(57)【要約】【課題】複数の制御装置の一部の作動が停止された場合においても機関振動を増大させることなく内燃機関の運転を継続可能な制御システムを提供することを目的とする。【解決手段】通常運転時は、コア１，コア２が正常に作動する（図３（ａ））。このため、１番気筒、５番気筒、３番気筒、６番気筒、２番気筒、４番気筒の順に各気筒が爆発し、これらの燃焼間隔が一定となる。コア２が故障した場合、コア２による制御目標値の演算が行われなくなるものの、正常なコア１による制御目標値の演算は継続される。つまり、コア１が割り当てられた気筒（１番、２番および３番気筒）による減筒運転が行われる（図３（ｂ））。この減筒運転時においては、通常運転時よりは広がるものの、気筒の燃焼間隔は一定となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定された爆発順番で燃焼を行う複数の気筒と、前記複数の気筒の夫々に設けられたアクチュエータの動作を制御するために前記複数の気筒に対して割り当てられる複数の制御装置とを備える内燃機関の制御システムであって、
前記複数の気筒の数は４以上の偶数であり、
前記複数の制御装置の数は２つであり、
前記爆発順番が奇数番目の気筒から構成される第１気筒グループに属する気筒に対しては、前記２つの制御装置のうちの一方が割り当てられ、前記爆発順番が偶数番目の気筒から構成される第２気筒グループに属する気筒に対しては、前記２つの制御装置のうちのもう一方が割り当てられることを特徴とする内燃機関の制御システム。
【請求項２】
前記内燃機関は、２つのバンクを備えるＶ型６気筒エンジンまたは水平対向６気筒エンジンであり、
前記第１気筒グループに属する気筒が、前記第２気筒グループに属する気筒と異なるバンクに設けられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項３】
前記内燃機関は、２つのバンクを備えるＶ型８気筒エンジンまたは水平対向８気筒エンジンであり、
前記２つのバンクには、前記第１気筒グループに属する気筒と、前記第２気筒グループに属する気筒とが同数ずつ設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項４】
予め設定された爆発順番で燃焼を行う複数の気筒と、前記複数の気筒の夫々に設けられたアクチュエータの動作を制御するために前記複数の気筒に対して割り当てられる複数の制御装置とを備える内燃機関の制御システムであって、
前記複数の気筒の数ｎは８以上の偶数であり、
前記複数の制御装置の数ｍは２＜ｍ≦ｎ／２を満たす偶数であり、
前記爆発順番が奇数番目の気筒から構成される第１気筒グループに属する気筒に対しては、前記複数の制御装置を２つのグループに分けたうちの第１制御装置グループに属する制御装置の何れか１つが割り当てられ、前記爆発順番が偶数番目の気筒から構成される第２気筒グループに属する気筒に対しては、前記第１制御装置グループとは異なる第２制御装置グループに属する制御装置の何れか１つが割り当てられ、
前記複数の制御装置は、前記第１制御装置グループまたは前記第２制御装置グループに属する特定の制御装置の作動が停止した場合、当該特定の制御装置と同一の制御装置グループに属する制御装置の作動を停止し、当該特定の制御装置と異なる制御装置グループに属する制御装置の作動を継続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システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、６気筒エンジンの気筒（シリンダ）の夫々に対応する６つの電子制御装置を設けた制御システムが開示されている。この制御システムによれば、燃料噴射弁、排気弁、始動弁、シリンダ注油装置といった気筒毎に設けられるアクチュエータの動作を当該気筒単位で制御することができる。従って、ある気筒のアクチュエータに割り当てた制御装置が故障した場合であっても、他の正常な制御装置によって内燃機関の運転を継続させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３１８２５３号公報
【特許文献２】特開２０１３−９２１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、各気筒で行われる燃焼の順序や燃焼のタイミングは、全てのアクチュエータや制御装置が正常な場合に燃焼の間隔が一定となるように定められている。そのため、上記制御システムにおいて、故障した制御装置の作動が停止されると燃焼の間隔が一定とならない可能性がある。具体的に、６気筒エンジンのうちの１つの気筒に割り当てた制御装置が故障した場合、他の５つの気筒の制御装置の作動を継続することになる。そうすると、故障後は燃焼の間隔が一定ではなくなるので、機関振動が増大して運転者のドライバビリティに影響を及ぼすという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みなされたものである。すなわち、複数の制御装置の一部の作動が停止された場合においても機関振動を増大させることなく運転を継続可能な内燃機関の制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、予め設定された爆発順番で燃焼を行う複数の気筒と、前記複数の気筒の夫々に設けられたアクチュエータの動作を制御するために前記複数の気筒に対して割り当てられる複数の制御装置とを備える内燃機関の制御システムであって、
