JP2949994B2 - 内燃機関の出力トルク測定装置 - Google Patents
内燃機関の出力トルク測定装置Info
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- JP2949994B2 JP2949994B2 JP2828092A JP2828092A JP2949994B2 JP 2949994 B2 JP2949994 B2 JP 2949994B2 JP 2828092 A JP2828092 A JP 2828092A JP 2828092 A JP2828092 A JP 2828092A JP 2949994 B2 JP2949994 B2 JP 2949994B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の出力トルク測
定装置に係り、特に圧力検出部で検出された燃焼圧信号
から、内燃機関の出力トルクを測定する、内燃機関の出
力トルク測定装置に関する。
定装置に係り、特に圧力検出部で検出された燃焼圧信号
から、内燃機関の出力トルクを測定する、内燃機関の出
力トルク測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より内燃機関の筒内に圧力センサを
設け、筒内圧を電圧信号として検出し、検出された信号
に基づいて機関の出力トルクを算出する内燃機関の出力
トルク測定装置が知られている（特開昭６３−６１１２
９号公報）。
設け、筒内圧を電圧信号として検出し、検出された信号
に基づいて機関の出力トルクを算出する内燃機関の出力
トルク測定装置が知られている（特開昭６３−６１１２
９号公報）。
【０００３】一般に機関において、あるクランク角にお
ける瞬時トルクＴは、そのクランク角における筒内圧力
Ｐと、筒内圧力Ｐの出力トルクに対する有効成分係数Ｋ
の乗算により求める事ができる。ここで、有効成分係数
Ｋは、クランクの腕の長さｒ，連接棒の長さｌ，クラン
ク角度θにより、 Ｋ＝ｒ（sin θ＋ｒ／２ｌsin ２θ） として、クランク角θに対し一義的に決まるが、筒内圧
Ｐは、点火時期の変動により、クランク角度に対して一
義的に決まらない。
ける瞬時トルクＴは、そのクランク角における筒内圧力
Ｐと、筒内圧力Ｐの出力トルクに対する有効成分係数Ｋ
の乗算により求める事ができる。ここで、有効成分係数
Ｋは、クランクの腕の長さｒ，連接棒の長さｌ，クラン
ク角度θにより、 Ｋ＝ｒ（sin θ＋ｒ／２ｌsin ２θ） として、クランク角θに対し一義的に決まるが、筒内圧
Ｐは、点火時期の変動により、クランク角度に対して一
義的に決まらない。
【０００４】そこで上記の従来装置では、クランク角度
検出信号に基づき、図１０に示す如く、クランク角度が
ＢＴＤＣ160 ℃Ａ（上死点前160 °），ＡＴＤＣ５℃Ａ
（上死点後５°），ＡＴＤＣ２０℃Ａ，ＡＴＤＣ３５℃
Ａ，及びＡＴＤＣ５０℃Ａの夫々のタイミングで、その
時の燃焼圧信号をサンプリングし、積算することによ
り、図示トルクを算出する。
検出信号に基づき、図１０に示す如く、クランク角度が
ＢＴＤＣ160 ℃Ａ（上死点前160 °），ＡＴＤＣ５℃Ａ
（上死点後５°），ＡＴＤＣ２０℃Ａ，ＡＴＤＣ３５℃
Ａ，及びＡＴＤＣ５０℃Ａの夫々のタイミングで、その
時の燃焼圧信号をサンプリングし、積算することによ
り、図示トルクを算出する。
【０００５】図１０においてクランク角度がＢＴＤＣ16
0 ℃Ａのときの燃焼圧信号ＶCP0 は、燃焼圧センサの温
度変化による出力ドリフト、オフセット電圧のばらつき
等を無視するために、他のクランク角度位置での燃焼圧
信号の基準値とするものである。クランク角度がＡＴＤ
Ｃ５℃Ａ，２０℃Ａ，３５℃Ａ，５０℃Ａの夫々の時の
燃焼圧信号は図８にＶCP1 ，ＶCP2 ，ＶCP3 ，ＶCP4 で
示され図示トルクＰＴＲＱは次式で表わされる。
0 ℃Ａのときの燃焼圧信号ＶCP0 は、燃焼圧センサの温
度変化による出力ドリフト、オフセット電圧のばらつき
等を無視するために、他のクランク角度位置での燃焼圧
信号の基準値とするものである。クランク角度がＡＴＤ
Ｃ５℃Ａ，２０℃Ａ，３５℃Ａ，５０℃Ａの夫々の時の
燃焼圧信号は図８にＶCP1 ，ＶCP2 ，ＶCP3 ，ＶCP4 で
示され図示トルクＰＴＲＱは次式で表わされる。
【０００６】ＰＴＲＱ＝1/2 （ＶCP1 −ＶCP0 ）＋２
（ＶCP2 −ＶCP0 ）＋３（ＶCP3 −Ｖ CP0 ）＋４（Ｖ
CP4 −ＶCP0 ）
（ＶCP2 −ＶCP0 ）＋３（ＶCP3 −Ｖ CP0 ）＋４（Ｖ
CP4 −ＶCP0 ）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の内燃機関の
出力トルク測定装置では、瞬時トルクの積算により、Ｐ
ＴＲＱを算出するため点火時期の変動等の影響を受けな
い出力トルク代用特性を求めることができる反面、瞬時
トルクに誤差があると、この誤差項も積算してしまう構
成であった。
出力トルク測定装置では、瞬時トルクの積算により、Ｐ
ＴＲＱを算出するため点火時期の変動等の影響を受けな
い出力トルク代用特性を求めることができる反面、瞬時
トルクに誤差があると、この誤差項も積算してしまう構
成であった。
【０００８】燃焼圧センサのオフセット電圧がドリフト
する場合、クランク角度がＢＴＤＣ160 ℃ＡからＡＴＤ
Ｃ５℃Ａ，２０℃Ａ，３５℃Ａ，５０℃Ａまで達するの
に要する時間をｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 ，ｔ4 ，その時のドリ
フト電圧を夫々ｖ（ｔ1 ），ｖ（ｔ2 ），ｖ（ｔ3 ），
ｖ（ｔ4 ）とすると、ＰＴＲＱに内包される誤差Ｐtr q
は次式により表わされる。
する場合、クランク角度がＢＴＤＣ160 ℃ＡからＡＴＤ
Ｃ５℃Ａ，２０℃Ａ，３５℃Ａ，５０℃Ａまで達するの
に要する時間をｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 ，ｔ4 ，その時のドリ
フト電圧を夫々ｖ（ｔ1 ），ｖ（ｔ2 ），ｖ（ｔ3 ），
ｖ（ｔ4 ）とすると、ＰＴＲＱに内包される誤差Ｐtr q
は次式により表わされる。
【０００９】Ｐtrq ＝1/2 ｖ（ｔ1 ）＋２ｖ（ｔ2 ）＋
３ｖ（ｔ3 ）＋４ｖ（ｔ4 ） 一方、燃焼圧センサのオフセット電圧のドリフトは、通
常、温度変化により、微小時間内では一般に時間経過と
共に増大し、次式の関係を有しており、積算誤差を一層
増大させている。
３ｖ（ｔ3 ）＋４ｖ（ｔ4 ） 一方、燃焼圧センサのオフセット電圧のドリフトは、通
常、温度変化により、微小時間内では一般に時間経過と
共に増大し、次式の関係を有しており、積算誤差を一層
増大させている。
【００１０】 ｖ（ｔ1 ）＜ｖ（ｔ2 ）＜ｖ（ｔ3 ）＜ｖ（ｔ4 ） このため、この装置が燃焼圧センサのオフセット電圧の
ドリフトによらず精度良く出力トルクの検出を行なうた
めには、温度変化により発生するこのドリフト成分を遮
断する必要がある。このドリフト成分は通常温度変化に
伴うため低周波であるから、一般にはハイパスフィルタ
を用いるが、このハイパスフィルタのカットオフ周波数
が高すぎると、筒内燃焼圧の変化により発生する電圧信
号を減衰させてしまい、又逆に低すぎると不要低周波成
分を遮断できない。
ドリフトによらず精度良く出力トルクの検出を行なうた
めには、温度変化により発生するこのドリフト成分を遮
断する必要がある。このドリフト成分は通常温度変化に
伴うため低周波であるから、一般にはハイパスフィルタ
を用いるが、このハイパスフィルタのカットオフ周波数
が高すぎると、筒内燃焼圧の変化により発生する電圧信
号を減衰させてしまい、又逆に低すぎると不要低周波成
分を遮断できない。
【００１１】そこで、本発明は、上記課題に鑑みなされ
たものでカットオフ周波数を適正値に選定したフィルタ
回路を設ける事により、算出される出力トルクの測定精
