本发明主要涉及一种发动机控制装置，其进行对燃料泵所具备的齿条的动作的异常进行判定并消除的控制。
背景技术：
发动机所具备的燃料泵具备柱塞和齿条。柱塞配置于柱塞套筒内。柱塞构成为配合发动机的动作而往复移动，通过使柱塞往复移动来向燃烧室供给燃料。另外，柱塞构成为能够在轴向上旋转，向燃烧室供给与旋转位置对应的量的燃料。齿条连结于柱塞，通过使该齿条直线移动而能够使柱塞旋转。
这里，存在因在柱塞的外周产生燃料膜等而柱塞难以适当地旋转的情况。另外，由于柱塞的旋转与齿条的直线移动连动，因此不仅是柱塞，齿条也难以适当地动作。专利文献1及2公开了能够除去在柱塞的外周产生的燃料膜等的发动机。
专利文献1的发动机具备最大输出功率不同的2个致动器。在该发动机中，在判定为齿条的动作中存在异常的情况下，使用最大输出功率大的致动器来使齿条以及柱塞动作。由此，即使在柱塞的外周产生了不能通过最大输出功率小的致动器除去的燃料膜等的情况下，也能够除去该燃料膜等。
专利文献2公开了通过驱动起动马达使柱塞以及齿条动作，从而除去在柱塞的外周产生的燃料膜等的方法。另外，在驱动起动马达的情况下，存在发动机在除去在柱塞的外周产生的燃料膜等之前启动的可能性。为此，在专利文献2中，在驱动起动马达时将截断向燃烧室内供给燃料的截断阀设为闭状态。
专利文献1：日本特开2015-178782号公报
专利文献2：日本特开2015-68293号公报
然而，在专利文献1的方法中，为了除去在柱塞的外周产生的燃料膜等而还需要致动器。另外，在专利文献2的方法中，需要截断阀以及使该截断阀动作的结构。因此，期望获得一种通过与专利文献1以及2等不同的方法来除去在柱塞的外周产生的燃料膜等的方法。
技术实现要素：
本发明是鉴于以上的情况而完成的，其主要的目的在于提供一种能够进行以简单的结构来除去在柱塞的外周产生的燃料膜等的控制的发动机控制装置。
本发明想要解决的课题如以上所述，接下来对用于解决该课题的手段与其效果进行说明。
根据本发明的第1观点，提供以下的结构的发动机控制装置。即，该发动机控制装置进行使燃料泵的齿条动作而使柱塞旋转的控制。该发动机控制装置具备异常判定部、和异常消除部。上述异常判定部使上述齿条动作而判定该齿条的动作有无异常。在上述异常判定部判定为上述齿条的动作中存在异常的情况下，上述异常消除部进行通过向起动马达间歇地通电，从而不启动发动机而是使曲柄轴与上述柱塞一同往复移动的消除动作。
由此，通过向起动马达间歇地通电，不启动发动机就能够进行消除动作。另外，不需要用于除去在柱塞的外周产生的燃料膜等程度的结构，因此能够将齿条的动作的异常以简单的结构消除。
在上述的发动机控制装置中，优选为以下的结构。即，该发动机控制装置具备取得向上述起动马达施加电压的电池的电压值的电压取得部。上述电压取得部所取得的上述电压值越低，上述异常消除部越加长向上述起动马达间歇地通电时的每1次的通电时间。
在电池的电压低的情况下，即使加长每1次的通电时间，发动机也难以启动。由此，能够在消除动作中更可靠地使柱塞往复移动。
在上述的发动机控制装置中，优选为以下的结构。即，该发动机控制装置具备取得上述发动机的累计运转时间的时间取得部。上述时间取得部所取得的上述累计运转时间越长，上述异常消除部越加长向上述起动马达间歇地通电时的每1次的通电时间。
在发动机的累计运转时间长的情况下，因燃料泵等部件的劣化，即使加长每1次的通电时间，发动机也难以启动。由此，能够在消除动作中更可靠地使柱塞往复移动。
根据本发明的第2观点，提供以下的结构的发动机。即，该发动机具备燃料泵、起动马达、以及发动机控制装置。上述燃料泵具备齿条以及柱塞，构成为通过使该齿条动作从而使柱塞旋转的结构。上述起动马达通过被施加电压从而使曲柄轴旋转的同时使柱塞往复移动。上述发动机控制装置在判定为上述齿条的动作中存在异常的情况下，进行通过向上述起动马达间歇地通电从而不启动发动机而是使上述曲柄轴与上述柱塞一同往复移动的消除动作。
由此，通过向起动马达间歇地通电，不启动发动机就能够进行消除动作。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的发动机的结构的图。
图2是示出与齿条的动作的异常判定以及异常消除有关的处理的流程图。
图3是示出在为了使柱塞往复移动而向起动马达通电时的电压的随时间变化的图表。
图4是示出用于计算修正系数的映射(map)的图。
具体实施方式
接下来，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。首先参照图1，对本实施方式的发动机1进行说明。图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的发动机1的结构的图。
本实施方式的发动机1是内燃机，例如，配置于船舶、作业车辆、以及发电机等。本实施方式的发动机1是柴油发动机，但也可以是不同结构的发动机(例如能够使用柴油燃料与气体燃料这两者的发动机)。如图1所示，发动机1具备使用燃料来产生动力的动力产生部10。
动力产生部10具备气缸体11，在气缸体11的内部形成有气缸12。在本实施方式中，在气缸体11形成有多个气缸12，但也可以是形成有1个气缸12的结构。在气缸12配置有活塞13。活塞13构成为能够沿着气缸12的内壁在轴向上往复移动。
另外，由气缸12的内壁、和活塞13的一侧的面(与曲柄轴18相反的一侧的面、上表面)划分的空间作为燃烧室发挥功能。另外，在气缸12(燃烧室)设置有进气门14、燃料喷射喷嘴15、以及排气门16。
进气门14能够切换形成于燃烧室的进气口的打开以及关闭，在适当的时刻向燃烧室供给空气。在活塞13位于上止点或者其附近时(在空气已被压缩时)，燃料喷射喷嘴15将高压的燃料向燃烧室喷射。由此，燃料自然点火并燃烧，活塞向下方被压下。排气门16能够切换形成于燃烧室的排气口的打开以及关闭，在适当的时刻将燃烧后的废气从燃烧室排出。
在活塞137将连结杆17安装为能够旋转。连结杆17将活塞13的直线运动转换为旋转运动并传递到曲柄轴18。由此，在动力产生部10产生的动力从作为输出轴的曲柄轴18输出。从曲柄轴18输出的动力例如为了移动体的移动而被使用，或是为了发电机的发电等而被使用。
接下来，对向动力产生部10供给燃料的燃料泵20进行说明。
如图1所示，燃料泵20具备多个燃料供给部21。燃料供给部21将存积于省略图示的燃料箱的燃料向动力产生部10(燃料喷射喷嘴15)供给。燃料泵20具备与气缸12的数量相同的燃料供给部21以便能够向动力产生部10的每个气缸12供给燃料。此外，也可以是燃料泵20具备1个燃料供给部21的结构。另外，本实施方式的燃料泵20为配置于燃料箱的外部的直列型(inline)，但也可以是配置于燃料箱的内部的箱内型(intank)。
燃料供给部21具备柱塞套筒31以及柱塞32。柱塞套筒31是圆筒状的部件，形成有内部空间。另外，在柱塞套筒31形成有省略图示的燃料口，该燃料口用于从燃料箱向内部空间供给燃料。柱塞32是圆柱状的部件，配置于柱塞套筒31的内部空间。柱塞32构成为能够沿着柱塞套筒31的内壁上下(在轴向上)往复移动。
具体而言，在柱塞32的下方配置有凸轮轴22。在凸轮轴22固定有多个(与燃料供给部21数量相同的)凸轮23。柱塞32被弹簧33施力以向凸轮23侧被按压。通过该结构，能够根据凸轮23的凸轮直径来使柱塞32上下往复移动。
另外，凸轮轴22经由省略图示的动力传递机构而与曲柄轴18连结。通过该结构，凸轮轴22伴随着曲柄轴18的旋转而旋转，同时柱塞32上下往复移动。此外，本实施方式的柱塞32配置为轴向与上下方向(铅直方向)是相同的方向，但也可以配置为是不同的方向。
由于如上述那样，向柱塞套筒31的内部空间供给有燃料，因此通过柱塞32向上移动从而内部空间的压力上升。另外，在柱塞32的上侧配置有燃料阀34，该燃料阀34在被施加阈值以上的压力的情况下打开。通过该结构，通过柱塞套筒31的上升而内部空间的压力超过阈值，从而燃料阀34被打开，燃料通过该燃料阀34。通过了燃料阀34的燃料经由燃料供给管从燃料喷射喷嘴15向燃烧室喷射。
另外，柱塞32构成为能够以上下方向(轴向)为旋转中心旋转。具体而言，燃料供给部21具备与柱塞32一体地旋转的齿轮(小齿轮)35。另外，燃料泵20具备配置为与齿轮35啮合的齿条24。齿条24配置为与多个燃料供给部21所分别具备的全部的齿轮35啮合。通过该结构，通过由燃料泵20所具备的致动器25使齿条24直线运动，能够使多个柱塞32同时旋转。致动器25例如是螺线管，也可以是其他的结构(例如将滚珠丝杠与马达组合而成的装置)。
另外，齿条24的位置由位置传感器26检测。位置传感器26例如是与齿条24一同进行直线运动的传感检测杆。
构成为通过使柱塞32以轴向为旋转中心旋转，能够以公知的构造来使向燃料喷射喷嘴15供给的燃料供给量变化。即，如上述的那样在柱塞套筒31形成有燃料口。在直到柱塞32堵住燃料口为止的期间，即使柱塞32上升，内部空间内的燃料也经由燃料口向燃料箱侧逃逸。通过使柱塞32上升并堵住燃料口，从而内部空间的燃料不能向燃料箱侧逃逸，因此基于在该时刻存在于内部空间的燃料的量，来规定向燃料喷射喷嘴15供给的燃料供给量。这里，在柱塞32的表面形成有螺旋状的槽亦即柱塞导程32a。因此，通过使柱塞32旋转，从而柱塞导程32a堵塞柱塞套筒31的燃料口的时刻发生变化，因此能够使向燃料喷射喷嘴15供给的燃料供给量变化。
另外，发动机1具备起动马达41、钥匙开关42、电池43、电池传感器44、以及发动机控制装置50。
起动马达41是用于使发动机1启动的马达。具体而言，起动马达41通过从电池43被施加电压从而使曲柄轴18以及凸轮轴22旋转来使发动机1启动。此外，当发动机1启动时，即使在已停止了起动马达41的状态下，进气、压缩、燃烧、以及排气的各行程也连续地进行的状态。
钥匙开关42是用于使发动机1启动的开关。通过使钥匙开关42接通，从而在后述的异常检查后向起动马达41施加电压(通过供电)，由此发动机1启动。
电池43被省略图示的交流发电机充电，并且向构成发动机1的电气设备供电。另外，电池传感器44测量电池43的电压值。
发动机控制装置50构成为公知的计算机，具备未图示的cpu、rom、ram、输入输出部等。在rom中存储有用于控制发动机的各种程序以及数据。cpu能够将各种程序等从rom读出并执行。而且，通过上述的硬件与软件的配合，能够使发动机控制装置50作为电压取得部51、时间取得部52、异常判定部53、以及异常消除部54动作。此外，发动机控制装置50的各部分所进行的处理在后叙述。
另外，位置传感器26以及电池传感器44等的检测结果向发动机控制装置50输出。另外，发动机控制装置50构成为能够使致动器25以及起动马达41等动作。
接下来，参照图2至图4，对在从钥匙开关42自断开变为接通到发动机1启动为止，发动机控制装置50所进行的处理进行说明。图2是示出与齿条24的动作的异常判定以及异常消除有关的处理的流程图。图3是示出为了使柱塞32往复移动而向起动马达41通电时的电压的随时间变化的图表。图4是示出用于计算修正系数的映射的图。
有时在柱塞32的外周产生燃料膜等。该燃料膜等成为使柱塞32旋转时的旋转阻力。其结果是，不能够使向燃料喷射喷嘴15供给的燃料供给量(即燃料喷射量)适当地变化。因此，发动机1判定柱塞32是否能够适当地旋转，仅在柱塞32能够适当地旋转的情况下，才进行允许发动机1的启动的处理。
具体而言，在钥匙开关42从断开切换至接通的情况下，发动机控制装置50的异常判定部53进行齿条24的动作是否异常的判定。具体而言，异常判定部53控制致动器25进行基于齿条24的检查动作(s101)。由于柱塞32的旋转与齿条24的动作(直线运动)连动，且发动机控制装置50经由齿条24使柱塞32旋转，因此在本实施方式中通过使齿条24动作来判定柱塞32是否能够适当地旋转。另外，本实施方式的检查动作是使齿条24从一端移动至另一端的动作，但也可以进行其他的动作来作为检查动作。
接下来，异常判定部53基于齿条24的检查动作的结果来判定齿条24的动作中是否存在异常(s102)。例如，异常判定部53在齿条24直到完成检查动作为止所花费的时间为阈值以上的情况下，判定为齿条24的动作中存在异常。另外，异常判定部53也能够在齿条24不能够到达一端或者另一端的情况下，判定为齿条24的动作中存在异常。其中，对于齿条24是否能够到达一端或者另一端，能够基于位置传感器26的检测结果来确定。
发动机控制装置50在齿条24的动作中不存在异常而齿条24的动作正常的情况下，允许发动机1的启动。然后，发动机控制装置50进行发动机启动处理(s103)。所谓发动机启动处理是指将起动马达41的通电连续地进行规定时间以上，来使发动机1启动的处理。
发动机控制装置50在判定为齿条24的动作中存在异常的情况下，判定齿条24的检查次数是否为阈值(n次)以上(s104)。通过使齿条24进行检查动作(s101)，判定齿条24的动作中是否存在异常(s102)，由此判定为进行了1次检查。
发动机控制装置50在判断为检查次数比n次少的情况下，使柱塞32进行用于消除齿条24的动作的异常的动作亦即消除动作。具体而言，通过向起动马达41通电，从而使曲柄轴18旋转，同时使柱塞32往复移动。存在通过柱塞32在柱塞套筒31内的往复移动，从而除去附着于柱塞32的外周的燃料膜等的可能性。但是，在加长起动马达41的通电时间的情况下，导致发动机1被启动。由于在齿条24的动作的检查中发动机1启动是不优选的，因此需要防止发动机1的启动的同时使柱塞32往复移动的处理。
为此，在本实施方式中，如图3所示，向起动马达41间歇地通电(施加电压)。所谓间歇地通电，是指在短时间内重复电池43向起动马达41通电的状态(通电状态)、和电池43未向起动马达41通电的状态(非通电状态)。另外，非通电状态的时间长度例如优选比至起动马达41被通电而旋转的曲柄轴18以及凸轮轴22停止为止的时间短。若从其他的观点进行说明，则优选通过重复通电状态与非通电状态，从而曲柄轴18成为发动机1不启动的程度的旋转速度。另外，对于在1次消除动作中进行几次的通电则不作限定，例如为10次以下或者5次以下。
另外，在本实施方式中使用起动继电器来切换通电状态与非通电状态，因此在非通电状态下施加于起动马达41的电压大致为零。也可以代替其，而设为即使在非通电状态下，也向起动马达41稍稍施加电压的结构。
这里，在通过起动马达41使曲柄轴18的情况下，在超过活塞13压缩空气的行程(压缩行程)时需要最大的转矩。因此，在非通电时间过长的情况下，曲柄轴18的旋转速度变得非常地慢，其结果是，不能够超过压缩行程。因此，优选在发动机1不启动的范围内，加快曲柄轴18的旋转速度(换言之加长向起动马达41的通电时间)。以下，对本实施方式的消除动作(图2的步骤s105至s108)具体地进行说明。
发动机控制装置50的电压取得部51从电池传感器44取得电池43的电压值(s105)。
接下来，发动机控制装置50的时间取得部52取得发动机1的累计运转时间(s106)。所谓累计运转时间，是指发动机1在至现在为止的期间运转的时间的合计值。即，即使在发动机1停止后再次启动的情况下，也对停止前的累计运转时间加上再启动后的时间。时间取得部52是基于存储于发动机控制装置50的内部的数据等来取得发动机1的累计运转时间的结构，但也可以从发动机控制装置50的外部的装置取得发动机1的累计运转时间。
接下来，发动机控制装置50的异常消除部54计算1次的通电时间的修正系数。(s107)。所谓通电时间，是指进行多次的通电中的1次通电状态的时间长度。另外，所谓修正系数，是指用于确定1次通电状态的时间长度的系数，越处于发动机1难以启动的状态，修正系数越大。在本实施方式中，考虑到发动机1的规格等而预先规定有标准的通电时间。于是，异常消除部54将标准的通电时间乘以修正系数而得的值作为1次的通电时间，进行向起动马达41通电的消除动作(s108)。此外，对于起动马达41有无通电的切换，例如能够通过脉冲宽度调制的技术来实现。
电池43的电压值越低，发动机1越难以启动。因此，如图4所示，电池43的电压值越低，越增大修正系数(即，加长通电时间)。另外，累计运转时间越长，发动机1因燃料泵20以及各部分的劣化而越难以启动。因此，如图4所示，累计运转时间越长，越增大修正系数(即，加长通电时间)。由此，能够防止活塞13无法超过压缩行程的情况以及发动机1的启动这两者，并且使柱塞32往复移动来除去燃料膜等。
在本实施方式中作为用于计算修正系数的数据而使用了电池43的电压值和累计运转时间，但也可以代替这些数据或者在此基础上，基于与发动机1的启动难度相关的其他的数据(例如外部空气温度或者大气压等)计算修正系数。
在基于异常消除部54的消除动作后，异常判定部53再次进行步骤s101以及s102的处理。在通过消除动作而齿条的动作变为正常的情况下，进行步骤s103的发动机启动处理。另外，在通过消除动作而齿条的动作依然为异常的情况下，再次进行步骤s104至s108的处理。由此，直至齿条的动作变为正常为止进行消除动作。此外，在检查次数为n次以上的情况下，中止处理并进行齿条的动作中存在异常这一主旨的警告(s109)。
本实施方式的发动机1由于具备多个柱塞32，因此在各个柱塞32可能产生燃料膜等。因此，假设在全部的柱塞32产生了燃料膜等的情况下，除非使全部的柱塞32动作，否则就不能够消除齿条24的动作的异常。然而，由于各个柱塞32在不同的时刻进行往复移动，因此为了使全部的柱塞32往复移动，需要使曲柄轴18的旋转角度大幅变化。然而，在像这样使曲柄轴18旋转的情况下，发动机1启动的可能性高。考虑以上内容，在本实施方式中，在一次消除动作中，使曲柄轴18旋转比全部的柱塞32往复移动的角度小的角度。例如，使曲柄轴18旋转仅1个柱塞32往复移动的角度。而且，通过在齿条24的异常未消除的情况下再次使曲柄轴18旋转，从而无论在哪个柱塞32产生有燃料膜等的情况下，都能够除去该燃料膜。这样，通过减小1次消除动作中的曲柄轴18的旋转角度，能够防止发动机1的启动，并且除去在柱塞32的外周产生的燃料膜。
另外，本实施方式的燃料泵20为直列型，因此即使是低转速，燃料喷射量也容易变多。因此，发动机1容易启动。然而，通过进行本实施方式的处理，能够防止发动机1的启动，并且使曲柄轴18旋转来除去在柱塞32的外周产生的燃料膜。
如在以上进行了说明的那样，本实施方式的发动机控制装置50进行使燃料泵20的齿条24动作而使柱塞32旋转的控制。发动机控制装置50具备异常判定部53、和异常消除部54。异常判定部53使齿条24动作来判定该齿条24的动作有无异常。在异常判定部53判定为齿条24的动作中存在异常的情况下，异常消除部54进行通过向起动马达41间歇地通电，从而不启动发动机1而是使曲柄轴18与柱塞32一同往复移动的消除动作。
由此，通过向起动马达41间歇地通电，不启动发动机1就能进行消除动作。另外，不需要用于除去在柱塞32的外周产生的燃料膜等程度的结构，因此能够将齿条24的动作的异常以简单的结构消除。
另外，本实施方式的发动机控制装置50具备取得向起动马达41施加电压的电池43的电压值的电压取得部51。电压取得部51所取得的电压值越低，异常消除部54越加长向起动马达41间歇地通电时的每1次的通电时间。
在电池43的电压低的情况下，即使加长每1次的通电时间，发动机1也难以启动。由此，能够在消除动作中更可靠地使柱塞32往复移动。
另外，本实施方式的发动机控制装置50具备取得发动机1的累计运转时间的时间取得部52。时间取得部52所取得的累计运转时间越长，异常消除部54越加长向起动马达41间歇地通电时的每1次的通电时间。
在发动机1的累计运转时间长的情况下，因燃料泵20等部件的劣化，即使加长每1次的通电时间，发动机1也难以启动。由此，能够在消除动作中更可靠地使柱塞32往复移动。
另外，本实施方式的发动机1具备燃料泵20、起动马达41以及发动机控制装置50。燃料泵20具备齿条24以及柱塞32，通过使该齿条24动作而使柱塞32旋转。起动马达41通过被施加电压从而使曲柄轴18旋转的同时使柱塞32往复移动。发动机控制装置50在判定为齿条24的动作中存在异常的情况下，进行通过向起动马达41间歇地通电从而不启动发动机1而是使曲柄轴18与柱塞32一同往复移动的消除动作。
由此，通过向起动马达41间歇地通电，能够不启动发动机1就进行消除动作。
以上对本发明的适宜的实施方式进行了说明，但上述的结构例如能够变更为以下那样。
图2所示的流程图是一个例子，能够进行处理的追加、处理的变更、或者处理的省略等。例如，在上述实施方式中，构成为在通过第一次的消除动作不能够消除齿条24的动作的异常的情况下进行第二次的消除动作的结构，但也可以不进行第二次的消除动作，而向操作人员报告异常。
在上述实施方式中，构成为在发动机1难以启动的情况下加长每1次的通电时间的结构，但也可以代替其或者在此基础上，增加通电次数。即，也可以构成为在发动机1难以启动的情况下加长1次消除动作中的累计的通电时间的结构。
附图标记说明：
1...发动机；20...燃料泵；21...燃料供给部；31...柱塞套筒；32...柱塞；41...起动马达；50...发动机控制装置；51...电压取得部；52...时间取得部；53...异常判定部；54...异常消除部。