JP7752159B2 - Method for detecting abnormalities in an internal combustion engine - Google Patents
Method for detecting abnormalities in an internal combustion engineInfo
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Description
本発明は、内燃機関の異常検出に係り、特に、内燃機関内部におけるピストンリングとシリンダライナとの間における異常を検出するのに好適な方法に関する。 The present invention relates to detecting abnormalities in internal combustion engines, and in particular to a method suitable for detecting abnormalities between piston rings and cylinder liners inside an internal combustion engine.
ピストンリングとシリンダライナの異常は、出力低下のみならず、大掛かりな補修が必要となるスカッフィング等を生じさせる要因となる。このため従来は、エンジンを停止してピストンリングの状態やシリンダライナ下部表面を目視確認するといった点検や、シリンダ内にカメラを入れ、シリンダライナの上部表面を目視するといった点検が行われてきた。 Abnormalities in piston rings and cylinder liners not only result in reduced power output, but can also lead to problems such as scuffing, which requires extensive repairs. For this reason, inspections have traditionally been carried out by stopping the engine and visually checking the condition of the piston rings and the lower surface of the cylinder liner, or by inserting a camera into the cylinder and visually inspecting the upper surface of the cylinder liner.
しかし、このような点検方法を実施する場合には、エンジンを停止させる必要があり、航行中に異常が生じてもそれを知る事ができなかった。このため、運転中のシリンダライナからのドレンオイルを分析し、鉄分濃度からスカッフィングの発生を検知するという方法が提案されている。確かに、このような方法であればエンジンを停止させる必要は無くなるが、ドレンオイルのサンプルを採取するのに時間がかかるため、異常を検出した時点ではシリンダライナ等の交換が必要になっているといった場合も生じ得る。 However, when carrying out this type of inspection method, the engine must be stopped, meaning that if an abnormality occurs while the vessel is underway, it is not possible to detect it. For this reason, a method has been proposed in which the drain oil from the cylinder liner is analyzed while the vessel is in operation, and the occurrence of scuffing is detected from the iron concentration. While this method does not require the engine to be stopped, it takes time to collect a drain oil sample, and so it is possible that by the time an abnormality is detected, the cylinder liner or other part may already need to be replaced.
そこで、スカッフィング等の異常検出を早期に実現する手段として、特許文献1や特許文献2に開示されているような技術が提案されてきている。具体的には、特許文献1に開示されている技術は、運転中の振動信号に含まれる異常波形を検出し、この異常波形に基づいてスカッフィングの発生を検知するというものである。また、特許文献2に開示されている技術は、掃気室内の掃気口付近に設けた温度検出器によりガス温度を検出し、ガス温度の変化に基づいてスカッフィング等の異常を検出するというものである。 As a result, technologies such as those disclosed in Patent Documents 1 and 2 have been proposed as means of quickly detecting abnormalities such as scuffing. Specifically, the technology disclosed in Patent Document 1 detects abnormal waveforms contained in vibration signals during operation and detects the occurrence of scuffing based on these abnormal waveforms. Furthermore, the technology disclosed in Patent Document 2 detects gas temperature using a temperature detector installed near the scavenging port in the scavenging chamber and detects abnormalities such as scuffing based on changes in gas temperature.
確かに、特許文献1、2に開示されている技術によれば、異常の発生を早期に検知する事ができると考えられる。しかし、いずれの技術を採用した場合であっても、検知自体は異常が発生した後となってしまうという実状があった。 It is true that the technologies disclosed in Patent Documents 1 and 2 are thought to enable early detection of abnormalities. However, regardless of which technology is adopted, the reality is that detection itself occurs after the abnormality has already occurred.
このような実状に対し、特許文献3に開示されているような技術が提案されている。特許文献3に開示されている技術は、ピストンの上死点に位置するシリンダライナ壁に温度センサを配置し、摩擦による温度変動を検出することで、スカッフィング発生前の状態を検出するというものである。このような技術であれば、スカッフィング等の異常が発生する前に検知する事ができ、対策を講じる事が可能となる。 In response to this situation, technology such as that disclosed in Patent Document 3 has been proposed. The technology disclosed in Patent Document 3 involves placing a temperature sensor on the cylinder liner wall located at the top dead center of the piston and detecting temperature fluctuations due to friction, thereby detecting the condition before scuffing occurs. This type of technology makes it possible to detect abnormalities such as scuffing before they occur, allowing countermeasures to be taken.
しかし実際には、シリンダライナの温度は、負荷変動や燃焼ガスの吹き抜けによって局所的な温度上昇との切り分けが難しく、異常判断が難しいといった実状がある。 However, in reality, it is difficult to distinguish between local temperature increases in the cylinder liner due to load fluctuations or combustion gas blow-through, making it difficult to determine whether an abnormality has occurred.
そこで本発明では、定常運転時に生じる温度変化に基づいて、スカッフィング等の重大な異常が発生する前に異常の発生の有無を判定する事のできる内燃機関の異常検出方法を提供することを目的とする。 The present invention therefore aims to provide an abnormality detection method for an internal combustion engine that can determine whether or not a serious abnormality, such as scuffing, has occurred before it occurs, based on temperature changes that occur during steady-state operation.
上記のような目的を達成するための本発明に係る内燃機関の異常検出方法は、ピストンと、前記ピストンが摺動するシリンダライナに配置されるn個(nは3以上の正数)の温度検出手段と、前記ピストンに配置されるm個(mは、n-k(kは1以上の正数)かつmは2以上の正数)の外周溝を有するピストンリングと、を有する内燃機関において、n個の前記温度検出手段は、隣り合う前記温度検出手段同士の配置角度を示す前記シリンダライナの中心を基点とした中心角θが、それぞれ近似する値となるように配置し、m個の前記外周溝は、1つの外周溝と1つの温度検出手段とが対応する位置となるように前記ピストンリングを配置した際に、他の外周溝のそれぞれにも対応する温度検出手段が存在することとなるように配置し、前記内燃機関の運転中に前記温度検出手段により検出される温度変化が、m個の前記温度検出手段でほぼ同時に生じている場合に正常と判定し、前記温度検出手段により検出される温度変化がm個以外の数の前記温度検出手段で生じた場合に異常と判定することを特徴とする。 To achieve the above-mentioned objective, the present invention provides an internal combustion engine abnormality detection method comprising: an internal combustion engine having a piston; n (n is a positive number of 3 or greater) temperature detection means disposed on a cylinder liner in which the piston slides; and a piston ring having m (m is n-k (k is a positive number of 1 or greater) and m is a positive number of 2 or greater) peripheral grooves disposed on the piston; the n temperature detection means are arranged so that the central angle θ, which indicates the angle between adjacent temperature detection means and is based on the center of the cylinder liner, is similar; the m peripheral grooves are arranged so that when the piston ring is arranged so that one peripheral groove corresponds to one temperature detection means, each of the other peripheral grooves also has a corresponding temperature detection means; the internal combustion engine is determined to be normal if temperature changes detected by the temperature detection means during operation of the internal combustion engine occur substantially simultaneously in all m temperature detection means; and is determined to be abnormal if temperature changes detected by the temperature detection means occur in a number other than m.
また、上記のような特徴を有する内燃機関の異常検出方法では、前記温度変化が生じる前記温度検出手段の順番により、前記ピストンリングの回転方向を検出することもできる。 Furthermore, in the internal combustion engine abnormality detection method having the above-described characteristics, the rotation direction of the piston ring can also be detected based on the order in which the temperature detection means cause the temperature change.
さらに、上記のような特徴を有する内燃機関の異常検出方法では、前記中心角θと前記温度検出手段による前記温度変化の検出タイミングに基づいて前記ピストンリングの回転速度を算出し、予め調べた正常時における前記ピストンリングの回転速度と、前記温度変化の検出タイミングに基づいて算出した前記ピストンリングの回転速度とを比較して、前記ピストンリングの固着の有無を判定することもできる。このような特徴を有する事によれば、ピストンの固着に起因した重大な異常が発生する前に異常の検出を行う事が可能となる。 Furthermore, in the internal combustion engine abnormality detection method having the above-described characteristics, the rotational speed of the piston ring can be calculated based on the central angle θ and the timing of detection of the temperature change by the temperature detection means, and the presence or absence of sticking of the piston ring can be determined by comparing the rotational speed of the piston ring under normal conditions, which has been checked in advance, with the rotational speed of the piston ring calculated based on the timing of detection of the temperature change. With these characteristics, it is possible to detect abnormalities before a serious abnormality due to piston sticking occurs.
上記のような特徴を有する内燃機関の異常検出方法によれば、重大な異常が発生する前に生じる温度変化を簡易かつ確実に検出し、スカッフィング等の重大な異常が発生する前に異常の発生の有無を判定する事が可能となる。 The internal combustion engine abnormality detection method having the above-described characteristics makes it possible to easily and reliably detect temperature changes that occur before a serious abnormality occurs, and to determine whether or not an abnormality has occurred before a serious abnormality such as scuffing occurs.
以下、本発明の内燃機関の異常検出方法に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明を実施する上で好適な形態の一部に過ぎず、構成や方法の一部に変更を加えたとしても、その効果を奏する限りにおいて本発明の一部とみなす事ができる。 Embodiments of the internal combustion engine abnormality detection method of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the embodiments described below are merely some of the preferred forms for implementing the present invention, and even if some of the configuration or method is changed, they can be considered part of the present invention as long as the effects are achieved.
[構成]
まず、図1を参照して、本発明に係る内燃機関の異常検出方法を適用可能な内燃機関(図示は内燃機関の一部)の一例について説明する。本発明を適用可能な内燃機関10は、シリンダライナ12、ピストン14、ピストンリング16,18,20、及び温度検出手段22を基本として構成されている。シリンダライナ12は、詳細を後述するピストン14を摺動させるとともに、燃焼室を構成する要素である。ピストン14は、ロッド14aの作用によりシリンダライナ12の内壁に沿って摺動し、燃焼室内の気体を圧縮するための要素である。ピストンリング16,18,20は、ピストン14の外側面に配置されるリングであり、ピストン14とシリンダライナ12との間に生じる隙間を埋めて気密性を高めると共に、摺動部材としての役割を担う要素である。
[composition]
First, referring to FIG. 1 , an example of an internal combustion engine (part of the internal combustion engine) to which the internal combustion engine abnormality detection method according to the present invention can be applied will be described. The internal combustion engine 10 to which the present invention can be applied is basically composed of a cylinder liner 12, a piston 14, piston rings 16, 18, and 20, and a temperature detection means 22. The cylinder liner 12 is a component that allows the piston 14, which will be described in detail later, to slide and that constitutes a combustion chamber. The piston 14 slides along the inner wall of the cylinder liner 12 due to the action of a rod 14a, compressing gas within the combustion chamber. The piston rings 16, 18, and 20 are rings disposed on the outer surface of the piston 14. They fill the gap between the piston 14 and the cylinder liner 12 to increase airtightness and also serve as sliding members.
本実施形態に係るシリンダライナ12には、温度検出手段22が備えられている。温度検出手段22は、設置対応位置におけるシリンダライナ12の表面温度をピンポイントで検出できるように配置されている。具体的には、図1に示すようにピストン14が上死点に到達した際、ピストンリング20の少し下に位置する部位(ピストンリングが複数備えられている場合には、最も下に位置するピストンリングよりも下)が検出面となるように配置されている。また、温度検出手段22は、n個(nは3以上の正数)が同一高さに配置されている。 The cylinder liner 12 according to this embodiment is equipped with a temperature detection means 22. The temperature detection means 22 is positioned so that it can pinpoint the surface temperature of the cylinder liner 12 at the corresponding installation position. Specifically, as shown in FIG. 1, when the piston 14 reaches top dead center, the detection surface is located slightly below the piston ring 20 (if multiple piston rings are provided, below the lowest piston ring). Furthermore, n temperature detection means 22 (n is a positive number greater than or equal to 3) are arranged at the same height.
n個の温度検出手段22(図3に示す例では、n=3:温度検出手段22A~22C)の配置間隔は、シリンダライナ12の中心を基点とした中心角θによって定められる。具体的には、隣り合う温度検出手段22同士の配置角度を示す中心角θが、それぞれ近似する値となるように定める。ここで近似とは、360度をnで除した際の値を基準とした誤差の範囲を含むという意図である。基準値を目標として行われる温度検出手段22の取り付けであっても、ズレが生じる事があるためである。ここで、誤差の範囲は、シリンダライナ12の直径によって異なる。 The spacing between n temperature detection means 22 (n = 3 in the example shown in Figure 3: temperature detection means 22A to 22C) is determined by the central angle θ with the center of the cylinder liner 12 as the base point. Specifically, the central angle θ, which indicates the spacing angle between adjacent temperature detection means 22, is determined to be an approximate value. Here, "approximate" is intended to include a range of error based on the value obtained by dividing 360 degrees by n. This is because even when installing temperature detection means 22 with a target reference value, deviations can occur. The range of error differs depending on the diameter of the cylinder liner 12.
また、本実施形態に係るピストンリング16,18,20は図1に示すように、ピストン14の厚み方向に沿って複数(図1に示す例では3つ)備えられている。各ピストンリング16,18,20は、その一部に合口21(図2参照)が設けられており、ピストン14に設けられた溝(不図示)への装着時にピストンリング16,18,20を拡開する事が可能に構成されている。 Furthermore, as shown in FIG. 1, multiple piston rings 16, 18, and 20 (three in the example shown in FIG. 1) according to this embodiment are provided along the thickness direction of the piston 14. Each piston ring 16, 18, and 20 has a gap 21 (see FIG. 2) in a portion thereof, which allows the piston rings 16, 18, and 20 to expand when fitted into a groove (not shown) provided in the piston 14.
また、ピストン14先端に配置されるピストンリング16には、合口21の他に、外周溝16a,16bが設けられている。外周溝16a,16bは、ピストンリング16の厚み方向に設けられる溝であり、実施形態に係る例では、厚み方向に対して傾斜角を有するように、斜めに設けられている。 The piston ring 16, which is placed at the tip of the piston 14, has peripheral grooves 16a and 16b in addition to the abutment 21. The peripheral grooves 16a and 16b are grooves that are provided in the thickness direction of the piston ring 16, and in the example embodiment, they are provided at an angle to the thickness direction.
外周溝16a,16bは、ピストンリング16の円周上に複数(図2に示す例では2つ)備えられている。ここで、外周溝の数をm個とした場合、mは、m=n-kを満たす数であれば良い。ここで、nは温度検出手段22の数、kは1以上の正数である。また、mは、2以上の正数とする。また、m個の外周溝は、1つの外周溝(例えば外周溝16a)と1つの温度検出手段(例えば温度検出手段22A)とが対応する位置となるようにピストンリング16を配置した際に、他の外周溝(例えば外周溝16b)にもそれぞれ対応する温度検出手段(例えば温度検出手段22B)が存在することとなるように配置する。なお、外周溝16a,16bは、気体圧縮時に燃焼室で発生する燃焼ガスの一部をピストンリング16の下側へ逃がし、ピストンリング16に対する負荷を低減させる役割を担う。 Piston ring 16 is provided with multiple circumferential grooves 16a and 16b (two in the example shown in Figure 2). Here, if the number of circumferential grooves is m, m may be any number that satisfies the equation m = n - k. Here, n is the number of temperature detection means 22, and k is a positive number greater than or equal to 1. Furthermore, m is a positive number greater than or equal to 2. Furthermore, when piston ring 16 is positioned so that one circumferential groove (e.g., circumferential groove 16a) corresponds to one temperature detection means (e.g., temperature detection means 22A), the other circumferential grooves (e.g., circumferential groove 16b) also have corresponding temperature detection means (e.g., temperature detection means 22B). Circumferential grooves 16a and 16b allow a portion of the combustion gas generated in the combustion chamber during gas compression to escape below piston ring 16, thereby reducing the load on piston ring 16.
[実施例]
このような構成の内燃機関10では一般的に、燃焼を伴うピストン14の稼働により、ピストンリング16,18,20が円周方向に回転する。なお、ピストンリング16,18,20の回転速度は、内燃機関10におけるクランク軸(不図示)の回転速度にもよるが、概ね数十分で1回転といった速度である。このため、ピストンリング16が一定速度で回転すると想定した場合、ピストンリング16の合口21や外周溝16a,16bは、ある期間、同一位置(角度)でシリンダライナに沿って摺動を繰り返すこととなる。
[Example]
In an internal combustion engine 10 configured as described above, the piston rings 16, 18, and 20 generally rotate in the circumferential direction due to the operation of the piston 14, which accompanies combustion. The rotational speed of the piston rings 16, 18, and 20 depends on the rotational speed of the crankshaft (not shown) of the internal combustion engine 10, but is generally one rotation per several tens of minutes. Therefore, assuming that the piston ring 16 rotates at a constant speed, the abutment 21 and outer peripheral grooves 16a and 16b of the piston ring 16 repeatedly slide along the cylinder liner at the same position (angle) for a certain period of time.
ピストンリング16に設けられた外周溝16a,16bは、燃焼室で発生した燃焼ガスの一部をピストンリング16とピストンリング18との間の空間へ抜けさせる役割を担う。外周溝16a,16bに対向する位置に存在するシリンダライナ12の内壁は、高温な燃焼ガスが通り抜ける通路の一部を構成することとなるため、他の部位よりも温度が高くなる傾向にある。 The outer circumferential grooves 16a and 16b on the piston ring 16 allow some of the combustion gas generated in the combustion chamber to escape into the space between the piston ring 16 and the piston ring 18. The inner wall of the cylinder liner 12, located opposite the outer circumferential grooves 16a and 16b, forms part of the passage through which the high-temperature combustion gas passes, and therefore tends to be hotter than other areas.
本実施例では温度検出手段22が、外周溝16a,16bの存在に伴う温度変化を検出することにより、スカッフィング等の発生につながる異常(軽微な異常)の発生の有無を判定することとなる。 In this embodiment, the temperature detection means 22 detects temperature changes associated with the presence of the peripheral grooves 16a and 16b, thereby determining whether or not an abnormality (minor abnormality) that could lead to the occurrence of scuffing or the like has occurred.
例えば、図2、図3に示すように、ピストンリング16に設けられた外周溝が2つ(外周溝16a,16b)、シリンダライナ12に設けられた温度検出手段が3つ(温度検出手段22A,22B,22C)、中心角(配置角度)θ≒120度とした場合に、内燃機関10が正常に運転され、シリンダライナ12やピストンリング16等に異常が生じていないと、温度検出手段22(22A,22B,22C)は図4に示すような検出パターンを示すこととなる。なお、図4、図5では、温度検出グラフの上段に、ピストンリング16の回転状態(外周溝16a,16bの位置)を模式的に示している。 For example, as shown in Figures 2 and 3, if the piston ring 16 has two circumferential grooves (circumferential grooves 16a and 16b), the cylinder liner 12 has three temperature detection means (temperature detection means 22A, 22B, and 22C), and the central angle (arrangement angle) θ is approximately 120 degrees, and the internal combustion engine 10 is operating normally and no abnormalities have occurred in the cylinder liner 12 or piston ring 16, the temperature detection means 22 (22A, 22B, and 22C) will exhibit the detection pattern shown in Figure 4. In Figures 4 and 5, the rotational state of the piston ring 16 (position of the circumferential grooves 16a and 16b) is schematically shown in the upper part of the temperature detection graph.
内燃機関10の稼働に伴いピストンリング16が回転する事で、外周溝16a,16bが温度検出手段22(22A,22B,22C)の近傍に移動すると、上述したように、外周溝16a,16bに対向する位置に存在するシリンダライナ12の壁面温度も上昇する。このため、外周溝16a,16bが近づいてきた温度検出手段22により検出される温度は徐々に上昇する。温度検出手段22による検出温度は、温度検出手段22と外周溝16a,16bの位置が一致した時にピークとなり、両者の位置関係がズレる事により、徐々に降下するといった変化を示す。 When the piston rings 16 rotate as the internal combustion engine 10 operates, the peripheral grooves 16a, 16b move closer to the temperature detection means 22 (22A, 22B, 22C). As described above, this causes the wall temperature of the cylinder liner 12, located opposite the peripheral grooves 16a, 16b, to rise. Therefore, the temperature detected by the temperature detection means 22, to which the peripheral grooves 16a, 16b are approaching, gradually rises. The temperature detected by the temperature detection means 22 peaks when the positions of the temperature detection means 22 and the peripheral grooves 16a, 16b are aligned, and then gradually drops as the positional relationship between the two shifts.
上述したように、ピストンリング16に設けられた外周溝16a,16bの配置角度(中心角θ)と、シリンダライナ12に設けられた温度検出手段22A,22B,22Cの配置角度(中心角θ)は一致している。このため、本実施例においては、内燃機関10が正常な場合には、2つの温度検出手段(22Aと22B、22Bと22C、22Cと22Aのいずれかの組み合わせ)において同時期に温度変化が検出されることとなる。 As described above, the arrangement angle (central angle θ) of the outer circumferential grooves 16a, 16b provided on the piston ring 16 matches the arrangement angle (central angle θ) of the temperature detection means 22A, 22B, 22C provided on the cylinder liner 12. Therefore, in this embodiment, when the internal combustion engine 10 is normal, a temperature change will be detected simultaneously by the two temperature detection means (any combination of 22A and 22B, 22B and 22C, or 22C and 22A).
例えば図4に示す例の場合、時間taにおいては、温度検出手段22Aと温度検出手段22Cで温度変化が検出されている。この時、温度検出手段22Aの位置に外周溝16a、温度検出手段22Cの位置に外周溝16bが存在していたとする。このような運転状態において、ピストンリング16が矢印Aの方向へ回転すると、時間tbにおいては、温度検出手段22Aと温度検出手段22Bで温度変化が検出されることとなる。この時、温度検出手段22Aの位置には外周溝16bが位置し、温度検出手段22Bの位置に外周溝16aが位置することとなる。同様に内燃機関10の運転が継続され、ピストンリング16が回転し(矢印Aの方向)、外周溝16aが温度検出手段22Cの位置近づくと(時間tc)、温度検出手段22Bには外周溝16bが近接することとなる。これにより、温度検出手段22Bと温度検出手段22Cにおいて温度変化が検出される。さらに、時間tdにおいては、温度検出手段22Aの位置に外周溝16aが戻ってきて、ピストンリング16が1回転したこととなり、時間taの時と同様に、温度検出手段22Aと温度検出手段22Cで温度変化が検出されることとなる。 For example, in the example shown in Figure 4, at time ta, temperature changes are detected by temperature detection means 22A and temperature detection means 22C. At this time, assume that circumferential groove 16a is located at the position of temperature detection means 22A, and circumferential groove 16b is located at the position of temperature detection means 22C. Under these operating conditions, when piston ring 16 rotates in the direction of arrow A, temperature changes are detected by temperature detection means 22A and temperature detection means 22B at time tb. At this time, circumferential groove 16b is located at the position of temperature detection means 22A, and circumferential groove 16a is located at the position of temperature detection means 22B. Similarly, as internal combustion engine 10 continues to operate, piston ring 16 rotates (in the direction of arrow A), and circumferential groove 16a approaches the position of temperature detection means 22C (time tc), circumferential groove 16b approaches temperature detection means 22B. As a result, temperature changes are detected by temperature detection means 22B and temperature detection means 22C. Furthermore, at time td, the outer circumferential groove 16a returns to the position of the temperature detection means 22A, the piston ring 16 completes one rotation, and the temperature change is detected by the temperature detection means 22A and temperature detection means 22C, just as at time ta.
このように、ピストンリング16に設けられた外周溝の数(本実施例の場合、外周溝16a,16bの2個)と、温度変化を検出する温度検出手段22の数とタイミングが一致している場合、ピストンリング16が正常に回転しており、ピストンリング16自体、およびシリンダライナ12のいずれにも異常が生じていない(=正常)であると判定することができる。 In this way, if the number of circumferential grooves provided on the piston ring 16 (two circumferential grooves 16a and 16b in this embodiment) matches the number and timing of the temperature detection means 22 that detect temperature changes, it can be determined that the piston ring 16 is rotating normally and that there is no abnormality in either the piston ring 16 itself or the cylinder liner 12 (= normal).
これに対し、図5に示すように単一の温度検出手段22Bによる温度変化の検出(時間ta1)や、外周溝16a,16bの数よりも多い温度検出手段22(22A,22B,22C)による温度変化の検出がなされる場合(時間tc)のように、温度変化の検出規則に変化が生じた場合には、外周溝16a,16bとは別の要因による燃焼ガスの吹き抜け等が生じていることが疑われる。このため、内燃機関10には、ピストンリング16の動き、あるいはピストンリング16自体に異常が生じており、運転の続行により、スカッフィング等の重大な異常に進行する虞があると判定することができる。 In contrast, when the temperature change detection rules change, as shown in Figure 5, such as when a single temperature detection means 22B detects a temperature change (time ta1) or when more temperature detection means 22 (22A, 22B, 22C) than the number of peripheral grooves 16a, 16b detect a temperature change (time tc), it is suspected that a combustion gas blow-by or other problem is occurring due to a factor other than the peripheral grooves 16a, 16b. Therefore, it can be determined that an abnormality has occurred in the movement of the piston ring 16 or in the piston ring 16 itself in the internal combustion engine 10, and that continued operation could lead to a serious abnormality such as scuffing.
[効果]
このように本発明に係る内燃機関の異常検出方法によれば、重大な異常が発生する前に生じ得る温度変化を簡易かつ確実に検出し、スカッフィング等の重大な異常が発生する前に異常の有無を判定する事が可能となる。
[effect]
In this way, the internal combustion engine abnormality detection method according to the present invention makes it possible to easily and reliably detect temperature changes that may occur before a serious abnormality occurs, and to determine whether or not an abnormality exists before a serious abnormality such as scuffing occurs.
[応用例]
また、上記のような内燃機関の異常検出方法によれば、温度検出手段22A,22B,22Cによる外周溝16a,16bの検出順序により、ピストンリング16の回転方向を知る事もできる。さらに、外周溝16a,16bの配置角度(中心角θ)と、温度検出手段22A,22B,22Cによる検出タイミング(経過時間)に基づいて、ピストンリング16の回転速度(角速度)を算出する事も可能となる。そして、正常運転時におけるピストンリング16の回転速度を予め調べておくことで、両者を比較した際に求められるピストンリング16の回転速度の変化に基づいて、ピストンリング16の固着の有無を検出する事も可能となる。
[Application example]
Furthermore, according to the above-described method for detecting an abnormality in an internal combustion engine, the rotational direction of the piston ring 16 can be determined from the order in which the temperature detecting means 22A, 22B, and 22C detect the outer circumferential grooves 16a and 16b. Furthermore, it is also possible to calculate the rotational speed (angular velocity) of the piston ring 16 based on the arrangement angle (central angle θ) of the outer circumferential grooves 16a and 16b and the detection timing (elapsed time) by the temperature detecting means 22A, 22B, and 22C. By previously determining the rotational speed of the piston ring 16 during normal operation, it is possible to detect whether the piston ring 16 is stuck or not based on the change in the rotational speed of the piston ring 16 obtained by comparing the two values.
10………内燃機関、12………シリンダライナ、14………ピストン、14a………ロッド、16,18,20………ピストンリング、16a,16b………外周溝、21………合口、22(22A,22B,22C)………温度検出手段。 10...Internal combustion engine, 12...Cylinder liner, 14...Piston, 14a...Rod, 16, 18, 20...Piston rings, 16a, 16b...Peripheral groove, 21...Abutment, 22 (22A, 22B, 22C)...Temperature detection means.
Claims (3)
n個の前記温度検出手段は、隣り合う前記温度検出手段同士の配置角度を示す前記シリンダライナの中心を基点とした中心角θが、それぞれ近似する値となるように配置し、
m個の前記外周溝は、1つの外周溝と1つの温度検出手段とが対応する位置となるように前記ピストンリングを配置した際に、他の外周溝のそれぞれにも対応する温度検出手段が存在することとなるように配置し、
前記内燃機関の運転中に前記温度検出手段により検出される温度変化が、m個の前記温度検出手段でほぼ同時生じている場合に正常と判定し、前記温度検出手段により検出される温度変化がm個以外の数の前記温度検出手段で生じた場合に異常と判定することを特徴とする内燃機関の異常検出方法。 An internal combustion engine having a piston, n (n is a positive number of 3 or more) temperature detecting means arranged in a cylinder liner in which the piston slides, and m (m is n-k (k is a positive number of 1 or more) and m is a positive number of 2 or more) piston rings each having an outer circumferential groove arranged on the piston,
The n temperature detection means are arranged so that the central angles θ, which indicate the arrangement angles between adjacent temperature detection means and are based on the center of the cylinder liner, are approximate to each other,
the m number of the circumferential grooves are arranged such that when the piston ring is arranged so that one circumferential groove corresponds to one temperature detecting means, each of the other circumferential grooves also has a corresponding temperature detecting means;
a temperature detecting means for detecting an abnormality in an internal combustion engine, the temperature detecting means detecting temperature changes during operation of the internal combustion engine being determined to be normal if the temperature changes occur substantially simultaneously in m number of the temperature detecting means, and the temperature detecting means detecting temperature changes occurring in a number other than m number of the temperature detecting means being determined to be abnormal.
予め調べた正常時における前記ピストンリングの回転速度と、前記温度変化の検出タイミングに基づいて算出した前記ピストンリングの回転速度とを比較して、前記ピストンリングの固着の有無を判定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の異常検出方法。 calculating a rotational speed of the piston ring based on the central angle θ and the detection timing of the temperature change by the temperature detection means;
2. The method for detecting an abnormality in an internal combustion engine according to claim 1, wherein the rotational speed of the piston ring calculated based on the detection timing of the temperature change is compared with the rotational speed of the piston ring under normal conditions that has been checked in advance to determine whether the piston ring is stuck.
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