JPS59120748A - エンジンの発生トルク推定装置 - Google Patents

エンジンの発生トルク推定装置

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JPS59120748A
JPS59120748A JP22658882A JP22658882A JPS59120748A JP S59120748 A JPS59120748 A JP S59120748A JP 22658882 A JP22658882 A JP 22658882A JP 22658882 A JP22658882 A JP 22658882A JP S59120748 A JPS59120748 A JP S59120748A
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JP
Japan
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signal
engine
circuit
data
torque
Prior art date
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Pending
Application number
JP22658882A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Miwakeichi
三分一 寛
Hiroshi Yamaguchi
博司 山口
Satoru Takizawa
瀧澤 哲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP22658882A priority Critical patent/JPS59120748A/ja
Publication of JPS59120748A publication Critical patent/JPS59120748A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1406Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method with use of a optimisation method, e.g. iteration

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンの発生トルクを推定する装置に関す
る。
従来エンジンの発生トルクを測定する装置として、例え
ば第1図(4)に示すようなものがある。このものは、
車両搭載エンジンの発生トルクを測定する装置の例を示
し、エンジン本体1には燃料供給装置としての気化器を
備えた吸気管3及び排気管4が接続され、その出力はト
ランスミフシ5ン5、プロペラシャフト6、ディファレ
ンシャルTを介して車軸両端のタイヤ8へ伝達されるよ
うになってお9、プロペラシャフト6にエンジン発生ト
ルク測定用のトルクメータ9が取付けられている。
第1図(B)は、前記トルクメータ9としてトーション
バータイプについて使用したものを示し、10はトーシ
ョンバー、11a、11bは歯車、12a 、 12b
はピックアップ、13a 、 13bは波形成形回路、
14は位相検出回路、15は表示回路である。そして、
トルクを発生すると第1図(C)に示すようにピックア
ップ12a、12bとの間及び波形成形回路13a、1
3bとの間に位相差を生じ、位相検出回路14でその位
相差分が検出される。この位相差はトルクに比例して生
ずるためこれによりエンジンの発生トルクを測定できる
しかしながら、この上9な従来の発生トルク測定装置に
あっては、トルクメータを取り付け、それよりトルクを
検出する構成となっていたため、まず高価につき、かつ
、実際に車載用として用いるには取付位置の制約等もあ
って難かしい。また、プロペラシャフトに負荷が作用し
ない時、即ち、アイドリンク時には発生トルクを測定で
きず、7リクシヨントルクに関しては測定も推定すらも
できないという問題があった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、無負荷状態であってもエンジンの発生トルクを推定
できるもので、発生トルクがエンジン1シリンダ当9に
吸入される空気量に比例することに着目し、該空気量を
エンジン回転速度の逆数に1次遅れをもたせた信号を形
成してシミュレートすることによシ、発生トルクを推定
する構成とし、もって上記問題点を解消したエンジンの
発生トルク推定装置を提供することを目的とする。
まず本発明内容の基礎となるエンジン特性について説明
する。エンジンのスロットルバルブが全閉の場合、吸入
負圧は通常−400mHr以上にな9、ソニック条件が
満たされるため、スロットバルブを通過する吸入空気量
(以下QTHと称す)は回転変動に左右されず略一定と
なる。
まず定常的に考えると1シリンダ当シの吸入空気量(以
下Qacy!と称す)は次式で示される。