度を向上させた、内燃機関の出力トルク測定装置を提供
することを目的とする。
たものでカットオフ周波数を適正値に選定したフィルタ
回路を設ける事により、算出される出力トルクの測定精
度を向上させた、内燃機関の出力トルク測定装置を提供
することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、図１に示す如く内燃機関の筒内信号を電気
信号に変換する圧力検出手段１と、前記圧力検出手段１
の出力電気信号の不要低周波成分を遮断する、フィルタ
回路２と、前記フィルタ回路２の出力電気信号を基に、
前記内燃機関の出力トルクを算出する演算手段３とから
成り、前記フィルタ回路の低周波成分遮断用カットオフ
周波数ｆC を 0.12×ｆ0 ≧ｆC ≧（１／（２πｅ））・ΔＶ／ΔＴ （ｆ0 ：内燃機関の出力トルク測定を行なう最低機関回
転数における筒内爆発周波数 ｅ：演算手段３の信号検出精度 ΔＶ：使用温度領域中の異なる温度ｔA ，ｔB における
不要成分遮断回路２入力部の電位差 ΔＴ：圧力検出手段１がｔA からｔB に達する最短時
間） に設定した構成である。
に本発明は、図１に示す如く内燃機関の筒内信号を電気
信号に変換する圧力検出手段１と、前記圧力検出手段１
の出力電気信号の不要低周波成分を遮断する、フィルタ
回路２と、前記フィルタ回路２の出力電気信号を基に、
前記内燃機関の出力トルクを算出する演算手段３とから
成り、前記フィルタ回路の低周波成分遮断用カットオフ
周波数ｆC を 0.12×ｆ0 ≧ｆC ≧（１／（２πｅ））・ΔＶ／ΔＴ （ｆ0 ：内燃機関の出力トルク測定を行なう最低機関回
転数における筒内爆発周波数 ｅ：演算手段３の信号検出精度 ΔＶ：使用温度領域中の異なる温度ｔA ，ｔB における
不要成分遮断回路２入力部の電位差 ΔＴ：圧力検出手段１がｔA からｔB に達する最短時
間） に設定した構成である。
【００１３】
【作用】前記圧力検出手段１で検出される燃焼圧信号
は、機関の爆発工程と同期しており、筒内爆発と同じ周
波数信号を最も強く発生している。
は、機関の爆発工程と同期しており、筒内爆発と同じ周
波数信号を最も強く発生している。
【００１４】このため、前記カットオフ周波数ｆC の上
限条件は、この周波数の信号を減衰させない事が要求さ
れ、筒内爆発周波数Ｆ0 に対して、およそ0.12×Ｆ0 ≧
ｆCであれば演算手段３における算出結果に影響がない
事が実験的に求められた。
限条件は、この周波数の信号を減衰させない事が要求さ
れ、筒内爆発周波数Ｆ0 に対して、およそ0.12×Ｆ0 ≧
ｆCであれば演算手段３における算出結果に影響がない
事が実験的に求められた。
【００１５】又前記ｆ0 は、内燃機関の出力トルク測定
を行なう最低機関回転数における筒内爆発周波数である
から、 0.12×ｆ0 ≧ｆC を満たす前記カットオフ周波数ｆC であれば全ての回転
域において要求を満たす事ができる。
を行なう最低機関回転数における筒内爆発周波数である
から、 0.12×ｆ0 ≧ｆC を満たす前記カットオフ周波数ｆC であれば全ての回転
域において要求を満たす事ができる。
【００１６】前記圧力検出手段１のオフセット電圧は、
一般に温度に対してほぼ比例関係にあるため、使用温度
領域における異なる温度ｔA ，ｔB における前記フィル
タ回路２入力部の電位差を前記ΔＶとし、前記圧力検出
部１がｔA からｔB に達する最短時間を前記ΔＴとする
と、ΔＶ／ΔＴで使用温度領域におけるオフセット電圧
の最大変化率が求まる。
一般に温度に対してほぼ比例関係にあるため、使用温度
領域における異なる温度ｔA ，ｔB における前記フィル
タ回路２入力部の電位差を前記ΔＶとし、前記圧力検出
部１がｔA からｔB に達する最短時間を前記ΔＴとする
と、ΔＶ／ΔＴで使用温度領域におけるオフセット電圧
の最大変化率が求まる。
【００１７】前記カットオフ周波数ｆC の下限条件は前
記圧力検出手段１の出力が、ΔＶ／ΔＴで表わされる最
