JP6106806B2 - 判定装置、判定方法、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のピストンリングの異常を把握するための技術に関する。

ディーゼル機関等の内燃機関の異常を検出する技術として、特許文献１は、掃気口温度と掃気管温度との温度差の平均値が、正常時に求めておいた基準より上昇していると、エンジンとピストンの摺動異常があると判定する技術を開示している。

特開２０１０−００７６７２号公報

例えば船舶の内燃機関の多くには複数のピストンが備えられ、複数のピストンの各々には、ピストンリングが設けられている。ピストンリングは、ピストンが格納されているシリンダ内の気密を保つことを目的として設けられている。例えばこのピストンリングが損傷した場合、船舶等の運転に支障を来たす原因となったり、他の部品の損傷を招く原因となったりする可能性がある。よって、ピストンリングに異常が生じた場合には、その早期の発見が望まれる。

しかし、多数のピントンリングのうちのごく少数が異常であるだけでは、その異常の有無の検出や異常のある箇所の特定が難しい。また、定期的にピストンリングを１つずつ目視にて確認しようとしても、その作業負担は大きい。特許文献１は、ピストンリングに生じている異常を検出することについては開示していない。
そこで、本発明の目的は、内燃機関が有するピストンリングに生じている異常を把握するための情報を生成することである。

上記目的を達成するため、本発明は、複数の時点の各々に関し、内燃機関が過給機から吸気する加圧気体の温度を示す掃気温度データ、及び前記内燃機関の排気温度を示す排気温度データを取得する取得手段と、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇を示した期間の後、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇後の状態で安定した場合、前記内燃機関のピストンリングが異常であると判定する判定手段とを備える判定装置を提供する。

上記の判定装置において、前記取得手段は、複数の時点の各々に関し、前記内燃機関の負荷の大小を示す負荷指標を取得し、前記判定手段は、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が、前記掃気温度データ及び前記排気温度データの各々に関し前記負荷指標に応じて定められた基準値から乖離するように上昇した期間の後、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が、前記基準値を越えた状態で安定した場合、前記ピストンリングが異常であると判定する、という構成としてもよい。

また、上記の判定装置において、前記内燃機関は複数のシリンダを有し、前記取得手段は、前記複数のシリンダの各々に応じた前記排気温度データを取得し、前記判定手段は、前記複数のシリンダの各々に応じた前記排気温度データの経時的な変化を比較し、前記複数のシリンダのうち前記上昇及び前記安定を最初に示したシリンダの前記ピストンリングが異常であると判定する、という構成としてもよい。

また、上記の判定装置において、前記取得手段は、複数の時点の各々に関し、前記内燃機関を冷却する冷却材の温度を調整する温度調整機器の制御出力、及び前記冷却材の温度を示す冷却材温度データを取得し、前記判定手段は、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇を示した後に上昇後の状態で安定したことに加え、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇を示した期間において前記温度調整機器の制御出力が上昇を示し、その後に前記制御出力が安定し且つ冷却後の前記冷却材温度データが上昇した場合、前記ピストンリングが異常であると判定する、という構成としてもよい。

また、上記の判定装置において、前記取得手段は、複数の時点の各々に関し、内燃機関が過給機から吸気した加圧気体の圧力を示す圧縮圧力データ、及び前記内燃機関で燃焼した前記加圧気体の最大の圧力である燃焼最大圧力を示す燃焼最大圧力データを取得し、前記判定手段は、更に、前記圧縮圧力データと前記燃焼最大圧力データとの両方が下降を示した後に下降後の状態で安定した場合、前記ピストンリングが異常であると判定する、という構成としてもよい。

また、上記の判定装置において、前記内燃機関は船舶に搭載され、前記取得手段は、前記船舶が航行中に遭遇する気象又は海象の計測結果を示す気象海象データを取得し、前記判定手段は、前記気象海象データが所定の条件を満たす間、前記判定を行わない、という構成としてもよい。

また、本発明は、複数の時点の各々に関し、内燃機関が過給機から吸気する加圧気体の温度を示す掃気温度データ、及び前記内燃機関の排気温度を示す排気温度データを取得するステップと、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇を示した期間の後、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇後の状態で安定した場合、前記内燃機関のピストンリングが異常であると判定するステップとを備える判定方法を提供する。

また、本発明は、コンピュータに、複数の時点の各々に関し、内燃機関が過給機から吸気する加圧気体の温度を示す掃気温度データ、及び前記内燃機関の排気温度を示す排気温度データを取得する処理と、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇を示した期間の後、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇後の状態で安定した場合、前記内燃機関のピストンリングが異常であると判定する処理とを実行させるためのプログラムを提供する。

また、本発明は、コンピュータに、複数の時点の各々に関し、内燃機関が過給機から吸気する加圧気体の温度を示す掃気温度データ、及び前記内燃機関の排気温度を示す排気温度データを取得する処理と、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇を示した期間の後、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇後の状態で安定した場合、前記内燃機関のピストンリングが異常であると判定する処理とを実行させるためのプログラムを持続的に記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。

本発明によれば、内燃機関の掃気温度及び排気温度の経時的な変化に基づき、内燃機関が有するピストンリングに生じた異常を把握するための情報を生成することができる。

本発明の一実施形態に係る船舶の模式図。 同実施形態に係る動力発生部、冷却機及びその周辺の構成を示す図。 同実施形態に係る内燃機関及び過給機の構成を示す図。 同実施形態に係る内燃機関及び過給機の構成を示す図。 同実施形態に係るコンピュータ装置の構成を示すブロック図。 同実施形態に係るテーブルの構成例を示す図。 同実施形態に係るコンピュータ装置が実行する処理を示すフローチャート。 同実施形態に係る計測結果の経時的な変化の一例を示すグラフ。 本発明の変形例（３）に係る内燃機関及び過給機の構成を示す図。 同変形例に係る圧縮圧力データ、及び燃焼最大圧力データの経時的な変化の一例を示すグラフ。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。以下の説明で参照する各図において、各部材、各領域等を認識可能な大きさとするために、実際とは縮尺を異ならせている場合がある。
図１は、本発明の一実施形態に係る船舶１の模式図を示す。
船舶１は、例えばコンテナ船で、船舶１の本体である船体１００と、動力発生部２００と、冷却機３００と、コンピュータ装置４００と、計測装置５００とを備える。動力発生部２００は、船体１００に設けられ、船尾側に設けられたプロペラを回転させるための動力を発生させる。動力発生部２００は、ディーゼル機関等の内燃機関（主機）を備え、船舶１の動力を発生させる。冷却機３００は、ここでは船体１００に設けられた熱交換器で、動力発生部２００の内燃機関を水冷方式により冷却する。コンピュータ装置４００は、船体１００に設けられ、船員が活動するための居住区４１０に配置されたコンピュータ装置である。計測装置５００は、例えば外気温度を計測する温度計や、風向風速計、気圧計、温度計、雨量計及び波高計を備え、船舶１の航行中における気象及び海象の状態（以下「気象海象状態」という。）を示す気象海象データを計測する。また、計測装置５００は、平均船速、航行距離及び燃料消費量等の、船舶１の出発地から目的地までの航海に関する情報（航行情報）を特定するためのデータを計測する。

図２は、動力発生部２００、冷却機３００及びその周辺の構成の構成を示す図である。図３及び図４は、動力発生部２００が備える内燃機関２１０及び過給機２２０の構成を示す図である。図２の実線の矢印は、信号の流れを意味し、破線の矢印は、冷却のための海水又は冷却水の流れを意味する。図３及び図４の破線の矢印は、気体の流れを意味する。なお、図３は内燃機関２１０及び過給機２２０を上方から見た場合の構成を概念的に示し、図４は、内燃機関２１０及び過給機２２０を側方から見た場合の構成を概念的に示している。

動力発生部２００は、内燃機関２１０及び過給機２２０（図２において図示略）を備える。内燃機関２１０はシリンダを複数備える。以下、例として、内燃機関２１０が備えるシリンダの数を６本とし、それらをシリンダ２１１−１〜２１１−６とする。シリンダ２１１−１〜２１１−６の構成は互いに同一である。シリンダ２１１−１〜２１１−６の各々を特に区別する必要のないときは、「シリンダ２１１」と総称する。

図３及び図４に示すように、内燃機関２１０が備えるシリンダ２１１の各々は、過給機２２０から供給される加圧気体を吸気し、燃料タンク（図示略）から供給される燃料との混合気を生成して当該混合気を燃焼させる。シリンダ２１１の各々の内部には、円柱状のピストン２１２が設けられている。シリンダ２１１内で混合気が燃焼すると、熱エネルギーが運動エネルギーに変換されて、ピストン２１２が、シリンダ２１１の内側を軸方向に沿って往復移動する。ピストン２１２の外周面にはリング溝が２個形成され、これらのリング溝にはピストンリング２１３Ａ，２１３Ｂがそれぞれ設けられている。ピストンリング２１３Ａ，２１３Ｂは、シリンダ２１１の内壁に接する。ピストンリング２１３Ａ，２１３Ｂの各々を特に区別する必要のないときは、以下では「ピストンリング２１３」と総称する。ピストン２１２に設けられるピストンリング２１３の数は、２個に限られず、１個又は３個以上であってもよい。なお、ピストン２１２の各々が２個のピストンリング２１３を備える場合、内燃機関２１０は全体で計１２個のピストンリング２１３を備えることになる。

過給機２２０は、シリンダ２１１に加圧気体を供給するとともに、シリンダ２１１からの排気ガスにより駆動される。過給機２２０は、シリンダ２１１からの排気ガスのエネルギーにより回転するタービン２２１と、タービン２２１により回転駆動されて吸気した外気に加圧するコンプレッサ（圧縮機）２２２と、コンプレッサ２２２により生成される加圧気体を冷却するガス冷却機２２３と、冷却された加圧気体を一時的に貯留した後、掃気ポート（図示略）を介してシリンダ２１１内に加圧気体を送り込む掃気レシーバ２２４と、シリンダ２１１内の燃焼によって生成された排気ガスを一時的に貯留した後、タービン２２１に供給する排気レシーバ２２５とを備える。

内燃機関２１０には、掃気温度センサ２５０−１〜２５０−６（以下「掃気温度センサ２５０」と総称することがある。）と、排気温度センサ２６０−１〜２６０−６（以下「排気温度センサ２６０」と総称することがある。）を備える。掃気温度センサ２５０−１〜２５０−６は各々、掃気レシーバ２２４からシリンダ２１１−１〜２１１−６へと加圧気体を導く導通管内に配置され、過給機２２０からシリンダ２１１の各々に供給される加圧気体（掃気）の温度（掃気温度）を計測し、掃気温度を示す掃気温度データを出力する。排気温度センサ２６０−１〜２６０−６は各々、シリンダ２１１−１〜２１１−６から排出された排気ガスを排気レシーバ２２５へと導く導通管内に配置され、内燃機関２１０（シリンダ２１１の各々）の排気温度を計測し、排気温度を示す排気温度データを出力する。

図２に戻り、冷却機３００は、シリンダ２１１の各々から熱を奪いそれらを冷却した後の冷却水を、船外から取り入れられて経路ＣＡを流れる海水と熱交換を行うことにより冷却する。即ち、冷却水は、内燃機関２１０を冷却する冷却材として機能する。海水温度センサ２３０は、経路ＣＡを流れる海水の温度（海水温度）を計測し、海水温度を示す海水温度データを出力する。冷却機３００は、熱交換後の海水を船外へ排出する。冷却機３００から流出又は冷却機３００に流入する冷却水は、内燃機関２１０（シリンダ２１１−１〜２１１−６）を経由する閉鎖回路ＣＢを循環する。閉鎖回路ＣＢには、冷却機３００を迂回して冷却水を循環させるためのバイパスラインＢＰが設けられ、更に、バイパスラインＢＰと閉鎖回路ＣＢとの合流箇所には、三方弁の機構を持つ温度調整機器として、温度調整弁２３１が設けられている。温度調整弁２３１は、内燃機関２１０に流入する冷却水の温度を調整するために、温度調整弁制御部２７０により、温度調整機器の制御出力としてのバイパスラインＢＰに対する開度が調整される。閉鎖回路ＣＢにおいて、内燃機関２１０よりも下流側、且つ閉鎖回路ＣＢから分岐するバイパスラインＢＰの分岐箇所よりも上流側に、内燃機関２１０を冷却した後の冷却水の温度を計測する冷却水温度センサ２３２が配置されている。温度調整弁制御部２７０は、冷却水温度センサ２３２から冷却水の温度を示す冷却水温度データを取得し、内燃機関２１０を冷却した後の冷却水の温度を所定の温度（即ち、目標温度）に近づけるように、温度調整弁２３１の開度を調整する。温度調整弁２３１の開度の調整によって、冷却機３００を経由して流れる冷却水と、バイパスラインＢＰを経由して流れる冷却水との配分が調整される。

更に、閉鎖回路ＣＢを流れる冷却水は、温度調整弁２３１が配置された位置よりも下流側で分岐し、シリンダ２１１−１〜２１１−６にそれぞれ流入する。シリンダ２１１−１〜２１１−６を冷却した後の冷却水は、合流後、冷却機３００又はバイパスラインＢＰへ流れる。
冷却水温度センサ２４０−１〜２４０−６（以下「冷却水温度センサ２４０」と総称する。）は各々、シリンダ２１１−１〜２１１−６を冷却した後の冷却水の温度（以下「冷却水出口温度」という。）を計測するセンサで、冷却水出口温度を示す冷却水出口温度データを出力する。冷却水温度センサ２４０は、シリンダ２１１を冷却した後の冷却水の合流地点よりも上流側に配置される。

負荷取得部２８０は、内燃機関２１０の負荷（主機負荷）を取得する負荷取得手段として機能する。本願において内燃機関の負荷とは、内燃機関の単位時間当たりの仕事量を意味する。負荷取得部２８０は、例えば、過給機２２０の掃気圧力データを主機２１０の負荷のデータとして取得する。船舶１が建造された際の試運転時において、内燃機関２１０の各種データ（掃気圧力を含む。）を計測、記録してあるため、試運転時の掃気圧力データと比較しての主機２１０の負荷を推定することが可能である。掃気圧力は、内燃機関２１０の負荷の大小の指標となる。そして、負荷取得部２８０は、取得（推定）した負荷のデータを出力する。

コントローラ２９０は、動力発生部２００及び冷却機３００の各部で計測された結果のデータを収集して蓄積する。コントローラ２９０は、海水温度センサ２３０から海水温度データを、温度調整弁制御部２７０から温度調整弁２３１の開度を、冷却水温度センサ２４０の各々から冷却水出口温度データを、掃気温度センサ２５０の各々から掃気温度データを、排気温度センサ２６０の各々から排気温度データを、負荷取得部２８０から負荷のデータを、それぞれ収集する。コントローラ２９０は、収集し蓄積したデータを、コンピュータ装置４００へ出力する。

図５は、コンピュータ装置４００の構成を示すブロック図である。
コンピュータ装置４００は、内燃機関２１０が有するピストンリング２１３が異常であるか否かを船員等のユーザが判定するための情報を出力する出力装置として、また、ピストンリング２１３が異常であるか否かを自動的に判定する判定装置として機能する。ピストンリング２１３の異常は、例えばピストンリング２１３の損傷（例えば折れ）であり、シリンダ２１１内の気密性が損なわれる原因となる。

コンピュータ装置４００は、制御部４０１と、記憶部４０２と、表示部４０３と、入出力部４０４と、通信部４０５と、操作部４０６とを備える。制御部４０１は、演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ(Read Only Memory)及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有するマイクロコンピュータである。ＣＰＵは、ＲＯＭ又は記憶部４０２に記憶されたプログラムをＲＡＭに読み出して実行することにより、コンピュータ装置４００の各部を制御する。制御部４０１は、取得手段４０１Ａと、判定手段４０１Ｂと、出力手段４０１Ｃに相当する機能を実現する。取得手段４０１Ａは、コントローラ２９０及び計測装置５００からデータを取得する手段である。判定手段４０１Ｂは、取得手段４０１Ａにより取得されたデ−タに基づき、ピストンリング２１３のいずれかが異常であるか否かを判定する手段である。

