JP3386593B2 - 内燃機関のトルク変動測定装置 - Google Patents
内燃機関のトルク変動測定装置Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/14—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のトルク変動測
定装置、特に各気筒毎のトルク変動を測定する装置に関
する。
定装置、特に各気筒毎のトルク変動を測定する装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、燃料消費の低減を図るために
空燃比（Ａｉｒ／Ｆｕｅｌ）を大きくしたリーンバーン
エンジンが開発されている。しかしながら、図１０に示
すようにＡ／Ｆが増大すると失火などにより燃焼が不安
定となってトルク変動が増加し、このトルク変動は自動
車の快適性に多大な影響を及ぼすため、ドライバビリテ
ィ向上の観点から希薄燃焼状態におけるトルク変動を正
確に評価することが重要となっている。
空燃比（Ａｉｒ／Ｆｕｅｌ）を大きくしたリーンバーン
エンジンが開発されている。しかしながら、図１０に示
すようにＡ／Ｆが増大すると失火などにより燃焼が不安
定となってトルク変動が増加し、このトルク変動は自動
車の快適性に多大な影響を及ぼすため、ドライバビリテ
ィ向上の観点から希薄燃焼状態におけるトルク変動を正
確に評価することが重要となっている。
【０００３】トルクを測定する方法としては、例えば特
開昭６２−５５５３３号公報に開示されたトルク測定装
置を用いることができる。このトルク測定装置は、トル
クを伝達する回転磁性体の磁歪量を磁気センサを用いて
検出し、伝達トルクを磁気センサの検出する磁歪量に基
づいて非接触で測定するものである。通常、磁気センサ
はプロペラシャフトとダイナモメータとの間に装着さ
れ、磁気センサからの出力はバンドパスフィルタを通過
した後、抽出された変動分信号の所定時間内の平均値が
演算されてトルク変動値として出力される。
開昭６２−５５５３３号公報に開示されたトルク測定装
置を用いることができる。このトルク測定装置は、トル
クを伝達する回転磁性体の磁歪量を磁気センサを用いて
検出し、伝達トルクを磁気センサの検出する磁歪量に基
づいて非接触で測定するものである。通常、磁気センサ
はプロペラシャフトとダイナモメータとの間に装着さ
れ、磁気センサからの出力はバンドパスフィルタを通過
した後、抽出された変動分信号の所定時間内の平均値が
演算されてトルク変動値として出力される。
【０００４】一方、このように直接トルクを測定するの
ではなく、エンジンから標準信号として取り出すことの
できる回転パルス信号から回転速度を算出し、トルクが
回転速度変化に比例することを利用してトルク変動を推
定する方法も知られている。但し、この方法では瞬時ト
ルクが精度よく検出できず、エンジン燃焼挙動を正確に
把握できない欠点がある。
ではなく、エンジンから標準信号として取り出すことの
できる回転パルス信号から回転速度を算出し、トルクが
回転速度変化に比例することを利用してトルク変動を推
定する方法も知られている。但し、この方法では瞬時ト
ルクが精度よく検出できず、エンジン燃焼挙動を正確に
把握できない欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方、多気筒エンジン
においては各気筒間のばらつき（燃料、空気量、圧縮比
など）により希薄限界が各気筒毎に異なるため、各気筒
別にトルク変動を検出する必要が生じる。しかし、上記
従来技術では上述したように平均的なトルク変動しか検
出できず、各気筒別の燃焼サイクル間でのトルク変動を
検出できない問題があった。従って、検出された希薄限
界に基づいて燃料噴射量を制御する場合においても、気
筒間でのばらつきを考慮してエンジンポテンシャルに余
裕を持たせた制御を行わざるを得ず、十分な燃費効果が
得られない問題もあった。
においては各気筒間のばらつき（燃料、空気量、圧縮比
など）により希薄限界が各気筒毎に異なるため、各気筒
別にトルク変動を検出する必要が生じる。しかし、上記
従来技術では上述したように平均的なトルク変動しか検
出できず、各気筒別の燃焼サイクル間でのトルク変動を
検出できない問題があった。従って、検出された希薄限
界に基づいて燃料噴射量を制御する場合においても、気
筒間でのばらつきを考慮してエンジンポテンシャルに余
裕を持たせた制御を行わざるを得ず、十分な燃費効果が
得られない問題もあった。
【０００６】本発明は上記従来技術の有する課題に鑑み
なされたものであり、その目的は多気筒エンジンにおけ
る各気筒のトルク変動を正確に測定することができ、さ
らに測定されたトルク変動に基づいて各気筒毎に失火を
防止し燃料消費の一層の低減を図ることが可能な内燃機
関のトルク変動測定装置を提供することにある。
なされたものであり、その目的は多気筒エンジンにおけ
る各気筒のトルク変動を正確に測定することができ、さ
らに測定されたトルク変動に基づいて各気筒毎に失火を
防止し燃料消費の一層の低減を図ることが可能な内燃機
関のトルク変動測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の内燃機関のトルク変動測定装置は、
複数気筒のクランクシャフトに連結されたフライホイー
ル面内に付着された磁性膜と、エンジンブロックリア部
の前記磁性膜に対向する位置に設けられた磁歪式トルク
検出手段と、クランクシャフトの回転に同期した同期信
号を発生する同期信号発生手段と、前記同期信号に基づ
いて前記磁歪式トルク検出手段から出力されたトルク信
号を処理し各気筒毎のトルク変動を検出する検出手段と
を有し、前記磁性膜は前記フライホイール面内において
燃焼トルクピーク値が検出される位置に所定角度幅を有
して付着されることを特徴とする。
に、請求項１記載の内燃機関のトルク変動測定装置は、
複数気筒のクランクシャフトに連結されたフライホイー
ル面内に付着された磁性膜と、エンジンブロックリア部
の前記磁性膜に対向する位置に設けられた磁歪式トルク
検出手段と、クランクシャフトの回転に同期した同期信
号を発生する同期信号発生手段と、前記同期信号に基づ
いて前記磁歪式トルク検出手段から出力されたトルク信
号を処理し各気筒毎のトルク変動を検出する検出手段と
を有し、前記磁性膜は前記フライホイール面内において
燃焼トルクピーク値が検出される位置に所定角度幅を有
して付着されることを特徴とする。
【０００８】また、上記目的を達成するために、請求項
２記載の内燃機関のトルク変動測定装置は、請求項１記
載の内燃機関のトルク変動測定装置において、前記磁性
膜は、前記フライホイール面内に所定角度幅を有して１
８０゜対向した位置に一対設けられることを特徴とす
る。
２記載の内燃機関のトルク変動測定装置は、請求項１記
載の内燃機関のトルク変動測定装置において、前記磁性
膜は、前記フライホイール面内に所定角度幅を有して１
８０゜対向した位置に一対設けられることを特徴とす
る。
【０００９】また、上記目的を達成するために、請求項
３記載の内燃機関のトルク変動測定装置は、請求項２記
載の内燃機関のトルク変動測定装置において、前記磁歪
式トルク検出手段は、前記一対の磁性膜に対向する位置
に一対設けられ、前記検出手段は前記一対の磁歪式トル
ク検出手段からの出力の平均を算出してトルク信号とす
ることを特徴とする。
３記載の内燃機関のトルク変動測定装置は、請求項２記
載の内燃機関のトルク変動測定装置において、前記磁歪
式トルク検出手段は、前記一対の磁性膜に対向する位置
に一対設けられ、前記検出手段は前記一対の磁歪式トル
ク検出手段からの出力の平均を算出してトルク信号とす
ることを特徴とする。
【００１０】また、上記目的を達成するために、請求項
４記載の内燃機関のトルク変動測定装置は、請求項１ま
たは請求項２または請求項３記載の内燃機関のトルク変
動測定装置において、前記検出手段は所定回数の燃焼サ
イクルにおける各気筒のトルク信号を積分する積分手段
と所定回数の燃焼サイクルにおける積分トルク値の統計
的分散を算出する分散算出手段とを有することを特徴と
する。
４記載の内燃機関のトルク変動測定装置は、請求項１ま
たは請求項２または請求項３記載の内燃機関のトルク変
動測定装置において、前記検出手段は所定回数の燃焼サ
イクルにおける各気筒のトルク信号を積分する積分手段
と所定回数の燃焼サイクルにおける積分トルク値の統計
的分散を算出する分散算出手段とを有することを特徴と
する。
【００１１】また、上記目的を達成するために、請求項
５記載の内燃機関のトルク変動測定装置は、請求項１ま
たは請求項２または請求項３記載の内燃機関のトルク変
動測定装置において、前記検出手段は所定回数の燃焼サ
イクルにおける各気筒のトルク信号のピーク値を検出す
るピーク検出手段と所定回数の燃焼サイクルにおけるピ
ークトルク値の統計的分散を算出する分散算出手段とを
有することを特徴とする。
５記載の内燃機関のトルク変動測定装置は、請求項１ま
たは請求項２または請求項３記載の内燃機関のトルク変
動測定装置において、前記検出手段は所定回数の燃焼サ
イクルにおける各気筒のトルク信号のピーク値を検出す
るピーク検出手段と所定回数の燃焼サイクルにおけるピ
ークトルク値の統計的分散を算出する分散算出手段とを
有することを特徴とする。
【００１２】また、上記目的を達成するために、請求項
６記載の内燃機関のトルク変動測定装置は、請求項１記
載の内燃機関のトルク変動測定装置において、さらに、
前記検出手段で検出された各気筒毎のトルク変動に基づ
いて各気筒の燃料噴射量を制御する制御手段を備えるこ
とを特徴とする。
６記載の内燃機関のトルク変動測定装置は、請求項１記
載の内燃機関のトルク変動測定装置において、さらに、
前記検出手段で検出された各気筒毎のトルク変動に基づ
いて各気筒の燃料噴射量を制御する制御手段を備えるこ
とを特徴とする。
【００１３】
【作用】本発明の内燃機関のトルク変動測定装置は、フ
ライホイール（自動変速機付車両ではドライブプレー
ト）面内に磁性膜を付着させ、この磁性膜に生じる磁歪
をエンジンブロックリア部に配置された磁歪式トルク検
出手段で検出する。従来のようにトルクセンサをプロペ
ラシャフトの後に挿入してトルクを検出する構成では、
慣性質量の大きなフライホイールによりトルク波形はか
なり鈍ったものとなるため、検出トルク波形は実際のト
ルク波形と異なったものとなるが、このようにトルク検
出手段をエンジンリア部に配置してエンジン最終位置で
トルクを検出することにより、各気筒の爆発による燃焼
トルク波形を正確に検出することが可能となる。
ライホイール（自動変速機付車両ではドライブプレー
ト）面内に磁性膜を付着させ、この磁性膜に生じる磁歪
をエンジンブロックリア部に配置された磁歪式トルク検
出手段で検出する。従来のようにトルクセンサをプロペ
ラシャフトの後に挿入してトルクを検出する構成では、
慣性質量の大きなフライホイールによりトルク波形はか
なり鈍ったものとなるため、検出トルク波形は実際のト
ルク波形と異なったものとなるが、このようにトルク検
出手段をエンジンリア部に配置してエンジン最終位置で
トルクを検出することにより、各気筒の爆発による燃焼
トルク波形を正確に検出することが可能となる。
【００１４】また、各気筒の燃焼タイミングを反映した
クランクシャフトの回転同期信号を用いて磁歪式トルク
検出手段からのトルク波形を処理することにより、各気
筒の燃焼タイミングでのトルク波形処理が可能となり、
各気筒毎にトルクの変動を測定できる。
クランクシャフトの回転同期信号を用いて磁歪式トルク
検出手段からのトルク波形を処理することにより、各気
筒の燃焼タイミングでのトルク波形処理が可能となり、
各気筒毎にトルクの変動を測定できる。
【００１５】本発明の磁性膜はフライホイール面内の所
定位置に１８０゜対向して一対設けられ、各磁性膜は所
定の角度幅を有して付着されている。各気筒の燃焼に伴
ってクランクシャフトが回転し、磁歪式トルク検出手段
に対する磁性膜の相対的位置関係は変化するが、回転角
を示す同期信号を用いることにより、磁性膜が磁歪式ト
ルク検出手段に対向する位置を容易に割り出すことがで
きる。従って、一対の磁性膜をフライホイール面内にお
いて予め燃焼トルクピーク値が検出される位置に付着さ
せておけば、同期信号に基づいて磁歪式トルク検出手段
からのトルク信号を処理することにより、各気筒のトル
クピーク値近傍を容易に処理することができる。例え
ば、気筒数が４の場合、クランクシャフト７２０゜回転
の間に各気筒がそれぞれ１燃焼サイクルを終了するた
め、回転角度７２０゜の間にトルクピークは４つ出現す
ることになる。トルクピークは、クランクシャフトの角
度で、２５゜（第１気筒に対応）、２０５゜（第３気筒
に対応）、３８５゜（第４気筒に対応）、５６５゜（第
２気筒に対応）付近に発生すると考えられるので、フラ
イホイール面内における一対の磁性膜付着位置をクラン
クシャフトの角度で２５゜（第１気筒に対応）、２０５
゜（第３気筒に対応）、３８５゜（第４気筒に対応）、
５６５゜（第２気筒に対応）を中心にして所定角度幅の
磁性幅の磁性膜を付着させ、同期信号に基づいて前記角
度のタイミングでトルク信号を処理すれば、各気筒毎の
トルク変動を容易に測定することができる。
定位置に１８０゜対向して一対設けられ、各磁性膜は所
定の角度幅を有して付着されている。各気筒の燃焼に伴
ってクランクシャフトが回転し、磁歪式トルク検出手段
に対する磁性膜の相対的位置関係は変化するが、回転角
を示す同期信号を用いることにより、磁性膜が磁歪式ト
ルク検出手段に対向する位置を容易に割り出すことがで
きる。従って、一対の磁性膜をフライホイール面内にお
いて予め燃焼トルクピーク値が検出される位置に付着さ
せておけば、同期信号に基づいて磁歪式トルク検出手段
からのトルク信号を処理することにより、各気筒のトル
クピーク値近傍を容易に処理することができる。例え
ば、気筒数が４の場合、クランクシャフト７２０゜回転
の間に各気筒がそれぞれ１燃焼サイクルを終了するた
め、回転角度７２０゜の間にトルクピークは４つ出現す
ることになる。トルクピークは、クランクシャフトの角
度で、２５゜（第１気筒に対応）、２０５゜（第３気筒
に対応）、３８５゜（第４気筒に対応）、５６５゜（第
２気筒に対応）付近に発生すると考えられるので、フラ
イホイール面内における一対の磁性膜付着位置をクラン
クシャフトの角度で２５゜（第１気筒に対応）、２０５
゜（第３気筒に対応）、３８５゜（第４気筒に対応）、
５６５゜（第２気筒に対応）を中心にして所定角度幅の
磁性幅の磁性膜を付着させ、同期信号に基づいて前記角
度のタイミングでトルク信号を処理すれば、各気筒毎の
トルク変動を容易に測定することができる。
【００１６】ここで、燃焼トルクピーク近傍のトルク信
号を処理してトルク変動を測定するためには、サンプル
のばらつきの度合いを示す統計的分散が用いられる。す
なわち、得られたトルク信号を積分して所定の燃焼サイ
クル間での積分値の統計的分散が算出され、あるいは、
得られたトルク信号のピーク値を検出して所定の燃焼サ
イクル間でのピーク値の統計的分散が算出される。積分
トルク値あるいはピークトルク値は各気筒毎に得られる
ため、各気筒毎の分散が得られることになる。
号を処理してトルク変動を測定するためには、サンプル
のばらつきの度合いを示す統計的分散が用いられる。す
なわち、得られたトルク信号を積分して所定の燃焼サイ
クル間での積分値の統計的分散が算出され、あるいは、
得られたトルク信号のピーク値を検出して所定の燃焼サ
イクル間でのピーク値の統計的分散が算出される。積分
トルク値あるいはピークトルク値は各気筒毎に得られる
ため、各気筒毎の分散が得られることになる。
【００１７】なお、一般に磁気ヘッド型のセンサではク
リアランス変動により出力が大きく変動するため、単一
の磁歪式検出手段のみを用いた場合には、クリアランス
が変動すると考えられるフライホイールでのトルク検出
の精度が問題となる。そこで、本発明では、磁性膜及び
磁歪式トルク検出手段を１８０゜対向した位置にそれぞ
れ一対設け、それぞれの位置で検出されたトルク信号の
平均を算出することにより、検出精度の向上を図ってい
る。
リアランス変動により出力が大きく変動するため、単一
の磁歪式検出手段のみを用いた場合には、クリアランス
が変動すると考えられるフライホイールでのトルク検出
の精度が問題となる。そこで、本発明では、磁性膜及び
磁歪式トルク検出手段を１８０゜対向した位置にそれぞ
れ一対設け、それぞれの位置で検出されたトルク信号の
平均を算出することにより、検出精度の向上を図ってい
る。
