(57)【要約】  舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度を評価する方法であって、構成部品について、舶用ディーゼル機関の運転負荷に関する運転負荷評価点と、舶用ディーゼル機関の運転負荷の変動に関する運転負荷変動評価点と、舶用ディーゼル機関の運転サイクルに関する運転サイクル評価点と、舶用ディーゼル機関の燃料の性状に関する燃料性状評価点と、燃料の燃焼性に関する燃焼性評価点と、前記舶用ディーゼル機関の排ガスの温度に関する排ガス温度評価点の内、少なくとも２つを生成し、生成した少なくとも２つの評価点を加算して構成部品の疲労度の総合評価点を算出し、総合評価点に基づいて構成部品の疲労度を評価する。
2019097634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度を評価する方法であって、
前記構成部品について、前記舶用ディーゼル機関の運転負荷に関する運転負荷評価点と、前記舶用ディーゼル機関の運転負荷の変動に関する運転負荷変動評価点と、前記舶用ディーゼル機関の運転サイクルに関する運転サイクル評価点と、前記舶用ディーゼル機関の燃料の性状に関する燃料性状評価点と、前記燃料の燃焼性に関する燃焼性評価点と、前記舶用ディーゼル機関の排ガスの温度に関する排ガス温度評価点の内、少なくとも２つを生成し、
前記生成した少なくとも２つの評価点を加算して前記構成部品の疲労度の総合評価点を算出し、
前記総合評価点に基づいて前記構成部品の疲労度を評価する
ことを特徴とする舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法。
【請求項２】
前記運転負荷評価点は、前記舶用ディーゼル機関の平均負荷率と、前記構成部品毎に設定された、運転負荷に関する疲労度影響係数との積を含むことを特徴とする請求項１に記載の舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法。
【請求項３】
前記運転負荷変動評価点は、
前記舶用ディーゼル機関の累積発停回数と、前記構成部品毎に設定された、累積発停回数に関する疲労度影響係数との積と、
前記構成部品毎に設定された前記舶用ディーゼル機関の低負荷領域と高負荷領域との間の往復運転回数の累積値である累積往復運転回数と、前記構成部品毎に設定された、累積往復運転回数に関する疲労度影響係数との積と、
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法。
【請求項４】
前記運転サイクル評価点は、
前記舶用ディーゼル機関の累積運転サイクル数と、前記構成部品毎に設定された、累積運転サイクル数に関する疲労度影響係数との積と、
前記構成部品毎に設定された負荷率以上での前記舶用ディーゼル機関の累積運転サイクル数である負荷累積運転サイクル数と、前記構成部品毎に設定された、負荷累積運転サイクル数に関する疲労度影響係数との積と、
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法。
【請求項５】
前記燃料性状評価点は、前記燃料に含まれる成分の濃度と、前記構成部品毎に設定された、前記成分の濃度に関する疲労度影響係数との積を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法。
【請求項６】
前記成分は、硫黄、バナジウム、ナトリウム、アルミニウムおよびケイ素、ならびにセジメントからなる群から選ばれる１以上であることを特徴とする請求項５に記載の舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法。
【請求項７】
前記燃料性状評価点は、前記燃料に含まれる２つの成分の濃度の比と、前記構成部品毎に設定された、前記濃度の比に関する疲労度影響係数との積を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法。
【請求項８】
前記比は、バナジウムの濃度に対するナトリウムの濃度の比であることを特徴とする請求項７に記載の舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法。
【請求項９】
前記燃焼性評価点は、前記燃料の計算炭素芳香性指標であるＣＣＡＩの値と、前記構成部品毎に設定された、燃焼性に関する疲労度影響係数との積を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法。
【請求項１０】
前記排ガス温度評価点は、測定された前記排ガスの温度と、前記構成部品毎に設定された、排ガスの温度に関する疲労度影響係数との積を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一つに記載の疲労度評価方法によって評価した前記構成部品の疲労度に基づいて、前記構成部品の余寿命を診断することを特徴とする舶用ディーゼル機関の構成部品の余寿命診断方法。
【請求項１２】
舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度を評価する装置であって、
前記構成部品について、前記舶用ディーゼル機関の運転負荷に関する運転負荷評価点と、前記舶用ディーゼル機関の運転負荷の変動に関する運転負荷変動評価点と、前記舶用ディーゼル機関の運転サイクルに関する運転サイクル評価点と、前記舶用ディーゼル機関の燃料の性状に関する燃料性状評価点と、前記燃料の燃焼性に関する燃焼性評価点と、前記舶用ディーゼル機関の排ガスの温度に関する排ガス温度評価点の内、少なくとも２つの評価点を加算して前記構成部品の疲労度の総合評価点を算出する算出部と、
前記総合評価点に基づいて前記構成部品の疲労度を評価する評価部と、
を備えることを特徴とする舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価装置。
【請求項１３】
舶用ディーゼル機関の構成部品の余寿命を診断する装置であって、
前記構成部品について、前記舶用ディーゼル機関の運転負荷に関する運転負荷評価点と、前記舶用ディーゼル機関の運転負荷の変動に関する運転負荷変動評価点と、前記舶用ディーゼル機関の運転サイクルに関する運転サイクル評価点と、前記舶用ディーゼル機関の燃料の性状に関する燃料性状評価点と、前記燃料の燃焼性に関する燃焼性評価点と、前記舶用ディーゼル機関の排ガスの温度に関する排ガス温度評価点の内、少なくとも２つの評価点を加算して前記構成部品の疲労度の総合評価点を算出する算出部と、
前記総合評価点に基づいて前記構成部品の疲労度を評価する評価部と、
前記疲労度に基づいて前記構成部品の余寿命を診断する診断部と、
を備えることを特徴とする舶用ディーゼル機関の構成部品の余寿命診断装置。
【請求項１４】
前記舶用ディーゼル機関と、請求項１２に記載の疲労度評価装置または請求項１３に記載の余寿命診断装置と、を備えることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法、疲労度評価装置、余寿命診断方法、余寿命診断装置、およびシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、舶用ディーゼル機関（以下、単に機関と記載する場合がある）を構成する部品の整備については、取扱説明書等の書面にて、推奨整備間隔、および機関の運転時間に基づいた整備時期が定められていた（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許５５５０９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来書面に記載された整備時期は、その機関の運転状況や使用する燃料の性状などの、実際の使用状況に応じて定められたものではない。実際には、たとえば機関の運転時間に占める低負荷での運転時間の割合が、書面に記載の整備時期を決定する際に想定された割合よりも高い場合などには、部品の摩耗や損耗などの劣化が想定よりも小さい。このような想定とは異なる劣化は、機関の燃焼室またはその付近の部品において特に発生しやすい。そのため、書面にて定められた整備時期で点検や交換を実施すると、対象部品がまだ使用できるにもかかわらず、機関を停止し、分解等をして点検を行い、または部品の交換を行うこととなる。その結果、不要な作業時間、作業費用や部品交換費用が発生することとなり、機関の運用の効率性が低下するという問題がある。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、舶用ディーゼル機関の構成部品について、点検、交換時期をより適切に提示することができる舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法、疲労度評価装置、余寿命診断方法、余寿命診断装置、およびシステム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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法は、舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度を評価する方法であって、前記構成部品について、前記舶用ディーゼル機関の運転負荷に関する運転負荷評価点と、前記舶用ディーゼル機関の運転負荷の変動に関する運転負荷変動評価点と、前記舶用ディーゼル機関の運転サイクルに関する運転サイクル評価点と、前記舶用ディーゼル機関の燃料の性状に関する燃料性状評価点と、前記燃料の燃焼性に関する燃焼性評価点と、前記舶用ディーゼル機関の排ガスの温度に関する排ガス温度評価点の内、少なくとも２つを生成し、前記生成した少なくとも２つの評価点を加算して前記構成部品の疲労度の総合評価点を算出し、前記総合評価点に基づいて前記構成部品の疲労度を評価することを特徴とする。【０００７】
本発明の一態様に係る舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法は、前記運転負荷評価点は、前記舶用ディーゼル機関の平均負荷率と、前記構成部品毎に設定された、運転負荷に関する疲労度影響係数との積を含むことを特徴とする。【０００８】
本発明の一態様に係る舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法は、前記運転負荷変動評価点は、前記舶用ディーゼル機関の累積発停回数と、前記構成部品毎に設定された、累積発停回数に関する疲労度影響係数との積と、前記構成部品毎に設定された前記舶用ディーゼル機関の低負荷領域と高負荷領域との間の往復運転回数の累積値である累積往復運転回数と、前記構成部品毎に設定された、累積往復運転回数に関する疲労度影響係数との積と、を含むことを特徴とする。【０００９】
本発明の一態様に係る舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法は、前記運転サイクル評価点は、前記舶用ディーゼル機関の累積運転サイクル数と、前記構成部品毎に設定された、累積運転サイクル数に関する疲労度影響係数との積と、前記構成部品毎に設定された負荷率以上での前記舶用ディーゼル機関の累積運転サイクル数である負荷累積運転サイクル数と、前記構成部品毎に設定された、負荷累積運転サイクル数に関する疲労度影響係数との積と、を含むことを特徴とする。【００１０】
本発明の一態様に係る舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法は、前記燃料性状評価点は、前記燃料に含まれる成分の濃度と、前記構成部品毎に設定された、前記成分の濃度に関する疲労度影響係数との積を含むことを特徴とする。【００１１】
本発明の一態様に係る舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法は、前記成分は、硫黄、バナジウム、ナトリウム、アルミニウムおよびケイ素、ならびにセジメントからなる群から選ばれる１以上であることを特徴とする。【００１２】
本発明の一態様に係る舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法は、前記燃料性状評価点は、前記燃料に含まれる２つの成分の濃度の比と、前記構成部品毎に設定された、前記濃度の比に関する疲労度影響係数との積を含むことを特徴とする。【００１３】
本発明の一態様に係る舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法は、前記比は、バナジウムの濃度に対するナトリウムの濃度の比であることを特徴とする。【００１４】
本発明の一態様に係る舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法は、前記燃焼性評価点は、前記燃料の計算炭素芳香性指標であるＣＣＡＩの値と、前記構成部品毎に設定された、燃焼性に関する疲労度影響係数との積を含むことを特徴とする。【００１５】
本発明の一態様に係る舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価方法は、前記排ガス温度評価点は、測定された前記排ガスの温度と、前記構成部品毎に設定された、排ガスの温度に関する疲労度影響係数との積を含むことを特徴とする。【００１６】
本発明の一態様に係る舶用ディーゼル機関の構成部品の余寿命診断方法は、本発明の一態様に係る疲労度評価方法によって評価した前記構成部品の疲労度に基づいて、前記構成部品の余寿命を診断することを特徴とする。【００１７】
本発明の一態様に係る舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度評価装置は、舶用ディーゼル機関の構成部品の疲労度を評価する装置であって、前記構成部品について、前記舶用ディーゼル機関の運転負荷に関する運転負荷評価点と、前記舶用ディーゼル機関の運転負荷の変動に関する運転負荷変動評価点と、前記舶用ディーゼル機関の運転サイクルに関する運転サイクル評価点と、前記舶用ディーゼル機関の燃料の性状に関する燃料性状評価点と、前記燃料の燃焼性に関する燃焼性評価点と、前記舶用ディーゼル機関の排ガスの温度に関する排ガス温度評価点の内、少なくとも２つの評価点を加算して前記構成部品の疲労度の総合評価点を算出する算出部と、前記総合評価点に基づいて前記構成部品の疲労度を評価する評価部と、を備えることを特徴とする。【００１８】
本発明の一態様に係る舶用ディーゼル機関の構成部品の余寿命診断装置は、舶用ディーゼル機関の構成部品の余寿命を診断する装置であって、前記構成部品について、前記舶用ディーゼル機関の運転負荷に関する運転負荷評価点と、前記舶用ディーゼル機関の運転負荷の変動に関する運転負荷変動評価点と、前記舶用ディーゼル機関の運転サイクルに関する運転サイクル評価点と、前記舶用ディーゼル機関の燃料の性状に関する燃料性状評価点と、前記燃料の燃焼性に関する燃焼性評価点と、前記舶用ディーゼル機関の排ガスの温度に関する排ガス温度評価点の内、少なくとも２つの評価点を加算して前記構成部品の疲労度の総合評価点を算出する算出部と、前記総合評価点に基づいて前記構成部品の疲労度を評価する評価部と、前記疲労度に基づいて前記構成部品の余寿命を診断する診断部と、を備えることを特徴とする。【００１９】
本発明の一態様に係るシステムは、前記舶用ディーゼル機関と、本発明の一態様に係る疲労度評価装置または余寿命診断装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、舶用ディーゼル機関の構成部品の点検、交換時期をより適切に提示することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、実施形態に係るシステムの構成を示す模式図である。
【図２】図２は、エンジンの燃焼室の付近の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、エンジンの負荷率と、その負荷率でのエンジンの運転時間の割合との関係の例を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、エンジンの累積発停回数を説明する図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、エンジンの累積発停回数を説明する図である。
【図５Ａ】図５Ａは、エンジンの累積往復運転回数を説明する図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、エンジンの累積往復運転回数を説明する図である。
【図６Ａ】図６Ａは、エンジンの累積運転サイクル数を説明する図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、エンジンの負荷しきい値以上累積運転サイクル数を説明する図である。
【図７】図７は、運転時間に対する燃料の性状に関するパラメータの変化を説明する図である。
【図８】図８は、運転時間に対するＣＣＡＩ値の変化を説明する図である。
【図９】図９は、運転時間に対する排ガス温度の変化を説明する図である。
【図１０】図１０は、総合評価点を説明する図である。
【図１１】図１１は、余寿命の予測を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。
【００２３】
（実施形態）
図１は、実施形態に係るシステムの構成を示す模式図である。このシステム１００は、舶用ディーゼル機関であるエンジン１と、エンジン１の運転を制御するエンジン制御部２と、エンジン１の構成部品の疲労度を評価するとともに、その余寿命を診断する評価・診断装置３とを備えている。
【００２４】
エンジン１は、公知のユニフロー掃排気式のクロスヘッド式ディーゼルエンジン等の２ストロークディーゼルエンジンであり、たとえば６気筒エンジンであるが、気筒数は特に限定されない。エンジン１の出力軸１ａは、図示しないプロペラ軸を介して、エンジン１が搭載されている船舶の推進用プロペラに接続されている。エンジン１を運転することによって推進用プロペラが回転し、船舶の推進力が発生する。また、エンジン１には、排ガスの温度を測定するための温度センサ１ｂが設けられている。
【００２５】
図２は、エンジン１の燃焼室の付近の構成を示す模式図である。なお、エンジン１のいずれの気筒における燃焼室の付近の構成も同様なので、その中の一つの気筒について説明する。
【００２６】
エンジン１は、シリンダライナ１ｃと、シリンダカバー１ｄと、ピストン１ｅと、ピストン棒１ｆと、排気弁座１ｇと、排気弁箱１ｈと、排気弁１ｉと、カバー１ｊと、燃料噴射弁１ｋと、接続配管１ｌと、排気マニホールド１ｍとを含んで構成されている。
【００２７】
シリンダカバー１ｄは、シリンダライナ１ｃの上部に取り付けられており、ピストン１ｅが往復移動する筒状の空間を形成している。ピストン１ｅは、ピストン冠１ｅａと複数（本実施形態では３つ）のピストンリング１ｅｂとピストンスカート１ｅｃとを備えている。ピストンリング１ｅｂはピストン冠１ｅａに設けられた溝に嵌め込まれることでピストン１ｅに組み込まれている。ピストン棒１ｆはピストン１ｅに接続されている。ピストン棒１ｆの下部は、図示しないクロスヘッドを介してクランク軸に連結されており、クランク軸は出力軸１ａに連結されている。
【００２８】
排気弁１ｉは、弁体１ｉａと弁棒１ｉｂとを備えている。排気弁座１ｇは、シリンダカバー１ｄの上部に組み込まれており、排気弁１ｉの弁体１ｉａが着座自在に構成されているとともに、排気ポート１ｇａを形成している。シリンダライナ１ｃと、シリンダカバー１ｄと、ピストン１ｅと、弁体１ｉａとで燃焼室Ｒが形成される。
【００２９】
排気弁箱１ｈは、シリンダカバー１ｄの上部に取り付けられており、排気弁座１ｇの排気ポート１ｇａと連通する排気ポート１ｈａが形成されているとともに、排気弁１ｉの弁棒１ｉｂを支持している。
【００３０】
カバー１ｊは、排気弁箱１ｈの上部に取り付けられており、排気弁１ｉを往復移動可能に構成された排気弁作動装置１ｊａを収容している。排気弁作動装置１ｊａにおいて、排気弁１ｉは、図示しない付勢部材（例えば、圧縮ばね、空気ばねなど）により排気ポート１ｇａを閉止する方向に付勢支持されている。作動油供給配管４ａは、一端部に作動油タンク（図示せず）が接続されるとともに、他端部が排気弁作動装置１ｊａに接続されており、中途部に給油ポンプ４ｂが設けられている。排気弁１ｉが付勢部材により排気ポート１ｇａを閉止する状態において、開閉弁４ｃを開放すると、給油ポンプ４ｂが駆動し、この給油ポンプ４ｂで加圧された作動油が作動油供給配管４ａを通して排気弁作動装置１ｊａに供給され、排気弁１ｉを付勢部材に抗して下降させる。すると、排気弁１ｉは、開閉弁４ｃが開放されている間だけ、排気ポート１ｇａを開放し、開閉弁４ｃが閉止されると排気ポート１ｇａを閉止する。なお、開閉弁４ｃの開閉はエンジン制御部２からの指示信号によって制御される。したがって、排気ポート１ｇａの開閉のタイミングもエンジン制御部２によって制御される。
【００３１】
燃料噴射弁１ｋは、シリンダカバー１ｄに取り付けられており、燃焼室Ｒ内に燃料（重油や軽油等）を噴射可能に構成されている。燃料供給配管４ｄは、一端部に燃料タンク（図示せず）が接続され、他端部が燃料噴射弁１ｋに接続されており、中途部に燃料ポンプ４ｅが設けられている。開閉弁４ｆを開放すると、燃料ポンプ４ｅが駆動し、燃料ポンプ４ｅで加圧された燃料が燃料供給配管４ｄを通して燃料噴射弁１ｋに供給される。すると、燃料噴射弁１ｋは、開閉弁４ｆが開放されている間だけ、燃料を燃焼室Ｒに噴射する。なお、開閉弁４ｆの開閉やその開度はエンジン制御部２からの指示信号によって制御される。したがって、燃料噴射弁１ｋの開閉のタイミングや燃料噴射量もエンジン制御部２によって制御される。
