JP5409240B2 - Protection device and method for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の保護装置及び方法に関するものであり、特に、排気温度の急激な上昇があっても内燃機関や排気系統を保護することが可能な内燃機関の保護装置及び方法に関するものである。 The present invention relates to a protection device and method for an internal combustion engine, and more particularly to a protection device and method for an internal combustion engine that can protect the internal combustion engine and the exhaust system even when there is a sudden rise in exhaust temperature. is there.
エンジンの排ガス浄化や燃焼効率の多寡、さらにはエンジンの状態を示す指標として、排気温度が知られている。エンジンを搭載した車両等の走行中における排気温度の異常変化、特に排気温度の異常上昇は、エンジンの異常燃焼や排気系統の重大な異常を意味している。そのため、従来より多くの車両等に排気温度計が設けられ、排気温度が規定の警報設定値以上に上昇すると警報を発し、さらに上昇して規定のトリップ設定値まで上昇するとエンジンをトリップ(機関停止)させて、エンジンや排気系統の保護を図っている。 The exhaust gas temperature is known as an index indicating the degree of exhaust gas purification and combustion efficiency of the engine and the state of the engine. An abnormal change in the exhaust temperature during traveling of a vehicle or the like equipped with an engine, particularly an abnormal increase in the exhaust temperature, means an abnormal combustion of the engine or a serious abnormality of the exhaust system. For this reason, an exhaust thermometer is installed in more vehicles than before, and an alarm is issued when the exhaust temperature rises above the specified alarm set value, and when the temperature rises to the specified trip set value, the engine is tripped (engine stoppage) ) To protect the engine and exhaust system.
図5は従来の排気温度を用いたエンジンの保護装置のフローチャートである。
処理が開始されると、ステップS101で排気温度を検出する。
ステップS101で排気温度が検出されると、ステップS102で前記排気温度が規定のトリップ設定値より高いか否か判断する。ステップS102でNo、即ち排気温度がトリップ設定値よりも低い場合にはステップS101に戻る。ステップS102でYes、即ち排気温度がトリップ設定値よりも高い場合にはステップS103に進む。
ステップS103で規定のディレイ時間が経過するとステップS104に進み、ステップS104で再度排気温度を検出し、ステップS105でステップS104で検出した排気温度がトリップ設定値よりも高いか否か判断する。
ステップS105でNo、即ち排気温度がトリップ設定値よりも低い場合にはステップS101に戻る。ステップS105でYes、即ち排気温度がトリップ設定値よりも高い場合にはステップS106に進む。
ステップS106ではトリップ指令が発せられ、排気を生じているエンジンを停止する。
なお、ステップS102からステップS105に変えて、排気温度がトリップ設定値よりも高い状態がステップS103のディレイ時間に相当する一定時間継続するか否かを判断し、継続する場合にステップS106に進んでトリップ指令が発せられ、継続しない場合にステップS101に戻るようなフローとすることもある。
FIG. 5 is a flowchart of a conventional protection device for an engine using the exhaust temperature.
When the process is started, the exhaust temperature is detected in step S101.
When the exhaust temperature is detected in step S101, it is determined in step S102 whether the exhaust temperature is higher than a specified trip set value. If NO in step S102, that is, if the exhaust gas temperature is lower than the trip set value, the process returns to step S101. If YES in step S102, that is, if the exhaust gas temperature is higher than the trip set value, the process proceeds to step S103.
When the specified delay time has elapsed in step S103, the process proceeds to step S104. In step S104, the exhaust temperature is detected again, and in step S105, it is determined whether the exhaust temperature detected in step S104 is higher than the trip set value.
If NO in step S105, that is, if the exhaust gas temperature is lower than the trip set value, the process returns to step S101. If YES in step S105, that is, if the exhaust gas temperature is higher than the trip set value, the process proceeds to step S106.
In step S106, a trip command is issued and the engine generating exhaust is stopped.
In addition, it changes to step S105 from step S102, it is judged whether the state where exhaust temperature is higher than a trip setting value continues for the fixed time equivalent to the delay time of step S103, and when continuing, it progresses to step S106 If a trip command is issued and the operation is not continued, the flow may return to step S101.
また、別の排気温度を用いたエンジンの保護装置に係る技術として、特許文献1には排気温度が第1の所定温度Tmaxに達した時に、排気温度の変化率に応じて、排気系部品(エキマニ)が耐熱許容温度Temに達するまでのディレイ時間を設定し、該ディレイ時間経過後に排気温度を低下させるべく燃料増量を行う技術が開示されている。 Further, as a technology related to an engine protection device using another exhaust temperature, Patent Document 1 discloses an exhaust system component according to a rate of change in exhaust temperature when the exhaust temperature reaches a first predetermined temperature Tmax. A technique is disclosed in which a delay time until (exhaust manifold) reaches a heat-resistant allowable temperature T em is set and fuel is increased in order to lower the exhaust temperature after the delay time has elapsed.
しかしながら、図5のフローチャートに示した従来のエンジンの保護装置では、排気温度が急激に上昇した場合であっても、緩やかに上昇した場合であっても、排気温度が一定のトリップ設定値よりも高いか否かのみをトリップの判断基準としている。そのため、排気温度が急激に上昇する場合においては、排気温度がトリップ設定値に到達し、トリップ指令が発せられる頃にはエンジンや例えば排気弁座や排気弁棒などの排気系の部品が損傷する可能性もある。 However, in the conventional engine protection device shown in the flowchart of FIG. 5, the exhaust temperature is higher than a certain trip set value regardless of whether the exhaust temperature rises rapidly or slowly. Only whether it is high or not is used as a criterion for trips. Therefore, when the exhaust temperature rises rapidly, the exhaust temperature reaches the trip set value, and when the trip command is issued, the engine and exhaust system parts such as the exhaust valve seat and exhaust valve rod are damaged. There is a possibility.
また、特許文献1に開示された技術は、排気温度の変化率に応じて、排気温度が所定温度Tmaxに達してから排気温度を低下させるべく燃料増量を行うまでのディレイ時間を変化させるものであって、排気を排出するエンジンなどの機器をトリップに至らしめるものではない。そのため、排気温度が特に急激に上昇する場合には、前記燃料増量だけでは排気温度が十分に低下しない可能性がある。 Further, the technique disclosed in Patent Document 1 changes a delay time from when the exhaust temperature reaches a predetermined temperature Tmax until the fuel increase is performed in order to reduce the exhaust temperature, according to the rate of change of the exhaust temperature. However, it does not lead to trips such as an engine that exhausts exhaust. For this reason, when the exhaust gas temperature increases particularly rapidly, the exhaust gas temperature may not be sufficiently lowered only by the fuel increase.
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、排気温度が急激に上昇する場合であってもエンジンや排気系統の機器を確実に保護することができる内燃機関の保護装置及び方法を提供することを目的とする。 Accordingly, in view of the problems of the prior art, the present invention provides a protection device and method for an internal combustion engine that can reliably protect the engine and the exhaust system equipment even when the exhaust temperature rises rapidly. With the goal.
上記課題を解決するための装置発明として、排気温度に基づいて異常を検出し、出力軸が発電機に連結される内燃機関を保護する内燃機関の保護装置において、内燃機関の排気温度を検出する排気温度検出手段と、前記排気温度検出手段によって検出された排気温度の移動平均に基づいて、前記排気温度の所定時間単位の変化率を算出する変化率算出手段と、前記変化率に対応させ、変化率が大きいほどトリップ値を低く設定するトリップ値設定手段と、前記排気温度がトリップ値設定手段により設定されたトリップ値よりも高いときに、燃料供給を停止させる停止手段と、を備え、前記内燃機関が多気筒エンジンであり、前記排気温度検出手段は、前記多気筒夫々に設けられて、各気筒毎に排気温度を検出するものであり、前記トリップ値設定手段は、前記気筒毎の前記変化率に対応させてトリップ値を設定するものであり、前記停止手段は、トリップ値よりも高い排気温度を検出した気筒のみ休止させ、該気筒への燃料供給を停止させることを特徴とする。
また、上記課題を解決するための方法発明として、排気温度に基づいて異常を検出し、出力軸が発電機に連結される内燃機関を保護する内燃機関の保護方法において、前記内燃機関が多気筒エンジンであり、前記排気温度の移動平均に基づいて、内燃機関の各気筒毎の排気温度の所定時間単位の変化率を算出し、前記気筒毎の変化率に対応させて、変化率が大きいほど低いトリップ値を設定し、前記排気温度が前記トリップ値よりも高いときに、前記トリップ値よりも高い排気温度を検出した気筒のみ休止させ、該気筒への燃料供給を停止させることを特徴とする。
ここで、トリップ値とは、内燃機関を保護するために燃料供給を停止させる境界温度のことをいう。即ち、排気温度がトリップ値を超えると、内燃機関を保護するために燃料供給を停止させる。
As an apparatus invention for solving the above-described problems, an exhaust temperature of an internal combustion engine is detected in an internal combustion engine protection device that detects an abnormality based on an exhaust temperature and protects the internal combustion engine whose output shaft is connected to a generator. An exhaust temperature detecting means, a change rate calculating means for calculating a change rate of the exhaust temperature in a predetermined time unit based on a moving average of the exhaust temperature detected by the exhaust temperature detecting means, and corresponding to the change rate, A trip value setting means for setting a trip value lower as the rate of change is larger, and a stop means for stopping fuel supply when the exhaust temperature is higher than a trip value set by a trip value setting means , The internal combustion engine is a multi-cylinder engine, and the exhaust temperature detection means is provided in each of the multi-cylinders and detects the exhaust temperature for each cylinder, and the trip value The determining means sets a trip value corresponding to the rate of change for each cylinder, and the stopping means stops only the cylinder that detects an exhaust temperature higher than the trip value, and supplies fuel to the cylinder. It is characterized by stopping .
Further, as a method invention for solving the above-mentioned problems, in the protection method for an internal combustion engine that detects an abnormality based on the exhaust temperature and protects the internal combustion engine whose output shaft is connected to the generator , the internal combustion engine is a multi-cylinder. The engine is calculated based on the moving average of the exhaust temperature, and the rate of change of the exhaust temperature for each cylinder of the internal combustion engine in a predetermined time unit is calculated, and the rate of change is larger as the rate of change corresponds to the rate of change for each cylinder. A low trip value is set, and when the exhaust temperature is higher than the trip value, only a cylinder that detects an exhaust temperature higher than the trip value is deactivated , and fuel supply to the cylinder is stopped. .
Here, the trip value refers to a boundary temperature at which fuel supply is stopped to protect the internal combustion engine. That is, when the exhaust temperature exceeds the trip value, the fuel supply is stopped to protect the internal combustion engine.
上記装置発明及び方法発明によれば、排気温度の変化率に対応させて、該変化率が大きいほどトリップ値が低くなるようにトリップ値を設定するため、排気温度の変化率が大きく排気温度が急激に上昇する場合には低い温度で、即ち早期に燃料供給を停止に至らしめる。そのため、排気温度が急激に上昇する場合であっても、早期に燃料供給を停止させるため、エンジンや排気系統を確実に保護することができる。 According to the device invention and the method invention described above, the trip value is set so that the trip value decreases as the change rate increases, so that the exhaust temperature change rate increases and the exhaust temperature increases. When it rises rapidly, the fuel supply is stopped at a low temperature, that is, at an early stage. Therefore, even when the exhaust temperature rises rapidly, the fuel supply is stopped early, so that the engine and the exhaust system can be reliably protected.
また、本発明において好ましくは、前記内燃機関が多気筒エンジンであり、前記排気温度検出手段は、前記多気筒夫々に設けられて、各気筒毎に排気温度を検出するものであり、前記トリップ値設定手段は、前記気筒毎の前記変化率に対応させてトリップ値を設定するものであり、前記停止手段は、トリップ値よりも高い排気温度を検出した気筒のみ休止させ、該気筒への燃料供給を停止させるとよい。
方法発明においては、前記内燃機関が多気筒エンジンであり、前記気筒毎に排気温度の所定時間単位の変化率を算出し、前記気筒毎に前記変化率に対応させてトリップ値を設定し、前記排気温度が前記トリップ値よりも高いときに、トリップ値よりも高い排気温度を検出した気筒のみ休止させ、該気筒への燃料供給を停止させるとよい。
In the present invention, it is preferable that the internal combustion engine is a multi-cylinder engine, and the exhaust temperature detecting means is provided in each of the multi-cylinders to detect an exhaust temperature for each cylinder, and the trip value The setting means sets a trip value corresponding to the rate of change for each cylinder, and the stop means pauses only a cylinder that detects an exhaust temperature higher than the trip value, and supplies fuel to the cylinder. It is good to stop.
In the method invention, the internal combustion engine is a multi-cylinder engine, the rate of change of the exhaust temperature in a predetermined time unit is calculated for each cylinder, a trip value is set in correspondence with the rate of change for each cylinder, When the exhaust temperature is higher than the trip value, it is preferable to stop only the cylinder that detects the exhaust temperature higher than the trip value and stop the fuel supply to the cylinder.
特に船舶用エンジンなど運転中にエンジン自体を停止させることができない場合、トリップ値よりも高い排気温度を検出した気筒のみ休止させることで、エンジンや排気系統を保護することが可能である。この場合、制御系統は複雑になるが、トリップ値よりも高い排気温度を検出した気筒が存在しても運転を継続することができるという利点がある。 In particular, when the engine itself cannot be stopped during operation such as a marine engine, it is possible to protect the engine and the exhaust system by stopping only the cylinder that detects the exhaust temperature higher than the trip value. In this case, the control system is complicated, but there is an advantage that the operation can be continued even if there is a cylinder that detects an exhaust temperature higher than the trip value.
また、前記内燃機関が単筒又は多気筒エンジンであり、前記排気温度検出手段は、前記気筒毎に設けられて、各気筒毎に排気温度を検出するものであり、前記トリップ値設定手段は、前記気筒毎の前記変化率に対応させてトリップ値を設定するものであり、前記停止手段は、トリップ値よりも高い排気温度を検出した気筒が存在した場合に、前記エンジンを停止して前記気筒への燃料供給を停止させるとよい。
方法発明においては、前記内燃機関が単筒又は多気筒エンジンであり、前記排気温度の移動平均に基づいて、前記気筒毎に排気温度の所定時間単位の変化率を算出し、前記気筒毎に前記変化率に対応させてトリップ値を設定し、前記排気温度が前記トリップ値よりも高い排気温度を検出した気筒が存在した場合に、前記エンジンを停止して前記気筒への燃料供給を停止させるとよい。
Further, the internal combustion engine is a single cylinder or a multi-cylinder engine, the exhaust temperature detection means is provided for each cylinder, and detects the exhaust temperature for each cylinder, and the trip value setting means includes: The trip value is set corresponding to the rate of change for each cylinder, and the stop means stops the engine when there is a cylinder that has detected an exhaust temperature higher than the trip value. It is good to stop the fuel supply to
In the method invention, the internal combustion engine is a single-cylinder or multi-cylinder engine, and based on the moving average of the exhaust temperature, a rate of change of the exhaust temperature in a predetermined time unit is calculated for each cylinder, and the When a trip value is set corresponding to the rate of change, and there is a cylinder in which the exhaust temperature is higher than the trip value, the engine is stopped and fuel supply to the cylinder is stopped. Good.
例えば車両用エンジンなど運転中にエンジン自体を停止することが可能である場合、トリップ値よりも高い排気温度を検出した気筒が存在した場合に、エンジンを停止させることで、エンジンや排気系統を保護することが可能である。この場合、トリップ値よりも高い排気温度を検出した気筒が存在すると運転を継続することができなくなるが、エンジンや排気系統の保護はより確実なものであり、しかも制御系統が簡単であるという利点がある。 For example, when the engine itself can be stopped during operation, such as a vehicle engine, the engine and the exhaust system are protected by stopping the engine when there is a cylinder that detects an exhaust temperature higher than the trip value. Is possible. In this case, if there is a cylinder that detects an exhaust temperature higher than the trip value, operation cannot be continued, but the engine and exhaust system are protected more reliably, and the control system is simple. There is.
以上記載のごとく本発明によれば、排気温度が急激に上昇する場合であってもエンジンや排気系統の機器を確実に保護することができる内燃機関の排気制御方法及び装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an exhaust control method and apparatus for an internal combustion engine that can reliably protect the engine and the equipment of the exhaust system even when the exhaust temperature rises rapidly. .
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。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.
図1は、本実施例の内燃機関の排気制御装置が使用されるガスエンジンシステムの全体構成図である。
図1を参照して、本実施例に係るガスエンジンシステムの全体構成について説明する。
図1において、1はエンジン(ガスエンジン)、4はエンジン1のシリンダヘッドであり、13はエンジン1に直結駆動される発電機、14はフライホイールである。各シリンダヘッド4の排気出口には排気管5が接続されており、各排気管5は排気集合管6に接続されている。各排気管5には各排気管中の排気温度を検出する排気管温度センサ51が設けられており、排気管温度センサ51の検出値は制御装置52に入力される。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a gas engine system in which an exhaust control device for an internal combustion engine according to the present embodiment is used.
With reference to FIG. 1, the whole structure of the gas engine system which concerns on a present Example is demonstrated.
In FIG. 1, 1 is an engine (gas engine), 4 is a cylinder head of the
7は排気タービン7a及びコンプレッサ7bからなる過給機である。3は各シリンダヘッド4の給気入口に接続される給気枝管であり、コンプレッサ7bの給気出口と各給気枝管3とは給気管2で接続されており、給気管2の経路上には給気管2を流れる給気を冷却する給気冷却器9が設けられている。また、排気タービン7aには、排気ガス出口からの排気ガスを排出するための排気出口管110が設けられている。
7 is a supercharger comprising an
11は排気バイパス管であり、排気集合管6の排気タービン7a入口側から分岐されて排気タービン7aをバイパスし、排気タービン7a出口側の排気出口管110に接続されている。排気バイパス管11には通路面積を変化せしめる排気バイパス弁12が設けられている。
10aは外部から空気を過給機7のコンプレッサ7bに導入するための過給機入口空気通路であり、10は過給機入口空気通路10aに設置されたミキサである。
An exhaust bypass pipe 11 is branched from the
10a is a supercharger inlet air passage for introducing air from the outside to the
21は燃料ガスを収容する燃料ガスタンク(不図示)から燃料ガスが導入されるガス供給管で、ガス供給管21から過給機側ガス供給管211とシリンダ側ガス供給管212とが分岐されている。
過給機側ガス供給管211は、過給機入口空気通路10aに設置されたミキサ10に接続されており、過給機側ガス供給管211への燃料ガス流量をONOFF制御する過給機側ガス量調整弁(ガス供給弁)19が設けられている。
シリンダ側ガス供給管212は途中でシリンダ毎に分岐されガス供給枝管213となって各給気枝管3に接続されている。シリンダ側ガス供給管212には、流れる燃料ガスを圧縮するガスコンプレッサ18が設けられており、各給気枝管213には、通路面積即ち燃料ガス流量を制御するシリンダ側ガス量調整弁(燃料流量制御弁)20が設けられている。
The supercharger side
The cylinder-side
かかるガスエンジンの運転時において、ガス供給管21からの燃料ガスはガス供給管21の途中で分岐される。そして分岐された燃料ガスの一方は過給機側ガス供給管211を通ってミキサ10に導入され、ミキサ10において過給機空気入口通路10aからの空気と混合されこの混合気は過給機7のコンプレッサ7bに導入される。コンプレッサ7bで高温、高圧に加圧された混合気は給気冷却器9で冷却されて降温し、給気管2を通って各シリンダの給気枝管3内に流入する。
また分岐された燃料ガスの他方はシリンダ側ガス供給管212に入り、ガスコンプレッサ18で圧縮されて、各シリンダの各ガス供給枝管213を通り、前記各給気枝管3に入り、給気枝管3内の前記混合気に混入されて各シリンダ内に送り込まれる。
During operation of the gas engine, the fuel gas from the
The other of the branched fuel gas enters the cylinder side
そして、エンジン1の各シリンダからの排気ガスは排気管5を通って排気集合管6で合流され、過給機7の排気タービン7aに供給されて排気タービン7aを駆動した後、排気出口管110を通って外部に排出される。
また、排気バイパス弁12が開かれると、排気集合管6内の排気ガスの一部は前記排気タービン7aをバイパスして排気出口管110に排出される。
The exhaust gases from the cylinders of the engine 1 are merged in the exhaust collecting pipe 6 through the exhaust pipe 5 and supplied to the
When the
以上のような構成のガスエンジンシステムにおける排気温度を用いたエンジンや排気系統の保護について図1及び図2を用いて説明する。
図2は、実施例における排気温度を用いたエンジンの保護装置のフローチャートである。
The protection of the engine and the exhaust system using the exhaust temperature in the gas engine system configured as described above will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a flowchart of the engine protection apparatus using the exhaust temperature in the embodiment.
処理が開始されると、ステップS1で排気温度を経時的に検出する。ステップS1における排気温度の検出は各排気管5ごとに設けた排気管温度センサ51それぞれで行う。即ち各排気管個別に排気管温度を検出する。 When the process is started, the exhaust temperature is detected over time in step S1. The detection of the exhaust temperature in step S1 is performed by each exhaust pipe temperature sensor 51 provided for each exhaust pipe 5. That is, the exhaust pipe temperature is detected individually for each exhaust pipe.
ステップS1で排気温度が検出されると、ステップS2で、制御装置52に入力された排気温度の移動平均を算出する。前記移動平均の算出は各排気管個別に算出する。前記移動平均値は、排気温度の瞬間的な変化の影響がほとんどなくなる程度に平滑化できた値を求めることができればよく、500msec〜1sec程度の間の移動平均を求めればよい。
When the exhaust temperature is detected in step S1, a moving average of the exhaust temperature input to the
ステップS2で各排気管個別の排気温度の移動平均値が求められると、ステップS3及びステップS4に進む。 When the moving average value of the exhaust temperature of each exhaust pipe is obtained in step S2, the process proceeds to step S3 and step S4.
ステップS3では、蓄積されているデータの中から、10秒前の移動平均値を取り出す。
In step S3, a moving
ステップS4では、ステップS2における移動平均値とステップS3における移動平均値の差を求める。ステップS2における移動平均値は最新の移動平均値、ステップS3における移動平均値は最新の10秒前の移動平均値であるため、ステップS2における移動平均値とステップS3における移動平均値との差は、最新の排気の温度移動平均値と10秒前の排気温度の移動平均値の差ということになる。前記差が求まると、該差を用いて10秒間での排気温度の上昇率(℃/10秒)を求める。
In step S4, the difference between the moving average value in step S2 and the moving average value in step S3 is obtained. Since the moving average value in step S2 is the latest moving average value, and the moving average value in step S3 is the latest moving
ステップS4で排気温度の上昇率が求まると、ステップS5に進む。
ステップS5では前記上昇率が200℃/10秒より大きいか否か判断する。ステップS5でYesであれば、ステップS6でトリップ設定値を550℃に設定する。ステップS5でNoであればステップS7に進む。
When the increase rate of the exhaust temperature is obtained in step S4, the process proceeds to step S5.
In step S5, it is determined whether the increase rate is greater than 200 ° C./10 seconds. If Yes in step S5, the trip set value is set to 550 ° C. in step S6. If No in step S5, the process proceeds to step S7.
ステップS7では前記上昇率が100℃/10秒より大きいか否か判断する。ステップS7でYesであれば、ステップS8でトリップ設定値を560℃に設定する。ステップS7でNoであればステップS9に進む。 In step S7, it is determined whether or not the rate of increase is greater than 100 ° C./10 seconds. If Yes in step S7, the trip set value is set to 560 ° C. in step S8. If No in step S7, the process proceeds to step S9.
ステップS9では前記上昇率が50℃/10秒より大きいか否か判断する。ステップS9でYesであれば、ステップS10でトリップ設定値を570℃に設定する。ステップS9でNoであればステップS11でトリップ設定値を580℃に設定する。 In step S9, it is determined whether or not the rate of increase is greater than 50 ° C./10 seconds. If Yes in step S9, the trip set value is set to 570 ° C. in step S10. If No in step S9, the trip set value is set to 580 ° C. in step S11.
つまりステップS5〜ステップS11においては、前記上昇率に応じてトリップ設定値を決定し、前記上昇率が大きいほどトリップ設定値を低く設定している。 That is, in step S5 to step S11, a trip set value is determined according to the increase rate, and the trip set value is set lower as the increase rate is larger.
ステップS6、ステップS8、ステップS10又はステップS11の何れかでトリップ設定値が決定されると、ステップS12に進む。 When the trip set value is determined in any of step S6, step S8, step S10, or step S11, the process proceeds to step S12.
ステップS12では、排気温度がステップS6、S8、S10又はS11の何れかで決定されたトリップ設定値より高いか否か判断する。ここでステップS12における判断に用いる排気温度は、最新の移動平均データ即ちステップS2における移動平均値である。 In step S12, it is determined whether the exhaust temperature is higher than the trip set value determined in any of steps S6, S8, S10, or S11. Here, the exhaust gas temperature used for the determination in step S12 is the latest moving average data, that is, the moving average value in step S2.
ステップS12でNo、即ち排気温度がトリップ設定値よりも低い場合にはステップS1に戻る。ステップS12でYes、即ち排気温度がトリップ設定値よりも高い場合にはステップS13に進む。 If NO in step S12, that is, if the exhaust gas temperature is lower than the trip set value, the process returns to step S1. If YES in step S12, that is, if the exhaust gas temperature is higher than the trip set value, the process proceeds to step S13.
ステップS13で規定のディレイ時間が経過するとステップS14に進み、ステップS14で再度排気温度を検出し、ステップS15でステップS14で検出した排気温度がトリップ設定値よりも高いか否か判断する。
ステップS15でNo、即ち排気温度がトリップ設定値よりも低い場合にはステップS1に戻る。ステップS15でYes、即ち排気温度がトリップ設定値よりも高い場合にはステップS16に進む。
When the specified delay time has elapsed in step S13, the process proceeds to step S14. In step S14, the exhaust gas temperature is detected again, and in step S15, it is determined whether the exhaust gas temperature detected in step S14 is higher than the trip set value.
If NO in step S15, that is, if the exhaust gas temperature is lower than the trip set value, the process returns to step S1. If YES in step S15, that is, if the exhaust gas temperature is higher than the trip set value, the process proceeds to step S16.
ステップS16ではトリップ指令が発せられ、排気が生じるエンジン1を停止する。
なお、ステップS12〜ステップS15に変えて、排気温度がトリップ設定値よりも高い状態がステップS13のディレイ時間に相当する一定時間継続するか否かを判断し、継続する場合にトリップ指令が発せられ、継続しない場合にステップS11に戻るようなフローとすることもできる。
In step S16, a trip command is issued, and the engine 1 generating exhaust is stopped.
Instead of steps S12 to S15, it is determined whether or not the state where the exhaust gas temperature is higher than the trip set value continues for a certain time corresponding to the delay time of step S13. If not continued, the flow may return to step S11.
図3は実施例1における排気温度の時間変化を概略的に示したグラフである。図3における縦軸は排気温度、横軸は時間を表している。
図3における左側に示したグラフは、排気温度の上昇率が50℃/10秒以下である場合の排気温度の時間変化を示している。即ち図2に示したフローチャートでステップS4→ステップS5→ステップS7→ステップS9→ステップS11→ステップS12と進んだ場合の排気温度の時間変化を示している。
この場合、図2のフローチャートのステップS11でトリップ設定値が580℃に設定されており、排気温度580℃でエンジン1がトリップにより停止し、排気温度が低下する。
FIG. 3 is a graph schematically showing a time change of the exhaust temperature in the first embodiment. The vertical axis in FIG. 3 represents the exhaust temperature, and the horizontal axis represents time.
The graph shown on the left side in FIG. 3 shows the time change of the exhaust temperature when the rate of increase of the exhaust temperature is 50 ° C./10 seconds or less. That is, in the flowchart shown in FIG. 2, the exhaust gas temperature changes with time when the process proceeds from step S4 → step S5 → step S7 → step S9 → step S11 → step S12.
In this case, the trip set value is set to 580 ° C. in step S11 of the flowchart of FIG. 2, and the engine 1 stops due to a trip at the exhaust temperature 580 ° C., and the exhaust temperature decreases.
また、図3における右側に示したグラフは、排気温度の上昇率Iが200℃/10秒より大きい場合の排気温度の時間変化を示している。即ち図2に示したフローチャートでステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS12と進んだ場合の排気温度の時間変化を示している。
この場合、図2のフローチャートのステップS6でトリップ設定値が550℃に設定されており、排気温度550℃でエンジン1がトリップにより停止し、排気温度が低下する。
In addition, the graph shown on the right side in FIG. 3 shows the time variation of the exhaust temperature when the exhaust gas temperature increase rate I is larger than 200 ° C./10 seconds. That is, in the flowchart shown in FIG. 2, the exhaust gas temperature changes with time when the process proceeds from step S4 → step S5 → step S6 → step S12.
In this case, the trip set value is set to 550 ° C. in step S6 of the flowchart of FIG. 2, and the engine 1 stops due to a trip at the exhaust temperature 550 ° C., and the exhaust temperature decreases.
本発明によれば、排気温度の上昇率によってトリップ温度を変えるため、例えば図3に示したように排気温度の上昇率が大きい場合には低い温度で、即ち早期にエンジンをトリップにより停止に至らしめる。そのため、排気温度が急激に上昇する場合であっても、早期にエンジンをトリップにより停止させるため、エンジンや排気系統を確実に保護することができる。 According to the present invention, the trip temperature is changed depending on the rate of increase in the exhaust temperature. For example, when the rate of increase in the exhaust temperature is large as shown in FIG. Close. Therefore, even if the exhaust temperature rises rapidly, the engine and the exhaust system can be reliably protected because the engine is stopped by a trip at an early stage.
なお、本実施例においてはガスエンジンを例示して説明したが、排気を排出する内燃機関であればガスエンジンに限られるものではなく、例えばディーゼルエンジンなどにも本発明の技術を適用することができる。 In this embodiment, the gas engine has been described as an example. However, the present invention is not limited to a gas engine as long as it is an internal combustion engine that discharges exhaust gas. For example, the technology of the present invention can also be applied to a diesel engine. it can.
また、本実施例においてはトリップ設定値においてエンジンをトリップにより停止させているが、例えば多気筒エンジンにおいては、排気温度がトリップ設定値に達した気筒のみ休止させるように制御することもできる。特に船舶用エンジンなどエンジンをトリップにより停止させることができないエンジンにおいては、このように排気温度がトリップ設定値に達した気筒のみ休止させるように制御する必要がある。 In this embodiment, the engine is stopped by tripping at the trip set value. However, for example, in a multi-cylinder engine, control can be performed so that only the cylinder whose exhaust temperature reaches the trip set value is stopped. In particular, in an engine such as a marine engine where the engine cannot be stopped by a trip, it is necessary to perform control so that only the cylinder whose exhaust temperature reaches the trip set value is stopped.
(比較例)
図4は比較例における排気温度の時間変化を概略的に示したグラフである。図3における縦軸は排気温度、横軸は時間を表している。
図4においては、図5における従来のフローチャートに従って排気温度を制御した場合における排気温度の時間変化を概略的に示したグラフである。
図4における左側に示したグラフは、排気温度の上昇率が50℃/10秒以下である場合、即ち温度上昇が緩やかである場合の排気温度の時間変化を示したグラフであり、図4における右側に示したグラフは、排気温度の上昇率が200℃/10秒より大きい場合、即ち温度上昇が急激である場合の排気温度の時間変化を示したグラフである。
何れの場合も、規定のトリップ温度(例えば580℃)でエンジン1がトリップにより停止し、排気温度が低下する。
(Comparative example)
FIG. 4 is a graph schematically showing the time change of the exhaust temperature in the comparative example. The vertical axis in FIG. 3 represents the exhaust temperature, and the horizontal axis represents time.
FIG. 4 is a graph schematically showing a time change of the exhaust temperature when the exhaust temperature is controlled according to the conventional flowchart in FIG.
The graph shown on the left side in FIG. 4 is a graph showing the time change of the exhaust temperature when the exhaust temperature increase rate is 50 ° C./10 seconds or less, that is, when the temperature increase is gradual. The graph shown on the right side is a graph showing the time change of the exhaust temperature when the exhaust temperature increase rate is larger than 200 ° C./10 seconds, that is, when the temperature increase is rapid.
In either case, the engine 1 stops due to a trip at a specified trip temperature (for example, 580 ° C.), and the exhaust temperature decreases.
この場合、排気温度が急激に上昇した場合であっても、緩やかに上昇した場合であっても、排気温度が一定のトリップ設定値よりも高いか否かのみをトリップの判断基準としている。そのため、図4に示した右側のグラフのように排気温度が急激に上昇するような場合においては、排気温度がトリップ設定値に到達し、トリップ指令が発せられる頃にはエンジンや例えば排気弁座や排気弁棒などの排気系の部品が損傷する可能性もある。 In this case, whether or not the exhaust gas temperature rises suddenly or slowly increases, the only criterion for trip determination is whether or not the exhaust gas temperature is higher than a certain trip set value. Therefore, in the case where the exhaust temperature suddenly rises as shown in the graph on the right side of FIG. 4, when the exhaust temperature reaches the trip set value and a trip command is issued, the engine or the exhaust valve seat, for example, And exhaust parts such as exhaust valve rods may be damaged.
排気温度が急激に上昇する場合であってもエンジンや排気系統の機器を確実に保護することができる内燃機関の保護方法及び装置として利用することができる。 Even when the exhaust gas temperature rises rapidly, it can be used as a protection method and apparatus for an internal combustion engine that can reliably protect the engine and exhaust system equipment.
1 ガスエンジン
2 給気管
3 給気枝管
6 排気集合管
7 過給機
7a 排気タービン
7b コンプレッサ
10a 過給機入口空気通路
13 発電機
15 回転数センサ
18 ガスコンプレッサ
19 過給機側ガス量調整弁
20 シリンダ側ガス量調整弁
21 ガス供給管
51 排気管温度センサ
52 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
内燃機関の排気温度を検出する排気温度検出手段と、
前記排気温度検出手段によって検出された排気温度の移動平均に基づいて、前記排気温度の所定時間単位の変化率を算出する変化率算出手段と、
前記変化率に対応させ、変化率が大きいほどトリップ値を低く設定するトリップ値設定手段と、
前記排気温度がトリップ値設定手段により設定されたトリップ値よりも高いときに、燃料供給を停止させる停止手段と、
を備え、
前記内燃機関が多気筒エンジンであり、
前記排気温度検出手段は、前記多気筒夫々に設けられて、各気筒毎に排気温度を検出するものであり、
前記トリップ値設定手段は、前記気筒毎の前記変化率に対応させてトリップ値を設定するものであり、
前記停止手段は、トリップ値よりも高い排気温度を検出した気筒のみ休止させ、該気筒への燃料供給を停止させることを特徴とする内燃機関の保護装置。 In the internal combustion engine protection device for detecting an abnormality based on the exhaust temperature and protecting the internal combustion engine whose output shaft is connected to the generator ,
Exhaust temperature detecting means for detecting the exhaust temperature of the internal combustion engine;
A rate of change calculating means for calculating a rate of change of the exhaust temperature in a predetermined time unit based on a moving average of the exhaust temperature detected by the exhaust temperature detecting means;
Trip value setting means for setting the trip value to be lower as the change rate is larger, corresponding to the change rate,
Stop means for stopping fuel supply when the exhaust temperature is higher than the trip value set by the trip value setting means;
Equipped with a,
The internal combustion engine is a multi-cylinder engine;
The exhaust temperature detection means is provided for each of the multiple cylinders and detects the exhaust temperature for each cylinder.
The trip value setting means sets a trip value corresponding to the change rate for each cylinder.
The internal combustion engine protection device , wherein the stop means stops only the cylinder that detects an exhaust temperature higher than the trip value, and stops the fuel supply to the cylinder .
前記内燃機関が多気筒エンジンであり、
前記排気温度の移動平均に基づいて、内燃機関の各気筒毎の排気温度の所定時間単位の変化率を算出し、
前記気筒毎の変化率に対応させて、変化率が大きいほど低いトリップ値を設定し、
前記排気温度が前記トリップ値よりも高いときに、前記トリップ値よりも高い排気温度を検出した気筒のみ休止させ、該気筒への燃料供給を停止させることを特徴とする内燃機関の保護方法。 In the internal combustion engine protection method for detecting an abnormality based on the exhaust temperature and protecting the internal combustion engine whose output shaft is connected to the generator ,
The internal combustion engine is a multi-cylinder engine;
Based on the moving average of the exhaust temperature, the rate of change of the exhaust temperature for each cylinder of the internal combustion engine in a predetermined time unit is calculated,
Corresponding to the rate of change for each cylinder, the larger the rate of change, the lower the trip value,
When the exhaust temperature is higher than the trip value, only the cylinder that detects the exhaust temperature higher than the trip value is deactivated, and the fuel supply to the cylinder is stopped.
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