JP2019197034A

JP2019197034A - Internal combustion engine and power generation system

Info

Publication number: JP2019197034A
Application number: JP2018092588A
Authority: JP
Inventors: 三千雄小野塚; Michio Onozuka; 大輔小森; Daisuke Komori; 陽昌北村; Harumasa Kitamura; 早紀矢渡辺; Sakiya Watanabe; 恒高柳; Hisashi Takayanagi
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2019-11-14

Abstract

【課題】ノックセンサの出力信号を正しく検出することのできる内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関は、複数の気筒を具備する内燃機関本体と、前記複数の気筒のそれぞれに設けられたノックセンサと、増幅回路を有する制御基板と、前記ノックセンサの各々と前記制御基板とを接続する長さの異なる複数のケーブルと、を備え、前記増幅回路は、複数の前記ケーブルごとに、前記ケーブルを介して前記ノックセンサの第１出力端子に接続される第１のチャージアンプ、前記ケーブルを介して前記ノックセンサの第２出力端子に接続される第２のチャージアンプ、前記第１のチャージアンプの出力及び前記第２のチャージアンプの出力を入力とする差動アンプ、を備える。【選択図】図１An internal combustion engine capable of accurately detecting an output signal of a knock sensor is provided. An internal combustion engine includes an internal combustion engine body having a plurality of cylinders, knock sensors provided in each of the plurality of cylinders, a control board having an amplification circuit, each of the knock sensors and the control board. And a plurality of cables having different lengths for connecting to each other, wherein the amplifier circuit includes, for each of the plurality of cables, a first charge amplifier connected to the first output terminal of the knock sensor via the cables. A second charge amplifier connected to the second output terminal of the knock sensor via the cable, and a differential amplifier having the output of the first charge amplifier and the output of the second charge amplifier as inputs. Prepare [Selection diagram] Figure 1

Description

本発明は、内燃機関及び発電システムに関する。 The present invention relates to an internal combustion engine and a power generation system.

さまざまなシステムにおいてセンサが使用されている。センサが対象とする物理量を正しく検出するには、配線やノイズなどの測定環境からの影響を低減する必要がある。
特許文献１には、関連する技術として、２つのチャージアンプ回路の出力の差分と取り、１つの圧電素子に印加されたコモンモードノイズを相殺する渦流量計に係る技術が記載されている。 Sensors are used in various systems. In order to correctly detect the physical quantity targeted by the sensor, it is necessary to reduce the influence from the measurement environment such as wiring and noise.
Patent Document 1 describes a technique related to a vortex flow meter that takes the difference between outputs of two charge amplifier circuits as a related technique and cancels common mode noise applied to one piezoelectric element.

特許第３４７８３７５号公報Japanese Patent No. 3478375

ところで、発電を行う発電システムにおいて発電機の動力源として使用される内燃機関は複数のシリンダーを備える（すなわち多気筒である）ことが多い。内燃機関では着火タイミングを制御し燃焼を制御している。しかしながら、例えば、シリンダー内の気体の圧縮が通常よりも強くなると吸気が高温になり自然発火が生じ、着火タイミングとは異なるタイミングで燃焼することで、ノッキングと呼ばれる現象が起こることがある。ノッキングが起こった場合、シリンダーが振動する。そのため、内燃機関では、ノッキングを検出するために、シリンダーの振動を検出するノックセンサと呼ばれるセンサがシリンダーごとに設けられることがある。
ノックセンサの出力信号は、差動出力であるためコモンモードノイズの影響を受けやすい。また、ノックセンサの出力信号を単純に電圧に変換した後、その電圧を伝送する配線長が長い場合、配線長による電圧変化の影響を受けやすい。また、その電圧を伝送する配線長がノックセンサごとにばらつきがある場合、その配線長のばらつきの影響により、シリンダーがほぼ等しく振動する場合であっても、各ノックセンサが異なる振動として検出することになる。
そこで、内燃機関におけるノッキングを検出する場合、検出対象の物理量である振動、すなわちノックセンサの出力信号を正しく検出することのできる技術が求められている。 By the way, an internal combustion engine used as a power source of a generator in a power generation system that generates electric power often includes a plurality of cylinders (that is, a multi-cylinder). In an internal combustion engine, ignition timing is controlled to control combustion. However, for example, when the compression of the gas in the cylinder becomes stronger than usual, the intake air becomes hot and spontaneous ignition occurs, and a phenomenon called knocking may occur due to combustion at a timing different from the ignition timing. When knocking occurs, the cylinder vibrates. Therefore, in an internal combustion engine, in order to detect knocking, a sensor called a knock sensor that detects vibration of the cylinder may be provided for each cylinder.
Since the output signal of the knock sensor is a differential output, it is easily affected by common mode noise. Further, when the output signal of the knock sensor is simply converted into a voltage and then the wiring length for transmitting the voltage is long, the knock sensor is easily affected by a voltage change due to the wiring length. Also, if the length of the wiring that transmits the voltage varies among knock sensors, even if the cylinder vibrates almost equally due to the variation in the wiring length, each knock sensor must detect it as a different vibration. become.
Therefore, when knocking in an internal combustion engine is detected, a technique capable of correctly detecting a vibration that is a physical quantity to be detected, that is, an output signal of a knock sensor is required.

本発明は、上記の課題を解決することのできる内燃機関及び発電システムを提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide an internal combustion engine and a power generation system that can solve the above-described problems.

本発明の第１の態様によれば、内燃機関は、複数の気筒を具備する内燃機関本体と、前記複数の気筒のそれぞれに設けられたノックセンサと、増幅回路を有する制御基板と、前記ノックセンサの各々と前記制御基板とを接続する長さの異なる複数のケーブルと、を備え、前記増幅回路は、複数の前記ケーブルごとに、前記ケーブルを介して前記ノックセンサの第１出力端子に接続される第１のチャージアンプ、前記ケーブルを介して前記ノックセンサの第２出力端子に接続される第２のチャージアンプ、前記第１のチャージアンプの出力及び前記第２のチャージアンプの出力を入力とする差動アンプ、を備える。 According to a first aspect of the present invention, an internal combustion engine includes an internal combustion engine body having a plurality of cylinders, a knock sensor provided in each of the plurality of cylinders, a control board having an amplifier circuit, and the knock A plurality of cables having different lengths connecting each of the sensors and the control board, and the amplification circuit is connected to the first output terminal of the knock sensor via the cables for each of the plurality of cables. The first charge amplifier, the second charge amplifier connected to the second output terminal of the knock sensor via the cable, the output of the first charge amplifier and the output of the second charge amplifier are input. A differential amplifier.

本発明の第２の態様によれば、第１の態様における内燃機関において、前記増幅回路は、さらに、前記差動アンプの出力の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタ、を備えるものであってもよい。 According to the second aspect of the present invention, in the internal combustion engine according to the first aspect, the amplifier circuit may further include a band-pass filter that passes the frequency band of the output of the differential amplifier. Good.

本発明の第３の態様によれば、第１の態様または第２の態様における内燃機関において、前記制御基板は、前記増幅回路の出力信号に基づいて、ノッキングが発生したか否かを判定する判定部、を備えるものであってもよい。 According to a third aspect of the present invention, in the internal combustion engine according to the first aspect or the second aspect, the control board determines whether or not knocking has occurred based on an output signal of the amplifier circuit. The determination part may be provided.

