JP4544284B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン制御の実行スケジュールを管理するエンジン制御装置に関する。

従来、エンジンを制御するエンジン制御の実行要求を受け付ける場合、エンジン制御が互いに干渉しないように、一つのエンジン制御が実行中の場合には、他のエンジン制御の実行を待機させるようにスケジュールを管理することが知られている。

例えば、特許文献１のように無噴射の減速運転中に微少量噴射学習を実行している場合、他のエンジン制御は微少量噴射学習の実行が終了するまで待機する必要がある。
特開２００５−１５５３６０号公報

しかしながら、優先的に実行されるように実行条件が設定されているエンジン制御、あるいは実行要求頻度の高いエンジン制御が先に実行されると、他のエンジン制御の実行機会が低下する。

特に、外乱の少ない無噴射の減速運転中は、微少量噴射学習以外にも他の多くのエンジン制御を実行したいという要求が高いため、一つのエンジン制御が終了するまで他のエンジン制御が待機させられると、エンジン制御の実行機会が限定されるという問題がある。

また、実行要求を受け付けたエンジン制御の実行スケジュールを固定すると、エンジン制御の実行状態に対応できないという問題がある。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、エンジン制御を極力均等に実行させるとともに、エンジン制御の実行状態に応じて実行スケジュールを設定するエンジン制御装置を提供することを目的とする。

請求項１から４に記載の発明によると、実行要求を受け付けたエンジン制御に対し、エンジン制御の実行要求頻度に基づいて、実行順序を設定し、エンジン制御毎に実行期間を区切って割り当てる。

これにより、実行中のエンジン制御に割り当てられた実行期間が終了すると、実行中のエンジン制御を中断し、設定された実行順序にしたがって他のエンジン制御を実行することができる。その結果、実行中のエンジン制御がすべての制御を終了するまで他のエンジン制御が待機する必要がないので、各エンジン制御に均等に実行機会が与えられる。

また、請求項１から４に記載の発明によると、エンジン制御の実行状態に基づいて実行要求頻度を設定する。実行要求頻度とは、エンジン制御の実行が要求される頻度を表している。実行要求頻度が高いほど、例えば該当するエンジン制御の実行期間を増加したり、実行順序を先にしたりする等のスケジュール管理を行い、エンジン制御を頻繁に実行することが要求される。

これにより、エンジン制御の実行状態に応じて可変に実行要求頻度を設定し、実行スケジュールを変更できる。
ところで、エンジン制御を実行したときにエンジン制御が適切に終了する成功率が低下すると、エンジン制御の実行頻度が実質的に低下する。
そこで、請求項１および２に記載の発明によると、エンジン制御を実行したときにエンジン制御が適切に終了する成功率が低いほど実行要求頻度を増加する。これにより、成功率の低下したエンジン制御の実行機会を極力上昇させることができる。

請求項２に記載の発明によると、成功率が所定値以下に低下している状態が続いているエンジン制御を実行スケジュールから削除する。これにより、失敗の多いエンジン制御を繰り返し実行することを防止できる。

請求項３に記載の発明によると、実行要求頻度が高いほど実行期間を増加する。これにより、実行要求頻度の高いエンジン制御を極力早く終了させることができる。その結果、実行要求頻度の高いエンジン制御を極力繰り返し実行できる。

請求項４に記載の発明によると、重要度が高いほど実行要求頻度は高く設定されている。これにより、重要度の高いエンジン制御を極力早く終了させることができる。その結果、重要度の高いエンジン制御を極力繰り返し実行できる。

尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による燃料噴射システムを図１に示す。
（燃料噴射システム１０）
本実施形態の蓄圧式の燃料噴射システム１０は、フィードポンプ１４、高圧ポンプ１６、コモンレール２０、圧力センサ２２、減圧弁２４、燃料噴射弁３０、電子制御装置（Electronic Control Unit;ＥＣＵ）４０、電子駆動装置（Electronic Driving Unit;ＥＤＵ）４２等から構成されており、４気筒のディーゼルエンジン５０の各気筒に燃料を噴射する。図の煩雑さを避けるため、図１においてはＥＤＵ４２から１個の燃料噴射弁３０への制御信号線だけを示している。

フィードポンプ１４は燃料タンク１２から燃料を吸入し燃料供給ポンプである高圧ポンプ１６に供給する。高圧ポンプ１６は、カムシャフトのカムの回転にともないプランジャが往復移動することにより加圧室に吸入した燃料を加圧する公知のポンプである。

