(57)【要約】【課題】１つの装置で以ってノッキング、失火、消炎、及び筒内圧力の過昇等の燃焼診断を可能とし、また演算処理が簡単で、かつ筒内圧力センサの劣化、温度ドリフト、較正不良等の筒内圧力検出手段の状態変化に影響されることなく高精度の燃焼診断結果が得られる内燃機関の燃焼診断システムを提供する。【解決手段】筒内圧力検出器１から入力される筒内圧力検出値及びクランク角検出器２から入力されるクランク角検出値に基づき、燃焼診断装置１００によって、筒内圧力の検出値Ｐと吸気圧力を含む圧縮始め以前の基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ−Ｐｂ）をクランク角に対応させて算出し、各クランク角における前記差圧ΔＰと圧縮行程における一又は複数の任意点の差圧ΔＰ０との筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０を用いて前記燃焼室内における筒内圧力状態等の燃焼状態の診断を行う。【選択図】図１
2007170405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを空気と混合しエンジンの燃焼室内にて燃焼せしめるように構成されたガスエンジンを含む内燃機関における燃焼診断・制御方法において、
前記燃焼室内における筒内圧力を検出し、該筒内圧力の検出値Ｐと吸気圧力を含む圧縮始め以前の基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ−Ｐｂ）をクランク角に対応させて算出し、各クランク角における前記差圧ΔＰと圧縮行程における一又は複数の任意点の差圧ΔＰ０との筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０を用いて前記燃焼室内における筒内圧力状態等の燃焼状態の診断を行うことを特徴とする内燃機関の燃焼診断・制御方法。
【請求項２】
前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０と診断カテゴリ別に段階的に設定された圧力比（しきい値圧力比という）と比較し、一若しくは複数の運転サイクル毎に前記比較出力を判定して前記燃焼室内における筒内圧力状態等の燃焼状態の診断を行うことを特徴とする請求の範囲第１項記載の内燃機関の燃焼診断・制御方法。
【請求項３】
前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０におけるΔＰが筒内最高圧力Ｐｐと前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰｐの場合における圧力比である筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が設定された許容最高圧力比Ｐｐ０を超えたとき（ΔＰｐ／ΔＰ０≧Ｐｐ０）前記エンジンを停止することを特徴とする請求の範囲第２項記載の内燃機関の燃焼診断・制御方法。
【請求項４】
前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０におけるΔＰが筒内最高圧力Ｐｐと前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰｐの場合における圧力比である筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が設定された基準最高圧力比の最大値Ｐｓｈを超えたとき（ΔＰｐ／ΔＰ０≧Ｐｓｈ）、前記エンジンのクランク角において燃料着火タイミングを一定量遅角させ、前記筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が設定された基準最高圧力比の最小値Ｐｓｌ以下のとき（ΔＰｐ／ΔＰ０≦Ｐｓｌ）前記燃料着火タイミングを一定量進角させることを特徴とする請求の範囲第２項記載の内燃機関の燃焼診断・制御方法。
【請求項５】
前記圧縮行程における任意点の差圧ΔＰ０が設定された許容圧縮差圧Ｐｃ０以下のとき（ΔＰ０≦Ｐｃ０）、前記エンジンを停止することを特徴とする請求の範囲第２項記載の内燃機関の燃焼診断・制御方法。
【請求項６】
前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０におけるΔＰが筒内最高圧力Ｐｐと前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰｐの場合における圧力比である筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が少なくとも筒内最高圧力比によって設定されたノッキング許容圧力比Ｐｈ２を超えるとき（ΔＰｐ／ΔＰ０≧Ｐｈ２）、前記エンジンのクランク角において燃料着火タイミングを一定量遅角させることを特徴とする請求の範囲第２項記載の内燃機関の燃焼診断・制御方法。
【請求項７】
前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０におけるΔＰが筒内最高圧力Ｐｐと前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰｐの場合における圧力比である筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が少なくとも筒内最高圧力比によって設定された失火の許容最小圧力比Ｐｎ以下になったとき（ΔＰｐ／ΔＰ０≦Ｐｎ）、前記燃焼室内における失火発生の判定を行い、当該失火発生シリンダの燃料噴射を遮断することを特徴とする請求の範囲第２項記載の内燃機関の燃焼診断・制御方法。
【請求項８】
前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０におけるΔＰが筒内最高圧力Ｐｐと前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰｐの場合における圧力比である筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０及び燃焼行程における筒内圧力Ｐ１と前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰ１の場合における圧力比である燃焼圧力比ΔＰ１／ΔＰ０が夫々許容最小圧力比Ｐｎ及び失火許容圧力比Ｐｍよりも小さく（ΔＰｐ／ΔＰ０≦Ｐｎ及びΔＰ１／ΔＰ０≦Ｐｍ）、燃焼行程における筒内圧力Ｐ２と前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰ２の場合における圧力比である燃焼圧力比ΔＰ２／ΔＰ０が消炎許容圧力比Ｐｍ１よりも大きくなったとき、前記燃焼室内における消炎発生の判定を行い、当該消炎発生シリンダの燃料噴射量を増加することを特徴とする請求の範囲第２項記載の内燃機関の燃焼診断・制御方法。
【請求項９】
請求項２記載のしきい値圧力比が、前記許容最高圧力比Ｐｐ０、前記基準最高圧力比の最大値Ｐｓｈ、前記ノッキング許容圧力比Ｐｈ２、前記失火最小圧力比Ｐｎ、前記失火許容圧力比Ｐｍ、及び前記消炎許容圧力比Ｐｍ１のいずれかであり、これらのしきい値圧力比および請求の範囲第５項記載の許容圧縮差圧Ｐｃ０がエンジン負荷またはエンジン回転数または吸気温度を含むエンジン運転条件の関数で変化させることを特徴とする請求の範囲第２項記載の内燃機関の燃焼診断・制御方法。
【請求項１０】
前記燃焼室内における筒内圧力を検出して燃焼診断装置に入力する筒内圧力検出器の異常が検知されたとき、前記エンジンの燃料（パイロット燃料を含む）着火タイミング、燃料噴射量を含む燃焼制御を行う燃焼制御装置により当該筒内圧力検出器が異常のシリンダの燃料着火タイミングを安全位置までクランク角において一定量遅角させ、前記筒内圧力検出器が交換、修理等により異常状態から復帰した後、前記燃焼診断装置を正常作動に復帰させるとともに、前記燃焼制御装置を正常作動させて前記異常シリンダの燃料着火タイミングを正常タイミングに戻すことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼診断・制御方法。
【請求項１１】
前記燃焼室内における筒内圧力を検出して燃焼診断装置に入力する筒内圧力検出器について、吸気行程〜燃焼行程までの任意のクランク角度範囲で夫々複数種の異常判定ステップを確認し、何れか１つのステップを満足しない状態が設定されたｉ回（複数回）以上連続したとき該筒内圧力検出器が異常であると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼診断・制御方法。
【請求項１２】
前記複数種の異常判定ステップが、
（ａ）全行程におけるクランク角度範囲の圧力検知器１の値が該検知器の測定レンジ範囲ＰＴａ〜ＰＴｂに入っているかを判断するステップ、
（ｂ）吸気行程で、吸気圧の許容最大値ＰＳｂ〜許容最小値ＰＳａに入っているかを判断するステップ、
（ｃ）更に最高圧力Ｐｐにおけるクランク角Ｐｐａｎｇが燃焼域に対応するクランク角度範囲Ａａ〜Ａｂの範囲にあるか否かのステップ、
（ｄ）吸気圧力を含む圧縮始め以前の基準圧力Ｐｂの過去ｎサイクルの値｛Ｐｂｊ−ｎ＋１，Ｐｂｊ−ｎ＋２，Ｐｂｊ−ｎ＋３，…，Ｐｂｊ｝の標準偏差の値が標準偏差の許容しきい値を超えたか否かの判定を通して、定常ノイズが許容範囲ε以内にあるか否かを検知できるステップ、
からなることを特徴とする請求の範囲第１１項記載の内燃機関の燃焼診断・制御方法。
【請求項１３】
燃料ガスを空気と混合しエンジンの燃焼室内にて燃焼せしめるように構成されたガスエンジンを含む内燃機関（エンジン）の燃焼診断及び燃焼制御装置において、
前記燃焼室内における筒内圧力を検出する筒内圧力検出器と、前記エンジンのクランク角を検出するクランク角検出器とを設けるとともに、
前記筒内圧力検出器から入力される筒内圧力検出値及びクランク角検出器から入力されるクランク角検出値に基づき該筒内圧力の検出値Ｐと吸気圧力を含む圧縮始め以前の基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ−Ｐｂ）をクランク角に対応させて算出する手段（ステップ）、
各クランク角における前記差圧ΔＰと圧縮行程における任意点の差圧ΔＰ０との筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０を算出する手段（ステップ）、
及び前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０を用いて前記燃焼室内における筒内圧力状態等の燃焼状態の診断を行う燃焼状態診断手段（ステップ）を備えた燃焼診断装置と、
該燃焼状態診断手段（ステップ）から出力される燃焼状態診断結果に基づき前記エンジンの燃焼状態を制御する燃焼制御装置とを備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼診断・制御装置。
【請求項１４】
前記燃焼診断装置は前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０におけるΔＰが筒内最高圧力Ｐｐと前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰｐの場合における圧力比である筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０と許容最高圧力比Ｐｐ０の設定値とを比較してその比較結果を出力する手段（ステップ）を備え、
前記燃焼制御装置は前記燃焼診断装置から出力される前記比較結果が（ΔＰｐ／ΔＰ０）≧Ｐｐ０であるとき前記エンジンの停止装置を作動させて該エンジンを停止せしめる手段（ステップ）を備えたことを特徴とする請求の範囲第１３項記載の内燃機関の燃焼診断・制御装置。
【請求項１５】
前記燃焼診断装置は前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０におけるΔＰが筒内最高圧力Ｐｐと前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰｐの場合における圧力比である筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０と基準最高圧力比の最大値Ｐｓｈとを比較するとともに前記筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０と基準最高圧力比の最小値Ｐｓｌとを比較してその比較結果を出力する手段（ステップ）を備え、前記燃焼制御装置は前記比較結果が（ΔＰｐ／ΔＰ０）＞Ｐｓｈのとき前記エンジンのクランク角においてパイロット燃料を含む燃料着火タイミングを一定量遅角させ、前記比較結果が（ΔＰｐ／ΔＰ０）≦Ｐｓｌのとき前記燃料着火タイミングを一定量進角させる手段（ステップ）を備えたことを特徴とする請求の範囲第１３項記載の内燃機関の燃焼診断・制御装置。
【請求項１６】
前記燃焼診断装置は前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０におけるΔＰが筒内最高圧力Ｐｐと前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰｐの場合における圧力比である筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０と該筒内最高圧力比によって設定されたノッキング許容値Ｐｈ２とを比較し前記筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が少なくとも前記ノッキング許容値Ｐｈ２を超えるときノッキングの発生を判定する手段（ステップ）を備え、前記燃焼制御装置は該燃焼診断装置からのノッキング発生の判定信号を受けて前記エンジンのクランク角において燃料着火タイミングを一定量遅角させる手段（ステップ）を備えたことを特徴とする請求の範囲第１３項記載の内燃機関の燃焼診断・制御装置。
【請求項１７】
前記燃焼診断装置は前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０におけるΔＰが筒内最高圧力Ｐｐと前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰｐの場合における圧力比である筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０と該筒内最高圧力比によって設定された失火許容圧力比とを比較し前記筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が少なくとも筒内最高圧力比によって設定された失火の許容最小圧力比Ｐｎ以下のとき前記燃焼室内における失火発生の判定信号を出力する手段（ステップ）を備え、
