JPS6027761A - 内燃機関の出力変動測定方法 - Google Patents

内燃機関の出力変動測定方法

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JPS6027761A
JPS6027761A JP13575983A JP13575983A JPS6027761A JP S6027761 A JPS6027761 A JP S6027761A JP 13575983 A JP13575983 A JP 13575983A JP 13575983 A JP13575983 A JP 13575983A JP S6027761 A JPS6027761 A JP S6027761A
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秀樹 大林
Takashi Shigematsu
重松 崇
Setsuo Tokoro
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    • 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
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    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
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    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

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】 技術分野 本発明は内燃機関の出力変動を測定する方法(1関する
従来技術 近年排気公害防止あるいは省エネルギの対策として、エ
ンジンの点火時期や空燃比を最適に調整するための努力
がさt″L″Cいるが1点火時期や空燃比の適否を検出
する一手段とし℃エンジンの出力変動を測定することが
行われ、この出力変動測定の従来方法として、特開昭5
l−104106(r内燃機関の非静しゆく度を測定す
る方法およびP!@10−ベルト・ボッシュ)、特開昭
53−65531(「混合気希薄運転限界領域における
内燃機関の動作制御方法および装置」ローベルト・ボッ
シュ)。
特開昭57−106834(r内燃機関のトルク変動検
出方法」トヨタ自動車)が知ら才している。これらの従
来方法はいずれもクランクシャフト1回転に要する時間
Tiを時系列的に測定し、その各回転数すなわち、1回
転の平均回転数、を逐次比較し内燃機関の変動をめよう
とするものである。
一般に、車両を一定速度で走行ししかも路面状態を変化
させた時、30°間隔で測定した回転数波形は第1図に
示さ7する。第1図において横軸は時間を、縦軸は回転
数Nをあられし、(1)は台上、(2)は舗装路、(3
)は悪路の場合をそ第1.ぞil、あられす。
1回転は360℃AI′−柑当する。空燵比A/Fは1
4.5とする。第1図に示さオするコニうC′″−、一
定車速で走行している1二もかかわらず路面の凹凸によ
り回転数は大きく変化しており、この結果からもクラン
クシャフト1回転ごとに測定した平均回転数はエンジン
の出力変動5?、+、外に路面の凹凸によるエンジンの
負荷変wbC二よっても大きく影響さす1.。
クランクシャフト1回転の回転数から回転変動、すなわ
ち出力変動、を測定する方法においては出力変動の厳密
な検出C二おいて困D:((性があるという問題点があ
った。
発門の目的 本発明の目的は、内燃接口特性値から計1′メされる内
燃機関の出力変動の値を内燃fjt関特性値の包絡線に
より補正するという構想(二もとづき、内燃機関の出力
変動の検出の精度を向−ヒさせること(二発明の構成 本発明においては、内燃機関の各爆発行程C:あられ才
する周期性の脈動的な機関回転数、トルクおよび気筒内
圧力の少なくとも1つの変化響:もとづき内燃機関の出
力変動を計算するにあたり、前記計算される出力変動の
