JPH09228883A - ディーゼル機関診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単で経済的にディーゼル機関の診断精度を
向上する。 【解決手段】 機関の異常状態と因果関係のある運転状
態のうちの自動検出される第１運転状態の検出値と基準
値との差及び因果関係の程度からコンピュータ１で異常
状態の発生している可能性を計算し、ＣＲＴ２でその異
常状態に関連した第２運転状態（自動検出されない）を
表示し、人がこれを調べてキーボード３からそれらの基
準状態との差を入力することにより、コンピュータ１が
これを含めて再計算する。 【効果】 診断において異常状態に関連した全ての運転
状態を計算に含められるので、計算結果の信頼性が高
い。極端にセンサ数を増やしたり高価なセンサを装備す
る必要がないので、経済的である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第１運転状態及び
第２運転状態から成るディーゼル機関の診断に関連した
運転状態のうちの第１運転状態を自動的に検出するよう
にされたディーゼル機関を診断するディーゼル機関診断
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】船舶等のディーゼル機関では、安全運転
の確保や保守整備の便宜のため、機関の故障や不具合の
状態及びこれらの発生する可能性等を予知する機関診断
予知システムが従来から知られている。このような従来
の機関診断予知システムでは、各種センサの入力値と初
期値とを比較し、それらの関係から、機関の異常を予測
したり整備時期を知らせたりする方法を採用している。

【０００３】しかしながら、このようなセンサ入力のみ
による診断では、判断結果の信頼性が不十分である。即
ち、例えば機関のある故障を予知する場合には、その故
障又は故障の前兆として現れる機関の状態の全てを考慮
に入れることにより、その故障の発生又は発生の可能性
を正確に知ることができる。ところが、実際に装備して
診断に使用できるセンサの種類は、種々の理由、即ち、
センサ自体が開発されていないこと、舶用としては信頼
性に欠けるものであること、価額が高かいこと、装備場
所の制約から装着困難なこと、気筒数が多いため各シリ
ンダ毎に自動検出用のセンサを装備することが不経済で
あること、等により、かなり限定される。その結果、従
来の機関診断装置では、限定されたセンサのみにより判
断しているため、その結果が大まかで不明確であり、信
頼性の低いものであった。

【０００４】又、このような診断結果では、機関の運転
者が更に自己の判断を加えてこれに対処する必要があっ
た。そのためには、異常状態の関連する種々の原因を自
己の経験や知識で考え出し、実際のエンジンの運転状態
と対比して、定量的な判断まで加えて最終的に異常かど
うかの結論を出す必要が有り、運転者に極めて困難な判
断をさせるという結果になっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、簡単な構成で、信頼できる定量
的な診断の得られるディーゼル機関診断装置を提供する
ことを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、第１運転状態及び第２運転状態から成るデ
ィーゼル機関の診断に関連した運転状態のうちの第１運
転状態を自動的に検出するようにされたディーゼル機関
を診断するディーゼル機関診断装置において、前記第１
運転状態の基準値を保有している保有部と、前記ディー
ゼル機関の複数の異常状態のそれぞれと前記運転状態項
目のそれぞれとの予め定められた因果関係の程度の相関
を保有する第２保有部と、検出した前記第１運転状態と
前記保有部の基準値とを入力してこれらを比較してその
相違の程度を計算し、該相違の程度と前記第２保有部か
ら取り出した前記第１運転状態の因果関係の程度とから
前記それぞれの異常状態毎に異常状態の程度を計算する
計算部と、該計算部で計算した異常状態のうちの少なく
とも１つの特定異常状態と相関のある特定第２運転状態
の項目を前記第２保有部から取り出して表現できる表現
部と、前記特定第２運転状態とその基準状態との相違の
程度を入力できる入力部と、該入力部の入力と前記第２
保有部から取り出した前記第２運転状態の因果関係の程
度とによって前記特定異常状態の程度を再計算する再計
算部と、該再計算部の計算結果を表現できる第２表現部
と、を有することを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用したディーゼ
ル機関診断装置の構成の一例を示す。本診断装置は、第
１運転状態及び第２運転状態から成るディーゼル機関の
診断に関連した運転状態のうちの第１運転状態を自動的
に検出するようにされたディーゼル機関を診断する装置
であり、計算部１ａ、再計算部１ｂ、表現部２ａ、第２
表現部２ｂ、入力部３ａ、保有部４ａ、第２保有部４ｂ
を有する。本例では、計算部１ａ及び再計算部１ｂとし
てコンピュータ１、表現部２ａ及び第２表現部２ｂとし
てＣＲＴ２、入力部３ａとしてキーボード３、そして保
有部４ａ及び第２保有部４ｂとして記憶装置４が設けら
れている。

【０００８】又、上記の第１運転状態とは、センサ等で
自動検出することが比較的容易な運転状態のことで、例
えば一般的な温度、圧力、回転数等が該当し、第２運転
状態とは、センサ等で自動検出することが不可能又は困
難であったり、信頼性が低かったり、不経済である運転
状態のことで、例えば異常色、異常音、特殊な異常振
動、シリンダ毎のデータ等が該当する。

【０００９】コンピュータ１は、まず、センサ類５で検
出された第１運転状態の検出値を自動入力し、これを基
準値と比較して基準値との相違の程度を計算する。検出
値は、信号変換部６を介してコンピュータ１に入り、本
例では一度記憶装置４内に収められる。基準値はコンピ
ュータ１内のディスク等に内蔵されていてもよいが、本
例では記憶装置４に格納されている。そして、計算時に
検出値及び基準値が呼び出される。検出値と基準値の相
違の程度は、例えば、検出値と基準値との差の基準値に
対する比率として数値的に算出される。

【００１０】コンピュータ１は、次に、上記の相違の程
度と、ディーゼル機関の複数の異常状態のそれぞれと第
１運転状態項目のそれぞれとの予め定められた因果関係
の程度とから、それぞれの異常状態毎に異常状態の程度
を計算する。ここで異常状態とは、破損、損傷、損耗、
調整不良等、機関部位の不良な状態のことである。異常
状態と運転状態項目との因果関係の程度の相関は、第２
保有部従って記憶装置４に、例えば相関表として格納さ
れている。

【００１１】因果関係の程度は、例えばＡ、Ｂ、Ｃの３
段階にランク付けされる。これらは、予め数値として入
力されていてもよいし、コンピュータ１によって計算さ
れ数値化されてもよい。この場合には、例えば、因果関
係を有する運転状態の全数及びそれぞれの程度から比例
配分された数値が与えられる。異常状態の程度は、数値
的に算出する場合には、例えば前記相違の程度と前記因
果関係の程度との積を、それぞれの因果関係毎に集計し
た値として算出される。この結果は、例えば燃料弁本体
クラックの可能性が４０％というように数値として出さ
れる。

【００１２】ＣＲＴ２では、計算した異常状態のうちの
少なくとも１つの特定異常状態と相関のある特定第２運
転状態の項目を記憶装置４から読み出して表現すること
ができる。特定異常状態が例えば“燃料弁本体クラッ
ク”であるとすると、これと相関のある特定第２運転状
態の項目として、“任意シリンダ爆発圧力、任意シリン
ダ爆発圧力偏差、燃料消費量、排気の色、回転数変動、
回転数のハンチング”という６つの項目が表示される。
このような項目は、これを表現する趣旨を明確にするた
めに、例えば“排気の色は黒いか”というように質問の
形式にすることが望ましい。なお、表現部は、本例では
ＣＲＴによる視覚表示にしているが、音声表示であって
もよい。

【００１３】キーボード３では、上記のように表示され
た特定第２運転状態とその基準状態との相違の程度を入
力することができる。第２運転状態はセンサによって自
動検出されないので、このようにキーボードで入力でき
るようにしているが、そのためには、上記のような第２
運転状態を人が確認しなければならない。この場合、診
断装置が診断しようとするディーゼル機関に近い場所に
設置されていれば、本装置の取扱者自身が第２運転状態
を調べて入力してもよいし、画面伝送や電話等によって
機関を運転監視している者を介して調査入力してもよ
い。又、例えば本発明の診断装置が舶用ディーゼル機関
の陸上支援システムの一環として設けられているような
場合には、船側の監視装置との間でＣＲＴの画面をやり
取りし、又は船舶電話を通じて、船側で確認した結果を
陸側で入力するようにしてもよい。即ち、入力方法は、
実際に第２運転状態を見て入力する方法であればどのよ
うな方法であってもよい。

【００１４】第２運転状態の基準状態は、通常、本診断
装置の取扱者やディーゼル機関の運転者が保有してい
る。即ち、これらの者は、機関の運転・監視を行ってい
るので、音や色や振動等について基準状態である機関が
正常に運転されている時の状態を認識している。従っ
て、多少主観的要素が入るものの、センサ等による検出
の困難性や、検出精度の低さ、誤検知の可能性等を考慮
すれば、観察者の判断には重大な誤りは有り得ないた
め、その判断の方がはるかに信頼し得るものである。現
実に、本発明のような診断装置が装備されていない場合
には、異常状態に対して、機関の運転者がこれと関係の
ある第２運転状態を考え出し、実際の機関でその状態を
確認し、頭の中でそれらを総合判断するという困難な作
業をしているのであるから、本発明の診断装置を用いて
行う単なる第２運転状態の正常時と異常時との相違の認
識程度は、運転者にとって容易かつ正確にできるもので
ある。

【００１５】但し、このような第２運転状態項目の表現
において、基準状態の表示まで含めるようにしてもよ
い。又、表示を質問形式にする場合に、例えば、“排気
の色が正常時のほぼ灰白色から黒くなっている程度は大
か小か無か”とか、“回転数の変動が３％より大きいか
小さいか”というような、基準状態及び基準状態との差
の程度まで包含した内容にしてもよい。この場合には、
キーボード３で“大”、“中”、“無”等の何れかを入
力することになる。

【００１６】コンピュータ１は、この入力と、特定異常
状態とこの入力との因果関係の程度から、一度計算した
異常状態の程度を再計算する。因果関係の程度は、記憶
装置４の第２保有部４ｂに保有されている異常状態と第
２運転状態との因果関係の相関表から引き出される。Ｃ
ＲＴ２はこの計算結果を表示することができる。この結
果は、例えば、燃料弁本体クラックの可能性は８０％と
いうように、最初の計算値を修正した数値として表現さ
れる。このような再計算によれば、機関診断に全ての運
転状態を取り入れたことになるので、画一的且つ客観的
な手法によって、特別なディーゼル機関の専門家でなく
ても、信頼性の高い機関診断の最終判断を得ることがで
きる。そして、これをディーゼル機関の整備・補修に活
用し、その合理化を図ると共に運転の安全性を向上させ
ることができる。

【００１７】以下に、具体例を交えて本発明の内容を更
に詳細に説明する。表１、表２は、ディーゼル機関で発
生する可能性のある異常状態の一例とこれに関連した運
転状態項目との予め定められた因果関係の程度の相関の
例を示す。そのうち表１は、センサ５によって自動的に
検出される第１運転状態の項目に関し、表２はセンサ入
力のない第２運転状態の項目に関する。

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】表１、２は燃料系統の機械や部品の異常状
態の例であるが、診断装置全体としては、機関本体の構
造部分や附属機器の構造部分、潤滑系統、冷却水系統、
吸気系統、排気系統、圧縮空気系統等の諸系統の機器や
部品等について、診断されるべき全ての異常状態とこれ
に因果関係のある運転状態との相関表が作成される。そ
して、これらの全ての第１運転状態（表１）に対してセ
ンサ４が設けられ、その検出値が自動入力される。なお
異常状態には、整備や調整不良の状態等も含まれる。

【００２０】これらの表と共に、これらの運転状態項目
については、それぞれの基準値又は基準状態が記憶装置
４に入れられている。この基準値は一定値でもよいが、
例えば舶用ディーゼル機関では、機関回転数の基準値が
当初２２０ｒｐｍとして記憶されても、船体やプロペラ
の汚れ等の影響で回転数が低下してくるので、このよう
に経年変化するような運転状態に対しては基準値を修正
するようにしてもよい。この場合、コンピュータ１を用
いてトレンド解析等によって自動修正させることも可能
である。

【００２１】表１、２においては、因果関係の程度を大
きい順にＡ、Ｂ、Ｃの３段階に区分している。例えば、
燃料ポンプのプランジャスティックという異常状態が発
生すれば、第１運転状態の中の機関回転数は明らかに低
下するので、この例では機関回転数の低下という運転状
態が発生すれば上記異常の原因のうちでＡという大きい
影響を持つと解釈している。燃料ポンプのプランジャが
スティックすれば種々の機関の運転状態が基準値又は基
準状態と異なってくるので、Ａという因果関係の程度
も、数値的には全項目との関連によって定められる。表
１、２の例では、上記異常に対してＡ、Ｂ、Ｃがそれぞ
れ６、５、８個あるので、１つのＡに対しては、コンピ
ュータ１により、 ３／〔（６×３）＋（５×２）＋（８×１）〕≒０．０
８３ という計算した数値が与えられる。

