JPH076435B2

JPH076435B2 - 燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JPH076435B2
Application number: JP63291308A
Authority: JP
Inventors: 清福嶋; 肇佐久間; 幸男前橋
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-11-17
Filing date: 1988-11-17
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPH02136544A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はエンジン制御装置に関し、特にエンジンの燃料
噴射制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

昨今、自動車のエンジン制御にマイクロコンピュータが
数多く利用されている。エンジン制御の中で最も中心的
な制御は、燃料噴射制御であり、マイクロコンピュータ
は、吸入空気量やエンジン回転数から基準となる噴射量
を算出し、その基準値に対し、その時々の温度や排気ガ
ス中に含まれる酸素量などの測定値から求められる補正
係数を掛け、最適な燃料噴射量を算出し、求められた燃
料噴射量を噴射時間に換算し、出力ポートを噴射時間だ
けアクティブにすることで各気筒のインジェクタは燃料
噴射を行う。

通常、各気筒毎に回転サイクルの特定の位置、例えば上
死点を示す信号などを基準信号とし、それを割込み信号
としてマイクロコンピュータは受け付け、割込み処理プ
ログラムで基準点からの燃料噴射開始時間の設定はタイ
マなどのハードウェアを利用して行なう。そしてタイマ
からの割り込み信号で起動される割り込み処理プログラ
ムで出力ポートをアクティブレベルにし、インジェクタ
から燃料噴射を行う。次に燃料噴射終了時間の設定を再
度タイマを利用して行ない、タイマからの割り込み信号
で起動される割り込み処理プログラムで、出力ポートを
インアクティブにし、インジェクタからの燃料噴射を終
了する。第８図は、４気筒エンジンの場合の燃料噴射パ
ルス発生パターンを示している。図中の４本の出力ポー
トP0〜P3からは気筒０〜３それぞれに対応した燃料噴射
パルスが出力される。パルスの立ち上がりが燃料噴射開
始タイミングをパルスの立ち下がり燃料噴射終了タイミ
ングを示している。燃料噴射開始タイミングより前に、
基準信号のタイミングがあるが、これは図示していな
い。またパルスのハイレベル期間が燃料噴射時間、つま
り燃料噴射量を示し、ハイレベル期間が長いほど燃料噴
射量が多くなる。燃料噴射制御におけるパルス発生のパ
ターンは、制御方法によって様々な形態を採るが、本例
は個々の気筒ごと独立に制御をする方法で、最もきめの
細かい制御ができる方法である。

第８図（ａ）は、低速、一定速度走行時での燃料噴射パ
ルスのパターンで、各気筒に対するパルスの重なりがな
い状態であり、第８図（ｂ）は、急加速時での燃料噴射
パルスのパターンで、各気筒に対するパルスの重なりが
発生する状態である。実際のパルスパターンは、時々の
状態に応じて、この２例のランダムな組み合わせとな
り、出力ポートからのパルス発生制御はより複雑となっ
ている。

以下、第11図と第12図を参照しながら従来の燃料噴射制
御を行うパルス発生装置を説明する。第11図は従来のパ
ルス発生装置のブロック図、第12図は従来の周辺ハード
ウェアのブロック図である。

第11は、CPU1100、アドレスバス214、データバス205、I
NTC（割込み発生回路）1111、プログラムメモリ212、デ
ータメモリ213、周辺ハードウェア1121から構成されて
いる。CPU1100は、算術論理演算ユニット（以下ALUと記
す）201、テンポラリレジスタ202、汎用レジスタ203、
アドレスバッファ204（図ではABで表現されている）、
マイクロアドレス（以下μアドレスと記す）生成部20
6、μROM209、PC207、PSW208、タイミング制御部1110か
ら構成される。

またINTC1111には、割り込み要求フラグレジスタ215が
あり、タイミング制御部1110に対し、割り込み要求信号
218を出力する。タイミング制御部1110は、INTC1111に
対し割り込み要求クリア信号217を出力する。

INTC1111は、外部のハードウェアから幾つかの割り込み
信号を受け付け、各割り込みソースに割当てられた優先
順位を判別し、最も高い優先順位をもった割り込みソー
スを一つ選択し、その割り込みソースに対応した値を割
り込み要求フラグレジスタ215にセットする。割り込み
要求フラグレジスタ215は、割り込み要求がｎ個あると
きに、ｎ個設定されているが、図中には１個だけ記載さ
れている。また、外部のハードウェアからの割り込み信
号や、優先順位判別部などは、特に図示していない。

従来からの割り込み処理は、通常ベクタ割り込みと呼ば
れ、メモリ空間中にベクタテーブル空間が予め設定さ
れ、この空間には各割り込みスースに対応した、割り込
み処理プログラムのエントリアドレスが格納されてい
る。ベクタ割り込みが発生すると、割り込みソースに対
応したエントリアドレスへ分岐する。

次に図12を用いて、周辺ハードウェア1121の構成を説明
する。周辺ハードウェア1121は、クロックをベースとし
た第１乃至第４のダウンカウンタ1200〜1203と、ポート
レジスタ1204と、出力ポートP0〜P3から構成されてい
る。第１乃至第４のダウンカウンタ1200〜1203は、デー
タバス205からのカウント値の書き込みで、カウント動
作を開始し、各ダウンカウンタからのボロー信号1205〜
1208が発生するとカウントを停止し、このボロー信号の
発生で、INTC1111に対し割り込み要求を発生する。ま
た、出力パルスの制御は、データバス205から、ポート
レジスタ1204に出力レベルを直接書き込むことで行なっ
ている。

以下、ポートP0における基準信号が発生したところから
説明を行なう。通常の命令処理では、PC207に格納され
たプログラムアドレスが、アドレスバッファ204に転送
され、アドレスバス214をドライブし、プログラムメモ
リ212から次に実行すべき命令がフェッチされる。取り
込まれた命令は、データバス205を経由し、μアドレス
生成部206に転送される。μアドレス生成部206は、命令
コードからμROM209のアドレスを生成する。以降、μRO
M209に格納されている該命令に対するμプログラムの指
令に従い、汎用レジスタ203、ALU201、テンポラリレジ
スタ202などを操作することで命令の処理を行なう。

INTC1111は、CPU1100の処理とは独立に、周辺ハードウ
ェアから割り込み要求が発生しているか否かを絶えずサ
ンプルし、要求が発生していれば要求を１つ選択し、そ
のソースに対応する値を割り込み要求フラグレジスタ21
5にセットする。

さて、基準信号が入力されると、INTC1111に対し割り込
み要求を発生し、INTC1111が要求を受け付け割り込み要
求フラグ215がセットされれば、割り込み要求信号218が
タイミング制御部1110に対して出力される。μプログラ
ムの最後の指令は、通常割り込みが発生しているかいな
いかを検知するための指令で、この指令が出るとタイミ
ング制御部1110は、割り込み要求信号218の有無をサン
プルする。割り込み要求信号218がアクティブであれ
ば、割り込み要求クリアし号217をINTC1111に出力し割
り込み要求フラグレジスタ215をクリアする。

次にPC207とPSW208をスタックポインタ（CPU1100中に設
定されているレジスタであるが図示はしていない）が指
し示すスタック空間に退避し、データメモリ213中の特
定のアドレスに設定されているベクタテーブルに格納さ
れている割り込みソースに対応する割り込み処理プログ
ラムのエントリアドレスを読み出し、データバス205経
由でPC207に設定する。PC207に新たに設定されたプログ
ラムアドレスから割り込み処理プログラムは実行を開始
する。

基準信号による割り込み処理要求に基づく割り込み処理
プログラムは、ポートP0からのパルス出力開始タイミン
グを規定する割り込み処理で、CPU1100は、基準信号の
発生からポートP0のパルス出力をアクティブにし、イン
ジェクタより燃料噴射を開始するまでの期間に相当する
データを第１のダウンカウンタ1200に書き込む。割り込
み処理プログラムを終了する命令の処理では、スタック
空間に退避してあったPC値,PSW値をそれぞれPC207,PSW2
08へ復帰することで、割り込みが発生した時点の次の命
令から処理を再開する。

また第１のダウンカウンタ1200は、上述したCPU1100に
よるデータの書き込みが行なわれると、これに同期して
ダウンカウントを開始する。

次に通常の命令実行中、パルス出力開始タイミングを示
す。第１のダウンカウンタ1200からのボロー信号1205が
発生すると、前述の説明と同様に、INTC1111が割り込み
要求を受け付け、割り込み要求信号218がタイミング制
御部1110に対して出力される。

μプログラムから、割り込みが発生しているかいないか
を検知するための指令が発生すると、タイミング制御部
1110は、割り込み要求信号218の有無をサンプルする。

割り込み要求信号218がアクティブであれば、割り込み
要求クリア信号217をINTC1111に対し出力し、割り込み
要求フラグ215をクリアする。

以下、前述同様の過程を経て、割り込み処理プログラム
の実行を開始する。

この割り込み処理プログラムは、まずポートレジスタ12
04の内容を読み込み、ポートレジスタ1204のビット０が
“0"であることから、ポートP0におけるパルス出力を立
ち上げる割り込み処理となり、ポートレジスタ1204のビ
ット０を“1"に設定することで、ポートP0からの出力パ
ルスをハイレベルにし、インジェクタより燃料噴射を開
始する。

ボロー信号1205による割り込み処理要求に基づく割り込
み処理プログラムでは、ポートP0からのパルス出力期間
を規定する割り込み処理で、CPU1100はインジェクタが
燃料噴射を続ける期間に相当するデータをダウンカウン
タ０に書き込む。

割り込み処理プログラムを終了する命令の処理では、ス
タック空間に退避してあったPC値,PSW値をそれぞれPC20
7、PSW208へ復帰することで、割り込みが発生した時点
の次の命令から処理を再開する。ダウンカウンタ０は、
上述したCPU1100によるデータの書き込みが行なわれる
と、これに同期してダウンカウントを開始する。

次に通常の命令実行中、今度はパルス出力終了タイミン
グを示す、ダウンカウンタ０からのボロー信号1205が発
生すると、前述の説明と同様にINTC1111が割り込み要求
を受け付け、割り込み要求信号218がタイミング制御部1
110に対して出力される。

以下同様に、割り込み処理プログラムの実行を開始す
る。

この割り込み処理プログラムは、まずポートレジスタ12
04の内容を読み込み、ポートレジスタ1204のビット０が
“1"であることから、ポートP0におけるパルス出力を立
ち下げる割り込み処理となり、ポートレジスタ1204のビ
ット０を“0"に設定することで、ポートP0からの出力パ
ルスをロウレベルにし、インジェクタからの燃料噴射を
終了する。

割り込み処理プログラムを終了する命令の処理では、ス
タック空間に退避してあったPC値,PSW値をそれぞれPC20
7,PSW208へ復帰することで、割り込みが発生した時点の
次の命令から処理を再開する。

同様の処理を、ポートP1からポートP3に対しても同様に
行なう。以上、種々あるパルス出力制御方法の１例を示
したが、基本的には同様の処理方法で制御が行なわれ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述したように、マイクロコンピュータは、燃料噴射パ
ルス出力のための基準信号を、割り込み信号として受け
付け、割り込み処理プログラムによって、燃料噴射時間
の設定などの制御を行っているため、エンジン回転数が
増し、基準信号の発生回数が増えると、基準信号割り込
み、燃料噴射開始割り込み、燃料噴射終了割り込みなど
の割り込み要求も多く発生し、その際のPC,PSWのスタッ
クへの退避や、割り込み処理プログラムからメイン処理
へ戻る時、スタックの内容をPC,PSWへ復帰する処理が頻
繁に発生し、退避，復帰に割かれるCPU時間が膨大なも
のになる。

一方、CPUは燃料噴射制御の他に点火時期制御やアイド
ル回転制御など種々雑多な仕事を行なっており、エンジ
ンの回転数が上がるとこれらのメイン処理に割かれるCP
U時間が少なくなり、場合によっては全くできない処理
が発生することも起こり得る。従って、昨今の高速回
転、多気筒エンジン搭載の車種におけるマイクロコンピ
ュータによるエンジン制御は非常に難しいものになって
いる。

また、最近のエンジン制御においては、排気ガス規制や
燃料費節減などの要求から、精度の高い燃料噴射制御が
必要となってきており、燃料噴射開始タイミング、及び
燃料噴射終了タイミングを最小の誤差で制御でき、且つ
各気筒毎にそれぞれ独立に制御することが必要になりつ
つある。これらの要求に対して従来からのソフトウェア
処理だけで制御する方法では、割り込み要因が発生して
から割り込み処理プログラムが開始するまでの時間の遅
れや、ポートへのデータ書き込み時間による送れなどが
発生し、精度の高い制御ができない。しかも、燃料噴射
開始タイミングと燃料噴射終了タイミングの双方とも割
り込み処理プログラムで制御しているため、この２つの
タイミングが近接した場合、先に要求の出された割り込
み処理要求に対する割り込み処理の実行に時間がかかる
と、後から要求の出された割り込み処理要求に対する割
り込み処理の実行が待たされることが有り得るため、本
来期待された燃料噴射の開始と終了とタイミングがずれ
るということが生じてくることになり、この点から言っ
ても、やはり精度の高い制御ができないことになる。

またハードウェアの面でも、各起動毎に割り込みソース
を割当て、各々の割り込みソースを全てINTCへの要求信
号にすると、例えば気筒数が6,8と増えれば配線領域が
増大しCPUと周辺回路を単一半導体基板上に集積するシ
ングルチップマイコンには不経済となる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、PCとPSWと汎用レジスタとμROMを含むCPU
と、前記CPUへ非同期に処理要求を発生するINTCと、プ
ログラムメモリと、データメモリと、周辺回路と、複数
のインジェクタを有する燃料噴射制御装置に於いて、前
記周辺回路は第１のタイマと、前記第１のタイマとの比
較を行う複数の第１のコンペアレジスタと、所定のタイ
ミングで前記第１のタイマの地を取込むキャプチャレジ
スタと、第２のタイマと、前記第２のタイマとの比較を
行う第２のコンペアレジスタと、前記インジェクタに接
続するパルス発生用の複数の出力ポートと、該出力ポー
トに対し選択的にセットパルスを発生する手段とを含ん
で構成され、前記INTCは、従来の割り込み処理要求の発
生に加え、所定のデータ処理の要求を発生する手段と、
前記従来の割り込み処理要求と前記所定のデータ処理の
要求を識別するための形態指示手段を備え、且つ前記デ
ータメモリ内には前記所定のデータ処理の処理形態を指
定する処理形態情報が格納され、前記INTCから前記所定
のデータ処理の要求が前記CPUに対して発生されると、
前記CPUは前記形態指示手段が前記所定のデータ処理を
指示していることを検知した場合には、命令実行処理を
中断し、前記処理形態情報に従い、前記第１のコンペア
レジスタと、前記キャプチャレジスタと、前記データメ
モリを操作することで前記複数の出力ポートからパルス
を発生させ前記インジェクタを制御するという特徴を有
している。

すなわち、本発明では、第１のタイマと、第１のタイマ
の値と比較動作を行い、その一致信号により燃料噴射終
了タイミングを与える複数のコンペアレジスタと、外部
パルスをカウントする第２のタイマと第２のタイマの値
と比較動作を行い、その一致信号により燃料噴射開始タ
イミングを与えるコンペアレジスタと、燃料噴射開始タ
イミングを記憶するキャプチャレジスタとを装備し、且
つ燃料噴射開始タイミングを与える割り込み処理要求が
発生した際、PC,PSWの退避処理をせずに、事前に設定さ
れた処理形態情報に応じた処理を実行することで、複数
の気筒に対する燃料噴射パルス出力を制御している。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を詳述する。

本発明に基づく第１の実施例の周辺ハードウェアのブロ
ック図とエンジンの断面図である。第２図は、第１の実
施例を示すパルス発生装置のブロック図である。第２図
において、本発明のパルス発生装置は、CPU200,アドレ
スバス214,データバス205,INTC211,プログラムメモリ21
2,データメモリ213,周辺ハードウェア221から構成され
ている。CPU200は、ALU201,テンポラリレジスタ202,汎
用レジスタ203,アドレスバッファ204（図ではABで表現
されている），μアドレス生成部206,μROM209,PC207,P
SW208,タイミング制御部210から構成される。またINTC2
11は、割り込み要求フラグレジスタ215と形態指定フラ
グレジスタ216から構成され、タイミング制御部210に対
し、割り込み要求信号218と形態指定信号220を出力す
る。タイミング制御部210は、INTC211に対し割り込み要
求クリア信号217と形態変更信号219を出力する。

INTC211は、外部のハードウェアから幾つかの割り込み
信号を受け付け、各割り込みソースに割当てられた優先
順位を判別し、最も高い優先順位をもった割り込みソー
スを一つ選択し、その割り込みソースに対応した値を割
り込み要求フラグレジスタ215にセットする。割り込み
要求フラグレジスタ215と形態指定フラグレジスタ216
は、割り込み要求がｎ個あるときに、それぞれｎ個設定
されているが、図中には１組だけ記載されている。ま
た、外部のハードウェアからの割り込み信号や、優先順
位判別部などは、本発明の主旨に直接関係ないため、特
に図示はしていない。

INTC211からの割り込み要求を、CPU200は２通りの形態
で処理することができる。１つは従来かののベクタ割り
込み処理で、もう１つは、本発明の趣旨であるところの
処理形態で、割り込みが発生すると、ベクタテーブルは
参照せず、データメモリ213中の特定アドレスに予め設
定されている処理形態情報に基づき、所定のデータ処理
を実行する形態である。以下、この所定のデータ処理の
ことをマクロサービスと記す。

ベクタ割り込みかマクロサービスかの指定は、形態指定
フラグレジスタ216で行ない、CPU200から形態指定フラ
グレジスタ216に“0"が設定されている時にはベクタ割
り込みとして、“1"が設定された時にはマクロサービス
として指定される。

以下、本発明による専用ハードウェア構成と、マクロサ
ービスによる燃料噴射パルス出力処理のフローを説明す
る。まず周辺ハードウェア221の構造の燃料噴射関係の
装置を第１図に示す。