調量弁１８は、高圧ポンプ１６の燃料入口と加圧室の間の燃料通路に設置されており、供給される電流値により加圧室に燃料を吸入する開口面積が変化する電磁弁である。ＥＣＵ４０は、例えばデューティ比を調整することにより調量弁１８を駆動する駆動量である電流値を制御する。ＥＣＵ４０が高圧ポンプ１６の調量弁１８に供給する電流値を制御することにより、高圧ポンプ１６が吸入行程で吸入する燃料吸入量が調量される。そして、燃料吸入量が調量されることにより、高圧ポンプ１６の燃料圧送量が調量される。

コモンレール２０は、高圧ポンプ１６が圧送する燃料を蓄圧しエンジン運転状態に応じた所定の高圧に燃料圧力を保持する。コモンレール２０の燃料圧力（以下、「コモンレール圧」とも記載する。）は、高圧ポンプ１６の圧送量および減圧弁２４により制御される。圧力検出手段としての圧力センサ２２は、コモンレール２０の燃料圧力を検出しＥＣＵ４０に出力する。

減圧装置としての減圧弁２４は、開弁することによりコモンレール２０の内部の燃料を低圧側のリターン配管１００に排出し、コモンレール圧を低下させる。減圧弁２４は、例えば、スプリングの荷重を閉弁方向に弁部材に加え、コイル等の電磁駆動部に通電されることによりスプリングの荷重に抗して弁部材がリフトして開弁する公知の電磁弁である。減圧弁２４の開弁時間は、減圧弁２４に通電される通電パルスのパルス幅（通電時間）に応じて長くなる。

燃料噴射弁３０は、４気筒のディーゼルエンジン５０の各気筒に設置され、コモンレール２０が蓄圧している燃料を気筒内に噴射する。燃料噴射弁３０は、ディーゼルエンジンの１回の燃焼行程においてパイロット噴射、メイン噴射およびポスト噴射等を含む多段噴射を行う。燃料噴射弁３０は、ノズルニードルに閉弁方向に燃料圧力を加える制御室の圧力を制御することにより燃料噴射量を制御する公知の電磁駆動式の弁である。

エンジン制御装置としてのＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、およびＥＥＰＲＯＭ等の書換可能な不揮発性メモリを中心とするマイクロコンピュータ（マイコン）からなる。ＥＣＵ４０は、アクセルペダルの開度（ＡＣＣ）を検出するアクセルセンサ、温度センサ、圧力センサ２２、エンジン回転数（ＮＥ）を検出するＮＥセンサ、酸素センサ、図示しないＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)の差圧を検出する差圧センサ等の各種センサの検出信号からディーゼルエンジン５０の運転状態を取得する。ＥＣＵ４０は、ディーゼルエンジン５０を最適な運転状態に制御するために、取得したエンジン運転状態に基づいて調量弁１８、減圧弁２４および燃料噴射弁３０等への通電を制御する。

また、ＥＣＵ４０は、無噴射、減速運転中等の条件下において、微少量噴射学習、酸素センサおよびＮＥセンサの検出誤差学習、差圧センサの検出値に基づくＤＰＦのＰＭ(Particulate Matter)堆積量の検出、ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)弁の固着チェック等のエンジン制御を実行する。

ＥＣＵ４０は、調量弁１８を駆動する電流値のデューティ比に対する高圧ポンプ１６の圧送量の圧送量特性をマップとしてＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置に記憶している。ＥＣＵ４０は、記憶装置に記憶している高圧ポンプ１６の圧送量特性に基づき、圧力センサ２２から取得する実コモンレール圧が目標コモンレール圧となるように調量弁１８への通電をフィードバック制御している。

また、ＥＣＵ４０は、圧力センサ２２を含む各種センサから得たエンジン運転状態に応じて燃料噴射弁３０の噴射時期および噴射量を制御する。ＥＣＵ４０は、燃料噴射弁３０の噴射時期および噴射量を制御する噴射指令信号としてパルス信号をＥＤＵ４２に出力する。ＥＣＵ４０は、噴射パルス信号のパルス幅に対する噴射量の噴射量特性を、噴射圧であるコモンレール圧毎にマップとして前述した記憶装置に記憶している。

ＥＤＵ４２は、ＥＣＵ４０が出力する制御信号に基づいて減圧弁２４および燃料噴射弁３０に駆動電流または駆動電圧を供給するための駆動装置である。
（ＥＣＵ４０の各手段）
ＥＣＵ４０は、ＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置に記憶されている制御プログラムにより以下の各手段として機能する。

（１）要求受付手段
ＥＣＵ４０は、ディーゼルエンジン５０およびディーゼルエンジン５０を運転するための周辺部品を制御するエンジン制御の実行要求を受け付ける。

（２）スケジュール手段
ＥＣＵ４０は、実行要求を受け付けたエンジン制御に対し、実行頻度に基づいて、実行順序を設定するとともに、エンジン制御毎に実行期間を割り当てる。

ここで、ディーゼルエンジン５０およびその周辺部品の作動箇所には走行距離に応じて経時変化が生じる。そこで、本実施形態では、ディーゼルエンジン５０を搭載した車両の走行距離を実行期間の単位としている。これにより、ディーゼルエンジン５０およびその周辺部品の作動箇所の経時変化に応じてエンジン制御毎に適切な実行期間を割り当てることができる。

エンジン制御に割り当てられる実行期間は、エンジン制御を実行し終了するために必要なすべての期間ではなく、エンジン制御毎に長さを区切って割り当てられる。したがって、通常、１回の実行期間でエンジン制御は終了せず、割り当てられた実行期間を繰り返すことにより、各エンジン制御は終了する。

そして、ＥＣＵ４０は、エンジン制御に対し、実行順序を設定し、エンジン制御毎に実行期間を割り当てるので、実行要求を受け付けたエンジン制御の中で、一つのエンジン制御が終了まで実行期間を独占することを防止できる。その結果、実行要求を受け付けたエンジン制御に均等に実行機会を与えることができる。

また、実行要求頻度が高いエンジン制御の実行期間を長くすることが望ましい。また、均等に実行期間を割り当てる場合には、実行要求頻度の高いエンジン制御の実行順序を先にしてもよい。これにより、実行要求頻度の高いエンジン制御を極力早く終了させ、実行要求頻度の高いエンジン制御を極力繰り返し実行できる。

さらにＥＣＵ４０は、エンジン制御の実行状態に基づいて実行要求頻度を設定する。これにより、ＥＣＵ４０は、エンジン制御の実行状態に基づいて可変に実行スケジュールを設定できる。

また、図２に示すように、エンジン制御の重要度が高くなるほど、基本となる実行要求頻度は高く設定されている。これにより、重要度の高いエンジン制御を極力早く終了させることができるので、重要度の高いエンジン制御を極力繰り返し実行できる。ＥＣＵ４０は、マップ等から重要度に応じて実行要求頻度を算出する。

（３）頻度設定手段
（３−１）成功率
エンジン制御の実行は常に成功するとは限らず、失敗することもある。例えば、エンジン制御の一つである微少量噴射学習においては、検出した微少噴射量の平均値を算出し、噴射量の平均値と指令噴射量との差分に基づいて噴射量特性を補正する。このとき、検出した噴射量のばらつきが大きいと、今回の学習では適切な平均値を算出できないと判断し、今回の学習を中止する。

このように、エンジン制御が失敗すると、エンジン制御の実行要求頻度が実質的に低下することになる。そこで、図３に示すように、エンジン制御の成功率が低下すると、実行要求頻度を補正する補正係数を大きくすることが望ましい。補正係数が大きくなるほど、実行要求頻度は増加方向に補正される。例えば、成功率１００％のときの補正係数は、基準の実行要求頻度を補正せずに使用する「１」とする。

実行要求頻度を増加することにより、成功率の低いエンジン制御の実行機会を極力上昇競ることができる。
各エンジン制御には、エンジン制御毎に設定された走行距離に対して成功回数の期待値がある。この期待値を実現した場合の成功率を１００％とするために、ＥＣＵ４０は、エンジン制御の成功率を次式（１）から算出する。

成功率＝（実成功回数／実行許可走行距離）／（基準成功回数／基準走行距離）
・・・（１）
実成功回数：実際の成功回数（各エンジン制御から通知される）
実行許可走行距離：実行を許可された走行距離
基準成功回数：成功回数の期待値
基準走行距離：基準成功回数を実現するときの走行距離
ただし、エンジン制御の実行結果のサンプル数が少ない場合は、算出される成功率の信頼性が低いので、所定数のサンプルが集まってから成功率を算出することが望ましい。ＥＣＵ４０は、次式（２）から成功率の算出開始時期を決定する。

算出開始時期＝（基準走行距離／基準成功回数）×設定値 ・・・（２）
式（２）において、エンジン制御の実行条件が安定せず、基準走行距離内でのエンジン制御の実行回数がばらつく場合には、設定値を大きくする。

また、成功率が所定値以下に低下すると、図３に示すように、実行頻度要求を補正する補正係数の増加を停止し一定にすることが望ましい。これは、成功率の低いエンジン制御の実行要求頻度を過度に増加した結果、他のエンジン制御の実行を妨げることを防止するためである。

また、成功率が所定値以下に低下している状態が続くと、該当するエンジン制御を実行してもエンジン制御が成功する見込みが低いと判断し、エンジン制御を実行スケジュールから削除することも考えられる。これにより、失敗の多いエンジン制御を繰り返し実行することを防止できる。

エンジン制御を実行スケジュールから削除するときの基準となる所定値は、補正係数を一定にするときの所定値と同じでもよいし、異なる値でもよい。実行スケジュールから削除されたエンジン制御は、再度実行要求を出し直すことになる。

これ以外にも、成功率が所定値以下に低下している状態が続く場合、エンジン制御を実行スケジュールから削除するのではなく、成功率に応じた実行頻度要求の補正を中止し、基準の実行頻度要求を補正せずにそのまま使用してもよい。

（３−２）残り期間
エンジン制御には、実行を終了すべき期限が決められている。例えば、所定の走行距離毎にエンジン制御を実行する場合、今回のエンジン制御は、次回のエンジン制御の開始時期までに終了していなければならない。また、経時劣化により所定の走行距離に達するまでにエンジン制御を終了しなければならないことがある。

そこで、図４の（Ａ）に示すように、エンジン制御を終了する期限までの残り期間が短くなるほど、実行要求頻度を補正する補正係数を大きくすることが望ましい。補正係数が大きくなるほど、実行要求頻度は増加方向に補正される。実行要求頻度を増加することにより、残り期間の短いエンジン制御を極力早く終了することができる。

ＥＣＵ４０は、図４の（Ｂ）に基づき、残り期間を次式（３）から算出する。
残り期間＝次回制御開始走行距離−現在の走行距離 ・・・（３）
ＥＣＵ４０は、該当するエンジン制御の実行を終了するために必要な所定の指標期間と、式（３）から算出した残り期間とを比較し、該当するエンジン制御の実行スケジュールを調整する。

残り期間が指標期間よりも大きい場合には、前述したように、図４の（Ａ）に基づき、ＥＣＵ４０は、エンジン制御を終了する期限までの残り期間が短くなるほど、実行要求頻度を補正する補正係数を大きくする。これにより、残り期間の短いエンジン制御を終了期限までに終了させることができる。

ただし、残り期間が所定値以下に低下すると、図４の（Ａ）に示すように、実行頻度要求を補正する補正係数の増加を停止し一定にすることが望ましい。これは、残り期間の短いエンジン制御の実行要求頻度を過度に増加した結果、他のエンジン制御の実行を妨げることを防止するためである。

残り期間が指標期間以下の場合には、ＥＣＵ４０は、現在の実行スケジュールを無視し、実行順序を先にしたり、通常よりも割り当てる実行期間を長くしたりすることにより、残り期間の短いエンジン制御に優先的に実行許可を与える。これにより、残り期間の短いエンジン制御を終了期限までに極力終了させることができる。

（スケジュール管理）
次に、エンジン制御のスケジュール管理について、図５に基づいて説明する。図５おいて「Ｓ」はステップを表している。図５示すスケジュール管理ルーチンは常時実行される。

Ｓ３００においてＥＣＵ４０は、エンジン制御の実行要求を受け付ける。
Ｓ３０２においてＥＣＵ４０は、受け付けたエンジン制御に実行順序を設定する。ＥＣＵ４０は、並列に実行可能なエンジン制御に対し、同じ実行順序を設定してもよい。

Ｓ３０４においてＥＣＵ４０は、エンジン制御毎に実行期間を区切って割り当てる。この場合、実行要求頻度が高いエンジン制御の実行期間を実行要求頻度の低いエンジン制御の実行期間よりも長くすることが望ましい。また、均等に実行期間を割り当てる場合には、Ｓ３０２において、事項要求頻度の高いエンジン制御の実行順序を実行要求頻度の低いエンジン制御の実行順序より先にしてもよい。

Ｓ３０６においてＥＣＵ４０は、エンジン制御が終了したかを判定する。エンジン制御が終了していない場合、ＥＣＵ４０はＳ３１８に処理を移行する。
エンジン制御が終了した場合、Ｓ３０８においてＥＣＵ４０は、式（１）からエンジン制御の成功率を算出する。

成功率が所定値以下であり（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、その状態が所定回数以上続いている場合（Ｓ３１２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ４０は、該当するエンジン制御を実行してもエンジン制御が成功する見込みが低いと判断し、Ｓ３１４においてエンジン制御を実行スケジュールから削除し、本ルーチンを終了する。

成功率が所定値よりも大きいか（Ｓ３１０：Ｎｏ）、成功率が所定値以下の状態の続いている回数が所定回数よりも小さい場合（Ｓ３１２：Ｎｏ）、Ｓ３１６においてＥＣＵ４０は、成功率に応じてエンジン制御の実行要求頻度を設定する。

Ｓ３１８においてＥＣＵ４０は、エンジン制御の残り期間を式（３）から算出する。ＥＣＵ４０は、残り期間がエンジン制御毎に設定された所定の指標期間以下であれば（Ｓ３２０：Ｙｅｓ）、Ｓ３２２において、現在の実行スケジュールを無視して該当するエンジン制御に優先的に実行許可を与え、本ルーチンを終了する。

ＥＣＵ４０は、残り期間がエンジン制御毎に設定された所定の指標期間よりも大きい場合（Ｓ３２０：Ｎｏ）、Ｓ３２４において、残り期間に応じてエンジン制御の実行要求頻度を設定し、本ルーチンを終了する。

以上説明した本実施形態では、エンジン制御の実行要求頻度に基づいて、実行順序を設定し、エンジン制御毎に実行期間を区切って割り当てる。
これにより、実行中のエンジン制御がすべての制御を終了するまで他のエンジン制御が待機する必要がないので、各エンジン制御に均等に実行機会が与えられる。

また、エンジン制御の実行状態に基づいて実行要求頻度を設定するので、エンジン制御の実行状態に応じて可変に実行要求頻度を設定し、実行スケジュールを変更できる。
［他の実施形態］
上記実施形態では、実行要求を受け付けたすべてのエンジン制御に対し、実行期間を区切って割り当てている。これに対し、１回の実行期間で制御を終了することが望ましいエンジン制御に対しては、実行期間を区切らず、終了に必要な実行期間を一度に割り当ててもよい。

また、上記実施形態では、エンジンとしてディーゼルエンジンを例にして説明した。これ以外にも、エンジン制御を実施するエンジンとして、ガソリンエンジン、電動モータと内燃機関とを組み合わせた所謂ハイブリッドエンジン、電動モータだけを駆動源とするエンジン等、駆動力を発生するものであれば、いずれのエンジンに本発明を適用してもよい。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本実施形態による燃料噴射システムを示すブロック図。 エンジン制御の重要度と実行要求頻度との関係を示す特性図。 エンジン制御の成功率と補正係数との関係を示す特性図。 （Ａ）はエンジン制御の残り期間と補正係数との関係を示す特性図、（Ｂ）は残り期間の算出方法を示す説明図。 スケジュール管理ルーチンを示すフローチャート。

符号の説明

１０：燃料噴射システム、１６：高圧ポンプ（燃料供給ポンプ）、２０：コモンレール、３０：燃料噴射弁、４０：ＥＣＵ（エンジン制御装置、要求受付手段、スケジュール手段、頻度設定手段）、５０：ディーゼルエンジン（内燃機関）

Claims (4)

1. エンジンを制御する実行スケジュールを管理するエンジン制御装置において、
   エンジン制御の実行要求を受け付ける要求受付手段と、
   前記実行要求を受け付けた前記エンジン制御に対し、前記エンジン制御の実行要求頻度に基づいて、実行順序を設定し、前記エンジン制御毎に実行期間を区切って割り当てるスケジュール手段と、
   前記エンジン制御の実行状態に基づいて前記実行要求頻度を設定する頻度設定手段と、
   を備え、
   前記頻度設定手段は、前記エンジン制御を実行したときに前記エンジン制御が適切に終了する成功率を前記実行状態とし、前記成功率が低いほど前記実行要求頻度を増加する、
   ことを特徴とするエンジン制御装置。
2. 前記スケジュール手段は、前記成功率が所定値以下に低下している状態が続いている前記エンジン制御を実行スケジュールから削除することを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記スケジュール手段は、前記実行要求頻度が高いほど前記実行期間を増加することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記エンジン制御の重要度が高いほど前記実行要求頻度は高く設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。

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