JP4239782B2 - Control system - Google Patents
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Description
本発明は、少なくとも2つの処理装置を備える制御システムに関し、特に内燃機関の燃焼状態を制御するのに好適な制御システムに関する。 The present invention relates to a control system including at least two processing devices, and more particularly to a control system suitable for controlling a combustion state of an internal combustion engine.
例えば、内燃機関の一例としてのコモンレール式ディーゼルエンジンを制御する制御システムにおいては、噴射圧力の高圧化やピエゾ式インジェクタの採用により、インジェクタ通電出力として数十μs程度の短パルス出力が要求される場合がある。また、エンジンの多気筒化によって、エンジン1回転当たりに処理すべき演算量も増加している。従って、インジェクタ通電出力を含め、エンジンの燃焼状態を高精度に制御するために、制御システムを構成する処理装置として非常に高機能・高性能な処理装置が必要となる。 For example, in a control system that controls a common rail type diesel engine as an example of an internal combustion engine, a short pulse output of about several tens of μs is required as an injector energization output by increasing the injection pressure or adopting a piezo injector There is. In addition, with the increase in the number of cylinders in the engine, the amount of calculation to be processed per engine rotation is also increasing. Therefore, in order to control the combustion state of the engine including the injector energization output with high accuracy, a processing device having a very high function and high performance is required as a processing device constituting the control system.
しかしながら、そのような高機能・高性能な処理装置はコストが高く、結果として、制御システムの価格も高くなってしまうとの問題が生じる。 However, such a high-function and high-performance processing device is expensive, and as a result, there arises a problem that the price of the control system becomes high.
このような問題を解決できる制御システムとして、2つの処理装置によって制御システムを構成し、その2つの処理装置に必要な演算処理を分担させることが考えられる。ただし、この場合には、センサ等から入力された入力データや所定の演算処理の結果として演算データを両方の処理装置で共有する必要が生じるため、一方の処理装置から他方の処理装置へと必要なデータを送信することが求められる。 As a control system that can solve such a problem, it is conceivable that a control system is constituted by two processing devices and the two processing devices share the necessary arithmetic processing. However, in this case, it is necessary to share the input data input from the sensor or the like or the calculation data as a result of the predetermined calculation processing between both the processing devices. Therefore, it is necessary from one processing device to the other processing device. Is required to transmit correct data.
このように2つの処理装置間でデータを共有するためには、一定時間間隔(通信周期)ごとにデータを送信する時間同期通信を採用することが公知である。ここで、内燃機関の制御システムを2つの処理装置によって構成した場合、その2つの処理装置間で送信すべきデータの種類は多岐に渡り、そのデータ量も大きくなることが予想される。時間同期通信の場合、一定時間間隔で、その通信時期までに取得したデータを一括して送信することができるので、そのような複数種類の多量のデータの送信に適しているといえる。 In order to share data between two processing devices in this way, it is known to employ time-synchronized communication that transmits data at regular time intervals (communication cycle). Here, when the control system of the internal combustion engine is configured by two processing devices, there are a wide variety of types of data to be transmitted between the two processing devices, and the data amount is expected to increase. In the case of time-synchronized communication, the data acquired up to the communication time can be transmitted at a fixed time interval, so it can be said that it is suitable for such a large amount of data transmission.
しかしながら、上述したインジェクタ通電出力のようにリアルタイム性の高い(すなわち、高速処理が要求される)処理に関しては、上述した時間同期通信では対応することが困難である。つまり、時間同期通信の場合、最大でその通信周期分だけの遅れが生じるため、必要な時期に必要なデータを取得することができない可能性がある。また、データが、その通信周期内で変動した場合であって、通信周期ごとにデータをサンプリングして送信する場合には、正確なデータが送信できないこともある。 However, it is difficult for the above-described time-synchronized communication to deal with processing with high real-time characteristics (that is, high-speed processing is required) such as the injector energization output described above. That is, in the case of time-synchronized communication, a delay corresponding to the communication cycle occurs at the maximum, so that there is a possibility that necessary data cannot be acquired at a necessary time. In addition, when data fluctuates within the communication cycle, and when data is sampled and transmitted every communication cycle, accurate data may not be transmitted.
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、処理装置を含む制御システムを低コストで実現するために、制御システムを少なくとも2つの処理装置で構成した場合にその処理装置間でデータ通信を適切に行なうことを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and in order to realize a control system including a processing device at a low cost, the control system is configured between at least two processing devices when the control system is configured with at least two processing devices. The purpose is to perform data communication appropriately.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の制御システムは、
車両の内燃機関に対する制御を実行する際に必要となる演算処理を少なくとも第1の処理装置と第2の処理装置とに振り分けて、演算処理を分散処理する制御システムであって、
第2の処理装置は前記内燃機関に用いられるインジェクタに係わる制御信号を当該インジェクタに出力するものであり、
第1の処理装置と第2の処理装置とは少なくとも2系統の通信線を介して接続され、演算処理を実行する際に2系統の通信線を通じてデータ通信を行なうものであり、
2系統の通信線のうち、一方の通信線は、第1の処理装置と第2の処理装置間において所定の周期で定期的にデータを通信する定期通信のために使用され、他方の通信線は、所定の事象が発生して、第1の処理装置と第2の処理装置間で通信を行なうべきデータとしてインジェクタの制御のためのインジェクタ制御用データが発生した際に、当該インジェクタ制御用データを即座に通信するイベント通信のために使用されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the control system according to claim 1 comprises:
A control system that distributes the arithmetic processing to at least the first processing device and the second processing device and distributes the arithmetic processing required when executing control on the internal combustion engine of the vehicle ,
The second processing device outputs a control signal related to an injector used in the internal combustion engine to the injector,
The first processing device and the second processing device are connected through at least two communication lines, and perform data communication through two communication lines when performing arithmetic processing.
Of the two communication lines, one communication line is used for periodic communication in which data is periodically communicated between the first processing apparatus and the second processing apparatus at a predetermined cycle, and the other communication line. When the predetermined event occurs and the injector control data for controlling the injector is generated as data to be communicated between the first processing device and the second processing device, the injector control data It is used for event communication that communicates immediately.
このように、制御システムを第1の処理装置と第2の処理装置とから構成したので、個々の処理装置は、それほど高機能・高性能なものでなくとも、演算処理を分散処理することにより、必要な機能・性能を発揮することが可能になる。特に請求項1に記載の制御システムでは、第1の処理装置と第2の処理装置とが、2系統の通信線を介して接続される構成を採用した。このため、分散処理システムにおける、データの通信に関する問題についても、2系統の通信線を利用してフレキシブルに対応でき、制御システム全体として必要な機能・性能を確実に発揮させることができる。 As described above, since the control system is composed of the first processing device and the second processing device, even if each processing device is not so high-functional and high-performance, by performing distributed processing of arithmetic processing, It will be possible to demonstrate necessary functions and performance. In particular, the control system according to claim 1 employs a configuration in which the first processing device and the second processing device are connected via two communication lines. For this reason, it is possible to flexibly deal with problems related to data communication in the distributed processing system by using the two communication lines, and the functions and performance necessary for the entire control system can be reliably exhibited.
つまり、請求項1に記載の制御システムでは、2系統の通信線の一方を時間同期通信のために使用し、他方をイベント通信のために使用することにより、第1および第2の処理装置間で時間同期通信により所望のデータの通信を所定間隔で行ないながら、リアルタイムに送信すべきデータに関してはイベント通信により即座に通信することが可能になる。従って、例えば、多量のデータを時間同期通信で通信しながら、短い周期で変化するようなデータについてはイベント通信で送信するといった利用の仕方ができるので、各種のデータを適切に通信できる。
In other words, in the control system according to claim 1, one of the two communication lines is used for time-synchronized communication and the other is used for event communication. Thus, it is possible to immediately communicate data to be transmitted in real time by event communication while performing communication of desired data at a predetermined interval by time synchronous communication. Therefore, for example, a large amount of data can be used for communication such as time synchronous communication, and data that changes in a short cycle can be used for transmission by event communication, so that various types of data can be appropriately communicated.
また、請求項2に記載のように、第2の処理装置に、演算処理の中で、相対的にリアルタイム性が高い処理を振り分け、当該リアルタイム性が高い処理を中断させる可能性のある割り込み処理を第1の処理装置に振り分けるように構成しても良い。このように、第1の処理装置と第2の処理装置とに処理を振り分けることにより、リアルタイム性が高い処理を、そのリアルタイム性を極力維持しつつ実行することが可能になる。
In addition, as described in claim 2 , an interrupt process that assigns a process having a relatively high real-time property to the second processing device and interrupts the process having a high real-time property among the arithmetic processes. May be distributed to the first processing apparatus. As described above, by distributing the processing to the first processing device and the second processing device, it is possible to execute processing with high real-time performance while maintaining the real-time performance as much as possible.
さらに、請求項2のように第1および第2の処理装置に処理を振り分けた場合、請求項3に記載するように、演算処理を実行するために必要なアナログ信号を含むデータを外部から入力する場合には、リアルタイム性が高い処理の高リアルタイム性を確保するために必要となるデータを除いて、そのデータを第1の処理装置に入力し、当該第1の処理装置においてアナログデジタル変換を行なうことが好ましい。アナログデジタル変換は、アナログデジタル変換装置の起動から変換結果の取得までを行なう処理であり、待ち時間がある場合には比較的時間がかかる。このため、第2の処理装置において実行されるリアルタイム性の高い処理の遅延を避けるために、アナログデジタル変換は第1の処理装置にて行なうことが好ましいのである。
Furthermore, when processing is distributed to the first and second processing devices as in claim 2 , data including analog signals necessary for executing arithmetic processing is input from the outside as described in claim 3. In this case, except for data necessary for ensuring high real-time performance of processing with high real-time performance, the data is input to the first processing device, and analog-digital conversion is performed in the first processing device. It is preferable to do so. The analog-to-digital conversion is a process from starting the analog-to-digital conversion device to acquiring the conversion result, and takes a relatively long time if there is a waiting time. For this reason, it is preferable to perform analog-digital conversion in the first processing device in order to avoid a delay in processing with high real-time characteristics executed in the second processing device.
また、第2の処理装置におけるリアルタイム性が問題とならない場合には、請求項4に記載のように、演算処理を実行するために必要な複数のアナログ信号を含むデータを外部から入力する場合、それらを第1の処理装置と第2の処理装置とに振り分けて入力し、それぞれアナログデジタル変換を行なった後に、2系統の通信線を介して相手方に送信することにより、上記データを共有するように構成しても良い。上述したように、アナログデジタル変換は比較的時間がかかる処理であるため、第1及び第2の処理装置に振り分けることにより、アナログデジタル変換処理時間の短縮を図ることができるとともに、そのチャンネル数の確保が容易になる。
Further, when the real-time property in the second processing device does not become a problem, as described in claim 4 , when inputting data including a plurality of analog signals necessary for executing the arithmetic processing from the outside, The data is distributed and input to the first processing device and the second processing device, and after analog-to-digital conversion, the data is transmitted to the other party via two communication lines so that the data is shared. You may comprise. As described above, analog-to-digital conversion is a process that takes a relatively long time. Therefore, by distributing to the first and second processing devices, the analog-to-digital conversion processing time can be shortened and the number of channels can be reduced. Securement becomes easy.
さらに、請求項5に記載のように、第1の処理装置と第2の処理装置とで、演算負荷が平準化するように、演算処理を振り分けるように構成しても良い。これにより、第1及び第2の処理装置の演算能力を効率的に活用でき、結果として、必要な演算処理を全体として高速に行なうことができる。この場合、特に、請求項6に記載するように、演算処理に含まれる割り込み処理を、第1の処理装置と第2の処理装置の演算負荷が平準化するように振り分けることが好ましい。割り込み処理は、主となる処理の速度に与える影響が大きいためである。
Further, as described in claim 5 , the first processing device and the second processing device may be configured to distribute the arithmetic processing so that the arithmetic load is leveled. As a result, the computing capabilities of the first and second processing devices can be efficiently utilized, and as a result, necessary computation processing can be performed as a whole at high speed. In this case, in particular, as described in claim 6 , it is preferable to distribute the interrupt processing included in the arithmetic processing so that the arithmetic loads of the first processing device and the second processing device are equalized. This is because interrupt processing has a large effect on the speed of main processing.
また、請求項7に記載のように、第1の処理装置及び第2の処理装置の演算負荷を検出する検出手段を備え、第1の処理装置と第2の処理装置との両方に、予め所定の処理を実行するための共通プログラムを記憶させておき、検出手段によって検出される演算負荷が偏った場合に、演算負荷の少ない処理装置が共通プログラムによる所定処理を実行するように構成しても良い。すなわち、第1の処理装置と第2の処理装置との演算負荷が動的に変化する場合には、その演算負荷の変動に応じて、上述した共通プログラムによる所定処理の実行先を切り換えることによって、演算負荷の変動を小さくすることができる。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided detection means for detecting the calculation load of the first processing device and the second processing device, and both the first processing device and the second processing device are preliminarily provided. A common program for executing a predetermined process is stored, and when the calculation load detected by the detecting means is biased, a processing device with a low calculation load is configured to execute the predetermined process by the common program. Also good. In other words, when the calculation load of the first processing device and the second processing device changes dynamically, the execution destination of the predetermined process by the common program described above is switched according to the fluctuation of the calculation load. , Fluctuations in computation load can be reduced.
上述したように、本発明の制御システムは、内燃機関を制御対象としており、その演算量が非常に大きく、かつリアルタイム性が求められるため、好適である。As described above, the control system of the present invention is suitable because it controls an internal combustion engine, has a very large calculation amount, and requires real-time performance.
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施形態では、本発明による制御システムが、コモンレール式ディーゼルエンジンの制御システムとして適用された例について説明する。しかしながら、本発明の制御システムの適用対象は、コモンレール式ディーゼルエンジンに制限されるものではない。本発明の制御システムは、他の種類の内燃機関の制御システムとして採用することはもちろん、内燃機関以外の制御対象の制御システムとして採用することも可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiment described below, an example in which the control system according to the present invention is applied as a control system for a common rail diesel engine will be described. However, the application target of the control system of the present invention is not limited to the common rail type diesel engine. The control system of the present invention can be employed as a control system for other types of internal combustion engines, and can also be employed as a control system for a controlled object other than the internal combustion engine.
(第1実施形態)
図1は、第1の実施形態による制御システムの概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、制御システムは、第1の処置装置10と第2の処理装置20とを有している。これらの処理装置10,20は、それぞれCPU,ROM、RAM、I/O、アナログデジタル(A/D)変換部、及び両処理装置間でデータ通信を行なうための通信I/F等を備えており、ROMに記憶されたプログラムに従って、所定の演算処理を実行する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a control system according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the control system includes a
第1の処理装置10及び第2の処理装置20には、図示しないコモンレールに蓄積された燃料圧力を検出するコモンレール圧センサからのコモンレール圧信号と、エンジンのクランク角を検出するクランク角センサからのクランク角信号とが入力される。コモンレール圧信号は、それぞれの処理装置10,20においてA/D変換された後、各処理装置10,20に取り込まれる。または、第1の処理装置10が、A/D変換装置を内蔵している場合には、当該第1の処理装置10にてA/D変換される。またクランク各信号は、その立上がりがコンパレータ等で検出され、その検出信号が各処理装置10,20に取り込まれる。
The
さらに、第1の処理装置10には、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサからのアクセル開度信号や、車両の走行速度を検出する車速センサからの車速信号に加え、エンジンの吸気温度、吸気圧力、冷却水温等の検出信号が入力される。これらの検出信号は、車速信号を除いて、いずれもA/D変換された後に第1の処理装置に取り込まれる。車速信号に関しては、所定レベル以上に立ち上がったことをコンパレータ等で検出し、その立上がり回数をカウントし、単位時間当たりの立上がり回数から車速を演算する。
Further, in the
第1の処理装置10には、いずれも図示しないが、排ガス再循環(EGR)装置、スロットルバルブ駆動装置、及びサプライポンプが接続されている。第1の処理装置10は、それぞれに対してEGR制御信号、スロットル開度制御信号、及びコモンレール圧制御信号を出力する。例えば、EGR装置に対して出力されるEGR制御信号は、EGR弁の開度を制御するものであって、これによって循環させる排ガス量を任意に調節することができる。また、スロットルバルブ駆動装置としての駆動モータに対して出力されるスロットル開度信号は、その駆動モータの駆動量を制御するものであり、これにより、スロットルバルブの開度を調節することができる。さらに、サプライポンプに対して出力されるコモンレール圧制御信号は、サプライポンプにおける吐出量制御弁に与えられることにより、サプライポンプからコモンレールへの燃料吐出量が制御され、この結果、コモンレール圧を調節することができる。
Although not shown in the figure, an exhaust gas recirculation (EGR) device, a throttle valve driving device, and a supply pump are connected to the
一方、第2の処理装置20には、ディーゼルエンジンの各気筒に設けられたインジェクタが接続されており、第2の処理装置20は、この各インジェクタに対して通電信号を出力する。この通電信号に従って、各インジェクタはコモンレール内の高圧燃料を対応する気筒内に噴射する。この各インジェクタへの通電信号の出力開始及び終了タイミングによって、各気筒における燃料噴射時期及び燃料噴射量が制御される。
On the other hand, the
第1の処理装置10と第2の処理装置20とは、第1の通信線COMa及び第2の通信線COMbを介して接続されている。第1及び第2の処理装置10、20には、第1及び第2の通信線COMa,COMbに対応してそれぞれ2種の通信I/Fが設けられている。第1の通信I/Fは、時間同期通信を行なうためのものであり、所定周期ごとに第1の通信線COMaを介してデータ通信を行なう。第2の通信I/Fは、所定の事象が発生して、送信すべきデータが生じたときに、そのデータを即座に通信するイベント通信を行なうためのもので、第2の通信線COMbを介してデータを通信する。
The
上述したような構成を取ったのは、インジェクタへの通電信号出力のリアルタイム性を最重要視したためである。つまり、コモンレール式ディーゼルエンジンの場合、近年、噴射圧力の高圧化(例えば千数百気圧)が進み、さらにはインジェクタとして高応答のピエゾ式インジェクタの採用も考慮されつつある。この結果、インジェクタ通電信号出力として、数十μs程度の短パルス出力が要求される場合もある。このような短パルス出力をディーゼルエンジンの各気筒に設けられたインジェクタに対して高精度に出力するために、すなわち、リアルタイム性の高い処理のリアルタイム性を極力維持するために、第2の処理装置20に、主な処理としてインジェクタ通電信号の出力処理を振り分けたのである。そして、第1の処理装置10には、入力又は出力の際、割り込み処理が必要となる処理(アナログ信号の入力処理や、各制御信号の出力処理等)を振り分けて、第2の処理装置20における割り込み処理を減少させたのである。
The reason why the configuration as described above is adopted is that the real-time property of the energization signal output to the injector is regarded as the most important. That is, in the case of a common rail type diesel engine, in recent years, the injection pressure has been increased (for example, several hundreds of atmospheres), and the adoption of a highly responsive piezo type injector is also being considered as an injector. As a result, a short pulse output of about several tens of μs may be required as an injector energization signal output. In order to output such a short pulse output with high accuracy to the injector provided in each cylinder of the diesel engine, that is, in order to maintain the real-time property of the processing having a high real-time property as much as possible, the second processing device. In FIG. 20, the injector energization signal output process is assigned as the main process. Then, the
なお、第2の処理装置20に、コモンレール圧信号が入力されているのは、第2の処理装置20において、最新のコモンレール圧に基づいて通電信号出力の終了時刻を算出するためであり、またクランク各信号が入力されているのは、通電信号出力の開始時刻を判定するためである。
The reason that the common rail pressure signal is input to the
以下に、インジェクタ通電信号の出力処理について、フローチャートを用いて詳しく説明する。まず、第1の処理装置10における時間同期通信処理及びイベント通信処理について説明する。
Hereinafter, the output process of the injector energization signal will be described in detail using a flowchart. First, the time synchronous communication process and event communication process in the
図2(a)、(b)、(c)は、第1の処理装置10における時間同期通信処理を示すフローチャートである。ここでは、例示として、車速信号の入力から車速データの送信までの処理を説明するが、時間同期通信によって通信されるのは車速データに限られるわけではない。第1及び第2の処理装置10,20の間で、必要に応じて他の検出信号や制御用データ、診断用データ等を、時間同期通信によって通信することができる。
FIGS. 2A, 2 </ b> B, and 2 </ b> C are flowcharts illustrating time synchronization communication processing in the
車速センサは、例えば電磁ピックアップコイルからなり、第1の処理装置10は車速信号の立上がりを検出して割り込みを発生させて、その信号入力回数をカウントする(図2(a)ステップ100参照)。このような割り込み処理が第2の処理装置20において発生すると、インジェクタ通電信号の出力に遅れ等の影響が生じる可能性がある。また、車速は、その変化が比較的緩やかであるため、所定時間ごとに更新すれば十分である。このような理由から、車速信号は第1の処理装置に入力され、時間同期通信によって第2の処理装置20に送信されるのである。
The vehicle speed sensor includes, for example, an electromagnetic pickup coil, and the
図2(b)は、車速算出処理を示すフローチャートであり、この車速算出処理は、時間同期通信の通信周期で実施される。この車速算出処理では、まずステップ110において、ステップ100でカウントされた、演算周期に対応する一定時間内の信号入力回数を取得する。次に、ステップ111では、一定時間内の信号入力回数に基づいて、車両の速度を算出する。さらに、ステップ112では、その信号入力回数をクリアして、次回の車速演算に備える。
FIG. 2B is a flowchart showing a vehicle speed calculation process, and this vehicle speed calculation process is performed in a communication cycle of time synchronous communication. In this vehicle speed calculation process, first, in
図2(c)は、時間同期通信処理を示すフローチャートである。この時間同期通信処理は、時間同期通信の通信周期に対応する一定時間間隔で実施される。この時間同期通信処理では、まずステップ120において、上述のようにして算出された車速データに加えて、他のセンサからの検出信号等を含む送信データをセットする。そして、ステップ121にて、セットした送信データを送信するよう通信I/Fに指示する。送信データは、第2の処理装置20側の通信I/Fを介して、第2の処理装置20内に取り込まれる。
FIG. 2C is a flowchart showing the time synchronous communication process. This time-synchronized communication process is performed at regular time intervals corresponding to the communication cycle of time-synchronized communication. In this time synchronous communication process, first, in
図3(a)、(b)は、第1の処理装置10におけるイベント通信処理を示すフローチャートである。このイベント通信処理では、第1の処理装置10において、インジェクタ通電用データ(通電信号の出力開始タイミング)が算出され、それがイベント通信によって第2の処理装置20に送信される。
FIGS. 3A and 3B are flowcharts showing event communication processing in the
図3(a)にインジェクタ通電信号の出力開始タイミングの算出処理に関するフローチャートを示す。この処理は、クランク角信号の検出時期に同期して実施される。まず、ステップ200において、クランク角信号に基づいてエンジン回転数を算出する。このエンジン回転数の算出処理は、上述した車速の算出処理と同様に行なわれ、割り込み処理によってクランク角信号の入力回数をカウントしておき、一定時間内の入力回数からエンジン回転数を算出する。このように、インジェクタ通電信号の出力開始タイミングの算出処理は、クランク角信号の入力割り込み処理を必要とするため、第1の処理装置10に割り振られている。
FIG. 3A shows a flowchart regarding calculation processing of the output start timing of the injector energization signal. This process is performed in synchronization with the detection time of the crank angle signal. First, at
次に、ステップ201において、各センサからの検出信号に基づいてアクセル開度等が算出される。ステップ202では、算出したエンジン回転数、アクセル開度等に基づいて、インジェクタ通電信号の出力開始タイミングを示す最終燃料噴射量QFINを算出する。また、ステップ203では、算出したエンジン回転数、アクセル開度等に基づいて、最終噴射時期ANGFを算出する。
Next, in
ステップ204では、ステップ203にて算出された最終噴射時期ANGFに基づいて、通電基準クランク角CANGとその通電基準クランク角CANGからの余り時間TARを算出する。つまり、このステップ204の処理は、最終噴射時期ANGFを通電基準クランク角CANGを基準として、その通電基準クランク角CANGからの余り時間TARに変換するものである。
In
ステップ205では、インジェクタ通電用データの通信処理を行なう。このインジェクタ通電用データの通信処理の詳細が、図3(b)のフローチャートに示される。図3(b)に示すように、インジェクタ通電用データの通信処理では、ステップ210において、ステップ202で算出した最終燃料噴射量QFIN、及びステップ204にて算出した通電基準クランク角CANG、余り時間TARを送信データとしてセットする。そして、ステップ211において、セットした送信データを送信するよう通信I/Fに指示する。
In
上述したように、インジェクタ通電用データの算出処理は、エンジンのクランク角信号に同期して実施される。従って、この算出処理の実施時期は、エンジン回転数に依存することになる。そのため、インジェクタ通電用データは、時間同期通信ではなく、イベント通信によって第2の処理装置20に送信される。
As described above, the calculation process of the injector energization data is performed in synchronization with the crank angle signal of the engine. Therefore, the execution timing of this calculation process depends on the engine speed. Therefore, the injector energization data is transmitted to the
第2の処理装置20が、イベント通信によって送信されたインジェクタ通電用データの受信し、インジェクタ通電信号の出力を開始させるための処理を、図4(a),(b)のフローチャートに基づいて説明する。
The processing for the
第2の処理装置20側の通信I/Fがイベント通信によって送信されたインジェクタ通電用データの受信を完了すると、図4(a)のステップ300に示すように、割り込み処理により、第2の処理装置20がインジェクタ通電用データを取得する。そして、図4(b)に示すクランク角信号に同期した割り込み処理を実施する。この割り込み処理においては、ステップ310において、クランク角信号に基づいて検出されたクランク角が、取得したインジェクタ通電用データの通電基準クランク角CANGに一致するか否かを判定する。このとき、「Yes」と判定されると、ステップ311に進んで、インジェクタ通電開始時刻として、取得したインジェクタ通電用データの余り時間TARに対応する時刻を比較回路のコンペアレジスタにセットする。この比較回路のコンペアレジスタにセットされた時刻は、ハードタイマの計測する時刻と比較され、両時刻が一致したときに比較回路からインジェクタ通電信号の出力が開始される。
When the communication I / F on the
図5に示すように、インジェクタ通電信号の出力が開始された時刻aにおいて、インジェクタ通電信号の出力終了タイミングを算出する処理の割り込み要求が発生する。この割り込み要求の発生により、インジェクタ通電信号終了タイミングの算出処理が開始されるが、その開始までには遅れ時間Tabがある。 As shown in FIG. 5, an interrupt request for processing for calculating the output end timing of the injector energization signal is generated at time a when the output of the injector energization signal is started. When this interrupt request is generated, the injector energization signal end timing calculation process is started, but there is a delay time Tab until the start.
この遅れ時間Tabは、優先順位が高い割り込み処理が重なるほど、長くなる傾向にある。そして、遅れ時間Tabが長くなるほど、インジェクタ通電信号の最短通電期間τminへ与える影響が大きくなる。そのため、本実施形態では、優先順位の高い割り込み処理は極力第1の処理装置10に振り分けることにより、遅れ時間Tabの短縮化を図っている。なおこの遅れ時間Tabには、他の割り込み処理を禁止するための処理に要する時間も含まれる。
This delay time Tab tends to become longer as interrupt processing with higher priority overlaps. The longer the delay time Tab, the greater the influence of the injector energization signal on the shortest energization period τmin. Therefore, in the present embodiment, the delay time Tab is shortened by allocating interrupt processing with high priority to the
図5の時刻bから時刻cまでの時間Tbcにおいて割り込み処理される、インジェクタ通電信号の出力終了タイミングを算出するための通電開始割り込み処理を図6のフローチャートを用いて説明する。 The energization start interrupt process for calculating the output end timing of the injector energization signal, which is interrupted at time Tbc from time b to time c in FIG. 5, will be described with reference to the flowchart in FIG.
まず、ステップ401において、コモンレール圧信号を取り込む。サプライポンプによるコモンレールへの燃料圧送がインジェクタ通電信号出力と重なる場合、インジェクタの通電信号が出力されている間においてもコモンレール圧が変動しているため、燃料噴射量の精度を向上するためには、できる限り最新のコモンレール圧を取得する必要があるためである。ステップ402では、取得したコモンレール圧信号をデジタル変換することにより、コモンレール圧PCRIを算出する。
First, in
そして、ステップ403では、インジェクタ通電出力データの最終燃料噴射量QFINとコモンレール圧PCRIに基づいて、インジェクタ通電期間τを算出する。ステップ404では、インジェクタ通電期間τと通電出力開始時刻とに基づいて、通電出力終了時刻を算出する。そして、ステップ405において、算出した通電出力終了時刻を比較回路のコンペアレジスタにセットする。このため、ハードタイマの計測する時刻がコンペアレジスタにセットされた終了時刻に一致した時点で、通電信号の出力が終了される。
In
上述した通電開始割り込み処理は、当該処理を遅延させる可能性がある処理を第1の処理装置10に振り分けているため、図5に示すように、インジェクタ通電期間τの終了時刻に対して十分に余裕を持って終了することができる。このため、インジェクタ通電期間τとして非常に短い期間が要求される場合であっても対応可能である。
In the energization start interrupt process described above, the process that may delay the process is distributed to the
(変形例)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施可能である。
(Modification)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上述した第1実施形態においては、第2の処理装置20には、主な処理としてインジェクタ通電信号出力処理が振り分けられていたが、そのインジェクタ通電信号出力処理のリアルタイム性を阻害しない場合には、その他の処理を第2の処理装置20に振り分けても良い。例えば、EGR制御において、割り込み処理を必要とするのがEGR弁への制御信号の出力処理のみであり、各センサからの検出信号に基づいて制御信号(EGR弁開度)を算出する処理は、所定時間毎に実施すればよい場合には、そのEGR弁開度の算出処理を第2の処理装置20で行なうようにすることも可能である。この場合、第2の処理装置20は、EGR弁開度を算出した後、時間同期通信により、そのEGR弁開度を第1の処理装置10に通信する。このようにして、制御信号の出力処理は第1の処理装置10で行なうようにすれば、第2の処理装置20におけるインジェクタ通電信号出力処理のリアルタイム性に関する影響はほとんど生じない。
For example, in the first embodiment described above, the injector energization signal output process is assigned to the
また、上述した第1実施形態においては、サプライポンプからの燃料圧送とインジェクタ通電信号出力とが重なり、インジェクタの通電信号が出力されている間においてもコモンレール圧が変動していることを前提としていた。しかしながら、燃料圧送時期を噴射時期と重ならないようにしたり、コモンレール圧の変動補正処理を行なう場合には、事前にインジェクタ通電期間τを算出することが可能となり、通電開始割り込み処理によってインジェクタ通電期間τを算出する必要はなくなる。このような場合には、第1の処理装置10と第2の処理装置20との演算負荷を平準化するように、処理を振り分けることが可能になる。このように、第1及び第2の処理装置10、20の演算負荷を平準化するように処理を振り分けると、第1及び第2の処理装置10、20の演算能力を効率的に活用でき、結果として、必要な演算処理を全体として高速に行なうことができる。
Further, in the first embodiment described above, it is assumed that the fuel pressure feed from the supply pump and the injector energization signal output overlap, and the common rail pressure varies even while the injector energization signal is output. . However, when the fuel pumping timing is not overlapped with the injection timing or when the common rail pressure fluctuation correction process is performed, the injector energization period τ can be calculated in advance, and the injector energization period τ can be calculated by the energization start interrupt process. Need not be calculated. In such a case, it is possible to distribute the processing so that the calculation loads of the
この場合、特に、第1の処理装置10と第2の処理装置20とに、センサから入力信号に基づく割り込み処理を振り分けることが好ましい。すなわち、例えば車速センサからの入力信号は第1の処理装置10に入力し、クランク角センサからのクランク角信号は第2の処理装置20に入力する。割り込み処理は、他の処理の処理速度に与える影響が大きいが、このように第1と第2の処理装置10,20に振り分ければ、その影響を極力低減することができる。
In this case, it is particularly preferable to distribute interrupt processing based on an input signal from the sensor to the
さらに、入力処理においてA/D変換が必要な入力信号も、第1及び第2の処理装置10、20に振り分けても良い。A/D変換は比較的時間がかかる処理であるため、第1及び第2の処理装置10、20に振り分けることにより、全体としてA/D変換処理時間の待ち時間短縮を図ることができるとともに、そのチャンネル数の確保が容易になる。なお、第1及び第2の処理装置10、20にてそれぞれA/D変換されたデータは、必要に応じて2系統の通信線を介して相手方に送信されることで、データを共有化することができる。
Furthermore, input signals that require A / D conversion in input processing may be distributed to the first and
また、第1及び第2の処理装置10、20の処理負荷に応じて、所定の処理の実行先を切り換えるようにしても良い。図7にその処理切換の具体例を示す。
Further, the execution destination of a predetermined process may be switched according to the processing load of the first and
第1及び第2の処理装置間を通信線COMa、COMbで接続する構成において、通信データ数の増加を抑える事ができれば、各通信線COMa、COMbのバス負荷を下げると共に通信周期を短く設定できリアルタイム性が向上する。これを実現する方法として、第1の処理装置と第2の処理装置に対して同一の信号を入力して各々の処理装置で入力信号処理を行い、この処理により算出された各種情報を各々の処理装置で利用する。これにより、処理装置間で整合を取るためのデータのみ通信すれば良く、データ量が必要最低限に抑えられる。なお、図7では各々の処理装置へ、クランク角信号とアクセル開度信号を入力する構成としているが、入力信号はシステム毎に最適な信号とする必要がある。 In the configuration in which the first and second processing devices are connected by the communication lines COMa and COMb, if the increase in the number of communication data can be suppressed, the bus load of each communication line COMa and COMb can be reduced and the communication cycle can be set short. Real-time performance is improved. As a method for realizing this, the same signal is input to the first processing device and the second processing device, input signal processing is performed in each processing device, and various information calculated by this processing is stored in each processing device. Used in processing equipment. As a result, only data for matching between the processing devices needs to be communicated, and the amount of data can be minimized. In FIG. 7, the crank angle signal and the accelerator opening signal are input to each processing device, but the input signal needs to be an optimum signal for each system.
第1及び第2の処理装置は共通処理comαを有しており、かつ入力信号の信号処理を行い、各処理装置に接続されているアクチュエータA・Bを制御するためのデータを算出する。アクチュエータA・Bの例としては、インジェクタ、電子スロットル、EGR等である。 The first and second processing devices have a common processing comα, perform signal processing of input signals, and calculate data for controlling the actuators A and B connected to each processing device. Examples of the actuators A and B include an injector, an electronic throttle, and EGR.
そして、各処理装置における処理負荷は、例えば、単位時間のアイドル率、単位時間における低優先度の時間同期処理抜けから判定する。つまり、エンジン制御におけるインジェクタの通電処理は、エンジン回転数が高くなるほど負荷は高くなるが、この時はアイドル率が低くなると同時に低優先度のタスク抜け頻度が高くなる事象から処理負荷が高くなったと判定できる。このような処理負荷の判定によって、第1の処理装置の処理負荷が第2の処理装置の処理負荷よりも相対的に高くなったと判定された場合は、第1の処理装置の共通処理COMαの処理を中断させて第1の処理装置の処理負荷を軽減させる。この時、アクチュエータAの制御に関して第1の処理装置が必要とするデータは、必要なタイミングで第2の処理装置から時間同期通信あるいは時間非同期のイベント通信を使用して取得する。第2の処理装置の処理負荷が第1の処理装置の処理負荷よりも相対的に高いと判定された場合は、逆に第2の処理装置が共通処理COMαの処理を中断し、必要なデータを第1の処理装置から取得する。なお、第1の処理装置と第2の処理装置との処理負荷が同時に高くならないように、換言すれば、異なる運転状態で処理負荷が高くなる様にアクチュエータを接続する。そして、エンジンの運転状態を各種のセンサや、上述した単位時間におけるアイドル率や低優先度の時間同期処理抜けから検出・推定して、処理負荷が相対的に低下した処理装置に共通処理COMαを実行させる。 Then, the processing load in each processing device is determined from, for example, the idle rate per unit time and the lack of low-priority time synchronization processing per unit time. In other words, the injector energization process in engine control increases as the engine speed increases, but at this time the idle rate decreases and at the same time the processing load increases from the event that the low-priority task missing frequency increases. Can be judged. When it is determined that the processing load of the first processing device is relatively higher than the processing load of the second processing device by the determination of the processing load, the common processing COMα of the first processing device The processing is interrupted to reduce the processing load on the first processing device. At this time, the data required by the first processing device regarding the control of the actuator A is acquired from the second processing device at a necessary timing using time synchronous communication or time asynchronous event communication. If it is determined that the processing load of the second processing device is relatively higher than the processing load of the first processing device, the second processing device interrupts the processing of the common processing COMα, and the necessary data Is obtained from the first processing apparatus. It should be noted that the actuator is connected so that the processing load increases in different operating states so that the processing loads of the first processing device and the second processing device do not increase simultaneously. Then, the engine operating state is detected and estimated from various sensors, the idle rate in the unit time and the low-priority time synchronization processing missing, and the common processing COMα is applied to the processing device having a relatively reduced processing load. Let it run.
さらに、上述した第1実施形態では、2系統の通信線COMa、COMbを時間同期通信とイベント通信に用いていたが、その利用形態は、時間同期通信とイベント通信との同時使用に限られるものではない。例えば2系統の通信線COMa、COMbを両方とも時間同期通信のために用いて、その通信周期を異ならせても良いし、両方ともイベント通信に用いても良い。さらには、第1の処理装置10と第2の処理装置20とを3系統以上の通信線を介して接続するようにしても良い。すなわち、制御システムを構成する第1の処理装置と第2の処理装置間において通信すべきデータに依存して、種々の利用形態を採りえるのである。
Furthermore, in the first embodiment described above, the two systems of communication lines COMa and COMb are used for time-synchronized communication and event communication. However, the usage mode is limited to simultaneous use of time-synchronized communication and event communication. is not. For example, both of the two communication lines COMa and COMb may be used for time-synchronized communication, and the communication cycles may be different, or both may be used for event communication. Furthermore, the
10 第1の処理装置
20 第2の処理装置
10
Claims (7)
前記第1の処理装置と前記第2の処理装置とは少なくとも2系統の通信線を介して接続され、前記演算処理を実行する際に前記2系統の通信線を通じてデータ通信を行なうものであり、
前記第2の処理装置は前記内燃機関に用いられるインジェクタに係わる制御信号を当該インジェクタに出力するものであって、
前記2系統の通信線のうち、一方の通信線は、前記第1の処理装置と前記第2の処理装置間において所定の周期で定期的にデータを通信する定期通信のために使用され、他方の通信線は、所定の事象が発生して、前記第1の処理装置と前記第2の処理装置間で通信を行なうべきデータとして前記インジェクタの制御のためのインジェクタ制御用データが発生した際に、当該インジェクタ制御用データを即座に通信するイベント通信のために使用されることを特徴とする制御システム。 A control system that distributes arithmetic processing necessary for executing control on an internal combustion engine of a vehicle to at least the first processing device and the second processing device, and distributes the arithmetic processing.
The first processing device and the second processing device are connected via at least two systems of communication lines, and perform data communication through the two systems of communication lines when executing the arithmetic processing,
The second processing device outputs a control signal related to an injector used in the internal combustion engine to the injector,
Of the two systems of communication lines, one communication line is used for periodic communication in which data is periodically communicated between the first processing apparatus and the second processing apparatus at a predetermined cycle, and the other When a predetermined event occurs and the injector control data for controlling the injector is generated as data to be communicated between the first processing device and the second processing device, The control system is used for event communication in which the injector control data is immediately communicated.
前記第1の処理装置と前記第2の処理装置との両方に、予め所定の処理を実行するための共通プログラムを記憶させておき、前記検出手段によって検出される演算負荷が偏った場合に、演算負荷の少ない処理装置が前記共通プログラムによる所定処理を実行すること
を特徴とする請求項1に記載の制御システム。 A detecting means for detecting a calculation load of the first processing device and the second processing device;
When a common program for executing a predetermined process is stored in advance in both the first processing device and the second processing device, and the calculation load detected by the detection unit is biased, The control system according to claim 1, wherein a processing device having a small calculation load executes a predetermined process by the common program .
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