JPS6098151A

JPS6098151A - エンジンの動作パターン予測装置

Info

Publication number: JPS6098151A
Application number: JP20592783A
Authority: JP
Inventors: Akio Hosaka; 保坂　明夫
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-11-04
Filing date: 1983-11-04
Publication date: 1985-06-01
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPH06100143B2

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】（発明の利用分野）本発明は、主として自動車用のエンジンたとえば内燃機
関の燃料供給量、噴射時期、吸入空気量。

点火時期等を制御する電子制御装置に関し、特にエンジ
ンの動作状態を予測することによって精密な制御を行な
う技術に関するものである。

（従来技術）従来の総合的なエンジン電子制御装置としては、。

例えば第１図及び第２図に示すごときものがあるｌｂ上
記の装置は、　ＳＡＥペーパー８０００５６及び８００
８２５に記載されたものであり、第１図はハードウェア
の構成図、第２図は制御系のセンサ、信号、アクチュエ
ータの対応図である。

第１図において、■は吸入空気量を検出するエアフロー
センサ２はスロットル弁全閉時を検出するスロットル位
置スイッチ、３はアイト゛ル回転速度を制御するために
吸入空気量を調節するＡＡＣバルブ、４は排気還流量を
制御するＥＧＲ制御バルブ、５はＡＡＣバルブ３とＥＧ
Ｒ制御バルブ４との開度を制御する負圧変換器（定圧弁
とオンオフ電磁弁との合成体）、６は燃料噴射弁、７は
酸素センサ、８は点火コイル、９はディストリビュータ
。

１０は三元触媒、１１は排気温度センサ、１２は変速機
の中立位置を検出するニュートラルスイッチ、１３はク
ランク軸の回転角度を検出するクランク軸センサ、１４
は冷却水温センサ、１５は燃料ポンプ、１６は燃料ポン
プリレー、１７は車速センサ、１８はニアコンディショ
ナースイッチである。

上記の装置においては、第２図に示すごとき各種センサ
からの入力信号を９図示しないマイクロコンピュータに
入力し９図示のごとき各種のアクチュエータを総合的に
制御するように構成されている。

上記の装置の制御内容としては下記のものかある。

（１）吸入空気量に応じた燃料供給量制御（ＥＧＩ）。

（２）アイドル時のエンジン回転速度を一定に保つ空気
供給量の制御（ＩＳＯ）。

（３）　エンジン回転速度とエンジン負荷とに応じた点
火時期制御（■ＧＮ）。

（４）エンジン回転速度とエンジン負荷とに応じた排気
還流量制御（ＥＧＲ）。

上記の制御内容は、各種の運転状態に応じて変えるよう
になっている。

しかしながら上記のごとき従来装置においては、。

エンジンが実際に動作した結果のみに基づいて制御を行
なうようになっていたため、■制御系の応答力４　イ、
■エンジン・ストール（エンスｌＪ等の不具合を早目に
回避するような制御をすることが出来ない、■同一の不
具合が再発するのを防止することが出来ない９等の問題
があった。

（発明の目的）本発明は上記のごとき従来技術の問題を解決するために
なされたものであり、エンジンや補機類が所定の状態に
なった後の動作パターンの変化分をパターン・データと
して記憶しておき、所定の状態が起ったときに、その変
化分のパターン・データを基に、その後の動作パターン
を予測し、その結果をエンジンの制御や診断に反映する
ことの出来るエンジンの電子制御装置を提供することを
目的とする。

（発明の概要）第３図は本発明の全体の構成を示すブロック図である。

まず第３図（Ａ）において、２０はエンジンや補機類（
変速機やエアコン等）の動作状態（車両に用いるもので
は車両の状態たとえば車速も含む、以下一括してエンジ
ンの動作状態と記す）を検出する各種センサ群（後記第
４図の２００．２１０．２２０゜２３０　、２５０．２
７０．２８０等）、２１は制御や診断用の各種演算を行
なう演算手段、２２は演算手段２１の演算結果に応じて
作動する各種アクチュエータや表示手段（後記第４図の
３５．３８．４１．４２．６０．７０．８０等）である
。

２３は動作変化分パターン作成手段であり、エンジンや
補機類の所定の状態に対応したエンジン動作の変化分（
ある状態になったときからそれ以後にエンジン状態が変
化する値）のパターン・データを記憶しており、」二記
センサ群２０の出力が所定の状態を示したときにそれに
対応した変化分のパターン・データを出力する。

２４は予測動作パターン合成手段であり、センサ群２０
の出力と」１記変化分のパターン・データとを合成する
。

演算手段２１は、センサ群２０の出力と予測動作パター
ン合成手段２４の出力とに基づいて演算を行ない、アク
チュエータや表示手段２２を制御したり。

表示動作を行なわせる。また故障検出や制御状態の自己
診断を行なうことも出来る。

」１記のごとく、ある時点以後のエンジン状態を予め記
憶していたデータによって予測し、その予測した結果に
応じて制御を行なうことにより、制御の応答性が良くな
り、エンスト等の不具合を事前に回避することが可能に
なる。

次に第３図（Ｂ）において、２５は実動作パターン計測
手段であり、センサ群２ｏがら与えられるエンジンの動
作信号を所定周期でサンプリングし、所定期間のサンプ
リング・データを時系列的パターン・データの形で実動
作パターン・データとして記憶する。

予測動作パターン合成手段２６は、動作変化分パターン
作成手段２３から与えられる変化分のパターン・データ
と、」１記の実動作パターン・データとを合成する。

その他の部分は第３図（Ａ）と同様である。

なお予測動作パターン合成手段２６は２例えば実動作パ
ターン・データに外挿して、所定の状態が発生しなかっ
たと仮定した場合のデータをめ。

そのデータに変化分のパターン・データを加算して合成
するものである。

上記のように構成することにより、エンジン動作の正確
な予測を行なうことが出来る。

次に第３図（Ｃ）において、２７は実状態判別手段であ
り、センサ群２ｏの出力がらエンジン状態が所定の状態
（複数の状態可）になったことを判別する。

２８は状態別動作パターン記憶手段であり、実状態判別
手段２７が所定のエンジン状態（例えばエンストする状
態）であると判別したときにおける実動作パターン計測
手段２５が記憶している値をその所定のエンジン状態に
対応する動作パターン・データとして記憶する。

２９は動作変化分パターン作成手段であり、実状態判別
手段２７が所定のエンジン状態であると判別ｊしたとき
の状態別動作パターン記憶手段２８が記憶した動作パタ
ーン・データの、所定値からの変化分を変化分パターン
・データとして記憶しておき。

センサ群２０の出力又は実状態判別手段２７が所定の状
態を示したときに、それに対応した変化分パターン・デ
ータを出力する。

３１は予測動作パターン合成手段であり、実動作パター
ン計測手段２５の実動作パターン・データと動作変化分
パターン作成手段２９の変化分パターン・データとを合
成する。

その他の動作は第３図（Ａ）と同様である。

上記のように構成することにより、エンジンの経時変化
や、制御によるエンジン動作パターンの変化に対しても
、実際に動作した結果のデータを記憶して用いることに
より、正確な予測を行なうことが出来るという長所があ
る。

（発明の実施例）以下、実施例に基づいて本発明の詳細な説明する。

まず本発明の電子制御装置のシステムの概要を第４図に
基づいて説明する。

第４図は４サイクル６気筒エンジンに適用した場合につ
いて示しであるが、制御の対象は次のとおりである。

（１）　エンジンの各気筒に設けられたインジェクタ３
５の開弁開始時期と開弁時間を制御して行なう燃料噴射
（ＥＧＩ）制御（ＥＧＩ　０ＵＴＩＩＯ）。

＋２１　イグニッション・コイル３８の１次コイルの通
電・遮断を制御して点火時期と通電時間の制御を行なう
点火（ＩＧＮ）制御（ＩＯＮ　ＯＵＴ　１２０　）。

（３１ＥＧＲバルブ３０のリフト量をＶＣＭバルブ４０
を用いて負圧制御することによって行なう排気還流（Ｅ
ＧＲ）制御（ＥＧＲＯＵＴ　１３０　）。

＋４１　ＡＡＣバルブ５０のリフト量をＶＣＭバルブ４
０を用いて負圧制御することにより、スロットル・バル
ブ５１０をバイパスする空気の量を制御し、て行なうア
イドル回転（ＩＳＯ）制御（ＩＳＣＯＵＴ　１５０　）
。

以上が主要な制御の対象であるが、この他に付随的な制
御あるいは情報出力として以下のものがある。（５）燃
料ポンプリレー６０の制御による燃料ポンプ５３０のオ
ン・オフ制御（Ｆ／Ｐ　ＯＵＴ　１６０　）　。

（６）　燃料消費量データの燃料消費計７０への出力（
ＦＣＭ　０ＵＴ１７０）、＋７１　システムの自己診断
とチェッカ２０００あるいは車両情報提供装置２５００
とのデータ交換（ＣＨＥＣＫ）、　＋８１　自己診断結
果による警報のアラーム・ランプ８０への出力（ＡＬＡ
ＲＭ　０ＵＴ１８０）、　＋９１　自己診断結果等の表
示器１９００への表示（ＭＯＮＩＴ）。（川）　ニアコ
ンディショナ（エアコン）のオン・オフを行なうエアコ
ンリレー９０に対するエアコン制御信号（Ａ／ＣＯＵＴ
　１９０　）による制・御（ＡＩＲＣ０Ｎ）。

以上の制御、出力を行なうために、エンジンおよび車両
の各部から以下の制御情報を得る。

＋１１　ディストリビュータ５２０に内蔵されたクラン
ク角センサ２００から、クランク軸の回転角（ディスト
リビュータの回転角の２倍）で１２０°毎に立」二るＲ
ＥＦ信号２０１と１°毎に立上りと立下りが交互に発生
するＰＯ８信号２０２を得る。

このＰＯ８信号２０２を所定時間カウントすることによ
りエンジン回転速度信号２０３が得られる。

（２）エンジンの吸入空気量Ｑ、はエアフローメータ２
１０により検出する。なお吸入空気量Ｑａはエア７０−
メータ出力電圧信号（ＡＦＭ）　２１１と反比例の関係
になっている。

＋３１　．０２センサ２２０は排気ガス中の酸素濃度に
応ｌじて出力電圧が変化し、空燃比に応じた信号（０２
）２２１が得られる。

（４）水温センサ２３０によりエンジンの温度を代・表
する電圧信号（Ｔｗ）２３１が得られる。

（５）車載のバッテリ２４０は制御系各部に電気を供給
スル。コントロール・ユニット１０００へはコントロー
ル・ユニット・リレー５４０を介した主電源２４１と、
バッテリ２４０から直接入る補助電源２４２とが供給さ
れる。主電源の電圧信号（Ｖｎ　）　２４１も制御のた
めの情報として利用する。なお、イグニッション・スイ
ッチ２６０のＯＮ端子２６２はＯＮ位置では勿論のこと
、５ＴＡＲＴ位置でもバッテリ電圧が掛ルタメ、クラン
キンク中モコントロール・ユニット１０００には主電源
２４１が供給される。

（６）車速上ンサ２５０により車速に比例したパル１ス
密度を有する信号（ＶＳＰ）２５１が得られる。

＋７１　イグニッション・スイッチ２６０はエンジンの
始動、運転などを運転者が操作するスイッチでその５Ｔ
ＡＲＴ端子の電圧信号（ＳＴＡＲＴ）　２６］によって
、クランキング中であるかどうかを知ることができる。

＋８１　スロットルバルブ・センサ２７０ハ、フロ・ノ
トルバルブの開度に比例したフロ、ｙ　Ｉ−／し開度信
号（ＴＶＯ）２７１を出力する。

＋９１　エアコン・スイッチ２８０はエアコンディジ２
ョナを作動させた時に閉じるスイッチで、その端子電圧
信号（Ａ／Ｃ）２８１によってエアコン作動中かどうか
を検知する。

００）　ニュートラルΦスイッチ２９０はトランスミッ
ションのギヤ位置がニュートラルかあるいはパーキング
の位置にある時閉じるスイッチで、その開閉信号（ＮＥ
ＵＴ）　２９１によってトランスミ・リションのギヤ位
置を検知する。

以」二説明した各信号はコントロール・ユニット１００
０に人出力される。コントロール・ユニット１０００へ
の入出力としては他に、制御系の診断を行なったり、そ
の結果を表示するためのチｊ−ツカ２０００がチェック
用コネクタ２０１０を介して接続される。また車両情報
提供装置２５００とはデータ転送用コネクタ２５１０を
介して接続される。コントロール・ユニッ）　１０００
はマイクロコンピュータを有し２．Ｌ記各制御情報（入
力信号）を基に各制御対象の制御状態を決めて制御信号
（出力信号）を出し、エンジンを最適に制御すると共に
、この制御に関連した情報を出力する。

前記第３図の２１．２３．２４．２５．２６．２７．２
８．２９゜３１等の機能は、上記のコントロール・ユニ
ット１ｏｏ。

に含まれている。

次に上述のような制御を総合的に行なうコントロール・
ユニッ）　１０００の回路構成を第５図に基づいて説明
する。

第５図において、１１００は信号整形回路であり。

エンジンや車両各部からの各種入力信号を入力し。

この各種人力信号のノイズ除去、サージの吸収を行なっ
て、コントロール・ユニット１０００のノイズによる誤
動作やサージによる破壊を防止すると共に、各種人力信
号を増幅したり変換したりして。

次の入力インターフェース回路１２００が正しく動作で
きるような形に整える。１２００は入力インターフェー
ス回路であり、信号整形回路１１ｏＯで整形された各種
人力信号をアナログ−ディジタル（ＡＤ’）変換したり
、所定時間の間のパルス数をカウントしたりして９次の
中央演算処理装置（ＣＰＵ）　１３００が入力データと
して読み込めるようにディジタル・コード信号に変換し
、入力データとして内部に有するレジスタに格納する。

１３００は中央演算処理装置（ＣＰＵ）で水晶振動子１
３１０の発振信号１３１１をベースにしたクロック信号
に同期して動作し、バス１３２０を介して各部と接続さ
れ、メモＩＪ　１４００のマスクＲＯＭ　１４１０およ
びＰＲＯＭ　１４２０に記憶されているプログラムを実
行し、入力インターフェース回路１２００内の各レジス
タから各種入力データを読み込み、演算処理して各種出
力データを算出し、出力インターフェース回路１５００
内のレジスタに所定のタイミングで出力データを送出す
る。メモリ１４００はデータの記憶装置で、マスクＲＯ
Ｍ１４１０．　ＰＲＯＭ１４２０　、　ＲＡＭ　１４３
０および記憶保持用メモリ１４４０を有する。そしてマ
スクＲＯＭ　１４１０はＣＰＵ　１３００が実行するプ
ログラムとプログラム実行時に使用するデータをＩＣ製
造時に永久的に記憶させ、　ＰＲＯＭ１４２０は車種や
エンジンの種類に応じて変更する可能性の大きいマスク
ＲＯＭ　１４１０と同様のプログラムやデータをコント
ロール・ユニッ＋−１ｏｏｏ　ニ組す込む前に永久的に
書き込んで記憶させる。またＲＡＭ　１４３０は読出し
書込み可能メモリで、演算処理の途中データや結果デー
タで出力インターフェース回路１５００に送出される前
に一時的に記憶保持しておくものなどが記憶され、この
記憶内容はイグニッション・スイッチ２６０がオフにな
り主電源２４１が切れると保持されない。また記憶保持
メモＩＪ　１４４０は演算処理の結果データや途中デー
タを。

イグニッション・スイッチ２６０がオフになった時。

すなわち自動車が運転されていない時も記憶保持してお
く。

１３５０は演算タイマ回路であり、　ＣＰＵ　１３００
の機能を増強するものであり、演算処理の高速化を図る
ための乗算回路、所定時間周期旬にＣＰＵ　１３００に
割込み信号を送出するインターバル・タイマ。

ＣＰＵ　１３００が所定の事象から次の事象までの経過
時間や事象発生時刻を知るためのフリーラン・カウンタ
などを有している。１５００は出力インターフェース回
路であり、　ＣＰＵ　１３００からの出力データを内部
のレジスタに受け取り、所定のタイミングと時間幅、あ
るいは所定の周期とデユーティ比を有するパルス信号に
変換したり、“１“　１１０＋“のスイッチング信シシ
゛に変換して駆動回路１６００に送出する。駆動回路］
６００は電力増幅回路であり、出力インターフェース回
路１５００からの信号を受けて、トランジスタ等で電圧
・電流増幅を行なって各種アクチュエータを駆動したり
２表示を行なったり、あるいはコントロール・ユニット
１０００にコネクタ２０１０を介して接続されて制御系
の診断を行なったり。

その結果を表示したりするためのチェッカ２０００に出
力信−号を送出したりする。

１７００はバックアップ回路であり、駆動回路１６００
の信弓をモニタして故障を検出し、　ＣＰＵ　１３００
．メモＩＪ　１４００などが故障して正常に動作しな（
なった時に、信号整形回路１１００からの信号の一部を
受け。

エンジンが回転して自動車を運転できるための必要最少
限の制御出力を発すると共に、故障発生を知らぜる切換
信号１７０１を発する。１７５０は切換回路であり、バ
ックアップ回路１７００からの切換信号１７０１によっ
て出力インターフェース回路１５００からの信′；士を
遮断し、バックアップ回路１７００からの信号を通過さ
せる。

１８００は電源回路であり、各部に安定化した電源電圧
１８１０　、１８２０　、１８６０　、１８８０　、１
８９０を供給すると共に、　ＣＰＵ　］３００の動作を
制御するＲＥＳＥＴ信号１８４０゜ＨＡＬＴ信号１８５
０　、バッテリ電圧信号１８３０などを出力する。

次に、第６図は２本発明を適用した制御系の一実施例と
信号の流れを示すブロック図である。

実際のシステムては、第６図に示す各プロ・ツクは、第
５図のハードウェアとＣＰＵ　１３００が実行するプロ
グラムで実現されるが、システムを判り易くするために
フロック図の形で示しである。

以下、全体の構成と概略動作を説明する。

まず実動作パターン計測手段３１００は、各種人力信号
２０３　、２１１　、２７１等を入力し、所定のインタ
ーバル毎に所定期間の間サンプリングし、順次記憶１し
て、エンジン回転速度、吸入空気量、スロ・ノトル開度
などがどのような動作パターンになっているかをパター
ン・データの形で実動作ツクターン・データ３１０１と
して記憶する。

一方、動作変化分パターン作成手段３２００にも各種人
力信号２８１　、２９１等が入り、その信号の動きに応
じて、エンジン回転速度、吸入空気量などの変化分とし
て予測される動作パターン・データを選択し、動作変化
分パターン・データ３２０１として出力する。

予測動作パターン合成手段３３００は、実動作パターン
・データ３１０１と、動作変化分パターン・データ３２
０１とを人力し２両者を合成、処理して、今後の回転、
吸入空気量、スロットル等の動作パターンがどうなるか
を予測した予測動作パターン・データ３３０１を作成す
る。動作変化分パターンがセロの場合には予測動作パタ
ーン・データ３３０１は実動作パターン・データ３１０
１と同じものになる。

実状態判別手段３４００は、各種入力信号２０３，２１
１゜２３１　、２７１　、２８１　、２９１等から、エ
ンジンの状態。

例エバエンジン・ストール（エンスト）、加速。

減速、ギヤ・チェンジなどの非定常状態を判別し。

実状態データ３４０１を出力する。

状態別動作パターン記憶手段３５００は、実状態データ
３４０１に応じて、各種エンジン状態毎に区別して、そ
のエンジン状態が発生した時の回転、吸入空気量、スロ
ットル開度などの実動作パターン・データ３１０１を状
態別動作パターン・データ３５０１として記憶する。

なお状態別動作パターン・データ３５０１は、前記のご
と（、エンジン使用中に発生し、記憶した実動作パター
ン・データ３１０１以外に、制御装置製造時に予め記憶
させであるデータも含んでいる。

エンジン状態推定手段３６００は、前記予測動作）々タ
ーン・データ３３０１と状態別動作パターン・データ３
５０１を比較照合し、一致あるいは近似的に一致した場
合にエンジンの状態が、一致した状態別動作パターン・
データに対応するエンジン状態であることを推定してエ
ンジン状態推定データ３６０１を出力する。

制ｆＭＩ出力演算手段３７００は、各種入力信号を基に
。

ＥＧＩ、　ＩＧＮ、　ＥＧＲ，ＩＳＣ等の制御出力Ｃ１
１０，１２０，。

１３０、１５０．１９０等）を算出して出力するが、そ
の算出方式あるいは補正データを、エンジン状態推定デ
ータ３６０１に応じて変える。

なお第６図の実施例においては、状態別動作パターン記
憶手段３５００やエンジン状態推定手段３６００等も含
めた構成となっているが２本発明は最小限動作変化分パ
ターン作成手段３２００と予測動作パターン合成手段３
３００とを主として構成することが出来る。

例えばセンサの信号（現時点のエンジン状態を示す信号
）と動作変化分パターン・データ３２０１とを合成して
予測動作パターン・データ３３０１としても良い。また
予測動作パターン合成手段３３００の出１力ヲエンジン
状態推定手段３６００に与えてエンジン状態を推定した
り、あるいは予測動作パターン合成手段３３００の出力
に基づいてエンジンの制御を行なうように構成してもよ
い。

次に、前記第６図の動作を実例に基づいて詳細１に説明
する。

この実例は、エフフッ回転速度の変化からエンストしそ
うな状態を予測し、それを回避するように制御する例で
ある。

第７図は、エンスト前後のエンジン回転のボタ２１１−
ンを示す図である。

第７図において、Ａの区間は減速の区間である。

減速の終りでクラッチを切ると、負荷が減るのでエンジ
ン回転速度は一度上昇し、再び減少し始める。この時、
エンジンの例えば燃料供給系の部品が経時変化していて
、燃料供給量（混合比）が適切でなかったり、クラッチ
を切るタイミングが遅くて回転速度の落ち込みが太きす
ぎたり１点火時期が適切でなかったり、スロットル・バ
ルブ付近が汚れていたりして混合気が安定的に供給され
ないような場合には、エンジンは安定的にアイドル状態
に収束しないでハンチング現象を起し９次第に回転速度
が低下して（Ｂの区間）、ついにはエンストに到る（Ｃ
区間）ことがある。

ここで９例えばＤの区間の回転の動作パターンを測定し
２図のようなパターンになっているかどうかを判断（パ
ターン認識）して、エンストしそうなパターンになって
いると判断した場合、即ちエンストが推定された場合に
は、Ｄ区間の終りで例えば混合気の量を多くして、エン
ジンの発生トルクを太き（してやれば、エンスト前後な
いようにすることができる。

第８図は実動作パターン計測手段３１００としてＣＰＵ
　１３００が実行するプログラム３１５０のフローチャ
ートである。

このプログラムは、前述のインターバル・タイマから一
定時間毎に送出される割込み信号によって起動される定
時割込のプログラムである。まず３１５１で計測区間か
とうかが判断される。計測区間とは例えば第７図のＤの
区間である。この判定はスロットル開度と車速から減速
を判断し、エンジン回転速度が所定値になったかどうか
で区間の開始を判断し、所定時間経過したかとうかで区
間の終りを判断することによって行なわれる。計測区間
内である場合には、３１５２で、測定したデータを順次
サンプリングしてＲＡＭ　１４３０に記憶していく。

これによって、実際のエンジンの回転のパターンが実動
作パターン・データ３１０１として計測され。

記憶される。

次に動作変化分パターン作成手段３２００の動作なエア
コンのオン・オフ時の動作を例としで説明する。

第９図は、エアコンのオン・オフ時におけるエンジン回
転速度の変化を示す図である。

エアコンのオン・オフによってエンジン回転速度は図の
ように変化することが実験的に知られている。この回転
変化パターンをあらかじめデータとして記憶しておき９
例えば、エアコン・スイッチがオンになった場合には、
それを検出し、その時を起点として２区間Ａに図示する
ように回転速１１］度が変化するものとして予測する。

第１０図は動作変化分パターン・データ３２０１を算出
スるプログラム３２５０のフローチャートである。

マイクロコンピュータにはあらかじめ、エアコン・オン
時の回転速度の変化分（第９図の区間Ａの起点をゼロと
した値）のパターン・データと、エアコン・オフ時の回
転速度の変化分（第９図の区間Ｂの起点をゼロとした値
）のパターン・データとが記憶されている。定時割込で
起動されたプログラムは、　３２５１でエアコンがオン
になった時かどうかをエアコン・スイッチのデータから
判断し。

ＹＥＳの場合は、　３２５２で、あらかじめ記憶されて
いるエアコンオフ時の変化分のパターン・データを選択
して、動作変化分パターン・データ３２０１として出力
する。同様にオフ時には３２５３と３２５４でオフ時の
データを選択し出力する。

次に予測動作パターン合成手段３３００の動作を。

減速中にエアコンがオンになった場合を例として説明す
る。

第１１図は減速中にエアコンがオンになった場合のエン
ジン回転速度の変化を示す図である。

第１１図において、減速中で９回転速度がラインａのよ
うに変化している場合に１時点■でエアコンがオンにな
ったとすると２回転速度はｂのように変化する。この場
合は回転速度が十分高く、エンストの心配はない。一方
１時点■でエアコンがオンになった場合には、Ｃのよう
に変化し９回転速度は著しく低下してエンストに到る可
能性が強い。

第１２図は上に説明したような回転の予測を行なう予測
動作パターン・データ３３０１を作成するプログラム３
３５０のフローチャートである。まず３３５１は例えば
第１１図の時点■、■で実行され、その時点での実動作
パターン・データ３１０１から外挿して。

その後の回転変化パターンを算出する。すなわちライン
ａの延長を推定する。

３３５２では動作変化分パターン・データ３２０１を。

前記外挿データに加算する。これによって、ｂ。

Ｃなどの予測動作パターン・データ３３０１が作成され
る。なお変化がゆるやかな場合には外挿しないで■、■
の時点の回転速度に動作変化分パターン・データ３２０
１を継げるだけでもよい。またエアコンオン・オフ等の
動作がない場合には、動作変化分パターン・データ３２
０１はゼロなので、予測動作パターン・データ３３０１
は実動作パターン・データ３１０１そのものになる。第
７図の減速ノ・ンチングなどの場合がそれに当る。

次に第１３図は実状態データ３４０１を作成するプログ
ラム３４５０のフローチャートである。

まず３４５１でエンジン回転速度をチェックして。

２Ｏｒｐｍ以下の場合には３４５２でデータ３４ｏ１を
エンストを表わすデータにする。そうでない場合には３
４５３で、データ３４０１をエンジン回転中を表わすデ
ータにする。なお、エンスト判定には、エンジン回転以
外にも吸入空気量、油圧なども使える。

また、スロットルや吸入空気量などの動きから加減速な
どの実際のエンジンの状態を判別することもできる。

次に第１４図は状態別動作パターン・データ３５ｏ１を
作成するプログラム３５５０のフローチャートである。

まず３５５１で実状態データ３４０１をチェックし、エ
ンストの場合には３５５２で、その直前の実動作パター
ン・データ３１０１　（第７図の区間りのパターン・デ
ータ）をエンスト時の動作パターン・データとして記憶
する。このデータは記憶保持用メモ１月４４０（第５図
参照）に記憶させ、イグニッション・スイッチ２６０が
オフになって、主電源が切れても記憶が保持されている
ようにする。

これによって、エンジン使用中に実際にエンストが起っ
た時のエンジン回転の動作パターンが記憶される。

なお、前記データとは別に、開発実験などにおいて起っ
たエンスト時の動作パターンをあらかじめ別なエンスト
時の運転パターン・データ３５０１として記憶させてお
く。具体的には制御装置製造時にマスクＲＯＭ　１４１
Ｑ　、　ＰＲＯＭ　１４２０などに記憶させてお（。ま
た加速や減速などのエンジンの状態に応じた動作パター
ン・データを記憶させることも同様なプログラムの追加
によってできる。

次にエンジン状態推定手段３６００の動作を説明する。

第１５図は、エンスト時の予測動作パターン・データ３
３０１と状態別動作パターン・データ３５０１との関係
を示す図である。

第１５図においてラインａは、状態別動作パターン記憶
手段３５００に記憶されているデータであり。

減速時にエアコンがオンになり、エンストした時の動作
パターン・データ３５０１である。実際には図の区間Ｂ
の部分が記憶されているが、わかり易くするため、その
前後の区間Ａ、Ｃのエンジン回転の様子も図示しである
。

ライン１〕は２時点■でエアコンがオンになった場合に
おける前述の予測動作パターン合成手段３３００で作成
された予測動作パターン・データ３３０１である。状態
別動作パターン・データ３５０１と同様に、その前後の
回転の様子も図示しである。

エンジン状態推定手段３６００は図のハツチング部分（
区間Ｂのラインａとｂで囲まれる部分）の面積をめ、そ
の大きさが所定値より大きいか小さいかで、このまま放
置しておくとエンストに到るか到らないかを判断し、所
定値より小さい場合には、エンジン状態をエンストに到
るものと予測。

判定する。

次に第１６図は、エンジン状態推定手段３６００がエン
ジン状態推定データ３６０１を算出するプログラム３６
５０のフローチャートである。

まず３６５１で、予測動作パターン・データ３３０１と
複数記憶されている状態別動作パターン・データ３５０
１の内の第１のパターン・データ３５（１１−１＜例え
ば、これを減速中にエアコン・オンにして、エンストし
た時のパターン・データとする）の各時点における差（
３３０１−３５０１−１）を逐次５区間Ｂ全域にわたっ
て算出し積算する。これによって、第１５図のラインｂ
とａの差面積データが符号付きで算出される。この差面
積データを３６５２で所定値と比較する。所定値より大
きければラインｂ（予測した回転の動作パターン）は相
対的にラインａ（実際にエンストを起した時の回転の動
作パターン）より」―にあり、エンストする恐れはない
。所定イ１ωより小さい場合には、ラインｂが相対的に
ラインａに近いか、ラインａより下にあり、エンストす
る恐れが強いので、エンストが起ると判断され。

３６５３テ、エンジン状態推定データ３６０１を、エン
ストを表わすデータにする。

３６５４　、３６５５以下では、第２．第３（例えば第
７図の減速ハンチングによるエンスト時のパターン・デ
ータ等）のエンジン状態別運転パターン・データについ
て同様な処理を行なう。

これによって、今までにエンストに到った回転の動作パ
ターンと一致するか、あるいは相対的にそれより回転速
度が低くなり、エンストするということが推定される。

なお９本例ではエンストの判定だけなので、差を９１号
イ；」でめ１判定もエンストかそうでないかだけとした
が、エンスト以外のエンジン状態９例えば加速、減速な
とも識別する場合には、差の絶対値を積算して面積その
ものを算出して比較し。

その結果に応じてエンジン状態推定データを別々な値に
すれば、複数の動作パターンのどれに一致あるいは近似
的に一致したかを識別できる。エンストの場合でも複数
のパターンがあるので、どの状態のエンストかを識別で
きる。

次に第１７図は制御出力演算手段３７００として実行さ
れるプログラム３７５０の一部を示すフローチャートで
ある。

このプログラムは回転同期、即ちクランク角センサ２０
０からのクランク角１２０６毎の信号（ＲＥＦ信号２０
１）による割込み信号によって起動されるプログラムで
ある。

まず３７５１で、エンジン状態推定データ３６０１をチ
ェックして、エンストと推定されるかどうかを区別する
。エンストには到らないと判断された場合は３７５２で
通常の制御を行なう。通常の制御内容については、前述
のＳＡＥペーパー８０００５６．　８００８２５等で周
知であるので省略する。エンストと推定された場合には
、　３７５３でＩＳＯによる空気量（即ち混合気量）を
増して９回転トルクを増大させる方向に制御する。具体
的には、　ＩＳＯの制御１」標回転数を上げ、フィード
バック制御の中で間接的に空気・量を増す方法と、　Ｉ
ＳＯの制御出力をフィードフォワード制御で直接的に空
気量を増す方法とが適用できるが、後者の方が応答性は
良い。ただし後者の方法では９回転速度がどの程度」１
昇するかは厳密には管理できないので、」二昇幅を一定
にしたい場合には、短時間フィードフォワードで制御し
。

徐々にフィードバックに移してい（ような方式をとれば
よい。

３７５４では点火時期を、トルクが増大する方向。

即ち進角させる方向に補正する。

なお９点火エネルギー不足でエンスト防止易い場合もあ
るので７点火エネルギーを増す、即ち９点火コイルへの
通電時間を増す制御も効果がある。

３７５５では、　ＥＧＲを減らし、燃焼状態を良くする
方向に制御する。この他に、エンスト防止のためには、
混合気の混合比をトルク増大の方向に制御（ＥＧＩ制御
）したり、エンジンの負荷を減らず（例えばエアコンを
切る）などの制御も有効である。

これまでの説明は、エンストの予測と回避の例１で説明
してきたが、その他に、加減速やギャチェン７などを検
出することにも適用できる。

また回転速度以外の運転データ、例えば吸入空気量信号
（Ａｌｉ’Ｍ信咄２１１　）　、スロットル開度信号（
ＴＶＯ信号２７１）などを用いることもできる。以１下
それらを説明する。

例えばギヤチェンジについてみると、クラッチなどの動
作を検出することによってギヤチェンジの有無は検出で
きるが、何速から何速へのギヤチェンジかは区別できな
い。区別するためには、そヤ位置を全て識別する複雑な
センサが必要で高価複雑になる。しかし本発明の方法を
適用し、吸入空気量やスロットル開度、エンジン回転な
どの変化パターンを検出し、あらかしめ実験的に測定さ
れ製造時に記憶されているパターン・データと照合する
ことにより、どのようなギヤチェンジかが正確に、早く
推定できる。そしてその結果を制御に加味することによ
り、各エンジン状態に適した制御が行なえる。−例とし
ては、排気ガスの有害成分の排出量をできるたけ少なく
するように、ギヤチェンジのパターンに応じて、燃料の
供給パターンを制御する方法が考えられる。

また、加速や減速等についても、単に加速あるいは減速
という判別だけでなく、坂道（」−り下り別々に）での
加減速の識別とか、加減速の程度な１ども区別して推定
できる。

これによって４Ｊ＋気ガスの有害成分の排出量を少な（
するような燃料や点火、　ＥＧＲのきめ細かな制御がで
きる。

次に、第１８図は本発明の他の実施例図である。

この実施例において、動作変化分パターン作成手段３８
００は、実状態データ３４０１と状態別動作パターン・
データ３５０１とを入力し、実状態データ３４０１が所
定のエンノン状態と判別したときの状態別動作パターン
・データ３５０１の、所定値からの変化分を動作変化分
パターン・データとして記憶しておく。そしてセンサか
らの人力信号又は実状態データ３４０１が所定の状態を
示したときに、それに対応した動作変化分パターン・デ
ータ３２０１を出力する。

その他の動作は第６図の実施例と同様である。

次に第１９図は動作変化分パターン作成手段３８００に
記憶される動作変化分パターン・データ３２０１を作成
するプログラム３２６０のフローチャー１・である、。

第１９図において、　３２６１では実状態データ３４０
１からエアコンがオンになった状態かどうかをチェック
する。エアコンがオンになった状態であれば３２６２へ
行く。

３２６２では状態別動作パターン・データ３５０１の内
から、エアコン・オン時の動作パターン・データ３５０
１−３を読み出し、エアコンがオンになった瞬間の値を
ゼロとした変化分のパターン・データを誘出する。すな
わち全体のパターン・データからエアコン・オンの瞬間
の値を引く。その変化分パターン・データをエアコン・
オン時の動作変化分パターン・データ３２０１−１とし
て記憶する。以下３２６３　。

３２６４でエアコン・オフ時の変化分のデータ、　３２
６５゜３２６６で自動変速機のギヤ位置がＮにューｉ・
ラル）からＤ（ドライブ）に移った時の変化分のデータ
。

３２６７、３２６８でＤからＮに移った時の変化分のデ
ータを算出してそれぞれ記１意する。

これによって、動作変化分パターンが実際にその状態に
なった時のパターンとして記憶されるので、エンジンの
経時変化や、制御による動作の変化などに対して実際の
エンジン動作に近い動作予測が可能になる。

以上のプログラムの説明は、全て定１１♂割込で連続的
に実行されるように説明してきたが、実際にプログラム
を実行させる場合には、各プログラムの前に、実行スケ
ジュールをコントロールするプログラム（ＯＳ）を挿入
して、実行間隔、実行順序をコントロールして、データ
を効果的に使っていく。

一例として、エアコン・オン時のパターン・データの動
きを説明する。

第ｎ　ｌｊｌ　口のエアコン・オン時に計測された実動
作パターン・データ３］０１．、は予測動作パターン・
データ３３０１　、、作成に使われるが、その時同時に
使われる動作変化分パターン・データｎは、１回前（ｎ
−１回目）の実動作パターン・データ３１０１．ｎ−１
が状態別動作パターン・データ３５０１ｎ−１として記
憶１され、さらにその変化分が動作変化分パターン作成
手段３８００に記憶されたものである。

同様に、エンジン状態推定手段３６００が比較するデー
タは、ｎ回目の予測動作パターン・データ３３０１ｎと
１回前に記憶されている状態別動作パター７・データ３
５０１ｎ−ｇである。比較照合が終った後にｎ回目の実
動作パターン・データ３１０１．、が３５０Ｉｎとして
あらためて記憶される。

なお、制御のやり方としては、前述のように状態推定を
行なう方法の他に、予測動作パターン・データ３３０１
から直接制御量を算出する方法でもよい。

例えば吸入空気量とエンジン回転の予測動作データから
燃料供給量を算出して早めに必要と予想される燃料を供
給して燃料供給系の動作遅れによる影響を少なくするよ
うに制御することもできる。

（発明の効果）以」二説明したごとく本発明においては、エンジンが所
定の状態になった時から後の動作パターンを予測するこ
とができるので、予測結果に基づいて早めに制御するこ
とにより、エンストなとの不具合を回避することができ
る。そして、これによりエンジンの使用範囲（例えばア
イ１−ルの回転数）を限界まで広げることができ性能を
フルに生かすこと（例えばアイドル回転を下げて燃料消
費を少なくする）ができる。

また実動作パターンの外挿を行なうものにおいては、よ
り正確な動作予測を行なうことが出来る。

また動作変化分パターン・データを順次記憶するものに
おいては、エンジンの経時変化や、制御２によるエンジ
ンの動作パターンの変化に対しても。

実際に動作した結果のデータを使うことによって。

正確に予測が行なえるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の一例図、第２図は第１図の装置の制
御系の対応図、第３図は本発明の全体の構成を示すブロ
ック図、第４図は本発明の電子制御装置の全体の構成図
、第５図はコントロール・ユニッ）　１０００９回路構
成図、第６図は本発明を適用した制御系の一実施例を示
すブロック図、第７図はエンスト油接におけるエンジン
回転のパターンを示す図、第８図は実動作パターン計測
手段としてＣＰＵが実行するプログラムのフローチャー
！・第９図はエアコンのオン・オフ時におけるエンジン
回転速度の変化を示す図、第１０図は動作変化分パター
ン・データ３２０１を算出するプログラムのフローチャ
ー１・、第１１図は減速中にエアコンがオンになった場
合のエンジン回転速度の変化を示す図。第１２図は予測動作パターン・データ３３０１を作成す
るプログラムのフローチャート、第１３図は実状態デー
タ３４０１を作成するプログラムのフローチャート、第
１４図は状態別動作パターン・データ３５０１を作成す
るプログラムのフローチャート、第１５図はエンスト時
の予測動作パターン・データ３３０１と状態別動作パタ
ーン・データ３５０１との関係を示す図。第１６図はエンジン状態推定データ３６０１を算出する
プログラム３６５０のフローチャート、第１７図は制御
出力演算手段３７００として実行されるプログラムのフ
ローチャー１・、第１８図は本発明の他の実施例図。第１９図は動作変化分パターン・データ３２０１を作成
Ｉするプログラムのフローチャー１・である。初号の説明２０・・センサ群２１・・・演算手段力・・・アクチュエータ又は表示手段２３、２９・・・動作変化分パターン作成手段２４、２
６．３１・・予測動作パターン合成手段２５・・・実動
作バタ・・・ン計測手段２７・・・実状態判別手段２８・・・状態別動作パターン記憶手段オＰ１５ムｌ軸通時間牙１６図牙１４０よす１Ｐ１７図

Claims

【特許請求の範囲】１、エンジンや補機類の動作状態を検出するセンサと、
エンジンや補機類の所定の状態に対応したエンジン動作
の変化分のパターン・データを記憶しており、上記セン
サの出力が上記所定の状態を示したときにそれに対応し
た変化分のパターン・データを出力する第１の手段と、
上記センサから与えられるエンジンの現時点の動作デー
タと」−配液化分のパターン・データとを合成する第２
の手段と、上記センサの出力と上記第２の手段の合成結
果とに基づいてエンジンの制御や診断を行なう第３の手
段とを備え、エンジンや補機類が所定の状態になった時
点から後のエンジンの動作パターンを予測する機能を有
することを特徴とする題記装置。２、　エンジンや補機類の動作状態を検出するセンサと
、該センサの出力を所定周期でサンプリングし、所定期
間のサンプリング・データを時系列的パターン・データ
の形で実動作パターン・データとして記憶する第４の手
段と、エンジンや補機類の所定の状態に対応したエンジ
ン動作の変化分のパターン・データを記憶しており、上
記センサの出力が上記所定の状態を示したときにそれに
対応した変化分のパターン・データを出力する第１の手
段と、上記実動作パターン・データと上記変化分のパタ
ーン・データとを合成する第５の手段と、上記センサの
出力と上記第５の手段の合成結果とに基づいてエンジン
の制御や診断を行なう第６の手段とを備え、エンジンや
補機類が所定の状態になった時点から後のエンジンの動
作パターンを予測する機能を有することを特徴とする題
記装置。３　上記第５の手段は、上記実動作パターン・データに
外挿してめたデータに上記の変化分のパターン・データ
を加算して合成するものであることを特徴とする特許請
求の範囲第２項記載の題記装置。４．　エンジンや補機類の動作状態を検出するセンサと
、該センサの出力を所定周期でサンプリングし、所定期
間のサンプリング・データを時系列的パターン・データ
の形で実動作パターン・データとして記憶する第４の手
段と、上記センサの出力からエンジンの状態が所定の状
態になったことを判別する第７の手段と、該第７の手段
が所定のエンジン状態であると判別したときにおける上
記第４の手段が記憶している値をその所定のエンジン状
態に対応する動作パターン・データとして記憶する第８
の手段と、上記第７の手段が所定のエンジン状態である
と判別したときの上記第８の手段が記憶した動作パター
ン・データの所定値からの変化分を変化分パターン・デ
ータとして記憶しておき、上記センサ出力又は上記第７
の手段が所定の状態を示したときに、それに対応した変
化分パターン・データを出力する第９の手段と、上記実
動作パターン・データと上記変化分パターン・データと
を合成する第１０の手段と、上記センサの出力と」ユ記
第９の手段の合成結果とに基づいてエンジンの制御や診
断を行なう第１１の手段とを備え′。エンジンや補機類が所定の状態になった時点から後のエ
ンジンの動作パターンを予測する機能を有することを特
徴とする題記装置。