JP3508720B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はエンジン制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジン制御装置は燃料噴射制御や点火
時期制御やアイドル回転数制御などの制御を行う装置で
あって、エンジンを最適な状態で運転させるものであ
る。つまり、クランクセンサやエンジン水温センサ等の
エンジン運転状態を検出する各種センサからの信号をＥ
ＣＵ（電子制御ユニット）に入力して最適な燃料噴射
量、噴射時期、点火時期などを制御する。

【０００３】点火制御や噴射制御等のエンジン回転と同
期した制御、つまり、クランク角に同期した制御は、ク
ランクエッジ（クランク信号のエッジ）からのオフセッ
ト時間が経過した時に点火パルス等の信号を発生させる
ことにより行ってきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、角度から時間
への変換のための演算を行う必要があり、処理負荷を低
減するとともに、精度を向上したいという要求がある。

【０００５】本発明はこのような背景の下になされたも
のであり、その目的は、処理負荷の低減及び精度向上を
図り、しかも、クランク信号系に異常が発生した場合に
もエンジンの制御を継続して行うことができるエンジン
制御装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１，４に記載の発
明によれば、エンジンのクランク軸の回転に対応した所
定角度間隔毎のパルス列のクランク信号に対し、パルス
間隔計測手段によりパルス間隔が計測され、逓倍信号生
成手段により、パルス間隔計測手段による今回のパルス
間隔を基にして次のパルスまでに整数倍（１を除く）の
周波数の逓倍信号が生成される。このように、所定の角
度間隔で逓倍信号を生成してエンジン回転と同期をとる
システムとすることで、角度から時間への変換のための
演算を不要にでき、処理負荷の低減及び精度向上を図る
ことができる。

【０００７】また、異常検出手段がクランク信号系の異
常を検出すると、切替手段は、カウンタを時間クロック
で動作するフリーランカウンタとして用いるべく切り替
える。そして、このカウンタの値に従ってエンジンを制
御するための制御信号が発生する。よって、クランク信
号ラインが断線やショートしたりクランクロータに刃こ
ぼれ等起こした場合にも、エンジン制御を継続して行う
ことができることとなる。

【０００８】請求項２に記載の発明によれば、クランク
信号系の異常検出時にカウンタにおける逓倍信号に基づ
く信号供給ラインを切り離すことにより、この信号供給
ラインを通してカウンタにノイズが入りにくい。

【０００９】請求項３に記載の発明によれば、クランク
信号系の異常を検出した時に、一旦、エンジン駆動信号
の出力ポートとカウンタの接続を遮断することにより、
カウンタの機能が移り変わる間に誤った駆動信号が出力
されるのが防止できる。

【００１０】請求項５，８に記載の発明によれば、エン
ジンのクランク軸の回転に対応した所定角度間隔毎のパ
ルス列のクランク信号に対し、パルス間隔計測手段によ
りパルス間隔が計測され、時間データ記憶手段により、
計測したパルス間隔Ｔを逓倍値ｎにて割った時間データ
Ｔ／ｎが保持され、角度クロック生成手段により、時間
データＴ／ｎに応じた時間間隔毎に角度クロック信号が
生成される。また、計数処理手段により、角度クロック
信号が入力されてこの角度クロック信号に従って計数処
理が行われる。このように、所定の角度間隔で角度クロ
ック信号を生成してエンジン回転と同期をとるシステム
とすることで、角度から時間への変換のための演算を不
要にでき、処理負荷の低減及び精度向上を図ることがで
きる。

【００１１】また、時間クロック生成手段は一定時間毎
の時間クロック信号を生成する。そして、異常検出手段
がクランク信号系の異常を検出すると、切替手段は、計
数処理を角度クロック信号によるものから時間クロック
信号によるものに切替を行う。よって、クランク信号ラ
インが断線やショートしたりクランクロータに刃こぼれ
等起こした場合にも、エンジン制御を継続して行うこと
ができることとなる。

【００１２】ここで、請求項６に記載のように、切替手
段は、異常検出手段にてクランク信号系の異常を検出し
たとき、計数処理手段に入力されていた角度クロック信
号に代えて時間クロック信号が入力されるよう信号経路
の切替を行うようにすると、実用上好ましいものとな
る。

【００１３】また、請求項７に記載の発明によれば、ク
ランク信号系の異常を検出した時に、一旦、エンジン駆
動信号の出力ポートと計数処理手段の接続を遮断するこ
とにより、計数処理手段で計数処理を行う際の信号の変
更に伴い機能が移り変わる間に誤った駆動信号が出力さ
れるのが防止できる。

【００１４】また、請求項５〜８のいずれか１項に記載
のエンジン制御装置において、請求項９に記載のよう
に、計数処理手段の計数処理にてエンジンに対して燃料
供給を実行する燃料噴射装置の噴射時期を制御したり、
請求項１０に記載のように、計数処理手段の計数処理に
てエンジンの気筒内の混合気を点火する点火装置による
点火時期を制御するようにしてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した実施
の形態を図面に従って説明する。本実施の形態において
は自動車用多気筒ガソリンエンジンの制御装置に具体化
している。図１には、本実施形態におけるエンジン制御
ＥＣＵ１の構成を示す。エンジンは５気筒４サイクルエ
ンジンである。

【００１６】エンジン制御ＥＣＵ１はマイクロコンピュ
ータ（以下、マイコンという）１０と電源回路２０と入
出力回路３０とＥＥＰＲＯＭ４０を備えている。電源回
路２０はバッテリ２から電力の供給を受けて所定の電圧
をＥＣＵ１内の各機器に供給する。マイコン１０はＣＰ
Ｕ１１とＲＯＭ１２とＲＡＭ１３とＡ／Ｄ変換器１４と
入出力インターフェイス１５とタイマモジュール１６を
備えており、これらの各部材間はデータバスにて相互に
データのやり取りが行われる。また、入出力インターフ
ェイス１５にはＥＥＰＲＯＭ４０が接続され、入出力イ
ンターフェイス１５を介してＥＥＰＲＯＭ４０とデータ
のやり取りが行われる。入出力回路３０はセンサおよび
スイッチ等からの信号を入力するとともに、インジェク
タ（燃料噴射弁）や点火装置に対し駆動信号を出力す
る。さらに、入出力回路３０には通信ライン３が接続さ
れ、入出力回路３０を介して他のＥＣＵとデータのやり
取りが行われる。マイコン１０のＣＰＵ１１はセンサ・
スイッチ等からの信号（データ）及び通信ライン３から
のデータを入出力回路３０と入出力インターフェイス１
５を介して取り込むとともに、これらデータを基にして
各種の演算を行い、入出力インターフェイス１５と入出
力回路３０を介してインジェクタ等を駆動制御する。

【００１７】ここで、エンジン制御ＥＣＵ１が取り込む
信号に、クランクセンサからのクランク信号とカムセン
サからのカム信号がある。図２には、エンジン１サイク
ル（７２０°ＣＡ）分のクランク信号とカム信号を示
す。

【００１８】クランク信号は、エンジンのクランク軸の
回転に対応した所定角度間隔毎のパルス列よりなり、こ
のパルス列の途中にパルスを抜いた欠け歯部（基準位置
部）を有する。本実施形態でのクランク信号は６０パル
ス毎に２パルス抜ける欠け歯の構成となっている（６０
−２歯構造）。つまり、パルス列のパルス間隔が６°Ｃ
Ａであり、このパルス列の途中にパルスを抜いた欠け歯
部を３６０°ＣＡ毎に有し、そのうちの一方（７２０°
ＣＡ毎の欠け歯）が表欠け歯であり、他方（他の７２０
°ＣＡ毎の欠け歯）が裏欠け歯である。また、カム信号
は、エンジンのカム軸の回転に同期しており、気筒位置
を特定する気筒判別信号であり、立ち下がりエッジは１
４４°ＣＡ間隔である。このカム信号は、７２０°ＣＡ
間に２回来るクランク信号の欠け歯位置（表欠け歯と裏
欠け歯）でカム信号の位相レベルが異なっており、欠け
歯位置でのカム信号レベルのハイ／ロウで欠け歯の表裏
を判定することができる。

【００１９】クランク信号が図１のタイマモジュール１
６のハードクランク１００に入力される。また、カム信
号は入出力回路３０を介してマイコン１０に取り込まれ
る。一方、図１のタイマモジュール１６に備えられたハ
ードクランク１００は、クランク信号をハード的に処理
する機能部である。このハードクランク１００により、
図２のクランク信号の処理（クランクエッジ間時間を分
割した角度信号の生成）をハード的に行うことができ
る。

【００２０】図３には、ハードクランク１００の構成を
示す。図３において、プリスケーラ１０１と分周回路１
０２とエッジ時間計測カウンタ１０３と逓倍レジスタ
（エッジ時間記憶レジスタ）１０４と逓倍カウンタ１０
５とイベントカウンタ１０６とガード用カウンタ１０７
と基準カウンタ１０８と追従カウンタ（角度カウンタ）
１０９と点火・噴射用角度カウンタ１１２を備えてい
る。プリスケーラ１０１からの信号Ｐφは分周回路１０
２を介してエッジ時間計測カウンタ１０３に送られる。
また、信号Ｐφは追従カウンタ（角度カウンタ）１０９
に送られる。さらに、クランク信号がエッジ時間計測カ
ウンタ１０３とイベントカウンタ１０６とガード用カウ
ンタ１０７に送られる。