前記複数の気筒の数は４以上の偶数であり、
前記複数の制御装置の数は２つであり、
前記爆発順番が奇数番目の気筒から構成される第１気筒グループに属する気筒に対しては、前記２つの制御装置のうちの一方が割り当てられ、前記爆発順番が偶数番目の気筒から構成される第２気筒グループに属する気筒に対しては、前記２つの制御装置のうちのもう一方が割り当てられることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関は、２つのバンクを備えるＶ型６気筒エンジンまたは水平対向６気筒エンジンであり、
前記第１気筒グループに属する気筒が、前記第２気筒グループに属する気筒と異なるバンクに設けられることを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記内燃機関は、２つのバンクを備えるＶ型８気筒エンジンまたは水平対向８気筒エンジンであり、
前記２つのバンクには、前記第１気筒グループに属する気筒と、前記第２気筒グループに属する気筒とが同数ずつ設けられることを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、上記の目的を達成するため、予め設定された爆発順番で燃焼を行う複数の気筒と、前記複数の気筒の夫々に設けられたアクチュエータの動作を制御するために前記複数の気筒に対して割り当てられる複数の制御装置とを備える内燃機関の制御システムであって、
前記複数の気筒の数ｎは８以上の偶数であり、
前記複数の制御装置の数ｍは２＜ｍ≦ｎ／２を満たす偶数であり、
前記爆発順番が奇数番目の気筒から構成される第１気筒グループに属する気筒に対しては、前記複数の制御装置を２つのグループに分けたうちの第１制御装置グループに属する制御装置の何れか１つが割り当てられ、前記爆発順番が偶数番目の気筒から構成される第２気筒グループに属する気筒に対しては、前記第１制御装置グループとは異なる第２制御装置グループに属する制御装置の何れか１つが割り当てられ、
前記複数の制御装置は、前記第１制御装置グループまたは前記第２制御装置グループに属する特定の制御装置の作動が停止した場合、当該特定の制御装置と同一の制御装置グループに属する制御装置の作動を停止し、当該特定の制御装置と異なる制御装置グループに属する制御装置の作動を継続するように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、第１気筒グループまたは第２気筒グループのうちの一方の気筒グループに属する気筒に対して割り当てられた制御装置の作動が停止された場合においても他方の気筒グループに属する気筒に対して割り当てられた制御装置によって燃焼の間隔を一定に保つことができる。従って、燃焼の間隔が不均一となる場合に発生するエンジン振動を低減できる。
【００１１】
第２の発明によれば、２つのバンクを備えるＶ型６気筒エンジンまたは水平対向６気筒エンジンにおいて、第１気筒グループまたは第２気筒グループのうちの一方の気筒グループに属する気筒に対して割り当てられた制御装置の作動が停止された場合に、その制御装置に対応するバンクでの燃焼を停止できる。即ち、バンク単位での燃焼制御が可能となる。
【００１２】
第３の発明によれば、２つのバンクを備えるＶ型８気筒エンジンまたは水平対向８気筒エンジンにおいて、第１気筒グループまたは第２気筒グループのうちの一方の気筒グループに属する気筒に対して割り当てられた制御装置の作動が停止された場合に、当該２つのバンク間でエンジン振動を打ち消しあうことができる。
【００１３】
第４の発明によれば、ｍ個の制御装置のうちの特定の制御装置の作動が停止された場合においても、当該特定の制御装置と異なる制御装置グループに属する制御装置によって燃焼の間隔を一定に保つことができる。従って、燃焼の間隔が不均一となる場合に発生するエンジン振動を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】並列演算装置の構成の概略を示す図である。
【図２】実施の形態１のコア１０２の割り当てを説明するための図である。
【図３】燃焼の間隔を説明するための図である。
【図４】実施の形態１の変形例を説明するための図である。
【図５】実施の形態２のコア１０２の割り当てを説明するための図である。
【図６】図５の構成において、コア２が故障した場合の燃焼間隔を説明するための図である。
