JP6760588B2 - Output measurement system and output measurement method for large low-speed 2-stroke engines - Google Patents
Output measurement system and output measurement method for large low-speed 2-stroke engines Download PDFInfo
- Publication number
- JP6760588B2 JP6760588B2 JP2019082257A JP2019082257A JP6760588B2 JP 6760588 B2 JP6760588 B2 JP 6760588B2 JP 2019082257 A JP2019082257 A JP 2019082257A JP 2019082257 A JP2019082257 A JP 2019082257A JP 6760588 B2 JP6760588 B2 JP 6760588B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylinder
- tdc
- crankshaft
- output
- rotation angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D39/00—Other non-electrical control
- F02D39/04—Other non-electrical control for engines with other cycles than four-stroke, e.g. two-stroke
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
- F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
- F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2400/00—Control systems adapted for specific engine types; Special features of engine control systems not otherwise provided for; Power supply, connectors or cabling for engine control systems
- F02D2400/04—Two-stroke combustion engines with electronic control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Testing Of Engines (AREA)
Description
本発明は、大型低速２ストロークエンジンの出力測定システム及び出力測定方法であって、さらに詳しくは、クランクシャフトのねじれ誤差と爆発角誤差を除去して、より正確なエンジンの出力測定が可能な大型低速２ストロークエンジンの出力測定システム及び出力測定方法に関する。 The present invention is an output measurement system and an output measurement method for a large-sized low-speed 2-stroke engine. More specifically, a large-sized engine capable of more accurate engine output measurement by removing a twist error and an explosion angle error of a crankshaft. The present invention relates to an output measurement system and an output measurement method for a low-speed 2-stroke engine.
一般的に、船舶エンジンモニタリング装置は、船舶エンジンの維持管理のために必須装備として台頭している。特に、船舶エンジンモニタリング装置は、エンジンの精密かつ正確な測定のために測定誤差を最小化する技術が必須的に要求されており、そのため多様な計測技術が開発された。 In general, ship engine monitoring devices are emerging as essential equipment for the maintenance of ship engines. In particular, ship engine monitoring devices are indispensably required to have a technique for minimizing measurement error for precise and accurate measurement of the engine, and therefore various measurement techniques have been developed.
船舶エンジンモニタリング装置の計測技術としては、船舶機関の出力を測定するための指圧計測器が代表的であり、このような指圧計測器は、機械式方式と電子式方式がある。 A typical measurement technique for a ship engine monitoring device is a finger pressure measuring instrument for measuring the output of a ship engine, and such a finger pressure measuring instrument includes a mechanical type and an electronic type.
機械式指圧計測器は、既存の船舶で普遍化して使用されており、エンジンのテストコック（Ｔｅｓｔ Ｃｏｃｋ）に装着され、燃焼室の圧力を紙上に描き、その面積をプラニメーターという計測スケールで計算して計測を行う。しかし、機械式指圧計測器の場合、測定する人の熟練度と計測スケールの誤差により、実際エンジンの状態と計測結果の間に約１０％程度の誤差が発生するという問題点があった。 Mechanical acupressure measuring instruments are universally used in existing ships, and are mounted on the test cock of an engine. The pressure in the combustion chamber is drawn on paper, and the area is calculated on a measurement scale called a planimeter. And measure. However, in the case of a mechanical acupressure measuring instrument, there is a problem that an error of about 10% occurs between the actual state of the engine and the measurement result due to an error between the skill level of the measuring person and the measurement scale.
従って、最近では、機械式指圧計測器の短所が補完された電子式指圧計測器が主に利用されている傾向にある。 Therefore, recently, there is a tendency that electronic acupressure measuring instruments, which complement the disadvantages of mechanical acupressure measuring instruments, are mainly used.
電子式指圧計測器は、機械式指圧計測器とは異なり、デジタル装備を通じてエンジンの一サイクル中の圧力をサンプリング（Ｓａｍｐｌｉｎｇ）して体積線図を描き、その面積を自動で計算して船舶機関の出力を測定する。 Unlike mechanical shiatsu measuring instruments, electronic shiatsu measuring instruments sample the pressure during one cycle of the engine through digital equipment, draw a volume diagram, and automatically calculate the area to calculate the area of the ship engine. Measure the output.
一方、電子式指圧計測器は、時間基準方式または角度基準方式を通じてエンジンの一サイクル中の圧力をサンプリングする。 On the other hand, the electronic acupressure measuring instrument samples the pressure during one cycle of the engine through a time-based method or an angle-based method.
時間基準方式を通じたサンプリングは、設定時間単位によってエンジンの一サイクル中の圧力を収集する方式であり、角度基準方式を通じたサンプリングは、設定角度単位によってエンジンの一サイクル中の圧力を収集する方式を意味する。 Sampling through the time-based method is a method of collecting the pressure during one cycle of the engine by the set time unit, and sampling through the angle-based method is a method of collecting the pressure during one cycle of the engine by the set angle unit. means.
しかし、時間基準方式を通じたサンプリングは、エンジンの瞬間速度変動を無視してＴＤＣ（Ｔｏｐ Ｄｅａｄ Ｃｅｎｔｅｒ、上死点）誤差を大きく誘発するという問題点があった。 However, sampling through the time-based method has a problem that the instantaneous speed fluctuation of the engine is ignored and a TDC (Top Dead Center) error is greatly induced.
従って、従来は、角度センサー（エンコーダ）をクランクシャフト末端に設置して圧力を収集する角度基準方式を通じたサンプリングが主に適用されている。 Therefore, conventionally, sampling through an angle reference method in which an angle sensor (encoder) is installed at the end of the crankshaft to collect pressure has been mainly applied.
即ち、従来の船舶エンジンモニタリング装置は、正確かつ精密な計測のために、角度基準方式を通じたサンプリング技術が適用された電子式指圧計測技術を活用してエンジンの出力を測定している。 That is, the conventional ship engine monitoring device measures the engine output by utilizing the electronic acupressure measurement technique to which the sampling technique through the angle reference method is applied for accurate and precise measurement.
一方、エンジンの出力測定において、ＴＤＣ１度（ｄｅｇ．）の誤差はエンジン出力の約１０％の誤差を誘発するため、エンジンの出力測定時にＴＤＣの計測は非常に重要であり、先行研究ではＴＤＣ誤差を最小０．１度範囲内にあるように勧奨している。 On the other hand, in engine output measurement, an error of 1 degree TDC (deg.) Induces an error of about 10% of engine output, so measurement of TDC is very important when measuring engine output, and TDC error in previous research. Is recommended to be within the minimum 0.1 degree range.
しかし、従来の船舶エンジンモニタリング装置は、大型低速２ストロークエンジンの出力測定時にクランクシャフトのねじれと各シリンダの爆発角度誤差などが考慮できていない。即ち、従来の船舶エンジンモニタリング装置は、フライホイール反対側のクランクシャフト末端に装着される角度センサーのＺパルス（１回転に１回パルスを発生する信号）を１番シリンダの実際ＴＤＣと一致させるため、１番シリンダに対しては正確な測定が可能であるが、残りのシリンダに対しては、クランクシャフトのねじれ誤差及び爆発角誤差が考慮されず、実際のエンジンの出力と測定された出力との誤差が基準誤差範囲を超えるという問題点があった。即ち、従来の船舶エンジンモニタリング装置は、エンジンのフライホイールが角度センサーがセットされた１番シリンダの反対側に位置するため、回転によるねじれが発生して相対的に先に回転すると計算し、これによりＴＤＣの位置を実際より先に置かれるように計算して算出された出力値が実際のエンジンの出力値より大きく計算されるという問題点があった。 However, the conventional ship engine monitoring device cannot take into consideration the twist of the crankshaft and the explosion angle error of each cylinder when measuring the output of the large low-speed 2-stroke engine. That is, in the conventional ship engine monitoring device, the Z pulse (signal that generates a pulse once per rotation) of the angle sensor mounted on the end of the crankshaft on the opposite side of the flywheel is matched with the actual TDC of the first cylinder. Accurate measurement is possible for the first cylinder, but for the remaining cylinders, the twist error and explosion angle error of the crankshaft are not taken into consideration, and the actual engine output and the measured output are used. There was a problem that the error of the above exceeded the reference error range. That is, in the conventional ship engine monitoring device, since the flywheel of the engine is located on the opposite side of the first cylinder in which the angle sensor is set, it is calculated that twisting due to rotation occurs and the engine rotates relatively first. Therefore, there is a problem that the output value calculated by calculating the position of the TDC so as to be placed earlier than the actual output value is calculated to be larger than the actual output value of the engine.
一例として、従来の船舶エンジンモニタリング装置は、６シリンダの大型低速２ストロークエンジンの出力を測定する場合、角のシリンダに対する爆発角が６０度間隔で設計されるため、爆発手順によって２番シリンダのＴＤＣが６０度後に発生すると仮定して計算する。しかし、実際の大型低速２ストロークエンジンの場合、爆発手順による爆発角が正確に６０度間隔で進行されないことはもちろん、クランクシャフトは、回転によるねじれが発生して実際のエンジンの出力と測定された出力との誤差が１５％以上発生するという問題点があった。参考として、クランクシャフトのねじれは、大型及び低速であるほどその程度がさらに大きく発生する。 As an example, in a conventional ship engine monitoring device, when measuring the output of a large low-speed 2-stroke engine with 6 cylinders, the explosion angles with respect to the corner cylinders are designed at intervals of 60 degrees, so the TDC of the 2nd cylinder depends on the explosion procedure. Is calculated assuming that occurs after 60 degrees. However, in the case of an actual large-sized low-speed 2-stroke engine, the explosion angle due to the explosion procedure does not advance exactly at intervals of 60 degrees, and the crankshaft is twisted due to rotation and is measured as the actual engine output. There is a problem that an error with the output occurs by 15% or more. As a reference, the degree of twisting of the crankshaft increases as the size and speed of the crankshaft increase.
