JP2016130452A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マルチコア型演算処理ユニットに含まれる複数のプロセッサコアによって必要な演算処理を適切に分担し、機関運転状態の変化に迅速に対応できる制御装置を提供する。【解決手段】 メインコア３１はＴＤＣタイミング信号の発生タイミングで、燃料噴射弁６による燃料噴射開始時期ｔＩＳ、燃料噴射時間ＴＱＣ１，ＴＱＣ２、及び点火時期ＣＡＩＧをエンジン１の運転状態に応じて算出する。サブコア３２は燃料噴射開始時期ｔＩＳ、燃料噴射時間ＴＱＣ１等の制御パラメータ値を取得し、その取得時点以後において検出される燃料圧力ＰＦに応じて燃料噴射時間ＴＱＣ１，ＴＱＣ２の補正値ＤＴＱＣ１，ＤＴＱＣ２を算出し、補正燃料噴射終了時期ｔＩＥ１Ｃ，ｔＩＥ２Ｃにおいて燃料噴射が終了するように燃料噴射弁６を制御する。【選択図】 図８

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に複数のプロセッサコアを含んで構成されるマルチコア型演算処理ユニットを用いて内燃機関の作動を制御する制御装置に関する。

特許文献１には、複数のプロセッサコアを含んで構成されるマルチコア型演算処理ユニットを用いて内燃機関の作動を制御する制御装置が示されている。この制御装置では、複数のプロセッサコアによってクランク角に同期した割込処理が順番に処理され、複数のプロセッサコアの演算負荷が均等となるように演算処理の割当が行われる。

特許文献２には、２つのＣＰＵ（マスタＣＰＵ及びスレーブＣＰＵ）によって構成される、内燃機関の制御装置が示されている。この制御装置では、スレーブＣＰＵは燃料噴射弁による噴射時期を決定し、マスタＣＰＵに通知し、マスタＣＰＵは通知された噴射時期において燃料噴射を実行する。マスタＣＰＵ及びスレーブＣＰＵはそれぞれ時刻計測部を備えており、機関の回転に同期した信号の入力時点において２つのＣＰＵはそれぞれ入力時刻Ｔｍ，Ｔｓを記憶し、スレーブＣＰＵが入力時刻ＴｓをマスタＣＰＵに通知する。マスタＣＰＵは、時刻差Ｔｄ（＝Ｔｍ−Ｔｓ）を算出し、噴射時期Ｔｉを時刻差Ｔｄを用いて修正し、修正した噴射時期（Ｔｉ＋Ｔｄ）において燃料噴射を実行する。また特許文献２には、マスタＣＰＵ及びスレーブＣＰＵをマルチコア型演算処理ユニットで構成してもよい点が記載されている。

特開２０１０−１９６６１９号公報 特開２０１３−２４９８０２号公報

特許文献２に示される制御装置においては、スレーブＣＰＵが決定した噴射時期Ｔｉにおいて燃料噴射を実行すべく、マスタＣＰＵの時刻計測部によって得られる時刻が修正され、スレーブＣＰＵで決定した噴射時期Ｔｉにおいて燃料噴射が行われる。特許文献２には燃料噴射時間（燃料噴射弁の開弁時間）についての記載はないが、噴射時期Ｔｉとともに燃料噴射時間もスレーブＣＰＵで算出されると推測される。すなわち特許文献２には、スレーブＣＰＵで燃料噴射の実行時期の算出を行い、マスタＣＰＵで燃料噴射を実行する場合において、マスタＣＰＵによる燃料噴射実行時期をスレーブＣＰＵで算出された実行時期に正確に一致させるための手法が示されているだけであり、スレーブＣＰＵにおいて算出される燃料噴射の実行時期や燃料噴射時間をマスタＣＰＵにおいて補正することは行われない。

しかしながら、燃料噴射弁から噴射すべき燃料量は、例えば燃料噴射弁に供給される燃料の圧力（燃圧）に依存して変化するため、スレーブＣＰＵで燃料噴射時期及び燃料噴射時間を決定した後、燃料噴射を実行するまでの間（燃料噴射実行待機期間）に燃圧が変化すると、実際の燃料噴射量が所望値からずれる可能性がある。また、機関の急加速時または急減速時においては、燃料噴射実行待機期間中に噴射すべき燃料量が変化する可能性がある。

したがって、燃料噴射実行待機期間においても可能な限り、燃料噴射時間を機関運転状態に対応したより適切な値に補正することが望まれている。また点火時期については点火時期の算出時点から点火実行時点までの間に機関回転速度が急変した場合には点火時期の補正を行うことが望ましい。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、マルチコア型演算処理ユニットに含まれる複数のプロセッサコアによって必要な演算処理を適切に分担し、機関運転状態の変化に迅速に対応できる制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、第１及び第２プロセッサコア（３１，３２）を含んで構成されるマルチコア型演算処理ユニット（２２）を用いて内燃機関（１）の作動を制御する内燃機関の制御装置であって、前記機関の所定回転角度毎にＴＤＣ角度信号（ＴＤＣタイミング信号）を生成するＴＤＣ角度信号生成手段（１７，３１）を備える制御装置において、前記機関は、前記機関の作動を制御するための制御デバイス（６，７）を備え、前記第１プロセッサコア（３１）は、前記ＴＤＣ角度信号によって検出される所定タイミングで、前記制御デバイスの制御パラメータ値（ＴＱＣ１，ＴＱＣ２，ＣＡＩＧ）を前記機関の運転状態に応じて算出し、前記第２プロセッサコア（３２）は、前記算出された制御パラメータ値を取得し、該取得時点以後において検出される前記機関の運転パラメータ値（ＰＦ，ω）及び前記制御パラメータ値に応じて、補正制御パラメータ値（ｔＩＥ１Ｃ，ｔＩＥ２Ｃ，ＣＡ(j)）を算出し、前記制御デバイスが補正制御パラメータ値に対応した動作を行うように、前記制御デバイスを駆動するデバイス駆動回路に駆動指令信号を供給することを特徴とする。

この構成によれば、第１プロセッサコアにおいて、ＴＤＣ角度信号によって検出される所定タイミングで、制御デバイスの制御パラメータ値が機関運転状態に応じて算出される。第２プロセッサコアにおいて、第１プロセッサコアで算出された制御パラメータ値が取得され、その取得時点以後において検出される機関運転パラメータ値及び制御パラメータ値に応じて補正制御パラメータ値が算出され、制御デバイスが補正制御パラメータ値に対応した動作を行うようにデバイス駆動回路に駆動指令信号が供給される。したがって、第１プロセッサコアにおいて演算がおこなわれる所定タイミングより後の機関運転パラメータの変化が補正制御パラメータ値に反映され、機関運転状態の変化に迅速に対応することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記制御デバイスは前記機関の燃焼室内に燃料を供給するための燃料噴射弁（６）を含み、前記デバイス駆動回路は前記燃料噴射弁を駆動する弁駆動回路を含み、前記制御パラメータ値は、前記燃料噴射弁による燃料噴射開始時期（ｔＩＳ１，ｔＩＳ２）及び燃料噴射時間（ＴＱＣ１，ＴＱＣ２）を含み、前記第２プロセッサコア（３２）は、前記燃料噴射開始時期及び燃料噴射時間を取得した時点以後において検出される前記機関の運転パラメータ値（ＰＦ）、前記燃料噴射開始時期、及び前記燃料噴射時間に応じて補正燃料噴射終了時期（ｔＩＥ１Ｃ，ｔＩＥ２Ｃ）を算出し、該補正燃料噴射終了時期に燃料噴射を終了する燃料噴射指令信号を前記弁駆動回路に供給することを特徴とする。

この構成によれば、第２プロセッサコアにおいて燃料噴射開始時期及び燃料噴射時間が取得された時点より後において検出される機関の運転パラメータ値及び燃料噴射時間に応じて補正燃料噴射終了時期が算出され、該補正燃料噴射終了時期に燃料噴射を終了する燃料噴射指令信号が弁駆動回路に供給されるので、機関運転状態の変化に迅速に対応して燃料噴射時間の制御を行い、空燃比を目標値に正確に制御することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、前記第１プロセッサコア（３１）は、１燃焼サイクル中に一気筒について複数の燃料噴射を実行するように前記制御パラメータ値（ｔＩＳ１，ｔＩＳ２，ＴＱＣ１，ＴＱＣ２）を算出し、前記第２プロセッサコア（３２）は、前記複数の燃料噴射のそれぞれに対応する前記補正燃料噴射終了時期（ｔＩＥ１Ｃ，ｔＩＥ２Ｃ）を算出し、前記複数の燃料噴射のそれぞれに対応する前記燃料噴射指令信号を出力することを特徴とする。

この構成によれば、１燃焼サイクル中に一気筒について複数の燃料噴射を実行するように制御パラメータ値が算出され、複数の燃料噴射のそれぞれに対応する補正燃料噴射終了時期が算出され、複数の燃料噴射のそれぞれに対応する燃料噴射指令信号が出力されるので、いわゆる分割噴射を実行する場合において分割された各噴射における燃料噴射量を正確に制御することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の内燃機関の制御装置において、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力（ＰＦ）を検出する燃料圧力センサ（１８）を備え、前記第２プロセッサコアは、前記燃料噴射開始時期及び燃料噴射時間の取得時点以後において検出される燃料圧力に応じて前記補正燃料噴射終了時期（ｔＩＥ１Ｃ，ｔＩＥ２Ｃ）を算出することを特徴とする。

この構成によれば、第２プロセッサコアにおいて燃料噴射時期及び燃料噴射時間が取得された時点より後において検出される燃料圧力に応じて補正燃料噴射時間が算出される。燃料圧力は特に燃料噴射を開始した直後に変化するので、変化した燃料圧力に対応して補正燃料噴射時間を算出することによって、燃料噴射量をより正確に制御することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置において、前記制御デバイスは前記機関の燃焼室に設けられた点火プラグ（７）を含み、前記デバイス駆動回路は前記点火プラグに火花放電を発生させる点火回路を含み、前記制御パラメータ値は前記点火プラグによる点火時期（ＣＡＩＧ）を含み、前記第２プロセッサコア（３２）は、前記点火時期の取得時点以後において検出される前記機関の運転パラメータ値（ω）及び前記点火時期（ＣＡＩＧ）に応じて補正点火時期を決定し、前記補正点火時期に対応する点火指令信号を前記点火回路に供給することを特徴とする。

この構成によれば、第２プロセッサコアにおける点火時期の取得時点以後に検出される機関運転パラメータ値及び取得した点火時期に応じて補正点火時期が決定され、補正点火時期に対応する点火指令信号が点火回路に供給されるので、例えば機関回転速度の急変に対応した補正点火時期において点火を実行することが可能となり、最適な点火時期で実際の点火を行うことができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、前記ＴＤＣ角度信号より短い角度周期のＣＲＫ角度信号（ＣＲＫパルス）を出力するＣＲＫ角度信号生成手段（１６）を備え、前記第２プロセッサコア（３２）は、前記ＣＲＫ角度信号に応じて前記機関の回転速度（ω）を算出し、前記ＣＲＫ角度信号の出力時点から次のＣＲＫ角度信号の出力時点までの期間において、前記ＣＲＫ角度信号の出力時点からの経過時間及び前記回転速度（ω）に応じて前記機関の回転角度（ＣＡ(j)）を算出し、該算出した回転角度（ＣＡ(j)）を用いて前記補正点火時期を決定することを特徴とする。