前記燃焼制御装置は前記失火発生の判定信号を受けて当該失火発生シリンダの燃料噴射を遮断せしめる手段（ステップ）を備えたことを特徴とする請求の範囲第１３項記載の内燃機関の燃焼診断・制御装置。
【請求項１８】
前記燃焼診断装置は、前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０におけるΔＰが筒内最高圧力Ｐｐと前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰｐの場合における圧力比である筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０及び燃焼行程における筒内圧力Ｐ１と前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰ１の場合における圧力比である燃焼圧力比ΔＰ１／ΔＰ０が夫々許容最小圧力比Ｐｎ及び失火許容圧力比Ｐｍよりも小さく、かつ燃焼行程における筒内圧力Ｐ２と前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰ２の場合における圧力比である燃焼圧力比ΔＰ２／ΔＰ０が消炎許容圧力比Ｐｍ１よりも大きくなったとき前記燃焼室内における消炎発生の判定信号を出力する手段（ステップ）を備え、
前記燃焼制御装置は前記消炎発生の判定信号を受けて当該消炎発生シリンダの燃料（副室のパイロット燃料を含む）噴射量を増加せしめる手段（ステップ）を備えたことを特徴とする請求の範囲第１３項記載の内燃機関の燃焼診断・制御装置。
【請求項１９】
前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０を用いて前記燃焼室内における筒内圧力状態等の燃焼状態の診断を行いその診断結果の少なくとも一部をアナログ情報として出力可能に圧力／アナログ電圧変換手段を具えた燃焼診断装置と、該燃焼状態診断装置から出力されるアナログ情報を圧力情報に戻して前記エンジンの燃焼状態を制御する燃焼制御装置とを備えたことを特徴とする請求項１３記載の内燃機関の燃焼診断・制御装置。
【請求項２０】
前記アナログ情報を圧力情報に戻した診断結果に基づいて前記エンジンの停止、前記エンジンのパイロット燃料を含む燃料着火タイミングを制御若しくは前記燃料噴射量の制御を行うことを特徴とする請求の範囲第１９項記載の内燃機関の燃焼診断・制御装置。
【請求項２１】
前記所定クランク角範囲の燃焼域で採取した前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０を、各診断カテゴリ情報毎に設定したしきい値に基づいて燃焼診断を行うことを特徴とする請求の範囲第１９項記載の内燃機関の燃焼診断・制御装置。
【請求項２２】
前記各診断カテゴリ情報毎のしきい値が、段階的にレベルが低減するように設定され、夫々のしきい値レベル段階で、異なるカテゴリ情報が判断できるようにしたことを特徴とする請求の範囲第１９項記載の内燃機関の燃焼診断・制御装置。
【請求項２３】
燃焼最高圧力付近のクランク範囲に検知範囲を設定して、前記各診断カテゴリ情報毎のしきい値が、最高圧力異常しきい値Ｐｐ０及びＰｈ１、Ｐｈ２：ノッキングしきい値、Ｐｎ：失火、消炎しきい値、夫々のしきい値で夫々のレベルは、Ｐｎ≦Ｐｓｌ≦Ｐｓｈ≦Ｐｈ２≦Ｐｈ１＜Ｐｐ０のようにしていることを特徴とする請求の範囲第１９項記載の内燃機関の燃焼診断・制御装置。
【請求項２４】
燃焼診断装置から燃焼制御装置側に伝送される診断結果の信号が、アナログレベルで構成され、各診断カテゴリ毎にアナログレベルが、段階的に低減するように設定され、燃焼制御装置側で夫々のアナログレベル段階で、異なるカテゴリ情報が判断できるようにしたことを特徴とする請求の範囲第１９項記載の内燃機関の燃焼診断・制御装置。
【請求項２５】
前記各診断カテゴリ毎におけるアナログレベルが、正常診断カテゴリのアナログレベルが中央に、最高圧力異常や圧縮圧異常のようなエンジン全体の異常は高位に、失火、消炎、センサ異常、信号線断線等の気筒単位の異常は低位設定したことを特徴とする請求項１９記載の内燃機関の燃焼診断・制御装置。
【請求項２６】
ノッキングしきい値と消炎しきい値の間に位置する正常燃焼圧力若しくは圧力比範囲を、燃焼制御装置側にアナログレベルで伝送する際に、その圧力（圧力比）に応じたアナログレベルに変換して無段階的に制御されたアナログ信号を燃焼制御装置側に伝送することを特徴とする請求項１９記載の内燃機関の燃焼診断・制御装置。
【請求項２７】
多気筒のエンジンに用いられる請求の範囲第１９項記載の内燃機関の燃焼診断・制御装置において、
燃焼診断装置と燃焼制御装置間に、気筒数に対応した数のアナログ信号線が接続され、各診断カテゴリ毎にアナログレベルが、段階的に低減するように設定されたアナログ信号をシリアルに送信して燃焼制御装置側で診断カテゴリの判別を行い、若しくはアナログレベル応じた燃焼圧力若しくは圧力比を判別することを特徴とする内燃機関の燃焼診断・制御装置。
【請求項２８】
燃焼診断装置側の第１のリングメモリには、カム軸トップの原点位置検知後クランク角検出器より発生する割込で起動し、各気筒の対応するリングメモリ部に夫々所定クランク角毎に燃焼状態を示す筒内圧力波形を書き込むステップ手段（ステップ）を有し、
一方、表示装置側の第２のリングメモリには、カム軸トップの原点位置検出毎に、発生するデータ受信毎に起動し、各気筒の対応するリングメモリ部の所定角度領域に、前記全気筒の筒内圧力波形を書き込むステップ手段（ステップ）を有し、
該第２のリングメモリの所定角度領域より、前記全気筒の筒内圧力波形を読み出し、該全気筒の筒内圧力波形を、圧力をずらして１の表示部に表示することを特徴とする請求項１３記載の内燃機関の燃焼診断・制御装置。
【請求項２９】
筒内圧力検知器（センサ）での検知毎に時々刻々クランク角に同期して、診断装置側の第１のリングメモリに全気筒の燃焼状態を示す筒内圧力波形を書き込み、一方、表示装置側の第２のリングメモリには１クランク角サイクル（７２０°）終了後の次のクランクサイクルのカム軸トップの原点位置を検出して、前記前のクランク角サイクル全気筒の筒内圧力波形を書き込み、１の表示部に表示することを特徴とする請求項２８記載の内燃機関の燃焼診断・制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスを空気と混合しエンジンの燃焼室内にて燃焼せしめるように構成されたガスエンジンを含む内燃機関における燃焼診断・制御方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、特に都市ガス等の清浄ガスを主燃料とするガスエンジンにおいては、燃焼室内における失火や消炎及び混合気濃度の不均一等によるノッキングの発生を確実に検知して速やかに対応処置を行うことが要求される。さらに前記ガスエンジン及びガソリンエンジン、デイーゼルエンジン等の内燃機関については、前記失火や消炎、ノッキングに加えて燃焼室内の最高圧力即ち筒内最高圧力の過大な上昇や圧縮圧力の低下を確実に検知してエンジンの耐久性、性能の安定性を維持することが要求される。
また、前記ガスエンジン及びガソリンエンジン、デイーゼルエンジン等の内燃機関においては、燃焼室内における燃焼状態を検知、診断し、その診断結果に適合した燃料着火タイミング及び燃料噴射量の制御が必須である。さらに燃焼状態の検出機器である筒内圧力検出器に異常が発生しても、エンジンを停止することなく異常状態からの復旧をなし得るとともに正常な燃焼診断及び燃焼制御に迅速に復帰することが要求される。
【０００３】
かかる内燃機関の燃焼室内における燃焼状態を検知、診断する燃焼診断システムとして、特開２０００−１１０６５２号、特開平１１−１８３３３０号、特許第２７１２３３２号等の発明が提供されている。
特開２０００−１１０６５２号の発明においては、筒内圧力検出器からの筒内圧力検出信号中の抽出周波数帯域を内燃機関の運転パラメータの現在値に応じて設定し、前記筒内圧力検出信号中から設定した抽出周波数帯域の信号成分をフイルタ手段によって抽出し、該抽出成分がしきい値以上であるときノッキング発生の判定を行っている。
また特開平１１−１８３３３０号の発明においては、筒内圧力検出器からの筒内圧力検出信号中の圧力値が最大つまり筒内最高圧力になるときの角が所定のクランク角範囲内に含まれかつ前記筒内圧力検出信号から算出される平均有効圧力が所定値よりも小さいときに失火発生の判定を行っている。
また特許第２７１２３３２号においては、エンジンの回転数を検出して該エンジン回転数の変化を監視し、該エンジン回転数が設定値よりも低下したとき失火発生の判定を行っている。
【０００４】
しかしながら、特開２０００−１１０６５２号の発明にあっては、抽出周波数帯域の信号成分をフイルタ手段によって抽出するため、該フイルタ手段による処理に伴う透過周波数帯の変更等の複雑な演算処理を行う必要があり、ノッキング発生の判定制御が複雑で、また筒内圧力の絶対値が必要であることから、筒内圧力センサの劣化、温度ドリフト、較正不良等により前記筒内圧力センサからの出力レベルが全体的に低下した場合には、筒内圧力検出値の精度が低下し燃焼診断の精度が低下する。
【０００５】
また特開平１１−１８３３３０号の発明においても、失火の判定に筒内圧力の絶対値が必要であることから、前記と同様に、筒内圧力センサの劣化、温度ドリフト、較正不良等により前記筒内圧力センサからの出力レベルが全体的に低下した場合には、筒内圧力検出値の精度が低下し燃焼診断の精度が低下する。
【０００６】
また、特許第２７１２３３２号においては、エンジン回転数の変化を監視するという間接的な手段により燃焼室内における燃焼状態を検知、診断しているので、燃焼診断の精度が低い。
さらに前記いずれの先行発明ともに、１つの装置でノッキングあるいは失火という１項目の燃焼診断を行うに止まるので、診断機能に対する装置コストが高くなる。
しかして、かかる内燃機関のうち、着火装置を備えた多気筒ガスエンジンおいては、燃料着火タイミングを進めるつまりクランク角において燃料着火タイミングを進角させると燃焼効率が上昇しエンジン性能が向上するが、未燃ガスの自然着火が早まることによりノッキングが発生し易くなることから、ノッキングの発生を回避しかつエンジン性能を最大に維持し得る燃料着火タイミングでの運転を行うことが要求される。
【０００７】
また、かかる多気筒ガスエンジンおいては、失火や消炎が発生した場合に筒内圧力の検出データからこれを精度良くかつ迅速に検知し、当該発生シリンダについて燃料着火タイミング及び燃料噴射量を前記失火や消炎に対応する状態に調整して、他のシリンダでの運転を当該発生シリンダに影響されることなく円滑に行い得るような燃焼診断及び燃焼制御をなすことが要求される。
【０００８】
さらに、かかる多気筒ガスエンジンおいては、燃焼室内での燃焼状態を検知するための筒内圧力検出手段に故障等による異常が発生した場合においては、当該異常発生シリンダの燃料着火タイミング及び燃料噴射量を前記のような異常状態に対応する状態に調整しつつ筒内圧力検出手段の復旧を行い、復旧後は自動的に正常な燃焼制御に復帰し、エンジンの運転を停止することなく前記筒内圧力検出手段の異常発生に対処可能とすることが要求される。
【０００９】
さらに、かかる多気筒ガスエンジンおいては、筒内圧力検出値を用いて燃焼室内での燃焼状態を診断するにあたっては、筒内最高圧力、ノッキング限界圧力、失火、消炎発生の許容圧力等の診断項目における基準値（しきい値）をエンジン運転条件に適合した値に調整可能として、燃焼状態の診断精度を高く維持することが要求される。
さらに、かかる多気筒ガスエンジンおいては、筒内圧力検出手段の故障等による異常の発生を早期にかつ自動的に検知可能として、該筒内圧力検出手段の異常状態からの復帰を迅速になし得、燃焼診断を円滑に行うことが要求される。
【００１０】
しかしながら、前記いずれの先行発明を含む従来技術にあっては、かかる要求に応え得るエンジンの燃焼診断及び燃焼制御手段は提供されていない。
特に燃焼診断装置からの出力として失火、消炎等の燃焼診断情報を燃焼制御装置側に通知する場合、複数気筒の情報をシリアル通信線でデジタル的に伝送する方式では通信線の断線、ノイズの影響が全気筒の制御に及ぶため、望ましくない。
【００１１】
このため、フェールセーフの思想で例えば第２８図に示すように、燃焼診断装置と燃焼制御装置との間で、各気筒の燃焼診断情報を個別にパラレルに伝送する方式では数種類のカテゴリ情報（２ｎ種類）が（ｍ）気筒数分必要となり、（２ｎ）×ｍ本以上のデジタル信号線が必要となり、結線の手間もかかる。
【００１２】
更に従来多気筒エンジンにおける燃焼診断システムの表示装置では、気筒数分存在し、常に変化する燃焼状態を作業者に分かりやすい方法で表示する装置が存在しなかった。また、燃焼異常の詳細を調査するには、筒内圧波形を観測する必要があり気筒数分のオシロスコープを用意しなければならないが、これは表示装置の煩雑化を招くのみならず、気筒毎に燃焼制御装置より気筒数分のオシロスコープに接続する事は難しい。
【００１３】
また、エンジンの燃焼状態の挙動履歴を調べるには、燃焼診断装置が判定した診断カテゴリ結果を見れば分かるが、診断結果は高速で変化しているため、時系列的に出力結果を見ることができない。
【特許文献１】特開２０００−１１０６５２号
【特許文献２】特開平１１−１８３３３０号
【特許文献３】特許第２７１２３３２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みなされたもので、その目的は、１つの装置で以ってノッキング、失火、消炎、及び筒内圧力の過昇の燃焼診断を可能とし、また演算処理が簡単で、かつ筒内圧力センサの劣化、温度ドリフト、較正不良等の筒内圧力検出手段の状態変化に影響されることなく高精度の燃焼診断結果が得られる内燃機関の燃焼診断システムを提供することにある。
【００１５】
また本発明の目的は、筒内圧力検出値を用いた燃焼診断精度を向上するとともにノッキングの発生を回避しかつエンジン性能を最大に維持し得る燃料着火タイミングでの安定運転を可能とし、また失火や消炎の発生シリンダにおける燃焼状態をかかる事態に対応した状態に調整して当該発生シリンダに影響されることなくエンジンの運転を円滑に行い得るようにし、さらに筒内圧力検出手段の異常発生を迅速に検知可能とするとともに該異常発生シリンダの燃焼状態をかかる異常状態に対応して調整しエンジンの運転を停止することなく筒内圧力検出手段の異常発生に対処可能とした内燃機関の燃焼診断・燃焼制御方法及びその装置を提供することにある。
