JP4131711B2

JP4131711B2 - エンジンの遠隔燃焼診断システム及びその方法

Info

Publication number: JP4131711B2
Application number: JP2004108156A
Authority: JP
Inventors: 善博中山; 一郎石田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005291106A

Description

本発明は、ディーゼルエンジンおよびガスエンジンなどのエンジンの燃焼動作状況を遠隔で監視し且つ診断することのできるエンジンの遠隔燃焼診断システム及びその方法に関する。

従来よりディーゼルエンジンおよびガスエンジンなどの燃焼機器や各種プラントの動作状況を遠隔で監視するシステムは公知であり、例えば特許文献１において現地と保守側計算機間の通信コストの低減を図るために、定期的にエンジンの運転状況(排気温度等計測データ)をメールで通知すると共に、定置用発電エンジンの危急停止等、不具合発生時にもメールで通知することで、遠隔地にいても不具合発生時刻、および各部の温度データ等の長時間のプラント情報を把握することはできるようにした技術が提案されている。

しかしながらかかる技術はディーゼルエンジンおよびガスエンジンなどの燃焼機器の動作状況を遠隔で監視し、現地から送られてくるデータを収集／解析／管理するとし、具体的にその収集データとしてアナログ値（温度、圧力等）およびディジタル値（機器のＯＮ／ＯＦＦ等のステータス情報）を現地側で常時収集／蓄積すると記載されているのみで、具体的な遠隔監視手法が開示されてはいない。
特に燃焼機器の異常等の危急停止要因はプラント情報履歴から推測するしか方法がなかった。
そこで、推測した不具合を調べるためには、現地に赴き、不具合が発生しそうな個所にオシロスコープ、データレコーダ等の計測機器を設置し、不具合が再発した時に現地に設置した計測装置の記録から原因を特定していたが、異常発生の都度若しくは定期的な保守管理や異常予知のために現地に赴くのは非常に煩雑を極める。

このためこのようなエンジンを、異常発生予知若しくは異常発生後において遠隔で危急停止要因を遠隔分析するために、前記オシロスコープ、データレコーダ等の計測データを保守側に送ろうとすると、発電等に使用するエンジンは多気筒であり且つ回転数も最大数千ＲＰＭと高速であり、このような高速なデータを気筒毎にしかもコンマミリ秒単位で送ろうとすると、通信機能が煩雑化するとともに、該データは生データであるためにデータ容量が大きく外部に漏出した場合においても問題が生じる。

一方本発明者は先に特許文献２においてエンジンの全気筒に圧力センサを取付け、センサ信号を計測データ収集装置１４０で計測、燃焼制御を行うと共に計測データ収集装置１４０に高速に計測するデータ収集装置１４０の役割ももたせ、シリアル通信経由でデータ受信側に表示装置なる操作端末を設置することで、計測装置を追設することなく、リアルタイムで燃焼状態、圧力波形を観測できるようになった燃料診断装置を提案している。

特開２００２−７３１６７号公報ＷＯ０２／０７９６２９Ａ１

前記特許文献２の表示装置は、データ記録機能がないため、不具合発生時には、定置用発電プラントから分岐して計測装置の入力信号線を接続する必要があったため分岐信号線にノイズが乗りやすい。
又計測機器に接続可能な入力点数に限度があり、疑わしい気筒の圧力センサに対して計測機器を接続せざるを得ず、異常再発時に証拠となるデータが得られる保証がない。また計測装置を自動停止させる機能が必要となり構成が煩雑化する。
又異常再発が今度いつ発生するか分からないので、異常再発まで計測機器を現場に設置せざるを得ず、同時多発的に各地の現場で異常が発生した場合、その台数分の計測装置が必要であるのみならず計測装置を使いこなせる作業者が現地出張している間、他の異常等の対応が不可能であり、原因究明までに時間を要する。

本発明はかかる技術的課題に鑑み、特許文献２を遠隔監視システムに効果的に適用し得るエンジンの遠隔燃焼診断システム及びその方法を提供することを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、エンジンの各種センサより気筒毎の筒内圧力検出信号、クランク角検出信号、カム軸トップ検出信号（以下計測データ）を取り出して各エンジンサイクル毎にデータ格納する計測データ格納領域と、前記計測データの表示処理に必要なパラメータがファイル毎に格納されるパラメータ表示格納領域と、データ採取時の時刻がスタンプされる領域を具えたファイルデータをリングメモリ状に格納するデータ記憶部と、
前記パラメータ表示データに基づいて計測データを演算してエンジン圧力波形を含む燃焼診断用波形を表示処理する表示処理部と、
前記表示処理部を介して前記燃焼診断用波形を表示する表示装置を含む操作端モジュール表示装置よりなる、同一機能を有する操作端モジュールが、現地エンジン側と、夫々ネットワーク接続された現地事務所とともに、遠隔監視センタ側に設置され、定期的若しくは異常信号をトリガとして前記データ記憶部に記憶されたファイルデータを前記ネットワークを経由して現地事務所若しくは遠隔監視センタ側の操作端モジュールに送り、計測データとパラメータ情報に基づいて表示処理側で燃焼診断用波形を表示処理し、
更に前記現地エンジン側にエンジンの各種センサより計測データを取得するエンジンデータ収集装置側に高速測定できる計時タイマを設け、各エンジンサイクル毎にデータ格納する計測データ格納領域に計時時間を付してデータ格納を行うとともに、エンジン収集装置よりデータ記憶部にデータを取り込む際に前記操作端モジュール側に設けたカレンダタイマを利用して前記ファイルデータにデータ採取時の時刻がスタンプされることを特徴とする。
そして前記データ記憶部に記憶されたファイルデータを、前記ネットワークを経由して現地事務所若しくは遠隔監視センタ側の操作端モジュールに送るサイクル間隔は、現地エンジン側に前記気筒毎の筒内圧力検出信号に基づいて生成された圧力波形に基づいて異常判断を行う制御装置を設け、該制御装置の異常信号を現地事務所に送り、若しくは現地事務所よりメールを介して遠隔監視センタに送り、前記異常信号に基づいて若しくは現地エンジン側のデータ記憶装置の記憶容量を超えない送信サイクルで定期的に行うのがよい。

そしてかかるシステムを円滑に実行する方法として、エンジンの各種センサより気筒毎の筒内圧力検出信号、クランク角検出信号、カム軸トップ検出信号（以下計測データ）を取り出して各エンジンサイクル毎にデータ格納する計測データ格納領域と、前記計測データの表示処理に必要なパラメータがファイル毎に格納されるパラメータ表示格納領域と、データ採取時の時刻がスタンプされる領域を具えたファイルデータをリングメモリ状に格納するデータ記憶部と、
前記パラメータ表示データに基づいて計測データを演算してエンジン圧力波形を含む燃焼診断用波形を表示処理する表示処理部と、
前記表示処理部を介して前記燃焼診断用波形を表示する表示装置を含む操作端モジュールが、現地エンジン側と、夫々ネットワーク接続された現地事務所とともに、遠隔監視センタ側に用意され、
一方前記現地エンジン側には、パラメータ表示データに基づいて計測データを演算して得られる燃焼診断用波形に基づいてエンジンの異常判断を行った燃焼制御装置を用意し、
定期的若しくは前記燃焼診断装置より発生する異常信号をトリガとして前記データ記憶部に記憶されたファイルデータを前記ネットワークを経由して現地事務所若しくは遠隔監視センタ側の操作端モジュールに送り、計測データとパラメータ情報に基づいて表示処理側で燃焼診断用波形を表示処理し、
更に前記現地エンジン側にエンジンの各種センサより計測データを取得するエンジンデータ収集装置側に高速測定できる計時タイマを用意し、各エンジンサイクル毎にデータ格納する計測データ格納領域に端末モジュールのカレンダタイマよりファイル生成開始時刻を取得し、一方データ収集装置から計測データとともに前記データ収集装置の高速計時タイマ値を取得し、計時タイマ値を高速計時を加味したファイル生成開始時刻に置き換えながらデータ記憶装置側のファイルヘッダに計測データ採取時の時刻がスタンプされることを特徴とするエンジンの遠隔燃焼診断方法を提案する。

以上記載のごとく本発明は、特許文献２の燃料診断装置に、データ記録機能を設けたために、ヒストリカルにデータを取得でき、しかもそのデータはデータ採取時の時刻がスタンプされ且つ例えば数千エンジンサイクル毎の計測データが格納されたファイリングデータであり、しかもそのファイリングデータに前記計測データの表示処理に必要なパラメータが、（エンジン起動直後にデータ収集装置１４０から一度だけ出力される各種パラメータ値をヘッダー情報として）ファイル毎に格納されているために、遠隔監視センタ側若しくは現地事務所側に対応する時刻のファイルデータをネットワークを経由して送信するだけで、簡単に異常判断やその予知が可能となる。
又取り出すのはパラメータ表示格納領域と、データ採取時の時刻がスタンプされる領域を具えた生計測データの羅列で暗号化されたファイルデータであるデータであるために、ネットワーク経路に外部侵入があっても表示処理部がなければその内容がわからず、安心である。
又表示処理部や診断装置の機能は現場エンジン側と同一の機能が、遠隔監視センタ側若しくは現地事務所側の端末操作モジュールに組み込まれているために、前記ファイリングデータに組み込まれたパラメータ情報を利用して対応する現場エンジンのソフトの検証が可能であり、遠隔監視センタ側で検証したソフトを遠隔更新するのみで、現地に出向かずとも予兆診断ロジック等、操作端末モジュールの機能向上が可能である。
そして好ましくは、前記エンジンデータ収集装置側にコンマミリ秒（μs）まで測定できる計時タイマを設け、前記操作端モジュール側に設けたカレンダタイマを利用して前記ファイルデータにデータ採取時の時刻がスタンプされるように構成し、前記データ収集装置はμs単位での非常に短い時間を経時タイマで刻み、データ送信し操作端末では、年月日時分秒のカレンダ時計の値と組み合わせることにより、年月日時分秒ms、μsまでの非常に広い時間を正確に記録することができる。これはエンジンサイクルの燃料診断を行う上で極めて重要で、これにより遠隔監視が可能となったと言っても過言でない。

又データ収集装置は単なる短時間のストップウオッチ機能を有するのみであるから、電源を落とされても、日付は変わらず、かつ日付を記憶するためのバッテリも不要という利点を有す。
又前記ファイリングデータは定期的に送っても又燃料診断結果に基づく異常判断時に送ってもよいが、この場合は特許文献１のように、現地エンジン側の制御装置の異常信号を現地事務所から送り、若しくは現地事務所よりメールを介して遠隔監視センタに送り、前記異常信号に基づいて送るようにしてもよい。
又現地エンジン側のデータ記憶装置の記憶容量を超えない送信サイクルで定期的に行うことを特徴とする事により現地事務所若しくは遠隔監視センタのデータ記憶装置に永久的なデータの保管が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
先ず本発明を説明する前に、本発明が適用されるエンジン、計測データ収集装置１４０、操作端モジュール内のパソコンに組み込まれた診断装置、制御装置及び表示装置の内容を図１１〜図１７に基づいて説明する。
図１１は本発明が適用されるエンジンを示し、２０はガスエンジンのエンジン本体、４５はピストン、４６はクランク軸、４４は燃焼室、４１は吸気弁、４２は排気弁、４３は排気管である。
９は前記吸気弁４１に通ずる吸気管であり、該吸気管９の管路の途中に該吸気管路９内を通流する空気（吸気）中に燃料ガスを噴射するガス噴射装置１０が設けられている。８は燃料ガスを収容する燃料ガスタンク（図示省略）と前記ガス噴射装置１０とを接続するガス供給管である。７は該ガス供給管８の前記ガス噴射装置１０入口に設けられたガス供給電磁弁で、図示しない電磁弁制御装置からの制御信号により開度が変化せしめられて前記ガス供給管８の流路面積を調整するとともに、制御装置２００からの制御信号によりガス流路の遮断あるいは開度を制御されるものである。
１１は該ガスエンジンの起動時に、不図示の副室内にパイロット燃料噴射弁００１１からパイロット燃料を噴射しトーチ着火させて主燃焼室側の希薄混合ガスの燃焼を促進するための着火装置である。
１は前記燃焼室４４内のガス圧力即ち筒内圧力を検出する筒内圧力検出器、２は前記クランク軸４６のクランク角を検出するクランク角検出器である。
３０はガスエンジン２０に駆動される発電機、３６は前記ガスエンジン２０の負荷（発電機３０の負荷）を検出する負荷検出器、３２は前記ガスエンジン２０のカム軸トップ位置を検出するカム軸トップ検出器である。
前記計測データ収集装置１４０は、前記筒内圧力検出器１にて検出された筒内圧力検出信号、前記クランク角検出器２にて検出されたクランク角検出信号及びカム軸トップ検出器３２からのカム軸トップ位置の検出信号の収集を行うとともに、操作端モジュールのパソコンに組み込まれた診断装置により、該筒内圧力検出信号に基づき前記クランク角検出信号とカム軸トップ位置を補助的に用いて前記燃焼室４４内における燃焼状態の診断を行う。
２００は燃焼制御装置で、前記燃焼診断装置１００における診断結果信号３４が入力され、該診断結果信号３４に基づき前記ガス供給電磁弁７を遮断あるいは開度制御するとともに、燃料着火タイミング及び燃料噴射量や前記パイロット燃料噴射弁００１１から着火装置１１に噴射するパイロット燃料噴射量（以下両者を含めて燃料という）の制御信号３３により前記着火装置１１の燃料着火タイミング及び燃料噴射量の制御を行うものである。
６は前記診断装置１００における診断結果を表示処理部１３０を介して表示する表示装置である。

次に、かかるガスエンジンの燃焼診断装置１００及び燃焼制御装置２００の動作を説明する。
図１２に示すように、前記エンジン２０からのシリンダ（気筒）数分の筒内圧力検出信号、クランク角検出信号、カム軸トップ検出信号、負荷検出信号等は連続的に前記計測データ収集装置１４０を介して診断装置１００に入力され、該診断装置１００において前記各検出信号に基づき燃焼診断を行い、その診断結果を時々刻々燃焼制御装置２００に入力する。
そして前記診断装置内の表示処理部１３０では、前記筒内圧力検出値と前クランク角検出値とにより、図１６に示されるような筒内圧力−クランク角関係線図（トレンド線図）が求められる。
そして筒内圧力−クランク角関係線図（トレンド線図）には、図１３に示す燃焼域に対応するクランク角度範囲Ａａ〜Ａｂの範囲における検知圧力Ｐに対応させて夫々しきい値を設定している。
即ち、しきい値は、Ｐ_Ｐ０及びＰ_ｈ１：Ｐｍａｘ異常しきい値、Ｐ_ｈ２：ノッキングしきい値、Ｐ_ｎ：失火、消炎しきい値、夫々のレベルは、Ｐ_Ｐ０≧Ｐ_ｈ１≧Ｐ_ｈ２≧Ｐ_ｓｈ≧Ｐ_ｓ１≧Ｐ_ｎのように段階的にレベルが低減するように設定して異常、正常の判断をしている。
その概要は特許文献２に詳細に開示があるのでその詳細な説明は省略する。

次に、前記燃焼診断装置１００による診断結果と該診断結果に基づく前記燃焼制御装置２００の作動について、図１４により説明する。
先ず、前記燃焼診断装置１００により、ΔＰｐ／ΔＰ０≧ＰＰ０となり筒内最高圧力Ｐｐが設計値（正常値）から異常に上昇していると診断され、またΔＰ０≦Ｐｃ０となり圧縮圧力Ｐｃが正常値から異常に低下しているものと診断された際には、燃焼制御装置２００はエンジン２０の停止装置を作動させ該エンジン２０を停止せしめる（Ｄ１）、（Ｄ２））。
次いで、前記燃焼診断装置１００により最高圧力比ΔＰｐ／ΔＰ０がノッキング許容値を超えてノッキングが発生していると診断された際には、燃焼制御装置２００は燃料着火タイミングを一定量α遅角させる（（Ｄ５）、（Ｄ１１））。
次いで、前記燃焼診断装置１００により筒内圧力検出器１の異常が診断された際には、燃焼制御装置２００は後述するように該当シリンダの燃料を遮断しあるいは着火タイミングを安全位置まで遅らせる（Ｄ４）、（Ｄ１０））。
次いで、前記燃焼診断装置１００により、前記のようにして、最高圧力が高くなっていると診断された際には、燃焼制御装置２００は燃料着火タイミングを単位時間あたり一定量（ΔＴｈ）ずつ遅角させる（（Ｄ６）、（Ｄ１２））。
また前記燃焼診断装置１００により前記のようにして、最高圧力比が基準最高圧力比以下となったとき、燃料着火タイミングを単位時間あたり一定量（ΔＴｌ）ずつ進角させる（（Ｄ７）、（Ｄ１３））。
次いで、前記燃焼診断装置１００により、前記のようにして、失火が発生していると診断された際には、燃焼制御装置２００は当該失火発生シリンダの燃料噴射を遮断せしめる（（Ｄ３）、（Ｄ１０））。
次いで、前記燃焼診断装置１００により、前記のようにして、消炎発生と診断された際には、燃焼制御装置２００は当該消炎発生シリンダの燃料噴射量を増加せしめる（（Ｄ０４）、（Ｄ０１１））。
以上のように、かかる構成によれば、燃焼診断装置１００による燃焼診断と該診断結果を受けての燃焼制御装置２００による燃焼項目の制御とを常時連働させて行うことができる。

図１５は、診断装置で診断した燃焼診断結果を表示処理部１３０を介して表示装置に表示した判定表示部を示す表図で、各気筒番号を＃１〜＃１８として列側の項目に、又行側に設けた診断項目はセンサ異常（Ｘ）、最高圧力Ｐｐ異常（Ｐ）、ノッキング（Ｋ）、最高圧力Ｐｐ高め（Ｈ）、最高圧力Ｐｐ適性範囲（Ｎ）、最高圧力Ｐｐ低め（Ｈ）、消炎（Ｑ）、失火（Ｍ）、圧縮圧低下（Ｅ）毎に計測データ収集装置１４０から伝送された燃焼診断結果の夫々の項目を記号で表示装置で表示した例である。燃焼診断結果に従い１サイクル毎に四角の記号表示が更新される。

図１６は、波形表示を多気筒の一例として４気筒のエンジンにおける計測データ収集装置１４０側と表示装置側の夫々の気筒の筒内圧力の伝送及び表示過程を示し、上から４段目までのグラフ図は、４気筒エンジン夫々の筒内圧力波形の計測結果で、カム軸トップ位置を０度として、クランク角１サイクル（一回転）毎の圧力波形が圧力センサでクランク角と対応させてクランク毎に計測される表示器１２４への出力波形、表示器に表示した筒内波形の一例を示す図である。
下から２番目のグラフは、計測データ収集装置１４０が接続された表示器１２４に出力する波形である。表示は制御とは無関係なので、計測データ収集装置１４０から表示装置６でのデータ伝送方式は、シリアル伝送としている。このため軸トップ信号検知後に測定した波形中、燃焼診断に必要な太線で示した領域のみ表示器１２４へのデータ伝送対象とするために筒内圧力検知器（センサ）での検知毎に時々刻々クランク角に同期して、診断装置側の第１のリングメモリに全気筒の燃焼状態を示す筒内圧力波形を書き込み、次のカム軸トップ位置より夫々｛ａ１｝、｛ａ２｝、｛ａ３｝、｛ａ４｝ずつ角度遅れを持たせて圧縮領域から燃焼領域までの所定クランク範囲の診断領域の角度波形を信号伝送線に載せて送り、さらに次のカム軸トップを検知するまでの１サイクル＝７２０度以内にシリアル伝送することで、限られた通信量を有効活用している。例えば送信領域を６０〜８０°の範囲に設定すれば、圧力検知器１の検知速度に対応した波形を、さらに次のカム軸トップを検知するまでの１サイクル＝７２０度以内に信号伝送線２０１でシリアル伝送することが可能となる。
最下段のグラフはシリアル伝送した圧力波形表示のデータを表示装置６のオシログラフ１２４に表示した筒内圧波形の様子を示す。
この時、各気筒の圧力波形は酷似しているので、表示装置６のオシログラフ１２４には一定圧力値β間隔で表示することにより、全ての波形を認識しやすくしている。
そのため診断装置側から伝送された夫々｛ａ１｝、｛ａ２｝、｛ａ３｝、｛ａ４｝ずつクランク角度遅れを持たせたものを逆にその角度分だけ時間進みを行って次のクランク角周期サイクルのカム軸トップ位置０°を基準として一定圧力値β間隔で上下に表示している。もちろん、β＝０とすることにより、各シリンダの差異を比較することも可能である。

図１７は、かかる表示を行うための診断装置側と表示装置側に設けた一時記憶部の構成図の一例である。
一次記憶部はリングバッファメモリｒｂｕｆ１状をなし、カム軸トップの原点位置（０°）を記憶するリングメモリ部と、各気筒＃１〜４の圧力波形データが少なくとも７２０°の１クランク角サイクル分以上、具体的には数クランクサイクル分記憶できるリングメモリ部が多環円状に具えている。
１１３は書き込みポインタで、夫々の気筒の筒内圧力検知器１及びクランク角検出器２よりの検出データを夫々対応するリングメモリ部に書き込ませるポイント位置を設定する。
１１２は、カム軸トップの原点位置（０°）から圧力波形データ開始点までの相対角度情報ａ［１〜４］を記憶させるメモリ、１１１は該相対角度情報ａ［１〜４］に基づいて設定したタイミングで夫々｛ａ１｝、｛ａ２｝、｛ａ３｝、｛ａ４｝ずつ角度遅れを持たせて対応するリングメモリ部より読み出す読み出しポインタである。
次に表示装置側のデータ処理構成要素について説明する。
１２０は表示装置側のリングバッファメモリｒｂｕｆ２（１２０）で、燃料診断装置１００側より送られた各気筒＃１〜４の圧力波形データが夫々｛ａ１｝、｛ａ２｝、｛ａ３｝、｛ａ４｝ずつ角度遅れを持たせたものを逆にその角度分だけ時間進みを行って一定角度（ｗｌｅｎ）分のデータ領域に順次記憶できる４つの多環リング円状のリングメモリ部を具えている。
１２１は書き込みポインタで、シリアル信号線１０１より送られてきたデータを夫々｛ａ１｝、｛ａ２｝、｛ａ３｝、｛ａ４｝の角度分だけ時間進みタイミングを持たせて前記各気筒＃１〜＃４に対応するリングメモリ部に書き込むタイミングを設定する書込ポインタである。
１２２は、前記各気筒＃１〜＃４に対応するリングメモリ部より一定圧力値β間隔で読み出して表示装置に上下に表示させるタイミングを設定する読み出しポインタである。

従ってかかる技術より次のことが理解される。
エンジンから前記計測データ収集装置１４０に採取される信号は、図１２に示すように、前記エンジン２０からのシリンダ（気筒）数分の気筒毎の筒内圧力検出信号、クランク角検出信号、カム軸トップ検出信号のみ（以下計測データ）で、そのサンプル間隔は、クランク角度間隔に基づいて、０．５サブミリ間隔と短間隔でのサンプリング間隔である。
一方診断装置１００内には、図１に示す一時データ記憶部１１０／１２０（リングバッファ）と表示処理部１３０が組み込まれており、表示処理部１３０には、一時データ記憶部１１０／１２０を介して得られた波形表示、判定表示、トレンド表示等の各表示を行うために必要な、「エンジン気筒数、各種物理量に加えて、クランク角度範囲Ａａ〜Ａｂの範囲における検知圧力Ｐに対応させた夫々の判定結果検出用のしきい値「Ｐ_Ｐ０≧Ｐ_ｈ１≧Ｐ_ｈ２≧Ｐ_ｓｈ≧Ｐ_ｓ１≧Ｐ_ｎ」及び前記波形を求めるための演算定数」等のパラメータ値等がヘッダ情報として設定されている。

図２は、データ収集装置１４０が予め収集領域を取捨選択した高速計測データを常時記録するためのデータ記録装置の最小構成図で、図１０はデータ記憶装置１５０へのデータ記憶状態とデータ収集装置１４０からのデータ出力状態を示す。
記憶装置１５０内は、各エンジンの筒内圧力検出信号、クランク角検出信号、カム軸トップ検出信号の生計測データ（デジタル情報）と（必要に応じて、各サイクル毎の気筒の判定結果データ）が格納されて、例えば６分間毎に計測時間と経過時間とともに、前記生計測データ１５５Ａが１ファイル化されて例えば１日程度の（２４０枚）ファイルデータを形成するとともに、そのファイルのヘッダ部に、「エンジン気筒数、前記生計測データを各種物理量に変換する物理常数に加えて、クランク角度範囲Ａａ〜Ａｂの範囲における検知圧力Ｐに対応させた夫々の判定結果検出用のしきい値及び前記波形を求めるための演算定数」のパラメータ情報１５５Ｂが格納されており、従ってファイルデータのデータ格納領域に格納されているデータ１５５Ａは単なる数字乗られるの生データであるのでそれは、第３者のパソコンでは判読不可能であるが、本発明の全ての箇所（現地事務所、遠隔監視センタ）の端末モジュールは、現地エンジン側診断装置１００と全く同一の一時記憶部１１０／１２０と表示処理部１３０を有するために、現地事務所側でも遠隔地の保守センタのいずれでも前記生計測データと夫々のエンジンのパラメータ情報に基づいて、現場と同様な圧力波形、診断波形、トレンド波形等が表示できる。

なお、本発明のデータ収集装置１４０には０．１ｍｓオーダのストップウオッチ機能は有するが、カレンダ機能は有さない。
その理由は、カレンダ機能を持たせるには、独立したカレンダ電池が必要となり、しかも数年に１度停止してしまうために、定期的に交換する必要があるなど、精度的に問題となりやすい。
そのため本発明では、データ記憶装置１５０側にカレンダ機能を持たせ、データ収集装置１４０よりのファイル時に、そのファイルヘッダ１５０Ｃにカレンダ情報１５５Ｃがタイムスタンプされるように構成される。

従って前記図１０の左側は、データ収集装置１４０から通信処理部２１０へ受信するデータ１５４のパケット構成と、通信処理部２１０より出力したファイルデータ１５５のパケット構成を示している。
ファイルデータ１５５は、ファイル生成年月日時分秒を書き込む以外は、受信データ１５４を一定サイズに区切ってファイルに出力しているだけであるが、どのファイルデータ１５５を用いても、その時の運転条件が分かるように、エンジン起動直後にデータ収集装置１４０から一度だけ出力される各種パラメータ値をヘッダ情報１５５Ｂとして追加している。
データ記憶装置１５０内の記憶データファイルは一定の記録容量を超えると、古いデータファイルから自動消去する。
次に図６に基づいて本発明の実施例のネットワーク構成を説明する。
図６は本発明のエンジン遠隔監視システムの全体概要図で、現場の夫々例えば発電機を組み込んだエンジンシステムＡには、エンジン１サイクル中の必要なクランク角範囲に限定して高速にデータ収集し、該データを（筒内圧力検出信号、クランク角検出信号、カム軸トップ検出信号の生計測データ（デジタル情報）１５４）エンジンの端末モジュール１６０側にシリアル伝送する機能を有するデータ収集装置１４０と、診断装置１００と記憶装置１５０が内蔵された操作端モジュール１６０と、前記操作端モジュール１６０を介して計測データ収集装置１４０よりの収集データに基づいてエンジンの異常判断を行う燃焼制御装置２００と、目的に応じたデータを表示する表示装置６とが存在し、
そして操作端モジュール１６０は図１に示すように、前記データ収集装置１４０からのデータを記憶装置１５０内に記録し続け、一定の記録容量を超えると古いデータから自動消去するデータ記憶装置１５０と、前記診断装置１００（パソコン）、データ収集装置１４０よりの通信処理部２１０、データ記憶装置１５０からネットワークに接続する通信処理部２２０、操作部１７０からの操作信号によりデータ収集装置１４０よりのデータをデータ記憶装置１５０若しくは一次データに送信する場合、及びオフラインでデータ記憶装置１５０よりのデータを診断する場合等のパターンを選択できる判断処理部１８０からなる。

次に図２〜図５に示す各パターンについて説明する。
図２及び図７は、筒内圧力検出信号、クランク角検出信号、カム軸トップ検出信号の生計測データ１５５Ａのデジタルデータ１５４を端末モジュール１６０側のデータ記憶装置１５０側のファイルヘッダにファイル生成開始時刻のタイムスタンプがインプットするブロック図とフロー図である。
通信処理部２１０では、計測データ収集装置１４０よりのデータを受信している場合に、記憶装置１５０への書き込みファイル数が一定に達した場合に、最も古いファイルを削除するとともに、端末モジュール１６０のカレンダタイマよりファイル生成開始時刻を取得し、一方受信データからデータ収集装置１４０の計時タイマ（０．１ｍｓ単位の詳細時間）値を取得し、（ファイル生成開始時刻＋計時タイマ値）の差分値として計時タイマ値→ファイル生成開始時刻に置き換えながらデータ記憶装置１５０側のファイルヘッダ１５５Ｃにファイル生成開始時刻がインプットされたファイルデータ１５５をタイムスタンプ１５５Ｃ（時刻データ）されたファイルとして記憶装置１５０に書き込む。
尚、データ収集装置１４０はμs単位での非常に短い時間を経時タイマで刻み、データ送信し操作端末では、年月日時分秒のカレンダ時計の値と組み合わせることにより・年月日時分秒msμsまでの非常に広い時間を正確に記録することができる。これはデータ収集装置１４０が電源を落とされても、日付は変わらず、かつ日付を記憶するためのバッテリも不要というメリットを有す。

図３及び図８は、データ記憶装置１５０に図１０に示すファイルデータを書き込みながらリアルタイム表示装置に表示する構成図である。
本図は基本的には前記図１１から図１７で示す燃焼診断フロー図の構成と同様であるが、本実施例は、操作部からの操作指示により判断処理部１８０を介して、波形表示、判定表示、トレンド表示の選択的な可能であるとともに、データ記憶装置１５０内のファイルデータを一時データ記憶部１１０／１２０に書き込みながらヒストリカル表示も可能である。
又操作部１７０でリアルタイム表示が指定されている場合は、永遠に通信処理部２１０からのデータを表示し続ける。

図４は、常時データ収集装置１４０より通信処理部２１０を介してデータを受信しながら、過去に受信した任意データを抽出可能とするデータ記憶部１５０回りの構成である。かかる構成は図9の通信処理部２２０のフロー図に示す通り、異常発生時刻さえ分かれば、データ記憶装置１５０の記録データファイルのヘッダに記載のタイムスタンプに基づいてデータ抽出を行うことができる。

図５は、一時データ記憶部１１０／１２０を介して燃焼診断を行い、常時データを受信しながら表示しつつも、過去に受信した任意データをネットワークに抽出可能とする構成である。操作部１７０でヒストリカル表示指定されている場合は、永遠に指定された日時以降のデータファイルを順次読み出し、最後には最新のデータファイルが生成されるまでチェックしながら永遠にデータ記憶装置１５０からのデータを表示し続ける。これにより、実時間表示とは若干遅れるものの、擬似リアルタイムで実演人側の表示部に表示することも可能となる。
さらに、図１は図２〜図5の機能に加えて過去に受信した任意データも選択表示可能な構成である。

図６は前記図１の構成モジュール１６０とデータ記憶装置１５０と表示装置の３つからなるの端末モジュール１６０を現地事務所と、遠隔地の保守管理センタにも夫々同一なモジュール１６０が据え付けられているネットワーク構成図で、現場操作モジュール１６０と現地事務所間はイントラネットにより、又遠隔地の保守センタとの間は既存技術である仮想ＶＰＮと組み合わせてネットワークシステムを構成しており、次のように使用される。
（現場での使用）
かかるシステムによれば、各エンジンに前記した端末モジュール１６０が配置されているために、計測データ収集装置１４０から受信した燃焼診断データをリアルタイムデータを表示するために、特許文献２と同様な効果を有する。

（事務所での使用）
図６に示すように本実施例のモジュール１６０セットを現場エンジン側と事務所サイドの両者で共有しているために、事務所サイドでネットワークで接続し、現場の操作端末をデータサーバとして登録することにより、登録された任意のエンジン毎に記憶装置よりの生計測データと各エンジン毎のパラメータ情報１５５Ｂを読み出して、事務所側のパソコンに組み込まれた診断装置１００の表示処理部１３０で処理すれば、エンジンに対して過去に記録されたデータを選択収集、表示することができる。又データ記憶装置１５０のファイルデータのタイムスタンプ１５５Ｃを利用して、対応する日のデータ時刻を読取指定した場合には、対応する時刻の最新のファイルデータが生成しているかを定期的に見て、最新のデータがあれば表示するため、擬似的なリアルタイム表示も可能である。
（遠隔地の保守管理センターの使用）
本実施例のモジュール１６０を現場エンジン側と遠隔地の保守管理センタの両者で共有しているために両者をトンネル技術を用いた仮想ＶＰＮで接続することにより、遠隔地から現場エンジン側のデータ記憶装置１５０内のファイルデータ１５５を取捨選択し、燃焼制御装置２００よりネットワークにより発信された異常信号にもとづいて現地で表示していた状況を再現することができる。
この場合は通信回線の接続の有無に関わらず、現地エンジン側のデータ記憶装置１５０で常にデータが採取（現地エンジン側のデータ記憶装置１５０が１日分程度の記憶容量の場合は当日分）されているので、通信手段は通信コストの安いベストエフォート型で十分である。
また、常時ネットワーク接続すれば、事務所と同じく擬似リアルタイム表示可能である。
（異常発生時）
本発明のエンジンの燃焼制御装置２００ではエンジンの異常発生の有無を判断しているために、異常発生時に現地事務所を経由して遠隔地の保守管理センターにおくられてくるメールをトリガとして不具合発生時のデータファイルを入手し、遠隔地の保守管理センタの端末モジュール１６０で再生表示することができる。通信線等、設置場所等の操作環境に依存することなく、現地の状況を再現できる。
この際に現場の計測データ収集装置１４０では、必要とするデータのみを抽出し、高速サンプリングしたデータをシリアル通信で端末モジュール１６０側に通信処理部２１０を介して送信し、端末モジュール１６０は、計測データ収集装置１４０のデータを一次記憶部に受信、表示処理部１３０を介して表示装置６にリアルタィム表示しながら、該受信データをデータ記憶装置１５０に一定量蓄積する。また、蓄積した該データを再生表示(ヒストリカル表示)することができる。
このように現場エンジン、現地事務所及び鉛管監視センタのいずれでもネットワーク上に同一機能の端末モジュールが接続されているために、データ記憶装置１５０より通信処理部を介してネットワーク経由での不具合発生時のデータファイルを入手し再生表示できる。
従って本実施例によれば、同一表示処理にてリアルタイムとヒストリカルの表示を可能とするために記憶装置１５０内のデータファイルは通信データのフォーマットと基本的に変わらない形で格納している。
従ってプラントの計測値をシリアル通信に変換する計測データ収集装置１４０とそれを受信する同一機能を有する複数台の操作端末モジュール１６０を組み合わせるだけでリアルタイムでの常時計測データを記録、リアルタイムでの記録中のデータを可視化表示できる。
又本実施例によれば、前記構成のデータ記憶部１５０が付設されているために、過去のヒストリカルトレンドデータを再現表示（リアルタイムデータ記録の有無、通信線の有無に関わらず）遠隔で過去のヒストリカルトレンドデータを再現表示、遠隔で直近の記録中のデータを表示（擬似リアルタィム表示）の機能を有するシステムが構成できる。

従って本発明によれば前記現場の計測データ収集装置にて採取したエンジンの高速計測データを表示装置にリアルイム表示とデータ記録装置に記録しけながら現場から離れた現地事務所や遠隔地の保守管理センタ（メーカ）にて、前記ネットワークにより現場のデータ収集装置で収集した任意時刻のデータの読出し、早送り、巻戻し、再生、条件検索が可能となるため、不具合発生時の再現・解析に寄与する。
なお、燃焼制御装置より異常発生時にイントラネットを介して現地事務所に異常情報が送信され、それに基づいて遠隔地の保守管理センタには、特許文献１に示すように、自動的にメールが発信されるため、不具合発生日時を容易に知ることができる。
更に、本考案を用いることにより、点在稼動するエンジンの運転データを収集することが可能となるため、一例として遠隔にて蓄積した各地のデータを比較解析することで、異常発生のデータ傾向から、予兆を把握することが可能になる。

本発明の実施例に係る操作モジュールの概略構成を示す。図７のフローに対応するブロックを示す。図８のフローに対応するブロックを示す。図９のフローに対応するブロックを示す。図７〜図９のフローに対応するブロックを示す。本発明の実施例に係るエンジンの遠隔燃焼診断システムのネットワーク構成図である。データ収集装置より時刻データを付けてデータ記憶装置にデータを書き込むまでの通信処理部２１０の動作を示すフロー図である判断処理部の動作を示すフロー図であるデータ記憶部よりネットワークにデータを送信する通信処理部２２０の動作を示すフロー図であるデータ収集装置のファイルデータと時刻データを付けてデータ記憶装置に書き込まれたデータを示す。本発明が適用されるガスエンジンの燃焼診断装置の全体構成図である。図１１のガスエンジンの燃焼診断装置における燃焼診断システムの全体ブロック図である。図１１のガスエンジンの筒内圧力線図である。本発明の実施例に係るガスエンジンの燃焼診断システムの全体制御フローチャート図である。燃焼診断装置から伝送された燃焼診断結果を表示装置に表示した表図で、各気筒番号／異常項目毎に表示してある。燃焼診断装置側と表示装置側の筒内圧力の伝送及び表示過程を示し、４気筒エンジン波形の計測結果、表示器への出力波形、表示器に表示した筒内波形の一例を示す図である。燃焼診断装置側と表示装置側の夫々の一次記憶部の構成図である。

符号の説明

６表示装置
２０エンジン
１００燃焼診断装置
１１０／１２０一時データ記憶部
１３０表示処理部
１５０データ記憶装置
１５５ファイルデータ
１７０判断処理部
１８０操作部

Claims

エンジンの各種センサより気筒毎の筒内圧力検出信号、クランク角検出信号、カム軸トップ検出信号（以下計測データ）を取り出して各エンジンサイクル毎にデータ格納する計測データ格納領域と、前記計測データの表示処理に必要なパラメータがファイル毎に格納されるパラメータ表示格納領域と、データ採取時の時刻がスタンプされる領域を具えたファイルデータをリングメモリ状に格納するデータ記憶部と、
前記パラメータ表示データに基づいて計測データを演算してエンジン圧力波形を含む燃焼診断用波形を表示処理する表示処理部と、
前記表示処理部を介して前記燃焼診断用波形を表示する表示装置を含む操作端モジュール表示装置よりなる、同一機能を有する操作端モジュールが、現地エンジン側と、夫々ネットワーク接続された現地事務所とともに、遠隔監視センタ側に設置され、定期的若しくは異常信号をトリガとして前記データ記憶部に記憶されたファイルデータを前記ネットワークを経由して現地事務所若しくは遠隔監視センタ側の操作端モジュールに送り、計測データとパラメータ情報に基づいて表示処理側で燃焼診断用波形を表示処理し、
更に前記現地エンジン側にエンジンの各種センサより計測データを取得するエンジンデータ収集装置側に高速測定できる計時タイマを設け、各エンジンサイクル毎にデータ格納する計測データ格納領域に計時時間を付してデータ格納を行うとともに、エンジン収集装置よりデータ記憶部にデータを取り込む際に前記操作端モジュール側に設けたカレンダタイマを利用して前記ファイルデータにデータ採取時の時刻がスタンプされることを特徴とするエンジンの遠隔燃焼診断システム。
現地エンジン側に前記気筒毎の筒内圧力検出信号に基づいて生成された圧力波形に基づいて異常判断を行う制御装置を設け、該制御装置の異常信号を現地事務所に送り、若しくは現地事務所よりメールを介して遠隔監視センタに送り、前記異常信号に基づいて前記データ記憶部に記憶されたファイルデータを前記ネットワークを経由して現地事務所若しくは遠隔監視センタ側の操作端モジュールに送ることを特徴とする請求項１記載のエンジンの遠隔燃焼診断システム。
現地エンジン側のデータ記憶装置の記憶容量を超えない送信サイクルで前記データ記憶部に記憶されたファイルデータを前記ネットワークを経由して現地事務所若しくは遠隔監視センタ側の操作端モジュールに送ることを特徴とする請求項１記載のエンジンの遠隔燃焼診断システム。
エンジンの各種センサより気筒毎の筒内圧力検出信号、クランク角検出信号、カム軸トップ検出信号（以下計測データ）を取り出して各エンジンサイクル毎にデータ格納する計測データ格納領域と、前記計測データの表示処理に必要なパラメータがファイル毎に格納されるパラメータ表示格納領域と、データ採取時の時刻がスタンプされる領域を具えたファイルデータをリングメモリ状に格納するデータ記憶部と、
前記パラメータ表示データに基づいて計測データを演算してエンジン圧力波形を含む燃焼診断用波形を表示処理する表示処理部と、
前記表示処理部を介して前記燃焼診断用波形を表示する表示装置を含む操作端モジュールが、現地エンジン側と、夫々ネットワーク接続された現地事務所とともに、遠隔監視センタ側に用意され、
一方前記現地エンジン側には、パラメータ表示データに基づいて計測データを演算して得られる燃焼診断用波形に基づいてエンジンの異常判断を行った燃焼制御装置を用意し、
定期的若しくは前記燃焼診断装置より発生する異常信号をトリガとして前記データ記憶部に記憶されたファイルデータを前記ネットワークを経由して現地事務所若しくは遠隔監視センタ側の操作端モジュールに送り、計測データとパラメータ情報に基づいて表示処理側で燃焼診断用波形を表示処理し、
更に前記現地エンジン側にエンジンの各種センサより計測データを取得するエンジンデータ収集装置側に高速測定できる計時タイマを用意し、各エンジンサイクル毎にデータ格納する計測データ格納領域に端末モジュールのカレンダタイマよりファイル生成開始時刻を取得し、一方データ収集装置から計測データとともに前記データ収集装置の高速計時タイマ値を取得し、計時タイマ値を高速計時を加味したファイル生成開始時刻に置き換えながらデータ記憶装置側のファイルヘッダに計測データ採取時の時刻がスタンプされることを特徴とするエンジンの遠隔燃焼診断方法。