(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランク軸の回転に対応した所定角度間隔毎のパルス列の途中にパルス間隔が不等な基準位置部を有するクランク信号を入力してパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段と、
前記パルス間隔計測手段による今回のパルス間隔を基にして次のパルスまでに整数倍の周波数の逓倍信号を生成する逓倍信号生成手段と、
前記クランク信号の基準位置部の直後に、当該基準位置部において前記パルス間隔計測手段により計測したパルス間隔を補正するパルス間隔補正手段と、
を備え、前記クランク信号の基準位置部は、パルス列の途中に当該パルスを抜いた欠け歯部であり、前記パルス間隔補正手段における、計測したパルス間隔の補正は、計測したパルス間隔を短縮することを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
エンジンのクランク軸の回転に対応した所定角度間隔毎のパルス列の途中にパルス間隔が不等な基準位置部を有するクランク信号を入力してパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段と、
前記パルス間隔計測手段による今回のパルス間隔を基にして次のパルスまでに整数倍の周波数の逓倍信号を生成する逓倍信号生成手段と、
前記クランク信号の基準位置部の手前で、当該基準位置部での前記パルス間隔計測手段によるパルス間隔の計測を禁止する禁止手段と、
前記禁止手段によりパルス間隔の計測の禁止を行った後において、クランク信号の基準位置部の直後に、パルス間隔の計測禁止の解除を行う解除手段と、
予期しない場所で、クランク信号のパルス列の途中にパルス間隔の不等を検出すると、前記パルス間隔計測手段により計測したパルス間隔を補正するパルス間隔補正手段と、
を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項３】
前記クランク信号の基準位置部は、パルス列の途中に当該パルスを抜いた欠け歯部であり、前記パルス間隔補正手段における、計測したパルス間隔の補正は、計測したパルス間隔を短縮することである請求項２に記載のエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジン制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン制御装置は燃料噴射制御や点火時期制御やアイドル回転数制御などの制御を行う装置であって、エンジンを最適な状態で運転させるものである。つまり、クランクセンサやエンジン水温センサ等のエンジン運転状態を検出する各種センサからの信号をＥＣＵ（電子制御ユニット）に入力して最適な燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを制御する。
【０００３】
点火制御や噴射制御等のエンジン回転と同期した制御、つまり、クランク角に同期した制御は、クランクエッジ（クランク信号のエッジ）からのオフセット時間が経過した時に点火パルス等の信号を発生させることにより行ってきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、角度から時間への変換のための演算を行う必要があり、処理負荷を低減するとともに、精度を向上したいという要求がある。
【０００５】
本発明はこのような背景の元になされたものであり、その目的は、処理負荷の低減及び精度向上を図り、しかも、クランク信号の基準位置部においても適正なエンジン制御を行うことができるエンジン制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、エンジンのクランク軸の回転に対応した所定角度間隔毎のパルス列の途中にパルス間隔が不等な基準位置部を有するクランク信号に対し、パルス間隔計測手段によりパルス間隔が計測され、逓倍信号生成手段により、パルス間隔計測手段による今回のパルス間隔を基にして次のパルスまでに整数倍の周波数の逓倍信号が生成される。このように、所定の角度間隔で逓倍信号を生成してエンジン回転と同期をとるシステムとすることで、角度から時間への変換のための演算を不要にでき、処理負荷の低減及び精度向上を図ることができる。
【０００７】
また、パルス間隔補正手段により、クランク信号の基準位置部の直後に、基準位置部においてパルス間隔計測手段により計測したパルス間隔が補正される。よって、クランク信号の基準位置部においてもパルス間隔を基にした逓倍信号の誤出力を防止して適正なエンジン制御を行うことができる。
さらに、前記クランク信号の基準位置部は、パルス列の途中に当該パルスを抜いた欠け歯部であり、前記パルス間隔補正手段における、計測したパルス間隔の補正は、計測したパルス間隔を短縮するものである。これにより、欠け歯判定ミス等による予期せぬ所で欠け歯が発生したと判定した時においては、パルス間隔の計測が許可の状態で欠け歯が発生するため欠け歯時の通常より大きい値（パルス間隔）が測定されるが、パルス間隔を短縮した値にすることにより、補正を行なうことができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、エンジンのクランク軸の回転に対応した所定角度間隔毎のパルス列の途中にパルス間隔が不等な基準位置部を有するクランク信号に対し、パルス間隔計測手段によりパルス間隔が計測され、逓倍信号生成手段により、パルス間隔計測手段による今回のパルス間隔を基にして次のパルスまでに整数倍の周波数の逓倍信号が生成される。このように、所定の角度間隔で逓倍信号を生成してエンジン回転と同期をとるシステムとすることで、角度から時間への変換のための演算を不要にでき、処理負荷の低減及び精度向上を図ることができる。
【０００９】
また、禁止手段により、クランク信号の基準位置部の手前で、基準位置部でのパルス間隔計測手段によるパルス間隔の計測が禁止される。よって、クランク信号の基準位置部においてもパルス間隔を基にした逓倍信号の誤出力を防止して適正なエンジン制御を行うことができる。
【００１０】
さらに、解除手段によって、禁止手段によりパルス間隔の計測の禁止を行った後において、クランク信号の基準位置部の直後に、パルス間隔の計測禁止の解除が行われる。また、パルス間隔補正手段により、予期しない場所で、クランク信号のパルス列の途中にパルス間隔の不等を検出すると、パルス間隔計測手段により計測したパルス間隔が補正される。よって、基準位置の判定ミス等による予期せぬ所でパルス間隔の不等が発生したと判定した時においては、パルス間隔の計測が許可の状態でパルス間隔の不等が発生するためパルス間隔の不等時の通常とは異なる値（パルス間隔）が測定されるが、パルス間隔の補正を行なうことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、この発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１２】
本実施の形態においては自動車用多気筒ガソリンエンジンの制御装置に具体化している。図１には、本実施形態におけるエンジン制御ＥＣＵ１の構成を示す。エンジン制御ＥＣＵ１はマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１０と電源回路２０と入出力回路３０とＥＥＰＲＯＭ４０を備えている。電源回路２０はバッテリ２から電力の供給を受けて所定の電圧をＥＣＵ１内の各機器に供給する。マイコン１０はＣＰＵ１１とＲＯＭ１２とＲＡＭ１３とＡ／Ｄ変換器１４と入出力インターフェイス１５とタイマモジュール１６を備えており、これらの各部材間はデータバスにて相互にデータのやり取りが行われる。また、入出力インターフェイス１５にはＥＥＰＲＯＭ４０が接続され、入出力インターフェイス１５を介してＥＥＰＲＯＭ４０とデータのやり取りが行われる。入出力回路３０はセンサおよびスイッチ等からの信号を入力するとともに、インジェクタ（燃料噴射弁）や点火装置に対し駆動信号を出力する。さらに、入出力回路３０には通信ライン３が接続され、入出力回路３０を介して他のＥＣＵとデータのやり取りが行われる。マイコン１０のＣＰＵ１１はセンサ・スイッチ等からの信号（データ）及び通信ライン３からのデータを入出力回路３０と入出力インターフェイス１５を介して取り込むとともに、これらデータを基にして各種の演算を行い、入出力インターフェイス１５と入出力回路３０を介してインジェクタ等を駆動制御する。
【００１３】
ここで、エンジン制御ＥＣＵ１が取り込む信号に、クランクセンサからのクランク信号がある。図２には、エンジン１サイクル（７２０°ＣＡ）分のクランク信号を示す。このクランク信号は、エンジンのクランク軸の回転に対応した所定角度間隔毎のパルス列よりなり、このパルス列の途中にパルスを抜いた欠け歯部（基準位置部）を有する。つまり、所定角度間隔毎のパルス列の途中にパルス間隔が不等な基準位置部を有する。本実施形態でのクランク信号は６０パルス毎に２パルス抜ける欠け歯の構成となっており、この欠け歯部が７２０°ＣＡで二箇所現れる（欠け歯部を３６０°ＣＡ毎に有する）。このクランク信号が図１のタイマモジュール１６のハードクランク１００に入力され、この信号を基にＣＰＵ１１にてクランクカウンタが作られる。詳しくは、図２に示すように、クランクカウンタは、クランク信号のパルス入力時にカウントアップし、エンジン１サイクル分の１２０になるタイミングで０クリアされる。欠け歯で抜ける分のカウントは、欠け歯後のクランクパルス入力時に補正される。
【００１４】
一方、図１のタイマモジュール１６に備えられたハードクランク１００は、クランク信号をハード的に処理する機能部である。このハードクランク１００により、図２のクランク信号の処理（欠け歯判定やクランクエッジ間時間を分割した角度信号の生成）をハード的に行うことができるようになっている。
【００１５】
図３には、ハードクランク１００の構成を示す。
図３において、分周回路１０１とエッジ時間計測カウンタ１０２とエッジ時間記憶レジスタ１０３と逓倍カウンタ１０４とガード用カウンタ１０５と欠け歯判定カウンタ１０６と基準カウンタ１０７と角度カウンタ１０８を備えている。プリスケーラからの信号Ｐφは分周回路１０１を介してエッジ時間計測カウンタ１０２と逓倍カウンタ１０４に送られる。また、信号Ｐφは角度カウンタ１０８に送られる。さらに、クランク信号がエッジ時間計測カウンタ１０２とガード用カウンタ１０５と欠け歯判定カウンタ１０６に送られる。
【００１６】
図４には、角度信号発生（欠け歯のない場合）のタイムチャートを示す。図４には、入力するクランク信号、エッジ時間計測カウンタ１０２のカウント値、エッジ時間記憶レジスタ１０３の記憶値、逓倍カウンタ１０４のカウント値、逓倍カウンタ１０４の出力信号（逓倍クロック）、ガード用カウンタ１０５の値のｎ倍値、基準カウンタ１０７のカウント値、角度カウンタ１０８のカウント値、欠け歯判定カウンタ１０６のカウント値を示す。
【００１７】
図３のエッジ時間計測カウンタ１０２は、クランク信号を入力してクランクエッジ間の時間（パルス間隔）を計測する。詳しくは、パルス間隔計測手段としてのエッジ時間計測カウンタ１０２は、図４のように時間同期でカウントアップするカウンタであって、クランクエッジ間（クランク信号の立ち下がりエッジ間）の時間を計測する。計測した値は１／ｎ倍に逓倍され、エッジ時間記憶レジスタ１０３に転送（リロード）されるとともに、このデータは同時に逓倍カウンタ１０４にもリロードされる。逓倍値（ｎ値）として、例えば「３２」を挙げることができる。
【００１８】
図３の逓倍カウンタ１０４は、エッジ時間計測カウンタ１０２により計測されたクランクエッジ間時間を使って、クランクエッジ時間を１／ｎした逓倍クロックを生成する。詳しくは、逓倍カウンタ１０４は、図４のように時間同期でダウンカウントされ、「０」になると逓倍クロックを発生するとともにエッジ時間記憶レジスタ１０３の値がリロードされる。このように、逓倍信号生成手段としての逓倍カウンタ１０４は、エッジ時間計測カウンタ１０２による今回のパルス間隔を基にして次のパルスまでに整数倍の周波数の逓倍信号（逓倍クロック）を生成する。
【００１９】
図３の基準カウンタ１０７は、図４に示すように、逓倍クロックによりカウントアップ動作する。図３の角度カウンタ１０８は時間同期クロックによりカウントアップする（内部クロックでカウント動作する）。ガード用カウンタ１０５は、クランク信号を入力してクランク信号の立ち下がりエッジによりカウントアップするカウンタであって、クランクエッジ入力時に同時にカウントアップ前の値のｎ倍（逓倍）の値を基準カウンタ１０７に転送する。
【００２０】
ここで、図４のように、基準カウンタ１０７のカウント値は、クランクエッジ入力時にガード用カウンタ１０５から転送された値（カウント値のｎ倍値）を上回ることはできない。また、角度カウンタ１０８は、基準カウンタ１０７のカウント値より小さい時のみカウントアップする。この角度カウンタ１０８のカウントアップに同期して角度信号が生成される。このように、３つのカウンタ１０５，１０７，１０８により角度信号が生成される。
【００２１】
本実施形態では、内部クロック（プリスケーラからの信号Ｐφ）を２０ＭＨｚとしており、角度カウンタ１０８は他のカウンタと比べ高速で動作可能である。図４において、減速時には、基準カウンタ１０７と角度カウンタ１０８のカウント動作として、クランクエッジの入力より先に基準カウンタ１０７の値がガード用カウンタ１０５の値のｎ倍値に達してしまうため、角度カウンタ１０８のカウントアップが禁止される。その結果、減速時には角度カウンタ１０８のカウント動作が停止して、一定値以上の角度信号の発生を防止する。また、加速時には、基準カウンタ１０７がガード用カウンタ１０５の値のｎ倍値に追いつく前にクランクエッジの入力によりガード用カウンタ１０５の値のｎ倍値が基準カウンタ１０７に転送され、角度カウンタ１０８は基準カウンタ１０７に追いつくまでカウントアップし続ける。その結果、加速時にはクランクエッジ入力後に角度カウンタ１０８がカウントアップして、足りない分の角度信号を生成する。
【００２２】
このように生成した角度信号をハードクランク１００内の図示しないカウンタに入力してコンペアレジスタを用いて点火・噴射制御がクランク角同期にて行われる。即ち、所定の角度間隔で逓倍信号を生成してエンジン回転と同期をとるシステムとすることで、角度から時間への変換のための演算を不要にでき、処理負荷の低減及び精度向上（ｎ＝３２ならばＬＳＢ＝０．１８７５°ＣＡ）を図ることができる。
【００２３】
図３の欠け歯判定カウンタ１０６は逓倍クロックによりカウントアップし、クランクエッジ入力で０クリアされる。そのため、図５に示すように、欠け歯でクランクエッジの入力が一定時間以上ない時は欠け歯判定値に到達し、欠け歯割り込み信号を発生する。詳しくは、欠け歯判定カウンタ１０６はそのカウント値と欠け歯判定値を比較してカウント値が欠け歯判定値と等しくなった後のクランクエッジで欠け歯割り込み信号を発生する。
【００２４】
なお、欠け歯割り込み信号は欠け歯判定カウンタ１０６のカウント値が欠け歯判定値に達した時に発生させてもよい。また、本実施形態では欠け歯判定値を前回のクランクエッジ時間の２．５倍としている。
【００２５】
次に、このように構成したエンジン制御ＥＣＵ（エンジン制御装置）の作用について説明する。
図５は、欠け歯時の補正方法を表わすタイムチャートである。
【００２６】
欠け歯時においてクランクエッジの入力が一定時間以上ないと、図３の欠け歯判定カウンタ１０６のカウント値が欠け歯判定値に達し、欠け歯割り込み信号を発生する。
【００２７】
ここで、本実施形態では欠け歯時にはパルスが２発抜けるため欠け歯時のエッジ時間は通常時の３倍になる。つまり、図３のエッジ時間記憶レジスタ１０３と逓倍カウンタ１０４には通常の３倍の値がリロードされるため逓倍クロックの発生間隔も３倍大きくなり、このままでは角度信号を正しく生成することができない。つまり、欠け歯のあるクランク信号を使ったシステムにおいては、欠け歯でのエッジ間隔が欠け歯以外のエッジ間隔より長いため、クランクエッジ間の時間をｎ分割した値をそのまま使うと、欠け歯部の角度信号の間隔は欠け歯以外の所の角度信号より長くなってしまい、それによって点火・噴射制御が正しく行えない。
【００２８】
そのための補正方法について、図６のフローチャートで詳細を説明する。図６の処理はクランク信号の立ち下がりエッジ毎に起動するものである。
ＣＰＵ１１は図６のステップ６０１で、クランクカウンタの値（図２参照）から欠け歯前のクランクエッジ割り込みであるか否か判定する（クランクカウンタ＝５６または１１６）。そして、欠け歯前のクランクエッジ割り込みの時には、ＣＰＵ１１はステップ６０２で、欠け歯時にはクランクエッジの間隔が通常時の３倍になるため、予めガード用カウンタ１０５のカウント値も通常の３倍になるよう補正を行う。つまり、ガード用カウンタ１０５のカウント値として、エッジ入力により、欠け歯で抜ける２発分の値をソフト制御により加算する。これを、図５においてｔ１のタイミングで示し、ＣＰＵ１１にてガード用カウンタ１０５のカウント値を欠け歯分だけ補正する。
【００２９】
欠け歯前のエッジ割り込みでない時には、ＣＰＵ１１は図６のステップ６０３に移行して、欠け歯後のエッジ割り込みか否か判定する（クランクカウンタ＝５９または１１９）。そして、欠け歯後のエッジ割り込みの時には、欠け歯ではクランクエッジの間隔が通常の３倍になりその値がリロードされるため（図５のｔ２のタイミング）、ＣＰＵ１１はステップ６０４，６０５で、エッジ時間を１／３倍した値を図３のエッジ時間記憶レジスタ１０３と逓倍カウンタ１０４にセットする。これにより、逓倍クロックの発生間隔が欠け歯後も欠け歯以外の時と同じように発生させることができ、それ故、角度信号が正しく生成でき、点火・噴射の制御を正確に行なうことができる。
【００３０】
なお、本実施形態ではクランクカウンタを用いた欠け歯後のエッジ割り込みにてエッジ時間の補正を行なうようにしたが、欠け歯判定カウンタ１０６による欠け歯割り込み信号にて補正を行ってもよい。その場合、欠け歯割り込み信号の発生タイミングを欠け歯後のエッジ入力時（立ち下がりエッジ入力時）とする。
【００３１】
このように、本実施の形態は下記の特徴を有する。
（イ）パルス間隔補正手段としてのＣＰＵ１１は、図６のステップ６０３〜６０５を実行してクランク信号の欠け歯部（基準位置部）の直後に、欠け歯部においてエッジ時間計測カウンタ１０２により計測したパルス間隔を、抜いたパルス分だけ短縮した値（補正した値）をエッジ時間記憶レジスタ１０３と逓倍カウンタ１０４にセットするようにした。よって、欠け歯部においてもパルス間隔を基にした逓倍信号（逓倍クロック）の誤出力を防止して適正なエンジン制御を行うことができることとなる。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００３２】
図７は、本実施形態における欠け歯時補正の方法を表わすタイムチャートである。
本実施形態の方法では、欠け歯前のクランクエッジ割り込みにて次のクランクエッジ入力でのエッジ時間のエッジ時間記憶レジスタ１０３と逓倍カウンタ１０４へのリロードを禁止する。つまり、欠け歯時のエッジ時間を使わないことにより欠け歯後の角度信号のズレ（過少化）を発生させないようにする。図７においてはｔ１０のタイミングではリロード禁止となっているため転送は行われない。
【００３３】
図８は、欠け歯前のクランクエッジでの処理のフローチャートである。
ＣＰＵ１１はステップ８０１でクランクカウンタの値（図２参照）から欠け歯前の割り込みであるか否か判定する（クランクカウンタ＝５６または１１６）。そして、欠け歯前のクランクエッジ割り込みの場合、ＣＰＵ１１はステップ８０２で、欠け歯前のクランクエッジ時にはクランクエッジの間隔が通常時の３倍になるため、予めガード用カウンタ１０５のカウント値も通常の３倍になるよう補正する（図６のステップ６０２と同様の処理）。
【００３４】
ステップ８０２の処理を行った後、ＣＰＵ１１はステップ８０３で、クランクエッジ入力によるエッジ時間記憶レジスタ１０３および逓倍カウンタ１０４へのリロードを禁止する。つまり、欠け歯ではクランクエッジの間隔が通常時の３倍になるため、欠け歯でのエッジ時間を使用しないようにリロード禁止モードにする。これを、図７においてｔ１１のタイミングで示し、許可モードから禁止モードにする。
【００３５】
なお、ステップ８０１において欠け歯前の割り込みでない場合は何も処理をせず終了する。
図９には、欠け歯割り込みでの処理のフローチャートを示す。この処理は、図７に示すように、欠け歯判定カウンタ１０６により欠け歯検出後のエッジ入力時の欠け歯割り込み信号により起動する。
【００３６】
ＣＰＵ１１はステップ９０１でリロードが禁止状態になっているか否か判定し、禁止状態になっている時は、ステップ９０２でリロードを再度許可にして処理を終了する。これを、図７においてｔ１２のタイミングで示し、禁止モードから許可モードにする。
【００３７】
一方、欠け歯判定ミス等による予期せぬ所で欠け歯が発生したと判定した時（異常時）は、リロードが許可の状態で欠け歯が発生するため欠け歯時の通常より３倍大きい値がエッジ時間記憶レジスタ１０３と逓倍カウンタ１０４にリロードされている。そのため、ステップ９０１でリロードが禁止状態になっていないと、ＣＰＵ１１はステップ９０３，９０４に移行して、エッジ時間を１／３倍した値をエッジ時間記憶レジスタ１０３と逓倍カウンタ１０４にセットする。これにより、第１の実施形態（図５の方法）と同じように、角度信号の補正が可能となる。つまり、ハードクランク１００が欠け歯判定をミスした時など思わぬ所で欠け歯が発生した時の補正を行うことができる。
【００３８】
このように、本実施の形態は下記の特徴を有する。
（イ）禁止手段としてのＣＰＵ１１は、図８のステップ８０１，８０３を実行してクランク信号の欠け歯部（基準位置部）の手前で、当該欠け歯部でのエッジ時間計測カウンタ１０２によるパルス間隔の計測を禁止するようにした。よって、欠け歯部においてもパルス間隔を基にした逓倍信号の誤出力を防止して適正なエンジン制御を行うことができる。また、解除手段及びパルス間隔補正手段としてのＣＰＵ１１は、図９のステップ９０１，９０２を実行してパルス間隔の計測の禁止を行った後において、クランク信号の欠け歯部の直後に、パルス間隔の計測の禁止解除を行うとともに、図９のステップ９０１，９０３，９０４を実行して予期しない場所で、クランク信号のパルス列の途中にパルス抜け（即ち、パルス間隔の不等）を検出すると、エッジ時間計測カウンタ１０２により計測したパルス間隔を、抜けたパルス分だけ短縮して補正するようにした。よって、欠け歯判定ミス等による予期せぬ所で欠け歯が発生したと判定した時においては、パルス間隔の計測が許可の状態で欠け歯が発生するため欠け歯時の通常より大きい値（パルス間隔）が測定されるが、パルス間隔を短縮した値にすることにより、補正を行なうことができる。
【００３９】
なお、これまでの説明ではクランク信号の基準位置部は、パルス列の途中においてパルスを抜いた欠け歯部であったが、これに限ることなく、他の構造（パルス列の途中にパルスを挿入する等の構造）にて所定角度間隔毎のパルス列の途中においてパルス間隔が不等な基準位置部を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態におけるエンジン制御ＥＣＵの構成図。
【図２】エンジン１サイクル分（７２０°ＣＡ）のクランク信号とクランクカウンタのカウント値を示すタイムチャート。
【図３】ハードクランクの構成図。
【図４】ハードクランクによる角度信号の生成を説明するためのタイムチャート。
【図５】第１の実施形態における欠け歯時の角度信号の補正を説明するためのタイムチャート。
【図６】欠け歯時の角度信号の補正を説明するためのフローチャート。
【図７】第２の実施形態における欠け歯時の角度信号の補正を説明するためのタイムチャート。
【図８】欠け歯時の角度信号の補正を説明するためのフローチャート。
【図９】欠け歯時の角度信号の補正を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン制御ＥＣＵ、１０…マイコン、１１…ＣＰＵ、１６…タイマモジュール、１００…ハードクランク、１０２…エッジ時間計測カウンタ、１０４…逓倍カウンタ、１０６…欠け歯判定カウンタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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