| 【発明の名称】 |
エンジン制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】日野 和隆
【氏名】小山 克也
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| 【要約】 |
【課題】故障気筒を判別し、故障気筒への燃料供給を停止することにより未燃ガスの排出を防止すること。
【解決手段】エンジン制御装置１と点火装置のパワートランジスタ１１との間で断線検出を、ＣＰＵ７が読み込むタイミングである点火周期に同期させて行う。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】複数気筒を有するエンジンと、前記各気筒に備え付けられている点火コイルと、前記点火コイルに通電を制御するパワートランジスタと、前記エンジンの回転を検出するセンサと、前記センサから出力される信号を用いて前記点火コイルの通電最適時期を演算するＣＰＵと、前記ＣＰＵからの信号に基づいて前記パワートランジスタを制御する信号を供給する回路と、前記パワートランジスタへの出力の異常を検出する機能を有するエンジン制御装置において、前記異常を検出する手段は、異常となった気筒を特定する検出機能を有することを特徴としたエンジン制御装置。
【請求項２】請求項１記載のエンジン制御装置において、前記エンジン制御装置の点火信号を各気筒に供給する出力の異常を検出する信号は、前記点火コイルへの通電を制御する信号に同期して、発生することを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項３】請求項１記載のエンジン制御装置において、前記エンジン制御装置の点火信号を各気筒に供給する出力の異常を検出する信号を、前記点火コイルを点火するタイミングで読み込むことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項４】請求項１記載のエンジン制御装置において、前記パワートランジスタへの出力の異常を検出する手段は、前記出力へ供給する電流を制限する抵抗に流れる電流を検出する回路で構成されることを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項５】請求項１記載のエンジン制御装置において、前記エンジン制御装置が点火信号を各気筒に供給する出力の異常を検出した場合、異常となった気筒の燃料噴射を停止することを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項６】請求項１から５のいずれかに記載のエンジン制御装置において、前記異常を検出する手段は、前記点火信号を各気筒に供給する出力信号の断線状態を検出する手段であることを特徴とするエンジン制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は各気筒毎に点火信号を出力するエンジン制御装置に関わり、特に点火を制御する信号の出力端子が断線等の異常を検出する機能に関わる。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術では、エンジン制御装置は点火コイルの通電を制御する信号の出力端子が断線した場合、特願平4−59918号に記載されているように、点火出力が故障したことを検出した後、一定時間パルスを出力する構成であった。これはCPUが例えば１０ｍｓの一定周期でこの信号を読み込む時、最低２回は読み込めるように２０ｍｓ以上のパルス幅を確保するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術ではエンジン回転数にかかわらず、故障を検出した時は一定のパルスを出すようにしているため、故障気筒を特定することができなかった。例えば、３気筒エンジンで６０００rpm の高回転になったとき、この点火周期は６.６ｍｓ となり、故障判定のパルス幅より短くなってしまう。即ち、パルス幅が２０ｍｓ間続くと、その間に全気筒の点火信号が発生してしまう。この状態でＣＰＵで読み込んでも、どの気筒が故障して故障判定のパルスを出力しているのかが判別できない。この故障気筒を判別できないと、運転者には警報を出すことができるが、それ以上の制御はできない。つまりいずれか１気筒の点火が故障しているのにもかかわらず、燃料は全気筒供給せざるを得ず、この故障気筒からは未燃焼ガスが排出されることになる。本発明は前記点火気筒の故障を判別し、未燃焼ガスの排出を防ぐことを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため、複数気筒を有するエンジンと、前記各気筒に備え付けられている点火コイルと、前記点火コイルに通電を制御するパワートランジスタと、前記エンジンの回転を検出するセンサと、前記センサから出力される信号を用いて前記点火コイルの通電最適時期を演算するＣＰＵと、前記ＣＰＵからの信号に基づいて前記パワートランジスタを制御する信号を供給する回路と、前記パワートランジスタへの出力端子が断線したことを検出する機能を有するエンジン制御装置において、前記エンジン制御装置の出力端子が断線したことを示す信号を、ＣＰＵが読み込むタイミングである点火周期に同期させ、断線を検出してから次の気筒の点火時期までとし、故障した気筒を特定する検出機能を有し、故障気筒の燃料供給を停止することにより実現できる。
【０００５】本発明により、複数ある点火信号のいずれかが断線等の異常が発生した場合、どの気筒の点火信号に異常が発生しているかを判別することが可能になり、特定の部品のみを交換することができる上に、故障時の未燃焼ガスの排出を抑制することができるという効果がある。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の内燃機関点火装置の一実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【０００７】図１は本発明のエンジン制御装置１を含むシステム構成を示す図である。前記エンジン制御装置１は少なくともエンジン回転検出器６で検出するエンジンのピストンの位置状態を示す基準位置信号６ａ，エンジンの所定角度毎に出力、即ちエンジンの回転数を示す角度信号６ｂをＣＰＵ７に入力し、ＣＰＵ７ではエンジンの点火時期、通電角を最適になるように演算を行っている。また前記エンジン制御装置１の電源は、バッテリ２の電位を信号線２ａにより供給し、エンジン制御装置１内の定電圧回路１０によりＣＰＵ７に最適な電位レベル１０ａに変換し、電位レベル１０ａは点火信号供給回路８，点火信号の出力電流を制御する抵抗９、およびＣＰＵ７に供給される。本実施例では一例として３気筒エンジンを想定し、ＣＰＵ７で演算された点火信号がエンジンに反映されるまでを説明する。ＣＰＵ７で演算した点火時期，通電角の結果により、ＣＰＵ７は各気筒点火信号７ａ，７ｂ，７ｃを点火信号供給回路８に出力する。点火信号供給回路８は前記各気筒点火信号７ａ，７ｂ，７ｃに基づき、出力電流制限抵抗９により電流制限された各気筒パワートランジスタ駆動信号８ａ，８ｂ，８ｃを出力し、パワートランジスタ１１を駆動し、各気筒点火コイル３，４，５によりエンジンのシリンダ内の混合気を点火する。また点火信号供給回路８とパワートランジスタ１１間の信号線８ａ，８ｂ，８ｃが断線等の異常が発生した場合、エンジンは点火しないために、エンジンシリンダ内の混合気がそのまま大気に放出される。この異常の一例として断線を例にあげれば、点火信号供給回路８内に、前記断線を検出する機能を設定し、断線検出時はＣＰＵ７に対し断線信号８ｄを出力する。
【０００８】図２は図１に示した回路動作を説明するタイミングチャートである。エンジン回転検出器６から出力される基準位置信号６ａは、内燃機関のピストンが例えば上死点前１００度等の一定の位置に達したときに発生するパルス信号である。また角度信号６ｂはエンジンが所定角度回転する度に信号レベルが反転するパルス信号である。ＣＰＵ７はエンジン回転検出器６からの基準位置信号６ａと角度信号６ｂを用いて、最適点火時期を演算し、各気筒点火信号７ａ，７ｂ，７ｃを集積ＩＣで構成される点火信号供給回路８へ出力する。前記信号７ａ，７ｂ，７ｃは点火信号供給回路８において反転され、１気筒パワートランジスタ駆動信号８ａ，２気筒パワートランジスタ駆動信号８ｂ，３気筒パワートランジスタ駆動信号８ｃをパワートランジスタ１１へ出力し、それぞれ各気筒点火コイル３，４，５の通電を制御する。各気筒パワートランジスタ駆動信号８ａ，８ｂ，８ｃはＨＩＧＨ電圧レベルの時、それぞれ各気筒点火コイル３，４，５の通電を行い、ＨＩＧＨ→ＬＯＷの時、点火される。
【０００９】図３は前記集積ＩＣである点火信号供給回路８の内部構成を示すブロック図である。本実施例では、出力回路としてインバータを用いている。ＣＰＵ７から入力される各気筒点火制御信号７ａ，７ｂ，７ｃは、それぞれインバータ１２，１３，１４にて反転され、各気筒パワートランジスタ駆動信号８ａ，８ｂ，８ｃとして、パワートランジスタ１１へ出力し、各気筒点火コイル３，４，５の通電を制御する。前記点火コイル通電時、点火信号の電流制限抵抗９の両端電圧９ａと１０ａを断線検出回路１５に入力し、通電時に電流制限抵抗９に電位差が発生していない場合、即ち制限抵抗９に電流が流れていない場合は、断線と判断して断線検出パルス信号８ｄをＣＰＵ７へ出力する。
【００１０】図４は断線検出回路１５の内部構成を示すブロック図である。電流制限抵抗９に流れる電流量を検出するために、電流制限抵抗９の両端の電位を測定する。即ち９ａと１０ａの電位差を検出するために９ａと１０ａを増幅器２２に入力する。増幅器２２では断線判定レベル、例えば１ｍＡ以下を検出するために微少電圧を最適な電圧に増幅し、コンパレータ１７に出力する。コンパレータ１７では断線測定レベルを設定してある基準電圧源１６からの基準電圧信号１６ａと信号２２ａの電圧レベルを比較し、２２ａ＞１６ａの場合は正常、２２ａ＜１６ａの場合は断線判定信号１７ａを出力する。前記断線判定信号１７ａは点火信号７ａ，７ｂ，７ｃのいずれかが入力されている時、即ちいずれかの気筒の点火コイル通電時のみ有効にするために、点火信号７ａ，７ｂ，７ｃのＯＲ出力２１ａと断線判定信号１７ａのＡＮＤ修理を行うゲート１８を設定し、点火コイル通電時に限った断線検出信号１８ａをノイズフィルタ１９へ出力する。ノイズフィルタ１９は点火時に発生する点火ノイズにより誤動作を防止するためにノイズを除去し、ノイズが除去された断線検出信号１９ａはワンショット回路２０に出力される。ワンショット回路２０において、ＣＰＵがどの気筒の点火出力端子が断線したかを判別可能な断線検出パルス信号８ｄを生成し、ＣＰＵ７へ出力する。
【００１１】図５はワンショット回路２０の内部構成を示すブロック図である。ワンショット出力８ｄは断線を検出してから、次の気筒の通電開始までＨＩＧＨ電圧レベル信号を出力する。Ｒ−Ｓフリップ・フロップ２３のセット条件は、電流制限抵抗９に流れる電流が小さい時、即ち各気筒パワートランジスタ駆動信号８ａ，８ｂ，８ｃの出力端子のいずれかが断線したことを示す断線検出信号１９ａが入力された時である。リセット条件は各気筒パワートランジスタ駆動信号８ａ，８ｂ，８ｃの出力端子が断線した気筒の次の気筒の通電開始時とするため、各気筒点火信号７ａ，７ｂ，７ｃの論理和と断線検出パルス信号８ｄの論理積とする。
【００１２】図６は図４において断線検出パルス信号８ｄが出力される原理を示すタイミングチャートである。本タイミングチャートでは２気筒の信号線８ｂが断線した例を示す。２気筒パワートランジスタ駆動信号８ｂの出力端子が断線となった時、電流制限抵抗９には電流が流れないため、信号９ａの電圧レベルは正常時に比べて抵抗９での電圧ドロップ分小さくなる。図６では２気筒パワートランジスタ駆動信号８ｂの出力端子が断線した場合を想定しているため、２気筒点通電時期に対応する信号９ａの電圧レベルは、正常動作している１気筒と３気筒の点火時期に比べて小さくなっている。電流制限抵抗９の両端の電圧信号９ａと１０ａを差動増幅した信号２２ａをコンパレータ１７において、基準電圧信号１６ａと比較した結果が１７ａである。基準電圧信号１６ａの電圧レベルは、出力端子が断線時と正常時のＨＩＧＨ電圧レベルの中間または中間程度に設定されている。また出力端子が断線となった時、点火コイル通電時に限り断線検出信号１８ａを発生させるために、ＯＲゲート２１において各気筒点火制御信号７ａ，７ｂ，７ｃを反転させたものの論理和をとり、この結果をＡＮＤゲート１８において断線判定信号１７ａと論理積をとる。断線検出信号１８ａは、点火時に発生する点火ノイズによる誤動作を防止するために、ノイズフィルタ１９においてノイズが除去され、ノイズが除去された断線検出信号１９ａは、ワンショット回路２０に出力され、点火信号の出力端子が断線してから次の気筒点火時期まで断線検出パルス信号８ｄを発生する。ＣＰＵ７は点火割込みで、断線検出パルス信号８ｄを読み込む処理を行う。よって点火割り込み時、断線検出パルス信号８ｄがＨＩＧＨの時はこの気筒が断線、また逆にＬＯＷの時は正常判定をＣＰＵ７が行う。このCPU処理により断線時の気筒を判断することが可能となる。
【００１３】図７は本発明のエンジン制御システム概念図である。エンジン外から取込まれた吸気３３は吸気経路２５を通り、各気筒インジェクタ２６，２７，２８より噴射された燃料と混合されて各気筒シリンダ２９，３０，３１に送り込まれる。各気筒インジェクタ２６，２７，２８の最適な燃料噴射時期と噴射量は、エンジン制御装置１から出力される各インジェクタ噴射信号２６ａ，２７ａ，２８ａにより制御される。各気筒点火コイル３，４，５はエンジン制御装置１から出力される各気筒点火信号８ａ，８ｂ，８ｃによりパワートランジスタ１１を駆動し、このパワートランジスタにより電力増幅された点火信号１１ａ，１１ｂ，１１ｃにより、各気筒シリンダ２９，３０，３１に送り込まれた混合気を最適時期に点火する。燃料が燃焼した際に発生する排気３４は排気経路３２を通りエンジン外に排出される。もし点火信号８ａ，８ｂ，８ｃのいずれかが断線した場合、混合気が点火されず、前記排気３４は未燃焼ガスとしてシリンダから排出されてしまう。この時、前記検出方法により、エンジン制御装置１は断線した気筒を判別して、その気筒に対応した燃料噴射を停止する制御をすれば、未燃焼ガスが排出されることはなくなる。
【００１４】以上、本発明の一実施形態について記述したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。
【００１５】
【発明の効果】本発明により、複数ある点火信号のいずれかが断線した場合、どの気筒の点火信号が断線しているかを判別することが可能になり、特定の部品のみを交換することができる上に、故障時の未燃焼ガスの排出を抑制することができるという効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月２日（１９９９．１１．２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５０９６
【弁理士】
【氏名又は名称】作田 康夫
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１３２６０２（Ｐ２００１−１３２６０２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１８日（２００１．５．１８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３１１９３９ |
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