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JPH0345332B2 - - Google Patents
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JPH0345332B2 - - Google Patents

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JPH0345332B2
JPH0345332B2 JP16360282A JP16360282A JPH0345332B2 JP H0345332 B2 JPH0345332 B2 JP H0345332B2 JP 16360282 A JP16360282 A JP 16360282A JP 16360282 A JP16360282 A JP 16360282A JP H0345332 B2 JPH0345332 B2 JP H0345332B2
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JP16360282A
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Toshikazu Ina
Hisashi Kawai
Tokio Kohama
Hideki Oohayashi
Takashi Shigematsu
Daisaku Sawada
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Toyota Motor Corp
Soken Inc
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Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines
    • G01M15/04Testing internal-combustion engines
    • G01M15/042Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12
    • G01M15/046Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12 by monitoring revolutions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1015Engines misfires

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の出力変動を測定する方法に
関するものである。
近年排気公害防止あるいは省エネルギーの対策
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れているが、点火時期や空
燃比の適否を検出する一手段としてエンジンの出
力変動を測定することが行なわれている。
この出力変動測定の従来方法として、エンジン
の回転数の変動を測定する方法があるが、従来方
法はいずれもクランクシヤフト一回転ごとの平均
回転数を測定し、その変動を比較するものであ
る。
しかしながら、この方法によるときはクランク
シヤフト一回転ごとの平均回転数はエンジンの出
力変動以外に路面の凹凸によるエンジンの負荷変
動によつても大きく影響され、出力変動を厳密に
検出することはできない。
そこで本発明は実質的にエンジンの出力変動の
みに基因するエンジンの回転数、トルクおよび気
筒内圧力の変化のいずれかを検出してより正確に
出力変動を測定する方法を提供することを目的と
するものである。
第1図には4サイクル、4気筒エンジンの回転
数の経時変化を示す。各気筒は第1、第3、第
4、第2の順に爆発行程を繰り返しており、図中
N1,N1′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はそれぞれ第2、第3、
第4の各気筒の爆発行程における回転数変化を示
す。
このように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
作や上記負荷変動に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かい周期
の脈動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。
本発明は内燃機関の爆発行程にあらわれる上記
脈動的な回転数、トルクあるいは気筒内圧力の変
化に着目してなされたもので、多気筒内燃機関の
特定気筒の爆発行程内の第1所定クランク角に於
ける回転数、トルクまたは気筒内圧力のいずれか
を第1の値として検出し、前記気筒の前記爆発行
程と同一爆発行程内の第2所定クランク角に於け
る回転数、トルク、または気筒内圧力のいずれか
を第2の値として検出し、前記第1の値と第2の
値の差を第1の差分として求め、前記気筒の前記
爆発行程の異なる爆発行程内の、前記第1所定ク
ランク角、及び前記第2所定クランク角に於ける
回転数、トルク、または気筒内圧力のいずれか
を、それぞれ第3、第4の値として検出し、該第
3の値と第4の値の差を第2の差分として求め、
前記第1の差分と第2の差分の差を検出し、該差
に基づき内燃機関の出力変動を検知するものであ
る。
かかる本発明において、前記第1の差分と第2
の差分の差は負荷変動等によるものが排除されて
正確に内燃機関の出力変動のみに対応している。
以下図示の実施例により本発明を説明する。
第2図は本発明を実施する装置の構成をモデル
的に示すもので、図中Eは出力変動測定対象たる
4サイクル、4気筒のエンジンで、そのクランク
シヤフト1の先端に位置するプーリ2には角度信
号板3が取り付けてある。角度信号板3は磁性体
の円板で、その周上には12枚の歯が形成してあ
る。4は上記信号板3の歯と対向するように設け
た角度信号センサで、シヤフト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。したがつてセンサ4はシヤフト1の一回転
で12パルスの信号を出力する。またシヤフト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はデイストリビユータ、6はデイストリビユ
ータ5に内蔵された気筒判別センサで、第1気筒
の圧縮上死点にてパルス信号を出力する。7は出
力変動の演算ユニツトであり、上記角度信号セン
サ4および気筒判別センサ6のパルス信号が入力
する。
第3図は演算ユニツト7の構成を示すもので、
図中71A,71Bは波形整形回路、72は計数
回路、73は読込回路、74はマイクロコンピユ
ータ、75はデジタル−アナログ(D/A)変換
器である。
角度信号センサ4のパルス信号は波形整形回路
71Aを経て計数回路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ヤフト一回転につき12パル
ス出力されるから、その周期はシヤフト1が30度
回転する周期である。計数回路72の出力はコン
ピユータ74に入力される。
一方、気筒判別センサ6の判別信号は波形整形
回路71B、読込回路73を経てコンピユータ7
4に入力される。上記コンピユータ74で演算さ
れたエンジンの回転数ないしトルク変動量はD/
A変換器75でアナログ信号に変換され、図示し
ない空燃比制御装置あるいは点火時期制御装置に
送られる。
第4図に計数回路72の回路例を示す。図中7
21は水晶振動子を使用した発振回路、722は
分周回路で、端子CKに入力する発振回路721
の出力を分周して端子Qに出力する。723はカ
ウンタで、端子Rの入力が「0」レベルの場合
に、端子CEと接続された出力端子Q4が「1」
レベルになるまで端子CLに入力するクロツクパ
ルスをカウントする。この間に他の出力端子Q
1,Q3よりパルス信号が発生せられる。
724,725はそれぞれ4ビツト、12ビツト
のバイナリカウンタで、直列に接続されて16ビツ
トのカウンタとしてある。端子CKは入力端子、
端子CLRは出力クリア端子、端子Qは出力端子
である。726A,726B,726C,726
Dは4ビツトのデータラツチで、端子CKに入力
するパルス信号のタイミングで端子Dへの入力信
号を記憶し、かつ端子Qへ出力する。727はバ
スラインBとのインターフエース回路で、3ステ
ートバツフアより成る。バスラインBはライン
BOよりB11までの12ビツト用である。
以下第5図のタイムチヤートに基づき、計数回
路72の作動を説明する。上記波形整形回路71
Aで整形された角度検出センサ4の出力パルス信
号すなわちクランクシヤフト1の30度回転周期信
号71a(第5図1)はカウンタ723の端子R
に入力される。カウンタ723は周期信号71a
が「0」レベルの間に出力端子Q4がカウントア
ツプするまでカウント動作を行ない、その出力端
子Q1,Q3からそれぞれパルス信号723a
(第5図2),723b(第5図3)を出力する。
この時のインバータ728の出力信号728aを
第5図4に示す。上記信号728aが「1」レベ
ルの時NANDゲート729が開き、分周回路7
22の出力パルスがカウント724の端子CKに
入力されてカウントされ、カウンタ724,72
5の端子Qにはクランクシヤフト1の30度回転周
