JP3508727B2 - 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、クランク信号にノイズが乗ったとしても
適正にエンジン制御を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に記載の発明に
よれば、４サイクル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途中に基準位置部を３
６０°ＣＡ毎に有する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の周波数の逓倍信号
が生成される。そして、基準カウンタは逓倍信号にてカ
ウント動作し、追従カウンタは内部クロックにて基準カ
ウンタのカウント値を超えない範囲でカウント動作す
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、クランク信号の７２０°ＣＡ毎の表
の基準位置部を基準として７２０°ＣＡ毎に基準カウン
タと追従カウンタが初期化される。一方、クランク信号
の７２０°ＣＡ毎の裏の基準位置部であると判定した時
に、カウント値設定手段により基準カウンタのカウント
値が裏の基準位置相当の値に設定されるとともに、追従
カウンタのカウント値が所定値を超えていると追従カウ
ンタのカウント値が裏の基準位置相当の値に設定され
る。よって、追従カウンタは基準カウンタのカウント値
を超えない範囲でカウント動作しており、表の基準位置
部から裏の基準位置部までの間においてクランク信号に
ノイズが乗り裏の基準位置部を誤検出した場合、基準カ
ウンタのカウント値が裏の基準位置相当の値に設定され
て、その後の裏の基準位置部を正規に検出するまで追従
カウンタがカウント動作を行い当該正規に裏の基準位置
部を検出したときに基準カウンタのカウント値が裏の基
準位置相当の値に設定されると基準カウンタのカウント
値が追従カウンタのカウント値を超えるまで追従カウン
タのカウント動作は行われないが、裏の基準位置部を誤
検出した後の裏の基準位置部を正規に検出した時におい
て、追従カウンタのカウント値が所定値を超えているの
で追従カウンタのカウント値が裏の基準位置相当の値に
設定され、追従カウンタのカウント動作が開始されるこ
とになる。このようにして、クランク信号によって裏の
基準位置を判定する際に、クランク信号にノイズが乗り
裏の基準位置部を誤検出した場合にも３６０°ＣＡ以内
に追従カウンタを正規の状態で作動させることができ
る。その結果、クランク信号にノイズが乗ったとしても
適正にエンジン制御を行うことができ、ノイズに強いエ
ンジン制御装置となる。

【０００８】請求項２に記載の発明によれば、４サイク
ルエンジンのクランク軸の回転に対応した所定角度間隔
毎のパルス列の途中に基準位置部を３６０°ＣＡ毎に有
する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
ルスまでに整数倍の周波数の逓倍信号が生成される。そ
して、基準カウンタは逓倍信号にてカウント動作し、追
従カウンタは内部クロックにて基準カウンタのカウント
値を超えない範囲でカウント動作する。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。

【０００９】また、クランク信号の７２０°ＣＡ毎の表
の基準位置部を基準として７２０°ＣＡ毎に基準カウン
タと追従カウンタが初期化される。一方、クランク信号
の７２０°ＣＡ毎の裏の基準位置部であると判定した時
に、カウント値設定手段により追従カウンタのカウント
値またはクランク信号のパルスにてカウント動作するカ
ウンタのカウント値が所定の範囲に入っていた場合のみ
基準カウンタと追従カウンタの少なくともいずれかのカ
ウント値が裏の基準位置相当の値に設定される。換言す
れば、クランク信号の７２０°ＣＡ毎の裏の基準位置部
であると判定した時に、追従カウンタのカウント値また
はクランク信号のパルスにてカウント動作するカウンタ
のカウント値が所定の範囲に入っていないと基準カウン
タと追従カウンタの少なくともいずれかのカウント値の
裏の基準位置相当の値への設定は行わない。つまり、ク
ランク信号にノイズが乗り裏の基準位置部を誤検出した
場合には、追従カウンタのカウント値またはクランク信
号のパルスにてカウント動作するカウンタのカウント値
が所定の範囲に入っておらず基準カウンタと追従カウン
タの少なくともいずれかのカウント値の裏の基準位置相
当の値への設定は行われない。よって、クランク信号に
よって裏の基準位置を判定する際に、クランク信号にノ
イズが乗り裏の基準位置部を誤検出した場合にもカウン
タを正規の状態で作動させることができる。その結果、
クランク信号にノイズが乗ったとしても適正にエンジン
制御を行うことができ、ノイズに強いエンジン制御装置
となる。

