发动机的不发火时负荷控制方法及其不发火时负荷控制系统技术方案

目的在于提供发动机的不发火时负荷控制方法及其不发火时负荷控制系统，该方法及系统根据曲轴的扭转振动算出对曲轴的附加应力并求出输出限制率，基于输出限制率控制发动机的运转输出，其特征在于，具备：第一步骤，在该第一步骤中，在检测出不发火时，以曲轴扭转振动起振力的向量和为基础，算出对曲轴的附加应力；第二步骤，在该第二步骤中，判定算出的对曲轴的附加应力是否小于对曲轴的允许应力；第三步骤，在该第三步骤中，在算出的附加应力超过允许应力时，进行控制以使发动机的运转输出减少规定量，并返回到第一步骤，重复第一步骤，当算出的对曲轴的附加应力小于对曲轴的允许应力时，算出对曲轴的附加应力并求出输出限制率；第四步骤，在该第四步骤中，基于输出限制率控制发动机的运转输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种发动机的不发火时负荷控制方法及其不发火时负荷控制系统，特别涉及一种在例如多缸柴油发动机、燃气发动机等中，对汽缸的不发火进行检测，并基于不发火的检测结果进行发动机的输出限制运转的发动机的不发火时负荷控制方法及其不发火时负荷控制系统。
技术介绍
例如，在发电用的多缸柴油发动机或多缸燃气发动机中，在一个汽缸或多个汽缸发生不发火的情况下，为了使发动机的稳定运转持续，利用不发火检测构件检测不发火，同时使发动机输出降低至能够稳定运转的输出。S卩，在以往的多缸发动机中，在全部汽缸处于正常运转状态并以100%的输出运转时，在两个汽缸发生不发火的情况下，使运转输出水平下降至50%的输出(在一个汽缸的情况下为90%的输出)，谋求发动机的稳定运转。然而，若一两个汽缸发生不发火，则发动机曲轴的扭转响应振幅发生变化，由于该扭转响应振幅的变化方式根据不发火汽缸而有所不同等，因此与不发火有关的发动机的允许最大负荷根据发生不发火的汽缸而有所不同。因此，为了使发动机的运转输出在发生不发火时适当，曲轴的扭转响应振幅的评价、研究是十分重要的。关于对扭转振动的评价、研究，迄今为止提供了如下各种技术。例如，在非专利文献I中，扭转振动是由作为旋转轴系的曲轴上所具备的旋转重量引起的，根据轴的强度及旋转重量的分布状况，扭转振动具有某一恒定的固有频率(Holzer法(霍尔茨法))。例如，在轴上具备N个旋转重量的情况下，存在I节、2节、3节、……(N — I)节的(N — I)个固有频率。在此，所谓I节，是指振动的节点具有一个的情况，所谓χ节，表示节点具有χ个。在产生扭转振动的起振力的频率与该χ节的固有频率一致的情况下，通过共振，产生扭转振动。在利用谐波分析仪将发动机的转矩曲线分析成正弦波向量的情况下，起振力是由该分力向量引起的。因此，扭转振动通过振动的节点数X与成为起振力的谐波的分力向量的次数I的组合，表现为X节I次的扭转振动。—般来说，若举出具有一端固定的固定端的长度L的轴来说明转矩T与扭转角Θ的关系，则节点作为固定端，下式成立。Θ = T.L/G.Ip......(I)其中，T:施加于自由端的转矩，G:材料的横向弹性模量，Ip:相对于轴心的截面二次极矩。根据上述算式，扭转角与振动的振幅成比例。在轴系的各点中，轴因谐波分力的向量Ay而扭转的量与TL成比例。因此，各汽缸的谐波分力的向量(/、一? 二、y夕.<夕卜少)\乘以自该节点至该汽缸的距离而得到的值与合计的轴的扭转角成比例。S卩，XAyXL的大小与扭转振动的振幅成比例。在此，各向量Ay在各汽缸之间带有相位，因此能够通过基于TL向量线图的图解法来计算SAyXL。TL向量根据多缸发动机中的点火顺序而有所不同。即，若变更发动机的曲轴排列及点火顺序，则TL合计向量的相对大小(比大? ^ 明显不同。根据对由一个汽缸产生的旋转力转矩T进行谐波分析的结果，谐波分力Ay的数值根据次数I而有所不同，若设该相对大小(比大g S )为CA，则振动的起振力⑶:C V =Ca X Ctl ο与该Cv成比例地确定扭转振动的振幅。只要计算该Cv，就能够预测出相对于扭转振动的各次数所应表现出的振动的大小。由上可知，需要基于应出现在轴系中的扭转振动的预测，确定有利的点火顺序及曲轴排列。点火顺序及曲轴排列与发动机的平衡有很大关系，因此应斟酌扭转振动的预测和平衡双方，确定最有利的曲轴排列及点火顺序。另外，在非专利文献2中，对于五翼叶轮六缸内燃机的不发火时扭转振动，做出了如下研究。在此，在扭转振动响应计算的解法中，为了对转矩谐波次数的共振转速下的振动以及扭转振动应力进行评价，使用了应用稳定振动解法的模拟计算法，通过具体例子，尝试对不发火时的扭转振动特性以及内燃机起振力和叶片起振力的相互作用进行了评价。以下，省略中间过程，仅示出研究结果。例如，若六缸内燃机有一个汽缸不发火，则4、5、6次的转矩谐波变大。由此，在正常点火中，扭转振动应力小的4、5次成分变大。特别是4次成分的扭转振动应力增加明显，根据情况有可能超过既定的允许应力曲线。因此，本申请人在专利文献I中公开了如下发动机的不发火时负荷控制方法及其不发火时负荷控制系统:在一个汽缸或多个汽缸发生不发火的情况下，该方法及系统能够针对每个不发火发生汽缸将发生不发火时的发动机的允许最大负荷设定成适当值，能够提高发生不发火时的发动机利用率。另外，本申请人在专利文献2中提出了一种抑制发生不发火时的发动机的利用率的降低、并且抑制伴随着发动机的燃料效率的变差而发生的发动机发电设备的效率降低的方法和装置。S卩，在此，提出了一种根据多汽缸发动机的不发火的检测结果进行发动机的输出限制运转的手段，其中，基于不发火的检测信号，算出第一限制输出，并且使用基于预先设定的不发火发生汽缸与扭转振动的变化的关系而设定的输出限制值，基于不发火的检测信号算出第二限制输出，对第一限制输出和第二限制输出进行比较而算出最小的限制输出，将该最小的限制输出作为不发火时最大允许输出而使发动机运转，第一限制输出是正常运转输出减去与不发火发生汽缸数对应的不发火输出而得到的输出。由此，相对于以往那样在一到两个汽缸发生不发火的情况下使发动机的输出一律降低50%左右的输出，能够确定适当的输出限制率来降低发动机的利用率，使发动机以必要水平以上的低输出进行运转。现有技术文献非专利文献非专利文献1:《船舶軸系捩扎振動問題?解決》{廣澤眞吾国士舘大学工学部紀要第7号(1974)}(《船舶轴系扭转振动问题的解决》{广泽真吾国士馆大学工学部纪要第7 号(1974)})非专利文献2:《5翼7° 口 '歹6 > y V夂機関?失火時捩1O振動》{齋藤年正他2名福井工業大学研究紀要第38号(2008)}(《五翼叶轮六缸内燃机的不发火时扭转振动》{斋藤年正另有两位福井工业大学研究纪要第38号(2008)}专利文献专利文献1:(日本)特开2008-95514号公报专利文献2:(日本)特开2008-2303号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题因此，本申请人进一步改进了专利文献1、2的方法，着眼于曲轴的扭转振动，完成了如下方法:在一部分汽缸变为不发火状态的情况下，基于曲轴扭转振动评价计算，求出曲轴的附加应力并确定适当的输出限制率，通过控制成适当的发动机输出来不使发动机的利用率降低。本专利技术根据以上背景提出，目的在于提供一种发动机的不发火时负荷控制方法及其不发火时负荷控制系统，该方法及系统在一部分汽缸变为不发火状态的情况下，基于曲轴扭转振动评价计算求出对曲轴的附加应力，能够通过根据附加应力控制发动机的运转输出来进行不发火时的负荷控制运转。用于解决技术问题的手段为解决上述技术问题，技术方案I的本专利技术提供了一种发动机的不发火时负荷控制方法，该不发火时负荷控制方法对发动机中的多个汽缸的不发火进行检测，并基于该不发火的检测结果，控制发动机的运转输出，其特征在于，具备:第一阶段，在该第一阶段中，在检测出不发火时，基于曲轴扭转振动评价计算，算出对曲轴的附加应力；第二阶段，在该第二阶段中，求出与算出的对曲轴的附加应力对应的对发动机的输出限制率；第三阶段，在该第三阶段中，基于输出限制率控制发动机的运转输出。由此，若汽缸在发动机运转中发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机的不发火时负荷控制方法，其对发动机中的多个汽缸的不发火进行检测，并基于该不发火的检测结果，控制发动机的运转输出，其特征在于，具备：第一阶段，在该第一阶段中，在检测出所述不发火时，基于曲轴扭转振动评价计算，算出对该曲轴的附加应力；第二阶段，在该第二阶段中，求出与该算出的对曲轴的附加应力对应的对所述发动机的输出限制率；第三阶段，在该第三阶段中，基于所述输出限制率控制发动机的运转输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木元，西尾秀树，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP