JP2005002878A - Combustion abnormality detection method for stationary reciprocating engine - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は，複数の気筒を有してなる定置式レシプロエンジンに燃焼異常が発生したことを検出する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
ガスエンジン又はディーゼルエンジン等の据え置きタイプの定置式レシプロエンジンを燃焼運転させ，この燃焼運転による駆動力を利用して発電を行い，かつ上記燃焼運転による冷却水及び排気ガスの排熱を冷暖房機又は給湯器等に利用して，エネルギー効率を向上させたコージェネレーションシステムが知られている。
そして，上記定置式レシプロエンジンに燃焼異常が発生すると，その出力トルクや出力回転数が変動し，定置式レシプロエンジンが停止したり故障（破損）したりするおそれがあるため，このときには上記燃焼異常を検出して対処することが必要になる。
【０００３】
そのため，例えば，レシプロエンジンにおける各気筒（シリンダー）から排気される排気ガスの温度を測定し，いずれかの気筒の排気ガス温度が所定の設定値以下になったときには，この気筒に燃焼異常が発生したことを検出して，レシプロエンジンの燃焼異常を検出する方法がある（従来技術１）。
また，全気筒から排気される排気ガス温度の平均値を算出し，この平均値に対するいずれかの気筒の排気ガス温度の差が，所定の設定値以上になったときに，レシプロエンジンの燃焼異常を検出する方法もある（従来技術２）。このようにレシプロエンジンにおける燃焼異常を検出する方法としては，例えば，特許文献１，２に示すものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭５１−１８７１６号公報
【特許文献２】
特開平６−１０７４９号公報
【０００５】
【解決しようとする課題】
ところで，レシプロエンジンにおける各気筒は，それぞれ同じ条件で燃焼させるよう設定してあっても，気筒毎の個体差，メンテナンスの状態，周囲の環境変動等（レシプロエンジンに加わる負荷，外気温，レシプロエンジンの冷却水温度，空燃比等の変動）に影響されて，各気筒の排気ガス温度にばらつきが生じることがある。
しかしながら，上記従来技術１，２における燃焼異常検出方法は，いずれも燃焼異常の有無の判定を行う時点における各気筒の排気ガス温度を用いて燃焼異常を検出するものであり，各判定を行う時点における排気ガス温度の絶対値に基づいて燃焼異常を検出するものである。
【０００６】
そのため，上記燃焼異常検出方法においては，上記各気筒の排気ガス温度にばらつきがあったときには，このばらつきによる影響を受けてしまい，燃焼異常の検出精度の向上が困難になっている。また，上記ばらつきによって誤判定が生じてしまうことを防止するために，上記所定の設定値に比較的大きな安全率を設定して余裕を持たせる必要があり，早期に燃焼異常を検出することも困難になっている。
【０００７】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，精度よくかつ早期に定置式レシプロエンジンに発生した燃焼異常を検出することができる定置式レシプロエンジンの燃焼異常検出方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題の解決手段】
第１の発明は，複数の気筒を有してなる定置式レシプロエンジンにおける燃焼異常を検出する方法において，
温度センサにより上記各気筒から排気される排気ガスの温度をそれぞれ逐次測定して，該測定を行った各気筒毎の排気ガスの温度を各気筒毎に温度データとして保存し，
上記測定を行ったいずれかの時点を判定時点とすると共に該判定時点よりも前のいずれかの時点を過去時点として，上記各気筒について，上記判定時点における上記温度データと上記過去時点における上記温度データとの差分である温度変化量をそれぞれ求め，
上記全気筒における上記温度変化量の分散値又は標準偏差が所定の設定範囲を超えたときには，上記定置式レシプロエンジンに燃焼異常が発生したことを検出することを特徴とする定置式レシプロエンジンの燃焼異常検出方法にある（請求項１）。
【０００９】
本発明の燃焼異常検出方法は，上記各気筒毎の排気ガスの温度の経時的変化を監視することによって，上記定置式レシプロエンジンにおける燃焼異常の検出を行う。
すなわち，本発明においては，温度センサにより，各気筒から排気される排気ガスの温度をそれぞれ逐次測定し，これを各気筒毎に温度データとして保存する。そして，上記判定時点における温度データと上記過去時点における温度データとの差分である各気筒毎の温度変化量を用いて，上記定置式レシプロエンジンにおける燃焼異常の有無を判定する。
【００１０】
そのため，上記過去時点における各気筒の排気ガスの温度にばらつきが生じていても，このばらつきを生じた状態の過去時点から上記判定時点に至るまでに変化した排気ガスの温度に基づいて，上記燃焼異常の有無の判定を行うことができる。そのため，この判定において，上記ばらつきによる影響を受けることがほとんどなく，定置式レシプロエンジンにおける燃焼異常の検出精度を向上させることができる。
また，上記ばらつきによる影響を受けることがほとんどないため，上記所定の設定範囲に不必要に余裕を持たせなくてもよく，定置式レシプロエンジンに燃焼異常が発生したことを早期に検出することもできる。
【００１１】
さらに，本発明においては，上記のごとく，全気筒における温度変化量の分散値又は標準偏差を用いて，定置式レシプロエンジンにおける燃焼異常の有無を判定する。
すなわち，本発明においては，全気筒において正常燃焼が行われている際の全気筒における温度変化量の分散値又は標準偏差の範囲を，上記所定の設定範囲として求めておく。
【００１２】
そして，判定を行う判定時点における全気筒の温度変化量の分散値又は標準偏差が，上記所定の設定範囲を超えたときに，定置式レシプロエンジンに燃焼異常が発生したことを検出する。そのため，上記過去時点から上記判定時点に至るまでに変化した各気筒毎の排気ガスの温度の違いを，顕著に検出することができる。そのため，定置式レシプロエンジンにおける燃焼異常の検出精度を一層向上させることができ，かつ一層早期に定置式レシプロエンジンに燃焼異常が発生したことを検出することができる。
【００１３】
第２の発明は，複数の気筒を有してなる定置式レシプロエンジンにおける燃焼異常を検出する方法において，
上記定置式レシプロエンジンは，複数の吸気マニホールドを有してなるＶ型エンジンであり，上記各気筒は，所定数毎に上記各吸気マニホールドに接続されており，
温度センサにより上記各気筒から排気される排気ガスの温度をそれぞれ逐次測定して，該測定を行った各気筒毎の排気ガスの温度を各気筒毎に温度データとして保存し，
上記測定を行ったいずれかの時点を判定時点とすると共に該判定時点よりも前のいずれかの時点を過去時点として，上記各気筒について，上記判定時点における上記温度データと上記過去時点における上記温度データとの差分である温度変化量をそれぞれ求め，
上記各吸気マニホールドにそれぞれ接続された複数の気筒の組を気筒組として，いずれかの該気筒組内の全気筒における上記温度変化量の分散値又は標準偏差が上記所定の設定範囲を超えたときには，上記定置式レシプロエンジンに燃焼異常が発生したことを検出することを特徴とする定置式レシプロエンジンの燃焼異常検出方法にある（請求項２）。
【００１４】
本発明の燃焼異常検出方法もまた，上記各気筒毎の排気ガスの温度の経時的変化を監視することによって，上記定置式レシプロエンジンにおける燃焼異常の検出を行う。
そして，本発明においては，複数の吸気マニホールドを有してなるＶ型の定置式レシプロエンジンについて，各吸気マニホールドから各気筒に燃焼用混合気を供給する際に，各吸気マニホールド間に生ずる燃焼用混合気の状態の違いによる影響を受けて各気筒から排気される排気ガスの温度に違いが生じることをも考慮して，定置式レシプロエンジンにおける燃焼異常を検出する。
【００１５】
すなわち，本発明においては，各吸気マニホールドにおける各気筒組毎に，上記燃焼異常が発生していないか否かを判定する。そして，判定を行う判定時点におけるいずれかの上記気筒組内の全気筒における温度変化量の分散値又は標準偏差が上記所定の設定範囲を超えたときに，定置式レシプロエンジンに燃焼異常が発生したことを検出する。
そのため，上記各吸気マニホールド間における燃焼用混合気の状態に違いが生じた場合でも，これを受けて燃焼異常の誤判定をしてしまうことを防止することができる。そのため，定置式レシプロエンジンにおける燃焼異常の検出精度を一層向上させることができる。
その他は，本発明においても上記第１の発明と同様である。
【００１６】
第３の発明は，複数の気筒を有してなる定置式レシプロエンジンにおける燃焼異常を検出する方法において，
温度センサにより上記各気筒から排気される排気ガスの温度をそれぞれ逐次測定して，該測定を行った各気筒毎の排気ガスの温度を各気筒毎に温度データとして保存し，
