WO1991018270A1 - Output display device in engine for motor vehicle - Google Patents

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WO1991018270A1
WO1991018270A1 PCT/JP1991/000682 JP9100682W WO9118270A1 WO 1991018270 A1 WO1991018270 A1 WO 1991018270A1 JP 9100682 W JP9100682 W JP 9100682W WO 9118270 A1 WO9118270 A1 WO 9118270A1
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output
engine
torque
calculated
display device
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English (en)
French (fr)
Inventor
Atsuo Wakayama
Original Assignee
Japan Electronic Control Systems Co., Ltd.
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/24Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity

Definitions

  • the present invention relates to an output display device of an automotive engine that can measure and display the output or torque of an engine in a normal operation state.
  • a bench test using a chassis dynamo is required to accurately detect the torque of an automobile engine.
  • a torque sensor that detects a small torsion of a shaft interposed in the power transmission system is used, but in this case, there is a disadvantage that the torque sensor becomes expensive.
  • the present invention provides an output display device for an automobile engine that can reduce the display value to zero even if the AB valve or the BC valve is activated immediately after deceleration, thereby improving the commercial value. Its primary purpose is to provide.
  • the present invention achieves the above main object by using parameters that can be detected by an existing sensor,
  • the purpose is to enable correct display of any of the
  • the present invention provides an output display device for an automobile engine by providing the following means (a) to (b).
  • the calculation of the engine output by the fifth means can be performed by calculating the engine torque from the intake air flow rate and the rotation speed, and calculating the engine output from the torque and the rotation speed. More specifically, the calculation of the engine torque T is calculated from the intake air flow rate Q and the rotation speed N by the following equation.
  • T KX (Q / N) + ⁇ 2 (where, and K 2 are constants).
  • the engine output ⁇ is calculated from the torque and the rotation speed ⁇ by the following formula.
  • K 3 K 3 x N x T (where K 3 is a constant).
  • the sixth means has a torque display function, and displays torque as zero when the output calculated by the fifth means is smaller than the output calculated by the fourth means, and otherwise displays the torque. It is preferable to display the calculated torque by means of 5 as it is.
  • the fourth means has a table storing the output of the engine at the time of steady running predetermined for various vehicle speeds. Searching for the output of
  • FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of an output display device for an automobile engine according to the present invention.
  • FIG. 2 is a flow chart showing a processing procedure in the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a correlation between a vehicle speed and a steady running output. [Best mode for carrying out the invention]
  • intake passage 3 from air cleaner 2 of engine 1 A throttle valve 4 is interposed in the engine, and an electromagnetic fuel injection valve 5 that supplies fuel individually to each intake port for each cylinder is mounted downstream of the throttle valve 4.
  • an auxiliary air passage 21 that bypasses the throttle valve 4 is provided, and an electromagnetic auxiliary air control valve 22 is interposed.
  • the auxiliary air control valve 22 performs an AB valve function and a BC valve function. .
  • a hot-wire air flow sensor 6 (first means) for detecting an intake air flow rate Q of the engine 1 is provided, for example, upstream of the throttle valve 4 in the intake passage 3.
  • crank angle sensor 7 (second means) for emitting a pulse signal at every constant rotation angle of the crankshaft 1a is provided.
  • the rotation speed N (rpm per unit time; RPM) is detected.
  • the detection signals from the air flow meter 6 and the crank angle sensor 7 are not input to the engine control unit 8 and the measurement unit 9.
  • the engine control unit 8 has a built-in controller that constitutes a fuel control system and an auxiliary air control system together with the fuel injection valve 5 and the auxiliary air control valve 22.
  • the vehicle speed sensor 8a third means for detecting sp and the predetermined steady-state engine output (hereinafter referred to as "steady running output") Pc for the detected vehicle speed Vsp are calculated.
  • a steady running output calculating means 8b fourth means.
  • the engine control unit 8 is composed of a so-called microcomputer system, and performs fuel injection according to a predetermined program. It controls the operation of the valve 5 and the auxiliary air control valve 22, and the function as the steady-state traveling output calculating means 8b is also achieved by executing a predetermined program.
  • the measurement unit 9 calculates the torque (K gm) and output (PS) of the engine 1 sequentially, and an indicator 10 for digitally displaying the calculation results is provided on the front of the casing integrated with its circuit. Have been.
  • the measurement unit 9 provided with the display 10 is arranged, for example, on an instrument panel of a driver's seat.
  • This measurement unit 9 also uses a microcomputer system, receives the detection signals of the air flow meter 6 and the crank angle sensor 7, and calculates the output P of the engine from them (fifth embodiment). Means).
  • the display 10 compares the output of the measuring unit 9 with the output of the steady running output calculation means 8b, and displays zero when the output of the measurement unit 9 is smaller than the output of the steady running output calculating means 8b, At other times, the calculated output of the measurement unit 9 is displayed as it is (sixth means).
  • FIG. 2 is a flowchart showing an outline of a program repeatedly executed in the engine control unit 8 (the steady-state traveling output calculating means 8 b) and the measurement unit 9.
  • step 1 the engine intake air flow rate Q obtained from the detection signal of the air flow 6 is read, and in step 2 the detection signal of the crank angle sensor 7 is read.
  • the engine speed N obtained from the above is read.
  • step 3 the vehicle speed Vsp obtained from the detection signal of the vehicle speed sensor 8a is read.
  • step 4 from the table created and stored based on the correlation graph (see FIG. 3) between the vehicle speed Vsp and the steady-state running output Pc obtained in advance by experiments in Step 4, the vehicle speed Vs read in Step 3 Then, the steady-state running output Pc is calculated by searching.
  • step 5 the basic torque T of the engine is calculated from the intake air flow rate Q and the rotation speed N by the following equation.
  • ⁇ ,, ⁇ 2 is Ru constant der determined by the specifications of the engine.
  • kappa about 280 to 350, also, kappa 2 1-4 extent and ing.
  • kappa 2 is a torque used to rotate the engine itself, determined primarily by the amount of exhaust magnitude.
  • step 5 the engine output P (PS) is calculated by the following equation using the torque T (K g ⁇ m) obtained as described above and the engine speed N (RPM) at that time.
  • step 6 the engine output P and the steady running output Pc are compared.
  • step 8 the torque output is displayed on the display 10 on the front of the measurement unit 9.
  • the display according to the present embodiment provides a correct display. Therefore, the driver can always know the engine torque T and the output P during driving, which is very convenient for determining the shift time. Becomes The torque T and the like obtained as described above can be used not only for simply displaying but also as input data for traction control and the like.
  • the displayed value can be set to zero,
  • the correct output display can be obtained, and these can be performed using existing sensors, so that the number of components does not increase, and the display can be performed easily and inexpensively, so that the commercial value can be improved.
  • correct output display can be performed easily and inexpensively at the time of output display of an automobile engine, and the commerciality of the output display device can be improved.

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Description

明 糸田 ¾
自動車用エン ジ ンの出力表示装置
〔技術分野〕
本発明は、 エンジンの出力又はトルクを通常運転状態のまま計測 し表示できる自動車用ェンジンの出力表示装置に関する。
〔背景技術〕
従来、 自動車において、 エンジンの回転速度、 冷却水温等の情報 は、 通常、 運転席の計器盤上に表示されるようになっているが、 ェ ンジンの発生トルクは、 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。
自動車用エンジンのトルク検出を正確に行うためには、 シャシ一 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少なねじりを検出するようにしたトルクセン ザが用いられる場合もあるが、 この場合にはトルクセンサが高価と なる欠点がある。
そこで、 これらの大仕掛な、 又は高価な装置を用いずに、 ェンジ ンの燃料制御上、 半ば必然的に使用するエンジンの吸入空気流量及 び回転速度の情報から、 エンジンの出力又はトルクを通常運転状態 のまま算出し表示する出力表示装置が本出願人により提案されてい る (日本国実用新案登録出願:実願平 1 — 1 0 2 3 4 8号) 。
しかしながら、 このような出力表示装置にあっては、 車両減速時 にはエンジンの出力及び基本トルクはゼロであるにもかかわらず、 わずかに数値が表示されてしまう車両があり、 その商品性が低下し ていた。 これは、 急減速直後に、 2次空気や排気熱によるァフタバーンに よつて排気系の温度上昇や爆発音を生じることからこれに伴う排気 系への悪影響を防止するために、 それからまた、 未燃ガスの多量発 生を防止するために、 排気対策上、 前者ではアンチアフタバーンバ ルブ (以下 「A Bバルブ」 とレ、う) 、 後者ではブーストコントロー ルバルブ (以下 「B Cバルブ」 という) を付加することによって、 エンジンに少ないながらもある量の空気を供給するためである。 尚、 A Bバルブ及び B Cバルブは詳しくは下記の機能を果たす。 A Bバルブは、 スロッ トル弁が全閉となる減速直後に吸気マ二ホー ルド内の壁流燃料が燃焼室に流れ込むと、 空燃比が過濃化して着火 せずにそのまま排気系に排出され、 2次空気や排気熱によりァフタ 一バーンを起こして排気系に悪影響を及ぼすので、 これを防止する ため減速時に吸気マ二ホールドに空気を導入する (減速空燃比補正 機能) 。 B Cバルブは、 スロッ トル弁が全閉となる減速中に吸気マ 二ホールド内の負圧が上昇してハイブーストとなり、 圧縮圧力不足 になって燃焼不完全となり、 未燃ガス (H C ) が増加したりオイ儿 上がりの原因となるので、 これを防止するために減速時に吸気マ二 ホールド内の負圧を一定に保つベく吸気マ二ホールドに空気を導入 する (減速負圧補正機能) 。
本発明は、 このような実情に鑑み、 減速直後に A Bバルブや B C バルブが作動しても表示数値をゼロとすることが可能となり商品性 を向上させることができる自動車用エンジンの出力表示装置を提供 することを主たる目的とする。
また、 本発明は、 上記の主たる目的を既存のセンサにより検出可 能なパラメータを用いて達成し、 さらに、 エンジンの出力又はトル クのいずれについても正しい表示を可能とすることなどを目的とす
〔発明の開示〕
このため、 本発明は、 下記 (a)〜ば)の手段を設けて、 自動車用ェン ジンの出力表示装置を構成する。
(a) エンジンの吸入空気流量を検出する第 1の手段
(b) エンジンの回転速度を検出する第 2の手段
(c) 車速を検出する第 3の手段
(d) この第 3の手段による検出車速に対する予め定められた定常 走行時のエンジンの出力を算出する第 4の手段
(e) 前記第 1の手段による検出吸入空気流量と前記第 2の手段に よる検出回転速度とからエンジンの出力を算出する第 5の手段
(f) この第 5の手段による算出出力が前記第 4の手段による算出 出力より小さいときにエンジンの出力をゼロと表示しその他のとき は前記第 5の手段による算出出力をそのまま表示する第 6の手段 すなわち、 車速情報を取込むことにより、 検出された車速に対す る予め定められた定常走行時のエンジンの出力を算出する。 そして、 エンジンの吸入空気流量と回転速度とから算出したエンジンの出力 が、 定常走行時のエンジンの出力より小さいときは、 排気対策上の A Bバルブや B Cバルブの作動によるものと判断し、 このときはェ ンジンは出力していないので、 その出力の表示数値をゼロとするこ とにより、 表示を正しいものとすることができる。
前記第 5の手段によるェンジンの出力の算出は、 吸入空気流量と 回転速度とからエンジンのトルクを演算し、 このトルクと回転速度 とからエンジンの出力を演算することによって行うことができる。 より具体的には、 エンジンのトルク Tの演算は、 吸入空気流量 Q と、 回転速度 Nとから、 次式
T = K X ( Q/N) + Κ 2 (但し、 , K 2 は定数) により行うことができる。
エンジンの出力 Ρの演算は、 トルク丁と、 回転速度 Νとから、 次 式
P = K 3 x N x T (但し、 K 3 は定数) により行うことができる。
また、 前記第 6の手段は、 トルク表示機能を有し、 前記第 5の手 段による算出出力が前記第 4の手段による算出出力より小さいとき にトルクをゼロと表示しその他のときは前記第 5の手段による算出 トルクをそのまま表示するものとするとよい。
さらに、 前記第 4の手段は、 各種の車速に対して予め定めた定常 走行時のエンジンの出力を記憶したテーブルを有していて、 検出車 速に基づいて、 前記テーブルより定常走行時のエンジンの出力を検 索するものでよい。
〔図面の簡単な説明〕
第 1図は本発明に係る自動車用エンジンの出力表示装置の一実施 例を示すシステム図である。
第 2図は同上実施例における処理手順を示すフローチャートであ る ο
第 3図は車速と定常走行出力との相関関係を示す線図である。 〔発明を実施するための最良の形態〕
以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 第 1図を参照し、 エンジン 1のエアクリーナ 2からの吸気通路 3 にはスロッ トル弁 4が介装されており、 また、 スロッ トル弁 4下流 に各気筒毎に各吸気ポートへ向けて個別に燃料供給を行う電磁式燃 料噴射弁 5が装着されている。 また、 スロッ トル弁 4をバイパスす る補助空気通路 21が設けられて電磁式補助空気制御弁 22が介装され ており、 この補助空気制御弁 22により A Bバルブ機能と B Cバルブ 機能とが果たされる。
吸気通路 3の例えばスロッ トル弁 4上流側には、 エンジン 1の吸 入空気流量 Qを検出する熱線式エアフロメ一夕 6 (第 1の手段) が 設けられている。
エンジン 1のクランク軸 1 aの前端部等には、 該クランク軸 1 a の一定回転角毎にパルス信号を発するクランク角センサ 7 (第 2の 手段) が設けられていて、 これによつてエンジン回転速度 N (単位 時間当たりの回転数; R P M) が検出される。
これらェアフロ一メータ 6及びクランク角センサ 7からの検出信 号はエンジンコントロールュニッ ト 8と計測ュニッ ト 9とに入力さ れな 0
エンジンコントロールュニッ ト 8は、 燃料噴射弁 5及び補助空気 制御弁 22と共に燃料制御系及び補助空気制御系を構成するコントロ 一ラを内蔵する他、 変速機やタイヤの情報を入力して車速 V spを検 出する車速センサ 8 a (第 3の手段) と、 この検出車速 V spに対す る予め定められた定常走行時のエンジンの出力 (以下 「定常走行出 力」 という) P c を算出する定常走行出力算出手段 8 b (第 4の手 段) とを内蔵している。
このエンジンコントロールュニッ ト 8は、 いわゆるマイクロコン ピュータシステムからなり、 所定のプログラムに従って、 燃料噴射 弁 5や補助空気制御弁 22の作動を制御するもので、 前記定常走行出 力算出手段 8 bとしての機能も所定のプログラムの実行により達成 される。 - 計測ュニッ ト 9は、 エンジン 1のトルク (K g · m) 及び出力 ( P S ) を逐次算出するものであり、 その回路部と一体のケーシング 前面に算出結果をデジタル表示する表示器 10が設けられている。 こ の表示器 10を備えた計測ュニット 9は、 例えば運転席の計器盤に配 設される。
この計測ュニット 9は、 やはりマイクロコンピュー夕システムを 利用したもので、 ェアフロメータ 6及びクランク角センサ 7の検出 信号を入力し、 これらからエンジンの出力 Pを算出するようになつ ている (第 5の手段) 。 表示器 10は、 計測ユニット 9の出力と定常 走行出力算出手段 8 bの出力とを比較し、 計測ュニッ ト 9の出力が 定常走行出力算出手段 8 bの出力より小さいときはゼロを表示し、 その他のときは計測ュニッ ト 9の算出出力をそのまま表示するもの である (第 6の手段) 。
第 2図は、 エンジンコントロールユニッ ト 8 (定常走行出力算出 手段 8 b ) 及び計測ュニッ ト 9において繰返し実行されるプログラ ムの概略を示すフローチヤ一トである。
先ず、 ステップ 1 (図には S 1と記してある。 以下同様) でエア フロメ一夕 6の検出信号から求められたェンジンの吸入空気流量 Q を読込み、 ステップ 2でクランク角センサ 7の検出信号から求めら れたエンジンの回転速度 Nを読込む。
次に、 ステップ 3で車速センサ 8 aの検出信号から求められた車 速 Vspを読込む。 次に、 ステツプ 4で予め実験によって求めた車速 Vspと定常走行 出力 P cとの相関関係グラフ (第 3図参照) に基づいて作成し記憶 させたテーブルから、 ステツプ 3で読込まれた車速 V s に照らし て定常走行出力 P cを検索により算出する。
次に、 ステップ 5で吸入空気流量 Qと回転速度 Nとから次式によ りエンジンの基本トルク Tを演算する。
Τ = Κι X (QZN) +Κ2
ここで、 Κ, , Κ2 はエンジンの仕様により決定される定数であ る。 例えば、 Κ, は 280〜 350程度、 また、 Κ2 は 1〜4程度とな る。 尚、 Κ2 はエンジン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 5ではまた上記のように求めたトルク T (K g · m) と そのときのエンジン回転速度 N (RPM) とを用いて次式によりェ ンジンの出力 P (PS) を演算する。
P= 〔 (2 ττΝ) / (60X75) 〕 XT
次に、 ステップ 6でエンジンの出力 Pと定常走行出力 P cとを比 較する。
比較の結果、 Pく Pc (YES) の場合には、 排気対策上の A B バルブ又は B Cバルブの作動による空気が流れており、 従ってその ときのエンジンは出力してない状態にあるものと判断し、 ステップ
7へ進んで、 トルク Tを 0とし、 また出力 Pを 0とする。 その後、 ステップ 8へ進んで、 計測ュニッ ト 9前面の表示器 10においてトル ク '出力表示を行うが、 いずれもゼロ表示となる。
また、 上記以外の場合、 即ち、 出力 P≥P cの場合は、 定常又は 加速運転状態と判断でき、 そのときはそのままステップ 8へ進んで、 計測ュニッ ト 9前面の表示器 10においてステップ 5で算出したト儿 ク T及び出力 Pを逐次表示する。
このように、 この実施例による表示は正しい表示を行うもので、 従って運転者は運転中は常にエンジンのトルク Tと出力 Pとを知る ことができ、 変速時間の決定等に際して非常に便利なものとなる。 尚、 上記のようにして求めたトルク T等を単に表示するだけでな く、 トラクションコントロール等の入力データとして利用すること も勿論可能である。
以上、 本発明の実施例を図面により詳細に説明してきたが、 具体 的な構成はこの実施例に限定されるものではなく、 本発明の要旨を 逸脱しない範囲における変更等があっても本発明に含まれるもので あ 。
以上説明したように本発明によれば、 減速時にェンジンの出力が ゼロの伏態において、 A Bバルブや B Cバルブが作動して空気が流 れても、 表示数値をゼロとすることが可能となり、 正しい出力表示 となすことができ、 しかもこれらは既存のセンサを用いて行えるの で部品点数の増加を招くことがなく、 安価かつ容易に実施できるの で、 商品性を向上させることができる。
〔産業上の利用可能性〕
本発明は、 自動車用エンジンの出力表示に際し、 安価かつ容易に 正しい出力表示を行うことができ、 出力表示装置の商品性を向上さ せることができるので、 産業上の利用性は大である。

Claims

請求の範囲
(1) エンジンの吸入空気流量を検出する第 1の手段と、 ェンジ ンの回転速度を検出する第 2の手段と、 車速を検出する第 3の手段 と、 この第 3の手段による検出車速に対する予め定められた定常走 行時のエンジンの出力を算出する第 4の手段と、 前記第 1の手段に よる検出吸入空気流量と前記第 2の手段による検出回転速度とから エンジンの出力を算出する第 5の手段と、 この第 5の手段による算 出出力が前記第 4の手段による算出出力より小さいときにエンジン の出力をゼロと表示しその他のときは前記第 5の手段による算出出 力をそのまま表示する第 6の手段とからなる自動車用エンジンの出 力表示装置。
(2) 前記第 5の手段は、 吸入空気流量と回転速度とからェンジ ンのトルクを演算し、 このトルクと回転速度とからエンジンの出力 を演算するものであることを特徵とする請求の範囲第 1項記載の自 動車用エンジンの出力表示装置。
(3) 前記第 5の手段によるエンジンのトルク Tの演算は、 吸入 空気流量 Qと、 回転速度 Nとから、 次式
T = K: X (Q/N) +Κ2 (但し、 Κ】 , Κ2 は定数) により行うことを特徵とする請求の範囲第 2項記載の自動車用ェン ジンの出力表示装置。
(4) 前記第 5の手段によるエンジンの出力 Ρの演算は、 トルク Τと、 回転速度 Νとから、 次式
Ρ = Κ3 ΧΝΧΤ (但し、 Κ3 は定数) により行うことを特徵とする請求の範囲第 2項記載の自動車用ェン ジンの出力表示装置。
( 5) 前記第 6の手段は、 トルク表示機能を有し、 前記第 5の手 段による算出出力が前記第 4の手段による算出出力より小さいとき にトルクをゼロと表示しその他のときは前記第 5の手段による算-出 トルクをそのまま表示するものであることを特徵とする請求の範囲 第 2項記載の自動車用エンジンの出力表示装置。
(6 ) 前記第 4の手段は、 各種の車速に対して予め定めた定常走 行時のエンジンの出力を記憶したテーブルを有していて、 検出車速 に基づいて、 前記テーブルより定常走行時のエンジンの出力を検索 するものであることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の自動車用 エンジンの出力表示装置。
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JP2/130295 1990-05-22

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