【００１０】さらに、請求項４に記載の発明によれば、
クランク信号の７２０°ＣＡ毎の表の基準位置部である
と判定した時に、追従カウンタのカウント値またはクラ
ンク信号のパルスにてカウント動作するカウンタのカウ
ント値が所定の範囲に入っていた場合のみ基準カウンタ
と追従カウンタの少なくともいずれかのカウント値が表
の基準位置相当の値に設定される。よって、クランク信
号にノイズが乗り表の基準位置部を誤検出した場合にも
誤った表の基準位置相当値への設定は行われず、カウン
タを正規の状態で作動させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、この
発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明
する。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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（クランク信号発生手段）から
のクランク信号とカムセンサ（気筒判別信号発生手段）
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。

【００１５】クランクセンサで発生するクランク信号
は、４サイクル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（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°ＣＡであり、このパ
ルス列の途中にパルスを抜いた欠け歯を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、カムセンサで発生するカム信
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
１４４°ＣＡ間隔である。このカム信号はクランク信号
の表欠け歯直後の立ち下がりエッジ（ｔ１のタイミン
グ）ではカム信号がＬレベルであり、裏欠け歯直後の立
ち下がりエッジ（ｔ２のタイミング）ではカム信号がＨ
レベルである。つまり、欠け歯位置でカム信号レベルが
Ｌならば表欠け歯であると判定でき、Ｈならば裏欠け歯
であると判定できる。

【００１６】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。

【００１７】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１１０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。

【００１８】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１１０のカウント
値を示す。

【００１９】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、エ
ッジ入力時に逓倍レジスタ１０４に転送される。転送さ
れたデータ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「３
２」を挙げることができる。

【００２０】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の周波数の逓倍信号（逓倍クロッ
ク）を生成する。

【００２１】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同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。即ち、ガード用カウンタ１０７は、クランク信号の
パルスにてカウントアップしてカウント値に対し逓倍ク
ロック生成の際の整数倍のガード値を生成する。

【００２２】図４のように、基準カウンタ１０８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１
０７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。即ち、ガード用カウンタ１０７による
ガード値を超えない範囲で基準カウンタ１０８がカウン
トアップする。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（基準カウンタ１０８のカウント値を超えない範
囲で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１０
７，１０８，１０９によりアングルクロックが生成され
る。

【００２３】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
数で停止する。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。

【００２４】図３の点火・噴射用角度カウンタ１１０は
追従カウンタ１０９からのアングルクロックを入力して
カウントアップする（図４参照）。この点火・噴射用角
度カウンタ１１０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、点火・噴射用角度カウンタ１１０のカウ
ント値に従っ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１１０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＝０．１８７５°ＣＡ）を図ることができること
となる。

【００２５】また、基準カウンタ１０８にはクランクエ
ッジ入力時にガード用カウンタ１０７のｎ倍（逓倍）の
値が転送（ロード）されるが、１サイクル７２０°ＣＡ
周期のカウンタにすべく、リセットしたいクランクエッ
ジの１つ前のクランクエッジでガード用カウンタ１０７
が「０」にリセットされる。

【００２６】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。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。

【００２７】また、ＣＰＵ１１はクランク信号の欠け歯
を、パルスの立ち下がりエッジ間における逓倍クロック
数から検出する。例えば、クランクエッジ間における基
準カウンタ１０８でのカウントアップ数が所定値を超え
ると欠け歯と判定する。

【００２８】次に、このように構成したエンジン制御Ｅ
ＣＵ（エンジン制御装置）の作用について説明する。図
５に、クランク信号の表欠け歯位置でのタイムチャート
を示す。

【００２９】まず、ｔ１０のタイミングにて欠け歯直後
のパルスの立ち下がりエッジ（クランクエッジ）でカム
信号のレベルがＬレベルであることにより表欠け歯であ
ると判定すると、ＣＰＵ１１はガード用カウンタ１０７
を「０」にリセットする。すると、基準カウンタ１０８
は、システムリセットしたい次のクランクエッジ（図中
のｔ１１のタイミング）でガード用カウンタ１０７の値
「０」をロードし、この状態で追従カウンタ１０９のカ
ウント値が１サイクルガード値に到達していたら（図２
のｔ５のタイミング）、追従カウンタ１０９がハード的
に「０」にリセットされる。この追従カウンタ１０９が
「０」にリセットされると、点火・噴射用角度カウンタ
１１０にリセット信号を送る。

【００３０】これを、図２で説明する。判別手段として
のＣＰＵ１１は、クランク信号の欠け歯直後の立ち下が
りエッジ（ｔ１，ｔ２のタイミング）においてカム信号
のレベルを用いてクランク信号の表欠け歯と裏欠け歯を
判定する。このようにソフトで判定し、カム信号レベル
がＬであり表欠け歯判定することにより、システム初期
化位置である第４気筒のＢＴＤＣ６°ＣＡの位置（ｔ５
のタイミング）でハード的に追従カウンタ１０９がリセ
ットされるとともに、リセット信号の送出にて点火・噴
射用角度カウンタ１１０も同時に初期化される。また、
ソフトにより（ＣＰＵ１１により）、表欠け歯検出時に
は基準カウンタ１０８を表欠け歯相当値に設定し、ま
た、裏欠け歯検出時にはガード用カウンタ１０７と基準
カウンタ１０８をそれぞれ裏欠け歯相当値に設定するよ
うになっている。

【００３１】このように、７２０°ＣＡ間に２個の欠け
歯を持つクランク信号を使ったシステムにおいて、図２
のタイムチャートのようにクランクエッジ間を逓倍した
信号にて動作する追従カウンタ１０９とこの追従カウン
タ１０９のカウントアップにより発生する角度クロック
（アングルクロック）でカウントアップする点火・噴射
用の角度カウンタ１１０を初期化する位置が７２０°Ｃ
Ａの１サイクル間に１箇所しかない。初期化位置を確定
するためにはカム信号等の気筒判別信号の信号レベルを
用いて、ソフト制御で表欠け歯と裏欠け歯を識別して表
の時に初期化する。しかし、例えば図６のタイムチャー
トに示すように、カム信号にノイズが乗り、表裏判定時
の信号レベルが逆になった場合に、本来、表欠け歯のタ
イミングにも関わらず、裏欠け歯位置と誤判定し、追従
カウンタ１０９がリセットされず、次の表欠け歯までの
７２０°ＣＡ間は１サイクル７２０°ＣＡの上限に追従
カウンタ１０９が張り付き、点火・噴射がその間抜けて
しまうという問題が発生する。

【００３２】つまり、図６のｔ２０の欠け歯検出割り込
みタイミングにおいて、カム信号のレベルがノイズによ
りＨレベルとなり裏欠け歯と判定されていまい、ガード
用カウンタ１０７を３６０°ＣＡの値（裏欠け歯相当
値）に設定する。そして、次のクランク信号の立ち下が
りエッジであるｔ２１のタイミングにおいて基準カウン
タ１０８は「０」にリセットされないので追従カウンタ
１０９が１サイクルガード値に張り付き、リセット信号
が出ない。これにより、点火・噴射用角度カウンタ１１
０が１サイクルガード値に張り付き、角度一致が起きな
くなり、点火・噴射が停止する。次の表欠け歯検出まで
追従カウンタ１０９が１サイクルガード値に張り付いた
ままなので７２０°ＣＡ間、点火・噴射が停止する。

【００３３】この問題はカム信号のレベルだけでなくカ
ム信号の波形を認識して気筒判別することで（具体的に
は、図２の期間Ｔ１，Ｔ２を計測することで）、解決で
きるが、欠け歯位置以外の場所でクランク信号にノイズ
等が入ると、欠け歯誤検出して気筒誤判別することによ
りアングルクロックが停止するという問題が生じる。こ
れを、図７を用いて説明する。図７は、クランク信号に
ノイズが入り、欠け歯誤検出した時のタイムチャートで
ある。

【００３４】図７のｔ３０のタイミングでクランク信号
にノイズが乗り、欠け歯を誤検出すると、誤検出した場
所で気筒判別してしまう。このように裏欠け歯と判定し
たとすると、ガード用カウンタ１０７と基準カウンタ１
０８に裏欠け歯値（「５９」、「５９×逓倍数」）を設
定する。その後、追従および点火・噴射用角度カウンタ
１０９，１１０がカウントアップしていき、ｔ３１のタ
イミングで正規の裏欠け歯を検出したら、ガード用カウ
ンタ１０７と基準カウンタ１０８に裏欠け歯値を設定す
る。しかし、この時、先の裏欠け歯誤検出により裏欠け
歯相当の値から既にカウントアップしているので、正規
の裏欠け歯検出時は裏欠け歯相当値より大きな値になっ
ているため、設定する値は現在値より小さい値を設定す
ることになる。追従カウンタ１０９は基準カウンタ１０
８が「０」にリセットされた時のみリセットされるの
で、追従カウンタ１０９は裏欠け歯相当値にはリセット
されない。よって、基準カウンタ＜追従カウンタになっ
ているため、ｔ３１以降で基準カウンタ１０８がカウン
トアップしても、基準カウンタ＞追従カウンタが成立す
るｔ３２のタイミングまで追従カウンタ１０９は停止し
ている。追従カウンタ１０９が停止するとアングルクロ
ックを出力しないので、点火・噴射用角度カウンタ１１
０も停止し、そのため、表欠け歯直後で欠け歯誤検出し
た場合は、最悪７２０°ＣＡ間追従カウンタ１０９が異
常になってしまう。これにより、点火・噴射用角度カウ
ンタ１１０もその間、異常となり、点火・噴射出力が異
常となり、最悪停止する。

【００３５】このように、図７のｔ３０〜ｔ３２の期間
において追従および点火・噴射用角度カウンタ１０９，
１１０が異常になるとともに、ｔ３１〜ｔ３２の期間に
おいて両カウンタ１０９，１１０のカウント動作が停止
する。

【００３６】そこで、早期に追従および点火・噴射用角
度カウンタ１０９，１１０を復帰させる方法として、裏
欠け歯検出時に基準カウンタ１０８の値として現在値よ
り小さな値を設定する場合はクランク信号にノイズが入
ったと判断して追従カウンタ１０９と点火・噴射用角度
カウンタ１１０を裏欠け歯相当値に設定することによ
り、表欠け歯検出よりも早期に点火・噴射を復帰させる
ことができる（３６０°ＣＡ以内に復帰させることがで
きる）。

【００３７】具体的には、図８に示すように、ｔ４０の
タイミングでクランク信号にノイズが乗り欠け歯を誤検
出してカウンタ１０８〜１１０が異常になっている時は
ｔ４１での正規の裏欠け歯位置で追従カウンタ１０９と
点火・噴射用角度カウンタ１１０も裏欠け歯相当値にセ
ットすることで、必ず３６０°ＣＡ以内にカウンタ１０
８〜１１０が正常復帰するようになる。詳しくは、図８
のｔ４０でノイズにより欠け歯誤検出して裏欠け歯を判
別すると、基準カウンタ１０８の値を裏欠け歯相当値に
持ち上げ、これにより、追従カウンタ１０９の値も持ち
上がる。そして、ｔ４１のタイミングで基準カウンタ１
０８と共に追従カウンタ１０９を裏欠け歯相当値にセッ
トすることにより裏欠け歯検出後は正常に動作する。

【００３８】図９に、欠け歯検出割り込みのフローチャ
ートを示す。ＣＰＵ１１は、図９の欠け歯検出割り込み
において、ステップ９０１で表欠け歯か裏欠け歯を判定
し、表欠け歯ならばステップ９０５でガード用カウンタ
１０７と基準カウンタ１０８に表欠け歯相当値を設定
し、また、裏欠け歯ならばステップ９０２でガード用カ
ウンタ１０７と基準カウンタ１０８に裏欠け歯相当値を
設定するだけでなく、本実施形態では、次の処理を実行
する。

【００３９】ＣＰＵ１１は、欠け歯誤検出でカウンタ１
０８〜１１０が異常になることを防ぐため、ステップ９
０２でガード用カウンタ１０７と基準カウンタ１０８に
裏欠け歯相当値を設定した後、ステップ９０３で現在の
追従カウンタ１０９の値と裏欠け歯判定値（「５９＋２
×逓倍数」）とを比較して、現在の追従カウンタ１０９
の値が裏欠け歯判定値よりも大きいか否か判定する。つ
まり、正常なら追従カウンタ１０９の値は裏欠け歯判定
値以下になっているはずなので、追従カウンタ１０９の
値が判定値より大きくなる時はクランク信号が異常であ
ると判定できる。このときの判定値は、正規の欠け歯位
置の値プラス「２」にしているが、他にも判定値は正規
の欠け歯位置の値プラス「１」等でもよい。

【００４０】ＣＰＵ１１は、ステップ９０３において異
常と判定した場合は（図８のｔ４１のタイミングでは）
ステップ９０４に移行して追従カウンタ１０９と点火・
噴射用角度カウンタ１１０に強制的に裏欠け歯相当値を
書き込む。一方、ＣＰＵ１１は、ステップ９０３におい
て正常と判定した場合はステップ９０４の処理は行わ
ず、追従カウンタ１０９と点火・噴射用角度カウンタ１
１０はそのままにする。これは、処理負荷を低減するた
めと、追従カウンタ１０９に値を書き込む際にクロック
が発生してしまうことを回避するためであり、本当に異
常と判断した時だけ追従カウンタ１０９に値を書き込む
ようにしている。

【００４１】また、ＣＰＵ１１は、上述したようにステ
ップ９０１において表欠け歯と判定した場合には、本シ
ステムは表欠け歯位置がシステム初期化位置なので、ノ
イズによる誤検出しても次に正規欠け歯位置（表・裏の
両欠け歯）で必ず復帰できるため、ステップ９０５でガ
ード用カウンタ１０７と基準カウンタ１０８に表欠け歯
相当値を書き込むだけで追従カウンタ１０９と点火・噴
射用角度カウンタ１１０に値は書き込まない。

【００４２】以上のように、角度カウンタ１０９，１１
０と点火・噴射時期等との角度一致でハード出力してい
るシステムで７２０°ＣＡ間に２個の欠け歯を持つクラ
ンク信号を使い、カム信号等の気筒判別信号で表裏を判
定するシステムにおいて、クランク信号へのノイズ等に
より欠け歯誤検出して、アングルクロックの生成が停止
した時、ハード的な初期化位置よりも早く角度カウンタ
１０９，１１０を復帰させることにより（３６０°ＣＡ
以内に復帰させ）、早期に角度制御を正常化して点火・
噴射制御が停止する期間を短くすることができる。

【００４３】このように、本実施の形態は下記の特徴を
有する。 （イ）基準カウンタ１０８と追従カウンタ１０９がクラ
ンク信号の７２０°ＣＡ毎の表の欠け歯位置で初期化さ
れるシステムにおいて、カウント値設定手段としてのＣ
ＰＵ１１は、図９のステップ９０１でクランク信号の７
２０°ＣＡ毎の裏の欠け歯であると判定した時に、ステ
ップ９０２で基準カウンタ１０８のカウント値を裏の欠
け歯相当の値に設定するとともに、ステップ９０３で追
従カウンタ１０９のカウント値が所定値を超えていると
ステップ９０４で追従カウンタ１０９のカウント値を裏
の欠け歯相当の値に設定する。よって、追従カウンタ１
０９は基準カウンタ１０８のカウント値を超えない範囲
でカウントアップしており、表欠け歯位置から裏欠け歯
位置までの間においてクランク信号にノイズが乗り裏の
欠け歯を誤検出した場合、基準カウンタ１０８のカウン
ト値が裏の欠け歯相当の値に設定されて、その後の裏の
欠け歯を正規に検出するまで追従カウンタ１０９がカウ
ント動作を行い当該正規に裏の欠け歯を検出したときに
基準カウンタ１０８のカウント値が裏の欠け歯相当の値
に設定されると基準カウンタ１０８のカウント値が追従
カウンタ１０９のカウント値を超えるまで追従カウンタ
１０９のカウント動作は行われないが、裏の欠け歯を誤
検出した後の裏の欠け歯を正規に検出した時において、
追従カウンタ１０９のカウント値が所定値を超えている
ので追従カウンタ１０９のカウント値が裏の欠け歯相当
の値に設定され、追従カウンタ１０９のカウント動作が
開始されることになる。このようにして、クランク信号
によって裏の欠け歯を判定する際に、クランク信号にノ
イズが乗り裏の欠け歯を誤検出した場合にも３６０°Ｃ
Ａ以内に追従カウンタ１０９を正規の状態で作動させる
ことができる。その結果、クランク信号にノイズが乗っ
たとしても適正にエンジン制御を行うことができ、ノイ
ズに強いエンジン制御装置となる。

【００４４】なお、図９は表欠け歯位置が初期化位置の
場合のフローであり、初期化位置が表欠け歯位置からズ
レていた場合は、図９のステップ９０５の処理の後に表
欠け歯位置相当値の設定処理を行うようにすればよい。
要は、基準カウンタ１０８と追従カウンタ１０９は、ク
ランク信号の７２０°ＣＡ毎の表欠け歯を基準として７
２０°ＣＡ毎に初期化するものであればよい。 （第２の実施の形態）次に、第２の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００４５】本実施の形態においては、欠け歯検出割り
込みで（正規の欠け歯検出条件でない時に）、カード用
カウンタ１０７の値が正規の値でなければ欠け歯誤検出
したと判断して、ガード用カウンタ１０７と基準カウン
タ１０８に欠け歯相当値をセットすることを禁止して欠
け歯誤検出しても即復帰させるようにしている。

【００４６】具体的には、図１０に示すように、クラン
ク信号にノイズが乗り、ｔ５０のタイミングでの欠け歯
検出割り込み時にカム信号のレベルがＨレベルなので裏
欠け歯と判定されてしまいガード用カウンタ１０７と基
準カウンタ１０８を裏欠け歯相当値に設定しようとする
が、本実施形態では、ガード用カウンタ１０７の値が所
定範囲Ｘに入っているか否か判定して正規の欠け歯割り
込みかどうかを判定して、正規の位置でないと判断した
場合はガード用カウンタ１０７と基準カウンタ１０８を
欠け歯相当値にセットするのを禁止することで、欠け歯
誤検出で追従および点火・噴射用角度カウンタ１０９，
１１０が異常になることを防止する。つまり、図１０中
の比較例に比べ本実施形態ではカウント値が所定範囲Ｘ
に入っていないと欠け歯相当値にセットするのを禁止す
る。

【００４７】これにより、図７において裏欠け歯後にク
ランク信号にノイズが入り、欠け歯を誤検出した場合に
おいて追従カウンタ＞基準カウンタの間は追従カウンタ
１０９のカウントアップは停止するが、本実施形態では
これも回避できる。

【００４８】図１１に、欠け歯検出割り込みのフローチ
ャートを示す。ＣＰＵ１１は、図１１の欠け歯検出割り
込みにおいて、ステップ１００１で表欠け歯か裏欠け歯
を判定して、判定したら即ステップ１００３、ステップ
１００５で裏欠け歯相当値及び表欠け歯相当値を設定す
るのではなく、次のようにする。

【００４９】欠け歯誤検出によるカウンタ１０９，１１
０の異常を回避すべく、まず、ＣＰＵ１１は、ステップ
１００１において表欠け歯か裏欠け歯かの判定を行った
結果、裏欠け歯であった場合は、ステップ１００２でガ
ード用カウンタ１０７が裏欠け歯相当値（「５９」）か
どうか判定する。この時の判定値には、ノイズが入って
も正規の欠け歯で正常復帰させるために±２のマージン
を持たせている。このマージンは±２以外にも±１等で
もよい。そして、ＣＰＵ１１は、ステップ１００２にお
いて正常の場合はステップ１００３でガード用カウンタ
１０７と基準カウンタ１０８に裏欠け歯相当値を設定す
るが、異常と判定した時はノイズによる欠け歯誤検出で
あるとして、ステップ１００３でのカウント値の設定処
理を行わない（設定を禁止する）。

【００５０】また、ＣＰＵ１１は、ステップ１００１に
おいて表欠け歯であった場合は、ステップ１００４でガ
ード用カウンタ１０７が表欠け歯相当値（「１１９」）
かどうか判定する。この時の判定値には、裏欠け歯と同
様にノイズが入っても正規の欠け歯で正常復帰させるた
めに±２（それ以外にも±１等でも可）のマージンを持
たせている。そして、ＣＰＵ１１は、ステップ１００４
において正常の場合はステップ１００５でガード用カウ
ンタ１０７と基準カウンタ１０８に表欠け歯相当値を設
定するが、異常と判定した時はノイズによる欠け歯検出
であるとして、ステップ１００５でのカウント値の設定
処理を行わない（設定を禁止する）。

【００５１】なお、図１１のステップ１００２と１００
４では、ガード用カウンタ１０７（クランク信号のパル
スにてカウント動作するカウンタ）のカウント値を用い
たが、追従カウンタ１０９のカウント値を用いてもよ
い。また、ステップ１００３，１００５において基準カ
ウンタ１０８のカウント値を欠け歯相当値にしたが、追
従カウンタ１０９のカウント値を欠け歯相当値にした
り、基準および追従カウンタ１０８，１０９のカウント
値を欠け歯相当値にしてもよい。

【００５２】このように、本実施の形態は下記の特徴を
有する。 （イ）基準カウンタ１０８と追従カウンタ１０９がクラ
ンク信号の７２０°ＣＡ毎の表の欠け歯位置で初期化さ
れるシステムにおいて、カウント値設定手段としてのＣ
ＰＵ１１は、図１１のステップ１００１でクランク信号
の７２０°ＣＡ毎の裏の欠け歯であると判定した時に、
ステップ１００２でガード用カウンタ１０７または追従
カウンタ１０９のカウント値が所定の範囲に入っていた
場合のみステップ１００３で基準カウンタ１０８と追従
カウンタ１０９の少なくともいずれかのカウント値を裏
の欠け歯相当の値に設定する。換言すれば、クランク信
号の７２０°ＣＡ毎の裏の欠け歯であると判定した時
に、ガード用カウンタ１０７のカウント値または追従カ
ウンタ１０９のカウント値が所定の範囲に入っていない
と基準カウンタ１０８と追従カウンタ１０９の少なくと
もいずれかのカウント値の裏の欠け歯相当の値への設定
は行わない。つまり、クランク信号にノイズが乗り裏の
欠け歯を誤検出した場合には、ガード用カウンタ１０７
のカウント値または追従カウンタ１０９のカウント値が
所定の範囲に入っておらず基準カウンタ１０８と追従カ
ウンタ１０９の少なくともいずれかのカウント値の裏の
欠け歯相当の値への設定は行われない。よって、クラン
ク信号によって裏の欠け歯を判定する際に、クランク信
号にノイズが乗り裏の欠け歯を誤検出した場合にもカウ
ンタを正規の状態で作動させることができる。その結
果、クランク信号にノイズが乗ったとしても適正にエン
ジン制御を行うことができ、ノイズに強いエンジン制御
装置となる。 （ロ）さらに、ＣＰＵ１１は、図１１のステップ１００
１においてクランク信号の７２０°ＣＡ毎の表の欠け歯
であると判定した時に、ステップ１００４でガード用カ
ウンタ１０７または追従カウンタ１０９のカウント値が
所定の範囲に入っていた場合のみステップ１００５で基
準カウンタ１０８と追従カウンタ１０９の少なくともい
ずれかのカウント値を表の欠け歯相当の値に設定するの
で、クランク信号にノイズが乗り表の欠け歯を誤検出し
た場合にも誤った表欠け歯相当値への設定は行われず、
カウンタを正規の状態で作動させることができる。

【００５３】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。

【００５４】また、クランク信号の表の欠け歯と裏の欠
け歯の判別は欠け歯におけるカム信号のレベルに基づい
て行ったが、それ以外にも、例えば、図３のイベントカ
ウンタ１０６のカウント値（エッジ入力数）から行って
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】 表欠け歯時の角度カウンタのリセット処理を
説明するためのタイムチャート。

【図６】 カム信号にノイズが乗った時の状況を説明す
るためのタイムチャート。

【図７】 クランク信号にノイズが乗った時の状況を説
明するためのタイムチャート。

【図８】 クランク信号にノイズが乗って誤判定した時
の角度カウンタ処理を説明するためのタイムチャート。

【図９】 欠け歯割り込みでの処理を示すフローチャー
ト。

【図１０】 第２の実施の形態におけるクランク信号に
ノイズが乗って誤判定した時の角度カウンタ処理を説明
するためのタイムチャート。

【図１１】 欠け歯割り込みでの処理を示すフローチャ
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、１０７…ガード用カウ
ンタ、１０８…基準レジスタ、１０９…追従カウンタ、
１１０…点火・噴射用角度カウンタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 43/00 - 45/00 F02D 41/00 - 41/40 F02P 5/14 - 5/155 G01B 7/00 - 7/34

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ４サイクル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途中に基準位置
   部を３６０°ＣＡ毎に有するクランク信号を発生するク
   ランク信号発生手段と、 前記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、 前記逓倍信号にてカウント動作する基準カウンタと、 内部クロックにて前記基準カウンタのカウント値を超え
   ない範囲でカウント動作し、前記基準カウンタと共に前
   記クランク信号の７２０°ＣＡ毎の表の基準位置部を基
   準として７２０°ＣＡ毎に初期化される追従カウンタ
   と、 前記クランク信号の７２０°ＣＡ毎の裏の基準位置部で
   あると判定した時に、前記基準カウンタのカウント値を
   裏の基準位置相当の値に設定するとともに、追従カウン
   タのカウント値が所定値を超えていると追従カウンタの
   カウント値を裏の基準位置相当の値に設定するカウント
   値設定手段と、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】 ４サイクル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途中に基準位置
   部を３６０°ＣＡ毎に有するクランク信号を発生するク
   ランク信号発生手段と、 前記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、 前記逓倍信号にてカウント動作する基準カウンタと、 内部クロックにて前記基準カウンタのカウント値を超え
   ない範囲でカウント動作し、前記基準カウンタと共に前
   記クランク信号の７２０°ＣＡ毎の表の基準位置部を基
   準として７２０°ＣＡ毎に初期化される追従カウンタ
   と、 前記クランク信号の７２０°ＣＡ毎の裏の基準位置部で
   あると判定した時に、前記追従カウンタのカウント値ま
   たは前記クランク信号のパルスにてカウント動作するカ
   ウンタのカウント値が所定の範囲に入っていた場合のみ
   前記基準カウンタと追従カウンタの少なくともいずれか
   のカウント値を裏の基準位置相当の値に設定するカウン
   ト値設定手段と、を備えたことを特徴とするエンジン制
   御装置。
3. 【請求項３】 前記クランク信号のパルスにてカウント
   動作するカウンタは、クランク信号のパルスにてカウン
   ト動作してカウント値に対し前記逓倍信号生成の際の整
   数倍のガード値を生成してこのガード値を超えない範囲
   で基準カウンタをカウント動作させるためのガード用カ
   ウンタであることを特徴とする請求項２に記載のエンジ
   ン制御装置。
4. 【請求項４】 前記クランク信号の７２０°ＣＡ毎の表
   の基準位置部であると判定した時に、前記追従カウンタ
   のカウント値または前記クランク信号のパルスにてカウ
   ント動作するカウンタのカウント値が所定の範囲に入っ
   ていた場合のみ前記基準カウンタと追従カウンタの少な
   くともいずれかのカウント値を表の基準位置相当の値に
   設定する手段を備えたことを特徴とする請求項２または
   ３に記載のエンジン制御装置。
5. 【請求項５】 前記クランク信号の７２０°ＣＡ毎の表
   の基準位置部と７２０°ＣＡ毎の裏の基準位置部で異な
   るレベルとなる気筒判別信号を発生する気筒判別信号発
   生手段と、 前記クランク信号の基準位置部における前記気筒判別信
   号のレベルに基づいて前記クランク信号の表の基準位置
   部と裏の基準位置部を判別する判別手段と、を備えたこ
   とを特徴とする１〜４のいずれか１項に記載のエンジン
   制御装置。