JPS6098152A - エンジンの状態推定装置 - 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】 〔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、吸入空気量一点火時期等を
制御する電子制御装置に関し、特にエンジンの動作状態
を推定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−１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８０
０８２５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、乙はアイドル回転速度を制御するだめに
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Ｅ（
３Ｒ制御バルブ４との開度な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二一一トラルスイノチ、１６
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、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（Ｅａｔ）。

（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）　工／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
ンの運転状態を各種センサからの信号の瞬時値のみ、あ
るいはせいぜい２点のデータからの傾斜から推定するよ
うになっていただめ、次のごとき欠点があった。

す々わち、（１）複雑なエンジン運転状態を推定できな
い、（２）エンジンの運転状態を正確に推定することが
出来ない、（６）将来のエンジン運転状態を正確に予測
することが出来ない。

しだがってエンジンの運転状態に最適の制御をすること
が出来ず、そのため過渡時における排気浄化性能や燃費
が悪化したり、エンジンストール（いわゆるエンスト）
を事前に察知して自動的に回避制御を行なう等の高度な
制御を行なうことが出来なかった。

〔発明の目的〕

本発明は上記の問題を解決するだめになされたものであ
り、エンジンの運転状態を正確に推定し、それを制御に
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６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６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（車両に用いるエンジ
ンでは車両の状態たとえば車速も含む０、以下一括して
エンジンの動作状態と記す）を検出１゜する各種センサ
群（後記第４図の２００．２１０．２２０．２３０．２
５０．２７０．２８０等）、２１は制御や表示用の各種
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ーエータや表示手段（後記
第４図の３５．６８．４１．４２．６０−１７０．８０
等）である。

寸た２６は実動作パターン言−１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、状態別動作パターン記憶手段であシ、所定のエ
ンジン状態（複数の状態可）に対応した動作パターン・
データを記憶している。

２５は、エンジン状態推定手段であり、実動作パ５ター
ン計測手段２３の記憶したパターン・データと状態別動
作パターン記憶手段の記憶しているパターン・データと
を比較照合し、両者が近似したパターンであるか否かに
よってそのときのエンジン状態が所定のエンジン状態で
あるかどうかを推定する。

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、エンジン状態推定手段２５から与えられ
る推定情報とに基づいて演算を行ない、その結果に基づ
いてアクチーエータを制御したり、表示手段に推定結果
を表示する。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。

上記のようにエンジンの状態を推定する機能を有し、推
定情報を制御に加味することによシ、各種制御を正確に
、かつきめ細かく行なうことが出来る。

次に第６図（Ｂ）は、本発明の他の構成を示すブロック
図であり、（Ａ）と同符号は同一物を示す。

第６図（Ｂ）において、２６は実動作パターン特徴算出
手段であり、実動作パターン計測手段２６で記憶したパ
ターン・データの特徴、すなわち・くターン・データの
平均値、極大値、極小値及び振動周期の内の少なくとも
一つを特徴データとして算出する。

１だ２７は状態別動作パターン特徴記憶手段であり、所
定のエンジン状態（複数の状態可）に対応した動作パタ
ーン・データの特徴データを記憶している。

２８はエンジン状態推定手段であり、実動作特徴手段２
６で算出した特徴データと、状態別動作パターン特徴記
憶手段２７の記憶している特徴データとを比較照合し、
両者が所定の許容範囲内で一致しているか否かによって
そのときのエンジン状態が所定のエンジン状態であるか
どうかを推定する。

第６図（Ａ）の装置のように、動作パターン・データを
その捷ま記憶したり、比較照合を行なったりすると、メ
モリの量が多くなったり、プログラムの実行時間が長く
なるという問題があるが、第６図（Ｂ）の装置のごとく
、動作パターン・データの特徴部分のみを記憶し、比較
照合するように構成すれば、メモリ量が少なくて済み、
捷だプログラムの実行時間が短くなるので、他の制御プ
ログラムの実行に支障を来すこともないという長所があ
る。

なお第５図（Ａ）、（Ｂ）において、エンジン状態推定
手段２５．２８の出力をそのまま表示手段に与えて推定
内容を表示するように構成しても良い。

〔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／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）　エンジノの各気筒に設けられたインジェクタ６
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　ＯＬ［”　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（Ｉ　ＧＮ　）制御（ＩＯＮ　ＯＵｉ’　１２０　
）。

（３）　Ｅ　Ｇ　Ｒバルブ６０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（ＥＧＲＯＵＴ　１３０　）。

（４）ＡＡＣパルプ５０のリフト量をｖＣＭバルブ４０
ヲ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（Ｉｓｃ）制御（Ｉ　ＳＣＯＵ’ｌ”１５０）。

以上が主要な制御の対象であるが、この他にイ・］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（１；’／Ｐ　Ｏ１Ｊ’ｌ’　１６０
　）（６）燃料消費量データの燃料消費針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２５
００とのデータ交換（ＣＩＩＥＣＫ　）、（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（Ａ
ＬＡＩ（ＭＯＵＴ１８０）、（９）自己診断結果等の表
示器１９００への表示（ＭＯＮＩ’ｌｌ”　）。（ｉｏ
）　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
／Ｃ０ＵＴ１９０）による制御（ＡＩ　Ｉ（ＣＯＮ　）
。

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）　デイストリビーータ５２０に内蔵されたクラン
ク角セノザ２００かも、クランク軸の回転角（デイスト
リビーータの回転角の２倍）で１２００毎に立上るＩ（
Ｅ　Ｊパ信号２０１と１°毎に立」ニリと立下りが交互
に発生する１、）　ＯＳ信号２０２を得る。

このＰ　ＯＳ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２０ろが得られる。

（２）　エンジンの吸入空気量Ｑａはエアフローメータ
２１０により検出する。なお吸入空気量Ｑａ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）０２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（０２）　２
２１が得られる。

（４）水温センサ２ろ０によりエンジンの温度を代表す
る電圧信号（Ｔｗ）２６１が得られる。

（５）車載のバッチ１Ｊ２４０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　ヲ介Ｌり主Ｎ源２４
１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（ＶＢ）２４１も制御の
だ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、Ｓ　ｉ”　Ａ　Ｒ１’位置でもバッテリ電圧が掛る
ため、クランキング中もコノトロール・ユニット１００
０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ノζ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ハエンジンの始
動、運転などを運転者が操作するスイッチで、ソノ５Ｔ
ＡＩｔ’ｌ”　ｆｆ１ｉｒｔ子ノ！圧信号（５ＴＡＨ１
１’　）　２６１　Ｋ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ハ、スロット
ルバルブの開度に比例しだスロットル開度信号（ＴＶＯ
）　２７１を出力する。

（９）　エアコン・スイッチ２８０　ｕニアコンディシ
ョナを作動さぜ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）ニー−ｉ−ラル・スイッチ２９［］　Ｎ：　ｌ
−ランスミノ／口／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）２９１によってトラノスミノノリノ
のギヤ位置を検知する。

以」−説明した各信号はコントロール・ユニット１００
０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
の結果を表示するだめのチェッカ２０００がチェック用
コネクタ２０１０を介して接続される。捷だ車両情報提
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１０００ｉｄ
マイクロコンピユータヲ有シ、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５図の２１．２６．２４．２５．２６．２７．２
８等の機能は、上記のコントロール・ユ＝　ノｌ−１０
０Ｑ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・
ユニノ）　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人力信号を入力し、この各種
入力信号のノイズ除去、ザージの吸収を行すって、コン
トロール・ユニノｌ−１０００ノ／　（ズによる誤動作
やザ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。１
２００は人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）
　１３０［１が人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（ＣＩ’Ｕ）で水晶振動子１６１０の発振信号１６１
１をベースにしたクロック信号に同期して動作し、バス
１６２０を介して各部と接続され、メモリ１４００のマ
スクＩＬＯＭ１４１０およびＰｉもＯＭ　１４２０に記
憶されているプログラムを実行し、人力インターフェー
ス回路１２００内の各レジスタから各種人力データを読
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１Ｊ１４００はデ
ータの記憶装置で、マスクＲＯＭ１４１ｏ：　ＰＩＬＯ
Ｍ　１４２０．１％ＡＭ１４３０および記憶保持用メモ
リ１４４０を有する。そしてマスクｌＬＯＭ１４１０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、
ＰＲＯＭ　１４２０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Ｉ（ＯＭ　１４１自と同様
のプログラムやデータをコントロール・ユニ７　）　１
００［］に組み込む前に永久的に書き込んで記憶させる
。まだ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
ておくもの々どが記憶され、この記憶内容はイグニノン
ヨン・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。１だ記憶保持メモ１Ｊ１４４０は演
算処理の結果データや途中データを、イグニノンヨン・
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。

１６５０は演算タイマ回路であり、ＣＰＵ１３００の機
能を増強するものであり、演算処理の高速化を図るだめ
の乗算回路、所定時間周期毎にＣＰＵ１３００に割込み
信号を送出するインターバル・タイマ、ＣＰＵ１３００
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
刻を知るだめのフリーラン・カウンタなどを有している
。１５００ば出力インターフェース回路であり、ＣＰＵ
　１３００が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
デー−ティ比を有するパルス信号に変換したり、”　１
　”、ｏ″′のスイッチング信号に変換して駆動回路１
６００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がらの信号を受
けて、トランジスタ等で電圧・電流増幅を行なって各種
アクチーエータを駆動したり、表示を行なっタリ、ある
いはコントロール・ユニノ）１０００に：１ネクタ２０
１０を介しで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だめのチェッカ２０００に出力
信号を送出しだりする。

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、ＣＩ）　Ｕ１６００
、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１１００からの信号の一部を受け
、−ンジンが回転して自動門を運転。

できるだ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によって出カイツターフェース
回路１５００からの信号を遮断し、バックアップ回路１
７００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
１８１０．１８２０．１８６０．１８８０．１８９０を
供給すると共に、ＣＰＵ　１３００の動作を制御するＲ
１う８１号′１゛信号１８４０、Ｉ−Ｉ　Ａ　Ｌ　Ｔ信
号１８５０、バッテリ電圧信号１８ろＯ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Ｃ１，’Ｕ　、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７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、各種入力信号
２０３．２１１．２７１等を入力し、所定のインターバ
ル毎に所ボ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３１０１として記憶す
る。

一方、動作変化分パターン作成手段６２００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３６００は、実動作パターン
・データ６１０１と、動作変化分パターン・データ３２
０１　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６５０１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６１
０１と同じものＫなる。

実状態判別手段６４００は、各種入力信号２０３．２１
１．２５１．２７１．２８１．２９１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６４０１を出力する。

状態別動作パターン記憶手段６５００は、実状態データ
６４０１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６５０１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
憶させであるデータも含んでいる。

エンジン状態推定手段６６００は、前記予測動作パター
ン・データ６６０１と状態別動作パターン・データ６５
０１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６６０１を出力する。

制御出力演算手段６７００は、各種入力信号を基に、１
シＧｉ、ＩＯＮ、ＥＧ几、ＩＳＯ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
態推定デークロロ０１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６６００や実状態判別手段６４００等も含めた構成
となっているが、本発明社最小限、実動作パターン４測
手段３１００、状態別動作パターン記憶手段６５００及
びエンジン状態推定手段６６００から構成することが出
来る。

すなわち実動作パターン開側手段６１００の出力と状態
別動作パターン記憶手段３５００の出力とをエンジン状
態推定手段ろ６００に与えて、エンジン状態を推定する
ように構成する。そしてその推定した結果を用いて、エ
ンジンを制御したり、エンジン状態を診断したりするこ
とが出来る。

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」二昇し、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１ｉｉ−（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・
バルブ伺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
態に収束しないでノ・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）、ついには工ンストに到る
（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
、１）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開側手段６１００としてＣ，Ｐ
Ｕ　１３００が実行するプログラム６１５０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６１５１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１〕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がどうかで区間の開始を判
断し、所定時間経過したが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３１
０１　トして計測され、記憶される。

次に動作変化分パターン作成手段６２０ｏ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６２ｏ１を算出
するプログラム６２５ｏ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の起点をゼロとしだ
値）のパターン・データと、エアコ／・オフ時の回転速
度の変化分（第９図の区間Ｂの起点をゼロとしだ値）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、６２５１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、６２５２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６２０１として出
力する。同様にオフ時には３２５３と６２５４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６６００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６３０１を作成するプログラム６
６５０のフローチャートである。

まず６３５１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、その後の回転変化ノζターンを算出する。すな
わちラインａの延長を推定する。

６ろ５２では動作変化分パターン・データ６２０１を、
前記外挿データに加算する。これによって、ｌ〕、Ｃな
どの予測動作パターン・データ６６０１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６２０１
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６２０
１はゼロなので、予測動作パターン・データ３６０１は
実動作パターン・データろ１０１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１６図は実状態データ３４０１を作成するプログ
ラム６４５０のフローチャートである。

まず６４５１でエンジン回転速度をチェックして、２０
　ｒｐｍ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６４
５６で、データ６４０１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。

寸だ、スロットルや吸入空気量などの動きから加減速ｉ
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６５０１を
作成するプログラム３５５０のフローチャートチある。

まず６５５１で実状態データ６４０１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１）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２６
０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、開発実験なとにおいて起った
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・データろ５０１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枕０Ｍ１１Ｎ（：
ｌ、Ｐ、ｌ（、ＯＭ　１４２［１などに記憶させておく
。寸だ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６６００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６
６０１と状態別動作パターン・データろ５０１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６５００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、エンストシた時の動作パター
ン・データ６５０１である。実際には図の区間１３０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、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６３００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６６００は図のハンチング部分（
区間Ｂのラインａとｂで四重れる部分）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６６
５０のフローチャートである。

まず６６５１で、予測動作パターン・データ６３０１と
複数記憶されている状態別動作パターン・デークロ５０
１の内の第１のパターン・データ３５０１−１（例えば
、これを減速中にエアコノ・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（３３
０１−３５０１−１）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１〕と
ａの差面積データが符号（マｊきで算出される。この差
面積データを６６５２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］）が相対的にライ
ンａに近いか、ラインａより下にあり、工ンス）・する
恐れが強いので、エンストが起ると判断され、６６５３
で、エンジン状態推定デークロロ０１を、エンストを表
わすデータにする。

６６５４．３６５５以下では、第２、第６（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、今捷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、差を初号イχ
１でめ、判定もエンストかそうで々いかだけとしたが、
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６７００として実行さ
れるプログラム６７５０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／り角センサ２０
０からのクランク角１２０°毎のイハ号（ＩＩＮＦ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。

捷ず６７５１で、エンジン状態推定データ６６０１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５
Ａ１ｉ１ｉ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
、３７５６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ぜる方向に制御する。具体的
には、ＩＳＯ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、ＩＳＣ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、短時間フィードフオワードで制御し、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。

ろ７５４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以外易い場合もあイ
）ので、点火エイ・ルキーな増す、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Ｅ　Ｇ　Ｒ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針、
混合気の混合比をトルク増大の方向に制御（Ｅ　Ｃｉ　
ｌ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。

これ寸での説明は、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（ＡＰ、Ｍ信号２１１）、ス
ロットル開度信号（’ｒｖ。

信号２７１）などを用いるとともできる。

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、どのよう外ギヤチェンジがが正確に、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、ＥＧ几のきめ細かな制御ができる。

次に、これまで述べた実施例においては、実動作パター
ン・データをそのまま記憶して比較照合するようになっ
ているので、推定するエンジン状態の種類が多い場合に
は、メモリの量が多量になったり、プログラムの実行時
間が長くなって他の制御の演算に支障を来たすおそれが
ある。

上記の問題を解決するには、実動作パターン・データの
特徴だけを抽出して記憶し、予め記憶していた特徴デー
タと比較照合するように構成すれば良い。

以下、その実施例について説明する。

第１８図は、実動作パターン・データの特徴デー、り３
１０２を計測するプログラム６１６ｏのフローチャート
である。

定時割込みで開始されたプログラムは、第８図に示した
プログラム３１５０を実行した後、６１６１で全測定区
間の内の初期の所定区間（第７図の区間Ｅ）のデータの
平均値Ｘｉを算出する。６１６２では後期の所定区間（
第７図の区間■パ）のデータの平均値Ｘｃを算出する。

６１６６では時系列データな逐時比較して行き、増加方
向から減少方向に変化した時点のデータを極大値データ
ＭＡＸ（複数の場合もあり得る）として算出する。３１
６４では６１６６と同様に比較して減少から増加に変化
した時点のデータを極小値データＭＩＮ　（複数の場合
もあり得る）として算出する。

６１６５では極大と極大の間の時間、又は極小と極小の
間の時間、あるいは極大と極小または極小と極大の間の
時間を算出して振動の周期データ′１゛Ｐを算出する。

これらのデータはパターン・データの特徴を表わすデー
タであり、平均値、平均勾配、振幅、周期などを代表す
るデータである。これを実動作パターン特徴データ６１
０２として記憶する。

また、状態別動作パターン・データ６５０１の代りに、
そのパターン・データの特徴データ６５０２を記憶した
り、予め記憶させておき、前記の実動作パターン特徴デ
ータ６１０２と比較照合することによってエンジン状態
を推定する。

上記のように、パターン・データの特徴を抽出し、特徴
データとして整理して記憶したり、比較照合を行なうよ
うに構成すれば、メモリ量が少なくて済むと共に演算時
間も短くなるので、効率が良く、低価格になり、かつ他
の演算に支障を来たすおそれもなくなる。

次に、これ捷での実施例においては、エンジン状態を推
定した結果に応じてエンジンを制御する場合を説明した
が、推定機能をエンジンの診断表示に用いることも出来
る。

第１９図は、エンジンの状態を推定して表示、出力する
場合の機能を示すブロック図であり、第６図と同一のも
のは同一の番号で示しである。

第１９図において、６１００は実動作パターン・データ
６１０１を前述のような方法で算出する実動作パターン
計測手段である。

６５００は、状態別動作パターン記憶手段であり、様々
なエンスト発生時の運転パターン・データ３５０１　が
あらかじめ記憶されている。

６６００はエンジン状態推定手段で前述のように両パタ
ーン・データ３１旧と６５０１を比較照合し、エンジン
状態推定データ３６０１を出力する。

これを第４図、第５図の表示器１９００あるいはチェッ
カ２０００、車両情報提供装置２５００等の表示手段で
表示する。

これによって、エンストが発生した時、どのようなパタ
ーンでエンストが発生したかが診断、識別でき、修理や
エンジン調整を行々う上で有益な情報が得られ、効果的
なサービスができる。

〔発明の効果〕 以上説明したごとく本発明によれば、■　所定期間のパ
ターン・データによって推定するので、エンジン状態の
推定が正確に行なえる。■　所定期間のパターン・デー
タで推定するため、複数の類似のエンジン状態を分解能
よく推定できる。■同じく、瞬時値の組合せでは推定し
にくい複雑なエンジン状態が推定できる。■　多くの数
のセンサ信号を必要としないでエンジン状態が推定でき
る。例えばトランスミッションのギヤ位置センサなしで
ギヤの変速パターンが推定できる。■類似パターンとの
比較照合を行なうことによってエンストなどの将来の現
象を予測することができるので、制御や診断を正確に、
きめ細かく、応答性良く、安価に出来る等の優れた効果
がある。

またパターン・データの特徴を抽出して記憶、比較照合
するものにおいては、メモリ量や演算時間を減少させる
ことが出来、効率の良い制御を行なうことが出来るとい
う効果もある。

【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６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１１３０ｉ：ｌの回
路構成図、第６図は本発明な一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Ｃ１）Ｕ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６２０１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６４
０１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６３０１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６６０１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３７０
０として実行されるプログラムのフローチャート、第１
８図は実動作パターン・データの特徴データ３１０２を
計測するプログラムのフローチャート、第１９図はエン
ジンの状態を推定して表示・出力する場合の機能を示す
ブロック図である。 符号の説明 ２０・・・センサ群　２１・・・演算手段２２・・・ア
クチーエータ又は表示手段２３・・・実動作パターン計
測手段 ２４・・・状態別動作パターン記憶手段２５・・・エン
ジン状態推定手段 ２６・・実動作パターン特徴算出手段 ２７・・・状態別動作パターン特徴記憶手段２８・・・
エンジン状態推定手段 代理人弁理士　中村純之助 １’７図 矛８間 才１０日へ ＠＠１４Ｍ 卆１０図 せ８図より ｆ１２図へ す１１図 せ１０回より せ１３図へ り−１５図 経過時閉 １Ｆ１６図 １−１４図よす １１７図 十１８図 寸１０図へ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　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
   タとして記憶する第１の手段と、所定のエンジン状態に
   対応した動作パターン・データを記憶している第２の手
   段と、上記第１の手段で計測・記憶したパターン・デー
   タと上記第２の手段で記憶している動作パターン・デー
   タとを比較・照合することによってそのときのエンジン
   状態が所定のエンジン状態であるか否かを推定する第３
   の手段と、上記センサの出力と上記第６の手段の推定結
   果とに基づいてエンジンの制御や診断を行なう第４の手
   段とを備え、パターン・データの対比によってエンジン
   状態を推定する機能を有することを特徴とする題記装置
   。
2. （２）　エンジン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・データとして
   記憶する第１の手段と、上記パターン・データの平均値
   、極大値、極小値及び振動周期のうちの少なくとも一つ
   を特徴データとして算出する第５′の手段と、所定のエ
   ンジン状態に対応した動作パターン・データの特徴デー
   タを記憶している第６の手段と、上記第５の手段の記憶
   した特徴データと上記第６の手段で記憶している特徴デ
   ータとを比較・照合することによってそのときのエンジ
   ン状態が所定のエンジン状態であるか否かを推定する第
   ７の手段と、上記センサの出力と上記第７の手段の推定
   結果とに基づいてエンジンの制御や診断を行なう第８の
   手段とを備え、パターン・データの特徴データの対比に
   よってエンジン状態を推定する機能を有することを特徴
   とする題記装置。