本発明は、上記のような問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、複数個の線図を利用して基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣの位置間の偏差を確認し、角度センサー部の検出時点を調整して各シリンダ間の偏差を補正することで、クランクシャフトのねじれ誤差及び爆発角誤差による各シリンダの出力誤差を除去し、これを通じて正確なエンジンの出力測定が可能な大型低速２ストロークエンジンの出力測定システム及び出力測定方法を提供する。 The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to exclude the position of the compressed TDC of the reference cylinder and the reference cylinder by using a plurality of diagrams. By checking the deviation between the positions of the compressed TDCs of the remaining cylinders and adjusting the detection time of the angle sensor to correct the deviation between the cylinders, the output of each cylinder due to the twist error of the crankshaft and the explosion angle error. Provided are an output measurement system and an output measurement method for a large-sized low-speed 2-stroke engine that eliminates an error and enables accurate engine output measurement through the error.
上記課題を解決するための本発明の実施例による大型低速２ストロークエンジンの出力測定システムは、一サイクル中のエンジンの出力を測定する大型低速２ストロークエンジンの出力測定システムであって、各シリンダの個別燃焼圧力を検出する圧力センサー部と、Ｚパルスが予め設定された基準シリンダの実際ＴＤＣと一致してクランクシャフトの回転角度を検出する角度センサー部と、前記圧力センサー部及び前記角度センサー部から前記各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼圧力を収集して、前記各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼圧力、前記各シリンダに対する燃焼実体積別の燃焼圧力及び前記各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率に関する複数個の線図（ｇｒａｐｈ）を示し、前記各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率に関する線図から前記基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置及び損失角（Ｌｏｓｓ ｏｆ ａｎｇｌｅ）を確認して、前記基準シリンダを除いた残りのシリンダに対する前記角度センサー部のクランクシャフトの回転角度検出時点を調整した後、前記各シリンダの出力を測定する出力測定部とを含む。 The output measurement system for a large low-speed 2-stroke engine according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is an output measurement system for a large low-speed 2-stroke engine that measures the output of an engine during one cycle, and is an output measurement system for each cylinder. From the pressure sensor unit that detects the individual combustion pressure, the angle sensor unit that detects the rotation angle of the crankshaft in accordance with the actual TDC of the reference cylinder in which the Z pulse is set in advance, and the pressure sensor unit and the angle sensor unit. The combustion pressure for each cylinder according to the rotation angle of the crankshaft is collected, the combustion pressure for each cylinder according to the rotation angle of the crankshaft, the combustion pressure for each cylinder according to the actual combustion volume, and the crankshaft for each cylinder. A plurality of diagrams (graphs) relating to the pressure fluctuation rate for each rotation angle of the reference cylinder are shown, and the position and loss angle of the compression TDC of the reference cylinder (from the diagram relating to the pressure fluctuation rate for each crankshaft rotation angle with respect to each cylinder). Includes an output measuring unit that measures the output of each cylinder after confirming the Loss of angle) and adjusting the rotation angle detection time point of the crankshaft of the angle sensor unit with respect to the remaining cylinders excluding the reference cylinder. ..
前記出力測定部は、前記基準シリンダを除いた残りのシリンダに対する前記角度センサー部のクランクシャフトの回転角度検出時点を調整して、前記各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率に関する線図で前記基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と前記基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣの位置とを一致させることができる。 The output measuring unit adjusts the rotation angle detection time point of the crankshaft of the angle sensor unit with respect to the remaining cylinders excluding the reference cylinder, and is a diagram relating to the pressure fluctuation rate for each cylinder of the crankshaft for each cylinder. Can match the position of the compressed TDC of the reference cylinder with the position of the compressed TDC of the remaining cylinders excluding the reference cylinder.
前記出力測定部は、前記各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率に関する線図から前記基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置及び損失角を確認する場合、前記各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置及びねじれの程度に対する流れ線を示す線図と、前記各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置を示す表をさらに生成することができる。 When the output measuring unit confirms the position and loss angle of the compressed TDC of the reference cylinder from the diagram relating to the pressure fluctuation rate for each cylinder rotation angle of the crankshaft, the position of the compressed TDC for each cylinder and the loss angle are confirmed. A diagram showing the flow lines for the degree of twist and a table showing the positions of the compressed TDCs for each cylinder can be further generated.
前記出力測定部は、前記各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率に関する線図から前記基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置及び損失角を確認する場合、前記基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と、前記基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣの位置との差異を計算して、前記基準シリンダを除いた残りのシリンダに対する位置補正値を示す表をさらに生成することができる。 When the output measuring unit confirms the position and loss angle of the compressed TDC of the reference cylinder from the diagram relating to the pressure fluctuation rate for each rotation angle of the crankshaft with respect to each cylinder, the position of the compressed TDC of the reference cylinder and the position of the compressed TDC The difference from the compressed TDC position of the remaining cylinders excluding the reference cylinder can be calculated to further generate a table showing the position correction values for the remaining cylinders excluding the reference cylinder.
一方、本発明の実施例による大型低速２ストロークエンジンの出力測定方法は、一サイクル中のエンジンの出力を測定する大型低速２ストロークエンジンの出力測定方法であって、予め設定された基準シリンダに装着された角度センサー部のＺパルスを前記基準シリンダの実際ＴＤＣと一致させる段階と、各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼圧力を収集して、各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼圧力を示すＰθ線図及び前記各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率を示すｄＰ線図を生成する段階と、前記ｄＰ線図から前記基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置及び損失角を確認する段階と、前記基準シリンダを除いた残りのシリンダに対する前記角度センサー部のクランクシャフトの回転角度検出時点を調整して、前記ｄＰ線図で前記基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と前記基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣの位置とを一致させる段階と、前記各シリンダに対する燃焼実体積別の燃焼圧力を示すＰＶ線図を生成して前記各シリンダの出力を測定する段階とを含む。 On the other hand, the output measuring method for a large low-speed 2-stroke engine according to the embodiment of the present invention is an output measuring method for a large-sized low-speed 2-stroke engine that measures the output of an engine during one cycle, and is mounted on a preset reference cylinder. The step of matching the Z pulse of the angle sensor unit with the actual TDC of the reference cylinder and the combustion pressure for each cylinder according to the rotation angle of the crank shaft are collected, and the combustion pressure for each cylinder according to the rotation angle of the crank shaft is collected. The stage of generating the Pθ diagram showing the above and the dP diagram showing the pressure fluctuation rate for each cylinder with respect to the rotation angle of the crank shaft, and the position and loss angle of the compressed TDC of the reference cylinder are confirmed from the dP diagram. The position of the compression TDC of the reference cylinder and the reference cylinder were excluded from the dP diagram by adjusting the step and the rotation angle detection time of the crank shaft of the angle sensor unit with respect to the remaining cylinders excluding the reference cylinder. It includes a step of matching the position of the compressed TDC of the remaining cylinders and a step of generating a PV diagram showing the combustion pressure for each cylinder according to the actual combustion volume and measuring the output of each cylinder.
前記ｄＰ線図から前記基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置及び損失角を確認する段階は、前記各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置及びねじれの程度に関する流れ線を示す線図と、前記各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置を示す表を生成する段階と、前記ｄＰ線図、前記各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置及びねじれの程度に関する流れ線を示す線図及び前記各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置を示す表を通じて前記基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置及び損失角を確認する段階と、前記基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と、前記基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣの位置との差異を計算して、前記基準シリンダを除いた残りのシリンダに対する位置補正値を示す表を生成する段階とを含むことができる。 At the stage of confirming the position and loss angle of the compressed TDC of the reference cylinder from the dP diagram, a diagram showing a flow line regarding the position and the degree of twist of the compressed TDC for each cylinder and compression for each cylinder are shown. The stage of generating a table showing the position of the TDC, the dP diagram, the diagram showing the position of the compressed TDC for each cylinder and the flow line regarding the degree of twist, and the table showing the position of the compressed TDC for each cylinder. The difference between the step of confirming the position and loss angle of the compressed TDC of the reference cylinder, the position of the compressed TDC of the reference cylinder, and the position of the compressed TDC of the remaining cylinders excluding the reference cylinder is calculated. A step of generating a table showing position correction values for the remaining cylinders excluding the reference cylinder can be included.
本発明の実施例によると、複数個の線図を利用して基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣの位置間の偏差を確認し、角度センサー部の検出時点を調整して各シリンダ間の偏差を補正することで、クランクシャフトのねじれ誤差及び爆発角誤差による各シリンダの出力誤差を除去して正確なエンジンの出力測定をすることができる。 According to the embodiment of the present invention, the deviation between the position of the compressed TDC of the reference cylinder and the position of the compressed TDC of the remaining cylinders excluding the reference cylinder is confirmed by using a plurality of diagrams, and the angle sensor unit is detected. By adjusting the time point and correcting the deviation between the cylinders, it is possible to eliminate the output error of each cylinder due to the twist error of the crankshaft and the explosion angle error, and to accurately measure the output of the engine.
また、従来の出力測定装備に比べて迅速かつ正確なエンジンの出力測定が可能であるため、装備の信頼度を向上させることができる。 Further, since the engine output can be measured more quickly and accurately than the conventional output measurement equipment, the reliability of the equipment can be improved.
また、角度信号によって各シリンダに対する正確なエンジンデータを収集することで、Ｐｍａｘの正確な位置把握と、出力測定が可能であり、さらに収集されたデータを利用して燃焼解釈を行うことで、各シリンダ別の燃料の点火時点と噴射時点、シリンダ別の燃料噴射量、ノッキング、後燃焼及びターボチャージャマッチング関係などを正確に把握することができ、最適燃焼のためのソリューションを提供して燃料の噴射時点、燃料噴射量及びターボチャージャマッチングなどを必要に応じて選択的に調整して燃焼を最適化することはもちろん、エンジンの寿命及び燃料消費効率を向上させることができる。 In addition, by collecting accurate engine data for each cylinder from the angle signal, it is possible to accurately grasp the position of Pmax and measure the output, and by using the collected data to interpret combustion, each Accurately grasp the ignition time and injection time of fuel for each cylinder, fuel injection amount for each cylinder, knocking, post-combustion and turbocharger matching relationship, etc., and provide a solution for optimum combustion to inject fuel. It is possible to not only optimize combustion by selectively adjusting the time point, fuel injection amount, turbocharger matching, etc. as necessary, but also improve engine life and fuel consumption efficiency.
図１は、本発明の実施例による大型低速２ストロークエンジンの出力測定システムを概略的に示す構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an output measurement system of a large-sized low-speed 2-stroke engine according to an embodiment of the present invention.
図１を参照すると、本発明の実施例による大型低速２ストロークエンジンの出力測定システム１００（以下、「出力測定システム１００」という）は、船舶などに適用される大型低速２ストロークエンジンの一サイクル中の出力を測定する出力測定システムであって、複数個のセンサー部を含む。 With reference to FIG. 1, the output measurement system 100 (hereinafter referred to as “output measurement system 100”) of the large-sized low-speed 2-stroke engine according to the embodiment of the present invention is in one cycle of the large-sized low-speed 2-stroke engine applied to a ship or the like. It is an output measurement system that measures the output of the above, and includes a plurality of sensor units.
複数個のセンサー部は、各シリンダ（図示せず）の個別燃焼圧力に関する信号を検出する圧力センサー部１０及びクランクシャフト（図示せず）の回転角度に関する信号を検出する角度センサー部２０を含む。 The plurality of sensor units include a pressure sensor unit 10 that detects a signal relating to the individual combustion pressure of each cylinder (not shown) and an angle sensor unit 20 that detects a signal relating to the rotation angle of the crankshaft (not shown).
圧力センサー部１０は、エンジン（Ｅ／Ｇ）のテストコック（Ｔｅｓｔ Ｃｏｃｋ、図示せず）に設置され、エンジンに複数で具備された各シリンダの個別燃焼圧力を検出する。そして、圧力センサー部１０は、後述する出力測定部３０と電気的に連結して検出されたシリンダの個別燃焼圧力に関する信号を出力測定部３０に伝達する。 The pressure sensor unit 10 is installed in a test cock (Test Cock, not shown) of the engine (E / G), and detects individual combustion pressures of a plurality of cylinders provided in the engine. Then, the pressure sensor unit 10 transmits a signal regarding the individual combustion pressure of the cylinder detected by being electrically connected to the output measuring unit 30 described later to the output measuring unit 30.
角度センサー部２０は、フライホイール（図示せず）の反対側に配置されたクランクシャフトの端部に設置され、クランクシャフトの回転角度を検出し、出力測定部３０と電気的に連結して検出されたクランクシャフトの回転角度に関する信号を出力測定部３０に伝達する。そして、角度センサー部２０のＺパルス（１回転に１回パルスを発生する信号）は、予め設定された基準シリンダの実際ＴＤＣと一致する。ここで、基準シリンダは、クランクシャフトと連結して、エンジンの駆動時に最初に爆発を起こす１番シリンダを意味する。そして、実際ＴＤＣとは、ダイヤルゲージでピストンを測定する場合、ピストンが上死点の位置に到逹してダイヤルゲージの動きが止まった瞬間と、再びダイヤルゲージの動きが始まる瞬間との間の中心地点を意味する。参考として、実際ＴＤＣは、エンジンのフライホイールにマークされている。例えば、角度センサー部２０は、予め設定された分解能を持つエンコーダ（ｅｎｃｏｄｅｒ）に適用されることができる。 The angle sensor unit 20 is installed at the end of the crankshaft arranged on the opposite side of the flywheel (not shown), detects the rotation angle of the crankshaft, and electrically connects with the output measuring unit 30 to detect the rotation angle. A signal regarding the rotation angle of the crankshaft is transmitted to the output measuring unit 30. Then, the Z pulse (a signal that generates a pulse once per rotation) of the angle sensor unit 20 matches the actual TDC of the preset reference cylinder. Here, the reference cylinder means the first cylinder which is connected to the crankshaft and causes an explosion first when the engine is driven. And, in fact, when measuring a piston with a dial gauge, the TDC is between the moment when the piston reaches the top dead center position and the movement of the dial gauge stops, and the moment when the movement of the dial gauge starts again. It means the central point. For reference, the TDC is actually marked on the engine flywheel. For example, the angle sensor unit 20 can be applied to an encoder having a preset resolution.
一方、図示されてはいないが、上述した複数個のセンサー（圧力センサー部１０及び角度センサー部２０）と出力測定部３０との間には、各センサーから伝達されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ（図示せず）がさらに具備されることができる。 On the other hand, although not shown, the analog signal transmitted from each sensor is converted into a digital signal between the plurality of sensors (pressure sensor unit 10 and angle sensor unit 20) described above and the output measurement unit 30. AD converters (not shown) can be further provided.
また、本出力測定システム１００は、出力測定部３０を含む。 Further, the output measurement system 100 includes an output measurement unit 30.
出力測定部３０は、複数個のセンサーと電気的に連結して各センサーから検出された各シリンダの個別燃焼圧力に関する信号及びクランクシャフトの回転角度に関する信号の入力を受け、入力を受けた各信号からエンジンの一サイクル中の各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼圧力を収集する。 The output measuring unit 30 receives an input of a signal related to the individual combustion pressure of each cylinder and a signal related to the rotation angle of the crankshaft detected from each sensor by being electrically connected to a plurality of sensors, and each received signal. Collects the combustion pressure for each cylinder during one cycle of the engine according to the rotation angle of the crankshaft.
また、出力測定部３０は、収集したデータを予め設定された数式に代入して各シリンダに対する燃焼実体積及び圧力変動率を分析し、これを各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼圧力、各シリンダに対する燃焼実体積別の燃焼圧力及び各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率に関する複数個の線図（ｇｒａｐｈ）で示す。 Further, the output measuring unit 30 substitutes the collected data into a preset mathematical formula, analyzes the actual combustion volume and pressure fluctuation rate for each cylinder, and calculates the combustion pressure for each cylinder according to the rotation angle of the crankshaft. It is shown by a plurality of diagrams (graphs) regarding the combustion pressure for each cylinder according to the actual combustion volume and the pressure fluctuation rate for each cylinder according to the rotation angle of the crankshaft.
以下では、出力測定部３０を通じて分析された各分析項目及び線図について、さらに詳しく説明する。 In the following, each analysis item and diagram analyzed through the output measurement unit 30 will be described in more detail.
図２は、本発明の実施例による大型低速２ストロークエンジンの出力測定システムを通じて測定された各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼圧力を示すＰθ線図であり、図３は、本発明の実施例による大型低速２ストロークエンジンの出力測定システムを通じて測定された各シリンダに対する燃焼実体積別の燃焼圧力を示すＰＶ線図であり、図４は、本発明の実施例による大型低速２ストロークエンジンの出力測定システムを通じて測定された各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率を示すｄＰ線図であり、図５は、図４の「Ａ」部分を拡大したｄＰ線図である。また、図６の（ａ）は、本発明の実施例による大型低速２ストロークエンジンの出力測定システムを通じて測定された各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置及びねじれの程度に関する流れ線を示す線図であり、図６の（ｂ）は、各シリンダの圧縮ＴＤＣの位置を示す表であり、図７は、本発明の実施例による大型低速２ストロークエンジンの出力測定システムを通じて算出された各シリンダに対する圧縮ＴＤＣの位置補正値を示す表である。また、図８は、本発明の実施例による大型低速２ストロークエンジンの出力測定システムを通じて補正された各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率を示すｄＰ線図であり、図９は、本発明の実施例による大型低速２ストロークエンジンの出力測定システムを通じて生成された出力測定結果を示す図面である。 FIG. 2 is a Pθ diagram showing the combustion pressure of each cylinder according to the rotation angle of the crankshaft measured through the output measurement system of the large-sized low-speed 2-stroke engine according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a Pθ diagram of the present invention. FIG. 4 is a PV diagram showing the combustion pressure for each cylinder by actual combustion volume measured through the output measurement system of the large-sized low-speed 2-stroke engine according to the embodiment, and FIG. 4 shows the large-sized low-speed 2-stroke engine according to the embodiment of the present invention. It is a dP diagram which shows the pressure fluctuation rate by the rotation angle of the crankshaft for each cylinder measured through an output measurement system, and FIG. 5 is the dP diagram which enlarged the "A" part of FIG. Further, FIG. 6A is a diagram showing a flow line relating to the position and the degree of twist of the compressed TDC for each cylinder measured through the output measurement system of the large-sized low-speed 2-stroke engine according to the embodiment of the present invention. 6 (b) is a table showing the positions of the compressed TDCs of each cylinder, and FIG. 7 is a compressed TDCs for each cylinder calculated through the output measurement system of the large-sized low-speed 2-stroke engine according to the embodiment of the present invention. It is a table which shows the position correction value of. Further, FIG. 8 is a dP diagram showing the pressure fluctuation rate for each cylinder rotation angle of the crankshaft corrected through the output measurement system of the large-sized low-speed 2-stroke engine according to the embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a dP diagram. It is a figure which shows the output measurement result generated through the output measurement system of the large-sized low-speed two-stroke engine by the Example of this invention.
図２を参照すると、出力測定部３０は、クランクシャフトの回転角度を測定する角度センサー部２０の信号をトリガー（ｔｒｉｇｇｅｒ）としてエンジンの一サイクル中の各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼圧力を収集し、これをＸ軸に各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度を示し、Ｙ軸に回転角度による燃焼圧力を示すＰθ線図で示す。参考として、クランクシャフトは、エンジンの一サイクル当り３６０度の角度で回転するように設定される。 Referring to FIG. 2, the output measuring unit 30 uses a signal of the angle sensor unit 20 for measuring the rotation angle of the crankshaft as a trigger to generate combustion pressure for each cylinder of the crankshaft during one cycle of the engine. Is collected, and the X-axis shows the rotation angle of the crankshaft with respect to each cylinder, and the Y-axis shows the combustion pressure according to the rotation angle. For reference, the crankshaft is set to rotate at an angle of 360 degrees per cycle of the engine.
図３を参照すると、出力測定部３０は、下記の数式１及び２によって各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼実体積を計算し、これを各シリンダに対する燃焼実体積別の燃焼圧力を示すＰＶ線図で示す。参考として、燃焼実体積、即ち、ＰＶ線図における面積は、シリンダの出力（図示馬力）を意味することができる。従って、各シリンダの出力の総合は、エンジンの出力を意味することができる。 With reference to FIG. 3, the output measuring unit 30 calculates the actual combustion volume of each cylinder by the rotation angle of the crankshaft with respect to the following formulas 1 and 2, and indicates the combustion pressure of each cylinder by the actual combustion volume. It is shown in a PV diagram. For reference, the actual combustion volume, that is, the area in the PV diagram, can mean the output of the cylinder (shown horsepower). Therefore, the total output of each cylinder can mean the output of the engine.
［数式１］
ここで、Ｖ（ｉ）は回転角度別の燃焼実体積、ｖｃは間隙体積、ｓはシリンダの断面積、Ｘ（ｉ）はクランクシャフトの回転に対するピストン変位を意味し、ｖｃ＝ｖｈ（ストローク体積）／（Ｃｏｍｒａｔｉｏ（圧縮比）−１．０）、ｖｈ＝ｓ×ｓｔｒｏｋｅ（上死点から下死点までの高さ）、ｓ＝３．１４×ｂｏｒｅ２／４で定義されることができる。例えば、クランク角度を示すｉは、サンプリングによって１゜、０．５゜、０．２゜などで設定されることができる。
[Formula 1]
Here, V (i) means the actual combustion volume for each rotation angle, vc means the gap volume, s means the cross-sectional area of the cylinder, X (i) means the piston displacement with respect to the rotation of the crankshaft, and vc = vh (stroke volume). ) / (Comratio (compression ratio) -1.0), vh = s × stroke ( height from the top dead center to bottom dead center), may be defined by s = 3.14 × bore 2/4 .. For example, i indicating the crank angle can be set to 1 °, 0.5 °, 0.2 °, etc. by sampling.
［数式２］
ここで、ｒｒはクランク半径、ｄｅはクランク角度、ｒａｍｄａ＝Ｌ（コネクティングロッドの長さ）／ｒｒを意味する。
[Formula 2]
Here, rr means the crank radius, de means the crank angle, and ramda = L (the length of the connecting rod) / rr.
図４を参照すると、出力測定部３０は、各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率を計算し、これを各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率を示すｄＰ線図で示す。 With reference to FIG. 4, the output measuring unit 30 calculates the pressure fluctuation rate for each cylinder according to the rotation angle of the crankshaft, and draws a dP diagram showing the pressure fluctuation rate for each cylinder according to the rotation angle of the crankshaft. Shown.
即ち、出力測定部３０は、Ｐθ線図で確認が難しい微細な圧力の変化を確認するために、下記の数式３によって各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼圧力値を微分し、これをｄＰ線図で示す。 That is, the output measuring unit 30 differentiates the combustion pressure value for each cylinder by the rotation angle of the crankshaft with respect to each cylinder by the following mathematical formula 3 in order to confirm a minute change in pressure that is difficult to confirm in the Pθ diagram, and calculates this. It is shown in the dP diagram.
［数式３］
ここで、ｄＰは回転角度別の圧力変動率、Ｐはサンプリングした圧力、ｉはクランクシャフトの回転角度を意味する。ここで、サンプリングした圧力を示すＰは、絶対圧力を意味する。例えば、サンプリングした圧力がＰ０というと、Ｐ＝Ｐ０＋Ｐａｔｍ（大気の圧力）で定義されることができる。
[Formula 3]
Here, dP means the pressure fluctuation rate for each rotation angle, P means the sampled pressure, and i means the rotation angle of the crankshaft. Here, P indicating the sampled pressure means an absolute pressure. For example, if the sampled pressure is P0, it can be defined as P = P0 + Patm (atmospheric pressure).
また、出力測定部３０は、各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率に関する線図、即ち、ｄＰ線図から基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置及び損失角（Ｌｏｓｓ ｏｆ ａｎｇｌｅ）を確認する。 Further, the output measuring unit 30 confirms the position and loss angle (Loss of angle) of the compressed TDC of the reference cylinder from the diagram relating to the pressure fluctuation rate for each rotation angle of the crankshaft with respect to each cylinder, that is, the dP diagram.
さらに詳しくは、出力測定部３０は、図４に示したｄＰ線図を通じてクランクシャフトが１８０度付近に位置した時のｄｐ／ｄθ＝０となる地点から基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置を確認する。即ち、圧縮ＴＤＣの位置は、燃料が噴射される前にシリンダ内の空気を圧縮してシリンダ内部の圧力が最高値となる地点であるＰｃｏｍｐ位置を示すので、ｄＰ線図でＰｃｏｍｐ位置、即ち、ｄｐ／ｄθ＝０となる１番目の地点（１８０度付近）を通じて基準シリンダは勿論、各シリンダの圧縮ＴＤＣの位置を確認することができる。参考として、図４でクランクシャフトが１９５度付近に位置した時のｄｐ／ｄθ＝０となる地点は、燃料が燃焼されて燃焼最高圧力となるＰｍａｘ位置を示す。そして、図５を参照すると、出力測定部３０は、シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置を確認した後、各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの誤差を確認すると同時に、基準シリンダの損失角を算出する。即ち、角度センサー部２０のＺパルスは、基準シリンダの実際ＴＤＣに一致しているので、出力測定部３０は、基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置に対応するクランクシャフトの角度と、ピーク基準となる１８０度との差異を計算して基準シリンダの損失角を算出する。 More specifically, the output measuring unit 30 confirms the position of the compressed TDC of the reference cylinder from the point where dp / dθ = 0 when the crankshaft is located near 180 degrees through the dP diagram shown in FIG. That is, since the position of the compressed TDC indicates the Pcomp position, which is the point where the air in the cylinder is compressed before the fuel is injected and the pressure inside the cylinder becomes the maximum value, the Pcomp position, that is, the position in the dP diagram. The position of the compressed TDC of each cylinder as well as the reference cylinder can be confirmed through the first point (near 180 degrees) where dp / dθ = 0. For reference, the point where dp / dθ = 0 when the crankshaft is located near 195 degrees in FIG. 4 indicates the Pmax position where the fuel is burned and the maximum combustion pressure is obtained. Then, referring to FIG. 5, the output measuring unit 30 confirms the position of the compressed TDC for each cylinder, confirms the error of the compressed TDC for each cylinder, and at the same time calculates the loss angle of the reference cylinder. That is, since the Z pulse of the angle sensor unit 20 matches the actual TDC of the reference cylinder, the output measuring unit 30 has the angle of the crankshaft corresponding to the position of the compressed TDC of the reference cylinder and the peak reference 180. The loss angle of the reference cylinder is calculated by calculating the difference from the degree.
ここで、出力測定部３０は、ｄＰ線図から基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置及び損失角を確認する場合、図６の（ａ）に示すように、各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置と、ねじれの程度に対する流れ線を示す線図、そして図６の（ｂ）に示すように、各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置を示す表をさらに生成することができる。参考として、図６の（ａ）において、基準シリンダ（１番シリンダ）の圧縮ＴＤＣは、エンコーダのＺパルスが一致した状態で設定されているため正確なＴＤＣと仮定するので、０の位置に設定されており、基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣは、基準シリンダの圧縮ＴＤＣとの偏差ほど離隔した位置で示される。従って、出力測定部３０は、図６の（ａ）に示す線図を通じて各シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と流れ線を比較し、各シリンダの圧縮ＴＤＣの位置が流れ線から外れた程度を確認して、クランクシャフトのねじれ有無、ねじれ程度及び爆発角誤差有無などを容易に把握することができる。そして、出力測定部３０は、図７に示すように、基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と、基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣの位置との差異をそれぞれ計算して、基準シリンダを除いた残りのシリンダに対する位置補正値を算出して表で表すことができる。 Here, when the output measuring unit 30 confirms the position and loss angle of the compressed TDC of the reference cylinder from the dP diagram, as shown in FIG. 6A, the position of the compressed TDC for each cylinder and the twist. A diagram showing the flow lines for each cylinder and a table showing the position of the compressed TDC for each cylinder can be further generated, as shown in FIG. 6 (b). For reference, in FIG. 6A, the compressed TDC of the reference cylinder (No. 1 cylinder) is set to the 0 position because it is assumed to be an accurate TDC because the Z pulse of the encoder is set in the same state. The compressed TDCs of the remaining cylinders excluding the reference cylinder are shown at positions separated by the deviation from the compressed TDC of the reference cylinder. Therefore, the output measuring unit 30 compares the position of the compressed TDC of each cylinder with the flow line through the diagram shown in FIG. 6A, and confirms the degree to which the position of the compressed TDC of each cylinder deviates from the flow line. Therefore, it is possible to easily grasp whether or not the crankshaft is twisted, the degree of twist, and whether or not there is an explosion angle error. Then, as shown in FIG. 7, the output measuring unit 30 calculates the difference between the position of the compressed TDC of the reference cylinder and the position of the compressed TDC of the remaining cylinders excluding the reference cylinder, and removes the reference cylinder. The position correction values for the remaining cylinders can be calculated and represented in a table.
また、出力測定部３０は、ｄＰ線図から基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置及び損失角を確認した後、算出された補正値を角度センサー部２０に適用して、基準シリンダを除いた残りのシリンダに対する角度センサー部２０のクランクシャフトの回転角度検出時点を調整する。 Further, the output measuring unit 30 confirms the position and loss angle of the compressed TDC of the reference cylinder from the dP diagram, then applies the calculated correction value to the angle sensor unit 20, and the remaining cylinders excluding the reference cylinder. The time point at which the rotation angle of the crankshaft of the crankshaft of the angle sensor unit 20 is detected is adjusted.
即ち、出力測定部３０は、基準シリンダを除いた残りのシリンダに対する角度センサー部２０のクランクシャフトの回転角度検出時点を調整することで、図８に示すように、各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率に関する線図（ｄＰ線図）で基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣの位置とを一致させることができる。 That is, the output measuring unit 30 adjusts the rotation angle detection time of the crankshaft of the angle sensor unit 20 with respect to the remaining cylinders excluding the reference cylinder, so that the rotation angle of the crankshaft with respect to each cylinder is adjusted as shown in FIG. The position of the compressed TDC of the reference cylinder can be matched with the position of the compressed TDC of the remaining cylinders excluding the reference cylinder in a diagram (dP diagram) relating to another pressure fluctuation rate.
また、出力測定部３０は、角度センサー部２０のクランクシャフトの回転角度検出時点を調整して基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣの位置とを一致させた後、各シリンダに対する燃焼実体積別の燃焼圧力を示すＰＶ線図を生成して各シリンダの出力を測定する。 Further, the output measuring unit 30 adjusts the rotation angle detection time of the crankshaft of the angle sensor unit 20 to match the position of the compressed TDC of the reference cylinder with the position of the compressed TDC of the remaining cylinders excluding the reference cylinder. After that, a PV diagram showing the combustion pressure for each cylinder according to the actual combustion volume is generated, and the output of each cylinder is measured.
一方、出力測定部３０は、各センサー部から収集したデータを予め設定された数式に代入して、各シリンダに対する熱発生率及び燃焼ガス温度をさらに分析し、これを各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の熱発生率及び各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼ガス温度に関する複数個の線図で示すことができる。 On the other hand, the output measuring unit 30 substitutes the data collected from each sensor unit into a preset mathematical formula, further analyzes the heat generation rate and the combustion gas temperature for each cylinder, and uses this as the rotation of the crankshaft for each cylinder. It can be shown by a plurality of diagrams relating to the heat generation rate for each angle and the combustion gas temperature for each rotation angle of the crankshaft for each cylinder.
図９を参照すると、出力測定部３０は、下記の数式４、５、６によって各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の熱発生率を計算し、これを各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の熱発生率を示す熱発生率線図で示すことができる。 With reference to FIG. 9, the output measuring unit 30 calculates the heat generation rate for each cylinder according to the rotation angle of the crankshaft according to the following formulas 4, 5 and 6, and calculates this according to the rotation angle of the crankshaft for each cylinder. It can be shown by a heat generation rate diagram showing the heat generation rate.
［数式４］
ここで、ＲＯＨＲ（Ｒａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｔ Ｒｅｌｅａｓｅ）は回転角度別の熱発生率、Ａ＝１．０／４２７００．０、κは比熱比を意味する。
[Formula 4]
Here, ROHR (Rate Of Heat Release) means the heat generation rate for each rotation angle, A = 1.0 / 42700.0, and κ means the specific heat ratio.
［数式５］
ここで、Ｃ０＝１．４３７３、Ｃ１＝−１．３１８×１０−４、Ｃ２＝３．１２×１０−８、Ｃ３＝−４．８×１０−２、ａｉｒは空気過剰率、Ｔは回転角度別の燃焼ガス温度を意味する。参考として、燃焼ガス温度Ｔは、理想気体の状態方程式を通じて計算され、理論的空気量は、ディーゼル油の理論的空気量である１４．５ｋｇｆで適用されることができる。
[Formula 5]
Here, C 0 = 1.4373, C 1 = -1.318 × 10 -4, C 2 = 3.12 × 10 -8, C 3 = -4.8 × 10 -2, air excess air ratio , T means the combustion gas temperature for each rotation angle. For reference, the combustion gas temperature T is calculated through the ideal gas law, and the theoretical air volume can be applied at 14.5 kgf, which is the theoretical air volume of diesel oil.
［数式６］
ここで、ｄＶは微分された燃焼実体積、ｄｒ＝ｐａｉ（３．１４１５９３）／１８０、ｓ＝３．１４×ｂｏｒｅ２／４、ｒｒはクランク半径、ｄｅはクランクシャフトの回転角度、ｒａｍｄａ＝Ｌ（コネクティングロッドの長さ）／ｒｒを意味する。参考として、エンコーダ分解能は、エンコーダの固有パルス値を意味し、３６０／エンコーダ分解能の数式を通じて如何なる分解能を持ったエンコーダでも全て前記数式６に適用することができる。
[Formula 6]
Here, the combustion actual volume dV is that is differentiated, dr = pai (3.141593) /180,s=3.14×bore 2/4, rr crank radius, de rotation angle of the crankshaft, RAMDA = L (Length of connecting rod) / rr. As a reference, the encoder resolution means the intrinsic pulse value of the encoder, and any encoder having any resolution through the formula of 360 / encoder resolution can be applied to the above formula 6.
そして、出力測定部３０は、下記の数式７によって各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼ガス温度を計算し、これを各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼ガス温度を示す燃焼ガス温度線図で示すことができる。 Then, the output measuring unit 30 calculates the combustion gas temperature for each cylinder according to the rotation angle of the crankshaft with respect to each cylinder, and calculates the combustion gas temperature for each cylinder according to the rotation angle of the crankshaft. It can be shown graphically.
即ち、燃焼室で起こる燃焼の過程は、非常に短い時間で起こるため、現存する温度計では燃焼室の燃焼ガス温度を測定するのに限界がある。従って、出力測定部３０は、理想気体の状態方程式を利用してクランクシャフトの回転角度別の燃焼ガス温度を計算することができる。 That is, since the combustion process that occurs in the combustion chamber takes place in a very short time, there is a limit to measuring the combustion gas temperature in the combustion chamber with existing thermometers. Therefore, the output measuring unit 30 can calculate the combustion gas temperature for each rotation angle of the crankshaft by using the ideal gas state equation.
［数式７］
ここで、Ｔ（ｉ）は回転角度別の燃焼ガス温度、Ｇはガス重量、Ｒはガス定数、Ｐ（ｉ）は回転角度別の燃焼室圧力、Ｖ（ｉ）は回転角度別の燃焼実体積を意味する。
[Formula 7]
Here, T (i) is the combustion gas temperature for each rotation angle, G is the gas weight, R is the gas constant, P (i) is the combustion chamber pressure for each rotation angle, and V (i) is the actual combustion for each rotation angle. It means volume.
そして、数式７のガス重量Ｇは、下記の数式８によって計算されることができる。 Then, the gas weight G of the formula 7 can be calculated by the following formula 8.
［数式８］
ここで、Ｐは初期圧力（または掃気圧力）、Ｖは燃焼実体積、Ｔは初期温度（または掃気温度）、ｖｅはエンジンの吸入空気充填効率を意味する。例えば、エンジンの吸入空気充填効率は、４ストロークでは０．８、２ストロークでは０．７５で適用されることが好ましいが、これに限定されるものではなく、充填効率によって調整されることができる。即ち、４ストロークの場合、２ストロークエンジンに比べてストロークが明確であるため、エンジンの吸入空気充填効率が２ストロークエンジンより高く適用されることができる。
[Formula 8]
Here, P means the initial pressure (or scavenging pressure), V means the actual combustion volume, T means the initial temperature (or the scavenging temperature), and ve means the intake air filling efficiency of the engine. For example, the intake air filling efficiency of the engine is preferably applied at 0.8 for the 4-stroke and 0.75 for the 2-stroke, but is not limited to this and can be adjusted by the filling efficiency. .. That is, in the case of a 4-stroke engine, the stroke is clearer than that of a 2-stroke engine, so that the intake air filling efficiency of the engine can be applied higher than that of a 2-stroke engine.
また、出力測定部３０は、クランクシャフトの回転角度別エンジンの瞬間速度を分析して、瞬間速度変動線図をさらに示すことができる。 Further, the output measuring unit 30 can analyze the instantaneous speed of the engine according to the rotation angle of the crankshaft and further show the instantaneous speed fluctuation diagram.
図９を参照すると、出力測定部３０は、下記の数式９によってエンジンの一サイクル中のクランクシャフトの回転角度別エンジンの瞬間速度を計算し、これをエンジンの一サイクル中のクランクシャフトの回転角度別エンジンの瞬間速度を示す瞬間速度変動線図で示すことができる。 With reference to FIG. 9, the output measuring unit 30 calculates the instantaneous speed of the engine for each rotation angle of the crankshaft during one cycle of the engine by the following formula 9, and uses this as the rotation angle of the crankshaft during one cycle of the engine. It can be shown by an instantaneous speed fluctuation diagram showing the instantaneous speed of another engine.
参考として、エンジンは、各シリンダで圧縮過程と爆発過程による瞬間速度が変動するため、１回転する時に一定の速度で回転しない。従って、大型低速エンジンは、低速で回転するため、１回転時にシリンダの数だけの瞬間速度が変動する。 As a reference, the engine does not rotate at a constant speed when it makes one rotation because the instantaneous speed due to the compression process and the explosion process fluctuates in each cylinder. Therefore, since the large low-speed engine rotates at a low speed, the instantaneous speed fluctuates by the number of cylinders at one rotation.
エンジンの瞬間速度は、下記の数式９を通じて定義されることができる。 The instantaneous speed of the engine can be defined through Equation 9 below.
［数式９］
ここで、Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｓｐｅｅｄはエンジンの瞬間速度、ｅｎｃｏｄｅｒ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎはエンコーダのパルスの数（分解能）、ｃｏｕｎｔ ｃｌｏｃｋ ｔｉｍｅはパルス間の内部カウント信号の速度、ｃｏｕｎｔ ｎｕｍｂｅｒは各パルス間の内部カウント信号の速度によって計算された内部カウント信号の数を意味する。
[Formula 9]
Here, Instantaneous speed is calculated by the instantaneous speed of the engine, encoder resolution is calculated by the number of encoder pulses (resolution), count lock time is calculated by the speed of the internal count signal between pulses, and count number is calculated by the speed of the internal count signal between each pulse. It means the number of internal count signals.
また、出力測定部３０は、生成した複数個の線図のうち少なくとも二つ以上の線図を解釈してエンジンの燃焼状態を判断することができる。 Further, the output measuring unit 30 can determine the combustion state of the engine by interpreting at least two or more of the generated plurality of diagrams.
さらに詳しくは、出力測定部３０は、複数個の線図のうち少なくとも二つ以上の線図を解釈して、各シリンダ別の燃料の空燃比状態、各シリンダ別の燃料の燃料噴射状態、各シリンダ別の燃料消耗状態、各シリンダ別の燃料量状態、エンジンのノッキング状態、各シリンダの後燃焼状態及びシリンダ間の燃焼最高圧力の一致有無のうち少なくとも一つに関するエンジンの燃焼状態を判断することができる。 More specifically, the output measuring unit 30 interprets at least two or more of the plurality of diagrams to determine the fuel air-fuel ratio state of each cylinder, the fuel injection state of the fuel of each cylinder, and each of them. Judging the fuel consumption state of each cylinder, the fuel amount state of each cylinder, the knocking state of the engine, the post-combustion state of each cylinder, and the combustion state of the engine with respect to at least one of whether or not the maximum combustion pressures of the cylinders match. Can be done.
また、出力測定部３０は、複数個の線図と共に、少なくとも一つの分析データを含む表をさらに示すことができる。 In addition, the output measurement unit 30 can further show a table including at least one analysis data together with a plurality of diagrams.
図９を参照すると、出力測定部３０は、エンジンの出力を測定した後、測定結果を各シリンダに対するエンジンの回転数（ｒｐｍ）、圧縮最高圧力（Ｐｃｏｍｐ）、燃焼最高圧力（Ｐｍａｘ）、燃焼最高圧力のクランク角度位置、平均有効圧力（ＩＭＥＰ：Ｉｎｄｉｃａｔｅｄ Ｍｅａｎ ＥｆｆｅｃｔｉｖｅＰｒｅｓｓｕｒｅ）、指示馬力（ＩＨＰ：Ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ＨｏｒｓｅＰｏｗｅｒ）、制動馬力（ＢＨＰ：Ｂｒａｋｅ ＨｏｒｓｅＰｏｗｅｒ）、熱発生率（ＲＯＨＲ：Ｒａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｔ Ｒｅｌｅａｓｅ）及び燃料消耗量（ＳＦＣ：Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｆｕｅｌ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）のうち少なくともいずれか一つのデータを含む表で表すことができる。 With reference to FIG. 9, after measuring the output of the engine, the output measuring unit 30 outputs the measurement results to the engine rotation speed (rpm), compression maximum pressure (Pcomp), combustion maximum pressure (Pmax), and combustion maximum for each cylinder. Crank angle position of pressure, mean effective pressure (IMEP: Integrated Mean Effective Pressure), indicated horsepower (IHP: Integrated Horse Power), braking horse power (BHP: Brake Horse Power), heat generation rate (ROHR: Rate Of Heat Rea) It can be represented by a table containing data of at least one of (SFC: Special Fuel Combustion).
以下では、本発明の実施例による大型低速２ストロークエンジンの出力測定方法（以下、「エンジンの出力測定方法」という）について説明する。 Hereinafter, a method for measuring the output of a large-sized low-speed 2-stroke engine according to an embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as “engine output measuring method”) will be described.
参考として、本エンジンの出力測定方法を説明するための各構成については、説明の便宜上、本出力測定システムを説明しながら使用した図面符号を同一に使用し、同一であるか重複した説明は省略する。 For reference, for each configuration for explaining the output measurement method of this engine, for convenience of explanation, the drawing codes used while explaining this output measurement system are used in the same manner, and the same or duplicate description is omitted. To do.
図１０〜図１１は、本発明の実施例による大型低速２ストロークエンジンの出力測定方法を示すフローチャートである。 10 to 11 are flowcharts showing an output measurement method of a large-sized low-speed 2-stroke engine according to an embodiment of the present invention.
本エンジンの出力測定方法は、一サイクル中のエンジンの出力を測定する大型低速２ストロークエンジンの出力測定方法であって、本出力測定システム１００を通じて行われる。 The output measurement method of the engine is an output measurement method of a large low-speed 2-stroke engine that measures the output of the engine during one cycle, and is performed through the output measurement system 100.
図１０を参照すると、本出力測定システム１００は、予め設定された基準シリンダに装着された角度センサー部２０のＺパルスを基準シリンダの実際ＴＤＣと一致させる（Ｓ１００）。 Referring to FIG. 10, the output measurement system 100 matches the Z pulse of the angle sensor unit 20 mounted on the preset reference cylinder with the actual TDC of the reference cylinder (S100).
次に、本出力測定システム１００は、各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼圧力を収集して、各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼圧力を示すＰθ線図及び各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率を示すｄＰ線図を生成する（Ｓ２００）。 Next, the output measurement system 100 collects combustion pressures for each cylinder according to the rotation angle of the crankshaft, and shows a Pθ diagram showing the combustion pressures for each cylinder according to the rotation angle of the crankshaft and a crankshaft for each cylinder. A dP diagram showing the pressure fluctuation rate for each rotation angle is generated (S200).
即ち、本出力測定システム１００は、角度センサー部２０のＺパルスを基準シリンダの実際ＴＤＣと一致させた後、各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼圧力を収集して図２に示すようなＰθ線図を生成すると同時に、収集したデータを予め設定された数式に適用して図４に示すようなｄＰ線図を生成する。 That is, the output measurement system 100 collects the combustion pressure for each rotation angle of the crankshaft with respect to each cylinder after matching the Z pulse of the angle sensor unit 20 with the actual TDC of the reference cylinder, as shown in FIG. At the same time as generating the Pθ diagram, the collected data is applied to a preset mathematical formula to generate a dP diagram as shown in FIG.
次に、本出力測定システム１００は、図１０に示すように、ｄＰ線図から基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置及び損失角を確認する（Ｓ３００）。 Next, as shown in FIG. 10, the output measurement system 100 confirms the position and loss angle of the compressed TDC of the reference cylinder from the dP diagram (S300).
さらに詳しくは、図１１を参照すると、本出力測定システム１００は、各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置及びねじれの程度に関する流れ線を示す線図と、各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置を示す表を生成した後（Ｓ３１０）、ｄＰ線図、各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置及びねじれの程度に関する流れ線を示す線図及び各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置を示す表を通じて基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置及び損失角を確認し（Ｓ３２０）、これから基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と、基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣの位置との差異を計算して、基準シリンダを除いた残りのシリンダに対する位置補正値を表す表を生成することができる（Ｓ３３０）。 More specifically, referring to FIG. 11, the output measurement system 100 provides a diagram showing the position of the compressed TDC for each cylinder and a flow line regarding the degree of twist, and a table showing the position of the compressed TDC for each cylinder. After generation (S310), the position of the compressed TDC of the reference cylinder through the dP diagram, the diagram showing the position of the compressed TDC for each cylinder and the flow line regarding the degree of twist, and the table showing the position of the compressed TDC for each cylinder. And the loss angle (S320), and from this, the difference between the position of the compressed TDC of the reference cylinder and the position of the compressed TDC of the remaining cylinders excluding the reference cylinder is calculated, and the difference with respect to the remaining cylinders excluding the reference cylinder is calculated. A table showing the position correction values can be generated (S330).
即ち、本出力測定システム１００は、図４及び図５に示したｄＰ線図と、図６の（ａ）に示した各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置及びねじれの程度に関する流れ線を示す線図、そして図６の（ｂ）に示した各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置を示す表を通じて、各シリンダの圧縮ＴＤＣの位置（クランクシャフトが１８０度付近に位置した時のｄｐ／ｄθ＝０となる地点）、基準シリンダの損失角、各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの誤差、クランクシャフトのねじれ有無及び爆発角誤差などを確認した後、基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と、基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣの位置との差異をそれぞれ計算して、図７のような基準シリンダを除いた残りのシリンダの位置補正値に対する表で表すことができる。例えば、図５及び図６の（ｂ）を参照すると、基準シリンダ（１番シリンダ）の圧縮ＴＤＣの位置は１７９．８５度であり、基準シリンダは０．１５度の損失角が発生しており、各シリンダ別の圧縮ＴＤＣ誤差は最高約１度程度であることを確認することができる。そして、図６の（ａ）を参照すると、爆発手順によって各シリンダの圧縮ＴＤＣの位置が流れ線から外れた状態にあるため、これを通じて爆発角誤差が発生していることを確認することができる。これにより、図７のように、残りのシリンダに対する補正値を算出することができる。 That is, the output measurement system 100 has a dP diagram shown in FIGS. 4 and 5, and a diagram showing a flow line regarding the position and the degree of twist of the compressed TDC for each cylinder shown in FIG. 6 (a). And, through the table showing the position of the compressed TDC for each cylinder shown in FIG. 6B, the position of the compressed TDC of each cylinder (dp / dθ = 0 when the crank shaft is located near 180 degrees). Point), loss angle of the reference cylinder, compression TDC error for each cylinder, twisting of the crank shaft, explosion angle error, etc., then the position of the compression TDC of the reference cylinder and the remaining cylinders excluding the reference cylinder. The difference from the position of the compressed TDC can be calculated and expressed in a table for the position correction value of the remaining cylinders excluding the reference cylinder as shown in FIG. For example, referring to (b) of FIGS. 5 and 6, the position of the compressed TDC of the reference cylinder (No. 1 cylinder) is 179.85 degrees, and the reference cylinder has a loss angle of 0.15 degrees. , It can be confirmed that the compression TDC error for each cylinder is about 1 degree at the maximum. Then, referring to (a) of FIG. 6, since the position of the compressed TDC of each cylinder is deviated from the flow line by the explosion procedure, it can be confirmed that an explosion angle error is generated through this. .. As a result, as shown in FIG. 7, the correction value for the remaining cylinders can be calculated.
次に、本出力測定システム１００は、図１０に示すように、算出された位置補正値を通じて基準シリンダを除いた残りのシリンダに対する角度センサー部２０のクランクシャフトの回転角度検出時点を調整して、ｄＰ線図で基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣの位置とを一致させる（Ｓ４００）。 Next, as shown in FIG. 10, the output measurement system 100 adjusts the rotation angle detection time point of the crankshaft of the angle sensor unit 20 with respect to the remaining cylinders excluding the reference cylinder through the calculated position correction value. In the dP diagram, the position of the compressed TDC of the reference cylinder and the position of the compressed TDC of the remaining cylinders excluding the reference cylinder are matched (S400).
即ち、本出力測定システム１００は、基準シリンダを除いた残りのシリンダに対する角度センサー部２０のクランクシャフトの回転角度検出時点を調整することで、図８に示すように、各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率に関する線図（ｄＰ線図）で基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣの位置とを一致させることができる。 That is, the output measurement system 100 adjusts the rotation angle detection time of the crankshaft of the angle sensor unit 20 with respect to the remaining cylinders excluding the reference cylinder, so that the rotation of the crankshaft with respect to each cylinder is adjusted as shown in FIG. The position of the compressed TDC of the reference cylinder and the position of the compressed TDC of the remaining cylinders excluding the reference cylinder can be matched with each other in the diagram (dP diagram) relating to the pressure fluctuation rate for each angle.
次に、本出力測定システム１００は、各シリンダに対する燃焼実体積別の燃焼圧力を示すＰＶ線図を生成して、各シリンダの出力を測定する（Ｓ５００）。 Next, the output measurement system 100 generates a PV diagram showing the combustion pressure for each cylinder according to the actual combustion volume, and measures the output of each cylinder (S500).
即ち、本出力測定システム１００は、角度センサー部２０のクランクシャフトの回転角度検出時点を調整して基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣの位置とを一致させた後、図３に示すように、各シリンダに対する燃焼実体積別の燃焼圧力を示すＰＶ線図を生成し、この線図の面積を予め設定された数式を利用して計算することで、各シリンダ当り出力（ＩＨＰ、図示馬力）を測定することができる。 That is, the output measurement system 100 adjusts the rotation angle detection time of the crankshaft of the angle sensor unit 20 to match the position of the compressed TDC of the reference cylinder with the position of the compressed TDC of the remaining cylinders excluding the reference cylinder. After that, as shown in FIG. 3, a PV diagram showing the combustion pressure for each cylinder by actual combustion volume is generated, and the area of this diagram is calculated by using a preset mathematical formula. The output per cylinder (IHP, illustrated horsepower) can be measured.
また、本出力測定システム１００は、図９に示した複数個の線図を通じてエンジンの燃焼状態をさらに判断することができる。 In addition, the output measurement system 100 can further determine the combustion state of the engine through the plurality of diagrams shown in FIG.
一方、本エンジンの出力測定方法は、多様なコンピュータ手段を通じて行われることができるプログラム命令形態で実現されて、コンピュータで読取可能な記録媒体に記録されることができる。ここで、記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを含むことができる。また、記録媒体に記録されるプログラム命令は、本発明のために特別に設計されて構成されたものであってもよく、コンピュータソフトウェア当業者に公知されて使用可能なものであってもよい。例えば、記録媒体は、ハードディスク、フロッピーディスク及び磁気テープのような磁気媒体（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｅｄｉａ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｄｉａ）、フロプティカルディスク（ｆｌｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｋ）のような磁気−光媒体（ｍａｇｎｅｔｏ−ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｄｉａ）、及びロム（ＲＯＭ）、ラム（ＲＡＭ）、フラッシュメモリーなどのようなプログラム命令を格納し行うように特に構成されたハードウェア装置を含むことができる。そして、プログラム命令は、コンパイラによって作られるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを使用してコンピュータによって実行されることができる高級言語コードを含むことができる。そして、ハードウェア装置は、本発明の動作を行うために一つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成されることができる。 On the other hand, the output measuring method of this engine can be realized in a program instruction form that can be performed through various computer means, and can be recorded on a computer-readable recording medium. Here, the recording medium can include a program instruction, a data file, a data structure, and the like. Further, the program instructions recorded on the recording medium may be those specially designed and configured for the present invention, or may be those known to those skilled in the computer software and can be used. For example, the recording medium is a magnetic medium such as a hard disk, a floppy disk and a magnetic tape, an optical media such as a CD-ROM or a DVD, and a floptic disk. It can include magnetic-optical media and hardware devices specifically configured to store and perform program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. The program instructions can include not only machine language code such as that produced by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device can then be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention.
また、本エンジンの出力測定方法は、記録媒体に格納されるコンピュータによって実行されるコンピュータプログラムまたはアプリケーションの形態でも実現されることができる。 The output measuring method of the engine can also be realized in the form of a computer program or application executed by a computer stored in a recording medium.
このように、本発明の実施例によると、複数個の線図を利用して基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣの位置間の偏差を確認し、角度センサー部２０の検出時点を調整して各シリンダ間の偏差を補正することで、クランクシャフトのねじれ誤差及び爆発角誤差による各シリンダの出力誤差を除去して正確なエンジンの出力測定をすることができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the deviation between the position of the compressed TDC of the reference cylinder and the position of the compressed TDC of the remaining cylinders excluding the reference cylinder is confirmed by using a plurality of diagrams, and the angle is determined. By adjusting the detection time point of the sensor unit 20 and correcting the deviation between each cylinder, it is possible to eliminate the output error of each cylinder due to the twist error of the crankshaft and the explosion angle error, and to measure the output of the engine accurately. it can.
また、従来の出力測定装備に比べて迅速かつ正確なエンジンの出力測定が可能であるため、装備の信頼度を向上させることができる。 Further, since the engine output can be measured more quickly and accurately than the conventional output measurement equipment, the reliability of the equipment can be improved.
また、角度信号によって各シリンダに対する正確なエンジンデータを収集することで、Ｐｍａｘの正確な位置把握と、出力測定が可能であり、さらに収集されたデータを利用して燃焼解釈を行うことで、各シリンダ別の燃料の点火時点と噴射時点、シリンダ別の燃料噴射量、ノッキング、後燃焼及びターボチャージャマッチング関係などを正確に把握することができ、最適燃焼のためのソリューションを提供して燃料の噴射時点、燃料噴射量及びターボチャージャマッチングなどを必要に応じて選択的に調整して燃焼を最適化することはもちろん、エンジンの寿命及び燃料消費効率を向上させることができる。 In addition, by collecting accurate engine data for each cylinder from the angle signal, it is possible to accurately grasp the position of Pmax and measure the output, and by using the collected data to interpret combustion, each Accurately grasp the ignition time and injection time of fuel for each cylinder, fuel injection amount for each cylinder, knocking, post-combustion and turbocharger matching relationship, etc., and provide a solution for optimum combustion to inject fuel. It is possible to not only optimize combustion by selectively adjusting the time point, fuel injection amount, turbocharger matching, etc. as necessary, but also improve engine life and fuel consumption efficiency.
Claims (6)
各シリンダの個別燃焼圧力を検出する圧力センサー部と、
Ｚパルスが予め設定された基準シリンダの実際ＴＤＣと一致してクランクシャフトの回転角度を検出する角度センサー部と、
前記圧力センサー部及び前記角度センサー部から前記各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼圧力を収集して、前記各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼圧力、前記各シリンダに対する燃焼実体積別の燃焼圧力及び前記各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率に関する複数個の線図（ｇｒａｐｈ）を示し、前記各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率に関する線図から前記基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置及び損失角（Ｌｏｓｓ ｏｆ ａｎｇｌｅ）を確認して、前記基準シリンダを除いた残りのシリンダに対する前記角度センサー部のクランクシャフトの回転角度検出時点を調整した後、前記各シリンダの出力を測定する出力測定部と、
を含み、
前記出力測定部は、前記基準シリンダを除いた残りのシリンダに対する前記角度センサー部のクランクシャフトの回転角度検出時点を調整して、前記各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率に関する線図で前記基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と前記基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣの位置とを一致させる、大型低速２ストロークエンジンの出力測定システム。 It is an output measurement system for a large low-speed 2-stroke engine that measures the output of an engine during one cycle.
A pressure sensor that detects the individual combustion pressure of each cylinder,
An angle sensor unit that detects the rotation angle of the crankshaft by matching the Z pulse with the actual TDC of the preset reference cylinder.
The combustion pressure for each cylinder by the rotation angle of the crankshaft is collected from the pressure sensor unit and the angle sensor unit, and the combustion pressure for each cylinder according to the rotation angle of the crankshaft and the actual combustion volume for each cylinder are collected. A plurality of diagrams (graphs) relating to the combustion pressure of the cylinder and the pressure fluctuation rate of the crankshaft for each cylinder according to the rotation angle are shown, and the reference is derived from the diagram relating to the pressure fluctuation rate of the crankshaft for each cylinder according to the rotation angle. After confirming the position and loss angle of the compression TDC of the cylinder and adjusting the rotation angle detection time of the crankshaft of the angle sensor unit with respect to the remaining cylinders excluding the reference cylinder, the cylinders An output measuring unit that measures the output and
Only including,
The output measuring unit adjusts the rotation angle detection time point of the crankshaft of the angle sensor unit with respect to the remaining cylinders excluding the reference cylinder, and is a diagram relating to the pressure fluctuation rate for each cylinder of the crankshaft for each cylinder. An output measurement system for a large low-speed 2-stroke engine that matches the position of the compressed TDC of the reference cylinder with the position of the compressed TDC of the remaining cylinders excluding the reference cylinder .
予め設定された基準シリンダに装着された角度センサー部のＺパルスを前記基準シリンダの実際ＴＤＣと一致させる段階と、
各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼圧力を収集して、各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の燃焼圧力を示すＰθ線図及び前記各シリンダに対するクランクシャフトの回転角度別の圧力変動率を示すｄＰ線図を生成する段階と、
前記ｄＰ線図から前記基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置及び損失角を確認する段階と、
前記基準シリンダを除いた残りのシリンダに対する前記角度センサー部のクランクシャフトの回転角度検出時点を調整して、前記ｄＰ線図で前記基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と前記基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣの位置とを一致させる段階と、
前記各シリンダに対する燃焼実体積別の燃焼圧力を示すＰＶ線図を生成して前記各シリンダの出力を測定する段階と、
を含む大型低速２ストロークエンジンの出力測定方法。 It is a method of measuring the output of a large low-speed 2-stroke engine that measures the output of the engine during one cycle.
The step of matching the Z pulse of the angle sensor unit mounted on the preset reference cylinder with the actual TDC of the reference cylinder, and
The combustion pressure for each cylinder by crankshaft rotation angle is collected, and the Pθ diagram showing the combustion pressure for each cylinder by crankshaft rotation angle and the pressure fluctuation rate for each cylinder by crankshaft rotation angle are shown. The stage of generating the dP diagram shown and
The stage of confirming the position and loss angle of the compressed TDC of the reference cylinder from the dP diagram, and
By adjusting the rotation angle detection time of the crankshaft of the angle sensor unit with respect to the remaining cylinders excluding the reference cylinder, the position of the compression TDC of the reference cylinder and the remaining cylinders excluding the reference cylinder in the dP diagram. The stage of matching the position of the compressed TDC of
The stage of generating a PV diagram showing the combustion pressure for each cylinder according to the actual combustion volume and measuring the output of each cylinder, and
A method for measuring the output of a large low-speed 2-stroke engine including.
前記各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置及びねじれの程度に関するトレンドラインを示す線図と、前記各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置を示す表を生成する段階と、
前記ｄＰ線図、及び前記各シリンダ別の圧縮ＴＤＣの位置を示す表を通じて前記基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置及び損失角を確認する段階と、
前記基準シリンダの圧縮ＴＤＣの位置と、前記基準シリンダを除いた残りのシリンダの圧縮ＴＤＣの位置との差異を計算して、前記基準シリンダを除いた残りのシリンダに対する位置補正値を示す表を生成する段階と、
を含む請求項４に記載の大型低速２ストロークエンジンの出力測定方法。 The step of confirming the position and loss angle of the compressed TDC of the reference cylinder from the dP diagram is
A diagram showing a trend line regarding the position of the compressed TDC for each cylinder and the degree of twist, and a step of generating a table showing the position of the compressed TDC for each cylinder.
A step to check the position and loss angle of the compression TDC of the reference cylinder through table showing the dP diagram,及beauty the position of another compression TDC each cylinder,
The difference between the position of the compressed TDC of the reference cylinder and the position of the compressed TDC of the remaining cylinders excluding the reference cylinder is calculated to generate a table showing the position correction values for the remaining cylinders excluding the reference cylinder. And the stage to do
The output measuring method for a large-sized low-speed 2-stroke engine according to claim 4 .
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180046997A KR101865023B1 (en) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | System for measuring output of large-sized low-speed two stroke engine and method for measuring output of large-sized low-speed two stroke engine |
| KR10-2018-0046997 | 2018-04-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019190463A JP2019190463A (en) | 2019-10-31 |
| JP6760588B2 true JP6760588B2 (en) | 2020-09-23 |
Family
ID=62621136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019082257A Active JP6760588B2 (en) | 2018-04-23 | 2019-04-23 | Output measurement system and output measurement method for large low-speed 2-stroke engines |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3561271B1 (en) |
| JP (1) | JP6760588B2 (en) |
| KR (1) | KR101865023B1 (en) |
| DK (1) | DK3561271T3 (en) |
| ES (1) | ES2907807T3 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102218770B1 (en) * | 2020-06-22 | 2021-02-19 | 정균식 | Apparatus and method for top dead center error correction |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000186611A (en) * | 1998-12-21 | 2000-07-04 | Saginomiya Seisakusho Inc | Combustion pressure data collector of and analyzer of diesel engine |
| JP2001082238A (en) * | 1999-09-14 | 2001-03-27 | Isuzu Motors Ltd | Method for deciding top dead center phase of reciprocating compression engine |
| GB0227672D0 (en) * | 2002-11-27 | 2003-01-08 | Ricardo Consulting Eng | Improved engine management |
| GB0227668D0 (en) * | 2002-11-27 | 2003-01-08 | Ricardo Consulting Eng | Improved engine management |
| KR20100116429A (en) * | 2009-04-22 | 2010-11-01 | 현대중공업 주식회사 | Data measure system for performance verification test of low speed engine |
| KR101061290B1 (en) * | 2011-04-04 | 2011-08-31 | 유강주 | Engine output measuring system and its measuring method |
| DE102011083471A1 (en) * | 2011-09-27 | 2013-03-28 | Robert Bosch Gmbh | Method for synchronizing internal combustion engine, particularly piston engine, involves providing signal of crankshaft from crankshaft sensor and considering torsion of crankshaft, where torsion is determined from signal of crankshaft |
| JP6032136B2 (en) * | 2013-06-05 | 2016-11-24 | トヨタ自動車株式会社 | Misfire detection system for internal combustion engine |
| KR20150064837A (en) | 2013-12-04 | 2015-06-12 | 현대중공업 주식회사 | Engine for ship |
| KR101646330B1 (en) * | 2014-06-09 | 2016-08-12 | 현대자동차주식회사 | Engine Combustion Robustness Control Method based Engine Combustion Estimation and Engine Control System for Engine Combustion Robustness |
| AT516669B1 (en) * | 2014-11-24 | 2016-08-15 | Ge Jenbacher Gmbh & Co Og | Method for controlling an internal combustion engine |
| KR102231900B1 (en) * | 2016-08-24 | 2021-03-25 | 한국조선해양 주식회사 | Data measure system for performance verification test of marine large engine and method thereof |
-
2018
- 2018-04-23 KR KR1020180046997A patent/KR101865023B1/en active IP Right Grant
-
2019
- 2019-04-23 DK DK19170457.6T patent/DK3561271T3/en active
- 2019-04-23 JP JP2019082257A patent/JP6760588B2/en active Active
- 2019-04-23 ES ES19170457T patent/ES2907807T3/en active Active
- 2019-04-23 EP EP19170457.6A patent/EP3561271B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2019190463A (en) | 2019-10-31 |
| EP3561271A1 (en) | 2019-10-30 |
| ES2907807T3 (en) | 2022-04-26 |
| KR101865023B1 (en) | 2018-06-07 |
| EP3561271B1 (en) | 2022-01-12 |
| DK3561271T3 (en) | 2022-03-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6844098B2 (en) | Combustion analyzer for large low-speed engines and engine combustion state determination method using this | |
| EP2459980B1 (en) | Method and apparatus for controlling an engine based on a reconstructed in-cylinder pressure signal corrected for sensor signal decay | |
| US7536902B2 (en) | Misfire detecting apparatus for internal combustion engine | |
| US10815916B2 (en) | Using ion current signal for engine performance and emissions measuring techniques and methods for doing the same | |
| JPH0362210B2 (en) | ||
| CN109211572A (en) | The on-line measuring device and method of the real-time torque of engine under a kind of whole vehicle state | |
| JP6760588B2 (en) | Output measurement system and output measurement method for large low-speed 2-stroke engines | |
| JPH05125986A (en) | Device and method for controlling engine | |
| Morello et al. | Signal processing parameters for estimation of the diesel engine combustion signature | |
| US6212945B1 (en) | Method and apparatus for combustion quality diagnosis and control utilizing synthetic measures of combustion quality | |
| CA2081080C (en) | Method for the detection of reciprocating machine faults and failures | |
| KR101927786B1 (en) | Method for collecting 1 cycle data for output measurement and combustion analysis of large-sized low-speed 4 stroke engine | |
| KR101927785B1 (en) | Method for collecting 1 cycle data for output measurement and combustion analysis of large-sized low-speed 4 stroke engine | |
| JP6760587B2 (en) | 1-cycle data collection method for power measurement and combustion analysis of large low-speed 4-stroke engine | |
| US5503007A (en) | Misfire detection method and apparatus therefor | |
| RU2390745C2 (en) | Method of providing high-accuracy data on crankshaft rpm and position for multi-cylinder engine control and diagnostics systems and device to this end | |
| EP0709663B1 (en) | Misfire detection by accelerations in one cycle | |
| KR101061290B1 (en) | Engine output measuring system and its measuring method | |
| Hakansson | CA50 estimation on HCCI engine using engine speed variations | |
| RU2246103C1 (en) | Method of inspection of internal combustion engines | |
| JP2018150897A (en) | Combustion calculation device | |
| Bhaskar et al. | Detection of engine knock using speed oscillations in a single-cylinder spark-ignition engine | |
| Taglialatela et al. | Use of engine crankshaft speed for determination of cylinder pressure parameters | |
| RU2243528C1 (en) | Method of diagnosis of internal combustion engine | |
| JPH06146995A (en) | Engine controller and control thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190423 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200324 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200327 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200615 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200804 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200826 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6760588 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |