发动机有效扭矩的实时估计是混合动力系统扭矩动态协调控制的基本要求，但由于指示扭矩难以直接测量，基于MAP标定的摩擦扭矩又会随发动机运行磨损而发生改变，这给发动机有效扭矩的估计带来了困难。本文提出了一种基于发动机瞬时转速的有效扭矩实时观测方法，用于混合动力系统中发动机的有效扭矩精确控制。
　　首先，建立了基于扰动因子的角度域曲轴动力学模型，用于描述时变过程瞬时转速与有效扭矩、指示扭矩和摩擦扭矩的关系。通过对曲轴动力学模型建模不确定性因素的详细分析，提出了扰动因子参数，用于补偿曲轴动力学模型简化过程引入的偏差。为了有效辨识扰动因子参数和发动机转动惯量，提出了辨识窗口的选择方法，选择了压缩冲程这一受燃烧过程影响较小冲程区间。通过试验研究，进一步确定了模型参数辨识的角度范围，并提出基于扰动因子累计辨识的负载扭矩观测方法，为进一步观测指示扭矩和有效扭矩奠定了基础。
　　其次，提出了指示扭矩的自适应观测方法。一方面，在建立面向指示扭矩观测的进气、燃烧和曲轴动力学模型的基础上，使用扭矩动态角速度修正指示扭矩观测值，用于提高指示扭矩观测的精度；另一方面，引入扰动观测器，对负载扭矩和扰动因子进行主动观测，降低指示扭矩观测算法的计算负担，用于提高扭矩观测的动态响应特性。对扭矩观测算法的动态响应特性和稳态精度进行了验证，指示扭矩的观测精度可达96.1%。指示扭矩的有效观测，不仅仅为发动机节气门开度控制和点火提前角优化提供了依据，也为摩擦扭矩模型辨识和有效扭矩估计奠定了基础。
　　再次，提出了摩擦扭矩的实时修正方法，并进一步给出有效扭矩的即时观测算法。建立了摩擦扭矩多项式回归均值模型，并在怠速和停机工况，结合观测的指示扭矩对此回归均值模型的参数进行在线辨识，得到实时修正后的摩擦扭矩，并进一步从负载扭矩中提取有效扭矩。结果显示，有效扭矩的观测精度可达95.8%，为混合动力系统中发动机的有效扭矩控制提供前提。
　　最后，为满足有效扭矩在线观测的实时性需求，提出了面向有效扭矩实时观测的ECU软硬件架构，设计了满足GDI汽油机控制需求的ECU硬件。提出了基于多核并行调度的在线有效扭矩观测实施方法，在基于多核单片机的ECU上评估了扭矩观测算法的实时性和有效性。硬件在环测试表明，扭矩观测任务执行时间为3.238ms，稳态绝对偏差平均3.47%，可以满足扭矩观测算法对实时性的要求。