[发明专利]用于检测发动机故障的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测内燃发动机中故障的方法和系统。该方法和系统尤其适用于船舶上发动机故障的检测。该方法特别涉及具有在缸体内与活塞相连接的曲轴的内燃发动机故障的检测。可检测的故障是在故障特性时间段中使缸体内产生预定压力增大的类型。该方法包括确定缸体内的压力以及缸体外部区域的压力之间的压力差。如果将该压力差与表征故障的压力差极限值相比较显示该压力差大于表征故障的压力差极限值，这样即指示故障存在。该系统包括具有与缸体内部相连接的第一压力入口和与缸体外部区域相连接的第二压力入口的压力差确定装置，它借此而确定缸体内部压力与缸体外部区域压力之间的压力差。系统进一步将确定的压力差与表征故障的压力差极限值相比较，并且如果压力差大于表征故障的压力差极限值，则指示出故障存在。

背景技术

船舶上发动机曲轴箱爆炸每年都会发生几次，因为它们经常导致个人发动机报废以及导致发动机和周围发动机舱的巨大破坏，所以人们作出了很多努力以避免爆炸。当油雾形成于发动机内部时曲轴箱内爆炸即会发生。油雾高度易爆，并且能够被发动机中的热点点燃。如果发动机内部的部件在其上运行高温润滑油，且该润滑油在较冷区域蒸发并冷凝为小液滴，这样即形成了前述的油雾。该雾气可以被产生雾气的相同部件引燃。当在发动机内部发生雾气爆炸时，所产生的压力波能够使大量未燃烧的油扩散至发动机外部，在外部它们能够被其他热源点燃并进一步加剧之前爆炸的影响。

船运业中使用油雾探测器来检测油雾的存在。然而油雾探测器受到大量的误警报的困扰，并且因为要通过减小发动机负载或停机来避免油雾的进一步产生，船舶将因此而降低操纵性能，例如在港内操纵期间可能会导致碰撞。因此船运业非常需要减少误警报的数量。此外，油雾探测器相对较为昂贵。

除油雾产生故障之外，也有故障因可检测的窜气(blow-by gas)而产生，其使得构成发动机缸体一部分的曲轴箱中的压力增加。窜气经过活塞环周围的间隙而进入曲轴箱。

EP777041公开了检测发动机中窜气的传感器，使得评价发动机的性能成为可能。传感器将文氏管(venturi)与压力差传感器结合起来。压力传感器接收来自文氏管中两个位置处的输入值并基于压力差评价发动机的性能。

FR2641575中公开了检测造成发动机中压力增大的故障的另一种方法。这里使用了具有光探测系统的压力计。压力计的一侧与发动机缸体相连接，而另一侧则与机舱大气相连接。在压力计的两个管脚(tube leg)之间是节流器以防止因船舶摇晃而引起的压力计流体上下运动。然后当压力差达到由光探测系统检测到的某一极限时，即认为这表示即将发生的发动机故障。NL6600131和JP4019312中也或多或少的公开了类似的系统。这些系统并没有在船运业中获得大范围的使用。一个原因可能是它们容易发生误警报。当发动机舱中的压力降下来时误警报将会发生。这会被检测为增大的压力差，但是通常都不是由发动机故障引起的。当进入发动机舱的维修门开启时，这样的压力降即会发生，因为发动机舱内的压力比船舶其他地方的压力更高。呈现出更高的压力，原因是发动机的涡轮增压器从发动机舱抽取空气而为保证舱内足够的空气，空气被吹入舱内。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于检测发动机故障的改进的方法，尤其适于船舶上使用。

根据本发明的方法，在使缸体外部区域的压力变化有所衰减，从而持续时间等于或小于故障特性时间段的压力改变得到抑制的同时，通过将缸体内呈现的压力与缸体外部区域的压力相比较而确定压力差。许多种发动机故障会在等于或小于故障特性时间段的持续时间内使发动机缸体内的压力增大到一预定压力。绝大多数情况下，这些时间小于30秒，例如为5到10秒。在一些情况下，这些持续时间与发生在缸体外部区域，例如发生在发动机周围的发动机舱中的压力下降持续时间相同。发动机舱内这样的压力降可由如上所述由发动机舱检修门的开启而产生。如果压力差增大到超过表征故障的压力差并且缸体外部发生的压力变化并未衰减，将会无法区分需要有所动作的发动机故障以及像将发动机舱检修门打开这样无害的事件。两种事件都可能引发警报，这常常会是误警报。但是通过减小发动机缸体外部区域中持续时间等于或小于故障特性时间段的压力变化，像由开启发动机舱检修门而引起的这样的压力降即可得到抑制，从而检修门的开启不再会产生误警报。通过根据该方法的检测，误警报的数量减小了，从而获得改善的故障检测。

大多数使发动机缸体内产生预定压力增大的故障会在30秒内产生压力增大，因此抑制持续时间等于或小于这一时间段的压力变化是足够的。