出力手段４０１Ｃは、掃気温度データの経時的な変化を示す第１出力と、当該第１出力と同一の時点における、排気温度データの経時的な変化を示す第２出力とを出力する。また、出力手段４０１Ｃは、前記第１出力及び前記第２出力と同一の時点における、開度の経時的な変化を示す第３出力と、前記第１出力及び前記第２出力と同一の時点における、冷却材温度データの経時的な変化を示す第４出力とを出力する。出力手段４０１Ｃは、更に、前記第１出力及び第２出力と同一の時点における、内燃機関２１０の負荷（負荷指標）に応じた基準値の経時的な変化を示す第５出力を出力する。更に、出力手段４０１Ｃは、気象海象データの経時的な変化を示す第６出力を出力する。出力手段４０１Ｃは、本実施形態では、第１〜第６出力としてのグラフを表示部４０３に出力する。表示部４０３により表示されるグラフは、ピストンリング２１３の異常の有無を船員等のユーザが判定するための情報である。

記憶部４０２は、例えばハードディスク装置で、コンピュータ装置４００を動作させるためのプログラム、及びテーブルＴを記憶する。図６に示すように、テーブルＴは、内燃機関２１０のシリンダ２１１の各々に関し、例えば定期的に計測又は取得される、負荷、海水温度データ、温度調整弁２３１の開度（温度調整弁開度）、冷却水出口温度データ、掃気温度データ、及び排気温度データ、外気温度データ、気象海象データ、及び日時データを互いに関連付けて格納するテーブルである。表示部４０３は、例えば液晶ディスプレイであり、各種の情報を表示する。入出力部４０４は、コントローラ２９０及び計測装置５００との間でデータの入出力を行うためのインタフェースである。通信部４０５は、例えば、ネットワークに接続するための通信回路及びアンテナを備え、陸上に設置されたコンピュータ装置とネットワーク経由で通信する。操作部４０６は、例えばキーボード及びマウスを備え、操作者（ここでは船員）が行った操作を受け付ける。

図７は、コンピュータ装置４００が実行する処理を示すフローチャートである。コンピュータ装置４００は、例えば、図７に示す処理を定期的に、又は船員からの指示に応じて実行する。
コンピュータ装置４００の制御部４０１は、まず、計測装置５００から計測結果を示すデータを、また、コントローラ２９０から海水温度データ、温度調整弁２３１の開度、冷却水出口温度データ、排気温度データ、掃気温度データ、及び内燃機関２１０の負荷の計測結果を示すデータを取得する（ステップＳ１）。次に、制御部４０１は、ステップＳ１において計測装置５００から取得したデータが示す風向、風速、波高等に基づき、船舶１が現在遭遇している気象海象状態を示す気象海象データを取得する（ステップＳ２）。気象海象データは、例えば、荒天の度合いを１〜１０の１０段階に区分したもの（例えば、数値が大きい程、荒天の度合いが高いことを示す。）であるが、その形式はこれに限られない。なお、制御部４０１は、計測装置５００から取得したデータの使用に代えて、もしくは加えて、通信部４０５を介して気象情報を提供するサーバ装置から気象海象状態を示すデータを取得して、船舶１が現在遭遇している気象海象状態を示す気象海象データを取得してもよい。

次に、制御部４０１は、ステップＳ１で取得した負荷の計測結果、海水温度データ、温度調整弁２３１の開度、冷却水出口温度データ、排気温度データ、掃気温度データ、及び外気温度データと、ステップＳ２で取得した気象海象データとを、これらの計測又は取得の日時を示す日時データとともに互いに対応付けて、テーブルＴに格納する（ステップＳ３）。次に、制御部４０１は、テーブルＴに格納した気象海象データを閾値と比較することにより、ピストンリング２１３の異常の有無の判定を行うか否かを判定する（ステップＳ４）。例えば、閾値として「７」が設定されている場合、制御部４０１は、ステップＳ３において最後にテーブルＴに格納した気象海象データが示す数値が６以下であるならば、ピストンリング２１３の異常の有無の判定を行う、と判定する（ステップＳ４；ＹＥＳ）。これは、船舶１が遭遇している気象がひどい荒天ではない場合、ステップＳ１において取得したデータが種々の外乱により乱れる程度が小さく、それらのデータに基づきピストンリング２１３の異常の有無の判定が可能であるためである。この場合、制御部４０１は、掃気温度データ等の経時的な変化に基づき、ピストンリング２１３の異常の有無の判定を行う（ステップＳ５）。

以下に、ステップＳ５において制御部４０１が行う判定の方法を説明する。
まず、制御部４０１は、取得した各データの経時的な変化を示すグラフを生成する。図８は、制御部４０１が生成するグラフの一例である。図８において、横軸は時刻を表し、縦軸は気象海象データ、海水温度データ、温度調整弁２３１の開度、冷却水出口温度データ、排気温度データ、又は掃気温度データを表す。図８に示す気象海象データ、海水温度データ、及び温度調整弁２３１の開度に関するグラフは、シリンダ２１１−１〜２１１−６において共通するグラフである。一方、図８に示す冷却水出口温度データ、排気温度データ、及び掃気温度データに関するグラフは、シリンダ２１１−１〜２１１−６の各々に応じて生成されるが、図８には例として、シリンダ２１１−１に関するグラフのみを示している。また、図８に示す各グラフは、互いに時間軸を共有している。

図８において実線のグラフは、各データの移動平均、即ち、単位期間毎の平均値を示す。また、図８（最上段及び第２段を除く。）において一点鎖線のグラフは、各時点における負荷に応じた基準値を示す。例えば、図８の最下段における一点鎖線のグラフは、グラフの横軸に示される各時刻における内燃機関２１０の負荷に応じたシリンダ２１１−１の掃気温度データの基準値を示す。制御部４０１は、例えば、負荷帯毎に、過去の所定時間長の期間（ステップＳ４の判定において、ピストンリング２１３が異常であると判定された期間を除く。）におけるシリンダ２１１−１の掃気温度データの平均値を算出し、それらを負荷帯毎の基準値とする。負荷帯は、主機２１０の負荷の全体の範囲を予め定められた範囲毎（例えば、１０％毎）に複数段階に区分した場合の各範囲を示す。例えば、負荷の最大値を１００％として１０％毎に区切った場合、１０％毎に区切った各範囲を負荷帯とする。図８の最下段において点Ｘで示される点の縦軸の値は、時刻ｔ１における内燃機関２１０の負荷が属する負荷帯において、ピストンリング２１３が異常でない状態で、シリンダ２１１−１において所定時間長の期間に計測されたシリンダ２１１−１の掃気温度データの平均値を示す。

図８に示されるように、期間Iから期間IIIの全期間を通して、気象海象状態は晴天であり、海水温度データは安定している。また、期間Iにおいては、温度調整弁２３１の開度、シリンダ２１１−１の冷却水出口温度データ、シリンダ２１１−１の排気温度データ、及びシリンダ２１１−１の掃気温度データの経時的な変化が小さく、基準値の付近で概ね安定している。従って、期間Iにおいては、シリンダ２１１−１内のピストンリング２１３に異常はないと推定される。期間IIにおいては、温度調整弁２３１の開度、シリンダ２１１−１の排気温度データ、及びシリンダ２１１−１の掃気温度データが上昇している。従って、期間IIにおいて、シリンダ２１１−１内のピストンリング２１３が異常であることが疑われる。その理由は以下のとおりである。

仮にピストンリング２１３に異常（ここでは損傷）がある場合、シリンダ２１１の気密性が損なわれる。この場合、シリンダ２１１内のガスがピストンリング２１３の位置よりも下部に吹き抜けて、掃気ポートを介して掃気レシーバ２２４に流れることにより、掃気温度が上昇する。掃気温度が上昇すると、それに伴いシリンダ２１１の排気温度が上昇する。また、排気温度が上昇した場合、シリンダ２１１の温度が上昇するため、冷却水出口温度が上昇する。従って、冷却後の冷却水の温度上昇を抑制するように、温度調整弁２３１の開度が上昇する。このように、温度調整弁２３１が上昇するとともに、いずれかのシリンダ２１１に関する掃気温度及び排気温度が連動して上昇した場合、そのシリンダ２１１が有するピストンリング２１３が異常である可能性がある。

更に、図８に示す期間IIの後の期間IIIでは、温度調整弁２３１の開度が上昇した後、高止まりしている。これは、シリンダ２１１−１の排気温度の上昇に伴い温度調整弁２３１の開度が高くなり、上限まで達したことを意味する。この場合、シリンダ２１１−１の排気温度が更に上昇したとしても、温度調整弁２３１の開度の調整によってシリンダ２１１−１の冷却水出口温度の上昇を抑制することができない。このため、期間IIにおいては上昇が抑制されていたシリンダ２１１−１の冷却水出口温度データが、期間IIIにおいては上昇している。また、期間IIIにおいては、期間IIにおいて上昇したシリンダ２１１−１の排気温度データ及び掃気温度データが上昇した状態で概ね安定している。これは、温度調整弁２３１による冷却水の温度調整が機能しなくなった後、ピストンリング２１３に異常である状態で、温度のバランスが取れたためである。従って、制御部４０１は、温度調整弁２３１の開度、シリンダ２１１−１の冷却水出口温度データ、シリンダ２１１−１の排気温度データ、及びシリンダ２１１−１の掃気温度データの経時的な変化が、図８に示すような相関を示す場合、シリンダ２１１−１のピストンリング２１３が異常である、と判定する。シリンダ２１１−２〜２１１−６に関しても同様である。

なお、図８の例示のように、シリンダ２１１−１のピストンリング２１３に異常があり、他のシリンダ、即ちシリンダ２１１−２〜２１１−６のピストンリング２１３に異常がない場合、それらの他のシリンダに関する冷却水出口温度データ、排気温度データ、及び掃気温度データも、シリンダ２１１−１に関するそれらのデータと同様の経時的な変化を示す。その理由は、シリンダ２１１の各々を冷却する冷却水が独立しておらず、シリンダ２１１−１の温度上昇に伴い、他のシリンダ２１１を冷却する能力が低下するためである。ただし、シリンダ２１１−２〜２１１−６の排気温度データ等の経時的な変化の程度は、シリンダ２１１−１の排気温度データ等の経時的な変化の程度と比べて小さく、また、それらの変化には時間的な遅れを伴う。従って、制御部４０１は、図８に例示するようなデータの経時的な変化を最初に示し、且つ、その変化の程度が大きいシリンダ２１１のピストンリング２１３を、異常であるピストンリング２１３として特定する。

ステップＳ４において、気象海象状態が荒天であるためステップＳ５の判定を行わない、と判定された場合（ステップＳ４；ＮＯ）、又は、ステップＳ５における判定が完了した場合、制御部４０１は生成したグラフの表示を指示する表示データを、表示部４０３に出力する（ステップＳ６）。ステップＳ５の判定において、いずれかのシリンダ２１１のピストンリング２１３が異常である、と判定した場合、制御部４０１は、グラフに加え、例えば「警告！ 第１のシリンダのピストンリングに異常があります。」といった通知メッセージの表示を指示する表示データを、表示部４０３に出力する。表示部４０３は、制御部４０１から出力される表示データに従い、図８に例示のようなグラフを表示するとともに、ピストンリング２１３の異常が検出された場合、その旨の通知メッセージを表示する。表示部４０３の表示内容を見た船員は、ピストンリング２１３に異常があるかどうか、また、異常がある場合は異常であるピストンリング２１３がいずれのシリンダ２１１のピストンリング２１３であるかを判定し、ピストンリング２１３のメンテナンス（例えば、部品交換）の実施の要否を判断することができる。例えば、計測結果が、図８に例示の経時的な変化を示す場合、船員は、シリンダ２１１−１のピストンリング２１３のメンテナンスを実施すべきと判断する。

なお、いずれかのピストンリング２１３の異常が検出された場合、コンピュータ装置４００がその旨を船員等のユーザに通知する態様は通知メッセージの表示に限られない。例えば、警報音の出力やランプの点灯等の態様により、船員等に対するピストンリング２１３が異常である旨の通知が行われてもよい。

以上説明した実施形態によれば、温度調整弁２３１の開度、冷却水出口温度データ、排気温度データ、及び掃気温度データの経時的な変化に基づいて、内燃機関２１０が備えるピストンリング２１３の異常を把握するための情報を出力できる。

本発明は、上述した実施形態と異なる形態で実施してもよい。また、以下に示す変形例は、各々を組み合わせてもよい。

（１）ピストンリング２１３が正常であっても、外気温度が上昇した場合に、掃気温度や排気温度が上昇する可能性がある。また、ピストンリング２１３が損傷した場合であっても、同時期に外気温度が低下すれば、掃気温度や排気温度が上昇しない可能性がある。また、ピストンリング２１３が正常であっても、海水温度が上昇した場合に、温度調整弁２３１の開度や冷却水出口温度が上昇する可能性がある。また、ピストンリング２１３が損傷した場合であっても、同時期に海水温度が低下すれば、温度調整弁２３１の開度や冷却水温度が上昇しない可能性がある。このように、温度調整弁２３１の開度、冷却水出口温度データ、排気温度データ、及び掃気温度データの経時的な変化は、外気温度や海水温度に例示される外乱要素による影響を受けることがある。そこで、制御部４０１（出力手段４０１Ｃ）は、温度調整弁２３１の開度、冷却水出口温度、排気温度、及び掃気温度に影響を与える外乱要素の計測結果を示す外乱データを取得し、掃気温度データを外乱データに基づき補正した補正掃気温度データの経時的な変化を示す第１補正出力を出力する第１の処理を行ったり、排気温度データを外乱データに基づき補正した補正排気温度データの経時的な変化を示す第２補正出力を出力する第２の処理を行ったりしてもよい。制御部４０１は、本実施形態では、第１，第２補正出力としてグラフを表示部４０３に出力する。また、制御部４０１は、補正掃気温度データや、補正排気温度データを用いて、ピストンリング２１３の異常の有無の判定を行ってもよい。

（２）上述した実施形態では、温度調整機器として温度調整弁２３１を用い、その制御出力として調整弁の開度を調整する例を示したが、他の温度調整機器による制御を行う場合には、適宜その調整機器の特性に応じた制御出力を用い、当該制御出力の計測結果を取得するようにしてもよい。

（３）内燃機関２１０が有するピストンリング２１３の異常を把握するための情報を生成するために、コンピュータ装置４００の制御部４０１（取得手段４０１Ａ）は、掃気温度データ、及び排気温度データに代えて、複数の時点の各々に関し、内燃機関２１０が過給機２２０から吸気した加圧気体の圧力を示す圧縮圧力データ、及び内燃機関２１０で燃焼した加圧気体の最大の圧力を示す燃焼最大圧力データをそれぞれ取得してもよい。

図９は、この変形例の内燃機関２１０及び過給機２２０の構成を示す図である。
圧縮圧力データは、例えば、シリンダ２１１−１〜２１１−６内の各々に配置された、加圧気体の圧力を計測する圧力センサ２６２−１〜２６２−６により計測される。この圧縮圧力データは、加圧気体の燃焼前（点火前）の圧縮圧力を示し、例えば加圧気体の容積が最も小さくなるピストン上死点付近の圧縮圧力である。燃焼最大圧力データは、例えば、シリンダ２１１−１〜２１１−６の各々の内部に設けられた、燃焼された当該加圧気体の圧力（燃焼圧）を計測する燃焼圧センサ２６４−１〜２６４−６により計測される。燃焼最大圧力データは、シリンダ２１１−１〜２１１−６の各々の内部で燃焼した加圧気体の最大の圧力を示す。

図１０は、図８で説明した期間I，II，IIIの各期間における圧縮圧力データ、及び燃焼最大圧力データの経時的な変化を説明する。
期間Iのシリンダ２１１−１内のピストンリング２１３に異常がない期間においては、シリンダ２１１−１における圧縮圧力データ、及び燃焼最大圧力データの経時的な変化は小さく、基準値の付近で概ね安定する。
シリンダ２１１−１内のピストンリング２１３の異常が疑われる期間IIにおいては、シリンダ２１１−１における圧縮圧力データ、及び燃焼最大圧力データは、経時的に低下する。ここでは、圧縮圧力データ、及び燃焼最大圧力データは、期間Iから期間IIに遷移したタイミングで低下した後、低い状態で概ね安定する。例えばピストンリング２１３が損傷して、シリンダ２１１−１の気密性が損なわれた場合、シリンダ２１１−１内のガスがピストンリング２１３の位置よりも下部に吹き抜けて、掃気ポートを介して掃気レシーバ２２４に流れることにより、シリンダ２１１−１内の圧力が低下するからである。期間II後の期間IIIでは、シリンダ２１１−１内の圧縮圧力データ、及び燃焼最大圧力データが低下した後、低い状態で概ね安定する。従って、制御部４０１（判定手段４０１Ｂ）は、圧力センサ２６２−１から取得した圧縮圧力データ、及び燃焼圧センサ２６４−１から取得した燃焼最大圧力データが、以上説明した経時的な変化を示す場合、シリンダ２１１−１のピストンリング２１３が異常である、と判定する。シリンダ２１１−２〜２１１−６に関しても同様である。

また、制御部４０１（出力手段４０１Ｃ）は、圧力センサ２６２−１から取得した圧縮圧力データの経時的な変化を示す第７出力と、当該第７出力と同一の時点における、燃焼圧センサ２６４−１から取得した燃焼最大圧力データの経時的な変化を示す第８出力とを出力する。制御部４０１は、ここでは、第７，第８出力としてのグラフを表示部４０３に出力する。例えば、制御部４０１は、図１０に示すような、圧縮圧力データの経時的な変化を示すグラフと、当該グラフと時間軸を共有する燃焼最大圧力の経時的な変化を示すグラフとを出力する。また、シリンダ２１１−２〜２１１−６に関しても同様である。
なお、制御部４０１は、上述した実施形態で説明した、掃気温度データ、及び排気温度データと、圧縮圧力データ、及び燃焼最大圧力データとを組み合わせて、ピストンリング２１３の異常を把握するための情報を生成してもよい。制御部４０１は、更に温度調整弁２３１の開度、及び冷却水出口温度データを組み合わせて、ピストンリング２１３の異常を把握するための情報を生成してもよい。

（４）ステップＳ６で出力される表示データにより表示されるグラフや通知メッセージの態様は、上述した実施形態で説明した例に限られない。例えば、図８に例示のようなデータの経時的な変化が全てのシリンダ２１１に関し概ね同時期に同程度に現れた場合、制御部４０１はピストンリング２１３の異常ではない他の異常があると判断して、ピストンリング２１３が異常である旨の通知メッセージの表示を指示する代わりに、例えば、「主機に原因不明の温度異常が見られます。」といった他の通知メッセージの表示を指示する表示データを出力するようにしてもよい。
また、制御部４０１は、ピストンリング２１３の異常を把握するためのグラフ以外の情報を出力してもよい。

（５）ステップＳ６のデータの出力先は表示部４０３に限られない。例えば、コンピュータ装置４００が、通信部４０５を介して、ドック等の陸上に設置された他のコンピュータ装置に表示データを送信してもよい。

（６）コンピュータ装置４００の配置場所は船舶１に限られず、例えば、ドック等の陸上に配置されてもよい。この場合、コンピュータ装置４００は、通信部４０５を介して、船舶１から送信されてくる計測結果を示すデータを受信し用いればよい。

（７）本願の負荷指標は、内燃機関の負荷の大小を示す物理量であればよく、上述した実施形態で説明した掃気圧力によって計測される負荷に限られない。また、本願の負荷指標は、過給機で計測されるデータによって特定される指標に限られない。このため、本願の負荷指標として、例えば、軸馬力計により計測される主機負荷や、単位時間当たりの燃料消費量、過給機のタービンの回転速度等を使用することも可能である。

（８）上述した実施形態で説明した構成及び動作の一部が省略されてもよい。例えば、温度調整弁２３１の開度及び冷却水出口温度データの少なくとも一方のデータの取得や、当該データに応じた情報の出力が省略されてもよい。この場合、制御部４０１は温度調整弁２３１の開度及び冷却水出口温度データの経時的な変化の有無に関係なく、排気温度データ及び掃気温度データの経時的な変化に基づき、ピストンリング２１３の異常の有無を判定することになる。また、コンピュータ装置４００において、気象海象データに関する構成が省かれてもよい。この場合、制御部４０１は気象海象状態が荒天であるか否かにかかわらず、ピストンリング２１３の異常の有無を判定することになる。
また、図７のフローチャートを参照して説明したコンピュータ装置４００が行う処理の順番が変更されてもよい。

（９）本願の出力装置及び判定装置は、船舶に搭載された内燃機関に限られず、例えば、自動車等の船舶以外の移動体に搭載された内燃機関や、移動体に搭載されない内燃機関にも適用することができる。

（１０）上述した実施形態のコンピュータ装置４００の制御部４０１が実現する各機能は、１又は複数のハードウェア回路により実現されてもよいし、１又は複数のプログラムを実行することにより実現されてもよいし、これらの組み合わせにより実現されてもよい。制御部４０１の機能がプログラムを用いて実現される場合、このプログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスク（ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＦＤ（Flexible Disk））等）、光記録媒体（光ディスク等）、光磁気記録媒体、半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶した状態で提供されてもよいし、ネットワークを介して配信されてもよい。また、本発明は、判定方法として把握することも可能である。
本願の発明は、上述した実施形態に限定されることなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。

１…船舶、１００…船体、２００…動力発生部、２１０…内燃機関、２１１…シリンダ、２１２…ピストン、２１３…ピストンリング、２２０…過給機、２２１…タービン、２２２…コンプレッサ、２２３…ガス冷却機、２２４…掃気レシーバ、２２５…排気レシーバ、２３０…海水温度センサ、２３１…温度調整弁、２３２…冷却水温度センサ、２４０…冷却水温度センサ、２５０…掃気温度センサ、２６０…排気温度センサ、２６２−１〜２６２−６…圧力センサ、２６４−１〜２６４−６…燃焼圧センサ、２７０…温度調整弁制御部、２８０…負荷取得部、２９０…コンローラ、３００…冷却機、４００…コンピュータ装置、４０１…制御部、４０１Ａ…取得手段、４０１Ｂ…判定手段、４０１Ｃ…出力手段、４０２…記憶部、４０３…表示部、４０４…入出力部、４０５…通信部、４０６…操作部、５００…計測装置。

Claims (9)

1. 複数の時点の各々に関し、内燃機関が過給機から吸気する加圧気体の温度を示す掃気温度データ、及び前記内燃機関の排気温度を示す排気温度データを取得する取得手段と、
   前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇を示した期間の後、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇後の状態で安定した場合、前記内燃機関のピストンリングが異常であると判定する判定手段と
   を備える判定装置。
2. 前記取得手段は、複数の時点の各々に関し、前記内燃機関の負荷の大小を示す負荷指標を取得し、
   前記判定手段は、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が、前記掃気温度データ及び前記排気温度データの各々に関し前記負荷指標に応じて定められた基準値から乖離するように上昇した期間の後、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が、前記基準値を越えた状態で安定した場合、前記ピストンリングが異常であると判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の判定装置。
3. 前記内燃機関は複数のシリンダを有し、
   前記取得手段は、前記複数のシリンダの各々に応じた前記排気温度データを取得し、
   前記判定手段は、前記複数のシリンダの各々に応じた前記排気温度データの経時的な変化を比較し、前記複数のシリンダのうち前記上昇及び前記安定を最初に示したシリンダの前記ピストンリングが異常であると判定する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の判定装置。
4. 前記取得手段は、複数の時点の各々に関し、前記内燃機関を冷却する冷却材の温度を調整する温度調整機器の制御出力、及び前記冷却材の温度を示す冷却材温度データを取得し、
   前記判定手段は、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇を示した後に上昇後の状態で安定したことに加え、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇を示した期間において前記温度調整機器の制御出力が上昇を示し、その後に前記制御出力が安定し且つ冷却後の前記冷却材温度データが上昇した場合、前記ピストンリングが異常であると判定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の判定装置。
5. 前記取得手段は、複数の時点の各々に関し、内燃機関が過給機から吸気した加圧気体の圧力を示す圧縮圧力データ、及び前記内燃機関で燃焼した前記加圧気体の最大の圧力である燃焼最大圧力を示す燃焼最大圧力データを取得し、
   前記判定手段は、前記圧縮圧力データと前記燃焼最大圧力データとの両方が下降を示した後に下降後の状態で安定した場合、前記ピストンリングが異常であると判定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の判定装置。
6. 前記内燃機関は船舶に搭載され、
   前記取得手段は、
   前記船舶が航行中に遭遇する気象又は海象の計測結果を示す気象海象データを取得し、
   前記判定手段は、前記気象海象データが所定の条件を満たす間、前記判定を行わない
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の判定装置。
7. 複数の時点の各々に関し、内燃機関が過給機から吸気する加圧気体の温度を示す掃気温度データ、及び前記内燃機関の排気温度を示す排気温度データを取得するステップと、
   前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇を示した期間の後、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇後の状態で安定した場合、前記内燃機関のピストンリングが異常であると判定するステップと
   を備える判定方法。
8. コンピュータに、
   複数の時点の各々に関し、内燃機関が過給機から吸気する加圧気体の温度を示す掃気温度データ、及び前記内燃機関の排気温度を示す排気温度データを取得する処理と、
   前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇を示した期間の後、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇後の状態で安定した場合、前記内燃機関のピストンリングが異常であると判定する処理と
   を実行させるためのプログラム。
9. コンピュータに、
   複数の時点の各々に関し、内燃機関が過給機から吸気する加圧気体の温度を示す掃気温度データ、及び前記内燃機関の排気温度を示す排気温度データを取得する処理と、
   前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇を示した期間の後、前記掃気温度データと前記排気温度データとの両方が上昇後の状態で安定した場合、前記内燃機関のピストンリングが異常であると判定する処理と
   を実行させるためのプログラムを持続的に記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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