この構成によれば、第２プロセッサコアにおいて、ＣＲＫ角度信号に応じて機関回転速度が算出され、ＣＲＫ角度信号の出力時点から次のＣＲＫ角度信号の出力時点までの期間において、ＣＲＫ角度信号の出力時点からの経過時間及び回転速度に応じて機関の回転角度が算出され、その回転角度を用いて補正点火時期が決定される。ＣＲＫ角度信号は例えば回転角度６度毎に出力されるため、ＣＲＫ角度信号の出力時点からの経過時間及び回転速度に応じて機関の回転角度を算出することにより、６度の角度範囲におけるより正確な回転角度を得ることができ、回転角度で定義される点火時期をより正確に制御することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関で発生するノッキングを検出するノッキング検出手段を備え、前記第２プロセッサ（３２）は、前記ノッキングが検出されたときは、前記点火時期（ＣＡＩＧ）を遅角方向に補正することによりノッキング対応点火時期（ＣＡＩＧＣ）を算出し、前記回転角度（ＣＡ(j)）及び前記ノッキング対応点火時期（ＣＡＩＧＣ）に応じて前記補正点火時期を決定することを特徴とする。

この構成によれば、ノッキングが検出されたときは、点火時期を遅角方向に補正することによりノッキング対応点火時期が算出され、そのノッキング対応点火時期及び算出される回転角度に応じて補正点火時期が決定されるので、ノッキング発生時に迅速にノッキングを抑制することができる。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 図１に示す電子制御ユニットの構成を示すブロック図である。 燃料噴射制御及び点火時期制御の概要を説明するためのタイムチャートである。 図２に示すメインコア（３１）で実行される定周期処理のフローチャートである。 メインコア（３１）で実行される割込処理のフローチャートである。 図２に示すサブコア（３２）で実行される定周期処理のフローチャートである。 図６の処理で実行されるクランク角度演算処理のフローチャートである。 図６の処理で実行される噴射時間補正処理のフローチャートである。 図６の処理で実行される点火時期補正処理のフローチャートである。 燃料噴射時間（ＴＱＣ１）の補正を説明するための図である。 点火時期（ＣＡＩＧ）の補正を説明するための図である。 図６に示す処理の変形例のフローチャートである。 図１２の処理で実行される点火時期補正処理のフローチャートである。 図８に示す処理の変形例のフローチャートである。 図８に示す処理の他の変形例のフローチャートである。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関（以下「エンジン」という）及びその制御装置の構成を示す図であり、例えば４気筒のエンジン１の吸気通路２の途中にはスロットル弁３が配置されている。スロットル弁３はアクチュエータ１９によって駆動可能に構成されており、アクチュエータ１９は電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に接続されている。スロットル弁３の開度は、アクチュエータ１９を介してＥＣＵ５によって制御される。エンジン１の各気筒の燃焼室には、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁６及び点火プラグ７が装着されており、燃料噴射弁６による燃料噴射及び点火プラグ７による点火はＥＣＵ５により制御される。

燃料噴射弁６は燃料供給通路８を介してデリバリパイプ９に接続されており、デリバリパイプ９には燃料ポンプ（図示せず）により加圧された燃料が供給される。デリバリパイプ９には、燃料の圧力（燃料圧力）ＰＦを検出する燃料圧力センサ１８が設けられており、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５には、エンジン１の吸入空気流量ＧＡＩＲを検出する吸入空気流量センサ１１、吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ１２、スロットル弁開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ１３、吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ１４、エンジン冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ１５、及び図示しない他のセンサ（例えばエンジン１により駆動される車両のアクセルペダル操作量ＡＰを検出するアクセルセンサ、車速センサなど）が接続されており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度センサ１６と、エンジン１の吸気弁及び排気弁を駆動するカムが固定されるカム軸（図示せず）の回転角度を検出するカム角度センサ１７とが接続されており、クランク軸及びカム軸の回転角度に応じたパルス信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度センサ１６は、クランク角度位置を示すパルス信号を出力するものであり、このパルス信号は、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御、及びエンジン回転数ＮＥの検出に使用される。クランク角度センサ１６は、より具体的には所定クランク角度（例えば６度）毎に発生するＣＲＫパルスを出力し、カム角度センサ１７は、クランク角度１８０度周期のタイミングを検出し、かつ気筒判別可能なクランク角度７２０度周期のＴＤＣパルスを出力する。ＥＣＵ５では、ＴＤＣパルスに基づいて各気筒のピストンが上死点に達するタイミングの３０度前で立ち上がるＴＤＣタイミング信号が生成される。

ＥＣＵ５は、図２に示すように、上述したセンサから検出信号が入力されるとともに、燃料噴射弁（ＦＩＶ）６、点火プラグ（ＩＧＰ）７、スロットルアクチュエータ（ＴＨＡ）１９などへ駆動信号を出力する機能回路部２１と、制御のための演算処理を実行するマルチコア型演算処理ユニット（以下「ＭＣＵ」という）２２とを備えている。

ＭＣＵ２２は、２つのプロセッサコア３１，３２（以下それぞれ「メインコア３１」及び「サブコア３２」という）と、メインコア３１及びサブコア３２に対応して設けられたキャッシュメモリ３３，３４と、メインコア３１及びサブコア３２がともに使用する共有メモリ３５とを備えている。キャッシュメモリ３３，３４、共有メモリ３５、及び機能回路部２１は、バス４０を介して接続されている。

機能回路部２１を介して入力されるデータは、先ず共有メモリ３５に格納される。メインコア３１及びサブコア３２は、実行すべき演算処理に必要なデータを共有メモリ３５から読み出して、キャッシュメモリ３３，３４に一時的に格納して演算処理に適用する。演算処理によって得られる出力データは、キャッシュメモリ３３，３４を介して機能回路部２１に出力され、機能回路部２１において駆動信号に変換されて出力される。

図３は、本実施形態における燃料噴射制御及び点火時期制御の概要を説明するためのタイムチャートであり、ＴＤＣタイミング信号、ＣＲＫパルス、燃料圧力ＰＦ、行程（例えば＃１気筒の）、燃料噴射指令信号、及び点火指令信号の推移を示す。図３には、燃料噴射を２回に分割して実行する動作例が示されている。以下の説明では、最初の燃料噴射を「第１燃料噴射」といい、２回目の燃料噴射を「第２燃料噴射」という。

