JPH0224923Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案はガスエンジンの異常検出装置に関す
るものであつて、ガス焚き機関の異常着火等を検
出すると共に、該異常時には自動的に噴射ガスの
供給を停止することのできる装置に係る。

（従来の技術） 従来よりガスエンジンでは、パイロツト油や点
火プラグによつて燃料ガスを着火させる方式が採
用されているが、この方式においては、パイロツ
ト油用噴射弁や点火プラグに異常が生ずることに
よつてガスが着火しない現象や、ガス噴射弁に異
常が生じてガスがシリンダ内に多量に流入してし
まう現象の生ずることがある。このような着火ミ
スが生じた場合には、給排気管内に未然ガスが流
入して管内で爆発してしまうという不具合が生じ
るし、またガスが多量にシリンダ内に流入して爆
発を生じた場合には、シリンダ内圧が極端に上昇
してしまうという不具合が生じる。

そこで上記のような着火ミスやシリンダ内への
ガスの異常流入を検出して、噴射ガスの供給を自
動的に停止する装置が必要となる訳である。従来
のこの種装置としては、次の(イ)〜(ホ)に示すものを
拳げることができる。

(イ) 排気管中に排ガス温度計を設置し、排ガス温
度の異常低下又は異常上昇を検出するようにし
た装置。

(ロ) シリンダ内圧検出装置からの出力信号を、そ
のままコンピユータによつて処理し、シリンダ
内最高圧力や圧力上昇率を計算して、異常状態
を検出するようにした装置。

(ハ) 排気管内のガスを採取し、着火ミスや針弁の
ステイツクを検出するようにした装置。

(ニ) ガス弁のリフトを変位量センサで検出し、ガ
ス弁の異常動作を検出するようにした装置。

(ホ) ガス供給管中にオリフイスを設け、このオリ
フイス前後の差圧を検出することによつて、ガ
ス流量の異常を検出するようにした装置。

（考案が解決しようとする問題点） しがしながら上記(イ)〜(ホ)に示した各装置にはそ
れぞれ以下のような欠点がある。

(イ) 異常を検知するまでに比較的長い時間を要す
るため、異常が生じてからガスの供給を停止す
るまでに数サイクルが径過し、その間は未然ガ
スが供排気管内に流入してしまうことになる。

(ロ) 現象が高速であるために、各サイクル毎に解
析するためには大きな処理能力を持つコンピユ
ータが必要となると共に、装置の構成が複雑に
なる。

(ハ) 上記(イ)の場合と同様に検出までに比較的長い
時間を要する。

(ニ) (ホ)ガスがシリンダ内に異常に流入する現象は
検出し得るものの、着火ミスを検出することが
できない。

この考案は上記した従来の欠点を解決するため
になされたものであつて、その目的は、着火ミス
やガスのシリンダ内への多量流入等の異常現象を
迅速に検出して自動的にガスの供給を停止するこ
とができると共に、その構成が簡素であるため安
価に製造でき、しかも高い信頼性を有するガスエ
ンジンの異常検出装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの考案のガスエンジンの異常検出装置
においては、ガスエンジンのシリンダの内圧を検
出するための内圧検出手段と、この検出値に基づ
いて１サイクル毎のシリンダ内の最高圧力を求め
るための最高圧力検出手段と、ミス着火に応じて
定められる下境界値とガス多量流入に応じて定め
られる上境界値との間に存する基準範囲と上記最
高圧力とを比較すると共に該圧力が基準範囲外の
値である場合に信号を発する比較手段と、上記比
較手段からの信号によつてガス遮断弁を作動させ
る作動手段とを有することを特徴としている。
（作用） 上記の結果、着火ミスが生じた場合には、この
サイクルのシリンダ内の最高圧力は基準値の範囲
よりも低くなるため、上記比較手段からの信号に
よつてガス遮断弁を閉じ、シリンダ内への燃料ガ
スの供給を停止することができる。一方、噴射弁
の異常によつて、シリンダ内へ多量のガスが流入
した場合には、該サイクルでの最高圧力は基準値
の範囲よりも高くなるため、上記と同様に比較手
段からの信号でガス遮断弁を閉じ、ガスの供給を
停止することができる。また上記のような検出を
１サイクル毎に行う訳であるから、迅速な異常現
象の検出と、その際のガスの供給停止とが行える
ことになる。

（実施例） 次にこの考案のガスエンジンの異常検出装置の
具体的な実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。

第１図において、１はシリンダヘツド、２はシ
リンダヘツドボルトをそれぞれ示しており、この
シリンダヘツドボルト２には、シリンダの内圧検
出手段としての歪ゲージ３が貼着されている。こ
の歪ゲージ３はシリンダ内圧に比例した歪を生じ
るものであつて、その出力は増幅器４によつて増
幅されると共に、シリンダ内最高圧力検出手段５
に導かれている。一方、好ましくはガスエンジン
のカム軸には、タイミングパルス発生手段６が取
着されており、その出力は上記検出圧力と同様
に、シリンダ内最高圧力検出手段５へと導かれて
いる。このタイミングパルス発生手段６は、エン
ジンの１サイクル毎（２サイクルエンジンでは１
回転毎）にパルスを発生する機能を有するもので
ある。上記最高圧力検出手段５は、上記歪ゲージ
３によつて検出されたアナログ値と、上記タイミ
ングパルスとから１サイクル毎のシリンダ内の最
高圧力を求めると共に、連続的に出力するための
ものである。その具体例を第２図に示すが、図の
ように、アナログインプツト７から入力されたシ
リンダ内の圧力値は、アンプ８を経て、ピークデ
イテクタ９に導かれ、このピークデイテクタ９に
よつて最高圧力が検出されると共に、次のサンプ
ル／ホールドアンプ１０によつてその値が保持さ
れ、出力アンプ１１で増幅されて、アナログアウ
トプツト１２から出力される。そしてタイミング
インプツト１３から入力されるタイミングパルス
は、分配器１４を経て、上記ピークデイテクタ９
とサンプル／ホールドアンプ１０とにそれぞれ導
かれており、このパルスによつて、上記のような
最高圧力の検出、その保持及び出力を、エンジン
の１サイクル毎に行えるようにしてある訳であ
る。なお、上記最高圧力検出手段５の入出力信号
を第３図に示すが、同図ａはアナログインプツト
７へ入力される圧力信号を、同図ｂはタイミング
インプツト１３へ入力されるパルス信号を、同図
ｃはアナログアウトプツト１２からの出力信号を
それぞれ示している。

そして上記のように出力されるシリンダ内の最
高圧力を、第１図に示すように、比較手段１５に
おいて基準値と比較する。この場合、正常な運転
時のシリンダ内の最高圧力のばらつきを考慮し、
その上限値をP1、下限値をP2とした際に、さら
に余裕値ΔPを設け、P1＋ΔPとP2−ΔPとを、正
常な状態と異常な状態との境界値としておく。こ
のような範囲を有する基準値と、上記シリンダ内
の最高圧力とを比較し、最高圧力が基準範囲外で
あるような場合には、この比較手段１５から信号
を発し、第１図に示したガス遮断弁１６を作動し
てガスの流路を閉じると共に、警報器１７を作動
させてその旨の警報を発する。

第４図にシリンダ内の圧力波形の一例を示す
が、図のように、シリンダ内の圧力は正常な場合
には、まず圧縮されて２１−２２まで上昇する。
この時、パイロツト油が噴射され、パイロツト油
が着火すると共に、燃料ガスに引火する。そうす
るとシリンダ内圧は急激に上昇し、２２−２３の
ように最高値に達した後、ピストンの下降と共
に、２３−２４のように圧力も低下する。ところ
が、燃料ガスに着火ミスが生じたような場合に
は、２１−２２間は上記と同様に上昇するもの
の、その後の圧力上昇はパイロツト油の燃焼によ
るもののみとなり、圧力の上昇は２２−２３ａの
ようにほとんど生じない。第５図には、このよう
な現象が生じた場合の検出圧力波形（同図ａ）
と、出力される最高圧力値（同図ｂ）とを示す
が、着火ミスが生じた場合には、最高圧力値が基
準範囲の下限値P2−ΔPまで達しないことによ
り、この異常現象が検出されると共に、上記のよ
うなガス遮断弁１６と警報器１７の作動がおこな
われることになる。一方、ガス噴射弁に異常が生
じて、シリンダ内に多量のガスが流入したような
場合には、シリンダ内の最高圧力値は、第４図に
おいて、２２−２３ｂとして示すように著しく上
昇するので、上記とは逆に最高圧力値が基準範囲
の上限P1＋ΔPを超えることになり、異常の発生
を検出することが可能である。

なお上記における最高圧力の基準範囲は、エン
ジンの運転条件、すなわち負荷及び回転数によつ
て変動するものであるため、第６図に示すよう
に、予めこれらの変化に対応した正常圧力範囲の
マツプを作製し、装置内にこのマツプを記憶さ
せ、運転条件を示す電気信号によつてその時の正
常圧力範囲を計算するようにしておけば、いかな
る運転条件においても上記異常検出装置を正確に
作動させせることが可能となる。

以上のように上記ガスエンジンの異常検出装置
においては、着火ミスやシリンダ内へのガスの多
量流入が生じた場合には、このサイクルのシリン
ダ内の最高圧力は基準値の範囲外の値となるた
め、上記のように比較手段からの信号によつてガ
ス遮断弁を閉じ、シリンダ内への燃料ガスの供給
を停止すると共に、警報を発することができるの
で、ガスエンジンの安全性を著しく向上すること
ができる。また上記のような検出を１サイクル毎
に行う訳であるから、迅速な異常現象の検出と、
その際のガスの供給停止とを行うことができる。

以上にこの考案のガスエンジンの異常検出装置
の一実施例の説明をしたが、この考案の異常検出
装置は上記実施例に限定されるものではなく、
種々変更して実施することが可能である。例えば
上記においては、シリンダの圧力検出手段として
歪ゲージを用いた例を示しているが、シリンダ内
圧を直接検知する電気式圧力計を使用することも
可能である。

（考案の効果） この考案のガスエンジンの異常検出装置は上記
のように構成されたものであり、したがつてこの
考案の装置によれば、ガスエンジンにおける着火
ミスやガスのシリンダ内への多量流入を迅速に検
出して、自動的にガスの供給を停止することがで
きるので、ガス機関の安全性を向上することが可
能となる。また単一の制御構成で着火ミスとガス
多量流入との２種類の異常検出を行うことから、
その構成が簡素となつて安価に製造することがで
き、しかもその信頼性も優れたものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案のガスエンジンの異常検出装
置の一例の全体構成の説明図、第２図は上記にお
いて用いる最高圧力最高手段のブロツク図、第３
図ａ，ｂ，ｃは上記における入出力信号を経時的
に示す説明図、第４図はシリンダ内の圧力変化を
経時的に示す説明図、第５図ａ，ｂはシリンダ内
の圧力変化と最高圧力値とを対比して経時的に示
す説明図、第６図は基準圧力範囲の変化を負荷と
回転数との関係において示すグラフである。 ３……歪ゲージ、５……最高圧力検出手段、１
５……比較手段、１６……ガス遮断弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ガスエンジンのシリンダの内圧を検出するため
   の内圧検出手段と、この検出値に基づいて１サイ
   クル毎のシリンダ内の最高圧力を求めるための最
   高圧力検出手段と、ミス着火に応じて定められる
   下境界値とガス多量流入に応じて定められる上境
   界値との間に存する基準範囲と上記最高圧力とを
   比較すると共に該圧力が基準範囲外の値である場
   合に信号を発する比較手段と、上記比較手段から
   の信号によつてガス遮断弁を作動させる作動手段
   とを有することを特徴とするガスエンジンの異常
   検出装置。