JPH0437262B2 - - Google Patents

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JPH0437262B2
JPH0437262B2 JP60053419A JP5341985A JPH0437262B2 JP H0437262 B2 JPH0437262 B2 JP H0437262B2 JP 60053419 A JP60053419 A JP 60053419A JP 5341985 A JP5341985 A JP 5341985A JP H0437262 B2 JPH0437262 B2 JP H0437262B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は内燃機関用アイドル運転制御装置に関
し、更に特定して述べると、多気筒内燃機関の各
気筒の出力のばらつきが小さくなるように各気筒
毎に供給燃料の調節を行ない、アイドル運転を安
定に行なうことができるようにした内燃機関用ア
イドル運転制御装置に関する。
従来の技術 従来の多気筒内燃機関の燃料噴射量の制御は、
燃料噴射量を全気筒共通に一律に制御するもので
あるため、内燃機関及びまたは燃料噴射ポンプの
製造公差などにより、各気筒の出力が均一になら
ず、特にアイドル回転時に内燃機関の安定性が著
しく損なわれ、排気ガス中に含まれる有害成分の
量が増大し、機関に振動が生じるほか、機関の振
動により騒音が発生する等の不具合が生じ易かつ
た。
上述の不具合を解消するため、内燃機関の各気
筒毎に噴射される燃料の制御を行なう所謂各筒制
御方式の装置が種々提案されてきている。この種
の装置として、例えば、気筒数の整数倍のサンプ
リングによつて内燃機関の平均回転速度を求めて
目標値とし、各気筒の回転速度とこの目標値との
差から、所謂学習方式によつて、各気筒に対する
燃料噴射量の制御を行なうようにした装置が開示
されている（特開昭58−176424号公報、特開昭58
−214627号公報及び特開昭58−214631号公報参
照）。
発明が解決しようとする問題点 しかし、上述の従来装置は、いずれも、平均機
関速度とその時々の各筒の速度との差から次回の
噴射量を予測する所謂学習制御方式であるので、
マイクロコンピユータ内において学習結果を評価
するのに時間を要し、制御の応答性が悪く、更
に、学習結果を評価するために複雑なアルゴリズ
ムを必要とするので、その開発に多大な工数を必
要とするという問題点を有している。
本発明の目的は、多気筒内燃機関の各気筒間の
速度差に従う閉ループ制御により、制御結果を評
価するための複雑なアルゴリズムを必要とせず、
応答性よく各気筒毎の調量制御を安定に行なうこ
とができる内燃機関用アイドル運転制御装置を提
供することにある。
問題点を解決するための手段 本発明の構成は、多気筒内燃機関の平均速度を
演算する第１演算手段と、所要の目標アイドル回
転速度を示す目標速度データを出力する手段と、
前記第１演算手段の演算結果と前記目標速度デー
タとに応答し前記目標アイドル回転速度を得るた
めに前記内燃機関に供給すべき燃料の量に関連し
た第１制御データを出力する手段と、該第１制御
データに応答してアイドル回転速度の閉ループ制
御が行なわれるよう所要の調整手段を制御する制
御手段とを備えて成る閉ループ制御系を有する内
燃機関用アイドル運転制御装置において、前記内
燃機関の各気筒の所定のタイミングにおける瞬時
速度を順次検出する検出手段と、該検出手段から
順次検出される検出結果に応答し各気筒に対する
瞬時速度と各気筒に対して夫々予め定められてい
る基準の気筒に対する瞬時速度との差分に応じた
差データを全ての気筒に対して順次繰り返えし演
算出力する手段と、内燃機関の各気筒の作動タイ
ミングを検出するタイミング検出手段と、前記差
データに応答し前記差データにより示される差分
を零とするために必要な供給燃料に関連した第２
制御データを演算出力する手段と、前記閉ループ
制御系の制御データに対して少なくとも比例、積
分制御のためのデータ処理を施す処理手段と、前
記タイミング検出手段による検出結果に基づき前
記各気筒に対する次回の燃料調節行程以前の所定
のタイミングで前記第２制御データを出力する出
力制御手段と、前記第２制御データを前記閉ルー
プ制御系に印加するのを制御し各筒制御のオン、
オフを行なう手段と、各筒制御のオン、オフに応
答し前記処理手段における制御定数を変更する手
段とを備えた点に特徴を有する。
作 用 上述の構成によれば、内燃機関の平均速度が所
望の目標アイドル回転速度に制御されるフイード
バツク制御ループ中に、内燃機関の各気筒の瞬時
速速度が等しくなるように各気筒に対する調量制
御を行なうフイードバツク制御ループを設けたの
で、各筒制御がオン状態とされると、各気筒の瞬
時速度の所定の基準の気筒に対する差分が零とな
るよう、各気筒への燃料供給量が制御される。こ
のため、内燃機関の角速度変動巾を一定とするこ
とができ、内燃機関の振動を減少させることがで
きるほか、ノイズレベルが下り、アイドリング回
転速度を下げることができる。更に、各筒制御が
オン状態となると、閉ループ制御系内のPI制御
演算部のPI制御定数が変更され、これにより各
筒制御を行なうのに適した比例・気分制御状態を
保持することができるので、より一層安定した状
態で各筒制御を実行することができる。この結
果、アイドリング運転を低燃費で且つ安定に行な
うことができる。
実施例 以下、図示の実施例により本発明を詳細に説明
する。
第１図には、本発明による内燃機関用アイドル
運転制御装置をデイーゼル機関のアイドル運転制
御に適用した場合の一実施例がブロツク図にて示
されている。アイドル運転制御装置１は、燃料噴
射ポンプ２から燃料の噴射供給を受けるデイーゼ
ル機関３のアイドル回転速度の制御を行なうため
の装置である。