期に比例した16ビツトのバイナリデータTが出力
される。上記NANDゲート729の出力信号7
29aを第5図5に示す。
カウンタ724,725の回転周期データTは
信号723aのタイミングでデータラツチ726
A〜726Dに移つて記憶されるとともにその端
子Qより出力される。またカウンタ724,72
5の出力は信号723bのタイミングでリセツト
される。
データラツチ726A〜726Dの回転周期デ
ータTはコンピユータ74が発するリードパルス
信号SEL1,SEL2、I/Oのタイミングで12ビ
ツトと4ビツトの2回に分けてインターフエース
回路727を介し、バスラインBを経てコンピユ
ータ74に読込まれる。
第6図には読込回路73の回路例を示す。波形
整形回路71Bで整形された気筒判別信号71b
はコンピユータ74が発するリードパルス信号
SEL3、I/Oのタイミングで3ステートバツフ
ア731を介し、バスラインBのMSBラインB
11を経てコンピユータ74に読込まれる。
次にコンピユータ74内で行なわれる回転数変
動の算出手段を第7図、第8図により説明する。
第7図1に気筒判別信号71bを示す。信号7
1bは第1気筒が上死点に達したしばらく後から
クランクシヤフト1が30度回転したしばらく後ま
で「0」レベルとなる。
第7図2には回転周期信号71aを示す。信号
71aの各パルスの番号はクランクシヤフト1が
第1気筒上死点から30度回転する毎に順次したも
ので、第1気筒は0ないし5に対応し、以下順次
第3、第4、第2の各気筒に対応して23まで付し
てある。
さて、回転周期信号71aの立下り毎にコンピ
ユータ74には割込信号が発せられ、第8図にフ
ローチヤートを示す回転数変動演算プログラムが
起動する。
上記演算プログラムはステツプ801にて割込前
のレジスタの内容をメモリに退避し、次にステツ
プ802にてリードパルス信号SEL3を発してバス
Bに現われた気筒判別信号71bをレジスタA1
に読込む。ステツプ803にてレジスタA1のMSB
すなわち気筒判別信号71bのレベルを判定し、
第1気筒の爆発行程開始を示す「0」レベルであ
る場合にはステツプ805にてカウント用メモリm
をクリアする。「1」レベルの場合にはステツプ
804にてメモリmに1を加える。ステツプ806では
メモリmの内容が1、3、7、9、13、15、19、
21のいずれがであればステツプ807以降に進み、
それ以外はステツプ815ヘジヤンプして処理を終
える。
ステツプ807ではリードパルス信号SEL1,
SEL2を発し、計数回路72(第4図参照)より
レジスタA2に回転周期データTを読込む。続く
ステツプ808にてレジスタA2の内容すなわち回
転周期データTの逆数をとり、適当な比例定数K
を乗じて平均回転数を算出し、レジスタA3に格
納する。レジスタA3の内容はステツプ809にて
メモリNb、mに記憶される。このメモリNb、m
はメモリmのとりうる値、すなわち1、3、7、
9、13、15、19、21に対応して8個準備される。
すなわちNb、1には第1気筒の爆発行程におい
てクランクシヤフト1が30度から60度まで回転す
る場合の平均回転数が記憶され、メモリNb、21
には回転数変動測定サイクルの最後の気筒である
第2気筒の爆発行程においてクランクシヤフト1
が90度から120度まで回転する場合の平均回転数
が記憶される。
ステツプ810ではメモリmの内容が3、9、15、
21のいずれかであればステツプ811以降に進み、
それ以外はステツプ815へジヤンプして処理を終
える。ステツプ811では前ステツプ807、808、809
で算出されてメモリNb、mに記憶した所定の気
筒の所定のクランクシヤフト回転角における平均
回転数と前測定サイクルで算出してメモリNa、
mに記憶した所定の気筒の所定のクランクシヤフ
ト回転角における平均回転数とから所定の気筒の
回転変動△Nmを計算する。この計算式を次式で
示す。
△Nm=Na,m−2−Na、m−(Nb,m−2
Nb,m) ……(a) 上式(a)中、mは第1、第3、第4、第2の各気
筒に対応して3、9、15、21の値となる。
ステツプ812では前ステツプ811で計算した各気
筒の回転数変動△NmをD/A変換器75(第3
図参照)に出力する。ステツプ813ではメモリm
の内容をチエツクし、その内容が21であればステ
ツプ814に進み、それ以外はステツプ815にジヤン
プして処理を終える。ステツプ814ではm=1、
3、7、9、13、15、19、21についてメモリNb,
m内容をメモリNa,mに移す。ステツプ815では
演算プログラムの最初にメモリに退避した割込前
のレジスタの内容を復帰する。
上記回転数変動演算プログラムは周期信号71
aの立下りごとに起動せしめられ、メモリNa,
mないしメモリNb,mには第7図3に模式的に
示すような平均回転数が記憶される。図中棒グラ
フの高さは平均回転数の大きさを示し、各グラフ
の上部に各平均回転数が記憶されるメモリを示
す。図は第3気筒の爆発行程中クランクシヤフト
1が60度を過ぎた状態である。
クランクシヤフト1の30度毎の平均回転数は各
気筒の爆発行程に伴なつて図中点線で示すように
周期的な脈動を示す。コンピユータ74では第8
図のフローチヤートで示した如く、各気筒の爆発
行程についてクランクシヤフト1の30度から60度
までおよび90度から120度までの平均回転数のみ
を計算している。これを図中実線で示す。そして
例えば第1気筒の回転数変動△N3は上式(a)によ
り △N3=Na,1−Na,3−(Nb,1−Nb,3) で算出され、この回転数変動△N3より第1気筒
の出力変動が知られる。
以上の如く、本発明は内燃機関の出力変動を所
定の気筒の相続く爆発行程における所定タイミン
グの脈動変化量の差によつて測定するようにした
ので、負荷変動やアクセルペダルの操作に影響さ
れることなく、実車走行時にも正確に機関の出力
変動を測定することができ、点火時期や空燃比を
最適に調整することができる。
なお、上記実施例ではエンジンの出力変動を回
転数変化によつて測定したが、トルクあるいは気
筒内圧力の変化によつても同様の測定が可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は4サイクル、4気筒のエンジンの回転
数の経時変化を示す図、第2図は本発明を実施す
る装置の構成を示す図、第3図は演算ユニツトの
構成を示す図、第4図は計数回路の回路図、第5
図は計数回路中の各信号のタイムチヤート、第6
図は読込回路の回路図、第7図は気筒判別信号、
回転周期信号のタイムチヤートおよび回転数変動
演算プログラムで演算された回転数を模式的に示
す図、第8図は上記演算プログラムのフローチヤ
ートである。 E……エンジン、1……クランクシヤフト、3
……角度信号板、4……角度信号センサ、5……
デイストリビユータ、6……気筒判別センサ、7
……演算ユニツト、72……計数回路、73……
読込回路、74……マイクロコンピユータ、75
……デジタル−アナログ変換器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 多気筒内燃機関の特定気筒の爆発行程内の第
    1所定クランク角に於ける回転速度、トルクまた
    は気筒内圧力のいずれかを第1の値として検出
    し、前記気筒の前記爆発行程と同一爆発行程内の
    第2所定クランク角に於ける回転速度、トルク、
    または気筒内圧力のいずれかを第2の値として検
    出し、前記第1の値と第2の値の差を第1の差分
    として求め、前記気筒の前記爆発行程と異る爆発
    行程内の、前記第1所定クランク角、及び前記第
    2所定クランク角に於ける回転速度、トルク、ま
    たは気筒内圧力のいずれかを、それぞれ第3、第
    4の値として検出し、該第3の値と第4の値の差
    を第2の差分として求め、前記第1の差分と第2
    の差分の差を検出し、該差に基づき内燃機関の出
    力変動を検知することを特徴とする内燃機関の出
    力変動測定方法。
JP16360282A 1982-09-20 1982-09-20 内燃機関の出力変動測定方法 Granted JPS5952726A (ja)

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JPH0733809B2 (ja) * 1984-06-27 1995-04-12 株式会社日本自動車部品総合研究所 内燃機関の出力変動測定方法
US4697561A (en) * 1985-04-15 1987-10-06 Purdue Research Foundation On-line engine torque and torque fluctuation measurement for engine control utilizing crankshaft speed fluctuations
JP2835672B2 (ja) * 1993-01-28 1998-12-14 株式会社ユニシアジェックス 内燃機関のサージ・トルク検出装置
CN112161810B (zh) * 2020-08-26 2022-09-16 深圳市云伽智能技术有限公司 汽车发动机的动力检测方法、装置、设备及介质

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