WO2008038827A1 - Procédé de fonctionnement d'un moteur en cas de combustion anormale et dispositif de commande de fonctionnement - Google Patents

Procédé de fonctionnement d'un moteur en cas de combustion anormale et dispositif de commande de fonctionnement Download PDF

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Hajime Suzuki
Yasuhiro Saeki
Ichirou Ishida
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Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
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    • G01L23/22—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
    • G01L23/221—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines

Definitions

  • the present invention is applied to a multi-cylinder gas engine for power generation, a diesel engine, etc., and when abnormal combustion occurs in a multi-cylinder engine, the combustion state can be corrected stepwise or continuously by fuel adjustment including fuel shutoff. It relates to the abnormal combustion operation method and abnormal combustion operation control system of the engine that performs stop or output restriction operation. Background art
  • a multi-cylinder gas engine or a multi-cylinder diesel engine for power generation is equipped with a safety circuit that stops the operation of the engine when abnormal combustion usually called heavy knock occurs in one cylinder or multiple cylinders.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-6902 includes an in-cylinder pressure detector for detecting an in-cylinder pressure of a gas engine, and an in-cylinder pressure from the in-cylinder pressure detector.
  • an abnormal combustion operation control means of a gas engine is disclosed which is adapted to adjust the gas injection timing and the ignition timing.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Publication No. 2-1731
  • fuel injection is stopped with respect to the fuel injection device in which the abnormality has occurred, and the function of the fuel injection device in which the abnormality has occurred is disclosed.
  • the abnormal combustion operation is configured such that the engine does not have to be stopped at the time of abnormal combustion occurrence by stopping fuel injection to the fuel injection device of at least one cylinder in line with the alignment order of the cylinders involved. Control means are disclosed.
  • Patent Document 1 a means for adjusting the injection timing of the gas into the cylinder and the torch ignition timing is shown only by the judgment result of the presence or absence of abnormal combustion such as engine knocking or misfire by the combustion diagnostic device. The occurrence of heavy knock is not considered for controlling the engine's fuel shutoff operation by the cylinder.
  • the present invention provides an engine abnormality that can appropriately control the operation of the engine after fuel cutoff of the heavy knock occurrence cylinder without stopping the engine immediately by detecting the occurrence of heavy knock. It is an object of the present invention to provide a combustion operation method and an abnormal combustion operation control device.
  • the present invention achieves such an object, and by stopping the engine or limiting the output of the engine in the event of abnormal combustion of a multi-cylinder engine, the combustion state can be corrected stepwise or continuously by fuel adjustment including fuel shutoff.
  • Abnormal combustion luck The transfer method,
  • An abnormal combustion simulation signal that simulates the abnormal combustion state of the engine is set in advance, and the combustion state detection signal of the selected cylinder sequentially selected from the plurality of cylinders is compared with the abnormal combustion simulation signal. Therefore, it is characterized in that the fuel shutoff of the selected cylinder is performed by determining the presence or absence of the abnormal combustion in the selected cylinder.
  • the combustion state of the cylinder which has performed the fuel shutoff is detected at a predetermined time after the fuel shutoff of the selection cylinder, and the engine is stopped when the combustion of the cylinder continues.
  • the cylinder's combustion is stopped, keep the fuel cut off of the cylinder and operate the engine continuously with the specified limited output.
  • the invention of an apparatus for carrying out the above-mentioned lotus turning method is: at the time of abnormal combustion of the engine of a plurality of cylinders configured to be able to correct the combustion state stepwise or continuously by fuel adjustment including fuel shutoff.
  • an abnormal combustion operation control system for an engine equipped with means for stopping the engine or limiting the output operation is:
  • An abnormal combustion simulation signal for setting an abnormal combustion simulation signal that simulates the abnormal combustion condition of the engine, as well as having a combustion condition detection means for detecting the combustion condition of the selected cylinder sequentially selected from the plurality of cylinders.
  • the setting means is compared with the combustion state detection signal of the selection cylinder input from the combustion state detection means and the abnormal combustion simulation signal set in the abnormal combustion simulation signal setting means.
  • An abnormal combustion control device comprising: abnormal combustion presence / absence determination means for determining presence / absence of abnormal combustion; and fuel cutoff command means for commanding fuel cutoff of the selected cylinder for which occurrence of abnormal combustion has been determined It is characterized by
  • the abnormal combustion control device further comprises a timer for detecting a combustion state of the selected cylinder after a predetermined time after the fuel cutoff of the selected cylinder by the fuel cutoff command means. Based on the detection result of the combustion state, the engine is stopped when the combustion of the relevant cylinder is continuing, and when the combustion of the relevant cylinder is stopped, the fuel cut-off of the relevant cylinder is held and the engine is operated continuously with a predetermined limited output. It has an engine operation stop judging means Become.
  • the relationship between the abnormal combustion state of the engine that is, the generation state of the above-mentioned heianock, and the operating conditions of the engine including the essentials of the fuel injection system such as fuel injection timing, fuel injection amount, fuel injection mode, etc.
  • the combustion state of the selected cylinder which is sequentially selected from among a plurality of cylinders, set as an abnormal combustion simulation signal in the abnormal combustion simulation signal setting means of the abnormal combustion control device, obtained by simulation calculation and experimental results.
  • the selected cylinder by detecting the combustion state detection signal of the selected cylinder by the combustion state detection means and the abnormal combustion simulation signal set in the abnormal combustion simulation signal setting means.
  • the combustion state of the cylinder which performed the fuel shutoff is detected at a fixed time counted by the timer, and the abnormal combustion control device detects the combustion of the cylinder.
  • the engine is stopped when continuing, and when the combustion of the cylinder is stopped, the fuel shutoff of the cylinder is maintained and the engine is continuously operated at the predetermined limited output, so heavy knock occurs.
  • the relationship between the operating conditions of the engine including the fuel injection timing, fuel injection amount, fuel injection system essential points such as the fuel injection mode, and the occurrence requirement of the knock is detailed and quantitatively.
  • the abnormal combustion simulation signal is set, and when the combustion state in the selected cylinder matches or approximates to the above-mentioned abnormal combustion simulation signal, the selected cylinder is determined by determining that a blink is generated in the selected cylinder. Block cylinder fuel injection It is possible to avoid shutting down the engine immediately.
  • the combustion state of the cylinder which has shut off the fuel is detected after a predetermined time, and when the combustion of the cylinder continues, the engine is stopped and the combustion of the cylinder is
  • the fuel cut-off of the relevant cylinder is held, and the engine is operated continuously with the predetermined limited output. Therefore, it is surely checked whether the combustion of the cylinder where the heavy knock is occurring has stopped. Therefore, when cylinder combustion is stopped, stable operation of the engine after occurrence of hea-knock can be maintained by performing continuous operation with limited output by other cylinders, and when combustion of the cylinder is continued. Stopping the engine can prevent the occurrence of bad combustion after the occurrence of heavy knock.
  • FIG. 1 is a plan layout view showing an overall configuration of an abnormal combustion operation system in a multi-cylinder gas engine for power generation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a control block diagram of heavy knock in the embodiment.
  • FIG. 3 is a control flowchart of heavy knock in the embodiment.
  • FIG. 4 is a combustion, fuel supply, and power change diagram when heavy knocks occur in the multi-cylinder gas engine for power generation in the embodiment.
  • FIG. 1 is a plan layout configuration view showing an entire configuration of an abnormal combustion operation time system in a multi-cylinder gas engine for power generation according to an embodiment of the present invention.
  • reference numeral 10 denotes an engine, and in this example, a V-type multi-cylinder (8-cylinder) gas engine for power generation is shown, but it may be a multi-cylinder diesel engine or a multi-cylinder gasoline engine.
  • 1 is a cylinder (8 cylinders) of the engine 10
  • Reference numeral 2 denotes a fuel injection device for injecting a fuel gas into each of the cylinders 1
  • 4 denotes a fuel control device for controlling the fuel injection amount and fuel injection timing of the fuel injection device 2.
  • the above configuration is similar to that of the well-known V-type multi-cylinder (8-cylinder) gas engine for power generation.
  • the present invention relates to an engine operation method and an operation control apparatus when abnormal combustion, ie, heavi knock (hereinafter referred to as "heavi knock") occurs in a multi-cylinder engine having the above-described configuration.
  • heavi knock abnormal combustion
  • reference numeral 3 denotes an in-cylinder pressure sensor for detecting an in-cylinder pressure (in-cylinder pressure) of the engine 10, which is attached to each cylinder 1 to detect an in-cylinder pressure change.
  • Reference numeral 5 denotes a combustion diagnosis device, which receives the detected values of the cylinder internal pressure change of each cylinder, the engine speed of the engine 10, engine operating conditions such as the engine load from the in-cylinder pressure sensor 3 and inputs these input signals It diagnoses the combustion state of Engine 10 based on the above.
  • a reference numeral 100 is a heb-knock control device, and detection values and diagnosis results of the combustion state and operating state of the engine 10 are input from the combustion diagnostic device 5, and the detected values and diagnosis results of the combustion state and operating state are received.
  • the fuel controller 4 is controlled by performing calculation and control as described later and outputting its control signal to the fuel controller 4.
  • the combustion diagnosis device 5 receives engine operating conditions such as the above-mentioned in-cylinder pressure sensor 3 force, detected value of pressure change in the cylinder, rotation speed of the engine 10, engine load and the like, and based on these input signals Diagnose the combustion condition of Engine 10
  • a detection signal of the combustion state of each cylinder 1 based on the diagnosis result in the combustion diagnosis device 5 is inputted to the selected cylinder combustion state detection means 1 0 1 of the heavy knock control device 1 00.
  • a cylinder selection means 6 sequentially selects cylinders (selected cylinders) to be subjected to combustion state detection described later, and inputs the selected cylinder number to the selected cylinder combustion state detection means 101 (FIG. )).
  • the combustion state of the selected cylinder that is, the change state of the in-cylinder pressure is detected from the combustion diagnosis result signal of the above, and the state is input to the heavy knock / non-presence judging means 102 (step (2) in FIG. 3).
  • 1 0 3 is a He-knock simulation signal setting means, such as a combustion state such as a change in in-cylinder pressure at the time of He-knock occurrence, ie, fuel injection timing, fuel injection amount, fuel injection mode, etc.
  • a combustion state such as a change in in-cylinder pressure at the time of He-knock occurrence, ie, fuel injection timing, fuel injection amount, fuel injection mode, etc.
  • the relationship between engine operation conditions including the essentials of the fuel injection system is determined by simulation calculation and experimental results, and it is set as the hess knocking signal (abnormal combustion simulating signal).
  • Track determination means 1 0 2 (step (3) in FIG. 3).
  • the above-mentioned heavi-knock simulation signal and a combustion state detection signal such as a change condition of in-cylinder pressure in the selected cylinder from the selected cylinder combustion state detection means 101 It is judged whether or not the knocking occurs in the selected cylinder by comparing the heavi-knock simulation signal set in the hea-knock simulation signal setting means 1 0 3 with the hei-knock simulation signal (refer to FIG. Step 3 (4)).
  • the combustion state of the selected cylinder matches or approximates to the state of the heavy knock simulation signal, it is determined that heaviness has occurred in the selected cylinder, and the determination result signal is used as a fuel shutoff command.
  • Means 10 8 and timer unit 8 are input.
  • the fuel shutoff command means 108 outputs a fuel shutoff command to the selected cylinder to the fuel control device 4 according to the determination result of the occurrence of the heavy knock in the selected cylinder to shut off the fuel supply of the selected cylinder.
  • the fuel shutoff signal in the selected cylinder is input to the engine operation stop judging means 106 (step (8) in FIG. 3).
  • the fuel cutoff cylinder combustion state detection means 9 performs the above-mentioned operation by the fuel shutoff cylinder combustion state detecting means 9 after a predetermined time has elapsed from the heavy knocking generation determination (time (6) in FIG. 3). The combustion state after fuel shutoff of the selected cylinder is detected and input to the engine operation stop judging means 1 0 6 (see FIG. 3). Step (7)).
  • a predetermined time counted by the timer 1 device 8 is selected by the fuel shutoff cylinder combustion state detecting means 9 Check the combustion state detection signal in the cylinder (step (9, 10) in Fig. 3).
  • step 1 1) when the combustion of the selected cylinder is stopped by the fuel cut-off command signal, the fuel cut-off of the selected cylinder is held, and the engine 10 is continuously operated with the predetermined limited output (step 1 1)).
  • FIG. 4 shows, in chronological order, abnormal combustion, that is, cylinder combustion, fuel supply / discharge, and output change at the time of occurrence of heavi-knock in this embodiment.
  • the heavy knock control device 100 is set as a heavy knock simulation signal by setting it as a heavy knock simulation signal.
  • the combustion state of the selected cylinder sequentially selected from the plurality of cylinders is detected by the selection cylinder combustion state detection means 9, and the combustion state detection signal of the selection cylinder by the combustion state detection means 9 and the heavy knock simulation signal setting means
  • the combustion state of the selected cylinder matches or approximates with the state of the heavy knock simulation signal by comparing it with the Heb-knock simulation signal set to 1 0 3
  • the motor knocking occurs at the selection cylinder. Since it is judged that fuel has been generated and the fuel injection of the selected cylinder is shut off via the fuel shutoff command means 108, the engine should be stopped immediately when a blink occurs in a certain cylinder. Can be avoided.
  • the combustion state of the cylinder that has shut off the fuel is detected with a fixed time counted by the timer 1 device 8, and the heavy knock control device 100 detects that cylinder.
  • the fuel shutoff of the corresponding cylinder is maintained, and the engine is operated continuously at the predetermined limited output. Therefore, the combustion of the cylinder where the heavy knock occurs is stopped. If the cylinder's combustion is stopped, it is possible to maintain the stable operation of the engine after the occurrence of a heavy knock by continuing the operation with the other cylinder's limited output. By stopping the engine when combustion of the cylinder is continuing, it is possible to prevent the occurrence of defective combustion after the occurrence of heavy knock.
  • the abnormal combustion operation method and abnormality of the engine capable of appropriately performing the operation control of the engine after fuel cutoff of the heavy knock occurrence cylinder without immediately stopping the engine by detecting the occurrence of the heavy knock.

Description

明 細 書 エンジンの異常燃焼時運転方法及び運転制御装置 技術分野
本発明は、発電用多シリンダガスエンジン、ディーゼルエンジン等に適用され、 燃料遮断を含む燃料調整によって燃焼状態を段階的にあるいは連続して補正し得 る複数シリンダのエンジンの異常燃焼発生時にエンジンの停止あるいは出力制限 運転を行なうエンジンの異常燃焼時運転方法及び異常燃焼時運転制御装置に関す る。 背景技術
発電用多シリンダガスエンジンあるいは多シリンダディーゼルエンジンにおい ては、 1シリンダまたは複数シリンダに、 ヘビーノックと通常呼ばれる異常燃焼 が発生した場合には、 エンジンの運転を停止する保安回路を備えている。
即ち、 発電用多シリンダガスエンジン （あるいは発電用多シリンダディーゼル エンジン） においては、 従来は、 エンジンが正常運転状態にあって、 あるシリン ダに筒内圧力が急上昇する等のいわゆるヘビーノックが発生したときには、 該へ ビ一ノック検知の一定時間後に全シリンダへの燃料供給を遮断し、 エンジンの運 転を停止するようになっている。
尚、 特許文献 1 (特開 2 0 0 5— 6 9 0 4 2号公報） には、 ガスエンジンの筒 内圧力を検出する筒内圧力検出器と、 該筒内圧力検出器からの筒内圧力の検出値 に基づきエンジンのシリンダ内におけるノッキング、 失火等の異常燃焼の有無の 判定を行なう燃焼診断装置とをそなえて、 燃焼診断装置において異常燃焼の発生 が判定されたときには、 シリンダ内へのガスの噴射タイミング及び! チ着火夕 ィミングを調整するようにしたガスエンジンの異常燃焼時運転制御手段が開示さ れている。
また、 特許文献 2 (特公平 2— 1 1 7 3 1号公報） には、 異常を生じた燃料噴 射装置に対して燃料噴射を停止させるとともに、 異常を生じた燃料噴射装置の関 係するシリンダの配列順位と同列にある少なくとも 1つのシリンダの燃料噴射装 置に対して燃料噴射を停止することにより、 異常燃焼発生時にエンジンを停止し なくて済むように構成された異常燃焼時運転制御手段が開示されている。
従来の発電用多シリンダガスエンジン （あるいは発電用多シリンダディーゼル エンジン） にあっては、 前述のように、 正常運転状態にあるとき、 あるシリンダ にへビーノックが発生したときには、 該へビーノックを検知してから一定時間後 に全シリンダへの燃料供給を遮断し、 エンジンの運転を停止するようになってい る。 即ち、 前記従来技術にあっては、 ヘビーノックの発生が検知された後はェン ジンの運転停止に移行して、 エンジンを保護するようになっているにとどまって いる。
また特許文献 1においては燃焼診断装置によるエンジンのノッキング、 失火等 の異常燃焼の有無の判定結果によってシリンダ内へのガスの噴射タイミング及び トーチ着火タイミングを調整する手段が示されているにとどまつており、 ヘビー ノックの発生シリンダによるエンジンの燃料遮断動作の制御については考慮され ていない。
特許文献 2においては、 異常を生じた燃料噴射装置に対して燃料噴射を停止さ せるとともに、 異常を生じた燃料噴射装置の関係するシリンダの配列順位と同列 にあるシリンダの燃料噴射装置に対して燃料噴射を停止する手段が示されるにと どまっており、 異常燃焼発生時におけるエンジンの燃料遮断動作の詳細制御につ いては考慮されていない。 発明の開示
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、 ヘビーノックの発生の検知によりェン ジンを直ちに停止することなく、 ヘビーノック発生シリンダの燃料遮断後におけ るエンジンの運転制御を適切に行い得るエンジンの異常燃焼時運転方法及び異常 燃焼時運転制御装置を提供することを目的とする。
本発明はかかる目的を達成するもので、 燃料遮断を含む燃料調整によって燃焼 状態を段階的にあるいは連続して補正し得る複数シリンダのエンジンの異常燃焼 発生時にエンジンの停止あるいは出力制限運転を行なうェンジンの異常燃焼時運 転方法であって、
前記エンジンの異常燃焼状態を模擬的に算出した異常燃焼模擬信号を予め設定 しておき、 前記複数シリンダのうちから順次選出された選出シリンダの燃焼状態 検出信号と前記異常燃焼模擬信号とを比較することで該選出シリンダにおける異 常燃焼の発生の有無を判定して、 該選出シリンダの燃料遮断を行なうことを特徴 とする。
力 ^かる発明において、 好ましくは、 前記選出シリンダの燃料遮断後一定時間を おいて、 前記燃料遮断を行なったシリンダの燃焼状態を検出し、 当該シリンダの 燃焼が継続しているときにはエンジンを停止し、 当該シリンダの燃焼が停止して いるときには当該シリンダの燃料遮断を保持して、 エンジンを所定の制限出力で 継続運転する。
また、 前記蓮転方法を実施するための装置の発明は、 燃料遮断を含む燃料調整 によって燃焼状態を段階的にあるいは連続して補正し得るように構成された複数 シリンダのエンジンの異常燃焼発生時にエンジンの停止あるいは出力制限運転を 行なう手段をそなえたエンジンの異常燃焼時運転制御装置において、
前記複数シリンダのうちから順次選出された選出シリンダの燃焼状態を検出す る燃焼状態検出手段をそなえるとともに、 前記ェンジンの異常燃焼状態を模擬的 に算出した異常燃焼模擬信号を設定する異常燃焼模擬信号設定手段と、 前記燃焼 状態検出手段から入力される前記選出シリンダの燃焼状態検出信号と前記異常燃 焼模擬信号設定手段に設定された異常燃焼模擬信号とを比較することで、 前記選 出シリンダにおける異常燃焼の発生の有無を判定する異常燃焼有無判定手段と、 前記異常燃焼の発生が判定された前記選出シリンダの燃料遮断を指令する燃料遮 断指令手段とを有する異常燃焼制御装置をそなえたことを特徴とする。
かかる装置発明において、 好ましくは、 前記燃料遮断指令手段による前記選出 シリンダの燃料遮断後、 一定時間をおいて前記選出シリンダの燃焼状態を検出せ しめるタイマーをそなえるとともに、 前記異常燃焼制御装置は、 前記燃焼状態の 検出結果に基づき当該シリンダの燃焼が継続しているときにはエンジンを停止し、 当該シリンダの燃焼が停止しているときには当該シリンダの燃料遮断を保持して エンジンを所定の制限出力で継続運転せしめるェンジン運転停止判定手段を有し てなる。
かかる発明によれば、 エンジンの異常燃焼状態つまり前記へビーノックの発生 状態と、 燃料噴射時期、 燃料噴射量、 燃料噴射モード等の燃料噴射系の要目を含 むエンジンの運転条件との関係を、 シミュレ一ション計算や実験結果によって求 めて、 異常燃焼制御装置の異常燃焼模擬信号設定手段に異常燃焼模擬信号として 設定しておき、 複数シリンダのうちから順次選出された選出シリンダについての 燃焼状態を燃焼状態検出手段によって検出し、 該燃焼状態検出手段による選出シ リンダの燃焼状態検出信号と前記異常燃焼模擬信号設定手段に設定された異常燃 焼模擬信号とを比較することで前記選出シリンダにおける異常燃焼の発生の有無 を判定し、 当該選出シリンダの燃焼状態が異常燃焼模擬信号の状態と合致または 近似したとき、 当該選出シリンダにおいて異常燃焼つまりへビーノックが発生し ているものと判定し、 燃料遮断指令手段を介して当該選出シリンダの燃料噴射を 遮断せしめるので、 あるシリンダにヘビーノックが発生した際に、 エンジンを直 ちに停止するのを回避できる。
また、 前記へビ一ノックの発生の判定後、 夕イマ一により計時された一定時間 をおいて、 燃料遮断を行なったシリンダの燃焼状態を検出し、 異常燃焼制御装置 により、 当該シリンダの燃焼が継続しているときにはエンジンを停止し、 当該シ リンダの燃焼が停止しているときには当該シリンダの燃料遮断を保持して、 ェン ジンを所定の制限出力で継続運転せしめるので、 ヘビーノックが発生しているシ リンダの燃焼が停止しているか否かを確実にチェックして、 シリンダの燃焼が停 止しているときは他のシリンダによる制限出力での継続運転を行なうことにより、 ヘビーノック発生後におけるエンジンの安定運転を保持でき、 当該シリンダの燃 焼が継続しているときにはエンジンを停止することによりヘビーノック発生後に おける不良燃焼の発生を防止できる。
本発明によれば、 燃料噴射時期、 燃料噴射量、 燃料噴射モード等の燃料噴射系 の要目を含むエンジンの運転条件とへビ一ノックの発生要件との関係を、 詳細且 つ定量的に異常燃焼模擬信号として設定し、 選出シリンダにおける燃焼状態が前 記異常燃焼模擬信号に合致または近似したとき、 当該選出シリンダにへビ一ノッ クが発生しているものと判定することにより、 当該選出シリンダの燃料噴射を遮 断せしめ、 エンジンを直ちに停止するのを回避できる。
また、 前記へビーノックの発生の判定後、 一定時間をおいて燃料遮断を行なつ たシリンダの燃焼状態を検出し、 当該シリンダの燃焼が継続しているときにはェ ンジンを停止し、 当該シリンダの燃焼が停止しているときには当該シリンダの燃 料遮断を保持して、 エンジンを所定の制限出力で継続運転せしめるので、 ヘビー ノックが発生しているシリンダの燃焼が停止しているか否かを確実にチェックし て、 シリンダの燃焼が停止しているときは他のシリンダによる制限出力での継続 運転を行なうことによりへビーノック発生後におけるエンジンの安定運転を保持 でき、 当該シリンダの燃焼が継続しているときにはエンジンを停止することによ り、 ヘビーノック発生後における不良燃焼の発生を防止できる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施例に係る発電用多シリンダガスエンジンにおける異常燃 焼時運転システムの全体構成を示す平面配置構成図である。
図 2は、 前記実施例におけるヘビーノックの制御ブロック図である。
図 3は、 前記実施例におけるヘビーノックの制御フローチャート図である。 図 4は、 前記実施例における発電用多シリンダガスエンジンにおけるヘビーノ ック発生時の燃焼、 燃料供給、 及び出力変化線図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。 但し、 この実施 に記載されている構成部品の寸法、 材質、 形状、 その相対配置などは特に特定 な記載がない限り、 この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、 単なる 説明例にすぎない。
図 1は本発明の実施例に係る発電用多シリンダガスエンジンにおける異常燃焼 時運転システムの全体構成を示す平面配置構成図である。
図 1において、 1 0はエンジンで、 この例では発電用 V型多シリンダ （8シリ ンダ） ガスエンジンを示しているが、 多シリンダディーゼルエンジンでも、 多シ リンダガソリンエンジンでもよい。 1は該エンジン 1 0のシリンダ（ 8シリンダ)、 2は前記各シリンダ 1の内部に燃料ガスを噴射する燃料噴射装置、 4は該燃料噴 射装置 2の燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する燃料制御装置である。
以上の構成は、 周知の発電用 V型多シリンダ （8シリンダ） ガスエンジンと同 様である。
本発明は以上の構成からなる多シリンダエンジンにおける異常燃焼即ちへビ一 ノック （以下へビ一ノックという） の発生時のエンジン運転方法及び運転制御装 置に係るものである。
図 1において、 3は前記エンジン 1 0の筒内圧力 （シリンダ内圧力） を検出す る筒内圧力センサで、 各シリンダ 1に取付けられてシリンダ内圧力変化を検出す る。 5は燃焼診断装置で、 前記筒内圧力センサ 3から各シリンダのシリンダ内圧 力変化の検出値、 及びエンジン 1 0の回転数、 エンジン負荷等のエンジン運転条 件が入力され、 これらの入力信号に基づきエンジン 1 0の燃焼状態を診断するも のである。
1 0 0はへビーノック制御装置で、 前記燃焼診断装置 5からエンジン 1 0の燃 焼状態及び運転状態の検出値及び診断結果が入力され、 該燃焼状態及び運転状態 の検出値及び診断結果を受けて後述するような演算、 制御を行なってその制御信 号を前記燃料制御装置 4に出力して、 該燃料制御装置 4を制御するものである。 次に、 図 2を参照して、 本発明の実施例に係るエンジンのへピーノック発生時 運転方法及び運転制御装置について説明する。
燃焼診断装置 5には、前記筒内圧カセンサ 3力、らシリンダ内圧力変化の検出値、 及びエンジン 1 0の回転数、 エンジン負荷等のエンジン運転条件が入力され、 こ れらの入力信号に基づきエンジン 1 0の燃焼状態を診断する。
該燃焼診断装置 5での診断結果に基づく各シリンダ 1の燃焼状態の検出信号は ヘビーノック制御装置 1 0 0の選出シリンダ燃焼状態検知手段 1 0 1に入力され る。
6はシリンダ選出手段で、 後述する燃焼状態検知対象とするシリンダ （選出シ リンダ） を順次選出して、 選出シリンダ番号を選出シリンダ燃焼状態検知手段 1 0 1に入力する （図 3のステップ （1 ))。
前記選出シリンダ燃焼状態検知手段 1 0 1においては、 前記燃焼診断装置 5か らの燃焼診断結果信号により、 前記選出シリンダの燃焼状態、 つまり筒内圧力の 変化状況を検知して、 ヘビーノック有無判定手段 1 0 2に入力する （図 3のステ ップ （2 ) )。
1 0 3はへビーノック模擬信号設定手段で、 へビ一ノックの発生状態つまりへ ビーノックの発生時における筒内圧力の変化状況等の燃焼状態と、燃料噴射時期、 燃料噴射量、 燃料噴射モード等の燃料噴射系の要目を含むエンジンの運転条件と の関係を、 シミュレ一ション計算や実験結果によって求めてへビーノック模擬信 号 （異常燃焼模擬信号） として設定され、 このへビーノック模擬信号がヘビーノ ック有無判定手段 1 0 2に入力される （図 3のステップ （3 ) )。
前記へビ一ノック有無判定手段 1 0 2においては、 前記へビ一ノック模擬信号 と前記選出シリンダ燃焼状態検知手段 1 0 1からの選出シリンダにおける筒内圧 力の変化状況等の燃焼状態検出信号と前記へビーノック模擬信号設定手段 1 0 3 に設定されているへビ一ノック模擬信号とを比較することにより、 前記選出シリ ンダにへビ一ノックが発生しているか否かの判定を行なう（図 3のステップ（ 4 ))。 そして、 当該選出シリンダの燃焼状態がヘビーノック模擬信号の状態と合致ま たは近似しているとき、 当該選出シリンダにおいてへビーノックが発生している ものと判定し、 その判定結果信号を燃料遮断指令手段 1 0 8及びタイマー装置 8 に入力する。
一方へビーノックの発生がない場合は、 他のシリンダについて以上の動作をス タートさせる （図 3のステップ （5 ) )。
燃料遮断指令手段 1 0 8においては、 前記選出シリンダにおけるヘビーノック 発生の判定結果に従い、 該選出シリンダへの燃料遮断指令を燃料制御装置 4に出 力して、 当該選出シリンダの燃料供給を遮断せしめるとともに、 当該選出シリン ダにおける燃料遮断信号をエンジン運転停止判定手段 1 0 6に入力する （図 3の ステップ （8 ))。
また、 前記タイマー装置 8から出力されるへビーノック発生判定時からの時間 信号により、ヘビーノック発生判定から一定時間経過後に（図 3のステップ（ 6 ) )、 燃料遮断シリンダ燃焼状態検知手段 9によって前記選出シリンダの燃料遮断後に おける燃焼状態を検出し、 エンジン運転停止判定手段 1 0 6に入力する （図 3の ステップ （7 ) )。
エンジン運転停止判定手段 1 0 6においては、 前記選出シリンダのへビーノッ ク発生判定後、 タイマ一装置 8により計時された一定時間後に、 前記燃料遮断シ リンダ燃焼状態検知手段 9によって検出された前記選出シリンダにおける燃焼状 態検出信号をチェックする （図 3のステップ （9 , 1 0 ) )。
このチェック結果において、 燃料遮断指令信号により当該選出シリンダの燃焼 が停止しているときには当該選出シリンダの燃料遮断を保持して、 エンジン 1 0 を所定の制限出力で継続運転せしめる （図 3のステップ （1 1 ) )。
一方、 前記燃料遮断指令信号が付与されたにも拘わらず当該選出シリンダの燃 焼が継続しているときには、 エンジンを停止する （図 3のステップ （1 2 ) )。 以上のチヱック結果による判定信号は前記燃料制御装置 4に入力される。 図 4は、 この実施例における異常燃焼即ちへビーノックの発生時のシリンダの 燃焼、 燃料の給排及び出力変化を時系列で示している。
かかる実施例によれば、 エンジンの異常燃焼状態つまり前記へビーノックの発 生状態と、 燃料噴射時期、 燃料噴射量、 燃料噴射モード等の燃料噴射系の要目を 含むエンジンの運転条件との関係を、 シミュレーション計算や実験結果によって 求めて、 ヘビーノック制御装置 1 0 0のへビ一ノック模擬信号設定手段 1 0 3に ヘビーノック模擬信号として設定しておき、
複数シリンダのうちから順次選出された選出シリンダについての燃焼状態を選 出シリンダ燃焼状態検出手段 9によって検出し、 該燃焼状態検出手段 9による選 出シリンダの燃焼状態検出信号とヘビーノック模擬信号設定手段 1 0 3に設定さ れたへビーノック模擬信号とを比較することで、 当該選出シリンダの燃焼状態が ヘビーノック模擬信号の状態と合致または近似したとき、 当該選出シリンダにお いてへビ一ノックが発生しているものと判定し、 燃料遮断指令手段 1 0 8を介し て当該選出シリンダの燃料噴射を遮断せしめるので、 あるシリンダにへビ一ノッ クが発生した際に、 エンジンを直ちに停止することを回避できる。
また、 前記へビーノックの発生の判定後、 タイマ一装置 8により計時された一 定時間をおいて、 燃料遮断を行なったシリンダの燃焼状態を検出し、 ヘビーノッ ク制御装置 1 0 0により、 当該シリンダの燃焼が継続しているときにはエンジン を停止し、 当該シリンダの燃焼が停止しているときには当該シリンダの燃料遮断 を保持して、 エンジンを所定の制限出力で継続運転せしめるので、 ヘビーノック が発生しているシリンダの燃焼が停止しているか否かを確実にチェックして、 シ リンダの燃焼が停止しているときは他のシリンダによる制限出力での継続運転を 行なうことにより、へビ一ノック発生後におけるエンジンの安定運転を保持でき、 当該シリンダの燃焼が継続しているときにはエンジンを停止することによりへビ —ノック発生後における不良燃焼の発生を防止できる。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 へビ一ノックの発生の検知によりエンジンを直ちに停止する ことなく、 ヘビーノック発生シリンダの燃料遮断後におけるエンジンの運転制御 を適切に行い得るエンジンの異常燃焼時運転方法及び異常燃焼時運転制御装置を 提供できる。

Claims

請 求 の 範 囲 1 . 燃料遮断を含む燃料調整によって燃焼状態を段階的にあるいは連続して補 正し得る複数シリンダのエンジンの異常燃焼発生時にエンジンの停止あるいは出 力制限運転を行なうェンジンの異常燃焼時運転方法であって、
前記エンジンの異常燃焼状態を模擬的に算出した異常燃焼模擬信号を予め設定 しておき、 前記複数シリンダのうちから順次選出された選出シリンダの燃焼状態 検出信号と前記異常燃焼模擬信号とを比較することで該選出シリンダにおける異 常燃焼の発生の有無を判定して、 該選出シリンダの燃料遮断を行なうことを特徴 とするエンジンの異常燃焼時運転方法。
2 . 前記選出シリンダの燃料遮断後一定時間をおいて、 前記燃料遮断を行なつ たシリンダの燃焼状態を検出し、 当該シリンダの燃焼が継続しているときにはェ ンジンを停止し、 当該シリンダの燃焼が停止しているときには当該シリンダの燃 料遮断を保持して、 エンジンを所定の制限出力で継続運転することを特徴とする 請求項 1記載のエンジンの異常燃焼時運転方法。
3 . 燃料遮断を含む燃料調整によって燃焼状態を段階的にあるいは連続して補 正し得るように構成された複数シリンダのエンジンの異常燃焼発生時にエンジン の停止あるいは出力制限運転を行なう手段をそなえたエンジンの異常燃焼時運転 制御装置において、
前記複数シリンダのうちから順次選出された選出シリンダの燃焼状態を検出す る燃焼状態検出手段をそなえるとともに、 前記エンジンの異常燃焼状態を模擬的 に算出した異常燃焼模擬信号を設定する異常燃焼模擬信号設定手段と、 前記燃焼 状態検出手段から入力される前記選出シリンダの燃焼状態検出信号と前記異常燃 焼模擬信号設定手段に設定された異常燃焼模擬信号とを比較することで、 前記選 出シリンダにおける異常燃焼の発生の有無を判定する異常燃焼有無判定手段と、 前記異常燃焼の発生が判定された前記選出シリンダの燃料遮断を指令する燃料遮 断指令手段とを有する異常燃焼制御装置をそなえたことを特徴とするエンジンの 異常燃焼時運転制御装置。
4. 前記燃料遮新指令手段による前記選出シリンダの燃料遮断後、 一定時間を おいて前記選出シリンダの燃焼状態を検出せしめるタイマーをそなえるとともに、 前記異常燃焼制御装置は、 前記燃焼状態の検出結果に基づき当該シリンダの燃焼 が継続しているときにはエンジンを停止し、 当該シリンダの燃焼が停止している ときには当該シリンダの燃料遮断を保持してエンジンを所定の制限出力で継続運 転せしめるエンジン運転停止判定手段を有してなることを特徴とする請求項 3記 載のエンジンの異常燃焼時運転制御装置。
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