JPH0921343A

JPH0921343A - エンジンと自動車の制御装置及び該制御装置用マイクロコンピュータ

Info

Publication number: JPH0921343A
Application number: JP16906195A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Watabe; 満渡部; Shoji Sasaki; 昭二佐々木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-07-04
Filing date: 1995-07-04
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】単一のマイクロコンピュータでありながら、複
数の制御機能並びに並びに検出機能を容易に実現でき、
迅速、確実に処理するエンジン及び自動車の制御装置を
提供する。【構成】乗算器をマイクロコンピュータに内蔵し、該乗
算器をプログラムにより制御する一方、動作クロックを
高周波化するために前記マイクロコンピュータ内のクッ
ロクパルスゼネレータ（ＣＰＧ）の後段に逓倍回路を設
けて、水晶発振子の基本周波数をＮ倍（Ｎは２、４、
８）した動作クロックとして前記マイクロコンピュータ
の各部に供給する。【効果】マイクロコンピュータに乗算器と逓倍回路を設
けたことにより、プログラムの処理時間を短縮し、単一
のマイクロコンピュータにより複数の制御機能あるいは
検出処理を可能にした。このため装置自体の小型化が達
成できると共に、経済的でもある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の状態検出装置
及び制御装置に関し、特に、ノックの検出、自己診断、
及び、変速装置用のマイクロコンピュータを備えたエン
ジンと自動車の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンもしくは自動車の制御装
置においては、エンジンの点火制御、燃料制御、自己診
断、変速装置の制御、及び、ノック検出等の複数の制御
と検出を行う場合には、複数のマイクロコンピュータを
用いていた。例えば、特開平３−４７４４９号公報に記
載のエンジンにおいても、エンジン制御とノック検出を
行うために、二つのマイクロコンピュータを用いてい
た。

【０００３】そして、一般のマイクロコンピュータにお
いては、周辺機能は内蔵しないが、高速な乗算器の代表
例である並列型乗算器を内蔵したものは従来から存在し
ている。しかしながら、これらのマイクロコンピュータ
は、エンジンの制御には不向きであった。その理由は、
前記エンジン制御装置は標準ＩＣのＲＯＭをもちいるこ
とになり、ユーザーによって改造プログラムが比較的容
易に組み込まれ、該改造プログラムによってエンジン制
御がなされることがあり、この場合には、エンジンが排
気の悪化や安全性の低下をきたす傾向があるからであ
る。

【０００４】また、前記並列型乗算器は、乗数を複数の
部分に分割し、それらの各部分と被乗数を掛けた部分積
を求める複数の部分積回路を有し、これら部分積を同時
に加算する多入力の加算器よって構成されている。この
ために前記並列型乗算器は、ＣＰＵに匹敵する回路規模
となることが多く、大容量のＲＯＭと前記並列型の乗算
器を同一のマイクロコンピュータに内蔵させることが困
難であった。

【０００５】それ故、エンジン制御に用いられるマイク
ロコンピュータにおいては、ディジタル出力（ＤＯ）、
ディジタル入力（ＤＩ）、タイマ入出力ユニット（Ｔ
Ｕ）、アナログディジタル変換器（ＡＤＣ）、発振回
路、ＲＡＭ、及び、ＲＯＭなどの周辺機能を内蔵し、な
おかつ、乗算器を内蔵したものは現在まで実現されてい
ない。即ち、アナログディジタル変換器（ＡＤＣ）とＲ
ＯＭとを有し、乗算器（ＭＵＬ）を有するマイクロコン
ピュータは、存在していない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記記載の如く、従来
のエンジン制御技術は、各種制御及び検出の高性能化に
対処するために、複数のマイクロコンピュータを配置し
て前記各種の制御及び検出を行っていたので、装置全体
が大型になると共に、価格が高価になるという問題があ
った。

【０００７】また、エンジン、変速装置等の制御対象機
器とそれらを制御するソフトウェアとを同期させるため
に、前記制御装置の各々のマイクロコンピュータは、制
御対象機器からの状態信号を入力するべく制御対象機器
が接続配置されるようになっている。このために、エン
ジンの同一部署の状態を各々のマイクロコンピュータが
独立して検出することになり、各々の前記マイクロコン
ピュタは、その内蔵機能を有効に活用できないという問
題点があった。

【０００８】一方、エンジン制御装置の高性能化のため
には、一般的に、マイクロコンピュータの動作周波数を
高めることが有効であるとされているし、事実、前記マ
イクロコンピュータは、半導体の微細加工技術の進歩に
より、年々、動作周波数が高くなっている。しかし、一
定周波数の電気振動を発生させる水晶発振子の発振周波
数は、自動車の環境仕様に耐えるように、これまでは高
々二十数ＭＨｚ程度となっている。このために前記の如
き作動周波数の高いマイクロコンピュータの性能が充分
に活かされず、前記作動周波数の高いマイクロコンピュ
ータであっても前記エンジン制御装置を作動させるため
に十分に機能せず、、結局のところ、複数のマイクロコ
ンピュータを用いなければならないという問題点があっ
た。

【０００９】そして、自動車の制御の分野においては、
制御を迅速かつ的確に実行するために、該制御における
マイクロコンピュータの乗算の頻度が高くなっている。
即ち、前記特開平３−４７４４９号公報記載のように、
ノック検出においては、ディジタル信号処理技術の改良
によってノック検出の精度が向上したことにより乗算の
頻度が高まっており、エンジン制御においては、特公平
６−５００７４に記載されているように、数式モデルが
採用されて精密な制御が可能となって同様に乗算の頻度
が高まっている。更に、自己診断においても、自動車技
術会の学術講演会前刷集９４３７０８９（１９９４年１
０月）に記載のように、ディジタル信号処理技術が採用
されたことによって、乗算の頻度が高まっている。更に
また、変速装置制御においても、数式モデルにより道路
の勾配を推定することで、乗算の頻度が高まっている。

【００１０】更に、従来のエンジン制御に用いられてい
るマイクロコンピュータは、乗算を被乗数に乗数を１桁
づつ掛けて結果に加算すると言う繰り返し処理を行う逐
次加算方式で実施していたために乗算の処理時間が長
く、各制御機能及び検出処理に時間が長くかかるとの問
題点があった。本発明は、このような問題に鑑みてなさ
れたものであって、その目的は、特に、単一のマイクロ
コンピュータでありながら、複数の制御機能並びに検出
機能を容易に実現でき、迅速、確実に処理するエンジン
及び自動車の制御装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するべ
く、本発明のエンジン及び自動車の制御装置は、該制御
装置のマイクロコンピュータに乗算器を設け、ノック検
出、自己診断、変速装置制御、及び、エンジン制御とを
実施させることを特徴としている。そして、前記ノック
検出は、エンジン付設の振動センサからの信号をアナロ
グデジタル変換することにより時系列データとして取り
込み、前記マイクロコンピュータに予め格納されたプロ
グラムに応じて前記乗算器を動作させることによって、
該時系列データから所望の周波数成分を抽出し、その強
度に応じてノックを検出することを特徴としている。

【００１２】また、本発明のエンジン及び自動車の制御
装置は、前記マイクロコンピュータにクロックの逓倍回
路を設け、前記マイクロコンピュータに接続された発振
子の周波数より高い周波数で該マイクロコンピュータを
作動し、ノック検出、自己診断、変速装置制御、及び、
エンジン制御とを実施することを特徴としている。そし
て、前記逓倍回路は、前記マイクロコンピュータに接続
された発振子の周波数をＮ逓倍（Ｎは１、２、４、８の
いずれか）とし、振動センサからの信号をアナログデジ
タル変換することにより時系列データとして取り込み、
該マイクロコンピュータに予め格納されたプログラムに
応じて乗算器を動作させることによって、前記時系列デ
ータから所望の周波数成分を分離し、その強度に応じて
ノックを検出することを特徴としている。

【００１３】即ち、本発明のエンジン及び自動車の制御
装置は、所定の演算時間を達成する乗算器をマイクロコ
ンピュータに内蔵し、該乗算器をプログラムにより制御
する一方、前記マイクロコンピュータ内の動作クロック
を高周波化するためにクッロクパルスゼネレータ（ＣＰ
Ｇ）の後段に逓倍回路を設けて、水晶発振子の基本周波
数をＮ倍（Ｎは２、４、８）した動作クロックを前記マ
イクロコンピュータの各部に供給するべく構成したもの
である。

【００１４】

【作用】前記の如く構成した本発明のエンジン及び自動
車の制御装置は、マイクロコンピュータに、被乗数に乗
数の複数桁づつ掛ける乗算器を内蔵することによって、
乗算処理時間が短縮され各制御機能及び検出処理の処理
時間が短縮され、単一のマイクロコンピュータでこれら
の処理が実行可能となった。

【００１５】また、前記マイクロコンピュータに、逓倍
回路を内蔵することによって、動作周波数を高めること
ができ、各制御プログラムの実行時間が短縮された。従
って、従来複数のマイクロコンピュータを用いていたエ
ンジンと自動車の制御装置が単一のマイクロコンピュー
タで実現可能となり、ノック検出、自己診断、変速装置
制御、及び、エンジン制御とが迅速にかつ的確に実施可
能となった。

【００１６】更に、乗算器及び逓倍回路を内蔵したため
に、マイクロコンピュータの単体の価格は上昇するが、
前記の同期機能などに必要な内蔵機能の統廃合により、
複数のマイクロコンピュータを用いる従来技術より経済
的にエンジン制御装置を構成することができる。更にま
た、単体のマイクロコンピュータに要する基板面積は、
複数のマイクロコンピュータを用いる場合よりも小型に
でき、経済的かつ小型にエンジン制御装置を構成するこ
とができる。

【００１７】

【実施例】以下、添付の図を参照して本発明の一実施例
を説明する。図１は、本実施例のエンジン制御装置の基
本構成図である。本実施例のエンジン10は、概略、エン
ジン本体300と制御装置100とに分けられ、前記エンジン
本体300は、変速装置400を介して回転動力を出力すると
共に、吸気管を介して空気を吸い込み、排気管及び触媒
装置を介して排気ガスを排出する。前記エンジン本体
300及び前記変速装置400に付設された各種のセンサから
は、検出信号が出力され、該信号がエンジン制御装置10
0に入力される一方、前記エンジン本体300に付設の装置
などに信号を出力することにより所望の制御を実現す
る。

【００１８】エンジン制御装置100に対する入力信号と
出力信号は、信号整合回路111〜126を介してマイクロコ
ンピュータ200に接続されており、前記信号整合回路111
〜126によって、各信号に応じたノイズやサージの除
去、信号レベル変換、あるいは、電力増幅などが施され
る。なお、これらの信号整合回路111〜126 は、本発明
の要旨に直接影響しないので、詳細な説明は省略する。

【００１９】前記エンジン制御装置100 は、空気流量セ
ンサ310 、排気を浄化する触媒500の前部の排気中の酸
素濃度を検出する酸素センサ371 、前記触媒500 の後部
の排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ372 、エンジ
ン本体300のノック音を検出する振動センサ340 、スロ
ットル開度を示すスロットルセンサ380 、及び、水温セ
ンサ420 からの各信号をマイクロコンピュータ200 のア
ナログディジタル変換器（ＡＤＣ）214 に取り込むよう
に構成されている。

【００２０】前記マイクロコンピュータ200 は、前記各
センサによって検出された各値に基づき、エンジン本体
300の各気筒に吸入される空気流量ＱＡ、エンジンの空
燃比の状態λsf、触媒500 で浄化された排気の空燃比の
状態λsr、ノック音の時系列データＮＤ(k) 、スロット
ル開度ＴＡ、及び、エンジンの温度を代表する水温ＴＷ
とを算出する。

【００２１】また、前記マイクロコンピュータ200 は、
角度センサ330 よって検出したパルス信号をタイマユニ
ット（ＴＵ）213 にて取り込み、エンジン本体300のク
ランク回転角度に各制御を同期させると共に、該パルス
信号に基づきエンジンの回転数Ｎｅを算出する。エアコ
ン510 の信号、変速装置400 の出力軸に設けられた角度
センサ410 の信号、及び、シフトスイッチ430 の信号と
をディジタル入力（ＤＩ）212 に取り込み、前記各々の
信号からエンジンの負荷ＥＬ、車速Ｖ、自動変速のシフ
トレンジＳＲとを算出する。

【００２２】以上の各入力信号は、ＲＯＭ216 に格納さ
れたプログラムに応じてＣＰＵ217により実施され、検
出・算出された各情報は、ＲＡＭ215 に格納される。Ｒ
ＡＭ215に格納された情報を基にしてマイクロコンピュ
ータ200は、ノック検出640、エンジン制御650 、自己診
断660 、及び、変速装置制御670 とを実施し、各制御要
素に対する操作量をＲＡＭ215 に格納する。これらの検
出（算出）と制御は、ＲＯＭ216 に格納されたプログラ
ムに応じてＣＰＵ217 により実施される。

【００２３】前記マイクロコンピュータ200 は、前記Ｒ
ＡＭ215 に格納された操作量を基にして、各制御要素を
駆動、あるいは、停止をする。即ち、前記エンジン制御
650 においては、燃料噴射装置351〜354 と点火装置361
〜364を各気筒毎に駆動する。また、同様に排気循環装
置320を駆動し、排気の清浄性を高める。更に、補助空
気バルブ390 を駆動してアイドル時のエンジン回転数の
安定化を図り、空調機510 を停止させることによってエ
ンジン負荷を軽くして加速性能を向上させる。前記自己
診断660 においては、警告燈520 を点灯することによっ
て異常を検出したことを運転者に伝え、前記変速装置制
御670においては、変速装置を適切なシフト位置ＳＰに
変更する。

【００２４】燃料噴射装置 351〜354 と点火装置361〜3
64 とは、タイマ入出力ユニット（ＴＵ）213 から出力
されるパルス信号により駆動され、排気循環装置320 と
補助空気バルブ390 は、ディジタル出力（ＤＯ）211 か
ら出力される信号により所望の流量を得る開度に駆動さ
れる。空調機510 は、ディジタル出力（ＤＯ）211 から
出力される信号により停止もしくは駆動される。警告燈
520 はディジタル出力（ＤＯ）211 から出力される信号
により点灯する。以上の各出力は、ＲＯＭ216に格納さ
れたプログラムに応じてＣＰＵ217 により実施される。

【００２５】本実施例のマイクロコンピュータ200 は、
乗算器（ＭＵＬ）220 を備えている。該乗算器220は、
ノック検出640 、エンジン制御650 、自己診断660 、及
び、変速装置制御670 等において、乗算の頻度が高まっ
ている前記現況の状態を踏まえて、前記ノック検出640
、エンジン制御650 、自己診断660 、及び、変速装置
制御670 の特定の処理を迅速に行うために所定の時間内
に乗算を実行するべく装備されるものである。

【００２６】本実施例は、従来、ユーザによる改造プロ
グラムによってエンジン制御がなされることがあること
を踏まえ、該改造プログラムによる制御がなされること
を防ぐために、プログラムの少なくとも一部分をユーザ
が容易に書き換えることのできない内蔵ＲＯＭに格納す
るべく、前記マイクロコンピュータ200 にＲＯＭ216と
乗算器（ＭＵＬ）220 とを内蔵した構成とした。

【００２７】また、本実施例は、前記検出及び制御のた
めのプログラムの容量は、６４ＫＢ以上とすることとす
るが、好ましくは２５６ＫＢを備えることが望ましい。
本実施例のマイクロコンピュータ200 は、ディジタル出
力（ＤＯ）211 、ディジタル入力（ＤＩ）212 、タイマ
入出力ユニット（ＴＵ）213 、アナログディジタル変換
器（ＡＤＣ）214 、発振回路218 、ＲＡＭ215 、及び、
ＲＯＭ216 などの周辺機能をも内蔵している。

【００２８】そして、本実施例においては、乗算器（Ｍ
ＵＬ）220 を単一の部分積回路を繰り返し用いる乗算器
とし、乗算は、ＣＰＵ217 から乗算器（ＭＵＬ）220に
乗数と被乗数が送られ、結果が、乗算器（ＭＵＬ）220
に格納され、ＣＰＵ217 がこの結果を読みだすことによ
り実現される構成とした。また、本実施例においては、
ＣＰＵの処理性能を十分に利用するために、マイクロコ
ンピュータ200 は、発振子120 の周波数を高周波化して
各部分に動作クロックとして供給するべく逓倍回路230
を備えている。動作クロックの高周波数化により前記の
検出や制御に要する各プログラムの実行時間を短縮し、
マイクロコンピュータ200 で複数の処理を可能にするも
のである。

【００２９】逓倍回路230 は、４通りの倍率を有し、マ
イクロコンピュータ200 の端子Ｍ１とＭ０によりそのい
ずれかを選択する。図２は、乗算器（ＭＵＬ）220の詳
細の一態様を示したものである。まず、ＣＰＵ217は、
ＲＯＭ216に格納されたプログラムの乗算命令により乗
数と被乗数を乗算器（ＭＵＬ）220へ送る。同時に乗算
指示を出力する。ＣＰＵ217との接続を介して被乗数と
乗数を送られた乗数器（ＭＵＬ）220 は、各々を記憶回
路221 と記憶回路222 に格納し、ＣＰＵ217 の乗算指示
により加算器226 の初期値を零にする。

【００３０】前記記憶回路221 は、被乗数を部分積回路
224 に出力し続け、前記記憶回路222は、乗数を３つに
分割し、その最下位から順に部分積回路224 へ出力す
る。部分積回路224 は入力された被乗数と乗数の一部分
を掛けた部分積を求め、その部分積をシフタ225 へ出力
する。シフタ225 は入力された部分積を記憶回路222 が
選択した乗数の位に合わせてシフトし、加算器226 へ出
力する。加算器226 は自ら格納している値とシフタから
の入力を加算し、自らの値を更新する。記憶回路222 が
乗数を３回に分けて出力することに応じて、部分積は３
回計算され、部分積の加算も３回計算される。３回の加
算が終了すると加算器226 に乗算結果を格納し、その値
を記憶回路227 へ出力する。これにより乗算が終了す
る。

【００３１】ＣＰＵ217 は、記憶回路227 から乗算の結
果をＣＰＵ217 との接続を介して読みだす。乗算器220
の乗算時間は、ＣＰＵ217 から乗数を転送する時間と部
分積を３回求める回数により定まり、本実施例では各１
クロックで実施するように設計したため、乗算１回当た
り４クロックとなる。図３は、逓倍回路230 の一態様を
示したものである。

【００３２】発振子120 と発振回路（ＣＰＧ）218によ
り発振子120 の基本周波数のクロック信号φ１が発生さ
れる。このクロック信号φ１が発振回路（ＣＰＧ）218
から逓倍回路230に入力される。逓倍回路230は、このク
ロック信号φ１をマルチプレクサ233 に入力し、２倍回
路232bに入力する。２倍回路232bはクロック信号φ１の
ポジティブエッジとネガティブエッジに応じてパルスを
発生する。従って、２倍回路232bはクロック信号φ１の
２倍の周波数のクロック信号φ２を出力する。このクロ
ック信号φ２をマルチプレクサ233に入力し、２倍回路2
32cに入力する。２倍回路232cはクロック信号φ２のポ
ジティブエッジとネガティブエッジに応じてパルスを発
生する。従って、２倍回路232cはクロック信号φ１の４
倍の周波数のクロック信号φ４を出力する。このクロッ
ク信号φ４をマルチプレクサ233に入力し、２倍回路232
dに入力する。２倍回路232dはクロック信号φ４のポジ
ティブエッジとネガティブエッジに応じてパルスを発生
する。従って、２倍回路232dはクロック信号φ１の８倍
の周波数のクロック信号φ８を出力する。このクロック
信号φ８をマルチプレクサ233 に入力する。

【００３３】マルチプレクサ233 は、マイクロコンピュ
ータ200 の端子Ｍ１と端子Ｍ０の設定に応じてクロック
信号φ１、φ２、φ４、φ８のいずれか一つを選択す
る。逓倍回路230 は、前記の選択されたクロック信号φ
Ｎ（Ｎは１、２、４、８のいずれか）を動作クロックと
して出力する。このようにマイクロコンピュータ200 の
動作クロックは、逓倍回路230 により発振子120 の発振
周波数の１、２、４、８倍のいずれかの倍数になってマ
イクロコンピュータ200の各部に供給される。

【００３４】本実施例では、発振子120に８MHzのものを
使用し、逓倍回路で４倍を選択したので、動作周波数は
32MHzである。図４は、本実施例のＲＯＭ216 に格納さ
れたプログラムの概要を示したものである。振動取り込
み611 は、振動センサ340 の信号を所定のエンジン角度
から所定のサンプル周期で取り込み、時系列データＮＤ
(k) をＲＡＭ215 に格納する。角度取り込み612は、エ
ンジン本体300 の角度センサ330 の信号から他の処理の
ために同期するタイミングを発生する処理を行うもので
ある。回転数取り込み613 は、エンジン本体300 の角度
センサ330 の信号から回転数Ｎｅを検出し、ＲＡＭ215
に格納する。空気流量取り込み614 は、空気流量センサ
310 の信号から各気筒に吸入される空気量ＱＡを検出
し、ＲＡＭ215に格納する。水温取り込み615 は、水温
センサ420 の信号からエンジン本体300 の温度を代表す
る水温ＴＷを検出し、ＲＡＭ215 に格納する。空燃比取
り込み616 は、排気管中の排気を浄化する触媒500 の前
部の酸素濃度を検出する酸素センサ371 と前記触媒500
の後部の酸素濃度を検出する酸素センサ372 の信号から
エンジンの空燃比の状態λsfと触媒500 で浄化された排
気の空燃比の状態λsrとを検出し、ＲＡＭ215 に格納す
る。シフトレンジ取り込み617 は、シフトスイッチ430
の信号からシフトレンジＳＲを検出し、ＲＡＭ215 に格
納する。車速取り込み618 は変速装置400 の出力軸に設
けられた角度センサ410 の信号から車速Ｖを検出し、Ｒ
ＡＭ215 に格納する。スロットル開度取り込み619 は、
スロットル開度を示すスロットルセンサ380 の信号から
スロットル開度ＴＡを検出し、ＲＡＭ215 に格納する。

【００３５】ノック検出640 は、時系列データＮＤ(k)
と回転数Ｎｅからノックの有無を判定し、ノックの有無
をＲＡＭ215 に格納する。エンジン制御650 は、ＲＡＭ
215 に格納された前記状態量から各気筒の燃料噴射装置
351〜354 の噴射時間ＴＩを計算し、操作量としてＲＡ
Ｍ215 に格納する。また、各気筒の点火装置 361〜364
の通電角度ＤＡと点火角度ＳＡを計算し、操作量として
ＲＡＭ215 に格納する。更に、アイドル時にエンジン30
0 を安定して回転させると同時に、必要最小限の燃料噴
射量になるように補助空気量ＡＡを計算し、操作量とし
てＲＡＭ215 に格納する。更にまた、排気を浄化するた
めに排気循環量ＥＧＲを計算し、操作量としてＲＡＭ21
5 に格納し、急加速を検出し、この加速中にエンジン負
荷である空調機５１０を停止させるか否かを判定し、そ
の操作量として空調機停止ＡＣＯＦＦをＲＡＭ２１５に
格納する。

【００３６】自己診断660 は、ＲＡＭ215 に格納された
前記の状態量からスロットルセンサ380 、排気循環装置
320 、各気筒の失火、酸素センサ371 の劣化、触媒500
の劣化、変速装置400 の故障、シフトレンジスイッチ43
0 の故障、及び、車速センサ410 の故障とを検出し、そ
の検出診断結果として前記検出の各々をＲＡＭ215 に格
納する。

【００３７】変速装置制御670 は、ＲＡＭ215 に格納さ
れた前記状態量から道路の勾配を推定し、運転者の意図
に添ったシフト位置ＳＰを計算し、操作量としてＲＡＭ
215に格納する。点火装置駆動681 は、ＲＡＭ215 に格
納された前記通電角度ＤＡと前記点火角度ＳＡを基に、
エンジン本体300 の回転角度に同期して各点火装置361
〜364 の通電と遮断とを実施する。また、燃料噴射装置
駆動682 は、ＲＡＭ215 に格納された前記燃料噴射時間
ＴＩを基に、エンジン300 の回転角度に同期して燃料噴
射装置351〜354 を開弁する。排気循環装置駆動683
は、ＲＡＭ215 に格納された前記排気循環量ＥＧＲを基
に排気循環装置320 を開閉する。補助空気バブル駆動68
4 は、ＲＡＭ215 に格納された前記補助空気量ＡＡを基
に、補助空気バルブ390 を開閉する。空調機駆動685
は、ＲＡＭ215 に格納された前記空調機停止ＡＣＯＦＦ
に応じて空調機510 を停止させることによってエンジン
負荷を軽くして加速性能を向上させる。警告燈駆動686
は、ＲＡＭ215 に格納された前記診断結果に応じて警告
燈を点灯し、異常を検出したことを運転者に伝える。変
速装置駆動687 は、ＲＡＭ215 に格納された前記シフト
位置ＳＰに応じて変速装置400 をシフトする。

【００３８】図５は、前記ノック検出640 のフローチャ
ートを示したものである。フローが開始されると、ステ
ップＳ51において振動センサ340 の検出の基づく時系列
データの値ＮＤ(k) から特定の周波数の強度ＳＳ(j) を
計算する。この計算は、ディジタルフーリエ変換あるい
は高速フーリエ変換等として一般に知られている処理で
あって、前記時系列データの値ＮＤ(k) に重みを掛け、
加算する処理であると共に、乗算の頻度が高い処理であ
る。ステップＳ52は、ノック判定のための値を計算する
ステップであって、ノックを生じていないときのノイズ
における特定の周波数成分の強度ＳＮ(j) に対する前記
特定の周波数の強度ＳＳ(j)の比を計算し、かつ、該比
の値がそのときどきの回転数Ｎｅに応じた特定の値を越
えた場合にノック現象が有ると判定する。あるいは、ノ
イズの特定の周波数成分の前記強度ＮＳ(j) の各成分値
の２乗の和に対する前記強度ＳＳ(j) の各成分の２乗の
和との比の値が、そのときどきの回転数Ｎｅに応じた値
を越えた場合にノック現象が有ると判定し、該ノックの
有無をＲＡＭ215 に格納する。

【００３９】ステップＳ53は、ノックの有無によって、
フローを分岐させるステップであって、ノックがある場
合は前記ノック検出640 を終了し、ノックがない場合は
ステップＳ54に進めるべく分岐させる。ステップＳ54
は、前記強度ＳＳ(j) に基づいて前記のノイズの強度Ｎ
Ｓ(j) を修正するステップであり、該修正においては急
激な変化を避けるために重み付けした平均処理を実施す
るものであると共に、この処理にも乗算を用いている。
前記の如く、ノック検出640 においては、乗算の出現頻
度が高いことが理解されるであろう。

【００４０】図６は、エンジン制御650 のフローチャー
トを示したものである。フローが開始されると、ステッ
プＳ61で、回転数Ｎｅ、空気流量ＱＡ、水温ＴＷ、及
び、前回の燃料噴射量からエンジン本体300 内に残留し
ている燃料の量を示す燃料残留状態ＦＲを数式モデルに
より計算すると共に、その他の状態量と燃料噴射装置の
特性とから燃料の噴射時間ＴＩを計算する。

【００４１】ステップＳ62では、スロットル開設ＴＡの
変化率から急加速を判定し、急加速の判定の場合は空調
機510 を停止させる。ステップＳ63では、燃焼の時間を
数式モデルにより推定すると共に、回転数Ｎｅ、空気流
量ＱＡ、水温ＴＷ、燃料残留状態ＦＲ、及び、目標空燃
比等の状態量とを合わせて必要なトルクを発生するため
の点火角度ＳＡを算出する。

【００４２】ステップＳ64では、バッテリー電圧に応じ
た通電時間ＤＴ、回転数Ｎｅ、及び、点火角度ＳＡに基
づく数式モデルにより通電角度ＤＡを算出する。ステッ
プＳ65では、アイドル時の空気流路を数式モデル化して
スロットル開度ＴＡとその変化及び回転数Ｎｅからアイ
ドル状態を判定し、回転数Ｎｅ、空気流量ＱＡ、及び、
水温ＴＷ等のそのほかの状態量と合わせてエンジン本体
300 の回転数を安定化するための補助空気量ＡＡを求め
る。

【００４３】ステップＳ66では、回転数Ｎｅ、空気流量
ＱＡ、水温ＴＷ、燃料残留状態ＦＲ、及び、目標空燃比
λｒから排気循環量ＥＧＲを算出し、フローを終了す
る。図７は、自己診断660 のフローチャートを示したも
のである。フローが開始されると、ステップＳ71では、
回転数Ｎｅ、スロットル開度ＴＡ、空気流量ＱＡ、及
び、排気循環量ＥＧＲに基づく数式モデルからスロット
ルセンサ380と空気流量センサ310の故障を診断する。

【００４４】ステップＳ72では、空気流量ＱＡ、排気循
環量ＥＧＲ、目標空燃比λｒ、及び、空燃比λｓとに基
づく数式モデルから排気循環装置の故障を診断する。ス
テップＳ73では、回転数Ｎｅ変動から２回転周期の周波
数成分を抽出し、その強弱で失火を診断、即ち、周波数
分析を実施して失火を診断する。更に、ステップＳ74で
は、目標空燃比λｒと空燃比λｓの変化から触媒の前段
に設置した酸素センサ３７１の劣化を診断し、ステップ
Ｓ75では、触媒の前後に設置した酸素センサ３７１、３
７２の空燃比λｓｆ、λｓｒから触媒の劣化を診断す
る。

【００４５】更にまた、ステップＳ76では、車速Ｖ、回
転数Ｎｅ、スロットル開度ＴＡ、シフト位置ＳＰ、及
び、シフトレンジＳＲから変速装置、シフトレンジスイ
ッチ、及び、車速センサの故障を診断して、自己診断の
フローを終了する。図８は、変速装置制御670 のフロー
チャートを示したものである。フローが開始されると、
ステップＳ81では、回転数Ｎｅ、車速Ｖ、シフト位置Ｓ
Ｐ、スロットル開度ＴＡ、及び、これらの変化からニュ
ーラルネットワークを用いた道路の勾配と運転車の意図
（加速、減速）を推定し、ステップＳ82では、道路の勾
配、運転者の意図（加速、減速）、回転数Ｎｅ、車速Ｖ
シフトレンジＳＲ、及び、エンジンの出力特性からシフ
ト位置ＳＰを算出してフローを終了させる。

【００４６】前記のフローチャートから理解できるよう
に、現今の数式モデル、周波数分析、更には、ニューラ
ルネットワーク等を用いたエンジン制御装置において
は、乗算の必要性が増してきており、本発明は、このよ
うな制御においてその効果が発揮される。以上の記載か
ら理解できるように、、本出願は発明の一実施例につい
て説明したが、本発明は前記実施例に限定されるもので
はなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱
しない範囲内で、設計において種々の変更ができるもの
である。

【００４７】

【発明の効果】以上の如く構成された本発明は、マイク
ロコンピュータに乗算器と逓倍回路を設けたことによ
り、プログラムの処理時間を短縮し、単一のマイクロコ
ンピュータにより複数の制御機能あるいは検出処理を可
能にした。このため装置自体の小型化が達成できると共
に、経済的でもある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のエンジンの基本構成図。

【図２】図１の実施例のエンジンの乗算器を示す図。

【図３】図１の実施例のエンジンの逓倍回路を示す図。

【図４】図１の実施例の制御内容の概要を示す図。

【図５】図１の実施例のノック検出のフローチャート
図。

【図６】図１の実施例のエンジン制御のフローチャート
図。

【図７】図１の実施例の自己診断のフローチャート図。

【図８】図１の実施例の変速機制御のフローチャート
図。

【符号の説明】

10 エンジン 100 制御装置 200 マイクロコンピュータ 300 エンジン本体 220 乗算器 230 逓倍回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロコンピュータを用いたエンジン
制御装置において、前記マイクロコンピュータに乗算器
を設け、ノック検出、自己診断、及び、変速装置制御の
うち少なくとも一つの機能とエンジン制御とを該マイク
ロコンピュータで実施することを特徴とするエンジン制
御装置。
【請求項２】振動センサからの信号をアナログデジタ
ル変換することにより時系列データとして取り込み、前
記マイクロコンピュータに予め格納されたプログラムに
応じて前記乗算器を動作させることによって前記時系列
データから所望の周波数成分を抽出し、その強度に応じ
てノックを検出することを特徴とする請求項１記載のエ
ンジン制御装置。
【請求項３】所望の周波数成分として２つ以上の周波
数成分を分離し、それらの強度の２乗和に応じてノック
を検出することを特徴とする請求項２記載のエンジン制
御装置。
【請求項４】所望の周波数成分を分離するプログラム
に前記マイクロコンピュータの積和命令を用いたことを
特徴とする請求項３記載のエンジン制御装置。
【請求項５】マイクロコンピュータを用いたエンジン
制御装置において、前記マイクロコンピュータにクロッ
クの逓倍回路を設け、前記マイクロコンピュータに接続
された発振子の周波数より高い周波数で前記マイクロコ
ンピュータを作動し、ノック検出、自己診断、及び、変
速装置制御のうち少なくとも一つの機能とエンジン制御
とを前記マイクロコンピュータで実施することを特徴と
するエンジン制御装置。
【請求項６】前記逓倍回路は、前記マイクロコンピュ
ータに接続された発振子の周波数をＮ逓倍（Ｎは１、
２、４、８のいずれか）することを特徴とする請求項５
記載のエンジン制御装置。
【請求項７】振動センサからの信号をアナログデジタ
ル変換することにより時系列データとして取り込み、前
記マイクロコンピュータに予め格納されたプログラムに
応じて乗算器を動作させることによって前記時系列デー
タから所望の周波数成分を分離し、その強度に応じてノ
ックを検出することを特徴とする請求項５乃至７のいず
れか１項記載のエンジン制御装置。
【請求項８】所望の周波数成分として２つ以上周波数
成分を抽出し、それらの強度の２乗和に応じてノックを
検出することを特徴とする請求項７記載のエンジン制御
装置。
【請求項９】マイクロコンピュータを用いた自動車の
制御装置において、該マイクロコンピュータに乗算器と
クロックの逓倍回路を設け、前記マイクロコンピュータ
はこれに接続された発振子の周波数の２倍以上の周波数
の動作クロックで作動し、複数の制御機能を同一のマイ
クロコンピュータで実施することを特徴とする自動車制
御装置。
【請求項１０】前記複数の制御機能は、エンジンと変
速機を制御するものであり、かつ、前記複数の制御機能
の稼働中に排気ガスの自己診断を実施することを特徴と
する請求項９記載の自動車制御装置。
【請求項１１】エンジン制御装置に用いられるマイク
ロコンピュータにおいて、前記マイクロコンピュータに
クロックの逓倍回路を設け、前記マイクロコンピュータ
に接続された発振子の周波数の２倍以上の周波数で前記
マイクロコンピュータを作動し、ノック検出、自己診
断、及び、変速装置制御のうち少なくとも一つの機能と
エンジン制御とを実施することを特徴とするマイクロコ
ンピュータ。
【請求項１２】自動車の制御装置に用いられるマイク
ロコンピュータにおいて、該マイクロコンピュータに乗
算器を設け、前記マイクロコンピュータは少なくとも乗
算命令及び積和命令で前記乗算器を作動させ、少なくと
もエンジンと変速装置とを制御することを特徴とするマ
イクロコンピュータ。