(57)【要約】【課題】タイマ一致による割込み処理により制御出力を行う機能を備えたエンジン制御装置において、タイマ機能の故障による制御への支障を防止又は抑制できるようにする。【解決手段】本発明のエンジン制御装置によれば、点火時期制御における通電開始の割込み処理のタイミングが、バックファイヤーが生じる可能性がある割込み禁止領域（領域α外）にある場合には、その通電制御が直ちに中断される。このため、タイマ部が故障しても、そのバックファイヤーの発生及びそれによるインテークマニホルドの破損等を防止することができる。【選択図】図３
2007218201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイマ一致割込みにより制御出力を行う機能を備えたエンジン制御装置において、
クランク角に基づく所定の時間間隔で、所定の制御出力の開始までの時間をカウントするタイマを起動するためのタイマセットタイミングを算出するタイミング算出手段と、
前記タイマセットタイミングで前記タイマを起動するタイマセット手段と、
前記タイマのカウント値が前記制御出力の開始時間になったときに、前記制御出力の割込み処理を実行する割込み実行手段と、
前記割込み処理に際して前記タイミング算出手段による算出値を参照し、その算出値が予め設定された割込み禁止領域にある場合に、前記割込み処理を阻止又は中断する割込みキャンセル手段と、
を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
前記割込みキャンセル手段は、前記制御出力用の出力ポートから出力される制御信号を切り替えて前記割込み処理を阻止又は中断することを特徴とする請求項１記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記割込みキャンセル手段は、前記割込み処理の割込み時点をトリガとして前記タイミング算出手段のカウント値を参照し、そのカウント値が前記割込み禁止領域にある場合に、前記割込み処理を中断することを特徴とする請求項２記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記タイマ一致割込みによる制御が点火時期制御であり、
前記タイミング算出手段は、イグナイタの一次コイルへの通電開始時間である通電開始タイミングをカウントするタイマと、前記一次コイルへの通電を遮断して点火を開始させる点火出力タイミングをカウントするタイマを、それぞれ起動するための前記タイマセットタイミングを算出し、
前記割込み実行手段は、前記通電開始タイミングにて通電処理を実行し、前記点火出力タイミングにて点火処理を実行すること、
を特徴とする請求項３記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
少なくとも吸気行程の吸気バルブが開いている期間が、前記割込み禁止領域に設定されていることを特徴とする請求項４記載のエンジン制御装置。
【請求項６】
タイマ一致割込みにより制御出力を行うエンジン制御方法において、
クランク角に基づく所定の時間間隔で、所定の制御出力の開始までの時間をカウントするタイマを起動するためのタイマセットタイミングを算出するタイミング算出ステップと、
前記タイマセットタイミングで前記タイマを起動するタイマセットステップと、
前記タイマのカウント値が前記制御出力の開始時間になったときに、前記制御出力の割込み処理を開始するとともに、そのときのタイミングが予め設定された割込み禁止領域にある場合には、前記割込み処理を中断する割込み制御ステップと、
を備えたことを特徴とするエンジン制御方法。
【請求項７】
タイマ一致割込みにより制御出力を行うエンジン制御方法において、
クランク角に基づく所定の時間間隔で、所定の制御出力の開始までの時間をカウントするタイマを起動するためのタイマセットタイミングを算出するタイミング算出ステップと、
前記タイマセットタイミングで前記タイマを起動するタイマセットステップと、
前記タイマの起動タイミングが予め設定された割込み禁止領域にある場合には、前記制御出力の割込み処理の実行を阻止する割込み制御ステップと、
を備えたことを特徴とするエンジン制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジン制御装置及びエンジン制御方法に関し、特にタイマ一致による割込み処理により制御出力を行う機能を備えたエンジン制御装置及びエンジン制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば４サイクルエンジンを搭載した車両における点火時期制御は、タイマ一致による割込み処理により実行されている（例えば特許文献１参照）。図６は、従来の点火時期制御の概略を、第１気筒を例に表したタイミングチャートである。同図上段は、クランク角度に基づく通電開始・点火出力タイミングを表している。同図中段は、通電開始・点火出力が正常な場合の処理タイミングを表している。さらに、同図下段は、通電開始・点火出力が異常な場合の処理タイミングを表している。
【０００３】
すなわち、エンジン制御においては一般に、圧縮行程の上死点（「点火ＴＤＣ」に該当する）よりも若干遅れた位置で最大圧力が現れ、燃焼圧力による仕事量が最も大きくなるように点火時期が制御される。点火時期がこれより早まると、ノッキングは発生する可能性があり、点火時期がこれより遅れると、発生圧力も低く仕事量も少なくなってしまう。このため、最適な点火時期を見越した点火出力タイミングが設定される。
【０００４】
このような点火処理は、具体的には、イグニッションコイルの一次コイルに通電して電流値を高め、その一次コイルへの電流を遮断したときに二次コイルに誘導発生する高電圧を点火プラグに与えて火花を発生させることにより行われる。点火時期制御では、この一次コイルへの通電開始時期と通電遮断時期が制御される。
【０００５】
この点火時期制御では、同図に示すように、通電開始タイミング及び点火出力タイミング（つまり通電遮断タイミング）が予め設定されている。すなわち、通電開始タイミング及び点火出力タイミングが、ある規定の範囲内（例えば点火ＴＤＣの手前１８０°ＣＡ（ＢＴＤＣ１８０）〜点火ＴＤＣの後３０°ＣＡ（ＡＴＤＣ３０）など）となるように設定されている。
【０００６】
このため、点火時期制御が正常に行われている場合には、この設定範囲内において通電開始のためのタイマ一致割込みがなされ、かつ点火がなされる。
【特許文献１】特開２０００−１０４６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような点火時期制御は、タイマ機能が故障したときに問題が生じる。例えば、タイマ機能が故障して吸気行程で誤って点火した場合には、燃焼ガスが吸気管側に逆流するバックファイヤーが生じる。近年では、吸気管の各気筒との接続部であるインテークマニホルドが樹脂製のものが多いため、このようなバックファイヤーが生じると、インテークマニホルドが溶けて破損する可能性がある。
【０００８】
なお、このようなタイマ機能の故障による不具合の問題は、点火時期制御に限らず、燃料噴射制御など、その他のタイマ一致による割込み処理により制御出力を行うものについても生じうる。例えば、本来の燃料噴射タイミング以外のタイミングで噴射した場合には、過噴射によって点火プラグを覆うように燃料が付着して失火を招くなど（「プラグかぶり」ともいわれる）、ドライバビリティの悪化やエンジンストールを引き起こす可能性がある。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、タイマ一致による割込み処理により制御出力を行う機能を備えたエンジン制御装置において、タイマ機能の故障による制御への支障を防止又は抑制できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では上記問題を解決するために、タイマ一致割込みにより制御出力を行う機能を備えたエンジン制御装置において、クランク角に基づく所定の時間間隔で、所定の制御出力の開始までの時間をカウントするタイマを起動するためのタイマセットタイミングを算出するタイミング算出手段と、前記タイマセットタイミングで前記タイマを起動するタイマセット手段と、前記タイマのカウント値が前記制御出力の開始時間になったときに、前記制御出力の割込み処理を実行する割込み実行手段と、前記割込み処理に際して前記タイミング算出手段による算出値を参照し、その算出値が予め設定された割込み禁止領域にある場合に、前記割込み処理を阻止又は中断する割込みキャンセル手段と、を備えたことを特徴とするエンジン制御装置が提供される。
【００１１】
ここで、タイミング算出手段による算出値は、各気筒の現在の行程及びその位置に対応するものでもあるから、「割込み禁止領域」には、制御出力が行われた場合にその制御に支障が生じうるような行程及び位置に対応した領域が予め設定される。
【００１２】
このようなエンジン制御装置においては、タイマのカウント値に基づいて制御出力の開始時間に達したと判断されると、基本的にはその制御出力の割込み処理が実行される。しかし、その割込み処理に際してタイミング算出手段の算出値が参照され、その算出値が予め設定された割込み禁止領域にある場合には、その割込み処理が阻止又は中断される。
【００１３】
また、本発明では、タイマ一致割込みにより制御出力を行うエンジン制御方法において、クランク角に基づく所定の時間間隔で、所定の制御出力の開始までの時間をカウントするタイマを起動するためのタイマセットタイミングを算出するタイミング算出ステップと、前記タイマセットタイミングで前記タイマを起動するタイマセットステップと、前記タイマのカウント値が前記制御出力の開始時間になったときに、前記制御出力の割込み処理を開始するとともに、そのときのタイミングが予め設定された割込み禁止領域にある場合には、前記割込み処理を中断する割込み制御ステップと、を備えたことを特徴とするエンジン制御方法が提供される。
【００１４】
このようなエンジン制御方法においては、タイマのカウント値に基づいて制御出力の開始時間に達したと判断されると、その制御出力の割込み処理が実行されるが、その割込み処理のタイミングが予め設定された割込み禁止領域にある場合には、その割込み処理が中断される。
【００１５】
また、本発明では、タイマ一致割込みにより制御出力を行うエンジン制御方法において、クランク角に基づく所定の時間間隔で、所定の制御出力の開始までの時間をカウントするタイマを起動するためのタイマセットタイミングを算出するタイミング算出ステップと、前記タイマセットタイミングで前記タイマを起動するタイマセットステップと、前記タイマの起動タイミングが予め設定された割込み禁止領域にある場合には、前記制御出力の割込み処理の実行を阻止する割込み制御ステップと、を備えたことを特徴とするエンジン制御方法が提供される。
【００１６】
このようなエンジン制御方法においては、タイマの起動タイミングが予め設定された割込み禁止領域にある場合には、制御出力の割込みが阻止される。例えば、誤設定等によりタイマの起動タイミングがずれたような場合でも、制御に支障を与える領域での制御出力の割込みが阻止される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のエンジン制御装置及びエンジン制御方法によれば、割込み禁止領域においてタイマ機能による割込みが阻止又は抑制されるため、タイマ機能の故障による制御への支障を防止又は抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本実施の形態は、本発明のエンジン制御装置を、４気筒４サイクルエンジンを搭載した車両に適用したものである。図１は、第１の実施の形態のエンジン制御装置及びその周辺の概略構成を表すブロック図である。
【００１９】
このエンジン制御装置は、マイクロコンピュータ２を中心とした独立した電子制御ユニット（ＥＣＵ）１として構成されている。ＥＣＵ１には、また、各種センサから出力された信号を処理してマイクロコンピュータ２に入力する波形成形回路３や、マイクロコンピュータ２で演算された制御信号を各種アクチュエータへ出力する出力回路４が設けられている。このＥＣＵ１は、自動変速機を制御するＥＣＵ，ブレーキ装置を制御するＥＣＵなど他のＥＣＵに所定の通信ラインを介して通信可能に接続され、その通信を介して車両全体の最適な制御が実現されているが、ここでは他のＥＣＵの説明については省略する。
【００２０】
マイクロコンピュータ２は、各種演算処理を実行するＣＰＵ(Central Processing Unit)１１、各種の制御演算プログラムやデータを格納したＲＯＭ(Read Only Memory)１２、演算過程の数値やフラグが所定領域に格納されるＲＡＭ(Random Access Memory)１３、演算処理の結果などが格納される不揮発性の記憶装置であるＥＥＰＲＯＭ(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)１４、各種デジタル信号が入出力される入出力インタフェース１５、所定のタイマ割込み要求を発生するタイマ部１６、及びこれら各機器がそれぞれ接続されるバスライン２０などを備えている。
【００２１】
タイマ部１６は、マイクロコンピュータ２の内部クロックによってカウントアップされるフリーランニングカウンタ（「ＦＲＣ」と表記する）１７、計時対象となる時間情報がセットされるコンペアレジスタ（「ＣＲ」と表記する）１８、及びＦＲＣ１７のカウント値とＣＲ１８のセット値とを比較して、両者が一致したときにＣＰＵ１１に向けた割込み要求を発生する比較器１９を備えている。
【００２２】
マイクロコンピュータ２には、クランク角センサ２１から出力されるクランク信号と、カム角センサ２２から出力されるカム信号が、波形成形回路３を介して入力される。
クランク角センサ２１は、エンジンのクランク軸に取り付けられた回転体２３と、回転体２３の外周に１０°ＣＡ毎（ただし、欠歯部は２０°ＣＡ）に形成された歯を検出する電磁ピックアップ２４とからなる。このため、クランク角センサ２１は、回転体２３の歯が電磁ピックアップを通過する１０°ＣＡ毎にパルス状のクランク信号を出力する。
【００２３】
カム角センサ２２は、各気筒に対応して設けられたカム軸に取り付けられた回転体２５と、回転体２５の外周に設けられた１つの歯を検出する電磁ピックアップ２６とからなる。カム軸がクランク軸の２回転に対して１回転するため、カム角センサ２２は、７２０°ＣＡ、つまり４サイクル毎にパルス状のカム信号を出力する。
【００２４】
また、マイクロコンピュータ２から出力された点火時期制御のための制御信号は、出力回路４を介してイグナイタ３１に出力される。
イグナイタ３１は、出力回路４からの制御信号に基づいてイグニッションコイル４１に供給する電流の通電制御を行う通電制御回路３２を備える。すなわち、通電制御回路３２によりトランジスタ３３，３４がオン・オフ制御され、図示しないバッテリからの供給電流をイグニッションコイル４１の一次コイル４２，４３に対して通電又は遮断する。一次コイル４２，４３の電流値が飽和電流値まで高められてから遮断されると、二次コイル４４，４５に高電圧が誘導発生する。この高電圧を各気筒の点火プラグ４６に与えることにより点火火花を発生させる。点火時期制御では、この一次コイル４２，４３への通電開始時期と通電遮断時期が制御される。
【００２５】
次に、ＥＣＵにより実行されるエンジン制御処理の主要部について説明する。なお、本実施の形態のエンジン制御は、点火時期制御のフェイルセーフ処理に特徴があるため、点火時期制御の他の制御部分及び燃料噴射制御などその他の制御については説明を省略する。図２及び図３は、点火時期制御のフェイルセーフ処理を表すタイミングチャートである。各図において、横軸は点火ＴＤＣを基準にしたクランク位置を表している。なお、以下の説明では、便宜上第１気筒の処理についてのみ説明するが、他の気筒についても同様の処理が行われる。
【００２６】
図２に示すように、ＥＣＵ１は、１０°ＣＡ毎に出力されるクランク信号を３パルス受信する毎（つまり３０°ＣＡ毎）の処理タイミングで、ＲＡＭ１３上の所定領域に設定した位置検出用カウンタをカウントアップするとともに、後述する通電・点火制御処理を実行する。また、カム信号により７２０°ＣＡ、つまり吸気、圧縮、爆発、排気の４サイクルの一巡がカウントされるため、カム信号の受信毎にこの位置検出用カウンタをクリアする。ここでは、第１気筒の圧縮行程の上死点、つまり点火ＴＤＣ毎に位置検出用カウンタがクリアされるように設定されている。このため、この位置検出用カウンタのカウント値を参照することにより、第１気筒の現在の行程とその位置（ピストンが上死点から下死点のどの位置にあるか）を算出することができる。
【００２７】
ここでは、上述のように、所定のタイミングでイグニッションコイル４１への通電を開始し、その後、所定のタイミングでその通電を遮断して点火出力を行うが、少なくとも点火出力タイミングが、吸気行程の吸気バルブが開いておらず、バックファイヤーが生じない範囲に設定されている。すなわち図示のように、通電開始タイミング及び点火出力タイミングが、例えばともに点火ＴＤＣを基準にＢＴＤＣ１８０〜ＡＴＤＣ３０の領域α内となるようにしている。
【００２８】