上記測定を行ったいずれかの時点を判定時点とすると共に該判定時点よりも前のいずれかの時点を過去時点として，上記各気筒について，上記判定時点における上記温度データと上記過去時点における上記温度データとの差分である温度変化量をそれぞれ求め，
いずれかの気筒における上記温度変化量が，残りの気筒における上記温度変化量に比べて所定の設定範囲を外れて異なるときには，上記定置式レシプロエンジンに燃焼異常が発生したことを検出することを特徴とする定置式レシプロエンジンの燃焼異常検出方法にある（請求項３）。
【００１７】
本発明の燃焼異常検出方法もまた，上記各気筒毎の排気ガスの温度の経時的変化を監視することによって，上記定置式レシプロエンジンにおける燃焼異常の検出を行う。
そして，本発明においては，各気筒における温度変化量同士の比較により，定置式レシプロエンジンにおける燃焼異常の有無を判定する。すなわち，本発明においては，各気筒において正常燃焼が行われている際の各気筒間の温度変化量の違いの範囲を，上記所定の設定範囲として求めておく。
【００１８】
そして，判定を行う判定時点におけるいずれかの気筒の温度変化量が，残りの気筒における温度変化量に比べて，上記所定の設定範囲を外れて異なるときに，定置式レシプロエンジンに燃焼異常が発生したことを検出する。
そのため，本発明においても上記発明と同様に，上記判定の際に，上記過去時点における各気筒の排気ガスの温度に生じたばらつきによる影響を受けることがほとんどなく，定置式レシプロエンジンにおける燃焼異常の検出精度を向上させることができ，早期にこの燃焼異常を検出することができる。
なお，上記いずれかの気筒は，１つの気筒となる場合だけでなく，２つ以上の気筒と場合もある。
【００１９】
第４の発明は，複数の気筒を有してなる定置式レシプロエンジンにおける燃焼異常を検出する方法において，
上記定置式レシプロエンジンは，複数の吸気マニホールドを有してなるＶ型エンジンであり，上記各気筒は，所定数毎に上記各吸気マニホールドに接続されており，
温度センサにより上記各気筒から排気される排気ガスの温度をそれぞれ逐次測定して，該測定を行った各気筒毎の排気ガスの温度を各気筒毎に温度データとして保存し，
上記測定を行ったいずれかの時点を判定時点とすると共に該判定時点よりも前のいずれかの時点を過去時点として，上記各気筒について，上記判定時点における上記温度データと上記過去時点における上記温度データとの差分である温度変化量をそれぞれ求め，
上記各吸気マニホールドにそれぞれ接続された複数の気筒の組を気筒組として，いずれかの該気筒組内のいずれかの気筒における上記温度変化量が，当該気筒組内の残りの気筒における上記温度変化量に比べて所定の設定範囲を外れて異なるときには，上記定置式レシプロエンジンに燃焼異常が発生したことを検出することを特徴とする定置式レシプロエンジンの燃焼異常検出方法にある（請求項４）。
【００２０】
本発明の燃焼異常検出方法もまた，上記各気筒毎の排気ガスの温度の経時的変化を監視することによって，上記定置式レシプロエンジンにおける燃焼異常の検出を行う。
そして，本発明においては，上記第２の発明と同様に，Ｖ型の定置式レシプロエンジンにおける各吸気マニホールド間に生ずる燃焼用混合気の状態の違いを考慮して，各吸気マニホールドにおける各気筒組毎に，上記燃焼異常が発生していないか否かを判定する。
【００２１】
そして，本発明においては，判定を行う判定時点におけるいずれかの気筒組内のいずれかの気筒における温度変化量が，当該気筒組内の残りの気筒における温度変化量に比べて所定の設定範囲を外れて異なるときに，上記定置式レシプロエンジンに燃焼異常が発生したことを検出する。
そのため，上記各吸気マニホールド間における燃焼用混合気の状態に違いが生じた場合でも，これを受けて燃焼異常の誤判定をしてしまうことを防止することができる。そのため，定置式レシプロエンジンにおける燃焼異常の検出精度を一層向上させることができる。
その他は，本発明においても上記第３の発明と同様である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
上記第１〜第４の発明において，上記定置式レシプロエンジンとは，自動車等の移動を目的とした乗物に使用するレシプロエンジンではなく，使用場所に据え置いて使用するレシプロエンジンのことをいう。この定置式レシプロエンジンとしては，例えば，コンプレッサ又は発電機の駆動を行うものがあり，また，ヒートポンプの動力として用いるもの等もある。また，定置式レシプロエンジンは，コージェネレーションシステムに用いることもできる。。
【００２３】
また，上記定置式レシプロエンジンとしては，例えば，定置式ガスエンジン又は定置式ディーゼルエンジン等がある。また，定置式レシプロエンジンの気筒数は，２気筒以上にすることができ，例えば，４気筒，６気筒，８気筒，１０気筒又は１２気筒とすることができる。
また，上記第１，第３の発明において，定置式レシプロエンジンとしては，直列エンジン又はＶ型エンジン等のいずれのタイプのものも用いることができる。
【００２４】
また，上記第１，第２の発明において，上記全気筒における温度変化量の分散値は，上記各気筒毎に上記温度変化量を二乗したものの全気筒分の総和から，上記温度変化量の全気筒分の総和を二乗したものを差し引いた分散データに基づいて算出することができる。
そして，気筒数をｎとし，各気筒における温度変化量をＤ（ｉ）としたときには，上記分散データは，ｎΣＤ（ｉ）２−｛ΣＤ（ｉ）｝２；（ｉ＝１〜ｎ）に基づいて求めることができる。
【００２５】
また，上記各気筒組内の全気筒における温度変化量の分散値もまた，上記と同様に分散データに基づいて算出することができる。そして，各気筒組内の気筒数をｍとし，各気筒組内の各気筒における温度変化量をＤ（ｉ）としたときには，上記各気筒組毎の分散データは，ｍΣＤ（ｉ）２−｛ΣＤ（ｉ）｝２；（ｉ＝１〜ｍ）に基づいて求めることができる。
【００２６】
また，上記分散値は，上記各気筒毎の上記温度変化量から全気筒における温度変化量の平均値を差し引いたものの二乗の全気筒分の総和としての分散データに基づいて算出することもできる。そして，気筒数をｎとし，各気筒における温度変化量をＤ（ｉ）とし，全気筒における温度変化量の平均値をＤｘとしたときには，分散データＢは，Σ｛Ｄ（ｉ）−Ｄｘ｝２；（ｉ＝１〜ｎ）に基づいて求めることもできる。また，このことは，上記各気筒組内の全気筒における温度変化量の分散値についても同様である。
なお，上記標準偏差は，上記分散データの平方根に基づいて算出することができる。
【００２７】
また，上記第１〜第４の発明において，上記過去時点は，上記判定時点の直前に上記温度センサが測定を行った直前時点よりもさらに前の時点とすることが好ましい（請求項５）。
この場合には，上記温度センサが逐次測定を行う時間間隔を短くして一層早期な定置式レシプロエンジンの燃焼異常検出を実現すると共に，上記燃焼異常の判定に使用する過去時点を上記判定時点の直前ではなく，さらに過去に遡った時点として，上記温度変化量が顕著に現れるようにすることができる。そのため，定置式レシプロエンジンにおける燃焼異常の検出精度を一層向上させることができ，一層早期にこの燃焼異常を検出することができる。
【００２８】
また，上記定置式レシプロエンジンの燃焼異常検出方法においては，上記温度変化量の絶対値が最も大きな気筒が燃焼異常が発生した気筒であると検出することができる（請求項６）。
この場合には，上記定置式レシプロエンジンにおいて，燃焼異常が発生した気筒を特定することができる。そのため，上記燃焼異常に容易に対処することができる。
【００２９】
【実施例】
以下に，図面を用いて本発明の定置式レシプロエンジンの燃焼異常検出方法にかかる実施例につき説明する。
（実施例１）
図１，図２に示すごとく，本例の定置式レシプロエンジン２の燃焼異常検出方法は，複数の気筒２１〜２６を有してなる定置式レシプロエンジン２の燃焼運転中に発生した失火又は燃焼不良等の燃焼異常を検出する方法である。
すなわち，本例の燃焼異常検出方法においては，まず，温度センサ２７により上記各気筒２１〜２６から排気される排気ガスの温度をそれぞれ逐次測定し，この測定を行った各気筒２１〜２６毎の排気ガスの温度を各気筒２１〜２６毎に温度データＴ（ｉ）（ｉ＝１〜６）として保存する。
【００３０】
次いで，上記測定を行ったいずれかの時点を判定時点ｔａとすると共にこの判定時点ｔａよりも前のいずれかの時点を過去時点ｔｂとして，上記各気筒２１〜２６について，上記判定時点ｔａにおける温度データＴ（ｉ）ａと上記過去時点ｔｂにおける温度データＴ（ｉ）ｂとの差分である温度変化量Ｄ（ｉ）をそれぞれ求める。
そして，上記全気筒２１〜２６における上記温度変化量Ｄ（ｉ）の分散値Ｂ又は標準偏差Ｆが，所定の設定範囲Ａを超えたときには，上記定置式レシプロエンジン２に燃焼異常が発生したことを検出する。
【００３１】
以下に，これを詳説する。
本例の燃焼異常検出方法は，図２に示すごとく，定置式レシプロエンジン２の燃焼運転による駆動力を利用して発電機３を作動させると共に，上記燃焼運転の際に生じた冷却水及び排気ガスを冷暖房装置又は給湯器等である排熱利用手段４に利用するコージェネレーションシステム１において用いる。
【００３２】
すなわち，このコージェネレーションシステム１は，上記定置式レシプロエンジン２，上記発電機３，上記排熱利用手段４，及び上記温度センサ２７により測定した排気ガスの温度を利用して定置式レシプロエンジン２の燃焼異常の検出を行うための制御手段５を有してなる。上記温度センサ２７は，上記定置式レシプロエンジン２における複数の気筒２１〜２６の排気口にそれぞれ配設されており，各気筒２１〜２６の排気口を通過する排気ガスの温度をそれぞれ測定することができる。
【００３３】
また，本例の定置式レシプロエンジン２は，空気と燃料とを混合した燃焼用混合気を各気筒２１〜２６に供給する吸気マニホールド（図示略）を有している。上記定置式レシプロエンジン２は，複数の気筒を直列に配列してなる直列エンジンであり，本例では，１つの吸気マニホールドに対して直列に６つの気筒２１〜２６を接続してなる。また，本例の定置式レシプロエンジン２は，都市ガス（１３Ａ等）を利用して燃焼運転を行うガスエンジンである。
【００３４】
また，図２に示すごとく，上記制御手段５は，上記定置式レシプロエンジン２に燃焼異常が発生したことを検出したときには，この燃焼異常の検出を発報することができる発報手段５１を備えている。この発報手段５１は，燃焼異常を知らせるためのブザーによる警報であってもよく，ディスプレイによる異常表示，異常表示ランプの点灯等による異常表示であってもよい。
また，制御手段５は，定置式レシプロエンジン２において燃焼異常が発生したと検出した気筒２１〜２６の気筒番号を表示する表示手段５２を備えている。この表示手段５２は，燃焼異常を検出した気筒番号を表示するディスプレイ又はランプ等とすることができる。
【００３５】
本例においては，各温度センサ２７によって逐次測定を行う時間間隔（サンプリングタイム）は０．５［秒］とする。このサンプリングタイムは，０．１〜１２０［秒］のうちで任意に選択した時間とすることができる。また，これに合わせて，上記過去時点ｔｂは，判定時点ｔａから０．１〜１２０［秒］前のうちで任意に選択した時点とすることができる。
【００３６】
本例の過去時点ｔｂは，上記判定時点ｔａの直前に温度センサ２７が測定を行った直前時点（０．５［秒］前の時点）よりもさらに前の時点とした。すなわち，本例の過去時点ｔｂは，上記判定時点ｔａよりも５［秒］前の時点とした。
このように，サンプリングタイムを０．５［秒］と短くして早い時期に燃焼異常検出を可能にすると共に，異常判定に使用する過去時点ｔｂを判定時点ｔａの直前ではなく，さらに過去に遡った時点とすることにより，上記各気筒２１〜２６の温度変化量Ｄ（ｉ）の違いが顕著に現れるようにすることができる。
【００３７】
また，上記燃焼異常検出方法において，上記定置式レシプロエンジン２に燃焼異常を検出したときには，上記６つの気筒２１〜２６のうちの上記温度変化量Ｄ（ｉ）の絶対値が最も大きな気筒が燃焼異常が発生した気筒であると検出することができる。そして，定置式レシプロエンジン２において，燃焼異常が発生した気筒２１〜２６を特定することができ，この燃焼異常に容易に対処することができる。
【００３８】
本例の燃焼異常検出方法は，上記定置式レシプロエンジン２における各気筒２１〜２６毎の排気ガスの温度の経時的変化を監視することによって，定置式レシプロエンジン２に発生した燃焼異常を検出する。
以下に，図１を用いて，定置式レシプロエンジン２に発生した燃焼異常を検出する方法につき詳説する。
【００３９】
定置式レシプロエンジン２の燃焼運転を行う前には，予め，全気筒２１〜２６において正常燃焼が行われている際の全気筒２１〜２６における温度変化量Ｄ（ｉ）の分散値Ｂの範囲を測定する。そして，本例では，上記正常燃焼が行われている際の分散値Ｂの範囲に，若干の安全率を掛けて，所定の設定範囲Ａとした。具体的には，本例の所定の設定範囲Ａは，Ａ＝０〜１０として設定した。
【００４０】
そして，図１のステップＳ１０１において，定置式レシプロエンジン２を燃焼運転させて，コージェネレーションシステム１の運転を開始する。次いで，Ｓ１０２において，制御手段５は，定置式レシプロエンジン２における各気筒２１〜２６から排気された排気ガスの温度を，各気筒２１〜２６に設けた温度センサ２７によってそれぞれ測定する。そして，Ｓ１０３において，制御手段５は，測定を行った各気筒２１〜２６の排気ガスの温度を，各気筒２１〜２６毎に温度データＴ（ｉ）（ｉ＝１〜６）として保存する。
【００４１】
次いで，Ｓ１０４において，上記各気筒２１〜２６について，上記判定時点ｔａとしての現時点ｔａにおける温度データＴ（ｉ）ａと，上記過去時点ｔｂにおける温度データＴ（ｉ）ｂとの差分である温度変化量Ｄ（ｉ）をそれぞれ求める。本例の過去時点ｔｂは，現時点ｔａから５［秒］前の時点としたため，温度変化量Ｄ（ｉ）は，現時点ｔａにおける温度データＴ（ｉ）ａと，５［秒］前の過去時点ｔｂにおける温度データＴ（ｉ）ｂとの差分として求める。
【００４２】
次いで，Ｓ１０５において，現時点ｔａにおける全気筒２１〜２６の温度変化量Ｄ（ｉ）の分散値Ｂを求める。そして，Ｓ１０６において，この分散値Ｂが，上記正常と判定されるための所定の設定範囲Ａを超えているか否かを判別する。
【００４３】
Ｓ１０６における判別がＹｅｓのときには，現時点ｔａにおける分散値Ｂが所定の設定範囲Ａを超えているとして，制御手段５は定置式レシプロエンジン２の燃焼異常を検出する。このとき，Ｓ１０７において，制御手段５は，上記発報手段５１を用いて異常を発報し，次いで，Ｓ１０８において，制御手段５は，上記６つの気筒２１〜２６のうちの上記温度変化量Ｄ（ｉ）の絶対値が最も大きな気筒を検出する。そして，Ｓ１０９において，制御手段５は，この温度変化量Ｄ（ｉ）の絶対値が最も大きな気筒の番号を上記表示手段５２により表示する。その後は，再びＳ１０２を実行する。
【００４４】
一方で，Ｓ１０６における判別がＮｏのときには，現時点ｔａにおける分散値Ｂが所定の設定範囲Ａ内にあるとして，制御手段５は定置式レシプロエンジン２の正常燃焼状態を検出し，その後，再びＳ１０２を実行する。
以降は，上記Ｓ１０２からＳ１０７を適宜繰り返して行い，定置式レシプロエンジン２における燃焼異常の有無の検出をリアルタイムに行うことができる。また，図１中には省略してあるが，制御手段５は，任意のタイミングで定置式レシプロエンジン２の運転終了の信号を受けたときには，コージェネレーションシステム１の運転を終了することができる。
【００４５】
以下に，上記各気筒２１〜２６毎に温度変化量Ｄ（ｉ）を求め，全気筒２１〜２６における温度変化量Ｄ（ｉ）の分散値Ｂを求める際に使用した式を示す。
表１は，本例の定置式レシプロエンジン２における気筒は６つあり，判定時点ｔａにおける各温度データＴ（ｉ）ａをＴ（１）ａ〜Ｔ（６）ａとし，過去時点ｔｂにおける各温度データＴ（ｉ）ｂをＴ（１）ｂ〜Ｔ（６）ｂとして，各温度変化量Ｄ（ｉ）をＤ（１）〜Ｄ（６）として求めることを示すものである。また，各温度変化量Ｄ（ｉ）は，Ｄ（ｉ）＝Ｔ（ｉ）ａ−Ｔ（ｉ）ｂとして求められる。
また，分散値Ｂは数１によって求めることができる。ここで，ｉは第１〜第６気筒２１〜２６のいずれかを示し，ｎは気筒数（本例では６）を示している。なお，分散値Ｂに代えて，数２に示すように標準偏差Ｆを用いることもできる。
【００４６】
【表１】
【数１】
【数２】
なお，上記分散値Ｂは，数３，数４によって求めることもできる。ここで，Ｄｘは，上記判定時点ｔａにおける全気筒２１〜２６の温度変化量Ｄ（ｉ）の平均値を示す。また，この場合においても，分散値Ｂに代えて，数５に示したように標準偏差Ｆを用いることもできる。
【００５０】
【数３】
【数４】
【数５】
また，表２には，上記各気筒２１〜２６毎に温度変化量Ｄ（ｉ）を求めると共に全気筒２１〜２６における温度変化量Ｄ（ｉ）の分散値Ｂを求めた例を示す。同表には，上記各気筒２１〜２６に設けた各温度センサ２７により測定した３つの時点，すなわち２３１７［秒］，２３２２［秒］，２３２７［秒］の各時間における各気筒２１〜２６の温度データＴ（ｉ），温度変化量Ｄ（ｉ）及び分散値Ｂを示す。
時間２３２２［秒］においては，この時間を判定時点ｔａとすると共に時間２３１７［秒］を過去時点ｔｂとして，温度変化量Ｄ（ｉ）及び分散値Ｂを求めており，分散値Ｂは０．２８となった。そのため，この分散値Ｂ（０．２８）は，上記所定の設定範囲Ａ（０〜１０）内にあり，正常と判定された。
【００５４】
一方で，時間２３２７［秒］においては，この時間を判定時点ｔａとすると共に時間２３２２［秒］を過去時点ｔｂとして，温度変化量Ｄ（ｉ）及び分散値Ｂを求めており，分散値Ｂは５２．３９となった。そのため，この分散値Ｂ（５２．３９）は，上記所定の設定範囲Ａ（０〜１０）を外れており，異常と判定され，定置式レシプロエンジン２の燃焼異常を検出することができた。
そして，時間２３２７［秒］においては，各気筒２１〜２６のうち，第５気筒２５の温度変化量Ｄ（５）の絶対値が２０と一番大きく，この第５気筒２５に燃焼異常が発生したことが検出できた。
【００５５】
【表２】
また，図３には，上記定置式レシプロエンジン２の燃焼異常検出方法において，燃焼異常の発生を検出した状況をグラフにして示す。同図において，時間２１５０［秒］〜２８００［秒］ぐらいでは，分散値Ｂが１０を超えて大きくなっており，定置式レシプロエンジン２に燃焼異常が発生したことがわかる。一方で，時間２０００［秒］〜２１５０［秒］及び２８００［秒］〜３０００［秒］では，分散値Ｂが２未満と小さくなっており，定置式レシプロエンジン２が正常に動作したことがわかる。
【００５７】
本例においては，上述したように，各気筒２１〜２６について，温度センサ２７により測定を行った判定時点ｔａとしての現時点ｔａにおける温度データＴ（ｉ）ａと，これよりも前の過去時点ｔｂにおける温度データＴ（ｉ）ｂとの差分を温度変化量Ｄ（ｉ）として求め，この温度変化量Ｄ（ｉ）の分散値Ｂにより定置式レシプロエンジン２の燃焼異常の有無の判定を行った。すなわち，本例では，各気筒２１〜２６毎の排気ガスの温度の経時的変化を監視することによって，定置式レシプロエンジン２における燃焼異常の検出を行った。
【００５８】
そのため，上記過去時点ｔｂにおける各気筒２１〜２６の排気ガスの温度にばらつきが生じていても，このばらつきを生じた状態の過去時点ｔｂから上記判定時点ｔａに至るまでに変化した排気ガスの温度に基づいて，燃焼異常の有無を判定することができる。そのため，上記判定において，上記ばらつきによる影響を受けることがほとんどなく，定置式レシプロエンジン２における燃焼異常の検出精度を向上させることができる。
また，上記ばらつきによる影響を受けることがほとんどないため，上記所定の設定範囲Ａに持たせる安全率も小さくすることができ，定置式レシプロエンジン２に燃焼異常が発生したことを早期に検出することもできる。
【００５９】
さらに，上記分散値Ｂを用いた異常判定により，上記過去時点ｔｂから上記判定時点ｔａに至るまでに変化した各気筒２１〜２６毎の排気ガスの温度の違いを，顕著に検出することができる。そのため，定置式レシプロエンジン２における燃焼異常の検出精度を一層向上させることができ，かつ一層早期に定置式レシプロエンジン２に燃焼異常が発生したことを検出することができる。
【００６０】
（実施例２）
本例は，図４に示すごとく，複数の吸気マニホールド２８を有してなるＶ型タイプの定置式レシプロエンジン２について，各吸気マニホールド２８間に生じるおそれがある燃焼用混合気Ｇ１の状態の違いを考慮して，上記燃焼異常の検出精度を一層向上させる例である。
Ｖ型タイプの定置式レシプロエンジン２は，クランク軸（図示略）を中心にしてＶ字状に配設した一対の気筒２０１〜２１２を複数配列してなるものである。そして，本例の各気筒２０１〜２１２は，所定の気筒数毎に各吸気マニホールド２８に接続されている。
【００６１】
図４に示すごとく，本例の吸気マニホールド２８は２つあり，Ｖ字状の右側に位置する右側吸気マニホールド２８Ｒと左側に位置する左側吸気マニホールド２８Ｌとがある。そして，複数に配列されたＶ字を形成する一対の気筒２０１〜２１２のうちの右側に位置するものを右側吸気マニホールド２８Ｒに接続し，左側に位置するものを左側吸気マニホールド２８Ｌに接続している。
【００６２】
具体的には，本例の定置式レシプロエンジン２は，ガスエンジンであると共に１２気筒のＶ型エンジンであり，右側吸気マニホールド２８ＲにはＶ字状の右側に位置する第１〜第６気筒２０１〜２０６を接続し，左側吸気マニホールド２８Ｌには，Ｖ字状の左側に位置する第７〜第１２気筒２０７〜２１２を接続している。そして，右側吸気マニホールド２８Ｒに接続された第１〜第６気筒２０１〜２０６は，右側気筒組（Ｒバンク）を構成し，左側吸気マニホールド２８Ｌに接続された第７〜第１２気筒２０７〜２１２は，左側気筒組（Ｌバンク）を構成する。
【００６３】
また，各吸気マニホールド２８Ｒ，Ｌには，空気と燃料との燃焼用混合気Ｇ１を圧縮して多くの燃焼用混合気Ｇ１を各気筒２０１〜２１２に供給するための過給機２８１が接続されている。なお，定置式レシプロエンジン２をディーゼルエンジンとしたときには，過給機２８１は空気を圧縮することになる。
また，各気筒２０１〜２１２の排気口にはそれぞれ温度センサ２７が設けてあり，各気筒２０１〜２１２の排気口は，排気マニホールド２９にそれぞれ接続されている。
【００６４】
本例においては，判定を行う判定時点ｔａにおける全気筒２０１〜２１２の温度変化量Ｄ（ｉ）の分散値Ｂが，上記所定の設定範囲Ａを超え，かつ，判定を行う判定時点ｔａにおけるいずれかの気筒組内の全気筒２０１〜２０６又は２０７〜２１２の温度変化量Ｄ（ｉ）の気筒組分散値Ｂ１もまた上記所定の設定範囲Ａを超えたときに，定置式レシプロエンジン２に燃焼異常が発生したことを検出する。
【００６５】
なお，気筒組分散値Ｂ１は，上述した実施例１の数１又は数３，４におけるＢを用い，右側気筒組の気筒２０１〜２０６についての気筒組分散値Ｂ１と，左側気筒組の気筒２０７〜２１２についての気筒組分散値Ｂ１として求めることができる。また，気筒組分散値Ｂ１を用いる代わりに気筒組標準偏差Ｆ１を用いても勿論よい。気筒組標準偏差Ｆ１についても，上述した実施例１の数２又は数５におけるＦを用い，右側及び左側の各気筒組毎に求めることができる。
【００６６】
上記定置式レシプロエンジン２の燃焼運転の際には，上記各吸気マニホールド２８Ｒ，Ｌに接続された各過給機２８１の個体差等によって，各吸気マニホールド２８Ｒ，Ｌ間において，これらを流れる燃焼用混合気Ｇ１の状態に違いが生じることがある。そして，この違いが生じた際には，右側気筒組における気筒２０１〜２０６から排出される排気ガスＧ２の温度と，左側気筒組における気筒２０７〜２１２から排出される排気ガスＧ２の温度とに違いが生じることがある。
【００６７】
そして，この場合には，いずれかの気筒２０１〜２１２に燃焼異常が発生していないにも拘わらず，上記判定時点ｔａにおける全気筒２０１〜２１２の温度変化量Ｄ（ｉ）の分散値Ｂが，上記所定の設定範囲Ａを超えてしまうおそれがある。そこで，本例では，上記判定時点ｔａにおけるいずれかの気筒組内の全気筒２０１〜２０６又は２０７〜２１２の温度変化量Ｄ（ｉ）の気筒組分散値Ｂ１もまた所定の設定範囲Ａを超えたときに，はじめて上記燃焼異常を検出する。
【００６８】
そのため，上記各吸気マニホールド２８Ｒ，Ｌ間における燃焼用混合気Ｇ１の状態に違いが生じた場合でも，これを受けて燃焼異常の誤判定をしてしまうことを防止することができる。そのため，定置式レシプロエンジン２における燃焼異常の検出精度を一層向上させることができる。
その他は，本例においても，上記実施例１と同様であり，実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００６９】
なお，本例の異常検出方法において，上記全気筒２０１〜２１２の温度変化量Ｄ（ｉ）の分散値Ｂが，上記所定の設定範囲Ａを超えているか否かは監視せず，上記いずれかの気筒組内の全気筒２０１〜２０６又は２０７〜２１２の温度変化量Ｄ（ｉ）の気筒組分散値Ｂ１が上記所定の設定範囲Ａを超えているか否かを監視するだけによっても，定置式レシプロエンジン２に燃焼異常が発生したことを検出することができる。この場合においても，上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００７０】
（実施例３）
本例は，上記定置式レシプロエンジン２における燃焼異常の有無の判定において，上記分散値Ｂ又は標準偏差Ｆを用いる代わりに，いずれかの気筒２１〜２６における上記温度変化量Ｔ（ｉ）が，残りの気筒２１〜２６における上記温度変化量Ｔ（ｉ）に比べて所定の設定範囲Ａ’を外れて異なるときに，上記定置式レシプロエンジン２に燃焼異常が発生したことを検出する例である。
【００７１】
すなわち，本例では，複数の気筒２１〜２６のうちのある１つの気筒を基準気筒とし，この基準気筒における温度変化量Ｔ（ｉ）に対して他の残りの気筒における温度変化量Ｔ（ｉ）が所定の設定範囲Ａ’を外れて異なるかによって定置式レシプロエンジン２の燃焼異常の検出を行う。
なお，本例の燃焼異常検出方法に用いる定置式レシプロエンジン２の構成は，図２に示したように，上記実施例１の構成と同様である。
【００７２】
具体的には，本例においても，上記実施例１と同様に表２を用いて説明する。すなわち，本例では，第１気筒２１を基準気筒とし，この第１気筒２１における温度変化量Ｔ（１）と，他の残りの気筒２２〜２６における温度変化量Ｔ（２）〜Ｔ（６）との差分としての差分量Ｅ（２）〜Ｅ（６）が所定の設定範囲Ａ’内にあるか否かを判定する。ここで，本例の所定の設定範囲Ａ’は，±１０［℃］とした。
【００７３】
表２において，時間２３２２［秒］を判定時点ｔａとしたときには，過去時点ｔｂを時間２３１７［秒］としている。そして，２３２２［秒］における判定においては，第２気筒２２の差分量Ｅ（２）は，Ｅ（２）＝Ｄ（２）−Ｄ（１）＝＋０．５となり，第３気筒２３の差分量Ｅ（３）は，Ｅ（３）＝Ｄ（３）−Ｄ（１）＝０となり，第４気筒２４の差分量Ｅ（４）は，Ｅ（４）＝Ｄ（４）−Ｄ（１）＝−１．０となり，第５気筒２５の差分量Ｅ（５）は，Ｅ（５）＝Ｄ（５）−Ｄ（１）＝−０．５となり，第６気筒２６の差分量Ｅ（６）は，Ｅ（６）＝Ｄ（６）−Ｄ（１）＝＋０．５となる。そのため，第２〜第６のいずれの気筒２２〜２６の差分量Ｅ（２）〜Ｅ（６）も，上記所定の設定範囲Ａ’内にあり，正常と判定された。
【００７４】
一方で，時間２３２７［秒］を判定時点ｔａとしたときには，過去時点ｔｂを時間２３２２［秒］としている。そして，２３２７［秒］における判定においては，第２気筒２２の差分量Ｅ（２）は，Ｅ（２）＝Ｄ（２）−Ｄ（１）＝＋０．５となり，第３気筒２３の差分量Ｅ（３）は，Ｅ（３）＝Ｄ（３）−Ｄ（１）＝−１．０となり，第４気筒２４の差分量Ｅ（４）は，Ｅ（４）＝Ｄ（４）−Ｄ（１）＝−６．０となり，第５気筒２５の差分量Ｅ（５）は，Ｅ（５）＝Ｄ（５）−Ｄ（１）＝−１９．５となり，第６気筒２６の差分量Ｅ（６）は，Ｅ（６）＝Ｄ（６）−Ｄ（１）＝＋１．０となる。そのため，第６気筒２６の差分量Ｅ（６）が，上記所定の設定範囲Ａ’を外れており，定置式レシプロエンジン２に燃焼異常が発生したことが検出された。
【００７５】
なお，基準気筒とした第１気筒２１に燃焼異常が発生しているときには，第２〜第６の気筒２２〜２６における差分量Ｅ（２）〜Ｅ（６）が上記所定の設定範囲Ａ’を外れることになり，この場合でも定置式レシプロエンジン２の燃焼異常を検出することができる。また，本例においては，上記各気筒２１〜２６の差分量Ｅ（１）〜Ｅ（６）から，どこの気筒２１〜２６に燃焼異常が発生したかを検出することもできる。
その他は，本例においても，上記実施例１と同様であり，実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００７６】
また，本例においても，上記実施例２と同様に，定置式レシプロエンジン２はＶ型エンジンとすることができ，各吸気マニホールド２８Ｒ，Ｌにおける各気筒組毎に，上記燃焼異常が発生していないか否かを判定することもできる。この場合には，判定を行う判定時点ｔａにおけるいずれかの気筒組内のいずれかの気筒２０１〜２０６又は２０７〜２１２における温度変化量Ｄ（ｉ）が，当該気筒組内の残りの気筒２０１〜２０６又は２０７〜２１２における温度変化量Ｄ（ｉ）に比べて所定の設定範囲Ａ’を外れて異なるときに，上記定置式レシプロエンジン２に燃焼異常が発生したことを検出することができる。また，この場合には，各吸気マニホールド２８Ｒ，Ｌ間における燃焼用混合気の状態に違いが生じた場合でも，これを受けて燃焼異常の誤判定をしてしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，定置式レシプロエンジンの燃焼異常検出方法を利用するコージェネレーションシステムを示す説明図。
【図２】実施例１における，定置式レシプロエンジンの燃焼異常検出方法を示すフローチャート。
【図３】実施例１における，横軸に時間ｔをとると共に縦軸に各気筒における温度データＤ（ｉ）及び分散値Ｂをとり，定置式レシプロエンジンの燃焼異常の有無の判定を行った状況を示すグラフ。
【図４】実施例２における，吸気マニホールドを複数有するＶ型タイプの定置式レシプロエンジンを示す説明図。
【符号の説明】
１．．．コージェネレーションシステム，
２．．．定置式レシプロエンジン，
２１〜２６．．．各気筒，
２７．．．温度センサ，
２８．．．吸気マニホールド，
３．．．発電機，
ｔａ．．．判定時点，
ｔｂ．．．過去時点，
Ｔ（ｉ）．．．温度データ，
Ｔ（ｉ）ａ．．．判定時点における温度データ，
Ｔ（ｉ）ｂ．．．過去時点における温度データ，
Ｄ（ｉ）．．．温度変化量，
Ｂ．．．分散値，
Ｆ．．．標準偏差，
Ａ．．．所定の設定範囲，[0001]
【Technical field】
The present invention relates to a method for detecting that a combustion abnormality has occurred in a stationary reciprocating engine having a plurality of cylinders.
[0002]
[Prior art]
A stationary type reciprocating engine such as a gas engine or a diesel engine is burned, power is generated using the driving force of the burning operation, and the exhaust heat of the cooling water and exhaust gas from the burning operation is supplied to an air conditioner or Cogeneration systems with improved energy efficiency are known for use in water heaters.
If a combustion abnormality occurs in the stationary reciprocating engine, the output torque and output speed fluctuate, and the stationary reciprocating engine may stop or fail (damage). Need to be detected and dealt with.
[0003]
Therefore, for example, when the temperature of exhaust gas exhausted from each cylinder (cylinder) in a reciprocating engine is measured and the exhaust gas temperature of any cylinder falls below a predetermined set value, combustion abnormality occurs in this cylinder. There is a method for detecting this and detecting a combustion abnormality of a reciprocating engine (prior art 1).
Also, the average value of the exhaust gas temperature exhausted from all the cylinders is calculated, and when the difference in the exhaust gas temperature of any cylinder with respect to this average value exceeds a predetermined set value, the combustion abnormality of the reciprocating engine is detected. There is also a method for detecting the above (prior art 2). As a method for detecting a combustion abnormality in a reciprocating engine in this way, for example, there are methods disclosed in
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No.51-18716
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-10799
[0005]
[Problems to be solved]
By the way, even if each cylinder in a reciprocating engine is set to burn under the same conditions, individual differences among cylinders, maintenance conditions, surrounding environmental fluctuations, etc. (load applied to the reciprocating engine, outside temperature, reciprocating engine, etc.) Variations in the exhaust gas temperature of each cylinder may be affected by fluctuations in the cooling water temperature, air-fuel ratio, etc.
However, the combustion abnormality detection methods in the above
[0006]
Therefore, in the above-described combustion abnormality detection method, when there is a variation in the exhaust gas temperature of each cylinder, it is affected by this variation, and it is difficult to improve the detection accuracy of the combustion abnormality. In addition, in order to prevent erroneous determination due to the variation, it is necessary to provide a margin by setting a relatively large safety factor for the predetermined set value, and it is possible to detect a combustion abnormality at an early stage. It has become difficult.
[0007]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and is intended to provide a combustion abnormality detection method for a stationary reciprocating engine capable of detecting a combustion abnormality occurring in the stationary reciprocating engine with high accuracy and early. To do.
[0008]
[Means for solving problems]
A first invention is a method for detecting a combustion abnormality in a stationary reciprocating engine having a plurality of cylinders.
The temperature of the exhaust gas exhausted from each cylinder is sequentially measured by the temperature sensor, and the temperature of the exhaust gas for each cylinder for which the measurement has been performed is stored as temperature data for each cylinder.
Any time point at which the measurement is performed is set as a determination time point, and any time point before the determination time point is a past time point, and the temperature data at the determination time point and the temperature at the past time point are determined for each cylinder. Obtain the temperature change, which is the difference from the data,
Combustion of a stationary reciprocating engine characterized by detecting that a combustion abnormality has occurred in the stationary reciprocating engine when a dispersion value or standard deviation of the temperature change amount in all the cylinders exceeds a predetermined setting range. It is in the abnormality detection method (claim 1).
[0009]
In the combustion abnormality detection method of the present invention, the combustion abnormality in the stationary reciprocating engine is detected by monitoring the temporal change in the temperature of the exhaust gas for each cylinder.
That is, in the present invention, the temperature of the exhaust gas exhausted from each cylinder is sequentially measured by the temperature sensor, and this is stored as temperature data for each cylinder. Then, the presence or absence of combustion abnormality in the stationary reciprocating engine is determined using the temperature change amount for each cylinder, which is the difference between the temperature data at the determination time and the temperature data at the past time.
[0010]
For this reason, even if there is a variation in the exhaust gas temperature of each cylinder at the past time point, the combustion is performed based on the temperature of the exhaust gas that has changed from the past time point to the determination time point in the state where the variation has occurred. It is possible to determine whether there is an abnormality. Therefore, this determination is hardly affected by the above-described variation, and the detection accuracy of the combustion abnormality in the stationary reciprocating engine can be improved.
In addition, since it is hardly affected by the above-mentioned variation, it is not necessary to give an unnecessary margin to the predetermined setting range, and it is possible to detect early that a combustion abnormality has occurred in a stationary reciprocating engine. it can.
[0011]
Furthermore, in the present invention, as described above, the presence or absence of combustion abnormality in the stationary reciprocating engine is determined using the dispersion value or standard deviation of the temperature change amount in all cylinders.
That is, in the present invention, the dispersion value or standard deviation range of the temperature change amount in all cylinders when normal combustion is performed in all cylinders is obtained as the predetermined set range.
[0012]
Then, when the dispersion value or standard deviation of the temperature change amounts of all the cylinders at the determination time point when the determination is performed exceeds the predetermined setting range, it is detected that a combustion abnormality has occurred in the stationary reciprocating engine. Therefore, the difference in the exhaust gas temperature for each cylinder that has changed from the past time point to the determination time point can be significantly detected. Therefore, the detection accuracy of the combustion abnormality in the stationary reciprocating engine can be further improved, and the occurrence of the combustion abnormality in the stationary reciprocating engine can be detected at an earlier stage.
[0013]
A second invention is a method for detecting a combustion abnormality in a stationary reciprocating engine having a plurality of cylinders.
The stationary reciprocating engine is a V-type engine having a plurality of intake manifolds, and each cylinder is connected to each intake manifold every predetermined number.
The temperature of the exhaust gas exhausted from each cylinder is sequentially measured by the temperature sensor, and the temperature of the exhaust gas for each cylinder for which the measurement has been performed is stored as temperature data for each cylinder.
Any time point at which the measurement is performed is set as a determination time point, and any time point before the determination time point is a past time point, and the temperature data at the determination time point and the temperature at the past time point are determined for each cylinder. Obtain the temperature change, which is the difference from the data,
When a group of a plurality of cylinders connected to each of the intake manifolds is a cylinder group, and the dispersion value or standard deviation of the temperature change amount in all the cylinders in any of the cylinder groups exceeds the predetermined set range The present invention provides a combustion abnormality detection method for a stationary reciprocating engine characterized by detecting that a combustion abnormality has occurred in the stationary reciprocating engine.
[0014]
The combustion abnormality detection method of the present invention also detects a combustion abnormality in the stationary reciprocating engine by monitoring a change in the temperature of the exhaust gas for each cylinder over time.
In the present invention, for a V-type stationary reciprocating engine having a plurality of intake manifolds, the combustion mixture generated between the intake manifolds when the combustion mixture is supplied from each intake manifold to each cylinder. Combustion abnormality in a stationary reciprocating engine is detected in consideration of differences in the temperature of exhaust gas exhausted from each cylinder due to the influence of the difference in the state of the air-fuel mixture.
[0015]
That is, in the present invention, it is determined whether or not the combustion abnormality has occurred for each cylinder set in each intake manifold. A combustion abnormality occurred in the stationary reciprocating engine when the dispersion value or the standard deviation of the temperature change amount in all the cylinders in any of the cylinder groups at the time of determination is over the predetermined setting range. Detect that.
Therefore, even when a difference occurs in the state of the combustion air-fuel mixture between the intake manifolds, it is possible to prevent erroneous determination of combustion abnormality in response to the difference. Therefore, the detection accuracy of the combustion abnormality in the stationary reciprocating engine can be further improved.
Others are the same as those of the first invention in the present invention.
[0016]
A third invention is a method for detecting a combustion abnormality in a stationary reciprocating engine having a plurality of cylinders.
The temperature of the exhaust gas exhausted from each cylinder is sequentially measured by the temperature sensor, and the temperature of the exhaust gas for each cylinder for which the measurement has been performed is stored as temperature data for each cylinder.
Any time point at which the measurement is performed is set as a determination time point, and any time point before the determination time point is a past time point, and the temperature data at the determination time point and the temperature at the past time point are determined for each cylinder. Obtain the temperature change, which is the difference from the data,
When the temperature change amount in any of the cylinders is different from the temperature change amount in the remaining cylinders outside a predetermined set range, it is detected that a combustion abnormality has occurred in the stationary reciprocating engine. The combustion abnormality detection method for the stationary reciprocating engine is as follows.
[0017]
The combustion abnormality detection method of the present invention also detects a combustion abnormality in the stationary reciprocating engine by monitoring a change in the temperature of the exhaust gas for each cylinder over time.
And in this invention, the presence or absence of the combustion abnormality in a stationary reciprocating engine is determined by comparing the temperature change amount in each cylinder. That is, in the present invention, the range of the difference in temperature change between the cylinders when normal combustion is performed in each cylinder is obtained as the predetermined set range.
[0018]
A combustion abnormality occurs in the stationary reciprocating engine when the temperature change amount of one of the cylinders at the determination time point when the determination is made is different from the temperature change amount of the remaining cylinders outside the predetermined set range. Detect that
Therefore, in the present invention, as in the case of the above-described invention, the determination is hardly affected by the variation in the exhaust gas temperature of each cylinder at the past time point, and the combustion abnormality in the stationary reciprocating engine is not affected. The detection accuracy can be improved, and this combustion abnormality can be detected at an early stage.
One of the cylinders described above may be not only one cylinder but also two or more cylinders.
[0019]
A fourth invention is a method for detecting a combustion abnormality in a stationary reciprocating engine having a plurality of cylinders,
The stationary reciprocating engine is a V-type engine having a plurality of intake manifolds, and each cylinder is connected to each intake manifold every predetermined number.
The temperature of the exhaust gas exhausted from each cylinder is sequentially measured by the temperature sensor, and the temperature of the exhaust gas for each cylinder for which the measurement has been performed is stored as temperature data for each cylinder.
Any time point at which the measurement is performed is set as a determination time point, and any time point before the determination time point is a past time point, and the temperature data at the determination time point and the temperature at the past time point are determined for each cylinder. Obtain the temperature change, which is the difference from the data,
A set of a plurality of cylinders connected to each of the intake manifolds is defined as a cylinder set, and the temperature change amount in any cylinder in the cylinder set is the temperature change in the remaining cylinders in the cylinder set. A combustion abnormality detection method for a stationary reciprocating engine is characterized in that it detects that a combustion abnormality has occurred in the stationary reciprocating engine when it differs from a predetermined setting range compared to the quantity. .
[0020]
The combustion abnormality detection method of the present invention also detects a combustion abnormality in the stationary reciprocating engine by monitoring a change in the temperature of the exhaust gas for each cylinder over time.
In the present invention, in the same manner as in the second aspect of the invention, in consideration of the difference in the state of the combustion mixture generated between the intake manifolds in the V-type stationary reciprocating engine, each cylinder group in each intake manifold is considered. Each time, it is determined whether or not the combustion abnormality has occurred.
[0021]
In the present invention, the temperature change amount in any cylinder in any cylinder set at the determination time point when the determination is performed has a predetermined set range compared to the temperature change amounts in the remaining cylinders in the cylinder set. When they are different from each other, it is detected that a combustion abnormality has occurred in the stationary reciprocating engine.
Therefore, even when a difference occurs in the state of the combustion air-fuel mixture between the intake manifolds, it is possible to prevent erroneous determination of combustion abnormality in response to the difference. Therefore, the detection accuracy of the combustion abnormality in the stationary reciprocating engine can be further improved.
Others are the same as in the third aspect of the present invention.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment of the present invention described above will be described.
In the first to fourth inventions, the stationary reciprocating engine is not a reciprocating engine used for a vehicle for the purpose of moving an automobile or the like, but a reciprocating engine used by being installed at a place of use. As this stationary reciprocating engine, for example, there is an engine that drives a compressor or a generator, and another engine that is used as power for a heat pump. The stationary reciprocating engine can also be used in a cogeneration system. .
[0023]
Examples of the stationary reciprocating engine include a stationary gas engine and a stationary diesel engine. The number of cylinders of the stationary reciprocating engine can be two or more, for example, four cylinders, six cylinders, eight cylinders, ten cylinders, or twelve cylinders.
In the first and third inventions, as the stationary reciprocating engine, any type such as an inline engine or a V-type engine can be used.
[0024]
In the first and second aspects of the invention, the variance value of the temperature change amount in all the cylinders is obtained by calculating the total value of the temperature change amount from the sum of all cylinders obtained by squaring the temperature change amount for each cylinder. It can be calculated based on variance data obtained by subtracting the sum of the cylinder sums squared.
When the number of cylinders is n and the temperature change amount in each cylinder is D (i), the dispersion data is nΣD (i) 2 -{ΣD (i)} 2 ; (I = 1 to n).
[0025]
Further, the variance value of the temperature change amount in all cylinders in each cylinder set can also be calculated based on the variance data in the same manner as described above. When the number of cylinders in each cylinder set is m and the temperature change amount in each cylinder in each cylinder set is D (i), the dispersion data for each cylinder set is mΣD (i) 2 -{ΣD (i)} 2 ; (I = 1 to m).
[0026]
In addition, the variance value can be calculated based on variance data as a sum of squares of all cylinders obtained by subtracting the average value of temperature change amounts in all cylinders from the temperature change amount for each cylinder. When the number of cylinders is n, the temperature change amount in each cylinder is D (i), and the average value of the temperature change amounts in all the cylinders is Dx, the variance data B is Σ {D (i) −Dx} 2 ; (I = 1 to n). This also applies to the dispersion value of the temperature change amount in all the cylinders in each cylinder set.
The standard deviation can be calculated based on the square root of the variance data.
[0027]
In the first to fourth aspects of the invention, it is preferable that the past time point is a time point immediately before a time point immediately before the temperature sensor performs measurement immediately before the determination time point.
In this case, the time interval at which the temperature sensor sequentially measures is shortened to realize earlier detection of the combustion abnormality of the stationary reciprocating engine, and the past time point used for the determination of the combustion abnormality is determined as the determination time point. It is possible to make the above-described temperature change noticeably appear not as immediately before but as a time point that goes back in the past. Therefore, the detection accuracy of the combustion abnormality in the stationary reciprocating engine can be further improved, and this combustion abnormality can be detected even earlier.
[0028]
Further, in the combustion abnormality detection method for the stationary reciprocating engine, it is possible to detect that the cylinder having the largest absolute value of the temperature change amount is the cylinder in which the combustion abnormality has occurred.
In this case, in the stationary reciprocating engine, the cylinder in which the combustion abnormality has occurred can be specified. Therefore, it is possible to easily cope with the combustion abnormality.
[0029]
【Example】
In the following, an embodiment according to a combustion abnormality detection method for a stationary reciprocating engine of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Example 1)
As shown in FIGS. 1 and 2, the combustion abnormality detection method of the
That is, in the combustion abnormality detection method of the present example, first, the temperature of the exhaust gas exhausted from each of the
[0030]
Next, a temperature at the determination time ta is determined for each of the
When the dispersion value B or standard deviation F of the temperature change amount D (i) in all the
[0031]
This is described in detail below.
As shown in FIG. 2, the combustion abnormality detection method of this example operates the
[0032]
That is, the
[0033]
Further, the
[0034]
In addition, as shown in FIG. 2, the control means 5 includes a reporting means 51 that can report the detection of the combustion abnormality when it detects that a combustion abnormality has occurred in the
Further, the control means 5 includes a display means 52 that displays the cylinder numbers of the
[0035]
In this example, the time interval (sampling time) at which the
[0036]
The past time point tb in this example is a time point before the time point immediately before the
In this way, the sampling time is shortened to 0.5 [seconds] to enable detection of combustion abnormality at an early stage, and the past time point tb used for abnormality determination is not traced immediately before the determination time point ta, but is further traced back to the past. By setting the time point, the difference in the temperature change amount D (i) between the
[0037]
In the combustion abnormality detection method, when a combustion abnormality is detected in the
[0038]
The combustion abnormality detection method of this example detects a combustion abnormality that has occurred in the
Hereinafter, a method for detecting a combustion abnormality occurring in the
[0039]
Before performing the combustion operation of the
[0040]
In step S101 of FIG. 1, the
[0041]
Next, in S104, for each of the
[0042]
Next, in S105, a dispersion value B of the temperature change amounts D (i) of all the
[0043]
When the determination in S106 is Yes, the control means 5 detects the combustion abnormality of the
[0044]
On the other hand, when the determination in S106 is No, the control means 5 detects the normal combustion state of the
Thereafter, the above steps S102 to S107 are repeated as appropriate, and the presence or absence of combustion abnormality in the
[0045]
Below, the temperature change amount D (i) is obtained for each of the
Table 1 shows that there are six cylinders in the
In addition, the variance value B can be obtained by
[0046]
[Table 1]
[Expression 1]
[Expression 2]
Note that the variance value B can also be obtained by
[0050]
[Equation 3]
[Expression 4]
[Equation 5]
Table 2 shows an example in which the temperature change amount D (i) is obtained for each of the
At time 2322 [seconds], the time change amount D (i) and the dispersion value B are obtained using this time as the determination time point ta and the time 2317 [seconds] as the past time point tb. 28. Therefore, this variance value B (0.28) is within the predetermined setting range A (0 to 10) and is determined to be normal.
[0054]
On the other hand, at time 2327 [seconds], this time is set as the determination time ta and the time 2322 [seconds] is set as the past time tb, and the temperature change amount D (i) and the dispersion value B are obtained. Became 52.39. Therefore, the dispersion value B (52.39) is out of the predetermined set range A (0 to 10) and is determined to be abnormal, and the combustion abnormality of the
At time 2327 [seconds], among the
[0055]
[Table 2]
FIG. 3 is a graph showing a situation where the occurrence of combustion abnormality is detected in the combustion abnormality detection method of the
[0057]
In this example, as described above, for each of the
[0058]
Therefore, even if there is a variation in the temperature of the exhaust gas in each of the
Further, since it is hardly affected by the variation, the safety factor given to the predetermined setting range A can be reduced, and early detection of occurrence of combustion abnormality in the
[0059]
Furthermore, by the abnormality determination using the dispersion value B, the difference in the temperature of the exhaust gas for each of the
[0060]
(Example 2)
In this example, as shown in FIG. 4, the difference in the state of the combustion mixture G <b> 1 that may occur between the intake manifolds 28 in the V-type
The V-type
[0061]
As shown in FIG. 4, there are two intake manifolds 28 in this example, a
[0062]
Specifically, the
[0063]
Each
Further,
[0064]
In this example, the dispersion value B of the temperature change amounts D (i) of all the
[0065]
Note that the cylinder group dispersion value B1 uses B in the above-described
[0066]
During the combustion operation of the
[0067]
In this case, the dispersion value B of the temperature change amounts D (i) of all the
[0068]
Therefore, even when a difference occurs in the state of the combustion air-fuel mixture G1 between the
Others are the same as those in the first embodiment, and the same effects as those in the first embodiment can be obtained.
[0069]
In the abnormality detection method of this example, it is not monitored whether or not the variance value B of the temperature change amount D (i) of all the
[0070]
Example 3
In this example, instead of using the dispersion value B or the standard deviation F in determining whether there is a combustion abnormality in the
[0071]
That is, in this example, one cylinder among the plurality of
The configuration of the
[0072]
Specifically, this example will be described using Table 2 as in the first embodiment. That is, in this example, the
[0073]
In Table 2, when the time 2322 [seconds] is the determination time ta, the past time tb is the time 2317 [seconds]. In the determination at 2322 [seconds], the difference amount E (2) of the second cylinder 22 is E (2) = D (2) −D (1) = + 0.5, and the difference between the third cylinders 23 is determined. The amount E (3) is E (3) = D (3) −D (1) = 0, and the difference amount E (4) of the fourth cylinder 24 is E (4) = D (4) −D ( 1) = − 1.0, and the difference amount E (5) of the
[0074]
On the other hand, when the time 2327 [second] is set as the determination time ta, the past time tb is set as the time 2322 [second]. In the determination at 2327 [seconds], the difference amount E (2) of the second cylinder 22 is E (2) = D (2) −D (1) = + 0.5, and the difference between the third cylinders 23 is determined. The amount E (3) is E (3) = D (3) −D (1) = − 1.0, and the difference amount E (4) of the fourth cylinder 24 is E (4) = D (4). −D (1) = − 6.0, and the difference amount E (5) of the
[0075]
When a combustion abnormality occurs in the
Others are the same as those in the first embodiment, and the same effects as those in the first embodiment can be obtained.
[0076]
Also in this example, as in the second embodiment, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a cogeneration system that uses a combustion abnormality detection method for a stationary reciprocating engine according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing a combustion abnormality detection method for a stationary reciprocating engine according to the first embodiment.
FIG. 3 is a graph showing time t on the horizontal axis and temperature data D (i) and dispersion value B for each cylinder on the vertical axis in Example 1 to determine whether there is any combustion abnormality in the stationary reciprocating engine. A graph showing the situation.
4 is an explanatory view showing a V-type stationary reciprocating engine having a plurality of intake manifolds in
[Explanation of symbols]
1. . . Cogeneration system,
2. . . Stationary reciprocating engine,
21-26. . . Each cylinder,
27. . . Temperature sensor,
28. . . Intake manifold,
3. . . Generator,
ta. . . Judgment point,
tb. . . Past time,
T (i). . . Temperature data,
T (i) a. . . Temperature data at the time of judgment,
T (i) b. . . Past temperature data,
D (i). . . Temperature change,
B. . . Variance value,
F. . . standard deviation,
A. . . A predetermined setting range,
Claims (6)
温度センサにより上記各気筒から排気される排気ガスの温度をそれぞれ逐次測定して，該測定を行った各気筒毎の排気ガスの温度を各気筒毎に温度データとして保存し，
上記測定を行ったいずれかの時点を判定時点とすると共に該判定時点よりも前のいずれかの時点を過去時点として，上記各気筒について，上記判定時点における上記温度データと上記過去時点における上記温度データとの差分である温度変化量をそれぞれ求め，
上記全気筒における上記温度変化量の分散値又は標準偏差が所定の設定範囲を超えたときには，上記定置式レシプロエンジンに燃焼異常が発生したことを検出することを特徴とする定置式レシプロエンジンの燃焼異常検出方法。In a method for detecting a combustion abnormality in a stationary reciprocating engine having a plurality of cylinders,
The temperature of the exhaust gas exhausted from each cylinder is sequentially measured by the temperature sensor, and the temperature of the exhaust gas for each cylinder for which the measurement has been performed is stored as temperature data for each cylinder.
Any time point at which the measurement is performed is set as a determination time point, and any time point before the determination time point is a past time point, and the temperature data at the determination time point and the temperature at the past time point are determined for each cylinder. Obtain the temperature change, which is the difference from the data,
Combustion of a stationary reciprocating engine characterized by detecting that a combustion abnormality has occurred in the stationary reciprocating engine when a dispersion value or standard deviation of the temperature change amount in all the cylinders exceeds a predetermined setting range. Anomaly detection method.
上記定置式レシプロエンジンは，複数の吸気マニホールドを有してなるＶ型エンジンであり，上記各気筒は，所定数毎に上記各吸気マニホールドに接続されており，
温度センサにより上記各気筒から排気される排気ガスの温度をそれぞれ逐次測定して，該測定を行った各気筒毎の排気ガスの温度を各気筒毎に温度データとして保存し，
上記測定を行ったいずれかの時点を判定時点とすると共に該判定時点よりも前のいずれかの時点を過去時点として，上記各気筒について，上記判定時点における上記温度データと上記過去時点における上記温度データとの差分である温度変化量をそれぞれ求め，
上記各吸気マニホールドにそれぞれ接続された複数の気筒の組を気筒組として，いずれかの該気筒組内の全気筒における上記温度変化量の分散値又は標準偏差が上記所定の設定範囲を超えたときには，上記定置式レシプロエンジンに燃焼異常が発生したことを検出することを特徴とする定置式レシプロエンジンの燃焼異常検出方法。In a method for detecting a combustion abnormality in a stationary reciprocating engine having a plurality of cylinders,
The stationary reciprocating engine is a V-type engine having a plurality of intake manifolds, and each cylinder is connected to each intake manifold every predetermined number.
The temperature of the exhaust gas exhausted from each cylinder is sequentially measured by the temperature sensor, and the temperature of the exhaust gas for each cylinder for which the measurement has been performed is stored as temperature data for each cylinder.
Any time point at which the measurement is performed is set as a determination time point, and any time point before the determination time point is a past time point, and the temperature data at the determination time point and the temperature at the past time point are determined for each cylinder. Obtain the temperature change, which is the difference from the data,
When a group of a plurality of cylinders connected to each of the intake manifolds is a cylinder group, and the dispersion value or standard deviation of the temperature change amount in all the cylinders in any of the cylinder groups exceeds the predetermined set range A method for detecting a combustion abnormality in a stationary reciprocating engine, comprising detecting that a combustion abnormality has occurred in the stationary reciprocating engine.
温度センサにより上記各気筒から排気される排気ガスの温度をそれぞれ逐次測定して，該測定を行った各気筒毎の排気ガスの温度を各気筒毎に温度データとして保存し，
上記測定を行ったいずれかの時点を判定時点とすると共に該判定時点よりも前のいずれかの時点を過去時点として，上記各気筒について，上記判定時点における上記温度データと上記過去時点における上記温度データとの差分である温度変化量をそれぞれ求め，
いずれかの気筒における上記温度変化量が，残りの気筒における上記温度変化量に比べて所定の設定範囲を外れて異なるときには，上記定置式レシプロエンジンに燃焼異常が発生したことを検出することを特徴とする定置式レシプロエンジンの燃焼異常検出方法。In a method for detecting a combustion abnormality in a stationary reciprocating engine having a plurality of cylinders,
The temperature of the exhaust gas exhausted from each cylinder is sequentially measured by the temperature sensor, and the temperature of the exhaust gas for each cylinder for which the measurement has been performed is stored as temperature data for each cylinder.
Any time point at which the measurement is performed is set as a determination time point, and any time point before the determination time point is a past time point, and the temperature data at the determination time point and the temperature at the past time point are determined for each cylinder. Obtain the temperature change, which is the difference from the data,
When the temperature change amount in any of the cylinders is different from the temperature change amount in the remaining cylinders outside a predetermined set range, it is detected that a combustion abnormality has occurred in the stationary reciprocating engine. A combustion abnormality detection method for a stationary reciprocating engine.
上記定置式レシプロエンジンは，複数の吸気マニホールドを有してなるＶ型エンジンであり，上記各気筒は，所定数毎に上記各吸気マニホールドに接続されており，
温度センサにより上記各気筒から排気される排気ガスの温度をそれぞれ逐次測定して，該測定を行った各気筒毎の排気ガスの温度を各気筒毎に温度データとして保存し，
上記測定を行ったいずれかの時点を判定時点とすると共に該判定時点よりも前のいずれかの時点を過去時点として，上記各気筒について，上記判定時点における上記温度データと上記過去時点における上記温度データとの差分である温度変化量をそれぞれ求め，
上記各吸気マニホールドにそれぞれ接続された複数の気筒の組を気筒組として，いずれかの該気筒組内のいずれかの気筒における上記温度変化量が，当該気筒組内の残りの気筒における上記温度変化量に比べて所定の設定範囲を外れて異なるときには，上記定置式レシプロエンジンに燃焼異常が発生したことを検出することを特徴とする定置式レシプロエンジンの燃焼異常検出方法。In a method for detecting a combustion abnormality in a stationary reciprocating engine having a plurality of cylinders,
The stationary reciprocating engine is a V-type engine having a plurality of intake manifolds, and each cylinder is connected to each intake manifold every predetermined number.
The temperature of the exhaust gas exhausted from each cylinder is sequentially measured by the temperature sensor, and the temperature of the exhaust gas for each cylinder for which the measurement has been performed is stored as temperature data for each cylinder.
Any time point at which the measurement is performed is set as a determination time point, and any time point before the determination time point is a past time point, and the temperature data at the determination time point and the temperature at the past time point are determined for each cylinder. Obtain the temperature change, which is the difference from the data,
A set of a plurality of cylinders connected to each of the intake manifolds is defined as a cylinder set, and the temperature change amount in any cylinder in the cylinder set is the temperature change in the remaining cylinders in the cylinder set. A combustion abnormality detection method for a stationary reciprocating engine, characterized in that it detects that a combustion abnormality has occurred in the stationary reciprocating engine when it differs from a predetermined set range compared to the amount.
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