【００３２】
接続配管１ｌは、排気弁箱１ｈに形成された排気ポート１ｈａと排気マニホールド１ｍとを接続している。
【００３３】
エンジン１において、図示しない掃気ポートから空気等の燃焼用気体が燃焼室Ｒに導入された後にピストン１ｅが上昇し、排気弁１ｉにより排気ポート１ｇａも閉じることによって、燃焼室Ｒ内の燃焼用気体が圧縮される。ピストン１ｅが上死点まで移動すると、燃焼室Ｒ内の圧力が所定の圧縮圧力になり、燃料噴射弁１ｋが燃料を噴射する。すると、燃焼室Ｒ内で燃焼用気体と燃料が混合して燃焼し、燃焼エネルギによりピストン１ｅが下降する。所定のタイミングで、排気弁１ｉにより排気ポート１ｇａが開くことで、燃焼室Ｒ内の排ガス（燃焼ガス）が排気ポート１ｇａに排出される。その後、排ガスは排気ポート１ｈａ、接続配管１ｌを介して、排気マニホールド１ｍへと達する。
【００３４】
温度センサ１ｂは、熱電対やサーミスタ等の公知の温度センサであり、排気マニホールド１ｍにおいて排ガスの温度を検知し、検知した温度に応じた検知信号をエンジン制御部２に出力する。
【００３５】
図２に示す構成のうち、シリンダライナ１ｃと、シリンダカバー１ｄと、ピストン冠１ｅａと、ピストンリング１ｅｂと、排気弁座１ｇと、排気弁箱１ｈと、排気弁１ｉと、燃料噴射弁１ｋとは、燃焼室Ｒを構成する、または燃焼室Ｒから排出された高温の排ガスが通過する箇所である。したがって、これらは、エンジン１の実際の使用状況に応じて摩耗や損耗などの劣化の程度が変化しやすい構成部品である。そこで、本実施形態では、これらの構成部品を疲労度の評価および余寿命の診断の対象とする。
【００３６】
図１に戻って説明を続ける。エンジン制御部２は、ＣＰＵ等の演算部と、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記録部と、その他の周辺機能部とを含んで構成されている。エンジン制御部２は、記録部に記録されたデータを用いて記録部に記録されたプログラムを演算部が実行することによって、その機能を実現するように構成されている。具体的には、エンジン制御部２は、指示信号を出力して開閉弁４ｃ、４ｆを制御することによって、排気ポート１ｇａの開閉のタイミングおよび燃料噴射弁１ｋの開閉のタイミングや燃料噴射量を制御する。これによって、エンジン制御部２はエンジン１の運転状態を制御できる。このとき、エンジン制御部２は、船舶を要求された航行速度で航行させるためにエンジン１に要求される出力（エンジン１の負荷）を得るためのエンジン１の回転数および燃料噴射弁１ｋの噴射量を算出し、その回転数および噴射量を実現するように、排気ポート１ｇａおよび燃料噴射弁１ｋの開閉のタイミングならびに燃料噴射弁１ｋの燃料噴射量を制御する。
【００３７】
また、エンジン制御部２は、少なくともエンジン１の運転期間において、温度センサ１ｂから入力された検知信号に基づいて、温度センサ１ｂが測定した温度を算出する。本実施形態では、エンジン制御部２は、温度センサ１ｂが測定した温度または測定した温度に補正係数を乗算して得た温度を、排ガスの温度とする。また、エンジン制御部２は、評価・診断装置３に対して評価・診断に必要な情報を含む情報信号を出力するように構成されている。本実施形態では、エンジン制御部２は、エンジン１の負荷および回転数、運転時間および排ガスの温度等の情報を含む情報信号を評価・診断装置３に出力する。この情報信号の出力は、たとえばエンジン１の運転中に随時または定期的に行われる。
【００３８】
評価・診断装置３は、評価・診断部３ａと、入力部３ｂと、表示部３ｃと、その他の周辺機能部とを含んで構成されている。評価・診断部３ａは、ＣＰＵ等の演算部と、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記録部と、その他の周辺機能部とを含んで構成されている。評価・診断部３ａは、記録部に記録されたデータを用いて記録部に記録されたプログラムを演算部が実行することによって、その機能を実現するように構成されている。
【００３９】
入力部３ｂは、評価・診断装置３に外部からデータを入力するための構成であり、たとえばオペレータがデータを入力するためのキーボードやマウスを含んで構成されている。外部から入力されたデータは評価・診断部３ａの記録部に記録される。また、表示部３ｃは、入力されたデータや、評価・診断結果を表示するための構成であり、たとえば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の各種表示装置を含んで構成されている。なお、たとえばタッチパネル機能付きのディスプレイによって入力部３ｂと表示部３ｃとが一体的に構成されていてもよい。
【００４０】
（評価・診断装置の機能）
つづいて、評価・診断装置３の機能について説明する。評価・診断装置３は、対象とする構成部品について、エンジン１の運転負荷に関する運転負荷評価点と、エンジン１の運転負荷の変動に関する運転負荷変動評価点と、エンジン１の運転サイクルに関する運転サイクル評価点と、エンジン１の燃料の性状に関する燃料性状評価点と、燃料の燃焼性に関する燃焼性評価点と、エンジン１の排ガスの温度に関する排ガス温度評価点とを生成する。そして、これらの生成した評価点を加算して、対象とする構成部品の疲労度の総合評価点を算出し、この総合評価点に基づいて、対象とする構成部品の疲労度を評価する。さらに、この疲労度に基づいて、対象とする構成部品の余寿命を診断する。評価・診断装置３は、疲労度を評価する疲労度評価装置および余寿命を診断する余寿命診断装置として機能する。また、評価・診断部３ａは、総合評価点を算出する算出部、疲労度を評価する評価部、および余寿命を診断する診断部として機能する。
【００４１】
以下では、まず各評価点について具体的に例示して説明し、その後、総合評価点の算出、疲労度の評価、余寿命の診断について順次説明する。なお、各評価点は、エンジン１の使用開始時には０点であり、また対象とする構成部品が交換された時点でリセットされて０点となる。
【００４２】
（運転負荷評価点）
運転負荷評価点は、エンジン１の運転負荷に関する評価点であって、エンジン１の運転負荷が、対象となる構成部品の疲労度に対して与える影響を示す指標となるものである。
【００４３】
本実施形態では、運転負荷評価点は、エンジン１の使用開始から、または対象とする構成部品の前回の交換後の使用開始から、現時点までの、運転時間におけるエンジン１の平均負荷率と、運転負荷に関する疲労度影響係数との積を含むものとして規定する。ここで、現時点とは、たとえば評価・診断装置３にエンジン制御部２から入力された情報の範囲において、最新の情報に対応する時刻であり、他の評価点に関しても同様である。また、負荷率とは、たとえばエンジン１の定格最大負荷に対する割合である。また、運転負荷に関する疲労度影響係数とは、運転負荷がその構成部品の疲労度や寿命に与える影響の度合いを示す係数であって、事前実験で得られたデータやこれまでの運転実績によって蓄積されたデータなどによって決定され、構成部品毎に設定される。
【００４４】
平均負荷が大きいと、構成部品に係る負荷も高いので、疲労度に影響を与えることとなる。
【００４５】
図３は、エンジン１の負荷率と、その負荷率でのエンジン１の運転時間の割合との関係の例を示す図である。図３は、およそ３ヶ月半の期間においてエンジン１の実際の運転時間に対するものである。たとえば、図３に示す例では、実際の運転時間は約８６００時間であり、実際の運転時間に対する、負荷率１０％でエンジン１を運転した運転時間の割合が５％であることを示している。また、図３に示す例では、平均負荷は３９％である。
【００４６】
このとき、運転負荷評価点Ｃ１はたとえば以下の式（１）で表される。
Ｃ１＝（Ａａｖｒ／１００）×Ｂ１  ・・・  （１）
ここで、Ａａｖｒは平均負荷[％]であり、Ｂ１は運転負荷に関する疲労度影響係数である。
【００４７】
評価・診断装置３において、評価・診断部３ａは、エンジン制御部２から入力された情報に基づいて算出したＡａｖｒと、評価・診断部３ａの記録部に記録されたＢ１とに基づいてＣ１を計算により生成し、記録部に記録する。また、評価・診断部３ａは、表示部３ｃにＣ１を表示させてもよい。
【００４８】
（運転負荷変動評価点）
運転負荷変動評価点は、エンジン１の運転負荷の変動に関する評価点であって、エンジン１の運転負荷の変動が、対象となる構成部品の疲労度に対して与える影響を示す指標となるものである。
【００４９】
本実施形態では、運転負荷変動評価点は、エンジン１の使用開始から、または対象とする構成部品の前回の交換後の使用開始から、現時点までの、累積発停回数と累積発停回数に関する疲労度影響係数との積と、現時点までの累積往復運転回数と累積往復運転回数に関する疲労度影響係数との積とを含むものとして規定する。
【００５０】
累積発停回数とは、図４Ａに示すように、たとえば時間ゼロにおいてエンジン１が運転を開始し、ある負荷変動で運転し、その後負荷がゼロになって運転を終了した場合に、発停回数の１回とカウントする。図４Ａでは、時間ｔ１で発停回数が１回とカウントされるので、図４Ｂに示すように、時間ｔ１において累積発停回数が１回となる。その後運転の開始と終了とを繰り返すことで累積発停回数は増加する。なお、図４Ｂの横軸は運転時間である。
【００５１】
また、累積発停回数に関する疲労度影響係数とは、累積発停回数がその構成部品の疲労度や寿命に与える影響の度合いを示す係数であって、事前実験で得られたデータやこれまでの運転実績によって蓄積されたデータなどによって決定され、構成部品毎に設定される。
【００５２】
累積往復運転回数とは、エンジン１の低負荷領域と高負荷領域との間の往復運転回数の累積値である。具体的には、図５Ａに示すように、たとえば時間ゼロにおいてエンジン１が運転を開始し、負荷が、時間ｔ１において低負荷しきい値以上となり、その後さらに高負荷しきい値以上となり、その後時間ｔ２において低負荷しきい値未満となったとする。この場合、低負荷しきい値未満の低負荷領域と高負荷しきい値以上の高負荷領域の間を１往復するようにエンジン１が運転したこととなるので、往復運転回数の１回とカウントする。同様に、負荷が、時間ｔ３において低負荷しきい値以上となり、その後さらに高負荷しきい値以上となり、その後時間ｔ４において低負荷しきい値未満となった場合も、往復運転回数の１回とカウントする。すると、図５Ｂに示すように、累積往復運転回数は時間ｔ２において１回となり、時間ｔ４において２回となり、その後往復運転を繰り返すことで増加する。なお、図５Ｂの横軸は運転時間である。また、低負荷しきい値と高負荷しきい値とは、構成部品毎に設定される。
【００５３】
また、累積往復運転回数に関する疲労度影響係数とは、累積往復運転回数がその構成部品の疲労度や寿命に与える影響の度合いを示す係数であって、事前実験で得られたデータやこれまでの運転実績によって蓄積されたデータなどによって決定され、構成部品毎に設定される。
【００５４】
発停や往復運転が繰り返されると、構成部品の金属等の材質が高温になる状態と低温になる状態とが繰り返されるので、ストレスによって劣化する要因となるため、疲労度に影響を与えることとなる。特に、ピストン１ｅや排気弁１ｉの疲労度に影響を与えやすいので、これらの構成部品に設定される疲労度影響係数は大きくなる。
【００５５】
このとき、運転負荷変動評価点Ｃ２はたとえば以下の式（２−１）〜（２−３）で表される。
Ｃ２＝Ｃ２１＋Ｃ２２            ・・・  （２−１）
Ｃ２１＝（Ｄ１／Ｄ３）×Ｂ２１  ・・・  （２−２）
Ｃ２２＝（Ｄ２／Ｄ４）×Ｂ２２  ・・・  （２−３）
ここで、Ｃ２１は累積発停回数についての評価点であり、Ｃ２２は累積往復運転回数についての評価点である。また、Ｄ１は累積発停回数、Ｄ２は累積往復運転回数、Ｄ３は構成部品の寿命内に想定される累積発停回数、Ｄ４は構成部品の寿命内に想定される累積往復運転回数、Ｂ２１は累積発停回数に関する疲労度影響係数、Ｂ２２は累積往復運転回数に関する疲労度影響係数である。
【００５６】
評価・診断装置３において、評価・診断部３ａは、エンジン制御部２から入力された情報に基づいて算出したＤ１、Ｄ２と、評価・診断部３ａの記録部に記録されたＤ３、Ｄ４、Ｂ２１、Ｂ２２とに基づいてＣ２を計算により生成し、記録部に記録する。また、評価・診断部３ａは、表示部３ｃにＣ２を表示させてもよい。
【００５７】
（運転サイクル評価点）
運転サイクル評価点は、エンジン１の運転サイクルに関する評価点であって、エンジン１の運転サイクルが、対象となる構成部品の疲労度に対して与える影響を示す指標となるものである。
【００５８】
本実施形態では、運転サイクル評価点は、エンジン１の使用開始から、または対象とする構成部品の前回の交換後の使用開始から、現時点までの、エンジン１の累積運転サイクル数と累積運転サイクル数に関する疲労度影響係数との積と、現時点までの負荷しきい値以上累積運転サイクル数と負荷しきい値以上累積運転サイクル数に関する疲労度影響係数との積と、を含むものとして規定する。
【００５９】
累積運転サイクル数とは、図６Ａに示すように、運転サイクルの累積値である。運転サイクルとは、エンジン１の運転の１サイクルであって、エンジン１の出力軸１ａが一回転すると１サイクルである。横軸に示す運転時間が増加するにつれて、累積運転サイクル数は増加する。
【００６０】
また、累積運転サイクル数に関する疲労度影響係数とは、累積運転サイクル数がその構成部品の疲労度や寿命に与える影響の度合いを示す係数であって、事前実験で得られたデータやこれまでの運転実績によって蓄積されたデータなどによって決定され、構成部品毎に設定される。
【００６１】
負荷しきい値以上累積運転サイクル数とは、図６Ｂに示すように、エンジン１が、設定された負荷率（負荷しきい値）以上の負荷率で運転した運転サイクルを１回とカウントし、これを累積したものである。負荷しきい値は、構成部品毎に設定されている。たとえば、負荷しきい値は５０％である。なお、横軸は運転時間である。
【００６２】
また、負荷しきい値以上累積運転サイクル数に関する疲労度影響係数とは、負荷しきい値以上累積運転サイクル数がその構成部品の疲労度や寿命に与える影響の度合いを示す係数であって、事前実験で得られたデータやこれまでの運転実績によって蓄積されたデータなどによって決定され、構成部品毎に設定される。
【００６３】
累積運転サイクル数や負荷しきい値以上累積運転サイクル数が大きいと、シリンダライナ１ｃやピストンリング１ｅｂが摺動する回数も多くなるので、特にこれらの構成部品の疲労度に対する影響が大きいため、これらの構成部品に設定される疲労度影響係数は大きくなる。
【００６４】
このとき、運転サイクル評価点Ｃ３はたとえば以下の式（３−１）〜（３−３）で表される。
Ｃ３＝Ｃ３１＋Ｃ３２            ・・・  （３−１）
Ｃ３１＝（Ｅ１／Ｅ２）×Ｂ３１  ・・・  （３−２）
Ｃ３２＝（Ｅ３／Ｅ４）×Ｂ３２  ・・・  （３−３）
ここで、Ｃ３１は累積運転サイクル数についての評価点であり、Ｃ３２は負荷しきい値以上累積運転サイクル数についての評価点である。また、Ｅ１は累積運転サイクル数、Ｅ２は構成部品の寿命内に想定される累積運転サイクル数、Ｅ３は負荷しきい値以上累積運転サイクル数、Ｅ４は構成部品の寿命内に想定される負荷しきい値以上累積運転サイクル数、Ｂ３１は累積運転サイクル数に関する疲労度影響係数、Ｂ３２は負荷しきい値以上累積運転サイクル数に関する疲労度影響係数である。
【００６５】
評価・診断装置３において、評価・診断部３ａは、エンジン制御部２から入力された情報に基づいて算出したＥ１、Ｅ３と、評価・診断部３ａの記録部に記録されたＥ２、Ｅ４、Ｂ３１、Ｂ３２とに基づいてＣ３を計算により生成し、記録部に記録する。また、評価・診断部３ａは、表示部３ｃにＣ３を表示させてもよい。
【００６６】
（燃料性状評価点）
燃料性状評価点は、エンジン１の燃料の性状に関する評価点であって、燃料の性状が、対象となる構成部品の疲労度に対して与える影響を示す指標となるものである。
【００６７】
本実施形態では、燃料性状評価点は、エンジン１の使用開始から、または対象とする構成部品の前回の交換後の使用開始から、現時点までに使用された燃料に含まれる成分の濃度とその濃度に関する疲労度影響係数との積と、現時点までに使用された燃料に含まれる２つの成分の濃度の比とその比に関する疲労度影響係数との積と、を含むものとして規定する。
【００６８】
燃料に含まれる成分の濃度として、たとえば硫黄（Ｓ）の濃度（Ｓ濃度）、バナジウム（Ｖ）の濃度（Ｖ濃度）、ナトリウム（Ｎａ）の濃度（Ｎａ濃度）、アルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）の合計の濃度（以下、Ａｌ＋Ｓｉ濃度とする）、およびセジメント濃度からなる群から選ばれる１以上の濃度を用いることができる。本実施形態では、これらの全ての濃度を用いる。また、濃度としては質量％を用いる。
【００６９】
また、成分の濃度に関する疲労度影響係数とは、その成分がその構成部品の疲労度や寿命に与える影響の度合いを示す係数であって、事前実験で得られたデータやこれまでの運転実績によって蓄積されたデータなどによって決定され、構成部品毎に設定される。
【００７０】
また、燃料に含まれる２つの成分の濃度の比として、本実施形態では、Ｖ濃度に対するＮａ濃度の比（Ｎａ／Ｖ）を用いる。
【００７１】
また、濃度の比に関する疲労度影響係数とは、濃度の比がその構成部品の疲労度や寿命に与える影響の度合いを示す係数であって、事前実験で得られたデータやこれまでの運転実績によって蓄積されたデータなどによって決定され、構成部品毎に設定される。
【００７２】
たとえば、硫黄は燃焼時に水分と反応して硫酸を生成し、構成部品を腐食させるおそれがある。Ｓ濃度が高いと、ピストンリング１ｅｂ、シリンダライナ１ｃ、排気弁箱１ｈの疲労度に対する影響が大きい。また、硫黄、バナジウム、ナトリウムは、燃焼室Ｒの壁面に付着した成分が、高温下や直接火炎で炙られることで溶け出し、構成部品と化学反応して腐食を引き起こすおそれがある。Ｓ濃度、Ｖ濃度、Ｎａ濃度が高いと、ピストン冠１ｅａ、排気弁１ｉ、シリンダカバー１ｄの疲労度に与える影響が大きい。また、Ｎａ／Ｖが高いと、高温腐食が加速されやすくなるので、ピストン冠１ｅａ、排気弁１ｉ、シリンダカバー１ｄの疲労度に与える影響が大きい。また、（Ａｌ＋Ｓｉ濃度）が高いと、これらが硬質の微粒子となり、摺動部品の異常摩耗を引き起こすおそれがあるので、ピストンリング１ｅｂ、シリンダライナ１ｃ、燃料噴射弁１ｋの疲労度に対する影響が大きい。また、セジメントはスラッジの生成に寄与する。したがって、セジメント濃度が高いと、スラッジが摺動部や排気弁１ｉのシート部に入り込んで摩耗やシート不良の原因となるので、ピストンリング１ｅｂ、シリンダライナ１ｃ、排気弁座１ｇ、燃料噴射弁１ｋの疲労度に対する影響が大きい。以上説明した影響が大きい構成部品に設定される疲労度影響係数は大きくなる。
【００７３】
また、図７は、運転時間に対する燃料の性状に関するパラメータの変化を説明する図である。ここで、燃料の性状に関するパラメータとは、燃料に含まれる成分の濃度、または２つの成分の濃度の比である。
【００７４】
図７では、エンジン１は或る性状の燃料を搭載して使用し、時間ゼロから時間ｔ１まで運転を行う。なお、エンジン１の使用開始時または対象とする構成部品の前回の交換後の使用開始時を時間ゼロとする。そして、時間ｔ１からは別の性状の燃料を使用し、時間ｔ２まで運転を行う。さらに、時間ｔ２からはさらに別の性状の燃料を使用し、時間ｔ３まで運転を行い、時間ｔ３からはさらに別の燃料を使用し、その後の運転を行うとする。時間ｔ１以降に使用する燃料は、たとえばそれまでに使用した燃料の残りに新たに別の燃料を補給したものや、新たに搭載した別の燃料である。
【００７５】
図７に示すように、使用する燃料の性状によって、パラメータは変動し得るものである。本実施形態では、各パラメータに対して第１基準値と第２基準値を設定して、各パラメータの値の大きさに応じて重み付け係数を採用する。たとえばパラメータの値が第１基準値未満の場合は第１重み付け係数を採用し、パラメータの値が第１基準値以上第２基準値未満の場合は第２重み付け係数を採用し、パラメータの値が第２基準値以上の場合は第３重み付け係数を採用する。ここで、第１重み付け係数を１とし、（第１重み付け係数）＜（第２重み付け係数）＜（第３重み付け係数）のように大小関係が成り立つようにする。このような大小関係とする理由は、本実施形態では、パラメータの値が大きい程、疲労度に与える影響が大きいからである。なお、第１基準値と第２基準値はパラメータ毎に設定するが、各重み付け係数は全てのパラメータで共通した値としてもよい。また、本実施形態では、基準値が第１基準値と第２基準値の２つであるが、１つまたは３つ以上であってもよい。
【００７６】
このとき、燃料性状評価点Ｃ４はたとえば以下の式（４−１）〜（４−７）で表される。
Ｃ４＝Ｃ４１＋Ｃ４２＋Ｃ４３＋Ｃ４４＋Ｃ４５＋Ｃ４６  ・・・  （４−１）
Ｃ４１＝[（Ｆ１×Ｔ４１）／Ｔ７]×Ｂ４１      ・・・  （４−２）
Ｃ４２＝[（Ｆ２×Ｔ４２）／Ｔ７]×Ｂ４２      ・・・  （４−３）
Ｃ４３＝[（Ｆ３×Ｔ４３）／Ｔ７]×Ｂ４３      ・・・  （４−４）
Ｃ４４＝[（Ｆ４×Ｔ４４）／Ｔ７]×Ｂ４４      ・・・  （４−５）
Ｃ４５＝[（Ｆ５×Ｔ４５）／Ｔ７]×Ｂ４５      ・・・  （４−６）
Ｃ４６＝[（Ｆ６×Ｔ４６）／Ｔ７]×Ｂ４６      ・・・  （４−７）
【００７７】
ここで、Ｃ４１はＳ濃度についての評価点であり、Ｃ４２はＶ濃度についての評価点であり、Ｃ４３はＮａ濃度についての評価点であり、Ｃ４４はＮａ／Ｖについての評価点であり、Ｃ４５は（Ａｌ＋Ｓｉ）濃度についての評価点であり、Ｃ４６はセジメント濃度についての評価点である。また、Ｆ１はＳ濃度についての重み付け係数であり、Ｆ２はＶ濃度についての重み付け係数であり、Ｆ３はＮａ濃度についての重み付け係数であり、Ｆ４はＮａ／Ｖについての重み付け係数であり、Ｆ５は（Ａｌ＋Ｓｉ）濃度についての重み付け係数であり、Ｆ６はセジメント濃度についての重み付け係数であり、それぞれ評価・診断部３ａの記録部に記録されている。また、Ｔ４１はＳ濃度が第１基準値を超過した運転時間（ｈ）であり、Ｔ４２はＶ濃度が第１基準値を超過した運転時間（ｈ）であり、Ｔ４３はＮａ濃度が第１基準値を超過した運転時間（ｈ）であり、Ｔ４４はＮａ／Ｖが第１基準値を超過した運転時間（ｈ）であり、Ｔ４５は（Ａｌ＋Ｓｉ）濃度が第１基準値を超過した運転時間（ｈ）であり、Ｔ４６はセジメント濃度が第１基準値を超過した運転時間（ｈ）である。これらの運転時間は、評価・診断部３ａが、エンジン制御部２から入力された運転時間に関する情報と記録部に記録された情報とに基づいて算出する。また、Ｔ７は寿命内に想定されるエンジン１の運転時間であり、記録部に記録されている。また、Ｂ４１はＳ濃度に関する疲労度影響係数であり、Ｂ４２はＶ濃度に関する疲労度影響係数であり、Ｂ４３はＮａ濃度に関する疲労度影響係数であり、Ｂ４４はＮａ／Ｖに関する疲労度影響係数であり、Ｂ４５は（Ａｌ＋Ｓｉ）濃度に関する疲労度影響係数であり、Ｂ４６はセジメント濃度に関する疲労度影響係数であり、それぞれ記録部に記録されている。
【００７８】
Ｓ濃度、Ｖ濃度、Ｎａ濃度、Ｎａ／Ｖ、（Ａｌ＋Ｓｉ）濃度、セジメント濃度の各パラメータは、使用する燃料の性状が変わる度に、燃料の成分分析を行って取得される。そして、たとえばオペレータが評価・診断装置３の入力部３ｂから取得した各パラメータの値を入力する。評価・診断部３ａは、入力された値を記録部に記録する。
【００７９】
そして、評価・診断装置３において、評価・診断部３ａは、Ｃ４を計算により生成し、記録部に記録する。また、評価・診断部３ａは、表示部３ｃにＣ４を表示させてもよい。
【００８０】
（燃焼性評価点）
燃焼性評価点は、燃料の燃焼性に関する評価点であって、使用する燃焼性が、対象となる構成部品の疲労度に対して与える影響を示す指標となるものである。
【００８１】
本実施形態では、燃焼性評価点は、エンジン１の使用開始から、または対象とする構成部品の前回の交換後の使用開始から、現時点までに使用された燃料の計算炭素芳香性指標であるＣＣＡＩ（Calculated  Carbon  Aromaticity  Index）の値と、構成部品毎に設定された、燃焼性に関する疲労度影響係数との積を含むものとして規定する。
【００８２】
ＣＣＡＩは、Ｄ−１４０．７×ｌｏｇ１０ｌｏｇ１０（Ｖ＋０．８５）−Ａで規定され、残渣燃料油の着火性を評価する指標である。ここで、Ｄは１５℃での燃料の密度（ｋｇ／ｍ３）であり、Ｖは５０℃または１００℃での燃料の動粘度（ｍｍ２／ｓ）である、Ａは、Ｖが５０℃における動粘度の場合には８０．６であり、１００℃における動粘度の場合には１１１である。
【００８３】
また、燃焼性に関する疲労度影響係数とは、燃焼性がその構成部品の疲労度や寿命に与える影響の度合いを示す係数であって、事前実験で得られたデータやこれまでの運転実績によって蓄積されたデータなどによって決定され、構成部品毎に設定される。
【００８４】
燃料は、そのＣＣＡＩが大きくなる程、着火遅れ時間が長くなる。着火遅れ時間が長いと、同じ量の燃料を使用しても出力が得られにくいので、ある負荷とするときの燃料噴射量をより大きくしなければならない場合がある。また、着火遅れがあると、ピストン１ｅがより下方に移動するまで燃焼室Ｒの高温の影響が及ぶので、摺動部品に対する潤滑油が燃焼してしまい、摺動部品の摩耗や熱による劣化が大きくなる場合がある。したがって、これらの影響を受ける構成部品に設定される疲労度影響係数は大きくなる。
【００８５】
また、図８は、運転時間に対するＣＣＡＩ値の変化を説明する図である。図８では、エンジン１は或る燃焼性の燃料を搭載して使用し、時間ゼロから時間ｔ１まで運転を行う。なお、エンジン１の使用開始時または対象とする構成部品の前回の交換後の使用開始時を時間ゼロとする。そして、時間ｔ１からは別の燃焼性の燃料を使用し、時間ｔ２まで運転を行う。さらに、時間ｔ２からはさらに別の燃焼性の燃料を使用し、時間ｔ３まで運転を行い、時間ｔ３からはさらに別の燃焼性の燃料を使用し、その後の運転を行うとする。時間ｔ１以降に使用する燃料は、たとえばそれまでに使用した燃料の残りに新たに別の燃料を補給したものや、新たに搭載した別の燃料である。
【００８６】
図８に示すように、使用する燃料の燃焼性によって、ＣＣＡＩ値は変動し得るものである。本実施形態では、ＣＣＡＩ値に対して第１基準値と第２基準値を設定して、ＣＣＡＩ値の大きさに応じて重み付け係数を採用する。たとえばＣＣＡＩ値が第１基準値未満の場合は第１重み付け係数を採用し、第１基準値以上第２基準値未満の場合は第２重み付け係数を採用し、第２基準値以上の場合は第３重み付け係数を採用する。ここで、第１重み付け係数を１とし、（第１重み付け係数）＜（第２重み付け係数）＜（第３重み付け係数）のように大小関係が成り立つようにする。このような大小関係とする理由は、本実施形態では、ＣＣＡＩ値が大きい程、疲労度に与える影響が大きいからである。なお、本実施形態では、基準値が第１基準値と第２基準値の２つであるが、１つまたは３つ以上であってもよい。
【００８７】
このとき、燃焼性評価点Ｃ５はたとえば以下の式（５）で表される。
Ｃ５＝[（Ｇ１×Ｔ５１）／Ｔ５２]×Ｂ５  ・・・  （５）
ここで、Ｇ１は重み付け係数であり、評価・診断部３ａの記録部に記録されている。また、Ｔ５１はＣＣＡＩ値が第１基準値を超過した運転時間（ｈ）であり、評価・診断部３ａが、エンジン制御部２から入力された運転時間に関する情報と記録部に記録された情報とに基づいて算出する。また、Ｔ５２は寿命内に想定されるエンジン１の運転時間であり、記録部に記録されている。また、Ｂ５は燃焼性に関する疲労度影響係数であり、記録部に記録されている。
【００８８】
ＣＣＡＩ値は、使用する燃料が変わる度に、燃料の分析を行って取得される。そして、たとえばオペレータが評価・診断装置３の入力部３ｂから取得したＣＣＡＩ値を入力する。評価・診断部３ａは、入力されたＣＣＡＩ値を記録部に記録する。
【００８９】
そして、評価・診断装置３において、評価・診断部３ａは、Ｃ５を計算により生成し、記録部に記録する。また、評価・診断部３ａは、表示部３ｃにＣ５を表示させてもよい。
【００９０】
（排ガス温度評価点）
排ガス温度評価点は、エンジン１の排ガスの温度に関する評価点であって、排ガスの温度が、対象となる構成部品の疲労度に対して与える影響を示す指標となるものである。
【００９１】
本実施形態では、排ガス温度評価点は、エンジン１の使用開始から、または対象とする構成部品の前回の交換後の使用開始から、現時点までに、温度センサ１ｂを用いて測定された排ガスの温度と排ガスの温度に関する疲労度影響係数との積を含むものとして規定する。
【００９２】
なお、本実施形態では、温度センサ１ｂは排気マニホールド１ｍに設けられているが、接続配管１ｌなどの他の場所に設けられていてもよい。
【００９３】
また、排ガスの温度に関する疲労度影響係数とは、排ガスの温度がその構成部品の疲労度や寿命に与える影響の度合いを示す係数であって、事前実験で得られたデータやこれまでの運転実績によって蓄積されたデータなどによって決定され、構成部品毎に設定される。
【００９４】
燃焼室Ｒの周辺の構成部品は、燃料燃焼後に一定温度以上の高温の排ガスに曝されると、熱疲労が発生し、この熱疲労が蓄積されると高温腐食のリスクが増大する。したがって、排ガスに曝される構成部品に設定される疲労度影響係数は大きくなる。
【００９５】
また、図９は、運転時間に対する排ガス温度の変化を説明する図である。図９に示すように、エンジン１の使用開始後または対象とする構成部品の前回の交換後の使用開始後、エンジン１の負荷等に応じて排ガス温度が変化し、時間ｔ１で基準値を超える。本実施形態では、排ガス温度に対して基準値を設定して、排ガス温度に応じて重み付け係数を採用する。たとえば排ガス温度が基準値未満の場合は第１重み付け係数を採用し、基準値以上の場合は第２重み付け係数を採用する。ここで、第１重み付け係数を１とし、（第１重み付け係数）＜（第２重み付け係数）のように大小関係が成り立つようにする。なお、本実施形態では、基準値が１つであるが、２つ以上であってもよい。
【００９６】
このとき、排ガス温度評価点Ｃ６はたとえば以下の式（６）で表される。
Ｃ６＝[（Ｈ１×Ｔ６１）／Ｔ６２]×Ｂ６  ・・・  （６）
ここで、Ｈ１は重み付け係数であり、評価・診断部３ａの記録部に記録されている。また、Ｔ６１は排ガス温度が基準値を超過した運転時間（ｈ）であり、評価・診断部３ａが、エンジン制御部２から入力された運転時間および排ガス温度に関する情報と記録部に記録された情報とに基づいて算出する。また、Ｔ６２は寿命内に想定されるエンジン１の運転時間であり、記録部に記録されている。また、Ｂ６は排ガス温度に関する疲労度影響係数であり、記録部に記録されている。
【００９７】
評価・診断装置３において、評価・診断部３ａは、Ｃ６を計算により生成し、記録部に記録する。また、評価・診断部３ａは、表示部３ｃにＣ６を表示させてもよい。
【００９８】
評価・診断装置３において、評価・診断部３ａは、以上のように各評価点Ｃ１〜Ｃ６を生成した後、これらを式（７）のように加算して、対象とする構成部品の現時点での疲労度の総合評価点Ｃを算出する。
Ｃ＝Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４＋Ｃ５＋Ｃ６  ・・・  （７）
【００９９】
図１０は、総合評価点を説明する図である。図１０では評価点Ｃ１〜Ｃ６をレーダーチャートで示しており、Ｃ１が１２点、Ｃ２が８点、Ｃ３が４点、Ｃ４が１２点、Ｃ５が１６点、Ｃ６が８点の場合を例示している。この場合、総合評価点は６０点である。評価・診断部３ａは、表示部３ｃに、図１０のようなレーダーチャートと総合評価点Ｃを表示させてもよい。
【０１００】
本実施形態では、評価・診断部３ａは、対象とする構成部品の総合評価点が１００点になった場合を、その構成部品が寿命を迎えたと判定し、現時点の疲労度は、１００点に対する現時点の総合評価点であると評価する。たとえば、総合評価点が６０点であれば、寿命に対して６割程度の疲労度であると評価する。
【０１０１】
図１１は、余寿命の予測を説明する図である。評価・診断部３ａは、エンジン１の使用開始から、または対象とする構成部品の前回の交換後の使用開始から、随時または定期的に総合評価点を算出して疲労度を評価している。そして、現時点までの疲労度の総合評価点のトレンドから、総合評価点が１００点となる時点、すなわち寿命を迎える時点を予測し、現時点から寿命を迎える時点までの時間を余寿命として診断する。図１１に示す例では、総合評価点が６０点の時点で余寿命を測定しているが、８０点や９０点等の他の点数の時点で余寿命を診断してもよい。
【０１０２】
本実施形態に係るシステム１００における評価・診断装置３によれば、エンジン１の実際の使用条件に応じた、構成部品の整備間隔、整備時期の推定が可能となる。その結果、エンジン１の構成部品の点検、交換時期をより適切に提示することができる。また、そのような推定、提示が可能となったことにより、不必要な点検や交換を抑止または防止することができるので、作業費および部品交換費用の低減が可能となり、エンジン１の運用の効率が向上する。また、エンジン１の構成部品の余寿命の推定による計画的な保守整備が可能となる。
【０１０３】
なお、上記実施形態では、総合評価点に排ガス温度評価点を含めている。しかし、本発明はこれに限定されず、排ガス温度評価点を含めずに、運転負荷評価点と、運転負荷変動評価点と、運転サイクル評価点と、燃料性状評価点と、燃焼性評価点とを加算して総合評価点を算出するようにしてもよいし、運転負荷評価点と、運転負荷変動評価点と、運転サイクル評価点と、燃料性状評価点と、燃焼性評価点と、排ガス温度評価点の内、少なくとも２つの評価点を生成し、生成した少なくとも２つの評価点を加算し、総合評価点を算出するようにしてもよい。
【０１０４】
また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１      エンジン
１ａ    出力軸
１ｂ    温度センサ
１ｃ    シリンダライナ
１ｄ    シリンダカバー
１ｅ    ピストン
１ｅａ  ピストン冠
１ｅｂ  ピストンリング
１ｅｃ  ピストンスカート
１ｆ    ピストン棒
１ｇ    排気弁座
１ｇａ、１ｈａ  排気ポート
１ｈ    排気弁箱
１ｉ    排気弁
１ｉａ  弁体
１ｉｂ  弁棒
１ｊ    カバー
１ｊａ  排気弁作動装置
１ｋ    燃料噴射弁
１ｌ    接続配管
１ｍ    排気マニホールド
２      エンジン制御部
３      評価・診断装置
３ａ    評価・診断部
３ｂ    入力部
３ｃ    表示部
４ａ    作動油供給配管
４ｂ    給油ポンプ
４ｃ、４ｆ    開閉弁
４ｄ    燃料供給配管
４ｅ    燃料ポンプ
１００  システム
Ｒ      燃焼室
【図１】
2019097634.tif 000003
【図２】
2019097634.tif 000004
【図３】
2019097634.tif 000005
【図４Ａ】
2019097634.tif 000006
【図４Ｂ】
2019097634.tif 000007
【図５Ａ】
2019097634.tif 000008
【図５Ｂ】
2019097634.tif 000009
【図６Ａ】
2019097634.tif 000010
【図６Ｂ】
2019097634.tif 000011
【図７】
2019097634.tif 000012
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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