JPH0315644A - エンジン制御装置 - 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〕 本発明は、エンジンの運転状態を検出して制御データを
演算し、このデータを用いてエンジンを制御するように
したエンジン制御装置に係り、特にマイクロコンピュー
タを用いて制御を実行するようにした自動車用ガソリン
エンジンに好適な制御装置に関する。

〔従来の技術〕

走行性能向上に対する要望が高く，厳しい排ガス規制の
もとにある自動車用のエンジンでは、従来から、マイコ
ン（マイクロコンピュータ）を用い、エンジンの運転状
態を検出して制御データを演算し、このデータを用いて
エンジンを制御するようにしたエンジン制御装置が広く
実用されており、その例を、例えば特開昭５５−７２８
５３号，特開昭６１−１４５３６４号、或いは特開昭６
３−２３４１６１号の各公報に見ることが出来る。

ところで、このような従来技術では、点火通流開始時点
や点火時点、或いはエンジン回転数（エンジン回転速度
）などの制御データの演算に必要なエンジン回転情報を
、エンジン回転軸が、例えば１度回動するごとに発生さ
れてくるパルス信号（回転角位置信号）に基づいて演算
するようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、エンジンの運転状態によるエンジン回
転情報の検出精度変化について配慮がされておらず、例
えばエンジン始動時など、エンジン回転数が低いとき、
或いはアイドル時など回転数脈動が大きいときには充分
な制御精度が保持出来ないという問題があった。

本発明の目的は、エンジンの運転状態の変化にかかわら
ず、常に高い精度でのエンジン回転情報の検出が可能で
、自ｍ車用ガソリンエンジンなどに適用して，点火制御
やアイドル回転数制御などを容易に高精度に保持するこ
とが出来るエンジン制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、エンジンの回転情
報の検出を、エンジン回転軸の回転角位置信号に基づく
ものと、エンジン回転軸が基準回転角位置にあるときか
らの経過時間の計測に基づくものの双方の手段により行
い、エンジンの運転状態に応じて、これら双方の手段に
よるものの一方の選択及び併用により最終的なエンジン
回転情報を得るようにしたものである。

〔作用〕

エンジン回転軸の回転角位置信号に基づいて検出した回
転情報は、エンジン回転数が比較的高い領域で精度が高
く、他方、エンジン回転軸が基準回転角位置にあるとき
からの経過時間の計測に基づいて検出した回転情報はエ
ンジン回転数が比較的低いときや回転脈動があるときで
も精度の低下は少ない。

従って、これらの回転情報をエンジン運転領域に応じて
使い分けしたり、併用したりすることにより、常に高い
精度を保持することが出来る。

〔実施例〕

以下、本開明によるエンジン制御装置について、図示の
実施例により詳細に説明する。

第１図は本開明の一実施例で、図において、１はＣＰＵ
．ＲＯＭ、それにＲＡＭなどからなる制御用のマイコン
で、図示してないが、エンジンの吸気流量、吸気負圧、
冷却水温度、絞り弁開度などの、エンジンの運転状態を
表わす各種のデータを取り込み、これにより燃料供給量
、点火コイルの通流時間、点火進角値、或いは絞り弁の
復帰位置などの、エンジン制御に必要な各種の制御デー
タを演算する働きをする。

１０、２０、３０は夫々カウンタ、レジスタ、キャプチ
ャレジスタなどからなるフリーランニングタイマである
。

まず、フリーランニングタイマ１０は燃料噴射弁制御用
の信号ＥＧＩを出力するもので、カウンタＡはマイコン
ｌのシステムクロツクを分周して得た内部クロックをカ
ウントし、レジスタＡにはマイコン１から、エンジンの
負荷に応じて演算された燃料噴射量（時間）が逐次、格
納されて行く．そして、カウンタＡとレジスタＡのデー
タが一致したとき比較器Ａから、燃料噴射弁の開弁時間
に合わせて立上げ立下がるＥＧＩ信号が出力されること
になる。

一方、キャプチャレジスタＡには、エンジン回転軸が基
準角度位置にくる毎に発生される周知の基準角度信号Ｒ
ＥＦが入力され、このＲＥＦ信号の立上げ、又は立下げ
のタイミングでカウンタＡのカウント値を取り込む。そ
して、この取り込まれたカウント値がマイコンｌに取り
込まれ、これにより上記下ＲＥＦ信号の立上げ、立下げ
のタイミングが制御されることになる。

次に、フリーランニングタイマ２０は点火信号ＩＧＮを
出力するもので、カウンタＢはスイッチＳｌにより、エ
ンジン回転軸が、例えば１度などの所定の微小角度回動
ずる毎に発生されてくる周知の角度位置信号ＰＯＳから
なる外部クロックと、上記した内部クロックとを切り換
えてカウントし、レジスタＢにはマイコン１から、その
ときに使用されているクロックのいずれかを単位として
表わされている通流開始・点火タイミングｆｆｉｌＪ御
用のデータが逐次格納されて行き、これらカウンタＢと
レジスタＢのデータの一致で比較器ＢからＩＧＮ信号が
出力されることになる。

一方、キャプチャレジスタＢは、上記したスイッチＳ１
と連動したスイッチＳ２により、後述するインターバル
信号ＩＲＱと、上記したＲＥＦ信号とを切り換えてキャ
プチャ入力とし、そのタイミングでカウンタＢのデータ
を取り込み、マイコンｌに入力する働きをする。

そして、フリーランニングタイマ３０はインターバル信
号ＩＲＱを出力するものであり、上記した内部クロック
をカウントするカウンタＣと、マイコン１から所定のデ
ータが格納されるレジスタＣとを備え、これらのデータ
の一致により比較器Ｃから所定の一定周期、例えば１０
ｍｓの周期のＩＲＱ信号を発生させる． 次に、この実施例の動作について、第２図のタイムチャ
ートにより説明する。

まず、フリーランニングタイマ２０内のスイッチＳ１、
Ｓ２は、第１図では明示されていないが、ソフト的に構
成されていて、マイコン１により制御され、通常は図示
の接点位置Ｘにあるが、エンジン始動開始時、後述する
ＰＯＳ信号パルスの数Ｐによるエンジン回転数Ｎｐの算
定が確立した時点から、エンジン回転数が例えば２００
〜３００ｒｐｍなどの所定値に達するまで、或いはスタ
ータスイッチＳＷがオフされるまでの期間だけ、接点位
置ｙ側に切り換えられる。

次に、フリーランニングタイマ１０内のキャプチャレジ
スタＡは、上記したように、エンジン回転軸が基準角度
位置く６気筒エンジンの場合には１２０”）にくる毎に
発生される基準角度信号ＲＥＦが入力され、このＲＥＦ
信号の立上げ、又は立下げのタイミングでカウンタＡの
カウント値を取り込む。そして、このカウント値がマイ
コン１に入力され、これによりマイコンｌは、第２図に
示すように、このＲＥＦ信号の周期Ｔを計測し、さらに
、この周期Ｔに基づくエンジン回転数ＮＴを算出する．
　すなわち、 ＮＴ＝１／Ｔ　　　　　　　　　・・・・・・（１）一
方、フリーランニングタイマ２０では、上記したように
、エンジン始動開始時には、スイッチＳｌ，Ｓ２は図示
の位置Ｘにあり、このためカウンタＢは、エンジン回転
軸が所定の微小角度回動ずる毎に発生されてくる角度位
置信号ＰＯＳからなる外部クロックをカウント入力とし
ており、同じくキャプチャレジスタＢは１０ｍｓの周期
のＩＲＱ信号が入力されている。

そして、この状態でスタータスイッチＳＷがオンになり
、エンジンが回転されるとＰＯＳ信号が発生し、これに
よりカウンタＢが歩進し、そのカウント値がＩＲＱ信号
によりｌｏｍｓ毎にキャプチャレジスタＢにロードされ
るので、マイコンｌは、この１０ｆｆｌｓの期間内に現
われるＰＯＳ信号のパルス数Ｐを知ることが出来、これ
から、上記したＲＥＦ信号の周期によるエンジン回転数
ＮＴとは別に、このＰＯＳ信号パルスの数Ｐによるエン
ジン回転数Ｎｐを算定する。すなわち、 Ｎｐ　＝（Ｐ　Ｘ　Ｉ　Ｏ”）／　６　　　　−−（２
）このエンジン回転数Ｎ，は、エンジンがスタータによ
り回転し始めると、直ちに発生してくるＰＯＳ信号によ
るものであるから、上記したＲＥＦ信号によるエンジン
回転数Ｎ丁が、少なくともＲＥＦ信号パルスが２個入力
された後でなければ確立されないのとは異なり、エンジ
ン始動開始後充分に短時間で得られ、これから直ちに点
火制御に必要なデータを演算することができることにな
る．そこで、まず、このエンジン回転数ＮＰが確立した
と判断されたら、ここでスイッチＳＬ，Ｓ２を接点位置
ｙに切り換え、これによりカウンタＢのカウントデータ
を内部クロックに、そしてキャプチャレジスタＢのキャ
プチャ用の入力をＲＥＦ信号にそれぞれ切り換え、これ
により第２図に示すように、このＲＥＦ信号の立上がり
タイミングからの点火通流開始タイミングａと、点火タ
イミングｂの時間による算定がマイコン１により実行で
きるようにする。また、この時点からエンジン回転数の
算定は、ＰＯＳ信号がカウンタＢに入力されなくなるの
で、ＲＥＦ信号によるエンジン回転数ＮＴによる制御に
する。

こうして、次に、エンジン回転数が例えば２００〜３　
０　０　ｒｐｍなどの所定値に達したら、或いはスター
タスイッチＳＷがオフされたらスイッチＳ１，Ｓ２を、
いままでのｙ接点位置からエンジン始動初期と同じくｘ
接点位置に切り換え、これにより、この時点以降は、Ｐ
ＯＳ信号パルス数Ｐによるエンジン回転数Ｎｐの算定が
可能になり、且つ、ＰＯＳ信号による外部クロック動作
なので、点火通流開始タイミングと点火タイミングは、
直前の点火タイミングからのデータｃ，ｄとして演算す
るようにする． 従って、この実施例によれば、エンジン始動時、最初の
ＲＥＦ信号が現われると直ちに点火制御に必要なデータ
が得られるので、エンジンの始動が確実になり、且つ、
始動時での低回転数状態では、ＰＯＳ信号の周期が長く
なり、従って、このＰＯＳ信号による制御では充分な分
解能が得られなくなるのであるが、ここでは、内部クロ
ツクのカウントによる時間制御になるので、正確なタイ
ミング制御が可能になる。

なお、以上の説明では、エンジン回転数Ｎｐとエンジン
回転数Ｎアとの選択をエンジン始動時での制御に適用し
ているが、これらの使い分けをエンジン負荷、すなわち
、吸気流量、絞り弁開度、燃料噴射量などの変化に応じ
て実施するようにしてもよい。

次に、この実施例の動作を、マイコンｌの処理として、
さらに詳しく説明する。

まず、第３図は基準角度信号ＲＥＦの立土がリタイミン
グで実行されるＲＥＦ割込みと呼ぶルーチンで、まず、
ステップ３００では、エンジン始動時、最初のＲＥＦ割
込みか否かを調べ、最初だったらステップ３０２に進む
。

ステップ３０２、３０４は周期Ｔの計測のための初期化
処理で、カウンタＡのオーバーフロー処理と、最初のＲ
ＥＦ信号パルスの立上り時でのカウンタＡのカウント値
が格納されているキャプチャレジスタＡのデータをＲＡ
Ｍに記憶する。

ステップ３０６ではＰＯＳ信号パルスの数Ｐによるエン
ジン回転数Ｎｐの計算が終了しているか否かを調べ、計
算されていたときには続いてステップ３０８でスイッチ
Ｓ１、Ｓ２のＸ位置からｙ位置への切り換えを行う．次
のステップ３１０ではカウンタＢをクリアする。つまり
、時間による点火制御データの算定時には、ＲＥＦ割込
みごとにカウンタＢをクリアして使用するのである。

ステップ３１２ではエンジン回転数Ｎｐに基づいて点火
通流開始タイミングａと点火タイミングｂを演算し、こ
のうちのデータａをレジスタＢにセットする処理を実行
する．その後、ステップ３１４で時間制御フラグをセッ
トして終了する。

一方、ステップ３００において、最初のＲＥＦ信号によ
る割込みではないと判断されたときにはステップ３１６
以降の処理に進む． まず、ステップ３１６ではカウンタＡのオーバーフロー
処理を実行し、続くステップ３１８でＲＥＦ信号の周期
Ｔを計算する。さらにステップ３２０で、この周期Ｔか
らエンジン回転数ＮＴを演算し、ステップ３２２ではキ
ャプチャレジスタＡのデータ値をＲＡＭに記憶するので
ある。

次に、ステップ３２４では時間制御フラグを調べ、それ
がセットされていたら、続いてステップ３２６で、今度
はエンジン回転数ＮＴに基づいて点火通流開始タイミン
グａと点火タイミングｂを計算し、このうち点火通流開
始タイミングデータａだけをレジスタＢに設定する。ま
た、ここでカウンタＢのクリアも併せて実行する。

ステップ３２８ではエンジン回転数ＮＴを調べ、それが
、例えば、上記した２００〜３００ｐｐｍの所定値に達
しているか否かを調べ、この判定結果により次のステッ
プ３３０の処理を行い、時間制御フラグをリセットする
と共に、角度制御移行フラグをセットして処理を終了す
る。

次に、第４図はフリーランニングタイマ３０からのＩＲ
Ｑ信号による割込み、つまりインターバル割込みによる
ルーチンで、まず、ステップ４００ではＩＲＱ信号の最
初のパルスによる割込みか否かを調べ、そうであったと
きにはステップ４０２で、まずカウンタＢのオーバーフ
ロー処理を行い、続いてステップ４０４では、そのとき
のキャプチャレジスタＢのデータをＲＡＭに記憶する処
理を実行するだけとなる。

一方、ステップ４００で２度目以降の割込みと判定され
たときには、続いてステップ４０６で時間制御フラグを
調べ、その結果により、さらにステップ４０８で今度は
角度制御移行フラグを調べ、その結果により、さらに続
いてステップ４１０では、角度制御に移行してから最初
のインターバル割込みか否かを調べるのである。

従って、ステップ４１２に進むのは，角度制御に移行し
てから２度目のインターバル割込み以降となり、まず、
ステップ４１２ではカウンタＢをオーバーフロー処理し
、次にステップ４１４ではＩＲＱ信号の周期１０ｍｓの
間に現われるＰＯＳ信号のパルス数Ｐを計算し、これに
より次のステップ４１６でエンジン回転数Ｎ，の算定処
理を行い、さらにステップ４１８で、このときのキャプ
チャレジスタＢのデータをＲＡＭに記憶して処理を終了
するのである。

最後に、第５図は点火通流開始タイミングと点火タイミ
ングに同期して発生する割込みにより実行されるルーチ
ンで、点火割込みと呼び、この処理が開始すると、まず
ステップ５００で、いま現在の割込みが点火通流開始タ
イミングに同期してツｉ生したものか否かを調べ、結果
が肯定のときには続いてステップ５０２で時間制御フラ
グを調べ、その結果が肯定となったときには、始動中で
の時間制御による状態なので、カウンタＢはＯからカウ
ントを開始する動作となっているから、ステップ５０４
により点火タイミングとしてデータｂをセットする。

また、ステップ５０２での判定が否定となったときには
、エンジン始動終了後の角度制御に移行していることを
表わすから、このときはカウンタＢはフリーラン動作に
なっており、従って、このときには、点火タイミングと
して、データｄにそのときのカウンタＢのカウント値を
加算したデータをレジスタＢにセットする処理を、ステ
ップ５０６により実行する。

一方、ステップ５００で点火通流開始タイミングでの割
込みではない、つまり点火タイミングでの割込みである
と判断されたときには、まずステップ５０８で同じく時
間制御フラグを調べ、角度制御に移行していることを確
かめた後、続いてステップ５１０で、角度制御に移行し
てから最初の割込みか否かを調べ、最初の割込みであっ
たときにはステップ５１２でスイッチＳＬ．Ｓ２をＸ接
点位置に戻す処理を実行するが、そうでなかったときに
はステップ５１４に進み、角度制御時でのエンジン回転
数Ｎｐに基づいて、次の通流開始タイミングと点火タイ
ミングまでのデータｃ，ｄの計算を行い，、このうちの
データＣをセットして処理を終了するのである。

従って、これら第３図、第４図、それに第５図の処理が
実行されることにより、既に第２図で説明した動作が得
られ、エンジン始動時、最初のＲＥＦ信号が現われると
直ちに点火制御に必要なデータが得られるので、エンジ
ンの始動が確実になり、且つ、始動時での低回転数状態
では、ＰＯＳ信号の周期が長くなり、従って、このＰＯ
Ｓ信号による制御では充分な分解能が得られなくなるの
であるが、ここでは、内部クロックのカウントによる時
間制御になるので、正確なタイミング制御が可能になる
ことになる。

また、上記したように、本発明では、２種のエンジン回
転数データＮＰ，Ｎアとが常時演算されるようになって
いるから、定常時はエンジン回転数ＮＴによる制御を実
行し、加減速時などの過渡時にはエンジン回転数Ｎ，に
よる制御を行うようにしてもよく、こうすれば、短時間
での回転数の変動にもかかわらず常に精度の良い制御を
得ることができる。

また、本発明はアイドル回転数制御に適用して、エンジ
ン回転数Ｎ丁をベースにし、これとエンジン回転数Ｎｐ
との平均値からエンジン回転数を得、これに基づいてア
イドル回転数を制御するようにしてやれば，比較的変動
の多いアイドル回転数に対しても、このエンジン回転数
ＮＰを用いることにより回転数変動をも含んだデータに
よる制御が得られるので、良好な制御精度を保つことが
出来る。

〔づろ明の効果〕

本発明によれば、エンジン始動時にも、エンジンの回転
立上りの直後から直ちにタイミング精度の良い点火信号
を得ることができるから、点火コイルの通流時間などの
管理が充分で、確実なエンジン始動が常に期待できると
共に、点火コイルや点火回路の保護が容易に得られると
いう効果がある。

また、本発明によれば，検出方法の異なる２種のエンジ
ン回転数データを常時得るようにしているから、エンジ
ンの運転状態に応じて常に最適なエンジン回転数データ
の選択が行え、燃料供給量や点火時期の制御にビット誤
差などによる変動があらわれるのが充分に抑えられ、精
度が良く安定した制御を行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエンジン制御装置の一実施例を示
すブロック図、第２図は動作説明用のタイミングチャー
ト、第３図、第４図、それに第５図はそれぞれ本発明の
一実施例の動作を説明するフローチャートである。 １・・・・・・マイコン、１０，２０、３０・・・・・
・フリーランニングタイマ。 １０ 第１　仄 ｌ：マイコン 第４図 第３図 Ｗｃ５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジン制御用のデータの少なくとも１をエンジン
   回転軸の回転角位置信号に基づいて演算する方式の内燃
   機関の制御装置において、エンジン回転軸が基準回転角
   位置にあるときからの経過時間を計測する計時手段を設
   け、エンジン始動開始直後の所定の期間中だけ、上記エ
   ンジン制御用のデータを上記計時手段による経過時間情
   報に基づいて演算するように構成したことを特徴とする
   エンジン制御装置。 ２、エンジン制御用のデータをエンジンの回転速度情報
   に基づいて演算する方式のエンジン制御装置において、
   エンジン回転軸の回転周期の計測によりエンジン回転速
   度を演算する周期演算手段と、エンジン回転軸の所定角
   度回動毎に発生する回転角位置信号パルスの計数により
   エンジン回転速度を演算する計数演算手段とを設け、エ
   ンジンの運転状態が定常状態にあるときには上記周期演
   算手段によるエンジン回転速度情報に基づいてエンジン
   制御用のデータを演算し、過渡状態では上記計数演算手
   段によるエンジン回転速度情報に基づいてエンジン制御
   用のデータを演算するように構成したことを特徴とする
   エンジン制御装置。 ３、エンジンの運転状態を検出して制御用のデータを演
   算する方式のエンジン制御装置において、エンジン回転
   軸の回転周期の計測によりエンジン回転速度を演算する
   周期演算手段と、エンジン回転軸が所定角度回動する毎
   に発生するパルスの計数によりエンジン回転速度を演算
   する計数演算手段とを設け、これら周期演算手段と計数
   演算手段の双方によるエンジン回転速度の演算結果の平
   均値に基づいてアイドル回転速度を制御するように構成
   したことを特徴とするエンジン制御装置。 ４、請求項２の発明において、上記エンジンの運転状態
   が定常状態であるか過渡状態にあるのかの識別をエンジ
   ンの吸気流量、絞り弁開度、それに吸気負圧の少なくと
   も１に基づいて判断するように構成したことを特徴とす
   るエンジン制御装置。