メインコア３１は、ＴＤＣタイミング信号の発生に同期して割込処理を実行し、エンジン１の運転状態に応じて例えば燃料噴射基準時期ＣＲＦＩ（圧縮行程開始時期）を基準とした第１及び第２燃料噴射開始時期ｔＩＳ１，ｔＩＳ２と、第１及び第２燃料噴射時間ＴＱＣ１，ＴＱＣ２を算出するとともに、点火基準時期ＣＲＩＧを基準としたコイル通電開始時期ｔＣＳ及びクランク角度で示される点火時期ＣＡＩＧを算出する。第１及び第２燃料噴射開始時期ｔＩＳ１，ｔＩＳ２は、燃料噴射基準時期ＣＲＦＩからの経過時間で定義され、コイル通電開始時期ｔＣＳは、点火基準時期ＣＲＩＧからの経過時間で定義され、点火時期ＣＡＩＧは例えば圧縮行程開始時期におけるクランク角度を「０度」としたクランク角度で定義される。図３に示すコイル通電終了時期ｔＣＥは、一般的な点火時期制御で使用されるタイマ（コイル通電開始時期ｔＣＳからの経過時間を計測するタイマ）によって決定される点火時期に相当し、クランク角度で示される点火時期ＣＡＩＧは後述するクランク角度現在値ＣＡ(j)によって特定される実際の点火時期（補正された点火時期）を示している。なお、図３は説明のために示すものであり、図示したＣＲＫパルス列には、回転角速度の変化は反映されていない。

メインコア３１は第１燃料噴射開始時期ｔＩＳ１において燃料噴射指令信号の出力を開始するとともに第１燃料噴射時間ＴＱＣ１を共有メモリ３５に書き込む。サブコア３２は、メインコア３１による共有メモリ３５への書き込み動作を監視し、書き込みが行われると直ちに書き込まれた第１燃料噴射時間ＴＱＣ１を読み出す（取得する）。同様にメインコア３１は、第２燃料噴射開始時期ｔＩＳ２において燃料噴射指令信号の出力を開始するとともに第２燃料噴射時間ＴＱＣ２を共有メモリ３５へ書き込み、サブコア３２は書き込まれた第２燃料噴射時間ＴＱＣ２を取得する。またメインコア３１は、コイル通電開始時期ｔＣＳにおいて点火指令信号の出力を開始するとともに点火時期ＣＡＩＧを共有メモリ３５へ書き込み、サブコア３２は書き込まれた点火時期ＣＡＩＧを取得する。

サブコア３２は、メインコア３１からの燃料噴射指令信号の出力開始及び共有メモリ３５への書き込み動作を監視し、燃料噴射指令信号が出力され、第１燃料噴射時間ＴＱＣ１の書き込みが行われると（ｔＩＳ１）、第１燃料噴射時間ＴＱＣ１を取得し、その取得時点以後に検出される燃料圧力ＰＦに応じて第１燃料噴射時間ＴＱＣ１の補正値ＤＴＱＣ１を算出して補正燃料噴射終了時期ｔＩＥ１Ｃを算出し、補正燃料噴射終了時期ｔＩＥ１Ｃにおいて燃料噴射指令信号の出力を終了する。第２燃料噴射についても同様に、燃料噴射指令信号が出力され、第２燃料噴射時間ＴＱＣ２の書き込みが行われると（ｔＩＳ２）、第２燃料噴射時間ＴＱＣ２を取得し、その取得時点以後に検出される燃料圧力ＰＦに応じて第２燃料噴射時間ＴＱＣ２の補正値ＤＴＱＣ２を算出して補正燃料噴射終了時期ｔＩＥ２Ｃを算出し、補正燃料噴射終了時期ｔＩＥ２Ｃにおいて燃料噴射指令信号の出力を終了する。補正値ＤＴＱＣ１，ＤＴＱＣ２は、減少方向に補正する場合には負の値をとるように算出される。

またサブコア３２は、メインコア３１からの点火指令信号の出力開始及び共有メモリ３５への書き込み動作を監視し、点火信号が出力されると（ｔＣＳ）、点火時期ＣＡＩＧを取得し、その取得時点以後に検出されるクランク軸の回転角速度ωに応じて、クランク角度現在値ＣＡ(j)を更新し、更新されるクランク角度現在値ＣＡ(j)が点火時期ＣＡＩＧに達した時点でコイル通電を終了する（点火を実行する）。

サブコア３２での演算処理は、例えば１００マイクロ秒程度の短い周期で実行され、メインコア３１において制御パラメータ値（ＴＱＣ１など）算出後におけるエンジン１の運転状態（燃料圧力ＰＦ、エンジン回転数ＮＥ（角速度ω）を含む）の変化に対応した制御パラメータ値の補正が行われる。これによって、実際の燃料噴射量及び点火時期を、演算された値により正確に制御することが可能となる。

図４は、メインコア３１において所定周期（例えば１０ミリ秒）毎に実行される定周期処理のフローチャートである。
ステップＳ１１では、上述した各種センサの出力を読み込む。ステップＳ１２では、アクセルペダル操作量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じてエンジン１の目標トルクＴＲＱＴを算出する。ステップＳ１３では、目標トルクＴＲＱＴに応じてスロットル弁３の目標開度ＴＨＣＭＤを算出し、検出されるスロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨＣＭＤと一致するようにアクチュエータ１９の駆動制御を行う。

ステップＳ１４では、燃料系の制御、例えば燃料を加圧する高圧ポンプの制御、パージ制御弁（図示せず）の開度制御などを実行する。ステップＳ１５では、上述した各種センサの異常診断を含む異常診断処理を実行する。ステップＳ１６では、他の処理、例えば排気還流制御弁（図示せず）の制御、吸気弁作動位相可変機構（図示せず）の制御などを実行する。

