JPS5820951A - エンジン制御装置のバツクアツプ方式 - 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】

本発Ｉｊ１１Ｆｉ、自動車用ガソリンエンジンなどの制
御に使用されるマイクロコンピュータによるエンジン制
御装置のバックアップ方式に関する。 大気汚染の防止による環境保全やエネルギー資源の枯渇
に関心が高まるにつれ、自動車用ガソリンエンジンの連
転状ｌｌを総合的に制御して排気ガスＯ状ＩＩ管良くシ
、燃比の改善が図れるようにした制御装置が望まれるよ
うになり、そのため、マイコン（マイクロコンピュータ
）を用い、エンジンの吸入９気流量管与える吸入空気量
センナ、冷却水温センナ、排気ガス中の酸素濃ｆｔ−与
える０！センナなど、エンジンの運転状態を表わす各種
のデータを４えるセンサからの信号を取り込み、燃料供
給量や点火時期、又嬬排気ガス環流量やアイドル回転数
など種々の制御を行って常に最適なエンジレの運転状態
が得られるようにした、電子式エンジン制御装置（［Ｃ
という）が広く使用されるようになり、これによりム／
Ｆ（空燃比）の制御などエンジンに関するはとんど全で
の制御を総合的に常に適切な状態で行うことができ、厳
しい排ガス規制も充分にクリア可能な上、燃比が優れた
玉ンジンを得ることができるようになってきた。 しかしながら、反面、このようなりＥＣ１ｄ現在のとこ
ろ、まだ歴史が新しく、それに使用されるマイコンや各
種のセンナ表どの信頼性についてはまだまだ未知の部分
がかなりあり、そのため、これらの要素の故障によるＥ
ＥＣの制御機能の喪失を充分に考慮して使用する必要が
奉る。 一方、自動車用エンジンにおいては、このよりなＥＥＣ
の制御機能の喪失によるエンジンストール（エンスト）
を生じると路上故障となり、安定した車両運行がｗｉま
れ危険な事態の招来ともなる昏 から、このようなときにもエンストを生じないようなシ
ステムとするのが望ましい。 そこ”ｔ”、ＥＢＣＫバックアップ制御システムを備え
、マイコンやセンサなどに異常が検出されたときｔｔｃ
　Ｆｉｓ　このバックアップ制御システムによりエンジ
ンの制御が引き継がれ、これＫよりエンストなどの事１
１を生じないようＫする方式が従来から知られており、
そのため、従来はマイコンによるＥＦｉＣとは別系統の
独立した制御信号発生手段１設け、バックアップが必要
になったとｔ！−にはこの制御信号発生手段からの制御
信号によりエンジンの点火系統や燃料噴射系統の制御を
行い、少なくともエンストだけれ生じないようにエンジ
ンの運転状態が保たれるようにしていた。 しかしながら、そのため、従来のバックアップシステム
においては、本来ＤＥＣＫは不要な別系統の独立した制
御信号発生手段が必要になるため、コストアップが著し
くなる上、構成要素が増加してバックアップシステム自
体の故障の確率が増して充分な信頼性が得られなくなっ
てしまうという欠点があった。 本発明の目的扛、上記した従来技術の欠点を除き、マイ
コンによるＥＥＣとＩＩｉ独立した別系統の制御信号発
生手段を使用する仁となくバックアップ用の制御信号が
得られるようにしたエンジン制御装置のバックアップ方
式を提供するにある。 この目的を達成するため、本発明社、クランク角基準信
号によりバックアップ用の制御信号を得るようにした点
を特徴とする０ 以下、本発明によるニンジン制御装置のノ（ツクアップ
方式の実施例を図面について説明する。 第１図は本発明の一実施例１示す回路図で、１はマイコ
ン、２はセントラル・プロセッサーユニット（ＣＰＵ）
、３はランダムφアクセス・メモリ（ＲＡＭ）、４はリ
ード・オンリー拳メ篭り（ＲＯＭ）、５は入出力装置（
Ｉｌｏ）であり、これらＣＰＵ２゜几ＡＭ３　、　ＲＯ
Ｍ４　、　Ｉｌｏ　５　Ｋよってマイコン１が構成され
ている。６は吸入空気流量センサ（Ａｒ１）、Ｔは冷却
水温センサ（ＷＴ８）、８はアイドルスイッチ（Ｉ８Ｗ
）、Ｓａフルスリットルスイッチ（）ｓｗ）、１０はク
ランク角竜ンサ（ＣＡＳ）、１１１ｊ燃料噴射弁の駆動
コイル、１２扛駆動用７＜７−）２ンジスタ、１３は点
火コイル、１４は点火用パワートランジスタ、１５．１
６はワンショットマルｆバイア’Ｌ／　−ｆｉ　（ＯＭ
Ｖ）　テ、このうちＯＭｖ１５は再トリガ可能なＯＭＶ
である。１７〜２０ｔｊ：ナンドゲート、２１〜２３社
ノアゲート、２４はインバータ、２５〜２７はアナログ
スイッチ、２８ｔｉ制御用トランジスタ、２９〜３３は
抵抗である。 ＡＦ８６Ｆｉエンジン吸入空気流量を表わすデータＱＡ
奮発生する。 ＷＴ８７はエンジンの冷却水の温度を表わすデータＴＶ
を発生する。 ｘｓｗ６ｉｔアク七ルベダルの踏み込み量がゼロのとき
〔１〕になるデータＩｄｌｅｔ′発生する。 Ｆ８Ｗ！ｌアクセルペダルが一杯に踏み込まれたとき（
１）　ＫなるデータＦｕｌｌ′を発生する。 ＣＡ８１０　Ｆｉエンジンのクランク軸の回転を検出し
、クランク軸が所定角度、例えば１度回転するととに発
生するパルスデータＰＯ８と、クランク軸が所定の基準
角度、例えば４気筒エンジンでは１８０１１回転するご
とに発生するパルスデータ）ＬｉｉｆＩｉ’とを作り出
す〇 駆動；イル１１はマイコン１のｌ１０５から発生する燃
料噴射弁駆動信号ＩＮＪＫ！０）ランラスタ１２ｔ−介
して供給される電流によって動作し、所定のタインング
で所定の期間、断続的に燃料噴射弁を開き、エンジンの
シリンダ内に混合気を吸入させる。 点火コイル１３にはマイコン１０Ｉ１０５から発生され
る点火信号ＩＧＮＫよりトランジスタ１４を介して電流
が流れ、点火タイζフグでトランジスタ１４がＯＦＦ　
したときに点火用高電圧ＨＶを発生し、エンジンの点火
を行わせる。 次に、この実施例の動作について説明する。 マイコン１扛ＲＯＭ４に格納しである所定のプログラム
に従って各種のセンサ６〜からのデータｔＩ１０５を介
して取り込み、所定の処理を行ってｌ１０５から信号Ｉ
ＮＪ、ＩＧＮｔ−発生してエンジンの制御を行う。 一方、これと平行して、マイコン１に社、いわゆるウォ
ッチ・ドッグ・タイマ機自が付、１１１ｊＱ、マイコン
１のプログラムが正常なときに祉矩形波信号Ｃがｌ１０
５から出力されるように″＆っているＯ そして、この信号Ｃは再トリガ可能なＯＭＶ　１５のト
リガ入力に供給され、ＯＭＶ１５のＱ出力に信号ｄｔ−
発生するよう罠なっている。 従って、このＯＭＶ１５の時定数を信号Ｃのパルス間隔
より永くなるように設定しておけば、信号Ｃが現われて
いる限り扛ＯＭＶ１５のＱ出力は〔１〕に保たれ、〔０
〕にはならない。 この結果、信号ｄはマイコン１のプログラム動作が正常
に行われているときＫは〔１〕を保ち、何らかの理由、
例えばノイズの混入などＫより１ｐグツムが暴走し危り
、或いはマイコ７１に故障が発生したりして信号Ｃの発
生がＯＭＶ１５の時定数以上適切れると信号ｄが

〔０〕
になるから、この信号ｄＫＬリマイコン１の動作異常を
判断することができる。 そζで、このＯＭＶ１５からの信号ｄｔノアゲート２３
に供給し、その出力に信号ａとして取り出せば、信号ａ
ｔｉマイコン１の動作が正常な間は

〔０〕で、４イコン
１の動作が異常になると（１）　Ｋなる。 この信号ａはナントゲート１８と２０ｏ一方の入力に直
接供給されると共に、ナンドゲー）１７と１９の一方の
入力にインバータ２４を介して供給されているから、結
局、信号蟲が

〔０〕、つまり１イコン１の動作が正常な
開拡ナントゲート１１と１９の他方の入力に供給されて
いる信号、すなわちＩＮＪとＩＧＮがそれぞれノアゲー
ト２１と２２の出力に現われる仁とになり、上記したよ
うに駆動＝イル１１はマイコン１のｌ１０５からの信号
ＩＮＪにより動作して燃料の噴射を行い、点火；イル１
３はマイコン１０Ｉ１０５により供給された信号ＩＧＮ
Ｋよって高電圧ＨＶ會発生し、点火１行うようになって
いる０ そして、マイコン１に故障やブーグラムの暴走が発生し
て信号ａが〔１〕になると、それまで開いていたナンド
ゲー）　１７．１９は閉じ、代って今度はナントゲート
１８＼、２０が開く。そこで、このときにはナントゲー
ト１８と２０の他方ｏ４力にそれぞれ供給されている信
号すとＲＥＦがノアゲート２１と２２の出力にそれぞれ
現われるようになる。従って、このとＩ　Ｋｒｉ、駆動
コイル１１はＯＭＹ　ｌ　４のＱ出力である信号ｂＫよ
って動作し、燃料噴射弁管駆動すると共に、点火コイル
１３には信号ＲＥＦＫｊＯＩＥ流が流れ、そして遮断さ
れて高１圧ＨＶを発生するようになる。 また、マイコン１は、制御に必要な各種のセンサ、例え
ば人Ｐ８６からのデータＱＡｔ監視し、それらのデータ
が正常な間だけ〔１〕になっている傷号Φ七発生する機
能が付加されている。 従って、例えば）１８６　Ｋ故障が発生するなどしてデ
ータＱムが異常・値を示したり、消失したりし友ときに
は信号ｅが

〔０〕になる。そこで、このときにもノアゲ
ート２３の出力に現われる信号ａは〔１〕になるのて、
駆動コイル１１０制御僅号はマイコン１からの信号ＩＮ
ＪからＯＭＶｌＢによる信号−に、そして点火コイル１
３に対する点火信号もマイコン１からの信号ＩＧＮから
信号ＲＥＦに切換えられてエンジンの制御が続行される
ことになる〇 この結果、上記実施例によれば、マイコン１や各種セン
サなどの動作に異常を生じると、マイコン１からのＩＮ
Ｊ信号とＩＧＮ信号の代わりＫＣＡ８ｉＱからの信号Ｒ
ＥＦによって駆動コイル１１や点火コイル１３０バツク
アツプの制御が行われるようになり、マイコン１や各種
センナの動作異常によりＩＮＪ信号とＩＧＮ信号が異常
になったり、消失したりしてエンジンの制御が正しく行
われなくなってエンストを生じたりするのが防止される
。 次に、バックアップ制御時におけるＲＢＦ信号による燃
料噴射弁の駆動コイル１１と点火コイル１３の制御につ
いて説明する０ まず、駆動コイル１１の制御について説明すると、ＲＥ
Ｆ信号は例えば第２図（イ）Ｋ示すように、４気筒エン
ジンの場合に社タ２ンク軸が１８０度回転するごとに発
生する矩形波信号となっている。 そこで、このＲＥＦ信号ｔＯＭＶ１６のトリガ　　　１
人力に供給ｆ４と、ＯＭＶｌＢ　ＦｉＲＥＦ　（ｌ−ｊ
ｔの立上がりエツジでトリガされ、その時定数で決まる
パルス幅の信号ｂｔ出力ＱＫ発生する。 一方、このＯＭＶ　１Ｂの時定数を決定する抵抗として
扛、３種類の抵抗２９．３０．３１が設けられ、３個の
アナログスイッチ２５，２”６．２７によって選択され
るようになっており、このとき、抵抗２９〜３１の抵抗
値をＲ２９，Ｒ３０，Ｒ３１で表わせば、 Ｒ２９＜Ｒ３０＜Ｒ３１ となるように定めておく。 ′ｔた、アナログスイッチ２５〜２７Ｆｉそれぞれの制
御入力が（１）のときに回路をオンする電子スイッチな
どで構成され、スイッチ２５０制御入力に＃ｉｘｓｗＢ
からのＩｄｌｅ信号が、そしてスイッチ２Ｔの制御入力
にｔ；ｊ　Ｆ８Ｗ９からのＦｕｌｌ信号がそれぞれ供給
され、従ってアクセルペダルが離されているときに：は
スイッチ２５がオンし、アクセルペダルが一杯に踏み込
まれたときにはスイッチ２７がオンするようになってい
る。一方、スイッチ２６の制御入力にはトランジスタ２
８のコレクタ電圧が与えられるよう罠なっており、この
トランジスタ２８がオフしたときスイッチ２６がオンす
るようになっている。そして、このトランジスタ２８の
ベースは抵抗３２と３３を介してそれぞれｌ８ＪｌとＦ
ＳＷ９の出力に接続されているから、このトランジスタ
２Ｂがオフするのは、信号Ｉｄｌｅと信号Ｆｕｉｉとが
共に

〔０〕になったときであり、結局、スイッチ２６は
アクセルペダルがアイドル位電から踏み込まれ、かつ全
開位置まで一杯に踏み込まれていないときにだけオンす
ることになる。 この結果、ＯＭＶｌＢの時定数は、スロットルバルブの
開度に応じて３段階に変化し、アイドル開度では抵抗２
９によって決まる比較的小さな時定数に、フルスロット
ル開度ては抵抗３１によって決まるかなり大きな時定数
にそれぞれ変わり、アイドル開度とフルスロットル開度
の間の開度では抵抗３０によって決まる中間の値の時定
数となり、従って、ＯＭＶｌＢのＱ出力に現われる信号
すは第２図−）〜に）に示すようになる０すなわち、ア
イドル開度では同図（ロ）のＡで示すパルス幅に、フル
スロットル開度では同図に）のＣで示すパルス幅に、そ
して、これらの間の開度では同図（ハ）のＢで示すパル
ス幅にそれぞれ変化するものとなり、この信号ｂＫよっ
て駆動コイル１１が制御されることＫなる。 従って、この実施例によれば、バックアップ制御時にお
ける燃料噴射量の制御が単にＲＥＰ信号によるクランク
角度に応じたほぼ一定値になるのではなく、アクセル開
度に応じて変化する値となる丸め、バックアップ制御時
におけるエンジンの空燃比などをかなり良好に保つこと
ができる０次に、ＲＥＦ信号による点火コイル１３の制
御について説明する。 まず、ＲＥＦＩＩ号ｔ−第３図（イ）に示すように上下
死点前７０ｆで立ち上がり、上下死点前１０度で立ち下
がる矩形波信号とする。そうすると、バックアップ制御
時にこのＲＩｉｌＦ信号がトランジスタ１４に供給され
たとき点火コイル１３の一部コイルに流れる電流の波形
ｔｉｔ第３図←）に示すように変化し、ＲＢＰ信号に１
って点火；イル１３を制御することによってもかなりの
通電時間を与えることかでき、充分に点火コイル１３の
一次電流を立ち上がらせてエンジンの点火を行わせ、エ
ンストを生じないようにできることが判る。 ただ、この実施例によれば、点火時期が上死点前１０度
の固定点火時期となるが、バックアップ制御用としては
充分である。 従って、ＣＡ３１Ｑとして、＠３図０）に示す工うなパ
ルス幅の比較的広い波形のＩ’ＬＥＦＪ号を発生するよ
うなものを使用すれば、上記実施例ＫＬるバックアップ
を充分に行わせることができる。なお、マイコン１によ
る正常なＥＢＣの動作においては、ＲＦｉＦ信号の立ち
上がりエツジのタイミングだけが使用されているのであ
るから、本発明の実施に際して第３図０）に示すように
ＲＥＦ’信号のパルス幅を広げたとしても、何らの悪影
ｌｌｌ１ｔ−−生じる虞れは生じない。 また、ＲＥＦ信号が第３図（イ）に示すような波形とな
る特別な仕様のクランク角セン？を使用しな　　　　１
くても本発明の実施は可能で、実用上はこれでも充分で
ある。 以上説明したように、本発明によれば、通常のマイコン
によるＥｇＣＫ設けられているクランク角センサからの
信号によりバックアップ時の制御が可能になるから、Ｅ
ＥＣと杜別系統の独立したバックアップ制御用の信号発
生手段が不要になり、従来技術の欠点を除いて信頼性の
高いエンジン制御装置のバックアップ方式をローコスト
で提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエンジン制御装置のバックアップ
方式の一実施例を示す構部ブロックによる回路図、第２
図（イ）〜に）はバックアップ制御時における燃料噴射
弁の動作管示す波形図、第３図（ハ）。 仲）はバックアップ制御時における点火コイルの動作を
示す波形図である。 １・・・・・・マイコン、２・・・・・・セントラル・
プロセッサ・瓢ニット（ＣＰＵ）、３・・・・・・ＲＡ
Ｍ、４・・・・・・ＲＯＭ、５・・・・・・入出力装置
（Ｉｌｏ）、６・・・・・・空気流量センサ、７・・・
・・・冷却水温センサ、８・・−・Ｙアイドルスイッチ
、９・・・・・・フルスロットルスイッチ、１０・・・
・・・クランク角センサ、１１−・・・・・燃料噴射弁
の駆動コイル、１３・・・・・・点火；イル、１５．１
６・・・・・・単安定マルチバイブレータ、２５〜２７
・・・・・・アナログスイッチ。 手続補正書（方式） 昭和５７年２月８　日 特許片長１島１）春榔　殿 １、事件の表示 昭和器６年特　許　願第１１９８４９９２、員−の６称
　工シジシ餉御装置のバックアップ方式３、　補正をす
る者 事件との関係　　特許出願人 鵬−のｍｓｖｍ・−）を別紙添付−図の選り訂正する。 第３図 ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　マイクロコンピュータを備え、エンジンの運転状
   態を表わす少なくと４１１個のセンサからの信号に応じ
   てエンジンの点火時期又は燃料噴射量のいずれか一方、
   或いはこれら両方の制御を行うようにし友エンジン制御
   装置において、上記マイクロコンピュータ及び上記セン
   サの少なくとも一方の動作異常を検出して切換信号を発
   生する検出手段と、上記マイクロコンピュータからの点
   火時期制御１号又は燃料噴射量制御信号のいずれか一方
   の信号、或いはこれら両方の信号をエンジンのクランク
   角基準信号に切換木て出力する切換手段と會設け、異常
   検出時に°はクランク角基準信号によって点火コイル又
   は燃料噴射弁のいずれか一方、或いはこれら両方の制御
   が行われるように榊成し次ことを特徴とするエンジン制
   御装置のバックアップ方式。 ２、特許請求の範囲第１項において、クランク角の基準
   位置ととに立ち上かつ次あと所定のクランク角にわたっ
   て継続する矩、形波状のクランク角基準信号管発生する
   クランク角センナｔＢｔｊ、異常検出時後における点火
   コイルの通電時間金所定量以上得られるように構成し次
   ことを特徴とするエンジン制御装置のバックアップ方式
   。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記クランク角基
   準信号の立ち上がり部でトリガされる時定数回路を設け
   、異常検出時に祉皺時定数回路によりパルス・幅を制御
   したクランク角基準信号が上記燃料噴射弁に供給される
   ように構成した仁と１％像とするニンジン制御装置のバ
   ックアップ方式０４、特許請求の範囲第３項において、
   アクセルペダルの踏み込み量に応じて選択的に開閉制御
   される複数のスイッチ手段管設け、上記時定数回路の時
   定数がエンジンの絞り弁開度に応じて制御されるように
   構成し次ことを特徴とするエンジン制御装置のバックア
   ップ方式０ ５、特許請求の範囲ｖｇ１項におりて、上記検出手段カ
   、マイク党コンピュータに備えられたウォッチ・ドッグ
   ・タイマ機能により発生されるパルス信号をトリガ入力
   とする単安定マルチバイブレータで構成されたこと１％
   徴とするエンジン制御装置のバックアップ方式〇