JP2008215204A

JP2008215204A - Simulation method for heat generation rate of internal combustion engine, torque model creating method for internal combustion engine, and torque estimating method for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2008215204A
Application number: JP2007053960A
Authority: JP
Inventors: Machiko Katsumata; 真知子勝俣
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-03-05
Filing date: 2007-03-05
Publication date: 2008-09-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simulation method for the heat generation rate of an internal combustion engine, a torque model creating method for the internal combustion engine and a torque estimating method for the internal combustion engine, wherein estimating accuracy is improved when using Wiebe functions for estimating the heat generation rate, the cylinder pressure and the torque of the internal combustion engine. <P>SOLUTION: The heat generation rate of the internal combustion engine is simulated using the plurality of Wiebe functions. The first Wiebe function is determined so that the maximum value for an actual heat generation rate and a crank angle showing the maximum value correspond to the maximum value for the first Wiebe function and a crank angle showing the maximum value, respectively. The i-th Wiebe function (i is an integer of 2 or greater) is determined so that the maximum value in a waveform obtained by subtracting each of the Wiebe functions up to (i-1)-th from the actual generation rate and a crank angle showing the maximum value correspond to the maximum value for the i-th Wiebe function and a crank angle showing the maximum value, respectively. A value for the i is increased until an error evaluating value for evaluating an error between each of the Wiebe functions up to i-th and the actual heat generation rate, is a reference value or smaller. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の熱発生率のシミュレーション方法、内燃機関のトルクモデル作成方法および内燃機関のトルク推定方法に関する。 The present invention relates to a simulation method of a heat release rate of an internal combustion engine, a torque model creation method of the internal combustion engine, and a torque estimation method of the internal combustion engine.

従来より、内燃機関の気筒内の熱発生率をWiebe関数によってモデル化する試みがなされている。熱発生率をWiebe関数によって正確にシミュレートするためには、Wiebe関数に含まれるいくつかのパラメータの値を、空燃比、機関回転数、負荷率、点火時期などで規定される運転状態毎に、精度良く決定する必要がある。 Conventionally, an attempt has been made to model the heat generation rate in a cylinder of an internal combustion engine using a Wiebe function. In order to accurately simulate the heat generation rate with the Wiebe function, the values of several parameters included in the Wiebe function are set for each operating state specified by the air-fuel ratio, engine speed, load factor, ignition timing, etc. It is necessary to determine with high accuracy.

特開２００４−３３２６５９号公報には、Wiebe関数を利用して点火時期をＭＢＴ（Minimum advance for the Best Torque）付近に制御する技術が開示されている。この公報では、同一エンジンのＭＢＴにおいては、燃焼期間の長さにかかわらず熱発生率の形状（波形）が同じになり、かつ熱発生率が最大となるときのクランク角度および燃焼割合も一定になることを仮定している。そして、Wiebe関数パラメータのうち、熱発生率形状に関与する形状パラメータｍを定数とし、それらの値を実験で求めることとしている（上記公報の段落番号００３０参照）。なお、上記公報でのパラメータ「ｎ」が本明細書における「ｍ」に相当する。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-332659 discloses a technique for controlling the ignition timing in the vicinity of MBT (Minimum advance for the Best Torque) using a Wiebe function. According to this publication, in the MBT of the same engine, the shape (waveform) of the heat generation rate is the same regardless of the length of the combustion period, and the crank angle and the combustion rate when the heat generation rate is maximized are also constant. It is assumed that Then, among the Wiebe function parameters, the shape parameter m related to the heat release rate shape is set as a constant, and these values are obtained by experiments (see paragraph number 0030 of the above publication). The parameter “n” in the above publication corresponds to “m” in this specification.

特開２００４−３３２６５９号公報JP 2004-332659 A 特開２００５−３３０９３１号公報JP-A-2005-330931

しかしながら、上記公報には、形状パラメータｍその他のWiebe関数パラメータを実験データに基づいて決定する具体的な方法については何ら開示されていない。また、本発明者の知見によれば、同一エンジンのＭＢＴにおいても、形状パラメータｍの値は運転条件によって変化し、一定とはならない。また、種々の制御が行われる現代のエンジンにおいては、必ずしも点火時期をＭＢＴに合わせればよいとは限らない。このため、ＭＢＴ以外の点火時期の下でのトルク等を推定する要請も存在し、そのためには点火時期の変化によるWiebe関数パラメータの値の変化傾向を把握する必要がある。 However, the above publication does not disclose any specific method for determining the shape parameter m and other Wiebe function parameters based on experimental data. Further, according to the knowledge of the present inventor, even in the MBT of the same engine, the value of the shape parameter m varies depending on operating conditions and is not constant. Further, in a modern engine in which various controls are performed, it is not always necessary to match the ignition timing with MBT. For this reason, there is also a request for estimating a torque or the like under an ignition timing other than MBT, and for that purpose, it is necessary to grasp the change tendency of the value of the Wiebe function parameter due to the change of the ignition timing.

このように、Wiebe関数を内燃機関の制御等に実際に利用するには、様々な運転状態の下でWiebe関数パラメータを精度良く決定し、それらの値が運転条件に応じてどのように変化するかを正確に把握することが必要である。しかしながら、従来、Wiebe関数パラメータを精度良く決定する手法は確立されていないのが実状である。 Thus, in order to actually use the Wiebe function for control of an internal combustion engine, etc., the Wiebe function parameters are accurately determined under various operating conditions, and how these values change according to the operating conditions. It is necessary to grasp exactly. However, the actual situation is that a method for accurately determining the Wiebe function parameter has not been established.

この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、Wiebe関数を利用して内燃機関の熱発生率、筒内圧、トルクなどを推定する場合の推定精度を向上することのできる内燃機関の熱発生率のシミュレーション方法、内燃機関のトルクモデル作成方法および内燃機関のトルク推定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and is an internal combustion engine capable of improving the estimation accuracy when estimating the heat generation rate, in-cylinder pressure, torque, and the like of the internal combustion engine using the Wiebe function. It is an object of the present invention to provide a heat generation rate simulation method, an internal combustion engine torque model creation method, and an internal combustion engine torque estimation method.

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の熱発生率を、複数のWiebe関数の足し合わせによってシミュレートする方法であって、
実熱発生率を求めるステップと、
実熱発生率の最大値およびその最大値を示すクランク角度と、１番目のWiebe関数の最大値およびその最大値を示すクランク角度とが一致するように、１番目のWiebe関数を定めるステップと、
ｉ番目（ｉは２以上の整数）のWiebe関数について、（ｉ−１）番目までのWiebe関数を実熱発生率から差し引いた波形の最大値およびその最大値を示すクランク角度と、ｉ番目のWiebe関数の最大値およびその最大値を示すクランク角度とが一致するように、ｉ番目のWiebe関数を定めるステップと、
ｉ番目までのWiebe関数と実熱発生率との誤差を評価するための誤差評価値が基準値以下であるか否かを判別するステップとを備え、
前記誤差評価値が前記基準値以下となるまで、前記ｉの値を増加させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention is a method of simulating the heat generation rate of an internal combustion engine by adding a plurality of Wiebe functions,
Determining the actual heat generation rate;
Determining the first Wiebe function so that the maximum value of the actual heat generation rate and the crank angle indicating the maximum value coincide with the maximum value of the first Wiebe function and the crank angle indicating the maximum value;
For the i-th (i is an integer greater than or equal to 2) Wiebe function, the maximum value of the waveform obtained by subtracting the Wiebe function up to (i-1) th from the actual heat generation rate, the crank angle indicating the maximum value, and the i-th Determining the i-th Wiebe function so that the maximum value of the Wiebe function and the crank angle indicating the maximum value coincide with each other;
determining whether or not an error evaluation value for evaluating an error between the i-th Wiebe function and the actual heat generation rate is equal to or less than a reference value;
The value of i is increased until the error evaluation value is equal to or less than the reference value.

また、第２の発明は、内燃機関の熱発生率をWiebe関数によってシミュレートする方法であって、
実熱発生率を求めるステップと、
クランク角度毎の実熱発生率とWiebe関数との偏差に対し、各クランク角度における筒内容積の逆数を重みとして乗じた値に基いて、実熱発生率とWiebe関数との誤差を評価するための誤差評価値を算出するステップと、
前記誤差評価値が最小となるようにWiebe関数を定めるステップと、
を備えることを特徴とする。 The second invention is a method of simulating the heat generation rate of an internal combustion engine by a Wiebe function,
Determining the actual heat generation rate;
To evaluate the error between the actual heat generation rate and the Wiebe function based on the value obtained by multiplying the deviation between the actual heat generation rate and the Wiebe function at each crank angle by the inverse of the in-cylinder volume at each crank angle. Calculating an error evaluation value of
Defining a Wiebe function so that the error evaluation value is minimized;
It is characterized by providing.

また、第３の発明は、内燃機関のトルクを推定するトルクモデルを作成する方法であって、
前記内燃機関の実筒内圧を運転状態毎に計測するステップと、
前記実筒内圧に基づいて、Wiebe関数によって熱発生率をシミュレートするWiebe関数モデルを作成するステップと、
前記実筒内圧に基いて実トルクを算出するステップと、
前記Wiebe関数モデルによってシミュレートされる熱発生率に基いて、モデル筒内圧を算出するステップと、
前記モデル筒内圧に基いて、モデルトルクを算出するステップと、
前記実トルクと前記モデルトルクとの差であるトルク誤差と、運転状態との関係に基いて、誤差補正モデルを作成するステップと、
を備えることを特徴とする。 A third invention is a method of creating a torque model for estimating the torque of an internal combustion engine,
Measuring an actual in-cylinder pressure of the internal combustion engine for each operating state;
Creating a Wiebe function model for simulating the heat generation rate by the Wiebe function based on the actual in-cylinder pressure;
Calculating an actual torque based on the actual in-cylinder pressure;
Calculating a model in-cylinder pressure based on the heat generation rate simulated by the Wiebe function model;
Calculating a model torque based on the model cylinder pressure;
Creating an error correction model based on the relationship between the torque error, which is the difference between the actual torque and the model torque, and the operating state;
It is characterized by providing.

また、第４の発明は、内燃機関のトルクを推定する方法であって、
Wiebe関数モデルを用いてモデルトルクを算出するステップと、
前記モデルトルクに与えるべき補正量を、誤差補正モデルを用いて算出するステップと、
前記モデルトルクに前記補正量を与えることにより推定トルクを算出するステップと、
を備え、
前記誤差補正モデルは、前記Wiebe関数モデルを作成する際に計測された前記内燃機関の実筒内圧から算出された実トルクと、前記モデルトルクとの差に基いて作成されたものであることを特徴とする。 The fourth invention is a method for estimating the torque of an internal combustion engine,
Calculating a model torque using a Wiebe function model;
Calculating a correction amount to be applied to the model torque using an error correction model;
Calculating an estimated torque by giving the correction amount to the model torque;
With
The error correction model is created based on the difference between the actual torque calculated from the actual in-cylinder pressure of the internal combustion engine measured when creating the Wiebe function model and the model torque. Features.

第１の発明によれば、内燃機関の熱発生率を、複数のWiebe関数に基づいてシミュレートすることができる。その際、１番目のWiebe関数は、実熱発生率の最大値およびその最大値を示すクランク角度と、１番目のWiebe関数の最大値およびその最大値を示すクランク角度とが一致するように、決定される。また、ｉ番目（ｉは２以上の整数）のWiebe関数は、（ｉ−１）番目までのWiebe関数を実熱発生率から差し引いた波形の最大値およびその最大値を示すクランク角度と、ｉ番目のWiebe関数の最大値およびその最大値を示すクランク角度とが一致するように、決定される。これにより、第１の発明では、複数のWiebe関数を適切な方法で組み合わせて、熱発生率を精度良くシミュレートすることができる。特に、第１の発明によれば、燃焼開始直後の熱発生率や、熱発生率の最大値付近において、誤差を極めて小さくすることができる。その領域での熱発生率は、筒内圧やトルクの推定値に大きく影響する。すなわち、第１の発明によれば、筒内圧やトルクへの影響が大きい領域の熱発生率を、特に高い精度でシミュレートすることができる。このため、筒内圧やトルクの推定精度を十分に向上することができる。更に、第１の発明によれば、ｉ番目までのWiebe関数と実熱発生率との誤差を評価するための誤差評価値が基準値以下となるまで、上記ｉの値（組み合わせるWiebe関数の数）を増やすことができる。これにより、要求される推定精度に応じて、組み合わせるWiebe関数の数を適切に選択することができる。よって、演算負荷を大きくしすぎることなく、十分なシミュレーション精度を得ることができる。 According to the first invention, the heat generation rate of the internal combustion engine can be simulated based on a plurality of Wiebe functions. At that time, the first Wiebe function is such that the maximum value of the actual heat generation rate and the crank angle indicating the maximum value coincide with the maximum value of the first Wiebe function and the crank angle indicating the maximum value. It is determined. The i-th (i is an integer equal to or greater than 2) Wiebe function includes the maximum value of the waveform obtained by subtracting the (i-1) -th Wiebe function from the actual heat generation rate, the crank angle indicating the maximum value, and i The maximum value of the first Wiebe function and the crank angle indicating the maximum value are determined to coincide with each other. Thus, in the first invention, the heat generation rate can be accurately simulated by combining a plurality of Wiebe functions by an appropriate method. In particular, according to the first invention, the error can be extremely reduced in the vicinity of the heat generation rate immediately after the start of combustion and the maximum value of the heat generation rate. The heat generation rate in that region greatly affects the estimated value of in-cylinder pressure and torque. That is, according to the first aspect of the invention, the heat generation rate in the region where the influence on the in-cylinder pressure and torque is large can be simulated with particularly high accuracy. For this reason, the estimation accuracy of in-cylinder pressure and torque can be sufficiently improved. Further, according to the first aspect of the present invention, the value of i (the number of Wiebe functions to be combined) until an error evaluation value for evaluating an error between the i-th Wiebe function and the actual heat generation rate becomes equal to or less than a reference value. ) Can be increased. Thus, the number of Wiebe functions to be combined can be appropriately selected according to the required estimation accuracy. Therefore, sufficient simulation accuracy can be obtained without increasing the calculation load too much.

第２の発明によれば、内燃機関のクランク角度毎の実熱発生率とWiebe関数との偏差に対し、各クランク角度における筒内容積の逆数を重みとして乗じた値に基いて、実熱発生率とWiebe関数との誤差を評価するための誤差評価値を算出し、その誤差評価値が最小となるように、Wiebe関数を決定することができる。熱力学に基づく関係式によれば、クランク角度をθとすると、熱発生率dＱ/dθに筒内容積Ｖの逆数１/Ｖを乗じた値が、筒内圧Ｐの変化率dＰ/dθに影響する。つまり、筒内容積Ｖが小さいクランク角度領域における熱発生率が、筒内圧に大きく影響する。第２の発明によれば、そのような、筒内圧に及ぼす影響の大きいクランク角度領域における誤差が特に小さくなるように、熱発生率をシミュレートすることができる。その結果、筒内圧や、筒内圧から算出されるトルク（図示トルク）を推定する場合の推定精度を向上することができる。 According to the second invention, the actual heat generation is based on the value obtained by multiplying the deviation between the actual heat generation rate and the Wiebe function for each crank angle of the internal combustion engine by the reciprocal of the in-cylinder volume at each crank angle as a weight. An error evaluation value for evaluating an error between the rate and the Wiebe function is calculated, and the Wiebe function can be determined so that the error evaluation value is minimized. According to the relational expression based on thermodynamics, assuming that the crank angle is θ, the value obtained by multiplying the heat generation rate dQ / dθ by the inverse 1 / V of the cylinder volume V affects the rate of change dP / dθ of the cylinder pressure P. To do. That is, the heat generation rate in the crank angle region where the in-cylinder volume V is small greatly affects the in-cylinder pressure. According to the second aspect of the present invention, the heat generation rate can be simulated so that the error in the crank angle region having a large influence on the in-cylinder pressure becomes particularly small. As a result, it is possible to improve the estimation accuracy when estimating the in-cylinder pressure and the torque (illustrated torque) calculated from the in-cylinder pressure.

第３の発明によれば、Wiebe関数モデルに基いて算出されるモデルトルクに対し、誤差補正モデルを用いて、補正を加えることができる。このため、Wiebe関数を利用して内燃機関のトルクを推定するトルクモデルにおいて、その推定精度を向上することができる。また、上記誤差補正モデルは、Wiebe関数モデルを作成する際に計測された実筒内圧のデータを利用して、作成することができる。つまり、誤差補正モデルの作成のために新たな計測作業が必要とされることはない。このため、開発の負担を増大することなく、トルクモデルの精度を向上することができる。 According to the third aspect of the invention, the model torque calculated based on the Wiebe function model can be corrected using the error correction model. For this reason, in the torque model that estimates the torque of the internal combustion engine using the Wiebe function, the estimation accuracy can be improved. Further, the error correction model can be created using data of actual in-cylinder pressure measured when creating the Wiebe function model. That is, no new measurement work is required to create the error correction model. For this reason, the accuracy of the torque model can be improved without increasing the development burden.

第４の発明によれば、Wiebe関数モデルに基いて算出されるモデルトルクに対し、誤差補正モデルを用いて、補正を加えることができる。このため、Wiebe関数を利用して内燃機関のトルクを推定するトルクモデルにおいて、その推定精度を向上することができる。また、上記誤差補正モデルは、Wiebe関数モデルを作成する際に計測された実筒内圧のデータを利用して、作成することができる。つまり、誤差補正モデルの作成のために新たな計測作業が必要とされることはない。このため、開発の負担を増大することなく、トルクモデルの精度を向上することができる。 According to the fourth aspect of the invention, correction can be applied to the model torque calculated based on the Wiebe function model using the error correction model. For this reason, in the torque model that estimates the torque of the internal combustion engine using the Wiebe function, the estimation accuracy can be improved. Further, the error correction model can be created using data of actual in-cylinder pressure measured when creating the Wiebe function model. That is, no new measurement work is required to create the error correction model. For this reason, the accuracy of the torque model can be improved without increasing the development burden.

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１で用いられるシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、火花点火式の内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の各気筒には、吸気弁１４、排気弁１６および点火プラグ３０が設けられている。 Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration used in Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of this embodiment includes a spark ignition type internal combustion engine 10. Each cylinder of the internal combustion engine 10 is provided with an intake valve 14, an exhaust valve 16 and a spark plug 30.

また、内燃機関１０には、クランク軸の回転位置（クランク角度）を検出するクランク角センサ１２が設けられている。クランク角センサ１２は、クランク軸が所定回転角だけ回転する毎に、Hi出力とLo出力を反転させるセンサである。クランク角センサ１２の出力によれば、機関回転数NEを検知することもできる。 The internal combustion engine 10 is provided with a crank angle sensor 12 that detects the rotational position (crank angle) of the crankshaft. The crank angle sensor 12 is a sensor that reverses the Hi output and the Lo output each time the crankshaft rotates by a predetermined rotation angle. According to the output of the crank angle sensor 12, the engine speed NE can also be detected.

また、内燃機関１０には、筒内圧センサ１８が組み込まれている。筒内圧センサ１８によれば、気筒内（燃焼室内）に生ずる圧力を検出することができる。 The internal combustion engine 10 incorporates an in-cylinder pressure sensor 18. The in-cylinder pressure sensor 18 can detect the pressure generated in the cylinder (combustion chamber).

内燃機関１０の吸気通路１９の途中には、サージタンク２０が設けられている。サージタンク２０には、その内部の圧力、すなわち吸気管圧力を検出する吸気圧センサ２１が設置されている。また、吸気通路１９には、その内部を流通する吸入空気量GAを検出するエアフローメータ２２が配置されている。吸気圧センサ２１の出力によれば、内燃機関１０の負荷率KL［％］などを取得することができる。なお、負荷率KLは、吸入空気量GAと機関回転数NEとに基づいて算出してもよい。 A surge tank 20 is provided in the intake passage 19 of the internal combustion engine 10. The surge tank 20 is provided with an intake pressure sensor 21 for detecting the internal pressure, that is, the intake pipe pressure. In addition, an air flow meter 22 that detects an intake air amount GA flowing through the inside of the intake passage 19 is disposed. According to the output of the intake pressure sensor 21, the load factor KL [%] of the internal combustion engine 10 can be acquired. The load factor KL may be calculated based on the intake air amount GA and the engine speed NE.

エアフローメータ２２の下流には、スロットル弁２４が配置されている。スロットル弁２４の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットル開度センサ２６が組み付けられている。 A throttle valve 24 is disposed downstream of the air flow meter 22. In the vicinity of the throttle valve 24, a throttle opening sensor 26 for detecting the throttle opening TA is assembled.

内燃機関１０の吸気ポートには、ガソリン等の燃料を噴射するためのインジェクタ２８が配設されている。なお、本発明における内燃機関は、このようなポート噴射式の内燃機関に限定されるものではなく、筒内直接噴射式の内燃機関や、ポート噴射と筒内噴射とを併用する内燃機関であってもよい。 An injector 28 for injecting fuel such as gasoline is disposed at the intake port of the internal combustion engine 10. The internal combustion engine in the present invention is not limited to such a port injection type internal combustion engine, but is an in-cylinder direct injection type internal combustion engine or an internal combustion engine that uses both port injection and in-cylinder injection. May be.

内燃機関１０の排気通路３２には、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ３３が設置されている。また、排気通路３２には、排気ガスを浄化するための触媒３４が組み込まれている。 An air-fuel ratio sensor 33 for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas is installed in the exhaust passage 32 of the internal combustion engine 10. A catalyst 34 for purifying exhaust gas is incorporated in the exhaust passage 32.

本実施形態のシステムは、制御装置として、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０には、上述した各種のセンサからセンサ信号が供給されている。ＥＣＵ５０は、それらのセンサ信号に基づいて、スロットル弁２４や、インジェクタ２８、点火プラグ３０などの各種アクチュエータを制御することができる。更に、ＥＣＵ５０は、クランク角センサ１２、筒内圧センサ１８等のセンサ信号に基づいて、後述するWiebe関数パラメータの決定処理を行うことができる。 The system of this embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50 as a control device. Sensor signals are supplied to the ECU 50 from the various sensors described above. The ECU 50 can control various actuators such as the throttle valve 24, the injector 28, and the spark plug 30 based on those sensor signals. Further, the ECU 50 can perform Wiebe function parameter determination processing, which will be described later, based on sensor signals from the crank angle sensor 12, the in-cylinder pressure sensor 18, and the like.

（Wiebe関数）
本実施形態のWiebe関数は、次式で表される。

(Wiebe function)
The Wiebe function of this embodiment is expressed by the following equation.

上記（１）式中の各記号の意味は、次の通りである。
Ｑ：内燃機関１０の気筒内の発熱量[J]
Ｑ_total：気筒内に供給された燃料の熱量[J]
θ：クランク角度[degCA]
θ_p：燃焼期間[degCA]
ｍ：形状パラメータ
ｋ：効率 The meaning of each symbol in the above formula (1) is as follows.
Q: Calorific value in the cylinder of the internal combustion engine 10 [J]
Q _total : calorific value of fuel supplied to the cylinder [J]
θ: Crank angle [degCA]
θ _p : Combustion period [degCA]
m: shape parameter k: efficiency

上記（１）式は、内燃機関１０の気筒内の熱発生率dＱ/dθをシミュレート（模擬）するためのWiebe関数である。以下、本実施形態のWiebe関数の各パラメータについて説明する。 The above equation (1) is a Wiebe function for simulating the heat generation rate dQ / dθ in the cylinder of the internal combustion engine 10. Hereinafter, each parameter of the Wiebe function of this embodiment will be described.

（クランク角度θ）
上記（１）式におけるクランク角度θは、気筒内の熱発生が開始した点（燃焼開始点）以降の経過クランク角度を意味する。なお、θ＝０の点の決め方については後述する。 (Crank angle θ)
The crank angle θ in the above equation (1) means an elapsed crank angle after the point at which heat generation in the cylinder starts (combustion start point). Note that how to determine the point of θ = 0 will be described later.

（燃焼期間θ_p）
燃焼期間θ_pは、燃焼による熱の発生が継続する期間、つまり燃焼の開始から終了までの期間をクランク角度で表したものとしての物理的意味を有している。Wiebe関数は、燃焼期間θ_pの範囲、つまり０≦θ≦θ_pの範囲において定義される。 (Combustion period θ _p )
The combustion period θ _p has a physical meaning as a period in which the generation of heat due to combustion continues, that is, a period from the start to the end of combustion expressed by a crank angle. The Wiebe function is defined in the range of the combustion period θ _p , that is, in the range of 0 ≦ θ ≦ θ _p .

（形状パラメータｍ）
形状パラメータｍは、グラフ上でのWiebe関数の形状に大きく関与するパラメータである。 (Shape parameter m)
The shape parameter m is a parameter that greatly affects the shape of the Wiebe function on the graph.

（効率ｋ）
気筒内に供給された燃料の熱量Ｑ_totalは、気筒内に供給された燃料量に、その燃料の低位発熱量を乗ずることにより算出することができる。なお、低位発熱量は、真発熱量とも呼ばれる物性値である。低位発熱量とは、単位量の燃料が完全燃焼したときに発生する熱量から、燃料中に含まれる水分および燃焼によって生じる水分を蒸発させるのに必要な熱量（潜熱）を差し引いた残りの熱量を意味する。図１に示すシステムにおいては、Ｑ_totalの値は、燃料の低位発熱量が既知であるものとして、インジェクタ２８からの燃料噴射量に基づいて算出することができる。あるいは、空燃比A/Fおよび筒内空気量（負荷率KL）からＱ_totalを算出することもできる。 (Efficiency k)
The amount of heat Q _total of the fuel supplied into the cylinder can be calculated by multiplying the amount of fuel supplied into the cylinder by the lower heating value of the fuel. The lower heating value is a physical property value called a true heating value. The lower calorific value is the amount of heat generated when a unit amount of fuel is completely burned, minus the amount of heat (latent heat) required to evaporate the moisture contained in the fuel and the moisture generated by the combustion. means. In the system shown in FIG. 1, the value of Q _total can be calculated based on the fuel injection amount from the injector 28 on the assumption that the lower heating value of the fuel is known. Alternatively, Q _total can also be calculated from the air-fuel ratio A / F and the in-cylinder air amount (load factor KL).

内燃機関１０における燃焼では、冷却損失や燃料の燃え残りなどに起因して、何らかの熱損失を伴うのが普通である。すなわち、気筒内に供給された燃料の熱量Ｑ_totalが全部そのまま気筒内の発熱量Ｑに変換されることは実際上はあり得ない。本実施形態では、このことをWiebe関数に反映させるパラメータとして、効率ｋを導入している。すなわち、効率ｋは、気筒内に供給された燃料の熱量Ｑ_totalが発熱量Ｑに変換される効率としての物理的意味を有しており、０＜ｋ＜１なる範囲の数である。 Combustion in the internal combustion engine 10 usually involves some heat loss due to a cooling loss, unburned fuel, and the like. In other words, it is practically impossible for the entire amount of heat Q _{total of} the fuel supplied into the cylinder to be directly converted into the amount of heat generated Q in the cylinder. In this embodiment, efficiency k is introduced as a parameter for reflecting this in the Wiebe function. That is, the efficiency k has a physical meaning as an efficiency in which the heat quantity Q _{total of} the fuel supplied into the cylinder is converted into the heat generation quantity Q, and is a number in a range of 0 <k <1.

効率ｋを用いると、気筒内での総発熱量は、Ｑ_totalにｋを乗じたｋＱ_totalとして表すことができる。したがって、あるクランク角度θにおける燃焼割合は、そのクランク角度θまでの発熱量Ｑと、総発熱量ｋＱ_totalとの比Ｑ/ｋＱ_totalとして表すことができる。この燃焼割合Ｑ/ｋＱ_totalは、次式で表される。

When the efficiency k is used, the total calorific value in the cylinder can be expressed as kQ _total obtained by multiplying Q _total by k. Therefore, the combustion ratio at a certain crank angle θ can be expressed as a ratio Q / kQ _total between the calorific value Q up to the crank angle θ and the total calorific value kQ _total . This combustion ratio Q / kQ _total is expressed by the following equation.

上記（２）式をθで微分すると、上記（１）式が得られる。つまり、上記（２）式は、上記（１）式と等価な式である。 When the equation (2) is differentiated by θ, the equation (1) is obtained. That is, the above equation (2) is an equation equivalent to the above equation (1).

（パラメータａ）
Wiebe関数における燃焼終了時の燃焼割合Ｑ/ｋＱ_totalの値は、上記（２）式にθ＝θ_pを代入することにより、次式で表すことができる。
Ｑ/ｋＱ_total（燃焼終了時）＝１−exp（−ａ）・・・（３） (Parameter a)
The value of the combustion ratio Q / kQ _total at the end of combustion in the Wiebe function can be expressed by the following equation by substituting θ = θ _p into the above equation (2).
Q / kQ _total (at the end of combustion) = 1−exp (−a) (3)

燃焼割合の定義からすると、燃焼割合の値は、燃焼終了時に１（１００％）となるべきである。しかしながら、上記（３）式の右辺で表されるように、Wiebe関数においては、燃焼終了時の燃焼割合の値が１とならない。上記（３）式の右辺をできるだけ１に近い値（ここでは０．９９９とする）にするには、ａ≒６．９とすればよい。そこで、本実施形態では、パラメータａを定数６．９として扱うものとする。ただし、本発明は、パラメータａを定数として扱う場合に限定されるものではなく、ａの値を他の方法で決定するようにしてもよい。 From the definition of the combustion rate, the value of the combustion rate should be 1 (100%) at the end of combustion. However, as represented by the right side of the above equation (3), in the Wiebe function, the value of the combustion ratio at the end of combustion is not 1. In order to make the right side of the above expression (3) as close to 1 as possible (in this case, 0.999), a≈6.9 may be used. Therefore, in this embodiment, the parameter a is handled as a constant 6.9. However, the present invention is not limited to the case where the parameter a is handled as a constant, and the value of a may be determined by another method.

図２は、Wiebe関数および実熱発生率の一例を示すグラフである。図２中の破線で示す実熱発生率は、次のようにして算出することができる。まず、内燃機関１０の運転中に、クランク角センサ１２および筒内圧センサ１８の出力に基づいて、クランク角度毎の実筒内圧Ｐ_dataを計測する。実筒内圧Ｐ_dataを計測するクランク角度の間隔は、特に限定されず、例えば１degCA間隔とすることができる。また、実筒内圧Ｐ_dataの計測は、全クランク角度範囲に渡って行わなくてもよく、少なくとも実際の燃焼期間が含まれる範囲で行えばよい。 FIG. 2 is a graph showing an example of the Wiebe function and the actual heat generation rate. The actual heat generation rate indicated by a broken line in FIG. 2 can be calculated as follows. First, during operation of the internal combustion engine 10, the actual in-cylinder pressure P _data for each crank angle is measured based on the outputs of the crank angle sensor 12 and the in-cylinder pressure sensor 18. The interval of the crank angle at which the actual in-cylinder pressure P _data is measured is not particularly limited, and can be set to, for example, a 1 deg CA interval. Further, the actual in-cylinder pressure P _data need not be measured over the entire crank angle range, and may be measured in a range including at least the actual combustion period.

次に、その計測されたクランク角度毎の実筒内圧Ｐ_dataを下記式中のＰに代入することにより、クランク角度毎の実熱発生率dＱ/dθを算出することができる。

Next, the actual heat generation rate dQ / dθ for each crank angle can be calculated by substituting the measured actual cylinder pressure P _data for each crank angle into P in the following equation.

なお、上記（４）式は、熱力学上のエネルギー保存則である。同式中、Ｐ[Pa]は筒内圧、Ｖ[m³]は筒内容積、κは比熱比である。また、同式において、クランク角度θは、上死点基準の絶対的なクランク角度であるものとする。比熱比κは、燃焼ガスの組成などに基づいて定めることのできる値であり、既知である。また、筒内容積Ｖおよびその変化率dＶ/dθは、クランク角度θの関数であり、それらの関数は、内燃機関１０のクランク半径やコンロッド長などによって決定される。 The above equation (4) is a thermodynamic energy conservation law. In the equation, P [Pa] is the in-cylinder pressure, V [m ³ ] is the in-cylinder volume, and κ is the specific heat ratio. Further, in the equation, the crank angle θ is assumed to be an absolute crank angle based on top dead center. The specific heat ratio κ is a value that can be determined based on the composition of the combustion gas and the like, and is known. Further, the in-cylinder volume V and its rate of change dV / dθ are functions of the crank angle θ, and these functions are determined by the crank radius, the connecting rod length, etc. of the internal combustion engine 10.

Wiebe関数を用いて内燃機関１０の熱発生率をシミュレートする際には、前述した形状パラメータｍ、効率ｋなどのパラメータ（Wiebe関数パラメータ）の値を、Wiebe関数と実熱発生率との波形がなるべく一致するように、決定することが行われる。しかしながら、単一のWiebe関数を用いて熱発生率をシミュレートしようとした場合には、図２の破線の楕円内に示すように、Wiebe関数パラメータをどのように定めても、実熱発生率とWiebe関数との誤差を小さくすることができない場合も多い。特に、実熱発生率とWiebe関数との全体的な形状を一致させようとした場合、図２に示すように、燃焼開始直後（熱発生開始直後）や、熱発生率の最大値付近において、誤差が大きくなり易い。その結果、Wiebe関数によってシミュレートした熱発生率に基いて、内燃機関１０の筒内圧やトルクを推定した場合の推定誤差が大きくなり易い。 When simulating the heat generation rate of the internal combustion engine 10 using the Wiebe function, the values of the parameters (Wiebe function parameters) such as the shape parameter m and efficiency k described above are used as waveforms of the Wiebe function and the actual heat generation rate. Are determined so as to match as much as possible. However, when trying to simulate the heat generation rate using a single Wiebe function, the actual heat generation rate is determined no matter how the Wiebe function parameters are determined, as shown in the dashed ellipse in FIG. In many cases, it is not possible to reduce the error between the Wiebe function and the Wiebe function. In particular, when trying to match the overall shape of the actual heat generation rate and the Wiebe function, as shown in FIG. 2, immediately after the start of combustion (immediately after the start of heat generation) or near the maximum value of the heat generation rate, The error tends to increase. As a result, the estimation error when estimating the in-cylinder pressure and torque of the internal combustion engine 10 based on the heat generation rate simulated by the Wiebe function tends to increase.

本発明者は、このような問題を解決するべく、鋭意研究を重ねた結果、複数のWiebe関数を以下に説明するような方法で組み合わせて熱発生率をシミュレートすることにより、実熱発生率との誤差を小さくすることができることを見出した。 As a result of intensive research in order to solve such problems, the inventor has simulated the heat generation rate by combining a plurality of Wiebe functions in the manner described below, thereby realizing the actual heat generation rate. And found that the error can be reduced.

図３は、本実施形態における熱発生率のシミュレーション手法を説明するための図である。図３中、グラフＡは実熱発生率であり、黒い星印は実際の点火時期SAである。図３に示す例では、３つのWiebe関数を組み合わせて熱発生率をシミュレートする場合を示している。以下、iを自然数（１，２，３，…）として、i番目のWiebe関数を、Wiebe(i)と記す。Wiebe(i)は、以下のようにして、順次定められる。 FIG. 3 is a diagram for explaining a heat generation rate simulation method in the present embodiment. In FIG. 3, graph A is the actual heat generation rate, and the black star is the actual ignition timing SA. The example shown in FIG. 3 shows a case where the heat generation rate is simulated by combining three Wiebe functions. Hereinafter, i is a natural number (1, 2, 3,...), And the i-th Wiebe function is denoted as Wiebe (i). Wiebe (i) is sequentially determined as follows.

（Wiebe(1)の定め方）
Wiebe(1)は、以下の各条件を満足するように定める。
条件１：Wiebe(1)の起点は、点火時期SAに一致させる。すなわち、Wiebe(1)のパラメータとしてのクランク角度をθ(1)としたとき、点火時期においてθ(1)＝０となるようにする。
条件２：Wiebe(1)の最大値と、実熱発生率（すなわちグラフＡ）の最大値とを一致させる。
条件３：Wiebe(1)が最大値をとるクランク角度と、実熱発生率が最大値をとるクランク角度とを一致させる。なお、以下では、Wiebe(1)が最大値をとるクランク角度θ(1)をθ_*(1)とする。
条件４：条件１〜３を満足することを前提とした上で、０≦θ(1)≦θ_*(1)の範囲、すなわち、Wiebe(1)の起点からWiebe(1)および実熱発生率が最大値をとるクランク角度までの範囲における、Wiebe(1)と実熱発生率との誤差評価値（例えば、クランク角度毎の偏差の２乗和）を最小化する。 (How to define Wiebe (1))
Wiebe (1) is determined to satisfy the following conditions.
Condition 1: The starting point of Wiebe (1) is made to coincide with the ignition timing SA. That is, when the crank angle as a parameter of Wiebe (1) is θ (1), θ (1) = 0 is set at the ignition timing.
Condition 2: The maximum value of Wiebe (1) is matched with the maximum value of the actual heat generation rate (that is, graph A).
Condition 3: The crank angle at which Wiebe (1) takes the maximum value is matched with the crank angle at which the actual heat generation rate takes the maximum value. In the following, it is assumed that the crank angle θ (1) at which Wiebe (1) has the maximum value is θ _* (1).
Condition 4: On the premise that the conditions 1 to 3 are satisfied, the range of 0 ≦ θ (1) ≦ θ _* (1), that is, Wiebe (1) and actual heat generation from the starting point of Wiebe (1) The error evaluation value (for example, the sum of squares of the deviation for each crank angle) between Wiebe (1) and the actual heat generation rate in the range up to the crank angle at which the rate takes the maximum value is minimized.

以上のような条件を満足するようにWiebe(1)を定めることにより、図３に示すように、点火時期SAから、Wiebe(1)および実熱発生率が最大値をとるクランク角度までの範囲において、Wiebe(1)を実熱発生率に精度良く一致させることができる。 By defining Wiebe (1) so as to satisfy the above conditions, as shown in FIG. 3, the range from ignition timing SA to Wiebe (1) and the crank angle at which the actual heat generation rate takes the maximum value. Therefore, Wiebe (1) can be matched with the actual heat generation rate with high accuracy.

その一方で、実熱発生率およびWiebe(1)が最大値をとるクランク角度以降の範囲については、実熱発生率とWiebe(1)との間に乖離が存在する。図３中のグラフＢは、その乖離の大きさを示している。つまり、このグラフＢは、実熱発生率からWiebe(1)を差し引いた波形を示している。 On the other hand, for the range after the crank angle at which the actual heat generation rate and Wiebe (1) take the maximum value, there is a difference between the actual heat generation rate and Wiebe (1). Graph B in FIG. 3 shows the magnitude of the deviation. That is, this graph B shows a waveform obtained by subtracting Wiebe (1) from the actual heat generation rate.

（Wiebe(2)の定め方）
Wiebe(2)は、以下の各条件を満足するように定める。
条件１：Wiebe(2)の起点は、Wiebe(1)および実熱発生率が最大値をとるクランク角度に一致させる。すなわち、Wiebe(2)のパラメータとしてのクランク角度をθ(2)としたとき、Wiebe(1)および実熱発生率が最大値をとるクランク角度においてθ(2)＝０となるようにする。
条件２：Wiebe(2)の最大値と、グラフＢ（すなわち、実熱発生率−Wiebe(1)）の最大値とを一致させる。
条件３：Wiebe(2)が最大値をとるクランク角度と、グラフＢが最大値をとるクランク角度とを一致させる。なお、以下では、Wiebe(2)が最大値をとるクランク角度θ(2)をθ_*(2)とする。
条件４：条件１〜３を満足することを前提とした上で、０≦θ(2)≦θ_*(2)の範囲、すなわち、Wiebe(2)の起点からWiebe(2)およびグラフＢが最大値をとるクランク角度までの範囲における、Wiebe(2)とグラフＢとの誤差評価値を最小化する。 (How to define Wiebe (2))
Wiebe (2) is determined to satisfy the following conditions.
Condition 1: The starting point of Wiebe (2) is made to coincide with Wiebe (1) and the crank angle at which the actual heat generation rate takes the maximum value. That is, assuming that the crank angle as a parameter of Wiebe (2) is θ (2), θ (2) = 0 is set at the crank angle at which Wiebe (1) and the actual heat generation rate are maximum.
Condition 2: The maximum value of Wiebe (2) is matched with the maximum value of graph B (that is, actual heat generation rate−Wiebe (1)).
Condition 3: The crank angle at which Wiebe (2) takes the maximum value is matched with the crank angle at which graph B takes the maximum value. In the following, it is assumed that the crank angle θ (2) at which Wiebe (2) has the maximum value is θ _* (2).
Condition 4: On the premise that the conditions 1 to 3 are satisfied, the range of 0 ≦ θ (2) ≦ θ _* (2), that is, Wiebe (2) and graph B from the starting point of Wiebe (2) The error evaluation value between Wiebe (2) and graph B in the range up to the crank angle at which the maximum value is obtained is minimized.

図３中のグラフＣは、グラフＢと、Wiebe(2)との乖離の大きさを示している。すなわち、このグラフＣは、実熱発生率からWiebe(1)およびWiebe(2)を差し引いた波形を示している。 The graph C in FIG. 3 shows the magnitude of the difference between the graph B and Wiebe (2). That is, this graph C shows a waveform obtained by subtracting Wiebe (1) and Wiebe (2) from the actual heat generation rate.

（Wiebe(3)の定め方）
Wiebe(3)は、以下の各条件を満足するように定める。
条件１：Wiebe(3)の起点は、Wiebe(2)およびグラフＢが最大値をとるクランク角度に一致させる。すなわち、Wiebe(3)のパラメータとしてのクランク角度をθ(3)としたとき、Wiebe(2)およびグラフＢが最大値をとるクランク角度においてθ(3)＝０となるようにする。
条件２：Wiebe(3)の最大値と、グラフＣ（すなわち、実熱発生率−Wiebe(1)−Wiebe(2)）の最大値とを一致させる。
条件３：Wiebe(3)が最大値をとるクランク角度と、グラフＣが最大値をとるクランク角度とを一致させる。なお、以下では、Wiebe(3)が最大値をとるクランク角度θ(3)をθ_*(3)とする。
条件４：条件１〜３を満足することを前提とした上で、０≦θ(3)≦θ_*(3)の範囲、すなわち、Wiebe(3)の起点からWiebe(3)およびグラフＣが最大値をとるクランク角度までの範囲における、Wiebe(3)とグラフＣとの誤差評価値を最小化する。 (How to define Wiebe (3))
Wiebe (3) is determined to satisfy the following conditions.
Condition 1: The starting point of Wiebe (3) is set to coincide with the crank angle at which Wiebe (2) and graph B take the maximum value. That is, when the crank angle as a parameter of Wiebe (3) is θ (3), θ (3) = 0 is set at the crank angle at which Wiebe (2) and graph B have the maximum values.
Condition 2: The maximum value of Wiebe (3) is matched with the maximum value of graph C (that is, actual heat generation rate−Wiebe (1) −Wiebe (2)).
Condition 3: The crank angle at which Wiebe (3) takes the maximum value is matched with the crank angle at which graph C takes the maximum value. In the following, the crank angle θ (3) at which Wiebe (3) has the maximum value is denoted by θ _* (3).
Condition 4: On the premise that the conditions 1 to 3 are satisfied, the range of 0 ≦ θ (3) ≦ θ _* (3), that is, Wiebe (3) and graph C from the starting point of Wiebe (3) The error evaluation value between Wiebe (3) and graph C in the range up to the crank angle at which the maximum value is obtained is minimized.

本実施形態では、上述したようにして定めたWiebe(1)〜Wiebe(3)の足し合わせによって、熱発生率をシミュレートする。 In the present embodiment, the heat generation rate is simulated by adding Wiebe (1) to Wiebe (3) determined as described above.

なお、上記の説明では、３つのWiebe関数を組み合わせる場合について述べたが、本発明において組み合わせるWiebe関数の数は、２つでも、４つ以上でもよい。４つ以上のWiebe関数を組み合わせる場合には、上記の手法と同様にして、４つ目以降のWiebe関数を順次定めればよい。 In the above description, the case where three Wiebe functions are combined has been described. However, the number of Wiebe functions combined in the present invention may be two or four or more. When four or more Wiebe functions are combined, the fourth and subsequent Wiebe functions may be sequentially determined in the same manner as the above method.

図４は、Wiebe(1)のみのグラフと、Wiebe(1)とWiebe(2)との足し合わせのグラフと、Wiebe(1)からWiebe(3)までの足し合わせのグラフとを、実熱発生率と比較した図である。図４から分かるように、組み合わせるWiebe関数の数を多くしていくほど、実熱発生率のグラフに近づいていく。よって、本実施形態では、必要とされるシミュレーション精度に応じて、組み合わせるWiebe関数の数を決めればよい。 Figure 4 shows the graph of Wiebe (1) only, the sum of Wiebe (1) and Wiebe (2), and the sum of Wiebe (1) to Wiebe (3). It is the figure compared with the incidence. As can be seen from FIG. 4, as the number of Wiebe functions to be combined increases, the actual heat generation rate graph approaches. Therefore, in the present embodiment, the number of Wiebe functions to be combined may be determined according to the required simulation accuracy.

以下、上記の手法を実現する際に必要となる数式の導出方法について説明する。まず、上記（１）式のWiebe関数が最大値をとるクランク角度θを求める。具体的には、上記（１）式をθで微分し、d²Ｑ/dθ²＝０とおいた上で、下記の式展開を行うことにより、Wiebe関数が最大値をとるクランク角度θ_*を表す式が得られる。

Hereinafter, a method for deriving mathematical formulas necessary for realizing the above method will be described. First, the crank angle θ at which the Wiebe function of the above equation (1) takes the maximum value is obtained. Specifically, the above equation (1) is differentiated by θ, d ² Q / dθ ² = 0, and the following equation is expanded to obtain the crank angle θ _{* at} which the Wiebe function has the maximum value. An expression is obtained.

上記（５）式で表されるクランク角度θ_*において、上記（１）式のWiebe関数は最大値をとる。そこで、このクランク角度θを上記（１）式に代入することにより、上記（１）式のWiebe関数の最大値（dＱ/dθ）_maxは、次式のように求められる。

At the crank angle θ _* expressed by the above equation (5), the Wiebe function of the above equation (1) takes the maximum value. Therefore, by substituting the crank angle θ into the above equation (1), the maximum value (dQ / dθ) _max of the Wiebe function of the above equation (1) can be obtained as follows.

また、上記（５）式より、次式が成り立つ。

From the above equation (5), the following equation holds.

上記（６）式中のθ_pに、上記（７）式の右辺を代入すると、次式が得られる。

Substituting the right side of the above equation (7) into θ _p in the above equation (6), the following equation is obtained.

なお、上記（８）式中、パラメータａは前述した通り６．９である。また、同式中、Ｑ_totalは、既述した手法に従って算出可能である。 In the above equation (8), the parameter a is 6.9 as described above. In the formula, Q _total can be calculated according to the method described above.

［実施の形態１における具体的処理］
以下、本実施形態の具体的処理について説明する。図５は、上述した手法に従ってWiebe(i)を順次定めるべく、本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。 [Specific Processing in Embodiment 1]
Hereinafter, specific processing of this embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in this embodiment to sequentially determine Wiebe (i) according to the above-described method.

Wiebe(i)がシミュレートすべき波形をdＱ/dθ(i)とすると、図３から分かるように、dＱ/dθ(1)は、実熱発生率そのものであり、dＱ/dθ(2)は、実熱発生率からWiebe(1)を引いたものである。また、i≧３の場合には、dＱ/dθ(i)は、Wiebe(i)からWiebe(i-1)までの総和を実熱発生率から引いたものである。以上をまとめると、dＱ/dθ(i)は、次式のように表すことができる。

If the waveform to be simulated by Wiebe (i) is dQ / dθ (i), as can be seen from FIG. 3, dQ / dθ (1) is the actual heat generation rate itself, and dQ / dθ (2) is The actual heat generation rate minus Wiebe (1). When i ≧ 3, dQ / dθ (i) is obtained by subtracting the total from Wiebe (i) to Wiebe (i-1) from the actual heat generation rate. In summary, dQ / dθ (i) can be expressed as the following equation.

