(57)【要約】【課題】ヘビーノックの発生の検知によりエンジンを直ちに停止することなく、ヘビーノック発生シリンダの燃料遮断後におけるエンジンの運転制御を適切に行い得るエンジンの異常燃焼時運転方法及び異常燃焼時運転制御装置を提供する。【解決手段】燃料遮断を含む燃料調整によって燃焼状態を段階的にあるいは連続して補正し得る複数シリンダのエンジンの異常燃焼発生時にエンジンの停止あるいは出力制限運転を行なうエンジンの異常燃焼時運転方法で、エンジンの異常燃焼状態を模擬的に算出した異常燃焼模擬信号を予め設定しておき、複数シリンダのうちから順次選出された選出シリンダの燃焼状態検出信号と前記異常燃焼模擬信号とを比較することで該選出シリンダにおける異常燃焼の発生を判定して、該選出シリンダの燃料遮断を行なうことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料遮断を含む燃料調整によって燃焼状態を段階的にあるいは連続して補正し得る複数シリンダのエンジンの異常燃焼発生時にエンジンの停止あるいは出力制限運転を行なうエンジンの異常燃焼時運転方法であって、
前記エンジンの異常燃焼状態を模擬的に算出した異常燃焼模擬信号を予め設定しておき、前記複数シリンダのうちから順次選出された選出シリンダの燃焼状態検出信号と前記異常燃焼模擬信号とを比較することで該選出シリンダにおける異常燃焼の発生の有無を判定して、該選出シリンダの燃料遮断を行なうことを特徴とするエンジンの異常燃焼時運転方法。
【請求項２】
前記選出シリンダの燃料遮断後一定時間をおいて、前記燃料遮断を行なったシリンダの燃焼状態を検出し、当該シリンダの燃焼が継続しているときにはエンジンを停止し、当該シリンダの燃焼が停止しているときには当該シリンダの燃料遮断を保持して、エンジンを所定の制限出力で継続運転することを特徴とする請求項１記載のエンジンの異常燃焼時運転方法。
【請求項３】
燃料遮断を含む燃料調整によって燃焼状態を段階的にあるいは連続して補正し得るように構成された複数シリンダのエンジンの異常燃焼発生時にエンジンの停止あるいは出力制限運転を行なう手段をそなえたエンジンの異常燃焼時運転制御装置において、
前記複数シリンダのうちから順次選出された選出シリンダの燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段をそなえるとともに、前記エンジンの異常燃焼状態を模擬的に算出した異常燃焼模擬信号を設定する異常燃焼模擬信号設定手段と、前記燃焼状態検出手段から入力される前記選出シリンダの燃焼状態検出信号と前記異常燃焼模擬信号設定手段に設定された異常燃焼模擬信号とを比較することで、前記選出シリンダにおける異常燃焼の発生の有無を判定する異常燃焼有無判定手段と、前記異常燃焼の発生が判定された前記選出シリンダの燃料遮断を指令する燃料遮断指令手段とを有する異常燃焼制御装置をそなえたことを特徴とするエンジンの異常燃焼時運転制御装置。
【請求項４】
前記燃料遮断指令手段による前記選出シリンダの燃料遮断後、一定時間をおいて前記選出シリンダの燃焼状態を検出せしめるタイマーをそなえるとともに、前記異常燃焼制御装置は、前記燃焼状態の検出結果に基づき当該シリンダの燃焼が継続しているときにはエンジンを停止し、当該シリンダの燃焼が停止しているときには当該シリンダの燃料遮断を保持してエンジンを所定の制限出力で継続運転せしめるエンジン運転停止判定手段を有してなることを特徴とする請求項３記載のエンジンの異常燃焼時運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電用多シリンダガスエンジン、ディーゼルエンジン等に適用され、燃料遮断を含む燃料調整によって燃焼状態を段階的にあるいは連続して補正し得る複数シリンダのエンジンの異常燃焼発生時にエンジンの停止あるいは出力制限運転を行なうエンジンの異常燃焼時運転方法及び異常燃焼時運転制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電用多シリンダガスエンジンあるいは多シリンダディーゼルエンジンにおいては、１シリンダまたは複数シリンダに、ヘビーノックと通常呼ばれる異常燃焼が発生した場合には、エンジンの運転を停止する保安回路を備えている。
【０００３】
即ち、発電用多シリンダガスエンジン（あるいは発電用多シリンダディーゼルエンジン）においては、従来は、エンジンが正常運転状態にあって、あるシリンダに筒内圧力が急上昇する等のいわゆるヘビーノックが発生したときには、該ヘビーノック検知の一定時間後に全シリンダへの燃料供給を遮断し、エンジンの運転を停止するようになっている。
【０００４】
尚、特許文献１（特開２００５−６９０４２号公報）には、ガスエンジンの筒内圧力を検出する筒内圧力検出器と、該筒内圧力検出器からの筒内圧力の検出値に基づきエンジンのシリンダ内におけるノッキング、失火等の異常燃焼の有無の判定を行なう燃焼診断装置とをそなえて、燃焼診断装置において異常燃焼の発生が判定されたときには、シリンダ内へのガスの噴射タイミング及びトーチ着火タイミングを調整するようにしたガスエンジンの異常燃焼時運転制御手段が開示されている。
また、特許文献２（特公平２−１１７３１号公報）には、異常を生じた燃料噴射装置に対して燃料噴射を停止させるとともに、異常を生じた燃料噴射装置の関係するシリンダの配列順位と同列にある少なくとも１つのシリンダの燃料噴射装置に対して燃料噴射を停止することにより、異常燃焼発生時にエンジンを停止しなくて済むように構成された異常燃焼時運転制御手段が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−６９０４２号公報
【特許文献２】特公平２−１１７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の発電用多シリンダガスエンジン（あるいは発電用多シリンダディーゼルエンジン）にあっては、前述のように、正常運転状態にあるとき、あるシリンダにヘビーノックが発生したときには、該ヘビーノックを検知してから一定時間後に全シリンダへの燃料供給を遮断し、エンジンの運転を停止するようになっている。即ち、前記従来技術にあっては、ヘビーノックの発生が検知された後はエンジンの運転停止に移行して、エンジンを保護するようになっているにとどまっている。
また特許文献１においては燃焼診断装置によるエンジンのノッキング、失火等の異常燃焼の有無の判定結果によってシリンダ内へのガスの噴射タイミング及びトーチ着火タイミングを調整する手段が示されているにとどまっており、ヘビーノックの発生シリンダによるエンジンの燃料遮断動作の制御については考慮されていない。
特許文献２においては、異常を生じた燃料噴射装置に対して燃料噴射を停止させるとともに、異常を生じた燃料噴射装置の関係するシリンダの配列順位と同列にあるシリンダの燃料噴射装置に対して燃料噴射を停止する手段が示されるにとどまっており、異常燃焼発生時におけるエンジンの燃料遮断動作の詳細制御については考慮されていない。
【０００７】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、ヘビーノックの発生の検知によりエンジンを直ちに停止することなく、ヘビーノック発生シリンダの燃料遮断後におけるエンジンの運転制御を適切に行い得るエンジンの異常燃焼時運転方法及び異常燃焼時運転制御装置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】
本発明はかかる目的を達成するもので、燃料遮断を含む燃料調整によって燃焼状態を段階的にあるいは連続して補正し得る複数シリンダのエンジンの異常燃焼発生時にエンジンの停止あるいは出力制限運転を行なうエンジンの異常燃焼時運転方法であって、
前記エンジンの異常燃焼状態を模擬的に算出した異常燃焼模擬信号を予め設定しておき、前記複数シリンダのうちから順次選出された選出シリンダの燃焼状態検出信号と前記異常燃焼模擬信号とを比較することで該選出シリンダにおける異常燃焼の発生の有無を判定して、該選出シリンダの燃料遮断を行なうことを特徴とする。
かかる発明において、好ましくは、前記選出シリンダの燃料遮断後一定時間をおいて、前記燃料遮断を行なったシリンダの燃焼状態を検出し、当該シリンダの燃焼が継続しているときにはエンジンを停止し、当該シリンダの燃焼が停止しているときには当該シリンダの燃料遮断を保持して、エンジンを所定の制限出力で継続運転する。
【０００９】
また、前記運転方法を実施するための装置の発明は、燃料遮断を含む燃料調整によって燃焼状態を段階的にあるいは連続して補正し得るように構成された複数シリンダのエンジンの異常燃焼発生時にエンジンの停止あるいは出力制限運転を行なう手段をそなえたエンジンの異常燃焼時運転制御装置において、
前記複数シリンダのうちから順次選出された選出シリンダの燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段をそなえるとともに、前記エンジンの異常燃焼状態を模擬的に算出した異常燃焼模擬信号を設定する異常燃焼模擬信号設定手段と、前記燃焼状態検出手段から入力される前記選出シリンダの燃焼状態検出信号と前記異常燃焼模擬信号設定手段に設定された異常燃焼模擬信号とを比較することで、前記選出シリンダにおける異常燃焼の発生の有無を判定する異常燃焼有無判定手段と、前記異常燃焼の発生が判定された前記選出シリンダの燃料遮断を指令する燃料遮断指令手段とを有する異常燃焼制御装置をそなえたことを特徴とする。
かかる装置発明において、好ましくは、前記燃料遮断指令手段による前記選出シリンダの燃料遮断後、一定時間をおいて前記選出シリンダの燃焼状態を検出せしめるタイマーをそなえるとともに、前記異常燃焼制御装置は、前記燃焼状態の検出結果に基づき当該シリンダの燃焼が継続しているときにはエンジンを停止し、当該シリンダの燃焼が停止しているときには当該シリンダの燃料遮断を保持してエンジンを所定の制限出力で継続運転せしめるエンジン運転停止判定手段を有してなる。
【００１０】
かかる発明によれば、エンジンの異常燃焼状態つまり前記ヘビーノックの発生状態と、燃料噴射時期、燃料噴射量、燃料噴射モード等の燃料噴射系の要目を含むエンジンの運転条件との関係を、シミュレーション計算や実験結果によって求めて、異常燃焼制御装置の異常燃焼模擬信号設定手段に異常燃焼模擬信号として設定しておき、複数シリンダのうちから順次選出された選出シリンダについての燃焼状態を燃焼状態検出手段によって検出し、該燃焼状態検出手段による選出シリンダの燃焼状態検出信号と前記異常燃焼模擬信号設定手段に設定された異常燃焼模擬信号とを比較することで前記選出シリンダにおける異常燃焼の発生の有無を判定し、当該選出シリンダの燃焼状態が異常燃焼模擬信号の状態と合致または近似したとき、当該選出シリンダにおいて異常燃焼つまりヘビーノックが発生しているものと判定し、燃料遮断指令手段を介して当該選出シリンダの燃料噴射を遮断せしめるので、あるシリンダにヘビーノックが発生した際に、エンジンを直ちに停止するのを回避できる。
【００１１】
また、前記ヘビーノックの発生の判定後、タイマーにより計時された一定時間をおいて、燃料遮断を行なったシリンダの燃焼状態を検出し、異常燃焼制御装置により、当該シリンダの燃焼が継続しているときにはエンジンを停止し、当該シリンダの燃焼が停止しているときには当該シリンダの燃料遮断を保持して、エンジンを所定の制限出力で継続運転せしめるので、ヘビーノックが発生しているシリンダの燃焼が停止しているか否かを確実にチェックして、シリンダの燃焼が停止しているときは他のシリンダによる制限出力での継続運転を行なうことにより、ヘビーノック発生後におけるエンジンの安定運転を保持でき、当該シリンダの燃焼が継続しているときにはエンジンを停止することによりヘビーノック発生後における不良燃焼の発生を防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、燃料噴射時期、燃料噴射量、燃料噴射モード等の燃料噴射系の要目を含むエンジンの運転条件とヘビーノックの発生要件との関係を、詳細且つ定量的に異常燃焼模擬信号として設定し、選出シリンダにおける燃焼状態が前記異常燃焼模擬信号に合致または近似したとき、当該選出シリンダにヘビーノックが発生しているものと判定することにより、当該選出シリンダの燃料噴射を遮断せしめ、エンジンを直ちに停止するのを回避できる。
【００１３】
また、前記ヘビーノックの発生の判定後、一定時間をおいて燃料遮断を行なったシリンダの燃焼状態を検出し、当該シリンダの燃焼が継続しているときにはエンジンを停止し、当該シリンダの燃焼が停止しているときには当該シリンダの燃料遮断を保持して、エンジンを所定の制限出力で継続運転せしめるので、ヘビーノックが発生しているシリンダの燃焼が停止しているか否かを確実にチェックして、シリンダの燃焼が停止しているときは他のシリンダによる制限出力での継続運転を行なうことによりヘビーノック発生後におけるエンジンの安定運転を保持でき、当該シリンダの燃焼が継続しているときにはエンジンを停止することにより、ヘビーノック発生後における不良燃焼の発生を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１５】
図１は本発明の実施例に係る発電用多シリンダガスエンジンにおける異常燃焼時運転システムの全体構成を示す平面配置構成図である。
図１において、１０はエンジンで、この例では発電用Ｖ型多シリンダ（８シリンダ）ガスエンジンを示しているが、多シリンダディーゼルエンジンでも、多シリンダガソリンエンジンでもよい。１は該エンジン１０のシリンダ（８シリンダ）、２は前記各シリンダ１の内部に燃料ガスを噴射する燃料噴射装置、４は該燃料噴射装置２の燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する燃料制御装置である。
【００１６】
以上の構成は、周知の発電用Ｖ型多シリンダ（８シリンダ）ガスエンジンと同様である。
本発明は以上の構成からなる多シリンダエンジンにおける異常燃焼即ちヘビーノック（以下ヘビーノックという）の発生時のエンジン運転方法及び運転制御装置に係るものである。
【００１７】
図１において、３は前記エンジン１０の筒内圧力（シリンダ内圧力）を検出する筒内圧力センサで、各シリンダ１に取付けられてシリンダ内圧力変化を検出する。５は燃焼診断装置で、前記筒内圧力センサ３から各シリンダのシリンダ内圧力変化の検出値、及びエンジン１０の回転数、エンジン負荷等のエンジン運転条件が入力され、これらの入力信号に基づきエンジン１０の燃焼状態を診断するものである。
１００はヘビーノック制御装置で、前記燃焼診断装置５からエンジン１０の燃焼状態及び運転状態の検出値及び診断結果が入力され、該燃焼状態及び運転状態の検出値及び診断結果を受けて後述するような演算、制御を行なってその制御信号を前記燃料制御装置４に出力して、該燃料制御装置４を制御するものである。
【００１８】
次に、図２を参照して、本発明の実施例に係るエンジンのヘビーノック発生時運転方法及び運転制御装置について説明する。
燃焼診断装置５には、前記筒内圧力センサ３からシリンダ内圧力変化の検出値、及びエンジン１０の回転数、エンジン負荷等のエンジン運転条件が入力され、これらの入力信号に基づきエンジン１０の燃焼状態を診断する。
該燃焼診断装置５での診断結果に基づく各シリンダ１の燃焼状態の検出信号はヘビーノック制御装置１００の選出シリンダ燃焼状態検知手段１０１に入力される。
【００１９】
６はシリンダ選出手段で、後述する燃焼状態検知対象とするシリンダ（選出シリンダ）を順次選出して、選出シリンダ番号を選出シリンダ燃焼状態検知手段１０１に入力する（図３のステップ（１））。
【００２０】
前記選出シリンダ燃焼状態検知手段１０１においては、前記燃焼診断装置５からの燃焼診断結果信号により、前記選出シリンダの燃焼状態、つまり筒内圧力の変化状況を検知して、ヘビーノック有無判定手段１０２に入力する（図３のステップ（２））。
１０３はヘビーノック模擬信号設定手段で、ヘビーノックの発生状態つまりヘビーノックの発生時における筒内圧力の変化状況等の燃焼状態と、燃料噴射時期、燃料噴射量、燃料噴射モード等の燃料噴射系の要目を含むエンジンの運転条件との関係を、シミュレーション計算や実験結果によって求めてヘビーノック模擬信号（異常燃焼模擬信号）として設定され、このヘビーノック模擬信号がヘビーノック有無判定手段１０２に入力される（図３のステップ（３））。
【００２１】
前記ヘビーノック有無判定手段１０２においては、前記ヘビーノック模擬信号と前記選出シリンダ燃焼状態検知手段１０１からの選出シリンダにおける筒内圧力の変化状況等の燃焼状態検出信号と前記ヘビーノック模擬信号設定手段１０３に設定されているヘビーノック模擬信号とを比較することにより、前記選出シリンダにヘビーノックが発生しているか否かの判定を行なう（図３のステップ（４））。
そして、当該選出シリンダの燃焼状態がヘビーノック模擬信号の状態と合致または近似しているとき、当該選出シリンダにおいてヘビーノックが発生しているものと判定し、その判定結果信号を燃料遮断指令手段１０８及びタイマー装置８に入力する。
一方ヘビーノックの発生がない場合は、他のシリンダについて以上の動作をスタートさせる（図３のステップ（５））。
【００２２】
燃料遮断指令手段１０８においては、前記選出シリンダにおけるヘビーノック発生の判定結果に従い、該選出シリンダへの燃料遮断指令を燃料制御装置４に出力して、当該選出シリンダの燃料供給を遮断せしめるとともに、当該選出シリンダにおける燃料遮断信号をエンジン運転停止判定手段１０６に入力する（図３のステップ（８））。
【００２３】
また、前記タイマー装置８から出力されるヘビーノック発生判定時からの時間信号により、ヘビーノック発生判定から一定時間経過後に（図３のステップ（６））、燃料遮断シリンダ燃焼状態検知手段９によって前記選出シリンダの燃料遮断後における燃焼状態を検出し、エンジン運転停止判定手段１０６に入力する（図３のステップ（７））。
【００２４】
エンジン運転停止判定手段１０６においては、前記選出シリンダのヘビーノック発生判定後、タイマー装置８により計時された一定時間後に、前記燃料遮断シリンダ燃焼状態検知手段９によって検出された前記選出シリンダにおける燃焼状態検出信号をチェックする（図３のステップ（９，１０））。
【００２５】
このチェック結果において、
燃料遮断指令信号により当該選出シリンダの燃焼が停止しているときには当該選出シリンダの燃料遮断を保持して、エンジン１０を所定の制限出力で継続運転せしめる（図３のステップ（１１））。
一方、前記燃料遮断指令信号が付与されたにも拘わらず当該選出シリンダの燃焼が継続しているときには、エンジンを停止する（図３のステップ（１２））。
以上のチェック結果による判定信号は前記燃料制御装置４に入力される。
【００２６】
図４は、この実施例における異常燃焼即ちヘビーノックの発生時のシリンダの燃焼、燃料の給排及び出力変化を時系列で示している。
【００２７】
かかる実施例によれば、エンジンの異常燃焼状態つまり前記ヘビーノックの発生状態と、燃料噴射時期、燃料噴射量、燃料噴射モード等の燃料噴射系の要目を含むエンジンの運転条件との関係を、シミュレーション計算や実験結果によって求めて、ヘビーノック制御装置１００のヘビーノック模擬信号設定手段１０３にヘビーノック模擬信号として設定しておき、
複数シリンダのうちから順次選出された選出シリンダについての燃焼状態を選出シリンダ燃焼状態検出手段９によって検出し、該燃焼状態検出手段９による選出シリンダの燃焼状態検出信号とヘビーノック模擬信号設定手段１０３に設定されたヘビーノック模擬信号とを比較することで、当該選出シリンダの燃焼状態がヘビーノック模擬信号の状態と合致または近似したとき、当該選出シリンダにおいてヘビーノックが発生しているものと判定し、燃料遮断指令手段１０８を介して当該選出シリンダの燃料噴射を遮断せしめるので、あるシリンダにヘビーノックが発生した際に、エンジンを直ちに停止することを回避できる。
【００２８】
また、前記ヘビーノックの発生の判定後、タイマー装置８により計時された一定時間をおいて、燃料遮断を行なったシリンダの燃焼状態を検出し、ヘビーノック制御装置１００により、当該シリンダの燃焼が継続しているときにはエンジンを停止し、当該シリンダの燃焼が停止しているときには当該シリンダの燃料遮断を保持して、エンジンを所定の制限出力で継続運転せしめるので、ヘビーノックが発生しているシリンダの燃焼が停止しているか否かを確実にチェックして、シリンダの燃焼が停止しているときは他のシリンダによる制限出力での継続運転を行なうことにより、ヘビーノック発生後におけるエンジンの安定運転を保持でき、当該シリンダの燃焼が継続しているときにはエンジンを停止することによりヘビーノック発生後における不良燃焼の発生を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、ヘビーノックの発生の検知によりエンジンを直ちに停止することなく、ヘビーノック発生シリンダの燃料遮断後におけるエンジンの運転制御を適切に行い得るエンジンの異常燃焼時運転方法及び異常燃焼時運転制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例に係る発電用多シリンダガスエンジンにおける異常燃焼時運転システムの全体構成を示す平面配置構成図である。
【図２】前記実施例におけるヘビーノックの制御ブロック図である。
【図３】前記実施例におけるヘビーノックの制御フローチャート図である。
【図４】前記実施例における発電用多シリンダガスエンジンにおけるヘビーノック発生時の燃焼、燃料供給、及び出力変化線図である。
【符号の説明】
【００３１】
１      シリンダ
２      燃料噴射装置
３      筒内圧力センサ
４      燃料制御装置
５      燃焼診断装置
１０    エンジン
１００  ヘビーノック制御装置
１０３  ヘビーノック模擬信号設定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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