JPH074302A - Engine torque detecting method and device therefor - Google Patents

Engine torque detecting method and device therefor

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JPH074302A
JPH074302A JP6211894A JP6211894A JPH074302A JP H074302 A JPH074302 A JP H074302A JP 6211894 A JP6211894 A JP 6211894A JP 6211894 A JP6211894 A JP 6211894A JP H074302 A JPH074302 A JP H074302A
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combustion pressure
time
output
pressure sensor
engine
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Taketoshi Sano
武俊 佐野
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Abstract

PURPOSE:To reduce the sampling frequency of output of a combustion pressure sensor so as to heighten computation processing speed and dissolve possibility causing deterioration of accuracy by searching the engine output torque by the use of output of a combustion pressure sensor nearby a specified time band. CONSTITUTION:In a four cycle engine 10, output of a camshaft angle sensor 32 detecting reference crank position theta0 from the rotation angle of a camshaft 22, a combustion pressure sensor 36, an air flow meter detecting an intake air quantity, an engine cooling water thermometer, etc., are introduced to a digital computer 30. Especially the engine output torque is estimated by the use of the output of the combustion pressure sensor 36. In this method. the engine output torque T is obtained by the use of output of the combustion pressure sensor nearby the time band from a time point t1 when the time differential of combustion pressure dP/dt becomes maximum to a time point t2 when the differential becomes zero. Hereby the sampling frequency of output of the combustion pressure sensor 36 is reduced, and hence the computation processing speed is heightened.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼圧からエンジン出
力トルクを推定するエンジンのトルク検出方法と装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an engine torque detecting method and apparatus for estimating engine output torque from combustion pressure.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃費改善や排気浄化等の理由から、火花
点火ガソリンエンジンを理論空燃比より著しく希薄な混
合比で運転する希薄燃焼エンジンが種々提案されてい
る。その1つとして、希薄燃焼限界、すなわちトルク変
動許容限界を燃焼状態から検出し、空燃比や点火時期な
どをフィードバック制御するものがある。
2. Description of the Related Art Various lean-burn engines have been proposed which operate a spark-ignition gasoline engine at a mixture ratio significantly leaner than a theoretical air-fuel ratio for reasons such as fuel economy improvement and exhaust gas purification. As one of them, there is one that detects a lean combustion limit, that is, a torque fluctuation allowable limit from a combustion state, and feedback-controls an air-fuel ratio, an ignition timing and the like.

【0003】ここに燃焼状態を燃焼圧センサにより検出
することが考えられている。すなわち燃焼圧(あるいは
平均有効圧)とトルクとの変化に一定の相関関係がある
ためトルクを検出するのに代えて燃焼圧を用いるもので
ある。
Here, it is considered that the combustion state is detected by a combustion pressure sensor. That is, since the change between the combustion pressure (or the average effective pressure) and the torque has a certain correlation, the combustion pressure is used instead of detecting the torque.

【0004】そこで吸気行程終了近傍から膨張行程中に
至る期間の燃焼圧を一定時間間隔で複数回(例えば5
回)サンプリングし、一定の式に基づいてトルク代用値
[T]を求めることが提案された(社団法人自動車技術
会発行の学術講演会前刷集第924巻第69頁1992
年10月)。
Therefore, the combustion pressure in the period from the vicinity of the end of the intake stroke to the expansion stroke is set a plurality of times at fixed time intervals (for example, 5 times).
It was proposed that the torque substitute value [T] be obtained by sampling and sampling based on a certain formula (preprints of academic lectures, published by the Society of Automotive Engineers of Japan, vol. 924, p. 69, 1992).
(October year).

【0005】[0005]

【従来技術の問題点】しかしこの方法は比較的狭い所定
クランク角内で複数回のサンプリングを行いトルク代用
値[T]を演算する必要があり、処理に時間がかかりエ
ンジンの高速運転に対応することができなかったり、対
応が困難になる、という問題があった。
However, this method requires sampling a plurality of times within a relatively narrow predetermined crank angle to calculate the torque substitute value [T], which requires a long processing time and is compatible with high-speed engine operation. There was a problem that it could not be done or it became difficult to respond.

【0006】そこで複数回サンプリングするのに代え
て、燃焼圧の最大値のみを検出し、この最大値を用いて
燃焼圧を推定することも考えられる。しかしこの最大燃
焼圧はトルクとの相関が弱いため、トルク推定の精度が
悪いという問題がある。
Therefore, instead of sampling a plurality of times, it is possible to detect only the maximum value of the combustion pressure and estimate the combustion pressure using this maximum value. However, since this maximum combustion pressure has a weak correlation with the torque, there is a problem that the accuracy of torque estimation is poor.

【0007】[0007]

【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、燃焼圧センサの出力サンプリング回数を減
らして演算処理速度を高くでき、また精度の低下を招く
おそれがないエンジンのトルク検出方法を提供すること
を第1の目的とする。またこの方法の実施に直接使用す
る装置を提供することを第2の目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to reduce the number of output samplings of the combustion pressure sensor to increase the arithmetic processing speed and to detect the torque of the engine without the possibility of lowering the accuracy. A primary object is to provide a method. A second object is to provide an apparatus used directly for carrying out this method.

【0008】[0008]

【発明の構成】本発明によれば第1の目的は、燃焼圧セ
ンサの出力を用いてエンジン出力トルクを推定する方法
において、前記燃焼圧の時間微分が最大値から0になる
までの時間幅付近の燃焼圧センサ出力を用いてエンジン
出力トルクを求めることを特徴とするエンジンのトルク
検出方法により達成される。
According to the present invention, a first object is to estimate the engine output torque by using the output of the combustion pressure sensor, and the time width until the time differential of the combustion pressure becomes 0 from the maximum value. This is achieved by an engine torque detection method characterized in that the engine output torque is obtained using the output of a combustion pressure sensor in the vicinity.

【0009】また第2の目的は、燃焼圧センサが出力す
る燃焼圧の時間微分を用いてエンジン出力トルクを求め
るエンジンのトルク検出装置において、基準クランク位
置検出手段と、基準クランク位置から一定クランク角の
回転に要する基準時間Lを求める基準時間演算手段と、
求めた基準時間Lを用いて前記基準クランク位置からゲ
ート開までの時間D=L・(f+r(√L−c)}
(f、r、cは定数)の演算を行うD演算手段と、前記
ゲート開時から前記燃焼圧センサが出力する燃焼圧の時
間微分が0となるまでの間この時間微分を時間について
積分して推定トルク値[T]とする積分手段とを備える
ことを特徴とするエンジンのトルク検出装置により達成
される。
A second object is to provide a reference crank position detecting means and a constant crank angle from the reference crank position in an engine torque detecting device for obtaining an engine output torque by using a time derivative of a combustion pressure output from a combustion pressure sensor. A reference time calculating means for obtaining a reference time L required for the rotation of
Using the calculated reference time L, the time from the reference crank position to the gate opening D = L · (f + r (√L−c)}
(F, r, and c are constants), and the time differential is integrated with respect to time from the time the gate is opened until the time differential of the combustion pressure output by the combustion pressure sensor becomes zero. It is achieved by an engine torque detecting device characterized by including an integrating means for calculating an estimated torque value [T].

【0010】[0010]

【実施例】図1は本発明の一実施例の概念を示すブロッ
ク図、図2は動作説明図である。図1において符号10
は4サイクルエンジン、12はシリンダ、14はピスト
ン、16はクランク軸、18は吸気弁、20は排気弁で
ある。排気弁20は頭上カム軸22により開閉される。
吸気通路24内には燃料噴射弁26から燃料(ガソリ
ン)が供給されるが、その供給量はその開弁時間を制御
することにより可変となっている。28は点火栓であ
る。
1 is a block diagram showing the concept of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an operation explanatory diagram. In FIG. 1, reference numeral 10
Is a 4-cycle engine, 12 is a cylinder, 14 is a piston, 16 is a crankshaft, 18 is an intake valve, and 20 is an exhaust valve. The exhaust valve 20 is opened and closed by an overhead camshaft 22.
Fuel (gasoline) is supplied from the fuel injection valve 26 into the intake passage 24, and the supply amount thereof is variable by controlling the valve opening time. 28 is a spark plug.

【0011】30はデジタルコンピュータ(以下CP
U)であり、このCPU30にはカム軸22の回転角か
ら基準クランク位置θ0 を検出するカム軸角センサ3
2、燃焼圧センサ36、吸気量を検出するエアフローメ
ータ(図示せず)、エンジン冷却水温度計、吸気温度計
等の出力が導かれている。
30 is a digital computer (hereinafter CP
U), and the CPU 30 has a camshaft angle sensor 3 for detecting the reference crank position θ 0 from the rotation angle of the camshaft 22.
2. Outputs of a combustion pressure sensor 36, an air flow meter (not shown) for detecting the amount of intake air, an engine cooling water thermometer, an intake air thermometer, etc. are introduced.

【0012】カム軸22に設けたカム軸角センサ32
は、クランク軸16が吸気行程終期近傍の上死点(TD
C)付近にある時の基準クランク位置θ0 を検出する。
すなわち図2の(A)に示すカム軸角センサ32の出力
θが最大(プラスピーク)となる位置θ0 がCPU30
に備える基準クランク位置検出手段40により検出さ
れ、この位置θ0 が基準クランク位置とされ、その時点
0 がメモリされる。
A cam shaft angle sensor 32 provided on the cam shaft 22.
Is the top dead center (TD) of the crankshaft 16 near the end of the intake stroke.
C) Detect the reference crank position θ 0 when it is in the vicinity.
That is, the position θ 0 at which the output θ of the camshaft angle sensor 32 shown in FIG.
Is detected by the reference crank position detecting means 40 provided in the above, and this position θ 0 is set as the reference crank position, and the time point t 0 is stored in memory.

