WO2014103990A1 - ４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置および制御方法 - Google Patents

４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置および制御方法 Download PDF

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佐伯　泰宏
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三菱重工業株式会社
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    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/222—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D2400/00—Control systems adapted for specific engine types; Special features of engine control systems not otherwise provided for; Power supply, connectors or cabling for engine control systems
    • F02D2400/08—Redundant elements, e.g. two sensors for measuring the same parameter

Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection control device and control method for a four-cycle engine, and in particular, when there is no problem in engine operation even if there is an abnormality in a pulse detection sensor that detects a signal for determining fuel injection timing. Relates to a fuel injection control apparatus and control method for a four-cycle engine that enables continuous fuel injection without stopping the engine.
  • a speed (SPEED) detection that generates a pulse for a certain number of gears per crankshaft rotation
  • TDC top dead center detection that generates one pulse per crankshaft rotation
  • the fuel injection control device is combined with phase detection that emits a pulse once per two rotations of the crankshaft.
  • phase detection is essential only at the start timing of fuel injection, and thereafter, fuel injection (engine operation) can be continued even if the phase signal is lost. However, if the phase detection pulse is disturbed and missing or added, the number of speed detection pulses between the pulses will not be twice the number of gears. Generally, injection (engine operation) is stopped.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 8-189409
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2009-2193
  • Patent Document 1 determines the presence or absence of abnormality of a sensor based on signals from other sensors, and Patent Document 2 prevents deterioration of engine startability, which hinders engine operation. If not, it is not disclosed until the operation is continued without stopping the engine.
  • An object of the present invention is to provide a fuel injection control device and control method for a four-cycle engine.
  • the present invention provides a first sensor that detects a pulse having a constant number of teeth per crankshaft rotation, a second sensor that detects one pulse per crankshaft rotation, and one per two crankshaft rotations.
  • a fuel injection control device for a four-cycle engine wherein the fuel injection control device is configured to control a start timing of fuel injection based on a signal from the third sensor.
  • Third sensor detection signal abnormality determining means for determining whether or not the detection signal of the third sensor is disturbed based on a signal from the sensor or the second sensor, and whether or not the operation state is after the start of fuel injection
  • the third sensor detection signal abnormality determination unit Driving that continues the engine operation by calculating the fuel injection timing based on the signal from the first sensor or the second sensor without stopping the engine when it is determined that the detection signals of the three sensors are disturbed And a continuation means.
  • the third sensor detection signal abnormality is detected. Even if the determination means causes a disturbance of the phase detection pulse due to a failure of the third sensor, for example, the fuel injection timing is based on the signal from the first sensor or the second sensor without stopping the engine. Can be calculated to continue the operation of the engine.
  • the fuel injection timing is calculated without using the signal from the third sensor or the signal from the first sensor or the second sensor. Because it is possible, fuel injection can be continued by that signal. Therefore, it is not necessary to stop the engine just by determining that the third sensor detection signal is abnormal when the third sensor is abnormal such as a failure. Even if it is operated, it will not hinder the sound operation of the engine.
  • the engine can be continuously operated by the operation continuation means, it is possible to prevent a decrease in the engine operation rate.
  • the power generation can be maintained without stopping the power generation. A stable supply can be performed.
  • the signal from the third sensor (phase detection pulse signal) is disturbed while the fuel injection is started and the operation is continued. If it is determined at P1 or P2, the fuel injection is stopped (engine stop). For this reason, the operating rate of the engine deteriorated.
  • predetermined conditions for example, compressed air for starting enters the cylinder and pushes down the piston to rotate the engine. That is, after the operation command is turned on and the engine speed exceeds 80 rpm and fuel injection is started, the signal (phase detection pulse signal) from the third sensor is disturbed (missed or missing). Even if excessive) occurs, the engine operation is continued without turning off the fuel injection. For this reason, in this invention, it can maintain, without the operating rate of an engine falling.
  • the first sensor is a speed detection sensor that detects a crank angle
  • the second sensor is a top dead center detection sensor that detects top dead center
  • the third sensor is mounted on a camshaft. It is a phase detection sensor that is attached and detects one pulse for each rotation of the camshaft.
  • the third sensor detection signal abnormality determination means determines whether the number of pulses from the speed sensor between two consecutive signals from the phase detection sensor is a specified number, and detects the phase detection sensor. Determine whether the signal is disturbed.
  • determining whether the number of pulses from the speed sensor between two consecutive signals from the phase detection sensor is a specified number it is determined whether or not the detection signal of the phase detection sensor is disturbed. By determining, for example, it can be determined whether the phase detection sensor is out of order.
  • the third sensor detection signal abnormality determining means determines whether the number of pulses from the top dead center sensor between two consecutive signals from the phase detection sensor is a prescribed number, and the phase detection sensor. It may be determined whether there is any disturbance in the detection signal.
  • alarm means for issuing an alarm while continuing operation of the engine by the operation continuation means when the detection signal of the phase detection sensor is determined to be disturbed is preferably provided.
  • This configuration makes it possible to take countermeasures against abnormalities during the next maintenance based on an alarm issued when it is determined that the detection signal of the phase detection sensor is disturbed. For example, it is possible to replace the faulty phase detection sensor.
  • the present invention also provides a first sensor for detecting a pulse having a constant number of teeth per crankshaft rotation, a second sensor for detecting one pulse per crankshaft rotation, and a pulse once per crankshaft rotation. And a control method of a fuel injection control device for a four-cycle engine configured to control a start timing of fuel injection based on a signal from the third sensor, the first sensor Or a third sensor detection signal abnormality determination step for determining whether or not the detection signal of the third sensor is disturbed based on a signal from the second sensor, and whether or not the operation state is after the start of fuel injection.
  • the third sensor detection signal abnormality determination step When it is determined that the detection signal of the third sensor is disturbed, the engine is operated by calculating the fuel injection timing based on the signal from the first sensor or the second sensor without stopping the engine. The operation continuation step is continued.
  • the operation after the start of injection is performed by the post-injection operation determination step for determining whether or not the operation state is after the start of fuel injection. If it is determined that there is, even if it is determined in the third sensor detection signal abnormality determination step that the detection signal of the third sensor is disturbed, the first sensor or The engine operation can be continued by calculating the fuel injection timing based on the signal from the second sensor.
  • the fuel injection timing is calculated without using the signal from the third sensor or the signal from the first sensor or the second sensor. Because it is possible, fuel injection can be continued by that signal. Therefore, it is not necessary to stop the engine just by determining that the third sensor detection signal is abnormal when the third sensor is abnormal such as a failure. Even if it is operated, it will not hinder the sound operation of the engine.
  • the engine can be continuously operated by the operation continuation means, it is possible to prevent a decrease in the engine operation rate.
  • the power generation can be maintained without stopping the power generation. A stable supply can be performed.
  • fuel injection can be continued even if the phase detection pulse is disturbed. Further, when the phase detection pulse is disturbed, it is possible to take measures such as taking countermeasures for abnormality at the next opportunity to stop the engine operation based on an alarm.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing the configuration of the fuel injection control device 1 for the four-cycle engine according to the embodiment of the present invention.
  • the 4-cycle engine is an engine for stationary power generation, and the fuel injection control device 1 controls command values relating to fuel injection such as the injection timing and the injection amount of the engine to the fuel injection device 2.
  • the fuel injection control device 1 includes a speed detection pulse signal from a speed detection sensor (first sensor) 3, a top dead center detection pulse signal from a top dead center detection sensor (second sensor) 5, and a phase detection sensor (third The phase pulse signal from the sensor 7 is input. Further, an operation command for operating the engine with fuel is issued by an ON / OFF operation of the operation command switch 9 by the operator, and the signal is input.
  • phase detection pulse disturbance determination means 11 for determining whether or not the detection signal of the phase detection sensor 7 is disturbed based on the signal from the speed detection sensor 3 or the top dead center detection sensor 5 is provided.
  • the phase detection pulse disturbance If the determination means 11 determines that the detection signal is disturbed due to a failure of the phase detection sensor 7 or the like, based on the signal from the speed detection sensor 3 or the top dead center detection sensor 5 without stopping the engine. And an operation continuation means 15 for calculating the fuel injection timing and continuing the operation of the engine. Furthermore, when it is determined that the detection signal of the phase detection sensor 7 is disturbed, the operation continuation unit 15 continues the engine operation while providing an alarm unit 17 that issues an alarm and alerts the operator.
  • the speed detection sensor 3 is a sensor that detects a crank angle by detecting a pulse having a constant number of teeth per one rotation of the crankshaft.
  • the speed detection sensor 3 is installed at a position facing the outer peripheral surface of the flywheel 19 attached to the crankshaft or the teeth 21 formed on the outer peripheral surface of the speed detection disc attached to the crankshaft. A pulse corresponding to the number of teeth 21 is generated, and a crank angle is detected according to the number of teeth.
  • the top dead center detection sensor 23 is a sensor that detects when the piston in the combustion chamber is located at the top dead center, as shown in FIG. Teeth 25 are provided in parallel with the teeth 21 for detecting the crank angle (see FIG. 4B), and one pulse corresponding to the top dead center of the piston is detected during one rotation of the crankshaft. It has become.
  • the phase detection sensor 7 detects a tooth 29 that emits one pulse for each rotation of the camshaft 27.
  • the camshaft is rotated while the crankshaft rotates twice. Since it rotates once, a signal for detecting the injection timing is detected.
  • the post-injection operation determination means 13 determines whether or not the operation state is after the start of fuel injection. After the engine is started and the first fuel injection condition is established, the injection is started. It is determined whether or not there is. That is, in this engine, when starting the engine, compressed air is supplied so as to push the piston down into each cylinder in accordance with the order of ignition timing, and an air run is performed to rotate the engine with the compressed air.
  • the fuel injection is started when the engine speed is increased to 80 rpm and the operation command for the ignition operation by the fuel by the operator is turned ON. Therefore, since the self-sustained operation by the fuel is started when the injection condition is satisfied, it can be determined whether or not the operation is after the start of injection by determining whether or not the injection satisfaction condition is satisfied.
  • the time course of the driving situation at the start is shown in the time chart of FIG.
  • a start start signal is input at t0, in order to rotate the engine with compressed air as described above, supply of start air to the cylinders is started in accordance with the ignition sequence, and air run is started. Thereafter, an ON signal is input from the operation command switch 9 at t1, and further, fuel injection is started at time t3 when the engine speed is increased to, for example, 80 rpm after the start-up air is turned off at t2. After the fuel injection is started at t3, the engine rotation is maintained at approximately 750 rpm by the fuel injection until t4 when the OFF signal from the operation command switch 7 is input, and the engine is operated.
  • Phase detection pulse disturbance determination means (third sensor detection signal abnormality determination means) 11 is a timing at which the piston in the cylinder is positioned at the compression top dead center in conjunction with the rotation of the camshaft of the four-cycle engine, and the injection. It is determined whether or not the phase detection pulse generated at the timing is disturbed. As shown in FIG. 3, the phase detection pulse disturbance determination unit 11 includes an inter-phase speed pulse determination unit 31 and an inter-phase top dead center pulse determination unit 33.
  • the camshaft rotates once while the crankshaft rotates twice, so the speed detection pulse generated in conjunction with the rotation of the crankshaft is the number of teeth of the flywheel fixed to the crankshaft. While generating twice the number of times, it is normal that the phase detection pulse generated in conjunction with the rotation of the camshaft is generated once, otherwise it is determined to be abnormal.
  • the inter-phase speed pulse determination means 31 has the purpose of determining such an abnormality.
  • the interphase speed top dead center pulse determination means 33 has the purpose of determining such an abnormality.
