JP2006132524A - エンジン制御システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 コモンレール式燃料噴射装置1をメインECU91と噴射制御用ECU92で制御する。メインECU91は、噴射制御の基本値となる運転要求値を算出する。一方、噴射制御用ECU92は、独立したコンピュータを搭載してコモンレール式燃料噴射装置1を自律制御可能なもので、メインECU91の算出した運転要求値を補正して、コモンレール式燃料噴射装置1を直接的に制御する。これによって、コモンレール式燃料噴射装置1を異なるバージョンに変更する場合は、新しいコモンレール式噴射装置1と、新しい噴射制御用ECU92に交換すれば良く、開発工数を小さく抑えることができる。
【選択図】 図1
Description
エンジン制御を行うECUは、エンジン制御に関わる多数の制御対象装置(例えば、燃料噴射装置、過給圧装置、EGR装置など)を制御するとともに、車両に搭載される一部の機能装置等(例えば、保安装置、快適性向上装置など)を制御するように設けられている。
ECUは、多数の制御対象装置のそれぞれをエンジン等の運転状態に応じて制御している。
そして、近年では、高精度な制御を達成するために、制御対象装置の制御が複雑化する傾向にある。
このことは、燃料噴射装置だけでなく、過給圧装置やEGR装置(エンジン排気ガス再循環装置)など、他の制御対象装置についても、制御プログラムが複雑化する傾向にある。
エンジン制御に関わる制御対象装置のうち、例えば1つの制御対象装置を異なるバージョンに変更する場合(例えば、これまでECUが制御していた制御対象装置を、新しく開発した制御対象装置や、他社の制御対象装置に乗せ変える場合など)が想定される。具体的な一例としては、制御対象装置の一例である燃料噴射装置を、新しく開発された高機能タイプに変更して、エンジン性能(排気浄化性能など)を高める場合が想定される。
このように、1つの制御対象装置を変更する場合でも、従来のECUは1つであったために、ECU全体を交換する必要が生じる。
ここで、1つのECUとは、1つのコンピュータを用いて構成される制御装置を指すものとする。
そこで、ECUを、基本演算を行うメインECUと、メインECUが求めた運転要求値に基づいて各制御対象装置を個別に制御するサブECUとに分割して、上記の不具合を解消することが考えられる。
しかし、メインECUが要求する運転要求値に基づき、サブECUが特定の制御対象装置の具体的な制御を行うように設けた場合、次の問題点が生じる。
例えば、サブECUが制御を行う制御対象装置の学習運転を行う場合、その制御対象装置の運転状態を学習に適した特殊運転状態にすることが要求される。
この場合、学習に適した特殊エンジン運転状態を作り出すための運転要求値をメインECUが求める必要がある。この結果、メインECUと燃料噴射装置の直接的な関わり度合が大きいものとなり、サブECUを分けて設けることによる効果が消失してしまう。
即ち、メインECUと制御対象装置の直接的な関わり度合が大きくなってしまい、制御対象装置を直接制御するためのサブECUを設ける効果が消えてしまう。
また、学習時に、学習に適した特殊エンジン運転状態をメインECUが作り出すため、「学習運転の開始から学習運転の終りの区間」は、メインECUの制御に依存することになる。
ここで、車両運転中に実施する学習運転は、機会が少ない上に、限られた短い時間であることが多く、学習が完結しない場合が多い。
このため、学習に適した運転条件になった場合に、より早く学習運転を実施することが要求される。
しかし、メインECUによって学習運転を実行させる場合、メインECUにおける制御ロジックの割り込み待ちに要する時間が発生するため、学習が完結する確率度合がより低いものとなる。
即ち、サブECUによる制御対象装置の制御範囲がメインECUの作動によって常に制限されてしまうことになり、ECUをメイン、サブECUに分けた効果を十分に生かすことができない(特許文献等なし)。
請求項1の手段を採用するエンジン制御システムのECUは、エンジン等の運転状態に応じて制御対象装置の運転要求値を算出するメインECUと、メインECUで算出した運転要求値を基にして、制御対象装置を直接的に制御するサブECUとに分けて設けられている。
サブECUは、メインECUとは異なる独立したコンピュータを搭載するものである。 そして、このサブECUは、エンジン等の運転状態、あるいは記憶装置に記憶された補正値に基づいてメインECUの算出した運転要求値を補正して、制御対象装置の作動を直接的に制御するものである。
(第1の効果)
このように設けられることにより、エンジン制御に関わる制御対象装置のうち、例えば1つの制御対象装置を異なるバージョンに変更する場合は、変更した制御対象装置を制御するサブECUに交換すれば良く、メインECUに影響を与えない。
このため、交換されるサブECUを開発すれば良く、制御対象装置の変更に要するECUの開発工数を小さく抑えることができる。
また、サブECUは、外部から所定の運転指示が与えられた場合(例えば、点検時等に外部から学習指令が与えられた場合など)、メインECUから運転委譲指示が与えられた場合(例えば、メインECUに不具合が生じてメインECUから退避走行のための指令が与えられた場合など)、あるいはエンジン等の運転状態が所定の運転状態の場合(例えば、車両の運転中に学習に適した運転状態になった場合など)に、メインECUとは独立して制御対象装置を自律制御するものである。
(第2の効果)
このように、サブECUは、メインECUとは独立して制御対象装置を自律制御できる。即ち、サブECUは、メインECUに依存せずに制御対象装置を制御することができる。
このため、メインECUと制御対象装置の直接的な関わりを無くすことができ、サブECUを分割した効果が消失することはない。
さらに、サブECUは、外部から所定の運転指示が与えられた場合(例えば、点検時等に外部から学習指令が与えられた場合など)、メインECUから運転委譲指示が与えられた場合(例えば、メインECUに不具合が生じてメインECUから退避走行のための指令が与えられた場合など)、あるいはエンジン等の運転状態が所定の運転状態の場合(例えば、車両の運転中に学習に適した運転状態になった場合など)に、メインECUとは独立して制御対象装置を自律制御するものである。
具体的な一例を示すと、サブECUは、車両の運転中に学習に適した運転状態になった場合(エンジン等の運転状態が所定の運転状態となった場合の一例)に、メインECUとは独立して制御対象装置を自律制御することができる。
このため、燃料噴射装置の学習時は、学習に適した特殊なエンジン運転状態をサブECUが作り出すため、「学習運転の開始から学習運転の終りの区間」は、サブECUの制御に依存することになる。
ここで、車両運転中に実施する学習運転は、機会が少ない上に、限られた短い時間であることが多く、学習が完結しない場合が多い。
しかし、学習に適した運転条件になった場合に、サブECUが自律制御で学習運転を実施することで、メインECUにおける制御ロジックに学習運転を開始するための割り込み待ちに要する時間が発生しなくなり、より早く学習運転を実施することができる。これによって、学習が完結する確率度合が従来よりも高まる。
即ち、サブECUによる制御対象装置の制御範囲がメインECUの作動によって制限されなくなり、ECUをメイン、サブECUに分けた効果を十分に高めることが可能になる。
請求項2の手段を採用するエンジン制御システムのサブECUは、外部から学習指示が与えられた場合、あるいはエンジン等の運転状態が所定の学習運転状態の場合に、メインECUとは独立して制御対象装置を自律制御して、サブECUが作動を制御するアクチュエータに与える指令値と、そのアクチュエータの作動量との精度向上を行う学習機能を備えるものである。
そして、エンジン等の運転状態が所定の学習運転状態の場合は、上述したように、メインECUの作動に関係なくサブECUが学習運転を実行させることができるため、学習が完結する確率度合が従来よりも高まる。
請求項3の手段を採用するエンジン制御システムにおける制御対象装置は、エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射装置であり、サブECUは、燃料噴射装置に搭載された全てのアクチュエータを制御する噴射制御用ECUである。
これによって、エンジン制御に関わる制御対象装置のうち、燃料噴射装置を異なるバージョンに変更する場合(例えば、これまでECUが制御していた燃料噴射装置を、新しく開発された燃料噴射装置や、他社の燃料噴射装置に乗せ変える場合など)は、変更した燃料噴射装置を制御するサブECU(噴射制御用ECU)に交換すれば良く、メインECUに影響を与えない。このため、燃料噴射装置の変更に要するECUの開発工数を小さく抑えることができる。
請求項4の手段を採用するエンジン制御システムの燃料噴射装置は、高圧燃料を圧送する高圧ポンプと、この高圧ポンプの圧送した燃料を蓄えるコモンレールと、このコモンレールに蓄圧された高圧燃料を噴射するインジェクタとを備えるものである。
そして、サブECUは、メインECUから運転要求値として与えられる目標レール圧、目標噴射時期、目標噴射量を、エンジン等の運転状態、あるいは記憶装置に記憶された補正値に基づいて補正して、高圧ポンプの燃料吐出量、インジェクタの噴射開始時期、インジェクタの噴射期間を制御する。
さらに、サブECUは、外部から所定の運転指示が与えられた場合(例えば、点検時等に外部から学習指令が与えられた場合など)、メインECUから運転委譲指示が与えられた場合(例えば、メインECUに不具合が生じてメインECUから退避走行のための指令が与えられた場合など)、あるいはエンジン等の運転状態が所定の運転状態の場合(例えば、車両の運転中に学習に適した運転状態になった場合など)に、高圧ポンプの燃料吐出量、インジェクタの噴射開始時期、インジェクタの噴射期間を、メインECUとは独立して自律制御可能に設けられたものである。
請求項5の手段を採用するエンジン制御システムの制御対象装置は、エンジンに加給圧を供給する過給圧装置であり、サブECUは、過給圧装置に搭載された全てのアクチュエータを制御する過給圧制御用ECUである。
これによって、エンジン制御に関わる制御対象装置のうち、過給圧装置を異なるバージョンに変更する場合(例えば、これまでECUが制御していた過給圧装置を、新しく開発された過給圧装置や、他社の過給圧装置に乗せ変える場合など)は、変更した過給圧装置を制御するサブECU(過給圧制御用ECU)に交換すれば良く、メインECUに影響を与えない。このため、過給圧装置の変更に要するECUの開発工数を小さく抑えることができる。
請求項6の手段を採用するエンジン制御システムの制御対象装置は、エンジンの排気ガスの一部を吸気側へ戻すEGR装置であり、サブECUは、EGR装置に搭載された全てのアクチュエータを制御するEGR制御用ECUである。
これによって、エンジン制御に関わる制御対象装置のうち、EGR装置を異なるバージョンに変更する場合(例えば、これまでECUが制御していたEGR装置を、新しく開発されたEGR装置や、他社のEGR装置に乗せ変える場合など)は、変更したEGR装置を制御するサブECU(EGR制御用ECU)に交換すれば良く、メインECUに影響を与えない。このため、EGR装置の変更に要するECUの開発工数を小さく抑えることができる。
請求項7の手段を採用するエンジン制御システムのサブECUは、メインECUから独立して制御対象装置を自律制御する際、その制御対象装置を自律制御しつつ、メインECUに代わって他の制御対象装置の運転要求値を求め、その運転要求値を他のサブECUに与える機能を持つものである。
このように設けることで、メインECUは、あるサブECUが学習制御状態に入った時専用の「他のECUに与える制御要求値」を演算する必要が無くなる。
一例を示すと、噴射制御用ECU(サブECU)が噴射系の学習制御を実施する場合、エンジンを特殊な状態に保つ場合が想定される。
このとき、例えば、学習を行う噴射制御用ECU(サブECU)が、過給圧装置を制御する過給圧制御用ECU(他のサブECU)に対して「過給圧装置がある特定の動作状態」になるように指示したり、EGR装置を制御するEGR制御用ECU(他のサブECU)に対して「EGR装置がある特定の動作状態」になるように指示するものである。
これによって、メインECUは、噴射制御用ECU(サブECU)が学習制御状態に入った時専用の「過給圧装置やEGR装置の制御要求値」を演算する必要が無くなる。
このECUは、エンジン等の運転状態に応じて制御対象装置の運転要求値を算出するメインECUと、メインECUで算出した運転要求値を基にして、制御対象装置を直接的に制御するサブECUとに分けて設けられている。
そして、サブECUは、メインECUとは異なる独立したコンピュータを搭載するものであり、このサブECUは、エンジン等の運転状態、あるいは記憶装置に記憶された補正値に基づいてメインECUの算出した運転要求値を補正して、制御対象装置の作動を直接的に制御するものである。
また、サブECUは、外部から所定の運転指示が与えられた場合(例えば、点検時等に外部から学習指令が与えられた場合など)、メインECUから運転委譲指示が与えられた場合(例えば、メインECUに不具合が生じてメインECUから退避走行のための指令が与えられた場合など)、あるいはエンジン等の運転状態が所定の運転状態の場合(例えば、車両の運転中に学習に適した運転状態になった場合など)に、メインECUとは独立して制御対象装置を自律制御するものである。
(実施例1の基本構成の説明)
エンジン制御システムは、エンジン制御に関わる複数の制御対象装置と、エンジン等の運転状態に応じて複数の制御対象装置の作動を制御するECUとを備える。
図1では、制御対象装置として、コモンレール式燃料噴射装置1、過給圧装置2、EGR装置3、吸気スロットル4、グロープラグ5、スワールコントロール装置6を例示している。
コモンレール式燃料噴射装置1は、エンジン(例えばディーゼルエンジン)11に燃料噴射を行う噴射システムであり、コモンレール12、インジェクタ13、サプライポンプ14等で構成される。
このサプライポンプ14には、高圧ポンプに吸引される燃料の量を調整するSCV(吸入調量弁)16が搭載されており、このSCV16の通電量が制御されることで、コモンレール12に蓄圧されるレール圧が調整される。
この実施例に示す過給圧装置2は、VGT(可変ジオメトリターボ装置)であり、排気タービン21、吸気コンプレッサ22、過給圧可変用のターボアクチュエータ23等で構成されている。
排気タービン21は、その周囲を渦巻き状に覆うタービンハウジング21aに囲まれ、排気管24を通過する排気ガスの流れによって回転駆動される羽根車である。
吸気コンプレッサ22は、排気タービン21とシャフト25を介して連結されて排気タービン21と一体に回転する羽根車であり、その周囲を渦巻き状に覆うコンプレッサハウジング22aに囲まれ、排気タービン21の回転を受けて吸気管26内の空気をエンジン11内に向けて加圧供給する。なお、好ましくは、図1中破線に示すように、吸気コンプレッサ22の下流の吸気管26にインタークーラー27を介在させて、吸気コンプレッサ22の加圧により昇温した過給気を冷却した後にエンジン11へ導くことが望ましい。
ターボアクチュエータ23は、排気タービン21に排気ガスを吹き付けるフラップ23aの角度を調節することで、過給圧(吸気コンプレッサ22によって加圧される吸気圧)をコントロールするものである。
EGR装置3は、EGR経路31、EGRバルブ32等で構成されている。
EGR経路31は、ターボアクチュエータ23の排気上流側の排気ガスの一部をエンジン11の吸気側に還流させる排気ガスのリターン通路である。このEGR経路31は、その上流端が排気管24より分岐しており、またその下流端が吸気コンプレッサ22の吸気下流側の吸気管26に接続している。なお、好ましくは、図1中破線に示すように、EGR経路31にEGRクーラー33を介在させて、高温の排気ガスを冷却した後にエンジン11の吸気側へ戻すことが望ましい。
EGRバルブ32は、EGR経路31によって吸気側へ還流される排気ガスの量を調整することで、新気に対する排気ガスのEGR率を調節するものである。
吸気スロットル4は、吸気管26の内部に配置されたバタフライバルブ41の開度を調節することで、エンジン11に吸入される空気量(燃焼空気の量)を調整するものである。
グロープラグ5は、通電されると発熱して、気筒内に噴射された燃料を加熱する始動補助装置であり、グローリレー51を介して通電が制御される。
スワールコントロール装置6は、燃焼室に近い吸気通路をメイン通路61とサブ通路62に分け、サブ通路62の開度をスワールバルブ63で調節することで、燃焼室内で発生するスワールを制御するものである。
ECUは、エンジン等の運転状態に応じて各制御対象装置の作動を制御するものであり、エンジン等の運転状態を検出する手段として、ECUには多数のセンサ信号が入力される。
ECUに接続されるセンサ類には、エンジン回転数を検出する回転数センサ71(NEセンサ)、エンジンカムシャフト等に設けられて噴射気筒を検出する角度センサ72(Gセンサ)、吸気コンプレッサ22に導かれる新気の温度を検出する吸気温センサ73、吸気コンプレッサ22に導かれる新気量を検出するマスエアフローセンサ74、吸気コンプレッサ22の下流で過給圧を検出する空気圧センサ75、排気タービン21の下流で排気ガスの温度を検出する排気温センサ76、触媒(DPF)77の上流と下流の差圧を検出する差圧センサ78、エンジン11の冷却水温度を検出する水温センサ79、コモンレール12に蓄圧されたレール圧を検出するレール圧センサ81、サプライポンプ14で加圧された燃料温度(インジェクタ13に供給される燃料温度)を検出する燃料温度センサ82、乗員によって操作されるイグニッションスイッチ83、スタータスイッチ84、アクセル開度を検出するアクセルポジション85、クラッチの作動状態を検出するクラッチスイッチ86、ニュートラル状態を検出するニュートラルスイッチ87、およびその他のセンサ類がある。
なお、図1中に示す符号88は、後述する噴射制御用ECU92の電源入力を行うメインリレーである。
ここで、実施例1と従来技術を比較するために、従来のECUを説明する。
従来は、1つのECU(1つのコンピュータを備える制御装置)でコモンレール式燃料噴射装置1を制御するものであった。
従来のECUは、制御処理、演算処理を行う1つのCPU、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置(ROM、スタンバイRAMまたはEEPROM、RAM等のメモリ)、入力回路、出力回路、電源回路を含んで構成されている周知構造のマイクロコンピュータで構成される。そして、ECUは、ECUに入力されるセンサ類の信号(エンジン等の運転状態:乗員の運転状態、エンジン11の運転状態、車両走行状態等の検出信号)に基づいて、多数の制御対象装置(コモンレール式燃料噴射装置1、過給圧装置2、EGR装置3、吸気スロットル4、グロープラグ5、スワールコントロール装置6)を制御していた。
(1)各種センサ入力、各種スイッチ入力の入力処理を行う機能。
これは、ドライバーの運転意志の検出、周辺環境状態の検出、エンジン運転状態の算出などを行う機能である。
(2)エンジンパラメータを算出する機能。
これは、アイドリング制御時の目標アイドル回転数、目標噴射量、目標噴射時期、目標レール圧、目標過給圧、目標EGR率、目標スロットル開度、グロープラグ5の通電の有無、スワール開度等の算出を行う機能である。
(3)エンジン補機、アクチュエータを駆動する機能。
これは、インジェクタ13(電磁弁15)の駆動、サプライポンプ14(SCV16)の駆動、ターボアクチュエータ23の駆動、EGRバルブ32の駆動、吸気スロットル4の駆動、グローリレー51の駆動、スワールバルブ63の駆動等を実行する機能である。
(5)他の制御ユニット(例えば、エアコン制御装置、自動変速機であれば油圧制御装置など)との通信処理を行う機能。
(6)ダイアグフェイルセーフ処理を行う機能。
(7)エンジン停止時等におけるECUの後処理制御を行う機能。
上記従来のECUに対し、この実施例1のECUは、メインECU(図1中、エンジン制御ECU)91、噴射制御用ECU(図1中、CRS−ECU:図3中、サブECU)92、過給圧制御用ECU(図1中、ターボECU)93、EGR制御用ECU(図1中、EGRECU)94で構成される。
コモンレール式燃料噴射装置1はメインECU91と噴射制御用ECU92によって制御され、過給圧装置2はメインECU91と過給圧制御用ECU93によって制御され、EGR装置3はメインECU91とEGR制御用ECU94によって制御される。
また、吸気スロットル4、グロープラグ5、スワールコントロール装置6は、メインECU91によって直接制御される。
メインECU91は、エンジン等の運転状態に応じて、コモンレール式燃料噴射装置1の運転要求値(目標噴射量、目標噴射タイミング、目標レール圧等)、過給圧装置2の運転要求値(目標過給圧等)、EGR装置3の運転要求値(目標EGR率等)を算出し、それらの算出値を噴射制御用ECU92、過給圧制御用ECU93、EGR制御用ECU94に与えるとともに、エンジン等の運転状態に応じて吸気スロットル4、グロープラグ5、スワールコントロール装置6を直接制御するものである。
コモンレール式燃料噴射装置1は、上述したように、メインECU91と噴射制御用ECU92によって制御される。
(コモンレール式燃料噴射装置1の制御のためのメインECU91の機能)
メインECU91は、コモンレール式燃料噴射装置1の噴射制御の基本値となる運転要求値(目標噴射量、目標噴射タイミング、目標レール圧)を算出し、その運転要求値を噴射制御用ECU92に出力する。また、メインECU91は、運転要求値の他に、メインECU91に入力された水温情報、スイッチ情報、ダイアグ情報など、エンジン等の運転状態の情報も噴射制御用ECU92に出力する。
噴射制御用ECU92は、コモンレール式燃料噴射装置1に搭載された全てのアクチュエータを直接的に制御するものであり、他のECU(メインECU91、過給圧制御用ECU93、EGR制御用ECU94)とは独立したコンピュータを搭載しており、制御処理、演算処理を行うCPU、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置、入力回路、出力回路、電源回路等を含んで構成されている。なお、電源回路は他のECUと共通のものであっても良く、少なくとも他のECUとは独立して演算を実施できるコンピューター部を備えるものである。
また、噴射制御用ECU92は、コモンレール式燃料噴射装置1のセンサ信号が入力されるものであり、実レール圧、コモンレール式燃料噴射装置1のダイアグ情報など、コモンレール式燃料噴射装置1の運転情報をメインECU91に送信するように設けられている。
さらに、噴射制御用ECU92は、後述するように、特殊モード時にメインECU91とは独立してコモンレール式燃料噴射装置1を自律制御可能なものであり、その自律制御のためのセンサ信号(スイッチ信号を含む)が、直接噴射制御用ECU92にも入力されるように設けられている。
噴射制御用ECU92の機能を、以下の(1)〜(6)に箇条書きにして説明する。
(1)通常運転時の制御機能。
これは、メインECU91から入力された運転要求値(目標噴射量、目標噴射タイミング、目標レール圧)の補正処理を行う機能である。
具体的には、メインECU91から与えられた運転情報(エンジン等の運転状態)、あるいは噴射制御用ECU92に直接入力された運転情報(エンジン等の運転状態)に基づいてメインECU91から入力された運転要求値(目標噴射量、目標噴射タイミング、目標レール圧)を補正する機能と、記憶装置に記憶された補正値(学習値、機差修正用の初期補正値など)に基づいてメインECU91から入力された運転要求値(目標噴射量、目標噴射タイミング、目標レール圧)を補正する機能とからなる。
これは、インジェクタ13、サプライポンプ14など、コモンレール式燃料噴射装置1にかかるダイアグフェイルセーフ処理を行う機能である。
このダイアグフェイルセーフ制御機能は、メインECU91に不具合(故障等)が生じたことを噴射制御用ECU92が検知した場合に、噴射制御用ECU92に入力される各種のセンサ信号に基づいて、噴射制御用ECU92がインジェクタ13、サプライポンプ14などのコモンレール式燃料噴射装置1の機能部品を自律制御するフェイルセーフ制御を行う機能である。このダイアグフェイルセーフ制御機能は後述する。
これは、インジェクタ13、サプライポンプ14など、コモンレール式燃料噴射装置1における各種学習制御を行う機能である。
この特殊モード時の制御機能は、噴射制御用ECU92がコモンレール式燃料噴射装置1を自律制御して、コモンレール式燃料噴射装置1に搭載されたアクチュエータの学習を行う制御機能である。この特殊モード時の制御機能は後述する。
これは、学習運転時に求めた学習値や、出荷時に入力された機差修正用の初期補正値などを記憶する機能である。
(5)コモンレール式燃料噴射装置1の各アクチュエータを駆動する機能。
これは、噴射制御用ECU92で求めたインジェクタ13の噴射開始時期(インジェクタ13における電磁弁15の通電開始時期)、噴射量(インジェクタ13の噴射期間:インジェクタ13における電磁弁15の通電期間)、高圧ポンプの燃料吐出量(SCV16の通電量)に基づいて、インジェクタ13(電磁弁15)、サプライポンプ14(SCV16)の駆動を行う機能である。
(6)他の制御ユニット(例えば、メインECU91など)との通信処理を行う機能。
(7)過給圧装置2およびEGR装置3の運転要求値を与える機能。
これは、噴射制御用ECU92がコモンレール式燃料噴射装置1を自律制御する際に、メインECU91に代わって過給圧装置2およびEGR装置3の運転要求値を求め、その運転要求値を過給圧制御用ECU93、EGR制御用ECU94に与える機能である。
メインECU91は、自身(メインECU91)が正常に作動しているか否かを診断する自己診断手段を搭載しており、自己診断手段が自身(メインECU91)の故障を判定した場合に、ランプ等の表示手段によって乗員に「故障が発生した旨」を表示するように設けられている。
一方、噴射制御用ECU92は、メインECU91に設けられた自己診断手段の診断結果(例えば、正常状態を示すフラグ)が入力されるように設けられており、メインECU91が故障していると判定された場合に、メインECU91から与えられる運転要求値(目標噴射量、目標噴射タイミング、目標レール圧)は無視し、噴射制御用ECU92に入力される各種のセンサ信号(現在の運転状態)に基づいて、噴射制御用ECU92がインジェクタ13、サプライポンプ14などのコモンレール式燃料噴射装置1の機能部品を自律制御する制御プログラムである。
次に、上記ダイアグフェイルセーフ制御機能の制御例を図2を参照して説明する。
この制御ルーチンに侵入すると(スタート)、メインECU91に設けられた自己診断手段からメインECU91が正常状態であることを示す「正常状態フラグ」を噴射制御用ECU92に送信する(ステップA1)。
次に、噴射制御用ECU92においてメインECU91から「正常状態フラグ」が正常に送信されているか否かの判断を行う(ステップA2)。
噴射制御用ECU92は、外部から学習指示が与えられた場合、あるいはエンジン等の運転状態が所定の学習運転状態の場合に、メインECU91とは独立してコモンレール式燃料噴射装置1を自律制御して、噴射作動に関わるアクチュエータに与える指令値の補正値を求め、そのアクチュエータの作動精度の向上を行う学習機能を実施するように設けられている。
上記(A)の学習機能は、製造工場、ディーラー、サービス工場などで、特殊ツール(点検整備用のサービスツールなど)を用いて、特殊ツールからメインECU91または噴射制御用ECU92に特殊信号(点検整備用信号など)を与えることで(外部から学習指示が与えられた場合の一例)、メインECU91の運転要求値は無視し、メインECU91から独立して噴射制御用ECU92がコモンレール式燃料噴射装置1を自律制御して、噴射制御用ECU92が噴射作動を制御するアクチュエータの学習を実施する機能である。
ここで、上記(A)における噴射制御用ECU92の自律制御は、特殊信号によって与えられる学習内容に応じて異なるものであり、学習に適したエンジン運転状態を噴射制御用ECU92が作り出すものである。
なお、噴射制御用ECU92がコモンレール式燃料噴射装置1を自律して学習運転させる場合は、学習運転を実施している旨の情報をメインECU91に送信することが望ましい。
具体的には、学習時に噴射制御用ECU92がISC(アイドル・スピード・コントロール)、FCCB制御(噴射不均量補償制御)等の制御を実施して、学習に適したエンジン11の運転状態を作り出すものである。
次に、上記(A)の学習機能の制御例のうち、特殊ツール(この例ではサービスツール)からメインECU91に特殊信号(この例ではサービスコード)を与えて学習制御を強制的に実施する制御例を図3を参照して説明する。
なお、メインECU91は、サービスツールから与えられた学習のための「サービスコード」を噴射制御用ECU92に送信可能であるとともに、噴射制御用ECU92の発生する学習の実行信号をサービスツールに送信可能に設けられている。
すると、噴射制御用ECU92は、各種ダイアグやエンジンの運転状態が、学習に適した状態であるか否かの判断を行う。(ステップB3)。
次に、噴射制御用ECU92は、メインECU91から与えられる運転要求値(目標噴射量、目標噴射タイミング、目標レール圧)に基づいて、コモンレール式燃料噴射装置1の機能部品を制御する(ステップB5)。具体的には、メインECU91から与えられる運転要求値を、上述した通常運転時の制御機能で補正処理して、コモンレール式燃料噴射装置1の各アクチュエータを制御し、この制御ルーチンを終了する(エンド)。
このステップB7の判断結果がNOの場合(学習未完了)は、ステップB6へ戻り学習のための自律運転を継続する。
上記ステップB7の判断結果がYESの場合(学習完了)は、(i)求めた学習値を噴射制御用ECU92の記憶装置に記憶(学習値の記憶機能)させ、(ii)学習が完了した旨をメインECU91を介してサービスツールに送信し、(iii)噴射制御用ECU92による自律制御を終了して、メインECU91から与えられる運転要求値に基づいてコモンレール式燃料噴射装置1の機能部品を制御する通常制御に戻り(ステップB8)、この制御ルーチンを終了する(エンド)。
このステップC6の判断結果がNOの場合(学習未完了)は、ステップC5へ戻り学習のための自律運転を継続する。
上記ステップC6の判断結果がYESの場合(学習完了)は、(i)求めた学習値を噴射制御用ECU92の記憶装置に記憶(学習値の記憶機能)させ、(ii)学習が完了した旨をサービスツールに送信し、(iii)噴射制御用ECU92による自律制御を終了して、メインECU91から与えられる運転要求値に基づいてコモンレール式燃料噴射装置1の機能部品を制御する通常制御に戻り(ステップC7)、この制御ルーチンを終了する(エンド)。
次に、上記(B)の学習機能の制御例を図5を参照して説明する。
この制御ルーチンに侵入し(スタート)、メインECU91から与えられる運転要求値(目標噴射量、目標噴射タイミング、目標レール圧)に基づいてコモンレール式燃料噴射装置1の機能部品を制御している通常運転の実施中(ステップD1)、エンジンの運転状態が学習に適した運転状態(例えば、車両の走行距離が所定の距離間隔に達し、且つエンジンの運転状態がアイドリングの安定状態)であるか否かの判断を行う(ステップD2)。
このステップD5の判断結果がNOの場合(学習未完了)は、ステップD4へ戻り、学習のための自律運転を継続する。
上記ステップD5の判断結果がYESの場合(学習完了)は、求めた学習値を噴射制御用ECU92の記憶装置に記憶(学習値の記憶機能)させる(ステップD6)。次に、噴射制御用ECU92による学習のための自律制御を終了して、メインECU91から与えられる運転要求値に基づいてコモンレール式燃料噴射装置1の機能部品を制御する通常制御に戻り(ステップD7)、この制御ルーチンを終了する(エンド)。
噴射制御用ECU92には、メインECU91から独立してコモンレール式燃料噴射装置1を自律制御する際に、そのコモンレール式燃料噴射装置1を自律制御しつつ、メインECU91に代わって過給圧装置2およびEGR装置3の運転要求値を算出し、その運転要求値を過給圧制御用ECU93、EGR制御用ECU94に与える機能が設けられている。
具体的には、噴射制御用ECU92がコモンレール式燃料噴射装置1の学習制御を実施する場合に、エンジン11を特殊な状態に保つ場合がある。
このとき、学習を行う噴射制御用ECU92が、過給圧制御用ECU93に対して過給圧装置2が「コモンレール式燃料噴射装置1の学習に適したある特定の動作状態」になるように指示したり、EGR制御用ECU94に対してEGR装置3が「コモンレール式燃料噴射装置1の学習に適したある特定の動作状態」になるように指示するものである。
なお、サブECU間の指示(信号)のやり取りは、例えば、既に車両に普及しているCAN(コントロール・エリア・ネットワーク)通信等を通して行うものである。
このように設けることで、メインECU91は、噴射制御用ECU92が学習制御状態に入った時専用の「過給圧装置2やEGR装置3の制御要求値」を演算する必要が無くなる。
次に、コモンレール式燃料噴射装置1を、メインECU91と噴射制御用ECU92を用いて制御する効果を説明する。
この実施例1では、エンジン制御システムのECUを、エンジン等の運転状態に応じてコモンレール式燃料噴射装置1の運転要求値を算出するメインECU91と、メインECU91で算出した運転要求値に基づいてコモンレール式燃料噴射装置1を直接的に制御する噴射制御用ECU92とに分けている。
噴射制御用ECU92は、メインECU91とは異なる独立したコンピュータを搭載するものである。
そして、この噴射制御用ECU92は、エンジン等の運転状態、あるいは記憶装置に記憶された補正値に基づいてメインECU91の算出した運転要求値を補正して、コモンレール式燃料噴射装置1の作動を直接的に制御する。
この結果、コモンレール式燃料噴射装置1を異なるバージョンに変更する場合は、新しいコモンレール式噴射装置1と、新しい噴射制御用ECU92に交換すれば良く、メインECU91など、他のECUには影響を与えない。即ち、他のECUはそのまま使うことができる。
このため、コモンレール式燃料噴射装置1を変更する場合は、新しい噴射制御用ECU92を開発すれば良く、コモンレール式燃料噴射装置1の変更に要するECUの開発工数を小さく抑えることができる。
また、噴射制御用ECU92は、外部から所定の運転指示が与えられた場合(例えば、点検時等に外部から学習指令が与えられた場合など)、メインECU91から運転委譲指示が与えられた場合(例えば、メインECU91に不具合が生じてメインECU91から退避走行のための指令が与えられた場合など)、あるいはエンジン等の運転状態が所定の運転状態の場合(例えば、車両の運転中に学習に適した運転状態になった場合など)に、メインECU91とは独立してコモンレール式燃料噴射装置1を自律制御する。
即ち、噴射制御用ECU92は、メインECU91に依存せずにコモンレール式燃料噴射装置1を制御することができる。
このため、メインECU91とコモンレール式燃料噴射装置1の直接的な関わりを無くすことができ、噴射制御用ECU92を分割した効果が消失することがない。
さらに、噴射制御用ECU92は、外部から所定の運転指示が与えられた場合(例えば、点検時等に外部から学習指令が与えられた場合など)、メインECU91から運転委譲指示が与えられた場合(例えば、メインECU91に不具合が生じてメインECU91から退避走行のための指令が与えられた場合など)、あるいはエンジン等の運転状態が所定の運転状態の場合(例えば、車両の運転中に学習に適した運転状態になった場合など)に、メインECU91とは独立してコモンレール式燃料噴射装置1を自律制御する。
この結果、コモンレール式燃料噴射装置1の学習時は、学習に適した特殊なエンジン運転状態を噴射制御用ECU92が作り出すため、「学習運転の開始から学習運転の終りの区間」は、噴射制御用ECU92の制御に依存する。
車両運転中に実施する学習運転は、機会が少ない上に、限られた短い時間であることが多く、学習が完結しない場合が多い。
しかるに、実施例1では、学習に適した運転条件になった場合に、噴射制御用ECU92が自律制御で学習運転を実施できるため、メインECU91における制御ロジックに学習運転を開始するための割り込み待ちに要する時間が発生しなくなり、より早く学習運転を実施することができる。
これによって、学習が完結する確率度合を従来よりも高めることができる。
過給圧装置2は、上述したように、メインECU91と過給圧制御用ECU93によって制御される。
(過給圧装置2の制御のためのメインECU91の機能)
メインECU91は、過給圧装置2の制御のために、過給圧制御の基本値となる運転要求値(目標過給圧)を算出し、その運転要求値を過給圧制御用ECU93に出力する。
過給圧制御用ECU93は、過給圧装置2に搭載された全てのアクチュエータ(この実施例1ではターボアクチュエータ23だけ)を直接的に制御するものであり、他のECU(メインECU91、噴射制御用ECU92、EGR制御用ECU94)とは独立したコンピュータを搭載しており、制御処理、演算処理を行うCPU、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置、入力回路、出力回路、電源回路等を含んで構成されている。なお、電源回路は他のECUと共通のものであっても良く、少なくとも他のECUとは独立して演算を実施できるコンピューター部を備えるものである。
この過給圧制御用ECU93は、メインECU91から入力された運転要求値(目標過給圧)の補正処理を行うものである。
また、過給圧制御用ECU93は、特殊モード時にメインECU91とは独立して過給圧装置2を自律制御可能なものである。
この実施例1では、過給圧装置2を、それぞれに独立したコンピュータを搭載するメインECU91と過給圧制御用ECU93で制御する。
この結果、過給圧装置2を異なるバージョンに変更する場合は、新しい過給圧装置2と、新しい過給圧制御用ECU93に交換すれば良く、メインECU91など他のECUには影響を与えない。即ち、他のECUはそのまま使うことができる。
このため、過給圧装置2を変更する場合は、新しい過給圧制御用ECU93を開発すれば良く、過給圧装置2の変更に要するECUの開発工数を極めて小さく抑えることができる。
EGR装置3は、上述したように、メインECU91とEGR制御用ECU94によって制御される。
(EGR装置3の制御のためのメインECU91の機能)
メインECU91は、EGR装置3の制御のために、EGR制御の基本値となる運転要求値(目標EGR率)を算出し、その運転要求値をEGR制御用ECU94に出力する。
EGR制御用ECU94は、EGR装置3に搭載された全てのアクチュエータ(この実施例1ではEGRバルブ32だけ)を直接的に制御するものであり、他のECU(メインECU91、噴射制御用ECU92、過給圧制御用ECU93)とは独立したコンピュータを搭載しており、制御処理、演算処理を行うCPU、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置、入力回路、出力回路、電源回路等を含んで構成されている。なお、電源回路は他のECUと共通のものであっても良く、少なくとも他のECUとは独立して演算を実施できるコンピューター部を備えるものである。
このEGR制御用ECU94は、メインECU91から入力された運転要求値(目標EGR率)の補正処理を行うものである。
また、EGR制御用ECU94は、特殊モード時にメインECU91とは独立してEGR装置3を自律制御可能なものである。
この実施例1では、EGR装置3を、それぞれに独立したコンピュータを搭載するメインECU91とEGR制御用ECU94で制御する。
この結果、EGR装置3を異なるバージョンに変更する場合は、新しいEGR装置3と、新しいEGR制御用ECU94に交換すれば良く、メインECU91など他のECUには影響を与えない。即ち、他のECUはそのまま使うことができる。
このため、EGR装置3を変更する場合は、新しいEGR制御用ECU94を開発すれば良く、EGR装置3の変更に要するECUの開発工数を極めて小さく抑えることができる。
上記の実施例では、電磁弁15の作動によって噴射状態が制御される2ウェイタイプのインジェクタ13を搭載したコモンレール式燃料噴射装置1を開示したが、アクチュエータ(ピエゾアクチュエータ等)が直接的にニードルを駆動する直接駆動タイプのインジェクタや、3ウェイタイプのインジェクタなど、他のインジェクタを搭載したコモンレール式燃料噴射装置であっても良い。
上記の実施例では、燃料噴射装置の一例としてコモンレール式燃料噴射装置1を開示したが、コモンレールを用いない他のディーゼルエンジン用の燃料噴射装置はもちろん、ガソリンエンジン用の燃料噴射装置など、他の燃料噴射装置を搭載するエンジン制御システムに本発明を適用しても良い。
2 過給圧装置(制御対象装置の一例)
3 EGR装置(制御対象装置の一例)
4 吸気スロットル(制御対象装置の一例)
5 グロープラグ(制御対象装置の一例)
6 スワールコントロール装置(制御対象装置の一例)
11 エンジン
12 コモンレール
13 インジェクタ
14 サプライポンプ(高圧ポンプを搭載するポンプ)
91 メインECU
92 噴射制御用ECU(サブECUの一例)
93 過給圧制御用ECU(サブECUの一例)
94 EGR制御用ECU(サブECUの一例)
Claims (7)
- エンジン制御に関わる制御対象装置と、
エンジン等の運転状態に応じて前記制御対象装置の作動を制御するECUと、
を備えるエンジン制御システムにおいて、
前記ECUは、
前記エンジン等の運転状態に応じて前記制御対象装置の運転要求値を算出するメインECUと、
このメインECUとは異なる独立したコンピュータを搭載し、前記エンジン等の運転状態、あるいは記憶装置に記憶された補正値に基づいて前記メインECUの算出した運転要求値を補正して、前記制御対象装置の作動を制御するとともに、
外部から所定の運転指示が与えられた場合、前記メインECUから運転委譲指示が与えられた場合、あるいは前記エンジン等の運転状態が所定の運転状態の場合に、前記メインECUとは独立して前記制御対象装置を自律制御するサブECUと、
を備えることを特徴とするエンジン制御システム。 - 請求項1に記載のエンジン制御システムにおいて、
前記サブECUは、外部から学習指示が与えられた場合、あるいは前記エンジン等の運転状態が所定の学習運転状態の場合に、前記メインECUとは独立して前記制御対象装置を自律制御して、前記サブECUが作動を制御するアクチュエータに与える指令値と、そのアクチュエータの作動量との精度向上を行う学習機能を備えることを特徴とするエンジン制御システム。 - 請求項1または請求項2に記載のエンジン制御システムにおいて、
前記制御対象装置は、前記エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射装置であり、
前記サブECUは、前記燃料噴射装置に搭載された全てのアクチュエータを制御する噴射制御用ECUであることを特徴とするエンジン制御システム。 - 請求項3に記載のエンジン制御システムにおいて、
前記燃料噴射装置は、高圧燃料を圧送する高圧ポンプと、この高圧ポンプの圧送した燃料を蓄えるコモンレールと、このコモンレールに蓄圧された高圧燃料を噴射するインジェクタとを備え、
前記噴射制御用ECUは、前記メインECUから運転要求値として与えられる目標レール圧、目標噴射時期、目標噴射量を、前記エンジン等の運転状態、あるいは前記記憶装置に記憶された補正値に基づいて補正して、前記高圧ポンプの燃料吐出量、前記インジェクタの噴射開始時期、前記インジェクタの噴射期間を制御するものであり、
外部から所定の運転指示が与えられた場合、前記メインECUから運転委譲指示が与えられた場合、あるいは前記エンジン等の運転状態が所定の運転状態の場合に、前記高圧ポンプの燃料吐出量、前記インジェクタの噴射開始時期、前記インジェクタの噴射期間を、前記メインECUとは独立して自律制御可能に設けられたことを特徴とするエンジン制御システム。 - 請求項1または請求項2に記載のエンジン制御システムにおいて、
前記制御対象装置は、前記エンジンに加給圧を供給する過給圧装置であり、
前記サブECUは、前記過給圧装置に搭載された全てのアクチュエータを制御する過給圧制御用ECUであることを特徴とするエンジン制御システム。 - 請求項1または請求項2に記載のエンジン制御システムにおいて、
前記制御対象装置は、前記エンジンの排気ガスの一部を吸気側へ戻すEGR装置であり、
前記サブECUは、前記EGR装置に搭載された全てのアクチュエータを制御するEGR制御用ECUであることを特徴とするエンジン制御システム。 - 請求項1〜請求項6のいずれかに記載のエンジン制御システムにおいて、
前記サブECUは、前記メインECUから独立して前記制御対象装置を自律制御する際、その制御対象装置を自律制御しつつ、前記メインECUに代わって他の制御対象装置の運転要求値を求め、その運転要求値を他のサブECUに与える機能を持つことを特徴とするエンジン制御システム。
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