 21, a supply pump 22, and a fuel tank 23.
  • One fuel injection valve 20 is provided in each cylinder 10 so as to face the combustion chamber of each cylinder 10.
  • the valve opening time (injection time) and the valve opening timing (injection timing) of the fuel injection valve 20 are changed by a control signal from the electronic control unit 200, and when the fuel injection valve 20 is opened, the fuel injection valve 20 opens to the combustion chamber. Fuel is injected into the tank.
  • Each fuel injection valve 20 is connected to the common rail 21 via an injection pipe 24.
  • the common rail 21 is connected to the fuel tank 23 via the pressure feed pipe 25.
  • a supply pump 22 for pressurizing the fuel stored in the fuel tank 23 and supplying it to the common rail 21 is provided in the middle of the pressure feeding pipe 25.
  • the common rail 21 temporarily stores the high-pressure fuel pumped from the supply pump 22. When the fuel injection valve 20 is opened, the high-pressure fuel stored in the common rail 21 is injected from the fuel injection valve 20 into the combustion chamber via the injection pipe 24.
  • the supply pump 22 is configured to be able to change the discharge amount, and the discharge amount of the supply pump 22 is changed by a control signal from the electronic control unit 200.
  • the discharge amount of the supply pump 22 By controlling the discharge amount of the supply pump 22, the fuel pressure in the common rail 21, that is, the injection pressure of the fuel injection valve 20 is controlled.
  • the intake device 3 is a device for guiding intake air into the cylinder, and includes an intake passage 30, an intake manifold 31, and an EGR passage 32.
  • the intake passage 30 has one end connected to the air cleaner 34 and the other end connected to the intake collector 31a of the intake manifold 31.
  • an air flow meter 211, a compressor 6 of the turbocharger 5, an intercooler 35, and a throttle valve 36 are provided in order from the upstream.
  • the air flow meter 211 detects the flow rate of the intake air (hereinafter referred to as “intake amount”) taken into the intake passage 30 via the air cleaner 34.
  • the compressor 6 includes a compressor housing 61 and a compressor wheel 62 disposed in the compressor housing 61.
  • the compressor wheel 62 is rotationally driven by the turbine wheel 72 of the turbocharger 5 that is coaxially attached via the shaft 8, and compresses and discharges the intake air flowing into the compressor housing 61.
  • the passage detection sensor 301 is attached to the compressor housing 61.
  • An output signal from the passage detection sensor 301 is input to the amplifier unit 300.
  • the amplifier unit 300 calculates the angular velocity of the compressor wheel 62 based on the output result of the passage detection sensor 301, and based on the angular velocity of the compressor wheel 62, the combustion energy of each cylinder 10 of the engine body 1 and the combustion of each cylinder 10 The combustion state of each cylinder 10 such as the interval can be estimated. Details of the passage detection sensor 301 and the amplifier unit 300 will be described later with reference to FIG.
  • the intercooler 35 is a heat exchanger for cooling the intake air that has been compressed by the compressor 6 and heated to a high temperature, for example, by running air or cooling water.
  • the throttle valve 36 adjusts the intake air amount introduced into the intake manifold 31 by changing the passage cross-sectional area of the intake passage 30.
  • the throttle valve 36 is driven to open and close by a throttle actuator (not shown), and its opening degree (throttle opening degree) is detected by a throttle sensor (not shown).
  • the intake manifold 31 is connected to the engine body 11 and distributes the intake air flowing in from the intake passage 30 to each cylinder 10 evenly.
  • the EGR passage 32 is a passage for communicating the exhaust manifold 41 and the intake collector 31a of the intake manifold 31, and returning a part of the exhaust discharged from each cylinder 10 to the intake collector 31a by a pressure difference.
  • the exhaust gas flowing into the EGR passage 32 is referred to as “EGR gas”.
  • the EGR cooler 37 is a heat exchanger for cooling the EGR gas with, for example, traveling wind or cooling water.
  • the EGR valve 38 is an electromagnetic valve whose opening degree can be adjusted continuously or stepwise, and the opening degree is controlled by the electronic control unit 200. By controlling the opening degree of the EGR valve 38 and adjusting the flow rate of the EGR gas that is recirculated to the intake collector 31a, the EGR rate (the ratio of EGR gas in the intake air) is controlled.
  • the exhaust device 4 is a device for discharging exhaust gas from the inside of the cylinder, and includes an exhaust manifold 41 and an exhaust passage 42.
  • the exhaust manifold 41 is connected to the engine body 1 and collects the exhaust discharged from each cylinder 10 and introduces it into the exhaust passage 42.
  • the exhaust passage 42 is provided with a turbine 7 of the turbocharger 5 and an exhaust aftertreatment device 43 in order from the upstream.
  • the turbine 7 includes a turbine housing 71 and a turbine wheel 72 disposed in the turbine housing 71.
  • the turbine wheel 72 is rotationally driven by the energy of the exhaust gas flowing into the turbine housing 71 and drives the compressor wheel 62 mounted on the same axis.
  • the exhaust aftertreatment device 43 is a device for purifying exhaust gas and discharging it to the outside air, and includes various catalysts for purifying harmful substances, filters for collecting harmful substances, and the like.
  • the electronic control unit 200 is composed of a digital computer, and includes a ROM (read only memory), a RAM (random access memory), a CPU (microprocessor), an input port and an output port which are connected to each other by a bidirectional bus.
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • CPU microprocessor
  • the electronic control unit 200 includes a crank angle sensor that generates an output pulse every time the crankshaft of the engine body 1 rotates, for example, 15 ° as an output signal of the air flow meter 211 or a signal for calculating the engine speed.
  • An output signal such as 212 is input via the input port.
  • output signals of various sensors necessary for controlling the internal combustion engine 100 are input to the electronic control unit 200 via the input port.
  • the electronic control unit 200 is electrically connected with control components such as the fuel injection valve 20, the fuel pump 22, the step motor of the throttle valve 36, and the EGR control valve 38 via output ports.
  • the electronic control unit 200 is connected to the amplifier unit 300 via a CAN (Controller (Area Network) communication line so that data can be transmitted and received with each other by CAN communication.
  • CAN Controller (Area Network) communication line
  • the combustion state of each cylinder 10 of the engine body 1 estimated by the amplifier unit 300 is transmitted to the electronic control unit 200.
  • the electronic control unit 200 according to the present embodiment depending on the combustion state of each cylinder 10 of the engine body 1 transmitted from the amplifier unit, parameters related to the combustion of each cylinder 10, that is, the combustion injection amount and the intake air amount, EGR It is configured to control the gas amount and the like.
  • FIG. 2A is a schematic sectional view of the compressor 6.
  • FIG. 2B is a schematic plan view of the compressor wheel (impeller) 62.
  • the compressor wheel 62 includes a central body 621 connected to the turbine wheel 72 (see FIG. 1) of the turbocharger 5 via the shaft 8, and the diameter of the compressor wheel 62 from the surface of the central body 621.
  • a plurality of blades 622 extending in a direction and an axial direction.
  • the central body 621 is fixed to the shaft 8 so that the axis L thereof is coaxial with the axis of the shaft 8.
  • the compressor wheel 62 is disposed inside the compressor housing 61 so that it can rotate around the axis L. Further, when the compressor wheel 62 rotates, the radial end portion of the blade 622 moves in the circumferential direction along the inner peripheral surface with a slight clearance from the inner peripheral surface of the compressor housing 61.
  • the compressor housing 61 is disposed inside.
  • the compressor wheel 62 has twelve blades 622 having the same shape and arranged at equal intervals.
  • the blades 622 are numbered B1 to B12, respectively.
  • the number of blades 622 is not limited to 12, but may be more than 12 or less than 12.
  • each blade 622 is configured to extend in the radial direction and the axial direction of the compressor wheel 62.
  • the plurality of blades 622 may have any shape such as a curved shape as long as the fluid flowing into the compressor 6 can be compressed.
  • the blades 622 are not necessarily arranged at equal intervals, and a part or all of the blades 622 may have a shape different from that of the other blades.
  • the compressor housing 61 has a central passage 611 extending through the center of the compressor housing 61 and an annular passage 612 extending around the central passage 611.
  • One end of the central passage 611 is open and constitutes an inlet 613 into which fluid flows.
  • An annular passage 612 is disposed around the other end of the central passage 611, and the compressor wheel 62 is disposed in the central passage 611 inside the annular passage 612. Accordingly, the fluid flowing in from the inlet 613 flows out through the central passage 611 to the annular passage 612 through the compressor wheel 62.
  • a passage detection sensor 301 is attached to the compressor housing 61 in order to detect that the blade 622 has passed through a predetermined angular position (predetermined position) in the compressor housing 61.
  • the passage detection sensor 301 detects that the blade 622 has passed in front of the detection unit of the passage detection sensor 301.
  • the passage detection sensor 301 faces the radial end surface 622a of the blade 622 of the compressor wheel 62 and is substantially parallel to the normal direction of the radial end surface 622a of the blade 622. Is attached.
  • the passage detection sensor 301 is attached to the compressor housing 61 so as to be positioned on the inlet side of the compressor wheel 62.
  • the passage detection sensor 301 is attached to the compressor housing 61 so as to be adjacent to the inlet side end surface 622b of the blade 622 of the compressor wheel 62.
  • the temperature of the blade 622 of the compressor wheel 62 gradually increases from the inlet side toward the outlet side. This is because the fluid flowing through the compressor wheel 62 is pressurized from the inlet side toward the outlet side.
  • the passage detection sensor 301 since the passage detection sensor 301 is attached to the housing 3 so as to be positioned on the inlet side of the compressor wheel 62, it is disposed in a relatively low temperature region. For this reason, the influence of heat on the passage detection sensor 301 can be reduced.
  • the output value of the passage detection sensor 301 is input to the amplifier unit 300.
  • the amplifier unit 300 integrates an amplifier that amplifies the output value of the passage detection sensor 301 and a CPU (microprocessor) that calculates the angular velocity of the compressor wheel 62 using the output value amplified by the amplifier. is there.
  • the passage detection sensor 301 and the amplifier unit 300 are separated from each other, but the passage detection sensor 301 may be built in, and the passage detection sensor 301 and the amplifier unit 300 may be integrated.
  • an eddy current sensor is used as the passage detection sensor 301.
  • the eddy current sensor is a sensor that outputs a voltage value corresponding to the distance between the sensor detection unit and the metal material to be measured. The detection principle of the eddy current sensor will be briefly described below with reference to FIG.
  • the eddy current sensor has a coil 301a that generates a magnetic field by an alternating excitation current at its detection unit.
  • an eddy current Y is generated in the blade 622 so as to cancel the magnetic field generated by the coil 301a.
  • the strength of the magnetic field X changes due to the eddy current generated in the blade 622, and as a result, the value of the current flowing through the coil 301a changes. Therefore, it is possible to detect whether or not the blade 622 has passed by detecting a change in the voltage value caused by the change in the current value flowing through the coil 301a by the eddy current sensor.
  • the blade 622 passes in front of the detection unit of the eddy current sensor 5 (that is, a predetermined angular position in the compressor housing 61). It can be determined that there is.
  • any sensor may be used as the passage detection sensor 301 that detects the passage of the blade 622 as long as the passage of the blade 622 can be detected.
  • An example of such a sensor is an electromagnetic pickup (MPU) sensor.
  • the MPU sensor is a sensor having a magnet and a detection coil in its detection unit.
  • the magnetic flux penetrating the detection coil changes, and the induced electromotive force of the detection coil changes accordingly.
  • the passage of the blade 622 in front of the detection unit of the MPU sensor can be detected.
  • an eddy current sensor is used as the passage detection sensor 301 will be described.
  • FIG. 4A and 4B are diagrams showing transition of the output value (voltage value) of the passage detection sensor 301 when an eddy current sensor is used as the passage detection sensor 301.
  • FIG. 4A shows the transition of the output value when the angular speed of the compressor wheel 62 is relatively slow (for example, the rotational speed of the compressor wheel 62 is 200,000 [rpm]), and
  • FIG. 4B shows the case where the angular speed of the compressor wheel 62 is relatively fast.
  • the transition of the output value at each (for example, the rotation speed of the compressor wheel 62 is 400,000 [rpm]) is shown.
  • the output value increases as the distance between the detection unit of the passage detection sensor 301 and the object (blade 622 in the present embodiment) that passes through the detection unit decreases. Therefore, when the blade 622 passes in front of the detection unit of the passage detection sensor 301, the output value of the passage detection sensor 301 increases rapidly. Therefore, the output changed into a convex shape in FIGS. 4A and 4B means that the blade 622 has passed.
  • the numbers B1 to B12 in FIGS. 4A and 4B are the numbers of the blades 622 that have passed in front of the detection unit of the passage detection sensor 301.
  • the passage detection sensor 301 can accurately detect that the blade 622 has passed in front of the detection unit of the passage detection sensor 301. Therefore, as an example of a method for calculating the angular velocity of the compressor wheel 62 using the passage detection sensor 301, an arbitrary one of the blades 622 (hereinafter referred to as “reference blade”) passes in front of the passage detection sensor 301. After that, each time each blade 622 passes in front of the passage detection sensor 301 based on the time interval until the blade that passes in front of the passage detection sensor 301 next to the reference blade passes, A method for calculating the angular velocity is mentioned.
  • the time when the output value of the passage detection sensor 301 shows a peak when the first blade B1 passes in front of the passage detection sensor 301 is time t1.
