(57)【要約】【課題】燃焼室内における筒内圧力検出値に基づいて判定した、失火、消炎、ノッキング等の異常燃焼の発生状態から故障原因を精度よく特定することで、速やかな対応処置を可能にする内燃機関の故障原因推定方法および装置を提供することを課題とする。【解決手段】燃料ガスを空気と混合して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の故障原因推定方法において、前記燃焼室内における筒内圧力およびエンジンのクランク角を検出し、圧縮行程および燃焼行程における一定クランク角における筒内圧力に基づいて第１故障状態を判定し、前記筒内圧力とは異なるクランク角における圧力、または同一のクランク角における筒内圧力であって異なる判定基準によって第２故障状態を判定し、前記第１故障状態後に前記第２故障状態が発生したか否かに基づいて故障原因の発生部位を推定する。【選択図】図１
2009203883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを空気と混合して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の故障原因推定方法において、
前記燃焼室内における筒内圧力およびエンジンのクランク角を検出し、圧縮行程および燃焼行程における一定クランク角における筒内圧力に基づいて第１故障状態を判定し、前記筒内圧力とは異なるクランク角における圧力、または同一のクランク角における筒内圧力であって異なる判定基準によって第２故障状態を判定し、前記第１故障状態の発生と前記第２故障状態の発生の組み合わせに基づいて故障原因の発生部位を推定することを特徴とする内燃機関の故障原因推定方法。
【請求項２】
前記第１故障状態および第２故障状態が、複数シリンダで一定割合以上発生しているときには、複数シリンダの共通部位での故障と推定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の故障原因推定方法。
【請求項３】
前記内燃機関が燃料ガスを空気と混合してエンジンの燃焼室に供給するとともに、副室式着火装置にパイロット燃料を供給して着火せしめるガスエンジンであり、前記第１故障状態が消炎発生であり、第２故障状態が失火発生であり、消炎発生および失火発生の場合には前記燃焼室への燃料ガスの供給系部位の故障と推定し、消炎発生があって失火発生がない場合には前記パイロット燃料供給系部位の故障と推定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の故障原因推定方法。
【請求項４】
前記内燃機関が燃料ガスを過給機による過給空気と混合してエンジンの燃焼室に供給するように構成されたガスエンジンであり、前記第１故障状態がノッキング発生であり、第２故障状態がクランク角上死点近傍における圧縮圧力の落ち込みであり、ノッキング発生および上死点近傍における圧縮圧力の落ち込みの発生の場合には給気系の故障と推定し、ノッキング発生があって上死点近傍における圧縮圧力の落ち込みが生じない場合には燃料ガス供給系部位の故障と推定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の故障原因推定方法。
【請求項５】
燃料ガスを空気と混合して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の故障原因推定装置において、
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、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もに、前記筒内圧力検出器および前記クランク角検出器からの圧縮行程中および燃焼行程中の一定クランク角における筒内圧力の検出値に基づいて第１故障状態を判定する第１故障判定手段と、前記筒内圧力とは異なる圧力、または同一であって異なる判定基準によって第２故障状態を判定する第２故障判定手段と、前記第１故障状態の発生と前記第２故障状態の発生の組み合わせに基づいて故障原因の発生部位を推定する故障部位推定手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の故障原因推定装置。
【請求項６】
前記故障部位推定手段は、前記第１故障状態および第２故障状態が、複数シリンダで一定割合以上発生しているときには、複数シリンダの共通部位での故障と推定することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の故障原因推定装置。
【請求項７】
前記内燃機関が燃料ガスを空気と混合してエンジンの燃焼室に供給するとともに、副室式着火装置にパイロット燃料を供給して着火せしめるガスエンジンであり、前記第１故障状態が消炎発生であり、第２故障状態が失火発生であり、前記故障部位推定手段は、消炎発生および失火発生の場合には前記燃焼室への燃料ガスの供給系部位の故障と推定し、消炎発生があって失火発生がない場合には前記パイロット燃料供給系部位の故障と推定することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の故障原因推定装置。
【請求項８】
前記内燃機関が燃料ガスを過給機による過給空気と混合してエンジンの燃焼室に供給するように構成されたガスエンジンであり、前記第１故障状態がノッキング発生であり、第２故障状態がクランク角上死点近傍における圧縮圧力の落ち込みであり、前記故障部位推定手段は、ノッキング発生および上死点近傍における圧縮圧力の落ち込みの発生の場合には給気系の故障と推定し、ノッキング発生があって上死点近傍における圧縮圧力の落ち込みが生じない場合には燃料ガス供給系部位の故障と推定することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の故障原因推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスエンジンおよびディーゼルエンジンを含む内燃機関の故障原因推定方法および、推定装置に関し、特に、失火、消炎、ノッキング等の故障発生の原因を推定する発明である。
【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、燃焼室内に主燃料のガスが十分に供給されていない場合や、副室式着火装置にパイロット燃料が十分に供給されていない場合や、給気過給機の故障が原因で給気量に変動が生じた場合には、着火燃料不足やガス燃料の混合気濃度の変動によって失火や、消炎や、ノッキング等が生じる。
従って、かかる故障の発生を確実に特定して速やかに対応処置を行っ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。
【０００３】
例えば、失火発生の原因推定には、失火発生率を計測して、この発生率の発生パターンより行っている。すなわち、エンジン回転数と負荷から負荷マップを作成し、負荷マップ上のどの領域で失火率が高いかのパターン識別をする。例えば、高回転、高負荷領域で失火率が高い場合には、燃料吐出量不足が原因であると推定する。
【０００４】
一方、内燃機関の燃焼室内における失火や、消炎や、ノッキング等の燃焼状態を検知する技術として、特開２００５−９４５７号公報（特許文献１）、特開平９−１７８６１７号公報（特許文献２）等が知られている。
該特許文献１には、燃焼室内における筒内圧力検出値およびクランク角検出値に基づいて圧縮行程中の基準筒内圧力と上死点における圧縮圧力との圧縮圧力比等を算出して、該圧縮圧力比を用いて燃焼状態を診断して過早着火、失火、ノッキング等の異常燃焼を判定する手法が示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、クランク軸の回転変動から失火を検出して、機関回転速度と機関負荷とに応じた所定の運転領域における点火数に対する失火数の失火率を算出して、失火原因を所定の運転領域毎に、失火率に基づいて推定する手法が示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−９４５７号公報
【特許文献２】特開平９−１７８６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記特許文献１においては、燃焼室内における筒内圧力検出値に基づいて燃焼状態を診断して過早着火、失火、ノッキング等の異常燃焼を判定する手法が示されているが、異常燃焼の発生原因を推定する手法までは示されてなく、原因特定においては不十分である。
また、特許文献２においては、失火原因を所定の運転領域毎の失火率に基づいて推定する手法が示されているが、機関回転数速度と機関負荷とから定まる機関運転状態から一意的に故障の原因が特定することができない場合がある。例えば、高回転、高負荷運転領域でも点火コイルの異常で失火が起こる場合もあるため、故障原因の特定においては十分とはいえず、誤判定が出る場合がある。
【０００８】
