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(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】
(24)【登録日】2024-02-06
(45)【発行日】2024-02-15
(54)【発明の名称】判定装置、船陸間通信システムおよび判定方法
(51)【国際特許分類】
F02D 45/00 20060101AFI20240207BHJP
B63B 49/00 20060101ALI20240207BHJP
B63H 21/14 20060101ALI20240207BHJP
B63H 21/21 20060101ALI20240207BHJP
G01M 15/05 20060101ALI20240207BHJP
G01M 15/08 20060101ALI20240207BHJP
G01M 15/10 20060101ALI20240207BHJP
【ＦＩ】
F02D45/00 358
B63B49/00 Z
B63H21/14
B63H21/21
F02D45/00 368
F02D45/00 368S
G01M15/05
G01M15/08
G01M15/10
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020014042
(22)【出願日】2020-01-30
(65)【公開番号】P2021120552
(43)【公開日】2021-08-19
【審査請求日】2022-10-24
(73)【特許権者】
【識別番号】000000974
【氏名又は名称】川崎重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000556
【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】吉田 孝
(72)【発明者】
【氏名】野上 哲男
【審査官】戸田 耕太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－２１８２０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２０７４１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０７５５８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２１０９５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－０８９３１９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｄ ４５／００
Ｂ６３Ｂ ４９／００
Ｂ６３Ｈ ２１／１４
Ｂ６３Ｈ ２１／２１
Ｇ０１Ｍ １５／０５
Ｇ０１Ｍ １５／０８
Ｇ０１Ｍ １５／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のシリンダを有する舶用２サイクルエンジンの各シリンダ内にそれぞれ燃料を噴射する燃料弁において燃料を噴射するために必要な圧力を示す啓開圧の低下の可能性を判定する判定装置であって、前記各シリンダにおける筒内圧力を前記舶用２サイクルエンジンのクランク角に応じたサンプリング周期で検知する筒内圧力検知器と、
前記各シリンダの出口における排気ガス温度を検知する排気ガス温度検知器と、
前記啓開圧の低下の可能性を判定する判定処理を行う判定器と、
前記シリンダ内のピストンが上死点に位置しているときの筒内圧力である圧縮圧力における第１基準値からの偏差を示す第１状態値、および／または、燃焼開始時の筒内圧力である燃焼開始時圧力の発生タイミングの第２基準値からの進み度および燃焼時の筒内圧力における最大値である燃焼圧力から燃焼開始時の筒内圧力である燃焼開始時圧力を差し引いた差分圧力における第３基準値からの上昇度の少なくとも何れか１つを示す第２状態値を算出する状態値算出器と、を備え、
前記判定器は、燃焼時の筒内圧力の最大値である燃焼圧力が燃焼圧力基準値より上昇し、かつ、前記排気ガス温度が排気ガス温度基準値より上昇したときに、前記第１状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を低く判定する、および／または、前記第２状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を高く判定する、判定装置。
【請求項2】
前記判定器は、前記第１状態値を取得するとともに、前記第２状態値を取得し、前記燃焼圧力が前記燃焼圧力基準値より上昇し、かつ、前記排気ガス温度が前記排気ガス温度基準値より上昇したときに、前記第１状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を低く判定し、かつ、前記第２状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を高く判定する、請求項１に記載の判定装置。
【請求項3】
前記判定器は、前記燃焼圧力が前記燃焼圧力基準値より高いほど大きい値となる第１条件指数を算出し、
前記排気ガス温度が前記排気ガス温度基準値より高いほど大きい値となる第２条件指数を算出し、
前記第１状態値が大きいほど小さい値となる否定要素指数を算出し、前記第２状態値が大きいほど大きい値となる肯定要素指数を算出し、
前記第１条件指数と、前記第２条件指数と、前記否定要素指数および前記肯定要素指数の重み付き和である係数とを掛け合わせて前記啓開圧の低下の可能性が高いほど大きい値となる評価指数を算出し、
前記評価指数が所定のしきい値を超えた場合に、前記啓開圧の低下の可能性が高いと判定する、請求項１または２に記載の判定装置。
【請求項4】
複数のシリンダを有する舶用２サイクルエンジンの各シリンダ内にそれぞれ燃料を噴射する燃料弁において燃料を噴射するために必要な圧力を示す啓開圧の低下の可能性を判定する判定装置と、船舶に設けられたデータ送信装置と、
陸上に設けられた管理装置と、を備え、
前記判定装置は、
前記各シリンダにおける筒内圧力を検知する筒内圧力検知器と、
前記各シリンダの出口における排気ガス温度を検知する排気ガス温度検知器と、
前記啓開圧の低下の可能性を判定する判定処理を行う判定器と、
前記シリンダ内のピストンが上死点に位置しているときの筒内圧力である圧縮圧力における第１基準値からの偏差を示す第１状態値、および／または、燃焼開始時の筒内圧力である燃焼開始時圧力における発生タイミングの第２基準値からの進み度および燃焼時の筒内圧力の最大値である燃焼圧力から燃焼開始時の筒内圧力である燃焼開始時圧力を差し引いた差分圧力における第３基準値からの上昇度の少なくとも何れか１つを示す第２状態値を算出する状態値算出器と、を備え、
前記判定器は、燃焼時の筒内圧力の最大値である燃焼圧力が燃焼圧力基準値より上昇し、かつ、前記排気ガス温度が排気ガス温度基準値より上昇したときに、前記第１状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を低く判定する、および／または、前記第２状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を高く判定し、
前記判定器は、前記管理装置に設けられ、
前記状態値算出器は、前記船舶に設けられ、
前記データ送信装置は、前記筒内圧力のデータと、前記排気ガス温度のデータと、前記第１状態値および／または前記第２状態値のデータとを前記管理装置に衛星通信を介して送信するように構成された、船陸間通信システム。
【請求項5】
複数のシリンダを有する舶用２サイクルエンジンの各シリンダ内にそれぞれ燃料を噴射する燃料弁において燃料を噴射するために必要な圧力を示す啓開圧の低下の可能性を判定する判定方法であって、前記各シリンダにおける筒内圧力を前記舶用２サイクルエンジンのクランク角に応じたサンプリング周期で検知し、
前記各シリンダの出口における排気ガス温度を検知し、
前記シリンダ内のピストンが上死点に位置しているときの筒内圧力である圧縮圧力における第１基準値からの偏差を示す第１状態値、燃焼開始時の筒内圧力である燃焼開始時圧力における発生タイミングの第２基準値からの進み度および燃焼時の筒内圧力の最大値である燃焼圧力から燃焼開始時の筒内圧力である燃焼開始時圧力を差し引いた差分圧力における第３基準値からの上昇度の少なくとも何れか１つを示す第２状態値を算出し、
燃焼時の筒内圧力の最大値である燃焼圧力が燃焼圧力基準値より上昇し、かつ、前記排気ガス温度が排気ガス温度基準値より上昇したときに、前記第１状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を低く判定する、および／または、前記第２状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を高く判定する、判定方法。
【請求項6】
前記第１状態値を取得するとともに、前記第２状態値を取得し、前記燃焼圧力が前記燃焼圧力基準値より上昇し、かつ、前記排気ガス温度が前記排気ガス温度基準値より上昇したときに、前記第１状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を低く判定し、かつ、前記第２状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を高く判定する、請求項５に記載の判定方法。
【請求項7】
前記燃焼圧力が前記燃焼圧力基準値より高いほど大きい値となる第１条件指数を算出し、前記排気ガス温度が前記排気ガス温度基準値より高いほど大きい値となる第２条件指数を算出し、
前記第１状態値が大きいほど小さい値となる否定要素指数を算出し、前記第２状態値が大きいほど大きい値となる肯定要素指数を算出し、
前記第１条件指数と、前記第２条件指数と、前記否定要素指数および前記肯定要素指数の重み付き和である係数とを掛け合わせて前記啓開圧の低下の可能性が高いほど大きい値となる評価指数を算出し、
前記評価指数が所定のしきい値を超えた場合に、前記啓開圧の低下の可能性が高いと判定する、請求項５または６に記載の判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、舶用２サイクルエンジンのシリンダ内にそれぞれ燃料を噴射する燃料弁において燃料を噴射するために必要な圧力を示す啓開圧の低下の可能性を判定する判定装置、これを備えた船陸間通信システムおよび判定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
下記特許文献１に示されるような、舶用２サイクルエンジンに燃料を供給する燃料供給系統において、燃料は、入口弁から燃料ポンプに供給され、燃料ポンプ内のピストンの摺動量に応じた圧力で燃料油高圧管を通じて燃料弁に送られる。燃料弁は、燃料噴射口がエンジンの燃焼室内に位置するように設けられている。燃料弁は、供給される燃料の圧力が所定の啓開圧を超えることにより燃料をシリンダ内に噴射する。
【0003】
このような燃料供給系統の燃料弁において、燃料弁を閉方向に付勢するばねの弾性力の低下、当該ばねの損傷、または、燃料弁部材の損傷等により、燃料弁の啓開圧が低下すると、燃焼室内に燃料が早期かつ多量に噴射されるため、エンジンの適切な燃焼制御を行うことができない。
【0004】
一方で、このような燃料弁における啓開圧の低下は、啓開圧の低下の要因となる箇所が複数箇所にわたること、および、燃料弁における燃料油の圧力が、燃料ポンプの摺動および燃料弁の開閉により常時変化する（定常状態とならない）こと等から直接的に検出することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１７－２１０９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は上記に鑑みなされたものであり、簡単な構成で燃料弁における啓開圧の低下の可能性を判定することができる判定装置、船陸間通信システムおよび判定方法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】
【0007】
本発明の一態様に係る判定装置は、複数のシリンダを有する舶用２サイクルエンジンの各シリンダ内にそれぞれ燃料を噴射する燃料弁において燃料を噴射するために必要な圧力を示す啓開圧の低下の可能性を判定する判定装置であって、前記各シリンダにおける筒内圧力を前記舶用２サイクルエンジンのクランク角に応じたサンプリング周期で検知する筒内圧力検知器と、前記各シリンダの出口における排気ガス温度を検知する排気ガス温度検知器と、前記啓開圧の低下の可能性を判定する判定処理を行う判定器と、前記シリンダ内のピストンが上死点に位置しているときの筒内圧力である圧縮圧力における第１基準値からの偏差を示す第１状態値、および／または、燃焼開始時の筒内圧力である燃焼開始時圧力の発生タイミングの第２基準値からの進み度および燃焼時の筒内圧力における最大値である燃焼圧力から燃焼開始時の筒内圧力である燃焼開始時圧力を差し引いた差分圧力における第３基準値からの上昇度の少なくとも何れか１つを示す第２状態値を算出する状態値算出器と、を備え、前記判定器は、燃焼時の筒内圧力の最大値である燃焼圧力が燃焼圧力基準値より上昇し、かつ、前記排気ガス温度が排気ガス温度基準値より上昇したときに、前記第１状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を低く判定する、および／または、前記第２状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を高く判定する。
【0008】
上記構成によれば、燃焼圧力および排気ガス温度がともに上昇したときに、第１状態値が大きいほど燃料弁における啓開圧の低下の可能性が低く判定される、および／または、第２状態値が大きいほど燃料弁における啓開圧の低下の可能性が高く判定される。第１状態値は、シリンダ内のピストンが上死点に位置しているときの筒内圧力である圧縮圧力における第１基準値からの偏差を示す値である。また、第２状態値は、燃焼開始時の筒内圧力である燃焼開始時圧力の発生タイミングにおける第２基準値からの進み度を示す値および燃焼時の筒内圧力の最大値である燃焼圧力から燃焼開始時の筒内圧力である燃焼開始時圧力を差し引いた差分圧力における第３基準値からの上昇度を示す値の少なくとも何れか１つを示す値である。このように、第１状態値および第２状態値は、何れも直接測定可能な状態値であるため、容易に測定可能である。このため、燃焼圧力および排気ガス温度がともに上昇した要因が燃料弁における啓開圧の低下であるか、他の要因であるのかを測定可能な状態値を用いて判定することができる。したがって、簡単な構成で燃料弁における啓開圧の低下の可能性を判定することができる。
【0009】
前記判定器は、前記第１状態値を取得するとともに、前記第２状態値として前記燃焼開始時圧力の発生タイミングにおける前記第２基準値からの進み度または前記差分圧力における第３基準値からの上昇度を取得し、前記燃焼圧力が前記燃焼圧力基準値より上昇し、かつ、前記排気ガス温度が前記排気ガス温度基準値より上昇したときに、前記第１状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を低く判定し、かつ、前記第２状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を高く判定してもよい。
【0010】