本発明の第４の態様によれば、第３の態様における内燃機関において、前記判定部は、前記増幅回路の出力信号の振幅がノッキングが発生したと判定する振幅のしきい値以下であると判定した場合に、ノッキングが発生していないと判定し、前記増幅回路の出力信号の振幅が前記しきい値を超えたと判定した場合に、ノッキングが発生していると判定するものであってもよい。 According to a fourth aspect of the present invention, in the internal combustion engine according to the third aspect, the determination unit has an amplitude of an output signal of the amplification circuit equal to or less than an amplitude threshold value for determining that knocking has occurred. If it is determined that knocking has not occurred, and if it is determined that the amplitude of the output signal of the amplifier circuit has exceeded the threshold value, it may be determined that knocking has occurred Good.

本発明の第５の態様によれば、第１の態様から第４の態様の何れか１つの内燃機関において、前記制御基板は、ノッキングが発生していると判定した場合、前記内燃機関本体における燃料の着火タイミング、または、内燃機関本体に供給される燃料量を補正する補正部、を備えるものであってもよい。 According to a fifth aspect of the present invention, in the internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, when the control board determines that knocking has occurred, You may provide the correction | amendment part which correct | amends the ignition timing of a fuel, or the amount of fuel supplied to an internal combustion engine main body.

本発明の第６の態様によれば、発電システムは、第１の態様から第３の態様の何れか１つの内燃機関と、前記内燃機関によって生成されたエネルギーを動力源として発電する発電機と、を備える。 According to a sixth aspect of the present invention, a power generation system includes an internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, and a generator that generates power using the energy generated by the internal combustion engine as a power source. .

本発明の実施形態による内燃機関及び発電システムによれば、ノックセンサの検出対象である振動を正しく検出することができる。 According to the internal combustion engine and the power generation system according to the embodiment of the present invention, it is possible to correctly detect the vibration that is the detection target of the knock sensor.

本発明の一実施形態による発電システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power generation system by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による増幅回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the amplifier circuit by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による発電システムの処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow of the electric power generation system by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による発電システムの比較対象となる発電システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power generation system used as the comparison object of the electric power generation system by one Embodiment of this invention. 少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the computer which concerns on at least 1 embodiment.

＜実施形態＞
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
本発明の一実施形態による発電システムについて説明する。
図１は、本発明の一実施形態による発電システム１の構成を示す図である。発電システム１は、図１に示すように、内燃機関１０、発電機２０を備える。発電システム１は、内燃機関１０における燃焼によって得られるエネルギーを動力源として発電機２０を回転させることにより発電するシステムである。 <Embodiment>
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
A power generation system according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power generation system 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the power generation system 1 includes an internal combustion engine 10 and a generator 20. The power generation system 1 is a system that generates electric power by rotating a generator 20 using energy obtained by combustion in the internal combustion engine 10 as a power source.

内燃機関１０は、内燃機関本体１０１、制御基板１０２、ケーブル１０３ａ１、１０３ａ２、・・・、１０３ａｎを備える。ケーブル１０３ａ１、１０３ａ２、・・・、１０３ａｎを総称してケーブル１０３と呼ぶ。
内燃機関本体１０１は、シリンダー（気筒）１０１１ａ１、１０１１ａ２、・・・、１０１１ａｎ、ノックセンサ１０１２ａ１、１０１２ａ２、・・・、１０１２ａｎを備える。シリンダー１０１１ａ１、１０１１ａ２、・・・、１０１１ａｎを総称してシリンダー１０１１と呼ぶ。ノックセンサ１０１２ａ１、１０１２ａ２、・・・、１０１２ａｎを総称してノックセンサ１０１２と呼ぶ。 The internal combustion engine 10 includes an internal combustion engine main body 101, a control board 102, cables 103a1, 103a2,. The cables 103a1, 103a2,..., 103an are collectively referred to as a cable 103.
The internal combustion engine body 101 includes cylinders 1011 a 1, 1011 a 2,..., 1011 an and knock sensors 1012 a 1, 1012 a 2,. The cylinders 1011a1, 1011a2,..., 1011an are collectively referred to as a cylinder 1011. Knock sensors 1012a1, 1012a2,..., 1012an are collectively referred to as knock sensor 1012.

内燃機関本体１０１は、例えば、各シリンダー１０１１内でガスを燃焼させて各シリンダー１０１１内でピストン（図示せず）を上下に動かすことでクランクシャフト（図示せず）を回転させ、回転エネルギーを得る。 For example, the internal combustion engine body 101 burns gas in each cylinder 1011 and moves a piston (not shown) up and down in each cylinder 1011 to rotate a crankshaft (not shown) to obtain rotational energy. .

ノックセンサ１０１２は、シリンダー１０１１におけるノッキングを検出するセンサである。ノッキングとは、シリンダー１０１１において異常な振動が起こることである。ノッキングが起こる原因としては、例えば、ガスの燃料によるシリンダー１０１１内の気体の圧縮が通常よりも強くなると吸気が高温になり自然発火し、この自然発火によりエンジン本来の着火タイミングよりも早くガスが燃焼を開始することなどが考えられる。
ノックセンサ１０１２は、各シリンダー１０１１に設けられ、そのシリンダー１０１１における振動を検出する。具体的には、ノックセンサ１０１２ａ１は、シリンダー１０１１ａ１に設けられ、シリンダー１０１１ａにおける振動を検出する。また、ノックセンサ１０１２ａ２は、シリンダー１０１１ａ２に設けられ、シリンダー１０１１ａ２における振動を検出する。また、ノックセンサ１０１２ａｎは、シリンダー１０１１ａｎに設けられ、シリンダー１０１１ａｎにおける振動を検出する。ノックセンサ１０１２は、第１出力端子、第２出力を有し、検出した振動の大きさに応じた電荷量を有する電気信号が第１出力端子と第２出力端子のそれぞれから出力される。なお、振動が検出されない場合に第１出力端子と第２出力端子とから出力される電荷量は、誤差の範囲内で等しい電荷量である。また、振動が検出される場合には、振動が検出されない場合に出力される電荷量を基準に比べて、第１出力端子から出力される電荷量が多い場合には第２出力端子から出力される電荷量は少なく、第１出力端子から出力される電荷量が少ない場合には第２出力端子から出力される電荷量は多い。すなわち、第１出力端子と第２出力端子とから出力される電荷量は、振動が検出されない場合に出力される電荷量を基準に、互いに増減が逆となる。 Knock sensor 1012 is a sensor that detects knocking in cylinder 1011. Knocking means that abnormal vibration occurs in the cylinder 1011. As a cause of the knocking, for example, when the compression of the gas in the cylinder 1011 by the gas fuel becomes stronger than usual, the intake air becomes hot and spontaneously ignites, and the gas burns earlier than the original ignition timing by the spontaneous ignition. It may be possible to start.
Knock sensor 1012 is provided in each cylinder 1011 and detects vibration in cylinder 1011. Specifically, knock sensor 1012a1 is provided in cylinder 1011a1, and detects vibration in cylinder 1011a. The knock sensor 1012a2 is provided in the cylinder 1011a2 and detects vibration in the cylinder 1011a2. The knock sensor 1012an is provided in the cylinder 1011an and detects vibration in the cylinder 1011an. Knock sensor 1012 has a first output terminal and a second output, and an electrical signal having a charge amount corresponding to the detected magnitude of vibration is output from each of the first output terminal and the second output terminal. Note that the amount of charge output from the first output terminal and the second output terminal when vibration is not detected is the same amount of charge within an error range. In addition, when vibration is detected, the amount of charge output when vibration is not detected is compared with the reference, and when the amount of charge output from the first output terminal is large, it is output from the second output terminal. When the amount of charge output is small and the amount of charge output from the first output terminal is small, the amount of charge output from the second output terminal is large. That is, the amount of charge output from the first output terminal and the second output terminal is oppositely increased or decreased on the basis of the amount of charge output when vibration is not detected.

制御基板１０２は、ノックセンサ１０１２の出力する電気信号を増幅し、増幅した信号に基づいて内燃機関本体１０１の動作を制御する制御基板である。制御基板１０２は、増幅回路１０２１ａ１、１０２１ａ２、・・・、１０２１ａｎ、制御回路１０２２（判定部の一例、補正部の一例）を備える。増幅回路１０２１ａ１、１０２１ａ２、・・・、１０２１ａｎを総称して増幅回路１０２１と呼ぶ。 The control board 102 is a control board that amplifies the electrical signal output from the knock sensor 1012 and controls the operation of the internal combustion engine body 101 based on the amplified signal. The control board 102 includes amplification circuits 1021a1, 1021a2,..., 1021an, and a control circuit 1022 (an example of a determination unit and an example of a correction unit). The amplifier circuits 1021a1, 1021a2,..., 1021an are collectively referred to as an amplifier circuit 1021.

各増幅回路１０２１は、図２に示すように、第１チャージアンプ１１０、第２チャージアンプ１２０、差動アンプ１３０、ゲインアンプ１４０、バンドパスフィルタ１５０を備える。 As shown in FIG. 2, each amplifier circuit 1021 includes a first charge amplifier 110, a second charge amplifier 120, a differential amplifier 130, a gain amplifier 140, and a band pass filter 150.

第１チャージアンプ１１０は、図２に示すように、オペアンプ１１０１、抵抗１１０２、１１０３、キャパシタ１１０４を備える。オペアンプ１１０１の正転入力端子には、抵抗１１０２の第１端子が接続される。オペアンプ１１０１の反転入力端子には、ノックセンサ１０１２の第１出力端子、抵抗１１０３の第１端子、キャパシタ１１０４の第１端子が接続される。オペアンプ１１０１の出力端子には、抵抗１１０３の第２端子、キャパシタ１１０４の第２端子が接続される。抵抗１１０２の第２端子は、グラウンドＧＮＤに接続される。
第１チャージアンプ１１０は、入力した電荷の総量（電流の積分値）に比例する信号を出力する回路である。第１チャージアンプ１１０は、ノックセンサ１０１２の第１出力端子から出力される電気信号をケーブル１０３を介して反転入力端子で受ける。第１チャージアンプ１１０は、受けた電気信号を、抵抗１１０３とキャパシタ１１０４とからなる積分回路により電荷の総量に比例する信号に変換する。このとき、第１チャージアンプ１１０は、ケーブル１０３の長さに依存することなく、受けた電気信号を電荷の総量に比例する信号に変換することができる。第１チャージアンプ１１０は、変換後の信号を差動アンプ１３０に出力する。 As shown in FIG. 2, the first charge amplifier 110 includes an operational amplifier 1101, resistors 1102 and 1103, and a capacitor 1104. The first terminal of the resistor 1102 is connected to the normal input terminal of the operational amplifier 1101. The inverting input terminal of the operational amplifier 1101 is connected to the first output terminal of the knock sensor 1012, the first terminal of the resistor 1103, and the first terminal of the capacitor 1104. The output terminal of the operational amplifier 1101 is connected to the second terminal of the resistor 1103 and the second terminal of the capacitor 1104. A second terminal of the resistor 1102 is connected to the ground GND.
The first charge amplifier 110 is a circuit that outputs a signal that is proportional to the total amount of input charges (integrated value of current). First charge amplifier 110 receives an electrical signal output from the first output terminal of knock sensor 1012 at the inverting input terminal via cable 103. The first charge amplifier 110 converts the received electrical signal into a signal that is proportional to the total amount of charges by an integrating circuit including a resistor 1103 and a capacitor 1104. At this time, the first charge amplifier 110 can convert the received electrical signal into a signal proportional to the total amount of charges without depending on the length of the cable 103. The first charge amplifier 110 outputs the converted signal to the differential amplifier 130.

第２チャージアンプ１２０は、図２に示すように、オペアンプ１２０１、抵抗１２０２、１２０３、キャパシタ１２０４を備える。オペアンプ１２０１の正転入力端子には、抵抗１２０２の第１端子が接続される。オペアンプ１２０１の反転入力端子には、ノックセンサ１０１２の第２出力端子、抵抗１２０３の第１端子、キャパシタ１２０４の第１端子が接続される。オペアンプ１２０１の出力端子には、抵抗１２０３の第２端子、キャパシタ１２０４の第２端子が接続される。抵抗１２０２の第２端子は、グラウンドＧＮＤに接続される。
第２チャージアンプ１２０は、第１チャージアンプ１１０と同様に、入力した電荷の総量（電流の積分値）に比例する信号を出力する回路である。第２チャージアンプ１２０は、ノックセンサ１０１２の第２出力端子から出力される電気信号をケーブル１０３を介して反転入力端子で受ける。第２チャージアンプ１２０は、受けた電気信号を、抵抗１２０３とキャパシタ１２０４とからなる積分回路により電荷の総量に比例する信号に変換する。このとき、第２チャージアンプ１２０は、ケーブル１０３の長さに依存することなく、受けた電気信号を電荷の総量に比例する信号に変換する。第２チャージアンプ１２０は、変換後の信号を差動アンプ１３０に出力する。
なお、第２チャージアンプ１２０の回路定数は、第１チャージアンプ１１０の回路定数とほぼ等しくする。また、第２チャージアンプ１２０の回路定数と第１チャージアンプ１１０の回路定数は、固定値である。 As shown in FIG. 2, the second charge amplifier 120 includes an operational amplifier 1201, resistors 1202 and 1203, and a capacitor 1204. The first terminal of the resistor 1202 is connected to the normal input terminal of the operational amplifier 1201. The inverting input terminal of the operational amplifier 1201 is connected to the second output terminal of the knock sensor 1012, the first terminal of the resistor 1203, and the first terminal of the capacitor 1204. The output terminal of the operational amplifier 1201 is connected to the second terminal of the resistor 1203 and the second terminal of the capacitor 1204. A second terminal of the resistor 1202 is connected to the ground GND.
Similar to the first charge amplifier 110, the second charge amplifier 120 is a circuit that outputs a signal proportional to the total amount of input charges (integrated value of current). Second charge amplifier 120 receives an electrical signal output from the second output terminal of knock sensor 1012 at the inverting input terminal via cable 103. The second charge amplifier 120 converts the received electrical signal into a signal proportional to the total amount of charges by an integrating circuit including a resistor 1203 and a capacitor 1204. At this time, the second charge amplifier 120 converts the received electrical signal into a signal proportional to the total amount of charges without depending on the length of the cable 103. The second charge amplifier 120 outputs the converted signal to the differential amplifier 130.
The circuit constant of the second charge amplifier 120 is substantially equal to the circuit constant of the first charge amplifier 110. The circuit constant of the second charge amplifier 120 and the circuit constant of the first charge amplifier 110 are fixed values.

差動アンプ１３０は、図２に示すように、オペアンプ１３０１、抵抗１３０２、１３０３、１３０４、１３０５を備える。オペアンプ１３０１の正転入力端子には、抵抗１３０２の第１端子、抵抗１３０３の第１端子が接続される。オペアンプ１３０１の反転入力端子には、抵抗１３０４の第１端子、抵抗１３０５の第１端子が接続される。オペアンプ１３０１の出力端子には、抵抗１３０５の第２端子が接続される。抵抗１３０２の第２端子は、第１チャージアンプ１１０の出力端子に接続される。抵抗１３０３の第２端子は、グラウンドＧＮＤに接続される。抵抗１３０４の第２端子は、第２チャージアンプ１２０の出力端子に接続される。
差動アンプ１３０は、第１チャージアンプ１１０の出力と第２チャージアンプ１２０の出力とを差動入力信号として、その差動入力信号を増幅し、増幅後の信号をゲインアンプ１４０に出力する。差動アンプ１３０は、差動入力信号を増幅する。この差動アンプ１３０によって、同相信号除去比（Ｃｏｍｍｏｎ−ＭｏｄｅＲｅｊｅｃｔｉｏｎＲａｔｉｏ、ＣＭＲＲ）が向上する。
なお、抵抗１３０２の抵抗値は、抵抗１３０４の抵抗値とほぼ等しくする。また、抵抗１３０３の抵抗値は、抵抗１３０５の抵抗値とほぼ等しくする。また、抵抗１３０２、１３０３、１３０４、１３０５それぞれの抵抗値は、固定値である。 As shown in FIG. 2, the differential amplifier 130 includes an operational amplifier 1301 and resistors 1302, 1303, 1304, and 1305. The normal input terminal of the operational amplifier 1301 is connected to the first terminal of the resistor 1302 and the first terminal of the resistor 1303. A first terminal of the resistor 1304 and a first terminal of the resistor 1305 are connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 1301. The second terminal of the resistor 1305 is connected to the output terminal of the operational amplifier 1301. A second terminal of the resistor 1302 is connected to the output terminal of the first charge amplifier 110. A second terminal of the resistor 1303 is connected to the ground GND. The second terminal of the resistor 1304 is connected to the output terminal of the second charge amplifier 120.
The differential amplifier 130 uses the output of the first charge amplifier 110 and the output of the second charge amplifier 120 as a differential input signal, amplifies the differential input signal, and outputs the amplified signal to the gain amplifier 140. The differential amplifier 130 amplifies the differential input signal. The differential amplifier 130 improves the common-mode rejection ratio (Common-Mode Rejection Ratio, CMRR).
Note that the resistance value of the resistor 1302 is substantially equal to the resistance value of the resistor 1304. In addition, the resistance value of the resistor 1303 is substantially equal to the resistance value of the resistor 1305. The resistance values of the resistors 1302, 1303, 1304, and 1305 are fixed values.

ゲインアンプ１４０は、図２に示すように、オペアンプ１４０１、抵抗１４０２、１４０３、１４０４を備える。オペアンプ１４０１の正転入力端子には、抵抗１４０２の第１端子が接続される。オペアンプ１４０１の反転入力端子には、抵抗１４０３の第１端子、抵抗１４０４の第１端子が接続される。オペアンプ１４０１の出力端子には、抵抗１４０３の第２端子が接続される。抵抗１４０２の第２端子は、グラウンドＧＮＤに接続される。抵抗１４０４の第２端子は、差動アンプ１３０の出力端子に接続される。
ゲインアンプ１４０は、増幅回路１０２１の出力信号の振幅がノックセンサ１０１２の出力する電気信号の大きさに応じた所望の振幅となるように、増幅回路１０２１の出力信号を増幅する。ゲインアンプ１４０は、増幅後の信号をバンドパスフィルタ１５０に出力する。 As illustrated in FIG. 2, the gain amplifier 140 includes an operational amplifier 1401 and resistors 1402, 1403, and 1404. The first terminal of the resistor 1402 is connected to the normal input terminal of the operational amplifier 1401. The inverting input terminal of the operational amplifier 1401 is connected to the first terminal of the resistor 1403 and the first terminal of the resistor 1404. The second terminal of the resistor 1403 is connected to the output terminal of the operational amplifier 1401. A second terminal of the resistor 1402 is connected to the ground GND. A second terminal of the resistor 1404 is connected to the output terminal of the differential amplifier 130.
The gain amplifier 140 amplifies the output signal of the amplifier circuit 1021 so that the amplitude of the output signal of the amplifier circuit 1021 becomes a desired amplitude corresponding to the magnitude of the electrical signal output from the knock sensor 1012. Gain amplifier 140 outputs the amplified signal to bandpass filter 150.

バンドパスフィルタ１５０は、所定の周波数成分の信号のみを通過させる。所定の周波数成分とは、ノックセンサ１０１２が出力する電気信号に含まれる周波数を示す信号成分のことである。バンドパスフィルタ１５０は、ゲインアンプ１４０の出力する出力信号を受け、受けた信号のうちバンドパスフィルタ１５０が通過させることのできる周波数成分のみを通過させ、制御回路１０２２へ通過させた信号を出力する。 The band pass filter 150 passes only a signal having a predetermined frequency component. The predetermined frequency component is a signal component indicating a frequency included in the electrical signal output from knock sensor 1012. The band pass filter 150 receives the output signal output from the gain amplifier 140, passes only the frequency component that can be passed by the band pass filter 150 in the received signal, and outputs the signal passed to the control circuit 1022. .

制御回路１０２２は、各増幅回路１０２１から所定の周波数成分の信号を受ける。制御回路１０２２は、各増幅回路１０２１から受けた信号の振幅としきい値とを比較する。このしきい値は、ノッキングが起こったとき、すなわち、シリンダー１０１１が振動したときにノックセンサ１０１２が出力する電気信号の振幅によって決定される振幅値であり、ノッキングが起こったか否かを判定するための振幅値である。制御回路１０２２は、増幅回路１０２１から受けた信号の振幅がしきい値以下である場合、内燃機関本体１０１でノッキングが起こっていないと判定する。また、制御回路１０２２は、増幅回路１０２１から受けた信号の振幅がしきい値を超えた場合、その信号に対応するシリンダー１０１１でノッキングが起こったと判定する。制御回路１０２２は、シリンダー１０１１でノッキングが起こったと判定した場合、ガスの着火タイミングを補正する制御を行い、または、内燃機関本体１０１に供給されるガス燃料量などを補正する制御を行うことによって、ノッキングの発生を防止する。
発電機２０は、内燃機関１０によって生成されたエネルギーを動力源として回転することにより発電する。 The control circuit 1022 receives a signal having a predetermined frequency component from each amplifier circuit 1021. Control circuit 1022 compares the amplitude of the signal received from each amplifier circuit 1021 with a threshold value. This threshold value is an amplitude value determined by the amplitude of the electrical signal output from the knock sensor 1012 when knocking occurs, that is, when the cylinder 1011 vibrates, in order to determine whether knocking has occurred. Is the amplitude value. Control circuit 1022 determines that knocking has not occurred in internal combustion engine body 101 when the amplitude of the signal received from amplifier circuit 1021 is equal to or less than a threshold value. When the amplitude of the signal received from the amplifier circuit 1021 exceeds a threshold value, the control circuit 1022 determines that knocking has occurred in the cylinder 1011 corresponding to the signal. When it is determined that knocking has occurred in the cylinder 1011, the control circuit 1022 performs control for correcting the ignition timing of gas, or performs control for correcting the amount of gas fuel supplied to the internal combustion engine body 101, etc. Prevent knocking.
The generator 20 generates electricity by rotating with the energy generated by the internal combustion engine 10 as a power source.

次に、本発明の一実施形態による発電システム１の処理について説明する。
ここでは、図３に示す発電システム１の処理フローについて説明する。
なお、以下では、シリンダー１０１１ａ１に設けられたノックセンサ１０１２ａ１の出力信号を検出する場合を例に発電システム１の処理を説明するが、各シリンダー１０１１に設けられたノックセンサ１０１２についてもシリンダー１０１１ａ１に設けられたノックセンサ１０１２ａ１と同様に処理が行われる。 Next, processing of the power generation system 1 according to an embodiment of the present invention will be described.
Here, a processing flow of the power generation system 1 shown in FIG. 3 will be described.
In the following, the processing of the power generation system 1 will be described by taking as an example the case where the output signal of the knock sensor 1012a1 provided in the cylinder 1011a1 is detected. However, the knock sensor 1012 provided in each cylinder 1011 is also provided in the cylinder 1011a1. The same processing as that of knock sensor 1012a1 is performed.

ノックセンサ１０１２ａ１は、シリンダー１０１１ａ１の振動を検出し、その振動に応じた電荷量の電気信号を増幅回路１０２１ａ１に出力する（ステップＳ１）。例えば、シリンダー１０１１ａ１においてノッキングが起こっていない場合、ノックセンサ１０１２ａ１は、第１出力端子と第２出力端子とからほぼ等しい電荷量の電気信号を出力する。また、シリンダー１０１１ａ１においてノッキングが起こった場合、ノックセンサ１０１２ａ１は、第１出力端子と第２出力端子とからノックセンサ１０１２ａ１は、ノッキングが起こっていない場合に第１出力端子と第２出力端子とから出力する電荷量を基準として互いに増減が逆となる電気信号を出力する。具体的には、ノックセンサ１０１２ａ１は、ノッキングが起こった場合、第１出力端子からノッキングが起こっていない場合に比べて多い電荷の電気信号を出力し、第２出力端子からノッキングが起こっていない場合に比べて少ない電荷の電気信号を出力する。または、ノックセンサ１０１２ａ１は、ノッキングが起こった場合、第１出力端子からノッキングが起こっていない場合に比べて少ない電荷の電気信号を出力し、第２出力端子からノッキングが起こっていない場合に比べて多き電荷の電気信号を出力する。 Knock sensor 1012a1 detects the vibration of cylinder 1011a1, and outputs an electric signal having a charge amount corresponding to the vibration to amplifier circuit 1021a1 (step S1). For example, when knocking does not occur in the cylinder 1011a1, the knock sensor 1012a1 outputs an electric signal having substantially the same charge amount from the first output terminal and the second output terminal. When knocking occurs in the cylinder 1011a1, the knock sensor 1012a1 is connected to the first output terminal and the second output terminal. When the knock sensor 1012a1 is not knocked, the knock sensor 1012a1 is connected to the first output terminal and the second output terminal. Electric signals whose increase and decrease are opposite to each other are output with reference to the output charge amount. Specifically, when knocking occurs, knock sensor 1012a1 outputs an electrical signal having a larger charge than when knocking does not occur from the first output terminal, and when knocking does not occur from the second output terminal. It outputs an electric signal with less charge compared to. Alternatively, the knock sensor 1012a1 outputs an electric signal having a smaller charge when knocking occurs than when knocking does not occur from the first output terminal, and compared with when knocking does not occur from the second output terminal. An electric signal with a large charge is output.

第１チャージアンプ１１０は、ノックセンサ１０１２ａ１から電気信号を受ける（ステップＳ２）。第１チャージアンプ１１０は、受けた電気信号の電荷をキャパシタ１１０４に蓄えることによって、電気信号の電荷量に応じた大きさの電圧に変換する（ステップＳ３）。第１チャージアンプ１１０は、電気信号の電荷量に応じた大きさの電圧を差動アンプ１３０に出力する。なお、第１チャージアンプ１１０は、例えば、ノッキングが起こっていない時の電荷に比べて多い電荷の電気信号を受けた場合、ノッキングが起こっていない時に出力する電圧に比べて低い電圧を出力する。また、第１チャージアンプ１１０は、例えば、ノッキングが起こっていない時の電荷に比べて少ない電荷の電気信号を受けた場合、ノッキングが起こっていない時に出力する電圧に比べて高い電圧を出力する。 First charge amplifier 110 receives an electrical signal from knock sensor 1012a1 (step S2). The first charge amplifier 110 stores the received electric signal charge in the capacitor 1104, thereby converting it into a voltage having a magnitude corresponding to the electric signal charge amount (step S3). The first charge amplifier 110 outputs a voltage having a magnitude corresponding to the charge amount of the electric signal to the differential amplifier 130. The first charge amplifier 110 outputs a voltage lower than the voltage output when knocking does not occur, for example, when receiving an electrical signal having a charge larger than that when knocking does not occur. Further, for example, when the first charge amplifier 110 receives an electric signal having a smaller charge than the charge when no knocking occurs, the first charge amplifier 110 outputs a voltage higher than the voltage output when no knocking occurs.

また、第２チャージアンプ１２０は、ノックセンサ１０１２ａ１から電気信号を受ける（ステップＳ４）。第２チャージアンプ１２０は、受けた電気信号の電荷をキャパシタ１２０４に蓄えることによって、電気信号の電荷量に応じた大きさの電圧に変換する（ステップＳ５）。第２チャージアンプ１２０は、電気信号の電荷量に応じた大きさの電圧を差動アンプ１３０に出力する。なお、第２チャージアンプ１２０は、例えば、ノッキングが起こっていない時の電荷に比べて少ない電荷の電気信号を受けた場合、ノッキングが起こっていない時に出力する電圧に比べて高い電圧を出力する。また、第２チャージアンプ１２０は、例えば、ノッキングが起こっていない時の電荷に比べて多い電荷の電気信号を受けた場合、ノッキングが起こっていない時に出力する電圧に比べて低い電圧を出力する。
なお、増幅回路１０２１ａ１の差動入力端子に入力される電気信号がほぼ等しい場合、第１チャージアンプ１１０の出力する出力信号と第２チャージアンプ１２０の出力する出力信号は、ほぼ等しい。 The second charge amplifier 120 receives an electrical signal from the knock sensor 1012a1 (step S4). The second charge amplifier 120 stores the received electric signal charge in the capacitor 1204, thereby converting it into a voltage having a magnitude corresponding to the electric signal charge amount (step S5). The second charge amplifier 120 outputs a voltage having a magnitude corresponding to the charge amount of the electric signal to the differential amplifier 130. For example, when the second charge amplifier 120 receives an electric signal having a smaller charge than the charge when no knocking occurs, the second charge amplifier 120 outputs a voltage higher than the voltage output when no knocking occurs. In addition, for example, when the second charge amplifier 120 receives an electric signal having a larger amount of charge than the charge when knocking does not occur, the second charge amplifier 120 outputs a voltage lower than the voltage output when knocking does not occur.
When the electrical signals input to the differential input terminals of the amplifier circuit 1021a1 are substantially equal, the output signal output from the first charge amplifier 110 and the output signal output from the second charge amplifier 120 are substantially equal.

なお、上述のように、第１チャージアンプ１１０及び第２チャージアンプ１２０は、ノックセンサ１０１２ａ１の出力する電気信号の電荷量を電圧に変換する。そのため、ノックセンサ１０１２ａ１と増幅回路１０２１ａ１とを接続するケーブル１０３ａ１の長さに関わらず、第１チャージアンプ１１０及び第２チャージアンプ１２０は、ノックセンサ１０１２ａ１の出力する電気信号の電荷に応じた電圧を出力することができる。 As described above, the first charge amplifier 110 and the second charge amplifier 120 convert the electric charge amount of the electrical signal output from the knock sensor 1012a1 into a voltage. Therefore, regardless of the length of the cable 103a1 connecting the knock sensor 1012a1 and the amplifier circuit 1021a1, the first charge amplifier 110 and the second charge amplifier 120 have a voltage corresponding to the electric signal output from the knock sensor 1012a1. Can be output.

差動アンプ１３０は、第１チャージアンプ１１０と第２チャージアンプ１２０とから異なる電圧の信号を受ける。差動アンプ１３０は、第１チャージアンプ１１０から受けた電圧と第２チャージアンプ１２０から受けた電圧との差電圧を増幅する（ステップＳ６）。また、このとき、差動アンプ１３０は、第１チャージアンプ１１０から受けた電圧と第２チャージアンプ１２０から受けた電圧とに含まれるコモンモード電圧（同相成分の電圧）を打ち消している（ステップＳ７）。差動アンプ１３０は、増幅後の電圧をゲインアンプ１４０に出力する。なお、第１チャージアンプ１１０と第２チャージアンプ１２０の出力信号がほぼ等しい、すなわち、差動アンプ１３０の差動入力端子に入力される信号がほぼ等しい場合、差動アンプ１３０は、ノッキングが起こっていないときのバイアスによって定まる出力信号とほぼ等しい信号を出力する。また、第１チャージアンプ１１０から受けた電圧が第２チャージアンプ１２０から受けた電圧よりも高い電圧である場合、差動アンプ１３０は、ノッキングが起こっていない時に出力する電圧よりも高い電圧の信号を出力する。また、第１チャージアンプ１１０から受けた電圧が第２チャージアンプ１２０から受けた電圧よりも低い電圧である場合、差動アンプ１３０は、ノッキングが起こっていない時に出力する電圧よりも低い電圧の電圧信号を出力する。 The differential amplifier 130 receives signals having different voltages from the first charge amplifier 110 and the second charge amplifier 120. The differential amplifier 130 amplifies the difference voltage between the voltage received from the first charge amplifier 110 and the voltage received from the second charge amplifier 120 (step S6). At this time, the differential amplifier 130 cancels the common mode voltage (voltage of the in-phase component) included in the voltage received from the first charge amplifier 110 and the voltage received from the second charge amplifier 120 (step S7). ). The differential amplifier 130 outputs the amplified voltage to the gain amplifier 140. When the output signals of the first charge amplifier 110 and the second charge amplifier 120 are substantially equal, that is, when the signals input to the differential input terminals of the differential amplifier 130 are substantially equal, the differential amplifier 130 is knocked. A signal that is substantially equal to the output signal determined by the bias when not in operation is output. Further, when the voltage received from the first charge amplifier 110 is higher than the voltage received from the second charge amplifier 120, the differential amplifier 130 is a signal having a voltage higher than the voltage output when knocking does not occur. Is output. Further, when the voltage received from the first charge amplifier 110 is lower than the voltage received from the second charge amplifier 120, the differential amplifier 130 is a voltage having a voltage lower than the voltage output when knocking does not occur. Output a signal.

ゲインアンプ１４０は、差動アンプ１３０から電圧信号を受ける。ゲインアンプ１４０は、受けた電圧信号を増幅する（ステップＳ８）。ゲインアンプ１４０は、増幅後の電圧信号をバンドパスフィルタ１５０に出力する。 Gain amplifier 140 receives a voltage signal from differential amplifier 130. The gain amplifier 140 amplifies the received voltage signal (step S8). Gain amplifier 140 outputs the amplified voltage signal to bandpass filter 150.

バンドパスフィルタ１５０は、ゲインアンプ１４０から電圧信号を受ける。バンドパスフィルタ１５０は、受けた電圧信号のうち通過させる所定の周波数成分のみの電圧信号を通過させ（ステップＳ９）、その周波数成分のみの電圧信号を制御回路１０２２へ出力する（ステップＳ１０）。
なお、差動アンプ１３０の出力がノッキングが起こっていないときのバイアスによって定まる出力信号とほぼ等しい信号である場合、ゲインアンプ１４０及びバンドパスフィルタ１５０を介して出力する増幅回路１０２１ａ１の出力信号は、ノッキングが起こっていないときのバイアスによって定まる増幅回路１０２１ａ１の出力信号とほぼ等しい信号となる。すなわち、シリンダー１０１１ａ１においてノッキングが起こっていない場合、増幅回路１０２１ａ１の出力信号は、ノッキングが起こっていないときのバイアスによって定まる増幅回路１０２１ａ１の出力信号とほぼ等しい信号になる。 The band pass filter 150 receives a voltage signal from the gain amplifier 140. The band-pass filter 150 passes only a predetermined frequency component of the received voltage signal (step S9), and outputs the voltage signal of only the frequency component to the control circuit 1022 (step S10).
When the output of the differential amplifier 130 is a signal substantially equal to the output signal determined by the bias when knocking does not occur, the output signal of the amplifier circuit 1021a1 output through the gain amplifier 140 and the bandpass filter 150 is The signal is substantially equal to the output signal of the amplifier circuit 1021a1 determined by the bias when knocking does not occur. That is, when knocking does not occur in the cylinder 1011a1, the output signal of the amplifier circuit 1021a1 is substantially equal to the output signal of the amplifier circuit 1021a1 determined by the bias when knocking does not occur.

制御回路１０２２は、増幅回路１０２１ａ１から所定の周波数成分の電圧信号を受ける（ステップＳ１１）。制御回路１０２２は、受けた電圧信号の振幅としきい値とを比較する（ステップＳ１２）。このしきい値は、ノッキングが起こったとき、すなわち、シリンダー１０１１が振動したときにノックセンサ１０１２が出力する電気信号の振幅によって決定される振幅値であり、ノッキングが起こったか否かを判定するための振幅値である。制御回路１０２２は、増幅回路１０２１から受けた信号の振幅がしきい値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。 The control circuit 1022 receives a voltage signal having a predetermined frequency component from the amplifier circuit 1021a1 (step S11). The control circuit 1022 compares the amplitude of the received voltage signal with a threshold value (step S12). This threshold value is an amplitude value determined by the amplitude of the electrical signal output from the knock sensor 1012 when knocking occurs, that is, when the cylinder 1011 vibrates, in order to determine whether knocking has occurred. Is the amplitude value. Control circuit 1022 determines whether or not the amplitude of the signal received from amplifier circuit 1021 is equal to or smaller than a threshold value (step S13).

制御回路１０２２は、増幅回路１０２１から受けた信号の振幅がしきい値以下であると判定した場合（ステップＳ１３においてＮＯ）、内燃機関本体１０１でノッキングが起こっていないと判定し、ステップＳ１１の処理に戻る。
また、制御回路１０２２は、増幅回路１０２１から受けた信号の振幅がしきい値を超えたと判定した場合（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、その信号に対応するシリンダー１０１１でノッキングが起こったと判定する。制御回路１０２２は、シリンダー１０１１でノッキングが起こったと判定した場合、ガスの着火タイミングを制御し、または、内燃機関本体１０１に供給されるガス燃料量などを制御することによって、ノッキングの発生を防止する制御を行う（ステップＳ１４）。そして、制御回路１０２２は、ステップＳ１１の処理に戻る。 When control circuit 1022 determines that the amplitude of the signal received from amplifier circuit 1021 is equal to or smaller than the threshold value (NO in step S13), control circuit 1022 determines that knocking has not occurred in internal combustion engine body 101, and the process of step S11 is performed. Return to.
If control circuit 1022 determines that the amplitude of the signal received from amplifier circuit 1021 has exceeded the threshold (YES in step S13), control circuit 1022 determines that knocking has occurred in cylinder 1011 corresponding to the signal. When it is determined that knocking has occurred in the cylinder 1011, the control circuit 1022 prevents the occurrence of knocking by controlling the gas ignition timing or controlling the amount of gas fuel supplied to the internal combustion engine body 101. Control is performed (step S14). Then, the control circuit 1022 returns to the process of step S11.

以上、本発明の一実施形態による発電システム１について説明した。
本発明の一実施形態による発電システム１において、内燃機関１０は、複数のシリンダー１０１１（気筒）を具備する内燃機関本体１０１、内燃機関本体１０１の動作を制御する制御基板１０２、複数のシリンダー１０１１のそれぞれに設けられたノックセンサ１０１２、ノックセンサ１０１２の各々と制御基板１０２とを接続する長さの異なる複数のケーブル１０３、を備える。制御基板１０２は、複数のケーブル１０３ごとに、ケーブル１０３を介してノックセンサ１０１２の第１出力端子に接続される第１チャージアンプ１１０、ケーブル１０３を介してノックセンサ１０１２の第２出力端子に接続される第２チャージアンプ１２０、第１チャージアンプ１１０の出力及び第２チャージアンプ１２０の出力を入力とする差動アンプ１３０、を備える。
ところで、ノックセンサの出力信号は、ノイズや配線などの測定環境からの影響を受けやすい。そのため、本発明の一実施形態による発電システム１の比較対象となる、例えば、ノックセンサ１０１２の出力がケーブル１００の静電容量の影響を受ける発電システムの場合、図４に示すように各シリンダー１０１１に設けられたノックセンサ１０１２からそのノックセンサ１０１２の出力信号を増幅する増幅回路までの配線であるケーブル１００の長さをほぼ等しくする必要がある。
一方、本発明の一実施形態による発電システム１における第１チャージアンプ１１０及び第２チャージアンプ１２０は、ケーブル１０３を介して電荷が移動した後に、ノックセンサ１０１２ａ１の出力する電気信号の電荷量を電圧に変換する。そのため、ノックセンサ１０１２ａ１と増幅回路１０２１ａ１とを接続するケーブル１０３ａ１の長さに関わらず、第１チャージアンプ１１０及び第２チャージアンプ１２０は、ノックセンサ１０１２ａ１の出力する電気信号の電荷量に応じた電圧を出力することができる。また、差動アンプ１３０は、第１チャージアンプ１１０から受けた電圧と第２チャージアンプ１２０から受けた電圧とに含まれるコモンモード電圧（同相成分の電圧）を打ち消す。したがって、内燃機関１０は、内燃機関１０におけるノッキングを検出する場合、測定環境からの影響の大きいケーブル１０３（配線）や同相成分のノイズを低減することができる。また、内燃機関１０は、各ノックセンサ１０１２がほぼ等しい振動を検出した場合に、ほぼ等しい出力信号として検出することができる（すなわち、各ノックセンサ１０１２間の検出ばらつきを小さくすることができる。なお、比較対象の発電システムではケーブル１００の長さを最長のケーブルである６メートルに統一する必要があったのに対して、図１に示す本発明の一実施形態による発電システム１では、長さに３〜６メートルのばらつきのあるケーブル１０３ａ１〜１０３ａｎを使用してもノックセンサ１０１２の出力を検出することができることを実験により確認済みである。
よって、本発明の一実施形態による内燃機関１０は、ケーブル１０３の長さにばらつきがある場合、または、ケーブル１０３の長さがほぼ等しい場合の両方において、ノックセンサ１０１２の検出対象である振動、すなわちノックセンサ１０１２の出力信号を正しく検出することができる。
なお、発電システム１においてケーブル１０３の長さを必要な長さに制限した場合、最長のケーブル１０３に長さを統一する必要がないため、短いケーブル１０３（すなわち、材料が少ない分安価になる可能性のあるケーブル）を使用することができる。また、最長のケーブル１００に長さを統一した比較対象の発電システムでは必要であった、引き回したケーブル１００の部分を置く空間が発電システム１では不要になり、発電システム１ではシステムを小さくすることができる。また、発電システム１ではケーブル１０３の長さを気にせずにシステムを設計できるため、設計の自由度が高くなり、短納期などの利点から発電システム１の販売の機会を増やすことができる。 The power generation system 1 according to the embodiment of the present invention has been described above.
In the power generation system 1 according to the embodiment of the present invention, the internal combustion engine 10 includes an internal combustion engine body 101 having a plurality of cylinders 1011 (cylinders), a control board 102 that controls the operation of the internal combustion engine body 101, and a plurality of cylinders 1011. A knock sensor 1012 provided in each, and a plurality of cables 103 having different lengths for connecting each of the knock sensor 1012 and the control board 102 are provided. The control board 102 is connected to the first output terminal of the knock sensor 1012 via the cable 103 and the second output terminal of the knock sensor 1012 via the cable 103 for each of the plurality of cables 103. The second charge amplifier 120, and the differential amplifier 130 that receives the output of the first charge amplifier 110 and the output of the second charge amplifier 120 as inputs.
By the way, the output signal of the knock sensor is easily affected by the measurement environment such as noise and wiring. Therefore, for example, in the case of a power generation system in which the output of the knock sensor 1012 is affected by the capacitance of the cable 100, which is a comparison target of the power generation system 1 according to the embodiment of the present invention, each cylinder 1011 is illustrated in FIG. It is necessary to make the lengths of the cables 100, which are wiring lines from the knock sensor 1012 provided to the amplifier circuit for amplifying the output signal of the knock sensor 1012, substantially equal.
On the other hand, the first charge amplifier 110 and the second charge amplifier 120 in the power generation system 1 according to the embodiment of the present invention use the voltage of the electrical signal output from the knock sensor 1012a1 after the charge has moved through the cable 103 as a voltage. Convert to Therefore, regardless of the length of the cable 103a1 that connects the knock sensor 1012a1 and the amplifier circuit 1021a1, the first charge amplifier 110 and the second charge amplifier 120 have a voltage corresponding to the electric charge amount of the electrical signal output from the knock sensor 1012a1. Can be output. Differential amplifier 130 cancels the common mode voltage (the voltage of the in-phase component) included in the voltage received from first charge amplifier 110 and the voltage received from second charge amplifier 120. Therefore, when detecting knocking in the internal combustion engine 10, the internal combustion engine 10 can reduce the noise of the cable 103 (wiring) and the in-phase component having a large influence from the measurement environment. Further, the internal combustion engine 10 can detect an approximately equal output signal when each knock sensor 1012 detects substantially equal vibrations (that is, detection variations among the knock sensors 1012 can be reduced). In the power generation system to be compared, the length of the cable 100 needs to be unified to 6 meters which is the longest cable, whereas in the power generation system 1 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. It has been confirmed by experiments that the output of the knock sensor 1012 can be detected even when the cables 103a1 to 103an having variations of 3 to 6 meters are used.
Therefore, in the internal combustion engine 10 according to the embodiment of the present invention, the vibration that is the detection target of the knock sensor 1012 both when the length of the cable 103 varies and when the length of the cable 103 is substantially equal, That is, the output signal of knock sensor 1012 can be detected correctly.
In addition, when the length of the cable 103 is limited to a necessary length in the power generation system 1, it is not necessary to unify the length of the longest cable 103. Therefore, the short cable 103 (that is, the cost can be reduced due to less material). Cable). In addition, the power generation system 1 does not require a space for the portion of the cable 100 that has been routed, which is necessary for the power generation system of the comparison target in which the length of the longest cable 100 is unified. Can do. Moreover, since the system can be designed in the power generation system 1 without worrying about the length of the cable 103, the degree of freedom in design is increased, and the sales opportunities of the power generation system 1 can be increased due to advantages such as quick delivery.

また、本発明の一実施形態による内燃機関１０は、バンドパスフィルタ１５０を備える。このバンドパスフィルタ１５０の通過させる信号の周波数帯域をノックセンサ１０１２の出力信号の周波数帯域に設定することによって、内燃機関１０は、ノックセンサ１０１２の出力信号にとってノイズとなる、ノックセンサ１０１２の出力信号以外の周波数帯域の信号を除去することができる。
よって、本発明の一実施形態による内燃機関１０は、バンドパスフィルタ１５０を備えない場合に比べて、ノックセンサ１０１２の検出対象である振動、すなわちノックセンサ１０１２の出力信号をより正しく検出することができる。 The internal combustion engine 10 according to an embodiment of the present invention includes a band pass filter 150. By setting the frequency band of the signal passed through the band pass filter 150 to the frequency band of the output signal of the knock sensor 1012, the internal combustion engine 10 causes the output signal of the knock sensor 1012 to become noise. Signals in frequency bands other than can be removed.
Therefore, the internal combustion engine 10 according to the embodiment of the present invention can more correctly detect the vibration that is the detection target of the knock sensor 1012, that is, the output signal of the knock sensor 1012, as compared with the case where the bandpass filter 150 is not provided. it can.

なお、本発明の各実施形態における記憶部、その他の記憶装置等は、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部、その他の記憶装置等は、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。 Note that the storage unit and other storage devices in each embodiment of the present invention may be provided anywhere as long as appropriate information is transmitted and received. In addition, a plurality of storage units, other storage devices, and the like may exist in a range where appropriate information is transmitted and received, and data may be distributed and stored.

なお、本発明の実施形態における処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。例えば、図３に示した処理フローにおいて、ステップＳ２及びＳ３と、ステップＳ４及びＳ５は、説明の都合上このような順番として説明したが、ステップＳ２よりもステップＳ４の処理が早期に行われる可能性がある。 Note that the processing order of the processing according to the embodiment of the present invention may be changed within a range in which appropriate processing is performed. For example, in the processing flow shown in FIG. 3, steps S2 and S3 and steps S4 and S5 have been described in this order for convenience of description, but the processing of step S4 can be performed earlier than step S2. There is sex.

本発明の実施形態について説明したが、上述の制御回路１０２２、その他の制御装置は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータの具体例を以下に示す。
図５は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ５０は、図５に示すように、ＣＰＵ６０、メインメモリ７０、ストレージ８０、インターフェース９０を備える。
例えば、上述の制御回路１０２２、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ５０に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ８０に記憶されている。ＣＰＵ６０は、プログラムをストレージ８０から読み出してメインメモリ７０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ６０は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ７０に確保する。 Although the embodiment of the present invention has been described, the above-described control circuit 1022 and other control devices may have a computer system therein. The process described above is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the above process is performed by the computer reading and executing this program. A specific example of a computer is shown below.
FIG. 5 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a computer according to at least one embodiment.
As shown in FIG. 5, the computer 50 includes a CPU 60, a main memory 70, a storage 80, and an interface 90.
For example, each of the above-described control circuit 1022 and other control devices is mounted on the computer 50. The operation of each processing unit described above is stored in the storage 80 in the form of a program. The CPU 60 reads the program from the storage 80, expands it in the main memory 70, and executes the above processing according to the program. Further, the CPU 60 secures a storage area corresponding to each of the storage units described above in the main memory 70 according to the program.

ストレージ８０の例としては、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ８０は、コンピュータ５０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース９０または通信回線を介してコンピュータ５０に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ５０に配信される場合、配信を受けたコンピュータ５０が当該プログラムをメインメモリ７０に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ８０は、一時的でない有形の記憶媒体である。 Examples of the storage 80 include an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), a DVD-ROM (Digital Versatile Disc Ready Disc). And semiconductor memory. The storage 80 may be an internal medium directly connected to the bus of the computer 50, or may be an external medium connected to the computer 50 via the interface 90 or a communication line. When this program is distributed to the computer 50 through a communication line, the computer 50 that has received the distribution may develop the program in the main memory 70 and execute the above-described processing. In at least one embodiment, storage 80 is a non-transitory tangible storage medium.

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。 The program may realize part of the functions described above. Further, the program may be a so-called difference file (difference program) that can realize the above-described functions in combination with a program already recorded in the computer system.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例であり、発明の範囲を限定しない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、種々の省略、種々の置き換え、種々の変更を行ってよい。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are examples and do not limit the scope of the invention. These embodiments may be variously added, variously omitted, variously replaced, and variously changed without departing from the gist of the invention.

１・・・発電システム
１０・・・内燃機関
２０・・・発電機
５０・・・コンピュータ
６０・・・ＣＰＵ
７０・・・メインメモリ
８０・・・ストレージ
９０・・・インターフェース
１００、１０３、１０３ａ１、１０３ａ２、１０３ａｎ・・・ケーブル
１０１・・・内燃機関本体
１０２・・・制御基板
１１０・・・第１チャージアンプ
１２０・・・第２チャージアンプ
１３０・・・差動アンプ
１４０・・・ゲインアンプ
１５０・・・バンドパスフィルタ
１１０１、１２０１、１３０１、１４０１・・・オペアンプ
１１０２、１１０３、１２０２、１２０３、１３０２、１３０３、１３０４、１３０５、１４０２、１４０３、１４０４・・・抵抗
１１０４、１２０４・・・キャパシタ
１０１１、１０１１ａ１、１０１１ａ２、１０１１ａｎ・・・シリンダー
１０１２、１０１２ａ１、１０１２ａ２、１０１２ａｎ・・・ノックセンサ
１０２１、１０２１ａ１、１０２１ａ２、１０２１ａｎ・・・増幅回路
１０２２・・・制御回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power generation system 10 ... Internal combustion engine 20 ... Generator 50 ... Computer 60 ... CPU
70 ... main memory 80 ... storage 90 ... interface 100, 103, 103a1, 103a2, 103an ... cable 101 ... internal combustion engine body 102 ... control board 110 ... first charge amplifier 120 ... second charge amplifier 130 ... differential amplifier 140 ... gain amplifier 150 ... band-pass filters 1101, 1201, 1301, 1401 ... operational amplifiers 1102, 1103, 1202, 1203, 1302, and 1303 1304, 1305, 1402, 1403, 1404 ... Resistors 1104, 1204 ... Capacitors 1011, 1011a1, 1011a2, 1011an ... Cylinders 1012, 1012a1, 1012a2, 1012an ... Knock sensors 1021, 10 1a1,1021a2,1021an ··· amplification circuit 1022 ... control circuit

Claims

An internal combustion engine body having a plurality of cylinders;
A knock sensor provided in each of the plurality of cylinders;
A control board having an amplifier circuit;
A plurality of cables of different lengths connecting each of the knock sensors and the control board;
With
The amplification circuit is provided for each of the plurality of cables.
A first charge amplifier connected to the first output terminal of the knock sensor via the cable;
A second charge amplifier connected to the second output terminal of the knock sensor via the cable;
A differential amplifier having the output of the first charge amplifier and the output of the second charge amplifier as inputs;
Comprising
Internal combustion engine.

The amplifier circuit is
Furthermore, a band pass filter that passes the frequency band of the output of the differential amplifier,
An internal combustion engine according to claim 1.

The control board is
A determination unit that determines whether knocking has occurred based on the output signal of the amplifier circuit,
The internal combustion engine of Claim 1 or Claim 2 provided with these.

The determination unit
When it is determined that the amplitude of the output signal of the amplifier circuit is equal to or less than an amplitude threshold value for determining that knocking has occurred, it is determined that knocking has not occurred, and the amplitude of the output signal of the amplifier circuit is When it is determined that the threshold has been exceeded, it is determined that knocking has occurred.
The internal combustion engine according to claim 3.

The control board is
A correction unit that corrects the ignition timing of the fuel in the internal combustion engine body or the amount of fuel supplied to the internal combustion engine body when it is determined that knocking has occurred;
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, further comprising:

An internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
A generator for generating power using the energy generated by the internal combustion engine as a power source;
A power generation system comprising: