JPH06307262A - 内燃機関用制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】点火装置と燃料噴射装置と排気特性調整用バル
ブとを効率良く一元的に制御することができる内燃機関
用制御装置を提供する。 【構成】内燃機関１に燃料を供給するインジェクタ６
と、排気特性調整用バルブ１２と、点火回路２１を有す
る内燃機関用点火装置とに対して共通に１つのマイクロ
コンピュータ２０を設ける。マイクロコンピュータ２０
により、インジェクタ６を制御する燃料噴射制御手段
と、バルブ１２の位置を制御するバルブ制御手段と、点
火回路２１が点火動作を行う位置を制御する点火位置制
御手段とを実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、噴射指令信号が与えら
れている間燃料を噴射するインジェクタと、アクチュエ
ータにより操作される排気特性調整用バルブと、点火信
号が与えられたときに点火用の高電圧を発生する内燃機
関点火回路とを機関の回転速度に応じて制御する内燃機
関用制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の内燃機関では、燃料を供給する手
段として、インジェクタと該インジェクタに燃料を供給
する燃料ポンプとを備えた燃料噴射装置を用いることが
多くなっている。この燃料噴射装置においては、機関の
所定の回転角度位置で燃料の噴射を開始する必要があ
り、燃料噴射時間を機関の回転速度に応じて制御する必
要がある。

【０００３】また内燃機関においては、排気管内で圧力
振動が生じ、特定の回転速度で排気管内が共鳴状態（排
気管内に定在波が生じる状態）になる。排気管内が共鳴
状態になると、排気管内に吸い込まれる排気ガスの量が
増加して排気効率が上昇し、その結果給気効率が高くな
ることが知られている。排気管内が共鳴状態になる回転
速度は排気系の音響インピーダンス（排気系の機械的構
成や気圧、或いは温度等により決まる。）により決まっ
てしまうため、機関の使用回転速度領域の広い範囲で排
気効率を高めるためには、回転速度に応じて排気系の音
響インピーダンスを変化させることにより各回転速度に
おいて共鳴状態を生じさせるか、または少なくとも使用
回転速度領域に共鳴状態が生じる領域を複数生じさせる
ようにする必要がある。

【０００４】そこで高性能が要求される機関では、アク
チュエータにより操作される排気特性調整用バルブを排
気系に設けて、該バルブの位置を回転速度に応じて制御
することにより、排気系の音響インピーダンスを変化さ
せて、排気効率及び給気効率が向上する回転速度領域を
広げることが行われている。

【０００５】更にガソリン機関においては、内燃機関用
点火装置が点火動作を行う位置を回転速度に応じて正確
に制御することが必要とされる。

【０００６】最近では、これらの装置の制御をマイクロ
コンピュータを用いて行うことが多くなっている。

【０００７】ところで、燃料噴射装置は、電気式のイン
ジェクタと燃料ポンプとを必要とし、排気特性調整用の
バルブは電気式のアクチュエータを必要とするため、こ
れらを動作させるためには相当の電力を必要とする。ま
たこれらをマイクロコンピュータにより制御する場合に
は、更にマイクロコンピュータの電源をも確保する必要
がある。そのため、従来、燃料噴射装置や排気特性調整
用バルブは、もっぱらバッテリを搭載している車両等の
内燃機関においてのみ用いられていた。

【０００８】ところが、最近ではバッテリを搭載してい
ない車両等においても、機関の性能の向上を図るため
に、燃料噴射装置や排気特性調整用バルブを用いること
が検討されるようになり、機関に取り付けられた磁石発
電機内に設けられた発電コイルにより必要な電源を確保
して、燃料噴射装置や排気特性調整用バルブの制御を行
うことが検討されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の内燃機関用制御
装置において、燃料噴射装置は内燃機関点火回路を制御
するマイクロコンピュータを利用して制御していたが、
排気特性調整用バルブは別のマイクロコンピュータによ
り制御していた。そのため、回転速度の演算等、いずれ
の制御にも共通の演算をそれぞれのマイクロコンピュー
タで個別に行っており、無駄が多く、コストが高くなる
のを避けられなかった。またマイクロコンピュータを２
つ必要とするため、磁石発電機を電源として動作させる
場合に電源の確保が難しくなる場合もあった。

【００１０】更に、排気特性調整用バルブの位置が変更
されると給気効率が変り、それに伴って機関のシリンダ
に供給される燃料ガスの量が変わるため、所定の空燃比
を得るためには、排気特性調整用バルブの位置に応じて
燃料の噴射時間を変更する制御を行うことが好ましい。

【００１１】また機関が停止したときには、次回の始動
に備えて排気バルブの位置を始動時に適した位置に戻し
ておくことが望ましい。更に、磁石発電機を電源として
燃料噴射装置の燃料ポンプと排気特性調整用バルブとを
駆動する場合には、各回転速度における燃料ポンプ及び
バルブの負荷状態を監視して、両者に適確に電力を分配
する制御を行うことが望ましい。

【００１２】このように、燃料噴射装置の制御と排気特
性調整用バルブの制御とは相互に関連を持たせて行わせ
るが望ましいが、燃料噴射装置の制御と排気特性調整用
バルブの制御とを別々のマイクロコンピュータにより行
う場合に、これらの制御を相互に関連させて行なおうと
すると、一方のマイクロコンピュータから他方のマイク
ロコンピュータ側に情報を通信で伝送する必要があるた
め、処理が面倒になり、処理の速度も遅くなるおそれが
ある。

【００１３】本発明の目的は、点火装置と燃料噴射装置
と排気特性調整用バルブの制御を一元的に、効率よく行
うことができるようにした内燃機関用制御装置を提供す
ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、インジェクタ
による燃料の噴射開始位置と噴射時間とを内燃機関の回
転速度に応じて制御する燃料噴射制御手段と、アクチュ
エータにより操作される排気特性調整用バルブの位置を
前記回転速度に応じて制御するバルブ制御手段と、内燃
機関用点火装置が点火動作を行う点火位置を回転速度に
応じて制御する点火位置制御手段とを備えた内燃機関用
制御装置に係わるもので、インジェクタと排気特性調整
用バルブと内燃機関用点火装置とに対して共通に１つの
マイクロコンピュータを設けて、該マイクロコンピュー
タにより燃料噴射制御手段とバルブ制御手段と点火位置
制御手段とを実現することを特徴とする。

【００１５】上記燃料噴射制御手段は、各回転速度にお
ける噴射時間を前記バルブの位置に応じて決定するする
ように構成するのが好ましい。

【００１６】

【作用】上記のように、インジェクタと排気特性調整用
バルブと内燃機関用点火装置とに対して共通に１つのマ
イクロコンピュータを設けて、該マイクロコンピュータ
により燃料噴射制御手段とバルブ制御手段と点火位置制
御手段とを実現するようにすると、回転速度の演算、回
転角度の演算等、各種の制御に共通な演算を各制御に対
して共通に行えばよいので、プログラムの無駄をなくし
て処理を早くすることができる。

【００１７】また燃料噴射装置と排気特性調整用バルブ
と点火装置とを相互に関連させて制御できるため、機関
の始動、運転及び停止を一元的に効率よく制御すること
ができる。特に燃料噴射装置の制御と排気特性調整用バ
ルブの制御とを相互に関連させて行うと、各回転速度に
おける噴射時間を給気効率の変化を加味して決定するこ
とができるため、各回転速度において最適の空燃比を得
ることができ、機関の性能を向上させることができる。

【００１８】更に上記のように、インジェクタと排気特
性調整用バルブと内燃機関用点火装置とを１つのマイク
ロコンピュータにより制御するようにすると、２つのマ
イクロコンピュータを用いていた従来の内燃機関用制御
装置に比べて制御に必要とする電力を少なくすることが
できるため、バッテリを搭載せず、内燃機関により取り
付けられる磁石発電機を電源とする場合でも支障なく各
制御動作を行わせることができる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の実施例の全体的構成を示した
もので、同図において１は吸気管２及び排気管３を有す
る内燃機関、４は内燃機関１の出力軸１ａに取付けられ
た磁石回転子４Ａと機関のケースに取付けられた固定子
４Ｂとからなる磁石発電機である。本実施例では内燃機
関１が３つのシリンダを有しているものとする。

【００２０】吸気管２の入り口側にはスロットルバルブ
５が取付けられ、吸気管内のスロットルバルブ５よりも
下流側の空間に燃料を噴射するようにインジェクタ６が
取付けられている。インジェクタ６は、噴射口を開閉す
るバルブと、該バルブを操作する電磁石とを備えたもの
で、噴射指令信号が与えられている間該電磁石が励磁さ
れてバルブが開かれるようになっている。

【００２１】７はポンプモータ（電動機）７Ａと該モー
タにより駆動されるポンプ７Ｂとからなる燃料ポンプ
で、ポンプ７Ｂの吸入口は配管８を介して燃料タンク９
に接続され、ポンプ７Ｂの吐出口は配管１０を介してイ
ンジェクタ６の燃料供給口に接続されている。

【００２２】１１はインジェクタ６の燃料供給口と燃料
タンク９との間に接続された圧力調整器で、この圧力調
整器は、インジェクタ６の燃料供給口に供給される燃料
の圧力が設定値を超えたときに燃料の一部を燃料タンク
９に戻すことにより、インジェクタ６に供給される燃料
の圧力（燃圧）を一定に保つ作用をする。

【００２３】インジェクタ６に噴射指令信号が与えられ
ると、該インジェクタ６のバルブが開くため、その噴射
口から吸気管２内に燃料が噴射される。機関に与えられ
る燃料の量は、燃圧と噴射時間とにより決まる。本実施
例では、マイクロコンピュータ２０が設けられていて、
該マイクロコンピュータからインジェクタ６に噴射指令
信号Ｖj が与えられ、機関の各回転速度において最適の
空燃比の混合ガスを機関のシリンダ内に与えるように、
インジェクタ６に噴射指令信号を与える時間がコントロ
ールされる。

【００２４】排気管３にはキャビティ３Ａが設けられて
いて、該キャビティ３Ａよりも上流側の管路の開口断面
積を変化させるように排気特性調整用バルブ１２が設け
られている。本実施例の排気特性調整用バルブ１２は、
排気管３の軸線方向に対して直角な方向から排気管内に
出入りして排気管３の開口断面積を変化させる直線変位
形のバルブからなっていて、この排気特性調整用バルブ
は、該排気特性調整用バルブに接続されたラック１３
と、該ラックに噛み合わされたピニオン１４と、ピニオ
ン１４を回転駆動する電動機１５とからなるアクチュエ
ータ１６により駆動される。なお排気特性調整用バルブ
１２は、直線変位形のものでなくてもよく、回転形のも
のであっても良い。

【００２５】排気特性調整用バルブ１２は、機関の高速
時に排気系に設けられたキャビティ内で共振を生じさせ
て、排気系に定在波を生じさせることにより機関の排気
効率を高めるために設けられたもので、特に高速時の各
回転速度においてその開度が最適な大きさになるように
制御される。

【００２６】図６は、排気特性調整用バルブを操作する
アクチュエータ１６の動作角αの回転速度Ｎに対する変
化の一例を示したもので、この例では、設定回転速度Ｎ
1 以上の領域で、アクチュエータ１６に駆動電流を与え
てアクチュエータの動作角αをαo からα2 （αo ＜α
1 ＜α2 ）まで変化させるようにしている。図６に示し
た例において、アクチュエータの動作角がαo の状態で
は、排気特性調整用バルブの開度が最低の状態にあり、
アクチュエータの動作角が大きくなるにしたがって排気
特性調整用バルブの開度が大きくなっていく。設定回転
速度Ｎ2 以上の領域で排気特性調整用バルブの開度を調
整することにより、排気管内で共振を生じさせて排気管
内に流入するガスの量を増加させ、これにより給気効率
を高めて機関の出力を向上させている。

【００２７】内燃機関を点火するため、点火回路２１が
設けられ、該点火回路の出力電圧が機関のシリンダに取
付けられた点火プラグ２２に印加されている。点火回路
２１は点火コイルと、該点火コイルの１次電流を制御す
る制御回路とからなっていて、マイクロコンピュータ２
０から点火信号Ｖi が与えられたときに点火コイルの１
次電流を急激に変化させるように制御して、点火コイル
の２次側に点火用の高電圧を誘起させる。この高電圧は
点火プラグ２２に印加されるため、該点火プラグに火花
が飛んで機関が点火される。

【００２８】またアクチュエータ１６の電動機１５に駆
動電流を流すバルブ駆動回路２３が設けられ、マイクロ
コンピュータ２０から該駆動回路２３に駆動信号Ｖd が
与えられている。バルブ駆動回路２３は、マイクロコン
ピュータ２０から与えられた駆動信号に応じて電動機１
５に所定の極性の駆動電流を流して該電動機を正回転ま
たは逆回転させ、バルブ１２を開く側または閉じる側に
駆動する。

【００２９】マイクロコンピュータ２０に機関の回転角
度情報と回転速度情報とを与えるため、機関と同期回転
して所定の回転角度位置でパルス信号を発生する信号発
電機２４が設けられ、この信号発電機から得られる信号
Ｖs がコンピュータで識別し得る波形に整形されてマイ
クロコンピュータ２０に与えられている。

【００３０】図示の信号発電機２４は、磁石回転子４Ａ
のヨークの外周にリラクタを形成することにより構成し
た信号発生用ロータ２４Ａと、該ロータに対向させられ
た信号発電子２４Ｂとからなっている。図４に示したよ
うに、信号発生用ロータ２４Ａは、１２０度間隔で配置
された３つのリラクタｒ1 〜ｒ3 を有し、これらのリラ
クタの内の１つのリラクタｒ1 は、その高さが２段階に
変化するように形成されている。信号発電子２４Ｂは、
リラクタｒ1 により生じさせられる磁束変化によりパル
ス状の信号電圧を発生する公知のものである。図４に示
したようにリラクタが設けられている場合に機関が１回
転する間に信号発電機２４から得られる信号Ｖs は、図
５に示すように、回転角度位置θ1 でリラクタｒ1 の回
転方向の前端部ｒ1aが信号発電子２４Ｂの磁極部に対向
し始める際に発生する正極性の信号電圧Ｖp1と、角度θ
1 ´でリラクタｒ1 の途中の段部ｒ1a´が信号発電子の
磁極部に対向する際に生じる正極性の信号電圧Ｖp1´
と、リラクタｒ1 の後端部ｒ1bが信号発電子の磁極部に
対向する際に発生する負極性の信号電圧Ｖn1と、角度θ
3 及びθ4 でそれぞれリラクタｒ2 の前端部ｒ2a及び後
端部ｒ2bが信号発電子の磁極部に対向する際に発生する
正極性の信号電圧Ｖp2及びＶn2と、角度θ5 及びθ6 で
それぞれリラクタｒ3 の前端部ｒ3a及び後端部ｒ3bが信
号発電子の磁極部に対向する際に発生する正極性の信号
電圧Ｖp3及びＶn3とからなっている。

【００３１】なお図４においては、便宜上パルス信号の
発生位置θ1 ，θ1 ´，θ2 ，…をそれぞれの信号のピ
ーク位置としているが、実際にはそれぞれのパルス信号
が波形整形回路により識別し得るレベル（スレショール
ドレベル）に達する位置がそれぞれのパルス信号の発生
位置となる。

【００３２】この例では、３つのリラクタｒ1 ，ｒ2 及
びｒ3 によりそれぞれ生じさせられる信号電圧（Ｖp1，
Ｖp1´，Ｖn1），（Ｖp2，Ｖn2）及び（Ｖp3，Ｖn3）が
それぞれ内燃機関の３つのシリンダに対応しており、こ
れらの信号から得られる回転角度情報が機関の３つのシ
リンダのそれぞれの点火位置や燃料噴射開始位置を定め
るために用いられる。

【００３３】このように、１つのリラクタにより続けて
２回正極性のパルス信号を発生させてから負のパルス信
号を発生させ、他のリラクタによっては正負の信号を続
いて発生させるようにすると、正極性の信号が２回発生
するところで信号の極性変化の不規則性が生じるので、
その不規則性を利用して、機関の特定のクランク位置を
知ることができるので、該特定のクランク位置を基準に
して制御の基準位置を定めることができる。例えば本実
施例では、機関が１回転する間に、正パルスＶp1→正パ
ルスＶp1´→負パルスＶn1→正パルスＶp2→負パルスＶ
n2→正パルスＶp3→負パルスＶn3の順にパルス信号が発
生するので、正パルス信号Ｖp1に続いて再び正パルス信
号Ｖp1´が発生したことが検出されたときに、前回の正
パルス信号Ｖp1の発生位置または今回の正パルス信号Ｖ
p1´の発生位置から特定のクランク位置を知ることがで
き、この位置を基準にして制御の基準位置を定めること
ができる。

【００３４】また本実施例では、正パルス信号Ｖp1，Ｖ
p2及びＶp3の発生位置をそれぞれ第１シリンダ、第２シ
リンダ及び第３シリンダの制御開始位置とし、各制御開
始位置で、点火用カウンタをスタートさせて各シリンダ
の点火位置の計測を開始させるとともに、燃料の噴射を
開始させる。また正のパルス信号Ｖp1と負のパルス信Ｖ
n1との発生間隔（図５の角度θ1 からθ2 までの区間を
回転するのに要する時間）、正のパルス信号Ｖp2と負の
パルス信号Ｖn2との発生間隔（θ3 〜θ4 の区間を回転
するのに要する時間）、及び正のパルス信号Ｖp3と負の
パルス信号Ｖn3との発生間隔（θ5 〜θ6 の区間を回転
するのに要する時間）をそれぞれ計測することにより、
機関の回転速度を演算する。

【００３５】本発明においては、磁石発電機４内に、ポ
ンプモータ７Ａ及びアクチュエータ１６に対して共通の
発電コイル４ａが設けられ、該発電コイル４ａの出力が
駆動電力供給回路２５を介してポンプモータ７Ａ及びア
クチュエータ１６に供給されている。

【００３６】図７に示したように、駆動電力供給回路２
５は、発電コイル４ａの出力を整流する整流器２５Ａ
と、該整流器の出力で充電される電源コンデンサ２５Ｂ
と、該電源コンデンサの両端の電圧を設定値以下に制限
するようにコンデンサ２５Ｂの充電を制御する電圧調整
器２５Ｃと、発電コイル４ａから整流器２５Ａを通して
与えられる電流をポンプモータ７Ａと電動機１５とに選
択的に供給するスイッチ回路２５Ｄとにより構成されて
いる。スイッチ回路２５Ｄは、ポンプモータの駆動電流
をオンオフするポンプ駆動スイッチ２５d1と、アクチュ
エータの駆動電流をオンオフするアクチュエータ駆動ス
イッチ２５d2とを備えており、ポンプ駆動スイッチ２５
d1及びアクチュエータ駆動スイッチ２５d2はマイクロコ
ンピュータ２０により実現されるスイッチ制御手段によ
り、それぞれ異なるデューティ比Ｄp 及びＤa で交互に
導通するように制御される。

【００３７】なおここでデューティ比Ｄは、スイッチ手
段のオン期間をＴon、オフ期間をＴoff とした場合、Ｄ
＝Ｔon／（Ｔon＋Ｔoff ）で定義され、Ｄp ＋Ｄa ＝１
の関係がある。

【００３８】インジェクタ６には、機関の始動時から燃
料を供給する必要があるため、ポンプモータ７Ａには機
関の始動時から電力を供給する必要があるが、排気特性
調整用バルブ１２は主として機関の中速領域や高速領域
で動作させられるため、機関の始動時にはアクチュエー
タ１６の電動機１５を駆動する必要がなく、電動機１５
は機関の回転速度がある程度高くなってから駆動すれば
よい。インジェクタに与えられる燃圧はレギュレータに
より一定に保たれるため、定常状態におけるポンプモー
タ７Ａの負荷はほぼ一定であり、ポンプモータ７Ａは定
格値以上の駆動電流を必要としない。そのため、機関の
回転速度がある程度上昇して発電コイル４ａが十分な出
力を発生している状態では、ポンプモータを駆動してい
る発電コイル４ａの出力に余裕が生じ、該発電コイルは
ポンプモータとアクチュエータとの双方を駆動し得るよ
うになる。

【００３９】そこで本実施例では、機関の回転速度が低
く、発電コイル４ａの出力が比較的低い領域ではポンプ
モータ７Ａに優先的に電力を供給し、機関の回転速度が
ある程度上昇してからアクチュエータの電動機１５に電
力を供給するように、マイクロコンピュータ２０により
スイッチ回路２５Ｄを制御する。マイクロコンピュータ
２０は、例えば機関の回転速度からポンプモータ及びア
クチュエータで必要とされる電力を計算して、その計算
値に応じてスイッチ回路２５Ｄを制御して、ポンプモー
タ７Ａ及び電動機１５に所定のデューティ比で駆動電流
を流す。

【００４０】磁石発電機４内には、上記発電コイル４ａ
の外に、内燃機関用点火装置の点火回路２１に点火エネ
ルギーを供給する点火電源コイル４ｂが設けられ、更に
必要に応じて点灯負荷等を駆動する発電コイルが設けら
れる。点火電源コイル４ｂは機関の回転に同期して交流
電圧を誘起する。通常は点火電源コイル４ｂの正の半サ
イクルの出力のみが点火回路２１に点火エネルギーを供
給するために用いられるので、その負の半サイクルの出
力を利用して直流定電圧を発生する電源回路が構成され
る。この電源回路は、例えば、点火電源コイル４ｂの負
の半サイクルの出力で充電される電源コンデンサと、該
電源コンデンサの両端の電圧を一定値に保つ制御回路と
により構成される。この電源回路は、点火時期や燃料の
噴射時期を制御する制御回路やマイクロコンピュータ等
の電源として用いられる外、インジェクタ６に噴射指令
信号を与えるための電源としても用いられる。

【００４１】各回転速度において、排気特性調整用バル
ブ１２の開度を目標開度に一致させるように制御するた
め、該バルブ１２の位置を検出する位置センサ（図示せ
ず。）が設けられ、該位置センサの出力がマイクロコン
ピュータ２０に与えられている。

【００４２】またスロットルバルブ５の開度に応じて燃
料の噴射時間を制御するため、スロットルバルブ５の開
度を検出するスロットルセンサ２６の出力Ｖt がマイク
ロコンピュータ２０に与えられている。更に、燃料の噴
射時間や排気特性調整用バルブの位置を周囲温度や気
圧、或いは冷却水温度等に応じて制御したり、機関の潤
滑油の油圧に異常が生じた場合に機関を緊急停止させる
制御を行わせたりするため、温度センサ、気圧センサ、
油圧センサ等の各種センサの出力Ｖx がマイクロコンピ
ュータ２０に与えられている。

【００４３】本実施例ではまた、内燃機関を停止させる
際に閉じられる停止スイッチ２７が設けられ、該停止ス
イッチ２７の閉成によりマイクロコンピュータ２０に停
止指令信号が与えられるようになっている。

【００４４】本実施例において、マイクロコンピュータ
２０は、図２及び図３のフローチャートに示されたアル
ゴリズムに従って作成されたプログラムを実行して点火
回路２１とインジェクタ６と排気特性調整用バルブ１２
とを制御する。図２はマイクロコンピュータ２０が実行
するプログラムのメインルーチンを示したもので、この
メインルーチンは、磁石発電機の出力電圧が確立してマ
イクロコンピュータ２０の動作が可能になったときに開
始される。メインルーチンが開始されると、先ず各部の
初期設定を行い、次いで複数のタスクの実行順序を管理
するタスク管理のプログラムをスタートさせる。このタ
スク管理では、タスク管理用タイマを用いて、該タイマ
が所定の時間を計測する毎に所定のタスクのプログラム
を実行させる。この実施例では、タスク０〜４の５つの
タスクが用意され、これらのタスクが、例えば、タスク
０→１→２→３→４の順に実行される。

【００４５】タスク０では、スロットルセンサの検出出
力Ｖt を読み込んでＲＡＭに記憶させ、今回読み込んだ
検出出力Ｖt と前回読み込まれた検出出力Ｖt とを比較
して、その大小から機関の加減速の程度を判断し、加減
速の程度に応じて燃料噴射時間の補正演算（加減速補正
演算）を行う。スロットルバルブが所定の時間内に所定
の開度以上開かれた場合（スロットルバルブが急に開か
れた場合）には、急加速操作が行なわれたと判断して、
燃料の噴射時間を急加速時に適した値に補正するための
演算を行う。スロットルバルブが急に開かれると、一時
的に吸気管内に取り込まれる空気量が少なくなる状態が
生じるため、燃料の気化量が減少し、機関に供給される
燃料ガスが薄くなって機関の出力が低下する。これを防
ぐため、急加速が検出されたときには、燃料の噴射時間
を長くして燃料の供給量（インジェクタに供給される燃
料の圧力と噴射時間とにより決まる。）を増加させる。
また急減速時には、吸気管内が負圧になるため、インジ
ェクタから噴射されて管壁に付着した燃料が大量に気化
して燃料ガスが濃くなり、機関がかぶって停止するおそ
れがある。このような状態になるのを避けるため、急減
速が検出されたときには、燃料の噴射時間を短くして燃
料の供給量を減少させる。

【００４６】各回転速度において必要な空燃比を得るよ
うにするため、回転速度に応じて燃料の噴射時間（イン
ジェクタ６に噴射指令信号が与えられる時間）が制御さ
れる。各回転速度における燃料の噴射時間は、回転速度
と噴射時間との関係を与える噴射時間演算用マップを用
いて、補間法により演算される。上記の加減速補正演算
では、予めＲＯＭに記憶されている基本マップの値に必
要な修正を加えて、実際の噴射時間の演算に用いる噴射
時間演算用マップを作成し、該マップをＲＡＭに記憶さ
せる。

【００４７】タスク１では、気圧、周囲温度等を検出す
る各種センサの出力Ｖｘを読み込み、気圧や周囲温度に
応じて排気特性調整用バルブの位置や噴射時間等を補正
するための各種の補正演算を行う。この補正演算は、加
減速補正演算と同様に、基本マップの値を修正すること
により行う。

【００４８】タスク２では、排気特性調整用バルブ１２
の位置をバルブ位置センサから読み込み、バルブ１２の
位置を目標位置に一致させるためのバルブ制御を行う。
このバルブ制御では、回転速度とバルブ位置との関係を
与えるバルブ位置演算用マップを用いて補間法により各
回転速度におけるバルブ位置を目標位置として演算し、
バルブ位置センサにより検出されているバルブの位置
が、検出された回転速度における設定位置からずれてい
る場合に、該バルブの位置を設定位置に一致させるため
に必要なバルブ駆動信号（バルブを所定の方向に変位さ
せることを指令する信号）を発生し、検出されているバ
ルブの位置が設定位置に一致したときにバルブ駆動信号
Ｖd の発生を停止する。

【００４９】バルブ駆動回路２３は、バルブ駆動信号が
与えられているときに電動機１２を正転または逆転させ
るための駆動電流を該電動機に与えてアクチュエータ１
６を動作させ、バルブ１２を開閉動作させる。

【００５０】タスク３では、各回転速度における機関の
点火位置を演算する。このタスクでは、後期する割り込
みルーチンで演算された機関の各回転速度における点火
位置を、回転速度と点火位置との関係を与える点火位置
演算用マップを用いて、補間法により演算する。この点
火位置は、各シリンダ毎に定められた制御開始位置（図
４の例では、θ1 ，θ3 及びθ5 の位置）から点火位置
まで機関が回転するのに要する時間（点火位置計測時
間）の形で演算されてＲＡＭに記憶される。

【００５１】次にタスク４では、回転速度と噴射時間と
の間の関係を与える噴射時間演算用マップを用いて、各
回転速度における噴射時間を演算する。

【００５２】図３は、信号発電機２４が正負のパルス信
号を発生する毎に実行される割り込みルーチンを示した
ものである。信号発電機が発生する正のパルス信号及び
負のパルス信号はそれぞれマイクロコンピュータの別の
入力ポートに与えられている。従って、マイクロコンピ
ュータは割り込みをかけたパルス信号が正のパルス信号
であるか負のパルス信号であるかを識別することができ
る。

【００５３】図３の割り込みルーチンが開始されると、
先ず割り込みをかけたパルス信号が基準位置を示す信号
であるかどうかを判定する。この判別の過程では、機関
が１回転する間に信号発電機から入力される一連のパル
ス信号の極性を見て、所定の極性のパルス信号が所定の
順序で入力されているか否かを監視する。その結果、所
定の極性のパルスが所定の順序で入力されていることが
確認されたときに、特定のパルスの発生位置を基準位置
として検出する。

【００５４】例えば、信号発電機が１回転する間に図４
に示したような信号を順次発生する場合には、１回転の
間に正パルスＶp1→正パルスＶp1´→負パルスＶn1→正
パルスＶp2→負パルスＶn2→正パルスＶp3→負パルスＶ
n3の順にパルスが入力されたことが確認されたときに、
正パルスＶp1の発生位置を基準位置として検出する。こ
の順序にパルスが発生したことが確認されなかった場合
には、検出されたパルスの極性と順序とをＲＡＭに記憶
させる操作（図３の基準位置検出制御）を行わせて、メ
インルーチンに戻る。

【００５５】基準位置が検出された場合には、次に割り
込みをかけたパルス信号の発生位置に相当する回転角度
（クランク角）を検出し、その回転角度に応じて次に続
く処理に分岐させる。本実施例では、正パルス信号Ｖp
1，Ｖp2及びＶp3の発生位置をそれぞれ第１シリンダ、
第２シリンダ及び第３シリンダの制御開始位置とし、各
制御開始位置で各シリンダの点火位置の計測を開始する
とともに、燃料の噴射を開始させる。また各負のパルス
信号の発生位置を回転検出位置として、該回転検出位置
で機関の回転速度を演算する。

【００５６】割り込みをかけたパルス信号が負のパルス
信号（Ｖn1，Ｖn2またはＶn3）である場合には、先ず今
回発生したパルスの発生時刻をマイクロコンピュータに
設けられているフリーランタイマから読み取って記憶さ
せ、その時刻と前回の正のパルス信号による割り込みの
際に読み取られた発生時刻との差（図５のθ1 〜θ2の
区間、θ3 〜θ4 の区間及びθ5 〜θ6 の区間をそれぞ
れ機関が回転するのに要した時間）から回転速度を演算
する。回転速度を演算した後メインルーチンに戻る。

【００５７】割り込みをかけたパルス信号が正のパルス
信号であって、その発生位置が第１シリンダの制御開始
位置θ1 である場合には、先ず第１シリンダの噴射制御
を行わせ、次いで点火位置制御を行わせる。この噴射制
御では、第１シリンダ用のインジェクタ（３つのシリン
ダに共通に１つのインジェクタが設けられている場合に
は、該共通のインジェクタ、以下同じ。）にメインルー
チンで演算されている時間幅（噴射時間）を有する矩形
波状の燃料噴射指令信号を与えて燃料の噴射を開始させ
る。点火位置制御では、第１のシリンダの点火位置を計
測するタイマにメインルーチンで演算されている点火位
置を与える計測時間をセットして該タイマの計測動作を
開始させ、メインルーチンに戻る。点火位置計測用のタ
イマは、セットされた計測時間を計測したときに点火回
路に点火信号Ｖi を与え、第１シリンダで点火動作を行
わせる。

【００５８】同様に、割り込みをかけたパルス信号の発
生位置が第２シリンダの制御開始位置である場合には、
第２シリンダ用の噴射制御と点火位置制御とを行わせ、
割り込みをかけたパルス信号の発生位置が第３シリンダ
の制御開始位置である場合には、第３シリンダ用の噴射
制御と点火位置制御とを行わせる。

【００５９】本実施例では、メインルーチンのタスク０
及び４と、割り込みルーチンの回転速度を演算する過程
及び噴射制御を行う過程とにより、燃料噴射制御手段が
実現され、メインルーチンのタスク２と割り込みルーチ
ンの回転速度を演算する過程とによりバルブ制御手段が
実現される。またメインルーチンのタスク３と割り込み
ルーチンの回転速度を演算する過程及び点火制御を行う
過程とにより、点火位置制御手段が実現されている。

【００６０】上記の実施例では、加減速補正演算、各種
補正演算及びバルブ補正値演算を基本マップに修正を加
えることにより行っているが、基本マップにより演算さ
れた値に所定の修正係数を乗じたり、マップにより演算
された値に修正値を加減算したりすることにより各補正
演算を行うようにすることもできる。

【００６１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、インジ
ェクタと排気特性調整用バルブと内燃機関用点火装置と
に対して共通に１つのマイクロコンピュータを設けて、
該マイクロコンピュータにより燃料噴射制御手段とバル
ブ制御手段と点火位置制御手段とを実現するようにした
ので、回転速度の演算、回転角度の演算等、各種の制御
に共通な演算を各制御に対して共通に行ってプログラム
の無駄をなくし、処理を早くすることができる利点があ
る。

【００６２】また燃料噴射装置と排気特性調整用バルブ
と点火装置とを相互に関連させて制御できるため、機関
の始動、運転及び停止を一元的に効率よく制御すること
ができる。

【００６３】更に本発明によれば、インジェクタと排気
特性調整用バルブと内燃機関用点火装置とを１つのマイ
クロコンピュータにより制御するので、２つのマイクロ
コンピュータを用いていた従来の内燃機関用制御装置に
比べて制御に必要とする電力を少なくすることができ、
バッテリを搭載せず、内燃機関により取り付けられる磁
石発電機を電源とする場合でも支障なく各制御動作を行
わせることができる。また特に請求項２に記載した発明
によれば、燃料噴射装置の制御と排気特性調整用バルブ
の制御とを相互に関連させて行うので、各回転速度にお
ける噴射時間を給気効率の変化を加味して決定すること
ができ、各回転速度において最適の空燃比を得て機関の
性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示した構成図である。

【図２】本発明の実施例においてマイクロコンピュータ
が実行するメインルーチンのアルゴリズムを示したフロ
ーチャートである。

【図３】本発明の実施例においてマイクロコンピュータ
が実行する割り込みルーチンのアルゴリズムを示すフロ
ーチャートである。

【図４】本発明の実施例で用いる信号発電機の構成を示
した概略構成図である。

【図５】図４の信号発電機から得られる信号の波形を示
した波形図である。

【図６】排気特性調整用バルブの回転速度に対する変化
の特性の一例を示した線図である。

【図７】本発明の実施例で用いる電力供給回路の構成例
を示した回路図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ 吸気管 ３ 排気管 ４ 磁石発電機 ５ スロットルバルブ ６ インジェクタ ７ 燃料ポンプ ７Ａ ポンプモータ ７Ｂ ポンプ １１ 圧力調整器 １２ 排気特性調整用バルブ １６ アクチュエータ １７ 駆動電力供給回路 ２０ マイクロコンピュータ ２１ 点火回路 ２３ バルブ駆動回路 ２４ 信号発電機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６２ Ｋ 7536−3Ｇ ３７２ Ｚ 7536−3Ｇ ３７４ Ｚ 7536−3Ｇ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｃ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インジェクタによる燃料の噴射開始位置
   と噴射時間とを内燃機関の回転速度に応じて制御する燃
   料噴射制御手段と、アクチュエータにより操作される排
   気特性調整用バルブの位置を前記回転速度に応じて制御
   するバルブ制御手段と、内燃機関用点火装置が点火動作
   を行う点火位置を前記回転速度に応じて制御する点火位
   置制御手段とを備えた内燃機関用制御装置において、 前記インジェクタと排気特性調整用バルブと内燃機関用
   点火装置とに対して共通に１つのマイクロコンピュータ
   が設けられて、該マイクロコンピュータにより前記燃料
   噴射制御手段とバルブ制御手段と点火位置制御手段とが
   実現されることを特徴とする内燃機関用制御装置。
2. 【請求項２】 前記燃料噴射制御手段は、各回転速度に
   おける噴射時間を前記バルブの位置に応じて演算するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用制御装置。