【００１８】また、本発明では各気筒毎のトルク変動が
測定できるので、各気筒毎に希薄限界を正確に評価で
き、従って制御手段により各気筒毎に燃料噴射量を制御
して失火などを防止する事が可能となる。これにより、
燃料消費量を低減しつつ、ドライバビリティの向上を図
ることも可能となる。
測定できるので、各気筒毎に希薄限界を正確に評価で
き、従って制御手段により各気筒毎に燃料噴射量を制御
して失火などを防止する事が可能となる。これにより、
燃料消費量を低減しつつ、ドライバビリティの向上を図
ることも可能となる。
【００１９】
【実施例】以下、図面に基づき本発明の実施例について
説明する。
説明する。
【００２０】＜第１実施例＞図１には本実施例の構成が
示されている。なお、本実施例のエンジンは４気筒ガソ
リンエンジンであり、燃焼気筒の順序は第１気筒、第３
気筒、第４気筒、第２気筒の順である。図において、ク
ランクシャフト１０に連結されたフライホイール１２
（ＡＴ車ではドライブプレート）の面内には回転角３０
゜幅で磁性膜１４が１８０゜対向して２つ付着されてい
る。なお、磁性膜付着位置については後述する。そし
て、エンジンブロックリア部であってフライホイール１
２に対向した位置には磁歪式トルクセンサ１６が２つ配
置されており、磁性膜１４に生じた磁歪を検出する。ト
ルクセンサ１６をこのように２ヘッド方式としたのは、
磁気ヘッド型センサはクリアランス（センサ開口部と被
測定面との間隙）変動によりセンサ特性が大きく変化す
るため、２つのトルクセンサ出力の平均をトルク信号と
して出力することによりセンサ特性へのクリアランス変
動の影響を低減させ安定化を図るためである。また、こ
のようにエンジン最終位置でトルク変動を検出するの
は、プロペラシャフトの後にトルクセンサを挿入する場
合に比べて各気筒の爆発による燃焼トルク波形を全て直
接検出するためである。
示されている。なお、本実施例のエンジンは４気筒ガソ
リンエンジンであり、燃焼気筒の順序は第１気筒、第３
気筒、第４気筒、第２気筒の順である。図において、ク
ランクシャフト１０に連結されたフライホイール１２
（ＡＴ車ではドライブプレート）の面内には回転角３０
゜幅で磁性膜１４が１８０゜対向して２つ付着されてい
る。なお、磁性膜付着位置については後述する。そし
て、エンジンブロックリア部であってフライホイール１
２に対向した位置には磁歪式トルクセンサ１６が２つ配
置されており、磁性膜１４に生じた磁歪を検出する。ト
ルクセンサ１６をこのように２ヘッド方式としたのは、
磁気ヘッド型センサはクリアランス（センサ開口部と被
測定面との間隙）変動によりセンサ特性が大きく変化す
るため、２つのトルクセンサ出力の平均をトルク信号と
して出力することによりセンサ特性へのクリアランス変
動の影響を低減させ安定化を図るためである。また、こ
のようにエンジン最終位置でトルク変動を検出するの
は、プロペラシャフトの後にトルクセンサを挿入する場
合に比べて各気筒の爆発による燃焼トルク波形を全て直
接検出するためである。
【００２１】図２には本実施例における磁歪式トルクセ
ンサ１６の構成が示されており、コの字型の励磁コイル
及び検出コイルを各々直交配置したセンサであり、小型
でありながら高感度で磁歪を検出することができる。こ
のトルクセンサ１６からの出力は図１に示されるように
アナログ信号処理回路１８に入力され、トルクに比例し
た直流信号に整流された後、Ａ／Ｄ変換器２０に供給さ
れる。
ンサ１６の構成が示されており、コの字型の励磁コイル
及び検出コイルを各々直交配置したセンサであり、小型
でありながら高感度で磁歪を検出することができる。こ
のトルクセンサ１６からの出力は図１に示されるように
アナログ信号処理回路１８に入力され、トルクに比例し
た直流信号に整流された後、Ａ／Ｄ変換器２０に供給さ
れる。
【００２２】一方、Ａ／Ｄ変換器２０には、同期信号発
生手段としてのロータリーエンコーダ２４、波形整形回
路２６、分周器２８を介してクランクシャフト２回転に
１回パルスを発生する７２０゜信号及びクランクシャフ
ト１回転に３６０回パルスを発生する１゜信号が供給さ
れる。１゜信号によりフライホイール１２面内のどの位
置にトルクセンサ１６が対向しているのかモニタでき、
従って磁性膜１４の付着領域にトルクセンサ１６が対向
しているタイミングを割り出すことができる。一方、４
気筒エンジンの場合、図３に示すようにクランクシャフ
ト２回転中に１燃料サイクルが終了するためクランクシ
ャフト２回転中に各気筒に対応する４つのトルクピーク
が発生する。燃焼気筒の順序は上述したように第１気
筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒の順であるので、７
２０゜信号により現在検出しているトルク信号がどの気
筒の爆発によるものなのかを判別することができる。従
って、Ａ／Ｄ変換器２０は１゜信号をサンプリングのタ
イミング信号としてアナログ信号をデジタルデータに変
換することにより、フライホイール１２内における磁性
膜１４が付着された領域のみの信号をデジタルデータに
変換することができ、また、７２０゜信号によりデジタ
ルデータに変換したトルク信号が、どの気筒に対応した
信号なのか割り出すことができる。
生手段としてのロータリーエンコーダ２４、波形整形回
路２６、分周器２８を介してクランクシャフト２回転に
１回パルスを発生する７２０゜信号及びクランクシャフ
ト１回転に３６０回パルスを発生する１゜信号が供給さ
れる。１゜信号によりフライホイール１２面内のどの位
