(57)【要約】【課題】点火時期が最適化されるまでにかかる時間を短縮することができるガスエンジンシステムを提供する。【解決手段】ガスエンジンシステムの制御装置は、シリンダ内の圧力に基づいてノッキング出現率の遅れ演算値を算出し、目標出現率からノッキング出現率の遅れ演算値を差し引いた出現率偏差に基づいて一次目標点火時期を決定し、出現率偏差が正の場合であって、一次目標点火時期と前回点火時期との点火時期偏差が第１進角率を超えない場合は、一次目標点火時期を今回点火時期とし、出現率偏差が正の場合であって、一次目標点火時期と前回点火時期との点火時期偏差が第１進角率を超える場合は、急速進角条件を満たすか否かを判定し、急速進角条件を満たさない場合は、第１進角率から決定される二次目標点火時期を今回点火時期とし、急速進角条件を満たす場合には、第１進角率よりも大きな第２進角率となるように今回点火時期を決定する。【選択図】図１
2017120035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部で燃料ガスと空気の混合気を燃焼させる少なくとも１つのシリンダを含むガスエンジンと、
前記シリンダに設けられた点火装置と、
前記シリンダ内の圧力を検出する圧力計と、
前記点火装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記圧力計で検出される前記シリンダ内の圧力に基づいてノッキング出現率の遅れ演算値を算出し、
目標出現率から前記ノッキング出現率の遅れ演算値を差し引いた出現率偏差に基づいて一次目標点火時期を決定し、
前記出現率偏差が正の場合であって、前記一次目標点火時期と前回点火時期との点火時期偏差が第１進角率を超えない場合は、前記一次目標点火時期を今回点火時期とし、
前記出現率偏差が正の場合であって、前記一次目標点火時期と前回点火時期との点火時期偏差が第１進角率を超える場合は、急速進角条件を満たすか否かを判定し、
前記急速進角条件を満たさない場合は、前記第１進角率から決定される二次目標点火時期を今回点火時期とし、
前記急速進角条件を満たす場合には、前記第１進角率よりも大きな第２進角率となるように今回点火時期を決定し、
前記今回点火時期で前記点火装置が前記混合気に点火するように前記点火装置を制御する、ガスエンジンシステム。
【請求項２】
前記急速進角条件は、以下の条件（ａ）〜（ｃ）の少なくとも１つである、請求項１に記載のガスエンジンシステム。
（ａ）現在から所定時間前の間の許容ノッキングの発生回数が所定回数よりも小さい。
（ｂ）目標回転数と実回転数との偏差の絶対値が所定回転数よりも小さい。
（ｃ）燃料ガス噴射期間の時間変化率の絶対値が所定変化率よりも小さい。
【請求項３】
前記制御装置は、前記急速進角条件を満たす場合には、前記第１進角率から決定される二次目標点火時期に、予め定められた加算率から算出される加算量を加算することによって、今回点火時期を決定する、請求項１または２に記載のガスエンジンシステム。
【請求項４】
前記制御装置は、リセット条件を満たすか否かを判定し、前記リセット条件を満たす場合には、今回点火時期から所定量を減算することによって今回点火時期を補正する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガスエンジンシステム。
【請求項５】
前記リセット条件は、以下の条件（ｄ）および（ｅ）の少なくとも１つである、請求項４に記載のガスエンジンシステム。
（ｄ）目標回転数と実回転数との偏差の絶対値が所定回転数よりも大きい。
（ｅ）燃料ガス噴射期間の時間変化率の絶対値が所定変化率よりも大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスエンジンを含むガスエンジンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電設備に利用されるガスエンジンでは、点火時期を上死点よりも所定角度だけ進角するように制御することで高い発電効率が得られることが知られている。ところが、点火時期を進角させた場合には、ノッキングの発生が問題となる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ノッキング出現率の遅れ演算値（例えば、移動平均値）が目標出現率となるように点火時期を調整する、発電設備用のガスエンジンシステムが開示されている。このガスエンジンシステムでは、シリンダ内の圧力から１サイクルごとに許容ノッキングが出現したか否かが判定される。前記のノッキング出現率は、所定のサイクル数に対する許容ノッキングが出現したサイクル数の割合である。そして、このガスエンジンシステムでは、ノッキング出現率の遅れ演算値が目標出現率よりも低い場合はそれらの偏差に基づいて点火時期が進角され、ノッキング出現率の遅れ演算値が目標出現率よりも高い場合はそれらの偏差に基づいて点火時期が遅角される。
【０００４】
また、特許文献１に開示されたガスエンジンシステムでは、点火時期が進角される場合には、その進角速度が予め定められた進角率以下に制限される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８４６８１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、上述したような制御では、負荷が大きく変動したときに、ノッキング出現率の遅れ演算値が目標出現率に対して大きく下回ることがある。この場合には、予め定められた進角率のために点火時期がゆっくりとしか進角されず、点火時期が最適化されるまでに長時間を要する。換言すれば、効率の悪い運転が長時間に亘って継続されることになる。なお、進角率は、安定的な運転を実現するために、比較的に小さく設定される。
【０００７】
そこで、本発明は、点火時期が最適化されるまでにかかる時間を短縮することができるガスエンジンシステム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】
前記課題を解決するために、本発明のガスエンジンシステムは、内部で燃料ガスと空気の混合気を燃焼させる少なくとも１つのシリンダを含むガスエンジンと、前記シリンダに設けられた点火装置と、前記シリンダ内の圧力を検出する圧力計と、前記点火装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記圧力計で検出される前記シリンダ内の圧力に基づいてノッキング出現率の遅れ演算値を算出し、目標出現率から前記ノッキング出現率の遅れ演算値を差し引いた出現率偏差に基づいて一次目標点火時期を決定し、前記出現率偏差が正の場合であって、前記一次目標点火時期と前回点火時期との点火時期偏差が第１進角率を超えない場合は、前記一次目標点火時期を今回点火時期とし、前記出現率偏差が正の場合であって、前記一次目標点火時期と前回点火時期との点火時期偏差が第１進角率を超える場合は、急速進角条件を満たすか否かを判定し、前記急速進角条件を満たさない場合は、前記第１進角率から決定される二次目標点火時期を今回点火時期とし、前記急速進角条件を満たす場合には、前記第１進角率よりも大きな第２進角率となるように今回点火時期を決定し、前記今回点火時期で前記点火装置が前記混合気に点火するように前記点火装置を制御する、ことを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、急速進角条件を満たす場合には、第１進角率よりも大きな第２進角率で点火時期が進角される。従って、点火時期が急速に進角され、点火時期が最適化されるまでにかかる時間を短縮することができる。
