JPS63140848A - 内燃機関のトルク変動検出装置 - 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〕 この発明は、内燃機関の燃焼状態を最適化するため、そ
の出力トルクの変動を検出するための装置に、関する。

〔従来の技術〕

内燃機関のトルク変動を抑制するため、トルク因子とし
ての一燃焼サイクルにわたる平均有効圧力を算出し、一
連の所定の回数の平均有効圧の分散値を求め、この分散
値によってトルク変動を把握し、この把握したトルク変
動に応じて、燃料噴射量や、点火時期や、排気ガス再循
環等のエンジンの燃焼に影響を与える因子を制御し、ト
ルク変動を抑制するようにしたシステムが提案されてい
る。特開昭６０−１５０４４６号参照。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術ではトルク変動を知るため一連の所定の回数の
平均有効圧値の分散を求めている。分散をとることによ
り製造上のバラツキや、個体開蓋があってもこれらに影
響されることなく、空燃比をリーン限界近くに、しかも
運転性を害することなく、制御することが可能である。

そして、分散検出のための一連の燃焼の回数の所定値は
、例えば５０回程度に設定される。即ち、５０回の燃焼
毎にトルク変動が検出され、トルク変動があれば、燃料
噴射量が制御される。即ち、燃料噴射量等のエンジン制
御量は、一連の所定の回数の燃焼の完了毎に制御される
ことを意味する。従って、５゜サイクルの途中で、大き
なトルク変動があっても１、瞬時には応答することがで
きない。その結果、エンジン制御に反映するのが遅れ、
運転性が悪化することがある。

この発明は、大きなトルク変動が発生した場合、この大
きなトルク変動に即座に反応して、エンジン制御を行な
うことができるトルク変動検出装置を提供することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によれば、第１図において、内燃機関の出力ト
ルクに応じた値を検出するトルク検出手段１と、トルク
検出手段１により検出されるトルクの時間的な平均値を
算出する平均値算出手段２と、平均値からのトルクの低
下量を算出する手段３と、その低下量の大きさに応じた
経過時間のトルク変動表示信号を形成する手段４とから
構成される内燃機関のトルク変動検出装置が提供される
。

この発明の実施例として、前記トルク変動表示信号形成
手段４は、トルク低下が大きい程初期値が高くそれから
時間の経過と共に徐々に低下するレベルのトルク変動演
算量を形成する手段４ａと、トルク変動演算量を目標ト
ルク変動値と比較することによりトルク変動の有無を表
示する信号を形成する手段４ｂとから構成される。

〔実施例〕

第２図において、１０はシリンダブロック、１２はピス
トン、１４はシリンダヘッド、１６は燃焼室、１８は吸
気弁、２０は吸気ボート、２２は排気弁、２４は排気ポ
ートである。燃料インジェクタ２５が吸気ボート２０の
近傍における吸気管２８に設置される。シリンダヘッド
１４に筒内圧力センサ２６が設置される。圧力センサ２
６としては半導体形のものが採用できる。吸気ボート２
０は吸気管２８、サージタンク３０、スロットル弁３２
、吸入空気量センサ３４を介してエアクリーナ３６に接
続される。排気ポート２４は排気マニホルド３８に接続
される。４０はディストリビュータである。

制御回路４２は、この発明に従ってトルク変動を検出し
、燃料噴射量等のエンジン制御量の制御を行なうもので
ある。制御回路４２はマイクロコンピュータシステムと
して構成される。制御回路４２は、マイクロプロセシン
グユニット（ＭＰＬＩ）４４と、メモリ４６と、入力ポ
ート４８と、出カポ−）５０と、バス５２とを基本的な
構成要素とする。入力ポート４８は各センサに接続され
、エンジン運転条件信号が入力される。エアフローメー
タ３４は、例えば、熱線型として構成され、吸入空気量
Ｑに応じた信号が得られる。前述のように筒内圧力セン
サ２６からは筒内圧力に応じた信号が印加される。ディ
ストリビュータ４２にクランク角センサ４６，４８が設
置され、内燃機関のクランク角度位置に応じたパルス信
号が得られる。

第１のクランク角センサ４６は、例えば、クランク角度
の５°毎のパルス信号を発生し、第２のクランク角セン
サ４８はエンジンの１サイクルに相当する７２０’ＣＡ
毎のパルス信号を発生する。