  • the second blade B2, the third blade B3, and the fourth blade B4 pass in front of the passage detection sensor 301 and the output value of the passage detection sensor 301 shows a peak, times t2, t3, and t4, respectively. To do.
  • the time interval ⁇ t1 from the passage of the first blade B1 through the passage detection sensor 301 to the passage of the second blade B2 is t2-t1.
  • the angular interval between the first blade B1 and the second blade B2 is basically (2 ⁇ / 12) [rad]. . Therefore, the instantaneous angular velocity of the compressor wheel 62 from when the first blade B1 passes through the passage detection sensor 301 to when the second blade B2 passes (hereinafter referred to as “instantaneous angular velocity after passing through the first blade”). .) ⁇ 1 [rad / s] is 2 ⁇ / (12 ⁇ ⁇ t1).
  • the time interval ⁇ t2 from the passage of the second blade B2 to the passage of the third blade B3 in front of the passage detection sensor 301 is t3-t2, and after the passage of the third blade B3, the fourth blade B4.
  • the time interval ⁇ t3 until passes is t4-t3. Therefore, the instantaneous angular velocity ⁇ 2 of the compressor wheel 62 from the passage of the second blade B2 to the passage of the third blade B3 in front of the passage detection sensor 301, that is, the instantaneous angular velocity ⁇ 2 after passing the second blade is 2 ⁇ / (12 ⁇ ⁇ t2).
  • the instantaneous angular velocity ⁇ 3 of the compressor wheel 62 from the passage of the third blade B3 to the passage of the fourth blade B4 in front of the passage detection sensor 301 that is, the instantaneous angular velocity ⁇ 3 after the passage of the third blade. Is 2 ⁇ / (12 ⁇ ⁇ t3).
  • the pair of adjacent blades 622 that is, the i-th blade Bi and the (i + 1) -th blade B (i + 1)
  • the instantaneous angular velocity ⁇ i after passing through the i-th blade Bi is calculated based on the time interval ⁇ ti and the angular interval between the pair of adjacent blades 622. be able to.
  • the angular interval ⁇ i between adjacent pairs of blades 622 is divided by the time interval ⁇ ti passing between these blades 622, thereby instantaneously passing through the i-th blade.
  • a precise angular velocity ⁇ i can be calculated.
  • the angular velocity of the compressor wheel 62 is calculated by such a calculation method, that is, after the reference blade passes in front of the passage detection sensor 301, the blade passes in front of the passage detection sensor 301 next to the reference blade.
  • the angular velocity of the compressor wheel 62 is calculated on the basis of the time interval ⁇ ti until it passes, it has been found that an error (calculation error) occurs between the actual angular velocity and the calculated angular velocity.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a calculation result when the angular velocity of the compressor wheel 62 is calculated by the above-described calculation method when the compressor wheel 62 is rotated at a constant angular velocity.
  • the horizontal axis represents the number of the blade 622
  • the vertical axis represents the instantaneous angular velocity of the compressor wheel 62 after passing through the blade of the corresponding blade number.
  • the compressor wheel 62 is rotated at a constant angular velocity. Therefore, the instantaneous angular velocity of the compressor wheel 62 calculated at this time should be a constant value.
  • the calculated instantaneous angular velocity of the compressor wheel 62 is not necessarily constant after the passage of each blade 622.
  • the instantaneous angular velocity of the compressor wheel 62 after passing the second blade is slower than the instantaneous angular velocity of the compressor wheel 62 after passing the first blade.
  • a shape error of the blade 622 of the compressor wheel 62 (an error within a shape tolerance range). That is, a shape error may occur in each blade 622 of the compressor wheel 62 due to a manufacturing error or a secular change, and this shape error causes an error when an instantaneous angular velocity of the compressor wheel 62 is calculated.
  • the relationship between the calculated instantaneous angular velocity of the compressor wheel 62 and the shape error of the blade 622 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of the compressor wheel 62 in which a shape error has occurred in the blade 622. 6 indicates the shape of the blade 622 when the blade 622 of the compressor wheel 62 is formed as designed.
  • the second blade B2 and the tenth blade B10 have a shape error with respect to the designed blade shape. Specifically, the second blade B2 has a shape shifted to the first blade side in the circumferential direction with respect to the design shape. Further, the tenth blade B10 has a shape shifted radially outward from the design shape.
  • the angle interval ⁇ between the blades changes.
  • the shape of the second blade B2 is a shape shifted in the circumferential direction with respect to the designed shape.
  • the actual angular interval between the first blade B1 and the second blade B2 is ⁇ 1, which is smaller than the design value ⁇ 1.
  • the actual angular interval between the second blade B2 and the third blade B3 is ⁇ 2, which is larger than the design value ⁇ 2. Accordingly, the actual angular interval ⁇ 1 between the first blade B1 and the second blade B2 is smaller than the actual angular interval ⁇ 2 between the second blade B2 and the third blade B3.
  • the design value is used instead of the actual angular interval between the blades. For this reason, even if the compressor wheel 62 rotates at a constant angular velocity, the instantaneous angular velocity ⁇ 1 of the compressor wheel 62 based on the time interval ⁇ t1 from the first blade B1 to the second blade B2 is increased from the second blade B2 to the second blade B2. It is calculated as being faster than the instantaneous angular speed ⁇ 2 of the compressor wheel 62 based on the time interval ⁇ t2 to the three blades B3. As a result, as shown in FIG. 5, the instantaneous angular velocity after passing through the first blade B1 is calculated to be faster than the instantaneous angular velocity after passing through the second blade B2.
  • the tenth blade B10 has a shape shifted outward in the circumferential direction with respect to the design shape.
  • the actual angular interval between the ninth blade B9 and the tenth blade B10 is ⁇ 9 which is smaller than the design value ⁇ 9.
  • the actual angular interval between the tenth blade B10 and the eleventh blade B11 is ⁇ 10 which is larger than the design value ⁇ 10.
  • FIG. 6 shows an example of a shape error in which the shape of the blade 622 is totally shifted in the circumferential direction or the radial direction.
  • the shape error generated in the blade 622 includes various errors other than the above-described shape error, such as an error in the axial direction of the compressor wheel 62 and an error in the curved shape of the blade. If such a shape error occurs in the blade 622, the angular velocity of the compressor wheel 62 cannot be accurately calculated.
  • the time from when the reference blade passes in front of the passage detection sensor 301 until the blade that passes in front of the passage detection sensor 301 next to the reference blade passes.
  • the reference blade passes after the reference blade passes in front of the passage detection sensor 301.
  • the angular velocity of the compressor wheel 62 is calculated based on the time interval until it passes in front of the detection sensor 301, that is, the time required for the compressor wheel 62 to make one revolution.
  • the angular velocity of the wheel 62 can be calculated. For example, when the reference blade is the first blade B1, the actual angular interval ⁇ 1 between the first blade B1 and the second blade B2 or the ninth blade B9 and the tenth blade B10 as in the example shown in FIG. Even if the actual angle interval ⁇ 9 between the first blade B1 and the first blade B1 is different from the design values ⁇ 1 and ⁇ 9, the angle interval is always 2 ⁇ [rad]. Even if the shape of the first blade B1 itself changes, the angular interval from the first blade B1 to the first blade B1 is always constant at 2 ⁇ [rad].
  • the angular velocity of the compressor wheel 62 can be accurately calculated without being affected by the shape error of the blade 622. it can.
  • Equation (3) I is the moment of inertia of the turbo rotating body, and ⁇ is the angular velocity of the turbo rotating body.
  • the inertia moment I of the turbo rotating body can be obtained in advance from the shape and material of the turbo rotating body by calculation or the like. Since the angular velocity of the turbo rotator is equal to the angular velocity of the compressor wheel 62, the kinetic energy of the turbo rotator at the time when the angular velocity is obtained can be calculated by obtaining the angular velocity of the compressor wheel 62.
  • the kinetic energy of the turbo rotating body is calculated by the equation (3) based on the angular velocity ⁇ of the compressor wheel 62 calculated by the amplifier unit 300. Since the amplifier unit 300 can accurately estimate the angular velocity ⁇ of the compressor wheel 62 without being affected by the shape error of the compressor wheel 62, the kinetic energy of the turbo rotating body can be accurately calculated.
  • FIG. 7 is a diagram showing the transition of the angular velocity and kinetic energy of the turbo rotating body in one cycle of the internal combustion engine 100.
  • the horizontal axis in the figure indicates the crank angle of the engine body 1.
  • the solid line in FIG. 7 indicates the kinetic energy of the turbo rotating body, and the broken line indicates the angular velocity of the rotating body.
  • the angular speed of the turbo rotating body changes in accordance with the crank angle of the engine body 1.
  • the exhaust valve of the first cylinder is opened and the exhaust gas flows out from the combustion chamber 42
  • the exhaust gas flowing into the turbine 8 of the turbocharger 5 increases.
  • the angular velocity of the turbine wheel 72 increases, and the angular velocity of the compressor wheel 62 increases accordingly.
  • the kinetic energy of the turbo rotating body also increases.
  • the angular velocity of the compressor wheel 62 increases and then decreases, and the kinetic energy of the turbo rotating body increases and decreases accordingly. Further, such angular velocity and kinetic energy similarly change in the exhaust strokes of the other cylinders 10. Therefore, in the four-cylinder internal combustion engine 100, the angular velocity and kinetic energy of the turbo rotating body fluctuate up and down largely four times per cycle of the internal combustion engine 100. That is, the angular velocity and kinetic energy of the turbo rotating body fluctuate up and down several times during one cycle of the internal combustion engine 100 according to the number of cylinders of the internal combustion engine 100.
  • the amount of increase in the kinetic energy of the turbo rotating body during the exhaust stroke of the fourth cylinder is the exhaust discharged from the combustion chamber 42 of the fourth cylinder. Is proportional to the exhaust energy.
  • the increase in kinetic energy of the turbocharger 5 during the exhaust stroke of the first cylinder, the third cylinder, and the second cylinder is discharged from the combustion chambers 42 of the first cylinder, the third cylinder, and the second cylinder, respectively. It is proportional to the exhaust energy of the exhaust.
  • the exhaust energy of the exhaust discharged from each cylinder 10 is basically the combustion energy generated when the fuel is burned in the combustion chamber 42 of each cylinder 10, that is, the combustion in the combustion chamber 42 of each cylinder 10. Proportional to generated torque (combustion torque).
  • the difference in combustion energy (combustion torque) between the cylinders can be detected by comparing the increase in the kinetic energy of the turbo rotating body during the exhaust stroke of each cylinder 10 between the cylinders. Specifically, based on the difference ( ⁇ KE) between the minimum value of the kinetic energy of the rotating body at the start of the exhaust stroke of each cylinder 10 and the maximum value of the kinetic energy of the rotating body during the exhaust stroke of that cylinder 10. Thus, the difference in combustion energy (combustion torque) between the cylinders can be detected.
  • the cylinder 10 having a large difference between the minimum value and the maximum value is determined to be a cylinder 10 having a large combustion energy (combustion torque), and the cylinder 10 having a small difference between the minimum value and the maximum value has a combustion energy (combustion torque). It is determined that the cylinder 10 is small.
  • the time interval from the start of the exhaust stroke of the fourth cylinder to the end of the exhaust stroke ( ⁇ tcom in FIG. 7), that is, the turbo rotating body is discharged from the combustion chamber of the fourth cylinder.
  • the period rotated by the exhaust corresponds to the combustion interval from the start of the combustion stroke of the second cylinder to the end of the combustion stroke.
  • the time interval from the start of the exhaust stroke of the first cylinder, the third cylinder and the second cylinder to the end of the exhaust stroke is from the start of the combustion stroke of the third cylinder, the fourth cylinder and the first cylinder, respectively. This corresponds to the combustion interval until the end.
  • combustion energy combustion torque
  • combustion intervals between cylinders
  • parameters relating to combustion in each cylinder 10 such as a fuel injection amount, an intake air amount, an EGR gas amount, and the like
  • the electronic control unit 200 can perform feedback control and feedforward control. Thereby, the difference of the combustion energy (combustion torque) between the cylinders and the difference of the combustion interval can be minimized.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a method for calculating the combustion energy ⁇ KE of each cylinder 10 and the combustion interval ⁇ tcom of each cylinder 10.
  • the horizontal axis in the figure indicates the crank angle of the engine body 1.
  • the solid line in FIG. 8 indicates the kinetic energy of the turbo rotating body, and the broken line indicates the angular velocity of the rotating body.
  • the exhaust stroke of each cylinder 10 is calculated. It is necessary to calculate the minimum value of the kinetic energy of the turbo rotating body at the start time and the maximum value of the kinetic energy of the turbo rotating body during the exhaust stroke of the cylinder 10.
  • amplifier unit 300 each time to calculate an angular velocity omega of the compressor wheel 62, sets the angular velocity omega angular velocity present value omega z of the turbo rotation body, the angular velocity angular acceleration differential value of current value omega z This time, it calculates as value ⁇ z ′. Then, the amplifier unit 300 uses the angular velocity current value ⁇ z when the absolute value of the current angular acceleration current value ⁇ z ′ is equal to or less than a preset extreme value determination threshold value near 0 as the exhaust value of each cylinder 10.