デイーゼル機関３のクランク軸４には、クラン
ク軸４が所定の基準角度位置に達したことを検出
するために、パルサ５と電磁ピツクアツプコイル
６とから成る公知の回転センサ７が設けられてい
る。図示の実施例では、デイーゼル機関３は、４
サイクル４気筒であり、パルサ５の周縁に90°間
隔で形成されたコグ５ａ乃至５ｄのうちのコグ５
ａ及び５ｃがデイーゼル機関３の４つの気筒のう
ちの２つの気筒の各ピストンが上死点に達したと
きに、電磁ピツクアツプコイル６に対向するよ
う、パルサ５とクランク軸４との間の相対位置関
係が定められている。
第２図ａには、デイーゼル機関３の瞬時回転速
度Ｎが示されており、第２図ｂには、このとき回
転センサ７から得られる交流信号ACの波形が示
されている。交流信号ACは、各コグが電磁ピツ
クアツプコイル６に対向する毎にそのレベルが正
負に変動して一対の正負のピークを生じる波形と
なつており、各正負のピーク間の零クロス点の時
刻t1，t3，t5，…t17が、夫々、デイーゼル機関３
のいずれかのシリンダピストンの上死点タイミン
グに対応している。時刻t2，t4，…は、クランク
軸で上死点から90°過ぎたタイミングを示してい
る。一方、瞬時回転速度Ｎの各谷となつている時
刻t1，t3，t5，…t17が各気筒における爆発タイミ
ングであり、この爆発によつて機関速度Ｎは上昇
し、時刻t2，t4，…t16において、機関速度Ｎは低
下しはじめ、夫々次に爆発する気筒の爆発行程の
直前で機関速度Ｎは極小値となる。デイーゼル機
関３の瞬時速度は上述の理由によつて、周期的に
変動し、その変動周期はクランク軸４の1/2回転
に一致している。
尚、瞬時回転速度Ｎの各谷は、厳密に言えば、
各気筒のピストンが圧縮上死点のときと一致しな
い場合もあるが、本明細書においては、便宜上一
致するものとして説明する。
ここで、デイーゼル機関３の４つの気筒を夫々
気筒C1，C2，C3，C4と名づけ、これらの気筒C1
乃至C4が、夫々時刻t1，t3，t5，t7において爆発
行程に入り、以後、この順序で各気筒が順次爆発
行程に入るものとして以下の説明を行なう。
交流信号ACの各零クロス点により示されるタ
イミングがどの気筒の如何なるタイミングを示す
のかを検出するため、交流信号ACは、気筒C1に
装着されている燃料噴射弁の針弁リフトセンサ９
からの針弁リフトパルス信号NLP1が基準タイミ
ング信号として印加されているタイミング検出部
１０に入力されている。針弁リフトパルス信号
NLP1は、第２図ｃに示されているように、気筒
C1の爆発タイミングであるt1，t9，t17…の直前に
出力される。タイミング検出部１０は、交流信号
ACの正方向パルスに応答してその入力パルス数
を計数とすると共に、針弁リフトパルス信号
NLP1によりリセツトされる２進カウンタとして
構成されており、その計数結果を示す２進データ
が、識別データDiとして出力される。従つて、こ
の識別データDiにより、交流信号AC中の任意の
零クロス点が、どの気筒の如何なる作動タイミン
グに対応しているのかを容易に識別することがで
きる。識別データDiは、後述するようにして切換
制御されるスイツチSWを介して取出され、速度
検出部８に入力される。
速度検出部８は、各気筒における爆発タイミン
グ後、クランク軸４が90°回転するのに要する時
間θ11，θ21，…θ41，θ12，θ22，…を交流信号ACに
基づいて計測するためのものであり、第３図にそ
の具体的な回路が示されている。第３図を参照す
ると、速度検出部８は、交流信号ACと位相同期
しており交流信号ACより充分に周波数の高いカ
ウントパルスCPを交流信号ACに基づいて出力す
るパルス発生器８１と、カウントパルスCPのパ
ルス数を計数するためのカウンタ８２とを備えて
いる。カウンタ８２は、カウントパルスCPが入
力されている入力端子８２ａのほかに、カウンタ
８２の計数内容をリセツトして計数動作をスター
トさせるためのスタートパルスを与えるためのス
タート端子８２ｂと、カウンタ８２の計数動作を
停止させその計数内容を保持しておくためのスト
ツプパルスを与えるためのストツプ端子８２ｃと
を備えている。各端子８２ｂ，８２ｃには、デコ
ーダ８３，８４の各出力線８３ａ，８４ａが接続
されており、これらのデコーダ８３，８４には識
別データDiが入力されている。
識別データDiは、既に説明したように、針弁リ
フトパルス信号NLP1によつてリセツトされたカ
ウンタにより、交流信号AC中にその後生じた正
方向パルスの数を示すものであり、図示の実施例
では、針弁リフトパルス信号NLP1によりリセツ
トされたときに識別データDiの内容が零となるよ
うにタイミング検出部１０が構成されている。従
つて、識別データDiの内容は、第２図ｄに示され
るように、ｔ＝t1にて１となり、t2で２，t3で３
となり、このようにして交流信号ACの正方向パ
ルスが発生する毎に１だけ増加し、t8で８となつ
たのち、t9の直前に出力される針弁リフトパルス
信号NLP1により０となり、以後同様にしてその
内容が変化する。
デコーダ８３は、識別データDiの内容が１，
３，５，７のいずれかになつたことに応答して、
その出力線８３ａのレベルを短時間だけ「Ｈ」レ
ベルとし、これによりカウンタ８２のスタート端
子８２ｂにスタートパルスを供給する。一方、デ
コーダ８４は、識別データDiの内容が２，４，
６，８のいずれかになつたことに応答して、その
出力線８４ａのレベルを短時間だけ「Ｈ」レベル
とし、これによりカウンタ８２のストツプ端子８
２ｃにストツプパルスを供給する。
この結果、カウンタ８２は、各気筒の爆発タイ
ミング（t1，t3，t5，…）後クランク軸４が90°回
転するまでの間だけカウントパルスCPの計数を
行なうことになる。従つて、各時間θ11，θ21，
…，θ41，θ12，…に応じた計数データCDがカウン
タ８２から出力される。計数データCDは、更に、