図５に示すルーチンの処理によれば、まず、上記（９）式に基いて、dＱ/dθ(i)が算出される。なお、本ルーチンの処理において、iの初期値は１とされる。また、実熱発生率の算出方法は、既述した通りである。そして、その算出されたdＱ/dθ(i)の最大値(dＱ/dθ)_max(i)と、その最大値(dＱ/dθ)_max(i)を示すクランク角度θ_*(i)とを求める処理が実行される（ステップ１００）。 According to the routine processing shown in FIG. 5, first, dQ / dθ (i) is calculated based on the equation (9). Note that the initial value of i is 1 in the processing of this routine. The calculation method of the actual heat generation rate is as described above. Then, the maximum value (dQ / dθ) _max (i) of the calculated dQ / dθ (i) and the crank angle θ _* (i) indicating the maximum value (dQ / dθ) _max (i) are obtained. Processing is performed (step 100).

なお、上記クランク角度θ_*(i)は、図３から分かるように、i＝１の場合には、点火時期SAから、dＱ/dθ(1)すなわち実熱発生率が最大値(dＱ/dθ)_max(1)を示すクランク角度までのクランク角度幅である。また、i≧２の場合には、クランク角度θ_*(i)は、dＱ/dθ(i-1)が最大値(dＱ/dθ)_max(i-1)を示すクランク角度から、dＱ/dθ(i)が最大値(dＱ/dθ)_max(i)を示すクランク角度までのクランク角度幅である。 As can be seen from FIG. 3, when i = 1, the crank angle θ _* (i) is determined from the ignition timing SA by dQ / dθ (1), that is, the actual heat generation rate is the maximum value (dQ / dθ ) The crank angle width up to the crank angle indicating _max (1). When i ≧ 2, the crank angle θ _* (i) is determined from the crank angle at which dQ / dθ (i−1) exhibits the maximum value (dQ / dθ) _max (i−1). (i) is the crank angle width up to the crank angle showing the maximum value (dQ / dθ) _max (i).

上記ステップ１００の処理に続いて、Wiebe(i)の形状パラメータｍ（以下、ｍ(i)と記す）および効率ｋ（以下、ｋ(i)と記す）を決定する処理が実行される（ステップ１０２）。以下、この処理について、具体的に説明する。まず、Wiebe(i)のパラメータとしてのクランク角度θ（以下、θ(i)と記す）の起点、すなわちθ(i)＝０の点は、i＝１の場合には点火時期SAとされ、i≧２の場合には、dＱ/dθ(i-1)が最大値(dＱ/dθ)_max(i-1)を示すクランク角度とされる。次いで、０≦θ(i)≦θ_*(i)の範囲において、dＱ/dθ(i)に対するWiebe(i)の誤差が最小となるように、所定の最適化手法により、最適なｍ(i)およびｋ(i)の値が算出される。本実施形態では、上記最適化手法として、最小２乗法を用いるものとする。具体的には、各クランク角度におけるdＱ/dθ(i)とWiebe(i)との偏差の２乗を、０≦θ(i)≦θ_*(i)の範囲に渡って足し合わせることにより算出される誤差評価値が最小となるように、ｍ(i)およびｋ(i)の値が決定される。また、この誤差評価値を算出するに際しては、上記（８）式の左辺に上記ステップ１００で算出された(dＱ/dθ)_max(i)を代入し、同式の右辺のθ_*に上記ステップ１００で算出されたθ_*(i)を代入した式が満足されるように、ｍ(i)およびｋ(i)の組み合わせが選択されるものとする。これにより、dＱ/dθ(i)の最大値およびその最大値を示すクランク角度と、Wiebe(i)の最大値およびその最大値を示すクランク角度とが一致するように、ｍ(i)およびｋ(i)を決定することができる。 Subsequent to the process in step 100, a process for determining the shape parameter m (hereinafter referred to as m (i)) and efficiency k (hereinafter referred to as k (i)) of Wiebe (i) is executed (step 1). 102). Hereinafter, this process will be specifically described. First, the starting point of the crank angle θ (hereinafter referred to as θ (i)) as a parameter of Wiebe (i), that is, the point of θ (i) = 0 is set as the ignition timing SA when i = 1. When i ≧ 2, dQ / dθ (i−1) is the crank angle indicating the maximum value (dQ / dθ) _max (i−1). Next, in a range of 0 ≦ θ (i) ≦ θ _* (i), an optimal m (i is obtained by a predetermined optimization method so that the error of Wiebe (i) with respect to dQ / dθ (i) is minimized. ) And k (i) are calculated. In this embodiment, the least square method is used as the optimization method. Specifically, it is calculated by adding the square of the deviation between dQ / dθ (i) and Wiebe (i) at each crank angle over the range of 0 ≦ θ (i) ≦ θ _* (i). The values of m (i) and k (i) are determined so that the error evaluation value to be obtained is minimized. In calculating this error evaluation value, (dQ / dθ) _max (i) calculated in step 100 is substituted into the left side of the above equation (8), and the above step is substituted into θ _* on the right side of the above equation. It is assumed that a combination of m (i) and k (i) is selected so that an expression substituted with θ _* (i) calculated at 100 is satisfied. Thus, m (i) and k so that the maximum value of dQ / dθ (i) and the crank angle indicating the maximum value coincide with the maximum value of Wiebe (i) and the crank angle indicating the maximum value. (i) can be determined.

なお、Wiebe(i)の燃焼期間θ_p（以下、θ_p(i)と記す。）は、上記（７）式に、上記ステップ１００において算出されたθ_*(i)と、上記ステップ１０２において決定されたｍ(i)と、ａ＝６．９とを代入することにより、算出することができる。よって、本実施形態では、各Wiebe(i)を特定するために必要なパラメータは、θ_*(i)、ｍ(i)およびｋ(i)の３つとなる。 It should be noted that the combustion period θ _p of Wiebe (i) (hereinafter referred to as θ _p (i)) is expressed by the above equation (7), θ _* (i) calculated in step 100, and step 102. It can be calculated by substituting the determined m (i) and a = 6.9. Therefore, in the present embodiment, there are three parameters, θ _* (i), m (i), and k (i), necessary for specifying each Wiebe (i).

上記ステップ１０２の処理に続いて、実熱発生率の波形と、ΣWiebe(i)の波形との誤差が、基準以下になっているか否かが判別される（ステップ１０４）。ここで、ΣWiebe(i)は、１番目からi番目までのWiebe関数の足し合わせを意味する。上記ステップ１０４においては、具体的には、例えば上述した最小２乗法等の所定の方法に従って、実熱発生率の波形の全体に渡り、実熱発生率とΣWiebe(i)との誤差評価値が算出され、その誤差評価値が基準値以内に収まっているか否かが判別される。その結果、実熱発生率とΣWiebe(i)との誤差が基準以下になっていないと判別された場合には、iをi＝i+1と更新した上で、上記ステップ１００以下の処理が再度実行される。つまり、追加して足し合わせるためのWiebe関数を求める処理が実行される。 Following the processing in step 102, it is determined whether or not the error between the actual heat generation rate waveform and the ΣWiebe (i) waveform is below the reference (step 104). Here, ΣWiebe (i) means the addition of the first to i-th Wiebe functions. In step 104, specifically, an error evaluation value between the actual heat generation rate and ΣWiebe (i) is obtained over the entire waveform of the actual heat generation rate, for example, according to a predetermined method such as the least square method described above. It is determined whether or not the error evaluation value is within the reference value. As a result, if it is determined that the error between the actual heat generation rate and ΣWiebe (i) is not below the reference value, i is updated to i = i + 1, and the processing from step 100 onward is executed. Will be executed again. That is, processing for obtaining a Wiebe function for addition and addition is executed.

一方、上記ステップ１０４において、実熱発生率とΣWiebe(i)との誤差が基準以下になっていると判別された場合には、本ルーチンの処理が終了される。 On the other hand, if it is determined in step 104 that the error between the actual heat generation rate and ΣWiebe (i) is below the reference, the processing of this routine is terminated.

以上説明したように、本実施形態によれば、複数のWiebe関数を適切な方法で組み合わせることにより、実熱発生率を精度良くシミュレートすることができる。特に、図４から分かるように、燃焼開始直後の熱発生率や、熱発生率の最大値付近において、誤差を極めて小さくすることができる。熱発生率のシミュレーション結果を利用して筒内圧やトルクを推定する場合には、燃焼開始直後の熱発生率や、熱発生率の最大値付近が、推定値に大きく影響する。このため、本実施形態によれば、筒内圧やトルクの推定精度を十分に向上することができる。 As described above, according to the present embodiment, the actual heat generation rate can be accurately simulated by combining a plurality of Wiebe functions by an appropriate method. In particular, as can be seen from FIG. 4, the error can be made extremely small in the heat generation rate immediately after the start of combustion and in the vicinity of the maximum value of the heat generation rate. When estimating the in-cylinder pressure and torque using the simulation result of the heat generation rate, the heat generation rate immediately after the start of combustion and the vicinity of the maximum value of the heat generation rate greatly affect the estimated value. For this reason, according to the present embodiment, the estimation accuracy of the in-cylinder pressure and torque can be sufficiently improved.

また、本実施形態では、組み合わせるWiebe関数の数を増やすほど、シミュレーション精度を高めることができる。一方、本実施形態では、上述したように、組み合わせるWiebe関数の各々につき、θ_*、ｍおよびｋの３つのパラメータを定める必要がある。このため、組み合わせるWiebe関数の数を増やすと、演算負荷が大きくなる。本実施形態では、要求精度に応じて、組み合わせるWiebe関数の数を設定することにより、演算負荷が大きくなりすぎることなく、十分なシミュレーション精度を得ることができる。 In this embodiment, the simulation accuracy can be increased as the number of combined Wiebe functions is increased. On the other hand, in this embodiment, as described above, it is necessary to define three parameters of θ _* , m, and k for each of the combined Wiebe functions. For this reason, increasing the number of Wiebe functions to be combined increases the calculation load. In the present embodiment, by setting the number of Wiebe functions to be combined according to the required accuracy, it is possible to obtain sufficient simulation accuracy without increasing the calculation load.

以上説明したような本実施形態の熱発生率のシミュレーション方法は、例えば、内燃機関１０の制御ロジックを開発する段階などにおいて、利用することができる。従来、内燃機関１０の制御ロジックの開発に際しては、様々な運転状態の下で、筒内圧やトルクなどを実測する作業が行われている。本実施形態の熱発生率のシミュレーション方法を次のように利用すれば、このような作業を簡略化することができる。まず、内燃機関１０のいくつかの運転状態の下で、組み合わせる各Wiebe関数のパラメータθ_*、ｍ、ｋの値を上述した手法に従って決定することにより、それらの値と運転状態との関係を把握する。その関係を利用すれば、各運転状態毎に、熱発生率をシミュレーションによって高精度に求めることができる。そして、その求められた熱発生率と、上記（４）式の関係とを利用すれば、クランク角度毎の筒内圧を算出することができる。そして、クランク角度毎の筒内圧が求まれば、内燃機関１０のトルク（図示トルク）を算出することができる。以上のようにして、筒内圧やトルクを実測する作業を、熱発生率シミュレーションに基づく予測で置き換えることができる。本実施形態の熱発生率のシミュレーション方法を利用すれば、実機データの計測点数を大幅に削減することができる。このため、開発工数、開発コスト、開発期間を削減することができる。 The heat generation rate simulation method of the present embodiment as described above can be used, for example, at the stage of developing the control logic of the internal combustion engine 10. 2. Description of the Related Art Conventionally, when developing control logic for the internal combustion engine 10, work for actually measuring in-cylinder pressure, torque, and the like under various operating conditions has been performed. Such a work can be simplified if the simulation method of the heat release rate of this embodiment is used as follows. First, under several operating states of the internal combustion engine 10, by determining the values of the parameters θ _* , m, and k of each Wiebe function to be combined according to the above-described method, the relationship between these values and the operating state is grasped. To do. If this relationship is utilized, the heat release rate can be obtained with high accuracy by simulation for each operating state. Then, the in-cylinder pressure for each crank angle can be calculated by using the obtained heat generation rate and the relationship of the above equation (4). And if the cylinder pressure for every crank angle is calculated | required, the torque (illustrated torque) of the internal combustion engine 10 is computable. As described above, the work of actually measuring the in-cylinder pressure and torque can be replaced with prediction based on the heat generation rate simulation. If the heat release rate simulation method of this embodiment is used, the number of measurement points of actual machine data can be significantly reduced. For this reason, development man-hours, development costs, and development periods can be reduced.

また、上記のようにして把握された熱発生率のシミュレーションモデルを、車載ＥＣＵに記憶させるようにしてもよい。これにより、内燃機関１０の筒内圧やトルクを車両上で精度良く予測することができ、その予測結果を利用して、例えばトルクデマンド制御やドライバビリティ改善制御などの各種制御を精度良く行うことが可能となる。 The simulation model of the heat generation rate grasped as described above may be stored in the in-vehicle ECU. Accordingly, the in-cylinder pressure and torque of the internal combustion engine 10 can be accurately predicted on the vehicle, and various kinds of control such as torque demand control and drivability improvement control can be accurately performed using the prediction result. It becomes possible.

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。 Embodiment 2. FIG.
Next, the second embodiment of the present invention will be described. The difference from the first embodiment will be mainly described, and the description of the same matters will be simplified or omitted.

本実施形態のWiebe関数は、次式で表される。

The Wiebe function of this embodiment is expressed by the following equation.

本実施形態では、上記（１０）式のWiebe関数を単独で利用して、熱発生率をシミュレートする。上記（１０）式中のクランク角度θは、点火時期SAからのクランク角度を表す。また、θ_bは、着火遅れである。着火遅れθ_bは、点火時期SAと、熱発生が開始するクランク角度との差である。本実施形態では、θ_*、ｍ、ｋに加えて、着火遅れθ_bが、決定すべきパラメータとなる。 In the present embodiment, the heat generation rate is simulated using the Wiebe function of the above equation (10) alone. The crank angle θ in the above equation (10) represents the crank angle from the ignition timing SA. Θ _b is an ignition delay. The ignition delay θ _b is the difference between the ignition timing SA and the crank angle at which heat generation starts. In this embodiment, in addition to θ _* , m, and k, the ignition delay θ _b is a parameter to be determined.

実施の形態１で説明した（４）式を変形すると、次式が得られる。

When the equation (4) described in the first embodiment is modified, the following equation is obtained.

上記（１１）式からは、熱発生率dＱ/dθに筒内容積Ｖの逆数１/Ｖを乗じた値が、筒内圧Ｐの変化率dＰ/dθに影響することが分かる。すなわち、筒内容積Ｖが小さいクランク角度領域における熱発生率が、筒内圧に大きく影響する。従って、筒内圧の推定を目的として熱発生率シミュレーションを行う場合であれば、筒内容積Ｖが小さいクランク角度領域において、Wiebe関数と実熱発生率とが精度良く一致していることが望ましいと言える。 From the above equation (11), it can be seen that a value obtained by multiplying the heat generation rate dQ / dθ by the inverse 1 / V of the in-cylinder volume V affects the rate of change dP / dθ of the in-cylinder pressure P. That is, the heat generation rate in the crank angle region where the in-cylinder volume V is small greatly affects the in-cylinder pressure. Therefore, if the heat release rate simulation is performed for the purpose of estimating the in-cylinder pressure, it is desirable that the Wiebe function and the actual heat release rate be accurately matched in the crank angle region where the in-cylinder volume V is small. I can say that.

そこで、本実施形態では、上記（１０）式のWiebe関数のパラメータを決定する際に、Wiebe関数と実熱発生率との偏差に、１/Ｖを重みとして乗じた値に基いて誤差評価値を算出することとした。具体的には、本実施形態では、誤差評価値を次式により算出する。

Therefore, in this embodiment, when determining the parameter of the Wiebe function of the above equation (10), the error evaluation value is based on a value obtained by multiplying the deviation between the Wiebe function and the actual heat generation rate by 1 / V as a weight. Was decided to be calculated. Specifically, in this embodiment, the error evaluation value is calculated by the following equation.

なお、上記（１２）式中、dＱ/dθは実熱発生率であり、Wiebeは上記（１０）式のWiebe関数で算出される熱発生率である。筒内容積Ｖは、前述したようにクランク角度θの関数である。Σは、クランク角度毎の値の総和をとることを意味する。 In the above equation (12), dQ / dθ is the actual heat generation rate, and Wiebe is the heat generation rate calculated by the Wiebe function of the above equation (10). The in-cylinder volume V is a function of the crank angle θ as described above. Σ means taking the sum of values for each crank angle.

本実施形態では、決定すべきWiebe関数パラメータθ_*、ｍ、ｋおよびθ_bの値を変化させながら、上記（１２）式の誤差評価値を繰り返し算出し、誤差評価値が最小となるように、それらのWiebe関数パラメータを決定する。これにより、筒内容積Ｖの小さいクランク角度領域、すなわち筒内圧に及ぼす影響の大きいクランク角度領域における誤差が特に小さくなるように、熱発生率をシミュレートすることができる。よって、単一のWiebe関数を用いてシミュレーションを行う場合であっても、内燃機関１０の筒内圧や、筒内圧から算出されるトルク（図示トルク）を高精度に推定することができる。 In this embodiment, while changing the values of the Wiebe function parameters θ _* , m, k, and θ _b to be determined, the error evaluation value of the above equation (12) is repeatedly calculated so that the error evaluation value is minimized. Determine their Wiebe function parameters. As a result, the heat generation rate can be simulated so that the error in the crank angle region where the in-cylinder volume V is small, that is, in the crank angle region having a large influence on the in-cylinder pressure, becomes particularly small. Therefore, even when a simulation is performed using a single Wiebe function, the in-cylinder pressure of the internal combustion engine 10 and the torque (illustrated torque) calculated from the in-cylinder pressure can be estimated with high accuracy.

なお、上述した実施形態では、単一のWiebe関数を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、実施の形態１のように複数のWiebe関数を組み合わせてシミュレーションを行う場合に、本実施形態の手法を適用するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the case where a single Wiebe function is used has been described. However, the present invention is not limited to this. That is, when the simulation is performed by combining a plurality of Wiebe functions as in the first embodiment, the method of the present embodiment may be applied.

実施の形態３．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。 Embodiment 3 FIG.
Next, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6. The description will focus on the differences from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be simplified or omitted. To do.

本実施形態では、Wiebe関数を用いて内燃機関１０のトルクを推定する場合に、統計的な手法によって誤差を補正して、推定精度を向上させる。 In this embodiment, when estimating the torque of the internal combustion engine 10 using the Wiebe function, the error is corrected by a statistical method to improve the estimation accuracy.

図６は、本実施形態におけるトルクモデル作成手法を説明するための図である。図６に示すように、本実施形態では、まず、Wiebe関数を用いて内燃機関１０の熱発生率を推定するWiebe関数モデル６０を作成する。このWiebe関数モデルの作成方法は、実施の形態１で述べた手法を用いても、実施の形態２で述べた手法を用いても、あるいは他の公知の手法を用いてもよい。 FIG. 6 is a diagram for explaining a torque model creation method according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, in this embodiment, first, a Wiebe function model 60 that estimates the heat generation rate of the internal combustion engine 10 using a Wiebe function is created. As a method for creating the Wiebe function model, the method described in the first embodiment, the method described in the second embodiment, or another known method may be used.

