クランク軸温度検出、監視方法及びその装置
【課題】非接触方式で以って、クランク室内のオイルミストや水蒸気の影響が軽微で高精度且つ応答性が良好なクランク軸温度検出、監視手段を提供する。
【解決手段】クランク軸温度検出、監視手段であって、赤外線カメラでクランク軸の軸線方向に分けた各検出区間のクランク軸画像を撮像し、画像処理して各検出区間のクランク軸温度を検出し、この各検出区間のクランク軸温度検出値と全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を各検出区間毎に算出し、各検出区間毎の温度偏差の算出値と許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定することを特徴とする。
【解決手段】クランク軸温度検出、監視手段であって、赤外線カメラでクランク軸の軸線方向に分けた各検出区間のクランク軸画像を撮像し、画像処理して各検出区間のクランク軸温度を検出し、この各検出区間のクランク軸温度検出値と全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を各検出区間毎に算出し、各検出区間毎の温度偏差の算出値と許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスエンジン、ディーゼルエンジン等に適用され、エンジンのクランク軸の温度を検出し、このクランク軸温度検出結果に基づき該クランク軸の温度状態を監視するように構成されたクランク軸温度検出、監視方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのクランク軸１０１は、図9に示すように、これの主軸受ジャーナル部やクランクピン軸受部に硬質の異物が噛み込むと、図9のＺ部のように、異物噛み込み部の温度が急上昇して、クランク軸１０１の過大磨耗や軸受との焼き付きを誘発する。
従って、エンジン運転中、クランク軸１０１の温度を常時監視して急激な温度上昇を迅速に且つ正確に捉えることが要求される。
【０００３】
クランク軸の温度を検出し、監視する手段としては、図１０に示されるように、エンジン１００のクランク室内のブリーズガスをブロア１１０で吸引してオイルミスト濃度計測器１１１に送り込み、該オイルミスト濃度計測器１１１においてオイルミスト濃度を計測して、クランク軸の温度変化を間接的に検知する手段や、主軸受部の温度を計測する手段が提供されている。
尚、赤外線カメラを用いて燃焼室の温度を推定する手段が、特許文献１（特開２００５−１６４４５３号公報）で開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６４４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
クランク軸の温度を検出し、監視する手段としては、クランク軸が回転しているため、前述のように、クランク軸を支持する主軸受部の温度を計測して該主軸受部の温度によってクランク軸の温度を推定する手段、あるいは図９に示されるようにクランク室内のオイルミスト濃度を計測してクランク軸の温度を推定する手段等の、クランク軸の温度を間接的に検知する手段が主として採用されている。
また、回転しているクランク軸の温度を直接検出する手段としては、熱電対とスリップリングを用いる方法等の接触方式が主として採用されているにとどまっており、非接触方式で以って、クランク室内のオイルミストや水蒸気の影響が軽微で、高精度且つ応答性が良好なクランク軸の温度の検出、監視手段の提供が要求されている。
【０００６】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、非接触方式で以って、クランク室内のオイルミストや水蒸気の影響が軽微で、高精度且つ応答性が良好なクランク軸温度検出、監視手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はかかる目的を達成するもので、エンジンのクランク軸の温度を検出し、このクランク軸温度検出結果に基づき該クランク軸の温度状態を監視するクランク軸温度検出、監視方法であって、前記クランク軸の軸線方向に複数の検出区間に分け、赤外線カメラで前記各検出区間のクランク軸画像を撮像し、この撮像画像を画像処理して前記各検出区間のクランク軸温度を検出し、この各検出区間のクランク軸温度検出値と、該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定することを特徴とする。
【０００８】
また、かかるクランク軸温度検出、監視方法に用いる装置の発明は、クランク軸の軸線方向に区分された複数の検出区間のクランク軸画像を撮像する赤外線カメラと、該赤外線カメラから入力される前記撮像画像を画像処理して前記各検出区間のクランク軸温度を検出し、この各検出区間のクランク軸温度検出値と該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定する演算装置とをそなえたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、エンジンのクランク軸の温度を検出し、このクランク軸温度検出結果に基づき該クランク軸の温度状態を監視するクランク軸温度検出、監視方法であって、前記クランク軸の軸線方向に複数の検出区間に分け、ファイバスコープを各検出区間に対応して配置するとともに各ファイバスコープに赤外線カメラを接続し、前記各ファイバスコープを通して前記赤外線カメラにより前記各検出区間のクランク軸画像を撮像し、この撮像画像を画像処理して前記各検出区間のクランク軸温度を検出し、前記各検出区間のクランク軸温度検出値と、該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定することを特徴とする。
【００１０】
また、かかるクランク軸温度検出、監視方法に用いる装置の発明は、前記クランク軸の軸線方向に区分された複数の検出区間に対応してファイバスコープを設置するとともに、前記赤外線カメラを前記検出区間と同数設けて各赤外線カメラを前記各ファイバスコープに接続し、前記各ファイバスコープを通して前記赤外線カメラにより前記各検出区間のクランク軸画像を撮像してこの撮像信号を前記演算装置に伝送するように構成する。
【００１１】
また、本発明は、エンジンのクランク軸の温度を検出し、このクランク軸温度検出結果に基づき該クランク軸の温度状態を監視するクランク軸温度検出、監視方法であって、前記クランク軸の軸線方向に複数の検出区間に分け、ファイバー式放射温度計を各検出区間に対応して配置して該ファイバー式放射温度計により前記各検出区間のクランク軸温度を検出し、各検出区間のクランク軸温度検出値と、該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定することを特徴とする。
【００１２】
また、かかるクランク軸温度検出、監視方法に用いる装置の発明は、クランク軸の軸線方向に区分された複数の検出区間に対応して設置されて各検出区間のクランク軸温度を検出するファイバー式放射温度計と、該ファイバー式放射温度計から入力される前記各検出区間のクランク軸温度検出値と該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定する演算装置とをそなえたことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明において、具体的には次のように構成するのが好ましい。
（１）多シリンダエンジンにおいて、前記複数の検出区間をクランクスロー毎に設定する。
（２）前記各検出区間のクランク軸温度検出値を画像表示装置に画像として表示するとともに、前記クランク軸温度検出値の時間変化を該画像表示装置に表示する。
（３）前記クランク軸温度の異常判定にあたり、前記許容温度偏差として第１の許容温度偏差と該第１の許容温度偏差よりも大きい偏差値の第２の許容温度偏差との２つの許容温度偏差を設定し、当該検出区間の温度偏差が前記第１の許容温度偏差を超えたときクランク軸温度異常の警報を発信し、当該検出区間の温度偏差が前記第２の許容温度偏差を超えたときエンジンを停止する。
（４）前記クランク軸が収容されるクランク室内におけるオイルミスト濃度を検出し、前記赤外線カメラによる前記クランク軸の温度検出値を、前記オイルミスト濃度の検出値に基づく補正を行い、前記オイルミスト濃度による補正後の各検出区間の温度検出値を用いて前記許容温度偏差と比較する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、好ましくは多シリンダエンジンのクランクスロー毎に複数の検出区間に分け、赤外線カメラで前記各検出区間のクランク軸画像を撮像してこれを画像処理して各検出区間のクランク軸温度を検出し、この各検出区間のクランク軸温度検出値と、全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を各検出区間毎に算出し、この温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定するように構成し、あるいはファイバー式放射温度計を前記各検出区間に対応して配置して該ファイバー式放射温度計により各検出区間のクランク軸温度を検出し、この各検出区間のクランク軸温度検出値と、全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を各検出区間毎に算出し、この温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定するように構成したので、赤外線カメラによる撮像の画像処理によって、あるいはファイバー式放射温度計によって、クランク軸温度を、エンジンの運転中に非接触で直接に検出することができて、従来技術のような、クランク室内におけるオイルミスト濃度の検出値に基づきクランク軸温度を間接的に検知する手段に比べて、時間遅れが無く高い応答性で且つ高精度でクランク軸温度を検出することができる。
【００１５】
そして、前記のように高精度で以って検出された各検出区間におけるクランク軸温度と、かかる複数の検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を、クランク軸温度の異常上昇の判定要素に用いて、該温度偏差の許容値（許容温度偏差）と比較してクランク軸温度の異常の有無を判定するので、クランク室内のオイルミストや水蒸気等の外乱の影響が抑制されて、精度良くクランク軸温度の異常の有無を判定できる。これにより、クランク軸の検出区間毎に、クランク軸温度の異常の有無の検知を、タイムラグを伴うことなく時々刻々行うことができて、エンジン運転中、クランク軸温度状態を高精度で監視することができる。
【００１６】
また、クランク軸温度の異常判定にあたり、許容温度偏差として第１の許容温度偏差とこれよりも大きい偏差値の第２の許容温度偏差との２つの許容温度偏差を設定し、当該検出区間の温度偏差が前記第１の許容温度偏差を超えたときクランク軸温度異常の警報を発信し、当該検出区間の温度偏差が前記第２の許容温度偏差を超えたときエンジンを停止するように構成すれば、クランク軸温度の平均温度からの温度偏差の異常を軽度と重度との２段階で検知できることとなって、エンジン停止に移行する第２の許容温度偏差になる前の段階で、前記温度偏差が前記第１の許容温度偏差を超えたときに警報を発信し、かかる警報によって当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を、軽度の段階で早期に検知してクランク軸温度上昇への対処を施行できることとなって、クランク軸の過大磨耗や焼き付きへの移行を確実に防止できる。
【００１７】
また、前記各検出区間のクランク軸温度検出値を画像表示装置に画像として表示するとともに、前記クランク軸温度検出値の時間変化を該画像表示装置に表示するように構成すれば、画像表示装置にリアルタイムで表示されるクランク軸温度検出値の時間変化から、温度上昇度が異常状態にあるか、あるいは異常状態に近い検出区間を一目で検知することができて、クランク軸温度上昇の防止処置を早期に行うことができる。
【００１８】
また、クランク室内におけるオイルミスト濃度を検出し、赤外線カメラによるクランク軸の温度検出値を、前記オイルミスト濃度の検出値に基づく補正を行い、オイルミスト濃度による補正後の各検出区間の温度検出値を用いて許容温度偏差と比較するように構成すれば、クランク室内におけるオイルミストの影響を除去したクランク軸の温度検出値を得ることができて、クランク軸温度状態の判定精度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の第１実施例に係るガスエンジンのクランク軸温度検出、監視装置の全体構成図、図２は該第１実施例におけるクランク軸温度検出及び異常判定のフローチャート、図３は該第１実施例における表示装置の構成図である。
図１において、符号１００で示されるエンジン（ガスエンジン）は、燃料ガス管からガス量調整弁を通して供給された燃料ガスと過給機から供給された圧縮空気とをガスミキサーで混合し、この混合気を吸気ポート及び吸気弁を通して燃焼室に供給し、該燃焼室において着火燃焼させ発生する仕事により、ピストンを介してクランク軸１０１を回転駆動するように構成されている。該クランク軸１０１の後端にはフライホイール１０２が連結されている。
【００２１】
前記フライホイール１０２の外周には円周方向に沿って回転パルス発生用の複数の歯が形成され、該フライホイール１０２の外周に近接して設置されたフライホイールＴＤＣピックアップを構成する回転パルス検出器２によって、エンジン１００の各シリンダつまり各クランクスロー＃１〜＃５（この場合は５シリンダ）のＴＤＣ（上死点）の位置を検出する。
また、符号１で示される赤外線カメラは、前記クランク軸１０１のクランクスロー＃１〜＃５の検出区間におけるクランク軸表面の画像を撮像する。そして、前記回転パルス検出器２からの各クランクスロー＃１〜＃５のＴＤＣ位置の検出信号及び赤外線カメラ１からのクランク軸表面画像の撮像信号は、画像処理機能をそなえた演算装置３に入力され、該演算装置３においては、前記各クランクスローのＴＤＣ位置の検出信号及びクランク軸表面画像の撮像信号に基づき次のような処理、演算を行う。
【００２２】
即ち、図２に示されるクランク軸温度検出及び異常判定のフローチャートにおいて、前記回転パルス検出器２からのＴＤＣ位置の検出信号が検知されると（ステップ（１））、爆発気筒順つまり爆発気筒のクランクスロー順に前記赤外線カメラ１からのクランク軸表面画像の撮像画像を取り込む（ステップ（２））。
ついで、画像処理域つまり前記クランクスロー＃１〜＃５の検出区間のおそれぞれにおける撮像画像を画像処理して、検出区間である各クランクスロー＃１〜＃５のクランク軸温度の一定時間内（たとえば１サイクル中）における平均クランク軸温度Ｔを算出する（ステップ（３））。
【００２３】
次いで、前記平均クランク軸温度Ｔの前記各クランクスロー＃１〜＃５全体を通してのクランク軸温度平均値Ｔｍを算出する。この場合、各クランクスロー＃１〜＃５における平均クランク軸温度Ｔの最大値及び最小値を除去し、中間の平均クランク軸温度Ｔを用いて、極端な温度値を除外する（ステップ（４））。
次いで、各クランクスロー＃１〜＃５つまり画像処理域Ｓのそれぞれの平均クランク軸温度Ｔと前記クランク軸温度全体平均値Ｔｍとの温度偏差ΔＴ＝Ｔ−Ｔｍを算出する。
そして、前記温度偏差の算出値ΔＴと、予め設定された許容温度偏差の第１の閾値即ち第１の許容温度偏差Ｔ１とを比較する（ステップ（５））。
そして前記温度偏差の算出値ΔＴが許容温度偏差の第１の閾値Ｔ１以上（ΔＴ≧Ｔ１）のときは、当該クランクスローにおけるクランク軸温度異常の警報（アラーム）を発信する（ステップ（６））。
【００２４】
次いで、前記温度偏差の算出値ΔＴが許容温度偏差の第１の閾値Ｔ１以上（ΔＴ≧Ｔ１）のときは、つづいてあるいは一定時間をおいて、前記と同様にクランクスローにおける平均クランク軸温度Ｔとクランク軸温度全体平均値Ｔｍとの温度偏差ΔＴ＝Ｔ−Ｔｍを算出し、前記温度偏差の算出値ΔＴと、予め設定された許容温度偏差の第２の閾値即ち第１の許容温度偏差Ｔ１よりも大きい温度偏差値の閾値Ｔ２とを比較する（ステップ（７））。
そして前記温度偏差の算出値ΔＴが許容温度偏差の第２の閾値Ｔ２以上（ΔＴ≧Ｔ２）に達したときは、当該クランクスローにおけるクランク軸温度がクランク軸１０１の過大磨耗や焼き付き発生の可能性を含んでいるものと判定して、エンジン緊急停止の信号を発信する（ステップ（８））。
【００２５】
このように構成すれば、クランク軸温度のクランク軸温度全体平均値Ｔｍからの温度偏差ΔＴの異常を軽度の異常と重度の異常との２段階で検知できることとなって、エンジン停止に移行する第２の許容温度偏差の閾値Ｔ２になる前の段階で、前記温度偏差ΔＴが第１の許容温度偏差の閾値Ｔ１を超えたときに警報を発信し、かかる警報によって当該クランクスローにおけるクランク軸温度の異常を軽度の段階で早期に検知して、クランク軸温度上昇への対処を施行できることとなって、クランク軸１０１の過大磨耗や焼き付きへの移行を確実に防止できる。
【００２６】
また、かかる第１実施例において、前記回転パルス検出器２からのＴＤＣ位置の検出信号を検知し、爆発気筒順に赤外線カメラ１からのクランク軸表面画像の撮像画像を取り込み（ステップ（２））の後、図１０と同様なオイルミスト濃度計測器１１１でクランク室内におけるオイルミスト濃度を検出し、赤外線カメラ１による撮像画像を、前記オイルミスト濃度の検出値に基づく補正を行い、該オイルミスト濃度による補正後の撮像画像を画像処理してから（ステップ（２ａ））、ステップ（３）のように、各クランクスロー＃１〜＃５のクランク軸温度の一定時間内（たとえば１サイクル中）における平均クランク軸温度Ｔを算出する。
このようにすることにより、クランク室内におけるオイルミストの影響を除去したクランク軸の温度検出値を得ることができて、クランク軸温度状態の判定精度を向上できる。
【００２７】
以上のような、クランク軸温度検出値及び異常の有無の判定結果は、図３に示されるように、前記演算装置３に設けられた表示装置３５の表示パネル３ａに、クランクスロー＃１〜＃５に対応してＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５のように表示される。これにより、クランク軸の温度状態を定量的にかつ目視検知を併用して監視することができる。
また、前記表示装置３５の温度トレンド表示部４０には、クランク軸温度検出値の時間変化を表示する。これにより、前記温度トレンド表示部４０にリアルタイムで表示されるクランク軸温度検出値の時間変化から、クランク軸１０１の温度上昇度が異常状態にあるか、あるいは異常状態に近いクランクスローを一目で検知することができて、クランク軸温度上昇の防止処置を早期に行うことができる。
【実施例２】
【００２８】
図４は本発明の第２実施例に係るガスエンジンのクランク軸温度検出、監視装置の全体構成図、図５は該第２実施例におけるクランク軸温度検出及び異常判定のフローチャート、図６は該第１実施例における表示装置の構成図である。
この第２実施例においては、図４に示すように、ファイバスコープ３０を各クランクスロー（検出区間）＃１〜＃５に対応して配置するとともに、各ファイバスコープ３０に赤外線カメラ３１を接続し、前記各ファイバスコープ３０を通して前記各赤外線カメラ３１により前記各クランクスロー＃１〜＃５のクランク軸画像を撮像して前記演算装置３に入力している。
該演算装置３における演算処理は、前記第１実施例と同様であり、またその他の構成についても前記第１実施例と同様で、第１実施例と同一の部材は同一の符号で示す。
【００２９】
従って、図５に示されるクランク軸温度検出及び異常判定のフローチャートについては、爆発気筒順つまり爆発気筒のクランクスロー順に、前記各クランクスロー＃１〜＃５に設置した赤外線カメラ３１にファイバスコープ３０を介してクランク軸表面画像の撮像画像を取り込む（ステップ（２ａ））以外は、図２に示される第１実施例の処理フローと同様である。
また、クランク軸温度検出値及び異常の有無の判定結果は、図６に示されるように、前記演算装置３に設けられた表示装置３５に、クランクスロー＃１〜＃５に対応してＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５のように表示される。この実施例では、赤外線カメラ３１から各クランクスロー＃１〜＃５までの距離が同一であるので、前記クランク軸温度検出値及び異常の有無の判定結果の画像Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５が各クランクスローで同一サイズとなり、目視性が良好となる。
また、前記表示装置３５の温度トレンド表示部４０には、前記第１実施例と同様に、クランク軸温度検出値の時間変化が表示される。
【００３０】
かかる第２実施例によれば、赤外線カメラ３１から各クランクスロー＃１〜＃５までの距離が同一であるので、前記第１実施例のように赤外線カメラ１が１個の場合よりも、クランク軸温度の検出精度が高くなる。
【実施例３】
【００３１】
図７は本発明の第３実施例に係るガスエンジンのクランク軸温度検出、監視装置の全体構成図、図８は該第３実施例におけるクランク軸温度検出及び異常判定のフローチャートである。
この第３実施例においては、図７に示すように、ファイバー式放射温度計２１を各クランクスロー（検出区間）＃１〜＃５に対応して設置して、該ファイバー式放射温度計２１により前記各クランクスロー＃１〜＃５のクランク軸温度を検出して、前記演算装置３に入力している。
該演算装置３における演算処理は、前記第１実施例と同様であり、またその他の構成についても前記第１実施例と同様で、第１実施例と同一の部材は同一の符号で示す。
【００３２】
従って、図５に示されるクランク軸温度検出及び異常判定のフローチャートについては、爆発気筒順つまり爆発気筒のクランクスロー順に、前記各クランクスロー＃１〜＃５に設置したファイバー式放射温度計２１からのクランク軸温度検出値を画像処理を行うことなく直接取り込む（ステップ（２ｂ））。
そして、温度ファイバー式放射温度計２１からの各クランクスロー＃１〜＃５のクランク軸温度検出値と各クランクスロー＃１〜＃５全体を通してのクランク軸温度平均値Ｔｍとの差を温度偏差ΔＴとしている。
その他の処理は、図２に示される第１実施例の処理フローと同様である。
この実施例においては、各クランクスロー＃１〜＃５に設置したファイバー式放射温度計２１からのクランク軸温度検出値を直接取り込むので、前記第１実施例及び第２実施例で行うような画像処理が不要となり、クランク軸温度の検出が簡単になる。
【００３３】
以上の第１〜第３実施例によれば、エンジンのクランクスロー＃１〜＃５毎に、赤外線カメラ１あるいは３１で前記各クランクスロー＃１〜＃５のクランク軸画像を撮像してこれを画像処理して各クランクスロー＃１〜＃５のクランク軸温度を検出し、この各クランクスロー＃１〜＃５のクランク軸温度検出値と、全クランクスローのクランク軸平均温度との温度偏差ΔＴを各クランクスロー＃１〜＃５毎に算出し、この温度偏差の算出値ΔＴと予め設定された許容温度偏差（閾値Ｔ１あるいはＴ２）とを比較して、当該クランクスローの温度偏差ΔＴが前記許容温度偏差Ｔ１あるいはＴ２を超えたとき当該クランクスローにおけるクランク軸温度の異常を判定するように構成し（第１〜第２実施例）、あるいはファイバー式放射温度計２１を前記各クランクスロー＃１〜＃５に設置して各クランクスローにおけるクランク軸温度を検出し、この各クランクスローのクランク軸温度検出値と、全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差ΔＴを各クランクスロー毎に算出し、この温度偏差ΔＴの算出値と予め設定された許容温度偏差（閾値Ｔ１あるいはＴ２）とを比較して、当該クランクスローの温度偏差ΔＴが前記許容温度偏差Ｔ１あるいはＴ２を超えたとき当該クランクスローにおけるクランク軸温度の異常を判定するように構成したので（第３実施例）、赤外線カメラ１あるいは３１による撮像の画像処理によって、あるいはファイバー式放射温度計２１によって、クランク軸温度を、エンジンの運転中に非接触で直接に検出することができて、従来技術のような、クランク室内におけるオイルミスト濃度や水蒸気濃度の検出値に基づきクランク軸温度を間接的に検知する手段に比べて、時間遅れが無く高い応答性で且つ高精度でクランク軸温度を検出することができる。