  • Angular velocity at the start of the stroke (hereinafter referred to as “minimum angular velocity”) ⁇ L, or angular velocity at a certain point during the exhaust stroke of each cylinder 10 at which the kinetic energy of the turbo rotating body reaches the maximum value (maximum value) (hereinafter referred to as “maximum angular velocity”) Set as ⁇ H.
  • the angular velocity current value ⁇ z when the absolute value of the angular acceleration current value ⁇ z ′ is equal to or less than the extreme value determination threshold, whether the angular velocity current value ⁇ z is the minimum angular velocity ⁇ L or the maximum angular velocity ⁇ H. This determination can be made by determining whether or not the previous angular acceleration value ⁇ z ⁇ 1 ′ calculated immediately before is a positive value.
  • the amplifier unit 300 sets the angular velocity current value ⁇ z to the minimal angular velocity ⁇ L when the absolute value of the angular acceleration current value ⁇ z ′ is equal to or less than the extreme value determination threshold.
  • the previous angular acceleration value ⁇ z ⁇ 1 ′ is a positive value, that is, when the slope of the broken line in FIG. 8 is positive, it can be determined that the angular velocity ⁇ changes from rising to falling.
  • the amplifier unit 300 sets the angular velocity current value ⁇ z when the absolute value of the angular acceleration current value ⁇ z ′ is equal to or less than the extreme value determination threshold value to the maximum angular velocity ⁇ H.
  • Equation (3) By substituting the minimal angular velocity ⁇ L and the maximum angular velocity ⁇ H set in this way into Equation (3), the minimum value of the kinetic energy of the rotating body at the start of the exhaust stroke of each cylinder 10 and the exhaust stroke of the cylinder 10 are obtained. The maximum value of the kinetic energy of the rotating body inside can be calculated. If the minimum value is subtracted from the maximum value of the kinetic energy calculated in this way, the combustion energy ⁇ KE generated when the fuel is burned in the combustion chamber 42 of each cylinder 10 can be calculated.
  • the combustion interval ⁇ tcom between the cylinders corresponds to the time interval from the start of the exhaust stroke of each cylinder 10 to the end of the exhaust stroke as described above. Therefore, the combustion interval ⁇ tcom of each cylinder 10 coincides with the time from when the minimal angular velocity ⁇ L is set until the next minimal angular velocity ⁇ L is set. Therefore, the amplifier unit 300 according to the present embodiment calculates the combustion interval between the cylinders by measuring the time from when the minimum angular velocity ⁇ L is set until the minimum angular velocity ⁇ L is set next.
  • the combustion interval ⁇ tcom of each cylinder 10 is measured. Can also be calculated.
  • step S1 the amplifier unit 300 reads the output value of the passage detection sensor 301.
  • step S2 the amplifier unit 300 determines whether or not the elapsed time measurement start flag F1 is set to 0.
  • the elapsed time measurement start flag F1 is a flag whose initial value is set to 0.
  • the passage detection sensor 301 detects the passage of the blade 622. And 1 are set.
  • the angular velocity and the rotational speed of the compressor wheel 62 are estimated, the value is returned to 0 again. If the elapsed time measurement start flag F1 is set to 0, the amplifier unit 300 proceeds to the process of step S2. On the other hand, if the elapsed time measurement start flag F1 is set to 1, the amplifier unit 300 proceeds to the process of step S5.
  • step S3 the amplifier unit 300 determines whether or not the passage of the blade 622 is detected.
  • the blade 622 whose passage has been detected in step S3 is an arbitrary one of a plurality of blades, that is, a reference blade. If the passage of the blade 622 is detected, the amplifier unit 300 proceeds to the process of step S4. On the other hand, if the passage of the blade 622 is not detected, the amplifier unit 300 ends the current process.
  • step S4 the amplifier unit 300 sets the elapsed time measurement start flag F1 to 1, and starts measuring the elapsed time t e1 after the reference blade passes in front of the detection unit of the passage detection sensor 301.
  • step S5 the amplifier unit 300 calculates a material obtained by integrating the sampling cycle t Smp to the previous value of the elapsed time t e1 as elapsed time t e1. It should be noted that the initial value of the elapsed time t e is 0.
  • step S6 the amplifier unit 300 determines whether or not the passage detection sensor 301 has detected the passage of the blade 622.
  • the amplifier unit 300 proceeds to the process of step S7.
  • the amplifier unit 300 ends the current process.
  • step S7 the amplifier unit 300 calculates the blade passage number i after the reference blade passes in front of the detection unit of the passage detection sensor 301. Specifically, the amplifier unit 300 calculates the blade passage number i by adding 1 to the previous value of the blade passage number i. Note that the initial value of the blade passage number i is 0.
  • step S8 the amplifier unit 300 determines whether or not the blade 622 that has detected passage in step S6 is a reference blade. Specifically, the amplifier unit 300 determines whether or not the blade passage number i is a value obtained by multiplying the total number of blades (12 in this embodiment) by a positive integer n.
  • the positive integer n is set to 1, for example, it can be determined whether or not the compressor wheel 62 has rotated once in step S8. If it is set to 2, for example, whether the compressor wheel 62 has rotated twice in step S8. It can be determined whether or not. That is, the timing for estimating the angular velocity and the rotational speed of the compressor wheel 62 can be adjusted according to the positive integer n, and the estimated data number of the angular velocity and the rotational speed of the compressor wheel 62 per unit time can be adjusted. it can.
  • the positive integer n is set to 1. However, the positive integer n may be set to a value larger than 1 in accordance with the calculation capability of the CPU of the amplifier unit 300.
  • the amplifier unit 300 proceeds to the process of step S9 if the blade 622 that has detected passage in step S6 is the reference blade. On the other hand, the amplifier unit 300 ends the current process if the blade 622 that has detected passage in step S6 is not the reference blade.
  • step S9 the amplifier unit 300 sets the elapsed time t e1 calculated in step S5 as the reference blade passing time t m .
  • the amplifier unit 300 first detects that the reference blade has passed in front of the detection unit of the passage detection sensor 301, and then the reference unit. blade time to pass in front of the detecting portion of the passage detection sensor 301 (time the compressor wheel 62 is required for one rotation) is set as a reference blade passing time t m.
  • step S10 the amplifier unit 300, based on the reference blade passing time t m, to calculate the angular velocity of the compressor wheel 62. Specifically, the amplifier unit 300 calculates the angular velocity ⁇ of the compressor wheel 62 by substituting the reference blade passage time t m into the following formula (4). Note In step S10, by substituting the reference blade passing time t m the following equation (5), may be calculated together rotational speed N of the compressor wheel 62.
  • step S11 the amplifier unit 300 returns the elapsed time t e1 , the blade passage number i, and the elapsed time measurement start flag F1 to the initial value 0.
  • step S21 the amplifier unit 300 determines whether or not the angular velocity ⁇ of the compressor wheel 62 is newly calculated by the above-described angular velocity calculation control of the compressor wheel 62. If the angular velocity ⁇ of the compressor wheel 62 is newly calculated, the amplifier unit 300 proceeds to the process of step S22. On the other hand, if the angular velocity ⁇ of the compressor wheel 62 is not newly calculated, the amplifier unit 300 ends the current process.
  • step S22 the amplifier unit 300 reads the newly calculated angular velocity ⁇ of the compressor wheel 62 and the reference blade passing time t m used for the calculation.
  • step S23 the amplifier unit 300 determines whether there are two or more data of the angular velocity ⁇ of the compressor wheel 62 read so far. If there are two or more data of the angular velocity ⁇ of the compressor wheel 62 read so far, the amplifier unit 300 proceeds to the process of step S23. On the other hand, the amplifier unit 300 ends the current process if the data of the angular velocity ⁇ of the compressor wheel 62 read so far is not two or more.
  • step S24 the amplifier unit 300 calculates the angular acceleration current value ⁇ z ′ of the turbo rotating body.
  • Amplifier unit 300 Specifically, the angular velocity omega of the newly read compressor wheel 62 now and angular current value omega z of the turbo rotation body, the angular velocity omega of the compressor wheel 62 is loaded before one time, The previous angular velocity value ⁇ z-1 of the turbo rotating body is used. Then, the amplifier unit 300 substitutes the angular velocity current value ⁇ z , the angular velocity previous value ⁇ z ⁇ 1, and the reference blade passage time t m read in step S22 into the following equation (6), and the angular acceleration current value of the turbo rotating body is calculated. The value ⁇ z ′ is calculated.
  • ⁇ z ′ ( ⁇ z ⁇ z ⁇ 1 ) / t m (6)
  • step S25 the amplifier unit 300 determines whether or not the absolute value of the angular acceleration current value ⁇ z ′ of the turbo rotating body is equal to or less than the extreme value determination threshold value. If the angular acceleration current value ⁇ z ′ of the turbo rotating body is equal to or less than the extreme value determination threshold, the amplifier unit 300 proceeds to the process of step S26. On the other hand, if the angular acceleration current value ⁇ z ′ of the turbo rotating body is larger than the extreme value determination threshold, the amplifier unit 300 ends the current process.
  • step S26 the amplifier unit 300 determines whether or not the previous angular acceleration value ⁇ z ⁇ 1 ′ of the turbo rotating body is a negative value. If the previous angular acceleration value ⁇ z ⁇ 1 ′ of the turbo rotating body is a negative value, the amplifier unit 300 proceeds to the process of step S27. On the other hand, if the previous angular acceleration value ⁇ z ⁇ 1 ′ of the turbo rotating body is a positive value, the amplifier unit 300 proceeds to the process of step S29.
  • step S27 the amplifier unit 300 sets the angular velocity present value omega z turbo rotating body set in step S24 as a minimum angular velocity .omega.L.
  • step S28 the amplifier unit 300 sets the flag F2 to 1.
  • the flag F2 is a flag whose initial value is set to 0.
  • step S29 the amplifier unit 300 determines whether or not the flag F2 is set to 1. If the flag F2 is set to 1, the amplifier unit 300 proceeds to the process of step S30. On the other hand, if the flag F2 is set to 0, the current process is terminated.
  • step S30 the amplifier unit 300 sets the angular velocity present value omega z of the set turbo rotating body step S24 as the maximum angular velocity .omega.H.
  • step S31 the amplifier unit 300 substitutes the minimum angular velocity ⁇ L and the maximum angular velocity ⁇ H set in step S27 and step S30 into the following formula (7) to increase the kinetic energy increase ⁇ KE of the turbo rotating body, that is, the current exhaust gas.
  • the combustion energy generated when the fuel is burned in the combustion chamber 42 of the cylinder 10 during the stroke is calculated.
  • ⁇ KE I ⁇ ⁇ ( ⁇ H 2 ⁇ L 2 ) / 2 ⁇ (7)
  • step S32 the amplifier unit 300 returns the flag F2 to the initial value 0.
  • step S41 the amplifier unit 300 determines whether or not the flag F3 is set to 0.
  • the flag F3 is a flag in which an initial value (a value at the start of operation of the internal combustion engine 100) is set to 0, and is set to 1 when the minimum angular velocity ⁇ L is set for the first time after the operation of the internal combustion engine 100 is started. Is set.
  • the flag F3 is returned to 0 when the internal combustion engine is stopped or started. If the flag F3 is set to 0, the amplifier unit 300 proceeds to the process of step S42. On the other hand, if the flag F3 is set to 1, the amplifier unit 300 proceeds to the process of step S44.
  • step S42 the amplifier unit 300 determines whether or not the minimum angular velocity ⁇ L is set for the first time after the operation of the internal combustion engine 100 is started. Specifically, after the operation of the internal combustion engine 100 is started, the amplifier unit 300 proceeds to step S27 of the above-described combustion energy estimation control and determines whether or not the minimum angular velocity ⁇ L is set. After the operation of the internal combustion engine 100 is started, the amplifier unit 300 proceeds to step S27 of the combustion energy estimation control described above for the first time, and proceeds to the process of step S43 if the minimum angular velocity ⁇ L is set. On the other hand, after the operation of the internal combustion engine 100 is started, the amplifier unit 300 does not proceed to step S27 of the above-described combustion energy estimation control, and ends the current process if the minimum angular velocity ⁇ L has not yet been set.
  • step S43 the amplifier unit 300 sets the flag F3 to 1, and starts measuring the elapsed time te2 after the angular velocity of the turbo rotating body becomes the minimal angular velocity.
  • step S44 the amplifier unit 300 calculates the elapsed time t e2 by multiplying the previous value of the elapsed time t e2 by the sampling period t smp . Note that the initial value of the elapsed time t e2 is zero.
  • step S45 the amplifier unit 300 determines whether or not the minimum angular velocity ⁇ L has been updated. If the minimum angular velocity ⁇ L has been updated, the amplifier unit 300 proceeds to the process of step S46. On the other hand, if the minimum angular velocity ⁇ L has not been updated, the amplifier unit 300 ends the current process.
  • step S46 the amplifier unit 300 calculates the elapsed time t e2 calculated in step S44 as a combustion distance Derutatcom.
  • step 47 the amplifier unit 300 returns the elapsed time t e2 to the initial value 0, and again starts measuring the elapsed time t e2 after the angular velocity of the turbo rotating body becomes the minimum angular velocity.
  • the internal combustion engine 100 has an engine body 1 having a plurality of cylinders 10, and is driven by the energy of exhaust exhausted from each cylinder 10 of the engine body 1 and has at least one blade 622.