【0013】このカム軸角センサ32は例えばカム軸2
2のスプロケットに固定した永久磁石の通過を検出する
構造とされ、基準クランク位置θ0 から一定クランク角
だけ遅れた時点で最小(マイナスピーク)となるパルス
を出力する。この一定クランク角だけ回転する間に、C
PU30はこのCPU30に固有な所定周波数のサンプ
リングパルスをN個カウントする。CPU30の基準時
間演算手段42は、このパルス数Nに定数sを積算する
ことにより基準時間Lを求める。
The camshaft angle sensor 32 is, for example, the camshaft 2
It has a structure for detecting the passage of a permanent magnet fixed to the second sprocket, and outputs the minimum (minus peak) pulse when it is delayed by a constant crank angle from the reference crank position θ 0 . While rotating by this constant crank angle, C
The PU 30 counts N sampling pulses of a predetermined frequency unique to the CPU 30. The reference time calculation means 42 of the CPU 30 calculates the reference time L by multiplying the pulse number N by a constant s.

【0014】この基準時間Lは一定のクランク角の回転
に必要な時間に比例するものである。この基準時間L
は、D演算手段44においてDの演算に用いられる。
This reference time L is proportional to the time required to rotate a fixed crank angle. This reference time L
Is used for D calculation in the D calculation means 44.

【0015】燃焼圧センサ36はピエゾ素子を利用した
もので、燃焼圧Pの時間微分dP/dtを出力し、その
出力波形は図2の(B)に示すものとなる。CPU30
はゲート閉検出手段46を持ち、dP/dt=0となる
時点t2 を検出する。
The combustion pressure sensor 36 uses a piezo element and outputs the time derivative dP / dt of the combustion pressure P, and its output waveform is as shown in FIG. 2 (B). CPU30
Has a gate closing detection means 46 and detects a time point t 2 when dP / dt = 0.

【0016】D演算手段44は燃焼圧センサ36の出力
dP/dtが最大となる時点t1 を求めるものである。
この時点t1 はdP/dtをCPU30で監視して求め
てもよいが、本実施例では計算によりこの時点t1 を先
行して予測し、現実にこの時点t1 に到達すると直ちに
ゲートG(図2の(B)参照)を開くものである。
The D calculation means 44 calculates a time point t 1 at which the output dP / dt of the combustion pressure sensor 36 becomes maximum.
The time t 1 may be determined by monitoring the dP / dt in CPU30, but by calculation in this embodiment predicts in advance the time point t 1, when actually reaches this time t 1 immediately gate G ( 2 (see FIG. 2B).

【0017】この計算は、例えばD=L・{f+r・
(√L−c)}により求められる。ここにf、r、cは
定数であり、これら定数を実験あるいは計算に基づいて
適切に設定することにより、基準クランク位置の時点t
0 から時間D経過後の時点t1が、dP/dtが最大に
なる位置によく一致することが解っている。従って加算
手段48において基準位置t0 に時間Dを加算してこの
ゲートG開の時点t1 =t0 +Dを求める。
This calculation is performed by, for example, D = L · {f + r ·
(√L−c)}. Here, f, r, and c are constants, and by properly setting these constants based on experiments or calculations, the time t of the reference crank position is set.
It has been found that the time point t 1 after a lapse of time D from 0 coincides well with the position where dP / dt becomes maximum. Therefore, the adding means 48 adds the time D to the reference position t 0 to obtain the time point t 1 = t 0 + D when the gate G is opened.

【0018】Dの計算は前記の式に代えて種々考え得
る。例えばこの式中で√Lの部分をlog Lに代えても良
い結果が得られる。またD=τ・(α+β)を用いても
良い結果が得られることが解った。この式でτはLによ
り決まる変数でクランク角速度ωの逆数(τ=1/
ω)、αは定数、βはエンジン回転速度の変動による影
響を調整する変数であってβ=γ・(ω-1/2−c)(但
しγ、cは定数)とする。
Various calculations can be made for the calculation of D instead of the above equation. For example, a good result can be obtained by replacing the part of √L in this equation with log L. It was also found that good results can be obtained by using D = τ · (α + β). In this equation, τ is a variable determined by L and is the reciprocal of the crank angular velocity ω (τ = 1 /
ω) and α are constants, β is a variable for adjusting the influence of fluctuations in the engine rotation speed, and β = γ · (ω −1/2 −c) (where γ and c are constants).

【0019】50は積分手段であり、CPU30から独
立したアナログ積分増幅器で構成されている。この積分
手段50は燃焼圧センサ36の出力dP/dtをゲート
Gの開期間、すなわち時点t1 からt2 までの間積分す
る。この積分値は推定トルク値[T]としてCPU30
に入力される。この積分手段50は、図2(C)に示す
ように、時点t2 での燃焼圧P(t2 )と時点t1 での
燃焼圧P(t1 )との差を推定トルク値[T]として求
めることを意味する。
Reference numeral 50 is an integrating means, which is composed of an analog integrating amplifier independent of the CPU 30. The integrating means 50 integrates the output dP / dt of the combustion pressure sensor 36 during the opening period of the gate G, that is, from time t 1 to time t 2 . This integrated value is used as the estimated torque value [T] by the CPU 30.
Entered in. The integrating means 50, as shown in FIG. 2 (C), the difference of the estimated torque value of the combustion pressure P (t 1) of the combustion pressure P (t 2) and the time point t 1 at time t 2 [T ] Means to ask.

