JP3182458B2 - 特に排気ガスの再循環を考慮にいれた内燃機関のトルク測定方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の燃焼サイクル
当りの平均ガストルクの値の測定方法および装置、及び
より正確には排気ガスの再循環率、残留燃焼ガス率、お
よび過剰助燃剤（空気）のような各種の動作パラメータ
の関数として、燃焼による平均ガストルクの値の補正方
法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関において発生するトルクは多く
のパラメータの合成であり、調節の適合性を反映する。
それは複合した動的システムの出力の大きさを構成す
る。その測定は比較的簡単であり、テスト用ベンチで日
常行なわれているが、その測定費用は比較的高い。その
上、通常の測定ベンチは、安定化された動作におけるト
ルクのいくつかのサイクルに亘っての平均値しか与えな
い。多くの燃焼サイクルについての平均値のこのような
測定は、多くの点で、例えば内燃機関のいくつかの調節
を最適化するため、またはその動作のいくつかの欠陥を
診断するためには不十分である。これらの欠陥の中で、
燃焼不調が注目されるだろう。その検出および統計的な
評価は新しい国際規則によって用意されている。

【０００３】これらの最後の目的を達成するために、内
燃機関の異なったシリンダの中での混合ガスの燃焼によ
って作り出される燃焼サイクル毎の平均ガストルクの定
量的な分析が是非必要である。このような分析は、現在
まで、実験室で、または非常に大きな出力の内燃機関で
のみ行なわれており、一般に燃焼室の中での圧力の読み
取りに頼っていた。この技術は、圧力検知器の導入を可
能にするように考案された（または特別に変更された）
内燃機関でしか実施することができない、という主要な
不都合を持っている。さらに、それは明らかに、車輌に
大量生産で取り付けられる内燃機関には直ちには適用で
きず、さらに信頼性、価格、寿命、および圧力検知器の
実施の便利さが、自動車工業の経済的な絶対必要条件に
合致しない限り長くそのままであろう。

【０００４】モトロ−ラ社（Ｍｏｔｏｒｏｌａ Ｉｎ
ｃ．）によって出願されたＰＣＴ特許国際出願、第ＷＯ
９０／０７０５１号明細書には、内燃機関の動作のエレ
クトロニックス管理システムが記載されている。このシ
ステムは、内燃機関のフライホイールに固定された測定
用クラウン歯車の歯が固定の検知器の前を通過する周期
の瞬間的な値が、内燃機関のシリンダの各々の中で相つ
いで作り出される瞬間的な出力測定に対応することを示
す。検知器によってこのようにして作り出される信号は
ついで処理される。その処理は、（１）検知器の前のク
ラウン歯車の歯の通過の瞬間的な周期ｄ_ｉを測定し、そ
れらのシリンダの各々に帰属する歯の周期ｄ_ｉにきしみ
音または出力のような内燃機関の特定の動作判断基準に
対応する１組に付属する定った平衡係数Ｐ_ｉ（これら係
数の決定方法は記載されない）をそれぞれ乗算し、
（３）各シリンダについて得られた結果ｄ_ｉ・Ｐ_ｉの和
を作り、（４）その和を基準として採られた特定の値と
比較し、（５）必要な場合には、その比較結果から一つ
のシリンダの中のきしみ音の存在、または他に対する一
つのシリンダの出力の不平衡を導き出し、（６）その結
果空気−燃料混合ガスのシリンダへの供給を修正するこ
とから成っている。

【０００５】このように記載されたシステムの目的は、
内燃機関のシリンダの中のあらゆるきしみ音を除去し、
および／またはその各々によって供給される瞬間的な出
力を平衡させることである。このため、得られる中間の
いろいろの量の絶対値は求められもしないし、見出され
もしない。

【０００６】本出願人による先の出願「内燃機関のトル
ク測定方法および装置」（特願平４−２４３２８８号）
においては、内燃機関の単数または複数のシリンダの中
での混合ガスの各燃焼当り発生させられる平均ガストル
クを表わす値Ｃｇを作り出すための装置が記載された。
その装置は、内燃機関のフライホイールまたはクランク
・シャフトに固定されたクラウンの上に設けられた測定
マーク、それらのマークについて、フライホイールの１
回転当りの、またはカム・シャフトの１回転当りの指標
化の基準を定義するための手段、クラウンの近傍に固定
して取り付けられた、マークの通過検知器、検知器の前
のマークの各々の通過時間の長さを表わす一次的な値ｄ
_ｉを作り出すための手段その一次的な値ｄ_ｉを処理し、
そのようにして、それぞれ内燃機関の中での燃焼の１周
期の途中でのマークの平均角速度Ω_ｍ、および燃焼の同
じ周期について、内燃機関の中での燃焼周波数での、マ
ークの瞬間的な角速度Ω_ｉの交互に変る成分Ｅの、内燃
機関のいろいろなシリンダの中での燃焼にそれぞれ付随
するマークの群の位相基準線の上の投影ＥcosΦを表わ
す二つの二次的な値を作り出すための手段、文字ａおよ
びｂを実験的に決定される定数として、

【０００７】

【数５】 にしたがって、それらの二つの二次的な値を組合わせ、
そのようにして求めている信号を作り出すための手段を
含んでいる。

【０００８】ボ・デゥ・ロシャ（Beau de Rochas)のサイ
クルにしたがって動作する４衝程４シリンダのガソリン
・内燃機関の特別の場合においては、そのサイクルの四
つの衝程（吸入、圧縮、燃焼−膨脹、排気）の各々が内
燃機関のクランク軸に固定されたフライホイールの特定
の半回転の途中で発生する。関係するシステム（クラン
ク軸、フライホイールおよび交互に変る質量）によって
得られる運動学的エネルギは、内燃機関の動作サイクル
のいろいろな衝程の各々の間それに及ぼされる正および
負の瞬間的ないろいろのトルクの結果である。

【０００９】上記特定の場合における半回転毎に計算さ
れるトルクＣｇは相隣接する燃焼における二つのシリン
ダの中にそれぞれ閉じ込められる混合ガスの圧縮および
燃焼−膨脹の相の間に発生させられる。内燃機関は、考
えている場合においては、四つのシリンダを備えてお
り、他の二つのシリンダは吸入および排気の相にあり、
第１近似として、投影cosΦの故にそれらがＣｇの値に
介入しないことを示すことができる。圧縮の相は燃焼−
膨脹の相よりも少なく変化、分散を受けるから、呈示の
明瞭さのために、半回転について計算されるＣｇの値は
燃焼しているシリンダに関する値であると言うことがで
きる。トルクＣｇは、同じ、したがって同じ混合ガスを
閉じ込めるシリンダの、圧縮および燃焼−膨脹の二つの
相についての平均ガストルクの評価であることも言うこ
とができる。

【００１０】内燃機関が何であっても、Ｃｇは一方では
通常正であり、他方では内燃機関の回転慣性、内燃機関
内部のいろいろな摩擦、他のシリンダの吸入の減圧およ
び排気の昇圧、そして勿論負荷、すなわち車輌に加えら
れる有効なトルクの変化から来る対抗する平均トルクの
和によって平衡させられる。

【００１１】運動学的なエネルギの定理は、一つのシス
テムの運動学的なエネルギの微少変化はそれが受けるト
ルクの微少仕事に等しいことを教えている。この定理を
今主として取り扱っているシステム、すなわちクランク
軸−フライホイールが含まれる交互に変る質量に適用
し、クランク軸−フライホイールの一式が変形しないと
仮定し、得られた結果の調和分析を行ない、フライホイ
ールの下流に設けられた負荷が、考慮されている周波数
については、完全に連成しないと考えれば、内燃機関の
中の燃焼周波数におけるガストルクの交互に変る成分は
フライホイールの平均角速度Ω_ｍ、および内燃機関の燃
焼周波数におけるそのフライ・ホイールの瞬間的な角速
度Ω_ｉの交互に変る成分Ｅの位相の基準線上の投影と下
記の線形関係式

【００１２】

【数６】 によって結び付いていることが示される。こゝでａ_１お
よびｂ_１は二つの一定の項であり、第１項は内燃機関の
回転慣性に比例し、第２項は交互に変る質量の慣性モー
メントの関数およびある測定の場合には測定クラウンの
マークの位置の不規則性の関数である。

【００１３】その上、複数の内燃機関のテスト・ベンチ
における実験的な研究は、ガストルクの平均値Ｃｇと同
じガストルクの交互に変る成分Ｃａの比Ｃｇ／Ｃａが考
えている内燃機関の動作の各種の回転速度範囲および各
種の負荷について少ししか変化せず、混合ガスの濃度
（ｒ）が一定であるか、または１よりも大きいかあるい
はそれに等しいだけ、益々そうであることを示した。

【００１４】従って、変化しないクランク軸−フライホ
イールのシステムについての実験および計算は、前述特
許出願明細書に記載され、請求項に示されたような内燃
機関の低回転速度範囲についての本発明による測定装置
の起源にある関係式

【００１５】

【数７】 を確立することを可能にした。

【００１６】しかし、内燃機関の動作の高回転速度範囲
の場合においては、この基礎の関係式は修正を受けなけ
ればならない。実際、高回転速度範囲では、存在する捩
りの弾性的な結合、特にクランク軸と内燃機関のフライ
ホイールの間の結合は内燃機関の中での燃焼周波数ｆ_ｉ
におけるフライホイールの瞬間的な角速度の基本的な交
互に変る成分を表すベクトルＥを変える、周波数の伝達
関数を表わす。この結合は無視できる程小さい減衰の項
を持っているから、その伝達関数はｚ＝１＋（ｆ_ｉ／ｆ
_ｒ)と書くことができ、こゝで、項ｆ_ｉはフライホイー
ルの回転周波数ｆvに比例する燃焼周波数（ｆ_ｉ＝ｆv・
２ｋ／ｔ）である。実際には、周波数ｆ_ｒは内燃機関の
ヘルツ単位で表わした最大回転周波数の４ないし６倍に
等しく、その結果として、項ｚ＝（ｆ_ｉ／ｆ_ｒ)^２が燃
焼周波数ｆ_ｉに対して屡々小さく、計算されたＣｇの値
をクランク軸／フライホイールの捩り現象を補正するた
めに、簡単な補正係数（１−ｚ）が前に述べた目標とす
る基礎の関係式の定数“ａ”に適用可能となっている。

【００１７】前に挙げた特許出願においては、Ｃｇの計
算のために、排気ガスの再循環（ＲＧＥ）、残留燃焼ガ
ス（ＧＢＲ）の存在、およびシリンダの中の助燃剤（空
気）の過剰の影響が考慮にいれられていなかった。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は排気ガ
スの再循環（ＲＧＥ）率および残留燃焼ガス（ＧＢＲ）
の率を考慮にいれて、燃焼当り平均ガストルクの値Ｃｇ
を計算するために、前述特許出願の方法および装置を完
成することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
燃焼サイクル当りの平均ガストルクを表すＣｇの値を作
り出すためのシステムにおいて、排気ガスの再循環およ
びエンジンのシリンダの中の残留燃焼ガスの全体の割合
（ｑ）の関数として値Ｃｇを補正する方法および装置に
関し、補正装置が、補正された測定値（Ｃｇ)_ｒまたは
（Ｃｇ)_ｒ，ｑを供給するために、ｐ_２を実験的に決定
される定数、ｑを上記全体の割合の値として、補正係数
Ｑ_２＝（１−ｐ_２・ｑ）を作り出し、次に混合ガスの濃
度ｒの関数として予め補正された係数Ｑ_２を値Ｃｇに乗
算するための計算手段（５６）を含むことを要旨とす
る。

