(57)【要約】【課題】センサの信号の安定性を確保することができるトルク測定装置を得る。【解決手段】トルク測定装置１０は、エンジンのクランクシャフト２４と同軸的に回転する回転部材３０又はクランクシャフト２４に取り付けられ、加速度又は角加速度を計測するセンサ３２と、センサ３２で計測された計測値からエンジンのトルク値を算出する信号処理部３３と、を有する。【選択図】図２
2019158630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランクシャフトと同軸的に回転する回転部材又は該クランクシャフトに取り付けられ、加速度又は角加速度を計測するセンサと、
前記センサで計測された計測値から前記エンジンのトルク値を算出する信号処理部と、
を有するトルク測定装置。
【請求項２】
前記クランクシャフト又は前記回転部材には、前記信号処理部で算出された前記トルク値を無線通信で外部へ送信する通信部が取り付けられている請求項１に記載のトルク測定装置。
【請求項３】
前記通信部は、前記センサよりも前記クランクシャフトにおける回転中心軸に近い場所に取り付けられている請求項２に記載のトルク測定装置。
【請求項４】
前記センサは、クランクシャフトの角加速度を計測する角加速度センサであり、
前記角加速度センサは、前記クランクシャフトの回転中心軸上に取り付けられている請求項１又は２に記載のトルク測定装置。
【請求項５】
前記センサは、前記クランクシャフトの一端側に設けられたプーリに取り付けられている請求項１〜４の何れか１項に記載のトルク測定装置。
【請求項６】
前記センサは、前記クランクシャフトの他端部に連結された前記回転部材に取り付けられている請求項１〜４の何れか１項に記載のトルク測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルク測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンのシリンダ内の圧力を測定する圧力測定装置として、ピストン連接ロッド（コネクティングロッド）に圧力センサ及び加速度センサが取り付けられた構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１６７７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１では、上下移動量が大きいコネクティングロッドに加速度センサを取り付けた構造であるため、通信の安定性を確保しにくい。また、上下往復運動時の上死点及び下死点では最も加速度が大きくなり、加速度センサ及び回路内部の機械的な強度が必要とされる。また、高次の機械信号が乗りやすくなるので、信号の安定性を確保する観点で改善の余地がある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、センサの信号の安定性を確保することができるトルク測定装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の本発明に係るトルク測定装置は、エンジンのクランクシャフトと同軸的に回転する回転部材又は該クランクシャフトに取り付けられ、加速度又は角加速度を計測するセンサと、前記センサで計測された計測値から前記エンジンのトルク値を算出する信号処理部と、を有する。
【０００７】
請求項１に記載の本発明に係るトルク測定装置では、エンジンのクランクシャフトと同軸的に回転する回転部材又はクランクシャフトにセンサが取り付けられており、このセンサによって加速度又は角加速度が計測される。また、センサで計測された計測値は、信号処理部へ入力され、この信号処理部によってトルク値が算出される。このように、クランクシャフトや、クランクシャフトと同軸的に回転する回転部材にセンサを取り付けることで、コネクティングロッドなどにセンサを取り付けた場合と比較して、センサに作用する加速度を緩和させることができる。また、センサの小さくすることができ、通信の安定性を確保することができる。
【０００８】
請求項２に記載の本発明に係るトルク測定装置は、請求項１において、前記クランクシャフト又は前記回転部材には、前記信号処理部で算出された前記トルク値を無線通信で外部へ送信する通信部が取り付けられている。
【０００９】
請求項２に記載の本発明に係るトルク測定装置では、クランクシャフト又は回転部材に通信部が取り付けられており、この通信部が信号処理部で算出されたトルク値を無線通信で外部へ送信する。これにより、ケーブルなどを用いてトルク値を外部へ送信する場合と比較して、簡易な構造でトルク値を送信することができる。また、センサ及び通信部を共にクランクシャフト又は回転部材に取り付けることにより、センサから信号処理部を介して通信部へデータを入力する際のノイズの影響を抑制することができる。
【００１０】
請求項３に記載の本発明に係るトルク測定装置は、請求項２において、前記通信部は、前記センサよりも前記クランクシャフトにおける回転中心軸に近い場所に取り付けられている。
【００１１】
請求項３に記載の本発明に係るトルク測定装置では、通信部をセンサよりもクランクシャフトの回転中心軸に近い場所に取り付けることで、移動量を小さくすることができる。
【００１２】
請求項４に記載の本発明に係るトルク測定装置は、請求項１又は２において、前記センサは、クランクシャフトの角加速度を計測する角加速度センサであり、前記角加速度センサは、前記クランクシャフトの回転中心軸上に取り付けられている。
【００１３】
請求項４に記載の本発明に係るトルク測定装置では、クランクシャフトの回転中心軸上に角加速度センサを取り付けることにより、角加速度センサの上下移動を無くすことができる。
【００１４】
請求項５に記載の本発明に係るトルク測定装置は、請求項１〜４の何れか１項において、前記センサは、前記クランクシャフトの一端側に設けられたプーリに取り付けられている。
【００１５】
請求項５に記載の本発明に係るトルク測定装置では、センサをクランクシャフトの一端側に設けられたプーリに取り付けることにより、センサが他の周辺部品を干渉するのを抑制することができる。
【００１６】
請求項６に記載の本発明に係るトルク測定装置は、請求項１〜４の何れか１項において、前記センサは、前記クランクシャフトの他端部に連結された前記回転部材に取り付けられている。
【００１７】
請求項６に記載の本発明に係るトルク測定装置では、センサをクランクシャフトの他端部に連結された前記回転部材に取り付けることにより、センサが他の周辺部品を干渉するのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、請求項１に係るトルク測定装置によれば、センサの信号の安定性を確保することができる、という優れた効果を奏する。
【００１９】
請求項２に係るトルク測定装置によれば、簡易な構造で安定してトルクを測定することができる、という優れた効果を奏する。
【００２０】
請求項３に係るトルク測定装置によれば、通信部による通信の安定性を向上させることができる、という優れた効果を奏する。
【００２１】
請求項４に係るトルク測定装置によれば、トルク値を精度良く測定することができる、という優れた効果を奏する。
【００２２】
請求項５及び６に係るトルク測定装置によれば、センサをクランクシャフトの長手方向中央部分に取り付けた構造と比較して、安定してトルク値を測定することができる、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係るトルク測定装置が適用されたエンジンの要部を示す正面図である。
【図２】図１のクランクシャフトを拡大して示す拡大正面図である。
【図３】第１実施形態に係るトルク測定装置の第１変形例のクランクシャフトを拡大して示す拡大正面図である。
【図４】第１実施形態に係るトルク測定装置の第２変形例のクランクシャフトを拡大して示す拡大正面図である。
【図５】トルク計測装置における加速度センサの取り付け位置を示す概略図であり、（Ａ）には加速度センサが１つの場合が示され、（Ｂ）には加速度センサが３つの場合が示され、（Ｃ）には加速度センサが２つの場合が示されている。
【図６】第２実施形態に係るトルク測定装置が適用されたクランクシャフトを拡大して示す拡大正面図である。
【図７】第２実施形態に係るトルク測定装置の変形例のクランクシャフトを拡大して示す拡大正面図である。
【図８】第１実施形態に係るトルク計測装置のブロック図であり、加速度センサが１つの場合におけるブロック図である。
【図９】トルク計測装置のブロック図であり、加速度センサが３つの場合におけるブロック図である。
【図１０】トルク計測装置のブロック図であり、ディジタル出力を持つ加速度センサを用いたブロック図である。
【図１１】トルク計測装置のブロック図であり、回転同期センサ及び同期信号処理部を備えないブロック図である。
【図１２】クランク角に対する回転速度及び角加速度を示すグラフである。
【図１３】クランク角に対する慣性トルク及びトルク値を示すグラフである。
【図１４】クランク角に対するトルク値及び負荷トルクを示すグラフである。
【図１５】回転同期信号とクランク角との関係を示すグラフである。
【図１６】トルク平均区間の推定方法を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照して、第１実施形態に係るトルク測定装置１０について説明する。図１に示されるように、本実施形態に係るトルク測定装置１０が適用されたエンジン１２は、シリンダブロック１４を備えており、このシリンダブロック１４は、上部を構成するシリンダヘッド部１６と、下部を構成するクランクケース部１８とを含んで構成されている。
【００２５】
シリンダヘッド部１６には複数のシリンダ１６Ａが形成されており、図１には３つのシリンダ１６Ａが図示されている。そして、これらのシリンダ１６Ａにはそれぞれ、ピストン２０が収容されている。
【００２６】
ピストン２０はそれぞれ、コネクティングロッド２２によってクランクシャフト２４と連結されており、シリンダ１６Ａに対して摺動自在に配置されている。コネクティングロッド２２は、紙面上下方向を長手方向とする長尺状の部材であり、コネクティングロッド２２の上端部がピストン２０に揺動自在に取り付けられており、コネクティングロッド２２の下端部がクランクシャフト２４に揺動自在に取り付けられている。
【００２７】
クランクシャフト２４は、紙面横方向を長手方向とする長尺状の部材であり、クランクケース部１８に回動可能に軸支されるクランクジャーナル２４Ａを備えている。そして、クランクシャフト２４は、回転中心軸Ａ周りに回転可能とされている。
【００２８】
軸方向に隣り合うクランクジャーナル２４Ａの間にはクランクアーム２４Ｂが設けられている。そして、クランクアーム２４Ｂの先端部にはクランクピン２４Ｃが設けられており、このクランクピン２４Ｃにコネクティングロッド２２の下端部が取り付けられている。このため、クランクシャフト２４が回転中心軸Ａ周りに回転することで、コネクティングロッド２２を介してピストン２０へ上下方向の力が作用し、ピストン２０がシリンダ１６Ａ内を上下に摺動される。
【００２９】
ここで、クランクシャフト２４の一端側には、プーリとしてのクランクプーリ２６が設けられており、このクランクプーリ２６にはタイミングベルト２８が巻き掛けられている。そして、このクランクプーリ２６には、トルク測定装置１０を構成する加速度センサ３２が取り付けられている。加速度センサ３２の詳細については後述する。
【００３０】
クランクシャフト２４の他端側には、クランクシャフト２４と同軸的に回転する回転部材としてのフライホイール３０が取り付けられている。
【００３１】
図２に示されるように、本実施形態の加速度センサ３２は、クランクプーリ２６における軸方向一端側の面の外周端部に取り付けられており、アナログ出力を持つ加速度センサとされている。また、クランクプーリ２６には、加速度センサ３２の他に信号処理部３３及び回転同期センサ３６が取り付けられている。ここで、信号処理部３３は、加速度センサ３２よりもクランクシャフト２４における回転中心軸Ａに近い場所に取り付けられている。
【００３２】
図８に示されるように、信号処理部３３は、アナログ信号処理部３４、同期信号処理部４４、演算処理部３８、メモリ部４０、通信部４２及びＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）４６を含んで構成されている。
【００３３】
ここで、加速度センサ３２及びその駆動回路は、アナログ信号処理部３４と電気的に接続されており、加速度センサ３２によって計測された計測値がアナログ信号処理部３４へ入力される。アナログ信号処理部３４は、加速度の特定周波数域を遮断するフィルタと、アナログ値をディジタル値に変換するＡＤ変換器とを含んで構成されており、加速度センサ３２から入力されたアナログの計測値をディジタルに変換して演算処理部３８へ送る。そして、演算処理部３８によって加速度センサ３２で計測された計測値からエンジン１２のトルク値が算出される。演算処理部３８によるトルク値の演算フローについては後述する。
【００３４】
メモリ部４０には、演算処理部３８で演算を行う際に必要な情報が蓄積されており、演算処理部３８との間でデータのやり取りを行えるように構成されている。また、メモリ部４０は、演算処理部３８で算出されたトルク値を一時的に蓄積するように構成されている。
【００３５】
通信部４２は、演算処理部３８で演算されたトルク値を受け取って無線により外部に設置された通信部４８へ送信するように構成されている。また、通信部４２は、エンジン１２の運転状態や平均負荷トルクの情報を外部から受け取り、演算処理部３８又はメモリ部４０へ送る。なお、ここでいうエンジン１２の運転状態とは、回転速度、スロットル開度、冷却水温度、吸入空気温度等である。
【００３６】
回転同期センサ３６及びその駆動回路は、エンジン１２の回転に同期して、１／２回転、１回転、又は気筒数Ｎに応じた２／Ｎ回転で回転角を出力する。また、回転同期センサ３６は、同期信号処理部４４と電気的に接続されており、同期信号処理部４４は、回転同期センサ３６から入力された同期信号を処理して演算処理部３８へ送る。なお、アナログ信号処理部３４、演算処理部３８、同期信号処理部４４及び通信部４２にはＣＰＵ４６からの信号に基づいて処理を行うように制御されている。
【００３７】
ここで、演算処理部３８によるトルク値の演算フローの一例と説明する。なお、以下の数式において、θはクランクシャフト２４のクランク角であり、ｒは加速度センサ３２の取り付け半径である。すなわち、図５（Ａ）に示されるように、クランクシャフト２４のクランクプーリ２６を軸方向一端側から見た場合に、加速度センサ３２がクランクシャフト２４の回転中心軸Ａから半径ｒだけ離れた位置に取り付けられていることを指している。
【００３８】
初めに、加速度センサ３２によって計測された加速度をＧとすると、Ｇは下記の式で表すことができる。
【００３９】
【数１】
2019158630.tif 000003
【００４０】
ここで、ｒは設計値であるため、式（１）を下記の式に変換できる。
【００４１】
【数２】
2019158630.tif 000004
【００４２】
一方、平均負荷トルクτは、回転速度Ｎｅ、スロットル開度ＴＨ、冷却水温度Ｔｗ、吸入空気温度Ｔａ等から以下のように算出される。なお、回転速度Ｎｅ、スロットル開度ＴＨ、冷却水温度Ｔｗ及び吸入空気温度Ｔａは、各センサで計測された値であり、通信部４２によって外部から受け取られ、メモリ部４０に一時的に蓄積されている。
【００４３】
【数３】
2019158630.tif 000005
【００４４】
また、慣性モーメントをＩをすると、トルク値Ｔ（θ）は、角加速度と慣性モーメントＩから下記の式のように求められる。なお、慣性モーメントＩは設計値である。
【００４５】
【数４】
2019158630.tif 000006
【００４６】
上記式（４）において、式（２）を代入すれば、トルク値を算出することができる。そして、上記の演算おけるクランク角と角加速度との関係を図１２のグラフに示す。この図１２では、横軸がクランク角とされ、縦軸が回転速度、角加速度とされている。そして、図１２において、点線で描かれた曲線Ｃ１が回転速度を示しており、実線で描かれた曲線Ｃ２がクランクシャフト２４の角加速度を示している。なお、このグラフでは、クランクシャフト２４が２回転する間の回転速度及び角加速度が示されている。
【００４７】
また、図１３には、クランク角における慣性トルクと演算トルクとの関係が示されている。この図１３では、横軸がクランク角とされ、縦軸がトルク値とされている。そして、図１３において、点線で描かれた曲線Ｃ３が演算トルクＴ（θ）であり、実線で描かれた曲線Ｃ４が慣性トルクである。なお、このグラフでは、クランクシャフト２４が２回転する間の演算トルク及び慣性トルクが示されている。
【００４８】
さらに、図１４には、クランク角における演算トルクと平均負荷トルクτとの関係が示されている。この図１４では、横軸がクランク角とされ、縦軸がトルク値とされている。そして、図１４において、点線で描かれた曲線Ｃ３が演算トルクＴ（θ）であり、実線で描かれた直線Ｌ１が平均負荷トルクτである。この図１４でも同様に、クランクシャフト２４が２回転する間の演算トルク及び平均負荷トルクが示されている。
【００４９】
次に、区間平均トルクは、上記式（４）で得たトルクＴ（θ）を積分平均演算することで求められ、下記の式のように求められる。
【００５０】
【数５】
2019158630.tif 000007
【００５１】
上記演算において、積分区間を１８０°とした場合における区間平均トルクは、図１５のグラフに示す通りである。ここで、図１５において、実線で描かれた曲線Ｃ４は、演算トルクＴ（θ）であり、実線で描かれた短い直線Ｌ２は、区間平均トルクＴａｖである。また、グラフより下方には、回転同期センサ３６からの回転同期信号が実線Ｃ５で示されている。具体的には、回転同期信号は、１８０°ごとに信号を出している。このようにして、区間平均トルクを求める場合、この区間平均トルクだけを通信部４２から外部へ送信すれば、通信負荷を少なくすることができる。
【００５２】
（作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。
【００５３】
本実施形態に係るトルク測定装置１０では、図１及び図２に示されるように、エンジン１２のクランクシャフト２４に加速度センサ３２が取り付けられており、この加速度センサ３２によって加速度が計測される。また、加速度センサ３２で計測された計測値は、信号処理部（アナログ信号処理部３４、演算処理部３８）へ入力され、この信号処理部によってトルク値が算出される。このように、クランクシャフト２４に加速度センサ３２を取り付けることで、コネクティングロッド２２などに加速度センサ３２を取り付けた場合と比較して、加速度センサ３２に作用する加速度を緩和させることができる。この結果、加速度センサ３２の信号の安定性を確保することができる。また、加速度センサ３２の移動量を小さくすることができ、加速度センサ３２から得た情報を安定して外部へ送信することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、クランクシャフト２４に通信部４２（信号処理部３３）が取り付けられており、この通信部４２が演算処理部３８で算出されたトルク値を外部へ送信する。これにより、ケーブルなどを用いてトルク値を外部へ送信する場合と比較して、簡易な構造でトルク値を送信することができる。また、加速度センサ３２及び通信部４２を共にクランクシャフト２４に取り付けることにより、加速度センサ３２から通信部４２（信号処理部３３）へデータを入力する際のノイズの影響を抑制することができる。この結果、簡易な構造で安定してトルクを測定することができる。
【００５５】
さらに、本実施形態では、加速度センサ３２をクランクシャフト２４の一端側に設けられたクランクプーリ２６に取り付けることにより、加速度センサ３２が他の周辺部品を干渉するのを抑制することができる。すなわち、加速度センサ３２をクランクシャフト２４の長手方向中央部分に取り付けた構造と比較して、安定してトルク値を測定することができる。
【００５６】
さらにまた、速度センサからの計測値に基づいてトルク値を算出することも考えられるが、この場合に用いる既存の回転速度検出器は、分解能が粗いため、差分演算によりＳＮ比（ｓｉｇｎａｌ−ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）が悪化して実用的ではない。これに対して、本実施形態のように加速度センサ３２からの計測値に基づいてトルク値を算出する場合、より直接的にトルク値を求めることができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、図２に示されるように、クランクプーリ２６に加速度センサ３２を取り付けたが、これに限定されず、他の場所に加速度センサ３２を取り付けてもよい。例えば、図３、４で示される変形例の構造を採用してもよい。
【００５８】
（第１変形例）
図３に示されるように、第１変形例では、加速度センサ３２がフライホイール３０に取り付けられている。フライホイール３０は、クランクシャフト２４と同軸的に回転する回転部材であり、このフライホイール３０の軸方向一端側の面における外周端部に加速度センサ３２が取り付けられている。
【００５９】
信号処理部３３及び回転同期センサ３６は、加速度センサ３２と同様に、フライホイール３０の軸方向一端側の面における外周端部に取り付けられている。
【００６０】
（第２変形例）
図４に示されるように、第２変形例では、加速度センサ３２がフライホイール３０に取り付けられている。フライホイール３０は、クランクシャフト２４と同軸的に回転する回転部材であり、このフライホイール３０の軸方向他端側の面における外周端部に加速度センサ３２が取り付けられている。
【００６１】
信号処理部３３及び回転同期センサ３６は、加速度センサ３２と同様に、フライホイール３０の軸方向他端側の面における外周端部に取り付けられている。また、上記第１変形例及び第２変形例に限定されず、クランクシャフト２４の他の部位に加速度センサ３２を取り付けてもよい。
【００６２】
第１変形例及び第２変形例においても、本実施形態と同様の効果を有する。
【００６３】
＜第２実施形態＞
次に、図６、７を参照して第２実施形態に係るトルク測定装置について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６４】
図６に示されるように、本実施形態に係るトルク測定装置５０は、第１実施形態と同様にクランクシャフト２４の軸方向一端側に設けられている。クランクシャフト２４の一端側には、クランクプーリ２６が設けられており、このクランクプーリ２６にはタイミングベルト２８（図１参照）が巻き掛けられている。
【００６５】
ここで、クランクプーリ２６の軸方向一端側に設けられたシャフト端部２７に、トルク測定装置５０を構成する角加速度センサ５２、信号処理部３３及び回転同期センサ３６が取り付けられている。
【００６６】
角加速度センサ５２は、クランクシャフト２４の角加速度を計測するセンサであり、シャフト端部２７の軸方向一端側の面に取り付けられている。また、角加速度センサ５２は、この面における回転中心軸Ａ上に取り付けられている。すなわち、クランクシャフト２４を軸方向一端側から見た場合に、角加速度センサ５２がシャフト端部２７の中央部に取り付けられている。また、信号処理部３３及び回転同期センサ３６は、第１実施形態と同様の構成とされている。
【００６７】
ここで、本実施形態のトルク測定装置５０のブロック図は図示しないが、図８のブロック図において、加速度センサ３２を角加速度センサ５２に置き換えたものとなる。すなわち、アナログ出力を持つ角加速度センサ５２によって計測された計測値がアナログ信号処理部３４へ入力される。アナログ信号処理部３４は、角加速度センサ５２から入力されたアナログの計測値を処理して演算処理部３８へ送る。そして、演算処理部３８によって加速度センサ３２で計測された計測値からエンジン１２のトルク値が算出される。
【００６８】
なお、本実施形態では、クランクシャフト２４の角加速度を計測するため、演算処理部３８へ送られる計測値は、角加速度の値となる。このため、第１実施形態で説明した演算フローにおいて、式（１）及び式（２）の計算が不要となり、式（４）から直接トルクＴ（θ）が求められる。
【００６９】
（作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。
【００７０】
本実施形態に係るトルク測定装置では、クランクシャフト２４の回転中心軸Ａ上に角加速度センサ５２を取り付けることにより、クランクシャフト２４が回転している場合でも角加速度センサ５２の上下移動を無くすことができる。これにより、トルク値を精度良く測定することができる、
【００７１】
また、本実施形態のように、角加速度センサ５２によってクランクシャフト２４の角加速度を直接計測することにより、トルク値の測定精度を向上させることができる。すなわち、加速度センサ３２でクランクシャフト２４の加速度を計測した後に演算を行う場合、角加速度を計測する場合と比較して、演算回数が多くなり、求められた演算トルクと実際のトルク値との間に誤差が生じる可能性がある。このため、本実施形態のように角加速度センサ５２を用いて角加速度を計測することで、トルク値の測定精度を向上させることができる。その他の作用については、第１実施形態と同様である。
【００７２】
なお、本実施形態では、クランクシャフト２４の軸方向一端側のシャフト端部２７に角加速度センサ５２を取り付けたが、これに限定されない。例えば、図７に示す変形例の構造を採用してもよい。
【００７３】
（変形例）
図７に示されるように、本変形例では、角加速度センサ５２がフライホイール３０に取り付けられている。フライホイール３０は、クランクシャフト２４と同軸的に回転する回転部材であり、このフライホイール３０の軸方向他端側の面における中心部分に角加速度センサ５２が取り付けられている。
【００７４】
信号処理部３３及び回転同期センサ３６は、角加速度センサ５２と同様に、フライホイール３０の軸方向一端側の面における中心部分に取り付けられている。
【００７５】
以上、本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係るトルク測定装置について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、第１実施形態では、加速度センサ３２を１だけクランクシャフト２４に取り付けたが、これに限定されず、２つ以上の加速度センサ３２を取り付けてもよい。
【００７６】
２つ以上の加速度センサ３２を取り付ける場合、加速度センサ３２の上下振動がノイズとて影響することが考えられるため、このノイズをキャンセルできる取付配置にすることが好ましい。例えば、図５（Ｂ）に示されるように、３つの加速度センサ３２をクランクプーリ２６に取り付ける場合、３つの加速度センサ３２をそれぞれ回転中心軸Ａから半径ｒだけ離れた位置に取り付ける。また、このとき、隣り合う加速度センサ３２を回転中心軸Ａ周りに１２０°離した位置に取り付ける。これにより、３つの加速度センサ３２が等間隔に取り付けられることとなり、ノイズをキャンセルできる効果が期待できる。
【００７７】
なお、３つの加速度センサ３２が取り付けられた構造におけるブロック図は、図９に示す通りである。すなわち、３つの加速度センサ３２でそれぞれ計測された計測値がアナログ信号処理部３４へ入力される。アナログ信号処理部３４は、各加速度センサ３２から入力されたアナログの計測値を処理して演算処理部３８へ送る。そして、演算処理部３８によって各加速度センサ３２で計測された計測値からエンジン１２のトルク値が算出される。
【００７８】
一方、図５（Ｃ）に示されるように、２つの加速度センサ３２をクランクプーリ２６に取り付ける場合、２つの加速度センサ３２をそれぞれ回転中心軸Ａから半径ｒだけ離れた位置に取り付ける。また、このとき、隣り合う加速度センサ３２を回転中心軸Ａ周りに１８０°離した位置に取り付ける。これにより、２つの加速度センサ３２が等間隔に取り付けられることとなり、ノイズをキャンセルできる効果が期待できる。
【００７９】
また、第１実施形態では、アナログ出力を持つ加速度センサ３２を用いた構成について説明したが、これに限定されず、ディジタル出力を持つ加速度センサを用いた構成としてもよい。この場合、図１０に示されるように、加速度センサ３２で計測された計測値がディジタル信号でディジタル信号処理部３５へ入力される。ディジタル信号処理部３５は、加速度センサ３２から入力されたディジタルの計測値を処理して演算処理部３８へ送る。そして、演算処理部３８によって加速度センサ３２で計測された計測値からエンジン１２のトルク値が算出される。
【００８０】
また、本実施形態では、回転同期センサ３６及び同期信号処理部４４を備えており、同期信号処理部４４が回転同期センサ３６から入力された同期信号を処理して演算処理部３８へ送る構成としたが、これに限定されない。例えば、図１１に示されるように、回転同期センサ３６及び同期信号処理部４４を備えていない構成としてもよい。
【００８１】
図１１では、回転同期センサ３６及び同期信号処理部４４が設けられておらず、加速度センサ３２から入力されたアナログの計測値をアナログ信号処理部３４が処理して演算処理部３８へ送る。そして、演算処理部３８によって加速度センサ３２で計測された計測値からエンジン１２のトルク値が算出される。
【００８２】
ここで、演算処理部３８は、同期信号処理部４４からの信号が入力されないため、トルクの平均区間を計測値から推定する。このトルク平均区間の推定方法について図１６を参照して説明する。ここで、図１６において、点線で描かれた曲線Ｃ１が回転速度を示しており、実線で描かれた曲線Ｃ２がクランクシャフト２４の角加速度を示している。なお、このグラフでは、クランクシャフト２４が２回転する間の回転速度及び角加速度が示されている。
【００８３】
図１１において、演算処理部３８は、アナログ信号処理部３４を介して加速度センサ３２から入力された計測値をモニタリングし、図１６の曲線Ｃ２で示される角加速度に変換する。そして、角加速度が極小値となるクランク角を記憶し、前回のクランク角と今回のクランク角との間をトルク平均区間として推定する。すなわち、図１６では、クランク角が−１８０°近傍のときに角加速度が極小となっており、さらに、クランク角が０°近傍のときに角加速度が極小となっていることが分かる。これにより、クランク角が−１８０°から０°の間の区間をトルク平均区間として推定する。このようにトルク平均区間を推定することで、回転同期センサ３６及び同期信号処理部４４を省いても区間平均トルクを算出することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１０      トルク測定装置
１２      エンジン
２４      クランクシャフト
２６      クランクプーリ（プーリ）
３０      フライホイール（回転部材）
３２      加速度センサ（センサ）
３３      信号処理部
４２      通信部
５０      トルク測定装置
５２      角加速度センサ（センサ）
Ａ        回転中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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