JP3124968B2 - 自動車用制御装置 - Google Patents

自動車用制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車用制御装置に係り、特に制御ソフトウ
ェアの作り易さを向上させるに好適な複数のマイクロプ
ロセッサによるシステム構成を有する自動車用制御装置
に関する。
〔従来の技術〕
自動車に装備されるマイクロプロセッサを用いた制御
装置としては、例えば第7図に示すようなものが考えら
れている。
以下、第7図の装置について簡単に説明する。まず、
エンジン1に装備された空気量センサ11、クランク角セ
ンサ12、レファレンスセンサ13、水温センサ14、スロッ
トルセンサ15により、吸入空気量Qa、エンジン回転数
N、エンジンの基準信号Ref、エンジン冷却水温Tw、絞
り弁開度Θthを検出する。その検出結果に応じてコント
ロールユニット2で燃料噴射パルス幅Tiを演算する。そ
してその燃料噴射パルス幅Tiの信号がエンジンの基準信
号Refを所定回数だけ間引いたタイミング毎にエンジン
の各気筒に装着された燃料噴射弁21(以下インジェクタ
と呼ぶ)に与えられ、そのパルス幅に対応した燃料噴射
が行なわれる。なお、コントロールユニット2では、信
号入力、データ処理および制御出力を一つのプロセッサ
でシーケンシャルに処理する方法が採られている。
また、「“機能分散型エンジン制御システムの検討”
自動車技術会学術講演会前刷集881055、昭和63年5月」
に記載されているように、信号入力、データ処理および
制御出力を複数のプロセッサで並行して処理する方法が
採られている自動車制御用マイクロコンピュータシステ
ムもある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術のうち、一つのプロセッサでシーケンシ
ャルに処理する方法は、システムを小型に構成するには
有効であるが、制御ソフトウェアが複雑になり、開発に
手間取ったり、保守性、拡張性に乏しいという問題があ
った。すなわち、信号入力、データ処理および制御出力
を一つのプロセッサで高速に処理させるには、CPUの負
荷を軽減するようプログラムに工夫を凝らす必要を生じ
るからである。
さらに、従来の複数プロセッサを使用する方法は、シ
ステムの処理性を向上させるには有効であるが、運転制
御状態に応じてデータ処理の流れを判定するプログラム
のように複数プロセッサに処理がまたがるものがあり、
やはりプログラムが複雑になるという欠点を解消するも
のではない。
本発明の目的は、エンジンに代表される自動車用制御
ソフトウェアの作り易さ、保守性および拡張性を向上さ
せるように、ソフトウェアをその処理内容に応じて複数
のプロセッサに最適配分する構成を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、本発明においては、特許
請求の範囲に記載するように構成している。
すなわち、本発明においては、従来一括処理している
データ処理部分について、出力値を求めるためのデータ
処理部分とそのデータ処理の流れを判定するイベント処
理部分に分け、しかも別々のプロセッサで並行処理する
ことにより、プログラムの煩雑化を避け、かつ高速処理
化するように構成したものである。
上記のように本発明においては、従来の自動車制御プ
ログラムでは明確には分別されていなかったイベント処
理の部分に着目し、これを専用のプロセッサで処理する
ように構成したことにより、処理手順を単純化させ、プ
ログラムの作成を容易にすることが出来る。またモジュ
ール化も容易になる。
なお、上記の“イベント”とは、運転者の操作やエン
ジン等の自動車各部の運転状態の変化を意味する。この
ような意味で“イベント”という語を用いた例としては
「アイ イー イー イー トランザクションズ オン
ソフトウエア エンジニアリング(IEEE TRANSACTION
S ON SOFTWARE ENGINEERING,VOL.SE−6,NO.1,JANUARY19
80,“Specifying Software Requirements for Complex
System:New Techniques and Their Application"」があ
る。
〔発明の実施例〕
以下、本発明をエンジンの燃料噴射制御に適用した場
合の一実施例を第1図から第6図に基づいて説明する。
第1図は、本発明の一実施例のブロック図であり、前
記第7図のコントロールユニット2の部分に対応する。
第1図の装置は、イベント処理用CPU3、演算処理用CP
U4、入出力処理用CPU5から構成されるマルチCPUシステ
ムであり、それぞれのCPUはプログラムを格納するROM6
−1〜6−3を備え、さらにデータを格納するRAMとし
て、いずれのCPUからもアクセス可能な共有メモリ7を
備えている。
第1図において、入出力処理用CPU5では、アナログデ
ータの空気量センサ信号やO2センサ信号をAD変換器8お
よびI/O回路9を介して取り込み、またディジタルデー
タのクランク角センサ信号をI/O回路9を介して取り込
み、第2図に示す処理フローに従って各データを加工し
た後に共有メモリ7へ格納する。さらに入出力処理CPU5
では、演算処理によって2次加工された出力値を共有メ
モリ7から読み取ってインジェクタなどに出力する。
また第1図において、演算処理用CPU4では、共有メモ
リ7から入出力処理用CPU5で加工された所定の入力デー
タを読み取り、第3図に示す処理フローに従った演算処
理によって制御のための出力値を求め、共有メモリ7へ
格納する。
また第1図において、イベント処理用CPU3では、共有
メモリ7から入出力処理用CPU5で加工された所定の入力
データを読み取ると共に、内蔵するタイマからの時刻デ
ータを読み取って、第4図に示すプログラム構成に従う
演算処理によってフラグデータを求め、共有メモリ7へ
格納する。このフラグデータは、エンジンの運転制御の
状態を示すもので、演算処理用CPU4において第3図に示
す処理フローのうえで演算処理のデータの流れを制御す
るために利用される。
次に、第2図は、第1図における入出力処理用CPU5の
データ入力およびデータ出力の処理フローを示す図であ
る。
データ入力プログラムは、入出力処理用CPU5に内蔵さ
れたタイマから一定の時間間隔で発生される割込信号で
始動し、I/O回路9を介してデータを取り込み、工学単
位変換たとえば空気量センサの出力電圧値〔mV〕から空
気量〔g/sec〕に換算し、移動平均や遅れのフィルタリ
ング処理を施して共有メモリ7へ格納する。
また、データ出力プログラムは、クランク角センサ信
号に同期してI/O回路9で発生される割込信号(回転パ
ルス)で始動し、共有メモリ7から制御出力値たとえば
燃料噴射量データを読み取り、I/O回路9を介してイン
ジェクタへ電圧信号として印加する。
次に、第3図は、第1図における演算処理用CPU4の処
理フローを示す図である。
演算処理プログラムは、入出力処理用CPU5に内蔵され
たタイマから一定の時間間隔で発生される割込信号で始
動し、第3図に示すように吸入空気量、エンジン回転数
などの計測量を共有メモリ7から読み込み、基本燃料噴
射量を演算する。この基本燃料噴射量に対して運転制御
状態に応じた各種の補正を加えて適正な燃料噴射量を算
出し、共有メモリ7へ格納する。これら補正の採否を指
示するフラグデータをイベント処理用CPU3で平行して処
理する点が本発明の特徴とする点である。
なお、例えばフラグデータには次のようなものがあ
る。
FGS:アイドル後低回転補正フラグ KTR:アイドル後低負荷補正フラグ ASY:割込噴射補正フラグ OCC:O2フィードバック補正フラグ ADS:加減速補正フラグ 次に、第4図は、第1図におけるイベント処理用CPU3
のプログラム構成を示す図である。
このプログラムによってフラグデータが作成される。
運転者の操作やエンジン等の自動車各部の運転状態の
変化の判定、すなわちイベント処理のプログラムは、例
えばKMRディレイ、KTRディレイ、割込噴射判定、開/閉
ループ制御判定、加/減速判定などのように、作成され
るフラグデータの単位でモジュール(タスク)化されて
いる。さらにイベント処理プログラムを簡単にするた
め、ext−tskやset−flgなどのシステム命令をいずれの
モジュールでも共通して利用できるように分離してい
る。なお、上記のKMRディレイとはアイドル後の燃料噴
射量補正を停止するプログラムであり、KTRディレイと
はアイドル後の低負荷補正を停止するプログラムであ
る。
以下、KMRディレイを例にしてイベント処理プログラ
ムを説明する。
第5図のタイミングチャートに示すように、イベント
処理プログラムのうち、アイドル後の燃料噴射量補正を
停止するプログラムであるKMRディレイの機能は次の通
りである。
ディジタル入力信号#IDLEが“High"(アイドルスイ
ッチがON)で、TMIDLEがKMRIDN#より小(ON時間が所定
値KMRIDN#未満でOFF)であり、かつNRPMが3200rpmより
小(エンジン回転数が3200rpm未満)の時には、ギアチ
ェンジ状態と判定し、それ以後TMKMRがKMRDTM#より小
(それ以後KMRDTM#時間未満)の間、フラグデータ#FG
S=0(通常は#FGS=1)にし、燃料噴射量の補正を中
止する。
次に、第6図は、KMRディレイの機能をプログラムフ
ローで示した図である。
プログラムは、処理の同期をとるためにタスクAとタ
スクBの2つに別けて作成し、イベント処理用CPU3に内
蔵されたタイマから一定の時間間隔で発生される割込信
号でそれぞれ独立に始動する。タスクAは始動後まずア
イドル状態とエンジン回転数の状態とが同時に制御条件
を満たす状態を抽出する。すなわちタスクBで処理する
“#IDLE=1"と“NRPM<3200rpm"のAND条件が成立する
状態をフラグflg1とフラグflg2を割り当てたシステム命
令を用いて同期待ちする。次にこの同期条件が成立した
後、イベント処理用CPU3に内蔵されたタイマを用いて、
同期後の時間TMIDLEを読み取る(get−tim)。時間TMID
LEがKMRIDN#を超えたならばフラグデータFGS=0、さ
らにその時間TMKMRがKMRDTM#になったらFGS=1に戻
す。
以上の処理によってエンジンの燃料噴射制御が実行さ
れる。
なお、上記の実施例においては、自動車の制御におい
て、エンジンの燃料制御を例として説明したが、アンチ
スキッドや車間距離自動制御などのブレーキ制御、自動
変速機の電子制御等、それ以外の自動車用制御にも同様
に適用することが出来る。
〔発明の効果〕
以上説明したごとく、本発明によれば、これまでプロ
グラムを複雑にし、かつ処理時間を要していたイベント
処理のプログラムが独立にしかも異なるCPUで実行され
るので、プログラムの作り易さ、保守性、拡張性を向上
させることが出来、コンピュータを用いた自動車用制御
装置の性能向上およびコストダウンを図ることが出来
る、という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のマルチCPUシステムの一実施例のブロ
ック図、第2図は第1図における入出力処理用CPU5の処
理内容を示す図、第3図は第1図における演算処理用CP
U4の処理内容を示す図、第4図は第1図におけるイベン
ト処理用CPU3の処理内容を示す図、第5図はイベント処
理であるKMRディレイの動作を示すタイミングチャー
ト、第6図は第5図で示すイベント処理動作のプログラ
ムであるフローチャート、第7図は本発明を適用するエ
ンジン制御システムの一例の構成図である。 <符号の説明> 1……エンジン 2……コントロールユニット 3……イベント処理用CPU 4……演算処理用CPU 5……入出力処理用CPU 6−1〜6−3……ROM 7……共有メモリ(RAM) 8……A/D変換器、9……I/O回路 11……エアフローセンサ、12……回転センサ 13……レファレンスセンサ、14……水温センサ 15……スロットルセンサ、16……O2センサ 21……燃料噴射弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大成 幹彦 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株式会社日立製作所システム開発研究所 内 (72)発明者 志田 正実 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社日立製作所佐和工場内 (72)発明者 山本 明人 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 南 英洋 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 安保 敏巳 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 押上 勝憲 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−16250(JP,A) 特開 昭61−240338(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/00 - 45/00 395 B60R 16/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】自動車の各種運転状態や運転者の操作状態
    を検出するセンサの信号を入力し、該信号に基づいて自
    動車の制御に必要な各種制御演算を行ない、該演算結果
    に基づいた制御信号を自動車制御用の各種アクチュエー
    タに送出する自動車用制御装置において、 制御に必要なデータの演算処理を行なう少なくとも1つ
    の演算処理用プロセッサと、 上記演算処理用プロセッサのデータの流れを判定し、運
    転者の操作や自動車の運転状態の変化、すなわちイベン
    トに対応したイベント処理を行なう少なくとも1つのイ
    ベント処理用プロセッサと、 センサやアクチュエータとの接続のために信号を加工す
    る入出力処理を行なう少なくとも1つの入出力処理用プ
    ロセッサと、 上記演算処理用プロセッサ、イベント処理用プロセッサ
    および入出力処理用プロセッサのそれぞれの間で、デー
    タを任意に送受信できる共有メモリと、を備え、 かつ、上記イベント処理プロセッサは、上記共有メモリ
    からの情報に基づいてイベントの発生およびその内容を
    検出し、その検出結果に応じて上記演算処理用プロセッ
    サで実施する処理内容をコントロールするための判定デ
    ータを上記共有メモリに記憶するものであることを特徴
    とする自動車用制御装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の自動車用制御装置におい
    て、上記入出力処理用プロセッサは、各種センサからの
    データを入力し、かつその入力に所定の物理定数等の変
    換を施し、さらにフィルタリング処理を施した後に当該
    データを上記共有メモリに記憶する部分と、上記共有メ
    モリからの情報に従ってアクチュエータを駆動するため
    の各種信号を処理する部分とを備えたものであることを
    特徴とする自動車用制御装置。
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