【００３４】
そして、前記のように高精度で以って検出された各クランクスローにおけるクランク軸温度と、かかる複数のクランクスローのクランク軸平均温度との温度偏差ΔＴを、クランク軸温度の異常上昇の判定要素に用いて、該温度偏差ΔＴの許容値（許容温度偏差）と比較してクランク軸温度の異常の有無を判定するので、クランク室内のオイルミストや水蒸気等の外乱の影響が抑制されて、精度良くクランク軸温度の異常の有無を判定できる。
これにより、クランク軸１０１のクランクスロー毎に、クランク軸温度の異常の有無の検知をタイムラグを伴うことなく時々刻々行うことができて、エンジン運転中、クランク軸温度状態を高精度で監視することができる。
【００３５】
尚、以上の実施例は、ガスエンジンのクランク軸について示したが、本発明はこれに限定されることなく、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等、あらゆるエンジンのクランク軸に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明によれば、非接触方式で以って、クランク室内のオイルミストや水蒸気の影響が軽微で高精度且つ応答性が良好なクランク軸温度検出、監視手段を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施例に係るガスエンジンのクランク軸温度検出、監視装置の全体構成図である。
【図２】前記第１実施例におけるクランク軸温度検出及び異常判定のフローチャートである。
【図３】前記第１実施例における表示装置の構成図である。
【図４】本発明の第２実施例に係るガスエンジンのクランク軸温度検出、監視装置の全体構成図である。
【図５】前記第２実施例におけるクランク軸温度検出及び異常判定のフローチャートである。
【図６】前記第２実施例における表示装置の構成図である。
【図７】本発明の第３実施例に係るガスエンジンのクランク軸温度検出、監視装置の全体構成図である。
【図８】前記第２実施例におけるクランク軸温度検出及び異常判定のフローチャートである。
【図９】エンジン用クランク軸の温度分布の説明図である。
【図１０】従来技術に係るクランク軸の温度検知手段の一例を示す系統図である。
【符号の説明】
【００３８】
１，３１ 赤外線カメラ
２ 回転パルス検出器
３ 演算装置
２１ ファイバー式放射温度計
３０ ファイバスコープ
３５ 表示装置
４０ 温度トレンド表示部
１００ エンジン（ガスエンジン）
１０１ クランク軸
１０２ フライホイール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスエンジン、ディーゼルエンジン等に適用され、エンジンのクランク軸の温度を検出し、このクランク軸温度検出結果に基づき該クランク軸の温度状態を監視するように構成されたクランク軸温度検出、監視方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのクランク軸１０１は、図9に示すように、これの主軸受ジャーナル部やクランクピン軸受部に硬質の異物が噛み込むと、図9のＺ部のように、異物噛み込み部の温度が急上昇して、クランク軸１０１の過大磨耗や軸受との焼き付きを誘発する。
従って、エンジン運転中、クランク軸１０１の温度を常時監視して急激な温度上昇を迅速に且つ正確に捉えることが要求される。
【０００３】
クランク軸の温度を検出し、監視する手段としては、図１０に示されるように、エンジン１００のクランク室内のブリーズガスをブロア１１０で吸引してオイルミスト濃度計測器１１１に送り込み、該オイルミスト濃度計測器１１１においてオイルミスト濃度を計測して、クランク軸の温度変化を間接的に検知する手段や、主軸受部の温度を計測する手段が提供されている。
尚、赤外線カメラを用いて燃焼室の温度を推定する手段が、特許文献１（特開２００５−１６４４５３号公報）で開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６４４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
クランク軸の温度を検出し、監視する手段としては、クランク軸が回転しているため、前述のように、クランク軸を支持する主軸受部の温度を計測して該主軸受部の温度によってクランク軸の温度を推定する手段、あるいは図９に示されるようにクランク室内のオイルミスト濃度を計測してクランク軸の温度を推定する手段等の、クランク軸の温度を間接的に検知する手段が主として採用されている。
また、回転しているクランク軸の温度を直接検出する手段としては、熱電対とスリップリングを用いる方法等の接触方式が主として採用されているにとどまっており、非接触方式で以って、クランク室内のオイルミストや水蒸気の影響が軽微で、高精度且つ応答性が良好なクランク軸の温度の検出、監視手段の提供が要求されている。
【０００６】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、非接触方式で以って、クランク室内のオイルミストや水蒸気の影響が軽微で、高精度且つ応答性が良好なクランク軸温度検出、監視手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はかかる目的を達成するもので、エンジンのクランク軸の温度を検出し、このクランク軸温度検出結果に基づき該クランク軸の温度状態を監視するクランク軸温度検出、監視方法であって、前記クランク軸の軸線方向に複数の検出区間に分け、赤外線カメラで前記各検出区間のクランク軸画像を撮像し、この撮像画像を画像処理して前記各検出区間のクランク軸温度を検出し、この各検出区間のクランク軸温度検出値と、該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定することを特徴とする。
【０００８】
また、かかるクランク軸温度検出、監視方法に用いる装置の発明は、クランク軸の軸線方向に区分された複数の検出区間のクランク軸画像を撮像する赤外線カメラと、該赤外線カメラから入力される前記撮像画像を画像処理して前記各検出区間のクランク軸温度を検出し、この各検出区間のクランク軸温度検出値と該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定する演算装置とをそなえたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、エンジンのクランク軸の温度を検出し、このクランク軸温度検出結果に基づき該クランク軸の温度状態を監視するクランク軸温度検出、監視方法であって、前記クランク軸の軸線方向に複数の検出区間に分け、ファイバスコープを各検出区間に対応して配置するとともに各ファイバスコープに赤外線カメラを接続し、前記各ファイバスコープを通して前記赤外線カメラにより前記各検出区間のクランク軸画像を撮像し、この撮像画像を画像処理して前記各検出区間のクランク軸温度を検出し、前記各検出区間のクランク軸温度検出値と、該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定することを特徴とする。
【００１０】
また、かかるクランク軸温度検出、監視方法に用いる装置の発明は、前記クランク軸の軸線方向に区分された複数の検出区間に対応してファイバスコープを設置するとともに、前記赤外線カメラを前記検出区間と同数設けて各赤外線カメラを前記各ファイバスコープに接続し、前記各ファイバスコープを通して前記赤外線カメラにより前記各検出区間のクランク軸画像を撮像してこの撮像信号を前記演算装置に伝送するように構成する。
【００１１】
また、本発明は、エンジンのクランク軸の温度を検出し、このクランク軸温度検出結果に基づき該クランク軸の温度状態を監視するクランク軸温度検出、監視方法であって、前記クランク軸の軸線方向に複数の検出区間に分け、ファイバー式放射温度計を各検出区間に対応して配置して該ファイバー式放射温度計により前記各検出区間のクランク軸温度を検出し、各検出区間のクランク軸温度検出値と、該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定することを特徴とする。
【００１２】
また、かかるクランク軸温度検出、監視方法に用いる装置の発明は、クランク軸の軸線方向に区分された複数の検出区間に対応して設置されて各検出区間のクランク軸温度を検出するファイバー式放射温度計と、該ファイバー式放射温度計から入力される前記各検出区間のクランク軸温度検出値と該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定する演算装置とをそなえたことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明において、具体的には次のように構成するのが好ましい。
（１）多シリンダエンジンにおいて、前記複数の検出区間をクランクスロー毎に設定する。
（２）前記各検出区間のクランク軸温度検出値を画像表示装置に画像として表示するとともに、前記クランク軸温度検出値の時間変化を該画像表示装置に表示する。
（３）前記クランク軸温度の異常判定にあたり、前記許容温度偏差として第１の許容温度偏差と該第１の許容温度偏差よりも大きい偏差値の第２の許容温度偏差との２つの許容温度偏差を設定し、当該検出区間の温度偏差が前記第１の許容温度偏差を超えたときクランク軸温度異常の警報を発信し、当該検出区間の温度偏差が前記第２の許容温度偏差を超えたときエンジンを停止する。
（４）前記クランク軸が収容されるクランク室内におけるオイルミスト濃度を検出し、前記赤外線カメラによる前記クランク軸の温度検出値を、前記オイルミスト濃度の検出値に基づく補正を行い、前記オイルミスト濃度による補正後の各検出区間の温度検出値を用いて前記許容温度偏差と比較する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、好ましくは多シリンダエンジンのクランクスロー毎に複数の検出区間に分け、赤外線カメラで前記各検出区間のクランク軸画像を撮像してこれを画像処理して各検出区間のクランク軸温度を検出し、この各検出区間のクランク軸温度検出値と、全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を各検出区間毎に算出し、この温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定するように構成し、あるいはファイバー式放射温度計を前記各検出区間に対応して配置して該ファイバー式放射温度計により各検出区間のクランク軸温度を検出し、この各検出区間のクランク軸温度検出値と、全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を各検出区間毎に算出し、この温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定するように構成したので、赤外線カメラによる撮像の画像処理によって、あるいはファイバー式放射温度計によって、クランク軸温度を、エンジンの運転中に非接触で直接に検出することができて、従来技術のような、クランク室内におけるオイルミスト濃度の検出値に基づきクランク軸温度を間接的に検知する手段に比べて、時間遅れが無く高い応答性で且つ高精度でクランク軸温度を検出することができる。
【００１５】
そして、前記のように高精度で以って検出された各検出区間におけるクランク軸温度と、かかる複数の検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を、クランク軸温度の異常上昇の判定要素に用いて、該温度偏差の許容値（許容温度偏差）と比較してクランク軸温度の異常の有無を判定するので、クランク室内のオイルミストや水蒸気等の外乱の影響が抑制されて、精度良くクランク軸温度の異常の有無を判定できる。これにより、クランク軸の検出区間毎に、クランク軸温度の異常の有無の検知を、タイムラグを伴うことなく時々刻々行うことができて、エンジン運転中、クランク軸温度状態を高精度で監視することができる。
【００１６】
また、クランク軸温度の異常判定にあたり、許容温度偏差として第１の許容温度偏差とこれよりも大きい偏差値の第２の許容温度偏差との２つの許容温度偏差を設定し、当該検出区間の温度偏差が前記第１の許容温度偏差を超えたときクランク軸温度異常の警報を発信し、当該検出区間の温度偏差が前記第２の許容温度偏差を超えたときエンジンを停止するように構成すれば、クランク軸温度の平均温度からの温度偏差の異常を軽度と重度との２段階で検知できることとなって、エンジン停止に移行する第２の許容温度偏差になる前の段階で、前記温度偏差が前記第１の許容温度偏差を超えたときに警報を発信し、かかる警報によって当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を、軽度の段階で早期に検知してクランク軸温度上昇への対処を施行できることとなって、クランク軸の過大磨耗や焼き付きへの移行を確実に防止できる。
【００１７】
また、前記各検出区間のクランク軸温度検出値を画像表示装置に画像として表示するとともに、前記クランク軸温度検出値の時間変化を該画像表示装置に表示するように構成すれば、画像表示装置にリアルタイムで表示されるクランク軸温度検出値の時間変化から、温度上昇度が異常状態にあるか、あるいは異常状態に近い検出区間を一目で検知することができて、クランク軸温度上昇の防止処置を早期に行うことができる。
【００１８】
また、クランク室内におけるオイルミスト濃度を検出し、赤外線カメラによるクランク軸の温度検出値を、前記オイルミスト濃度の検出値に基づく補正を行い、オイルミスト濃度による補正後の各検出区間の温度検出値を用いて許容温度偏差と比較するように構成すれば、クランク室内におけるオイルミストの影響を除去したクランク軸の温度検出値を得ることができて、クランク軸温度状態の判定精度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の第１実施例に係るガスエンジンのクランク軸温度検出、監視装置の全体構成図、図２は該第１実施例におけるクランク軸温度検出及び異常判定のフローチャート、図３は該第１実施例における表示装置の構成図である。
図１において、符号１００で示されるエンジン（ガスエンジン）は、燃料ガス管からガス量調整弁を通して供給された燃料ガスと過給機から供給された圧縮空気とをガスミキサーで混合し、この混合気を吸気ポート及び吸気弁を通して燃焼室に供給し、該燃焼室において着火燃焼させ発生する仕事により、ピストンを介してクランク軸１０１を回転駆動するように構成されている。該クランク軸１０１の後端にはフライホイール１０２が連結されている。
【００２１】
前記フライホイール１０２の外周には円周方向に沿って回転パルス発生用の複数の歯が形成され、該フライホイール１０２の外周に近接して設置されたフライホイールＴＤＣピックアップを構成する回転パルス検出器２によって、エンジン１００の各シリンダつまり各クランクスロー＃１〜＃５（この場合は５シリンダ）のＴＤＣ（上死点）の位置を検出する。
また、符号１で示される赤外線カメラは、前記クランク軸１０１のクランクスロー＃１〜＃５の検出区間におけるクランク軸表面の画像を撮像する。そして、前記回転パルス検出器２からの各クランクスロー＃１〜＃５のＴＤＣ位置の検出信号及び赤外線カメラ１からのクランク軸表面画像の撮像信号は、画像処理機能をそなえた演算装置３に入力され、該演算装置３においては、前記各クランクスローのＴＤＣ位置の検出信号及びクランク軸表面画像の撮像信号に基づき次のような処理、演算を行う。
【００２２】
即ち、図２に示されるクランク軸温度検出及び異常判定のフローチャートにおいて、前記回転パルス検出器２からのＴＤＣ位置の検出信号が検知されると（ステップ（１））、爆発気筒順つまり爆発気筒のクランクスロー順に前記赤外線カメラ１からのクランク軸表面画像の撮像画像を取り込む（ステップ（２））。
ついで、画像処理域つまり前記クランクスロー＃１〜＃５の検出区間のおそれぞれにおける撮像画像を画像処理して、検出区間である各クランクスロー＃１〜＃５のクランク軸温度の一定時間内（たとえば１サイクル中）における平均クランク軸温度Ｔを算出する（ステップ（３））。
【００２３】
次いで、前記平均クランク軸温度Ｔの前記各クランクスロー＃１〜＃５全体を通してのクランク軸温度平均値Ｔｍを算出する。この場合、各クランクスロー＃１〜＃５における平均クランク軸温度Ｔの最大値及び最小値を除去し、中間の平均クランク軸温度Ｔを用いて、極端な温度値を除外する（ステップ（４））。
次いで、各クランクスロー＃１〜＃５つまり画像処理域Ｓのそれぞれの平均クランク軸温度Ｔと前記クランク軸温度全体平均値Ｔｍとの温度偏差ΔＴ＝Ｔ−Ｔｍを算出する。
そして、前記温度偏差の算出値ΔＴと、予め設定された許容温度偏差の第１の閾値即ち第１の許容温度偏差Ｔ１とを比較する（ステップ（５））。
そして前記温度偏差の算出値ΔＴが許容温度偏差の第１の閾値Ｔ１以上（ΔＴ≧Ｔ１）のときは、当該クランクスローにおけるクランク軸温度異常の警報（アラーム）を発信する（ステップ（６））。
【００２４】
次いで、前記温度偏差の算出値ΔＴが許容温度偏差の第１の閾値Ｔ１以上（ΔＴ≧Ｔ１）のときは、つづいてあるいは一定時間をおいて、前記と同様にクランクスローにおける平均クランク軸温度Ｔとクランク軸温度全体平均値Ｔｍとの温度偏差ΔＴ＝Ｔ−Ｔｍを算出し、前記温度偏差の算出値ΔＴと、予め設定された許容温度偏差の第２の閾値即ち第１の許容温度偏差Ｔ１よりも大きい温度偏差値の閾値Ｔ２とを比較する（ステップ（７））。
そして前記温度偏差の算出値ΔＴが許容温度偏差の第２の閾値Ｔ２以上（ΔＴ≧Ｔ２）に達したときは、当該クランクスローにおけるクランク軸温度がクランク軸１０１の過大磨耗や焼き付き発生の可能性を含んでいるものと判定して、エンジン緊急停止の信号を発信する（ステップ（８））。
【００２５】
このように構成すれば、クランク軸温度のクランク軸温度全体平均値Ｔｍからの温度偏差ΔＴの異常を軽度の異常と重度の異常との２段階で検知できることとなって、エンジン停止に移行する第２の許容温度偏差の閾値Ｔ２になる前の段階で、前記温度偏差ΔＴが第１の許容温度偏差の閾値Ｔ１を超えたときに警報を発信し、かかる警報によって当該クランクスローにおけるクランク軸温度の異常を軽度の段階で早期に検知して、クランク軸温度上昇への対処を施行できることとなって、クランク軸１０１の過大磨耗や焼き付きへの移行を確実に防止できる。
【００２６】
また、かかる第１実施例において、前記回転パルス検出器２からのＴＤＣ位置の検出信号を検知し、爆発気筒順に赤外線カメラ１からのクランク軸表面画像の撮像画像を取り込み（ステップ（２））の後、図１０と同様なオイルミスト濃度計測器１１１でクランク室内におけるオイルミスト濃度を検出し、赤外線カメラ１による撮像画像を、前記オイルミスト濃度の検出値に基づく補正を行い、該オイルミスト濃度による補正後の撮像画像を画像処理してから（ステップ（２ａ））、ステップ（３）のように、各クランクスロー＃１〜＃５のクランク軸温度の一定時間内（たとえば１サイクル中）における平均クランク軸温度Ｔを算出する。
このようにすることにより、クランク室内におけるオイルミストの影響を除去したクランク軸の温度検出値を得ることができて、クランク軸温度状態の判定精度を向上できる。
【００２７】
以上のような、クランク軸温度検出値及び異常の有無の判定結果は、図３に示されるように、前記演算装置３に設けられた表示装置３５の表示パネル３ａに、クランクスロー＃１〜＃５に対応してＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５のように表示される。これにより、クランク軸の温度状態を定量的にかつ目視検知を併用して監視することができる。
また、前記表示装置３５の温度トレンド表示部４０には、クランク軸温度検出値の時間変化を表示する。これにより、前記温度トレンド表示部４０にリアルタイムで表示されるクランク軸温度検出値の時間変化から、クランク軸１０１の温度上昇度が異常状態にあるか、あるいは異常状態に近いクランクスローを一目で検知することができて、クランク軸温度上昇の防止処置を早期に行うことができる。
【実施例２】
【００２８】
図４は本発明の第２実施例に係るガスエンジンのクランク軸温度検出、監視装置の全体構成図、図５は該第２実施例におけるクランク軸温度検出及び異常判定のフローチャート、図６は該第１実施例における表示装置の構成図である。
この第２実施例においては、図４に示すように、ファイバスコープ３０を各クランクスロー（検出区間）＃１〜＃５に対応して配置するとともに、各ファイバスコープ３０に赤外線カメラ３１を接続し、前記各ファイバスコープ３０を通して前記各赤外線カメラ３１により前記各クランクスロー＃１〜＃５のクランク軸画像を撮像して前記演算装置３に入力している。
該演算装置３における演算処理は、前記第１実施例と同様であり、またその他の構成についても前記第１実施例と同様で、第１実施例と同一の部材は同一の符号で示す。
【００２９】
従って、図５に示されるクランク軸温度検出及び異常判定のフローチャートについては、爆発気筒順つまり爆発気筒のクランクスロー順に、前記各クランクスロー＃１〜＃５に設置した赤外線カメラ３１にファイバスコープ３０を介してクランク軸表面画像の撮像画像を取り込む（ステップ（２ａ））以外は、図２に示される第１実施例の処理フローと同様である。
また、クランク軸温度検出値及び異常の有無の判定結果は、図６に示されるように、前記演算装置３に設けられた表示装置３５に、クランクスロー＃１〜＃５に対応してＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５のように表示される。この実施例では、赤外線カメラ３１から各クランクスロー＃１〜＃５までの距離が同一であるので、前記クランク軸温度検出値及び異常の有無の判定結果の画像Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５が各クランクスローで同一サイズとなり、目視性が良好となる。
また、前記表示装置３５の温度トレンド表示部４０には、前記第１実施例と同様に、クランク軸温度検出値の時間変化が表示される。
【００３０】
かかる第２実施例によれば、赤外線カメラ３１から各クランクスロー＃１〜＃５までの距離が同一であるので、前記第１実施例のように赤外線カメラ１が１個の場合よりも、クランク軸温度の検出精度が高くなる。
【実施例３】
【００３１】
図７は本発明の第３実施例に係るガスエンジンのクランク軸温度検出、監視装置の全体構成図、図８は該第３実施例におけるクランク軸温度検出及び異常判定のフローチャートである。
この第３実施例においては、図７に示すように、ファイバー式放射温度計２１を各クランクスロー（検出区間）＃１〜＃５に対応して設置して、該ファイバー式放射温度計２１により前記各クランクスロー＃１〜＃５のクランク軸温度を検出して、前記演算装置３に入力している。
該演算装置３における演算処理は、前記第１実施例と同様であり、またその他の構成についても前記第１実施例と同様で、第１実施例と同一の部材は同一の符号で示す。
【００３２】
従って、図５に示されるクランク軸温度検出及び異常判定のフローチャートについては、爆発気筒順つまり爆発気筒のクランクスロー順に、前記各クランクスロー＃１〜＃５に設置したファイバー式放射温度計２１からのクランク軸温度検出値を画像処理を行うことなく直接取り込む（ステップ（２ｂ））。
そして、温度ファイバー式放射温度計２１からの各クランクスロー＃１〜＃５のクランク軸温度検出値と各クランクスロー＃１〜＃５全体を通してのクランク軸温度平均値Ｔｍとの差を温度偏差ΔＴとしている。
その他の処理は、図２に示される第１実施例の処理フローと同様である。
この実施例においては、各クランクスロー＃１〜＃５に設置したファイバー式放射温度計２１からのクランク軸温度検出値を直接取り込むので、前記第１実施例及び第２実施例で行うような画像処理が不要となり、クランク軸温度の検出が簡単になる。
【００３３】
以上の第１〜第３実施例によれば、エンジンのクランクスロー＃１〜＃５毎に、赤外線カメラ１あるいは３１で前記各クランクスロー＃１〜＃５のクランク軸画像を撮像してこれを画像処理して各クランクスロー＃１〜＃５のクランク軸温度を検出し、この各クランクスロー＃１〜＃５のクランク軸温度検出値と、全クランクスローのクランク軸平均温度との温度偏差ΔＴを各クランクスロー＃１〜＃５毎に算出し、この温度偏差の算出値ΔＴと予め設定された許容温度偏差（閾値Ｔ１あるいはＴ２）とを比較して、当該クランクスローの温度偏差ΔＴが前記許容温度偏差Ｔ１あるいはＴ２を超えたとき当該クランクスローにおけるクランク軸温度の異常を判定するように構成し（第１〜第２実施例）、あるいはファイバー式放射温度計２１を前記各クランクスロー＃１〜＃５に設置して各クランクスローにおけるクランク軸温度を検出し、この各クランクスローのクランク軸温度検出値と、全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差ΔＴを各クランクスロー毎に算出し、この温度偏差ΔＴの算出値と予め設定された許容温度偏差（閾値Ｔ１あるいはＴ２）とを比較して、当該クランクスローの温度偏差ΔＴが前記許容温度偏差Ｔ１あるいはＴ２を超えたとき当該クランクスローにおけるクランク軸温度の異常を判定するように構成したので（第３実施例）、赤外線カメラ１あるいは３１による撮像の画像処理によって、あるいはファイバー式放射温度計２１によって、クランク軸温度を、エンジンの運転中に非接触で直接に検出することができて、従来技術のような、クランク室内におけるオイルミスト濃度や水蒸気濃度の検出値に基づきクランク軸温度を間接的に検知する手段に比べて、時間遅れが無く高い応答性で且つ高精度でクランク軸温度を検出することができる。
【００３４】
そして、前記のように高精度で以って検出された各クランクスローにおけるクランク軸温度と、かかる複数のクランクスローのクランク軸平均温度との温度偏差ΔＴを、クランク軸温度の異常上昇の判定要素に用いて、該温度偏差ΔＴの許容値（許容温度偏差）と比較してクランク軸温度の異常の有無を判定するので、クランク室内のオイルミストや水蒸気等の外乱の影響が抑制されて、精度良くクランク軸温度の異常の有無を判定できる。
これにより、クランク軸１０１のクランクスロー毎に、クランク軸温度の異常の有無の検知をタイムラグを伴うことなく時々刻々行うことができて、エンジン運転中、クランク軸温度状態を高精度で監視することができる。
【００３５】
尚、以上の実施例は、ガスエンジンのクランク軸について示したが、本発明はこれに限定されることなく、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等、あらゆるエンジンのクランク軸に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明によれば、非接触方式で以って、クランク室内のオイルミストや水蒸気の影響が軽微で高精度且つ応答性が良好なクランク軸温度検出、監視手段を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施例に係るガスエンジンのクランク軸温度検出、監視装置の全体構成図である。
【図２】前記第１実施例におけるクランク軸温度検出及び異常判定のフローチャートである。
【図３】前記第１実施例における表示装置の構成図である。
【図４】本発明の第２実施例に係るガスエンジンのクランク軸温度検出、監視装置の全体構成図である。
【図５】前記第２実施例におけるクランク軸温度検出及び異常判定のフローチャートである。
【図６】前記第２実施例における表示装置の構成図である。
【図７】本発明の第３実施例に係るガスエンジンのクランク軸温度検出、監視装置の全体構成図である。
【図８】前記第２実施例におけるクランク軸温度検出及び異常判定のフローチャートである。
【図９】エンジン用クランク軸の温度分布の説明図である。
【図１０】従来技術に係るクランク軸の温度検知手段の一例を示す系統図である。
【符号の説明】
【００３８】
１，３１ 赤外線カメラ
２ 回転パルス検出器
３ 演算装置
２１ ファイバー式放射温度計
３０ ファイバスコープ
３５ 表示装置
４０ 温度トレンド表示部
１００ エンジン（ガスエンジン）
１０１ クランク軸
１０２ フライホイール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランク軸の温度を検出し、このクランク軸温度検出結果に基づき該クランク軸の温度状態を監視するクランク軸温度検出、監視方法であって、前記クランク軸の軸線方向に複数の検出区間に分け、赤外線カメラで前記各検出区間のクランク軸画像を撮像し、この撮像画像を画像処理して前記各検出区間のクランク軸温度を検出し、この各検出区間のクランク軸温度検出値と、該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定することを特徴とするクランク軸温度検出、監視方法。
【請求項２】
エンジンのクランク軸の温度を検出し、このクランク軸温度検出結果に基づき該クランク軸の温度状態を監視するクランク軸温度検出、監視方法であって、前記クランク軸の軸線方向に複数の検出区間に分け、ファイバスコープを各検出区間に対応して配置するとともに各ファイバスコープに赤外線カメラを接続し、前記各ファイバスコープを通して前記赤外線カメラにより前記各検出区間のクランク軸画像を撮像し、この撮像画像を画像処理して前記各検出区間のクランク軸温度を検出し、前記各検出区間のクランク軸温度検出値と、該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定することを特徴とするクランク軸温度検出、監視方法。
【請求項３】
エンジンのクランク軸の温度を検出し、このクランク軸温度検出結果に基づき該クランク軸の温度状態を監視するクランク軸温度検出、監視方法であって、前記クランク軸の軸線方向に複数の検出区間に分け、ファイバー式放射温度計を各検出区間に対応して配置して該ファイバー式放射温度計により前記各検出区間のクランク軸温度を検出し、各検出区間のクランク軸温度検出値と、該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定することを特徴とするクランク軸温度検出、監視方法。
【請求項４】
多シリンダエンジンにおいて、前記複数の検出区間をクランクスロー毎に設定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクランク軸温度検出、監視方法。
【請求項５】
前記各検出区間のクランク軸温度検出値を画像表示装置に画像として表示するとともに、前記クランク軸温度検出値の時間変化を該画像表示装置に表示することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクランク軸温度検出、監視方法。
【請求項６】
前記クランク軸温度の異常判定にあたり、前記許容温度偏差として第１の許容温度偏差と該第１の許容温度偏差よりも大きい偏差値の第２の許容温度偏差との２つの許容温度偏差を設定し、当該検出区間の温度偏差が前記第１の許容温度偏差を超えたときクランク軸温度異常の警報を発信し、当該検出区間の温度偏差が前記第２の許容温度偏差を超えたときエンジンを停止することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクランク軸温度検出、監視方法。
【請求項７】
前記クランク軸が収容されるクランク室内におけるオイルミスト濃度を検出し、前記赤外線カメラによる前記クランク軸の温度検出値を、前記オイルミスト濃度の検出値に基づく補正を行い、前記オイルミスト濃度による補正後の各検出区間の温度検出値を用いて前記許容温度偏差と比較することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクランク軸温度検出、監視方法。
【請求項８】
エンジンのクランク軸の温度を検出し、このクランク軸温度検出結果に基づき該クランク軸の温度状態を監視するように構成されたクランク軸温度検出、監視装置において、前記クランク軸の軸線方向に区分された複数の検出区間のクランク軸画像を撮像する赤外線カメラと、該赤外線カメラから入力される前記撮像画像を画像処理して前記各検出区間のクランク軸温度を検出し、この各検出区間のクランク軸温度検出値と該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定する演算装置とをそなえたことを特徴とするクランク軸温度検出、監視装置。
【請求項９】
前記クランク軸の軸線方向に区分された複数の検出区間に対応してファイバスコープを設置するとともに、前記赤外線カメラを前記検出区間と同数設けて各赤外線カメラを前記各ファイバスコープに接続し、前記各ファイバスコープを通して前記赤外線カメラにより前記各検出区間のクランク軸画像を撮像してこの撮像信号を前記演算装置に伝送するように構成したことを特徴とする請求項８記載のクランク軸温度検出、監視装置。
【請求項１０】
エンジンのクランク軸の温度を検出し、このクランク軸温度検出結果に基づき該クランク軸の温度状態を監視するように構成されたクランク軸温度検出、監視装置において、前記クランク軸の軸線方向に区分された複数の検出区間に対応して設置されて各検出区間のクランク軸温度を検出するファイバー式放射温度計と、該ファイバー式放射温度計から入力される前記各検出区間のクランク軸温度検出値と該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定する演算装置とをそなえたことを特徴とするクランク軸温度検出、監視装置。
【請求項１】
エンジンのクランク軸の温度を検出し、このクランク軸温度検出結果に基づき該クランク軸の温度状態を監視するクランク軸温度検出、監視方法であって、前記クランク軸の軸線方向に複数の検出区間に分け、赤外線カメラで前記各検出区間のクランク軸画像を撮像し、この撮像画像を画像処理して前記各検出区間のクランク軸温度を検出し、この各検出区間のクランク軸温度検出値と、該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定することを特徴とするクランク軸温度検出、監視方法。
【請求項２】
エンジンのクランク軸の温度を検出し、このクランク軸温度検出結果に基づき該クランク軸の温度状態を監視するクランク軸温度検出、監視方法であって、前記クランク軸の軸線方向に複数の検出区間に分け、ファイバスコープを各検出区間に対応して配置するとともに各ファイバスコープに赤外線カメラを接続し、前記各ファイバスコープを通して前記赤外線カメラにより前記各検出区間のクランク軸画像を撮像し、この撮像画像を画像処理して前記各検出区間のクランク軸温度を検出し、前記各検出区間のクランク軸温度検出値と、該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定することを特徴とするクランク軸温度検出、監視方法。
【請求項３】
エンジンのクランク軸の温度を検出し、このクランク軸温度検出結果に基づき該クランク軸の温度状態を監視するクランク軸温度検出、監視方法であって、前記クランク軸の軸線方向に複数の検出区間に分け、ファイバー式放射温度計を各検出区間に対応して配置して該ファイバー式放射温度計により前記各検出区間のクランク軸温度を検出し、各検出区間のクランク軸温度検出値と、該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定することを特徴とするクランク軸温度検出、監視方法。
【請求項４】
多シリンダエンジンにおいて、前記複数の検出区間をクランクスロー毎に設定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクランク軸温度検出、監視方法。
【請求項５】
前記各検出区間のクランク軸温度検出値を画像表示装置に画像として表示するとともに、前記クランク軸温度検出値の時間変化を該画像表示装置に表示することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクランク軸温度検出、監視方法。
【請求項６】
前記クランク軸温度の異常判定にあたり、前記許容温度偏差として第１の許容温度偏差と該第１の許容温度偏差よりも大きい偏差値の第２の許容温度偏差との２つの許容温度偏差を設定し、当該検出区間の温度偏差が前記第１の許容温度偏差を超えたときクランク軸温度異常の警報を発信し、当該検出区間の温度偏差が前記第２の許容温度偏差を超えたときエンジンを停止することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクランク軸温度検出、監視方法。
【請求項７】
前記クランク軸が収容されるクランク室内におけるオイルミスト濃度を検出し、前記赤外線カメラによる前記クランク軸の温度検出値を、前記オイルミスト濃度の検出値に基づく補正を行い、前記オイルミスト濃度による補正後の各検出区間の温度検出値を用いて前記許容温度偏差と比較することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクランク軸温度検出、監視方法。
【請求項８】
エンジンのクランク軸の温度を検出し、このクランク軸温度検出結果に基づき該クランク軸の温度状態を監視するように構成されたクランク軸温度検出、監視装置において、前記クランク軸の軸線方向に区分された複数の検出区間のクランク軸画像を撮像する赤外線カメラと、該赤外線カメラから入力される前記撮像画像を画像処理して前記各検出区間のクランク軸温度を検出し、この各検出区間のクランク軸温度検出値と該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定する演算装置とをそなえたことを特徴とするクランク軸温度検出、監視装置。
【請求項９】
前記クランク軸の軸線方向に区分された複数の検出区間に対応してファイバスコープを設置するとともに、前記赤外線カメラを前記検出区間と同数設けて各赤外線カメラを前記各ファイバスコープに接続し、前記各ファイバスコープを通して前記赤外線カメラにより前記各検出区間のクランク軸画像を撮像してこの撮像信号を前記演算装置に伝送するように構成したことを特徴とする請求項８記載のクランク軸温度検出、監視装置。
【請求項１０】
エンジンのクランク軸の温度を検出し、このクランク軸温度検出結果に基づき該クランク軸の温度状態を監視するように構成されたクランク軸温度検出、監視装置において、前記クランク軸の軸線方向に区分された複数の検出区間に対応して設置されて各検出区間のクランク軸温度を検出するファイバー式放射温度計と、該ファイバー式放射温度計から入力される前記各検出区間のクランク軸温度検出値と該温度検出値に基づき算出された全検出区間のクランク軸平均温度との温度偏差を前記各検出区間毎に算出し、前記各検出区間毎の温度偏差の算出値と予め設定された許容温度偏差とを比較して、当該検出区間の温度偏差が前記許容温度偏差を超えたとき当該検出区間におけるクランク軸温度の異常を判定する演算装置とをそなえたことを特徴とするクランク軸温度検出、監視装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２０９１６８（Ｐ２００８−２０９１６８Ａ）
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４４７５３（Ｐ２００７−４４７５３）
【出願日】平成１９年２月２３日（２００７．２．２３）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２３日（２００７．２．２３）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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