JP6399703B2 - 燃料消費量推定装置、燃料消費量推定方法及びプログラム - Google Patents
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Description
特許文献1には、関連する技術として、船舶における燃料の残量で航行可能な距離を演算して表示する技術が記載されている。
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。なお、図における燃費は、燃料消費量と同様の意味である。
本発明の一実施形態による燃料消費量推定装置など船舶の機能構成について説明する。
図1で示すように、本実施形態において、船舶1は、エンジン10と、燃料消費量推定装置20と、表示部30と、記憶部40と、を備える。
ピックアップセンサ101は、エンジン10の回転数を検出する。
過給装置102は、エンジン10の排気ガスを動力源として圧縮空気を生成する。過給装置102は、生成した圧縮空気をエンジン10に供給し、エンジン10の実質的な排気量を高める。
圧力センサ103は、過給装置102がエンジン10に供給する圧縮空気の圧力を検出する。過給装置102がエンジン10に供給する圧縮空気の圧力は、ブースト圧と呼ばれる。
回転数取得部201は、船舶1において使用されるエンジン10の現在のエンジン回転数を取得する。具体的には、回転数取得部201は、ピックアップセンサ101が検出したエンジン10の現在の回転数をピックアップセンサ101から取得する。
また、出力推定部202は、現在のエンジン出力値を変動させる出力変動要素の物理量としきい値との比較結果に基づいて現在のエンジン出力値についてのエンジン出力補正値を特定する。そして、出力推定部202は、特定したエンジン出力補正値と、現在のエンジン回転数と、現在のブースト圧とに基づいて、現在のエンジン出力値を推定する。
また、出力推定部202は、入力した船舶1の種別に応じて、出力変動要素を特定する。出力推定部202は、特定した出力変動要素の物理量としきい値との比較結果に基づいて現在のエンジン出力値についてのエンジン出力補正値を特定する。出力推定部202は、特定したエンジン出力補正値を用いてエンジン出力値を補正する。
また、燃料消費量推定部203は、現在の単位時間当たりの燃料消費量を変動させる消費量変動要素の物理量としきい値との比較結果に基づいて現在の単位時間当たりの燃料消費量についての燃料消費量補正値を特定する。そして、燃料消費量推定部203は、特定した燃料消費量補正値と、現在のエンジン出力値と、現在のエンジン回転数とに基づいて、現在の単位時間当たりの燃料消費量を推定する。
また、燃料消費量推定部203は、入力した船舶1の種別に応じて、消費量変動要素を特定する。燃料消費量推定部203は、特定した消費量変動要素の物理量としきい値との比較結果に基づいて現在の単位時間当たりの燃料消費量についての燃料消費量補正値を特定する。燃料消費量推定部203は、特定した燃料消費量補正値を用いて単位時間当たりの燃料消費量を補正する。
記憶部40は、燃料消費量推定装置20が行う処理に必要な種々の情報を記憶する。
GPS50は、船舶1の位置に関する情報を表示制御部204に出力する。
出力推定部202は、図2に示すような、船舶1の種別毎にエンジン回転数、ブースト圧及びエンジン出力値の対応関係を用いて現在のエンジン出力値を推定する。具体的には、出力推定部202は、回転数取得部201からエンジン回転数を入力する。出力推定部202は、圧力センサ103から現在のブースト圧を取得する。出力推定部202は、記憶部40から図2に示すグラフをデータ化した、例えば図3に示すデータテーブルTBL1を読み出す。なお、データテーブルTBL1は、船舶1の種別毎にエンジン回転数、ブースト圧及びエンジン出力値の対応関係を示すデータを含んでいる。
出力推定部202は、記憶部40から例えば図4に示すデータテーブルTBL2を読み出す。なお、データテーブルTBL2は、船舶1の種別毎にエンジン出力値の複数の変動要素の組み合わせとエンジン出力値のそれぞれの変動要素に対するエンジン出力補正値が異なる。
出力推定部202は、入力した船舶1の種別に応じて、エンジン出力値の変動要素を特定する。出力推定部202は、特定したエンジン出力値の変動要素の物理量としきい値との比較結果に基づいて現在のエンジン出力値についてのエンジン出力補正値を特定する。例えば、出力推定部202は、データテーブルTBL2を用いて、船舶1が船舶種別1である場合に、エンジン出力値の変動要素を排気ガス温度、冷却水温度、潤滑油圧力、吸入空気温度、吸入空気湿度、気圧、給気温度、潤滑油温度、冷却海水温度、過給機回転数、筒内圧、排気背圧、排気ガス濃度、排ガス量、NOx値及び潤滑油の種類と特定する。そして、出力推定部202は、それぞれの変動要素に対応するエンジン出力補正値(a1、b1、c1、d1、e1、f1、g1、h1、i1、j1、k1、l1、m1、n1、o1、p1)を特定する。そして、出力推定部202は、特定したエンジン出力補正値を用いてエンジン出力値を補正する。
具体的には、出力推定部202は、排気ガス温度計の測定した排気ガス温度x1がしきい値よりも高い場合には、船舶種別1の排気ガス温度用の特定したエンジン出力補正値であるa1を用いてエンジン出力値を高く補正する。また、出力推定部202は、排気ガス温度計の測定した排気ガス温度x1がしきい値よりも低い場合には、特定したエンジン出力補正値a1を用いてエンジン出力値を低く補正する。
具体的には、出力推定部202は、冷却水温度x2がしきい値よりも高い場合には、船舶種別2の冷却水温度用の特定したエンジン出力補正値であるb2を用いてエンジン出力値を高く補正する。また、出力推定部202は、冷却水温度x2がしきい値よりも低い場合には、特定したエンジン出力補正値b2を用いてエンジン出力値を低く補正する。
燃料消費量推定部203は、図5に示すような、船舶1の種別毎にエンジン回転数、エンジン出力値及び燃料消費量の対応関係を用いて現在の単位時間当たりの燃料消費量を推定する。具体的には、燃料消費量推定部203は、回転数取得部201からエンジン回転数を入力する。燃料消費量推定部203は、出力推定部202が特定したエンジン出力値を入力する。燃料消費量推定部203は、記憶部40から図5に示すグラフをデータ化した、例えば図6に示すデータテーブルTBL3を読み出す。
燃料消費量推定部203は、記憶部40から読み出したデータテーブルTBL3において、回転数取得部201から入力したエンジン回転数と同一のデータを特定する。例えば、燃料消費量推定部203は、回転数取得部201から入力したエンジン回転数が1500[rpm]である場合、入力したエンジン回転数である1500[rpm]と図6に示すデータテーブルTBL3におけるエンジン回転数とを順に比較する。そして、燃料消費量推定部203は、データテーブルTBL3において、入力したエンジン回転数である1500[rpm]と一致するエンジン回転数を有するデータ番号3900〜4100を特定する。
燃料消費量推定部203は、特定したデータ番号において、出力推定部202が推定したエンジン出力値と同一のデータを特定する。例えば、燃料消費量推定部203が入力したエンジン回転数に対して特定したデータ番号が図6に示すデータ番号3900〜4100であり、出力推定部202が推定したエンジン出力値が460[PS]である場合、燃料消費量推定部203は、出力推定部202が推定したエンジン出力値である460[PS]とデータ番号3900〜4100におけるエンジン出力値とを順に比較する。燃料消費量推定部203は、データ番号3900〜4100において、出力推定部202が推定したエンジン出力値である460[PS]と一致するエンジン出力値を有するデータ番号4003を特定する。そして、燃料消費量推定部203は、データ番号4003における単位時間当たりの燃料消費量の81[l/h]を現在の単位時間当たりの燃料消費量として推定する。
なお、燃料消費量推定部203は、データテーブルTBL3において、出力推定部202が推定したエンジン出力値と一致するデータ番号を特定した後に、回転数取得部201から入力したエンジン回転数と一致するデータ番号を特定し、現在の単位時間当たりの燃料消費量を推定するものであってもよい。
また、燃料消費量推定部203は、データテーブルTBL3において、回転数取得部201から入力したエンジン回転数や出力推定部202が推定したエンジン出力値と一致するデータが無い場合、回転数取得部201から入力したエンジン回転数や出力推定部202が推定したエンジン出力値の前後の値を含むデータ番号のデータを用いて補間を行い、データを生成するものであってもよい。例えば、燃料消費量推定部203が回転数取得部201から入力したエンジン回転数が1500[RPM]に対して図6に示すデータ番号3900〜4100を特定し、出力推定部202が推定したエンジン出力値が360[PS]である場合、燃料消費量推定部203は、出力推定部202が推定したエンジン出力値の前後の値を含むデータ番号4001とデータ番号4002の単位時間当たりの燃料消費量を線形補間して65[l/h]の燃料消費量を生成し推定する。
燃料消費量推定部203は、記憶部40から例えば図7に示すデータテーブルTBL4を読み出す。なお、データテーブルTBL4は、船舶1の種別毎に単位時間当たりの燃料消費量の変動要素の組み合わせとそれぞれの燃料消費量の変動要素に対する燃料消費量補正値が異なる。
燃料消費量推定部203は、入力した船舶1の種別に応じて、単位時間当たりの燃料消費量の変動要素を特定する。燃料消費量推定部203は、特定した燃料消費量の変動要素の物理量としきい値との比較結果に基づいて現在の単位時間当たりの燃料消費量の燃料消費量補正値を特定する。例えば、燃料消費量推定部203は、図7に示すデータテーブルTBL4を用いて、船舶1が船舶種別1である場合に、単位時間当たりの燃料消費量の変動要素を燃料入口温度及び燃料の低位発熱量と特定する。そして、燃料消費量推定部203は、それぞれの変動要素に対応する燃料消費量補正値(q1、r1)を特定する。そして、燃料消費量推定部203は、特定した燃料消費量補正値を用いて単位時間当たりの燃料消費量を補正する。
具体的には、燃料消費量推定部203は、燃料入口温度y1がしきい値よりも高い場合には、船舶種別1の燃料入口温度用の特定した燃料消費量補正値であるq1を用いて単位時間当たりの燃料消費量を低く補正する。また、燃料消費量推定部203は、燃料入口温度y1がしきい値よりも高い場合には、特定した燃料消費量補正値q1を用いて単位時間当たりの燃料消費量を高く補正する。
具体的には、燃料消費量推定部203は、燃料の低位発熱量y2がしきい値よりも高い場合には、船舶種別2の燃料の低位発熱量用の特定した燃料消費量補正値であるr2を用いて単位時間当たりの燃料消費量を低く補正する。また、燃料消費量推定部203は、燃料の低位発熱量y2がしきい値よりも低い場合には、特定した燃料消費量補正値r2を用いて単位時間当たりの燃料消費量を高く補正する。
表示制御部204は、エンジン出力値と、エンジン回転数と、ブースト圧とによって示される燃費の変動に基づいてスコアを算出する。具体的には、例えば、表示制御部204は、図8に示すようなエンジン出力値と、エンジン回転数と、ブースト圧との対応関係を示すグラフにおいて低燃料消費量を示す領域の順に領域A〜領域D及び領域Gに分割されたデータを記憶部40から読み出す。また、表示制御部204は、出力推定部202から現在のエンジン出力値と、エンジン回転数と、ブースト圧とを入力する。そして、表示制御部204は、現在のエンジン出力値と、エンジン回転数と、ブースト圧とが示す点が、エンジン出力値と、エンジン回転数と、ブースト圧との対応関係を示すグラフにおける領域A〜領域D及び領域Gのうちのどの領域に入っているかを特定する。表示制御部204は、この領域の特定を一定周期毎(例えば、0.1秒毎)に行う。表示制御部204は、一定周期毎に領域を特定すると、特定した領域に該当する領域A〜領域D及び領域Gのそれぞれに割り当てられたポイントを所定時間(例えば、1時間)加算する。また、表示制御部204は、エンジン出力値と、エンジン回転数と、ブースト圧とが示す点が、最も低燃料消費量の領域Aに所定時間入っていたと仮定した場合のポイントを算出する。そして、表示制御部204は、所定時間加算したポイントを最も低燃料消費量の領域Aに所定時間入っていたと仮定した場合のポイントで除算し、100を乗算した値をスコアとして算出する。例えば、領域Aが100ポイント、領域Bが60ポイント、領域Cが30ポイント、領域Dが0ポイントであるとする。そして、表示制御部204が、1時間の間に0.1秒毎にエンジン出力値と、エンジン回転数と、ブースト圧とが示す点が領域Aであると3000回特定し、領域Bであると29000回特定し、領域Cであると3000回特定し、領域Dであると1000回特定したとする。この場合、表示制御部204は、(100×3000+60×29000+30×3000+0×1000)÷(100×36000)×100を演算し、スコアを57と算出する。
表示制御部204が表示部30に対して表示制御を行うことにより、表示部30は、例えば、図9に示すように、エンジン回転数71、エンジン出力値72、船速73、現在の瞬間燃料消費量74、平均燃料消費量75、現在時刻76、到着予測時間77、航海距離78、航海可能距離79、燃料消費量の積算値80、燃料消費量の積算値に対する燃料費81、エンジン回転数とエンジン出力値と燃料消費量の対応関係82、低燃料消費量の運転の指数を示すスコア83、GPSの接続状況84、メンテナンス時期85、及び、瞬間燃料消費量86を表示する。
図9に示す表示部30の表示画面の例では、エンジン回転数71はXXX[RPM]である。また、エンジン出力値72はXXX[PS]である。また、船舶1の船速73は17[kt(ノット)]である。また、現在の瞬間燃料消費量74は50.0[L(リットル)/h]である。また、平均燃料消費量75は48.0[L/h]である。また、現在時刻76は20:08である。また、到着予測時間77は1時間30分である。また、航海距離78は80[mile(マイル)]である。また、航海可能距離79は200[mile(マイル)]である。また、燃料消費量の積算値80は、100[L]である。また、燃料消費量の積算値に対する燃料費81は、18000円である。また、図9に示す表示部30には、エンジン回転数とエンジン出力値と燃料消費量の対応関係82の過去の履歴が示されている。また、表示部30には、低燃料消費量の運転の指数を示すスコア83が、バーの数とバーの色との組み合わせにより示されている。また、表示部30の右下には、GPSの接続状況84が示されている。また、メンテナンスが必要な時期には、表示部30の右下部にメンテナンス時期85であることを示す例えば赤色の三角マークが表示される。また、表示部30において、スコア83の右横に瞬間燃料消費量86が表示されている。スコア83、GPSの接続状況84、メンテナンス時期85、及び、瞬間燃料消費量86は、表示部30の表示画面が切り替わった場合であっても常に報知する情報である。
なお、低燃料消費量の運転の指数を示すスコア83は、例えば図10に示すように、スコアが高い程バーの数が多い。また、低燃料消費量の運転の指数を示すスコア83は、バーの数が多い場合にバーの色を緑色にし、バーの数が減少するにつれて黄色から赤に変化するものであってもよい。
本実施形態による回転数取得部201は、ピックアップセンサ101が検出したエンジン10の現在のエンジン回転数をピックアップセンサ101から取得する(ステップS1)。回転数取得部201は、取得したエンジン回転数を出力推定部202と、燃料消費量推定部203と、表示制御部204とに出力する。
出力推定部202は、船舶1の種別に基づいて、データテーブルTBL1において現在の船舶1の種別に応じたエンジン回転数、ブースト圧及びエンジン出力値の対応関係を示すデータを特定する。そして、出力推定部202は、データテーブルTBL1において回転数取得部201から入力したエンジン回転数と同一のエンジン回転数を有するデータ番号を特定する。
出力推定部202は、特定したデータ番号において、圧力センサ103から取得したブースト圧と同一のブースト圧を有するデータ番号を特定する。そして、出力推定部202は、特定したデータ番号におけるエンジン出力値を現在のエンジン出力値として推定する(ステップS2)。なお、出力推定部202は、データテーブルTBL1において、回転数取得部201から入力したエンジン回転数や圧力センサ103から取得したブースト圧と一致するデータが無い場合、回転数取得部201から入力したエンジン回転数や圧力センサ103から取得したブースト圧の前後の値を含むデータ番号のデータを用いて補間を行い、データを生成するものであってもよい。
燃料消費量推定部203は、船舶1の種別に基づいて、データテーブルTBL3において現在の船舶1の種別に応じたエンジン回転数、エンジン出力値及び燃料消費量の対応関係を示すデータを特定する。そして、燃料消費量推定部203は、データテーブルTBL3において回転数取得部201から入力したエンジン回転数と同一のエンジン回転数を有するデータ番号を特定する。
燃料消費量推定部203は、特定したデータ番号において、出力推定部202から入力した補正した現在のエンジン出力値と同一のエンジン出力値を有するデータ番号を特定する。そして、燃料消費量推定部203は、特定したデータ番号における単位時間当たりの燃料消費量を現在の単位時間当たりの燃料消費量として推定する(ステップS5)。なお、燃料消費量推定部203は、データテーブルTBL3において、回転数取得部201から入力したエンジン回転数や出力推定部202から入力した補正したエンジン出力値と一致するデータが無い場合、回転数取得部201から入力したエンジン回転数や出力推定部202から入力した補正したエンジン出力値の前後の値を含むデータ番号のデータを用いて補間を行い、データを生成するものであってもよい。
具体的には、表示制御部204は、燃料消費量推定部203が推定した単位時間当たりの燃料消費量と、燃料の単価とに基づいて費用情報を算出する。
また、表示制御部204は、GPS50から入力した船舶1の現在位置の単位時間当たりの変化量から船舶1の船速を算出する。
また、表示制御部204は、燃料消費量推定部203から入力した単位時間当たりの燃料消費量を積算し、積算時間で除算することにより平均燃料消費量を算出する。
また、表示制御部204は、基準時刻からの水晶発振子を利用した発振器の発振回数をカウントし、基準時刻にカウントした発振回数に対応する時間を加算した時刻を現在時刻として算出する。
また、表示制御部204は、ユーザが入力した目的位置とGPS50から入力した現在位置とから現在位置から目的位置までの距離を算出し、算出した距離を現在の船速で除算することにより現在からの到着予測時間を算出する。
また、表示制御部204は、GPS50から入力した現在位置に基づいて、出発位置から現在位置までの単位時間当たりの位置の変化量を積算して航海距離を算出する。
また、表示制御部204は、燃料消費量推定部203が推定した単位時間当たりの燃料消費量を積算して全燃料消費量を算出し、航海開始時の燃料量から全燃料消費量を減算する。表示制御部204は、全燃料消費量を瞬間燃料消費量で除算して船速を乗算して航海可能距離を算出する。
また、表示制御部204は、燃料消費量推定部203から入力した単位時間当たりの燃料消費量を積算して燃料消費量積算値を算出する。
また、表示制御部204は、現在のエンジン10のエンジン出力値と、現在のエンジン10のエンジン回転数と、エンジン10のブースト圧に基づいて決定する低燃料消費量の運転の指数を示すスコアを算出する。
また、表示制御部204は、動作累積時間に基づいて、各メンテナンス項目のメンテナンス時期を算出する。
表示制御部204は、入力したエンジン回転数、エンジン出力値、現在の単位時間当たりの燃料消費量、及び、表示データを表示部30に表示させる制御を行う(ステップS9)。
このようにすれば、船舶1における燃料の残量が大まかな目盛表示がされるのみであり、燃料流量計を備えず、電子制御式噴射装置を用いない船舶1において、現在の単位時間当たりの燃料消費量を推定することができる。
10・・・エンジン
20・・・燃料消費量推定装置
30・・・表示部
40・・・記憶部
101・・・ピックアップセンサ
102・・・過給装置
103・・・圧力センサ
201・・・回転数取得部
202・・・出力推定部
203・・・燃料消費量推定部
204・・・表示制御部
Claims (8)
- 船舶において使用されるエンジンの現在のエンジン回転数を取得する回転数取得部と、
前記取得したエンジン回転数と、現在の前記エンジンの排気ガスに基づいて過給装置が生成する圧縮空気の圧力を示すブースト圧とに基づいて、現在のエンジン出力値を推定する出力推定部と、
現在の前記エンジン出力値と現在の前記エンジン回転数とに基づいて現在の単位時間当たりの燃料消費量を推定する燃料消費量推定部と、
現在の前記単位時間当たりの燃料消費量を表示部に表示させる制御を行う表示制御部と、
を備える燃料消費量推定装置。 - 前記出力推定部は、
現在の前記エンジン出力値を変動させる出力変動要素の物理量としきい値との比較結果に基づいて現在の前記エンジン出力値についてのエンジン出力補正値を特定し、当該エンジン出力補正値と、現在の前記エンジン回転数と、現在の前記ブースト圧とに基づいて、現在の前記エンジン出力値を推定する、
請求項1に記載の燃料消費量推定装置。 - 前記出力推定部は、
入力した前記船舶の種別に応じて、前記出力変動要素を特定し、当該出力変動要素の物理量と前記しきい値との比較結果に基づいて現在の前記エンジン出力値についてのエンジン出力補正値を特定する、
請求項2に記載の燃料消費量推定装置。 - 前記燃料消費量推定部は、
現在の前記単位時間当たりの燃料消費量を変動させる消費量変動要素の物理量としきい値との比較結果に基づいて現在の前記単位時間当たりの燃料消費量についての燃料消費量補正値を特定し、当該燃料消費量補正値と、現在の前記エンジン出力値と、現在の前記エンジン回転数とに基づいて、現在の前記単位時間当たりの燃料消費量を推定する、
請求項1または請求項2に記載の燃料消費量推定装置。 - 前記燃料消費量推定部は、
入力した前記船舶の種別に応じて、前記消費量変動要素を特定し、当該消費量変動要素の物理量と前記しきい値との比較結果に基づいて現在の前記単位時間当たりの燃料消費量についての燃料消費量補正値を特定する、
請求項4に記載の燃料消費量推定装置。 - 前記表示制御部は、
前記単位時間当たりの燃料消費量と燃料の単価とに基づいて算出した費用情報を表示部に表示させる制御を行う、
請求項1から請求項5の何れか一項に記載の燃料消費量推定装置。 - 回転数取得部は、船舶において使用されるエンジンの現在のエンジン回転数を取得し、
出力推定部は、前記取得したエンジン回転数と、現在の前記エンジンの排気ガスに基づいて過給装置が生成する圧縮空気の圧力を示すブースト圧とに基づいて、現在のエンジン出力値を推定し、
燃料消費量推定部は、現在の前記エンジン出力値と現在の前記エンジン回転数とに基づいて現在の単位時間当たりの燃料消費量を推定し、
表示制御部は、現在の前記単位時間当たりの燃料消費量を表示部に表示させる制御を行う、燃料消費量推定方法。 - コンピュータを、
船舶において使用されるエンジンの現在のエンジン回転数を取得する回転数取得手段、
前記取得したエンジン回転数と、現在の前記エンジンの排気ガスに基づいて過給装置が生成する圧縮空気の圧力を示すブースト圧とに基づいて、現在のエンジン出力値を推定する出力推定手段、
現在の前記エンジン出力値と現在の前記エンジン回転数とに基づいて現在の単位時間当たりの燃料消費量を推定する燃料消費量推定手段、
現在の前記単位時間当たりの燃料消費量を表示部に表示させる制御を行う表示制御手段、
として機能させるプログラム。
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