【００２１】図４には、アングルクロック（角度信号）
発生のタイムチャートを示す。図４には、入力するクラ
ンク信号、エッジ時間計測カウンタ１０３のカウント
値、逓倍レジスタ１０４の記憶値、逓倍カウンタ１０５
のカウント値、逓倍カウンタ１０５の出力信号（逓倍ク
ロック）、ガード用カウンタ１０７の値のｎ倍値、基準
カウンタ１０８のカウント値、追従カウンタ１０９のカ
ウント値、点火・噴射用角度カウンタ１１２のカウント
値を示す。

【００２２】図３のエッジ時間計測カウンタ１０３は、
クランク信号を入力してクランクエッジ間の時間（パル
ス間隔）を計測する。詳しくは、パルス間隔計測手段と
してのエッジ時間計測カウンタ１０３は、図４のように
時間同期でカウントアップするカウンタであって、クラ
ンクエッジ間（クランク信号の立ち下がりエッジ間）の
時間を計測する。計測した値は１／ｎ倍に逓倍され、逓
倍レジスタ１０４に転送される。逓倍レジスタ１０４
は、計測したパルス間隔Ｔを所定値ｎにて割った時間デ
ータＴ／ｎを保持する時間データ記憶手段として機能
し、転送されたデータＴ／ｎはダウンカウンタである逓
倍カウンタ１０５の初期値となる。逓倍値（ｎ値）とし
て、例えば「３２」を挙げることができる。

【００２３】図３の逓倍カウンタ１０５は、エッジ時間
計測カウンタ１０３により計測されたクランクエッジ間
時間を使って、クランクエッジ時間を１／ｎした逓倍ク
ロックを生成する。詳しくは、逓倍カウンタ１０５は、
図４のように時間同期でダウンカウントされ、アンダー
フローすると逓倍クロックを発生するとともにカウント
値が初期値に戻される動作を繰り返す。次のクランクエ
ッジ（クランク信号の立ち下がりエッジ）が入力される
と、逓倍レジスタ１０４の値及び逓倍カウンタ１０５の
初期値が最新値に更新される。このように、逓倍信号生
成手段としての逓倍カウンタ１０５は、エッジ時間計測
カウンタ１０３による今回のパルス間隔を基にして次の
パルスまでに整数倍（１を除く）の周波数の逓倍信号
（逓倍クロック）を生成する。

【００２４】図３の基準カウンタ１０８は、図４に示す
ように、逓倍クロックによりカウントアップ動作する。
図３の追従カウンタ１０９は時間同期クロックによりカ
ウントアップする（内部クロックでカウント動作す
る）。ガード用カウンタ１０７は、クランク信号の立ち
下がりエッジ入力毎にカウントアップするカウンタであ
って、クランクエッジ入力時にカウントアップ前の値の
ｎ倍（逓倍）の値を基準カウンタ１０８に転送する。

【００２５】ここで、図４のように、基準カウンタ１０
８のカウント値は、クランクエッジ入力時にガード用カ
ウンタ１０７から転送された値（カウント値のｎ倍値）
を上回ることはできない。また、追従カウンタ１０９
は、基準カウンタ１０８のカウント値より小さい時のみ
カウントアップする。この追従カウンタ１０９のカウン
トアップに同期してアングルクロック（角度信号）が生
成される。このように、３つのカウンタ１０７，１０
８，１０９によりアングルクロックが生成される。即
ち、角度クロック生成手段としての追従カウンタ１０９
は、時間データＴ／ｎに応じた時間間隔毎に角度クロッ
ク信号（アングルクロック）を生成する。

【００２６】本実施形態では、内部クロック（プリスケ
ーラからの信号Ｐφ）を２０ＭＨｚとしており、追従カ
ウンタ１０９は他のカウンタと比べ高速で動作可能であ
る。図４において、減速時には、基準カウンタ１０８と
追従カウンタ１０９のカウント動作として、クランクエ
ッジの入力より先に基準カウンタ１０８の値がガード用
カウンタ１０７の値のｎ倍値に達してしまうため、追従
カウンタ１０９のカウントアップが禁止される。このよ
うにしてガード用カウンタ１０７により基準カウンタ１
０８と追従カウンタ１０９のカウントアップ動作が逓倍
値で停止する。その結果、減速時には追従カウンタ１０
９のカウント動作が停止して、一定値以上のアングルク
ロックの発生を防止する。

【００２７】このように生成したアングルクロックが図
３の点火・噴射用角度カウンタ１１２に送られ、カウン
タ１１２はアングルクロックにてカウントアップする
（図４参照）。つまり、点火・噴射用角度カウンタ１１
２はアングルクロック（角度クロック信号）を入力し、
このアングルクロックに従って計数処理を行う。よっ
て、カウンタ１１２が角度タイマとして機能する。そし
て、角度タイマとしてのカウンタ１１２のカウント値に
基づいてコンペアレジスタを用いて点火・噴射制御がク
ランク角同期にて行われる。つまり、計数処理手段とし
ての点火・噴射用角度カウンタ１１２の計数処理にて、
エンジンに対して燃料供給を実行する燃料噴射装置の噴
射時期を制御したり、エンジンの気筒内の混合気を点火
する点火装置による点火時期を制御して、点火・噴射用
角度カウンタ１１２により点火・噴射等の制御をクラン
ク角同期でハード制御することができる。このように、
所定の角度間隔で逓倍信号（逓倍クロック）を生成して
エンジン回転と同期をとるシステムとすることで、角度
から時間への変換のための演算を不要にでき、処理負荷
の低減及び精度向上（ｎ＝３２ならばＬＳＢ＝０．１８
７５°ＣＡ）を図ることができることとなる。

【００２８】また、図２においてクランク信号の表欠け
歯側がシステム初期化場所である。このシステム初期化
位置は第４気筒のＢＴＤＣ６°ＣＡの位置であり、この
位置で追従カウンタ１０９のカウント値が初期化される
と点火・噴射用角度カウンタ１１２に対してリセット信
号が送られ、このリセット信号で点火・噴射用角度カウ
ンタ１１２が初期化されて同期がとられる。

【００２９】図３のイベントカウンタ１０６はクランク
信号のパルスでの立ち下がりエッジでカウントアップす
るとともに同エッジ毎に角度周期割り込み信号を出力す
る。ＣＰＵ１１はイベントカウンタ１０６のカウント値
（エッジ入力数）からクランク信号の欠け歯位置を検出
する。なお、イベントカウンタ１０６のカウント値はエ
ンジン１サイクル（７２０°ＣＡ）で初期化される。

【００３０】図５に、クランク信号系が正常である時に
おける点火・噴射用角度カウンタ１１２で点火・噴射出
力を制御するためのタイムチャートを示す。まず、図５
のｔ１で示す所定の３６°ＣＡ周期割り込みで通電開始
時期と点火時期と通電ガード値をセットする。詳しく
は、点火出力を実施したい時期より所定の角度前で（３
６°ＣＡ周期の割り込みで）、ＣＰＵ１１により演算し
た通電開始時期と点火時期の７２０°ＣＡ間での絶対角
度位置を通電開始時期設定レジスタと点火時期設定レジ
スタに設定し、さらに、ダウンカウンタの初期値として
通電ガード値を設定しておく。そして、角度タイマ（角
度カウンタ１１２）と通電開始時期設定レジスタの値が
一致した時に（図５のｔ２のタイミング）、ダウンカウ
ンタがスタートして点火出力ポートがオンして通電が開
始される。

【００３１】その後、図５のｔ３のタイミングにて、角
度タイマ（角度カウンタ１１２）が点火時期設定レジス
タの値と一致するとダウンカウンタが「０」にリセット
されて点火出力ポートがオフして点火する。なお、点火
時期が通電ガード値より大きく設定された場合には、ダ
ウンカウンタが「０」となることにより点火出力がオフ
する。

【００３２】以上のように、クランクエッジ入力時間か
らアングルクロックを作成して、角度カウンタを動作さ
せてハード的に点火・噴射等の制御を実施するシステム
は、図１１に示すタイムチャートのようにクランク信号
系が断線等した場合に、基準カウンタ１０８及び追従カ
ウンタ１０９のカウント動作にガード用カウンタ１０７
によってガードがかかり、アングルクロックの送出が停
止して角度タイマ（点火・噴射用角度カウンタ１１２）
が停止してしまう。これにより、点火・噴射出力が停止
し、エンジン制御システムが停止してしまう。また、ガ
ード用カウンタ１０７でガードをかけない場合でも、図
２に示すように追従カウンタ１０９が１サイクルガード
値に到達するとカウント値がリセットされ、点火・噴射
用角度カウンタ１１２にリセット信号を送るので１サイ
クル（７２０°ＣＡ）でガードがかかり、そのため、断
線等のクランク信号系の異常発生後７２０°ＣＡ以後は
同じように角度タイマ（１１２）が停止して点火・噴射
出力が停止する。

【００３３】このように、図１１に示すようにクランク
信号系が断線やショートした場合はクランク信号のパル
ス入力が無くなるためクランクエッジ間のアングルクロ
ックを作ることができなくなる。そのため、角度タイマ
（点火・噴射用角度カウンタ１１２）が停止してしま
い、角度タイマで制御する点火・噴射出力等の制御を実
施できなくなる。また、クランクロータに刃こぼれ等起
こした場合に歯数（クランク信号のパルス数）が変わっ
てしまったりクランク信号の基準位置を誤判別すること
により角度タイマが異常になるため、点火・噴射出力等
の制御が正常に実施できなくなる。これらのことによ
り、噴射、点火制御が正しくできないと、その後のエン
ジン制御を正常に続けることができず、エンジンが停止
してしまう。そのために、擬似クランク信号によるクラ
ンク信号入力処理を予めプログラムしてバックアップ用
のＩＣやＲＯＭに内蔵しておき、クランク信号系の異常
時はそちらに切り替えることやクランク信号以外の角度
基準信号を基準とした出力ポートに切り替えて制御する
ことも考えられるが、このようにすると専用の回路やＩ
Ｃ、入出力ポートが必要となってしまう。

【００３４】そこで、本実施形態では、クランク信号系
が断線やショート等の異常を起こした場合でも、エンジ
ン制御システムを継続するためにクランク信号以外の角
度基準信号であるカム信号を基準として点火・噴射出力
を実施するようにしている。

【００３５】以下、このための構成を詳しく説明する。
図３に示すように、点火・噴射用角度カウンタ１１２の
前段には切替スイッチ１１１が設けられ、アングルクロ
ックが切替スイッチ１１１を通して点火・噴射用角度カ
ウンタ１１２に供給される。また、プリスケーラ１０１
からの信号Ｐφは分周回路１１０にて時間クロックとさ
れ、この時間クロックは切替スイッチ１１１を通して点
火・噴射用角度カウンタ１１２に供給することができる
ようになっている。このように、図３の切替スイッチ１
１１によりアングルクロックと時間クロックとが選択可
能であり、いずれかのクロックが点火・噴射用角度カウ
ンタ１１２に送られる。切替スイッチ１１１はＣＰＵ１
１により切り替え制御される。

【００３６】フェイル処理としては、クランク信号系の
断線等の異常を検出したらクランクフェイルとなったこ
とを表わすフラグをオンする。図３の点火・噴射用角度
カウンタ１１２は切替スイッチ１１１を通して入力する
クロックをアングルクロックと時間クロックを選択する
ことが可能であるため、クランクフェイルフラグがオン
になったら直ぐに追従カウンタ１０９（アングルクロッ
ク生成用カウンタ）を停止して、点火・噴射用角度カウ
ンタ１１２が動作するためのクロックをアングルクロッ
クから時間クロックに切り替えて点火・噴射用角度カウ
ンタ１１２を時間クロックのフリーランカウンタに機能
を変更する。

【００３７】図２に示すように、カム信号は立ち下がり
エッジが１４４°ＣＡ間隔の気筒別信号のため、各気筒
のＴＤＣからカム立ち下がりエッジまでの相対角度が分
かっており、ＣＰＵ１１により演算された要求通電開始
時期および要求点火時期の最寄りのカム立ち下がりエッ
ジからの相対角度を求めることができる。

【００３８】そして、図６のように、ｔ１０に示す所定
のカム立ち下がりエッジ割り込みにおいて、現在の時刻
＋通電開始時期（時間）、現在の時刻＋点火時期（時
間）、通電ガード値をセットする。詳しくは、通電開始
時期および点火時期を角度から、基準位置からの時間に
変換して（カムエッジからの相対角度を時間換算し
て）、現在時刻からの時間（通電開始時間と点火開始時
間）を通電開始時間設定レジスタと点火開始時間設定レ
ジスタに設定し、さらに、通電ガード値の設定を行う。
これにより、ｔ１１のタイミングでフリーランカウンタ
と通電開始時間設定レジスタとの一致でダウンカウンタ
がスタートして出力ポートがオンする。さらに、ｔ１２
のタイミングでフリーランカウンタと点火開始時間設定
レジスタとの一致でダウンカウンタがリセットされ出力
ポートがオフする。このように、クランク信号系の異常
検出後もタイマ一致でダウンカウンタがスタートおよび
リセットして点火・噴射出力する機能を維持することが
できる。なお、図６において点火開始時間が通電ガード
値より大きく設定された場合、ダウンカウンタが「０」
になることで点火出力がオフする。

【００３９】図７，８に、クランク信号系の異常検出時
のフローチャートを示す。この図を用いて詳細な説明を
する。図７はクランク信号系の異常検出時のカムエッジ
割り込みの処理である。

【００４０】まず、ＣＰＵ１１はステップ７０１でカム
信号レベルのロウ／ハイを判断する。Ｌレベルの時は１
４４°ＣＡ周期割り込みになる。カム信号レベルがＬレ
ベルの時に、ＣＰＵ１１はステップ７０２でクランク信
号系の異常を判断する。具体的には、図９に示すよう
に、カム信号の立ち下がりエッジ（ｔ２０のタイミン
グ）から１つ前のクランクエッジ入力発生までの時間Ｔ
１と、当該クランクエッジ入力に対し１つ前のクランク
エッジ入力の発生までの時間Ｔ２を求め、Ｔ１とＴ２を
比較してＴ２に比べＴ１が非常に大きいと異常であると
判定する。そして、異常の場合はハードクランク機能を
停止する処理を行うこととなる。

【００４１】さらに、ＣＰＵ１１は図７のステップ７０
３で、アングルクロックを発生する追従カウンタ１０９
を初期化するとともにカウントさせないようにして、追
従カウンタ１０９からのリセット信号の送出を停止させ
る。

【００４２】そして、ＣＰＵ１１はステップ７０４で、
図３の切替スイッチ１１１を時間クロックが点火・噴射
用角度カウンタ１１２に送られる位置に切り替える。こ
れにより、点火・噴射用角度カウンタ１１２が追従カウ
ンタ１０９から切り離されるとともに、点火・噴射用角
度カウンタ１１２の動作クロックがアングルクロックか
ら時間クロックに変更される。さらに、ＣＰＵ１１はク
ランク信号によるハードクランク点火からカム信号のエ
ッジ割り込みからの点火に切り替える準備のために、ス
テップ７０５で断線等のクランク信号異常判定後初回で
あるか否か判定して、初回の時にはステップ７０６で、
一旦点火・噴射用のカウンタ１１２と出力ポートの接続
を遮断する。これは、点火機能が移り変わる間（ハード
カウンタからフリーランカウンタに変わる間）に異常な
クランク信号で点火出力しないようにするための処理で
ある。

【００４３】一方、ＣＰＵ１１は前述のステップ７０２
でクランク信号系が異常でなければステップ７０７に移
行して１４４°ＣＡ周期カウンタをカウントアップす
る。つまり、同カウンタはカム信号の１４４°ＣＡ周期
でカウント動作するカウンタである。ステップ７０７の
処理は、カム信号が気筒別信号であり立ち下がりエッジ
が１４４°ＣＡ周期であるため、クランク信号系の異常
検出時にできるだけ早く点火をカム信号のエッジからの
点火に切り替えるための処理である。そして、ＣＰＵ１
１はステップ７０８でカム信号（気筒判別信号）から気
筒判別を実施する。具体的には、図２において例えばｔ
３０のカムエッジでＴ１００とＴ２００で示すようにカ
ム信号のレベルの時間を計測することにより気筒を判別
する。このように気筒判別を実施しておくことで、クラ
ンク信号が異常である時に、カム信号の立ち下がりエッ
ジで直ぐにカム信号のエッジ割り込みで実施する点火を
設定することができる。

【００４４】異常検出時にはＣＰＵ１１はステップ７０
６からステップ７０７，７０８に移行して１４４°ＣＡ
周期カウンタをカウントアップするとともに気筒判別を
行う。

【００４５】図８は、クランク信号系の異常検出時の点
火出力制御のフローチャートである。カム立ち下がりエ
ッジで図７のクランク信号系の異常検出処理が行われた
後、図８の処理が行われる。まず、ＣＰＵ１１はステッ
プ８０１で、カム信号のエッジの点火時期の最遅角位置
からの角度を算出する。詳しくは、図１０において−３
０°ＣＡからの角度θ１（図２参照）を求める。そし
て、ＣＰＵ１１は図８のステップ８０２で、断線等のク
ランク信号系の異常検出後の初回であるか否か判定し、
初回であると、ステップ８０３で、フリーランタイマ
（点火用タイマ）１１２を初期化する。さらに、ＣＰＵ
１１はステップ８０４で、通電開始時間設定レジスタお
よび点火開始時間設定レジスタをタイマ初期化値（＝
０）から一番離れた値である最大値（例えば、１６進数
のＦＦＦＦ）に設定する（図６参照）。このように通電
開始時間と点火開始時間を、一致しない時間に設定する
ことにより誤点火を防ぐことができる。

【００４６】そして、ＣＰＵ１１はステップ８０５で、
クランク信号系の異常検出時に図７のステップ７０６に
おいて遮断していたフリーランタイマ（点火タイマ）１
１２と出力ポートを接続して、点火出力制御準備を行
い、点火出力制御をステップ８０６以降で設定する。ま
ず、ＣＰＵ１１はステップ８０６で、要求通電時間を角
度（図１０のθ２）に換算して、通電開始時期と点火時
期のカムエッジからの相対角度（図１０のθ３，θ４）
を演算する。そして、ＣＰＵ１１はステップ８０７で次
の立ち下がりエッジまでの時間を予測して、ステップ８
０８でその予測時間を基に通電開始時期θ３を時間換算
し、ステップ８０９において、現在の時刻にステップ８
０８で演算した通電開始時間を足して、図６の通電開始
時間設定レジスタに設定する。すると、現在から設定し
た時間後にタイマ一致が起こり、点火出力ポートがオン
され実際の通電が開始される。次に、ＣＰＵ１１はステ
ップ８１０にて通電ガード値の設定を行って、ステップ
８１１で点火時期（図１０のθ４）を時間換算し、ステ
ップ８１２において、現在の時刻にステップ８１１で演
算した点火開始時間を足して、 図６の点火開始時間設定
レジスタに設定する。すると、現在から設定した時間後
にタイマ一致が起こり、点火出力ポートがオフされ通電
が終了して、実際の点火が行われる。

【００４７】以上、角度タイマと点火・噴射時期等との
角度一致でハード出力しているシステムにおいて、クラ
ンク信号系が断線して角度タイマ（図３の点火・噴射用
角度カウンタ１１２）による点火・噴射制御を実施する
ことができなった時に、アングルクロックで動作してい
た角度タイマ自身を停止させ、誤点火しないようにして
から時間クロックで動作するフリーランカウンタに機能
を変更する。そして、角度の基準信号としてカム信号を
用いて点火・噴射時期のカム信号のエッジからの相対角
度を時間換算して、機能変更したフリーランカウンタと
の時間一致でハード出力機能をそのまま使用する。その
結果、クランク信号系の異常発生時にリンプホーム機能
を持たせることができるようになる。

【００４８】このように、本実施の形態は下記の特徴を
有する。 （イ）図３に示すように、逓倍クロックに基づいて動作
する点火・噴射用角度カウンタ１１２の前段に切替スイ
ッチ１１１を設け、異常検出手段および切替手段として
のＣＰＵ１１は、クランク信号系の異常を検出して、ク
ランク信号系の異常を検出したときは、切替スイッチ１
１１を制御して点火・噴射用角度カウンタ１１２を時間
クロックで動作するフリーランカウンタとして用いるべ
く切り替えるようにした。そして、このカウンタの値に
従ってＣＰＵ１１はエンジンを制御するための制御信号
（点火信号）を発生する。よって、クランク信号ライン
が断線やショートしたりクランクロータに刃こぼれ等起
こした場合にも、点火・噴射等の制御を正しく行ってエ
ンジン制御を正常に続けることが可能となる。

【００４９】このようにして、所定の角度間隔で逓倍信
号を生成してエンジン回転と同期をとるシステムにおい
て、クランク信号系に異常が発生した場合にもエンジン
の制御を継続して行うことができることとなる。 （ロ）図３のプリスケーラ１０１と分周回路１１０によ
り一定時間毎の時間クロック信号を生成する時間クロッ
ク生成手段を構成し、異常検出手段および切替手段とし
てのＣＰＵ１１は、クランク信号系の異常を検出して、
クランク信号系の異常を検出したとき、点火・噴射用角
度カウンタ（計数処理手段）１１２に入力されていた角
度クロック信号（アングルクロック）に代えて時間クロ
ック信号が入力されるよう信号経路の切替を行って、計
数処理を角度クロック信号（アングルクロック）による
ものから時間クロック信号によるものに切替を行うよう
にした。よって、クランク信号ラインが断線やショート
したりクランクロータに刃こぼれ等起こした場合にも、
点火・噴射等の制御を正しく行ってエンジン制御を正常
に続けることが可能となる。

【００５０】このようにして、所定の角度間隔でアング
ルクロックを生成してエンジン回転と同期をとるシステ
ムにおいて、クランク信号系に異常が発生した場合にも
エンジンの制御を継続して行うことができることとな
る。 （ハ）クランク信号系の異常検出時には、図３の切替ス
イッチ１１１を用いてカウンタ１１２における逓倍信号
に基づく信号供給ライン（アングルクロック供給ライ
ン）を切り離すようにしたので、アングルクロック供給
ラインを通してカウンタ１１２にノイズが入りにくい。 （ニ）ＣＰＵ１１は図７のステップ７０６の処理を実行
することによりクランク信号系の異常を検出した時に、
一旦、エンジンの駆動信号出力ポートとカウンタ１１２
の接続を遮断するようにしたので、カウンタ１１２の機
能が移り変わる間に（計数処理手段としてのカウンタ１
１２で計数処理を行う際の信号の変更に伴い機能が移り
変わる間に）、誤った駆動信号（点火信号等）が出力さ
れるのが防止できる。

【００５１】なお、これまでの説明ではクランク信号の
基準位置部は、パルス列の途中においてパルスを抜いた
欠け歯部であったが、これに限ることなく、他の構造
（パルス列の途中にパルスを挿入する等の構造）にて所
定角度間隔毎のパルス列の途中においてパルス間隔が不
等な基準位置部を構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態におけるエンジン制御ＥＣＵの構
成図。

【図２】 エンジン１サイクル分（７２０°ＣＡ）のタ
イムチャート。

【図３】 ハードクランクの構成図。

【図４】 ハードクランクによるアングルクロックの生
成を説明するためのタイムチャート。

【図５】 角度カウンタとダウンカウンタと点火出力を
説明するためのタイムチャート。

【図６】 カム信号とフリーランカウンタとダウンカウ
ンタと点火出力を説明するためのタイムチャート。

【図７】 カムエッジ割り込みでのクランク信号系の異
常検出時の処理を示すフローチャート。

【図８】 クランク系の異常検出時の点火出力制御処理
を示すフローチャート。

【図９】 異常判定を説明するためのタイムチャート。

【図１０】 クランク信号系の異常検出時の点火制御を
説明するための図。

【図１１】 クランク信号系の断線時のアングルクロッ
クを説明するためのタイムチャート。

【符号の説明】

１…エンジン制御ＥＣＵ、１０…マイコン、１１…ＣＰ
Ｕ、１６…タイマモジュール、１００…ハードクラン
ク、１０３…エッジ時間計測カウンタ、１０４…逓倍レ
ジスタ、１０５…逓倍カウンタ、１０８…基準レジス
タ、１０９…追従カウンタ、１１１…切替スイッチ、１
１２…点火・噴射用角度カウンタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｌ (56)参考文献 特開 平２−91450（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−132087（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−14041（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−182316（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−22539（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−61754（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−50042（ＪＰ，Ｕ) 特表 平８−503310（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンのクランク軸の回転に対応した
   所定角度間隔毎のパルス列のクランク信号を入力してパ
   ルス間隔を計測するパルス間隔計測手段と、 前記パルス間隔計測手段による今回のパルス間隔を基に
   して次のパルスまでに整数倍（１を除く）の周波数の逓
   倍信号を生成する逓倍信号生成手段と、 前記逓倍信号に基づいて動作するカウンタと、 前記クランク信号系の異常を検出する異常検出手段と、 前記異常検出手段によりクランク信号系の異常を検出し
   たとき、前記カウンタを時間クロックで動作するフリー
   ランカウンタとして用いるべく切り替える切替手段と、 前記カウンタの値に従って前記エンジンを制御するため
   の制御信号を発生する手段と、 を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
2. 【請求項２】 前記クランク信号系の異常検出時には、
   前記カウンタにおける逓倍信号に基づく信号供給ライン
   を切り離すようにしたことを特徴とする請求項１に記載
   のエンジン制御装置。
3. 【請求項３】 前記クランク信号系の異常を検出した時
   に、一旦、エンジン駆動信号の出力ポートと前記カウン
   タの接続を遮断するようにしたことを特徴とする請求項
   １に記載のエンジン制御装置。
4. 【請求項４】 前記カウンタを時間クロックで動作する
   フリーランカウンタとして用いる時に、気筒位置を特定
   する信号を基準信号として用いたことを特徴とする請求
   項１に記載のエンジン制御装置。
5. 【請求項５】 エンジンのクランク軸の回転に対応した
   所定角度間隔毎のパルス列のクランク信号を入力してパ
   ルス間隔Ｔを計測するパルス間隔計測手段と、 計測した前記パルス間隔Ｔを逓倍値ｎにて割った時間デ
   ータＴ／ｎを保持する時間データ記憶手段と、 前記時間データＴ／ｎに応じた時間間隔毎に角度クロッ
   ク信号を生成する角度クロック生成手段と、 前記角度クロック信号を入力し、この角度クロック信号
   に従って計数処理を行う計数処理手段と、 前記クランク信号系の異常を検出する異常検出手段と、 一定時間毎の時間クロック信号を生成する時間クロック
   生成手段と、 前記異常検出手段にてクランク信号系の異常を検出した
   とき、前記計数処理を前記角度クロック信号によるもの
   から時間クロック信号によるものに切替を行う切替手段
   と、 を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
6. 【請求項６】 前記切替手段は、前記異常検出手段にて
   クランク信号系の異常を検出したとき、前記計数処理手
   段に入力されていた前記角度クロック信号に代えて時間
   クロック信号が入力されるよう信号経路の切替を行うこ
   とを特徴とする請求項５に記載のエンジン制御装置。
7. 【請求項７】 前記クランク信号系の異常を検出した時
   に、一旦、エンジン駆動信号の出力ポートと前記計数処
   理手段の接続を遮断するようにしたことを特徴とする請
   求項５に記載のエンジン制御装置。
8. 【請求項８】 前記計数処理を前記角度クロック信号に
   よるものから時間クロック信号によるものにする時に、
   気筒位置を特定する信号を基準信号として用いたことを
   特徴とする請求項５に記載のエンジン制御装置。
9. 【請求項９】 前記計数処理手段の計数処理にてエンジ
   ンに対して燃料供給を実行する燃料噴射装置の噴射時期
   を制御することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１
   項に記載のエンジン制御装置。
10. 【請求項１０】 前記計数処理手段の計数処理にてエン
    ジンの気筒内の混合気を点火する点火装置による点火時
    期を制御することを特徴とする請求項５〜８のいずれか
    １項に記載のエンジン制御装置。