JPH0467016B2

JPH0467016B2 -

Info

Publication number: JPH0467016B2
Application number: JP60047411A
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: KR890004294B1; KR860007463A; JPS61207854A

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う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、
アイドル運転をより低い回転数で安定に行なわ
せ、これにより燃費の向上を図ることができるよ
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
内燃機関に供給される燃料の噴射進角を調節する
進角調節手段と、各筒制御を行なうため前記出力
制御手段からの前記第２データが前記閉ループ制
御系に供給されたことに応答して前記噴射進角を
変更するように前記進角調節手段を作動させる手
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の
で、ノイズレベルが下がり、アイドリング運転を
極めて安定に行なうことができる。更に、各筒制
御が行なわれている場合には、進角値の変更を行
ない、振動、特に高周波数の騒音のより一層の低
減、又は燃費のより一層の改善を、運転の安定性
を損うことなしに図ることができる。

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及び燃料の噴射角の
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べルが正
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のレべルを短時間だけ「Ｈ」レ
べルとし、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のレべルを短時間だけ「Ｈ」レべル
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，……に応じた計数の計数データ
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
の運転データOD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。尚、目標速
度演算部１２の代りに、所要の目標速度に応じた
一定のデータを固定的に出力する構成でもよく、
目標速度データN_tを出力するための回路構成は、
第１図に示したものに限定されるものではない。

目標速度データN_tは、後述する条件に応じて、
目標速度データN_tにより示される目標のアイド
ル回転速度より所定値だけ低いアイドル回転速度
を示すデータとなるように該目標速度データN_t
を補正することができるデータ変更部３６を介し
て加算部１３に入力されている。加算部１３に
は、平均値演算部１１から出力される平均速度デ
ータも入力されており、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に加算され、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と気筒C₂との間の出力差を零とする場合の
動作を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、ループ制御部２８
から出力されるスイツチ制御信号S₃により、スイ
ツチ２９が閉じられて各筒制御が行われる。所定
の条件が満たされない場合にはスイツチ制御信号
S₃によりスイツチ２９が開かれ、各筒制御が中止
され、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、機関の冷却水温が周
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３９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S₄を出力するスイツチ制御
回路３３とから成つている。この結果、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が開かれ、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１５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。

上述のように、スイツチ２９，３１が共に閉じ
られて各筒制御のための閉ループが形成される
と、デイーゼル機関３は極めて安定な状態でアイ
ドル運転を行なうことができる。従つて、若し、
各筒制御を行なわない場合と同程度の振動、騒音
が許されるならば、デイーゼル機関３はより低い
アイドル回転速度で運転できることになる。

本装置１においては、上述の事実を利用し、ス
イツチ２９，３１が共に閉成されており、各筒制
御のための閉ループが形成されている場合に、デ
ータ変更部３６により目標速度データN_tを補正
し、予め定められた値だけ低いアイドル回転速度
を示すデータに変更し、これによりより低いアイ
ドル回転速度に整定される機能を有している。こ
の機能を達成するため、データ変更部３６は、ス
イツチ制御信号S₃，S₄が入力され、これらの信号
S₃，S₄により各スイツチ２９，３１が同時に閉じ
られたか否かの判別を行ない、各スイツチ２９，
３１が同時に閉じられたと判別された場合には予
め定められた値の補正データD_sを出力し、少な
くとも一方のスイツチが開かれていると判別され
た場合には補正データD_sの出力を停止するよう
に構成されたデータ出力部材３５を有すると共
に、補正データD_sと目標速度データN_tとを図示
の極性で加算する加算部３４を有している。従つ
て、スイツチ２９，３１の少なくともいずれか一
方が開いていると、補正データD_sは出力されな
いので、目標速度データN_tは何ら補正されず、
そのまま加算器３４から出力され、加算器１３に
入力されることになる。従つて、目標アイドル回
転速度の変更はないことになる。一方、スイツチ
２９，３１が共に閉じられていると、所定の値の
補正データD_sが目標速度データN_tより差し引か
れるので、加算器１３に入力されるデータにより
示される目標アイドル回転速度は、補正データ
D_sの分だけ小さくなり、第１図に示される制御
系によつてより低いアイドル回転速度に整定せし
められることになる。この結果、アイドル運転時
の燃費が改善され、燃料費の節約に大きく寄与す
ることができる。

尚、上記実施例では、各筒制御が行なわれると
同時に補正データD_sに相当する分だけアイドル
回転速度を段階的に低下せしめる構成としたが、
スイツチ２９，３１が同時に閉じられた状態が検
出された場合、目標アイドル回転速度を、時間の
経過と共に無段階に、又は複数の段階で徐々に所
要の目標速度にまで低下せしめるようにしてもよ
い。

次に、本装置の燃料噴射進角制御について述べ
ると、燃料噴射ポンプ２における燃料の噴射進角
を調節するため、燃料噴射ポンプ２には、タイマ
制御回路３８により制御されるタイマ３７が設け
られている。タイマ制御回路３８には、交流信号
AC、針弁リフトパルス信号NLP₁及び負荷の大
きさを示す信号LS等が入力されており、これら
の入力信号に従つて、デイーゼル機関３の全ての
運転域において、その時々の運転状態に応じた最
適な噴射進角値がタイマ制御回路３８において演
算され、その演算結果に従う制御信号S₅がタイマ
制御回路３８から出力される。制御信号S₅はタイ
マ３７に入力され、この結果、燃料噴射ポンプ２
における燃料の噴射進角の最適制御が閉ループ制
御によつて行なわれる。

本装置１では、更に、アイドル運転時に各筒制
御が行なわれているか否かに従つてアイドル運転
時の噴射進角値の補正を行なうため、スイツチ制
御信号S₃，S₄に応答して各筒制御が実行されてい
るか否かを検出する各筒制御検出部３９を有して
おり、その検出結果を示す検出出力信号S₆が各筒
制御検出部３９からタイマ制御回路３８に入力さ
れている。タイマ制御回路３８は、検出出力信号
S₆に応答して、交流信号AC及び負荷信号LSに従
つて演算されたアイドル時の最適噴射進角値を減
少又は増加させるように変更する。この最適噴射
進角値の増減は、その時の所要の目的に応じて行
なわれ、例えば、振動、燃焼音をより一層減少さ
せたい場合には、噴射進角をその最適値から更に
所定量遅らせ、一方、燃費をより一層改善したい
場合には、噴射進角をその最適値から更に所定量
進めるように補正すればよいことになる。このよ
うに、各筒制御の実行時に、噴射進角の変更を行
ない、所要のアイドル運転制御特性のより一層の
改善を図ることができる。

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S₄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。この場合には、スイ
ツチ制御信号S₄のみをデータ出力部３５に与えれ
ばよいことになる。

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。

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
正方形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、読出し専用メモリ（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をストア
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により、所要
のアイドル回転速度制御が行なわれる。この制御
プログラムは、また、噴射進角制御も行なうよう
になつており、マイクロコンピユータ４３から
は、噴射量の制御演算結果を示す第１出力信号
O₁と、噴射進角の演算結果を示す第２出力信号
O₂とが出力され、第１及び第２出力信号O₁，O₂
は、夫々、パルス巾変調器２１及びタイマ３７に
供給されている。

第５図には、ROM４２内にストアされている
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，……（第５図に示さ
れる時間T₁₁，T₂₁，T₁₂，……を示す）が演算さ
れ、この演算結果に基づいて、機関の回転速度が
演算される（ステツプ129）。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134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。

第７図には、ステツプ135において実行される
アイドル回転速度制御の詳細フローチヤートが示
されている。第７図を参照してこれを説明する
と、先ずステツプ170において、目標速度データ
N_tの演算が実行され、次いでステツプ171におい
て、各筒制御が実行される状態にあるか否かの判
別が行なわれる。各筒制御が実行されることにな
つている時には、ステツプ172に進み、ステツプ
170において得られた目標速度データN_tにより示
される目標のアイドル回転速度より低い回転速度
を目標アイドル回転速度とするため、予め定めら
れた回転速度値を示す補正データD_sを目標回転
速度データN_tより差し引いたデータを、各筒制
御実行時における目標アイドル回転速度N_tとす
る演算が行なわれる。

ステツプ172における演算は、従つて、第８図
に示されるように、ステツプ171における判別結
果がYESとなつた時刻t_aにおいて、目標アイドル
回転速度を、データN_tにより示される元の速度
N_i0から、データN_t−D_sにより示される低減せし
められた速度N_i1に一挙に変更することになる。
しかし、このデータの変更は、例えば第９図に示
されるように、上述の時刻t_a以後、目標アイドル
回転速度を略直線的に減少せしめ、時刻Δt経過
後の時刻t_bにおいて所要の減速された速度N_i1を
示すように、データN_tの値を徐々に減少せしめ
るプログラム構成としてもよい。

次いで、ステツプ173に進み、ここで、各筒制
御演算の演算結果を考慮して、ステツプ172にお
いて定められた目標アイドル回転速度が得られる
ように所要の制御が行なわれる。

ステツプ171の判別結果がNOの場合には、ス
テツプ172は実行されず、ステツプ173に進み、ス
テツプ170において得られたデータN_tに従つてア
イドル回転速度制御が行なわれる。

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T₀
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。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、今日の割込プログラム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に基づいて速度N_ioと、１つ前の出力され
た上死点パルスTDCに基いて速度N_(i-1)h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、積分積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。

第１０図には、第５図に示されている噴射進角
制御ステツプ122の要部を示す詳細フローチヤー
トが示されている。噴射進角制御に入ると、先
ず、ステツプ180において進角目標値の演算が行
なわれ、各筒制御が実行されているか否かの判別
が行なわれる（ステツプ181）。各筒制御が行なわ
れている場合には、ステツプ182に進み、ステツ
プ180において得られた目標進角値を予め定めら
れている量だけ増加又は減少させるための補正演
算が行なわれる。しかる後、ステツプ183に進み、
実進角値がステツプ182において得られた目標進
角値となるようにタイマ３７を制御するための噴
射進角制御が行なわれ、噴射進角制御が終了す
る。ステツプ181の判別結果がNOとなつた場合
には、ステツプ182の実行は省略され、ステツプ
180において得られた進角目標値がステツプ183の
制御において用いられる。

従つて、各気筒制御が行なわれているか否かに
応じて目標進角値が変更せしめられ、これによ
り、着目したアイドル運転特性をより一層改善す
ることができる。

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、機関のアイ
ドリング回転速度を下げることができ、かつ、そ
の制御が学習方式と異なつて演算処理が容易であ
るため、構成が簡単となる。そして、各筒制御が
行なわれているか否かに応じて目標進角値の変更
を行ない、着目したアイドル運転特性のより一層
の改善を図るようにしたので、アイドル運転制御
の安定性を損うことなしに、内燃機関のアイドル
運転制御特性の改善を図ることができる。

【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、第７図
は、夫々、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、第８図は目標アイドル回転
速度の変更のための演算を説明するための特性
図、第９図は目標アイドル速度の変更特性の他の
例を示す特性図、第１０図は第５図に示す噴射進
角制御ステツプの要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……アクチエータ、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、３７……タイマ、３８……タイマ制御回
路、３９……各筒制御検出部、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、
Ｎ……平均速度データ、S₅……制御信号、S₆……
検出出力信号。

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、前記内燃機関に供給される燃料
の噴射進角を調節する進角調節手段と、各筒制御
を行なうため前記出力制御手段からの前記第２デ
ータが前記閉ループ制御系に供給されたことに応
答して前記噴射進角を変更するように前記進角調
節手段を作動させ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。