JP2527971B2

JP2527971B2 - 内燃機関用制御装置

Info

Publication number: JP2527971B2
Application number: JP62174929A
Authority: JP
Inventors: 玲関口
Original assignee: 株式会社ゼクセル
Priority date: 1987-07-15
Filing date: 1987-07-15
Publication date: 1996-08-28
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JPS6419146A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、内燃機関の回転軸の所定基準位相角を検出
するセンサが故障した場合にも他の回転センサを用いて
内燃機関の制御を支障なく行なうことができるようにし
た内燃機関用制御装置に関する。

（従来の技術）一般に、内燃機関の運転を電子的に制御しようとする
場合、内燃機関の回転タイミング等の検出が必要とな
る。このため、例えば、内燃機関の出力軸が所定の基準
角度位置に達する毎に基準パルスを出力する基準パルス
発生器と、その出力軸が上記基準位置の間の角度より小
さい所定角度回転する毎にカムパルスを出力するカムパ
ルス発生器とを設け、これらのパルス発生器からのパル
ス信号に基づいて燃料噴射量及び又は燃料噴射タイミン
グの最適制御が行なわれている。

したがって、このような機関制御装置にあっては、運
転中に基準パルスの発生が停止した場合、その制御が不
能となる。このため、従来では、基準パルスの発生に不
具合が生じた場合には、カムパルスを利用してそのバッ
クアップを行なうようにした構成が提案されている（特
開昭61−176811号公報）。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、機関の運転中に基準パルスが正常に出力され
なくなった場合にカムパルスにより基準パルスの代用を
図るようにした従来の装置では、カムパルスの正当性を
チェックすることができず、例えばカムパルス列中にお
いてパルスの欠落が生じている場合には、実際のクラン
ク軸の角度と制御上のクランク軸の角度と間に誤差を生
じ、機関の制御を正常に行ないえないこととなる。さら
に、機関の出力軸が１回転する間に発生するカムパルス
の数がその間に発生する基準パルスの数の整数倍に設定
されている場合、基準パルスが正しく出力されていない
状態の下にあっては、機関を始動させるとクランク軸の
角度が判断できず、始動不能となるという問題点を有し
ている。

本発明の目的は、したがって、従来技術における上述
の問題点を解決することができる改善された内燃機関用
制御装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）従来技術における上述の問題点を解決するための本発
明の特徴は、内燃機関の回転軸が所定の基準回転位置に
達する毎に基準パルスを出力する第１パルス発生器と、
基準パルスが出力された後にｎ（ｎは２以上の整数）個
のカムパルスを順次出力する第２パルス発生器とを備
え、基準パルスとカムパルスとに応答して内燃機関に供
給される燃料の制御を行う内燃機関用制御装置におい
て、第１パルス発生器からの基準パルスが正常に出力さ
れているか否かをを判別する判別手段と、該判別手段に
よって基準パルスが正常に出力されていないことが判別
された場合にカムパルスの周期に基づいてカムパルスの
欠落の有無を検出する検出手段と、基準パルスが正常に
出力されておらず且つカムパルスの欠落がない場合に、
上記燃料の制御のために必要な機関速度及びクランク軸
角度位置に関するデータをカムパルスに基づいて演算出
力するバックアップ手段とを備えた点にある。

（作用）判別手段によって第１パルス発生器からの基準パルス
が正常に出力されているか否かが判別される。判別手段
によって基準パルスが正常に出力されていないことが判
別されると、検出手段によってカムパルスの欠落の有無
がチェックされる。基準パルスが正常に出力されておら
ず且つカムパルスの欠落がない場合には、所要の燃料制
御のために必要な機関速度及びクランク軸角度位置に関
するデータが、カムパルスに基づきバックアップ手段に
おいて演算出力される。

（実施例）以下、図示の実施例により本発明を詳細に説明する。

第１図には、本発明による内燃機関制御装置の一実施
例が示されている。内燃機関制御装置１は、内燃機関２
と、内燃機関２に燃料を噴射供給する燃料噴射ポンプ３
とを有し、内燃機関２の運転制御を電子的に行なうため
の装置であり、内燃機関２の種々の運転条件、例えば冷
却水温度、燃料温度、アクセルペダル（図示せず）の操
作量等を検出しその検出結果を示す信号Ｓを出力するセ
ンサユニット４と、燃料噴射ポンプ３の駆動軸3aの回転
位置が所定の基準位置に達したタイミングでパルス信号
を出力するための第１パルス発生器10と、上記駆動軸3a
が１つの基準位置から次の基準位置にまで回転した場合
に所定の個数のパルス信号をその回転に応じて出力する
ための第２パルス発生器20とを有している。

図示の実施例では、内燃機関２は４サイクル６気筒の
ものであり、駆動軸3aに固定される第１パルス発生器10
の第１パルサ11の周辺には、60°間隔で６個の歯11a乃
至11fが形成されており、第１パルサ11の近傍の所定の
位置に設けられている第１検出コイル12に各歯が対向す
る毎に第１検出コイル12からパルスP₁が出力される構成
となっている。各歯が第１検出コイル12に対向するタイ
ミングは内燃機関２の気筒のシリンダが圧縮上死点に達
するタイミングに調節されており、したがって、内燃機
関２の６つの気筒（図示せず）のシリンダが順次圧縮上
死点に達する毎にパルスP₁が出力される。パルスP₁は対
応して設けられた波形整形回路13において波形整形さ
れ、第２図（ａ）に示されるような矩形波パルス信号と
され、基準（REF）パルスP_rとして制御ユニット30に入
力される。上記説明から判るように、基準パルスP_rは60
（℃Ａ）毎に出力されることになる。

第２パルス発生器20は駆動軸3aに固定されている第２
パルサ21を有し、第２パルサ21の外周には多数の歯が設
けられている。図示の実施例では、これらの歯は、第１
パルサ11に設けられている６個の歯11a乃至11fの配設位
置に対応する位置ａ乃至ｆにより分けられる60°の範囲
内に夫々８個づつ上述の位置ａ乃至ｆの上を避けて設け
られている。図示の実施例では、これら８個の歯による
カムパルスが、基準パルスP_rの発生から12（℃Ａ）の間
隔をおいて１つ目が出力され、以後、4.72（℃Ａ）の間
隔で残りの７つが出力されるよう、第２パルサ21が構成
されている。

第２パルサ21の近傍に設けられた第２検出コイル22と
駆動軸3aとの間の相対位置関係が第１検出コイル12と駆
動軸3aとの間の相対位置関係と同様になるように、第２
検出コイル22が駆動軸3aに対して位置決めされており、
駆動軸3aの回転により、第２パルサ21の各歯が第２検出
コイル22に対向するタイミングでパルスP₂が出力され
る。パルスP₂は波形整形回路23に入力され、第２図
（ｂ）に示されるような矩形波パルス信号列とされ、カ
ム（CAM）パルスP_cとして制御ユニット30に入力され
る。

第２図（ａ）、（ｂ）に示される波形から判るよう
に、カムパルスP_cは、１つの基準パルスP_rが出力されて
から次の基準パルスP_rが出力されるまでの間に８個出力
され、これら８個のカムパルスP_cは基準パルスP_rと重複
したタイミングで出力されることがない。

制御ユニット30は、基準パルスP_r、カムパルスP_c及び
センサユニット３からの信号Ｓに応答し、内燃機関２の
運転制御を電子的に制御する機能を有すると共に、第１
パルス発生器10が故障した場合には、例えカムパルスP_c
の欠落があっても、カムパルスP_cによって制御のバック
アップが確実に行なえるようにするバックアップ機能を
も有するものであり、図示の実施例では、上記機能を達
成するためのプログラムがストアされ、実行されるよう
になっているマイクロコンピュータ装置として構成され
ている。

制御ユニット30において、31は外部からの信号を受け
取るためのインターフェイス回路、32は中央演算処理装
置（CPU）、33は必要なプログラムのストアされている
読出し専用メモリ（ROM）、34はランダムアクセスメモ
リ（RAM）、35は出力回路、36はバスである。インター
フェース回路31を介して入力された信号及びパルスに基
づいて、ROM33内にストアされているプログラムに従う
演算がCPU32内において実行され、その演算結果はバス3
6、出力回路35を介して制御信号CSとして出力され、内
燃機関２の運転の調節を行なうための調節部材40に与え
られる。この結果、内燃機関２の運転制御が電子的に行
なわれる。この場合、第１パルス発生器10が故障した際
には、第２パルス発生器20からのパルスによりそのバッ
クアップを行なうことができる。

次に、第３図乃至第５図のフローチャートを参照し
て、上述の各機能を果すためROM33内にストアされてい
るプログラムについて説明する。

第３図には、ROM33内にストアされているプログラム
の１つである主制御プログラム40が示されている。主制
御プログラム40は、プログラムのスタート後、ステップ
41で初期化が行なわれ、しかる後、制御のために必要な
データの入力が行なわれる（ステップ42）。そして、ス
テップ43において内燃機関２の制御を行なうための制御
演算が入力されたデータに基づいて実行され、その結果
に従う制御信号CSが出力される（ステップ44）。上記ス
テップ42乃至44は以後繰返し実行され、内燃機関２のそ
の時々の運転条件に従って内燃機関２の運転制御が電子
的に行なわれる。

制御ユニット30のROM33内には、さらに、基準パルスP
_r及びカムパルスP_cに応答して夫々実行される割込プロ
グラムINT 1及びINT 2がストアされている。

第４図にフローチャートで示されている割込プログラ
ムINT 1は、基準パルスP_rが入力されたことに応答して
実行が開始され、ステップ51において先ず基準（REF）
パルスP_rの周期T_rを演算してステップ52に進み、ここで
カムパルスP_cがそれまでにすでに８個入力されているか
否かの制御が行なわれる。この判別は、カムパルスP_cの
入力を計数するためのカウンタの値M₂に基づいて行なわ
れる。

ステップ52の判別結果がNOの場合には、ステップ53に
進み、ここで、第２パルス発生器20が故障か否かを判定
するための第２故障カウンタの計数値N₂が零以下か否か
の判別が行なわれる。値N₂は、カムパルスP_cが正常に出
力されていれば負になることがないように設定されてい
る。カムパルスP_cの発生に異常が生じておりN₂≦０の場
合には、ステップ53の判別結果はYESとなってステップ5
4に進み、ここで第２パルス発生器20が故障したことを
示すフラグF₂をセットし、第２故障カウンタをリセット
し、N₂＝０の状態とする。ステップ54における上述の動
作が終了したならばステップ55に進む。一方、ステップ
53の判別結果がNOの場合、すなわちステップ52において
はカムパルスP_cの欠落が検出されたがN₂がまだ正の値と
なっている場合には、ステップ56に進み、ここで計数値
N₂より、第１パルサ11のコグ数と同じ数の６を差し引
き、ステップ57に進む。ステップ57では、N₂−６の計算
により第２故障カウンタがアンダフロー状態になったか
否かの判別が行なわれ、その判別結果がYESの場合には
ステップ54に進み、その判別結果がNOの場合にはステッ
プ55に進む。

カムパルスP_cの欠落がなくステップ52の判別結果がYE
Sの場合には、ステップ58に進み、第２故障カウンタの
計数値N₂の値が初期値であるか否かの判別が行なわれ
る。その判別結果がYESの場合には、ステップ59におい
てフラグF₂をリセットし、ステップ55に進む。若しステ
ップ58の判別結果がNOの場合にはステップ60に進み、こ
こでN₂＝N₂＋１としてからステップ55に進む。

ステップ55では、回転計算のスキップがあったか否か
の判別が行なわれ、その判別結果がYESの場合にはステ
ップ61に進み、回転計算のスキップの解除を行ないステ
ップ64に進む。ステップ55の判別結果がNOの場合にはス
テップ62に進み、第１パルス発生器10が故障か否かの判
別を第５図に従う説明において後述する第１故障カウン
タの計数内容に基づいて行なう。第１パルス発生器10が
故障であると判定された場合にはステップ64に進む。も
し第１パルス発生器10が故障でないと判定された場合に
は、ステップ63において機関速度の計算をステップ51の
計算結果に基づいて実行してからステップ64に進む。

ステップ64では、カムパルスの入力個数を計数するた
めのカウンタをリセットし、ステップ65で制御角θの値
を０（℃Ａ）とした後、主制御プログラム40に戻る。

次に、第５図を参照してカムパルスP_cが入力された場
合の割込プログラムINT 2の実行動作について説明す
る。

カムパルスP_cの入力により割込プログラムINT 2が起
動されると、先ずステップ71においてその時のカムパル
スP_cの周期T_cが計算され、これと同時に１つ前のプログ
ラムサイクルにおいて得られたカムパルスP_cの周期T_co
の値を2.5倍した値がT_oとしてセットされる。しかる
後、ステップ72に進み、ここで今回得られた周期T_cの値
がT_coとしてセットされる。次いで、ステップ73におい
てT_c≧T_oか否かの判別、すなわち、今回の周期が前回の
周期の2.5倍以上か否かの判別が行なわれ、その判別結
果がYESであれば、ステップ74に進む。

ステップ74では、M₂＝０か否かの判別が行なわれる。
M₂＝０の場合にはステップ74の判別結果がYESとなり、
ステップ75に進み、ここで第１故障カウンタの計数値N₁
が初期値となっているか否かの判別が行なわれる。ステ
ップ75の判別結果がYESの場合にはステップ76に進み、
第１パルス発生器10が故障しているか否かを示すフラグ
F₁をリセット（REF故障解除）した後、ステップ77に進
み、M₂の内容に１を加えてから、ステップ78において、
今回のカムパルスP_cによる割込のあった時の第２パルサ
21の回転位置を示す制御角θに4.72（℃Ａ）を加え、こ
の加算結果を新しい制御角θの値とする。しかる後、主
制御プログラム40に戻る。ステップ75の制御結果がNOの
場合には、ステップ79に進み、第１故障カウンタを１だ
けカウントアップ（N₁＝N₁＋１）してからステップ77に
進む。

ステップ74の判別結果がNOの場合には、ステップ80に
進み、ここで第２カウンタの計数値M₂の内容が７に等し
いか否かの判別が行なわれる。M₂＝７の場合にはステッ
プ80の判別結果はYESとなり、ステップ81に進む。

ステップ81では、第１パルス発生器10が故障か否かの
判別が行なわれ、故障であると判別された場合にはステ
ップ82において前回の12（℃Ａ）の割込み時刻と今回の
12（℃Ａ）の割込時刻との間の時間t_a（第２図参照）を
計算し、この時間t_aに基づいて内燃機関２の回転速度N_e
の計算が行なわれ（ステップ83）、ステップ84に進む。
ステップ81での判別結果がNOの場合にはステップ82,83
は実行されることなくステップ84に進む。

M₂≠７の場合にはステップ80の判別結果はNOとなり、
ステップ85に進み、ここでN₂≦０か否かの判別が行なわ
れる。N₂＞０の場合にはステップ85の判別結果はNOとな
り、ステップ86に進み、ここでN₂の値から６を差し引く
操作が行なわれた後、ステップ87に進み、第２故障カウ
ンタがアンダーフロー状態となっているか否かの判別が
行なわれる。第２故障カウンタがアンダーフロー状態と
なっていない場合にはステップ84に進む。一方、第２故
障カウンタがアンダーフロー状態となっている場合、又
はステップ85の判別結果がYESとなった場合には、ステ
ップ88が実行され、第２パルス発生器20の故障を示すフ
ラグF₂がセットされると共に、第２故障カウンタがリセ
ットされN₂の値が０となる。

ステップ84では、N₁≦０か否かの判別が行なわれる。
N₁＞０の場合にはステップ84の判別結果はNOとなり、ス
テップ89に進み、ここでN₁の値から６を差し引く操作が
行なわれた後、ステップ90に進み、第１故障カウンタが
アンダフロー状態となっているか否かの判別が行なわれ
る。第１故障カウンタがアンダーフロー状態となってい
ない場合にはステップ92に進み、ここで機関の回転速度
の計算をスキップするようにセットが行なわれ、且つ制
御角θが12（℃Ａ）にセットされ、カウンタがリセット
されてM₂が０とされる。一方、ステップ90の判別結果が
YESであると、ステップ91に進み、ここでフラグF₁がセ
ットされ、第１故障カウンタがリセットされN₁の値が零
とされる。しかる後ステップ92が実行され、主制御プロ
グラム40に戻る。

以上述べたところから判るように、基準パルスP_rが１
つ出力された後にカムパルスP_cが８つ出力されている場
合には、第２故障カウンタは１だけインクリメントされ
（ステップ60）、上記した正常な動作が繰返しつづけら
れる限り第２故障カウンタはアンダーフロー状態となる
ことはないので、ステップ54は実行されることがない。

若し、第２パルス発生器20の第２パルサ21に歯ぬけが
生じると、駆動軸3aが１回転する間に６つの基準パルス
P_rが出力され割込プログラムINT 1が６回実行される
が、そのうちの１回だけステップ52の判別結果がNOとな
り、ステップ56でN₂−６の計算が行なわれる。すなわ
ち、カムパルスP_cが連続して８回出力されない状態が周
期的に生じると、基準パルスP_rが６回出力されるうちの
１回はステップ56でN₂−６の計算が実行されることにな
る。この結果、N₂の値は駆動軸3aが１回転する毎に１だ
け減少し、必ずアンダーフロー状態に陥り、ステップ54
が実行され、フラグF₂がセットされる。また、基準パル
スP_rが発生すると、割込プログラムINT 1が実行され、
制御角度θの値は０（℃Ａ）にセットされる（ステップ
65）。

割込プログラムINT 2は、カムパルスP_cの周期を計算
し、その値を前回のものと比較することにより、その時
のカムパルスP_cが基準パルスP_rの発生後に始めて出力さ
れたカムパルスであるか否かの判別をステップ71乃至73
において行なう。

次いで、前回のカムパルスと今回のカムパルスとの間
に基準パルスが出力されたか否かのチェックが行なわれ
る（ステップ74）。基準パルスP_rの出力があった場合に
は、N₁の値が初期値でないことを条件にN₂の値を１つだ
け増加させる（ステップ75,79）。一方、基準パルスP_r
の出力がなかった場合には、N₂の値から６を差し引き、
その結果がマイナス（第１故障カウンタがアンダーフロ
ー）の場合には第１パルス発生器が故障と判定され、フ
ラグF₁がセットされる（ステップ84,89,90,91）。

次に、カムパルスの欠落の有無をチェックする動作に
ついて説明する。

このチェックは、先ず、前回のカムパルスと今回のカ
ムパルスとの間に基準パルスが出力されたか否かのチェ
ックを行なう。カムパルス間に基準パルスが発生してい
る場合にはINT 1によりカムパルスのチェックを行なう
ことは既述の通りである。カムパルス間に基準パルスが
発生していない場合には、クランク軸角を制御で使用し
ているとき、その制御で使用しているクランク軸角を12
（℃Ａ）にする。そして、前回の12（℃Ａ）の時のカム
パルスから今回のカムパルスの発生までにカムパルスが
規定回数検出されたか否かをチェックする。カムパルス
が規定回数検出された場合には、そのカウンタが初期値
にある場合を除き第２故障カウンタの内容に１を加え、
一方、カムパルスが規定回数検出されなかった場合には
第２故障カウンタの内容から６を差し引く操作を行な
う。この結果、第２故障カウンタの計数内容N₂が初期値
であるときにはカムパルスの欠落はなく、N₂が零又は負
の場合にはカムパルスの欠落があったと判定される。

次に、第１パルス発生器が故障であると判定された場
合のカムパルスによるバックアップ動作について説明す
る。

先ず、第１パルス発生器10が故障であるが、カムパル
スの欠落はないと判定された場合、カムパルスに基づい
て機関速度及びクランク軸角度の計算が実行される。こ
の機関速度の計算はステップ82,83で説明した通りであ
る。一方、クランク軸角度の計算は、4.72（℃Ａ）間隔
で出力される８個のカムパルスから成る一群のカムパル
スのうち、その先頭に出力されるカムパルスが検出さ
れ、このときのθの値が12（℃Ａ）にセットされ、以
後、カムパルスが出力される毎にθの値に4.72（℃Ａ）
を加算し、これによりカムパルスが出力されたときのク
ランク軸角度が基準パルスを使用することなしに定めら
れる。上述したバックアップのための機関速度及びクラ
ンク軸角度の算出はINT 2のプログラムにおいて実行さ
れる。

このように、基準パルスが正常に出力されていない場
合、カムパルスが欠落なく正常に出力されているか否か
の判別が行なわれ、カムパルスのみに基づいて機関速度
の計算、クランク軸の角度の情報を正確に得ることがで
きるので、所要のバックアップ動作を確実に行なえ、機
関の運転を何ら支障なく継続して行なうことができる。

上記実施例では、本発明による内燃機関制御装置を、
マイクロコンピュータに所定のプログラムを実行させる
ことにより実現した場合の一実施例を示したが、本発明
はこの一実施例に限定されるものではなく、マイクロコ
ンピュータを用いることなしに、その全体を又はその一
部を個別の論理回路及び又はアナログ回路を用いて実現
してもよい。

（発明の効果）本発明によれば、上述の如く、基準パルスの出力に異
常が生じた場合、カムパルスの欠落の有無がチェックさ
れ、カムパルスの欠落が無い場合にのみ、所要の燃料制
御のために必要な機関速度及びクランク軸角度位置に関
するデータがバックアップ手段によって演算出力される
構成であるから、バックアップ手段から供給される機関
速度及びクランク軸角度位置に関する正確な情報を使用
して所要の燃料制御のバックアップ動作を確実に行うこ
とができ、内燃機関の運転を何等支障なく継続して行な
うことができる優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
（ａ）及び第２図（ｂ）は第１図に示す各パルス発生器
からの出力パルスの波形を示す波形図、第３図乃至第５
図は第１図に示す制御ユニット30において実行されるコ
ンパュータプログラムを示すフローチャートである。 10……第１パルス発生器、20……第２パルス発生器、30
……制御ユニット、40……主制御プログラム、INT 1,IN
T 2……割込プログラム、P_r……基準パルス、P_c……カ
ムパルス。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の回転軸が所定の基準回転位置に
達する毎に基準パルスを出力する第１パルス発生器と、
前記基準パルスが出力された後にｎ（ｎは２以上の整
数）個のカムパルスを順次出力する第２パルス発生器と
を備え、前記基準パルスと前記カムパルスとに応答して
前記内燃機関に供給される燃料の制御を行う内燃機関用
制御装置において、前記第１パルス発生器からの基準パルスが正常に出力さ
れているか否かをを判別する判別手段と、該判別手段によって前記基準パルスが正常に出力されて
いないことが判別された場合に前記カムパルスの周期に
基づいて前記カムパルスの欠落の有無を検出する検出手
段と、前記基準パルスが正常に出力されておらず且つ前記カム
パルスの欠落がない場合に、前記燃料の制御のために必
要な機関速度及びクランク軸角度位置に関するデータを
前記カムパルスに基づいて演算出力するバックアップ手
段とを備えたことを特徴とする内燃機関用制御装置。