図５はメインコア３１において、ＴＤＣタイミング信号（図３参照）の発生に同期して実行される割込処理のフローチャートであり、この処理では上述した気筒毎の燃料噴射制御及び点火時期制御が行われる。本実施形態では、メインコア３１がＴＤＣパルスに基づくＴＤＣタイミング信号の生成を行う。

ステップＳ２１では、各種センサの出力を読み込み、ステップＳ２２では、ＴＤＣパルスに基づいて制御対象気筒を判別する。ステップＳ２３では、燃料噴射弁６の制御パラメータ値（燃料噴射開始時期ｔＩＳ１，ｔＩＳ２及び燃料噴射時間ＴＱＣ１，ＴＱＣ２）の算出及び燃料噴射指令信号の出力指示を行う。ステップＳ２４では、コイル通電開始時期ｔＣＳ及び点火時期ＣＡＩＧの算出及び点火指令信号の出力指示を行う。

図６はサブコア３２で実行される定周期処理のフローチャートであり、この処理は例えば１００マイクロ秒毎に実行される。
ステップＳ３１では、図７に示すクランク角度演算処理を実行し、ステップＳ３２では、図８に示す噴射時間補正処理を実行し、ステップＳ３３では図９に示す点火時期補正処理を実行する。

図７は、図６のステップＳ３１で実行されるクランク角度演算処理のフローチャートである。ステップＳ４１では、ＣＲＫパルスの立ち上りエッジが検出されたか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、下記式（１）により角速度ω(k)を算出する（ステップＳ４２）。
ω(k)＝ＤＣＡ／ＴＤＣＡ （１）

ここでＤＣＡは、ＣＲＫパルスの発生周期（６度）であり、ＴＤＣＡは、直前のＣＲＫパルスエッジ検出時期からの経過時間である。ｋはＣＲＫパルスの発生毎に「１」増加するインデクスパラメータであり、例えば上述した圧縮行程開始時期において「０」に設定される。

ステップＳ４３では、クランク角度現在値ＣＡ(j)を今回発生したＣＲＫパルスに対応するＣＲＫ角度値ＣＡＥ(k)に設定する。ＣＲＫ角度値ＣＡＥ(k)は、インデクスパラメータｋに対応して予め設定されており（例えばＣＡＥ(0)＝０）、ｋが「１」増加すると「６度」増加する。ｊは、本処理を実行する毎に「１」増加するインデクスパラメータであり、例えば圧縮行程開始時期において「０」に設定される。

ステップＳ４１の答が否定（ＮＯ）であるときは、下記式（２）によりクランク角度現在値ＣＡ(j)を更新する（ステップＳ４４）。
ＣＡ(j)＝ＣＡ(j-1)＋ω(k)×ＤＴ （２）
ここで、ＤＴは本処理の実行周期である。

図７の処理により、本処理の実行周期に対応した短い時間間隔で正確なクランク角度現在値ＣＡ(j)が得られる。

図８は、図６のステップＳ３２で実行される噴射時間補正処理のフローチャートである。下記の説明は第１燃料噴射に対応するものであるが、第２燃料噴射の場合も同様である。

ステップＳ５１では検出される燃料圧力ＰＦを取得する。このとき、ＴＤＣタイミング信号発生時点において検出され、燃料噴射時間ＴＱＣ１，ＴＱＣ２に算出に適用される燃料圧力値を初期燃料圧力値ＰＦ０として記憶する。ステップＳ５２では、燃料噴射指令信号が出力されているか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは直ちに処理を終了し、燃料噴射指令信号が出力されているときは、ステップＳ５３〜Ｓ５６を実行する。

ステップＳ５３では、ステップＳ５１で取得した燃料圧力ＰＦに応じて補正値ＤＴＱＣ１を算出する。具体的には、検出される燃料圧力ＰＦを移動平均化することにより平均化燃料圧力ＰＦＡＶを算出し、初期燃料圧力値ＰＦ０と、平均化燃料圧力ＰＦＡＶとの差分ＤＰＦ（＝ＰＦＡＶ−ＰＦ０）に応じて、補正値ＤＴＱＣ１を算出する。差分ＤＰＦが正の値であって、平均化燃料圧力ＰＦＡＶが増加したときは、補正値ＤＴＱＣ１は負の値に設定され、差分ＤＰＦが負の値であって、平均化燃料圧力ＰＦＡＶが減少したときは、補正値ＤＴＱＣ１は正の値に設定される。補正値ＤＴＱＣ１の絶対値は、差分ＤＰＦの絶対値が増加するほど増加するように設定される。

ステップＳ５４では、メインコア３１で算出され、共有メモリ３５を介して取得した燃料噴射時間ＴＱＣ１と、補正値ＤＴＱＣ１を下記式（３）に適用して、補正燃料噴射終了時期ｔＩＥ１Ｃを算出する。
ｔＩＥ１Ｃ＝ｔＩＳ１＋ＴＱＣ１＋ＤＴＱＣ１ （３）
ここでｔＩＳ１は、第１燃料噴射開始時期であり、サブコア３２が燃料噴射指令信号を検出した時刻を適用する。

ステップＳ５５では、現在時刻（燃料噴射基準時期ＣＲＦＩを「０」とする）が補正燃料噴射終了時期ｔＩＥ１Ｃと等しいかまたは過ぎているか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは直ちに処理を終了し、ステップＳ５５の答が肯定（ＹＥＳ）となると燃料噴射の終了を指令する（燃料噴射指令信号を低レベルに変更する）（ステップＳ５６）。

第２燃料噴射に対応する補正値ＤＴＱＣ２も補正値ＤＴＱＣ１と同様に算出され、補正燃料噴射終了時期ｔＩＥ２Ｃは下記式（３ａ）によって算出される。
ｔＩＥ２Ｃ＝ｔＩＳ２＋ＴＱＣ２＋ＤＴＱＣ２ （３ａ）

