JPH0633821A - 内燃機関制御装置 - Google Patents

内燃機関制御装置

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JPH0633821A
JPH0633821A JP4183902A JP18390292A JPH0633821A JP H0633821 A JPH0633821 A JP H0633821A JP 4183902 A JP4183902 A JP 4183902A JP 18390292 A JP18390292 A JP 18390292A JP H0633821 A JPH0633821 A JP H0633821A
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渉 福井
Atsuko Hashimoto
敦子 橋本
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、過渡運転時の急な加減速による
周期変動に対しても基準位置誤差を補正し、高精度のタ
イミング制御を可能にした内燃機関制御装置を得る。 【構成】 所定区間周期に基づいて第1基準位置から第
2基準位置までの第1区間周期T70と第2基準位置か
ら第1基準位置までの第2区間周期T110との周期比
率を算出すると共に、周期比率に基づいて補正係数αを
算出する補正係数算出部34を設け、予測基準位置周期
算出部32Aが所定区間周期及び補正係数に基づいて予
測基準位置周期Texを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、第1及び第2基準位
置を示す基準位置信号に基づいて気筒毎の燃料噴射及び
点火時期等を制御する内燃機関制御装置に関し、特に過
渡運転中でも高精度のタイミング制御を維持できる内燃
機関制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、自動車用エンジン等の内燃機関
においては、運転条件に応じて燃料噴射や点火時期を最
適制御するため、気筒毎のクランク角基準位置を認識し
て点火時期及び燃料噴射時期等を演算し、制御タイミン
グをタイマ制御するためのマイクロコンピュータが用い
られている。
【0003】このときのタイミング制御用基準位置は、
基準位置信号から得られるが、実際には基準位置信号の
検出から1回遅れてタイミング制御されるため、次回の
基準位置信号を予測して制御することが望ましい。特
に、過渡運転時には、基準位置信号の周期変動の傾向を
検出して次回の予測基準位置周期を求め、制御タイミン
グを補正する必要がある。
【0004】図7は従来の内燃機関制御装置を示すブロ
ック図であり、図において、1は内燃機関の回転に同期
して各気筒の第1及び第2基準位置(後述する)に対応し
た基準位置信号Tθを生成する基準位置信号発生手段、
2は内燃機関の運転状態Dを検出する各種センサ、3は
基準位置信号Tθ及び運転状態Dに基づいて内燃機関を
制御するためのマイクロコンピュータからなる制御手段
である。
【0005】制御手段3は、基準位置信号Tθに基づい
て基準位置周期T180を計測する周期計測部31と、基準位
置周期T180の変動に基づいて次回周期即ち予測基準位置
周期Texを算出する予測基準位置周期算出部32と、予測
基準位置周期Tex、基準位置信号Tθ及び運転状態Dに
基づいて内燃機関を制御するタイミング制御部33とを備
えている。
【0006】タイミング制御部33は、基準位置信号Tθ
に基づいて各気筒の基準位置を認識すると共に、運転条
件Dに応じた制御タイミング(点火時期等)を演算し、
予測基準位置周期Texに基づいて制御タイミングを補正
し、これに対応した制御信号を出力する。タイミング制
御部33からの制御信号は点火コイル及びインジェクタ等
(図示せず)に印加される。
【0007】図8は基準位置信号発生手段1の具体的構
造を示す斜視図であり、10は内燃機関回転に同期して回
転するカム軸、11はカム軸10に固定されて内燃機関に同
期して回転する信号板である。12は信号板11の回転方向
に沿って同心状に形成された複数のスリットであり、各
スリット12の前端は各気筒の第1基準位置に対応し、後
端は第2基準位置に対応している。又、ここでは特に図
示しないが、例えば、スリット12のうちの特定気筒に対
応する1つの前端のみがオフセットを有している。
【0008】13はフォトダイオードからなる発光素子、
14はフォトトランジスタからなる受光素子であり、これ
らは基準位置信号Tθ発生用のスリット12に対向配置さ
れたフォトカプラを構成し、各スリット12に対向する毎
に基準位置信号Tθのパルスを生成する。
【0009】図9は基準位置信号Tθを示すタイミング
チャートであり、T180(n-1)は前回の基準位置周期、T
180(n)は今回の基準位置周期、Texは次回の予測基準位
置周期である。各基準位置周期は、それぞれクランク角
で180°に相当する。基準位置信号Tθは、最大進角側
のリファレンス基準位置と称される第1基準位置B75°
(TDCの75°手前のクランク角)で立ち上がり、遅角側
のイニシャル基準位置と称される第2基準位置B5°で
立ち下がるパルスからなり、各パルスのHレベル区間は
クランク角で70°である。
【0010】次に、図8及び図9を参照しながら、図7
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。内燃機関が回転すると、カム軸10の回転により、基
準位置信号発生手段1は図9のような基準位置信号Tθ
を生成する。又、各種センサ2は、回転数、負荷等の種
々の運転状態Dを検出し、それぞれ制御手段3に入力す
る。
【0011】回転数が変動しない定常運転時において、
制御手段3内のタイミング制御部33は、予測基準位置周
期Texが今回の基準位置周期T180(n)と等しいため、基
準位置周期T180(n)を予測基準位置周期Texとして、基
準位置信号Tθ及び運転状態Dに基づいて点火時期や燃
料噴射時期等に対応した制御信号を出力する。
【0012】例えば、点火制御の場合、高速運転で点火
時期が進角側の場合には、第1基準位置B75°を基準と
したタイマ制御が行われ、低速運転で点火時期が遅角側
の場合には第2基準位置B5°を基準としたタイマ制御
が行われる。又、各気筒に対する配電は、例えば回転軸
に設けられた放電電極(図示せず)を介して機械的に行わ
れる。
【0013】一方、制御手段3内の基準位置周期計測部
31は、基準位置信号Tθの第1基準位置B75°の周期を
基準位置周期T180として計測する。又、予測基準位置周
期算出部32は、前回及び今回の基準位置周期T180(n-1)
及びT180(n)に基づいて、以下のように次回の基準位置
周期Texを予測基準位置周期として算出する。
【0014】 Tex=T180(n)+K{T180(n)−T180(n-1)} …(1)
【0015】但し、(1)式において、T180(n)−T180
(n-1)は前回からの周期偏差ΔTであり、K(≒1)は予
測重み付け係数である。予測重み付け係数Kは、個々の
内燃機関の加速特性等に応じて最適にマッチングさせた
値に設定される。
【0016】(1)式より、前回から今回までの周期偏差
ΔTに予測重み付け係数Kを乗算して今回周期T180(n)
に加算し、予測基準位置周期Texとすることができる。
例えば、加速中の過渡運転時であって、前回周期T180
(n-1)よりも今回周期T180(n)が短くなったとすると、
減少分が次回の予測基準位置周期Texに反映される。こ
のとき、点火時期の制御時間Taは以下のように表わす
ことができる。
【0017】Ta=(θa/180)Tex …(2)
【0018】但し、(2)式において、θaは制御基準位
置から点火タイミングまでの制御時間に相当するクラン
ク角である。
【0019】こうして、タイミング制御部33は、基準位
置信号Tθ及び運転状態Dに基づいて制御タイミングを
演算すると共に制御角度を制御時間に換算し、予測基準
位置周期Texに基づいて最終的な制御信号を出力する。
この制御信号は制御時間Taに相当しており、予測基準
位置周期Texにより補正されて最適な点火時期制御を行
う。
【0020】しかしながら、基準位置周期T180のみの計
測では、基準位置周期T180内での変動を把握することが
できないため、内燃機関を正確に且つ高効率に駆動する
ことはできない。なぜなら、急激な加減速により、第1
基準位置B75°から第2基準位置B5°までの第1区間
周期と、第2基準位置B5°から第1基準位置B75°ま
での第2区間周期との比率が急変しても、これを次回の
制御に反映させることはできないからである。又、急変
を予測して重み付け係数Kを正確にマッチングさせるこ
とは困難であり、予測基準位置周期Texを反映させるこ
とによって制御信号エラーとなるおそれがある。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】従来の内燃機関制御装
置は以上のように、基準位置周期T180の変動を検出して
基準位置信号Tθの周期変動を補正しているので、基準
位置周期T180の範囲内で発生する急激な周期変動に対応
することができず、変動誤差を含む基準位置に基づく制
御信号を生成することになり、高精度の制御を実現する
ことができないという問題点があった。
【0022】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、過渡運転時の急な加減速による
周期変動に対しても基準位置誤差を補正し、高精度のタ
イミング制御を可能にした内燃機関制御装置を得ること
を目的とする。
【0023】又、この発明は、周期変動が誤計測された
場合の予測基準位置周期の制御信号への誤反映を防止し
た内燃機関制御装置を得ることを目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る内燃機関制御装置は、所定区間周期に基づいて第1基
準位置から第2基準位置までの第1区間周期と第2基準
位置から第1基準位置までの第2区間周期との周期比率
を算出すると共に、周期比率に基づいて補正係数を算出
する補正係数算出部を設け、予測基準位置周期算出部が
所定区間周期及び補正係数に基づいて予測基準位置周期
を算出するようにしたものである。
【0025】又、この発明の請求項2に係る内燃機関制
御装置は、補正係数が所定範囲を越えたときに異常信号
を生成する異常判定部を更に設け、タイミング制御部が
異常信号に応答して予測基準位置周期を制御信号に反映
させないようにしたものである。
【0026】
【作用】この発明の請求項1においては、今回計測され
た第1区間周期及び第2区間周期の周期比率に基づいて
補正係数を算出し、補正係数を用いて算出された予測基
準位置周期に基づいて内燃機関に対する制御信号を補正
する。これにより、基準位置信号の急変による誤差を補
正し、正確なクランク角基準位置に基づくタイミング制
御を可能にする。
【0027】又、この発明の請求項2においては、補正
係数が異常値を示すときには今回計測された周期変動が
エラーであると見なし、算出された予測基準位置周期を
バイパスして制御信号に反映しないようにする。これに
より、誤計測された基準位置周期による制御信号の誤補
正を防止する。
【0028】
【実施例】 実施例1.以下、この発明の実施例1を図について説明
する。図1はこの発明の実施例1を示すブロック図であ
り、1、2及び33は前述と同様のものである。従って、
基準位置信号発生手段1の構成は図8に示した通りであ
り、図9と同様の基準位置信号Tθを生成する。又、3
A、31A、32A及び32Aは、制御手段3、基準位置周期
計測部31及び予測基準位置周期算出部32にそれぞれ対応
している。
【0029】31Aは基準位置信号Tθの第1基準位置B
75°から第2基準位置B5°までの第1区間周期T70を
計測する第1区間周期計測部、31Bは第2基準位置B5
°から第1基準位置B75°までの第2区間周期T110を計
測する第2区間周期計測部であり、これらは基準位置信
号Tθの所定区間周期を計測する周期計測部を構成して
いる。
【0030】34は所定区間周期(第1区間周期T70及び
第2区間周期T110)に基づいて補正係数αを算出する補
正係数算出部であり、第1区間周期T70と第2区間周期
T110との周期比率を算出し、この周期比率に基づいて補
正係数αを算出する。
【0031】この場合、予測基準位置周期算出部32A
は、第1区間周期T70及び第2区間周期T110並びに補正
係数αに基づいて予測基準位置周期Texを算出する。
又、タイミング制御部33は、基準位置信号Tθ及び運転
状態Dに基づいて制御信号を算出すると共に、過渡運転
時には予測基準位置周期Texを用いて制御信号を補正す
る。
【0032】図2は実施例1の動作を説明するためのタ
イミングチャートであり、第1基準位置B75°を基準と
したタイマ制御時間Ta(クランク角θa)により、コイ
ル電流Iを遮断して点火制御する場合を示す。第1区間
周期T70は基準位置信号Tθのパルス幅に相当するHレ
ベル区間(クランク角で70°)の周期であり、第2区間
周期T110はLレベル区間(クランク角で110°)の周期で
ある。
【0033】図3は基準位置信号Tθの立ち下がり(第
2基準位置B5°)タイミングで割込み動作する第1区
間周期T70計測用のフローチャートであり、図4は基準
位置信号Tθの立ち上がり(第1基準位置B75°)タイミ
ングで割込み動作する制御信号生成用のフローチャート
である。
【0034】次に、図2〜図4を参照しながら、図1に
示したこの発明の実施例1の動作について説明する。内
燃機関の回転に伴い、図2に示したパルスからなる基準
位置信号Tθは、制御手段3A内の第1区間周期計測部31
A及び第2区間周期計測部31B並びにタイミング制御部
33に入力され、各種センサ2からの運転状態Dはタイミ
ング制御部33に入力される。
【0035】これにより、タイミング制御部33は、前述
と同様に、基準位置信号Tθ及び運転状態Dに基づいて
制御信号を生成すると共に、予測基準位置周期Texに基
づいて制御信号を補正する。
【0036】一方、第1区間周期計測部31Aは、基準位
置信号Tθの第2基準位置B5°毎にパルス幅に相当す
る第1区間周期T70を計測する(ステップS0)。又、第2
区間周期計測部31Bは、第1基準位置B75°毎に基準位
置信号TθのLレベル区間に相当する第2区間周期T110
を計測する(ステップS1)。
【0037】続いて、補正係数算出部34は、第2区間周
期T110と共に第1区間周期T70を読出し(ステップS2)、
これらの周期比率に基づいて、以下のように補正係数α
を算出する(ステップS3)。
【0038】α=(T110/T70)(7/11) …(3)
【0039】(3)式において、7/11は各周期T70及び
T110に対応するクランク角の比率である。補正係数α
は、0〜2程度の範囲内の値からなり、定常運転時には
α=1であり、加速時にはα<1となり、減速時にはα
>1となる。
【0040】次に、予測基準位置周期算出部32Aは、補
正係数αを用いて以下のように予測基準位置周期Texを
算出する(ステップS4)。
【0041】Tex=(T110+T70)α …(4)
【0042】(4)式において、(T110+T70)は基準位置
周期T180に相当する。最後に、タイミング制御部33は、
予測基準位置周期Texにより補正された点火時期に相当
する制御時間Taを以下のように算出する(ステップS
5)。
【0043】 Ta=(θa/180)Tex =(θa/180)(T110+T70)(T110/T70)(7/11) …(5)
【0044】これにより、過渡運転時に基準位置信号T
θの周期が急変しても、直ちに制御信号に反映させるこ
とができ、高信頼性且つ高精度のタイミング制御が可能
となる。又、内燃機関の加速性能等に応じた予測係数を
設定を行う必要もない。
【0045】実施例2.尚、上記実施例1では、補正係
数αの値にかかわらず、予測基準位置周期Texに基づく
制御信号の補正を行うようにしたが、補正係数αが所定
範囲内の正常値を示すときのみに予測基準位置周期Tex
による補正を行うことが望ましい。なぜなら、基準位置
信号Tθの周期計測部31A及び31Bにおいてノイズの重
畳等により計測エラーが発生すると、異常な補正係数α
が算出されてしまい、このような補正係数αに基づく予
測基準位置周期Texを反映させることは、かえって誤差
を付加することになるからである。
【0046】図5はこの発明の実施例2を示す機能ブロ
ック図であり、3B及び33Aは、制御手段3及びタイミン
グ制御部33にそれぞれ対応している。35は補正係数算出
部34とタイミング制御部33Aとの間に挿入された異常判
定部であり、補正係数αの異常を判定すると、異常信号
Eを生成して予測基準位置周期Texを無効にさせる。即
ち、タイミング制御部33Aは、異常信号Eが入力される
と、予測基準位置周期Texをバイパスして制御信号に反
映させないようにする。
【0047】図6はこの発明の実施例2の動作を示すフ
ローチャートであり、S1〜S3及びS5は図4と同様のステ
ップである。図6のルーチンは図4と同様に第1基準位
置B75°毎に割込み処理される。
【0048】次に、図6を参照しながら、図5に示した
この発明の実施例2の動作について説明する。まず、前
述と同様に、補正係数算出部34は、第1区間周期T70及
び第2区間周期T110の比率に基づいて、(3)式から補正
係数αを算出し(ステップS3)、予測基準位置周期算出部
32Aは、基準位置周期T180及び補正係数αに基づいて、
(4)式から予測基準位置周期Texを算出する(ステップS
4)。
【0049】一方、異常判定部35は、補正係数αを下限
値α1及び上限値α2と比較し、補正係数αが所定範囲
(α1〜α2)内の値であるか否かを判定する(ステップS
6)。前述のように、補正係数αは1を中心に変動するの
で、例えば、下限値α1は0.5(又は0)、上限値α2は
1.5(又は2)程度に設定され得る。そして、補正係数α
が所定範囲内(α1<α<α2)であれば、異常信号Eは
生成されないので、タイミング制御部33Aは、予測基準
位置周期Texに基づいて、(5)式から制御時間Taを算
出する(ステップS5)。
【0050】又、補正係数αが所定範囲外(α≦α1、
又は、α2≦α)であれば、異常信号Eが生成される、
タイミング制御部33Aは、異常信号Eに応答して予測基
準位置周期Texをバイパスし、基準位置周期T180のみに
基づいて、以下のように補正されない制御時間Taを算
出する(ステップS7)。
【0051】Ta=(θa/180)T180 …(6)
【0052】(6)式において、T180は第1区間周期T70
及び第2区間周期T110の和により求めることもできる。
これにより、計測誤差等により異常な補正係数αが算出
されたとしても、誤った補正係数αに基づいて算出され
た予測基準位置周期Texを制御信号に反映させることは
なく、制御エラーを最小限に抑制することができる。
【0053】実施例3.尚、上記実施例2では、補正係
数αの異常判定時での予測基準位置周期Texのバイパス
ステップS7において、周期比率による補正を加えない基
準位置周期T180を用いて制御時間Taを算出したが、制
御時間Taの算出を行わずに点火時期を固定し、クラン
キング時と同様の第2基準位置B5°による強制点火制
御に切換えてもよい。
【0054】実施例4.又、上記実施例2では、異常判
定ステップS6において補正係数αの下限値α1及び上限
値α2を用いたが、以下のように補正係数αの1からの
偏差を所定値βと比較しても同様に異常を判定すること
ができる。
【0055】|α−1|<β …(7)
【0056】(7)式において、βは1と下限値及び上限
値との偏差であり、以下のように表わされる。
【0057】β=1−α1=α2−1
【0058】もし、(7)式が成立すれば、補正係数αは
正常であり、成立しなければ異常と判定される。
【0059】実施例5.又、上記実施例2及び実施例3
では、所定区間周期計測部として第1区間周期計測部31
A及び第2区間周期計測部31Bを用い、補正係数算出部
34において、第1区間周期T70及び第2区間周期T110を
直接用いて周期比率を求めたが、他の所定区間周期を用
いても周期比率を算出することができる。
【0060】例えば、第1区間周期T70及び基準位置周
期T180を計測して、T180−T70を第2区間周期T110とす
ることができる。この場合、各周期T70及びT180の計測
用基準位置が第1基準位置B75°のみとなるため、第2
区間周期T110の計測用基準位置を第2基準位置B5°と
した場合よりも計測誤差が小さくなり、周期比率算出精
度も向上する。
【0061】
【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項1によれ
ば、所定区間周期に基づいて第1基準位置から第2基準
位置までの第1区間周期と第2基準位置から第1基準位
置までの第2区間周期との周期比率を算出すると共に、
周期比率に基づいて補正係数を算出する補正係数算出部
を設け、予測基準位置周期算出部が所定区間周期及び補
正係数に基づいて予測基準位置周期を算出するようにし
たので、過渡運転時の急な加減速による周期変動に対し
ても基準位置誤差を補正し、高精度のタイミング制御を
可能にした内燃機関制御装置が得られる効果がある。
【0062】又、この発明の請求項2によれば、補正係
数が所定範囲を越えたときに異常信号を生成する異常判
定部を更に設け、タイミング制御部が異常信号に応答し
て予測基準位置周期を制御信号に反映させないようにし
たので、周期変動が誤計測された場合の予測基準位置周
期の制御信号への誤反映を防止した内燃機関制御装置が
得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を示すブロック図である。
【図2】この発明の実施例1の動作を説明するためのタ
イミングチャートである。
【図3】この発明の実施例1の動作を示すフローチャー
トである。
【図4】この発明の実施例1の動作を示すフローチャー
トである。
【図5】この発明の実施例2を示すブロック図である。
【図6】この発明の実施例2の動作を示すフローチャー
トである。
【図7】従来の内燃機関制御装置を示すブロック図であ
る。
【図8】一般的な基準位置信号発生手段を示す斜視図で
ある。
【図9】従来の内燃機関制御装置の動作を示すタイミン
グチャートである。
【符号の説明】
1 基準位置信号発生手段 31A 第1区間周期計測部 31B 第2区間周期計測部 32A 予測基準位置周期計測部 33、33A タイミング制御部 34 補正係数算出部 35 異常判定部 B75° 第1基準位置 B5° 第2基準位置 E 異常信号 Tθ 基準位置信号 Tex 予測基準位置周期 T70 第1区間周期 T110 第2区間周期 T180 基準位置周期 α 補正係数 α1 下限値 α2 上限値
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年10月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】変更
【補正内容】
【0028】
【実施例】 実施例1.以下、この発明の実施例1を図について説明
する。図1はこの発明の実施例1を示すブロック図であ
り、1、2及び33は前述と同様のものである。従って、
基準位置信号発生手段1の構成は図8に示した通りであ
り、図9と同様の基準位置信号Tθを生成する。又、3
A、31A、31B及び32Aは、制御手段3、基準位置周期
計測部31及び予測基準位置周期算出部32にそれぞれ対応
している。
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の回転に同期して各気筒の第1
    基準位置及び第2基準位置に対応した基準位置信号を生
    成する基準位置信号発生手段と、 前記基準位置信号の所定区間周期を計測する周期計測部
    と、 前記基準位置信号の基準位置間の次回の周期を予測基準
    位置周期として算出する予測基準位置周期算出部と、 前記予測基準位置周期に基づいて前記内燃機関に対する
    制御信号を補正するタイミング制御部と、 を備えた内燃機関制御装置において、 前記所定区間周期に基づいて前記第1基準位置から前記
    第2基準位置までの第1区間周期と前記第2基準位置か
    ら前記第1基準位置までの第2区間周期との周期比率を
    算出すると共に、前記周期比率に基づいて補正係数を算
    出する補正係数算出部を設け、 前記予測基準位置周期算出部は、前記所定区間周期及び
    前記補正係数に基づいて前記予測基準位置周期を算出す
    ることを特徴とする内燃機関制御装置。
  2. 【請求項2】 前記補正係数が所定範囲を越えたときに
    異常信号を生成する異常判定部を設け、 前記タイミング制御部は、前記異常信号に応答して、前
    記予測基準位置周期を前記制御信号に反映させないこと
    を特徴とする請求項1の内燃機関制御装置。
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