置にトルクセンサ１６が対向しているのかモニタでき、
従って磁性膜１４の付着領域にトルクセンサ１６が対向
しているタイミングを割り出すことができる。一方、４
気筒エンジンの場合、図３に示すようにクランクシャフ
ト２回転中に１燃料サイクルが終了するためクランクシ
ャフト２回転中に各気筒に対応する４つのトルクピーク
が発生する。燃焼気筒の順序は上述したように第１気
筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒の順であるので、７
２０゜信号により現在検出しているトルク信号がどの気
筒の爆発によるものなのかを判別することができる。従
って、Ａ／Ｄ変換器２０は１゜信号をサンプリングのタ
イミング信号としてアナログ信号をデジタルデータに変
換することにより、フライホイール１２内における磁性
膜１４が付着された領域のみの信号をデジタルデータに
変換することができ、また、７２０゜信号によりデジタ
ルデータに変換したトルク信号が、どの気筒に対応した
信号なのか割り出すことができる。
【００２３】このようにしてデジタルデータに変換され
たトルク信号は、メモリに格納された後、積分器２２に
入力される。この積分器２２にも、上述した１゜信号及
び７２０゜信号が入力され、各気筒に対応した瞬時トル
ク信号の積分処理が行われる。積分区間は磁性膜１４の
付着領域と同一であり、例えば磁性膜１４の付着領域を
クランク角度（第１気筒のＴＤＣ（上死点）を０゜とす
る）で１０゜〜４０゜、１９０゜〜２２０゜、３７０゜
〜４００゜、５５０゜〜５８０゜に相当する位置に設定
した場合には、積分区間も 第１気筒に対応する積分区間：１０゜〜４０゜ 第３気筒に対応する積分区間：１９０゜〜２２０゜ 第４気筒に対応する積分区間：３７０゜〜４００゜ 第２気筒に対応する積分区間：５５０゜〜５８０゜ である。積分区間の幅が３０゜となっているのは、もち
ろん磁性膜１４の付着角度幅が３０゜だからであり、磁
性膜１４の付着幅が５゜や１０゜の場合には、積分区間
もそれに応じて決定されることになる。一般には２５゜
幅前後のトルク積分値が希薄燃焼でのトルク変動の挙動
を最も反映する。
たトルク信号は、メモリに格納された後、積分器２２に
入力される。この積分器２２にも、上述した１゜信号及
び７２０゜信号が入力され、各気筒に対応した瞬時トル
ク信号の積分処理が行われる。積分区間は磁性膜１４の
付着領域と同一であり、例えば磁性膜１４の付着領域を
クランク角度（第１気筒のＴＤＣ（上死点）を０゜とす
る）で１０゜〜４０゜、１９０゜〜２２０゜、３７０゜
〜４００゜、５５０゜〜５８０゜に相当する位置に設定
した場合には、積分区間も 第１気筒に対応する積分区間：１０゜〜４０゜ 第３気筒に対応する積分区間：１９０゜〜２２０゜ 第４気筒に対応する積分区間：３７０゜〜４００゜ 第２気筒に対応する積分区間：５５０゜〜５８０゜ である。積分区間の幅が３０゜となっているのは、もち
ろん磁性膜１４の付着角度幅が３０゜だからであり、磁
性膜１４の付着幅が５゜や１０゜の場合には、積分区間
もそれに応じて決定されることになる。一般には２５゜
幅前後のトルク積分値が希薄燃焼でのトルク変動の挙動
を最も反映する。
【００２４】なお、フライホイール面内での回転角度か
ら見ると、第１気筒に対応する磁性膜付着領域と第３気
筒に対応する磁性膜付着領域、第４気筒に対応する磁性
膜付着領域と第２気筒に対応する磁性膜付着領域とは各
々同一位置となるので、図１に示すように１８０゜対向
した２つの位置に磁性膜１４を付着させておけば、第１
〜第４気筒の全てのトルク変動を検出できる。
ら見ると、第１気筒に対応する磁性膜付着領域と第３気
筒に対応する磁性膜付着領域、第４気筒に対応する磁性
膜付着領域と第２気筒に対応する磁性膜付着領域とは各
々同一位置となるので、図１に示すように１８０゜対向
した２つの位置に磁性膜１４を付着させておけば、第１
〜第４気筒の全てのトルク変動を検出できる。
【００２５】そして、積分器２２にて以上のような積分
処理が１００燃焼サイクルにわたって行われ、１００燃
焼サイクル分の各気筒に対応したトルク積分値がデータ
メモリ３０に格納され、各気筒毎の積分値は分散算出器
３２、３４、３６、３８にそれぞれ供給される。分散算
出器３２〜３８では、１００燃焼サイクル間での積分ト
ルク値のばらつきを評価するために、以下の式に従って
分散値σを算出する。
処理が１００燃焼サイクルにわたって行われ、１００燃
焼サイクル分の各気筒に対応したトルク積分値がデータ
メモリ３０に格納され、各気筒毎の積分値は分散算出器
３２、３４、３６、３８にそれぞれ供給される。分散算
出器３２〜３８では、１００燃焼サイクル間での積分ト
ルク値のばらつきを評価するために、以下の式に従って
分散値σを算出する。
【数１】
【数２】
算出された各気筒毎の分散値σは各気筒毎のトルク変動
値表示器４０、４２、４４、４６に供給され、トルク変
動が表示される。
値表示器４０、４２、４４、４６に供給され、トルク変
動が表示される。
【００２６】図４にはこのようにして算出された積分ト
ルク値の分散値と空燃比との関係が示されている。空燃
比が大きくなるに従って分散値も大きくなる傾向を示
し、従来のトルク測定装置の結果と一致する。さらに、
本実施例では各気筒毎の分散値、すなわちトルク変動が
得られ、図４に示すように空燃比が２４近傍では気筒毎
に大きなばらつきが生じ、特に第１気筒と第４気筒のト
ルク変動が大きいという知見も得ることができる。
ルク値の分散値と空燃比との関係が示されている。空燃
比が大きくなるに従って分散値も大きくなる傾向を示
