(57)【要約】【課題】エンジン運転中にタペットクリアランスの変化量の監視が可能であり、しかも監視精度の高いタペットクリアランスの変化量判定装置を提供する。【解決手段】エンジンのクランク軸により回転駆動されるカムと、該カムの運動をタペットを介して伝達することで開閉するように構成されたポペット弁と、前記タペットから弁棒の先端部までの間に形成されるタペットクリアランスの変化量を判定する判定手段を有するタペットクリアランスの変化量判定装置であって、前記判定手段は、前記ポペット弁の開閉に伴って移動しない場所に設置され、前記ポペット弁の閉弁時におけるポペット弁の加速度が生じるタイミングを検知する加速度センサと、前記ポペット弁の閉弁時における加速度が生じるタイミングの標準値が設定され、該標準値と、前記加速度センサによって検知された値の差からタペットクリアランスの変化量を算出する算出手段から構成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランク軸により回転駆動されるカムと、該カムの運動をタペットを介して伝達することで開閉するように構成されたポペット弁と、前記タペットから弁棒の先端部までの間に形成されるタペットクリアランスの変化量を判定する判定手段を有するタペットクリアランスの変化量判定装置であって、
前記判定手段は、
前記ポペット弁の開閉に伴って移動しない場所に設置され、前記ポペット弁の閉弁時におけるポペット弁の加速度が生じるタイミングを検知する加速度センサと、
前記ポペット弁の閉弁時における加速度が生じるタイミングの標準値が設定され、該標準値と、前記加速度センサによって検知された値の差からタペットクリアランスの変化量を算出する算出手段から構成されていることを特徴とするタペットクリアランスの変化量判定装置。
【請求項２】
前記標準値は、前記エンジンの運転開始時に前記加速度センサを用いて予め計測しておいた前記ポペット弁の閉弁における加速度が生じるタイミングであることを特徴とする請求項１記載のタペットクリアランスの変化量判定装置。
【請求項３】
前記タペットクリアランスの変化量が規定値以上と判定されたとき、前記タペットクリアランスの変化量大の警報を発信する警報手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のタペットクリアランスの変化量判定装置。
【請求項４】
請求項１〜３何れかに記載のタペットクリアランスの判定装置と、
前記エンジンの筒内圧力を検出する筒内圧力検出器を有し、該筒内圧力検出器から入力される筒内圧力の検出値に基づき圧縮圧力及び該圧縮圧力の時間変化率を算出し、該圧縮圧力時間変化率の算出値が予め設定された許容圧縮圧力時間変化率以下となったときピストンリングあるいはポペット弁のいずれかまたは双方に異常発生の判定を行う第１の診断装置と、
前記エンジンの排気温度を検出する排気温度検出器を有し、該排気温度検出器から入力される排気温度の検出値に基づき排気温度の時間変化率を算出し、前記第１の診断装置で異常発生の判定が行われ、且つ前記排気温度時間変化率の算出値が予め設定された許容排気温度時間変化率以下となったときには前記ポペット弁に異常発生の判定を行う第２の診断装置と、から構成され、
前記第２の診断装置でポペット弁に異常発生の判定が行われ、且つ前記タペットクリアランスの判定装置によりタペットクリアランスの変化量が規定以上と判定されたときに、ポペット弁の異常を判定するポペット弁の異常判定装置を有し、
前記第２の診断装置によりポペット弁の異常発生の判定が行われた場合に、
前記タペットクリアランスの判定装置により算出されるタペットクリアランスの変化量に応じてエンジンの出力調整の指令を行う制御手段を設けたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのクランク軸により回転駆動されるカムと、該カムの運動をタペットを介して伝達することで開閉するように構成されるポペット弁と、前記タペットから弁棒の先端部までの間に形成されるタペットクリアランスと、前記タペットクリアランスの変化量を判定する判定手段を有するタペットクリアランスの判定装置、及びタペットクリアランスの判定装置を使用したエンジンの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの給気弁動弁装置あるいは排気弁動弁装置においては、クランク軸により回転駆動される給気カムあるいは排気カムの運動を、タペットを介して該給気弁あるいは排気弁に伝達して、該給気弁あるいは排気弁を開閉するように構成され、該タペットから弁棒の先端部までの間には微小量の遊びつまりタペットクリアランスを形成している。
【０００３】