周辺ハードウェア221は、クロック（図中にCLKと記載）
をベースとしたフリーランニングタイマ100（図中にFRT
と記載）、フリーランニングタイマ100に対して比較動
作を行うコンペアレジスタ101（図中にCOMP0と記載）と
102（図中にCOMP1と記載）と103（図中にCOMP2と記載）
と104（図中にCOMP3と記載）、キャプチャレジスタ105
（図中にCAPと記載）、ビット選択レジスタ（SR）109、
角度センサによるパルス発生装置111の出力信号T1（以
下パルスT1と記す）をクロック入力とするタイマ106、
タイマ106に対して比較動作を行うコンペアレジスタ107
（図中にCOMPAと記載）、出力ポートP0〜P3から構成さ
れる。また図１で燃料噴射関係の装置はインジェクタ10
8、フォトダイオード118、フォトセンサ110、クランク
軸に直結した円盤112、角度センサによるパルス発生装
置111で構成している。尚、４気筒の場合には、４セッ
ト分同様の燃料噴射装置を具備しているが、図１では出
力ポートP0に対応する装置だけを図示している。

一致信号113,114,115,116はそれぞれコンペアレジスタ1
01,102,103,104から出力し、一致信号117はコンペアレ
ジスタ107から出力する。キャプチャレジスタ105は一致
信号117が出力すると、これに同期してフリーランニン
グタイマ100の値を格納する。フリーランニングタイマ1
00に入力されるクロック（図中にCLKと記載）は、制御
の許容誤差範囲内の分解能を持っている。

ここでタイマ106に入力するパルスT1の発生装置とタイ
マクリア信号130の発生装置について述べる。

１）クロック信号T1 パルス発生装置111より出力する信号。クランク軸に固
定した円盤112の回転角を計測し、例えば１度角度が変
化する毎に１つのパルスを発生する。これをタイマ106
のクロック信号として使用する。

２）基準信号130 フォトダイオード118,フォトセンサ110及び円盤112によ
り基準信号130を生成している。円盤112には緑に近い位
置に小さい穴が一つ開いている、ピストンが所定の位置
にある時の円盤の穴がある位置に、フォトダイオード11
8及びフォトセンサ110を固定している。従って円盤112
が回転する毎に、フォトセンサ110はピストンの所定の
位置でフォトダイオードの光を感知してパルスを発生す
る。このパルスを基準信号として使用する。

次に、本発明のマクロサービスの処理形態を指定する処
理形態情報について説明する。第３図は処理形態情報の
構成を示す。処理形態情報はデータメモリ213中の特定
のアドレスに配置され、本例の処理形態情報は、チャネ
ルポインタを有する１バイトのヘッダ部と、チャネルポ
インタによって指し示される８バイトのマクロサービス
チャネルによって構成される。

本例のマクロサービスチャネルは４気筒の燃料噴射制御
を想定した構成となっており、燃料噴射パルス幅を指定
するワードデータ（P0〜P3用）から構成されている。

ワードデータ0,1,2,3はそれぞれポートP0,P1,P2,P3から
出力するパルス出力のパルス幅を規定するワードデータ
で、この値を基にしてコンペアレジスタ101,102,103,10
4には、それぞれポートP0,P1,P2,P3のパルス出力をリセ
ットするワードデータが、CPU200によって格納される。

本例のマクロサービスは、コンペアレジスタ107からの
一致信号117によって起動する。マクロサービスが起動
する以前に、CPU200はマクロサービスチャネルやハード
ウェアに対して初期化を行なう。また、ビット選択レジ
スタSR109には、最初に燃料噴射パルスを出力すべきポ
ートP0であることを指定するために、ポートP0に対応す
るビットだけを１にそれ以外を０に設定しておく。

次に、本発明のCPU200の通常動作の中で燃料噴射制御に
必要な、１）燃料噴射開始タイミング１、及び２）燃料
噴射量1Wを求める演算のパラメータについて図５のフロ
ーチャートを基に説明する。

１）燃料噴射開始タイミングＩパラメータ:a）吸入空気量（Ｑ）気化器のエアフロメータにあたるセンサからのデータを
AD変換して得るｂ）エンジン回転数（Ｎ）イグニションコイルの１次側信号時間間隔を演算して得
る上記パラメータａ）,b）を用い演算して得る。

２）燃料噴射量IW パラメータ:a）補正係数（Ｋ）ｂ）電圧補正値KV:バッテリ電圧より演算して得るｃ）エンジン回転数（Ｎ）ｄ）吸入空気量（Ｑ）このパラメータを用いて IW＝定数＊Q/N ＊Ｋ＋KVで算出する。

CPU200は上記の燃料噴射開始タイミングＩと燃料噴射量
IWを随時計算している。尚、補正係数Ｋは、冷却水温、
スロットル開度、エンジン回転数、吸入空気量、エンジ
ンの排気パイプの酸素濃度等からのデータを元に求めら
れるが、詳細は本発明の処理に直接関係無いので省略す
る。

第４図は、本例のマクロサービスをフローチャートで示
したもので、実際にはμプログラム制御となっている。
以下、第１図乃至第８図を参照しながら、第８図
（ａ），（ｂ）それぞれのパルスパターンに分けて、マ
クロサービスの詳細な説明を行なう。

（１）第８図（ａ）に示すようなパルスパターンの場
合第１図においてフォトセンサ110の出力信号130がピスト
ンの所定の位置でアクティブになるとINTC211に対して
割り込み要求を発生する（基準点割り込みと記す）、IN
TC211は基準割り込みを受付て、このソースに対応する
値を割り込み要求フラグレジスタ215にセットし割り込
み要求信号218をアクティブにする。タイミング制御部2
10は命令処理を終わりで割り込み要求信号218はサンプ
ルしアクティブであるので形態指定信号220をサンプル
し、ここでこの形態指定信号が０であるとベクタ割り込
みに分岐し割り込みルーチンに入る。

次に第６図のフローチャートを参照して基準点割り込み
ルーチンについて説明する。この割り込みでは、まずCP
U200が予めメインルーチンで算出した燃料噴射開始タイ
ミングＩをコンペアレジスタ（COMPA）107にセットし、
次に燃料噴射量IWをマクロサービスチャネル、ワードデ
ータ０へセットし、次に点火時期制御などのその他のエ
ンジン制御を行いメインルーチンに復帰する。実際に
は、制御の方法に応じて数々の処理フローが考えられる
が、ここでは基準点割り込みで燃料噴射量の設定の他に
上記処理も含めて行なうことを想定した。フォトセンサ
110の出力信号130はタイマ106に入力し、タイマ106のク
リア信号となる。このタイマ106のカウンタクロックは
角度センサによるパルス発生装置111の出力であり、従
ってタイマ106はクランク角をカウントしていることに
なる。

次に基準点割り込みルーチンによってコンペアレジスタ
（COMPA）107にセットされた燃料噴射開始タイミングＩ
とタイマ106の出力信号が一致すると、コンペアレジス
タ（COMPA）107の出力信号117がアクティブになる。一
致信号117がアクティブになると、ビット選択レジスタ
（SR）109の初期値より、ポートP0のRSフリップフロッ
プだけセットされ、ポートP0からの出力パレスがハイレ
ベルになり、インジェクタ108は気筒０に対して燃料噴
射を開始する。また同時に、一致信号117がアクティブ
となったので、フリーランニングタイマ100の値がキャ
プチャレジスタ105に格納される。また一致信号117は、
INTC211に対し割り込み要求を発生する。一致信号117に
対応するINTC211内の形態指定信号220は、CPU200によっ
て事前に“1"が設定されているものとする。

INTC211が一致信号117の割り込み要求を受け付けると、
このソースに対応する値を割り込み要求フラグレジスタ
215にセットし、割り込み要求信号218をアクティブにす
る。タイミング制御部210は、命令処理の終りで割り込
み要求をサンプルする。ここで割り込み要求信号218が
アクティブであるため、形態指定信号220をサンプルす
る。形態指定信号220がマクロサービスを示す“1"であ
ること検知すると、PC207,PSW208を保持したまま、μRO
M209のマクロサービス処理エントリアドレスを生成し、
マクロサービスを開始する。以降、マクロサービスのμ
プログラム指令に従って処理される。処理フローの説明
を第４図のフローチャートにそって進める。

まず最初に、一致信号117を割り込みソースとするマク
ロサービスのヘッダを、データメモリ213中の特定アド
レスから読み出し、マクロサービスチャネルの位置を検
出する。次に、ビット選択レジスタ（SR）109の内容を
読み込み、ポートP0を示すビットに１が立っていること
から、このビットに対応するマクロサービスチャネル中
のワードデータ０の値、つまり基準点割り込みでセット
した燃料噴射量（IW）とキャプチャレジスタ105の内容
とを、ALU201を利用して加算し、その結果を、コンペア
レジスタ101に格納する。次にビット選択レジスタ（S
R）109の左シフト処理を実行しポート１に相当するビッ
トだけ１にセットする。この場合シフトアウトは発生し
ないため、μプログラムの指令により、タイミング制御
部210は割り込みクリア信号217をINTC211に対し出力し
割り込み要求フラグレジスタ215をリセットしてマクロ
サービス処理を終了する。

マクロサービス処理が終了すればタイミング制御部210
は保持していたPC207,PSW208の値から通常の命令処理を
再開する。

ここでコンペアレジスタ101に格納した値は、一致信号1
17がアクティブになった時のフリーライニングタイマ10
0の値と燃料噴射量IWを加えた値であり、且つフリーラ
ンニングタイマ100はカウントクロックCLKでカウントア
ップし続けているので、コンペアレジスタ101の出力で
ある一致信号113がアクティブになるのは一致信号117が
アクティブになってから燃料噴射量IW時間後となる。

一致信号113がアクティブになるとポート０のフリップ
フロップをリセットしポート０の出力はロウレベルとな
りインジェクタ108は燃料の噴射を終了する。

また上記のマクロサービス処理の後、タイマ106はフォ
トセンサ110の出力であるクリア信号130によってクリア
され、再びコンペアレジスタ107に設定した値と一致す
れば、コンペアレジスタ107は一致信号117を発生するこ
とになる。

以上の処理をポートP0からP3まで全く同様に繰り返す。
ポートP3に対する燃料噴射開始タイミングによって起動
されるマクロサービスでは、やはり前述したマクロサー
ビス処理の通りに、最初にSR109の内容を読み込み、ポ
ートP3を示すビットに１が立っていることから、このビ
ットに対応するマクロサービスチャネル中のワードデー
タ３と、キャプチャレジスタ105の内容を、ALU201を利
用して加算し、その結果を、コンペアレジスタ104に格
納する。

４回目のマクロサービス処理でビット選択レジスタ（S
R）109の左シフト処理を実行すると、ビット選択レジス
タ（SR）109からのシフトアウトが発生し、μプログラ
ムの指令でタイミング制御部210は、形態変更信号219を
INTC211に対し出力し、形態指定フラグレジスタ216をリ
セットする。

INTC211は、割り込み要求フラグレジスタ215がセット状
態で、形態指定フラグレジスタ216がリセット状態であ
るため、今度は通常のベクタ割り込み要求（シフトアウ
ト割り込みと記す）をCPU200に対し発生する。以下にこ
のベクタ割り込み処理について図７を用いて説明する。

シフトアウト割り込み処理プログラムは、４気筒が一巡
してシフトアウト信号が出たところで起動され、まずビ
ット選択レジスタ（SR）109に“0001"（初期値）をセッ
トする。次にその他の補正を行い通常処理に復帰する。

（２）第８図（ｂ）に示すようなパルスパターンの場
合最初にフォトセンサ110の出力信号130がアクティブとな
りタイマ106はクリアされる。次にタイマ106の値とコン
ペアレジスタ107にセットした燃料噴射開始タイミング
Ｉの値が一致すると一致信号117がアクティブとなり、
ポートP0のRSフリップフロップだけセットされ、ポート
P0からの出力パルスがハイレベルになり、インジェクタ
108は、気筒０に対する燃料噴射を開始する。また一致
信号117が割り込み要求をINTC211に対し発生し、マクロ
サービスを開始する。ここまでは前述した（１）の
（ａ）の場合と全く同様である。この場合にも、マクロ
サービスチャネル中の所定のデータ、すなわちワードデ
ータ０と、キャプチャレジスタ105の内容とを、ALU201
を利用して加算し、その結果をコンペアレジスタ101に
格納する。

次に、ビット選択レジスタ（SR）109の左シフト処理を
実行し、ポートP1に相当するビットだけ１にセットす
る。この場合シフトアウトは発生しないため、タイミン
グ制御部210は、割り込み要求クリア信号217をINTC211
に対し出力し、割り込み要求フラグレジスタ215をリセ
ットしてマクロサービス処理を終了する。

マクロサービス処理が終了すれば、タイミング制御210
は保持していたPC207,PSW208の値から通常の命令処理を
再開する。

第８図（ｂ）のパルスパターンの場合には、パルスの重
なりがあり、コンペアレジスタ101からの一致信号113が
発生する前に、再度コンペアレジスタ107からの一致信
号117が発生している。

この時には、ポートP1のRSフリップフロップだけセット
され、ポートP1からの出力パルスがハイレベルになり、
気筒１に対する燃料噴射が開始され、気筒０と気筒１両
方とも燃料噴射を行なっていることになる。

一致信号117は割り込み要求をINTC211に対し発生し、マ
クロサービスを開始する。この場合にも、キャプチャレ
ジスタ105の内容と、マクロサービスチャネル中のワー
ドデータ１を、ALU201を利用して加算し、その結果をコ
ンペアレジスタ102に格納する。またビット選択レジス
タ（SR）109の左シフト処理を実行し、ポートP2に相当
するビットだけ１にセットする。この場合にもシフトア
ウトは発生しないので、タイミング制御部210は、割り
込み要求クリア信号217をINTC211に対し出力し、割り込
み要求フラグレジスタ215をリセットしてマクロサービ
ス処理を終了する。

再度コンペアレジスタ107からの一致信号117が発生する
と、この時にはポートP2のRSフリップフロップだけセッ
トされ、ポートP2からの出力パルスがハイレベルにな
り、気筒２に対する燃料噴射が開始される。

一致信号117は割り込み要求をINTC211に対し発生し、マ
クロサービスを開始する。この場合にも、キャプチャレ
ジスタ105の内容と、マクロサービスチャネル中のワー
ドデータ２を、ALU201を利用して加算し、その結果をコ
ンペアレジスタ103に格納する。またビット選択レジス
タ（SR）109の左シフト処理を実行し、ポートP3に相当
するビットだけ１にセットする。この場合にもシフトア
ウトは発生しないため、タイミング制御部210は、割り
込み要求クリア信号217をINTC211に対し出力し、割り込
み要求フラグレジスタ215をリセットしてマクロサービ
ス処理を終了する。

再度コンペアレジスタ107からの一致信号117が発生する
と、この時にはポートP3のRSフリップフロップだけセッ
トされ、ポートP3からの出力パルスがハイレベルにな
り、気筒３に対する燃料噴射が開始される。

一致信号117は割り込み要求をINTC211に対し発生し、マ
クロサービスを開始する。この場合にも、キャプチャレ
ジスタ105の内容と、マクロサービスチャネル中のワー
ドデータ３を、ALU201を利用して加算し、その結果をコ
ンペアレジスタ104に格納する。またビット選択レジス
タ（SR）104の左シフト処理を実行すると、この時はシ
フトアウトが発生するため、タイミング制御部210は、
形態変更信号219をINTC211に対し出力し、形態指定フラ
グレジスタ216をリセットする。

INTC211は、割り込み要求フラグレジスタ215がセット状
態で、形態指定フラグレジスタ216がリセット状態であ
るため、今度は通常のベクタ割り込み要求をCPU200に対
し発生し、シフトアウト割り込みのベクタ割り込み処理
を実行する。

次に、ポートP0に対する燃料噴射終了タイミングを与え
るコンペアレジスタ101からの一致信号113が発生する
と、ポートP0のRSフリップフロップだけリセットされ、
ポートP0の出力はロウレベルとなりインジェクタ108は
気筒０への燃料噴射を終了する。以降、コンペアレジス
タ102からの一致信号114、コンペアレジスタ103からの
一致信号115、コンペアレジスタ104からの一致信号116
が発生すると、それぞれポートP1,ポートP2,ポートP3の
RSフリップフロップをリセットして、各気筒への燃料噴
射を終了する。

以上、第８図（ａ）のパルスパターンと、同図（ｂ）の
様なパルスパターンとを、分けて説明してきたが、この
２パターンの如何なる組合せに於いても、本マクロサー
ビス処理は適用できる。

また本実施例におけるタイマ106は、クリア信号130でク
リアされた後、コンペアレジスタ107に設定した所定の
値の数のパルスT1をカウントすると、コンペアレジスタ
107が一致信号117を発生し、所定のポートからのパルス
出力をハイレベルにする。これは、フォトセンサ110の
出力信号130がアクティブとなった後、パルス出力をハ
イレベルにするまでの所定の物理的（コンペアレジスタ
107の値＊パルスT1）を計測していることになる。これ
に対し、クロックをベースにするフリーランニングタイ
マ100とコンペアレジスタ101,102,103,104は、コンペア
レジスタ107による一致信号117の発生後、各コンペアレ
ジスタに割り当てられたワードデータ分のクロックをカ
ウントすると、ポートからのパルス出力をロウレベルに
する。これは、パルス出力のハイレベルの幅だけの、ク
ロックを単位とする所定の時間量（ワードデータ0,1,2,
3）を計測していることになる。

従って、本実施例のようにタイマ106のクリア信号とし
て、シリンダ回転サイクルの基準点で発生するパルス信
号130を用い、またタイマ106のカウントクロックとし
て、クランク角の基本角毎に発生するパルスを用いる
と、ポートのパルス出力をハイレベルにする時期、すな
わちインジェクタが燃料噴射を開始する時期を所定のク
ランク角度（位置）で選択することができ、また、ポー
トのパルス出力をロウレベルにする時期、すなわち燃料
を噴射する時間を所定の時間（噴射量）行うことができ
ることになり、精度の高い、最適な燃料噴射制御を実現
することができる。

また本例では、ビット選択レジスタ（SR）109からのシ
フト処理の結果、シフトアウトが発生した場合、ベクタ
割込みを発生させ、割込み処理プログラムで初期化を行
なう方法を示したが、これはエンジンの状態に応じて何
等かの補正処理が必要となった場合、その補正タイミン
グを与える目的で設定したもので、そのような補正処理
を必要としないシステムにおいては、ビット選択レジス
タ（SR）109にローテート処理を実行し、ビット３から
のシフトアウトがビット０に転送される様に、マクロサ
ービス処理を変更すれば、ベクタ割込みの発生なしにマ
クロサービス処理だけで、完全な燃料噴射制御が可能と
なる。

尚、本実施例では、燃料噴射開始タイミングをT1による
系で制御し、燃料噴射終了タイミングをクロックによる
系で制御する方法を示したが、図１において、フリーラ
ンニングタイマ100をタイマに、またタイマ106をフリー
ランニングタイマに設定すれば、系は逆になり、応用に
合わせた選択も可能である。また本実施例では、タイマ
106に与えるカウンタパルスT1は角度センサによるパル
ス発生装置の出力を用いているが、クランク角をロータ
リーエンコーダで基本角度を基としてエンコードした、
エンコードパルスを用いてもよい。

次に、本発明の基づく第２の実施例を示す。

第９図は第２の実施例の周辺ハードウェアのブロック
図、第10図は第２の実施例を示すパルス発生装置のブロ
ック図である。第10図において、本発明のパルス発生装
置は、CPU1000、アドレスバス214、データバス205、INT
C1011、プログラムメモリ212、データメモリ213、周辺
ハードウェア1021から構成されている。

CPU1000は、ALU201、テンポラリレジスタ202、汎用レジ
スタ203、アドレスバッファ204（図ではABで表現されて
いる）、μアドレス生成部206、μROM209、PC207、PSW2
08、タイミング制御部1010から構成される。

またINTC1011は、割り込み要求フラグレジスタ215−1,2
15−２と形態指定フラグレジスタ216−1,216−２から構
成され、タイミング制御部1010に対し、割り込み要求信
号218−1,218−２と形態指定信号220−1,220−２を出力
する。タイミング制御部1010は、INTC1011に対し割り込
み要求クリア信号217−1,217−２と形態変更信号219−
1,219−２を出力する。

INTC1011は、外部のハードウェアから幾つかの割り込み
信号を受け付け、各割り込みソースに割当てられた優先
順位を判別し、最も高い優先順位をもった割り込みソー
スを一つ選択し、その割り込みソースに対応した値を割
り込み要求フラグレジスタ215にセットする。割り込み
要求フラグレジスタ215と形態指定フラグ216は、割り込
み要求がｎ個あるときに、それぞれｎ個設定されている
が、図中では本実施例で関係している２組だけ記載され
ている。また、外部のハードウェアからの割り込み信号
や、優先順位判別部などは、本発明の主旨に直接関係な
いため、特に図示はしていない。

周辺ハードウェア1021は、クロックをベースとしたフリ
ーランニングタイマ900、フリーランニングタイマ900に
対して比較動作を行うコンペアレジスタ901（図中にCOM
P0と記載）と902（図中にCOMP1と記載）と903（図中にC
OMP2と記載）と904（図中にCOMP3と記載）、キャプチャ
レジスタ905（図中にCAPAと記載）、ビット選択レジス
タ909（図中にSRと記載）外部パルスT1をカウントソー
スするイベントカウンタ906、イベントカウンタ906に対
して比較動作を行うコンペアレジスタ907（図中にCOMPA
と記載）、所定のタイミングでイベントカウンタ907の
値を格納するキャプチャレジスタ908（図中にCAPBと記
載）、インジェクタ910、フォトダイオード919、フォト
センサ911、角度センサによるパルス発生装置912、クラ
ンク軸に直結した円盤913、出力ポーP0〜P3から構成さ
れる。一致信号914,915,916,917はそれぞれコンペアレ
ジスタ901,902,903,904から出力され、一致信号918はコ
ンペアレジスタ907から出力される。キャプチャレジス
タ905は一致信号918が出力されると、これに同期してフ
ラーランニングタイマ900の値を格納する。キャプチャ
レジスタ908はフォトセンサ911の出力信号930が入力さ
れると、これに同期してイベントカウンタ906の値を格
納する。フリーランニングタイマ900に入力されるクロ
ックは、制御の許容誤差範囲内の分解能を持っている。
また、イベントカウンタ906には、カウントソースとし
てクランク軸の回転角を表す信号T1が入力されており、
コンペアレジスタ907はこのイベントカウンタ906に対し
て比較動作を行い一致信号918を発生する。

一致信号918によるマクロサービスの起動およびパルス
出力を制御する動作は、実施例１での一致信号117によ
るマクロサービスの起動およびパルス出力の制御と同様
であるので説明は省略し、ここでは、イベントカウンタ
906と、コンペアレジスタ907と、キャプチャレジスタ90
8およびフォトセンサ911の出力信号930の間の動作を説
明する。まずキャプチャレジスタ908は、出力信号930が
入力されると、これに同期して、イベントカウンタ906
の値を格納する。出力信号930はまたコンペアレジスタ9
07の設定データ更新を要求する割り込み要求信号となっ
ていて、INTC1011に入力されコンペアレジスタ907の更
新の割り込み処理要求をおこなう。

INTC1011では、クリア信号930により割り込み要求フラ
グレジスタ215−２がセットされ、一致信号917により割
り込み要求フラグレジスタ215−２がセットされる。CPU
1000は、INTC1011より割り込み信号218−２による割り
込み処理要求がだされると、割り込み要求フラグレジス
タ215−２と形態指定フラグレジスタ216−２の状態を基
に、ベクタ割り込みあるいはマクロサービス処理のいず
れかの割り込み処理により、コンペアレジスタ907の更
新を実行する。

このときのマクロサービス処理は、キャプチャレジスタ
908の内容とコンペアレジスタ907に関してのマクロサー
ビスチャネル中のワードデータをALU201を利用して加算
し、その結果をコンペアレジスタ907に格納するという
処理を実行するが、基本的な割り込み処理の動作は実施
例１における一致信号117による割り込み処理要求に対
する割り込み処理と同様であるため、詳しい説明は省略
する。

以上の通り、第１の実施例でフォトセンサ110の出力信
号130によってイベントカウンタ106をクリアしコンペア
レジスタ107に一致信号117を発生させる代わりとして、
本第２の実施例では、キャプチャレジスタ908を用いて
コンペアレジスタ907を割り込み処理によって更新して
ゆくこと一致信号918を発生させることができ、実施例
１と同様にこの一致信号918によって制御されるポート
からのパルス出力の制御を実現することができる。

その他の動作に関しては、第１の実施例と全く同様であ
るため、詳細な説明は割愛する。

〔発明の効果〕

以上説明した通り本発明は、燃料噴射開始タイミングの
割り込み、燃料噴射終了タイミングの割り込みなどを、
マクロサービスによって処理し、ベクタ割り込み要求を
発生しないため、エンジンの回転数が増しても、割込み
処理プログラムへ移行する際のPC,PSWのスタックの退避
や、割り込み処理プログラムからメイン処理へ戻る時、
スタックの内容をPC,PSWへ復帰する処理でCPU時間を占
めることがない。従って、エンジン制御に於ける燃料噴
射制御、点火時期制御、アイドル回転制御など種々雑多
な仕事に十分なCPU時間をさくことができ、多気筒エン
ジンによる高速回転時にもマイクロコンピュータが十分
余裕をもって制御できるようになる。

また、最近の排気ガス規制や燃料費節減などの要求か
ら、精度の高い燃料噴射制御が必要となってきているこ
とに対しても、燃料噴射開始タイミング、及び燃料噴射
終了タイミングを与えるコンペアレジスタからの一致信
号で、直接ポートを制御し燃料噴射パルスを生成するこ
とで、割り込み要因が発生してから割り込み処理プログ
ラムが開始するまでの時間の遅れや、ポートへのデータ
書き込み時間による遅れなど無しに、最小の誤差で制御
でき、且つ各気筒毎にそれぞれ独立に制御することがで
きるため、燃料噴射量の調節を高い精度で行なうことが
できる。

加えて、本発明の燃料噴射制御装置におけるパルス発生
装置は、特定の単一のコンペアレジスタが各気筒の燃料
噴射開始タイミングを与え、複数のコンペアレジスタが
各気筒毎に燃料噴射終了タイミングを与える方式をとっ
ているため、気筒数が6,8と増えても、燃料噴射終了タ
イミングを与えるコンペアレジスタとマクロサービスチ
ャネル内のワードバッファの数を増やすだけで全く同様
な制御が可能となる。さらに、INTCに対する割り込み要
求信号は、常に、単一のコンペアレジスタが発生するだ
けであるので、INTC内の割り込み要求フラグ、INTCと周
辺ハードウェア間の配線領域等のハードウェアの増加は
ない。従って、本発明の燃料噴射制御装置におけるパル
ス発生装置は、最小限のハードウェアの追加により気筒
数の増加にも容易に対応でいき、経済的に非常に優位な
システムを構成することが可能となり、CPUと周辺回路
を単一基板上に集積するシングルチップなどにも十分に
適用させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例に於ける周辺ハードウェア図、第
２図は第１の実施例に於ける燃料噴射制御装置の構成
図、第３図は第１の実施例に於けるマクロサービスの処
理形態情報構成図、第４図は第１の実施例に於けるマク
ロサービス処理フローチャート、第５図は第１の実施例
に於ける燃料噴射を算出するためのフローチャート、第
６図は第１の実施例に於ける上死点割り込みのフローチ
ャート、第７図は第１の実施例に於けるシフトアウト割
り込みのフローチャート、第８図はポートからの燃料噴
射パルス出力パターン図、第９図は第２の実施例に於け
る周辺ハードウェア構成図、第10図は第２の実施例に於
ける燃料噴射制御装置の構成図、第11図は従来例に於け
る燃料噴射制御装置の構成図、第12図は従来例に於ける
周辺ハードウェア構成図である。 100,900……フリーランニングタイマ、101,102,103,10
4,107,901,902,903,904,907……コンペアレジスタ、10
5,905、908……キャプチャレジスタ、106……タイマ、1
08,910……インジェクタ、109,909……ビット選択レジ
スタSR、110,911……フォトセンサ、111,912……角度セ
ンサによるパルス発生装置、112,913……円盤、113,11
4,115,116,117,914,915,916,917,918……一致信号、11
8,919……フォトダイオード、200、1000,1100……CPU、
201……ALU、202……テンポラリレジスタ、203……汎用
レジスタ、204……アドレスバッファAB、205……データ
バス、206……μアドレス生成部、207……PC、208……P
SW、209……μROM、210,1010,1110……タイミング制御
部、211,1011,1111……INTC、212……プログラムメモ
リ、213……データメモリ、214……アドレスバス、215,
215−1,215−２……割り込み要求フラグ、216,216−1,2
16−２……形態指定フラグ、217,217−1,217−２……割
り込み要求クリア信号、218,218−1,218−２……割り込
み要求信号、219,219−1,219−２……形態変更信号、22
0,220−1,220−２……形態指定信号、221,1021,1121…
…周辺ハードウェア、130,930……クリア信号、906……
イベントカウンタ、1200,1201,1202,1203……ダウンカ
ウンタ、1204……ポートレジスタ、1205,1206,1207,120
8……ボロー信号。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】命令の実行アドレスを保持するプログラム
カウンタ、プログラムの実行状態を保持する手段、高速
記憶手段およびマイクロプログラムROMを含む中央処理
装置と、前記中央処理装置へ非同期に処理要求を発生す
る割り込み要求発生回路と、プログラムメモリと、デー
タメモリと、周辺回路と、複数の燃料噴射器とを有する
燃料噴射制御装置に於いて、前記周辺回路は、第１のタ
イマと、前記第１のタイマとの比較を行う複数の比較レ
ジスタと、所定のタイミングで前記第１のタイマの値を
取込むキャプチャレジスタと、第２のタイマと、前記第
２のタイマとの比較を行う比較レジスタと、前記燃料噴
射器に接続するパルス発生用の複数の出力ポートと、該
出力ポートに対し選択的にセットパルスを発生する手段
と含んで構成され、前記割り込み要求発生回路は、所定
のデータ処理の要求を発生する手段と、前記所定のデー
タ処理の要求を識別するための形態維持手段とを備え、
且つ前記データメモリ内には前記所定のデータ処理の処
理形態を指定する処理形態情報が格納され、前記割り込
み要求発生回路から前記所定のデータ処理の要求が前記
中央処理装置に対して発生されると、前記中央処理装置
は前記形態指示手段が前記所定のデータ処理を指示して
いることを検知した場合には、命令実行処理を中断し、
前記処理形態情報に従い、前記第１の比較レジスタと、
前記キャプチャレジスタと、前記データメモリを操作す
ることで前記複数の出力ポートからパルスを発生させ前
記インジェクタを制御することを特徴とする燃料噴射制
御装置。