JPH0467014B2

JPH0467014B2 -

Info

Publication number: JPH0467014B2
Application number: JP60047409A
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: KR890004292B1; KR860007461A; JPS61207852A

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。

更に、この種の制御を行なうためには、各気筒
の爆発行程がどの時点であるのかを常に把握して
おかなければならないが、従来の装置では、この
タイミングの検出は、燃料噴射弁の開弁タイミン
グを電気的に検出するセンサからの信号と機関の
クランク軸に装着された基準タイミングセンサか
らの信号とに基づいて行なうように構成されてい
る。しかし、上述の構成では、開弁タイミングを
検出するセンサが故障した場合に、燃料の噴射タ
イミングの検出が不可能となるため、制御を適切
に行なうことができず、機関の運転がかえつて不
安定にな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行なうことがで
きる上に、基準タイミングセンサからの出力のみ
により各気筒の所要のタイミングの識別を行ない
うるようにした信頼性の高い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、各気筒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、上記検出手段からの検出結果に応答
して上記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、上記第１演算手段
の演算結果と上記目標速度データとに応答し上記
目標アイドル回転速度を得るために上記内燃機関
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、上記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返し演算出力する手段
と、クランク軸が所定の基準角度位置に達したこ
とを検出する基準信号発生器と、該基準信号発生
器からの出力信号に応答し上記内燃機関の瞬時速
度の周期的変動による上記出力信号の発生間隔の
周期的変動に基づいて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、上記差データに
応答し上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、該タイミング検出手段
による検出結果に基づき上記各気筒に対する次回
の燃料調節行程以前において上記第１制御データ
と上記第２制御データとに応答し上記内燃機関へ
の供給燃料を調節するための調節部材の位置制御
を行なう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、各気筒の瞬時速度を制御するのに必要な
各気筒の作動タイミングの検出は、例えば上死点
センサの如き、クランク軸が所定の基準角度位置
に達したことを検出する基準信号発生器からの出
力信号に応答し、その出力信号の発生周期の変動
に基づいて検出される。即ち、機関の瞬時回転速
度は、略各気筒が爆発する時点で最も小さくな
り、爆発後急激に上昇して次の気筒の爆発まで比
較的ゆるやかに低下する。従つて、各気筒の爆発
時点の前後では、クランク軸の基準角度を回転す
るのに要する時間が異なるので、燃料の実噴射タ
イミングの検出なしに、上述の出力信号が有する
情報のみによつて各気筒の作動タイミングが検出
される。この結果、噴射タイミング検出用のセン
サが故障しても制御を継続して行なうことが可能
となる。

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D_iとして出力される。従つて、こ
の識別データD_i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D_i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D_iが入力されている。

識別データD_i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D_i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D_i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D_i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D_i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に各気筒に供給され
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。

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、及び冷却水温が所定温度以上となつてい
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る構成となつている。

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。

尚、各筒制御を行なうか否かによつて制御の状
態が変わるので、第１及び第2PID演算部におけ
るPID定数を、スイツチ２９の開閉状態に応じて
変更するように構成し、より一層の安定運転を図
るようにすることができる。

上述の如く、各筒制御を行なうために必要な各
気筒の動作タイミングの検出を交流信号ACと針
弁リフトパルス信号NIP₁と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D_j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で示される
状態に切換え、識別データD_iに代えて予備識別デ
ータD_j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P_aが出力される（第５図ｂ）。基本パルス
列信号P_a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P_a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P_a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P_a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P_a1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P_aを構成するパルスのうち、第
１パルス列信号P_a1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P_a2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P_a1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P_a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P_a1，P_a2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P_b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P_a1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P_a2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P_a1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P_b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P_a2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P_a2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P_a2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P_a1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P_a1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
P_a1を構成するパルスが出力されてから、第２パ
ルス列信号P_a2を構成する次のパルスが出力され
るまでの時間T₁₁，T₁₂，T₁₃，……に相応するデ
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P_a2を構成するパルスが出力されてから、第１
パルス列信号P_a1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，ｇ
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P_a1，P_a2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P_a1，P_a2
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P_a1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P_a1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D_jとして出
力される。

尚、予備識別データD_j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、上述の説明から判
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D_j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、各筒制御を正常に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D_jを制御等に
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、針弁リフ
トセンサが故障したとしても、各筒制御を不都合
なく続行することができるので、信頼性の面にお
いても充分満足できるものである。

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
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）。
データM₁，M₂，……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−N_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において、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の場合とは、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。既
に述べたように、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断が行なわれ、１サイ
クル経過（クランク軸720°回転）していて、Ｎ＝
TDCTRの場合には、ステツプ145に進み、
FACT＝「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８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制御のための各定数が
セツトされ、積分頃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、実噴射タ
イミングを示す信号がなくても各気筒の動作タイ
ミングの識別を行なうことができるので、装置の
信頼性を著しく高めることができる効果をも奏す
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、３０……予備
タイミング検出部、３１……故障検出部、SW…
…スイツチ、AC……交流信号、D_i……識別デー
タ、D_g……予備識別データ、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、前
記検出手段からの検出結果に応答して前記内燃機
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、前記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、クラン
ク軸が所定の基準角度位置に達したことを検出す
る基準信号発生器と、該基準信号発生器からの出
力信号に応答し前記内燃機関の瞬時速度の周期的
変動による前記出力信号の発生間隔の周期的変動
に基づいて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、該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
行程以前において前記第１制御データと前記第２
制御データとに応答し前記内燃機関への供給燃料
を調節するための調節部材の位置制御を行なう手
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。