JP6057968B2 - エンジン制御システム、車両システム及びエンジン制御方法 - Google Patents
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Description
ECUのネットワークで通信遅延が発生すると、エンジンの制御が不安定になることが想定される。そのため、通信遅延が発生しないように、ネットワーク中継装置やデータベース分配ノードを備えた通信ネットワークが考案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
以下、第1の実施形態に係るエンジン制御システムについて、図1〜図4を参照しながら詳細に説明する。
図1に示すように、エンジン制御システム1は、エンジン3を構成する複数のエンジンユニット(エンジン本体部30、ターボチャージャ31及びEGR32)の各々を制御対象とする複数の制御装置(エンジンECU10、ターボECU11及びEGR−ECU12)を備えている。
ターボECU11は、エンジン3を構成するエンジンユニットのうちターボチャージャ31の駆動を制御する制御装置である。
また、EGR−ECU12は、エンジン3を構成するエンジンユニットのうちEGR32の駆動を制御する制御装置である。
具体的には、エンジンECU10に備えられたリフレクティブメモリユニット20aは、ターボECU11に備えられたリフレクティブメモリユニット20bに向けて、自身に記憶されたメモリ情報を出力する。ターボECU11に備えられたリフレクティブメモリユニット20bは、EGR−ECU12に備えられたリフレクティブメモリユニット20cに向けて、自身に記憶されたメモリ情報を出力する。同様に、EGR−ECU12に備えられたリフレクティブメモリユニット20cは、エンジンECU10に備えられたリフレクティブメモリユニット20aに向けて、自身に記憶されたメモリ情報を出力する。
また、本実施形態において、通信網Rは、通信配線として光ファイバによって構成されている。これにより、エンジン制御システム1全体の軽量化が図られるとともに、通信速度及び通信の信頼性を向上させることができる。
なお、リフレクティブメモリユニット20は、他の実施形態においては上記態様に限定されることはなく、リング型以外の通信網によって接続されていてもよいし、また、光ファイバ以外の通信配線(一般的な金属配線)によって接続されていてもよい。
なお、図2に示すリフレクティブメモリユニット20は、例として、エンジンECU10に備えられたリフレクティブメモリユニット20aの機能構成を示しているが、他の制御装置(ターボECU11、EGR−ECU12)に備えられたリフレクティブメモリユニット20b、20cの機能構成も、図2に示す機能構成と同様である。
メモリ200は、エンジン3を構成する各エンジンユニットの駆動の制御に必要なメモリ情報が記憶される記憶領域である。メモリ200の記憶領域の構成については後述する。
メモリ情報更新部202は、他の制御装置が有するリフレクティブメモリユニット20(EGR−ECU12が有するリフレクティブメモリユニット20c)のメモリ情報出力部201から受け付けたメモリ情報を、自ユニット(リフレクティブメモリユニット20a)が備えるメモリ200に書き込む。
各リフレクティブメモリユニット20のメモリ情報出力部201及びメモリ情報更新部202が上記処理を逐次的に実施することで、リフレクティブメモリユニット20のメモリ200に記憶されるメモリ情報が、各制御装置(エンジンECU10、ターボECU11及びEGR−ECU12)間で同一となり、メモリ情報の共有化が図られる。
例えば、リフレクティブメモリユニット20aのメモリ情報出力部201は、リフレクティブメモリユニット20bのメモリ情報更新部202に向けてメモリ情報を出力するように予め規定されている。また、リフレクティブメモリユニット20bのメモリ情報出力部201は、リフレクティブメモリユニット20cのメモリ情報更新部202に向けてメモリ情報を出力するように規定されている。そして、リフレクティブメモリユニット20cのメモリ情報出力部201は、リフレクティブメモリユニット20aのメモリ情報更新部202に向けてメモリ情報を出力するように規定されている。
リフレクティブメモリユニット20a、20b、20cの各々が備えるメモリ200は、いずれも、図3に示すように複数種類の記憶領域が予め区画されている。具体的には、メモリ200の記憶領域は、エンジン本体部制御用記憶領域A01、ターボ制御用記憶領域A02及びEGR制御用記憶領域A03に区画される。
ターボ制御用記憶領域A02には、ターボチャージャ31(図1)の駆動を制御するために必要なメモリ情報が記憶される。ターボチャージャ駆動制御部110(図1)は、リフレクティブメモリユニット20b(図1)に搭載されたメモリ200のうち、ターボ制御用記憶領域A02を参照してターボチャージャ31の制御を行う。
同様に、EGR制御用記憶領域A03には、EGR32(図1)の駆動を制御するために必要なメモリ情報が記憶される。EGR駆動制御部120(図1)は、リフレクティブメモリユニット20c(図1)に搭載されたメモリ200のうち、EGR制御用記憶領域A03を参照してEGR32の制御を行う。
以下、図1、図2、図3及び図4を参照しながら、エンジン制御システム1の動作例について説明する。
このように、エンジンECU10は、運転者の操作に応じた各エンジンユニットに対応する指令値の全てを、エンジンECU10自身が備えるメモリ200の所定領域の各々に書き込んでメモリ情報を更新する(ステップS02)。
このような手順により、エンジンECU10においてメモリ200のメモリ情報(燃料噴射量指令値、過給圧指令値、EGR量指令値)が新たに更新されると、瞬時に、他の制御装置間とのメモリ情報の共有化処理が行われる(ステップS03)。
なお、上述のステップS04〜ステップS06の各処理は、実際には、各制御装置(エンジンECU10、ターボECU11及びEGR−ECU12)によって同時並列的に実行される。
これに対し、本実施形態に係るエンジン制御システム1は、制御装置の各々がリフレクティブメモリユニット20を搭載することで、制御装置自身が通信処理を行う必要がなくなる。つまり、各制御装置は、単に、各々が内部に備えるメモリ(メモリ200)に書き込まれたメモリ情報のみを参照して制御するだけでよくなるため、制御装置の負荷を軽減することができるとともに、処理が高速化され、入力指令に対する応答特性を高めることができる。
また、制御装置同士の独自の通信網Rが新たに設けられることで、制御装置同士の通信を高速、かつ、安定化させることができ、複数の制御装置による協調制御の高精度化、高信頼性化を図ることができる。
例えば、本実施形態において、各リフレクティブメモリユニット20は、エンジンECU10、ターボECU11、EGR−ECU12の順でメモリ情報が巡るように構成されているものとして説明した。しかし、他の実施形態においてはこの態様に限定されず、逆回り(エンジンECU10、EGR−ECU12、ターボECU11の順)でメモリ情報が巡るように構成されていてもよい。
次に、第2の実施形態に係るエンジン制御システムについて、図5を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態に係る各駆動制御部(エンジン本体部駆動制御部100、ターボチャージャ駆動制御部110及びEGR駆動制御部120)は、第1の実施形態と同様に、自装置が備えるリフレクティブメモリユニット20(メモリ200)に記憶された各種指令値に基づいて、各々が制御対象とするエンジンユニットの駆動を制御する。
また、本実施形態に係る各駆動制御部は、当該各種指令値に対応する各種観測値を、リフレクティブメモリユニット20を通じて共有する。そして、各駆動制御部は、自装置が備えるメモリ200の記憶領域のうち、各々が制御対象としないエンジンユニットの駆動に関する情報が書き込まれる記憶領域をも参照して、制御対象とするエンジンユニット各々の駆動を制御する。
同様に、EGR駆動制御部120は、図5に示すように、リフレクティブメモリユニット20cのメモリ200に区画されたEGR制御用記憶領域A03(図3)に書き込まれたEGR量指令値に基づいて、EGR32のバルブ制御を行う。更に、EGR駆動制御部120は、EGR32において観測されるEGR量観測値を、リフレクティブメモリユニット20cのメモリ200に区画されたEGR制御用記憶領域A03に書き込む。
このようにすることで、ターボチャージャ駆動制御部110は、ターボ制御用記憶領域A02に記憶された過給圧指令値、及び、EGR制御用記憶領域A03に記憶されたEGR量観測値に基づいて、機械的負荷が抑制され、又は、エネルギー効率が最大化するような最適な給気量となるように、バルブ制御を実行することができる。
このようにすることで、EGR駆動制御部120は、EGR制御用記憶領域A03に記憶されたEGR量指令値、及び、ターボ制御用記憶領域A02に記憶された給気量観測値に基づいて、最適なEGR量となるように、バルブ制御を実行することができる。
次に、第3の実施形態に係る車両システムについて、図6を参照しながら詳細に説明する。
図6に示すように、車両システム5は、第1の実施形態(又は、第2の実施形態)に係るエンジン制御システム1と、バス50と、ボディ制御システム51と、情報システム52と、を備えている。
上述したように、エンジン制御システム1は、エンジン3を構成する各エンジンユニットの各々を制御する複数の制御装置(エンジンECU10、ターボECU11及びEGR−ECU12)を有してなる。
ボディ制御システム51は、車両に搭載される車載システムの一つであって、車両の窓(ウインドウ)やドア等を制御する車載システムである。
情報システム52は、同じく、車両に搭載される車載システムの一つであって、カーナビゲーション装置やオーディオ機器等を制御する車載システムである。
バス50は、エンジン制御システム1を構成する複数の制御装置(エンジンECU10、ターボECU11、EGR−ECU12)、ボディ制御システム51及び情報システム52を互いに通信可能とする通信網Bを構成する。即ち、本実施形態に係る車両システム5は、バス型ネットワークである通信網Bで構成される。通信網Bを経て行われる各システム同士の通信は、一般的には、例えば、CAN通信を用いて行われる。
このようにすることで、処理高速化が要求されるエンジン制御システムにおいて、光ファイバを用いることで従来の通信配線より高速で通信を行うことができる。さらに、光ファイバを用いた場合、通信やエンジン内の振動で生じると予想されるノイズに対しても耐性を持つことができ、エンジン制御システムの信頼性を高めることができる。
10 エンジンECU(制御装置)
100 エンジン本体部駆動制御部(駆動制御部)
11 ターボECU(制御装置)
110 ターボチャージャ駆動制御部(駆動制御部)
12 EGR−ECU(制御装置)
120 EGR駆動制御部(駆動制御部)
20、20a、20b、20c リフレクティブメモリユニット
200 メモリ
201 メモリ情報出力部
202 メモリ情報更新部
3 エンジン
30 エンジン本体部(エンジンユニット)
31 ターボチャージャ(エンジンユニット)
32 EGR(エンジンユニット)
5 車両システム
50 バス
51 ボディ制御システム(車載システム)
52 情報システム(車載システム)
A01 エンジン本体部制御用記憶領域
A02 ターボ制御用記憶領域
A03 EGR制御用記憶領域
B 通信網(バス型ネットワーク)
R 通信網(リング型ネットワーク)
Claims (4)
- エンジンを構成する複数のエンジンユニットの各々を制御対象とする複数の制御装置を備え、
複数の前記制御装置は、
各々に備えられたメモリに記憶されたメモリ情報に従って、制御対象とする前記エンジンユニットの駆動を制御する駆動制御部と、
自装置が備える前記メモリに記憶されているメモリ情報を、他の前記制御装置に出力するメモリ情報出力部と、
他の前記制御装置の前記メモリ情報出力部から受け付けたメモリ情報を、自装置が備える前記メモリに書き込むメモリ情報更新部と、
を備え、
複数の前記制御装置のうちの一の制御装置が備える前記駆動制御部は、
前記一の制御装置が備える前記メモリの記憶領域のうち予め区画された記憶領域であって、前記一の制御装置が制御対象とする前記エンジンユニットの駆動に関する情報が書き込まれる記憶領域と、他の前記制御装置が制御対象とする前記エンジンユニットの駆動に関する情報が書き込まれる領域と、を参照して、前記一の制御装置が制御対象とする前記エンジンユニットの駆動を制御する
エンジン制御システム。 - 前記メモリ情報出力部は、前記メモリ情報を、予め規定された特定の一の前記制御装置に出力し、
前記メモリ情報更新部は、予め規定された特定の一の前記制御装置の前記メモリ情報出力部から前記メモリ情報を受け付ける
ことを特徴とする請求項1に記載のエンジン制御システム。 - 請求項1又は請求項2に記載のエンジン制御システムと、
車両に搭載される車載システムと、
を備え、
前記エンジン制御システムと前記車載システムとは、複数の前記制御装置が備える前記メモリ情報出力部と前記メモリ情報更新部とを接続する通信網から独立した他の通信網で接続されている
ことを特徴とする車両システム。 - エンジンを構成する複数のエンジンユニットの各々を制御対象とする複数の制御装置を用いて前記エンジンを制御するエンジン制御方法であって、
複数の前記制御装置の各々に備えられたメモリに記憶されたメモリ情報に従って、制御対象とする前記エンジンユニットの駆動を制御する駆動制御ステップと、
自装置が備える前記メモリに記憶されているメモリ情報を、メモリ情報出力部が、他の前記制御装置に出力するメモリ情報出力ステップと、
他の前記制御装置の前記メモリ情報出力部から受け付けたメモリ情報を、自装置が備える前記メモリに書き込むメモリ情報更新ステップと、
を有し、
複数の前記制御装置のうちの一の制御装置が行う前記駆動制御ステップにおいて、
前記一の制御装置が備える前記メモリの記憶領域のうち予め区画された記憶領域であって、前記一の制御装置が制御対象とする前記エンジンユニットの駆動に関する情報が書き込まれる記憶領域と、他の前記制御装置が制御対象とする前記エンジンユニットの駆動に関する情報が書き込まれる領域と、を参照して、前記一の制御装置が制御対象とする前記エンジンユニットの駆動を制御する
エンジン制御方法。
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