上記構成によれば、燃焼圧力および排気ガス温度がともに上昇したときに、第１状態値が大きいほど燃料弁における啓開圧の低下の可能性が低く判定され、第２状態値が大きいほど燃料弁における啓開圧の低下の可能性が高く判定される。燃料弁における啓開圧の低下の可能性を高める判定要素およびその可能性を低める判定要素の双方に基づいて判定を行うことにより、より確実度の高い判定を行うことができる。
【0011】
前記判定器は、前記燃焼圧力が前記燃焼圧力基準値より高いほど大きい値となる第１条件指数を算出し、前記排気ガス温度が前記排気ガス温度基準値より高いほど大きい値となる第２条件指数を算出し、前記第１状態値が大きいほど小さい値となる否定要素指数を算出し、前記第２状態値が大きいほど大きい値となる肯定要素指数を算出し、前記第１条件指数と、前記第２条件指数と、前記否定要素指数および前記肯定要素指数の重み付き和である係数とを掛け合わせて前記啓開圧の低下の可能性が高いほど大きい値となる評価指数を算出し、前記評価指数が所定のしきい値を超えた場合に、前記啓開圧の低下の可能性が高いと判定してもよい。
【0012】
上記構成によれば、前記啓開圧の低下の可能性が高いほど評価指数が大きい値となるため、前記啓開圧の低下の可能性を容易に可視化することができる。
【0013】
本発明の他の態様に係る船陸間通信システムは、複数のシリンダを有する舶用２サイクルエンジンの各シリンダ内にそれぞれ燃料を噴射する燃料弁において燃料を噴射するために必要な圧力を示す啓開圧の低下の可能性を判定する判定装置と、船舶に設けられたデータ送信装置と、陸上に設けられた管理装置と、を備え、前記判定装置は、前記各シリンダにおける筒内圧力を検知する筒内圧力検知器と、前記各シリンダの出口における排気ガス温度を検知する排気ガス温度検知器と、前記啓開圧の低下の可能性を判定する判定処理を行う判定器と、前記シリンダ内のピストンが上死点に位置しているときの筒内圧力である圧縮圧力における第１基準値からの偏差を示す第１状態値、および／または、燃焼開始時の筒内圧力である燃焼開始時圧力における発生タイミングの第２基準値からの進み度および燃焼時の筒内圧力の最大値である燃焼圧力から燃焼開始時の筒内圧力である燃焼開始時圧力を差し引いた差分圧力における第３基準値からの上昇度の少なくとも何れか１つを示す第２状態値を算出する状態値算出器と、を備え、前記判定器は、燃焼時の筒内圧力の最大値である燃焼圧力が燃焼圧力基準値より上昇し、かつ、前記排気ガス温度が排気ガス温度基準値より上昇したときに、前記第１状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を低く判定する、および／または、前記第２状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を高く判定し、前記判定器は、前記管理装置に設けられ、前記状態値算出器は、前記船舶に設けられ、前記データ送信装置は、前記筒内圧力のデータと、前記排気ガス温度のデータと、前記第１状態値および／または前記第２状態値のデータとを前記管理装置に衛星通信を介して送信するように構成されている。
【0014】
本発明の他の態様に係る判定方法は、複数のシリンダを有する舶用２サイクルエンジンの各シリンダ内にそれぞれ燃料を噴射する燃料弁において燃料を噴射するために必要な圧力を示す啓開圧の低下の可能性を判定する判定方法であって、前記各シリンダにおける筒内圧力を前記舶用２サイクルエンジンのクランク角に応じたサンプリング周期で検知し、
前記各シリンダの出口における排気ガス温度を検知し、前記シリンダ内のピストンが上死点に位置しているときの筒内圧力である圧縮圧力における第１基準値からの偏差を示す第１状態値、燃焼開始時の筒内圧力である燃焼開始時圧力における発生タイミングの第２基準値からの進み度および燃焼時の筒内圧力の最大値である燃焼圧力から燃焼開始時の筒内圧力である燃焼開始時圧力を差し引いた差分圧力における第３基準値からの上昇度の少なくとも何れか１つを示す第２状態値を算出し、燃焼時の筒内圧力の最大値である燃焼圧力が燃焼圧力基準値より上昇し、かつ、前記排気ガス温度が排気ガス温度基準値より上昇したときに、前記第１状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を低く判定する、および／または、前記第２状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を高く判定する。
前記各シリンダの出口における排気ガス温度を検知し、前記シリンダ内のピストンが上死点に位置しているときの筒内圧力である圧縮圧力における第１基準値からの偏差を示す第１状態値、燃焼開始時の筒内圧力である燃焼開始時圧力における発生タイミングの第２基準値からの進み度および燃焼時の筒内圧力の最大値である燃焼圧力から燃焼開始時の筒内圧力である燃焼開始時圧力を差し引いた差分圧力における第３基準値からの上昇度の少なくとも何れか１つを示す第２状態値を算出し、燃焼時の筒内圧力の最大値である燃焼圧力が燃焼圧力基準値より上昇し、かつ、前記排気ガス温度が排気ガス温度基準値より上昇したときに、前記第１状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を低く判定する、および／または、前記第２状態値が大きいほど前記啓開圧の低下の可能性を高く判定する。
【0015】
上記方法によれば、燃焼圧力および排気ガス温度がともに低下したときに、第１状態値が大きいほど燃料弁における啓開圧の低下の可能性を低く判定する、および／または、第２状態値が大きいほど燃料弁における啓開圧の低下の可能性を高く判定する。第１状態値は、シリンダ内のピストンが上死点に位置しているときの筒内圧力である圧縮圧力における第１基準値からの偏差を示す値である。また、第２状態値は、燃焼開始時の筒内圧力である燃焼開始時圧力の発生タイミングにおける第２基準値からの進み度を示す値および燃焼時の筒内圧力の最大値である燃焼圧力から燃焼開始時の筒内圧力である燃焼開始時圧力を差し引いた差分圧力における第３基準値からの上昇度を示す値の少なくとも何れか１つを示す値である。このように、第１状態値および第２状態値は、何れも直接測定可能な状態値であるため、容易に測定可能である。このため、燃焼圧力および排気ガス温度がともに低下した要因が燃料弁における啓開圧の低下の可能性であるか、他の要因であるのかを測定可能な状態値を用いて判定することができる。したがって、簡単な構成で燃料弁における啓開圧の低下の可能性を判定することができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、簡単な構成で燃料弁における啓開圧の低下の可能性を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【0019】
図１は、本発明の一実施の形態に係る判定装置が適用される船陸間通信システム１の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態における船陸間通信システム１は、船舶４に設けられる船上システム２と、陸上に設けられる管理装置３とを含んでいる。
【0020】
船舶４は、内燃機関５と、内燃機関５を制御する機関制御装置６ａと、内燃機関５の状態を計測する機関計測装置６ｂと、を備えている。機関制御装置６ａは、内燃機関５等の制御を行う。また、機関計測装置６ｂは、内燃機関５に関連するデータを計測する。機関計測装置６ｂが計測するデータは、例えば、内燃機関５の筒内圧力データ、燃焼開始タイミングデータ、排気ガス温度データ、および機関負荷データ、等を含む。なお、機関制御装置６ａは、内燃機関５等の制御のために、燃料制御弁用作動油圧データ、排気制御弁用作動油圧データ、および燃料噴射量データ等を取得する。
【0021】
内燃機関５は、例えば船舶４の推進用主機である大型の２サイクル（２ストローク）エンジン１０（以下、単にエンジン）と、エンジン１０に掃気を供給するために空気を圧縮する過給機２０と、を備えている。なお、エンジン１０は、船舶４の発電用のエンジンであってもよい。
【0022】
エンジン１０は、複数のシリンダ１１（図１では１つのみ図示）を有している。特に、ユニフロー２サイクルエンジンにおいて、各シリンダ１１には、下方部分に掃気口１２が形成され、上方部分には排気口１３が形成されている。各シリンダ１１には、ピストン１４、燃料弁１５、および排気弁１６が設けられている。ピストン１４は、掃気口１２を横切るようにしてシリンダ１１内を摺動し、下端部分がコネクティングロッド１７を介してクランク軸１８に連結されている。
【0023】
燃料弁１５は、シリンダ１１の上方部分に位置しており、燃料供給装置３１から燃料が供給される。燃料弁１５と燃料ポンプ３４との間は、燃料油高圧管３８により燃料の圧力が保持された状態で燃料が流通可能に接続されている。燃料供給装置３１は、燃料を昇圧し、燃料弁に燃料を供給する燃料ポンプ３４と、燃料ポンプ３４を動作させる作動油を供給するアキュムレータ３５と、アキュムレータ３５から燃料ポンプ３４に供給される作動油が流通する作動油経路３６に設けられ、燃料ポンプ３４の動作を制御する燃料制御弁３７と、を備えている。燃料ポンプ３４には、燃料供給管７１からの燃料を燃料ポンプ３４内に供給する入口弁７２が設けられている。入口弁７２は例えば逆止弁により構成される。燃料ポンプ３４および入口弁７２は、シリンダ１１毎に設けられる。
【0024】
燃料供給装置３１は、燃料制御弁３７を制御することにより、燃料ポンプ３４の動作（ストローク量、動作開始タイミング）を制御する。これにより、燃料弁１５における燃料の噴射が制御され、燃料噴射量、燃料噴射パターンおよび燃料噴射タイミングを変更することができる。
【0025】
排気弁１６は、排気口１３を開閉する弁であって、排気弁駆動装置３２によって駆動される。排気弁駆動装置３２は、排気弁１６を開閉作動させるためのアクチュエータ６１と、アクチュエータ６１を動作させる作動油を供給するアキュムレータ６２と、アキュムレータ６２からアクチュエータ６１に供給される作動油が流通する作動油経路６３に設けられ、アクチュエータ６１の動作を制御する排気制御弁６４と、を備えている。排気制御弁６４は、シリンダ１１毎に設けられる。排気弁駆動装置３２は、排気制御弁６４を制御することにより、排気弁１６の開閉パターンおよび開閉タイミングを変更することができる。
【0026】
なお、燃料制御弁３７と、排気制御弁６４とは、個別の制御弁として構成されてもよいし、互いに独立して作動可能な複数の弁を備えた１つの制御弁ユニットとして（複数の弁のうちの１つの弁が燃料制御弁３７として機能し、他の１つの弁が排気制御弁６４として機能するように）構成されてもよい。
【0027】
過給機２０は、エンジン１０に供給される空気を断熱圧縮するように構成されている。過給機２０は、複数の圧縮機翼（ブレード）を備え、回転軸２３回りに回転することにより、外部から導入された空気を圧縮する圧縮機２２と、圧縮機２２の回転軸２３に連結され、圧縮機２２の回転動力を生成するタービン２１と、を備えている。
【0028】
圧縮機２２で圧縮された空気は、掃気管２４および掃気室２５を介してエンジン１０に掃気として供給される。エンジン１０での燃焼により排出された排気ガスは、過給機２０のタービン２１に流入される。タービン２１は、複数のタービン翼（ブレード）を備え、流入された排気ガスによってタービン２１が回転軸２３回りに回転することにより、圧縮機２２が回転する。
【0029】
船上システム２は、機関制御装置６ａおよび／または機関計測装置６ｂが取得したデータを管理装置３に送信するためのデータ送信装置７を備えている。データ送信装置７は、機関制御装置６ａおよび／または機関計測装置６ｂから所定のデータを取得し、管理装置３に送信するためのデータ送信信号を生成する。データ送信装置７は、公知のコンピュータ装置を含む。
【0030】
さらに、船上システム２は、データ送信装置７で生成されたデータ送信信号を、衛星通信を介して管理装置３に送信する船外通信部８を備えている。データ送信装置７と船外通信部８とは船内ＬＡＮ９により信号を授受可能に接続されている。船外通信部８は、例えば電子メール等を送信可能なメールサーバを備えている。船内ＬＡＮ９には、種々のデータサーバ、演算装置、入力装置または表示装置等が接続され得る。
【0031】
船外通信部８から送信されたデータ送信信号は、通信衛星４０を介した衛星通信により伝送される。管理装置３には、衛星通信によるデータ送信信号を受信可能な衛星アンテナ４１が設けられ得る。これに加えて、または、これに代えて、陸上に設けられた他の衛星アンテナ４２でいったんデータ送信信号が受信され、当該衛星アンテナ４２からインターネット等の通信ネットワーク４３を介して管理装置３にデータ送信信号が送信されてもよい。管理装置３は、記憶器（例えば大容量のデータサーバ）２９および演算器等を備えたコンピュータ装置として構成される。
【0032】
ここで、燃料供給装置３１、燃料油高圧管３８および燃料弁１５を含む燃料供給系統において、燃料は、入口弁７２から燃料ポンプ３４に供給され、燃料ポンプ３４内のピストンの摺動量に応じた圧力で燃料油高圧管３８を通じて燃料弁１５に送られる。燃料弁１５は、燃料噴射口がエンジン１０の燃焼室内に位置するように設けられている。燃料弁１５は、供給される燃料の圧力が所定の啓開圧を超えることにより燃料をシリンダ１１内に噴射する。燃料供給系統の燃料弁１５において、燃料弁１５を閉方向に付勢するばね（図示せず）の弾性力の低下、当該ばねの損傷、または、燃料弁部材の損傷等により、燃料弁１５の啓開圧が低下すると、燃焼室内に燃料が早期かつ多量に噴射されるため、エンジン１０の適切な燃焼制御を行うことができない。
【0033】
一方で、このような燃料弁１５における啓開圧の低下は、啓開圧の低下の要因となる箇所が複数箇所にわたること、および、燃料弁１５における燃料油の圧力が、燃料ポンプ３４の摺動および燃料弁の開閉により常時変化する（定常状態とならない）こと等から直接的に検出することができない。なお、燃料噴射量または燃料噴射圧は、燃料ポンプ３４に設けられた検出器５９で検出することが可能であるが、上記理由により、検出器５９からの検出データから燃料弁１５における啓開圧の低下を判定することは困難である。
【0034】
そこで、本実施の形態における船陸間通信システム１は、燃料弁１５における啓開圧の低下の可能性を判定する判定装置３００を備えている。図２は、本実施の形態における判定装置の構成を示す概略ブロック図である。判定装置３００は、エンジンの状態を示す測定値を検知する検知器として、負荷検知器５１、筒内圧力検知器５２、および排気ガス温度検知器５３を含む。これらの検知器で検知された測定値は、機関計測装置６ｂを介してデータ送信装置７に送られる。さらに、判定装置３００は、判定器３０および状態値算出器５０を含む。本実施の形態において、判定器３０は、管理装置３に設けられる。すなわち、判定器３０は、管理装置３が実行する機能ブロックとして構成される。また、状態値算出器５０は、データ送信装置７に設けられる。すなわち、状態値算出器５０は、データ送信装置７が実行する機能ブロックとして構成される。
【0035】
筒内圧力検知器５２は、エンジン１０の各シリンダ１１にける筒内圧力を検知する。機関計測装置６ｂは、筒内圧力検知器５２から筒内圧力を所定のサンプリング周期で計測し筒内圧力データを生成する。状態値算出器５０は、機関計測装置６ｂで生成された筒内圧力データを取得し、所定の状態における筒内圧力を抽出し、各状態における筒内圧力データを生成する。
【0036】
このために、機関計測装置６ｂは、筒内圧力の計測時に、その計測時におけるクランク角の情報を対応付ける。例えば、機関計測装置６ｂは、クランク角として、シリンダ１１内のピストン１４が上死点の位置にあるときを０°にとり、それを基準に－１８０°から１８０°までの角度範囲における筒内圧力の変化を取得する。筒内圧力を計測するサンプリング周期は、クランク角に対応した周期である。例えば、サンプリング周期が０．５°である場合、機関計測装置６ｂは、一周期（－１８０°～１８０°）に７２０個の筒内圧力データを取得する。
【0037】
本実施の形態において抽出する筒内圧力は、燃焼圧力Ｐｍａｘ、圧縮圧力Ｐｃｏｍｐ、および燃焼開始時圧力Ｐｆを含む。状態値算出器５０は、機関計測装置６ｂから取得した筒内圧力のデータからこれらの圧力を取得する。燃焼圧力Ｐｍａｘは、各シリンダ１１における燃焼時の最大圧力である。状態値算出器５０は、クランク角が所定の開始角度から所定の終了角度となるまでのデータ取得期間（例えば一周期）において、計測された筒内圧力の最大値を燃焼圧力Ｐｍａｘとして抽出する。抽出された燃焼圧力Ｐｍａｘのデータには、そのときのクランク角θｐｍのデータが対応付けられる。なお、データ取得期間は、一周期における筒内圧力の最大値が必ず含まれるようなクランク角の範囲であれば一周期全体でなくてもよい。
【0038】
圧縮圧力Ｐｃｏｍｐは、各シリンダ１１においてそのシリンダ１１内のピストン１４が上死点に位置しているときの筒内圧力である。状態値算出器５０は、クランク角が０°のときに計測された筒内圧力を圧縮圧力Ｐｃｏｍｐとして抽出する。
【0039】
燃焼開始時圧力Ｐｆは、各シリンダ１１における燃焼開始時の筒内圧力である。状態値算出器５０は、圧縮圧力Ｐｃｏｍｐにおけるクランク角（θｐｃ＝０°）と燃焼圧力Ｐｍａｘにおけるクランク角θｐｍとの間の期間における筒内圧力の最小値を燃焼開始時圧力Ｐｆとして抽出する。抽出された燃焼開始時圧力Ｐｆのデータには、そのときのクランク角θｐｆのデータが対応付けられる。このときのクランク角θｐｆのデータは、燃焼開始時圧力の発生タイミングのデータ（以下、燃焼開始タイミングデータと称する）としても使用される。
【0040】
排気ガス温度検知器５３は、エンジン１０の各シリンダ１１の出口における排気ガス温度Ｔｅを検知する。排気ガス温度検知器５３は、エンジン１０の各シリンダ１１の排気口の下流（シリンダ１１と排気管２６との間の経路）に設けられる。なお、これに代えて、排気ガス温度検知器５３は、排気管２６の温度または過給機２０のタービン２１の出口温度を排気ガス温度として検知してもよい。
【0041】
さらに、機関計測装置６ｂは、エンジン１０への負荷（機関負荷）のデータを計測する。機関負荷データは、負荷検知器５１により検出されるデータに基づいて得られるものでもよい。例えば、負荷検知器５１は、エンジン１０あるいはそこに接続される出力軸における変位を検知してもよい。機関計測装置６ｂは、検知された変位から負荷を算出してもよい。
【0042】
これに代えて、機関負荷データは、過給機２０の回転軸２３の回転数を検知する過給機回転数検知器５８により検知される過給機回転数データに基づいて得られるものでもよい。あるいは、機関制御装置６ａから燃料噴射量および機関回転数を取得し、それらから仮想負荷を算出してもよい。燃料噴射量は、燃料ポンプ３４に設けられる検出器５９で検出され、機関制御装置６ａに送られる。また、機関回転数は、エンジン１０に設けられた機関回転数検出器（図示せず）で検出され、機関制御装置６ａに送られる。
【0043】
機関計測装置６ｂ（または機関制御装置６ａ）で計測される燃焼開始タイミングデータ、排気ガス温度データおよび機関負荷データは、データ送信装置７に送られる。状態値算出器５０は、これらのデータおよび筒内圧力から取得した各状態の筒内圧データに基づいて後述する第１状態値および第２状態値を算出し、これらの状態値を含むデータ送信信号を生成する。データ送信信号は、通信衛星４０を介した衛星通信により管理装置３（判定器３０）に伝送される。
【0044】
管理装置３は、管理装置３内の記憶器２９に、データ送信信号に含まれる各種データを蓄積して記憶する。例えば、管理装置３は、記憶器２９に、複数の周期にわたって周期ごとの燃焼圧力Ｐｍａｘ、圧縮圧力Ｐｃｏｍｐ、燃焼開始時圧力Ｐｆ、燃焼開始タイミングθｐｆの履歴を記憶する。また、管理装置３は、記憶器２９に、所定期間における排気ガス温度Ｔｅの履歴を記憶する。
【0045】
判定器３０は、データ送信信号に含まれる各種データに基づいて燃料弁１５における啓開圧の低下の可能性を判定する。本実施の形態において、燃料弁１５における啓開圧の低下が生じる前提条件は、対応するシリンダ１１における燃焼圧力Ｐｍａｘが燃焼圧力基準値より上昇し、かつ、そのシリンダ１１における排気ガス温度Ｔｅが排気ガス温度基準値より上昇したことに設定されている。
【0046】
図３は、燃料弁１５における啓開圧の低下が生じた場合のクランク角に対する筒内圧力の変化を示すグラフである。図３において、啓開圧低下発生時のグラフを実線で示し、同じ負荷で啓開圧の低下が発生していないとき（正常時）のグラフを一点鎖線で示す。正常時のグラフにおける最大圧力、燃焼開始時圧力、最大圧力時クランク角、および燃焼開始時クランク角（燃焼開始タイミング）は、それぞれ、Ｐｍａｘ０、Ｐｆ０、θｐｍ０、θｐｆ０で表す。燃料弁１５において啓開圧の低下が生じると、燃料ポンプ３４から燃料弁１５までの間の経路における燃料の昇圧により燃料弁１５が開くタイミングが正常時より早くなり、燃料弁１５から燃料を噴射するタイミングが早まる（θｐｆ＜θｐｆ０）。この結果、図３に示すように、シリンダ１１内のピストン１４が正常時よりも高い位置（筒内圧力が上がった状態）で燃焼が発生するため、燃焼圧力Ｐｍａｘが正常時の燃焼圧力Ｐｍａｘ０よりも上昇する。
【0047】
また、燃料弁１５において啓開圧の低下が生じると、燃料噴射量が増加するため、シリンダ１１内の燃焼室内に供給されるエネルギー量が増加する。この結果、排気弁１６の下流において計測される排気ガス温度Ｔｅが同じ負荷における正常時よりも上昇する。
【0048】
以上より、燃焼圧力Ｐｍａｘの上昇および排気ガス温度Ｔｅの上昇が生じていなければ燃料弁１５における啓開圧の低下は生じておらず、燃料弁１５において啓開圧の低下が生じると、燃焼圧力Ｐｍａｘの上昇および排気ガス温度Ｔｅの上昇は必ず発生しているといえる。ただし、燃焼圧力Ｐｍａｘの上昇および排気ガス温度Ｔｅの上昇は、燃料弁１５における啓開圧の低下以外の要因でも生じ得る。
【0049】
そこで、判定器３０は、啓開圧の低下が生じている可能性を低める要因（否定要素）を示す第１状態値および啓開圧の低下が生じている可能性を高める要因（肯定要素）を示す第２状態値を取得し、燃焼圧力Ｐｍａｘが燃焼圧力基準値より上昇し、かつ、排気ガス温度Ｔｅが排気ガス温度基準値より上昇したときに、第１状態値が大きいほど啓開圧の低下の可能性を低く判定し、第２状態値が大きいほど啓開圧の低下の可能性を高く判定する。
【0050】
本実施の形態において、判定器３０は、燃焼圧力Ｐｍａｘに関する第１条件指数Ｆ（Ｃ１）および排気ガス温度Ｔｅに関する第２条件指数Ｆ（Ｃ２）をそれぞれ算出し、第１条件指数Ｆ（Ｃ１）および第２条件指数Ｆ（Ｃ２）を掛け合わせ、それにさらに第１状態値に応じた第１状態指数ＲＣ（１）および第２状態値に応じた第２状態指数ＲＣ（２）～第３状態指数ＲＣ（３）に基づく係数ｋを掛け合わせた評価関数Ｃを用いて燃料弁１５における啓開圧の低下の可能性を示す評価指数を算出する。
【0051】
（第１の前提条件）
ここで、判定器３０が判定の条件として用いる燃焼圧力Ｐｍａｘは、例えば、各シリンダ１１における数サイクルの燃焼圧力Ｐｍａｘの平均値を用いてもよいし、一定の機関負荷にある状態において複数の取得期間を設定し、その取得期間ごとに取得した燃焼圧力Ｐｍａｘの平均値を用いてもよい。これらの平均値は、状態値算出器５０にて算出されてもよいし、判定器３０にて算出されてもよい。燃焼圧力Ｐｍａｘの基準となる燃焼圧力基準値は、例えば、負荷に応じて予め設定される燃焼圧力設定値、または、他のシリンダ１１の燃焼圧力Ｐｍａｘの平均値等に基づいて設定される。例えば、燃焼圧力基準値は、燃焼圧力設定値または他のシリンダ１１の燃焼圧力Ｐｍａｘの平均値に所定の許容値を加えた値に設定される。
ここで、判定器３０が判定の条件として用いる燃焼圧力Ｐｍａｘは、例えば、各シリンダ１１における数サイクルの燃焼圧力Ｐｍａｘの平均値を用いてもよいし、一定の機関負荷にある状態において複数の取得期間を設定し、その取得期間ごとに取得した燃焼圧力Ｐｍａｘの平均値を用いてもよい。これらの平均値は、状態値算出器５０にて算出されてもよいし、判定器３０にて算出されてもよい。燃焼圧力Ｐｍａｘの基準となる燃焼圧力基準値は、例えば、負荷に応じて予め設定される燃焼圧力設定値、または、他のシリンダ１１の燃焼圧力Ｐｍａｘの平均値等に基づいて設定される。例えば、燃焼圧力基準値は、燃焼圧力設定値または他のシリンダ１１の燃焼圧力Ｐｍａｘの平均値に所定の許容値を加えた値に設定される。
【0052】
これにより、判定器３０は、例えばあるシリンダ１１における燃焼圧力Ｐｍａｘが燃焼圧力設定値または他のシリンダ１１の燃焼圧力Ｐｍａｘの平均値に所定の許容値を加えた値より高くなると、当該シリンダ１１における燃焼圧力Ｐｍａｘが燃焼圧力基準値より上昇した（第１の前提条件を満足した）と判定する。
【0053】
図４は、機関負荷Ｌに応じた燃焼圧力基準値Ｂｐｍの変化の例を示すグラフである。図４において、燃焼圧力基準値Ｂｐｍは、機関負荷Ｌが増えるほど増加する（折れ線グラフで表される）ように設定される。本実施の形態において、判定対象の燃焼圧力Ｐｍａｘ（Ｌｉ）と、その燃焼圧力Ｐｍａｘが得られたときの機関負荷Ｌｉにおける燃焼圧力基準値Ｂｐｍ（Ｌｉ）との差の大きさを、第１条件指数Ｆ（Ｃ１）と定義する。第１条件指数Ｆ（Ｃ１）は、判定対象の燃焼圧力Ｐｍａｘ（Ｌｉ）が燃焼圧力基準値Ｂｐｍ（Ｌｉ）に対して高いほど大きい値となる指数である。
【0054】
なお、燃焼圧力基準値として他のシリンダ１１の燃焼圧力Ｐｍａｘの平均値を用いる場合、さらに、燃焼圧力Ｐｍａｘの変動係数を第１条件指数Ｆ（Ｃ１）に反映してもよい。変動係数は、標準偏差を平均値で割ることにより与えられる。標準偏差は、分散の平方根で与えられ、分散は、複数のデータ要素のそれぞれの値の平均値からの差を二乗し、それらを足し合わせてデータ要素の数で割ることにより与えられる。
【0055】
この場合、各シリンダ１１における数サイクルの燃焼圧力Ｐｍａｘの平均値または一定の機関負荷にある状態において複数の取得期間を設定し、その取得期間ごとに取得した燃焼圧力Ｐｍａｘの平均値から変動係数が求められる。その上で、判定対象の燃焼圧力Ｐｍａｘから得られた変動係数と、その燃焼圧力Ｐｍａｘが得られたときの機関負荷において、他のシリンダ１１の燃焼圧力Ｐｍａｘの変動係数に基づいて定められる第１変動係数基準値との差の大きさが第１条件指数Ｆ（Ｃ１）に反映される。この場合、第１条件指数Ｆ（Ｃ１）は、判定対象の燃焼圧力Ｐｍａｘが燃焼圧力基準値に対して高いほど大きい値となり、判定対象の燃焼圧力Ｐｍａｘから得られた変動係数が第１変動係数基準値に対して大きいほど大きい値となる指数である。
【0056】
（第２の前提条件）
また、判定器３０が判定の条件として用いる排気ガス温度Ｔｅは、例えば一定期間の平均値を用いてもよい。この平均値は、状態値算出器５０にて算出されてもよいし、判定器３０にて算出されてもよい。排気ガス温度Ｔｅの基準となる排気ガス温度基準値は、例えば、陸上運転時の排気ガス温度Ｔｅを標準化した排気ガス温度標準値、または、他のシリンダ１１の排気ガス温度Ｔｅの平均値等に基づいて設定される。例えば、排気ガス温度基準値は、排気ガス温度標準値または他のシリンダ１１の排気ガス温度Ｔｅの平均値に所定の許容値を加えた値に設定される。
また、判定器３０が判定の条件として用いる排気ガス温度Ｔｅは、例えば一定期間の平均値を用いてもよい。この平均値は、状態値算出器５０にて算出されてもよいし、判定器３０にて算出されてもよい。排気ガス温度Ｔｅの基準となる排気ガス温度基準値は、例えば、陸上運転時の排気ガス温度Ｔｅを標準化した排気ガス温度標準値、または、他のシリンダ１１の排気ガス温度Ｔｅの平均値等に基づいて設定される。例えば、排気ガス温度基準値は、排気ガス温度標準値または他のシリンダ１１の排気ガス温度Ｔｅの平均値に所定の許容値を加えた値に設定される。
【0057】
これにより、判定器３０は、例えばあるシリンダ１１における排気ガス温度Ｔｅが排気ガス温度標準値または他のシリンダ１１の排気ガス温度Ｔｅの平均値に所定の許容値を加えた値より高くなると、当該シリンダ１１における排気ガス温度Ｔｅが排気ガス温度基準値より上昇した（第２の前提条件を満足した）と判定する。
【0058】
図５は、機関負荷Ｌに応じた排気ガス温度基準値Ｂｔｅの変化の例を示すグラフである。図５において、排気ガス温度基準値Ｂｔｅは、機関負荷Ｌが増えるほど増加する（折れ線グラフで表される）ように設定される。本実施の形態において、判定対象の排気ガス温度Ｔｅ（Ｌｉ）と、その排気ガス温度Ｔｅ（Ｌｉ）が得られたときの機関負荷Ｌｉにおける排気ガス温度基準値Ｂｔｅ（Ｌｉ）との差の大きさを、第２条件指数Ｆ（Ｃ２）と定義する。第２条件指数Ｆ（Ｃ２）は、判定対象の排気ガス温度Ｔｅ（Ｌｉ）が排気ガス温度基準値Ｂｔｅ（Ｌｉ）に対して高いほど大きい値となる指数である。
【0059】
なお、排気ガス温度基準値として他のシリンダ１１の排気ガス温度Ｔｅの平均値を用いる場合、さらに、排気ガス温度Ｔｅの変動係数を第２条件指数Ｆ（Ｃ２）に反映してもよい。
【0060】
この場合、各シリンダ１１における数サイクルの排気ガス温度Ｔｅの平均値または一定の機関負荷にある状態において複数の取得期間を設定し、その取得期間ごとに取得した排気ガス温度Ｔｅの平均値から変動係数が求められる。その上で、判定対象の排気ガス温度Ｔｅから得られた変動係数と、その排気ガス温度Ｔｅが得られたときの機関負荷において、他のシリンダ１１の排気ガス温度Ｔｅの変動係数に基づいて定められる第２変動係数基準値との差の大きさが第２条件指数Ｆ（Ｃ２）に反映される。この場合、第２条件指数Ｆ（Ｃ２）は、判定対象の排気ガス温度Ｔｅが排気ガス温度基準値に対して高いほど大きい値となり、判定対象の排気ガス温度Ｔｅから得られた変動係数が第２変動係数基準値に対して大きいほど大きい値となる指数である。
【0061】
第１状態値は、圧縮圧力Ｐｃｏｍｐにおける第１基準値からの偏差を示す値である。第２状態値は、燃焼開始タイミング（燃焼開始時圧力Ｐｆの発生タイミング）θｐｆにおける第２基準値からの進み度を示す値、および燃焼圧力Ｐｍａｘから燃焼開始時圧力Ｐｆを差し引いた差分圧力Ｐｕｐ（＝Ｐｍａｘ－Ｐｆ）における第３基準値からの上昇度を示す値の少なくとも何れか１つを含む。
【0062】
（否定要素：第１状態指数）
第１状態値に用いられる圧縮圧力Ｐｃｏｍｐは、例えば、数サイクルの圧縮圧力Ｐｃｏｍｐの平均値、または、一定の機関負荷にある状態において複数の取得期間を設定し、その取得期間ごとに取得した圧縮圧力Ｐｃｏｍｐの平均値であってもよい。第１状態値の基準となる第１基準値は、例えば、機関負荷に応じて予め設定される圧縮圧力／掃気圧比（Ｐｃｏｍｐ／Ｐｓ比）、設計上の圧縮圧力／掃気圧比および計測される掃気圧Ｐｓから算出される仮想の圧縮圧力Ｐｃｏｍｐ、または、他のシリンダ１１の圧縮圧力Ｐｃｏｍｐの平均値等に基づいて設定される。例えば、第１基準値は、これらの値を中心とする所定範囲の上限値および下限値に設定される。
第１状態値に用いられる圧縮圧力Ｐｃｏｍｐは、例えば、数サイクルの圧縮圧力Ｐｃｏｍｐの平均値、または、一定の機関負荷にある状態において複数の取得期間を設定し、その取得期間ごとに取得した圧縮圧力Ｐｃｏｍｐの平均値であってもよい。第１状態値の基準となる第１基準値は、例えば、機関負荷に応じて予め設定される圧縮圧力／掃気圧比（Ｐｃｏｍｐ／Ｐｓ比）、設計上の圧縮圧力／掃気圧比および計測される掃気圧Ｐｓから算出される仮想の圧縮圧力Ｐｃｏｍｐ、または、他のシリンダ１１の圧縮圧力Ｐｃｏｍｐの平均値等に基づいて設定される。例えば、第１基準値は、これらの値を中心とする所定範囲の上限値および下限値に設定される。
【0063】
なお、第１基準値として、機関負荷に応じて予め設定される圧縮圧力／掃気圧比（Ｐｃｏｍｐ／Ｐｓ比）を用いる場合、圧縮圧力Ｐｃｏｍｐおよびそのときの（同じ周期における）掃気圧Ｐｓから算出されたＰｃｏｍｐ／Ｐｓ比がそのときの機関負荷における設定値と比較され、それらの偏差が第１状態値として算出される。掃気圧Ｐｓは、エンジン１０の掃気経路内の圧力を示すデータであり、掃気経路内（図１の例では掃気室２５内）に設けられた掃気圧力検知器５７で検出される圧力のデータである。
【0064】
また、第１基準値として、仮想の圧縮圧力Ｐｃｏｍｐを用いる場合、設計上の圧縮圧力／掃気圧比に、取得した圧縮圧力Ｐｃｏｍｐと同じ周期における掃気圧Ｐｓを掛けることにより得られる仮想の圧縮圧力Ｐｃｏｍｐと、取得した圧縮圧力Ｐｃｏｍｐとが比較され、それらの偏差が第１状態値として算出される。
【0065】
判定器３０は、あるシリンダ１１における圧縮圧力Ｐｃｏｍｐが所定範囲の上限値を超えた場合、圧縮圧力Ｐｃｏｍｐとその上限値との偏差を算出し、当該偏差に基づいて第１状態指数ＲＣ（１）を設定する。さらに、判定器３０は、あるシリンダ１１における圧縮圧力Ｐｃｏｍｐが所定範囲の下限値を下回った場合、圧縮圧力Ｐｃｏｍｐとその下限値との偏差を算出し、当該偏差に基づいて否定要素指数である第１状態指数ＲＣ（１）を設定する。なお、偏差は、両者を差し引くことで算出されてもよいし、両者の比率によって算出されてもよい。Ｐｃｏｍｐ／Ｐｓ比を用いる場合も同様に第１状態指数ＲＣ（１）が設定される。
【0066】
図６は、圧縮圧力Ｐｃｏｍｐの偏差Ｄ１の大きさに応じた第１状態指数ＲＣ（１）の変化の例を示すグラフである。第１状態指数ＲＣ（１）は、他のシリンダの圧縮圧力Ｐｃｏｍｐの平均値に対する圧縮圧力Ｐｃｏｍｐの偏差（の絶対値）Ｄ１が第１基準値Ｂ１を超えた場合、その偏差Ｄ１がより大きくなるほど小さい値となるように設定される。図６の例において、第１状態指数ＲＣ（１）は、圧縮圧力Ｐｃｏｍｐの偏差Ｄ１が第１基準値Ｂ１以下において０となり、圧縮圧力Ｐｃｏｍｐが第１基準値Ｂ１より大きくなると負の値となるように設定される。圧縮圧力Ｐｃｏｍｐの偏差Ｄ１が大きくなるほど指数関数的に小さい値（絶対値が大きい負の値）となるように設定される。燃料弁１５における啓開圧の低下の発生は、圧縮行程に直接的な影響を与えないので、燃料弁１５における啓開圧の低下が生じても圧縮圧力Ｐｃｏｍｐが変化する可能性は低いと考えられる。したがって、圧縮圧力Ｐｃｏｍｐの偏差Ｄ１は、燃焼圧力Ｐｍａｘおよび排気ガス温度Ｔｅの上昇の原因が燃料弁１５における啓開圧の低下である可能性を低くする要素となる。
【0067】
（肯定要素：第２状態指数）
第２状態値の１つである燃焼開始タイミングの進み度Ｄ２に用いられる燃焼開始タイミング（燃焼開始時圧力Ｐｆの発生タイミング）θｐｆは、例えば、数サイクルの燃焼開始タイミングθｐｆの平均値、または、一定の機関負荷にある状態において複数の取得期間を設定し、その取得期間ごとに取得した燃焼開始タイミングθｐｆの平均値であってもよい。進み度Ｄ２の基準となる第２基準値は、例えば、他のシリンダ１１の燃焼開始タイミングθｐｆの平均値等に基づいて設定される。例えば、第２基準値は、他のシリンダ１１の平均値から所定の許容値を差し引いた値に設定される。なお、本実施の形態では、燃焼開始タイミングをクランク角θで表しているが、これに代えて、基準のクランク角θからの時間を用いてもよい。
第２状態値の１つである燃焼開始タイミングの進み度Ｄ２に用いられる燃焼開始タイミング（燃焼開始時圧力Ｐｆの発生タイミング）θｐｆは、例えば、数サイクルの燃焼開始タイミングθｐｆの平均値、または、一定の機関負荷にある状態において複数の取得期間を設定し、その取得期間ごとに取得した燃焼開始タイミングθｐｆの平均値であってもよい。進み度Ｄ２の基準となる第２基準値は、例えば、他のシリンダ１１の燃焼開始タイミングθｐｆの平均値等に基づいて設定される。例えば、第２基準値は、他のシリンダ１１の平均値から所定の許容値を差し引いた値に設定される。なお、本実施の形態では、燃焼開始タイミングをクランク角θで表しているが、これに代えて、基準のクランク角θからの時間を用いてもよい。
【0068】
判定器３０は、あるシリンダ１１における燃焼開始タイミングθｐｆが第２基準値を下回った（早くなった）場合、燃焼開始タイミングθｐｆの第２基準値に対する進み度Ｄ２を算出し、当該進み度Ｄ２に基づいて肯定要素指数である第２状態指数ＲＣ（２）を設定する。なお、進み度Ｄ２は、第２基準値から燃焼開始タイミングθｐｆを差し引くことで算出されてもよいし、第２基準値に対する燃焼開始タイミングθｐｆの比率によって算出されてもよい。
【0069】
図７は、一のシリンダ１１における燃焼開始タイミングθｐｆの他のシリンダ１１の平均値に対する進み度Ｄ２に応じた第２状態指数ＲＣ（２）の変化の例を示すグラフである。第２状態指数ＲＣ（２）は、燃焼開始タイミングθｐｆの第２基準値Ｂ２に対する進み度Ｄ２が大きくなるほど大きい値となるように設定される。図７の例において、第２状態指数ＲＣ（２）は、燃焼開始タイミングθｐｆの第２基準値Ｂ２に対する進み度Ｄ２が大きくなるほど線形的に増加する値となるように設定される。前述の通り、燃料弁１５における啓開圧の低下が発生すると、燃料弁１５から燃料を噴射するタイミングが早まるため、シリンダ１１内に噴射された燃料が燃焼を開始するタイミングも早まる。したがって、燃料弁１５における啓開圧の低下が生じると、燃焼開始タイミングθｐｆが早まる可能性が高いと考えられる。したがって、燃焼開始タイミングθｐｆの第２基準値Ｂ２に対する進み度Ｄ２は、燃焼圧力Ｐｍａｘおよび排気ガス温度Ｔｅの上昇の原因が燃料弁１５における啓開圧の低下である可能性を高くする要素となる。
【0070】
（肯定要素：第３状態指数）
第２状態値の１つである差分圧力Ｐｕｐの上昇度に用いられる差分圧力Ｐｕｐ（＝Ｐｍａｘ－Ｐｆ）は、例えば、数サイクルの差分圧力Ｐｕｐの平均値、または、一定の機関負荷にある状態において複数の取得期間を設定し、その取得期間ごとに取得した差分圧力Ｐｕｐの平均値を用いてもよい。上昇度の基準となる第３基準値は、例えば、他のシリンダ１１の差分圧力Ｐｕｐの平均値等に基づいて設定される。例えば、第３基準値は、他のシリンダ１１の平均値から所定の許容値を差し引いた値に設定される。
第２状態値の１つである差分圧力Ｐｕｐの上昇度に用いられる差分圧力Ｐｕｐ（＝Ｐｍａｘ－Ｐｆ）は、例えば、数サイクルの差分圧力Ｐｕｐの平均値、または、一定の機関負荷にある状態において複数の取得期間を設定し、その取得期間ごとに取得した差分圧力Ｐｕｐの平均値を用いてもよい。上昇度の基準となる第３基準値は、例えば、他のシリンダ１１の差分圧力Ｐｕｐの平均値等に基づいて設定される。例えば、第３基準値は、他のシリンダ１１の平均値から所定の許容値を差し引いた値に設定される。
【0071】
判定器３０は、あるシリンダ１１における差分圧力Ｐｕｐが第３基準値を超えた場合、差分圧力Ｐｕｐの第３基準値に対する上昇度を算出し、当該上昇度に基づいて肯定要素指数である第３状態指数ＲＣ（３）を設定する。
【0072】
図８は、一のシリンダ１１における差分圧力Ｐｕｐの他のシリンダ１１の平均値に対する上昇度Ｄ３に応じた第３状態指数ＲＣ（３）の変化の例を示すグラフである。第３状態指数ＲＣ（３）は、差分圧力Ｐｕｐの第３基準値Ｂ３に対する上昇度Ｄ３が大きくなるほど大きい値となるように設定される。図８の例において、第３状態指数ＲＣ（３）は、差分圧力Ｐｕｐの第３基準値Ｂ３に対する上昇度Ｄ３が大きくなるほど線形的に増加する値となるように設定される。前述の通り、燃料弁１５における啓開圧の低下が発生すると、燃料弁１５から燃料を噴射するタイミングが早まるため、燃料噴射量が多くなり（エネルギー量が増大し）、燃焼による筒内圧力の上昇度が大きくなる。したがって、燃料弁１５における啓開圧の低下が生じると、差分圧力Ｐｕｐが上昇する可能性が高いと考えられる。したがって、差分圧力Ｐｕｐの第３基準値Ｂ３に対する上昇度Ｄ３は、燃焼圧力Ｐｍａｘおよび排気ガス温度Ｔｅの上昇の原因が燃料弁１５における啓開圧の低下である可能性を高くする要素となる。
【0073】
状態値算出器５０は、船上で計測されたエンジン１０の各種データから、上記第１状態値および第２状態値を算出する。データ送信装置７は、燃焼圧力Ｐｍａｘのデータ、排気ガス温度Ｔｅのデータ、第１状態値および第２状態値を含むデータ送信信号を生成し、管理装置３に送信する。判定器３０は、データ送信信号に含まれる各種データから以上のような各指数Ｆ（Ｃ１），Ｆ（Ｃ２），ＲＣ（１）～ＲＣ（３）を算出し、評価する。なお、これらの各指数の演算は、判定器３０の判定処理とは別に管理装置３が実行してもよい。これに代えて、各指数の演算は、船上の状態値算出器５０で実行され、データ送信装置７が送信するデータ送信信号に、算出された各指数Ｆ（Ｃ１），Ｆ（Ｃ２），ＲＣ（１）～ＲＣ（３）が含まれてもよい。
【0074】
（評価関数）
判定器３０は、上記のように算出された各指数Ｆ（Ｃ１），Ｆ（Ｃ２），ＲＣ（１）～ＲＣ（３）を取得し、燃料弁１５における啓開圧の低下の可能性を示す評価指数を算出する。評価指数を算出するための評価関数Ｃは、第１条件指数Ｆ（Ｃ１）と、第２条件指数Ｆ（Ｃ２）と、各状態指数ＲＣ（１）～ＲＣ（３）に基づいて算出される係数ｋとから以下のように表される。
Ｃ＝ｋ・Ｆ（Ｃ１）・Ｆ（Ｃ２）
ｋ＝α１・ＲＣ（１）+α２・ＲＣ（２）+α３・ＲＣ（３）
判定器３０は、上記のように算出された各指数Ｆ（Ｃ１），Ｆ（Ｃ２），ＲＣ（１）～ＲＣ（３）を取得し、燃料弁１５における啓開圧の低下の可能性を示す評価指数を算出する。評価指数を算出するための評価関数Ｃは、第１条件指数Ｆ（Ｃ１）と、第２条件指数Ｆ（Ｃ２）と、各状態指数ＲＣ（１）～ＲＣ（３）に基づいて算出される係数ｋとから以下のように表される。
Ｃ＝ｋ・Ｆ（Ｃ１）・Ｆ（Ｃ２）
ｋ＝α１・ＲＣ（１）+α２・ＲＣ（２）+α３・ＲＣ（３）
【0075】
ここで、否定要素指数である状態指数ＲＣ（１）および肯定要素指数である状態指数ＲＣ（２）～ＲＣ（３）は、啓開圧の低下の判定に与える影響の大きさに基づいて重み付けされている。α１～α３は、各状態指数ＲＣ（１）～ＲＣ（３）の影響度を示す影響指数である。影響指数α１～α３、各状態指数ＲＣ（１）～ＲＣ（３）における他の状態指数に対する重みを表す。影響指数α１～α３の値は、特に限定されないが、例えば、α１：α２：α３＝３５％：４０％：３０％：３０％に設定される。なお、影響指数α１～α３は、エンジン１０の特性、仕様、使用年数等によって異なる割合に設定され得る。また、影響指数α１～α３は、機械学習（教師あり学習）を行った結果に基づいて設定されてもよい。また、評価関数Ｃにおいて、影響指数α１～α３を用いない（α１＝α２＝α３）でもよい。
【0076】
上記のような評価関数Ｃを用いて判定器３０が算出する評価指数が大きい値となるほど、燃料弁１５における啓開圧の低下の可能性が高くなる。判定器３０は、算出された評価指数が所定のしきい値を超えた場合に、燃料弁１５における啓開圧の低下の可能性が高いと判定し、所定の報知を行う。所定の報知は、例えば、管理装置３に設けられる表示装置、警告灯、ブザー等によって行われてもよいし、管理装置３から船舶４に異常報知信号を送信することにより、船舶４に備えられた表示装置、警告灯、ブザー等によって行われてもよい。
【0077】
このように、上記構成によれば、燃焼圧力Ｐｍａｘおよび排気ガス温度Ｔｅがともに上昇したときに、第１状態値が大きいほど燃料弁１５における啓開圧の低下の可能性が低く判定され、第２状態値が大きいほど燃料弁１５における啓開圧の低下の可能性が高く判定される。第１状態値および第２状態値は、何れも直接測定可能な状態値であるため、容易に測定可能である。このため、燃焼圧力Ｐｍａｘおよび排気ガス温度Ｔｅがともに上昇した要因が燃料弁１５における啓開圧の低下であるか、他の要因であるのかを測定可能な状態値を用いて判定することができる。したがって、簡単な構成で燃料弁１５における啓開圧の低下の可能性を判定することができる。
【0078】
特に、本実施の形態のように、燃料弁１５における啓開圧の低下の可能性を低める判定要素である第１状態値およびその可能性を高める判定要素である第２状態値の双方に基づいて判定を行うことにより、より確実度の高い判定を行うことができる。
【0079】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。
【0080】
例えば、上記実施の形態において、第１状態指数ＲＣ（１）～第３状態指数ＲＣ（３）をすべて評価関数Ｃに用いる態様を例示したが、これに限られない。すなわち、上記３つの状態指数ＲＣ（１）～ＲＣ（３）のうち、少なくとも１つの状態指数が使用されていればよく、使用しない状態指数が存在していてもよい。なお、場合によって影響指数α１～α３の何れかを０とすることで、対応する状態指数ＲＣ（１）～ＲＣ（３）の評価指数への影響をなくしてもよい。例えば、否定要素指数において影響指数の最も大きい第１状態指数ＲＣ（１）と、肯定要素指数において影響指数の最も大きい第２影響指数ＲＣ（２）または第２影響指数ＲＣ（３）の何れか一方とを用いて評価指数を算出してもよい。
【0081】
また、上記実施の形態においては、判定器３０が評価関数Ｃを用いて評価指数を算出することにより、燃料弁１５における啓開圧の低下の可能性を数値化する態様を例示したが、これに限られない。例えば、判定器３０は、燃焼圧力Ｐｍａｘが燃焼圧力基準値Ｂｐｍより上昇し、かつ、排気ガス温度Ｔｅが排気ガス温度基準値Ｂｔｅより上昇したときに、第１状態値が所定のしきい値以上であれば啓開圧の低下の可能性が低いと判定する、および／または、第２状態値が所定のしきい値以上であれば啓開圧の低下の可能性が高いと判定し、所定の報知を行ってもよい。
【0082】
また、上記実施の形態においては、データ送信装置７で生成したデータ送信信号をメールサーバ等を含む船外通信部８に送信し、船外通信部８が衛星通信を介して陸上の管理装置３にデータ送信する態様を例示したが、データ送信装置７が直接衛星通信を介して陸上の管理装置３にデータ送信してもよい。すなわち、データ送信装置７がＶＳＡＴ方式のように船外通信部８を介さず直接衛星通信可能に構成されてもよい。
【0083】
また、上記実施の形態では、陸上の管理装置３に判定器３０が設けられる態様を例示したが、管理装置３とは別の陸上設備に判定器３０が設けられてもよい。あるいは、例えば、データ送信装置７または船内ＬＡＮ９に接続された判定処理用の演算器等、船上に判定器３０が設けられてもよい。また、上記実施の形態では、船上に状態値算出器５０が設けられる態様を例示したが、陸上に状態値算出器５０が設けられてもよい。この場合、データ送信装置７から管理装置３に送信されるデータ送信信号には、第１状態値および第２状態値を算出するための元のデータ（例えば数サイクル分の筒内圧力データ等）が含まれる。
【0084】
また、判定対象のエンジン１０は、船舶４に設けられる燃焼機関である限り、特に限定されない。例えば、上記エンジン１０は、推進用主機、各種補機、船内発電用内燃機関等、種々の用途のエンジン１０を含み得る。
【産業上の利用可能性】
【0085】
本発明は、簡単な構成で燃料弁における啓開圧の低下の可能性を判定することができる判定装置、船陸間通信システムおよび判定方法を提供するために有用である。
【符号の説明】
【0086】
１ 船陸間通信システム
３ 管理装置
４ 船舶
７ データ送信装置
１０ エンジン（２サイクルエンジン）
１１ シリンダ
３０ 判定器
５２ 筒内圧力検知器
５３ 排気ガス温度検知器
３００ 判定装置
３ 管理装置
４ 船舶
７ データ送信装置
１０ エンジン（２サイクルエンジン）
１１ シリンダ
３０ 判定器
５２ 筒内圧力検知器
５３ 排気ガス温度検知器
３００ 判定装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】