JPH0717801Y2 - 自動車用内燃機関の車載型トルク計測装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、自動車用内燃機関の発生トルクを通常運転
状態のまま計測する車載型のトルク計測装置に関する。

従来の技術 自動車用内燃機関においては、機関回転数や冷却水温等
の情報は、通常、運転席の計器盤上に表示されるように
なっているが、機関の発生トルクは、そのような表示が
なされず、また自動変速機等の各種制御機構におけるデ
ータとしても使用されていない。これは運転中のトルク
の検出が容易に行えないためである。

例えば自動車用内燃機関のトルク検出を正確に行うため
にはシャーシダイナモを用いた台上試験が必要となる。
また、そのほか、動力伝達系に介在する軸の微小なねじ
れを検出するようにしたトルクセンサが用いられる場合
もある。

しかしながら、このような方法では大掛かりな装置や高
価なトルクセンサが必要であり、通常の走行中に簡易に
トルク検出を行うことはできない。

これに対し、実開昭63-58732号公報には、機関回転数と
吸気管圧力とをセンサにて検出し、予め作成したエンジ
ントルクマップに基づいて実際の運転時のトルクを求め
る技術が開示されている。

考案が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来のトルク計測装置は、内燃機関
の燃料噴射制御装置の一部として構成されているもので
あり、例えば自動車を購入したユーザサイドで後から取
付を行ういわゆるオプション部品としての提供には到底
適用できない。特に、上記公報のように、吸気管圧力を
検出するために、既存の圧力センサの出力信号を流用し
ようとしても、圧力センサの出力は単純なパルス信号で
はなく、圧力センサの出力と実際の吸気管圧力との関係
が種々異なるため、汎用機器として種々の内燃機関に対
応可能とすることが困難である。

そこで、この考案は、外部から容易に利用できる他の既
存の信号を用いて、内燃機関のトルクの計測を簡易に行
うようにしたものである。

課題を解決するための手段 この考案は、内燃機関のエンジンコントロールユニット
が燃料噴射弁に対し出力する燃料制御系の噴射パルス信
号と、内燃機関の回転数センサが出力する回転数信号と
が入力され、両信号に基づいて内燃機関のトルクを計測
する自動車用内燃機関の車載型トルク計測装置であっ
て、 噴射パルス幅と機関回転数をパラメータとして予め対応
する機関出力を記憶したデータマップと、 エンジンコントロールユニットから出力される噴射パル
ス信号のパルス幅とそのときの機関回転数とに基づき上
記データマップを参照して機関出力する算出する出力算
出手段と、 上記噴射パルス信号のパルス幅を所定の上限値と比較
し、上限値より大きい場合には、該上限値に制限して上
記出力算出手段に出力するパルス幅制限手段と、 上記の機関出力とそのときの機関回転数とから所定の演
算式に基づいて発生トルクを算出する手段と、 この算出したトルクを表示する手段と、 を備えて構成されている。

作用 電磁式燃料噴射弁を介して燃料供給を行うようにした内
燃機関では、周知のように、燃料噴射弁に印加される噴
射パルス信号の噴射パルス幅に略比例した量の燃料が間
欠的に噴射供給される。従って、噴射パルス幅と機関回
転数が定まれば、その条件下で発生する機関出力は、当
該機関の全開特性などから一義的に定まる。

そこで上記データマップには、噴射パルス幅と機関回転
数とをパラメータとして、各点に対応する機関出力デー
タが予め与えられており、これを参照して、実際の噴射
パルス幅と機関回転数とに基づいて機関出力（PS）が求
められる。また機関出力は、トルクと回転数に比例する
から、算出した出力と回転数とから、逆にトルクが算出
される。

また、エンジンコントロールユニットから燃料噴射弁に
対し出力される噴射パルス信号には、種々の増量補正が
加えられているので、例えば急加速時には、そのパルス
幅が基本噴射パルス幅に比してかなり大きな値となる
が、実際の機関出力は、一定限度以上には増大しない。
そのため、エンジンコントロールユニットから出力され
る噴射パルス信号のパルス幅は、所定の上限値と比較さ
れ、この上限値より大きくならないように制限される。

実施例 以下、この考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図はこの考案に係るトルク計測装置の一実施例を示
す構成説明図であって、内燃機関１の吸気通路２に絞弁
３が介装されているとともに、その上流側にエアクリー
ナ４が配設されており、かつ各吸気ポートへ向けて、個
別に燃料供給を行う電磁式燃料噴射弁５が装着されてい
る。そして、上記吸気通路２の例えば絞弁３上流側に、
通過空気流量つまり機関吸入空気量を検出する熱線式エ
アフロメータ６が介装されている。また上記絞弁３に対
しては、その開度変化から加速度合を検出するために絞
弁開度センサ７が設けられている。

また内燃機関１のクランク軸1aの前端部等に、該クラン
ク軸1aの一定回転角毎にパルス信号を発するクランク角
センサ８が配設されている。すなわち、このクランク角
センサ８によって機関回転数が検出される。９は、上記
内燃機関１の冷却水温を検出する水温センサである。

10は、上記の各センサ類および燃料噴射弁５とともに燃
料制御系を構成するエンジンコントロールユニットであ
る。このエンジンコントロールユニット10は、所謂マイ
クロコンピュータシステムからなり、所定のプログラム
に従って、上記燃料噴射弁５の噴射量，噴射タイミング
等を制御している。

また11は、内燃機関１の出力（PS）およびトルク（kg・
ｍ）を逐次算出する計測ユニットであり、その回路部と
一体のケーシング前面に、算出結果をデジタル表示する
表示器12が設けられている。この表示器12を備えた計測
ユニット11は、例えば自動車の計器盤等に配設されてい
る。上記計測ユニット11は、やはりマイクロコンピュー
タシステムを利用したもので、燃料制御系のエンジンコ
ントロールユニット10から燃料噴射弁５へ対し出力され
た最終的な噴射パルス信号（Ti）が入力されているとと
もに、機関回転数を示すクランク角センサ８のパルス信
号が入力されている。

次に上記構成における作用を説明する。

先ず、燃料制御系を構成するエンジンコントロールユニ
ット10においては、主に、エアフロメータ６が検出する
吸入空気量Ｑとクランク角センサ８のパルス信号から求
められた機関回転数Ｎとに基づいて、次式のように基本
噴射パルス幅（基本燃料噴射量）Tpが演算される。

Tp＝ｋ・Q/N（但し、ｋは定数） すなわちサイクル毎の吸入空気量に比例した形で基本噴
射パルス幅Tpが与えられる。

そして、次式に従って最終的な噴射パルス幅（燃料噴射
量）Tiが決定される。

Ti＝Tp×COEF×α＋Ts ここでCOEFは各種補正係数であり、水温センサ９の検出
温度に基づく水温増量補正係数や加速時の加速増量補正
係数などからなる。Tsは燃料噴射弁５の無効時間を補う
ための電圧補正分、αは図示せぬ排気系のO₂センサの検
出信号に基づくフィードバック補正係数である。

このようにして決定された噴射パルス幅Tiに基づき、エ
ンジンコントロールユニット10から所定のタイミング
で、Ti（ms）のパルス幅を有する噴射パルス信号が出力
される。これによって燃料噴射弁５が開き、上記パルス
幅Tiに略比例した量の燃料が供給される。

一方、計測ユニット11においては、第３図に示すように
上記の最終的な噴射パルス幅Tiと機関回転数Ｎとをパラ
メータとして、各点に予め対応する出力値を割り付けた
例えば８×８格子もしくは16×16格子のデータマップが
メモリ内に与えられており、エンジンコントロールユニ
ット10から入力される噴射パルス幅Tiの噴射パルス信号
とクランク角センサ８から入力されるパルス信号とに基
づいて出力，トルクの計測，表示が行われる。

第２図は、上記計測ユニット11において繰り返し実行さ
れるトルク計測プログラムの概略を示しており、以下、
これを説明する。

先ず、ステップ１でクランク角センサ８の出力信号から
求められた機関回転数Ｎが読み込まれ、かつステップ２
で、エンジンコントロールユニット10から燃料噴射弁５
に対し出力される最終的な噴射パルス信号の噴射パルス
幅Tiが読み込まれる。

