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JP2012132420A - Apparatus and method for detecting failure of fuel supply valve in gas engine - Google Patents

Apparatus and method for detecting failure of fuel supply valve in gas engine Download PDF

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JP2012132420A
JP2012132420A JP2010287569A JP2010287569A JP2012132420A JP 2012132420 A JP2012132420 A JP 2012132420A JP 2010287569 A JP2010287569 A JP 2010287569A JP 2010287569 A JP2010287569 A JP 2010287569A JP 2012132420 A JP2012132420 A JP 2012132420A
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JP
Japan
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fuel supply
supply valve
valve
fuel
abnormality
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2010287569A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Takeuchi
昭宏 竹内
Tsukasa Imamura
司 今村
Yosuke Nonaka
洋輔 野中
Hiroyoshi Ishii
宏佳 石井
Yoshinari Sakai
能成 酒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and method for detecting a failure of a fuel supply valve supplying through injection gaseous fuel during air supply in a gas engine, and especially, a failure detection apparatus and method of the fuel supply valve in the gas engine, which can detect gas leakage during a valve closing period, generated during operation in the fuel supply valve.SOLUTION: The failure detection apparatus includes: a vibration sensor 51 arranged in the fuel supply valve 26; a cycle phase supply device supplying a signal indicating opening and closing timing of the fuel supply valve; and a failure transmitter 50 determining the fuel supply valve to be abnormal, based on a vibration due to opening and closing of the fuel supply valve 26, with a vibration measurement signal supplied by the vibration sensor 51 and a fuel supply valve opening and closing timing indication signal inputted thereto, and outputting a failure signal. The apparatus detects the failure of the fuel supply valve, based on a vibration strength when the valve is opened and closed, and issues a warning.

Description

本発明は、ガスエンジンにおいて給気中に気体燃料を噴射供給する燃料供給弁の異常を検知する装置および方法、特に、燃料供給弁において運転中に発生する閉弁時のガス漏洩を検出することができる異常検知装置および方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and a method for detecting an abnormality of a fuel supply valve that injects and supplies gaseous fuel during supply in a gas engine, and in particular, to detect a gas leak when the fuel supply valve is closed during operation. The present invention relates to an abnormality detection apparatus and method capable of performing the above.

圧縮天然ガス、液化プロパンガス、圧縮水素などの気体燃料を利用するガスエンジンは、電力供給はもとより、排熱を利用したコージェネレーション設備などにも利用できる、高効率でクリーンなエンジンとして大きな注目を集めている。
一般に、多連のシリンダを備えるガスエンジンは、気体燃料供給系として、ガス燃料貯留装置から圧力調整弁とフィルタを通って気体燃料が供給される燃料ガス供給ヘッダーと、エンジンシリンダ毎に設けられ、燃料ガス供給ヘッダーから枝管を介して気体燃料が供給される燃料供給弁とを備える。燃料供給弁は、給気ポート内に気体燃料を噴射することにより、所定量の燃料ガスを均等に混合した給気を生成して、エンジンサイクル毎に開く給気弁を介してエンジンシリンダ内に供給するように構成されている。
Gas engines that use gaseous fuels such as compressed natural gas, liquefied propane gas, and compressed hydrogen attract great attention as high-efficiency, clean engines that can be used not only for power supply but also for cogeneration facilities that use exhaust heat. Collecting.
In general, a gas engine having multiple cylinders is provided for each engine cylinder as a gaseous fuel supply system, a fuel gas supply header in which gaseous fuel is supplied from a gas fuel storage device through a pressure regulating valve and a filter, And a fuel supply valve for supplying gaseous fuel from the fuel gas supply header via the branch pipe. The fuel supply valve injects gaseous fuel into the air supply port to generate air supply in which a predetermined amount of fuel gas is evenly mixed, and enters the engine cylinder via an air supply valve that opens every engine cycle. It is configured to supply.

ガスエンジンでは、エンジンサイクル毎に気体燃料を供給する必要があり、また、エンジンシリンダ内で効率よく燃焼させるため、ガス濃度を的確に調整する必要がある。さらに、ガスエンジンでは、エンジンシリンダに供給する燃料の容積がガソリンなどの液体燃料と比較して大きい。
このため、燃料供給弁には、たとえば電磁力駆動により開弁期間を規定することによって正確に計量して燃料ガスを供給できるようにした、短いストロークで大きな開口を形成する形式の、大容量で高速動作可能な電磁弁が利用されている。
In a gas engine, it is necessary to supply gaseous fuel for each engine cycle, and it is necessary to accurately adjust the gas concentration in order to efficiently burn in the engine cylinder. Furthermore, in the gas engine, the volume of fuel supplied to the engine cylinder is larger than that of liquid fuel such as gasoline.
For this reason, the fuel supply valve has a large capacity in the form of forming a large opening with a short stroke so that fuel gas can be accurately measured and supplied by regulating the valve opening period by electromagnetic force drive, for example. High-speed solenoid valves are used.

このような燃料供給弁として、弁体と弁座が複数の同心円状の溝が付いた大面積の平面で接するようになっていて、開弁時にはたとえば0.3mm弱程度のわずかなストロークでも弁体の溝と弁座の溝が連通して開口となるため大量のガスを通すことができ、強力なソレノイドと強力なバネにより全閉と全開の間で2〜3ms程度の高速開閉を行うことができる、ソレノイド駆動のフェースタイプのポペット弁などを使用することができる。   As such a fuel supply valve, the valve body and the valve seat come into contact with a large area plane with a plurality of concentric grooves, and even when the valve is opened, even a slight stroke of about 0.3 mm or less is used. A large amount of gas can be passed because the body groove and the valve seat groove communicate with each other, and a high-speed opening and closing of about 2 to 3 ms is possible between the fully closed and fully opened state by a powerful solenoid and a powerful spring. It is possible to use a solenoid-driven face-type poppet valve or the like.

燃料供給弁の燃料ガスの供給側には目の細かいフィルタが設置されており、また給気配管から燃料供給弁への逆流は少ないので、普通は、異物が燃料供給弁の弁座部分に到達することはない。しかし、フィルタの異常やエンジンシリンダにおける異常によっては、燃料供給弁に異物が侵入して噛み込む事態が発生しないともいえない。燃料供給弁は、弁体と弁座の大面積のフェース同士が当接して閉止するので、フェースの間に異物が噛み込むと、わずかなギャップができただけでも大量のガスが漏れ出すことになる。   A fine filter is installed on the fuel gas supply side of the fuel supply valve, and since there is little backflow from the air supply pipe to the fuel supply valve, foreign matter usually reaches the valve seat of the fuel supply valve. Never do. However, it cannot be said that a situation where foreign matter enters the fuel supply valve and bites into the fuel supply valve does not occur due to an abnormality in the filter or an abnormality in the engine cylinder. The fuel supply valve closes with the large-area faces of the valve body and valve seat coming into contact with each other, so if a foreign object is caught between the faces, a large amount of gas will leak even if a slight gap is created. Become.

燃料供給弁にガス漏洩異常が発生すると、エンジンシリンダにおける混合気のガス濃度が可燃範囲より濃くなって燃焼しなくなる場合があるばかりでなく、未燃の混合気が排気マニホールドに流れ下って他のエンジンシリンダからの排気ガスと集合して混合したときに、排気ガス中の酸素によって燃料ガスが希釈されて、排気マニホールド内の混合気が可燃範囲に属する空燃比を示すようになる場合が生じる。
排気マニホールドにおける混合気が可燃範囲にあれば、排気マニホールドで着火し燃焼することにより放出されるエネルギが、排気マニホールドの下流に存在する過給機、排気ガス浄化用の触媒、ボイラ、消音機などを損傷させるおそれがある。
If a gas leakage abnormality occurs in the fuel supply valve, not only the gas concentration of the air-fuel mixture in the engine cylinder will be higher than the combustible range and combustion will not stop, but also the unburned air-fuel mixture will flow down to the exhaust manifold When the exhaust gas from the engine cylinder is collected and mixed, the fuel gas is diluted by oxygen in the exhaust gas, and the air-fuel ratio in the exhaust manifold may show an air-fuel ratio that belongs to the combustible range.
If the air-fuel mixture in the exhaust manifold is in the flammable range, the energy released by ignition and combustion in the exhaust manifold is supercharged in the downstream of the exhaust manifold, exhaust gas purification catalyst, boiler, silencer, etc. May be damaged.

このため、燃料供給弁の閉弁時にガス漏洩が生じたときには、直ちにそれを検知して、エンジンの停止など、何らかの対策をとることができるようにすることが望まれる。このためには、ガスエンジンの動作中に燃料供給弁のガス漏洩を直ちに検知する異常検知装置が必要となる。   For this reason, when a gas leak occurs when the fuel supply valve is closed, it is desired to detect it immediately and take some measures such as stopping the engine. For this purpose, an abnormality detection device that immediately detects the gas leakage of the fuel supply valve during operation of the gas engine is required.

ガスエンジンでは、給気行程中に燃料供給弁により燃料ガスを計量して給気ポートに供給する。燃料ガスの計量は、燃料供給弁の開弁期間を所定時間に区切ることにより行われる。すなわち、燃料供給弁は、決まったクランク角度位置で開けて、所定の角度進んだ予定のクランク角度位置で閉じることにより、決まった量の気体燃料を給気中に供給する。
電磁石を働かせて燃料供給弁を開けるときに弁体に設けられた磁性体が磁石に衝突して振動や騒音が発生し、また、電磁石の励磁を止めてバネで弁体を弁座に押し付けるときに弁体と弁座が当たって振動や騒音が発生する。
In a gas engine, fuel gas is measured by a fuel supply valve during an air supply stroke and supplied to an air supply port. The fuel gas is metered by dividing the opening period of the fuel supply valve into a predetermined time. That is, the fuel supply valve opens at a predetermined crank angle position and closes at a predetermined crank angle position advanced by a predetermined angle, thereby supplying a predetermined amount of gaseous fuel during supply.
When the electromagnet is used to open the fuel supply valve, the magnetic body provided on the valve body collides with the magnet, causing vibration and noise, and when the electromagnet is de-energized and the valve body is pressed against the valve seat with a spring The valve body and the valve seat come into contact with each other to generate vibration and noise.

なお、燃料供給弁に異物の噛み込みなどの異常が生じて正常時と異なる衝突が起こったときには、指定のクランク角度位置において、通常時と異なる振動が生じることになる。異物の噛み込みが原因のときは、特に、弁体の移動距離が減少したり、柔らかい異物が弁体と弁座の間に介在して衝突エネルギが緩和されたりすることから、閉弁時における振動が緩和する。
このように、燃料供給弁が異物を噛み込んで正しく閉止できなくなったときには、弁体の開閉運動に伴い発生する振動に変化が生じる。
ただし、弁体のストロークはサブミリ水準で極めて短いため、発生する振動や騒音は給排気弁において発生するものと比較すると顕著ではない。
In addition, when an abnormality such as a foreign matter is caught in the fuel supply valve and a collision different from the normal time occurs, a vibration different from the normal time is generated at a specified crank angle position. When the cause is foreign matter bite, especially when the valve is closed, the travel distance of the valve body is reduced, or soft foreign matter is interposed between the valve body and the valve seat to reduce the collision energy. Vibration is reduced.
In this way, when the fuel supply valve bites foreign matter and cannot be closed properly, a change occurs in the vibration generated with the opening / closing movement of the valve body.
However, since the stroke of the valve body is extremely short at the submillimeter level, the generated vibration and noise are not remarkable as compared with those generated in the supply / exhaust valve.

特開2006−250141号公報JP 2006-250141 A 特開2002−240479号公報JP 2002-240479A

特許文献1は、ロータリエンジンなどのガスエンジンに燃料として水素を供給する水素噴射弁について、閉止時に開いたままとなりガスの漏洩を生じる開故障を検出する装置について開示している。開示された開故障検出装置は、水素噴射弁の上流に遮断弁を設けて、検査するときに水素噴射弁と遮断弁を閉止して、これら弁に挟まれた燃料供給通路内の圧力を観察し、圧力が低下すれば水素噴射弁に漏洩があると判断するものである。
特許文献1記載の装置は、水素の遮断弁を閉止して検査する必要があるので、エンジンが停止しているときにしか検査できない。したがって、運転中に異物が噛み込んで完全な閉止ができなくなる事故を発生後直ちに検知して対策することには使用できない。
Patent Document 1 discloses a device for detecting an open failure in which a hydrogen injection valve that supplies hydrogen as a fuel to a gas engine such as a rotary engine remains open when closed and causes gas leakage. The disclosed open failure detection device is provided with a shutoff valve upstream of the hydrogen injection valve, closes the hydrogen injection valve and the shutoff valve when inspecting, and observes the pressure in the fuel supply passage sandwiched between these valves If the pressure decreases, the hydrogen injector is judged to have a leak.
Since the apparatus described in Patent Document 1 needs to be inspected with the hydrogen shutoff valve closed, it can be inspected only when the engine is stopped. Therefore, it cannot be used to detect and take measures immediately after the occurrence of an accident in which a foreign object becomes caught during operation and cannot be completely closed.

特許文献2は、内燃機関の吸排気弁に異物が噛み込まれたときにこれを確実に検出して機関が始動不良などに陥ることがないように対応するための異物噛み込み検出手段が開示されている。ここで、異物噛み込み検出手段として、圧縮行程における回転速度、スタータに流れる電流値、給排気管内の温度の他に、機関の振動を挙げており、シリンダブロックに振動センサを取り付けて、ノッキングによる振動や給排気弁の着座に伴って発生する振動を検出して利用する。   Patent Document 2 discloses a foreign matter biting detection means for reliably detecting when foreign matter is caught in an intake / exhaust valve of an internal combustion engine so that the engine does not fall into a starting failure or the like. Has been. Here, as the foreign object biting detection means, in addition to the rotational speed in the compression stroke, the current value flowing through the starter, the temperature in the supply / exhaust pipe, the vibration of the engine is cited, and a vibration sensor is attached to the cylinder block and knocking is performed. It detects and uses vibrations and vibrations that occur as the intake / exhaust valve is seated.

特許文献2記載の装置は、給排気弁における異物の噛み込みを検出するもので、多様な機関の振動から給排気弁の着座に伴って発生する閉弁振動を区別して検出するため、バンドパスフィルタを使って振動を選別したり、閉弁タイミングを予想して実際の閉弁振動のタイミングが予想から4回以上続けて外れたときに噛み込みが発生したと判定したりしている。
シリンダヘッドに設置された燃料供給弁の着座振動はストロークが小さく面接触であるため、給排気弁の着座振動と比較すると小さく、シリンダブロックに取り付けられた振動センサによっては確実に検出することは困難である。
また、閉弁振動のタイミングが予想値と4回以上連続してずれたことで判定するのでは、燃料供給弁の異常状態が長くなり過ぎて、排気マニホールドにおける着火燃焼を避けることができない。
The device described in Patent Document 2 detects the biting of foreign matter in the air supply / exhaust valve, and in order to distinguish and detect the valve closing vibration generated with the seating of the air supply / exhaust valve from the vibrations of various engines. A filter is used to select vibrations, and it is determined that biting has occurred when the valve closing timing is predicted and the actual valve closing vibration timing continues to deviate four times or more from the expected time.
The seating vibration of the fuel supply valve installed in the cylinder head has a small stroke and surface contact, so it is small compared to the seating vibration of the air supply / exhaust valve, and it is difficult to detect with certainty by the vibration sensor attached to the cylinder block. It is.
In addition, if the determination is made that the timing of the valve closing vibration deviates four times or more from the expected value, the abnormal state of the fuel supply valve becomes too long, and ignition combustion in the exhaust manifold cannot be avoided.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、ガスエンジンにおいて給気中に気体燃料を噴射供給する燃料供給弁の異常を検知して報知できる装置および方法、特に、燃料供給弁において運転中に発生する閉弁時の気体燃料漏洩を迅速に検出することができるガスエンジンにおける燃料供給弁の異常検知装置および方法を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is an apparatus and method capable of detecting and notifying an abnormality of a fuel supply valve that injects and supplies gaseous fuel during supply in a gas engine, and particularly occurs during operation of the fuel supply valve. An object of the present invention is to provide an abnormality detection device and method for a fuel supply valve in a gas engine that can quickly detect gas fuel leakage when the valve is closed.

上記課題を解決するため、本発明のガスエンジンにおいて気体燃料を給気ポートに供給する燃料供給弁の異常検知装置は、燃料供給弁に設置した振動センサと、燃料供給弁の開閉タイミングを表示する信号を供給するサイクル位相信号供給装置と、振動センサから供給される振動測定信号と燃料供給弁の開閉タイミング表示信号を入力し燃料供給弁の開閉に伴う振動に基づいて燃料供給弁の異常を判定して異常信号を出力する異常発信装置と、を備えることを特徴とする。
異常発信装置は、燃料供給弁の開閉に伴う振動が所定の閾値以下の値になったときに燃料供給弁の異常と判定するものであってもよい。また、燃料供給弁の開閉に伴う振動がそれまでの値と比較して所定の値以上に減少したときに燃料供給弁の異常と判定してもよい。
In order to solve the above problems, a fuel supply valve abnormality detection device for supplying gaseous fuel to an air supply port in a gas engine of the present invention displays a vibration sensor installed in the fuel supply valve and the opening and closing timing of the fuel supply valve. Cycle phase signal supply device that supplies signals, vibration measurement signal supplied from vibration sensor and fuel supply valve open / close timing display signal are input, and abnormality of fuel supply valve is determined based on vibration accompanying fuel supply valve open / close And an abnormal transmission device that outputs an abnormal signal.
The abnormality transmitting device may determine that the fuel supply valve is abnormal when vibration associated with opening and closing of the fuel supply valve becomes a value equal to or less than a predetermined threshold. Further, it may be determined that the fuel supply valve is abnormal when the vibration associated with the opening and closing of the fuel supply valve is reduced to a predetermined value or more compared to the previous value.

また、上記課題を解決するため、本発明のガスエンジンにおいて気体燃料を給気ポートに供給する燃料供給弁の異常検知方法は、燃料供給弁の開閉タイミングにおいて検出する燃料供給弁の振動が、所定値以上に低下したときまたは以前の値と比較して所定値以上に低下したとき、燃料供給弁の異常として報知することを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the abnormality detection method for a fuel supply valve for supplying gaseous fuel to an air supply port in a gas engine according to the present invention is such that the vibration of the fuel supply valve detected at the opening and closing timing of the fuel supply valve is predetermined. When it falls below the value or when it falls below a predetermined value compared to the previous value, it is notified that the fuel supply valve is abnormal.

本発明のガスエンジンにおける燃料供給弁の異常検知装置および方法は、燃料供給弁の弁座が配置される筐体に振動センサを設けて、振動センサで測定した燃料供給弁の開閉に伴う振動が正常時の振動と強度が異なるときに、燃料供給弁に異常が発生したと判断して警報する。
したがって、燃料供給弁に漏洩事故が発生したときには、同じサイクル中で給気行程が終了した直後に燃料供給弁の異常を検知することができる。
本発明により、エンジン運転中に発生した異物噛み込みなど、燃料供給弁の異常を発生後直ちに高い信頼性で検知して報知するので、燃料漏洩事故が大きな事故に発展しないように適切な対策をとることができる。
The apparatus and method for detecting an abnormality of a fuel supply valve in a gas engine according to the present invention includes a vibration sensor provided in a casing in which a valve seat of the fuel supply valve is arranged, and vibrations associated with opening and closing of the fuel supply valve measured by the vibration sensor. When the normal vibration and intensity are different, it is judged that an abnormality has occurred in the fuel supply valve and an alarm is given.
Therefore, when a leakage accident occurs in the fuel supply valve, an abnormality of the fuel supply valve can be detected immediately after the air supply stroke is completed in the same cycle.
According to the present invention, abnormalities in the fuel supply valve such as foreign object biting that occurred during engine operation are detected and notified immediately with high reliability, so appropriate measures are taken to prevent a fuel leakage accident from developing into a major accident. Can take.

なお、異常検知装置は、サイクル位相に基づいて、クランク軸の回転が適宜な位相位置になったときに、振動センサから振動情報を取得するようにしてもよい。サイクル位相は、クランク軸の回転を検出する回転位相計から直接入力する測定信号に基づいて判定することができる。また、エンジン制御装置を経由して入力することもできる。さらに、特定の位相位置では、エンジン制御装置が生成する燃料供給弁の開閉指令信号を入力して情報取得タイミングとして利用することもできる。   The abnormality detection device may acquire vibration information from the vibration sensor when the rotation of the crankshaft reaches an appropriate phase position based on the cycle phase. The cycle phase can be determined based on a measurement signal input directly from a rotational phase meter that detects rotation of the crankshaft. Moreover, it can also input via an engine control apparatus. Furthermore, at a specific phase position, a fuel supply valve opening / closing command signal generated by the engine control device can be input and used as information acquisition timing.

本発明のガスエンジンにおける燃料供給弁の異常検知装置および方法は、ガスエンジンにおいて燃料供給弁に異物の噛み込みなどを原因とする閉弁期間の漏洩異常が発生したときに、エンジンの稼働中でも直ちに異常を検知して異常信号を発生するので、排気マニホールドにおける燃焼などの事故に発展する前に有効な措置をとることが可能になる。   The apparatus and method for detecting an abnormality of a fuel supply valve in a gas engine according to the present invention immediately when a leakage abnormality occurs during a valve closing period due to a foreign matter being caught in the fuel supply valve in the gas engine. Since an abnormality is detected and an abnormality signal is generated, it becomes possible to take effective measures before an accident such as combustion in the exhaust manifold develops.

本発明の1実施例に係るガスエンジンにおける燃料供給弁の異常検知装置を説明するフローシートである。It is a flow sheet explaining the abnormality detection apparatus of the fuel supply valve in the gas engine which concerns on one Example of this invention. 本実施例における燃料供給弁の構造を概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally the structure of the fuel supply valve in a present Example. 本実施例における振動センサの取付位置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the attachment position of the vibration sensor in a present Example. 本実施例の異常検出原理を説明するグラフである。It is a graph explaining the abnormality detection principle of a present Example. 本実施例の異常検出手順を説明する流れ図ある。It is a flowchart explaining the abnormality detection procedure of a present Example.

以下、図面を参照して、本発明のガスエンジンにおける燃料供給弁の異常検知装置および方法の実施形態について説明する。なお、図番の異なる図面においても、同一の機能を有する構成要素には同一の参照番号を付して、理解の容易化を図った。
図1は、本発明の1実施例に係る燃料供給弁の異常検知装置を適用したガスエンジンの概要を示すフローシートである。
Hereinafter, embodiments of a fuel supply valve abnormality detection device and method in a gas engine of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings with different figure numbers, the same reference numerals are assigned to the components having the same functions to facilitate understanding.
FIG. 1 is a flow sheet showing an outline of a gas engine to which a fuel supply valve abnormality detection device according to one embodiment of the present invention is applied.

本実施例に係る複数のシリンダを備えたガスエンジン10は、液体燃料を使う内燃機関と同様、各シリンダがそれぞれシリンダヘッド20とエンジンシリンダ11の側壁とピストン12で囲まれた空間を燃焼室とし、燃焼室には給気弁15を介して給気ポート13が接続され、排気弁16を介して排気ポート14が接続されている。
給気弁15を開いて燃焼室に燃料ガスと混合された給気を供給し、圧縮した後に点火プラグ19で点火すると燃焼室内のガスが膨張してピストン12がエンジンシリンダ11の中を押し下げられ、コネクティングロッドを介してクランク軸21を回転させる。
In the gas engine 10 having a plurality of cylinders according to the present embodiment, a space in which each cylinder is surrounded by the cylinder head 20, the side wall of the engine cylinder 11 and the piston 12 is used as a combustion chamber, as in the case of an internal combustion engine using liquid fuel. The combustion chamber is connected to an air supply port 13 via an air supply valve 15 and to an exhaust port 14 via an exhaust valve 16.
When the air supply valve 15 is opened to supply the air supply mixed with the fuel gas to the combustion chamber, and after being compressed and ignited by the spark plug 19, the gas in the combustion chamber expands and the piston 12 is pushed down in the engine cylinder 11. Then, the crankshaft 21 is rotated through the connecting rod.

クランク軸21は、ガスエンジンを構成する多連のシリンダそれぞれのピストンにより適宜な位相差をもって駆動されて連続的に回転する。クランク軸21の回転に伴いピストン12が下死点を通過して押し上げられている間に排気弁16が開いて、燃焼ガスが排気ポート14を通して排除される。
クランク軸21が回転することにより発電機22を駆動して電力を生成することができる。
燃焼室は、ピストン12が往復運動する主燃焼室17と、主燃焼室17の天井部に開口を有し点火プラグ19が設けられた副室18で構成して、性能向上を図っている。
The crankshaft 21 is continuously rotated by being driven with an appropriate phase difference by the pistons of the multiple cylinders constituting the gas engine. As the crankshaft 21 rotates, the exhaust valve 16 opens while the piston 12 is pushed up through the bottom dead center, and the combustion gas is removed through the exhaust port 14.
When the crankshaft 21 rotates, the generator 22 can be driven to generate electric power.
The combustion chamber is composed of a main combustion chamber 17 in which the piston 12 reciprocates, and a sub chamber 18 having an opening in the ceiling of the main combustion chamber 17 and provided with a spark plug 19 to improve performance.

給気は、過給機35を通って給気マニホールド23に供給される。給気マニホールド23は、複数のシリンダの給気ポート13と枝管で接続され、各シリンダに均質の給気を分配する。なお、過給機35は排気ガスのエネルギを使って給気の密度を高めるもので、給気の密度を高めることによってエンジンの出力を増大させることができる。   The supply air is supplied to the supply air manifold 23 through the supercharger 35. The air supply manifold 23 is connected to the air supply ports 13 of a plurality of cylinders by branch pipes, and distributes homogeneous air supply to each cylinder. The supercharger 35 uses the energy of the exhaust gas to increase the density of the supply air, and the engine output can be increased by increasing the density of the supply air.

ガスエンジン10の各シリンダでは、シリンダ毎に、それぞれ給気ポート13において給気中に気体燃料を噴射注入して、適宜なガス濃度を有する混合気を生成し燃焼室に供給する。
一方、排気ポート14に排出された排気ガスは、複数のシリンダの排気ポート14と枝管で接続された排気マニホールド24に集合した後に、過給機35、脱臭脱硝装置36、ボイラ37、消音機38などの排気ガス処理装置を順次通過して、大気に放出される。
脱臭脱硝装置36は、吸着材や触媒などを用いて、臭気成分と窒素酸化物を除去する装置である。また、各機器を繋ぐ配管には、安全弁を設けて予期しない高圧が掛かると破裂板が割れて高圧ガスを外気に放出して、機器類に過剰圧力が掛からないようにしている。
In each cylinder of the gas engine 10, for each cylinder, gaseous fuel is injected and injected into the air supply at the air supply port 13 to generate an air-fuel mixture having an appropriate gas concentration and supply it to the combustion chamber.
On the other hand, the exhaust gas discharged to the exhaust port 14 gathers in the exhaust manifold 24 connected to the exhaust ports 14 of a plurality of cylinders by branch pipes, and then is connected to a supercharger 35, a deodorizing and denitrating device 36, a boiler 37, and a silencer. The exhaust gas processing device such as 38 is sequentially passed and released to the atmosphere.
The deodorization / denitration device 36 is a device that removes odor components and nitrogen oxides using an adsorbent or a catalyst. In addition, the piping connecting each device is provided with a safety valve so that if an unexpected high pressure is applied, the rupture plate is broken and high pressure gas is released to the outside air so that excessive pressure is not applied to the devices.

気体燃料は、ボンベやタンクなどの気体燃料貯留装置31に供給され保持されていて、遮断弁32を介してレギュレータ33に供給され、レギュレータ33で適宜な圧力に調整された上で燃料ヘッダー25に供給される。燃料ヘッダー25は、シリンダ毎に枝管28を備えて、枝管28の先に絞り34を介して燃料供給管29を接続している。絞り34を設けると、給気ポート13に気体燃料を流すときに燃料ヘッダー25の圧力に大きな影響を及ぼさない効果がある。
燃料供給管29の下端は燃料供給弁26の供給口に接続されて、燃料供給弁26にヘッダー25からの気体燃料を供給する。
The gaseous fuel is supplied to and held in a gaseous fuel storage device 31 such as a cylinder or tank, is supplied to the regulator 33 via the shutoff valve 32, and is adjusted to an appropriate pressure by the regulator 33 before being supplied to the fuel header 25. Supplied. The fuel header 25 includes a branch pipe 28 for each cylinder, and a fuel supply pipe 29 is connected to the tip of the branch pipe 28 via a throttle 34. Providing the throttle 34 has an effect of not significantly affecting the pressure of the fuel header 25 when the gaseous fuel is supplied to the air supply port 13.
The lower end of the fuel supply pipe 29 is connected to the supply port of the fuel supply valve 26, and the gaseous fuel from the header 25 is supplied to the fuel supply valve 26.

燃料供給弁26は、わずかなストロークで大きな開口を形成して短時間で大量のガスを流せる電磁弁で、図2に概念的に示すように、平板で形成された弁座46と、弁座の平板の平面と接して流路を遮断する平板で形成された弁体45を有する、ソレノイド駆動のフェースタイプのポペット弁などが使用される。なお、よく使用される燃料供給弁26は、弁体45の平板と弁座46の平板に、それぞれ同心円状に貫通溝が形成されていて、弁体45と弁座46が平面接触するときには、貫通溝同士が互いにずれて当たって通路を遮断して閉弁状態になり、弁体45と弁座46が離れるときには僅かに別れただけで複数の貫通溝同士が導通して大きな開口を形成するようになっている。開弁時には弁体45が電磁石43により弁座46から離れる方向に引きつけられ、閉弁時には弁体45はバネ44により弁座46に押し付けられる。   The fuel supply valve 26 is an electromagnetic valve capable of forming a large opening with a small stroke and allowing a large amount of gas to flow in a short time. As shown conceptually in FIG. 2, a valve seat 46 formed of a flat plate, and a valve seat A solenoid-driven face-type poppet valve or the like having a valve body 45 formed of a flat plate that is in contact with the flat surface of the flat plate and blocks the flow path is used. The fuel supply valve 26 that is often used has through-grooves formed concentrically on the flat plate of the valve body 45 and the flat plate of the valve seat 46, respectively. When the valve body 45 and the valve seat 46 are in plane contact, When the through grooves are displaced from each other, the passage is blocked and the valve is closed, and when the valve body 45 and the valve seat 46 are separated from each other, the plurality of through grooves are electrically connected to each other to form a large opening. It is like that. When the valve is opened, the valve body 45 is attracted away from the valve seat 46 by the electromagnet 43, and when the valve is closed, the valve body 45 is pressed against the valve seat 46 by the spring 44.

また、燃料ヘッダー25における気体燃料を十分高い圧力に調整して、燃圧と給気圧との差圧を50〜200kPa程度にすることにより、大流量を確保することができる。
さらに、燃料供給弁26の弁体45を引きつける電磁石43は強力で、弁体45を弁座46から短時間で引き外して大きな開口を形成させることができ、また、弁体45を弁座46に押し付けるバネ44も強力であるので、弁の開閉は2〜3ms程度の速い応答性を有する。
なお、燃料供給弁26の開弁時間により、気体燃料の供給量を高い再現性を持って設定することができる。
燃料供給弁26の弁座46近傍の筐体外壁には、弁体45と弁座46が衝突するときに発生する振動を検出する振動センサ51が固設されている。
Further, by adjusting the gaseous fuel in the fuel header 25 to a sufficiently high pressure so that the differential pressure between the fuel pressure and the supply air pressure is about 50 to 200 kPa, a large flow rate can be secured.
Further, the electromagnet 43 that attracts the valve body 45 of the fuel supply valve 26 is strong, and the valve body 45 can be pulled off from the valve seat 46 in a short time to form a large opening. Since the spring 44 that presses against the spring is also strong, the opening and closing of the valve has a quick response of about 2 to 3 ms.
The supply amount of the gaseous fuel can be set with high reproducibility according to the valve opening time of the fuel supply valve 26.
A vibration sensor 51 that detects vibration generated when the valve body 45 and the valve seat 46 collide is fixed to the outer wall of the housing near the valve seat 46 of the fuel supply valve 26.

各シリンダの制御は、エンジン制御装置40により実施される。エンジン制御装置40には、たとえば給気ポート13に設けられた圧力発信器42から供給される給気圧信号や、クランク軸21の回転位相を測定する回転位相計41から供給されるクランク角度信号や、発電機22の性能を測定する諸元の指標などを入力して、ガスエンジン10の運転状況を把握する。   Each cylinder is controlled by the engine control device 40. The engine control device 40 includes, for example, an air pressure signal supplied from a pressure transmitter 42 provided in the air supply port 13, a crank angle signal supplied from a rotational phase meter 41 that measures the rotational phase of the crankshaft 21, Then, an index of specifications for measuring the performance of the generator 22 is input to grasp the operation status of the gas engine 10.

エンジン制御装置40は、これらの情報に基づき、発電機22の現状出力を算定して、設定された目標出力と比較し、偏差がある場合は、その偏差を解消するように各種の制御変数を調整する。エンジン制御装置40により、給気圧を用いて給気中に供給する気体燃料の量を調整し、燃焼室中の空燃比を制御することができる。また、クランク角度に基づいて、各シリンダについて、点火プラグ19、給気弁15、排気弁16、燃料供給弁26などの開閉タイミングを算定し、これらに作動指令を発する機能を有する。
なお、エンジン制御装置40は、必要なときには、全てのシリンダにおける燃料供給弁26に閉弁指令を与えるなどして、エンジンの緊急停止を行うことができる。
Based on this information, the engine control device 40 calculates the current output of the generator 22, compares it with the set target output, and if there is a deviation, sets various control variables so as to eliminate the deviation. adjust. The engine control device 40 can control the air-fuel ratio in the combustion chamber by adjusting the amount of gaseous fuel supplied during supply using the supply air pressure. Further, on the basis of the crank angle, each cylinder has a function of calculating opening / closing timings of the spark plug 19, the air supply valve 15, the exhaust valve 16, the fuel supply valve 26, etc., and issuing an operation command thereto.
Note that the engine control device 40 can perform an emergency stop of the engine by giving a valve closing command to the fuel supply valves 26 in all the cylinders when necessary.

本実施例に係る燃料供給弁の異常検知装置は、燃料供給弁26の異常を稼働中に検出することができる機能を有することを特徴とする。
燃料供給弁26は、平板で形成された弁座46と、弁座46の平板の平面と接して流路を遮断する平板で形成された弁体45を有し、0.3mm未満の極めて小さなストロークで開閉の切り替えをする。
このため、極めて小さな異物が嵌入しただけでも弁体45の平面と弁座46の平面が密着して閉止することができなくなり、弁の閉止不良となって、大量の気体燃料が漏洩して給気中に混入する。
The abnormality detection device for the fuel supply valve according to the present embodiment has a function of detecting an abnormality of the fuel supply valve 26 during operation.
The fuel supply valve 26 includes a valve seat 46 formed of a flat plate and a valve body 45 formed of a flat plate that contacts a flat surface of the flat plate of the valve seat 46 and blocks a flow path, and is extremely small, less than 0.3 mm. Switch between opening and closing with a stroke.
For this reason, even if a very small foreign object is inserted, the flat surface of the valve body 45 and the flat surface of the valve seat 46 cannot be closed closely, resulting in poor valve closing, and a large amount of gaseous fuel leaks and is supplied. Mix in the air.

燃料供給弁26にガスが漏洩する異常が発生すると、燃焼室における混合気のガス濃度が可燃範囲より濃い側にずれて爆発を起こさなくなったり、未燃の混合気が排気マニホールド24に流れ下って他のシリンダからの排気ガスと集合して排気ガス中の未燃焼の酸素と混合したときに、排気マニホールド24内の混合気の空燃比が可燃範囲に入るようになったりするおそれがある。
また、給気弁15が閉弁状態になった後でも漏洩のため気体燃料が供給されて、給気ポート13に燃料過濃の混合気が生成するので、この混合気が次の給気行程で燃焼室に供給されても燃焼せずに排気ポート14に排出され、排気マニホールド24において他のシリンダからの排気ガスと集合したときに可燃範囲にある混合気が継続的に生成するおそれをもたらす。
If an abnormality occurs in which gas leaks to the fuel supply valve 26, the gas concentration of the air-fuel mixture in the combustion chamber shifts to a richer side than the combustible range and no explosion occurs, or the unburned air-fuel mixture flows down to the exhaust manifold 24. When the exhaust gas from other cylinders is collected and mixed with unburned oxygen in the exhaust gas, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the exhaust manifold 24 may enter the combustible range.
Further, even after the air supply valve 15 is closed, gaseous fuel is supplied due to leakage, and a fuel rich mixture is generated at the air supply port 13, so that this air-fuel mixture becomes the next air supply stroke. Even if it is supplied to the combustion chamber, it is not combusted but is discharged to the exhaust port 14, and when it collects with exhaust gas from other cylinders in the exhaust manifold 24, there is a possibility that an air-fuel mixture in the combustible range is continuously generated. .

排気マニホールド24における混合気が可燃範囲にあって着火し燃焼することにより余剰のエネルギが放出されると、排気マニホールド24の下流に存在する過給機35の構造、脱臭脱硝装置36の吸着剤や触媒、ボイラ37の熱交換器、消音機38の構造などを損傷させるおそれがある。
これらの装置が損傷を受ければ、大がかりな補修工事が必要となり、大きな被害を受けることになる。
When surplus energy is released when the air-fuel mixture in the exhaust manifold 24 is in the combustible range and ignites and burns, the structure of the supercharger 35 existing downstream of the exhaust manifold 24, the adsorbent of the deodorization and denitration device 36, There is a risk of damaging the catalyst, the heat exchanger of the boiler 37, the structure of the silencer 38, and the like.
If these devices are damaged, a large-scale repair work is required, resulting in a great damage.

このため、本実施例では、燃料供給弁26の閉弁時にガス漏洩が生じたときに、直ちにそれを検知して報知する異常検知装置を備えることにより、エンジン制御装置40に警報信号を伝送して予め決められた緊急停止措置などをとるようにしたり、運転員に報知して高度な判断の下に、エンジンの緊急停止など、適宜な対策をとるようにしたりすることを可能にしている。
本実施例の異常検知装置は、燃料供給弁26に設置した振動センサ51と、燃料供給弁26の開閉タイミングを表示する信号を供給するサイクル位相信号供給装置として働く回転位相計41と、振動センサ51から供給される振動測定信号と燃料供給弁26の開閉タイミング表示信号を入力し燃料供給弁26の開閉に伴う振動に基づいて燃料供給弁26の異常を判定して異常信号を出力する異常発信装置50と、を備える。
For this reason, in this embodiment, when a gas leak occurs when the fuel supply valve 26 is closed, an abnormality detection device that immediately detects and informs the gas leakage is transmitted to the engine control device 40. Thus, it is possible to take a predetermined emergency stop measure, etc., or to take appropriate measures such as an emergency stop of the engine based on advanced judgment by informing the operator.
The abnormality detection device according to the present embodiment includes a vibration sensor 51 installed on the fuel supply valve 26, a rotation phase meter 41 that functions as a cycle phase signal supply device that supplies a signal indicating the opening / closing timing of the fuel supply valve 26, and a vibration sensor. An abnormal transmission that inputs a vibration measurement signal supplied from 51 and an opening / closing timing display signal of the fuel supply valve 26, determines an abnormality of the fuel supply valve 26 based on vibration accompanying opening and closing of the fuel supply valve 26, and outputs an abnormal signal Device 50.

図3は、燃料供給弁26の開閉に伴う振動を測定する振動センサ51を設置する位置を説明する一部切り欠き正面図である。
燃料ヘッダー25から気体燃料を供給する燃料供給管29が燃料供給弁26の入り口に接続されている。燃料供給弁26の出口は給気ポート13に開口していて、燃料供給弁26が開弁状態のときに給気ポート13の給気中に気体燃料を噴射して混合させるようになっている。燃料供給弁26の開弁期間により気体燃料を計量して給気中に供給することができる。
FIG. 3 is a partially cutaway front view for explaining the position where the vibration sensor 51 for measuring vibration accompanying opening and closing of the fuel supply valve 26 is installed.
A fuel supply pipe 29 for supplying gaseous fuel from the fuel header 25 is connected to the inlet of the fuel supply valve 26. The outlet of the fuel supply valve 26 opens to the air supply port 13, and gaseous fuel is injected and mixed into the air supply of the air supply port 13 when the fuel supply valve 26 is open. . The gaseous fuel can be metered and supplied during supply according to the opening period of the fuel supply valve 26.

ここで、振動センサ51は、燃料供給弁26の弁座位置近くの側壁に取り付けられて、弁の開閉に伴って発生する弁体45と電磁石43の磁芯、弁体45と弁座46が衝突したときの振動を測定して振動測定信号を異常発信装置50に伝送する。
しかし、エンジンは大小色々な振動を発生しており、燃料供給弁26における異常の判定に利用できる振動は、燃料供給弁26の弁体45と弁座46が衝突したときの振動だけである。しかも、弁体45と弁座46の衝突により発生する振動は、ストロークも小さく必ずしも大きくはない。
Here, the vibration sensor 51 is attached to a side wall near the valve seat position of the fuel supply valve 26, and a magnetic core of the valve body 45 and the electromagnet 43 generated by opening and closing of the valve, and the valve body 45 and the valve seat 46 are provided. The vibration at the time of collision is measured, and the vibration measurement signal is transmitted to the abnormality transmitter 50.
However, the engine generates large and small vibrations, and the vibration that can be used to determine an abnormality in the fuel supply valve 26 is only the vibration when the valve body 45 of the fuel supply valve 26 and the valve seat 46 collide. Moreover, the vibration generated by the collision between the valve body 45 and the valve seat 46 has a small stroke and is not necessarily large.

そこで、異常発信装置50に備わる信号処理装置が、振動センサ51から入力された振動測定信号のうちからこれら衝突の発生タイミングと同期する振動のみを抽出することにより、燃料供給弁26の開閉に伴う振動を表す信号を分別した上で、振動レベルの変化を評価して異物の噛み込みを検出する。   Therefore, the signal processing device provided in the abnormality transmission device 50 extracts only vibrations synchronized with the occurrence timing of the collision from the vibration measurement signals input from the vibration sensor 51, thereby accompanying the opening and closing of the fuel supply valve 26. After classifying signals representing vibrations, changes in the vibration level are evaluated to detect foreign object biting.

図4は、燃料供給弁26の開閉に伴う振動の処理方法の原理を説明するグラフである。
グラフは横軸に時間をとり、上段のグラフでは縦軸に弁の開閉状態をとって燃料供給弁の開閉タイミングを表示し、中段に表示した正常時の振動強度の変化を概念的に表すグラフと下段に表示した異常時の振動強度の変化を概念的に表すグラフでは、縦軸に振動センサの検出する加速度レベルすなわち振動強度を表示するものである。
FIG. 4 is a graph for explaining the principle of a method for treating vibration associated with opening and closing of the fuel supply valve 26.
The graph shows time on the horizontal axis, and the vertical graph shows the opening / closing timing of the fuel supply valve on the vertical axis. The graph shows the change in normal vibration intensity in the middle. In the graph conceptually showing the change in vibration intensity at the time of abnormality displayed in the lower row, the acceleration level detected by the vibration sensor, that is, the vibration intensity is displayed on the vertical axis.

図4に表示した振動強度は説明の便宜から、燃料供給弁26の開閉に伴う振動の強度のみを表している。実際には、燃料供給弁26に対する開弁指令信号と閉弁指令信号が発生された前後の適当な期間のみ窓が開くようにした時間フィルタを適用することにより、振動センサ51の出力信号から開閉に伴う振動の強度を抽出することができる。開弁指令信号と閉弁指令信号は、エンジン制御装置40が回転位相計41で検出するクランク軸21の回転位相に基づいて算定して、燃料供給弁26に対して供給するので、同時に異常発信装置50に供給するようにするだけで、異常発信装置50が弁の開閉したタイミングを知って振動の継続時間幅を持った時間フィルタを生成することができる。
また、回転位相計41の出力信号を直接またはエンジン制御装置40を介して異常発信装置50に供給して、異常発信装置50自体がクランク軸の回転位相に基づいて上記の時間フィルタを生成してもよい。
The vibration intensity displayed in FIG. 4 represents only the intensity of vibration associated with opening and closing of the fuel supply valve 26 for convenience of explanation. In practice, a time filter in which the window is opened only for an appropriate period before and after the valve opening command signal and the valve closing command signal are generated for the fuel supply valve 26 is opened and closed from the output signal of the vibration sensor 51. It is possible to extract the intensity of vibration associated with. The valve opening command signal and the valve closing command signal are calculated based on the rotational phase of the crankshaft 21 detected by the engine control device 40 with the rotational phase meter 41 and supplied to the fuel supply valve 26. By merely supplying the device 50 to the device 50, a time filter having a duration of vibration can be generated by knowing the timing at which the abnormality transmitter 50 has opened and closed the valve.
Further, the output signal of the rotation phase meter 41 is supplied directly or via the engine control device 40 to the abnormality transmission device 50, and the abnormality transmission device 50 itself generates the time filter based on the rotation phase of the crankshaft. Also good.

正常なときの燃料供給弁26の開弁時と閉弁時の振動は、それぞれほぼ同じ強さで繰り返し発生する。これに対して、弁体45と弁座46の間に異物が挟まった状態で閉弁したときは、弁体45と弁座46の平面同士が衝突する面の間に緩衝物が介在することになるので、弁体45と弁座46の衝突により発生する振動や騒音の強度が低下する。なお、燃料供給弁26の開弁に伴い弁体の磁性体と電磁石43の磁芯が衝突するときの振動状態は余り変化しない。   When the fuel supply valve 26 is normal, the vibration at the time of opening and closing of the fuel supply valve 26 is repeatedly generated with substantially the same strength. On the other hand, when the valve is closed with foreign matter sandwiched between the valve body 45 and the valve seat 46, a buffer is present between the surfaces of the valve body 45 and the valve seat 46 that collide with each other. Therefore, the intensity of vibration and noise generated by the collision between the valve body 45 and the valve seat 46 is reduced. The vibration state when the magnetic body of the valve body collides with the magnetic core of the electromagnet 43 with the opening of the fuel supply valve 26 does not change much.

したがって、特に閉弁時における振動に注目して、振動強度が平時より弱くなったときに異物の噛み込みが生じたと判定することができる。振動強度の弱化は、それまでの閉弁時の振動レベルと比較することで検出することができる。また、予め適当な閾値を見出しておいて、振動強度がその閾値より小さくなったときに燃料供給弁26に異常が発生したと判定することができる。異常発生を検出したときには異常警報信号を発信する。   Therefore, it is possible to determine that the foreign object has been caught when the vibration intensity becomes weaker than normal, paying attention to the vibration when the valve is closed. The weakening of the vibration intensity can be detected by comparing with the vibration level at the time of closing the valve. Also, an appropriate threshold value is found in advance, and it can be determined that an abnormality has occurred in the fuel supply valve 26 when the vibration intensity becomes smaller than the threshold value. When an abnormality is detected, an abnormality alarm signal is transmitted.

この判定手順は単純であるが、燃料供給弁26に異常が発生したら気体燃料の漏洩が始まるとほぼ同時に異常を検知することができるので、排気ガスの後処理工程に重大な影響を与える前に適切な対策をとる余裕が生じる。
異常発信装置50が、異常検出時に異常発生を報知する信号をエンジン制御装置40に供給して、エンジン制御装置40が直ちにエンジンを緊急停止する措置をとるようにすれば、排気マニホールド24における混合気の燃焼は起こらず、排ガス処理工程における各機器に損傷を与えないようにすることができる。
また、異常発信装置50が発生する警報信号をエンジン制御装置40に直接供給しないで、異常発信装置50が異常発生の報知をし、操作員がその報知を受けてエンジン制御装置40を介し適宜の対策を施すようにしてもよい。
This determination procedure is simple, but if an abnormality occurs in the fuel supply valve 26, the abnormality can be detected almost simultaneously with the start of leakage of gaseous fuel. There is room for taking appropriate measures.
If the abnormality transmission device 50 supplies a signal for notifying the occurrence of abnormality when the abnormality is detected to the engine control device 40 so that the engine control device 40 immediately takes an emergency stop, the air-fuel mixture in the exhaust manifold 24 can be obtained. No combustion occurs, and it is possible to prevent damage to each device in the exhaust gas treatment process.
Also, the alarm signal generated by the abnormality transmission device 50 is not directly supplied to the engine control device 40, but the abnormality transmission device 50 notifies the occurrence of the abnormality, and the operator receives the notification and receives an appropriate notification via the engine control device 40. You may make it take a countermeasure.

図5は、燃料供給弁26の異常検知装置が実行する異常検出手順を例示して説明する流れ図である。
本実施例の異常検知装置は、エンジン制御装置40からクランク軸の回転位相に基づいて得られたサイクル位相の情報を取り込んで(S11)、燃料供給弁26の閉弁タイミングを知って(S12)、振動センサ51から供給される振動測定結果から閉弁時に弁座46で発生する振動を抽出する(S13)。
FIG. 5 is a flowchart illustrating the abnormality detection procedure executed by the abnormality detection device for the fuel supply valve 26 as an example.
The abnormality detection device of the present embodiment takes in the information of the cycle phase obtained from the engine control device 40 based on the rotation phase of the crankshaft (S11), and knows the closing timing of the fuel supply valve 26 (S12). The vibration generated in the valve seat 46 when the valve is closed is extracted from the vibration measurement result supplied from the vibration sensor 51 (S13).

こうして抽出された振動をそれまでの閉弁タイミングにおける振動強度と比較し(S14)、振動強度が閾値より低下した場合は、燃料供給弁26に異常が発生したと判断して異常検出信号を発生する(S15)。なお、現時点が燃料供給弁26の閉弁タイミングでないときや(S12)、振動強度が閾値より高いときは(S14)、再び第1の段階(S11)に戻って次の作業手順を開始する。
異常検出信号は、エンジン制御装置40に供給して、緊急停止操作を開始させるようにしてもよい。あるいは、操業者の判断を求めるために警報に留めるようにしてもよい。
The vibration thus extracted is compared with the vibration intensity at the previous valve closing timing (S14). If the vibration intensity falls below the threshold value, it is determined that an abnormality has occurred in the fuel supply valve 26 and an abnormality detection signal is generated. (S15). When the current time is not the closing timing of the fuel supply valve 26 (S12) or when the vibration intensity is higher than the threshold value (S14), the process returns to the first stage (S11) and the next work procedure is started.
The abnormality detection signal may be supplied to the engine control device 40 to start an emergency stop operation. Alternatively, an alarm may be used to determine the operator's judgment.

図5に表した手順は、異常発信装置50が、エンジン制御装置40から取得する位相信号に基づいて燃料供給弁26の振動を評価するタイミングを選択するようにしたものである。これに代えて、異常発信装置50がサイクル位相情報をクランク軸21に設置した回転位相計41から直接受信するようにすることもできる。また、エンジン制御装置40から供給される燃料供給弁26の閉弁指令信号を受信して利用することもできる。
なお、本実施例における異常発信装置は、専用の電子回路により構成してもよく、また汎用のマイクロコンピュータにより構成することもできる。さらに、ガスエンジンのための制御装置を構成する電子回路の一部により構成するようにしてもよい。
The procedure shown in FIG. 5 is such that the abnormality transmission device 50 selects the timing for evaluating the vibration of the fuel supply valve 26 based on the phase signal acquired from the engine control device 40. Alternatively, the abnormality transmitter 50 can directly receive the cycle phase information from the rotation phase meter 41 installed on the crankshaft 21. Further, the valve closing command signal for the fuel supply valve 26 supplied from the engine control device 40 can be received and used.
In addition, the abnormality transmission device in the present embodiment may be configured by a dedicated electronic circuit or may be configured by a general-purpose microcomputer. Furthermore, you may make it comprise with a part of electronic circuit which comprises the control apparatus for gas engines.

本実施例は、副室を備えた4サイクルガスエンジンを例にとって発明を説明するものであるが、副室がなくても、また2サイクルエンジンであっても、発明に係る技術的思想を適用できることはいうまでもない。また、図で説明するガスエンジンは発電機を駆動するものであるが、車輪やスクリューなどを駆動して車両や船舶の運行に利用するものであってもよい。   In the present embodiment, the invention will be described by taking a four-cycle gas engine having a sub chamber as an example, but the technical idea according to the invention can be applied even if there is no sub chamber or a two-cycle engine. Needless to say, it can be done. Moreover, although the gas engine demonstrated in a figure drives a generator, it may drive a wheel, a screw, etc., and may utilize it for operation of a vehicle or a ship.

本発明のガスエンジンにおける燃料供給弁の異常検知装置および方法は、燃料供給弁の異常を発生直後に検出するので、検出信号をそのまま制御装置に供給して緊急停止をしたり、操作員に報知して適切な対処を促したりして、燃焼ガス処理工程の諸装置や触媒などを破損することを防止することができ、ガスエンジンを使用する発電や回転動力分野などにおいて、効果的に利用することができる。   The fuel supply valve abnormality detection device and method in the gas engine according to the present invention detects an abnormality of the fuel supply valve immediately after the occurrence, so that the detection signal is supplied to the control device as it is to make an emergency stop or notify the operator. It is possible to prevent damage to various devices and catalysts in the combustion gas treatment process by promoting appropriate countermeasures and effectively using it in the field of power generation and rotational power using a gas engine. be able to.

10 ガスエンジン
11 エンジンシリンダ
12 ピストン
13 給気ポート
14 排気ポート
15 給気弁
16 排気弁
17 主燃焼室
18 副室
19 点火プラグ
20 シリンダヘッド
21 クランク軸
22 発電機
23 給気マニホールド
24 排気マニホールド
25 燃料ヘッダー
26 燃料供給弁
28 燃料供給管(枝管)
29 燃料供給管
31 気体燃料貯留装置
32 遮断弁
33 レギュレータ
34 絞り
35 過給機
36 脱臭脱硝装置
37 ボイラ
38 消音機
40 エンジン制御装置
41 回転位相計
42 圧力センサ
43 電磁石
44 バネ
45 弁体
46 弁座
50 異常発信装置
51 振動センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Gas engine 11 Engine cylinder 12 Piston 13 Supply port 14 Exhaust port 15 Supply valve 16 Exhaust valve 17 Main combustion chamber 18 Subchamber 19 Spark plug 20 Cylinder head 21 Crankshaft 22 Generator 23 Supply manifold 24 Exhaust manifold 25 Fuel Header 26 Fuel supply valve 28 Fuel supply pipe (branch pipe)
29 Fuel supply pipe 31 Gaseous fuel storage device 32 Shut-off valve 33 Regulator 34 Restriction 35 Supercharger 36 Deodorization denitration device 37 Boiler 38 Silencer 40 Engine control device 41 Rotation phase meter 42 Pressure sensor 43 Electromagnet 44 Spring 45 Valve body 46 Valve seat 50 Abnormal transmission device 51 Vibration sensor

Claims (7)

ガスエンジンにおいて気体燃料を給気ポートに供給する燃料供給弁の異常を検知する異常検知装置であって、
前記燃料供給弁に設置した振動センサと、
前記燃料供給弁の開閉タイミングを表示する信号を供給するサイクル位相信号供給装置と、
前記振動センサから供給される振動測定信号と前記燃料供給弁の開閉タイミングを表示する信号を入力し前記燃料供給弁の開閉に伴う振動を判別し該判別された振動に基づいて前記燃料供給弁の異常を判定して異常信号を出力する異常発信装置と、を備えることを特徴とする
ガスエンジンにおける燃料供給弁の異常検知装置。
An abnormality detection device that detects an abnormality of a fuel supply valve that supplies gaseous fuel to an intake port in a gas engine,
A vibration sensor installed in the fuel supply valve;
A cycle phase signal supply device for supplying a signal indicating the opening and closing timing of the fuel supply valve;
A vibration measurement signal supplied from the vibration sensor and a signal indicating the opening / closing timing of the fuel supply valve are input to determine a vibration associated with the opening / closing of the fuel supply valve. Based on the determined vibration, the fuel supply valve An abnormality transmission device for judging abnormality and outputting an abnormality signal, An abnormality detection device for a fuel supply valve in a gas engine.
前記サイクル位相信号供給装置が前記ガスエンジンのエンジン制御装置であって、前記燃料供給弁の開閉タイミングを表示する信号が、前記エンジン制御装置から入力する前記燃料供給弁の開閉指令信号であることを特徴とする
請求項1記載のガスエンジンにおける燃料供給弁の異常検知装置。
The cycle phase signal supply device is an engine control device of the gas engine, and the signal indicating the opening / closing timing of the fuel supply valve is an open / close command signal of the fuel supply valve input from the engine control device. The abnormality detection device for a fuel supply valve in a gas engine according to claim 1.
前記サイクル位相信号供給装置が前記ガスエンジンのクランク軸の回転位相を検出する回転位相計であって、前記燃料供給弁の開閉タイミングを表示する信号が、該回転位相計から直接にあるいはエンジン制御装置を介して間接に供給されることを特徴とする
請求項1記載のガスエンジンにおける燃料供給弁の異常検知装置。
The cycle phase signal supply device is a rotation phase meter that detects the rotation phase of the crankshaft of the gas engine, and the signal that indicates the opening / closing timing of the fuel supply valve is directly from the rotation phase meter or the engine control device. The abnormality detection device for a fuel supply valve in a gas engine according to claim 1, wherein the abnormality detection device is supplied indirectly through a gas engine.
前記異常発信装置は、前記燃料供給弁の開閉に伴う振動が所定の閾値以下の値になったときに前記燃料供給弁の異常と判定することを特徴とする
請求項1から3のいずれか1項に記載のガスエンジンにおける燃料供給弁の異常検知装置。
4. The abnormality transmitting device determines that the fuel supply valve is abnormal when vibration associated with opening and closing of the fuel supply valve becomes a value equal to or less than a predetermined threshold value. An abnormality detection device for a fuel supply valve in the gas engine according to the item.
前記異常発信装置は、前記燃料供給弁の開閉に伴う振動がそれ以前のものと比較して所定の値以上に低下したときに前記燃料供給弁の異常と判定することを特徴とする
請求項1から3のいずれか1項に記載のガスエンジンにおける燃料供給弁の異常検知装置。
2. The abnormality transmission device determines that the fuel supply valve is abnormal when a vibration associated with opening and closing of the fuel supply valve has decreased to a predetermined value or more as compared with a previous one. The abnormality detection apparatus for the fuel supply valve in the gas engine according to any one of claims 1 to 3.
ガスエンジンにおいて気体燃料を給気ポートに供給する燃料供給弁の異常を検知する異常検知方法であって、
前記燃料供給弁の開閉タイミングにおいて検出する該燃料供給弁の振動強度が所定値以下まで低下したときにまたはそれまでの値と比較して所定の値以上低下したとき、前記燃料供給弁の異常と判定して異常検知信号を出力することを特徴とする
ガスエンジンにおける燃料供給弁の異常検知方法。
An abnormality detection method for detecting an abnormality in a fuel supply valve that supplies gaseous fuel to an intake port in a gas engine,
When the vibration intensity of the fuel supply valve detected at the opening / closing timing of the fuel supply valve decreases to a predetermined value or less, or when the fuel intensity decreases to a predetermined value or more compared to the previous value, the abnormality of the fuel supply valve An abnormality detection method for a fuel supply valve in a gas engine, characterized in that an abnormality detection signal is output after determination.
請求項1から5のいずれか1項に記載の燃料供給弁の異常検知装置を備えたガスエンジン。   A gas engine comprising the fuel supply valve abnormality detection device according to any one of claims 1 to 5.
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