FI89404C

FI89404C - FOERFARANDE FOER FOERBAETTRANDE AV JAEMNGAONGEN HOS EN SLAGKOLVFOERBRAENNINGSMOTORMASKIN OCH SLAGKOLVFOERBRAENNINGSMOTORMASKIN FOER UTOEVANDE AV FOERFARANDET

Info

Publication number: FI89404C
Application number: FI871638A
Authority: FI
Inventors: Jean Jenzer
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1986-06-23
Filing date: 1987-04-14
Publication date: 1993-09-27
Also published as: JP2686261B2; DK150087A; JPS6312864A; DK162853C; DK162853B; EP0254005B1; DK150087D0; CH674398A5; EP0254005A1; FI871638A0; FI89404B; DE3761577D1; FI871638A

Description

! B94C4! B94C4

Menetelmä iskumäntäpolttomoottorikoneen tasakäynnin parantamiseksi ja iskumäntäpolttomoottorikone menetelmän käyttämiseksi 5 Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään kolmi- tai useampisylinterisen iskumäntäpolttomoottorikoneen tasakäynnin parantamiseksi muuttumattomassa käyttötilassa, jossa muutetaan ainakin yhden sylinterin indikoitua keski-painetta sekä iskumäntäpolttomoottorikoneeseen menetelmän 10 käyttämiseksi.The present invention relates to a method for improving the steady-state operation of a three- or more-cylinder percussion internal combustion engine in a constant operating mode, in which at least one cylinder

Tällaisten iskumäntäpolttomoottorikoneiden kuten esimerkiksi dieselmoottoreiden tasakäynnin ohjaaminen ja valvominen on saatu tähän saakka valvomalla ulostuloakse-lin tai moottorin käyttämän koneen akselin kierroslukua. 15 Itse säätö saadaan muuttamalla suihkutusmäärää kaikissa suihkutuspumpuissa, jotka kytketään tietyssä kierrossa yksittäisiin sylintereihin.The control and monitoring of the idling of such percussion internal combustion engines, such as diesel engines, has hitherto been obtained by monitoring the speed of the output shaft or the shaft of the machine driven by the engine. 15 The adjustment itself is obtained by changing the spray rate in all spray pumps, which are connected in a certain cycle to individual cylinders.

Tämä tunnettu säätämisen tapa ottaa huomioon kierrosluvun pysyvyyden ja säätää sitä siinä mielessä, että 20 muuttamalla suihkutusmäärää tätä muutetaan kaikille sylintereille samalla tavalla, jos lähdetään siitä, että suih-kutusmäärä jokaisessa sylinterissä on yhtä suuri.This known method of adjustment takes into account the stability of the speed and adjusts it in the sense that by changing the spray rate, this is changed for all cylinders in the same way, assuming that the spray rate in each cylinder is equal.

Julkaisussa C33/85, Institution of Mechanical Engineering Conference 1985-2, sivut 15 - 24 (Mechanical Engi-25 neering Publications Limited, Lontoo) on artikkelissa "Vehicle Condition Monitoring and Fault Diagnosis" esitetty mittausmalli ja mahdollisuus monisylinterisen dieselmoottorin virheellisesti toimivien sylinterien toteamiseen kampiakselin muuttumattomassa pyörimistilassa. Kier-30 roslukuvärähtelyjä tarkastellaan tällöin Fourier'n analyysin avulla.C33 / 85, Institution of Mechanical Engineering Conference 1985-2, pages 15-24 (Mechanical Engi-25 neering Publications Limited, London) describes the measurement model in the article "Vehicle Condition Monitoring and Fault Diagnosis" and the possibility of detecting malfunctioning cylinders in a multi-cylinder diesel engine. in a constant state of rotation. The Kier-30 roughness oscillations are then considered using Fourier analysis.

Eräs toinen tapa kierrosluvun säätelyyn kuvataan julkaisussa EP-A 0 113 510, jossa mitataan tiettyyn käyt-tökierroslukuun liittyvä moottorin akselin kiertokulmain-35 tervailin kierroslukupoikkeama ja vastaava aikaero, jae- 2 3 9 4 G 4 taan tämä kierroslukupoikkeama kulloinkin syklisesti sytytys järjestyksen kanssa määrätylle sylinterille ja säädetään sylinterien ruiskutusaikaa ja ruiskutusmäärä kierros-lukupoikkeamaa vastaan, niin että saavutettaisiin kaikilla 5 moottorin akselista mitatuilla kiertokulmaintervalleilla yhtä suuri kierroslukuheilahtelu.Another way of controlling the speed is described in EP-A 0 113 510, in which the speed deviation of the rotor angle of the motor shaft-35 associated with a given operating speed and the corresponding time difference are measured, the speed deviation being divided by and adjusting the injection time and the amount of injection of the cylinders against the speed-deviation so that an equal speed variation is achieved at all rotation angle intervals measured from the motor shaft 5.

On tapauksia, missä säädön tämä tapa ei ole riittävä ja joissa akseleiden vääntövärähtelyistä aiheutuvat kierrosluvun erot ja voivat olla häiritseviä yhden kier-10 roksen aikana. Esimerkiksi tämä vääntövärähtelyjen tuottama epätasakäynti vaikuttaa häiritsevästi dieselkäyttöisissä koneissa kuten generaattoreissa. Tällaisissa laitoksissa, joita käytetään ehkä hidaskäyntisillä kaksitah-ti-dieselmoottoreilla, useissa tapauksissa käynnistystaa-15 juus akselin ensimmäisen ja toisen kertaluokan vääntövärähtelyille on generaattorin sähköisen ominaistaajuuden läheisyydessä. Tällöin voi esiintyä tapaus, jossa näiden kertaluokkien vääntövärähtelyjen amplitudit suurentuvat moninkertaisesti, jolloin rinnakkaistyöskentelyssä mekaa-20 ninen akselijärjestelmä kokonaisuutena värähtelee kiinteän yhteiskäyttöverkon suhteen, mikä voi johtaa esimerkiksi tehon heilahteluihin. Itsenäisessä verkossa (saarikäyttö) puolestaan tästä voi olla seurauksena valonvilkkumiset. Keksinnöllä saadaan tähän apu ja keksintö takaa tässä suh-25 teessä olennaisesti parannetut iskumäntäpolttomoottoriko- neen tasakäyntiolosuhteet. Keksinnön mukaisesti tällainen menetelmä kolmi- tai useampisylinterisen iskumäntäpoltto-moottorikoneen tasakäynnin parantamiseksi on tunnettu siitä, että ainakin käyttöjärjestelmän ensimmäisen kertaluo-30 kan vääntövärähtelyt minimoidaan, siten että ensimmäisessä menetelmävaiheessa mitataan käyttöak-selin tai käyttöakseliin kinemaattisesti kytketyn akselin vääntövärähtelyt vääntövärähtelyn mittauslaitteella, toisessa menetelmävaiheessa suoritetaan mitattujen 35 vääntövärähtelyjen Fourier'n analyysi vääntövärähtelyjä varten, 3 8 9 4 G 4 kolmannessa menetelmävaiheessa määritetään laskimessa vääntövärähtelyamplitudien määristä ja vaiheista ja vertailusta yksittäisten sylinterien aiheuttamien ennal-tamäärättyjen vääntövärähtelyjen kanssa korjaustekijät 5 vähintään kahden sylinterin indikoidun sylinterikeskipai- neen muutosta varten, neljännessä menetelmävaiheessa korjaustekijät aiheuttavat ruiskutuspumpun ruiskutustapahtumaan ruiskutus-määrän muutoksen ainakin toisessa mainituista kahdesta 10 sylinteristä.There are cases where this method of adjustment is not sufficient and where the torque oscillations of the shafts cause speed differences and can be disturbing during one revolution. For example, this unevenness caused by torsional vibrations has a disturbing effect on diesel-powered machines such as generators. In such plants, which may be used with low-speed two-stroke diesel engines, in many cases the starting frequency for the first and second order torsional oscillations of the shaft is in the vicinity of the electrical specific frequency of the generator. In this case, there may be a case in which the amplitudes of the torsional oscillations of these orders of magnitude increase many times, whereby in parallel work the mechanical shaft system as a whole oscillates with respect to the fixed shared network, which can lead to power fluctuations, for example. In a stand-alone network (island operation), on the other hand, this can result in flashes of light. The invention provides an aid to this and the invention guarantees substantially improved steady-state conditions for an impact piston internal combustion engine in this respect. According to the invention, such a method for improving the idling of a three- or more-cylinder percussion combustion engine is characterized in that at least the first-order torsional oscillations of the drive system are minimized, so that Fourier analysis of torsional oscillations for torsional oscillations, 3 8 9 4 G 4 In the third method step, the calculator determines change in the injection rate from at least one of said two 10 cylinders.

Keksintö kohdistuu lisäksi patenttivaatimuksen 5 mukaiseen iskumäntäpolttomoottorikoneeseen menetelmän käyttämiseksi sekä menetelmän tai iskumäntäpolttomoottori-koneen edullisiin erityisiin sovellutusmuotoihin.The invention further relates to an impact reciprocating internal combustion engine according to claim 5 for using the method and to preferred specific embodiments of the method or reciprocating internal combustion engine.

15 Keksintöä selostetaan lähemmin piirustusten esi merkissä .The invention is described in more detail in the example of the drawings.

Piirustuksessa esittää kuva 1 kaavamaisesti generaattorilla varustettua kuusisylinteristä dieselmoottoria ja keksinnön mukaista 20 laitosta dieselmoottorin tasakäynnin parantamiseksi, kuvat 2, 2A, 2B ja 2C rinnankytketyllä laivaverkko-generaattorilla ja keksinnön mukaisella laitoksella dieselmoottorin tasakäynnin parantamiseksi varustettua kuusisylinteristä laivadieselmoottoria, 25 kuva 3 vääntövärähtelyjen napadiagrammia kuusisy- linterisen dieselmoottorin akselin tai dieselmoottorin käyttämän akselin ensimmäisen kertaluokan vääntövärähtelyjä.In the drawing, Fig. 1 schematically shows a six-cylinder diesel engine equipped with a generator and 20 plants according to the invention for improving the idling of a diesel engine; first-order torsional vibrations of the shaft or shaft used by the diesel engine.

Kuusisylinterimäinen kaksitahtidieselmoottori 1, 30 jossa on varausryhmä 11 ja akseli 12, käyttää generaat toria 2, jolloin generaattorin roottori, kuten on esitetty, on asennettu suoraan akselin 12 pidennykselle, tai roottoriakseli voi olla kytketty dieselmoottorin 1 akseliin 12. Vääntövärähtelyt tai niiden amplitudit ja kulma-35 asento mitataan vääntövärähtelymittarilla 3 akselinpäässä 4 B94C4 123 jatkuvasti ja syötetään harmoniseen analysaattoriin 4. Harmonisessa analysaattorissa 4 suoritetaan vääntövärähtelyjen Fourier'n analyysi eri kertaluokan elementteihin.A six-cylinder two-stroke diesel engine 1, 30 with a charge group 11 and a shaft 12 drives a generator 2, the generator rotor being mounted directly on the extension of the shaft 12, as shown, or the rotor shaft may be connected to the shaft 12 of the diesel engine 1. Torque oscillations or amplitudes and angles The position 35 is measured with a torque vibration meter 3 at the shaft end 4 B94C4 123 continuously and fed to a harmonic analyzer 4. In the harmonic analyzer 4, a Fourier analysis of the torque oscillations is performed on elements of different order.

Ensiksi suihkutuspumput 61, 62, 63, 64, 65, 66, 5 jotka kukin on sovitettu sylinteriin 161, 162, 163, 164, 165, 166, suihkuttavat etukäteen määrätyt, keskenään yhtä suuret määrät polttoainetta sylintereihin. Niin pian kuin dieselmoottori on saavuttanut muuttumattoman käyttötilan, kytkin 45 suljetaan, ja harmonisen analysaattorin Fourier-10 signaalit pääsevät nyt suihkutuspumpun ohjaukseen 5, joka käsittää laskimen, joka määrittää esimerkiksi ensimmäisen ja toisen kertaluokan elementtien ja nimellisarvoihin tapahtuvan vertailun perusteella esim. kampitähtimenetelmän mukaisesti, jota selostetaan kuvan 3 avulla: 15 1. mikä tai mitkä sylintereistä 161, 162, 163, 164, 165, 166 aiheuttavat tämän kertaluokan vääntövärähtelyjen syntymisen, ja 2. mikä suihkutusmäärän korjaus eri sylintereissä on tarpeen tämän kertaluokan vääntövärähtelyjen minimoimiseksi. 20 Koska kampitähtimenetelmän yhteydessä esimerkiksi on kysymyksessä yksinkertainen lähestymismenetelmä, vääntövärähtelyjen minimointi tapahtuu iteratiivisesti, ts useissa kierroksissa ja askelissa. Jokaisella askelella tuotetaan korjaussignaaleja, jotka syötetään kyseisiin 25 suihkutuspumppuihin 61, 62, 63, 64, 65, 66. Korjausten perusteella dieselmoottorin 1 käynti säätyy uuteen muuttumattomaan tilaan. Sen jälkeen kun tämä on saavutettu, toisessa säätökierroksessa jälleen mitataan vääntövärähtelyt ja analysoidaan ne ja analyysin tuloksien perusteella 30 tuotetaan toiset korjaussignaalit ja lisää minimoidaan vääntövärähtelyj ä.First, the injection pumps 61, 62, 63, 64, 65, 66, 5, each fitted to the cylinder 161, 162, 163, 164, 165, 166, inject predetermined, equal amounts of fuel into the cylinders. As soon as the diesel engine has reached steady state, the switch 45 is closed and the signals of the harmonic analyzer Fourier-10 now enter the injection pump control 5, which comprises a calculator which determines, for example, first and second order elements and nominal values according to the crankcase method described using Figure 3: 1. which one or more of the cylinders 161, 162, 163, 164, 165, 166 cause torque oscillations of this order, and 2. which correction of the spray rate in the different cylinders is necessary to minimize torque oscillations of this order. 20 For example, since the crank star method is a simple approach method, the minimization of torsional oscillations takes place iteratively, i.e. in several revolutions and steps. At each step, correction signals are produced and fed to the respective injection pumps 61, 62, 63, 64, 65, 66. Based on the corrections, the running of the diesel engine 1 is adjusted to a new constant state. After this is achieved, the torsional oscillations are again measured and analyzed in the second control cycle, and based on the results of the analysis, second correction signals are generated and further torsional oscillations are minimized.

