WO2024232002A1

WO2024232002A1 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: WO2024232002A1
Application number: PCT/JP2023/017384
Authority: WO
Inventors: 武史北尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2023-05-09
Filing date: 2023-05-09
Publication date: 2024-11-14
Anticipated expiration: 2025-11-09
Also published as: JP7756839B2; JPWO2024232002A1

Abstract

被検出部の歯のバラツキ等によりクランク角速度等が変動しても、精度よく外部負荷トルクを推定することができる内燃機関の制御装置を提供する。クランク機構の物理モデル式を用いて、第１の軸トルクの推定値（Ｔｃｒｋｅ１）を推定し、第１の軸トルクの推定値（Ｔｃｒｋｅ１）及び慣性モーメント（Ｉｃｒｋ）に基づいて、被検出部のクランク角度に変動が無く、外部負荷トルクが無いと仮定した第１の理想状態における第１の理想区間角速度（αｉｄ１）を算出し、検出区間角速度の平均値（ωｓｄ＿ａｖｅ）と第１の理想区間角速度の平均値（ωｉｄ１＿ａｖｅ）との差に基づいて、外部負荷トルク（Ｔｌｏａｄ）を推定する内燃機関の制御装置（５０）。

Description

内燃機関の制御装置

　本願は、内燃機関の制御装置に関するものである。

　上記のような制御装置に関して、例えば下記の特許文献１及び特許文献２に記載された技術が既に知られている。特許文献１の技術では、クランク角センサの出力信号に基づいて、クランク角速度及びクランク角加速度を算出し、クランク角速度及びクランク角加速度に基づいて、燃焼により生じたガス圧トルクを算出し、ガス圧トルクによる仕事量を算出するように構成されている。

特開２００９－２７５６１８号公報特開２０１３－８７７２４号公報

　ところで、クランク角加速度には、内燃機関の外部からクランク軸にかかる外部負荷トルクによる加速度成分が含まれる。そのため、外部負荷トルクを把握した上で、クランク角速度及びクランク角加速度に基づいてガス圧トルクを算出しないと、算出精度が低下する。そのため、クランク角速度等に基づいて、外部負荷トルクを推定することが考えられる。しかし、クランク角センサが検出する被検出部の歯の製造誤差等によりクランク角速度等が変動すると、外部負荷トルクの推定精度が悪化する。

　そこで、本願は、被検出部の歯のバラツキ等によりクランク角速度等が変動しても、精度よく外部負荷トルクを推定することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

　本願に係る内燃機関の制御装置は、クランク軸と一体回転する回転部材に、予め定められた複数のクランク角度に設けられた複数の被検出部と、非回転部材に固定され、前記被検出部を検出する特定クランク角センサと、吸気管内のガス圧を検出するガス圧センサと、を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
　前記特定クランク角センサの出力信号に基づいて、クランク角度を検出すると共に前記クランク角度を検出した検出時刻を検出し、検出した前記クランク角度である検出角度に基づいて、前記検出角度の間の角度区間に対応する角度間隔を算出し、前記検出時刻に基づいて、前記角度区間に対応する時間間隔を算出する角度情報検出部と、
　前記角度区間のそれぞれの前記角度間隔又は前記時間間隔を、前記角度区間のそれぞれに対応して１つずつ設けた補正値により補正する角度情報補正部と、
　前記ガス圧センサの出力信号に基づいて、前記吸気管内のガス圧を検出する吸気管ガス圧検出部と、
　前記吸気管内のガス圧の検出値、及び前記検出角度に基づき、クランク機構の物理モデル式を用いて、気筒内のガス圧及びピストンの往復運動によるクランク軸の軸トルクである第１の軸トルクの推定値を、前記角度区間のそれぞれに対応して推定する第１の軸トルク推定部と、
　前記角度区間のそれぞれの前記第１の軸トルクの推定値、及びクランク軸系の慣性モーメントに基づいて、前記複数の被検出部が配置された前記複数のクランク角度に変動が無く、外部負荷トルクが無いと仮定した第１の理想状態における、前記角度区間のそれぞれに対応する角速度である第１の理想区間角速度を算出する第１の理想角速度算出部と、
　前記角度区間のそれぞれについて、前記補正値による補正処理後の前記時間間隔及び前記角度間隔に基づいて、前記角度区間に対応する角速度である検出区間角速度を算出する検出区間角速度算出部と、
　前記クランク軸が一回転する一回転角度間隔の範囲内に平均処理角度区間を設定する平均区間設定部と、
　前記平均処理角度区間において、前記第１の理想区間角速度の平均値を算出する理想平均値算出部と、
　前記平均処理角度区間において、前記検出区間角速度の平均値を算出する検出平均値算出部と、
　前記検出区間角速度の平均値と前記第１の理想区間角速度の平均値との差に基づいて、内燃機関の外部からクランク軸にかかるトルクである前記外部負荷トルクを推定する外部負荷トルク推定部と、を備えたものである。

　本願に係る内燃機関の制御装置によれば、吸気管内のガス圧の検出値、及び検出角度に基づき、クランク機構の物理モデル式を用いて、気筒内のガス圧及びピストンの往復運動による第１の軸トルクの推定値が推定され、第１の軸トルクの推定値、及びクランク軸系の慣性モーメントに基づいて、複数の被検出部の角度バラツキがなく、外部負荷トルクが無いと仮定した第１の理想状態における、第１の理想区間角速度を算出される。また、一方、特定クランク角センサの出力信号に基づいて、複数の被検出部の角度バラツキ及び外部負荷トルクの影響が表れた、検出区間角速度が算出される。よって、外部負荷トルクにより、第１の理想区間角速度と検出区間角速度との間に差が生じる。しかし、複数の被検出部の角度ばらつき及び補正値の設定誤差等により、検出区間角速度は変動する。そのため、瞬間的な第１の理想区間角速度と検出区間角速度の差では、検出区間角速度の変動の影響が大きくなり、外部負荷トルクを精度よく推定できない。平均処理角度区間における、検出区間角速度の平均値と第１の理想区間角速度の平均値との差が用いられるので、検出区間角速度の変動の影響を平滑化して、外部負荷トルクを精度よく推定することができる。

実施の形態１に係る内燃機関及び制御装置の概略構成図である。実施の形態１に係る内燃機関及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、記憶装置に記憶される補正値を説明するための図である。実施の形態１に係るクランク加速度及び角加速度の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に係る第１の理想角速度算出部の処理を説明するための図である。実施の形態１に係る外部負荷トルクの推定原理を説明するための図である。実施の形態１に係る外部負荷トルクの推定原理を説明するための図である。実施の形態１に係る外部負荷トルクの推定原理を説明するための図である。実施の形態１に係る外部負荷トルクの推定を説明するための図である。実施の形態１に係る補正処理を行わない場合のクランク角速度の変動を説明するための図である。実施の形態１に係る補正処理を行わない場合のクランク角速度の変動を説明するための図である。実施の形態１に係る第２の理想角速度算出部の処理を説明するための図である。実施の形態１に係る補正処理を行わない場合のクランク角速度の挙動を説明するための図である。実施の形態１に係る補正処理を行う場合のクランク角速度の挙動を説明するための図である。実施の形態１に係る補正処理を行う場合のクランク角速度の変動を説明するための図である。実施の形態２に係る第１の理想角速度算出部の処理を説明するための図である。実施の形態２に係る第２の理想角速度算出部の処理を説明するための図である。実施の形態３に係る補正値変化部の処理を説明するための図である。

１．実施の形態１
　実施の形態１に係る内燃機関１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及び図２は、本実施の形態に係る内燃機関１及び制御装置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及び制御装置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ガス圧センサ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６度間隔で、６０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。

　本実施の形態では、第２クランク角センサ６が、本願における「特定クランク角センサ」に相当し、フライホイール２７が、本願における「回転部材」に相当し、フライホイール２７に設けられたリングギア２５の歯が、本願における「被検出部」に相当し、エンジンブロック２４が、本願における「非回転部材」に相当する。

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、吸気管ガス圧検出部５１、角度情報検出部５２、角度情報補正部５３、平均区間設定部５４、一回転時間検出部５５、第１の軸トルク推定部５６、第１の理想角速度算出部５７、検出区間角速度算出部５８、理想平均値算出部５９、検出平均値算出部６０、外部負荷トルク推定部６１、第２の軸トルク推定部６２、第２の理想角速度算出部６３、補正値変化部６４、及び異常判定部６５等の制御部を備えている。制御装置５０の各制御部５１から６５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６５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６５等が用いる慣性モーメントＩｃｒｋ、判定値等の設定データは、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６５等が算出した補正値Ｋｃ、角度間隔Δθｄ、時間間隔ΔＴｄ、第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１、第１の理想区間角速度ωｉｄ１、検出区間角速度ωｓｄ、外部負荷トルクＴｌｏａｄ等の各算出値及び各検出値等のデータは、ＲＡＭ等の書き換え可能な記憶装置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、ガス圧センサ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。

＜吸気管ガス圧検出部５１＞
　吸気管ガス圧検出部５１は、ガス圧センサ８の出力信号に基づいて、吸気管内のガス圧Ｐｉｎｄを検出する。所定の検出周期ごとに吸気管内のガス圧Ｐｉｎｄが検出される。

＜角度情報検出部５２＞
　角度情報検出部５２は、図５に示すように、特定クランク角センサとされた第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５２は、検出したクランク角度である検出角度θｄ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を算出し、検出時刻Ｔｄに基づいて、角度区間Ｓｄに対応する時間間隔ΔＴｄを算出する。

　本実施の形態では、角度情報検出部５２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５２は、基点角度（例えば、第１気筒７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５２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１に設定する。そして、角度情報検出部５２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６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５２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５２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６０）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６０になり、角度識別番号ｎ＝６０の次回の角度識別番号ｎは１になる。

　本実施の形態では、欠け歯が設けられていない場合を説明するが、欠け歯が設けられてもよい。この場合は、欠け歯部分を、欠け歯部分の前後の情報により補完した検出時刻Ｔｄ及び検出角度θｄが用いられてもよいし、欠け歯部分を補完していない検出時刻Ｔｄ及び検出角度θｄがそのまま用いられてもよい。欠け歯部分が補完されない場合は、各演算において欠け歯部分に対応する角度間隔Δθｄが用いられる。

　本実施の形態では、角度情報検出部５２は、後述する、第１クランク角センサ１１及びカム角センサ３０に基づいて検出した参照クランク角度θｒ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５２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θｒ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５２は、第１クランク角センサ１１及びカム角センサ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５２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５２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５２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５２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５２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６度）に設定する。

　また、角度情報検出部５２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５２は、第１クランク角センサ１１及びカム角センサ３０の２種類の出力信号に基づいて、第１気筒７のピストン５の上死点を基準とした参照クランク角度θｒ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５２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５２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θｒ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θｒを算出する。また、角度情報検出部５２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。

＜角度情報補正部５３＞
　角度情報補正部５３は、角度区間Ｓｄのそれぞれの角度間隔Δθｄ又は時間間隔ΔＴｄを、角度区間Ｓｄのそれぞれに対応して１つずつ設けた補正値Ｋｃにより補正する。

　本実施の形態では、角度情報補正部５３は、各角度識別番号ｎの角度区間Ｓｄ（ｎ）に１つずつ補正値Ｋｃ（ｎ）を設けている。本例では、角度識別番号ｎ及び角度区間Ｓｄは６０設けられているので、補正値Ｋｃも６０設けられている。各補正値Ｋｃは、図６に示すように、各角度識別番号ｎに対応付けられて、制御装置５０のＲＡＭ等の書き換え可能な記憶装置９１に記憶される。

　例えば、式（３）に示すように、角度情報補正部５３は、今回の角度識別番号（ｎ）に対応する時間間隔ΔＴｄ（ｎ）に、今回の角度識別番号（ｎ）に対応する補正値Ｋｃ（ｎ）を乗算して、今回の角度識別番号（ｎ）に対応する補正後の時間間隔ΔＴｄｃ（ｎ）を算出する。或いは、角度情報補正部５３は、今回の角度識別番号（ｎ）に対応する角度間隔Δθｄ（ｎ）を、今回の角度識別番号（ｎ）に対応する補正値Ｋｃ（ｎ）で除算して、今回の角度識別番号（ｎ）に対応する補正後の角度間隔Δθｄｃ（ｎ）を算出する。

　或いは、角度情報補正部５３は、補正前の角度間隔Δθｄ（ｎ）及び時間間隔ΔＴｄ（ｎ）により算出したクランク角速度ωｄ（ｎ）を、補正値Ｋｃ（ｎ）で補正するように構成されてもよい。

　本実施の形態では、補正値Ｋｃにより時間間隔ΔＴｄが補正される場合について説明する。なお、補正値Ｋｃにより補正されていない角度間隔Δθｄも、説明の便宜上、補正処理後の角度間隔Δθｄｃと称す。

＜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５２は、補正値Ｋｃにより補正処理後の角度間隔Δθｄｃ及び時間間隔ΔＴｄｃ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５２は、処理対象とする角度区間Ｓｄ（ｎ）に対応する補正処理後の角度間隔Δθｄｃ（ｎ）及び時間間隔ΔＴｄｃ（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５２は、式（４）に示すように、処理対象の角度区間Ｓｄ（ｎ）に対応する補正処理後の角度間隔Δθｄｃ（ｎ）を、補正処理後の時間間隔ΔＴｄｃ（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５２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）及び補正処理後の時間間隔ΔＴｄｃ（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）および補正処理後の時間間隔ΔＴｄｃ（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５２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、直後の補正処理後の時間間隔ΔＴｄｃ（ｎ＋１）と直前の補正処理後の時間間隔ΔＴｄｃ（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。

　なお、クランク角速度ωｄ（ｎ）及びクランク角加速度αｄ（ｎ）は、燃焼状態の推定等、公知の各種の内燃機関の制御に用いられる。

＜平均区間設定部５４＞
　平均区間設定部５４は、クランク軸が一回転する一回転角度間隔Ｓ３６０の範囲内に平均処理角度区間Ｓａｖｅを設定する。

　本実施の形態では、平均区間設定部５４は、後述する第１の一回転角度間隔Ｓ３６０＿１と第２の一回転角度間隔Ｓ３６０＿２との間で重複している角度区間を平均処理角度区間Ｓａｖｅとして設定する。

　本実施の形態では、平均区間設定部５４は、各気筒の圧縮行程に対応させて、平均処理角度区間Ｓａｖｅを設定している。本例では、平均区間設定部５４は、平均処理角度区間Ｓａｖｅを各気筒の圧縮行程に設定している。平均処理角度区間Ｓａｖｅは、１８０度に設定されている。

＜一回転時間検出部５５＞
　一回転時間検出部５５は、第２クランク角センサ６の出力信号に基づいて、クランク軸が一回転する一回転角度間隔Ｓ３６０の時間間隔である一回転時間間隔ΔＴ３６０を検出し、一回転時間間隔の検出値ΔＴ３６０に基づいて、一回転角度間隔Ｓ３６０の範囲内に設定した平均処理角度区間Ｓａｖｅの平均角速度である平均検出角速度ωｓａｖｅｄを算出する。

　本実施形態では、図８に示すように、一回転時間検出部５５は、相互に重複しつつ角度をずらした第１の一回転角度間隔Ｓ３６０＿１と第２の一回転角度間隔Ｓ３６０＿２とのそれぞれについて、第１の一回転時間間隔ΔＴ３６０＿１及び第２の一回転時間間隔ΔＴ３６０＿２を検出する。そして、一回転時間検出部５５は、第１の一回転時間間隔ΔＴ３６０＿１と第２の一回転時間間隔ΔＴ３６０＿２の平均値に基づいて、平均処理角度区間の時間間隔ΔＴｓａｖｅを算出し、平均処理角度区間の時間間隔ΔＴｓａｖｅに基づいて、平均検出角速度ωｓａｖｅｄを算出する。

　本実施の形態では、平均処理角度区間Ｓａｖｅは、１８０度に設定されている。第１の一回転角度間隔Ｓ３６０＿１は、平均処理角度区間Ｓａｖｅの開始角度よりも１８０度だけ遅角側の角度から、平均処理角度区間Ｓａｖｅの終了角度までの角度区間に設定される。第２の一回転角度間隔Ｓ３６０＿２は、平均処理角度区間Ｓａｖｅの開始角度から、平均処理角度区間Ｓａｖｅの終了角度よりも１８０度だけ進角側の角度までの角度区間に設定される。平均検出角速度ωｓａｖｅｄを算出処理は、平均処理角度区間Ｓａｖｅごとに行われる。

　本実施の形態では、一回転時間検出部５５は、次式を用いて、平均検出角速度ωｓａｖｅｄを算出する。

　なお、平均処理角度区間Ｓａｖｅは、３６０度以内の任意の角度に設定されてもよい。例えば、平均処理角度区間Ｓａｖｅは、３６０度に設定されてもよく、この場合は、第１の一回転角度間隔Ｓ３６０＿１と第２の一回転角度間隔Ｓ３６０＿２とが同じになるので、一つの一回転角度間隔Ｓ３６０の一回転時間間隔ΔＴ３６０に基づいて、平均検出角速度ωｓａｖｅｄが算出されればよい。

＜第１の軸トルク推定部５６＞
　第１の軸トルク推定部５６は、吸気管内のガス圧の検出値Ｐｉｎｄ、及び検出角度θｄに基づき、クランク機構の物理モデル式を用いて、気筒内のガス圧及びピストンの往復運動によるクランク軸の軸トルクである第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１（ｎ）を、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれに対応して推定する。

　本実施の形態では、以下で説明するように、第１の軸トルク推定部５６は、気筒内のガス圧Ｐｃｙｌにより生じるガス圧トルクＴｇａｓ、及びピストンの往復運動により生じる慣性トルクＴｉｎを算出し、ガス圧トルクＴｇａｓと慣性トルクＴｉｎとを合計して、第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１を算出する。

　第１の軸トルク推定部５６は、気筒内のガス圧により生じるガス圧トルクを算出する物理モデル式を用い、吸気管内のガス圧の検出値Ｐｉｎｄに基づいて、気筒内のガス圧Ｐｃｙｌにより生じるガス圧トルクＴｇａｓを算出する。

　本実施の形態では、第１の軸トルク推定部５６は、内燃機関が燃焼を行っていない未燃焼状態であると仮定した場合の気筒内のガス圧により生じるガス圧トルクＴｇａｓを算出する。

　次式に示すように、第１の軸トルク推定部５６は、吸気バルブ及び排気バルブが閉弁している気筒ｉに対しては、ポリトロープ変化によりガス圧を計算する式を用い、吸気管内のガス圧の検出値Ｐｉｎｄ、及びクランク角度θｄに基づいて、気筒内のガス圧Ｐｃｙｌ＿ｉを算出する。第１の軸トルク推定部５６は、吸気バルブが開弁し、且つ排気バルブの閉弁している気筒ｉに対しては、吸気管内のガス圧の検出値Ｐｉｎｄに基づいて、気筒内のガス圧Ｐｃｙｌ＿ｉを算出し、排気バルブが開弁している気筒ｉに対して、排気管内のガス圧Ｐｅｘに基づいて、気筒内のガス圧Ｐｃｙｌ＿ｉ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、吸気バルブの閉弁時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＿ｉは、各気筒ｉのクランク角度θｄ＿ｉにおける各気筒ｉのシリンダ容積であり、各気筒ｉのクランク角度θｄ＿ｉの関数になる。ここで、Ｖｃｙｌｔｏｐは、ピストンが上死点に位置する場合のシリンダ容積であり、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り、φ＿ｉは、各気筒ｉのコンロッドの角度である。なお、三角関数の演算に用いられる各気筒ｉのクランク角度θｄ＿ｉには、各気筒ｉについて、圧縮行程の上死点が０度になるように、クランク角度θｄをシフトさせたクランク角度が用いられる。吸気管内のガス圧の検出値Ｐｉｎｄには、行程周期の平均値等の平均化処理後の値が用いられてもよいし、吸気バルブの閉弁時の検出値が用いられもよい。排気管内のガス圧Ｐｅｘには、大気圧の検出値が用いられてもよいし、所定値が用いられてもよい。

　そして、第１の軸トルク推定部５６は、ガス圧をトルクに変換する次式を用い、各気筒ｉの気筒内のガス圧Ｐｃｙｌ＿ｉ、及びクランク角度θｄ＿ｉに基づいて、ガス圧トルクＴｇａｓを算出する。

　ここで、Ｐｃａｓｅは、クランクケース内の内圧（ピストンの背圧）であり、所定値が設定されてもよいし、吸気管内のガス圧の検出値Ｐｉｎｄ、大気圧等に応じて変化されてもよい。Ｒ＿ｉは、各気筒ｉのピストンに生じた力を、クランク軸回りのトルクに変換する変換係数であり、各気筒ｉのクランク角度θｄ＿ｉの関数になる。或いは、クランク角度θｄと変換係数Ｒとの関係が予め設定されたマップデータが用いられてもよい。なお、オフセットクランクの場合は、変換係数Ｒ＿ｉの算出に、オフセットが考慮されてもよい。Ｎは、気筒数であり、本実施の形態では、Ｎ＝３である。

　第１の軸トルク推定部５６は、各クランク角度θｄにおいて、ピストンの往復運動により生じる慣性トルクを算出する物理モデル式を用い、クランク角速度ωｄに基づいて、ピストンの往復運動により生じる慣性トルクＴｉｎを算出する。

　第１の軸トルク推定部５６は、ピストンの加速度及びピストンの慣性力をトルクに変換する次式を用い、クランク角速度ωｄ、及びクランク角度θｄに基づいて、各気筒ｉのピストンの往復運動により生じる慣性トルクＴｉｎを算出する。

　ここで、ｍｐは、ピストンの質量であり、Ｋａ＿ｉは、クランク角速度ωｄに基づいてピストンの加速度を演算するための係数であり、各気筒ｉのクランク角度θｄ＿ｉの関数になる。例えば、各気筒ｉの加速度演算係数Ｋａ＿ｉは、式（９）の第３式に基づき、設定されるとよい。式（９）の第３式は、近似式であるが、厳密な値が算出されてもよい。或いは、クランク角度θｄと加速度演算係数Ｋａとの関係が予め設定されたマップデータが用いられてもよい。なお、オフセットクランクの場合は、各気筒ｉの加速度演算係数Ｋａ＿ｉの算出に、オフセットが考慮されてもよい。各気筒ｉの変換係数Ｒ＿ｉは、式（８）と同様である。また、慣性トルクＴｉｎに、コンロッドの慣性等により生じる慣性トルクが加算されてもよい。

　そして、第１の軸トルク推定部５６は、各クランク角度θｄで算出されたガス圧トルクＴｇａｓと慣性トルクＴｉｎとを合計して、各クランク角度θｄの第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１を算出する。

　そして、第１の軸トルク推定部５６は、各クランク角度θｄの第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１に基づいて、各角度区間Ｓｄ（ｎ）の第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１（ｎ）を算出する。例えば、各角度区間Ｓｄ（ｎ）の中心位置に対応する第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１（ｎ）が算出される。次式に示すように、第１の軸トルク推定部５６は、各角度区間Ｓｄ（ｎ）の開始クランク角度θｄ（ｎ－１）の第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１（θｄ（ｎ－１））と、各角度区間Ｓｄ（ｎ）の終了クランク角度θｄ（ｎ）の第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１（θｄ（ｎ））との平均値を、各角度区間Ｓｄ（ｎ）の第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１（ｎ）として算出する。或いは、第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１の算出に用いられるクランク角度θｄが、各角度区間Ｓｄの中心位置に対応するクランク角度θｄに設定され、各角度区間Ｓｄの中心位置に対応する第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１が直接演算されてもよい。

＜第１の理想角速度算出部５７＞
　第１の理想角速度算出部５７は、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれの第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１（ｎ）、及びクランク軸系の慣性モーメントＩｃｒｋに基づいて、複数の歯が配置された複数のクランク角度（以下、歯の配置クランク角度とも称す）に変動が無く、外部負荷トルクＴｌｏａｄが無いと仮定した第１の理想状態における、角度区間Ｓｄのそれぞれに対応する角速度である第１の理想区間角速度ωｉｄ１を算出する。

　第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１は、クランク機構の物理モデル式を用いて算出されるので、歯の配置クランク角度に変動が無く、外部負荷トルクＴｌｏａｄが無いと仮定した第１の理想状態における軸トルクになる。そして、第１の理想区間角速度ωｉｄ１は、第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１に基づいて算出されるので、第１の理想状態における区間角速度になる。

　図８に示すように、第１の理想角速度算出部５７は、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれの第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１（ｎ）、及びクランク軸系の慣性モーメントＩｃｒｋに基づいて、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれに対応する第１の理想状態の角加速度である第１の理想区間角加速度αｉｄ１（ｎ）を算出する。

　第１の理想角速度算出部５７は、平均処理角度区間Ｓａｖｅの直前の角度区間Ｓｄ（Ｑ－１）の第１の理想区間角速度ωｉｄ１（Ｑ－１）を、平均処理角度区間Ｓａｖｅの直前の角度区間Ｓｄ（Ｑ－１）に対応する、１つ前の平均処理角度区間Ｓａｖｅの最後の角度区間Ｓｄ（Ｑ－１）において算出された第２の理想区間角速度ωｉｄ２（Ｑ－１）に設定する。或いは、第１の理想角速度算出部５７は、平均処理角度区間Ｓａｖｅの直前の角度区間Ｓｄ（Ｑ－１）の第１の理想区間角速度ωｉｄ１（Ｑ－１）を、平均処理角度区間Ｓａｖｅの直前の角度区間Ｓｄ（Ｑ－１）及びその前後の複数の角度区間Ｓｄの検出区間角速度ωｓｄの平均値に設定してもよい。

　そして、第１の理想角速度算出部５７は、平均処理角度区間Ｓａｖｅにおいて、第１の理想区間角加速度αｉｄ１（ｎ）を積分して、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれに対応する第１の理想状態の角速度である第１の理想区間角速度ωｉｄ１（ｎ）を算出する。本実施の形態では、第１の理想角速度算出部５７は、次式を用いて、第１の理想区間角速度ωｉｄ１を算出する。ここで、Ｑは、平均処理角度区間Ｓａｖｅの最初の角度区間に対応する角度識別番号であり、開始角度に対応する角度区間は、平均処理角度区間Ｓａｖｅの開始角度の直後の角度区間に設定されている。なお、開始角度に対応する角度区間は、開始角度の直前の角度区間に設定されてもよい。Ｒは、平均処理角度区間Ｓａｖｅの最後の角度区間に対応する角度識別番号である。この算出処理は、平均処理角度区間Ｓａｖｅの各角度区間Ｓｄ（ｎ）について行われる。

＜検出区間角速度算出部５８＞
　検出区間角速度算出部５８は、角度区間Ｓｄのそれぞれについて、補正値Ｋｃによる補正処理後の時間間隔ΔＴｄｃ及び角度間隔に基づいて、角度区間Ｓｄに対応する角速度である検出区間角速度ωｓｄを算出する。

　本実施の形態では、次式を用いて、検出区間角速度算出部５８は、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれに対応する検出区間角速度ωｓｄ（ｎ）を算出する。

＜理想平均値算出部５９＞
　理想平均値算出部５９は、平均処理角度区間Ｓａｖｅにおいて、第１の理想区間角速度ωｉｄ１の平均値ωｉｄ１＿ａｖｅを算出する。

　本実施の形態では、次式が用いられる。ここで、Ｑは、平均処理角度区間Ｓａｖｅの最初の角度区間に対応する角度識別番号であり、Ｒは、平均処理角度区間Ｓａｖｅの最後の角度区間に対応する角度識別番号である。

＜検出平均値算出部６０＞
　検出平均値算出部６０は、平均処理角度区間Ｓａｖｅにおいて、検出区間角速度ωｓｄの平均値ωｓｄ＿ａｖｅを算出する。

　本実施の形態では、次式が用いられる。

　なお、検出区間角速度ωｓｄの平均値ωｓｄ＿ａｖｅとして、一回転時間検出部５５により算出された平均検出角速度ωｓａｖｅｄが用いられてもよい。

＜外部負荷トルク推定部６１＞
　外部負荷トルク推定部６１は、検出区間角速度の平均値ωｓｄ＿ａｖｅと第１の理想区間角速度の平均値ωｉｄ１＿ａｖｅとの差に基づいて、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を推定する。

　外部負荷トルクＴｌｏａｄにより、第１の理想区間角速度ωｉｄ１と検出区間角速度ωｓｄとの間に差が生じる。しかし、信号板１０の歯の角度ばらつき及び補正値Ｋｃの設定誤差等により、検出区間角速度ωｓｄは変動する。そのため、瞬間的な第１の理想区間角速度ωｉｄ１と検出区間角速度ωｓｄの差では、検出区間角速度ωｓｄの変動の影響が大きくなり、外部負荷トルクＴｌｏａｄを精度よく推定できない。上記の構成によれば、検出区間角速度の平均値ωｓｄ＿ａｖｅと第１の理想区間角速度の平均値ωｉｄ１＿ａｖｅとの差が用いられるので、検出区間角速度ωｓｄの変動の影響を平滑化して、外部負荷トルクＴｌｏａｄを精度よく推定することができる。

　本実施の形態では、次式に示すように、外部負荷トルク推定部６１は、検出区間角速度の平均値ωｓｄ＿ａｖｅから第１の理想区間角速度の平均値ωｉｄ１＿ａｖｅを減算し、２を乗算した値を、平均処理角度区間の時間間隔ΔＴｓａｖｅで除算した値に、クランク軸系の慣性モーメントＩｃｒｋを乗算して、外部負荷トルクＴｌｏａｄを演算する。

　式（１６）の算出方法の原理を説明する。上述したように、平均処理角度区間Ｓａｖｅの直前の角度区間Ｓｄ（Ｑ－１）に対応する、１つ前の平均処理角度区間Ｓａｖｅの最後の角度区間Ｓｄ（Ｑ－１）において算出された第２の理想区間角速度ωｉｄ２（Ｑ－１）が、平均処理角度区間Ｓａｖｅの直前の角度区間Ｓｄ（Ｑ－１）の第１の理想区間角速度ωｉｄ１（Ｑ－１）として設定されるため、概ね、検出区間角速度ωｓｄの挙動に一致する。また、平均処理角度区間Ｓａｖｅにおいて、外部負荷トルクＴｌｏａｄが一定であると仮定し、外部負荷トルクにより生じたクランク角加速度Δαｌｏａｄは一定であると仮定する。そのため、図９に示すように、外部負荷トルクＴｌｏａｄによるクランク角加速度Δαｌｏａｄにより生じた、第１の理想区間角速度ωｉｄ１からの検出区間角速度ωｓｄの速度変動量Δωｌｏａｄ（＝ωｓｄ－ωｉｄ１）は、一定の傾きで変化すると仮定される。

　そのため、次式に示すように、検出区間角速度の平均値ωｓｄ＿ａｖｅと第１の理想区間角速度の平均値ωｉｄ１＿ａｖｅとの差は、平均処理角度区間Ｓａｖｅにおける速度変動量Δωｌｏａｄの平均値に相当する。速度変動量Δωｌｏａｄの平均値は、平均処理角度区間Ｓａｖｅの終了角度の速度変動Δωｌｏａｄ＿ｅｎｄを２で除算した値になる。また、平均処理角度区間Ｓａｖｅの終了角度の速度変動Δωｌｏａｄ＿ｅｎｄは、外部負荷トルクによるクランク角加速度Δαｌｏａｄに平均処理角度区間Ｓａｖｅを乗算した値になる。外部負荷トルクによるクランク角加速度Δαｌｏａｄは、外部負荷トルクＴｌｏａｄを慣性モーメントＩｃｒｋで除算した値になる。式（１７）の各式を相互に代入し、整理すると、式（１６）が得られる。

　図１０に、試験データのタイムチャートを示す。なお、補正値Ｋｃは１に設定されており、検出区間角速度ωｓｄは、信号板１０の歯の角度ばらつきにより変動している。平均処理角度区間Ｓａｖｅの開始角度では、第１の理想区間角速度ωｉｄ１は、検出区間角速度ωｓｄに一致しているが、その後、外部負荷トルクによるクランク角加速度Δαｌｏａｄにより、検出区間角速度ωｓｄは、第１の理想区間角速度ωｉｄ１から次第に低下していき、速度変動量Δωｌｏａｄ（＝ωｓｄ－ωｉｄ１）が次第に大きくなっている。一方、検出区間角速度ωｓｄは変動しているため、速度変動量Δωｌｏａｄ（＝ωｓｄ－ωｉｄ１）も変動している。よって、瞬間的な第１の理想区間角速度ωｉｄ１と検出区間角速度ωｓｄの差では、検出区間角速度ωｓｄの変動の影響が大きくなり、外部負荷トルクＴｌｏａｄを精度よく推定できない。検出区間角速度の平均値ωｓｄ＿ａｖｅと第１の理想区間角速度の平均値ωｉｄ１＿ａｖｅとの差が用いられるので、検出区間角速度ωｓｄの変動の影響を平滑化して、外部負荷トルクＴｌｏａｄを精度よく推定することができる。

　図１１に、図１０に対して、精度よく推定された外部負荷トルクＴｌｏａｄを用いて算出された第２の理想区間角速度ωｉｄ２を重ね書きしたタイムチャートを示す。第２の理想区間角速度ωｉｄ２は、検出区間角速度ωｓｄに重なっており、第２の理想区間角速度ωｉｄ２と検出区間角速度ωｓｄとを比較することにより、補正値Ｋｃを精度よく変化できることが理解できる。

　図１２の上段に、クランク角加速度αｄに慣性トルクＴｉｎを乗算して得られた実軸トルクＴｃｒｋｄと第２の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ２のタイムチャートを示し、中段に、上死点付近の実軸トルクＴｃｒｋｄに慣性トルクＴｉｎを乗算して算出した外部負荷トルクＴｌｏａｄの比較例のタイムチャートを示し、下段に、本実施の形態による外部負荷トルクＴｌｏａｄのタイムチャートを示す。中段の比較例では、平均処理角度区間Ｓａｖｅごとに上死点付近の検出区間角速度ωｓｄの変動量が異なっており、平均処理角度区間Ｓａｖｅごとに外部負荷トルクＴｌｏａｄが大きく変動している。一方、下段の本実施の形態では、平均処理角度区間Ｓａｖｅの間の検出区間角速度ωｓｄの変動の影響が平滑化されているので、平均処理角度区間Ｓａｖｅごとの外部負荷トルクＴｌｏａｄの変動量が小さくなっており、外部負荷トルクＴｌｏａｄを精度よく推定できている。

　本実施の形態では、外部負荷トルク推定部６１は、内燃機関が燃焼を行っていない未燃焼状態である場合（第１条件の成立時）に、外部負荷トルクＴｌｏａｄを推定する。一方、外部負荷トルク推定部６１は、内燃機関が燃焼を行っている燃焼状態である場合（第１条件の不成立時）は、外部負荷トルクＴｌｏａｄを推定しない。未燃焼状態には、燃料の供給を停止している燃料カット状態などがある。

　未燃焼状態では、クランク機構の物理モデル式が想定していない燃焼による筒内圧の上昇がないため、第１の理想区間角速度ωｉｄ１の算出精度が向上する。よって、外部負荷トルクＴｌｏａｄの推定精度を向上させることができる。外部負荷トルクＴｌｏａｄの推定の詳細な実行条件は、後述する補正値Ｋｃの変化の詳細な実行条件と同じであり、説明を省略する。

　なお、外部負荷トルク推定部６１は、今回及び過去の平均処理角度区間Ｓａｖｅに対応して推定された外部負荷トルクＴｌｏａｄに対して平滑化処理を行った値を、最終的な外部負荷トルクＴｌｏａｄとして算出してもよい。

　外部負荷トルクＴｌｏａｄの推定の実行条件が成立している状態では、外部負荷トルクＴｌｏａｄの変化速度は遅いため、複数の平均処理角度区間Ｓａｖｅの平滑化処理を行うことにより、外部負荷トルクＴｌｏａｄの演算精度を更に向上させることができる。

　例えば、平滑化処理として、移動平均処理、加重平均処理、一次遅れ等のローパスフィルタ処理が用いられる。

＜歯の配置クランク角度の変動による課題＞
　リングギア２５の歯の製造誤差及び経年変化により、各歯が配置されたクランク角度が６度ごとの規定の角度から変動する。図１３に、歯の配置クランク角度に変動が生じた場合に、補正値Ｋｃにより補正されていない角度間隔Δθｄ及び時間間隔ΔＴｄに基づいて算出された補正処理なしのクランク角速度ωｄｃｍｐと、計測用に設けられた高精度の回転センサにより検出した高精度のクランク角速度ω＊との挙動を示す。図１３に示すように、各歯の配置クランク角度の変動により、補正処理なしのクランク角速度ωｄｃｍｐは、計測用の高精度のクランク角速度ω＊に対して変動している。

　図１４に、各クランク角度における、補正処理なしのクランク角速度ωｄｃｍｐを計測用の高精度のクランク角速度ω＊で除算した角速度比を示す。角速度比が、１より大きい場合は、実際の角度間隔が、規定の角度間隔（６度）よりも短くなっており、１よりも小さい場合は、実際の角度間隔が、規定の角度間隔（６度）よりも長くなっている。よって、歯の配置クランク角度の変動を打ち消すように、補正値Ｋｃを適切に変化させ、補正値Ｋｃにより補正を行わないと、算出したクランク角速度ωｄ及びクランク角加速度αｄに高周波成分が重畳し、燃焼状態の推定、及び燃焼制御等の内燃機関の制御精度が悪化する。以下で、補正値Ｋｃを適切に変化させるための処理について説明する。

＜第２の軸トルク推定部６２＞
　第２の軸トルク推定部６２は、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれの第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１（ｎ）に外部負荷トルクＴｌｏａｄを加算して、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれの第２の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ２（ｎ）を算出する。

＜第２の理想角速度算出部６３＞
　第２の理想角速度算出部６３は、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれの第２の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ２（ｎ）、及びクランク軸系の慣性モーメントＩｃｒｋに基づいて、複数の歯が配置された複数のクランク角度（以下、歯の配置クランク角度とも称す）に変動が無いと仮定した第２の理想状態における、角度区間Ｓｄのそれぞれに対応する角速度である第２の理想区間角速度ωｉｄ２を算出する。

　第２の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ２は、クランク機構の物理モデル式を用いて算出された第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋ１に外部負荷トルクＴｌｏａｄが加算されて算出されるので、歯の配置クランク角度に変動が無いと仮定した第２の理想状態における軸トルクになる。そして、第２の理想区間角速度ωｉｄ２は、第２の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ２に基づいて算出されるので、第２の理想状態における区間角速度になる。

　本実施の形態では、第２の理想角速度算出部６３は、平均処理角度区間Ｓａｖｅにおける検出区間角速度ωｓｄの平均値ωｓｄ＿ａｖｅが、平均検出角速度ωｓａｖｅｄから逸脱しないように、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれの補正値Ｋｃ（ｎ）を変化させるために、平均処理角度区間Ｓａｖｅにおける第２の理想区間角速度ωｉｄ２の平均値ωｉｄ２＿ａｖｅを平均検出角速度ωｓａｖｅｄに一致させる。

　図１５に示すように、第２の理想角速度算出部６３は、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれの第２の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ２（ｎ）、及びクランク軸系の慣性モーメントＩｃｒｋに基づいて、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれに対応する第２の理想状態の角加速度である第２の理想区間角加速度αｉｄ２（ｎ）を算出し、第２の理想区間角加速度αｉｄ２（ｎ）を積分して、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれに対応する第２の理想状態の角速度である仮の第２の理想区間角速度ωｉｄ２ｔｍｐ（ｎ）を算出する。本実施の形態では、第２の理想角速度算出部６３は、次式を用いて、仮の第２の理想区間角速度ωｉｄ２ｔｍｐを算出する。この算出処理は、平均処理角度区間Ｓａｖｅの各角度区間Ｓｄ（ｎ）について行われる。

　次式に示すように、第２の理想角速度算出部６３は、平均処理角度区間Ｓａｖｅにおける仮の第２の理想区間角速度ωｉｄ２ｔｍｐの平均値ωｉｄ２ｔｍｐ＿ａｖｅを算出する。ここで、Ｑは、平均処理角度区間Ｓａｖｅの最初の角度区間に対応する角度識別番号であり、Ｒは、平均処理角度区間Ｓａｖｅの最後の角度区間に対応する角度識別番号である。

　そして、次式に示すように、第２の理想角速度算出部６３は、仮の第２の理想区間角速度ωｉｄ２ｔｍｐから、仮の第２の理想区間角速度の平均値ωｉｄ２ｔｍｐ＿ａｖｅを減算し、平均検出角速度ωｓａｖｅｄを加算した値を、第２の理想区間角速度ωｉｄ２として算出する。この算出処理は、平均処理角度区間Ｓａｖｅの各角度区間Ｓｄ（ｎ）について行われる。

　この算出処理により、平均処理角度区間Ｓａｖｅにおける第２の理想区間角速度ωｉｄ２の平均値ωｉｄ２＿ａｖｅを平均検出角速度ωｓａｖｅｄに一致させることができる。よって、後述するように、検出区間角速度ωｓｄが第２の理想区間角速度ωｉｄ２に近づくように、補正値Ｋｃが変化されるので、平均処理角度区間Ｓａｖｅにおける検出区間角速度ωｓｄの平均値ωｓｄ＿ａｖｅが、平均検出角速度ωｓａｖｅｄから逸脱しないように、補正値Ｋｃを変化させることができる。

　図１６に、一定のクランク角速度の条件で、仮の第２の理想区間角速度ωｉｄ２ｔｍｐが、そのまま第２の理想区間角速度ωｉｄ２に設定される場合の制御挙動を示す。この場合は、第２の理想区間角速度ωｉｄ２の平均値ωｉｄ２＿ａｖｅが、平均検出角速度ωｓａｖｅｄからずれるため、検出区間角速度ωｓｄの平均値ωｓｄ＿ａｖｅが、平均検出角速度ωｓａｖｅｄから逸脱し、クランク角速度が一定であるにもかかわらず、検出区間角速度ωｓｄが、次第にシフトし、誤差が生じている。一方、図１７に、式（２１）のように補正した場合の制御挙動を示す。この場合は、第２の理想区間角速度ωｉｄ２の平均値ωｉｄ２＿ａｖｅが、平均検出角速度ωｓａｖｅｄに一致しているため、検出区間角速度ωｓｄの平均値ωｓｄ＿ａｖｅが、平均検出角速度ωｓａｖｅｄから逸脱しないようにでき、検出区間角速度ωｓｄが、シフトしておらず、誤差が生じていない。

＜補正値変化部６４＞
　補正値変化部６４は、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれについて、補正値Ｋｃによる補正処理後の時間間隔ΔＴｄｃ及び角度間隔Δθｄｃにより算出される角度区間に対応する角速度である検出区間角速度ωｓｄ（ｎ）が、第２の理想区間角速度ωｉｄ２（ｎ）に近づくように、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれの補正値Ｋｃ（ｎ）を変化させる。

　この構成によれば、第２の理想区間角速度ωｉｄ２は、第２の理想状態における区間角速度であるので、歯の配置クランク角度の変動による高周波成分が重畳していない。精度よく推定された外部負荷トルクＴｌｏａｄが反映されているので、第２の理想区間角速度ωｉｄ２の精度がよい。よって、検出区間角速度ωｓｄ（ｎ）が、第２の理想区間角速度ωｉｄ２（ｎ）に近づくように、各角度区間Ｓｄ（ｎ）の補正値Ｋｃ（ｎ）を変化させることより、歯の配置クランク角度の変動を打ち消すように、補正値Ｋｃ（ｎ）を適切に変化させることができる。

　補正値変化部６４は、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれについて、検出区間角速度ωｓｄ（ｎ）が第２の理想区間角速度ωｉｄ２（ｎ）を上回った場合は、補正値Ｋｃ（ｎ）を増加させ、検出区間角速度ωｓｄ（ｎ）が第２の理想区間角速度ωｉｄ２（ｎ）を下回った場合は、補正値Ｋｃ（ｎ）を減少させる。

　例えば、補正値変化部６４は、次式を用いて、補正値Ｋｃ（ｎ）を更新する。ここで、Ｋｌｒｎは、学習率であり、１以下の値が設定される。

　本実施の形態では、補正値変化部６４は、平均処理角度区間Ｓａｖｅの各角度区間Ｓｄ（ｎ）の第２の理想区間角速度ωｉｄ２（ｎ）の算出処理が終了するごとに、平均処理角度区間Ｓａｖｅの各角度区間Ｓｄ（ｎ）の補正値Ｋｃ（ｎ）の変化処理をまとめて実行する。

　本実施の形態では、補正値変化部６４は、内燃機関が燃焼を行っていない未燃焼状態である場合（第１条件の成立時）に、補正値Ｋｃを変化させる。一方、補正値変化部６４は、内燃機関が燃焼を行っている燃焼状態である場合（第１条件の不成立時）は、補正値Ｋｃを変化させない。未燃焼状態には、燃料の供給を停止している燃料カット状態などがある。

　未燃焼状態では、クランク機構の物理モデル式が想定していない燃焼による筒内圧の上昇がないため、第２の理想区間角速度ωｉｄ２の算出精度が向上する。よって、補正値Ｋｃ変化の精度を向上させることができる。

　また、補正値変化部６４は、検出区間角速度ωｓｄの平均値の変化量の絶対値が、変化量判定値以下である場合（第２条件の成立時）に、補正値Ｋｃを変化させる。一方、補正値変化部６４は、変化量の絶対値が、変化量判定値を上回っている場合（第２条件の不成立時）は、補正値Ｋｃを変化させない。検出区間角速度ωｓｄの平均値は、例えば、平均処理角度区間Ｓａｖｅ又は行程周期などの平均期間の平均値とされる。

　検出区間角速度ωｓｄの平均値の変化量の絶対値が大きい場合は、外部負荷トルクＴｌｏａｄ等の外乱の影響が大きく、外乱の影響により、補正値Ｋｃ変化の精度が悪化する可能性がある。よって、検出区間角速度ωｓｄの平均値の変化量の絶対値が小さい安定した状態で、補正値Ｋｃを変化させることで、補正値Ｋｃ変化の精度を向上させることができる。

　補正値変化部６４は、内燃機関が搭載された車両のブレーキ機構の動作量が、動作量判定値以下である場合（第３条件の成立時）に、補正値Ｋｃを変化させる。一方、補正値変化部６４は、ブレーキ機構の動作量が、動作量判定値を上回っている場合（第３条件の不成立時）は、補正値Ｋｃを変化させない。

　ブレーキ機構の動作量が大きい場合は、ブレーキの制動力により、外部負荷トルクＴｌｏａｄが大きく変動し、補正値Ｋｃ変化の精度が悪化する可能性がある。よって、ブレーキ機構の動作量が小さい安定した状態で、補正値Ｋｃを変化させることで、補正値Ｋｃ変化の精度を向上させることができる。

　補正値変化部６４は、クランク軸が連結されたクラッチ機構が解放状態である場合（第４条件の成立時）に、補正値Ｋｃを変化させる。一方、補正値変化部６４は、クラッチ機構が連結状態である場合（第４条件の不成立時）は、補正値Ｋｃを変化させない。例えば、クラッチ機構は、クランク軸と変速装置との間に設けられる。

　クラッチ機構が連結状態である場合は、車輪側から伝達される外部負荷トルクＴｌｏａｄにより、補正値Ｋｃ変化の精度が悪化する可能性がある。よって、クラッチ機構が解放状態である場合に、補正値Ｋｃを変化させることで、補正値Ｋｃ変化の精度を向上させることができる。

　補正値変化部６４は、内燃機関の冷却水温が、第１の水温判定値以上である場合（第５条件の成立時）に、補正値Ｋｃを変化させる。一方、補正値変化部６４は、冷却水温が、第１の水温判定値未満である場合（第５条件の不成立時）は、補正値Ｋｃを変化させない。或いは、補正値変化部６４は、冷却水温が、第１の水温判定値以上でかつ、第１の水温判定値よりも高い第２の水温判定値以下である場合（第５条件の成立時）に、補正値Ｋｃを変化させる。補正値変化部６４は、冷却水温が、第１の水温判定値未満である、又は冷却水温が、第２の水温判定値よりも大きい場合（第５条件の不成立時）は、補正値Ｋｃを変化させない。第１の水温判定値及び第２の水温判定値は、内燃機関が暖機され、冷却水温が通常の運転温度である場合に、補正値Ｋｃが変化されるような値に予め設定される。

　冷却水温が通常の運転温度になると、内燃機関のフリクション等の状態が安定し、補正値Ｋｃ変化の精度を向上させることができる。

　本実施の形態では、補正値変化部６４は、上記の第１条件から第５条件が全て成立している場合に、補正値Ｋｃを変化させ、第１条件から第５条件のいずれか一つが成立していない場合に、補正値Ｋｃを変化させない。或いは、第１条件から第５条件の全てが用いられなくてもよく、少なくとも第１条件が用いられてもよい。

　図１８に、歯の配置クランク角度に変動が生じた場合に、補正値Ｋｃにより補正されていない角度間隔Δθｄ及び時間間隔ΔＴｄに基づいて算出した補正処理なしのクランク角速度ωｄｃｍｐと、計測用に設けられた高精度の回転センサにより検出した高精度のクランク角速度ω＊と、補正値Ｋｃによる補正処理後のクランク角速度ωｄと、の挙動を示す。図１８に示すように、補正処理後のクランク角速度ωｄは、補正処理なしのクランク角速度ωｄｃｍｐから計測用の高精度のクランク角速度ω＊に近づいている。よって、歯の配置クランク角度の変動を打ち消すように、補正値Ｋｃを適切に変化させることができ、クランク角度θｄの検出誤差を精度良く補正することができている。

＜異常判定部６５＞
　異常判定部６５は、今回及び過去の平均処理角度区間Ｓａｖｅに対応して推定された外部負荷トルクＴｌｏａｄに対して平滑化処理を行って、外部負荷トルクの平滑値Ｔｌｏａｄ＿ａｖｅを算出し、今回の平均処理角度区間Ｓａｖｅに対応して推定された外部負荷トルクＴｌｏａｄと外部負荷トルクの平滑値Ｔｌｏａｄ＿ａｖｅとのトルク差ΔＴｌｏａｄを算出し、トルク差ΔＴｌｏａｄと、今回の平均処理角度区間Ｓａｖｅに対応する圧縮行程の気筒の番号ｉに基づいて、異常が発生した気筒を判定する。上述したように、平均区間設定部５４は、各気筒の圧縮行程に対応させて、平均処理角度区間Ｓａｖｅを設定する。

　気筒の圧縮抜け、気筒内のカーボン堆積が生じると、圧縮行程の実ガス圧が、正常なガス圧及び推定した気筒内のガス圧Ｐｃｙｌから逸脱する。このガス圧の異常が生じた気筒の圧縮行程において、外部負荷トルクＴｌｏａｄが、外部負荷トルクの平滑値Ｔｌｏａｄ＿ａｖｅから逸脱する。よって、上記の構成によれば、内燃機関の異常を判定することができる。

　異常判定部６５は、今回の平均処理角度区間Ｓａｖｅに対応して算出されたトルク差ΔＴｌｏａｄの絶対値が、判定閾値を超えた場合に、今回の平均処理角度区間Ｓａｖｅに対応する圧縮行程の気筒に異常が発生したと判定する。トルク差ΔＴｌｏａｄの正側と負側とで、判定閾値を異ならせてもよい。また、異常判定部６５は、異常判定された頻度が、判定頻度よりも大きくなった場合に、最終的に異常が判定したと判定してもよい。異常判定部６５は、警告灯をオンにするなどして、異常の発生をユーザに報知する。

２．実施の形態２
　実施の形態２に係る制御装置５０について図面を参照して説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る制御装置５０の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、第１の理想角速度算出部５７及び第２の理想角速度算出部６３の処理が実施の形態１と異なる。

＜第１の理想角速度算出部５７＞
　実施の形態１と同様に、第１の理想角速度算出部５７は、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれの第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１（ｎ）、及びクランク軸系の慣性モーメントＩｃｒｋに基づいて、歯の配置クランク角度に変動が無く、外部負荷トルクＴｌｏａｄが無いと仮定した第１の理想状態における、角度区間Ｓｄのそれぞれに対応する角速度である第１の理想区間角速度ωｉｄ１を算出する。

　図１９に示すように、第１の理想角速度算出部５７は、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれの第１の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ１（ｎ）、及びクランク軸系の慣性モーメントＩｃｒｋに基づいて、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれに対応する第１の理想状態の角加速度である第１の理想区間角加速度αｉｄ１（ｎ）を算出する。この算出処理は、平均処理角度区間Ｓａｖｅの各角度区間Ｓｄ（ｎ）について行われる。

　実施の形態１と異なり、第１の理想角速度算出部５７は、角度区間Ｓｄを一つずつ進角側に変化させて演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）を設定し、演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）に対応する第１の理想区間角加速度αｉｄ１（ｎ）、及び一つ遅角側の演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ－１）において算出された第１の理想区間角速度ωｉｄ１（ｎ－１）に基づいて、演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）に対応する第１の理想状態の時間間隔である第１の理想時間間隔ΔＴｉｄ１（ｎ）を算出し、演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）に対応する第１の理想時間間隔ΔＴｉｄ１（ｎ）に基づいて、演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）に対応する第１の理想状態の角速度である第１の理想区間角速度ωｉｄ１（ｎ）を算出する。

　本実施の形態では、平均処理角度区間Ｓａｖｅの各角度区間Ｓｄ（ｎ）が、平均処理角度区間Ｓａｖｅの最初の角度区間Ｓｄ（Ｑ）から最後の角度区間Ｓｄ（Ｒ）まで一つずつ進角側に変化され、演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）に設定される（ｎ＝Ｑ、Ｑ＋１、・・・、Ｒ－１、Ｒ）。ここで、Ｑは、平均処理角度区間Ｓａｖｅの最初の角度区間に対応する角度識別番号であり、Ｒは、平均処理角度区間Ｓａｖｅの終了角度間隔に対応する角度識別番号である。

　次式を用いて、第１の理想角速度算出部５７は、演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）に対応する第１の理想区間角加速度αｉｄ１（ｎ）、及び一つ遅角側の演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ－１）において算出された第１の理想区間角速度ωｉｄ１（ｎ－１）に基づいて、演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）に対応する第１の理想状態の時間間隔である第１の理想時間間隔ΔＴｉｄ１（ｎ）を算出する。

　次式を用いて、第１の理想角速度算出部５７は、演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）に対応する第１の理想時間間隔ΔＴｉｄ１（ｎ）に基づいて、演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）に対応する第１の理想状態の角速度である第１の理想区間角速度ωｉｄ１（ｎ）を算出する。

　角度識別番号ｎをＱからＲまで一つずつ増加させながら、各角度識別番号ｎで、式（２４）及び式（２５）の演算が行われる。

　第１の理想角速度算出部５７は、平均処理角度区間Ｓａｖｅの開始角度の第１の理想区間角速度ωｉｄ１を、平均処理角度区間Ｓａｖｅの開始角度の検出区間角速度ωｓｄに設定する。

＜第２の理想角速度算出部６３＞
　実施の形態１と同様に、第２の理想角速度算出部６３は、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれの第２の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ２（ｎ）、及びクランク軸系の慣性モーメントＩｃｒｋに基づいて、歯の配置クランク角度に変動が無いと仮定した第２の理想状態における、角度区間Ｓｄのそれぞれに対応する角速度である第２の理想区間角速度ωｉｄ２を算出する。

　また、第２の理想角速度算出部６３は、平均処理角度区間Ｓａｖｅにおける検出区間角速度ωｓｄの平均値ωｓｄ＿ａｖｅが、平均検出角速度ωｓａｖｅｄから逸脱しないように、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれの補正値Ｋｃ（ｎ）を変化させるために、平均処理角度区間Ｓａｖｅにおける第２の理想区間角速度ωｉｄ２の平均値ωｉｄ２＿ａｖｅを平均検出角速度ωｓａｖｅｄに一致させる。

　図２０に示すように、第２の理想角速度算出部６３は、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれの第２の軸トルクの推定値Ｔｃｒｋｅ２（ｎ）、及びクランク軸系の慣性モーメントＩｃｒｋに基づいて、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれに対応する第２の理想状態の角加速度である第２の理想区間角加速度αｉｄ２（ｎ）を算出する。この算出処理は、平均処理角度区間Ｓａｖｅの各角度区間Ｓｄ（ｎ）について行われる。

　実施の形態１と異なり、第２の理想角速度算出部６３は、角度区間Ｓｄを一つずつ進角側に変化させて演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）を設定し、演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）に対応する第２の理想区間角加速度αｉｄ２（ｎ）、及び一つ遅角側の演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ－１）において算出された仮の第２の理想区間角速度ωｉｄ２ｔｍｐ（ｎ－１）に基づいて、演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）に対応する第２の理想状態の時間間隔である第２の理想時間間隔ΔＴｉｄ２（ｎ）を算出し、演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）に対応する第２の理想時間間隔ΔＴｉｄ２（ｎ）に基づいて、演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）に対応する第２の理想状態の角速度である仮の第２の理想区間角速度ωｉｄ２ｔｍｐ（ｎ）を算出する。

　次式を用いて、第２の理想角速度算出部６３は、演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）に対応する第２の理想区間角加速度αｉｄ２（ｎ）、及び一つ遅角側の演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ－１）において算出された仮の第２の理想区間角速度ωｉｄ２ｔｍｐ（ｎ－１）に基づいて、演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）に対応する第２の理想状態の時間間隔である第２の理想時間間隔ΔＴｉｄ２（ｎ）を算出する。

　次式を用いて、第２の理想角速度算出部６３は、演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）に対応する第２の理想時間間隔ΔＴｉｄ２（ｎ）に基づいて、演算対象の角度区間Ｓｃａｌ（ｎ）に対応する第２の理想状態の角速度である仮の第２の理想区間角速度ωｉｄ２ｔｍｐ（ｎ）を算出する。

　角度識別番号ｎをＱからＲまで一つずつ増加させながら、各角度識別番号ｎで、式（２７）及び式（２８）の演算が行われる。

　そして、次式に示すように、第２の理想角速度算出部６３は、平均処理角度区間Ｓａｖｅにおける仮の第２の理想区間角速度ωｉｄ２ｔｍｐの平均値ωｉｄ２ｔｍｐ＿ａｖｅを算出する。

　次式に示すように、第２の理想角速度算出部６３は、仮の第２の理想区間角速度ωｉｄ２ｔｍｐから、仮の第２の理想区間角速度の平均値ωｉｄ２ｔｍｐ＿ａｖｅを減算し、平均検出角速度ωｓａｖｅｄを加算した値を、第２の理想区間角速度ωｉｄ２として算出する。この算出処理は、平均処理角度区間Ｓａｖｅの各角度区間Ｓｄ（ｎ）について行われる。

３．実施の形態３
　実施の形態３に係る制御装置５０について図面を参照して説明する。上記の実施の形態１又は２と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る制御装置５０の基本的な構成は実施の形態１又は２と同様であるが、補正値変化部６４の処理が実施の形態１又は２と異なる。

　本実施の形態では、補正値変化部６４は、平均処理角度区間Ｓａｖｅにおける検出区間角速度ωｓｄの平均値ωｓｄ＿ａｖｅが、平均検出角速度ωｓａｖｅｄから逸脱しないように、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれの補正値Ｋｃ（ｎ）を変化させるために、平均処理角度区間Ｓａｖｅにおける検出区間角速度ωｓｄの平均値ωｓｄ＿ａｖｅを平均検出角速度ωｓａｖｅｄに一致させる。

　図２１に示すように、補正値変化部６４は、補正値による補正処理後の時間間隔ΔＴｄｃ（ｎ）及び角度間隔Δθｄｃ（ｎ）に基づいて、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれに対応する角速度である基礎の検出区間角速度ωｓｄｂｓ（ｎ）を算出する。この算出処理には、次式が用いられる。この算出処理は、平均処理角度区間Ｓａｖｅの各角度区間Ｓｄ（ｎ）について行われる。

　補正値変化部６４は、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれに対応する基礎の検出区間角速度ωｓｄｂｓ（ｎ）及び時間間隔ΔＴｄｃ（ｎ）に基づいて、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれに対応する角加速度である基礎の検出区間角加速度αｓｄｂｓ（ｎ）を算出し、基礎の検出区間角加速度αｓｄｂｓ（ｎ）を積分して、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれに対応する角速度である仮の検出区間角速度ωｓｄｔｍｐ（ｎ）を算出する。この算出処理には、次式が用いられる。この算出処理は、平均処理角度区間Ｓａｖｅの各角度区間Ｓｄ（ｎ）について行われる。

　補正値変化部６４は、平均処理角度区間Ｓａｖｅにおける仮の検出区間角速度ωｓｄｔｍｐの平均値ωｓｄｔｍｐ＿ａｖｅを算出する。

　そして、次式に示すように、補正値変化部６４は、仮の検出区間角速度ωｓｄｔｍｐ（ｎ）から、仮の検出区間角速度の平均値ωｓｄｔｍｐ＿ａｖｅを減算し、平均検出角速度ωｓａｖｅｄを加算した値を、検出区間角速度ωｓｄ（ｎ）として算出する。この算出処理は、平均処理角度区間Ｓａｖｅの角度区間Ｓｄ（ｎ）について行われる。

　この算出処理により、平均処理角度区間Ｓａｖｅにおける検出区間角速度の平均値ωｓｄ＿ａｖｅを平均検出角速度ωｓａｖｅｄに一致させることができる。よって、平均処理角度区間Ｓａｖｅにおける検出区間角速度ωｓｄの平均値ωｓｄ＿ａｖｅが、平均検出角速度ωｓａｖｅｄから逸脱しないように、補正値Ｋｃを変化させることができる。

　そして、実施の形態１と同様に、補正値変化部６４は、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれについて、検出区間角速度ωｓｄ（ｎ）が、第２の理想区間角速度ωｉｄ２（ｎ）に近づくように、角度区間Ｓｄ（ｎ）のそれぞれの補正値Ｋｃ（ｎ）を変化させる。

〔その他の実施の形態〕
（１）上記の各実施の形態においては、第２クランク角センサ６が、本願における「特定クランク角センサ」に相当し、フライホイール２７が、本願における「回転部材」に相当し、フライホイール２７に設けられたリングギア２５の歯が、本願における「被検出部」に相当する場合を例に説明した。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、第１クランク角センサ１１が、本願における「特定クランク角センサ」に相当し、信号板１０が、本願における「回転部材」に相当し、信号板１０に設けられた複数の歯が、本願における「被検出部」に相当してもよい。

（２）上記の各実施の形態においては、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。

　本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の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、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１：内燃機関、５０：内燃機関の制御装置、５１：吸気管ガス圧検出部、５２：角度情報検出部、５３：角度情報補正部、５４：平均区間設定部、５５：一回転時間検出部、５６：第１の軸トルク推定部、５７：第１の理想角速度算出部、５８：検出区間角速度算出部、５９：理想平均値算出部、６０：検出平均値算出部、６１：外部負荷トルク推定部、６２：第２の軸トルク推定部、６３：第２の理想角速度算出部、６４：補正値変化部、６５：異常判定部、Ｉｃｒｋ：慣性モーメント、Ｋｃ：補正値、Ｐｃｙｌ：ガス圧、Ｓａｖｅ：平均処理角度区間、Ｓｄ：角度区間、Ｔｃｒｋｄ：実軸トルク、Ｔｃｒｋｅ１：第１の軸トルクの推定値、Ｔｃｒｋｅ２：第２の軸トルクの推定値、Ｔｄ：検出時刻、Ｔｌｏａｄ：外部負荷トルク、Ｔｌｏａｄ＿ａｖｅ：外部負荷トルクの平滑値、αｄ：クランク角加速度、αｉｄ１：第１の理想区間角加速度、αｉｄ２：第２の理想区間角加速度、θｄ：クランク角度（検出角度）、θｄ：検出角度、ωｄ：クランク角速度、ωｉｄ１：第１の理想区間角速度、ωｉｄ１＿ａｖｅ：第１の理想区間角速度の平均値、ωｉｄ２：第２の理想区間角速度、ωｉｄ２＿ａｖｅ：第２の理想区間角速度の平均値、ωｓａｖｅｄ：平均検出角速度、ωｓｄ：検出区間角速度、ωｓｄ＿ａｖｅ：検出区間角速度の平均値

Claims

　クランク軸と一体回転する回転部材に、予め定められた複数のクランク角度に設けられた複数の被検出部と、非回転部材に固定され、前記被検出部を検出する特定クランク角センサと、吸気管内のガス圧を検出するガス圧センサと、を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
　前記特定クランク角センサの出力信号に基づいて、クランク角度を検出すると共に前記クランク角度を検出した検出時刻を検出し、検出した前記クランク角度である検出角度に基づいて、前記検出角度の間の角度区間に対応する角度間隔を算出し、前記検出時刻に基づいて、前記角度区間に対応する時間間隔を算出する角度情報検出部と、
　前記角度区間のそれぞれの前記角度間隔又は前記時間間隔を、前記角度区間のそれぞれに対応して１つずつ設けた補正値により補正する角度情報補正部と、
　前記ガス圧センサの出力信号に基づいて、前記吸気管内のガス圧を検出する吸気管ガス圧検出部と、
　前記吸気管内のガス圧の検出値、及び前記検出角度に基づき、クランク機構の物理モデル式を用いて、気筒内のガス圧及びピストンの往復運動によるクランク軸の軸トルクである第１の軸トルクの推定値を、前記角度区間のそれぞれに対応して推定する第１の軸トルク推定部と、
　前記角度区間のそれぞれの前記第１の軸トルクの推定値、及びクランク軸系の慣性モーメントに基づいて、前記複数の被検出部が配置された前記複数のクランク角度に変動が無く、外部負荷トルクが無いと仮定した第１の理想状態における、前記角度区間のそれぞれに対応する角速度である第１の理想区間角速度を算出する第１の理想角速度算出部と、
　前記角度区間のそれぞれについて、前記補正値による補正処理後の前記時間間隔及び前記角度間隔に基づいて、前記角度区間に対応する角速度である検出区間角速度を算出する検出区間角速度算出部と、
　前記クランク軸が一回転する一回転角度間隔の範囲内に平均処理角度区間を設定する平均区間設定部と、
　前記平均処理角度区間において、前記第１の理想区間角速度の平均値を算出する理想平均値算出部と、
　前記平均処理角度区間において、前記検出区間角速度の平均値を算出する検出平均値算出部と、
　前記検出区間角速度の平均値と前記第１の理想区間角速度の平均値との差に基づいて、内燃機関の外部からクランク軸にかかるトルクである前記外部負荷トルクを推定する外部負荷トルク推定部と、を備えた内燃機関の制御装置。
　前記第１の理想角速度算出部は、前記角度区間のそれぞれの前記第１の軸トルクの推定値、及びクランク軸系の慣性モーメントに基づいて、前記角度区間のそれぞれに対応する前記第１の理想状態の角加速度である第１の理想区間角加速度を算出し、
　前記平均処理角度区間において、前記第１の理想区間角加速度を積分して、前記角度区間のそれぞれに対応する前記第１の理想状態の角速度である前記第１の理想区間角速度を算出し、
　前記外部負荷トルク推定部は、前記外部負荷トルクをＴｌｏａｄとし、前記第１の理想区間角速度の平均値をωｉｄ１＿ａｖｅとし、前記検出区間角速度の平均値をωｓｄ＿ａｖｅとし、前記平均処理角度区間の時間間隔をΔＴｓａｖｅとし、前記クランク軸系の慣性モーメントをＩｃｒｋとし、
Ｔｌｏａｄ＝（ωｓｄ＿ａｖｅ－ωｉｄ１＿ａｖｅ）×２／ΔＴｓａｖｅ×Ｉｃｒｋ
の算出式を用いて、前記外部負荷トルクを演算する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
　前記角度区間のそれぞれの前記第１の軸トルクの推定値に、前記外部負荷トルクを加算して、前記角度区間のそれぞれの第２の軸トルクの推定値を算出する第２の軸トルク推定部と、
　前記角度区間のそれぞれの前記第２の軸トルクの推定値、及びクランク軸系の慣性モーメントに基づいて、前記複数の被検出部が配置された前記複数のクランク角度に変動が無いと仮定した第２の理想状態における、前記角度区間のそれぞれに対応する角速度である第２の理想区間角速度を算出する第２の理想角速度算出部と、
　前記角度区間のそれぞれについて、前記補正値による補正処理後の前記時間間隔及び前記角度間隔により算出される前記角度区間に対応する角速度である検出区間角速度が、前記第２の理想区間角速度に近づくように、前記角度区間のそれぞれの前記補正値を変化させる補正値変化部と、を備えた請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
　前記外部負荷トルク推定部は、今回及び過去の前記平均処理角度区間に対応して推定された前記外部負荷トルクに対して平滑化処理を行った値を、最終的な前記外部負荷トルクとして算出する請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
　異常判定部を更に備え、
　前記内燃機関は、複数の気筒を備え、
　前記平均区間設定部は、各前記気筒の圧縮行程に対応させて、前記平均処理角度区間を設定し、
　前記異常判定部は、今回及び過去の前記平均処理角度区間に対応して推定された前記外部負荷トルクに対して平滑化処理を行って、外部負荷トルクの平滑値を算出し、今回の前記平均処理角度区間に対応して推定された前記外部負荷トルクと前記外部負荷トルクの平滑値とのトルク差を算出し、前記トルク差と、今回の前記平均処理角度区間に対応する前記圧縮行程の前記気筒の番号に基づいて、異常が発生した前記気筒を判定する請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
　前記特定クランク角センサの出力信号に基づいて、前記クランク軸が一回転する一回転角度間隔の時間間隔である一回転時間間隔を検出し、前記一回転時間間隔の検出値に基づいて、前記平均処理角度区間の平均角速度である平均検出角速度を算出する一回転時間検出部を、更に備え、
　前記補正値変化部及び前記理想角速度算出部は、前記平均処理角度区間における前記検出区間角速度の平均値が、前記平均検出角速度から逸脱しないように、前記角度区間のそれぞれの前記補正値を変化させる請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
　前記一回転時間検出部は、相互に重複しつつ角度をずらした第１の一回転角度間隔と第２の一回転角度間隔とのそれぞれについて、第１の一回転時間間隔及び第２の一回転時間間隔を検出し、前記第１の一回転時間間隔と前記第２の一回転時間間隔の平均値に基づいて、前記平均処理角度区間の時間間隔を算出し、前記平均処理角度区間の時間間隔に基づいて、前記平均検出角速度を算出し、
　前記平均区間設定部は、前記第１の一回転角度間隔と前記第２の一回転角度間隔との間で重複している角度区間を前記平均処理角度区間として設定する請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
　前記外部負荷トルク推定部は、前記内燃機関が燃焼を行っていない未燃焼状態である場合に、前記外部負荷トルクを推定する請求項１から７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。