JPS58197452A

JPS58197452A - 内燃機関の電子制御装置

Info

Publication number: JPS58197452A
Application number: JP57079227A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Kanegae; 鐘ケ江　英俊; Katsunori Oshiage; 勝憲押上; Akio Hosaka; 保坂　明夫; Akito Yamamoto; 明人山本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1982-05-13
Filing date: 1982-05-13
Publication date: 1983-11-17
Also published as: JPS6325180B2

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】本発明は内燃機関の点火装置と燃料噴射弁とを制御する
電子制御装置に関し、特にクランク角センサ故障時の点
火機能及び燃料噴射機能維持技術に関する。

従来の電子制御装置としては１例えば第１図に示すごと
きものがある（その他特開昭５５−１６０１３２号や特
開昭５５−１３７３６１号等）。

第１図において、制御回路１は、ＣＰＵ２．　　入出力
インタフェース３．ＲＡＭ４及びＲＯＭ５からなるマイ
クロコンピュータで構成されている。

またクランク角センサ６は、内燃機関のクランク軸と連
動し、クランク軸が単位角度（例えば１°）回転する毎
に単位角信号Ｓ１を出力し、また気筒数に応じて定まる
基準角度（４気筒の場合は１８０’　。

６気筒の場合は１２０’　）回転する毎に基準角信号Ｓ
２を出力する。

制御回路１は、上記の単位角信号Ｓ】、基準角信号Ｓ２
及び機関回転速度に対応した回転数信号Ｓ３゜吸入空気
量に対応した吸気量信号Ｓ４を入力し、所定の演算を行
なって所定の点火時期に低レベルとなる点火信号Ｓ５を
出力する。

この点火信号Ｓ５が低レベルになるとトランジスタ７が
オフになり、そのとき点火コイル８の２次側に発生した
数十ｋＶの高電圧が、ディストリビュータ９を介して各
気筒毎に設けられた点火プラグ１０Ａ〜ＩＯＦ中の点火
に該当しているものに与えられ、その点火プラグで火花
放電が発生して当該気筒で点火が行なわれる。

制御回路１における演算は次のようにして行なわれる。

制御回路１内のＲＯＭ５には９例えば第２図に示すごと
き最適進角値が回転数と吸入空気量との関数として記憶
されている。

制御回路１は、基準角信号Ｓ２が入力する毎に。

その時の回転数信号Ｓ３と吸気量信号Ｓ４とに応じた最
適進角値を上記のＲＯＭ５から読み出し、かつ基準角信
号Ｓ２が入力した時点から入力する単位角信号Ｓ１の数
を計数し、基準角信号Ｓ２と上死点との差から上記の最
適進角値を減算した値に単位角信号Ｓ】の計数値が一致
したとき、すなわち上死点から最適進角値だけ進角した
時点で点火信号Ｓ５を出力する。

例えば基準角信号Ｓ２が上死点前７０°で出力され）最
適進角値が−Ｌ死点前３０°であるとすれば。

７０−３０　＝　４０であるから、基準角信号Ｓ２が入
力した時点から単位角信号Ｓ１を４０個計数した時点が
最適点火時期に一致していることになる。

また制御回路１は１次のごとき演りによって燃料噴射ｊ
１１゜を算出する。

すなわち、吸気ｊＩｔ信Ｓ、；　３４やその他の図示し
ない水温信−Ｊ、スタータ信Ｓ十、アイドル信弓°等の
機関動作状態を示す各種の信号を人力し、それらの値に
応して燃料噴射１辻を算出する。

そして基準川伝＞３−８２に同期して、１−記のｐ出結
県にχ・１応したデユーティ（パルス市）をもつ噴射パ
ルスＳ（１を出力する。

コノ噴射パルスＳ（、は１例えば６気１１機関でクラン
ク軸１回転につき１同噴射する場合は、　Ｊ、！）準用
伝ｊ；　３２が３個人力する毎に出力される３、ｌ　記
ノ噴射パルスＳ６が高レベルの間は、燃料噴射駆動回路
を構成するトランジスタ１１がオンになり、燃料噴射弁
１２が開弁して機関に燃料を噴射する。

燃料噴射弁１２に印加される。燃料圧力は、常に一定に
なっている。したがって−回の噴射ｒｌｉ’、は、開弁
時間すなわち噴射パルスＳ６のデユーティに対応した値
となる。

なおｌ−記の燃料噴射ｈ１は例えば下記（１）式によっ
て算出される。

燃料噴射■丘’ｒｉ＝’ｒ、・ｘＣ＋ＴＳ−（Ｋ紹）ｘ
Ｃ＋Ｔｓ・・・・・（１）ただし　Ｔ１・・・基本噴射
量−ＫＱＣ・・・各種補正係数Ｔｓ・・・電用補正分Ｋ　・・・機関の種類による定数Ｑ・・吸入空気量Ｎ・・・機関の回転速度また１−記の回転速度Ｎは２通常、クランク角センサ６
からｌｊえられる７）を位角信号Ｓ、を計数することに
よって算出する。

１−記のように従来の電子制御装置においては。

クランク角センサ６から与えられる単位角信号ＳＩと基
準角信号Ｓ２とに基づいて点火時期、燃料噴射鼠の演算
及び燃料噴射のタイミング制御が行なわ才１ていた。そ
のためクランク角センサが故障してその信号・が得られ
な（なると、ただ−個のセンサの故障のために内燃機関
が全く動作しなくなってしまうという問題があった。

」１記の問題を解決するため、クランク角センサを二重
に備え、一方が故障しても他方のクランク角センサで動
作させるという方法も考えられるが。

クランク角センサを二重に備えるとコストが大１１］に
−Ｌ昇し、また取付はスペースの問題等もあって現実的
な解決策ではない。

本発明は」１記の問題を解決するためになされたもので
あり、クランク角センサが故障した場合でも支障な（点
火動作及び燃料噴射を行なうことの出来る電子制御装置
を提供することを目的とする。

−り記の目的を達成するため本発明においては。

クランク角センサの信号が出力されなくなった場合にク
ランク角センサが故障したものと判定し。

その場合には、クランク角センサの信号以外の運転状態
信号（例えば吸気゛量信号８４　）から機関の回転速度
を検出し、その値に対応した周波数の信号を点火信号及
び噴射パルスの代りとするように自動的に切換えるよう
に構成している。

−１−記のように構成したことにより、クランク角セン
サが故障した場合でも、広い運転範囲にわたって安定し
た運転を行なうことが可能となる。

以下図面に基づい１本発明の詳細な説明する。

第３図は本発明の一実施例図であり、第１図と同符号は
同一物を示す。

第３図において、クランク角センサ６が故障すると、単
位角信号Ｓ１と基準角信号Ｓ２とのいずれか一方又は両
方が出力されなくなる。

この現象をＣＰＵ２で判定し、故障時に高レベルとなる
切換信号８１２を出力する（故障判定の詳細は後述）。

一方、電圧制御発振器１．７．１８は９機関の回転速度
に対応した電圧信号８８１８９（詳細後述）に応じた周
波数のパルス信号５ＩＯＩ　８１１を出力する。

また選択回路１９．２０は、クランク角センサ６が故障
して本来の点火信号Ｓ５と噴射パルスＳ６とが出力され
なくなった場合に、パルス信号８１０を点火信号８１３
として出力し、またパルス信号８１１を噴射パルス８１
４として出力するための回路であり９例えば第４図に示
すごとき構成を有している。

第４図において、３４及び３５はアンド回路、３６はオ
ア回路である。

切換信号８１２が低レベル（正常時）の場合には。

アンド回路３５の出力は常に低レベルであり、アンド回
路３４の出力は本来の点火信号Ｓ５と同一になる。

したがってオア回路３６の出力すなわち点火回路のトラ
ンジスタ７に与えられる点火信号８１３は本来の点火信
号Ｓ５と同一になる。

一方、故障時に切換信号８１２が高レベルになると。

前記とは逆にパルス信号ＳＩＯが点火信号８１３として
出力されることになる。

噴射パルスも上記と同様に、正常時は本来の噴射パルス
Ｓ６が出力され、故障時には、パルス信シ）８１１が噴
射パルス８１４として出力される。

また電圧制御発振器１７．１８は２例えば第５図に示す
ごとき構成を有しており、電圧信号Ｓ８又はＳ９の電圧
値に対応した周波数のパルス信号ＳＩＯ又は謂８１１を出力する。なお第５図において、３７は集積回
路であり１例えばシグネティクス社製のタイマ用ＩＣの
ＮＥ　５５５である。

次に、パルス信号ＳＩＯと８１１とについて詳細に説明
する。

まず故障時に点火信号８１３として用いられるパルス信
号Ｓ１０について説明する。

コノハルス信Ｑ　Ｓ＋ｏのパルス）ｌ］（高しベルノｒ
ｌ　）は、いずれの場合でも約２ｍｓ程度であり、これ
は点火コイル８に通電すべき時間（ドウエル時間）の最
小限の値（これ以下にすると点火エネルギーが不足する
）に合せて設定する。

前記のごとく、クランク角センサ６が故障し。

パルス信号Ｓ１０が点火信号Ｓ１３として点火装置に与
えられた場合の点火の状態を第６図に示す。

第６図（イ）は４サイクル６気筒機関の場合における各
気筒の行程関係図、（ロ）は各気筒の点火タイミングの
関係図、（ハ）は一つの気筒の行程と点火タイミングと
の関係図である。

（ハ）から判るように、ディストリビュータのロー、１
′１′１夕電極の取付は方によって多少の差はあるが、各気筒の
圧縮上死点（ＴＤＣ）前約９０°から圧縮上死点後約３
０°の間すなわちクランク角で約１２０°の範囲で点火
プラグに火花放電が生じることになる、そしてパルス信
号８１０の周波数が例えば３００　Ｈｚの場合には９機
関の回転速度が６０Ｏｒｐｍのとき１０回、　　３００
０　ｒｐｍのとき２回、火花放電が生じる。

回転速度が低い時は、上記のように一定りランク角当り
の火花放電の密度が高いので、ＴＤＣからかなり進角し
た位置で点火（混合気爆発）する確率が高いが、低負荷
では別設支障はない。

しかし高負荷の場合には、あまり進角した位置で点火す
ると過度のノッキングが発生し９機関を損傷するおそれ
がある。

それを防止するためには、一定りランク角当りの火花放
電の密度を機関の回転速度に拘りなく。

常に適当な値に保つことが必要である。

すなわち、一定りランク角当りの火花放電の密度は、−
ｈ死点の前後１２０°の間に５〜１０回程度が適当であ
ると考えられるが１機関の回転速度に拘りなく、常に上
記の密度で火花放電を行なわせるためには、パルス信号
８１０の周波数を回転速度に比例して変化させることが
必要である。

次に故障時に噴射パルス８１４として用いられるパルス
信号８１１について説明する。

パルス信号８１１としては、基本的には一定周期。

一定デューティ（パルス１１ｉ　−定）のパルス信号で
もよい。

しかし一定周期、一定デューティのパルス信号を噴射パ
ルスとして用いると、内燃機関の動特性に対応できない
ので、不十分な制御になってしまう。

すなわち、デユーティが一定であると、燃料噴射量が常
に一定になるから、吸入空気量が変化するにつれて混合
気の空燃比が変動し２機関回転が不安定になる。

したがって、少なくともデユーティを吸入空気量に応し
て変化させることが望ましい。

またデユーティのみを変化させ１周期を常に一定にした
場合には２次のごとき問題がある。

すなわち９周期を長めに設定すると、内燃機関の回転速
度が大きくなったときに、燃料の噴射と噴射との間に、
吸入行程が２回以上来てしまい。

燃料か吸入されない気筒が出てしまうので１機関出力が
低下してしまう。

逆に周期を短めに設定すると、低回転、低負荷でデユー
ティ（パルスｒｌ］）の小さいときに、パルスＩ’ｌｌ
の誤差の割合が大きくなり、そのため空燃比か変動して
機関回転が不安定になるおそれがある。

また現在用いられている通常の燃料噴射弁は。

開弁時間が小さい範囲すなわち駆動パルスのパルス［１
］が小さい範囲では、噴射量とパルスＩＪが比例しなく
なるので、パルス巾をあまり小さい値にすると制御が不
正確になる。

上記のごとき問題を解決するためには、パルス信号８１
１の周波数を機関の回転速度に応して変化させれば良い
。

上記のごとく、パルス信号Ｓ＋ｏとＳＩＩは、共に機関
の回転速度に比例してその周波数を変化させれば、良好
な制御を行なうことが出来るが、そのためには回転速度
を検出する必要がある。

しかし回転速度は５通常クランク角センサの１１１４位
角信号用伝から算出しているので、クランク角センサが
故障すると９回転速度も検出不能になることが多い。

そのためこの場合には、クランク角センサの信号以外の
運転状態を示す信号に基づいて回転速度を検出する必要
がある。

クランク角センサの信号以外から回転速度を検出するに
は２次のごとき方法がある。

（イ）吸入空気量又は吸入負圧に対応した吸気量信号Ｓ
４は、燃料供給量を算定するための最も基本となる信号
であるが、その信号には第７図に示１すごとく、各気筒
の吸気弁の開閉に同期した脈動があり、この脈動の周波
数は回転速度に比例して。

いる。したがって上記の周波数を検出すれば回転速度を
知ることが出来る。そのためには９例えば吸気量信号Ｓ
４をバイパスフィルタに通して脈動分のみを分離したの
ち、波形整形してパルス信号とし、そのパルス信号を一
定時間のあいだカウント□ して周波数を検出するか、又はそのパルス信号の人力間
隔のあいだに入力するクロックパルスをカウントするこ
とによって周期を検出すれば良い。

またバイパスフィルタで分離した脈動分を増ＩＩ　Ｌ。

それを周波数・電圧変換器に与えて周波数に比例した電
圧信号を求めることも出来る。

（ロ）電源として用いられるバッテリの電圧には、第８
図に示すごとく、内燃機関によって駆動されている充電
用のオルタネータの交流分のリップルが多少残存してお
り、そのリップルの周波数は回転速度に比例している。

したがってリップルの周波数を検出すれば回転速度を知
ることが出来。

る。

リップルの周波数を検出する方法は、前記（イ）と同様
である。

（ハ）車速■（通常変速機の出力軸の回転速度から検出
）、変速機の変速比Ｐ及び機関の回転速度Ｎの間には、
Ｖ＝Ｋｖ（Ｋは定数）の関係があり。

かつ変速比Ｐの値は変速機の変速位置に応じて定まって
いる。したがって車両が走行している場合には、車速と
変速位置から機関の回転速度を算出することが出来る。

（ニ）　ノックセンサ機関の振動を検出することによっ
てノック状態を検出するもの）の信号の振ｒ１１は９通
常１機関の回転速度が大きくなるに従って増大する。

したがってノックセンサの振ｌ］からも大体の回転速度
を検出することが出来る。

また気筒内圧センサを備えている場合は、その信号の周
波数が回転速度に比例しているので、それからも回転速
度を検出することが可能である。

上記（イ）〜（ニ）に記したごとく、クランク角センサ
以外で通常用いられている各種の信号からも機関の回転
速度を検出することが可能である。

そして上記のごとき方法で検出した回転速度に対応して
パルス信号Ｓ１０．Ｓ１１の周波数を変化（回転速度大
で周波数人）させてやれば、常に良好な制御を行なうこ
とが出来る。

第３図の実施例においては、上記の（イ）を用いた場合
を例示している。

すなわち、吸気量信号Ｓ４をバイパスフィルタ１３と増
ｒｌＪ器１４に与えて脈動分の信号Ｓ７を作り、それを
周波数・電圧変換器１５．１６に与えて、脈動の周波数
すなわち回転速度に比例し、かつ点火と燃料噴射とのそ
れぞれに適応した値の電圧信号ｓＢ、ｓ９を作り、それ
らの電圧信号ｓ８．ｓｇによって電圧制御発振器１７．
１８を制御するように構成している。

次に、クランク角センサ６の故障は、恒久的に故障する
場合もあるが９時々故障するということもある。このよ
うな故障の場合における故障個所の発見は非常に難しい
。

したがってクランク角センサ６の故障が判別されてパル
ス信号Ｓ】ｏ、ＳＩｌに切換えられた場合は。

その履歴を記憶してお（ことが望ましい。

そのため第３図の実施例においては、不揮発性メモリ２
１を用いてクランク角センサ６が故障したことを記憶さ
せておき、それによってサービス１ユ場等でクランク角
センサの故障発見を容易に行なうことが出来るように構
成りている。

なおメモリとして不揮発性のものを用いたのは、。

電源がオフ（機関停止時）になったとき記憶内容が消去
してしまうのを防止するためであり、不揮発性メモリ２
１としては、メモリ自体が不揮発性の−ＲＡＭを用いる
か、又はバッテリバックアップ方式（常に電圧を印加し
ておく方式）を用いてもよい。

次に１本発明を適用した車両においては、クランク角セ
ンサ６が故障しても一応の走行が可能であるため、運転
者が故障に気付かない場合もある。

また本発明の方式では、一応の運転は可能であるが、完
全に正常な運転が行なわれる訳ではないから、その状態
で長時間運転を継続すると機関を損傷するおそれもある
。

そのため第３図の実施例においては、トランジスタ３２
と警報ランプ３３とを設け、クランク角センサ６が故障
して切換信号８１２が高レベルになると。

警報ランプ３３を点灯させて故障発生を表示するように
構成している。

なお警報ランプ３３の代りにブザー等の発音器を用いて
もよい。

次に、クランク角センサが故障した場合に、内燃機関の
出力を一定値以下に制限する手段を設ければ２機関の保
護と故障発生警報とを兼用させＺことが出来る。

前記のごとく２本発明によれば、クランク角七ンサ故障
時でも一応の運転は出来るが、完全に正常な運転ではな
いので、あまり高負荷の運転を継続すると９機関を損傷
するおそれがある。

したがってクランク角センサが故障した場合は。

機関出力を一定値以下に制限して、高負荷運転が出来な
いようにした方が良い。

具体的には、クランク角センサが故障して切換信号ＳＩ
２が高レベルになった場合には９機関回転速度、車速、
吸入空気量等の機関出力に関連する量が一定値以上にな
ったとき、燃料噴射又は点火動作を停止させるように構
成すれば良い。この演算はマイクロコンピュータで処理
することが出来る。

また機関出力を一定値以下に制限すると、運転１者がア
クセルペダルを操作しても出力がある値から増加しなく
なるので、運転者に異常発生を気付かせることが出来る
。そのため特別な警報ランプ等を設けなくても、故障発
生警報を行なうことが出来、警報器の設置スペースや費
用が節約出来るという効果がある。

次に、第３図の実施例においては、電圧制御発振器１．
７．１８と選択回路１９．２０とを特別に設けた場合を
例示したが、」−記の両回路の機能を入出力インタフェ
ース３で兼用させることも出来る。

すなわち第３図の装置のように、マイクロコンピュータ
を用いた装置においては、入出力インタフェース３は種
々の用途に対応できるように、汎用性を持たせた機能の
ＬＳＩで構成されていることが多い。

例えば入出力インタフェース３は、第９図に示すごとく
、カウンタ２２．内部クロックパルスの発振器２３．モ
ード選択レジスタ２４及びレジスタ２５〜・２８、コン
パレータ３１等から構成されている。なお２９はＣＰＵ
２からの信号を伝えるアドレスバス。

３０は同じくデータバスである。

」−記の入出力インタフェースには、三つの出力モード
がある。

第１のモード（ＭＯＤＥ　　１）は、外部クロックと外
部トリガ信号による単安定マルチパイプレー夕のモード
であり、第２のモード（ＭＯＤＥ　　２）は、内部クロ
ックによる非安定マルチバイブレータのモードである。

また第３のモード（ＭＯＤＥ　　３）は、内部クロック
、外部トリガ信号による単安定マルチバイブレータのモ
ードである。

本発明の場合には、第９図の回路が点火系用と噴射系用
との二つ備えられているが１両昔同−であるので便宜上
一つだけを示した。なお２３から；３１までの符号は２
点火系用の場合はそのまま用い。

噴射系用の場合は同一符号にダッシュをつけて区別する
。

点火系用の回路においては７通常（正常時）は第１のモ
ードで動作しており、外部クロックとしてクランク角セ
ンサ６の単位角信号Ｓ１を用い、外部トリが信号として
基準角信号Ｓ２を用いている。

そしてカウンタ２２を用いて基準、角信号Ｓ２が人力し
た時点から後に入力した単位角信号Ｓ、を計数する。コ
ンパレータ３１はカウンタ２２の計数値がレジスタ２５
に書かれている所定の値に達したとき高しの値に達した
とき低レベルになるパルス信号ｓ］３を出力し、それと
同時にカウンタ２２をリセットする。このパルス信号８
１３が前記した正常時の点火信号Ｓ５に相当する。

次にクランク角センサ６が故障して単位角信号Ｓ１や基
準角信号ｓ２が入力しな（なった場合は。

Ｃ’ＰＵ２からの信号によってモート選択レジスタ２４
を書き換えることにより、第２のモードにし。

カウンタ２２は発振器２３がら与えられる内部クロック
パルスを計数し、コンパレータ３１はカウンタ２２の計
数値がレジスタ２７に書がれている値になると低レベル
、レジスタ２８に書かれている値になると高レベルにな
るパルス信号ｓ１３を出方し、同時にカウンタ２２をリ
セットする。このパルス信号８１３が前記第３図のパル
ス信号８１０に相当し、故障時の点火信号となる。

一方、噴射系用の回路においては２通常（正常時）第３
のモードで動作しており、外部トリが信号として基準角
信号ｓ２を用い、内部クロック信号として発振器２３′
のクロックパルスを用いている。

そしてカウンタ２２′を用いて基準角信号Ｓ２が入力し
た時点から後のクロックパルスを計数する。

コンパレータ３１′はカウンタ２２′の計数値がレジス
タ２５′に書かれている所定値に達したとき低レベルに
なり、かつレジスタ２６′に書かれている所定値に達し
たとき高レベルになるパルス信”ｉ　Ｓｌ、Ｉを出力し
、同時にカウンタ２２′をリセットする。

このパルス信号８１４が正常時の噴射パルスＳ６に相当
する。

次にクランク角センサ６が故障して単位角信号ＳＩや基
準角信号Ｓ２が入力しな（なった場合は。

ＣＰＵ２からの信号によってモート選択レジスタ２４′
を書き換えることにより、第２のモートにし。

レジスタ２７’、　２Ｂ’に所定の値を書き込んで、前
わ点火系の場合と同様の非安定マルチバイフレータとし
ての動作を行なわせ、パルス信号ＳＩ４を出力する。こ
のパルス信号Ｓ］４が前記第３図のパルス信号８１１に
相当し、故障時の噴射パルスとなる。

上記のように、クランク角センサの故障時には一レジス
タ２７．２８又は２７’、　２８’に書き込まれた値に
応じた周波数のパルス信号が出力されるから、入出力イ
ンタフェース３に入力される吸気量信号ｓ４がら回転速
度を検出し、その値に応じたデータをレジスタ２７．２
８．２７’、　２８’に書き込んでやれば２回転速度に
対応した周波数の点火信号及び噴射パルスを得ることが
出来る。

なお、レジスタ２７’、　２８’に書き込まれる値によ
って噴射パルスのパルス巾（デユーティ）も定まるので
、この値を機関の負荷量（例えば吸入空気量）に応じて
変化させれば、常に機関の要求する最適燃料量を供給す
ることが出来る。

第１０図は上記の動作のフローチャートである。

第１０図において、ＦＣＲはクランク角センサ故障判別
フラグであり、ＦＣＲ＝］は故障０ＬＦＣＲ＝Ｏは正常
時を示す。またレジスタ２７．２８の値Ｍ１．　Ｎ１及
びレジスタ２７’、　２８’の値Ｍ２．Ｎ２は、それぞ
れＰ６で求めた回転数に応じた周波数に相当する値であ
る。

なお第１０図のフローチャートにおいて＋　”３の判断
を設けたのは次の理由による。

すなわち、電源がオン（イグニションキースイッチがオ
ン）にされてからスタータスイッチがオンにされてスタ
ータモータが回転し始めるまでの間は２機関が回転して
いないのであるから、クランク角センサの出力は無＜、
シたがってクランク角センサが故障していなくてもＰ、
はＮＯになってしまう。

そのためＲ３の判断を設け、スタータスイッチがオン（
Ｒ３−ＹＥＳ）になってもクランク角センサの出力がな
い場合（Ｐ、＝ＮＯ）に始めてＲ４でＦＣＲ＝１にして
クランク角センサが故障したものと判断するように構成
している。

ナオ、一旦Ｐ４でＦＣＲ＝１になれば１次回の演算から
はＲ２がＹＥＳになるので、直ちにＲ５へ行き一吸気量
信号Ｓ４から回転速度を検出する。

また第１０図の演算は９例えば一定時間毎に繰返し行な
われる。

また第３図の実施例においては９点火装置と燃料噴射弁
との両方を制御する場合を例示したが。

いずれか一方のみを制御するものでも良い。

次に、前記のクランク角センサ６の故障判定について詳
細に説明する。

第１１図は故障検出手段の基本構成を示すブロック図で
ある。

第１１図において、エンジン状態信号５１５（詳細後述
）は２回転判定手段４０に入力され、エンジンが回転中
かどうかが判定される。クランク角センサ６から出力さ
れる単位角信号Ｓ１と基準角信号Ｓ２とは信号有無判定
手段４１に入力され、クランク角センサ６からのパルス
信号が出ているかいないかが判定される。４０．４１の
両手段の判定結果の信号ＳＩ６．８１７が論理判定手段
４２に入力され、エンジンが回転中にクランク角センサ
信号が出ていなければ、クランク角センサが故障と論理
判定し、そうでなければ故障ではないと判定し５判定結
果信号８１８を出力する・・：、□。・・この判定結果
信号８１８が前記第３図の切換信号８１２に相当し、こ
れによって点火や燃料噴射の制御を切換える。

次に第１２図は回転判定手段４０の一実施例図である。

第１２図において、エアフローメータ４３は、エンジン
に吸入される空気量に応じてポテンショメータが動作し
て電圧信号を発する。本例では空気量が少ない時に高電
圧を、多い時に低電圧を発する。

この電圧信号をエンジン状態信号８１５として用いる。

コンパレータ４４には抵抗Ｒ，とＲ２で決められた所定
電圧が基準電圧として与えられている。従って、所定値
以上の空気量が吸入されている時。

即ち、エンジンが所定値以上の回転数の時、コンパレー
タ４４の出力すなわち前記の信号ＳＩ６は“１′′とな
る。

エンジンが回転している場合には必ず空気が吸入されて
いるので、これによってエンジンの回転判定ができる。

なお、吸入空気量以外に２例えばインテークマニホール
ドの吸入負圧に応じた電圧を発する圧力センサの信号の
大小を判定しても同様に判定できる。また、所定の空気
量あるいは吸入負圧以」ユか以下かでスイッチングする
スイッチ（例えば圧力スイッチ）を用いてもよい。この
場合にはコンパレータ４４は不要で２次の論理判定手段
４２の特性に合ったレベルに変換するだけでよい。

なお図示してないが、常識的に、入力信号に乗る雑音を
除去するフィルタ回路などの波形整形回路が間に入るこ
ともある。

また、アナログ・ディジタル変換回路を有するマイクロ
コンピュータを用いたシステムの場合。

ディジタル値に変換し、その大小を判定するプログラム
を適用すれば、ハードウェアとしてのコンパレータは不
要になる。

また、吸入空気量あるいは吸入負圧は、エンジンの制御
を行なう場合、必須の入力信号であるため、クランク角
センサの故障検出のために特別なセンサを必要としない
というメリットがある。

次に第１３図は９回転判定手段４０の他の実施例図であ
る。

第１３図において、４５はカルマン渦を利用したエアフ
ローセンサで、吸入空気量に応じた周波数のパルスを発
生するセンサである。このパルス信号をエンジン状態信
号８１５として用いる。

このパルス信号が（当然波形整形されて）再トリガ可能
な単安定マルチバイブレータ４６に入力される。再トリ
ガ可能な単安定マルチバイブレータ４６は例えばモトロ
ーラ社製のＭＣ１４５３８で、パルスが入らなければ出
力は１１０１１であるか、パルスが入ってトリガされる
と、所定時間の聞出力が°′ｌ°′になる。出力が“１
″の間にさらに次のパルスが入ると。

そのパルスによって再度トリガされ、その時から所定時
間出力は１″を続ける。従って、パルスが所定の間隔以
下の間隔（所定以上の周波数）で人力されると、出力は
“１″を続けることになる。パルスの周波数は空気量に
比例しているので、所定量以上の空気量かどうか、即ち
、エンジンが回転しているかどうかが判定できる。

なお、この場合、入力パルスの周波数あるいは周期を測
定するパルス入カイイタフェースを有するマイクロコン
ピュータの場合には、そのパルスの周波数あるいは周期
を測定し、そのデータを所定値と比較することによって
、エンジンが回転しているかどうかをマイクロコンピュ
ータで判定できる。

さらに、いわゆる周波数・電圧（ＦＶ）変換回路を用い
、変換された電圧をコンパレータやＡＤ変換後に比較す
る手段などを用いて判定することもできる。

次に第１４図は信号有無判定手段４１の一実施例図であ
る。

クランク角センサ６からの基準角信号Ｓ２は再トリガ可
能な単安定マルチバイブレータ４８に入力され、前述の
エアフローセンサ４５のパルスの有無判定と同様に、基
準角信号Ｓ２のパルスが所定の周波数（例えばエンジン
回転２Ｏｒｐｍ以上に相当）以上で発生していれば、出
力は゛１パになるが、故障してパルスが発生しなくなる
と“０″になる。

単位角信号Ｓ１は別の再トリガ可能な単安定マルチバイ
ブレータ４７に、入力され、同様に（単安定マルチバイ
ブレータの１トリガに対する出力時間は本例では基準角
信号Ｓ２に対するものの１７６０に設定する）パルスが
発生していれば“ｔｉｌ＋２発生していなければ°０″
の出力が得られる。

両川力はＮＡＮＤ回路４９に入力される。画用力が“′
１”°ならば、即ち、基準角信号Ｓ２と単位用伝けＳｌ
の両方共発生していれば、ＮＡＮＤ回路の出力すなわち
前記の信号８１７は“０″になる。

どちらか一方の出力が０”′ならば、即ち、基牛角信号
Ｓ２と単位角信号Ｓ１のうちのとちらか一方でも（両方
の場合を含めて）発生していないと。

ＮＡＮＤ回路の出力ＳＩ７は１″になる。

なお前記エア７０−センサ４５の例でも述べたように、
マイクロコンピュータのインタフェースを用いて、基準
角信号Ｓ２および単位角信号ＳＩの周波数１周期を測定
して判定したり、ＦＶ変換して判定する方法も適用でき
る。また２例えば、基準角信号Ｓ２だけのクランク角セ
ンサの場合には当然その信号だけで判定する。

次に第１５図は論理判定手段４２の一実施例図であり、
ＡＮＤ回路５０で構成される。信号８１６と信号８１７
が両方共″１″′の時、即ち、エンジンが所定回転以」
−で、基準角信号Ｓ２あるいは単位角信号Ｓ１のどちら
か一方でも発生していない時２判定結果信号８１８は１
“になり、クランク角センサが故障していることを示す
。

信号８１６と信号ＳＩ７のどちらか一方でも“０″の時
は９判定結果信号ＳＩ８は“０′′になり、クランク角
センサは正常である（あるいは故障しているかもしれな
いが信号の発生を必要とされていない）ことを示す。

■−記の結果をまとめると第１６図に示すようになる。

なお上記の論理判定も当然マイクロコンピュータで行な
うことが出来る。

次にエンジン状態信号８１５について詳細に説明する。

エンジン状態信号８１５としては前述の吸入空気量１や
吸入負圧の他に、以下のようなものが利用できる。

（１１スタータ・モータの作動信号例えば、スタータ・スイ・ソチの開閉信号を用ＬＸる。

スイッチが閉じている場合には、スタータ・モル夕か作
動するので、エンジンは回転スるはすである。従って、
スイッチが閉じていることを。

スタータ・モータにかがる電圧や電流などで検出し、エ
ンジンが回転していると判定すればよい。

この場合、スイッチが閉じてから実際にエンジンが所定
の回転に達するまでには、エンジンの回転部分の慣性の
ため２時間遅れがある。また、エンジン回転の検出をス
イッチが閉じている間しかできないこともあるため、若
干の工夫が必要であるが、特別にセンサ類を必要としな
いというメリットと、始動（クランキング）時に素早く
故障検出ができるというメリットがある。

第１７図は、スタータ・スイッチ５１の信号を使う場合
の具体的倒閣である。回転判定手段４ｏは抵抗Ｒ３、コ
ンデンサＣ１，ダイオードＤ１．ツェナータイオードＺ
Ｄ＋で構成されている。

スタータ・スイッチ５１が１・閉じると、スタータ・モ
ータ５２が回転し始めると共に、＋Ｉ２Ｖのバッテリ電
圧が入力され、Ｒ３と０１の回路で遅延され。

ＺＤ＋で５■に波形整形された信号８１６が出力される
。即ち、スタータ・スイッチ５１が閉じてから所定時間
遅れで論理レベル“１”になり、エンジンが回転中であ
ることを示す。スイッチ５１が開くと、ダイオードＤ、
を介して急速に放電され、直ちにパＯ”′となる。

信号有無判定手段４１は第１４図と同じで、クランク角
センサの信号が無いと信号８１７はＩｆ　Ｉ　１１にな
る。

論理判定手段４２は、ＡＮＤ回路５３とセット（Ｓ）。

リセット（Ｒ）入力を有するフリップ・フロップ５５゜
インバータ５４で構成される。正常時にはクランク角セ
ンサ信号が発生しているので信号Ｓ］７は゛′０パにな
り、インバータ５４で反転されて、リセット入力Ｒ１こ
　“１゛′が　入　リ　、　　　フ　　リ　　ッ　　プ
　　・　　フ　　ロ　　ッ　　プ　５５のＱ出力すなわ
ち判定結果信号ＳＩＢは“０″になる。

クランク角センサ６が故障していると、信号Ｓ１７は“
１゛′であり、スタータ・スイッチ５１が閉じて、エン
ジンが回転しているはずの時は、信号Ｓ１６も“°１″
になる。

そのためＡＮＤ回路５３の出力か“１′′になるので。

セット人力Ｓに゛１パが入り、フリップ・フロップ５５
のＱ出力は“１パとなって故障であることを示す。

スタータ・スイッチが開くと、信号８１６は“０パにな
り、セット入力も“′０′″になるが、リセット入力も
“０″なので、Ｑ出力は“１′″に保持され、故障状態
である出力が保持される。その後、クランク角センサ６
が正常に復帰した場合には、リセット入力が“１′にな
り、Ｑ出力が“０゛になって正常であるという出力とな
る。

（２）油圧信号エンジンが回転している時には、エンジンｆＡ滑油はオ
イルポンプによって加圧されるので圧力が高くなる。通
常の車両には油圧計あるいは油圧警報ランプが付いてお
り、あらたなセンサを追加しなくても、これらの回路か
ら信号を取って、前述の各側と同様な構成の回転判定手
段に入力すれば１゜エンジン回転中の信号が得られる。

（３）車速信号車両走行中にはエンジンが回転しているはずであるのて
車速信号からもエンジンの回転を判定できる。但し、ト
ランスミッションがニュートラルの場合や、クラッチが
切れている場合には、車速はゼロでなくてもエンジンが
回転していないこともある。即ちクランク角センサは正
常でも信号が出ないということもあるので、エンジン回
転中という判定の中に、これらの状態を示す信号を入れ
て判定する必要がある。

（４）バッテリ電圧、オルタネータ信号バッテリはエン
ジンで駆動されるオルタネータによって充電され、充電
中は通常よりも高い電圧になる。従って、比較器等を用
いて２通常レベルより高いかとうかを判定し、エンジン
回転中であることを判定することができる。この場合も
特別なセンサを必要としないという利点がある。

なお、オルタネータは交流電圧を発生するので。

その電圧波形を波形整形してパルスに変換すれば。

エンジン回転に比例した周波数のパルスが得られ。

エンジン回転に直結した信号が得られるので、正確にエ
ンジン回転が判定できる。

また通常の車両には、バッテリへの充電を示すチャージ
・ランプが付いている。これはエンジンが回転して、バ
ッテリへ充電していることを示す表示である。従って、
このランプにかかる電圧を測定すれば、エンジンの回転
を判定できる。

（５）エンジン振動エンジン回転中はエンジンが振動する。逆って。

加速度（振動）ピックアップでエンジンの振動に応じた
信号を得て、これを増幅、整流、・１′−滑して。

所定のレベル以−りか以下かを判定すれば、エンジン回
転を判定できる。

また、エンジン回転の判定は上述のものを組合せて用い
ると、さらに確実な判定ができる。

例えば、吸入空気量信号のみでエンジン回転の検出を行
なう場合、エンジンがかかっている状態では吸入空気量
がかなり大きく、かかっている状態から停止状態への遷
移は確実に検出できる。しかし、始動時の吸入空気量は
非常に￥１１さく、停止時と区別するのが非常に困難で
ある。このため始動時は、スタータ・スイッチによって
エンジンの回転検出を行なってやれば、停止状態から、
エンジンの回転している状態への遷移を早く確実に検・
・）出できる。

よって、これら２つを組み合せて、スタータ・スイッチ
の閉でエンジン回転を検出して故障判定を行ない、バッ
クアップ回路を作動させ、また吸入空気量信号でエンジ
ン停止を判定してバックアップ回路の作動を停止するよ
うにすれば、エンジンの回転判定を早く確実に行なうこ
とができる。

この場合には、第１７図の例で、フリップフロップ５５
のリセット人力Ｒに、信号Ｓ１７の反転出力の代りに第
１２図の例で示したコンパレータ４４の出力を反転して
入力すればよい。

以。Ｌ説明したごとき故障検出手段を用いれば。

エンジンが回転中で、クランク角センサからの信号が発
生していなければならない時に発生しないという故障を
正確に検出することが出来る。

以上説明したごとく本発明によれば、クランク・角セン
サが故障した場合にも２機関が支障なく作動出来る程度
の運転機能は維持することが出来るので、修理工場や自
宅まで自走することが可能となる。特に機関の回転速度
に応じて周波数を変えるように構成したことにより、低
回転域から高回転域まで比較的良好な運転を行なうこと
が出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の一倒閣、第２図は最適点火進角値の
特性図、第３図は本発明の一実施例図。第４図は選択回路の一実施例図、第５図は電圧制御発振
器の一実施例図、第６図は各気筒の行程と火花放電タイ
ミングとの関係図、第７図は吸気量信号Ｓ４の波形図、
第８図はオルタネータの電圧波１形の一倒閣、第９図は
入出力インタフェースの一実施例図、第１０図は本発明
の演算を示すフローチャートの一実施例図、第１１図は
クランク角センサ故障検出手段の基本構成を示すブロッ
ク図、第１２図及び第１３図はそれぞれ回転判定手段の
一実施例１図、第１４図は信号有無判定手段の一実施例
図、第１５図は論理判定手段の一実施例図、第１６図は
論理判定の真理値を示す図、第１７図は故障検出手段の
他の実施例図である。符号の説明１・・・制御回路　　　　２・・・ＣＰＵ３・・・入出
力インタフェース４・・・ＲＡＭ　　　　　　　５・・・ＲＯＭ６・・・
クランク角センサ７・・・トランジスタ　　８・・・点火コイル９・・・
ディストリビュータ１０Ａ〜ＩＯＦ・・・点火プラグ１１・・・トランジスタ　　１２・・燃料噴射弁１３・
・・バイパスフィルタ１４・・・増巾器１５、１６・・・周波数・電圧変換器１７、１８・・電圧制御発振器１９、２０・・選択回路　　２１・・・不揮発性メモリ
２２・・・カウンタ　　　　２３・・・発振器２４・・
・モード選択レジスタ２５〜２８・・・レジスタ２９・・・アドレスバス３０
・・・データバス　　　３１・・・コンパレータ３２・
・・トランジスタ　　３３・・・警報ランプ３４．３５
・・・アンド回路　３６・・・オア回路３７・・・集積
回路代理人弁理士　中村純之助１Ｐ１１図Ａｎ才１２図５ｔ’１３ｖ４１’　１４図才１５図ＩＰ１６図１？１７図５１ビ績 ↓

Claims

【特許請求の範囲】１　内燃機関のクランク軸の回転に同期して所定のクラ
ンク角度で第１の信号を出力するクランク角センサと２
点火装置と燃料噴射弁とのうちの少なくとも一方を上記
第１の信号に基づいて制御する第１の手段とを備えた内
燃機関の電子制御装置において、上記第１の信号以外の
運転状態信号から内燃機関の回転速度を検出し、それに
対応した周波数の第２の信号を出力する第２の手段と。上記第１の信号の少なくとも一部が出力されなくなった
場合に上記クランク角センサが故障したものと判断して
上記第１の信号の代りに上記第２の信号に基づいて点火
装置と燃料噴射弁とのうちの少なくとも一方を制御する
第３の手段とを備えた内燃機関の電子制御装置。２、前記第２の手段は、内燃機関の吸入空気量又は吸入
負圧に対応した信号の脈動の周波数から回転速度を検出
するもあであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の内燃機関の電子制御装置。３、前記第２の手段は、内燃（載量で駆動されるオルタ
ネータによって充電されるバッテリ電圧の脈動の周波数
から回転速度を検出するものであることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の内燃機関の電子制御装置。４　前記第２の手段は、車速と変速機の変速位置とから
回転速度を検出するものであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の内燃機関の電子制御装置。５　前記第１の手段がマイクロコンピュータでｔａ成さ
れている場合に、上記マイクロコンピュータ内の入量カ
インタフェースの動作モードを切換えることによって正
常時の点火信号又は噴射パルスの代りに前記第２の信号
を出力するように構成したことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の内燃機関の電子制御装置。６、　内燃機関のクランク軸の回転に同期して所定のク
ランク角度で第１の信号を出力するクランク角センサと
２点火装置と燃料噴射弁とのうちの少なくとも一方を上
記第１の信号に基づいて制御する第１の手段とを備えた
内燃機関の電子制御装置において、上記第１の信号以外
の運転状態信号から内燃機関の回転速度を検出し、それ
に文・１応した周波数の第２の信号を出力する第２の手
段と。上記第１の信号の少な（とも一部が出方されな（なった
場合に上記クランク角センサが故障したものと判断して
上記第１の信号の代りに上記第２の信号に基づいて点火
装置と燃料噴射弁とのうちの少なくとも一方を制御する
第３の手段と、該第３の手段がクランク角センサ故障と
判定した場合に作動して故障発生を表示する警報手段と
、その故障情報を記憶しておく不揮発性メモリとを備え
た内燃機関の電子制御装置。７　内燃機関のクランク軸の回転に同期して所１１１定ツクランク角度で第１の信号を出力するクランク角セ
ンサと９点火装置と燃料噴射弁とのうちの少なくとも一
方を上記第１の信号に基づいて制御する第１の手段とを
備えた内燃機関の電子制御装置において、上記第１の信
号以外の運転状態信号から内燃機関の回転速度を検出し
、それに対応した周波数の第２の信号を出方する第２の
手段と。」―記憶１の信号の少な（とも一部が出方されなくなっ
た場合に上記クランク角センサが故障したものと判断し
て」二記憶１の信号の代りに上記第２の信号に基づいて
点火装置と燃料噴射弁とのうちの少なくとも一方を制御
する第３の手段と、該第３の手段がクランク角センサ故
障と判定した場合に作動して内燃機関の出方を制限する
第４の手段とを備えた内燃機関の電子制御装置。