JP2003065142A - Engine misfire detecting device - Google Patents
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- Y02T10/40—Engine management systems
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、各種動力源などに
使用されるエンジンで、燃料の燃焼失敗を検出するエン
ジン失火検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an engine misfire detection device for detecting a fuel combustion failure in an engine used for various power sources.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、各種動力源としてエンジンが
使用されている。たとえば、比較的小容量のコージェネ
レーション設備では、動力源として都市ガスを燃料とす
るガスエンジンが使用され、得られる機械的仕事として
発電機を回転駆動し、排ガスを熱源としても利用するよ
うにしている。ガスエンジンは、複数の気筒を有し、各
気筒内でピストンが往復運動する際に燃料および空気の
吸入、燃焼および排出の過程を繰返す。燃焼は点火プラ
グによる着火で爆発的に行われ、燃焼圧力でピストンが
クランク軸を回し、回転出力を取出すことができる。2. Description of the Related Art Conventionally, engines have been used as various power sources. For example, in a cogeneration facility with a relatively small capacity, a gas engine that uses city gas as a power source is used as a power source, and the generated mechanical work drives a generator to rotate, and exhaust gas is also used as a heat source. There is. A gas engine has a plurality of cylinders, and repeats the processes of intake and combustion of fuel and air as the piston reciprocates in each cylinder. Combustion is explosively carried out by ignition by a spark plug, and a piston rotates a crankshaft by combustion pressure and a rotational output can be taken out.
【0003】点火プラグは、放電によって気筒内で燃料
と空気との混合気に着火し、爆発的な燃焼を起させる。
このため、点火プラグは過酷な環境に曝され、着火のた
び毎に少しずつ損傷し、使用の継続とともに性能が劣化
して、確実な着火が困難になってくる。点火プラグがど
の程度まで使用可能かは、ある程度、加速試験結果など
に基づく寿命として、事前に予測することができる。こ
のため、実際に運用されているコージェネレーション設
備では、点火プラグが劣化して失火が生じるようになる
前に、寿命に達したら点火プラグを交換するようにして
いる。The spark plug ignites a mixture of fuel and air in the cylinder by electric discharge, and causes explosive combustion.
For this reason, the spark plug is exposed to a harsh environment, is damaged little by little each time it is ignited, and its performance deteriorates with continued use, which makes reliable ignition difficult. The extent to which the spark plug can be used can be predicted to some extent in advance as the life based on the acceleration test result and the like. Therefore, in the cogeneration equipment that is actually used, the spark plug is replaced when it reaches the end of its life, before the spark plug deteriorates and misfires occur.
【0004】エンジンの失火は、点火プラグ以外が要因
になって発生することもある。失火が特定の気筒で頻度
が最高となるように発生すると、クランク軸などに偏っ
た負荷がかかり、クランク軸が変形して円滑な回転出力
が得られなくなるおそれがある。複数気筒を有するエン
ジンでは、全ての気筒で同時に点火プラグを交換して
も、各点火プラグは寿命にばらつきがあり、全部の気筒
で同時に寿命が尽きることはなく、場合によっては、予
想される寿命よりも短時間で失火を生じてしまう可能性
もある。エンジンに失火が生じると、燃料が燃焼されず
に排出され、燃料が有効に利用されず、大気汚染をもた
らすおそれもある。Engine misfire may occur due to factors other than the spark plug. If the misfire occurs in a specific cylinder with the highest frequency, a biased load is applied to the crankshaft and the like, which may deform the crankshaft and prevent smooth rotation output. In an engine with multiple cylinders, even if the spark plugs are replaced in all cylinders at the same time, the life of each spark plug varies, and the lifespan of all cylinders does not end at the same time. It is possible that a misfire will occur in a shorter time. When the engine misfires, the fuel is discharged without being burned, the fuel is not used effectively, and air pollution may occur.
【0005】エンジンの失火を直接検知する失火検知装
置についての先行技術は、たとえば特開平5−1131
49号公報で開示されている。この公報では、エンジン
に装着されている振動センサで、失火時の振動成分を含
むエンジン振動を検出する。失火時の振動成分は、ロー
パスフィルタで取出され、デジタル信号に変換されて、
デジタルフィルタによって失火信号が抽出される。A prior art of a misfire detection device for directly detecting an engine misfire is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-1131.
No. 49 publication. In this publication, a vibration sensor mounted on the engine detects engine vibration including a vibration component at the time of misfire. The vibration component at the time of misfire is taken out by a low pass filter, converted into a digital signal,
The digital filter extracts the misfire signal.
【0006】[0015]段落には、「デジタルフィル
タ4はLPF2を通過した信号から失火振動成分のみを
抽出するバンドパスフィルタであり、そのフィルタ特性
は振動センサ信号に含まれているメカニカルノイズや、
ノック振動などを除くため、下方のカットオフ周波数は
10〜50Hz、上方のカットオフ周波数は50〜10
00Hzの急峻な減衰特性を有している。急峻な減衰特
性を得るには、デジタルフィルタの方がアナログフィル
タより実現が容易」であると記載されている。In the paragraph [0015], "The digital filter 4 is a bandpass filter that extracts only the misfire vibration component from the signal that has passed through the LPF 2, and its filter characteristic is mechanical noise included in the vibration sensor signal,
The lower cutoff frequency is 10 to 50 Hz, and the upper cutoff frequency is 50 to 10 to eliminate knocking vibrations.
It has a steep attenuation characteristic of 00 Hz. It is described that a digital filter is easier to realize than an analog filter in order to obtain a steep attenuation characteristic. ”
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】エンジンの失火を検出
する失火検出装置についての先行技術では、特開平5−
113149号公報の図2に振動センサの周波数分析図
が記載され、25Hz〜20kHzの周波数範囲で30
Hz〜500Hz付近で失火時に信号レベルが通常点火
時に比較して上昇することが示されている。しかし、こ
の差は比較的小さく、判定は困難である。図3に示され
ている電気的な点火波形や、図6に示されている内圧セ
ンサ出力波形では、失火の判定は比較的容易である。し
かしながら、これらの波形を検出して判定するようにす
ると、振動センサを設置する場合に比較して多大のコス
トを要してしまう。In the prior art of the misfire detection device for detecting the misfire of the engine, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 5 (1998) -58200 is known.
FIG. 2 of Japanese Patent No. 113149 discloses a frequency analysis diagram of a vibration sensor, which is 30 in a frequency range of 25 Hz to 20 kHz.
It is shown that the signal level rises in the vicinity of Hz to 500 Hz at the time of misfire as compared with that at the time of normal ignition. However, this difference is relatively small and difficult to determine. With the electrical ignition waveform shown in FIG. 3 and the internal pressure sensor output waveform shown in FIG. 6, misfire determination is relatively easy. However, if these waveforms are detected and determined, a large amount of cost is required as compared with the case where the vibration sensor is installed.
【0008】本発明の目的は、簡単かつ確実に失火を検
出することができるエンジン失火検出装置を提供するこ
とである。An object of the present invention is to provide an engine misfire detection device which can detect misfire easily and reliably.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、機関内で燃料
を燃焼させて機械的仕事を得るエンジンで、燃焼失敗を
検出するエンジン失火検出装置であって、エンジンの振
動を検出する振動センサと、振動センサが検出する振動
から、エンジンの固有振動数成分を含む周波数帯域を選
択的に抽出するフィルタと、フィルタによって抽出され
る振動成分の大きさが入力され、該振動成分の大きさが
失火現象発生時に対応するか否かを判定し、振動成分の
大きさを失火現象発生時に対応すると判定するとき、失
火異常を表す信号を出力する異常判定手段とを含むこと
を特徴とするエンジン失火検出装置である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is an engine misfire detection device for detecting combustion failure in an engine that burns fuel in an engine to obtain mechanical work, and is a vibration sensor for detecting engine vibration. And a filter for selectively extracting the frequency band including the natural frequency component of the engine from the vibration detected by the vibration sensor, and the magnitude of the vibration component extracted by the filter is input, and the magnitude of the vibration component is An engine misfire, comprising: an abnormality determination unit that outputs a signal indicating a misfire abnormality when determining whether or not to respond when a misfire phenomenon occurs, and when determining that the magnitude of a vibration component corresponds to when a misfire phenomenon occurs. It is a detection device.
【0010】本発明に従えば、フィルタによって振動セ
ンサが検出するエンジンの振動から、エンジンの固有振
動数成分を含む周波数帯域、たとえば10数Hz以下の
周波数帯域で固有振動数に対応する周波数の±20%の
範囲を選択的に抽出する。機関内で燃料を燃焼させて機
械的仕事を得るエンジンで、燃焼失敗である失火が発生
すると、失火が発生した気筒からの出力が消失するの
で、気筒間での駆動力のバランスがくずれ、エンジンに
外力による衝撃が加わる状態と等価となる。このためエ
ンジンの固有振動が励起され、その近辺の周波数帯域の
振動が振動センサによって検出される。ノイズ成分の周
波数帯域は、固有振動に対応する周波数よりも高いの
で、ノイズ成分を除いて有効に失火を検出することがで
きる。According to the present invention, from the vibration of the engine detected by the vibration sensor by the filter, the frequency range corresponding to the natural frequency within the frequency band including the natural frequency component of the engine, for example, the frequency band of 10 and several Hz or less. A range of 20% is selectively extracted. In an engine that burns fuel in the engine to obtain mechanical work, if a misfire, which is a combustion failure, occurs, the output from the cylinder in which the misfire occurred disappears, so the balance of the driving force between the cylinders is lost and It is equivalent to a state where a shock is applied to the. Therefore, the natural vibration of the engine is excited, and the vibration sensor detects the vibration in the frequency band in the vicinity thereof. Since the frequency band of the noise component is higher than the frequency corresponding to the natural vibration, the misfire can be effectively detected by removing the noise component.
【0011】また本発明は、前記異常判定手段から出力
される失火異常を表す信号を、データ通信ネットワーク
を介して遠隔的に監視する遠隔監視手段をさらに含むこ
とを特徴とする。Further, the present invention is characterized by further including remote monitoring means for remotely monitoring a signal indicating the misfire abnormality output from the abnormality determining means via a data communication network.
【0012】本発明に従えば、エンジンの失火異常をデ
ータ通信ネットワークを介して遠隔的に監視するので、
複数箇所に設置するエンジンの失火異常を、集中的に監
視することが可能となる。According to the present invention, the engine misfire abnormality is remotely monitored via the data communication network.
It is possible to intensively monitor the misfire abnormalities of the engines installed at multiple locations.
【0013】また本発明は、前記フィルタとは周波数帯
域が異なり、予め定める回転機構異常に対応する振動成
分を選択的に抽出して、回転機構の異常を判定する回転
機構異常判定手段をさらに含むことを特徴とする。The present invention further includes a rotating mechanism abnormality determining means for determining an abnormality of the rotating mechanism by selectively extracting a vibration component having a frequency band different from that of the filter and corresponding to a predetermined rotating mechanism abnormality. It is characterized by
【0014】本発明に従えば、エンジンの失火異常とと
もに、回転機構の異常も、対応する振動成分を選択的に
抽出して有効に判定することができ、エンジンの回転出
力の利用を、信頼性が高い状態で行うことができる。According to the present invention, not only the engine misfire abnormality but also the rotation mechanism abnormality can be effectively judged by selectively extracting the corresponding vibration component, and the use of the engine rotation output can be reliable. Can be done in high condition.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態で
あるエンジン失火検出装置1の概略的なシステム構成を
示す。本実施形態のエンジン失火装置1は、ガスエンジ
ン2の失火現象を検出するために用いられる。ガスエン
ジン2は、たとえば都市ガスを燃料として、コージェネ
レーション設備の動力源および熱源として使用される。
ガスエンジン2は、往復動内燃機関であり、エンジン本
体3に、複数の気筒4が設けられ、各気筒4に点火プラ
グ5が備えられている。コージェネレーション設備に使
用するガスエンジン2では、気筒4の数は10数個に達
することがある。点火プラグ5には所定のタイミングで
電気エネルギが供給され、火花放電によって気筒4内に
吸入されている燃料と空気との混合気への点火が行われ
る。使用中に点火プラグ5は火花放電を繰返すので、わ
ずかずつではあっても損耗を生じ、混合気を確実に点火
することができなくなってくる。エンジン失火検出装置
1は、点火プラグ5の寿命が尽きる前に、点火プラグ5
の交換整備等の予防保全を図ることを目的としている。1 shows a schematic system configuration of an engine misfire detection apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The engine misfire device 1 of this embodiment is used to detect a misfire phenomenon of the gas engine 2. The gas engine 2 uses, for example, city gas as a fuel and is used as a power source and a heat source of a cogeneration facility.
The gas engine 2 is a reciprocating internal combustion engine. The engine body 3 is provided with a plurality of cylinders 4, and each cylinder 4 is provided with an ignition plug 5. In the gas engine 2 used for the cogeneration facility, the number of the cylinders 4 may reach ten or more. Electric energy is supplied to the spark plug 5 at a predetermined timing, and a mixture of fuel and air drawn into the cylinder 4 is ignited by spark discharge. Since the spark plug 5 repeats spark discharge during use, the spark plug 5 is worn out little by little, and it becomes impossible to reliably ignite the air-fuel mixture. The engine misfire detection device 1 is arranged so that the spark plug 5 can be discharged before the life of the spark plug 5 is expired.
The purpose is to preventive maintenance such as replacement maintenance.
【0016】本実施形態のエンジン失火検出装置1は、
振動センサ10、バンドパスフィルタ11、異常判定回
路12、A/D変換回路13、および失火異常信号出力
回路14を含み、エンジン本体3の振動を検出して、失
火異常が生じているか否かを判定する。また、バンドパ
スフィルタ15、異常判定回路16、A/D変換回路1
7および回転機構異常信号出力回路18も含み、失火現
象以外のガスエンジン2の異常現象である回転機構のア
ンバランスやミスアライメント等の回転機構異常の検知
も行うことが可能である。振動センサ10は、ガスエン
ジン2のエンジン本体3に装着され、エンジン本体3に
発生する機械的な振動を検出し、検出した機械的な振動
を電気信号に変換する。このような振動センサ10は、
圧電現象や電磁現象などを利用して、振動から電気信号
への変換を行うことができる。振動センサ10からの電
気的な出力は、信号増幅回路19で増幅され、バンドパ
スフィルタ11,15に入力される。振動センサ10
は、エンジン本体3に装着されているので、振動センサ
10と信号増幅回路19との間は、信号ケーブルなどで
電気的接続を行い、エンジン失火検出装置1の主要部分
と振動センサ10とは分離しておく。The engine misfire detection device 1 of this embodiment is
A vibration sensor 10, a bandpass filter 11, an abnormality determination circuit 12, an A / D conversion circuit 13, and a misfire abnormality signal output circuit 14 are included, and the vibration of the engine body 3 is detected to determine whether or not a misfire abnormality has occurred. judge. In addition, the bandpass filter 15, the abnormality determination circuit 16, the A / D conversion circuit 1
7 and the rotation mechanism abnormality signal output circuit 18, it is possible to detect rotation mechanism abnormality such as unbalance or misalignment of the rotation mechanism which is an abnormal phenomenon of the gas engine 2 other than the misfire phenomenon. The vibration sensor 10 is attached to the engine body 3 of the gas engine 2, detects mechanical vibration generated in the engine body 3, and converts the detected mechanical vibration into an electric signal. Such a vibration sensor 10
It is possible to convert vibration into an electric signal by utilizing a piezoelectric phenomenon or an electromagnetic phenomenon. The electrical output from the vibration sensor 10 is amplified by the signal amplification circuit 19 and input to the bandpass filters 11 and 15. Vibration sensor 10
Is mounted on the engine body 3, the vibration sensor 10 and the signal amplification circuit 19 are electrically connected by a signal cable or the like to separate the main part of the engine misfire detection device 1 from the vibration sensor 10. I'll do it.
【0017】エンジン失火検出装置1の失火異常信号出
力回路14および回転機構異常信号出力回路18から出
力される信号は、公衆電話回線や専用データ通信線など
からインターネット20などのデータ通信ネットワーク
を介して、コージェネレーション設備の管理センタなど
に設置される監視装置21に入力される。監視装置21
は、複数のコージェネレーション設備について、集中し
て稼働状態を監視し、適切な管理を行うために設置され
る。一旦、稼働を開始したガスエンジン2では、通常、
大きな問題なく運転を継続することができる。ただし、
点火プラグ5の寿命が尽きることによる失火現象の発生
など、異常が生じるときには、高度な専門技術を背景と
する対応を必要とする。コージェネレーション設備が普
及し、比較的規模が小さい設備が各地に分散して配置さ
れるような状況では、各コージェネレーション設備に保
守用の専門技術者を確保しておくよりも、管理センタな
どを設けて複数のコージェネレーション設備を集中管理
する方が効率的である。The signals output from the misfire abnormal signal output circuit 14 and the rotating mechanism abnormal signal output circuit 18 of the engine misfire detection device 1 are transmitted from a public telephone line, a dedicated data communication line or the like through a data communication network such as the Internet 20. , Is input to the monitoring device 21 installed in a cogeneration facility management center or the like. Monitoring device 21
Is installed to monitor the operating status of multiple cogeneration facilities in a centralized manner and perform appropriate management. Once the gas engine 2 has started operation,
It is possible to continue operation without major problems. However,
When an abnormality occurs such as a misfire phenomenon due to the end of the life of the spark plug 5, it is necessary to take measures against the background of highly specialized technology. In the situation where cogeneration facilities are widespread and relatively small-scale facilities are distributed and distributed in various places, it is better to have a management center, etc. It is more efficient to install and manage multiple cogeneration facilities centrally.
【0018】点火プラグ5の劣化は、徐々に進行し、失
火現象の発生も徐々に頻度が高くなる。初期の失火現象
を管理センタで遠隔的に検出することができれば、失火
が検出されたガスエンジン3に技術者を派遣し、点火プ
ラグ5を交換することによって、ガスエンジン2の有効
な保守を図ることができる。Deterioration of the spark plug 5 gradually progresses, and the occurrence of the misfire phenomenon also gradually increases. If an initial misfire phenomenon can be remotely detected by the management center, an engineer is dispatched to the gas engine 3 in which misfire is detected, and the spark plug 5 is replaced to effectively maintain the gas engine 2. be able to.
【0019】図2は、図1のバンドパスフィルタ11を
通過する振動波形を示す。は正常時の振動波形を示
し、は失火発生時の振動波形を示す。バンドパスフィ
ルタ11は、5〜8Hzの周波数帯域を選択的に通過さ
せる。この周波数帯域の振動波形は、ととを比較す
れば判るように、正常時と失火発生時とで信号レベルに
明確な差がある。この明確な差がある信号レベルを、図
1のA/D変換回路15でアナログ/デジタル変換し、
異常判定回路12で信号レベルに基づいて失火異常か否
かを判定する。異常判定回路12には、正常時の信号レ
ベルは基準内に収るような基準レベルを設定しておき、
この基準レベルよりも信号レベルが大きいときに失火異
常発生と判断する。失火異常信号出力回路14は、異常
判定回路12の判定結果を外部に出力する。ガスエンジ
ン失火検出装置1に警報用のランプやブザーなどを設け
ておき、失火異常判定回路12から失火異常を示す「故
障信号」が出力されるとき、失火異常信号出力回路14
がランプを駆動したり、ブザーを駆動して、光や音で失
火異常の発生を警告するようにすることもできる。FIG. 2 shows a vibration waveform that passes through the bandpass filter 11 of FIG. Shows the vibration waveform at the time of normal operation, and shows the vibration waveform at the time of misfire occurrence. The bandpass filter 11 selectively passes the frequency band of 5 to 8 Hz. The vibration waveform in this frequency band has a clear signal level difference between the normal state and the occurrence of misfire, as can be seen by comparing and. A / D conversion circuit 15 of FIG. 1 performs analog / digital conversion on the signal level having this clear difference,
The abnormality determination circuit 12 determines whether or not there is a misfire abnormality based on the signal level. In the abnormality determination circuit 12, a reference level is set so that the signal level in a normal state falls within the reference,
When the signal level is higher than this reference level, it is determined that a misfire abnormality has occurred. The misfire abnormality signal output circuit 14 outputs the determination result of the abnormality determination circuit 12 to the outside. The gas engine misfire detection device 1 is provided with an alarm lamp, a buzzer, etc., and when a "fault signal" indicating a misfire abnormality is output from the misfire abnormality determination circuit 12, a misfire abnormality signal output circuit 14
It is also possible to drive a lamp or a buzzer to warn of the occurrence of misfire abnormalities by light or sound.
【0020】図3は、図1の振動センサ10がエンジン
本体3から検出する全周波数帯域での波形を、正常運
転時と失火時とで比較して示す。ととで、(a)
は時間的な変化波形、(b)は周波数スペクトラムをそ
れぞれ示す。(b)に示す周波数スペクトラムでは、
の正常運転時には5.525kHzにピークがあり、
の失火時には5.550kHzにピークがあることが判
るけれども、これだけの違いでは顕著な差があるとは認
められない。(b)に示すような全周波数帯域でのレベ
ル変化は、特開平5−113149号公報でも図2とし
て開示されている。特開平5−113149号公報の図
2では、失火時と点火時とが実線と破線とで区別され、
同一のグラフに重ねて表示され、違いが強調されている
けれども、必ずしも明確に違っているとは断言できな
い。FIG. 3 shows waveforms in the entire frequency band detected by the vibration sensor 10 of FIG. 1 from the engine body 3 in comparison between normal operation and misfire. And with (a)
Shows a time-varying waveform, and (b) shows a frequency spectrum. In the frequency spectrum shown in (b),
There is a peak at 5.525kHz during normal operation of
It can be seen that there is a peak at 5.550 kHz at the time of misfire, but it is not recognized that there is a significant difference with this alone. The level change in the entire frequency band as shown in (b) is also disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-113149 as FIG. In FIG. 2 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-113149, a misfire and an ignition are distinguished by a solid line and a broken line,
Although they are displayed overlaid on the same graph and the differences are emphasized, it cannot be absolutely asserted that they are clearly different.
【0021】図4は、ガスエンジン2の固有振動数に対
応する周波数が7.5Hzであることに着目し、この周
波数の近辺を、±20%の範囲の周波数帯域である6〜
9Hzで選択し、正常時と失火時とで波形変化を比
較して示す。図3と同様に、ととで、(a)は時間
的な変化波形、(b)は周波数スペクトラムをそれぞれ
示す。(b)に示す周波数スペクトラムでは、固有振動
に対応する7.5Hzにピークがあり、その信号レベル
がの失火時に大きくなっていることが判る。なお、図
2に示す例では、周波数帯域を5〜8Hzに設定してい
るけれども、この固有振動に対応する7.5Hzの成分
を含んでいる。ガスエンジン2の設置環境では、雑音な
どのノイズ成分が非常に大きい。しかしながら、このよ
うなガスエンジン2の固有振動に対応する周波数成分
は、10数Hz以下であることが多く、ノイズ成分の周
波数帯域よりも低くなり、バンドパスフィルタ11で有
効にノイズ成分を減衰させることができる。In FIG. 4, attention is paid to the fact that the frequency corresponding to the natural frequency of the gas engine 2 is 7.5 Hz, and the vicinity of this frequency is a frequency band within the range of ± 20% of 6 to.
It is selected at 9 Hz, and waveform changes are shown in comparison between normal and misfire. Similar to FIG. 3, (a) shows a time-varying waveform, and (b) shows a frequency spectrum. In the frequency spectrum shown in (b), it can be seen that there is a peak at 7.5 Hz corresponding to the natural vibration, and the signal level becomes large at the time of misfire. In the example shown in FIG. 2, the frequency band is set to 5 to 8 Hz, but the component of 7.5 Hz corresponding to this natural vibration is included. In the installation environment of the gas engine 2, noise components such as noise are extremely large. However, the frequency component corresponding to such natural vibration of the gas engine 2 is often less than 10 Hz, which is lower than the frequency band of the noise component, and the bandpass filter 11 effectively attenuates the noise component. be able to.
【0022】また、図1では、バンドパスフィルタ11
を通過した信号のレベルをA/D変換回路13でデジタ
ルデータに変換して異常判定回路12が失火異常か否か
を判定しているけれども、デジタルデータに変換しない
で、アナログ信号のレベルを正常時の信号レベルとアナ
ログの比較器などで比較し、失火異常か否かの判定を行
うこともできる。さらに、振動センサ10の出力または
信号増幅回路19の出力を先にデジタル信号に変換し、
バンドパスフィルタ11などのアナログ信号用のフィル
タの代りに、デジタルフィルタを用いることもでき、さ
らに異常判定回路12を含めてデジタル信号プロセッサ
(DSP)で実現することもできる。デジタル信号プロ
セッサを用いる場合は、プログラムの変更によって、フ
ィルタとしての特性や異常判定基準などを容易に変更す
ることができる。Further, in FIG. 1, the bandpass filter 11 is used.
Although the level of the signal that has passed through is converted into digital data by the A / D conversion circuit 13 and the abnormality determination circuit 12 determines whether or not there is a misfire abnormality, the level of the analog signal is normal without being converted into digital data. It is also possible to determine whether or not there is a misfire abnormality by comparing the signal level at that time with an analog comparator or the like. Furthermore, the output of the vibration sensor 10 or the output of the signal amplification circuit 19 is first converted into a digital signal,
A digital filter may be used in place of the analog signal filter such as the bandpass filter 11, and may be realized by a digital signal processor (DSP) including the abnormality determination circuit 12. When a digital signal processor is used, the characteristics of the filter, the abnormality determination standard, etc. can be easily changed by changing the program.
【0023】図1のエンジン失火検出装置1では、バン
ドパスフィルタ15でガスエンジン2の回転に関する振
動成分を選択的に抽出する。バンドパスフィルタ15の
通過周波数帯域は、ガスエンジン2の通常時の回転速度
に対応する回転周波数を中心周波数として、その±20
%程度に設定する。コージェネレーション設備に使用す
るガスエンジン2は、発電機を回転駆動するので、回転
速度は一定に保たれる。したがって、バンドパスフィル
タ15の通過周波数帯域も一定に設定しておくことがで
きる。異常判定回路16による回転機構異常検知は、回
転周波数成分の分析によって行われ、特にガスエンジン
2のアンバランス、ミスアライメント、軸受異常摩耗か
ら発生する振れ回り現象をとらえるものである。このよ
うな回転機構異常を検知可能とすることによって、ガス
エンジン2の稼働状態の監視を確実に行うことができ
る。失火現象の監視と回転機構異常の監視とを、同一の
振動センサ10からの検出出力に基づいて行うので、コ
ストの上昇を抑えることができる。ガスエンジン失火検
出装置1としては、失火異常の検知のみを行うようにし
てもよいことはもちろんである。In the engine misfire detection device 1 of FIG. 1, the bandpass filter 15 selectively extracts the vibration component related to the rotation of the gas engine 2. The pass frequency band of the band pass filter 15 is ± 20 with the center frequency being the rotation frequency corresponding to the rotation speed of the gas engine 2 at a normal time.
Set to about%. Since the gas engine 2 used for the cogeneration facility drives the generator to rotate, the rotation speed is kept constant. Therefore, the pass frequency band of the bandpass filter 15 can also be set to be constant. The rotation mechanism abnormality detection by the abnormality determination circuit 16 is performed by analyzing the rotation frequency component, and particularly, the whirling phenomenon caused by the imbalance of the gas engine 2, misalignment, and abnormal bearing wear is detected. By making it possible to detect such a rotation mechanism abnormality, it is possible to reliably monitor the operating state of the gas engine 2. Since the misfire phenomenon and the rotation mechanism abnormality are monitored based on the detection output from the same vibration sensor 10, it is possible to suppress an increase in cost. It goes without saying that the gas engine misfire detection device 1 may only detect misfire abnormalities.
【0024】本実施形態のエンジン失火検出装置1は、
コージェネレーション設備に使用されるガスエンジン2
で失火を検出しているけれども、本発明によるエンジン
の固有振動数近辺の周波数帯域成分から失火を検出する
考え方は、他のエンジンにも適用可能である。静止して
使用されるエンジンばかりではなく、自動車、鉄道車
両、船舶などの移動体に搭載されるエンジンにも同様に
適用することができる。The engine misfire detection device 1 of this embodiment is
Gas engine 2 used for cogeneration equipment
Although the misfire is detected by, the concept of detecting the misfire from the frequency band component near the natural frequency of the engine according to the present invention can be applied to other engines. The invention can be applied not only to an engine used stationary, but also to an engine mounted on a moving body such as an automobile, a railroad vehicle, and a ship.
【0025】[0025]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、フィルタ
によって、エンジンの固有振動数成分を含む周波数帯域
を選択的に抽出し、燃焼の失敗である失火が発生してい
るか否かを簡単かつ確実に検出することができる。ノイ
ズ成分の周波数帯域は、エンジンの固有振動数に対応す
る周波数帯域よりも高いので、ノイズ成分を除いて有効
に失火を検出することができる。As described above, according to the present invention, the frequency band including the natural frequency component of the engine is selectively extracted by the filter, and it is easy to determine whether or not a misfire, which is a combustion failure, has occurred. And it can be detected reliably. Since the frequency band of the noise component is higher than the frequency band corresponding to the natural frequency of the engine, misfire can be effectively detected by removing the noise component.
【0026】また本発明によれば、エンジンの失火異常
をデータ通信ネットワークを介して遠隔的に監視するこ
とができる。Further, according to the present invention, engine misfire abnormality can be remotely monitored via the data communication network.
【0027】また本発明によれば、エンジンの失火異常
とともに、回転機構の異常も有効に判定することがで
き、エンジンの回転出力の利用を、信頼性が高い状態で
行うことができる。Further, according to the present invention, it is possible to effectively determine not only the misfire of the engine but also the abnormality of the rotating mechanism, and the rotation output of the engine can be utilized with high reliability.
【図1】本発明の実施の一形態であるエンジン失火検出
装置1の概略的なシステム構成を示すブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic system configuration of an engine misfire detection device 1 according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の異常判定回路12で失火異常か否かを判
定する振動波形を、正常時と異常時とで比較して示すグ
ラフである。FIG. 2 is a graph showing vibration waveforms for determining whether or not there is a misfire abnormality in an abnormality determination circuit 12 of FIG. 1 in a normal state and in an abnormal state.
【図3】図1の振動センサ10が検出する振動波形とそ
の周波数スペクトラムとについての全周波数での変化
を、正常時と異常時とで比較して示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing changes in vibration frequency detected by the vibration sensor 10 of FIG. 1 and its frequency spectrum at all frequencies in a normal state and in an abnormal state.
【図4】図1の振動センサ10が検出する振動波形とそ
の周波数スペクトラムとについての固有振動数近辺での
変化を、正常時と異常時とで比較して示すグラフであ
る。FIG. 4 is a graph showing changes in a vibration waveform detected by the vibration sensor 10 of FIG. 1 and its frequency spectrum in the vicinity of a natural frequency in a normal state and an abnormal state.
1 エンジン失火検出装置 2 ガスエンジン 5 点火プラグ 10 振動センサ 11,15 バンドパスフィルタ 12,16 異常判定回路 14 失火異常信号出力回路 18 回転機構異常信号出力回路 20 インターネット 21 監視装置 1 Engine misfire detection device 2 gas engine 5 spark plugs 10 Vibration sensor 11,15 bandpass filter 12, 16 Abnormality judgment circuit 14 Misfire abnormal signal output circuit 18 Rotation mechanism abnormality signal output circuit 20 Internet 21 Monitoring device
フロントページの続き (72)発明者 楢野 順三 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 椿原 昇 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 Fターム(参考) 3G084 AA05 BA33 DA27 DA28 EA02 EB02 EB06 FA00 FA24 3G301 HA22 HA27 JA23 JB09 JB10 NA06 NB07 NB20 PE00ZContinued front page (72) Inventor Junzo Narano 4-1-2 Hirano-cho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture Within Osaka Gas Co., Ltd. (72) Inventor Noboru Tsubakihara 4-1-2 Hirano-cho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture Within Osaka Gas Co., Ltd. F term (reference) 3G084 AA05 BA33 DA27 DA28 EA02 EB02 EB06 FA00 FA24 3G301 HA22 HA27 JA23 JB09 JB10 NA06 NB07 NB20 PE00Z
Claims (3)
得るエンジンで、燃焼失敗を検出するエンジン失火検出
装置であって、 エンジンの振動を検出する振動センサと、 振動センサが検出する振動から、エンジンの固有振動数
成分を含む周波数帯域を選択的に抽出するフィルタと、 フィルタによって抽出される振動成分の大きさが入力さ
れ、該振動成分の大きさが失火現象発生時に対応するか
否かを判定し、振動成分の大きさを失火現象発生時に対
応すると判定するとき、失火異常を表す信号を出力する
異常判定手段とを含むことを特徴とするエンジン失火検
出装置。1. An engine misfire detection device for detecting a combustion failure in an engine that burns fuel in an engine to obtain mechanical work, the vibration sensor detecting vibration of the engine, and the vibration detected by the vibration sensor. From which the frequency band including the natural frequency component of the engine is selectively extracted and the magnitude of the vibration component extracted by the filter is input, and whether or not the magnitude of the vibration component corresponds to the occurrence of the misfire phenomenon An engine misfire detection device, comprising: an abnormality determination unit that outputs a signal indicating a misfire abnormality when determining whether the magnitude of the vibration component corresponds to the occurrence of the misfire phenomenon.
常を表す信号を、データ通信ネットワークを介して遠隔
的に監視する遠隔監視手段をさらに含むことを特徴とす
る請求項1記載のエンジン失火検出装置。2. The engine misfire detection according to claim 1, further comprising remote monitoring means for remotely monitoring a signal indicating the misfire abnormality output from the abnormality determination means via a data communication network. apparatus.
予め定める回転機構異常に対応する振動成分を選択的に
抽出して、回転機構の異常を判定する回転機構異常判定
手段をさらに含むことを特徴とする請求項1または2記
載のエンジン失火検出装置。3. A frequency band different from that of the filter,
The engine misfire detection device according to claim 1 or 2, further comprising: a rotation mechanism abnormality determination means for selectively extracting a vibration component corresponding to a predetermined rotation mechanism abnormality to determine an abnormality of the rotation mechanism.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001259146A JP2003065142A (en) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | Engine misfire detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001259146A JP2003065142A (en) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | Engine misfire detecting device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003065142A true JP2003065142A (en) | 2003-03-05 |
Family
ID=19086564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001259146A Pending JP2003065142A (en) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | Engine misfire detecting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003065142A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011074825A (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Yanmar Co Ltd | Remote monitor device for voltage required for ignition plug of spark ignition engine |
| US10036335B2 (en) | 2011-09-15 | 2018-07-31 | General Electric Company | Systems and methods for diagnosing an engine |
| JP2022130100A (en) * | 2021-02-25 | 2022-09-06 | 株式会社トランストロン | ABNORMAL VIBRATION DETECTION DEVICE, ABNORMAL VIBRATION DETECTION METHOD AND PROGRAM |
-
2001
- 2001-08-29 JP JP2001259146A patent/JP2003065142A/en active Pending
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| JP2011074825A (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Yanmar Co Ltd | Remote monitor device for voltage required for ignition plug of spark ignition engine |
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| JP2022130100A (en) * | 2021-02-25 | 2022-09-06 | 株式会社トランストロン | ABNORMAL VIBRATION DETECTION DEVICE, ABNORMAL VIBRATION DETECTION METHOD AND PROGRAM |
| JP7470072B2 (en) | 2021-02-25 | 2024-04-17 | 株式会社トランストロン | Abnormal vibration detection device, abnormal vibration detection method and program |
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