このようなエンジンの動弁系のタペットクリアランスは運転中に部品の摩耗などの影響によって変化することがある。タペットクリアランスが減少方向に変化すると、弁が開閉するタイミングが変化し性能に影響を与えることや、弁の着座時のスピードが上昇して衝突時の衝撃が増大し弁脱が発生することがあるため、タペットクリアランスを常時監視するとともに、状況に応じて出力調整する必要がある。
【０００４】
そこで、エンジン運転中、リアルタイムにタペットクリアランスを監視するため、タペットに直接加速度センサ（圧電素子）を取り付けて、加速度が変化するタイミングからタペットクリアランスを監視する技術が特許文献１に開示されている。
これは、タペットとポペット弁の弁棒との間に、カム側からポペット弁に作用する圧力を電流に変換する加速度センサ（圧電素子）を備えた圧電素子組立体を設けるとともに、前記圧電素子による発生電流の通電時間とポペット弁の摩耗量との関係に基づき算出された通電時間基準値が設定され、前記加速度センサ（圧電素子）から入力される電流の通電時間検出値を前記通電時間基準値と対応させ前記通電時間検出値が前記通電時間基準値を超えたとき前記ポペット弁の過大摩耗を判定する弁部摩耗コントローラを備えたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６３８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された技術においては、加速度センサ（圧電素子）を備えた圧電素子組立体がタペットの下部に固定されている。該タペットは、弁の開閉に伴って移動するものであるため、加速度センサ（圧電素子）もタペットの移動に伴って移動する。
即ち、特許文献１に開示された技術においては、加速度センサ（圧電素子）が弁の開閉に伴って移動するため、加速度センサと弁部摩耗コントローラとの信号のやりとりが難しく、タペットクリアランスの監視精度が充分とはいえないという課題が残る。
【０００７】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、エンジン運転中にタペットクリアランスの変化量の監視が可能であり、しかも監視精度の高いタペットクリアランスの変化量判定装置を提供することを目的とする。さらに、該タペットクリアランスの変化量判定装置を利用したエンジンの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】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明においては、エンジンのクランク軸により回転駆動されるカムと、該カムの運動をタペットを介して伝達することで開閉するように構成されたポペット弁と、前記タペットから弁棒の先端部までの間に形成されるタペットクリアランスの変化量を判定する判定手段を有するタペットクリアランスの変化量判定装置であって、前記判定手段は、前記ポペット弁の開閉に伴って移動しない場所に設置され、前記ポペット弁の閉弁時におけるポペット弁の加速度が生じるタイミングを検知する加速度センサと、前記ポペット弁の閉弁時における加速度が生じるタイミングの標準値が設定され、該標準値と、前記加速度センサによって検知された値の差からタペットクリアランスの変化量を算出する算出手段から構成されていることを特徴とする。
ここで、前記タペットクリアランスは、前記タペットから弁棒の先端部までの間に形成されるものであって、例えばタペットが弁棒の先端部に取り付けられる場合にはタペットと弁棒の先端部の間に形成され、例えば複数のポペット弁の上端部を固定するブリッジが設けられ前記タペットが前記ブリッジ上に配される場合にはタペットとブリッジの間に形成される。
【０００９】
前記ポペット弁の閉弁時における加速度が生じるタイミングは、弁の摩耗の進行などによりタペットクリアランスが小さくなっていると遅くなる。そこで、前記タイミングを標準値との差によりタペットクリアランスの変化量を算出することができる。
さらに、前記加速度センサをポペット弁の開閉に伴って移動しない場所に設けることにより、加速度センサと、該加速度センサの検出値を入力する必要がある前記算出手段との間の信号のやりとりがしやすく、タペットクリアランスの変化量を精度よく判定することができる。これにより、弁の摩耗や弁脱の予測が可能となり、弁脱などの大きな部品損傷が起こる前に当該シリンダの負荷を調整することで運転継続可能となる。
【００１０】
また、前記標準値は、前記エンジンの運転開始時に前記加速度センサを用いて予め計測しておいた前記ポペット弁の閉弁における加速度が生じるタイミングであるとよい。
前記エンジンの運転開始時、即ちタペットクリアランスが正常であるときの前記タイミングの測定値を標準値とすることで、より精度よくタペットクリアランスの変化量を判定することができる。