【0020】CPU30は、燃料制御手段52でこの推
定トルク値[T]に対応する燃料噴射量を求め、燃料噴
射弁26を所定時間開く。また点火時期制御手段54で
はこの推定トルク値[T]に対応する点火時期を求め、
CDIなどの点火回路56に点火信号を送る。この結果
点火栓28はこの点火信号により点火火花を発生させ
る。
The CPU 30 obtains the fuel injection amount corresponding to the estimated torque value [T] by the fuel control means 52 and opens the fuel injection valve 26 for a predetermined time. Further, the ignition timing control means 54 calculates the ignition timing corresponding to the estimated torque value [T],
An ignition signal is sent to the ignition circuit 56 such as CDI. As a result, the spark plug 28 generates an ignition spark by this ignition signal.

【0021】この実施例では積分手段50をアナログ回
路で構成したので、CPU30の演算が簡単で速くな
る。しかしCPU30にこの積分回路50の機能を持た
せてもよいのは勿論である。また積分に代えて適宜数の
サンプリング点のデータを用いて推定トルク値[T]を
求めてもよい。さらにこの実施例ではゲートGを閉じる
時点t2 をdP/dt=0から求めているが、ゲートG
の開期間GをG=L・w(wは定数)で設定してもよ
い。この場合ゲートGが閉じる時点t2 は、t2 =t1
+L・wで設定することができる。
In this embodiment, since the integrating means 50 is composed of an analog circuit, the calculation of the CPU 30 is simple and fast. However, it goes without saying that the CPU 30 may have the function of the integrating circuit 50. Further, the estimated torque value [T] may be obtained using data of an appropriate number of sampling points instead of integration. Further, in this embodiment, the time point t 2 at which the gate G is closed is calculated from dP / dt = 0.
The open period G may be set by G = L · w (w is a constant). In this case, the time point t 2 when the gate G is closed is t 2 = t 1
It can be set by + L · w.

【0022】図3は第2の実施例を示すブロック図、図
4はその動作流れ図である。この実施例は、推定トルク
値[T]={P(t2 )−P(t1 )}を求める時間t
1 、t2 の設定の仕方が、前記図1、2に示した実施例
とは異なるものである。
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment, and FIG. 4 is an operation flow chart thereof. In this embodiment, the time t for obtaining the estimated torque value [T] = {P (t 2 ) −P (t 1 )}
The method of setting 1 and t 2 is different from that of the embodiment shown in FIGS.

【0023】図3においてエンジン10に設けたクラン
ク角センサ34の出力θc と、ピエゾ素子からなる燃焼
圧センサ36の出力dP/dtとはA/D変換器60に
入力され、ここでそれぞれデジタル信号に変換されてC
PU30Aに入力される。クランク角センサ34の出力
θc は、クランク軸の1回転ごとに上死点付近の基準ク
ランク位置で正負に変化する基準クランク角パルス信号
θ0 と、所定クランク角ごとに常時出力されるクランク
角パルス信号θp とを含む。
In FIG. 3, the output θ c of the crank angle sensor 34 provided in the engine 10 and the output dP / dt of the combustion pressure sensor 36 composed of a piezo element are input to the A / D converter 60, where they are respectively digitalized. Converted to signal and C
It is input to the PU 30A. The output θ c of the crank angle sensor 34 is a reference crank angle pulse signal θ 0 that changes between positive and negative at a reference crank position near top dead center for each rotation of the crank shaft, and a crank angle that is constantly output at each predetermined crank angle. And a pulse signal θ p .

【0024】CPU30Aでは、メモリ62に記憶した
動作プログラムおよび所定の演算式を用いて図4に示す
動作を行う。エンジン10が停止中でなければ(ステッ
プ100)、基準クランク角パルス信号θ0 の入力を待
つ(ステップ102)。この信号θ0 が入力されると、
CPU30Aは常時入力されているクランク角パルスθ
P を用いてクランク軸回転速度R(単位はR.P.M)
を演算し出力する。4サイクルエンジンの場合にはクラ
ンク軸の2回転に1回づつ基準クランク角パルスθ0
検出する。
The CPU 30A performs the operation shown in FIG. 4 using the operation program stored in the memory 62 and a predetermined arithmetic expression. If the engine 10 is not stopped (step 100), the input of the reference crank angle pulse signal θ 0 is awaited (step 102). When this signal θ 0 is input,
The CPU 30A constantly inputs the crank angle pulse θ
Using P crankshaft rotation speed R (unit R.P.M)
Is calculated and output. In the case of a 4-cycle engine, the reference crank angle pulse θ 0 is detected once every two rotations of the crankshaft.