図９は、図６のステップＳ３３で実行される点火時期補正処理のフローチャートである。ステップＳ６１では、点火指令信号が出力されているか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは直ちに処理を終了し、点火指令信号が出力されているときは、ステップＳ６２，Ｓ６３を実行する。

ステップＳ６２では、図７の処理で算出されるクランク角度現在値ＣＡ(j)が点火時期ＣＡＩＧと等しいかまたは過ぎているか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは直ちに処理を終了し、ステップＳ６２の答が肯定（ＹＥＳ）となると点火を指令する（点火指令信号を低レベルに変更して点火コイルの電流を遮断する）。

図１０は上述した燃料噴射時間の補正を説明するための図であり、燃料噴射時間ＴＱＣ１と、燃料噴射量ＱＩＮＪとの関係を示す。ＱＴＧＴは、エンジン運転状態（エンジンの目標トルク、エンジン回転数ＮＥなど）に応じて算出される目標燃料噴射量であり、破線Ｌ１で示すように燃料圧力ＰＦが初期燃料圧力値ＰＦ０である状態に対応して、燃料噴射時間ＴＱＣ１が算出される。

燃料圧力ＰＦが初期燃料圧力値ＰＦ０より低いときは、燃料噴射量ＱＩＮＪは例えば図１０（ａ）の実線Ｌ２で示される。したがって、目標燃料噴射量ＱＴＧＴを噴射するためには、同図（ｂ）に示すように、実線Ｌ２ａが破線Ｌ１と交差するように燃料噴射時間ＴＱＣ１をＤＴＱＣ１だけ増加させる必要がある。一方、燃料圧力ＰＦが初期燃料圧力値ＰＦ０より高いときは、燃料噴射量ＱＩＮＪは例えば図１０（ａ）の実線Ｌ３で示される。したがって、目標燃料噴射量ＱＴＧＴを噴射するためには、同図（ｃ）に示すように、実線Ｌ３で示される燃料噴射量ＱＩＮＪが目標燃料噴射量ＱＴＧＴに達する時点で燃料噴射を終了するように、燃料噴射時間ＴＱＣ１をＤＴＱＣ１だけ減少させる必要がある。

上述した図８の処理によって図１０（ｂ）（ｃ）に示す補正が行われ、燃料圧力ＰＦの変化に対応して正確な燃料噴射を行うことができる。

図１１は上述した点火時期の補正を説明するための図であり、クランク角度ＣＡと、点火基準時期ＣＲＩＧから点火時期ＣＡＩＧまでの時間（以下「点火時間」という）ＴＩＧとの関係を示す。点火時間ＴＩＧは、点火基準時期ＣＲＩＧと点火時期ＣＡＩＧとの角度差ＤＣＡを、点火時期算出時点におけるエンジン回転数ＮＥＣＡＬ（回転角速度ωＣＡＬ）に応じて角度−時間変換を行った時間に相当する。従来の点火時期制御では、点火基準時期ＣＲＩＧにおいてタイマに点火時間ＴＩＧを設定し、タイマの値が「０」となった時点を点火時期ＣＡＩＧと推定して点火が行われている。

図１１（ａ）に示す破線Ｌ１１は回転角速度ωＣＡＬが変化しない場合に相当し、実線Ｌ１２は回転角速度ωが減少した場合に相当し、実線Ｌ１３は回転角速度ωが増加した場合に相当する。

点火時期ＣＡＩＧに実際に点火を実行するためには、回転角速度ωが減少した場合には、同図（ｂ）に示すように点火時間ＴＩＧを補正値ＤＴＩＧだけ増加させる必要がある一方、回転角速度ωが増加した場合には、同図（ｃ）に示すように点火時間ＴＩＧを補正値ＤＴＩＧだけ減少させる必要がある。本実施形態では、図７の処理によって回転角速度ωの変化に対応した正確なクランク角度現在値ＣＡ(j)を算出し、このクランク角度現在値ＣＡ(j)が点火時期ＣＡＩＧに達した時点で点火を実行することにより、図１１に示す補正値ＤＴＩＧによる補正と同等の補正を行い、回転角速度ωが変化した場合でも算出された点火時期ＣＡＩＧにおいて正確に点火を行うことができる。

なお、本実施形態では、点火信号出力時点から点火実行までの時間（点火コイルの通電時間）が、メインコア３１での演算結果より短くなる可能性を考慮し、コイル通電開始時期ｔＣＳを従来より若干早めるようにしている。

以上のように本実施形態では、メインコア３１において、ＴＤＣタイミング信号の発生タイミングで、燃料噴射開始時期ｔＩＳ１，ｔＩＳ２、燃料噴射時間ＴＱＣ１，ＴＱＣ２、コイル通電開始時期ｔＣＳ、及び点火時期ＣＡＩＧがエンジン１の運転状態に応じて算出される。サブコア３２が燃料噴射時間ＴＱＣ１等の制御パラメータ値を取得した時点以後において検出される燃料圧力ＰＦに応じて燃料噴射時間ＴＱＣ１，ＴＱＣ２の補正値ＤＴＱＣ１，ＤＴＱＣ２が算出され、補正燃料噴射終了時期ｔＩＥ１Ｃ，ｔＩＥ２Ｃにおいて燃料噴射が終了するように制御される。また回転角速度ωに応じて高精度のクランク角度現在値ＣＡ(j)が算出され、クランク角度現在値ＣＡ(j)が点火時期ＣＡＩＧに達した時点で点火が実行される。したがって、メインコア３１において演算がおこなわれるＴＤＣタイミング信号の発生時点以後の燃料圧力ＰＦの変化が補正燃料噴射終了時期ｔＩＥ１Ｃ，ｔＩＥ２Ｃに反映されるとともに、エンジン回転数ＮＥの変化が実際の点火実行時期に反映され、エンジン運転状態の変化に迅速に対応することができる。その結果、空燃比の制御精度を高めるとともに、実点火時期を最適な点火時期に正確に一致させることができる。

また第１及び第２燃料噴射時間ＴＱＣ１，ＴＱＣ２のそれぞれに対応する補正燃料噴射終了時期ｔＩＥ１Ｃ，ｔＩＥ２Ｃが算出され、複数の燃料噴射のそれぞれに対応する燃料噴射指令信号の補正が行われるので、分割噴射を実行する場合において分割された各噴射における燃料噴射量を正確に制御することができる。

本実施形態では、クランク角度センサ１６がＣＲＫ角度信号生成手段に相当し、カム角度センサ１７及びＥＣＵ５がＴＤＣ角度信号生成手段に構成し、メインコア３１及びサブコア３２がそれぞれ第１プロセッサコア及び第２プロセッサコアに相当し、燃料噴射弁６及び点火プラグ７が制御デバイスに相当し、燃料噴射弁６を駆動する弁駆動回路（図示せず）及び点火プラグ７に火花放電を発生させる点火回路（図示せず）がデバイス駆動回路に相当し、弁駆動回路及び点火回路は機能回路部２１に含まれる。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、例えば以下に説明するような種々の変形が可能である。
［変形例１］
図１２は、図６に示す処理の変形例のフローチャートであり、この処理は図６の処理にノッキング判定処理を行うステップＳ３４を追加し、ノッキングの発生が検出されたときに、ステップＳ３３ａで点火時期の遅角補正を行うようにしたものである。ステップＳ３４におけるノッキング判定は、周知のノッキングセンサをエンジン１の適宜の位置に配置し、そのノッキングセンサ出力に基づいて周知の判定手法（例えば特許第４７６４４８５号公報に示されている手法）を用いて実行される。

図１３はステップＳ３３ａにおける点火時期補正処理のフローチャートである。この処理は、図９に示す処理にステップＳ６４を追加し、ステップＳ６２をステップＳ６２ａに代えたものである。

ステップＳ６４では、ノッキングの検出状態に応じてノッキング補正値ＣＡＫＮＫを算出し、下記式（４）を用いてノッキング対応点火時期ＣＡＩＧＣを算出する。ノッキング補正値ＣＡＫＮＫは、ノッキングが検出されると所定値ＤＣＡＫＮＫ（例えば１ｄｅｇ）だけ増加し（ノッキング対応点火時期ＣＡＩＧＣを遅角し）、ノッキングが検出されないときに所定値ＤＣＡＫＮＫずつ「０」となるまで減少するように算出される。
ＣＡＩＧＣ＝ＣＡＩＧ＋ＣＡＫＮＫ （４）

ステップＳ６２ａでは、クランク角度現在値ＣＡ(j)がノッキング対応点火時期ＣＡＩＧＣ以上であるか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥＳ）となると点火を実行する（ステップＳ６３）。
この変形例では、ノックセンサ及びステップＳ３４がノッキング検出手段を構成する。

［変形例２］
図８に示す噴射時間補正処理は、図１４に示すように変形してもよい。この処理は、図１４のステップＳ５１及びＳ５３をそれぞれステップＳ５１ａ及びＳ５３ａに代えたものである。

ステップＳ５１ａでは燃料圧力ＰＦとともにアクセルペダル操作量ＡＰを取得し、ＴＤＣタイミング信号発生時における値を、初期燃料圧力値ＰＦ０及び初期アクセルペダル操作量ＡＰ０として記憶する。ステップＳ５３ａでは、平均化燃料圧力ＰＦＡＶの初期燃料圧力値ＰＦ０からの変化量ＤＰＦ、及びアクセルペダル操作量ＡＰの初期アクセルペダル操作量ＡＰ０からの変化量ＤＡＰ（＝ＡＰ−ＡＰ０）に応じて補正値ＤＴＱＣ１を算出する。変化量ＤＡＰが正の値であるときは、補正値ＤＴＱＣ１を増加させ、変化量ＤＡＰが負の値であるときは補正値ＤＴＱＣ１を減少させる。補正値ＤＴＱＣ１の増加量及び減少量は、変化量ＤＡＰの絶対値が増加するほど増加するように設定される。アクセルペダル操作量ＡＰの変化に対して吸入空気量の変化は遅れるので、その点を考慮してアクセルペダル操作量ＡＰに応じた、補正量ＤＴＱＣ１の増加量または減少量が設定される。

［変形例３］
上述した実施形態では、燃料噴射指令信号の出力開始（噴射開始時期の制御）はメインコア３１が行い、燃料噴射指令信号の出力終了（噴射終了時期の制御）をサブコア３２が行うようにしたが、メインコア３１はクランク角度で示される噴射開始時期ＣＡＩＳ１（及びＣＡＩＳ２）と、燃料噴射時間ＴＱＣ１（及びＴＱＣ２）を算出して、これらの制御パラメータ値を共有メモリ３５に書き込み、サブコア３２が書き込まれた制御パラメータ値を取得し、噴射指令信号を出力するようにしてもよい。

図１５はこの変形例に対応する燃料噴射時間補正処理のフローチャートである。この処理は、図８に示す処理にステップＳ７１〜Ｓ７４を追加し、ステップＳ５２をステップＳ５２ａに代えたものである。図１５は第１燃料噴射に対応して示すが、第２燃料噴射についても同様である。

ステップＳ５２ａでは、メインコア３１で算出された制御パラメータ値（ＣＡＩＳ１，ＴＱＣ１）を取得したか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは噴射開始フラグＦＩＳを「０」に設定して（ステップＳ７１）処理を終了する。ステップＳ５２ａの答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、クランク角度現在値ＣＡ(j)が噴射開始時期ＣＡＩＳ１以上であるか否かを判別する（ステップＳ７２）。この答が否定（ＮＯ）であるときは直ちに処理を終了し、肯定（ＹＥＳ）となると噴射開始フラグＦＩＳが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ７３）。最初はこの答は否定（ＮＯ）であるためステップＳ７４に進んで燃料噴射の開始を指令し、噴射開始フラグＦＩＳを「１」に設定する。
ステップＳ７４の実行後は、ステップＳ７３からステップＳ５３に進む。

この変形例によれば、エンジン回転数ＮＥが急変した場合でも、実際の燃料噴射時期を、クランク角度で設定される燃料噴射時期（開始時期）に正確に制御することが可能となる。なお、点火コイルの通電開始時期ｔＣＳについても同様に、クランク角度で算出し、燃料噴射開始時期ＣＡＩＳと同様にサブコア３２で制御するようにしてもよい。

なお、上述した実施形態では燃料を燃焼室内に直接噴射する内燃機関の制御装置を示したが、本発明は吸気通路内に燃料を噴射する内燃機関の制御装置にも適用可能である。また３つ以上のプロセッサコアを備えるマルチコア型演算処理ユニットを使用して、そのうちの２つのプロセッサコアを上記メインコア３１及びサブコア３２として使用するようにしてもよい。

また上述した実施形態では、一気筒について１燃焼サイクル中に２回燃料噴射を行う例を示したが、１回のみまたは３回以上燃料噴射を行う場合にも本発明を適用可能である。また、上述した実施形態では、メインコア３１が燃料噴射時間ＴＱＣ１などの制御パラメータ値を共有メモリ３５に書き込み、サブコア３２が書き込まれた制御パラメータ値を読み出すことによって取得するようにしたが、バス４０を介したコア間通信によってメインコア３１がサブコア３２に制御パラメータ値を送信し、サブコア３２が受信するようにしてもよい。

１ 内燃機関
５ 電子制御ユニット（ＴＤＣ角度信号生成手段）
６ 燃料噴射弁
７ 点火プラグ
１６ クランク角度センサ（ＣＲＫ角度信号生成手段）
１７ カム角度センサ（ＴＤＣ角度信号生成手段）
１８ 燃料圧力センサ
２１ 機能回路部（弁駆動回路、点火回路）
２２ マルチコア型演算処理ユニット
３１ メインコア（第１プロセッサコア）
３２ サブコア（第２プロセッサコア）
３５ 共有メモリ

Claims (7)

1. 第１及び第２プロセッサコアを含んで構成されるマルチコア型演算処理ユニットを用いて内燃機関の作動を制御する内燃機関の制御装置であって、前記機関の所定回転角度毎にＴＤＣ角度信号を出力するＴＤＣ角度信号生成手段を備える制御装置において、
   前記機関は、前記機関の作動を制御するための制御デバイスを備え、
   前記第１プロセッサコアは、前記ＴＤＣ角度信号によって検出される所定タイミングで、前記制御デバイスの制御パラメータ値を前記機関の運転状態に応じて算出し、
   前記第２プロセッサコアは、前記算出された制御パラメータ値を取得し、該取得時点以後において検出される前記機関の運転パラメータ値及び前記制御パラメータ値に応じて補正制御パラメータ値を算出し、前記制御デバイスが前記補正制御パラメータ値に対応した動作を行うように、前記制御デバイスを駆動するデバイス駆動回路に駆動指令信号を供給することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記制御デバイスは前記機関の燃焼室内に燃料を供給するための燃料噴射弁を含み、前記デバイス駆動回路は前記燃料噴射弁を駆動する弁駆動回路を含み、前記制御パラメータ値は、前記燃料噴射弁による燃料噴射開始時期及び燃料噴射時間を含み、
   前記第２プロセッサコアは、前記燃料噴射開始時期及び燃料噴射時間を取得した時点以後において検出される前記機関の運転パラメータ値、前記燃料噴射開始時期、及び前記燃料噴射時間に応じて補正燃料噴射終了時期を算出し、該補正燃料噴射終了時期に燃料噴射を終了する燃料噴射指令信号を前記弁駆動回路に供給することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記第１プロセッサコアは、１燃焼サイクル中に一気筒について複数の燃料噴射を実行するように前記制御パラメータ値を算出し、
   前記第２プロセッサコアは、前記複数の燃料噴射のそれぞれに対応する前記補正燃料噴射終了時期を算出し、前記複数の燃料噴射のそれぞれに対応する前記燃料噴射指令信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃料圧力センサを備え、
   前記第２プロセッサコアは、前記燃料噴射開始時期及び燃料噴射時間の取得時点以後において検出される燃料圧力に応じて前記補正燃料噴射終了時期を算出することを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記制御デバイスは前記機関の燃焼室に設けられた点火プラグを含み、前記デバイス駆動回路は前記点火プラグに火花放電を発生させる点火回路を含み、前記制御パラメータ値は前記点火プラグによる点火時期を含み、
   前記第２プロセッサコアは、前記点火時期の取得時点以後において検出される前記機関の運転パラメータ値及び前記点火時期に応じて補正点火時期を決定し、前記補正点火時期に対応する点火指令信号を前記点火回路に供給することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記ＴＤＣ角度信号より短い角度周期のＣＲＫ角度信号を出力するＣＲＫ角度信号生成手段を備え、
   前記第２プロセッサコアは、前記ＣＲＫ角度信号に応じて前記機関の回転速度を算出し、前記ＣＲＫ角度信号の出力時点から次のＣＲＫ角度信号の出力時点までの期間において、前記ＣＲＫ角度信号の出力時点からの経過時間及び前記回転速度に応じて前記機関の回転角度を算出し、該算出した回転角度を用いて前記補正点火時期を決定することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記機関で発生するノッキングを検出するノッキング検出手段を備え、
   前記第２プロセッサは、前記ノッキングが検出されたときは、前記点火時期を遅角方向に補正することによりノッキング対応点火時期を算出し、前記回転角度及び前記ノッキング対応点火時期に応じて前記補正点火時期を決定することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。

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