JPH0467015B2

JPH0467015B2 -

Info

Publication number: JPH0467015B2
Application number: JP60047410A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Fujimori; Rei Sekiguchi
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1985-03-12
Filing date: 1985-03-12
Publication date: 1992-10-27
Also published as: KR860007462A; KR890004293B1; JPS61207853A

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すか
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、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、多気筒内燃機関
の各気筒間の出力差に従う閉ループ制御により、
その時々の運転条件下において、アイドル運転
が、常に安定に制御され、機関の振動を小さく抑
える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速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
出力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、前記内燃機関の冷
却水温に関連した水温信号を出力する手段と、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要
のタイミングで前記第２データを出力する出力制
御手段と、前記水温信号に応答し前記冷却水温が
所定値以上となつた場合にのみ該出力制御手段か
らの前記第２データを前記閉ループ制御系に供給
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
速度が等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、
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、ノイズレベルが下がり、アイドリング回転速
度を下げることができる。従つて、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。

更に、機関の冷却水温が所定値以下であり、各
筒における燃料の燃焼が不安定となりやすい運転
条件においては第２制御データを出力するのを停
止し、低温時における各筒制御を中止するので、
低温時における安定なアイドル運転制御が実現で
きる。即ち、冷却水温が低いと、燃料の燃焼が不
安定であり、各筒制御の前提条件である、各気筒
に同一傾向の周期的変動が現われているという条
件が満たされなくなるため、このような場合に
は、むしろ、各気筒毎の噴射量制御は停止した方
がよいからである。

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，８４
ａが接続されており、これらのデコーダ８３，８
４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中にその後に生じ
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づつ増加し、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８
６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C_i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、N_io（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N_ioの内容は、第２図ｅに示す如くなる。

瞬時速度データN_io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N_t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N_t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N_t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D_e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Q_ideとして取出され、加算部１５
を介して平均速度データが入力されている変換
部１６に入力され、誤差データD_e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を所望の目標
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N_io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D_d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
D_dの値は零となることが望まれる。従つて、差
データD_dは、零を内容とする基準データD_r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D_p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N_io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D_dに基づく制御
出力データD_pの出力タイミングを制御するため
のものであり、識別データD_i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D_p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C_iとC_i+1のうち、気筒C_i+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Q_ide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N_d（＝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D_pは、
平均速度データ₃に相応するアイドル制御量デ
ータQ_ide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。

出力制御部２７の出力側には、ループ制御部２
８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
度と実際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、の諸条件が全て満足された場合にのみ、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、スイツチ２９を開いて各
筒制御が中止され、平均速度データに従つてアイ
ドル回転速度が所要の目標値となるよう噴射量調
節部材１７を制御するための閉ループ制御系のみ
が構成される。

また、上述の実施例においては、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、アクチユータ２３の応答性の向上を図
つている。

本装置１は、更に、例えば冷寒地等において機
関を始動した直後であつて、機関冷却水温が周囲
温度と同程度であるような場合に、機関のアイド
ル回転速度制御をより安定に行ないうるように、
機関の冷却水温が所定値に達するまでは、出力デ
ータD_pによる各筒制御を一時停止させるための、
各筒制御解除部３０を備えている。

各筒制御解除部３０は、スイツチ２９と直列に
配設されたスイツチ３１と、デイーゼル機関３の
冷却水温を示す水温信号S_wを出力する水温セン
サ３２と、水温信号S_wに応答し冷却水温T_wが所
定の値T_r以上か否かを判別しT_w≧T_rの場合には
スイツチ３１を閉じ、T_w＜T_rの場合にはスイツ
チ３１を開くようにスイツチ３１の開閉制御を行
なうスイツチ制御信号S₃を出力するスイツチ制御
回路３３とから成つている。この構成により、冷
却水温T_wが予め定められた値T_rより小さい場合
には、スイツチ３１が開き、スイツチ２９の作動
状態の如何に拘らず、出力データD_pが加算部１
５に供給されるのが停止され、各筒制御が解除状
態となる。

従つて、機関の温度が低く、各気筒における燃
料の燃焼状態が不安定となつており、従つて、各
気筒の出力が不規則に変動していて各気筒の出力
差の変化パターンが一定しておらず、各筒制御を
良好に行なうための前提条件が満たされていない
場合に、各筒制御の解除が行なわれることにな
る。この場合には、機関の平均速度データに従つ
てアイドル回転速度が所要の目標値となるように
制御されるのみであるが、上述の状態においては
各筒制御はうまく作動せず、各筒制御を行なわな
い方がアイドル回転速度の制御を安定に行なえる
ことになる。