し、従来のトルク測定装置の結果と一致する。さらに、
本実施例では各気筒毎の分散値、すなわちトルク変動が
得られ、図４に示すように空燃比が２４近傍では気筒毎
に大きなばらつきが生じ、特に第１気筒と第４気筒のト
ルク変動が大きいという知見も得ることができる。
【００２７】図５には、各気筒に対応したトルク値の分
散値、つまりトルク変動値を基に、各気筒の燃料噴射量
を制御するブロック図を示している。各気筒に対応した
分散算出部から燃料噴射量制御回路に各気筒のトルク変
動情報が送られ、さらに噴射量制御回路から各インジェ
クタに燃料噴射量の指令信号が送られ、所望の燃料が各
軌道独立に噴射されることになる。
散値、つまりトルク変動値を基に、各気筒の燃料噴射量
を制御するブロック図を示している。各気筒に対応した
分散算出部から燃料噴射量制御回路に各気筒のトルク変
動情報が送られ、さらに噴射量制御回路から各インジェ
クタに燃料噴射量の指令信号が送られ、所望の燃料が各
軌道独立に噴射されることになる。
【００２８】このように、本実施例では各気筒毎にその
トルク変動を測定することができるので、この測定結果
に基づいて各気筒毎に希薄限界を維持すべく燃料噴射量
を制御することが可能となり、燃料消費量の一層の低減
を図ることが可能となる。
トルク変動を測定することができるので、この測定結果
に基づいて各気筒毎に希薄限界を維持すべく燃料噴射量
を制御することが可能となり、燃料消費量の一層の低減
を図ることが可能となる。
【００２９】なお、本実施例におけるトルクセンサ１６
は上述したようにエンジンブロックリア部に設けられる
ため、エンジンブロックの大幅な変更を伴うことなく外
部から容易にセンサを装着することが可能であるためコ
ストや耐久性にも優れている。
は上述したようにエンジンブロックリア部に設けられる
ため、エンジンブロックの大幅な変更を伴うことなく外
部から容易にセンサを装着することが可能であるためコ
ストや耐久性にも優れている。
【００３０】また、本実施例では磁性膜１４の角度幅を
３０゜としたが、１５゜あるいは４５゜のように任意に
設定可能であり、特にトルクピーク値に着目したい場合
には５゜などに設定することが考えられる。また、燃焼
サイクルも１００サイクルのみならず２００燃焼サイク
ルなど任意に設定することが可能である。
３０゜としたが、１５゜あるいは４５゜のように任意に
設定可能であり、特にトルクピーク値に着目したい場合
には５゜などに設定することが考えられる。また、燃焼
サイクルも１００サイクルのみならず２００燃焼サイク
ルなど任意に設定することが可能である。
【００３１】さらに、本実施例では磁性膜付着領域のみ
のトルク信号をデジタルデータに変換し、磁性膜の幅分
だけ積分したが、フライホイール１２の全面に磁性膜を
付着させ、各気筒の燃焼タイミングに同期させてトルク
信号をデジタル変換し、所定時間積分することによって
も各気筒毎にトルク変動を検出することも可能である。
のトルク信号をデジタルデータに変換し、磁性膜の幅分
だけ積分したが、フライホイール１２の全面に磁性膜を
付着させ、各気筒の燃焼タイミングに同期させてトルク
信号をデジタル変換し、所定時間積分することによって
も各気筒毎にトルク変動を検出することも可能である。
【００３２】＜第２実施例＞上述した第１実施例では、
フライホイール（ドライブプレート）１２内の磁性膜付
着領域での燃焼トルク信号を積分し、各気筒毎に積分ト
ルク値を算出したが、各気筒毎のピークトルク値を求め
てトルク変動を評価する事も可能である。
フライホイール（ドライブプレート）１２内の磁性膜付
着領域での燃焼トルク信号を積分し、各気筒毎に積分ト
ルク値を算出したが、各気筒毎のピークトルク値を求め
てトルク変動を評価する事も可能である。
【００３３】図６にはこのようにピークトルク値を検出
する場合の構成が示されている。図１の構成と異なる点
は、積分器２２の代わりにピーク算出器２３が設けられ
た点であり、このピーク算出器２３は具体的にはピーク
ホールド回路などが用いられる。そして、各気筒毎に検
出された１００燃焼サイクル分のピークトルク値は分散
算出器３２〜３８に供給され、トルク変動としてピーク
値の分散が算出される。
する場合の構成が示されている。図１の構成と異なる点
は、積分器２２の代わりにピーク算出器２３が設けられ
た点であり、このピーク算出器２３は具体的にはピーク
ホールド回路などが用いられる。そして、各気筒毎に検
出された１００燃焼サイクル分のピークトルク値は分散
算出器３２〜３８に供給され、トルク変動としてピーク
値の分散が算出される。
【００３４】このように、積分器の代わりにピークホー
ルド回路を用いることにより、第１実施例に比べ簡易な
構成で各気筒毎にトルク変動を測定することができる。
ルド回路を用いることにより、第１実施例に比べ簡易な
構成で各気筒毎にトルク変動を測定することができる。
【００３５】＜第３実施例＞上述した第１及び第２実施
例では、各気筒毎の積分トルク値またはピークトルク値
の１００燃焼サイクル間の分散を算出してトルク変動を
測定したが、各燃焼サイクル毎に逐次積分トルク値また
はピークトルク値を測定することも可能である。
例では、各気筒毎の積分トルク値またはピークトルク値
の１００燃焼サイクル間の分散を算出してトルク変動を
測定したが、各燃焼サイクル毎に逐次積分トルク値また
はピークトルク値を測定することも可能である。
【００３６】図７及び図８には各燃焼サイクルにおける
各気筒毎の燃焼状態をリアルタイムで測定する場合の構
成が示されている。図７は各気筒の積分トルク値を測定
する場合であり、図１と異なる点は積分器２２で算出さ
れた各気筒毎の積分トルク値が１燃焼サイクル毎に逐次
各気筒毎の積分値表示器５０〜５６に供給され表示され
る点である。また、図８は各気筒のピークトルク値を測
定する場合であり、図６と異なる点はピーク算出器２３
で算出された各気筒毎のピークトルク値が１燃焼サイク
ル毎に逐次ピーク値表示器６０〜６６に供給され表示さ
れる点である。図９には図８の構成において、第１気筒
の空燃比Ａ／Ｆを１４．５及び２４とした場合の１００
燃焼サイクルにわたるピークトルク値を検出した結果が
示されている。図から、空燃比１４の場合には各燃焼サ
イクルで燃焼が安定しているためにトルクピーク値はほ
ぼ一定の値を維持しているが、空燃比２３の場合には１
０〜２０燃焼サイクルに１回程度トルクピーク値が低下
していることがわかる。このピークトルク値の低下は失
火によるものと考えられ、ランダムに発生している。
各気筒毎の燃焼状態をリアルタイムで測定する場合の構
成が示されている。図７は各気筒の積分トルク値を測定
する場合であり、図１と異なる点は積分器２２で算出さ
れた各気筒毎の積分トルク値が１燃焼サイクル毎に逐次
各気筒毎の積分値表示器５０〜５６に供給され表示され
る点である。また、図８は各気筒のピークトルク値を測
定する場合であり、図６と異なる点はピーク算出器２３
で算出された各気筒毎のピークトルク値が１燃焼サイク
ル毎に逐次ピーク値表示器６０〜６６に供給され表示さ
れる点である。図９には図８の構成において、第１気筒
の空燃比Ａ／Ｆを１４．５及び２４とした場合の１００
燃焼サイクルにわたるピークトルク値を検出した結果が
示されている。図から、空燃比１４の場合には各燃焼サ
イクルで燃焼が安定しているためにトルクピーク値はほ
ぼ一定の値を維持しているが、空燃比２３の場合には１
０〜２０燃焼サイクルに１回程度トルクピーク値が低下
していることがわかる。このピークトルク値の低下は失
火によるものと考えられ、ランダムに発生している。
【００３７】なお、図では第１気筒の燃焼状態のみを示
したが、他の気筒の燃焼状態も同様であり、４気筒同時
にリアルタイムで燃焼状態をモニタすることも可能であ
る。
したが、他の気筒の燃焼状態も同様であり、４気筒同時
にリアルタイムで燃焼状態をモニタすることも可能であ
る。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１乃至請求
項６記載の内燃機関のトルク変動測定装置によれば、複
数気筒を有する内燃機関において各気筒のトルク変動を
容易に、かつ、確実に測定することができる。
項６記載の内燃機関のトルク変動測定装置によれば、複
数気筒を有する内燃機関において各気筒のトルク変動を
容易に、かつ、確実に測定することができる。
【００３９】特に、請求項６記載の内燃機関のトルク変
動測定装置によれば、各気筒のトルク変動に基づいて各
気筒毎に燃料噴射量を調整できるので、リーンバーン状
態における失火などを防止して低燃料消費でありながら
良好なドライバビリティを得ることができる。
動測定装置によれば、各気筒のトルク変動に基づいて各
気筒毎に燃料噴射量を調整できるので、リーンバーン状
態における失火などを防止して低燃料消費でありながら
良好なドライバビリティを得ることができる。
【図１】本発明の第１実施例の構成ブロック図である。
【図２】同実施例における磁歪式トルクセンサの斜視図
である。
である。
【図３】同実施例におけるクランクシャフト角度とセン
サ出力との関係を示すグラフ図である。
サ出力との関係を示すグラフ図である。
【図４】同実施例における積分トルク値の分散と空燃比
との関係を示すグラフ図である。
との関係を示すグラフ図である。
【図５】本発明の第１実施例の構成ブロック図である。
【図６】本発明の第２実施例の構成ブロック図である。
【図７】本発明の第３実施例の構成ブロック図である。
【図８】本発明の第３実施例の他の構成ブロック図であ
る。
る。
【図９】同実施例の空燃比を変化させた場合の燃焼サイ
クルとトルクピーク値との関係を示すグラフ図である。
クルとトルクピーク値との関係を示すグラフ図である。
【図１０】空燃比と燃費及びトルク変動との関係を示す
グラフ図である。
グラフ図である。
１０ クランクシャフト
１２ フライホイール（ドライブプレート）
１４ 磁性膜
１６ トルクセンサ
１８ アナログ信号処理回路
２０ Ａ／Ｄ変換器
２２ 積分器
２３ ピーク算出器
２４ ロータリエンコーダ
２６ 波形整形回路
２８ 分周器
３０ データメモリ
３２、３４、３６、３８ 分散算出器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 野々村 裕
愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41
番地の１ 株式会社豊田中央研究所内
(56)参考文献 特開 平４−299084（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−59232（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−42384（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01L 5/00
G01L 3/10 301
F02D 45/00 364
Claims (6)
- 【請求項１】 複数気筒のクランクシャフトに連結され
たフライホイール面内に付着された磁性膜と、 エンジンブロックリア部の前記磁性膜に対向する位置に
設けられた磁歪式トルク検出手段と、 クランクシャフトの回転に同期した同期信号を発生する
同期信号発生手段と、 前記同期信号に基づいて前記磁歪式トルク検出手段から
出力されたトルク信号を処理し各気筒毎のトルク変動を
検出する検出手段と、 を有し、前記磁性膜は前記フライホイール面内において
燃焼トルクピーク値が検出される位置に所定角度幅を有
して付着されることを特徴とする内燃機関のトルク変動
測定装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の内燃機関のトルク変動測
定装置において、 前記磁性膜は、前記フライホイール面内に所定角度幅を
有して１８０゜対向した位置に一対設けられることを特
徴とする内燃機関のトルク変動測定装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の内燃機関のトルク変動測
定装置において、 前記磁歪式トルク検出手段は、前記一対の磁性膜に対向
する位置に一対設けられ、 前記検出手段は前記一対の磁歪式トルク検出手段からの
出力の平均を算出してトルク信号とすることを特徴とす
る内燃機関のトルク変動測定装置。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２または請求項３
記載の内燃機関のトルク変動測定装置において、 前記検出手段は、 所定回数の燃焼サイクルにおける各気筒のトルク信号を
積分する積分手段と、 所定回数の燃焼サイクルにおける積分トルク値の統計的
分散を算出する分散算出手段と、 を有することを特徴とする内燃機関のトルク変動測定装
置。 - 【請求項５】 請求項１または請求項２または請求項３
記載の内燃機関のトルク変動測定装置において、 前記検出手段は、 所定回数の燃焼サイクルにおける各気筒のトルク信号の
ピーク値を検出するピーク検出手段と、 所定回数の燃焼サイクルにおけるピークトルク値の統計
的分散を算出する分散算出手段と、 を有することを特徴とする内燃機関のトルク変動測定装
置。 - 【請求項６】 請求項１記載の内燃機関のトルク変動測
定装置において、さらに、 前記検出手段で検出された各気筒毎のトルク変動に基づ
いて各気筒の燃料噴射量を制御する制御手段を備えるこ
とを特徴とする内燃機関のトルク変動測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22620194A JP3386593B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 内燃機関のトルク変動測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22620194A JP3386593B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 内燃機関のトルク変動測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0894462A JPH0894462A (ja) | 1996-04-12 |
| JP3386593B2 true JP3386593B2 (ja) | 2003-03-17 |
Family
ID=16841478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22620194A Expired - Fee Related JP3386593B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 内燃機関のトルク変動測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3386593B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11951615B2 (en) * | 2018-02-28 | 2024-04-09 | Nissan Motor Co., Ltd. | Malfunction-type determination device and malfunction-type determination method |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102124316B (zh) * | 2008-07-31 | 2013-09-11 | 株式会社富其诺 | 原动机的转矩计测装置及其方法、以及控制程序 |
-
1994
- 1994-09-21 JP JP22620194A patent/JP3386593B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11951615B2 (en) * | 2018-02-28 | 2024-04-09 | Nissan Motor Co., Ltd. | Malfunction-type determination device and malfunction-type determination method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0894462A (ja) | 1996-04-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |