KR100352264B1 - 제어용원칩마이크로컴퓨터 - Google Patents

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카타야마히로시
카야노미쯔오
와타베미쓰루
이시이쥰이치
이치바시테쓰야
사사끼쇼오지
다나까사토시
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히다치 오토모티브 엔지니어링 가부시키 가이샤
가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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Abstract

내장할 타이머 개수 이상의 타이머 출력처리가 가능하며, 타이머 출력기능을 자유자재로, 또한 광범위하게 이용할 수 있도록 함과 동시에, 저비용으로 전체를 구성할 수 있는 제어용 처리장치를 제공한다.
프리 런닝 타이머로 연동해서 동작하는 출력패턴 생성회로와, 출력패턴 생성회로를 이용해서 가상적으로 다수개의 타이머 출력을 실현하는 가상 OCR프로그램을 구비한다.

Description

제어용 원칩 마이크로 컴퓨터
본 발명은, 고속 마이크로 컴퓨터를 구비하는 제어용 처리장치에 관계되며, 특히, 다차종(多車種)대응, 장착의 용이성, 저가격화를 요구하는 제어용 처리장치에 관한 것이다.
종래, 자동차에 이용된 제어용 처리장치로서는 특개평3-228102에 나타낸 것이 있다.
엔진 제어의 경우, 엔진 기통수, 부속된 센서의 구성 등이 다르면, 제어장치는, 제어하는 각각의 엔진에 가장 적당한 I/O구성(타이머와 카운터, 아날로그 입출력 단자수등)을 갖는 마이크로 컴퓨터를 선별해서 이용하고 있었다.
상기와 같이 종래의 제어용 처리장치는, 엔진의 종류에 따라서 I/O구성이 다른 마이크로 컴퓨터가 필요하다.
따라서, 제어장치의 표준화를 꾀할 수 없고, 비용이 많이 드는 문제점이 있었다.
본 발명은, 이와 같은 문제에 감안한 것으로서, 그 목적은, 내장할 타이머 개수 이상의 타이머 출력처리를 가능하게 하고, 타이머 출력기능을 자유자재로 광범위하게 이용할 수 있도록 함과 동시에, 저 비용으로 전체를 구성할 수 있는 제어용 처리장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적은, 연산처리와 각부의 제어를 행하는 CPU와, 상기 CPU의 제어 프로그램을 격납하는 ROM과, 상기 CPU로 제어되어, 데이터의 입력및 판독이 가능한 RAM과, 일정한 주기로 카운트업하는 프리 런닝 카운터(free running count)와, 상기 프리 런닝 카운터와 비교할 비교 레지스터와, 상기 프리 런닝 카운터와 상기 비교 레지스터를 비교해서, 일치되었을 때에 삽입을 발생시키는 비교기와, 상기 CPU로 제어되어, 각 출력단자마다 온오프(on, off)를 기억 및 출력하고, 삽입시에 내용을 갱신하는 래치회로를 구비한 제어용 원칩 마이크로 컴퓨터에서, 상기 비교 레지스터와 상기 비교기와 상기 래치(latch)회로로 된 제 1 펄스 발생수단과, 상기 비교 레지스터와 상기 비교기와 상기 래치회로로 된 제 2 펄스 발생수단과, 각각 상기 제 1 펄스 발생수단과 상기 제 2 펄스 발생수단에 관련되어, 상기 양 발생수단의 신호에 근거해서 펄스신호를 외부로 출력하는 3개 이상의 게이트를 구비하는 것에 의해 달성된다.
상기 서술한 바와 같이 구성된 본 발명에 관계되는 제어용 처리장치에서는, 가상적인 타이머출력을 실현하는 프로그램에 의해, 타이머출력 개수를 융통성 있게 바꿀 수 있다.
따라서, 4기통에서 12기통 혹은 그 이상의 기통까지 1종류의 마이크로 컴퓨터로 제어할 수 있다.
[실시예]
이하, 도면에 따라 본 발명의 실시예를 설명한다.
또한, 이하의 각 실시예를 설명하기 위한 도면에서, 동일 기능을 구비하는 대응 부재에서는 동일 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.
우선, 제 1∼제 17도에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 제어시스템의 하드웨어 구성의 일 예에 대해서 설명한다.
제 1 도는 본 발명에 따른 자동차용 엔진 제어시스템 하드웨어 구성도의 일예이다.
본 도시(圖示)예인 자용차용 엔진 제어시스템에 적용되는 엔진으로서, 4기통 4싸이클 엔진(101)을 예로 해서 이하에 설명한다.
센서로서, 스로틀의 열리는 정도(開度)를 검출하는 TVO센서(104)와, 흡입 공기량을 검출하는 AFM 센서(105)와, 배기 가스중에 포함된 산소량을 검출하는 O2센서(108)와, 엔진(101)의 크랭크각(crank 角) 180도마다 펄스를 발생하는 REF센서 (103)와, 크랭크각 2도마다 펄스를 발생하는 POS센서(102)가 설치되어 있다.
더욱이, REF센서(103)의 펄스신호는, 그 펄스폭이 기통마다 다른 것이고, 이 펄스폭 정보를 이용해서 기통의 판별을 할 수 있다.
또한, 엔진(101)을 제어하기 위한 기구로서, 연료를 분사하는 인젝터 (INJ106)와, 공기와 연료의 혼합기를 점화하는 이그니션(IGN107)이 있다.
더욱이, 인젝터(INJ)와 이그니션(IGN)은, 이외 각 기통에 각각 1개씩 설치되지만 동일 동작을 행하기 위해 여기에서는 생략한다.
촉매(109)는 배기가스를 정화하는 것이다.
이 엔진(101)을 제어하는 원칩 마이크로 컴퓨터(1)는, 연산처리를 행하는 CPU(2)와, 아날로그신호를 디지탈신호로 교련하는 A/D교환수단(4)과, 디지탈신호를 입출력하는 포트수단(8)과, 제어 프로그램및 가상적으로 타이머출력을 확장시키는 가상 OCR프로그램을 기억하는 ROM(9)과, 일시적으로 데이터를 기억하는 RAM(10)과, 일정 주기로 삽입을 발생시키는 타이머(6)와, 삽입 콘트롤러(8)와, 펄스신호를 입출력하는 프리 런닝타이머(7)와 상기 프리 런닝타이머(7)에 연동해서 동작하는 출력패턴 생성회로(5)로 이루어진다.
제 2도에, 상기 프리 런닝 카운터(7)의 상세한 블록도를 나타낸다.
FRC(16)는 내부 클록(CLK)에 의해 예를들면 3.2μs정도의 일정 주기로 카운트업된다.
비교기(15)는, 아웃풋 콘페어 레지스터(14) (OCR1)의 데이터와 FRC(16)의 데이터가 같아지면 래치신호(S1)와 삽입신호(INT1)를 발생한다.
마찬가지로, 비교기(17)는, 아웃풋 콘페어 레지스터(18)(OCR2)의 데이터와 FRC(16)의 데이터가 같아지면 래치신호(S2)와 삽입신호(INT2)를 발생한다.
인풋 캡쳐 레지스터(1CR19)는, REF센서(103)에 따른 펄스신호의 상승엔진으로 FRC(16)의 값을 취해서 삽입신호(INT3)를 발생한다.
카운터(CNT20)는, POS센서(102)에 따른 펄스신호의 상승엔진으로 카운트업한다.
비교기(21)는, 아웃풋 콘페어 레지스터(22) (OCR3)의 데이터와 CNT(20)의 데이터가 같아지면 삽입신호(INT4)를 발생한다.
제 3도에, 출력 패턴 생성회로(5)의 상세한 블록도를 나타낸다.
래치회로(29)는, 어드래스신호를 디코더(33)로 디코드해서 얻은 칩 셀렉트 (CS)신호와 데이터가 유효한 것을 나타낸 데이터 스트로브(DS)신호를 앤드 게이트 (31)로 처리한 신호의 타이밍으로 데이터 버스의 데이터를 취한다.
마찬가지로, 래치회로(30)는, 어드래스신호를 디코더(34)로 디코드해서 얻은 칩 셀렉트(CS)신호와 데이터가 유효한 것을 나타낸 데이터 스트로브(DS)신호를 앤드 게이트(32)로 처리한 신호의 타이밍으로 데이터 버스의 데이터를 취한다.
또한, 래치회로(27)는, 래치회로(29)의 출력을 상기 프리 런닝 타이머(7)에 따른 래치신호(S1)의 타이밍으로 취한다.
마찬가지로, 래치회로(28)는, 래치회로(30)의 출력을 상기 프리 런닝 타이머 (7)에 따른 래치신호(S2)의 타이밍으로 취한다.
따라서, 사전에 원하는 출력 패턴을 래치회로(29, 30)에 기억시켜 놓으면, FRC(16)의 값이 아웃풋 콘페어 레지스터(14) (OCR1)가 아웃풋 콘페어 레지스터 (18)(OCR2)에 같게 되었을 때에 자동적으로 원하는 출력패턴을 출력할 수 있다.
앤드 게이트(23,24,25,26)는, 래치회로(27,28)의 각 출력을 논리곱 하는 것이고, 예를들면, 래치회로(27)를 펄스 상승용으로 하고, 래치회로(28)를 펄스 하강용으로 하는 것에 따라, 연료분사 신호로 필요한 모든 신호 패턴을 생성할 수 있게 된다.
제 4 도는, 래치회로(27,28,29,30)의 구체적인 회로예이다.
D타입 플립플롭(35,36,37,38)으로 이루어 지고, 클록(CK)신호의 상습 타이밍시점의 입력(D)이 출력(Q)에 나타난다.
또한, 본 실시예에서는, 4기통 엔진이기 때문에 D타입 플립플롭은 4개지만, 예를들면 12기통 엔진의 경우는 12개인 쪽인 연료분사 신호를 모두 출력할 수 있기 때문에 상황이 좋다.
이상으로 하드웨어의 설명을 마치며, 다음으로 엔진의 제어방법에 대해서 설명한다.
제 5도에서, 엔진 제어의 블록도를 나타낸다.
REF센서(103)으로 얻어진 엔진의 회전에 동기한 펄스신호를 이용해 블록 (204)에 따라 펄스의 주기를 계측해서 엔진 회전수(Ne)를 산출한다.
또한, 공기유량 센서(105)에 따른 신호를 블록(201)으로 계수 환산처리를 해서, 공기유입량(Qa)을 산출한다.
이들 값을 이용해서 기본 연료분사량(T1)의 산출을 블록(202)으로 차식(1)에 따라서 행한다.
단, K : 보정계수
Ts : 무효 펄스폭
또한, 연료분사의 타이밍(TITM)은, 엔진 회전수(Ne)에서 결정할 수 있고, 구체적으로는 테이블 검색등에 따라서 얻는다.
또한, 블록(200)으로 얻어진 스로틀(throttle)열리는 정도(開度)보다, 스로틀 열리는 정도가 어떤 값 이상일 때, 연료를 중량하는 등의 보정을 해도 괜찮다.
또한, 블록(207)에서 얻어진 O2센서신호에서 논리 공연비인지 아닌지를 검출하고, 비례 제어와 적분제어등의 피드백 제어를 행하기 위해서 연료 분사량(TI)을 제어해도 좋다.
이와 같이 해서 얻어진 기본 연료 분사량(TI)과 연료 분사 타이밍(TITM)은, 블록(203)에 따라 분사 펄스로서 출력된다.
다음으로, 점화신호의 생성에 대해서 설명한다.
블록(201)으로 얻어진 흡입 공기량과 블록(204)에서 얻어진 엔진 회전수(Ne)에서 블록(205)으로 점화신호 펄스폭(DWELL)과 점화 타이밍(ADV)을 결정한다.
이것은, 사전에 설정해 놓은 데이터 테이블을 검색하는 것에 따라 얻는다. 이 점화신호 펄스폭(DWELL)과 점화 타이밍(ADV)은, 블록(206)에 따라 점화 펄스로서 출력된다.
제 6도에서, 엔진 제어의 타임챠트를 나타낸다.
위부터 순서대로, POS센서(102)의 신호파형, REF센서(103)의 신호파형, 프리 런닝 카운터 FRC의 값, POS센서신호의 상승엔진으로 카운트업하는 카운터(CNT)의 값, 1기통째의 연료 분사신호(INJ#1)의 출력파형, 2기통째의 연료 분사신호(INJ#2)의 출력파형, 3기통째의 연료 분사신호(INJ#3)의 출력파형, 4기통째의 연료 분사신호(INJ#4)의 출력파형, 점화신호(IGN)의 출력파형, 120deg처리 타이밍, OCR(1)처리타이밍, OCR(2)처리 타이밍, OCR(3)처리 타이밍을 나타낸다.
120deg처리(a)에서는, 엔진 회전수(Ne)의 산출, 기본 연료 분사량(TI)및 연료 분사 타이밍(TITM)의 산출, 점화 타이밍(ADV), 점화신호 펄스폭(DWELL)의 연산등을 행하고, 연료 분사 펄스의 출력시각(f (1,2,3,4))과 각 출력시각에서의 출력패턴을 생성하고, 최초에 상승이 발생하는 출력시각을 OCR(1)에, 상승 출력패턴을 래치회로(29)에 설정한다.
또한, 최초에 하강이 발생하는 출력시각은 OCR(2)에, 하강 출력패턴을 래치회로(30)에 설정한다.
다음으로, OCR(3)에는, 점화신호(IGN)의 상승각도(c1)를 설정한다.
CNT값이 (c1)이 되면, 점화신호(IGN)가 상승하면 동시에 하강각도(c2)를 OCR(3)에 설정한다.
CNT값이 (c2)가 되면, 각도(c1)로 설정된 하강설정에 의해 점화신호(IGN)가 하강한다.
한편, 연료 분사신호의 상승은 OCR(1)이 콘페어 매치된 시각(f1)인 때에 자동적으로 출력되어, OCR(1)처리(e)로, 다음 상승시각(f3)을 OCR(1)에, 상승 출력패턴을 래치회로(29)에 설정한다.
또한, 하강은 OCR(2)이 콘페어 매치된 시각(f2)인때에 자동적으로 출력되어, OCR(2)처리(i)로, 다음의 하강시각(f4)을 OCR(1)에, 하강 출력패턴을 래치회로(30)에 설정한다,
또한, 120deg처리(b, c, d)에서는 상기 120deg처리(a)와, OCR(1)처리(f, g, h)에서는, 상기 OCR(1)처리(e)와, OCR(2)처리(j, k, 1)에서는, 상기 OCR(2)처리(i)와 같은 처리를 행한다.
다음으로, 제 7도∼제 17도에 따라, 본 발명에 의한 자동차용 엔진 제어시스템의 제어 플로우에 대해서 상세하게 설명한다.
제 7도는, 원칩 마이크로 컴퓨터(1)가 리세트되었을 때에 동작하는 백 그라운드처리 프로그램의 플로우챠트이다.
우선, 삽입을 금지하는 마스크처리(300)를 행하고, RAM(10)과 주변 기능 레지스터의 초기설정등의 이니셜라이즈(initialize)처리(301)를 한다. 이후, 삽입급지를 해제하는 삽입마스크 해제처리(302)를 한다.
다음으로, 각종 타이밍으로 기동요구 삽입을 발생하는 터스크(task)에 대해서 상세하게 설명한다.
제 8 도는, 크랭크각 120deg마다 기동요구가 발생하는 터스크의 플로우챠트이다.
처리(303)에서는, REF신호의 상승타이밍 시간이 기억되는 ICR(17)의 값을 이용해서 REF신호의 펄스 주기를 구해서 엔진 회전수를 연산한다.
처리(304)에서는, 엔진 회전수와 흡입 공기량에서 기본 연료 분사량(TI)및 연료 분사 타이밍(TITM)을 연산한다.
처리(305)에서는, 점화시간을 연산하고, 제 2도로 나타낸 아웃풋 콘페어 레지스터(22) (OCR3)에 점화신호가 상승하도록 설정한다.
처리(306)에서는, 크랭크각 1회전출 검출하고 1rev기동요구를 발생한다.
처리(307)에서는, 가상적인 OCR에 대해서 원하는 출력패턴과 출력시각을 설정한다.
처리(312)에서는, 상기 처리(307)로 갱신된 가상 OCR(1-n)의 설정시각중에서 처음에 들어온 설정시각을 실제 하드웨어 OCR(1)에 설정한다.
또한, 처리(313)에서는, 상기 처리(307)로 갱신된 가상 OCR(2-n)의 설정시각중에 처음으로 들어온 설정시각을 실제 하드웨어 OCR(2)에 설정한다.
제 9 도는, 상기 타이머(6)로 발생한 10ms주기로 기동요구가 발생하는 터스크의 플로우챠트이다.
여기서는, 처리(309)에 따라, AFM센서(105)에서 신호를 취해서 흡입 공기량의 연산을 행한다.
제 10도는, 1rev주기로 기동요구가 발생하는 터스크의 풀로챠트이다.
처리(310)에서는, O2센서(108)가 신호의 거둬 들이는 처리를 한다.
처리(311)에서는, 거둬들인 O2센서 신호를 기초로 연료 분사시간의 증감을 행하고, 공연비가 14.7이 되도록 제어한다.
제 11 도는, OCR(1) 기동요구 터스크의 풀로챠트이다.
여기서는, 처리(312)에 따라, OCR(1)의 갱신처리를 한다.
제 12도는, OCR(2) 기동요구 터스크의 플로우챠트이다.
여기서는, 처리(313)에 따라, OCR(2)의 갱신처리를 한다.
제 13도는, OCR(3) 기동요구 터스크의 플로우챠트이다.
여기서는, 처리(314)에 따라, 점화 펄스의 하강 각도를 OCR(3)에 설정한다.
다음으로, 본 발명의 특징인 상기 가상 OCR 갱신처리(307)와 상기 OCR(1)의 갱신처리(312)와 상기 OCR(2)의 갱신처리(313)의 상세한 플로우챠트에 대해서 설명한다.
제 14도는, 가상 OCR갱신처리의 상세한 플로우챠트이다.
여기서는, 제 6도의 120deg처리 타이밍(a) 때의 가상 OCR 갱신처리를 예로 설명한다.
제 14 도의 처리(315)에서는, 상기 처리(304)로 구한 기본 연료 분사량(TI) 및 연료 분사 타이밍(TITM)에서 출력시각(f1, f2, f3, f4)의 산출을 행한다.
처리(316)에서는, 각 출력시각에서의 출력패턴을 생성한다.
처리(317)에서는, 얻은 출력시각과 출력패턴을 가상 OCR에 기억한다.
이상의 처리동작을 정리하면 제 15도와 같이 된다.
각 120deg처리 타이밍(a, b, c, d)에서의 출력시각, 출력패턴은 각각 도면에 나타낸 값이 된다.
제 16도는, OCR(1) 갱신처리의 상세한 플로우챠트이다.
처리(318)에서는, 처음으로 출력해야 하는 가상 OCR(1-n)을 검출한다.
120deg처리 타이밍(a)에서는, 출력시각이 (f1)이다.
처리(319)에서는, 최초로 출력해야 하는 출력패턴을 Latch(29)로 전송한다.
120deg처리 타이밍(a)에서는, 출력패턴은 0001이다.
처리(320)에서는, 상기 처리(318)로 검출된 가장 먼저 출력동작을 행할 출력시각(f1)을 상기 아웃풋 콘페어 레지스터(14)(OCR1)로 전송한다.
이 동작에 따라 출력시각(f1)으로 출력패턴(0001)을 상기 래치회로(27)에서 자동적으로 출력할 수 있다.
제 17도는, OCR(2) 갱신처리의 상세한 플로우챠트이다.
처리(321)에서는, 가장 먼저 출력해야 하는 가상 OCR(2-n)을 검출한다.
120deg처리 타이밍(a)에서는 출력시각이 (f2)이다.
처리(322)에서는, 최초로 출력해야 하는 출력패턴을 Latch(30)로 전송한다.
120deg처리 타이밍(a)에서는, 출력패턴은 1110이다.
처리(323)에서는, 상기 처리(321)로 검출된 가장 먼저 출력동작을 행할 출력시각(f2)을 상기 아웃풋 콘페어 레지스터(18)(OCR2)에 전송한다.
이 동작에 따라 출력시각(f2)으로 출력패턴(1110)을 상기 래치회로(28)에서 자동적으로 출력할 수 있다.
또한, 출력시각(f2)에서는, 상기 래치회로(27)의 출력패턴이 0001, 상기 래치회로(28)의 출력패턴이 1110이기 때문에, INJ#1, INJ#2, INJ#3, INJ#4 모든 출력이 0이 되고 연료 분사를 정지할 수 있다.
이상의 처리에 따라, 1개의 FRC와 2개의 OCR만으로 엔진의 연료 분사신호를 출력 할 수 있고, 원칩 마이크로 컴퓨터의 하드웨어 구성을 간소화할 수 있으며 가상 OCR 프로그램을 갱신하는 것으로, 동일 사양의 마이크로 천퓨터로 엔진의 기통수에 관계없이 제어할 수 있다.
또한, 상기 가상 OCR 갱신처리와 상기 OCR(n)의 갱신처리는, 프리 런닝 카운터(16)의 입력 클록주기가 3.2μs 주기이므로, 처리시간도 3.2μs이하인 것이 바람직하다.
예를 들면, 상기 가상 OCR 갱신처리는, 처리 스텝수가 64 스텝 정도 필요하기 때문에, 클록 주파수가 20MHz이상의 마이크로 컴퓨터를 이용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 출력패턴 생성회로(5)와 상기 프리 런닝타이머(7)를 간소화한 다른 실시예를 나타낸다.
제 18도에서, 간소화한 프리 런닝 카운터(7)의 상세한 블록도를 나타낸다.
제 2 도와 비교해서 아웃풋 콘페어 레지스터(18) (OCR2)와 비교기(17)를 간소화한 것이다.
제 19도는, 간소화한 출력패턴 생성회로(5)의 상세한 블록도이다.
제 3 도와 비교해서 1 채널의 출력패턴 생성부와 앤드게이트(23, 24, 25, 26) 를 간소화한 것이다.
상기 구성에 의하면, 1개의 아웃풋 콘페어 레지스터(14) (OCR1)에 따른 설정 시각의 타이밍으로 4개의 펄스출력을 컨트롤할 수 있다.
제 20도에서, 본 실시예의 엔진 제어의 타임챠트를 나타낸다.
위부터 순서대로, POS센서(102)의 신호파형, REF센서(103)의 신호파형, 프리 런닝 카운터(FRC)의 값, POS센서신호의 상승 에지로 카운트업하는 카운터(CNT)의 값, 1기통째의 연료 분사신호(INJ#1)의 출력파형, 2기통제의 연료 분사신호(INJ#2)의 출력파형, 3기통제의 연료 분사신호(INJ#3)의 출력파형, 4기통째의 연료 분사신호(INJ#4)의 출력파형, 점화신호(IGN)의 출력파형, 120deg처리 타이밍, OCR(1)처리타이밍, OCR(3)처리 타이밍을 나타낸다.
120deg처리(a)에서는, 엔진 회전수(Ne)의 산출, 기본 연료 분사량(TI)및 연료 분사 타이밍(TITM)의 산출, 점화 타이밍(ADV), 점화신호 펄스폭(DWELL)의 연산등을 행하고, 연료 분사 펄스의 출력시각(f1, f2, f3, f4)과 각 출력시각에서의 출력패턴을 생성하고, 최초로 상승이 발생하는 출력시각을 OCR(1)에 출력패턴을 상기 래치회로(29)에 설정한다.
또한, OCR(3)에는, 점화신호(IGN)의 상승각도(c1)를 설정한다.
CNT값이 (c1)이 되면, 점화신호(IGN)를 상승하는 동시에 하강각도(c2)를 OCR(3)에 설정한다.
CNT값이 (c2)가 되면, 각도(c1)로 설정한 하강설정에 의해 점화신호(IGN)를 내린다.
한편, 연료 분사신호의 상승은 OCR(1)이 콘페어 매치된 시각(f1)인 때에 자동적으로 출력되고, OCR(1)처리(e)로, 다음의 하강시각(f2)을 OCR(1)에 하강 출력패턴을 래치회로(29)에 설정한다.
또한, 하강시각(f2)에서는, OCR(1)처리(i)로, 다음의 상승시각(f3)을 OCR(1)에 상승 출력패턴을 설정한다.
또한, 120deg처리(b, c, d)에서는 상기 120deg처리(a)와, OCR(1)처리(f, g, h)에서는, 상기 OCR(1)처리(e)와, OCR(1)처리(j, k, l)에서는, 상기 OCR(1)처리(i)와 같은 처리를 한다.
다음으로, 제 21 도∼제 25도에 따라, 상기 하드웨어에 따른 자동차용 엔진제어 시스템의 제어 플로우에 대해서 상세하게 설명한다.
제 21 도는, 크랭크각 120deg마다 기동요구가 발생하는 터스크의 플로우챠트이다.
처리(303)에서는, REF신호의 상승타이밍 시간이 기억된 ICR(17)의 값을 이용해서 REF신호의 펄스 주기를 구해 엔진 회전수를 연산한다.
처리(304)에서는, 엔진 회전수와 흡입 공기량등에서 기본 연료 분사량(TI)및 연료 분사 타이밍(TITM)을 연산한다.
처리(305)에서는, 점화시기를 연산하고, 제 2도로 나타낸 아웃풋 콘페어 레지스터(22) (OCR3)에서 점화신호가 상승하도록 설정한다.
처리(306)에서는, 크랭크각(1) 회전을 검출하고 1rev기동요구를 발생한다.
처리(400)에서는, 가상적인 OCR에 대해서 원하는 출력패턴과 출력시각을 설정한다.
처리(401)에서는, 상기 처리(307)로 설정한 가상 OCR의 설정시각중에서 가장 먼저 들어온 설정시각을 실제 하드웨어 OCR(1)에, 출력패턴을 래치회로(29)에 설정한다.
제 22도는, OCR(1) 기동요구 터스크의 플로우챠트이다.
여기서는, 처리(401)에 따라, OCR(1)의 갱신처리를 행한다.
제 13도는, OCR(3) 기동요구 터스크의 플로우챠트이다.
여기서는, 처리(314)예 따라, 점화 펄스의 하강각도를 OCR(3)에 설정한다.
다음으로, 본 발명의 특징인 상기 가상 OCR 갱신처리(400)와 상기 OCR(1)의갱신처리(401)의 상세한 플로우차트에 대해서 설명한다.
제 23도는, 가상 OCR갱신처리의 상세한 플로우차트이다.
여기서는, 제 20도의 120deg처리 타이밍(a)인 때의 가상 OCR 갱신처리를 예로 설명한다.
제 23 도의 처리(402)에서는, 상기 처리(304)로 구한 기본 연료 분사량(TI) 및 연료 분사 타이밍(TITM)에서 출력시각(f1,f2,f3,f4)을 산출한다.
처리(403)에서는, 각 출력시각에서의 출력패턴을 생성한다.
처리(404)에서는, 얻은 출력시각과 출력패턴을 가상 OCR에 기록한다.
이상의 처리동작을 정리하면 제 24도와 같다.
각 120deg 처리 타이밍(a,b,c,d)에서의 출력시각, 출력패턴은 각각 도면에 나타낸 값이다.
제 25도는, OCR(1) 갱신처리의 상세한 플로우챠트이다.
처리(406)에서는, 가장 먼저 출력해야 하는 가상 OCR(n)을 검출한다.
120deg처리 타이밍(a)에서는, 출력시각이 (f1)이다.
처리(406)에서는, 가장 먼저 출력해야 하는 출력패턴을 Latch29로 전송 한다.
120deg처리 타이밍(a)에서는, 출력패턴은 0001이다.
처리(407)에서는, 상기 처리(405)로 검출한 최초에 출력동작을 하는 출력시각(f1)을 상기 아웃풋 콘페어 레지스터(14) (OCR1)에 전송한다.
이 동작에 따라 출력시각(f1)으로 출력패턴(0001)을 상기 래치회로(27)에서자동적으로 출력할 수 있다.
이상의 처리에 따라, 1개의 FRC와 1개의 OCR만으로 엔진의 연료 분사신호를 출력할 수 있고, 원칩 마이크로 컴퓨터의 하드웨어 구성을 간소화할 수 있으며, 또한 가상 OCR 프로그램을 변경하는 것으로, 동일 사양의 마이크로 컴퓨터로 엔진의 기통수에 관계없이 제어할 수 있다.
다음으로, 상기 출력패턴 생성회로(5)의 다른 실현방법에 대해서 나타낸다.
연료 분사신호의 상승측 래치회로(29)의 출력신호는, 앤드게이트 (39,40,41,42)에 따라 비교기(15)의 비교 데이터가 일치했을 때에 RS 플립플롭 (39,40, 41,42)의 세트 단자에서 출력된다.
하강측의 래치회로(30)의 출력신호는, 앤드게이트(43,44,45,46)에 따라 비교기(17)의 비교 데이터가 일치되었을 때에 RS 플립플롭(39,40,41,42)의 리세트 단자에서 출력된다.
제 27도에 상기 RS플립플롭(39,40,41,42)의 진리치 표를 나타낸다.
본 진리치 표의 동작에 따라 연료 분사신호(INJ#1,2,3,4)는 래치회로(29)의 출력이 1인 단자는, 비교기(15)의 비교 데이터가 일치되었을 때에 1로 세트되고, 래치회로(30)의 출력이 1인 단자는, 비교기(17)의 비교 데이터가 일치되었을 때에 0으로 리세트된다.
본 회로에 따라, 출력패턴의 생성은 간략화할 수 있고, 소프트웨어 처리의 부담을 줄일 수 있다.
다음으로, 점화신호(IGN#1,2,3,4)의 출력에 본 발명을 적용한 예를 나타낸다
제 28도는, 점화신호 출력에 본 발명을 적용한 자동차용 엔진 제어시스템의 하드웨어 구성도이다.
출력패턴 생성회로(51)를 새로 추가하고, 프리 런닝타이머(52)를 더 개량한 것이다.
단, 출력패턴 생성회로(51)는, 제 3 도, 제 19 도, 제 26 도로 나타낸 어떤 출력패턴 생성회로를 이용해도 괜찮다.
또한, 제 29도에서, 프리 런닝타이머(52)의 블록도를 나타낸다.
아웃풋 콘페어 레지스터(53) (OCR4)와 비교기(54)가 새롭게 추가되며, 연료 분사계와 같은 구성으로 한다.
따라서, 연료 분사계와 같은 하드웨어이므로, 소프트웨어의 처리내용도 연료계와 같으며, 상세한 설명은 생략한다.
이상의 처리에 따라, 1개의 CNT와 2개의 OCR만으로 엔진 점화신호를 출력할수 있고, 원칩 마이크로 컴퓨터의 하드웨어 구성을 간소화할 수 있으며, 동시에 가상 OCR프로그램을 변경하는 것으로, 동일 사양의 마이크로 컴퓨터로 엔진의 기통수에 관계없이 제어할 수 있다.
이상의 설명에서 알 수 있는 것처럼, 본 발명에 의하면, 다수의 펄스출력처리를 할 수 있고, 또한 펄스출력 주변기능을 자유자재로 동시에 광범위하게 이용할 수 있도록 함과 동시에, 저비용으로 전체를 구성할 수 있고, 펄스신호의 출력이 매우 많은 자동차 총합 제어등에 적절한 제어용 처리장치로서도 이용할 수 있다.
제 1 도는 본 발명을 이용한 자동차용 엔진 제어 시스템의 하드웨어 구성도.
제 2도는 프리 런닝타이머(free running timmer)의 블록도(1).
제 3도는 출력 패턴 생성회로(1).
제 4도는 래치(latch)회로.
제 5도는 엔진 제어 블록도.
제 6도는 엔진 제어 타임챠트(1).
제 7도는 백 그라운드 처리의 플로우챠트.
제 8도는 120deg처리(1)의 플로우챠트.
제 9도는 10ms 처리의 플로우챠트.
제 10도는 1 rev처리 플로우챠트.
제 11 도는 OCR(1) 처리(1)의 플로우챠트.
제 12도는 OCR(2) 처리(1)의 플로우챠트.
제 13도는 OCR(3) 처리의 플로우챠트.
제 14도는 가상 OCR갱신처리(1)의 상세한 플로우챠트.
제 15도는 가상 OCR출력시각과 출력 패턴의 설정결과(1).
제 16도는 OCR(1) 갱신처리(1)의 상세한 플로우챠트.
제 17도는 OCR(2) 갱신처리(1)의 상세한 플로우챠트.
제 18도는 프리 런닝타이머의 블록도(2).
제 19도는 출력패턴 생성회로(2).
제 20도는 엔진 제어의 타임챠트(2).
제 21 도는 120deg 처리(2)의 플로우챠트.
제 22도는 OCR(1) 처리(2)의 플로우챠트.
제 23도는 가상 OCR갱신처리(2)의 상세한 플로우챠트.
제 24도는 가상 OCR의 출력시각과 출력패턴의 설정결과(2).
제 25도는 OCR(1) 갱신처리(2)의 상세한 플로우챠트.
제 26도는 출력패턴 생성회로(3).
제 27도는 RS플립플롭의 진리치 표.
제 28도는 엔진 제어시스템의 하드웨어 구성도(2).
제 29 도는 프리 런닝타이머의 블록도(3).
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 원칩 마이크로 컴퓨터 5 : 출력패턴 생성회로
6 : 프리 런닝 타이머 수단 ICR : 인풋캡쳐 레지스터
FRC : 프리 런닝 카운터 OCR : 아웃풋 콘페어 레지스터
CNT : 펄스 카운터
TVO : 스로틀(throttle)이 열리는 정도(開度)
AFM : 공기유량 센서 INJ : 연료분사 신호
IGN : 점화신호 REF : 120deg 펄스신호
POS : 2deg 펄스신호

Claims (11)

  1. 연산처리와 내부 제어를 하는 CPU와,
    일정 주기로 카운트업하도록 구동되는 프리 런닝 카운터와,
    상기 프리 런닝 카운터의 계수값과 비교할 내용을 유지하는 비교 레지스터와,
    상기 프리 런닝 카운터의 계수값과 상기 비교 레지스터 각각의 내용과 비교하여, 일치했을 때, 타이밍 신호를 발생하는 비교기와,
    상기 비교 레지스터와 상기 비교기를 포함하는 제 1 펄스 신호 발생장치와,
    상기 비교 레지스터와 상기 비교기를 포함하는 제 2 펄스 신호 발생장치와,
    상기 제 1 및 제 2 펄스 신호 발생장치의 각각에 각각 접속되어, 복수의 출력단자 각각에 대해 온 신호 또는 오프 신호를 기억하는 2개의 래치회로를 구비하고,
    상기 2개의 래치회로는, 거기에 접속된 상기 제 1 펄스 신호 발생장치 또는 상기 제 2 펄스 신호 발생장치로부터 신호를 수신하였을 때, 상기 복수의 출력단자의 각각을 통해 그 내부에 기억된 신호를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 원칩 마이크로 컴퓨터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 펄스 신호 발생장치의 적어도 한 개의 유니트, 상기 제 2 펄스 신호 발생장치의 적어도 한 개의 유니트와, 상기 래치 회로의 적어도 한 개의 유니트를 더 구비한 것을 특징으로 하는 원칩 마이크로 컴퓨터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 펄스 신호 발생장치와 상기 제 2 펄스 신호 발생장치는, 각각 외부로 출력될 펄스신호의 상승 및 하강을 행하는 것을 특징으로 하는 원칩 마이크로 컴퓨터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    적어도 20Mhz의 주파수에서 클록신호를 발생하는 장치를 더 구비한 것을 특징으로 하는 원칩 마이크로 컴퓨터.
  5. 연산처리와 내부 제어를 하는 CPU와,
    일정 주기로 카운트업하도록 구동되는 프리 런닝 카운터와,
    상기 프리 런닝 카운터의 계수값과 비교할 내용을 유지하는 비교 레지스터와,
    상기 프리 런닝 카운터의 계수값과 상기 비교 레지스터 각각의 내용과 비교하여, 일치했을 때, 타이밍 신호를 발생하는 비교기와,
    복수의 출력단자 각각에 대해 온 신호 또는 오프 신호를 기억하는 2개의 래치회로와,
    상기 2개의 래치회로 중 한 개에 접속되고, 상기 비교 레지스터, 상기 비교기와, 상기 비교기들 각각으로부터 타이밍 신호를 수신하였을 때 거기에 접속된 래치회로로부터 수신된 신호를 출력하는 제 1 게이트를 포함하는 제 1 신호 발생장치와,
    상기 2개의 래치회로 중 다른 한 개에 접속되고, 상기 비교 레지스터, 상기 비교기와, 상기 비교기들 각각으로부터 타이밍 신호를 수신하였을 때 거기에 접속된 래치회로로부터 수신된 신호를 출력하는 제 2 게이트를 포함하는 제 2 신호 발생장치와,
    상기 제 1 신호 발생장치와 상기 제 2신호 발생장치에 각각 접속된 플립플롭 게이트를 구비하고, 상기 제 1 및 제 2 게이트는 제 1 및 제 2 신호 발생장치로부터 수신된 신호에 근거하여 외부로 펄스신호를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 원칩 마이크로 컴퓨터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 펄스 신호 발생장치의 적어도 한 개의 유니트, 상기 제 2 펄스 신호 발생장치의 적어도 한 개의 유니트와, 상기 래치 회로의 적어도 한 개의 유니트를 더 구비한 것을 특징으로 하는 원칩 마이크로 컴퓨터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 펄스 신호 발생장치와 상기 제 2 펄스 신호 발생장치는, 각각 외부로 출력될 펄스신호의 상승 및 하강을 행하는 것을 특징으로 하는 원칩 마이크로 컴퓨터.
  8. 제 6 항에 있어서,
    적어도 20Mhz의 주파수에서 클록신호를 발생하는 장치를 더 구비한 것을 특징으로 하는 원칩 마이크로 컴퓨터.
  9. 연산처리와 내부 제어를 하는 CPU와,
    일정 주기로 카운트업하도록 구동되는 프리 런닝 카운터와,
    상기 프리 런닝 카운터의 계수값과 비교할 내용을 유지하는 비교 레지스터와,
    상기 프리 런닝 카운터의 계수값과 상기 비교 레지스터 각각의 내용과 비교하여, 일치했을 때, 타이밍 신호를 발생하는 비교기와,
    상기 비교기로부터 타이밍 신호를 수신하였을 때, 복수의 출력단자 각각에 대해 온 신호 또는 오프 신호를 기억하는 래치회로를 구비하고,
    상기 출력단자의 수는 상기 비교 레지스터의 수보다 큰 것을 특징으로 하는 원칩 마이크로 컴퓨터.
  10. 엔진과,
    상기 엔진으로 연료를 공급하는 연료 분사 밸브와,
    상기 엔진으로의 공기량 속도를 계측하는 공기 유량계와,
    상기 엔진으로의 공기량을 조절하는 스로틀 밸브와,
    상기 연료 분사 밸브, 상기 스로틀 밸브와 상기 공기 유량계를 제어하는 제어장치를 구비하고,
    상기 제어장치는 청구항 1, 청구항 5 또는 청구항 9에 기재된 원칩 마이크로 컴퓨터를 구비한 것을 특징으로 하는 엔진 제어시스템.
  11. 복수의 실린더와 상기 실린더로 연료를 공급하는 연료 분사 밸브를 갖는 엔진용 엔진 제어 시스템에 있어서,
    원칩 마이크로 컴퓨터를 갖는 엔진 제어부를 구비하고, 상기 원칩 마이크로 컴퓨터는 CPU, 프리 런닝 카운터, 비교 레지스터, 비교기와, 상기 비교기로부터 타이밍 신호를 각각 수신하였을 때 상기 분사 밸브 각각에 대해 온 신호 또는 오프 신호를 기억하는 래치회로를 구비하며,
    상기 실린더의 수는 상기 비교 레지스터의 수보다 큰 것을 특징으로 하는 엔진 제어시스템.
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KR20140075436A (ko) * 2012-12-11 2014-06-19 삼성전자주식회사 특수 기능 레지스터를 포함하는 시스템 온 칩 및 그 동작 방법
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