大変化率を示した場合に前記フィルタ回路２の出力段に
生じる変動が前記演算手段３の信号検出精度ｅ以下とな
る条件であるから、 ｆC ≧（１／（２πｅ））（ΔＶ／ΔＴ） の条件を満たす場合、オフセット電圧のドリフト電圧は
無視できる。
記圧力検出手段１の出力が、ΔＶ／ΔＴで表わされる最
大変化率を示した場合に前記フィルタ回路２の出力段に
生じる変動が前記演算手段３の信号検出精度ｅ以下とな
る条件であるから、 ｆC ≧（１／（２πｅ））（ΔＶ／ΔＴ） の条件を満たす場合、オフセット電圧のドリフト電圧は
無視できる。
【００１８】
【実施例】図２は本発明装置の一実施例の回路構成図を
示す。図中４は半導体式圧力センサで、圧力検出手段１
に相当する。半導体式圧力センサ４は、シリコンダイア
フラム上にブリッジ構造に形成されたピエゾ抵抗４ａ，
４ｂ，４ｃ，４ｄよりなりピエゾ抵抗４ａ，４ｃの接続
部は駆動電源ライン８に結線され、ピエゾ抵抗４ｂ，４
ｄの接続部は、グランドライン９に結線されている。
示す。図中４は半導体式圧力センサで、圧力検出手段１
に相当する。半導体式圧力センサ４は、シリコンダイア
フラム上にブリッジ構造に形成されたピエゾ抵抗４ａ，
４ｂ，４ｃ，４ｄよりなりピエゾ抵抗４ａ，４ｃの接続
部は駆動電源ライン８に結線され、ピエゾ抵抗４ｂ，４
ｄの接続部は、グランドライン９に結線されている。
【００１９】又、ピエゾ抵抗４ａ，４ｂの接続部とピエ
ゾ抵抗４ｃ，４ｄの接続部は、増幅回路５の各入力端子
に結線されている。ここで増幅回路５はＤＣアンプを用
いると、図３に示す如く半導体式圧力センサ４から出力
されるオフセット電圧が大きく、その変動を補正しきれ
ないため、ＡＣアンプを用い、図４に示す如く動作点を
設定してオフセット電圧をある程度無視できる構成とし
ている。
ゾ抵抗４ｃ，４ｄの接続部は、増幅回路５の各入力端子
に結線されている。ここで増幅回路５はＤＣアンプを用
いると、図３に示す如く半導体式圧力センサ４から出力
されるオフセット電圧が大きく、その変動を補正しきれ
ないため、ＡＣアンプを用い、図４に示す如く動作点を
設定してオフセット電圧をある程度無視できる構成とし
ている。
【００２０】増幅回路５の出力端子は、キャパシタ６ａ
に結線され、キャパシタ６ａの他端は、抵抗６ｂと結線
されると共に信号ライン１０に結線され、前記演算手段
３に相当する演算部７に入力される。又抵抗６ｂの他端
はグランドライン９と結線されており、キャパシタ６ａ
と共に前記フィルタ回路２に相当するハイパスフィルタ
６を構成している。
に結線され、キャパシタ６ａの他端は、抵抗６ｂと結線
されると共に信号ライン１０に結線され、前記演算手段
３に相当する演算部７に入力される。又抵抗６ｂの他端
はグランドライン９と結線されており、キャパシタ６ａ
と共に前記フィルタ回路２に相当するハイパスフィルタ
６を構成している。
【００２１】外部から半導体式圧力センサ４に圧力が加
わると、シリコンダイアフラムが変形し、ピエゾ抵抗４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの抵抗値が変化する。これらのピ
エゾ抵抗はピエゾ抵抗４ａ，４ｃの接続部と、ピエゾ抵
抗４ｂ，４ｄの接続部に定電圧が加えられているため、
抵抗値変化により、ピエゾ抵抗４ａ，４ｂの接続部と、
ピエゾ抵抗４ｃ，４ｄの接続部に電位差が生じ、増幅回
路５の入力端子間に電位差が生じる。
わると、シリコンダイアフラムが変形し、ピエゾ抵抗４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの抵抗値が変化する。これらのピ
エゾ抵抗はピエゾ抵抗４ａ，４ｃの接続部と、ピエゾ抵
抗４ｂ，４ｄの接続部に定電圧が加えられているため、
抵抗値変化により、ピエゾ抵抗４ａ，４ｂの接続部と、
ピエゾ抵抗４ｃ，４ｄの接続部に電位差が生じ、増幅回
路５の入力端子間に電位差が生じる。
【００２２】増幅回路５の入力端子間には、半導体式圧
