JPH0338437Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、内燃機関の排気でタービンを駆動し
て、ブロワーで給気を過給する過給機の診断装置
に関する。

〈従来の技術〉 一般に、デイーゼルエンジン等の内燃機関に
は、シリンダ容積当たりの出力を増大させ、燃料
消費率や熱効率を向上させるため、給気を過給す
る過給機が設けられる。とりわけ、排気で駆動さ
れる排気タービン過給機は、機関負荷の上昇につ
れ風量が増大して機械効率が良く、冷却器の併用
で平均有効圧力を著しく上昇できるので過給機の
主流となつている。

このような重要な役割をもつ排気タービン過給
機には、従来、タービン回転数を検出する回転数
センサが取り付けられている。そして、回転数セ
ンサからの検出信号は、回転計や記録計に入力さ
れて測定値として表示、記録され、運転者は、巡
回監視や定期点検の際、上記測定値と機関負荷等
から過給機の動作異常の有無を判断している。

〈考案が解決しようとする問題点〉 ところが、上記従来の過給機の異常診断方式
は、熟練した運転者が、回転計の指針が示す回転
数や記録紙上のデータと機関の負荷状態に基づい
て長年の経験やノウハウに依つて判断しており、
例えば軸受部の摩耗や潤滑不良等の異常は、回転
数のみならず過給機が発する振動、音、温度も考
慮して判断される。そのため、従来のデイーゼル
エンジンでは、熟練した運転者を配置して頻繁に
過給機の異常をチエツクさせる必要があり、機関
運転の省力・省人化を図れないという欠点があ
る。また、目視や経験による判断のため、誤認が
避けられないうえ、機関負荷に対応した適切なタ
ービン回転数にあるか否かを回転数変動の履歴も
考慮して正確に判断するのは殆んど不可能であ
る。そして、誤認や僅かな異常の見落しが、機関
の燃焼悪化ひいては機関の重大な故障や損傷につ
ながる。

そこで、本考案の目的は、従来の経験や実験デ
ータに基づく新規な異常判別手段を備えることに
よつて、過給機等の異常をその回転数センサから
の検出信号に基づいて判別し、判別結果を異常情
報として出力でき、機関運転や保全の省力化およ
び能率化に貢献できる過給機の診断装置を提供す
ることである。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本考案の過給機の診
断装置は、過給機の回転数を検出する回転数セン
サと、内燃機関の停止動作開始から一定時間経過
後の上記回転数センサの検出信号で表わされる過
給機の回転数を所定の基準回転数と比較する回転
数判別手段と、上記回転数の上記一定時間よりも
後の所定時間内の勾配を所定の基準勾配と比較す
る勾配判別手段とを備えて、上記回転数センサと
勾配判別手段の判別結果によつて過給機や燃料供
給系の異常を機関停止時において判断し得るよう
にしたことを特徴とする。

〈作用〉 内燃機関の燃料供給が遮断され、停止動作が始
まると、減速する過給機の回転数は、回転数セン
サで検出され、検出信号として回転数判別手段お
よび勾配判別手段に入力される。上記回転数判別
手段は、停止動作開始から一定時間経過後、入力
された検出信号が表わす過給機の実測回転数を所
定の基準回転数と比較し、例えば実測回転数が基
準回転数に対して一定の許容誤差内にあれば正常
と、そうでなければ異常と判別する。そして、異
常の原因として、実測回転数が高すぎると、例え
ば燃料供給系遮断不良と、実測回転数が低すぎる
とき、例えば過給機動作異常と夫々指適する。次
に、上記勾配判別手段は、上記一定時間よりも後
の所定時間内の上記実測回転数の勾配を所定の基
準勾配と比較し、例えば上記勾配が基準勾配に対
して一定の許容誤差内にあれば正常と、そうでな
ければ異常と判別する。そして、異常の原因とし
て、例えば軸受部の潤滑不良や損傷を指適する。

〈実施例〉 以下、本考案を図示の実施例により詳細に説明
する。

第１図は本考案の過給機の診断装置を備えたデ
イーゼルエンジンの模式図であり、１はデイーゼ
ルエンジン、２はこのデイーゼルエンジン１の排
気で駆動され、シリンダに圧縮空気を過給する過
給機、３はこの過給機２の回転数を検出する回転
数センサ、４は後述する回転数判別手段と勾配判
別手段を備え、上記回転数センサ３から入力され
る検出信号に基づいて所定の演算を行なう過給機
診断装置としてのコンピユータ、５はこのコンピ
ユータ４から出力される判別結果や異常部分に関
する情報を表示する表示装置である。

第２図は、デイーゼルエンジン停止時における
過給機回転数Ｎの時間変化を示す図である。上記
回転数センサ３によつて検出される実測回転数Ｎ
（ｔ）は、図中の実線Ａで示すように、時刻t₀で
燃料供給が遮断されると、定常回転数n₀から漸減
し、時刻t_sで０となり、過給機は完全に停止す
る。上記コンピユータ４は、正常運転における第
２図中の破線Ｂの如き基準回転数曲線に基づい
て、燃料供給遮断時t₀から一定時間経過後の時刻
t₁における回転数の許容値±δ₁および上記基準回
転数曲線の各時刻ti＝t₁＋Δt・ｉ（ｉ＝１〜ｎ）
での勾配と実測回転数曲線の勾配を算出し、正常
状態から許される勾配に関する許容値δ₂の間で比
較演算するようになつている。

上記コンピユータ４の回転数判別手段は、上記
時刻t₁において回転数センサ３の検出信号が表わ
す過給機２の実測回転数Ｎ（t₁）を基準回転数曲
線Ｂ上の基準回転数n₁と比較し、両者の差｜Ｎ
（t₁）−n₁｜が上記許容値δ₁内にあれば正常と、そ
うでなければ異常と判別する。そして、実測回転
数Ｎ（t₁）が高すぎる異常の場合、燃料ラツクの
摺動不良等で燃料切れが悪いとして、「燃料供給
系遮断不良」を表わす信号を表示装置５に出力
し、実測回転数Ｎ（t₁）が低すぎる異常の場合、
タービンブレードとケーシングの接触等による回
転不良として、「過給機動作異常」を表わす信号
を出力する（第３図のステツプS1〜S5参照）。

一方、上記コンピユータ４の勾配判別手段は、
上記各時刻ti＝t₁＋Δt・ｉ（ｉ＝１〜ｎ）におけ
る上記実測回転数曲線Ａの勾配dN（ti）／dtを基
準回転数曲線Ｂの勾配dN₀（ti）／dtと比較し、重
み付きの両者の差の総和の平均が上記許容値δ₂未
満であれば正常と、そうでなければ異常と判別す
る。そして、異常の場合、曲線Ａの勾配は急にな
るで「軸受部の潤滑不良や損傷」を表わす信号を
表示装置５に出力する（第３図のステツプS6，
S7参照）。

上記構成のコンピユータ４の診断動作につい
て、第３図のフローチヤートを参照しつつ次に述
べる。

(S1) コンピユータ４は、それまでのエンジン停
止時に入力された過給機の実測回転数データを
統計処理して、基準回転数曲線Ｂ（第２図参
照）、回転数の許容値δ₁および勾配の許容値δ₂
を算出し、記憶しているものとする。いま、第
２図に示す時刻t₀で燃料供給が遮断されると、
回転数センサ３は、過給機の回転数を検出して
曲線Ａの如き実測回転数Ｎ（ｔ）に関する時系
列データをコンピユータ４に入力する。

(S2) コンピユータ４の回転数判別手段は、上記
時刻t₀から一定時間経過後の時刻t₁における上
記時系列データが表わす実測回転数Ｎ（t₁）か
ら基準回転数曲線Ｂ上の基準回転数n₁を減算
し、減算結果が上記許容値δ₁未満であるか否か
をまず判別する。そして、δ₁未満と判別すれ
ば、許容値内なので正常としてステツプS3に
進む一方、δ₁以上と判別すれば、Ｎ（t₁）が高
すぎるのでステツプS4に進んで、燃料ラツク
の摺動不良等で燃料の切れが悪いとして「燃料
供給系遮断不良」を表わす信号を表示装置５に
出力する。この異常は、実測回転数が第２図中
の２点鎖線Ｃのような場合に相当する。

(S3) 回転数判別手段は、次の上記減算結果Ｎ
（t₁）−n₁が許容値−δ₁より大きいか否かを判別
する。そして、−δ₁より大きいと判別すれば、
許容値内なので正常としてステツプS6に進む
一方、−δ₁より小さいと判別すれば、Ｎ（t₁）が
低すぎるのでステツプS5に進んで、タービン
ブレードとケーシングの接触等による回転不良
として「過給機動作異常」を表わす信号を出力
する。この異常は、実測回転数が第２図中の２
点鎖線Ｄのような場合に相当する。

(S4) コンピユータ４の勾配判別手段は、入力さ
れる上記時系列データを上記時刻t₁からΔt時間
おきに時刻tnまでサンプリングし、各時刻ti＝
t₁＋Δt・ｉ（ｉ＝１〜ｎ）における実測回転数
曲線Ａの勾配に重みを乗じたki・dN（ti）／dt
から基準回転数曲線Ｂの勾配dN₀（ti）／dtを減
算し、減算結果の絶対値の総和_o 〓ⁱ⁼¹ ｜k_idN（t₁）／dt −dN₀（t₁）／dt｜を計算する。そして、１／ｎ｜Σk_i dN（t₁）／dt−dN₀（t₁）／dt｜＜δ₂を演算し、δ₂未
満と 判別すれば、実測値の勾配が許容値内なので正
常として処理を終える一方、δ₂以上と判別すれ
ば、実測値の勾配が急すぎるのでステップS7
に進んで、「軸受部の潤滑不良や損傷」を表わ
す信号を表示装置５に出力する。

このように、本考案では、通常転がり軸受で支
承されて回転抵抗が小さく、従つて僅かな異常も
鋭敏に反映する過給機の回転軸に回転数センサを
設け、回転数の漸減で異常が発見しやすい機関停
止時に、上記回転数センサからの検出信号をコン
ピユータ等の診断装置で解析しているので、燃料
供給系の遮断不良、過給機の回転不良および軸受
部の潤滑不良や損傷を正確かつ確実に発見できる
という利点がある。また、機関の停止動作開始
後、まず、実測回転数が基準回転数に対して適正
範囲内にあるか否かを回転数判別手段で診断し、
次に実測回転数の勾配について同様に勾配判別手
段で診断しているので、回転数が激増、激減する
ような重大な異常を早期に発見できるという利点
がある。

上記実施例では、診断装置であるコンピユータ
４が、正常運転における入力データを計算処理し
て判別に必要な基準回転数曲線Ｂや許容値δ₁，δ₂
を記憶するようにしているので、運転者によるデ
ータの計算や基準値の設定が不要となり、診断の
省力化、能率化を大いに図ることができる。ま
た、コンピユータ４による診断結果が全て表示装
置５に表示されるから、機関を監視する運転者の
労力が軽減でき、異常の見落しも減少する。

なお、上記基準回転数曲線や許容誤差は、運転
者がコンピユータ４にマニユアルで設定するよう
にしてもよく、勾配判別方法が実施例のものに限
られないのはいうまでもない。なお、上記実施例
は、デイーゼル機関の排気ガスタービン過給機に
対する適用について説明したものであるが、デイ
ーゼル機関に代えて、ガスタービン機関の診断に
ついても、適用可能なことはもちろんである。

〈考案の効果〉 以上の説明で明らかなように、本考案の過給機
の診断装置は、過給機の回転数を回転数センサで
検出し、内燃機関の停止動作開始から一定時間経
過後の上記回転数センサからの検出信号が表わす
過給機の回転数を回転数判別手段によつて所定の
基準回転数と比較し、上記一定時間よりも後の上
記回転数の勾配を勾配判別手段によつて所定の基
準勾配として比較して、上記両判別手段の判別結
果によつて過給機や燃料供給系の異常を機関停止
時において診断し得るようにしているので、熟練
運転者によらずとも、過給機の軸受部の潤滑不
良、損傷、回転部の接触や燃料供給系の遮断不良
による回転数の僅かな異常も正確かつ確実に発見
できるうえ、回転数が激増、激減する重大な異常
は早期に発見でき、これらの異常による機関の重
大な故障や損傷を未然に防止でき、機関運転や保
全の省力化、能率化に大きく貢献する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の過給機の診断装置を備えたデ
イーゼルエンジンの模式図、第２図は上記デイー
ゼルエンジン停止時における過給機回転数の時間
変化を示す図、第３図は上記診断装置の処理の流
れを示すフローチヤートである。 １……デイーゼルエンジン、２……過給機、３
……回転数センサ、４……コンピユータ、５…表
示装置。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 内燃機関の排気でタービンを駆動して、ブロワ
   ーで給気を過給する過給機の診断装置であつて、 上記過給機の回転数を検出する回転数センサ
   と、内燃機関の停止動作開始から一定時間経過後
   の上記回転数センサの検出信号で表わされる過給
   機の回転数を所定の基準回転数と比較する回転数
   判別手段と、上記回転数の上記一定時間よりも後
   の所定時間内の勾配を所定の基準勾配と比較する
   勾配判別手段とを備えて、上記回転数センサと勾
   配判別手段の判別結果によつて勾配機や燃料供給
   系の異常を機関停止時において診断し得るように
   したことを特徴とする過給機の診断装置。