  • the compressor wheel 62 that compresses the air sucked into each cylinder 10 of the engine body 1 and the passage that detects that the blade 622 of the compressor wheel 62 has passed through a predetermined position in the housing 61 that houses the compressor wheel 62.
  • the angular velocity of the compressor wheel 62 is calculated based on the detection sensor 301 and the detection result of the passage detection sensor 301, and the combustion energy of each cylinder 10 of the engine body 1 or the combustion of each cylinder 10 is calculated based on the angular velocity of the compressor wheel 62.
  • An electronic control unit 200 configured to control a fuel amount, an air amount, or an EGR gas amount.
  • the electronic control unit 200 does not calculate each cylinder 10 calculated by the amplifier unit 300.
  • the parameters relating to the combustion of each cylinder 10 of the engine body 1 can be controlled using the combustion energy or the combustion interval of each cylinder 10. Therefore, compared with the case where at least one of the combustion energy of each cylinder 10 or the combustion interval of each cylinder 10 is calculated by the electronic control unit 200, the combustion energy of each cylinder 10 is suppressed while suppressing the calculation load of the electronic control unit 200.
  • the parameters relating to the combustion of each cylinder 10 of the engine body 1 can be controlled based on at least one of the combustion intervals of each cylinder 10.
  • the amplifier unit 300 passes through the reference blade every time any one blade passes a predetermined position a predetermined number of times after any one blade of the blades passes a predetermined position once.
  • the angular velocity of the compressor wheel 62 is calculated based on the reference blade passage time and the number of times that any one blade has passed a predetermined position between the reference blade passage time and the reference blade passage time.
  • the angular velocity of the compressor wheel 62 can be accurately calculated without being affected by the blade shape error. Therefore, the combustion energy of each cylinder 10 of the engine body 1 calculated based on the angular velocity of the compressor wheel 62 or the combustion interval of each cylinder 10 can be calculated with high accuracy.
  • the amplifier unit 300 calculates the angular acceleration that is a differential value of the angular velocity based on the angular velocity of the compressor wheel 62, and the absolute value of the angular acceleration is equal to or less than a predetermined extreme value determination threshold value. Based on the angular velocity of the compressor wheel 62, the combustion energy of the cylinder 10 during the exhaust stroke is calculated. More specifically, in the amplifier unit 300 according to the present embodiment, when the previous value of the angular acceleration is a negative value, the amplifier wheel 300 of the compressor wheel 62 when the absolute value of the angular acceleration is equal to or less than a predetermined extreme value determination threshold value.
  • the angular velocity of the compressor wheel 62 when the absolute value of the angular acceleration falls below the predetermined extreme value determination threshold is set as the maximum angular velocity.
  • the combustion energy of the cylinder 10 during the exhaust stroke is calculated based on the minimum angular velocity and the maximum angular velocity.
  • the combustion energy of each cylinder 10 can be accurately calculated from the angular velocity of the compressor wheel 62 calculated by the amplifier unit 300.
  • the amplifier unit 300 is configured to calculate the combustion interval of each cylinder 10 based on a period from when the minimal angular velocity is set to when the minimal angular velocity is updated.
  • the combustion interval of each cylinder 10 can be accurately calculated from the angular velocity of the compressor wheel 62 calculated by the amplifier unit 300.
  • the compressor wheel 62 of the compressor 6 of the turbocharger 5 has been described as an example of the rotating body.
  • any rotating body having the blade 622 can calculate the angular velocity. is there. Therefore, for example, it is possible to calculate the angular velocity of an axial flow compressor or the like.
  • compression self-ignition combustion is performed in the engine body 1, and at least one of the fuel amount, the air amount, and the EGR gas amount is controlled as a parameter relating to the combustion of each cylinder 10 of the engine body 1.
  • the ignition timing may be further controlled as a parameter relating to combustion in each cylinder 10 of the engine body 1.

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Abstract

内燃機関（１００）は、機関本体（１）の各気筒（１０）から排出される排気のエネルギによって駆動されると共に、少なくとも１つのブレード（６２２）を有して各気筒（１０）に吸入される空気を圧縮するコンプレッサホイール（６２）と、コンプレッサホイール（６２）を収容するハウジング（６１）内の所定位置をブレード（６２２）が通過したことを検出する通過検出センサ（３０１）と、通過検出センサ（３０１）の検出結果に基づいてコンプレッサホイール（６２）の角速度を算出すると共に、コンプレッサホイール（６２）の角速度に基づいて機関本体（１）の燃焼エネルギ又は各気筒（１０）の燃焼間隔の少なくとも一方を算出するように構成された燃焼状態推定装置（３００）と、燃焼状態推定装置（３００）によって算出された各気筒（１０）の燃焼エネルギ又は各気筒（１０）の燃焼間隔の少なくとも一方に基づいて各気筒（１０）の燃焼に関するパラメータを制御するように構成された制御装置（２００）と、を備える。

Description

内燃機関
　本発明は内燃機関に関する。
　ＪＰ２０１５－３４７８０Ａには、内燃機関の排気ターボチャージャのコンプレッサホイールのような複数のブレードを有する回転体の角速度を、各ブレードの通過を検出する渦電流センサの出力値に基づいて算出するものが開示されている。
　しかしながら、算出されたコンプレッサホイールの角速度に基づいて内燃機関の制御装置によって種々の演算を実施しようとすると、内燃機関の制御装置の演算負荷が大きくなるという問題点がある。
　本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、内燃機関の制御装置の演算負荷を抑制しつつ、コンプレッサホイールの角速度に基づいて種々の演算を実施できるようにすることを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明のある態様による内燃機関は、複数の気筒を有する機関本体と、機関本体の各気筒から排出される排気のエネルギによって駆動されると共に、少なくとも１つのブレードを有して当該機関本体の各気筒に吸入される空気を圧縮するコンプレッサホイールと、コンプレッサホイールを収容するハウジング内の所定位置を、当該コンプレッサホイールのブレードが通過したことを検出する通過検出センサと、通過検出センサの検出結果に基づいてコンプレッサホイールの角速度を算出すると共に、当該コンプレッサホイールの角速度に基づいて機関本体の各気筒の燃焼エネルギ又は各気筒の燃焼間隔の少なくとも一方を算出するように構成された燃焼状態推定装置と、燃焼状態推定装置によって算出された各気筒の燃焼エネルギ又は各気筒の燃焼間隔の少なくとも一方に基づいて、機関本体の各気筒の燃焼に関するパラメータを制御するように構成された制御装置と、を備える。
　本発明のこの態様による内燃機関によれば、制御装置の演算負荷を抑制しつつ、コンプレッサホイールの角速度に基づいて、機関本体の各気筒の燃焼エネルギ又は各気筒の燃焼間隔の少なくとも一方を算出することができる。
図１は、本発明の一実施形態による内燃機関の概略構成図である。 図２Ａは、コンプレッサの概略断面図である。 図２Ｂは、コンプレッサホイールの概略平面図である。 図３は、通過検出センサとしての渦電流センサの検出原理を説明する図である。 図４Ａは、通過検出センサとして渦電流センサを用いた場合における出力値の推移を示す図である。 図４Ｂは、通過検出センサとして渦電流センサを用いた場合における出力値の推移を示す図である。 図５は、コンプレッサホイールを一定の角速度で回転させた場合のコンプレッサホイールの角速度の算出結果の一例を示す図である。 図６は、ブレードに形状誤差が生じたコンプレッサホイールの概略平面図である。 図７は、内燃機関の１サイクルにおける排気ターボチャージャの回転体の角速度と運動エネルギとの推移を示す図である。 図８は、各気筒の燃焼エネルギ及び各気筒の燃焼間隔の算出方法について説明する図である。 図９は、本発明の一実施形態によるコンプレッサホイールの角速度算出制御について説明するフローチャートである。 図１０は、本発明の一実施形態による機関本体の各気筒の燃焼エネルギの推定制御について説明するフローチャートである。 図１１は、本発明の一実施形態による機関本体の各気筒の燃焼間隔の推定制御について説明するフローチャートである。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
＜全体構成＞
　図１は、本発明の一実施形態による内燃機関１００の概略構成図である。
　内燃機関１００は、機関本体１と、燃料噴射装置２と、吸気装置３と、排気装置４と、内燃機関１００を制御するための電子制御ユニット２００と、を備える。内燃機関１００は、機関本体１が複数の気筒を有するいわゆる多気筒内燃機関である。
　機関本体１は、各気筒１０に形成される燃焼室内で燃料を燃焼させて、例えば車両などを駆動するための動力を発生させる。本実施形態では、機関本体１は４つの気筒１０を有しているが、気筒数が複数個あれば気筒数は４つに限られるものではない。また本実施形態では、機関本体１は燃焼室内で燃料を圧縮自己着火燃焼させているが、燃料の燃焼方式も特に限られるものではなく、燃焼室内で燃料を火花点火燃焼させても良い。
　燃料噴射装置２は、電子制御式の燃料噴射弁２０と、コモンレール２１と、サプライポンプ２２と、燃料タンク２３とを備える。
　燃料噴射弁２０は、各気筒１０の燃焼室に臨むように各気筒１０に１つ設けられる。燃料噴射弁２０の開弁時間（噴射時間）及び開弁時期（噴射時期）は電子制御ユニット２００からの制御信号によって変更され、燃料噴射弁２０が開弁されると燃料噴射弁２０から燃焼室内に燃料が噴射される。各燃料噴射弁２０は、インジェクションパイプ２４を介してコモンレール２１に接続される。
　コモンレール２１は、圧送パイプ２５を介して燃料タンク２３に接続される。圧送パイプ２５の途中には、燃料タンク２３に貯蔵された燃料を加圧してコモンレール２１に供給するためのサプライポンプ２２が設けられる。コモンレール２１は、サプライポンプ２２から圧送されてきた高圧燃料を一時的に貯蔵する。燃料噴射弁２０が開弁されると、コモンレール２１に貯蔵された高圧燃料がインジェクションパイプ２４を介して燃料噴射弁２０から燃焼室内に噴射される。
　サプライポンプ２２は、吐出量を変更することができるように構成されており、サプライポンプ２２の吐出量は、電子制御ユニット２００からの制御信号によって変更される。サプライポンプ２２の吐出量を制御することで、コモンレール２１内の燃料圧力、すなわち燃料噴射弁２０の噴射圧が制御される。
　吸気装置３は、筒内に吸気を導くための装置であって、吸気通路３０と、吸気マニホールド３１と、ＥＧＲ通路３２と、を備える。
　吸気通路３０は、一端がエアクリーナ３４に接続され、他端が吸気マニホールド３１の吸気コレクタ３１ａに接続される。吸気通路３０には、上流から順にエアフローメータ２１１、ターボチャージャ５のコンプレッサ６、インタークーラ３５及びスロットル弁３６が設けられる。
　エアフローメータ２１１は、エアクリーナ３４を介して吸気通路３０に吸入された吸気の流量（以下「吸気量」という。）を検出する。
　コンプレッサ６は、コンプレッサハウジング６１と、コンプレッサハウジング６１内に配置されたコンプレッサホイール６２と、を備える。コンプレッサホイール６２は、シャフト８を介して同軸上に取り付けられたターボチャージャ５のタービンホイール７２によって回転駆動され、コンプレッサハウジング６１内に流入してきた吸気を圧縮して吐出する。
　また本実施形態では、コンプレッサハウジング６１に通過検出センサ３０１が取り付けられている。通過検出センサ３０１の出力信号は、アンプユニット３００に入力される。アンプユニット３００は、通過検出センサ３０１の出力結果に基づいてコンプレッサホイール６２の角速度を算出すると共に、コンプレッサホイール６２の角速度に基づいて、機関本体１の各気筒１０の燃焼エネルギや各気筒１０の燃焼間隔といった各気筒１０の燃焼状態の推定することができるように構成されている。通過検出センサ３０１及びアンプユニット３００の詳細については、図２以降を参照して後述する。
　インタークーラ３５は、コンプレッサ６によって圧縮されて高温になった吸気を、例えば走行風や冷却水などによって冷却するための熱交換器である。
　スロットル弁３６は、吸気通路３０の通路断面積を変化させることで、吸気マニホールド３１に導入される吸気量を調整する。スロットル弁３６は、スロットルアクチュエータ（図示せず）によって開閉駆動され、スロットルセンサ（図示せず）によってその開度（スロットル開度）が検出される。
　吸気マニホールド３１は、機関本体１１に接続され、吸気通路３０から流入してきた吸気を各気筒１０に均等に分配する。
　ＥＧＲ通路３２は、排気マニホールド４１と吸気マニホールド３１の吸気コレクタ３１ａとを連通し、各気筒１０から排出された排気の一部を圧力差によって吸気コレクタ３１ａに戻すための通路である。以下、ＥＧＲ通路３２に流入した排気のことを「ＥＧＲガス」という。ＥＧＲガスを吸気コレクタ３１ａ、ひいては各気筒１０に還流させることで、燃焼温度を低減させて窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出を抑えることができる。ＥＧＲ通路３２には、上流から順にＥＧＲクーラ３７と、ＥＧＲ弁３８と、が設けられる。
　ＥＧＲクーラ３７は、ＥＧＲガスを、例えば走行風や冷却水などによって冷却するための熱交換器である。
　ＥＧＲ弁３８は、連続的又は段階的に開度を調整することができる電磁弁であり、その開度は電子制御ユニット２００によって制御される。ＥＧＲ弁３８の開度を制御して吸気コレクタ３１ａに還流させるＥＧＲガスの流量を調節することで、ＥＧＲ率（吸気中に占めるＥＧＲガスの割合）が制御される。
　排気装置４は、筒内から排気を排出するための装置であって、排気マニホールド４１と、排気通路４２と、を備える。
　排気マニホールド４１は、機関本体１に接続されており、各気筒１０から排出された排気を纏めた上で排気通路４２に導入する。
　排気通路４２には、上流から順にターボチャージャ５のタービン７と、排気後処理装置４３と、が設けられる。
　タービン７は、タービンハウジング７１と、タービンハウジング７１内に配置されたタービンホイール７２と、を備える。タービンホイール７２は、タービンハウジング７１内に流入してきた排気のエネルギによって回転駆動され、同軸上に取り付けられたコンプレッサホイール６２を駆動する。
　排気後処理装置４３は、排気を浄化した上で外気に排出するための装置であって、有害物質を浄化する各種の触媒や有害物質を捕集するフィルタなどを備える。
　電子制御ユニット２００は、デジタルコンピュータから構成され、双方性バスによって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）、入力ポート及び出力ポートを備える。
　電子制御ユニット２００には、前述したエアフローメータ２１１の出力信号や、機関回転数を算出するための信号として、機関本体１のクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ２１２などの出力信号が、入力ポートを介して入力されている。このように電子制御ユニット２００には、内燃機関１００を制御するために必要な各種センサの出力信号が、入力ポートを介して入力されている。
　また電子制御ユニット２００には、燃料噴射弁２０や燃料ポンプ２２、スロットル弁３６のステップモータ、ＥＧＲ制御弁３８などの各制御部品が、出力ポートを介してそれぞれ電気的に接続されている。
　また電子制御ユニット２００は、アンプユニット３００とＣＡＮ（Controller Area Network）通信線によって接続されており、ＣＡＮ通信によって互いにデータを送受信できるようになっている。本実施形態では、アンプユニット３００で推定された機関本体１の各気筒１０の燃焼状態が電子制御ユニット２００に送信されるようになっている。そして本実施形態による電子制御ユニット２００は、アンプユニットから送信されてきた機関本体１の各気筒１０の燃焼状態に応じて、各気筒１０の燃焼に関するパラメータ、すなわち燃焼噴射量や吸入空気量、ＥＧＲガス量などを制御できるように構成されている。
＜コンプレッサの構成＞
　図２Ａは、コンプレッサ６の概略断面図である。図２Ｂは、コンプレッサホイール（インペラ）６２の概略平面図である。
　図２Ａに示すように、コンプレッサホイール６２は、ターボチャージャ５のタービンホイール７２（図１参照）にシャフト８を介して連結される中央本体６２１と、中央本体６２１の表面上からコンプレッサホイール６２の径方向及び軸線方向に延びる複数のブレード６２２と、を備える。中央本体６２１は、その軸線Ｌがシャフト８の軸線と同軸になるように、シャフト８に固定される。
　コンプレッサホイール６２は、軸線Ｌ周りに回転できるように、コンプレッサハウジング６１の内部に配置される。また、コンプレッサホイール６２は、回転したときに、ブレード６２２の径方向端部がコンプレッサハウジング６１の内周面と僅かな隙間を開けた状態でこの内周面に沿って周方向に移動するように、コンプレッサハウジング６１の内部に配置される。
　また図２Ｂに示すように、本実施形態によるコンプレッサホイール６２は、等間隔に配置された同一形状の１２枚のブレード６２２を有する。図２Ｂには、説明を分かりやすくするために、ブレード６２２にそれぞれＢ１からＢ１２までの番号を付してある。なお、ブレード６２２の枚数は１２枚に限定されるものではなく、１２枚より多くても１２枚より少なくてもよい。本実施形態では、各ブレード６２２は、コンプレッサホイール６２の径方向及び軸線方向に延びるように構成されている。しかしながら、複数のブレード６２２は、コンプレッサ６に流入した流体を圧縮することができれば、湾曲した形状等、如何なる形状であっても良い。また各ブレード６２２は、必ずしも等間隔に配置されていなくてもよく、ブレード６２２の一部又は全てが他のブレードと異なる形状であっても良い。
　図２Ａに戻り、コンプレッサハウジング６１は、コンプレッサハウジング６１の中央を通って延びる中央通路６１１と、中央通路６１１の周囲に延びる環状通路６１２とを有する。中央通路６１１の一方の端部は開いており、流体が流入する入口６１３を構成する。また、中央通路６１１の他方の端部の周りに環状通路６１２が配置され、この環状通路６１２の内側において中央通路６１１内にコンプレッサホイール６２が配置される。したがって、入口６１３から流入した流体は中央通路６１１を通ってコンプレッサホイール６２を介して環状通路６１２に流出する。
＜通過検出センサ＞
　またコンプレッサハウジング６１には、コンプレッサハウジング６１内の所定の角度位置（所定位置）をブレード６２２が通過したことを検出するために、通過検出センサ３０１が取り付けられる。通過検出センサ３０１は、通過検出センサ３０１の検知部の前をブレード６２２が通過したことを検出する。本実施形態では、通過検出センサ３０１は、コンプレッサホイール６２のブレード６２２の径方向端面６２２ａに対面するように且つブレード６２２の径方向端面６２２ａの法線方向と略平行となるように、コンプレッサハウジング６１に取り付けられている。
　また、通過検出センサ３０１は、コンプレッサホイール６２の入口側に位置するように、コンプレッサハウジング６１に取り付けられる。本実施形態では、通過検出センサ３０１は、コンプレッサホイール６２のブレード６２２の入口側端面６２２ｂに隣接するように、コンプレッサハウジング６１に取り付けられている。ここで、コンプレッサホイール６２のブレード６２２は、入口側から出口側に向かって徐々に温度が高くなる。これは、コンプレッサホイール６２を介して流れる流体が入口側から出口側に向かって加圧されるためである。本実施形態では、通過検出センサ３０１はコンプレッサホイール６２の入口側に位置するようにハウジング３に取り付けられているため、比較的低温の領域に配置される。このため、通過検出センサ３０１への熱の影響を低減することができる。
　アンプユニット３００には、通過検出センサ３０１の出力値が入力される。アンプユニット３００は、通過検出センサ３０１の出力値を増幅させるアンプや、アンプによって増幅させた出力値を利用してコンプレッサホイール６２の角速度などを算出するＣＰＵ（マイクロプロセッサ）などを一体化したものである。本実施形態では通過検出センサ３０１とアンプユニット３００とを別体としているが、通過検出センサ３０１にアンプユニット３００を内蔵し、通過検出センサ３０１とアンプユニット３００とを一体化しても良い。
　また、本実施形態では、通過検出センサ３０１として渦電流センサが用いられる。渦電流センサは、センサ検知部と計測対象の金属物質との間の距離に応じた電圧値を出力するセンサである。以下、図３を参照して、渦電流センサの検出原理について簡単に説明する。
　渦電流センサは、その検知部に、交流励磁電流により磁界を発生させるコイル３０１ａを有する。コイル３０１ａが発生させる磁界Ｘをブレード６２２が通過すると、コイル３０１ａの発生させる磁界を打ち消すようにブレード６２２に渦電流Ｙが発生する。ブレード６２２に発生する渦電流により磁界Ｘの強さが変化し、この結果、コイル３０１ａに流れる電流値が変化する。したがって、渦電流センサによってコイル３０１ａに流れる電流値の変化に起因する電圧値の変化を検出することで、ブレード６２２が通過したか否かを検出することができる。具体的には、渦電流センサの出力値がピークになったときを、ブレード６２２が渦電流センサ５の検知部の前を（すなわち、コンプレッサハウジング６１内の所定の角度位置を）通過したときであると判定できる。
　なお、ブレード６２２の通過を検出する通過検出センサ３０１としては、ブレード６２２の通過を検出することができれば、如何なるセンサを用いてもよい。このようなセンサとしては、例えば、電磁ピックアップ（ＭＰＵ）センサが挙げられる。ＭＰＵセンサは、その検知部内にマグネットと検出コイルとを有するセンサである。斯かるＭＰＵセンサでは、磁性体であるブレードがＭＰＵセンサに近づいたり離れたりすると、検出コイルを貫通する磁束が変化し、これに伴って検出コイルの誘導起電力が変化する。これにより、ＭＰＵセンサの検知部の前におけるブレード６２２の通過を検出することができる。以下の説明では、通過検出センサ３０１として渦電流センサを用いた場合について説明する。
　図４Ａ及び図４Ｂは、通過検出センサ３０１として渦電流センサを用いた場合の通過検出センサ３０１の出力値（電圧値）の推移を示す図である。図４Ａは、コンプレッサホイール６２の角速度が比較的遅い場合（例えばコンプレッサホイール６２の回転数が２０万［ｒｐｍ］）における出力値の推移を、図４Ｂは、コンプレッサホイール６２の角速度が比較的速い場合（例えばコンプレッサホイール６２の回転数が４０万［ｒｐｍ］）における出力値の推移をそれぞれ示している。
　通過検出センサ３０１として渦電流センサを用いた場合は、通過検出センサ３０１の検知部とその前を通過する物体（本実施形態ではブレード６２２）との間の距離が短くなるほど出力値が大きくなる。したがって、通過検出センサ３０１の検知部の前をブレード６２２が通過すると、通過検出センサ３０１の出力値が急激に増大する。よって、図４Ａ及び図４Ｂにおける凸状に変化した出力はブレード６２２が通過したことを意味している。なお、図４Ａ及び図４Ｂの番号Ｂ１～Ｂ１２は、通過検出センサ３０１の検知部の前を通過した各ブレード６２２の番号である。
　図４Ａに示したように、コンプレッサホイール６２の角速度が比較的遅い場合には、ブレード６２２の通過に伴って通過検出センサ３０１の出力値が急激に上昇及び下降すると共に、２つの隣り合うブレード６２２が通過する間の期間は低い値で一定に維持される。
　一方、図４Ｂに示したように、コンプレッサホイール６２の角速度が比較的速い場合には、１つのブレード６２２の通過に伴って上昇した通過検出センサ３０１の出力値が下がりきる前に、次のブレード６２２の通過に伴って通過検出センサ３０１の出力値が上昇し始める。したがって、図４Ｂに示したように、２つの隣り合うブレード６２２が通過する間の期間においても通過検出センサ３０１の出力値は一定に維持されない。しかしながら、この場合であっても、通過検出センサ３０１の出力値が最大になった時期がブレード６２２の通過を示していることから、通過検出センサ３０１の検知部の前をブレード６２２が通過したことを正確に検出することができる。
＜通過検出センサを用いたコンプレッサホイールの角速度算出方法の一例＞
　このように通過検出センサ３０１は、通過検出センサ３０１の検知部の前をブレード６２２が通過したことを正確に検出することができる。そのため、通過検出センサ３０１を用いたコンプレッサホイール６２の角速度の算出方法の一例として、通過検出センサ３０１の前を各ブレード６２２のうちの任意の１つのブレード（以下「基準ブレード」という。）が通過してから、当該基準ブレードの次に通過検出センサ３０１の前を通過するブレードが通過するまでの時間間隔に基づいて、通過検出センサ３０１の前を各ブレード６２２が通過するごとにコンプレッサホイール６２の角速度を算出する方法が挙げられる。
　以下では、図４Ａを参照して、この通過検出センサ３０１を用いたコンプレッサホイール６２の角速度の算出方法の一例について説明する。
　図４Ａに示した例では、第１ブレードＢ１が通過検出センサ３０１の前を通過することによって通過検出センサ３０１の出力値がピークを示すときを時刻ｔ１とする。同様に、第２ブレードＢ２、第３ブレードＢ３、第４ブレードＢ４が通過検出センサ３０１の前を通過することによって通過検出センサ３０１の出力値がピークを示すときをそれぞれ時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４とする。
　この場合、通過検出センサ３０１の前を第１ブレードＢ１が通過してから第２ブレードＢ２が通過するまでの時間間隔Δｔ１は、ｔ２－ｔ１となる。一方、本実施形態では、１２枚のブレードが等間隔に設けられているため、第１ブレードＢ１と第２ブレードＢ２との間の角度間隔は基本的に（２π／１２）［ｒａｄ］となる。したがって、通過検出センサ３０１の前を第１ブレードＢ１が通過してから第２ブレードＢ２が通過するまでのコンプレッサホイール６２の瞬間的な角速度（以下「第１ブレード通過後の瞬間的な角速度」という。）ω１［ｒａｄ／ｓ］は、２π／（１２×Δｔ１）となる。
　同様に、通過検出センサ３０１の前を第２ブレードＢ２が通過してから第３ブレードＢ３が通過するまでの時間間隔Δｔ２はｔ３－ｔ２となり、第３ブレードＢ３が通過してから第４ブレードＢ４が通過するまでの時間間隔Δｔ３はｔ４－ｔ３となる。したがって、通過検出センサ３０１の前を第２ブレードＢ２が通過してから第３ブレードＢ３が通過するまでのコンプレッサホイール６２の瞬間的な角速度ω２、すなわち第２ブレード通過後の瞬間的な角速度ω２は、２π／（１２×Δｔ２）となる。同様に、通過検出センサ３０１の前を第３ブレードＢ３が通過してから第４ブレードＢ４が通過するまでのコンプレッサホイール６２の瞬間的な角速度ω３、すなわち第３ブレード通過後の瞬間的な角速度ω３は、２π／（１２×Δｔ３）となる。
　したがって、ブレード６２２の番号をｉで表すと、通過検出センサ３０１の出力に基づいて隣り合う対のブレード６２２（すなわち、第ｉブレードＢｉと第（ｉ＋１）ブレードＢ（ｉ＋１））が通過検出センサ３０１の前を通過する間の時間間隔Δｔｉを算出すれば、時間間隔Δｔｉと、隣り合う対のブレード６２２間の角度間隔とに基づいて、第ｉブレードＢｉ通過後の瞬間的な角速度ωｉを算出することができる。
　具体的には、下記式（１）のように，隣り合う対のブレード６２２間の角度間隔αｉを、これらブレード６２２間を通過する時間間隔Δｔｉで除算することによって第ｉブレード通過後の瞬間的な角速度ωｉを算出することができる。
　ωｉ＝αｉ／Δｔｉ　　　…（１）
　また本実施形態のように、各ブレード６２２が周方向に等間隔に設けられたコンプレッサホイール６２の場合であれば、ブレード６２２の総枚数をｐとすると、角度間隔αｉは（２π／ｐ）となる。したがって、第ｉブレード通過後の瞬間的な角速度ωｉは、下記式（２）により算出することができる。
　ωｉ＝２π／（ｐ×Δｔｉ）　　　…（２）
　ところが、このような算出方法でコンプレッサホイール６２の角速度を算出した場合、すなわち通過検出センサ３０１の前を基準ブレードが通過してから、当該基準ブレードの次に通過検出センサ３０１の前を通過するブレードが通過するまでの時間間隔Δｔｉに基づいてコンプレッサホイール６２の角速度を算出した場合、実際の角速度と、算出した角速度と、の間に誤差（算出誤差）が生じることがわかった。
＜ブレードの形状誤差＞
　図５は、コンプレッサホイール６２を一定の角速度で回転させた場合に、上述の算出方法でコンプレッサホイール６２の角速度を算出したときの算出結果の一例を示す図である。図５において、横軸がブレード６２２の番号であり、縦軸は対応するブレード番号のブレード通過後の瞬間的なコンプレッサホイール６２の角速度を示す。
　図５に示した例では、コンプレッサホイール６２は一定の角速度で回転させられている。したがって、このとき算出される瞬間的なコンプレッサホイール６２の角速度も一定の値になるはずである。しかしながら、実際には図５に示したように、算出される瞬間的なコンプレッサホイール６２の角速度は必ずしも各ブレード６２２の通過後において一定にならない。例えば、図５に示した例では、１番ブレード通過後の瞬間的なコンプレッサホイール６２の角速度に対して２番ブレード通過後の瞬間的なコンプレッサホイール６２の角速度は遅くなっている。
　このように、算出された瞬間的なコンプレッサホイール６２の角速度が一定の値にならない原因の１つとして、コンプレッサホイール６２のブレード６２２の形状誤差（形状公差範囲内での誤差）が挙げられる。すなわち、コンプレッサホイール６２の各ブレード６２２には、製造誤差や経年変化によって形状誤差が生じる場合があり、この形状誤差によって、瞬間的なコンプレッサホイール６２の角速度を算出した場合に誤差が生じる。以下、図６を参照して、算出された瞬間的なコンプレッサホイール６２の角速度とブレード６２２の形状誤差との関係について説明する。
　図６は、ブレード６２２に形状誤差が生じたコンプレッサホイール６２の概略平面図である。図６の破線は、コンプレッサホイール６２のブレード６２２が設計通りに形成されていた場合のブレード６２２の形状を示している。図６に示した例では、第２ブレードＢ２と第１０ブレードＢ１０は、設計上のブレード形状に対して形状誤差を有していることがわかる。具体的には、第２ブレードＢ２が、その設計上の形状に対して周方向において第１ブレード側にシフトした形状になっている。また、第１０ブレードＢ１０が、その設計上の形状に対して径方向外側にシフトした形状になっている。
　このようにブレード形状に誤差が生じると、ブレード間の角度間隔αが変化する。図６に示した例では、第２ブレードＢ２の形状が設計上の形状に対して周方向にシフトした形状となっている。この結果、通過検出センサ３０１と対面する領域において、第１ブレードＢ１と第２ブレードＢ２との間の実際の角度間隔が設計値β１よりも小さいα１となっている。逆に、第２ブレードＢ２と第３ブレードＢ３との間の実際の角度間隔が設計値β２よりも大きいα２となっている。したがって、第１ブレードＢ１と第２ブレードＢ２との間の実際の角度間隔α１は、第２ブレードＢ２と第３ブレードＢ３との間の実際の角度間隔α２よりも小さくなっている。
　一方、角速度を算出するにあたっては、ブレード間の実際の角度間隔ではなく、設計値が用いられる。このため、コンプレッサホイール６２が一定の角速度で回転していても、第１ブレードＢ１から第２ブレードＢ２までの時間間隔Δｔ１に基づく瞬間的なコンプレッサホイール６２の角速度ω１は、第２ブレードＢ２から第３ブレードＢ３までの時間間隔Δｔ２に基づく瞬間的なコンプレッサホイール６２の角速度ω２よりも速いものとして算出される。この結果、図５に示したように、第１ブレードＢ１通過後の瞬間的な角速度が第２ブレードＢ２通過後の瞬間的な角速度よりも速いものとして算出される。
　また、図６に示した例では、第１０ブレードＢ１０が設計上の形状に対して周方向外側にシフトした形状となっている。この結果、第９ブレードＢ９と第１０ブレードＢ１０との間の実際の角度間隔が設計値β９よりも小さいα９となっている。また、第１０ブレードＢ１０と第１１ブレードＢ１１との間の実際の角度間隔が設計値β１０よりも大きいα１０となっている。この結果、コンプレッサホイール６２が一定の角速度で回転していても、第９ブレードＢ９通過後の瞬間的な角速度が第１０ブレードＢ１０通過後の瞬間的な角速度よりも速いものとして算出される。
　なお、図６には、ブレード６２２の形状が周方向又は径方向に全体的にシフトした形状誤差の例を示した。しかしながら、ブレード６２２に生じる形状誤差には、コンプレッサホイール６２の軸線方向における誤差や、ブレードの湾曲形状における誤差等、上記の形状誤差以外にも様々な誤差が含まれる。そして、このような形状誤差がブレード６２２に生じると、コンプレッサホイール６２の角速度を正確に算出することができなくなる。
＜形状誤差によって生じる算出誤差への対応＞
　そこで本実施形態では、上述した算出方法のように、通過検出センサ３０１の前を基準ブレードが通過してから当該基準ブレードの次に通過検出センサ３０１の前を通過するブレードが通過するまでの時間間隔、すなわち隣り合うブレード間を通過するのに要する時間に基づいてコンプレッサホイール６２の角速度を算出するのではなく、通過検出センサ３０１の前を基準ブレードが通過してから当該基準ブレードが次に通過検出センサ３０１の前を通過するまでの時間間隔、すなわちコンプレッサホイール６２が１回転するのに要する時間に基づいてコンプレッサホイール６２の角速度を算出する。
　このようにコンプレッサホイール６２が１回転するのに要する時間に基づいてコンプレッサホイール６２の角速度を算出することで、たとえブレード６２２に形状誤差が生じたとしても、その形状誤差の影響を受けることなくコンプレッサホイール６２の角速度を算出することができる。例えば基準ブレードを第１ブレードＢ１とした場合、図６に示した例のように、第１ブレードＢ１と第２ブレードＢ２との間の実際の角度間隔α１や第９ブレードＢ９と第１０ブレードＢ１０との間の実際の角度間隔α９がそれぞれの設計値β１、β９と異なっていても、第１ブレードＢ１から第１ブレードＢ１まで角度間隔は常に２π［ｒａｄ］で一定となる。また、第１ブレードＢ１自体が形状変化したとしても、第１ブレードＢ１から第１ブレードＢ１まで角度間隔は常に２π［ｒａｄ］で一定となる。
　そのため、コンプレッサホイール６２が１回転するのに要する時間に基づいてコンプレッサホイール６２の角速度を算出することで、ブレード６２２の形状誤差の影響を受けることなくコンプレッサホイール６２の角速度を正確に算出することができる。
＜瞬間的な角速度の利用＞
　そして発明者らの鋭意研究の結果、コンプレッサホイール６２の角速度を正確に算出することができるようになると、算出したコンプレッサホイール６２の角速度に基づいて、機関本体１の各気筒１０の燃焼状態を正確に推定できるようになることがわかった。以下、このコンプレッサホイール６２の角速度に基づいて、機関本体１の各気筒１０の燃焼状態を推定する方法について説明する。
＜ターボ回転体の運動エネルギの算出＞
　ターボチャージャ５の内部では、コンプレッサホイール６２、タービンホイール７２及びシャフト８が一体となって回転する。これら３つを一体のものとしてターボ回転体と称すると、このターボ回転体の運動エネルギＫＥは、下記式（３）によって算出することができる。
　ＫＥ＝Ｉ×ω2／２　　　…（３）
　式（３）において、Ｉはターボ回転体の慣性モーメントであり、ωはターボ回転体の角速度である。ターボ回転体の慣性モーメントＩは、ターボ回転体の形状及び材質から予め計算等によって求めておくことができる。そしてターボ回転体の角速度は、コンプレッサホイール６２の角速度に等しいことから、コンプレッサホイール６２の角速度を求めることにより、当該角速度を求めた時点におけるターボ回転体の運動エネルギを算出することができる。
　そこで本実施形態では、内燃機関１００の運転中に、アンプユニット３００によって算出されたコンプレッサホイール６２の角速度ωに基づいて、式（３）によりターボ回転体の運動エネルギを算出する。アンプユニット３００によって、コンプレッサホイール６２の形状誤差の影響を受けることなくコンプレッサホイール６２の角速度ωを正確に推定することができるので、ターボ回転体の運動エネルギを正確に算出することができる。
＜燃焼状態の推定＞
　このように、ターボ回転体の運動エネルギを正確に算出することができると、算出した運動エネルギに基づいて、各気筒１０の燃焼室で燃料を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギや各気筒間の燃焼間隔など、各気筒１０の燃焼状態を推定することができる。以下では、ターボ回転体の運動エネルギと各気筒１０の燃焼状態との関係について説明する。
　図７は、内燃機関１００の１サイクルにおけるターボ回転体の角速度と運動エネルギとの推移を示す図である。図中の横軸は機関本体１のクランク角を示している。図７中の実線はターボ回転体の運動エネルギを、破線は当該回転体の角速度をそれぞれ示している。
　図７に示すように、ターボ回転体の角速度は機関本体１のクランク角に合わせて変化する。図７に示した例ではまず１番気筒の排気弁が開いて燃焼室４２から排気が流出すると、ターボチャージャ５のタービン８に流入する排気が増大する。このため、タービンホイール７２の角速度が増大し、これに伴ってコンプレッサホイール６２の角速度も増大する。また、これに伴ってターボ回転体の運動エネルギも増大する。
　その後、１番気筒の排気行程の終盤では、燃焼室４２から流出する排気の流量が減少する。この結果、タービンホイール７２の角速度が減少し、これに伴ってコンプレッサホイール６２の角速度も減少する。また、これに伴ってターボ回転体の運動エネルギが減少する。
　したがって、図７からわかるように、１番気筒の排気行程の間、コンプレッサホイール６２の角速度は上昇してから下降し、これに伴ってターボ回転体の運動エネルギも増大してから減少する。また、このような角速度や運動エネルギは、他の気筒１０の排気行程においても同様に推移する。したがって、４気筒の内燃機関１００では、ターボ回転体の角速度及び運動エネルギは、内燃機関１００の１サイクルあたり、大きく４回上下に変動する。すなわち、ターボ回転体の角速度及び運動エネルギは、内燃機関１００の１サイクルの間に、内燃機関１００の気筒数に応じて複数回上下に変動する。
　ここで、４番気筒を例にとって考えると、４番気筒の排気行程中におけるターボ回転体の運動エネルギの上昇量（図７中のΔＫＥ）は、４番気筒の燃焼室４２から排出される排気のもつ排気エネルギに比例する。同様に、１番気筒、３番気筒及び２番気筒の排気行程中におけるターボチャージャ５の運動エネルギの上昇量は、それぞれ１番気筒、３番気筒及び２番気筒の燃焼室４２から排出される排気のもつ排気エネルギに比例する。ここで、各気筒１０から排出される排気の排気エネルギは、基本的に各気筒１０の燃焼室４２で燃料を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギ、すなわち各気筒１０の燃焼室４２内における燃焼によって生じるトルク（燃焼トルク）に比例する。
　したがって、各気筒１０の排気行程中におけるターボ回転体の運動エネルギの上昇量を気筒間で比較することによって、気筒間における燃焼エネルギ（燃焼トルク）の差を検出することができる。具体的には、各気筒１０の排気行程開始時における回転体の運動エネルギの最小値と、その気筒１０の排気行程中における回転体の運動エネルギの最大値との間の差（ΔＫＥ）に基づいて気筒間における燃焼エネルギ（燃焼トルク）の差を検出することができる。これら最小値と最大値との差が大きい気筒１０は燃焼エネルギ（燃焼トルク）の大きい気筒１０であると判定され、これら最小値と最大との差が小さい気筒１０は燃焼エネルギ（燃焼トルク）の小さい気筒１０であると判定される。
　また、４番気筒を例にとって考えると、４番気筒の排気行程開始時から排気行程終了時までの時間間隔（図７中のΔｔｃｏｍ）、すなわちターボ回転体が４番気筒の燃焼室から排出された排気によって回転させられている期間は、２番気筒の燃焼行程開始時から燃焼行程終了時までの燃焼間隔に相当する。同様に、１番気筒、３番気筒及び２番気筒の排気行程開始時から排気行程終了時までの時間間隔は、それぞれ３番気筒、４番気筒及び１番気筒の燃焼行程開始時から燃焼行程終了時までの燃焼間隔に相当する。
　したがって、各気筒１０の排気行程開始時から排気行程終了時までの時間間隔を気筒間で比較することによって、気筒間における燃焼間隔の差を検出することができる。
　このように、気筒間における燃焼エネルギ（燃焼トルク）の差や燃焼間隔の差を検出することができると、例えば燃料噴射量や吸入空気量、ＥＧＲガス量などの各気筒１０の燃焼に関するパラメータを、電子制御ユニット２００によってフィードバック制御やフィードフォワード制御することができる。これにより、気筒間における燃焼エネルギ（燃焼トルク）の差や燃焼間隔の差を最小限に抑制することができるようになる。
＜ΔＫＥ及びΔｔｃｏｍの算出方法＞
　図８は、各気筒１０の燃焼エネルギΔＫＥ及び各気筒１０の燃焼間隔Δｔｃｏｍの算出方法について説明する図である。図中の横軸は機関本体１のクランク角を示している。図８中の実線はターボ回転体の運動エネルギを、破線は当該回転体の角速度をそれぞれ示している。
　各気筒１０の排気行程中におけるターボ回転体の運動エネルギの上昇量、すなわち各気筒１０の燃焼室４２で燃料を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギΔＫＥを算出するには、各気筒１０の排気行程開始時におけるターボ回転体の運動エネルギの最小値と、その気筒１０の排気行程中におけるターボ回転体の運動エネルギの最大値と、をそれぞれ算出する必要がある。
　ここで４番気筒を例にして、ターボ回転体の角速度ωの微分値（以下「角加速度」という。）ω’（＝ｄω／ｄｔ；図８の破線の傾き）を考えると、図８に示すように、ターボ回転体の運動エネルギが最小値（極小値）となる各気筒１０の排気行程開始時において、角加速度ω’は０となる。また、ターボ回転体の運動エネルギが最大値（極大値）となる各気筒１０の排気行程中のある時点においても、角加速度ω’は０となる。
　そこで本実施形態によるアンプユニット３００は、コンプレッサホイール６２の角速度ωを算出するたびに、その角速度ωをターボ回転体の角速度今回値ωｚとして設定し、角速度今回値ωｚの微分値を角加速度今回値ωｚ’として算出する。そしてアンプユニット３００は、角加速度今回値ωｚ’の絶対値が、予め設定された０近傍の値である極値判定閾値以下になったときの角速度今回値ωｚを、各気筒１０の排気行程開始時における角速度（以下「極小角速度」という。）ωＬ、又はターボ回転体の運動エネルギが最大値（極大値）となる各気筒１０の排気行程中のある時点における角速度（以下「極大角速度」という。）ωＨとして設定する。
　なお、角加速度今回値ωｚ’の絶対値が極値判定閾値以下になったときの角速度今回値ωｚに関して、その角速度今回値ωｚが極小角速度ωＬであるか、極大角速度ωＨであるかの判定は、直前に算出された角加速度前回値ωｚ－１’が正の値か否かを判定することによって行うことができる。
　具体的には、角加速度前回値ωｚ－１’が負の値の場合、すなわち図８の破線の傾きが負の場合は、角速度が下降から上昇に転じるときと判定できる。そこで本実施形態によるアンプユニット３００は、この場合には、角加速度今回値ωｚ’の絶対値が極値判定閾値以下になったときの角速度今回値ωｚを極小角速度ωＬに設定する。一方、角加速度前回値ωｚ－１’が正の値の場合、すなわち図８の破線の傾きが正の場合は、角速度ωが上昇から下降に転じるときと判定できる。そこで本実施形態によるアンプユニット３００は、この場合には、角加速度今回値ωｚ’の絶対値が極値判定閾値以下になったときの角速度今回値ωｚを、極大角速度ωＨに設定する。
　このようにして設定された極小角速度ωＬ及び極大角速度ωＨをそれぞれ式（３）に代入すれば、各気筒１０の排気行程開始時における回転体の運動エネルギの最小値と、その気筒１０の排気行程中における回転体の運動エネルギの最大値と、をそれぞれ算出することができる。そして、このようにして算出した運動エネルギの最大値から最小値を減算すれば、各気筒１０の燃焼室４２で燃料を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギΔＫＥを算出することができる。
　また気筒間の燃焼間隔Δｔｃｏｍは、前述したように各気筒１０の排気行程開始時から排気行程終了時までの時間間隔に相当する。したがって、各気筒１０の燃焼間隔Δｔｃｏｍは、極小角速度ωＬが設定されてから、次に極小角速度ωＬが設定されるまでの時間と一致する。そこで本実施形態によるアンプユニット３００は、極小角速度ωＬが設定されてから、次に極小角速度ωＬが設定されるまでの時間を計測することで気筒間の燃焼間隔を算出する。
　なお、これ以外にも例えばターボ回転体の運動エネルギの最小値を算出してから、次に回転体の運動エネルギの最小値を算出するまでの時間を計測することで各気筒１０の燃焼間隔Δｔｃｏｍを算出することもできる。
＜燃焼状態推定制御のフローチャート＞
　以下、この本実施形態による通過検出センサ３０１の出力値を利用した機関本体１の各気筒１０の燃焼エネルギ及び各気筒１０の燃焼間隔の推定制御について説明する。
　まず、図９を参照して、アンプユニット３００が実施するコンプレッサホイール６２の角速度算出制御について説明する。アンプユニット３００は、このルーチンを所定の演算周期（＝サンプリング周期ｔｓｍｐ）で繰り返し実行する。
　ステップＳ１において、アンプユニット３００は、通過検出センサ３０１の出力値を読み込む。
　ステップＳ２において、アンプユニット３００は、経過時間計測開始フラグＦ１が０に設定されているか否かを判定する。経過時間計測開始フラグＦ１は、初期値が０に設定されているフラグであり、経過時間計測開始フラグＦ１が０に設定されているときに、通過検出センサ３０１によってブレード６２２の通過が検出されると１に設定される。そして、コンプレッサホイール６２の角速度及び回転数が推定されると再び０に戻される。アンプユニット３００は、経過時間計測開始フラグＦ１が０に設定されていれば、ステップＳ２の処理に進む。一方でアンプユニット３００は、経過時間計測開始フラグＦ１が１に設定されていれば、ステップＳ５の処理に進む。
　ステップＳ３において、アンプユニット３００は、ブレード６２２の通過が検出されたか否かを判定する。このステップＳ３において通過が検出されたブレード６２２が、複数のブレードのうちの任意の１つのブレード、すなわち基準ブレードとなる。アンプユニット３００は、ブレード６２２の通過が検出されればステップＳ４の処理に進む。一方でアンプユニット３００は、ブレード６２２の通過が検出されなければ今回の処理を終了する。
　ステップＳ４において、アンプユニット３００は、経過時間計測開始フラグＦ１を１に設定し、基準ブレードが通過検出センサ３０１の検知部の前を通過してからの経過時間ｔｅ１の計測を開始する。
　ステップＳ５において、アンプユニット３００は、経過時間ｔｅ１の前回値にサンプリング周期ｔｓｍｐを積算したものを経過時間ｔｅ１として算出する。なお、経過時間ｔｅの初期値は０である。
　ステップＳ６において、アンプユニット３００は、通過検出センサ３０１によってブレード６２２の通過が検出されたか否かを判定する。アンプユニット３００は、通過検出センサ３０１によってブレード６２２の通過が検出されればステップＳ７の処理に進む。一方でアンプユニット３００は、過検出センサ５によってブレード６２２の通過が検出されなければ今回の処理を終了する。
　ステップＳ７において、アンプユニット３００は、基準ブレードが通過検出センサ３０１の検知部の前を通過してからのブレード通過回数ｉを算出する。具体的には、アンプユニット３００はブレード通過回数ｉの前回値に１を積算したものをブレード通過回数ｉとして算出する。なお、ブレード通過回数ｉの初期値は０である。
　ステップＳ８において、アンプユニット３００は、ステップＳ６で通過を検出したブレード６２２が基準ブレードであるか否かを判定する。具体的にはアンプユニット３００は、ブレード通過回数ｉが、ブレードの総枚数（本実施形態では１２枚）に正の整数ｎを乗じた値となっているか否かを判定する。
　正の整数ｎを例えば１に設定すれば、ステップＳ８においてコンプレッサホイール６２が１回転したか否かを判定することができ、例えば２に設定すれば、ステップＳ８においてコンプレッサホイール６２が２回転したか否かを判定することができる。すなわち、正の整数ｎに応じて、コンプレッサホイール６２の角速度及び回転数を推定するタイミングを調整することができ、単位時間当たりのコンプレッサホイール６２の角速度及び回転数の推定データ数を調整することができる。本実施形態では、正の整数ｎを１に設定しているが、アンプユニット３００のＣＰＵの演算能力等に応じて正の整数ｎを１より大きい値に設定して良い。
　アンプユニット３００は、ステップＳ６で通過を検出したブレード６２２が基準ブレードであればステップＳ９の処理に進む。一方でアンプユニット３００は、ステップＳ６で通過を検出したブレード６２２が基準ブレードでなければ今回の処理を終了する。
　ステップＳ９において、アンプユニット３００は、ステップＳ５で算出した経過時間ｔｅ１を基準ブレード通過時間ｔｍとして設定する。すなわちアンプユニット３００は、本実施形態では正の整数ｎを１に設定しているので、基準ブレードが最初に通過検出センサ３０１の検知部の前を通過したことを検出してから、次に基準ブレードが通過検出センサ３０１の検知部の前を通過するまでの時間（コンプレッサホイール６２が１回転するのに要した時間）を、基準ブレード通過時間ｔｍとして設定する。
　ステップＳ１０において、アンプユニット３００は、基準ブレード通過時間ｔｍに基づいて、コンプレッサホイール６２の角速度を算出する。具体的にはアンプユニット３００は、下記式（４）に基準ブレード通過時間ｔｍを代入して、コンプレッサホイール６２の角速度ωを算出する。なおステップＳ１０において、下記式（５）に基準ブレード通過時間ｔｍを代入して、コンプレッサホイール６２の回転数Ｎを併せて算出するようにしても良い。
　　ω＝２π／ｔｍ　　　…（４）
　　Ｎ＝６０／ｔｍ　　　…（５）
　ステップＳ１１において、アンプユニット３００は、経過時間ｔｅ１、ブレードの通過回数ｉ及び経過時間計測開始フラグＦ１をそれぞれ初期値の０に戻す。
　次に、図１０を参照して、アンプユニット３００が実施する機関本体１の各気筒１０の燃焼エネルギの推定制御について説明する。アンプユニット３００は、このルーチンを所定の演算周期（＝サンプリング周期ｔｓｍｐ）で繰り返し実行する。
　ステップＳ２１において、アンプユニット３００は、前述したコンプレッサホイール６２の角速度算出制御によって、新たにコンプレッサホイール６２の角速度ωが算出されたか否かを判定する。アンプユニット３００は、コンプレッサホイール６２の角速度ωが新たに算出されていればステップＳ２２の処理に進む。一方でアンプユニット３００は、コンプレッサホイール６２の角速度ωが新たに算出されていなければ今回の処理を終了する。
　ステップＳ２２において、アンプユニット３００は、新たに算出されたコンプレッサホイール６２の角速度ωと、その算出に使用された基準ブレード通過時間ｔｍと、を読み込む。