【００２２】なお、上記異常状態に対して、過給機回転
数は基準値より高い場合もしくは低い場合の何れの場合
も因果関係を持つので、何れか１つで影響度を計算して
いる。他の異常状態についても、基準値の両側（高低な
ど）の運転状態が因果関係を持つ場合には、このように
計算する。又、Ａ、Ｂ等の符号の変わりに、上記のよう
な数値を予め計算して相関表に記入しておいてもよい。
更に、因果関係の程度は、計算は複雑になるが、ある運
転状態項目に対して、どれだけの異常が起こっている可
能性があるかという、表１、２の縦欄を考慮に入れるよ
うにしてもよい。

【００２３】測定値と基準値との相違の程度は、前述し
たように例えばそれらの差の基準値に対する比率として
計算される。例えば、機関回転数の検出値が２０５ｒｐ
ｍで、基準値が２２０ｒｐｍであれば、コンピュータ１
では６．８％と計算される。次の異常状態の程度の計算
では、この数値をそのまま用いることもできるが、例え
ば１〜０まで適当な間隔で７段階にランク付けをして、
上記の６．８％をランクに当てはめ、そのランクの数字
に換算させるようにしてもよい。なお、因果関係の大き
さや基準値との相違の数値化には各種の計算方法がある
ので、合理的である限り、他のどのような計算方法を用
いてもよい。

【００２４】上記のような因果関係及びその程度と相違
の程度により、コンピュータは異常状態毎にその程度
（以下「確信度」という）を計算する。例えば前記のラ
ンクを用いた計算では、第２運転状態も含めて全てのラ
ンクが１であるときには、その異常の確信度は１即ち１
００％になる。前記プランジャスティックの例で、仮に
因果関係Ａ、Ｂ、Ｃのもののランクがそれぞれ全て０．
６、０．６、０．４であるとすれば、確信度Ｐは、第１
運転状態のみで計算すると、 Ｐ₁ ＝〔(2x3x0.6)+(2x2x0.6)+(5x1x0.4) 〕／３6 ＝２
２．2 ％ になり、第２運転状態まで含めると、 Ｐ₂ ＝〔(6x3x0.6)+(5x2x0.6)+(8x1x0.4) 〕／３6 ＝５
５．5 ％ となる。なお、このような計算方法として、合理的な他
の計算方法を用いてもよいことは勿論である。

【００２５】表３は、以上のようにして計算した異常状
態の程度即ち診断結果の一例を示し、表４は、異常状態
の中のＴ／Ｃ（ターボチャージャ）軸受損傷と因果関係
のある第１運転状態、即ち診断要素の内容を示す。これ
らの表は何れもＣＲＴに表示することができる。この表
の影響度大、中、小は表１、２に示すＡ、Ｂ、Ｃに相当
する。左欄の数字は、表３では異常状態項目の番号、表
４では運転状態項目の番号を示す。

【表３】

【００２６】

【表４】

【００２７】表５は、Ｔ／Ｃ軸受損傷と因果関係のある
第２運転状態を質問形式でＣＲＴ２に表示した例を示
す。この中の１０２を除く他の項目では、運転状態の性
格自体が基準状態を示している。即ち、サージング、異
常音及び回転数ハンチングは通常発生しないので、図の
矢印選択の欄の“イイエ”が基準状態である。項目１０
２では、数値的な基準状態即ちシリンダ内最高圧力の基
準値、及び測定値が基準値と相違する程度（低い程度）
を示すこともできるが、本例ではこれを明示せず、機関
の運転者の保有するデータ及び判断基準に委ねている。

【００２８】

【表５】

【００２９】但し、このように基準値や相違の程度を数
値的に示し得るものについては、基準値欄を設けると共
に、質問内容を、“基準値との差が１０kgf/cm² より
大、小”というように表示して単なる選択のみとし、運
転者の負担を更に軽くするようにしてもよい。なお、こ
の例の項目はセンサでは殆ど検出できないものである。
又項目１０２のシリンダ内最高圧力についても、高温・
高圧の条件下で作動できる耐久性のあるセンサは入手し
にくく、全気筒に付けて自動計測するには高価なものと
なる。

【００３０】このように第２運転状態の項目が表示され
ると、これらが分かるディーゼル機関の現場に行ってこ
れらの項目を調べることになる。この場合、本発明の診
断装置が例えば船のブリッジにあって機関士がこれを操
作している場合には、その機関士自身がエンジンルーム
に入ってこれらの事項を確認してもよいし、エンジンル
ーム内で運転監視中の他の機関士に電話等で調査を依頼
してもよい。このような第２運転状態を調べた結果は、
表５の例では、同じ画面を用いて、キーボード３で該当
個所にカーソルを移動することにより入力できるように
なっている。図では黒い四角で塗られた個所が解答内容
を示す。即ち、中程度の影響度を持つ項目１５８のサー
ジングはかなり大きかったことを示している。