【0025】なおCPU30Aは前記実施例と同様に、
クランク角センサ34の出力が最大(プラスピーク)と
なることから前記の基準クランク角位置(θ0 )を求
め、この時をt=t0 とする。そしてこの出力が最小
(マイナスピーク)となるまでの時間、すなわち基準時
間Lを求める(ステップ104)。CPU30Aはまた
t=t0 となるプラスピークの基準クランク角位置(θ
0 )でタイマをゼロにリセットして積算を始める(ステ
ップ106)。
The CPU 30A is similar to that of the above embodiment,
Since the output of the crank angle sensor 34 becomes maximum (plus peak), the reference crank angle position (θ 0 ) is obtained, and at this time t = t 0 . Then, the time until this output becomes the minimum (minus peak), that is, the reference time L is obtained (step 104). CPU30A also reference crank angle position of the positive peak to be t = t 0
At 0 ), the timer is reset to zero and integration is started (step 106).

【0026】一方CPU30Aではt1 およびt2 を所
定の演算式により求める(ステップ108)。この式は
メモリ62に予め記憶されるが、以下のような種々の式
を用いることができる。Aの式はLの一次式としたもの
である。B、C、DはLの2次式あるいは多項式とした
ものである。
On the other hand, the CPU 30A obtains t 1 and t 2 by a predetermined arithmetic expression (step 108). This formula is stored in the memory 62 in advance, but various formulas such as the following can be used. The expression of A is a linear expression of L. B, C and D are quadratic expressions or polynomials of L.

【0027】[0027]

【数1】A:t1 =μL+ν t2 =t1 +λL B:t1 =μL+νL22 =t1 +λL+kL2 C:t1 =μL+νL3/22 =t1 +λL+kL3/2 D:t1 =μL+ν・L/log L t2 =t1 +λL+k・L/log L## EQU1 ## A: t 1 = μL + ν t 2 = t 1 + λL B: t 1 = μL + νL 2 t 2 = t 1 + λL + kL 2 C: t 1 = μL + νL 3/2 t 2 = t 1 + λL + kL 3/2 D: t 1 = μL + ν · L / log L t 2 = t 1 + λL + k · L / log L

【0028】どの式を用いるかは、エンジン10や燃焼
圧センサ36の出力波形等によるが、実験により決定す
べきものである。CPU30Aはt=t1 となる時点で
(ステップ110)、その時の燃焼圧P(t1 )を求め
メモリする(ステップ112)。この燃焼圧P(t1
は燃焼圧センサ46の出力dp/dtを積分することに
より求める。
Which equation is used depends on the output waveforms of the engine 10 and the combustion pressure sensor 36, etc., but should be determined experimentally. When t = t 1 (step 110), the CPU 30A obtains and stores the combustion pressure P (t 1 ) at that time (step 112). This combustion pressure P (t 1 )
Is obtained by integrating the output dp / dt of the combustion pressure sensor 46.

【0029】次にt=t2 になる時点で(ステップ11
4)、P(t2 )を求め、推定トルク値[T]={P
(t2 )−P(t1 )}の演算を行う(ステップ11
6)。CPU30Aはさらにこの推定トルク値[T]に
定数T0 を積算することにより、トルクT=T0
[T]を求めて出力する(ステップ118)。そしてス
テップ100に戻り、以上の動作を繰り返す。なおステ
ップ100〜118までの動作周期は、エンジンの回転
周期に比べて十分に速く、一周期の動作は実質上瞬時に
行われるから、演算による遅れはほとんど問題にならな
い。
Next, when t = t 2 (step 11
4), P (t 2 ) is calculated, and the estimated torque value [T] = {P
(T 2 ) −P (t 1 )} is calculated (step 11
6). The CPU 30A further integrates the estimated torque value [T] with a constant T 0 to obtain the torque T = T 0 ·.
[T] is obtained and output (step 118). Then, the process returns to step 100 and the above operation is repeated. The operation cycle of steps 100 to 118 is sufficiently faster than the rotation cycle of the engine, and the operation of one cycle is performed substantially instantaneously, so that the delay due to the calculation hardly poses a problem.

【0030】図5は第3の実施例の動作流れ図である。
この実施例は、クランク角センサ34がクランク軸の微
小回転角度ごとに常時出力するクランク角パルスθp
用いてクランク角θを求め、クランク角θがt1 、t2
に対応する角度θ1 θ2 において燃焼圧P(θ1 )、P
(θ2 1 を求めるものである。
FIG. 5 is an operation flow chart of the third embodiment.
In this embodiment, the crank angle θ is obtained by using the crank angle pulse θ p which the crank angle sensor 34 constantly outputs for each minute rotation angle of the crank shaft, and the crank angles θ are t 1 and t 2.
Combustion pressure P (θ 1) in which the angle theta 1 theta 2 corresponds to, P
2 1 is obtained.

【0031】すなわち図5では、図4と同様に基準クラ
ンク角位置(θ0 )を求め(ステップ102)、クラン
ク回転速度Rおよび基準時間Lを求めた後(ステップ1
04)、t1 とt2 を演算する(ステップ108)。そ
してステップ108で求めたt1 、t2 に対応するクラ
ンク角θ1 およびθ2 を求める。この計算はクランク軸
回転速度R(R.P.M)を用いて、ステップ108A
に示す式により行う。
That is, in FIG. 5, similarly to FIG. 4, the reference crank angle position (θ 0 ) is obtained (step 102), and the crank rotation speed R and the reference time L are obtained (step 1).
04), t 1 and t 2 are calculated (step 108). Then, the crank angles θ 1 and θ 2 corresponding to t 1 and t 2 obtained in step 108 are obtained. This calculation is performed using the crankshaft rotation speed R (RPM) in step 108A.
It is performed by the formula shown in.

【0032】クランク角θがθ1 になると(ステップ1
10A)、この時の燃焼圧P(θ1)を求めてメモリす
る(ステップ112A)。同様にθ≧θ2 になると(ス
テップ114A)、推定トルク値[T]を、[T]=
({P(θ2 )−P(θ1 )}により求める(ステップ
116A)。そしてT=T0 ・[T]によりトルクTを
求めるものである(ステップ118)。この実施例によ
ればタイマーが不要になる。
When the crank angle θ becomes θ 1 (step 1
10A), and the combustion pressure P (θ 1 ) at this time is obtained and stored (step 112A). Similarly, when θ ≧ θ 2 (step 114A), the estimated torque value [T] is changed to [T] =
({P (θ 2 ) −P (θ 1 )}) (step 116A). The torque T is calculated from T = T 0 · [T] (step 118). According to this embodiment, the timer is used. Becomes unnecessary.

【0033】図6は第4の実施例を示すブロック図、図
7はその動作流れ図である。図6において64はチャー
ジアンプであり、燃焼圧センサ36の出力dP/dtを
積分して、燃焼圧Pを示すアナログ信号に変換する。C
PU30Bでは基準クランク角(θ0 )を検出し(ステ
ップ102)、回転速度Rを演算し出力する(ステップ
104B)。
FIG. 6 is a block diagram showing a fourth embodiment, and FIG. 7 is an operation flow chart thereof. In FIG. 6, 64 is a charge amplifier, which integrates the output dP / dt of the combustion pressure sensor 36 and converts it into an analog signal indicating the combustion pressure P. C
The PU 30B detects the reference crank angle (θ 0 ) (step 102) and calculates and outputs the rotation speed R (step 104B).

【0034】CPU30Bはチャージアンプ64で求め
た燃焼圧Pの微分値dP/dtを求め(ステップ20
0)、この微分値dP/dtが最大値となる時点をt1
とする(ステップ202)。そしてこの時点t1 におけ
る燃焼圧P(t1 )をメモリする(ステップ204)。
CPU30Bは再びdP/dtの演算を行い(ステップ
206)、dP/dt=0となる時点t2 を求める(ス
テップ208)。そしてこの時の燃焼圧P(t2 )をメ
モリする。
The CPU 30B obtains the differential value dP / dt of the combustion pressure P obtained by the charge amplifier 64 (step 20).
0), the time point at which this differential value dP / dt reaches the maximum value is t 1
(Step 202). Then, the combustion pressure P (t 1 ) at this time point t 1 is stored (step 204).
The CPU 30B calculates dP / dt again (step 206), and obtains the time point t 2 when dP / dt = 0 (step 208). Then, the combustion pressure P (t 2 ) at this time is stored.

【0035】次に燃焼圧P(t2 )とP(t1 )の差を
推定トルク値[T]とし(ステップ212)、さらにト
ルクTをT0 ・[T]により求める(ステップ11
8)。この図では図4、5と同一部分に同一符号を付し
たから、その説明は繰り返さない。この図7の実施例に
よれば、dP/dtの最大および0の時点t1 、t2
検出してその時の燃焼圧を求めるから、エンジン回転速
度Rの変動があっても正確にトルクTを求められる。ま
たdP/dtの最大および0はCPU30Bのプログラ
ムで判断でき、dP/dtの積分もプログラムで処理で
きるから、構成が簡単である。
Next, the difference between the combustion pressures P (t 2 ) and P (t 1 ) is set as the estimated torque value [T] (step 212), and the torque T is calculated by T 0 · [T] (step 11).
8). In this figure, the same parts as those in FIGS. According to the embodiment shown in FIG. 7, since the maximum dP / dt and the time points t 1 and t 2 at 0 are detected and the combustion pressure at that time is obtained, the torque T can be accurately calculated even if the engine speed R varies. Is required. Further, the maximum and 0 of dP / dt can be determined by the program of the CPU 30B, and the integration of dP / dt can also be processed by the program, so the configuration is simple.

【0036】図8はt1 、t2 の設定方法の他の実施例
を説明する図である。前記の第1〜第4の実施例では、
dP/dtが最大および0になる時点t1 、t2 で燃焼
圧P(t1 )、P(t2 )を求めている。しかし本発明
はこれらの時点t1 、t2 の近傍の時点でもよく、例え
ば図8に示すt1 ′、t2 、′やt1 ″における燃焼圧
P(t1 ′)、P(t2 ′)およびP(t1 ″)を用い
てもよい。
FIG. 8 is a diagram for explaining another embodiment of the method of setting t 1 and t 2 . In the above-mentioned first to fourth embodiments,
The combustion pressures P (t 1 ) and P (t 2 ) are obtained at times t 1 and t 2 at which dP / dt becomes maximum and 0. However, the present invention may be performed in the vicinity of these time points t 1 and t 2 , and for example, the combustion pressures P (t 1 ′) and P (t 2 at t 1 ′, t 2 , ′ and t 1 ″ shown in FIG. ′) And P (t 1 ″) may be used.