次いで、その機関回転数Ｎと噴射パルス幅Tiとに基づ
き、上述したデータマップを参照して、そのときに発生
するであろう機関出力Ｐ（PS）が求められる（ステップ
５）。

ここで、上記噴射パルス幅Tiには、急加速時の誤差発生
を回避するために、予め一定範囲内となるように制限が
加えられている。すなわち、上記の噴射パルス幅Tiは、
前述したように加速等に対する増量補正がなされている
ので、例えば急加速時には、基本噴射パルス幅Tpに比し
てかなり大きな値となり、多量の燃料を供給することに
なるが、実際の内燃機関の出力は、燃料噴射量を過度に
大きくしたとしても一定限度以上には増大しない。そこ
で、この実施例では、ステップ２で読み込んだ噴射パル
ス幅Tiを上限値Tmと比較し（ステップ３）、これにより
大きい場合には、その上限値Tmの値を、出力算出の基礎
となる噴射パルス幅Tiとして（ステップ４）、出力Ｐの
算出を行うようにしている。

そしてステップ６で、上記のように求めた出力Ｐとその
ときの機関回転数Ｎとを用いて、発生トルクＴが次式に
よって演算される。

このようにして算出されたトルクＴと出力Ｐは、計測ユ
ニット11前面の表示器12において逐次表示される（ステ
ップ７）。

従って、運転者は運転中常に機関の出力ＰとトルクＴを
知ることができ、変速時期の決定等に際して非常に便利
なものとなる。

尚、上記のようにして求めたトルクＴ等を単に表示する
だけでなくトラクションコントロール等の入力データと
して利用することも勿論可能である。

このように上記実施例によれば、エンジンコントロール
ユニット10から実際に燃料噴射弁５に出力される噴射パ
ルス信号をそのまま用いて噴射パルス幅Tiを容易に知る
ことができるので、エンジンコントロールユニット10の
内部信号である基本噴射パルス幅Tpを利用する場合に比
して、信号の利用が非常に容易となり、トルク計測装置
をいわゆるオプション部品として設定する場合などに非
常に都合の良いものとなる。

そして、噴射パルス幅Tiを所定の上限値Tmの範囲内に制
限することにより、急加速時に一時的に燃料噴射量が増
大しても、適正なトルクの表示を行うことができる。

考案の効果 以上の説明で明らかなように、この考案に係る自動車用
内燃機関の車載型トルク計測装置によれば、内燃機関の
回転数信号と燃料制御弁へ出力される噴射パルス信号と
の２つの信号から発生トルクを通常の運転中に容易に計
測することができる。従って、既存の回転数センサおよ
びエンジンコントロールユニットから実際に外部へ出力
される信号をそのまま流用できることになり、いわゆる
オプション部品として自動車に後から装着する場合に、
信号の利用がきわめて容易となる。しかも、噴射パルス
幅に付加されている燃料増量の影響を排除でき、急加速
時にも実際の発生トルクに近似したトルクを正しく表示
することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの考案に係るトルク計測装置の一実施例を示
す構成説明図、第２図はそのフローチャート、第３図は
データマップの説明図である。 １……内燃機関、５……燃料噴射弁、８……クランク角
センサ、10……エンジンコントロールユニット、11……
計測ユニット、12……表示器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のエンジンコントロールユニット
   が燃料噴射弁に対し出力する燃料制御系の噴射パルス信
   号と、内燃機関の回転数センサが出力する回転数信号と
   が入力され、両信号に基づいて内燃機関のトルクを計測
   する自動車用内燃機関の車載型トルク計測装置であっ
   て、 噴射パルス幅と機関回転数をパラメータとして予め対応
   する機関出力を記憶したデータマップと、 エンジンコントロールユニットから出力される噴射パル
   ス信号のパルス幅とそのときの機関回転数とに基づき上
   記データマップを参照して機関出力を算出する出力算出
   手段と、 上記噴射パルス信号のパルス幅を所定の上限値と比較
   し、上限値より大きい場合には、該上限値に制限して上
   記出力算出手段に出力するパルス幅制限手段と、 上記の機関出力とそのときの機関回転数とから所定の演
   算式に基づいて発生トルクを算出する手段と、 この算出したトルクを表示する手段と、 を備えてなる自動車用内燃機関の車載型トルク計測装
   置。