  • the phase detection pulse disturbance determination means 11 does not include both the inter-phase speed pulse determination means 31 and the inter-phase top dead center pulse determination means 33, but includes either one, and the inter-phase speed pulse determination means 31.
  • the inter-phase top dead center pulse determining means 33 recognizes that the phase detection pulse is missing or excessive, it may be determined that the phase detection pulse is disturbed.
  • FIG. 2 shows an example when the phase detection pulse (Phase pulse) is missing or excessive.
  • FIG. 2A shows a case where there is a missing phase detection pulse
  • FIG. 2B shows a case where there is an excess in the phase detection pulse.
  • 2A shows a speed pulse state (SPEED pulse) at the time of low rotation
  • FIG. 2B shows a speed pulse state at the time of high rotation, which is expressed by the magnitude of the speed pulse interval.
  • the inter-phase speed pulse determination means 31 detects the phase generated between the time when one speed detection pulse is generated and the time when the speed detection pulse is generated twice as many times as the number of teeth of the flywheel. When the number of pulses is 0, it is recognized that there is a missing phase detection pulse, and when the number of generated phase detection pulses is 2 or more, it is determined that there is an excess of phase detection pulses.
  • the inter-phase top dead center pulse determining means 33 counts the number of phase detection pulses generated between the time when one top dead center detection pulse is generated and the time when two more top dead center detection pulses are generated thereafter. When the phase detection pulse is 0, it is recognized that there is a missing phase detection pulse, and when the number of generated phase detection pulses is 2 or more, it is determined that the phase detection pulse is excessive.
  • This operation continuation means 15 is used when the phase detection pulse disturbance determination means 11 causes a failure of the phase detection sensor 7, a deterioration of the phase detection sensor 7, or a tooth that generates a pulse signal is lost for some reason.
  • the fuel injection timing is calculated based on the signal from the speed detection sensor 3 or the top dead center detection sensor 5 without stopping the engine. The engine is continuously operated without stopping the engine.
  • the fuel injection timing can be calculated using the signal from the speed detection sensor 3 or the top dead center detection sensor 5 without using the signal from the phase detection sensor 7. It is. Therefore, once the engine starts the fuel injection operation, the phase detection sensor 7 does not need to stop the engine, for example, only when it fails, and does not interfere with the healthy operation of the engine even if the engine is continuously operated. .
  • the operation rate can be maintained without lowering the operation rate by continuing the operation of the engine, and in the case of the engine for the generator, the power generation can be maintained without stopping the power generation, and the power can be stably supplied.
  • step S1 to S3 a speed detection pulse by the speed detection sensor 3, a top dead center detection detection pulse by the top dead center detection sensor 5, and a phase detection pulse by the phase detection sensor 7 are input.
  • step S10 it is determined whether or not the signal from the operation command switch 9 is ON. If it is ON, it is determined that there is an operation command by fuel injection.
  • step S20 it is determined whether or not the engine speed is 80 rpm or more. If NO in steps S10 and S20, the process returns to step S1 and is repeated. If the engine speed is 80 rpm or higher in step S20, fuel injection is started in step S30.
  • step S40 the same speed detection pulse, top dead center detection detection pulse, and phase detection pulse as those in steps S1 to S3 are input again. If the operation command is on in step S50 and the engine speed is 80 rpm or more in step S60, fuel injection is continued. If NO in steps S50 and S60, the process proceeds to step S120 to stop fuel injection and stop the engine.
  • step S60 if the engine rotation speed is 80 rpm or more and fuel injection is continued, the process proceeds to step S70, and the abnormality of the speed pulse is determined based on the timing of the top dead center detection pulse and the speed pulse.
  • the speed detection sensor 3 determines that there is an abnormality.
  • This speed detection sensor 3 determines that the speed detection sensor 3 is abnormal when the number of pulses from the speed detection sensor 3 is not a prescribed number between two consecutive signals from the top dead center detection sensor 5. Stop the fuel injection and stop the engine. An abnormality of the speed detection sensor 3 can be reliably determined, and the engine can be stopped. Further, since the abnormality of the speed detection sensor 3 can be reliably determined, it is possible to increase the reliability of the determination as to whether or not there is a disturbance in the detection signal of the phase detection sensor 7 described later.
  • step S70 if there is no abnormality in the speed detection sensor 3 in step S70, the process proceeds to step S80, where whether the detection signal of the phase detection sensor 7 is disturbed is determined by the speed from the speed detection sensor 3. Based on the number of detected pulses, the speed pulse determination means 31 between phases determines.
  • step S80 the process proceeds to step S90, where whether the detection signal of the phase detection sensor 7 is disturbed or not is detected from the top dead center detection sensor 5. Based on the number of pulses, it is determined by the inter-phase top dead center pulse determining means 33.
  • Step S110 When it is determined NO in Step S80 and Step S90, respectively, it is determined by the inter-phase speed pulse determining means 31 or the inter-phase top dead center pulse determining means 33 that there is a missing or excessive detection pulse, In S110, the alarm means 17 is activated to give an alarm, and after the alarm, the operation continuation means 15 is actuated in step S100 to control the operation to continue without using the phase detection pulse signal.
  • the fuel injection is immediately stopped and the operation of the engine is stopped to ensure stable and safe operation of the engine. Is done.
  • the injection timing can be calculated from the signal from the speed detection sensor 3 or the top dead center detection sensor 5, that is, Since the fuel injection is started first and is operating, it can be set as the second rotation by the crankshaft rotation from the first injection timing, that is, the 720 degree by the signal of the speed detection sensor 3, or the top dead center detection
  • the injection timing can be set as many times as possible by the speed detection sensor 3 from the detection time of the top dead center detection sensor 5, so that the phase detection sensor 7 is disturbed by the detection signal due to a failure or the like.
  • the engine can be continuously operated by the operation continuation means, it is possible to prevent a decrease in the engine operation rate.
  • the power generation can be maintained without stopping the power generation. A stable supply can be performed.
  • fuel injection can be continued even if the phase detection pulse is disturbed. Further, when the phase detection pulse is disturbed, it is possible to take countermeasures such as taking countermeasures for abnormality at the next opportunity to stop the engine operation based on an alarm, which is advantageous when applied to a four-cycle engine.

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Abstract

例えばセンサの故障よってフェイズ検出パルスの乱れが生じた場合であってもエンジンの運転に支障がない場合にはエンジンの運転を継続する、４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置及び制御方法を提供することを目的とし、運転継続手段（１５）は、フェイズ間速度パルス判定手段（３１）またはフェイズ間上死点パルス判定手段（３３）がフェイズ検出パルスの欠落または過剰があったと判定し、フェイズ検出パルス乱れ判定手段（１１）がフェイズ検出パルスの乱れがあったと判断しても、警報手段（１７）により警報を出しつつ、燃料の噴射を停止しないよう燃料噴射を制御する。

Description

４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置および制御方法
　本発明は、４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置および制御方法に関し、特に、燃料噴射タイミングを決定する信号を検出するパルス検出センサに異常があっても、エンジンの運転自体には問題がない場合には、エンジンを停止せずに継続的に燃料噴射を可能とする４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置および制御方法に関する。
　燃料噴射装置を備えた４サイクルエンジンにおいては、クランク軸１回転につき一定の歯車数だけパルスを発する速度（ＳＰＥＥＤ）検出と、同じくクランク軸１回転につき１パルスを発する上死点（ＴＤＣ）検出と、クランク軸２回転につき１回パルスを発するフェイズ検出と組み合わせた燃料噴射制御装置を有する場合がある。
　例えば、フェイズ検出パルスから次のフェイズ検出パルスまでの間にクランク軸が２回転するため、この間に計測されるべき速度検出パルス数は歯車数の２倍であることを確認するなど、各種チェックにより正常を確認しつつ燃料噴射（エンジン運転）をしている。
　このように、エンジンの各部分（センサ）の作動状況を機関内に設けられた他のセンサにより発生されるパルスにより正常であるか否かを確認する技術として、特許文献１（特開平８－１８９４０９号公報）のような技術が知られている。
　かかる４サイクルエンジンにおいては、フェイズ検出は燃料噴射の開始タイミングにおいてのみ必須であり、以降はフェイズ信号が喪失しても燃料噴射（エンジン運転）を継続すること自体は可能である。
　しかしながら、フェイズ検出パルスが乱れてパルスが欠落したり余計に入ったりした場合には同パルス間の速度検出パルス数が歯車数の２倍でなくなるため、機関に異常が発生したと判断して燃料噴射（エンジン運転）を停止しているのが一般的である。
　なお、特許文献１（特開平８－１８９４０９号公報）の他に、特許文献２（特開２００９－２１９３号公報）が知られている。
特開平８－１８９４０９号公報 特開２００９－２１９３号公報
　しかしながら、センサの故障によりパルスに異常が起こった場合に、たとえセンサ系以外の部分（動力系など）が正常に稼働していてエンジンの運転自体には問題がない場合であっても、結果としてエンジンの運転が停止し、例えば、発電用のエンジンの場合にあっては発電機が停止してしまい、発電機の稼働率が低下するという事態を招く問題があった。
　また、前記特許文献１はセンサの異常の有無を他のセンサの信号を基に判定するものであり、特許文献２はエンジンの始動性の悪化を防止するものであり、エンジンの運転に支障がない場合には、エンジンの停止までは行わずに、運転を継続されるようにすることまでは開示されていない。
　そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、例えばセンサの故障よってフェイズ検出パルスの乱れが生じた場合であってもエンジンの運転に支障がない場合にはエンジンの運転を継続する、４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するため本発明は、クランク軸１回転につき一定の歯数のパルスを検出する第１センサと、クランク軸１回転につき１パルスを検出する第２センサと、クランク軸２回転につき１回パルスを検出する第３センサとを備え、前記第３センサからの信号に基づいて燃料噴射の開始タイミングを制御するように構成された４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置であって、前記第１センサまたは前記第２センサからの信号を基に前記第３センサの検出信号に乱れがあるか否かを判定する第３センサ検出信号異常判定手段と、燃料噴射開始後の運転状態であるか否かを判定する噴射開始後運転判定手段と、噴射開始後運転判定手段によって噴射開始後運転を判定した場合において、前記第３センサ検出信号異常判定手段によって、該第３センサの検出信号に乱れがあると判定した場合に、エンジンを停止せずに前記第１センサまたは前記第２センサからの信号を基に燃料噴射タイミングを算出してエンジンの運転を継続する運転継続手段と、を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、燃料噴射開始後の運転状態であるか否かを判定する噴射開始後運転判定手段によって燃料噴射開始後の運転であると判定した場合には、前記第３センサ検出信号異常判定手段によって、例えば該第３センサの故障よってフェイズ検出パルスの乱れが生じた場合であっても、エンジンを停止せずに前記第１センサまたは前記第２センサからの信号を基に燃料噴射タイミングを算出してエンジンの運転を継続することができる。
　すなわち、最初の燃料噴射条件が成立して、噴射開始した後においては、第３センサからの信号を用いなくても、第１センサまたは第２センサからの信号を用いても燃料噴射タイミングを算出可能であるため、その信号によって燃料噴射を継続できるので、第３センサが故障等の異常時において、第３センサ検出信号が異常であると判定したことだけではエンジンを停止する必要はなく、継続運転をしてもエンジンの健全な運転には支障を生じない。
　従って、運転継続手段によってエンジンの継続運転が可能になるので、エンジン稼働率の低下を防止でき、発電機用のエンジンの場合であっては、発電を停止することなく発電を維持でき、電力の安定供給を行うことができる。
　従来技術においては、図１の燃料噴射オン・オフのグラフにおける点線部分で示すように、燃料噴射を開始して運転継続中に、第３センサからの信号（フェイズ検出パルス信号）に乱れがあったことをＰ１の時点、またはＰ２の時点で判定した場合には、燃料噴射を停止（エンジン停止）している。このためエンジンの稼働率が悪化していた。
　本発明の燃料噴射制御装置では、図１の燃料噴射オン・オフのグラフにおいて実線で示すように、所定の条件（例えば、始動用の圧縮空気がシリンダ内に入りピストンを押し下げてエンジンを回転せしめること、運転指令がオンになること、機関速度が８０ｒｐｍを超えること）が成立して燃料の噴射が開始された後は、たとえ第３センサからの信号（フェイズ検出パルス信号）の乱れ（欠落または過剰）が生じた場合であっても、燃料噴射をオフにせず、エンジンの運転が継続される。このため、本発明においては、エンジンの稼働率が低下することなく維持することができる。
　なお、具体的には、前記第１センサはクランク角を検出する速度検出センサであり、前記第２センサは上死点を検出する上死点検出センサであり、前記第３センサはカムシャフトに取り付けられてカムシャフトの１回転毎に１パルスを検出するフェイズ検出センサである。
そして、前記第３センサ検出信号異常判定手段は、前記フェイズ検出センサからの連続する２つの信号の間の前記速度センサからのパルス数が規定数であるかを判定して前記フェイズ検出センサの検出信号に乱れがあるか否かを判定する。
　このように、フェイズ検出センサからの連続する２つの信号の間の前記速度センサからのパルス数が規定数であるかを判定することによって、フェイズ検出センサの検出信号に乱れがあるか否かを判定することで、例えば、フェイズ検出センサが故障しているかを判定できる。
　また、前記第３センサ検出信号異常判定手段は、前記フェイズ検出センサからの連続する２つの信号の間の前記上死点センサからのパルス数が規定数であるかを判定して前記フェイズ検出センサの検出信号に乱れがあるか否かを判定してもよい。
　このように、前記フェイズ検出センサからの連続する２つの信号の間の前記上死点センサからのパルス数が規定数であるかを判定することによって、フェイズ検出センサの検出信号に乱れがあるか否かを判定してもよい。
　また、本発明において、好ましくは、前記前記フェイズ検出センサの検出信号に乱れがあると判定した時には、前記運転継続手段によってエンジンの運転を継続させつつ、警報を発する警報手段を備えるとよい。
　このような構成によって、フェイズ検出センサの検出信号に乱れがあると判定した時に発せられる警報に基づき、次回のメンテナンス時に異常対策の対応が可能となる。例えば故障したフェイズ検出センサの交換等の処置が可能となる。
　また、本発明は、クランク軸１回転につき一定の歯数のパルスを検出する第１センサと、クランク軸１回転につき１パルスを検出する第２センサと、クランク軸２回転につき１回パルスを検出する第３センサとを備え、前記第３センサからの信号に基づいて燃料噴射の開始タイミングを制御するように構成された４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置の制御方法であって、前記第１センサまたは前記第２センサからの信号を基に前記第３センサの検出信号に乱れがあるか否かを判定する第３センサ検出信号異常判定ステップと、燃料噴射開始後の運転状態であるか否かを判定する噴射開始後運転判定ステップと、噴射開始後運転判定手段によって噴射開始後運転を判定した場合において、前記第３センサ検出信号異常判定ステップによって、該第３センサの検出信号に乱れがあると判定した場合に、エンジンを停止せずに前記第１センサまたは前記第２センサからの信号を基に燃料噴射タイミングを算出してエンジンの運転を継続する運転継続ステップと、を備えたことを特徴とする。
　このように、本発明の４サイクルエンジンの燃料噴射制御方法にかかる発明によれば、燃料噴射開始後の運転状態であるか否かを判定する噴射開始後運転判定ステップによって噴射開始後の運転であると判定した場合には、前記第３センサ検出信号異常判定ステップによって、該第３センサの検出信号に乱れがあると判定した場合であっても、エンジンを停止せずに前記第１センサまたは前記第２センサからの信号を基に燃料噴射タイミングを算出してエンジンの運転を継続できる。
　すなわち、最初の燃料噴射条件が成立して、噴射開始した後においては、第３センサからの信号を用いなくても、第１センサまたは第２センサからの信号を用いても燃料噴射タイミングを算出可能であるため、その信号によって燃料噴射を継続できるので、第３センサが故障等の異常時において、第３センサ検出信号が異常であると判定したことだけではエンジンを停止する必要はなく、継続運転をしてもエンジンの健全な運転には支障を生じない。
　従って、運転継続手段によってエンジンの継続運転が可能になるので、エンジン稼働率の低下を防止でき、発電機用のエンジンの場合であっては、発電を停止することなく発電を維持でき、電力の安定供給を行うことができる。
　以上説明したように本発明によれば、ひとたび燃料噴射が開始すれば、フェイズ検出パルスが乱れても燃料噴射を継続できる。さらに、フェイズ検出パルスが乱れた場合は、警報に基づき、次回に機関運転を停止する機会に異常対策する等の対応が可能となる。
本発明に係る燃料噴射制御装置の始動時の運転状況の時間経過を示すタイムチャートである。 速度パルス、上死点パルス、フェイズパルス（正常時、異常時）の一例をそれぞれ示す説明図であり、（Ａ）は低回転時のパルス状態を示し、（Ｂ）は高回転時のパルス状態を示す。 制御装置の構成ブロック図である。 速度センサ、上死点検出センサの設置例を示す概略説明図であり、（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ矢視図である。 フェイズ検出センサの設置例を示す概略説明図である。 燃料噴射制御装置の制御フローチャートである。
　以下、実施形態について詳細に説明する。ただし、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の記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明にすぎない。
　図３は、本発明に係る実施形態による４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置１の構成を示す構成図である。
　４サイクルエンジンは、定置発電用のエンジンであり、燃料噴射制御装置１は、該エンジンの燃料噴射装置２への噴射タイミング、噴射量等の燃料噴射に関する指令値を制御する。
　この燃料噴射制御装置１は、速度検出センサ（第１センサ）３からの速度検出パルス信号、上死点検出センサ（第２センサ）５からの上死点検出パルス信号、フェイズ検出センサ（第３センサ）７からのフェイズパルス信号がそれぞれ入力されている。さらに、エンジンを燃料で運転させるための運転指令がオペレータの運転指令スイッチ９のＯＮ、ＯＦＦ操作によって発せられて、その信号が入力される。
　また、速度検出センサ３または上死点検出センサ５からの信号を基にフェイズ検出センサ７の検出信号に乱れがあるか否かを判定するフェイズ検出パルス乱れ判定手段１１が設けられている。
　さらに、燃料噴射開始後の運転状態であるか否かを判定する噴射開始後運転判定手段１３と、該噴射開始後運転判定手段１３によって噴射開始後運転を判定した場合において、前記フェイズ検出パルス乱れ判定手段１１によって、フェイズ検出センサ７の故障等によって、検出信号に乱れがあると判定した場合には、エンジンを停止させずに速度検出センサ３または上死点検出センサ５からの信号を基に燃料噴射タイミングを算出してエンジンの運転を継続する運転継続手段１５と、を備えている。
　さらに、フェイズ検出センサ７の検出信号に乱れがあると判定した時には、前記運転継続手段１５によってエンジンの運転を継続させつつ、警報を発してオペレータに注意を喚起する警報手段１７を備えている。
　速度検出センサ３は、図４（Ａ）に示すように、クランク軸１回転につき一定の歯数のパルスを検出してクランク角度を検出するセンサである。また、速度検出センサ３は、クランク軸に取り付けられたフライホイール１９の外周面、またはクランク軸に取り付けられ速度検出用の円板の外周面に形成された歯２１に対向する位置に設置され、歯２１の数に対応するパルスを発生して、歯の数に応じてクランク角度を検出する。
　上死点検出センサ２３は、図４（Ａ）に示すように、燃焼室内のピストンが上死点に位置する時を検出するセンサである。前記クランク角度を検出する歯２１に並設されて歯２５が設けられ（図４（Ｂ）参照）、クランク軸が１回転する間にピストンの上死点に対応する一つのパルスを検出するようになっている。
　フェイズ検出センサ７は、図５に示すように、カムシャフト２７の１回転毎に１パルス発する歯２９を検出するものであり、４サイクルエンジンにおいては、カム軸はクランク軸が２回転する間に１回転するので、噴射タイミングを検出するための信号を検出するようになっている。
　次に、噴射開始後運転判定手段１３、フェイズ検出パルス乱れ判定手段１１、運転継続手段１５について説明する。
　まず、噴射開始後運転判定手段１３は、燃料噴射開始後の運転状態であるか否かを判定するものであり、エンジンが始動して最初の燃料噴射条件が成立して、噴射開始した後であるか否かを判定する。
　すなわち、本エンジンにあっては、エンジン始動時には、着火タイミングの順序に従って各シリンダ内にピストンを押し下げるように圧縮空気を供給して、圧縮空気でエンジンを回転させるエアランを行い、所定回転数、例えば８０ｒｐｍまで上昇させ、且つオペレータによる燃料による着火運転の運転指令がＯＮになった場合に、燃料噴射が開始されるようになっている。
　従って、その噴射条件が成立したときに燃料による自立運転が開始されるので、この噴射成立条件が成立しているかを判定することで噴射開始後運転であるか否かを判定することができる。
　この始動時の運転状況の時間経過を図１のタイムチャートに示す。
　まずｔ０で始動開始の信号が入ると、前述のように圧縮空気でエンジンを回転させるために各シリンダへ着火順序に従って始動空気の供給が開始されてエアランを開始する。その後、ｔ１で運転指令スイッチ９からＯＮ信号が入り、さらに、ｔ２で始動空気をＯＦＦにしてエンジン回転数がその後、例えば８０ｒｐｍに上昇した時点ｔ３で、燃料噴射を開始する。
　ｔ３で燃料噴射を開始後は、運転指令スイッチ７からのＯＦＦ信号が入力されるｔ４まで燃料噴射によってエンジン回転が略７５０ｒｐｍに維持されて運転される。
　フェイズ検出パルス乱れ判定手段（第３センサ検出信号異常判定手段）１１は、４サイクルエンジンのカム軸の回転に連動して、シリンダ内のピストンが圧縮上死点に位置したタイミングであり、かつ噴射タイミングにおいて発せられるフェイズ検出パルスの乱れの有無を判断する。
　図３に示すように、フェイズ検出パルス乱れ判定手段１１は、フェイズ間速度パルス判定手段３１およびフェイズ間上死点パルス判定手段３３によって構成される。
　４サイクルエンジンにおいては、カム軸はクランク軸が２回転する間に１回転するので、クランク軸の回転に連動して発生する速度検出パルスがクランク軸に固定されたフライホイールの歯の歯数の２倍の回数を発生する間に、カム軸の回転に連動して発生するフェイズ検出パルスは１回発生するのが正常であり、そうでない場合は異常と判断する。
　フェイズ間速度パルス判定手段３１は、かかる異常を判定する目的を有している。
　また、カム軸はクランク軸が２回転する間に１回転するので、クランク軸が２回転して２回上死点パルスをカウントする間に、カム軸の回転に連動して発生するフェイズ検出パルスは１回発生するのが正常であり、そうでない場合は異常と判断する。
　フェイズ間速度上死点パルス判定手段３３は、かかる異常を判定する目的を有している。
　なお、フェイズ検出パルス乱れ判定手段１１は、フェイズ間速度パルス判定手段３１とフェイズ間上死点パルス判定手段３３との両方を備えなくても、いずれか一方を備え、フェイズ間速度パルス判定手段３１またはフェイズ間上死点パルス判定手段３３がフェイズ検出パルスの欠落または過剰があったと認識した場合にフェイズ検出パルスの乱れがあったと判断してもよい。
　図２にフェイズ検出パルス（Ｐｈａｓｅパルス）の欠落または過剰があった場合の例を示す。図２（Ａ）は、フェイズ検出パルスに欠落があった場合を示し、図２（Ｂ）は、フェイズ検出パルスに過剰があった場合を示す。なお、図２（Ａ）は低回転時の速度パルス（ＳＰＥＥＤパルス）状態を示し、図２（Ｂ）は高回転時の速度パルス状態を示しており、速度パルス間隔の大小で表している。
　フェイズ間速度パルス判定手段３１は、一の速度検出パルスが発生した時点から、その後にフライホイールの歯の歯数の２倍の回数の速度検出パルスが発生した時点までの間に発生したフェイズ検出パルスの数が０であった場合にフェイズ検出パルスの欠落があったと認識し、かつ、該発生したフェイズ検出パルスの数が２以上であった場合にフェイズ検出パルスの過剰があったと判定する。
　フライホイールの歯の数がＮ＝１８４（ＳＰＥＥＤパルス規定数）である場合を例に示すと、フェイズ間速度パルス判定手段３１は、図２（Ａ）（Ｂ）のフェイズ検出パルスの正常のように、一の速度検出パルスが発生してからその後速度検出パルスが１８４の２倍である２Ｎ＝３６８回発生するまでの間にフェイズ検出パルスが１回発生していれば正常であると認識し、フェィズ検出パルスの異常のように、その間にフェイズ検出パルスが１回も発生していない場合はフェイズ検出パルスの欠落があったと認識する。
　その間にフェイズ検出パルスが２回以上発生している場合はフェイズ検出パルスの過剰があったと判定する。
　フェイズ間上死点パルス判定手段３３についても同様であり、４サイクルエンジンのシリンダ内のピストンが上死点に位置したタイミングで発生する上死点検出パルスの発生のタイミングとフェイズ検出パルスの発生のタイミングとに基づいてフェイズ検出パルスの欠落または過剰があったと判定する。
　例えば、フェイズ間上死点パルス判定手段３３は、一の上死点検出パルスが発生した時点から、その後さらに２回上死点検出パルスが発生した時点までの間に発生したフェイズ検出パルスの数が０であった場合にフェイズ検出パルスの欠落があったと認識し、かつ、該発生した前記フェイズ検出パルスの数が２以上であった場合に前記フェイズ検出パルスの過剰があったと判定する。
　次に、運転継続手段１５について説明する。この運転継続手段１５は、前記フェイズ検出パルス乱れ判定手段１１によって、例えば、フェイズ検出センサ７の故障や、フェイズ検出センサ７の劣化や、または、パルス信号を発生せしめる歯が何らかの原因で欠損した場合等において、フェイズ検出センサ７の検出信号に乱れが生じたと判定した場合に、エンジンを停止させずに速度検出センサ３または上死点検出センサ５からの信号を基に燃料噴射タイミングを算出して、エンジンを停止せずに継続運転するものである。
　すなわち、最初の燃料噴射タイミングが完了した後においては、フェイズ検出センサ７からの信号を用いなくても、速度検出センサ３または上死点検出センサ５からの信号を用いて燃料噴射タイミングを算出可能である。そのため、エンジンが一度燃料噴射運転を開始すればフェイズ検出センサ７が、例えば故障しただけによっては、エンジンを停止する必要はなく、継続運転をしてもエンジンの健全な運転には支障を生じない。
　従って、エンジンの継続運転によって稼働率を低下することなく維持でき、発電機用のエンジンの場合であっては、発電を停止することなく発電を維持でき、電力の安定供給を行うことができる。
　次に、図６のフローチャートを参照して、制御フローについて説明する。
　まず初めに、エンジンの始動が開始されると、図示されないが、図１（Ｂ）に示すように始動空気が供給されてエアランが開始される。そして、ステップＳ１～Ｓ３で、速度検出センサ３による速度検出パルス、上死点検出センサ５による上死点検出検出パルス、フェイズ検出センサ７によるフェイズ検出パルスが、それぞれ入力される。
　次に、ステップＳ１０で運転指令スイッチ９からの信号がＯＮになっているか否かが判定され、ＯＮであれば燃料噴射による運転指令がありと判断する。
　そして、ステップＳ２０でエンジンの回転数が８０ｒｐｍ以上であるか否かが判定される。ステップＳ１０、Ｓ２０でＮＯの場合には、ステップＳ１に戻って繰り返される。
　ステップＳ２０で、エンジン回転数が８０ｒｐｍ以上になった場合には、ステップＳ３０で、燃料噴射が開始される。
　その後、ステップＳ４０で、ステップＳ１～Ｓ３と同様の速度検出パルス、上死点検出検出パルス、フェイズ検出パルスが再度入力される。
　そして、ステップＳ５０で運転指令がオンであり、かつ、ステップＳ６０でエンジン回転数が８０ｒｐｍ以上であれば燃料噴射を継続する。ステップＳ５０、Ｓ６０でＮＯの場合には、ステップＳ１２０に進み燃料噴射を停止してエンジンを停止する。
　次に、ステップＳ６０で、エンジン回転数が８０ｒｐｍ以上で燃料噴射を継続している場合にはステップＳ７０に進み、上死点検出パルスと速度パルスのタイミングに基づいて速度パルスの異常を判定して、速度検出センサ３が異常と判定する。
　この速度検出センサ３の異常は、上死点検出センサ５からの連続する２つの信号の間に、前記速度検出センサ３からのパルス数が規定数でないとき、速度検出センサ３は異常と判定して、燃料噴射を停止してエンジンを停止する。速度検出センサ３の異常を確実に判定でき、そしてエンジンを停止できる。
　また、速度検出センサ３の異常を確実に判定できることによって、後述するフェイズ検出センサ７の検出信号に乱れがあるか否かの判定の信頼性を高めることができる。
　具体的には、フライホイールの歯の数がＮ＝１８４である場合には、上死点検出センサ５からの連続する２つの信号の間のパルス数が１８４個でない場合には、速度検出センサ３の異常と判定して、エンジンを停止する。これによってエンジン運転に悪影響を与える運転を確実に防止できる。
　次に、ステップＳ７０で、速度検出センサ３に異常がない場合には、ステップＳ８０に進み、ここで、フェイズ検出センサ７の検出信号に乱れがあるか否かを、速度検出センサ３からの速度検出パルス数を基にフェイズ間速度パルス判定手段３１によって判定する。
　さらに、ステップＳ８０で異常と判定しない場合には、ステップＳ９０に進んで、ここで、フェイズ検出センサ７の検出信号に乱れがあるか否かを、上死点検出センサ５からの上死点検出パルス数を基にフェイズ間上死点パルス判定手段３３によって判定する。
　ステップＳ８０、ステップＳ９０で、それぞれＮＯと判定した場合には、フェイズ間速度パルス判定手段３１によって、またはフェィズ間上死点パルス判定手段３３によって検出パルスの欠落または過剰があったと判定して、ステップＳ１１０で警報手段１７が作動して警報を行い、警報後はステップＳ１００によって運転継続手段１５が作動して、フェイズ検出パルス信号を使用せずに運転継続を行うように制御される。
　以上のように本実施形態によれば、速度検出センサ３に異常がある場合には、即時に燃料噴射を停止して、エンジンの作動を停止することで、エンジンの安定かつ安全な運転が確保される。
　さらに、フェィズ検出センサ７による検出信号に乱れが生じて、運転開始後に異常が生じた場合には、速度検出センサ３、または上死点検出センサ５からの信号で噴射タイミングを算出できるため、すなわち、最初に燃料噴射を開始して、作動しているため、最初の噴射タイミングからクランク軸の回転で２回転目、すなわち、速度検出センサ３の信号で７２０度目として設定でき、または上死点検出センサ５を用いる場合には、上死点検出センサ５の検出時点から速度検出センサ３によって何度目というように噴射タイミングを設定可能であるので、フェイズ検出センサ７が故障等によって、検出信号に乱れが生じもエンジンを停止する必要はなく、運転継続手段１５によって、フェイズ検出センサ７の検出信号を用いない運転に切り替えて運転でき、運転継続手段１５によって、フェイズ検出センサ７を用いないでの運転に切り替えて運転されてもエンジンの健全な運転には支障を生じない。
　従って、運転継続手段によってエンジンの継続運転が可能になるので、エンジン稼働率の低下を防止でき、発電機用のエンジンの場合であっては、発電を停止することなく発電を維持でき、電力の安定供給を行うことができる。
　本発明によれば、ひとたび燃料噴射が開始すれば、フェイズ検出パルスが乱れても燃料噴射を継続できる。さらに、フェイズ検出パルスが乱れた場合は、警報に基づき、次回に機関運転を停止する機会に異常対策する等の対応が可能となるので、４サイクルエンジンへの適用に際し有益である。
１　燃料噴射制御装置
３　速度検出センサ
７　フェイズ検出センサ
９　運転指令スイッチ
１１　フェイズ検出パルス乱れ判定手段（第３センサ検出信号異常判定手段）
１５　運転継続手段
１７　警報手段
１９　フライホイール
２１、２５、２９　歯
２３　上死点検出センサ
２７　カム軸
３１　フェイズ間速度パルス判定手段
３３　フェイズ間上死点パルス判定手段

Claims (3)

  1. 　クランク軸１回転につき一定の歯数のパルスを検出する第１センサと、クランク軸１回転につき１パルスを検出する第２センサと、クランク軸２回転につき１回パルスを検出する第３センサとを備え、前記第３センサからの信号に基づいて燃料噴射の開始タイミングを制御するように構成された４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置であって、
    　前記第１センサまたは前記第２センサからの信号を基に前記第３センサの検出信号に乱れがあるか否かを判定する第３センサ検出信号異常判定手段と、
    　燃料噴射開始後の運転状態であるか否かを判定する噴射開始後運転判定手段と、
    　噴射開始後運転判定手段によって噴射開始後運転を判定した場合において、前記第３センサ検出信号異常判定手段によって、該第３センサの検出信号に乱れがあると判定した場合に、エンジンを停止せずに前記第１センサまたは前記第２センサからの信号を基に燃料噴射タイミングを算出してエンジンの運転を継続する運転継続手段と、
    を備えたことを特徴とする４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置。
  2. 　前記前記フェイズ検出センサの検出信号に乱れがあると判定した時には、前記運転継続手段によってエンジンの運転を継続させつつ、警報を発する警報手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置。
  3. 　クランク軸１回転につき一定の歯数のパルスを検出する第１センサと、クランク軸１回転につき１パルスを検出する第２センサと、クランク軸２回転につき１回パルスを検出する第３センサとを備え、前記第３センサからの信号に基づいて燃料噴射の開始タイミングを制御するように構成された４サイクルエンジンの燃料噴射制御装置の制御方法であって、
    　前記第１センサまたは前記第２センサからの信号を基に前記第３センサの検出信号に乱れがあるか否かを判定する第３センサ検出信号異常判定ステップと、
    　燃料噴射開始後の運転状態であるか否かを判定する噴射開始後運転判定ステップと、
    　噴射開始後運転判定手段によって噴射開始後運転を判定した場合において、前記第３センサ検出信号異常判定ステップによって、該第３センサの検出信号に乱れがあると判定した場合に、エンジンを停止せずに前記第１センサまたは前記第２センサからの信号を基に燃料噴射タイミングを算出してエンジンの運転を継続する運転継続ステップと、
    を備えたことを特徴とする４サイクルエンジンの燃料噴射制御方法。
     
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