(57)【要約】【課題】作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常を精度良く検出する低コストで簡潔な方法及び同方法を使用する作動ガス循環型ガスエンジンを提供する。【解決手段】作動ガス循環型ガスエンジンにおいて、燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスのうちの少なくとも１種のガスを所定量１だけ余剰に循環通路内に余剰ガスとして供給し、この所定量１とガス量検出手段によって別途検出される循環通路内のガスの量の増分との差に基づいて当該エンジンの気密性の異常の有無を判定する。【選択図】図４
2013008294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスを燃焼室に導き、前記燃料ガスを燃焼室内で燃焼させて動力を得る作動ガス循環型ガスエンジンであって、
前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段、
前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段、
前記作動ガスを供給する作動ガス供給手段、
前記燃焼室に連通する排気ポートから放出される既燃ガスを前記燃焼室に連通する吸気ポートに循環させる密閉された循環通路、及び
前記燃料ガスの燃焼により生じた燃焼生成物を前記既燃ガスから分離・除去する燃焼生成物除去手段、
を備える作動ガス循環型ガスエンジンにおいて、
前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常を検出する方法であって、
前記作動ガス循環型ガスエンジンが、
前記循環通路内のガス量を検出するガス量検出手段、及び
前記循環通路の気密性を判定する気密判定手段、
を更に備えること、並びに
前記燃料ガス、前記酸化剤ガス、及び前記作動ガスのうちの少なくとも１種のガスを、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも予め定められる所定量１だけ余剰に前記循環通路内に余剰ガスとして供給する、余剰ガス供給ステップ、
前記余剰ガス供給ステップの前後における前記循環通路内のガスの量の増分である循環ガス増加量を前記ガス量検出手段によって検出する、循環ガス増加量検出ステップ、及び
前記所定量１と前記循環ガス増加量との差分である循環ガス量偏差の絶対値が予め定められる所定量２以上である場合は前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が有ると判定し、前記循環ガス量偏差の絶対値が前記所定量２未満である場合は前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が無いと判定する、気密判定ステップ、
を含むこと、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法であって、
前記燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスが、それぞれ水素、酸素、及びアルゴンであること、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の何れか１項に記載の作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法であって、
前記ガス量検出手段が、前記循環通路内のガスの圧力を検出するガス圧検出手段であること、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法であって、
前記余剰ガスが、前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスの何れかであること、及び
前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法が、前記循環ガス増加量検出ステップの後に、
前記余剰ガス供給ステップにおいて前記余剰ガスとして余剰に供給したガスを、前記循環通路内に当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも予め定められる所定量３だけ少なく供給することにより、前記循環通路内における当該ガスの量を前記余剰ガス供給ステップの前の量に戻す、余剰ガス減量ステップ、
を更に含むこと、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法であって、
前記作動ガス循環型ガスエンジンが、
前記余剰ガスの濃度である余剰ガス濃度を検出する余剰ガス濃度検出手段、及び
前記余剰ガスの供給手段における異常の有無を判定する供給手段異常判定手段、
を更に備えること、並びに
前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法が、
前記余剰ガス濃度検出手段によって検出される前記余剰ガス供給ステップの前後における余剰ガス濃度の変化に基づいて、前記余剰ガス供給ステップの前後における前記循環通路内の余剰ガスの量の増分である余剰ガス増加量を検出する、余剰ガス増加量検出ステップ、及び
前記所定量１と前記余剰ガス増加量との差分である余剰ガス量偏差の絶対値が予め定められる所定量４以上である場合は前記余剰ガスの供給手段に異常が有ると判定し、前記余剰ガス量偏差の絶対値が前記所定量４未満である場合は前記余剰ガスの供給手段に異常が無いと判定する、供給手段異常判定ステップ、
を更に含むこと、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法。
【請求項６】
燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスを燃焼室に導き、前記燃料ガスを燃焼室内で燃焼させて動力を得る作動ガス循環型ガスエンジンであって、
前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段、
前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段、
前記作動ガスを供給する作動ガス供給手段、
前記燃焼室に連通する排気ポートから放出される既燃ガスを前記燃焼室に連通する吸気ポートに循環させる密閉された循環通路、及び
前記燃料ガスの燃焼により生じた燃焼生成物を前記既燃ガスから分離・除去する燃焼生成物除去手段、
を備える作動ガス循環型ガスエンジンにおいて、
前記作動ガス循環型ガスエンジンが、
前記循環通路内のガス量を検出するガス量検出手段、及び
前記循環通路の気密性を判定する気密判定手段、
を更に備えること、並びに
前記作動ガス循環型ガスエンジンにおいて、
前記燃料ガス供給手段、前記酸化剤ガス供給手段、及び前記作動ガス供給手段のうちの少なくとも１種の供給手段が、前記燃料ガス、前記酸化剤ガス、及び前記作動ガスのうちの少なくとも１種のガスを、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも予め定められる所定量１だけ余剰に前記循環通路内に余剰ガスとして供給すること、
前記ガス量検出手段が、前記循環通路内への前記余剰ガスの供給の前後における前記循環通路内のガスの量の増分である循環ガス増加量を検出すること、及び
前記気密判定手段が、前記所定量１と前記循環ガス増加量との差分である循環ガス量偏差の絶対値が予め定められる所定量２以上である場合は前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が有ると判定し、前記循環ガス量偏差の絶対値が前記所定量２未満である場合は前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が無いと判定すること、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジン。
【請求項７】
請求項６に記載の作動ガス循環型ガスエンジンであって、
前記燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスが、それぞれ水素、酸素、及びアルゴンであること、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジン。
【請求項８】
請求項６又は請求項７の何れか１項に記載の作動ガス循環型ガスエンジンであって、
前記ガス量検出手段が、前記循環通路内のガスの圧力を検出するガス圧検出手段であること、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジン。
【請求項９】
請求項６乃至請求項８の何れか１項に記載の作動ガス循環型ガスエンジンであって、
前記余剰ガスが、前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスの何れかであること、及び
前記作動ガス循環型ガスエンジンにおいて、
前記ガス量検出手段が、前記循環ガス増加量を検出した後に、
前記余剰ガスの供給手段が、前記余剰ガス供給ステップにおいて前記余剰ガスとして余剰に供給したガスを、前記循環通路内に当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも予め定められる所定量３だけ少なく供給することにより、前記循環通路内における当該ガスの量を前記余剰ガス供給ステップの前の量に戻すこと、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジン。
【請求項１０】
請求項６乃至請求項９の何れか１項に記載の作動ガス循環型ガスエンジンであって、
前記作動ガス循環型ガスエンジンが、
前記余剰ガスの濃度である余剰ガス濃度を検出する余剰ガス濃度検出手段、及び
前記余剰ガスの供給手段における異常の有無を判定する供給手段異常判定手段、
を更に備えること、並びに
前記作動ガス循環型ガスエンジンにおいて、
前記余剰ガス濃度検出手段によって検出される前記余剰ガス供給ステップの前後における余剰ガス濃度の変化に基づいて、前記余剰ガス供給ステップの前後における前記循環通路内の余剰ガスの量の増分である余剰ガス増加量を検出すること、及び
前記供給手段異常判定手段が、前記所定量１と前記余剰ガス増加量との差分である余剰ガス量偏差の絶対値が予め定められる所定量４以上である場合は前記余剰ガスの供給手段に異常が有ると判定し、前記余剰ガス量偏差の絶対値が前記所定量４未満である場合は前記余剰ガスの供給手段に異常が無いと判定すること、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常を検出する方法及び同方法を使用する作動ガス循環型ガスエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃焼室に燃料ガス（例えば、水素）と酸化剤ガス（例えば、酸素）と作動ガス（例えば、不活性ガス）とを供給して同燃料ガスを燃焼させるとともに、同燃焼室から排出された既燃ガス中の作動ガスを、循環通路を通して同燃焼室に循環させる作動ガス循環型ガスエンジンが提案されている。上記作動ガスは、不活性であると共に、比熱比が大きく、エンジンの熱効率を高めるものが望ましい。従って、上記作動ガスとしては、例えば、希ガス類に属する単原子ガスであるヘリウム、ネオン、アルゴン等を挙げることができる。現実には、かかるエンジンの作動ガスとしては、これらの中ではアルゴンが広く用いられている。【０００３】
かかるエンジンの既燃ガス中には、燃料ガスの燃焼によって生ずる燃焼生成物（例えば、Ｈ２Ｏ（水蒸気）、ＣＯ２（二酸化炭素）等）と作動ガス（例えば、アルゴン、ヘリウム等）とが含まれる。これらの中で、特に水蒸気は３原子分子のガスであり、アルゴン、ヘリウム等の単原子の不活性ガスのみならず、空気や窒素と比較しても、比熱比がより小さい（図１参照）。従って、このように低い比熱比を有する水蒸気を含む既燃ガスを、そのまま燃焼室に再供給すると、作動ガス全体としての比熱比が低下し、結果としてエンジンの熱効率が低下してしまう。従って、上記エンジンは、燃焼室から排出される既燃ガスを燃焼室に循環（再供給）するための循環通路、及び同循環通路に介装され、既燃ガス中に含まれる燃焼生成物（例えば、Ｈ２Ｏ（水蒸気）、ＣＯ２（二酸化炭素）等）を分離・除去する燃焼生成物除去手段（例えば、凝縮器、吸着材等）を備えるのが一般的である。【０００４】
作動ガス循環型ガスエンジンは、所謂「クローズド・サイクル・エンジン（Ｃｌｏｓｅｄ  Ｃｙｃｌｅ  Ｅｎｇｉｎｅ）」の一種であり、燃焼室から排出された既燃ガスを燃焼室に循環（再供給）させる循環通路の気密性が保たれている必要がある。この循環通路に漏れが生ずると、作動ガスを含む循環ガスが大気中に漏れ出したり、逆に、大気中の空気が循環通路内に流入したりしてしまう。空気の主成分である窒素（及び酸素）は、図１に示されているように、作動ガスとして使用される不活性な単原子ガス（例えば、アルゴン）と比較して比熱比が低いことから、循環通路内に空気が流入すると、循環ガス全体としての比熱比が低下し、上死点（ＴＤＣ）付近での燃焼室内の温度や圧力が低下したり、エンジンの熱効率が低下したりして、正常な運転ができなくなる虞がある。【０００５】
従って、作動ガス循環型ガスエンジンにおいては、既燃ガスの循環通路の気密性における異常の有無を、迅速且つ高精度に判定する必要がある。当該技術分野においては、例えば、ハイブリッド車（ＨＶ）において気体燃料を貯蔵する燃料タンクとエンジン側の燃料供給手段とを連通する燃料供給通路に配設された遮断弁を閉じ、遮断弁と燃料供給手段との間の圧力を圧力検出手段によって検出することにより、気体燃料の漏れを検出しようとする試みがなされている（例えば、特許文献１を参照）。【０００６】
しかしながら、上記のような従来技術は気体燃料の供給系における漏れを検出しようとするものであり、そもそも外気との十分な圧力差があり、気体燃料の漏れの検出性の確保が容易であるが、上述のような作動ガス循環型ガスエンジンの循環通路においては、特段の対策を施さない限り、外気との十分な圧力差を期待することは難しく、循環ガスが循環通路から大気中に漏れ出したり、逆に、大気中の空気が循環通路内に侵入したりするのを検出することは困難である。【０００７】
このように、特段の対策を施さない限り外気との十分な圧力差を期待することが困難な構成においても、気密性の検査を行おうとする試みもまた、当該技術分野においてなされている。例えば、液体燃料を貯蔵する燃料タンクからエンジンの吸気系に至る蒸発燃料供給系（キャニスタを含む）を遮断弁によって閉じ、同密閉空間を加圧ポンプによって加圧し、同密閉空間の圧力の変化を圧力センサによって検出することにより、同密閉空間における漏れを判定しようとする試みが行われている（例えば、特許文献２及び３を参照）。【０００８】
しかしながら、上記のような従来技術においては、外気との十分な圧力差を達成して検出性を確保するために加圧ポンプ等の加圧手段を必要とする。また、キャニスタと外界とを連通する通路に加圧ポンプを配設した場合、給油時の排気や蒸発燃料のパージ処理時の吸気も加圧手段を経由することに起因する通路圧損が生じたり、給油時の排気や蒸発燃料のパージ処理時の吸気に伴って加圧手段に異物（ダストや水）が混入したりする虞がある。例えば、特許文献２においては、かかる不都合を防止するため、キャニスタと外界とを連通する通路と、キャニスタと燃料タンクとを連通する通路との間にバイパスを設け、同バイパスに加圧手段を介装している。【０００９】
即ち、上記のような従来技術においては、加圧手段やバイパス等を新たに設ける必要があり、結果として、かかる作動ガス循環型ガスエンジンを含むシステムの大型化、複雑化、及び高コスト化を招くことにつながる。以上のように、当該技術分野においては、作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常を精度良く検出する低コストで簡潔な技術に対する継続的な要求が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−２５００２４号公報
【特許文献２】特開２００５−５４６９６号公報
【特許文献２】特開平１１−３３６６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述のように、当該技術分野においては、作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常を精度良く検出する低コストで簡潔な技術に対する継続的な要求が存在する。本発明は、かかる要求に応えるために為されたものである。より具体的には、本発明は、作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常を精度良く検出する低コストで簡潔な方法及び同方法を使用する作動ガス循環型ガスエンジン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】
【００１２】
本発明の上記目的は、
燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスを燃焼室に導き、前記燃料ガスを燃焼室内で燃焼させて動力を得る作動ガス循環型ガスエンジンであって、
前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段、
前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段、
前記作動ガスを供給する作動ガス供給手段、
前記燃焼室に連通する排気ポートから放出される既燃ガスを前記燃焼室に連通する吸気ポートに循環させる密閉された循環通路、及び
前記燃料ガスの燃焼により生じた燃焼生成物を前記既燃ガスから分離・除去する燃焼生成物除去手段、
を備える作動ガス循環型ガスエンジンにおいて、
前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常を検出する方法であって、
前記作動ガス循環型ガスエンジンが、
前記循環通路内のガス量を検出するガス量検出手段、及び
前記循環通路の気密性を判定する気密判定手段、
を更に備えること、並びに
前記燃料ガス、前記酸化剤ガス、及び前記作動ガスのうちの少なくとも１種のガスを、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも予め定められる所定量１だけ余剰に前記循環通路内に余剰ガスとして供給する、余剰ガス供給ステップ、
前記余剰ガス供給ステップの前後における前記循環通路内のガスの量の増分である循環ガス増加量を前記ガス量検出手段によって検出する、循環ガス増加量検出ステップ、及び
前記所定量１と前記循環ガス増加量との差分である循環ガス量偏差の絶対値が予め定められる所定量２以上である場合は前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が有ると判定し、前記循環ガス量偏差の絶対値が前記所定量２未満である場合は前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が無いと判定する、気密判定ステップ、
を含むこと、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法によって達成される。【００１３】
また、本発明の上記目的は、
燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスを燃焼室に導き、前記燃料ガスを燃焼室内で燃焼させて動力を得る作動ガス循環型ガスエンジンであって、
前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段、
前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段、
前記作動ガスを供給する作動ガス供給手段、
前記燃焼室に連通する排気ポートから放出される既燃ガスを前記燃焼室に連通する吸気ポートに循環させる密閉された循環通路、及び
前記燃料ガスの燃焼により生じた燃焼生成物を前記既燃ガスから分離・除去する燃焼生成物除去手段、
を備える作動ガス循環型ガスエンジンにおいて、
前記作動ガス循環型ガスエンジンが、
前記循環通路内のガス量を検出するガス量検出手段、及び
前記循環通路の気密性を判定する気密判定手段、
を更に備えること、並びに
前記作動ガス循環型ガスエンジンにおいて、
前記燃料ガス供給手段、前記酸化剤ガス供給手段、及び前記作動ガス供給手段のうちの少なくとも１種の供給手段が、前記燃料ガス、前記酸化剤ガス、及び前記作動ガスのうちの少なくとも１種のガスを、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも予め定められる所定量１だけ余剰に前記循環通路内に余剰ガスとして供給すること、
前記ガス量検出手段が、前記循環通路内への前記余剰ガスの供給の前後における前記循環通路内のガスの量の増分である循環ガス増加量を検出すること、及び
前記気密判定手段が、前記所定量１と前記循環ガス増加量との差分である循環ガス量偏差の絶対値が予め定められる所定量２以上である場合は前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が有ると判定し、前記循環ガス量偏差の絶対値が前記所定量２未満である場合は前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が無いと判定すること、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジンによっても達成される。
【発明の効果】
【００１４】
上記のように、本発明によれば、燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスのうちの少なくとも１種のガスが所定量１だけ余剰に循環通路内に余剰ガスとして供給され、この所定量１とガス量検出手段によって別途検出される循環通路内のガスの量の増分との差に基づいて作動ガス循環型ガスエンジンの気密性の異常の有無が判定される。結果として、本発明によれば、低コストで簡潔な構成及び方法により、作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】種々のガスの比熱比を比較するグラフである。
【図２】種々の比熱比を有する作動ガスを使用するエンジンにおける圧縮比に対する理論熱効率の関係を表すグラフである。
【図３】本発明の１つの実施態様に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法が適用される作動ガス循環型ガスエンジンを含むシステムの構成を表す概略図である。
【図４】本発明の１つの実施態様に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法において実行される一連の処理を表すフローチャートである。
【図５】循環通路内に余剰ガスが供給され、気密性の判定後に、余剰ガスとして供給されたガスの供給量が低減される際に観測される循環通路内の循環ガスの量の変遷を示すグラフである。
【図６】本発明のもう１つの実施態様に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法において実行される一連の処理を表すフローチャートである。
【図７】循環通路内に余剰ガスが供給される際の余剰ガスの供給量と検出量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
前述のように、本発明は、本発明は、作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常を精度良く検出する低コストで簡潔な方法及び同方法を使用する作動ガス循環型ガスエンジンを提供することを目的とする。
【００１７】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究の結果、燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスのうちの少なくとも１種のガスを所定量１だけ余剰に循環通路内に余剰ガスとして供給し、この所定量１とガス量検出手段によって別途検出される循環通路内のガスの量の増分との差に基づいて作動ガス循環型ガスエンジンの気密性の異常の有無を判定することにより、作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常を精度良く検出することを想到するに至ったものである。
【００１８】
即ち、本発明の第１態様は、
燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスを燃焼室に導き、前記燃料ガスを燃焼室内で燃焼させて動力を得る作動ガス循環型ガスエンジンであって、
前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段、
前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段、
前記作動ガスを供給する作動ガス供給手段、
前記燃焼室に連通する排気ポートから放出される既燃ガスを前記燃焼室に連通する吸気ポートに循環させる密閉された循環通路、及び
前記燃料ガスの燃焼により生じた燃焼生成物を前記既燃ガスから分離・除去する燃焼生成物除去手段、
を備える作動ガス循環型ガスエンジンにおいて、
前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常を検出する方法であって、
前記作動ガス循環型ガスエンジンが、
前記循環通路内のガス量を検出するガス量検出手段、及び
前記循環通路の気密性を判定する気密判定手段、
を更に備えること、並びに
前記燃料ガス、前記酸化剤ガス、及び前記作動ガスのうちの少なくとも１種のガスを、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも予め定められる所定量１だけ余剰に前記循環通路内に余剰ガスとして供給する、余剰ガス供給ステップ、
前記余剰ガス供給ステップの前後における前記循環通路内のガスの量の増分である循環ガス増加量を前記ガス量検出手段によって検出する、循環ガス増加量検出ステップ、及び
前記所定量１と前記循環ガス増加量との差分である循環ガス量偏差の絶対値が予め定められる所定量２以上である場合は前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が有ると判定し、前記循環ガス量偏差の絶対値が前記所定量２未満である場合は前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が無いと判定する、気密判定ステップ、
を含むこと、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法である。
【００１９】
上記作動ガス循環型ガスエンジンは、前述のように、燃焼室に燃料ガスと酸化剤ガスと作動ガスとを供給して同燃料ガスを燃焼させて動力を得る。
【００２０】
上記作動ガスとしては、例えば、空気や窒素等の、種々のガスを用いることができる。しかしながら、上記作動ガスとしては、前述のように、例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン等、空気よりも比熱比が大きい不活性ガスを作動ガスとして用いることが望ましい。かかる比熱比が大きいガスを作動ガスとして用いる場合、比較的小さい比熱比を有するガス（例えば、空気、窒素等）を作動ガスとして用いる場合と比較して、より高い熱効率でエンジンを運転することができ、より安定した燃焼を実現することができる。
【００２１】
即ち、図２に示す種々の比熱比を有する作動ガスを使用するエンジンにおける圧縮比に対する理論熱効率の関係からも明らかであるように、作動ガスの比熱比が大きいほどエンジンの熱効率は高くなる。具体的には、エンジンの理論熱効率（ηｔｈ）は、圧縮比ε及び作動ガスの比熱比κを用いて、以下の式（１）によって表される。
【００２２】
【数１】
2013008294.tif 000003
【００２３】
また、ピストンによる圧縮前後の筒内圧力をそれぞれＰ１及びＰ２とし、圧縮比をε、作動ガスの比熱比をκとすると、これらの関係は、以下の式（２）によって表される。
【００２４】
【数２】
2013008294.tif 000004
【００２５】
筒内温度についても同様の関係が成立する。即ち、作動ガスの比熱比が低下すると、ピストンによる圧縮前後の筒内圧力及び筒内温度も低下し、燃焼状態の悪化を招く。
【００２６】
上記作動ガスは、作動ガス貯蔵部（例えば、タンク、ボンベ等）に貯蔵することができる。また、上記作動ガスは、同作動ガス貯蔵部から、例えば、同エンジンの循環通路上に配設された充填口と連通する作動ガス供給通路を介して、同エンジンの循環通路内に充填することができる。
【００２７】
上記作動ガス供給通路は、例えば、後述する電子制御装置（ＥＣＵ）からの指示信号に応答して開閉する弁体が介装され、同作動ガス供給通路が同弁体によりが開かれた際に、作動ガスの圧力により作動ガスが循環通路内に供給（充填）されるように構成することができる。更に、作動ガスの充填に用いられる圧力は、例えば、作動ガス貯蔵部としての作動ガスタンク内の作動ガスの圧力に基づくものであってもよく、例えば、誘うガスの圧力を高めるための圧縮機（例えば、コンプレッサ、ポンプ等）によって高められた作動ガスの圧力に基づくものであってもよい。更にまた、作動ガスの充填に用いられる圧力は、作動ガス貯蔵部と充填口との間に介装された充填圧調整手段（例えば、圧力レギュレータ等）により一定の設定圧以上にならないように規制されていてもよい。
【００２８】
上記により、作動ガス循環型ガスエンジンに作動ガスを供給する作動ガス供給手段の構成の一例について説明してきたが、作動ガス供給手段の構成は上記に限定されるものではなく、作動ガス循環型ガスエンジンに作動ガスを供給することができる限り、如何なる構成のものであってもよい。
【００２９】
上記燃料ガスとしては、例えば、天然ガス、プロパン、水素等の、種々の燃料を用いることができる。上記燃料ガスは、燃料ガス貯蔵部（例えば、タンク、ボンベ等）に貯蔵することができる。また、上記燃料ガスは、同燃料ガス貯蔵部から、例えば、エンジンの燃焼室内に直接噴射（所謂「筒内噴射」）しても、又はエンジンの吸気ポート内に噴射する等して作動ガスと予め混合してもよい。
【００３０】
かかる燃料ガスの噴射を行う噴射手段は、例えば、後述する電子制御装置（ＥＣＵ）からの指示信号に応答して噴射口を弁体により開閉し、同噴射口が同弁体により開かれた際に同噴射手段に供給されている燃料ガスの圧力により燃料ガスを噴射する噴射弁であってよい。更に、燃料ガスの噴射に用いられる圧力は、例えば、燃料ガス貯蔵部としての燃料ガスタンク内の燃料ガスの圧力に基づくものであってもよく、例えば、燃料ガスの圧力を高めるための圧縮機（例えば、コンプレッサ、ポンプ等）によって高められた燃料ガスの圧力に基づくものであってもよい。更にまた、燃料ガスの噴射に用いられる圧力は、燃料ガス貯蔵部と噴射手段との間に介装された噴射圧調整手段（例えば、圧力レギュレータ等）により一定の設定圧以上にならないように規制されていてもよい。
【００３１】
上記により、作動ガス循環型ガスエンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段の構成の一例について説明してきたが、燃料ガス供給手段の構成は上記に限定されるものではなく、作動ガス循環型ガスエンジンに燃料ガスを供給することができる限り、如何なる構成のものであってもよい。
【００３２】
上記燃料ガスを燃焼させるのに用いられる酸化剤ガスとしては、上記燃料ガスを燃焼させることができる限り、特に限定されるものではないが、一例としては、例えば、酸素を挙げることができる。酸化剤ガスは、例えば、ボンベ等の酸化剤ガス貯蔵部に貯蔵することができ、同酸化剤ガス貯蔵部から、例えば、同エンジンの燃焼室内に直接噴射しても、又は同エンジンの燃焼室内に供給される前に、作動ガスと予め混合してもよい。
【００３３】
かかる酸化剤ガスの噴射を行う噴射手段は、燃料ガスの噴射を行う噴射手段と同様に、例えば、後述する電子制御装置（ＥＣＵ）からの指示信号に応答して噴射口を弁体により開閉し、同噴射口が同弁体により開かれた際に同噴射手段に供給されている酸化剤ガスの圧力により酸化剤ガスを噴射する噴射弁であってよい。更に、酸化剤ガスの噴射に用いられる圧力は、例えば、酸化剤ガス貯蔵部としての酸化剤ガスタンク内の酸化剤ガスの圧力に基づくものであってもよく、例えば、酸化剤ガスの圧力を高めるための圧縮機（例えば、コンプレッサ、ポンプ等）によって高められた酸化剤ガスの圧力に基づくものであってもよい。更にまた、酸化剤ガスの噴射に用いられる圧力は、酸化剤ガス貯蔵部と噴射手段との間に介装された噴射圧調整手段（例えば、圧力レギュレータ等）により一定の設定圧以上にならないように規制されていてもよい。
【００３４】
上記により、作動ガス循環型ガスエンジンに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段の構成の一例について説明してきたが、酸化剤ガス供給手段の構成は上記に限定されるものではなく、作動ガス循環型ガスエンジンに酸化剤ガスを供給することができる限り、如何なる構成のものであってもよい。
【００３５】
更に、上記燃料ガスの燃焼モードは、用いられる燃料ガスの性状やエンジンの仕様等に応じて適宜選択することができる。より具体的には、例えば、少なくとも酸化剤ガスと作動ガスとを含むガスが燃焼室内にて圧縮されている高圧縮状態にある期間内の所定の時期に燃料ガスを燃焼室内に直接噴射（所謂「高圧噴射」）して燃料ガスを拡散燃焼させてもよい。また、前述のように作動ガスと予め混合された燃料ガスを、燃焼室内に設けられた点火手段から発生した火花によって点火して火花点火燃焼させてもよい。
【００３６】
上記のように、作動ガス循環型ガスエンジンは、燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスを燃焼室に導き、燃料ガスを燃焼室内で燃焼させて動力を得る。また、作動ガス循環型ガスエンジンは、同燃焼室から排出された既燃ガスを、循環通路を通して同燃焼室に循環させる。当該既燃ガスには、燃料ガスの燃焼に伴って発生する燃焼生成物が含まれ、同燃焼生成物は燃料ガスが燃焼する度に発生するので、何等かの方法によって既燃ガスから除去しない限り、既燃ガス内に蓄積され、増加し続ける。従って、作動ガス循環型ガスエンジンは、燃料ガスの燃焼により生じた燃焼生成物を既燃ガスから分離・除去する燃焼生成物除去手段を備える必要がある。
【００３７】
尚、燃焼生成物は燃料ガスとして使用される物質の種類によって異なる。従って、燃焼生成物除去手段もまた、燃料ガスとして使用される物質の種類に応じたものが必要とされる。例えば、燃料ガスとして水素を使用する場合、既燃ガスにはＨ２Ｏ（水蒸気）が含まれる。この場合、当該エンジンは、燃焼室から排出される既燃ガスを燃焼室に循環（再供給）するための循環通路、及び同循環通路に介装され、既燃ガス中に含まれるＨ２Ｏ（水蒸気）を凝縮させて分離・除去する凝縮器を備えるのが一般的である。あるいは、凝縮器の代わりに、又は凝縮器に加えて、Ｈ２Ｏ（水蒸気）を吸着する吸着材を循環通路に配設してもよい。
【００３８】
また、例えば、炭化水素系の燃料ガスを使用する場合は、Ｈ２Ｏ（水蒸気）のみならずＣＯ２（二酸化炭素）もまた、既燃ガスに含まれる。この場合、当該エンジンは、上述のようなＨ２Ｏ（水蒸気）を分離・除去するための手段（例えば、凝縮器、吸着材等）のみならず、ＣＯ２（二酸化炭素）を分離・除去するための手段もまた循環通路に配設されているのが一般的である。かかるＣＯ２（二酸化炭素）を分離・除去するための手段としては、例えば、ＣＯ２（二酸化炭素）を溶解して吸収するモノエタノールアミン溶液又はＣＯ２（二酸化炭素）を吸着して吸収するゼオライト系吸着剤等が挙げられる。
【００３９】
上記に加えて、本実施態様に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法が適用される作動ガス循環型ガスエンジンは、上述のように、循環通路内のガス量を検出するガス量検出手段、及び循環通路の気密性を判定する気密判定手段を更に備える。
【００４０】
上記ガス量検出手段は、循環通路内のガス量を検出することができる限り、特定の構成や方式に限定されるものではない。例えば、上記ガス量検出手段は、循環通路内のガスの圧力を検出するガス圧検出手段であってもよい。この場合、上記ガス量検出手段は、ガス圧検出手段によって検出される循環通路内のガスの圧力に基づいて、循環通路内のガス量を検知する。
【００４１】
尚、循環通路内のガス量の具体的な検出方法は、当業者に周知の種々の方法から、エンジンの構成等に応じて適切な方法を選択することができる。例えば、上記ガス量検出手段を、循環通路上に設けられた燃料ガス、酸化剤ガス、又は作動ガスの供給手段の上流に設ける等して、循環通路内のガス量を検出することができる。
【００４２】
上述のように、ガス量検出手段は循環通路内のガス量に対応する測定信号（検出信号）を発生するので、例えば、ガス圧検出手段を電子制御装置（ＥＣＵ）に接続して、同装置による種々の制御に利用することができる。因みに、電子制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）とは、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、不揮発性メモリ等の記憶装置と、インターフェースとを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子装置を指す。但し、ガス量検出手段及びＥＣＵに関する上記説明はあくまでも例示であって、ガス量検出手段及びＥＣＵの構成は上記説明に限定されるものではない。
【００４３】
上述のように、本実施態様に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法は、以上説明してきたような作動ガス循環型ガスエンジンに適用されるものであり、
前記燃料ガス、前記酸化剤ガス、及び前記作動ガスのうちの少なくとも１種のガスを、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも予め定められる所定量１だけ余剰に前記循環通路内に余剰ガスとして供給する、余剰ガス供給ステップ、
前記余剰ガス供給ステップの前後における前記循環通路内のガスの量の増分である循環ガス増加量を前記ガス量検出手段によって検出する、循環ガス増加量検出ステップ、及び
前記所定量１と前記循環ガス増加量との差分である循環ガス量偏差の絶対値が予め定められる所定量２以上である場合は前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が有ると判定し、前記循環ガス量偏差の絶対値が前記所定量２未満である場合は前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が無いと判定する、気密判定ステップ、
を含む。
【００４４】
先ず、余剰ガス供給ステップにおいては、上述のように、燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスのうちの少なくとも１種のガスを、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも予め定められる所定量１だけ余剰に循環通路内に余剰ガスとして供給する。これにより、循環経路内のガスの量は所定量１だけ増える筈である。尚、所定量１は、例えば、余剰ガスとして供給されるガスの供給手段の供給量制御の精度や、ガス量検出手段の検出精度等を勘案して、適宜設定することができる。
【００４５】
また、上記所定量１の余剰ガスは、当該エンジンの１回の燃焼サイクルによって供給してもよく、あるいは、当該エンジンの複数回の燃焼サイクルに分散させて徐々に供給して、当該複数回の燃焼サイクルに亘って循環通路内に供給された余剰分の合計が所定量１となるようにしてもよい。何れにせよ、循環通路内に供給された余剰ガスの量が上記所定量１に到達したら、余剰ガスの供給が停止される。
【００４６】
ここで、循環通路内に余剰ガスとして供給されるガスは、燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスのうちの何れであってもよく、また複数種のガス（例えば、燃料ガスと作動ガス、酸化剤ガスと作動ガス等）を組み合わせて供給してもよい。しかしながら、燃料ガスと酸化剤ガスとの組み合わせの場合、燃焼室内での燃料ガスの燃焼によって消費される分を気密判定ステップにおける判定において考慮する必要がある等、判定条件が複雑となるので、当該組み合わせを含む組み合わせを避けることが望ましい。より望ましくは、燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスのうちの何れか１種のみを循環通路内に余剰ガスとして供給する。
【００４７】
次に、循環ガス増加量検出ステップにおいては、上述のように、余剰ガス供給ステップの前後における循環通路内のガスの量の増分である循環ガス増加量をガス量検出手段によって検出する。より具体的には、余剰ガス供給ステップの前後における循環通路内のガスの量をガス量検出手段によってそれぞれ検出し、これらの量の差を、循環通路内のガスの量の増分である循環ガス増加量として検出する。つまり、当該循環ガス増加量は、余剰ガス供給ステップにおける余剰ガスの供給に伴う、循環通路内の循環ガスの増加量の実測値である。
【００４８】
気密判定ステップにおいては、上述のように、所定量１と循環ガス増加量との差分である循環ガス量偏差の絶対値が求められる。より具体的には、所定量１から循環ガス増加量を差し引き、その結果の絶対値を求めることによって循環ガス量偏差の絶対値が求められる。即ち、当該循環ガス量偏差の絶対値は、循環通路内への余剰ガスの供給量と循環通路内の循環ガスの増加量の実測値との差の絶対値である。次いで、この循環ガス量偏差の絶対値が予め定められる所定量２以上である場合は作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が有ると判定し、循環ガス量偏差の絶対値が所定量２未満である場合は作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が無いと判定する。
【００４９】
ここで、上記所定量２は、上記循環ガス量偏差の絶対値に基づいて作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常の有無を判定する際の閾値である。換言すれば、上記所定量２は、上述の供給手段によって余剰ガスとして循環通路内に供給された筈の余剰ガスの量（所定量１）とガス量検出手段によって実際に検出される循環通路内のガスの量の増分（循環ガス増加量）との差の最大許容値であると言うことができる。尚、所定量２は、例えば、余剰ガスとして供給されるガスの供給手段の供給量制御の精度や、ガス量検出手段の検出精度等を勘案して、適宜設定することができる。
【００５０】
上記気密判定ステップにおいて、上記気密判定手段は、かかる閾値としての所定量２に基づいて、循環通路の気密性における異常の有無を判定し、同判定結果は、例えば、循環通路の気密性における異常を知らせる警告やエンジンの再始動の禁止等、他の処理を実行するか否かの条件分岐等に利用することができる。
【００５１】
尚、上述の所定量１及び所定量２は、循環通路の気密性における異常の有無を判定するためのアルゴリズムとしてのプログラムと共に、例えば、ＥＣＵが備えるＲＯＭ又はＲＡＭ等の記憶装置に格納され、ＥＣＵが備えるＣＰＵによって、当該アルゴリズムに対応するプログラムによって規定される処理（例えば、循環通路の気密性における異常の有無の判定等）が実行される際に参照されるようにしてもよい。
【００５２】
以上のように、本実施態様に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法によれば、燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスのうちの少なくとも１種のガスを所定量１だけ余剰に循環通路内に余剰ガスとして供給し、斯くして循環通路内に供給された筈の余剰ガスの量（所定量１）とガス量検出手段によって別途検出される循環通路内のガスの量の増分（循環ガス増加量）との差（循環ガス量偏差の絶対値）に基づいて作動ガス循環型ガスエンジンの気密性の異常の有無を判定することにより、エンジンの運転中に、作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常を精度良く検出することができる。
【００５３】
ところで、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンにおいて使用される上記燃料ガスとしては、例えば、天然ガス、プロパン、水素等の、種々の燃料を用いることができる。但し、前述のように、作動ガス循環型ガスエンジンにおいては、燃焼室における燃料ガスの燃焼の結果として生ずる燃焼生成物を既燃ガスから除去する必要がある。また、地球環境保護の観点からは、燃焼生成物は、自然環境に対して無害であり、地球温暖化への影響が小さいことが望ましい。かかる観点から、上記燃料ガスとしては、既燃ガスから容易に除去することができる無害な燃焼生成物のみを生ずるものが望ましい。具体的には、上記燃料ガスとしては、水素が望ましい。水素を燃料として使用すると、既燃ガスからの除去が容易で無害な水（Ｈ２Ｏ）のみを燃焼生成物として生ずるので望ましい。
【００５４】
また、上記酸化剤ガスとしては、エンジンの燃焼室内で燃料を酸化させて熱を生じ、作動ガスを膨張させて動力を生み出すことができる限り、如何なる酸化剤ガスであってもよい。しかしながら、酸化剤は、燃料（被酸化剤）を酸化（燃焼）させた結果として、燃料の酸化体に加えて、自らの還元体をも生ずるのが一般的である。作動ガス循環型ガスエンジンにおいては、かかる酸化体や還元体をも既燃ガスから除去する必要がある。かかる観点から、上記酸化剤ガスとしては、既燃ガスから容易に除去することができる燃料ガスの酸化体及び酸化剤ガスの還元体のみを生ずるものが望ましい。具体的には、上記酸化剤ガスとしては、酸素が望ましい。酸化剤ガスとしての酸素を、上述の望ましい燃料ガスとしての水素と組み合わせて使用すると、燃焼ガス（水素）の酸化体でもあり、酸化剤ガス（酸素）の還元体でもある水（Ｈ２Ｏ）のみが燃焼生成物として生ずるので望ましい。
【００５５】
更に、上記作動ガスとしては、例えば、空気や窒素等の種々のガスを用いることができるが、エンジンの熱効率を高めるという観点からは、大きい比熱比を有するガスを使用することが望ましい。また、燃焼室内での燃料の燃焼に伴って有害な物質を発生させないという観点からは、不活性ガスを使用することが望ましい。具体的には、上記作動ガスとしては、例えば、アルゴン、ネオン、ヘリウム等の不活性な単原子ガスを使用することが望ましい。かかる比熱比が大きいガスを作動ガスとして用いる場合、比較的小さい比熱比を有するガス（例えば、空気、窒素等）を作動ガスとして用いる場合と比較して、より高い熱効率でエンジンを運転することができる。また、これらは不活性な希ガスであるため、例えば、空気を作動ガスとして使用する場合に生ずる窒素酸化物（ＮＯｘ）のような有害物質を発生させないので望ましい。これらの中で、作動ガス循環型ガスエンジンにおける作動ガスとしては、アルゴンが広く使用されている。
【００５６】
従って、本発明の第２態様は、
本発明の前記第１態様に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法であって、
前記燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスが、それぞれ水素、酸素、及びアルゴンであること、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法である。
【００５７】
上記のように、上記燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスとして、それぞれ水素、酸素、及びアルゴンを使用すると、燃焼生成物として水（Ｈ２Ｏ）のみを生じ、燃焼生成物の既燃ガスからの除去が容易であり、作動ガスの比熱比が高いためエンジンの熱効率が高まり、更に、作動ガスが不活性であり、燃料の燃焼に伴って有害物質を発生させないことから、これらの燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスの組み合わせは極めて望ましい。
【００５８】
ところで、上記ガス量検出手段は、前述のように、循環通路内のガス量を検出することができる限り、特定の構成や方式に限定されるものではない。例えば、上記ガス量検出手段は、循環通路内のガスの圧力を検出するガス圧検出手段であってもよい。即ち、上記ガス量検出手段は、ガス圧検出手段によって検出される循環通路内のガスの圧力に基づいて、循環通路内のガス量を検知するものであってもよい。
【００５９】
従って、本発明の第３態様は、
本発明の前記第１態様又は前記第２態様の何れかに係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法であって、
前記ガス量検出手段が、前記循環通路内のガスの圧力を検出するガス圧検出手段であること、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法である。
【００６０】
上記ガス圧検出手段は、特定の方式に限定されるものではなく、当該技術分野において広く使用されている種々のタイプの圧力センサ（例えば、静電容量方式圧力センサ、半導体式圧力センサ等）を含む構成とすることができる。また、上記ガス圧検出手段は、循環通路内のガスの圧力を検出し、循環通路内のガスの圧力を表す測定信号（検出信号）を発生するように構成されていてもよい。この場合、上記ガス量検出手段は、循環通路内のガスの圧力を検出し、循環通路内のガスの圧力を表す測定信号（検出信号）を発生することとなる。
【００６１】
ところで、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法においては、前述のように、作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常を検出することを目的として、燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスのうちの少なくとも１種のガスが、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも予め定められる所定量１だけ余剰に循環通路内に余剰ガスとして供給される。
【００６２】
上記余剰ガスは、前述のように、当該エンジンの１回以上の燃焼サイクルに亘って循環通路内に余剰に供給されることにより、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも（予め定められる）所定量１だけ余剰に循環通路内に供給される。そして、余剰ガスの供給が停止され（即ち、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量のみが供給される）、前述のように、循環ガス増加量検出ステップにおいてガス量検出手段によって循環ガス増加量が検出され、気密判定ステップにおいて循環ガス量偏差の絶対値に基づいて当該作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常の有無が判定される。
【００６３】
つまり、このままでは、上記のように供給された余剰ガスを何等かの方法によって減らさない限り、所定量１だけ余剰な量の余剰ガスが循環通路内に供給されたまま蓄積されてしまう。このように余剰ガスが循環通路内に供給された状態においては、余剰ガスが供給されない通常状態と比較して循環通路内のガスの圧力がより高く、その結果、当該ガスが通常状態と同じ圧縮比で圧縮されると、最大筒内圧（Ｐｍａｘ）が必要以上に高くなり、エンジンの運転効率及び設計強度の観点から望ましくない。従って、エンジンの気密性における異常の有無を検出した後は、循環通路内に供給された余剰ガスをできるだけ早急に減らして、循環通路内のガスの圧力を通常状態に戻すことが望ましい。ところが、余剰ガスとして燃料ガス又は酸化剤ガスを供給した場合は、当該エンジンの燃焼サイクルにおいて、これらのガスが消費される。従って、循環ガス増加量検出ステップ終了後の当該余剰ガスに対応するガスの循環通路内への供給量を、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも少なくすれば、上記のように蓄積された余剰ガスが燃焼に伴って消費されて減少する。
【００６４】
上記のように、余剰ガスとして、当該エンジンの燃焼サイクルにおいて消費されるガスである燃料ガス又は酸化剤ガスを供給した場合は、循環通路内に余剰に供給された余剰ガスを減らすための装置を新設する等の特段の措置を採らなくても、循環ガス増加量検出ステップ終了後の当該余剰ガスに対応するガスの循環通路内への供給量を当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも少なくするだけで、蓄積された余剰ガスが燃焼に伴って消費され、やがて循環通路内の余剰ガスに対応するガスの量を、余剰ガス供給ステップの前の量に戻すことができるので好都合である。
【００６５】
従って、本発明の第４態様は、
本発明の前記第１態様乃至前記第３態様の何れかに係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法であって、
前記余剰ガスが、前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスの何れかであること、及び
前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法が、前記循環ガス増加量検出ステップの後に、
前記余剰ガス供給ステップにおいて前記余剰ガスとして余剰に供給したガスを、前記循環通路内に当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも予め定められる所定量３だけ少なく供給することにより、前記循環通路内における当該ガスの量を前記余剰ガス供給ステップの前の量に戻す、余剰ガス減量ステップ、
を更に含むこと、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法である。
【００６６】
上記のように、本実施態様においては、燃料ガス又は酸化剤ガスを余剰ガスとして供給した場合を想定している。また、本実施態様においては、循環ガス増加量をガス量検出手段によって検出する循環ガス増加量検出ステップの後に、余剰ガスとして余剰に供給したガス（燃料ガス又は酸化剤ガス）を、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも予め定められる所定量３だけ少ない量で循環通路内に供給する。これにより、本実施態様によれば、循環通路内に余剰に供給された余剰ガスを減らすための装置を新設する等の特段の措置を採らなくても、循環通路内における余剰ガスの量を確実に減少させることができる。
【００６７】
尚、循環通路からの循環ガスの漏出や循環通路内への外気の侵入等が無く、循環通路の気密性における異常が無く、且つ余剰ガスとして循環通路内に余剰に供給されたガス（燃料ガス又は酸化剤ガス）の想定外の消費等も無い場合、上記余剰ガス減量ステップにおける所定量３は、前述の余剰ガス供給ステップにおける所定量１と等しくなる。
【００６８】
また、上記所定量３の余剰ガスは、当該エンジンの１回の燃焼サイクルによって減量してもよく、あるいは、当該エンジンの複数回の燃焼サイクルに分散させて徐々に減量して、当該複数回の燃焼サイクルに亘って減量される余剰ガスの合計量が所定量３となるようにしてもよい。何れにせよ、循環通路内に供給された余剰ガスの量が上記所定量３だけ減少したら、余剰ガスの減量が停止される。
【００６９】
ところで、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法は、燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスのうちの少なくとも１種のガスをそれぞれのガスの供給手段によって（当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも）所定量１だけ余剰に循環通路内に余剰ガスとして供給し、これにより増加する循環通路内のガスの量（循環ガス増加量）をガス量検出手段（例えば、ガス圧検出手段）によって検出し、所定量１と循環ガス増加量とが一致するか否かによって、循環通路の気密性における異常の有無を判定している。
【００７０】
上記のように、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法は、余剰ガスの供給手段が正確な量の余剰ガスを循環通路内に供給することを前提としている。もしも余剰ガスの供給手段において何等かの異常が生じ、余剰ガスの供給手段が正確な量の余剰ガスを循環通路内に供給することができない状況においては、作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常を精度良く検出するという本発明の目的を達成することが困難となる。従って、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法においては、循環通路の気密性における異常の有無を判定する前に、余剰ガスの供給手段における異常の有無を判定することが望ましい。
【００７１】
即ち、本発明の第５態様は、
本発明の前記第１態様乃至前記第４態様の何れかに係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法であって、
前記作動ガス循環型ガスエンジンが、
前記余剰ガスの濃度である余剰ガス濃度を検出する余剰ガス濃度検出手段、及び
前記余剰ガスの供給手段における異常の有無を判定する供給手段異常判定手段、
を更に備えること、並びに
前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法が、
前記余剰ガス濃度検出手段によって検出される前記余剰ガス供給ステップの前後における余剰ガス濃度の変化に基づいて、前記余剰ガス供給ステップの前後における前記循環通路内の余剰ガスの量の増分である余剰ガス増加量を検出する、余剰ガス増加量検出ステップ、及び
前記所定量１と前記余剰ガス増加量との差分である余剰ガス量偏差の絶対値が予め定められる所定量４以上である場合は前記余剰ガスの供給手段に異常が有ると判定し、前記余剰ガス量偏差の絶対値が前記所定量４未満である場合は前記余剰ガスの供給手段に異常が無いと判定する、供給手段異常判定ステップ、
を更に含むこと、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法である。
【００７２】
上記余剰ガス濃度検出手段は、循環通路内の余剰ガスの濃度を検出することができる限り、特定の構成のものに限定されるものではない。例えば、上記余剰ガス濃度検出手段は、センサ素子の周辺に存在するガスの濃度に対応する信号を電流や電圧として送出する、所謂「ガス濃度センサ」であってもよい。当該技術分野において、かかるガス濃度センサとしては、濃度を検出しようとするガスの性状等に応じて、種々の構成を有するものが開発されている。従って、本実施態様においても、余剰ガスとして供給するガスに応じて、好適なガス濃度センサを適宜選択することができる。
【００７３】
例えば、燃料ガスである水素を余剰ガスとして供給する場合、余剰ガス濃度検出手段としては、水素濃度センサが選択される。水素濃度センサとしては、例えば、接触燃焼式や半導体式等のものを利用することができる。また、酸化剤ガスである酸素を余剰ガスとして供給する場合、余剰ガス濃度検出手段としては、酸素濃度センサが選択される。酸素濃度センサは、例えば、高温に加熱された安定化ジルコニア（セラミックス）の酸素イオン伝導性を利用してセンサ周辺の酸素濃度を検出するタイプのものが一般的である。これらの余剰ガス濃度検出手段は、検出された余剰ガスの濃度に対応する測定信号（検出信号）を送出するように構成されていてもよい。
【００７４】
また、上記余剰ガス濃度検出手段は、循環通路内の余剰ガスの濃度を検出することができる限り、設置場所を選ぶものではない。尚、内燃機関であるエンジンにおいては、空燃比制御等を目的として、例えば、エンジンのエキゾーストマニホルドの下流辺りに酸素濃度センサが配設されていることが多い。従って、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法における余剰ガスとして酸素を採用し、かかる既存の酸素濃度センサを余剰ガス濃度検出手段として利用する態様においては、新たな構成要素の追加を必要としないため、本実施態様に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法が適用されるエンジンを含むシステムの大型化、複雑化、高コスト化を助長しないという観点からも望ましい。
【００７５】
本実施態様においては、上記供給手段異常判定手段が、余剰ガスの供給手段における異常の有無を判定する。具体的には、先ず、余剰ガス増加量検出ステップにおいて、余剰ガス濃度検出手段によって検出される余剰ガス供給ステップの前後における余剰ガス濃度の変化に基づいて、余剰ガス供給ステップの前後における前記循環通路内の余剰ガスの量の増分である余剰ガス増加量が検出される。即ち、この余剰ガス増加量は、余剰ガス供給ステップにおいて余剰ガス供給手段によって余剰ガスの量が実際にどれだけ増加したのかを表す。
【００７６】
次に、供給手段異常判定ステップにおいて、所定量１と上記余剰ガス増加量との差分である余剰ガス量偏差の絶対値が求められる。前述のように、所定量１は、余剰ガス供給ステップにおいて供給手段によって余剰ガスとして循環通路内に供給された筈の余剰ガスの量（余剰に供給されたために増えた筈の量）である。即ち、この余剰ガス量偏差の絶対値は、余剰ガス供給ステップにおいて供給手段によって増やした筈の余剰ガスの量と余剰ガス増加量検出ステップにおいて余剰ガス濃度検出手段によって検出される余剰ガスの増加量との差の絶対値である。
【００７７】
従って、余剰ガスの供給手段に異常が無く、余剰ガスの供給手段が正確な量の余剰ガスを循環通路内に供給する場合は、余剰ガス量偏差の絶対値はゼロ又は極めて小さい値となる。一方、余剰ガスの供給手段に異常が有り、余剰ガスの供給手段が正確な量の余剰ガスを循環通路内に供給しない場合は、余剰ガス量偏差の絶対値はゼロとはならず、余剰ガスの供給手段に異常の程度に応じた値となる。
【００７８】
そこで、供給手段異常判定ステップにおいては、余剰ガス量偏差の絶対値が予め定められる所定量４以上である場合は余剰ガスの供給手段に異常が有ると判定され、余剰ガス量偏差の絶対値が所定量４未満である場合は余剰ガスの供給手段に異常が無いと判定される。
【００７９】
ここで、上記所定量４は、上記余剰ガス量偏差の絶対値に基づいて余剰ガスの供給手段における異常の有無を判定する際の閾値である。換言すれば、上記所定量４は、余剰ガス供給ステップにおいて供給手段によって増やした筈の余剰ガスの量と余剰ガス増加量検出ステップにおいて余剰ガス濃度検出手段によって検出される余剰ガスの増加量との差の最大許容値であると言うことができる。尚、所定量４は、例えば、余剰ガスとして供給されるガスの供給手段の供給量制御の精度や、余剰ガス濃度検出手段の検出精度等を勘案して、適宜設定することができる。
【００８０】
上記のように、本実施態様によれば、余剰ガス濃度検出手段によって検出される循環通路内の余剰ガスの濃度に基づいて、余剰ガス供給ステップにおいて余剰ガスの供給手段が正常に作動して余剰ガスとして循環通路内に供給されたガスが所定量１だけ増加したか否かが検証される。従って、本実施態様によれば、作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常の有無を判定する前提となる余剰ガスの供給手段の正常な作動を確認することができるので、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法の信頼性を更に高めることができる。
【００８１】
以上、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法の幾つかの実施態様について説明してきたが、本発明の範囲は、これらの方法に留まるものではなく、これらの方法が適用される作動ガス循環型ガスエンジンもまた、本発明の範囲に含まれる。かかる作動ガス循環型ガスエンジンの詳細については、これまでに説明してきた各実施態様に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法についての説明から明らかであるので、ここでは改めて説明せず、それぞれの作動ガス循環型ガスエンジンの構成要件のみ以下に列挙する。
【００８２】
即ち、本発明の第６態様は、
燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスを燃焼室に導き、前記燃料ガスを燃焼室内で燃焼させて動力を得る作動ガス循環型ガスエンジンであって、
前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段、
前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段、
前記作動ガスを供給する作動ガス供給手段、
前記燃焼室に連通する排気ポートから放出される既燃ガスを前記燃焼室に連通する吸気ポートに循環させる密閉された循環通路、及び
前記燃料ガスの燃焼により生じた燃焼生成物を前記既燃ガスから分離・除去する燃焼生成物除去手段、
を備える作動ガス循環型ガスエンジンにおいて、
前記作動ガス循環型ガスエンジンが、
前記循環通路内のガス量を検出するガス量検出手段、及び
前記循環通路の気密性を判定する気密判定手段、
を更に備えること、並びに
前記作動ガス循環型ガスエンジンにおいて、
前記燃料ガス供給手段、前記酸化剤ガス供給手段、及び前記作動ガス供給手段のうちの少なくとも１種の供給手段が、前記燃料ガス、前記酸化剤ガス、及び前記作動ガスのうちの少なくとも１種のガスを、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも予め定められる所定量１だけ余剰に前記循環通路内に余剰ガスとして供給すること、
前記ガス量検出手段が、前記循環通路内への前記余剰ガスの供給の前後における前記循環通路内のガスの量の増分である循環ガス増加量を検出すること、及び
前記気密判定手段が、前記所定量１と前記循環ガス増加量との差分である循環ガス量偏差の絶対値が予め定められる所定量２以上である場合は前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が有ると判定し、前記循環ガス量偏差の絶対値が前記所定量２未満である場合は前記作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が無いと判定すること、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジンである。
【００８３】
また、本発明の第７態様は、
本発明の前記第６態様に係る作動ガス循環型ガスエンジンであって、
前記燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスが、それぞれ水素、酸素、及びアルゴンであること、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジンである。
【００８４】
更に、本発明の第８態様は、
本発明の前記第６態様又は前記第７態様の何れかに係る作動ガス循環型ガスエンジンであって、
前記ガス量検出手段が、前記循環通路内のガスの圧力を検出するガス圧検出手段であること、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジンである。
【００８５】
また更に、本発明の第９態様は、
本発明の前記第６態様乃至前記第８態様の何れかに係る作動ガス循環型ガスエンジンであって、
前記余剰ガスが、前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスの何れかであること、及び
前記作動ガス循環型ガスエンジンにおいて、
前記ガス量検出手段が、前記循環ガス増加量を検出した後に、
前記余剰ガスの供給手段が、前記余剰ガス供給ステップにおいて前記余剰ガスとして余剰に供給したガスを、前記循環通路内に当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも予め定められる所定量３だけ少なく供給することにより、前記循環通路内における当該ガスの量を前記余剰ガス供給ステップの前の量に戻すこと、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジンである。
【００８６】
次に、本発明の第１０態様は、
本発明の前記第６態様乃至前記第９態様の何れかに係る作動ガス循環型ガスエンジンであって、
前記作動ガス循環型ガスエンジンが、
前記余剰ガスの濃度である余剰ガス濃度を検出する余剰ガス濃度検出手段、及び
前記余剰ガスの供給手段における異常の有無を判定する供給手段異常判定手段、
を更に備えること、並びに
前記作動ガス循環型ガスエンジンにおいて、
前記余剰ガス濃度検出手段によって検出される前記余剰ガス供給ステップの前後における余剰ガス濃度の変化に基づいて、前記余剰ガス供給ステップの前後における前記循環通路内の余剰ガスの量の増分である余剰ガス増加量を検出すること、及び
前記供給手段異常判定手段が、前記所定量１と前記余剰ガス増加量との差分である余剰ガス量偏差の絶対値が予め定められる所定量４以上である場合は前記余剰ガスの供給手段に異常が有ると判定し、前記余剰ガス量偏差の絶対値が前記所定量４未満である場合は前記余剰ガスの供給手段に異常が無いと判定すること、
を特徴とする、作動ガス循環型ガスエンジンである。
【００８７】
以上のように、本発明の各種実施態様に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法及び同方法が適用される作動ガス循環型ガスエンジンによれば、燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスのうちの少なくとも１種のガスをそれぞれのガスの供給手段によって（当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも）所定量１だけ余剰に循環通路内に余剰ガスとして供給し、これにより増加する循環通路内のガスの量（循環ガス増加量）をガス量検出手段（例えば、ガス圧検出手段）によって検出し、当該循環ガス増加量と所定量１とが一致するか否か（これらの差である循環ガス量偏差の絶対値が所定量２未満であるか否か）によって、循環通路の気密性における異常の有無を判定する。その結果、本発明によれば、作動ガス循環型ガスエンジンの循環通路の気密性における異常の有無を高い精度で判定することができる。
【００８８】
以下、本発明の幾つかの実施態様に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法及び同方法が適用される作動ガス循環型ガスエンジンにつき、添付図面を参照しつつ説明する。但し、以下に述べる説明はあくまで例示を目的とするものであり、本発明の範囲が以下の説明に限定されるものと解釈されるべきではない。
【実施例】
【００８９】
１）作動ガス循環型ガスエンジンを含むシステムの構成
前述のように、図３は、本発明の１つの実施態様に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法が適用される作動ガス循環型ガスエンジンを含むシステムの構成を表す概略図である。当該システムは、作動ガス循環型ガスエンジンの本体部１１０、燃料ガス供給手段１３０、酸化剤ガス供給手段１４０、作動ガス供給手段１５０、循環通路１６０、及び燃焼生成物除去手段１７０を備える。図３に示すように、このエンジンは、燃焼室に酸化剤ガスとしての酸素及び作動ガスとしてのアルゴンを供給し、このガスを圧縮することにより高温高圧となったガス中に、燃料ガスとしての水素を噴射することによって燃料ガスを拡散燃焼させる形式のエンジンである。なお、図１はエンジン本体部１１０の特定気筒の断面のみを示しているが、複数の気筒を含むエンジンの場合は、他の気筒も同様な構成を備えている。【００９０】
エンジン本体部１１０は、特定の構成に限定されるものではないが、本実施態様においては、シリンダヘッド１１１と、シリンダブロックが形成するシリンダ１１２と、シリンダ内において往復運動するピストン１１３と、クランク軸１１４と、ピストン１１３とクランク軸１１４とを連結しピストン１１３の往復運動をクランク軸１１４の回転運動に変換するためのコネクティングロッド１１５と、シリンダブロックに連接されたオイルパン１１６とを備えるピストン往復動型エンジンである。【００９１】
この場合、ピストン１１３の側面にはピストンリングが配設され（図示せず）、シリンダヘッド１１１、シリンダ１１２及びオイルパン１１６から形成される空間は、ピストン１１３により、ピストンの頂面側の燃焼室１１７と、クランク軸を収容するクランクケース１１８と、に区画されている。【００９２】
シリンダヘッド１１１には、燃焼室１１７に連通した吸気ポートと、燃焼室１１７に連通した排気ポートと、が形成されている（何れも図示せず）。吸気ポートには吸気ポートを開閉する吸気弁１２１が配設され、排気ポートには排気ポートを開閉する排気弁１２２が配設されている。更に、シリンダヘッドには、燃料としての水素ガスを燃焼室１１７内に直接噴射する燃料噴射弁１２３が配設されている。【００９３】
燃料ガス供給手段１３０は、燃料ガス貯蔵タンク１３１（水素タンク）、燃料ガス通路１３２、燃料ガス圧レギュレータ（図示せず）、燃料ガス流量計（図示せず）、及びサージタンク（図示せず）等を備えることができる。また、酸化剤ガス供給手段１４０は、酸化剤ガス貯蔵タンク１４１（酸素タンク）、酸化剤ガス通路１４２、酸化剤ガス圧レギュレータ（図示せず）、酸化剤ガス流量計（図示せず）、及び酸化剤ガスミキサ（図示せず）を備えることができる。更に、作動ガス供給手段１４０は、作動ガス貯蔵タンク１４１（アルゴンタンク）、作動ガス通路１４２、作動ガス圧レギュレータ（図示せず）、作動ガス流量計（図示せず）、及び作動ガスミキサ（図示せず）を備えることができる。【００９４】
尚、エンジン本体部１１０、燃料供給手段１３０、酸化剤供給手段１４０、及び作動ガス供給手段１５０の具体的な構成並びに動作については、例えば、作動ガス循環型ガスエンジン等に関する技術分野において周知であるので、本明細書における詳細な説明は割愛する。【００９５】
循環通路１６０は、第１及び第２通路部（第１及び第２流路形成管）１６１及び１６２を備え、第１通路部１６１と第２通路部１６２との間に、入口部と出口部とを有する燃焼生成物除去手段１７０（凝縮器）が介装されている。循環通路１６０は、排気ポートと吸気ポートとを燃焼室１１７の外部にて接続する「既燃ガス（循環ガス）の循環通路」を構成している。【００９６】
第１通路部１６１は、排気ポートと燃焼生成物除去手段１７０の入口部とを接続している。第２通路部１６２は、燃焼生成物除去手段１７０の出口部と吸気ポートとを接続しており、その途中に、酸化剤ガスミキサ及び作動ガスミキサ等（何れも図示せず）を介して酸化剤ガス供給手段１４０及び作動ガス供給手段１５０が合流している。【００９７】
前述のように、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法においては、燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスのうちの少なくとも１種のガスを、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも予め定められる所定量１だけ余剰に循環通路内に余剰ガスとして供給する。この余剰ガス供給ステップは、上述の燃料ガス供給手段１３０、酸化剤ガス供給手段１４０、及び作動ガス供給手段１５０のうちの少なくとも１種の供給手段を、例えば、ＥＣＵが備える記憶装置（例えば、ＲＯＭ）に格納されたプログラムに基づいて制御する等して実行することができる。尚、本実施態様においては、酸化剤ガス供給手段１４０を使用して、酸化剤ガス（本実施態様においては、酸素）を所定量１だけ余剰に循環通路内に余剰ガスとして供給する。【００９８】
本実施態様においては、燃焼生成物除去手段１７０は、水素を燃料ガスとして燃焼させた際の燃焼生成物である水（Ｈ２Ｏ）を既燃ガスから除去するための凝縮器である。燃焼生成物除去手段１７０（凝縮器）は、上述したように既燃ガス（循環ガス）の入口部と出口部とを備える。更に、燃焼生成物除去手段１７０は、冷媒導入口１７１、冷媒排出口１７２、及び凝縮水排出口１７３を備え、冷媒導入口１７１と冷媒排出口１７２とを接続する冷媒循環部には、冷媒の冷却に用いられる放熱器（ラジエタ）１７４が介装されている。尚、冷媒としては、例えば、水を使用することができる。【００９９】
燃焼生成物除去手段１７０は、入口部から導入されて出口部から排出される既燃ガス（循環ガス）に含まれる水蒸気（Ｈ２Ｏ）を、冷媒導入口１７１から導入されると共に燃焼生成物除去手段１７０の内部を通過した後に冷媒排出口１７２から排出される冷媒によって冷却し、凝縮させる。凝縮された水は、一旦、燃焼生成物除去手段１７０の底部に溜まり、凝縮水排出口１７３を開閉する弁体（図示せず）が開かれた際に凝縮水排出口１７３を通して系外に排出される。即ち、本実施態様においては、燃焼生成物除去手段１７０の底部が、凝縮水溜めの機能を果たしており、凝縮水排出口１７３及び上記弁体が排水手段を構成している。一方、燃焼生成物である水蒸気（Ｈ２Ｏ）が除去（分離）されたガスは、燃焼生成物除去手段１７０の出口部から循環通路１６０（第２通路部１６２）に排出される。【０１００】
尚、上記のように、本実施態様においては、燃焼生成物除去手段１７０として、冷却水を冷媒として使用することができる水冷式凝縮器を用いているが、燃焼生成物除去手段１７０は、水以外の冷媒を使用する凝縮器であってもよく、空気（空気の送風）により内部を通過するガスの水分を凝縮させる空冷式凝縮部を備えるものであってもよい。また、水（Ｈ２Ｏ）以外の燃焼生成物を発生させる燃料ガスを使用する場合は、当該システムは、発生する燃焼生成物に応じた燃焼生成物除去手段１７０を備えるべきであることは言うまでも無い。【０１０１】
次に、本実施態様においては、上記酸化剤ガス供給手段１４０や作動ガス供給手段１５０よりも上流の循環通路１６０（第２通路部１６２）に、ガス量検出手段１８０（本実施態様においては、ガス圧検出手段）が配設されている。ガス量検出手段１８０は、循環通路１６０内の循環ガスの圧力を検出するガス量センサ１８１、及びガス量センサ１８１によって検出された循環ガスの圧力に対応する測定信号（検出信号）を送出するガス量検出信号送出ライン１８２を備える。【０１０２】
上記のように、ガス量検出手段１８０が備えるガス量センサ１８１によって検出された循環ガスの圧力に対応する測定信号（検出信号）は、例えば、ガス量検出信号送出ライン１８２によってＥＣＵ（図示せず）に提供され、当該ＥＣＵが備える記憶装置（例えば、ＲＯＭ）に格納されたプログラムに基づいて、循環ガス増加量検出ステップにおいて、余剰ガス供給ステップの前後における循環通路１６０内のガスの量の増分である循環ガス増加量を検出し、気密判定ステップにおいて、前述の所定量１と循環ガス増加量との差分である循環ガス量偏差の絶対値が所定の閾値（所定量２）以上である場合は作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が有ると判定し、循環ガス量偏差の絶対値が所定量２未満である場合は作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が無いと判定する処理を、当該ＥＣＵが備えるＣＰＵに実行させる際等に利用される。【０１０３】
次に、本実施態様においては、上記燃焼生成物除去手段１７０よりも上流の循環通路１６０（第１通路部１６１）に、余剰ガス濃度検出手段１９０（本実施態様においては、酸素ガス濃度センサ）が配設されている。余剰ガス濃度検出手段１９０は、第１通路部１６１内の余剰ガスの濃度を検出する余剰ガス濃度センサ１９１、及び余剰ガス濃度センサ１９１によって検出された余剰ガスの濃度に対応する測定信号（検出信号）を送出する余剰ガス濃度検出信号送出ライン１９２を備える。【０１０４】
上記のように、余剰ガス濃度検出手段１９０が備える余剰ガス濃度センサ１９１によって検出された余剰ガスの濃度に対応する測定信号（検出信号）は、例えば、余剰ガス濃度検出信号送出ライン１９２によってＥＣＵ（図示せず）に提供され、当該ＥＣＵが備える記憶装置（例えば、ＲＯＭ）に格納されたプログラムに基づいて、余剰ガス増加量検出ステップにおいて、余剰ガス濃度検出手段１９０によって検出される余剰ガス供給ステップの前後における余剰ガス濃度の変化から、余剰ガス供給ステップの前後における循環通路１６０内の余剰ガスの量の増分である余剰ガス増加量を算出し、供給手段異常判定ステップにおいて、前述の所定量１と余剰ガス増加量との差分である余剰ガス量偏差の絶対値が所定の閾値（所定量４）以上である場合は余剰ガスの供給手段（本実施態様においては、酸化剤ガス供給手段１４０）に異常が有ると判定し、余剰ガス量偏差の絶対値が所定量４未満である場合は余剰ガスの供給手段に異常が無いと判定する処理を、当該ＥＣＵが備えるＣＰＵに実行させる際に利用される。【０１０５】
本実施態様においては、上述のように、余剰ガス供給ステップにおいて、酸化剤ガス供給手段１４０によって酸化剤ガス（本実施態様においては、酸素）を、エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも所定量１だけ余剰に循環通路１６０内に余剰ガスとして供給し、循環ガス増加量検出ステップにおいて、余剰ガス供給ステップの前後における循環通路１６０内のガスの量の増分である循環ガス増加量をガス量検出手段１８０（本実施態様においては、ガス圧検出手段）によって検出し、そして気密判定ステップにおいて、所定量１と循環ガス増加量との差分である循環ガス量偏差の絶対値が所定量２以上である場合は作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が有ると判定し、循環ガス量偏差の絶対値が所定量２未満である場合は作動ガス循環型ガスエンジンの気密性に異常が無いと判定する。これにより、本実施態様によれば、作動ガス循環型ガスエンジンの循環通路の気密性における異常の有無を高い精度で判定することができる。【０１０６】
また、本実施態様においては、上述のように、余剰ガス増加量検出ステップにおいて、余剰ガス濃度検出手段１９０（本実施態様においては、酸素濃度検出手段）によって検出される余剰ガス供給ステップの前後における余剰ガス（本実施態様においては、酸素）の濃度の変化に基づいて、余剰ガス供給ステップの前後における循環通路１６０内の余剰ガスの量の増分である余剰ガス増加量を検出し、供給手段異常判定ステップにおいて、所定量１と余剰ガス増加量との差分である余剰ガス量偏差の絶対値が所定量４以上である場合は余剰ガスの供給手段に異常が有ると判定し、余剰ガス量偏差の絶対値が所定量４未満である場合は余剰ガスの供給手段に異常が無いと判定する。これにより、本実施態様によれば、作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常の有無を判定する前提となる余剰ガスの供給手段の正常な作動を確認することができるので、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法の信頼性を更に高めることができる。【０１０７】
かかる作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法において実行される一連の処理につき、図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。【０１０８】
２）作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法の具体例（１）
前述のように、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法によれば、燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスのうちの少なくとも１種のガスを所定量１だけ余剰に循環通路内に余剰ガスとして供給し、斯くして循環通路内に供給された筈の余剰ガスの量（所定量１）とガス量検出手段によって別途検出される循環通路内のガスの量の増分（循環ガス増加量）との差（循環ガス量偏差）の絶対値に基づいて作動ガス循環型ガスエンジンの気密性の異常の有無を判定することにより、作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常を精度良く検出することができる。また、このようにして得られる判定結果に基づいて、種々のアクション（例えば、警告を発する等）を制御することもできる。【０１０９】
かかる一連の処理につき、ここで、図４を参照しながら説明する。図４は、前述のように、本発明の１つの実施態様に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法において実行される一連の処理を表すフローチャートである。同フローチャートに示される一連の処理は、例えば、所定のクランク角毎の割り込み処理として、ＥＣＵ（図示せず）に実行させることができる。【０１１０】
図４に示すように、本実施態様においては、先ずステップＳ４０１において、作動ガス循環型ガスエンジンにおいて、イグニッションスイッチがＯＮになっており、且つ当該エンジンが未だ始動していない状態にあるか否かが判定される。尚、当該ステップは、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法における必須の構成要素ではなく、１つの実施例として例示する本実施態様において、１つの変形例として開示するものである。【０１１１】
上記ステップＳ４０１において、イグニッションスイッチがＯＮになっており、且つ当該エンジンが未だ始動していない状態にあると判定された場合は（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ４１３以降の一連の処理が実行される。当該一連の処理については、別途後述する。【０１１２】
一方、当該エンジンが既に始動している場合は（ステップＳ４０１：Ｎｏ）、作動ガス循環型ガスエンジンの運転状態が定常状態にあるか否かが判定される（ステップＳ４０２）。ここで、当該エンジンの運転状態が定常状態にあるか否かを判定するための条件としては、例えば、当該エンジンがアイドリング状態にあるか否か、又はアクセルの変化量が所定値以下であるか否か等の条件を挙げることができる。尚、当該ステップもまた、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法における必須の構成要素ではなく、１つの実施例として例示する本実施態様において、１つの変形例として開示するものである。【０１１３】
上記ステップＳ４０２において、作動ガス循環型ガスエンジンの運転状態が定常状態にないと判定される場合は（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、当該エンジンの燃焼サイクルにおいて消費される燃料ガスや酸化剤ガスの量の変動が大きく、循環通路内のガスの圧力や、これらのガスの濃度も大きく変動する。従って、かかる状態にあるエンジンの気密性における異常の有無を判定するのは困難であるので、本実施態様においては、図４に示すように、エンジンの運転状態が定常状態にない場合は（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、図４に示すフローチャートに従って実行される一連の処理が終了される。【０１１４】
一方、上記ステップＳ４０２において、作動ガス循環型ガスエンジンの運転状態が定常状態にあると判定される場合は（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、余剰ガス供給ステップとして、本実施例においては、酸化剤ガスである酸素ガスを余剰ガスとして、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも所定量１（Ｐｓ）だけ余剰に循環通路内に供給する（ステップＳ４０３）。ここで、所定量１（Ｐｓ）は、前述のように、余剰ガスとして供給される酸素ガスの供給手段の供給量制御における精度や、ガス量検出手段の検出精度等を勘案して設定することができる。【０１１５】
次に、循環ガス増加量検出ステップにおいて、上記余剰ガス供給ステップの前後における循環通路内のガスの量の増分である循環ガス増加量（Ｐｄ）を、ガス量検出手段（本実施態様においてはガス圧検出手段）によって検出する（ステップＳ４０４）。更に、ステップＳ４０５において、所定量１（Ｐｓ）と循環ガス増加量（Ｐｄ）との差分である循環ガス量偏差（ΔＰ）の絶対値（｜ΔＰ｜）を算出し、ステップＳ４０６において、当該循環ガス量偏差ΔＰの絶対値（｜ΔＰ｜）が所定量２未満であるか否かを判定する。【０１１６】
ここで、上記所定量２は、前述のように、循環ガス量偏差ΔＰの絶対値（｜ΔＰ｜）に基づいて作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常の有無を判定する際の閾値である。換言すれば、上記所定量２は、酸化剤ガス供給手段によって余剰ガスとして循環通路内に供給された筈の余剰ガス（本実施態様においては、酸素）の量（Ｐｓ）とガス量検出手段（本実施態様においては、ガス圧検出手段）によって実際に検出される循環通路内のガス量の増分（循環ガス増加量Ｐｄ）との差の最大許容値であると言うことができる。前述のように、所定量２は、例えば、余剰ガスとして供給されるガスの供給手段の供給量制御の精度や、ガス量検出手段の検出精度等を勘案して、適宜設定することができる。【０１１７】
上記ステップＳ４０６において、循環ガス量偏差ΔＰの絶対値（｜ΔＰ｜）が所定量２未満であると判定される場合は（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、当該エンジンの気密性における異常は無い、即ち、当該エンジンの循環通路の気密性は正常であると判定される（ステップＳ４０７）。一方、上記ステップＳ４０６において、循環ガス量偏差ΔＰの絶対値（｜ΔＰ｜）が所定量２以上であると判定される場合は（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、当該エンジンの気密性における異常が有る、即ち、当該エンジンの循環通路の気密性は異常であると判定される（ステップＳ４０８）。即ち、ステップＳ４０５乃至ステップＳ４０８は、前述の気密異常判定ステップに相当する。【０１１８】
その後、本実施態様においては、本発明の前述の第４実施態様と同様に、余剰ガス供給ステップ（本実施態様においては、ステップＳ４０３）において余剰ガスとして循環通路内に余剰に供給した酸素ガスを、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも所定量３だけ少なく循環通路内に供給することによって、循環通路内における酸素ガスの量を余剰ガス供給ステップの前の通常運転時における量まで減量する、余剰ガス減量ステップが実行される（ステップＳ４０９）。【０１１９】
ここで、上記のように循環通路内に酸素ガスが過剰に供給され、循環通路の気密性における異常の有無が判断された後に、循環通路内への酸素ガスの供給量が低減される際に観測される、循環通路内の循環ガスの量（ガス圧）の変遷につき、図５を参照しながら説明する。前述のように、図５は、循環通路内に余剰ガスが供給され、気密性の判定後に、余剰ガスとして供給されたガスの供給量が低減される際に観測される循環通路内の循環ガスの量の変遷を示すグラフである。【０１２０】
図５に示すグラフにおいて、縦軸は循環通路内のガス量（本実施態様においては、ガス圧）を表し、横軸は時間を表す。また、グラフ中のラインＬ１（実線）は気密性が正常である場合及びラインＬ２（点線）は気密性が以上である場合における上記ガス量の変遷を示している。先ず、ラインＬ１（実線）を参照しながら、気密性が正常である場合における循環通路内のガス量の変遷について説明する。当該エンジンの通常運転状態においては、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量の燃料ガスや酸化剤ガスが供給されるので、循環通路内のガス量はＰ０にて安定している。【０１２１】
時刻Ｔ１において、余剰ガス（本実施態様においては、酸素）の供給が開始され、時刻Ｔ２までの期間（図５においては「増量期間」と表示）に、上記所定量１だけ余剰の酸素が循環通路内に供給される（図中、「Ｐｓ」によって示した）。その結果、ライン１においては、ガス量がＰ０からＰ１まで上昇している。この上昇分（Ｐ１−Ｐ０）が前述の循環ガス増加量に相当する（図中、「Ｐｄ１」によって示した）。このように、気密性が正常である場合は、ライン１によって示されるように、余剰ガスの供給量である所定量１（Ｐｓ）とガス量検出手段によって検出される循環通路内の循環ガスの増加量（Ｐｄ１）とが一致する（又は、これらの差である循環ガス量偏差（ΔＰ）の絶対値（｜ΔＰ｜）が小さい）。このことにより、当該エンジンの循環通路の気密性が正常に保たれていることを確認することができる。【０１２２】
ライン１によって示されるように、本実施態様においては、その後、時刻Ｔ３に至るまで、循環通路内のガス量がＰ１のまま維持されている（図５においては「定常期間」と表示）。即ち、この間は、余剰ガスは供給されず、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量の燃料ガスや酸化剤ガスが供給されている。図５に示すグラフにおいては、その後、時刻Ｔ３において、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも（所定量３だけ）少ない量まで酸素ガスの供給量が低減される。その結果、循環通路内のガス量がＰ１から低下し始め、時刻Ｔ４において、当該エンジンの通常運転状態における循環通路内のガス量であるＰ０まで戻っている（図５においては「減量期間」と表示）。【０１２３】
次に、ラインＬ２（点線）を参照しながら、気密性が異常である場合における循環通路内のガス量の変遷について説明する。この場合も、当該エンジンの通常運転状態においては、当該エンジンの運転に伴う減少分（この場合は、厳密には、気密性の異常による漏出分も含まれる）を補填するのに必要とされる量の燃料ガスや酸化剤ガスが供給されるので、循環通路内のガス量はＰ０にて安定している。【０１２４】
時刻Ｔ１において、余剰ガス（本実施態様においては、酸素）の供給が開始され、時刻Ｔ２までの期間（増量期間）に、上記所定量１だけ余剰の酸素が循環通路内に供給される（図中、「Ｐｓ」によって示した）。しかしながら、ライン２においては、循環通路の気密性が不十分であるため、ガス量がＰ０からＰ２までしか上昇しない。この上昇分（Ｐ２−Ｐ０）が前述の循環ガス増加量に相当する（図中、「Ｐｄ２」によって示した）。このように、気密性が異常である場合は、ライン２によって示されるように、余剰ガスの供給量である所定量１（Ｐｓ）とガス量検出手段によって検出される循環通路内の循環ガスの増加量（Ｐｄ２）とが一致しない（又は、これらの差である循環ガス量偏差（ΔＰ）の絶対値（｜ΔＰ｜）が大きい）。本実施態様においては、この循環ガス量偏差（ΔＰ）の絶対値（｜ΔＰ｜）が、前述の閾値としての所定量２未満であるか否かによって、当該エンジンの循環通路の気密性が正常であるか否かを正確に判定することができる。【０１２５】
ライン２によって示されるように、本実施態様においては、その後、時刻Ｔ３に至るまでの期間（定常期間）、循環通路内のガス量がＰ２から徐々に下降している。本実施態様において、この間は、余剰ガスは供給されず、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量の燃料ガスや酸化剤ガスが供給されているので、本来であれば、ライン１と同様に、この間の循環通路内のガス量は一定に維持される筈である。しかしながら、図５に示すグラフにおいては、ライン２においては、循環通路の気密性が不十分であるため、この期間においても、循環通路内のガス量を一定に維持することができない。その後、時刻Ｔ３において、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも少ない量まで酸素ガスの供給量が低減される。その結果、循環通路内のガス量がＰ２から低下し始め、時刻Ｔ４において、当該エンジンの通常運転状態における循環通路内のガス量であるＰ０に戻っている（減量期間）。【０１２６】
以上、図５を参照しながら詳しく説明してきたように、本実施態様によれば、定常状態にて運転されている作動ガス循環型ガスエンジンにおいて、酸素ガスを余剰ガスとして、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも所定量１（Ｐｓ）だけ余剰に循環通路内に供給し、これに対応する循環通路内のガスの量の増分である循環ガス増加量（Ｐｄ）をガス圧検出手段によって検出し、所定量１（Ｐｓ）と循環ガス増加量（Ｐｄ）との差分である循環ガス量偏差（ΔＰ）の絶対値（｜ΔＰ｜）が所定量２未満であるか否かに基づいて、当該エンジンの循環通路の気密性における異常の有無を高い精度で判定することができる。【０１２７】
更に、本実施態様においては、余剰ガスとして循環通路内に余剰に供給した酸素ガスを、上記判定後は、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも少なく循環通路内に供給することにより、余剰に供給された酸素ガスを減らすための装置を新設する等の特段の措置を採らなくても、循環通路内における酸素ガスの量を余剰ガス供給ステップの前の通常運転時における量まで戻すことができる。【０１２８】
尚、本実施態様においては、図５に示す定常期間において作動ガス循環型ガスエンジンの循環通路の気密性における異常の有無を検出する方法について説明したが、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法は、かかる実施態様に限定されるものではない。具体的には、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法においては、図５に示す定常期間以外の期間（即ち、増量期間又は減量期間）において作動ガス循環型ガスエンジンの循環通路の気密性における異常の有無を検出してもよい。【０１２９】
ところで、本実施態様においては、前述のように、上記ステップＳ４０１において、イグニッションスイッチがＯＮになっており、且つ当該エンジンが未だ始動していない状態にあると判定された場合は（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ４１３以降の一連の処理が実行される。【０１３０】
この場合、当該エンジンは未だ始動していないので、ステップＳ４１３において、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも所定量１（Ｐｓ）だけ余剰に酸素ガスを循環通路内に供給する際の「当該エンジンの運転に伴う減少分」はゼロである。即ち、図４のステップＳ４１３に記載されているように、この場合は、余剰ガスとしては、単に所定量１（Ｐｓ）の酸素ガスを循環通路内に供給する。【０１３１】
尚、ステップＳ４１３からステップＳ４１８までの各処理は、当該エンジンが既に始動している状態にあると判定され（ステップＳ４０１：Ｎｏ）且つ当該エンジンの運転状態が定常状態にあると判定される（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）場合におけるステップＳ４０３からステップＳ４０８までの各処理と同じであるので、ここでは改めて説明しない。但し、この場合、当該エンジンが未だ始動していないため、ステップＳ４０９に該当する処理（気密性の判定後に酸素ガスの供給量を抑えて余剰な酸素ガスを当該エンジンの運転によって減らす処理）は実行されない。【０１３２】
３）作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法の具体例（２）
前述のように、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法によれば、燃料ガス、酸化剤ガス、及び作動ガスのうちの少なくとも１種のガスを所定量１だけ余剰に循環通路内に余剰ガスとして供給し、斯くして循環通路内に供給された筈の余剰ガスの量（所定量１）とガス量検出手段によって別途検出される循環通路内のガスの量の増分（循環ガス増加量）との差（循環ガス量偏差）の絶対値に基づいて作動ガス循環型ガスエンジンの気密性の異常の有無を判定することにより、作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常を精度良く検出することができる。また、このようにして得られる判定結果に基づいて、種々のアクション（例えば、警告を発する等）を制御することもできる。【０１３３】
かかる一連の処理につき、ここで、図６を参照しながら説明する。図６は、前述のように、本発明のもう１つの実施態様に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法において実行される一連の処理を表すフローチャートである。同フローチャートに示される一連の処理もまた、例えば、所定のクランク角毎の割り込み処理として、ＥＣＵ（図示せず）に実行させることができる。【０１３４】
図６に示すように、本実施態様においては、図４に示す実施態様におけるステップＳ４０１（イグニッションスイッチがＯＮになっており、且つ当該エンジンが未だ始動していない状態にあるか否かの判定）及びステップＳ４０２（エンジンの運転状態が定常状態にあるか否かの判定）に相当する処理は割愛されている。【０１３５】
本実施態様においては、先ず、余剰ガス供給ステップとして、本実施例においては、酸化剤ガスである酸素ガスを余剰ガスとして、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも所定量１（Ｐｓ）だけ余剰に循環通路内に供給する（ステップＳ５０１）。ここで、所定量１（Ｐｓ）は、前述のように、余剰ガスとして供給される酸素ガスの供給手段の供給量制御における精度や、ガス量検出手段の検出精度等を勘案して設定することができる。【０１３６】
次に、余剰ガス増加量検出ステップとして、余剰ガス濃度検出手段（本実施態様においては、酸素濃度検出手段）によって検出される余剰ガス供給ステップ（ステップＳ５０１）の前後における余剰ガス濃度（酸素濃度）の変化に基づいて、余剰ガス供給ステップ（ステップＳ５０１）の前後における循環通路内の余剰ガス（酸素ガス）の量の増分である余剰ガス増加量（本実施態様においては、酸素ガス増加量）（Ｃｄ）を検出する（ステップＳ５０２）。【０１３７】
更に、ステップＳ５０３において、所定量１（Ｐｓ）と余剰ガス増加量（Ｃｄ）との差分である余剰ガス量偏差（本実施態様においては、酸素ガス量偏差）（ΔＣ）の絶対値（｜ΔＣ｜）を算出し、ステップＳ５０４において、当該余剰ガス量偏差（ΔＣ）の絶対値（｜ΔＣ｜）が所定量４未満であるか否かを判定する。【０１３８】
ここで、上記所定量４は、前述のように、余剰ガス量偏差（ΔＣ）の絶対値（｜ΔＣ｜）に基づいて余剰ガスの供給手段における異常の有無を判定する際の閾値である。換言すれば、上記所定量４は、余剰ガス供給ステップ（ステップＳ５０１）において酸素ガス供給手段によって増やした筈の酸素ガスの量（所定量１）Ｐｓと余剰ガス増加量検出ステップ（ステップＳ５０２）において余剰ガス濃度検出手段によって検出される余剰ガス増加量Ｃｄとの差の最大許容値であると言うことができる。尚、所定量４は、例えば、余剰ガスとして供給されるガスの供給手段の供給量制御の精度や、余剰ガス濃度検出手段の検出精度等を勘案して、適宜設定することができる。【０１３９】
上記ステップＳ５０４において、余剰ガス量偏差（ΔＣ）の絶対値（｜ΔＣ｜）が所定量４未満であると判定される場合は（ステップＳ５０４：Ｙｅｓ）、余剰ガス供給手段に異常は無い、即ち、余剰ガスの供給手段は正確な量の余剰ガスを供給していると判定される。一方、上記ステップＳ５０４において、余剰ガス量偏差（ΔＣ）の絶対値（｜ΔＣ｜）が所定量４以上であると判定される場合は（ステップＳ５０４：Ｎｏ）、余剰ガス供給手段に異常が有る、即ち、余剰ガスの供給手段は正確な量の余剰ガスを供給していないと判定される（ステップＳ５１１）。即ち、ステップＳ５０２乃至ステップＳ５０４及びステップＳ５１１は、前述の供給手段異常判定ステップに相当する。【０１４０】
上記のように、ステップＳ５０４において、余剰ガス量偏差（ΔＣ）の絶対値（｜ΔＣ｜）が所定量４以上であると判定される場合は（ステップＳ５０４：Ｎｏ）、余剰ガス供給手段に異常が有ると判定される（ステップＳ５１１）。一方、前述のように、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法は、余剰ガスの供給手段が正確な量の余剰ガスを循環通路内に供給することを前提としている。従って、余剰ガスの供給手段において何等かの異常が生じ、余剰ガスの供給手段が正確な量の余剰ガスを循環通路内に供給することができない状況においては、作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常を精度良く検出するという本発明の目的を達成することが困難となる。【０１４１】
故に、本実施態様においては、図６に示すように、余剰ガス供給手段に異常が有ると判定される場合は（ステップＳ５０４：Ｎｏ→ステップＳ５１１）、図６に示すフローチャートに従って実行される一連の処理が終了される。このように、本実施態様によれば、作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常の有無を判定する前提となる余剰ガスの供給手段の正常な作動を確認することができるので、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法の信頼性を更に高めることができる。【０１４２】
ここで、上記のように循環通路内に余剰ガス（本実施態様においては、酸素ガス）が過剰に供給される際の、余剰ガスの供給量（供給手段が供給した筈の量）と実際に検出される量（余剰ガス濃度検出手段によって検出される循環通路内における余剰ガス濃度から導かれる量）との関係につき、図７を参照しながら説明する。前述のように、図７は、循環通路内に余剰ガスが供給される際の余剰ガスの供給量と検出量との関係を示すグラフである。【０１４３】
図７に示すグラフの横軸は、循環通路内に余剰ガス（本実施態様においては、酸素ガス）を所定の量だけ余剰に供給するように余剰ガス供給手段（本実施態様においては、酸素ガス供給手段）に対して送出された指示信号（制御信号）に基づいて算出される余剰ガスの供給量を表す。即ち、横軸は、余剰ガス供給手段が循環通路内に余剰に供給する筈の余剰ガスの量を表す。一方、縦軸は、循環通路内に余剰に供給された余剰ガス（本実施態様においては、酸素ガス）の、循環通路内において実際に検出された余剰ガス濃度から導かれる余剰ガスの量を表す。即ち、縦軸は、余剰ガス供給手段が循環通路内に実際に供給した余剰ガスの量を表す。また、グラフ中のラインＬ１（実線）は余剰ガスの供給手段（本実施態様においては、酸素ガス供給手段）が正常である場合、ラインＬ２（破線）及びラインＬ３（点線）は余剰ガス供給手段による実際の供給量（即ち、実際に検出される量）がそれぞれ過多及び過少である場合における、余剰ガスの供給量と検出量の関係を示している。【０１４４】
先ず、ラインＬ１（実線）を参照しながら、余剰ガス供給手段（本実施態様においては、酸素ガス供給手段）が正常である場合における循環通路内の余剰ガスの供給量と検出量との関係について説明する。この場合、余剰ガス供給手段は、例えばＥＣＵから送出される指示信号（制御信号）に基づいて正しい量の余剰ガス（本実施態様においては、酸素ガス）を供給するので、余剰ガスの供給量と検出量とは１対１の対応関係にある。【０１４５】
しかしながら、ラインＬ２（破線）及びラインＬ３（点線）は、余剰ガス供給手段が異常である場合、より詳しくは、余剰ガス供給手段による実際の供給量がそれぞれ過多及び過少である場合における、余剰ガスの供給量と検出量の関係を示している。図７に示すように、余剰ガス供給手段による実際の供給量が過多である場合は、ラインＬ１よりも上に（ラインＬ２）、余剰ガス供給手段による実際の供給量が過少である場合は、ラインＬ１よりも下に（ラインＬ３）、それぞれのプロットが現れる。【０１４６】
本実施態様においては、余剰ガスは、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも所定量１（Ｐｓ）だけ余剰に循環通路内に供給される。供給後に実際に検出される余剰ガス濃度から導かれる余剰ガスの検出量（余剰ガス増加量Ｃｄ）は、余剰ガス供給手段が正常に作動している場合は、所定量１（Ｐｓ）に一致する（又は、両者の差が小さい）。しかしながら、余剰ガス供給手段に異常がある場合は、余剰ガス供給手段によって実際に供給される余剰ガスの量が多過ぎたり少な過ぎたりする虞がある。図７においては、余剰ガスの供給手段が正常である場合に対応するラインＬ１（実線）についての余剰ガス増加量はＣｄ１、余剰ガス供給手段による実際の供給量（即ち、実際に検出される量）がそれぞれ過多及び過少である場合に対応するラインＬ２（破線）及びラインＬ３（点線）についての余剰ガス増加量はそれぞれＣｄ２及びＣｄ３とした。この供給した筈の量である所定量１（Ｐｓ）と実際に検出される量（Ｃｄ）との差である余剰ガス量偏差（ΔＣ＝Ｐｓ−Ｃｄ）の絶対値（｜ΔＣ｜）が、前述の閾値としての所定量４未満であるか否かによって、余剰ガス供給手段に異常があるか否かを正確に判定することができる。【０１４７】
このように、本実施態様によれば、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法の前提となる、余剰ガスの供給手段が正常に動作しているかどうかを、当該エンジンの気密性の判定の前に、予め確認することができる。余剰ガス供給手段において何等かの異常が生じ、余剰ガスの供給手段が正確な量の余剰ガスを循環通路内に供給することができないと認められる状況においては、作動ガス循環型ガスエンジンの気密性における異常を精度良く検出するという本発明の目的を達成することが困難となるので、当該エンジンの気密性の判定を中止することができる。一方、余剰ガス供給手段が正常に動作していると認められる状況においては、当該エンジンの気密性の判定を高い精度にて実行することができ、本発明に係る作動ガス循環型ガスエンジンの気密異常検出方法の信頼性が高められる。【０１４８】
即ち、ステップＳ５０４において、余剰ガス量偏差（ΔＣ）の絶対値（｜ΔＣ｜）が所定量４未満であると判定される場合は（ステップＳ５０４：Ｙｅｓ）、余剰ガス供給手段に異常は無いと判定されるので、上記のような懸念は無い。従って、この場合は、図４に示す実施態様と同様に、循環ガス増加量検出ステップにおいて、上記余剰ガス供給ステップの前後における循環通路内のガスの量の増分である循環ガス増加量（Ｐｄ）を、ガス量検出手段（本実施態様においてはガス圧検出手段）によって検出する（ステップＳ５０５）。【０１４９】
更に、ステップＳ５０６において、所定量１（Ｐｓ）と循環ガス増加量（Ｐｄ）との差分である循環ガス量偏差（ΔＰ）の絶対値（｜ΔＰ｜）を算出し、ステップＳ５０７において、当該循環ガス量偏差（ΔＰ）の絶対値（｜ΔＰ｜）が所定量２未満であるか否かを判定する。ここで、当該判定の閾値となる上記所定量２は、前述のように、例えば、余剰ガスとして供給されるガスの供給手段の供給量制御の精度や、ガス量検出手段の検出精度等を勘案して、適宜設定することができる。【０１５０】
上記ステップＳ５０７において、循環ガス量偏差（ΔＰ）の絶対値（｜ΔＰ｜）が所定量２未満であると判定される場合は（ステップＳ５０７：Ｙｅｓ）、当該エンジンの気密性における異常は無い、即ち、当該エンジンの循環通路の気密性は正常であると判定される（ステップＳ５０８）。一方、上記ステップＳ５０７において、循環ガス量偏差（ΔＰ）の絶対値（｜ΔＰ｜）が所定量２以上であると判定される場合は（ステップＳ５０７：Ｎｏ）、当該エンジンの気密性における異常が有る、即ち、当該エンジンの循環通路の気密性は異常であると判定される（ステップＳ５０９）。即ち、ステップＳ５０６乃至ステップＳ５０９は、前述の気密異常判定ステップに相当する。【０１５１】
その後、本実施態様においては、本発明の前述の第４実施態様と同様に、余剰ガス供給ステップ（本実施態様においては、ステップＳ５０１）において余剰ガスとして循環通路内に余剰に供給した酸素ガスを、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも所定量３だけ少なく循環通路内に供給することによって、循環通路内における酸素ガスの量を余剰ガス供給ステップの前の通常運転時における量まで減量する、余剰ガス減量ステップが実行される（ステップＳ５１０）。【０１５２】
以上、図６及び図７を参照しながら詳しく説明してきたように、本実施態様によれば、作動ガス循環型ガスエンジンにおいて、酸素ガスを余剰ガスとして、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも所定量１（Ｐｓ）だけ余剰に循環通路内に供給し、先ずは、これに対応する循環通路内において検出される酸素ガス濃度から余剰ガスの実際の増加量（Ｃｄ）を酸素ガス濃度検出手段によって検出し、所定量１（Ｐｓ）と余剰ガス増加量（Ｃｄ）との差分である余剰ガス量偏差（ΔＣ）の絶対値（｜ΔＣ｜）が所定量４未満であるか否かに基づいて、余剰ガス（酸素ガス）供給手段における異常の有無を判定することができる。【０１５３】
そして、余剰ガス（酸素ガス）供給手段に異常が認められる場合は、当該エンジンの循環通路の気密性における異常の判定を中止し、異常が認められない場合は、余剰ガス（酸素ガス）が所定量１（Ｐｓ）だけ余剰に循環通路内に供給されたことに対応する循環通路内のガスの量の増分である循環ガス増加量（Ｐｄ）をガス圧検出手段によって検出し、所定量１（Ｐｓ）と循環ガス増加量（Ｐｄ）との差分である循環ガス量偏差（ΔＰ）の絶対値（｜ΔＰ｜）が所定量２未満であるか否かに基づいて、当該エンジンの循環通路の気密性における異常の有無を高い精度で判定することができる。【０１５４】
更に、本実施態様においては、余剰ガスとして循環通路内に余剰に供給した酸素ガスを、上記判定後は、当該エンジンの運転に伴う減少分を補填するのに必要とされる量よりも少なく循環通路内に供給することにより、余剰に供給された酸素ガスを減らすための装置を新設する等の特段の措置を採らなくても、循環通路内における酸素ガスの量を余剰ガス供給ステップの前の通常運転時における量まで戻すことができる。【０１５５】
以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成及び実行手順の組み合わせを有する幾つかの実施例について説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施態様に限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることができる。
【符号の説明】
【０１５６】
１１０…エンジン本体部、１１１…シリンダヘッド、１１２…シリンダ、１１３…ピストン、１１４…クランク軸、１１５…コネクティングロッド、１１６…オイルパン、１１７…燃焼室、１１８…クランクケース、１２１…吸気弁、１２２…排気弁、１２３…燃料噴射弁、１３０…燃料ガス供給手段、１３１…燃料ガス貯蔵タンク、１３２…燃料ガス通路、１４０…酸化剤ガス供給手段、１４１…酸化剤ガス貯蔵タンク、１４２…酸化剤ガス通路、１５０…作動ガス供給手段、１５１…作動ガス貯蔵タンク、１５２…作動ガス通路、１６０…循環通路、１６１…第１通路部（第１流路形成管）、１６２…第２通路部（第２流路形成管）、１７０…燃焼生成物除去手段、１７１…冷媒導入口、１７２…冷媒排出口、１７３…凝縮水排出口、１７４…放熱器（ラジエタ）、１８０…ガス量検出手段、１８１…ガス量センサ、１８２…ガス量検出信号送出ライン、１９０…余剰ガス濃度検出手段、１９１…余剰ガス濃度センサ、及び１９２…余剰ガス濃度検出信号送出ライン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2013008294.tif 000013
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