JP2021120549A - 判定装置、船陸間通信システム及び判定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記複数のシリンダの各々について筒内圧力をクランク角に関連付けて測定する筒内圧力測定器と、
前記エンジンの状態を表す測定値を取得して、前記エア漏れの可能性を否定する少なくとも1種類の第1群の状態値、及び/又は、前記エア漏れの可能性を肯定する少なくとも1種類の第2群の状態値を算出する状態値算出器と、
前記筒内圧力と、前記第1群の状態値、及び/又は、前記第2群の状態値とを取得して、前記エア漏れの可能性を判定する判定器とを備え、
前記判定器が、前記シリンダ内のピストンが上死点に位置しているときの前記筒内圧力を圧縮圧力とし、所定の圧縮圧力基準値と前記圧縮圧力との差分が所定の圧縮圧力閾値を超えたときに、前記第1群の状態値が大きいほど前記エア漏れの可能性を低く判定する、及び/又は、前記第2群の状態値が大きいほど前記エア漏れの可能性を高く判定するように構成されていることを特徴としている。
前記判定装置と、
船舶に設けられたデータ送信装置と、
陸上に設けられた管理装置とを備え、
前記判定器は前記管理装置に設けられ、
前記筒内圧力測定器及び前記状態値算出器は前記船舶に設けられ、
前記データ送信装置は、前記筒内圧力、前記第1群の状態値、及び前記第2群の状態値のデータを前記管理装置に衛星通信を介して送信するように構成されていることを特徴としている。
前記複数のシリンダの各々について筒内圧力をクランク角に関連付けて測定し、
前記エンジンの状態を表す測定値を取得して、前記エア漏れの可能性を否定する少なくとも1種類の第1群の状態値、及び/又は、前記エア漏れの可能性を肯定する少なくとも1種類の第2群の状態値を算出し、
前記シリンダ内のピストンが上死点に位置しているときの前記筒内圧力を圧縮圧力とし、所定の圧縮圧力基準値と前記圧縮圧力との差分が所定の圧縮圧力閾値を超えたときに、前記第1群の状態値が大きいほど前記エア漏れの可能性を低く判定する、及び/又は、前記第2群の状態値が大きいほど前記エア漏れの可能性を高く判定することを特徴としている。
図1は、本発明の一実施形態に係る判定装置300が適用される船陸間通信システム1の概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施の形態における船陸間通信システム1は、船舶4に設けられる船上システム2と、陸上に設けられる管理装置3とを備える。船舶4は、推進用主機であるエンジンシステム5を備える。
エンジンシステム5は、大型の2サイクル(2ストローク)エンジン(以下、単に「エンジン10」と称する)と、エンジン10に供給される空気を圧縮する過給機20とを備える。なお、エンジン10は、船舶4の発電用エンジンであってもよい。
船上システム2は、エンジンシステム5を制御するエンジン制御装置60と、エンジンシステム5の状態を表すデータを収集するデータ収集装置6とを備える。データ収集装置6が収集するデータには、エンジン負荷データ、筒内圧力データ、クランク角検出データ、燃料噴射タイミングデータ、排気弁位置データ、排気ガス温度データ、掃気室温度データなどが含まれる。排気弁位置から排気弁16のストローク及び閉タイミングを求めることができ、データ収集装置6が収集するデータには、排気弁ストロークデータ、排気弁閉タイミングデータが更に含まれる。なお、エンジン制御装置60は、エンジンシステム5の制御のために、燃料制御弁用作動油圧データ、排気制御弁用作動油圧データ、及び燃料噴射量データ等を取得する。
管理装置3には、衛星通信によるデータ送信信号を受信可能な衛星アンテナ41が設けられ得る。これに加えて、又は、これに代えて、陸上に設けられた他の衛星アンテナ42で一旦データ送信信号が受信され、当該衛星アンテナ42からインターネット等の通信ネットワーク43を介して管理装置3にデータ送信信号が送信されてもよい。
