JPH0343647A - 内燃機関の制御装置 - 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、マイクロコンビエータ（以下「マイコン−１
と称す）等の演算手段を用いて、内燃機関の燃１Ｍある
いは点火時期等を制御する装置に関し、特に、マイコン
の状態を監視して内燃機関を制御するようにした装置に
関する。

（従来の技術） 従来より、マイコン等の演算手段を用いて内燃機関をｌ
１１ｍする場合、マイコンの異常を監視し、異常である
と判定されたときにはマイコンが正常な演粋を実行でき
ないことから、いわゆるバックアップモード、すなわち
、固定噴射信号及び固定点火信号により内燃機関を制御
して、マイコン異常に伴う内燃機関の＄す御異常を防止
することが行なわれている。

従来、マイコンの異常を監視して内燃！ｆｆ１ｌＩＩを
制御する場合、演算点火信号を用いて行う技術が知られ
ており（例えば特開昭５９−２０５６５号）、マイコン
から出力される演算点火信号が所定回数連続して出力さ
れないと、マイコンの異常と判定して、バックアップモ
ードに移行している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、内ｆｆ１ｌ関の始動時等の特定運転状態にお
いては、Ｎ課電圧が低下し、マイコンの動作状態が異常
と判定される場合がある。つまり、演算点火信号は、周
知のように内燃機関の圧縮上死点近傍すなわち電源電圧
が最も低下する状態で出力され、かつ、異常判定のため
の基準値が電源電圧の低下するような運転状態に拘らず
常に一定であるため、マイコンは電源７４Ｆ＋の低下に
よって演算不可能となり、電源電圧が復帰するまで所定
回数３！！続して演算点火信号を出力できず、内燃機関
の圧縮工程以外の爆発、排気、吸気夫々の］［程でマイ
コンは正常であるにも拘らず異常と判定され、バックア
ップモードに移行してしまうおそれがある。

この場合、−度、バックアップモードに移行すると、マ
イコンの異常判定が解除されても、マイコンの状態を所
定期間確認する必要から、直ちに正常なマイコンの演算
による制御に復帰できす、暫くの間はバックアップモー
ドで＄す御されるため、内燃機関に与えられる燃′ｎ！
あるいは点火時期はそのときのｎ開状態に応じた最適な
ものとはならない。−殻内に、バックアップモードは、
燃ｎ邑あるいは点火時期を通常運転時に合わせて、冷間
始動時に設定していないため、このような冷間始動時に
おいては燃料が希薄となり、始動性が悪化するという問
題がある。

特にスタートインジェクタを持たないスタートインジェ
クタレスシステムにおいてはその影響が大きい。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、マイコン等の
演算１段の異常判定のためのＷｌ値を、電源電圧が低下
するような始動時においては通常運転時に比して緩くし
、マイコンが一部正常動作を行なっているにも拘らず異
常と判定されることがなく、内燃ｇ１閏の始動性を向上
させることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明装置の原即図を示す。

同図中、運転状態検出手段Ｍ２は、内燃機関Ｍ１の運転
状態を検出する。

演算手段Ｍ３は、運転状態検出手段Ｍ２の検出結果に応
じて内燃機関を１ｉｌｌｌするための制御量を演算出力
する。

所定ｆｉｌＪ　ｌ２ＩＩ　ｆｆｉ合或手段Ｍ４は、運転
状態検出手段Ｍ２の検出結果に応じて内燃ｖ１閏の所定
の制御項を表わす所定υ１６１１恐信３を合成出力する
。

異常判定手段Ｍ５は、演算手段Ｍ３の演算出力を所定の
基準値と比較して演算手段Ｍ３の異常有無を判定する。

基準値変更手段Ｍ７は、内燃１ＩＩＩ３ｉＴの始動時に
おける異常判定手段Ｍ５の基準値を通常運転時に比して
緩くする。

出力選択手段Ｍ６は、異常マ１１定手段によって前記演
算手段Ｍ５が異常有りと判定された場合には内燃機関へ
のＩ１１御出力として所定制御遭合或手段Ｍ４の出力を
選択し、異常無しと判定された場合には演算子段Ｍ３の
出力を選択する。

〔作用〕

本発明においては、基準値変更手段Ｍ８により異常判定
手段Ｍ５の基準値を、電ｉＩ！電圧が低下するような始
動時に通常運転時に比して緩くしている。このため、演
算手段Ｍ４が一部正常動作を行なっている電源電圧の低
下するような始ｖＪ時に演算子段Ｍ４の演算出力が通常
運転時の早準値に達しなくても異常と判定されｒ、上記
演算手段Ｍ４の一部正常動作による演算出力を利用でき
、これによって内燃機関の始動性を向上させることかで
きる。

〔実施例〕

第２図は本発明装置を適用したガソリンエンジンの一実
施例の構成図を示す。

ｆｉ１図中、１はガンリンエンジン本体、２はピストン
、３は点火プラグ、４は排気マニホールド、５は吸気マ
ニホールドであり、６は吸入空気の脈動を吸収するサー
ジタンク、７は吸入空気量を調節するスロットルバルブ
、８は吸入空気量を測定するエアフローメータである。

排気マニホールド４には排気ガス中の残存Ｍ素濃度を検
出する酸素センサ９が設けられ、吸気マニホールド５に
はガソリンエンジン本体１の吸入空気中に燃料を噴射す
る燃料噴射弁１０が設けられている。吸気温センサ１１
は吸入空気の温度を検出し、スロットルセンサ１２はス
ロットルバルブ７の開度を検出し、水温センサ１３はガ
ソリンエンジン冷却水の水温を検出する。

また、イグナイタ１６は点火に必要な高電圧を発生して
デイストリビュー夕１７に供給し、ディストリビュータ
１７はクランクシャフト（図示せず）の回転に連動して
上記高電圧を各気筒の点火プラグに分配供給する。回転
角センサ１８はディストリビュータ１７の１回転即ちク
ランクシャツ１２回転に２４パルスの回転角信ＳＮＥを
出力し、気筒判別センサ１９はデイストリビュー夕１７
の１回転に１パルスの回転検出信号Ｇを出力する。

２０は電子＄り卯回路、２１はキースイッチ、２２はス
タータモータを示し、車速センサ２３は車速に応じた繰
り返し周波数のパルスを発生する。

電子ｔｉｌｌｔｉ１回路２０は第３図に示す構成で、中
央処１！ｔ！装置　（ＣＰＵ）３０と、処理プログラム
を格納したリードオンリメモリ（ＲＯＭ）３１と、作業
領域として使用されるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ
）３２と、通電停止後もデータを保持するバックアップ
ＲＡＭ３３と、マルチプレクサ機能を持つＡ／Ｄ変換器
３４と、バッファ機能を持つＩ１０インターフェース３
５と、バックアップｔｉｌｌＩＩｌを行なうバックアッ
プ回路３６とよりなり、これらの間はパスライン３７で
相互に接続されている。

Ａ／Ｄ変換器３４はエアフローメータ８よりの空気流多
信号と、吸気温センサ１１よりの吸気温度信８と、水温
センサ１３よりの水温信号と、車速センサ２３よりの重
速信号とを供給されて、各信号のディジタル化を行ない
、これらのディジタル信号はＣＰＵ３０により読み取ら
れる。またＩ１０インターフェース３５にはａＸセン勺
９．スロットルセンサ１２１回転角センサ１８．気筒判
別センサ１９．キースイッチ２１夫々よりの信号が入来
し、各信号はＣＰＵ３０により読み取られる。

ＣＰＵ３０は第４図（Ａ）に示す処理によって各センサ
の検出データに基づいて燃料噴射回２点火タイミング夫
々を演算し、演算Ｉｎｎ倍信号ＡＵ。

演算点火信号ＩＧＴを得る。また、ＣＰＵ３０は第４図
（Ｂ）に示す処理によって一定の時間周秒のウォッチド
ッグタイマ信号ＷＤＣを生成する。

第４図（Ａ）はクランク軸の所定回転角毎にＣＰｔＪ３
０で割込み実行される点火時期及び噴射邑潰砕処理のフ
ローチャートを示す。まず、ステップ８１にて各種セン
サからその検出データが読み込まれる。次にステップ８
２にて、このデータから点火時期ｊ＋及び噴射時間ｔ２
が粋出される。

例えば、公知技術のごとく、！ｌＩ関の回転速度やスロ
ットルバルブ７１の動作状態等から、点火時期、実際に
は上死点（ＴＤＣ：ｔ−ツブデッドセンタ）からの進角
値θが演算される。更にその他の補正演算をして、実点
火進角θＰを求め、点火時期ｔ１が決定される。次にス
テップ８３にて、上記点火時期ｔ１を表わすタイミング
の潰砕点火（Ｆｉ号ＩＧ丁及び噴射時間ｔ２をパルス幅
で表わす演算点火信号丁Ａ（Ｊが、バックアップ回路３
６に出力される。こうして−旦処理を終了し、次のυ１
込み角度で、同様な処理を繰り返す。

次に第４図（Ｂ）は所定時間毎にＣＰＬＪ３０で割込み
実行されるウオッチドラフ９フフ１ｎ号ｗＤＣ出力処理
のフローチャートであり、スーアップ８４にてウォッチ
ドッグタイマ信号ＷＤＣがバックアップ回路３６に出力
される。こうして−旦処理を終了し所定時層後に繰り返
す。このウォッチドッグタイマ信号ＷＤＣは他の所定両
切でＣＰＵ３０から出力される各種信号を替わりに用い
てもよい。この演算噴射信Ｎ　Ｔ　Ａ　Ｌｌ及び演算点
火信号１０丁及びウォッチドッグタイマ信号ＷＤＣは回
転角信ＱＮＥ、回転検出信ｇＧ、スロットルセンサ１２
よりのアイドル信ＭＩＤＬ、キースイッチ２１よりのス
タータ信号ＳＴＡと共に１１０インター７１−ス３５を
介してバックアップ回路３６に供給され、このバックア
ップ回路３６の出力する！！！ＩＩＩ信号及び点火信号
が燃Ｆｌ１５射弁１０．イグナイタ１６夫々に供給され
る。

第５図はバックアップ回路３６のブロック図を示す。同
図中、端子４０．４１夫々には回転検出信ＱＧ、回転角
信３ＮＥ夫々が入来し、所定点火信号発生回路４２に供
給される。所定点火信号発生回路４２は上記の信号Ｇ、
ＮＥから合成した機関の回転に同期した点火時期信号即
ち所定点火信号を生威し、点火モニタ４３及びスイッチ
４４のａ端子に供給する。

点火モニタ４３は端子４５．４６夫々より演算点火信号
１Ｇ丁、スタータ信号ＳＴＡを供給されており、第６図
に示すＩＩ４戒である。同図中、端子５０．５１夫々よ
りの所定点火信号、演算点火信号ＩＧＴは異常・正常信
号発生回路５２に供給され、ここで、所定点火信号の１
周期内に演算点火信号ＩＧＴが１パルスだけ入来すると
正常信号が１パルス出力され、所定点火信号の１簡明内
に演算点火信号ＩＧＴが入来しないとき又は２パルス異
常入来するとき異常信号が１パルス出力される。

この異常ｍ＠ＧｉＴ形フリップ７０ツブ５３のトリガ入
力端子Ｔに供給されると共にインバータ５８で反転され
てフリップ７０ツブ５３のクロック入力端子に供給され
、正常信号はＴ形フリップ７０ツ７５３〜５７夫々のリ
セット端子Ｒに共通に供給される。フリップフロップ５
３〜５７は前段のＱｌ子、σ端子夫々の出力をクロック
入力端子、トリガ入力端子ｒに供給されており、正常信
号でリセットされた後異常信号をカウントするカウンタ
を構成している。

アンド回路５９は７リツプ７Ｏツブ５３．５４夫々のＱ
端子出力を供給され、異常信号が３パルス出力されたと
きＨレベルの異常判別（１を生成してアンド回路６０に
供給する。アンド回路６１はフリップフロップ５３．５
４．５５．５６夫々のＱｇ子出出力供給され、異常信号
が１５パルス出力されたときロレベルの異常判別信号を
生成してアンド回路６２に供給する。端子６３よりのス
タータ信８（スタータがオン時にＨレベル）はアンド回
路６２に供給されると共に、インバータ６４で反転され
てアンド回路６０に供給され、アンド回路６０は始動時
ｌｘ外にアンド回路５９よりの異常判別信ｇを取り出し
、アンド回路６２は始動時にアンド回路６１よりの異常
判別信号を取り出し、これらの異常判別信８はオア回路
６５を介して端子６６から第５図に丞すバックアップ判
定回路７０に供給する。

また、リセット回路６７はオア回路６５の出力する異常
判別信号が立下がった後、正常信号が３パルス入来する
とリセット信号を生成して端子６８よりバックアップ判
定回路７０に供給する。

第５図に戻って説明するに、端子４５よりの演算点火信
ｊ３１　Ｇ　Ｔは点火モニタ４３と共にスイッチ４４の
ｂｓ子に供給される。また、端子７１よりの演算噴射信
５！　Ｔ　Ａ　ｔＪはスイッチ７２のｂ端子に供給され
る。

端子７３よりのウオツブドッグタイマ信号ＷＤＣはウォ
ッチドッグタイマ７４に供給され、ウォッチドッグタイ
マ７４は信号ＷＤＣが入力されなくなった後所定時間を
経過すると、その後信号ＷＯＣが入力されるまで異常判
別信号を生成してバックアップ判定回路７０に供給する
。

バックアップ判定回路７０はウォッチドッグタイマ７４
より異常判別信号が入来する間はバックアップモードと
判定してＨレベルのスイッチング信号を生成し、また点
火モニタ４３よりの異常判別（ｒ号の入来からリセット
信号の入来するまでの問をバックアップモードと判定し
てＨレベルのスイッチング信号を生成する。それ以外の
期間はＣＰＵモードと判定してＬレベルのスイッチング
信号を生成し、この判別信号をスイッチ７２の制御端子
に供給すると共にオア回路７５を介してスイッチ４４の
制御端子に供給する。

端子４６よりのスタータ信号Ｓ　Ｔ　Ａは点火モニタ４
３と共に、オア回路７５を通してスイッチ４４のＩＩ　
１０　ｒａ７−及びバックアップ噴射信号発生回路７６
に供給され、端子７７よりのアイドル信号ＩＤＬはバッ
クアップ噴射信号発生回路７６に供給される。バックア
ップ噴射信号発生回路７６はスタータ（ｉｉ号ＳＴＡが
り、レベル、かつアイドル信号ＩＤＬがＨレベルでアイ
ドリング時にはパルス幅が小のパルス状のバックアップ
噴射信号を生成し、スタータ信３８ＦΔがＬレベル、か
つアイドル信号ＩＤＬが１．レベルでパルス幅が中のバ
ックアップ噴射信号を生威し、スタータ信号ＳＴＡがロ
レベルでパルス幅が大のバックアップｌ１ｆｉｌ）Ｉ信
号を生成し、このバックアップ噴射信号をスイッチ７２
のａ端子に供給する。

スイッチ４４は始動時又はバックアップモード時に窮ｉ
ｉａ端子にＨレベルを供給されて、ａ＠子の所定点火信
号を取り出し、始動時以外のＣＰＵモード時に制御端子
にしレベルを供給されて、ｂ端子の演算点火信号ＩＧ’
Ｔを取り出すよう切換えを行ない、取り出した点火信号
を端子７８よりイグナイタ１６に供給する。

スイッチ７２はバックアップモード時にＩＩＩａｌｌ端
子にＨレベルを供給されて、バックアップ噴射信号を取
り出し、ＣＰＵモード時に演算噴射信号ＴＡＵを取り出
すよう切換えを行ない、取り出した噴射信号を端子７９
より燃料噴射弁１６に供給する。

ここで、第７図に示すごとく、低温始動時等に、バッテ
リ電圧が内燃機関の圧縮行程で異常に低下し、爆発行程
で正常値に回復する現象が現れた場合、ＣＰＩＪ３０か
ら出力されている演算点火信号ＩＧＴ及びウォッチドッ
グタイマ信号ＷＤＣが異常区域において出力されなくな
る。すると、ウォッチドッグタイマ７４では、このウォ
ッチドッグタイマ信号ＷＯＣの消失後の消失ｍ続時間を
３１測し、所定の時間消失し続けている場合には所定時
ｍ経過後、即座にＨレベルの異常判別信号を出力する。

一方、ｉ粋点火信号ＩＧＴは、その出力タイミングが異
常な行程（圧縮行程）！：あたっているため、クラン−
１ング中は完全に消失するが、スタータ信号ＳＴＡがＨ
レベルであるため、スイッチ４４から所定点火信号が取
り出されてイグナイタ１６に供給される。

また、点火モニタ４３はスタータ信号がＨレベルである
ときは演算点火信号ＩＧＴが１５＠消失するまで異常判
別を行なわないため、この間バックアップ判定回路７０
はＣＰＵモードと判定しスイッチ７２からは演算噴射信
号が取り出されて燃料噴射弁に供給される。なお、ＣＰ
ｔＪ３０はバッテリ電圧が圧縮行程で低下し異常となっ
ても、その他の爆発、排気、吸気の行程では正常に動作
し、その正常動作の間に上記演算噴射値３を生成及び出
力している。

このように始動時には点火モニタの回数つまり異常判別
ｆｆｆｉ号を出力するための基準値である異常信号のカ
ウント数を通常の３回から１５回に増やしているため、
始ｌ１ｌｌｖｆの燃料噴射量は演算噴射信号による最適
な値とされ始動性が向上する。ところで、スタート信号
ＳＴＡがＨレベルのときのバックアップ噴射信号はパル
ス幅が大であるものの、これはｌ１ｌｔｌ後の始動時に
合わぜであるため、通常の始動時の燃料噴射量としては
不足している。なお、点火モニタの回数を１５回として
いるのはこの間に通常始動が完了しバッテリ電圧が正常
にて安定するからであり、場合によっては点火モニタの
回数を３０回程度としても良い。

また、本実施例においては演算点火信＠ＩＧＴとウォッ
チドッグタイマ信号ＷＤＣとの２つの信号のオア条件を
とりマイコンの異常検出を行うことから、始動時等の回
転数が低いときにも、検出に必要な点火回数が得られる
だけの内燃機関の回転を持たずに、ウォッチドッグタイ
マ信号ＷＤＣにより敏速にマイコンの異常が判断できる
。

また、始動時のバッテリＮ圧低下に伴いマイコンを異常
と判定することによるバックアップ移行を防ぐため、特
需＠６３−２９５８６７号に記載の如く始動時には演算
点火信号のモニタを行わず、ウォッチドッグタイマのみ
でマイコンの異常を検出を行うものがある。

しかし、マイコンが暴走して、例えばシングルチップモ
ードで動作すべきところを外部バスモードで動作するよ
うな場合、マイコンのウォッヂドラグタイマ信号を出力
する出力端子からクロック信号が出力されてしまうおそ
れがある。この場合、マイコンの異常検出を行うウォッ
チドッグタイマにり０ツク（ｆｆｉ号が供給されてウォ
ッチドッグタイマではマイコンが正常に初任しているも
のとみなしてしまう。このため始動時マイコンが上記の
如く暴走すると演算点火信号及び演算噴射信号が？イ」
ンより出力されず、かつバックアップモードに移行しな
いために所定噴射信号も出力されず、内燃機関の始動が
行われないという問題が生じる。

これに対しても上記実施例によれば、始動時にマイコン
が暴走して演算点火信号が出力されず、かつウォッチド
ッグタイマ信号の代わりにクロック（を号が出力された
場合にも、点火モニタ４３によって演算点火信号が所定
回数出力されないことでバックアップモードとなり、所
定点火信号及び所定１ｌｆ３躬信３により多少始動性が
悪化するものの９！３動が行われる。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明の内燃機関の糾Ｉｌ）装置によれば
、始動時にマイコン等の演算手段が一部正常動作を行な
っているにも拘らず異常と判定されることがなく、始動
時に演算手段による最適の燃料噴ｔＪ４ＩＩ！御を行な
って始動性が向上し、かつマイコンが暴走しても始動が
可能であり、実用上きわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の原理図、 第２図は本発明装置を適用したガソリンエンジンの一実
施例の構成図、 第３図は電子ｔ１１ｗＪ回路の１０ツク図、第４図はＣ
ＰＵの実行する処理のフローチャート、 第５図はバックアップ回路のブロック図、第６図は点火
モニタのＯ路構成図、 第７図は本発明装置の動作を説明するための図である。 Ｍｌ・・・内燃１１ｙＪ、Ｍ２・・・運転状態検出手段
、Ｍ３−−・演算手段、Ｍ４・・・操作墨合成手段、Ｍ
５・・・異常特定手段、Ｍ６・・・選択手段、Ｍ７・・
・基準値変更手段、１・・・ガソリンエンジン、３・・
・点火プラグ、１０・・・燃料噴射弁、１６−・・イグ
ナイタ、３０・・・ＣＰＵ、３６・・・バックアップ回
路、４２・・−所定点火信月発牛回路、４３・・・点火
モニタ、７０・・・バックアップ判定回路、７４・・・
ウォッチドッグタイマ、７６・・・バックアップ噴射信
号発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 該運転状態検出手段の検出結果に応じて内燃機関を制御
   するための制御量を演算出力する演算手段と、 前記運転状態検出手段の検出結果に応じて内燃機関の所
   定の制御量を表わす所定制御量信号を合成出力する所定
   制御量合成手段と、 前記演算手段の演算出力を所定の基準値と比較して演算
   手段の異常有無を判定する異常判定手段と、 前記内燃機関の始動時における該異常判定手段の前記基
   準値を通常運転時に比較して緩くする基準値変更手段と
   、 前記異常判定手段によつて前記演算手段が異常有りと判
   定された場合には前記内燃機関への制御出力として前記
   所定制御量合成手段の出力を選択し、異常無しと判定さ
   れた場合には前記演算手段の出力を選択する出力選択手
   段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。