【図７】実施の形態２の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態の制御システムについて図を用いながら説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
実施の形態１．
本実施の形態の制御システムは、車両等に搭載される直列６気筒エンジンと、並列演算装置を用いて当該エンジンの制御にかかるアクチュエータの制御目標値を演算する並列演算装置とを備えている。本実施の形態の制御システムが適用されるエンジンの種類に限定は無い。例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、自然吸気エンジン、過給エンジン等、様々なエンジンに適用することができる。また、本実施の形態の制御システムにおけるアクチュエータには、エンジンの気筒毎に設けられるインジェクタ（制御目標値：燃料噴射量、燃料噴射時期）が含まれる。点火プラグを気筒毎に設けたエンジンにおいては、点火プラグ（制御目標値：点火時期）も上記アクチュエータに含まれる。電磁駆動式のスロットルバルブ、タンブルコントロールバルブ（ＴＣＶ）やスワールコントロールバルブ（ＳＣＶ）を気筒毎に設けたエンジンにおいては、スロットルバルブ（制御目標値：スロットル開度）、ＴＣＶ（制御目標値：ＴＣＶ開度）やＳＣＶ（制御目標値：ＳＣＶ開度）も上記アクチュエータに含まれる。
【００１７】
図１は、並列演算装置の構成の概略を示す図である。並列演算装置１００には、エンジンに備えられる複数のセンサからエンジンの運転状態や運転環境に関する各種の情報が入力される。並列演算装置１００はそれらの情報に基づいて各アクチュエータに指示する制御目標値を演算する。並列演算装置１００は２つのコア１０２を備えるデュアルコアタイプの並列演算装置である。各コア１０２は、ＣＰＵ１０４とキャッシュ１０６とを備えている。ローカルメモリ１０８には、ＣＰＵ１０４で実行される各種のプログラムとそのプログラムの実行時に使用される各種のデータが記憶されている。コア１０２同士はバス１１０で接続されている。バス１１０を経由してコア１０２間での通信が行われる。図示は省略するが、バス１１０にはコア間で共有されるキャッシュも接続されている。
【００１８】
図２は、コア１０２の割り当てを説明するための図である。なお、本実施の形態において、エンジンは、一般的な直列６気筒エンジン同様、１番気筒、５番気筒、３番気筒、６番気筒、２番気筒、４番気筒の順に爆発するよう設定されているものとする。図２において、＃１〜＃６は当該エンジンの気筒番号を表している。図２に示すように、奇数番目に爆発する１番、２番および３番気筒にはコア１が、偶数番目に爆発する４番、５番および６番気筒にはコア２が、それぞれ割り当てられている。つまり、奇数番目に爆発する気筒に設けられたアクチュエータの制御目標値がコア１によって、偶数番目に爆発する気筒に設けられたアクチュエータの制御目標値がコア２によって、それぞれ演算される。なお、本実施の形態においては、１番気筒を基準として「偶数番目」および「奇数番目」を設定しているが、２番〜６番気筒のうちの任意の気筒を基準として設定することもできる。
【００１９】
コア１，コア２を有する並列演算装置１００によれば、１コア当りの演算負荷を低減できるので演算装置全体としての演算速度を向上できる。特に、並列演算装置１００では、奇数番目に爆発する気筒（１番、２番および３番気筒）に割り当てられるコアと、偶数番目に爆発する気筒（４番、５番および６番気筒）に割り当てられるコアが異なることから、爆発時期の隣り合う気筒に設けられたアクチュエータの制御目標値の演算が異なるコアで行われ、当該演算負荷の低減効果が高いという利点がある。また、同じ量の演算を処理するのであれば、デュアルコアタイプの並列演算装置は、シングルコアタイプの演算装置に比較して各コアの演算周波数を低くすることができる。コアの電力効率は演算周波数が高くなるほど低下する。従って、並列演算装置１００によれば、シングルコアタイプの演算装置よりも演算装置全体としての電力効率を高めることもできる。
【００２０】
加えて、本実施の形態の制御システムによれば、燃焼の間隔を一定に保つことが可能となる。図３は、燃焼の間隔を説明するための図である。図３（ａ）は、通常運転時の燃焼間隔である。通常運転時は、コア１，コア２や上記のセンサ、アクチュエータが正常に作動する。このため、上記の順番で各気筒が爆発し、これらの燃焼間隔が一定となる。図３（ｂ）は、コア２が故障した場合の燃焼間隔である。図３（ｂ）に示すように、コア２が故障した場合、コア２による制御目標値の演算が行われなくなるものの、正常なコア１による制御目標値の演算は継続される。つまり、コア１が割り当てられた気筒（１番、２番および３番気筒）による減筒運転が行われる。この減筒運転時においては、通常運転時よりは広がるものの、気筒の燃焼間隔は一定となる。従って、燃焼の間隔が不均一となる場合に発生するエンジン振動を低減でき、ドライバビリティの悪化を最小限に留めることができる。なお、図３（ｂ）に示した効果は、２つのコアのうちの一方の作動を積極的に停止させる場合も同様に得られる。この場合は、制御目標値を演算するコアの数を減らして演算装置全体としての消費電力を低減できるという効果をも得られる。
【００２１】
なお、上記実施の形態１においては、コア１０２が上記第１の発明における「制御装置」に相当している。
【００２２】
ところで、上記実施の形態１においては直列６気筒エンジンを使用した場合を例に説明したが、気筒の数および配列を変えた他のエンジンを使用することもできる。図４は、実施の形態１の変形例を説明するための図である。なお、図４において、＃１〜＃１２は各種エンジンの気筒番号を表している。
図４（ａ）は、直列４気筒エンジンに対するコアの割り当てを説明するための図である。なお、当該エンジンにおいては、１番気筒、３番気筒、４番気筒、２番気筒の順に爆発するものとする。この場合は、奇数番目に爆発する１番および４番気筒にコア１を、偶数番目に爆発する２番および３番気筒にコア２を、それぞれ割り当てる。これにより、通常、減筒の両運転時において燃焼の間隔を一定に保つことができる。よって、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
図４（ｂ）は、Ｖ型６気筒エンジンに対するコアの割り当てを説明するための図である。なお、当該エンジンにおいては、１番気筒、５番気筒、３番気筒、６番気筒、２番気筒、４番気筒の順に爆発するものとする。この場合は、奇数番目に爆発する１番〜３番気筒にコア１を、偶数番目に爆発する４番〜６番気筒にコア２を、それぞれ割り当てる。これにより、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。加えて、バンク（バンク１，バンク２）単位での制御が可能となる。従って、上述した積極的な減筒運転と組み合わせれば、演算装置全体としての消費電力を効率的に低減できる。なお、本図で示したコアの割り当ては、水平対向６気筒エンジンに対しても同様に適用できる。
図４（ｃ）は、Ｖ型８気筒エンジンに対するコアの割り当てを説明するための図である。なお、当該エンジンにおいては、１番気筒、８番気筒、６番気筒、２番気筒、７番気筒、３番気筒、４番気筒、５番気筒の順に爆発するものとする。この場合は、奇数番目に爆発する１番、４番、６番および７番気筒にコア１を、偶数番目に爆発する２番、３番、５番および８番気筒にコア２を、それぞれ割り当てる。これにより、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、この場合は、左右のバンク（バンク１，バンク２）において、奇数番目に爆発する気筒の数を、偶数番目に爆発する気筒の数と等しくする。これにより、減筒運転時に左右のバンク（バンク１，バンク２）間で振動を打ち消しあうことも可能となる。なお、本図で示したコアの割り当ては、水平対向８気筒エンジンに対しても同様に適用できる。
図４（ｄ）は、Ｗ型１２気筒エンジンに対するコアの割り当てを説明するための図である。なお、当該エンジンにおいては、１番気筒、８番気筒、３番気筒、９番気筒、２番気筒、７番気筒、１０番気筒、５番気筒、１１番気筒、６番気筒、１２番気筒、４番気筒の順に爆発するものとする。この場合は、奇数番目に爆発する１番〜３番および１０番〜１２番気筒にコア１を、偶数番目に爆発する４番〜９番気筒にコア２を、それぞれ割り当てる。これにより、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、この場合は、左右のバンク（左バンク１，４と、右バンク２，３）において、奇数番目に爆発する気筒の数を、偶数番目に爆発する気筒の数と等しくする。これにより、減筒運転時に左右のバンク（左バンク１，２と、右バンク３，４）間で振動を打ち消しあうことも可能となる。
【００２３】
また、上記実施の形態１においては、並列演算装置１００はコア１０２を２つ備えるとしたが、上記制御目標値の演算以外の演算を行うためのコア１０２を更に備えていてもよい。なお、本変形例は後述の実施の形態２においても同様に適用が可能である。
【００２４】
また、上記実施の形態１においては、デュアルコアタイプの並列演算装置１００を前提としたが、本発明は、２つのシングルコアタイプの演算装置によっても実現可能である。即ち、予め設定された爆発順番を基準として、奇数番目に爆発する気筒グループ（第１気筒グループ）に属する気筒に２つのシングルコアタイプの演算装置のうちの一方を割り当て、偶数番目に爆発する気筒グループ（第２気筒グループ）に属する気筒に当該２つのシングルコアタイプの演算装置のうちのもう一方を割り当てれば、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、本変形例は後述の実施の形態２においても同様に適用が可能である。
【００２５】
実施の形態２．
