JP2000328999A - 走行車両における軸平均有効圧簡易測定方法 - Google Patents
走行車両における軸平均有効圧簡易測定方法Info
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- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 走行する車両における軸平均有効圧を簡易に
測定する方法を提供すること。 【解決手段】 車両１に、吸入空気流量計２、λセンサ
１１およびデータ収集装置１０を搭載し、前記車両１が
実際に路面５上を走行しているときにおける走行速度お
よびエンジン回転数、および、前記吸入空気流量計２お
よびλセンサ１１の出力を前記データ収集装置１０に入
力し、吸入空気量と排気中の空気過剰率とから燃料消費
率を求め、この燃料消費率とエンジン回転数との関係か
ら走行車両１のエンジン出力を求めるようにしている。
測定する方法を提供すること。 【解決手段】 車両１に、吸入空気流量計２、λセンサ
１１およびデータ収集装置１０を搭載し、前記車両１が
実際に路面５上を走行しているときにおける走行速度お
よびエンジン回転数、および、前記吸入空気流量計２お
よびλセンサ１１の出力を前記データ収集装置１０に入
力し、吸入空気量と排気中の空気過剰率とから燃料消費
率を求め、この燃料消費率とエンジン回転数との関係か
ら走行車両１のエンジン出力を求めるようにしている。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、路面上を実際に
走行している自動車など車両の軸平均有効圧を簡易に測
定する方法に関する。
走行している自動車など車両の軸平均有効圧を簡易に測
定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、自動車エンジンの性能を表す指
標として軸平均有効圧が用いられる。これは、圧力の単
位を持つものであるが、エンジンの排気量当たりのトル
クと考えることができる。
標として軸平均有効圧が用いられる。これは、圧力の単
位を持つものであるが、エンジンの排気量当たりのトル
クと考えることができる。
【０００３】ところで、例えば自動車の走行時に必要と
する駆動力Ｆは、下記（１）式で表される。 Ｆ＝Ａ＋ＢＶ2 ＋ｍα＋ｍｇθ ……（１） ここで、 Ａ：転がり抵抗、 ＢＶ2 ：空気抵抗（または風損）、 Ｂ＝ＣD ×Ｓ×γa ／ｇ ＣD ：抗力係数、Ｓ：自動車の投影断面積、γa ：空気
の比重量、ｇ：重力の加速度、Ｖ：車速 ｍ：車重、α：車の加速度、θ：道路の勾配
する駆動力Ｆは、下記（１）式で表される。 Ｆ＝Ａ＋ＢＶ2 ＋ｍα＋ｍｇθ ……（１） ここで、 Ａ：転がり抵抗、 ＢＶ2 ：空気抵抗（または風損）、 Ｂ＝ＣD ×Ｓ×γa ／ｇ ＣD ：抗力係数、Ｓ：自動車の投影断面積、γa ：空気
の比重量、ｇ：重力の加速度、Ｖ：車速 ｍ：車重、α：車の加速度、θ：道路の勾配
【０００４】前記値のうち、ＡとＢはコーストダウン法
で知ることができ、Ｖとαは車速センサから得ることが
できる。そして、コーストダウン法は、平坦路において
ある車速からトランスミッションをニュートラルにして
惰行（惰性走行）させ、その減速度から求める。つま
り、前記（１）式において、Ｆ＝０、θ＝０とし、 −ｍα＝Ａ＋ＢＶ2 で求める。
で知ることができ、Ｖとαは車速センサから得ることが
できる。そして、コーストダウン法は、平坦路において
ある車速からトランスミッションをニュートラルにして
惰行（惰性走行）させ、その減速度から求める。つま
り、前記（１）式において、Ｆ＝０、θ＝０とし、 −ｍα＝Ａ＋ＢＶ2 で求める。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、道路を
走行している自動車で、その道路の勾配を精度よく求め
ることは困難であり、したがって、あらゆる道路状態で
の走行抵抗や走行馬力を求めることは困難である。そし
て、自動車の走行抵抗を得るのに、従来においては、駆
動輪の車軸または車輪にトルクセンサを取り付けるのが
一般的であるが、トルクセンサが車体から突出したり、
耐久性に難があり、一般道路を走行するには不向きで、
テストコースでの計測が主となり、一般の坂道走行では
計測を行うことができなかった。
走行している自動車で、その道路の勾配を精度よく求め
ることは困難であり、したがって、あらゆる道路状態で
の走行抵抗や走行馬力を求めることは困難である。そし
て、自動車の走行抵抗を得るのに、従来においては、駆
動輪の車軸または車輪にトルクセンサを取り付けるのが
一般的であるが、トルクセンサが車体から突出したり、
耐久性に難があり、一般道路を走行するには不向きで、
テストコースでの計測が主となり、一般の坂道走行では
計測を行うことができなかった。
【０００６】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、走行する車両における軸平均有
効圧を簡易に測定する方法を提供することである。
たもので、その目的は、走行する車両における軸平均有
効圧を簡易に測定する方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の走行車両における軸平均有効圧簡易測定
方法（以下、軸平均有効圧簡易測定方法という）は、車
両に、吸入空気流量計、λセンサおよびデータ収集装置
を搭載し、前記車両が実際に路面上を走行しているとき
における走行速度およびエンジン回転数、および、前記
吸入空気流量計およびλセンサの出力を前記データ収集
装置に入力し、吸入空気量と排気中の空気過剰率とから
燃料消費率を求め、この燃料消費率とエンジン回転数と
の関係から走行車両のエンジン出力を求めるようにして
いる。
め、この発明の走行車両における軸平均有効圧簡易測定
方法（以下、軸平均有効圧簡易測定方法という）は、車
両に、吸入空気流量計、λセンサおよびデータ収集装置
を搭載し、前記車両が実際に路面上を走行しているとき
における走行速度およびエンジン回転数、および、前記
吸入空気流量計およびλセンサの出力を前記データ収集
装置に入力し、吸入空気量と排気中の空気過剰率とから
燃料消費率を求め、この燃料消費率とエンジン回転数と
の関係から走行車両のエンジン出力を求めるようにして
いる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の軸平均有効圧
簡易測定方法を説明するための図で、この図において、
１は試験に供される車両で、例えばディーゼルエンジン
（以下、単にエンジンという）２を搭載したディーゼル
乗用車である。３はエンジン２に連なる排気管、４はこ
の排気管３に設けられるマフラーである。５は路面であ
る。
簡易測定方法を説明するための図で、この図において、
１は試験に供される車両で、例えばディーゼルエンジン
（以下、単にエンジンという）２を搭載したディーゼル
乗用車である。３はエンジン２に連なる排気管、４はこ
の排気管３に設けられるマフラーである。５は路面であ
る。
【０００９】６，７はそれぞれエンジン回転数センサ、
車速センサであり、８はエンジン２の近傍に設けられる
エアクリーナ（図示していない）に設けられる吸入空気
流量計（ＡＦＳ）で、例えばカルマン流量計よりなる。
これらのセンサ６，７および吸入空気流量計８の出力
は、インタフェース９を介してマイクロコンピュータ１
０に入力される。このマイクロコンピュータ１０は、自
動車１の適宜の箇所に搭載され、データ収集機能、演算
機能および演算結果などを記憶および出力する機能を備
えている。
車速センサであり、８はエンジン２の近傍に設けられる
エアクリーナ（図示していない）に設けられる吸入空気
流量計（ＡＦＳ）で、例えばカルマン流量計よりなる。
これらのセンサ６，７および吸入空気流量計８の出力
は、インタフェース９を介してマイクロコンピュータ１
０に入力される。このマイクロコンピュータ１０は、自
動車１の適宜の箇所に搭載され、データ収集機能、演算
機能および演算結果などを記憶および出力する機能を備
えている。
【００１０】そして、図示していないが、吸入空気流量
計８の近傍には、吸気温度、吸気湿度および大気圧をそ
れぞれ測定するセンサが設けられており、これらのセン
サの出力もインタフェース９を介してマイクロコンピュ
ータ１０に入力される。また、１１は排気管３に設けら
れた空気過剰率を測定するためのλセンサ（市販品）
で、その出力はインタフェース１２を介してマイクロコ
ンピュータ１０に入力される。なお、１３は駆動側のタ
イヤである。
計８の近傍には、吸気温度、吸気湿度および大気圧をそ
れぞれ測定するセンサが設けられており、これらのセン
サの出力もインタフェース９を介してマイクロコンピュ
ータ１０に入力される。また、１１は排気管３に設けら
れた空気過剰率を測定するためのλセンサ（市販品）
で、その出力はインタフェース１２を介してマイクロコ
ンピュータ１０に入力される。なお、１３は駆動側のタ
イヤである。
【００１１】次に、上記構成のディーゼル乗用車１を路
上走行させたときにおける軸平均有効圧を測定する手法
について、図２以下の図面をも参照しながら、シャシダ
イナモが使える場合とそうでない場合とに分けて説明す
る。
上走行させたときにおける軸平均有効圧を測定する手法
について、図２以下の図面をも参照しながら、シャシダ
イナモが使える場合とそうでない場合とに分けて説明す
る。
【００１２】１．シャシダイナモが使える場合 シャシダイナモが一般的に備えている機能で、坂道の勾
配を設定すると、定常走行抵抗に登坂時の荷重を加える
ことができる。この機能を使って各種勾配で車速、トラ
ンスミッションのギア比を変えて定常走行を行うと、エ
ンジン回転数、エンジン負荷の広い範囲のデータを得る
ことができる。
配を設定すると、定常走行抵抗に登坂時の荷重を加える
ことができる。この機能を使って各種勾配で車速、トラ
ンスミッションのギア比を変えて定常走行を行うと、エ
ンジン回転数、エンジン負荷の広い範囲のデータを得る
ことができる。
【００１３】前記シャシダイナモで得られた駆動力Ｆか
らエンジン出力を得る方法について述べる。
らエンジン出力を得る方法について述べる。
【００１４】まず、タイヤ１３のトルクＴとタイヤ１３
の有効直径Ｄとの間には、 Ｔ＝Ｆ×Ｄ／２ ……（２） なる関係がある。
の有効直径Ｄとの間には、 Ｔ＝Ｆ×Ｄ／２ ……（２） なる関係がある。
【００１５】そして、タイヤ１３の必要馬力Ｐt とタイ
ヤ１３の回転数Ｔrpm との間には、 Ｐt ＝ｋ1 ×Ｔ×Ｔrpm ……（３） なる関係がある。ここで、ｋ1 は馬力換算係数である。
ヤ１３の回転数Ｔrpm との間には、 Ｐt ＝ｋ1 ×Ｔ×Ｔrpm ……（３） なる関係がある。ここで、ｋ1 は馬力換算係数である。
【００１６】また、タイヤ１３の回転数Ｔrpm と車速Ｖ
とタイヤ１３の有効直径Ｄとの間には、 Ｔrpm ＝Ｖ／πＤ ……（４） なる関係がある。
とタイヤ１３の有効直径Ｄとの間には、 Ｔrpm ＝Ｖ／πＤ ……（４） なる関係がある。
【００１７】前記（２）〜（４）式から、 Ｐt ＝ｋ1 ×Ｆ×Ｖ／２π ……（５） なる関係が得られる。
【００１８】ところで、エンジン２からタイヤ１３まで
のトルクの伝達効率をηとすると、エンジン２の出力Ｐ
eng は、下記（６）式で表される。 Ｐeng ＝Ｐt ／η ……（６）
のトルクの伝達効率をηとすると、エンジン２の出力Ｐ
eng は、下記（６）式で表される。 Ｐeng ＝Ｐt ／η ……（６）
【００１９】そして、既に述べたように、エンジン２の
性能を表す指標として軸平均有効圧Ｐｅが用いられる。
これは、圧力の単位を持つものであるが、エンジン２の
排気量当たりのトルクと考えることができ、エンジン排
気量Ｖｈ、エンジン回転速度ｒｐとの間には、下記
（７）式の関係がある。 Ｐｅ＝ｋ2 ×Ｐeng ／（Ｖｈ×ｒｐ）＝ｋ3 ×Ｔ／Ｖｈ ……（７）
性能を表す指標として軸平均有効圧Ｐｅが用いられる。
これは、圧力の単位を持つものであるが、エンジン２の
排気量当たりのトルクと考えることができ、エンジン排
気量Ｖｈ、エンジン回転速度ｒｐとの間には、下記
（７）式の関係がある。 Ｐｅ＝ｋ2 ×Ｐeng ／（Ｖｈ×ｒｐ）＝ｋ3 ×Ｔ／Ｖｈ ……（７）
【００２０】図２および図３は、上述した関係を、ディ
ーゼル乗用車１で求めたものを示すもので、図２は、路
面５の傾きを変えたときにおける車速と走行馬力との関
係を示すもので、曲線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、それぞれ路面
の勾配が０°、２°、４°、５°のときにおいて得られ
るデータをそれぞれプロットして得られるものである。
また、図３は、路面５の傾きを変えたときにおけるエン
ジン回転数と走行馬力との関係を示すもので、曲線Ｅ，
Ｆ，Ｇは、それぞれ路面の勾配が０°、２°、５°のと
きにおいて得られるデータをそれぞれプロットして得ら
れるものである。
ーゼル乗用車１で求めたものを示すもので、図２は、路
面５の傾きを変えたときにおける車速と走行馬力との関
係を示すもので、曲線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、それぞれ路面
の勾配が０°、２°、４°、５°のときにおいて得られ
るデータをそれぞれプロットして得られるものである。
また、図３は、路面５の傾きを変えたときにおけるエン
ジン回転数と走行馬力との関係を示すもので、曲線Ｅ，
Ｆ，Ｇは、それぞれ路面の勾配が０°、２°、５°のと
きにおいて得られるデータをそれぞれプロットして得ら
れるものである。
【００２１】次に、エンジン２の近傍に設けられた吸入
空気流量計８の検出出力と、排気管３に設けたλセンサ
１１の検出出力とに基づいて燃料消費率を求める計算手
法について説明する。
空気流量計８の検出出力と、排気管３に設けたλセンサ
１１の検出出力とに基づいて燃料消費率を求める計算手
法について説明する。
【００２２】空気過剰率λと測定時の空燃比ＴAFR との
間には、下記（８）式が成り立つ。 λ＝ＴAFR ／理論空燃比 ……（８）
間には、下記（８）式が成り立つ。 λ＝ＴAFR ／理論空燃比 ……（８）
【００２３】ここで、理論空燃比は、軽油の場合、１
４．７であり、空気過剰率λは、排気ガス中の酸素濃度
で判明し、排気管３に設けたλセンサ１１によって求め
られる。また、空燃比ＴAFR は、乾燥空気重量と消費燃
料重量との比であるので、吸入空気流量と同時に測定し
た大気圧、吸気温度および吸気湿度より乾燥空気重量を
求め、これを前記ＴAFR で除した値が消費燃料重量とな
る。この値から１シリンダ、１サイクル当たりの燃料供
給重量ｑを求める．
４．７であり、空気過剰率λは、排気ガス中の酸素濃度
で判明し、排気管３に設けたλセンサ１１によって求め
られる。また、空燃比ＴAFR は、乾燥空気重量と消費燃
料重量との比であるので、吸入空気流量と同時に測定し
た大気圧、吸気温度および吸気湿度より乾燥空気重量を
求め、これを前記ＴAFR で除した値が消費燃料重量とな
る。この値から１シリンダ、１サイクル当たりの燃料供
給重量ｑを求める．
【００２４】すなわち、燃料消費量をＧ（ｇ／ｍｉ
ｎ）、気筒数をｎ、エンジン回転数をｒｐ（ｒｐｍ）と
するとき、 ｑ＝ｉ×Ｇ×１０００／（ｎ×ｒｐ）（ｍｍ3 ／ｓｔ） ……（９） ここで、ｉ：２サイクルエンジンは１、４サイクルエン
ジンは２
ｎ）、気筒数をｎ、エンジン回転数をｒｐ（ｒｐｍ）と
するとき、 ｑ＝ｉ×Ｇ×１０００／（ｎ×ｒｐ）（ｍｍ3 ／ｓｔ） ……（９） ここで、ｉ：２サイクルエンジンは１、４サイクルエン
ジンは２
【００２５】図４は、燃料供給重量ｑと軸平均有効圧Ｐ
ｅとの関係を示している。この図においては、変動幅が
大きいのは、試験に用いたディーゼル乗用車１がＡＴ
（オートマティックトランスミッション）車であり、伝
達効率ηが車速Ｖ、エンジン回転数ｒｐ、負荷により変
動したためと考えられる。
ｅとの関係を示している。この図においては、変動幅が
大きいのは、試験に用いたディーゼル乗用車１がＡＴ
（オートマティックトランスミッション）車であり、伝
達効率ηが車速Ｖ、エンジン回転数ｒｐ、負荷により変
動したためと考えられる。
【００２６】前記ｑ，Ｐｅの関係からＰｅを求め、前記
（７）式に代入することにより、エンジン出力Ｐeng を
求めることができる。図５および図６に、燃料消費から
求めたエンジン出力Ｐeng と車速計から求めた平坦路に
おける走行馬力との関係を示す。図５は上坂路を走行し
たときに得られたデータを、図６は同じ道を降坂したと
きに得られたデータを、それぞれ示している。なお、こ
れらの図において、横軸の距離は、行き帰り（上り下
り）で同じ場所になるように合わせてある。
（７）式に代入することにより、エンジン出力Ｐeng を
求めることができる。図５および図６に、燃料消費から
求めたエンジン出力Ｐeng と車速計から求めた平坦路に
おける走行馬力との関係を示す。図５は上坂路を走行し
たときに得られたデータを、図６は同じ道を降坂したと
きに得られたデータを、それぞれ示している。なお、こ
れらの図において、横軸の距離は、行き帰り（上り下
り）で同じ場所になるように合わせてある。
【００２７】２．シャシダイナモが使えない場合 ところで、現時点においては、大型車用シャシダイナモ
の数が少なく、重量車の場合、シャシダイナモでの負荷
試験は困難である。そこで、平坦路において、アクセル
開度を一定に保持して加速を各ギヤにおいて行うことに
より、広い範囲のエンジン回転数ｒｐと軸平均有効圧Ｐ
ｅとの関係を得ることができる。
の数が少なく、重量車の場合、シャシダイナモでの負荷
試験は困難である。そこで、平坦路において、アクセル
開度を一定に保持して加速を各ギヤにおいて行うことに
より、広い範囲のエンジン回転数ｒｐと軸平均有効圧Ｐ
ｅとの関係を得ることができる。
【００２８】すなわち、前記（１）式の右辺の前三項、
つまり、Ａ＋ＢＶ2 ＋ｍαで走行抵抗を得る。この場
合、積載量を種々変えて試験を行うと、測定点が増やす
ことができる。
つまり、Ａ＋ＢＶ2 ＋ｍαで走行抵抗を得る。この場
合、積載量を種々変えて試験を行うと、測定点が増やす
ことができる。
【００２９】この場合においても、ｑとＰｅとの関係を
得るのは、前記シャシダイナモが使える場合と同様であ
る。
得るのは、前記シャシダイナモが使える場合と同様であ
る。
【００３０】上述のデータから有害排出物のｇ／ｋｍと
大型車の規制のｇ／ｋＷｈとの関係を得ることができ
る。図７にディーゼル乗用車における実測データを示
す。
大型車の規制のｇ／ｋＷｈとの関係を得ることができ
る。図７にディーゼル乗用車における実測データを示
す。
【００３１】なお、上述の実施の形態においては、ディ
ーゼル乗用車を例示しているが、この発明は、ガソリン
車に基づいて同様に適用することができる。
ーゼル乗用車を例示しているが、この発明は、ガソリン
車に基づいて同様に適用することができる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、車両に、吸入空気流量計または排気流量計、λセン
サおよびデータ収集装置を搭載し、前記車両が実際に路
面上を走行しているときにおける走行速度およびエンジ
ン回転数、および、前記吸入空気流量計または排気流量
計およびλセンサの出力を前記データ収集装置に入力
し、吸入空気量と排気中の空気過剰率とから燃料消費率
