JPH03145547A - 内燃機関制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野］ この発明は、位置信号及び運転条件信号に基づいて気筒
制御用のタイマに制御時刻を設定する内燃機関制御方法
に関し、特に気筒制御精度を向上させた内燃機関制御方
法に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、自動車等の内燃機関は、複数の気筒（例えば
、４気筒）により数１１００ｒｐ〜数１０００ｒｐＴａ
程度で回転駆動されている。４気筒の場合、各気筒は、
駆動軸（クランク軸）に対しては１／２周期分ずつ位相
がずれて連結されているが、クランク軸の２回転に対し
て、吸気、圧縮、爆発、及び排気の４サイクルが行なわ
れるため、各気筒毎の駆動周期を制御するカム軸に対し
ては、１／４周期ずつ動作位置の位相がずれている。

このような内燃機関においては、各気筒毎のイグナイタ
による点火時期及びインジェクタによる燃料噴射順序等
を最適に制御するため、マイクロコンピュータにより電
子的に演算が行われている。

この演算制御を行うため、マイクロコンピュータは、各
種運転条件の他に内燃機関の回転に同期した気筒毎の位
置信号を取り込み、位置信号に基づいて各気筒の動作位
置を識別している。通常、各気筒毎の基準位置及び特定
気筒に対応した位置信号を発生する手段としては、内燃
機関のカム軸又はクランク軸の回転を検出する回転信号
発生器が用いられている。

第４図は一般的な内燃機関制御装置を示すブロック図で
あり、図において、（８）は各気筒に対応した位置信号
りを発生する回転信号発生器、（２０）は負荷（アクセ
ル）、速度及び温度等を表わす運転条件信号りを出力す
る各秤センサ、くっ）は位置信号り及び運転条件信号り
を取り込むためのインターフェース回路である。

（１０）はインターフェース回路（９〉を介して入力さ
れる位置信号Ｉ−及び運転条件信号りに基づいて各気筒
の燃料制御及び点火制御を行うマイクロコンピュータて
あり、各基憎位置毎の位置信号を系列パターンとして格
納するレジスタ（（ｌ）と、系列パターンを参照して各
気筒の動作位置を識別し、この気筒識別結果及び運転条
件に基づいて燃料制御部（１３）、点火制御部（１４）
及び分配制御部（１５）を制御する演算制御部（１２）
とを備えている。

第５図は第４図内の演算制御部（１２）を更に具体的に
示すブロック図であり、（３１）は位置信号りを検出す
る検出部、（３２）は位置信号りの立ち上がり又は立ち
下がりに基づいてパルス周期Ｔを計測する周期計測部、
（３３）はレジスタ（１１）からの系列パターンＰに基
づいて気筒の動作位置を識別する気筒判定部、（３４）
は気筒判定部からの判定結果と運転条件信号りとに基づ
いて気筒毎の目標制御位置Ａを算出する目標制御位置算
出部、〈３５）はパルス周期Ｔ及び目標制御位置Ａに基
づいて気筒毎の制御時刻Ｔｘを演算する制御時刻演算部
−（３６）は制御時刻Ｔ×が設定されて各制御部（１３
）〜り１５）を制御するためのタイマである。

第６図は第４図内の回転信号発生器（８）の−殻間な構
成を示す斜視図であり、第７図は回転信号発生器（８）
内の位置信号発生部を示す回路図である。

第６図において、（１）は内燃機関のクランク軸と同期
して回転する回転軸であり、例えば、内燃機関即ち各気
筒の４サイクル動作の１周期に同期して１回転するカム
軸に連結されている。

（２）は回転軸（１）に取り付けられた回転円板であり
、各気筒毎の基準位置く所定回転角度〉に対応する位置
、並びに、特定気筒の基準位置に対応する位置に、複数
のスリット状の窓（３ａ）及び（３ｂ）が設けられてい
る。ここでは、内燃機関が４気筒の場合を示し、外周部
に沿って４箇所に設けられた窓（３ａ）に関しては、回
転方向く矢印）に対して前方ｆｆ１ｌ＋の一端が各気筒
毎の第１の基準位置に対応し、後方側の一端が第２の基
準位置に対応している。

又、内周部の１箇所に設けられた窓（３ｂ）は、１つの
特定気筒（第１気筒）のみの窓（３ａ）に対応して配置
されてもり、各基準位置に対して窓（３ｂ）の状態変１
ヒが検出されるように、窓（３ａ）に対して位相差を有
している。

（４ａ）及び（４ｂ）は多窓（３ａ）及び（３ｂ）にそ
れぞれ対向するように配置された一対の発光ダイオード
、（５ａ）及び（５ｂ）は各発光ダイオード（４ａ）及
び（４ｂ）からの出力光を窓（３ａ）及び（３ｂ）を通
して受光するように配置された一対のフォトダイオード
である。

これら発光ダイオード〈４ａ）及び（４ｂ）とフォトダ
イオード（５ａ）及び（５ｂ）は、２組のフォトカプラ
を構成している。

第７図において、発光ダイオード（４ａ）及び（４ｂ）
並びにフォトダイオード（５ａ）及び（５ｂ）は、代表
的に（４）及び（５）として示されており、同一構成の
一方のフォトカプラのみが図示されている。

（６）はフォトダイオード（５〉からの出力信号を増幅
する増幅回路、（７）は増幅回路（６）の出力端子にベ
ースが接続されたオープンコレクタ（エミッタ接地）の
出力トランジスタである。出力トランジスタ（７〉のコ
レクタ端子は、インターフェース回路（９）（第４図参
照）に接続されている。

次に、第８図の波形図を参照しながら、第４図〜第７図
に示した従来の内燃機関制御装置の動作について説明す
る。

内燃機関と連動する回転軸（１〉により回転円板（２）
が回転すると、回転信号発生器（８）からは、窓（３ａ
〉及び（３ｂ〉を挾んで対向配置された２組のフォトカ
プラの各フォトダイオード（５ａ）及び（５ｂ）によリ
、窓（３ａ）及び（３ｂ）を構成するスリットの前方端
で立ち上がり且つ後方端で立ち下がる２種類の位置信号
Ｌ１及びＬ２（第８図参照）が出力される。

第８図において、窓（３ａ）に基づいて得られる第１の
位置信号Ｌ１は、ＳＧＴと呼ばれるクランク角基準信号
であり、＃１〜＃４の各気筒毎の所定クランク角度（基
準位置ｌ３７５°及びＢ５°）で反転する。

各クランク角基準信号り、の立ち上がり基準位置ｌ３７
５°は、各気筒毎のクランク角度０°（Ｔ　Ｄ　Ｃ上部
デッドセンタ）から７５°手前の第１の基準位置てあり
、制御基準及びイニシャル通電角度に相当する６又、各
立ち下がり基準（ｆｌ　置Ｂ　５°は、各気筒毎のＴＤ
Ｃから５°手前の第２の基準位置であり、クランキング
時のイニシャル点火角度に相当する。

窓（３ｂ）に基づいて得られる第２の位置信号Ｌ２は、
ＳＧＣと呼ばれる気筒識別信号であり、特定気筒（＃１
気筒）の位置信号発生時に出力され、＃１気筒を識別す
るために用いられる。

各気筒毎の動作位置は、カム軸の１回転（クランク軸の
２回転、即ち７２０°に相当する）に対して１／４周期
ずつずれており、クランク軸の１回転に対して１／２周
期即ち１８０°ずつずれている。又、４気筒の場合、各
気筒は、周知のように、＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒
、＃２気筒の順に駆動制御される。

一方、気筒識別信号Ｌ２は、特定の＃１気筒に対応する
クランク角基準信号Ｌ１の立ち上がりより手前で立ち上
がり、且つり、の立ち下がりより後で立ち下がり、各基
準位ＷＢ７５’及びＢ５°に対して「１ルベルを示すよ
うに設定される。

こうして得られた２種類の位置信号り、及びり。

は、運転条件信号りと共に、インターフェース回路（９
〉を介してマイクロコンピユータフ１０）に入力される
。

マイクロコンピュータ（１０）内の演算制御部（１２）
は、検出部（３１）を介して位置信号りを検出し、第１
の位置信号Ｌ１の各基準位置に対する第２の位置信号Ｌ
２のレベルを系列パターンＰとしてレジスタ（１１）に
格納すると共に、所定の基準位置区間における第１の位
置信号Ｌ１のパルス周期Ｔを周期計測部（３２〉により
計測する。又、気筒判定部（３３）を介してレジスタ（
１１）内の系列パターンＰを参照し、特定気筒を含む各
気筒の動作位置を識別して、この気筒識別結果を運転条
件信号りと共に目標制御位置算出部（３４）に入力する
。

目標制御位置算出部（３４）は、気筒識別結果及び運転
条「ド信号りに基づいて、各気筒毎の点火及び燃料噴肘
等の最適な目標制御位置Ａを算出し、これをパルス周期
Ｔと共に制御時刻演算部〈３５）に入力する。

制御時刻演算部（３５）は、パルス周期Ｔ及び目標制御
位置Ａに基づいて各気筒毎の制御時刻Ｔｘを演算し、こ
れをタイマ（３６）に設定する。例えば、気筒毎の通電
及び点火制御を行う場合、通電動作時がＩＴｓｘ（ｘ＝
１〜４）が＃１〜＃４の通電タイマに設定され、点火動
作時刻Ｔｏｘが＃１〜＃４の点火タイマに設定される。

これにより、タイマ（３６）は、所定の制御時刻におい
て燃料制御部（１３）、点火制御部（１４）及び分配制
御部（１５）の制御を実行し、各気筒に対してｆ＆適な
制御信号を分配する。

しかし、−旦設定された気筒毎の制御時刻Ｔｘは、再計
算されることがないので、内燃機関の回転数の急変動に
よりパルス周期Ｔが変動した場合、設定されてからの動
作時間が長い気筒に対しては、制御精度が損なわれてし
まう。特に、高速回転時には、パルス周期Ｔに対して通
電時間が長くなるので、多気筒の場合に気筒毎の制御時
刻がオーバラップして制御が複雑になるため、制御精度
の劣化は重大な問題となる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の内燃機関制御方法は以上のように、タイマに対す
る制御時刻の再設定機能を有していないため、多気筒エ
ンジンの動作制御精度が劣化するという問題点があった
。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、制御精度を向上させた内燃機関制御方法を得
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る内燃機関制御方法は、基準位置毎にタイ
マによる制御が実行されたか否かを判定し、制御が実行
されていない場合には、制御時刻をタイマに再設定する
ようにしたものである。

「作用］ この発明においては、レジスタ内のタイマ制御ジョブフ
ラグを参照して、タイマによる制御が実行されていない
と判定された場合には、新たなパルス周期に基づいて制
御時刻を再計算してタイマに再設定する。

「実施例１］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を図解的に示す説明図であり、
第２図は基準位置ｌ３７５°の割込み動作を示すフロー
チャート図、第３図は基準位置Ｂ５°の割込み動作を示
すフローチャート図である。尚、この発明が適用される
装置は第４図〜第７図に示した通りであり、マイクロコ
ンピュータ（１０）内の演算制御部（１２）のプログラ
ムの一部が変更されていればよい。又、タイマ（３６）
には、気筒毎に対応した点火タイマ及び通電用タイマが
個別に設けられているものとする。

第５図に参照される演算制御部（１２）は、前述と同様
に位置信号りに基づいて気筒識別を行うと共に、基準位
置Ｂ７５°毎に割込み動作（第２図参照）を行い、各気
筒のチャンネルＸ毎の点火制御時刻Ｔｓｘをタイマ（３
６）に設定する。

即ち、演算制御部（１２）内の周期計測部（３２）は、
−収率（ｉ７Ｚ　Ｂ　７５°において第１の位置信号１
、Ｉのパルス周期Ｔを計算しくステップＳｔ）、目標制
御位置算出部（３４０ま目標点火制御位置Ａｓを算出す
る（ステップＳ２）。

制御時刻演算部（３５〉は、パルス周期Ｔ及び目標点火
制御位置Ａｓに基づいて、タイマ〈３６〉に設定される
点火開始までの時間に相当する目標点火制御時刻Ｔｓｘ
を演算する（ステップＳ３）。

続いて、レジスタ内のタイマ制御ジョブフラグを参照し
て、最初の＃１点火タイマによる制御が実行されたか否
かを判定しくステップＳ４）、制御実行前であれば、再
計算された点火制御時刻ＴＳ１を＃１点火タイマに設定
する（ステップＳ５）。

そして、チャンネルカウンタを次の気筒チャンネルにセ
ラ？−して（ステップＳ６）、全チャンネルが部子した
ことが判定されるまで（ステップＳ７）、ステップＳ３
以降の動作を繰り返す。

一方、ステップＳ４において、タイマ制御が実行された
と判定されたときは、そのチャンネルＸの次の点火制御
時刻を＃Ｘ点火タイマに設定しくステップＳ８）、ステ
ップＳ６に進む６そして、全気筒チャンネルが終了した
時点でリターンする。

同様に、基準位ｉＢ５°毎に割込み動作（第３図参照）
を行い、各気筒チャンネルＸ毎の通電制御時刻Ｔｏｘを
タイマ（３６）に設定する。第３図において、ステップ
Ｓｌｌ〜Ｓ１８は第２図内のステップＳ１〜Ｓ８にそれ
ぞれ対応している。

即ち、基準位置Ｂ５°におけるパルス周期Ｔを計算しく
ステップ５ｌｌ）、目標通電制御位置Ａｏを算出した後
（ステップ５１２）　＋パルス周期Ｔ及び目標通電制御
付置Ａｏに基づいて、通電開始までの時間に相′！ｊす
る目標通電制御時刻Ｔｏｘを演算する（ステップ５１３
）。

続いて、＃１通電タイマによる制御が実行されたか否か
を判定しくステップ５１４）　、制御実行前であれば、
再計算された通電制御時刻Ｔｏ、を＃１通電タイマに設
定する（ステップ５１５）。そして、次の気筒チャンネ
ルにセットして（ステップ５１６）　、全チャンネルが
終了するまで（ステップＳ１７〉、ステップＳ１３以降
の動作を繰り返す。

一方、ステップＳ１４において、タイマ制御が実行され
たと判定されたときは、そのチャンネルにの次の通電制
御時刻を＃Ｘ通電タイマに設定しくステップ５１８）、
ステップＳ１６に進む。

こうして、各基準位置Ｂ７５°毎に第２図の割込みルー
チンが実行され、各基準位置Ｂ５°毎に第３図の割込み
ルーチンが実行され、点火コイルの遮断及び通電が制御
される。

第１図においては、最初の基準位１Ｂ７５°で算出され
た各気筒に対する点火制御時刻Ｔｓｌ〜Ｔｓ。

が、＃ｌ〜＃４点火タイマにそれぞれ設定された後、次
の基準位置Ｂ７５°で算出された点火制御時刻Ｔｓ、〜
Ｔ　Ｓ　４が各タイマに再設定される。しかし、＃１気
筒については、タイマ制御が既に実行された後であるか
ら、次の点火制御時刻Ｔｓ、が＃１点火タイマに設定さ
れる。

同様に、第１図において、最初の基準位置Ｂ５゜で算出
された各通電制御時刻Ｔ　ｏ　、〜Ｔｏ、は、＃１〜・
＃４通電タイマに設定されるが、＃１気筒及び＃３気筒
の通電制御時刻Ｔｏ、及びＴｏｚについては、前回の通
電が実行された後であるため、次の通電制御時刻が設定
される。

この結果、常に新たな基準位７！Ｂ５°及びＢ７５゜に
おいて、通電制御時刻Ｔｏ、〜Ｔ　Ｏ４及び点火制御時
刻ＴｓＩ〜ＴＳ４がタイマ（３６）に設定されるので、
パルス周期Ｔが急変してもリアルタイムで制御を追従さ
せることができる。

このとき、各気筒の通電制御及び点火制御毎に独立のタ
イマを逐次更新するのみであるから、制御時刻Ｔｘのオ
ーバラップや制御チャンネルの増加に対して簡単なロジ
ックで制御することができ、特に演算量増加等のハード
ウェアに対する負担は発生しない。

尚、上記実施例では、点火制御時刻Ｔｓｘを基準位１Ｂ
７５’で設定し、通電制御時刻Ｔｏｘを基準位置Ｂ５°
で設定したが、マイクロコンピュータ（１０）の演算能
力及びタイマ設定動作に余裕があれば、一方の基準位置
で同時に設定してもよい。

又、通電及び点火制御の場合を例にとって説明したが、
タイマ制御を燃料噴射等の別の制御に適用しても同等の
効果を奏することは言うまでもない。

「発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、基準位置毎にタイマに
よる制御が実行されたか否かを判定し、制御が実行され
ていない場合には、制御時刻をタイマに再設定するよう
にしたので、簡単なロジックでパルス周期の変動に追従
したリアルタイムの制御が可能となり、容易に制御精度
を向上させた内燃機関制御方法が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例のシーケンスを図解的に示
す説明図、第２図及び第３図はこの発明の一実施例のＢ
７５°及びＢ５”割込みによるタイマ設定シーケンスを
示すフローチャート図、第４図は一般的な内燃機関制御
装置を示すブロック図、第５図は第４図内の演算制御部
を更に具体的に示すブロック図、第６図は第４図内の回
転信号発生器の構成を示す斜視図、第７図は回転信号発
生器内の位置信号発生部を示す回路図、第８図は第６図
及び第７図の回転信号発生器により生成される位置信号
を示す波形図である。 （８）・・・回転信号発生器 （１０）・・・マイクロコンピュータ （２０）・・各種センサ　　　（３６）・・・タイマ１
３７５°、Ｂ５°・・・基準位置 Ｌ・・・位置信号　　　　　Ｄ・・・運転条件信号Ｔｘ
・・・制御時刻 Ｓ４、Ｓ１４・・・タイマ制御の実行を判定するステッ
プ５５−５１５・・・制御時刻を再設定するステップ尚
、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の回転に同期した各気筒の基準位置を示す位置
   信号を生成する回転信号発生器と、運転条件信号を生成
   する各種センサと、前記各気筒を制御するタイマを含み
   前記位置信号及び前記運転条件信号に基づいて前記各気
   筒の制御時刻を前記タイマに設定するマイクロコンピュ
   ータとを用いた内燃機関制御方法において、 前記基準位置毎に前記タイマによる制御が実行されたか
   否かを判定し、前記制御が実行されていない場合には、
   前記制御時刻を再計算して前記タイマに再設定するよう
   にしたことを特徴とする内燃機関制御方法。