交流信号ACに基づいて計測されたその時の機関
速度に関連するデータESが速度検出器８６から
入力されている変換回路８５に入力されており、
ここで、計数データCDは、データESによつてそ
の時の各時間θ11，θ21，…を示すデータに変換さ
れ、このデータは、各気筒の爆発直後の機関の瞬
時機関速度を示す瞬時速度データとして順次出力
される。
上述の如くして、各気筒の爆発タイミングを示
す交流信号ACの零クロス点タイミングから次の
零クロス点タイミングまでの時間θ11，θ21…を示
すデータが速度検出部８から得られるが、以後、
本明細書においては、気筒Ciに対する瞬時回転速
度を示す瞬時速度データを、速度検出部８におい
て検出された順序に従つて、一般に、Nio（ｎ＝
１，２，…）と表示することとする。
従つて、速度検出部８から出力される瞬時速度
データNioの内容は、第２図ｅに示す如くなる。
瞬時速度データNioは、平均値演算部１１に入
力され、ここでデイーゼル機関３の平均速度が演
算される。符号１２で示されるのは、デイーゼル
機関３のその時々の運転状態に見合つた目標アイ
ドル回転速度を演算し、その演算結果を示す目標
速度データNtを出力する目標速度演算部である。
目標速度演算部１２は、デイーゼル機関３の所要
の運転パラメータに従つてその時々の運転状態に
応じた最適なアイドル回転速度を示す目標速度デ
ータNtを出力する公知の構成であるから、その
詳細な構成を図示するのを省略する。平均値演算
部１１から出力される平均速度データと目標速
度データNtとは、加算部１３において図示の極
性で加算され、その加算結果は誤差データDeと
して第1PID演算部１４に入力され、PID制御の
ためのデータ処理が行なわれる。
第1PID演算部１４における演算結果は噴射量
の次元のデータQideとして取出され、加算部１５
を介して平均速度データNが入力されている変換
部１６に入力され、誤差データDeの内容を零と
するために必要な、噴射量調節部材１７の目標位
置を示す目標位置信号S1に変換される。位置セン
サ１８は、燃料噴射ポンプ２の噴射量を調節する
ための噴射量調節部材１７のその時々の位置を検
出し、その位置を示す実位置信号S2を出力し、実
位置信号S2は、変換部１６からの目標位置信号S1
と加算器１９において図示の極性で加算される。
加算器１９からの加算出力信号は第2PID演算
部２０に入力され、PID制御のための信号処理が
施されたのち、パルス巾変調器２１に入力され、
第2PID演算部２０からの出力に応じたデユーテ
イ比のパルス信号PSが出力される。パルス信号
PSは、駆動回路２２を介して噴射量調節部材１
７の位置制御を行なうためのアクチエータ２３に
印加され、これにより、噴射量調節部材１７は、
デイーゼル機関３が目標アイドル回転速度でアイ
ドル運転されるように位置制御される。
平均機関速度及び噴射量調節部材の実際の位置
に応答する上述の閉ループ制御系により、デイー
ゼル機関３の平均アイドル回転速度所望の目標ア
イドル回転速度に一致させるための制御が行なわ
れる。
本装置１は、更に、デイーゼル機関３の各気筒
の出力を同一とするように制御する。所謂各筒制
御を行なうための、別の閉ループ制御系を備えて
おり、次に、この閉ループ制御系についての説明
する。
各筒制御のための閉ループ制御系は、各気筒の
瞬時速度の差が零となるよう各気筒に供給される
燃料を調節するためのものであり、瞬時速度デー
タNioに応答して、気筒C1乃至C4の夫々に対する
瞬時速度と、各気筒に対して予め定められている
基準の気筒に対する基準瞬時速度との差分を演算
する速度差演算部２４を備えている。本実施例で
は、着目した気筒に対する瞬時速度の直前に得ら
れた瞬時速度が基準の瞬時速度として考慮され、
従つて、N11−N21，N21−N31，N31−N41，…が
差データDdとして速度差演算部２４から順次出
力される。これらの差データの出力タイミングが
第２図ｆに示されている。各気筒の瞬時速度は相
互に同一値であることが望ましく、差データDd
の値は零となることが望まれる。従つて、差デー
タDdは、零を内容とする基準データDrと、加算
部２５において図示の極性で加算され、その加算
結果は、第3PID演算部２６においてPID制御の
ために必要な処理が施された後、噴射量の次元を
有する制御データDpとして出力される。
尚、デイーゼル機関３の平均速度データは、
速度検出部８から新しい瞬時速度データNioが出
力される毎に更新され、従つて、その内容は、第
２図ｇに示すように、1，2，…の如く変化し
ている。
出力制御部２７は、差データDdに基づく制御
出力データDpのタイミングを制御するためのも
のであり、識別データDiに従つて、その出力タイ
ミングが以下のように制御される。
即ち、或るタイミングで得られた制御出力デー
タDpは、その制御データの基となつている差デ
ータに関連する気筒CiとCi+1のうち、気筒Ci+1に
対する次の燃料調節動作の制御のために出力さ
れ、その時の第1PID演算部１４の出力であるア
イドル制御量データQideと加算部１５において加
算される。従つて、例えば、時刻t4において得ら
れた差データNd（＝N11−N21）は、気筒C1とC2
との間の瞬時速度差を示すものであり、従つて、
気筒C2が次に爆発行程に入る時刻t11より少なく
とも前であつて、気筒C1が爆発する時刻t9より後
のタイミングで出力される。従つて、この場合、
N11−N21の差データに基づく制御データDpは、
平均速度データ3に相応するアイドル制御量デ
ータQideと加算されることになる。この結果、前
回の速度差N11−N21を零にするように噴射量調
節部材の位置制御が行なわれ、気筒C1と気筒C2
との瞬時速度を等しくするための調量制御が行な
われる。
上述の出力制御部は、気筒C2とC3との間の出
力差、気筒C3とC4との間の出力差、及び気筒C4
