JP2983232B2 - 自律分散型エンジン制御装置 - Google Patents

自律分散型エンジン制御装置

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JP2983232B2 JP1287925A JP28792589A JP2983232B2 JP 2983232 B2 JP2983232 B2 JP 2983232B2 JP 1287925 A JP1287925 A JP 1287925A JP 28792589 A JP28792589 A JP 28792589A JP 2983232 B2 JP2983232 B2 JP 2983232B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エンジンの回転速度や吸気流量などエンジ
ン運転状態を表わす各種情報の検出結果に基づいて燃料
供給量や点火時期などを制御する方式の自律分散型エン
ジン制御装置に係り、特に自動車用ガソリンエンジンの
燃料供給量制御に好適な自律分散型エンジン制御装置に
関する。
〔従来の技術〕
各種の内燃機関のうち、特に自動車用ガソリンエンジ
ンでは、厳しい排ガス規制のクリアと、充分なエンジン
性能の向上とが要求されるため、エンジンの吸気流量や
回転速度など、エンジンの運転状態を表わす各種のデー
タを逐次取り込み、これに基づいて所定の制御データを
算定し、この制御データにより、燃料供給量や点火時期
などを最適な状態に制御する方式の制御装置が使用され
るようになってきており、その例を、例えば特開昭57−
2433号や特開昭59−153933号の各公報に見ることが出来
る。
そして、さらに、このようなシステムにおいて、各部
の処理に自律性を持たせるようにした、いわゆる自律分
散型のエンジン制御システムも提案されるようになり、
その例として、 自動車技術会 学術講演会前刷集881昭61−5 p217
〜220文献No.881055 を挙げることができ、そこに記載のシステムでは、燃料
制御用コントローラ、点火制御用コントローラ、スロッ
トル制御用コントローラ、大量データ処理用コントロー
ラ、通信用コントローラ、センサ用コントローラ、それ
にエンジンスピード用コントローラなど、計7種のコン
トローラが通信路に載せられている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、複数のコントローラを使用する上で
のフェイルセイフについて配慮がされておらず、複数の
コントローラの内の1個にでも異常が発生すると、正常
なエンジン制御の維持が困難になってしまうという問題
があった。
特に、通信用コントローラが故障した場合には、全て
の項目の制御に支障を生じてしまうことになる。
また、上記従来技術では、エンジンシステムの仕様変
更について配慮がされておらず、コントローラの追加や
特性変更に際しては、それぞれの内部でのプログラムや
データの再マッチングが必要になるという問題があっ
た。
本発明の目的は、フェイルセイフが充分で高い信頼性
が保て、かつ、システム再編が容易で簡単に仕様変更に
対応出来るようにした自律分散型エンジン制御装置を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明は、自律分散機能を
備えたセンサやアクチュエータなどのモジュールにバッ
クアップ機能を付与すると共に、各自律分散モジュール
を共通のデータバスに並べた上で、このデータバスに所
定の管理装置を任意に接続し得るようにしたものであ
り、具体的には、エンジンの運転状態を表わす各種の情
報の内の少なくとも1の情報を検出するためのセンサ手
段及びエンジンの運転状態を制御する少なくとも1のア
クチュエータ手段にそれぞれコンピュータ・モジュール
を搭載して自律分散機能を持たせたエンジン制御装置に
おいて、上記コンピュータ・モジュールのそれぞれにバ
ックアップ機能を設けると共に、これらのコンピュータ
・モジュール間を接続するデータバスに外部接続手段を
設け、上記コンピュータ・モジュールは、各自の異常発
生に際して独立してパックアップが働くと共に、上記外
部接続手段を介して所定の管理装置から任意にアクセス
し得るようにしたものである。
〔作用〕
各自律分散モジュールに付与されているバックアップ
機能により、そのモジュールがたとえ故障しても、この
バックアップ機能により所定の機能が維持されるため、
他のモジュールの動作に悪影響が与えられることはな
く、エンジン制御には必要なフェイルセイフが保たれ、
かつ、必要に応じてデータバスに管理装置を接続して各
モジュールごとにプログラム・データのイニシャライズ
が可能になるので、システム再編にも柔軟に対応でき
る。
〔実施例〕
以下、本発明による自律分散型エンジン制御装置につ
いて、図示の実施例により詳細に説明する。
第1図は、本発明の一実施例で、図において、1、
2、3はアトム、4はシステム管理装置、そして5はデ
ータバスである。
ここでは、エンジン制御に必要な各種のセンサやアク
チュエータがコンピュータを搭載したモジュールとして
構成され、インテリジェント化されており、これらをア
トムと呼んでいる。従って、アトム1はエンジンの冷却
水温度検出用の水温センサモジュール、アトム2はエン
ジンの吸気流量計測用のホットワイヤセンサモジュー
ル、そしてアトム3は燃料噴射用のインジェクタモジュ
ールであり、これらは共通のデータバス5に並列に接続
され、相互に必要なデータの授受を行ってエンジンを制
御している。
システム管理装置(System−Administlator)4は、
図示してないが、ソケット、プラグなど所定の接続器具
によりデータバス5に任意に接続、取外し可能に構成し
てあり、通常は自動車の出荷元の工場、自動車デイーラ
などに常備してある。そして、アトムの交換や制御シス
テムの組み替え(再編)が必要になったとき、データバ
ス5に接続されるようになっている。
第2図は各アトムに組み込まれているコンピュータ・
モジュール20の一実施例で、デジタル演算処理を行うCP
U(セントラル・プロセッシング・ユニット)21、各種
センサなどの外部デバイスからの信号の取り込みや、燃
料噴射弁などのアクチュエータの駆動を行うI/O(入出
力回路)22、共通回線となるデータバス5を介してデー
タの授受を行う通信回路(Cominucation−ic)23、プロ
グラムやデータを格納するE2PROM24、PROM25、それにCP
U21に異常が発生したときに制御を代行するバックアッ
プ回路26とで構成されている。
そして、2種のメモリE2PROM24、PROM25の内、E2PROM
24には、システムの組み替え時に変更を要するデータや
サブルーチンが格納されるようになっており、必要に応
じてシステム管理装置4からの指示により、内容が書換
えられるようになっている。
次に、各アトムのプログラム構成について説明する
と、これらは第3図に示すようになっており、システム
の組み替えに際しても変更を必要としないプログラム
(OSなど)やデータについては“main program"に格納
し、その他の変更を要するデータ、プログラムについて
は、“subrotine1〜3"と“data1〜3"に格納してある。
そして、これらの内、“main program"は第2図のPROM2
5に設定され、“subrotine1〜3"と“data1〜3"はE2PROM
24に書き込まれる。
一方、システム管理装置4がもつ、各アトムの組合せ
によるプログラム構成は第4図に示すようになってお
り、プログラム名やデータ名で+記号が付されているも
のは、その組合せで必要とされるものを、そして−記号
が付いているものは、その組合せでは不用なものをそれ
ぞれ表わしている。
従って、例えばアトムING(点火系)とTHS(水温セン
サ)の組合せでは、“subrotine I1"が必要で、“subro
tine I2"は不要なので削除されるものであることを表わ
す。
そこで、システム管理装置4は、この第4図の構成表
を基にして、システム再編時に各アトムのプログラムの
最適化を行うのである。
第5図は共通回線(データバス5)上でのデータフォ
ーマット50を示したもので、まず、先頭部には、以下に
続く信号が情報であることを示すトークン51があり、こ
れに続いてデータ認識用の“data−id"52と、同種のデ
ータを区別するための“type"53とが続き、その後に本
来のデータ“data"54が続くのである。ここで、各アト
ムは、“type"53を見て、以下のデータが自分のところ
で必要とするものであるか否かを判断する。
一方、各アトムから共通回線にデータを送出する際に
は、信号をみていて、トークン51が通過したあとの空い
ているところで送信するようにしてやればよい。
なお、他の方法として、データの送出タイミングを基
本同期周期の整数倍にとり、各々のデータを入れ子にし
て伝送するようにしてもよい。
第6図はシステム管理装置4が持っているアトム組合
せテーブルを示したもので、このテーブルには“main"
と“register"とがあり、“main"テーブルには共通回線
に接続され得る、全てのアトムについて記述され、他
方、“register"テーブルには、各々のシステムに接続
されているアトムが記録されている。
そこで、システム管理装置4は、自動車ディーラーな
どにおいて、共通回線(データバス5)に接続されたと
き、そのシステムでは、そこに接続されているアトムが
既にイニシャライズ済みか否か、もしくは追加のアトム
があるか否かを、このアトム組合せテーブルをみること
により知ることができる。
第7図は、同じくシステム管理装置4が持つ、データ
テーブルを示したもので、このテーブルには、エンジン
制御に必要な全てのデータ“data−id"と、同じく必要
な単位とが記述されており、これらは、前述の第4図の
プログラムの組合せを用いて、プログラムの組合せを行
ったときのデータの検証に使用される。
次に、この実施例におけるシステム全体としてのイニ
シャライズ処理について、第8図により説明する。
この第8図の処理801は、システムの電源立ち上げ時
に開始され、まず、システムが構築済みか否かを判断す
る(ステップ802)。なお、このときの判断方法として
は、自動車ディーラなどでシステムの構築を行った際、
E2PROM24の所定番地にフラグがセットされるようにし、
これを各アトムが立ち上げ時にチェックするようなプロ
グラムをブーストすればよく、具体的に言えば、第6図
のテーブルをチェックすればよい。
そして、まず、システムが構築されていなかったとき
には、続いてシステム管理装置がデータバスに接続され
ているか否かが判断され(ステップ803)、接続されて
いなかったときには、それを要求する処理(ステップ80
5)が実行される。なお、このシステム管理装置の接続
要求は、表示用のアトムを設置しておき、適用な表示
(視覚的、聴覚的)が自動車の運転席でなされるように
すればよい。一方、システム管理装置の接続有りと判断
されたら、ここで初めてシステムのイニシャライズを行
うのである(ステップ806)。
一方、ステップ802でシステム構築済みと判断された
ときには、続いて追加アトムがあるか否かが調べられ
(ステップ804)、追加が無ければ、もうイニシャライ
ズは完了しているのであるから、ここで処理を終了する
が、追加アトムがあったときには、ステップ803に戻
り、ステップ805かステップ806のいずれかの処理を繰り
返すのである。なお、このときの追加アトムの有無も第
6図のテーブルを調べればよい。具体的に言えば、追加
されたアトムについては、それを表わすフラグは、まだ
E2PROM24にセットされていないから、この追加されたア
トム自身が立ち上がり時に、その旨を表わす信号を共通
回線に送出するようようにしておけばよい。
次に、上記したステップ806におけるシステムイニシ
ャライ処理の詳細について、第9図により説明する。
まず、システム管理装置は、ステップ910で、上記し
たシステムの“system−id"が登録されているか否かを
調べる。これも、上記の場合と同様に、登録済の場合に
は各アトムがシステム立上り時に、それぞれの“system
−id"を共通回線に送出するように構成しておけば良
い。
“system−id"が登録されていた場合には、ステップ9
02で、システム管理装置内のsystem−idテーブルを検索
し、システムの構築状態を調べる。そして、ステップ90
3のsystem−id要求処理を行い、その後、ステップ904の
処理を実行し、このときのシステム構築情報をsystem−
idテーブルに登録し、第6図のシステム・アドミニスト
レータ・テーブル(system−administlator register t
able)にシステム情報を登録する。
次に、ステップ903でのsystme−id要求処理につい
て、第10図により説明する。
まず、システム管理装置は、自らが持つシステム・ア
ドミニストレータ・メイン・テーブル(system−admini
stlator main table)を検索し、テーブルNo.の順に各
アトムをポーリングして応答の有無を確認する。そして
応答有りの場合に登録を実行する(ステップ1004〜ステ
ップ1005)。
次に、システム管理装置は、既に構築してあるシステ
ムに新規なアトムが存在するか否かを確認し、新規なア
トムがあった場合にはイニシャル・プログラムのロード
を実行する(ステップ1006〜ステップ1009)。
このとき、ステップ1008、1009では、第4図のプログ
ラム組合せ表を参照し、必要なデータやプログラムをリ
ロードするようにする。
第11図は、ステップ1007のイニシャル・プログラム・
ロード処理の詳細を示したもので、まず、ステップ1101
では、目標とするアトムにイニシャル・プログラム・ロ
ード送信信号の送出を行う。
この送信信号を受信したアトムがスタンバイ状態にあ
れば、これに応じて、ステップ1102の処理として受信ス
タンバイ信号が返送され、続いてステップ1103でシリア
ル受信機を受信状態にし、さらにステップ1104でアドレ
ス・データ・バスを開放する。
一方、上記した受信スタンバイ信号に応じて、システ
ム管理装置は対応するアトムに対してイニシャル・プロ
グラムの送出を行う(ステップ1106)、これを受信した
アトムがE2PROM24に書込み(ステップ1107)、それが確
認されたところで処理が終了するのである(ステップ11
08)。
従って、この実施例によれば、各アトム(自律分散モ
ジュール)にバックアップ機能が付与されているので、
そのモジュールがたとえ故障しても、このバックアップ
機能により所定の機能が維持されるため、他のモジュー
ルの動作に悪影響が与えられることはなく、エンジン制
御には必要なフェィルセイフが保たれ、かつ、必要に応
じてデータバスに管理装置を接続して各モジュールごと
にプログラム・データのイニシャライズが可能になるの
で、システム再編にも柔軟に対応できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、自律分散モジュールにバックアップ
機能を付与したので、ユニットの異常に際してもエンジ
ン制御に重大な支障が発生する虞れがないので、信頼性
を損なうことなく、充分に自律分散方式の利点を活かす
ことができ、システム変更などに柔軟し、しかも容易に
対応することができる。
また、本発明によれば、共通のデータバスが用いられ
ているため、モジュールの追加や変更が容易である。
さらに、本発明によれば、システム管理装置によりシ
ステムごとのプログラム構成表やモジュール構築表の管
理が出来るので、プログラムメンテナンス、ハードウエ
ア構成メンテナンスも容易であるという効果がある。そ
して、このシステム管理装置は、自動車に常時備え付け
ておく必要がないから、ユーザから切り離してディーラ
の管理下におくことができ、従って、車両搭載に伴うス
ペース問題などからフリーになるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による自律分散型エンジン制御装置の一
実施例を示す構成図、第2図は本発明によるコンピュー
タ・モジュールの一実施例を示すブロック構成図、第3
図及び第4図はプログラム構成図、第5図はデータ形式
の説明図、第6図及び第7図はテーブルの説明図、第8
図、第9図、第10図、それに第11図はそれぞれ動作説明
用のフローチャートである。 1、2、3……アトム、4……システム管理装置、5…
…データバス(共通回線)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 志田 正実 茨城県勝田市大字高揚2520番地 株式会 社日立製作所佐和工場内 (56)参考文献 特開 平2−193247(JP,A) 特開 平2−272669(JP,A) 特開 平2−20456(JP,A) 特開 平2−42157(JP,A) 特開 昭64−50156(JP,A) 特開 昭62−245641(JP,A) 実開 昭63−24602(JP,U) 実開 昭64−31403(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 41/00 - 45/00 B60R 16/02 G06F 15/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの運転状態を表わす各種の情報の
    内の少なくとも1の情報を検出するためのセンサ手段及
    びエンジンの運転状態を制御する少なくとも1のアクチ
    ュエータ手段にそれぞれコンピュータ・モジュールを搭
    載して自律分散機能を持たせたエンジン制御装置におい
    て、 上記コンピュータ・モジュールのそれぞれにバックアッ
    プ機能を設けると共に、これらのコンピュータ・モジュ
    ール間を接続するデータバスに外部接続手段を設け、 上記コンピュータ・モジュールは、各自の異常発生に際
    して独立してパックアップが働くと共に、上記外部接続
    手段を介して所定の管理装置から任意にアクセスし得る
    ように構成されていることを特徴とするエンジン制御装
    置。
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