特許 5749518 故障判定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5749518

(24)【登録日】2015年5月22日

(45)【発行日】2015年7月15日

(54)【発明の名称】故障判定装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20150625BHJP

【ＦＩ】

   F02D45/00 305E

   F02D45/00 345B

   F02D45/00 310G

   F02D45/00 345K

   F02D45/00 301C

   F02D45/00 301M

【請求項の数】7

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2011-36284(P2011-36284)

(22)【出願日】2011年2月22日

(65)【公開番号】特開2012-172615(P2012-172615A)

(43)【公開日】2012年9月10日

【審査請求日】2013年12月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000284

【氏名又は名称】大阪瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107308

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 修一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100128901

【弁理士】

【氏名又は名称】東 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】藤若 貴生

(72)【発明者】

【氏名】鮫島 真人

【審査官】 立花 啓

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０３０４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１１０５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２１４３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０２２５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２６３６９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ４１／００−４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジン及びそのエンジンに付随する付随設備の運転状態を検出する運転状態検出手段と、その運転状態検出手段の検出結果に基づいて、前記エンジン及び前記付随設備における故障の前兆を判定する判定手段とを備えた故障判定装置であって、
前記エンジン及び前記付随設備を運転させる通常運転条件よりも、故障に伴う前記エンジン及び前記付随設備の運転状態の変化が生じ易い前兆判定条件に運転条件を設定して前記エンジン及び前記付随設備を運転させる前兆判定運転を行う前兆判定運転手段を備え、前記判定手段は、前記前兆判定運転中に前記運転状態検出手段にて検出した検出結果に基づいて、故障の前兆を判定するように構成されており、
前記エンジンは、燃焼室として、ピストンに面する主室とその主室に噴孔を介して連通する副室とを有しており、前記副室に燃料ガスを供給する副室燃料ガス通路と、その副室燃料ガス通路から前記副室への燃料ガスの供給量を調整自在な副室弁とが備えられている副室式エンジンにて構成され、前記前兆判定条件は、前記通常運転条件よりも前記副室燃料ガス通路から前記副室への燃料ガスの供給量を減少あるいは増加させる条件に設定され、前記判定手段は、前記副室弁の故障の前兆を判定するように構成されている故障判定装置。

【請求項2】

エンジン及びそのエンジンに付随する付随設備の運転状態を検出する運転状態検出手段と、その運転状態検出手段の検出結果に基づいて、前記エンジン及び前記付随設備における故障の前兆を判定する判定手段とを備えた故障判定装置であって、
前記エンジン及び前記付随設備を運転させる通常運転条件よりも、故障に伴う前記エンジン及び前記付随設備の運転状態の変化が生じ易い前兆判定条件に運転条件を設定して前記エンジン及び前記付随設備を運転させる前兆判定運転を行う前兆判定運転手段を備え、前記判定手段は、前記前兆判定運転中に前記運転状態検出手段にて検出した検出結果に基づいて、故障の前兆を判定するように構成されており、
前記エンジンの駆動軸により駆動されて発電を行うとともに、商用電力系統に連係可能に構成された発電機を備え、前記前兆判定条件は、運転停止指令により前記エンジンへの燃料ガスの供給を停止し、前記商用電力系統からの電力により前記発電機を駆動させて、その発電機の駆動により前記エンジンを回転駆動させる条件に設定され、前記運転状態検出手段として、前記発電機における電流を検出する第２運転状態検出手段が備えられ、前記判定手段は、前記エンジンの抵抗に伴う故障の前兆を判定するように構成されている故障判定装置。

【請求項3】

エンジン及びそのエンジンに付随する付随設備の運転状態を検出する運転状態検出手段と、その運転状態検出手段の検出結果に基づいて、前記エンジン及び前記付随設備における故障の前兆を判定する判定手段とを備えた故障判定装置であって、
前記エンジン及び前記付随設備を運転させる通常運転条件よりも、故障に伴う前記エンジン及び前記付随設備の運転状態の変化が生じ易い前兆判定条件に運転条件を設定して前記エンジン及び前記付随設備を運転させる前兆判定運転を行う前兆判定運転手段を備え、前記判定手段は、前記前兆判定運転中に前記運転状態検出手段にて検出した検出結果に基づいて、故障の前兆を判定するように構成されており、
前記付随設備として、前記エンジンの排熱を回収する排熱回収設備と前記エンジンの排熱を放熱させる放熱設備とが備えられ、前記エンジンからの冷却水を、前記排熱回収設備、前記放熱設備の順に経由させて前記エンジンに戻す冷却水循環手段を備え、前記前兆判定条件は、前記通常運転条件よりも前記排熱回収設備での排熱回収量を減少させる条件に設定され、前記運転状態検出手段として、前記冷却水循環手段にて循環される冷却水の温度を検出する第３運転状態検出手段が備えられ、前記判定手段は、前記放熱設備の故障の前兆を判定するように構成されている故障判定装置。

【請求項4】

前記前兆判定運転手段は、運転停止指令により前記エンジン及び前記付随設備の運転を停止させる途中に前記前兆判定運転を行うように構成されている請求項１〜３の何れか１項に記載の故障判定装置。

【請求項5】

エンジン及びそのエンジンに付随する付随設備の運転状態を検出する運転状態検出手段と、その運転状態検出手段の検出結果に基づいて、前記エンジン及び前記付随設備における故障の前兆を判定する判定手段とを備えた故障判定装置であって、
前記エンジン及び前記付随設備を運転させる通常運転条件よりも、故障に伴う前記エンジン及び前記付随設備の運転状態の変化が生じ易い前兆判定条件に運転条件を設定して前記エンジン及び前記付随設備を運転させる前兆判定運転を行う前兆判定運転手段を備え、前記判定手段は、前記前兆判定運転中に前記運転状態検出手段にて検出した検出結果に基づいて、故障の前兆を判定するように構成されており、
前記前兆判定運転手段は、運転停止指令により前記エンジン及び前記付随設備の運転を停止させる途中にエンジン回転速度を一定回転速度として一定時間だけ前記エンジンの運転を継続させながら前記前兆判定運転を行い、その後停止するように構成されている故障判定装置。

【請求項6】

前記前兆判定条件は、前記通常運転条件よりも前記エンジンの燃焼室でのノッキングが発生し易い条件に設定され、前記判定手段は、ノッキングに伴う故障の前兆を判定するように構成されている請求項１〜５の何れか１項に記載の故障判定装置。

【請求項7】

前記エンジンは、複数の燃焼室を備えた多気筒式に構成されており、前記運転状態検出手段として、前記複数の燃焼室の夫々に対応して第１運転状態検出手段が複数備えられ、前記判定手段は、前記複数の第１運転状態検出手段の検出結果を比較して、前記複数の燃焼室のどの燃焼室において故障の前兆であるかを判定するように構成されている請求項１〜６の何れか１項に記載の故障判定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジン及びそのエンジンに付随する付随設備の運転状態を検出する運転状態検出手段と、その運転状態検出手段の検出結果に基づいて、前記エンジン及び前記付随設備における故障の前兆を判定する判定手段とを備えた故障判定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エンジン及びそのエンジンに付随する付随設備を備えたシステムでは、エンジンや付随設備に故障が発生すると、エンジンが予期せぬタイミングで停止することがある。そこで、エンジンや付随設備が故障に至る前に、計画的な点検、交換を実施するために、故障の前兆を判定することが求められている。

【0003】

そこで、例えば、失火に伴う故障の前兆を判定する故障判定装置が知られている。この故障判定装置では、運転状態検出手段が、エンジンの運転状態として排気温度を検出するように構成されており、判定手段が、予め設定された閾値と運転状態検出手段にて検出された排気温度とを比較して、その排気温度が閾値よりも低くなっている場合に故障の前兆であると判定している。

【0004】

あるいは、別の従来の故障判定装置では、失火に伴う故障の前兆を示す排気温度の波形を予め設定しておき、判定手段が、その設定した波形と運転状態検出手段にて検出された排気温度の時間変化を示す波形とを比較することで、故障の前兆を判定するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−２１４３３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

これらの従来の装置では、排気温度の絶対値、あるいは排気温度の波形を予め定めておいた閾値、形状と比較することにより、故障の前兆を判定しているが、故障の前兆を判定した段階では、既に故障が進展していることが多く、計画的な点検、交換を実施する前に故障停止することが見られた。

【0007】

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、簡易に且つ構成の簡素化を図ることができながら、故障の前兆を早い段階で判定することができる故障判定装置を提供する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この目的を達成するために、本発明に係る故障判定装置の特徴構成は、エンジン及びそのエンジンに付随する付随設備の運転状態を検出する運転状態検出手段と、その運転状態検出手段の検出結果に基づいて、前記エンジン及び前記付随設備における故障の前兆を判定する判定手段とを備えた故障判定装置において、
前記エンジン及び前記付随設備を運転させる通常運転条件よりも、故障に伴う前記エンジン及び前記付随設備の運転状態の変化が生じ易い前兆判定条件に運転条件を設定して前記エンジン及び前記付随設備を運転させる前兆判定運転を行う前兆判定運転手段を備え、前記判定手段は、前記前兆判定運転中に前記運転状態検出手段にて検出した検出結果に基づいて、故障の前兆を判定するように構成されており、
前記エンジンは、燃焼室として、ピストンに面する主室とその主室に噴孔を介して連通する副室とを有しており、前記副室に燃料ガスを供給する副室燃料ガス通路と、その副室燃料ガス通路から前記副室への燃料ガスの供給量を調整自在な副室弁とが備えられている副室式エンジンにて構成され、前記前兆判定条件は、前記通常運転条件よりも前記副室燃料ガス通路から前記副室への燃料ガスの供給量を減少あるいは増加させる条件に設定され、前記判定手段は、前記副室弁の故障の前兆を判定するように構成されている点にある。

【0009】

本特徴構成によれば、前兆判定条件は、通常運転条件よりも、故障に伴うエンジン及び付随設備の運転状態の変化が生じ易いので、前兆判定運転手段が、前兆判定条件にて前兆判定運転を行うことで、故障の前兆である場合には、エンジン及び付随設備の運転状態が大きく変化することになる。そこで、その前兆判定運転中に運転状態検出手段にてエンジン及び付随設備の運転状態を検出することで、エンジン及び付随設備の運転状態についての大きな変化を捉えることができる。判定手段は、前兆判定運転中に運転状態検出手段にて検出した検出結果に基づいて、故障の前兆を判定するので、運転状態検出手段にて検出した検出結果がエンジン及び付随設備の運転状態についての大きな変化を捉えたものであることから、例えば、単にその検出結果と閾値とを比較するという動作を行うことで、故障の前兆を判定することができる。しかも、前兆判定条件は、通常運転条件よりも、故障に伴うエンジン及び付随設備の運転状態の変化が生じ易い条件であるので、故障がほとんど進行していない故障の前兆の初期であっても、エンジン及び付随設備の運転状態に変化が生じることになり、故障の前兆の初期を判定することができる。したがって、排気温度の波形同士を比較するという特別で複雑な制御構成を必要とすることなく、簡易に且つ構成の簡素化を図ることができながら、故障の前兆を早い段階で判定することができる。
そして、前兆判定条件は、通常運転条件よりも副室燃料ガス通路から副室への燃料ガスの供給量を減少させる条件に設定されているので、副室弁が故障の前兆となっていれば、燃焼室での燃焼不良が生じ、排気温度等のエンジンの運転状態が大きく変化することになる。また、通常運転条件よりも副室燃料ガス通路から副室への燃料ガスの供給量を増加させる条件に前兆判定条件を設定しても、副室への燃料ガスの供給量を減少させる場合と同様に、エンジンの運転状態が大きく変化することになる。したがって、運転状態検出手段にてその運転状態の変化を適切に捉えることができ、判定手段は、その運転状態検出手段の検出結果に基づいて、副室式エンジンにおける副室弁の故障の前兆を正確に判定することができる。
本発明に係る故障判定装置の別の特徴構成は、エンジン及びそのエンジンに付随する付随設備の運転状態を検出する運転状態検出手段と、その運転状態検出手段の検出結果に基づいて、前記エンジン及び前記付随設備における故障の前兆を判定する判定手段とを備えた故障判定装置において、
前記エンジン及び前記付随設備を運転させる通常運転条件よりも、故障に伴う前記エンジン及び前記付随設備の運転状態の変化が生じ易い前兆判定条件に運転条件を設定して前記エンジン及び前記付随設備を運転させる前兆判定運転を行う前兆判定運転手段を備え、前記判定手段は、前記前兆判定運転中に前記運転状態検出手段にて検出した検出結果に基づいて、故障の前兆を判定するように構成されており、
前記エンジンの駆動軸により駆動されて発電を行うとともに、商用電力系統に連係可能に構成された発電機を備え、前記前兆判定条件は、前記エンジンを運転停止させた状態で前記商用電力系統からの電力により前記発電機を駆動させて、その発電機の駆動により前記エンジンを回転駆動させる条件に設定され、前記運転状態検出手段として、前記発電機における電流を検出する第２運転状態検出手段が備えられ、前記判定手段は、前記エンジンの抵抗に伴う故障の前兆を判定するように構成されている点にある。
本特徴構成によれば、前兆判定条件は、通常運転条件よりも、故障に伴うエンジン及び付随設備の運転状態の変化が生じ易いので、前兆判定運転手段が、前兆判定条件にて前兆判定運転を行うことで、故障の前兆である場合には、エンジン及び付随設備の運転状態が大きく変化することになる。そこで、その前兆判定運転中に運転状態検出手段にてエンジン及び付随設備の運転状態を検出することで、エンジン及び付随設備の運転状態についての大きな変化を捉えることができる。判定手段は、前兆判定運転中に運転状態検出手段にて検出した検出結果に基づいて、故障の前兆を判定するので、運転状態検出手段にて検出した検出結果がエンジン及び付随設備の運転状態についての大きな変化を捉えたものであることから、例えば、単にその検出結果と閾値とを比較するという動作を行うことで、故障の前兆を判定することができる。しかも、前兆判定条件は、通常運転条件よりも、故障に伴うエンジン及び付随設備の運転状態の変化が生じ易い条件であるので、故障がほとんど進行していない故障の前兆の初期であっても、エンジン及び付随設備の運転状態に変化が生じることになり、故障の前兆の初期を判定することができる。したがって、排気温度の波形同士を比較するという特別で複雑な制御構成を必要とすることなく、簡易に且つ構成の簡素化を図ることができながら、故障の前兆を早い段階で判定することができる。
そして、前兆判定条件は、エンジンを運転停止させた状態で商用電力系統からの電力により発電機を駆動させて、その発電機の駆動によりエンジンを回転駆動させる条件に設定されているので、発電機をモータとしてエンジンを強制的に回転駆動させることができる。エンジンの抵抗に伴う故障の前兆となっていると、発電機に流れる電流値が正常な値から大きく増減することになるので、判定手段が、第２運転状態検出手段にて検出した発電機における電流に基づいて、エンジンの抵抗に伴う故障の前兆を正確に判定することができる。
本発明に係る故障判定装置の別の特徴構成は、エンジン及びそのエンジンに付随する付随設備の運転状態を検出する運転状態検出手段と、その運転状態検出手段の検出結果に基づいて、前記エンジン及び前記付随設備における故障の前兆を判定する判定手段とを備えた故障判定装置において、
前記エンジン及び前記付随設備を運転させる通常運転条件よりも、故障に伴う前記エンジン及び前記付随設備の運転状態の変化が生じ易い前兆判定条件に運転条件を設定して前記エンジン及び前記付随設備を運転させる前兆判定運転を行う前兆判定運転手段を備え、前記判定手段は、前記前兆判定運転中に前記運転状態検出手段にて検出した検出結果に基づいて、故障の前兆を判定するように構成されており、
前記付随設備として、前記エンジンの排熱を回収する排熱回収設備と前記エンジンの排熱を放熱させる放熱設備とが備えられ、前記エンジンからの冷却水を、前記排熱回収設備、前記放熱設備の順に経由させて前記エンジンに戻す冷却水循環手段を備え、前記前兆判定条件は、前記通常運転条件よりも前記排熱回収設備での排熱回収量を減少させる条件に設定され、前記運転状態検出手段として、前記冷却水循環手段にて循環される冷却水の温度を検出する第３運転状態検出手段が備えられ、前記判定手段は、前記放熱設備の故障の前兆を判定するように構成されている点にある。
本特徴構成によれば、前兆判定条件は、通常運転条件よりも、故障に伴うエンジン及び付随設備の運転状態の変化が生じ易いので、前兆判定運転手段が、前兆判定条件にて前兆判定運転を行うことで、故障の前兆である場合には、エンジン及び付随設備の運転状態が大きく変化することになる。そこで、その前兆判定運転中に運転状態検出手段にてエンジン及び付随設備の運転状態を検出することで、エンジン及び付随設備の運転状態についての大きな変化を捉えることができる。判定手段は、前兆判定運転中に運転状態検出手段にて検出した検出結果に基づいて、故障の前兆を判定するので、運転状態検出手段にて検出した検出結果がエンジン及び付随設備の運転状態についての大きな変化を捉えたものであることから、例えば、単にその検出結果と閾値とを比較するという動作を行うことで、故障の前兆を判定することができる。しかも、前兆判定条件は、通常運転条件よりも、故障に伴うエンジン及び付随設備の運転状態の変化が生じ易い条件であるので、故障がほとんど進行していない故障の前兆の初期であっても、エンジン及び付随設備の運転状態に変化が生じることになり、故障の前兆の初期を判定することができる。したがって、排気温度の波形同士を比較するという特別で複雑な制御構成を必要とすることなく、簡易に且つ構成の簡素化を図ることができながら、故障の前兆を早い段階で判定することができる。
そして、前兆判定条件は、通常運転条件よりも排熱回収設備での排熱回収量を減少させる条件に設定されているので、放熱設備にて放熱しなければならない放熱量が増加することになる。放熱設備が故障の前兆となっていると、放熱設備にて放熱可能な熱量が低下しているので、冷却水循環手段にて循環される冷却水の温度が大きく上昇することになる。したがって、判定手段は、第３運転状態検出手段にて検出した冷却水の温度に基づいて、放熱設備の故障の前兆を正確に判定することができる。