【００２０】本発明はまた、シリンダの中で助燃剤過剰
の場合に、値Ｃｇを補正するための装置に関し、それ
が、実験的に決定され、記憶された定数であるｕ＜１を
使って中間の値Ｃａ＝Ｃｇ／ｕを作り出すための第１の
計算手段、および実験的に決定され、記憶された定数ｋ
_Ｒ、および既に計算され、または測定され、記憶された
グラフを形成する量の関数として実験的に決定されたシ
リンダ内の混合ガスの全重量Ｒを使って、求める値（Ｃ
ｇ)_ｐ＝Ｃa−ｋ_Ｒ・Ｒを作り出すための第２の計算手段
を含むことを要旨とする。

【００２１】同様に、本発明は、排気ガスの再循環率お
よび残留燃焼ガスの率の関数として値Ｃｇを補正するた
めの方法、さらに、シリンダの中の助燃剤過剰の場合に
値Ｃｇを補正するための方法に関する。

【００２２】本発明の特徴および利点は、図面を参照し
て、限定的ではなく例示として示される、本発明の特定
の実施の態様の記載からより明確となされる。

【００２３】

【作用】本発明によれば、排気ガスの再循環および残留
燃焼ガスを考慮に入れて、燃焼当たり平均ガストルクの
値Ｃｇが計算されるので、計算の精度が向上する。

【００２４】

【実施例】本発明の理解を可能にするために、第１図に
関連して前述特許出願に対応する燃焼サイクル当りの平
均ガストルクを表す値Ｃｇの計算装置またはシステムが
記載される。

【００２５】図１に、フライホイールに固定され歯を切
られた測定クラウン歯車１２、例えば、エレクトロニッ
クス点火のエンジンに取り付けられた標準型クラウン歯
車を備えた４衝程（ｔ＝４）および４シリンダ（ｋ＝
４）の内燃機関の中での混合ガスの各燃焼サイクル当り
作り出される平均ガストルクＣｇの測定回路１０が示さ
れる。

【００２６】例として、クラウン歯車１２はその周囲
に、引用番号１４および１６で示されているような、３
８個の歯を持っている。それらは、引用番号１８および
２０で示されているような２つの基準の歯によって分離
された２列の１９個の歯に分布せしめられ、該基準の歯
は直径方向に反対（突出、凹入）であり、他の歯の幅の
３倍の幅を持っている。実際、クラウン歯車は、同じモ
ジュールの実際のまたは潜在の歯と呼ばれる、等間隔の
ｎ＝２×１９＋２×３＝４４のマークを持っており、そ
れらのうちの二つは基準、または歯に番号を打つこと、
特に以下に決定される歯ｄ_０を決定することを可能にす
る指標化の原点の役をするために直径方向に反対であ
る。

【００２７】クラウン歯車１２には、歯の通過速度に比
例する、すなわちフライホイールの瞬間的な速度に比例
する周波数の交流信号２４を供給するように作られた、
例えば可変リラクタンスの固定の検知器２２が関連づけ
られている。

【００２８】ピストンが上死点にある瞬間に指標化の歯
１８に対する検知器２２の角度方向の位置は知られてい
るか、または読み取られ、そのことが、燃焼の上死点に
関係してシリンダのピストンの通過中に検知器の前を通
る歯であるとして、歯ｄ_０を決定することを可能にす
る。検知器２２によって供給される信号は、急峻な立上
りを持ち、入力信号２４の瞬間的な周期ｄ_ｉに等しい時
間の長さの信号２８を供給するように作られた整形回路
２６の入力に印加される。指標ｉは、歯が検知器の前を
通過するに伴い、０から２１まで変化する。このように
して作り出される信号の各周期ｄ_ｉは検知器２２の前
を、実質的な部分と欠如部分とから成る１本の歯が通過
する時間的長さに対応する。指標化の歯１８によって作
り出される入力信号に関して、整形回路２６は、それら
を同じ方法で、急峻な立上りを持ち、他の歯（１４，１
６）に属する信号の時間の長さの実質上３倍の時間の長
さの信号２８に変換する。信号２８は、検知器２２の前
の測定クラウン歯車１２の実際のおよび潜在の歯の通過
の瞬間的な周期ｄ_ｉの測定および計算段３０に印加され
る。

【００２９】段３０の実施の例示として、計数器が例え
ば石英時計３２によって作られる高い周波数（例えば１
ないし２０ＭＨｚの計時パルスを連続的な仕方で受け、
出力に計数された時計パルスの数、従って、整形段２６
によって作り出される、急峻な立上りを持った信号波形
の凸部と凹部との間の各遷移の“データ”（計数器のオ
ーバフロー・モジュール）を表わす数値を供給する。計
数器は、それが第１のレジスタにおけるデータｔ_ｉ−１
と、第２のレジスタにおける次のデータｔ_ｉとを交互に
伝送する。それらの２つのレジスタには、指標ｉの歯の
時間の長さｄ_ｉ＝（ｔ_ｉ−ｔ_ｉ−１）を計算し、バッフ
ァ・メモリ３４にその結果をアドレスするように作られ
た計算段が後に続いている。このようにして各時計パル
スは失われず、時間の長さｄ_ｉの測定誤差は最小化され
る。

