JP2012215087A - エンジンの燃焼診断信号異常時のパイロット噴射タイミング制御方法および装置 - Google Patents

エンジンの燃焼診断信号異常時のパイロット噴射タイミング制御方法および装置 Download PDF

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Abstract

【課題】エンジンがノッキングまたは失火状態にあるかを含め燃焼が最適であるか否かを判定する燃焼診断装置から送出される燃焼診断結果の信号に係る異常が生じて正しい診断結果を出力・入力していない場合であっても、燃焼診断結果に基づいて行われる燃料噴射タイミングの補正を許容範囲内に保持することを目的とする。
【解決手段】燃焼診断装置４４によって燃焼が最適でないと判定された気筒で、燃料噴射タイミングを最適燃焼と判定されるまで補正を繰り返して補正量を累積していく噴射タイミング補正手段６２と、複数気筒の過去の燃料噴射タイミングのデータを基に燃料噴射タイミングの補正許容範囲を設定する補正許容範囲設定手段６４と、噴射タイミング補正手段６２によって補正される燃料噴射タイミングが補正許容範囲内か否かを判定する噴射タイミング判定手段７０と、該判定手段によって補正許容範囲内と判定した場合に補正燃料噴射タイミングで噴射指令を出力する指令制御手段７２と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、燃焼診断装置を備えた多シリンダガスエンジン、ディーゼルエンジン等に適用され、燃焼診断信号の異常発生時の制御方法及び装置に関し、特に、燃焼が最適でないと診断された状態下で燃焼診断信号に異常が発生した場合のパイロット噴射タイミングを制御する方法および装置に関する。
多シリンダガスエンジン、ディーゼルエンジンにおいては、各シリンダにおける燃焼状態を診断するために燃焼診断装置が備えられ、１シリンダまたは複数シリンダに、ノッキングまたは失火と呼ばれる異常燃焼が生じた場合に、燃焼診断装置は異常燃焼が発生したと判定して燃料噴射量や燃料噴射時期を制御して出力調整またはエンジン停止を行う技術が知られている。
例えば、特許文献１（特開２００５−６９０４２号公報）には、ガスエンジンの筒内圧力を検出する筒内圧力検出器と、該筒内圧力検出器からの筒内圧力検出値に基づきエンジンのシリンダ内におけるノッキング、失火等の異常燃焼の有無の判定を行う異常燃焼診断装置とを備えて、該異常燃焼診断装置において異常燃焼の発生が判定されたときには、シリンダ内へのガスの噴射タイミングおよびトーチ着火タイミング（副室着火タイミング）を調整するようにしたガスエンジンの異常燃焼時の運転制御装置が開示されている。
また、この特許文献１には、トーチ着火装置としてパイロット燃料噴射装置が示されている。その構造を本発明の実施形態を示す図４を参照して説明する。
パイロット燃料噴射装置３は、本体５と、副室７を有する副室口金９とからなり、該副室口金９は、本体５をシリンダヘッド１１に締め付けることによって、シリンダヘッド１１に固定される。
また、副室口金９の周方向には、副室口金９の内部に形成された副室７と、主燃焼室１５とを連通する複数の副室噴口１７が形成され、また、本体５の内部には、パイロット燃料噴射弁１９が設けられ、液体燃料通路２１を通って軽油等の液体燃料を副室７内に噴射するようになっている。
そして、パイロット燃料噴射弁１９から副室７内に、液体燃料（パイロット燃料）を噴射して、副室７内部に主燃焼室１５から逆流して流入した混合気を着火燃焼せしめてトーチ火炎２３を生成し、このトーチ火炎２３を副室噴口１７から主燃焼室１５内に噴出するようになっている。
特開２００５−６９０４２号公報 特開２００６−２９９８３２号公報
前記特許文献１に示されるような、パイロット燃料噴射装置３において、副室７内へのパイロット燃料噴射タイミングｔと、主燃焼室１５内の筒内圧力ｐとの関係は、図５に示すように、パイロット燃料噴射タイミングｔを早めると筒内圧力ｐは高く、遅くすると筒内圧力ｐは低下する傾向を示す。但し、早め過ぎるとノッキングといわれる異常燃焼が生じ、遅くし過ぎると失火に至る。
従って、燃焼診断装置の診断結果に従って、筒内圧力ｐの最適範囲に対して高い場合には、前記パイロット燃料噴射タイミングを遅角側に所定量補正し、逆に、筒内圧力ｐの最適範囲に対して低い場合には、進角側に所定量補正する操作を繰り返して、最適範囲に戻すことが行われる。
しかし、補正によって最適範囲に戻ったことが診断結果として出力されるまで、所定量の進角補正または遅角補正が繰り返し行われ、進角または遅角が累積されるような補正手法（所謂、積分的補正）が行われると、燃焼診断装置が故障している場合（例えば、Ｄ／Ａ変換器等の異常で信号が正しく出力されない場合）や、燃焼診断装置からパイロット燃料噴射制御装置（噴射タイミング制御装置）への燃焼診断結果の信号が正しく入力されない場合（例えば、Ａ／Ｄ変換器等の異常で信号が正しく入力されない場合）には、燃焼状態が最適に復帰して適正筒内圧力で燃焼が行われているにもかかわらず、燃焼が最適でないとの診断結果をパイロット燃料噴射制御装置（噴射タイミング制御装置）が入力し続けるおそれがあり、その診断結果に対応してパイロット燃料噴射タイミングの進角、または遅角の補正が続けられ、偏った噴射タイミングでの運転を続行する危険性がある。
なお、噴射タイミング等に制限を掛ける技術として、特許文献２（特開２００６−２９９８３２号公報）が知られているが、この特許文献２は予めマップによって噴射タイミングの上限情報を設定する手法である。マップ設定値を求めるのに多くの時間と労力を要するとともに記憶装置の大容量化によって制御装置が大型化する問題が生じる。また、この特許文献２は、ディーゼルエンジンのパイロット噴射とパイロット噴射開始タイミングとを関連づけて制御する技術であり、燃焼が最適でないと診断された状態下で燃焼診断信号異常の場合のパイロット噴射タイミング制御については開示されていない。
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、エンジンがノッキングまたは失火状態にあるかを含め燃焼が最適であるか否かを判定する燃焼診断装置から燃料噴射制御装置（噴射タイミング制御装置）に送出される燃焼診断結果の信号が、正しい診断結果を出力・入力していない場合であっても、燃焼診断結果に基づいて行われる燃料噴射タイミングの補正を許容範囲内に保持して燃焼診断装置からの信号に基づく補正運転の安全性および信頼性を向上するエンジンの燃焼診断信号異常時のパイロット噴射タイミング制御方法および装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、第１発明の方法発明は、燃焼が最適か否かを判定する燃焼診断装置と、該燃焼診断装置からの診断結果を受けて燃料噴射装置を制御する燃料噴射制御装置とを備えたエンジンの燃焼診断信号異常時のパイロット噴射タイミング制御方法において、前記燃焼診断装置によって各気筒の燃焼状態を診断するステップと、燃焼が最適でないと判定された気筒においてエンジン回転数およびエンジン負荷に基づいて予め設定された燃料噴射タイミングに対して最適燃焼と判定されるまで補正を繰り返して補正量を累積していくステップと、複数気筒の過去の燃料噴射タイミングのデータを基に燃料噴射タイミングの補正許容範囲を設定するステップと、今回補正の噴射タイミングが前記補正許容範囲内か否かを判定するステップと、前記判定の結果が補正許容範囲内の場合に今回補正の噴射タイミングによって前記燃料噴射装置を作動させるステップと、を有することを特徴とする。
かかる第１発明によれば、最適燃焼と判定されるまで補正を繰り返して補正量が累積されるような場合であっても、複数気筒の過去の燃料噴射タイミングのデータを基に燃料噴射タイミングの補正許容範囲を設定して、今回補正の燃料噴射タイミングが、前記燃料噴射タイミングの補正許容範囲内か否かを判定して、判定結果が補正許容範囲内の場合に今回補正の噴射タイミングによって燃料噴射装置を作動させるので、燃焼診断装置によって燃焼が最適でないと判定された気筒に対して、燃料噴射タイミングを進角側に補正し過ぎて筒内圧力が高圧力状態になるおそれ、または遅角側へ補正し過ぎて失火状態になるおそれを回避でき、燃焼診断装置による診断結果に基づく燃料噴射タイミングの補正を適切な範囲に保持できる。
その結果、偏った燃料噴射タイミングでの運転を回避でき、燃焼診断装置からの信号に基づく補正運転の安全性および信頼性を向上できる。
また、第１発明において好ましくは、前記判定の結果が補正許容範囲外の場合には前回の噴射タイミングによって前記燃料噴射制御装置を作動するとよい。
このように、今回補正の噴射タイミングが、前記燃料噴射タイミングの補正許容範囲外の場合には、補正を制限して前回の噴射タイミング（直前の制御で実施した噴射タイミング）を用いることによって、燃料噴射タイミングを許容範囲に保持して、燃焼状態が一層悪化することを防止できる。
また、第１発明において好ましくは、前記補正許容範囲を設定するステップは、複数気筒の直前における燃料噴射タイミングの平均値を算出し、該算出した平均値に対して上下限許容範囲を付加して設定するとよい。
補正許容範囲の設定は、まず、多気筒エンジンの全気筒の平均燃料噴射タイミングを算出する。この場合、燃焼診断装置によって燃焼が最適でないと診断された気筒、および最適と診断された気筒の全てを含めた気筒を対象にして算術平均値を算出する。さらに、過去のデータは直前の噴射タイミングのデータとして、その平均値に対して上下限値許容範囲を付加する。
上下限許容範囲の上限値は高圧力状態になって気筒に摩耗劣化、亀裂等の損傷等の機械的異常が生じ、耐久性に問題が生じる値として試験的またはシミュレーション計算に基づいて設定される。また、下限値は失火状態になる値として試験的またはシミュレーション計算に基づいて設定される。
また、複数気筒の直前の燃料噴射データを基に補正許容範囲を設定するので、予め補正許容範囲をマップとして記憶しておくことが不要となり、さらに記憶手段の容量も小さくて済み制御装置の簡素化が図れる。
また、第１発明において好ましくは、前記補正許容範囲を設定するステップは、複数気筒の過去一定期間における燃料噴射タイミングの平均値を算出し、算出結果の平均値に対して上下限許容範囲を付加して設定するとよい。
この場合には、過去一定期間は、例えば１時間、１日等の燃料噴射データを基に補正許容範囲を設定するとよく、過去の運転状態の履歴を反映した補正許容範囲が設定できるので、より適切な補正許容範囲を設定できる。
また、第１発明において具体的には、前記エンジンが副室を備えた多気筒ガスエンジンであり、前記燃料噴射タイミングが前記副室へのパイロット燃料噴射タイミングであることを特徴とする。
パイロット燃料噴射装置においては、パイロット燃料噴射タイミングｔと筒内圧力ｐとの関係は、図５に示すように、パイロット燃料噴射タイミングｔを早めると筒内圧力ｐは高く、遅くすると筒内圧力ｐは低下する傾向を示す。但し、早め過ぎるとノッキングといわれる異常燃焼が生じ、遅くし過ぎると失火に至る。
従って、燃焼診断装置の診断結果に従って、筒内圧力ｐの最適範囲に対して高い場合には、前記パイロット燃料噴射タイミングを現状のタイミングより遅角側に所定量補正し、逆に、筒内圧力ｐの最適範囲に対して低い場合には、前記パイロット燃料噴射タイミングを現状のタイミングより進角側に所定量補正する操作を繰り返して、最適燃焼状態に戻るまで補正される。
この最適状態に戻す補正において、本第１発明によれば、燃焼診断装置から出力される信号に正しい信号が出力されずに、パイロット燃料噴射タイミングを進角側、または遅角側に補正し続ける場合であっても、補正許容範囲内にパイロット燃料噴射タイミングを保持することができるので、偏った噴射タイミングでの運転を続行する危険性を回避できる。
また、第２発明の装置発明は、燃焼が最適か否かを判定する燃焼診断装置と、該燃焼診断装置からの診断結果を受けて燃料噴射装置を制御する燃料噴射制御装置とを備えたエンジンの燃焼診断信号異常時のパイロット噴射タイミング制御装置において、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて予め設定された燃料噴射タイミングを算出する噴射タイミング算出手段と、前記燃焼診断装置によって燃焼が最適でないと判定された気筒において、前記噴射タイミング算出手段で算出された燃料噴射タイミングを最適燃焼と判定されるまで補正を繰り返して補正量を累積していく噴射タイミング補正手段と、複数気筒の過去の燃料噴射タイミングのデータを基に燃料噴射タイミングの補正許容範囲を設定する補正許容範囲設定手段と、前記噴射タイミング補正手段によって補正される今回の燃料噴射タイミングが前記補正許容範囲設定手段出設定された補正許容範囲内か否かを判定する噴射タイミング判定手段と、該判定手段によって補正許容範囲内と判定した場合には今回補正の燃料噴射タイミングで噴射するように前記燃料噴射制御装置に出力する指令制御手段と、を備えたことを特徴とする。
かかる第２発明によれば、噴射タイミング算出手段で算出された燃料噴射タイミングを最適燃焼と判定されるまで補正を繰り返して補正量を累積していく噴射タイミング補正手段を備えていても、補正許容範囲設定手段によって、複数気筒の過去の燃料噴射タイミングのデータを基に燃料噴射タイミングの補正許容範囲を設定し、噴射タイミング判定手段によって、噴射タイミング補正手段によって補正される今回の燃料噴射タイミングが前記補正許容範囲設定手段出設定された補正許容範囲内か否かを判定し、該判定結果が補正許容範囲内の場合に指令制御手段によって、今回補正の燃料噴射タイミングで噴射するので、燃焼診断装置によって燃焼が最適でないと判定された気筒に対して、燃料噴射タイミングを進角側に補正し過ぎて筒内圧力が高圧力状態になるおそれ、または遅角側へ補正し過ぎて失火状態になるおそれを回避でき、燃焼診断装置による診断結果に基づく燃料噴射タイミングの補正を適切な範囲に保持できる。
また、第２発明において好ましくは、前記指令制御手段は、前記噴射タイミング判定手段の判定結果が補正許容範囲外の場合には前回の燃料噴射タイミングで噴射するように前記燃料噴射制御装置に出力するとよい。
このように、今回補正の噴射タイミングが、前記燃料噴射タイミングの補正許容範囲外の場合には、補正を制限して前回の噴射タイミング（直前の制御で実施した噴射タイミング）を用いることによって、燃料噴射タイミングを許容範囲に保持して、燃焼状態が一層悪化することを防止できる。
本発明によれば、エンジンがノッキングまたは失火状態にあるかを含め燃焼が最適であるか否かを判定する燃焼診断装置から燃料噴射制御装置（噴射タイミング制御装置）に出力される燃焼診断結果の信号が、正しい診断結果を出力・入力していない場合であっても、燃焼診断結果に基づいて行われる燃料噴射タイミングの補正を許容範囲内に保持することによって、燃焼診断装置からの信号に基づく補正運転の安全性および信頼性を向上できる。
本発明の実施形態を示し、副室を備えた多気筒ガスエンジンの副室内へのパイロット燃料噴射への適用を示す全体構成図である。 パイロット燃料噴射タイミング制御手段の構成ブロック図である。 パイロット燃料噴射タイミング制御手段の制御フローチャートである。 パイロット燃料噴射装置の要部断面図である。 パイロット燃料の噴射タイミングと筒内圧力との関係を示す説明図である。 燃焼診断装置の診断結果の出力例を示す説明図である。
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。
但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１は、本発明の実施形態を示し、Ｖ型多気筒ガスエンジン１の副室７内へのパイロット燃料噴射装置３への適用を示す全体構成図である。
図４は、そのパイロット燃料噴射装置３の構造を示し、本体５と、副室７を有する副室口金９とからなり、該副室口金９は、本体５をシリンダヘッド１１に締め付けることによって、シリンダヘッド１１に固定される。
また、副室口金９の周方向には、副室口金９の内部に形成された副室７と、主燃焼室１５とを連通する複数の副室噴口１７が形成されている。なお、主燃焼室１５はピストン３０とシリンダヘッド１１とシリンダブロック３２とによって形成され、ピストン３０の上面にはピストンキャビティ３４が形成されている。
本体５の内部には、パイロット燃料噴射弁１９が設けられ、液体燃料通路２１を通って軽油等の液体燃料を副室７内に噴射するようになっている。
また、主燃焼室１５には吸気弁３６を介して吸気通路３８に供給されたガス燃料と空気とが混合した希薄混合気が流入するようになっている。
そして、パイロット燃料噴射コントローラ４０からの指令によってパイロット噴射タイミングおよび噴射量が制御されて、パイロット燃料噴射弁１９が開閉して副室７内に副室噴口１７から液体燃料（パイロット燃料）が噴射される。これによって、主燃焼室１５から副室噴口１７を通って副室７内に流入して充填されている希薄混合気を着火燃焼せしめてトーチ火炎２３を生成し、このトーチ火炎２３が副室噴口１７から主燃焼室１５内に噴出するようになっている。
一方、図１に示すように、各気筒には主燃焼室１５内の筒内圧力を検出する筒内圧力検出器４２（図４参照）が設けられ、各気筒の筒内圧力変化の検出値は燃焼診断装置４４に入力される。さらに、エンジンの回転数検出器４６および負荷検出器４８からの信号も入力され、これら入力信号に基づいてエンジン１の燃焼状態が気筒毎に診断される。
燃焼診断装置４４による診断結果は、筒内圧力ｐが、Ｎ（最適）に対して、Ｈ（高）またはＬ（低）の範囲にあるかを診断してその結果を出力する。
この出力は、Ｄ／Ａ変換器５０によって、デジタル信号（Ｄ）からアナログ信号（Ａ）へ信号変化して、例えば、図６に示すように、Ｌ（低）はｌ１〜ｌ２の電流値、Ｎ（最適）はｎ１〜ｎ２の電流値、Ｈ（高）はｈ１〜ｈ２の電流値としてアナログ信号によって出力するようになっている。
従って、出力電流値を検出することで、例えば、出力電流値がｌ１〜ｌ２では最適な筒内圧力に対して低目であり、出力電流値がｈ１〜ｈ２では最適な筒内圧力に対して高目であると判定できる。
燃焼診断装置４４のＤ／Ａ変換した出力信号は、統合制御装置５２に入力される。この統合制御装置５２は、エンジン１全体の運転状態を制御するものであり、図示しない燃料ガス供給電磁弁を制御して、吸気通路３８（図４参照）内に供給されるガス燃料量を調整してエンジン回転数を制御し、また、吸気通路３８に設けられた図示しない過給機の回転数を制御して空燃比制御等を統合的に行う。
燃焼診断装置４４から出力された信号は、統合制御装置５２内のパイロット燃料噴射タイミング制御手段（パイロット燃料噴射タイミング制御装置）５４に入力され、パイロット燃料噴射タイミングが制御されてその結果が、パイロット燃料噴射コントローラ４０に出力され、そこから各気筒のパイロット燃料噴射装置３を作動するようになっている。
なお、パイロット燃料噴射コントローラ４０とパイロット燃料噴射タイミング制御手段５４とによって、パイロット燃料に対する燃料噴射制御装置を構成している。
図２を参照して、燃焼が最適でない場合のパイロット燃料噴射タイミング制御手段５４について説明する。
パイロット燃料噴射タイミング制御手段５４の入力部５６ではＡ／Ｄ変換器５８によって、燃焼診断装置４４からのアナログ信号が、デジタル信号に信号変換され、その後、燃焼診断結果分析手段５９に入力され、燃焼診断結果分析手段５９で、診断結果に基づいて、筒内圧力ｐが高いＨレベルの場合には、パイロット燃料の燃料噴射タイミングを−θ１（θ１遅角）し、筒内圧力ｐが低いＬレベルの場合には、パイロット燃料の燃料噴射タイミングを＋θ２（θ２進角）する補正量が設定される。この燃焼診断結果分析手段５９からの出力は噴射タイミング補正手段６２に入力される。
なお、補正量のθ１遅角、θ２進角については、エンジン１の運転状態に応じて可変としても、また一定値として設定してもよい。可変として設定する場合には予めマップに運転状態に応じたデータを記憶しておく。
噴射タイミング算出手段６０では、回転数検出器４６および負荷検出器４８から検出されたエンジン１の回転数および負荷の検出信号を基に、運転状態に応じた予め設定された標準のパイロット燃料噴射タイミングを、マップ等を用いて算出する。
噴射タイミング補正手段６２では、前記標準のパイロット燃料噴射タイミングに対して、燃焼診断結果分析手段５９から入力された補正量タイミング（−θ１、＋θ２）を付加えて、補正後のパイロット燃料噴射タイミングを算出する。
なお、噴射タイミング補正手段６２では、初回の補正時では標準のパイロット燃料噴射タイミングに対して補正タイミングが付加されるが、２回目、３回目等のように初回の補正以外においては、燃焼診断結果分析手段５９によって判定レベルがＮ（最適）の信号に至るまで補正量タイミング（−θ１、＋θ２）が累積的に増加していくように、直前の噴射タイミングに対して補正タイミングが付加されるようになっている。
補正許容範囲設定手段６４では、噴射タイミング補正手段６２によって算出された補正後の燃料噴射タイミングの許容範囲が設定される。補正許容範囲設定手段６４は平均タイミング算出部６６と上下限許容値設定部６８とから構成される。
平均タイミング算出部６６では、燃焼診断装置４４によって燃焼が最適でないと診断された気筒、および最適と診断された気筒の全てを含めた気筒を対象にしてエンジン１の全気筒の過去の燃料噴射タイミングのデータの算術平均によって求める。
この過去分のデータについては、前回（直前）の噴射タイミングを用いて算術平均値を求める。複数気筒の直前の燃料噴射データを基に補正許容範囲を設定するので、予め補正許容範囲をマップとして記憶しておくことが不要となり、さらに記憶手段の容量も小さくて済み制御装置の簡素化が図れる。
上下限許容値設定部６８では、平均タイミング算出部６６で算出された平均値に対して上下限値許容範囲を付加する。上下限許容範囲の上限値は高圧力状態になって気筒に損傷等の機械的異常が生じる値として試験的またはシミュレーション計算に基づいて設定される。また、下限値は失火状態になる値として試験的またはシミュレーション計算に基づいて設定される。従って、平均タイミングＭに対して上下限許容範囲として＋β（進角β）、−α（遅角α）のように設定する。
また、平均タイミング算出部６６の他の例として、前回（直前）の噴射タイミングを用いての算術平均値ではなく、全気筒の過去一定期間における燃料噴射タイミングの平均値を算出し、算出結果の平均値に対して上下限許容範囲を付加して設定してもよい。
この場合には、過去一定期間は、例えば１時間、１日、１月等のパイロット燃料噴射データを基に算出する。過去の運転状態の履歴を反映した補正許容範囲を設定できるので、より適切な補正許容範囲を設定できる。
噴射タイミング判定手段７０では、補正許容範囲設定手段６４によって設定された補正許容範囲内に、噴射タイミング補正手段６２によって算出された今回補正のパイロット燃料噴射タイミングが入るか否かが判定される。
指令制御手段７２では、噴射タイミング判定手段７０によって補正許容範囲内に、噴射タイミング補正手段６２によって補正された今回補正のパイロット燃料噴射タイミングが入ると判定した場合には、その今回補正のパイロット燃料噴射タイミングの信号を、パイロット燃料噴射コントローラ４０に出力し、パイロット燃料噴射装置３を作動させる。
一方、指令制御手段７２では、噴射タイミング判定手段７０によって補正許容範囲内に、噴射タイミング補正手段６２によって算出された今回補正のパイロット燃料噴射タイミングが入らないと判定した場合には、前回（直前）に実施したパイロット燃料噴射タイミングの信号を、パイロット燃料噴射コントローラ４０に出力し、パイロット燃料噴射装置３を作動させて現状の作動を維持させる。
噴射タイミング判定手段７０での判定の結果が補正許容範囲内の場合には、今回補正の補正後のパイロット燃料噴射タイミングでパイロット燃料噴射コントローラ４０を作動させ、噴射タイミング判定手段７０での判定の結果が補正許容範囲外の場合には前回（直前）に実行したパイロット燃料噴射タイミングによってパイロット燃料噴射コントローラ４０を作動させるので、燃焼診断装置４４による診断結果に基づく燃料噴射タイミングの補正を適切な範囲に保持できる。
その結果、パイロット燃料噴射タイミングを進角側に補正し過ぎて筒内圧力が高圧力状態になるおそれ、または遅角側へ補正し過ぎて失火状態になるおそれを回避でき、偏った燃料噴射タイミングでの運転を回避でき、燃焼診断装置からの信号に基づく補正運転の安全性および信頼性を向上できる。
次に、前述の燃焼診断装置４４による診断制御、および燃焼診断装置４４の診断結果に基づくパイロット燃料噴射タイミング制御手段５４での燃料噴射タイミングの制御について、図３のフローチャートを用いて説明する。
フローチャートは、燃焼診断装置４４による診断制御の部分Ｆ１と、統合制御装置５２内のパイロット燃料噴射タイミング制御手段５４におけるパイロット燃料噴射タイミング制御の部分Ｆ２とが一体になったものを示す。
図３において、制御を開始すると先ずステップＳ１で、筒内圧力検出器４２、エンジン１の回転数検出器４６、負荷検出器４８からの入力信号を読み取る。次にステップＳ２で、検出した筒内圧力が最適範囲を超えるか否かが判定され、Ｙｅｓの場合は、筒内圧力は最適範囲を超え、図６で示すＨ（高）の信号が出力され、Ｎｏの場合は、さらにステップＳ５で筒内圧力が最適範囲未満か否かが判定され、Ｙｅｓの場合には筒内圧力は最適範囲未満であり、図６で示すＬ（低）の信号が出力される。
さらに、ステップＳ５でＮｏと判定された場合には、筒内圧力は最適範囲にあり、図６で示すＮ（最適）の信号を出力する。このＮ（最適）の場合には、燃焼は最適範囲につき、パイロット燃料噴射タイミングは進角、および遅角何れも行わないでステップＳ９で終了する。
次に、ステップＳ２の判定で、筒内圧力が最適範囲を超えた場合には、ステップＳ３に進んで、今回補正のパイロット燃料噴射タイミングが補正許容範囲内に入るか否かが判定される。
すなわち、補正許容範囲内は、補正許容範囲設定手段６４の平均タイミング算出部６６と上下限許容値設定部６８とによって設定される平均タイミングＭと、下限許容値の遅角αとを用いて、ステップＳ３で、今回補正のパイロット燃料噴射タイミングが平均タイミングＭより遅角α未満か否かが判定される。
そして、Ｙｅｓの場合には、ステップＳ４に進んで、今回補正のパイロット燃料噴射タイミングで遅角指令を行いステップＳ９で終了する。一方、ステップＳ３でＮｏの場合には、平均タイミングＭとかけ離れているため、パイロット燃料噴射タイミングの遅角補正は行わずに、前回（直前）のパイロット燃料噴射タイミングで噴射させる。
次に、ステップＳ５の判定で、筒内圧力が最適範囲未満の場合には、ステップＳ６に進んで、今回補正のパイロット燃料噴射タイミングが補正許容範囲内に入るか否かが判定される。すなわち、平均タイミングＭと、上限許容値の進角βとを用いて、ステップＳ６で、今回補正のパイロット燃料噴射タイミングが平均タイミングＭより進角β未満か否かが判定される。
そして、Ｙｅｓの場合には、ステップＳ７に進んで、今回補正のパイロット燃料噴射タイミングで進角指令を行いステップＳ９で終了する。一方、ステップＳ６でＮｏの場合には、平均タイミングＭとかけ離れているため、パイロット燃料噴射タイミングの進角補正は行わずに、前回（直前）のパイロット燃料噴射タイミングで噴射させる。
以上のような本実施形態によれば、エンジン１がノッキングまたは失火状態にあるかを含め燃焼が最適であるか否かを判定する燃焼診断装置４４からパイロット燃料噴射タイミング制御手段５４に送出される燃焼診断結果の信号が、正しい診断結果を出力・入力していない場合であっても、燃焼診断結果に基づいて行われるパイロット燃料噴射タイミングの補正を許容範囲内に保持することによって、パイロット燃料噴射タイミングを進角側、または遅角側に補正し続け、偏った噴射タイミングでの運転を続行する危険性を回避でき、燃焼診断装置４４からの信号に基づく補正運転の安全性および信頼性を向上できる。
また、本実施形態は、副室７へパイロット燃料を噴射するパイロット燃料噴射装置３が装着されたガスエンジン１を例に説明したが、燃焼診断装置からの診断結果に基づいて、最適燃焼に復帰するまで燃料噴射タイミングの補正を累積的に行うエンジンに適用できるものであるため、副室へガス燃料を噴射して点火プラグにて点火してトーチ火炎を生成するガスエンジンの着火システムへ適用しても同様に、燃焼診断装置からの信号に基づく補正運転の安全性および信頼性を向上できる。
本発明によれば、エンジンがノッキングまたは失火状態にあるかを含め燃焼が最適であるか否かを判定する燃焼診断装置から燃料噴射制御装置（噴射タイミング制御装置）に送出される燃焼診断結果の信号が、正しい診断結果を出力・入力していない場合であっても、燃焼診断結果に基づいて行われる燃料噴射タイミングの補正を許容範囲内に保持することによって、燃焼診断装置からの信号に基づく補正運転の安全性および信頼性を向上できるため、燃焼診断装置を備えて、その信号に基づいて燃焼条件を累積的に補正する多気筒エンジンに適用できる。
１ Ｖ型多気筒ガスエンジン（エンジン）
３ パイロット燃料噴射装置（燃料噴射装置）
５ 本体
７ 副室
９ 副室口金
１１ シリンダヘッド
１５ 主燃焼室
１７ 副室噴口
１９ パイロット燃料噴射弁
２３ トーチ火炎
４１ パイロット燃料噴射コントローラ（燃料噴射制御装置）
４２ 筒内圧力検出器
４４ 燃焼診断装置
４６ 回転数検出器
４８ 負荷検出器
５２ 統合制御装置
５４ パイロット燃料噴射タイミング制御手段
５９ 燃焼診断結果分析手段
６０ 噴射タイミング算出手段
６２ 噴射タイミング補正手段
６４ 補正許容範囲設定手段
７０ 噴射タイミング判定手段
７２ 指令制御手段

Claims (7)

  1. 燃焼が最適か否かを判定する燃焼診断装置と、該燃焼診断装置からの診断結果を受けて燃料噴射装置を制御する燃料噴射制御装置とを備えたエンジンの燃焼診断信号異常時のパイロット噴射タイミング制御方法において、
    前記燃焼診断装置によって各気筒の燃焼状態を診断するステップと、
    燃焼が最適でないと判定された気筒においてエンジン回転数およびエンジン負荷に基づいて予め設定された燃料噴射タイミングに対して最適燃焼と判定されるまで補正を繰り返して補正量を累積していくステップと、
    複数気筒の過去の燃料噴射タイミングのデータを基に燃料噴射タイミングの補正許容範囲を設定するステップと、
    今回補正の噴射タイミングが前記補正許容範囲内か否かを判定するステップと、
    前記判定の結果が補正許容範囲内の場合に今回補正の噴射タイミングによって前記燃料噴射装置を作動させるステップと、
    を有することを特徴とするエンジンの燃焼診断信号異常時のパイロット噴射タイミング制御方法。
  2. 前記判定の結果が補正許容範囲外の場合には前回の噴射タイミングによって前記燃料噴射制御装置を作動することを特徴とする請求項１記載のエンジンの燃焼診断信号異常時のパイロット噴射タイミング制御方法。
  3. 前記補正許容範囲を設定するステップは、複数気筒の直前における燃料噴射タイミングの平均値を算出し、該算出した平均値に対して上下限許容範囲を付加して設定することを特徴とする請求項１記載のエンジンの燃焼診断信号異常時のパイロット噴射タイミング制御方法。
  4. 前記補正許容範囲を設定するステップは、複数気筒の過去一定期間における燃料噴射タイミングの平均値を算出し、算出結果の平均値に対して上下限許容範囲を付加して設定することを特徴とする請求項１記載のエンジンの燃焼診断信号異常時のパイロット噴射タイミング制御方法。
  5. 前記エンジンが副室を備えた多気筒ガスエンジンであり、前記燃料噴射タイミングが前記副室へのパイロット燃料噴射タイミングであることを特徴とする請求項１記載のエンジンの燃焼診断信号異常時のパイロット噴射タイミング制御方法。
  6. 燃焼が最適か否かを判定する燃焼診断装置と、該燃焼診断装置からの診断結果を受けて燃料噴射装置を制御する燃料噴射制御装置とを備えたエンジンの燃焼診断信号異常時のパイロット噴射タイミング制御装置において、
    エンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて予め設定された燃料噴射タイミングを算出する噴射タイミング算出手段と、
    前記燃焼診断装置によって燃焼が最適でないと判定された気筒において、前記噴射タイミング算出手段で算出された燃料噴射タイミングを最適燃焼と判定されるまで補正を繰り返して補正量を累積していく噴射タイミング補正手段と、
    複数気筒の過去の燃料噴射タイミングのデータを基に燃料噴射タイミングの補正許容範囲を設定する補正許容範囲設定手段と、
    前記噴射タイミング補正手段によって補正される今回の燃料噴射タイミングが前記補正許容範囲設定手段出設定された補正許容範囲内か否かを判定する噴射タイミング判定手段と、
    該判定手段によって補正許容範囲内と判定した場合には今回補正の燃料噴射タイミングで噴射するように前記燃料噴射制御装置に出力する指令制御手段と、を備えたことを特徴とするエンジンの燃焼診断信号異常時のパイロット噴射タイミング制御装置。
  7. 前記指令制御手段は、前記噴射タイミング判定手段の判定結果が補正許容範囲外の場合には前回の燃料噴射タイミングで噴射するように前記燃料噴射制御装置に出力することを特徴とする請求項６記載のエンジンの燃焼診断信号異常時のパイロット噴射タイミング制御装置。
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