Yleensä saavutetaan suotuisa muuttumaton käyttötila minimaalisilla, ei enää häiritsevillä ensimmäisen ja toisen kertaluokan vääntövärähtelyillä akselissa 12, tai 35 myös korkeamman kertaluokan vääntövärähtelyillä, kuvattua lajia olevien muutamien säätökierroksien jälkeen.In general, a favorable constant operating mode is achieved with minimal, no longer disturbing first and second order torsional oscillations on the shaft 12, or also with higher order torsional oscillations, after a few control revolutions of the type described.

5 H 9 4 C 4 Säätökierros ulottuu tällöin edullisesti dieselmoottorin 1 useille työsykleille (kierroksille). Tällä saavutetaan, että synnytetyn sylinterin keskimääräisen puristuksen satunnaiset muutokset haittaavat yksittäisten 5 sylinterien 161, 162, 163, 164, 165, 166 sytytyksestä sytytykseen arvosteltavaa vääntövärähtelysignaalia ainoastaan tavalla, joka voidaan jättää huomioon ottamatta.5 H 9 4 C 4 The control cycle then preferably extends over several operating cycles (revolutions) of the diesel engine 1. This achieves that random changes in the average compression of the generated cylinder interfere with the torque oscillation signal to be evaluated from the ignition to the ignition of the individual cylinders 161, 162, 163, 164, 165, 166 only in a way that can be ignored.

Vääntövärähtelyjen havaitsemiseksi soveltuu esim. nimityksellä kulmakooditin (optical incremental encoder, 10 firman Litton Typ G 70) markkinoilla saatavissa oleva laite. Suihkutuspumppu, joka soveltuu suihkutusmäärän muuttamiseksi, on kuvattu esimerkiksi julkaisussa DE-OS 31 00 725,2-13. Harmoniset analysaattorit ovat samoin tunnettuja ja kaupasta saatavissa (esim. firman Genrat CAT 15 2515) .For the detection of torsional vibrations, a device available on the market under the name, for example, an optical incremental encoder (10 from Litton Typ G 70) is suitable. A spray pump suitable for changing the spray rate is described, for example, in DE-OS 31 00 725.2-13. Harmonic analyzers are also known and commercially available (e.g. Genrat CAT 15 2515).

Kuvan 2 kuudella sylinterillä 161-166 varustettu kaksitahtidieselmoottori 1 käyttää akselin 22 välityksellä laivan käyttöpotkuria 7. Dieselmoottorin kampiakselin 22 toinen pää on kytkimen 18 välityksellä yhdistetty voiman-20 siirtomekanismiin 8, joka käyttää hydraulista pumppua 81.The two-stroke diesel engine 1 with six cylinders 161-166 of Figure 2 drives the ship's propeller 7 via the shaft 22. The other end of the diesel engine crankshaft 22 is connected via a clutch 18 to a power-20 transmission mechanism 8 which drives a hydraulic pump 81.

Tämä pumppu 81 on nestevoimansiirron osa, joka yhdessä nestemoottorin 82 kanssa muodostaa suljetun hydraulisen paineväliaineen kierron. Tämän kierron syöttäminen neste-paineväliaineella, esim. öljyllä tapahtuu alipaineaseman 25 83 kautta, joka sisältää paineväliainevaraston, kuljetin- pumpun, ylivirtausventtiilillä varustetun ylivirtausjohdon, suodattimen jne. Nestemoottori 82 käyttää akselin 89 välityksellä sähkögeneraattoria 9. Akselin 89 kierroslukua ja siten generaattorin 9 kierroslukua valvotaan mittatun-30 timella 84, josta mitattu tosiarvo syötetään kierrosluku-säätimeen 85 ja jossa tosiarvoa verrataan etukäteen annettuun asetusarvoon. Generaattori 9 luovuttaa sähköenergiaa laivaverkkoon 100. Tosi- ja asetusarvosta poikkeamisten yhteydessä muutetaan nestemoottorin 82 läpi virtaavan pai-35 neväliaineen määrää, siten että säätösignaaleja syötetään 6 3 9 4 C 4 signaalijohdon 86 kautta moottorissa 82 olevaan säätöeli-meen. Tässä esimerkissä vääntövärähtelyjännityksen mittauslaite 3 mittaa generaattorin 9 akselin vääntövärähtelyt. Korjaussignaalien määrääminen, jotka syötetään syöt-5 töpumppuihin 61, 62, 63, 64, 65, 66, määrätään samalla tavalla, kuin edellä on kuvattu kuvan 1 laitokselle. Dieselmoottorin 1 tuottamat vääntövärähtelyt siirretään hydrostaattisen kierron välityksellä moottorille 82 ja generaattorin akselille osittain.This pump 81 is part of a fluid transmission which, together with the fluid motor 82, forms a closed circuit of the hydraulic pressure medium. This circulation is supplied by a liquid-pressure medium, e.g. oil, via a vacuum station 25 83 which includes a pressure medium storage, a conveyor pump, an overflow line with an overflow valve, a filter, etc. The fluid motor 82 drives -30 with a timer 84 from which the measured actual value is input to the speed controller 85 and in which the actual value is compared with a predetermined setpoint. The generator 9 supplies electrical energy to the ship network 100. In case of deviations from the actual and set value, the amount of pressure medium flowing through the liquid motor 82 is changed so that control signals are fed via the signal line 86 to the control element in the motor 82. In this example, the torsional vibration stress measuring device 3 measures the torsional oscillations of the shaft of the generator 9. The determination of the correction signals to be applied to the feed pumps 61, 62, 63, 64, 65, 66 is determined in the same manner as described above for the plant of Fig. 1. The torsional vibrations produced by the diesel engine 1 are partially transmitted to the engine 82 and the generator shaft via a hydrostatic rotation.

10 Kuvassa 2A kuvatussa laivadiesellaitteessa diesel moottorin 1 akseli 17 käyttää kytkimen 71 ja akselin 73 välityksellä säädettävää laivan käyttöpotkuria 72. Dieselmoottorin 1 akseli 17', dieselmoottorin toisella puolella, käyttää voimansiirron 91 välityksellä generaattoria 15 9, joka luovuttaa sähkövirtaa verkkoon 100. Vääntöväräh telyt tai niiden amplitudit ja kulma-asento mitataan vään-tövärähtelymittarilla 3 generaattorin 9 akselista ja syötetään jatkuvasti harmoniseen analysaattoriin 4. Harmonisessa analysaattorissa 4 suoritetaan vääntövärähtelyjen 20 Fourier'n analyysi eri kertaluokan elementteihin ja sen jälkeen tehdään vertailu ennaltamäärättyihin nimellisarvoihin. Korjaussignaalit suihkutuspumppujen 61, 62, 63, 64, 65, 66 suihkutusmäärän muuttamiseksi määrätään suihkutuspumppujen ohjauksessa 5, joka käsittää laskimen, esi-25 merkiksi ensimmäisen ja toisen kertaluokan elementtien perusteella esim. kampitähtimenetelmän mukaan, jota selostetaan kuvan 3 avulla.In the marine diesel device shown in Figure 2A, the shaft 17 of the diesel engine 1 drives a ship drive propeller 72 adjustable via a clutch 71 and a shaft 73. The shaft 17 'of the diesel engine 1, on the other side of the diesel engine, drives a generator 15 9 via a transmission 91 which delivers electric current to the network 100. the amplitudes and angular position are measured by a torque oscillation meter 3 from the axis of the generator 9 and fed continuously to the harmonic analyzer 4. In the harmonic analyzer 4, a Fourier analysis of the torque oscillations 20 is performed on elements of different order and then compared with predetermined nominal values. The correction signals for changing the spray rate of the spray pumps 61, 62, 63, 64, 65, 66 are determined in a spray pump control 5 comprising a calculator, for example based on first and second order elements, e.g. according to the crank star method described in Fig. 3.

Kuvassa 2B kuvatussa laivadiesellaitoksessa dieselmoottorin akseli 17 käyttää kytkimen 71 välityksellä 30 akselia 73, jossa on säädettävä laivan käyttöpotkuri 72. Voimansiirto 92 on liitetty alivaihteena dieselmoottorin 1 akseliin ja käyttää kytkimen 94 välityksellä generaattoria 9. Generaattori 9 toimittaa sähköenergiaa laivaverkkoon 100. Myös tässä määrätään jatkuvasti generaattorin 9 akse-35 Iin vääntövärähtelyt vääntövärähtelymittarilla 3 amplitu- 7 8 9 4 C 4 din ja kulma-asennon mukaan ja syötetään harmoniseen analysaattoriin 4. Myös tässä saadaan harmonisessa analysaattorissa 4 vääntövärähtelyjen analyysi eri kertaluokan elementteihin sekä tätä seuraava vertailu ennaltamäärättyihin 5 nimellisarvoihin.In the marine diesel plant shown in Figure 2B, the diesel engine shaft 17 drives a shaft 73 via a switch 71 with an adjustable ship propeller 72. The transmission 92 is connected as a sub-gear to the diesel engine 1 shaft. 9 akse-35 Iin torsional oscillations with a torsional oscillation meter 3 according to amplitude and angular position and fed to a harmonic analyzer 4. Here, too, the harmonic analyzer 4 provides an analysis of torsional oscillations for elements of different order and a subsequent comparison with predetermined 5 nominal values.

Kuvassa 2C kuvatussa laivadieselkäyttölaitoksessa dieselmoottorin 1 akseli 17 käyttää kytkimen 71 välityksellä akselia 73, jossa on säädettävä laivan käyttöpotkuri 72. Tässä laitoksessa voimansiirtoa 93 käytetään suoraan 10 akselilla 73, ja voimansiirto käyttää puolestaan kytkimen 94 välityksellä generaattoria 9. Generaattori 9 toimittaa energiaa laivaverkkoon 100. Jälleen mitataan generaattorin 9 akselilta vääntövärähtelyjen amplitudi ja kulma-asento jatkuvasti ja syötetään harmoniseen analysaattoriin 4. 15 Harmonisessa analysaattorissa 4 tapahtuu vääntövärähtely jen Fourier'n analyysi eri kertaluokan elementteihin sekä tätä seuraava vertailu ennaltamäärättyihin nimellisarvoihin. Korjaussignaalien määrääminen suihkutuspumppuja 61, 62, 63, 64, 65 ja 66 varten voidaan saada kuvien 2A, 2B ja 20 2C laitoksissa samalla tavalla kuin on kuvattu kuvassa 1.In the marine diesel plant depicted in Figure 2C, the shaft 17 of the diesel engine 1 drives a shaft 73 via a clutch 71 with an adjustable ship propeller 72. In this plant, the transmission 93 is driven directly by the shaft 73, and the transmission drives a generator 9 via a clutch 94. The generator 9 supplies power to the ship network 100. the amplitude and angular position of the torsional oscillations are measured continuously from the axis of the generator 9 and fed to the harmonic analyzer 4. In the harmonic analyzer 4, a Fourier analysis of the torsional oscillations for elements of different order and a subsequent comparison with predetermined nominal values takes place. The determination of the correction signals for the spray pumps 61, 62, 63, 64, 65 and 66 can be obtained in the plants of Figures 2A, 2B and 20C in the same manner as illustrated in Figure 1.

Dieselmoottorin 1 ja myös dieselmoottorin käyttämien generaattorien 9 tasakäynnin parantaminen vaatii, että dieselmoottori on olennaisesti muuttumattomassa käyttötilassa. Tämä on laivadiesellaitoksissa yleistä, ja ti-25 lanne on vielä enemmän näin säädettävillä laivan käyttö-potkureilla varustettujen laivadieselkäyttölaitosten yhteydessä ajokäytössä suurehkoja aikavälejä. Hydrauliset tai mekaaniset voimansiirrot 91, 92, 93 kykenevät esimerkiksi pitämään vakiona roottorin 9 kierrosluvun tiettyjen 30 kierroslukumuutosten rajojen sisäpuolella, kuten voi olla tilanne laivakäyttölaitteissa, joissa ei ole säädettävää laivan käyttöpotkuria. Koska laivassa on useita laivagene-raattoreita, usein käyttödieselmoottorien käyttämät ryhmät liitetään laivaverkkoon ainoastaan ajokäytössä avomerellä, 35 missä käyttömoottori käy vakiokierrosluvulla.Improving the idling of the diesel engine 1 and also of the generators 9 driven by the diesel engine requires that the diesel engine be in a substantially unchanged operating state. This is common in marine diesel plants, and the ti-25 lumbar is even more so in the case of marine diesel plants equipped with such adjustable marine propulsion propulsion for longer driving intervals. For example, hydraulic or mechanical transmissions 91, 92, 93 are capable of keeping the rotor 9 speed constant within certain speed variation limits 30, as may be the case with marine propulsion devices without an adjustable ship propeller. Because the ship has multiple ship generators, the groups often used by propulsion diesel engines are connected to the ship network only for offshore operation, 35 where the propulsion engine is running at a constant speed.

a 8 9 4 C 4 oa 8 9 4 C 4 o

On myös mahdollista asettaa generaattorin 9 roottori suoraan akselille 73 ja suunnitella generaattori määrätylle kierrosluvulle, joka vastaa dieselmoottorin kierroslukua jatkuvassa käytössä. Täten sitten esimerkiksi 5 laitoksessa, jollaista kuva 2C esittää, jäävät voimansiirto 93 ja kytkin 94 pois. Vääntövärähtelyt mitattaisiin tässä tapauksessa vääntövärähtelyjen mittarilla 3 akselilta 73 tai akselilta 17.It is also possible to place the rotor of the generator 9 directly on the shaft 73 and to design the generator at a certain speed corresponding to the speed of the diesel engine in continuous operation. Thus, for example, in 5 plants as shown in Figure 2C, the transmission 93 and the clutch 94 are omitted. The torsional vibrations would in this case be measured with a torsional vibration meter 3 from the shaft 73 or the shaft 17.

Kuvan 3 avulla selostetaan kampitähtimenetelmää 10 korjaustekijoiden määrittämiseksi suihkutusmäärän korjaamiseksi ensimmäisen kertaluokan vääntövärähtelyjen minimoimiseksi. Kampitähtimenetelmässä lähdetään esimerkiksi niistä yksinkertaistavista oletuksista, että - keskimääräinen indikoitu yhden sylinterin sylin-15 teripuristus ei poikkea yli 5 % asetusarvosta, - häiriöamplitudi muuttuu lineaarisesti häiriön mukana ja vaihe pysyy samana, - mitattu häiriö, ts. mitattu vääntövärähtely voidaan keskimääräistä indikoitua sylinteripainetta korjaa- 20 maila minimoida kahdessa tai erikoistapauksissa yhdessä sylinterissä ts häiriö tuotetaan vastaavalla sylinterillä.Figure 3 illustrates a crank star method 10 for determining correction factors to correct spray rate to minimize first order torsional vibrations. The crankshaft method is based, for example, on the simplifying assumptions that - the average indicated single-cylinder cylinder-15 blade deviation does not deviate by more than 5% from the set value, - the disturbance amplitude the racket is minimized in two or in special cases in one cylinder i.e. the disturbance is produced by the corresponding cylinder.

Moottorin sytytysjärjestys olkoon 1, 6, 2, 4, 3, 5. Napadiagrammiin 19 on merkitty katkoviivalla kuusisylinte-25 risen moottorin akselin ensimmäisen kertaluokan lasketut vääntövärähtelyvektorit 191-196 kaikkia kuutta tapausta varten, kun yksi sylintereistä saa keskimääräisen indikoidun sylinteripuristuksen 5 % vähennyksen. Nämä vektorit 191-196 muodostavat niinkutsutun ensimmäisen kertaluokan 30 korjauskampitähden. Näiden vektorien 191-196 päät ovat ympyrällä, jonka keskipiste M ei ole napadiagrammin nollapisteessä P, vaan vektorin 190 verran siirretty. Tämä vektori 190 vastaa ideaalisen ts täydellisesti tasapainotetun moottorin vääntövärähtelyvektoria.Let the order of ignition of the engine be 1, 6, 2, 4, 3, 5. The polar diagram 19 shows, on the dashed line, the calculated first-order torque vibration vectors 191-196 of the six-cylinder engine shaft for all six cases when one of the cylinders receives an average indicated cylinder compression of 5%. These vectors 191-196 form the so-called first-order 30 correction crank stars. The ends of these vectors 191-196 are on a circle whose center M is not at the zero point P of the pole diagram, but is displaced by the vector 190. This vector 190 corresponds to the torsional vibration vector of an ideal i.e. perfectly balanced motor.

9 89 4C49 89 4C4

Jos yksittäisistä vektoreista 191-196 vähennetään kustakin tämä vektori 190, niin saadaan siirretty korjaus-kampitähti I9l'-196'.If this vector 190 is subtracted from each of the individual vectors 191-196, a shifted correction crank star I191'-196 'is obtained.

Tämä laskettu kampitähti 191'-196' toimii nyt kes-5 kimääräisen indikoidun sylinteripaineen korjausten määrittämiseksi yhdessä tai kahdessa sylinterissä.This calculated crank star 191'-196 'now works to determine the average indicated cylinder pressure corrections in one or two cylinders.

Jos nyt esimerkiksi mitataan akselissa vääntövärähtely S (amplitudi ja vaihe) ja piirretään vektori siirretyn korjauskampitähden sisään, niin S on siirretyn kor-10 jauskampitähden kahden vektorin välissä, esimerkissämme vektoreiden 191' ja 196' välissä tai sattuu vektoreista 191'-196' yhden suuntaan. Amplitudivektorin S hajoittaminen kahteen vektoriin Sx ja S2 korjauskampitähden kahden vektorin suunnassa tulkitaan siis molempien sylintereiden 15 1 ja 2 häiriönä. Koska korjauskampitähti perustuu häirityn sylinterin alitehojen oletukseen, mutta sylintereillä voi myös olla liian paljon tehoa, tämä hajoittaminen täytyy laskea oikeassa vektorikannassa. Tämä kanta on vektoreista Zj, Zg, Z3 ja Z4 muodostuva pari. Pariyhdistelmän kahta sy-20 linteriä varten oleva korjaustekijä saadaan siten suoraan korjauskampitähdestä.For example, if we now measure the torsional oscillation S (amplitude and phase) on the axis and plot the vector inside the shifted correction crank star, then S is between the two vectors of the shifted correction crank star, in our example between vectors 191 'and 196' or in one direction from vectors 191'-196 '. The decomposition of the amplitude vector S into two vectors Sx and S2 in the direction of the two vectors of the correction crank star is thus interpreted as the disturbance of both cylinders 15 1 and 2. Since the correction crank star is based on the assumption of underspower of the disturbed cylinder, but the cylinders may also have too much power, this scattering must be calculated in the correct vector base. This strain is a pair of vectors Zj, Zg, Z3 and Z4. The correction factor for the two sy-20 cylinders of the pair combination is thus obtained directly from the correction crank star.

Todellisuudessa voi yksi tai useampia sylintereitä olla häiritty. Yksinkertaistettu oletus, että jokainen häiriö johdetaan esimerkiksi kahteen häirittyyn sylinte-25 riin, tekee käytännössä välttämättömäksi suorittaa minimoiminen iteratiivisesti, ts useissa vaiheissa. Yksi ainoa korjaustekijä vain yhtä sylinteriä varten saadaan silloin, kun mitatun häiriön vektori sattuu yhteen vektoreista 191'-196' yhden kanssa.In reality, one or more cylinders may be disturbed. The simplified assumption that each disturbance is led to, for example, two disturbed cylinders makes it practically necessary to perform the minimization iteratively, i.e. in several steps. A single correction factor for only one cylinder is obtained when the vector of the measured disturbance coincides with one of the vectors 191'-196 '.

30 Vaikka korjaustekijoiden laskeminen ensimmäisen kertaluokan häiriöille tässä selostettiin havainnollisuus-syistä graafisessa esimerkissä, on tarkoituksenmukaista määrätä korjaustekijät suihkutuspumpun ohjauksessa 4 laskennallisesti, ts numeerisesti. Analogisella tavalla voi-35 daan määrätä korjaustekijät myös toisen kertaluokan vääntövärähtelyjen minimoimiseksi.30 Although the calculation of the correction factors for first-order disturbances was described here for illustrative reasons in the graphic example, it is expedient to determine the correction factors in the spray pump control 4 numerically, i.e. numerically. In an analogous manner, correction factors can also be determined to minimize second-order torsional oscillations.

10 9 4 C 4 Vääntövärähtelyjen minimoinnin kuvattu tapa on käytännössä osoittautunut hyvin suotuisaksi. Keksintö ei ole mitenkään rajoittunut kuvattuihin sovellutusesimerkkeihin, vaan käsittää mitkä tahansa menetelmät iskumäntäpoltto-5 moottorikoneiden tasakäynnin parantamiseksi, joiden yhtey dessä indikoituun keskimääräiseen puristukseen vaikuttavat korjauskertoimet havaitaan toisella tavalla.10 9 4 C 4 The described method of minimizing torsional vibrations has proved to be very favorable in practice. The invention is in no way limited to the described application examples, but comprises any methods for improving the idling of percussion-combustion-5 engines, in connection with which the correction factors affecting the indicated average compression are detected in a different way.

Keksintöä selostettiin esimerkkien avulla, jotka viittasivat dieselmoottoreihin. Periaatteessa menetelmä on 10 käyttökelpoinen kuitenkin jokaiseen iskumäntäpolttomootto- rikoneeseen, jossa on volumetrinen polttoaineen syöttö sylinteriin.The invention was illustrated by means of examples which referred to diesel engines. In principle, however, the method is applicable to any reciprocating internal combustion engine having a volumetric fuel supply to the cylinder.

Claims

11 a 9 4 G 4

A method for improving the steady-state operation of a three- or more-cylinder percussion-piston internal combustion engine in a constant operating mode in which the indicated mean pressure of at least one cylinder (161-166} is changed, characterized in that at least first-order torsional oscillations are minimized by the torsional oscillations of the shaft or the shaft (12, 22) kinematically connected to the drive shaft by the torsional oscillation measuring device (3), in the second method step a Fourier analysis of the measured 15 torsional oscillations -20 m with predetermined torque oscillations, correction factors for at least two cylinders of the indicated cylinder mean In the fourth method step, the correction factors cause a change in the injection rate of the injection pump (61-61) to at least one of said two cylinders.

Method according to Claim 1, characterized in that the torsional oscillations of the first and second order are minimized.

Method according to one of Claims 1 or 2, characterized in that the torsional oscillations are minimized iteratively, in several steps.

Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the torque oscillations in the shaft (123) of the electric generator (2, 9; 91, 92, 93) driven by the percussion internal combustion engine (1) are measured. shaft (12) directly or via the transmission (8, 81, 82, 83) or which is an extension of the shaft (12) of the percussion internal combustion engine 5, and that minimizing torque oscillations of the generator shaft (123, 89) also minimizes the oscillations of the percussion internal combustion engine shaft (12).

Impact piston internal combustion engine for carrying out the method according to claim 1, characterized by 10 devices (3) for measuring torque oscillations of the drive shaft or the second shaft connected thereto, a harmonic analyzer (4) to which the torque oscillation measurements are input, a calculator (5) amplitude and comparison with predetermined torsional oscillations caused by the cylinder-15 blades (161-166) to determine correction signals for the fuel injection rate of at least one cylinder, and an injection device (61, 62, 63, 64, 65, 66) to which the correction signals are applied and which injects a modified amount of fuel into the cylinder based on the correction signals pe-20 and thus changes the indicated average cylinder compression of this cylinder.

Impact internal combustion engine according to Claim 5, characterized in that it has 3 to 12 cylinders.

Impact internal combustion engine according to Claim 5 or 6, characterized in that it is a low-speed two-stroke diesel engine.

Impact internal combustion engine according to one of Claims 5 to 7, characterized in that the axial extension of the shaft of the reciprocating internal combustion engine is formed as an electric generator shaft and the device (3) for measuring torque vibrations is adapted to measure the torque of the generator shaft (123). . 13 o 9 4 C 4

Reciprocating internal combustion engine according to one of Claims 5 to 8, characterized in that there is a common calculator for Fourier analysis of torque oscillations and a comparison with certain nominal values 5, and a correction signal is determined in the injector (61, 62, 63, 64, 65, 66 ) to change the spraying operation.

Impact internal combustion engine according to one of Claims 5 to 9, characterized in that a transmission is arranged between the main axis (12) and the parallel axis of the internal combustion internal combustion engine (1) and that the device for measuring torsional vibrations is adapted to measure the parallel axis. (9, 89) torsional vibrations. 14 b 9 4 C 4