そこで、本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、燃焼室内における筒内圧力検出値に基づいて判定した、失火、消炎、ノッキング等の異常燃焼の発生状態から故障原因を精度よく特定することで、速やかな対応処置を可能にする内燃機関の故障原因推定方法および装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、燃料ガスを空気と混合して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の故障原因推定方法において、前記燃焼室内における筒内圧力およびエンジンのクランク角を検出し、圧縮行程および燃焼行程における一定クランク角における筒内圧力に基づいて第１故障状態を判定し、前記筒内圧力とは異なるクランク角における圧力、または同一のクランク角における筒内圧力であって異なる判定基準によって第２故障状態を判定し、前記第１故障状態の発生と前記第２故障状態の発生の組み合わせに基づいて故障原因の発生部位を推定することを特徴とする。
【００１０】
また、かかる方法発明を実施する装置としては、燃料ガスを空気と混合して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の故障原因推定装置において、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、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もに、前記筒内圧力検出器および前記クランク角検出器からの圧縮行程中および燃焼行程中の一定クランク角における筒内圧力の検出値に基づいて第１故障状態を判定する第１故障判定手段と、前記筒内圧力とは異なる圧力、または同一であって異なる判定基準によって第２故障状態を判定する第２故障判定手段と、前記第１故障状態の発生と前記第２故障状態の発生の組み合わせに基づいて故障原因の発生部位を推定する故障部位推定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
かかる方法および装置発明によれば、前記燃焼室内における筒内圧力検出値およびエンジンのクランク角検出値に基づいて圧縮行程中及び燃焼行程中の一定クランク角における筒内圧力に基づいて第１の故障状態を判定する。具体的には、消炎発生、またはノッキング発生の有無を判定する。さらに、引き続いて前記筒内圧力とは異なる圧力、または同一であって異なる判定基準によって第２の故障状態を判定する。具体的には、消炎発生し且つ失火状態になったか、ノッキング発生し且つ上死点近傍における圧縮行程の筒内圧力の落ち込みがあったかを判定する。
そして第１故障状態が発生し、且つ第２故障状態が生じたか否か、具体的には消炎発生し且つ失火状態となったか、またはノッキング発生し且つ圧縮行程の筒内圧力の低下があったか否かによって故障部位を推定するものである。
【００１２】
このように、引き続き起こる異なる故障状態を基準にしてエンジンの故障発生部位を推定するため、エンジン回転速度とエンジン負荷に基づく運転領域に応じた故障発生部位の推定よりも、エンジンに表れる故障現象を直接的に検出して判定するため、故障原因の特定の精度が向上する。
【００１３】
また、好ましくは、かかる方法発明において、前記第１故障状態および第２故障状態が、複数シリンダで一定割合以上発生しているときには、複数シリンダの共通部位での故障と推定するとよく、さらに、装置発明においても、前記故障部位推定手段は、前記第１故障状態および第２故障状態が、複数シリンダで一定割合以上発生しているときには、複数シリンダの共通部位での故障と推定するとよい。
【００１４】
かかる方法および装置発明によれば、前記第１故障状態および第２故障状態が、複数シリンダにおいて一定割合以上で発生しているときには、複数シリンダの共通部位での故障と推定するため、例えば、ガスエンジンの副室式着火装置にパイロット燃料の供給がコモンレールによる場合には、パイロット燃料の供給異常が複数シリンダで発生している場合には、該コモンレールの故障と特定できる。また、給気系に異常が発生している場合には、共通部品の給気溜りや過給機等の故障というように高い確率で原因部位の特定が可能になる。
【００１５】
また、具体的には、方法発明において、前記内燃機関が燃料ガスを空気と混合してエンジンの燃焼室に供給するとともに、副室式着火装置にパイロット燃料を供給して着火せしめるガスエンジンであり、前記第１故障状態が消炎発生であり、第２故障状態が失火発生であり、消炎発生および失火発生の場合には前記燃焼室への燃料ガスの供給系部位の故障と推定し、消炎発生があって失火発生がない場合には前記パイロット燃料供給系部位の故障と推定することを特徴とする。
【００１６】
方法を行うための装置においては、前記内燃機関が燃料ガスを空気と混合してエンジンの燃焼室に供給するとともに、副室式着火装置にパイロット燃料を供給して着火せしめるガスエンジンであり、前記第１故障状態が消炎発生であり、第２故障状態が失火発生であり、前記故障部位推定手段は、消炎発生および失火発生の場合には前記燃焼室への燃料ガスの供給系部位の故障と推定し、消炎発生があって失火発生がない場合には前記パイロット燃料供給系部位の故障と推定することを特徴とする。
【００１７】
かかる方法および装置発明によれば、前記第１故障状態の消炎発生、および第２故障状態の失火発生である場合には、燃焼室への主燃料のガス供給系部位の故障と推定し、消炎発生があって失火発生がない場合にはパイロット燃料供給系部位の故障と推定するものである。
【００１８】
すなわち、主燃料のガスが給気通路から供給されていれば、着火は正常には行われないが、主燃料ガスが自己着火することがあり、後燃え（消炎）となることがあるので、失火には至らないと判断されるため、失火は生じずに消炎状態が判定されている場合には、主燃料ガスの供給系ではなく、パイロット燃料が副室式着火装置に十分供給されていないと判断できる。このため、パイロット燃料供給系部位の故障と推定する。逆に、失火に至っていれば、主燃料のガス供給系部位の故障と推定するものである。
さらに、この判定手法に前記の複数シリンダの共通部品での発生割合の手法を加えることで一層、故障部位の特定が確実になる。
【００１９】
さらに、具体的には、方法発明において、前記内燃機関が燃料ガスを過給機による過給空気と混合してエンジンの燃焼室に供給するように構成されたガスエンジンであり、前記第１故障状態がノッキング発生であり、第２故障状態がクランク角上死点近傍における圧縮圧力の落ち込みであり、ノッキング発生および上死点近傍における圧縮圧力の落ち込みの発生の場合には給気系の故障と推定し、ノッキング発生があって上死点近傍における圧縮圧力の落ち込みが生じない場合には燃料ガス供給系部位の故障と推定することを特徴とする。
【００２０】
方法を行うための装置においては、前記内燃機関が燃料ガスを過給機による過給空気と混合してエンジンの燃焼室に供給するように構成されたガスエンジンであり、前記第１故障状態がノッキング発生であり、第２故障状態がクランク角上死点近傍における圧縮圧力の落ち込みであり、前記故障部位推定手段は、ノッキング発生および上死点近傍における圧縮圧力の落ち込みの発生の場合には給気系の故障と推定し、ノッキング発生があって上死点近傍における圧縮圧力の落ち込みが生じない場合には燃料ガス供給系部位の故障と推定することを特徴とする。
【００２１】
かかる方法および装置発明によれば、前記第１の故障状態のノッキングの発生と、第２故障状態のクランク角上死点近傍における圧縮圧力の落ち込みがある場合には、給気系の故障と推定し、ノッキング発生があって上死点近傍における圧縮圧力の落ち込みが生じない場合には燃料ガス供給系部位の故障と推定する。
すなわち、ノッキングの発生は、ガスエンジンおいては主燃料のガス量に比べて空気量が減少してガス燃料の過剰の状態おいて生じるため、給気系の故障によるものか、ガス燃料の供給系の故障によるものかを、圧縮行程のクランク角上死点近傍における筒内圧力の落ち込みが生じるか否かによって判定している。
【００２２】
従って、ノッキングが発生し、さらにクランク角上死点近傍における圧縮圧力の落ち込みが生じた場合には、給気系の故障によって燃料ガスに対して空気量が十分に確保されずにガス量が空気に対して多くなっているためと推定できる。
また、この給気系の故障の判定において、前記の複数シリンダの共通部品での発生割合の手法を加えることで、複数シリンダで共通して発生していれば共通部品の過給機の故障、例えば過給気サージングによるものと推定できるため、故障部位の特定が一層確実になる。
また、ノッキングの発生はあったが、クランク角上死点近傍における圧縮圧力の落ち込みが生じない場合には、ガス燃料の供給系の故障、例えば、ガス供給弁の故障のように特定することができる。なお、この場合にも、複数シリンダの共通部品での発生割合の手法を加えることで、故障部位の特定を一層確実にできる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、燃焼室内における筒内圧力検出値に基づいて判定した、失火、消炎、ノッキング等の異常燃焼の発生状態から故障原因を精度よく特定することで、速やかな対応処置を可能にする内燃機関の故障原因推定方法および装置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】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施の形態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。
【００２５】
図１に、内燃機関の例として発電機用のガスエンジン２についての故障原因推定装置３の全体構成を示す。
ガスエンジン２は多シリンダの４サイクルガスエンジであり、シリンダ４内に往復摺動自在に嵌合されたピストン６、該ピストン６の往復動を、コネクチングロッド８を介して回転に変換するクランク軸１０を備えている。そして、クランク軸１０によって発電機１１が駆動されるようになっている。
【００２６】
また、前記ガスエンジン２は、ピストン６の上面とシリンダ４の内面との間に区画形成される燃焼室１２、該燃焼室１２に接続される給気ポート１４及び給気管１６、該給気ポート１４を開閉する給気弁１８を備え、さらに前記燃焼室１２に接続される排気ポート２０、該排気ポート２０を開閉する排気弁２２を備えている。
【００２７】
前記給気管１６の途中には、該給気管１６ａ内を流通する空気（給気）中に燃料ガスを噴射して空気と混合せしめるガス噴射装置２４が設けられている。このガス噴射装置２４には燃料ガス供給管２６がガス供給電磁弁２８を介して接続され、ガス供給電磁弁２８はガス供給弁コントローラ３０からの制御信号によって開閉せしめられてガス噴射量が調整される。
ガス噴射装置２４で予混合された燃料ガスと空気とが給気ポート１４及び給気弁１８を通って燃焼室１２内に供給される。
【００２８】
また、前記ガス噴射装置２４の上流には給気溜り３０が設けられ、該空気溜り３０には過給機３２からの加圧空気をエアクーラ３４で冷却した空気が溜められ、空気溜り３０から各シリンダの給気管１６ａ、１６ｂ、１６ｃ…へ空気を供給するようになっている。さらに、過給機３２によって加圧される給気圧力を調整するために、給気溜り３０の上流側に給気放出調整弁３６が設置され、給気放出管３８を介して大気へ放出している。
【００２９】
燃焼室１２に臨んで副室式着火装置４０が設けられ、副室内に軽油等のパイロット燃料を噴射インジェクタ４２により噴射して着火燃焼させ、この燃焼火炎を前記燃焼室１２に噴出するように構成されている。該副室式着火装置４０には軽油等のパイロット燃料を供給する液体燃料供給管４４ａが接続され、液体燃料供給管４４ａは複数シリンダ共通のコモンレール４６から供給されるようになっている。コモンレール４６内圧力は一定に保持され各シリンダの液体燃料供給管４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、…が接続される。また、副室式着火装置４０はパイロット弁コントローラ４７によって制御され、パイロット燃料の噴射時期、噴射量が制御されている。
【００３０】
主コントローラ４８は、図示しない回転検出器から入力されるエンジン回転数、負荷検出器５０から入力されるエンジン負荷等のエンジン運転条件に従って、ガス供給弁コントローラ３０を制御してガス供給電磁弁２８の作動を制御してガス噴射量が制御し、さらに、パイロット弁コントローラ４７を制御して、副室式着火装置４０の噴射時期および噴射量を調整するようになっている。
【００３１】
各シリンダ４の筒内圧力はそれぞれのシリンダ４に設置された筒内圧力検出器５２で計測され、故障原因推定装置５４に入力される。また、前記故障原因推定装置５４にはクランク角検出器５６によって検出されたガスエンジン２のクランク角の検出値が入力される。
そして、故障原因推定装置５４は、第１故障判定手段５８と、第２故障判定手段６０と、故障部位推定手段６２とを備えて構成され、燃焼状態の異常が生じたときに故障原因を推定し、故障原因の推定結果を表示装置６４に出力するとともに主コントローラ４８に出力するようになっている。
【００３２】
故障原因推定装置５４では、前記筒内圧力検出器５２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５６から入力されるクランク角検出値とにより、図４に示されるような筒内圧力Ｐ−クランク角θ関係線図が求められる。
図４に示される筒内圧力線図において、Ａは正常燃焼時、Ｂはノッキング発生時、Ｃは失火（圧縮のみで後燃え状態もない）発生時、Ｄは消炎（正常に燃焼せずに後燃え状態となる）発生時を示す。
【００３３】
（第１実施形態）
図２を参照して、消炎の発生が第１故障状態で、失火の発生が第２故障状態の場合の第１実施形態について説明する。
ステップＳ１でスタートすると、ステップＳ２で、シリンダａの筒内圧力検出器５２からの筒内圧力データおよびクランク角検出器５６からのクランク角検出データを燃焼サイクル毎に読込み、ステップＳ３で筒内圧比Ｐ１／Ｐ０を算出する。このＰ０は、図６の筒内圧力線図に示されるクランク角θ０（圧縮行程での上死点近傍）における筒内圧力を示し、Ｐ１は、クランク角θ１（上死点後１０°〜１５°）における筒内圧力を示す。
（上記アンダライン部について、Ｐ０のクランク角位置を上死点位置近傍としました。次の第２実施形態の給気サージングの落ち込み判定位置Ｐ０の上死点位置と整合させるためです。
Ｐ０、Ｐ１の、クランク角についてご確認お願いします。）
【００３４】
図７は、複数シリンダにおける消炎が発生した状態を示す筒内圧力線図であり、着火は正常には行われずに筒内圧力の立ち上がりはないが、主燃料ガスが自己着火することがあり、クランク角のゼロ（圧縮行程での上死点近傍）後に、図７のＰ領域で後燃え部分が生じている。失火の場合には、この後燃えのＰ領域のような筒内圧力部分がなく低下するため消炎発生と失火発生とを区別できる。
【００３５】
そのため、算出した筒内圧比Ｐ１／Ｐ０を消炎発生判断閾値Ｐｇｎ（例えば、１．３の閾値）と比較して、消炎発生判断閾値Ｐｇｎ未満の場合には、ＹｅｓでステップＳ４に進み、ステップＳ４ではさらに、筒内圧比Ｐ１／Ｐ０を用いて失火発生判断閾値Ｐｅｎ（例えば、１．１の閾値）と比較する。
【００３６】
失火発生判断閾値Ｐｅｎ未満の場合には、Ｙｅｓで失火も生じたと判定する。そして、ステップＳ５に進んで、複数シリンダでの失火発生割合を算出する。すなわち消炎かつ失火発生のシリンダ数Ｘが判定基準シリンダ数Ｘｓ（例えば３シリンダ）を超えるかを判断する。
判定基準シリンダ数を超えれば、ステップＳ６に進み、複数シリンダの共通部位での故障と判断する。消炎かつ失火が発生するのは、燃料ガスの供給系部位の故障と考えられるため、複数シリンダ共通部位の場合には給気放出調整弁３６、ガス供給弁コントローラ３０の異常と推定する。
また、ステップＳ５で判定基準シリンダ数を超えなければ、ステップＳ７に進み、シリンダａ単独にかかる故障と考えられるため、燃料ガスの供給系部位の故障でシリンダ別の部品として、ガス供給電磁弁２８の異常と推定する。
【００３７】
さらに、ステップＳ４で、筒内圧比Ｐ１／Ｐ０が、失火発生判断閾値Ｐｅｎ未満でない場合には、消炎のみが発生していると判断してステップＳ８に進んで、複数シリンダでの消炎発生割合を算出する。すなわち消炎発生シリンダ数Ｙが判定基準シリンダ数Ｙｓ（例えば３シリンダ）を超えるかを判断する。
【００３８】
判定基準シリンダ数を超えれば、ステップＳ９に進み、複数シリンダの共通部位での故障と判断する。消炎状態が発生するのは、パイロット燃料供給系部位の故障と考えられるため、複数シリンダ共通部位の場合には、コモンレール４６の異常、パイロット弁コントローラ４７の異常と推定する。
また、ステップＳ８で判定基準シリンダ数を超えなければ、ステップＳ１０に進み、シリンダａ単独にかかる故障と考えられるため、パイロット燃料供給系部位の故障でシリンダ別の部品として、副室式着火装置４０内の噴射インジェクタ４２の異常と推定する。
【００３９】
そして、異常原因を推定した後ステップＳ１１で再度リターンして、次の燃焼サイクルについて判定する。
ステップＳ２〜ステップＳ１０で示したシリンダａについての一連の手順については、シリンダｂ、シリンダｃ等の他の各シリンダでも同様に行われる。
【００４０】
また、ステップＳ３の消炎発生の判断、ステップＳ４の失火発生の判断については、図２においては、一サイクル毎の判定を示したが、図３のステップＳ３１に示すように、一定燃焼サイクル数内における消炎発生サイクルの消炎発生率（消炎発生回数／一定サイクル数、例えば４回／１０サイクル）を求めて、該消炎発生率が消炎発生率設定値を超えた場合に消炎発生と判断してもよい。
同様に、失火判定についても、図３のステップＳ４１に示すように、一定燃焼サイクル数における失火発生サイクルの失火発生率（失火発生回数／一定サイクル数、例えば４回／１０サイクル）を求めて、該失火発生率が失火発生率設定値を超えた場合に失火発生と判断してもよい。
【００４１】
以上第１実施形態の故障原因の発生部位の特定は、主燃料のガス燃料が給気管１６ａから供給されていれば、副室式着火装置４０からパイロット燃料が供給されていなくても着火は正常には行われないが、主燃料ガスが自己着火することがあり、後燃え（消炎）となるため、失火には至らず消炎と判断されるため、失火は生じずに消炎状態が判定される場合には、主燃料ガスの供給系ではなく、パイロット燃料が副室式着火装置４０に十分供給されていないと判断するものである。この考えによって、消炎だけで失火に至っていない場合にはパイロット燃料供給系部位の故障と推定できる。さらに、失火に至っていれば、ガス燃料自体が供給されていないと考え、主燃料のガス供給系部位の故障と推定することができる。
また、複数シリンダでの発生割合が一定以上ある場合には、共通部品の故障と推定することで、故障部位の特定が一層確実になる。
【００４２】
第１実施形態によれば、消炎の発生と、それに続く失火の発生の有無によって、故障原因の特定を確実に行なうことができる。その結果を表示装置６４に表示し、また、主コントローラ４８の制御に反映可能とともに、適切な対応処置をとることができる。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、図４を参照して、ノッキングの発生が第１故障状態で、圧縮行程のクランク角上死点近傍における筒内圧力の落ち込みの発生が第２故障状態である第２実施形態について説明する。
ステップＳ１でスタートすると、ステップＳ２で、シリンダａの筒内圧力検出器５２からの筒内圧力データおよびクランク角検出器５６からのクランク角検出データを燃焼サイクル毎に読込み、ステップＳ３で筒内最高圧力ＰＰがノッキング許容圧力ＰＫ以上であって、筒内圧力変動率ΔＰ／Δθが、筒内圧力変動率閾値Ｉｋ以上の場合にノッキングの発生と判断する。
【００４４】
そして、ノッキングの発生と判断したときは、ステップＳ５４へ進み、筒内圧比Ｐ０／Ｐ−１を算出する。このＰ０は、図４の筒内圧力線図に示されるクランク角θ０（圧縮行程での上死点近傍）における筒内圧力を示し、Ｐ−１は、クランク角θ−１（上死点前−１５°〜２０°）における筒内圧力を示す。
（上記アンダライン部について、Ｐ０のクランク角位置を上死点位置近傍としました。次の第２実施形態の給気サージングの落ち込み判定位置Ｐ０の上死点位置と整合させるためです。
Ｐ０、Ｐ１の、クランク角についてご確認お願いします。）
【００４５】
筒内圧比Ｐ０／Ｐ−１が、給気圧落ち込み閾値Ｐｎｏ未満の場合には、圧縮行程において十分な圧力がシリンダ内に発生していないと判断する。
図８は、複数シリンダにおいて、過給気サージングによって筒内圧力の落ち込みが生じて、ノッキングが発生した状態を示す筒内圧力線図であり、正常燃焼の線図Ｌ１に対して、給気サージングが生じた場合の線図Ｌ２は、クランク角が略ゼロの圧縮行程上死点の領域Ｑにおいて、落ち込みが見られる。この落ち込み発生を給気圧落ち込み閾値Ｐｎｏによって判断する。
【００４６】
次に、ステップＳ５５に進んで、複数シリンダでのノッキングかつＰ０の落ち込みが発生したシリンダ数の割合を算出する。すなわち、ノッキングかつＰ０の落ち込みのシリンダ数Ｚが判定基準シリンダ数Ｚｓ（例えば３シリンダ）を超えるかを判断する。
【００４７】
判定基準シリンダ数を超えれば、ステップＳ５６に進み、複数シリンダの共通部位での故障と判断する。ノッキングが生ずるのは、主燃料のガス量に比べて空気量が減少してガス燃料が過剰状態にある場合であり、さらにＰ０が落ち込むのは、過給機３２を含む給気系の故障と考えられるため、複数シリンダ共通部位の場合には過給機３２の異常回転による給気サージングの発生によるものと推定する。
また、ステップＳ５５で判定基準シリンダ数を超えなければ、ステップＳ５７に進み、シリンダａ単独にかかる故障と考えられるため、シリンダａの給気弁、排気弁の異常と推定する。
【００４８】
さらに、ステップＳ５４で、筒内圧比Ｐ０／Ｐ−１が、給気圧落ち込み閾値Ｐｎｏ未満でない場合には、ノッキングのみが発生していると判断して、ステップＳ５８に進んで、複数シリンダでのノッキングの発生割合を算出する。すなわち、ノッキング発生シリンダ数Ｗが判定基準シリンダ数Ｗｓ（例えば３シリンダ）を超えているかを判断する。
【００４９】
判定基準シリンダ数を超えていれば、ステップＳ５９に進み、複数シリンダの共通部位での故障と判断する。ノッキング生ずるのは、主燃料のガス量に比べて空気量が減少してガス燃料が過剰状態にあると考えられるため、複数シリンダ共通部位の場合には、給気放出調整弁３６の異常、またはガス供給弁コントローラ３０の異常と推定する。
また、ステップＳ５８で判定基準シリンダ数を超えていなければ、ステップＳ６０に進み、シリンダａ単独にかかる故障と考えられるため、ガス供給電磁弁２８の異常と推定する。
【００５０】
そして、異常原因を推定した後ステップＳ６１で再度リターンして、次の燃焼サイクルについて判定する。ステップＳ５２〜ステップＳ６０で示したシリンダａについての一連の手順については、シリンダｂ、シリンダｃ等の他の各シリンダでも同様に行われる。
【００５１】
以上第２実施形態の故障原因の発生部位の特定は、ノッキングの発生は、ガスエンジンおいては主燃料のガス量に比べて空気量が減少してガス燃料が過剰状態おいて生じるため、給気系の故障によるものか、ガス燃料の供給系の故障によるものかを、クランク角上死点近傍における圧縮行程の筒内圧力の落ち込みが生じるか否かによって判定している。
【００５２】
従って、ノッキングが発生し、さらにクランク角上死点近傍における圧縮圧力の落ち込みが生じた場合には、給気系の故障によって燃料ガスに対して空気量が十分に確保されずにガス量が空気に対して多くなっているためと推定できる。
また、この給気系の故障の判定において、複数シリンダでの発生割合が一定以上ある場合には、共通部品の過給機の故障、例えば過給気サージングによるものと推定できるため、故障部位の特定が一層確実になる。
【００５３】
また、クランク角上死点近傍における圧縮圧力の落ち込みがさらに生じない場合には、空気量に対してガス燃料が過剰に供給されていると考えられので、ガス供給系の故障と推定して、複数シリンダでの発生割合が一定以上ある場合には、共通部品の給気放出調整弁３６、さらにガス供給弁コントローラ３０の異常と推定するものである。共通部品でない場合にはシリンダ個別のガス供給電磁弁２８の故障と推定できる。
【００５４】
第２実施形態によれば、ノッキングの発生と、それに続く圧縮上死点における筒内圧力の低下を検出することで、故障原因の特定を確実に行なうことができる。その結果を表示装置６４に表示し、また、主コントローラ４８の制御に反映可能とともに、適切な対応処置をとることができる。
【００５５】
また、ステップＳ５３のノッキング発生の判断、ステップＳ５４の筒内圧力Ｐ０の落ち込みの判断については、図４においては、一サイクル毎の判定を示したが、図５のステップＳ５３１に示すように、一定燃焼サイクル数内における消炎発生サイクルの消炎発生率（消炎発生回数／一定サイクル数、例えば４回／１０サイクル）を求めて、該消炎発生率が消炎発生率設定値を超えた場合に消炎発生と判断してもよい。
同様に、筒内圧力Ｐ０の落ち込みの判定についても、図５のステップＳ５４１に示すように、一定燃焼サイクル数における失火発生サイクルの失火発生率（失火発生回数／一定サイクル数、例えば４回／１０サイクル）を求めて、該失火発生率が失火発生率設定値を超えた場合に失火発生と判断してもよい。
【００５６】
また、前記第１実施形態において筒内圧力Ｐ１、Ｐ０、および第２実施形態において筒内圧力Ｐ０、Ｐ−１の検出値を用いて圧力比を算出したが、図６で示すＰｂのような、給気弁１８および排気弁２２が開き給気圧力とほぼ同一の圧縮始め以前の筒内圧力を規準圧力Ｐｂにとり、筒内圧力の検出値Ｐと該基準圧力Ｐｂとの差圧ΔＰ（ΔＰ１＝Ｐ１−Ｐｂ、ΔＰ０＝Ｐ０−Ｐｂ、ΔＰ−１＝Ｐ−１−Ｐｂ）をクランク角検出器５６から入力されるクランク角θに対応させて算出して用いてもよいことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明によれば、燃焼室内における筒内圧力検出値に基づいて判定した、失火、消炎、ノッキング等の異常燃焼の発生状態から故障原因を精度よく特定することで、速やかな対応処置を可能とするので、内燃機関の故障原因推定方法および装置への適用に際して有益である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の内燃機関の故障原因推定装置の全体構成図である。
【図２】第１実施形態にかかる故障原因推定装置の推定制御フローチャートである。
【図３】第１実施形態の一部変形例を示す推定制御フローチャートである。
【図４】第２実施形態にかかる故障原因推定装置の推定制御フローチャートである。
【図５】第２実施形態の一部変形例を示す推定制御フローチャートである。
【図６】ガスエンジンの筒内圧力線図である。
【図７】複数気筒における消炎発生状態を示す筒内圧力線図である。
【図８】複数気筒における給気サージング状態を示す筒内圧力線図である。
【符号の説明】
【００５９】
２                    ガスエンジン
４                    シリンダ
１０                  クランク軸
１１                  発電機
１２                  燃焼室
２６                  ガス供給管
３０                  給気溜り
３２                  過給機
３６                  給気放出調整弁
４０                  副室式着火装置
４６                  コモンレール
５２                  筒内圧力検出器
５４                  故障原因推定装置
５６                  クランク角検出器
５８                  第１故障判定手段
６０                  第２故障判定手段
６２                  故障部位推定手段
【図１】
2009203883.tif 000003
【図２】
2009203883.tif 000004
【図３】
2009203883.tif 000005
【図４】
2009203883.tif 000006
【図５】
2009203883.tif 000007
【図６】
2009203883.tif 000008
【図７】
2009203883.tif 000009
【図８】
2009203883.tif 000010