機関の冷却水温が、各気筒における燃料の燃焼
状態が安定して行なわれるような値T_rにまで上
昇した場合に、スイツチ３１が閉成され、この結
果、上述の各筒制御も実行され、アイドル回転速
度制御を極めて安定に行ない、低燃費、低騒音の
状態でデイーゼル機関３のアイドル運転を行なう
ことができる。

尚、上記実施例では、冷却水温に従つて開閉す
るスイツチ３１をスイツチ２９と別に設けた場合
について説明したが、上記説明から理解されるよ
うに、例えば、スイツチ制御回路３３からのスイ
ツチ制御信号S₃をループ制御部２８に入力し、上
述したスイツチ２９の開閉条件中に冷却水温T_w
が所定値T_r以上となつているか否かの条件を入
れるように構成してもよい。

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。また、冷却水温度
が所定値以下の場合には、各筒制御を解除し、低
温時に各筒制御を行なうことによりアイドル回転
速度の制御がかえつて不安定になるのを防止する
ようにしたので、内燃機関のアイドル運転を全て
の条件下において安定に制御することができる。

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４図には、アイドル運転制御装置をマイクロ
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４図に示される
アイドル運転制御装置４０の各部のうち、第１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４１で示されるの
は、波形整形回路であり、ここで交流信号ACの
正方向パルスに相応するパルスが出力され、上死
点パルスTDCとして出力される。この上死点パ
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、続出し専用メモリ（ROM）４２
を備えているマイクロコンピユータ４３に入力さ
れている。ROM４２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４３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５図には、ROM４２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Q_i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
Q_i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の場合には、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、それに基づいて
回転速度が演算される（ステツプ129）。次に、ス
テツプ130で、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、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で、機関の冷
却水温T_wが所定値T_r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N_tと平均
アイドル回転速度との差−_t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（ステツプ
134）、ステツプ135で、平均機関速度に基づくア
イドル回転速度が各筒制御演算の演算結果を考慮
して行なわれる。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132での各筒制御演算は実行されず、
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、T_w≧T_r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T_p
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135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M_o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M_o-1との大小比較が行なわれる。第
２図ａ，ｂから容易に推測されるように、上死点
パルスTDCのパルスの間隔は、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M_oと
M_o-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、M_o＜M_o-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、M_o＞M_o-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，……に相応するタイミング）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135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FN＝「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135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135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」，FN＝「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M_oとM_o-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６図の詳細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
フトパルス信号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Q_Aio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
転制御のための噴射量制御データQ_iの演算が行な
われ、ステツプ154において、この制御データQ_i
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Q_A(i+1)(o-1)を加えたものを制御デ
ータQ_iとする。この制御データQ_iは、マイクロコ
ンピユータ４３内のRAM４４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N_io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
ΔN_io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ΔN_ioと、更に
１サイクル前において同様にして得られた差分
ΔN_i(o-1)との差分ΔΔN_iが演算される。しかる後、
ステツプ157においてPID制御制御のための各定
数がセツトされ、積分項I_ATCi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Q_Aio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Q_iの前
回の値とが加算され、最終データQ_i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
Q_Appの値にその時のデータQ_iの値を加算し、デー
タQ_DRV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M_o
とM_o-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
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。また、機関の冷
却水温に応じて各筒制御の解除を行ない、低温時
において、各筒制御を行なうことによりかえて制
御の安定性が損なわれるのを改善することがで
き、広い範囲に亘つてアイドル運転制御を安定に
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図はマイ
クロコンピユータを用いて構成した本発明の他の
実施例を示すブロツク図、第５図は第４図に示す
装置のマイクロコンピユータにて実行される制御
プログラムのフローチヤート、第６図は第５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。１，４０……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、３０……各筒
制御解除部、３１……スイツチ、３２……水温セ
ンサ、AC……交流信号、D_i……識別データ、N_io
……瞬時速度データ、D_p……制御出力データ、
N_t……目標速度データ、……平均速度データ。

Claims

【特許請求の範囲】

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
よう所要の調速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出力される
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、前記内燃機関の冷却水温に関
連した水温信号を出力する手段と、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要のタイミン
グで前記第２データを出力する出力制御手段と、
前記水温信号に応答し前記冷却水温が所定値以上
となつた場合にのみ該出力制御手段からの前記第
２データを前記閉ループ制御系に供給する手段と
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。