Qacyl=2QTH/n 拳N         l
  −−−t。
ここでn:エンジンのシリンダ数、 N:エンジンの回転速度(RPM ) 即ち、スロットルバルブ全閉時QTH中一定であるから
、Qacylはエンジン回転速度Nに逆比例することが
わかる。
一方、1シリンダ当りの供給燃料址(以下Qfeylと
称す)とQacylとエンジン発生トルク(フリクショ
ントルクも含めて)は一般的には第3図に示すようにな
っており、等ヤ乍線上では定常的にみたエンジンの発生
トルクはQacylに略比例する。
次に、Qacylと吸気管絶対圧力pB との関係につ
いて説明する。
エンジン全体の吸入空気量は、スロットルバルブを通過
する空気量QTHであり、一般的には次式%式% ) ここでPB:吸気管絶対圧力(簡Hf abg )Pr
:残留ガス圧力 (m+Hりabs )TB:吸入空気
温度(0K) Tr:残留ガス温度(0K) C:圧縮比 辞n:総行程容積(m5) N:エンジン回転速度(RPM) で示され、スロットルバルブが全閉の状態においては、
TB * Tr l P r などの変数はほぼ一定と
考えられ、従って(1)式は、 QTu−(aPn+b)−N (a、bは定数)・ ・
 ・ ・(3) となシ、吸気管絶対圧力pBに比例することがわかる。
さらに、(1)式と(3)式よシ1シリンダ当りの吸入
空気量Q a aylは吸気管絶対圧力pBに比例する
ことがわかる。
’−’ Q a cyl =2 QTH/n−Nユ(a
pB+b)次にエンジン回転速度N (RPM)と吸気
管絶対圧力pBの挙動について説明する。いまエンジン
回転速度NがN1→N2にステップ的に変化した場合を
考えると第4図に示すように、吸気管絶対圧力pBはス
テップ的には変化せず1次遅れ的に変化する。
これを第5図に示すモデルでその挙動を考察してみる。
図において (、)  シリンダに吸入される空気量はシリンダ容積
×体積効率×吸気管絶対圧力PBに比例する。
(b)  スロットルバルブ全閉時において、スロット
ルバルブではソニック条件となり吸気管内に入る空気量
は一定とする。
(C)吸気管内の空気の温度、ガス定数は一定とする。
なる仮定を設け、■=吸気管容積(t) 、 v ニジ
リンダ容積(z) 、 R:空気のガス定数、T:空気
温度(’K)、Pn:吸気行程終了時の吸気管圧カ1体
積効率:ηVとして計算する。
いまある吸気行程終了後の吸気管絶対圧力をPO+吸気
管内に存在する空気をα(モル)とするとPQV=αR
T        −・−−(41で次の吸気行程終了
時に吸気管内にはmモルの空気が入シ、一方吸気管から
シリンダ内にPovηV/RTモルの空気が出るため、
次式が成立する。
となる。ここでN=N2一定であるからmも一定でアシ
、従って2回の吸気行程終了時には・ ・ ・ ・(7
) ・ ・ ・ ・(8) を得る。
・・・・ (9) ここで RT 可〈0となるため、これによp第4図におけるpBの挙
動を得ることができ、Pnは時定数をtQとする1次遅
れ系となる。
ところで吸気管絶対圧力P、Bは定常的にはNに反比例
し、(8)式においてN=NlにおけるPRの初期値が
PO,N=N2におけるPBの最終値がmRTVηV に対応してめる。即ち、PBはエンジン回転速度の変化
に対してNの逆数である凶の1次遅れ系でその時定数1
(、をα1式に比す如くNと工・V−“7と■ に反比例した値としたものに対応させて求めることがで
きる。
coaai−b・              11/
Nn=α’/N+ (1−α)’/Nn−0・・・・α
Vなる吸気行程毎に計算する加重平均を作り、Nのステ
ップ変化(、N4→N2 )に対して09式の1//N
nを求めてみると、 ”/Nn = ”/N2 + (1−α)n(”/N1
−1/N2)・ ・ ・ ・α邊 となシこの0式と(8)式とを比較するとV−%v □  → 1−α ■ に夫々対応していることがわかる。
以上より+111式のようなエンジン回転速度N (R
PM )の加重平均を1吸入行程毎に演算すれば吸気管
絶対圧力PBの挙動をシミュレートすることができる。
そして、吸気管絶対圧力pBは発生トルクとほぼ比例関
係にあるため09式のような加重平均を演算することに
よりエンジンの発生トルクを推定することができる。
又、実際には空気が吸入されてから、爆発してトルクを
発生するまで平均的にみて4サイクルエンジンの場合は
ぼエンジン1回転分の遅れが生じる。
従って09式の加重平均の値17’Nnにエンジン1回
転分のディレィ時間を加えることにより、よシ正確なタ
イミ・グで一〜ジ〜の発生トルクを推定       
:することができる。
次に以上述べた点に基づく本発明の具体的な実施例を図
面に基づいて説明する。
; 第2図は本発明の実施例を示し、エンジン本体1、燃料
供給系としての気化器(又は電子燃料制御装置)2、吸
気管3、排気管4、トランスミッション5、プロペラシ
ャフト6等は従来と同様に構成されている。
気化器2にはスロットルバルブ20が介装され、該スロ
ットルバルブ:20の支軸一端にはスロットルバルブ全
閉スイッチ21が設けられる。22は点火コイル、23
は点火コイル22に1次電圧を供給するバッテリ、24
はコンタクトブレーカでエンジンと同期してブレークさ
れる。点火コイル22の2次側出力は分配器25で各点
火栓26に分配され、点火が行なわれる。この点火コイ
ル22の1次側の信号S1はエンジン回転速度検出回路
2Tに入力され、該検出回路27は点火信号S1の入力
間隔t = ’/Nとして妹を演算し、その信号を1次
遅れ回路28に出力する。1次遅れ回路28においては
、時定数tQを14に比例して可変した凶の1次遅れ信
号S3を出力する。この1次遅れ信号S5と前記スロッ
トルバルブ全閉スイッチ21からの信号S4とが読み取
り回路29に入力される。
読み取り回路29においてはスロットルバルブ全閉スイ
ッチ21がスロットルバルブ20の全閉時を検出した時
信号S1の点火タイミングをトリガして1次遅れ回路2
Bの信号85klv’D変化した値をデータとして読み
込み、次の点火信号S1が入ってきた時前回のデータを
信号S5としてレジスタ回路30に転送する。
レジスタ回路30においては、転送された信号S5のデ
ータがレジスタ内に格納され、このデータが次の点火信
号S1が入ってきた時、即ち第6図に示すように該デー
タの検出時から点火信号間隔の2回分つまりエンジンの
1回転分遅れて表示回路31へ信号S6 として出力さ
れ、該表示回路31は信号S6のデータに基づき、これ
に対応する発生トルクの予測値を表示する。
このようにして、エンジン1回転分のディレィをもたせ
てより正確なタイミングで発生トルクの予測値を表示す
ることができる。
17図は、マイクロコンピュータを用いた本発明の別の
実施例を示す。図においてエンジン本体1は各シリンダ
毎にインジェクタ41を備え、前記実施例同様のスロッ
トルバルブ全閉スイッチ21の他、吸入空気量検出用の
エアフロメータ42及びクランク角1°毎の信号S5o
とクランク角の基準角信号(4シリンダエンジンの場合
は120°毎の信号)SLIOとを出力するクランク角
センサ43等を備える。
44dマイクロコンピユータのコントロールユニットで
、第8図に示すようにエアフロメータ42ノii号si
oとスロットルバルブ全閉スイッチ21の信号820と
クランク角センサ43の1°パルス信号S5o及び基準
パルス信号5ltOさらには図示しないが水温センサ、
スタートスイッチ、吸気温度センサ等エンジン制御に必
要なセンサ類からの信号がいLSIt旧に入力されてい
る。コントロールユニット44はこの他CPLT 10
2 、 ROM 103 、 RAM 104及びイン
ジェクタ駆動用のパワートランジスタ105等を備え、
LloLSIにおいて各スイッチの信号、センサの出力
が〜勺変換やスイッチの判定のビット操作が行なわれイ
ンジェクタ41にはパワートランジスタ105がら噴射
パルス信号s50が出力される。
T7oLSI 101で読み込まれた結果は夫々所定の
RAN口04の番地に格納されている。クランク角セン
サ43の基準パルス信号5lIoはCPU 102ノI
RQ端子に接続され、CPU102内において基準パル
ス信号s11゜が入ってきた時IRQルーチンの演算を
行なう。
この演算のプロセスを第9図のフローチャートに従って
説明する。基準パルス信号5IlOが入って<ル+!:
IRQルーチンに割り込まれ、まずスロットルバルブ2
0が全閉が否がそのフラッグをチェックする(PI) 
YESであればC0UNTを1つ増す(Pl)次に 1/Nn=α1/N + (1−α) ’/Nn−0な
る加重平均の演算を行なう(P3)。そしてC0UNT
O値が2”か否か判断する(P4)。P4でYESの場
合はC0UNTを′0′にして(P5)、エンジン1回
転前の加重平均の値が格納されているRAM(OUT)
 104のデータl10LSI 101の所定のレジス
タにセットする(P6)。このIlo LSI 101
のレジスタよりそのデータ内容が信号S60として表示
回路45に出力される。
次に今回の加重平均の値”/NnがRAM104のOU
Tに相当する所定番地に格納され(PI)、さらに1/
Nnf RAM 104の”/Nn−1に相当する所定
番地に格納して(P8)演算は終了する。
一方、Plでスロットルバルブ20が全閉でない場合は
、本実施例フローの演算を行なわずに終了する。またC
0UNTが2′でない場合は加重平均値1/Nnの値を
’/’Nn−1のRAM104に格納しくP8)演算を
終了する。
このようにすれば前記実施例同様、エンジン回転速度N
の逆数1/Nの加重平均値’/N11を1回転分のディ
レィを付けて表示回路45に出力してエンジンの発生ト
ルクを推定することができる。
尚、回転速度Nはクランク角センサ43を用いて検出し
たが、前記策士実施例同様に点火信号に基づいて点火間
隔を時間で測定し、これをIGNTとすれば IGNTn=αIGNT+(1−α)IGNTn−1と
し、点火信号でIRQルーチン内にて上記の演算を行な
うようにしてもよく同様の機能が得られる。
以上説明したように、本発明によれば、エンジン回転速
度の逆数’/Nに1次遅れ要素を付加し、これに所定の