【0037】この図8においてt1 ′とt2 ′は、それ
ぞれt1 、t2 よりも一定時間Lα、Lβだけ進角させ
たものである。ここにLは基準時間、α、βは定数であ
る。またt=t0 を基準にすれば(図2参照)t1 =D
であるから、t1 ′はt1 ′=(D−Lα)となり、t
2 ′=(D+Lw−Lβ)となる。ここにLwは、図2
に示す(t2 −t1 )に対応するものである。t2 ″は
2 をLβ遅角させたものである。従ってt2 ″は、t
2 ″=(D+Lw+Lβ)となる。
In FIG. 8, t 1 ′ and t 2 ′ are advanced by a fixed time Lα, Lβ from t 1 and t 2 , respectively. Here, L is a reference time, and α and β are constants. If t = t 0 is used as a reference (see FIG. 2), t 1 = D
Therefore, t 1 ′ becomes t 1 ′ = (D−Lα), and t
2 ′ = (D + Lw−Lβ). Here, Lw is shown in FIG.
Corresponding to (t 2 −t 1 ). t 2 ″ is obtained by delaying t 2 by Lβ. Therefore, t 2 ″ is t
2 ″ = (D + Lw + Lβ).

【0038】ここに図8に示すPの曲線は、t2 付近で
傾きが小さくt1 付近で傾きが大きいから、α<βに設
定しておくべきである。またt2 ′はt1 とt2 の中間
よりもt2 側に位置するのが望ましいことから、β/w
<0.5に設定すべきである。このようにt1 ′、t
2 ′あるいはt2 ″を求めた時には、推定トルク値
[T]は、例えば{P(t2 ′)−P(t1 ′)}、
{P(t2 ″)−P(t1 ′)}などにより求めること
ができる。従ってこの[T]を用いてさらにトルクT
を、例えばT=T0 ・[T]により求めることができ
る。
The curve P shown in FIG. 8 has a small slope near t 2 and a large slope near t 1 , so that α <β should be set. Since it is desirable that t 2 ′ is located on the t 2 side with respect to the middle of t 1 and t 2 , β / w
Should be set to <0.5. Thus t 1 ′, t
When 2 ′ or t 2 ″ is obtained, the estimated torque value [T] is, for example, {P (t 2 ′) −P (t 1 ′)},
It can be obtained by {P (t 2 ″) −P (t 1 ′)} etc. Therefore, using this [T], the torque T can be further calculated.
Can be obtained by, for example, T = T 0 · [T].

【0039】求めた推定トルク値[T]は、実施例のよ
うに燃料噴射量や点火時期の制御だけでなく、EGR量
の制御、排気に添加する二次空気量の制御などに用いる
ことができる。吸排気弁の開閉タイミングを可変とした
可変バルブタイミング機能を有する場合には、このバル
ブタイミングを推定トルク値[T]を用いて制御しても
よい。
The obtained estimated torque value [T] can be used not only for controlling the fuel injection amount and ignition timing as in the embodiment, but also for controlling the EGR amount and the secondary air amount added to the exhaust gas. it can. When the variable valve timing function is provided in which the opening / closing timing of the intake / exhaust valve is variable, this valve timing may be controlled using the estimated torque value [T].

【0040】[0040]

【発明の効果】請求項1の発明は以上のように、燃焼圧
の時間微分dP/dtが最大値になる時点(t1 )から
0になる時点(t2 )までの時間幅付近の燃焼圧センサ
出力を用いてエンジン出力トルク(推定トルク値
[T])を求めるものであるから、燃焼圧センサの出力
のサンプリング回数が少なくなり、演算処理速度を高く
することができる。また燃焼圧の最大値のみを用いてト
ルクを推定するものでないから、精度が向上する。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the combustion in the vicinity of the time width from the time (t 1 ) at which the time differential dP / dt of the combustion pressure reaches its maximum value to the time (t 2 ) at which it reaches 0. Since the engine output torque (estimated torque value [T]) is obtained using the pressure sensor output, the number of samplings of the output of the combustion pressure sensor is reduced, and the processing speed can be increased. In addition, the accuracy is improved because the torque is not estimated using only the maximum value of the combustion pressure.