船陸間通信システム1には、エンジン10が有する動弁装置32に具備される空気ばね33のエア漏れの有無を判定する判定装置300が含まれている。判定装置300は、判定器3Aと、複数のシリンダ11の各々について筒内圧力をクランク角に関連付けて測定する筒内圧力測定器65と、エンジン10の状態を表す測定値を取得してエア漏れの可能性を否定する第1群の状態値を算出する第1群の状態値算出器66と、エンジン10の状態を表す測定値を取得してエア漏れの可能性を肯定する第2群の状態値を算出する第2群の状態値算出器67とを備える。状態値算出器66,67は少なくとも1つの演算器から構成される。
条件指数Fは、圧縮圧力Pcompの低下度合いを表す。図8は、圧縮圧力基準値と圧縮圧力Pcompとの差分ΔPcと条件指数Fとの関係を表す図表であり、縦軸が条件指数Fを表し、横軸が差分ΔPcを表している。条件指数F(ΔPc)は差分ΔPcの関数である。条件指数F(ΔPc)は、差分ΔPcが圧縮圧力閾値Acまではゼロであり、差分ΔPcが圧縮圧力閾値Acを超えると差分ΔPcの増加に従って増加する。
排気弁摺動部の汚損や損傷によって排気弁動作が阻害され排気弁ストロークが減少した場合に、圧縮圧力Pcompが減少することがある。排気弁ストロークの減少が生じている場合には、圧縮圧力Pcompの減少の要因は空気ばね33のエア漏れ以外である可能性がある。そこで、所定の排気弁ストローク基準値からの排気弁ストロークの減少量ΔSが第1群の状態値として用いられ、減少量ΔSの増大に伴って減少する第1状態指数R1が第1群の状態指数として用いられる。
ターゲットシリンダ11の排気弁閉タイミングθcに遅れが生じている場合には、検出された圧縮圧力Pcompの減少は空気ばね33のエア漏れに起因する可能性が高い。そこで、所定の排気弁閉タイミング基準値からの排気弁閉タイミングθcの遅れ量Δθcが第2群の状態値として用いられ、遅れ量Δθcの増大に伴って増加する第2状態指数R2が第2群の状態指数として用いられる。
シリンダカバー、排気弁16の触火面、及びピストンクラウン頂部などの燃焼室50を形成している要素において焼蝕が生じていると、燃焼室50の容積が設計値よりも大きくなる。燃焼室50の容積の増加は、圧縮圧力Pcompの低下の原因となり得る。そこで、焼蝕容積がゼロからの焼蝕容積の増加量(即ち、焼蝕容積)が第1群の状態値として用いられ、焼蝕容積の増加量の増大に伴って減少する第3状態指数R3が第1群の状態指数として用いられる。
排気弁16のシート不良に起因して燃焼室50からのガス漏れが生じると、圧縮圧力Pcompの低下が生じる。一方で、排気弁16のシート不良が生じると、燃焼室50の燃焼ガスが排気口13の下流へ漏れ出て、排気ガス温度計53で検出される排気ガス温度Teが上昇する。そこで、所定の排気ガス温度基準値からの排気ガス温度Teの上昇量ΔTeが第1群の状態値として用いられ、上昇量ΔTeの増大に伴って減少する第4状態指数R4が第1群の状態指数として用いられる。
ピストン14に嵌められたピストンリング(図示略)のシール不良に起因して燃焼室50からのガス漏れが生じると、圧縮圧力Pcompの低下が生じる。一方で、ピストンリングのシール不良が生じると、燃焼室50の燃焼ガスが掃気室25へ漏れ出て、掃気室25の温度上昇を招く。そこで、所定の掃気室温度基準値からの掃気室温度Tsの上昇量ΔTsが第1群の状態値として用いられ、上昇量ΔTsの増大に伴って減少する第5状態指数R5が第1群の状態指数として用いられる。
判定器3Aは、評価関数Cを用いて算出された評価指標に基づいて空気ばね33におけるエア漏れの可能性を評価する。評価関数Cは、第1群の状態指数と第2群の状態指数との和に条件指数Fを掛け合わせる演算式である。第1群の状態指数及び前記第2群の状態指数の少なくとも1つは、評価指標に与える影響の大きさに基づいて重み付けされていてよい。このような評価指標を用いることにより、判定器3Aは、所定の圧縮圧力基準値と圧縮圧力Pcompとの差分ΔPcが所定の圧縮圧力閾値Acを超えたときに、第1群の状態値が大きいほどエア漏れの可能性を低く判定する、及び/又は、第2群の状態値が大きいほどエア漏れの可能性を高く判定することとなる。
C=F×R ・・・式(1)
(但し、R=α1・R1+α2・R2+α3・R3+α4・R4+α5・R5)
2 :船上システム
3 :管理装置
3A :判定器
4 :船舶
5 :エンジンシステム
6 :データ収集装置
7 :データ送信装置
10 :エンジン
11 :シリンダ
12 :掃気口
13 :排気口
14 :ピストン
15 :燃料噴射弁
16 :排気弁
18 :クランク軸
20 :過給機
24 :掃気管
25 :掃気室
26 :排気管
31 :燃料供給装置
32 :動弁装置
33 :空気ばね
36,49 :高圧管
40 :通信衛星
41,42 :衛星アンテナ
50 :燃焼室
51 :エンジン負荷検出器
52 :筒内圧力センサ
53 :排気ガス温度計
54 :噴射量検出器
55 :排気弁位置検出器
56 :クランク角検出器
57 :掃気室温度計
60 :エンジン制御装置
61 :弁アクチュエータ
65 :筒内圧力測定器
66 :第1群の状態値算出器
67 :第2群の状態値算出器
300:判定装置
331:エアシリンダ
332:ばねピストン
333:ばね室
Claims (18)
- 複数のシリンダを有する舶用2サイクルエンジンにおいて、前記複数のシリンダの各々に設けられた排気弁の動弁装置が具備する空気ばねにおけるエア漏れの可能性を判定する判定装置であって、
前記複数のシリンダの各々について筒内圧力をクランク角に関連付けて測定する筒内圧力測定器と、
前記エンジンの状態を表す測定値を取得して、前記エア漏れの可能性を否定する少なくとも1種類の第1群の状態値、及び/又は、前記エア漏れの可能性を肯定する少なくとも1種類の第2群の状態値を算出する状態値算出器と、
前記筒内圧力と、前記第1群の状態値、及び/又は、前記第2群の状態値とを取得して、前記エア漏れの可能性を判定する判定器とを備え、
前記判定器が、前記シリンダ内のピストンが上死点に位置しているときの前記筒内圧力を圧縮圧力とし、所定の圧縮圧力基準値と前記圧縮圧力との差分が所定の圧縮圧力閾値を超えたときに、前記第1群の状態値が大きいほど前記エア漏れの可能性を低く判定する、及び/又は、前記第2群の状態値が大きいほど前記エア漏れの可能性を高く判定するように構成されている、
判定装置。 - 前記状態値算出器は、前記第1群の状態値を算出する第1群の状態値算出器と、前記第2群の状態値を算出する第2群の状態値算出器とを含み、
前記判定器は、前記圧縮圧力基準値と前記圧縮圧力との差分が前記圧縮圧力閾値を超えたときに、前記第1群の状態値が大きいほど前記エア漏れの可能性を低く判定し、前記第2群の状態値が大きいほど前記エア漏れの可能性を高く判定する、
請求項1に記載の判定装置。 - 前記判定器は、
前記圧縮圧力基準値と前記圧縮圧力との差分の増大に伴って増加する条件指数を求め、
前記第1群の状態値の増大に伴って減少する第1群の状態指数、及び/又は、前記第2群の状態値の増大に伴って増加する第2群の状態指数を求め、
前記第1群の状態指数と前記第2群の状態指数との和に前記条件指数を掛け合わせた評価関数を用いて、前記エア漏れの可能性を判定するように構成されている、
請求項1又は2に記載の判定装置。 - 前記第1群の状態指数及び前記第2群の状態指数の少なくとも1つが、前記エア漏れの判定に与える影響の大きさに基づいて重み付けされている、
請求項3に記載の判定装置。 - 前記測定値は排気弁ストロークを含み、前記第1群の状態値は所定の排気弁ストローク基準値からの前記排気弁ストロークの減少量を含む、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の判定装置。 - 前記測定値は排気弁閉タイミングを含み、前記第2群の状態値は所定の排気弁閉タイミング基準値からの前記排気弁閉タイミングの遅れ量を含む、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の判定装置。 - 前記測定値は前記シリンダにおける燃焼室形成部材の焼蝕容積を含み、前記第1群の状態値は焼蝕無しからの前記焼蝕容積の増加量を含む、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の判定装置。 - 前記測定値は前記シリンダからの排気ガス温度を含み、前記第1群の状態値は所定の排気ガス温度基準値からの前記排気ガス温度の上昇量を含む、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の判定装置。 - 前記測定値は前記シリンダへ給気される空気が蓄えられた掃気室の掃気室温度を含み、前記第1群の状態値は所定の掃気室温度基準値からの前記掃気室温度の上昇量を含む、
請求項1〜8のいずれか一項に記載の判定装置。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の判定装置と、
船舶に設けられたデータ送信装置と、
陸上に設けられた管理装置とを備え、
前記判定器は前記管理装置に設けられ、
前記筒内圧力測定器及び前記状態値算出器は前記船舶に設けられ、
前記データ送信装置は、前記筒内圧力、前記第1群の状態値、及び前記第2群の状態値のデータを前記管理装置に衛星通信を介して送信するように構成されている、
船陸間通信システム。 - 複数のシリンダを有する舶用2サイクルエンジンにおいて、前記複数のシリンダの各々に設けられた排気弁の動弁装置が具備する空気ばねにおけるエア漏れの可能性を判定する判定方法であって、
前記複数のシリンダの各々について筒内圧力をクランク角に関連付けて測定し、
前記エンジンの状態を表す測定値を取得して、前記エア漏れの可能性を否定する少なくとも1種類の第1群の状態値、及び/又は、前記エア漏れの可能性を肯定する少なくとも1種類の第2群の状態値を算出し、
前記シリンダ内のピストンが上死点に位置しているときの前記筒内圧力を圧縮圧力とし、所定の圧縮圧力基準値と前記圧縮圧力との差分が所定の圧縮圧力閾値を超えたときに、前記第1群の状態値が大きいほど前記エア漏れの可能性を低く判定する、及び/又は、前記第2群の状態値が大きいほど前記エア漏れの可能性を高く判定する、
判定方法。 - 前記圧縮圧力基準値と前記圧縮圧力との差分の増大に伴って増加する条件指数と、前記第1群の状態値の増大に伴って減少する第1群の状態指数と、前記第2群の状態値の増大に伴って増加する第2群の状態指数とを求め、
前記第1群の状態指数と前記第2群の状態指数との和に前記条件指数を掛け合わせた評価関数を用いて、前記エア漏れの可能性を判定する、
請求項11に記載の判定方法。 - 前記第1群の状態指数及び前記第2群の状態指数の少なくとも1つが、前記エア漏れの判定に与える影響の大きさに基づいて重み付けされている、
請求項12に記載の判定方法。 - 前記測定値は排気弁ストロークを含み、前記第1群の状態値は所定の排気弁ストローク基準値からの前記排気弁ストロークの減少量を含む、
請求項11〜13のいずれか一項に記載の判定方法。 - 前記測定値は排気弁閉タイミングを含み、前記第2群の状態値は所定の排気弁閉タイミング基準値からの前記排気弁閉タイミングの遅れ量を含む、
請求項11〜14のいずれか一項に記載の判定方法。 - 前記測定値は前記シリンダにおける燃焼室形成部材の焼蝕容積を含み、前記第1群の状態値は焼蝕無しからの前記焼蝕容積の増加量を含む、
請求項11〜15のいずれか一項に記載の判定方法。 - 前記測定値は前記シリンダからの排気ガス温度を含み、前記第1群の状態値は所定の排気ガス温度基準値からの前記排気ガス温度の上昇量を含む、
請求項11〜16のいずれか一項に記載の判定方法。 - 前記測定値は前記シリンダへ給気される空気が蓄えられた掃気室の掃気室温度を含み、前記第1群の状態値は所定の掃気室温度基準値からの前記掃気室温度の上昇量を含む、
請求項11〜17のいずれか一項に記載の判定方法。
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