値を前記の周期性の脈動的な機関回転数、トルク、およ
び気筒内圧力の少なくとも1つの包絡線(二より補正す
ることを特徴とする内燃機関の出力変動測定方法が提供
さIする。
本発明は1本発明者の行った下記の解析に基礎をおいて
いる。
4サイクル、4気筒エンジンの回転数の経時変化は第2
図に示されるようなものである。第2図において横軸は
時間を縦軸は回転数をあられす08(TDC)は上死点
信号をあられす。各気筒は第1.第3.第4.第2の順
に爆発行程を杵り返しており、第2図中N□、N′1は
第1気筒の爆発行程における回転数変化を示し、 N2
.N3.N4 はそれぞn第2.第3.第4の各気筒の
爆発行程(二おける回転数変化を示す。
このようCニエンジンの回転数変化をミクロ的に観察す
ると、エンジンの回転数変化はアクセル操作や上記負荷
変動(二基因する比較的周期の長い回転数変化に各気筒
の爆発行程で生じる短い周期の脈ル;〕的な回転数変化
が重畳している。エンジンのトルクあるいは気筒内圧力
についても同様に脈動的変化が現われる。
しかも内燃機関の爆発行程(二あられれる上記脈動的な
回転数を用い所定の気筒の4旧従く爆発行程における所
定タイミングの脈動変化1′?1の差として計算した値
ΔN、(=Nm−Nn)と図示平均有効圧Plとの関係
が第3図、第4図に示される。第3図は回転数が100
 Orpmの場合を、第4図は回転数が150 Orp
mの場合をそ牡ぞn、あられ″′jO第3図、第4図6
=おいては、第2図(二示す1気筒目の爆発行程時でか
つTT)C後30℃へから60”CAの平均回転IQ(
Nn)とTDC90℃八から120℃Aの平均回転数(
Nm )が用いられているOまた空燃比A/Fに対応し
ての図示平均有効圧ptの標準偏差σ(Pi)と上記回
転数弯化揖/′\N。
の標準偏差σ(ΔN□)の関係が第5図、第6図1:示
さn、る0@5図は1回転数100 Orpm、トルり
4kg−mの場合である。
第3〜第6図C二示すように内燃機関の爆発行程砿:あ
られれる上記脈動的な回転数を用い【ば内憔侵閏の出力
がかなり粘度よく検出可fli:である。
たとえば2回転数Nの時間t(二ついての変化をあられ
す第7図におい°C1第1気筒の回転1′g、変動は次
式であられされる0 ΔN= (N+、3− Nl、I ) −(N’l、3
− N’+、+ ) ・・・(1)(1)式によって、
(1)式のカッコ内の各項に相当する爆発行程にあられ
詐る脈動的な回転k(変化憔をめ、所定気筒でかつ相続
く爆発行程での前記回転数変化法を逐次比較すること(
−より路面状態ζ二はとんど影響さ牡ることなく燃焼変
動(=起因した回転数変動を検出、できることが明らか
となった0しかし、前記ΔNの検出をさらC:向上させ
る必要がある場合(;は、わずかではあるが影響を受け
℃いる路面状態儂二よる変動が問題となってくる。
これを第7図により説明すると、(1)式第1項の(N
+ 3−N+ 、)の中には憔焼による回転数の変化分
と破線で示した路面状態による回転数の変化分とが合成
さオtでいる。この路面状1.%1+二よる回転数の変
化分は、N、、とN11 の間隔C二1tスじてくるた
め、次式に相当するだけある。
IC,XへNL=i((N3.o−N、、o) −=・
−(2+ここでKはサンプル間隔により決まる値であり
今60℃Aとす1tばKは約173程度である。この値
にはサンプル間隔を変えれし、[変化する。従って前記
ムNの検出精度をより向上さ亡る場合、(2)式で示す
路面状仙(二よる変化分が誤差となっ又くる0 本発明は」1記問題点に対処しようとするものであり1
.に記エンジンの爆発行心にあられ才しる脈動的な回転
数変化量(N13−N’l I )を検出し、かつこの
うちから路面状態による変化分K (N3 o−N+。
)を減算することにより、具体的には次式により回転数
変動ΔNを検出する。
イ\)L−((N+、3−、N+、+ )−K X (
N3.o −N1.。))−((N’l、3−N’1.
t )−Kx OJ’3.o −I4’、、o) )−
f:’、)こ牡により路面状態により影響さ扛ず燃焔変
5pl l二起因した回転数変動のみを検出することが
可能じなる。
実施例 本発明の一実施「1)としての内燃磯閣の出力大和!!
測定方法を行う装置が第8図(二示さBる。第8図にお
いて、Eは出力変動測定対象たる4ザイクル、4気筒の
エンジンで、そのクランクシャフト1の先端に位置する
プーリ2には角度信号板3が取リドJけである。
角度信号板3は磁性体の円板で、その同」二(二け12
枚の歯が形成しである。4は上記信号板3の歯と対向す
るよう(二設けた角度信号センサで、シャフト1と一体
回転する上記信号板3の各歯の通過毎にパルス信号を出
力する。したがってセンソ゛4はシャフト1の一回転で
12パルスの信号を出力する。またシャフト1は第1気
筒より第4気筒まで爆発行程が一巡する間に2回転する
5はディストリビュータ&6はディストリビュータ5に
内蔵さ扛た気筒判別センサで、第1気筒の圧縮上死点6
;でパルス信号を出力する。7は出力変動の演算ユニッ
トであり、上記角度信号センサ4および気筒判別センt
6のパルス信号が入力する。
演算ユニット7において、71A、71Bは波形整形回
路、72は計数回路、73は読込み回路、74は計算回
線、75はD/A変換器である。計算回路74としては
マイク党コンビーーータ形式のものを用いることができ
る。
角度信号セン?4C)パルス信号は波形整形回路71A
を経て計算回路72に入力される。計数回路72では上
記パルス信号の周期を計数する。パルス信号はクランク
シャフト−回転C二つき12パルス出力されるから、そ
の周期はシャフト1が30度回転する周期である。計数
回路72の出力は計算回路74に入力さ匹る。
一方、気筒判別センサ6の判別信号は波形整形回路71
B1・読込み回路73を経て計算回路74に入力さ扛る
。上記計算回路74で演算さtたエンジンの回転数ない
しトルク変wJJ量はD/A変換器75でアナーグ信号
に変換され1図示しない空燃比制御装置ある匹は点火時
期制御装置−送らルる0 計算回路74で行われる回転数変動の演算内容が、第9
図のフローチャートにより説明さ扛る。
計算回路74には市販のマイクロコンピュータが用いら
れており、第2図に示さ匹る30℃Aの角度信号の立下
り毎に計算回路74には割込み信号が発せらrL第9図
にフローチャートを示す回転数変動演算プログラムが起
動する。
まずステップ5101にて気筒判別信号のレベルをメモ
リA1に読み込み、ステップS 102(二重こ扛が「
0」であるかどうかをチェックする。
rOJであれば、その割込み演算の角度信号の位置、が
第1気筒のTDCであるのでカウンタm、をO僅ニする
。ノウであnばステップ5103でカウンタmを1増加
させる。
ステップ5105はカウンタmが0,1,3゜6.7,
9,12,13,15,18,19゜21の何れかであ
るかをチェックしノウであ牡はステップ5113ヘジヤ
ンブして演算を終了する。
イエスであればステップ5106以降を実行する。
ステップ8106は30℃Aの角度信号の周期を計数回
路72から読み込みメモリA2に記憶する。
ステップ5107はメモリA2の周期のデータを逆数演
算することにより回転数に換算し℃メモリA3に記憶し
ている。ここでに1は前記換数のための比例定数である
。ステップ8108は、メモリA3の内容をメモリNm
に記憶する。ここでメモリNmとしては、mがステップ
5105の12種の値をとるので、12個用意され、こ
れらはm = 0から順(1第5図の回転数データN、
、。yNl、I +N −−N2.o e N2,1 
t N2,1のよ環二第1から第21.3を 気筒のそnぞれ31Filのデータに相当する。
ステップ5109はカウンタmが0 、6 、12゜1
8の何n、かであるかをチェックし、ノウであnはステ
ップ5113ヘジヤンプし演算を終了する。
イエスであれはステップsi ioにて前述した(3)
式に相当する演算を行い回転数変動へNmをめる。
ここで、ステップ5ilo(=示17た式でm=0のと
きのm−3=21.m−5=19.m−6=18である
。さらに(3)式の説明時C二も述べているx−ウニ(
Nm−3−Nm−s )によって各気筒の燃焼n(D回
転数変化量を演算しさらにKX(Nm−N、6)+−よ
って前記の回転数が変化する間の路面状態の変化C二よ
る回転数変化分を演算してこむ、を減算して路面状態の
変化による回転数変化分の影響をとり除いている。
ステップ5111は前記ステップ5110で得らnた回
転数変動ΔNmをD/A変換器75じ出力し、ステップ
5112ではメモリN、3.Nm−5゜N、ll−6を
それぞ牡■。−3t N’m−R+ N’m−6’二記
憶し次回のステップ8110での演算じそなえる。ステ
ップ5113は水割込み演算を中止する。
このように、第8図装@6:おいては、エンジンの爆発
行程にあられれる脈動的な回転数変化量を検出し、かつ
このうちから路面状態による変化分を減算、すなわち具
体的には前記の(3)式の演算、を行っているので路面
状態(二より影響さ扛ず6舖変動に起因した回転数変動
のみを検出することができる。
本発明の実施にあたっては前述の実施例のにか種々の変
形形態をとることができる。伺えば前述の実施例では路
面状態(:よる回転数変化分を補正する方法として各気
筒のTDC位置の回転数変化分、すなわち第7図のNI
、。、N1.。にょって行っていたが、これをたとえば
各気筒の煽焼ザイクルでの平均回転数、すなわち第7図
で第1気筒についてはN、、o〜N、、 5の平均値、
の変化分(二よって補正を行うこともできる。要は本発
明は、第7図の実線で示したエンジンの爆発「二よって
あられれる脈動的な回転変化量のうち、同じく第7図の
破線で示した傾きをもつ前記脈動的な回転数の動きの包
絡線によって、路面状態I:よる回転数変化分を補正し
てやればよい。
また、前述の実施例では全て回転数の変化量としてとら
えていたが、これを回転数の変化の傾きから演算しても
同じであることはもちろんである。
また、前述の実施例ではエンジンの回転数を被検出値と
して行っていたが、こ扛をエンジンのトルクもしくは気
筒内圧力によっても全く同様に演算を行い、エンジンの
出力変動を測定することができる。
発明の効果 本発明C二よnば、この各気筒の爆発行程にあられ詐る
脈動的な回転数変化量のうち、路面状態による回転数変
化分である前記脈動的な回転数の動きの包絡線の変化分
で補正することによって、路面状態の変動【ユ起因した
回転数変動に影響さnることなく、燃焼変動C:起因し
た回転数変動のみを安定的に検出することが可能であり
、内燃俵関の出力変動の検出の精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は路面状態(:応する内燃機関回転数特性を示す
特性図、 第2図は4気筒内燃機関の回転数の経時変化を示す特性
図。 第3図、第4図はいずれも図示平均有効圧と爆発時凹転
化量の関係を示す特性図、 第5図、第6図は空燃比1図示平均有効圧力の標準偏差
、および回転数変化量の標準偏差の関係を示す特性図。 第7図は回転数の経時変化を示す特性図。 第8ryIは本発明の一実施例としての内燃機関の出力
変動測定方法を行う装置を示す図。 第9図は第8図装置における演算の流rを示す演算流オ
を図である。 (符号の説明) 1・・・・・・クランクシャフト、2・・・・・・プー
リ、3・・・・・・磁性体円板、4・・・・・・角度信
号センザ。 5・・・・・・グイストリビュータ、6・・・・・・気
筒判別センサ、7・・・・・・演算ユニッ)、71A、
71B・・・・・・波形整形回路、72・・・・・・計
数回路、73・・・・・・胱込み回路、74・・・・・
・計算回路、75・・・・・・D/A変換器、E・・・
・・・エンジン。 第2図 豊田型トヨタ町1番地トヨタ自 動車株式会社内 ■出 願 人 トヨタ自動車株式会社 豊田市トヨタ町1番地

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1゜内燃機関の各爆発行程にあられ牡る周期性の脈動的
    な機関回転数、トルクおよび気筒内圧力の少なくとも1
    つの変化にもとづき内燃機関の出力変動を計算するにあ
    たり、前記計算される出力変動の値を前記の周期性の脈
    動的な機関回転数。 トルク、および気筒内圧力の少なくとも1つの包絡線傷
    −より補正することを特徴とする内燃機関の出力変動測
    定方法。 2、前記の包絡線による補正は、前記周期性の脈動的な
    機関回転数、トルク訃よび気筒内圧の少なくとも1つの
    変化を検出する当該気筒の燃焼゛す゛イクル内での包絡
    線の変化分を減算することによって行われる補正である
    特許請求の範囲第1項記載の方法。
JP13575983A 1983-07-27 1983-07-27 内燃機関の出力変動測定方法 Granted JPS6027761A (ja)

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