JPH0467019B2

JPH0467019B2 -

Info

Publication number: JPH0467019B2
Application number: JP60200595A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Fujimori; Rei Sekiguchi; Satoshi Kamya
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1985-09-12
Filing date: 1985-09-12
Publication date: 1992-10-27
Also published as: KR870003297A; JPS6260958A; KR930011044B1

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。

一方、この種の制御を行なう場合、各筒制御の
ための制御ループの制御状態は目標アイドル回転
速度によつて異なつてくるため、例えば、空気調
和装置を使用する等の理由によつて目標アイドル
回転速度が変更され所謂フアーストアイドル状態
となると、不均率制御が良好に行なえず、目標ア
イドル回転速度の変更により制御状態が悪化し、
機関の回転状態が悪化し不安定になるという不具
合を有していた。

本発明の目的は、従つて、目標アイドル回転速
度が変更されても各筒制御に従う機関の運転が安
定に行なわれ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）上記目的を達成するための本発明の構成は、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、上記検出
手段の検出結果に応答して上記内燃機関の平均速
度を示す平均速度データを演算出力する手段と、
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ため上記平
均速度データと上記目標速度データとに応答して
所要の演算を行なう第１演算手段と、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
出力する速度差演算手段と、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燃料供給量
に関連した第２制御データを得るため上記差デー
タに応答して所要の制御演算を行なう第２演算手
段と、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、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制御を行なう手段
と、上記内燃機関の運転状態を示す状態データを
出力する手段と、上記状態データに応答し上記第
１及び第２演算手段において実行される各制御演
算のための制御定数を定める手段とを備えた点に
特徴を有する。

（作用）第１制御データにより、内燃機関の平均速度が
所要の目標アイドル回転速度に制御されるよう調
節部材の制御がフイードバツク制御により行なわ
れる。これと同時に、第２制御データにより、内
燃機関の各気筒の瞬時速度が等しくなるように各
気筒に対する調量制御がフイードバツク制御によ
り実行される。この結果、各筒制御は、内燃機関
の平均速度が所要の値に維持される状態のもとに
おいて実行されるので、各筒制御を安定に行なう
ことができる。更に、機関の運転パラメータに従
い、各フイードバツク制御系の制御定数が機関の
その時の運転状態に見合つた最適な値に設定さ
れ、これにより、目標アイドル回転速度が変更さ
れても各筒制御による機関の運転状態の安定性が
確保される。

（実施例）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、この爆発によつて瞬時機関
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瞬時機関速度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、瞬時機関速度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（図示せず）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（第２図ｄ参照）。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よ
り充分に周波数の高い一定周期のカウントパルス
CPを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８
２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，８２
ｃ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８
３，８４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，……に応じて計数データCDがカ
ウンタ８２から出力される。計数データCDは、
更に、変換回路８５に入力されており、ここで、
計数データCDはそのの時の各時間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、その演算結果を示す平均速度データが
出力される。

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を出力するため、目
標速度演算部１２が設けられている。目標速度演
算部１２には、デイーゼル機関３の冷却水の温度
を検出する水温センサSEから出力されその時々
の冷却水温度を示す水温データT_wと、図示しな
い空気調和装置のオン、オフを示す作動信号
COMとが入力されており、水温データT_w及び作
動信号COM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。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１
４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。この制御がデイーゼル機関３の運転条件
の如何に拘らず円滑に行なわれるようこの閉ルー
プ制御系の制御定数を設定することができるよう
にするため、第1PID演算部１４において行なわ
れるPID演算の各定数をデイーゼル機関３の運転
条件に応じて定めるための第１定数設定回路３２
が設けられている。第１定数設定回路３２には平
均速度データ及び水温データT_wが入力されて
おり、これらの入力データの内容に従つてその時
のPID演算に最適なPID定数を示す第１定数デー
タD_c1が演算出力され、第1PID演算部１４に入力
される。第１定数設定回路３２は読出し専用メモ
リ（ROM）を用いたマツプ演算回路として構成
することができる。すなわち、機関の平均速度と
水温との種々の組合せに対応させて予めPID定数
をメモリしておき、平均速度データ及び水温デ
ータT_wの内容に従つて所要のPID定数を示すデ
ータを第１定数データD_c1として出力する構成と
することができる。このマツプ演算のためのマツ
プデータは、予め実験を行なうなどして、適宜に
定めることができる。

このように、デイーゼル機関３の運転条件に従
つて第1PID演算部１４において実行されるPID
演算のための定数を変更する構成とすると、平均
機関速度を所要の目標アイドル回転速度に一致さ
せるための制御を機関の運転条件の如何に拘らず
安定に行なうことができる。

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、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。第
3PID演算部２６におけるPID演算は、後述する
第２定数設定回路３３からの第２定数データD_c2
に従つて実行される。

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るから、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。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１７
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。

上述した各筒制御のための閉ループ制御系にお
いても、その制御定数をデイーゼル機関３の運転
条件に従つて変更し、デイーゼル機関３の運転条
件の如何に拘らず各筒制御が円滑に行なわれるよ
うにするため、第3PID演算部２６において行な
われるPID演算の各定数は、第２定数設定回路３
３からの第２定数データD_c2によつて与えられる
構成となつている。第２定数設定回路３３は、第
１定数設定回路３２の場合と同様に、平均速度デ
ータ及び水温データT_wに応答して作動し、そ
の時々におけるこれらのデータの値に見合つた
PID定数を示す第２定数データD_c2を出力する。
従つて、各筒制御のための閉ループ制御動作も、
デイーゼル機関３の運転条件の如何に拘らず常に
安定な状態で行なうことができる。

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、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NLP₁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
短い周期のカウントパルスP_bがパルス発生器９
６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９５
ｃ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のパルスによりその計数動作が停止せ
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，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のいずれか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、いずれの閉
ループ制御系においても、その制御定数がデイー
ゼル機関３の運転条件に応じて設定され、常に安
定な制御状態が得られる。従つて、空気調和装置
のコンプレツサを作動させることにより所謂フア
ーストアイドル状態となつても、これに見合つた
制御定数の変更が各々の閉ループ制御系において
行なわれるので、各筒制御を安定に続行すること
ができるものである。

また、予備タイミング検出部３０を設けたの
で、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
の機能を果た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INT２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の反転を
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
転制御が、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、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において第１定数データD_c1の演
算が行なわれ、ステツプ154ではこの第１定数デ
ータD_c1に基づくPID制御演算がその時の目標ア
イドル回転速度と平均機関速度との差分を示すデ
ータに対して実行され、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
ステツプ155において行なわれる。次いで、ステ
ツプ156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157において、今日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158において、
ステツプ157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159においてPID制御のための第２定数
データD_c2が演算され、この第２定数データD_c2に
より示されるPID制御定数に従つて各筒制御のた
めのPID制御演算がΔN_i及びΔΔN_iに対して実行
される（ステツプ160）。このPID制御演算の結果
得られた各筒制御用の制御データQ_AioがRAM１
１４にストアされる（ステツプ161）。次いで、平
均機関速度に従うアイドル制御用のデータQ_iがス
テツプ153，154で既述の如く処理され、制御デー
タQ_iがRAM１１４にストアされる（ステツプ
155）。しかる後、ステツプ156に進み、ステツプ
155においてストアされたデータQ_iと、Q_A(i+1)(o-1)
とが加えられる（ステツプ156）。

ステツプ150の判別結果がYESとなつた場合に
は、アクセス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162）、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163）。

尚、ステツプ133の判別結果がNOの場合には、
ステツプ153に進み、第８図に示されるステツプ
153乃至155と同じ演算が実行され、その結果得ら
れた制御データQ_iがその時のアイドル制御データ
として出力される。

（効果）本発明によれば、上述の如く、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。従
つて、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、各筒制御を安定に行なうことができる。更
に、各閉ループ制御系において、各制御定数が内
燃機関の運転条件に応じて設定され、運転条件が
変つても常に安定な状態で各筒制御を行なうこと
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、１４……第
1PID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、２６…
…第3PID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、
３２……第１定数設定回路、３３……第２定数設
定回路、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、該
検出手段の検出結果に応答して前記内燃機関の平
均速度を示す平均速度データを演算出力する手段
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ため前
記平均速度データと前記目標速度データとに応答
して所要の演算を行なう第１演算手段と、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
演算出力する速度差演算手段と、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燃料供
給量に関連した第２制御データを得るため前記差
データに応答して所要の制御演算を行なう第２演
算手段と、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、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及び第２制御デ
ータ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制御を行なう手段と、前記内
燃機関の運転状態を示す状態データを出力する手
段と、前記状態データに応答し前記第１及び第２
演算手段において実行される各制御演算のための
制御定数を定める手段とを備えて成ることを特徴
とする内燃機関用アイドル運転制御装置。