力センサ４のオフセット電圧のドリフトによる低周波ノ
イズも入力され、これらが重畳されたまま増幅される。
ハイパスフィルタ６はこの低周波ノイズを遮断し、燃焼
圧信号だけを演算部７に出力している。
力センサ４のオフセット電圧のドリフトによる低周波ノ
イズも入力され、これらが重畳されたまま増幅される。
ハイパスフィルタ６はこの低周波ノイズを遮断し、燃焼
圧信号だけを演算部７に出力している。
【００２３】本実施例では半導体式圧力センサ４と増幅
回路５と、ハイパスフィルタ６が一体となった燃焼圧セ
ンサ１１を使用している。図５は、燃焼圧センサ１１の
一実施例の構成断面図を示す。
回路５と、ハイパスフィルタ６が一体となった燃焼圧セ
ンサ１１を使用している。図５は、燃焼圧センサ１１の
一実施例の構成断面図を示す。
【００２４】燃焼圧センサ１１は、同図に示すように、
ハウジング１２の細径部周囲に設けられたネジ部１２ａ
で、圧力検出面１３が筒内に位置する様に機関本体と螺
着される。圧力検出面１３は、圧力伝達部材１４，１５
を介して半導体式圧力センサ４に圧接され、筒内燃焼圧
が効率よく半導体式圧力センサ４に伝達される。
ハウジング１２の細径部周囲に設けられたネジ部１２ａ
で、圧力検出面１３が筒内に位置する様に機関本体と螺
着される。圧力検出面１３は、圧力伝達部材１４，１５
を介して半導体式圧力センサ４に圧接され、筒内燃焼圧
が効率よく半導体式圧力センサ４に伝達される。
【００２５】半導体式圧力センサ４はハウジング１２内
部で、リード線１６を介し、増幅回路５とハイパスフィ
ルタ６を同一の基板上に構成する増幅フィルタ基板１７
と結線され、増幅フィルタ基板１７は出力端子１８にお
いて、外部出力端子１９と接合されており、この端子か
ら、ワイヤーケーブル等により、演算部７に結線され
る。
部で、リード線１６を介し、増幅回路５とハイパスフィ
ルタ６を同一の基板上に構成する増幅フィルタ基板１７
と結線され、増幅フィルタ基板１７は出力端子１８にお
いて、外部出力端子１９と接合されており、この端子か
ら、ワイヤーケーブル等により、演算部７に結線され
る。
【００２６】この燃焼圧センサ１１は、圧力の伝達効率
を確保するため、半導体式圧力センサ４を、圧力伝達部
材１４，１５及び圧力検出面１３との圧接力で保持して
いるため、これらの部材の熱膨張又は熱収縮により、そ
の保持力が変化し、これによりオフセット電圧のシフト
が生じる。
を確保するため、半導体式圧力センサ４を、圧力伝達部
材１４，１５及び圧力検出面１３との圧接力で保持して
いるため、これらの部材の熱膨張又は熱収縮により、そ
の保持力が変化し、これによりオフセット電圧のシフト
が生じる。
【００２７】本実施例に係る回路構成において、キャパ
シタ６ａの静電容量をＣ，抵抗６ｂの抵抗値をＲとし
て、ある温度ｔA とｔB における増幅回路５の出力電位
差がΔＶ，半導体式圧力センサ４の温度がｔA からｔB
に変化する最短時間がΔＴであるとすると、キャパシタ
６ａに流れ込む電流ｉは、 ｉ＝Ｃ・ΔＶ／ΔＴ となり、ハイパスフィルタ６の出力ＶOUT には、 ＶOUT ＝Ｒ・Ｃ・ΔＶ／ΔＴ の電圧が生じる。
シタ６ａの静電容量をＣ，抵抗６ｂの抵抗値をＲとし
て、ある温度ｔA とｔB における増幅回路５の出力電位
差がΔＶ，半導体式圧力センサ４の温度がｔA からｔB
に変化する最短時間がΔＴであるとすると、キャパシタ
６ａに流れ込む電流ｉは、 ｉ＝Ｃ・ΔＶ／ΔＴ となり、ハイパスフィルタ６の出力ＶOUT には、 ＶOUT ＝Ｒ・Ｃ・ΔＶ／ΔＴ の電圧が生じる。
【００２８】Ｒ・Ｃの値はこの電圧が演算部７の検出精
度Ｅより小さくなるため ＶOUT ＝Ｒ・Ｃ・ΔＶ／ΔＴ≦Ｅ の条件に拘束されており、ハイパスフィルタ６のカット
オフ周波数ｆC の条件は、 ｆC ≧１／（２π・Ｒ・Ｃ）＝（１／（２πＥ））・Δ
Ｖ／ΔＴ の如く表わされる。
度Ｅより小さくなるため ＶOUT ＝Ｒ・Ｃ・ΔＶ／ΔＴ≦Ｅ の条件に拘束されており、ハイパスフィルタ６のカット
オフ周波数ｆC の条件は、 ｆC ≧１／（２π・Ｒ・Ｃ）＝（１／（２πＥ））・Δ
Ｖ／ΔＴ の如く表わされる。
【００２９】本実施例に係る装置では、Ｅ＝0.01〔Ｖ〕
であり、又、ｔA ＝−３０℃，ｔB＝120 ℃の時、ΔＶ
＝1.2 〔Ｖ〕，ΔＴ＝100 〔sec 〕であるため、カット
オフ周波数ｆC の下限条件は、 ｆC ≧0.20〔Ｈｚ〕 により定められる。
であり、又、ｔA ＝−３０℃，ｔB＝120 ℃の時、ΔＶ
＝1.2 〔Ｖ〕，ΔＴ＝100 〔sec 〕であるため、カット
オフ周波数ｆC の下限条件は、 ｆC ≧0.20〔Ｈｚ〕 により定められる。
【００３０】図４は４サイクル式内燃機関における機関
回転数800 〔rpm 〕における筒内燃焼圧スペクトルを示
しており、筒内爆発周波数Ｆ0 （（800 ／60)/2=6.67
〔Ｈｚ〕）でピークを有している。図５は同機関におけ
る機関回転数4000〔rpm 〕における燃焼圧スペクトルを
示し、上記800 〔rpm 〕の場合と同様に筒内爆発周波数
（33.3〔Ｈｚ〕）でピークを有し、これより高い領域に
だけ広がる振動スペクトルを有している。
回転数800 〔rpm 〕における筒内燃焼圧スペクトルを示
しており、筒内爆発周波数Ｆ0 （（800 ／60)/2=6.67
〔Ｈｚ〕）でピークを有している。図５は同機関におけ
る機関回転数4000〔rpm 〕における燃焼圧スペクトルを
示し、上記800 〔rpm 〕の場合と同様に筒内爆発周波数
（33.3〔Ｈｚ〕）でピークを有し、これより高い領域に
だけ広がる振動スペクトルを有している。
【００３１】図示の如く、筒内燃焼圧は、常に機関の筒
内爆発周波数Ｆ0 より高い周波数の信号を発生するた
め、機関の出力トルクの測定を行う最低機関回転数にお
ける燃焼圧信号を減衰させる事なく通過させるカットオ
フ周波数ｆC を用いる事により、全ての回転域において
有効な動作を得る事ができる。
内爆発周波数Ｆ0 より高い周波数の信号を発生するた
め、機関の出力トルクの測定を行う最低機関回転数にお
ける燃焼圧信号を減衰させる事なく通過させるカットオ
フ周波数ｆC を用いる事により、全ての回転域において
有効な動作を得る事ができる。
【００３２】図８は、本実施例に係る装置において、機
関回転数800 〔rpm 〕とし、カットオフ周波数ｆC を変
化させ、前記算出方法によりＰＴＲＱを計算した結果を
示している。同図に示す如く、カットオフ周波数が0.83
〔Ｈｚ〕を超えるとＰＴＲＱは減衰を示す事から本実施
例におけるカットオフ周波数は、0.83〔Ｈｚ〕以下が望
ましい。
関回転数800 〔rpm 〕とし、カットオフ周波数ｆC を変
化させ、前記算出方法によりＰＴＲＱを計算した結果を
示している。同図に示す如く、カットオフ周波数が0.83
〔Ｈｚ〕を超えるとＰＴＲＱは減衰を示す事から本実施
例におけるカットオフ周波数は、0.83〔Ｈｚ〕以下が望
ましい。
【００３３】この時、ハイパスフィルタ６の筒内爆発周
波数Ｆ0 に対するゲインλは、カットオフ周波数ｆC に
対して、 λ＝√（１＋（ｆC ／Ｆ0 ）2 ）×100 ＝99.2〔％〕 となり、筒内爆発周波数Ｆ0 に対し、ハイパスフィルタ
６のゲインλを、 λ≧99.2〔％〕 に設定する事が、要求を満たす条件となる。
波数Ｆ0 に対するゲインλは、カットオフ周波数ｆC に
対して、 λ＝√（１＋（ｆC ／Ｆ0 ）2 ）×100 ＝99.2〔％〕 となり、筒内爆発周波数Ｆ0 に対し、ハイパスフィルタ
６のゲインλを、 λ≧99.2〔％〕 に設定する事が、要求を満たす条件となる。
【００３４】これより、カットオフ周波数ｆC の上限条
件は、 0.124437×Ｆ0 ≧ｆC の如く表わされ、トルク測定を行なう最低機関回転数に
おける筒内爆発周波数をｆ0 とすると、上記条件は近似
的に、 0.12×ｆ0 ≧ｆC の如く表わされる。
件は、 0.124437×Ｆ0 ≧ｆC の如く表わされ、トルク測定を行なう最低機関回転数に
おける筒内爆発周波数をｆ0 とすると、上記条件は近似
的に、 0.12×ｆ0 ≧ｆC の如く表わされる。
【００３５】本実施例においては、機関回転数800 〔rp
m 〕以上の領域でトルク測定を行うためカットオフ周波
数ｆC の上限条件は、 0.80〔Ｈｚ〕≧ｆC により定められる。
m 〕以上の領域でトルク測定を行うためカットオフ周波
数ｆC の上限条件は、 0.80〔Ｈｚ〕≧ｆC により定められる。
【００３６】本実施例に係る装置では、カットオフ周波
数ｆC は、 0.12×ｆ0 ≧ｆC ≧（１／（２π・Ｅ））・ΔＶ／ΔＴ
より、 0.80〔Ｈｚ〕≧ｆC ≧0.20〔Ｈｚ〕 に設定されているため、燃焼圧センサ１１の温度変化に
よるオフセット電圧のドリフトによる影響を受けず、且
つ、機関回転数800 〔rpm 〕以上の領域において、燃焼
圧信号が減衰される事なく検出できるため、演算部７に
おいて、精度良くＰＴＲＱを算出する事が可能となる。
数ｆC は、 0.12×ｆ0 ≧ｆC ≧（１／（２π・Ｅ））・ΔＶ／ΔＴ
より、 0.80〔Ｈｚ〕≧ｆC ≧0.20〔Ｈｚ〕 に設定されているため、燃焼圧センサ１１の温度変化に
よるオフセット電圧のドリフトによる影響を受けず、且
つ、機関回転数800 〔rpm 〕以上の領域において、燃焼
圧信号が減衰される事なく検出できるため、演算部７に
おいて、精度良くＰＴＲＱを算出する事が可能となる。
【００３７】又、オフセット電圧のドリフトを無視でき
る事から、温度変化に対し測定精度が安定であり特に、
車載用内燃機関等、環境温度が激しく変化し、その環境
全域に渡り高度な測定精度を必要とする場合には、著し
い効果を有している。 尚、本実施例において増幅回路
５は、その高周波特性が悪いと出力に位相遅れを生じる
ため、ある程度高速性を要求される。図９は増幅回路５
をローパスフィルタとして考えた場合のカットオフ周波
数と、出力の位相遅れの関係を示している。図６，図７
に示す燃焼圧スペクトルから燃焼圧測定に有効な周波数
領域は、１〔ｋＨｚ〕程度以下であると考えられるが、
本実施例に係る装置では、演算速度との兼ね合いからカ
ットオフ周波数を１０ｋＨｚとして、出力位相遅れを１
６μsecに抑えている。
る事から、温度変化に対し測定精度が安定であり特に、
車載用内燃機関等、環境温度が激しく変化し、その環境
全域に渡り高度な測定精度を必要とする場合には、著し
い効果を有している。 尚、本実施例において増幅回路
５は、その高周波特性が悪いと出力に位相遅れを生じる
ため、ある程度高速性を要求される。図９は増幅回路５
をローパスフィルタとして考えた場合のカットオフ周波
数と、出力の位相遅れの関係を示している。図６，図７
に示す燃焼圧スペクトルから燃焼圧測定に有効な周波数
領域は、１〔ｋＨｚ〕程度以下であると考えられるが、
本実施例に係る装置では、演算速度との兼ね合いからカ
ットオフ周波数を１０ｋＨｚとして、出力位相遅れを１
６μsecに抑えている。
【００３８】
【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、内燃機関
の温度変化等に影響されず、安定して高精度な電気信号
を演算手段に出力できるため、内燃機関の出力トルクを
精度よく測定する事ができる。
の温度変化等に影響されず、安定して高精度な電気信号
を演算手段に出力できるため、内燃機関の出力トルクを
精度よく測定する事ができる。
【図１】本発明装置の原理構成図である。
【図２】本発明装置の一実施例の回路構成図である。
【図３】半導体式圧力センサの出力特性を表わす図であ
る。
る。
【図４】ＡＣアンプの動作点を示す図である。
【図５】本発明装置に使用する燃焼圧センサの一実施例
の構成断面図である。
の構成断面図である。
【図６】機関回転数800 rpm における内燃機関の筒内燃
焼圧スペクトルである。
焼圧スペクトルである。
【図７】機関回転数4000rpm における内燃機関の筒内燃
焼圧スペクトルである。
焼圧スペクトルである。
【図８】本発明装置の一実施例のハイパスフィルタのカ
ットオフ周波数と、ＰＴＲＱ計算値との関係を表わすグ
ラフである。
ットオフ周波数と、ＰＴＲＱ計算値との関係を表わすグ
ラフである。
【図９】本発明装置の一実施例のローパスフィルタのカ
ットオフ周波数と、出力位相遅れ時間との関係を表わす
グラフである。
ットオフ周波数と、出力位相遅れ時間との関係を表わす
グラフである。
【図１０】出力トルクの算出に用いる、クランク角度と
瞬時トルクの関係を表わす図である。
瞬時トルクの関係を表わす図である。
１ 圧力検出手段 ２ フィルタ回路 ３ 演算手段 ４ 半導体式圧力センサ ５ 増幅回路 ６ ハイパスフィルタ ７ 演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01L 5/00 G01M 15/00 F02P 5/15
Claims (1)
- 【請求項１】 内燃機関の筒内圧力を電気信号に変換す
る圧力検出手段と、 前記圧力検出手段の出力電気信号の不要低周波成分を遮
断するフィルタ回路と、 前記フィルタ回路の出力電気信号を基に、前記内燃機関
の出力トルクを算出する演算手段とから成り、 前記フィルタ回路の低周波成分遮断用カットオフ周波数
ｆC を、 0.12×ｆ0 ≧ｆC ≧（１／（２πｅ））・（ΔＶ／Δ
Ｔ） （ｆ0 ：内燃機関の出力トルク測定を行なう最低機関回
転数における筒内爆発周波数 ｅ：演算手段の振動検出精度 ΔＶ：使用温度領域中の異なる温度ｔA ，ｔB における
不要成分遮断回路入力部の電位差 ΔＴ：圧力検出手段がｔA からｔB に達する最短時間） に設定したことを特徴とする内燃機関の出力トルク測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2828092A JP2949994B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 内燃機関の出力トルク測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2828092A JP2949994B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 内燃機関の出力トルク測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05223666A JPH05223666A (ja) | 1993-08-31 |
| JP2949994B2 true JP2949994B2 (ja) | 1999-09-20 |
Family
ID=12244189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2828092A Expired - Fee Related JP2949994B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 内燃機関の出力トルク測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2949994B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100417799B1 (ko) * | 2002-04-11 | 2004-02-05 | 나완용 | 실주행자동차의 엔진토오크 측정 시스템 및 방법 |
-
1992
- 1992-02-14 JP JP2828092A patent/JP2949994B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05223666A (ja) | 1993-08-31 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |