(57)【要約】  【課題】  回転数センサが故障した場合でも、エンジンの実回転数を正確に検出して、精度の高いエンジンの回転数制御を行う。  【解決手段】  オルタネータのＰ端子から取り出したパルス信号に基づいて第２のエンジン回転数Ｎｐを検出する第２のエンジン回転数検出手段を設け、回転数センサが正常に作動しているときには、回転数センサが検出した第１のエンジン回転数Ｎｅを検出回転数として回転数制御を行う。その際、第２のエンジン回転数検出手段により検出した第２のエンジン回転数Ｎｐを記憶しておく。他方、回転数センサが正常に作動していないときには、第２のエンジン回転数検出手段により第２のエンジン回転数Ｎｐを検出し、この第２のエンジン回転数Ｎｐと過去ｎ回分の第２のエンジン回転数の値とから今回のエンジン回転数Ｎ＊を推定し、この推定値Ｎ＊を検出回転数として回転数制御を行う。【選択図】    図２
2005105840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸（３）の回転又はクランク軸（３）とギヤを介して連動連結された回転軸の回転から第１のエンジン回転数（Ｎｅ）を検出する第１のエンジン回転数検出手段（８）と、
前記クランク軸（３）とベルト（４）を介して連動連結されたオルタネータ（２）とを備えた、エンジンの回転数制御装置であって、
前記第１のエンジン回転数検出手段（８）が正常に作動しているか否かを判別する判別手段と、
前記オルタネータ（２）から取り出したパルス信号に基づいて第２のエンジン回転数（Ｎｐ）を検出する第２のエンジン回転数検出手段と、を備え、
前記第１のエンジン回転数検出手段（８）が正常に作動しているときには、前記第１のエンジン回転数検出手段（８）により検出した第１のエンジン回転数（Ｎｅ）を検出回転数として目標回転数と比較しエンジンの回転数制御を行うとともに、前記第２のエンジン回転数検出手段により検出した第２のエンジン回転数（Ｎｐ）を記憶し、
前記第１のエンジン回転数検出手段（８）が正常に作動していないときには、前記第２のエンジン回転数検出手段により第２のエンジン回転数（Ｎｐ）を検出し、この第２のエンジン回転数（Ｎｐ）と過去ｎ回分（ｎは正の整数）の第２のエンジン回転数の値とから今回のエンジン回転数（Ｎ＊）を推定し、この推定値（Ｎ＊）を検出回転数として目標回転数と比較しエンジンの回転数制御を行うようにした、
ことを特徴とするエンジンの回転数制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの回転数制御装置において、
前記第１のエンジン回転数検出手段（８）が正常に作動している場合には、前記第１及び第２のエンジン回転数検出手段により検出した前記第１及び第２のエンジン回転数（Ｎｅ）・（Ｎｐ）から両者の差分（｜Ｎｅ−Ｎｐ｜）を算出するとともに、この差分（｜Ｎｅ−Ｎｐ｜）の所定時間間隔にわたる積分値を算出し、
上記積分値が所定値よりも大きい場合には、前記オルタネータ（２）とクランク軸（３）とを連動連結するベルト（４）が劣化していると判断するようにした、ことを特徴とするエンジンの回転数制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの回転数制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエンジン回転数制御装置は、クランク軸の回転又はクランク軸とギヤを介して連動連結された回転軸（例えば燃料噴射カム軸）の回転からエンジンの実回転数を回転数センサによって検出し、この回転数センサによって検出されたエンジンの実回転数と目標回転数とを比較して、両者の偏差が小さくなるように燃料供給量を調節するように構成されているのが一般的である。
【０００３】
回転数センサは、クランク軸又はクランク軸とギヤを介して連動連結された回転軸（例えば燃料噴射カム軸）の回転数に比例するパルス信号を出力するようになっている。
【０００４】
かかる従来のエンジン回転数制御装置では、回転数センサが故障した場合には、非常用として、オルタネータのＰ端子から取り出したパルス信号に基づいてエンジン回転数を算出し、このエンジン回転数を実回転数としてエンジンの回転数制御に用いるようにしていた。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１０４６０５号公報
【特許文献２】特開２０００−１０４６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、クランク軸とオルタネータとはファンベルトを介して連動連結されていることが多いため、経年劣化等により、ベルトのテンションの緩みが生じる。また、エンジン負荷投入時点には、一時的とはいえ、ベルトのテンションが変化する。このような要因により、オルタネータのＰ端子から取り出したパルス信号に基づいて算出したエンジン回転数は、ギヤを介してクランク軸と連動連結されている燃料噴射カム軸の回転から検出されたエンジン回転数ほど正確ではないという問題があった。
【０００７】
殊に、発電機用のエンジンには正確なエンジン回転数の検出が不可欠なため、上記従来のエンジン回転数制御装置を備えたエンジンを発電機用エンジンとして用いた場合には、非常時とはいえ、エンジン回転数を正確に検出できないという問題があった。
【０００８】
本発明は、回転数センサが故障した場合でも、エンジンの実回転数を正確に検出して、精度の高いエンジンの回転数制御を行うことができるエンジンの回転数制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は次のように構成されることを特徴とする。
すなわち、クランク軸（３）の回転又はクランク軸（３）とギヤを介して連動連結された回転軸の回転から第１のエンジン回転数（Ｎｅ）を検出する第１のエンジン回転数検出手段（８）と、
前記クランク軸（３）とベルト（４）を介して連動連結されたオルタネータ（２）とを備えた、エンジンの回転数制御装置であって、
前記第１のエンジン回転数検出手段（８）が正常に作動しているか否かを判別する判別手段と、
前記オルタネータ（２）から取り出したパルス信号に基づいて第２のエンジン回転数（Ｎｐ）を検出する第２のエンジン回転数検出手段と、を備え、
前記第１のエンジン回転数検出手段（８）が正常に作動しているときには、前記第１のエンジン回転数検出手段（８）により検出した第１のエンジン回転数（Ｎｅ）を検出回転数として目標回転数と比較しエンジンの回転数制御を行うとともに、前記第２のエンジン回転数検出手段により検出した第２のエンジン回転数（Ｎｐ）を記憶し、
前記第１のエンジン回転数検出手段（８）が正常に作動していないときには、前記第２のエンジン回転数検出手段により第２のエンジン回転数（Ｎｐ）を検出し、この第２のエンジン回転数（Ｎｐ）と過去ｎ回分（ｎは正の整数）の第２のエンジン回転数の値とから今回のエンジン回転数（Ｎ＊）を推定し、この推定値（Ｎ＊）を検出回転数として目標回転数と比較しエンジンの回転数制御を行うようにした、
ことを特徴とするエンジンの回転数制御装置である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は次のように構成されることを特徴とする。
すなわち、請求項１に記載のエンジンの回転数制御装置において、
前記第１のエンジン回転数検出手段（８）が正常に作動している場合には、前記第１及び第２のエンジン回転数検出手段により検出した前記第１及び第２のエンジン回転数（Ｎｅ）・（Ｎｐ）から両者の差分（｜Ｎｅ−Ｎｐ｜）を算出するとともに、この差分（｜Ｎｅ−Ｎｐ｜）の所定時間間隔にわたる積分値を算出し、
上記積分値が所定値よりも大きい場合には、前記オルタネータ（２）とクランク軸（３）とを連動連結するベルト（４）が劣化していると判断するようにした、ことを特徴とするエンジンの回転数制御装置である。
【発明の効果】
【００１１】
（請求項１に記載の発明）
第１のエンジン回転数検出手段（８）が検出する第１のエンジン回転数（Ｎｅ）は、クランク軸（３）の回転又はクランク軸（３）とギヤを介して連動連結された回転軸の回転から検出されたものであるため、エンジンの実回転数として正確である。請求項１に記載の発明は、第１のエンジン回転数検出手段（８）が正常に作動しているときには、この第１のエンジン回転数検出手段（８）によって検出された第１のエンジン回転数（Ｎｅ）を検出回転数として目標回転数と比較しエンジンの回転数制御を行うため、精度の高い制御が可能となる。
【００１２】
また、第１のエンジン回転数検出手段（８）に異常が生じた場合でも、単に今回のサンプリング時点においてオルタネータ（２）から取り出したパルス信号から検出した第２のエンジン回転数（Ｎｐ）だけでなく、過去ｎ回分の第２のエンジン回転数の値を考慮して今回のエンジン回転数（Ｎ＊）を推定し、この推定値（Ｎ＊）を検出回転数として目標回転数と比較しエンジンの回転数制御を行うため、単に今回のサンプリング時点に検出した第２のエンジン回転数のみに基づく従来のエンジンの回転数制御装置に比べて、精度の高い制御が可能となる。殊に、エンジン負荷投入時には、一時的にベルト（４）のテンションが変化し、実際のエンジン回転数と、オルタネータ（２）から取り出したパルス信号に基づいて検出した第２のエンジン回転数（Ｎｐ）との乖離が大きくなるため、かかる特性を考慮してエンジン回転数を推定するようにしておけば、より精度の高いエンジンの回転数制御が可能となる。
【００１３】
（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明では、第１及び第２のエンジン回転数検出手段により検出した第１及び第２のエンジン回転数（Ｎｅ）・（Ｎｐ）から両者の差分（｜Ｎｅ−Ｎｐ｜）を算出するとともに、この差分（｜Ｎｅ−Ｎｐ｜）の所定時間間隔にわたる積分値を算出する。この積分値が所定値よりも大きい場合、第１のエンジン回転数（Ｎｅ）と第２のエンジン回転数（Ｎｐ）との差が大きくなったことを意味するので、これにより、ベルト（４）のテンションに緩みが生じたことを知ることができる。すなわち、請求項２に記載の発明では、第２のエンジン回転数検出手段が、ベルト（４）を介してクランク軸（３）と連動連結されたオルタネータ（２）から取り出したパルス信号に基づいて第２のエンジン回転数（Ｎｐ）を検出することを利用して、ベルト（４）の劣化を判定することができるので、ユーザの利便性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るエンジン回転数制御装置のブロック図である。
【００１５】
図１において、符号１はエンジン（ディーゼルエンジン）、符号２はオルタネータである。オルタネータ２は、エンジン１のクランク軸３とベルト４を介して連動連結されている。このベルト４は図示しない冷却ファンを駆動するためのものである。このエンジン１には燃料噴射ポンプ５が設けられている。符号６は燃料調量ラック、符号７は燃料調量ラック６を駆動するためのアクチュエータである。エンジン１は、クランク軸３とギヤ（不図示）を介して連動連結された燃料噴射カム軸（不図示）を備えている。
【００１６】
本発明の実施形態に係るエンジン回転数制御装置は、第１のエンジン回転数検出手段である回転数センサ８を備えている。この回転数センサ８は、上記燃料噴射カム軸の回転に基づいてその回転数に比例したパルス信号を出力するようになっている。この回転数センサ８は、例えば、燃料噴射カム軸に設けられたロータと、このロータの外周部に設けられた突起を検出する電磁ピックアップとから構成される。この回転数センサ８が出力したパルス信号はＥＣＵ１１へ入力される。ＥＣＵ１１は、このパルス信号に基づいてエンジン回転数（第１のエンジン回転数）Ｎｅを算出するようになっている。
【００１７】
一方、ＥＣＵ１１は、オルタネータ２のＰ端子（不図示）からパルス信号を取り込み、このパルス信号に基づいて第２のエンジン回転数Ｎｐを算出するようになっている。なお、符号１２は調速レバー等の目標回転数設定手段である。
【００１８】
上記ＥＣＵ１１が行う処理フローは次のとおりである。図２はエンジン回転数制御のメインルーチンを示すフローチャートであり、図３はベルト４の劣化判定処理ルーチンである。これらは、あらかじめＥＣＵ１１内に格納されたプログラムによって実行される。
【００１９】
図２において、まず、ステップＳ１で回転数センサ８が正常か否かを判断する。例えば、エンジン１の運転中にも拘らず回転数センサ８からの信号が一定時間以上入力されない場合に、回転数センサ８が異常であると判断する。なお、第１のエンジン回転数検出手段が正常に作動しているか否かを判別する判別手段は、かかる処理を行うプログラム部分及びそれを実行するＥＣＵ１１のハードウェア部分（ＣＰＵやメモリ等）が該当する。
【００２０】
ステップＳ１において、回転数センサ８は正常であると判断された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ２へ進み、回転数センサ８からのパルス信号に基づいてエンジン回転数（第１のエンジン回転数）Ｎｅを算出し、この第１のエンジン回転数Ｎｅを検出回転数としてエンジン１の回転数制御を行う（ステップＳ３）。
【００２１】
このエンジン１の回転数制御は、目標回転数設定手段１２によって設定されたエンジン１の目標回転数と実回転数（検出回転数）とを比較し、両者の偏差が所定範囲内に収まるように、燃料供給量を調節するものである。具体的には、ＥＣＵ１１からの出力信号に基づきアクチュエータ７を操作して、燃料噴射ポンプ５に設けられた燃料調量ラック６を適宜位置へ駆動する。なお、図１には示していないが、通常は、アクチュエータ７の通電電流値及び／又は燃料調量ラック６の位置信号をＥＣＵ１１にフィードバックするようになっている。
【００２２】
ステップＳ４において、ベルト４の劣化判定処理を行う。このベルト劣化判定処理は図３に示すとおりである。まず、ステップＳ３１において、オルタネータ２のＰ端子から取り出したパルス信号に基づいて第２のエンジン回転数Ｎｐを算出する。この第２のエンジン回転数Ｎｐは、後述のステップＳ６における処理のためにＥＣＵ１１内の記憶部（不図示）に記憶される。なお、この第２のエンジン回転数Ｎｐを算出するプログラム部分及びそれを実行するＥＣＵ１１のハードウェア部分（ＣＰＵやメモリ等）が、第２のエンジン回転数検出手段に該当する。
【００２３】
ステップＳ３２において、前記ステップＳ２で算出した第１のエンジン回転数Ｎｅと、上記ステップＳ３１で算出した第２のエンジン回転数Ｎｐとの差分｜Ｎｅ−Ｎｐ｜を演算する。但し、｜・｜は絶対値を表す。この差分｜Ｎｅ−Ｎｐ｜はＥＣＵ１１内の図示しない記憶部に格納される。
【００２４】
ステップＳ３３において、上記差分｜Ｎｅ−Ｎｐ｜の所定時間間隔にわたる次の積分値（離散表示）を演算する。
【００２５】
Σ｜Ｎｅ−Ｎｐ｜・ΔＴ
（但し、Σは所定時間間隔にわたって加算することを意味し、｜・｜は絶対値、ΔＴはサンプリング時間間隔を表す。）
【００２６】
この積分値は、上記所定時間間隔にわたっての第１のエンジン回転数Ｎｅと第２のエンジン回転数Ｎｐの差の絶対値の時間積分を意味する。
【００２７】
そして、ステップＳ３３において、この積分値が所定値ｅよりも大きいか否かを判断する。
【００２８】
上記積分値が所定値ｅよりも大きい場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ３４へ進み、ベルト４の交換その他のメンテナンスの必要性をオペレータに報知する。図１における符号１３は報知手段を示し、ＥＣＵ１１は報知手段１３へ報知のための信号を出力する。報知手段１３としては、ランプやブザー等を用いることができ、例えば、ランプを発光させたり、ブザーを鳴らしたりして、メンテナンスの必要性をオペレータに知らせるものであればよい。
【００２９】
一方、ステップＳ３３において、前記積分値が所定値ｅ以下の場合（図３においてＮＯの場合）には、第１のエンジン回転数Ｎｅと第２のエンジン回転数Ｎｐとの乖離がそれ程大きくないため、クランク軸３とオルタネータ２とを連動連結するベルト４に緩み等が生じていないと考えられる。このため、ベルト４は劣化していないと判断して、ベルト劣化判定処理ルーチンを終了し、メインルーチンへ戻る。
【００３０】
一方、図２のステップＳ１において、回転数センサ８が異常であると判断された場合は、ステップＳ５へ進み、オルタネータ２のＰ端子から取り出したパルス信号に基づいてエンジン回転数（第２のエンジン回転数）Ｎｐを算出する。この第２のエンジン回転数ＮｐはＥＣＵ１１内の記憶部（不図示）に記憶される。
【００３１】
ステップＳ６では、ステップＳ５において算出された今回のサンプリング時点における第２のエンジン回転数Ｎｐと、過去ｎ回分の第２のエンジン回転数の値（Ｎｐ−１，Ｎｐ−２，Ｎｐ−３，・・・，Ｎｐ−ｎ）とから、今回のサンプリング時点におけるエンジン回転数Ｎ＊を推定する。なお、Ｎｐ−ｋ（Ｋ＝１，２，・・・，ｎ）はｋ回前のサンプリング時点において算出された第２のエンジン回転数の値を表す。
【００３２】
この推定は、次のような関係式に基づいて行われる。すなわち、
Ｎ＊＝ｆ（Ｎｐ，Ｎｐ−１，Ｎｐ−２，Ｎｐ−３，・・・，Ｎｐ−ｎ）
ここで、ｆ（・）は、あらかじめ実験等により求められた関係式であり、ＥＣＵ１１内の記憶部（不図示）に格納されている。
【００３３】
なお、一般に、エンジン負荷投入時点では、一時的にベルト４のテンションが変化し、実際のエンジン回転数と、オルタネータ２から取り出したパルス信号に基づいて検出した第２のエンジン回転数Ｎｐとの乖離が大きくなる。そこで、かかる特性を考慮してエンジン回転数を推定するようにしておけば、より精度の高いエンジンの回転数制御が可能となる。具体的には、上記ｆを、定常時の特性ｆ１と負荷投入時の特性（過渡期の特性）ｆ２とに分け、それぞれの場合に応じて使い分けるようにする。
【００３４】
ステップＳ７において、上記のようにして推定されたエンジン回転数Ｎ＊を実回転数（検出回転数）としてエンジン１の回転数制御を行う。
【００３５】
このように、本実施形態に係るエンジンの回転数制御装置では、回転数センサ８が検出する第１のエンジン回転数Ｎｅは、クランク軸３とギヤを介して連動連結された燃料噴射カム軸の回転数から算出されたものであるため、エンジン１の実回転数として正確である。そして、回転数センサ８が正常に作動しているときには、この回転数センサ８によって検出された第１のエンジン回転数Ｎｅを実回転数（検出回転数）として目標回転数と比較しエンジン１の回転数制御を行うため、精度の高い制御が可能となる。
【００３６】
また、本実施形態に係るエンジンの回転数制御装置では、回転数センサ８に異常が生じた場合でも、今回のサンプリング時点における第２のエンジン回転数Ｎｐだけでなく、過去ｎ回分の第２のエンジン回転数の値（Ｎｐ−１，Ｎｐ−２，Ｎｐ−３，・・・，Ｎｐ−ｎ）を考慮して今回のエンジン回転数Ｎ＊を推定し、この推定値Ｎ＊を実回転数（検出回転数）としてエンジンの回転数制御を行うため、単に今回のサンプリング時点における第２のエンジン回転数Ｎｐを実回転数（検出回転数）としてエンジンの回転数制御を行った場合に比べて、精度の高い制御が可能となる。
【００３７】
さらに、本実施形態に係るエンジンの回転数制御装置では、第１のエンジン回転数Ｎｅと第２のエンジン回転数Ｎｐとの差分｜Ｎｅ−Ｎｐ｜を算出し、この差分｜Ｎｅ−Ｎｐ｜の所定時間間隔にわたる積分値Σ｜Ｎｅ−Ｎｐ｜・ΔＴを算出する。この積分値Σ｜Ｎｅ−Ｎｐ｜・ΔＴが所定値ｅよりも大きい場合、第１のエンジン回転数Ｎｅと第２のエンジン回転数Ｎｐとの差が大きくなったことを意味するので、これにより、ベルト４のテンションに緩みが生じたことを知ることができる。すなわち、ベルト４を介してクランク軸３と連動連結されたオルタネータ２から取り出したパルス信号に基づいて第２のエンジン回転数Ｎｐを算出することを利用して、ベルト４の劣化を判定することができるので、ユーザの利便性が高い。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、ディーゼルエンジンに設けられる回転数制御装置として説明したが、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンやガスエンジン等の他の形式のエンジンであってもよい。上記実施形態では、回転センサ（第１のエンジン回転数検出手段）の異常時に使用する過去ｎ回分の第２のエンジン回転数の値を、直近の連続するサンプリング時点での第２のエンジン回転数の値としたが、必ずしも直近のものに限られるものではなく、また、連続するサンプリング時点のものに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの回転数制御装置のブロック図である。
【図２】上記実施形態におけるエンジン回転数制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図３】上記実施形態におけるベルト劣化判定処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１…エンジン
２…オルタネータ
３…クランク軸
４…ベルト
５…燃料噴射ポンプ
６…燃料調量ラック
７…アクチュエータ
８…回転数センサ（第１のエンジン回転数検出手段）
１１…ＥＣＵ
１２…目標回転数設定手段
１３…報知手段
Ｎｅ…第１のエンジン回転数
Ｎｐ…第２のエンジン回転数
Ｎｐ−ｋ（ｋ＝１，２，…，ｎ；ｎは正の整数）…ｋ回前のサンプリング時点において算出された第２のエンジン回転数
Ｎ＊…エンジン回転数の推定値
【図１】
2005105840.tif 000003
【図２】
2005105840.tif 000004
【図３】
2005105840.tif 000005