JP2019085904A - Abnormality detection device and abnormality detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの燃焼室内に液体燃料を噴射する燃料噴射部の外面または周囲における異常を検出する技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting an abnormality in the outer surface or the periphery of a fuel injection unit that injects liquid fuel into a combustion chamber of an engine.
従来、エンジン(内燃機関)の燃焼室内に液体燃料を噴射する燃料噴射部が用いられている。また、燃料噴射部における異常を検出することも行われている。例えば、特許文献1では、液体燃料にガス燃料を組み合わせて内燃機関に利用する複式燃料噴射構造物において、燃焼室から、噴射構造物内のガス燃料ラインへと漏れる燃焼ガスを感熱スイッチにより検知した場合に、内燃機関を停止する手法が開示されている。また、特許文献2では、燃料タンクから圧送された燃料のうち、余分な燃料が戻し管路を介して燃料タンクに戻される燃料噴射弁(インジェクタ)において、燃料が戻し管路に達する内部漏れの存在を推測する手法が開示されている。当該手法では、燃料噴射弁の内部に設けられた磁石コイルの温度が、保持電流調整のオンオフ比から検出され、漏れの存在の推定に利用される。
BACKGROUND Conventionally, a fuel injection unit that injects liquid fuel into a combustion chamber of an engine (internal combustion engine) has been used. In addition, it is also performed to detect an abnormality in a fuel injection unit. For example, in Patent Document 1, in a dual fuel injection structure in which liquid fuel and gas fuel are combined and used for an internal combustion engine, combustion gas leaking from a combustion chamber to a gas fuel line in the injection structure is detected by a thermal switch. In some cases, techniques for shutting down the internal combustion engine are disclosed. Further, according to
ところで、燃料噴射部では、燃焼室内に配置される先端部から液体燃料が噴射されるが、燃料噴射部の内部の不具合等により、先端部から液体燃料が漏れることがある。この場合、先端部の外面に液体燃料が付着し、または、燃料噴射部が設けられるシリンダカバーにおいて先端部の周囲の部位に液体燃料が付着し、当該液体燃料の燃焼による焼損が発生する。また、シリンダカバーの取付孔部に挿入された燃料噴射部では、取付孔部の内周面に対して全周に亘って接触する接触部が設けられるが、接触部における不具合により、燃焼室にて発生した燃焼ガスが当該接触部と取付孔部の内周面との間を通過する吹き抜けが起こることもある。これらの問題は、燃料噴射部をシリンダカバーから取り外して点検するまで発見されないため、問題が生じたままでエンジンの使用を継続することにより、大掛かりな補修や部品の交換が必要となってしまう。したがって、燃料噴射部の外面または周囲における異常を容易に検出する新規な手法が求められている。 By the way, in the fuel injection unit, liquid fuel is injected from the tip end portion disposed in the combustion chamber, but the liquid fuel may leak from the tip end portion due to a defect or the like inside the fuel injection portion. In this case, the liquid fuel adheres to the outer surface of the tip portion, or the liquid fuel adheres to a portion around the tip portion in the cylinder cover provided with the fuel injection portion, and the burnout of the liquid fuel occurs. Further, in the fuel injection portion inserted into the mounting hole portion of the cylinder cover, a contact portion is provided that contacts the entire inner periphery of the mounting hole portion along the entire circumference, but due to a defect in the contact portion In some cases, a blow through may occur in which the generated combustion gas passes between the contact portion and the inner circumferential surface of the mounting hole. These problems can not be found until the fuel injection unit is removed from the cylinder cover and checked, and if the problem continues, the use of the engine requires extensive repair and replacement of parts. Therefore, there is a need for a novel method of easily detecting an abnormality on the outer surface or the periphery of the fuel injection unit.
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、燃料噴射部の外面または周囲における異常を容易に検出することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to easily detect an abnormality on the outer surface or the periphery of a fuel injection unit.
請求項1に記載の発明は、エンジンの燃焼室内に液体燃料を噴射する燃料噴射部の外面または周囲における異常を検出する異常検出装置であって、前記エンジンにおいて前記燃料噴射部がシリンダの取付孔部に挿入されており、前記取付孔部と前記燃料噴射部との間の隙間に設けられる、前記燃料噴射部の外面に設けられる、または、前記燃料噴射部の近傍にて前記シリンダに埋め込まれる感温部を有する温度測定部と、前記温度測定部により得られる温度測定値に基づいて、前記燃料噴射部の外面または周囲における異常の有無を判定する異常判定部とを備える。 The invention according to claim 1 is an abnormality detection device for detecting an abnormality in an outer surface or the periphery of a fuel injection unit that injects liquid fuel into a combustion chamber of an engine, wherein the fuel injection unit in the engine has a cylinder mounting hole And inserted in the space between the mounting hole and the fuel injection part, provided on the outer surface of the fuel injection part, or embedded in the cylinder in the vicinity of the fuel injection part A temperature measurement unit having a temperature sensing unit, and an abnormality determination unit that determines the presence or absence of an abnormality on the outer surface or the periphery of the fuel injection unit based on the temperature measurement value obtained by the temperature measurement unit.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の異常検出装置であって、前記燃料噴射部において前記燃焼室内に配置される先端部の近傍に、前記感温部が設けられ、前記異常判定部により判定される前記異常が、前記先端部の外面に付着した液体燃料の燃焼、または、前記シリンダにおける前記先端部の周囲の部位に付着した液体燃料の燃焼を含む。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の異常検出装置であって、前記燃料噴射部が、前記取付孔部の内周面と全周に亘って接触する接触部を有し、前記取付孔部と前記燃料噴射部との間の前記隙間が、前記燃焼室と連続する第1の空間と、前記接触部により前記燃焼室と非連続となる第2の空間とを含み、前記感温部が前記第2の空間に配置され、前記異常判定部により判定される前記異常が、前記接触部と前記取付孔部の前記内周面との間を燃焼ガスが通過する吹き抜けを含む。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の異常検出装置であって、前記燃料噴射部から離れた位置にて前記シリンダに設けられる感温部を有する他の温度測定部をさらに備え、前記異常判定部が、前記温度測定部により得られる温度測定値と、前記他の温度測定部により得られる温度測定値とを比較することにより、前記異常の有無を判定する。 The invention according to claim 4 is the abnormality detection device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a temperature sensing portion provided in the cylinder at a position separated from the fuel injection portion. The abnormality determination unit further includes a temperature measurement unit, and the abnormality determination unit compares the temperature measurement value obtained by the temperature measurement unit with the temperature measurement value obtained by the other temperature measurement unit to determine the presence or absence of the abnormality. judge.
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の異常検出装置であって、他の燃料噴射部が前記シリンダの他の取付孔部に挿入されており、前記他の温度測定部の前記感温部が、前記他の取付孔部と前記他の燃料噴射部との間の隙間に設けられる、前記他の燃料噴射部の外面に設けられる、または、前記他の燃料噴射部の近傍にて前記シリンダに埋め込まれる。
The invention according to
請求項6に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の異常検出装置であって、前記異常判定部が、前記温度測定部により得られる温度測定値と、前記エンジンの負荷率とに基づいて前記異常の有無を判定する。
The invention according to
請求項7に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の異常検出装置であって、前記異常判定部が、前記温度測定部により得られる温度測定値と、前記燃焼室から排出される排気の温度とに基づいて前記異常の有無を判定する。 The invention according to claim 7 is the abnormality detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the abnormality determination unit is a temperature measurement value obtained by the temperature measurement unit, and the combustion chamber. The presence or absence of the said abnormality is determined based on the temperature of the exhaust_gas | exhaustion exhausted from this.
請求項8に記載の発明は、エンジンの燃焼室内に液体燃料を噴射する燃料噴射部の外面または周囲における異常を検出する異常検出方法であって、前記エンジンにおいて前記燃料噴射部がシリンダの取付孔部に挿入されており、前記取付孔部と前記燃料噴射部との間の隙間に設けられる、前記燃料噴射部の外面に設けられる、または、前記燃料噴射部の近傍にて前記シリンダに埋め込まれる感温部を有する温度測定部により温度測定値を得る工程と、前記温度測定値に基づいて、前記燃料噴射部の外面または周囲における異常の有無を判定する工程とを備える。 The invention according to claim 8 is an abnormality detection method for detecting an abnormality in the outer surface or the periphery of a fuel injection unit that injects liquid fuel into a combustion chamber of an engine, wherein the fuel injection unit in the engine has a cylinder mounting hole And inserted in the space between the mounting hole and the fuel injection part, provided on the outer surface of the fuel injection part, or embedded in the cylinder in the vicinity of the fuel injection part The method includes the steps of obtaining a temperature measurement value by a temperature measurement unit having a temperature sensing unit, and determining the presence or absence of an abnormality on the outer surface or the periphery of the fuel injection unit based on the temperature measurement value.
本発明によれば、燃料噴射部の外面または周囲における異常を容易に検出することができる。 According to the present invention, it is possible to easily detect an abnormality on the outer surface or the periphery of the fuel injection unit.
図1は、本発明の一の実施の形態に係るエンジン1の構成を示す図である。エンジン1は、船舶用の内燃機関であり、高圧の液体燃料を用いる2ストロークディーゼルエンジンである。エンジン1は、シリンダ2と、シリンダ2内に設けられるピストン3とを備え、ピストン3は、図1中の上下方向に移動可能である。なお、図1の上下方向は重力方向であるとは限らない。
FIG. 1 is a view showing the configuration of an engine 1 according to an embodiment of the present invention. The engine 1 is an internal combustion engine for ships, and is a two-stroke diesel engine using a high pressure liquid fuel. The engine 1 includes a
シリンダ2は、円筒状のシリンダライナ21と、シリンダライナ21の上部に取り付けられるシリンダカバー22とを備える。ピストン3は、シリンダライナ21に挿入された厚い円板状のピストンクラウン31と、一端がピストンクラウン31の下面に接続されるピストンロッド32とを備える。ピストンロッド32の他端は、図示省略のクランク機構に接続される。
The
エンジン1では、シリンダライナ21、シリンダカバー22、排気弁25(後述)、および、ピストンクラウン31の上面(すなわち、ピストン3の上面)にて囲まれる空間が、液体燃料および空気を燃焼するための燃焼室20である。シリンダライナ21の下端部近傍には、多数の貫通孔が周状に配列して形成され、これらの貫通孔の集合が、燃焼室20内に後述の掃気を供給する掃気ポート23である。掃気ポート23の周囲には、掃気室231が設けられており、掃気ポート23は掃気室231を介して掃気管41に連通する。
In the engine 1, a space surrounded by the cylinder liner 21, the
シリンダカバー22には、燃焼室20内のガスを燃焼室20外に排出する排気ポート24が形成され、排気ポート24には、排気ポート24を開閉する排気弁25が設けられる。排気ポート24を介して燃焼室20から排出されたガス(以下、「排気」という。)は、排気路241を介して排気管42へと導かれる。実際のエンジン1では、複数のシリンダ2が併設されており、複数のシリンダ2が1つの掃気管41および1つの排気管42に接続される。好ましいエンジン1では、図示省略の過給機において、外部から取り込んだ吸気(空気)が排気を利用して加圧され、掃気として掃気管41内に供給される。シリンダカバー22には、複数の燃料噴射部6がさらに設けられる。燃料噴射部6は、燃焼室20内に液体燃料を噴射する燃料噴射弁である。
The
図2は、シリンダカバー22の断面図であり、1つの燃料噴射部6の近傍を示している。燃料噴射部6は、本体胴部61と、傾斜部62と、先端部63とを備える。本体胴部61は、ほぼ一定の直径を有する略円柱状である。先端部63は、燃焼室20側に配置され、直径が本体胴部61よりも十分に小さい略円柱状である。後述するように、先端部63は、液体燃料を噴射するアトマイザである。傾斜部62は、本体胴部61と先端部63との間に配置される円錐台状の部位であり、両者に連続する。傾斜部62の直径は、本体胴部61側から先端部63に向かって漸次減少する。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
シリンダカバー22は、排気ポート24の周囲に、複数の取付孔部220を備える。各取付孔部220は、シリンダカバー22の上面から燃焼室20まで貫通し、1つの燃料噴射部6が、取付孔部220に挿入される。燃料噴射部6において、取付孔部220の外側(シリンダカバー22の上面側)に配置される部位が、スタッド、ばねケーシングおよびナットを含む固定部(図示省略)によりシリンダカバー22に対して固定される。燃料噴射部6をシリンダカバー22に対して固定する固定部の構成は、任意に変更されてよく、例えば、スタッド、ディスタンスパイプおよびナットの組合せにより実現されてもよい。取付孔部220は、大径部221と、中間部222と、小径部223とを備える。大径部221は、燃料噴射部6の本体胴部61の周囲を囲み、本体胴部61の直径よりも僅かに大きい直径を有する。小径部223は、先端部63の周囲を囲み、先端部63の直径よりも僅かに大きい直径を有する。中間部222は、傾斜部62の周囲を囲む。中間部222の直径は、傾斜部62と同様に、大径部221側から小径部223に向かって漸次減少する。
The
図3は、燃料噴射部6の先端部63および傾斜部62の近傍を示す図である。燃料噴射部6がシリンダカバー22に固定された状態では、燃料噴射部6の先端部63の一部のみが燃焼室20内に配置される。先端部63と小径部223の内周面との間には、全周に亘って隙間が設けられる。中間部222において小径部223側の部位には、被接触部224が設けられる。被接触部224では、小径部223に向かうに従って直径が急激に小さくなる。傾斜部62において先端部63側の部位には、接触部621が設けられる。接触部621では、先端部63に向かうに従って直径が急激に小さくなる。燃料噴射部6の接触部621が、取付孔部220の被接触部224と全周に亘って接触する。すなわち、互いに接触する接触部621の面、および、被接触部224の面が気密面となる。これらの面は、シート面とも呼ばれる。
FIG. 3 is a view showing the vicinity of the
傾斜部62において接触部621を除く部位と、中間部222の内周面(被接触部224を除く。)との間には隙間が設けられる。また、本体胴部61と大径部221の内周面との間にも、全周に亘って隙間が設けられる。以上のように、各燃料噴射部6の外面と取付孔部220の内周面との間の隙間は、燃焼室20と連続する第1の空間225と、接触部621により燃焼室20と非連続となる第2の空間226とを含む。図2の例では、燃料噴射部6の長手方向において、本体胴部61の中央部近傍にOリング611が設けられている。Oリング611により、シリンダ2の外部から取付孔部220を介して燃焼室20内へと水等が浸入することが防止される。
In the
図4は、燃料噴射部6の内部構成を示す図であり、燃料噴射部6の中心軸J1を含む面における断面を示している。図4では、後述の可動部65のみ背景を破線にて示している。燃料噴射部6の各構成は、主として金属により形成される。
FIG. 4 is a view showing an internal configuration of the
燃料噴射部6の本体胴部61内には、胴部流路管612が設けられる。胴部流路管612は、中心軸J1を中心とする筒状であり、中心軸J1に沿って延びる。胴部流路管612における先端部63側の端部には、可動部65が設けられる。可動部65は、スピンドルとも呼ばれる。可動部65は、胴部流路管612の当該端部を囲む筒状部651を有する。筒状部651における先端部63側の端部には、当該端部を閉塞する蓋部652が設けられる。蓋部652には、先端部63側に突出する突出部654が設けられる。
A body
蓋部652において突出部654の周囲には、複数の貫通孔653が設けられる。複数の貫通孔653は、中心軸J1を中心とする周方向に配列される。各貫通孔653は、筒状部651の内部と外部とを連通する。突出部654は、蓋部652から先端部63まで延びる。蓋部652側に配置される突出部654の基部655は、突出部654の他の部位よりも大きい直径を有する。突出部654において、蓋部652とは反対側の部位には、中空部656が設けられる。中心軸J1の方向における突出部654の中央近傍には、中空部656の内部と連通する複数の開口657が設けられる。また、突出部654の先端面には、中空部656の内部と連通する1つの先端開口658が設けられる。
A plurality of through
本体胴部61内には、略筒状の可動部ガイド66がさらに設けられる。可動部ガイド66は、可動部65の筒状部651の周囲を囲む。可動部ガイド66の内周面は、筒状部651の外周面と接触する。可動部ガイド66は、可動部65を中心軸J1の方向に移動可能に保持する。可動部ガイド66における先端部63側の端部には、先端部63に向かって内径および外径が漸次小さくなるガイド端部661が設けられる。ガイド端部661における先端部63側の部位の内径は、突出部654の基部655の直径よりも小さい。可動部65は、図示省略の弾性部材(例えば、ばね)により先端部63に向かって付勢されており、基部655の外周面の一部がガイド端部661の内周面の一部と全周に亘って接触する。以下の説明では、基部655の外周面、および、ガイド端部661の内周面において、互いに接触する部位をそれぞれ「接触部659」および「被接触部662」という。接触部659の面、および、被接触部662の面は、シート面とも呼ばれる。基部655の接触部659と、ガイド端部661の被接触部662とが互いに接触した状態において、基部655の外周面とガイド端部661の内周面との間には、中心軸J1を中心とする環状空間67が形成される。
In the
可動部65の突出部654の周囲には、略筒状の先端部本体631が設けられる。先端部本体631は、突出部654において基部655よりも先端側の部位の周囲を囲む。先端部本体631の先端側は閉塞される。突出部654における接触部659近傍から複数の開口657までの間の部位と、先端部本体631の内周面との間には、微小な隙間が設けられる。一方、突出部654における先端近傍の部位の外周面と、先端部本体631の内周面とは、ほぼ接触する。先端部本体631の先端近傍には、噴射口632が設けられる。基部655の接触部659と、ガイド端部661の被接触部662とが互いに接触した状態では、突出部654により噴射口632が閉塞される。
A substantially cylindrical tip portion
エンジン1では、図示省略の燃料供給部から燃料噴射部6の胴部流路管612に、石油燃料等の液体燃料が供給され、可動部65の筒状部651および複数の貫通孔653を介して、環状空間67に当該液体燃料が充填される。実際には、燃料供給部から環状空間67までの流路には、隙間なく液体燃料が充填されている。燃料噴射部6における液体燃料の非噴射時には、当該流路内の液体燃料の圧力が所定値以下であり、基部655の接触部659と、ガイド端部661の被接触部662とが接触した状態が保たれる。
In the engine 1, liquid fuel such as petroleum fuel is supplied from a fuel supply unit (not shown) to the body
燃料噴射部6における液体燃料の噴射時には、燃料供給部により当該流路内の液体燃料の圧力が高くされる。これにより、環状空間67内の圧力が高くなり、可動部65が先端部63とは反対側へと移動して、基部655の接触部659が、ガイド端部661の被接触部662から離れる。環状空間67内の液体燃料は、先端部本体631内に流入し、突出部654における複数の開口657を介して、中空部656内へと至る。このとき、突出部654の先端が噴射口632よりも可動部ガイド66側に配置されており、噴射口632が開放されている。中空部656内の液体燃料は、先端開口658から流出し、噴射口632から燃焼室20内に噴射される。実際には、図1のピストン3の上下動に同期して、燃料噴射部6から燃焼室20内への液体燃料の噴射が行われる。
At the time of injection of the liquid fuel in the
図5は、エンジン1に設けられる異常検出装置5の構成を示すブロック図である。異常検出装置5は、各燃料噴射部6の外面または周囲における異常を検出する。異常検出装置5は、複数の温度測定部51と、異常判定部52とを備える。複数の温度測定部51は、複数の燃料噴射部6(図1参照)に対してそれぞれ設けられる。図5では、2個の温度測定部51が設けられるが、3個以上の温度測定部51が設けられてもよい。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the
各温度測定部51は、感温部511と、温度算出部512とを備える。感温部511は、例えば熱電対の測温接点である。温度測定部51では、熱電対以外の温度センサが用いられてもよい。図3に示すように、感温部511は、取付孔部220の内周面と燃料噴射部6の外面との間の隙間に設けられる。詳細には、感温部511は、被接触部224よりも外側(燃焼室20とは反対側)において、傾斜部62の接触部621の外面に貼着される。これにより、燃焼室20と非連続となる第2の空間226において、先端部63の近傍に感温部511が配置される。
Each
後述するように、感温部511は、先端部63の外面または周囲における局所的な温度上昇を感知するものであるため、感温部511は、当該温度上昇が感知可能な位置、すなわち先端部63の近傍に配置されていればよい。例えば、感温部511と先端部63との間の距離が、取付孔部220の直径以下である場合、感温部511が先端部63の近傍に配置されていると捉えることができる。感温部511は、温度算出部512に電気的に接続される。温度算出部512では、後述の温度測定値が取得され、異常判定部52に出力される。なお、複数の温度測定部51では、1つの温度算出部512が共有されてもよい。また、感温部511の配線が、燃料噴射部6の内部、すなわち、可動部ガイド66等が配置される空間を経由して、温度算出部512に接続されてもよい。
As described later, since the
ここで、異常検出装置5により検出される異常について説明する。燃料噴射部6の外面または周囲における異常には、燃料噴射部6の先端部63の外面に付着した液体燃料の燃焼、または、シリンダカバー22における先端部63の周囲の部位に付着した液体燃料の燃焼が含まれる。具体的には、図4に示す燃料噴射部6において、可動部65の接触部659と、可動部ガイド66の被接触部662との間に異物が噛み込む場合に、燃料噴射部6における液体燃料の非噴射時において、噴射口632から液体燃料が漏れ出す。当該液体燃料は、先端部63の外面に付着する。また、シリンダカバー22における先端部63の周囲の部位に付着することもある。エンジン1では、燃焼(爆発)工程において、先端部63またはシリンダカバー22の一部に付着した液体燃料が、燃焼室20内に噴射された液体燃料と共に燃焼する。これにより、先端部63またはシリンダカバー22の一部の温度が局所的に上昇し、当該部分が焼損する。
Here, the abnormality detected by the
噴射口632からの液体燃料の漏出は、接触部659と被接触部662とが全周に亘って均一に接触しない等、いわゆる当たり不良(気密不良)が発生している場合にも生じる。例えば、硬度不足により接触部659または被接触部662が部分的に摩耗した場合等に、接触部659と被接触部662とが全周に亘って均一に接触しない状態となる。また、一の燃料噴射部6から噴射された液体燃料が、燃焼室20内にて旋回するガスにより、他の燃料噴射部6の先端部63の外面、または、シリンダカバー22における先端部63の周囲の部位へと導かれて付着することもある。この場合も、先端部63の外面、または、シリンダカバー22の当該部位における液体燃料の燃焼が生じ、焼損が発生する。上記の焼損が発生する状態で、エンジン1の使用を継続すると、焼損の程度が大きくなり、大掛かりな補修や部品の交換が必要となってしまう。
Leakage of the liquid fuel from the
燃料噴射部6の外面または周囲における異常には、燃料噴射部6の接触部621と、取付孔部220の内周面(被接触部224)との間を燃焼ガスが通過する吹き抜けが含まれてもよい。上述の噴射口632からの液体燃料の漏出と同様に、燃料噴射部6の接触部621と、取付孔部220の被接触部224との間に異物が噛み込む場合や、気密不良(例えば、固定部による、燃料噴射部6のシリンダカバー22に対する締付力の低下や、周方向における締付力の偏りによる接触不良)が発生している場合に、燃焼室20にて発生した燃焼ガスが両者の間を通過する吹き抜けが発生する。接触部621および被接触部224のシート面の間を高温の燃焼ガスが通過することにより、当該シート面が損傷し、吹き抜けがさらに生じやすくなる。吹き抜けが発生している場合に、エンジン1の使用を継続すると、燃料噴射部6の周囲にすす(カーボン)が付着し、エンジン1のメンテナンス時にシリンダカバー22から燃料噴射部6を取り外すことが困難となる。また、取付孔部220の内周面や燃料噴射部6の外面(特に、高温となりやすい角部等)にヒートクラックが発生することもある。なお、燃焼室20内の圧力が異常に高くなる場合に、吹き抜けが発生することもある。
The abnormality on the outer surface or the periphery of the
次に、異常検出装置5による上記異常の検出について説明する。図6は、異常検出装置5が異常を検出する動作の流れを示す図である。異常検出装置5による異常の検出では、温度算出部512により感温部511における温度測定値が得られる(ステップS11)。温度算出部512では、感温部511における温度が常時得られており、本処理例では、所定期間(例えば、数秒)における温度の最大値が、温度測定値として得られる。温度測定値は、最大値以外であってもよい。各感温部511における温度測定値は、異常判定部52に入力される。
Next, detection of the abnormality by the
異常判定部52では、各燃料噴射部6の外面または周囲における異常の有無が判定される(ステップS12)。異常の有無の判定では、各燃料噴射部6に対して設けられる温度測定部51により得られる温度測定値と、他の温度測定部51により得られる温度測定値とが比較される。例えば、各燃料噴射部6の温度測定部51の温度測定値から、他の温度測定部51の温度測定値を引いて得た値が、当該燃料噴射部6に対する評価値として取得される。異常判定部52に、3個以上の感温部511における温度測定値が入力される場合には、各温度測定部51の温度測定値が、他の温度測定部51の温度測定値の平均値等と比較されてもよい。
The
燃料噴射部6の評価値が所定の閾値以上である場合には、当該燃料噴射部6の外面または周囲において異常が有ると判定される。そして、図5中の矢印K1のように、異常判定部52から異常検出信号が出力される。エンジン1では、異常判定部52からの異常検出信号K1の出力により、例えば、エンジン1の制御部に設けられたディスプレイに異常の発生が表示され、オペレータに報告される。異常の発生は、ブザー等により報知されてもよい。異常の発生が検出された場合、適切な時期に、燃料噴射部6がシリンダカバー22から取り外されて点検され、必要に応じて補修や部品交換が行われる。
If the evaluation value of the
一方、上記評価値が閾値未満である場合には、異常が無いと判定され、異常判定部52から異常検出信号K1は出力されない。異常検出装置5では、エンジン1が駆動している間、温度測定部51による温度測定値の取得(ステップS11)と、異常の有無の判定(ステップS12)とが、常時繰り返される。
On the other hand, when the evaluation value is less than the threshold value, it is determined that there is no abnormality, and the
以上に説明したように、異常検出装置5では、取付孔部220と燃料噴射部6との間の隙間に設けられる感温部511を有する温度測定部51が設けられる。そして、異常判定部52において、温度測定部51により得られる温度測定値に基づいて、燃料噴射部6の外面または周囲における異常の有無が判定される。これにより、燃料噴射部6の外面または周囲における異常を、燃料噴射部6をシリンダカバー22から取り外すことなく、容易に検出することができる。その結果、異常が検出された場合に、燃料噴射部6等の早期の点検および補修を行って深刻な部品の損傷に至ることを回避し、エンジン1の長寿命化を図ることが可能となる。温度測定部51および異常判定部52は、既存のエンジンに容易に追加することが可能であり、上記異常の検出が可能なエンジンを安価に実現することができる。
As described above, in the
また、燃料噴射部6において燃焼室20内に配置される先端部63の近傍に、感温部511が設けられる。これにより、先端部63の外面に付着した液体燃料の燃焼、または、シリンダ2における先端部63の周囲の部位に付着した液体燃料の燃焼を、異常判定部52において異常として検出することができる。その結果、燃料噴射部6等の早期の点検および補修を行って、先端部63またはシリンダ2の上記部位の焼損の程度を抑制することができる。
Further, a
さらに、燃料噴射部6と取付孔部220の内周面との間の隙間において、燃料噴射部6に設けられる接触部621により燃焼室20と非連続となる第2の空間226に、感温部511が配置される。これにより、接触部621と取付孔部220の内周面との間を燃焼ガスが通過する吹き抜けを、異常判定部52において異常として検出することができる。その結果、燃料噴射部6等の早期の点検および補修を行って、すすの付着により燃料噴射部6の取り外しが困難となることや、取付孔部220の内周面や燃料噴射部6の外面におけるヒートクラックの発生を抑制することができる。
Furthermore, in the gap between the
一の燃料噴射部6に対して設けられる一の温度測定部51に注目した場合に、異常検出装置5では、他の温度測定部51の感温部511が、当該一の燃料噴射部6から離れた位置にてシリンダ2に設けられる。そして、異常判定部52において、当該一の温度測定部51により得られる温度測定値と、当該他の温度測定部51により得られる温度測定値とを比較することにより、当該一の燃料噴射部6の外面または周囲における異常の有無を、シリンダ2の実際の温度を基準として、精度よく判定することができる。
When attention is paid to one
また、当該他の温度測定部51の感温部511が、他の燃料噴射部6に対して設けられる。これにより、各燃料噴射部6の外面または周囲における異常の有無を、他の燃料噴射部6の周囲の温度を基準として、精度よく判定することができる。なお、異常検出装置5の設計によっては、シリンダ2において、いずれの燃料噴射部6からも離れた位置に感温部511が設けられ、当該感温部511を用いて得られる温度測定値を基準として、各燃料噴射部6の外面または周囲における異常の有無が判定されてもよい。
Further, the
図7は、異常検出装置5の他の例を示すブロック図である。図7の異常検出装置5は、排気温度取得部53をさらに備える。排気温度取得部53は、例えば、図1の排気路241に設けられ、排気の温度を取得する。排気温度取得部53は、他の位置に設けられてもよい。排気温度取得部53により取得された排気の温度は、異常判定部52に入力される。異常判定部52では、例えば、排気の温度の複数の範囲と、当該複数の範囲のそれぞれにおいて異常が発生していると判定すべき温度の閾値(温度測定部51により得られる温度に対する閾値)との関係を示すテーブルが予め準備される。そして、実際の排気の温度(例えば、所定期間における最大値)を用いて当該テーブルから閾値を取得し、温度測定部51により得られる温度測定値を当該閾値と比較することにより、燃料噴射部6の外面または周囲における異常の有無が判定される。このように、異常判定部52が、温度測定部51により得られる温度測定値と、燃焼室20から排出される排気の温度とに基づいて異常の有無を判定する場合も、当該異常をある程度精度よく検出することができる。なお、排気の温度と上記閾値との関係が、関数等により準備されてもよい。
FIG. 7 is a block diagram showing another example of the
図8は、異常検出装置5の他の例を示すブロック図である。図8の異常検出装置5では、エンジン制御部10から、エンジン1の現在の負荷率が異常判定部52に入力される。エンジン1では、例えば、燃焼室20内での1回の爆発における、燃料噴射部6による液体燃料の噴射量が負荷率に応じて変更される。異常判定部52では、例えば、エンジン1の負荷率の複数の範囲と、当該複数の範囲のそれぞれにおいて異常が発生していると判定すべき温度の閾値との関係を示すテーブルが予め準備される。そして、エンジン1の負荷率を用いて当該テーブルから閾値を取得し、温度測定部51により得られる温度測定値を当該閾値と比較することにより、燃料噴射部6の外面または周囲における異常の有無が判定される。
FIG. 8 is a block diagram showing another example of the
以上のように、異常判定部52が、温度測定部51により得られる温度測定値と、エンジン1の負荷率とに基づいて異常の有無を判定することにより、当該異常を精度よく検出することができる。なお、図7の場合と同様に、エンジン1の負荷率と上記閾値との関係が、関数等により準備されてもよい。
As described above, the
上記異常検出装置5では様々な変形が可能である。
Various modifications can be made to the
シリンダ2において、感温部511が取り付けられる位置は、適宜変更されてよい。例えば、図9に示すように、取付孔部220と燃料噴射部6との間の隙間において、感温部511が、燃料噴射部6の接触部621から離れた位置に取り付けられてもよい。図9の例では、図3と同様に、感温部511が、第2の空間226において、先端部63の近傍に配置されるため、先端部63の外面、および、シリンダ2における先端部63の周囲の部位に付着した液体燃料の燃焼、並びに、接触部621と取付孔部220の内周面との間の燃焼ガスの吹き抜けを検出することが可能となる。
In the
図9では、感温部511が取付孔部220の内周面に取り付けられるが、シリンダ2における感温部511の取り付け、および、取り外しを容易に行うという観点では、図3の例のように、感温部511が燃料噴射部6の外面に設けられることが好ましい。また、燃料噴射部6の外面、例えば、傾斜部62の外面に形成された溝内に、感温部511、および、その配線が配置され、当該溝がパテにより埋められてもよい。この場合も、感温部511は、燃料噴射部6の外面に設けられていると捉えることができ、感温部511では、燃料噴射部6の外面または周囲における局所的な温度上昇を感知することが可能である。異常検出装置5において、燃焼ガスの吹き抜けのみを検出する場合には、取付孔部220と燃料噴射部6との間の第2の空間226における任意の位置、好ましくは、接触部621と図2のOリング611との間の任意の位置に、感温部511が配置されてよい。
In FIG. 9, the
図10に示すように、各温度測定部51において、感温部511が、燃料噴射部6の近傍にてシリンダ2に埋め込まれてもよい。感温部511は、燃料噴射部6の外面または周囲における局所的な温度上昇を感知するものであるため、感温部511は、当該温度上昇が感知可能な位置、すなわち燃料噴射部6の近傍に配置されていればよい。例えば、感温部511と燃料噴射部6との間の距離が、取付孔部220の直径以下である場合、感温部511が燃料噴射部6の近傍に配置されていると捉えることができる。図10では、シリンダ2において専用の孔部が形成され、当該孔部内に感温部511が設けられることにより、感温部511が燃料噴射部6の近傍に配置される。これにより、感温部511における温度測定値に基づいて、燃料噴射部6の外面または周囲における異常を容易に検出することが可能となる。
As shown in FIG. 10, in each
異常検出装置5を有するエンジンは、船舶以外に、自動車や発電用の原動機等、様々な用途に用いられてよい。
The engine having the
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。 The configurations in the above embodiment and each modification may be combined as appropriate as long as no contradiction arises.
1 エンジン
2 シリンダ
5 異常検出装置
6 燃料噴射部
20 燃焼室
51 温度測定部
52 異常判定部
63 先端部
220 取付孔部
224 被接触部
225 第1の空間
226 第2の空間
511 感温部
621 接触部
S11,S12 ステップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
前記エンジンにおいて前記燃料噴射部がシリンダの取付孔部に挿入されており、前記取付孔部と前記燃料噴射部との間の隙間に設けられる、前記燃料噴射部の外面に設けられる、または、前記燃料噴射部の近傍にて前記シリンダに埋め込まれる感温部を有する温度測定部と、
前記温度測定部により得られる温度測定値に基づいて、前記燃料噴射部の外面または周囲における異常の有無を判定する異常判定部と、
を備えることを特徴とする異常検出装置。 An abnormality detection device for detecting an abnormality in the outer surface or the periphery of a fuel injection unit that injects liquid fuel into a combustion chamber of an engine, comprising:
In the engine, the fuel injection portion is inserted into a mounting hole portion of a cylinder, and is provided on an outer surface of the fuel injection portion provided in a gap between the mounting hole portion and the fuel injection portion, or A temperature measurement unit having a temperature sensing unit embedded in the cylinder in the vicinity of the fuel injection unit;
An abnormality determination unit that determines the presence or absence of an abnormality on the outer surface or the periphery of the fuel injection unit based on a temperature measurement value obtained by the temperature measurement unit;
An anomaly detection apparatus comprising:
前記燃料噴射部において前記燃焼室内に配置される先端部の近傍に、前記感温部が設けられ、
前記異常判定部により判定される前記異常が、前記先端部の外面に付着した液体燃料の燃焼、または、前記シリンダにおける前記先端部の周囲の部位に付着した液体燃料の燃焼を含むことを特徴とする異常検出装置。 The abnormality detection device according to claim 1, wherein
In the fuel injection unit, the temperature sensitive unit is provided in the vicinity of the tip end portion disposed in the combustion chamber,
The abnormality determined by the abnormality determination unit includes the combustion of liquid fuel attached to the outer surface of the tip or the combustion of liquid fuel attached to a portion around the tip in the cylinder. Anomaly detection device.
前記燃料噴射部が、前記取付孔部の内周面と全周に亘って接触する接触部を有し、
前記取付孔部と前記燃料噴射部との間の前記隙間が、前記燃焼室と連続する第1の空間と、前記接触部により前記燃焼室と非連続となる第2の空間とを含み、
前記感温部が前記第2の空間に配置され、
前記異常判定部により判定される前記異常が、前記接触部と前記取付孔部の前記内周面との間を燃焼ガスが通過する吹き抜けを含むことを特徴とする異常検出装置。 The abnormality detection device according to claim 1 or 2, wherein
The fuel injection portion has a contact portion that contacts the inner peripheral surface of the mounting hole portion over the entire circumference,
The gap between the mounting hole portion and the fuel injection portion includes a first space continuous with the combustion chamber, and a second space discontinuous with the combustion chamber by the contact portion.
The temperature sensing unit is disposed in the second space,
The abnormality detection apparatus characterized in that the abnormality determined by the abnormality determination unit includes a blow through through which a combustion gas passes between the contact portion and the inner peripheral surface of the attachment hole.
前記燃料噴射部から離れた位置にて前記シリンダに設けられる感温部を有する他の温度測定部をさらに備え、
前記異常判定部が、前記温度測定部により得られる温度測定値と、前記他の温度測定部により得られる温度測定値とを比較することにより、前記異常の有無を判定することを特徴とする異常検出装置。 The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein
It further comprises another temperature measurement unit having a temperature sensing unit provided in the cylinder at a position separated from the fuel injection unit,
The abnormality determination unit determines the presence or absence of the abnormality by comparing the temperature measurement value obtained by the temperature measurement unit with the temperature measurement value obtained by the other temperature measurement unit. Detection device.
他の燃料噴射部が前記シリンダの他の取付孔部に挿入されており、
前記他の温度測定部の前記感温部が、前記他の取付孔部と前記他の燃料噴射部との間の隙間に設けられる、前記他の燃料噴射部の外面に設けられる、または、前記他の燃料噴射部の近傍にて前記シリンダに埋め込まれることを特徴とする異常検出装置。 The anomaly detection apparatus according to claim 4,
Another fuel injection part is inserted into another mounting hole of the cylinder,
The temperature sensing unit of the other temperature measurement unit is provided on the outer surface of the other fuel injection unit provided in a gap between the other attachment hole and the other fuel injection unit, or An abnormality detection device embedded in the cylinder in the vicinity of another fuel injection unit.
前記異常判定部が、前記温度測定部により得られる温度測定値と、前記エンジンの負荷率とに基づいて前記異常の有無を判定することを特徴とする異常検出装置。 The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein
The abnormality detection apparatus, wherein the abnormality determination unit determines the presence or absence of the abnormality based on a temperature measurement value obtained by the temperature measurement unit and a load factor of the engine.
前記異常判定部が、前記温度測定部により得られる温度測定値と、前記燃焼室から排出される排気の温度とに基づいて前記異常の有無を判定することを特徴とする異常検出装置。 The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein
The abnormality detection device, wherein the abnormality determination unit determines the presence or absence of the abnormality based on the temperature measurement value obtained by the temperature measurement unit and the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber.
前記エンジンにおいて前記燃料噴射部がシリンダの取付孔部に挿入されており、前記取付孔部と前記燃料噴射部との間の隙間に設けられる、前記燃料噴射部の外面に設けられる、または、前記燃料噴射部の近傍にて前記シリンダに埋め込まれる感温部を有する温度測定部により温度測定値を得る工程と、
前記温度測定値に基づいて、前記燃料噴射部の外面または周囲における異常の有無を判定する工程と、
を備えることを特徴とする異常検出方法。 An anomaly detection method for detecting an anomaly on the outer surface or the periphery of a fuel injection unit that injects liquid fuel into a combustion chamber of an engine.
In the engine, the fuel injection portion is inserted into a mounting hole portion of a cylinder, and is provided on an outer surface of the fuel injection portion provided in a gap between the mounting hole portion and the fuel injection portion, or Obtaining a temperature measurement value by a temperature measurement unit having a temperature sensing unit embedded in the cylinder in the vicinity of the fuel injection unit;
Determining the presence or absence of an abnormality on the outer surface or the periphery of the fuel injection unit based on the temperature measurement value;
An anomaly detection method comprising:
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