【００１０】
前記急速進角条件は、以下の条件（ａ）〜（ｃ）の少なくとも１つであってもよい。
（ａ）現在から所定時間前の間の許容ノッキングの発生回数が所定回数よりも小さい。
（ｂ）目標回転数と実回転数との偏差の絶対値が所定回転数よりも小さい。
（ｃ）燃料ガス噴射期間の時間変化率の絶対値が所定変化率よりも小さい。
この構成によれば、点火時期を急速に進角しても、許容ノッキングが多発したり許容不可ノッキングが発生したりすることを防止することができる。
【００１１】
前記制御装置は、前記急速進角条件を満たす場合には、前記第１進角率から決定される二次目標点火時期に、予め定められた加算率から算出される加算量を加算することによって、今回点火時期を決定してもよい。この構成によれば、第２進角率に由来する進角量のうちで第１進角率に由来する進角量の割合を履歴として残すことができる。
【００１２】
前記制御装置は、リセット条件を満たすか否かを判定し、前記リセット条件を満たす場合には、今回点火時期から所定量を減算することによって今回点火時期を補正してもよい。この構成によれば、点火時期を急速に進角した後にリセット条件を満たす場合には、点火時期を瞬時に遅角することができる。例えば、リセット条件を負荷が急上昇したときとすれば、点火時期の急速進角後に負荷が急上昇しても、許容不可ノッキングの発生を防ぐことができる。
【００１３】
例えば、前記リセット条件は、以下の条件（ｄ）および（ｅ）の少なくとも１つであってもよい。
（ｄ）目標回転数と実回転数との偏差の絶対値が所定回転数よりも大きい。
（ｅ）燃料ガス噴射期間の時間変化率の絶対値が所定変化率よりも大きい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、点火時期が最適化されるまでにかかる時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガスエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】第１実施形態において制御装置が行う制御のフローチャートである。
【図３】シリンダ内の圧力波形の一例である。
【図４】ノッキング出現率とその移動平均値を説明するための図である。
【図５】第１実施形態における一次目標点火時期および今回点火時期の経時的変化を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態において制御装置が行う制御のフローチャートである。
【図７】第２実施形態において制御装置が行う制御のフローチャートである。
【図８】第２実施形態における一次目標点火時期および今回点火時期の経時的変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態に係るガスエンジンシステム１０を示す。このガスエンジンシステム１０は、ガスエンジン１と制御装置３を含む。
【００１７】
ガスエンジン１は、燃料ガス（例えば、天然ガス）のみを燃焼させるガス専焼エンジンであってもよいし、燃料ガスと燃料油の一方または双方を燃焼させる二元燃料エンジンであってもよい。本実施形態では、ガスエンジン１が４ストロークエンジンであるが、ガスエンジン１は２ストロークエンジンであってもよい。
【００１８】
ガスエンジン１は、複数のシリンダ２１を有する（図１では１つのシリンダ２１のみを図示）。全てのシリンダ２１の構成は同じであるため、以下では１つのシリンダ２１のみについて説明する。
【００１９】
シリンダ２１内にはピストン２２が往復動自在に配設されており、シリンダ２１およびピストン２２によって燃焼室２が形成されている。ピストン２２は、図略の連接棒により図略のクランク軸と連結されている。
【００２０】
４ストロークエンジンの場合、シリンダ２１において、ピストン２２が二往復することにより、ガスエンジン１の１サイクル（給気、圧縮、膨張、排気）が行われる。シリンダ２１における１サイクルの間のガスエンジン１の位相角（０〜７２０度）は、位相角検出器６２により検出される。位相角としては、クランク軸の回転角（クランク角）やピストン２２の位置などを用いることができる。例えば、位相角検出器６２は、電磁ピックアップ、近接スイッチまたはロータリーエンコーダである。また、位相角検出器６２からは、ガスエンジン１の実回転数Ｎ（単位：rpm）も検出される。
【００２１】
燃焼室２へは、給気路４１を通じて空気が供給され、燃焼室２からは、排気路４２を通じて排気が排出される。給気路４１には、燃焼室２へ供給される空気中に燃料ガスを噴射する主燃料噴射弁５１が設けられている。
【００２２】
シリンダ２１には、給気路４１の燃焼室２に対する開口である給気ポートを開閉する給気弁２３と、排気路４２の燃焼室２に対する開口である排気ポートを開閉する排気弁２４が設けられている。また、シリンダ２１には、燃焼室２内で燃料ガスと空気の混合気に点火するための点火プラグ（点火装置の一例）５５が設けられている。つまり、シリンダ２１の内部では、混合気が燃焼される。
【００２３】
本実施形態では、燃焼室２が、給気路４１および排気路４２と連通する主燃焼室２Ａと、連通孔が設けられた隔壁２５により主燃焼室２Ａと隔てられた副燃焼室２Ｂとからなる。点火プラグ５５は副燃焼室２Ｂに配置されており、副燃焼室２Ｂ内には副燃料噴射弁５２から燃料ガスが噴射される。副燃料噴射弁５２からの燃料ガスの噴射により副燃焼室２Ｂ内にはリッチな混合気が形成され、この混合気が点火プラグ５５により点火される。これにより副燃焼室２Ｂ内に火炎が発生し、その火炎が隔壁２５の連通孔を通じて主燃焼室２Ａ内に伝播することにより主燃焼室２Ａ内のリーンな混合気にも点火される。シリンダ２１には、当該シリンダ２１内の圧力Ｐ（主燃焼室２Ａ内の圧力）を検出する圧力計６１が設けられている。
【００２４】
ただし、点火装置は、副燃焼室２Ｂ内の混合気に点火する点火プラグ５５に限られない。例えば、点火装置としては、主燃焼室２Ａ内に高圧のパイロット燃料（オイルや燃料ガス）を直接的に噴射することにより当該パイロット燃料を自己発火させるパイロット燃料噴射弁を採用することも可能である（この場合、副燃焼室２Ｂはなくてもよい）。
【００２５】
燃料噴射弁５１，５２および点火プラグ５５は、位相角検出器６２で検出される位相角などに基づいて制御装置３により制御される。制御装置３は、ノッキング出現率Ｋｒの遅れ演算値が目標出現率Ｋｔ（例えば、７．５％）となるように、１サイクルごとに点火時期を調整する。
【００２６】
ノッキング出現率Ｋｒは、所定のサイクル数Ｃｙに対する許容ノッキングが出現したサイクル数Ｃｋの割合である（Ｋｒ＝Ｃｋ／Ｃｙ）。所定のサイクル数Ｃｙは、例えば５０サイクルなどと予め定められてもよいし、例えば５〜１５秒などと予め定められる時間内に計測されるサイクル数であってもよい。本実施形態では、ノッキング出現率Ｋｒの遅れ演算値が、ノッキング出現率Ｋｒの移動平均値である。ただし、遅れ演算値は、一次遅れ演算値であってもよい。
【００２７】
以下、図２のフローチャートを参照して、制御装置３が行う制御について詳しく説明する。
【００２８】
制御装置３は、圧力計６１で検出されるシリンダ２１内の圧力Ｐに基づいて、１サイクルごとに、燃焼状態が、許容不可ノック（Ｄ）、許容ノック（Ｃ）、通常（Ａ）、失火（Ｂ）のいずれであったかを判定する（ステップＳ１）。
【００２９】
燃焼状態の判定の仕方としては、例えば次のような方法がある。制御装置３は、図３に示すシリンダ２１内の圧力波形をフィルタに通して、ピストン２２が上死点に達してから所定時間ΔＴ内の高周波成分を抽出する。さらに、制御装置３は、抽出した高周波成分のうちから複数個の高周波成分をサンプリングし、サンプリングされた高周波成分の平均値ＰＡを算出する。平均値ＰＡが第１閾値Ｔ１以上の場合（Ｔ１≦ＰＡ）は燃焼状態が許容不可ノックであったと判定され、平均値ＰＡが第１閾値Ｔ１未満かつ第２閾値Ｔ２以上の場合（Ｔ２≦ＰＡ＜Ｔ１）は燃焼状態が許容ノックであったと判定される。また、制御装置３は、上死点前後のシリンダ２１内の圧力Ｐの偏差ΔＰを算出する。偏差ΔＰが第３閾値Ｔ３未満の場合（ΔＰ＜Ｔ３）には燃焼状態が失火であったと判定される。偏差ΔＰが第３閾値Ｔ３以上であって上述した平均値ＰＡが第２閾値Ｔ２未満の場合（Ｔ３≦ΔＰ、ＰＡ＜Ｔ２）には燃焼状態が通常であったと判定される。
【００３０】
図４に示すように、現在のサイクルをｎ回目とすると、制御装置３は、現在のサイクルからＣｙ回前までの燃焼状態を記憶している。制御装置３は、現在のサイクルからＣｙ回前までで許容ノッキング（Ｃ）が出現したサイクル数Ｃｋを求め、ＣｋをＣｙで割ることによって、現在のサイクルにおけるノッキング出現率Ｋｒnを算出する（ステップＳ２）。なお、算出されたノッキング出現率Ｋｒは、図４に示すように、現在のサイクルから所定サイクル数Ｈ分だけ制御装置３に格納される。
【００３１】
ガスエンジン１が例えば発電設備などの負荷の変動があまり頻繁ではない用途に用いられる場合、Ｈは比較的に多いことが望ましい（例えば、１５００〜２０００サイクル）。一方、ガスエンジン１が例えば船舶の主機などの負荷が頻繁に変動する用途に用いられる場合、Ｈは比較的に少ないことが望ましい（例えば、１００〜５００サイクル）。
【００３２】
次に、制御装置３は、ノッキング出現率Ｋｒの移動平均値Ｋｒ(AVE)を算出する（ステップＳ３）。より詳しくは、図４に示すように、現在のサイクルをｎ回目とすると、制御装置は、現在のサイクルとＨ回前のサイクルとの間でノッキング出現率Ｋｒを平均化する（Ｋｒ(AVE)＝（Ｋｒn＋Ｋｒn-1＋・・・＋Ｋｒn-N+1）／Ｈ）。
【００３３】
次に、制御装置３は、目標出現率Ｋｔからノッキング出現率Ｋｒの移動平均Ｋｒ(AVE)を差し引いた出現率偏差ΔＫ（＝Ｋｔ−Ｋｒ(AVE)）を算出する（ステップＳ４）。出現率偏差ΔＫが正の場合は点火時期は進角されるべきであり、出現率偏差ΔＫが負の場合は点火時期は遅角されるべきである。その後、制御装置３は、出現率偏差ΔＫに基づいて一次目標点火時期ＩＴｆを決定する。一次目標点火時期ＩＴｆの決定方法は、例えば、特許文献１に開示された通りである。
【００３４】
次に、制御装置３は、前回点火時期ＩＴn-1から一次目標点火時期ＩＴｆまで点火時期を変化させる速度が許容範囲内にあるか否かを判定する。上述した出現率偏差ΔＫが正の場合は、一次目標点火時期ＩＴｆと前回点火時期との点火時期偏差ΔＩＴ（＝ＩＴｆ−ＩＴn-1）も正となり、出現率偏差ΔＫが負の場合は、点火時期偏差ΔＩＴも負となる。
【００３５】
具体的に、制御装置３には、予め定められた第１進角率α（単位：deg/sec）と遅角率β（単位：deg/sec）が格納されている。例えば、第１進角率は０．０１〜０．０５［deg/sec］であり、遅角率は−０．２〜−０．０５［deg/sec］である。そして、制御装置３は、点火時期偏差ΔＩＴをα／Ｋと比較するとともに（ステップＳ６）、点火時期偏差ΔＩＴをβ／Ｋと比較する（ステップＳ７）。ここで、Ｋは進角率または遅角率の単位をdeg/secからdeg/cycleに換算するための係数である。本実施形態では、４サイクルエンジンであるため、Ｋ＝Ｎ／120［cycle/sec］である。なお、ステップＳ６とステップＳ７の順番は、どちらが先であってもよい。
【００３６】
点火時期偏差ΔＩＴがα／Ｋよりも小さくかつβ／Ｋよりも大きい場合（ステップＳ６でＹＥＳおよびステップＳ７でＹＥＳ）、換言すれば点火時期偏差ΔＩＴが第１進角率αおよび遅角率βを超えない場合は、制御装置３は、一次目標点火時期ＩＴｆを二次目標点火時期ＩＴｓとする（ステップＳ８）。一方、点火時期偏差ΔＩＴがβ／Ｋよりも小さい場合、換言すれば点火時期偏差ΔＩＴが遅角率βを超える場合は、制御装置３は、遅角率βから二次目標点火時期ＩＴｓを決定する。具体的には、制御装置３は、ＩＴｓ＝ＩＴn-1＋β／Ｋとする。
【００３７】
逆に、点火時期偏差ΔＩＴがα／Ｋよりも大きい場合、換言すれば点火時期偏差ΔＩＴが第１進角率αを超える場合は、制御装置３は、急速進角条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０）。本実施形態では、急速進角条件は、以下の条件（ａ）〜（ｃ）の全てである。ただし、急速進角条件は、条件（ａ）〜（ｃ）の少なくとも１つであればよい。急速進角条件が条件（ａ）〜（ｃ）の少なくとも１つであれば、点火時期を急速に進角しても、許容ノッキングが多発したり許容不可ノッキングが発生したりすることを防止することができる。
（ａ）現在から所定時間（例えば、60 sec）前の間の許容ノッキングの発生回数が所定回数（例えば、ゼロまたは数回）よりも小さい。
（ｂ）目標回転数Ｎｔと実回転数Ｎとの偏差の絶対値｜ΔＮ｜が所定回転数（例えば、２〜１０［rpm］）よりも小さい。
（ｃ）燃料ガス噴射期間の時間変化率の絶対値｜ｄＤ｜が所定変化率（例えば、０．１〜１［deg/sec］）よりも小さい。
【００３８】
条件（ａ）は、燃焼状態が適正な範囲内で安定していることを判定するための条件であり、条件（ｂ）および（ｃ）は、負荷がほぼ一定になったことを判定するための条件である。なお、負荷がほぼ一定になったことを判定するための条件としては、条件（ｂ）および（ｃ）の代わりに、例えば、以下の条件（Ｍ１）〜（Ｍ４）の少なくとも１つを採用することができる。
（Ｍ１）燃料ガスの必要噴射量の時間変化率の絶対値が閾値よりも小さい。
（Ｍ２）ガスエンジン１の出力軸に設けられたトルク計で検出されるトルクの時間変化率の絶対値が閾値よりも小さい。
（Ｍ３）圧縮機およびタービンを含む過給機がガスエンジン１と接続される場合、実過給圧と目標過給圧との偏差の絶対値が閾値よりも小さい。
【００３９】
急速進角条件を満たさない場合（ステップＳ１０でＮＯ）、制御装置３は、第１進角率αから二次目標点火時期ＩＴｓを決定する（ステップＳ１１）。具体的には、制御装置３は、ＩＴｓ＝ＩＴn-1＋α／Ｋとする。一方、急速進角条件を満たす場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、制御装置３は、第１進角率αよりも大きな第２進角率γとなるように二次目標点火時期ＩＴｓを決定する（ステップＳ１２）。第２進角率γは、予め定められて制御装置３に格納されており、例えば０．１〜０．５［deg/sec］である。具体的には、制御装置３は、ＩＴｓ＝ＩＴn-1＋γ／Ｋとする。
【００４０】
ステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１１，Ｓ１２のいずれかで二次目標時期ＩＴｓが決定されると、制御装置３は、二次目標点火時期ＩＴｓを今回点火時期ＩＴnとし（ステップＳ１４）、今回点火時期ＩＴnで点火プラグ５５が混合気に点火するように点火プラグ５５を制御する（ステップＳ１４）。その後、制御装置３は、ステップＳ１に戻る。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態のガスエンジンシステム１０では、急速進角条件を満たす場合には、第１進角率αよりも大きな第２進角率γで点火時期が進角される。従って、点火時期が急速に進角され、点火時期が最適化されるまでにかかる時間を短縮することができる。例えば、図５に示すように、一次目標点火時期ＩＴｆが最大点火時期ＩＴｍの近傍まで大きくなれる場合には、今回点火時期ＩＴｎを一次目標点火時期ＩＴｆに早期に近づけることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、図６および図７を参照して、本発明の第２実施形態に係るガスエンジンシステムを説明する。ただし、本実施形態では、制御装置３が行う制御のみが第１実施形態と異なり、ガスエンジンシステムの構成は図１に示す通りである。
【００４３】
また、本実施形態のフローチャートは、ステップＳ１からステップＳ９までは図２に示すフローチャートと同じであり、ステップＳ６でＮＯから先が図２に示すフローチャートと異なる。
【００４４】
本実施形態でも、制御装置３は、点火時期偏差ΔＩＴ（＝ＩＴｆ−ＩＴn-1）が第１進角率αを超えたときに急速進角条件を満たす場合には、第１進角率αよりも大きな第２進角率γとなるように今回点火時期ＩＴnを決定する。具体的に、点火時期偏差ΔＩＴがα／Ｋよりも大きい場合（ステップＳ６でＮＯ）、制御装置３は、まず第１進角率αから二次目標点火時期ＩＴｓを決定し（ステップＳ２１）、ついで急速進角条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２２）。
【００４５】
急速進角条件を満たさない場合（ステップＳ２２でＮＯ）、ステップＳ３１へ進み、二次目標点火時期ＩＴｓを今回点火時期ＩＴｎとする。ステップＳ３１へは、ステップＳ８およびステップＳ９からも進む。一方、急速進角条件を満たす場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、予め定められた加算率ε（単位：deg/sec）から加算量ΔＡ（単位：deg/cycle）を算出する（ステップＳ２３）。具体的には、制御装置３は、ΔＡ＝ε／Ｋとする。
【００４６】
その後、制御装置３は、ＩＴｓ＋ΔＡを急速進角限界値ＩＴＬと比較する（ステップＳ２４）。急速進角限界値ＩＴＬは、固定値であってもよいし、急速進角条件を満たしたときの負荷に応じた変動値であってもよい。ＩＴｓ＋ΔＡが急速進角限界値ＩＴＬよりも大きい場合（ステップＳ２４でＮＯ）、制御装置３は、ステップＳ３１へ進み、二次目標点火時期ＩＴｓを今回点火時期ＩＴｎとする。換言すれば、急速進角条件を満たしていても、点火時期の急速進角は行わない。
【００４７】
逆に、ＩＴｓ＋ΔＡが急速進角限界値ＩＴＬよりも小さい場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、制御装置３は、二次目標点火時期ＩＴｓに加算量ΔＡを加算することによって今回点火時期ＩＴnを決定する（ステップＳ２５）。換言すれば、制御装置３は、ＩＴｓ＋ΔＡを今回点火時期ＩＴnとする。つまり、本実施形態では、第２進角率γは、第１進角率αと加算率εの和である。
【００４８】
ステップＳ３１またはステップＳ２５で今回点火時期ＩＴnが決定されると、制御装置３は、リセット条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ３２）。例えば、リセット条件は、負荷が急上昇したことを判定するための条件として、以下の条件（ｄ）および（ｅ）の少なくとも１つとすることができる。
（ｄ）目標回転数Ｎｔと実回転数Ｎとの偏差の絶対値｜ΔＮ｜が所定回転数よりも大きい（所定回転数は、条件（ｂ）の所定回転数と同じであっても異なっていてもよい）。
（ｅ）燃料ガス噴射期間の時間変化率の絶対値｜ｄＤ｜が所定変化率よりも大きい（所定変化率は、条件（ｃ）の所定変化率と同じであっても異なっていてもよい）。
【００４９】
リセット条件を満たさない場合（ステップＳ３２でＮＯ）、制御装置３は、今回点火時期ＩＴnを補正しない。逆に、リセット条件を満たす場合（ステップＳ３２でＹＥＳ）、制御装置３は、今回点火時期ＩＴnから所定量θを減算することによって、今回点火時期ＩＴnを補正する。所定量θは、固定値であってもよいし、状況に応じた変動値であってもよい。例えば、所定量θは、加算量ΔＡの累積値Ａ以上であってもよい。この場合には、図８に示すように、点火時期の急速進角後にリセット条件を満たしたときに、今回点火時期ＩＴnを第１進角率αに基づく直線上またはその直線よりも下方にシフトさせることができる。あるいは、所定量θは、累積値Ａよりも小さくてもよい。
【００５０】
その後、制御装置３は、今回点火時期ＩＴｎで点火プラグ５５が混合気に点火するように点火プラグ５５を制御し（ステップＳ３４）、ステップＳ１に戻る。
【００５１】
本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、ステップＳ２５で二次目標点火時期ＩＴｓに加算量ΔＡが加算されるので、第２進角率γに由来する進角量のうちで第１進角率αに由来する進角量の割合を履歴として残すことができる。
【００５２】
さらに、本実施形態では、点火時期を急速に進角した後にリセット条件を満たす場合には、点火時期を瞬時に遅角することができる。例えば、リセット条件を負荷が急上昇したときとすれば、点火時期の急速進角後に負荷が急上昇しても、許容不可ノッキングの発生を防ぐことができる。さらに、今回点火時期ＩＴnから減産される所定量θが加算量Ａの累積値Ａ以上であれば、許容不可ノッキングの発生を防ぐという効果を顕著に得ることができる。
【００５３】
（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００５４】
例えば、第２実施形態のステップＳ３２およびステップＳ３４は、第１実施形態のステップＳ１３とステップＳ１４の間で実行されてもよい。
【００５５】
また、第１実施形態において、ステップＳ１２の後に、二次目標点火時期ＩＴｓを点火時期限界値ＩＴＬと比較するステップを設け、ＩＴｓ＞ＩＴＬのときはステップＳ１１へ進むようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０  ガスエンジンシステム
１    ガスエンジン
２１  シリンダ
３    制御装置
５５  点火プラグ（点火装置）
６１  圧力計
【図１】
2017120035.tif 000003
【図２】
2017120035.tif 000004
【図３】
2017120035.tif 000005
【図４】
2017120035.tif 000006
【図５】
2017120035.tif 000007
【図６】
2017120035.tif 000008
【図７】
2017120035.tif 000009
【図８】
2017120035.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月17日(2017.3.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部で燃料ガスと空気の混合気を燃焼させる少なくとも１つのシリンダを含むガスエンジンと、
前記シリンダに設けられた点火装置と、
前記シリンダ内の圧力を検出する圧力計と、
前記点火装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記圧力計で検出される前記シリンダ内の圧力に基づいて、所定のサイクル数に対する許容ノッキングが出現したサイクル数の割合であるノッキング出現率の遅れ演算値を算出し、
目標出現率から前記ノッキング出現率の遅れ演算値を差し引いた出現率差に基づいて、前記出現率差が正の場合は点火時期を進角し、前記出現率差が負の場合は点火時期を遅角するように一次目標点火時期を決定し、
前記出現率差が正の場合であって、前記一次目標点火時期から前回点火時期を差し引いた点火時期差が第１進角率の換算値を超えない場合は、前記一次目標点火時期を今回点火時期とし、
前記出現率差が正の場合であって、前記一次目標点火時期から前回点火時期を差し引いた点火時期差が第１進角率の換算値を超える場合は、急速進角条件を満たすか否かを判定し、
前記急速進角条件を満たさない場合は、前回点火時期に前記第１進角率の換算値を加えた二次目標点火時期を今回点火時期とし、
前記急速進角条件を満たす場合には、前記第１進角率よりも大きな第２進角率となるように今回点火時期を決定し、
前記今回点火時期で前記点火装置が前記混合気に点火するように前記点火装置を制御するとともに、
リセット条件を満たすか否かを判定し、前記リセット条件を満たす場合には、少なくとも前記第１進角率で進角した場合に対する前記第２進角率による進角量をリセットするように今回点火時期を補正する、ガスエンジンシステム。
【請求項２】
前記急速進角条件は、以下の条件（ａ）〜（ｃ）の少なくとも１つである、請求項１に記載のガスエンジンシステム。
（ａ）現在から所定時間前の間の許容ノッキングの発生回数が所定回数よりも小さい。
（ｂ）目標回転数と実回転数との差の絶対値が所定回転数よりも小さい。
（ｃ）燃料ガス噴射期間の時間変化率の絶対値が所定変化率よりも小さい。
【請求項３】
前記制御装置は、前記急速進角条件を満たす場合には、前回点火時期に前記第１進角率の換算値を加えた二次目標点火時期に、予め定められた加算率から算出される加算量を加算することによって、今回点火時期を決定し、かつ、
前記リセット条件を満たす場合には、今回点火時期から前記加算量の累積値以上を減算することによって今回点火時期を補正する、請求項１または２に記載のガスエンジンシステム。
【請求項４】
前記リセット条件は、以下の条件（ｄ）および（ｅ）の少なくとも１つである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガスエンジンシステム。
（ｄ）目標回転数と実回転数との差の絶対値が所定回転数よりも大きい。
（ｅ）燃料ガス噴射期間の時間変化率の絶対値が所定変化率よりも大きい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスエンジンを含むガスエンジンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電設備に利用されるガスエンジンでは、点火時期を上死点よりも所定角度だけ進角するように制御することで高い発電効率が得られることが知られている。ところが、点火時期を進角させた場合には、ノッキングの発生が問題となる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ノッキング出現率の遅れ演算値（例えば、移動平均値）が目標出現率となるように点火時期を調整する、発電設備用のガスエンジンシステムが開示されている。このガスエンジンシステムでは、シリンダ内の圧力から１サイクルごとに許容ノッキングが出現したか否かが判定される。前記のノッキング出現率は、所定のサイクル数に対する許容ノッキングが出現したサイクル数の割合である。そして、このガスエンジンシステムでは、ノッキング出現率の遅れ演算値が目標出現率よりも低い場合はそれらの差に基づいて点火時期が進角され、ノッキング出現率の遅れ演算値が目標出現率よりも高い場合はそれらの差に基づいて点火時期が遅角される。
【０００４】
また、特許文献１に開示されたガスエンジンシステムでは、点火時期が進角される場合には、その進角速度が予め定められた進角率以下に制限される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８４６８１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、上述したような制御では、負荷が大きく変動したときに、ノッキング出現率の遅れ演算値が目標出現率に対して大きく下回ることがある。この場合には、予め定められた進角率のために点火時期がゆっくりとしか進角されず、点火時期が最適化されるまでに長時間を要する。換言すれば、効率の悪い運転が長時間に亘って継続されることになる。なお、進角率は、安定的な運転を実現するために、比較的に小さく設定される。
【０００７】
そこで、本発明は、点火時期が最適化されるまでにかかる時間を短縮することができるガスエンジンシステム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】
前記課題を解決するために、本発明のガスエンジンシステムは、内部で燃料ガスと空気の混合気を燃焼させる少なくとも１つのシリンダを含むガスエンジンと、前記シリンダに設けられた点火装置と、前記シリンダ内の圧力を検出する圧力計と、前記点火装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記圧力計で検出される前記シリンダ内の圧力に基づいて、所定のサイクル数に対する許容ノッキングが出現したサイクル数の割合であるノッキング出現率の遅れ演算値を算出し、目標出現率から前記ノッキング出現率の遅れ演算値を差し引いた出現率差に基づいて、前記出現率差が正の場合は点火時期を進角し、前記出現率差が負の場合は点火時期を遅角するように一次目標点火時期を決定し、前記出現率差が正の場合であって、前記一次目標点火時期から前回点火時期を差し引いた点火時期差が第１進角率の換算値を超えない場合は、前記一次目標点火時期を今回点火時期とし、前記出現率差が正の場合であって、前記一次目標点火時期から前回点火時期を差し引いた点火時期差が第１進角率の換算値を超える場合は、急速進角条件を満たすか否かを判定し、前記急速進角条件を満たさない場合は、前回点火時期に前記第１進角率の換算値を加えた二次目標点火時期を今回点火時期とし、前記急速進角条件を満たす場合には、前記第１進角率よりも大きな第２進角率となるように今回点火時期を決定し、前記今回点火時期で前記点火装置が前記混合気に点火するように前記点火装置を制御するとともに、リセット条件を満たすか否かを判定し、前記リセット条件を満たす場合には、少なくとも前記第１進角率で進角した場合に対する前記第２進角率による進角量をリセットするように今回点火時期を補正する、ことを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、急速進角条件を満たす場合には、第１進角率よりも大きな第２進角率で点火時期が進角される。従って、点火時期が急速に進角され、点火時期が最適化されるまでにかかる時間を短縮することができる。また、点火時期を急速に進角した後にリセット条件を満たす場合には、点火時期を瞬時に遅角することができる。例えば、リセット条件を負荷が急上昇したときとすれば、点火時期の急速進角後に負荷が急上昇しても、許容不可ノッキングの発生を防ぐことができる。
【００１０】
前記急速進角条件は、以下の条件（ａ）〜（ｃ）の少なくとも１つであってもよい。
（ａ）現在から所定時間前の間の許容ノッキングの発生回数が所定回数よりも小さい。
（ｂ）目標回転数と実回転数との差の絶対値が所定回転数よりも小さい。
（ｃ）燃料ガス噴射期間の時間変化率の絶対値が所定変化率よりも小さい。
この構成によれば、点火時期を急速に進角しても、許容ノッキングが多発したり許容不可ノッキングが発生したりすることを防止することができる。
【００１１】
前記制御装置は、前記急速進角条件を満たす場合には、前回点火時期に前記第１進角率の換算値を加えた二次目標点火時期に、予め定められた加算率から算出される加算量を加算することによって、今回点火時期を決定し、かつ、前記リセット条件を満たす場合には、今回点火時期から前記加算量の累積値以上を減算することによって今回点火時期を補正してもよい。この構成によれば、第２進角率に由来する進角量のうちで第１進角率に由来する進角量の割合を履歴として残すことができる。
【００１２】
例えば、前記リセット条件は、以下の条件（ｄ）および（ｅ）の少なくとも１つであってもよい。
（ｄ）目標回転数と実回転数との差の絶対値が所定回転数よりも大きい。
（ｅ）燃料ガス噴射期間の時間変化率の絶対値が所定変化率よりも大きい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、点火時期が最適化されるまでにかかる時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の参照形態に係るガスエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】参照形態において制御装置が行う制御のフローチャートである。
【図３】シリンダ内の圧力波形の一例である。
【図４】ノッキング出現率とその移動平均値を説明するための図である。
【図５】参照形態における一次目標点火時期および今回点火時期の経時的変化を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態において制御装置が行う制御のフローチャートである。
【図７】前記実施形態において制御装置が行う制御のフローチャートである。
【図８】前記実施形態における一次目標点火時期および今回点火時期の経時的変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（参照形態）
図１に、本発明の参照形態に係るガスエンジンシステム１０を示す。このガスエンジンシステム１０は、ガスエンジン１と制御装置３を含む。
【００１６】
ガスエンジン１は、燃料ガス（例えば、天然ガス）のみを燃焼させるガス専焼エンジンであってもよいし、燃料ガスと燃料油の一方または双方を燃焼させる二元燃料エンジンであってもよい。本実施形態では、ガスエンジン１が４ストロークエンジンであるが、ガスエンジン１は２ストロークエンジンであってもよい。
【００１７】
ガスエンジン１は、複数のシリンダ２１を有する（図１では１つのシリンダ２１のみを図示）。全てのシリンダ２１の構成は同じであるため、以下では１つのシリンダ２１のみについて説明する。
【００１８】
シリンダ２１内にはピストン２２が往復動自在に配設されており、シリンダ２１およびピストン２２によって燃焼室２が形成されている。ピストン２２は、図略の連接棒により図略のクランク軸と連結されている。
【００１９】
４ストロークエンジンの場合、シリンダ２１において、ピストン２２が二往復することにより、ガスエンジン１の１サイクル（給気、圧縮、膨張、排気）が行われる。シリンダ２１における１サイクルの間のガスエンジン１の位相角（０〜７２０度）は、位相角検出器６２により検出される。位相角としては、クランク軸の回転角（クランク角）やピストン２２の位置などを用いることができる。例えば、位相角検出器６２は、電磁ピックアップ、近接スイッチまたはロータリーエンコーダである。また、位相角検出器６２からは、ガスエンジン１の実回転数Ｎ（単位：rpm）も検出される。
【００２０】
燃焼室２へは、給気路４１を通じて空気が供給され、燃焼室２からは、排気路４２を通じて排気が排出される。給気路４１には、燃焼室２へ供給される空気中に燃料ガスを噴射する主燃料噴射弁５１が設けられている。
【００２１】
シリンダ２１には、給気路４１の燃焼室２に対する開口である給気ポートを開閉する給気弁２３と、排気路４２の燃焼室２に対する開口である排気ポートを開閉する排気弁２４が設けられている。また、シリンダ２１には、燃焼室２内で燃料ガスと空気の混合気に点火するための点火プラグ（点火装置の一例）５５が設けられている。つまり、シリンダ２１の内部では、混合気が燃焼される。
【００２２】
本実施形態では、燃焼室２が、給気路４１および排気路４２と連通する主燃焼室２Ａと、連通孔が設けられた隔壁２５により主燃焼室２Ａと隔てられた副燃焼室２Ｂとからなる。点火プラグ５５は副燃焼室２Ｂに配置されており、副燃焼室２Ｂ内には副燃料噴射弁５２から燃料ガスが噴射される。副燃料噴射弁５２からの燃料ガスの噴射により副燃焼室２Ｂ内にはリッチな混合気が形成され、この混合気が点火プラグ５５により点火される。これにより副燃焼室２Ｂ内に火炎が発生し、その火炎が隔壁２５の連通孔を通じて主燃焼室２Ａ内に伝播することにより主燃焼室２Ａ内のリーンな混合気にも点火される。シリンダ２１には、当該シリンダ２１内の圧力Ｐ（主燃焼室２Ａ内の圧力）を検出する圧力計６１が設けられている。
【００２３】
ただし、点火装置は、副燃焼室２Ｂ内の混合気に点火する点火プラグ５５に限られない。例えば、点火装置としては、主燃焼室２Ａ内に高圧のパイロット燃料（オイルや燃料ガス）を直接的に噴射することにより当該パイロット燃料を自己発火させるパイロット燃料噴射弁を採用することも可能である（この場合、副燃焼室２Ｂはなくてもよい）。
【００２４】
燃料噴射弁５１，５２および点火プラグ５５は、位相角検出器６２で検出される位相角などに基づいて制御装置３により制御される。制御装置３は、ノッキング出現率Ｋｒの遅れ演算値が目標出現率Ｋｔ（例えば、７．５％）となるように、１サイクルごとに点火時期を調整する。
【００２５】
ノッキング出現率Ｋｒは、所定のサイクル数Ｃｙに対する許容ノッキングが出現したサイクル数Ｃｋの割合である（Ｋｒ＝Ｃｋ／Ｃｙ）。所定のサイクル数Ｃｙは、例えば５０サイクルなどと予め定められてもよいし、例えば５〜１５秒などと予め定められる時間内に計測されるサイクル数であってもよい。本実施形態では、ノッキング出現率Ｋｒの遅れ演算値が、ノッキング出現率Ｋｒの移動平均値である。ただし、遅れ演算値は、一次遅れ演算値であってもよい。
【００２６】
以下、図２のフローチャートを参照して、制御装置３が行う制御について詳しく説明する。
【００２７】
制御装置３は、圧力計６１で検出されるシリンダ２１内の圧力Ｐに基づいて、１サイクルごとに、燃焼状態が、許容不可ノック（Ｄ）、許容ノック（Ｃ）、通常（Ａ）、失火（Ｂ）のいずれであったかを判定する（ステップＳ１）。
【００２８】
燃焼状態の判定の仕方としては、例えば次のような方法がある。制御装置３は、図３に示すシリンダ２１内の圧力波形をフィルタに通して、ピストン２２が上死点に達してから所定時間ΔＴ内の高周波成分を抽出する。さらに、制御装置３は、抽出した高周波成分のうちから複数個の高周波成分をサンプリングし、サンプリングされた高周波成分の平均値ＰＡを算出する。平均値ＰＡが第１閾値Ｔ１以上の場合（Ｔ１≦ＰＡ）は燃焼状態が許容不可ノックであったと判定され、平均値ＰＡが第１閾値Ｔ１未満かつ第２閾値Ｔ２以上の場合（Ｔ２≦ＰＡ＜Ｔ１）は燃焼状態が許容ノックであったと判定される。また、制御装置３は、上死点前後のシリンダ２１内の圧力Ｐの差ΔＰを算出する。差ΔＰが第３閾値Ｔ３未満の場合（ΔＰ＜Ｔ３）には燃焼状態が失火であったと判定される。差ΔＰが第３閾値Ｔ３以上であって上述した平均値ＰＡが第２閾値Ｔ２未満の場合（Ｔ３≦ΔＰ、ＰＡ＜Ｔ２）には燃焼状態が通常であったと判定される。
【００２９】
図４に示すように、現在のサイクルをｎ回目とすると、制御装置３は、現在のサイクルからＣｙ回前までの燃焼状態を記憶している。制御装置３は、現在のサイクルからＣｙ回前までで許容ノッキング（Ｃ）が出現したサイクル数Ｃｋを求め、ＣｋをＣｙで割ることによって、現在のサイクルにおけるノッキング出現率Ｋｒnを算出する（ステップＳ２）。なお、算出されたノッキング出現率Ｋｒは、図４に示すように、現在のサイクルから所定サイクル数Ｈ分だけ制御装置３に格納される。
【００３０】
ガスエンジン１が例えば発電設備などの負荷の変動があまり頻繁ではない用途に用いられる場合、Ｈは比較的に多いことが望ましい（例えば、１５００〜２０００サイクル）。一方、ガスエンジン１が例えば船舶の主機などの負荷が頻繁に変動する用途に用いられる場合、Ｈは比較的に少ないことが望ましい（例えば、１００〜５００サイクル）。
【００３１】
次に、制御装置３は、ノッキング出現率Ｋｒの移動平均値Ｋｒ(AVE)を算出する（ステップＳ３）。より詳しくは、図４に示すように、現在のサイクルをｎ回目とすると、制御装置は、現在のサイクルとＨ回前のサイクルとの間でノッキング出現率Ｋｒを平均化する（Ｋｒ(AVE)＝（Ｋｒn＋Ｋｒn-1＋・・・＋Ｋｒn-N+1）／Ｈ）。
【００３２】
次に、制御装置３は、目標出現率Ｋｔからノッキング出現率Ｋｒの移動平均Ｋｒ(AVE)を差し引いた出現率差ΔＫ（＝Ｋｔ−Ｋｒ(AVE)）を算出する（ステップＳ４）。出現率差ΔＫが正の場合は点火時期は進角されるべきであり、出現率差ΔＫが負の場合は点火時期は遅角されるべきである。その後、制御装置３は、出現率差ΔＫに基づいて一次目標点火時期ＩＴｆを決定する。一次目標点火時期ＩＴｆの決定方法は、例えば、特許文献１に開示された通りである。
【００３３】
次に、制御装置３は、前回点火時期ＩＴn-1から一次目標点火時期ＩＴｆまで点火時期を変化させる速度が許容範囲内にあるか否かを判定する。上述した出現率差ΔＫが正の場合は、一次目標点火時期ＩＴｆと前回点火時期との点火時期差ΔＩＴ（＝ＩＴｆ−ＩＴn-1）も正となり、出現率差ΔＫが負の場合は、点火時期差ΔＩＴも負となる。
【００３４】
具体的に、制御装置３には、予め定められた第１進角率α（単位：deg/sec）と遅角率β（単位：deg/sec）が格納されている。例えば、第１進角率は０．０１〜０．０５［deg/sec］であり、遅角率は−０．２〜−０．０５［deg/sec］である。そして、制御装置３は、点火時期差ΔＩＴをα／Ｋと比較するとともに（ステップＳ６）、点火時期差ΔＩＴをβ／Ｋと比較する（ステップＳ７）。ここで、Ｋは進角率または遅角率の単位をdeg/secからdeg/cycleに換算するための係数である。本実施形態では、４サイクルエンジンであるため、Ｋ＝Ｎ／120［cycle/sec］である。なお、ステップＳ６とステップＳ７の順番は、どちらが先であってもよい。
【００３５】
点火時期差ΔＩＴがα／Ｋよりも小さくかつβ／Ｋよりも大きい場合（ステップＳ６でＹＥＳおよびステップＳ７でＹＥＳ）、換言すれば点火時期差ΔＩＴが第１進角率αおよび遅角率βを超えない場合は、制御装置３は、一次目標点火時期ＩＴｆを二次目標点火時期ＩＴｓとする（ステップＳ８）。一方、点火時期差ΔＩＴがβ／Ｋよりも小さい場合、換言すれば点火時期差ΔＩＴが遅角率βを超える場合は、制御装置３は、遅角率βから二次目標点火時期ＩＴｓを決定する。具体的には、制御装置３は、ＩＴｓ＝ＩＴn-1＋β／Ｋとする。
【００３６】
逆に、点火時期差ΔＩＴがα／Ｋよりも大きい場合、換言すれば点火時期差ΔＩＴが第１進角率αを超える場合は、制御装置３は、急速進角条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０）。本実施形態では、急速進角条件は、以下の条件（ａ）〜（ｃ）の全てである。ただし、急速進角条件は、条件（ａ）〜（ｃ）の少なくとも１つであればよい。急速進角条件が条件（ａ）〜（ｃ）の少なくとも１つであれば、点火時期を急速に進角しても、許容ノッキングが多発したり許容不可ノッキングが発生したりすることを防止することができる。
（ａ）現在から所定時間（例えば、60 sec）前の間の許容ノッキングの発生回数が所定回数（例えば、ゼロまたは数回）よりも小さい。
（ｂ）目標回転数Ｎｔと実回転数Ｎとの差の絶対値｜ΔＮ｜が所定回転数（例えば、２〜１０［rpm］）よりも小さい。
（ｃ）燃料ガス噴射期間の時間変化率の絶対値｜ｄＤ｜が所定変化率（例えば、０．１〜１［deg/sec］）よりも小さい。
【００３７】
条件（ａ）は、燃焼状態が適正な範囲内で安定していることを判定するための条件であり、条件（ｂ）および（ｃ）は、負荷がほぼ一定になったことを判定するための条件である。なお、負荷がほぼ一定になったことを判定するための条件としては、条件（ｂ）および（ｃ）の代わりに、例えば、以下の条件（Ｍ１）〜（Ｍ４）の少なくとも１つを採用することができる。
（Ｍ１）燃料ガスの必要噴射量の時間変化率の絶対値が閾値よりも小さい。
（Ｍ２）ガスエンジン１の出力軸に設けられたトルク計で検出されるトルクの時間変化率の絶対値が閾値よりも小さい。
（Ｍ３）圧縮機およびタービンを含む過給機がガスエンジン１と接続される場合、実過給圧と目標過給圧との差の絶対値が閾値よりも小さい。
【００３８】
急速進角条件を満たさない場合（ステップＳ１０でＮＯ）、制御装置３は、第１進角率αから二次目標点火時期ＩＴｓを決定する（ステップＳ１１）。具体的には、制御装置３は、ＩＴｓ＝ＩＴn-1＋α／Ｋとする。一方、急速進角条件を満たす場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、制御装置３は、第１進角率αよりも大きな第２進角率γとなるように二次目標点火時期ＩＴｓを決定する（ステップＳ１２）。第２進角率γは、予め定められて制御装置３に格納されており、例えば０．１〜０．５［deg/sec］である。具体的には、制御装置３は、ＩＴｓ＝ＩＴn-1＋γ／Ｋとする。
【００３９】
ステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１１，Ｓ１２のいずれかで二次目標時期ＩＴｓが決定されると、制御装置３は、二次目標点火時期ＩＴｓを今回点火時期ＩＴnとし（ステップＳ１４）、今回点火時期ＩＴnで点火プラグ５５が混合気に点火するように点火プラグ５５を制御する（ステップＳ１４）。その後、制御装置３は、ステップＳ１に戻る。
【００４０】
以上説明したように、本参照形態のガスエンジンシステム１０では、急速進角条件を満たす場合には、第１進角率αよりも大きな第２進角率γで点火時期が進角される。従って、点火時期が急速に進角され、点火時期が最適化されるまでにかかる時間を短縮することができる。例えば、図５に示すように、一次目標点火時期ＩＴｆが最大点火時期ＩＴｍの近傍まで大きくなれる場合には、今回点火時期ＩＴｎを一次目標点火時期ＩＴｆに早期に近づけることができる。
【００４１】
（実施形態）
次に、図６および図７を参照して、本発明の一実施形態に係るガスエンジンシステムを説明する。ただし、本実施形態では、制御装置３が行う制御のみが参照形態と異なり、ガスエンジンシステムの構成は図１に示す通りである。
【００４２】
また、本実施形態のフローチャートは、ステップＳ１からステップＳ９までは図２に示すフローチャートと同じであり、ステップＳ６でＮＯから先が図２に示すフローチャートと異なる。
【００４３】
本実施形態でも、制御装置３は、点火時期差ΔＩＴ（＝ＩＴｆ−ＩＴn-1）が第１進角率αを超えたときに急速進角条件を満たす場合には、第１進角率αよりも大きな第２進角率γとなるように今回点火時期ＩＴnを決定する。具体的に、点火時期差ΔＩＴがα／Ｋよりも大きい場合（ステップＳ６でＮＯ）、制御装置３は、まず第１進角率αから二次目標点火時期ＩＴｓを決定し（ステップＳ２１）、ついで急速進角条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２２）。
【００４４】
急速進角条件を満たさない場合（ステップＳ２２でＮＯ）、ステップＳ３１へ進み、二次目標点火時期ＩＴｓを今回点火時期ＩＴｎとする。ステップＳ３１へは、ステップＳ８およびステップＳ９からも進む。一方、急速進角条件を満たす場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、予め定められた加算率ε（単位：deg/sec）から加算量ΔＡ（単位：deg/cycle）を算出する（ステップＳ２３）。具体的には、制御装置３は、ΔＡ＝ε／Ｋとする。
【００４５】
その後、制御装置３は、ＩＴｓ＋ΔＡを急速進角限界値ＩＴＬと比較する（ステップＳ２４）。急速進角限界値ＩＴＬは、固定値であってもよいし、急速進角条件を満たしたときの負荷に応じた変動値であってもよい。ＩＴｓ＋ΔＡが急速進角限界値ＩＴＬよりも大きい場合（ステップＳ２４でＮＯ）、制御装置３は、ステップＳ３１へ進み、二次目標点火時期ＩＴｓを今回点火時期ＩＴｎとする。換言すれば、急速進角条件を満たしていても、点火時期の急速進角は行わない。
【００４６】
逆に、ＩＴｓ＋ΔＡが急速進角限界値ＩＴＬよりも小さい場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、制御装置３は、二次目標点火時期ＩＴｓに加算量ΔＡを加算することによって今回点火時期ＩＴnを決定する（ステップＳ２５）。換言すれば、制御装置３は、ＩＴｓ＋ΔＡを今回点火時期ＩＴnとする。つまり、本実施形態では、第２進角率γは、第１進角率αと加算率εの和である。
【００４７】
ステップＳ３１またはステップＳ２５で今回点火時期ＩＴnが決定されると、制御装置３は、リセット条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ３２）。例えば、リセット条件は、負荷が急上昇したことを判定するための条件として、以下の条件（ｄ）および（ｅ）の少なくとも１つとすることができる。
（ｄ）目標回転数Ｎｔと実回転数Ｎとの差の絶対値｜ΔＮ｜が所定回転数よりも大きい（所定回転数は、条件（ｂ）の所定回転数と同じであっても異なっていてもよい）。
（ｅ）燃料ガス噴射期間の時間変化率の絶対値｜ｄＤ｜が所定変化率よりも大きい（所定変化率は、条件（ｃ）の所定変化率と同じであっても異なっていてもよい）。
【００４８】
リセット条件を満たさない場合（ステップＳ３２でＮＯ）、制御装置３は、今回点火時期ＩＴnを補正しない。逆に、リセット条件を満たす場合（ステップＳ３２でＹＥＳ）、制御装置３は、今回点火時期ＩＴnから所定量θを減算することによって、今回点火時期ＩＴnを補正する。所定量θは、固定値であってもよいし、状況に応じた変動値であってもよい。例えば、所定量θは、加算量ΔＡの累積値Ａ以上であってもよい。この場合には、図８に示すように、点火時期の急速進角後にリセット条件を満たしたときに、今回点火時期ＩＴnを第１進角率αに基づく直線上またはその直線よりも下方にシフトさせることができる。あるいは、所定量θは、累積値Ａよりも小さくてもよい。
【００４９】
その後、制御装置３は、今回点火時期ＩＴｎで点火プラグ５５が混合気に点火するように点火プラグ５５を制御し（ステップＳ３４）、ステップＳ１に戻る。
【００５０】
本実施形態でも、参照形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、ステップＳ２５で二次目標点火時期ＩＴｓに加算量ΔＡが加算されるので、第２進角率γに由来する進角量のうちで第１進角率αに由来する進角量の割合を履歴として残すことができる。
【００５１】
さらに、本実施形態では、点火時期を急速に進角した後にリセット条件を満たす場合には、点火時期を瞬時に遅角することができる。例えば、リセット条件を負荷が急上昇したときとすれば、点火時期の急速進角後に負荷が急上昇しても、許容不可ノッキングの発生を防ぐことができる。さらに、今回点火時期ＩＴnから減産される所定量θが加算量Ａの累積値Ａ以上であれば、許容不可ノッキングの発生を防ぐという効果を顕著に得ることができる。
【００５２】
（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００５３】
例えば、実施形態のステップＳ３２およびステップＳ３４は、参照形態のステップＳ１３とステップＳ１４の間で実行されてもよい。
【００５４】
また、参照形態において、ステップＳ１２の後に、二次目標点火時期ＩＴｓを点火時期限界値ＩＴＬと比較するステップを設け、ＩＴｓ＞ＩＴＬのときはステップＳ１１へ進むようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０  ガスエンジンシステム
１    ガスエンジン
２１  シリンダ
３    制御装置
５５  点火プラグ（点火装置）
６１  圧力計