を求め、この燃料消費率とエンジン回転数との関係から
走行車両のエンジン出力を求めるようにしたものである
から、走行する車両における軸平均有効圧を簡易に測定
することができる。
は、車両に、吸入空気流量計または排気流量計、λセン
サおよびデータ収集装置を搭載し、前記車両が実際に路
面上を走行しているときにおける走行速度およびエンジ
ン回転数、および、前記吸入空気流量計または排気流量
計およびλセンサの出力を前記データ収集装置に入力
し、吸入空気量と排気中の空気過剰率とから燃料消費率
を求め、この燃料消費率とエンジン回転数との関係から
走行車両のエンジン出力を求めるようにしたものである
から、走行する車両における軸平均有効圧を簡易に測定
することができる。
【図１】この発明の軸平均有効圧簡易測定方法を説明す
るための図である。
るための図である。
【図２】走行路面の勾配を変化させたときの車速と走行
馬力との関係を示す図である。
馬力との関係を示す図である。
【図３】走行路面の勾配を変化させたときエンジン回転
数と走行馬力との関係を示す図である。
数と走行馬力との関係を示す図である。
【図４】燃料供給量と軸平均有効圧との関係を示す図で
ある。
ある。
【図５】燃料消費から求めたエンジン出力Ｐeng と車速
計から求めた平坦路における走行馬力との関係を示すも
ので、上坂路を走行したときに得られたデータである。
計から求めた平坦路における走行馬力との関係を示すも
ので、上坂路を走行したときに得られたデータである。
【図６】燃料消費から求めたエンジン出力Ｐeng と車速
計から求めた平坦路における走行馬力との関係を示すも
ので、降坂路を走行したときに得られたデータである。
計から求めた平坦路における走行馬力との関係を示すも
ので、降坂路を走行したときに得られたデータである。
【図７】ディーゼル乗用車における有害排出物のｇ／ｋ
ｍと大型車の規制のｇ／ｋＷｈとの関係の一例を示す図
である。
ｍと大型車の規制のｇ／ｋＷｈとの関係の一例を示す図
である。
１…車両、２…吸入空気流量計、５…路面、１０…デー
タ収集装置、１１…λセンサ。
タ収集装置、１１…λセンサ。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｚ (72)発明者 中村 成男 京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地 株式会社堀場製作所内 (72)発明者 木原 信隆 京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地 株式会社堀場製作所内 Ｆターム(参考） 2F055 AA21 BB20 CC60 DD20 EE40 FF49 GG31 2G087 AA01 BB01 BB25 BB26 CC01 CC06 CC11 CC29 EE23 3G084 AA01 BA02 DA00 EA04 FA05 FA09 FA29 FA32 FA33 3G093 AB01 BA34 DA01 DA09 DA11 DB05 EC01 FA02 3G301 HA01 HA02 JA00 NB03 PA05Z PD02Z PE01Z PE06Z PF01Z PF08Z
Claims (1)
- 【請求項１】 車両に、吸入空気流量計、λセンサおよ
びデータ収集装置を搭載し、前記車両が実際に路面上を
走行しているときにおける走行速度およびエンジン回転
数、および、前記吸入空気流量計およびλセンサの出力
を前記データ収集装置に入力し、吸入空気量と排気中の
空気過剰率とから燃料消費率を求め、この燃料消費率と
エンジン回転数との関係から走行車両のエンジン出力を
求めるようにしたことを特徴とする走行車両における軸
平均有効圧簡易測定方法。
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