フォードEEC

フォードEECまたは電子エンジン制御は、フォード モーター カンパニーによって設計および構築された一連のECU (またはエンジン制御ユニット)です。最初のシステムである EEC I は、 1973 年に東芝によって開発されたプロセッサとコンポーネントを使用しました。1974 年に生産が開始され、1975 年に量産が開始されました。その後、いくつかのモデルの反復が行われました。

EEC I および EEC II モジュールは共通のプロセッサとメモリを使用していたため、まとめて説明することができます。マイクロプロセッサは東芝製の12 ビット 中央処理装置TLCS-12で、1971 年に開発が開始され、1973 年に完成しました。これは6 μm プロセスで製造された約 2,800 個のシリコン ゲートを備えた 32 mm² のチップでした。システムの半導体メモリには、512 ビットRAM、2 kb ROM、2 kb EPROMが含まれていました。システムは 1974 年に生産を開始し、1975 年に量産に入りました。^{[1] [2]}     

フォードの TLCS-12 マイクロプロセッサの社内コード名は「PM-11」または「Poor Man's 11」で、当時人気だった Digital Equipment Corporation のPDP-11コンピュータの簡略版であることを意味していました。PDP-11 は 1970 年代前半に「概念実証」のために車両に使用されました。実際には、これら 2 つのコンピュータ アーキテクチャに共通点はほとんどありませんでした。このチップは市販されませんでした。^{[引用が必要]}

この 12 ビット プロセッサは、当時、4 つの数学関数 (加算、減算、乗算、除算) すべてを備えた唯一の市販チップでした。12 ビットの選択は偶然ではありません。精度を上げるために、数式は 1000 分の 1、つまり約 10 ビットを解決できる必要があると判断されました。符号にはもう 1 ビット必要でした。これは論理的に 12 ビットに切り上げられ、アドレス空間も 16 キロワードになりました。サブルーチンの呼び出しと戻りには「スタック」はありませんでした。代わりに、命令ポインタ レジスタは、ターゲット サブルーチンのアドレスが以前に入力されていた別のレジスタと「スワップ」されました。戻りはスワップバックによって行われました。すべてのコードはアセンブリ言語で記述されました。^[要出典]

EEC I/II モジュールのもう 1 つの特徴は、制御モジュールのハウジングにボルトで固定された別のメモリ モジュールの使用です。これは、必要に応じて、現場でソフトウェア、アルゴリズム (「戦略」) とデータ (「調整」) の組み合わせを変更しやすくするために行われました。メモリ モジュールは、「マスク ROM」(MROM) を使用します。これは、製造後に変更できないメモリ チップの一種です。メモリ モジュールには、現場で変更できるスイッチもいくつかあります。戦略はこれらのスイッチを読み取り、過早点火 (ノック) が発生している車両の点火時期を遅らせます。^[要出典]

プロセッサ モジュールには、さまざまなセンサーからデータを収集するために使用されるアナログ/デジタル コンバータ用の 10 ボルト リファレンスが搭載されていました。エンジン始動時にモジュールに供給される電力が 10 ボルトを上下に変動するため、これが問題になる可能性がありました。この問題はいくつかの手順で解決されました。まず、すべてのセンサーでレシオメトリック測定方法を使用し、基準電圧が変動しても精度を確保しました。次に、始動時に、特別な回路がエンジンからの基準パルスと同期して点火システムをトリガーしました。最後に、内部電圧が 10 ボルトを超えて安定するまでプロセッサを起動しないようにしました。^{[引用が必要]}

EEC-II は、フォードのモデル 7200 可変ベンチュリ (VV) キャブレターを介して空燃比を制御しました。これは、フォード米国で設計および製造された最後のキャブレターです。このキャブレターでは、空燃比は、フロートボウルの通気口を開閉するピントルを動かすラックを操作するステッピングモーターによって制御されました。閉じているときは、ボウルに空気が入らず、燃料混合物が薄くなります。開いているときは、燃料混合物が濃くなります。各キャブレターは、圧力制御室で手動で調整されました。^[3]

「ボックス内」には多くの共通点がありましたが、サイズ、形状、メインコネクタは EEC I と II で異なっていました。このプロセッサ設計は、EEC-III での使用候補として大幅にアップグレードされましたが、選択されませんでした。^{[引用が必要]}

このシステムは、1980 年から 1983 年にかけて製造された特定の車両で使用されていました。EEC-III モジュールには 2 種類あり、1 つはフィードバック キャブレター用、もう 1 つはフォードの「セントラル」スロットル ボディ 燃料噴射システム用です。モジュールのサイズと形状は EEC-II とほぼ同じで、外部メモリ モジュールも使用されていました。2 つのモジュールには、誤った車両に誤って挿入されないように、異なるキーのコネクタが付いていました。

EEC-III は、Duraspark III モジュール (ワイヤが出てくる茶色のグロメット) と Duraspark II 点火コイルを使用します。一次回路では抵抗ワイヤが使用されます。EEC-III (およびそれ以降) システムのディストリビュータは、従来の機械的および真空進角機構を排除します。すべてのタイミングはエンジン コンピュータによって制御され、キャリブレーションに応じて 50 度の範囲内の任意のポイントでスパーク プラグを点火できます。このスパーク能力の向上により、交差火花を防ぐために隣接するディストリビュータ キャップ電極間の距離を大きくする必要があり、結果としてディストリビュータ キャップの直径が大きくなります。

キャブレター付き車の EEC-III は、EEC-II と同じ Ford 7200 VV キャブレターを制御します。燃料噴射式車では、モジュールは 5.0 リットル (302 cid) エンジンの中央谷にある従来の吸気マニホールドに取り付けられたスロットル ボディに取り付けられた 2 つの高圧 (約 40 psi) 燃料噴射装置を点火します。

このプロセッサは、モトローラによって設計および製造されました。8 ビットのデータ長、10 ビットの命令長、および 13 ビットのアドレス長を特徴としていました。アドレス空間は「ページ化」されており、特別な命令なしではすべてのアドレス空間を直接アドレス指定することはできませんでした。4 つのページがありました。ページ 0 は通常の (バックグラウンド) コード用です。ページ 1 は割り込みコード用です。ページ 2 もバックグラウンド用ですが、ページ 0 からの特別な「ジャンプ ページ」命令によってのみアクセスできます。ページ 3 は、パラメトリック (「キャリブレーション」) データまたは追加の割り込みレベル コードを格納するために使用されました。このチップは市販されませんでした。EEC-I および -II と同様に、すべてのコードはアセンブリ言語で記述されています。

プロセッサ チップは Motorola 社によって製造され、モジュールは Motorola、東芝、または Ford 社によって設計および組み立てられました。設計は機能的には同等でしたが、わずかに異なるコンポーネントが使用されていました。Motorola 社は、自社のコンポーネントをできるだけ多く使用するように設計を最適化しました。

EEC-IV の予備設計作業は、EEC-III が生産される前から始まっていました。時間の経過とともに、このプロセッサを中心にさまざまなモジュールが設計されました。フォードがこれまで使用したどのモジュールよりも、この設計のバリエーションに基づいたエンジン/パワートレイン制御モジュール (ECM/PCM) を使用して製造されたフォード車が多かったと考えられます。

以前の EEC システムとは異なり、EEC-IV は TFI または TFI-IV (Thick Film Integrated Ignition) モジュールと呼ばれる小型の点火モジュールを使用します。これは通常灰色で、もともとディストリビューターに取り付けられていました。後期モデルでは、TFI モジュールはエンジン コンパートメント内のヒートシンクに取り付けられています。これは熱による損傷を受けやすいものです。これは表面実装技術部品を使用して作成されたため、以前のDura-Spark点火モジュールよりもはるかに小型になっています。使用される点火コイルは E-Core 設計です。この点火コイル設計は、旧式の円筒形点火コイルよりも効率的です。

EEC-IV システムは、以前の EEC システムよりも多くの診断機能を備えています。初期の EEC-IV 搭載車には、診断コネクタを介してスキャン ツールにセンサー データを送信する機能がありません。ただし、KOEO (キーオン、エンジンオフ) および KOER (キーオン、エンジン作動) セルフテスト、および連続モニター (ウィグル) テストがあります。これは、問題のコンポーネントの配線を揺らすことで、さまざまなセンサー/アクチュエータへの配線接続をテストするのに役立つ機能です。1990 年代初頭までに、特定のモデルには DCL (データ通信リンク) と呼ばれるセンサー データ ストリーミング機能がありました。これらのモデルには、EEC-IV 診断コネクタへの 2 つの追加データ バス ワイヤがあります。

EEC-IV コンピュータは、8061と呼ばれるIntel設計の 8/16 ビット プロセッサをベースに構築されました。このチップは市販されませんでしたが、類似のバリエーションである8096 は非常に人気がありました。これら 2 つのチップの主な違いは、外部命令/データ バスでした。フォードは、入出力に使用するピンの数を最小限に抑えたいと考えていたため、Intel は、アドレスとデータを 8 ビット バスに多重化する独自のバス (MBUS) を設計しました。このバスで情報を転送するために、いくつかの追加の制御ラインが使用されました。バスの独自の性質のため、カスタム メモリ チップが必要でした。

EEC-IV は、1983 年の 1.6L EFI、2.3L 高旋回燃焼 (HSC)、2.3L EFIターボ、および 2.8L トラック エンジンで初めて登場しました。Escort では、ベース エンジンはすべての米国製 Escort と同じ 1.6L CVH でしたが、EFIに加えて独自の吸気マニホールドと排気マニホールドが採用されていました。これは非シーケンシャルEFIであり、つまり、各シリンダーの点火時に、各シリンダーに必要な燃料の 1/4 が吸気バルブ近くの吸気マニホールドに噴射されました。

最初の EEC-IV モジュールは、その後のモジュールとは異なっていました。EEC I/II/II ピン アンド ソケット コネクタに比べてコストを削減することを目的とした独自の「エッジ カード」コネクタがありましたが、信頼性が低いためすぐに廃止されました。40 ピン DIP IC パッケージを使用していたため、入力/出力の数が制限されていました。また、8K バイトの MROM 命令/データと 128 バイトの追加 RAM を含むメモリ チップは 1 つだけでした。

それ以降のすべての EEC-IV モジュールは、4 つのエッジすべてに交互に配置されたピンを備えたスルーホール IC パッケージを使用しており、利用可能なすべての I/O を利用できました。メモリは急速に 2 つの 8k/128 MROM/RAM チップにまで増加し、その後、別の 32K MROM と 1K RAM になりました。バス ローディングにより、設計は 2 つの外部メモリ デバイスに制限されました。

Intel はチップのみを製造しており、モジュールは製造していませんでした。最終的に、Intel が設計および製造した独自の MBUS UVEPROM が誕生しました。モジュールの設計および製造は、Motorola と Ford Electronics Division が行いました。Intel がプロセッサ チップの唯一の供給元となって数年が経った後、Ford は Intel を説得して Motorola と設計を共有し、8061 チップの製造を許可しましたが、そのチップは Ford が消費するものに限りました。

長年にわたり、エンジンのシリンダー数や入力と出力の種類と量に応じて、EEC-IV モジュールにはさまざまなバリエーションがありました。フォーミュラ 1 レースカーで使用するために設計された特別な EEC-IV モジュール シリーズもあり、フォードはレースカーにデジタル エレクトロニクスを最も早く採用した企業の 1 つとなりました。

これらのEEC-IVは、1985年にフォード/コスワース1.5LターボF1エンジンに使用されました。 ^[4] EEC-IVを搭載したこのエンジンは、ハース/FORCE F1（別名ハス/ローラ）によって使用されました。このチームにはロス・ブラウンとエイドリアン・ニューウェイの両名が雇用されていました。

さらなるパフォーマンスのニーズにより、Ford Electronics は EEC-IV テクノロジに基づいた 8065 という拡張マイクロプロセッサを開発しました。メモリは 64K から 1 MB に拡張され、速度は 3 倍、I/O は 2 倍以上に増加しました。割り込みが追加され、時間制御 I/O が改善されたため、EEC-IV コードを継続的に使用できるようになり、このファミリの生産寿命はほぼ 20 年にまで延びました。

欧州のフォード・ディーゼル・デュラトールエンジン（2000年モデル以降のすべてのTDDiおよびTDCi）は、28F200フラッシュメモリを搭載したIntel i196マイクロコントローラの派生型を使用したEEC-V DPC-xxxシリーズを使用していました。EEC-V DPC ECUは、後にDelphi、Bosch EDC16、Siemens SID80x/SID20x、またはVisteon DCU ECUに置き換えられました。^[5]

Visteon Levanta「Black Oak」PCMは、Freescale PowerPCアーキテクチャを採用した最初のECUです。このECUは、Ford Mondeo、Galaxy、Focus、Ka - 1.8/2.0/2.5/3.0 Duratec HE/I4エンジンに使用されました。^[6]

3.0/4.0 V6/4.6 SOHC エンジン用の EEC-150 は PowerPC を使用しますが、Visteon Levanta と比較すると、ECU は設計上 EEC-VI に近くなります。

EEC-VI は、2013 年モデルまでのFord Motor Companyで使用されているPowerPCマイクロコントローラです。ECU にはさまざまなバリエーションがあります。EEC-VI は、診断に ISO15765 プロトコルまたは ISO15765 プロトコル経由の ISO14229 (UDS) を使用します。

EEC-VII は、フォード モーター カンパニーが使用するPowerPCマイクロコントローラを搭載した最新のシステムで、主にCAN バスとフォード独自の MS-CAN アーキテクチャを活用しています。現在、他のバリエーションも存在しますが、現時点ではそれらに関する追加情報は入手できません。