【0010】

本発明に係る故障判定装置の更なる特徴構成は、前記前兆判定運転手段は、運転停止指令により前記エンジン及び前記付随設備の運転を停止させる途中に前記前兆判定運転を行うように構成されている点にある。

【0011】

前兆判定運転では、故障に伴うエンジン及び付随設備の運転状態の変化が生じ易い前兆判定条件にて運転させるので、良好な運転を行うことができる通常運転条件から外れた条件にて運転させることになり、前兆判定運転を行うタイミングによっては、エンジンや付随設備が停止する可能性がある。
そこで、本特徴構成によれば、前兆判定運転によってエンジンや付随設備が停止することが許容されるタイミングとして、前兆判定運転手段を運転停止指令によりエンジン及び付随設備の運転を停止させる途中に前兆判定運転を行うことにより、故障の前兆を正確に判定することができる。

【0012】

本発明に係る故障判定装置の別の特徴構成は、エンジン及びそのエンジンに付随する付随設備の運転状態を検出する運転状態検出手段と、その運転状態検出手段の検出結果に基づいて、前記エンジン及び前記付随設備における故障の前兆を判定する判定手段とを備えた故障判定装置において、
前記エンジン及び前記付随設備を運転させる通常運転条件よりも、故障に伴う前記エンジン及び前記付随設備の運転状態の変化が生じ易い前兆判定条件に運転条件を設定して前記エンジン及び前記付随設備を運転させる前兆判定運転を行う前兆判定運転手段を備え、前記判定手段は、前記前兆判定運転中に前記運転状態検出手段にて検出した検出結果に基づいて、故障の前兆を判定するように構成されており、
前記前兆判定運転手段は、運転停止指令により前記エンジン及び前記付随設備の運転を停止させる途中にエンジン回転速度を一定回転速度として一定時間だけ前記エンジンの運転を継続させながら前記前兆判定運転を行い、その後停止するように構成されている点にある。

【0013】

本特徴構成によれば、前兆判定条件は、通常運転条件よりも、故障に伴うエンジン及び付随設備の運転状態の変化が生じ易いので、前兆判定運転手段が、前兆判定条件にて前兆判定運転を行うことで、故障の前兆である場合には、エンジン及び付随設備の運転状態が大きく変化することになる。そこで、その前兆判定運転中に運転状態検出手段にてエンジン及び付随設備の運転状態を検出することで、エンジン及び付随設備の運転状態についての大きな変化を捉えることができる。判定手段は、前兆判定運転中に運転状態検出手段にて検出した検出結果に基づいて、故障の前兆を判定するので、運転状態検出手段にて検出した検出結果がエンジン及び付随設備の運転状態についての大きな変化を捉えたものであることから、例えば、単にその検出結果と閾値とを比較するという動作を行うことで、故障の前兆を判定することができる。しかも、前兆判定条件は、通常運転条件よりも、故障に伴うエンジン及び付随設備の運転状態の変化が生じ易い条件であるので、故障がほとんど進行していない故障の前兆の初期であっても、エンジン及び付随設備の運転状態に変化が生じることになり、故障の前兆の初期を判定することができる。したがって、排気温度の波形同士を比較するという特別で複雑な制御構成を必要とすることなく、簡易に且つ構成の簡素化を図ることができながら、故障の前兆を早い段階で判定することができる。
そして、前兆判定運転では、故障に伴うエンジン及び付随設備の運転状態の変化が生じ易い前兆判定条件にて運転させるので、良好な運転を行うことができる通常運転条件から外れた条件にて運転させることになり、前兆判定運転を行うタイミングによっては、エンジンや付随設備が停止する可能性がある。
そこで、本特徴構成によれば、前兆判定運転によってエンジンや付随設備が停止することが許容されるタイミングとして、前兆判定運転手段を運転停止指令によりエンジン及び付随設備の運転を停止させる途中に前兆判定運転を行うことにより、故障の前兆を正確に判定することができる。

【0014】

本発明に係る故障判定装置の更なる特徴構成は、前記前兆判定条件は、前記通常運転条件よりも前記エンジンの燃焼室でのノッキングが発生し易い条件に設定され、前記判定手段は、ノッキングに伴う故障の前兆を判定するように構成されている点にある。

【0015】

本特徴構成によれば、前兆判定条件は、通常運転条件よりもエンジンの燃焼室でのノッキングが発生し易い条件に設定されているので、ノッキングに伴う故障の前兆となっていれば、燃焼室でのノッキング強度が大きく上昇する等、エンジンの運転状態が大きく変化することになる。したがって、運転状態検出手段にてその運転状態の変化を適切に捉えることができ、判定手段は、その運転状態検出手段の検出結果に基づいて、ノッキングに伴う故障の前兆を正確に判定することができる。

【0016】

本発明に係る故障判定装置の更なる特徴構成は、前記エンジンは、複数の燃焼室を備えた多気筒式に構成されており、前記運転状態検出手段として、前記複数の燃焼室の夫々に対応して第１運転状態検出手段が複数備えられ、前記判定手段は、前記複数の第１運転状態検出手段の検出結果を比較して、前記複数の燃焼室のどの燃焼室において故障の前兆であるかを判定するように構成されている点にある。

【0017】

本特徴構成によれば、第１運転状態検出手段は、複数の燃焼室の夫々に対応して複数備えられているので、前兆判定運転を行った場合に、正常な燃焼室における運転状態の検出結果と故障の前兆となっている燃焼室における運転状態の検出結果とでは大きな差が生じることになる。したがって、その検出結果の差を見るだけで、故障の前兆を判定することができ、正確な判定をより簡易に且つより構成の簡素化を図って行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】故障判定装置の概略構成を示す図

【図2】第１実施形態における副室式エンジンの要部を示す図

【図3】副室差圧と排気温度との変化を示すグラフ

【図4】第２実施形態におけるエンジンの要部を示す図

【図5】点火時期とノッキング強度との変化を示すグラフ

【図6】第３実施形態における発電機電流、発電電力、及び、エンジン回転速度の変化を示すグラフ

【図7】第４実施形態におけるエンジンとそのエンジンに付随する付随設備の概略構成を示す図

【図8】第４実施形態における冷却水の温度の変化を示すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明に係る故障判定装置の実施形態について図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
この第１実施形態における故障判定装置は、図１に示すように、エンジン１における故障の前兆を判定するものである。エンジン１は、複数の燃焼室（図１に示す如く、＃１〜＃６の６つの燃焼室）を備えた多気筒式に構成されており、エンジン１の運転状態を検出する運転状態検出手段２が、複数の燃焼室４の夫々に対応して複数備えられている。ここで、複数の燃焼室４の夫々に対応して備えられた運転状態検出手段２を第１運転状態検出手段としている。エンジン１の運転を制御する制御装置２７が備えられており、その制御装置２７には、エンジン１における故障の前兆を判定するための前兆判定運転を行う前兆判定運転手段３０と、運転状態検出手段２の検出結果に基づいて、エンジン１における故障の前兆を判定する判定手段３とが備えられている。判定手段３は、複数の運転状態検出手段２の検出結果を比較して、複数の燃焼室（＃１〜＃６の燃焼室）のどの燃焼室において故障の前兆であるかを判定するように構成されている。

【0024】

この第１実施形態では、エンジン１が副室式エンジン１ａにて構成されているので、図２に基づいて、副室式エンジン１ａの構成について説明する。図２では、複数の燃焼室４のうち、１つの燃焼室４のみを示している。

【0025】

この副室式エンジン１ａは、燃焼室４として、ピストン５に面する主室６とその主室６に噴孔７を介して連通する副室８とを有しており、気体燃料である都市ガス（１３Ａ）を燃料ガスＧとして利用するものである。副室式エンジン１ａは、主室６の吸気路９に設けられた吸気弁１０と、主室６の排気路１１に設けられた排気弁１２と、副室８に燃料ガスＧを供給する副室燃料ガス通路１３と、副室８に形成された混合気を火花点火する点火プラグ１４と、副室燃料ガス通路１３における燃料ガスＧの流通を断続可能な開閉弁１５と、この開閉弁１５よりも下流側の副室燃料ガス通路１３に設けられる逆止弁１６（副室弁に相当する）とを備えている。

【0026】

副室式エンジン１ａは、ピストン５と、ピストン５を収容してピストン５の頂面とともに主室６を形成するシリンダ１７とを備えている。ピストン５がシリンダ１７内で往復運動し、それとともに吸気弁１０及び排気弁１２を開閉動作し、主室６において吸気、圧縮、膨張（燃焼）、排気の各行程が行われる。ピストン５の往復運動が、連結棒１８によってクランク軸１９の回転運動として出力される。

【0027】

副室式エンジン１ａのクランク軸１９により連結駆動されて発電を行うとともに、商用電力系統１０１に連係可能に構成された同期発電機１０２が備えられている。副室式エンジン１ａは、同期発電機１０２にて発電を行うとともに、副室式エンジン１ａの排熱を熱媒体を介して回収して熱消費端末等に供給可能と排熱回収設備（図示省略）を備えたコージェネレーションシステムに用いられている。
同期発電機１０２は、商用電力系統１０１に遮断器１０３を介して接続されている。遮断器１０３が投入状態のときには、同期発電機１０２が商用電力系統１０１に対して電気的に接続状態となる。一方、遮断器１０３が開放状態のときには、同期発電機１０２が商用電力系統１０１に対して解列状態となる。遮断器１０３と商用電力系統１０１との接続ラインには、電灯や電気機器等の電力負荷１０４が接続されている。副室式エンジン１ａの運転中には、基本的に、電力負荷１０４で消費される電力が、同期発電機１０２の発電電力で賄われ、その発電電力だけでは不足する分の電力が商用電力系統１０１から給電されるようにしている。

【0028】

副室式エンジン１ａは、吸気行程において吸気弁１０を開弁状態として、空気と少量の燃料ガスＧとの混合気（希薄混合気）である新気Ｉを吸気路９から主室６に供給するとともに、副室８に燃料ガスを供給し、圧縮行程にて噴孔７を通して主室６から副室８に希薄混合気を流入させ副室８内に混合気を形成し、副室８の点火プラグ１４での火花点火によって副室８内で燃焼させた混合気を、噴孔７を介して主室６に火炎ジェット（図２中一点鎖線参照）として噴射するように構成されている。

【0029】

逆止弁１６の構成について説明する。
シリンダヘッド２０に形成された副室８を形成する円柱状の凹部の上方開口部には、その上方開口部に嵌合する形態で有底筒状の口金２１が設けられている。口金２１の上方開口部には、その上方開口部に嵌合する形態で内部に副室燃料ガス通路１３を形成する燃料供給管２２が設けられている。口金２１の底部には、副室８と口金２１内とを連通する燃料供給口２３が形成されている。

【0030】

口金２１内には、ボール状の弁体２４が設けられている。この弁体２４は、燃料供給管２２に形成された弁座部２５に当接して燃料供給管２２の先端開口部を封鎖する状態（逆止弁１６の閉弁状態）と、弁座部２５から下方側に離間して燃料供給管２２の先端開口部を開放する状態（逆止弁１６の開弁状態）とを切り換える形態で、上下方向に摺動自在に配置されている。口金２１内の弁体２４の下方部には、弁体２４を下方から弁座部２５に向けて付勢する状態で配置されたコイルバネ等からなる付勢部材２６が設けられている。

【0031】

逆止弁１６の開閉による副室８への燃料ガスＧの供給の断続について説明する。
副室８の圧力が低下した場合に、開閉弁１５から逆止弁１６までの副室燃料ガス通路１３の圧力（逆止弁１６の上流側圧力）が、副室８の圧力（逆止弁１６の下流側圧力）と付勢部材２６の付勢力との和以上となる。この場合に、開閉弁１５から逆止弁１６までの副室燃料ガス通路１３の圧力（逆止弁１６の上流側圧力）が、副室８の圧力と付勢部材２６の付勢力との和に打ち勝ち、弁体２４が下方側に移動して弁座部２５から離間して、逆止弁１６が開弁状態となる。よって、副室燃料ガス通路１３から燃料供給口２３を通じて副室８に燃料ガスＧが供給される。
一方、副室８の圧力が上昇した場合に、開閉弁１５から逆止弁１６までの副室燃料ガス通路１３の圧力が、副室８の圧力（逆止弁１６の下流側圧力）と付勢部材２６の付勢力との和未満となる。この場合に、副室８の圧力と付勢部材２６の付勢力との和が、開閉弁１５から逆止弁１６までの副室燃料ガス通路１３の圧力に打ち勝ち、弁体２４が上方側に移動して弁座部２５に当接して、逆止弁１６が閉弁状態となる。よって、副室燃料ガス通路１３から副室８への燃料ガスＧの供給が逆止弁１６で停止される。

【0032】

副室式エンジン１ａには、複数の燃焼室４の夫々について開閉弁１５や点火プラグ１４の作動等を制御して副室式エンジン１ａを制御する制御装置２７が設けられている。この制御装置２７には、クランク軸１９の回転角を計測するクランク角センサ２８や、複数の燃焼室４の夫々において主室６から排気路１１に排気される排ガスの排気温度を検出する排気温度センサ２９等の検出信号が入力されるように構成されている。制御装置２７は、クランク角センサ２８の検出情報に基づいて、複数の燃焼室４の夫々について、開閉弁１５を開状態に切り換える期間を所望の期間とするとともに、点火プラグ１４を所望のタイミングで作動させて火花点火するようにしている。

【0033】

副室燃料ガス通路１３から副室８に燃料ガスＧを供給する場合には、開閉弁１５を開状態に切り換えて、開閉弁１５から逆止弁１６までの副室燃料ガス通路１３の圧力（逆止弁１６の上流側圧力）を、副室８の圧力（逆止弁１６の下流側圧力）と付勢部材２６の付勢力との和以上とすることで、逆止弁１６を開弁状態としている。この場合、開閉弁１５から逆止弁１６までの副室燃料ガス通路１３の圧力（逆止弁１６の上流側圧力）と副室８の圧力（逆止弁１６の下流側圧力）との差圧である副室差圧が大きい場合には、弁体２４が下方側に移動する距離が大きくなり、副室燃料ガス通路１３から副室８への燃料ガスＧの供給量が増加する。逆に、副室差圧が小さい場合には、弁体２４が下方側に移動する距離が小さくなり、副室燃料ガス通路１３から副室８への燃料ガスＧの供給量が減少する。このように、開閉弁１５から逆止弁１６までの副室燃料ガス通路１３の圧力（逆止弁１６の上流側圧力）と副室８の圧力（逆止弁１６の下流側圧力）との差圧である副室差圧の大小によって、副室燃料ガス通路１３から副室８への燃料ガスＧの供給量が増減される。

【0034】

副室燃料ガス通路１３において開閉弁１５よりも上流側には、圧力調整弁３３が備えられている。制御装置２７は、圧力調整弁３３の開度を調整することで副室差圧を調整して、副室燃料ガス通路１３から副室８への燃料ガスＧの供給量が所望の適正量となるようにしている。このようにして、制御装置２７は、副室差圧を調整して副室式エンジン１ａを運転させるわけであるが、副室式エンジン１ａを運転させる際の通常運転条件を副室差圧の条件として設定しており、その通常運転条件にて通常運転を行うことで、副室式エンジン１ａを良好に運転させる。ここで、通常運転条件は、図３に示すように、エンジン負荷が０％である場合に、通常運転基準値（２０〔ｋＰａ〕）を基準として、通常運転範囲Ｈ１（例えば、通常運転基準値±２〔ｋＰａ〕）内に副室差圧を調整する条件に設定されている。

【0035】

逆止弁１６が正常な場合には、逆止弁１６が開弁状態となることで、副室燃料ガス通路１３から副室８への燃料ガスＧの供給量を所望の適正量とすることができる。しかしながら、例えば、逆止弁１６の弁体２４に、磨耗、クラックや、燃焼生成物による気密不良が生じると、副室燃料ガス通路１３から副室８への燃料ガスＧの供給量が増大してしまう。また、燃焼生成物等により燃料供給口２３等が閉塞したり、弁体２４が固着することで、副室燃料ガス通路１３から副室８への燃料ガスＧの供給量が減少してしまう。さらに、逆止弁１６の付勢部材２６のバネ特性の変化によって、副室燃料ガス通路１３から副室８への燃料ガスＧの供給量が増減してしまう。このように、逆止弁１６が故障に至ると、副室燃料ガス通路１３から副室８への燃料ガスＧの供給量が所望の適正量よりも増減してしまい、副室８内の混合気に着火できずに燃焼不良が発生し、副室式エンジン１ａが予期しないタイミングで停止してしまう。

【0036】

そこで、本実施形態では、前兆判定運転を行う前兆判定運転手段３０及び判定手段３が制御装置２７に備えられており、判定手段３は、前兆判定運転手段３０による前兆判定運転中に運転状態検出手段２にて検出した検出結果に基づいて、逆止弁１６の故障の前兆を判定するように構成されている。運転状態検出手段２は、排気温度センサ２９にて構成されている。

【0037】

前兆判定運転について説明する。
前兆判定運転手段３０は、通常運転条件にて副室式エンジン１ａを運転させる通常運転中において、運転停止指令により副室式エンジン１ａの運転を停止させる途中に前兆判定運転を行うように構成されている。制御装置２７は、運転停止指令により副室式エンジン１ａの運転を停止させるためのエンジン停止動作を行うので、前兆判定運転手段３０は、そのエンジン停止動作中に副室式エンジン１ａの運転を前兆判定運転用継続時間（例えば１分）継続させて、前兆判定運転を行うようにしている。

【0038】

エンジン停止動作について説明する。
制御装置２７は、まず、同期発電機１０２の発電電力を下げ、同期発電機１０２の発電電力がゼロ付近になった時点で遮断器１０３を開放状態に切り換える。その後、制御装置２７は、エンジン回転速度を一定回転速度として一定時間（例えば、３〜１０分）だけエンジン１の運転を継続させた後、エンジン１の運転を停止させる。

【0039】

そこで、前兆判定運転を行うタイミングとしては、例えば、エンジン停止動作中に、同期発電機１０２の発電電力を下げる際に、同期発電機１０２の発電電力を数％の一定として前兆判定運転を行うことができる。或いは、エンジン停止動作中に、遮断器１０３を開放状態に切り換えた後、前兆判定運転を行うことができる。

【0040】

前兆判定運転では、通常運転条件よりも、故障に伴う副室式エンジン１ａの運転状態の変化が生じ易い前兆判定条件に運転条件を設定して副室式エンジン１ａを運転させるようにしている。ここで、前兆判定条件は、通常運転条件よりも副室燃料ガス通路１３から副室８への燃料ガスＧの供給量を減少させる条件に設定されている。このように、副室燃料ガス通路１３から副室８への燃料ガスＧの供給量を減少させることで、例えば、燃焼生成物等により燃料供給口２３等が閉じかけている、或いは、弁体２４が固着しかけている等、逆止弁１６が故障の前兆となっている場合には、副室８内の混合気に着火できずに燃焼不良が発生することになる。したがって、前兆判定条件は、通常運転条件よりも逆止弁１６の故障が生じ易い条件に設定されている。

【0041】

上述の如く、通常運転条件は、副室差圧の条件として設定されていることから、前兆判定条件も、副室差圧の条件として設定されている。図３に示すように、前兆判定条件は、通常運転基準値（２０〔ｋＰａ〕）よりも小さい前兆判定基準値（１５〔ｋＰａ〕）を基準として、前兆判定範囲Ｈ２（例えば、前兆判定基準値±２〔ｋＰａ〕）内に副室差圧を調整する条件に設定されており、前兆判定運転手段３０が、圧力調整弁３３の開度を調整することで、副室差圧を前兆判定範囲Ｈ２内に調整している。

【0042】

判定手段３による逆止弁１６の故障の前兆の判定について、図３に基づいて説明する。
図３は、燃焼室を＃１〜＃６の６つ備え、＃１の燃焼室において逆止弁が故障の前兆である場合に、副室差圧を変化させたときの６つの燃焼室（＃１〜＃６）の夫々における排気温度の変化を示している。

【0043】

逆止弁１６が故障の前兆である場合には、燃焼不良が発生して排気温度が低下することから、判定手段３は、前兆判定運転中に、運転状態検出手段２としての排気温度センサ２９にて検出した排気温度に基づいて、逆止弁１６の故障の前兆を判定するように構成されている。運転状態検出手段２としての第１運転状態検出手段は、複数の燃焼室４の夫々に対応して複数備えられた排気温度センサ２９にて構成されており、判定手段３は、複数の排気温度センサ２９の夫々にて検出した排気温度を比較して、複数の燃焼室４のどの燃焼室４において逆止弁１６が故障の前兆であるかを判定するようにしている。

【0044】

図３に示すように、副室差圧を通常運転条件（通常運転範囲Ｈ１）とした場合には、＃１〜＃６の全ての燃焼室の排気温度が４００℃以上となっている。したがって、通常運転条件にて副室式エンジンを運転させる通常運転では、複数の排気温度センサ２９の夫々にて検出して排気温度を比較しても、＃１の燃焼室において逆止弁が故障の前兆であることを判定することができない。

【0045】

それに対して、副室差圧を前兆判定条件（前兆判定範囲Ｈ２）とした場合には、＃２〜＃６の燃焼室の排気温度が４００℃以上となっているが、＃１の燃焼室の排気温度は３５０℃程度であり、４００℃未満となっている。したがって、判定手段３は、＃１の燃焼室の排気温度が他の＃２〜＃６の燃焼室の排気温度よりも低下しており他の排気温度との偏差が設定偏差（例えば４０℃）以上であるとして、＃１の燃焼室において逆止弁が故障の前兆であると判定している。また、判定手段３は、＃１の燃焼室の排気温度が設定排気温度（例えば４００℃）未満となっているので、排気温度と設定温度とを比較することによっても、＃１の燃焼室における逆止弁が故障の前兆であると判定している。このようにして、通常運転条件よりも逆止弁１６の故障が生じ易い前兆判定条件として副室式エンジンを運転させる前兆判定運転を行い、その前兆判定運転中の排気温度に基づいて、複数の燃焼室４のどの燃焼室４において逆止弁１６が故障の前兆であるかを判定している。

【0046】

制御装置２７は、判定手段３にて複数の燃焼室４の何れかにおいて逆止弁１６が故障の前兆であると判定した場合に、その燃焼室４がどの燃焼室４を特定した状態で故障の前兆である逆止弁１６が存在するという故障予知情報を表示部等に表示させるようにしている。

【0047】

〔第２実施形態〕
上記第１実施形態では、エンジン１における故障の前兆として、副室式エンジン１ａにおける逆止弁１６の故障の前兆を判定するようにしているが、この第２実施形態では、エンジン１を、燃焼室として主室と副室とを有する副室式エンジンではなく、通常のエンジンとし、そのエンジン１における燃焼室４でのノッキングに伴う故障の前兆を判定するようにしている。
このように、第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、故障の前兆を判定する対象が異なるものであり、図４及び図５に基づいて、その点を中心に説明する。その他の構成については、上記第１実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【0048】

この第２実施形態におけるエンジン１は、図４に示すように、燃焼室として主室と副室とを有する副室式エンジンではなく、シリンダ１７の内面とピストン５の頂面とで燃焼室４が形成されているエンジンにて構成されている。点火プラグ１４は、シリンダヘッド２０に設けられており、その点火プラグ１４によって燃焼室４に形成される混合気を火花点火するようにしている。ここで、図４では、１つの燃焼室４のみを図示しているが、上記第１実施形態と同様に、この第２実施形態におけるエンジン１も、複数の燃焼室４を備えた多気筒式に構成されている。

【0049】

この第２実施形態では、エンジン１を通常運転させる際の通常運転条件を、点火プラグ１４の点火時期についての条件として設定している。そして、通常運転条件は、図５に示すように、点火プラグ１４の点火時期を通常運転点火時期Ｔ１（例えば、１２°ＢＴＤＣ）としている。このようにして、点火プラグ１４の点火時期について通常運転点火時期Ｔ１とする通常運転を行うことで、エンジン１を良好に運転させる。

【0050】

第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、制御装置２７が、運転停止指令によりエンジン１の運転を停止させるためのエンジン停止動作を行うので、前兆判定運転手段３０は、そのエンジン停止動作中にエンジン１の運転を継続させて、前兆判定運転を行うようにしている。特にエンジン負荷が高い時に、前兆判定運転による故障の前兆判定効果が出やすいので、エンジン停止動作中でもエンジン負荷の高い時の運転停止指令直後に前兆判定運転を行うことが望ましい。そして、前兆判定運転における前兆判定条件は、通常運転条件よりも燃焼室４でのノッキングが発生し易い条件として設定されている。通常運転条件は、点火プラグ１４の点火時期についての条件として設定されているので、前兆判定条件も、点火プラグ１４の点火時期についての条件として設定されている。前兆判定条件は、図５に示すように、通常運転点火時期Ｔ１よりも進角させた前兆判定点火時期Ｔ２（例えば、１５°ＢＴＤＣ）としている。

【0051】

判定手段３によるノッキングに伴う故障の前兆の判定について、図５に基づいて説明する。
図５は、燃焼室を＃１〜＃６の６つ備え、＃１の燃焼室においてノッキングに伴う故障の前兆である場合に、点火プラグの点火時期を変化させたときの６つの燃焼室（＃１〜＃６）の夫々におけるノッキング強度の変化を示している。

【0052】

ノッキング強度については、シリンダ内圧力から、特定の期間の特定高周波成分帯だけを取り出し、その振幅（ｋＰａ）の一定期間（例えば２０秒）における平均値をノッキング強度として求めることができる。そして、ノッキングに伴う故障の前兆である場合には、ノッキング強度が上昇することから、判定手段３は、前兆判定運転中に、運転状態検出手段２としての圧力センサ３１にて検出したシリンダ内圧力から求めたノッキング強度に基づいて、ノッキングに伴う故障の前兆を判定するように構成されている。運転状態検出手段２としての第１運転状態検出手段は、複数の燃焼室４の夫々に対応して複数備えられた圧力センサ３１にて構成されており、判定手段３は、複数の圧力センサ３１の夫々から求めたノッキング強度を比較して、複数の燃焼室４のどの燃焼室４においてノッキングに伴う故障の前兆であるかを判定するようにしている。

【0053】

図５に示すように、点火プラグ１４の点火時期を通常運転条件（通常運転点火時期Ｔ１）とした場合には、＃１〜＃６の全ての燃焼室のノッキング強度が略同等となっている。したがって、通常運転条件にてエンジンを運転させる通常運転では、複数の燃焼室におけるノッキング強度を比較しても、＃１の燃焼室においてノッキングに伴う故障の前兆となっていると判定することができない。

【0054】

それに対して、点火プラグ１４の点火時期を前兆判定条件（前兆判定点火時期Ｔ２）とした場合には、＃２〜＃６の燃焼室におけるノッキング強度が略同等（７．０〔ｋＰａ〕程度）となっているが、＃１の燃焼室のノッキング強度は２０．０〔ｋＰａ〕程度となっている。したがって、判定手段３は、＃１の燃焼室のノッキング強度が＃２〜＃６の燃焼室のノッキング強度よりも上昇しており他のノッキング強度との偏差が設定偏差（例えば、３．０〔ｋＰａ〕）以上であるとして、＃１の燃焼室においてノッキングに伴う故障の前兆であると判定している。また、判定手段は、＃１の燃焼室のノッキング強度が閾値（例えば、１０．０〔ｋＰａ〕）以上となっているので、ノッキング強度と閾値とを比較することによっても、＃１の燃焼室においてノッキングに伴う故障の前兆であると判定している。このようにして、通常運転条件よりもノッキングが生じ易い前兆判定条件としてエンジンを運転させる前兆判定運転を行い、その前兆判定運転中のノッキング強度に基づいて、複数の燃焼室４のどの燃焼室４においてノッキングに伴う故障の前兆であるかを判定している。

【0055】

〔第３実施形態〕
この第３実施形態も、上記第２実施形態と同様に、上記第１実施形態に対して、故障の前兆を判定する対象が異なるだけであるので、図４及び図６に基づいて、その点を中心に説明する。その他の構成については、上記第１実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【0056】

この第３実施形態では、図４に示すように、エンジン１のクランク軸１９（駆動軸に相当する）により駆動されて発電を行うとともに、商用電力系統１０１に連係可能に構成された同期発電機１０２（発電機）を備えている。ここで、図４では、１つの燃焼室４のみを図示しているが、上記第１実施形態と同様に、この第３実施形態におけるエンジン１も、複数の燃焼室４を備えた多気筒式に構成されている。そして、前兆判定運転における前兆判定条件が、エンジン１を運転停止させた状態で商用電力系統１０１からの電力により同期発電機１０２を駆動させて、その同期発電機１０２の駆動によりエンジン１を回転駆動させる条件に設定されている。運転状態検出手段２としての第３運転状態検出手段は、同期発電機１０２における電流を検出する電流計３２にて構成されており、判定手段３は、前兆判定運転に電流計３２にて検出する電流値に基づいて、エンジン１の抵抗に伴う故障の前兆を判定するようにしている。

【0057】

上記第１実施形態で述べた如く、エンジン停止動作では、同期発電機１０２の発電電力を下げ、同期発電機１０２の発電電力がゼロ付近になった時点で遮断器１０３を開放状態に切り換える。その後、エンジン回転速度を一定回転速度として一定時間（例えば、３〜１０分）だけエンジン１の運転を継続させた後、エンジン１を運転停止させている。ここで、通常運転条件をエンジン停止動作についての条件として設定しており、このような順序で各機器を動作させる条件を通常運転条件としている。

【0058】

この第３実施形態では、上記第１及び第２実施形態とは異なり、前兆判定運転手段３０が、通常運転条件にてエンジン１を運転させる通常運転でのエンジン停止動作中に前兆判定運転を行うのではなく、エンジン停止動作において各機器を動作させる条件を変更させた前兆判定条件にてエンジン停止動作を行うことで、前兆判定運転を行うようにしている。

【0059】

前兆判定条件は、同期発電機１０２の発電電力を下げ、同期発電機１０２の発電電力がゼロ付近になった時点で、遮断器１０３を開放状態とせずに投入状態に維持し、エンジン１への燃料ガスの供給を停止するとともに、点火プラグ１４の作動も停止させて、エンジン１を運転停止させるという条件に設定されている。このように、前兆判定条件では、遮断器１０３を開放状態とする順序、及び、エンジン１を運転停止させる順序を、通常運転条件とは異なる条件としている。

【0060】

判定手段３によるエンジン１の抵抗に伴う故障の前兆の判定について、図６に基づいて説明する。図６は、前兆判定運転を行った場合に、同期発電機１０２に流れる発電機電流、同期発電機１０２の発電電力、エンジン回転速度の夫々の変化を示している。
運転停止指令があると、前兆判定条件によるエンジン停止動作を行い、まず、同期発電機１０２の発電電力を下げる。そして、同期発電機１０２の発電電力がゼロ付近になった時点で、遮断器１０３を開放状態とせずに投入状態に維持し、エンジン１への燃料ガスの供給を停止するとともに、点火プラグ１４の作動も停止させて、エンジン１を運転停止させる。これにより、商用電力系統１０１からの電力により同期発電機１０２がモータとなって駆動させることになり、同期発電機１０２の駆動によりエンジン１を強制的に一定の回転速度にて回転駆動させている。

【0061】

このとき、例えば、ピストンとライナーの間の摺動抵抗が増大している、或いは、クランク軸と軸受けの摺動抵抗が増大している等によって、エンジン１の抵抗が増大している場合には、同期発電機１０２に流れる発電機電流が正常値Ｓよりも高くなる（図中Ｖ１参照）。バルブの吹き抜け等によって、エンジン１の抵抗が減少している場合には、前兆判定運転中に同期発電機１０２に流れる発電機電流が正常値Ｓよりも低くなる（図中Ｖ２参照）。

【0062】

そこで、判定手段３は、前兆判定運転中に電流計３２にて検出した電流値と適正な正常値Ｓとを比較することで、電流計３２にて検出した電流値が正常値Ｓよりも高くなっている場合及び低くなっている場合の何れも、エンジン１の抵抗に伴う故障の前兆であると判定している。そして、制御装置２７は、前兆判定運転手段３０による前兆判定運転が終了すると、遮断器１０３を開放状態に切り換えている。

【0063】

〔第４実施形態〕
この第４実施形態も、上記第２及び第３実施形態と同様に、上記第１実施形態に対して、故障の前兆を判定する対象が異なるので、図７及び図８に基づいて、その点を中心に説明する。その他の構成については、上記第１実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【0064】

この第４実施形態では、図７に示すように、エンジン１からの冷却水を、排熱回収設備２０１、放熱設備２０２の順に経由させてエンジン１に戻す冷却水循環手段２０３を備えている。ここで、図示は省略するが、上記第１実施形態と同様に、この第４実施形態におけるエンジン１も、複数の燃焼室を備えた多気筒式に構成されている。冷却水循環手段２０３は、エンジン１からの冷却水を、排熱回収熱交換器２０４、放熱熱交換器２０５の順に経由させてエンジン１に戻す冷却水循環路２０６と、その冷却水循環路２０６にて冷却水を循環させる冷却水循環ポンプ２０７とを備えている。冷却水循環路２０６には、エンジン１から排熱回収熱交換器２０４に供給される冷却水の温度を検出する第１冷却水温度センサ２１４と、排熱回収熱交換器２０４と放熱熱交換器２０５との間での冷却水の温度を検出する第２冷却水温度センサ２１５と、放熱熱交換器２０５をバイパスさせるバイパス路２１６と、そのバイパス路２１６への冷却水の供給量と放熱熱交換器２０５への冷却水の供給量とを調整自在な三方弁２１７と、エンジン１に戻す冷却水の温度を検出する第３冷却水温度センサ２１８とが備えられている。

【0065】

排熱回収設備２０１は、排熱回収熱交換器２０４にて冷却水から回収された排熱を有する熱媒体を熱利用設備２０８に循環供給して熱利用設備２０８での熱利用を行えるように構成されており、第１循環路２０９にて熱媒体を循環させる第１循環ポンプ２１０を備えている。放熱設備２０２は、放熱熱交換器２０５にて冷却水から回収された排熱を有する熱媒体を冷却設備２１１にて循環供給して放熱するように構成されており、第２循環路２１２にて熱媒体を循環させる第２循環ポンプ２１３を備えている。

【0066】

エンジン１が運転中で熱利用設備２０８での熱利用がある場合には、制御装置２７が、冷却水循環ポンプ２０７、第１循環ポンプ２１０、及び、第２循環ポンプ２１３を作動させるとともに、第３冷却水温度センサ２１８の検出温度が戻り設定温度（例えば８５℃）になるように、三方弁２１７を制御している。これにより、エンジン１の排熱が熱利用設備２０８にて利用されながら、放熱設備２０２にてエンジン１の余剰な排熱が放熱されることになる。この場合には、第３冷却水温度センサ２１８の検出温度が一定の戻り設定温度（例えば８５℃）となり、第１冷却水温度センサ２１４の検出温度も一定の温度（例えば９０℃）となる。
ここで、例えば、冷却設備２１１の冷却能力の低下等により放熱設備２０２での放熱量が低下して故障に至ると、放熱設備２０２にてエンジン１の余剰な排熱を放熱することができず、第３冷却水温度センサ２１８の検出温度が戻り設定温度（例えば８５℃）よりも高くなり、第１冷却水温度センサ２１４の検出温度が上限値（例えば９５℃）を越えてしまいエンジン１が停止することになる。

【0067】

そこで、この第４実施形態では、エンジン１に付随する付随設備である放熱設備２０２の故障の前兆を判定するようにしている。第４実施形態では、上記第１及び第２実施形態と同様に、制御装置２７が、運転停止指令によりエンジン１の運転を停止させるためのエンジン停止動作を行うので、前兆判定運転手段３０は、そのエンジン停止動作中にエンジン１の運転を継続させて、前兆判定運転を行うようにしている。特にエンジン負荷が高い時に、前兆判定運転による故障の前兆判定効果が出やすいので、エンジン停止動作中でもエンジン負荷の高い時の運転停止指令直後に前兆判定運転を行うことが望ましい。前兆判定運転における前兆判定条件は、通常運転条件よりも排熱回収設備２０１での排熱回収量を減少させる条件に設定されている。通常運転条件では、熱利用設備２０８での熱利用がある場合に、冷却水循環ポンプ２０７、第１循環ポンプ２１０、及び、第２循環ポンプ２１３の全てのポンプを作動させる条件に設定されている。前兆判定条件では、熱利用設備２０８での熱利用があるか否かにかかわらず、第１循環ポンプ２１０を作動させることなく、冷却水循環ポンプ２０７、及び、第２循環ポンプ２１３のみを作動させる条件に設定されている。このように、第１循環ポンプ２１０を作動させなければ、排熱回収設備２０１での排熱回収量がゼロとなり、第１循環ポンプ２１０を作動させる通常運転条件よりも、排熱回収設備２０１の排熱回収量が減少することになる。

【0068】

放熱設備２０２が故障の前兆である場合には、冷却水循環手段２０３にて循環される冷却水の温度が上昇することから、運転状態検出手段２としての第３運転状態検出手段は、冷却水循環手段２０３にて循環される冷却水の温度を検出する第１及び第３冷却水温度センサ２１４、２１８にて構成されており、判定手段３は、第１及び第３冷却水温度センサ２１４、２１８の検出温度に基づいて、放熱設備２０２の故障の前兆を判定するように構成されている。

【0069】

判定手段３による放熱設備２０２の故障の前兆の判定について、図８に基づいて説明する。
放熱設備２０２が正常である場合には、図８（ａ）に示すように、前兆判定運転を行うと、第２冷却水温度センサ２１５の検出温度ｔ２が上昇するものの、第１冷却水温度センサ２１４の検出温度ｔ１が一定の温度（例えば９０℃）となり、第３冷却水温度センサ２１８の検出温度ｔ３も一定の温度（例えば８５℃）となる。

【0070】

それに対して、例えば、冷却設備２１１での冷却能力が低下しており、放熱設備２０２が故障の前兆である場合には、図８（ｂ）に示すように、前兆判定運転を行うと、第１〜第３冷却水温度センサ２１４、２１５、２１８の検出温度ｔ１〜ｔ３の全てが上昇することになる。
そこで、判定手段３は、前兆判定運転中における第１冷却水温度センサ２１４の検出温度ｔ１と第３冷却水温度センサ２１８の検出温度ｔ３が上昇している場合に、放熱設備２０２が故障の前兆であると判定している。

【0071】

〔別実施形態〕
（１）上記第１実施形態では、運転状態検出手段２としての第１運転状態検出手段を排気温度センサ２９にて構成して、判定手段３が、排気温度センサ２９にて検出した排気温度に基づいて、逆止弁１６の異常の前兆を判定しているが、例えば、逆止弁１６の異常の前兆により燃焼不良が生じると、同期発電機１０２の発電電力やその周波数が正常な状態とは異なるものとなることから、同期発電機１０２の発電電力やその周波数に基づいて、逆止弁１６の異常の前兆を判定することもできる。

【0072】

（２）上記第１実施形態では、前兆判定条件を、通常運転条件よりも副室燃料ガス通路１３から副室８への燃料ガスＧの供給量を減少させる条件に設定しているが、例えば、通常運転条件よりも副室燃料ガス通路１３から副室８への燃料ガスＧの供給量を増加させる条件に設定することもできる。つまり、前兆判定条件は、副室燃料ガス通路１３から副室８への燃料ガスＧの供給量について通常運転条件とは異なる供給量とする条件であればよい。

【0073】

（３）上記第１実施形態では、副室８への燃料ガスＧの供給量を調整する手段として、圧力調整弁３３、開閉弁１５を用いた例を示したが、開閉弁に代えて、流量調整弁を用いることもできる。また、副室弁として、逆止弁を用いた例を示したが、一般的なカム駆動による弁を用いることもできる。

【0074】

（４）上記第１実施形態では、前兆判定条件にて設定された副室差圧に調整するに当たり、圧力調整弁３３の開度を調整するようにしているが、圧力調整弁３３の開度を調整するものに限らず、新たに圧力調整弁を備えることもでき、副室差圧を調整するための構成については適宜変更が可能である。

【0075】

（５）上記第２実施形態では、通常運転条件及び前兆判定条件を、点火プラグ１４の点火時期についての条件としているが、例えば、燃焼室４に供給する新気Ｉの燃料濃度についての条件とすることもできる。この場合には、前兆判定条件を、通常運転条件よりも燃焼室４に供給する新気Ｉの燃料濃度を濃い側に変更する条件とすることができる。

【0076】

（６）上記第２実施形態では、運転状態検出手段２としての第１運転状態検出手段を圧力センサ３１とし、ノッキング強度を求めるに当たり、圧力センサ３１にて検出したシリンダ内圧を用いるようにしているが、例えば、シリンダ内の振動を検出する振動検出センサを運転状態検出手段２（第１運転状態検出手段）とし、その振動検出センサにて検出したシリンダ内の振動を用いて、ノッキング強度を求めることもできる。

【0077】

（７）上記第１〜４実施形態では、エンジン１を多気筒式に構成した例を示したが、燃焼室４を１つ備えた単気筒式に構成することもできる。この場合、第１及び第２実施形態では、運転状態検出手段２としての排気温度センサ２９や圧力センサ３１を１つ備えることになるので、判定手段３が、複数の第１運転状態検出手段（排気温度２９や圧力センサ３１）の検出結果を比較するのではなく、１つの運転状態検出手段２（排気温度センサ２９や圧力センサ３１）にて検出した検出結果（排気温度センサ２９の検出温度や圧力センサ３１から求めたノッキング強度）と閾値とを比較することで、故障の前兆を判定するようにしている。

【0078】

（８）上記第１実施形態では、故障の前兆を判定する対象として、逆止弁１６の故障の前兆の１つを判定しているだけであり、上記第２〜第４実施形態においても、故障の前兆を判定する対象を１つとしているが、例えば、上記第１実施形態と上記第２実施形態とを組み合わせることで、逆止弁１６の故障の前兆だけでなく、ノッキングに伴う故障の前兆をも判定することができる。
つまり、上記第１〜第４実施形態を適宜組み合わせることで、逆止弁１６の故障の前兆、ノッキングに伴う故障の前兆、エンジンの抵抗に伴う故障の前兆、放熱設備の故障の前兆のうちから判定する対象の数を適宜変更することができる。

【産業上の利用可能性】

【0079】

本発明は、エンジン及びそのエンジンに付随する付随設備の運転状態を検出する運転状態検出手段と、その運転状態検出手段の検出結果に基づいて、前記エンジン及び前記付随設備における故障の前兆を判定する判定手段とを備え、簡易に且つ構成の簡素化を図ることができながら、故障の前兆を早い段階で判定することができる各種の故障判定装置に適応可能である。

【符号の説明】

【0080】

１ エンジン
１ａ 副室式エンジン
２ 運転状態検出手段
３ 判定手段
４ 燃焼室
５ ピストン
６ 主室
７ 噴孔
８ 副室
１３ 副室燃料ガス通路
１４ 点火プラグ
１６ 逆止弁（副室弁）
１９ クランク軸（駆動軸）
２９ 排気温度センサ（第１運転状態検出手段）
３１ 圧力センサ（第１運転状態検出手段）
３２ 電流計（第２運転状態検出手段）
１０１ 商用電力系統
１０２ 同期発電機（発電機）
１０３ 遮断器
２０１ 排熱回収設備
２０２ 放熱設備（付随設備）
２０３ 冷却水循環手段
２１４ 第１冷却水温度センサ（第３運転状態検出手段）
２１８ 第３冷却水温度センサ（第３運転状態検出手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】