JPS6243070B2

JPS6243070B2 -

Info

Publication number: JPS6243070B2
Application number: JP51149030A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Kawai; Toshikazu Ina
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1976-12-10
Filing date: 1976-12-10
Publication date: 1987-09-11
Also published as: DE2755015C2; US4176629A; DE2755015A1; JPS5372931A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は内燃機関（以後エンジンと記す）の燃
料噴射量と点火進角とを制御する内燃機関用電子
制御装置に関するものである。

従来、エンジンの燃料噴射量及び点火進角はそ
れぞれ公知の電子制御式燃料噴射装置（以後EFI
と記す）と電子制御式点火装置（以後EIGと記
す）により制御していたが、制御機能が完全に分
離しているため、それに伴つてエンジンの各種作
動状態を個々の装置毎に全く別々に検出してい
た。そして、前記EIGにおいてはエンジンのスロ
ツトルバルブ下流の吸気負圧とエンジン回転数を
主パラメータとしてその点火進角を求め、この点
火進角にてエンジンの点火時期を制御しており、
また前記EFIにおいてはエンジンの吸気量とエン
ジン回転数を主パラメータとして要求燃料を調量
しているものが代表的である。これらのEIGと
EFIを単純に統合した場合には、主パラメータと
してエンジンの吸気負圧とエンジンの吸気量とエ
ンジン回転数をそれぞれ対応するセンサにて検出
しなければならない。

本発明は内燃機関の制御におけるEIGとEFIを
統合してそれぞれ対応する演算を共通的に行うよ
うにすることによつて、前記EIGとEFIを単純に
統合した場合に比して各パラメータを検出するた
めのセンサの種類を減少させることができ、実用
上有益な統合システムを構成することができる内
燃機関用電子制御装置を提供することを目的とす
るものである。更に本発明は、EIGとEFIの演算
に、スロツトルバルブ上流の吸入空気量Ｑと回転
数Ｎとから算出した単位回転当りの吸気量Ｑ／Ｎ
を用いることによつて、内燃機関に最適の制御を
行える装置を提供することも目的とする。

以下本発明を図に示す一実施例について説明す
る。まず、吸入空気量とエンジン回転数より求ま
る単位回転当りの吸気量と吸気管負圧との関係を
第１図、第２図の各種特性図にて説明する。この
第１図、第２図は公知の吸気負圧による電子制御
式燃料噴射装置における特性であり、いずれも実
験的に求められたものである。そして、第１図は
その吸気負圧による電子制御式燃料噴射装置にお
ける吸気管圧力Ｐ（絶対圧）と機関空燃比を一定
に保つための噴射パルス幅τとの関係を示すもの
で、斜線で示す幅を持つた特性となる。この幅は
エンジン回転数による補正係数Ｋ_Nによつて与え
られるものであり、Ｋ_Nの特性は第２図に示すと
おりである。この第１図、第２図の特性をまとめ
て式で表わすと、下記のように噴射パルス幅τが
吸気負圧P′とエンジン回転数Ｎの関数として与え
られることがわかる。

τ＝f₁（P′、Ｎ） …(1) 但し、吸気負圧P′は次式のように定義される。

P′＝P₀−Ｐ（P₀：大気圧）さて、(1)式における噴射パルス幅τは機関空燃
比を一定に保つための燃料噴射量を表わすもので
あるため、その値は本質的に機関１回転当りの吸
入空気量（吸気量）に比例していなければなら
ず、次式に示すものとなる。

τ∝Ｑ／Ｎ ……(2) （Ｑ：吸入空気量（ｇ／sec）） (1)、(2)式より吸気負圧P′、吸入空気量Ｑ、エン
ジン回転数Ｎが(3)式のように関係づけられる。

Ｑ／Ｎ＝f₂（P′、Ｎ） ……(3) (3)式より次式が得られる。

P′＝g₁（（Ｑ／Ｎ）、Ｎ）＝g₂（Ｑ、Ｎ） ……(4) すなわち、吸気負圧P′が吸入空気量Ｑとエンジ
ン回転数Ｎより換算可能であることが判る。

以上のことを前提として第３図に本発明の基本
構成図を示す。この第３図において、０はエンジ
ン、１はスロツトルバルブ上流に設けられた公知
のダンパー式吸入空気量検出装置、２は吸入空気
量検出装置１に内蔵された吸気温検出装置、３は
スロツトルバルブに連動したスロツトルスイツ
チ、５はエンジン０のクランクシヤフトに取付け
られたリングギヤの歯パルスを回転角度として検
出する公知の電磁ピツクアツプを用いた角度検出
装置、４は同様にリングギヤの回転基準位置に対
応する１点に取付けられた鉄片の位置を検出する
ことにより、クランクシヤフト１回転につき１つ
の基準パルスを検出する電磁ピツクアツプを用い
た基準位置検出装置、６は冷却水温検出装置であ
る。吸気量検出装置１、吸気温検出装置２、冷却
水温検出装置６より検出されたアナログ信号はア
ナログ―デイジタル変換器（Ａ―Ｄ変換器）２０
０によりデイジタル信号に変換され、主演算装置
１００に入力される。また、角度検出装置５より
検出された信号は整形回路１１０に入力され、同
様に基準位置検出装置４より検出された基準パル
スは整形分配回路１２０で整形されるとともに整
形回路１１０の出力である角度信号を用いて２グ
ループに分割されて演算部をなす主演算装置１０
０、回転数検出回路１３０及び遅延回路５００に
入力される。また同信号は後述するEFI用比較器
３００ａ，３００ｂ及びEIG用比較器４００ａ，
４００ｂのトリガ信号としても使用される。スロ
ツトルスイツチ３よりの信号はスロツトル全閉で
ON、その他はOFFとなるON―OFF信号とスロ
ツトル全開でONその他はOFFとなるON―OFF
信号の２種類が主演算装置１００に直接入力され
る。回転数検出回路１３０は基準パルス整形分配
回路１２０の出力信号の周期を回転数の逆数とし
て２進コードで主演算装置１００に入力する。こ
の回転数検出回路１３０の動作には公知の水晶発
振回路よりなるクロツク信号発生回路３０より供
給される一定クロツク信号が用いられる。

さて、以上述べた入力信号を受けとつた主演算
装置１００は基準パルス整形分配回路１２０の出
力信号によりトリガされて所定の演算を行ない、
EFI用噴射パルスデータをEFI用比較器３００
ａ，３００ｂにEIG用点火進角データをEIG用比
較器４００ａ，４００ｂにそれぞれ２進コードで
出力する。EFI用比較器３００ａ，３００ｂはク
ロツク信号発生回路３０からの一定クロツク信号
によつて主演算装置１００からの噴射パルスデー
タを時間幅に変換して、噴射弁駆動回路１０ａ，
１０ｂに加える。従つて、噴射弁駆動回路１０ａ
はエンジン０の吸気管に装着された燃料噴射弁７
ａ〜７ｄのうち２、３気筒用燃料噴射弁７ｂ，７
ｃを、噴射弁駆動回路１０ｂは１、４気筒用燃料
噴射弁７ａ，７ｄを駆動する。

EIG用比較器４００ａ，４００ｂは主演算装置
１００からの点火進角データを角度信号１１０
ａ、とクロツク信号発生回路３０からの一定クロ
ツク信号によつて基準パルス１２０ａ，１２０ｂ
からの角度に変換して点火コイル駆動回路２０
ａ，２０ｂに加える。これにより、点火コイル駆
動回路２０ａはエンジン０に装着された点火プラ
グ８ａ〜８ｄのうち２、３気筒用点火プラグ８
ｂ，８ｃに高電圧を供給するダブルコイル４０ａ
を駆動し、コイル駆動回路２０ｂは１、４気筒用
点火プラグ８ａ，８ｄに高電圧を供給するダブル
コイル４０ｂを駆動する。９は主演算装置１００
にエンジン始動情報を与えるスタータスイツチで
ある。

以上述べた基本動作原理、及び基本構成に基
き、以下各部の詳細な構成、作動を説明する。第
４図は吸入空気量検出装置１からの出力信号をア
ナログ―デイジタル変換するＡ―Ｄ変換器２００
の詳細な回路構成を示す。他のアナログ入力であ
る吸気温、冷却水温も吸入空気量と同様の動作に
てアナログ―デイジタル変換されるため、ここで
は吸入空気量Ｑのアナログ―デイジタル変換動作
のみを第５図の波形図に示す動作波形を併用して
説明する。

まず、第４図において、１ａは吸入空気量検出
装置１に内蔵されたポテンシヨメータであり、そ
の端子電圧Ｖ_B，Ｖ_C，Ｖ_Sと吸入空気量Ｑとは次
の式で関係付けられる。

Ｑ＝Ｋ／（Ｖ_C−Ｖ_S）／Ｖ_B＝Ｋ／（U₁／U₂）
……(5) (5)式においてＫは比例定数である。(5)式よりポ
テンシヨメータ１ａの端子電圧比U₁／U₂を検出
すれば、主演算装置１００内にて逆数演算により
吸入空気量が求められることが判る。今、入力端
子２００ａに第５図ａに示す一定クロツク信号を
入力すると、NORゲート２０６の出力には第５
図ｂに示すような波形が得られる。ここで、２０
４は２進カウンタ（RCA社、CD4040）でありそ
の４分周出力Q₂がＤフリツプフロツプ２０５
（RCA社、CD4013）のデータ入力に加えられて
いる。２進カウンタ２０４の４分周出力Q₂はＤ
フリツプフロツプ２０５で半クロツク遅延した後
NORゲート２０６の入力に加えているため、
NORゲート２０６の出力は第５図ｂに示すよう
な繰返し波形となる。NORゲート２０６の出力
はトランジスタ２０１で反転増幅され、オペアン
プ２０２（RCA社、CA3130）の入力にステツプ
電圧を加える。このオペアンプ２０２は積分回路
を構成しており、反転入力端子電圧が非反転入力
端子電圧より高電圧の時はオペアンプ２０２の出
力電圧はコンデンサ２０２１、抵抗２０２２で定
まる時定数で直線的に減少し、反転入力端子電圧
が非反転入力端子電圧より低電圧の時は同様に直
線的に増加する。今、オペアンプ２０２の非反転
入力電圧は抵抗２０２４，２０２５の分割によつ
てほぼＶ_B／２に設定されているため、トランジ
スタ２０１の出力電圧が高レベルの時はオペアン
プ２０２の出力電圧は直線的に減少し、低レベル
の時は直線的に増加する。後述するように本回路
においてＡ―Ｄ変換動作に利用されるのは上記オ
ペアンプ２０２の出力電圧変化のうち増加側だけ
であり、減少側は時間節約のため短かいことが望
ましい。そのため、トランジスタ２０１の出力電
圧が高レベルにある時には積分回路の時定数を短
かくしてやる必要がある。この切換動作はアナロ
グスイツチ２０３（RCA社、CD4066）によつて
行なわれる。NORゲート２０６の出力を反転し
て第５図ｃに示す電圧波形をアナログスイツチ２
０３のコントロール入力Ｃに加えると、アナログ
スイツチ２０３はコントロール入力高レベルの時
は入力ｉ―出力ｏ間が導通となり、低レベルの時
は遮断となる。そこで、抵抗２０２３の値を抵抗
２０２２に比べて十分小さくしておけば、トラン
ジスタ２０１の出力が高レベルの時は、低レベル
の時に比して積分回路の時定数を十分短かくする
ことができ、第５図ｄに示す鋸歯状波に近い三角
波が得られる。

次に、上記三角波を利用して電圧を時間幅に変
換する。この時、三角波の立上がりは積分回路の
入力波形第５図ｂに対して多少遅延を持つている
ため、上記三角波から電圧に比例した時間幅を得
るためには三角波の立上がりを検出する必要があ
る。比較器２１２はこの目的のために使用され、
比較器２１２の非反転入力端子電圧を抵抗２１２
１，２１２２の分割により０ボルトに極めて近い
値にセツトしておき、反転入力端子に上記三角波
電圧を加えれば、比較器２１２の出力には第５図
ｅに示す三角波の立上がりを検出するパルスが得
られる。比較器２１２の出力はデバイダ付カウン
タ２０８（RCA社、CD4017）のリセツト入力に
加わり、同カウンタ２０８のクロツク入力には入
力端子２００ｂから、十分に高い周波数のクロツ
ク信号が入力されているため、比較器２１２の出
力が立下がつてデバイダ付カウンタ２０８のリセ
ツトが解除された後わずかな時間差を持つて
Q₁，Q₂，Q₃出力に順次細いパルスが現われる。
このうち３番目のQ₃出力がインバータ２０９で
反転された後Ｒ―Ｓフリツプフロツプ２１３，２
１４をセツトする。Ｒ―Ｓフリツプフロツプ２１
３のリセツト入力にはポテンシヨメータ出力電圧
Ｖ_Cと前記三角波電圧とを比較する比較器２１０
の出力が加わり、三角波電圧が上昇してＶ_Cと一
致した時点で比較器２１０はその出力を高レベル
から低レベルに変えるため、Ｒ―Ｓフリツプフロ
ツプ２１３をリセツトしそのＱ出力には第５図ｇ
に示す時間幅Ｔ_Cが得られる。同様に、Ｒ―Ｓフ
リツプフロツプ２１４の出力には第５図ｆに示
すＶ_Sに比例したパルス幅Ｔ_Sが得られる。積分回
路の構成から明らかなように、三角波の電圧上昇
率は電源電圧Ｖ_Bに比例するから、三角波の立上
がりからある電圧まで上昇するに要する時間はＶ
_Bに逆比例する。すなわち第５図ｆ，ｇにおい
て、Ｔ_S∝Ｖ_S／Ｖ_B、Ｔ_C∝Ｖ_C／Ｖ_B ……(6) なる関係がある。(5)、(6)式より U₁／U₂＝（Ｖ_C−Ｖ_S）／Ｖ_B＝Ｖ_C／Ｖ_B−Ｖ_S／
Ｖ_B ∝Ｔ_C−Ｔ_S…(7) となり、U₁／U₂はＴ_CとＴ_Sの差に比例する。Ｔ_C
とＴ_Sの差をとるにはＲ―Ｓフリツプフロツプ２
１３のＱ出力と同２１４の出力をNANDゲート
２１５に入力し、NANDゲート２１５の出力をＤ
フリツプフロツプ２１６のＤ入力に入力しクロツ
ク信号に同期させ同時に反転すれば（Ｄフリツプ
フロツプ出力）第５図ｈに示すＴ_CとＴ_Sの差を
持つたパルスが得られる。さらに、第５図ｈに示
すパルス幅を２進数に変換するにはNANDゲート
２１７によつてＤフリツプフロツプの出力が高
レベルの時だけクロツク信号が２進カウンタ２１
８（RCA社、CD4040）のクロツク入力に加わる
ようにし、さらに２進カウンタ２１８の出力Q₁
〜Q₁₂を記憶器２１９ａ〜２１９ｃ（RCA社、
CD4035）に入力し、デバイダ付カウンタ２０８
からのタイミング信号によつて記憶すれば出力端
子２２０ａ〜１にはU₁／U₂の値に比例した２進
コード出力が得られる。他のＡ―Ｄ変換器入力の
吸気温、水温も上記と同様な回路動作で２進コー
ドに変換可能であり、第４図においてＸ点に表わ
れる三角波電圧と、吸気温検出装置２、あるいは
冷却水温検出装置６からの出力電圧とを比較する
比較器を接続すれば電圧に比例したパルス幅が得
られ、さらに２進カウンタと記憶器により、入力
電圧に比例した２進コード出力が得られる。本実
施例において、入力端子２００ａに入力されるク
ロツク周波数は500Hz、端子２００ｂに入力され
るクロツク周波数は520KHzを用い、いずれもク
ロツク信号発生回路３０から供給されている。抵
抗２０２２は33KΩ、２０２３は100Ω、２０２
４は22KΩ、２０２５は18KΩ、２１２２は5.6K
Ω、２１２１は15Ωで、いずれも金属被膜抵抗器
を用い、コンデンサ２０２１には0.068μＦのポ
リカーボネートコンデンサを使用している。

次に、エンジン０の回転角度を検出する角度検
出装置５及び基準位置検出装置４の構成を第６図
に示す。第６図において、５１はリングギヤ、４
１はリングギヤの１点に取付けられた鉄片であ
り、その位置は第１気筒の上死点前60゜の基準位
置に設定されている。リングギヤの歯数は115枚
であり、従つて角度検出装置５はクランクシヤフ
ト１回転につき115個のパルスを検出する。ま
た、基準位置検出装置４はクランクシヤフト１回
転につき１度、４サイクル４気筒エンジンであれ
ば、第１気筒、あるいは第４気筒の上死点前60゜
の位置を検出する。

角度検出装置５より検出された信号は角度信号
整形回路１１０で整形される。この整形回路１１
０の構成を第７図に示す。入力端子１１００に入
力された角度信号は抵抗１１０２，１１０６とコ
ンデンサ１１０４で定まる積分時定数とツエナー
ダイオード１１０３により、適当にクランプされ
て比較器１１０１（モトローラ社、MC3302）の
反転入力端子に入力される。これと同時に比較器
１１０１の反転入力にダイオード１１０５の順方
向電圧をバイアスとしてかけ、比較器の非反転入
力には抵抗１１０７と１１０８の分割により反転
入力側とほぼ同値のバイアスをかけておく。する
と入力端子１１００から入力される角度信号電圧
の脈動により比較器１１０１の出力には入力位相
の反転したパルス信号が得られる。抵抗１１０９
はパルスの立上がり、立下がりをシヤープにする
正帰還抵抗、１１１０は負荷抵抗である。また、
インバータ１１１１は入力信号との位相を合わせ
るために接続してある。

基準位置検出装置４により検出される信号は前
述したようにクランクシヤフト１回転（360゜）
に１度のパルスであるが、４サイクル４気筒エン
ジンでは180゜に１度の点火が必要であり、従つ
て基準位置信号も本来の検出位置から180゜の位
置に見掛上の基準信号を作る必要がある。この操
作を行なうのが分配回路１２０であり、その回路
構成を第８図に示し、その各部の動作波形を第９
図、第１０図に示す。第８図において、入力端子
１２００には基準位置検出装置４より検出された
信号の整形信号が入力される。この整形は第７図
に示す回路と同様の回路動作で行なわれるため説
明は省略する。入力端子１２０１には角度信号整
形回路１１０からの出力信号が加わり、入力端子
１２０２には角度信号周波数に比して十分速いク
ロツク信号（260KHz）が入力される。入力端子
１２０１に加わる角度信号はＤフリツプフロツプ
１２０４にてクロツク信号に同期した後、Ｄフリ
ツプフロツプ１２０５のクロツク入力に加わり、
入力端子１２００に加わる基準信号を角度信号に
同期させる。そのため、第９図ａ，ｂ，ｃに示す
ように入力端子１２００に入力された基準信号ａ
は角度信号ｂに同期してｃに示す波形となる。第
９図ｃに示す基準信号同期波形はデバイダ付カウ
ンタ１２０９（RCA社、CD4017）のリセツト入
力に加わり、そのQ₁出力には第９図ｄに示すよ
うに同期信号ｃの立下がり直後に出る細いパルス
が得られる。これが本来の基準位置を示す信号と
なる。

次に、180゜反対側に見掛上の基準信号を得る
には上記の本来の基準位置からリングギヤの歯パ
ルスを計数して180゜の位置を求める。ところが
前述のようにリングギヤの歯数は115枚であるた
め、180゜に相当する歯数は57.5枚となり、整数
値でなくなつてしまう。これは第９図ｄに示す基
準位置信号が角度信号ｂの立上がりで出ていれ
ば、見掛上の基準位置信号は角度信号ｂの立下が
りで出なければならないことを示している。そこ
で、本実施例では、インバータ１２０６、デバイ
ダ付カウンタ１２０７，１２０８及びNORゲー
ト１２１０によつて第９図ｅに示すてい倍信号を
作り、180゜の基準位置信号が角度信号ｂの立下
がりに来るようにしている。デバイダ付カウンタ
１２０７のリセツト入力には角度信号第９図ｂの
反転信号が、カウンタ１２０８のリセツト入力に
は第９図ｂに示す信号がそのまま入力されている
ため、カウンタ１２０７のQ₃出力には角度信号
第９図ｂの立上がりに同期した細いパルスが得ら
れ、カウンタ１２０８のQ₁出力には立下がりに
同期したパルスが得られる。さらに、両者を
NORゲート１２１０に入力してその出力に第９
図ｅに示すてい倍信号を得ている。

次に、上記てい倍信号第９図ｅをNANDゲート
１２１２，１２１１、２進カウンタ１２１３
（RCA社、CD4040）にて180゜の位置まで計数す
る。180゜に相当する計数値は57.5×２＝115であ
るが、２進カウンタ１２１３がデバイダ付カウン
タ１２０９からの基準信号によつてリセツトされ
た直後デバイダ付カウンタ１２０７からのパルス
を１つ計数する構成となつているため、２進カウ
ンタ１２１３の計数値は115＋１＝116＝2⁶＋2⁵＋
2⁴＋2²に設定しておく。２進カウンタの計数値が
リセツト後“116”に達すると、NANDゲート１
２１１の出力は高レベルから低レベルとなり第９
図ｆに示す波形となる。NANDゲート１２１１の
出力はさらにNANDゲート１２１２の入力とデバ
イダ付カウンタ１２１４のリセツト入力に接続さ
れており、NANDゲート１２１２はNANDゲート
１２１１の出力が低レベルとなつた時点で２進カ
ウンタ１２１３へのクロツク入力を停止し、同時
にデバイダ付カウンタ１２１４はQ₁出力に第９
図ｇに示す180゜位置信号を出力する。結局、本
回路の出力端子１２１６には第１０図ａに示す
360゜周期のパルス、出力端子１２１５には第１
０図ｂに示す180゜遅れで360゜周期のパルスが得
られる。

次に、遅延回路５００は分配回路１２０の出力
信号１２０ａ，１２０ｂを任意の角度（本実施例
では81゜）だけ遅延させてEFI演算タイミング及
び、噴射タイミング信号５００ａ，５００ｂを作
る目的で用いられる。すなわち、本実施例では上
死点後20゜においてEFI演算がスタートすると同
時に噴射パルスがスタートする。この遅延回路５
００について第１１図にその回路構成、第１２図
に各部の動作波形を示す。第１１図において、入
力端子５０２，５０３にはそれぞれ分配回路１２
０の出力１２０ａ，１２０ｂが接続される。その
波形を第１２図ａ，ｂに示す。また、入力端子５
０１には角度信号整形回路１１０の出力が接続さ
れる。基準信号１２０ａ｛第９図ａ｝は２進カウ
ンタ５０５（RCA社、CD4040）をリセツトし、
そのQ₂，Q₄，Q₅出力が接続されたNANDゲート
５０６の出力を高レベルにするため、インバータ
５１０の出力は第１２図ｃに示すごとく基準信号
１２０ａが入力された時点で低レベルとなる。こ
の状態から角度信号がクロツクとして入力され、
26個計数された時、カウンタ５０５の出力Q₂，
Q₄，Q₅はすべて高レベルとなり、NANDゲート
５０６の出力は低レベルとなるため、インバータ
５１０の出力は第１２図ｃに示すように高レベル
に状態を変える。基準信号１２０ａの入力時から
ここまでの角度は3.13×26＝81.38゜となる。
NANDゲート５０６が低レベルとなつた時点で２
進カウンタ５０５への角度信号入力はNANDゲー
ト５０４によつて停止されるので、２進カウンタ
５０５はその時点の状態を維持し、インバータ５
１０の出力は次の基準信号１２０ａが入力される
まで高レベルを維持する。180゜反対側の基準信
号１２０ｂに対する遅延動作も２進カウンタ５０
８、NANDゲート５０７，５０９、インバータ５
１１により全く同様に行なわれ、第１２図ｂに対
してｄに示す遅延波形が得られる。次に、インバ
ータ５１２、コンデンサ５１４及びNANDゲート
５２０によつてインバータ５１０の出力信号の立
上がりに細いパルスを作り、同信号とインバータ
５１１の出力とをＲ―Ｓフリツプフロツプ５１６
に入力し、その出力５１８には第１２図ｅに示す
EFI用基準信号（第３図、５００ａ）が得られ、
同様にして出力端子５１９には第１２図ｆが得ら
れる。

次に、回転数検出回路１３０の構成を第１３図
に示す。入力端子１３０１，１３０２には分配回
路１２０の出力信号が入力され、NORゲート１
３０３とインバータ１３０４によつて第１０図
ａ，ｂのOR信号が作られる。２進カウンタ１３
０８のクロツク入力には、クロツク信号発生回路
３０からの適当な周波数のクロツク信号が入力さ
れており、２進カウンタ１３０８の出力Q₁〜Q₁₂
はそれぞれ記憶器１３０９，１３１０，１３１１
（RCA社、CD4035）のＤ入力に接続されてい
る。記憶器１３０９，１３１０，１３１１はイン
バータ１３０４の出力、180゜信号によつてトリ
ガされて２進カウンタ１３０８の計数値を記憶
し、その後インバータ１３０５，１３０７、コン
デンサ１３０６によつて遅延した180゜信号がカ
ウンタ１３０８をリセツトする。そこで出力端子
１３１２ａ〜１にはクランクシヤフト180゜回転
に要した時間に比例した２進コードが得られる。
すなわち、出力端子１３１２ａ〜１には１／Ｎに
比例した２進コードが得られ、これを主演算装置
１００に入力し、逆数演算により回転数信号Ｎが
得られる。

次に、主演算装置１００について説明する。主
演算装置１００は前述したように、吸入空気量Ｑ
と回転数Ｎから負圧に相応する値への変換、吸入
空気量検出装置１から検出されたU₁／U₂の逆数
変換、１／Ｎの逆数演算等、高度な演算機能に加
えて、一般のEFI，EIG用制御機能が必要となる
ため、個別部品で構成したのでは、かなり大型化
してしまい、かつ構成も複雑となる。そこで本実
施例では主演算装置としてソフトウエアにて時分
割的に各種演算を実行するマイクロコンピユータ
（東芝社、TLCS―12A）を用い、小型化、構成
の簡略化を実現している。マイクロコンピユータ
の構成、動作に関しては公知であるため、ここで
は説明を省略し、演算内容を記すのみにとどめ
る。

まず、EFI演算は前記遅延回路５００の出力信
号５００ａ又は５００ｂによつて演算がスタート
し、公知の吸入空気量方式EFIと同等の、吸入空
気量と回転数とから算出された単位回転当りの吸
入空気量を基本パラメータとする演算を行なつて
要求燃料を算出している。その演算式を次に示
す。

Ｄτ＝W.A.S.（Ｑ／Ｎ）・（Ｋ＋D₁＋Dp）
……(8) 上式において、Ｄτは噴射パルス幅に対応する
２進データ、Ｗは水温増量、Ａは吸気温補正、Ｓ
は始動後増量で、水温とエンジン始動後の経過時
間の関数である。Ｑは吸入空気量、Ｎはエンジン
回転数、Ｋは常時入力されている一定係数であ
り、基本空燃比を定める２進データである。D₁
はスロツトル全閉時のみ与えられ、その他は
“０”となるアイドル増量、Dpはスロツトル全開
時のみ与えられる量で、スロツトル全開増量であ
る。また、スタータスイツチ９より情報が与えら
れるエンジン始動時には上記の演算にかかわらず
固定の噴射パルスデータ（実施例では6msec相
当）が出力される。なお、前述のごとく主演算装
置１００に入力される吸入空気量データはU₁／
U₂∝１／Ｑ、回転データは１／Ｎでいずれも逆
数の形で与えられるため、(8)式におけるＱ／Ｎ
は、Ｘ（Ｑ÷Ｎ）なる演算の代わりにＸ（１／
Ｎ）÷（U₁／U₂）といつた演算を行なつている。以
上の演算が終了すると噴射パルスデータＤτは並
列２進コードとしてEFI用比較器３００ａ又は３
００ｂに出力されるが、演算スタートと比較器ト
リガの時間的関係から、EFI用基準信号５００ａ
でスタートした演算の結果は比較器３００ａが
EFI用基準信号５００ｂによつてスタートした演
算の結果は比較器３００ｂが受けもつことにな
る。

次に、EIGの演算は分配回路１２０の出力１２
０ａ及び１２０ｂによつてスタートし、次の様な
処理を行なう。EIGの機能は第１４図ａ，ｂに示
す様な個別のパラメータに対する進角特性を合成
し、所定の点火時期に点火プラグに高圧を加える
ように制御するものである。そこで、本実施例で
は予め第１４図ａ，ｂに示す進角特性をマイクコ
ンピユータ内のメモリ領域にプログラムしてお
き、回転数Ｎ、負圧P′についてそれぞれ進角量θ
_１，θ_２を求め、両者を加算して所定の点火角度
データを求めている。ここで、点火角度算出の基
準となる位置は前述のごとく各気筒上死点前60゜
であるため、例えば進角量10゜の位置で点火する
ためには、60゜−10゜＝50゜の角度データが得ら
れるように進角特性をプログラムしておかなけれ
ばならない。

上記の処理を行なうため、まず回転数進角特性
は回転数検出回路１３０の出力１／Ｎより逆数演
算により回転数Ｎを求めてメモリ領域のプログラ
ムより進角量θ_１を得る。次に、負圧進角は吸入
空気量Ｑ及び回転数Ｎより負圧を換算し、その換
算値に基いて進角量を次のように得る。まず第２
図に示す回転数補正特性をメモリにプログラムし
ておき、前記逆数演算で求めた回転数Ｎより回転
数補正Ｋ_Nを読出す。次に、EFI演算の項である
Ｋ_NとＱ／Ｎとを乗算する。この乗算は第１図に
示す負圧と噴射パルス幅の特性図において回転数
補正による変動幅をキヤンセルし、第１図の斜線
部分の最下限値にノーマライズしたことを意味す
る。そこでこの最下限Ｐ〜τ特性を第１図とは逆
にてτ側を入力、Ｐ側を出力としてメモリにプロ
グラムしておき、τの代りに前記Ｋ_N×（Ｑ／Ｎ）
を入力すれば、負圧P′が求められる。さらに、負
圧P′を予めメモリにプログラムされた負圧進角特
性第１４図ｂに入力すれば、負圧に対する進角量
としてθ_２を得る。次に、前記回転数進角量θ_１
と負圧進角量θ_２とを加算し、さらにθ＝60゜−
（θ_１＋θ_２）を演算する。これによつて、単位
回転当りの吸入空気量Ｑ／Ｎと回転数Ｎとを主パ
ラメータとして点火進角量が演算されることにな
る。最後に、基準位置上死点前60゜を基準にして
θを計数すれば求める点火時期が得られるが、ク
ロツクとなる角度信号の最小単位は360゜／115≒
3.13゜であるため、3.13゜以下の分割単位には対
応できないが、特別の処理を行つてより細かい角
度まで対応させている。すなわち、次のような特
徴ある演算制御を行なう。

第１５図に１例として上死点前５゜という点火
時期を実現する場合のタイムチヤートを示す。第
１５図ａは基準信号１２０ａで上死点前60゜の位
置にある。ｂは角度信号、ｃは点火時期を示して
おり、上死点前５゜を検出するためには60゜−５
゜＝55゜を基準信号位置からカウントすればよ
い。ｄに示すように、55゜／3.13゜＝17パルスの
角度信号をカウントすると余りとして0.53゜の角
度が残る。そこで、この余りの角度を時間に関す
る比例計算で近似する。すなわちｅにおけるｔは
0.53゜の角度に対応し、ｔ＝Ｔ×（0.53／3.13） ……(9) なる式で近似できる。但し、Ｔは角度信号のｔを
含む一周期である。ところが、第１５図から明ら
かなようにＴは求める点火時期を過ぎてから検出
できる値であり、(9)式は理論上不可能であるた
め、１周期前の角度信号周期T′で代用する。す
なわち、ｔ＝T′×（0.53／3.13） ……(10) となる。

以上の理論は演算回路から出力される進角量デ
ータが無限大分解能を持つとした場合の理論であ
り、実際には進角量データはそのビツト数に相当
する有限の分解能を持ち、第１５図ｄで0.53゜と
示した余りの角度は飛び飛びの値を持つことにな
り、従つてｔも飛び飛びの値となる。ｔの最小単
位は角度信号の１周期T′を進角量データの下位
何ビツト分に対応させるかによつて決まつてく
る。例えば、下位３ビツトをT′に対応させると
すると、2³＝８であるから3.13゜／８＝0.39゜が
最小単位となり、上死点前５゜で点火させるため
には進角量データは、55／0.39≒141＝
“10001101”なる２進数であればよい。上記８ビ
ツトの２進数のうち上位５ビツト“10001”（17）
をメインデータとして3.13゜単位の角度信号で計
数し、下位３ビツト“101”(5)をサブデータとし
て(10)式に相当する比例計算を行なう。この場合、
3.13゜が2³＝８に対応し、0.53゜が“101”(5)に
対応するから、ｔ＝T′×５／８なる演算を行なつてｔを求め、メインデータの計数終了後にｔを付加え
ることにより求める点火時期が得られる。

次に、上記の主演算装置１００よりのデータを
受けるものとして第１６図にEFI用比較器３００
ａの回路構成、第１７図にその各部の動作波形を
示す。第１６図において、入力端子３０２には遅
延回路５００の出力５００ａ（第１７図ａ）が入
力され、デバイダ付カウンタ３１３により第１７
図ｂに示す細いパルスを作り、２進カウンタ３０
４，３１４、及びＲ―Ｓフリツプフロツプ３０７
のリセツト信号とする。２進カウンタ３０４は入
力端子３０１から加わる一定周期クロツク信号
（65KHz）をカウントし、リセツト後入力パルス
数が“41”に達するとNANDゲート３０５の出力
が高レベルから低レベルとなり、NANDゲート３
０５の出力はインバータ３０６により反転されて
Ｒ―Ｓフリツプフロツプ３０７をセツトする。そ
こで、その出力には第１７図ｃに示すパルス幅τ
_０が得られる。τ_０は燃料噴射弁固有の噴射に寄
与しない無効時間であり、実際に噴射弁を作動さ
せる噴射幅τは、演算データ分τｅと無効分τ_０
の和で与えられる。そして、第１７図ｃに示すＲ
―Ｓフリツプフロツプ３０７の出力はNORゲー
ト３０９へ一定周期クロツク周波数とともに入力
され、τ_０の間だけクロツクが禁止された波形第
１７図ｄがNORゲート３０９より２進カウンタ
３１４へ供給される。ここで、NORゲート３１
０は２進カウンタが―リセツト周期内に１巡して
しまい、再び噴射パルスが出力されるのを防ぐ目
的で入れてある。２進カウンタ３１４の出力Q₁
〜Q₁₂は比較器３１５ａ，３１５ｂ，３１５ｃ
（RCA社、CD4063）のＢ入力に接続され、その
Ａ入力に加わるところの主演算装置１００からの
演算データと比較される。この比較器３１５ａ，
３１５ｂ，３１５ｃは第１６図に示すように、Ａ
＞Ｂ、Ａ＝Ｂ、Ａ＜Ｂの三状態がそれぞれ入出力
を持ち、それぞれの対応する入出力を接続してい
る。２進カウンタ出力と３１６ａ〜１に入力され
る演算データが比較されると、比較器３１５ｃの
出力Ａ＞ＢにはＡ＞Ｂで高レベル、Ａ≦Ｂで低レ
ベルの信号（第１７図ｅ）が得られる。これが噴
射パルス幅τとなる。

また、遅延回路５００の他方の出力５００ｂに
よつて作動する比較器３００ｂも構成、及び動作
は全く同様であり、ただ噴射パルスτの現われる
位置が比較器３００ａと180゜異なるだけであ
る。また、電磁弁駆動回路１０ａ，１０ｂは公知
のものを利用しているため説明は省略する。

次に、第１８図にEIG用比較器４００ａの回路
構成、第１９図にその動作波形を示す。第１８図
において、入力端子４０１には分配回路１２０の
出力１２０ａ、入力端子４０２には角度信号、入
力端子４０３には一定周期クロツク信号
（520KHz）が入力される。また、４１６ａ〜ｈ
の入力端子には前記主演算装置１００で求められ
た進角量データのうちメインデータが入力され
る。メインデータ用比較器は２進カウンタ４０
５、比較器４０４ａ，４０４ｂより成つており、
角度信号をカウントすることによりメインデータ
に対応する角度θ′（第１９図ｂ）が得られる。
(10)式に示す時間比例演算によつて得られたサブデ
ータは入力端子４１７ａ〜１に入力され、２進カ
ウンタ４１４、比較器４１５ａ，４１５ｂ，４１
５ｃによつて構成されるサブデータ用比較器によ
つて第１９図ｃに示す波形が得られる。メインデ
ータに対応する角度θ′はサブデータ用比較器の
リセツト信号となつているため、θ′の立下がり
からサブデータ用比較器出力の立上がりまでの時
間がｔとなる。第１９図ｂ，ｃに示す波形からＲ
―Ｓフリツプフロツプ４１０の出力には第１９図
ｄが得られる。次に、コイルの充電時間を与える
ために２進カウンタ４１３、NANDゲート４１
２，４１１によつてｄの立下がりから一定角度を
カウントし、ｅの波形を得る。ｅにおいて、低レ
ベル時が充電時間、高レベル時が放電時間であ
り、Ｓで示す位置が点火時期である。ｅの波形を
コイル駆動回路２０ａで増幅してダブルコイル４
０ａで点火を行なうことができる。分配回路１２
０の他方の出力１２０ｂによつてトリガされる
EIG用比較器４００ｂも前記比較器４００ａと構
成及び動作は全く同様で点火時期が180゜ずれて
いるだけである。また、コイル駆動回路２０ａ，
２０ｂは公知のものを用いているため説明は省略
する。

ここでダブルコイル４０ａ，４０ｂについて説
明する。ダブルコイルは第２０図に示すように２
次巻線が両端開成となつており、それぞれ360゜
位相のずれた気筒の点火プラグ２４ａ，２４ｂに
接続される。従つて、４気筒エンジンでは２個、
６気筒エンジンでは３個のダブルコイルが必要と
なる。今、１例として４気筒エンジンの第１気筒
と第４気筒をダブルコイルで駆動した場合の時間
的関係を第２１図に示す。第２１図において、第
１気筒の正規の点火位置はSaであり、第１気筒
は圧縮行程の終り、第４気筒は排気行程の終りに
あたる。第１、第４気筒は同時に火花が飛ぶが、
気筒内圧力は第１気筒の方が高いため、火花電圧
はほぼ第１気筒の点火プラグに集中する。第４気
筒圧縮行程終りの点火位置Sbについても同様な
ことが言え、このことはダブルコイルによる点火
では、上死点のみ検出できれば、行程判別は不用
であることを示し、高電圧を各気筒に分配するた
めのデイストリビユータを省くことができる。

なお、上述の実施例は４気筒４サイクルエンジ
ンについてのみ説明したが、本発明は６あるいは
８気筒エンジンについても適用可能であり、その
場合分配回路１２０の出力が６気筒では３種類、
８気筒では４種類必要になり、それに伴つてEIG
用比較器の数も６気筒では３個、８気筒では４個
が必要である。

また、本実施例ではEIG用比較器４００ａ，４
００ｂ、EFI用比較器３００ａ，３００ｂともに
独立に２グループ設けたが、比較器は１対とし、
その出力を基準信号と角度信号によつて２グルー
プに分割することも可能である。

さらに、本実施例ではEFI噴射信号を２グルー
プ、２回噴射／１サイクルとしたがEFI用比較器
を一つだけとし、１サイクル単位にて全気筒同時
２回噴射とすることもできる。

以上述べたように本発明においては、内燃機関
の吸気量Ｑおよび回転数Ｎとから単位回転当りの
吸気量Ｑ／Ｎを算出し、該算出値Ｑ／Ｎを主パラ
メータとして燃料噴射量を求めると共に、前記算
出値Ｑ／Ｎと回転数Ｎとを主パラメータとして点
火時期を求めるから、吸気負圧センサを省略する
ことが可能であることはもちろんのこと、各出力
の演算を共通の演算部で行なつているため、機関
回転数などの共通演算の重複を省くことができ、
小型で安価な実用上有益な統合システムを構成で
きるという優れた効果がある。

更に本発明では、単位回転当りの吸気量Ｑ／Ｎ
によつて燃料噴射量、点火時期を定めているた
め、エアクリーナフイルタの目詰り、排気ガス再
循環がある場合でも、常に実際にエンジンに吸入
された新規の空気量および混合気量に応じて点火
時期を最適に制御できるという格別な効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明になる内燃機関用電子制御装
置の一実施例を示すもので、第１図は内燃機関の
吸気負圧―噴射パルス特性図、第２図は第１図の
特性選択を示す機関回転数―係数特性図、第３図
は本発明装置の全体構成を示す構成図、第４図は
第３図中のＡ―Ｄ変換器の詳細構成を示す電気結
線図、第５図は第４図の回路の各部信号波形図、
第６図は第３図中の回転角度および基準位置検出
装置を示す詳細構成図、第７図は第３図中の整形
回路の詳細構成を示す電気結線図、第８図は第３
図中の整形分配回路の詳細構成を示す電気結線
図、第９図、第１０図は第８図の回路の各部信号
波形図、第１１図は第３図中の遅延回路の詳細構
成を示す電気結線図、第１２図は第１１図の回路
の各部信号波形図、第１３図は第３図中の回転数
検出回路の詳細構成を示す電気結線図、第１４図
は第３図中の主演算装置内にプログラムした進角
特性図、第１５図は第３図中の主演算装置の点火
時期制御作動を示す波形図、第１６図は第３図中
のEFI用比較器の詳細構成を示す電気結線図、第
１７図は第１６図の回路の各部信号波形図、第１
８図は第３図中のEIG用比較器の詳細構成を示す
電気結線図、第１９図は第１８図の回路の各部信
号波形図、第２０図は第３図中のダブルコイル点
火系を示す詳細構成図、第２１図は第２０図のダ
ブルコイルの作動説明図である。０…エンジン、１…吸入空気量検出装置、４…
基準位置検出装置、５…角度検出装置、７ａ，７
ｂ，７ｃ，７ｄ…燃料噴射弁、８ａ，８ｂ，８
ｃ，８ｄ…点火プラグ、１０ａ，１０ｂ…噴射弁
駆動回路、２０ａ，２０ｂ…点火コイル駆動回
路、３０…クロツク信号発生回路、４０ａ，４０
ｂ…ダブルコイル、１００…演算部をなす主演算
装置、１１０…整形回路、１２０…整形分配回
路、１３０…回転数検出回路、２００…Ａ―Ｄ変
換器、３００ａ，３００ｂ…EFI用比較器、４０
０ａ，４００ｂ…EIG用比較器、５００…遅延回
路。

Claims

【特許請求の範囲】

１内燃機関の燃料噴射量と点火時期とを制御す
る内燃機関用電子制御装置において、前記内燃機
関のスロツトルバルブ上流を流れる吸入空気量Ｑ
を検出する手段と、前記内燃機関の回転数Ｎを検
出する手段と、時分割演算により、この検出され
た吸入空気量Ｑおよび回転数Ｎとから前記内燃機
関の単位回転当りの吸入空気量Ｑ／Ｎを算出し、
該算出値Ｑ／Ｎを主パラメータとして燃料噴射量
を求めると共に、前記算出値Ｑ／Ｎと前記回転数
Ｎとを主パラメータとして点火時期を求める手段
とを備える内燃機関用電子制御装置。