JPH074302A - エンジンのトルク検出方法及び装置 - Google Patents
エンジンのトルク検出方法及び装置Info
- Publication number
- JPH074302A JPH074302A JP6211894A JP6211894A JPH074302A JP H074302 A JPH074302 A JP H074302A JP 6211894 A JP6211894 A JP 6211894A JP 6211894 A JP6211894 A JP 6211894A JP H074302 A JPH074302 A JP H074302A
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- combustion pressure
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- torque
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃焼圧センサの出力を用いてエンジン出力ト
ルクを推定する方法において、燃焼圧センサの出力サン
プリング回数を減らして演算処理速度を高くし、また精
度の低下を招くおそれをなくす。 【構成】 燃焼圧の時間微分が最大値から０になるまで
の時間幅付近の燃焼圧センサ出力を用いてエンジン出力
トルクを求める。
ルクを推定する方法において、燃焼圧センサの出力サン
プリング回数を減らして演算処理速度を高くし、また精
度の低下を招くおそれをなくす。 【構成】 燃焼圧の時間微分が最大値から０になるまで
の時間幅付近の燃焼圧センサ出力を用いてエンジン出力
トルクを求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼圧からエンジン出
力トルクを推定するエンジンのトルク検出方法と装置に
関するものである。
力トルクを推定するエンジンのトルク検出方法と装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃費改善や排気浄化等の理由から、火花
点火ガソリンエンジンを理論空燃比より著しく希薄な混
合比で運転する希薄燃焼エンジンが種々提案されてい
る。その１つとして、希薄燃焼限界、すなわちトルク変
動許容限界を燃焼状態から検出し、空燃比や点火時期な
どをフィードバック制御するものがある。
点火ガソリンエンジンを理論空燃比より著しく希薄な混
合比で運転する希薄燃焼エンジンが種々提案されてい
る。その１つとして、希薄燃焼限界、すなわちトルク変
動許容限界を燃焼状態から検出し、空燃比や点火時期な
どをフィードバック制御するものがある。
【０００３】ここに燃焼状態を燃焼圧センサにより検出
することが考えられている。すなわち燃焼圧（あるいは
平均有効圧）とトルクとの変化に一定の相関関係がある
ためトルクを検出するのに代えて燃焼圧を用いるもので
ある。
することが考えられている。すなわち燃焼圧（あるいは
平均有効圧）とトルクとの変化に一定の相関関係がある
ためトルクを検出するのに代えて燃焼圧を用いるもので
ある。
【０００４】そこで吸気行程終了近傍から膨張行程中に
至る期間の燃焼圧を一定時間間隔で複数回（例えば５
回）サンプリングし、一定の式に基づいてトルク代用値
［Ｔ］を求めることが提案された（社団法人自動車技術
会発行の学術講演会前刷集第９２４巻第６９頁１９９２
年１０月）。
至る期間の燃焼圧を一定時間間隔で複数回（例えば５
回）サンプリングし、一定の式に基づいてトルク代用値
［Ｔ］を求めることが提案された（社団法人自動車技術
会発行の学術講演会前刷集第９２４巻第６９頁１９９２
年１０月）。
【０００５】
【従来技術の問題点】しかしこの方法は比較的狭い所定
クランク角内で複数回のサンプリングを行いトルク代用
値［Ｔ］を演算する必要があり、処理に時間がかかりエ
ンジンの高速運転に対応することができなかったり、対
応が困難になる、という問題があった。
クランク角内で複数回のサンプリングを行いトルク代用
値［Ｔ］を演算する必要があり、処理に時間がかかりエ
ンジンの高速運転に対応することができなかったり、対
応が困難になる、という問題があった。
【０００６】そこで複数回サンプリングするのに代え
て、燃焼圧の最大値のみを検出し、この最大値を用いて
燃焼圧を推定することも考えられる。しかしこの最大燃
焼圧はトルクとの相関が弱いため、トルク推定の精度が
悪いという問題がある。
て、燃焼圧の最大値のみを検出し、この最大値を用いて
燃焼圧を推定することも考えられる。しかしこの最大燃
焼圧はトルクとの相関が弱いため、トルク推定の精度が
悪いという問題がある。
【０００７】
【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、燃焼圧センサの出力サンプリング回数を減
らして演算処理速度を高くでき、また精度の低下を招く
おそれがないエンジンのトルク検出方法を提供すること
を第１の目的とする。またこの方法の実施に直接使用す
る装置を提供することを第２の目的とする。
ものであり、燃焼圧センサの出力サンプリング回数を減
らして演算処理速度を高くでき、また精度の低下を招く
おそれがないエンジンのトルク検出方法を提供すること
を第１の目的とする。またこの方法の実施に直接使用す
る装置を提供することを第２の目的とする。
【０００８】
【発明の構成】本発明によれば第１の目的は、燃焼圧セ
ンサの出力を用いてエンジン出力トルクを推定する方法
において、前記燃焼圧の時間微分が最大値から０になる
までの時間幅付近の燃焼圧センサ出力を用いてエンジン
出力トルクを求めることを特徴とするエンジンのトルク
検出方法により達成される。
ンサの出力を用いてエンジン出力トルクを推定する方法
において、前記燃焼圧の時間微分が最大値から０になる
までの時間幅付近の燃焼圧センサ出力を用いてエンジン
出力トルクを求めることを特徴とするエンジンのトルク
検出方法により達成される。
【０００９】また第２の目的は、燃焼圧センサが出力す
る燃焼圧の時間微分を用いてエンジン出力トルクを求め
るエンジンのトルク検出装置において、基準クランク位
置検出手段と、基準クランク位置から一定クランク角の
回転に要する基準時間Ｌを求める基準時間演算手段と、
求めた基準時間Ｌを用いて前記基準クランク位置からゲ
ート開までの時間Ｄ＝Ｌ・（ｆ＋ｒ（√Ｌ−ｃ）｝
（ｆ、ｒ、ｃは定数）の演算を行うＤ演算手段と、前記
ゲート開時から前記燃焼圧センサが出力する燃焼圧の時
間微分が０となるまでの間この時間微分を時間について
積分して推定トルク値［Ｔ］とする積分手段とを備える
ことを特徴とするエンジンのトルク検出装置により達成
される。
る燃焼圧の時間微分を用いてエンジン出力トルクを求め
るエンジンのトルク検出装置において、基準クランク位
置検出手段と、基準クランク位置から一定クランク角の
回転に要する基準時間Ｌを求める基準時間演算手段と、
求めた基準時間Ｌを用いて前記基準クランク位置からゲ
ート開までの時間Ｄ＝Ｌ・（ｆ＋ｒ（√Ｌ−ｃ）｝
（ｆ、ｒ、ｃは定数）の演算を行うＤ演算手段と、前記
ゲート開時から前記燃焼圧センサが出力する燃焼圧の時
間微分が０となるまでの間この時間微分を時間について
積分して推定トルク値［Ｔ］とする積分手段とを備える
ことを特徴とするエンジンのトルク検出装置により達成
される。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の一実施例の概念を示すブロッ
ク図、図２は動作説明図である。図１において符号１０
は４サイクルエンジン、１２はシリンダ、１４はピスト
ン、１６はクランク軸、１８は吸気弁、２０は排気弁で
ある。排気弁２０は頭上カム軸２２により開閉される。
吸気通路２４内には燃料噴射弁２６から燃料（ガソリ
ン）が供給されるが、その供給量はその開弁時間を制御
することにより可変となっている。２８は点火栓であ
る。
ク図、図２は動作説明図である。図１において符号１０
は４サイクルエンジン、１２はシリンダ、１４はピスト
ン、１６はクランク軸、１８は吸気弁、２０は排気弁で
ある。排気弁２０は頭上カム軸２２により開閉される。
吸気通路２４内には燃料噴射弁２６から燃料（ガソリ
ン）が供給されるが、その供給量はその開弁時間を制御
することにより可変となっている。２８は点火栓であ
る。
【００１１】３０はデジタルコンピュータ（以下ＣＰ
Ｕ）であり、このＣＰＵ３０にはカム軸２２の回転角か
ら基準クランク位置θ0 を検出するカム軸角センサ３
２、燃焼圧センサ３６、吸気量を検出するエアフローメ
ータ（図示せず）、エンジン冷却水温度計、吸気温度計
等の出力が導かれている。
Ｕ）であり、このＣＰＵ３０にはカム軸２２の回転角か
ら基準クランク位置θ0 を検出するカム軸角センサ３
２、燃焼圧センサ３６、吸気量を検出するエアフローメ
ータ（図示せず）、エンジン冷却水温度計、吸気温度計
等の出力が導かれている。
【００１２】カム軸２２に設けたカム軸角センサ３２
は、クランク軸１６が吸気行程終期近傍の上死点（ＴＤ
Ｃ）付近にある時の基準クランク位置θ0 を検出する。
すなわち図２の（Ａ）に示すカム軸角センサ３２の出力
θが最大（プラスピーク）となる位置θ0 がＣＰＵ３０
に備える基準クランク位置検出手段４０により検出さ
れ、この位置θ0 が基準クランク位置とされ、その時点
ｔ0 がメモリされる。
は、クランク軸１６が吸気行程終期近傍の上死点（ＴＤ
Ｃ）付近にある時の基準クランク位置θ0 を検出する。
すなわち図２の（Ａ）に示すカム軸角センサ３２の出力
θが最大（プラスピーク）となる位置θ0 がＣＰＵ３０
に備える基準クランク位置検出手段４０により検出さ
れ、この位置θ0 が基準クランク位置とされ、その時点
ｔ0 がメモリされる。
【００１３】このカム軸角センサ３２は例えばカム軸２
２のスプロケットに固定した永久磁石の通過を検出する
構造とされ、基準クランク位置θ0 から一定クランク角
だけ遅れた時点で最小（マイナスピーク）となるパルス
を出力する。この一定クランク角だけ回転する間に、Ｃ
ＰＵ３０はこのＣＰＵ３０に固有な所定周波数のサンプ
リングパルスをＮ個カウントする。ＣＰＵ３０の基準時
間演算手段４２は、このパルス数Ｎに定数ｓを積算する
ことにより基準時間Ｌを求める。
２のスプロケットに固定した永久磁石の通過を検出する
構造とされ、基準クランク位置θ0 から一定クランク角
だけ遅れた時点で最小（マイナスピーク）となるパルス
を出力する。この一定クランク角だけ回転する間に、Ｃ
ＰＵ３０はこのＣＰＵ３０に固有な所定周波数のサンプ
リングパルスをＮ個カウントする。ＣＰＵ３０の基準時
間演算手段４２は、このパルス数Ｎに定数ｓを積算する
ことにより基準時間Ｌを求める。
【００１４】この基準時間Ｌは一定のクランク角の回転
に必要な時間に比例するものである。この基準時間Ｌ
は、Ｄ演算手段４４においてＤの演算に用いられる。
に必要な時間に比例するものである。この基準時間Ｌ
は、Ｄ演算手段４４においてＤの演算に用いられる。
【００１５】燃焼圧センサ３６はピエゾ素子を利用した
もので、燃焼圧Ｐの時間微分ｄＰ／ｄｔを出力し、その
出力波形は図２の（Ｂ）に示すものとなる。ＣＰＵ３０
はゲート閉検出手段４６を持ち、ｄＰ／ｄｔ＝０となる
時点ｔ2 を検出する。
もので、燃焼圧Ｐの時間微分ｄＰ／ｄｔを出力し、その
出力波形は図２の（Ｂ）に示すものとなる。ＣＰＵ３０
はゲート閉検出手段４６を持ち、ｄＰ／ｄｔ＝０となる
時点ｔ2 を検出する。
【００１６】Ｄ演算手段４４は燃焼圧センサ３６の出力
ｄＰ／ｄｔが最大となる時点ｔ1 を求めるものである。
この時点ｔ1 はｄＰ／ｄｔをＣＰＵ３０で監視して求め
てもよいが、本実施例では計算によりこの時点ｔ1 を先
行して予測し、現実にこの時点ｔ1 に到達すると直ちに
ゲートＧ（図２の（Ｂ）参照）を開くものである。
ｄＰ／ｄｔが最大となる時点ｔ1 を求めるものである。
この時点ｔ1 はｄＰ／ｄｔをＣＰＵ３０で監視して求め
てもよいが、本実施例では計算によりこの時点ｔ1 を先
行して予測し、現実にこの時点ｔ1 に到達すると直ちに
ゲートＧ（図２の（Ｂ）参照）を開くものである。
【００１７】この計算は、例えばＤ＝Ｌ・｛ｆ＋ｒ・
（√Ｌ−ｃ）｝により求められる。ここにｆ、ｒ、ｃは
定数であり、これら定数を実験あるいは計算に基づいて
適切に設定することにより、基準クランク位置の時点ｔ
0 から時間Ｄ経過後の時点ｔ1が、ｄＰ／ｄｔが最大に
なる位置によく一致することが解っている。従って加算
手段４８において基準位置ｔ0 に時間Ｄを加算してこの
ゲートＧ開の時点ｔ1 ＝ｔ0 ＋Ｄを求める。
（√Ｌ−ｃ）｝により求められる。ここにｆ、ｒ、ｃは
定数であり、これら定数を実験あるいは計算に基づいて
適切に設定することにより、基準クランク位置の時点ｔ
0 から時間Ｄ経過後の時点ｔ1が、ｄＰ／ｄｔが最大に
なる位置によく一致することが解っている。従って加算
手段４８において基準位置ｔ0 に時間Ｄを加算してこの
ゲートＧ開の時点ｔ1 ＝ｔ0 ＋Ｄを求める。
【００１８】Ｄの計算は前記の式に代えて種々考え得
る。例えばこの式中で√Ｌの部分をlog Ｌに代えても良
い結果が得られる。またＤ＝τ・（α＋β）を用いても
良い結果が得られることが解った。この式でτはＬによ
り決まる変数でクランク角速度ωの逆数（τ＝１／
ω）、αは定数、βはエンジン回転速度の変動による影
響を調整する変数であってβ＝γ・（ω-1/2−ｃ）（但
しγ、ｃは定数）とする。
る。例えばこの式中で√Ｌの部分をlog Ｌに代えても良
い結果が得られる。またＤ＝τ・（α＋β）を用いても
良い結果が得られることが解った。この式でτはＬによ
り決まる変数でクランク角速度ωの逆数（τ＝１／
ω）、αは定数、βはエンジン回転速度の変動による影
響を調整する変数であってβ＝γ・（ω-1/2−ｃ）（但
しγ、ｃは定数）とする。
【００１９】５０は積分手段であり、ＣＰＵ３０から独
立したアナログ積分増幅器で構成されている。この積分
手段５０は燃焼圧センサ３６の出力ｄＰ／ｄｔをゲート
Ｇの開期間、すなわち時点ｔ1 からｔ2 までの間積分す
る。この積分値は推定トルク値［Ｔ］としてＣＰＵ３０
に入力される。この積分手段５０は、図２（Ｃ）に示す
ように、時点ｔ2 での燃焼圧Ｐ（ｔ2 ）と時点ｔ1 での
燃焼圧Ｐ（ｔ1 ）との差を推定トルク値［Ｔ］として求
めることを意味する。
立したアナログ積分増幅器で構成されている。この積分
手段５０は燃焼圧センサ３６の出力ｄＰ／ｄｔをゲート
Ｇの開期間、すなわち時点ｔ1 からｔ2 までの間積分す
る。この積分値は推定トルク値［Ｔ］としてＣＰＵ３０
に入力される。この積分手段５０は、図２（Ｃ）に示す
ように、時点ｔ2 での燃焼圧Ｐ（ｔ2 ）と時点ｔ1 での
燃焼圧Ｐ（ｔ1 ）との差を推定トルク値［Ｔ］として求
めることを意味する。
【００２０】ＣＰＵ３０は、燃料制御手段５２でこの推
定トルク値［Ｔ］に対応する燃料噴射量を求め、燃料噴
射弁２６を所定時間開く。また点火時期制御手段５４で
はこの推定トルク値［Ｔ］に対応する点火時期を求め、
ＣＤＩなどの点火回路５６に点火信号を送る。この結果
点火栓２８はこの点火信号により点火火花を発生させ
る。
定トルク値［Ｔ］に対応する燃料噴射量を求め、燃料噴
射弁２６を所定時間開く。また点火時期制御手段５４で
はこの推定トルク値［Ｔ］に対応する点火時期を求め、
ＣＤＩなどの点火回路５６に点火信号を送る。この結果
点火栓２８はこの点火信号により点火火花を発生させ
る。
【００２１】この実施例では積分手段５０をアナログ回
路で構成したので、ＣＰＵ３０の演算が簡単で速くな
る。しかしＣＰＵ３０にこの積分回路５０の機能を持た
せてもよいのは勿論である。また積分に代えて適宜数の
サンプリング点のデータを用いて推定トルク値［Ｔ］を
求めてもよい。さらにこの実施例ではゲートＧを閉じる
時点ｔ2 をｄＰ／ｄｔ＝０から求めているが、ゲートＧ
の開期間ＧをＧ＝Ｌ・ｗ（ｗは定数）で設定してもよ
い。この場合ゲートＧが閉じる時点ｔ2 は、ｔ2 ＝ｔ1
＋Ｌ・ｗで設定することができる。
路で構成したので、ＣＰＵ３０の演算が簡単で速くな
る。しかしＣＰＵ３０にこの積分回路５０の機能を持た
せてもよいのは勿論である。また積分に代えて適宜数の
サンプリング点のデータを用いて推定トルク値［Ｔ］を
求めてもよい。さらにこの実施例ではゲートＧを閉じる
時点ｔ2 をｄＰ／ｄｔ＝０から求めているが、ゲートＧ
の開期間ＧをＧ＝Ｌ・ｗ（ｗは定数）で設定してもよ
い。この場合ゲートＧが閉じる時点ｔ2 は、ｔ2 ＝ｔ1
＋Ｌ・ｗで設定することができる。
【００２２】図３は第２の実施例を示すブロック図、図
４はその動作流れ図である。この実施例は、推定トルク
値［Ｔ］＝｛Ｐ（ｔ2 ）−Ｐ（ｔ1 ）｝を求める時間ｔ
1 、ｔ2 の設定の仕方が、前記図１、２に示した実施例
とは異なるものである。
４はその動作流れ図である。この実施例は、推定トルク
値［Ｔ］＝｛Ｐ（ｔ2 ）−Ｐ（ｔ1 ）｝を求める時間ｔ
1 、ｔ2 の設定の仕方が、前記図１、２に示した実施例
とは異なるものである。
【００２３】図３においてエンジン１０に設けたクラン
ク角センサ３４の出力θc と、ピエゾ素子からなる燃焼
圧センサ３６の出力ｄＰ／ｄｔとはＡ／Ｄ変換器６０に
入力され、ここでそれぞれデジタル信号に変換されてＣ
ＰＵ３０Ａに入力される。クランク角センサ３４の出力
θc は、クランク軸の１回転ごとに上死点付近の基準ク
ランク位置で正負に変化する基準クランク角パルス信号
θ0 と、所定クランク角ごとに常時出力されるクランク
角パルス信号θp とを含む。
ク角センサ３４の出力θc と、ピエゾ素子からなる燃焼
圧センサ３６の出力ｄＰ／ｄｔとはＡ／Ｄ変換器６０に
入力され、ここでそれぞれデジタル信号に変換されてＣ
ＰＵ３０Ａに入力される。クランク角センサ３４の出力
θc は、クランク軸の１回転ごとに上死点付近の基準ク
ランク位置で正負に変化する基準クランク角パルス信号
θ0 と、所定クランク角ごとに常時出力されるクランク
角パルス信号θp とを含む。
【００２４】ＣＰＵ３０Ａでは、メモリ６２に記憶した
動作プログラムおよび所定の演算式を用いて図４に示す
動作を行う。エンジン１０が停止中でなければ（ステッ
プ１００）、基準クランク角パルス信号θ0 の入力を待
つ（ステップ１０２）。この信号θ0 が入力されると、
ＣＰＵ３０Ａは常時入力されているクランク角パルスθ
P を用いてクランク軸回転速度Ｒ（単位はＲ．Ｐ．Ｍ）
を演算し出力する。４サイクルエンジンの場合にはクラ
ンク軸の２回転に１回づつ基準クランク角パルスθ0 を
検出する。
動作プログラムおよび所定の演算式を用いて図４に示す
動作を行う。エンジン１０が停止中でなければ（ステッ
プ１００）、基準クランク角パルス信号θ0 の入力を待
つ（ステップ１０２）。この信号θ0 が入力されると、
ＣＰＵ３０Ａは常時入力されているクランク角パルスθ
P を用いてクランク軸回転速度Ｒ（単位はＲ．Ｐ．Ｍ）
を演算し出力する。４サイクルエンジンの場合にはクラ
ンク軸の２回転に１回づつ基準クランク角パルスθ0 を
検出する。
【００２５】なおＣＰＵ３０Ａは前記実施例と同様に、
クランク角センサ３４の出力が最大（プラスピーク）と
なることから前記の基準クランク角位置（θ0 ）を求
め、この時をｔ＝ｔ0 とする。そしてこの出力が最小
（マイナスピーク）となるまでの時間、すなわち基準時
間Ｌを求める（ステップ１０４）。ＣＰＵ３０Ａはまた
ｔ＝ｔ0 となるプラスピークの基準クランク角位置（θ
0 ）でタイマをゼロにリセットして積算を始める（ステ
ップ１０６）。
クランク角センサ３４の出力が最大（プラスピーク）と
なることから前記の基準クランク角位置（θ0 ）を求
め、この時をｔ＝ｔ0 とする。そしてこの出力が最小
（マイナスピーク）となるまでの時間、すなわち基準時
間Ｌを求める（ステップ１０４）。ＣＰＵ３０Ａはまた
ｔ＝ｔ0 となるプラスピークの基準クランク角位置（θ
0 ）でタイマをゼロにリセットして積算を始める（ステ
ップ１０６）。
【００２６】一方ＣＰＵ３０Ａではｔ1 およびｔ2 を所
定の演算式により求める（ステップ１０８）。この式は
メモリ６２に予め記憶されるが、以下のような種々の式
を用いることができる。Ａの式はＬの一次式としたもの
である。Ｂ、Ｃ、ＤはＬの２次式あるいは多項式とした
ものである。
定の演算式により求める（ステップ１０８）。この式は
メモリ６２に予め記憶されるが、以下のような種々の式
を用いることができる。Ａの式はＬの一次式としたもの
である。Ｂ、Ｃ、ＤはＬの２次式あるいは多項式とした
ものである。
【００２７】
【数１】Ａ：ｔ1 ＝μＬ＋ν ｔ2 ＝ｔ1 ＋λＬ Ｂ：ｔ1 ＝μＬ＋νＬ2 ｔ2 ＝ｔ1 ＋λＬ＋ｋＬ2 Ｃ：ｔ1 ＝μＬ＋νＬ3/2 ｔ2 ＝ｔ1 ＋λＬ＋ｋＬ3/2 Ｄ：ｔ1 ＝μＬ＋ν・Ｌ／log Ｌ ｔ2 ＝ｔ1 ＋λＬ＋ｋ・Ｌ／log Ｌ
【００２８】どの式を用いるかは、エンジン１０や燃焼
圧センサ３６の出力波形等によるが、実験により決定す
べきものである。ＣＰＵ３０Ａはｔ＝ｔ1 となる時点で
（ステップ１１０）、その時の燃焼圧Ｐ（ｔ1 ）を求め
メモリする（ステップ１１２）。この燃焼圧Ｐ（ｔ1 ）
は燃焼圧センサ４６の出力ｄｐ／ｄｔを積分することに
より求める。
圧センサ３６の出力波形等によるが、実験により決定す
べきものである。ＣＰＵ３０Ａはｔ＝ｔ1 となる時点で
（ステップ１１０）、その時の燃焼圧Ｐ（ｔ1 ）を求め
メモリする（ステップ１１２）。この燃焼圧Ｐ（ｔ1 ）
は燃焼圧センサ４６の出力ｄｐ／ｄｔを積分することに
より求める。
【００２９】次にｔ＝ｔ2 になる時点で（ステップ１１
４）、Ｐ（ｔ2 ）を求め、推定トルク値［Ｔ］＝｛Ｐ
（ｔ2 ）−Ｐ（ｔ1 ）｝の演算を行う（ステップ１１
６）。ＣＰＵ３０Ａはさらにこの推定トルク値［Ｔ］に
定数Ｔ0 を積算することにより、トルクＴ＝Ｔ0 ・
［Ｔ］を求めて出力する（ステップ１１８）。そしてス
テップ１００に戻り、以上の動作を繰り返す。なおステ
ップ１００〜１１８までの動作周期は、エンジンの回転
周期に比べて十分に速く、一周期の動作は実質上瞬時に
行われるから、演算による遅れはほとんど問題にならな
い。
４）、Ｐ（ｔ2 ）を求め、推定トルク値［Ｔ］＝｛Ｐ
（ｔ2 ）−Ｐ（ｔ1 ）｝の演算を行う（ステップ１１
６）。ＣＰＵ３０Ａはさらにこの推定トルク値［Ｔ］に
定数Ｔ0 を積算することにより、トルクＴ＝Ｔ0 ・
［Ｔ］を求めて出力する（ステップ１１８）。そしてス
テップ１００に戻り、以上の動作を繰り返す。なおステ
ップ１００〜１１８までの動作周期は、エンジンの回転
周期に比べて十分に速く、一周期の動作は実質上瞬時に
行われるから、演算による遅れはほとんど問題にならな
い。
【００３０】図５は第３の実施例の動作流れ図である。
この実施例は、クランク角センサ３４がクランク軸の微
小回転角度ごとに常時出力するクランク角パルスθp を
用いてクランク角θを求め、クランク角θがｔ1 、ｔ2
に対応する角度θ1 θ2 において燃焼圧Ｐ（θ1 ）、Ｐ
（θ2 1 を求めるものである。
この実施例は、クランク角センサ３４がクランク軸の微
小回転角度ごとに常時出力するクランク角パルスθp を
用いてクランク角θを求め、クランク角θがｔ1 、ｔ2
に対応する角度θ1 θ2 において燃焼圧Ｐ（θ1 ）、Ｐ
（θ2 1 を求めるものである。
【００３１】すなわち図５では、図４と同様に基準クラ
ンク角位置（θ0 ）を求め（ステップ１０２）、クラン
ク回転速度Ｒおよび基準時間Ｌを求めた後（ステップ１
０４）、ｔ1 とｔ2 を演算する（ステップ１０８）。そ
してステップ１０８で求めたｔ1 、ｔ2 に対応するクラ
ンク角θ1 およびθ2 を求める。この計算はクランク軸
回転速度Ｒ（Ｒ．Ｐ．Ｍ）を用いて、ステップ１０８Ａ
に示す式により行う。
ンク角位置（θ0 ）を求め（ステップ１０２）、クラン
ク回転速度Ｒおよび基準時間Ｌを求めた後（ステップ１
０４）、ｔ1 とｔ2 を演算する（ステップ１０８）。そ
してステップ１０８で求めたｔ1 、ｔ2 に対応するクラ
ンク角θ1 およびθ2 を求める。この計算はクランク軸
回転速度Ｒ（Ｒ．Ｐ．Ｍ）を用いて、ステップ１０８Ａ
に示す式により行う。
【００３２】クランク角θがθ1 になると（ステップ１
１０Ａ）、この時の燃焼圧Ｐ（θ1）を求めてメモリす
る（ステップ１１２Ａ）。同様にθ≧θ2 になると（ス
テップ１１４Ａ）、推定トルク値［Ｔ］を、［Ｔ］＝
（｛Ｐ（θ2 ）−Ｐ（θ1 ）｝により求める（ステップ
１１６Ａ）。そしてＴ＝Ｔ0 ・［Ｔ］によりトルクＴを
求めるものである（ステップ１１８）。この実施例によ
ればタイマーが不要になる。
１０Ａ）、この時の燃焼圧Ｐ（θ1）を求めてメモリす
る（ステップ１１２Ａ）。同様にθ≧θ2 になると（ス
テップ１１４Ａ）、推定トルク値［Ｔ］を、［Ｔ］＝
（｛Ｐ（θ2 ）−Ｐ（θ1 ）｝により求める（ステップ
１１６Ａ）。そしてＴ＝Ｔ0 ・［Ｔ］によりトルクＴを
求めるものである（ステップ１１８）。この実施例によ
ればタイマーが不要になる。
【００３３】図６は第４の実施例を示すブロック図、図
７はその動作流れ図である。図６において６４はチャー
ジアンプであり、燃焼圧センサ３６の出力ｄＰ／ｄｔを
積分して、燃焼圧Ｐを示すアナログ信号に変換する。Ｃ
ＰＵ３０Ｂでは基準クランク角（θ0 ）を検出し（ステ
ップ１０２）、回転速度Ｒを演算し出力する（ステップ
１０４Ｂ）。
７はその動作流れ図である。図６において６４はチャー
ジアンプであり、燃焼圧センサ３６の出力ｄＰ／ｄｔを
積分して、燃焼圧Ｐを示すアナログ信号に変換する。Ｃ
ＰＵ３０Ｂでは基準クランク角（θ0 ）を検出し（ステ
ップ１０２）、回転速度Ｒを演算し出力する（ステップ
１０４Ｂ）。
【００３４】ＣＰＵ３０Ｂはチャージアンプ６４で求め
た燃焼圧Ｐの微分値ｄＰ／ｄｔを求め（ステップ２０
０）、この微分値ｄＰ／ｄｔが最大値となる時点をｔ1
とする（ステップ２０２）。そしてこの時点ｔ1 におけ
る燃焼圧Ｐ（ｔ1 ）をメモリする（ステップ２０４）。
ＣＰＵ３０Ｂは再びｄＰ／ｄｔの演算を行い（ステップ
２０６）、ｄＰ／ｄｔ＝０となる時点ｔ2 を求める（ス
テップ２０８）。そしてこの時の燃焼圧Ｐ（ｔ2 ）をメ
モリする。
た燃焼圧Ｐの微分値ｄＰ／ｄｔを求め（ステップ２０
０）、この微分値ｄＰ／ｄｔが最大値となる時点をｔ1
とする（ステップ２０２）。そしてこの時点ｔ1 におけ
る燃焼圧Ｐ（ｔ1 ）をメモリする（ステップ２０４）。
ＣＰＵ３０Ｂは再びｄＰ／ｄｔの演算を行い（ステップ
２０６）、ｄＰ／ｄｔ＝０となる時点ｔ2 を求める（ス
テップ２０８）。そしてこの時の燃焼圧Ｐ（ｔ2 ）をメ
モリする。
【００３５】次に燃焼圧Ｐ（ｔ2 ）とＰ（ｔ1 ）の差を
推定トルク値［Ｔ］とし（ステップ２１２）、さらにト
ルクＴをＴ0 ・［Ｔ］により求める（ステップ１１
８）。この図では図４、５と同一部分に同一符号を付し
たから、その説明は繰り返さない。この図７の実施例に
よれば、ｄＰ／ｄｔの最大および０の時点ｔ1 、ｔ2 を
検出してその時の燃焼圧を求めるから、エンジン回転速
度Ｒの変動があっても正確にトルクＴを求められる。ま
たｄＰ／ｄｔの最大および０はＣＰＵ３０Ｂのプログラ
ムで判断でき、ｄＰ／ｄｔの積分もプログラムで処理で
きるから、構成が簡単である。
推定トルク値［Ｔ］とし（ステップ２１２）、さらにト
ルクＴをＴ0 ・［Ｔ］により求める（ステップ１１
８）。この図では図４、５と同一部分に同一符号を付し
たから、その説明は繰り返さない。この図７の実施例に
よれば、ｄＰ／ｄｔの最大および０の時点ｔ1 、ｔ2 を
検出してその時の燃焼圧を求めるから、エンジン回転速
度Ｒの変動があっても正確にトルクＴを求められる。ま
たｄＰ／ｄｔの最大および０はＣＰＵ３０Ｂのプログラ
ムで判断でき、ｄＰ／ｄｔの積分もプログラムで処理で
きるから、構成が簡単である。
【００３６】図８はｔ1 、ｔ2 の設定方法の他の実施例
を説明する図である。前記の第１〜第４の実施例では、
ｄＰ／ｄｔが最大および０になる時点ｔ1 、ｔ2 で燃焼
圧Ｐ（ｔ1 ）、Ｐ（ｔ2 ）を求めている。しかし本発明
はこれらの時点ｔ1 、ｔ2 の近傍の時点でもよく、例え
ば図８に示すｔ1 ′、ｔ2 、′やｔ1 ″における燃焼圧
Ｐ（ｔ1 ′）、Ｐ（ｔ2 ′）およびＰ（ｔ1 ″）を用い
てもよい。
を説明する図である。前記の第１〜第４の実施例では、
ｄＰ／ｄｔが最大および０になる時点ｔ1 、ｔ2 で燃焼
圧Ｐ（ｔ1 ）、Ｐ（ｔ2 ）を求めている。しかし本発明
はこれらの時点ｔ1 、ｔ2 の近傍の時点でもよく、例え
ば図８に示すｔ1 ′、ｔ2 、′やｔ1 ″における燃焼圧
Ｐ（ｔ1 ′）、Ｐ（ｔ2 ′）およびＰ（ｔ1 ″）を用い
てもよい。
【００３７】この図８においてｔ1 ′とｔ2 ′は、それ
ぞれｔ1 、ｔ2 よりも一定時間Ｌα、Ｌβだけ進角させ
たものである。ここにＬは基準時間、α、βは定数であ
る。またｔ＝ｔ0 を基準にすれば（図２参照）ｔ1 ＝Ｄ
であるから、ｔ1 ′はｔ1 ′＝（Ｄ−Ｌα）となり、ｔ
2 ′＝（Ｄ＋Ｌｗ−Ｌβ）となる。ここにＬｗは、図２
に示す（ｔ2 −ｔ1 ）に対応するものである。ｔ2 ″は
ｔ2 をＬβ遅角させたものである。従ってｔ2 ″は、ｔ
2 ″＝（Ｄ＋Ｌｗ＋Ｌβ）となる。
ぞれｔ1 、ｔ2 よりも一定時間Ｌα、Ｌβだけ進角させ
たものである。ここにＬは基準時間、α、βは定数であ
る。またｔ＝ｔ0 を基準にすれば（図２参照）ｔ1 ＝Ｄ
であるから、ｔ1 ′はｔ1 ′＝（Ｄ−Ｌα）となり、ｔ
2 ′＝（Ｄ＋Ｌｗ−Ｌβ）となる。ここにＬｗは、図２
に示す（ｔ2 −ｔ1 ）に対応するものである。ｔ2 ″は
ｔ2 をＬβ遅角させたものである。従ってｔ2 ″は、ｔ
2 ″＝（Ｄ＋Ｌｗ＋Ｌβ）となる。
【００３８】ここに図８に示すＰの曲線は、ｔ2 付近で
傾きが小さくｔ1 付近で傾きが大きいから、α＜βに設
定しておくべきである。またｔ2 ′はｔ1 とｔ2 の中間
よりもｔ2 側に位置するのが望ましいことから、β／ｗ
＜０．５に設定すべきである。このようにｔ1 ′、ｔ
2 ′あるいはｔ2 ″を求めた時には、推定トルク値
［Ｔ］は、例えば｛Ｐ（ｔ2 ′）−Ｐ（ｔ1 ′）｝、
｛Ｐ（ｔ2 ″）−Ｐ（ｔ1 ′）｝などにより求めること
ができる。従ってこの［Ｔ］を用いてさらにトルクＴ
を、例えばＴ＝Ｔ0 ・［Ｔ］により求めることができ
る。
傾きが小さくｔ1 付近で傾きが大きいから、α＜βに設
定しておくべきである。またｔ2 ′はｔ1 とｔ2 の中間
よりもｔ2 側に位置するのが望ましいことから、β／ｗ
＜０．５に設定すべきである。このようにｔ1 ′、ｔ
2 ′あるいはｔ2 ″を求めた時には、推定トルク値
［Ｔ］は、例えば｛Ｐ（ｔ2 ′）−Ｐ（ｔ1 ′）｝、
｛Ｐ（ｔ2 ″）−Ｐ（ｔ1 ′）｝などにより求めること
ができる。従ってこの［Ｔ］を用いてさらにトルクＴ
を、例えばＴ＝Ｔ0 ・［Ｔ］により求めることができ
る。
【００３９】求めた推定トルク値［Ｔ］は、実施例のよ
うに燃料噴射量や点火時期の制御だけでなく、ＥＧＲ量
の制御、排気に添加する二次空気量の制御などに用いる
ことができる。吸排気弁の開閉タイミングを可変とした
可変バルブタイミング機能を有する場合には、このバル
ブタイミングを推定トルク値［Ｔ］を用いて制御しても
よい。
うに燃料噴射量や点火時期の制御だけでなく、ＥＧＲ量
の制御、排気に添加する二次空気量の制御などに用いる
ことができる。吸排気弁の開閉タイミングを可変とした
可変バルブタイミング機能を有する場合には、このバル
ブタイミングを推定トルク値［Ｔ］を用いて制御しても
よい。
【００４０】
【発明の効果】請求項１の発明は以上のように、燃焼圧
の時間微分ｄＰ／ｄｔが最大値になる時点（ｔ1 ）から
０になる時点（ｔ2 ）までの時間幅付近の燃焼圧センサ
出力を用いてエンジン出力トルク（推定トルク値
［Ｔ］）を求めるものであるから、燃焼圧センサの出力
のサンプリング回数が少なくなり、演算処理速度を高く
することができる。また燃焼圧の最大値のみを用いてト
ルクを推定するものでないから、精度が向上する。
の時間微分ｄＰ／ｄｔが最大値になる時点（ｔ1 ）から
０になる時点（ｔ2 ）までの時間幅付近の燃焼圧センサ
出力を用いてエンジン出力トルク（推定トルク値
［Ｔ］）を求めるものであるから、燃焼圧センサの出力
のサンプリング回数が少なくなり、演算処理速度を高く
することができる。また燃焼圧の最大値のみを用いてト
ルクを推定するものでないから、精度が向上する。
【００４１】ここに燃焼圧センサとしてピエゾ素子を用
いた場合には、その出力は燃焼圧の時間微分となり、こ
れをアナログ積分増幅器で積分すれば、ＣＰＵの演算処
理は一層速くなる（請求項２）。時間微分ｄＰ／ｄｔが
最大となる時点（ｔ1 ）すなわちゲートＧの開く時点
は、計算により求めてもよい（請求項３）。この計算に
よれば時点ｔ1 に先行してこの時点ｔ1 を求められるか
ら、ＣＰＵの演算速度の遅れが問題にならず一層精度が
向上する。さらに請求項４の発明によれば、この方法の
実施に直接使用される装置が得られる。
いた場合には、その出力は燃焼圧の時間微分となり、こ
れをアナログ積分増幅器で積分すれば、ＣＰＵの演算処
理は一層速くなる（請求項２）。時間微分ｄＰ／ｄｔが
最大となる時点（ｔ1 ）すなわちゲートＧの開く時点
は、計算により求めてもよい（請求項３）。この計算に
よれば時点ｔ1 に先行してこの時点ｔ1 を求められるか
ら、ＣＰＵの演算速度の遅れが問題にならず一層精度が
向上する。さらに請求項４の発明によれば、この方法の
実施に直接使用される装置が得られる。
【図１】本発明の一実施例のブロック図
【図２】その動作説明図
【図３】第２の実施例のブロック図
【図４】その動作流れ図
【図５】第３の実施例の動作流れ図
【図６】第４の実施例のブロック図
【図７】その動作流れ図
【図８】ｔ1 、ｔ2 の他の設定方法を説明する図
１０ エンジン ３０、３０Ａ、３０Ｂ ＣＰＵ ３２ カム軸角センサ ３４ クランク角センサ ３６ 燃焼圧センサ ４０ 基準クランク位置検出手段 ４２ 基準時間演算手段 ４４ Ｄ演算手段 ５０ 積分手段
Claims (4)
- 【請求項１】 燃焼圧センサの出力を用いてエンジン出
力トルクを推定する方法において、前記燃焼圧の時間微
分が最大値から０になるまでの時間幅付近の燃焼圧セン
サ出力を用いてエンジン出力トルクを求めることを特徴
とするエンジンのトルク検出方法。 - 【請求項２】 燃焼圧センサはピエゾ素子により燃焼圧
の時間微分を出力し燃焼圧はこの燃焼圧センサの出力を
アナログ積分増幅器で積分することにより求める請求項
１のエンジンのトルク検出方法。 - 【請求項３】 燃焼圧の時間微分が最大となる時点は、
一定クランク角位置で出力される基準時点から次式：Ｄ
＝Ｌ・｛ｆ＋ｒ（√Ｌ−ｃ）｝（但しＬは基準時間を表
す変数、ｆ、ｒ、ｃは定数）：で求められる時間Ｄ経過
した時点とされる請求項１のエンジンのトルク検出方
法。 - 【請求項４】 燃焼圧センサが出力する燃焼圧の時間微
分を用いてエンジン出力トルクを求めるエンジンのトル
ク検出装置において、基準クランク位置検出手段と、基
準クランク位置から一定クランク角の回転に要する基準
時間Ｌを求める基準時間演算手段と、求めた基準時間Ｌ
を用いて前記基準クランク位置からゲート開までの時間
Ｄ＝Ｌ・（ｆ＋ｒ（√Ｌ−ｃ）｝（ｆ、ｒ、ｃは定数）
の演算を行うＤ演算手段と、前記ゲート開時から前記燃
焼圧センサが出力する燃焼圧の時間微分が０となるまで
の間この時間微分を時間について積分して推定トルク値
［Ｔ］とする積分手段とを備えることを特徴とするエン
ジンのトルク検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06211894A JP3436408B2 (ja) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | エンジンのトルク検出方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-70715 | 1993-03-08 | ||
| JP7071593 | 1993-03-08 | ||
| JP06211894A JP3436408B2 (ja) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | エンジンのトルク検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH074302A true JPH074302A (ja) | 1995-01-10 |
| JP3436408B2 JP3436408B2 (ja) | 2003-08-11 |
Family
ID=26403176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06211894A Expired - Lifetime JP3436408B2 (ja) | 1993-03-08 | 1994-03-08 | エンジンのトルク検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3436408B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999047800A1 (en) * | 1998-03-19 | 1999-09-23 | Hitachi, Ltd. | Internal combustion engine, control apparatus for an internal combustion engine, and its control method |
| US7128051B2 (en) | 1998-03-19 | 2006-10-31 | Hitachi, Ltd. | Internal combustion engine, and control apparatus and method thereof |
| JP2015105646A (ja) * | 2013-12-02 | 2015-06-08 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| CN119354548A (zh) * | 2024-12-25 | 2025-01-24 | 陕西德鑫智能科技有限公司 | 一种无人机化油器兼容电喷发动机测试台架的电气系统 |
-
1994
- 1994-03-08 JP JP06211894A patent/JP3436408B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999047800A1 (en) * | 1998-03-19 | 1999-09-23 | Hitachi, Ltd. | Internal combustion engine, control apparatus for an internal combustion engine, and its control method |
| US7128051B2 (en) | 1998-03-19 | 2006-10-31 | Hitachi, Ltd. | Internal combustion engine, and control apparatus and method thereof |
| JP2015105646A (ja) * | 2013-12-02 | 2015-06-08 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| CN119354548A (zh) * | 2024-12-25 | 2025-01-24 | 陕西德鑫智能科技有限公司 | 一种无人机化油器兼容电喷发动机测试台架的电气系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3436408B2 (ja) | 2003-08-11 |
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