【００１６】
また本発明の目的は、燃焼診断装置からの出力として失火、消炎等の燃焼診断情報を燃焼制御装置や表示装置に側に通知する場合、通信線の断線、ノイズの影響がなく全気筒の制御を円滑に行い得る燃焼診断システムを提供することにある。
また本発明の目的は、燃焼診断装置と燃焼制御装置との間で、各気筒の数種類の燃焼診断情報を伝送する場合でも、伝送信号線を煩雑化することなく、気筒数に対応する本数の信号線で足り、結線の手間も大幅に省略できる燃焼診断システムを提供することにある。
【００１７】
また本発明の目的は、多気筒エンジンにおける燃焼診断システムの表示装置において、気筒数分存在し、常に変化する燃焼状態を作業者に分かりやすく表示できる燃焼診断システムを提供することにある。
また本発明の目的は、多気筒エンジンにおける燃焼診断システムの表示装置において、燃焼異常の詳細を調査する筒内圧波形を気筒数分のオシロスコープを用意することなく同機能を効果的に表示しうる燃焼診断システムを提供することにある。
【００１８】
さらに本発明の目的は、多気筒エンジンの燃焼診断装置が判定した診断結果が高速で変化している場合においても診断カテゴリ結果を作業者に分かりやすく表示できる燃焼診断システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
かかる目的達成のために、本発明は、燃焼室内における筒内圧力を検出し、該筒内圧力の検出値Ｐと吸気圧力を含む圧縮始め以前の基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ−Ｐｂ）をクランク角に対応させて算出し、各クランク角における前記差圧ΔＰと圧縮行程における一又は複数の任意点の差圧ΔＰ０との筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０を用いて前記燃焼室内における筒内圧力状態等の燃焼状態の診断を行うことを特徴とする。
【００２０】
また、このような前記燃焼診断・制御方法を実施する好適な装置として、前記内燃機関における燃焼診断・制御装置において、前記燃焼室内における筒内圧力を検出する筒内圧力検出器と、前記エンジンのクランク角を検出するクランク角検出器とを設けるとともに、前記筒内圧力検出器から入力される筒内圧力検出値及びクランク角検出器から入力されるクランク角検出値に基づき該筒内圧力の検出値Ｐと吸気圧力を含む圧縮始め以前の基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ−Ｐｂ）をクランク角に対応させて算出する手段（ステップ）、各クランク角における前記差圧ΔＰと圧縮行程における任意点の差圧ΔＰ０との筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０を算出する手段（ステップ）、及び前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０を用いて前記燃焼室内における筒内圧力状態等の燃焼状態の診断を行う燃焼状態診断手段を備えた燃焼診断装置と、該燃焼状態診断手段から出力される燃焼状態診断結果に基づき前記エンジンの燃焼状態を制御する燃焼制御装置とを備えた燃焼診断・制御装置を提案する。
【００２１】
かかる発明によれば、エンジン運転中において大気状態等の外部条件による変動が小さい吸気圧力を含む圧縮始め以前の基準圧力（Ｐｂ）との差圧（ΔＰ＝Ｐ−Ｐｂ）をベースとした筒内圧力比（ΔＰ／ΔＰ０）を用いて燃焼診断を行うので、筒内圧力の絶対値は不要となり、筒内圧力検出器の劣化、温度ドリフト、較正不良等により該筒内圧力検出器からの出力レベルが全体的に低下し、あるいは上昇した場合においても、燃焼診断の精度を低下させることなく所定の精度を維持して正常な診断を行うことができる。
【００２２】
また本発明は、前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０におけるΔＰが筒内最高圧力Ｐｐと前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰｐの場合における圧力比である筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が設定された許容最高圧力比Ｐｐ０を超えたとき（ΔＰｐ／ΔＰ０≧Ｐｐ０）前記エンジンを停止することを特徴とし、例えば前記発明において、前記圧縮行程における１又は複数の任意点の差圧ΔＰ０が設定された許容圧縮差圧Ｐｃ０以下のとき（ΔＰ０≦Ｐｃ０）、前記エンジンを停止するのがよい。
【００２３】
また本発明は、前記筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が設定された基準最高圧力比の最大値Ｐｓｈを超えたとき（ΔＰｐ／ΔＰ０≧Ｐｓｈ）、前記エンジンのクランク角において燃料（ガスエンジンの副室に噴射されるパイロット燃料を含む）着火タイミングを一定量遅角させ、前記筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が設定された基準最高圧力比の最小値Ｐｓｌ以下のとき（ΔＰｐ／ΔＰ０≦Ｐｓｌ）前記燃料着火タイミングを一定量進角させるのがよい。
【００２４】
この場合、前記燃焼診断・制御方法を実施する好適な装置として、燃焼診断装置は、前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０における筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０と許容最高圧力比Ｐｐ０の設定値とを比較する比較手段（ステップ）を備え、前記燃焼制御装置は前記燃焼診断装置の比較手段から出力される前記比較結果が（ΔＰｐ／ΔＰ０）≧Ｐｐ０であるとき前記エンジンの停止装置を作動させて該エンジンを停止せしめる停止手段（ステップ）を備えるように構成する。
【００２５】
前記発明において好ましくは、前記燃焼診断装置は前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０における筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０と基準最高圧力比の最大値Ｐｓｈとを比較するとともに前記筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０と基準最高圧力比の最小値Ｐｓｌとを比較する比較手段（ステップ）を備え、前記燃焼制御装置は前記比較手段（ステップ）よりの比較結果が（ΔＰｐ／ΔＰ０）≧Ｐｓｈのとき前記エンジンのクランク角において燃料着火タイミングを一定量遅角させ、前記比較結果が（ΔＰｐ／ΔＰ０）≦Ｐｓｌのとき前記燃料着火タイミングを一定量進角させる手段（ステップ）を備える。
【００２６】
かかる発明によれば、燃焼診断装置によって前記筒内圧力比（ΔＰ／ΔＰ０）における筒内最高圧力比（ΔＰｐ／ΔＰ０）が許容最高圧力比（Ｐｐ０）の設定値を超える診断結果が出力されたときには燃焼制御装置によってエンジンの停止装置を作動させ該エンジンを停止せしめることにより、筒内最高圧力の過大の検知及び対応処置が正確かつ迅速にでき、筒内最高圧力過大によるエンジンの破損あるいは耐久性の低下を確実に防止できる。
【００２７】
また、燃焼診断装置により前記筒内最高圧力比（ΔＰｐ／ΔＰ０）が基準最高圧力比の最大値（Ｐｓｈ）を超える診断結果が出力されたときには燃焼制御装置によって燃料着火タイミングを一定量遅角させ、前記燃焼診断装置により前記筒内最高圧力比（ΔＰｐ／ΔＰ０）が基準最高圧力比の最小値（Ｐｓｌ）以下となった診断結果が出力されたときには前記燃焼制御装置によって燃料着火タイミングを一定量進角させることにより、筒内最高圧力を常時基準最高圧力の範囲に保持でき、エンジン性能を所要性能値に維持できるとともに燃焼温度過昇によるＮＯｘ発生量の増大を抑制できる。
【００２８】
また本発明に係る燃焼診断・制御方法は、前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０における筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が少なくとも筒内最高圧力比によって設定されたノッキング許容圧力比Ｐｈ２を超えるとき（ΔＰｐ／ΔＰ０≧Ｐｈ２）、前記エンジンのクランク角において燃料着火タイミングを一定量遅角させることを特徴とする。
【００２９】
また、前記燃焼診断・制御方法を実施する装置として、前記燃焼診断装置は前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０における筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０と該筒内最高圧力比によって設定されたノッキング許容値Ｐｈ２とを比較し前記筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が少なくとも前記ノッキング許容値Ｐｈ２を超えるときノッキングの発生を判定する手段（ステップ）を備え、前記燃焼制御装置は該燃焼診断装置からのノッキング発生の判定信号を受けて前記エンジンのクランク角において燃料着火タイミングを一定量遅角させる手段（ステップ）を備えるように構成する。
【００３０】
かかる発明によれば、燃焼診断装置により筒内最高圧力比（ΔＰｐ／ΔＰ０）が該筒内最高圧力比によって設定されたノッキング許容値つまりノッキングの発生を回避しかつエンジン性能を最大に維持し得るノッキング発生限界の筒内最高圧力比になった診断結果が出力されたときには、燃焼制御装置によって燃料着火タイミングを一定量遅角させることにより、ノッキングの発生を迅速かつ確実に回避できるとともに燃焼状態のばらつきを抑えることができ、結果として常時エンジン性能をノッキングの発生寸前の高性能域で最適制御できる。
【００３１】
また本発明に係る燃焼診断・制御方法は、筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０における筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が少なくとも筒内最高圧力比によって設定された失火の許容最小圧力比Ｐｎ以下になったとき（ΔＰｐ／ΔＰ０≦Ｐｎ）、前記燃焼室内における失火発生の判定を行い、当該失火発生シリンダの燃料噴射を遮断する。
【００３２】
また本発明を実施する装置として、前記燃焼診断装置は前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０における筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０と該筒内最高圧力比によって設定された失火許容圧力比とを比較し前記筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が少なくとも筒内最高圧力比によって設定された失火の許容最小圧力比Ｐｎ以下のとき前記燃焼室内における失火発生の判定信号を出力する手段（ステップ）を備え、前記燃焼制御装置は前記失火発生の判定信号を受けて当該失火発生シリンダの燃料噴射を遮断せしめる手段（ステップ）を備えるように構成する。
【００３３】
かかる発明によれば、燃焼診断装置によって筒内最高圧力比（ΔＰｐ／ΔＰ０）及びその継続サイクル数が該筒内最高圧力比によって設定された失火許容圧力比つまり燃焼室内において失火発生限界となる筒内最高圧力比の最小値及び該最小値の許容継続サイクル数になった診断結果が出力されたときには燃焼制御装置によって当該失火発生シリンダの燃料噴射を遮断せしめる。
これにより、失火の発生を迅速かつ確実に検知でき、当該発生シリンダについて失火対応処置つまり燃料噴射の遮断措置を行うことによって他のシリンダでの運転を当該発生シリンダの失火に影響されることなく円滑に行うことができる。
【００３４】
また本発明に係る燃焼診断・制御方法は、前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０における筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０及び燃焼行程における筒内圧力Ｐ１と前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰ１の場合における圧力比である燃焼圧力比（Ｐ１−Ｐｂ）／ΔＰ０＝ΔＰ１／ΔＰ０が夫々許容最小圧力比Ｐｎ及び失火許容圧力比Ｐｍよりも小さく（ΔＰｐ／ΔＰ０≦Ｐｎ及びΔＰ１／ΔＰ０≦Ｐｍ）、燃焼行程における筒内圧力Ｐ２と前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰ２の場合における圧力比である燃焼圧力比（Ｐ２−Ｐｂ）／ΔＰ０＝ΔＰ２／ΔＰ０が消炎許容圧力比Ｐｍ１よりも大きくなったとき、前記燃焼室内における消炎発生の判定を行い、当該消炎発生シリンダの燃料噴射量を増加することを特徴とする。
【００３５】
また本発明を実施する装置として、前記燃焼診断装置は、前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０における筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０及び燃焼行程における燃焼圧力比ΔＰ１／ΔＰ０が夫々許容最小圧力比Ｐｎ及び失火許容圧力比Ｐｍよりも小さく、かつ消炎許容圧力比Ｐｍ１が燃焼圧力比ΔＰ２／ΔＰ０（＝ΔＰ２／（Ｐ３−Ｐｂ）＝ΔＰ２／ΔＰ３）よりも大きくなったとき前記燃焼室内における消炎発生の判定信号を出力する手段（ステップ）を備え、前記燃焼制御装置は前記消炎発生の判定信号を受けて当該消炎発生シリンダの燃料噴射量を増加せしめる手段（ステップ）を備えるように構成する。
【００３６】
かかる発明によれば、燃焼診断装置によって筒内最高圧力比（ΔＰｐ／ΔＰ０）及び燃焼圧力比（ΔＰ１／ΔＰ０）が該筒内最高圧力比及び燃焼圧力比によって設定された許容最小圧力比Ｐｎ及び失火許容圧力比Ｐｍよりも小さくなり、燃焼圧力比ΔＰ２／ΔＰ０が消炎許容圧力比Ｐｍ１よりも大きくなった診断結果が出力されたときには燃焼制御装置によって当該消炎発生シリンダの燃料噴射量や、例えば副室にパイロット燃料を噴射するガスエンジンにおいては該パイロット燃料噴射量を増加せしめる。
これにより、消炎の発生を迅速かつ確実に検知でき、当該発生シリンダについて消炎対応処置つまりガスエンジンの場合にガス燃料噴射量やパイロット燃料の増加を行うことによって消炎の継続を回避できるとともに、他のシリンダによる運転を当該消炎発生シリンダに影響されることなく円滑に行うことができる。
【００３７】
また本発明方法においては前記燃焼診断の基準圧力比値（しきい値）を、エンジン負荷またはエンジン回転数または吸気温度を含むエンジン運転条件の関数で変化させるように構成すれば、エンジンの運転条件をエンジン負荷、エンジン回転数、吸気温度等により検出し、筒内最高圧力許容値、圧縮圧力許容値、ノッキング許容値、失火、消炎許容値等の燃焼診断項目の各圧力比のしきい値をエンジン運転条件の変化に応じて自在に変化させることができる。
これにより、燃焼状態診断にあたって、燃焼診断項目における基準圧力比等のしきい値をエンジン運転条件に適合した値に調整でき、燃焼診断精度を高く維持することができる。
【００３８】
また本発明に係る燃焼診断・制御方法は、前記燃焼室内における筒内圧力を検出して燃焼診断装置に入力する筒内圧力検出器の異常が検知されたとき、前記エンジンの燃料着火タイミング、燃焼噴射量を含む燃焼制御を行う燃焼制御装置により当該筒内圧力検出器が異常のシリンダの燃料着火タイミングを安全位置までクランク角において一定量遅角させ、前記筒内圧力検出器が交換、修理等により異常状態から復帰した後、前記燃焼診断装置を正常作動に復帰させるとともに、前記燃焼制御装置を正常作動させて前記異常シリンダの燃料着火タイミングを正常タイミングに戻すのがよい。
【００３９】
かかる発明によれば、燃焼診断装置によって筒内圧力検出器の異常の診断結果が出力されたときには燃焼制御装置によって当該筒内圧力検出器が異常のシリンダの燃料着火タイミングを安全位置まで一定量遅角させて筒内圧力検出器の異常状態を保持し、前記筒内圧力検出器の復旧後前記燃焼診断装置が自動的に正常作動に復帰するとともに燃焼制御装置を正常作動させ、前記異常シリンダの燃料着火タイミングを正常に戻すことが可能となる。
これにより、筒内圧力検出器に異常が発生した場合において、当該異常発生シリンダの燃料着火タイミング及び燃料噴射量を前記異常に対応する状態に調整しつつ筒内圧力検出器の復旧を行い該センサの復旧後は自動的に正常な燃焼制御に復帰でき、エンジンの運転を停止することなく前記筒内圧力検出器の異常発生に対処することができる。
【００４０】
また本発明に係る燃焼診断・制御方法は、前記燃焼室内における筒内圧力を検出して燃焼診断装置に入力する筒内圧力検出器について、吸気行程〜燃焼行程までの任意のクランク角度範囲で夫々複数種の異常判定ステップを確認し、何れか１つのステップを満足しない状態が設定されたｉ回（複数回）連続したとき該筒内圧力検出器が異常であると判定することを特徴とし、具体的には前記複数種の異常判定ステップが、
（ａ）全行程におけるクランク角度範囲の圧力検知器の値が該検知器の測定レンジ範囲ＰＴａ〜ＰＴｂに入っているかを判断するステップ、（ｂ）吸気行程で、吸気圧の許容最大値ＰＳｂ〜許容最小値ＰＳａに入っているかを判断するステップ（ｃ）さらに最高圧力Ｐｐにおけるクランク角度Ｐｐａｎｇが燃焼域に対応するクランク角度範囲Ａａ〜Ａｂの範囲にあるか否かを判断するステップ、（ｄ）さらにまた燃焼診断における圧縮始め以前の基準圧力Ｐｂの過去ｎサイクル分の標準偏差Ｐｂσが許容範囲ε以内であることを判定するステップからなる。
【００４１】
かかる発明によれば、（ａ）により全行程におけるクランク角度範囲の圧力検知器の値が該検知器の測定レンジ範囲ＰＴａ〜ＰＴｂに入っているかを判断することにより、全行程において基本的な筒内圧力検出器の異常の有無を判断できる。
また（ｂ）により吸気行程で、吸気圧の許容最大値ＰＳｂ〜許容最小値ＰＳａに入っているかを判断するために、吸気行程という筒内圧力が一定の状態で筒内圧力検出器の経時変化によるドリフトの発生を検知できる。さらに（ｃ）により燃焼域に対応するクランク角度範囲Ａａ〜Ａｂの範囲において最高圧力Ｐｐにおけるクランク角Ｐｐａｎｇにあるか否かの判断をするために、筒内圧力とクランク角との関係が狂いを生ずることなく検出されているか否かを確認できる。さらにまた（ｄ）により燃焼状態に関わらず本来一定である圧縮始め以前の基準圧力の標準偏差が許容値ε以内であるかを判断するために、定常ノイズによる誤診断を回避できる。
【００４２】
然も（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のいずれかが複数回続いた場合に始めてスパークノイズ、断線、接触不良等の基本的な異常検知が可能となるために、瞬間的に発生するトリガノイズの影響を無視できる。
従って、かかる発明によれば、筒内圧力検出器の異常を異なる複数種類の異常検知方法で多面的に判断するために、然もそれが複数回存在して異常判断するために、トリガパルス等の検知器の異常と無関係なパルスを排除して精度良く検知でき、該筒内圧力検出器が正常であった場合に次の診断動作に移るために、燃焼診断を円滑に行うことができる。
【００４３】
また本発明は、前記筒内圧力の検出値Ｐと吸気圧力を含む圧縮始め以前の基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ−Ｐｂ）を前記燃焼域において算出する手段（ステップ）、前記差圧ΔＰと筒内圧力の任意点の差圧ΔＰ０との筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０を算出する手段（ステップ）、及び前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０を用いて前記燃焼室内における筒内圧力状態等の燃焼状態の診断を行う際に、その診断結果の少なくとも一部をアナログ情報として出力させる圧力／アナログ電圧変換手段（ステップ）を具えた燃焼診断装置と、該燃焼状態診断手段から出力されるアナログ情報を圧力情報に戻して前記エンジンの燃焼状態を制御する燃焼制御装置とを備え、前記アナログ情報を圧力情報に戻した診断結果に基づいて前記エンジンの停止、前記エンジンの燃料着火タイミングの制御若しくは前記パイロット燃料やガス燃料等の燃料噴射量の制御を行うことを特徴とする。
【００４４】
この場合、燃焼診断に必要な前記所定クランク角範囲の燃焼域で採取した前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０を、各診断カテゴリ情報毎に設定したしきい値に基づいて燃焼診断を行うのがよく、具体的には、前記各診断カテゴリ情報毎のしきい値が、段階的にレベルが低減するように設定され、夫々のしきい値レベル段階で、異なるカテゴリ情報が判断できるようにするのがよく、例えば燃焼最高圧力付近のクランク範囲に検知範囲を設定して、前記各診断カテゴリ情報毎のしきい値が、最高圧力異常しきい値Ｐｐ０及びＰｈ１、Ｐｈ２：ノッキングしきい値、Ｐｎ：失火、消炎しきい値であり、夫々のしきい値で夫々のレベルは、Ｐｃ０≦Ｐｓｌ≦Ｐｓｈ≦Ｐｈ２≦Ｐｈ１＜Ｐｐ０のようにしているのがよい。
【００４５】
そして、燃焼診断装置から燃焼制御装置側に伝送される診断結果の信号が、燃焼制御装置側で夫々のアナログレベル段階で、異なるカテゴリ情報が判断できるようにし、アナログレベルで構成され、各診断カテゴリ毎におけるアナログレベルが、正常診断カテゴリのアナログレベルが中央に、最高圧力異常や圧縮圧異常のようなエンジン全体の重要度の高い異常は高位に、失火、消炎、センサ異常、信号線断線等の気筒単位の重要度の低い異常は低位にすることにより、情報伝達の確実さと簡単化とともに、アナログレベルの遷移瞬間時やその誤った情報を読んだとしても致命的な誤動作に至らないように設定する。
【００４６】
具体的には、前記アナログレベルが、Ｃｐ：Ｐｍａｘ異常判定アナログレベル、Ｃｅ：圧縮圧判定アナログレベル、Ｃｋ：ノッキング判定アナログレベル、Ｃｑ：消炎判定アナログレベル、Ｃｍ：失火判定アナログレベル、Ｃｘ：センサ異常判定アナログレベルで夫々設定し、夫々のレベルは、Ｃｐ＞Ｃｅ＞Ｃｋ＞Ｃｑ＞Ｃｍ＞Ｃｘのように段階的にアナログレベルが低減するように設定するのがよい。
【００４７】
この場合に、ノッキングしきい値と消炎しきい値の間に位置する正常燃焼圧力若しくは圧力比範囲を、燃焼制御装置側にアナログレベルで伝送する際に、その圧力（圧力比）に応じたアナログレベルに変換して無段階的に制御されたアナログ信号を燃焼制御装置側に伝送するのがよい。
【００４８】
又多気筒のエンジンに用いる場合には、燃焼診断装置と燃焼制御装置間に、少なくとも気筒数に対応した数のアナログ信号線が接続され、各診断カテゴリ毎にアナログレベルが、段階的に低減するように設定されたアナログ信号をシリアルに送信して燃焼制御装置側で診断カテゴリの判別を行い、若しくはアナログレベル応じた燃焼圧力若しくは圧力比を判別するのがよい。
【００４９】
これにより従来検知が難しかったノッキング状態を筒内圧計測した差圧に対して圧力比を指標とする事により間接的に把握できるのでしきい値を調整する事による常時ノッキング限界での運転が可能となり、結果としてエンジン効率を向上させることができる。筒内圧力センサの温度変化、経年変化によるドリフトが生じても燃焼診断結果には影響せず、かつ異常燃焼と筒内圧力センサの破損、断線等の異常を検出できる。
【００５０】
又、従来の結線に比べ、燃焼診断装置〜燃焼制御装置間の信号線の数を減らすことができるとともに、信号線が断線してもその影響は該当気筒のみであり、かつ信号線のアナログ値がどの診断カテゴリにも属さない零レベルとなることより、デジタル信号線では検出不可能である断線した信号線を特定できるという効果も有す。
【００５１】
又正常燃焼状態では圧力目標値からの偏差量をフィードバックする無段階制御とすることにより、よりきめ細かい制御が可能となり、結果としてエンジン効率をさらに向上することができる。
例えば、第１９図（Ａ）及び第１９図（Ｂ）は、正常燃焼範囲の領域を無段階レベルとしたもので、正常燃焼範囲において［Ｐｈ２，Ｐｎ］→［Ｃｋ，Ｃｑ］の範囲にデータ変換後、診断結果の代わりのアナログ情報として伝送し、燃焼制御装置にて［Ｃｋ，Ｃｑ］→［Ｐｈ２，Ｐｎ］に復元し、筒内圧比の正常状態における噴射タイミングの増加減量ΔＴを求めれば適切な噴射タイミングが各気筒各サイクル毎に更新できる。
【００５２】
又本発明は、前記燃焼室内における筒内圧力を検出して燃焼診断装置に入力された筒内圧力を波形表示する表示装置として、
診断装置側にカム軸トップ位置とクランク角に対応した夫々の気筒の圧力波形を記憶させる第１のリングメモリを設け、表示装置側に一定角度領域毎に夫々の気筒の圧力波形を記憶させる第２のリングメモリと、１つの表示部とを設け、診断装置側の第１のリングメモリには、カム軸トップの原点位置検知後クランク角検出器より発生する割込で起動し、各気筒の対応するリングメモリ部に夫々所定クランク角毎に燃焼状態を示す筒内圧力波形を書き込むステップ手段を有し、一方、表示装置側の第２のリングメモリには、カム軸トップの原点位置検出毎に、発生するデータ受信毎に起動し、各気筒の対応するリングメモリ部の所定角度領域に、前記全気筒の筒内圧力波形を書き込むステップ手段を有し、該第２のリングメモリの所定角度領域より、前記全気筒の筒内圧力波形を読み出し、該全気筒の筒内圧力波形を、圧力をずらして表示部に表示することを特徴としている。
【００５３】
この場合筒内圧力検知器（センサ）での検知毎に時々刻々クランク角に同期して、診断装置側の第１のリングメモリに全気筒の燃焼状態を示す筒内圧力波形を書き込み、一方、表示装置側の第２のリングメモリには１クランク角サイクル（７２０°）終了後の次のクランクサイクルのカム軸トップの原点位置を検出して、前記前のクランク角サイクル全気筒の筒内圧力波形を書き込み、表示部に表示するのがよい。
これにより時々刻々変化する燃焼状態を１つのオシロスコープ（表示器）で可視化が可能となるとともに、時間的にオーバーラップして発生する筒内圧力波形データを容易に確認できる。
又診断装置でリングメモリに一時記憶後、表示装置にシリアル通信で出力することにより、燃焼診断を行いながら複数気筒の圧力波形観測が可能となった。
【発明の効果】
【００５４】
本発明によれば、１つの装置で以ってノッキング、失火、消炎、及び筒内圧力の過昇の燃焼診断を可能とし、また演算処理が簡単で、かつ筒内圧力センサの劣化、温度ドリフト、較正不良等の筒内圧力検出手段の状態変化に影響されることなく高精度の燃焼診断結果が得られる内燃機関の燃焼診断システムを提供することができる。
【００５５】
また本発明によれば、筒内圧力検出値を用いた燃焼診断精度を向上するとともにノッキングの発生を回避しかつエンジン性能を最大に維持し得る燃料着火タイミングでの安定運転を可能とし、また失火や消炎の発生シリンダにおける燃焼状態をかかる事態に対応した状態に調整して当該発生シリンダに影響されることなくエンジンの運転を円滑に行い得るようにし、さらに筒内圧力検出手段の異常発生を迅速に検知可能とするとともに該異常発生シリンダの燃焼状態をかかる異常状態に対応して調整しエンジンの運転を停止することなく筒内圧力検出手段の異常発生に対処可能とした内燃機関の燃焼診断・燃焼制御方法及びその装置を提供することができる。
【００５６】
また本発明によれば、燃焼診断装置からの出力として失火、消炎等の燃焼診断情報を燃焼制御装置や表示装置に側に通知する場合、通信線の断線、ノイズの影響がなく全気筒の制御を円滑に行い得る燃焼診断システムを提供することができ、さらに、本発明によれば、燃焼診断装置と燃焼制御装置との間で、各気筒の数種類の燃焼診断情報を伝送する場合でも、伝送信号線を煩雑化することなく、気筒数に対応する本数の信号線で足り、結線の手間も大幅に省略できる燃焼診断システムを提供することができる。
【００５７】
また、本発明によれば、多気筒エンジンにおける燃焼診断システムの表示装置において、気筒数分存在し、常に変化する燃焼状態を作業者に分かりやすく表示でき、さらに、多気筒エンジンにおける燃焼診断システムの表示装置において、燃焼異常の詳細を調査する筒内圧波形を気筒数分のオシロスコープを用意することなく同機能を効果的に表示でき、さらに、診断結果が高速で変化している場合においても診断カテゴリ結果を作業者に分かりやすく表示できる燃焼診断システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、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例に過ぎない。
【００５９】
本発明の実施例を示す第１図において、２０はガスエンジンのエンジン本体、４５はピストン、４６はクランク軸、４４は燃焼室、４１は吸気弁、４２は排気弁、４３は排気管である。
【００６０】
９は前記吸気弁４１に通ずる吸気管であり、該吸気管９の管路の途中に該吸気管路９内を通流する空気（吸気）中に燃料ガスを噴射するガス噴射装置１０が設けられている。８は燃料ガスを収容する燃料ガスタンク（図示省略）と前記ガス噴射装置１０とを接続するガス供給管である。７は該ガス供給管８の前記ガス噴射装置１０入口に設けられたガス供給電磁弁で、図示しない電磁弁制御装置からの制御信号により開度が変化せしめられて前記ガス供給管８の流路面積を調整するとともに、後述する燃焼制御装置２００からの制御信号によりガス流路の遮断あるいは開度を制御されるものである。
【００６１】
１１は該ガスエンジンの起動時に、不図示の副室内にパイロット燃料噴射弁００１１からパイロット燃料を噴射しトーチ着火させて主燃焼室側の希薄混合ガスの燃焼を促進するための着火装置である。
１は前記燃焼室４４内のガス圧力即ち筒内圧力を検出する筒内圧力検出器、２は前記クランク軸４６のクランク角を検出するクランク角検出器である。１００は前記ガスエンジンの燃焼診断装置である。
【００６２】
該燃焼診断装置１００は、前記筒内圧力検出器１にて検出された筒内圧力検出信号及び前記クランク角検出器２にて検出されたクランク角検出信号が入力され、該筒内圧力検出信号に基づき前記クランク角検出信号を補助的に用いて前記燃焼室４４内における燃焼状態の診断を行うものである。
【００６３】
３０はガスエンジン２０に駆動される発電機、３６は前記ガスエンジン２０の負荷（発電機３０の負荷）を検出する負荷検出器、３２は前記ガスエンジン２０のカム軸トップ位置を検出するカム軸トップ検出器である。前記負荷検出器３６からのガスエンジン負荷の検出信号及びカム軸トップ検出器３２からのカム軸トップ位置の検出信号は前記燃焼診断装置１００に入力される。
【００６４】
２００は燃焼制御装置で、前記燃焼診断装置１００における診断結果信号３４が入力され、該診断結果信号３４に基づき前記ガス供給電磁弁７を遮断あるいは開度制御するとともに、燃料着火タイミング及び燃料噴射量や前記パイロット燃料噴射弁００１１から着火装置１１に噴射するパイロット燃料噴射量（以下両者を含めて燃料という）の制御信号３３により前記着火装置１１の燃料着火タイミング及び燃料噴射量の制御を行うものである。６は前記燃焼診断装置１００における診断結果を表示する表示装置である。尚、前記燃焼診断装置１００に燃焼診断結果に基づく警報を発信する警報装置を接続してもよい。
【００６５】
次に、かかるガスエンジンの燃焼診断装置１００及び燃焼制御装置２００の動作を説明する。
前記筒内圧力検出器１により検出された前記燃焼室４４内のガス圧力即ち筒内圧力検出信号は燃焼診断装置１００に入力され、ノイズ除去フイルタ（図示省略）において高周波のノイズを除去されて電圧変動のない平均化された筒内圧力検出信号となる。一方、前記燃焼診断装置１００には前記クランク角検出器２からのエンジンクランク角検出信号、前記負荷検出器３６からのエンジン負荷検出信号、及び前記カム軸トップ検出器３２からのカム軸トップ検出信号も入力されている。
【００６６】
第２図及び第３図において、前記エンジン２０からのシリンダ（気筒）数分の筒内圧力検出信号、クランク角検出信号、カム軸トップ検出信号、負荷検出信号等は連続的に前記燃焼診断装置１００に入力され、該燃焼診断装置１００において前記各検出信号に基づき後述するような燃焼診断を行い、その診断結果を時々刻々燃焼制御装置２００に入力する。
【００６７】
そして、該燃焼制御装置２００においては前記診断結果に従い、第２図のように前記エンジン２０の燃料着火タイミング制御信号を該エンジン２０に出力し、あるいは第３図に示すように前記エンジン２０の燃料着火タイミング制御信号及び燃料噴射量制御信号を該エンジン２０に出力し、該エンジン２０を前記診断結果に対応した燃焼状態にて運転制御しあるいは必要に応じて停止する。
【００６８】
尚、第２図及び第３図において、燃焼診断装置１００はシングルＣＰＵで構成し、燃焼制御装置２００はＣＰＵ２重系で構成し、燃焼診断装置１００のＣＰＵが暴走等により動作しなくなった場合においても、燃焼診断装置１００を停止させて燃焼制御装置２００側のＣＰＵで独立運転により、夫々の気筒への着火タイミングと燃料噴射量の制御を行っている。
【００６９】
次に、前記燃焼診断装置１００においては、前記筒内圧力検出器１からの筒内圧力検出データを次のように処理する。
前記筒内圧力検出データ即ち第４図（Ａ）及び第４図（Ｂ）のＺ線で示される筒内圧力線図に基づき、吸気弁４１及び排気弁４２が開き吸気圧力とほぼ同一の圧縮始め以前の筒内圧力を基準圧力Ｐｂに採り、筒内圧力の検出値Ｐと前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ−Ｐｂ）を前記クランク角検出器２から入力されるクランク角に対応させて算出する。
そして、圧縮行程における任意点の差圧ΔＰ０を基準差圧として、各クランク角における差圧ΔＰと前記基準差圧ΔＰ０との比、即ち筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０を算出し、該筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０を用いて以下の燃焼診断を行う。
【００７０】
前記筒内圧力検出データは、筒内圧力検出器１の大気温度の変化による熱膨張差、筒内圧力検出器１の経時による劣化等によって第４図（Ａ）及び第４図（Ｂ）のＺ線で示される正常値に対してＺ１線のように上方にドリフトし、あるいは場合によってはＺ２線のように下方にドリフトすることがある。
【００７１】
然るに従来は、第４図（Ｂ）に示されるように前記燃焼診断装置１００による燃焼診断用の筒内圧力データとして、筒内圧力の検出値（絶対値）Ｐ０、Ｐｐを採っていたため、前記のような筒内圧力検出器１の出力レベルが全体的に低下しあるいは上昇した場合にはかかる筒内圧力データによる燃焼診断結果に誤差が生ずる。
【００７２】
これに対して第４図（Ａ）に示される本発明の実施例においては、エンジン運転中において大気状態等の外部条件による変動が小さい吸気圧力を含む圧縮始め以前の基準圧力（Ｐｂ）との差圧（ΔＰ＝Ｐ−Ｐｂ）をベースとして筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０を算出し、該筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０を用いて燃焼診断を行うので、筒内圧力の絶対値は不要となる。
これにより、筒内圧力検出器１の劣化、温度ドリフト、較正不良等により該筒内圧力検出器１からの出力レベルが全体的に低下し、あるいは別の理由で上昇した場合においても、燃焼診断の精度を低下させることなく所定の精度を維持した診断を行うことができる。
【００７３】
次に、第５図に示される制御フローチャート及び第１２図（Ａ）の筒内圧力―クランク角線図に基づき前記燃焼診断装置１００の燃焼診断動作につき説明する。
前記燃焼診断装置１００には、前記筒内圧力検出器１から入力される筒内圧力検出値と前記クランク角検出器２から入力されるクランク角検出値とにより、第１２図（Ａ）に示されるような筒内圧力―クランク角関係線図が求められる。第１２図（Ａ）のＡが正常な燃焼が行われている時の筒内圧力線図である。
【００７４】
第５図において、前記燃焼診断装置１００においては筒内圧力が上がらない若しくは変化しない等の理由により第３０図のフロー図に基づいて、前記筒内圧力検出器１の異常の有無を判断し、異常であれば後述する筒内圧力検出器１を交換する等の異常判定後の動作に移り、正常であれば次の筒内圧力診断ステップに移る（Ｓ０１）。
【００７５】
次いで、前記のように、前記筒内圧力の検出値Ｐと前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ−Ｐｂ）を前記クランク角検出器２から入力されるクランク角に対応させて算出し、圧縮行程における任意点の差圧ΔＰ０を基準差圧として各クランク角における差圧ΔＰと前記基準差圧ΔＰ０との比、即ち筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０を算出する。
【００７６】
次いで、前記圧縮行程における任意点の差圧つまり基準差圧ΔＰ０と前記基準差圧ΔＰ０の許容される最小値即ち許容圧縮差圧Ｐｃ０とを比較し、前記許容圧縮差圧Ｐｃ０以下のとき即ちΔＰ０≦Ｐｃ０のときには、ガス漏れ等の機械的トラブルによって圧縮圧力Ｐｃが正常値から異常に低下しているものと判定する（Ｓ１）。第１２図（Ａ）のＥが、圧縮圧力Ｐｃが異常に低下している時の筒内圧力線図である。
【００７７】
次いで、前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０におけるΔＰが筒内最高圧力Ｐｐと前記基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰｐの場合における圧力比である筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０と予め設定された最高圧力比の許容される最大値即ち許容最高圧力比Ｐｐ０とを比較し、前記最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が前記許容最高圧力比Ｐｐ０を超えたとき即ちΔＰｐ／ΔＰ０≧Ｐｐ０のとき（Ｓ２）、もしくは前記最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が予め設定されたＰｐ０よりも低い圧力比Ｐｈ１を超えた状態即ちΔＰｐ／ΔＰ０≧Ｐｈ１（Ｓ３）での運転サイクルの回数Ｎｈが許容回数Ｎｈ０を超えたとき即ちＮｈ≧Ｎｈ０のとき（Ｓ４）には、筒内最高圧力Ｐｐが設計値（正常値）から異常に上昇しているものと判定する。
【００７８】
次いで、ノッキングの判定手段（ステップ）において、判定時点から過去の複数サイクル中において前記最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が、ノッキング発生限界として予め設定されたノッキング許容圧力比Ｐｈ２を超える即ちΔＰｐ／ΔＰ０≧Ｐｈ２となる（Ｓ５）サイクルの発生数Ｓｎが許容発生数Ｓｎ０を超えたとき即ちＳｎ≧Ｓｎ０となったとき（Ｓ６）には、前記燃焼室４４内においてノッキングが発生しているものと判定する。第１２図（Ａ）のＢがノッキング発生時の筒内圧力線図である。
【００７９】
次いで、失火の判定手段（ステップ）において、前記最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が予め設定された前記最高圧力比の最小値（失火発生条件となる圧力比）即ち許容最小圧力比Ｐｎよりも小さくなり（ΔＰｐ／ΔＰ０≦Ｐｎ）（Ｓ７）、かつ第１２図（Ａ）に示す燃焼行程における任意点の差圧ΔＰ１と前記基準差圧ΔＰ０との燃焼圧力比ΔＰ１／ΔＰ０を算出して該燃焼圧力比ΔＰ１／ΔＰ０が予め設定された失火発生限界の圧力比即ち許容圧力比Ｐｍよりも小さく（即ちΔＰ１／ΔＰ０≦Ｐｍ）、かつ後述するように、燃焼行程における前記任意点の差圧ΔＰ１よりも低圧側の差圧ΔＰ２との比である低圧側の燃焼圧力比ΔＰ２／ΔＰ０が消炎発生限界の圧力比即ち消炎許容圧力比Ｐｍ１よりも小さいとき（ΔＰ２／ΔＰ０≦Ｐｍ１）（Ｓ９）には、前記燃焼室４４内において失火が発生しているものと判定する。
【００８０】
この場合、前記燃焼行程における任意点の差圧ΔＰ１のベースとなる圧力Ｐ１は、第１２図（Ａ）に示すように、上死点前における前記基準差圧ΔＰ０のベースとなる圧縮行程における圧力Ｐ０のクランク角（−θ１）と、上死点後における同一クランク角（θ１）における圧力とする。
また、燃焼行程における低圧側の差圧ΔＰ２のベースとなる前記圧力Ｐ１よりも低圧側の圧力Ｐ２は、第１２図（Ａ）に示すように、上死点前における圧縮始め圧力Ｐｂのクランク角（−θ２）と、上死点後における同一クランク角（θ２）における圧力とする。
第１２図（Ａ）のＣが前記失火発生時の筒内圧力線図である。
【００８１】
次に、消炎発生の判定手段（ステップ）においては、前記最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が許容最小圧力比Ｐｎよりも小さくなり（ΔＰｐ／ΔＰ０≦Ｐｎ）（Ｓ７）、かつ前記燃焼圧力比ΔＰ１／ΔＰ０が予め設定された失火発生限界の圧力比即ち失火許容圧力比Ｐｍよりも小さく（即ちΔＰ１／ΔＰ０≦Ｐｍ）となる（Ｓ８）状態で以って、燃焼行程における前記任意点の差圧ΔＰ１よりも低圧側の差圧ΔＰ２との比である低圧側の燃焼圧力比ΔＰ２／ΔＰ０が消炎発生限界の圧力比即ち消炎許容圧力比Ｐｍ１よりも大きいとき（ΔＰ２／ΔＰ０≧Ｐｍ１）（Ｓ９）、前記燃焼室４４内における消炎発生の判定を行う。第１２図（Ａ）のＤが消炎発生時の筒内圧力線図である。
【００８２】
尚、前記のように、前記低圧側の燃焼圧力比ΔＰ２／ΔＰ０が消炎発生限界の圧力比即ち消炎許容圧力比Ｐｍ１よりも小さいときには（Ｓ９）、前記燃焼室４４内に失火発生の状態にあるものと判定する。
従って、前記燃焼行程における差圧検出値を、高圧側ΔＰ１と低圧側ΔＰ２との２点を用いて燃焼圧力比ΔＰ１／ΔＰ０及びΔＰ２／ΔＰ０を算出し、失火許容圧力比Ｐｍ及び消炎許容圧力比Ｐｍ１と比較することにより、失火と消炎とを分類することができる。
【００８３】
次いで、前記ステップ（Ｓ７）において、最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が許容最小圧力比Ｐｎよりも大きくなった（ΔＰｐ／ΔＰ０＞Ｐｎ）正常燃焼時において、前記筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が予め設定された基準最高圧力比の最大値Ｐｓｈを超えたとき（ΔＰｐ／ΔＰ０≧Ｐｓｈ）（Ｓ１０）、筒内最高圧力が基準値よりも高くなっているものと判定する。
また、前記筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が予め設定された基準最高圧力比の最小値Ｐｓｌ以下のとき（ΔＰｐ／ΔＰ０≦Ｐｓｌ）（Ｓ１１）、筒内最高圧力が基準値よりも低くなっているものと判定する。
【００８４】
第１２図（Ｂ）は前記ΔＰ０＝１となるようにスケーリングしたときの、前記最高圧力ΔＰｐ及びその許容値Ｐｐ０、Ｐｈ１、圧縮圧力ΔＰ０及びその許容値Ｐｃ０、ノッキング許容圧力比Ｐｈ２、失火発生の許容圧力比Ｐｎ、Ｐｍ，消炎発生限界の許容圧力比Ｐｍ１、正常燃焼時における基準最高圧力比の最大値Ｐｓｈ及びＰｓｌを模式的に示したものである。
【００８５】
本図より明らかなように最高圧力異常しきい値Ｐｐ０及びＰｈ１、Ｐｈ２：ノッキングしきい値、Ｐｎ：失火、消炎しきい値、夫々のしきい値で夫々のレベルは、Ｐｎ≦Ｐｓｌ≦ｓｈ≦Ｐｈ２≦Ｐｈ１＜Ｐｐ０のようになっているが、これは前記大小関係を満足する限り、前記しきい値圧力比をエンジン負荷またはエンジン回転数または吸気温度を含むエンジン運転条件の関数で変化させてもよい。
【００８６】
次に、前記燃焼診断装置１００による診断結果と該診断結果に基づく前記燃焼制御装置２００の作動について第６図（Ａ）〜第６図（Ｆ）、第７図（Ａ）〜第７図（Ｇ）及び第８図、第９図により説明する。
先ず、前記燃焼診断装置１００により、ΔＰｐ／ΔＰ０≧Ｐｐ０となり筒内最高圧力Ｐｐが設計値（正常値）から異常に上昇していると診断され、またΔＰ０≦Ｐｃ０となり圧縮圧力Ｐｃが正常値から異常に低下しているものと診断された際には、燃焼制御装置２００はエンジン２０の停止装置を作動させ該エンジン２０を停止せしめる（第６図（Ａ）、第７図（Ａ）及び第８〜第９のステップ（Ｄ１）、（Ｄ２））。
【００８７】
これにより、筒内最高圧力の過大の検知及び対応処置が正確かつ迅速にでき、筒内最高圧力Ｐｐ過大によるエンジン２０の破損あるいは耐久性の低下を確実に防止できるとともに、圧縮圧力Ｐｃ異常低下による燃焼不良の継続を防止できる。次いで、前記燃焼診断装置１００により最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０がノッキング許容値を超えてノッキングが発生していると診断された際には、燃焼制御装置２００は燃料着火タイミングを一定量α遅角させる（第６図（Ｂ），第７図（Ｂ）及び第８図〜第９図のステップ（Ｄ５）、（Ｄ１１））。
【００８８】
これによりノッキングの発生を迅速かつ確実に回避できるとともに燃焼状態のばらつきを抑えることができ、結果として常時エンジン性能をノッキングの発生寸前の高性能域で最適制御できる。
【００８９】
次いで、前記燃焼診断装置１００により筒内圧力検出器１の異常が診断された際には、燃焼制御装置２００は後述するように該当シリンダの燃料を遮断しあるいは着火タイミングを安全位置まで遅らせる（第６図（Ｆ），第７図（Ｇ）及び第８図〜第９図のステップ（Ｄ４）、（Ｄ１０））。
【００９０】
次いで、前記燃焼診断装置１００により、前記のようにして、最高圧力が高くなっていると診断された際には、燃焼制御装置２００は燃料着火タイミングを単位時間あたり一定量（ΔＴｈ）ずつ遅角させる（第６図（Ｃ）、第７図（Ｃ）及び第８〜第９のステップ（Ｄ６）、（Ｄ１２））。
【００９１】
また前記燃焼診断装置１００により前記のようにして、最高圧力比が基準最高圧力比以下となったとき、燃料着火タイミングを単位時間あたり一定量（ΔＴ１）ずつ進角させる（第６図（Ｅ）、第７図（Ｅ）及び第８図〜第９図のステップ（Ｄ７）、（Ｄ１３））。
これにより、筒内最高圧力を常時基準最高圧力の範囲に保持でき、エンジン性能を所要性能値に維持できるとともに燃焼温度過昇によるＮＯｘ発生量の増大を抑制できる。
【００９２】
次いで、前記燃焼診断装置１００により、前記のようにして、失火が発生していると診断された際には、燃焼制御装置２００は当該失火発生シリンダの燃料噴射を遮断せしめる（第６図（Ｆ）、第７図（Ｇ）及び第８図〜第９図のステップ（Ｄ３）、（Ｄ１０））。
これにより、失火の発生を迅速かつ確実に検知でき、当該発生シリンダについて失火対応処置つまり燃料噴射の遮断措置を行うことによって他のシリンダでの運転を当該発生シリンダの失火に影響されることなく円滑に行うことが可能となる。
【００９３】
次いで、前記燃焼診断装置１００により、前記のようにして、消炎発生と診断された際には、燃焼制御装置２００は当該消炎発生シリンダの燃料噴射量を増加せしめる（第７図（Ｆ）及び第９図のステップ（Ｄ０４）、（Ｄ０１１））。
これにより、消炎の発生を迅速かつ確実に検知でき、当該発生シリンダについて消炎対応処置つまり燃料噴射量の増加を行うことによって消炎の継続を回避できるとともに、他のシリンダによる運転を当該消炎発生シリンダに影響されることなく円滑に行うことができる。
【００９４】
以上のように、かかる実施例によれば、燃焼診断装置１００による燃焼診断と該診断結果を受けての燃焼制御装置２００による燃焼項目の制御とを常時連働させて行うことができる。第１０図（Ａ）〜第１０図（Ｄ）には、かかる燃焼診断装置１００による燃焼診断と燃焼制御装置２００による燃焼項目の制御とに基づく燃料着火タイミング及び燃料噴射量の時間変化を示している。
【００９５】
次に、前記燃焼診断装置１００、燃焼制御装置２００及びガスエンジン２０の作動状況を示す第１１図において、前記燃焼診断装置１００により筒内圧力検出器（筒内圧力センサ）１の異常を示す診断結果が出力されたときには、前記燃焼制御装置２００によって当該筒内圧力検出器が異常状態にあるシリンダの燃焼診断を停止し、燃料着火タイミングを安全位置まで一定量遅角させて筒内圧力センサの異常状態を保持する。
【００９６】
そして、前記筒内圧力検出器１の復旧後、燃焼診断装置１００が自動的に正常作動に復帰するとともに、燃焼制御装置２００が正常作動に戻り、前記異常シリンダの燃料着火タイミングを正常に戻すことが可能となる。
これにより、筒内圧力検出器１に異常が発生した場合において、当該異常発生シリンダの燃料着火タイミング及び燃料噴射量を前記異常に対応する状態に調整しつつ筒内圧力検出器１の復旧を行い、該検出器１の復旧後は自動的に正常な燃焼制御に復帰でき、エンジンの運転を停止することなく前記筒内圧力検出器１の異常発生に対処することができる。
【００９７】
次に第１０図（Ａ）、第１３図（Ｂ）、第１４図（Ａ）、第１４図（Ｂ）及び第１５図に基づき、前記燃焼診断装置１００における燃焼診断の基準値（しきい値）の変更動作について説明する。
第１３図（Ｂ）において、前記燃焼診断装置１００には、エンジン負荷Ｗと筒内最高圧力の許容最高圧力比Ｐｐ０（しきい値）との関係が関数として設定されており（同図（Ａ）のようにＰｐ０＝ｆ（Ｗ））、第１３図（Ａ）のように、前記負荷検出器３６からエンジン負荷の検出値が入力されると、前記のように、筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０と前記エンジン負荷Ｗに対応する許容最高圧力比Ｐｐ０（しきい値）とを比較し、ΔＰｐ／ΔＰ０≧Ｐｐ０であれば異常燃焼、ΔＰｐ／ΔＰ０＜Ｐｐ０であれば正常燃焼と判定する。
【００９８】
また、第１４図（Ｂ）において、前記燃焼診断装置１００には、エンジン回転数Ｎと筒内最高圧力の許容最高圧力比Ｐｐ０（しきい値）との関係が関数として設定されており（第１４図（Ａ）のようにＰｐ０＝ｆ（Ｎ））、第１４図（Ａ）のように、前記エンジンのクランク角検出器２を通してエンジン回転数Ｎの検出値が入力されると、前記のように、筒内最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０と前記エンジン回転数Ｎに対応する許容最高圧力比Ｐｐ０（しきい値）とを比較し、ΔＰｐ／ΔＰ０≧Ｐｐ０であれば異常燃焼、ΔＰｐ／ΔＰ０＜Ｐｐ０であれば正常燃焼と判定する。
【００９９】
また、図示を省略したが、エンジン２０の吸気温度を含むエンジン運転条件と前記許容最高圧力比Ｐｐ０（しきい値）との関係を関数として設定し、前記と同様な判定動作を行う。
また前記許容最高圧力比Ｐｐ０（しきい値）の他に、前記実施例に示された基準最高圧力比の最大値Ｐｓｈ及び基準最高圧力比の最小値Ｐｓｌ、許容圧縮差圧Ｐｃ０、ノッキング許容圧力比Ｐｈ２、失火最小圧力比Ｐｎ、失火許容圧力比Ｐｍ及び消炎許容圧力比Ｐｍ１等についても、前記エンジン負荷Ｗ、エンジン回転数Ｎ、吸気温度を含むエンジン運転条件によって変化させることができる。
【０１００】
かかる実施例によれば、前記許容最高圧力比Ｐｐ０（しきい値）を一定として燃焼診断を行うことなく、エンジンの運転条件をエンジン負荷Ｗ、エンジン回転数Ｎ、吸気温度等により検出し、筒内最高圧力許容値Ｐｐ０（しきい値）、基準最高圧力比の最大値Ｐｓｈ及び基準最高圧力比の最小値Ｐｓｌ許容圧縮圧力比Ｐｃ０、ノッキング許容圧力比Ｐｈ２、失火最小圧力比Ｐｎ、失火許容圧力比Ｐｍ及び消炎許容圧力比Ｐｍ１等の燃焼診断項目の夫々のしきい値をエンジン運転条件や各気筒毎に条件変化に応じて自在に変化させている。
【０１０１】
これにより、燃焼状態診断にあたって、燃焼診断項目における基準値（しきい値）をエンジンや各気筒の運転条件に適合した値に調整でき、燃焼診断精度を高く維持することができる。尚、第２図、第３図及び後記する第１６図において１００ａは前記燃焼診断装置を動作させるか否かのＯＮ−ＯＦＦスイッチである。
【０１０２】
次に、第２０図、第２９図（Ａ）、第２９図（Ｂ）及び第３０図に基づき筒内圧力検出器１の異常判定動作について説明する。
第２０図の筒内圧力線図において、Ｐｂは前記燃焼診断における圧縮始め以前の基準圧力、Ｐ３は前記任意点の圧縮圧力Ｐ０より一定角遅れた（時間的に早いタイミングで計測した）点での圧力、Ｐ１は前記Ｐ０より一定角遅れた点（時間的に遅いタイミングで計測した）点での圧力、Ｐ２は前記Ｐ１より一定角進んだ点での圧力でＲＷＡ〜ＲＷＢは筒内圧力検出器１の異常判定範囲、筒内圧力の（ＰＴｂ〜ＰＴａ）はノッキングが検出可能な圧力値を含む圧力値の検出可能範囲、ＰＳｂは許容最高吸気圧力値、ＰＳａは許容最低吸気圧力値である。Ａａ〜Ａｂは最高圧力Ｐｐに対応する燃焼行程域のクランク角度範囲である。
【０１０３】
第２０図および第３０図において、前記筒内圧力検出器１の異常判定を行うにあたっては、先ず第３０図の筒内センサ異常判定ルーチンＥにおいて、先ず気筒Ｎｏ．Ｋ＝１に設定後（Ｅ０）、気筒＃１の等クランク角度毎に筒内圧力＃１をサンプリング（Ｅ０１）し、気筒Ｋ（１）の筒内圧力Ｐｋ（１）を計測して、前記燃焼室４４内における筒内圧力Ｐｋを検出して燃焼診断装置１００に入力する（Ｅ１）。
【０１０４】
次いで、
（ａ）全行程におけるクランク角度範囲の圧力検知器１の値が該検知器１の測定レンジ範囲ＰＴａ〜ＰＴｂに入っているかを判断し（Ｅ２）、
（ｂ）次に吸気行程で、吸気圧の最大値ＰＳｂ〜最小値ＰＳａに入っているかを判断し（Ｅ３）、
（ｃ）更に最高圧力Ｐｐにおけるクランク角Ｐｐａｎｇがクランク角度範囲Ａａ〜Ａｂの範囲にあるか否か（Ｅ４）、を判断し、
（ｄ）さらにセンサーに異常がない場合は第２９図（ａ）のごとくほとんどノイズがのっていない場合で計測が行われるが第３０図（ｂ）のごとくノイズが大きい状態で計測した場合の誤判断を防止する方法として、第３０図に示す測定値の標準偏差判断フロー、すなわち、吸気圧力を含む圧縮始め以前の基準圧力Ｐｂの過去ｎサイクルの値
｛Ｐｂｊ−ｎ＋１，Ｐｂｊ−ｎ＋２，Ｐｂｊ−ｎ＋３，…，Ｐｂｊ｝の標準偏差の値が標準偏差の許容しきい値εを超えていないことを判定するフローにより、センサーの異常の有無を判定する。
【０１０５】
そして前記（Ｅ２〜Ｅ４）の判断フローにおいて、ノイズ等によるトリガーパルス等で瞬間的に前記範囲を超える場合があるために、等クランク角毎に圧力検知して（Ｅ５）で同一気筒の圧力検知器が前記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）４項目の何れか１つを満足しない状態が設定されたｉ回（複数回）以上連続したとき（Ｅ６）その気筒の筒内圧力検出器（センサ）１が異常と判定する（Ｅ８）。
次に気筒ＮＯ．Ｋ＝Ｋ＋１に更新しながら（Ｅ１０）全ての気筒の圧力検知器を検知して前記センサの異常判定を終了し、センサ正常と判断した場合（Ｅ７）にＫ←１に更新して（Ｅ１２）燃焼診断に移行する。
【０１０６】
かかる実施例によれば、（ａ）により筒内圧力検知器の計測領域（ＰＴｂ〜ＰＴａ）を超える圧力信号が複数回あった場合に異常と判断するために、ノイズ等によるトリガーパルス等で瞬間的に前記範囲を超える場合があっても、筒内圧力検出器１のスパークノイズ、断線、接触不良等の発生を精度良く検知できる。
また（ｂ）により筒内圧力検出器１の経時変化によるドリフトの発生を検知できる。さらに（ｃ）により筒内圧力とクランク角との関係が狂いを生ずることなく検出されているか否かを確認できる。
【０１０７】
従って、筒内圧力検出器１の異常やクランク角との関係の異常を多面的に自動的に検知でき、該筒内圧力検出器１の異常状態があった場合における診断の暴走を確実に防ぐことが出来、この場合に第２図、第３図及び第１６図等で示すように、診断を停止し燃焼制御装置２００の制御のみで運転を行うかエンジンを停止してその修理を行うことが出来る。
即ち、燃焼制御装置はセンサ異常を検知すると、着火タイミングを安全な位置まで遅角し、センサ異常状態を自己保持する。そして燃焼診断装置はセンサ交換後、自動復帰し、正常に診断を行うがこの状態では失火判定状態となる。
【０１０８】
ここで、該当気筒を着火すると、該当気筒は安全な着火タイミング位置で運転開始する。この後、手動で燃焼制御装置に対し該当気筒のセンサ異常をリセットすることにより、制御が再開し、燃焼状態が正常よりやや低めの状態から正常状態に復帰する。
【０１０９】
第１６図は、本発明の実施例に係るガスエンジンの燃焼診断システムの全体構成図、第１７図は、本発明の実施例に係るガスエンジンの燃焼診断システムの全体制御フローチャート図で、第５図に対応するが、燃焼域に対応するクランク角度範囲Ａａ〜Ａｂの範囲において検知される最高圧力Ｐｐに対応するクランク角アングルＰｐａｎｇに対応させてカテゴリ診断を行うとともに、正常範囲のみ無段階制御した図である。
【０１１０】
第１８図は、第１６図〜第１７図の発明に適用されるアナログ式燃焼診断信号伝達方法の説明図である。
第１９図（Ａ）は、燃焼診断結果のカテゴリ情報に対するアナログ値の変化を示す全体の説明図で、第１９図（Ｂ）は燃焼診断結果のカテゴリ情報に対するアナログ値の変化を示す拡大の説明図である。
【０１１１】
第２０図は、前記実施例における筒内圧力の診断検知説明用圧力線図である。そして本発明は、前記実施例と異なりシリアル伝送線でのアナログ値の段階的表示が可能なように、第２０図に示す燃焼域に対応するクランク角度範囲Ａａ〜Ａｂの範囲における検知圧力Ｐに対応させて夫々しきい値を設定している。
即ち、しきい値は、Ｐｐ０及びＰｈ１：Ｐｍａｘ異常しきい値、Ｐｈ２：ノッキングしきい値、Ｐｎ：失火、消炎しきい値、夫々のレベルは、Ｐｐ０≧Ｐｈ１≧Ｐｈ２≧Ｐｓｈ≧Ｐｓｌ≧Ｐｎのように段階的にレベルが低減するように設定している。
【０１１２】
第１７図に戻り、センサ異常処理判断フロー（Ｓ’０１）終了後センサ異常でなければ次に圧縮圧力ΔＰ０が正常値から異常に低下しているか否かを判定する（Ｓ’１）。
エンジンの圧縮行程に対応するクランク角度の範囲において検知される前記基準差圧ΔＰ０を、許容圧縮圧力比しきい値Ｐｃ０と比較し、前記許容圧縮圧力しきい値Ｐｃ０以下のとき即ちΔＰ０≦Ｐｃ０のときには、ガス漏れ等の機械的トラブルによって圧縮圧力Ｐｃが正常値から異常に低下していると判定（Ｓ’１）。
【０１１３】
Ｓ’２のとき又はＳ’３での運転サイクルの回数Ｎｈが許容回数Ｎｈ０を超えたとき即ちＮｈ≧Ｎｈ０のとき（Ｓ’４）には、筒内最高圧力Ｐｐが設計値（正常値）から異常に上昇しているものと判定するステップ。
Ｓ’５〜Ｓ’６のノッキング判定ステップ。
Ｓ’７〜Ｓ’９の失火判定ステップと消炎発生の判定ステップは第５図と同様である。
【０１１４】
従って、本実施例においては、前記所定クランク角範囲の燃焼域で採取した前記筒内圧力比ΔＰ／ΔＰ０を、各診断カテゴリ情報毎に設定したしきい値に基づいて燃焼診断を行い、且つ前記各診断カテゴリ情報毎のしきい値が、段階的にレベルが低減するように設定され、夫々のしきい値レベル段階で、異なるカテゴリ情報が判断できるようにし、焼最高圧力付近のクランク範囲に検知範囲を設定して、前記各診断カテゴリ情報毎のしきい値が、最高圧力異常しきい値Ｐｐ０及びＰｈ１、Ｐｈ２：ノッキングしきい値、Ｐｎ：失火、消炎しきい値、夫々のしきい値で夫々のレベルは、Ｐｎ≦Ｐｓｌ≦Ｐｓｈ≦Ｐｈ２≦Ｐｈ１＜Ｐｐ０のようにしている。
【０１１５】
この結果、前記ステップ（Ｓ２０）において、最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０が（ΔＰｐ／ΔＰ０＜Ｐｈ２）の正常燃焼時において、ΔＰｐ／ΔＰ０がノッキングしきい値以下であるので、Ｐｈ２〜Ｐｎの値をＣｋ〜Ｃｑの範囲の下記直線式に換算して燃焼診断装置にアナログ情報として伝達する。
Ｃ＝｛（Ｃｑ−Ｃｋ）／（Ｐｎ−Ｐｈ２）｝×｛（ΔＰｐ／ΔＰ０）−Ｐｈ２｝＋Ｃｋ
【０１１６】
第１６図は、かかる実施例に係るガスエンジンの燃焼診断システムの全体構成図で正常範囲のみ無段階制御した図で、燃焼域に対応するクランク角度範囲Ａａ〜Ａｂの範囲において検知される最高圧力Ｐｐに夫々第１９図（Ａ）及び第１９図（Ｂ）に示すしきい値を設定して診断させるものである。
【０１１７】
図において、２０は多気筒エンジン、１００は燃焼診断装置で、カム軸トップ位置、クランク角とともに、各クランク角毎に気筒数分の筒内圧力を検知し、第１７図に基づくフローで燃焼診断を行い、診断判定結果は、そして前記した診断判定結果は、第１９図（Ａ）及び第１９図（Ｂ）に示すようにＣｐ：Ｐｍａｘ異常判定アナログレベル、Ｃｅ：圧縮圧判定アナログレベル、Ｃｋ：ノッキング判定アナログレベル、Ｃｑ：消炎判定アナログレベル、Ｃｍ：失火判定アナログレベル、Ｃｘ：センサ異常判定アナログレベルで夫々設定し、夫々のレベルは、Ｃｐ＞Ｃｅ＞Ｃｋ＞Ｃｍ＞Ｃｘのように段階的にアナログレベルが低減するように設定している。
【０１１８】
即ち燃焼診断装置１００から燃焼制御装置２００側に伝送される診断結果の信号が、アナログレベルで構成され、各診断カテゴリ毎にアナログレベルが、段階的に低減するように設定され、燃焼制御装置２００側で夫々のアナログレベル段階で、異なるカテゴリ情報が判断できるように出来、前記各診断カテゴリ毎におけるアナログレベルが、正常診断カテゴリのアナログレベルが中央に、最高圧力異常や圧縮圧異常のようなエンジン全体の異常は高位に、失火、消炎、センサ異常、信号線断線等の気筒単位の異常は低位設定され、ノッキングしきい値と消炎しきい値の間に位置する正常燃焼圧力若しくは圧力比範囲を、燃焼制御装置側に信号線１０１を介して各気筒毎にアナログレベルで伝送する際に、その圧力（圧力比）に応じたアナログレベルに変換して無段階的に制御されたアナログ信号を燃焼制御装置２００側に伝送することができ、多気筒のエンジンに用いられる内燃機関の燃焼診断・制御装置において、燃焼診断装置１００と燃焼制御装置２００間に、気筒数に対応した数のアナログ信号線１０１が接続され、各診断カテゴリ毎にアナログレベルが、段階的に低減するように設定されたアナログ信号をシリアルに送信して燃焼制御装置側で診断カテゴリの判別を行い、若しくはアナログレベル応じた燃焼圧力若しくは圧力比を判別することが可能となる。
【０１１９】
即ち、第１８図に示すように、夫々のアナログレベルでシリアルにアナログ信号を送信することにより、診断結果のカテゴリ情報をＫ段階のアナログ値で規定することにより、１気筒に対し、１本のアナログ信号線１０１で情報を伝達することが出来、ｍ気筒ではｍ本の信号線１０１で足りる。
又１本の信号線１０１と気筒情報が１：１で対応しているために、断線した気筒のみ制御不可となるのみで、他の気筒には影響せず、然もアナログ情報であるために、ノイズが載って誤作動になることもない。
【０１２０】
又正常圧力範囲では、Ｐ＝ΔＰｐ／ΔＰ０を計算し、次に
Ｃ＝（Ｃｑ−Ｃｋ）＊（Ｐ−Ｐｈ２）／（Ｐｎ−Ｐｈ２）＋Ｃｋで
｛Ｐｈ２〜Ｐｎ｝→｛Ｃｋ〜Ｃｑ｝で示すことにより正常圧力範囲での無段階圧力レベル情報を受け取ることが出来る。
【０１２１】
そして燃焼制御装置側２００では、第１６図に示すように、
前記アナログ情報｛Ｃｋ〜Ｃｑ｝を
Ｐ＝｛（Ｐｎ−Ｐｈ２）／（Ｃｑ−Ｃｋ）＊（Ｃ−Ｃｋ）｝＋Ｐｈ２
で
｛Ｃｋ〜Ｃｑ｝→｛Ｐｈ２〜Ｐｎ｝
とアナログ情報から圧力情報に戻した後、フィードバックゲイン定数をＦとし、（ΔＴ）＝Ｆ＊（Ｐ−Ｐｓｍ）
により噴射タイミングをＴ←Ｔ＋ΔＴに更新する。
【０１２２】
これにより正常圧力範囲｛Ｐｈ２〜Ｐｎ｝で燃料着火タイミングを一定量（ΔＴ）遅角若しくは進角させることにより、更にエンジン性能を所要性能値に効率的に維持でき、燃焼制御装置２００により、時々刻々の燃焼状態を燃焼診断装置で把握し、燃焼制御装置でパイロット燃料やガス燃料等の燃料着火タイミングや燃料噴射量を変えることにより燃焼状態を常時制御することができる。
【０１２３】
次に第１図に示す表示装置６の構成について第２１図から第２７図に基づいて説明する。
本発明の燃焼診断装置に接続する表示装置は、燃焼診断結果と圧力波形の２種類を表示することができる。
【０１２４】
第２１図は、燃焼診断装置から伝送された燃焼診断結果を表示装置に表示した表図で、各気筒番号を＃１〜＃１８として列側の項目に、又行側に設けた診断項目はセンサ異常（Ｘ）、最高圧力Ｐｐ異常（Ｐ）、ノッキング（Ｋ）、最高圧力Ｐｐ高め（Ｈ）、最高圧力Ｐｐ適性範囲（Ｎ）、最高圧力Ｐｐ低め（Ｈ）、消炎（Ｑ）、失火（Ｍ）、圧縮圧低下（Ｅ）毎に燃焼診断装置から伝送された燃焼診断結果の夫々の項目を記号で表示装置で表示した例である。燃焼診断結果に従い１サイクル毎に四角の記号表示が更新される。
特に本実施例では気筒数が多いため、四角に抜き文字で燃焼カテゴリを示すことにより、認識しやすくしている。
【０１２５】
第２２図は、多気筒の一例として４気筒のエンジンにおける燃焼診断装置側と表示装置側の夫々の気筒の筒内圧力の伝送及び表示過程を示し、上から４段目までのグラフ図は、４気筒エンジン夫々の筒内圧力波形の計測結果で、カム軸トップ位置を０度として、クランク角１サイクル（一回転）毎の圧力波形が圧力センサでクランク角と対応させて等クランク毎に計測される。表示器１２４への出力波形、表示器に表示した筒内波形の一例を示す図である。
【０１２６】
下から２番目のグラフは、燃焼診断装置が接続された表示器１２４に出力する波形である。表示は制御とは無関係なので、燃焼診断装置１００から表示装置６でのデータ伝送方式は、シリアル伝送としている。このため軸トップ信号検知後に測定した波形中、燃焼診断に必要な太線で示した領域のみ表示器１２４へのデータ伝送対象とするために筒内圧力検知器（センサ）での検知毎に時々刻々クランク角に同期して、診断装置側の第１のリングメモリに全気筒の燃焼状態を示す筒内圧力波形を書き込み、次のカム軸トップ位置より夫々｛ａ１｝、｛ａ２｝、｛ａ３｝、｛ａ４｝づつ角度遅れを持たせて圧縮領域から燃焼領域までの所定クランク範囲の診断領域の角度波形を信号伝送線２０１に載せて送り、さらに次のカム軸トップを検知するまでの１サイクル＝７２０度以内にシリアル伝送することで、限られた通信量を有効活用している。
【０１２７】
例えば送信領域を６０〜８０°の範囲に設定すれば、圧力検知器１の検知速度に対応した波形を、さらに次のカム軸トップを検知するまでの１サイクル＝７２０度以内に信号伝送線２０１でシリアル伝送することが可能となる。
最下段のグラフはシリアル伝送したデータを表示装置６のオシログラフ１２４に表示した筒内圧波形の様子を示す。
【０１２８】
この時、各気筒の圧力波形は酷似しているので、表示装置６のオシログラフ１２４には一定圧力値β間隔で表示することにより、全ての波形を認識しやすくしている。
そのため診断装置側から伝送された夫々｛ａ１｝、｛ａ２｝、｛ａ３｝、｛ａ４｝づつクランク角度遅れを持たせたものを逆にその角度分だけ時間進みを行って次のクランク角周期サイクルのカム軸トップ位置０°を基準として一定圧力値β間隔で上下に表示している。
【０１２９】
第２３図は、かかる表示を行うための燃焼診断装置側と表示装置側のデータ構成図の一例である。
先ず燃焼診断装置側のデータ処理構成要素について説明する。以下では理解を容易にするため４気筒の例をあげて説明する。
１１０は燃焼診断装置側のリングバッファメモリｒｂｕｆ１（１１０）で、カム軸トップの原点位置（０°）を記憶するリングメモリ部と、各気筒＃１〜４の圧力波形データが少なくとも７２０°の１クランク角サイクル分以上、具体的には数クランクサイクル分記憶できるリングメモリ部が多環円状に具えている。
【０１３０】
１１３は書き込みポインタで、夫々の気筒の筒内圧力検知器１及びクランク角検出器２よりの検出データを夫々対応するリングメモリ部に書き込ませるポイント位置を設定する。
１１２は、カム軸トップの原点位置（０°）から圧力波形データ開始点までの相対角度情報ａ［１〜４］を記憶させるメモリ、１１１は該相対角度情報ａ［１〜４］に基づいて設定したタイミングで夫々｛ａ１｝、｛ａ２｝、｛ａ３｝、｛ａ４｝づつ角度遅れを持たせて対応するリングメモリ部より読み出す読み出しポインタである。
【０１３１】
次に表示装置側のデータ処理構成要素について説明する。
１２０は表示装置側のリングバッファメモリｒｂｕｆ２（１２０）で、燃料診断装置１００側より送られた各気筒＃１〜４の圧力波形データが夫々｛ａ１｝、｛ａ２｝、｛ａ３｝、｛ａ４｝づつ角度遅れを持たせたものを逆にその角度分だけ時間進みを行って一定角度（ｗｌｅｎ）分のデータ領域に順次記憶できる４つの多環リング円状のリングメモリ部を具えている。
【０１３２】
１２１は書き込みポインタで、シリアル信号線１０１より送られてきたデータを夫々｛ａ１｝、｛ａ２｝、｛ａ３｝、｛ａ４｝の角度分だけ時間進みタイミングを持たせて前記各気筒＃１〜＃４に対応するリングメモリ部に書き込むタイミングを設定する書込ポインタである。
１２２は、前記各気筒＃１〜＃４に対応するリングメモリ部より一定圧力値β間隔で読み出して表示装置に上下に表示させるタイミングを設定する読み出しポインタである。
【０１３３】
第２４図〜第２７図は、前記データ構成図における波形測定フロー図で、第２４図は燃焼診断装置（データ送出）側のクランク角割込処理フロー図、第２５図は燃焼診断装置（データ送出）側のメイン処理フロー図、第２６図は表示装置（データ受信）側のデータ受信割込処理フロー図、第２７図は表示装置（データ受信）側のクランク角割込処理フロー図である。
【０１３４】
第２４図において、常時クランク角度検出器から発生する割込タイミング（Ｓ２０）で起動させ、書き込みポインタ１１３をＫ（０〜４）に設定し（Ｓ２１）、Ｋ＝０でリングバッファメモリｒｂｕｆ１の、カム軸トップの原点位置（０°）を記憶するリングメモリ部にカム軸トップの計測値を書込、以下順次各気筒＃１〜４の圧力波形データを対応するリングメモリ部に書き込ませる（Ｓ２２）。
【０１３５】
そして次のクランク角サイクルでも同様な動作を行い、以下書き込みポインタがリングバッファメモリｒｂｕｆ１サイズを超えるまで各サイクル毎にカム軸トップの原点位置（０°）と各気筒全ての圧力波形が対応するリングメモリ部へ時々刻々クランク角の書き込みタイミングに基づいて書き込みが続けられ、そして書き込みポインタ１１３がバッファメモリｒｂｕｆ１サイズを越えた場合（Ｓ２３）は、書き込みポインタを→０に初期化して（Ｓ２４）リングメモリ部の最初より上書きを行う。
【０１３６】
第２５図は燃焼診断装置（データ送出）側のメイン処理フロー図である。
書き込みポインタ及び読み出しポインタを０に設定し（Ｓ３０）、クランク角検出器２でカム軸トップ位置を検出した後（Ｓ３２）リングバッファｒｂｕｆ１の書き込みメモリ領域が１クランク角（７２０°）以上の場合に（Ｓ３３）、Ｋを気筒番号＃１にして（Ｓ３４）タイミングメモリよりａ１を読み出して診断領域に対応する角度領域の＃１の圧力領域を表示装置６側に信号線２０１で送信する。
【０１３７】
次にＫを順次＃２〜＃４として（Ｓ３７）Ｋが最大気筒数以下の場合にタイミングメモリよりａ２、ａ３、ａ４づつ読み出してそのタイミングで診断領域に対応する角度領域の＃２〜＃４の圧力領域を表示装置側に順次送信する（Ｓ３６）。そして最大気筒数以上になった場合に（Ｓ３８）、次の書き込み領域ｉｐｔｒを＋＋にして（Ｓ３９）それが未書き込み領域のｒｄｐｔｒ＋ｗｌｅｎ（診断領域に対応する角度領域）以上の場合は（Ｓ４０）、前記と同様な動作を繰り返して、リングバッファｒｂｕｆ１の未書き込みメモリ領域に順次書き込んでいき、次の書き込み領域ｉｐｔが、ｒｄｐｔｒ＋ｗｌｅｎ（診断領域に対応する角度領域）以下になった場合に、ｒｄｐｔｒ＋＋にしてリングバッファｒｂｕｆ１の上書き位置に移行する（Ｓ４１）。
【０１３８】
従って燃焼診断装置１００では筒内圧力センサ１及びクランク角検出器２でカム軸トップ位置、計測した各気筒の筒内圧データをリングバッファｒｂｕｆ１に格納することが出来る。
【０１３９】
次に表示装置（データ受信）側について説明する。
第２６図において、データ受信割込処理は、カム軸トップ検出毎に信号伝送線２０１から受信するデータ受信毎に割り込み処理が起動して、書き込みポインタをｉｐｔｒに設定し（Ｓ５０）、気筒＃１〜＃４の夫々のデータをリングバッファｒｂｕｆ２の対応するリングメモリ部に書き込む（Ｓ５１）。
【０１４０】
前記気筒＃１〜＃４の夫々のデータをリングバッファｒｂｕｆ２のｉｐｔｒ領域に書き込んだ後、書込領域をｉｐｔｒ＋＋に進ませて（Ｓ５２）１サイクル期間中の全データを書き終えるまで同様な動作を行う（Ｓ５３）。
そして全データを書き終えた後書込ポインタ１２２を更新して次のサイクルのデータ書込を行う（Ｓ５４）。
【０１４１】
次に、第２７図に基づいて表示装置（データ受信）側のメイン処理フローを説明する。
先ず書込ポインタと読み出しポインタの位置が一致していないか判断し（Ｓ６０）、一致している場合は、一定角度ｗｌｅｎ進ませてカム軸トップ検知後１クランク分のデータが揃うまで待つ（Ｓ６６）。
【０１４２】
｛書込ポインタＷＴＰＴＲ−読み出しポインタＲＤＰＴＲ｝の差が、リングバッファメモリの剰余最大値が一定角度ｗｌｅｎ以上ある場合に（Ｓ６１）、読み出しポインタをカム軸トップ位置に合わせて（Ｓ６２）、気筒＃１〜＃４の夫々のデータをリングバッファｒｂｕｆ２の対応するリングメモリ部から読み出す（Ｓ６３）。
【０１４３】
そして、カム軸トップから圧力波形データ開始点までの相対角度情報ａ［１、２…］からの一定角度（ｗｌｅｎ）分のデータ（診断領域の圧力波形）を１クランク分のデータが揃った時点例えば次のクランク角サイクルのカム軸トップ検知時に表示装置のオシロスコープ１２４画面に波形を一定圧力値β間隔で表示する。
【０１４４】
そして前記気筒＃１〜＃４の夫々のデータをリングバッファｒｂｕｆ２のｉｐｔｒ領域から読み出した後、読み出し領域をｉｐｔｒ＋＋に進ませて（Ｓ６５）一定角度ｗｌｅｎに１サイクル期間中の全データを書き終えるまで同様な動作を行う。
その後読み出しポインタの位置が一致していないか判断し、一致している場合は、一定角度ｗｌｅｎ進ませてＳ６１に戻り、次のサイクルの読み出しを行う。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
以上記載のごとく本発明によれば、筒内圧力の検出値に基づく圧力比を用いて燃焼診断を行うことにより、１つの燃焼診断システムで以ってノッキング、失火、筒内最高圧力の過昇、消炎の発生を検知し得る燃焼診断を行うことができ、簡単な構成かつ低コストの装置でエンジンに必要な全ての燃焼診断を行うことができる。
【０１４６】
また前記のように筒内圧力をベースとした圧力比を用いて燃焼診断を行うので、筒内圧力の絶対値は不要となり、筒内圧力検出機器からの出力レベルが全体的に低下した場合においても、燃焼診断の精度を低下させることなく正常な診断を維持できる。これにより燃焼診断システムの使用寿命を延長できる。
また筒内圧力の検出信号をノイズ除去を行うのみで燃焼診断に用いることにより高精度の燃焼診断が可能となり、複雑な演算処理が不要となって燃焼診断操作が高能率される。
【０１４７】
さらに、筒内圧力検出値のみを用いて直接的に燃焼診断を行うことができるので、簡単な手段（ステップ）で高精度の燃焼診断が可能となる。
従って、本発明によれば、簡単な設備でかつ簡易な手法で以ってノッキング、失火、筒内最高圧力の過昇、消炎の発生という必要とする燃焼診断を全て行うことができ、エンジンの燃焼性能の低下を迅速かつ高精度で検知することが可能となる。
【０１４８】
また本発明によれば、変動の小さい吸気圧力を含む圧縮始め以前の基準圧力（Ｐｂ）との差圧（ΔＰ＝Ｐ−Ｐｂ）をベースとした筒内圧力比（ΔＰ／ΔＰ０）を用いて燃焼診断を行うので、筒内圧力の絶対値は不要となり、筒内圧力検出器からの出力レベルが全体的に低下し、あるいは上昇した場合においても、燃焼診断の精度を低下させることなく所定の精度を維持して正常な診断を行うことができる。
【０１４９】
また本発明によれば、燃焼診断装置によって筒内最高圧力比（ΔＰｐ／ΔＰ０）が許容最高圧力比（Ｐｐ０）の設定値を超える診断結果が出力されたときには燃焼制御装置によってエンジンの停止装置を作動させ該エンジンを停止せしめることにより、筒内最高圧力の過大の検知及び対応処置が正確かつ迅速にでき、筒内最高圧力過大によるエンジンの破損あるいは耐久性の低下を確実に防止できる。
【０１５０】
また、燃焼診断装置により筒内最高圧力比（ΔＰｐ／ΔＰ０）が基準最高圧力比の最大値（Ｐｓｈ）を超える診断結果が出力されたときには燃焼制御装置によって燃料着火タイミングを一定量遅角させ、筒内最高圧力比（ΔＰｐ／ΔＰ０）が基準最高圧力比の最小値（Ｐｓｌ）を以下になった診断結果が出力されたときには燃料着火タイミングを一定量進角させることにより、筒内最高圧力を常時基準最高圧力の範囲に保持でき、エンジン性能を所要性能値に維持できるとともに燃焼温度過昇によるＮＯｘ発生量の増大を抑制できる。
【０１５１】
また本発明によれば、燃焼診断装置により筒内最高圧力比（ΔＰｐ／ΔＰ０）が該筒内最高圧力比によって設定されたノッキング許容値になった診断結果が出力されたときには、燃焼制御装置によって燃料着火タイミングを一定量遅角させることにより、ノッキングの発生を迅速かつ確実に回避できるとともに、常時エンジン性能をノッキングの発生寸前の高性能域で運転できる。
【０１５２】
また本発明によれば、燃焼診断装置によって筒内最高圧力比（ΔＰｐ／ΔＰ０）及びその継続サイクル数が該筒内最高圧力比によって設定された失火許容圧力比及び許容継続サイクル数になった診断結果が出力されたときには燃焼制御装置によって当該失火発生シリンダの燃料噴射を遮断せしめることにより、失火の発生を迅速かつ確実に検知できるとともに、当該発生シリンダについて失火対応処置つまり燃料噴射の遮断措置を行うことによって他のシリンダでの運転を当該発生シリンダの失火に影響されることなく円滑に行うことができる。
【０１５３】
また本発明によれば、燃焼診断装置によって筒内最高圧力比（ΔＰｐ／ΔＰ０）及び燃焼圧力比（ΔＰ１／ΔＰ０）が許容最小圧力比Ｐｎ及び失火許容圧力比Ｐｍよりも小さくなり、燃焼圧力比ΔＰ２／ΔＰ０が消炎許容圧力比Ｐｍ１よりも大きくなった診断結果が出力されたときには燃焼制御装置によって当該消炎発生シリンダの燃料噴射量を増加せしめることにより、消炎の発生を迅速かつ確実に検知でき、当該発生シリンダについて消炎対応処置つまり燃料噴射量の増加を行うことによって消炎の継続を回避できるとともに、他のシリンダによる運転を当該消炎発生シリンダに影響されることなく円滑に行うことができる。
【０１５４】
また本発明によれば、エンジン負荷またはエンジン回転数または吸気温度を含むエンジン運転条件の関数で変化させることにより、エンジンの運転条件をエンジン負荷、エンジン回転数、吸気温度等により検出し、筒内最高圧力許容値、圧縮圧力許容値、ノッキング許容値、失火、消炎許容値等の燃焼診断項目のしきい値をエンジン運転条件の変化に応じて自在に変化させることができる。
【０１５５】
これにより、燃焼状態診断にあたって、燃焼診断項目における基準値（しきい値）をエンジン運転条件に適合した値に調整でき、燃焼診断精度を高く維持することができる。
また本発明によれば、燃焼診断装置によって筒内圧力検出器の異常の診断結果が出力されたときには燃焼制御装置によって当該筒内圧力検出器異常シリンダの燃料着火タイミングを安全位置まで一定量遅角させ、筒内圧力検出器の復旧後前記燃焼診断装置が自動的に正常作動に復帰するとともに燃焼制御装置を正常作動させ、異常シリンダの燃料着火タイミングを正常に戻すことが可能となる。
【０１５６】
これにより、筒内圧力検出器に異常が発生した場合において、当該異常発生シリンダの燃料着火タイミング及び燃料噴射量を前記異常に対応する状態に調整しつつ筒内圧力検出器の復旧を行い該センサの復旧後は自動的に正常な燃焼制御に復帰でき、エンジンの運転を停止することなく前記筒内圧力の異常発生に対処することができる。
【０１５７】
さらに本発明によれば、常識的な筒内圧力の最大値及び最小値を超える圧力信号を検知することにより筒内圧力検出器のスパークノイズ、断線、接触不良等の発生を検知でき、また筒内圧力検出器の経時変化によるドリフトの発生を検知でき、さらに筒内圧力とクランク角との関係が狂いを生ずることなく検出されているか否かを確認できる。
【０１５８】
これにより、筒内圧力検出器の異常を多方向から自動的に検知できて、該筒内圧力検出器の異常状態からの復帰を迅速になすことができ、燃焼診断を円滑に行うことができる。
又本発明によれば、筒内圧力センサの温度変化、経年変化によるドリフトが生じても燃焼診断結果には影響せず、かつ異常燃焼と筒内圧力センサの破損、断線等の異常を検出できる。
【０１５９】
又本発明によれば、従来検知が難しかったノッキング状態を筒内圧計測した差圧に対して圧力比を指標とする事により間接的に把握できるのでしきい値を調整する事による常時ノッキング限界での運転が可能となり、結果としてエンジン効率を向上させることができる。
更に本発明によれば、燃焼診断装置が故障等で停止した場合でも燃焼制御装置が燃料噴射タイミングを安全な位置まで遅角するため、エンジンを止めることなく燃焼診断装置の復旧ができる。
【０１６０】
又本発明によれば、従来の結線に比べ、燃焼診断装置〜燃焼制御装置間の信号線の数を減らすことができるとともに、信号線が断線してもその影響は該当気筒のみであり、かつ信号線のアナログ値がどのカテゴリにも属さない零レベルとなることより、デジタル信号線１０１では検出不可能である断線した信号線１０１を特定できる。
【０１６１】
又本発明によれば、エンジン運転中に筒内圧力センサが破損した場合においても、燃焼制御装置が該当気筒のセンサ異常状態をセンサ交換後の再燃焼まで自己保持することにより、エンジンを停止させずにセンサ交換が可能となった。
【０１６２】
又本発明によれば、時々刻々変化する燃焼状態の可視化が可能となり、特に時間的にオーバーラップして発生する筒内圧力波形データを燃焼診断装置で一時記憶後、表示装置にシリアル通信で出力することにより、燃焼診断を行いながら複数気筒の圧力波形観測が可能となった。
【０１６３】
更に正常燃焼状態では圧力目標値からの偏差量をフィードバックする無段階制御とすることにより、よりきめ細かい制御が可能となり、結果としてエンジン効率をさらに向上することができる。
尚、本発明は、前記実施例に係るパイロット燃料で着火を行うガスエンジンに限らず、他のガスエンジン、デイーゼルエンジン等、全ての往復動内燃機関全般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】本発明の実施例に係るガスエンジンの燃焼診断、燃焼制御装置の全体構成図である。
【図２】前記実施例における制御ブロック図（その１）である。
【図３】前記実施例における制御ブロック図（その２）である。
【図４】（Ａ）は前記実施例における筒内圧力線図、（Ｂ）は従来技術における筒内圧力線図である。
【図５】前記実施例における制御フローチャート（その１）である。
【図６】（Ａ）〜（Ｆ）は、前記実施例における燃焼診断・燃焼制御項目毎の制御チャート（その１）である。
【図７】（Ａ）〜（Ｇ）は、前記制御チャート（その２）で、（Ａ）は燃料着火タイミング線図、（Ｂ）は燃料噴射量線図である。
【図８】前記実施例における制御フローチャート（その２）である。
【図９】前記実施例における制御フローチャート（その３）である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｄ）は、前記実施例における燃料着火タイミング及び噴射量線図である。
【図１１】燃焼診断装置、燃焼制御装置、及びガスエンジンの作動線図である。
【図１２（Ａ）】前記ガスエンジンにおける筒内圧力線図（説明図）である。
【図１２（Ｂ）】前記ガスエンジンにおける筒内圧力線図における燃焼診断項目と許容値（しきい値）を示す説明図である。
【図１３】（Ａ）及び（Ｂ）は、前記実施例におけるしきい値変化のフローチャート及び線図（その１）である。
【図１４】（Ａ）及び（Ｂ）は、前記実施例におけるしきい値変化のフローチャート及び線図（その２）である。
【図１５】従来技術におけるしきい値変化のフローチャートである。
【図１６】本発明の実施例に係るガスエンジンの燃焼診断システムの全体構成図で正常範囲のみ無段階制御した図で、第３図に対応させるものである。
【図１７】本発明の実施例に係るガスエンジンの燃焼診断システムの全体制御フローチャート図で、第５図に対応するが、正常範囲のみ無段階制御した図である。
【図１８】第１６図〜第１７図の発明に適用されるアナログ式燃焼診断信号伝達方法の説明図である。
【図１９】（Ａ）は、燃焼診断結果のカテゴリ情報に対するアナログ値の変化を示す全体の説明図で、（Ｂ）は拡大図である。
【図２０】前記実施例における筒内圧力検出器の異常検知説明用圧力線図である。
【図２１】燃焼診断装置から伝送された燃焼診断結果を表示装置に表示した表図で、各気筒番号／異常項目毎に表示してある。
【図２２】燃焼診断装置側と表示装置側の筒内圧力の伝送及び表示過程を示し、４気筒エンジン波形の計測結果、表示器への出力波形、表示器に表示した筒内波形の一例を示す図である。
【図２３】燃焼診断装置側と表示装置側のデータ構成図である。
【図２４】前記データ構成図における波形測定フロー図の１で、燃焼診断装置（データ送出）側のクランク角割込処理フロー図である。
【図２５】前記データ構成図における波形測定フロー図の２で、燃焼診断装置（データ送出）側のメイン処理フロー図である。
【図２６】前記データ構成図における波形測定フロー図の３で、表示装置（データ受信）側のデータ受信割込処理フロー図である。
【図２７】前記データ構成図における波形測定フロー図の４で、表示装置（データ受信）側のメイン処理フロー図である。
【図２８】従来のデジタル式燃焼診断信号伝達方法の説明図である。
【図２９】（Ａ）は筒内圧に殆どノイズが乗っていない場合の筒内圧力波形図、（Ｂ）は筒内圧に定常ノイズが乗っている場合の筒内圧力波形図である。
【図３０】実施例における筒内圧力検知の異常検知動作のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６５】
１    筒内圧力検出器
２    クランク角検出器
６    表示装置
１１  着火装置
２０  ガスエンジンのエンジン本体
１００  燃焼診断装置
２００  燃焼制御装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２（Ａ）】
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【図１２（Ｂ）】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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