(57)【要約】【課題】運転条件に応じて燃料噴射量や点火時期等を最適に制御することのできる内燃機関の制御量演算装置を得る。【解決手段】内燃機関の回転に同期して所定角度毎に回転信号を出力する回転信号発生手段と、回転信号の入力毎に、内燃機関の制御対象の制御量を演算する制御手段とを備えた内燃機関の制御量演算装置であって、制御手段は、回転信号の入力数が所定数に達した時点で、制御対象の駆動タイミングおよび駆動期間を演算する制御量演算手段と、回転信号の入力毎に、駆動タイミングおよび駆動期間に基づいて、制御対象を駆動制御する駆動制御手段とにより構成され、制御量演算手段と駆動制御手段との動作期間が重なった場合には、制御量演算手段の動作を中断し、駆動制御手段を優先的に実行する。【選択図】　　　　図１
2004044532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の回転に同期して所定角度毎に回転信号を出力する回転信号発生手段と、
前記回転信号の入力毎に、前記内燃機関の制御対象の制御量を演算する制御手段とを備えた内燃機関の制御量演算装置であって、
前記制御手段は、
前記回転信号の入力数が所定数に達した時点で、前記制御対象の駆動タイミングおよび駆動期間を演算する制御量演算手段と、
前記回転信号の入力毎に、前記駆動タイミングおよび前記駆動期間に基づいて、前記制御対象を駆動制御する駆動制御手段とにより構成され、
前記制御量演算手段と前記駆動制御手段との動作期間が重なった場合には、前記制御量演算手段の動作を中断し、前記駆動制御手段を優先的に実行することを特徴とする内燃機関の制御量演算装置。
【請求項２】
前記回転信号発生手段は、前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して前記回転信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御量演算装置。
【請求項３】
前記回転信号発生手段は、
前記内燃機関のクランク軸の回転に同期したクランク軸信号を出力するクランク軸信号発生手段と、
前記内燃機関のカム軸の回転に同期したカム軸信号を出力するカム軸信号発生手段とにより構成され、
前記制御量演算手段は、前記カム軸信号の入力時点で、前記制御対象の前記駆動タイミングおよび前記駆動期間を演算し、
前記駆動制御手段は、前記クランク軸信号の入力毎に、前記駆動タイミングおよび前記駆動期間に基づいて、前記制御対象を駆動制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御量演算装置。
【請求項４】
前記制御量演算手段は、
前記カム軸信号の入力数が所定数に達した時点で前記演算を実行することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御量演算装置。
【請求項５】
前記制御量演算手段は、複数の制御対象の制御量を演算し、各制御対象の制御量の演算終了時点で、演算終了を前記駆動制御手段に通知し、
前記駆動制御手段は、
前記演算終了の通知のあった制御対象を対象に、前記制御量に基づいて駆動制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の内燃機関の制御量演算装置。
【請求項６】
前記制御量演算手段は、
前記内燃機関の気筒に配設され、燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁の噴射タイミングおよび前記燃料の噴射期間を演算し、
前記駆動制御手段は、
前記噴射タイミングおよび前記噴射期間に基づいて前記燃料噴射弁の駆動を制御することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の内燃機関の制御量演算装置。
【請求項７】
前記制御量演算手段は、
前記内燃機関の気筒に配設され、気筒内の混合気を点火させる点火コイルの通電時期および前記混合気の点火時期を演算し、
前記駆動制御手段は、
前記通電時期および前記点火時期に基づいて前記点火コイルの駆動を制御することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の内燃機関の制御量演算装置。
【請求項８】
前記制御量演算手段は、
燃料圧力を所定値に制御する高圧ポンプの電磁バルブ駆動タイミングおよび電磁バルブ駆動期間を演算し、
前記駆動制御手段は、
前記電磁バルブ駆動タイミングおよび前記電磁バルブ駆動期間に基づいて前記電磁バルブの駆動を制御することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の内燃機関の制御量演算装置。
【請求項９】
前記内燃機関のカム軸の回転を制御する可変バルブタイミング手段を備え、
前記高圧ポンプは、前記カム軸の回転に応じて駆動され、
前記カム軸信号発生手段は、前記可変バルブタイミング機構によって制御されたカム軸の回転に応じて前記カム軸信号を出力することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の制御量演算装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の回転に同期する信号をトリガにして、多気筒の内燃機関における気筒毎の燃料噴射および点火時期等の制御量を演算する内燃機関の制御量演算装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車用エンジン等の内燃機関においては運転条件に応じて燃料噴射や点火時期等を最適に制御する必要があり、そのためにマイクロコンピュータを用いたコントロールユニット（ＥＣＵ）を備えている。
【０００３】
コントロールユニットには、各種制御量を演算する処理ルーチンが記述された制御プログラムが格納されており、格納された制御プログラムに従って各種制御量が演算され、コントロールユニットは制御量に基づいて制御を行っている。
【０００４】
この制御プログラムは、主にマイクロコンピュータの作動クロックに同期したメインルーチンと、内燃機関の回転に同期する信号をトリガに作動する割込ルーチンとにより構成される。
【０００５】
内燃機関の運転条件の変化に応じて適切な各種制御量を演算するためには、内燃機関の回転に同期して実行される割込ルーチンによって演算されれば、適切な制御量が演算される。また、回転数が上昇するに従い同期する信号間の時間が短くなると演算の回数が多くなる。
【０００６】
従来では、内燃機関の回転に同期する信号を発生させており、クランク軸１回転当たり４回程度を発生頻度としていた。
【０００７】
燃料噴射や点火時期等の精度向上のためにこの信号の発生頻度を多くし、例えばクランク角が１０°回転する度に発生させ、その信号により燃料噴射弁、点火コイル等の制御を行なっている。この場合、内燃機関の回転に同期する信号間の時間が従来に比べ短くなり、各信号をトリガに実行される割込ルーチンの処理時間が前後の信号間の時間を超える恐れがある。
【０００８】
したがって、演算頻度を多くしても１つの信号に対する割込ルーチンの処理が終了するまで、次のメインルーチンの処理や割込ルーチンの処理の実行を待たなければならないので、内燃機関の回転に同期した応答性の良い制御を実現することができない。
【０００９】
このような場合には、各信号間で処理できるよう処理ルーチンを適切に分散させる方法も考えられるが、制御プログラムが複雑になる懸念がある。また、コントロールユニットの演算能力を向上させる方法も考えられるが、コスト的に不利となる懸念がある。そのため、制御量の演算を効率的に行うことが必要である。
【００１０】
例えば特開平８−２４６９４２号公報にて示されている従来の内燃機関の制御量演算装置は、複数気筒の内の１つを基準気筒として定め、この基準気筒の各種制御量をマイクロコンピュータの作動クロックに同期したメインルーチンで演算し、その演算結果を基本制御量とすると共に、各気筒別の制御量は、各気筒に対応した気筒検出信号をトリガとする割込ルーチンでこの基本制御量に対する補正演算を行い、最終的な制御量を算出している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の内燃機関の制御量演算装置は以上のように、基準気筒の基本制御量をマイクロコンピュータの作動クロックに同期したメインルーチンで演算しているので、内燃機関の運転状態の急激な変化に対応するのは困難であるという問題点があった。
【００１２】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、運転条件に応じて燃料噴射量や点火時期等を最適に制御することのできる内燃機関の制御量演算装置を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関の制御量演算装置は、内燃機関の回転に同期して所定角度毎に回転信号を出力する回転信号発生手段と、回転信号の入力毎に、内燃機関の制御対象の制御量を演算する制御手段とを備えた内燃機関の制御量演算装置であって、制御手段は、回転信号の入力数が所定数に達した時点で、制御対象の駆動タイミングおよび駆動期間を演算する制御量演算手段と、回転信号の入力毎に、駆動タイミングおよび駆動期間に基づいて、制御対象を駆動制御する駆動制御手段とにより構成され、制御量演算手段と駆動制御手段との動作期間が重なった場合には、制御量演算手段の動作を中断し、駆動制御手段を優先的に実行するものである。
【００１４】
また、この発明に係る内燃機関の制御量演算装置の回転信号発生手段は、内燃機関のクランク軸の回転に同期して回転信号を出力するものである。
【００１５】
また、この発明に係る内燃機関の制御量演算装置の回転信号発生手段は、内燃機関のクランク軸の回転に同期したクランク軸信号を出力するクランク軸信号発生手段と、内燃機関のカム軸の回転に同期したカム軸信号を出力するカム軸信号発生手段とにより構成され、制御量演算手段は、カム軸信号の入力時点で、制御対象の駆動タイミングおよび駆動期間を演算し、駆動制御手段は、クランク軸信号の入力毎に、駆動タイミングおよび駆動期間に基づいて、制御対象を駆動制御するものである。
【００１６】
また、この発明に係る内燃機関の制御量演算装置の制御量演算手段は、カム軸信号の入力数が所定数に達した時点で演算を実行するものである。
【００１７】
また、この発明に係る内燃機関の制御量演算装置の制御量演算手段は、複数の制御対象の制御量を演算し、各制御対象の制御量の演算終了時点で、演算終了を駆動制御手段に通知し、駆動制御手段は、演算終了の通知のあった制御対象を対象に、制御量に基づいて駆動制御を行うものである。
【００１８】
また、この発明に係る内燃機関の制御量演算装置の制御量演算手段は、内燃機関の気筒に配設され、燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁の噴射タイミングおよび燃料の噴射期間を演算し、駆動制御手段は、噴射タイミングおよび噴射期間に基づいて燃料噴射弁の駆動を制御するものである。
【００１９】
また、この発明に係る内燃機関の制御量演算装置の制御量演算手段は、内燃機関の気筒に配設され、気筒内の混合気を点火させる点火コイルの通電時期および混合気の点火時期を演算し、駆動制御手段は、通電時期および点火時期に基づいて点火コイルの駆動を制御するものである。
【００２０】
また、この発明に係る内燃機関の制御量演算装置の制御量演算手段は、燃料圧力を所定値に制御する高圧ポンプの電磁バルブ駆動タイミングおよび電磁バルブ駆動期間を演算し、駆動制御手段は、電磁バルブ駆動タイミングおよび電磁バルブ駆動期間に基づいて電磁バルブの駆動を制御するものである。
【００２１】
さらに、この発明に係る内燃機関の制御量演算装置は、内燃機関のカム軸の回転を制御する可変バルブタイミング手段を備え、高圧ポンプは、カム軸の回転に応じて駆動され、カム軸信号発生手段は、可変バルブタイミング機構によって制御されたカム軸の回転に応じてカム軸信号を出力するものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
【００２３】
図１は、この発明の実施の形態１における４気筒内燃機関を示す構成図であり、図２は、カム軸の信号板の形状を示す構成図であり、図３は、クランク軸の信号板の形状を示す構成図である。
【００２４】
図１において、内燃機関１０１には、内燃機関１０１への吸入空気を浄化するエアクリーナ１０２と、内燃機関１０１への吸入空気量を計量するエアフローセンサ１０３と、エアクリーナ１０２によって浄化された空気を内燃機関１０１へ送る吸気管１０４とが設けられている。
【００２５】
吸気管１０４には、吸入空気量を調節して内燃機関１０１の出力をコントロールするスロットルバルブ１０５と、吸入空気量に見合った燃料を気筒中に供給する燃料噴射弁１０６とが設けられている。
【００２６】
内燃機関１０１には、燃焼室内で燃焼した排気ガスを排出する排気管１０７が設けられており、排気管１０７には、排気ガス内の残存酸素量を検出するＯ２センサ１０８と、排気ガス内の有害ガスを浄化する三元触媒１０９とが設けられている。
【００２７】
内燃機関１０１の燃焼室内には、点火コイル１３１により駆動される点火プラグ１３０が設けられている。
点火プラグ１３０は、点火コイル１３１から供給される高電圧エネルギーにより火花を発生して、燃焼室内の混合気を燃焼させる。
【００２８】
内燃機関１０１の吸気バルブおよび排気バルブには、クランク軸１２０に同期して吸排気のバルブタイミングを設定するカム軸１１０が設けられ、カム軸１１０は、タイミングベルト等の機械的伝達手段を介してクランク軸１２０と連結されており、クランク軸１２０が２回転する間に１回転する。
【００２９】
カム軸１１０に取り付けられたカム角検出用の信号板１１１は、カム軸１１０と一体に回転し、内燃機関１０１の吸気バルブに設けられたカム角センサ１１２は、図２に示す信号板１１１の突起を検出することによりカム軸１１０の位置（カム角）を検出するとともに、カム軸信号ＳＧＣを発生する。
【００３０】
また、各気筒（＃１〜＃４）において、シリンダ内のピストンが上死点前１３５゜ＣＡ（以下、Ｂ１３５と称す。）に位置する瞬間にカム軸信号ＳＧＣを発生させるように信号板１１１に突起を備えている。
【００３１】
なお、＃３気筒および＃４気筒においては、Ｂ９５でもカム軸信号ＳＧＣが発生するように信号板１１１に突起を備えており、各気筒のカム軸信号ＳＧＣによって各気筒を識別する。
【００３２】
また、図３において、クランク軸１２０に取り付けられたクランク角検出用の信号板１２１は、クランク軸１２０と一体に回転しており、クランク角センサ１２２は、信号板１２１の突起を検出することにより、クランク軸１２０の位置（クランク角）を検出して、クランク軸信号ＳＧＴを発生する。
【００３３】
また、クランク角検出用の信号板１２１は１０°ＣＡ毎に突起を備えているが、各気筒でのＢ９５の位置や、＃２気筒および＃３気筒のＢ１０５の位置については、Ｂ７５の位置特定および気筒識別のために欠け歯としている。
【００３４】
マイクロコンピュータからなるコントロールユニット１５０は、内燃機関１０１の運転状態を示す各種センサからの検出情報に基づいて各種アクチュエータを駆動し、内燃機関１０１の制御を行う。
【００３５】
このように、各種センサの検出情報は、全てコントロールユニット１５０に入力され、各種制御は、コントロールユニット１５０の制御下で行われる。
【００３６】
図４は、４気筒内燃機関における通常の運転状態での燃料噴射量および点火時期の制御量演算装置を示すタイミングチャートである。また、図５は、クランク軸信号ＳＧＴ入力毎に実行される第１の制御ルーチン（駆動制御手段）を示すフローチャートであり、図６は、特定位置判定時に実行される第２の制御ルーチン（制御量演算手段）を示すフローチャートである。
【００３７】
なお、第１の制御ルーチンは、燃料噴射駆動制御処理および点火コイル駆動制御処理により構成され、第２の制御ルーチンは、燃料噴射量演算処理および点火時期演算処理により構成される。
【００３８】
次に、図４〜図６を参照しながら、この発明の実施の形態１による動作について説明する。
【００３９】
図４において、クランク角センサ１２２は、１０°ＣＡ毎に設けられた信号板１２１の突起を検出し、コントロールユニット１５０にクランク軸信号ＳＧＴを出力すると、コントロールユニット１５０は、第１の制御ルーチンを開始する。
【００４０】
図５において、まず、ＳＧＴ検出数カウンタＣ＿ＳＧＴをカウントアップし、クランク軸信号ＳＧＴの入力数をカウントする。
【００４１】
一方、信号板１２１の欠け歯によりＢ７５を検出した場合には、ＳＧＴ検出数カウンタＣ＿ＳＧＴを「０」にリセットする（図４参照）（ステップＳ１０１）。
【００４２】
続いて、燃料噴射期間Ｐｗの値が「０」より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００４３】
ステップＳ１０２において、燃料噴射期間Ｐｗの値が「０」より大きい場合には（すなわち、ＹＥＳ）、後述する第２の制御ルーチン内の燃料噴射量演算処理が完了したと判定し、燃料噴射駆動制御処理を実行する（ステップＳ１０３）。
【００４４】
また、燃料噴射期間Ｐｗの値が「０」以下の場合には（すなわち、ＮＯ）、燃料噴射量演算が完了していないと判定し、ステップＳ１０３からステップＳ１０４をスキップして、燃料噴射弁１０６の駆動演算は行わない。
【００４５】
ステップＳ１０３において、燃料噴射駆動制御処理では、ＳＧＴ検出数カウンタＣ＿ＳＧＴに基づいて、現在のクランク角を確認し、第２の制御ルーチンで演算された噴射開始タイミングＩｎｊ＿Ｔと比較して、噴射開始までのクランク角の角度を演算し、クランク軸信号ＳＧＴの入力タイミングの角度だけで判別できない分の角度を時間に換算する。
【００４６】
例えば、図４において、後述する第２の制御ルーチンで演算された噴射開始タイミングＩｎｊ＿Ｔが５５°ＣＡである場合、Ｂ５位置から５５°ＣＡ後（ＳＧＴ検出数カウンタＣ＿ＳＧＴが「１２」となった後の５ＣＡ後）に燃料噴射弁１０６を駆動させるための駆動信号をオンさせることを意味する。
【００４７】
まず、第２の制御ルーチンでの燃料噴射量演算処理が終了すると、第１の制御ルーチンでは、ＳＧＴ検出数カウンタＣ＿ＳＧＴが「１０」の時に噴射開始タイミングＩｎｊ＿Ｔを受け取る。
【００４８】
そして、１０°ＣＡ毎にカウントされるＳＧＴ検出数カウンタＣ＿ＳＧＴの現在のカウント数を確認し、噴射開始までの残りの角度を演算する。図４では、残りの角度は、２５°ＣＡとなる。
【００４９】
２０°ＣＡ分カウント後、ＳＧＴ検出数カウンタＣ＿ＳＧＴが「１２」となった時に、クランク信号では残りの５°ＣＡを判別できないので、残りの５°ＣＡ分を時間に換算して、５°ＣＡ分の時間経過後、駆動信号をオンさせる。
【００５０】
コントロールユニット１５０は、噴射までの時間と噴射期間Ｐｗが格納され、駆動開始時に駆動信号をオンにし、噴射期間Ｐｗ経過した場合には駆動信号をオフにする。
【００５１】
駆動開始までの角度および時間が演算されると、燃料噴射期間Ｐｗと噴射開始タイミングＩｎｊ＿Ｔとを「０」にクリアする（ステップＳ１０４）。
【００５２】
続いて、後述する第２の制御ルーチン内の点火時期演算処理の完了を示す演算点火時期演算完了フラグｆ＿ｃａｌＡｄｖがオン状態か否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【００５３】
ステップＳ１０５において、点火時期演算完了フラグｆ＿ｃａｌＡｄｖがオン状態（成立）の場合には（すなわち、ＹＥＳ）、点火時期演算処理が完了したと判定し、点火コイル駆動制御処理を実行する（ステップＳ１０６）。
【００５４】
一方、点火時期演算完了フラグｆ＿ｃａｌＡｄｖがオフ状態（不成立）の場合には（すなわち、ＮＯ）、点火時期演算処理が完了していないと判定し、ステップＳ１０６とステップＳ１０７をスキップして、点火コイル１３１の駆動演算は行わない。
【００５５】
点火コイル駆動制御処理も燃料噴射駆動制御処理と同様に、ＳＧＴ検出数カウンタＣ＿ＳＧＴに基づいて、現在のクランク角を確認し、第２の制御ルーチンで演算された駆動タイミング（通電開始タイミング）、点火時期と比較して、通電開始および点火時期までのクランク角の角度を演算し、クランク軸信号ＳＧＴの入力タイミングの角度だけで判別できない分の角度を時間に換算する。
【００５６】
コントロールユニット１５０は、通電開始および点火までの時間が格納され、演算された時間経過後に、点火コイル１３１の駆動信号をオンにし、点火の時間になると駆動信号をオフにして、点火プラグを火花放電させ、燃焼室内の混合気を燃焼させる。
【００５７】
なお、図４においては、ＳＧＴ検出数カウンタＣ＿ＳＧＴが「１１」であるタイミングで、点火時期演算処理が完了し、点火時期演算完了フラグｆ＿ｃａｌＡｄｖがオン状態となって演算の完了が示される。
【００５８】
また、ステップＳ１０６の演算が終了した場合、点火時期演算完了フラグｆ＿ｃａｌＡｄｖをクリアする（オフにする）（ステップＳ１０７）。
【００５９】
続いて、ＳＧＴ検出数カウンタＣ＿ＳＧＴに基づいて、後述するステップＳ１１０の第２の制御ルーチンを実行開始する特定位置か否かを判定する（ステップＳ１０８）。
【００６０】
図４においては、ＳＧＴ検出数カウンタＣ＿ＳＧＴが「７」のタイミングを特定位置と判定し（ステップＳ１０９）、図６の第２の制御ルーチンを実行させ（ステップＳ１１０）、図５の処理ルーチンを終了する。
【００６１】
したがって、第２の制御ルーチンは１８０°ＣＡ周期で実行され、その実行される位置は「Ｂ５」の位置となる。
【００６２】
次に、特定位置判定時に実行される第２の制御ルーチンについて説明する。
【００６３】
なお、図４において、第２の制御ルーチンは、第１の制御ルーチンが開始された場合、第１の制御ルーチンが終了するまで処理を中断する。
【００６４】
図６において、まず、燃料噴射量演算処理を実行する。燃料噴射量演算処理は一般的に行われているもので、例えば吸入空気量等の内燃機関１０１の状態量を基に、予めコントロールユニット１５０内に格納されたデータ等を用いて燃料噴射量等を演算し、燃料噴射量等から燃料噴射期間Ｐｗや噴射開始タイミングＩｎｊ＿Ｔを演算する（ステップＳ２０１）。
【００６５】
演算が完了すると、噴射期間Ｐｗおよび噴射開始タイミングＩｎｊ＿Ｔの値をメモリに格納する（ステップＳ２０２）。メモリに格納されたことにより、次回の第１の制御ルーチンにおいて、最新の演算値を用いて燃料噴射弁１０６の駆動制御を行う。
【００６６】
続いて、点火時期演算処理を実行する。点火時期演算処理も燃料噴射量演算処理と同様、一般的に行われているもので、例えば内燃機関１０１の状態量を基に、予めコントロールユニット１５０内に格納されたデータ等を用いて、点火コイル駆動タイミング（通電開始タイミング）および点火時期を演算する（ステップＳ２０３）。
【００６７】
演算が完了すると、点火コイル駆動タイミングおよび点火時期をメモリに格納する（ステップＳ２０４）。メモリに格納されたことにより、次回の第１の制御ルーチンにおいて、最新の演算値を用いて点火コイル１３１の駆動制御を行う。
【００６８】
続いて、点火時期演算完了フラグｆ＿ｃａｌＡｄｖをオンにして点火時期演算処理が完了したことを示す（ステップＳ２０５）。
【００６９】
最後に、可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）の駆動制御など、気筒毎の処理を実行して（ステップＳ２０６）、図６の処理ルーチンを終了する。
【００７０】
以上のように、燃料噴射弁１０６や点火コイル１３１の駆動タイミングや駆動期間の演算には時間がかかるので、特定のタイミングで演算を行い、その演算が終了した後に、各制御対象の駆動制御を行う。
【００７１】
このように、第２の制御ルーチンでは多くの処理を行うため、第２の制御ルーチンの実行時間が、各気筒からのクランク軸信号ＳＧＴの入力間より長くなり、クランク軸信号ＳＧＴの入力間隔で処理しようとしても、入力間の間に演算処理が完了しない恐れがある。
【００７２】
したがって、制御プログラムを、１０°ＣＡなどの短い間隔で実行し、燃料噴射弁１０６や点火コイル１３１などを駆動させるための第１の制御ルーチンと、１０°ＣＡなどの短い間隔で実行する必要のない第２の制御ルーチンとに分け、第１の制御ルーチンはクランク軸信号ＳＧＴの入力毎に実行し、第２の制御ルーチンは、クランク軸信号ＳＧＴの特定のタイミングで演算処理を行う。
【００７３】
また、第１の制御ルーチンが実行されている時には、第２の制御ルーチンは中断する。
【００７４】
つまり、コントロールユニット１５０内に格納された制御プログラムは、第１の制御ルーチンよりも第２の制御ルーチンの実行の優先順位が低くなるように構成されているため、図４に示すように、クランク軸信号ＳＧＴ入力時には第１の制御ルーチンが優先して実行される。
【００７５】
この結果、第２の制御ルーチンは、クランク軸信号ＳＧＴ入力間の間に処理を完了させる必要が無くなり、また第１の制御ルーチンを妨げることなく実行することができる。
【００７６】
また、各気筒からのクランク軸信号ＳＧＴの発生頻度を短く設定でき、また制御量の演算終了をフラグなどで監視しているので、クランク軸信号ＳＧＴの入力毎に実行される第１の制御ルーチンは、第２の制御ルーチンの演算結果を、次回の第１の制御ルーチンですぐに利用することができるため、制御プログラムの構成を複雑にすることなく内燃機関の回転に同期した応答性の良い制御を得ることができる。
【００７７】
なお、図４においては、燃料噴射量演算処理および点火時期演算処理から構成される第２の制御ルーチンを１つの特定位置において実行させたが、複数に分けて実行させても良い。
【００７８】
例えば、ＳＧＴ検出数カウンタＣ＿ＳＧＴが「７」であるタイミング（Ｂ５）で燃料噴射量演算処理を実行し、ＳＧＴ検出数カウンタＣ＿ＳＧＴが「０」であるタイミング（Ｂ７５）で点火時期演算処理を実行しても良く、さらに応答性の良い制御を得ることができる。
【００７９】
なお、クランク軸信号ＳＧＴを発生させる角度は、信号板１２１の突起を１０゜ＣＡ毎に設けたが、例えば、５゜ＣＡなど、任意の角度で良い。
【００８０】
また、この実施の形態では４気筒内燃機関について説明したが、この気筒数以外の内燃機関にも適用することができる。
【００８１】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、クランク軸信号の特定タイミングにおいて第２の制御ルーチンを実行させたが、カム軸信号を用いて実行させてもよい。
【００８２】
図７は、この発明の実施の形態２における可変バルブタイミング機構（以下、ＶＶＴと称す。）を備えた４気筒内燃機関を示す構成図であり、図８は、カム軸に取り付けられた高圧ポンプ周りの構成図である。なお、図７および図８において、前述（図１〜図３）と同様のものについては、同一符号を付して、詳述を省略する。
【００８３】
図７において、内燃機関１０１の吸気バルブ側にＶＶＴ１１３を備えている。また、図８において、吸気側のカム軸１１０に高圧ポンプ１４０が配設され、高圧ポンプ１４０は、カム軸１１０に連動するポンプカム１４６によってピストン１４５が押し上げられ気筒毎に駆動される。
【００８４】
次に、図８を参照しながら、高圧ポンプ１４０の動作について説明する。
【００８５】
図８において、低圧ポンプ１６１は、高圧ポンプ１４０内のチェックバルブ１４３を開き、高圧ポンプ１４０内の燃焼室１４２に燃料タンク１６０内の燃料を入れる。
【００８６】
カム軸１１０と連動して回転するポンプカム１４７は、外周上にスプリング１４５を設けたピストン１４６を上下に動作させることにより、高圧ポンプ１４０内の燃料の圧力を上昇させる。
【００８７】
圧力が上昇した燃料は、チェックバルブ１４４を開き、デリバリパイプ１６３に吐出され、燃料噴射弁によって噴射される。
【００８８】
コントロールユニット１５０は、カム角センサ１１２が信号板１１２の突起を検出したタイミングにおいて、燃料圧力センサ１６４からの圧力値と、燃料噴射時の目標圧力とに基づいて、圧力値が目標圧力になるように圧力の制御量を演算し、デリバリパイプ１６３への燃料吐出量を決定する。
【００８９】
圧力の制御量が演算されると、電磁バルブ１４１の駆動タイミングや駆動期間を演算し、電磁バルブ１４１を開閉（駆動）させ、デリバリパイプ１６３への燃料吐出量と圧力値を制御する。電磁バルブ１４１が開いた場合には、燃料は、燃料室１４２、電磁バルブ１４１を経由して燃料タンク１６０に流れる。
【００９０】
また、リリーフバルブ１６２を開くことにより、デリバリパイプ１６３内の燃料は、燃料タンク１６０に流れる。
【００９１】
図９は、４気筒の内燃機関におけるＶＶＴが１５°進角している通常の運転状態での燃料圧力制御を示すタイミングチャートである。
【００９２】
図１０は、カム軸信号ＳＧＴ入力時に実行される第１の制御ルーチンを示すフローチャートであり、図１１は、クランク軸信号ＳＧＣ入力時に実行される第２の制御ルーチンを示すフローチャートであり、図１２は、特定のクランク軸信号ＳＧＣ入力時に実行される第２の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【００９３】
なお、第１の制御ルーチンは、電磁バルブ駆動制御量演算処理により構成され、第２の制御ルーチンは、燃料圧力制御演算処理により構成される。
【００９４】
次に、この発明の実施の形態２における動作について説明する。まず、図９および図１０を参照しながら、クランク軸信号ＳＧＴ入力時の処理について説明する。
【００９５】
クランク角センサ１２２が１０°ＣＡ毎に設けられた信号板１２１の突起を検出し、コントロールユニット１５０にクランク軸信号ＳＧＴを出力すると、コントロールユニット１５０は、ＳＧＴ検出数カウンタＣ＿ＳＧＴをカウントアップする。
【００９６】
また、信号板１２１の欠け歯によりＢ７５位置を検出した場合には、ＳＧＴ検出数カウンタＣ＿ＳＧＴを「０」にリセットする（図９参照）（ステップＳ３０１）。
【００９７】
続いて、燃料圧力制御演算完了フラグｆ＿ｃａｌＰｆｃｏｎｔがオンであるか（成立したか）否かを判定する（ステップＳ３０２）。
【００９８】
ステップＳ３０２において、燃料圧力制御演算完了フラグｆ＿ｃａｌＰｆｃｏｎｔがオンである場合（すなわち、ＹＥＳ）、後述する第２の制御ルーチンの燃料圧力制御演算が完了したと判定し、電磁バルブ駆動制御量演算処理を実行する（ステップＳ３０３）。
【００９９】
一方、燃料圧力制御演算完了フラグｆ＿ｃａｌＰｆｃｏｎｔがオフ状態である場合（すなわち、ＮＯ）、燃料圧力制御演算が完了していないと判定し、ステップＳ３０３およびステップＳ３０４をスキップして、電磁バルブ１４１の駆動制御は行わずに、図１０の処理ルーチンを終了する。
【０１００】
電磁バルブ駆動制御処理も燃料噴射駆動制御処理と同様に、ＳＧＴ検出数カウンタＣ＿ＳＧＴに基づいて、現在のクランク角を確認し、第２の制御ルーチンで演算された駆動タイミングと比較して、駆動開始までのクランク角の角度を演算し、クランク軸信号ＳＧＴの入力間の角度だけで判別できない分の角度を時間に換算する。
【０１０１】
コントロールユニット１５０は、駆動開始までの時間と駆動期間とが格納され、演算された時間経過後、駆動期間の間、電磁バルブ１４１の駆動信号をオンにし、駆動期間が経過すると、駆動信号をオフにする。
【０１０２】
図９においては、ＳＧＴ検出数カウンタＣ＿ＳＧＴが「１３」の時に、燃料圧力制御演算完了フラグｆ＿ｃａｌＰｆｃｏｎｔがオンであり、このタイミングで、燃料圧力制御演算による最新の演算値を用いて、電磁バルブ１４１の駆動制御が行われる。
【０１０３】
ステップＳ３０３の演算が終了すると、燃料圧力制御演算完了フラグｆ＿ｃａｌＰｆｃｏｎｔをオフにクリアし（ステップＳ３０４）、図１０の処理ルーチンを終了する。
【０１０４】
次に、図９および図１１を参照しながら、カム軸信号ＳＧＣ入力時の処理について説明する。
【０１０５】
カム角センサ１１２が信号板１１１の突起を検出し、コントロールユニット１５０にカム軸信号ＳＧＣを出力すると、コントロールユニット１５０は、ＳＧＣ検出数カウンタＣ＿ＳＧＣをカウントアップし、カム軸信号ＳＧＣの入力数をカウントする。
【０１０６】
また、信号板１２１の欠け歯によりＢ７５位置を検出した場合には、ＳＧＴ検出数カウンタＣ＿ＳＧＴと同様に、ＳＧＣ検出数カウンタＣ＿ＳＧＣを「０」にリセットする（図９参照）（ステップＳ４０１）。
【０１０７】
続いて、ＳＧＣ検出数カウンタＣ＿ＳＧＣが「１」であるか否かを判定する（ステップＳ４０２）。
【０１０８】
ステップＳ４０２において、ＳＧＣ検出数カウンタＣ＿ＳＧＣが「１」である場合（すなわち、ＹＥＳ）、第２の制御ルーチンを開始する特定位置と判定し（ステップＳ４０３）、第２の制御ルーチンを実行する（ステップＳ４０４）。
【０１０９】
図９においては、ＳＧＣ検出数カウンタＣ＿ＳＧＣが「１」である時に、特定位置と判定して、第２の制御ルーチンを実行する。
【０１１０】
次に、図１２を参照しながら、特定位置判定時に実施される第２の制御ルーチンについて説明する。
【０１１１】
なお、図９に示すように、第２の制御ルーチンは、第１の制御ルーチンが開始された場合、第１の制御ルーチンが終了するまで処理を中断する。
【０１１２】
まず、燃料圧力制御演算処理を実施する。燃料圧力制御演算処理は、例えば内燃機関１０１の状態量を基に予めコントロールユニット１５０内に格納されたデータ等により目標の燃料圧力を算出し、算出された燃料圧力となるように高圧ポンプ１４０内の電磁バルブ１４１の駆動タイミングと駆動期間を演算する（ステップＳ５０１）。
【０１１３】
演算が完了すると、電磁バルブ駆動タイミングおよび駆動期間をコントロールユニット１５０内のメモリに格納する（ステップＳ５０２）。
【０１１４】
演算が完了し、その演算値がメモリに格納されると、演算が完了したことを示す燃料圧力制御演算完了フラグｆ＿ｃａｌＰｆｃｏｎｔをオンにして（ステップＳ５０３）、図１２の処理ルーチンを終了する。
【０１１５】
次回の第１の制御ルーチンにおいては、メモリに格納された最新の電磁バルブ駆動タイミングおよび駆動期間を用いて駆動制御処理を行って、電磁バルブ１４１を駆動させることができる。
【０１１６】
以上のように、第２の制御ルーチンはカム軸信号ＳＧＣをトリガに処理を行っており、カム軸信号ＳＧＣの入力からクランク軸信号ＳＧＴ入力までの時間は不定であるので、クランク軸信号ＳＧＴ入力までに第２の制御ルーチンの処理が完了しない場合が考えられる。
【０１１７】
したがって、電磁バルブ駆動タイミングや駆動期間などは、カム軸信号ＳＧＣの特定のタイミングにおいて演算処理が行われ、演算処理終了後にすぐに駆動制御処理で利用できるように、入力間隔の短いクランク軸信号ＳＧＴの入力間隔で駆動制御処理を行う。
【０１１８】
なお、電磁バルブ駆動制御量演算処理が実行されている時には、電磁バルブ駆動タイミングや駆動期間の演算処理を行わない。
【０１１９】
つまり、コントロールユニット１５０内に格納された制御プログラムは、第１の制御ルーチンよりも第２の制御ルーチンの実行の優先順位が低くなるように構成されているため、図９に示すように、クランク軸信号ＳＧＴ入力時には第１の制御ルーチンが優先して実行される。
【０１２０】
したがって、第２の制御ルーチンは、カム軸信号ＳＧＣ入力からクランク軸信号ＳＧＴ入力までの間に処理を完了させる必要が無くなり、第１の制御ルーチンを妨げることなく実行することができる。
【０１２１】
また、ＶＶＴによる高圧ポンプ駆動用のポンプカム１４６の位置変化に応じて制御が行われるためＶＶＴによる変化を考慮する必要が無くなり、制御プログラムの簡素化を図ることが可能となる。
【０１２２】
なお、図９においては、ＶＶＴを備えた内燃機関における燃料圧力制御について示したがそれに限定されるものではなく、他の制御に用いても良い。
また、欠け歯部をクランク軸信号ＳＧＴの基準位置として用いたが、別途信号を備えても良い。
【０１２３】
また、カム軸信号ＳＧＣの特定の入力タイミングにおいて、第２の制御ルーチンを実行させたが、複数のタイミングにおいて実行させても良い。
【０１２４】
また、この実施の形態では４気筒内燃機関について説明したが、この気筒数以外の内燃機関にも適用することができる。
【０１２５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、内燃機関の回転に同期して所定角度毎に回転信号を出力する回転信号発生手段と、回転信号の入力毎に、内燃機関の制御対象の制御量を演算する制御手段とを備えた内燃機関の制御量演算装置であって、制御手段は、回転信号の入力数が所定数に達した時点で、制御対象の駆動タイミングおよび駆動期間を演算する制御量演算手段と、回転信号の入力毎に、駆動タイミングおよび駆動期間に基づいて、制御対象を駆動制御する駆動制御手段とにより構成され、制御量演算手段と駆動制御手段との動作期間が重なった場合には、制御量演算手段の動作を中断し、駆動制御手段を優先的に実行するので、回転に同期した信号間の間に制御量演算手段を完了させる必要がなく、また駆動制御手段の実行を妨げることなく、さらに制御プログラムを複雑にすることなく、応答性の良い制御を実行することのできる内燃機関の制御量演算装置が得られるという効果がある。
【０１２６】
また、この発明によれば、回転信号発生手段は、内燃機関のクランク軸の回転に同期して回転信号を出力するので、クランク角に応じた制御を実行でき、応答性の良い制御を実行することのできる内燃機関の制御量演算装置が得られるという効果がある。
【０１２７】
また、この発明によれば、回転信号発生手段は、内燃機関のクランク軸の回転に同期したクランク軸信号を出力するクランク軸信号発生手段と、内燃機関のカム軸の回転に同期したカム軸信号を出力するカム軸信号発生手段とにより構成され、制御量演算手段は、カム軸信号の入力時点で、制御対象の駆動タイミングおよび駆動期間を演算し、駆動制御手段は、クランク軸信号の入力毎に、駆動タイミングおよび駆動期間に基づいて、制御対象を駆動制御するので、カム軸の回転に同期した制御を実行する際に、駆動制御手段の実行を妨げることの無い内燃機関の制御量演算装置が得られるという効果がある。
【０１２８】
また、この発明によれば、制御量演算手段は、カム軸信号の入力数が所定数に達した時点で演算を実行するので、カム角に応じた制御を実行でき、またカム軸信号のカウントを用いて、制御量演算手段の実行タイミングに用いるだけでなく、例えば、気筒識別に用いることができ、カム軸信号を発生させる手段を複数備える必要の無い内燃機関の制御量演算装置が得られるという効果がある。
【０１２９】