とC1との間の出力差を夫々零とするように、気
筒C1とC2との間の出力差を零とする場合の動作
と同様の制御を行ない。これにより、各気筒に供
給すべき燃料噴射量が各気筒毎に制御され、各気
筒の出力が等しくされる。
尚、出力制御部２７の出力側には、ループ制御
部２８によりオン、オフ制御されるスイツチ２９
が設けられており、各筒制御で安定に行ないうる
所定の条件が満たされていることがループ制御部
２８により検出された場合にのみ、スイツチ２９
を閉じて各筒制御を行ない、所定の条件が満たさ
れない場合にはスイツチ２９を開き、各筒制御を
中止し、各筒制御によりアイドル運転がかえつて
不安定になるのを防止するように構成されてい
る。
即ち、上述の各筒制御による角速度制御は、ア
イドル回転速度が、所望の目標値に対して所定の
範囲内に入つている安定した状態にて行なうのが
望ましい。これは、噴射系及び内燃機関のばらつ
きが周期的に規則正しく現われる場合において、
上述の各筒制御がうまく作動するためである。従
つて、加減速操作を行なつている場合、或るい
は、制御系に異常が生じている場合には各筒制御
を行なうとかえつてアイドル運転が不安定とな
る。
従つて、本実施例では、目標アイドル回転速
度と実施のアイドル回転速度との差が所定時間以
上連続して所定値a1より大きくないこと、アク
セルペダルの踏込量が所定値a2以下となつている
こと、冷却水温が所定温度以上となること、の
諸条件が全て満足された場合にのみループ制御部
２８からの制御信号CSによりスイツチ２９が閉
じられ、各筒制御のための制御ループが構成され
る。
一方、目標アイドル回転速度と実際のアイド
ル回転速度との差が所定値a3（≧a1）以上となつ
たこと、アクセルペダルの踏込量が所定値a4
（≧a2）以上となつたこと、制御系に何らかの
異常が生じたことのうちの少なくとも１つに該当
するに至つた場合には、制御信号CSによりスイ
ツチ２９が開かれ、各制御が中止される構成とな
つている。
スイツチ２９の閉成に応じて上述の如く各筒制
御のループが形成され、これにより制御系の制御
状態が変化したときに、第1PID演算部１４の制
御定数を変更し、各筒制御をより一層安定に行な
うことができるようにするため、制御信号CSは、
第1PID演算部１４に入力されている。制御信号
CSは、主として、第1PID演算部１４の比例制御
定数と積分制御定数とを変更するための制御信号
として用いられており、第1PID演算部１４の比
例制御定数及び積分制御定数は、共に、各筒制御
がオンとなると同時に零又はほぼ零に近い値とさ
れる。
このように、各筒制御が実行される場合に、第
1PID演算部１４における比例制御定数及び積分
制御定数が極めて小さな値に変更されると、平均
機関速度に基づく制御成分のPI制御は殆どなく
なり、各筒制御のための制御成分に対してのみ、
PID制御のための演算が第3PID演算部２６によ
り施されることになる。この結果、各筒制御のた
めの制御閉ループによる燃料調節が、平均機関速
度データによる制御に比べてより支配的になり、
各筒制御の安定且つ良好なアイドル機関速度の制
御が行なわれる。一方、各筒制御が実行されない
場合には、第1PID演算部１４の比例及び積分制
御定数は所定の値に戻され、平均機関速度を所要
の目標値に抑え込むための制御が実行される。
また、本実施例では、制御信号CSは、パルス
巾変調器２１にも与えられており、ループ制御部
２８によりスイツチ２９が閉じられると同時に、
パルス巾変調器２１からのパルス信号PSの周波
数が、デイーゼル機関の回転速度と干渉関係にな
い所定の周波数に変更され、これにより、各筒制
御時には、アクチエータ２３の応答性を向上させ
る構成となつている。
各筒制御を行なうために必要な各気筒の作動タ
イミングの検出を交流信号AC及び針弁リフトパ
ルス信号NLP1に基づいてタイミング検出部１０
によつて行なう構成であると、針弁リフトセンサ
９の故障時にタイミング検出部１０におけるタイ
ミング検出動作が不可能となり、上述の各筒制御
動作が行なえず、これを放置すると、アイドル制
御状態はかえつて悪い状態となつてしまうという
不具合が生じる。このような不具合いが生じるの
を避けるため、本装置１は、交流信号ACのみに
基づいて各筒の作動タイミングを検出するための
予備タイミング検出部３０を備えており、予備タ
イミング検出部３０において検出された検出結果
を示す予備識別データDjが、スイツチSWに入力
されている。
針弁リフトセンサ９が故障したか否かを検出す
るため、針弁リフトパルス信号NLP1、平均速度
データ及び実位置信号S2が入力されている故障
検出部３１が設けられており、故障検出部３１
は、針弁リフトセンサ９からの針弁リフトパルス
信号NLP1の出力が停止した場合に、データ及
び信号S2に基づき機関が無噴射運転領域に入つて
いるか否かを判別し、若し無噴射運転領域に入つ
ていない場合には、切換信号HSを出力し、スイ
ツチSWを実線で示される状態から点線まで示さ
れる状態に切換え、識別データDiに代えて予備識
別データDjが速度検出部８及び出力制御部２７
に供給される。
第４図には、予備タイミング検出部３０の構成
を示す詳細ブロツク図が示されている。予備タイ
ミング検出部３０は、交流信号AC（第５図ａ参
照）を波形整形するための波形整形回路９０を有
し、波形整形回路９０からは、交流信号ACの正
方向パルスに相応したパルスから成る基本パルス
列信号Paが出力される（第５図ｂ）。基本パルス
列信号Paは、Ｔ型フリツプ・フロツプ９１に入
力され、Ｔ型フリツプ・フロツプ９１は、基本パ
ルス列信号Paの各パルスの立上りタイミングに
おいて作動し、Ｑ出力及び出力が得られる（第
５図ｃ，ｄ）。
基本パルス列信号Paは、アンドゲート９２，
９３の各一方の入力に印加されており、Ｑ出力が
アンドゲート９２の他方の入力に印加され、出
力がアンドゲート９３の他方の入力に印加されて
いる。従つて、アンドゲート９２はＱ出力が
「Ｈ」レベルにあるときのみ開かれ、アンドゲー
ト９３は出力が「Ｈ」レベルにあるときのみ開
かれる。この結果、アンドゲート９２からは、基
本パルス列信号Paを構成するパルスが１つおき
に取り出され、これらのパルスから成るパルス列
信号が第１パルス列信号Pa1として出力される
（第５図ｅ）。一方、アンドゲート９３からは、基
本パルス列信号Paを構成するパルスのうち、第
１パルス列信号Pa1を構成するパルスに相応しな
いパルスが取り出され、これらのパルスから成る
パルス列信号が第２パルス列信号Pa2として出力
される（第５図ｆ）。
従つて、既に説明したように、アンドゲート９
２，９３のいずれか一方から出力されるパルス列
信号のパルスが、各気筒における爆発行程に入る
直前の、シリンダピストンの上死点タイミングを
示していることになる。第５図ａ又は第５図ｂか
らすぐ判るように、この場合には、第１パルス列
信号Pa1を構成するパルスが、いずれかの気筒の
爆発行程直前におけるシリンダピストンの上死点
タイミングを夫々示していることになる。この事
実を、針弁リフトパルス信号NLP1を用いること
なく、基本パルス列信号Paにおける相隣るパル
スの時間間隔の相違から判別するため、第１及び
第２パルス列信号Pa1，Pa2により制御されるカウ
ンタ９４，９５が設けられている。これらのカウ
ンタ９４，９５は、第３図に示したカウンタ８２
と同一の構造のものであり、各入力端子９４ａ，
９５ａには、交流信号ACの周期に比べて充分に
短かい周期のカウントパルスPbがパルス発生器
９６から入力されている。カウンタ９４のスター
ト端子９４ｂ及びカウンタ９５のストツプ端子９
５ｃには、第１パルス列信号Pa1が入力されてお
り、カウンタ９４のストツプ端子９４ｃ及びカウ
ンタ９５のスタート端子９５ｂには、第２パルス
列信号Pa2が入力されている。従つて、カウンタ
９４は、第１パルス列信号Pa1のいずれかのパル
スによつてリセツトされてカウントパルスPbの
発生個数を計数しはじめ、この後はじめて出力さ
れる第２パルス列信号Pa2のパルスによりその計
数動作が停止せしめられ、その計数内容を保持す
ることになる。カウンタ９４の出力データは、第
２パルス列信号Pa2に応答して入力データのラツ
チを行なうラツチ回路９７に入力されており、従
つて、カウンタ９４の計数内容は、直ちにラツチ
回路９７にラツチされることになる。
カウンタ９５は、第２パルス列信号Pa2のパル
スにより計数動作が開始せしめられ、第１パルス
列信号Pa1のパルスにより計数動作が停止せしめ
られるように配線されている。そして、カウンタ
９５の計数内容は、第１パルス列信号Pa1のパル
スに応答してラツチ回路９８にラツチされる。
従つて、カウンタ９４は、第１パルス列信号
Pa1を構成するパルスが出力されてから、第２パ
ルス列信号Pa2を構成する次のパルスが出力され
るまでの時間T11，T12，T13，…を相応するデー
タDT11，DT12，DT13，…を出力し、これらの
データがラツチ回路９７に上述のタイミングでラ
ツチされることになる（第５図ｅ，ｆ，ｇ参照）。
同様に、カウンタ９５は、第２パルス列信号Pa2
を構成するパルスが出力されてから、第１パルス
列信号Pa1を構成する次のパルスが出力されるま
での時間T21，T22，T23，…に相応するデータ
DT21，DT22，DT23，…を出力し、これらのデ
ータがラツチ回路９８に上述のタイミングでラツ
チされることになる（第５図ｅ，ｆ，ｈ参照）。
ラツチ回路９７，９８の内容は比較回路９９に
入力され、いずれのラツチデータが小さいかの判
別を行ない、その判別結果を示すデータG1は、
第１及び第２パルス列信号Pa1，Pa2が印加されて
いるセレクタ１００に選択制御データとして与え
られている。セレクタ１００は、両信号Pa1，Pa2
のうちのいずれか一方を選択的に取出すためのも
のであり、ラツチ回路９７，９８のうち、より大
きなデータをラツチしているラツチ回路にラツチ
信号として与えられている方のパルス列信号を選
択する。従つて、この場合には、ラツチ回路９８
の内容の方がラツチ回路９７の内容より大きいの
で、ラツチ回路９８に印加されている第１パルス
列信号Pa1がセレクタ１００により選択され、４
進カウンタ１０１にカウントパルス信号として入
力される。即ち、各気筒の爆発行程直前における
シリンダピストンの上死点タイミングを示すパル
スから成るパルス列信号が、カウンタ９４，９５
のカウント結果に基づいて選択されることにな
る。
４進カウンタ１０１の内容は、従つて、第５図
ｉに示されるように、第１パルス列信号Pa1を構
成する各パルスが入力される毎に１つづつ増加
し、０から３までの計数を繰り返えすことにな
る。従つて、４進カウンタ１０１からの出力デー
タが、その時爆発行程にあるシリンダを特定する
識別データとなり、予備識別データDjとして出
力される。
尚、予備識別データDjの内容によつては、気
筒C1乃至C4のいずれが爆発行程にあるかを対応
づけて示すことはできないが、上述の証明からわ
かるように、各筒制御を行なうには全く支障がな
いものであり、予備識別データDjによつて、各
筒制御を正常に行なうことができる。
このため、針弁リフトセンサ９の故障が生じて
も、各筒制御を正常の続行せしめることができ
る。
尚、上記実施例では、針弁リフトセンサ９が故
障した場合にのみ予備識別データDjを制御系に
与える構成としたが、タイミング検出部１０の代
りに第４図に示す回路を設け、常時、針弁リフト
センサ９からの針弁リフト信号NLP1によらず、
識別データを速度検出部８及び出力制御部２７に
供給する構成としてもよい。
上述の構成によれば、デイーゼル機関の平均速
度及び噴射量調節部材の位置に基づく閉ループ制
御により、機関速度のアンダーシユート等の過渡