上記実施の形態１においては、コア１０２を２つ有するデュアルコアタイプの並列演算装置を使用した場合を例に説明した。本実施の形態においては、コア１０２を４つ有するクアッドコアタイプの並列演算装置を使用する点で上記実施の形態１と異なる。
【００２６】
図５は、実施の形態２のコア１０２の割り当てを説明するための図である。なお、当該エンジンの爆発順序は、図４（ｃ）と同一であるものとする。この場合は、１番および４番気筒にコア１を、２番および３番気筒にコア２を、６番および７番気筒にコア３を、５番および８番気筒にコア４を、それぞれ割り当てる。また、奇数番目に爆発する気筒に割り当てたコア（コア１，コア３）と、偶数番目に爆発する気筒に割り当てたコア（コア２，コア４）を別々のコアグループに設定し、減筒運転時のコアの作動を設定したコアグループ単位で制御する。
【００２７】
図６は、図５の構成において、コア２が故障した場合の燃焼間隔を説明するための図である。コア２が故障した場合には、コア２と同じコアグループに属するコア４の作動を強制的に停止する。コア２の故障時にコア４の作動を強制的に停止すれば、コア２およびコア４による制御目標値の演算が行われなくなる。一方、コア２とは異なるコアグループに属するコア（コア１，コア３）による制御目標値の演算は継続される。つまり、コア１およびコア３が割り当てられた気筒（１番、４番、６番および７番気筒）による減筒運転が行われる。これにより、減筒運転時においても燃焼の間隔を一定に保つことができる。なお、図６に示した効果は、コア２の故障時に限られず、コア２の作動を積極的に停止させる場合においても同様に得られる。
【００２８】
なお、上記実施の形態２においては、コア１０２が上記第４の発明における「制御装置」に相当している。
【００２９】
ところで、上記実施の形態２においては、１番および４番気筒にコア１を割り当て、６番および７番気筒にコア３を割り当てた。しかし、１番気筒にコア１のみを割り当て、４番、６番および７番気筒にコア３を割り当ててもよい。或いは、６番気筒にコア１のみを割り当て、１番、４番および７番気筒にコア３を割り当ててもよい。即ち、奇数番目に爆発する気筒グループ（第１気筒グループ）の一部の気筒にコア１を割り当て、当該第１気筒グループの残りの気筒にコア３を割り当ててもよい。
この関係は、コア２およびコア４と、偶数番目に爆発する気筒グループの気筒との関係においても同様である。即ち、偶数番目に爆発する気筒グループ（第２気筒グループ）の一部の気筒にコア２を割り当て、当該第２気筒のグループの残りの気筒にコア４を割り当ててもよい。
【００３０】
また、上記実施の形態２においてはＶ型８気筒エンジンを使用した場合を例に説明したが、気筒の数および配列を変えた他のエンジンを使用することもできる。図７は、Ｗ型１２気筒エンジンに対する４つのコアの割り当てを説明するための図である。なお、当該エンジンの爆発順序は、図４（ｄ）と同一であるものとする。この場合は、１番〜３番気筒にコア１を、４番〜６番気筒にコア２を、７番〜９番気筒にコア３を、１０番〜１２番気筒にコア４を、それぞれ割り当てる。また、奇数番目に爆発する気筒に割り当てたコア（コア１，コア３）が、偶数番目に爆発する気筒に割り当てたコア（コア２，コア４）と異なるグループに属するようにコアグループを設定する。そして、図６同様に、コア２が故障した場合には、コア２と同じコアグループに属するコア４の作動を強制的に停止して、コア１，コア３が割り当てられた気筒による減筒運転を行う。これにより、減筒運転時においても燃焼の間隔を一定に保つことができる。
【００３１】
また、上記実施の形態２においては、コア１０２を４つ有するクアッドコアタイプの並列演算装置を使用する例を説明した。しかし、気筒に割り当てるコアの数ｍは、必ずしも４つである必要はなく、気筒数ｎ（但し、ｎは８以上の偶数）に対して２＜ｍ≦ｎ／２を満たす偶数としてもよい。この場合、奇数番目に爆発する気筒に割り当てるコアが、偶数番目に爆発する気筒に割り当てるコアと異なるグループに属するようにコアグループを設定する。そして、故障に係る特定のコア（または積極的に作動を停止させる特定のコア）と同じコアグループに属する残りのコアの作動を強制的に停止して、故障コアと異なるコアグループに属するコアが割り当てられた気筒による減筒運転を行う。これにより、上記実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１００  並列演算装置
１０２  コア
１０４  ＣＰＵ
１０６  キャッシュ
１０８  ローカルメモリ
１１０  バス
【図１】
2015086862.tif 000003
【図２】
2015086862.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015086862.tif 000006
【図５】
2015086862.tif 000007
【図６】
2015086862.tif 000008
【図７】
2015086862.tif 000009