【００３１】表６は、上記の入力結果によってコンピュ
ータ１が再計算した結果と、その診断要素を示す。この
再計算では、入力された第２運転状態を、第１運転状態
による計算と同様の計算方法で修正している。本例で
は、表７に示すように、この結果に基づいた処置内容ま
で表示するようにしている。

【表６】

【００３２】

【表７】

【００３３】

【発明の効果】計算部では、まず第１運転状態の検出値
と保有部に保有されている基準値とからこれらの間の相
違の程度を計算し、次に第２保有部からディーゼル機関
の異常状態と第１運転状態との因果関係の程度を引き出
し、これらから第１運転状態に関する限りの異常状態の
程度を具体的に数値として算出する。しかしながら、こ
の段階では、第２運転状態の因果関係を判断に入れてい
ないので、計算結果の確信度はまだ不十分である。

【００３４】表現部では、計算部で計算した異常状態の
うちの目的とするものについて、これと因果関係があり
且つ自動検出されない特定第２運転状態の項目の全てを
第２保有部から取り出して表現できる。このような項目
の全ては、たとえレベルの高いディーゼルエンジンの技
術者であっても、当座においては容易に考え出せないも
のであるが、この表現部によって誰でもそれらの全てを
瞬時に知ることができる。そして、これらについて基準
状態との相違の程度を調べることができる。

【００３５】入力部ではこの結果を入力でき、再計算部
はこの入力を加味して異常状態の程度を再計算し、第２
表現部で再計算結果を表現できるので、最終的に、異常
状態と因果関係のある全ての運転状態が計算に含まれ、
ディーゼル機関の診断結果の信頼性が大幅に向上する。
そして、この診断装置によれば、人の思考や判断を殆ど
取り入れる必要がないので、画一的且つ客観的に診断で
き、それ程技術レベルの高いエンジンニヤを必要としな
い。

【００３６】又本発明では、ディーゼル機関に関連した
運転状態を第１運転状態と第２運転状態とを分け、第１
運転状態のみを自動検出するが、第２運転状態も判断に
加えられるようにしているので、自動検出のためのセン
サとしては、現在開発が完了していて実用性や信頼性が
あり、極端にコスト高にならないもののみを使用すれば
足りる。特にディーゼル機関では、気筒数の多いものが
多く、このような多気筒エンジンのシリンダ毎に各種の
自動検出計器を取り付けるのは、いたずらにコスト高を
招くが、このような問題も解決される。従って本発明に
よれば、機関の構造を複雑にしたりコストを上昇させる
ことなく、又、運転者に大きな負担をかけることなく、
高度な技術レベルの者でなくても、容易にディーゼル機
関の診断をすることができる。そして、診断結果の信頼
性は大幅に向上する。又、このような信頼できる診断結
果により、保守の合理化や運転の安全性の確保に寄与す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したディーゼル機関の診断装置の
構成例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ コンピュータ（計算部、再計算部） ２ ＣＲＴ（表現部、第２表現部） ３ キーボード（入力部） ４ 記憶装置（保有部、第２保有部）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１運転状態及び第２運転状態から成る
   ディーゼル機関の診断に関連した運転状態のうちの第１
   運転状態を自動的に検出するようにされたディーゼル機
   関を診断するディーゼル機関診断装置において、 前記第１運転状態の基準値を保有している保有部と、 前記ディーゼル機関の複数の異常状態のそれぞれと前記
   運転状態項目のそれぞれとの予め定められた因果関係の
   程度の相関を保有する第２保有部と、 検出した前記第１運転状態と前記保有部の基準値とを入
   力してこれらを比較してその相違の程度を計算し、該相
   違の程度と前記第２保有部から取り出した前記第１運転
   状態の因果関係の程度とから前記それぞれの異常状態毎
   に異常状態の程度を計算する計算部と、 該計算部で計算した異常状態のうちの少なくとも１つの
   特定異常状態と相関のある特定第２運転状態の項目を前
   記第２保有部から取り出して表現できる表現部と、 前記特定第２運転状態とその基準状態との相違の程度を
   入力できる入力部と、 該入力部の入力と前記第２保有部から取り出した前記第
   ２運転状態の因果関係の程度とによって前記特定異常状
   態の程度を再計算する再計算部と、 該再計算部の計算結果を表現できる第２表現部と、 を有することを特徴とするディーゼル機関の診断装置。