JPH06100145B2

JPH06100145B2 - エンジンの状態推定装置

Info

Publication number: JPH06100145B2
Application number: JP20592983A
Authority: JP
Inventors: 明夫保坂
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-11-04
Filing date: 1983-11-04
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPS6098153A

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
記憶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。

上記の装置は、SAEペーパー800056及び同800825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、１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はアイド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EGR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はエ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、図示しないマイクロコンピュータに
入力し、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がある。

（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（ISC）。

（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（IGN）。

（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
ンの動作状態を記憶、保持する機能を有していなかった
ため、次のごとき欠点があった。

すなわち（１）エンジン・ストール等の不具合な現象が
起った時に、その再発を効果的に防止することが出来な
い、（２）エンジンの特性の変化度合（例えば経時変化
の程度）を知ることが出来ない、（３）エンジンに不具
合な現象が発生した時に、その原因の診断を効果的に行
なうことが出来ない。

〔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、エンジンの動作状態を時系列的パ
ターン・データとして記憶、保持し、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状態
推定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。

第３図において、20はエンジンや補機類（変速機やエア
コン等）の動作状態（車両に用いるエンジンでは車両の
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20
0、210、220、230、250、270、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32、38、41、42、60、70、80等）であ
る。

また23は実動作パターン計測手段であり、センサ群20か
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・データとして記憶する。

24は実状態判別手段であり、センサ群20の出力からエン
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。

25は状態別動作パターン記憶手段であり、実状態判別手
段24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
23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。

演算手段21は、センサ群20から与えられるエンジンの動
作信号と、状態別動作パターン記憶手段25が出力する動
作パターン・データ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。

〔発明の実施例〕

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。

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
いて示してあるが、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35
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 OUT 110）。

（２）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（IGN OUT 120）。

（３） EGR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（EGR）制御
（EGR OUT 130）。

（４） AACバルブ50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（IS
C）制御（ISC OUT 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 OUT 170）、（７）
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）、（８）自己診
断結果による警報のアラーム・ランプ80への出力（ALAR
M OUT 180）、（９）自己診断結果等の表示器1900へ
の表示（MONIT）。（10）エアコンディショナ（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（AIR CO
N）。

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。

（１）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゜毎に立上るREF信号201
と１゜毎に立上りと立下りが交互に発生するPOS信号202
を得る。

このPOS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_ａはエアフローメータ
210により検出する。なお吸入空気量Ｑ_ａはエアフロー
メータ出力電圧信号（AFM）211と反比例の関係になって
いる。

（３） O₂センサ220は排気ガス中の酸素濃度に応じて
出力電圧が変化し、空燃比に応じた信号（O₂）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（Ｔ_Ｗ）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
する。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24
0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（Ｖ_Ｂ）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、START位置でもバッテリ電圧が
掛るため、クランキング中もコントロール・ユニット10
00には主電源241が供給される。

（６）車速センサ250により車速に比例したパルス密
度を有する信号（VSP）251が得られる。

（７）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STAR
T端子の電圧信号（START）261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。

（８）スロットルバルブ・センサ270は、スロットル
バルブの開度に比例したスロットル開度信号（TVO）271
と出力する。

（９）エアコン・スイッチ280はエアコンディショナ
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。

（10）ニュートラル・スイツチ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（NEUT）29
1によってトランスミッションのギヤ位置を検知する。

以上説明した各信号はコントロール・ユニット1000に入
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
示するためのチェッカ2000がチェッカ用コネクタ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・ユニット1000はマイクロコンピュータを有し、上記
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等の機能は、上記のコント
ロール・ユニット1000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・
ユニット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、この各種入力
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、各種入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1100で整形された各
種入力信号をアナログ−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、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1310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13
20を介して各部と接続され、メモリ1400のマスクROM141
0およびPROM1420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ROM1410、PROM142
0、RAM1430および記憶保持用メモリ1440を有する。そし
てマスクROM1410はCPU1300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ROM1410と同様のプログラム
やデータをコントロール・ユニット1000に組み込む前に
永久的に書き込んで記憶させる。またRAM1430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。また記憶保持メモリ144
0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、OPU 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、所定時間周期毎に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容
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ューティ比を有するパルス信号に
変換したり、“1"、“0"のスイッチング信号に変換して
駆動回路1600に送出する。駆動回路1600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、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の信号を
モニタして故障を検出し、CPU 1300、メモリ1400などが
故障して正常に動作しなくなった時に、信号整形回路11
00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、故障発生を知らせる切換信号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からの信号
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181
0、1820、1860、1880、1890を供給すると共に、CPU 130
0の動作を制御するRESET信号1840、HALT信号1850、バッ
テリ電圧信号1830などを出力する。

次に、第６図は、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。

実際のシステムでは、第６図に示す各ブロックは、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ブロック図
の形で示してある。

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、各種入力信号20
3、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、順次記憶して、エンジン回転
速度、吸入空気量、スロッ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
動作パターン・データ310として記憶する。

一方、動作変化分パターン作成手段3200にも各種入力信
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3201とを入力
し、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
ターンがゼ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3101と同じものになる。

実状態判別手段3400は、各種入力信号203、211、231、2
71、281、291等から、エンジンの状態、例えばエンジン
・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
く、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て
あるデータも含んでいる。

エンジン状態推定手段3600は、前記予測動作パターン・
データ3301と状態別動作パターン・データ3501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。

制御出力演算手段3700は、各種入力信号を基に、EGI、I
GN、EGR、ISC等の制御出力（110、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、予測動作パターン合成
手段3300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、本発明は最小限、実動作パターン計測手
段3100、実状態判別手段3400及び状態別動作パターン記
憶手段3500から構成することが出来る。

すなわち、記憶しておいた状態別動作パターン・データ
に基づいてエンジン状態を推定し、その結果に応じてエ
ンジンを制御することも出来るが、故障診断やエンジン
特性の経時変化検出にも応用出来る。

すなわち、記憶、保持しておいた状態別動作パターン・
データを用いて、例えばエンストが発生した後で、その
データを表示したり、あるいは読出してチェックするこ
とにより、エンスト時のエンジンの動作が判り、エンス
ト原因の調査、推定などに有効なデータとなる。

次に、前記第６図の動作を実例に基づいて詳細に説明す
る。

この実例は、エンジン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パターンを示
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大きすぎた
り、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、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、例えばＤの区間の回転の動作パターンを測定
し、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大きくしてやれば、エンストし
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で計測区間かどうかが判断される。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
過したかど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RAM1430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の動作を、エアコ
ンのオン・オフ時の動作を例として説明する。

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、
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区間Ａに図示するよ
うに回転速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を算出するプ
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・オン
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。同時にオフ時に
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、回転速度がラインａのよう
に変化している場合に、時点でエアコンがオンになっ
たとすると、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、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、回転速度は著る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3350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3201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3201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図の減速ハ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34
50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、20rpm以
下の場合には3452でデータ3401をエンストを表わすデー
タにする。そうでない場合には3453で、データ3401をエ
ンジン回転中を表わすデータにする。尚、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3501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31
01（第７図の区間Ｄ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
記憶保持用メモリ1440（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。

尚、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 1410、PROM 1420
などに記憶させておく。また加速が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3301
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てある。

ラインｂは、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
示してある。

エンジン状態推定手段3600は図のハッチング部分（区間
Ｂのラインａとｂで囲まれる部分）の面積を求め、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3650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3501の内のパタ
ーン・データ3501−１（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、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）より上にあり、エンストする恐
れはない。所定値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、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
で、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。

尚、本例ではエンストの判定だけなので、差を符号付で
求め、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、例えば加速、減速なども識
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200
からのクランク角120゜毎の信号（REF信号201）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800
056、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ISCによる空気量（即ち混
合気量）を増して、回転トルクを増大させる方向に制御
する。具体的には、ISCの制御目標回転数を上げ、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、IS
C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、回転速度がどの程度上昇す
るかは厳密には管理できないので、上昇幅を一定にした
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く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。

尚、点火エネルギー不足でエンストし易い場合もあるの
で、点火エネルギーを増す、即ち、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
の負荷を減らす（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で説明し
てきたが、その他に、加減速やギヤチェンジなどを検出
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（AFM信号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、ギ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、あらかじめ実験的に測定
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
く推定べきる。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。一例と
しては、排気ガスの有害成分の排出量をできるだけ少な
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（上り下り別々に）での加
減速の識別とか、加減速の程度なども区別して推定でき
る。

これによって、排気ガスの有害成分の排出量を少なくす
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図は状態別動作パターン・データ3501を作成
する別なプログラム3560のフローチャートである。

この場合には、実状態判別手段3400では、エンストかど
うかの区別だけでなく、エアコン・オンによるエンスト
かどうかも区別してあるものとする。エアコン・オンに
よるものかどうかはエンスト直前にエアコンがオンにな
ったかどうかをチェックすることによって容易にでき
る。

まず3561でエンストかどうかを、実状態データ3401によ
ってチェックする。次に3562で、同様にしてエアコン・
オンによるエンストかどうかをチェックする。NOの場合
は、以下同様に別なエンジン状態かどうかをチェックし
ながら進む。エアコン・オンによるエンストの場合には
3563に進む。3563では既に記憶されているところのエア
コン・オンによるエンスト時の状態別動作パターン・デ
ータ3501−１の各時点データと、今回計測された実動作
パターン・データ3101の各時点データをそれぞれ加算し
て半分にし、平均値を求め（各時点毎の平均値を求め）
その平均値のパターン・データを新たなエアコン・オン
によるエンスト時の状態別動作パターン・データとして
記憶する。

これによって、パターン・データが1/2づつ更新される
ので、ノイズなどによって、若干、異常な実動作パター
ン・データ3101が計測された場合でも、その影響をやわ
らげることができ、正確な動作状態の記憶ができる。
尚、重みをつけて平均することにより、1/4、1/8等任意
の割合で更新することができる。割合が小さければノイ
ズ等による影響は小さくできるが、データの更新速度は
遅くなる。

これまでの実施例においては、記憶しておいた状態別動
作パターン・データに基づいてエンジン状態を推定し、
その結果に応じてエンジンを制御する例を説明したが、
本発明は故障診断やエンジン特性の経時変化検出にも応
用出来る。

また、同じエンジン状態において、発生時期の異なる複
数のデータを記憶保持し、その差異を分析することによ
り、エンジンの特性の変化を判断することも可能であ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく本発明によれば、エンストなどの不
具合が発生した時に、その時のエンジンの動作パターン
を記憶しておき、再度同じような動作パターンが発生し
た時、その一致をチェックすることにより、同じ不具合
が再発することを事前に推定でき、再発を効果的に防止
できる。

またエンジンの不具合の発生原因を効果的に診断するこ
とが出来る。またエンジン特性の経時変化の度合を判断
することも出来る等の多くの優れた効果がある。

【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・ユニット1000の回路構成
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図はエンスト前後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ト、
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ト、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ト、第18図は状態別動作パ
ターン・データを作成する別のプログラムのフローチャ
ートである。符号の説明 20……センサ群、21……演算手段 22……アクチュエータ又は表示手段 23……実動作パターン計測手段 24……実状態判別手段 25……状態別動作パターン記憶手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの動作状態、もしくはエンジンと
補機類の動作状態を検出するセンサと、上記センサ出力をサンプリングしてエンジンの実際の動
作に対応した所定期間のサンプリングデータを連続的な
時系列の実動作パターン・データとして記憶する第１の
手段と、上記センサの出力から実際のエンジンの状態が予め設定
された所定のエンジン状態になったことを検出する第２
の手段と、上記第２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１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
記憶しておく第３の手段と、実動作状態において上記第１の手段で計測・記憶した実
動作パターンデータと上記第３の手段に記憶しておいた
所定状態における動作パターンデータとを比較・照合す
ることにより、そのときのエンジン状態が上記所定のエ
ンジン状態であるか否かを推定する第４の手段と、を備えたことを特徴とするエンジンの状態推定装置。
【請求項２】上記第３の手段は、イグニッション・スイ
ッチがオフにされたエンジン停止時においても記憶内容
を保持するものであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のエンジンの状態推定装置。