JPS63195364A - 内燃機関用制御装置 - 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〕 本発明は主にマイクロコンピュータを用いて内燃機関の
点火時期や燃料噴射量などを制御する内燃機関用制御装
置に関する。

〔従来の技術］ 昨今、マイクロコンピュータ（ＭＰＵ）を用いた内燃機
関の制御が一般化し、低価格の内燃機関にも採用要求が
あるが、価格が割高になるため、普及が遅れている。特
に、その価格の内、内燃機関の吸入空気量または吸気管
圧力を検出する負荷状態センサ及びそのセンサ出力をＭ
ＰＵへ取込むためのＡ−Ｄ変換器の占める割合が大きい
。

そこで従来、内燃機関の２点の所定クランク角度位置で
の機関速度の瞬時値を検出し、この２点の回転速度差に
より内燃機関の負荷状態を検出して、内燃機関を制御す
るものが考えられている（例えば、特開昭６０−８４４
６号公報）。　゛〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが、上述した従来のものでは、２点の所定クラン
ク角度位置での機関速度の瞬時値を検出するために、外
周に多数の角度情報を有するロータを必要とするのみな
らず、内燃機関の負荷の変動に伴う機関速度の変動によ
り内燃機関の負荷状態を間接的に検出するものであるの
で、回転数による吸気管圧力の検出誤差が許容範囲以上
に大きくなるという問題点がある。

そこで本発明は、上記の問題点を解消することを目的と
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため本願の第１番目の発明は、第１図に示す如く、
内燃機関のクランク軸に同期して回転する角度位置検出
用ロータと、該ロータの回転外周部に近接してハウジン
グ部に固定した第１の回転角センサと、吸気管の圧力に
応動して変位する圧力進角機構によって、前記ハウジン
グ部に対して回動自在な部位に、前記ロータの回転外周
部に近接して設けた第２の回転角センサと、これら第１
と第２の回転角センサの信号出力間隔から吸気管の圧力
値を求める間隔計測手段と、この間隔計測手段によって
求められた吸気管圧力値に応じて点火時期、燃料噴射量
等の制御要素の制御をする制御手段とを備える内燃機関
用制御装置を提供するものである。

さらに本願の第２番目の発明は、第２図に示す如く、内
燃機関のクランク軸に同期して回転する角度位置検出用
ロータと、該ロータの回転外周部に近接してハウジング
部に固定した第１の回転角センサと、吸気管の圧力に応
動して変位する圧力進角機構によって、前記ハウジング
部に対して回動自在な部位に、前記ロータの回転外周部
に近接して設けた第２の回転角センサと、吸気管圧力以
外の内燃機関の制御に必要なアナログ情報を検出するア
ナログ情報検出手段と、このアナログ情報を比較レベル
と比較する比較器と、前記比較レベルを所定のタイミン
グで順次可変する比較レベル可変手段、この可変された
比較レベルの値と前記比較器の出力反転とに応じて前記
アナログ情報をディジタル情報に変換する変換手段、前
記第１と第２の回転角センサの信号間隔から吸気管の圧
力値を求める間隔計測手段、及びこの求められた吸気管
圧力や前記ディジタル情報を取込んで制御出力データを
演算し出力する制御手段を含むマイクロコンピュータと
を備える内燃機関用制御装置を提供するものである。

〔作用〕

これにより、本願の第１番目の発明は、圧力進角機構に
よって内燃機関の吸気管圧力に応じて第２の回転角セン
サが回動し、固定側の第１の回転角センサとの間の角度
幅が変化する。そして、角度位置検出用ロータの回転に
伴って、第１と第２の回転角センサに信号が発生し、こ
の信号の発生間隔が吸気管圧力に応じたものとなる。そ
こで、この信号間隔を間隔計測手段によって計測して吸
気管圧力値を求め、この吸気管圧力値に応じて制一手段
により内燃機関の制御をする。

さらに、本願の第２番目の発明は、吸気管圧力以外の内
燃機関の制御に必要なアナログ情報をアナログ情報検出
手段により検出し、このアナログ情報を比較器により比
較レベルと比較すると共に、マイクロコンピュータにお
いてこの比較レベルを所定のタイミングで順次可変して
、この可変された比較レベルの値と比較器の出力反転と
に応じてアナログ情報をディジタル情報に変換し、さら
にこのディジタル情報と吸気管圧力とを取込んで制御出
力データを演算し、出力する。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第４図は回転角センサ部分の組付構成図で、７は図示し
ない内燃機関のクランク軸に同期して回転する駆動軸に
ギアを介して１／２の回転数で回転する軸に一体化した
強磁性体にてなる角度位置検出用ロータであり、外周に
内燃機関の気筒数と同数の突起７ａが一体に形成されて
おり、その回転外周部に近接して磁束変化を検出する第
１、第２の回転角センサ１，２が配置しである。第１の
回転角センサ１は内燃機関に固定されたセンサハウジン
グ６にネジ等で回動不能に固定しである。

第２の回転角センサ２は圧力進角機構４のダイアフラム
膜５に片側を固定した連接棒５ａによってハウジング６
内で回動自在に組み付けられたロータリプレート３上に
ネジ等で固定しである。圧力進角機構４のハウジング固
定側は大気開放端となっており、センシングバイブ４ａ
端は内燃機関の吸気管に連通ずるゴムホースで接続しで
ある。これにより、ダイアフラム膜５は吸気管内の圧力
値に応じてダイアフラム膜両側に圧力差が生じ、スプリ
ング４ｂのたわみ荷重とバランスする位置まで変位する
。ダイアフラム膜５の変位は連接棒５ａによって伝達さ
れ、ロータリプレート３が回動し第１の回転角センサ１
と第２の回転角センサ２との相対角度を変化させる。

第３図は全体構成の接続関係を示すブロック図で、２０
はマイクロコンピュータ（ＭＰＵ）である、４０は吸気
量を制御するスロットル弁の軸に連動するスロットル全
閉スイッチで、スロットル弁全閉付近で接点が閉じ接地
部と短絡され信号が低レベル化となる構成゛としてあり
、該信号がＭＰＵ２０の入力ポートに接続しである。５
０はバッテリからの電力線から抵抗分割してバッテリ電
圧の比例信号としたバッテリ電圧検部で、比較器１１の
比較信号端に接続しである。比較器１１の基準信号端に
はＭＰＵ２０の出力ポートのディジタルデータがラダー
抵抗３１によってアナログ電圧に変換されて接続しであ
る。第１の回転角センサ１の出力は波形整形回路１０に
よって定電圧レベルの矩形波に変換され、ＭＰＵ２０の
割込入力ポートＡに接続しである。第２の回転角センサ
２の出力は波形整形回路１０によって定電圧レベルの矩
形波に変換され、ＭＰＵ２０の割込入力ポートＢに接続
しである。

そして、前記割込入力ポートＡの信号周期から回転速度
を求め、割込入力ポートＡと割込入カポ−）Ｂとの所要
時間差から変位角を求めて圧力値に変換し、回転速度と
圧力値とから点火時期に変換する手段により求められた
点火時期を第２の回転角センサ２の信号発生時点からの
時間に変換し、該所要時間後のＭＰＵ内蔵タイマの時刻
を設定する構成と、バッテリ電圧と回転速度から点火コ
イル３００の通電時間を求めて前記点火時期用時刻を基
準に通電開始時刻を求め、第１の回転角センサｌの信号
発生時点からの時間に変換し、該所要時間後のＭＰＵ内
蔵タイマの時刻を設定する構成により、点火信号を出力
するようにしである。

ＭＰＵ２０の点火信号出力ポートは出力バッファ３０に
接続してあり、このバッファにより増幅された信号はパ
ワートランジスタ２００のベースに接続しである。パワ
ートランジスタ２００のエミッタは接地部、コレクタは
点火コイル３００の１次側の片側端子に接続してあり、
パワートランジスタ２００のスイッチングにより点火コ
イル１次電流を導通又は遮断する構成としである。

次に、上記構成においてその作動を説明する。

内燃機関の吸気管圧力が大気圧相当である時、第２の回
転角センサ２と第１の回転角センサ１との相対角度が小
さくなっている。この状態で内燃機関が回転している時
、第１の回転角センサｌの信号（第５図のｌＳ）の発生
周期がＭＰＵ２０の割込入力ポートＡに接続しであるの
で、割込発生毎にＭＰＵ内蔵のタイマーの時刻を記憶し
ておき、前回の割込時刻と今回の割込時刻の差から周期
所要時間（Ｔ■ｔ）を求め、回転速度−（周期角度／所
要時間）の関係式から回転速度に変換して記憶領域に記
憶しておく、一方、第２の回転角センサ２の信号（第５
図の２３）の発生時間がＭＰＵ２０の割込入力ポートＢ
に接続しであるので、割込発生時にＭＰＵ内蔵のタイマ
ーの時刻を記憶しておき、ポートＡの割込発生時刻との
差から変位角所要時間（Ｔｔｎｙ〕を求め、既知の角度
の所要時間〔Ｔ工、〕との比例配分により次式より変位
角を求める。

変位角＝　（Ｔｙ、ｌｔ／Ｔ＋ｍｙ）　Ｘ周期角度同様
に吸気管圧力が任意の値をとるとき圧力進角機構４によ
って進角し〔Ｔ？Ｈｉ〕が増大し、その時の変位角が得
られる。この変位角はスプリング４ｂの定数とダイアフ
ラム膜５の有効断面積との圧力差によって物理的に決定
されるので、変位角から圧力差を類推する事ができる。

これらの処理手順の一例を第７図のフローチャートに示
す。

ここで、第１の回転角センサｌと第２の回転角センサ２
との相対角度は組付時部品の公差等で絶対的な精度を得
る事は困難である。そこで、圧力進角機構４に圧力差が
生じていない運動状態、例えば第１１図の如くスロット
ル弁８が全閉状態であるとき吸気管圧力の取り出し位置
をスロットル弁８のわずかに上流の吸気管９に配置し、
スロットル全閉スイッチ４０の状態が低レベルである時
の相対角度を基準値として記憶しておく、スロットル全
閉スイッチ４０の状態が高レベルである時に検出した相
対角度から基準角を差し引いて変位角を求め、該変位角
と圧力差の関係に基づいて演算を行う事により上記組付
公差による誤差をなくす二番ができる。このときの処理
手順の一例を第８図のフローチャートに示す。

また、バッテリ電圧検出部５０からバッテリ電圧が入力
され、このバッテリ電圧とＭＰＵ２０よりラダー抵抗３
１を介して順次可変出力される比較レベルとを比較器１
１により比較し、この可変された比較レベルの出力値と
比較器１１の出力反転時期（比較器１１よりのポート入
力が１になる時期）とによって、ＭＰＵ２０内にてバッ
テリ電圧がディジタル信号に変換される。この処理手順
の一例を第９図及び第１０図のフローチャートに示す。

このようにして得られる回転速度と吸気管の圧力値に対
応して予め選定された点火時期に関連するデータを適切
な間隔毎に割り付けたマツプに記憶して置き、前記運転
状態を検出して、最も近接したマツプ点からの補間計算
により点火時期に関連するデータを得て、出力用データ
に変換し、割込入カポ−）Ｂにて起動される割込処理ル
ーチンによって該出力用データを割込発生時刻に加算し
てコンベア・レジスタにセットする。ＭＰＵ内蔵のタイ
マーが更新しタイマーとコンベア・レジスタとの値が一
致したところで点火信号出力ポートを反転し、点火コイ
ル３００の１次電流を遮断する０割込入力ポートＢには
第２の回転角センサ２の信号が接続しであるので吸気管
圧力値に応じた位置に進角しており、第６図に一例を示
した如く運転状態により内燃機関が要求する点火時期は
吸気管圧力値が小さい程進角側となるので、第２の回転
角センサ２の信号を基準にして点火時期を出力する事に
よって精度を向上する事ができる。何故ならば常に点火
時期の直ぐ前に第２の回転角センサ２の信号が位置する
為、回転速度の変動による角度と時間との変換誤差が小
さくてすむと同時に吸気管圧力の変化過程で１点火周期
前の演算結果を次点火に実行する為要求値と異なる出力
となるが、第２の回転角センサ２の位置が変化する事−
により要求値に近い出力結果が得られる。

一方、通電開始時期の制御出力は特開昭５２−５４８４
２号公報（特公昭５９−４９４３０号公報）に開示され
た如く点火時期一致時点で次の通電開始時刻を出力して
いるが、第１の回転角センサｌの入力時点、即ち割込入
力ポートＡにて起動される割込処理ルーチンによって最
新の周期所要時間を検出する事によって通電開始時刻デ
ータを最新の演算結果にて更新する。これにより点火コ
イルに必要な通電時間を確保する事ができる。

第１２図はＭＰＵ２０の割込入力ポートが１つしかない
ものに適用した場合で、第１の回転角センサ１の信号と
第２の回転角センサ２の信号とをダイオード・オア回路
を介して割込入力ポートに接続すると入力順序を判別す
る構成や逆回転を検出する方法が必要になるが、第１１
図に示した如く、第１の回転角センサ１の信号を波形整
形回路１０を介して微分コンデンサ１２により微分して
立上りエツジ信号を作成し、ＲＳフリップフロップ１３
のリセット端子に接続すると共に、第２の回転角センサ
２の信号を波形整形回路ｌＯを介して微分コンデンサ１
４により微分して立上りエツジ信号を作成し、ＲＳフリ
ップフロップ１３のセット端子に接続する。そして、Ｒ
Ｓフリップフロップ１３のＱ出力端子をＭＰＵ２０の割
込入力端子に接続する。

ＭＰＵ２０は割込入力端子の入力が立上りか立下りかを
判別して割込処理ルーチンを分岐する事により、第２の
回転角センサ２の入力、即ちフリップフロップ１３のＱ
出力端子の信号立上りによって起動される割込処理で点
火時期の出力を行い、。

第１の回転角センサ２の入力、即ち、フリップフロップ
１３のＱ出力端子の信号立下りによって起動される割込
処理で周期時間、回転速度の演算及び通電開始時期の出
力を行う事により、逆回転あるいは誤動作の心配なく点
火信号の制御を行うことができる。

なお、図の実施例では圧力進角機構４を負圧側のみ動作
できる構成としであるが、ダイアフラム膜５の反対側に
もスプリングを追加して正圧倒の範囲を加えても良い。

また、圧力進角機構５に圧力差が加わらない状態を作り
出す方法として、吸気管９と圧力進角機構４を結ぶ圧力
導管の途中に三方電磁弁を設け、特定の運転状態時にＭ
ＰＵ２０自身が三方電磁弁を切り換えて、圧力室を大気
開放とするようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上述べたように本願の第１番目の発明においては、圧
力進角機構により第２の回転角センサを回動させて、固
定側の第１の回転角センサとの間の信号発生間隔によっ
て吸気管圧力を直接的に検出することができ、従って外
周に多数の角度情報を有するロータを不要にすることが
できるのみならず、安価な構成で、回転数による吸気管
圧力の検出誤差も小さくすることができて、十分許容範
囲内に収めることができるという優れた効果がある。

さらに、本願の第２番目の発明は、吸気管圧力以外の内
燃機関の制御に必要なアナログ情報もマイクロコンピュ
ータ内にてディジタル情報に変換することができて、高
価なＡ−Ｄ変換器が不要となり、マイクロコンピュータ
を用いながら、より低価格な装置を実現することができ
るという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明のクレーム対応図、第３図は
本発明装置の一実施例を示すブロック図、第４図は第３
図図示装置における回転角センサ部分の構造を示す部分
断面平面図、第５図は第３図図示装置の作動説明に供す
る各部波形図、第６図は第３図図示装置における吸気管
圧力値に対す条センサ進角及び点火時期特性図、第７図
〜第１０図は第３図図示装置におけるＭＰＵの作動説明
に供するフローチャート、第１１図は吸気管の圧力取出
し部分の構造を示す部分断面構成図、第１２図は本発明
装置の他の実施例を示すブロック図である。 １・・・第１の回転角センサ、２・・・第２の回転角セ
ンサ、４・・・圧力進角機構、６・・・ハウジング、７
・・・ロータ、１１・・・比較器、１３・・・フリップ
フロップ。 ２０・・・マイクロコンピュータ（ＭＰＵ）、３１・・
・ラダー抵抗、３００・・・点火コイル。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機間のクランク軸に同期して回転する角度位
   置検出用ロータと、該ロータの回転外周部に近接してハ
   ウジング部に固定した第１の回転角センサと、吸気管の
   圧力に応動して変位する圧力進角機構によって、前記ハ
   ウジング部に対して回動自在な部位に、前記ロータの回
   転外周部に近接して設けた第２の回転角センサと、これ
   ら第１と第２の回転角センサの信号出力間隔から吸気管
   の圧力値を求める間隔計測手段と、この間隔計測手段に
   よって求められた吸気管圧力値に応じて点火時期、燃料
   噴射量等の制御要素の制御をする制御手段とを備える内
   燃機関用制御装置。
2. （２）前記間隔計測手段は、所定の運転状態における前
   記圧力進角機構に吸気管の圧力が加わらない状態での前
   記第１と第２の回転角センサの信号出力間隔を記憶する
   記憶手段と、この記憶手段に記憶された信号出力間隔に
   より通常の運転状態で検出した前記第１、第２の回転角
   センサの信号出力間隔を補正して、変位した角度に対応
   する吸気管の圧力値を求める補正手段とを含む特許請求
   の範囲第１項記載の内燃機関用制御装置。
3. （３）前記第２の回転角センサは前記第１の回転角セン
   サより進角側で且つ点火進角範囲の直前近傍に配置され
   、前記制御手段は前記第２の回転角センサの信号発生位
   置を基準にして点火時期に関する出力データを処理する
   ものである特許請求の範囲第１項記載の内燃機関用制御
   装置。
4. （４）前記間隔計算手段は、前記第１と第２の回転角セ
   ンサの信号を交互に受けてセット、リセットされるフリ
   ップフロップ回路と、このフリップフロップ回路の出力
   が１つの割込入力ポートに接続され、信号の方向によっ
   てどちらの回転角センサの発生位置であるかを判別する
   マイクロコンピュータとを含む特許請求の範囲第１項記
   載の内燃機関用制御装置。
5. （５）内燃機関のクランク軸に同期して回転する角度位
   置検出用ロータと、該ロータの回転外周部に近接してハ
   ウジング部に固定した第１の回転角センサと、吸気管の
   圧力に応動して変位する圧力進角機構によって、前記ハ
   ウジング部に対して回動自在な部位に、前記ロータの回
   転外周部に近接して設けた第２の回転角センサと、吸気
   管圧力以外の内燃機関の制御に必要なアナログ情報を検
   出するアナログ情報検出手段と、このアナログ情報を比
   較レベルと比較する比較器と、前記比較レベルを所定の
   タイミングで順次可変する比較レベル可変手段、この可
   変された比較レベルの値と前記比較器の出力反転とに応
   じて前記アナログ情報をディジタル情報に変換する変換
   手段、前記第１と第２の回転角センサの信号間隔から吸
   気管の圧力値を求める間隔計測手段、及びこの求められ
   た吸気管圧力や前記ディジタル情報を取込んで制御出力
   データを演算し出力する制御手段を含むマイクロコンピ
   ュータとを備える内燃機関用制御装置。