Wiebe関数モデル６０により算出された熱発生率は、シリンダモデル６２を用いて、トルクに換算することができる。シリンダモデル６２は、まず、上記（４）式を利用して熱発生率を筒内圧（以下「モデル筒内圧」という）に換算する。次いで、そのモデル筒内圧を、次式を利用してトルクTorqueに換算する。

The heat generation rate calculated by the Wiebe function model 60 can be converted into torque using the cylinder model 62. First, the cylinder model 62 converts the heat generation rate into in-cylinder pressure (hereinafter referred to as “model in-cylinder pressure”) using the above-described equation (4). Next, the model cylinder pressure is converted into torque Torque using the following equation.

本実施形態では、上述したようにして、Wiebe関数モデル６０およびシリンダモデル６２を用いて算出されるトルク（図示トルク）を「モデルトルク」と称する。 In the present embodiment, as described above, torque (illustrated torque) calculated using the Wiebe function model 60 and the cylinder model 62 is referred to as “model torque”.

ところで、Wiebe関数モデル６０を作成する際には、前述したように、いくつかの運転状態の下で、クランク角度毎の実筒内圧を計測することが必要である。つまり、Wiebe関数モデル６０の作成がなされた場合には、筒内圧の実測データが存在していることになる。その実筒内圧を上記（１３）式に代入すれば、内燃機関１０の実際のトルク（図示トルク）を算出することができる。このようにして算出されるトルクを以下「実トルク」と称する。 By the way, when creating the Wiebe function model 60, as described above, it is necessary to measure the actual in-cylinder pressure for each crank angle under some operating conditions. That is, when the Wiebe function model 60 is created, the measured data of the in-cylinder pressure exists. By substituting the actual in-cylinder pressure into the above equation (13), the actual torque (indicated torque) of the internal combustion engine 10 can be calculated. The torque thus calculated is hereinafter referred to as “actual torque”.

本実施形態では、上記実トルクと上記モデルトルクとの差（トルク誤差）と、運転条件（空燃比A/F、機関回転数NE、負荷率KL、点火時期SA等）との関係に基いて、誤差補正モデル（誤差補正関数）を作成する。このような誤差補正モデルによれば、内燃機関１０の運転状態に基づいて、モデルトルクと実トルクとの間に存在する誤差を精度良く推定することができる。そこで、本実施形態では、内燃機関１０のトルクを推定する際、Wiebe関数モデル６０およびシリンダモデル６２を用いて算出されるモデルトルクを、上記誤差補正モデルによって算出されるトルク誤差で補正することによって、最終的な推定トルクを算出することとした。これにより、モデルトルクに内在する誤差を精度良くする補正することができ、正確な推定トルクを算出することができる。 In this embodiment, based on the relationship between the difference between the actual torque and the model torque (torque error) and the operating conditions (air-fuel ratio A / F, engine speed NE, load factor KL, ignition timing SA, etc.). Then, an error correction model (error correction function) is created. According to such an error correction model, an error existing between the model torque and the actual torque can be accurately estimated based on the operating state of the internal combustion engine 10. Therefore, in the present embodiment, when estimating the torque of the internal combustion engine 10, the model torque calculated using the Wiebe function model 60 and the cylinder model 62 is corrected with the torque error calculated by the error correction model. The final estimated torque was calculated. As a result, the error inherent in the model torque can be corrected with high accuracy, and an accurate estimated torque can be calculated.

また、本実施形態では、Wiebe関数モデルを作成する際に計測された実筒内圧のデータを利用して誤差補正モデルを作成することができる。よって、誤差補正モデルの作成のために新たな計測作業が必要とされることはない。このため、開発の負担を増大することなく、トルクモデルの精度を向上することができる。 Further, in the present embodiment, an error correction model can be created using actual cylinder pressure data measured when creating a Wiebe function model. Therefore, no new measurement work is required to create the error correction model. For this reason, the accuracy of the torque model can be improved without increasing the development burden.

本発明の実施の形態１で用いられるシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure used in Embodiment 1 of this invention. Wiebe関数および実熱発生率の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of a Wiebe function and a real heat generation rate. 本発明の実施の形態１における熱発生率のシミュレーション手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the simulation method of the heat release rate in Embodiment 1 of this invention. 複数のWiebe関数の足し合わせのグラフと、実熱発生率とを比較した図である。It is the figure which compared the graph of the sum total of several Wiebe functions, and an actual heat generation rate. 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態３におけるトルクモデル作成手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the torque model preparation method in Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０内燃機関
１２クランク角センサ
１４吸気弁
１６排気弁
１８筒内圧センサ
２１吸気圧センサ
３０点火プラグ
３３空燃比センサ
３４触媒
５０ＥＣＵ(Electronic Control Unit) DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Crank angle sensor 14 Intake valve 16 Exhaust valve 18 In-cylinder pressure sensor 21 Intake pressure sensor 30 Spark plug 33 Air-fuel ratio sensor 34 Catalyst 50 ECU (Electronic Control Unit)

Claims

内燃機関の熱発生率を、複数のWiebe関数に基づいてシミュレートする方法であって、
実熱発生率を求めるステップと、
実熱発生率の最大値およびその最大値を示すクランク角度と、１番目のWiebe関数の最大値およびその最大値を示すクランク角度とが一致するように、１番目のWiebe関数を定めるステップと、
ｉ番目（ｉは２以上の整数）のWiebe関数について、（ｉ−１）番目までのWiebe関数を実熱発生率から差し引いた波形の最大値およびその最大値を示すクランク角度と、ｉ番目のWiebe関数の最大値およびその最大値を示すクランク角度とが一致するように、ｉ番目のWiebe関数を定めるステップと、
ｉ番目までのWiebe関数と実熱発生率との誤差を評価するための誤差評価値が基準値以下であるか否かを判別するステップとを備え、
前記誤差評価値が前記基準値以下となるまで、前記ｉの値を増加させることを特徴とする内燃機関の熱発生率のシミュレーション方法。 A method for simulating the heat release rate of an internal combustion engine based on a plurality of Wiebe functions,
Determining the actual heat generation rate;
Determining the first Wiebe function so that the maximum value of the actual heat generation rate and the crank angle indicating the maximum value coincide with the maximum value of the first Wiebe function and the crank angle indicating the maximum value;
For the i-th (i is an integer greater than or equal to 2) Wiebe function, the maximum value of the waveform obtained by subtracting the Wiebe function up to (i-1) th from the actual heat generation rate, the crank angle indicating the maximum value, and the i-th Determining the i-th Wiebe function so that the maximum value of the Wiebe function and the crank angle indicating the maximum value coincide with each other;
determining whether or not an error evaluation value for evaluating an error between the i-th Wiebe function and the actual heat generation rate is equal to or less than a reference value;
The method of simulating the heat release rate of an internal combustion engine, wherein the value of i is increased until the error evaluation value is equal to or less than the reference value.

内燃機関の熱発生率をWiebe関数によってシミュレートする方法であって、
実熱発生率を求めるステップと、
クランク角度毎の実熱発生率とWiebe関数との偏差に対し、各クランク角度における筒内容積の逆数を重みとして乗じた値に基いて、実熱発生率とWiebe関数との誤差を評価するための誤差評価値を算出するステップと、
前記誤差評価値が最小となるようにWiebe関数を定めるステップと、
を備えることを特徴とする内燃機関の熱発生率のシミュレーション方法。 A method of simulating the heat release rate of an internal combustion engine by a Wiebe function,
Determining the actual heat generation rate;
To evaluate the error between the actual heat generation rate and the Wiebe function based on the value obtained by multiplying the deviation between the actual heat generation rate and the Wiebe function at each crank angle by the inverse of the in-cylinder volume at each crank angle. Calculating an error evaluation value of
Defining a Wiebe function so that the error evaluation value is minimized;
A method of simulating the heat release rate of an internal combustion engine, comprising:

内燃機関のトルクを推定するトルクモデルを作成する方法であって、
前記内燃機関の実筒内圧を運転状態毎に計測するステップと、
前記実筒内圧に基づいて、Wiebe関数によって熱発生率をシミュレートするWiebe関数モデルを作成するステップと、
前記実筒内圧に基いて実トルクを算出するステップと、
前記Wiebe関数モデルによってシミュレートされる熱発生率に基いて、モデル筒内圧を算出するステップと、
前記モデル筒内圧に基いて、モデルトルクを算出するステップと、
前記実トルクと前記モデルトルクとの差であるトルク誤差と、運転状態との関係に基いて、誤差補正モデルを作成するステップと、
を備えることを特徴とする内燃機関のトルクモデル作成方法。 A method of creating a torque model for estimating the torque of an internal combustion engine,
Measuring an actual in-cylinder pressure of the internal combustion engine for each operating state;
Creating a Wiebe function model for simulating the heat generation rate by the Wiebe function based on the actual in-cylinder pressure;
Calculating an actual torque based on the actual in-cylinder pressure;
Calculating a model in-cylinder pressure based on the heat generation rate simulated by the Wiebe function model;
Calculating a model torque based on the model cylinder pressure;
Creating an error correction model based on the relationship between the torque error, which is the difference between the actual torque and the model torque, and the operating state;
A torque model creation method for an internal combustion engine, comprising:

内燃機関のトルクを推定する方法であって、
Wiebe関数モデルを用いてモデルトルクを算出するステップと、
前記モデルトルクに与えるべき補正量を、誤差補正モデルを用いて算出するステップと、
前記モデルトルクに前記補正量を与えることにより推定トルクを算出するステップと、
を備え、
前記誤差補正モデルは、前記Wiebe関数モデルを作成する際に計測された前記内燃機関の実筒内圧から算出された実トルクと、前記モデルトルクとの差に基いて作成されたものであることを特徴とする内燃機関のトルク推定方法。 A method for estimating the torque of an internal combustion engine,
Calculating a model torque using a Wiebe function model;
Calculating a correction amount to be applied to the model torque using an error correction model;
Calculating an estimated torque by giving the correction amount to the model torque;
With
The error correction model is created based on the difference between the actual torque calculated from the actual in-cylinder pressure of the internal combustion engine measured when creating the Wiebe function model and the model torque. A torque estimation method for an internal combustion engine, characterized by the following.