的な変化に対する制御及びアイドル回転速度を目
標値に概略至らしめる等の制御が実行され、これ
により、アイドル回転速度がほぼ安定した状態に
おいて、各筒制御により、各気筒の角速度変動が
同一となるように制御が行なわれる。各筒制御が
行なわれている際にも、平均速度の制御は行なわ
れており、出力量の大半を担い、各筒制御はそれ
を補正する機能を果している。そして、各筒制御
が実行される際には、平均速度制御のための制御
データに対するPI制御定数を小さくするので、
各筒制御の制御効果を有効に得ることができる。
更に、予備タイミング検出部３０と故障検出部
３１とを設け、針弁リフトセンサ９が故障しても
各筒制御を不都合なく続行することができるの
で、信頼性を著しく向上させることができる。
尚、上述の如く、各筒制御は、アイドル回転速
度が、目標値の近傍にある場合にのみ実行される
構成としたが、このような領域では、平均アイド
ル回転速度の制御の利得は小さく設定されてお
り、各筒制御の動作に大きな影響を与えないよう
になつている。
また、上記実施例では、各気筒の角速度を検出
するため、着目した気筒が圧縮上死点に到つてか
らクランク軸が90°回転するまでの間の時間を基
にしているので、爆発トルクの変動を最もよく検
出することができ、制御性能の向上に役立つてい
る。
第６図には、第１図に示したアイドル運転制御
装置１をマイクロコンピユータを用いて実現する
ようにした本発明の他の実施例が示されている。
第６図に示されるアイドル運転制御装置１１０の
各部のうち、第１１図に示した部分と同一の部分
には同一の符号を付し、その説明を省略する。符
号１１１で示されるのは、第４図に示した波形整
形回路９０と同一の機能を有する波形整形回路で
あり、この波形整形回路１１１により交流信号
ACが波形整形されて成る上死点パルスTDC、針
弁リフトセンサ９からの針弁リフトパルス信号
NLP1及び位置センサ１８からの実位置信号S2
は、読出し専用メモリ（ROM）１１２を備えて
いるマイクロコンピユータ１１３に入力されてい
る。ROM１１２内には、第１図に示される装置
によつて実行されるアイドル回転速度制御と同等
の機能を果すための制御プログラムがストアされ
ており、この制御プログラムがマイクロコンピユ
ータ１１３によつて実行されることにより、所要
のアイドル回転速度制御が行なわれる。
第７図には、ROM１１２内にストアされる制
御プログラムのフローチヤートが示されている。
制御プログラムは、プログラムのスタート後、初
期化を行なうステツプ120と、アクセルペダルの
操作量に応じた目標噴射量の演算及び噴射量調節
部材１７の位置制御を行なうステツプ121とから
成る主制御プログラム１２２のほかに、針弁リフ
トパルス信号NLP1が出力されたことに応答して
実行される割込プログラムINT１と、上死点パ
ルスTDCの出力に応答して実行される別の割込
プログラムINT２とを備えている。
割込プログラムINT１は、ステツプ123におい
て先ずソフトカウンタTDCTRの内容を８にセツ
トし、次いで、フラグTFを「０」としてその実
行を終了する。このフラグTFは、後述する割込
プログラム２において、噴射量データQiの演算を
行なうのか、または演算されている噴射量データ
Qiを出力するのかを決めるためのフラグである。
割込プログラムINT２は、上死点パルスTDCの
発生に応答して実行され、ソフトカウンタ
TDCTRの内容を１だけ減じ（ステツプ125）、
TDCTR＝０か否かの判別がステツプ126にて実
行される。TDCTR＝０の場合は、ステツプ127
に進み、ソフトカウンタTDCTRの内容を８にセ
ツトした後、ステツプ128に進み、フラグTFの反
転を行なう。ステツプ126の判別結果がNOの場
合には、ステツプ128に進み、フラグTFの反転が
行なわれる。しかる後、上死点パルスTDCの発
生間隔に基づいて、相隣るパルスの間の時間間隔
を示すデータM1，M2，…が演算され、これらの
データに基づいて機関速度の演算が行なわれる
（ステツプ129）。この時間間隔を示すデータは、
第５図に示される時間T11，T21，T12，…を示す
ものであり、後で使用される。次に、ステツプ
130において、針弁リフトセンサ９が故障か否か
の判別が行なわれる。この判別は、カウンタ
TDCTRの内容が８よりも大きくて、且つ燃料噴
射中であることが検出された場合に故障（NG）
であると判別される。針弁リフトセンサ９が故障
していなければ、ステツプ131乃至133において、
機関の冷却水温Twが所定値Tr以上となつている
か否か、アクセルペダルの踏込量θが所定値a2以
下となつているか否か、目標アイドル回転速度
Ntと平均アイドル回転速度との差−Ntの値
が所定時間以上連続してa1以上でないか否かの判
別を行ない、ステツプ131乃至133の判別結果が全
てYESの場合にのみ、アイドル運転のための瞬
時機関速度に基づく各筒制御演算が実行される
（ステツプ134）。
このようにして各筒制御演算が実行された場合
には、ステツプ146に進み、ここで、後述するス
テツプ135で実行される、平均機関速度に基づく
アイドル回転速度制御演算のPI制御定数のセツ
トが行なわれる。各筒制御演算が実行される場合
には、比例制御定数PRO及び積分制御定数INTE
は、ほぼ零に近い小さな値I1，J1に夫々設定さ
れ、しかるのち、ステツプ135に進み、平均機関
速度に基づくアイドル回転速度が、ステツプ134
における各筒制御演算の演算結果を考慮し、且つ
ステツプ146でセツトされた各制御定数I1，J1に
よりPI制御演算が実行される。
一方、ステツプ131乃至133の少なくとも１つに
おける判別結果がNOの場合には、ステツプ147
に進み、ここで、上述の比例制御定数PRO及び
積分制御定数INTEの値が、夫々、I2，J2にセツ
トされる。これらの値I2，J2は、上述の値I1，J1
