JPH0494439A - 内燃機関の出力表示装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、内燃機関の出力を表わす馬力やトルクを通常
運転状態のまま表示する表示装置に関する。

Ｂ、従来の技術 自動車用の内燃機関においては、機関回転数や冷却水温
等の情報を、通常、運転席の計器盤上に表示するように
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こと
もある。

しかし、前者の方法では大掛かりな装置が必要であるの
は勿論のこと１通常の走行中のトルク検出などには到底
用いることができない。一方、後者の方法では、トルク
センサが非常に高価なものとなり、かつ耐久性の点など
からも実用に至っていない。

そこで、本出願人は他の情報から間接的に内燃機関のト
ルクを検出する装置を先に提案している。

この装置では、単位回転数当たりの吸入空気量を検出し
、これに所定の定数を乗算し、かつこれから損失相当分
を差し引くことで、機関の発生トルクを通常の走行中で
も計測可能にしている。

Ｃ１発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような先願に係る出力表示装置にあ
っては、あくまでも基本的には吸入空気量Ｑと機関回転
数Ｎから機関の出力馬力、出力トルクを算出する構成と
なっているため、特に燃料流量の差による混合比変化分
については何も検出することができず、トルク表示値お
よび馬力表示値に実際の値とのずれが発生するおそれが
あり、計測性能の点で改善の余地がある。

このような不具合は特に高負荷高回転領域で顕著であり
、したがって、この領域での検出精度向上が望まれる。

また、機関の調子が悪く、同一の運転状態であっても燃
料流量に差が生じて混合比が変化する場合も同様である
。例えば、ターボ車などのようにアクセル全開時に混合
比の変化分が大きい場合には、計測誤差が大きくなる。

そこで本発明は、燃料流量の差による混合比変化がある
場合であっても、機関の全性能領域において精度良く出
力馬力や出力トルクを計測して表示することのできる内
燃機関の出力表示装置を提供することを目的としている
。

０１課題を解決するための手段 クレーム対応図である第１図により説明すると、本発明
は、機関の吸入空気量を検出する空気量検出手段１０１
と、機関の回転数を検出する回転数検出手段１０２と、
空気量検出手段１０１および回転数検出手段１０２の出
力に基づいて単位回転数当たりの吸入空気量を算出して
基本出力を求める基本出力算出手段１０４と、機関への
燃料供給量を検出する燃料流量検出手段１０３と、検出
された燃料供給量と吸入空気量とに基づいて空燃比を算
出する空燃比算出手段１０５と、基本出力を空燃比で補
正して機関出力を演算する機関出力演算手段１０６と、
この機関出力を表示する表示手段１０７とを備えるもの
である。

Ｅ０作用 単位回転数当たりの吸入空気量、すなわち基本出力が算
出されるとともに、空燃比が算出される。

基本出力を空燃比で補正して機関出力が演算されて表示
される。したがって、燃料流量の差による混合比の変化
分があっても、機関の全性能領域において精度良く出力
トルクを計測できる。

Ｆ、実施例 第２図〜第６図により本発明の一実施例を説明する。

第２図は本装置の全体構成図である。この図において、
１は車両に搭載されたエンジンであり、吸入空気はエア
クリーナ２から吸気管３を通して各気筒に供給され、燃
料はインジェクタ４により噴射される。気筒内の混合気
は点火プラグの放電作用によって所定の点火タイミング
で着火・爆発し、排気管５を通して排出される。

吸入空気の流量は熱線式（ホットワイヤ式）のエアーフ
ローメータ６により検出され、吸気通路３内のスロット
ルバルブ７によって制御される。

エンジン１のクランク角はクランク角センサ８により検
出される。クランク角センサ８はエンジン１のクランク
軸１ａの前端部等に設けられ、クランク軸１ａの一定回
転毎にパルス信号を発生する。

なお、このクランク角センサ８からのパルス信号を計数
することによってエンジン回転数Ｎが検出される。

エアーフローメータ６およびクランク角センサ８からの
信号はコントロールユニット１１および計測ユニット１
２に入力されている。コントロールユニット１１は主に
マイクロコンピュータにより構成され、各センサ６．８
からの信号に基づき所定のプログラムに従ってインジェ
クタ４の噴射量、噴射タイミングおよび点火時期等を制
御する。

また、インジェクタ４の噴射量から燃料供給量を検出し
、その検出結果を計測ユニット１２に出力する他に、さ
らに点火時期情報も計測ユニット１２に出力している。

一方、計測ユニット１２は各センサ６．８からの信号に
基づき単位回転当たりの吸入空気量を検出し、これに所
定の定数を乗算し、かつこれから損失相当分を差し引く
ことで、機関の基本的な出力馬力（ｐｓ）およびトルク
（ｋ　ｇ−ｍ）を逐次算出するとともに、さらに燃料流
量および点火時期の検出結果に基づいて基本的な出力馬
力、トルクの検出値を補正して最終的な計測値を決定し
ている。なお、計測ユニット１２には、その回路部と一
体のケーシンク前面に、算出結果をディジタル表示する
表示器１３が設けられている。この表示器１３を備えた
計測ユニット１２はマイクロコンピュータを備え、例え
ば自動車の計器盤等に外付けで設置できる。

次に、このように構成された装置で機関出力を演算して
表示する手順を説明する。

第３図はトルク計測処理のフローチャートであり、この
フローは例えば２　ｍ　ｓ毎に実行される。

まず、ステップＳ１でエアーフローメータ６の出力信号
から求めた吸入空気量Ｑを読み込み、ステップＳ２でク
ランク角センサ８の出力信号から求めたエンジン回転数
Ｎを読み込む、なお、吸入空気量Ｑは重量流量［ｋｇ／
ｈ］である。また、ステップＳ３でインジェクタ４の噴
射量（噴射パルス）から燃料供給量を読み込み、ステッ
プＳ４で点火信号（点火タイミングに相当）を読み込む
。

次いで、ステップＳ５で単位回転数当たりの吸入空気量
Ｑ／Ｎを算出する。このＱ／Ｎは、各サイクルでシリン
ダ内に吸入される空気量に比例したもので、基本出力を
示す。

次いで、ステップＳ６でエンジン１が実際に作動してい
るのか停止しているのかを、その回転数Ｎに基づいて判
別する。すなわち、回転数Ｎを所定の回転数ＮＬ（例え
ば、５００ｒｐｍ）と比較し、Ｎ　＜　Ｎ　Ｌのときは
エンジン１が停止していると判断してステップＳ７で発
生トルクＴをＯとした後、ステップＳ１３へ抜ける。Ｎ
≧ＮＬのときはエンジン１が作動していると判断し、ス
テップＳ８へ進む。ステップＳ８ではエンジン１の負荷
の有無を単位回転数当たりの吸入空気量Ｑ／Ｎの値に基
づいて判別する。すなわち、Ｑ／Ｎが所定値Ａ（例えば
、０．０１）よりも小さい場合には無負荷運転であると
判断し、ステップＳ７でやはり発生トルクＴを０とする
。一方、Ｑ／Ｎが所定植入以上のときは負荷運転である
と判断し、ステップＳ９で次式に従って基本トルクＴｏ
を算出する。

ＴＯ＝ＫＩＸ　　（Ｑ／Ｎ）−に２　　　・・・・・・
　（１）Ｋ１、Ｋ２はエンジン１の仕様により決定され
る定数であり、例えば、Ｋ１は２８０〜３５０程度、Ｋ
２は１〜４程度となる。なお、Ｋ２はエンジン１自身の
回転に使用されるトルクであり、主に排気量の大小によ
って定まる。

ステップＳＩＯに進むと、上記基本トルクＴＯからエン
ジン回転数Ｎに依存した損失トルクＴＮを差し引いて実
際に出力されるトルクＴ（補正後トルク）を求める。こ
の損失トルクＴＮは、回転に伴うフリクションロスや絞
り損失等であり、例えば第４図に示すような特性に従い
、そのときのエンジン回転数Ｎに対応して決定される。

なお、本実施例では損失相当分を回転数に依存しない項
に２と、依存する項ＴＮに分けて処理の容易化を図って
いるが、これに限らず、両者を一体のものとして取り扱
うことも可能である。

次いで、ステップＳｌｌでインジェクタ４の噴射パルス
に基づく燃料流量ＱＦがら空燃比（Ａ／Ｆ）を算出する
。ここで、燃料流量ＱＦは、ＱＦ＝に４ＸｑＤＩＮ　　
　　　　　・・・・・（２）なる式から求められる。（
２）式中、Ｋ４は比例定数であり、比重骨として単位系
を規準化したものである。すなわち、（ｋｇ／ｈ）と（
ｃ　ｃ　／　１ｏＯＯストローク〕との関係を規準化し
たものである。ｑ　ＤＩＮは体積流量としての１パルス
当たりの流量、すなわち動的流量で次式に従って与えら
れる。なお、実際上は１０００パルス当たりの流量（ｃ
ｃ／１０００ストローク〕から計算する。

（３）式中、Ｑｓｔａｔはインジェクタ４の静的流量［
ｃｃ／ｍ１ｎ）であり、この内容は予めメモリ（ＲＯＭ
）内にストアされている。９１．５は１．５ｍｓ時の流
量である。なお、Ｑ　５ｔａｔおよびｑｌ、５はインジ
ェクタ仕様として、エンジン機種等に応じて予め設定さ
れる。Ｔｉはインジェクタ４の噴射パルス［ｍｓ］であ
る。

すなわち、（２）式のＱＦはインジェクタ４からの燃料
噴射量を表わす。そこで、次式（４）で、吸入空気量Ｑ
に対する燃料噴射量ＱＦを算出して混合比（Ａ／Ｆ）を
求める。

ＱＦ Ａ／Ｆ＝　　　　　　　　　　　　・・・・・・（４）
次に、ステップＳ１２で次式に従って最終トルクＴ’　
　［ｋｇ−ｍ］を算出する。

Ｔ’　＝に３ＸＴＸＫ５　　　　　　・・−・−・（５
）Ｋ３は定数であり、第５図に示すようにＡ／Ｆ値と定
数に３に基づくテーブルからルックアップして求める。

第５図は混合比に対するトルクの変化分（割合）を示し
ている。また、Ｋ５は点火時期に基づく補正のための定
数である。例えば、第６図に示すようにクランク角セン
サ８からのＲｅｆ信号と点火信号から点火タイミングの
デイレイΔｔを求め、このΔｔと単位回転数当たりの吸
入空気量Ｑ／Ｎから定数に５を設定する。

そして、上記のように求めた最終トルクＴ′とそのとき
のエンジン回転数Ｎとを用いてステップ８１３でエンジ
ン出力馬力Ｐ　（ＰＳＩを次式に従って演算する。

０Ｘ７５ このようにして算出したトルクＴ′と出力馬力Ｐは、ス
テップＳ１４で計測ユニット１２前面の表示器１３にお
いて逐次表示する。したがって、運転者は運転中に常に
エンジン１のトルクＴ′と出力馬力Ｐを知ることができ
、例えば変速時期等の決定に際して非常に便利なものと
なる。

ここで、本発明の特徴部分について考察すると、本実施
例では基本トルクＴを混合比に対するトルクの変化分に
基づく定数に３で補正しているので、仮に燃料流量の差
による混合比の変化分があっても、この変化分に応じて
適切に基本トルクが補正されることとなり、エンジン１
の全性能領域において精度良く出力トルクを計測するこ
とができる。

特に、燃料流量の差による混合比の変化分は高負荷高回
転領域で顕著であるので、この領域での検出精度向上が
著しい。また、エンジン１の調子が悪く、同一の運転状
態であっても燃料流量に差が生じて混合比が変化する場
合も同様の効果を得ることができる。例えば、ターボ車
などのようにアクセル全開時に混合比の変化分が大きい
場合には、有効である。

さらに、本実施例では点火時期の変化分に応じても適切
に基本トルクが補正され、この面からもより一層精度良
く出力トルクを計測することができる。

なお、上記の定数に３．に５の設定は車種毎の全情報を
ＲＯＭ化しておき、使用者が、例えばデイツプスイッチ
をオンすることにより、必要に応して読み込むようにし
てもい。また以上では、基本出力を空燃比と点火時期に
より補正するようにしたが、すくなくとも空燃比で補正
するだけで機関出力の計測精度が向上する。

以上の実施例の構成において、エアーフローメータ６が
空気量検出手段１０１を、クランク角センサ８が回転数
検出手段１０２を、コントロールユニット１１が燃料流
量検出手段１０３、基本出力算出手段１ｏ４．空燃比算
出手段１０５および機関出力演算手段１０６を、計測ユ
ニット１２が表示手段１０７を構成している。

Ｇ０発明の効果 本発明によれば、燃料流量の差による混合比の変化分（
空燃比）も加味して機関出力を算出するから、機関の全
性能領域において精度良く出力トルクを計測することが
できる。特に高負荷高回転領域での検出精度が向上し、
また、機関の調子が悪く、同一の運転状態で燃料流量に
差が生して混合比が変化する場合であっても、精度良く
出力トルクを計測することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図である。 第２図〜第６図は本発明に係る内燃機関の出力表示装置
の一実施例を説明するもので、第２図が全体構成図、第
３図が機関出力計測処理のフローチャート、第４図が損
失トルクの特性図、第５図が定数に３の特性図、第６図
が定数に５の特性図である。 １：エンジン ３：吸気管 ５：排気管 ７：スロットルバルブ １１：コントロールユニツ １３：表示器 １０２：回転数検出手段 １０４：基本出力算出手段 １０６：機関出力演算手段 ト　　１２ ：エアクリーナ ：インジエクタ ：エアーフローメータ ：クランク角センサ ：計測ユニット ：空気量検出手段 ：燃料流量検出手段 ：空燃比算出手段 ：表示手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 機関の吸入空気量を検出する空気量検出手段と、機関の
   回転数を検出する回転数検出手段と、空気量検出手段お
   よび回転数検出手段の出力に基づいて単位回転数当たり
   の吸入空気量を算出して基本出力を求める基本出力算出
   手段と、 機関への燃料供給量を検出する燃料流量検出手段と、 検出された前記燃料供給量と吸入空気量とに基づいて空
   燃比を算出する空燃比算出手段と、前記基本出力を前記
   空燃比で補正して機関出力を演算する機関出力演算手段
   と、 この機関出力を表示する表示手段とを備えたことを特徴
   とする内燃機関の出力表示装置。