時間遅れをもたせた信号を形成し、この信号に基づいて
、エンジン発生トルクをフリクションも含めて予測する
構成としたため、アイドリングなどの無負荷状態でも、
発生トルクを推定することができ、アイドリンク回転数
制御等エンジンの各種制御に利用することができ、構成
も簡単であるから低コストで実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(4)は従来のエンジンの発生トルクの測定装置
の一例を示す構成図、同図(B)は同図(4)の一部拡
大構成図、同図C)は同図(B)の各部に発生する信号
の波形図、第2図は本発明の一実施例を示す構成図、第
3図はエンジン1シリンダ当りの吸入空べ量、供給燃料
量と発生トルクとの関係を示す線図、第4図はエンジン
回転速度の変化に対する吸気管絶対圧力の応答特性を示
す線図、第5図は吸気管絶対圧力の挙動を求めるための
モデルを示す構成図、第6図は第2図の各部に発生する
信号の波形図、第7図は本発明の第二の実施例を示す構
成図、第8図は同上実施例の要部構成図、第9図は同上
実施例の演算プロセスを示すフローチャートである。 1・・・エンジン本体  3・・・吸気管  20・・
・スロットパルプ  21・・・スロットルバルブ全閉
スイッチ  22・・・点火コイル  2T・・・エン
ジン回転速度検出回路  28・・・1次遅れ回路 2
9・・・読み取り回路  30・・・レジスタ  31
.45・・・表示回路  42・・・エアフロメータ 
 43・・・クランク角センサ 特許出願人  日産自動車株式会社 代理人弁理士、 笹 島  富二雄 第2図 第3図 第4図 0       時間 を− 第5図 第6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. エンジンの回転速度Nを検出する手段と、該回転速度の
    逆数1/Hに所定の時定数をもつ1次遅れ信号を形成す
    る手段と、前記1次遅れ信号に所定の時間遅れをもたせ
    たディレィ信号を形成する手段と、前記ディレィ信号に
    基づいてエンジンの発生トルクを推定する手段とを設け
    て構成したことを特徴とするエンジンの発生トルク推定
    装置。
JP22658882A 1982-12-27 1982-12-27 エンジンの発生トルク推定装置 Pending JPS59120748A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22658882A JPS59120748A (ja) 1982-12-27 1982-12-27 エンジンの発生トルク推定装置

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22658882A JPS59120748A (ja) 1982-12-27 1982-12-27 エンジンの発生トルク推定装置

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JPS59120748A true JPS59120748A (ja) 1984-07-12

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ID=16847527

Family Applications (1)

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JP22658882A Pending JPS59120748A (ja) 1982-12-27 1982-12-27 エンジンの発生トルク推定装置

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JP (1) JPS59120748A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS639659A (ja) * 1986-06-30 1988-01-16 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の負荷検出装置
US5620392A (en) * 1994-05-16 1997-04-15 Eaton Corporation Engine accessory torque and engine deceleration rate linear relationship and engine rotational moment-of-inertia determination method/system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS639659A (ja) * 1986-06-30 1988-01-16 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の負荷検出装置
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