JPS60138240A - 内燃機関制御装置 - 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〕 本発明は内燃機関制御装置の構成要素である吸　゛気圧
検出器の故障診断機能を有する装置に関するもので、特
にマイクロコンピュータを用いた内燃機関制御装置に対
して簡単な手段により故障診断とその対策が実施できる
装置に関する。

〔従来技術〕

マイクロコンピュータを用いた制御装置の構成で特徴的
なものは、マイクロコンピュータ初期化のためのりセッ
ト信号による処理である。パワーオンリセットはキース
イッチオンで制御装置に電源が印加された初期に、マイ
クロコンピュータあるいはその周辺素子を初期化するた
めに行われる（２） ものである。またキースイッチがオンのままでもスター
タスイッチオンの瞬間のように過大な負荷かハソテリー
の電圧を界雷に低下さセた場合には、ハソテリー電圧が
回復する際にリセソ１−を発生してマ・イクロｒ１ンピ
ュータ等を初期化する必要がある。

ところで、吸気圧検出器の故障診断を行なう従来の方法
に、特開昭５８−１０１２４４号公報もこ示される如く
、機関運転中に運転状態によって異なる判定条件を設Ｌ
Ｊで行なうものがあるが、かなり複雑である。また、そ
の他に従来の方法で最も簡単な手段のうち一つは、キー
スイッチを投入した直後等の内燃機関の停止時に故障診
断を行なうというものがある。これは内燃機関の動作中
においては故障診断の判定条件が複雑になり、制御プロ
グラムの中にしめる１′す定プログラムの割合が増大す
ることを嫌う結果である。

しかし、内燃機関の停＋Ｌ時に故障診断を実施するとい
う方法には、別の問題点がある。即ち、内燃機関によっ
ては前述のスタータスイッチオンに（３） より瞬時のり七ノドが高い確率で発生ずる可能性がある
。その場合には折角キースイッチオン後の停止時に実施
した診断結果の情報を、スタータ始動によってハソテリ
電圧の低下により初期化してしまうことになる。

〔発明の目的〕

そこで本発明では、内燃機関の停止時ではなく、機関始
動時で、機関回転数が第１の設定値以下という条件下で
故障診断を実施することによって、前述の機関始動瞬時
の制御手段の初期化（リセソ１−）が従来の方法に与え
る弊害を解消しようとするものである。

また、故障検出時の制御処理の内容について、従来では
吸気圧検出器の故障を検出した場合には他の内燃機関の
状態を検出する。例えはギアポジション検出器と回転検
出器とから得られる情報によって吸気圧の概略値を予想
し、その予想値を制御量算出のためのデータとする方法
をとっている。

しかし、そのような手段はすでに高度な集中制御の制御
装置を前提としており、回転検出器と吸（４） 気圧検出器とだりを内燃機関の状態検出器として有して
いる比較的低級乃至はローカルな制御装置では不可能で
ある。さらに、高度な集中制御においてもマイクロコン
ピュータシステムの１チツプ化が進んでいる現在では、
やはりプログラムメモタ（ＲＯＭ）の容量に制限があり
、しかも要求される制御項目も多様化、複雑化してくる
とフェールセーフをよりコンパクトな手段で行わなけれ
ばなくなり、その意味でも従来の方式はもつと簡易な方
法によってとって代わられる必要がある。またさらに前
述のような従来の方法では、吸気圧センサが故障しても
内燃機関の運転性能を損なうことがなく、故障モータ機
能等を有しない限り故障の発生を一般の運転者に知らし
めることが出来ない。

そこで、本発明の実施態様によればより簡易な手段によ
って比較的低級な制御装置においても実現出来、しかも
一般の使用者に故障を直接意図的に運転性能の低下を通
して知らしめるか、最寄の修理工場までは移動可能とな
る装置を提供するこ（５） とを目的としている。

〔実施例〕

次に本発明による具体的な実施例を第１図に示す。回転
検出器１００は内燃機関１０１のカム軸と連動する軸１
０７に設置された回転ロータ１０８及び１０９と該回転
ロータ周辺に近接して設置された電磁ピックアップ１１
０及び１１０とから構成される。前記回転ローフ１０８
と電磁ピックアンプ１１０は内燃機関１０１の工程の基
準位置の信号ａを与えるもので、他方回転ロータ１０９
と電磁ピックアップ１１１は内燃機関１０１のクランク
軸の角度と回転速度の情報信号すを与えるものである。

さらに吸気圧検出器１０３は内燃機関１０１の吸気管１
０２に設置され、吸気管圧を該管内の圧力に比例した直
流電圧Ｃによって与えるものである。

内燃機関制御装置１１５は、タイマー機能、シリアル機
能等を内蔵する１チツプマイクロコンピユータ１２０、
前記回転基準位置信号ａを受けて矩形波に整形し、回転
基準位置のタイミングをマ（６） イクロコンピュータ１２０に与える波形整形回路１１６
、同様に角度信号すの波形整形回路１１７、吸気圧検出
器１０３の直流電圧１５３を受けて、マイクロコンピュ
ータ１２０にディジタル量として与えるためのアナログ
ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１８、点火信号出力ｅの
出力段増幅器１２１、及び電源部１１．９とから構成さ
れている。

ここで電源部１１９はハソテリ１１４及びキースイッチ
１１３を介して電力を供給され、制御装置１１５内の安
定化された電源Ｖｃｃ及びマイクロコンピュータ１２０
に対するリセット信号ｄを発生する。ここで該リセット
信号ｄは、バッテリ電源Ｖ、３が投入された直後、及び
バッテリ電圧ＶＢが極度に低下して電源Ｖｃｃの安定化
が保持できな（なった時に発生してコンピュータ２０の
初期化を行なう。

マイクロコンピュータ１２０の主なる仕事は、角度信号
の波形整形回路１］７から得られる内燃機関の回転速度
ＮｅとＡ／Ｄ変換器１１８から得られる吸気圧■８とか
ら点火時期０１ｇ等の最適（７） 制御量を算出し、該点火時期θｉｇを基準信号波形整形
回路１１６及び角度信号波形整形回路１１７から与えら
れる角度タイミングをもとに点火出力信号ｅにおいて実
現する。出力段１２１の出力ｆは点火コイル１０６、及
びカム軸と連動するディストリビュータ１０５を介して
対応する気筒の点火プラグ１０４を着火させる。

前記キースイッチ１１３の構成はバッテリ電源ＶＢを共
通端子として全システム停止のＯＦＦ状態、電気系スタ
ンバイのキースイッチＯＮ状態、及びスタータ１１２を
始動するためのスタータＯＮ状態の３状態から成ってい
る。

さて、次に本発明による吸気圧検出器の故障診断の方法
を第２図のタイムチャートにて説明する。

第２図ｉａ）は制御装置１１５の供給電源ＶＳＯの電圧
を示すもので、キースイッチオンによってバッテリ電圧
ＶＢまで上昇して一定値ｖＢを保持し、次にスタータ始
動の瞬間に激減して内燃機関が回転し始めると電圧も徐
々にもとのＶＢにまで回復して行く。この時、マイクロ
コンピュータ１２０（８） に対応するリセット信号ｄば第２図（ｂｌに示すように
、キースイッチオン時と、スクータ始動による供給電源
ＶＢＯの電圧の激減時との両方において発生ずる。但し
、リセット信号ｄのＬｏｗレヘル（０■）がリセット有
効、Ｈｉ　Ｅ！　ｈレベル（ＶｃＣ）がリセソＩ・解除
の状態であるとする。このようなスタータ始動時のリセ
ット信号の発生は、スタータが始動瞬時に過大な電流を
消費するために発生するもので、温度条件等も考えると
一般的には避けられないものである。

そこで、本発明では原因のいかんにかかわらずリセット
信号が発生した場合は、第２図＋ｄｌに示すようにその
直後に吸気圧をＡ／Ｄ変換してその結果Ｐｂｏを記憶し
ておく。その後、内燃機関が始動し始めて第２図（Ｃ）
の様に角度信号すが発生した場合、その最初に発生した
２つのパルス間の時間間隔Ｔｏを計測し、該１゛ｏをデ
ータとして第２図（Ｑｌに示すタイミングにて瞬時回転
速度Ｎｅｏを算出し記憶する。そして最後に第２図（ｆ
）に示すように前記Ｎｅｏを算出した直後において吸気
圧検出（９） 器１０３の故障判定を実行する。判定方法は前記圧力値
Ｐｂｏ及び前記回転数Ｎｅｏについて、（Ｎｅｏ＜Ｎｅ
Ｌ「４７１　ａ、ｎａ　ｆＰｂｏ＜ｐ、、ｂｌ−ｏｒ　
ＰｂＨ＜Ｐｂｏ） が成立した場合に吸気圧検出器が故障していると判定し
、吸気圧検出器故障フラグＦをセントする。

但しＮｅＬＭＴＸＰｂＬ、ＰｂＨについては、ＮＯＬＭ
Ｔを充分小さく設定することによって、吸気圧検出器１
０３が正富の場合には対象としている内燃機関において
常に、Ｎｅｏ＜Ｎｅｃ、Ｍｒの際には必ずＰ　ｂ　Ｌ　
＜　Ｐ　ｂ　ｏ　＜　Ｐ　ｂ　Ｈとなるような値に設定
するものとする。

以上のような方法では結局キースイッチ時のリセット２
０１の直後と、スタータ始動瞬時のリセット２０２の直
後との両タイミングにて吸気圧のＡ／Ｄ変換２０３及び
２０４が実施されるため、前者のＡ／Ｄ変換２０３の結
果が後者のりセソ・ト２０２によって消去されてしまっ
たとしても、後者のＡ／Ｄ変換２０４の結果を利用して
故障診断を行なうことが出来る。但し、後者のＡ／Ｄ変
換（１０） ２０４はスタータ始動後の内燃機関が回転し始める時に
実施するものであるため、本発明においては特にスター
タ始動直後、即ち前記後者のＡ／Ｄ変換２０４が実施さ
れるイ」近での瞬時回転数ＮｅＯが充分低いことを判定
の条件とすることにより、誤判定の危険性を避りている
。それはＮｅｏが充分低い時にはＰｂｏ＜Ｐｂし　ｏｒ
　ＰｂＨ＜Ｐｂ。

なる簡単な条件をもって吸気圧検出器の故障判定条件と
できるからである。Ｎ　ｅ　＋−ｔ１７としては内燃機
関のアイトリンリク回転数の３０〜５０％程度の値を採
用すれば実用的である。

よって、本発明はスタータスイッチオンにて、内燃機関
が回転し始めた状態において、吸気圧検出器１０３の故
障診断を実施することによって、スタータ始動によって
マイクロコンピュータ１２０にリセットが発生し初期化
されてしまうような、はとんどの内燃機関制御装置にお
いても有効で、しかも簡易な吸気圧検出器の故障診断の
方法を提供し、集中制御の高級システＪ・からローカル
制御の比較的低級なシステムにも利用できる柔軟な手段
であるという意味においてもその効果は絶大である。

次に、吸気圧検出器１０３が故障していると判定された
、即ちフラグＦがセットされた後の制御に反映されるべ
き処理について第３図を用いて説明する。第３図ｆａ）
はスタータ始動時に吸気圧検出器１０３が故障であると
判定した場合の内燃機関の回転数の時間的変化の一例を
示すものである。

まず（ｔ＋１及びｔｏ＋はその場合の点火制御の内容を
示す２つの例である。

スタータ始動後、故障フラグＦが七ノドされており、回
転数Ｎｅが第２の一定回転数Ｎｅ「以下である場合には
、吸気圧検出器出力Ａ／Ｄ変換値は無視し、Ｐｂ＝Ｐｂ
ｒ　（一定値）として最適進角度θｉｇ−ｆ　（Ｎｅ、
Ｐｂ「）をめ、それによって点火制御を実施する。この
時Ｐｂ＝ＰｂＦの値は、回転数ＮｅがＮ　ｅ　Ｆ以下に
おいて充分走行可能なる値に定める。さらに回転数が上
昇してＮ　ｅ　Ｆより大きくなった場合には第１の例（
第３図（ｂ））においては点火制御を停止することによ
って内燃機関の出力を零とし、また第２の例（第３図（
ａ））においては進角度をθｉｇ；Ｑ、即ち内燃機関の
上死点付近で点火制御し、内燃機関の出力を激増させる
ことによって、内燃機関制御装置１１５の異常をその運
転性能を下げることにらって直接運転者に知らしめる。

従来の方法では、吸気圧検出器が故障した場合には、さ
らに別の検出器、例えばギアポジション検出器等の情報
をもとにして代用の吸気圧力ｐｂを算出し、それをもと
に進角度等の最適制御量を算出して制御していたため、
運転性能は顕著には低下せず、吸気圧検出器の故障を特
に運転性能の低下を通して運転者に知らせることが出来
ず、モニタ機能等のさらに高級な構成を必要とした。

ところが、本発明による吸気圧検出器故障時の制御処理
方法では、内燃機関の状態検出器として回転検出器と吸
気圧検出器程度しか有しない、あるいは故障のモニタ機
能を有しない比較的低級な内燃機関制御装置においても
、吸気圧検出器の故障を運転性能の低下によって直接運
転者に知らしく１３） め、なおかつ修理工場までは移動できる最低限の運転性
能を実現できその応用範囲は広い。

以」−説明した本発明による具体例を実施するためにマ
イクロコンピュータ内で作動すべきプログラムのフロー
チャートを第４．５図に示す。

第４図（ａｌ、　ｆｂｌ、　（ｃｌは故障診断のフロー
チャート、第５図（ａｌ、　（ｂｌは制御処理のフロー
チャートをそれぞれ示す。故障診断のプログラムはリセ
ット処理（第４図（ａ））角度信号割込処理（第４図（
ｂ））、判定処理（第４図（Ｃ））とからなり、それら
は第２図のそれぞれＡ／Ｄ変換処理２０３及び２０４、
回転数算出処理２０５、故障判定処理２０６に対応して
いる。

ます、第４図（ａｌのリセット処理はマイクロコンピュ
ータ１２０にリセット信号ｄが印加された時の初期化処
理の中で行われるもので、吸気圧のＡ／Ｄ変換をしてリ
セット信号印加直後の吸気圧Ｐ′ｂｏを得ること、リセ
ｙ　ｌ・信号解除後に角度信号のパルスが幾つか入力さ
れたかを知るための変数ｎを初期化することの２つの処
理を実施する。

（１４） また第４図（ｂ）の角度処理は、角度信号による割込の
処理プ１つグラムの中で実行されるもので、ノぐルス数
ｎを１だＢＪ増加して計数し、ｎ＝２となった時点で直
前のパルス間隔の計測結果Ｔｏをもとにしてスタータ始
動直後の瞬時回転数ＮｅＯを算出する。

また、第４図（Ｃ）の判定処理は前記リセ・ノド処理及
び角度割込処理が終了した直後のプログラムヘース処理
内で行なうもので、（Ｎｅｏ＜Ｎｅｂｈ、□）及び（Ｐ
　ｂ　ｏ　＜　Ｐ　ｂ　ｌ−ｏｒ　Ｐ　ｂｌ」＜　Ｐ　
ｂ　ｏ　ｌが成立した場合のみ吸気圧検出器故障フラグ
Ｆをセ・ノドし、それ以外ではフラグＦをクリアする。

ここで、ｉ’Ｊ　ｅ　Ｏ＞　Ｎ　ｅ　Ｌ　Ｍ　Ｔにおい
てはフラグＦをクリアするようになっているが、それは
Ｎｅｏ＞Ｎｅ　Ｌ　Ｍ　Ｔとなるのはスタータ始動後に
内燃機関が充分に回転している状態において何らかの誤
動作によってリセノ１−信号が発生ずる場合に対応する
もので、このような場合には判定を無効とするものであ
る。

次に、故障診断が終了した後の制御処理として、第５図
（ｄｌに示す進角度計算処理と第５図（ｂ）の制御処理
とがある。ここで示すのは時にＮｅ＞ＮｅＦの場合に進
角度をθｉｇｗＱとする方法に関してである。第５図ｆ
ａｌの進角度計算は、プログラムのベース処理で実行さ
れるもので、フラグＦがクリアされているときは、その
時々の回転数Ｎｅ、吸気圧Ｐｂとから決定される最適進
角度Ｐｂ＝ｆ（Ｎｅ、Ｐｂ）を計算し、フラグＦが七ソ
トされているときは回転数Ｎｅの値により、Ｎｅ＜Ｎｅ
Ｆにはその時々の回転数Ｎｅ及び運転にさしつかえない
程度の値の一定圧力値ＰｂＦをもとにθｉｇ＝ｆ　（Ｎ
ｅ、ＰｂＦ）を計算し、Ｎｅ＞Ｎｅ「のときはθｉ　ｇ
＝Ｑとする。第５図（ｂｌの制御処理は、角度信号割込
のプログラムの中で１チツプマイクロコンピユータ１２
０の中のプログラマブルタイマー機能によるタイミング
制御によって、前記の角度計算処理に算出された進角度
θｉｇを実現する。

〔発明の効果〕

以上に述べた如く本発明においては、機関始動時の低回
転領域にて吸気圧検出器の故障診断をこおな・うため、
吸気管内圧力はほぼ大気圧領域にあると見なせられ、従
って検出器の故障１′１１定条件を一定の値に設定でき
、故障診断処理が簡単に行なえる。また、機関の制御手
段としてマイク１つコンピュータを用いたディジタル装
置の場合電源電圧が低下すると毎回コンピュータの初期
化が行われるが、本発明の故障診断処理は機関始動時に
行われるため、始動瞬時の電圧低下直後より実行される
ことになり、故障診断結果が消去されることを十分回避
できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す回路図、第２図は
本発明による故障診断処理を示すタイミングチャート、
第３図は本発明による故障診断時の機関制御処理を示す
説明図、第４．５図は本発明の作動説明に用いるフロー
チャートである。 １００・・・回転検出器、１０１・・・内燃機関、１０
３・・・吸気圧検出器、１０４・・・点火プラグ、１１
５・・・制御装置、１１９・・・電源部、１２０・・・
マイクロ（１７） コンピュータ。 （１８） 第４図 （ａ）　（ｂ） ２３９− （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）内燃機関に設置された少なくとも回転検出器及び
   吸気圧検出器を含む内燃機関の運転状態を検出する検出
   器群からの信号を受け、それをもとに内燃機関の最適制
   御量を算出し、さらには前記最適制御量をもとに内燃機
   関の制御を実行する制御手段を備える内燃機関制御装置
   であって、機関始動時で、機関回転数が第１の設定値以
   下にあるとき、前記吸気圧検出器の出力を判定して故障
   診断を行なう判定手段を設けたことを特徴とする内燃機
   関制御装置。 （２）前記判定手段は、機関回転数が設定値以下にあり
   、かつ前記吸気圧検出器の出力が大気圧近傍の所定範囲
   内にあるとき前記検出器は正常と判定し、上記範囲内に
   ないとき故障と判定するように構成された特許請求の範
   囲第１項記載の内燃機関制御装置。 （１） （３）前記制御手段は、前記吸気圧検出器が故障である
   と判定したとき、機関回転数が第１の設定値より高い第
   ２の設定値以下にある間中、前記吸気圧検出器の出力に
   代えて所定の固定値を用いて前記最適制御量を算出する
   ように構成された特許請求の範囲第２項記載の内燃機関
   制御袋Ｗ。