JPH0267446A - 内燃機関のトルク変動量検出装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関のトルク変動量検出装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関のトルク変動量を検出して機関の制御因子たと
えば燃料噴射量、点火時期、排気ガス再循環（ＥＧＲ）
量等を制御することは既に知られている（参照：特開昭
６０−１２２２３４号公報、特開昭６０−１０４７５４
号公報）、たとえば、トルク変動量が所定値（リーンリ
ミット値）となるように燃料噴射量をフィードバック制
御し、これにより、リーンミクスチャセンサを用いるこ
となく、排気公害の防止と共に燃費向上させるリーンバ
ーンシステムを確立している（参照：特開昭６０−１２
２２３４号公報）、上述のトルク変動量を検出する方法
として、機関の各サイクルのトルクを検出し、所定サイ
クル数たとえば５０サイクルのトルクの分散を演算して
トルク変動量とする方法がある（参照：特開昭６０−１
５０４４６号公報）、シかしながら、上述のごとく、５
０サイクル毎の分散演算によってトルク変動量を得ると
、トルク変動量の獲得が遅れ、この結果、機関の燃料噴
射量等は機関の１サイクル毎に変更制御されるために、
５０サイクル途中で大きなトルク変動量があっても瞬時
には応答できず、従って、機関の制御に遅れが生じ、エ
ミッションの悪化、ドライバビリティの悪化、燃費の悪
化等を招く。

このため、本願出願人は、既に、トルクのなまし値（も
しくは平均値）を演算し、なまし値からのトルクの低下
量をトルク変動量とすることを提案している（参照：特
開昭６３−１４０８４８号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述のごとく、トルクのなまし値からト
ルクの低下量を演算すると、刻々と変化する運転状態に
対してなまし値が遅れることになり、この結果、依然と
して、過渡運転状態では特に加速状態では、正確なトル
ク変動量を得ることができず、従って、上述のトルク変
動量による機関の制御に適用した場合にはやはり機関の
制御が適切とならない課題がある。

従って、本発明の目的は、機関の過渡状態においても遅
延がなく且つ適切なトルク変動量が得られる内燃機関の
トルク変動量検出装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を解決するための手段は第１図に示される。

すなわち、トルク検出手段は機関のトルクＴＲＱを検出
し、トルク記憶手段はトルク検出手段によって検出され
たトルクＴＲＱを記憶する。

この結果、トルク低下量演算手段はトルク記憶手段によ
って記憶された機関の所定サイクルたとえば１サイクル
前のトルクＴＲＱＯからのトルク検出手段によって検出
されたトルクＴＲＱのトルク低下量ΔＴＲＱを演算し、
このトルク低下量ΔＴＲＱを機関のトルク変動量とする
ものである。

〔作　用〕

上述の手段によれば、トルク変動量は機関の所定サイク
ル数たとえばｌサイクル前のトルクからのトルク低下量
であるので、機関が過渡状態にある場合に、瞬時に適切
なトルク変動量が得られる。

〔実施例〕

第２図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概要図である。第２図において、機関本
体１の吸気通路２には圧力センサ３が設けられている。

圧力センサ３は吸入空気圧の絶体圧ＰＭを直接計測する
ものであって、たとえば半導体式センサであり、吸入空
気圧に応じたアナログ電圧の出力信号を発生する。この
出力信号は制御回路１０のマルチプレクサ内蔵Ａ／Ｄ変
換器１０１に供給されている。ディストリビエータ４に
は、その軸がたとえばクランク角に換算して７２０°毎
に基準位置検出用パルス信号を発生するクランク角セン
サ５およびクランク角に換算して３０°毎に基準位置検
出用パルス信号を発生するクランク角センサ６が設けら
れている。これらクランク角センサ５，６のパルス信号
は制御回路１０の入出力インターフェイス１０２に供給
され、このうち、クランク角センサ６の出力はＣＰＵ　
１０３の割込み端子に供給される。

さらに、吸気通路２には各気筒毎に燃料供給系から加圧
燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁７が設け
られている。

また、機関本体１のシリンダブロックのウォータジャケ
ット８には、冷却水の温度を検出するための水温センサ
９が設けられている。水温センサ９は冷却水の温度ＴＨ
Ｗに応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。この出
力も制御回路１０のＡ／Ｄ変換器１０１に供給されてい
る。

１１は機関の筒内たとえば第１気筒内の筒内圧力を直接
計測する耐熱性の圧電式燃焼圧センサであって、筒内圧
力に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。この出
力も制御回路１０のＡ／Ｄ変換器１０１に供給される。

排気マニホールド１２より下流の排気系には、排気ガス
中の有害成分ＮＯ８を浄化するリーンＮＯＸ触媒を収容
する触媒コンバータ１３が設けられている。なお、有害
成分１１ｃ　、　ＣＯ、ＮＯ，を同時に浄化する三元触
媒を使用しないのはリーンバーンシステムの機関のため
にＩＣ、ＣＯ酸成分浄化の必要性に乏しいからである。

制御回路１０は、たとえばマイクロコンピュータとして
構成され、Ａ／Ｄ変換器１０１、入出力インターフェイ
ス１０２　、　ＣＰＩＩ　１０３の外にＲＯ）１１０４
゜ＲＡＭ　１０５、バックアップＲＡＭ　１０６　、ク
ロック発生回路１０７等が設けられている。

また、制御回路ｌＯにおいて、ダウンカウンタ１０８、
フリップフロップ１０９、および駆動回路１１０は燃料
噴射弁７を制御するためのものである。すなわち、後述
のルーチンにおいて、燃料噴射量ＴＡＵが演算されると
、燃料噴射量ＴＡＵがダウンカウンタ１０８にプリセッ
トされると共にフリップフロップ１０９もセットされる
。この結果、駆動回路１１０が燃料噴射弁７の付勢を開
始する。他方、ダウンカウンタ１０８がクロック信号（
図示せず）を計数して最後にそのキャリアウド端子が“
１”レベルとなったときに、フリップフロップ１０９が
セットされて駆動回路１１０は燃料噴射弁７の付勢を停
止する。つまり、上述の燃料噴射量ＴＡＵだけ燃料噴射
弁７は付勢され、従って、燃料噴射量ＴＡＵに応じた量
の燃料が機関本体１の燃焼室に送り込まれることになる
。

なお、ＣＰＵ　１０３の割込み発生は、Ａ／Ｄ変換器１
０１のＡ／Ｄ変換終了時、入出力インターフェイス１０
２がクランク角センサ６のパルス信号を受信した時、ク
ロック発生回路１０７からの割込信号を受信した時、等
である。

圧力センサ３の吸入空気圧データＰＭおよび水温センサ
９の冷却水温データＴ）ＩＷは所定時間毎に実行される
Ａ／Ｄ変換ルーチンによって取込まれてＲＡＭ　１０５
の所定領域に格納される。つまり、ＲＡＭ　１０５にお
けるデータＱおよびＴＨＷは所定時間毎に更新されてい
る。また、回転速度データＮｅはクランク角センサ６の
３０°ＣＡ毎に割込みによって演算されてＲＡＭ　１０
５の所定領域に格納される。

以下、第２図のｔｉＩＩＷＪ回路１０の動作を説明する
。

第３図は平均有効トルク演算ルーチンであって、所定時
間毎に実行される。すなわち、第３図のルーチンは第４
図に示す複数のクランク角位置ＡＴＤＣ５°Ｃ＾（上死
点後５°）　、　　ＡＴＤＣ２０°ＣＡ、　　ＡＴＤＣ
３５°ＣＡ　、　　ＡＴＤＣ５０°ＣＡの４点における
燃焼圧Ｐｌ＋Ｐ、、Ｐ、、Ｐ、を演算し、これらの瞬時
の燃焼圧を加算することにより得られる平均有効燃焼圧
をトルク代用値ＰＴＲＱとするものである。なお、この
演算方法については本願出願人は既に特開昭６３−６１
１２９号公報に提案している。

すなわち、ステップ３０１〜３０５にてクランク角位置
がＢＴＤＣ１６０°Ｃ＾（上死点前１６０°）　、　Ａ
ＴＤＣ５゜Ｃ＾、ＡＴＤＣ２０°ＣＡ　、　　ＡＴＤＣ
３５°ＣＡ、もしくはＡＴＤＣ５０°ＣＡか否かを判別
する。いずれのクランク角位置でもなければステップ３
１７に直接進む。

クランク角度位置ＢＴＤＣ１６０°Ｃ＾であればステッ
プ３０６に進み、燃焼圧センサ１１の燃焼圧をＡ／Ｄ変
換して取込み、■。とじてＲＡＭ　１０５に格納する。

なお、吸気下死点付近の値Ｖ、は燃焼圧センサ１１の温
度等による出力ドリフト、オフセット電圧のばらつき等
を吸収するために、他のクランク位置での燃焼圧の基準
値とするものである。

クランク角位置がＡＴＤＣ５°Ｃ＾であればステップ３
０７に進み、燃焼圧センサ１１の燃焼圧をＡ／Ｄ変換し
てＶ、として取込む０次に、ステップ３０８にて、基準
値Ｖ、を減算した値Ｐ　＋　（＝　Ｖ　ｒ　　Ｖ。）を
ＡＴＤＣ５°ＣＡでの燃焼圧として演算してＲＡＭ　１
０５に格納する。

クランク角位置がＡＴＤＣ２０°ＣＡであればステップ
３０９に進み、燃焼圧センサ１１の燃焼圧をＡ／Ｄ変換
してｖ２として取込む０次に、ステップ３１０ニテ、基
準値Ｖ、を減算した値Ｐｇ（＝Ｖｔ　　Ｖｏ）をＡＴＤ
Ｃ２０°ＣＡでの燃焼圧として演算してＲＡＭ　１０５
に格納する。

クランク角位置がＡＴＤＣ３５°ＣＡであればステップ
３１１に進み、燃焼圧センサ１１の燃焼圧をＡ／Ｄ変換
してＶ、として取込む０次に、ステップ３１２にて、基
準値■。を減算した値Ｐｓ（＝Ｖ：＋　　ＶＯ）をＡＴ
ＤＣ３５°Ｃ＾での燃焼圧として演算してＲＡＭ　１０
５に格納する。

クランク角位置がＡＴＤＣ５０°Ｃ＾であればステップ
３１３に進み、燃焼圧センサ１１の燃焼圧をＡ／Ｄ変換
してｖ４として取込む０次に、ステップ３１４にて、基
準値■。を減算した値Ｐ４（＝Ｖ４　　ＶＯ）をＡＴＤ
Ｃ５０°ＣＡでの燃焼圧として演算してＲＡＭ　１０５
に格納する。次に、ステップ３１５にて平均有効トルク
値ＴＲＱを、 ＴＲＱ ←０．５・ｐ、＋　２．０−ｐｚ＋　３．０・Ｐ３＋　
４．０−ｐ４により演算し、次に、ステップ３１６にて
トルク変動量ΔＴＲＱを演算する。なお、ステップ３１
６については後述する。

そして、ステップ３１７にてこのルーチンは終了する。

なお、第３図のルーチンは所定時間毎に実行されるよう
に構成しているが、実際には、クランク角センサ６の３
０″ＣＡ信号の割込みによって行われる３０°ＣＡ割込
みルーチンによって行われる。

この場合には、第４図に示すごとく、７２０°ＣＡ信号
に応じてクリアされ、３０°ＣＡ割込み毎にカウントア
ツプするアングルカウンタＮＡを設け、アングルカウン
タＮＡの値に応じて燃焼圧をＡ／Ｄ変換するものである
が、ＡＴＤＣ５°ＣＡ、　　ＡＴＤＣ３５゜ＣＡの位置
は３０″Ｃ＾割込み時点と一致しない。従って、ＡＴＤ
Ｃ５°ＣＡ、　　ＡＴＤＣ３５”　ＣＡでのＡ／Ｄ変換
はその直前の３０″ＣＡジノ込み時点（ＮＡ−“０”“
ビ）で１５°ＣＡ時間を演算してタイマに設定し、タイ
マによってＣＰＵ　１０３に割込ませることにより行う
。

また、平均有効トルク値として燃焼圧を用いたが、トル
クセンサを設けて直接得ることもできる。

第５図は第３図のトルク変動量演算ステップ３１６の詳
細なフローチャートである。すなわち、ステップ５０１
では、平均有効トルク値ＰＴＲＱの１サイクル前の値Ｐ
ＴＲ口０からの低下量ΔＴＲＱを演算する。

つまり、 ΔＴＲＱ　−ＴＲＱＯ−ＴＲＱ とする。ステップ５０２では、次の実行に備え、ＴＲＱ
をＴＲＱＯとする。

ステップ５０３では、トルク低下量ΔＴＲＱが正か負か
を判別する。すなわち、トルク低下量ΔＴＲＱが負の場
合には、言い換えると、トルクとしては増大する場合に
は、トルク値ＴＲＱは理想トルクに沿って変化している
ものとみなし、ステップ５０５にてトルク変動量として
の値ΔＴＲＱを０とする。

他方、トルク低下量ＴＲＱが正の場合には、言い換える
と、トルクとしては減少する場合のみ、トルク変動が生
じたものとみなし、値ΔＴＲＱをトルク変動量とみなす
が、この場合には、減速時にもトルクが減少するのでス
テップ５０４にて減速処理を行う。つまり、減速時には
、吸入空気量の減少に伴うトルク低下と燃焼悪化に伴う
トルク低下とが区別できないため、後述のごとく、トル
ク変動量による機関の制御たとえば燃料噴射量のフィー
ドバック制御を停止するようにしたものである。

ステップ５０６では、トルク変動量ΔＴＲＱにもとづい
て空燃比補正係数ＦＡＦの演算をする。なお、ステップ
５０６については後述する。

そして、ステップ５０７にてこのルーチンは終了する。

第６図は第５図の減速処理ステップ５０４の詳細なフロ
ーチャートである。すなわち、ステップ６０１では、ト
ルク変動ｉｔ（低下量）ΔＴＲＱが所定価Ｘ１より大き
いか否かを判別し、ステップ６０２ではΔＴＲＱ＞Ｘ、
の状態が連続して現れる回数ＣＮＴを計数する。この結
果、ΔＴＲＱ＞Ｘ、の状態がＸ２回以上持続した場合の
み、ステップ６０３のフローはステップ６０４に進み、
減速フラグＦＤをセットする（ＦＤ＝“ｌ”）、他方、
ΔＴｌ２Ｏ≦Ｘ、であれば、ステップ６０１でのフロー
はステップ６０５に進み、カウンタＣＮＴをクリアし、
さらに、ステップ６０６にて減速フラグＦＤをリセット
する（ＦＤ＝　１１０１″）。

そして、ステップ６０７にてこのルーチンは終了する。

なお、ステップ６０３での値Ｘ２はたとえば３である。

第７図は第５図のＦＡＦ演算ステップ５０６の詳細なフ
ローチャートである。すなわち、ステップ７０１では、
減速状態（ＦＤ＝“ビ）か否かを判別する。減速状態で
なければステップ７０２に進み、減速状態であればステ
ップ７０５に直接進む。

次に、ステップ７０２では、トルク変動量ΔＴＲＱが設
定値Ｘ、より大きいか否かを判別する。この結果、設定
値Ｘ３より大きいときにはステップ７０３にて空燃比補
正係数ＦＡＦをＫＩＲだけ大きくしてリッチ側としてΔ
ＴＲＱを設定値Ｘ、に近づくようにする。他方、設定値
Ｘ、より小さいときにはステップ７０４にて空燃比補正
係数ＦＡＦをＫＩＬだけ小さくしてリーン側としてΔＴ
ＲＱを設定値Ｘ。

に近づくようにする。

そして、ステップ７０５にてこのルーチンは終了する。

なお、ステップ７０２におけるトルク変動量ΔＴＲＱは
遅延が大きくならない程度に数サイフルル１０サイクル
の平均値を用いてもよい。また、設定値Ｘ、は機関の運
転状態、環境状態等により可変としてもよい。

第８図は噴射量演算ルーチンであって、所定クランク角
毎たとえば３６０”　ＣＡ毎に実行される。ステップ８
０１では、ＲＡＭ　１０５により吸入空気圧データＰＭ
および回転速度データＮｅを読出して基本噴射量ＴＡＵ
Ｐを演算する。ステップ８０２では、最終噴射量ＴＡＵ
を、 ＴＡＵ　　−ＴＡ［ＩＰ　　−ＦＡＦ　　・　α　＋　
βにより演算する。なお、α、βは他の運転状態パラメ
ータによって定まる補正量であり、たとえば図示しない
スロットル位置センサからの信号、あるいは吸気温セン
サからの信号、バッテリ電圧等により決められる補正量
であり、これらもＲＡＭ　１０５に格納されている。次
いで、ステップ８０３にて、噴射１１ＴＡＵをダウンカ
ウンタ１０８にセットすると共にフリップフロップ１０
９をセットして燃料噴射を開始させる。そして、ステッ
プ８０４にてこのルーチンは終了する。なお、上述のご
とく、噴射１１ＴＡＵに相当する時間が経過すると、ダ
ウンカウンタ１０８のキャリアウド信号によってフリッ
プフロップ１０９がリセットされて燃料噴射は終了する
。

第９図は本発明の詳細な説明するためのタイミンク図で
ある。すなわち、吸入空気圧ＰＭが第９図（Ａ）に示す
ごとく変化し、この結果、理想トルクＩＴＲ口、各サイ
クル毎のトルクＴＲＱ、および平均トルク値ＴＲＱ　（
たとえば５０サイクル）が第９図（Ｂ）に示すごとく変
化する場合を想定する。この場合には、実際のトルク変
動量は第９図（Ｃ）に示すごとくなる。これに対し、本
発明によれば、トルク変動量を１サイクル前のトルク検
出値から今回のトルク検出値の低下量としているので、
第９図（Ｄ）に示すごとくなり、第９図（Ｃ）に示す実
際のトルク変動量に近くなる。なお、減速時には、本発
明に係るトルク変動量は実際のトルク変動量より大きく
なるが、この場合には、減速処理により減速フラグＦＤ
を“１”として機関の制御を停止する。

なお、従来のごとく　（特開昭６３−１４０８４８号公
報）、トルク平均値（なまし値）からのトルク低下量を
トルク変動量とすると、第９図（Ｅ）に示すごとく、加
速時には、平均値演算の遅れのため、トルク変動量はほ
とんど検出されず、しかも、減速時におけるトルク変動
量は過大となる。

なお、上述の実施例においては、１つの気筒についての
トルク変動量検出装置を示しているが、多気筒について
独立に制御する場合には、各気筒毎にトルク変動量検出
を行うことは容易である。

また、上述の実施例においては、トルク変動量にもとづ
いて燃料噴射量を制御しているが、点火時期、ＥＧＲ量
等を制御してもよい。

さらに、上述の実施例では、吸入空気圧および機関の回
転速度に応じて燃料噴射量を演算しているが、吸入空気
量および機関の回転速度、もしくはスロットル弁開度お
よび機関の回転速度に応じて燃料噴射量を演算してもよ
い。

さらに、上述の実施例では、燃料噴射弁により吸気系へ
の燃料噴射量を制御する内燃機関を示したが、キャブレ
タ式内燃機関にも本発明を適用し得る。たとえば、エレ
クトリック・エア・コントロールパルプ（ＥＡＣＶ）に
より機関の吸入空気量を調整した空燃比を制御するもの
、エレクトリック・ブリード・エア・コントロールパル
プによりキャブレタのエアブリード量を調整してメイン
系通路およびスロー系通路への大気の導入により空燃比
を制御するもの、機関の排気系へ送り込まれる２次空気
量を調整するもの、等に本発明を適用し得る。この場合
には、ステップ８０１における基本噴射ｆｌＴＡＵＰ相
当の基本燃料噴射量がキャプレタ自身によって決定され
、すなわち、吸入空気量に応じた吸気管負圧と機関の回
転速度に応じて決定され、ステップ８０２にて最終燃料
噴射ＩＴＡＵに相当する供給空気量が演算される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、所定サイクルたと
えば１サイクル前のトルクからのトルク低下量をトルク
変動量としているので、機関の過渡状態でも適切なトル
ク変動量が得られ、従って、トルク変動量による機関の
制御に適用した場合には適切な制御が得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための全体ブロック図
、 第２図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概略図、 第３図、第５図、第６図、第７図、第８図は第２図の制
御回路の動作を説明するためのフローチャート、 第４図は第３図のフローチャー１・を補足説明するため
のタイミング図、 第９図は本発明の詳細な説明するタイミング図である。 ｌ・・・機関本体、　　　　　　　　３・・・圧力セン
サ、４・・・ディストリビュータ、 ５．６・・・クランク角センサ、　　１０・・・制御回
路、１１・・・燃焼圧センサ、 １２・・・触媒コンバータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関のトルクを検出するトルク検出手段と、 該トルク検出手段によって検出されたトルクを記憶する
   トルク記憶手段と、 該トルク記憶手段によって記憶された前記機関の所定サ
   イクル前のトルクからの前記トルク検出手段によって検
   出されたトルクのトルク低下量を演算するトルク低下量
   演算手段と、 を具備し、該トルク低下量を前記機関のトルク変動量と
   した内燃機関のトルク変動量検出装置。