JPH05203541A - 特に排気ガスの再循環を考慮にいれた内燃機関の偶力測定方法および装置 - Google Patents

特に排気ガスの再循環を考慮にいれた内燃機関の偶力測定方法および装置

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JPH05203541A
JPH05203541A JP4244664A JP24466492A JPH05203541A JP H05203541 A JPH05203541 A JP H05203541A JP 4244664 A JP4244664 A JP 4244664A JP 24466492 A JP24466492 A JP 24466492A JP H05203541 A JPH05203541 A JP H05203541A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】残留燃焼ガスが存在し、排気ガスの再循環が備
えられている内燃機関、および混合ガスが希薄であるガ
ソリンまたはディーゼル・エンジンについて、燃焼サイ
クル当りの平均ガス偶力を求める方法および装置を得
る。 【構成】燃焼当りの平均ガス偶力を表わす値Ｃｇが、排
気ガスの再循環および残留燃焼ガスの関数として補正さ
れる。この補正装置は、補正された数値（Ｃｇ)qまたは
（Ｃｇ)r,qを供給するために、ｐ2を実験的に決定され
る０.５に近い定数、ｑを上記全体の割合の値として補
正係数Ｑ2＝（１−ｐ2・ｑ）を作り出し、混合ガスの濃
度ｒの関数として予め補正された係数Ｑ2をＣｇに乗算
するための計算手段（５６）を含んでいる。過剰の助燃
剤の場合およびディーゼル・エンジンの場合、Ｃｇを補
正するための他の装置が備えられる。 【効果】車両用エンジンの最適調節および燃焼不調の検
出を可能にする。

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
当りの平均ガス偶力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偶力の値の補正方法お
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偶力は多くの
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偶力の
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偶力の定量
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ｄiを測定し、
（２）それらのシリンダの各々に帰属する歯の周期ｄi
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ｄi・
Ｐi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「内燃機関の偶力
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偶力
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
−ク、それらのマ−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回転当りの指数化
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−クの通過検知器、検知器の前の
マ−クの各々の通過の長さを表わす１次の値ｄiを作り
出すための手段その１次の値ｄi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−クの上の平均角速度Ωm、および燃焼の同じ周期
について、内燃機関の中での燃焼の周波数でのマ−クの
瞬間的な角速度Ωi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
−クの群の位相基準線の上の投影ＥcosΦを表わす二つ
の２次の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】
【０００８】にしたがって、それらの二つの２次の値を
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。
【０００９】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偶力の結果である。
【００１０】上記特定の場合における半回転毎に計算さ
れる偶力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。偶力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
ついての平均ガス偶力の評価であることも言うことがで
きる。
【００１１】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
れる有効な偶力の変化から来る対抗する平均偶力の和に
よって平衡させられる。
【００１２】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偶
力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
て完全に結合を外されていると考えれば、内燃機関の中
の燃焼周波数におけるガス偶力の交互に変る成分はフラ
イホイールの平均角速度Ωm、および内燃機関の燃焼の
周波数におけるそのフライ・ホイールの瞬間的な角速度
Ωi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
【００１３】
【数６】
【００１４】によって結び付いていることが示される。
こゝでａ1およびｂ1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−クの位置の不規則性の関数である。
【００１５】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、ガス偶力の平均値Ｃｇと同じ
ガス偶力の交互に変る成分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。
【００１６】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
【００１７】
【数７】
【００１８】を確立することを可能にした。
【００１９】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の周波数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＋（ｆi／
ｆr)と書くことができ、こゝで、項ｆiはフライホイー
ルの回転周波数ｆvに比例する燃焼の周波数（ｆi＝ｆv.
２ｋ／ｔ）である。実際には、周波数ｆr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＝（ｆi／ｆr)2が燃焼周
波数ｆi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。
【００２０】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。
【００２１】
【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、燃焼当り平均ガス偶力の値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。
【００２２】
【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偶力を表す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、ｐ2を実験的に決定され
る０.５に近い定数、ｑを上記全体の割合の値として、
補正係数Ｑ2＝（１−ｐ2・ｑ）を作り出し、次に必要な
場合には混合ガスの濃度ｒの関数として予め補正された
係数Ｑ2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。
【００２３】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
リンダの充填Ｒを使って、求める値（Ｃｇ)p＝Ｃa−ｋR
・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。
【００２４】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。
【００２５】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。
【００２６】
【作用】本発明によれば、排気ガスの再循環および残留
燃焼ガスを考慮にいれて、燃焼当り平均ガス偶力の値Ｃ
ｇが計算されるので、結果の精度が向上する。
【００２７】
【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
均ガス偶力を表す値Ｃｇの計算装置またはシステムが記
載される。
【００２８】第１図に、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偶力Ｃｇの測定回路１０が示され
る。
【００２９】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−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ｄ0を決定することを可能にす
る指数化の原点の役をするために直径方向に反対であ
る。
【００３０】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。
【００３１】ピストンが上死点にある瞬間に指数化の歯
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ｄ0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ｄiに等しい長
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。指数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ｄi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。指数化の歯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（１４，１６）に属
する信号の長さの実質上３倍の長さの信号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１
２の実際のおよび潜在の歯の通過の瞬間的な周期ｄiの
測定および計算段３０に印加される。
【００３２】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の実
質−空虚の各遷移の“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ｔi-1と、第２のレ
ジスタにおける次のデータｔiとを交互に伝送する。そ
れらの２つのレジスタには、指数ｉの歯の長さｄi＝
（ｔi−ｔi-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、長さｄ
iの測定誤差は最小化される。
【００３３】記載される例の枠の中で、指数化の長い歯
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ｄi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ｎc＝ｎ／２（すなわち記載された例の場合には２
２個）の数値ｄiの相連続する列をアドレスする。
【００３４】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ｄiは（記載された例において）燃
焼−膨脹の半回転の終りに
【００３５】
【数８】
【００３６】に従ってフライホイールの各半回転の長さ
Ｔ4（指数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。
【００３７】段３６で計算された最後の数値Ｔ4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／Ｔ4である。
【００３８】メモリ３４に記憶された値ｄi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
列の指数ｉ＝０の第１の歯、すなわちｄ0によって構成
される相の基準位置に関係づけられたｄiの基本的な交
互に変る項のＤ4cosΦ'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
【００３９】
【数９】
【００４０】を計算し、それをバッファ・メモリ４２に
印加する。
【００４１】以上目指された表現のｎ／２個の重みの係
数（すなわち記載された例においては２２）は、関係し
ている歯の階位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ΩiはΩi＝δΘ／ｄiである。Ωiの基本
の交互に変る成分Ｅ4の基準軸の上に投影された値はつ
ぎの通りである。
【００４２】
【数１０】
【００４３】ΩiをδΘ／ｄiで置き換え、この例におい
てはｄiが平均値ｄm＝Ｔ4／２２の囲りで少ししか変化
しないことを考慮すれば、
【００４４】
【数１１】
【００４５】および
【００４６】
【数１２】
【００４７】が成立することが判る。
【００４８】歯δΘiがクラウン歯車に規則正しく配列
されていない場合、Ｅ4cosΦ4の中にΩm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Ωm 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。
【００４９】そのようにして、二つの項ｄiおよびΩi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
て指数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、Ωiの値Ｅ4cosΦ4の交互に変る成
分は
【００５０】
【数１３】
【００５１】によってｄの値ＤcosΦ'の交互に変る成分
に関連している。
【００５２】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＝Ｅ4cosΦ4および
Ｄ'4＝Ｄ4cosΦ'4と置いて、
【００５３】
【数１４】
【００５４】となる。
【００５５】Ωm＝π／Ｔ4であるから、
【００５６】
【数１５】
【００５７】が成立し、それは
【００５８】
【数１６】
【００５９】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。
【００６０】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偶力の測定によって、または
場合によっては、本発明による偶力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。
【００６１】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Ｔ4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Ｔ4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４
４に印加されるエンジンの１サイクル当り少なくとも一
つの指数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。
【００６２】このため、前に述べたように、以上の関係
Ｃｇ＝Ａ・Ｄ'4／Ｔ4 3＋Ｂ／Ｔ4 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Ｔ4（実施例においては、ｆi＝１／Ｔ4＝半回転周波
数）および、同様にメモリ４６に蓄えられた項ｆr（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＝（ｆi／ｆr)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、
【００６３】
【数１７】
【００６４】によって半回転についての有効平均ガス偶
力を計算する。
【００６５】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。
【００６６】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。
【００６７】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、Ｔ4から導き
出される値、および発生する偶力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Ｔ4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ｐ1を使って、補正係数
Ｑ1＝［１＋ｐ1(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Ｑ1＜１に
よる補正値（Ｃｇ)r＝Ｃｇ・Ｑ1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（ＲＧ
Ｅ）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Ｔ4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Ｔ4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ｐ2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偶力（Ｃｇ)ｑ、又はｒお
よびｑの関数として補正された偶力（Ｃｇ)r,ｑ、を発
生させるためにＣｇまたは（Ｃｇ)rに作用を及ぼす。
【００６８】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。
【００６９】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
生する平均ガス偶力Ｃｇと燃焼の周期で交互に変化する
ガス偶力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充填の補正）を行うことを可
能にする。
【００７０】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
【００７１】
【数１８】
【００７２】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。
【００７３】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。
【００７４】ガス充満でかつｒ＜１では、シリンダの充
填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／Ｃ
ａ)p.g.が実質上一定であることを説明する（後述）。
【００７５】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ｋRおよび圧縮相にあるシリンダの充填Ｒを使って、
(Ｃｇ)p＝Ｃａ−ｋR・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ｋRは一次で定数であり、それは
【００７６】
【数１９】
【００７７】によって、特にガス充満（ｐ.ｇ．）で同
定することができる。
【００７８】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。
【００７９】
【数２０】
【００８０】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充填の補正を保証する、燃焼
当りの平均ガス偶力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／Ｔk 3＋Ｂ／Ｔk 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ｋR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充填Ｒのグラフ
を含む。メモリ６６は計算回路６４に値ｋR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
焼当りの平均ガス偶力の測定信号
【００８１】
【数２１】
【００８２】を作り出す。
【００８３】ディーゼル・エンジンの場合、充填は１次
で一定であり、Ｃａの関数としてのＣｇの表現は（Ｃ
ｇ)D＝Ｃａ−ＫRに戻され、項ＫRは１次で常数である
が、もっと正確には項ＫR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偶力は
【００８４】
【数２２】
【００８５】である。
【００８６】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ＫR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。
【００８７】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。
【００８８】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。
【００８９】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−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−クの
数がいくつであっても、適用可能である。
【００９０】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−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。
燃焼の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−クの数はｎc＝
（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
【００９１】
【数２３】
【００９２】を与える。
【００９３】これらの条件の下で、前述した項
【００９４】
【数２４】
【００９５】は下記の一般化された形に書かれる。
【００９６】
【数２５】
【００９７】本発明によれば、中間変数ｄi，Ｔ4および
Ｄ'4を使用して、ｄi，Ｔ4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。
【００９８】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ｆi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ｆi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、
【００９９】
【数２６】
【０１００】を計算しなければならない。
【０１０１】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。
【０１０２】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。
【０１０３】
【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、燃焼サイクル当りの平均ガス
偶力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
およ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
均ガス偶力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…平均ガス偶力測定回路 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。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３７０ Ｂ 7536−3Ｇ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｌ 8923−3Ｇ

Claims (8)

    【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−ク（１４−１６）の指数化の少なくとも一
    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−クの通過検知器（２２）、 実際のまたは潜在のマ−ク（１４−１６）の各々の検知
    器（２２）の前の通過の瞬間的な長さを表わす１次の数
    値ｄiを作り出すための計算手段（２６−３０−３
    ２）、 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１次の数値ｄi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、 １次の数値ｄi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ｎc個のマ−クの検知器（２２）の前の通過の全
    長さを表わす第１の２次の数値Ｔkの計算を行なうため
    の計算手段（３６）、 １次の数値ｄiおよびＲＯＭ（４１）の中に蓄えられた
    平衡係数cos（ｉ・2π／ｎc）から出発して、 【数３】 を使って、内燃機関の中での燃焼の周波数での測定マ−
    ク（１４−１６）の検知器（２２）の前の通過の瞬間的
    な長さｄiの交互に変る成分の振幅の燃焼の角周期の原
    点に対応するマ−ク（１４−１６）の位相の基準線上へ
    の投影を表わす第２の２次の数値ＤkcosΦ'kを作り出す
    ための計算手段（４０）、 二つの２次の値ＤkcosΦ'kおよびＴk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偶力
    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、ｐ2を実験的に決定され
    る０.５に近い定数、ｑを上記全体の割合の値として補
    正係数Ｑ2＝（１−ｐ2・ｑ）を作り出し、ついで必要な
    場合には混合ガスの濃度ｒの関数として予め補正された
    係数Ｑ2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
    る偶力ＣｇおよびＴk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ｋR、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の充
    填Ｒを使って、求められる値（Ｃｇ)p＝Ｃa−ｋR・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ＫRを使って、
    求められる値（Ｃｇ)D＝Ｃａ−ＫRを作り出すための計
    算手段（７０）と、 を備え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。
  5. 【請求項５】燃焼サイクル当りの平均ガス偶力を表わ
    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）ｐ2を実験的に決定され
    た、０.５０に近い定数、ｑを上記全体の割合として、
    補正係数Ｑ2＝（１−ｐ2.ｑ）を作り出し、ついで（ｅ
    ２）この係数Ｑ2を、補正された数値（Ｃｇ)qまたは
    （Ｃｇ)r,qを供給するために、必要な場合には、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、作り出される偶力（Ｃｇ）およ
    びＴk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偶力を表わ
    し、請求項１の前提要件項に定義されたようなシステム
    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
    偶力（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
    れたシリンダの充填Ｒを使って、求められる値（Ｃｇ)p
    ＝Ｃa−ｋR・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偶力を表わ
    し、請求項１の前提要件項に定義されたようなシステム
    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偶
    力（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
    ＫRを使って、求められる値（Ｃｇ)D＝Ｃａ−ＫR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。
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