メモリにはこの発明にしたがってトルク変動を検出し、
燃料噴射量を制御するためのプログラムが格納される。

出力ボート５０がインジェクタ２５に結線され、燃料噴
射量制御信号がインジェクタ２５に印加される。

第３図は、トルク変動平均値及び燃料消費率とエンジン
制ｆｉｌ！、例えば空燃比との関係を（イ）に示し、（
ロ）には（イ）におけるＡ、Ｂ、Ｃ。

Ｄの各点でのエンジントルクの時間変動を示す。

エンジントルク変動の許容限界はＣ点で表される。

即ち、トルク変動がＣの限界を超えないように空燃比を
制御することにより、運転性を確保しつつ最大の燃料消
費率を得ることができる。ここで、Ｃのときのトルク変
動の挙動をみると、Ａ、Ｂの場合と比較して頻度として
は少ないがトルク低下量の大きな燃焼サイクルが存在す
るのが分かる。

トルク変動の大きな燃焼サイクルの頻度はトルク変動が
Ｄのように更に増加すると増加する。トルク変動の大き
い燃焼サイクルの存在はたとえ頻度は少なくても、運転
性に大きな影響を与える。従来の分散検出方式（特開昭
６０−１５０４４６号）では、分散検知サイクルである
５０サイクル間は、この大きなトルク変動があってもこ
れに即座に連軸させることはできなかったため、運転性
の悪化の虞れがあった。この発明では、頻度は少ないが
トルク低下量の大きな燃焼サイクルを検出し、これに重
みをつけてトルク変動信号を形成するようにしたもので
ある。！ｐち、大きなトルク低下を一回でも検出すると
、相対的に長い時間リッチとなる。その結果、燃料消費
率を高く維持しつつ、運転性を悪化させないように制御
することが実現する。

上記原理に基づくこの発明の制御回路４２の作動を第４
図、第５図のフローチャートによって説明する。第４図
は第１クランク角度センサ４６からの５°ＣＡ毎のパル
ス信号の到来によって起動されるクランク角割り込みル
ーチンを示す、ステップ６０では、現在のクランク角度
が、トルクに相当する平均有効圧力を検出する圧縮下死
点（第６図−（イ）の■）から膨張下死点（同■）の間
のクランク角度にあるか否か判別される。この判別は、
第２クランク角センサ４８の７２０°ＣＡ毎のパルス信
号によってクリヤされ、第１クランク角センサ４６の５
°ＣＡ毎のパルス信号によってインクリメントされるカ
ウンタの値によって判別することができる。圧縮下死点
（第６図−（イ）の■）から膨張下死点（同■）の間の
クランク角度にあると判断されるときはステップ６２に
進み、有効圧力の算出が行われる。第６図−（イ）にお
いて、実線は圧縮行程から膨張行程での筒内圧力の変化
を示し、破線はモーターリング時の筒内圧力の変化を示
す。ハツチングの部分が燃焼による仕事の分であり、こ
れが平均有効筒内圧力であり、トルクに相当する。第４
図のステップ６２ではこの有効筒内圧力が算出される。

この算出の仕方自体はこの発明の特徴ではなく、特開昭
６０−１５０４４６に示したものと同一であるので説明
は省略する。平均有効圧力によりトルクを把握する代わ
りに、燃焼圧力自体からトルクを検出する方法や、クラ
ンク軸の捩り量を検出するトルクセンサにより発生トル
クを検出することも可能である。

ステップ６４では、膨張行程の下死点（第６図の■の位
置）にきているか否か、即ち有効平均圧力の検出が完了
時点か否かの判別が実行される。

Ｙｅｓのときはステップ６６に進み、この発明のトルク
変動演算処理が実行される。ステップ６６の詳細が第５
図に示される。ステップ７０では、ステップ６２で算出
された有効平均圧力Ｐのデータがトルク値を入れるアド
レスＴに入れられる。

ステップ７２では、前回までの平均トルクＴ　ＡＶ［！
から今回のトルクＴを引いたものがトルク低下量ΔＴと
される。ステップでは、ΔＴ≧Ｏか否か判別される。Δ
Ｔ＜０のときはステップ７５に進みΔＴ−０とされる。

ステップ７６では、トルク低下量ΔＴが現在のトルク変
動の演算１１ＴＨより大きいか否か判別される。トルク
低下ΔＴが現在ののトルク変動の演算量ＴＨより大きい
ときはステップ７８に進み、そのΔＴの値がＴＨに初期
値として入れられる。Ｎｏのときはス与ツブ８０に進み
、ＴＨの値がｋｔだけデクリメントされる。ステップ８
２では、トルクの平均値が、 ＴＡＶＥ　−（Ｔ　ＸＴＡＶＩＥ　＋Ｔ）　／８によっ
て算出される。即ち、この式は、新規な平均値Ｔ　ＡＶ
Ｅが、前回のトルク平均値に７の重みを、今回実測のト
ルクＴに１の重みを付けた平均値として算出されること
を意味する。この重みは、安定な制御が行われるように
適当に決められる適合因子である。ステップ８４ではＴ
Ｈが目標値Ｘ（第７図参照）より大きいか否か判別され
るにの目標値Ｘは第３図における許容変動トルク点を示
す０点のトルク変動値に相当する。ＴＨ＞目標値Ｘのと
きはトルク低下があると判断し、ステップ８６に進み、
燃料噴射量の補正係数ＦＡＦがｋｒだけインクリメント
される。即ち、燃料噴射量が増加される。ＴＨ≦目標値
のときはトルク低下がないとみてステップ８８に進み、
燃料噴射量の補正係数ＦＡＦがｋｒだけデクリメントさ
れる。

即ち、燃料噴射量が減少される。以上のようにして、ト
ルク低下があるかないかに応じて燃料噴射量の補正係数
が増減される。

第４図に戻り、ステップ９０では現在のクランク角度が
燃料噴射処理を行なうためのクランク角度か否か判別さ
れる。Ｙｅｓのときはステップ９２に進み、基本噴射量
τＢＡＳｔ！が算出される。基本噴射量τＢＡＳＥは、
周知のように、エンジン回転数と吸入空気量とより、 τＢＡＳＩ！＝ｋ　ｘ　（Ｑ／Ｎ） によって知ることができる。ステップ９４では基本噴射
量に補正係数ＦＡＦを乗算することにより噴射量τが補
正される。ステップ９６は、燃料噴射が実行され、イン
ジェクタ２５はτの燃料噴射量が得られるように駆動さ
れる。

第７図はこの発明の詳細な説明するタイミング図である
。トルクは、１燃焼サイクル毎に平均有効圧力として算
出される（イ）、目標値Ｘより大きいトルク低下ΔＴが
あると、そのときのΔＴが初期値としてＴＨに入れられ
（ロ）、それから−燃焼サイクル毎にＴＨはｋｔづつデ
クリメントされる。ＴＨ＞制御目標値（Ｘ）の限りは燃
料噴射量補正係数ＦＡＦはインクリメントされ、燃料噴
射量は増加される。ＴＨ≦制御目標値（Ｘ）となると燃
料噴射量補正係数ＦＡＦはデクリメントされ燃料噴射量
は減少される。このような制御により、燃料噴射量はト
ルク変動Ｔ）（を制御目標値付近に維持するようにフィ
ードバック制御されることになる。そして、トルク低下
量Ｔの大きな燃焼サイクルがあると、それが大きければ
大きい程長い時間燃料噴射量が増加される。このように
して、頻度が少なくてもトルク低下が大きな燃焼サイク
ルが検出されると、これに重みをつけて燃料噴射量を増
加することができる。その結果、運転性上京に安定側に
制御されることになる。

実施例はトルク変動に応じて燃料噴射量を制御している
が、点火時期や排気ガス再循環量を制御するようにして
もよい。

〔発明の効果〕

この発明によれば、平均値からのトルク低下量を算出し
、その低下量に応じた時間、エンジン制御量を制御する
ためのトルク変動の有無を表す信号を得るようにしてい
る。これにより、トルクの低下の大きい燃焼サイクルを
的確に検出し、エンジン制御に即座に反映させることで
、運転性を常に安定側に確保しつつ燃料消費率を高くす
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成図。 第２図は実施例の構成図。 第３図は空燃比とトルク変動、燃料消費率との関係を示
すグラフ（イ）、及び（イ）の各点での発生トルクの変
動を示す図（ロ）。 第４図、第５図は制御回路の作動を説明するフローチャ
ート。 第６図は有効平均圧力の計測方法を説明する図。 第７図はこの発明の制御作動を説明するタイミング図。 ２′５・・・燃料インジェクタ、 ２６・・・筒内圧力センサ、 ３４・・・吸入空気量センサ、 ４２・・・制御回路、 ４６．４８・・・クランク角センサ。 発生トルクのサイクル間変動 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の出力トルクに応じた値を検出するトルク
   検出手段と、トルク検出手段により検出されるトルクの
   時間的な平均値を算出する平均値算出手段と、平均値か
   らのトルクの低下量を算出する手段と、その低下量の大
   きさに応じた経過時間のトルク変動表示信号を形成する
   手段とから構成される内燃機関のトルク変動検出装置。 ２、前記トルク変動表示信号形成手段は、トルク低下が
   大きい程初期値が高くそれから時間の経過と共に徐々に
   低下するレベルのトルク変動演算量を形成する手段と、
   トルク変動演算量を目標トルク変動値と比較することに
   よりトルク変動の有無を表示する信号を形成する手段と
   から構成される特許請求の範囲１、に記載の内燃機関の
   トルク変動検出装置。