また、この発明によれば、制御量演算手段は、複数の制御対象の制御量を演算し、各制御対象の制御量の演算終了時点で、演算終了を駆動制御手段に通知し、駆動制御手段は、演算終了の通知のあった制御対象を対象に、制御量に基づいて駆動制御を行うので、制御量演算手段全体の演算終了に関わらず、演算が終了したものから直後の駆動制御手段で演算値を使用することができ、応答性の良い制御を実行することのできる内燃機関の制御量演算装置が得られるという効果がある。
【０１３０】
また、この発明によれば、制御量演算手段は、内燃機関の気筒に配設され、燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁の噴射タイミングおよび燃料の噴射期間を演算し、駆動制御手段は、噴射タイミングおよび噴射期間に基づいて燃料噴射弁の駆動を制御するので、制御量演算手段全体の演算終了に関わらず、燃料噴射量の演算だけが終了していれば、直後の駆動制御手段で燃料噴射弁の制御量を利用することができ、応答性の良い制御を実行することのできる内燃機関の制御量演算装置が得られるという効果がある。
【０１３１】
また、この発明によれば、制御量演算手段は、内燃機関の気筒に配設され、気筒内の混合気を点火させる点火コイルの通電時期および混合気の点火時期を演算し、駆動制御手段は、通電時期および点火時期に基づいて点火コイルの駆動を制御するので、点火時期演算処理の終了直後の駆動制御手段において、点火コイルの制御量を利用することができ、応答性の良い制御を実行することのできる内燃機関の制御量演算装置が得られるという効果がある。
【０１３２】
また、この発明によれば、制御量演算手段は、燃料圧力を所定値に制御する高圧ポンプの電磁バルブ駆動タイミングおよび電磁バルブ駆動期間を演算し、駆動制御手段は、電磁バルブ駆動タイミングおよび電磁バルブ駆動期間に基づいて電磁バルブの駆動を制御するので、燃料圧力制御演算処理の終了直後の駆動制御手段において、電磁バルブの制御量を利用することができ、応答性の良い制御を実行することのできる内燃機関の制御量演算装置が得られるという効果がある。
【０１３３】
さらに、この発明によれば、内燃機関のカム軸の回転を制御する可変バルブタイミング手段を備え、高圧ポンプは、カム軸の回転に応じて駆動され、カム軸信号発生手段は、可変バルブタイミング機構によって制御されたカム軸の回転に応じてカム軸信号を出力するので、高圧ポンプを駆動させるカム軸の回転は、可変バルブタイミング機構によって制御されるため、カム軸の回転に応じて電磁バルブの制御を行えば、可変バルブタイミング機構の動作に応じた制御が行われていることになり、可変バルブタイミング機構の動作を意識した制御プログラムを作成する必要がなく、内燃機関の回転に同期した制御ができるとともに、制御プログラムを簡素化することのできる内燃機関の制御量演算装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における４気筒内燃機関を示す構成図である。
【図２】カム軸の信号板の形状を示す構成図である。
【図３】クランク軸の信号板の形状を示す構成図である。
【図４】４気筒内燃機関における通常の運転状態での燃料噴射量および点火時期の制御量演算装置を示すタイミングチャートである。
【図５】クランク軸信号ＳＧＴ入力時に実行される第１の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】特定位置判定時に実行される第２の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態２における可変バルブタイミング機構を備えた４気筒内燃機関を示す構成図である。
【図８】カム軸に取り付けられた高圧ポンプ周りの構成図である。
【図９】４気筒の内燃機関におけるＶＶＴが１５°進角している通常の運転状態での燃料圧力制御を示すタイミングチャートである。
【図１０】カム軸信号ＳＧＴ入力時に実行される第１の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】クランク軸信号ＳＧＣ入力時に実行される第２の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】特定のクランク軸信号ＳＧＣ入力時に実行される第２の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０１　内燃機関、１０６　燃料噴射弁、１１０　カム軸、１１１　カム軸の信号板、１１２　カム角センサ、１１３　オイルコントロールバルブ、１２０　クランク軸、１２１　クランク軸の信号板、１２２　クランク角センサ、１３０点火プラグ、１３１　点火コイル、１４０　高圧ポンプ、１４１　電磁バルブ、１４３　チェックバルブ、１４４　チェックバルブ、１４５　スプリング、１４６　ピストン、１４７　ポンプカム、１５０　コントロールユニット、１６０燃料タンク、１６１　低圧ポンプ、１６２　リリーフバルブ、１６３　デリバリパイプ、１６４　燃料圧力センサ。
【図１】
2004044532.tif 000003
【図２】
2004044532.tif 000004
【図３】
2004044532.tif 000005
【図４】
2004044532.tif 000006
【図５】
2004044532.tif 000007
【図６】
2004044532.tif 000008
【図７】
2004044532.tif 000009
【図８】
2004044532.tif 000010
【図９】
2004044532.tif 000011
【図１０】
2004044532.tif 000012
【図１１】
2004044532.tif 000013
【図１２】
2004044532.tif 000014