JP2009174483A

JP2009174483A - Control device of internal combustion engine

Info

Publication number: JP2009174483A
Application number: JP2008015912A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Nakano; 智洋中野; Shuji Yuda; 修事湯田; Masakatsu Nagai; 正勝永井; Takahiro Uchida; 孝宏内田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2009-08-06

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To predict the timing when a target rotational angle is reached with high accuracy even when the rotational speed of an output shaft fluctuates. <P>SOLUTION: In a state of the combustion of an internal combustion engine stopped, a mechanical rotational fluctuation ΔNc(i) which is the rotational fluctuation of a crankshaft 32 caused by a mechanical structure is measured in advance. An ECU 40 calculates a combustible rotational fluctuation ΔNb(i) caused by combustion by subtracting the mechanical rotational fluctuation ΔNc(i) from an actual rotational fluctuation ΔNr(i) measured during operation of the internal combustion engine, and the combustible rotational fluctuation in the future is predicted using the calculated value. Further, using a rotational speed N of the crankshaft 32, the mechanical rotational fluctuation ΔNc(i), and the predicted value of the combustible rotational fluctuation ΔNb(i), a target time T required for rotation from the present crank angle to a desired target angle is predicted. Thereby, each kind of control can be executed accurately at the desired timing. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、例えばクランク角センサの検出信号に基づいて各種制御の実行タイミングを定めるのに好適に用いられる内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that is suitably used to determine the execution timing of various controls based on, for example, a detection signal of a crank angle sensor.

従来、例えば特許文献１（特開２０００−８９４１号公報）に開示されているように、クランク角センサの検出信号に基づいて、各気筒での燃料噴射制御、点火時期制御等を行う構成とした内燃機関の制御装置が知られている。この種の従来技術による内燃機関の制御装置は、クランク角センサの検出信号に基づいてクランク軸の回転角（クランク角）や回転速度を検出する。そして、これらの検出結果や内燃機関の運転状態等に応じて設定される目標のクランク角が到来したときに、燃料噴射や点火などを実行するものである。 Conventionally, for example, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-8941), the fuel injection control, the ignition timing control, and the like are performed in each cylinder based on the detection signal of the crank angle sensor. A control device for an internal combustion engine is known. A control device for an internal combustion engine according to this type of prior art detects a rotation angle (crank angle) and a rotation speed of a crankshaft based on a detection signal of a crank angle sensor. Then, when a target crank angle set according to these detection results, the operating state of the internal combustion engine, or the like arrives, fuel injection, ignition, or the like is executed.

この場合、クランク角の検出・演算処理には一定の時間が必要となるので、目標のクランク角を検出した時点で制御を開始したのでは、特に高回転時などに制御の遅れが生じ易い。このため、従来技術では、所定の基準クランク角（例えば、圧縮上死点など）が到来したときに回転速度を検出し、このときの回転速度等に基づいて目標のクランク角が到来するタイミングを事前に予測する構成としている。 In this case, since a certain time is required for the crank angle detection / calculation processing, if the control is started when the target crank angle is detected, a control delay is likely to occur particularly at a high rotation speed. For this reason, in the prior art, the rotational speed is detected when a predetermined reference crank angle (for example, compression top dead center) arrives, and the timing at which the target crank angle arrives is determined based on the rotational speed at this time. The structure is predicted in advance.

特開２０００−８９４１号公報JP 2000-8941 A

ところで、上述した従来技術では、例えば基準クランク角で検出した回転速度に基づいて、目標のクランク角が到来するタイミングを予測する構成としている。しかし、クランク軸には、各気筒の爆発行程で発生するトルクが間欠的に付加されるだけでなく、クランク軸自体やこれと連動する部品に加わる慣性力、重力等が作用するので、クランク軸の回転速度は１回転の間に複雑に変動する。 By the way, in the prior art described above, for example, the timing at which the target crank angle arrives is predicted based on the rotational speed detected at the reference crank angle. However, not only the torque generated in the explosion stroke of each cylinder is intermittently applied to the crankshaft, but also the inertial force, gravity, etc. applied to the crankshaft itself and parts linked thereto, act on the crankshaft. The rotational speed of fluctuates in a complicated manner during one rotation.

このため、従来技術では、基準クランク角においてタイミングを予測したとしても、このタイミングが到来するまでの間に生じる回転変動によって実際に制御が行われるタイミングが目標のクランク角からずれてしまい、正確なタイミングで制御を実行することができないという問題がある。 For this reason, in the conventional technology, even if the timing is predicted at the reference crank angle, the timing at which the control is actually performed deviates from the target crank angle due to the rotational fluctuation that occurs until this timing arrives. There is a problem that control cannot be executed at the timing.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、出力軸の回転速度が変動する場合でも、目標の回転角が到来するタイミングをより正確に予測することができ、各種の制御をより正確なタイミングで実行することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the rotation speed of the output shaft fluctuates, the timing at which the target rotation angle arrives can be predicted more accurately. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine capable of executing control at a more accurate timing.

第１の発明は、内燃機関の出力軸が回転するときに、当該出力軸の回転に応じた検出信号を出力する回転検出手段と、
前記回転検出手段の検出信号を用いて前記出力軸の回転速度を算出する回転速度算出手段と、
内燃機関の運転中に前記出力軸の回転速度が単位時間当りに変化する変化量を、実回転変動として算出する実変動算出手段と、
内燃機関の燃焼を停止している状態で前記出力軸の回転速度が単位時間当りに変化する変化量を、内燃機関の機械構造に起因する機械性回転変動として取得する機械性変動取得手段と、
前記実回転変動から前記機械性回転変動を除いた残りの回転変動を、内燃機関の燃焼に起因する燃焼性回転変動として算出する燃焼性変動算出手段と、
前記燃焼性回転変動が算出される毎に当該算出値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された過去の燃焼性回転変動に基づいて、将来の燃焼性回転変動を予測する燃焼性変動予測手段と、
前記回転速度と、前記機械性回転変動と、前記燃焼性回転変動の予測値とを用いて、前記出力軸の回転角が現在の角度から目標角度となるまでに必要な目標時間を予測する時間予測手段と、
を備えることを特徴とする。 A first aspect of the invention is a rotation detection means for outputting a detection signal corresponding to the rotation of the output shaft when the output shaft of the internal combustion engine rotates;
A rotation speed calculation means for calculating a rotation speed of the output shaft using a detection signal of the rotation detection means;
An actual variation calculating means for calculating, as an actual rotational variation, an amount of change in which the rotational speed of the output shaft changes per unit time during operation of the internal combustion engine;
Mechanical variation acquisition means for acquiring, as a mechanical rotational variation due to the mechanical structure of the internal combustion engine, a change amount by which the rotational speed of the output shaft changes per unit time while combustion of the internal combustion engine is stopped;
Combustibility fluctuation calculating means for calculating the remaining rotation fluctuation obtained by removing the mechanical rotation fluctuation from the actual rotation fluctuation as combustible rotation fluctuation caused by combustion of the internal combustion engine;
Storage means for storing the calculated value every time the combustible rotation fluctuation is calculated;
Combustibility fluctuation prediction means for predicting future combustibility rotation fluctuation based on past combustibility rotation fluctuation stored in the storage means;
Time for predicting the target time required until the rotation angle of the output shaft becomes the target angle from the current angle using the rotation speed, the mechanical rotation fluctuation, and the predicted value of the combustible rotation fluctuation Prediction means,
It is characterized by providing.

第２の発明によると、前記記憶手段は、前記出力軸の回転角と前記回転速度とに応じて変化する前記機械性回転変動の特性が予め記憶された機械性変動データを備え、
前記機械性変動取得手段は、前記機械性変動データを参照することにより、任意の回転角及び回転速度における前記機械性回転変動を取得する構成としている。 According to a second invention, the storage means comprises mechanical variation data in which characteristics of the mechanical rotational variation that changes in accordance with the rotation angle of the output shaft and the rotational speed are stored in advance.
The mechanical variation obtaining means obtains the mechanical rotational variation at an arbitrary rotation angle and rotational speed by referring to the mechanical variation data.

第３の発明によると、前記燃焼性変動予測手段は、現在または過去の時点で算出された燃焼性回転変動を基準として、この時点から１燃焼サイクルが経過した後の燃焼性回転変動を予測する構成としている。 According to the third invention, the combustibility fluctuation prediction means predicts the combustibility rotation fluctuation after one combustion cycle has elapsed from this time point, based on the combustible rotation fluctuation value calculated at the present or past time point. It is configured.

第４の発明によると、前記燃焼性変動予測手段は、過去の２つの時点における燃焼性回転変動と、前記２つの時点のうち一方の時点から１燃焼サイクルが経過した後の燃焼性回転変動とを用いて、他方の時点から１燃焼サイクルが経過した後の燃焼性回転変動を予測する構成としている。 According to the fourth invention, the combustibility fluctuation prediction means includes the combustibility rotation fluctuation at the past two time points, and the combustibility rotation fluctuation after one combustion cycle has elapsed from one of the two time points. Is used to predict the combustible rotational fluctuation after one combustion cycle has elapsed from the other time point.

第５の発明によると、前記記憶手段は、前記実回転変動が零となる回転角である無変動角度と前記回転速度との関係が予め記憶された無変動角データを備え、
前記回転速度算出手段は、過去の回転速度に応じて前記無変動角データを参照することにより、当該回転速度における無変動角度を取得し、前記出力軸の回転角が前記無変動角度となったときに最新の回転速度を算出する構成としている。 According to a fifth aspect of the invention, the storage means includes non-variable angle data in which a relationship between a non-variable angle, which is a rotation angle at which the actual rotational fluctuation becomes zero, and the rotational speed is stored in advance.
The rotational speed calculation means obtains a non-variable angle at the rotational speed by referring to the non-variable angle data according to a past rotational speed, and the rotational angle of the output shaft becomes the non-variable angle. Sometimes the latest rotation speed is calculated.

第６の発明によると、前記燃焼性変動算出手段は、将来の燃焼性回転変動を一定の回転角毎に予測する構成とし、前記時間予測手段は、前記回転速度、前記機械性回転変動及び前記燃焼性回転変動の予測値を合計することにより将来の予測回転速度を前記一定の回転角毎に算出し、当該予測回転速度の逆数を現在の角度から前記目標角度まで積算することにより前記目標時間を算出する構成としている。 According to a sixth aspect of the invention, the combustibility fluctuation calculating means is configured to predict future combustible rotation fluctuations at every fixed rotation angle, and the time prediction means is configured to calculate the rotation speed, the mechanical rotation fluctuation, and the A predicted future rotational speed is calculated for each of the predetermined rotational angles by summing predicted values of combustible rotational fluctuations, and the target time is calculated by integrating the reciprocal of the predicted rotational speed from the current angle to the target angle. Is calculated.

第１の発明によれば、内燃機関の運転中に生じる実際の回転変動を、機械性回転変動と燃焼性変動とに分けて扱うことができる。これにより、機械性回転変動については、内燃機関の燃焼を停止した状態で予め計測しておき、その計測データを制御装置等に記憶させることができる。この結果、内燃機関の運転中には、実際の計測を行わなくても、運転状態に応じた機械性回転変動を計測データから取得することができ、運転中の計測が難しい機械性回転変動を正確かつ容易に求めることができる。 According to the first aspect of the invention, the actual rotational fluctuation that occurs during the operation of the internal combustion engine can be handled by dividing it into mechanical rotational fluctuation and combustible fluctuation. Thereby, the mechanical rotation fluctuation can be measured in advance in a state where combustion of the internal combustion engine is stopped, and the measurement data can be stored in the control device or the like. As a result, during operation of the internal combustion engine, mechanical rotation fluctuations according to the operating state can be obtained from the measurement data without performing actual measurement, and mechanical rotation fluctuations that are difficult to measure during operation can be obtained. It can be determined accurately and easily.

このように取得した機械性回転変動を、内燃機関の運転中に計測した実回転変動から減算することにより、運転中の計測が難しい燃焼性回転変動をリアルタイムで正確かつ容易に算出することができる。そして、燃焼性回転変動の波形には、内燃機関の燃焼サイクルに同期した周期性が存在するので、この周期性を利用することにより、過去に算出された燃焼性回転変動を用いて将来の燃焼性回転変動を予測することができる。 By subtracting the mechanical rotational fluctuation obtained in this way from the actual rotational fluctuation measured during operation of the internal combustion engine, the combustible rotational fluctuation that is difficult to measure during operation can be accurately and easily calculated in real time. . In addition, since the periodicity synchronized with the combustion cycle of the internal combustion engine exists in the waveform of the combustible rotational fluctuation, by using this periodicity, future combustion is calculated using the combustible rotational fluctuation calculated in the past. Gender rotation fluctuations can be predicted.

これにより、時間予測手段は、出力軸が所望の角度まで回転するのに必要な目標時間を予測するときに、出力軸の回転速度と、将来の回転変動とを予測結果に反映させることができる。このため、例えば高回転での運転中や、回転速度が大きく変化するような運転状態でも、目標時間の予測を正確に行うことができる。従って、燃料噴射制御や点火時期制御等からなる各種の制御を所望のタイミングで正確に実行することができる。 Thereby, the time predicting means can reflect the rotational speed of the output shaft and future rotational fluctuations in the prediction result when predicting the target time required for the output shaft to rotate to a desired angle. . For this reason, for example, the target time can be accurately predicted even during operation at a high rotation speed or in an operation state in which the rotation speed changes greatly. Accordingly, various controls including fuel injection control and ignition timing control can be accurately executed at a desired timing.

第２の発明によれば、機械性変動取得手段は、出力軸の回転角と回転速度とに応じて機械性変動データを参照することにより、任意の回転角及び回転速度における機械性回転変動を容易に取得することができる。この機械性回転変動を実回転変動から減算することにより、任意の回転角及び回転速度における燃焼性変動を容易に算出することができる。 According to the second invention, the mechanical variation obtaining means refers to the mechanical variation data in accordance with the rotation angle and the rotational speed of the output shaft, so that the mechanical rotational variation at an arbitrary rotational angle and rotational speed is obtained. Can be easily obtained. By subtracting the mechanical rotation fluctuation from the actual rotation fluctuation, the combustibility fluctuation at an arbitrary rotation angle and rotation speed can be easily calculated.

また、機械性変動データを用いることにより、まだ到来していない将来の回転角における機械性回転変動を自由に得ることができる。これにより、目標時間の予測処理には、将来の機械性回転変動と、将来の燃焼性回転変動とを予測結果にそれぞれ反映させることができ、高い予測精度を得ることができる。 Further, by using the mechanical variation data, it is possible to freely obtain mechanical rotational variation at a future rotational angle that has not yet arrived. Thereby, in the prediction process of target time, a future mechanical rotation fluctuation | variation and a future combustible rotation fluctuation | variation can each be reflected in a prediction result, and high prediction accuracy can be obtained.

第３の発明によれば、燃焼性回転変動の波形には、内燃機関の燃焼サイクルに同期した周期性が存在する。このため、現在または過去の時点で算出された燃焼性回転変動を基準として、この時点から１燃焼サイクルが経過した後の燃焼性回転変動を正確に予測することができる。 According to the third aspect, the waveform of the combustible rotational fluctuation has a periodicity synchronized with the combustion cycle of the internal combustion engine. For this reason, it is possible to accurately predict the combustible rotational fluctuation after one combustion cycle has elapsed from this time, based on the combustible rotational fluctuation calculated at the present time or in the past.

第４の発明によれば、燃焼性回転変動の波形には、燃焼サイクルに同期した周期性が存在するので、例えば過去の２つの時点における燃焼性回転変動の比率、差分等は、１燃焼サイクル後でもほぼ一定とみなすことができる。これにより、例えば現在または過去に算出された３つの燃焼性回転変動を用いて、将来の燃焼性回転変動を正確に予測することができる。 According to the fourth invention, the waveform of the combustible rotational fluctuation has a periodicity synchronized with the combustion cycle. For example, the ratio, difference, etc. of the combustible rotational fluctuation at the past two time points are one combustion cycle. Later, it can be regarded as almost constant. Accordingly, for example, the future combustible rotational fluctuation can be accurately predicted using the three combustible rotational fluctuations calculated at present or in the past.

第５の発明によれば、無変動角度での計測を行うことにより、回転変動の影響を殆ど受けない平均的な回転速度を正確に計測することができる。これにより、回転変動が原因となって機械性回転変動の取得値に誤差が生じるのを防止でき、この取得値の精度を高めることができる。また、無変動角データは、回転速度に応じてマップデータ化されているので、例えば過去の回転速度に応じて無変動角データを参照することにより、出力軸の回転速度に関係なく、常に適切な無変動角度を得ることができる。 According to the fifth aspect of the invention, by measuring at a non-variable angle, it is possible to accurately measure an average rotational speed that is hardly affected by rotational fluctuation. Thereby, it is possible to prevent an error from occurring in the acquired value of the mechanical rotation fluctuation due to the rotation fluctuation, and it is possible to increase the accuracy of the acquired value. In addition, since the non-variable angle data is converted into map data according to the rotational speed, for example, by referring to the non-variable angle data according to the past rotational speed, it is always appropriate regardless of the rotational speed of the output shaft. A uniform angle can be obtained.

第６の発明によれば、時間予測手段は、出力軸の回転速度と、機械性回転変動と、燃焼性回転変動の予測値を合計することにより、将来の回転角における予測回転速度を算出することができ、この算出処理を一定の回転角毎に行うことができる。この場合、予測回転速度の逆数は、個々の回転角において出力軸が回転するときに必要な時間となる。このため、予測回転速度の逆数を現在の角度から目標角度まで積算することにより、目標時間を算出することができる。 According to the sixth invention, the time predicting means calculates the predicted rotational speed at the future rotational angle by summing the rotational speed of the output shaft, the mechanical rotational fluctuation, and the predicted value of the combustible rotational fluctuation. This calculation process can be performed for each fixed rotation angle. In this case, the reciprocal of the predicted rotation speed is a time required when the output shaft rotates at each rotation angle. For this reason, the target time can be calculated by integrating the reciprocal of the predicted rotation speed from the current angle to the target angle.

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図６を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。まず、図１は、実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図を示している。本実施の形態のシステムは、例えば多気筒型の内燃機関１０を備えている（１気筒のみ図示）。内燃機関１０は、吸入空気が各気筒内に向けて流入する吸気通路１２と、各気筒内で生じた排気ガスが流出する排気通路１４とを備えている。 Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, FIG. 1 shows an overall configuration diagram for explaining the system configuration of the first embodiment. The system of the present embodiment includes, for example, a multi-cylinder internal combustion engine 10 (only one cylinder is shown). The internal combustion engine 10 includes an intake passage 12 through which intake air flows into each cylinder, and an exhaust passage 14 through which exhaust gas generated in each cylinder flows out.

吸気通路１２には、内燃機関の吸入空気量を検出するエアフローメータ１６と、エアフローメータ１６の下流側に配置された電子制御式のスロットル弁１８とが設けられている。スロットル弁１８は、アクセル開度等に応じてスロットルモータ２０により開，閉駆動され、その開度に応じて吸入空気量を増減させる。一方、排気通路１４には、排気ガスを浄化する触媒２２が設けられている。また、内燃機関１０の各気筒は、燃料を噴射する燃料噴射弁２４と、気筒内の混合気に着火する点火プラグ２６と、吸気弁２８、排気弁３０等を備えている。 The intake passage 12 is provided with an air flow meter 16 for detecting the intake air amount of the internal combustion engine, and an electronically controlled throttle valve 18 disposed on the downstream side of the air flow meter 16. The throttle valve 18 is driven to open and close by the throttle motor 20 according to the accelerator opening, and the intake air amount is increased or decreased according to the opening. On the other hand, the exhaust passage 14 is provided with a catalyst 22 for purifying exhaust gas. Each cylinder of the internal combustion engine 10 includes a fuel injection valve 24 that injects fuel, an ignition plug 26 that ignites an air-fuel mixture in the cylinder, an intake valve 28, an exhaust valve 30, and the like.

また、内燃機関１０には、クランク軸（出力軸）３２の回転に応じた検出信号を出力する回転検出手段としてのクランク角センサ３４が設けられている。クランク角センサ３４は、例えば一般的に公知な非接触式のセンサ等からなり、クランク軸３２と共に回転するギヤ部品の歯を検出するように構成されている。 Further, the internal combustion engine 10 is provided with a crank angle sensor 34 as a rotation detecting means for outputting a detection signal corresponding to the rotation of the crankshaft (output shaft) 32. The crank angle sensor 34 is constituted by, for example, a generally known non-contact type sensor or the like, and is configured to detect teeth of gear parts rotating together with the crankshaft 32.

そして、クランク角センサ３４は、クランク軸３２が所定角度だけ回転する毎に、後述のＥＣＵ４０に検出信号を出力する。本実施の形態では、この所定角度が１°である場合を例に挙げて説明する。ＥＣＵ４０は、クランク角センサ３４の検出信号をカウントすることにより、クランク軸３２の回転角（クランク角）を検出することができる。 The crank angle sensor 34 outputs a detection signal to the ECU 40 described later every time the crankshaft 32 rotates by a predetermined angle. In the present embodiment, the case where the predetermined angle is 1 ° will be described as an example. The ECU 40 can detect the rotation angle (crank angle) of the crankshaft 32 by counting the detection signals of the crank angle sensor 34.

さらに、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶回路と、タイマ機能とを備えたマイクロコンピュータ等からなり、本実施の形態の記憶手段を構成している。ＥＣＵ４０の入力側には、エアフローメータ１６、クランク角センサ３４等を含むセンサ系統が接続されている。 Furthermore, the system of the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 40. The ECU 40 includes a microcomputer having a storage circuit such as a ROM and a RAM and a timer function, and constitutes a storage unit of the present embodiment. A sensor system including the air flow meter 16 and the crank angle sensor 34 is connected to the input side of the ECU 40.

また、ＥＣＵ４０の出力側には、スロットルモータ２０、燃料噴射弁２４、点火プラグ２６等を含めて各種のアクチュエータが接続されている。そして、ＥＣＵ４０は、センサ系統の出力に応じて必要なアクチュエータを作動させることにより、燃料噴射制御、点火時期制御等を含む各種の制御を実行することができる。 Various actuators including the throttle motor 20, the fuel injection valve 24, the spark plug 26, and the like are connected to the output side of the ECU 40. And ECU40 can perform various control including fuel injection control, ignition timing control, etc. by operating a required actuator according to the output of a sensor system.

この場合、燃料噴射制御では、例えば内燃機関の吸入空気量、運転者のアクセル操作等に応じて燃料の目標噴射量を算出する。また、内燃機関の機関回転数等に応じて燃料を噴射すべき適切なクランク角（目標角度）を算出し、この目標角度が到来するタイミングを、後述の時間予測制御によって予測する。そして、目標のタイミングが到来したときに、燃料噴射弁２４から燃料を噴射させる。 In this case, in the fuel injection control, for example, the target fuel injection amount is calculated according to the intake air amount of the internal combustion engine, the accelerator operation of the driver, and the like. Further, an appropriate crank angle (target angle) at which fuel is to be injected is calculated according to the engine speed of the internal combustion engine and the like, and the timing at which the target angle arrives is predicted by time prediction control described later. When the target timing arrives, fuel is injected from the fuel injection valve 24.

また、点火時期制御では、例えば内燃機関の負荷状態、機関回転数等に応じて点火を行うべき適切なクランク角（目標角度）を算出する。そして、燃料噴射制御の場合とほぼ同様に、目標角度に対応するタイミングが到来したときに、点火プラグ２６によって気筒内の混合気に着火する。 In the ignition timing control, for example, an appropriate crank angle (target angle) to be ignited is calculated according to the load state of the internal combustion engine, the engine speed, and the like. As in the case of the fuel injection control, the air-fuel mixture in the cylinder is ignited by the spark plug 26 when the timing corresponding to the target angle arrives.

［時間予測制御］
時間予測制御は、クランク軸３２が基準の角度（例えば、現在のクランク角）から所望の目標角度まで回転するのに必要な時間を、目標時間Ｔとして予測するものである。この予測制御では、クランク軸３２の回転速度だけでなく、回転速度が単位時間当りに変化する変化量（以下、回転変動と称す）も考慮する。そこで、まず最初に、図２を参照しつつ、クランク軸３２の回転変動について説明する。 [Time prediction control]
In the time prediction control, the time required for the crankshaft 32 to rotate from a reference angle (for example, the current crank angle) to a desired target angle is predicted as the target time T. In this predictive control, not only the rotational speed of the crankshaft 32 but also the amount of change (hereinafter referred to as rotational fluctuation) in which the rotational speed changes per unit time is considered. First, the rotational fluctuation of the crankshaft 32 will be described with reference to FIG.

図２は、クランク軸の回転変動とクランク角との関係を示す特性線図である。図２中の実線，点線及び一点鎖線は、実回転変動ΔＮr，機械性回転変動ΔＮc及び燃焼性回転変動ΔＮbをそれぞれ示している。ここで、実回転変動ΔＮrとは、内燃機関の運転中に実際に計測される回転変動である。 FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the crankshaft rotation variation and the crank angle. The solid line, dotted line, and alternate long and short dash line in FIG. 2 indicate the actual rotation fluctuation ΔNr, the mechanical rotation fluctuation ΔNc, and the combustible rotation fluctuation ΔNb, respectively. Here, the actual rotation fluctuation ΔNr is a rotation fluctuation actually measured during operation of the internal combustion engine.

クランク軸３２の回転変動は、内燃機関の燃焼行程（爆発行程）で発生するトルクや、構造的に偏心した部分に作用する慣性力、重力等が原因となって生じる。本実施の形態では、実回転変動ΔＮrを、発生原因が異なる機械性回転変動ΔＮcと燃焼性回転変動ΔＮbに分けて扱うことにより、目標時間Ｔを正確に予測することを特徴としている。 The rotational fluctuation of the crankshaft 32 is caused by torque generated in the combustion stroke (explosion stroke) of the internal combustion engine, inertial force acting on a structurally eccentric part, gravity, and the like. The present embodiment is characterized in that the target time T is accurately predicted by handling the actual rotation fluctuation ΔNr by dividing it into a mechanical rotation fluctuation ΔNc and a combustible rotation fluctuation ΔNb having different generation causes.

機械性回転変動ΔＮcとは、内燃機関の機械構造に起因する回転変動であり、内燃機関の燃焼を停止した状態でも発生する回転変動として定義される。クランク軸３２には、回転中心から偏心した部位が存在する上に、バランサ（カウンタウェイト）等の偏心した部品が取付けられている。これらの偏心構造に作用する慣性力、重力等がクランク軸３２の回転運動に影響を与えることにより、機械性回転変動ΔＮcが発生する。 The mechanical rotational fluctuation ΔNc is a rotational fluctuation caused by the mechanical structure of the internal combustion engine, and is defined as a rotational fluctuation that occurs even when combustion of the internal combustion engine is stopped. The crankshaft 32 has a portion eccentric from the center of rotation, and is attached with an eccentric component such as a balancer (counter weight). The inertial force, gravity and the like acting on these eccentric structures affect the rotational motion of the crankshaft 32, thereby generating mechanical rotational fluctuation ΔNc.

一方、燃焼性回転変動ΔＮbとは、内燃機関の燃焼に起因する回転変動であり、燃焼行程で発生したトルクがクランク軸３２に付加されることにより発生するものである。この場合、燃焼性回転変動ΔＮbは、実回転変動ΔＮrから機械性回転変動ΔＮcを除いた残りの回転変動として定義することができる。 On the other hand, the combustible rotational fluctuation ΔNb is rotational fluctuation caused by combustion of the internal combustion engine, and is generated when torque generated in the combustion stroke is applied to the crankshaft 32. In this case, the combustible rotational fluctuation ΔNb can be defined as the remaining rotational fluctuation obtained by removing the mechanical rotational fluctuation ΔNc from the actual rotational fluctuation ΔNr.

一般に、燃焼性回転変動ΔＮbは、内燃機関の運転状態（出力トルク）に応じて変化するので、機関運転中に実際の燃焼性回転変動ΔＮbを計測するのは難しい。これに対し、機械性回転変動ΔＮcは、内燃機関の燃焼を停止した状態で、モータ等を用いてクランク軸３２を回転させることにより、予め計測しておくことが可能である。 In general, the combustible rotational fluctuation ΔNb changes according to the operating state (output torque) of the internal combustion engine, so it is difficult to measure the actual combustible rotational fluctuation ΔNb during engine operation. On the other hand, the mechanical rotation fluctuation ΔNc can be measured in advance by rotating the crankshaft 32 using a motor or the like while the combustion of the internal combustion engine is stopped.

このため、時間予測制御では、内燃機関の運転中に計測した実回転変動ΔＮrから、予めデータ化しておいた機械性回転変動ΔＮcを減算することにより、燃焼性回転変動ΔＮbをリアルタイムに算出する。そして、過去の燃焼性回転変動ΔＮbに基づいて将来の燃焼性回転変動ΔＮbを予測することにより、目標時間Ｔの予測を正確に行うものである。以下、これらの処理について説明する。 For this reason, in the time predictive control, the combustible rotational fluctuation ΔNb is calculated in real time by subtracting the mechanical rotational fluctuation ΔNc that has been converted into data from the actual rotational fluctuation ΔNr measured during operation of the internal combustion engine. The target time T is accurately predicted by predicting the future combustible rotational fluctuation ΔNb based on the past combustible rotational fluctuation ΔNb. Hereinafter, these processes will be described.

（基準回転速度の算出）
この処理では、まず、目標時間Ｔを予測するときにベースの回転速度として用いられる基準回転速度Ｎを算出する。より詳しく述べると、内燃機関の運転中に特定のクランク角（以下、無変動角度と称す）が到来したときに、クランク軸３２の回転速度を計測し、その計測値を基準回転速度Ｎとして記憶する。 (Calculation of reference rotation speed)
In this process, first, a reference rotational speed N used as a base rotational speed when the target time T is predicted is calculated. More specifically, when a specific crank angle (hereinafter referred to as a non-variable angle) arrives during operation of the internal combustion engine, the rotational speed of the crankshaft 32 is measured and the measured value is stored as the reference rotational speed N. To do.

ここで、無変動角度とは、内燃機関の１燃焼サイクルに対応するクランク角の範囲（４サイクルの内燃機関では、１〜７２０°）のうち、実回転変動ΔＮrが零となる特定のクランク角である。無変動角度においては、例えば回転変動の要因が互いに打消し合う現象等が生じることにより、実回転変動ΔＮrが殆ど零となる。 Here, the non-varying angle is a specific crank angle in which the actual rotation fluctuation ΔNr is zero in a crank angle range corresponding to one combustion cycle of the internal combustion engine (1 to 720 ° in a four-cycle internal combustion engine). It is. At the non-varying angle, the actual rotational fluctuation ΔNr becomes almost zero due to, for example, a phenomenon in which the causes of the rotational fluctuation cancel each other.

図３は、ある回転速度における実回転変動とクランク角との関係を示す特性線図である。この図に示すように、実回転変動ΔＮrは、クランク角に応じて正値と負値との間で変動しつつ、複数の無変動角度において零となる。また、無変動角度は、クランク軸３２が一定の速度で回転しているときにほぼ一定の角度となるが、回転速度が変化することにより異なる角度となる。 FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the actual rotational fluctuation at a certain rotational speed and the crank angle. As shown in this figure, the actual rotation variation ΔNr varies between a positive value and a negative value according to the crank angle, and becomes zero at a plurality of non-variable angles. The non-variable angle is a substantially constant angle when the crankshaft 32 is rotating at a constant speed, but becomes a different angle as the rotational speed changes.

このため、ＥＣＵ４０には、無変動角度と回転速度（基準回転速度）との関係をマップデータ化した無変動角データが予め記憶されている。図４は、無変動角データの一例を示すものである。なお、図４では、１つの基準回転速度について１つの無変動角度が得られるデータを例示したが、実回転変動ΔＮrが零となるクランク角は複数存在するので、１つの基準回転速度について複数の無変動角度が得られるようにしてもよい。 For this reason, the ECU 40 stores in advance non-variable angle data in which the relationship between the non-variable angle and the rotational speed (reference rotational speed) is converted into map data. FIG. 4 shows an example of the non-variable angle data. Note that FIG. 4 exemplifies data in which one non-variable angle is obtained with respect to one reference rotational speed. However, since there are a plurality of crank angles at which the actual rotational fluctuation ΔNr is zero, a plurality of reference rotational speeds have a plurality of crank angles. A non-variable angle may be obtained.

ＥＣＵ４０は、例えば前回の算出処理で得られた基準回転速度Ｎを用いて、図４の無変動角データを参照することにより、当該回転速度において回転変動が殆ど生じない無変動角度を取得することができる。そして、内燃機関の運転中にクランク角が無変動角度となったときには、クランク軸３２の回転速度を基準回転速度Ｎとして算出する。この場合、回転速度の算出は、クランク角センサ３４の検出信号を用いて、例えばクランク軸３２が１°回転する間の時間を計測することにより可能となる。 For example, the ECU 40 refers to the non-variable angle data in FIG. 4 using the reference rotational speed N obtained in the previous calculation process, thereby acquiring a non-variable angle at which the rotational fluctuation hardly occurs at the rotational speed. Can do. When the crank angle becomes a non-variable angle during operation of the internal combustion engine, the rotational speed of the crankshaft 32 is calculated as the reference rotational speed N. In this case, the rotation speed can be calculated by measuring the time during which the crankshaft 32 rotates, for example, by 1 ° using the detection signal of the crank angle sensor 34.

上記構成によれば、無変動角度での計測を行うことにより、回転変動の影響を殆ど受けない平均的な回転速度を、基準回転速度Ｎとして正確に得ることができる。この場合、無変動角データは、回転速度に応じてマップデータ化されているので、例えば前回の基準回転速度Ｎに応じて無変動角データを参照することにより、クランク軸３２の回転速度に関係なく、常に適切な無変動角度を得ることができる。 According to the above configuration, an average rotational speed that is hardly affected by the rotational fluctuation can be accurately obtained as the reference rotational speed N by performing measurement at a non-variable angle. In this case, since the non-variable angle data is converted into map data according to the rotational speed, the non-variable angle data is related to the rotational speed of the crankshaft 32 by referring to the non-variable angle data according to the previous reference rotational speed N, for example. Therefore, it is possible to always obtain an appropriate non-variable angle.

そして、基準回転速度Ｎを算出することにより、時間予測を行うときにベースとなる基準回転速度Ｎと、ベースの回転速度に対する回転変動ΔＮc(i)，ΔＮb(i)とを分けて扱うことができる。従って、これらのパラメータをそれぞれ適切な方法で目標時間Ｔに反映させることができ、目標時間Ｔを正確に予測することができる。 Then, by calculating the reference rotation speed N, it is possible to separately handle the reference rotation speed N as a base when performing time prediction and the rotation fluctuations ΔNc (i) and ΔNb (i) with respect to the rotation speed of the base. it can. Accordingly, each of these parameters can be reflected in the target time T by an appropriate method, and the target time T can be accurately predicted.

（実回転変動の算出）
この処理では、内燃機関の運転中にクランク軸３２に生じる実際の回転変動が、実回転変動ΔＮrとして算出される。具体的に述べると、ＥＣＵ４０は、クランク角センサ３４の検出信号を用いて、例えばクランク軸３２が１°回転する毎に回転速度を検出する。そして、時間的に隣接した２つの回転速度の差分を演算することにより、実回転変動ΔＮrを算出することができる。 (Calculation of actual rotation fluctuation)
In this process, the actual rotational fluctuation that occurs in the crankshaft 32 during operation of the internal combustion engine is calculated as the actual rotational fluctuation ΔNr. More specifically, the ECU 40 uses the detection signal of the crank angle sensor 34 to detect the rotational speed every time the crankshaft 32 rotates, for example, 1 °. Then, the actual rotational fluctuation ΔNr can be calculated by calculating the difference between two rotational speeds that are temporally adjacent.

また、上述の算出処理は、クランク軸３２が１°回転する毎に繰返される。そして、１°毎に得られる実回転変動ΔＮrの算出値は、例えば最新の１燃焼サイクル分の時系列データΔＮr(i)（i＝1,2,3,…,720）としてＥＣＵ４０に記憶される。ここで、ｉはクランク角を示すものである。 The above calculation process is repeated every time the crankshaft 32 rotates 1 °. The calculated value of the actual rotation fluctuation ΔNr obtained every 1 ° is stored in the ECU 40 as time series data ΔNr (i) (i = 1, 2, 3,..., 720) for the latest one combustion cycle, for example. The Here, i indicates a crank angle.

（機械性回転変動の取得）
機械性回転変動ΔＮcは、内燃機関の燃焼を停止した状態で予め計測しておくことが可能である。また、本願発明者の実験等により、機械性回転変動ΔＮcは、クランク角と回転速度に応じて変化することが判明した。このため、本実施の形態では、クランク角と回転速度とに応じて変化する機械性回転変動ΔＮcの特性をマップデータ化し、このマップデータを機械性変動データとしてＥＣＵ４０に予め記憶させる構成としている。 (Acquisition of mechanical rotation fluctuation)
The mechanical rotation fluctuation ΔNc can be measured in advance in a state where combustion of the internal combustion engine is stopped. Further, it has been clarified that the mechanical rotation fluctuation ΔNc changes according to the crank angle and the rotation speed by the experiment of the present inventors. For this reason, in the present embodiment, the characteristic of the mechanical rotation fluctuation ΔNc that changes according to the crank angle and the rotation speed is converted into map data, and this map data is stored in advance in the ECU 40 as the mechanical fluctuation data.

図５は、ある回転速度における機械性回転変動とクランク角との関係を示すマップデータである。このマップデータは、機械性変動データのうち当該回転速度に対応する一部のデータを構成している。即ち、機械性変動データは、図５のマップデータを回転速度に応じて複数種類用意したものである。この機械性変動データによれば、ある基準回転速度Ｎにおける機械性回転変動ΔＮcは、例えばクランク角１°毎に設定されたマップデータΔＮc(i)（i＝1,2,3,…,720）として与えられる。 FIG. 5 is map data showing the relationship between the mechanical rotation fluctuation and the crank angle at a certain rotation speed. This map data constitutes a part of data corresponding to the rotational speed of the mechanical variation data. That is, the mechanical variation data is prepared by preparing a plurality of types of map data of FIG. 5 according to the rotation speed. According to this mechanical variation data, the mechanical rotational variation ΔNc at a certain reference rotational speed N is, for example, map data ΔNc (i) (i = 1, 2, 3,..., 720) set for each crank angle of 1 °. ).

（燃焼性回転変動の算出）
この処理では、下記（１）式に示すように、最新の１燃焼サイクルにおいて計測された実回転変動ΔＮr(i)から、個々のクランク角における機械性回転変動ΔＮc(i)を減算することにより、最新の１燃焼サイクルにおける燃焼性回転変動ΔＮb(i)（i＝1,2,3,…,720）を算出する。この算出処理を行うことにより、ＥＣＵ４０には、最新の１燃焼サイクル分の燃焼性回転変動ΔＮb(i)が常に記憶されるようになる。 (Calculation of combustible rotation fluctuation)
In this process, as shown in the following equation (1), by subtracting the mechanical rotation fluctuation ΔNc (i) at each crank angle from the actual rotation fluctuation ΔNr (i) measured in the latest one combustion cycle. Then, the combustible rotational fluctuation ΔNb (i) (i = 1, 2, 3,..., 720) in the latest one combustion cycle is calculated. By performing this calculation process, the ECU 40 always stores the combustible rotational fluctuation ΔNb (i) for the latest one combustion cycle.

ΔＮb(i)＝ΔＮr(i)−ΔＮc(i) ・・・（１） ΔNb (i) = ΔNr (i) −ΔNc (i) (1)

（将来の燃焼性回転変動の予測）
図６は、前記（１）式により得られた燃焼性回転変動ΔＮb(i)とクランク角との関係を示している。図６中に示すＡn，Ｂn（n＝1,2,3,4）は、＃ｎ気筒での爆発に起因する燃焼性回転変動の振幅のピーク値である。なお、図６では、４気筒型の内燃機関における燃焼性回転変動の波形を例示したが、本発明は４気筒に限定されるものではない。 (Prediction of future combustible rotation fluctuation)
FIG. 6 shows the relationship between the combustible rotational fluctuation ΔNb (i) obtained from the equation (1) and the crank angle. An and Bn (n = 1, 2, 3, 4) shown in FIG. 6 are peak values of the amplitude of the combustible rotational fluctuation caused by the explosion in the #n cylinder. In addition, although the waveform of the combustible rotation fluctuation in the 4-cylinder internal combustion engine is illustrated in FIG. 6, the present invention is not limited to the 4-cylinder.

この図に示すように、燃焼性回転変動ΔＮb(i)は、各気筒の爆発行程で発生したトルクがクランク軸３２に付加されることにより増大し、トルクが小さくなった時点で減少に転じる。このため、燃焼性回転変動ΔＮb(i)の波形は、各気筒の点火タイミングを起点としてプラス側とマイナス側に振動する。また、個々のピーク値Ａn，Ｂnは、各気筒での発生トルクに対応した大きさとなる。 As shown in this figure, the combustible rotational fluctuation ΔNb (i) increases when the torque generated in the explosion stroke of each cylinder is added to the crankshaft 32, and starts decreasing when the torque decreases. For this reason, the waveform of the combustible rotational fluctuation ΔNb (i) oscillates on the plus side and the minus side starting from the ignition timing of each cylinder. The individual peak values An and Bn have a magnitude corresponding to the torque generated in each cylinder.

個々の気筒で発生するトルクは、例えば１燃焼サイクル程度の短時間であれば、急変することがないと考えられる。従って、燃焼性回転変動も、短時間であれば、トルクに応じて比較的緩やかに変化するとみなすことができる。このように、燃焼状態の変化が緩やかな状況において、燃焼性回転変動の波形には、内燃機関の燃焼サイクルに同期した周期性が存在する。このため、本実施の形態では、現在または過去の時点で算出した燃焼性回転変動を基準として、この時点から１燃焼サイクルが経過した後の燃焼性回転変動を予測する構成としている。 It is considered that the torque generated in each cylinder does not change suddenly for a short time, for example, about one combustion cycle. Accordingly, it can be considered that the combustible rotational fluctuation also changes relatively slowly according to the torque for a short time. Thus, in a situation where the change of the combustion state is gradual, the waveform of the combustible rotational fluctuation has a periodicity synchronized with the combustion cycle of the internal combustion engine. For this reason, in the present embodiment, the combustible rotational fluctuation after one combustion cycle has elapsed from this point is predicted with reference to the combustible rotational fluctuation calculated at the present or past time point.

具体的に述べると、爆発間隔が十分に短い２つの気筒（例えば、爆発行程が隣接した＃１，＃２気筒）に着目した場合に、ある時点での当該気筒における燃焼性回転変動のピーク値の比率（Ｂ1／Ｂ2）と、この時点から１燃焼サイクルが経過した後のピーク値の比率（Ｂ1′／Ｂ2′）とは、燃焼状態の急変がない状態であれば、ほぼ等しいとみなすことができる。即ち、ピーク値Ｂ1，Ｂ2，Ｂ1′，Ｂ2′の間には、下記（２）式が成立する。 Specifically, when attention is paid to two cylinders having a sufficiently short explosion interval (for example, # 1 and # 2 cylinders having adjacent explosion strokes), the peak value of the combustible rotational fluctuation in the cylinder at a certain time point The ratio (B1 / B2) and the peak value ratio (B1 '/ B2') after one combustion cycle has elapsed from this point are considered to be approximately equal if there is no sudden change in the combustion state. Can do. That is, the following equation (2) is established between the peak values B1, B2, B1 ', B2'.

Ｂ1／Ｂ2＝Ｂ1′／Ｂ2′ ・・・（２） B1 / B2 = B1 '/ B2' (2)

従って、上述した４つのピーク値Ｂ1，Ｂ2，Ｂ1′，Ｂ2′のうち、例えば３つのピーク値Ｂ1，Ｂ2，Ｂ1′を現在または過去のクランク角で算出された燃焼性回転変動とし、ピーク値Ｂ2′を将来のクランク角における燃焼性回転変動とすれば、将来の燃焼性回転変動を予測することができる。即ち、前記（２）式を下記（３）式のように変形することにより、現在または過去のピーク値Ｂ1，Ｂ2，Ｂ1′を用いて将来のピーク値Ｂ2′を算出することができる。 Accordingly, among the above-described four peak values B1, B2, B1 ', B2', for example, the three peak values B1, B2, B1 'are defined as the combustible rotational fluctuations calculated at the current or past crank angle, and the peak value is obtained. If B2 'is a combustible rotational fluctuation at a future crank angle, a future combustible rotational fluctuation can be predicted. In other words, the future peak value B2 'can be calculated using the current or past peak values B1, B2, B1' by modifying the above expression (2) as the following expression (3).

Ｂ2′＝Ｂ1′×Ｂ2／Ｂ1 ・・・（３） B2 '= B1' x B2 / B1 (3)

このように、本実施の形態では、過去の２つの時点における燃焼性回転変動（ピーク値Ｂ1，Ｂ2）と、前記２つの時点のうち一方の時点から１燃焼サイクルが経過した後の燃焼性回転変動（ピーク値Ｂ1′）とを用いて、他方の時点から１燃焼サイクルが経過した後の燃焼性回転変動（ピーク値Ｂ2′）を予測するものである。 As described above, in the present embodiment, the combustible rotation fluctuation (peak values B1, B2) at the past two time points and the combustible rotation after one combustion cycle has elapsed from one of the two time points. The fluctuation (peak value B1 ') is used to predict the combustible rotation fluctuation (peak value B2') after one combustion cycle has elapsed from the other time point.

換言すれば、ＥＣＵ４０は、爆発間隔が近い２つの気筒の燃焼により生じた燃焼性回転変動の比率（Ｂ1／Ｂ2）が、１燃焼サイクル後にも一定であるとみなすことにより、前記２つの気筒の燃焼性回転変動の比率（Ｂ1／Ｂ2）と、前記２つの気筒のうち一方の気筒における１燃焼サイクル後の燃焼性回転変動（ピーク値Ｂ1′）とを用いて、他方の気筒における１燃焼サイクル後の燃焼性回転変動（ピーク値Ｂ2′）を予測する。 In other words, the ECU 40 considers that the ratio (B1 / B2) of the combustible rotational fluctuation caused by the combustion of the two cylinders whose explosion intervals are close is constant even after one combustion cycle, so that the two cylinders Using the ratio of combustible rotational fluctuation (B1 / B2) and the combustible rotational fluctuation (peak value B1 ′) after one combustion cycle in one of the two cylinders, one combustion cycle in the other cylinder The later combustible rotation fluctuation (peak value B2 ') is predicted.

そして、ＥＣＵ４０は、上記の予測方法を用いることにより、例えば過去の燃焼性回転変動のデータΔＮb(i-719)〜ΔＮb(i-540)を用いて、これらのデータから１燃焼サイクル（７２０°）が経過した将来の燃焼性回転変動ΔＮb(i+1)〜ΔＮb(i+180)を予測し、その予測値を記憶しておく。 Then, the ECU 40 uses the prediction method described above, for example, using past combustion change fluctuation data ΔNb (i-719) to ΔNb (i-540), and from these data, one combustion cycle (720 °). ) In which future combustible rotational fluctuations ΔNb (i + 1) to ΔNb (i + 180) have been predicted, and the predicted values are stored.

（目標時間の予測）
これまでの処理により、最新の基準回転速度Ｎと、任意のクランク角における機械性回転変動ΔＮc(i)と、将来のクランク角における燃焼性回転変動ΔＮb(i+1)〜ΔＮb(i+180)とが得られた。そこで、これらの値を下記（４）式で合計することにより、将来のクランク角における予測回転速度Ｎ(i+1)〜Ｎ(i+180)を算出することができる。 (Predict target time)
By the processing so far, the latest reference rotational speed N, mechanical rotational fluctuation ΔNc (i) at an arbitrary crank angle, and combustible rotational fluctuation ΔNb (i + 1) to ΔNb (i + 180 at future crank angles). ) And obtained. Therefore, the predicted rotational speeds N (i + 1) to N (i + 180) at future crank angles can be calculated by summing up these values according to the following equation (4).

Ｎ(i+j)＝Ｎ＋ΔＮc(i+j)＋ΔＮb(i+j) ・・・（４） N (i + j) = N + ΔNc (i + j) + ΔNb (i + j) (4)

ここで、(ｉ+ｊ)とは、現在のクランク角ｉに対して角度ｊだけ進んだ将来のクランク角を示すものとする（本実施の形態では、j＝1,2,3...,180として例示）。即ち、予測回転速度Ｎ(i+j)とは、クランク軸３２が現在の位置から角度ｊだけ回転したときに生じているはずの回転速度を予測したものである。これにより、将来の任意のクランク角におけるクランク軸３２の回転速度を予測することができる。 Here, (i + j) indicates a future crank angle advanced by an angle j with respect to the current crank angle i (in this embodiment, j = 1, 2, 3... , 180). That is, the predicted rotational speed N (i + j) is a predicted rotational speed that should have occurred when the crankshaft 32 is rotated by an angle j from the current position. As a result, the rotational speed of the crankshaft 32 at an arbitrary future crank angle can be predicted.

ここで、予測回転速度の逆数１／Ｎ(i+j)は、個々の回転角において出力軸が１°回転するときに必要な時間となる。このため、クランク軸３２が現在の位置から目標角度αまで回転するのに必要な時間（目標時間Ｔ）を求める場合には、下記（５）式に示すように、予測回転速度の逆数１／Ｎ(i+j)を、現在のクランク角から目標角度αまでの範囲（ｊ＝１〜α）で積算する。具体的な例を挙げると、例えば目標角度が６０°である場合には、１／Ｎ(i+j)を、ｊ＝１〜６０の範囲で積算することにより、目標時間Ｔを算出することができる。 Here, the reciprocal 1 / N (i + j) of the predicted rotation speed is a time required when the output shaft rotates 1 ° at each rotation angle. For this reason, when the time (target time T) required for the crankshaft 32 to rotate from the current position to the target angle α is obtained, as shown in the following equation (5), the reciprocal 1 / N (i + j) is integrated in a range (j = 1 to α) from the current crank angle to the target angle α. As a specific example, for example, when the target angle is 60 °, the target time T is calculated by integrating 1 / N (i + j) in the range of j = 1 to 60. Can do.

Ｔ＝１／Ｎ(i+1)＋１／Ｎ(i+2)＋１／Ｎ(i+3)＋ ... ＋１／Ｎ(i+α) ・・・（５） T = 1 / N (i + 1) + 1 / N (i + 2) + 1 / N (i + 3) + ... + 1 / N (i + α) (5)

以上、詳述したように、本実施の形態では、実回転変動ΔＮr(i)を、機械性回転変動ΔＮc(i)と燃焼性回転変動ΔＮb(i)とに分けて扱うことができる。これにより、機械性回転変動ΔＮc(i)については、内燃機関の燃焼を停止した状態で予め計測しておくことができ、その計測値を機械性変動データとしてＥＣＵ４０に記憶させることができる。 As described above in detail, in the present embodiment, the actual rotational fluctuation ΔNr (i) can be divided into the mechanical rotational fluctuation ΔNc (i) and the combustible rotational fluctuation ΔNb (i). As a result, the mechanical rotation fluctuation ΔNc (i) can be measured in advance with the combustion of the internal combustion engine stopped, and the measured value can be stored in the ECU 40 as the mechanical fluctuation data.

この結果、内燃機関の運転中には、実際の計測を行わなくても、基準回転速度Ｎに応じて機械性変動データから機械性回転変動ΔＮc(i)を取得することができ、運転中の計測が難しい機械性回転変動ΔＮc(i)を正確かつ容易に求めることができる。この場合、基準回転速度Ｎは、回転変動の影響を受けない無変動角度において計測しているので、回転変動が原因となって機械性回転変動ΔＮc(i)の取得値に誤差が生じるのを防止でき、この取得値の精度を高めることができる。 As a result, during the operation of the internal combustion engine, the mechanical rotation fluctuation ΔNc (i) can be obtained from the mechanical fluctuation data according to the reference rotation speed N without performing actual measurement. The mechanical rotation fluctuation ΔNc (i), which is difficult to measure, can be obtained accurately and easily. In this case, since the reference rotational speed N is measured at a non-varying angle that is not affected by the rotational fluctuation, an error may occur in the acquired value of the mechanical rotational fluctuation ΔNc (i) due to the rotational fluctuation. And the accuracy of the acquired value can be increased.

また、機械性変動データには、基準回転速度Ｎとクランク角とに応じて変化する機械性回転変動ΔＮcの特性を記憶させる構成としている。このため、ＥＣＵ４０は、機械性変動データを用いて任意のクランク角及び基準回転速度における機械性回転変動ΔＮc(i)を容易に取得することができる。 Further, the mechanical fluctuation data is configured to store the characteristic of the mechanical rotational fluctuation ΔNc that changes according to the reference rotational speed N and the crank angle. Therefore, the ECU 40 can easily obtain the mechanical rotation fluctuation ΔNc (i) at an arbitrary crank angle and reference rotational speed using the mechanical fluctuation data.

また、機械性変動データを用いることにより、まだ到来していない将来のクランク角における機械性回転変動ΔＮc(i+j)を自由に得ることができる。これにより、予測回転速度Ｎ(i+j)には、将来の機械性回転変動と、将来の燃焼性回転変動Ｎb(i)とをそれぞれ反映させることができ、高い予測精度を得ることができる。 Further, by using the mechanical variation data, it is possible to freely obtain the mechanical rotational variation ΔNc (i + j) at a future crank angle that has not yet arrived. As a result, the predicted rotational speed N (i + j) can reflect the future mechanical rotational fluctuation and the future combustible rotational fluctuation Nb (i), and high prediction accuracy can be obtained. .

また、運転中に計測した実回転変動ΔＮr(i)から機械性回転変動ΔＮc(i)を減算することにより、任意のクランク角における燃焼性回転変動ΔＮb(i)をリアルタイムに算出することができる。これにより、運転中の計測が難しい燃焼性回転変動ΔＮb(i)を、例えばクランク角で１°毎の緻密なデータとして正確かつ容易に得ることができる。 Further, by subtracting the mechanical rotation fluctuation ΔNc (i) from the actual rotation fluctuation ΔNr (i) measured during operation, the combustible rotation fluctuation ΔNb (i) at an arbitrary crank angle can be calculated in real time. . As a result, the combustible rotational fluctuation ΔNb (i), which is difficult to measure during operation, can be obtained accurately and easily as precise data, for example, every 1 ° in crank angle.

そして、燃焼性回転変動ΔＮb(i)の波形には、内燃機関の燃焼サイクルに同期した周期性が存在するので、現在または過去の時点で算出された燃焼性回転変動（例えば、ΔＮb(i-719)〜ΔＮb(i-540)）を基準として、この時点から１燃焼サイクルが経過した後の燃焼性回転変動ΔＮb(i+1)〜ΔＮb(i+180)を予測することができる。即ち、爆発間隔が短い２つの気筒における燃焼性回転変動の比率（Ｂ1／Ｂ2）が、１燃焼サイクル後でもほぼ一定とみなせることを利用して、将来のクランク角における燃焼性回転変動を正確に予測することができる。 The waveform of the combustible rotational fluctuation ΔNb (i) has a periodicity synchronized with the combustion cycle of the internal combustion engine, so that the combustible rotational fluctuation (for example, ΔNb (i− 719) to ΔNb (i-540)) as references, combustible rotational fluctuations ΔNb (i + 1) to ΔNb (i + 180) after one combustion cycle has elapsed from this point can be predicted. In other words, using the fact that the ratio of combustible rotational fluctuation (B1 / B2) in two cylinders with a short explosion interval can be regarded as almost constant even after one combustion cycle, the combustible rotational fluctuation at the future crank angle can be accurately determined. Can be predicted.

この結果、本実施の形態では、基準回転速度Ｎと、任意のクランク角における機械性回転変動ΔＮc(i)と、将来の燃焼性回転変動ΔＮb(i+1)〜ΔＮb(i+180)とを用いて、将来のクランク角における予測回転速度Ｎ(i+1)〜Ｎ(i+180)を算出することができる。この予測回転速度には、クランク軸３２の回転速度及び将来の回転変動をそれぞれ反映させることができるので、将来の回転速度を高い精度で予測することができる。 As a result, in the present embodiment, the reference rotational speed N, the mechanical rotational fluctuation ΔNc (i) at an arbitrary crank angle, and future combustible rotational fluctuations ΔNb (i + 1) to ΔNb (i + 180) Can be used to calculate predicted rotational speeds N (i + 1) to N (i + 180) at future crank angles. Since the predicted rotational speed can reflect the rotational speed of the crankshaft 32 and future rotational fluctuations, the future rotational speed can be predicted with high accuracy.

従って、本実施の形態によれば、回転速度及び将来の回転変動が反映された予測回転速度Ｎ(i+1)〜Ｎ(i+180)を用いて時間予測を行うことができるので、現在のクランク角から目標角度αまでに必要な目標時間Ｔを正確に予測することができる。これにより、例えば高回転での運転中や、回転速度が大きく変化するような運転状態でも、燃料噴射制御や点火時期制御等からなる各種の制御を所望のタイミングで正確に実行することができる。 Therefore, according to the present embodiment, time prediction can be performed using predicted rotational speeds N (i + 1) to N (i + 180) reflecting the rotational speed and future rotational fluctuations. The target time T required from the crank angle to the target angle α can be accurately predicted. As a result, various controls including fuel injection control, ignition timing control, and the like can be accurately executed at a desired timing even during operation at a high rotation speed or in an operation state in which the rotation speed changes greatly.

［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
図７は、本実施の形態のシステム動作を実現するために、ＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図７に示すルーチンは、内燃機関の運転中に繰返し実行されるものである。 [Specific Processing for Realizing Embodiment 1]
FIG. 7 is a flowchart of a routine executed by the ECU 40 in order to realize the system operation of the present embodiment. Note that the routine shown in FIG. 7 is repeatedly executed during operation of the internal combustion engine.

まず、ステップ１００では、クランク角センサ３４から出力される検出信号（クランク角信号）をカウントすることにより、現在のクランク角を検出する。また、ステップ１０２では、前述したように、クランク角信号を用いて回転速度を検出し、時間的に隣接した２つの回転速度の差分を演算することにより、実回転変動ΔＮr(i)を算出する。 First, in step 100, the current crank angle is detected by counting the detection signal (crank angle signal) output from the crank angle sensor 34. In step 102, the rotational speed ΔNr (i) is calculated by detecting the rotational speed using the crank angle signal and calculating the difference between two temporally adjacent rotational speeds, as described above. .

次に、ステップ１０４では、前回の基準回転速度Ｎを用いて図４の無変動角データを参照することにより、当該回転速度における無変動角度を取得する。そして、ステップ１０６では、現在のクランク角が無変動角度と等しいか否かを判定する。ここで「ＹＥＳ」と判定したときには、クランク軸３２の回転速度に変動が生じていないタイミングなので、ステップ１０８では、このタイミングにおいて最新の基準回転速度Ｎを計測する。一方、ステップ１０６で「ＮＯ」と判定したときには、現在のクランク角が無変動角度ではないので、基準回転速度Ｎの更新を行わず、ステップ１１０に移る。 Next, in step 104, by referring to the non-variable angle data in FIG. 4 using the previous reference rotational speed N, the non-variable angle at the rotational speed is acquired. In step 106, it is determined whether or not the current crank angle is equal to the non-variable angle. If “YES” is determined here, it is the timing at which the rotational speed of the crankshaft 32 does not vary, and therefore, in step 108, the latest reference rotational speed N is measured at this timing. On the other hand, if “NO” is determined in step 106, the current crank angle is not a non-variable angle, so the reference rotational speed N is not updated, and the routine proceeds to step 110.

ステップ１１０では、基準回転速度Ｎを用いて図５の機械性変動データを参照することにより、当該回転速度における機械性回転変動ΔＮc(i)を取得する。そして、ステップ１１２では、最新の１燃焼サイクル分のクランク角について、実回転変動ΔＮr(i)と機械性回転変動ΔＮc(i)との差分を求めることにより、燃焼性回転変動ΔＮb(i)を算出し、その算出値を記憶する。 In step 110, by referring to the mechanical fluctuation data of FIG. 5 using the reference rotational speed N, the mechanical rotational fluctuation ΔNc (i) at the rotational speed is acquired. In step 112, the combustible rotational fluctuation ΔNb (i) is determined by obtaining the difference between the actual rotational fluctuation ΔNr (i) and the mechanical rotational fluctuation ΔNc (i) for the latest crank angle for one combustion cycle. Calculate and store the calculated value.

次に、ステップ１１４では、前述したように、過去の燃焼性回転変動ΔＮb(i-719)〜ΔＮb(i-540)を用いて、１燃焼サイクルが経過した将来の燃焼性回転変動ΔＮb(i+1)〜ΔＮb(i+180)を予測し、その予測値を記憶する。 Next, at step 114, as described above, the past combustible rotation fluctuation ΔNb (i-719) to ΔNb (i-540) are used to determine the future combustibility rotation fluctuation ΔNb (i +1) to ΔNb (i + 180) are predicted, and the predicted values are stored.

ステップ１１８では、例えば燃料噴射制御、点火時期制御等を行うための時間予測を実施すべきタイミングであるか否かを判定する。ここで「ＹＥＳ」と判定したときには、まず、ステップ１２０において、燃料噴射や点火を行うべき目標クランク角（目標角度）αを読込む。また、ステップ１２２では、前記（４）式を用いることにより、各クランク角における予測回転速度Ｎ(i+j)を算出する。 In step 118, for example, it is determined whether or not it is time to perform time prediction for performing fuel injection control, ignition timing control, and the like. If “YES” is determined here, first, in step 120, a target crank angle (target angle) α at which fuel injection or ignition is to be performed is read. In step 122, the predicted rotational speed N (i + j) at each crank angle is calculated by using the equation (4).

次に、ステップ１２４では、前記（５）式に示すように、１／Ｎ(i+j)を、現在のクランク角から目標クランク角αまで積算することにより、目標時間Ｔを算出する。一方、ステップ１１８で「ＮＯ」と判定したときには、時間予測が必要ないタイミングなので、今回のルーチン処理を終了する。これにより、適切なタイミングで次回のルーチン処理が起動される。 Next, at step 124, as shown in the equation (5), the target time T is calculated by integrating 1 / N (i + j) from the current crank angle to the target crank angle α. On the other hand, if “NO” is determined in step 118, the current routine processing is terminated because it is a timing at which time prediction is not necessary. Thereby, the next routine processing is started at an appropriate timing.

また、ＥＣＵ４０は、目標時間Ｔを予測した時点で、時間計測用のタイマをスタートさせ、このタイマが目標時間Ｔに一致したときに、燃料噴射や点火等の動作を実施する。これにより、実際のクランク角が目標クランク角αと一致する適切なタイミングにおいて、所定の制御を正確に実施することができる。 Further, the ECU 40 starts a timer for time measurement when the target time T is predicted, and performs operations such as fuel injection and ignition when the timer coincides with the target time T. Thereby, the predetermined control can be accurately performed at an appropriate timing at which the actual crank angle coincides with the target crank angle α.

なお、前記実施の形態では、図７中のステップ１０８が回転速度算出手段の具体例を示している。また、ステップ１０２は実変動算出手段の具体例を示し、ステップ１１０は機械性変動取得手段の具体例を示している。さらに、ステップ１１２は燃焼性変動算出手段の具体例を示し、ステップ１１４は燃焼性変動予測手段の具体例を示し、ステップ１２２，１２４は時間予測手段の具体例を示している。 In the above embodiment, step 108 in FIG. 7 shows a specific example of the rotation speed calculation means. Step 102 shows a specific example of actual fluctuation calculation means, and step 110 shows a specific example of mechanical fluctuation acquisition means. Further, step 112 shows a specific example of the combustibility fluctuation calculation means, step 114 shows a specific example of the combustibility fluctuation prediction means, and steps 122 and 124 show a specific example of the time prediction means.

実施の形態では、回転変動が生じない無変動角度において、基準回転速度Ｎを計測する構成とした。しかし、本発明では、ベースとなる回転速度を必ずしも無変動角度で計測する必要はない。即ち、本発明では、例えば所定のクランク角で計測した回転速度を、基準回転速度Ｎとして用いる構成としてもよく、または、この回転速度を複数の燃焼サイクル間で平均したものを、基準回転速度Ｎとして用いる構成としてもよい。さらには、実回転変動ΔＮr(i)を算出しつつ、これをモニタすることにより、実回転変動ΔＮr(i)が零となったときの回転速度を、基準回転速度Ｎとして採用する構成としてもよい。 In the embodiment, the reference rotational speed N is measured at a non-variable angle at which no rotational fluctuation occurs. However, in the present invention, it is not always necessary to measure the base rotation speed at a non-variable angle. That is, in the present invention, for example, the rotational speed measured at a predetermined crank angle may be used as the reference rotational speed N, or an average of the rotational speeds over a plurality of combustion cycles is used as the reference rotational speed N. It is good also as a structure used as. Further, by calculating the actual rotation fluctuation ΔNr (i) and monitoring it, the rotation speed when the actual rotation fluctuation ΔNr (i) becomes zero may be adopted as the reference rotation speed N. Good.

また、実施の形態では、爆発間隔が近い２つの気筒における燃焼性回転変動の比率（Ｂ1／Ｂ2）が、１燃焼サイクル後でもほぼ一定とみなせることを利用して、将来の燃焼性回転変動を容易に予測する構成とした。しかし、本発明はこれ限らず、例えば爆発間隔が近い２つの気筒における燃焼性回転変動の「差分」が、１燃焼サイクル後でもほぼ一定とみなせることを利用してもよい。即ち、図６において、＃１気筒の１燃焼サイクル間における燃焼性回転変動の差分（Ｂ1−Ｂ1′）は、＃２気筒の１燃焼サイクル間における差分（Ｂ2−Ｂ2′）とほぼ等しいとみなすことができる。これにより、将来の燃焼性回転変動Ｂ2′は、Ｂ2′＝Ｂ2−Ｂ1＋Ｂ1′として求めることができる。 Further, in the embodiment, by utilizing the fact that the ratio (B1 / B2) of combustible rotational fluctuations in two cylinders with close explosion intervals can be considered to be substantially constant even after one combustion cycle, The configuration was easily predicted. However, the present invention is not limited to this. For example, it may be used that the “difference” of the combustible rotational fluctuation in two cylinders having a close explosion interval can be regarded as being substantially constant even after one combustion cycle. That is, in FIG. 6, the difference (B1−B1 ′) in combustible rotational fluctuation during one combustion cycle of the # 1 cylinder is regarded as substantially equal to the difference (B2−B2 ′) during one combustion cycle of the # 2 cylinder. be able to. Thus, the future combustible rotational fluctuation B2 'can be obtained as B2' = B2-B1 + B1 '.

また、実施の形態では、燃焼性回転変動ΔＮb(i)の予測演算を行うときに、波形のピーク値Ａn，Ｂnのうちマイナス側のピーク値Ｂnを用いる場合を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、プラス側のピーク値Ａnを用いて燃焼性回転変動ΔＮb(i)の予測演算を行う構成としてもよい。 Further, in the embodiment, the case where the peak value Bn on the negative side of the peak values An and Bn of the waveform is used when the prediction calculation of the combustible rotation fluctuation ΔNb (i) is performed is exemplified. However, the present invention is not limited to this, and a configuration may be adopted in which a predictive calculation of the combustible rotational fluctuation ΔNb (i) is performed using the positive peak value An.

一方、実施の形態では、クランク角センサ３４によりクランク角の１°毎に検出信号を出力する構成とし、回転変動ΔＮr(i)，ΔＮc(i)，ΔＮb(i)と予測回転速度Ｎ(i+j)とを１°毎に算出する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、必要であれば、１°よりも大きなクランク角（例えば３０°等）毎に検出信号を出力するクランク角センサを用いてもよい。同様に、回転変動ΔＮr(i)，ΔＮc(i)，ΔＮb(i)と予測回転速度Ｎ(i+1)についても、１°よりも大きなクランク角毎に算出する構成としてもよい。 On the other hand, in the embodiment, the crank angle sensor 34 outputs a detection signal every 1 ° of the crank angle, and the rotational fluctuations ΔNr (i), ΔNc (i), ΔNb (i) and the predicted rotational speed N (i + j) is calculated every 1 °. However, the present invention is not limited to this, and if necessary, a crank angle sensor that outputs a detection signal for each crank angle larger than 1 ° (for example, 30 °) may be used. Similarly, the rotational fluctuations ΔNr (i), ΔNc (i), ΔNb (i) and the predicted rotational speed N (i + 1) may be calculated for each crank angle greater than 1 °.

実施の形態では、クランク角で１８０°分の範囲において、将来の燃焼性回転変動ΔＮb(i+1)〜ΔＮb(i+180)を予測する構成とした。しかし、本発明は１８０°分の範囲に限らず、必要であればこれよりも広い範囲または狭い範囲において燃焼性回転変動の予測を行う構成としてもよい。 In the embodiment, the future combustible rotation fluctuation ΔNb (i + 1) to ΔNb (i + 180) is predicted in the range of 180 ° in crank angle. However, the present invention is not limited to the range of 180 °, and may be configured to predict combustible rotation fluctuations in a wider range or a narrower range if necessary.

実施の形態では、時間予測制御の適用対象として、燃料噴射制御と点火時期制御を例に挙げて説明した。しかし、本発明の時間予測制御は、これらの制御に限らず、実行タイミングを可変とする任意の制御に広く適用することができる。 In the embodiment, the fuel injection control and the ignition timing control have been described as examples of application targets of the time prediction control. However, the time predictive control of the present invention is not limited to these controls, and can be widely applied to any control with variable execution timing.

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an overall view for explaining a system configuration according to a first embodiment of the present invention. クランク軸の実回転変動，機械性回転変動及び燃焼性回転変動と、クランク角との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between the crankshaft actual rotation fluctuation | variation, mechanical rotation fluctuation | variation, and a combustible rotation fluctuation | variation, and a crank angle. クランク軸の実回転変動とクランク角との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between the real rotation fluctuation | variation of a crankshaft, and a crank angle. 無変動角度と回転速度との関係をマップデータ化した無変動角データを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the non-variable angle data which converted the relationship between a non-variable angle and rotational speed into map data. ある回転速度における機械性回転変動とクランク角との関係を示す機械性変動データである。This is mechanical variation data showing the relationship between mechanical rotational variation and crank angle at a certain rotational speed. 燃焼性回転変動とクランク角との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between a combustible rotation fluctuation | variation and a crank angle. 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.

符号の説明Explanation of symbols

１０内燃機関
１２吸気通路
１４排気通路
１６エアフローメータ
１８スロットル弁
２０スロットルモータ
２２触媒
２４燃料噴射弁
２６点火プラグ
２８吸気弁
３０排気弁
３２クランク軸（出力軸）
３４クランク角センサ（回転検出手段）
４０ＥＣＵ（記憶手段）
Ｔ目標時間
Ｎ基準回転速度
ΔＮr(i) 実回転変動
ΔＮc(i) 機械性回転変動
ΔＮb(i) 燃焼性回転変動
Ａn，Ｂn ピーク値 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Intake passage 14 Exhaust passage 16 Air flow meter 18 Throttle valve 20 Throttle motor 22 Catalyst 24 Fuel injection valve 26 Spark plug 28 Intake valve 30 Exhaust valve 32 Crankshaft (output shaft)
34 Crank angle sensor (rotation detection means)
40 ECU (storage means)
T Target time N Reference rotation speed ΔNr (i) Actual rotation fluctuation ΔNc (i) Mechanical rotation fluctuation ΔNb (i) Combustion rotation fluctuation An, Bn Peak value

Claims

内燃機関の出力軸が回転するときに、当該出力軸の回転に応じた検出信号を出力する回転検出手段と、
前記回転検出手段の検出信号を用いて前記出力軸の回転速度を算出する回転速度算出手段と、
内燃機関の運転中に前記出力軸の回転速度が単位時間当りに変化する変化量を、実回転変動として算出する実変動算出手段と、
内燃機関の燃焼を停止している状態で前記出力軸の回転速度が単位時間当りに変化する変化量を、内燃機関の機械構造に起因する機械性回転変動として取得する機械性変動取得手段と、
前記実回転変動から前記機械性回転変動を除いた残りの回転変動を、内燃機関の燃焼に起因する燃焼性回転変動として算出する燃焼性変動算出手段と、
前記燃焼性回転変動が算出される毎に当該算出値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された過去の燃焼性回転変動に基づいて、将来の燃焼性回転変動を予測する燃焼性変動予測手段と、
前記回転速度と、前記機械性回転変動と、前記燃焼性回転変動の予測値とを用いて、前記出力軸の回転角が現在の角度から目標角度となるまでに必要な目標時間を予測する時間予測手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 Rotation detection means for outputting a detection signal corresponding to the rotation of the output shaft when the output shaft of the internal combustion engine rotates;
A rotation speed calculation means for calculating a rotation speed of the output shaft using a detection signal of the rotation detection means;
An actual variation calculating means for calculating, as an actual rotational variation, an amount of change in which the rotational speed of the output shaft changes per unit time during operation of the internal combustion engine;
Mechanical variation acquisition means for acquiring, as a mechanical rotational variation due to the mechanical structure of the internal combustion engine, a change amount by which the rotational speed of the output shaft changes per unit time while combustion of the internal combustion engine is stopped;
Combustibility fluctuation calculating means for calculating the remaining rotation fluctuation obtained by removing the mechanical rotation fluctuation from the actual rotation fluctuation as combustible rotation fluctuation caused by combustion of the internal combustion engine;
Storage means for storing the calculated value every time the combustible rotation fluctuation is calculated;
Combustibility fluctuation prediction means for predicting future combustibility rotation fluctuation based on past combustibility rotation fluctuation stored in the storage means;
Time for predicting the target time required until the rotation angle of the output shaft becomes the target angle from the current angle using the rotation speed, the mechanical rotation fluctuation, and the predicted value of the combustible rotation fluctuation Prediction means,
A control device for an internal combustion engine, comprising:

前記記憶手段は、前記出力軸の回転角と前記回転速度とに応じて変化する前記機械性回転変動の特性が予め記憶された機械性変動データを備え、
前記機械性変動取得手段は、前記機械性変動データを参照することにより、任意の回転角及び回転速度における前記機械性回転変動を取得する構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。 The storage means includes mechanical variation data in which characteristics of the mechanical rotational variation that changes in accordance with a rotation angle of the output shaft and the rotational speed are stored in advance.
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the mechanical variation obtaining unit obtains the mechanical rotational variation at an arbitrary rotation angle and rotational speed by referring to the mechanical variation data.

前記燃焼性変動予測手段は、現在または過去の時点で算出された燃焼性回転変動を基準として、この時点から１燃焼サイクルが経過した後の燃焼性回転変動を予測する構成としてなる請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。 The combustibility fluctuation prediction means is configured to predict the combustibility rotation fluctuation after one combustion cycle has elapsed from this time point with reference to the combustible rotation fluctuation calculated at the present time or in the past. 3. The control device for an internal combustion engine according to 2.

前記燃焼性変動予測手段は、過去の２つの時点における燃焼性回転変動と、前記２つの時点のうち一方の時点から１燃焼サイクルが経過した後の燃焼性回転変動とを用いて、他方の時点から１燃焼サイクルが経過した後の燃焼性回転変動を予測する構成としてなる請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。 The combustibility fluctuation prediction means uses the combustible rotation fluctuation at the past two time points and the combustibility rotation fluctuation after one combustion cycle has elapsed from one time point of the two time points, to the other time point. The control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the control device predicts a combustible rotation fluctuation after one combustion cycle has elapsed.

前記記憶手段は、前記実回転変動が零となる回転角である無変動角度と前記回転速度との関係が予め記憶された無変動角データを備え、
前記回転速度算出手段は、過去の回転速度に応じて前記無変動角データを参照することにより、当該回転速度における無変動角度を取得し、前記出力軸の回転角が前記無変動角度となったときに最新の回転速度を算出する構成としてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。 The storage means includes non-variable angle data in which a relationship between a non-variable angle, which is a rotation angle at which the actual rotational fluctuation becomes zero, and the rotational speed is stored in advance.
The rotational speed calculation means obtains a non-variable angle at the rotational speed by referring to the non-variable angle data according to a past rotational speed, and the rotational angle of the output shaft becomes the non-variable angle. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, which is configured to calculate the latest rotation speed.

前記燃焼性変動算出手段は、将来の燃焼性回転変動を一定の回転角毎に予測する構成とし、前記時間予測手段は、前記回転速度、前記機械性回転変動及び前記燃焼性回転変動の予測値を合計することにより将来の予測回転速度を前記一定の回転角毎に算出し、当該予測回転速度の逆数を現在の角度から前記目標角度まで積算することにより前記目標時間を算出する構成としてなる請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。 The combustibility fluctuation calculating means is configured to predict a future combustible rotation fluctuation at every predetermined rotation angle, and the time prediction means is a predicted value of the rotation speed, the mechanical rotation fluctuation, and the combustible rotation fluctuation. Are calculated for each predetermined rotation angle, and the target time is calculated by integrating the reciprocal of the predicted rotation speed from the current angle to the target angle. Item 6. The control device for an internal combustion engine according to any one of Items 1 to 5.