【００１１】
また、前記タペットクリアランスの変化量が規定値以上と判定されたとき、前記タペットクリアランスの変化量大の警報を発信する警報手段を備えるとよい。
【００１２】
また、請求項１〜３何れかに記載のタペットクリアランスの判定装置と、前記エンジンの筒内圧力を検出する筒内圧力検出器を有し、該筒内圧力検出器から入力される筒内圧力の検出値に基づき圧縮圧力及び該圧縮圧力の時間変化率を算出し、該圧縮圧力時間変化率の算出値が予め設定された許容圧縮圧力時間変化率以下となったときピストンリングあるいはポペット弁のいずれかまたは双方に異常発生の判定を行う第１の診断装置と、前記エンジンの排気温度を検出する排気温度検出器を有し、該排気温度検出器から入力される排気温度の検出値に基づき排気温度の時間変化率を算出し、前記第１の診断装置で異常発生の判定が行われ、且つ前記排気温度時間変化率の算出値が予め設定された許容排気温度時間変化率以下となったときには前記ポペット弁に異常発生の判定を行う第２の診断装置と、から構成され、前記第２の診断装置でポペット弁に異常発生の判定が行われ、且つ前記タペットクリアランスの判定装置によりタペットクリアランスの変化量が規定以上と判定されたときに、ポペット弁の異常を判定するポペット弁の異常判定装置を有し、前記第２の診断装置によりポペット弁の異常発生の判定が行われた場合に、前記タペットクリアランスの判定装置により算出されるタペットクリアランスの変化量に応じてエンジンの出力調整の指令を行う制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
エンジンの筒内圧力及び排気温度のみ、即ち前記第１の診断装置及び第２の診断装置のみでもポペット弁の異常発生の判定は可能であるものの、その精度は高くない。
本発明では、前記第１の診断装置及び第２の診断装置に併せて前記タペットクリアランスの判定装置を組み合わせることで、ポペット弁の異常判定を高精度で行うことができる。
さらに、前記制御手段を設けることで、タペットクリアランスが減少していても、エンジンの出力を調整して運転を継続することが可能となる。なお、タペットクリアランスの減少が激しくエンジンの運転継続が難しい場合にはエンジンを停止する。即ち請求項４における「エンジンの出力調整」にはエンジンの停止も含まれる。
【発明の効果】
【００１４】
以上記載のごとく本発明によれば、エンジン運転中にタペットクリアランスの変化量の監視が可能であり、しかも監視精度の高いタペットクリアランスの変化量判定装置を提供することができる。さらに、該タペットクリアランスの変化量判定装置を利用したエンジンの制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１に係る４サイクルディーゼルエンジンの排気弁近傍の概略図を含む弁摩耗検知装置の全体構成図である。
【図２】図１におけるＡ方向矢視図である。
【図３】排気弁の閉弁時における加速度信号の時間変化を表したグラフである。
【図４】クランク角度とバルブのリフト量との関係を示したグラフである。
【図５】実施例１におけるタペットクリアランスの変化量の算出を利用したエンジン制御に係る全体構成図である。
【図６】実施例１における制御のフローチャートである。
【図７】実施例２における制御のフローチャートである。
【図８】実施例３における制御のフローチャートである。
【図９】実施例４における制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００１７】
（構成）
図１は、実施例１に係る４サイクルディーゼルエンジンの排気弁近傍の概略を含む弁摩耗検知装置の全体構成図である。図２は図１におけるＡ方向矢視図であり、図１は図２におけるＢ−Ｂ断面図に相当する。
【００１８】
図１において、１００はエンジン（４サイクルディーゼルエンジン）、１０１はシリンダヘッド、１１０はエンジン１００のシリンダ内に形成された燃焼室である。１０３はシリンダヘッド１０１に形成された排気ポート、１０４は排気ポート１０３を開閉する排気弁であり、１０４’は図示しない給気ポートを開閉する給気弁である。なお、排気弁１０４と給気弁１０４’は同様の構成であるため、以降においては、代表して排気弁についてのみ説明する。また、１０２は排気弁ばねである。
【００１９】
１０９は排気カム（不図示）に連結されるプッシュロッド、１０７はシリンダヘッド１０１の上面に固定されたロッカーブラケット１０８に揺動可能に支持されたロッカーアームである。１０５は２本の排気弁１０４、１０４の上端部が固定されたブリッジであり、ブリッジ１０５は、シリンダヘッド１０１の上面に固定された支持軸１１１に案内されて、排気弁１０４、１０４とともに往復動するように構成されている。
【００２０】
ロッカーアーム１０７のブリッジ１０５側は、調整ねじ１１２がねじ込まれ、調整ねじ１１２の先端部はタペット１０６を介してブリッジ１０５の上面に連結されている。
タペット１０６の下部は一定のタペットクリアランスを形成して前記ブリッジ１０５の上面に乗っている。
【００２１】
また、シリンダヘッド１０１に突設して設けられた支持台１１３上に、加速度センサ１が設けられている。なお、本実施例１においては、加速度センサ１を支持台１１３上に設置したが、排気弁１０４、給気弁１０４’の開閉に伴って移動しない場所であり、排気弁１０４、給気弁１０４’の加速度を検知可能な場所であれば、ボンネットに固定したり、シリンダヘッド１０１上に設けるなど、その他の場所に設置することができる。加速度センサ１は排気弁１０４の開閉弁方向（図１における上下方向）の排気弁１０４の加速度を検知するものである。
さらに、加速度センサ１の信号を取り込む判定制御装置２が設けられている。
【００２２】
（動作）
以上の構成における排気弁１０４の開弁、閉弁時の動作について説明する。
クランク軸（不図示）により排気カム（不図示）が回転駆動され、プッシュロッド１０９が往復動することによってロッカーアーム１０７がロッカーブラケット１０８の支持軸廻りに揺動する。ロッカーアーム１０７の揺動により、調整ねじ１１２及びタペット１０６を介してブリッジ１０５が押し下げられ、これにより排気弁１０４が排気弁ばね１０２のばね力に抗して押し下げられて排気弁１０４が弁座１１５から離れて開弁する。一方、排気弁１０４の閉弁時には、排気弁ばね１０２のばね力により排気弁１０４が押し上げられて弁座１１５に着座して閉弁する。
かかる排気弁１０４の閉弁時に、排気弁１０４の開閉方向の加速度を加速度センサ１によって連続的に検知する。
【００２３】
（判定）
後述する判定と制御を行う判定制御装置２は、タペットクリアランスが正常であるときの排気弁１０４の着座時における衝撃による加速度の発生タイミングが標準値として記憶されている。排気弁１０４の着座時における衝撃による加速度の発生タイミングとは、排気弁１０４が閉弁した瞬間のタイミングに相当する。
判定制御装置２では、排気弁１０４の着座時における衝撃による加速度信号の発生するタイミングと、前述の標準値とを比較し、タペットクリアランスの変化量を算出し異常の有無を判定する。
【００２４】
図３は、排気弁１０４の閉弁時における加速度信号の時間変化を表したグラフである。図３において、縦軸は加速度信号、横軸は時間、クランク角度を表している。また、図３において実線は前述のタペットクリアランスが正常であるときの加速度信号の時間変化であり、破線は実運転時に計測された加速度信号の時間変化の一例を表している。
【００２５】
図３に示した例においては、実線で示したタペットクリアランスが正常であるときの着座時における衝撃による加速度が発生するタイミング（標準値）の時刻ｔ０よりも、破線で示した例における着座時における衝撃による加速度が発生するタイミングの時刻ｔ１の方が遅いことが分かる。
【００２６】
図４は、クランク角度とバルブのリフト量との関係を示したグラフである。実線はタペットクリアランスが正常であるとき、破線は摩耗などによってタペットクリアランスが小さくなっているときを示している。図４に示したように、タペットクリアランスが小さくなっていると、正常時と比較してバルブリフト量が大きくなり、着座のタイミングが遅れることがわかる。
【００２７】
即ち、図３に示した例においては、時刻ｔ１は時刻ｔ０より後の時刻であり、正常時と比較して着座タイミングが遅れており、タペットクリアランスが小さくなっていることがわかる。
【００２８】
以上のように、着座時における衝撃による加速度信号の発生タイミングを、タペットクリアランスが正常であるときの着座時における衝撃による加速度信号の発生タイミングと比較することで、タペットクリアランスが摩耗などによって小さくなっているかどうかが分かる。さらに、着座のタイミング遅れの時間（図３においてはｔ１−ｔ０）とタペットクリアランスの減少量の検量線を作成しておくことで、着座のタイミング遅れの時間からタペットクリアランスの変化量（減少量）を算出することができる。
【００２９】
タペットクリアランスの変化量（減少量）を監視することで、弁の摩耗や弁脱の予測が可能となり、弁脱などの大きな部品損傷が起こる前に当該シリンダの負荷を調整することで、運転の継続が可能となる。また、前記変化量（減少量）がある規定値以上となったときに判定制御装置２からの指令により警報を発信する警報装置（不図示）を設けておくこともできる。
【００３０】
（制御）
さらに、上述したタペットクリアランスの変化量の算出を、エンジンの制御の一部に組み込むことができる。
【００３１】
図５は、実施例１におけるタペットクリアランスの変化量の算出を利用したエンジン制御に係る全体構成図である。図５において、図１及び図２と同一符号は同一物を表しているものとし、その説明を省略する。
図５において、３はピストン、４はクランク軸である。
１２は吸気ポート１０３’への吸気が集合する吸気マニホールド、１１は排気ポート１０３からの排気ガスが集合する排気マニホールドである。
【００３２】
１０は過給機で、排気マニホールド１１及び排気管３０を通った排気ガスにより駆動されるタービン１０ａ、及び該タービン１０ａにより直結駆動されて吸気マニホールド１２側に吸気を圧送するコンプレッサ１０ｂを備えている。
コンプレッサ１０ｂによって圧送された給気は、吸気管３１に入り、給気冷却器２２で冷却された後、吸気マニホールド１２及び吸気ポート１０３’を経て、吸気弁１０３の開弁により燃焼室１１０内に供給され、燃焼に供される。
そして、燃焼室１１０での着火燃焼後の排気ガスは、排気弁１０４の開弁により排気ポート１０３を通って排気マニホールド１１に溜められてから、排気管３０を通って過給機１０に送り込まれ、タービン１０ａを駆動する。
【００３３】
また、判定制御装置２は、前述した通り加速度センサ１から排気弁１０４の加速度が入力される他、エンジン１００のエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出器１８からエンジン回転数の検出値、エンジン１００の燃焼室１ａ内の圧力即ち筒内圧力を検出する筒内圧力センサ１９から筒内圧力の検出値、エンジン１００の排気マニホールド１１における排気温度を検出する排気温度センサ１７から排気温度の検出値、エンジン１００のクランク室２３内におけるクランク室内圧力を検出するクランク室内圧力センサ２０からクランク室内圧力の検出値が、それぞれ入力される。
【００３４】
図６は実施例１における制御のフローチャートである。図６を用いて判定制御装置２におけるエンジンの制御について説明する。
ステップＳ１０１で、エンジン１００の健全状態での筒内圧力を筒内圧力センサ１９で検出し、この健全状態での筒内圧力検出値に基づき筒内圧力の圧縮圧力（圧縮行程終了時の圧力）の経時的変化度合い即ち圧縮圧力の時間変化率を実験結果あるいはシミュレーション計算結果で算出して許容圧縮圧力時間変化率Ｐｃ０として判定制御装置２に記録（記憶）しておく。
また、ステップＳ１０２で、エンジン１００の健全状態での排気温度を排気温度センサ１７で検出し、この健全状態での排気温度検出値に基づき、排気温度の経時的変化度合い即ち排気温度の時間変化率を実験結果あるいはシミュレーション計算結果で算出して、許容排気温度時間変化率Ｔ０として判定制御装置２に記録（記憶）しておく。
【００３５】
ステップＳ１０３で、エンジン１００の筒内圧力を運転開始時より若しくはメンテナンス期間後、筒内圧力センサ１９で経時的に検出し、この検出値に基づき、圧縮圧力及び該圧縮圧力の時間変化率Ｐｃを算出する。
次いでステップＳ１０５で、前記圧縮圧力の時間変化率Ｐｃと前記許容圧縮圧力時間変化率Ｐｃ０との圧縮圧力時間変化率偏差ΔＰｃを算出する。
次いでステップＳ１０６で、前記圧縮圧力時間変化率偏差ΔＰｃをこれの摩耗や破損等の不具合判定のしきい値ΔＰｃ０と比較し、前記圧縮圧力時間変化率偏差の検出値ΔＰｃが前記しきい値ΔＰｃ０よりも低下している、つまり圧縮圧力時間変化率偏差ΔＰｃが前記しきい値ΔＰｃ０よりも下方に拡大して圧縮圧力時間変化率Ｐｃの低下度合いが許容値よりも大きくなっているときには、ピストンリング２ａあるいは排気弁１０４及び吸気弁１０４’を含むバルブのいずれかまたは双方に摩耗や破損等の不具合（異常）が発生しているものと判定する。摩耗や破損等の不具合（異常）の発生なし、の判定の場合は筒内圧力計測に戻る。
【００３６】
次いでステップＳ１０４で、エンジン１００の排気温度を排気温度センサ１７で経時的に検出し、この検出値に基づき、排気温度及び該排気温度の時間変化率Ｔを算出する。
そしてステップＳ１０７で、前記排気温度の時間変化率Ｔと前記許容圧縮圧力時間変化率Ｔ０との排気温度時間変化率偏差ΔＴを算出する。
【００３７】
次いでステップＳ１０８で、前記排気温度時間変化率偏差ΔＴをこれの摩耗や破損等の不具合判定のしきい値ΔＴ０と比較する。
ステップＳ１０８で、前記排気温度時間変化率偏差の検出値ΔＴが前記しきい値ΔＴ０よりも低下している、つまり排気温度時間変化率偏差ΔＴが前記しきい値ΔＴ０よりも下方に拡大して排気温度時間変化率Ｔの低下度合いが許容値よりも大きくなっている、即ちＹｅｓと判断されると、ステップＳ１１０に進み排気弁１０４及び吸気弁１０４’を含むバルブに摩耗や破損等の不具合（異常）が発生しているものと判定する。なお、ステップＳ１０８からステップＳ１１０に進む際には、後述するステップＳ１１４の判断も参照する。
ステップＳ１０８で、前記排気温度時間変化率偏差の検出値ΔＴが前記しきい値ΔＴ０を超えている、つまり排気温度時間変化率偏差ΔＴが前記しきい値ΔＴ０に達していない、即ちＮｏと判断されると、ステップＳ１０９に進み前記バルブに摩耗や破損等の不具合（異常）の発生はなく、従ってピストンリング２ａに摩耗や破損等の不具合（異常）が発生しているものと判定する。
【００３８】
また、ステップＳ１１１で、運転開始時やメンテナンス後などタペットクリアランスが正常であるときの排気弁１０４の着座時における衝撃による加速度信号の発生するタイミング、即ち前述の標準値を記録しておく。
【００３９】
ステップＳ１１２で、エンジン１００の運転中に排気弁１０４の加速度を加速度センサ１で検出し、排気弁１０４の着座時における衝撃による加速度信号の発生するタイミングを計測する。
次いでステップＳ１１３で、図３を用いて説明したように、着座時における衝撃による加速度信号の発生タイミングと、前記標準値との差を求める。前述の通り、該差が大きいとタペットクリアランスの摩耗による減少が大きいといえる。
次いでステップＳ１１４で、排気弁の着座時における衝撃による加速度信号の発生タイミングと、前記標準値との差（図３においてｔ１−ｔ０に相当）が一定のしきい値以下であるか否か判断する。ステップＳ１１４における判断は、前述のステップＳ１０８からステップＳ１１０へ進む際の判断時に参照される。
【００４０】
ステップＳ１１０でバルブ摩耗と判断されると、ステップＳ１１５では、ステップＳ１１３で求めた座時における衝撃による加速度の発生タイミングと、標準値との差が、前記しきい値以下であるか否か判断する。
ステップＳ１１５でＮｏ、即ち前記差が前記しきい値よりも大きい場合には、弁摩耗などによるタペットクリアランスの減少が大きいため、ステップＳ１１６へ進み、エンジン１００を含む機関を停止して修理する。
ステップＳ１１６でＹｅｓ、即ち前記差が前記しきい値よりも小さい場合には、弁摩耗などによるタペットクリアランスの減少が小さいため、該差の値に応じて当該シリンダの負荷調整をして運転を継続する。
【実施例２】
【００４１】
図７は実施例２における制御のフローチャートである。図７を用いて判定制御装置２におけるエンジンの制御について説明する。
実施例２においては、構成動作等は実施例１と共通であり、実施例１において使用した図１〜図５を転用し、その説明を省略する。
【００４２】
ステップＳ２０１で、実施例１におけるステップＳ１０１と同様にして、当該エンジン１００の健全状態での許容圧縮圧力を判定制御装置２に記録（記憶）し、ステップＳ２０１ａで、該許容圧縮圧力の一定時間毎の時間積分値を算出しておく。
また、ステップＳ２０２で、実施例１におけるステップＳ１０２と同様にして、当該エンジン１００の健全状態での排気温度を許容排気温度として記録（記憶）し、ステップＳ２０２ａで、該許容排気温度の一定時間毎の時間積分値を算出しておく。
また、ステップＳ２０３で、実施例１におけるステップＳ１０３と同様にして、当該エンジン１００の筒内圧力を筒内圧力センサ１９で経時的に検出し、ステップＳ２０３ａで該筒内圧力検出値から圧縮圧力の一定時間毎の時間積分値を算出しておく。
【００４３】
次いで、ステップＳ２０５で、前記圧縮圧力の時間積分値と前記許容時間積分値との圧縮圧力時間積分値偏差ΔＳＰｃを算出する。
次いでステップＳ２０６で、前記圧縮圧力時間積分値偏差ΔＳＰｃをこれの不具合判定のしきい値ΔＳＰｃ０と比較し、前記圧縮圧力時間積分値偏差の検出値ΔＳＰｃが前記しきい値ΔＳＰｃ０よりも低下しているときには、ピストンリング２ａあるいは排気弁７及び吸気弁５を含むバルブのいずれかに不具合（異常）が発生しているものと判定する。不具合（異常）の発生なし、の判定の場合は筒内圧力計測に戻る。
【００４４】
次いでステップＳ２０４で、エンジン１００の排気温度を排気温度センサ１７で経時的に検出し、ステップＳ２０４ａで該検出値に基づき、排気温度の一定時間毎の時間積分値を算出する。
そして、ステップＳ２０７で、前記排気温度の時間積分値ＳＴと前記許容排気温度時間積分値ＳＴ０との排気温度時間積分値偏差ΔＳＴを算出する。
【００４５】
次いで、ステップＳ２０８で、前記排気温度時間積分値偏差ΔＳＴをこれの不具合判定のしきい値ΔＳＴ０と比較する。
ステップＳ２０８で、前記排気温度時間積分値偏差の検出値ΔＳＴが前記しきい値ΔＳＴ０よりも低下している、つまり排気温度時間積分値偏差ΔＳＴが前記しきい値ΔＳＴ０よりも下方に拡大して排気温度時間積分値の低下度合いが許容値よりも大きくなっている、即ちＹｅｓと判断されると、ステップＳ２１０に進み排気弁１０４及び吸気弁１０４’を含むバルブに不具合（異常）が発生しているものと判定する。なお、ステップＳ２０８からステップＳ２１０に進む際には、後述するステップＳ２１４の判断も参照する。
ステップＳ２０８で、前記排気温度時間積分値差の検出値ΔＳＴが前記しきい値ΔＳＴ０を超えている、つまり排気温度時間積分値偏差ΔＳＴが前記しきい値ΔＳＴ０に達していない、即ちＮｏと判断されると、ステップＳ２０９に進み前記バルブに不具合（異常）の発生はなく、従ってピストンリング２ａに不具合（異常）が発生しているものと判定する。
【００４６】
また、ステップＳ２１１で、タペットクリアランスが正常であるときの排気弁１０４の着座時における衝撃による加速度信号の時間変化、即ちタペットクリアランスが正常であるときの排気弁１０４の着座時における衝撃による加速度信号の発生するタイミングを記録する。
【００４７】
ステップＳ２１２で、エンジン１００の運転開始時より排気弁１０４の加速度を加速度センサ１で検出し、排気弁１０４の着座時における衝撃による加速度信号の発生するタイミングを計測する。
次いでステップＳ２１３で、図３を用いて説明したように、着座時における衝撃による加速度信号の発生タイミングと、タペットクリアランスが正常であるときの着座時における衝撃による加速度信号の発生タイミングとの差を求める。前述の通り、該差が大きいとタペットクリアランスの摩耗による減少が大きいといえる。
次いでステップＳ２１４で、排気弁の着座時における衝撃による加速度信号の発生タイミングと、タペットクリアランスが正常であるときの着座時における衝撃による加速度信号の発生タイミングとの差（図３においてｔ１−ｔ０に相当）が一定のしきい値以下であるか否か判断する。ステップＳ２１４における判断は、前述のステップＳ２０８からステップＳ２１０へ進む際の判断時に参照される。
【００４８】
ステップＳ２１５では、ステップＳ２１３で求めた座時における衝撃による加速度信号の発生タイミングを、タペットクリアランスが正常であるときの着座時における衝撃による加速度信号の発生タイミングとの差が、前記しきい値以下であるか否か判断する。
ステップＳ２１５でＮｏ、即ち前記差が前記しきい値よりも大きい場合には、弁摩耗などによるタペットクリアランスの減少が大きいため、ステップＳ２１６へ進み、エンジン１００を含む機関を停止して修理する。
ステップＳ２１６でＹｅｓ、即ち前記差が前記しきい値よりも小さい場合には、弁摩耗などによるタペットクリアランスの減少が小さいため、該差の値に応じて当該シリンダの負荷調整をして運転を継続する。
【実施例３】
【００４９】
図８は実施例３における制御のフローチャートである。図８を用いて判定制御装置２におけるエンジンの制御について説明する。
実施例３においては、構成動作等は実施例１、２と共通であり、実施例１、２において使用した図１〜図５を転用し、その説明を省略する。
【００５０】
実施例３においては、ステップＳ３０１ｂ、ステップＳ３０３ｂで筒内圧力センサ１９からの筒内圧力の検出値に基づき各シリンダの圧縮圧力時間変化率算出値とシリンダ間の平均値との圧縮圧力気筒間偏差を算出し、また、ステップＳ３０４ｂで前記排気温度センサ１７をシリンダ毎に設置して各シリンダの排気温度の時間変化率とシリンダ間の平均値との排気温度気筒間偏差を算出して、これら圧縮圧力気筒間偏差及び排気温度気筒間偏差を用いて、前記第１実施例と同様な制御を行っている。図８において、ステップＳ３０１〜ステップＳ３１７は、それぞれ図６におけるステップＳ１０１〜ステップＳ１１７と同じでありその説明を省略する。
【実施例４】
【００５１】
図９は実施例４における制御のフローチャートである。図９を用いて判定制御装置２におけるエンジンの制御について説明する。
実施例４においては、構成動作等は実施例１、２、３と共通であり、実施例１、２、３において使用した図１〜図５を転用し、その説明を省略する。
【００５２】
ステップＳ４０１、Ｓ４０３、Ｓ４０５、Ｓ４０６はそれぞれ、実施例１で説明した図６におけるステップＳ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０６と同じである。ステップＳ４０１、Ｓ４０３、Ｓ４０５、Ｓ４０６で、圧縮圧力時間変化率偏差ΔＰｃをこれの不具合判定のしきい値ΔＰｃ０と比較し、前記圧縮圧力時間変化率偏差の検出値ΔＰｃが前記しきい値ΔＰｃ０よりも低下している、つまり圧縮圧力時間変化率偏差ΔＰｃが前記しきい値ΔＰｃ０よりも下方に拡大して圧縮圧力時間変化率Ｐｃの低下度合いが許容値よりも大きくなっているときには、ピストンリング２ａあるいは排気弁１０４及び吸気弁１０４’を含むバルブのいずれかまたは双方に不具合（異常）が発生しているものと判定する。不具合（異常）の発生なし、の判定の場合は筒内圧力計測に戻る。
【００５３】
また、ステップＳ４２１で、エンジン１００のクランク室２３内のクランク室圧力をクランク室圧力センサ２０で、健全状態でのクランク室圧力を検出し、この健全状態でのクランク室圧力検出値に基づきクランク室圧力の経時的変化度合い即ちクランク室圧力の時間変化率を実験結果あるいはシミュレーション計算結果で算出して、許容クランク室圧力排気温度時間変化率として記録（記憶）しておく。
次いで、ステップＳ４２２で、エンジン１００のクランク室圧力をクランク室圧力センサ２０で経時的に検出し、この検出値に基づき、クランク室圧力の時間変化率を算出する
ステップＳ４０７で、前記クランク室圧力の時間変化率と前記許容クランク室圧力時間変化率とのクランク室圧力時間変化率偏差を算出する。
【００５４】
次いでステップＳ４０８で、前記クランク室圧力時間変化率偏差をこれの不具合判定のしきい値と比較する。
前記クランク室圧力変化率偏差の検出値が前記しきい値よりも低下している、つまりクランク室圧力時間変化率偏差が前記しきい値よりも下方に拡大してクランク室圧力時間変化率の低下度合いが許容値よりも大きくなっている、即ちステップＳ４０８でＹｅｓと判断されると、ステップＳ４０９に進みピストンリング２ａに不具合（異常）が発生しているものと判定する。
また、前記クランク室圧力時間変化率偏差の検出値が前記しきい値を超えている、即ちステップＳ４０８でＮｏと判断されると、ステップＳ４１０に進み前記ピストンリング２ａに不具合（異常）の発生はなく、従ってバルブに不具合（異常）が発生しているものと判定する。
【００５５】
また、ステップＳ４１１〜ステップＳ４１３においては、実施例１で説明した図６におけるステップＳ１１１〜ステップＳ１１３と同様にして、着座時における衝撃による加速度信号の発生タイミングと、タペットクリアランスが正常であるときの着座時における衝撃による加速度信号の発生タイミングとの差を求める。
次いでステップＳ４１４で、排気弁の着座時における衝撃による加速度信号の発生タイミングと、タペットクリアランスが正常であるときの着座時における衝撃による加速度信号の発生タイミングとの差（図３においてｔ１−ｔ０に相当）が一定のしきい値以下であるか否か判断する。ステップＳ１１４における判断は、前述のステップＳ４０８からステップＳ４１０へ進む際の判断時に参照される。
【００５６】
ステップＳ４１５では、ステップＳ４１３で求めた着座時における衝撃による加速度信号の発生タイミングを、タペットクリアランスが正常であるときの着座時における衝撃による加速度信号の発生タイミングとの差が、前記しきい値以下であるか否か判断する。
ステップＳ４１５でＮｏ、即ち前記差が前記しきい値よりも大きい場合には、弁摩耗などによるタペットクリアランスの減少が大きいため、ステップＳ４１６へ進み、エンジン１００を含む機関を停止して修理する。
ステップＳ４１６でＹｅｓ、即ち前記差が前記しきい値よりも小さい場合には、弁摩耗などによるタペットクリアランスの減少が小さいため、該差の値に応じて当該シリンダの負荷調整をして運転を継続する。
【００５７】
以上で説明した実施例１〜４によれば、加速度センサ１を排気弁１０４、給気弁１０４’の開閉に伴って移動しない場所に設けることにより、加速度センサ１と判定制御装置２の信号のやりとりがしやすく、タペットクリアランスの減少を精度よく把握することができる。これにより、弁の摩耗や弁脱の予測が可能となり、弁脱などの大きな部品損傷が起こる前に当該シリンダの負荷を調整することで運転継続可能となる。
また、図６〜図９に示したように、タペットクリアランス量からあるしきい値負荷運転が調整可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
エンジン運転中にタペットクリアランスの変化量の監視が可能であり、しかも監視精度の高いタペットクリアランスの変化量判定装置として利用することができる。さらに、該タペットクリアランスの変化量判定装置を利用したエンジンの制御装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  加速度センサ
２  判定制御装置
１７  排気温度センサ
１９  筒内圧力センサ
２０  クランク室圧力センサ
１００  エンジン
１０１  シリンダヘッド
１０２  排気弁ばね
１０３  排気ポート
１０４  排気弁
１０４’  給気弁
１０５  ブリッジ
１０６  タペット
１０７  ロッカーアーム
１１０  燃焼室
【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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【図８】
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【図９】
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