JP5811128B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
さらに、前記燃料噴射弁として、少なくとも、気筒内に直接、燃料を噴射するように配設されたものを備えており、前記噴射制御量で表現される要求は、優先度の低い要求(燃料の総噴射量は変更するが、噴射回数は変更しない要求)と高い要求(総噴射量および噴射回数の両方を変更する要求)とに区別して、前記基本噴射制御調停部では、先に前記優先度の低い要求に関わる噴射制御量を調停した上で、この噴射制御量を前記優先度の高い要求に関わる噴射制御量とともに調停するようにしている。
以下に、まず図1を参照して、実施形態に係る火花点火式エンジン1の構成の一例を説明する。図にはエンジン1の本体部分における1つの気筒2の構成のみを示しているが、エンジン1は例えば直列4気筒エンジンであって、シリンダブロック1aに形成された気筒2内には、図の上下方向に往復動するようにピストン3が収容されている。シリンダブロック1aの上部にはシリンダヘッド1bが組み付けられ、その下面とピストン3の上面との間が燃焼室となる。
次に、エンジン1の燃料噴射系について説明する。
ECU500は、図2に模式的に示すように、CPU(Central Processing Unit)501、ROM(Read Only Memory)502、RAM(Random Access Memory)503、および、バックアップRAM504などを備えている。
次に、制御装置の構成について詳細に説明する。図3は、制御装置の各要素をブロックで示し、ブロック間の信号の伝達を矢印で示している。この例では制御装置は、5つの階層510〜550からなる階層型の制御構造を有し、最上位には要求発生階層510が、その下位には物理量調停階層520および制御量設定階層530が、さらにその下位には制御量調停階層540が設けられ、最下位に制御出力階層550が設けられている。
以下、各階層510〜550の構成と、そこで行われる処理について上位の階層から順に説明する。まず、要求発生階層510には、複数の要求出力部511〜519が配置されている。ここでいう要求とはエンジン1の機能に関する要求(エンジン1に求められている性能とも言える)であり、要求出力部511〜519はエンジン1の機能毎に設けられている。エンジン1の機能は種々多様であり、エンジン1に何を求めるか、何を優先するかによって、要求発生階層510に配置する要求出力部の内容は異なってくる。
物理量調停階層520では、要求発生階層510から出力される要求値の調停が行なわれる。物理量調停階層520には、要求の分類である物理量毎に調停部521〜523が設けられている。調停部521はトルクで表現された要求値を集約して1つのトルク要求値に調停する。調停部522は効率で表現された要求値を集約して1つの効率要求値に調停する。そして、調停部523は空燃比で表現された要求値を集約して1つの空燃比要求値に調停する。
本実施形態では、制御量設定階層530に1つの調整変換部531が設けられ、まず、物理量調停階層520にて調停されたトルク要求値、効率要求値および空燃比要求値の大きさを調整する。前述のように物理量調停階層520ではエンジン1の実現可能範囲は調停に加味されていないため、各要求値の大きさによっては、エンジン1を適正に運転できない可能性がある。そこで、調整変換部531は、エンジン1の適正運転が可能になるように各要求値を相互の関係に基づいて調整する。
一例として図3に示すように制御量調停階層540には、要求の分類であるアクチュエータ7,8,…の制御量に対応して調停部541〜543(543a〜543i)が設けられている。図示の例では調停部541は、スロットル開度の要求値を集約して1つの要求値に調停する。また、調停部542は、点火時期の要求値を集約して1つの要求値に調停する。
制御量調停階層540の下位の階層である制御出力階層550では、前記の各要求値に基づいてアクチュエータ7,8,…の各制御出力が算出される。図示の例では最下位の制御出力階層550には、前記制御量調停階層540から伝達される信号に対応して制御出力部551〜555が設けられている。制御出力部551(スロットル駆動制御部)には、前記スロットル開度の要求値の調停部541からスロットル開度要求値が伝達され、これに応じてスロットル駆動信号が出力される。
以下では、上述した制御量調停階層540におけるアクチュエータの制御量の調停について、特に、本実施形態の特徴である噴射機能要求の調停について、図3の他に図4〜6も参照して詳細に説明する。
以下では図4、5を参照して、噴射機能調停部543における噴射制御量の調停について詳しく説明する。上述したように噴射機能調停部543には、インジェクタ21,22の動作を表す7つの噴射制御量をそれぞれ調停する第1〜第7の調停部543a〜543gと、燃料ポンプ24,25の動作を表すポンプ制御量を調停する第8、第9の調停部543h,543i(図3、6を参照)とが設けられ、それら噴射制御量とポンプ制御量とを一括して調停するようになっている。
次に、ポンプ制御量の調停について図6を参照して説明する。上述したように噴射機能調停部543に設けられている第8の調停部543hは、ポンプ制御量の1つとして低圧ポンプ24の吐出量を調停する。この第8の調停部543hには、制御量調停階層540の要求出力部514(514a),518からそれぞれ、基本噴射要求に対応する吐出量およびS&S停止に対応する吐出量(即ち零)の要求値(信号)が伝達される。
以上、説明したとおり本実施形態の制御装置では、まず、階層構造の最上位の要求発生階層510からその下位の物理量調停階層520、制御量設定階層530、制御量調停階層540を経て制御出力階層550まで一方向に信号が伝達されるので、制御演算負荷の低減が図られる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば前記の実施形態ではエンジン1への基本的な機能要求としてドライバビリティ、排気ガスおよび燃費の3つを挙げており、これらをトルク、効率および空燃比の3つの物理量で表現して調停するようにしているが、これに限定されることはない。
2 気筒
7 イグナイタ(アクチュエータ)
8 スロットルバルブ(アクチュエータ)
11a 吸気ポート
21 筒内噴射用インジェクタ(第1噴射弁、燃料噴射弁:アクチュエータ)
22 ポート噴射用インジェクタ(第2噴射弁、燃料噴射弁:アクチュエータ)
24 低圧ポンプ(燃料ポンプ:アクチュエータ)
25 高圧ポンプ(燃料ポンプ:アクチュエータ)
500 ECU
510 要求発生階層
520 物理量調停階層
530 制御量設定階層
540 制御量調停階層
543 噴射機能調停部
543a 第1の調停部(基本噴射制御調停部)
543b 第2の調停部(基本噴射制御調停部)
543c 第3の調停部(始動時噴射制御調停部)
543d 第4の調停部(始動時噴射制御調停部)
543e 第5の調停部(基本噴射制御調停部)
543f 第6の調停部(基本噴射制御調停部)
543g 第7の調停部(基本噴射制御調停部)
543h 第8の調停部(ポンプ制御調停部)
543hb 下限ガード部(吐出量制限部)
543i 第9の調停部(ポンプ制御調停部)
543ib 下限ガード部(目標燃圧制限部)
543ic 上限ガード部(目標燃圧制限部)
Claims (6)
- 内燃機関の各種の機能に関する要求を、当該内燃機関の動作に関わる複数のアクチュエータを強調制御して実現する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の機能に関する要求値を生成して出力する要求発生階層と、
前記要求発生階層の下位に設けられ、前記要求値のうち所定の物理量で表現されたものを集約して調停する物理量調停階層と、
前記物理量調停階層の下位に設けられ、前記の調停された要求値に基づいて前記アクチュエータの制御量を設定する制御量設定階層と、を備え、
前記要求発生階層、物理量調停階層および制御量設定階層の順に上位の階層から下位の階層へ一方向に信号が伝達される階層型の制御構造を有しており、
さらに前記制御量設定階層の下位には、前記要求発生階層から出力される要求値のうち前記アクチュエータの制御量で表現されたものが、前記物理量調停階層を介さずに伝達され、当該制御量で表現された要求値を前記制御量設定階層にて設定された制御量とともに、制御量毎に集約して調停する制御量調停階層が設けられ、
当該制御量調停階層には、内燃機関の運転中に、前記アクチュエータの1つである燃料噴射弁の動作に関する噴射制御量の調停を行う基本噴射制御調停部と、内燃機関の始動時における前記噴射制御量の調停を行う始動時噴射制御調停部と、が設けられており、
前記燃料噴射弁として、少なくとも、気筒内に直接、燃料を噴射するように配設されたものを備え、
前記噴射制御量で表現される要求が、優先度の低い要求と高い要求とに区別され、その優先度の低い要求が、燃料の総噴射量は変更するが、噴射回数は変更しないものである一方、前記優先度の高い要求が、総噴射量および噴射回数の両方を変更するものであり、
前記基本噴射制御調停部では、先に前記優先度の低い要求に関わる噴射制御量を調停した上で、この噴射制御量を前記優先度の高い要求に関わる噴射制御量とともに調停するように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、
前記基本噴射制御調停部では、前記噴射制御量として少なくとも、前記気筒内に直接、燃料を噴射する燃料噴射弁による気筒の圧縮行程での燃料噴射量の上限値を調停する、内燃機関の制御装置。 - 請求項1または2のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、
前記燃料噴射弁として、気筒内に直接、燃料を噴射するように配設された第1噴射弁と、気筒毎の吸気ポートに燃料を噴射するように配設された第2噴射弁とを備え、
前記基本噴射制御調停部では、前記噴射制御量として少なくとも、前記第1および第2噴射弁のそれぞれによる燃料の噴射回数と、各回の燃料噴射量の割合とを調停する、内燃機関の制御装置。 - 請求項1〜3のいずれか1つに記載の内燃機関の制御装置において、
前記アクチュエータには、前記燃料噴射弁に燃料を供給する燃料ポンプが含まれ、
前記制御量調停階層には、前記燃料ポンプの動作に関するポンプ制御量の調停を、前記基本噴射制御調停部または始動時噴射制御調停部における噴射制御量の調停と関連づけて行うポンプ制御調停部が設けられている、内燃機関の制御装置。 - 請求項4に記載の内燃機関の制御装置において、
前記ポンプ制御調停部は、前記基本噴射制御調停部にて前記燃料噴射弁の動作を停止させるように噴射制御量を調停する際に、これに関連づけて前記燃料ポンプの動作を停止させるように、ポンプ制御量であるポンプ吐出量を調停するものであり、
さらに、前記ポンプ制御調停部によって調停されたポンプ吐出量の下限値を設定する吐出量制限部が設けられている、内燃機関の制御装置。 - 請求項4または5のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、
前記燃料ポンプが、前記気筒内に直接、燃料を噴射する燃料噴射弁に所定以上の高圧の燃料を供給可能な高圧ポンプであり、
前記ポンプ制御調停部は、前記基本噴射制御調停部にて、内燃機関の気筒の圧縮行程で前記気筒内に直接、燃料を噴射する燃料噴射弁を動作させるように噴射制御量を調停する際に、これに関連づけて、前記高圧ポンプの動作により燃料の噴射圧力を上昇させるように、ポンプ制御量であるポンプ目標燃圧を調停するものであり、
さらに、前記ポンプ制御調停部によって調停されたポンプ目標燃圧の上限値および下限値の少なくとも一方を設定する目標燃圧制限部が設けられている、内燃機関の制御装置。
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