CN103797235B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

Abstract

在使用具有多个核的多核处理器进行运算处理的内燃机中，进行与内燃机的运算负荷对应的高效的使用核分配。一种内燃机的控制装置，具有搭载了多个核的多核处理器，并运算与内燃机的动作相关的各种任务，具备：运算单元，向多个核分配所述任务而进行运算；控制单元，在执行燃料切断的期间，与执行前相比，减少在运算单元中使用的核数。运算单元包括选择单元，该选择单元选择在与内燃机的燃烧关联的特定的运算中使用的至少1个核作为指定核，控制单元在执行燃料切断的期间，使该指定核的使用停止。作为与燃烧关联的特定的运算，可列举例如缸模型的燃烧预测运算、催化剂温度推定模型的温度预测运算、及燃料附着模型的燃料附着量预测运算。

Description

内燃机的控制装置

技术领域

本发明涉及一种内燃机的控制装置，尤其是涉及一种使用具有多个核的多核处理器进行运算的内燃机的控制装置。

背景技术

以往，例如日本特开2008-269487号公报公开那样，在具备采用了多核结构及闪存搭载结构的至少一方的微型计算机的发动机控制用电子控制装置中，公开了一种用于减少发动机停止中的消耗电力的技术。CPU核及闪存在微型计算机中均是消耗电力大的要素。因此，在上述现有技术中，在发动机动作中，选择将CPU核及闪存最大限度地使用而发挥最高的处理能力的模式，并且在发动机的停止中，选择用于使CPU核的使用数、闪存的使用量比发动机动作时减少的模式。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-269487号公报

专利文献2：日本特表2009-541636号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在近年来的使用了控制模型的内燃机的模型基本控制中，使用具有多个核的多核处理器进行并行运算处理，由此能够实现运算的高速化。但是，当使用核数增加时，运算负荷增加，伴随于此，消耗电力也存在增加的倾向。因此，从消耗电力的减少的观点出发，优选进行与运算负荷对应的高效的运算资源分配。这一点在上述的以往的装置中，关于发动机动作中的运算资源分配未作任何考虑，还有改良的余地。

本发明为了解决上述的课题而作出，目的是提供一种在使用具有多个核的多核处理器进行运算处理的内燃机中，能够进行与内燃机的运算负荷对应的高效的使用核分配的内燃机的控制装置。

解决方案

第一发明为了实现上述的目的，涉及一种内燃机的控制装置，具有搭载了多个核的多核处理器，并运算与内燃机的动作相关的各种任务，其特征在于，具备：

运算单元，向所述多个核分配所述任务而进行运算；及

控制单元，在执行所述内燃机的燃料切断的期间，与执行前相比减少在所述运算单元使用的核数。

第二发明以第一发明为基础，其特征在于，

在从所述燃料切断复原之后，与复原前相比，所述控制单元使在所述运算单元中使用的核数增加。

第三发明以第一或第二发明为基础，其特征在于，

所述运算单元包括选择单元，该选择单元选择在与所述内燃机的燃烧关联的特定的运算中使用的至少1个核作为指定核，

在执行所述内燃机的燃料切断的期间，所述控制单元使所述指定核的使用停止。

第四发明以第三发明为基础，其特征在于，

所述运算单元包括模型运算单元，该模型运算单元进行使用所述内燃机的缸模型的燃烧预测运算，

所述选择单元选择在所述模型运算单元的所述燃烧预测运算中使用的至少1个核作为所述指定核。

第五发明以第三或第四发明为基础，其特征在于，

所述内燃机是在排气系统中具备后处理装置的柴油发动机，

所述运算单元包括第二模型运算单元，该第二模型运算单元进行使用催化剂温度推定模型的所述后处理装置的温度预测运算，

所述选择单元选择在所述第二模型运算单元的温度预测运算中使用的至少1个核作为所述指定核。

第六发明以第三或第四发明为基础，其特征在于，

所述内燃机是具备向进气口喷射燃料的进气口喷射器的火花点火发动机，

所述运算单元包括第三模型运算单元，该第三模型运算单元进行使用燃料附着模型的所述进气口的燃料附着量预测运算，

所述选择单元选择在所述第三模型运算单元的燃料附着量预测运算中使用的至少1个核作为所述指定核。

发明效果

根据第一发明，在执行内燃机的燃料切断的期间，与执行前相比减少使用核数。在燃料切断的执行期间，在发动机内未进行燃烧，因此应求解的模型式的次数比执行前减少。因此，根据本发明，能够根据运算负荷的减少而减少使用核数，因此能够进行与内燃机的运算负荷对应的高效的使用核分配。

根据第二发明，在从燃料切断复原之后，与复原前相比，增加使用核数。因此，根据本发明，能够对应于应求解的模型次数的增加而增加使用核数，因此能够进行与内燃机的运算负荷对应的高效的使用核分配。

根据第三发明，选择在与发动机燃烧关联的特定的运算中使用的至少1个核作为指定核。并且，在执行燃料切断的期间，使该指定核的使用停止。因此，根据本发明，能够在燃料切断的执行中使不需要的运算有效地停止，进行与内燃机的运算负荷对应的高效的使用核分配。

根据第四发明，选择在使用缸模型的燃烧预测运算中使用的核作为指定核，在燃料切断的执行中，使该指定核的使用停止。因此，根据本发明，能够在燃料切断的执行中使不需要运算的缸模型的燃烧预测运算高效地停止，作为装置整体有效地分配运算资源。

根据第五发明，选择在使用排气净化催化剂的温度推定模型的温度预测运算中使用的核作为指定核，在燃料切断的执行中，停止该指定核的使用。因此，根据本发明，能够在燃料切断的执行中使不需要运算的温度推定模型的温度预测运算高效地停止，作为装置整体有效地分配运算资源。

根据第六发明，选择在使用进气口的燃料附着模型的燃料附着量预测运算中使用的核作为指定核，在燃料切断的执行中，使该指定核的使用停止。因此，根据本发明，能够在燃料切断的执行中使不需要运算的燃料附着模型的燃料附着量预测运算高效地停止，作为装置整体有效地分配运算资源。

附图说明

图1是用于说明作为本发明的实施方式的内燃机系统的概略结构的图。

图2是在本发明的实施方式1中执行的例程的流程图。

图3是在本发明的实施方式2中执行的例程的流程图。

图4是在本发明的实施方式3中执行的例程的流程图。

具体实施方式

以下，基于附图，说明本发明的实施方式。需要说明的是，在各图中，对于共用的要素，标注同一标号而省略重复的说明。而且，并不是通过以下的实施方式来限定本发明。

实施方式1.

[实施方式1的结构]

图1是用于说明作为本发明的实施方式的内燃机系统的概略结构的图。如图1所示，本实施方式的系统具备4冲程的内燃机（柴油发动机）10，该4冲程的内燃机（柴油发动机）10具有多个气缸（在图1中为4个气缸）。内燃机10搭载于车辆，作为其动力源。

在内燃机10的各气缸上设置有用于将燃料向缸内直接喷射的喷射器12。各气缸的喷射器12与共通的共轨14连接。未图示的燃料箱内的燃料由供给泵16加压至规定的燃压，蓄积在共轨14内，从共轨14向各喷射器12供给。

内燃机10的排气通路18由排气歧管20分支，并与各气缸的排气口（未图示）连接。排气通路18与涡轮增压器24的排气涡轮连接。在排气通路18中的涡轮增压器24的下游侧设有用于对废气进行净化的后处理装置26。作为后处理装置26，可以使用例如氧化催化剂、NOx催化剂、DPF（Diesel Particulate Filter）、DPNR（Diesel Particulate-NOx-Reduction system）等。

在内燃机10的进气通路28的入口附近设有空气滤清器30。通过空气滤清器30而吸入的空气在由涡轮增压器24的进气压缩器压缩之后，由中间冷却器32冷却。通过了中间冷却器32的吸入空气由进气歧管34向各气缸的进气口（未图示）分配。

在进气通路28中的中间冷却器32与进气歧管34之间设置有进气节气门36。而且，在进气通路28中的空气滤清器30的下游附近设置有用于检测吸入空气量的空气流量计52。

本实施方式的系统如图1所示，具备ECU（Electronic Control Unit）50。ECU50构成作为具有搭载了n个核（core_1～core_n）的处理器的多核ECU，按各核分别每次可变地设定使用·停止。在ECU50的输入部，除了上述的空气流量计52之外，还连接有用于检测油门踏板的踏入量（油门开度）的油门位置传感器60、用于检测内燃机10的曲轴角度的曲轴角传感器62等、用于控制内燃机10的各种传感器。而且，在ECU50的输出部上，除了上述的喷射器12、进气节气门36之外，还连接有用于控制内燃机10的各种促动器。ECU50基于输入的各种信息，执行用于驱动各种促动器的规定的控制算法。

[实施方式1的动作]

接下来，说明本实施方式1的动作。本实施方式的内燃机10作为用于控制其动作的促动器，除了具备喷射器12、进气节气门36之外，还具备例如EGR阀、WGV等用于控制内燃机10的各种促动器。本实施方式的控制装置通过所谓模型基本控制来控制内燃机，多使用模型预测来推定控制状态，决定上述的各种促动器的控制量。

作为在本实施方式的系统中执行的模型基本控制，例如有使用了缸模型的燃烧预测运算。具体而言，缸模型是以向各气缸的缸内流入的空气流量和燃料量及点火时期为输入，来预测缸内的燃烧引起的输出（例如转矩或从缸排出的气体的温度等）的模型。需要说明的是，关于缸模型的模型结构，已经公知了较多的文献，因此省略其详细说明。

在具备多核ECU的本实施方式的系统中，在从多个核中选择的1个或多个指定核中，执行上述模型基本控制。需要说明的是，指定核是作为用于专门进行该燃烧预测运算的核而选择的核，优选考虑系统的核使用状况等，来设定能有效利用运算资源的核数。而且，在进行使用了多个指定核的并行运算处理时，例如使用OSCAR（Optimally ScheduledAdvanced Multiprocessor）等的公知的并行化编译程序，对缸模型的燃烧预测运算算法进行分割，向各指定核分配任务。若如此进行并行运算处理，则与通过单一的核依次进行运算处理的情况相比，能有效地减轻运算负荷。

在此，上述的模型基本控制无需在内燃机10的动作中始终运算，根据内燃机10的运转状态的不同，存在即便使运算停止也没有问题的期间。即，如上述那样，在缸模型的燃烧预测运算中，预测缸内的燃烧状态。因此，在进行内燃机10的燃料切断的期间，即使使该预测运算停止也没有问题，倒不如使该预测运算停止，这从运算负荷减轻的观点出发是优选的。

因此，在本实施方式的系统中，在无需进行上述的缸模型的燃烧预测运算的燃料切断的执行期间，使执行该运算的核停止。由此，在燃料切断的执行中能够使进行不需要的运算的核停止，因此通过有效地分配其余的运算资源，作为系统整体能够实现运算负荷的减轻。由此，能够避免任务遗漏，从而高精度地实现内燃机的控制。

另外，在本实施方式的系统中，在从内燃机10的燃料切断复原的时刻，上述停止的核的预测运算再次开始。由此，通过增加使用核数而能够弥补与燃烧预测运算的开始相伴的运算负荷的增加，因此能够进行与内燃机10的运算负荷对应的高效的使用核分配。

[实施方式1中的具体的处理]

接下来，参照图2，说明在本实施方式中执行的处理的具体的内容。图2是ECU50进行运算所使用的使用核数的增减的例程的流程图。需要说明的是，图2所示的例程在内燃机10的运转中反复执行。而且，作为执行图2所示的例程的前提，在此，设进行缸模型的燃烧预测运算的多个指定核已经被选择，将该燃烧预测运算的任务向这些指定核分配。

在图2所示的例程中，首先，在内燃机10中，判定是否为执行燃料切断的期间（步骤100）。其结果是，在内燃机10中，在不执行燃料切断时，向下一步骤转移，在搭载了缸模型的核中，执行燃烧预测运算（步骤102）。另一方面，在上述步骤100中，在判定为执行燃料切断时，判定为无需进行使用了缸模型的燃烧预测运算，向下一步骤转移，使搭载了缸模型的核停止（步骤104）。

如以上说明那样，根据本实施方式的系统，在执行内燃机10的燃料切断的期间，使进行该缸模型的运算的核停止。由此，根据内燃机10的运转状态，能够调整模型预测所需的运算负荷，因此作为系统整体能够有效分配运算资源。

然而，在上述的实施方式1中，说明了将本发明适用于柴油发动机（压缩点火内燃机）的控制的情况，但本发明并未限定为柴油发动机，也可以适用于以汽油或酒精为燃料的火花点火内燃机或其他的各种内燃机的控制。

另外，在上述的实施方式1中，在燃料切断的执行期间，使进行缸模型的燃烧预测运算的指定核停止，但能够停止的核并不局限于该指定核。即，在执行燃料切断的期间，与缸模型的燃烧预测运算相关的运算负荷减少得不少。因此，在执行燃料切断的期间，使任意的核停止，向其余的使用核分配停止了的核的任务，由此，能够减少使用核并进行与内燃机的运算负荷对应的高效的使用核分配。

此外，在上述实施方式1中，ECU50通过执行上述步骤104的处理，而实现所述第一或第三发明中的“控制单元”，通过执行上述步骤102的处理，而实现所述第二发明中的“控制单元”。

实施方式2.

[实施方式2的特征]

接下来，参照图3，说明本发明的实施方式2。本实施方式2通过使用图1所示的系统，执行后述的图3所示的例程而能够实现。

在上述的实施方式1的系统中，作为在执行内燃机10的燃料切断的期间能够停止的模型基本控制，说明了使用缸模型的燃烧预测控制。在本实施方式的系统中，作为在执行内燃机10的燃料切断的期间能够停止的模型基本控制的另一例，说明使用了催化剂温度推定模型的温度预测运算。具体而言，催化剂温度推定模型是以向内燃机10的后处理装置26流入的气体的特性（成分、温度、流量）为输入，来预测从该后处理装置26排出的气体的温度的模型。需要说明的是，关于催化剂温度推定模型的模型结构，由于已经公知有较多的文献，因此省略其详细的说明。

本实施方式的催化剂温度推定模型的温度预测控制与使用了上述的实施方式1中的缸模型的燃烧预测控制同样地，在从多个核中选择的1个或多个指定核中被执行。

在此，在执行内燃机10的燃料切断的期间，不再进行来自排气的热量供给，因此在温度预测运算中无需求解催化剂温度的微分方程式。因此，在本实施方式的系统中，在无需进行上述的催化剂温度推定模型的温度预测运算的燃料切断的执行期间，使执行该运算的核停止。由此，能够使运算负荷高的温度预测运算停止，因此能够将剩余的运算资源有效地分配，作为系统整体能够实现运算负荷的减轻。

另外，在本实施方式的系统中，在内燃机10的从燃料切断复原的时刻，再次开始上述停止的核的预测运算。由此，能够通过增加使用核数来弥补与燃烧预测运算的开始相伴的运算负荷的增加，因此能够进行与内燃机10的运算负荷对应的高效的使用核分配。

[实施方式2中的具体的处理]

接下来，参照图3，说明在本实施方式中执行的处理的具体的内容。图3是ECU50进行运算所使用的使用核数的增减的例程的流程图。需要说明的是，图3所示的例程在内燃机10的运转中反复执行。而且，作为执行图3所示的例程的前提，在此，设进行催化剂温度推定模型的温度预测运算的多个指定核已经被选择，将该温度预测运算的任务向这些指定核分配。

在图3所示的例程中，首先，在内燃机10中，判定是否为执行燃料切断的期间（步骤200）。在此，执行与上述步骤100同样的处理。其结果是，在内燃机10中未执行燃料切断时，向下一步骤转移，在搭载有催化剂温度推定模型的核中，执行温度预测运算（步骤202）。另一方面，在上述步骤200中，在判定为执行燃料切断时，判断为无需进行使用了催化剂温度推定模型的温度预测运算，向下一步骤转移，使搭载有催化剂温度推定模型的核停止（步骤204）。

如以上说明那样，根据本实施方式的系统，在执行内燃机10的燃料切断的期间，使进行该催化剂温度推定模型的运算的核停止。由此，根据内燃机10的运转状态，能够调整模型预测所需的运算负荷，因此作为系统整体，能够有效分配运算资源。

然而，在上述的实施方式2中，在燃料切断的执行期间，使进行催化剂温度推定模型的温度预测运算的指定核停止，但能够停止的核并不局限于该指定核。即，在执行燃料切断的期间，与催化剂温度推定模型的温度预测运算相关的运算负荷减少得不少。因此，在执行燃料切断的期间，使任意的核停止，向其余的使用核分配停止的核的任务，由此能够减少使用核并进行与内燃机的运算负荷对应的高效的使用核分配。

另外，在上述的实施方式2中，在燃料切断的执行期间，使进行催化剂温度推定模型的温度预测运算的指定核停止，但是在实施方式1中，也可以同时执行使用上述的缸模型的燃烧预测运算的核停止控制。

需要说明的是，在上述的实施方式2中，ECU50通过执行上述步骤104的处理，而实现所述第一或第三发明中的“控制单元”，通过执行上述步骤102的处理，而实现所述第二发明中的“控制单元”。

实施方式3.

[实施方式3的特征]

接下来，参照图4，说明本发明的实施方式3。本实施方式3使用将图1所示的内燃机10置换成进气口喷射的汽油发动机的系统，通过执行后述的图4所示的例程而能够实现。

在上述的实施方式1的系统中，作为在执行内燃机10的燃料切断的期间能够停止的模型基本控制，说明了使用缸模型的燃烧预测控制。在本实施方式的系统中，作为在执行内燃机10的燃料切断的期间能够停止的模型基本控制的另一例，说明使用了燃料附着模型的进气口的燃料附着量预测运算。具体而言，燃料附着模型是表示向内燃机10的进气口喷射的燃料的行为的模型，是基于向进气口的燃料喷射量、进气口附着率、及进气口残留率来预测进气口的燃料附着量的模型。需要说明的是，关于燃料附着模型的模型结构，由于已经公知较多的文献，因此省略其详细的说明。

本实施方式的燃料附着模型的燃料附着量预测控制与上述的实施方式1中的使用了缸模型的燃烧预测控制同样地，在从多个核中选择的1个或多个指定核中被执行。

在此，当内燃机10的燃料切断开始时，未发生燃料的附着，因此进气口的燃料附着量立即减少，成为零。当向进气口的燃料附着量完全成为零时，进一步运算燃料附着模型的必要性消失。因此，在本实施方式的系统中，在燃料切断的执行期间，使执行该燃料附着量预测运算的核停止。由此，能够有效地减少使用核数，因此作为系统整体，能够有效地分配剩余的运算资源而实现运算负荷的减轻。

另外，在本实施方式的系统中，在从内燃机10的燃料切断复原的时刻，上述停止的核的预测运算再次开始。由此，通过增加使用核数能够弥补与燃烧预测运算的开始相伴的运算负荷的增加，因此能够进行与内燃机10的运算负荷对应的高效的使用核分配。

[实施方式3中的具体的处理]

接下来，参照图4，说明在本实施方式中执行的处理的具体的内容。图4是ECU50进行运算所使用的使用核数的增减的例程的流程图。需要说明的是，图4所示的例程在内燃机10的运转中反复执行。而且，作为执行图4所示的例程的前提，在此，设进行燃料附着模型的燃料附着量预测运算的多个指定核已经被选择，该燃料附着量预测运算的任务向这些指定核分配。

在图4所示的例程中，首先，在内燃机10中判定是否为执行燃料切断的期间（步骤300）。在此，执行与上述步骤100同样的处理。其结果是，在内燃机10中未执行燃料切断的情况下，向下一步骤转移，在搭载有燃料附着模型的核中，执行燃料附着量预测运算（步骤302）。另一方面，在上述步骤300中，在判定为执行燃料切断时，判断为无需进行使用了燃料附着模型的燃料附着量预测运算，向下一步骤转移，使搭载有燃料附着模型的核停止（步骤304）。

如以上说明那样，根据本实施方式的系统，在执行内燃机10的燃料切断的期间，使进行该燃料附着模型的运算的核停止。由此，根据内燃机10的运转状态，能够调整模型预测所需的运算负荷，因此作为系统整体能够有效分配运算资源。

然而，在上述的实施方式3中，在燃料切断的执行期间，使进行燃料附着模型的燃料附着量预测运算的指定核停止，但能够停止的核并不局限于该指定核。即，在执行燃料切断的期间，与燃料附着模型的燃料附着量预测运算相关的运算负荷减少得不少。因此，在执行燃料切断的期间，使任意的核停止，向剩余的使用核分配停止了的核的任务，由此能够减少使用核并进行与内燃机的运算负荷对应的高效的使用核分配。

另外，在上述的实施方式3中，在燃料切断的执行期间，使进行燃料附着模型的燃料附着量预测运算的指定核停止，但是在实施方式1中，也可以同时执行使用了上述的缸模型的燃烧预测运算的核停止控制。

另外，在上述的实施方式3中，在燃料切断的执行期间，使进行燃料附着模型的燃料附着量预测运算的指定核停止，但是使指定核停止的时机并不局限于燃料切断的开始时，也可以从向进气口的燃料附着量完全成为零的时刻起使指定核停止。

需要说明的是，在上述的实施方式3中，ECU50通过执行上述步骤104的处理，而实现所述第一或第三发明中的“控制单元”，通过执行上述步骤102的处理，而实现所述第二发明中的“控制单元”。

标号说明

10内燃机（发动机）

12喷射器

18排气通路

26后处理装置

28进气通路

36进气节气门

50ECU（Electronic Control Unit）

Claims (2)

1.一种内燃机的控制装置(50)，具有搭载了多个核的多核处理器，并运算与内燃机(10)的动作相关的各种任务，包括：

运算单元，向所述多个核分配所述任务而进行运算；及

控制单元，在执行所述内燃机的燃料切断的期间，与执行前相比减少在所述运算单元使用的核数，

所述运算单元包括选择单元，该选择单元选择在与所述内燃机的燃烧关联的特定的运算中使用的至少1个核作为指定核，

在执行所述内燃机的燃料切断的期间，所述控制单元使所述指定核的使用停止，

所述运算单元包括模型运算单元，该模型运算单元进行使用所述内燃机的缸模型的燃烧预测运算，

所述选择单元选择在所述模型运算单元的所述燃烧预测运算中使用的至少1个核作为所述指定核。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中，

在从所述燃料切断复原之后，与复原前相比，所述控制单元使在所述运算单元中使用的核数增加。