【0041】ここに燃焼圧センサとしてピエゾ素子を用
いた場合には、その出力は燃焼圧の時間微分となり、こ
れをアナログ積分増幅器で積分すれば、CPUの演算処
理は一層速くなる(請求項2)。時間微分dP/dtが
最大となる時点(t1 )すなわちゲートGの開く時点
は、計算により求めてもよい(請求項3)。この計算に
よれば時点t1 に先行してこの時点t1 を求められるか
ら、CPUの演算速度の遅れが問題にならず一層精度が
向上する。さらに請求項4の発明によれば、この方法の
実施に直接使用される装置が得られる。
When a piezo element is used as the combustion pressure sensor, the output of the piezo element is a time derivative of the combustion pressure, and if this is integrated by an analog integrator amplifier, the arithmetic processing of the CPU becomes even faster (claim 2). ). The time point (t 1 ) at which the time derivative dP / dt becomes maximum, that is, the time point when the gate G opens may be calculated (claim 3). Since determined this time t 1 prior to the time point t 1 According to this calculation, delay in operation speed of the CPU is improved even more precision not matter. Furthermore, the invention of claim 4 provides an apparatus which is used directly for carrying out the method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のブロック図FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】その動作説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of its operation.

【図3】第2の実施例のブロック図FIG. 3 is a block diagram of a second embodiment.

【図4】その動作流れ図[Fig. 4] Flow chart of its operation

【図5】第3の実施例の動作流れ図FIG. 5 is an operation flow chart of the third embodiment.

【図6】第4の実施例のブロック図FIG. 6 is a block diagram of a fourth embodiment.

【図7】その動作流れ図FIG. 7: Flow chart of the operation

【図8】t1 、t2 の他の設定方法を説明する図FIG. 8 is a diagram illustrating another method of setting t 1 and t 2 .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 エンジン 30、30A、30B CPU 32 カム軸角センサ 34 クランク角センサ 36 燃焼圧センサ 40 基準クランク位置検出手段 42 基準時間演算手段 44 D演算手段 50 積分手段 10 Engine 30, 30A, 30B CPU 32 Camshaft Angle Sensor 34 Crank Angle Sensor 36 Combustion Pressure Sensor 40 Reference Crank Position Detecting Means 42 Reference Time Calculating Means 44 D Calculating Means 50 Integrating Means

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼圧センサの出力を用いてエンジン出
力トルクを推定する方法において、前記燃焼圧の時間微
分が最大値から0になるまでの時間幅付近の燃焼圧セン
サ出力を用いてエンジン出力トルクを求めることを特徴
とするエンジンのトルク検出方法。
1. A method for estimating engine output torque using the output of a combustion pressure sensor, wherein the engine output is obtained by using the combustion pressure sensor output in the vicinity of the time width from the maximum value of the combustion pressure to zero. A method for detecting torque in an engine, characterized by obtaining torque.
【請求項2】 燃焼圧センサはピエゾ素子により燃焼圧
の時間微分を出力し燃焼圧はこの燃焼圧センサの出力を
アナログ積分増幅器で積分することにより求める請求項
1のエンジンのトルク検出方法。
2. The engine torque detecting method according to claim 1, wherein the combustion pressure sensor outputs a time derivative of the combustion pressure by a piezo element, and the combustion pressure is obtained by integrating the output of the combustion pressure sensor by an analog integrating amplifier.
【請求項3】 燃焼圧の時間微分が最大となる時点は、
一定クランク角位置で出力される基準時点から次式:D
=L・{f+r(√L−c)}(但しLは基準時間を表
す変数、f、r、cは定数):で求められる時間D経過
した時点とされる請求項1のエンジンのトルク検出方
法。
3. The time at which the time derivative of the combustion pressure becomes maximum is
From the reference time point output at a constant crank angle position, the following equation: D
= L · {f + r (√L−c)} (where L is a variable representing a reference time, f, r, and c are constants): The time D obtained by Method.
【請求項4】 燃焼圧センサが出力する燃焼圧の時間微
分を用いてエンジン出力トルクを求めるエンジンのトル
ク検出装置において、基準クランク位置検出手段と、基
準クランク位置から一定クランク角の回転に要する基準
時間Lを求める基準時間演算手段と、求めた基準時間L
を用いて前記基準クランク位置からゲート開までの時間
D=L・(f+r(√L−c)}(f、r、cは定数)
の演算を行うD演算手段と、前記ゲート開時から前記燃
焼圧センサが出力する燃焼圧の時間微分が0となるまで
の間この時間微分を時間について積分して推定トルク値
[T]とする積分手段とを備えることを特徴とするエン
ジンのトルク検出装置。
4. A torque detecting device for an engine for obtaining an engine output torque by using a time derivative of a combustion pressure output from a combustion pressure sensor, a reference crank position detecting means, and a reference required for rotating a reference crank position by a constant crank angle. Reference time calculating means for obtaining the time L and the obtained reference time L
Time from the reference crank position to gate opening using D = L · (f + r (√L−c)} (f, r and c are constants)
And the D calculation means for calculating the above, and the time derivative of the combustion pressure output by the combustion pressure sensor from the time the gate is opened until the time derivative becomes 0, the time derivative is integrated with respect to time to obtain an estimated torque value [T]. An engine torque detection device comprising: an integrating means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1999047800A1 (en) * 1998-03-19 1999-09-23 Hitachi, Ltd. Internal combustion engine, control apparatus for an internal combustion engine, and its control method
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JP2015105646A (en) * 2013-12-02 2015-06-08 トヨタ自動車株式会社 Control device of internal combustion engine

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