　ステップＳ２３において、アンプユニット３００は、これまでに読み込んだコンプレッサホイール６２の角速度ωのデータが２点以上あるか否かを判定する。アンプユニット３００は、これまでに読み込んだコンプレッサホイール６２の角速度ωのデータが２点以上あればステップＳ２３の処理に進む。一方でアンプユニット３００は、これまでに読み込んだコンプレッサホイール６２の角速度ωのデータが２点以上なければ今回の処理を終了する。
　ステップＳ２４において、アンプユニット３００は、ターボ回転体の角加速度今回値ωｚ’を算出する。具体的にはアンプユニット３００は、今回新たに読み込んだコンプレッサホイール６２の角速度ωを、ターボ回転体の角速度今回値ωｚとし、今回の１つ前に読み込まれたコンプレッサホイール６２の角速度ωを、ターボ回転体の角速度前回値ωｚ－１とする。そしてアンプユニット３００は、下記式（６）に、角速度今回値ωｚ、角速度前回値ωｚ－１及びステップＳ２２で読み込んだ基準ブレード通過時間ｔｍを代入して、ターボ回転体の角加速度今回値ωｚ’を算出する。
　　ωｚ’＝（ωｚ－ωｚ－１）／ｔｍ　　　…（６）
　ステップＳ２５において、アンプユニット３００は、ターボ回転体の角加速度今回値ωｚ’の絶対値が極値判定閾値以下であるか否かを判定する。アンプユニット３００は、ターボ回転体の角加速度今回値ωｚ’が極値判定閾値以下であればステップＳ２６の処理に進む。一方でアンプユニット３００は、ターボ回転体の角加速度今回値ωｚ’が極値判定閾値よりも大きければ今回の処理を終了する。
　ステップＳ２６において、アンプユニット３００は、ターボ回転体の角加速度前回値ωｚ－１’が負の値か否かを判定する。アンプユニット３００は、ターボ回転体の角加速度前回値ωｚ－１’が負の値であれば、ステップＳ２７の処理に進む。一方でアンプユニット３００は、ターボ回転体の角加速度前回値ωｚ－１’が正の値であれば、ステップＳ２９の処理に進む。
　ステップＳ２７において、アンプユニット３００は、ステップＳ２４で設定されたターボ回転体の角速度今回値ωｚを極小角速度ωＬとして設定する。
　ステップＳ２８において、アンプユニット３００は、フラグＦ２を１に設定する。フラグＦ２は、初期値が０に設定されているフラグである。
　ステップＳ２９において、アンプユニット３００は、フラグＦ２が１に設定されているか否かを判定する。アンプユニット３００は、フラグＦ２が１に設定されていればステップＳ３０の処理に進む。一方でフラグＦ２が０に設定されていれば今回の処理を終了する。
　ステップＳ３０において、アンプユニット３００は、ステップＳ２４で設定されたターボ回転体の角速度今回値ωｚを極大角速度ωＨとして設定する。
　ステップＳ３１において、アンプユニット３００は、下記式（７）にステップＳ２７及びステップＳ３０で設定された極小角速度ωＬ及び極大角速度ωＨを代入して、ターボ回転体の運動エネルギの上昇量ΔＫＥ、すなわち現在排気行程中の気筒１０の燃焼室４２で燃料を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギを算出する。
　　ΔＫＥ＝Ｉ×｛（ωＨ2－ωＬ2）／２｝　　　…（７）
　ステップＳ３２において、アンプユニット３００は、フラグＦ２を初期値の０に戻す。
　次に、図１１を参照して、内燃機関１００の運転中にアンプユニット３００が実施する機関本体１の各気筒１０の燃焼間隔の推定制御について説明する。アンプユニット３００は、このルーチンを所定の演算周期（＝サンプリング周期ｔｓｍｐ）で繰り返し実行する。
　ステップＳ４１において、アンプユニット３００は、フラグＦ３が０に設定されているか否かを判定する。フラグＦ３は、初期値（内燃機関１００の運転開始時の値）が０に設定されているフラグであり、内燃機関１００の運転を開始してから初めて極小角速度ωＬが設定されたときに１に設定される。フラグＦ３は、内燃機関の運転停止時又は運転開始時に０に戻される。アンプユニット３００は、フラグＦ３が０に設定されていればステップＳ４２の処理に進む。一方でアンプユニット３００は、フラグＦ３が１に設定されていればステップＳ４４の処理に進む。
　ステップＳ４２において、アンプユニット３００は、内燃機関１００の運転を開始してから初めて極小角速度ωＬが設定されたか否か判定する。具体的にはアンプユニット３００は、内燃機関１００の運転開始後、前述した燃焼エネルギの推定制御のステップＳ２７に初めて進んで極小角速度ωＬが設定されたか否かを判定する。アンプユニット３００は、内燃機関１００の運転開始後、前述した燃焼エネルギの推定制御のステップＳ２７に初めて進んで極小角速度ωＬが設定されていればステップＳ４３の処理に進む。一方でアンプユニット３００は、内燃機関１００の運転開始後、前述した燃焼エネルギの推定制御のステップＳ２７に進んでおらず、極小角速度ωＬが未だに設定されていなければ今回の処理を終了する。
　ステップＳ４３において、アンプユニット３００は、フラグＦ３を１に設定し、ターボ回転体の角速度が極小角速度になってからの経過時間ｔｅ２の計測を開始する。
　ステップＳ４４において、アンプユニット３００は、経過時間ｔｅ２の前回値にサンプリング周期ｔｓｍｐを積算したものを経過時間ｔｅ２として算出する。なお、経過時間ｔｅ２の初期値は０である。
　ステップＳ４５において、アンプユニット３００は、極小角速度ωＬが更新されたか否かを判定する。アンプユニット３００は、極小角速度ωＬが更新されていれば、ステップＳ４６の処理に進む。一方でアンプユニット３００は、極小角速度ωＬが更新されていなければ、今回の処理を終了する。
　ステップＳ４６において、アンプユニット３００は、ステップＳ４４で算出した経過時間ｔｅ２を燃焼間隔Δｔｃｏｍとして算出する。
　ステップ４７において、アンプユニット３００は、経過時間ｔｅ２を初期値の０に戻し、再びターボ回転体の角速度が極小角速度になってからの経過時間ｔｅ２の計測を開始する。
　以上説明した本実施形態による内燃機関１００は、複数の気筒１０を有する機関本体１と、機関本体１の各気筒１０から排出される排気のエネルギによって駆動されると共に少なくとも１つのブレード６２２を有して当該機関本体１の各気筒１０に吸入される空気を圧縮するコンプレッサホイール６２と、コンプレッサホイール６２を収容するハウジング６１内の所定位置を当該コンプレッサホイール６２のブレード６２２が通過したことを検出する通過検出センサ３０１と、通過検出センサ３０１の検出結果に基づいてコンプレッサホイール６２の角速度を算出すると共に、当該コンプレッサホイール６２の角速度に基づいて機関本体１の各気筒１０の燃焼エネルギ又は各気筒１０の燃焼間隔の少なくとも一方を算出するように構成されたアンプユニット３００（燃焼状態推定装置）と、アンプユニット３００によって算出された各気筒１０の燃焼エネルギ又は各気筒１０の燃焼間隔の少なくとも一方に基づいて、機関本体１の各気筒１０の燃焼に関するパラメータ（燃料量、空気量又はＥＧＲガス量の少なくとも１つ）を制御するように構成された電子制御ユニット２００（制御装置）と、を備える。
　したがって本実施形態によれば、電子制御ユニット２００によって各気筒１０の燃焼エネルギ又は各気筒１０の燃焼間隔を算出する必要がなく、電子制御ユニット２００は、アンプユニット３００によって算出された各気筒１０の燃焼エネルギ又は各気筒１０の燃焼間隔を利用して機関本体１の各気筒１０の燃焼に関するパラメータを制御することができる。そのため、電子制御ユニット２００によって各気筒１０の燃焼エネルギ又は各気筒１０の燃焼間隔の少なくとも一方を算出する場合と比較して、電子制御ユニット２００の演算負荷を抑制しつつ、各気筒１０の燃焼エネルギ又は各気筒１０の燃焼間隔の少なくとも一方に基づいて機関本体１の各気筒１０の燃焼に関するパラメータを制御することができる。
　また本実施形態によるアンプユニット３００は、ブレードのうちの任意の１つのブレードが所定位置を一度通過してからの経過時間を任意の１つのブレードが所定位置を所定回数通過するごとに基準ブレード通過時間として算出し、基準ブレード通過時間と基準ブレード通過時間の間に任意の１つのブレードが所定位置を通過した回数とに基づいて、コンプレッサホイール６２の角速度を算出するように構成される。
　そのため、ブレードの形状誤差の影響を受けることなくコンプレッサホイール６２の角速度を精度良く算出することができる。したがって、コンプレッサホイール６２の角速度に基づいて算出される機関本体１の各気筒１０の燃焼エネルギ又は各気筒１０の燃焼間隔も精度良く算出することができる。
　また本実施形態によるアンプユニット３００は、コンプレッサホイール６２の角速度に基づいて、当該角速度の微分値である角加速度を算出し、角加速度の絶対値が所定の極値判定閾値以下になったときのコンプレッサホイール６２の角速度に基づいて、排気行程中の気筒１０の燃焼エネルギを算出するように構成される。より具体的には、本実施形態によるアンプユニット３００は、角加速度の前回値が負の値であれば、角加速度の絶対値が所定の極値判定閾値以下になったときのコンプレッサホイール６２の角速度を極小角速度として設定し、角加速度の前回値が正の値であれば、角加速度の絶対値が所定の極値判定閾値以下になったときのコンプレッサホイール６２の角速度を極大角速度として設定し、極小角速度と極大角速度とに基づいて排気行程中の気筒１０の燃焼エネルギを算出するように構成される。
　これにより本実施形態によれば、アンプユニット３００によって算出したコンプレッサホイール６２の角速度から、各気筒１０の燃焼エネルギを精度良く算出することができる。
　また本実施形態によるアンプユニット３００は、極小角速度が設定されてから当該極小角速度が更新されるまでの期間に基づいて、各気筒１０の燃焼間隔を算出するように構成される。
　これにより本実施形態によれば、アンプユニット３００によって算出したコンプレッサホイール６２の角速度から、各気筒１０の燃焼間隔を精度良く算出することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　なお上記の実施形態では、回転体の一例としてターボチャージャ５のコンプレッサ６のコンプレッサホイール６２を挙げたが、ブレード６２２を有する回転体であれば、如何なる回転体であっても角速度の算出は可能である。したがって、例えば、軸流式圧縮機等の角速度を算出することも可能である。
　また上記の実施形態では、機関本体１において圧縮自己着火燃焼させるようにして、機関本体１の各気筒１０の燃焼に関するパラメータとして燃料量、空気量又はＥＧＲガス量の少なくとも１つを制御するようにしていたが、機関本体１において火花点火燃焼させる場合には、機関本体１の各気筒１０の燃焼に関するパラメータとしてさらに点火時期を制御するようにしても良い。
　１００　　内燃機関
　１　　機関本体
　６１　　コンプレッサハウジング（ハウジング）
　６２　　コンプレッサホイール
　６２２　　ブレード
　２００　　電子制御ユニット（制御装置）
　３００　　アンプユニット（燃焼状態推定装置）
　３０１　　通過検出センサ

Claims (7)

  1. 　複数の気筒を有する機関本体と、
    　前記機関本体の各気筒から排出される排気のエネルギによって駆動されると共に、少なくとも１つのブレードを有して当該機関本体の各気筒に吸入される空気を圧縮するコンプレッサホイールと、
    　前記コンプレッサホイールを収容するハウジング内の所定位置を、当該コンプレッサホイールのブレードが通過したことを検出する通過検出センサと、
    　前記通過検出センサの検出結果に基づいて、前記コンプレッサホイールの角速度を算出すると共に、当該コンプレッサホイールの角速度に基づいて、前記機関本体の各気筒の燃焼エネルギ又は各気筒の燃焼間隔の少なくとも一方を算出するように構成された燃焼状態推定装置と、
    　前記燃焼状態推定装置によって算出された各気筒の燃焼エネルギ又は各気筒の燃焼間隔の少なくとも一方に基づいて、前記機関本体の各気筒の燃焼に関するパラメータを制御するように構成された制御装置と、
    を備える内燃機関。
  2. 　前記燃焼状態推定装置は、
    　　前記コンプレッサホイールの角速度に基づいて、当該角速度の微分値である角加速度を算出し、
    　　前記角加速度の絶対値が所定の極値判定閾値以下になったときの前記コンプレッサホイールの角速度に基づいて、排気行程中の気筒の燃焼エネルギを算出するように構成される、
    請求項１に記載の内燃機関。
  3. 　前記燃焼状態推定装置は、
    　　前記角加速度の前回値が負の値であれば、前記角加速度の絶対値が所定の極値判定閾値以下になったときの前記コンプレッサホイールの角速度を極小角速度として設定し、
    　　前記角加速度の前回値が正の値であれば、前記角加速度の絶対値が所定の極値判定閾値以下になったときの前記コンプレッサホイールの角速度を極大角速度として設定し、
    　　前記極小角速度と前記極大角速度とに基づいて、排気行程中の気筒の燃焼エネルギを算出するように構成される、
    請求項２に記載の内燃機関。
  4. 　前記燃焼状態推定装置は、
    　　前記極小角速度が設定されてから当該極小角速度が更新されるまでの期間に基づいて、気筒間の燃焼間隔を算出するように構成される、
    請求項３に記載の内燃機関。
  5. 　前記燃焼状態推定装置は、
    　　前記ブレードのうちの任意の１つのブレードが前記所定位置を一度通過してからの経過時間を、当該任意の１つのブレードが当該所定位置を所定回数通過するごとに基準ブレード通過時間として算出し、
    　　当該基準ブレード通過時間と、当該基準ブレード通過時間の間に前記任意の１つのブレードが前記所定位置を通過した回数と、に基づいて、前記コンプレッサホイールの角速度を算出するように構成された、
    請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の内燃機関。
  6. 　前記機関本体は、各気筒で燃料を圧縮自己着火燃焼させるように構成されており、
    　前記制御装置は、前記機関本体の各気筒の燃焼に関するパラメータとして、各気筒に供給する燃料量、空気量又はＥＧＲガス量の少なくとも１つを制御するように構成される、
    請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の内燃機関。
  7. 　前記機関本体は、各気筒で燃料を火花点火燃焼させるように構成されており、
    　前記制御装置は、前記機関本体の各気筒の燃焼に関するパラメータとして、各気筒に供給する燃料量、空気量、ＥＧＲガス量又は各気筒で燃料を点火させる点火時期の少なくとも１つを制御するように構成される、
    請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の内燃機関。
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