JP2003099417A

JP2003099417A - マイクロコンピュータを用いて制御する制御装置

Info

Publication number: JP2003099417A
Application number: JP2002245754A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Watabe; 満渡部; Shoji Sasaki; 昭二佐々木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2003-04-04

Abstract

(57)【要約】【目的】単一のマイクロコンピュータでありながら、
複数の制御機能並びに検出機能を容易に実現でき、迅
速、確実に処理するマイクロコンピュータを用いて制御
する制御装置を提供する。【構成】乗算器をマイクロコンピュータに内蔵し、該
乗算器をプログラムにより制御する一方、動作クロック
を高周波化するために前記マイクロコンピュータ内のク
ッロクパルスゼネレータ（ＣＰＧ）の後段に逓倍回路を
設けて、水晶発振子の基本周波数をＮ倍（Ｎは２、４、
８）した動作クロックとして前記マイクロコンピュータ
の各部に供給する。【効果】マイクロコンピュータに乗算器と逓倍回路を
設けたことにより、プログラムの処理時間を短縮し、単
一のマイクロコンピュータにより複数の制御機能あるい
は検出処理を可能にした。このため装置自体の小型化が
達成できると共に、経済的でもある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロコンピュータ
を用いて制御する制御装置に関し、特に、ノックの検
出、自己診断、及び、変速装置用のマイクロコンピュー
タを備えた自動車の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンもしくは自動車の制御装
置においては、エンジンの点火制御、燃料制御、自己診
断、変速装置の制御、及び、ノック検出等の複数の制御
と検出を行う場合には、複数のマイクロコンピュータを
用いていた。例えば、特開平３−４７４４９号公報に記
載のエンジンにおいても、エンジン制御とノック検出を
行うために、二つのマイクロコンピュータを用いてい
た。

【０００３】そして、一般のマイクロコンピュータにお
いては、周辺機能は内蔵しないが、高速な乗算器の代表
例である並列型乗算器を内蔵したものは従来から存在し
ている。しかしながら、これらのマイクロコンピュータ
は、エンジンの制御には不向きであった。その理由は、
前記エンジン制御装置は標準ＩＣのＲＯＭをもちいるこ
とになり、ユーザーによって改造プログラムが比較的容
易に組み込まれ、該改造プログラムによってエンジン制
御がなされることがあり、この場合には、エンジンが排
気の悪化や安全性の低下をきたす傾向があるからであ
る。

【０００４】また、前記並列型乗算器は、乗数を複数の
部分に分割し、それらの各部分と被乗数を掛けた部分積
を求める複数の部分積回路を有し、これら部分積を同時
に加算する多入力の加算器によって構成されている。こ
のために前記並列型乗算器は、ＣＰＵに匹敵する回路規
模となることが多く、大容量のＲＯＭと前記並列型の乗
算器を同一のマイクロコンピュータに内蔵させることが
困難であった。

【０００５】それ故、エンジン制御に用いられるマイク
ロコンピュータにおいては、ディジタル出力（ＤＯ）、
ディジタル入力（ＤＩ）、タイマ入出力ユニット（Ｔ
Ｕ）、アナログディジタル変換器（ＡＤＣ）、発振回
路、ＲＡＭ、及び、ＲＯＭなどの周辺機能を内蔵し、な
おかつ、乗算器を内蔵したものは現在まで実現されてい
ない。即ち、アナログディジタル変換器（ＡＤＣ）とＲ
ＯＭとを有し、乗算器（ＭＵＬ）を有するマイクロコン
ピュータは、存在していない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記記載の如く、従来
のエンジン制御技術は、各種制御及び検出の高性能化に
対処するために、複数のマイクロコンピュータを配置し
て前記各種の制御及び検出を行っていたので、装置全体
が大型になると共に、価格が高価になるという問題があ
った。

【０００７】また、エンジン、変速装置等の制御対象機
器とそれらを制御するソフトウェアとを同期させるため
に、前記制御装置の各々のマイクロコンピュータは、制
御対象機器からの状態信号を入力するべく制御対象機器
が接続配置されるようになっている。このために、エン
ジンの同一部署の状態を各々のマイクロコンピュータが
独立して検出することになり、各々の前記マイクロコン
ピュータは、その内蔵機能を有効に活用できないという
問題点があった。

【０００８】一方、エンジン制御装置の高性能化のため
には、一般的に、マイクロコンピュータの動作周波数を
高めることが有効であるとされているし、事実、前記マ
イクロコンピュータは、半導体の微細加工技術の進歩に
より、年々、動作周波数が高くなっている。しかし、一
定周波数の電気振動を発生させる水晶発振子の発振周波
数は、自動車の環境仕様に耐えるように、これまでは高
々二十数ＭＨｚ程度となっている。このために前記の如
き作動周波数の高いマイクロコンピュータの性能が充分
に活かされず、前記作動周波数の高いマイクロコンピュ
ータであっても前記エンジン制御装置を作動させるため
に十分に機能せず、結局のところ、複数のマイクロコン
ピュータを用いなければならないという問題点があっ
た。

【０００９】そして、自動車の制御の分野においては、
制御を迅速かつ的確に実行するために、該制御における
マイクロコンピュータの乗算の頻度が高くなっている。
即ち、前記特開平３−４７４４９号公報記載のように、
ノック検出においては、ディジタル信号処理技術の改良
によってノック検出の精度が向上したことにより乗算の
頻度が高まっており、エンジン制御においては、特公平
６−５００７４号公報に記載されているように、数式モ
デルが採用されて精密な制御が可能となって同様に乗算
の頻度が高まっている。更に、自己診断においても、自
動車技術会の学術講演会前刷集９４３７０８９（１９９
４年１０月）に記載のように、ディジタル信号処理技術
が採用されたことによって、乗算の頻度が高まってい
る。更にまた、変速装置制御においても、数式モデルに
より道路の勾配を推定することで、乗算の頻度が高まっ
ている。

【００１０】更に、従来のエンジン制御に用いられてい
るマイクロコンピュータは、乗算を被乗数に乗数を１桁
づつ掛けて結果に加算すると言う繰り返し処理を行う逐
次加算方式で実施していたために乗算の処理時間が長
く、各制御機能及び検出処理に時間が長くかかるとの問
題点があった。本発明は、このような問題に鑑みてなさ
れたものであって、その目的は、特に、単一のマイクロ
コンピュータでありながら、複数の制御機能並びに検出
機能を容易に実現でき、迅速、確実に処理するエンジン
及び自動車の制御装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するべ
く、本発明のエンジン及び自動車の制御装置は、該制御
装置のマイクロコンピュータに乗算器を設け、ノック検
出、自己診断、変速装置制御、及び、エンジン制御とを
実施させることを特徴としている。そして、前記ノック
検出は、エンジン付設の振動センサからの信号をアナロ
グデジタル変換することにより時系列データとして取り
込み、前記マイクロコンピュータに予め格納されたプロ
グラムに応じて前記乗算器を動作させることによって、
該時系列データから所望の周波数成分を抽出し、その強
度に応じてノックを検出することを特徴としている。

【００１２】また、本発明のエンジン及び自動車の制御
装置は、前記マイクロコンピュータにクロックの逓倍回
路を設け、前記マイクロコンピュータに接続された発振
子の周波数より高い周波数で該マイクロコンピュータを
作動し、ノック検出、自己診断、変速装置制御、及び、
エンジン制御とを実施することを特徴としている。そし
て、前記逓倍回路は、前記マイクロコンピュータに接続
された発振子の周波数をＮ逓倍（Ｎは１、２、４、８の
いずれか）とし、振動センサからの信号をアナログデジ
タル変換することにより時系列データとして取り込み、
該マイクロコンピュータに予め格納されたプログラムに
応じて乗算器を動作させることによって、前記時系列デ
ータから所望の周波数成分を分離し、その強度に応じて
ノックを検出することを特徴としている。

【００１３】即ち、本発明のエンジン及び自動車の制御
装置は、所定の演算時間を達成する乗算器をマイクロコ
ンピュータに内蔵し、該乗算器をプログラムにより制御
する一方、前記マイクロコンピュータ内の動作クロック
を高周波化するためにクッロクパルスゼネレータ（ＣＰ
Ｇ）の後段に逓倍回路を設けて、水晶発振子の基本周波
数をＮ倍（Ｎは２、４、８）した動作クロックを前記マ
イクロコンピュータの各部に供給するべく構成したもの
である。

【００１４】

【作用】前記の如く構成した本発明のエンジン及び自動
車の制御装置は、マイクロコンピュータに、被乗数に乗
数の複数桁ずつ掛ける乗算器を内蔵することによって、
乗算処理時間が短縮され各制御機能及び検出処理の処理
時間が短縮され、単一のマイクロコンピュータでこれら
の処理が実行可能となった。

【００１５】また、前記マイクロコンピュータに、逓倍
回路を内蔵することによって、動作周波数を高めること
ができ、各制御プログラムの実行時間が短縮された。従
って、従来複数のマイクロコンピュータを用いていたエ
ンジンと自動車の制御装置が単一のマイクロコンピュー
タで実現可能となり、ノック検出、自己診断、変速装置
制御、及び、エンジン制御とが迅速にかつ的確に実施可
能となった。

【００１６】更に、乗算器及び逓倍回路を内蔵したため
に、マイクロコンピュータの単体の価格は上昇するが、
前記の同期機能などに必要な内蔵機能の統廃合により、
複数のマイクロコンピュータを用いる従来技術より経済
的にエンジン制御装置を構成することができる。更にま
た、単体のマイクロコンピュータに要する基板面積は、
複数のマイクロコンピュータを用いる場合よりも小型に
でき、経済的かつ小型にエンジン制御装置を構成するこ
とができる。

【００１７】

【実施例】以下、添付の図を参照して本発明の一実施例
を説明する。図１は、本実施例のエンジン制御装置の基
本構成図である。本実施例のエンジン10は、概略、エン
ジン本体300と制御装置100とに分けられ、前記エンジン
本体300は、変速装置400を介して回転動力を出力すると
共に、吸気管を介して空気を吸い込み、排気管及び触媒
装置を介して排気ガスを排出する。前記エンジン本体30
0及び前記変速装置400に付設された各種のセンサから
は、検出信号が出力され、該信号がエンジン制御装置10
0に入力される一方、前記エンジン本体300に付設の装置
などに信号を出力することにより所望の制御を実現す
る。

【００１８】エンジン制御装置100に対する入力信号と
出力信号は、信号整合回路111〜126を介してマイクロコ
ンピュータ200に接続されており、前記信号整合回路111
〜126によって、各信号に応じたノイズやサージの除
去、信号レベル変換、あるいは、電力増幅などが施され
る。なお、これらの信号整合回路111〜126は、本発明の
要旨に直接影響しないので、詳細な説明は省略する。

【００１９】前記エンジン制御装置100は、空気流量セ
ンサ310、排気を浄化する触媒500の前部の排気中の酸素
濃度を検出する酸素センサ371、前記触媒500の後部の排
気中の酸素濃度を検出する酸素センサ372、エンジン本
体300のノック音を検出する振動センサ340、スロットル
開度を示すスロットルセンサ380、及び、水温センサ420
からの各信号をマイクロコンピュータ200のアナログデ
ィジタル変換器（ＡＤＣ）214に取り込むように構成さ
れている。

【００２０】前記マイクロコンピュータ200は、前記各
センサによって検出された各値に基づき、エンジン本体
300の各気筒に吸入される空気流量ＱＡ、エンジンの空
燃比の状態λsf、触媒500で浄化された排気の空燃比の
状態λsr、ノック音の時系列データＮＤ(k) 、スロット
ル開度ＴＡ、及び、エンジンの温度を代表する水温ＴＷ
とを算出する。

【００２１】また、前記マイクロコンピュータ200は、
角度センサ330によって検出したパルス信号をタイマユ
ニット（ＴＵ）213にて取り込み、エンジン本体300のク
ランク回転角度に各制御を同期させると共に、該パルス
信号に基づきエンジンの回転数Ｎｅを算出する。エアコ
ン510の信号、変速装置400の出力軸に設けられた角度セ
ンサ410の信号、及び、シフトスイッチ430の信号とをデ
ィジタル入力（ＤＩ）212に取り込み、前記各々の信号
からエンジンの負荷ＥＬ、車速Ｖ、自動変速のシフトレ
ンジＳＲとを算出する。

【００２２】以上の各入力信号は、ＲＯＭ216に格納さ
れたプログラムに応じてＣＰＵ217により実施され、検
出・算出された各情報は、ＲＡＭ215に格納される。Ｒ
ＡＭ215に格納された情報を基にしてマイクロコンピュ
ータ200は、ノック検出640、エンジン制御650、自己診
断660、及び、変速装置制御670とを実施し、各制御要素
に対する操作量をＲＡＭ215に格納する。これらの検出
（算出）と制御は、ＲＯＭ216に格納されたプログラム
に応じてＣＰＵ217により実施される。

【００２３】前記マイクロコンピュータ200は、前記Ｒ
ＡＭ215に格納された操作量を基にして、各制御要素を
駆動、あるいは、停止をする。即ち、前記エンジン制御
650においては、燃料噴射装置351〜354と点火装置361〜
364を各気筒毎に駆動する。また、同様に排気循環装置3
20を駆動し、排気の清浄性を高める。更に、補助空気バ
ルブ390を駆動してアイドル時のエンジン回転数の安定
化を図り、空調機510を停止させることによってエンジ
ン負荷を軽くして加速性能を向上させる。前記自己診断
660においては、警告燈520を点灯することによって異常
を検出したことを運転者に伝え、前記変速装置制御670
においては、変速装置を適切なシフト位置ＳＰに変更す
る。

【００２４】燃料噴射装置351〜354と点火装置361〜364
とは、タイマ入出力ユニット（ＴＵ）213から出力され
るパルス信号により駆動され、排気循環装置320と補助
空気バルブ390は、ディジタル出力（ＤＯ）211から出力
される信号により所望の流量を得る開度に駆動される。
空調機510は、ディジタル出力（ＤＯ）211から出力され
る信号により停止もしくは駆動される。警告燈520はデ
ィジタル出力（ＤＯ）211から出力される信号により点
灯する。以上の各出力は、ＲＯＭ216に格納されたプロ
グラムに応じてＣＰＵ217により実施される。

【００２５】本実施例のマイクロコンピュータ200は、
乗算器（ＭＵＬ）220を備えている。該乗算器220は、ノ
ック検出640、エンジン制御650、自己診断660、及び、
変速装置制御670等において、乗算の頻度が高まってい
る前記現況の状態を踏まえて、前記ノック検出640、エ
ンジン制御650、自己診断660、及び、変速装置制御670
の特定の処理を迅速に行うために所定の時間内に乗算を
実行するべく装備されるものである。

【００２６】本実施例は、従来、ユーザによる改造プロ
グラムによってエンジン制御がなされることがあること
を踏まえ、該改造プログラムによる制御がなされること
を防ぐために、プログラムの少なくとも一部分をユーザ
が容易に書き換えることのできない内蔵ＲＯＭに格納す
るべく、前記マイクロコンピュータ200にＲＯＭ216と乗
算器（ＭＵＬ）220とを内蔵した構成とした。

【００２７】また、本実施例は、前記検出及び制御のた
めのプログラムの容量は、６４ＫＢ以上とすることとす
るが、好ましくは２５６ＫＢを備えることが望ましい。
本実施例のマイクロコンピュータ200は、ディジタル出
力（ＤＯ）211、ディジタル入力（ＤＩ）212、タイマ入
出力ユニット（ＴＵ）213、アナログディジタル変換器
（ＡＤＣ）214、発振回路218、ＲＡＭ215、及び、ＲＯ
Ｍ216などの周辺機能をも内蔵している。

【００２８】そして、本実施例においては、乗算器（Ｍ
ＵＬ）220を単一の部分積回路を繰り返し用いる乗算器
とし、乗算は、ＣＰＵ217から乗算器（ＭＵＬ）220に乗
数と被乗数が送られ、結果が、乗算器（ＭＵＬ）220に
格納され、ＣＰＵ217がこの結果を読みだすことにより
実現される構成とした。また、本実施例においては、Ｃ
ＰＵの処理性能を十分に利用するために、マイクロコン
ピュータ200は、発振子120の周波数を高周波化して各部
分に動作クロックとして供給するべく逓倍回路230を備
えている。動作クロックの高周波数化により前記の検出
や制御に要する各プログラムの実行時間を短縮し、マイ
クロコンピュータ200で複数の処理を可能にするもので
ある。

【００２９】逓倍回路230は、４通りの倍率を有し、マ
イクロコンピュータ200の端子Ｍ１とＭ０によりそのい
ずれかを選択する。図２は、乗算器（ＭＵＬ）220の詳
細の一態様を示したものである。まず、ＣＰＵ217は、
ＲＯＭ216に格納されたプログラムの乗算命令により乗
数と被乗数を乗算器（ＭＵＬ）220へ送る。同時に乗算
指示を出力する。ＣＰＵ217との接続を介して被乗数と
乗数を送られた乗数器（ＭＵＬ）220は、各々を記憶回
路221と記憶回路222に格納し、ＣＰＵ217の乗算指示に
より加算器226の初期値を零にする。

【００３０】前記記憶回路221は、被乗数を部分積回路2
24に出力し続け、前記記憶回路222は、乗数を３つに分
割し、その最下位から順に部分積回路224へ出力する。
部分積回路224は入力された被乗数と乗数の一部分を掛
けた部分積を求め、その部分積をシフタ225へ出力す
る。シフタ225は入力された部分積を記憶回路222が選択
した乗数の位に合わせてシフトし、加算器226へ出力す
る。加算器226は自ら格納している値とシフタ225からの
入力を加算し、自らの値を更新する。記憶回路222が乗
数を３回に分けて出力することに応じて、部分積は３回
計算され、部分積の加算も３回計算される。３回の加算
が終了すると加算器226に乗算結果を格納し、その値を
記憶回路227へ出力する。これにより乗算が終了する。

【００３１】ＣＰＵ217は、記憶回路227から乗算の結果
をＣＰＵ217との接続を介して読みだす。乗算器220の乗
算時間は、ＣＰＵ217から乗数を転送する時間と部分積
を３回求める回数により定まり、本実施例では各１クロ
ックで実施するように設計したため、乗算１回当たり４
クロックとなる。図３は、逓倍回路230の一態様を示し
たものである。

【００３２】発振子120と発振回路（ＣＰＧ）218により
発振子120の基本周波数のクロック信号φ１が発生され
る。このクロック信号φ１が発振回路（ＣＰＧ）218か
ら逓倍回路230に入力される。逓倍回路230は、このクロ
ック信号φ１をマルチプレクサ233に入力し、２倍回路2
32bに入力する。２倍回路232bはクロック信号φ１のポ
ジティブエッジとネガティブエッジに応じてパルスを発
生する。従って、２倍回路232bはクロック信号φ１の２
倍の周波数のクロック信号φ２を出力する。このクロッ
ク信号φ２をマルチプレクサ233に入力し、２倍回路232
cに入力する。２倍回路232cはクロック信号φ２のポジ
ティブエッジとネガティブエッジに応じてパルスを発生
する。従って、２倍回路232cはクロック信号φ１の４倍
の周波数のクロック信号φ４を出力する。このクロック
信号φ４をマルチプレクサ233に入力し、２倍回路232d
に入力する。２倍回路232dはクロック信号φ４のポジテ
ィブエッジとネガティブエッジに応じてパルスを発生す
る。従って、２倍回路232dはクロック信号φ１の８倍の
周波数のクロック信号φ８を出力する。このクロック信
号φ８をマルチプレクサ233に入力する。

【００３３】マルチプレクサ233は、マイクロコンピュ
ータ200の端子Ｍ１と端子Ｍ０の設定に応じてクロック
信号φ１、φ２、φ４、φ８のいずれか一つを選択す
る。逓倍回路230は、前記の選択されたクロック信号φ
Ｎ（Ｎは１、２、４、８のいずれか）を動作クロックと
して出力する。このようにマイクロコンピュータ200の
動作クロックは、逓倍回路230により発振子120の発振周
波数の１、２、４、８倍のいずれかの倍数になってマイ
クロコンピュータ200の各部に供給される。

【００３４】本実施例では、発振子120に８MHzのものを
使用し、逓倍回路で４倍を選択したので、動作周波数は
32MHzである。図４は、本実施例のＲＯＭ216に格納され
たプログラムの概要を示したものである。振動取り込み
611は、振動センサ340の信号を所定のエンジン角度から
所定のサンプル周期で取り込み、時系列データＮＤ(k)
をＲＡＭ215に格納する。角度取り込み612は、エンジン
本体300の角度センサ330の信号から他の処理のために同
期するタイミングを発生する処理を行うものである。回
転数取り込み613は、エンジン本体300の角度センサ330
の信号から回転数Ｎｅを検出し、ＲＡＭ215に格納す
る。空気流量取り込み614は、空気流量センサ310の信号
から各気筒に吸入される空気量ＱＡを検出し、ＲＡＭ21
5に格納する。水温取り込み615は、水温センサ420の信
号からエンジン本体300の温度を代表する水温ＴＷを検
出し、ＲＡＭ215に格納する。空燃比取り込み616は、排
気管中の排気を浄化する触媒500の前部の酸素濃度を検
出する酸素センサ371と前記触媒500の後部の酸素濃度を
検出する酸素センサ372の信号からエンジンの空燃比の
状態λsfと触媒500で浄化された排気の空燃比の状態λs
rとを検出し、ＲＡＭ215に格納する。シフトレンジ取り
込み617は、シフトスイッチ430の信号からシフトレンジ
ＳＲを検出し、ＲＡＭ215に格納する。車速取り込み618
は変速装置400の出力軸に設けられた角度センサ410の信
号から車速Ｖを検出し、ＲＡＭ215に格納する。スロッ
トル開度取り込み619は、スロットル開度を示すスロッ
トルセンサ380の信号からスロットル開度ＴＡを検出
し、ＲＡＭ215に格納する。

【００３５】ノック検出640は、時系列データＮＤ(k)
と回転数Ｎｅからノックの有無を判定し、ノックの有無
をＲＡＭ215に格納する。エンジン制御650は、ＲＡＭ21
5に格納された前記状態量から各気筒の燃料噴射装置351
〜354の噴射時間ＴＩを計算し、操作量としてＲＡＭ215
に格納する。また、各気筒の点火装置361〜364の通電角
度ＤＡと点火角度ＳＡを計算し、操作量としてＲＡＭ21
5に格納する。更に、アイドル時にエンジン300を安定し
て回転させると同時に、必要最小限の燃料噴射量になる
ように補助空気量ＡＡを計算し、操作量としてＲＡＭ21
5に格納する。更にまた、排気を浄化するために排気循
環量ＥＧＲを計算し、操作量としてＲＡＭ215に格納
し、急加速を検出し、この加速中にエンジン負荷である
空調機510を停止させるか否かを判定し、その操作量と
して空調機停止ＡＣＯＦＦをＲＡＭ215に格納する。

【００３６】自己診断660は、ＲＡＭ215に格納された前
記の状態量からスロットルセンサ380、排気循環装置32
0、各気筒の失火、酸素センサ371の劣化、触媒500の劣
化、変速装置400の故障、シフトレンジスイッチ430の故
障、及び、車速センサ410の故障とを検出し、その検出
診断結果として前記検出の各々をＲＡＭ215に格納す
る。

【００３７】変速装置制御670は、ＲＡＭ215に格納され
た前記状態量から道路の勾配を推定し、運転者の意図に
添ったシフト位置ＳＰを計算し、操作量としてＲＡＭ21
5に格納する。点火装置駆動681は、ＲＡＭ215に格納さ
れた前記通電角度ＤＡと前記点火角度ＳＡを基に、エン
ジン本体300の回転角度に同期して各点火装置361〜364
の通電と遮断とを実施する。また、燃料噴射装置駆動68
2は、ＲＡＭ215に格納された前記燃料噴射時間ＴＩを基
に、エンジン300の回転角度に同期して燃料噴射装置351
〜354を開弁する。排気循環装置駆動683は、ＲＡＭ215
に格納された前記排気循環量ＥＧＲを基に排気循環装置
320を開閉する。補助空気バブル駆動684は、ＲＡＭ215
に格納された前記補助空気量ＡＡを基に、補助空気バル
ブ390を開閉する。空調機駆動685は、ＲＡＭ215に格納
された前記空調機停止ＡＣＯＦＦに応じて空調機510を
停止させることによってエンジン負荷を軽くして加速性
能を向上させる。警告燈駆動686は、ＲＡＭ215に格納さ
れた前記診断結果に応じて警告燈を点灯し、異常を検出
したことを運転者に伝える。変速装置駆動687は、ＲＡ
Ｍ215に格納された前記シフト位置ＳＰに応じて変速装
置400をシフトする。

【００３８】図５は、前記ノック検出640のフローチャ
ートを示したものである。フローが開始されると、ステ
ップＳ51において振動センサ340の検出の基づく時系列
データの値ＮＤ(k) から特定の周波数の強度ＳＳ(j) を
計算する。この計算は、ディジタルフーリエ変換あるい
は高速フーリエ変換等として一般に知られている処理で
あって、前記時系列データの値ＮＤ(k) に重みを掛け、
加算する処理であると共に、乗算の頻度が高い処理であ
る。ステップＳ52は、ノック判定のための値を計算する
ステップであって、ノックを生じていないときのノイズ
における特定の周波数成分の強度ＳＮ(j) に対する前記
特定の周波数の強度ＳＳ(j)の比を計算し、かつ、該比
の値がそのときどきの回転数Ｎｅに応じた特定の値を越
えた場合にノック現象が有ると判定する。あるいは、ノ
イズの特定の周波数成分の前記強度ＮＳ(j) の各成分値
の２乗の和に対する前記強度ＳＳ(j) の各成分の２乗の
和との比の値が、そのときどきの回転数Ｎｅに応じた値
を越えた場合にノック現象が有ると判定し、該ノックの
有無をＲＡＭ215に格納する。

【００３９】ステップＳ53は、ノックの有無によって、
フローを分岐させるステップであって、ノックがある場
合は前記ノック検出640を終了し、ノックがない場合は
ステップＳ54に進めるべく分岐させる。ステップＳ54
は、前記強度ＳＳ(j) に基づいて前記のノイズの強度Ｎ
Ｓ(j) を修正するステップであり、該修正においては急
激な変化を避けるために重み付けした平均処理を実施す
るものであると共に、この処理にも乗算を用いている。
前記の如く、ノック検出640においては、乗算の出現頻
度が高いことが理解されるであろう。

【００４０】図６は、エンジン制御650のフローチャー
トを示したものである。フローが開始されると、ステッ
プＳ61で、回転数Ｎｅ、空気流量ＱＡ、水温ＴＷ、及
び、前回の燃料噴射量からエンジン本体300内に残留し
ている燃料の量を示す燃料残留状態ＦＲを数式モデルに
より計算すると共に、その他の状態量と燃料噴射装置の
特性とから燃料の噴射時間ＴＩを計算する。

【００４１】ステップＳ62では、スロットル開設ＴＡの
変化率から急加速を判定し、急加速の判定の場合は空調
機510を停止させる。ステップＳ63では、燃焼の時間を
数式モデルにより推定すると共に、回転数Ｎｅ、空気流
量ＱＡ、水温ＴＷ、燃料残留状態ＦＲ、及び、目標空燃
比等の状態量とを合わせて必要なトルクを発生するため
の点火角度ＳＡを算出する。

【００４２】ステップＳ64では、バッテリー電圧に応じ
た通電時間ＤＴ、回転数Ｎｅ、及び、点火角度ＳＡに基
づく数式モデルにより通電角度ＤＡを算出する。ステッ
プＳ65では、アイドル時の空気流路を数式モデル化して
スロットル開度ＴＡとその変化及び回転数Ｎｅからアイ
ドル状態を判定し、回転数Ｎｅ、空気流量ＱＡ、及び、
水温ＴＷ等のそのほかの状態量と合わせてエンジン本体
300の回転数を安定化するための補助空気量ＡＡを求め
る。

【００４３】ステップＳ66では、回転数Ｎｅ、空気流量
ＱＡ、水温ＴＷ、燃料残留状態ＦＲ、及び、目標空燃比
λｒから排気循環量ＥＧＲを算出し、フローを終了す
る。図７は、自己診断660のフローチャートを示したも
のである。フローが開始されると、ステップＳ71では、
回転数Ｎｅ、スロットル開度ＴＡ、空気流量ＱＡ、及
び、排気循環量ＥＧＲに基づく数式モデルからスロット
ルセンサ380と空気流量センサ310の故障を診断する。

【００４４】ステップＳ72では、空気流量ＱＡ、排気循
環量ＥＧＲ、目標空燃比λｒ、及び、空燃比λｓとに基
づく数式モデルから排気循環装置の故障を診断する。ス
テップＳ73では、回転数Ｎｅ変動から２回転周期の周波
数成分を抽出し、その強弱で失火を診断、即ち、周波数
分析を実施して失火を診断する。更に、ステップＳ74で
は、目標空燃比λｒと空燃比λｓの変化から触媒の前段
に設置した酸素センサ371の劣化を診断し、ステップＳ7
5では、触媒の前後に設置した酸素センサ371、372の空
燃比λｓｆ、λｓｒから触媒の劣化を診断する。

【００４５】更にまた、ステップＳ76では、車速Ｖ、回
転数Ｎｅ、スロットル開度ＴＡ、シフト位置ＳＰ、及
び、シフトレンジＳＲから変速装置、シフトレンジスイ
ッチ、及び、車速センサの故障を診断して、自己診断の
フローを終了する。図８は、変速装置制御670のフロー
チャートを示したものである。フローが開始されると、
ステップＳ81では、回転数Ｎｅ、車速Ｖ、シフト位置Ｓ
Ｐ、スロットル開度ＴＡ、及び、これらの変化からニュ
ーラルネットワークを用いた道路の勾配と運転車の意図
（加速、減速）を推定し、ステップＳ82では、道路の勾
配、運転者の意図（加速、減速）、回転数Ｎｅ、車速Ｖ
シフトレンジＳＲ、及び、エンジンの出力特性からシフ
ト位置ＳＰを算出してフローを終了させる。

【００４６】前記のフローチャートから理解できるよう
に、現今の数式モデル、周波数分析、更には、ニューラ
ルネットワーク等を用いたエンジン制御装置において
は、乗算の必要性が増してきており、本発明は、このよ
うな制御においてその効果が発揮される。以上の記載か
ら理解できるように、、本出願は発明の一実施例につい
て説明したが、本発明は前記実施例に限定されるもので
はなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱
しない範囲内で、設計において種々の変更ができるもの
である。

【００４７】

【発明の効果】以上の如く構成された本発明は、マイク
ロコンピュータに乗算器と逓倍回路を設けたことによ
り、プログラムの処理時間を短縮し、単一のマイクロコ
ンピュータにより複数の制御機能あるいは検出処理を可
能にした。このため装置自体の小型化が達成できると共
に、経済的でもある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のエンジンの基本構成図。

【図２】図１の実施例のエンジンの乗算器を示す図。

【図３】図１の実施例のエンジンの逓倍回路を示す図。

【図４】図１の実施例の制御内容の概要を示す図。

【図５】図１の実施例のノック検出のフローチャート
図。

【図６】図１の実施例のエンジン制御のフローチャート
図。

【図７】図１の実施例の自己診断のフローチャート図。

【図８】図１の実施例の変速機制御のフローチャート
図。

【符号の説明】

10 エンジン 100 制御装置 200 マイクロコンピュータ 300 エンジン本体 220 乗算器 230 逓倍回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 45/00 ３７４Ｆ０２Ｄ 45/00 ３７４ＣＦターム(参考） 3G084 BA06 BA13 BA16 BA20 BA32 BA33 BA34 CA04 DA05 DA27 EB22 FA00 FA05 FA06 FA07 FA10 FA20 FA24 FA25 FA26 FA30 FA33 FA37 FA38 5B062 AA03 DD04 DD10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロコンピュータを用いて制御する
制御装置において、前記マイクロコンピュータは、乗算器と、該マイクロコ
ンピュータに接続された発振子の周波数をより高い周波
数に逓倍する逓倍回路とを内蔵し、前記逓倍回路により逓倍された高い周波数で作動して、
前記乗算器を用いて制御を実施することを特徴とする制
御装置。
【請求項２】前記制御機能は、ノック検出、及び又
は、自己診断を含むエンジン制御を実施することを特徴
とする請求項１記載の制御装置。
【請求項３】前記制御機能は、変速制御等の自動車制
御を実施することを特徴とする請求項１記載の制御装
置。
【請求項４】前記制御機能は、エンジンと変速機を制
御するものであり、かつ、前記制御機能の稼働中に排気
ガスの自己診断を実施することを特徴とする請求項３記
載の制御装置。