JP2011220204A - ディーゼル機関の状態監視運転方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ディーゼル機関10のピストンリングの摺動状態、燃焼状態及びシリンダ投入空気温度状態に関連する複数の計測値をコンピュータ20の記憶領域に保存し、各計測値毎に状態判定を行ってそれぞれの状態指数fを算出し、これに基づいて最適経済運転に必要となる、シリンダに対する潤滑油の注油率の推奨値、燃料噴射時期の推奨値及びシリンダ投入空気温度の推奨値を算出し、該推奨値を操作員に提示しつつ、該推奨値に見合った制御信号を制御装置30からディーゼル機関10へ出力するよう構成する。
【選択図】図1
Description
該コンピュータの演算処理部において、
前記状態診断項目に関し、計測値及び/又は計測値に基づく計算値の予め設定された通常値からの離反割合に応じた判定指数e、計測値が設定時間内に設定値以上の変化を生じた回数に応じた判定指数e、計測値の変化率に応じた判定指数eを算出し、
前記複数の状態診断項目における確度係数rを相互に比較し、該確度係数rが相対的に大となる上位の状態診断項目を所定数選択し、該所定数選択した状態診断項目における判定指数eの重み付け平均を
Σ([重み係数w1]×[判定指数e])/Σ[確度係数r]
より算出して状態指数fとし、
該状態指数fに基づいて推奨値を求め、該推奨値となるよう運転を行うことを特徴とするディーゼル機関の状態監視運転方法にかかるものである。
吸入空気量:Qair=420000[kg/hr]
吸入空気温度:Tair=(40+273)[K]
吸入空気相対湿度:φ=0.8
吸入空気圧力:Pair=0.1×106[Pa]
水蒸気飽和圧力:
Ps1=exp(18.7509−4075.16/(Tair+236.516−273))×φ×101300/760[Pa]
=5.9×103[Pa]
絶対湿度:x1=0.622×(Ps1/(Pair−Ps1))
とし、掃気条件を
掃気温度:Tsc=(41.5+273)[K]
掃気圧力:Psc=0.27×106[Pa]
水蒸気飽和圧力:
Ps2=exp(18.7509−4075.16/(Tsc+236.516−273))×101300/760[Pa]
=7.986×103[Pa]
絶対湿度:x2=0.622×(Ps2/(Psc−Ps2))
とすると、前記凝縮水発生率は、
x=(x1/(1+x1)−x2/(1+x2))
=0.019
より、計測値に基づく計算値として求めることができ、この値に吸入空気量Qairを掛けたものが、発生する凝縮水量となる。
Σ([重み係数w1]×[判定指数e])/Σ[確度係数r]
=(36+72+56+48+42)/(7+7+9+6+6)
=254/35
=7.26
より算出してピストンリング摺動状態監視用の状態指数fとするようにしてある。尚、前記状態診断項目が仮に五項目以下の場合は、全ての状態診断項目を対象とし、又、最下位に同じ確度係数rとなる状態診断項目が複数ある場合は、該複数ある状態診断項目の[重み係数w1]×[判定指数e]の値の平均値を使うものとする。
A:f<f1
B:f1≦f<f2
C:f2≦f
但し、f1:第一設定状態指数(例えば、3.5)
f2:第二設定状態指数(例えば、5.0)
のいずれに該当するかの判断を行い、前記Aに該当する場合、ステップS1303において、前回の注油率変更から運転時間が第一設定時間(例えば、48時間)以上経過しているか否かの判断を行い、前回の注油率変更から運転時間が第一設定時間以上経過している場合、ステップS1304において、現在の注油率が注油率下限設定値(例えば、0.8[g/kw−hr])以上か否かの判断を行い、現在の注油率が注油率下限設定値以上である場合、ステップS1305において、現在の注油率から注油率減算設定値(例えば、0.05[g/kw−hr])を引いた値を注油率の推奨値とし(但し、この値が注油率下限設定値以下となる場合は、注油率下限設定値を推奨値とする)、ステップS1306において、注油率の推奨値を表示し、ステップS1307において、注油率を推奨値に変更すると共に、設定変更確認のメッセージを表示するようにしてある。
Σ([重み係数w1]×[判定指数e])/Σ[確度係数r]
=(16+16+30+12+35)/(8+8+5+4+5)
=109/30
=3.63
より算出して燃焼状態監視用の状態指数fとするようにしてある。
A:f<f1
B:f1≦f<f2
C:f2≦f
但し、f1:第一設定状態指数(例えば、3.5)
f2:第二設定状態指数(例えば、5.0)
のいずれに該当するかの判断を行い、前記A又はCに該当する場合、ステップS1804において、燃焼最高圧力Pmaxとして全シリンダ計測値のうち最も高い燃焼最高圧力の値を用いることにより、燃料噴射時期の推奨値(上死点(TDC)後の角度[deg]で表す)を、
燃料噴射時期の推奨値=現状の燃料噴射時期の設定値−((Pbase - Pmax)×2.5)
の式より求め(但し、推奨値の絶対値が3を超えないようにし、仮に超える場合は、±3のいずれかの値を推奨値とする。例えば、−3.2の場合は−3を最終的な推奨値とする。)、この後、ステップS1805において、上記計算で燃料噴射時期の推奨値が
A:噴射時期を早める場合
B:噴射時期を遅らせる場合
のいずれに該当するかの判断を行い、前記噴射時期を早めるというAに該当する場合、ステップS1806において、ピストンリング摺動状態監視用の状態指数fが第二設定状態指数f2以下か否かの判断を行い、該ピストンリング摺動状態監視用の状態指数fが第二設定状態指数f2以下である場合、ステップS1807において、燃料噴射時期の推奨値を表示し、ステップS1808において、燃料噴射時期の設定を変更した後、燃料噴射時期変更値、燃焼最高圧力Pmax/燃焼室最高圧縮圧力Pcomp、機関室温度、負荷条件、機関回転数、燃料投入量指数、燃料種類、燃料低発熱量、燃料密度といった項目を再度計測/インプットするメッセージを表示し、ステップS1809において、計測結果を再インプットしたら、前記ステップS1801に戻って制御を繰り返すようにしてある。
Σ([重み係数w1]×[判定指数e])/Σ[確度係数r]
=(12+12+35+21+32)/(5+5+5+5+8)
=112/28
=4.00
より算出してシリンダ投入空気温度状態監視用の状態指数fとするようにしてある。
A:f<f1
B:f1≦f<f2
C:f2≦f
但し、f1:第一設定状態指数(例えば、3.5)
f2:第二設定状態指数(例えば、5.0)
のいずれに該当するかの判断を行い、前記Aに該当する場合、ステップS2304において、ピストンリング摺動状態監視用の状態指数fが第二設定状態指数f2以下か否かの判断を行い、該ピストンリング摺動状態監視用の状態指数fが第二設定状態指数f2以下である場合、ステップS2305において、シリンダ投入空気温度の推奨値を表示し、ステップS2306において、シリンダ投入空気温度を推奨値に変更すると共に、設定変更確認のメッセージを表示するようにしてある。
吸入空気量:Qair=420000[kg/hr]
吸入空気温度:Tair=(40+273)[K]
吸入空気相対湿度:φ=0.8
吸入空気圧力:Pair=0.1×106[Pa]
水蒸気飽和圧力:
Ps1=exp(18.7509−4075.16/(Tair+236.516−273))×φ×101300/760[Pa]
=5.9×103[Pa]
絶対湿度:x1=0.622×(Ps1/(Pair−Ps1))
とし、掃気条件を
掃気温度:Tsc=(41.5+273)[K]
掃気圧力:Psc=0.27×106[Pa]
水蒸気飽和圧力:
Ps2=exp(18.7509−4075.16/(Tsc+236.516−273))×101300/760[Pa]
=7.986×103[Pa]
絶対湿度:x2=0.622×(Ps2/(Psc−Ps2))
とすると、前記凝縮水発生率は、
x=(x1/(1+x1)−x2/(1+x2))
=0.019
より、計測値に基づく計算値として求めることができることは前述した通りであるが、この数式において、凝縮水発生率x=0.01になるように掃気温度(シリンダ投入空気温度)(上記の式ではTsc=(41.5+273)[K]と設定してある)を逆算することは可能である。
20 コンピュータ
30 制御装置
44 シリンダライナ
45 シリンダ
47 ピストンリング
48 ピストンヘッド
55 過給機
55a コンプレッサ
55b タービン
56 空気冷却器
57 ウォータセパレータ
58 掃気ポート
61 ドレン管
62 金属粉濃度センサ
63 サンプリングコック
64 温度センサ
65 湿度センサ
66 温度センサ
67 温度センサ
68 圧力センサ
69 温度センサ
70 シリンダ内圧計測装置
71 温度センサ
72 温度センサ
73 温度センサ
A 吸入空気
Claims (4)
- ディーゼル機関の運転に関連する複数の状態診断項目毎に、過去の実験、実績、経験に基づき前記ディーゼル機関の運転に与える影響度合として求められた重み係数w1と、計測値及び/又は計測値に基づく計算値が前記ディーゼル機関の状態監視に対しどの程度の正確性を有しているかの尺度としての確度係数rとを予め設定し、この情報をコンピュータの記憶領域にデータベース化しておき、
該コンピュータの演算処理部において、
前記状態診断項目に関し、計測値及び/又は計測値に基づく計算値の予め設定された通常値からの離反割合に応じた判定指数e、計測値が設定時間内に設定値以上の変化を生じた回数に応じた判定指数e、計測値の変化率に応じた判定指数eを算出し、
前記複数の状態診断項目における確度係数rを相互に比較し、該確度係数rが相対的に大となる上位の状態診断項目を所定数選択し、該所定数選択した状態診断項目における判定指数eの重み付け平均を
Σ([重み係数w1]×[判定指数e])/Σ[確度係数r]
より算出して状態指数fとし、
該状態指数fに基づいて推奨値を求め、該推奨値となるよう運転を行うことを特徴とするディーゼル機関の状態監視運転方法。 - 前記状態診断項目を、シリンダライナの摩耗予測値、ピストンリングのコーティング層残存厚さ予測値、各シリンダ下部から採取した潤滑油中金属粉濃度、各シリンダ下部から採取した潤滑油中金属粉濃度の各シリンダ平均値からの偏差、各シリンダ下部から採取した潤滑油中金属粉濃度の変化率、各シリンダライナ温度、各シリンダライナ温度の各シリンダ平均値からの偏差、各シリンダライナ温度の変化率、各シリンダライナ温度の温度変動の周期と変動幅、各シリンダ下部から採取した潤滑油中の全アルカリ価、各シリンダ下部から採取した潤滑油中の全アルカリ価の各シリンダ平均値からの偏差、各シリンダ下部から採取した潤滑油中の水分量、各シリンダ下部から採取した潤滑油中の水分量の各シリンダ平均値からの偏差、凝縮水発生率、燃焼最高圧力、燃焼最高圧力のクランク角度、燃焼室最高圧縮圧力として、シリンダライナに対するピストンリングの摺動状態を監視することにより、前記状態指数fに基づいてシリンダに対する潤滑油の注油率の推奨値を求めるようにした請求項1記載のディーゼル機関の状態監視運転方法。
- 前記状態診断項目を、燃焼最高圧力、燃焼最高圧力のクランク角度、燃焼室最高圧縮圧力、吸入空気温度、シリンダ投入空気温度として、燃焼状態を監視することにより、前記状態指数fに基づいて燃料噴射時期の推奨値を求めるようにした請求項1記載のディーゼル機関の状態監視運転方法。
- 前記状態診断項目を、各シリンダ下部から採取した潤滑油中の全アルカリ価、各シリンダ下部から採取した潤滑油中の全アルカリ価の各シリンダ平均値からの偏差、各シリンダ下部から採取した潤滑油中の水分量、各シリンダ下部から採取した潤滑油中の水分量の各シリンダ平均値からの偏差、凝縮水発生率、吸入空気温度、シリンダ投入空気温度として、シリンダ投入空気温度状態を監視することにより、前記状態指数fに基づいてシリンダ投入空気温度の推奨値を求めるようにした請求項1記載のディーゼル機関の状態監視運転方法。
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JP5550969B2 (ja) | 2014-07-16 |
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