【００３０】記載される例の枠の中で、指標化の長い歯
１８、２０の１つによって作り出される信号２８の処理
については、その値は３で除算され、結果は、必要な場
合には残りを考慮にいれて、対応する潜在する３つの歯
に割り当てられる。そのようにして、周期ｄ_ｉの測定お
よび計算段３０はバッファ・メモリ３４に、ＲＯＭ４１
の中に含まれ関係する実際のまたは潜在する歯の順位ｉ
によって定義されるｎ／２の重み係数にそれぞれ結び付
いたｎ_ｃ＝ｎ／２（すなわち記載された例の場合には２
２個）の数値ｄ_ｉの相連続する列をアドレスする。

【００３１】実施例の、４衝程４シリンダの内燃機関の
場合には、フライホイールの各半周期毎にバッファ・メ
モリ３４に含まれる数値は更新される。すなわちメモリ
３４に記憶される値ｄ_ｉ は（記載された例において）
燃焼−膨脹の半回転の終りに

【００３２】

【数８】 に従ってフライホイールの各半回転の時間の長さＴ
_４（添字４はサイクル当り４燃焼に対応する）を計算す
るように作られた計算段３６に印加される。

【００３３】段３６で計算された最後の数値Ｔ_４はバッ
ファ・メモリ３８に印加され、それが次の数値によって
置き換えられるまでそこに止まる。終ったばかりの燃焼
−膨脹相の途中でのフライ・ホイールの平均角速度はΩ
_ｍ＝π／Ｔ_４である。

【００３４】メモリ３４に記憶された値ｄ_ｉはまた、与
えられたシリンダに割り当てられたｎ／２＝２２の歯の
列の指標ｉ＝０の第１の歯、すなわちｄ_０によって構成
される相の基準位置に関係づけられたｄ_ｉの基本的な交
互に変る項のＤ_４cosΦ'_４と書かれた投影の同期の角度
検出を数値の形で実現するように作られた他の１つの計
算段４０にも印加される。そのために、段４０は

【００３５】

【数９】 を計算し、それをバッファ・メモリ４２に印加する。

【００３６】以上目指された表現のｎ／２個の重み係数
（すなわち記載された例においては２２個）は、関係し
ている歯の指標ｉが０から１０まで、ついで１１から２
１まで変化するとき、相ついで２回採られるが、符号が
異なっている１１個の値、項（cosｉπ／１１）によっ
て構成される。これらの値は計算段４０に連結されたＲ
ＯＭ４１に記憶される。項δΘは測定クラウン歯車１２
の歯の定格の角度方向のピッチであって（こゝに記載さ
れた例においてはδΘ＝π／２２）、フライホイールの
瞬間的な角速度Ω_ｉはΩ_ｉ＝δΘ／ｄ_ｉである。Ω_ｉの
基本の交互に変る成分Ｅ_４の基準軸の上に投影された値
はつぎの通りである。

【００３７】

【数１０】 Ω_ｉをδΘ／ｄ_ｉで置き換え、この例においてはｄ_ｉが
平均値ｄ_ｍ＝Ｔ_４／２２の囲りで少ししか変化しないこ
とを考慮すれば、

【００３８】

【数１１】 および

【００３９】

【数１２】 が成立することが判る。

【００４０】歯δΘ_ｉがクラウン歯車に規則正しく配列
されていない場合、Ｅ_４cosΦ_４の中にΩ_ｍに比例する
項が現れるが、この項は邪魔にはならない。Ｃｇの中の
その影響はΩ_ｍ ^２に比例し、係数ｂの値を変更すること
によって保証されることができるからである。

【００４１】そのようにして、二つの項ｄ_ｉおよびΩ_ｉ
をフーリエ級数に分解し、基本的な交互に変る成分の投
影の同期検出を数値の形で行なえば、２つの従属変数で
あるＤcosΦ’およびＥcosΦが得られる。４シリンダ内
燃機関、すなわちフライホイール１回転当り２燃焼、従
って添字４が適用される内燃機関の１サイクル当り４燃
焼のエンジンにおいて、Ω_ｉの値Ｅ_４cosΦ_４の交互に
変る成分は

【００４２】

【数１３】 によってｄの値ＤcosΦ'の交互に変る成分に関連してい
る。

【００４３】前述した実験的研究が示すように、エンジ
ンの低回転速度範囲についてはＥ'_４＝Ｅ_４cosΦ_４およ
びＤ'_４＝Ｄ_４cosΦ'_４と置いて、

【００４４】

【数１４】 となる。

【００４５】Ω_ｍ＝π／Ｔ_４であるから、

【００４６】

【数１５】 が成立し、それは

【００４７】

【数１６】 と共に求めている表現である。項ＡおよびＢは関係して
いるエンジン、すなわちその種類のすべてのエンジンに
固有な定数である。

【００４８】実際、それらの定数ＡおよびＢは２つの特
定の点におけるエンジンのトルクの測定によって、また
は場合によっては、本発明によるトルク計のモデルが当
てられている一連のエンジンに合致する基準のエンジン
で実験室で行なわれる多くの測定の統計的な分析（最小
自乗法）によって決定される。

【００４９】以上の結果、記載例の範囲で、計算段３６
および４０でそれぞれ作成される量Ｔ_４およびＤ'_４は
エンジンのフライホイールの各半回転の終りに、それら
の２つの入力量Ｔ_４およびＤ'_４およびそのために記憶
された定数ＡおよびＢから出発してＣｇを作成する計算
段４４に印加されるエンジンの１サイクル当り少なくと
も一つの指標化の歯によって同期化される項Ａは、エン
ジンの高回転速度範囲に適用できるために使用前に予め
補正される。

【００５０】このため、前に述べたように、以上の関係
Ｃｇ＝Ａ・Ｄ'_４／Ｔ_４ ^３＋Ｂ／Ｔ_４ ^２は、完全に厳密
には、エンジンの低回転速度範囲でのみ成り立つ。高回
転速度範囲では、項Ａの補正が必要である。そのため
に、フライホイールに固定されたクラウン歯車１２の場
合は、補足の計算段４８が備えられ、それがＲＯＭ４６
の中に蓄えられたＡの値、バッファ・メモリ３８から供
給される値Ｔ_４（実施例においては、ｆ_ｉ＝１／Ｔ_４＝
半回転周波数）および、同様にメモリ４６に蓄えられた
項ｆ_ｒ（クランク軸／フライホイール結合の捩りの共振
周波数）から出発して、ｚ＝（ｆ_ｉ／ｆ_ｒ)を使って、
項Ａｃ＝Ａ(１−ｚ）を作る。補正された項Ａｃは計算
機４４に印加され、計算機はバッファ・メモリ３８から
Ｔ、ＲＯＭ５０からＢ、バッファ・メモリ４２からＤ'
を受け、エンジンの全回転速度範囲で、

【００５１】

【数１７】 によって半回転についての有効平均ガストルクを計算す
る。

【００５２】Ｃｇのより正確な評価を得るため、係数Ａ
およびＢはエンジン動作領域毎に同定されることができ
る。それらはまた、エンジンの調節、例えば濃度ｒ、排
気ガスの再循環率（ＲＧＥ）に依存するようにすること
もできる。

【００５３】しかし、別法として、ＡおよびＢを一定に
維持することもできる。そのことはＣｇの生の第１の値
を得ること、ついで（加算型の）補正グラフ法を介入さ
せるか、Ｃｇの値を仕上げるように補正項を加えること
を可能にする。補正の実際的ないくつかの例を以下に記
載する。

【００５４】一定でないｒを持った希薄な（燃料／空気
の濃度、ｒ＜１）混合ガスで作動するエンジンの場合、
Ｃｇを供給する計算段４４には、必要な場合には付加の
計算段５２を続け、ｒ＜１のとき、その濃度ｒの関数と
してＣｇの補正された値を計算する。この場合、エンジ
ンの回転速度範囲の関数としてのｒの値、Ｔ_４から導き
出される値、および発生するトルクＣｇの値はこのため
設けられた検知器を使って測定され、あるいは実験室で
読み取ることができ、関係するエンジンの各種類（特に
ディーゼル）について、そのグラフをＲＯＭ５４の中に
蓄えることができる。メモリ５４にアドレスして加えら
れる値Ｔ_４およびＣｇの関数として、保持されなければ
ならない値ｒは、ｒ＜１であれば、計算段５２に入力さ
れる。それはまず、＋０.５に近いｐ_１を使って、補正
係数Ｑ_１＝［１＋ｐ_１(ｒ−１）］を決定し、次に、ｒ
＜１のとき、混合ガスの濃度ｒの関数として、係数Ｑ_１
＜１による補正値（Ｃｇ)_ｒ＝Ｃｇ・Ｑ_１を作り出す。
本発明によれば、選択段５２に加えて、排気ガスの再循
環（ＲＧＥ）およびエンジンのシリンダの中の残留燃焼
ガスの存在の全体の割合ｑの関数として項Ｃｇを補正す
るため、付加の他の１つの計算段５６（図２）が備えら
れる。この割合ｑは常に１よりも小さく、その値は（図
示しない）このための特別な検知器を使って測定する
か、または関係する入力変数および、特にＴ_４と計算値
Ｃｇから導き出されるエンジンの回転速度範囲の関数と
して実験室で決定されるグラフを含み、ＲＯＭ５８で読
み出される。メモリ５８にアドレスされる値Ｔ_４および
Ｃｇの関数として、保持しようとする値ｑは計算段５６
に入力され、それが０.５に近いｐ_２を使って補正係数
を作り、次にｑの関数として補正されたトルク（Ｃｇ)
_ｑ、又はｒおよびｑの関数として補正されたトルク（Ｃ
ｇ)_ｒ，ｑ、を発生させるためにＣｇまたは（Ｃｇ)_ｒに
作用を及ぼす。

【００５５】本出願人の前述特許出願に記載されたもの
以外の解決方法が、助燃剤（空気）の過剰状態で供給を
受ける、従って希薄なガス（ｒ＜１）で動作するエンジ
ンの動作に付随する補正を行なうために可能である。

【００５６】実際、一定でない濃度の希薄な混合ガスで
作動するガソリン・エンジンまたは常に空気過剰状態で
作動するディーゼル・エンジンについて、各燃焼当り発
生する平均ガストルクＣｇと燃焼の周期で交互に変化す
るガストルクＣｇの間の比は一定ではない。しかし、変
化する仕方の知識が、実効的に測定されるＣａの値から
求められている補正された値Ｃｇに移行するために必要
な補正（空気過剰の補正またはシリンダ内の混合ガスの
全重量についての補正）を行うことを可能にする。

【００５７】まず、すべてのエンジンについてガス充満
で、率の総計（ＲＧＥ＋ＧＢＲ）は最低で、さらに、ｒ
＜１のガソリン・エンジンの場合およびディーゼル・エ
ンジンの場合、ｒは最大である。したがって、ガス充満
で、混合ガスおよび燃焼ガス（ＲＧＥ＋ＧＢＲ）の濃度
ｒの補正は最小である。それらを無視すれば、前述の特
許出願のＣｇ／Ｃａ＝一定の場合が再び見出され、添字
ｐ、ｇが“ガス充満”を表し、項Ｎがエンジンの毎分回
転数を表わすものとして、Ｎが何であっても、ｕ・(Ｃ
ａ)_ｐ．ｇ．＝（Ｃｇ)_ｐ．ｇ．と書くことができる。前
述したようにこの関係は、二つの異なった回転速度範囲
で採られた二つの“ガス充満”点を測定することによっ
て、Ｃｇを定義する表現、すなわち

【００５８】

【数１８】 の項ＡおよびＢを同定することを可能にする。係数ｕに
関しては、各種のエンジンについて燃焼室の圧力測定か
ら出発して決定されなければならない。

【００５９】ｕ＝（Ｃｇ／Ｃａ)_ｐ．ｇ． であり、項ｕ
は、Ｎが何であっても、１次では常数である。

【００６０】ガス充満でかつｒ＜１では、シリンダ内の
混合ガスの全重量Ｒは一次ではＣａ（またはＣｇ）に比
例し、このことは、この条件ではＮが何であっても比ｕ
＝（Ｃｇ／Ｃａ)_ｐ．ｇ．が実質上一定であることを説
明する（後述）。

【００６１】ガス充満の場合以外では、複数の回転速度
範囲で部分負荷でエンジンを動作させて、一次で一定の
項ｋ_Ｒおよび圧縮相にあるシリンダ内の混合ガスの全重
量Ｒを使って、(Ｃｇ)_ｐ＝Ｃａ−ｋ_Ｒ・Ｒであることが
実験的に認められた。項Ｒはシリンダ内の混合ガス（燃
料、助燃剤、残留または再循環された燃焼ガス）の全重
量を表す。それは記憶されているグラフおよび／または
エンジンに既に設置されている適当な検知器によってな
される測定から出発して評価される。すべての回転速度
範囲Ｎ及びすべての負荷において、項ｋ_Ｒは一次で定数
であり、それは

【００６２】

【数１９】 によって、特にガス充満（ｐ.ｇ．）で同定することが
できる。

【００６３】Ｃａの計算に関しては、それは部分負荷で
不変のままである。

【００６４】

【数２０】 図３は、一定ではない濃度を有する希薄な混合ガスで動
作する場合にシリンダ内の混合ガスの全重量の補正を保
証する、燃焼当りの平均ガストルクの測定装置の補足的
な回路の機能図を表す。図３によれば、図１および図２
の回路５２から５８までは回路６０から６６までによっ
て置き換えられる。計算回路６０は、段４４から補正さ
れない信号Ｃｇ＝Ａ・Ｄ'_ｋ／Ｔ_ｋ ^３＋Ｂ／Ｔ_ｋ ^３および
メモリ６２から係数ｕを受ける。回路６０は中間項Ｃａ
＝Ｃｇ／ｕを計算し、その結果は他の一つの計算段６４
に印加される。メモリ６６は以上述べた項ｋ_Ｒおよびそ
のほか計算された、または適当な検知器によって測定さ
れた、利用することができる量から出発して表現された
シリンダ内の混合ガスの全重量Ｒのグラフを含む。メモ
リ６６は計算回路６４に値ｋ_ＲおよびＲを印加し、それ
は希薄な混合ガスで動作するエンジンの燃焼当りの平均
ガストルクの測定信号

【００６５】

【数２１】 を作り出す。

【００６６】ディーゼル・エンジンの場合、シリンダ内
の混合ガスの全重量は１次近似で一定であり、Ｃａ の
関数としてのＣｇの表現は（Ｃｇ)_Ｄ＝Ｃａ−Ｋ_Ｒに戻
され、項Ｋ_Ｒは１次で常数であるが、もっと正確には項
Ｋ_Ｒはグラフ処理することができる。そのようにして、
ディーゼル・エンジンについては燃焼当りの平均ガスト
ルクは

【００６７】

【数２２】 である。

【００６８】図４は上述の変形例を表す。図４によれ
ば、図３の回路６４から６６までが回路６８から７０ま
でによって置き換えられる。回路６８は常数Ｋ_Ｒまたは
そのグラフ化を含むメモリであり、回路７０はディーゼ
ル・エンジンに適用できる測定信号（Ｃｇ)_Ｄ＝Ｃａ−
Ｋ_Ｒを作り出す計算段である。

【００６９】上述した各種の計算段は、記載された過程
の中へのそれらの介入に応じて、このために開発され、
ＲＯＭ５０の中に含まれる適用論理回路Ｌに依存して動
作するマイクロプロセッサによって構成される。別の方
法としては、勿論、予定される操作の少なくとも一部
を、いろいろな段がそれぞれ特定の機能を補償するアナ
ログ電子計算機を使って実現することである。

【００７０】図示の回路の全体が、解決しなければなら
ない課題に特有な、集積回路またはハイブリッド回路の
形で実現されることが可能である。

【００７１】以上記載された例においては、関係する内
燃機関は４衝程４シリンダのガソリン・エンジンであ
り、測定クラウン歯車の実際のおよび潜在のマークの数
は４４である。本発明は、勿論、この特別な例に限られ
ない。実際、本発明は、種類が何であっても、４衝程で
あっても、２衝程であっても、ガソリンでも、ガスオイ
ル（ディーゼル）でも、その他各種の他の燃料でも、ま
たシリンダの数、あるいは測定クラウン歯車のマークの
数がいくつであっても、適用可能である。

【００７２】ｔでエンジンの動作サイクル当りの衝程の
数、ｋでそのシリンダの数、ｎで測定クラウンの実際の
または潜在のマークの数を表わせば、エンジンの中での
燃焼の角度方向の周期（πｔ／ｋ）の各々に対応する。
燃焼周波数における瞬間的な角度方向の速度の同期角度
検出のために考慮にいれられるマークの数はｎ_ｃ＝（ｎ
・ｔ)／(２・ｋ）である。これにより燃焼毎に、従って
シリンダ毎に

【００７３】

【数２３】 を与える。

【００７４】これらの条件の下で、前述した項

【００７５】

【数２４】 は下記の一般化された形に書かれる。

【００７６】

【数２５】 本発明によれば、中間変数 ｄ_ｉ，Ｔ_４およびＤ'_４を使
用して、ｄ_ｉ，Ｔ_４およびＤ'_４の計算を数値的に行な
うが、Ｃｇおよびその補正の計算が古典的なアナログ回
路によっても実現可能な特定の実施例に関連して記載さ
れた。

【００７７】そのようにして、周波数が速度の変化Ωに
よって変調される１次信号２４は周波数ｆ_ｉをもったベ
クトルＥを含んでいる。ベクトルＥおよびより正確には
その投影ＥcosΦを抽出するためには、適当な位相を持
った周波数ｆ_ｉの角度方向の同期検出器が後続する周波
数−電圧変換器を使用する。ついで、

【００７８】

【数２６】 を計算しなければならない。

【００７９】本発明が補正装置を参照して記載された
が、エンジンの動作のいくつかの特性の関数として価Ｃ
ｇを補正する方法にも関する。

【００８０】それらの方法の操作は図２、３および４と
関連してなされたそれらの補正装置の記載から明白な仕
方で出てき、したがって別途記載されない。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
残留燃焼ガス（ＧＢＲ）が存在し、排気ガスの再循環
（ＲＧＥ）が備えられている内燃機関、および混合ガス
が希薄であるガソリン・エンジン、またはディーゼル・
エンジンの場合について、燃焼サイクル当たりの平均ガ
ストルクを容易に求めることが可能であり、それによっ
て、乗用車または工業用車両のエンジンの最適化された
調節及び燃焼不調の検出が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】前述した特許出願による燃焼サイクル当りの平
均ガストルクの測定装置の各種の構成要素の図である。

【図２】本発明による補正を行なう一つの段の図であ
る。

【図３】本発明による補正を行なう他の一つの段の図で
ある。

【図４】本発明による補正を行なうさらに他の一つの段
の図である。

【符号の説明】

１０…平均ガストルク測定回路 １２…測定クラ
ウン歯車 １４，１６…歯 １８，２０…基
準の歯 ２２…検知器 ２４…交流信号 ２６…整形回路 ２８…急峻な立
上りを持った信号 ３０…測定および計算段 ３２…時計 ３４…バッファ・メモリ ３６…計算段 ３８…バッファ・メモリ ４０…他の計算
段、 ４１…ＲＯＭ ４２…バッファ
・メモリ ４４…計算機 ５２…付加の計
算段 ５４…ＲＯＭ ６０…計算回路 ６２…メモリ ６４…他の一つ
の計算回路 ６６，６８……メモリ ７０…計算回
路。

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のフライホイールまたはクランク
   軸に固定されたクラウン歯車（１２）に設けられたｎ個
   の測定マ−ク（１４−１６）、 それらのマーク（１４−１６）の指標化の少なくとも一
   つの基準を定義するための手段（１８−２０）、 クラウン歯車（１２）の近傍に固定して取付けられた、
   マークの通過検知器（２２）、 実際のまたは潜在のマーク（１４−１６）の各々の検知
   器（２２）の前の通過の瞬間的な時間の長さを表わす一
   次的な数値ｄ_ｉを作り出すための計算手段（２６−３０
   −３２）、 特に、計算ユニット（３６−４０−４４）、適用論理回
   路（Ｌ）、ＲＯＭ（４１−４６−５０）およびバッファ
   ・メモリ（３４−３８−４２）を含む一次的な数値ｄ_ｉ
   の数値処理手段を含み、 それらの計算手段および数値処理手段の全体は適切な時
   に下記を構成するように組織されており、一次的な 数値ｄ_ｉから出発して、 【数１】 および 【数２】 を使って、内燃機関の中での燃焼の角周期に付随する、
   各列のｎ_ｃ個のマークの検知器（２２）の前の通過の全
   時間の長さを表わす第１の二次的な数値Ｔ_ｋの計算を行
   なうための計算手段（３６）、一次的な 数値ｄ_ｉおよびＲＯＭ（４１）の中に蓄えられ
   た重み係数cos（ｉ・2π／ｎ_ｃ）から出発して、 【数３】 を使って、内燃機関の中での燃焼周波数での、測定マー
   ク（１４−１６）が検知器（２２）の前を通過する瞬間
   的な時間の長さを表す一次的な数値ｄ_ｉの交互に変る成
   分の振幅の、燃焼の角周期の原点に対応する測定マーク
   （１４−１６）の位相の基準線上への投影を表わす、第
   ２の二次的な数値Ｄ_ｋcosΦ'_ｋを作り出すための計算手
   段（４０）、 二つの二次的な数値Ｄ_ｋcosΦ'_ｋおよびＴ_ｋおよび実験
   的に決定され、ＲＯＭ（４６−５０）の中に蓄えられた
   二つの定数ＡおよびＢから出発し、 【数４】 によって定義される、求めている値Ｃｇを作り出すため
   の計算手段（４４）を含み、 燃焼サイクル当りｔ衝程を持つ内燃機関のｋ個のシリン
   ダの中での混合ガスの燃焼サイクル当りの平均ガストル
   クを表す値Ｃｇの測定システムにして、さらに、 排気ガスの再循環（ＲＧＥ）および残留燃焼ガス（ＧＢ
   Ｅ）の全体の割合ｑの関数としての値Ｃｇの補正装置を
   含み、上記の補正装置は、補正された値（Ｃｇ)_ｑまた
   は（Ｃｇ)_ｒ，ｑを供給するために、ｐ_２を実験的に決
   定される定数、ｑを上記全体の割合の値として補正係数
   Ｑ_２＝（１−ｐ_２・ｑ）を作り出し、ついで混合ガスの
   濃度ｒの関数として予め補正された係数Ｑ_２を値Ｃｇに
   乗算する計算手段（５６）を含むことを特徴とするシス
   テム。
2. 【請求項２】上記補正装置の中で、与えられた種類の内
   燃機関に付随する全体の割合ｑの値が、特に作り出され
   るトルクＣｇおよびＴ_ｋから導きだされる内燃機関の回
   転速度範囲の関数として測定されるかまたはグラフ処理
   され、ついで計算手段（５６）に結び付いたバッファ・
   メモリ（５８）の中に蓄えられることを特徴とする、請
   求項１に記載のシステム。
3. 【請求項３】上記システムが、さらに、助燃剤過剰で動
   作する内燃機関の場合に、すなわちシリンダの中の希薄
   （ｒ＜１）な混合ガスの場合に、補正された値（Ｃｇ）
   を得るために、数値Ｃｇの補正装置を含み、上記補正装
   置が、 実験的に決定され、記憶された定数（６２）であるｕ＜
   １を使って中間の値Ｃａ＝Ｃｇ／ｕを作り出すための計
   算手段（６０）を備え、 実験的に決定され、記憶された定数ｋ_Ｒ、および以前に
   計算または測定され、記憶されたグラフを形成する量
   （６６）の関数として実験的に決定されたシリンダ内の
   混合ガスの全重量Ｒを使って、求められる値（Ｃｇ)_ｐ
   ＝Ｃa−ｋ_Ｒ・Ｒを作り出すための計算手段（６４）が
   備えられている、 ことを特徴とする、請求項１の前提要件項に記載のシス
   テム。
4. 【請求項４】上記システムが、ディーゼル・内燃機関の
   場合に補正された値（Ｃｇ)_Ｄを得るために数値Ｃｇの
   補正装置を含み、上記補正装置が、 実験的に決定され、記憶された定数（６２）であるｕ＜
   １を使って中間の値Ｃａ＝Ｃｇ／ｕを作り出すための計
   算手段（６０）と、 既に計算されまたは測定された量の関数として、実験的
   に決定され、常数として、またはさらに望ましくはグラ
   フとして記憶された値（６８）であるＫ_Ｒを使って、求
   められる値（Ｃｇ)_Ｄ＝Ｃａ−Ｋ_Ｒを作り出すための計
   算手段（７０）と、 が備えられることを特徴とする、請求項１の前提要件項
   に記載のシステム。
5. 【請求項５】燃焼サイクル当りの平均ガストルクを表わ
   し、排気ガスの再循環および内燃機関のシリンダの中の
   残留燃焼ガスの全体の割合ｑの関数として請求項１の前
   提要件項に記載のシステムの助けで得られる数値Ｃｇの
   補正方法において、 （ｅ１）ｐ_２を実験的に決定された定数、ｑを上記全体
   の割合として、補正係数Ｑ_２＝（１−ｐ_２・ｑ）を作り
   出し、ついで （ｅ２）この係数Ｑ_２を、補正された数値（Ｃｇ)_ｑま
   たは（Ｃｇ)_ｒ，ｑを供給するために、ｒ＜１のとき、
   混合ガスの濃度ｒの関数として予め補正された数値Ｃｇ
   に乗算する、 操作を含むことを特徴とする方法。
6. 【請求項６】与えられた種類の内燃機関に関連する前記
   全体の割合ｑが、特に、作り出されるトルク（Ｃｇ）お
   よびＴ_ｋから導き出される内燃機関の回転速度範囲の関
   数として、測定またはグラフ処理から求められることを
   特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 【請求項７】燃焼サイクル当りの平均ガストルクを表わ
   し、請求項１の前提要件項に定義されたシステムの助け
   で得られる数値Ｃｇの補正方法において、 助燃剤過剰、すなわちシリンダの中の希薄（ｒ＜１）な
   混合ガスで動作する内燃機関に関連する、前記平均ガス
   トルク（Ｃｇ)_ｐの値を作り出すために、さらに、 （ｇ）実験的に決定され、記憶された定数（６２）であ
   るｕ＜１を使って中間の値Ｃａ＝Ｃｇ／ｕを作り出すた
   めの計算（６０）、 （ｈ）実験的に決定され、記憶された定数ｋ、および既
   に計算され、または測定され記憶されたグラフを形成す
   る量（６６）の関数として実験的に決定されたシリンダ
   内の混合ガスの全重量Ｒを使って、求められる値（Ｃ
   ｇ)_ｐ＝Ｃa−ｋ_Ｒ・Ｒを作り出すための計算（６４）、 の各操作を含むことを特徴とする方法。
8. 【請求項８】燃焼サイクル当りの平均ガストルクを表わ
   し、請求項１の前提要件項に定義されたシステムの助け
   で得られる数値Ｃｇの補正方法において、 ディーゼル・内燃機関の燃焼サイクル当りの平均ガスト
   ルク（Ｃｇ)_Ｄの値を作り出すために、さらに、 （ｇ）実験的に決定され、記憶された定数（６２）であ
   るｕ＜１を使って中間の値Ｃａ＝Ｃｇ／ｕを作り出すた
   めの計算（６０）、 （ｈ）既に計算されまたは測定された量の関数として、
   実験的に決定され、常数として、またはさらに望ましく
   はグラフとして記憶された値（６８）であるＫ_Ｒを使っ
   て、求められる値（Ｃｇ)_Ｄ＝Ｃａ−Ｋ_Ｒを作り出すた
   めの計算（７０）、 の各操作を含むことを特徴とする方法。