JPH0718373B2

JPH0718373B2 - 電子式燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JPH0718373B2
Application number: JP18865484A
Authority: JP
Inventors: 修井徳; 幸男前橋; 峰雄明石; 修松嶋
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1984-09-07
Filing date: 1984-09-07
Publication date: 1995-03-06
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: JPS6166842A

Description

【発明の詳細な説明】発明の属する技術分野本発明は、燃料噴射制御装置に関し、詳しくは、外部よ
り入力される信号又は内部的にタイマより発生される信
号に同期して規則性のある情報をシーケンシヤルに出力
して自動車エンジンの各シリンダ毎の燃料噴射を制御す
る電子式燃料噴射制御装置に関する。

従来の技術電子式燃料噴射制御装置は、機械式制御の気化器にかわ
つてマイクロコンピユータを用いて、自動車のエンジン
回転数、流入空気量、温度、スロツトル開度、排気ガス
の状態等に応じて最適な燃料噴射量の制御を行うもので
ある。近年は、排気ガスの規制、燃料の効率向上、運転
性などの要求により電子式燃料噴射制御装置が広く用い
られている。

電子式燃料噴射制御装置では、通常、マイクロコンピユ
ータがタイマによりパルス出力のタイミング及びパルス
幅を制御し、そのパルス出力によつて噴射器の弁の開閉
を制御して燃料噴射量を調整する。パルスはピストンの
位置等に応じて最適なタイミングで噴射器に印加され、
各シリンダ毎に独立した吸収燃料量を制御している。

ここで、従来の各シリンダ毎の独立燃料噴射制御の方法
について図面を参照して説明する。

第１図は従来の４気筒エンジンの各シリンダ毎の燃料噴
射の制御を行なう電子式燃料噴射制御装置のブロツク図
である。

中央処理部（以後CPUという）101は、クランク角度が所
定の値になつたことを知らせる外部信号102が入力さ
れ、割込み制御部103によつて外部割込み要求104がCPU1
01へ送られると、前記の自動車のエンジン回転数、流入
空気量、温度、スロツトル開度、排気ガスの状態等の状
態信号105によりプログラムメモリ114に記憶されたプロ
グラムに従つて演算を行ない、出力制御部106−A,B,C,D
へ各シリンダ毎の燃料噴射タイミング、噴射時間に応じ
た数値を内部バス115を介して設定する。

一方、タイマ107は、外部信号102が入力されると、タイ
マ値が初期化されて動作を開始し、出力制御部106−A,
B,C,Dへ外部信号102が入力されてからの経過時間を知ら
せる。各出力制御部106−A,B,C,Dはタイマ出力108と前
記CPU101によつて設定された燃料噴射タイミング、噴射
時間に応じた数値に従つてパルス出力線109−A,B,C,Dよ
りパルスを出力する。

第２図は出力制御部106−Ａのブロツク図であり、他の
出力制御部106−B,C,Dも同じ構成である。ここでは出力
制御部106−Ａについて説明する。CPU101は外部信号102
の入力からパルス出力線109−Ａのレベルを反転させた
い時間T0をタイマレジスタ201−Ａへ設定する。比較部2
02−Ａはタイマ出力部108とタイマレジスタ201−Ａの値
T0が一致すれば一致信号203−Ａを出力する。信号出力
部204−Ａは一致信号203−Ａが入力されるとパルス出力
線109−Ａの出力を反転する。パルス出力線109−Ａの出
力は初期設定時に“0"に設定されているので、パルス出
力線109−Ａは“1"レベルとなる。

出力制御部106−B,C,Dについては、タイマレジスタ201
−B,C,Dへそれぞれ外部信号102の入力からパルス出力ま
での時間T2,T3,T4を設定する。

次に従来例の動作を第３図に示したタイミングチヤート
を参照して説明する。上記のタイマレジスタ201−A,B,
C,Dの時間設定は、外部信号102の入力タイミングt0より
前のタイミングt1で行われている。タイミングt0で外部
信号102が入力されると、前述のように、タイマ107の動
作が開始し、時間T0経過後（t2）に一致信号203−Ａが
出力され、パルス出力線109−Ａの出力が“1"となる。
また、一致信号203−Ａが出力されたとき、割込み制御
部103はCPU101にタイマ割込み要求116を送る。CPU101は
タイマ割込み要求116を受け付けると、タイマレジスタ2
01−Ａのデータを時間T0から時間（T0＋T1）へ書きかえ
る。タイマ107はCPU101のタイマ割込み処理中も動作し
ているので、タイミングt2から時間T1経過後のタイミン
グt3で再び一致信号203−Ａが出力され、パルス出力線1
09−Ａの出力は“0"に反転する。

以上はパルス出力線109−Ａからパルスが出力されると
きの動作である。パルス出力線109−B,C,Dからのパルス
出力の動作も全く同様である。ただし、パルス出力まで
の時間がそれぞれ時間T2,T3,T4となり、CPU101によるタ
イマレジスタ201−B,C,Dのデータの書き換えのデータ時
間（T2＋T1），（T3＋T1），（T4＋T1）となる。

一方、タイミングt0では外部割込み要求104が出力さ
れ、CPU101は、次の外部信号102の入力（タイミングt
4）後に出力されるパルスの出力タイミング及びパルス
幅を決定するための演算処理を主ルーチンで開始してお
り、タイミングt5でCPU101は演算結果をタイマレジスタ
201−A,B,C,Dに設定する。

以上が従来の４気筒独立の燃料噴射制御装置の動作であ
るが、これには次のような欠点がある。即ち、第３図の
説明からわかるように、割込みによつてタイマレジスタ
の値を書きかえることによりパルス出力の制御を行なつ
ているために、CPU101の演算処理が中断される時間が大
きくなつてしまう。CPU101はタイマ割込み要求116が発
生する毎に、プログラムカウンタ110（以後PCとい
う）、プログラムステータスワード111（以後PSWとい
う）、汎用レジスタセツト112（以後GRという）のデー
タをデータメモリ113に退避させなければならない。ま
た、割込み処理からの復帰時にはデータメモリ113か
ら、退避させたデータを読み出してPC110,PSW111,GR112
へ復帰させなければならない。このように割込み処理へ
の移行時も割込み処理からの復帰時を本来の処理以外に
大きなオーバーヘツドが必要である。第３図の例では４
個のパルス出力の制御に８回もの割込み処理が必要であ
る。そのために、CPU101の主ルーチンである外部割込み
要求104の処理、つまりパルス出力タイミングとパルス
幅を設定するための演算処理を中断する時間が長くCPU1
01のプログラム実行効率が非常に悪くなる。

最悪の場合では、タイミングt0からCPU101が開始した次
の外部信号102の入力タイミングt4以降のパルス出力の
ための演算処理がタイミングt4までに終了しないことが
あり、タイミングt4以降のパルス出力タイミング、パル
ス幅が決定されていないために、タイミングt4からのパ
ルス出力は再びタイミングt0からのパルス出力と同じタ
イミング、同じパルス幅で行わざるをえなくなる。この
ことは燃料噴射制御が状態信号105の変化に対して遅れ
ることを意味し、状態信号105の変化に対しレスポンス
のよい精密な燃料噴射制御が行われない。そのために、
CPU101のパルス出力タイミング、パルス幅の決定のため
の演算処理を割込みにより中断する時間は極力小さくし
なければならない。

前記、従来のパルス出力制御における割込みによる演算
処理の中断に伴う欠点を改良するには、第１図の出力制
御部106−A,B,C,Dにタイマレジスタ、比較部を２組ずつ
設け、タイマ割込み処理によらず各パルス出力線109−
A,B,C,Dにパルスを出力させることも可能である。

出力制御部106−Ａを例に説明すると、出力制御部を２
個のタイマレジスタと２個の比較部とRSフリツプフロツ
プによる出力部とで構成し、第１のタイマレジスタに時
間T0、第２のタイマレジスタに時間（T0＋T1）を設定
し、第１と第２の比較部にて各々のタイマレジスタ内容
と第１図のタイマ107の値とを比較し、タイマ値と第１
のタイマレジスタ内容が一致する時に出力部をセツト
し、タイマ値と第２のタイマレジスタ内容が一致する時
に出力部をリセツトすることによりタイマ割込み処理で
タイマレジスタ値を更新することなくパルスを発生でき
る。

しかしながら、上記の方式では第２図の出力制御部にく
らべタイマレジスタと比較部１組を追加する必要があ
り、第１図の各出力制御部106−A,B,C,Dのハードウエア
が増加してコストが大幅に増大する。

以上のように、従来の方式ではパルス出力タイミング、
パルス幅の演算するところのCPU処理ルーチンを頻繁に
中断したり、大きなハードウエアが必要になるという欠
点があつた。

発明の目的本発明は従来技術に内在する以上のような欠点を解決す
るためになされたものであり、従つて本発明の目的は、
割込みの発生とハードウエアの増大をおさえ、CPU101の
演算処理時間の低下とコスト増大を最小限にする各気筒
独立の制御を行なう新規な電子式燃料噴射装置を提供す
ることにある。

発明の構成上記目的を達成する為に、本発明に係る電子式燃料噴射
装置は、設定された時間情報により所望の時間経過後に
処理要求を発生するタイマ部と、前記処理要求の発生に
同期して燃料噴射タイミング及び燃料噴射量を制御する
信号を発生する信号出力部と、処理データ及びプログラ
ムを記憶するメモリ部と、前記処理要求に基づく処理と
前記プログラムによる処理とを選択的に実行する中央処
理装置とを備えた電子式燃料噴射制御装置において、前
記タイマ部が処理要求を発生したとき、前記中央処理装
置は前記プログラム実行にかかわる状態を保持したまま
前記タイマ部への時間情報及び前記信号出力部への制御
情報の転送処理を行なうデータ転送処理手段を備えて構
成される。

発明の実施例次に本発明をその好ましい一実施例について図面を参照
しながら具体的に説明する。

第４図は本発明の一実施例を示し、４気筒エンジン制御
に本発明を適用した場合の一実施例のブロツク構成図で
ある。本発明に係る電子式燃料噴射制御装置は、従来と
同様なPC110,PSW111,GR112と、実行すべき命令を保持し
ておく命令レジスタ406の内容を命令デコーダ407で判別
して各種制御信号を発生し動作を制御するCPU制御部408
と、算術演算機能を持つ算術演算ユニツト（以後ALUと
いう）417を含むCPU101と、データメモリ113、プログラ
ムメモリ114、内部バス115とタイマ107、比較部202、タ
イマレジスタ201を含むタイマ部401に加え、外部信号10
2及び一致信号203の処理要求を検知し、I/O処理実行要
求信号402及びI/O処理実行形態指定信号403を発生するI
/O要求処理制御部404、該I/O要求処理制御部404からのI
/O処理実行要求信号402及びI/O処理実行形態指定信号40
3を受けてCPU101の動作を制御するI/O要求受付部405
と、第１の出力レジスタ414、第２の出力レジスタ415、
ボート415を含み制御パルスを出力する信号出力部204か
ら構成される。

第４図に示した本発明の一実施例では従来装置で割込み
処理した外部信号102あるいは一致信号203を処理要求
（以下I/O要求という）としてとらえる。前記I/O要求は
プログラムによる設定により２種類の処理形態で処理さ
れる。第１の処理形態は従来の割込み処理であり、プロ
グラム処理によりI/O要求を処理する。第２の処理形態
はデータメモリ113から信号出力部204へのデータ転送に
よるパルス出力処理と、タイマレジスタ201へのデータ
転送によるタイマ部401の制御をプログラム処理を介入
することなしに行うものである。前記第２の処理形態に
よるデータ転送（以下自動データ転送処理という）は、
一致信号203のI/O要求が発生すると通常のプログラム実
行を中断し、PC110,PSW111,GR112等のCPU101の種々の状
態（以下ステータスという）、及びデータを保持したま
ま制御部408の制御のもとにALU417を動作させ、CPU101
自身がデータ転送処理を行うことにより実現しており、
自動データ転送処理用の特別なハードウエアは不要であ
る。CPU101は自動データ転送処理により信号出力部204
へのデータ転送及びタイマレジスタ201へのデータ転送
を終了すると、保持していたステータス及びデータを基
に中断していたプログラムの実行を再開する。したがつ
て、ソフトウエアからはプログラムの中断は見えずにあ
たかも自動データ転送処理がプログラム処理中に自動的
に挿入されたように実行される。さらに、実施例では自
動データ転送により一連のパルス出力処理及びタイマ制
御処理を実行した後割込み処理を起動して自動データ転
送を行うデータのアドレス指定値や出力データ数を再設
定及び次に転送すべき情報の準備等のデータ転送完了処
理を行う。

ここで実施例のデータメモリ113中には、タイマ制御の
自動データ転送で使用される時間データを記憶する第１
のデータ格納領域413−１と、パルス出力の自動データ
転送で使用される出力パターンを記憶する第２のデータ
格納領域413−２に加え、前記データ格納領域を各々ア
ドレス指定する第１のメモリポインタ409−１と第２の
メモリポインタ409−２と自動データ転送されるレジス
タを指定する第１、第２のレジスタポインタ410−1,2と
自動データ転送回数を保持するターミナルカウンタ411
から成るパルス出力パラメータ領域412が設定されてい
る。

第４図、第５図を参照して本発明の一実施例の動作を説
明する。CPU101は通常PC110の内容で指定するアドレス
のプログラムメモリ114に記憶されている命令語を命令
レジスタ406へ転送し、該命令語を命令デコーダ407で解
読してCPU制御部408が各部の制御を行ない、プログラム
の実行を実現している。I/O要求受付部405は命令実行完
了毎にI/O処理実行要求信号402を判別し“0"の時は上記
動作を繰返す。I/O要求受付部405は、I/O処理実行要求
信号402が“1"である事を検知すると同時にI/O処理実行
形態信号403のレベルを判別し、レベルが“0"のときI/O
要求を従来の割込み処理と認識してCPU101に知らせる。
外部信号102のI/O要求が発生した時にはI/O要求処理制
御部404はI/O処理実行要求信号402のレベルを“1"に、I
/O処理実行形態信号403のレベルを“0"にする。即ち、
外部信号102のI/O要求は割込み要求としてのみ処理され
る。CPU制御部408は、PC110の更新を禁止し、続いてPC1
10及びPSW111をデータメモリ113へ退避させる。CPU制御
部408は前記外部信号102による割込みの分岐アドレスを
PC110に設定することにより、CPU110は割込み処理プロ
グラムの実行を開始する。CPU101はプログラムメモリ11
4に記憶されたプログラムに従つて状態信号105を用いて
演算を行ない各シリンダ毎の最適な燃料噴射タイミン
グ、噴射時間を決定する。そして、次の外部信号102の
入力タイミングt0からパルス出力線109−Ａを介して出
力するパルスのタイミングt2までの時間T0、パルスの時
間幅T1を計算する。

他のパルス出力線109−B,C,Dからパルス出力についても
同様に計算し、タイミングt0からパルス出力までの時間
T2,T3,T4を計算する。CPU101は第１のデータ格納領域41
3−１へ順にタイマ制御情報T0＋T1,T2,T2＋T1,T3,T3＋T
1,T4,T4＋T1,T0を格納する。そして、第１のレジスタポ
インタ410−１にタイマレジスタ201を指定するデータを
格納する。

また、第２のデータ格納領域413−２には順に４ビツト
データ“0,2,0,4,0,8,0,1"をテーブルとして格納してお
く。第２のレジスタポインタ410−２には第１の出力レ
ジスタ414を指定するデータを格納しておく。一連のプ
ログラム処理により外部信号102のI/O要求の割込み処理
プログラムを終了するとデータメモリ113へ退避してい
たデータをPC110及びPSW111へ再設定することにより中
断されていたプログラム処理へ復帰する。

タイミングt0で外部信号102が入力されたとき、CPU101
は前述のように割込み処理に入り、次の外部信号102の
入力タイミングt4以後のパルス出力のための演算を開始
する。また、タイマ107は初期化されて動作を開始す
る。タイマレジスタ201には初期値としてデータT0が格
納されているので、タイミングt2では一致信号203が出
力される。この一致信号に同期して第１の出力レジスタ
414のデータ“1"が第２の出力レジスタ415へ転送され、
パルス出力線109−A,B,C,Dよりそれぞれ“1",“0",
“0",“0"が出力される。ここで、４ビツトデータのビ
ツト０から３へ順にパルス出力線109−A,B,C,Dに対応し
ているものとする。同時に、一致信号203が発生するとI
/O要求処理制御部404はI/O処理実行要求信号402のレベ
ルを“1"に、I/O処理実行形態信号403のレベルを“1"に
する。I/O要求受付部405は、I/O処理実行要求信号402の
レベルが“1"である事を検知すると、同時にI/O処理実
行形態信号403のレベルを判別しレベルが“1"で自動デ
ータ転送要求である事をCPU101に知らせる。

このとき、CPU制御部408は、PC110の更新を禁止し、PC1
10,PSW111,GR112の値を保持したまま以下に示す処理を
実行する。

、CPU101は、第１のメモリポインタ409−１の指定す
るアドレスの第１のデータ格納領域413−１からデータ
を読み出し、第１のレジスタポインタ410−１によつて
指定されるタイマレジスタ201に転送する。

、第１のメモリポインタ409−１の内容にALU417を用
いて“1"を加算して格納する。

、第２のメモリポインタ409−２の指定するアドレス
の第２のデータ格納領域413−２からデータを読み出
し、第２のレジスタポインタ410−２によつて指定され
る第１の出力レジスタ414に転送する。

、第２のメモリポインタ409−２の内容にALU417を用
いて“1"を加算して格納する。

、ALU417を用いて、ターミナルカウンタ411の内容か
ら"1"を減算して再びターミナルカウンタ411へ格納す
る。

以上、一連の処理によりポート416からのパルス出力の
ための自動データ転送を終了する。つまり、自動データ
転送処理が起動されると、第１のメモリポインタ409−
１、第２のメモリポインタ409−２によつてそれぞれ指
定される第１のデータ格納領域413−１、第２のデータ
格納領域413−２のパルス出力データをそれぞれ第１の
レジスタポインタ410−１、第２のレジスタポインタ410
−２によつて指定されるタイマレジスタ201、第１の出
力レジスタ414へ転送する処理を行なう。この自動デー
タ転送が一致信号203が出力される毎に起動されるので
タイマレジスタ201の値はT0からT0＋T1,T2,T2＋T1,T3,T
3＋T1,T4,T4＋T1,T0と書きかえられ、一致信号203はタ
イミングt0からT0,T0＋T1,T2,T2＋T1,T3,T3＋T1,T4,T4
＋T1後に出力される。CPU101は自動データ転送処理と並
行してT0〜T4の計算も行なつているので、T0〜T4の値が
変化した場合にはタイマレジスタ201へ転送するデータ
が格納されている第１のデータ格納領域413−１のデー
タを書きかえる。第５図では第１のデータ格納領域413
−１の８番目のデータT0がT0′へ書きかえられており、
８回目の自動データ転送でタイマレジスタ201へT0′が
転送された場合を示している。一方、第１の出力レジス
タ414の値は“1"から“0,2,0,4,0,8,0,1"と書きかえら
れる。

一致信号203に同期して第１の出力レジスタ414の値が第
２の出力レジスタ415へ転送され、ポート416を介してパ
ルス出力線109−A,B,C,Dよりデータが出力される。こう
して、タイミングt0から時間T0後に“1"が、T0＋T1後に
“0"が、T2後に“2"が、T2＋T1後に“0"が、T3後に“4"
が、T3＋T1後に“0"が、T4後に“8"が、T4＋T1後に“0"
が出力され、第５図のように所望のパルス出力が得られ
る。

ターミナルカウンタ411の値を減算して０となつたとき
（タイミングt6）、I/O要求処理制御部404は、再びI/O
処理実行要求信号402のレベルを“1"にすると同時にI/O
処理形態指定信号403のレベルを“0"にして割込みを発
生させ、一連のパルス出力処理を自動データ転送により
終了したことを主プログラムに通知する。この割込み処
理ルーチンでは第１のメモリポインタ409−１に第１の
データ格納領域413−１の先頭番地を、第２のメモリポ
インタ409−２に第２のデータ格納領域413−２の先頭番
地を、ターミナルカウンタ411にデータ“8"をそれぞれ
格納し、次の自動データ転送処理に備える。

発明の効果以上説明したように、本発明によれば、CPU101の本来の
処理であるパルス出力タイミング、パルス幅の演算のた
めの処理を割込みによつて中断する回数が第１図、第２
図の従来例に比較して極めて少なくなり、本来の処理に
かかわる時間が長くとれ、又タイマレジスタ、比較部等
がパルス出力線と同必要であつたものが各１個のみで可
能となりハードウエアの減少にも効果的である。このよ
うにCPU101の本来の演算処理時間の低下を最小限にし、
かつハードウエア量を減少させる画期的な電子式燃料噴
射制御装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの種装置の従来例のブロツク図、第２図は従
来の出力制御部のブロツク図、第３図は従来例の動作を
示すタイミングチヤート、第４図は本発明の一実施例を
示すブロツク構成図、第５図は本発明の一実施例の動作
を示すタイミングチヤートである。 101……CPU、102……外部信号、103……割込み制御部、
104……外部割込み要求、105……状態信号、106−A,B,
C,D……出力制御部、107……タイマ、108……タイマ出
力、109−A,B,C,D……パルス出力線、110……PC、111…
…PSW、112……GR、113……データメモリ、114……プロ
グラムメモリ、115……内部バス、116……タイマ割込み
要求、201−Ａ……タイマレジスタ、202−Ａ……比較
部、203−Ａ……一致信号、204−Ａ……出力部、401…
…タイマ部、402……I/O処理実行要求信号、403……I/O
処理実行形態信号、404……I/O要求処理制御部、405…
…I/O要求受付部、406……命令レジスタ、407……命令
デコーダ、408……CPU制御部、409−1,2……メモリポイ
ンタ、410−1,2……レジスタポインタ、411……ターミ
ナルカウンタ、412……パルス出力パラメータ領域、413
−1,2……データ格納領域、414,415……出力レジスタ、
416……ポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松嶋修東京都港区芝５丁目33番１号日本電気株式会社内 (56)参考文献特開昭59−15642（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−12174（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】設定された時間情報により所望の時間経過
後に処理要求を発生するタイマ部と、前記処理要求の発
生に同期して燃料噴射タイミング及び燃料噴射量を制御
する信号を発生する信号出力部と、処理データ及び処理
プログラムを記憶するメモリ部と、前記処理要求に基づ
くデータ転送処理と前記処理プログラムに基づくソフト
ウェア処理との選択的な実行を制御する制御部に動作を
制御される中央処理部とを備えた電子式燃料噴射制御装
置において、前記タイマの処理要求に同期して前記中央
処理装置が前記ソフトウェア処理にかかわる状態を保持
したままプログラム実行を中断し、前記タイマの処理要
求に基づいた前記制御部の制御により前記中央処理装置
が前記タイマ部への時間情報及び前記信号出力部への制
御情報の転送処理を行うデータ転送手段を備えたことを
特徴とする電子式燃料噴射制御装置。