具体的には図３に示すように、点火時期制御が正常な場合には、位置検出用カウンタが６００°ＣＡ（ＢＴＤＣ１２０）となったときに、ＣＲ１８に通電開始タイミングをセットする。すなわち、まずＦＲＣ１７から現在の時間情報を読み取り、この現在の時間に通電開始までの時間ｔ１を加算した時間情報（カウント値）をＣＲ１８にセットする。このため、その時間ｔ１が経過すると、比較器１９によりタイマ一致の割込み要求が出力される。この割込み要求に基づいて通電処理が開始される。
【００２９】
そして、位置検出用カウンタが６９０°ＣＡ（ＢＴＤＣ３０）となったときに、ＣＲ１８に点火出力タイミングをセットする。すなわち、まずＦＲＣ１７から現在の時間情報を読み取り、この現在の時間に通電遮断、つまり点火開始までの時間ｔ２を加算した時間情報（カウント値）をＣＲ１８にセットする。このため、その時間ｔ２が経過すると、比較器１９によりタイマ一致の割込み要求が出力される。この割込み要求に基づいて点火出力が開始される。
【００３０】
しかし、タイマ部１６のいずれかの構成要素が故障するなどの異常時には、領域α外で通電開始及び点火出力がなされるおそれがある。そこで、本実施の形態では、通電開始のためのタイマ割込みの時点で位置検出用カウンタのカウント値を参照し、領域α外であるか否かを判定する。そして、領域α外である場合には、即時に入出力インタフェース１５の点火時期制御用の出力ポートの出力信号を切り替えて、通電をオフする。これにより、設定された領域α外での点火出力が防止される。
【００３１】
次に、本実施の形態の点火時期制御処理の主要部の流れについて説明する。図４及び図５は、ＥＣＵが実行する点火処理の流れを表すフローチャートである。以下、この処理の流れを、ステップ番号（以下「Ｓ」で表記する）を用いて説明する。
【００３２】
図４の点火時期制御処理は、位置検出用カウンタのカウントアップ毎、つまり３０°ＣＡ毎に実行される。
ＥＣＵ１は、まず通電開始タイミングをセットする通電開始セットタイミング（「タイマセットタイミング」に該当する）を算出する（Ｓ１）。すなわち、通電開始タイミングは、エンジン回転数、スロットル開度や車両に搭載された電気負荷の動作状態等によって適切なタイミングが変わりうる。このため、これらを考慮した点火時期制御のための別のアプリケーションからの要求に基づいて、現時点で通電開始タイミングをセットする最適のタイミング、つまり通電開始セットタイミングを算出する。
【００３３】
次に、点火出力タイミングをセットする点火セットタイミング（「タイマセットタイミング」に該当する）を算出する（Ｓ２）。すなわち、点火出力タイミングについても、エンジン回転数、スロットル開度や車両に搭載された電気負荷の動作状態等によって適切なタイミングが変わりうる。このため、これらを考慮した別のアプリケーションからの要求に基づいて、現時点で点火出力タイミングをセットする最適のタイミング、つまり点火セットタイミングを算出する。
【００３４】
そして、位置検出用カウンタのカウント値を参照して、上記通電開始セットタイミングであるか否かを判断する（Ｓ３）。このとき、通電開始セットタイミングであると判断されると（Ｓ３：ＹＥＳ）、上述したように通電開始タイミングｔ１をセットする（Ｓ４）。一方、通電開始セットタイミングでないと判断されると（Ｓ３：ＮＯ）、Ｓ５に移行する。
【００３５】
続いて、位置検出用カウンタのカウント値を参照して、上記点火セットタイミングであるか否かを判断する（Ｓ５）。このとき、点火セットタイミングであると判断されると（Ｓ５：ＹＥＳ）、上述したように点火出力タイミングｔ２をセットする（Ｓ６）。一方、点火セットタイミングでないと判断されると（Ｓ５：ＮＯ）、一連の処理を終了する。
【００３６】
図５の点火時期制御処理は、通電開始のタイマ一致割込みのタイミング、つまり時間ｔ１の経過毎に実行される。
ＥＣＵ１は、位置検出用カウンタのカウント値を参照して、現在のタイミングが領域α例（ＢＴＤＣ１８０〜ＡＴＤＣ３０）内であるか否かを判断する（Ｓ１１）。
【００３７】
このとき、領域α内であると判断されると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、そのまま処理を終了する。したがって、以降は通常の点火時期制御が実行される。なお、この通常の点火時期制御の説明については公知であるので、その説明については省略する。
【００３８】
一方、領域α外であると判断されると（Ｓ１１：ＮＯ）、即時に入出力インタフェース１５の点火時期制御用の出力ポートから通電オフを表す信号を出力する（Ｓ１２）。したがって、この場合には、点火処理が行われないことになる。
【００３９】
以上に説明したように、本実施の形態のエンジン制御装置によれば、点火時期制御における通電開始の割込みのタイミングが、バックファイヤーが生じる可能性がある割込み禁止領域（領域α外）にある場合には、その通電制御が直ちに中断される。このため、タイマ部１６が故障しても、そのバックファイヤーの発生及びそれによるインテークマニホルドの破損等を防止することができる。
【００４０】
なお、上記実施の形態では、正常時の通電開始・点火出力タイミングとして領域αを設定し、これを基準にその他の領域を割込み禁止領域として判断したが、異常時の通電開始・点火出力タイミングそのものを割込み禁止領域として設定し、これを直接判断の対象にしてもよい。
【００４１】
また、上記実施の形態では、バックファイヤーの発生を防止することを目的とした領域αを設定したが、それ以外に点火時期制御に支障を引き起こす要因があれば、その要因を除去できる領域を領域αとして設定してもよい。その場合、領域αの範囲（したがって、割込み禁止領域である領域α外の範囲）は、その要因に基づいて変更されうる。あるいは、点火時期制御に支障を引き起こす要因がある領域を割込み禁止領域として設定してもよい。
【００４２】
また、上述したように、タイマ機能の故障による不具合は、点火時期制御に限らず、燃料噴射制御など、その他のタイマ一致による割込み処理により制御出力を行うものについても生じうる。このため、その他のタイマ一致による割込み処理についても割込み禁止領域を設定し、その割込み禁止領域にある場合には、割込み処理を中断するようにしてもよい。例えば、本来の燃料噴射タイミング以外のタイミングでタイマ一致による燃料噴射が実行されるのを防止又は抑制することで、ドライバビリティの悪化やエンジンストールを防止することができる。
【００４３】
さらに、上記実施の形態では、図３に示したように、通電開始のためのタイマ割込みの時点で位置検出用カウンタのカウント値を参照し、領域α外である場合にその割込み処理を中断する例を示したが、割込み自体を発生しないようにすることも可能である。例えば、通電開始セットタイミングで位置検出用カウンタのカウント値を参照し、これが領域α外である場合にその割込み処理を中止するようにしてもよい。このようにすれば、いわゆるＲＡＭ化け等による位置検出用カウンタの故障時にも点火処理を行わないようにして、安全を確保することが可能になる。
【００４４】
なお、上記実施の形態では、ＥＣＵ１が独立して構成され、自動変速機を制御するＥＣＵ，ブレーキ装置を制御するＥＣＵなど他のＥＣＵに所定の通信ラインを介して通信可能に接続されているとしたが、他のＥＣＵの少なくともいずれかと一体に構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第１の実施の形態のエンジン制御装置及びその周辺の概略構成を表すブロック図である。
【図２】点火時期制御のフェイルセーフ処理を表すタイミングチャートである。
【図３】点火時期制御のフェイルセーフ処理を表すタイミングチャートである。
【図４】ＥＣＵが実行する点火処理の流れを表すフローチャートである。
【図５】ＥＣＵが実行する点火処理の流れを表すフローチャートである。
【図６】従来の点火時期制御の概略を、第１気筒を例に表したタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１  ＥＣＵ
２  マイクロコンピュータ
１６  タイマ部
２１  クランク角センサ
２２  カム角センサ
３１  イグナイタ
４１  イグニッションコイル
４６  点火プラグ
【図１】
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【図２】
2007218201.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007218201.tif 000006
【図５】
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【図６】
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