よりも大きい所要の値となつている。しかる後、
ステツプ135に進み、これらの定数I2，J2に基づ
いて、平均機関速度によるアイドル回転制御のみ
が実行される。
尚、冷却水温が低い場合には、燃焼が不安定の
ためその爆発が同じ傾向を示さず、出力トルクの
大きさが不安定となり、各筒制御の前提である各
筒毎に生じる燃焼の同一傾向の周期的変動が保証
できない。このように、冷却水温の状態は、各筒
制御を行なう場合の前提条件を判別するためのフ
アクターの１つとして考えられるものであり、従
つて、Tw≧Trの場合に各筒制御を許す構成とな
つている。
針弁リフトセンサ９が故障している場合には、
ステツプ136において各筒制御を行なうか否かを
示すフラグFATCが「１」か否かの判別が実行さ
れ、FATC＝「１」であればステツプ131に進み、
FATC＝「０」であれば、ステツプ137に進む。ス
テツプ137では、アイドル運転状態が所定時間Tp
以上継続されているか否かの判別が行なわれ、そ
の判別結果がNOの場合にはステツプ147に進み、
その判別結果がYESの場合には、ステツプ138に
進む。
ステツプ138では、相隣る上死点パルスTDCの
時間間隔を示すデータのうち、現在の割込プログ
ラムINT２の実行において得られたデータMoと、
１回前の割込プログラムINT２の実行時に得ら
れたデータMo-1との大小比較が行なわれる。既
に述べたように、上死点パルスTDCのパルス間
隔は、長い状態と短い状態とが交互に繰返し生じ
るので、データMoとMo-1との比較により、各気
筒の作動タイミングがそのいずれの状態にあるの
かを判別することができる。若し、Mo＜Mo-1で
あれば、今回の割込プログラムINT２の実行を
行なわせた上死点パルスTDCに対応する気筒が
爆発行程の中間に達したタイミング（第２図で
t2，t4，t6，…に相応するタイミング）を示すパ
ルスであつたことになる。一方、Mo＞Mo-1であ
れば、いずれかの気筒が爆発行程に入る直前にそ
のシリンダピストンが上死点に達したタイミング
（第２図でt1，t3，t5，…に相当するタイミング）
を示すパルスであつたことになる。
従つて、ステツプ138の判別結果がNOの場合
には、各筒制御演算は行なわず、ステツプ147に
進み、その判別結果がYESの場合には、ステツ
プ139に進み、フラグFNが「１」か否かの判別
が行なわれる。フラグFNは、ステツプ137の判
別結果がYESとなつたことが１回でもあるか否
かを判別するために設けられたものであり、FN
が「０」の場合には、ステツプ139の判別結果は
NOとなり、ステツプ140においてRN＝「１」と
されると共に変数Ｎの内容がカウンタTDCTRの
内容とされ、ステツプ147に進む。従つて、次回
からはステツプ139の判別結果はYESとなり、ス
テツプ141に進むことになる。
ステツプ141では、Ｋ＝Ｋ＋１とされ、しかる
のち、Ｋ＝４か否かの判別がステツプ142におい
て行なわれる。Ｋは、いずれかの気筒が爆発行程
となる毎に１つづつ大きくなる。ステツプ142の
判別結果がNOであれば、ステツプ147に進む。
ステツプ142の判別結果がYESであれば、ステツ
プ144に進み、変数Ｎの値がカウンタTDCTRの
値と一致しているか否かの判別が行なわれ、１サ
イクル経過（クランク軸が720°回転）していて、
Ｎ＝TDCTRの場合には、ステツプ145に進み、
FATC＝「１」、TDCTR＝８、TF＝「０」とした
後、ステツプ135に進む。ステツプ144の判別結果
がNOの場合には、ステツプ143に進み、Ｋ＝
「０」，RN＝「０」とされ、ステツプ135に進む。
このように、針弁リフトセンサ９が故障でない
と判別された場合には、直ちにステツプ131に進
むが、針弁リフトセンサ９が故障した場合には、
データMoとMo-1との大小比較を行なうことによ
り、その時々における機関の各気筒の作動タイミ
ングの判別が行なわれ、この判別結果に従つて各
筒制御演算のステツプ134が実行される。
次に、ステツプ134に示される各筒制御演算に
ついて、第８図の詳細にフローチヤートを参照し
て説明する。
先ず、ステツプ150においてフラグTFの判別が
行なわれ、フラグTFが「０」となつている場合
には、各筒制御のための制御データの演算のため
のステツプが以後実行され、一方、フラグTFが
「１」となつている場合には、各筒制御のための
制御データを出力するためのステツプが以後実行
される。フラグTFが「０」の場合とは、針弁リ
フト信号NLP1が出力されてから偶数個の上死点
パルスTDCが出力されており、その次の上死点
パルスTDCがまだ出力されていない状態である。
即ち、各気筒がいずれも爆発行程にない期間であ
り第２図において、t2〜t3，t4〜t5，t6〜t7，…の
各期間に相応している。一方、フラグTFが「１」
の場合とは、上記説明から判るように、いずれか
の気筒が爆発行程にある期間であり、第２図にお
いて、t1〜t2，t3〜t4，t5〜t6，…の各期間に相応
している。
フラグTFが「０」の場合には、ステツプ151に
おいて、その時の機関の運転条件が、各筒制御を
行なえる所要の条件を満たしているのか否かの判
別が行なわれ、その判別結果がNOとなつたとき
には、各筒制御のための各気筒への燃料噴射制御
量を示すデータの内容を零とする（ステツプ
152）。本明細書では、各筒制御のための噴射量制
御データを一般にQAioと表示することとする。こ
こでｉは気筒の番号を示し、ｎはこのデータの演
算されたタイミングを示すものとする。この後、
ステツプ153において、平均速度に基づくアイド
ル回転制御のための出力量制御データQiの演算が
行なわれ、ステツプ154において、この制御デー
タQiに、１サイクル前に演算した次の気筒のため
の噴射量制御データQA(i+1)(o-1)を加えたものを制
御データQiとする。この制御データQiは、マイク
ロコンピユータ１１３内のRAM１１４にストア
される。
ステツプ151の判別結果がYESの場合には、ス
テツプ155において、今回出力された上死点パル
スTDCに基づく速度Nioと、１つ前に出力された
上死点パルスTDCに基づく速度N(i-1)oとの差分
ΔNioを演算し、次いで、ステツプ156において、
ステツプ155において得られた差分ΔNioと、更に
１サイクル前において同様にして得られた差分
ΔNi(o-1)との差分ΔΔNiが演算される。しかる後、
ステツプ157においてPID制御のための各定数が
セツトされ、積分頃IATCiのロードが行なわれる
（ステツプ158）。これにより、PID制御演算が行
なわれ（ステツプ159）、その結果得られた、各筒
制御用の制御データQAioがストアされる（ステツ
プ160）。従つて、この場合には、ステツプ160に
おいてストアされたデータの値とデータQiの前回
の値とが加算され、最終データQiとされる。
ステツプ150の判別結果がYESとなつた場合に
は、アクセルペダルの踏込量に応じた制御データ
QAPPの値にその時のデータQiの値を加算し、デー
タQDRVとし（ステツプ161）、これをその時圧縮行
程にある気筒への噴射量制御データとして出力す
る（ステツプ162）。
上記説明から判るように、針弁リフトセンサ９
が正常な場合には、フラグTFにより各筒制御の
ための制御データの演算と出力とを制御し、針弁
リフトセンサ９が故障した場合には、データMo
とMo-1との比較により各筒制御の演算の実行タ
イミングを判別し、これによつて、針弁リフトセ
ンサ９の故障の有無に拘らず、各筒制御を行なう
ことができる。
効 果 本発明によれば、各気筒の角速度変動幅を一定
とするように各筒制御を行なうので、機関の振動
が減少し、ノイズレベルが下り、ひいてはアイド
ルリング回転速度を下げることができるので、燃
費の改善に役立つほか、学習方式と異なり演算処
理が容易であり構成が簡単となる。更に、各筒制
御は所定の条件が満たされた場合にのみ行なうも
のとし、且つ各筒制御が行なわれる場合には、平
均機関速度に基づくアイドル回転速度制御成分に
対するPI制御演算のPI制御定数を変更し、これ
により、各筒制御の制御効果の改善を図るように
したので、より一層安定に機関のアイドル回転速
度制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図ａ乃至第２図ｇは第１図に示す装置の作動
を説明するためのタイムチヤート、第３図は第１
図の速度検出部の詳細ブロツク図、第４図は第１
図に示す予備タイミング検出部の詳細ブロツク
図、第５図ａ乃至第５図ｉは第４図に示した予備
タイミング検出部の動作を説明するためのタイム
チヤート、第６図は本発明の他の実施例を示すブ
ロツク図、第７図は第６図に示す装置のマイクロ
プロセツサにて実行される制御プログラムのフロ
ーチヤート、第８図は第７図に示すフローチヤー
トの一部の詳細フローチヤートである。 １，１１０……アイドル運転制御装置、２……
燃料噴射ポンプ、３……デイーゼル機関、４……
クランク軸、７……回転センサ、８……速度検出
部、１０……タイミング検出部、１１……平均値
演算部、１２……目標速度演算部、１７……噴射
量調節部材、２３……アクチユータ、２４……速
度差演算部、２７……出力制御部、AC……交流
信号、Di……識別データ、Dj……予備識別デー
タ、Nio……瞬時速度データ、Dp……制御出力デ
ータ、Nt……目標速度データ、……平均速度
データ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 多気筒内燃機関の平均速度を演算する第１演
    算手段と、所要の目標アイドル回転速度を示す目
    標速度データを出力する手段と、前記第１演算手
    段の演算結果と前記目標速度データとに応答し前
    記目標アイドル回転速度を得るために前記内燃機
    関に供給すべき燃料の量に関連した第１制御デー
    タを出力する手段と、該第１制御データに応答し
    てアイドル回転速度の閉ループ制御が行なわれる
    よう所要の調整手段を制御する制御手段とを備え
    て成る閉ループ制御系を有する内燃機関用アイド
    ル運転制御装置において、前記内燃機関の各気筒
    の所定のタイミングにおける瞬時速度を順次検出
    する検出手段と、該検出手段から順次検出される
    検出結果に応答し各気筒に対する瞬時速度と各気
    筒に対して夫々予め定められている基準の気筒に
    対する瞬時速度との差分に応じた差データを全て
    の気筒に対して順次繰返し演算出力する手段と、
    前記内燃機関の各気筒の作動タイミングを検出す
    るタイミング検出手段と、前記差データに応答し
    前記差データにより示される差分を零とするため
    に必要な供給燃料に関連した第２制御データを演
    算出力する手段と、前記閉ループ制御系の制御デ
    ータに対して少なくとも比例、積分制御のための
    データ処理を施す処理手段と、前記タイミング検
    出手段による検出結果に基づき前記各気筒に対す
    る次回の燃料調節行程以前の所定のタイミングで
    前記第２制御データを出力する出力制御手段と、
    前記第２制御データを前記閉ループ制御系に印加
    するのを制御し各筒制御のオン、オフを行なう手
    段と、各筒制御のオン、オフに応答し前記処理手
    段における制御定数を変更する手段とを備えたこ
    とを特徴とする内燃機関用アイドル運転制御装
    置。
JP60053419A 1985-03-19 1985-03-19 内燃機関用アイドル運転制御装置 Granted JPS61212644A (ja)

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