(57)【要約】【課題】エンジンの異常を早期に発見し、かつエンジン故障を未然に防ぐ。また、エンジンの分解点検間隔の適正化をはかるエンジン故障診断装置およびエンジン故障診断プログラムを提供すること。【解決手段】エンジン故障診断装置を、運転時に計測したエンジン性能データおよび状態データを一定時間間隔で受信するデータ受信手段５２と、あらかじめ評価ＤＢ５５に格納された正常時におけるエンジン性能データおよび状態情報に基づき比較してその性能、および状態を分析するデータ分析手段５３と、異常と判断されたときに無線通報する無線通報手段５４で構成する。データ分析手段５３はまた、時系列的に蓄積される前記エンジン性能データおよび状態データの経時変化を分析することにより、エンジン分解点検時期の決定に反映させる。【選択図】      図２
2004156516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの各部に設置されるセンサを介してエンジンの性能および状態を監視するエンジン故障診断装置であって、
運転時に計測したエンジン性能データおよび状態データを一定時間間隔で受信するデータ受信手段と、
あらかじめデータベースに格納された正常時におけるエンジン性能データおよび状態情報に基づき比較してその性能、および状態を分析するデータ分析手段と、
前記データ分析手段により異常と判断されたときに無線通報する無線通報手段と、
を備えたことを特徴とするエンジン故障診断装置。
【請求項２】
前記データ分析手段は、
エンジン毎の回転数とエンジン出力に対する排気温度における異常判断のための閾値に上限値と下現値を設定し、前記計測される排気温度が前記上下限値により設定される範囲を越えたときに異常と分析することを特徴とする請求項１に記載のエンジン故障診断装置。
【請求項３】
前記エンジン出力を、シリンダ内温度とシリンダ内圧力をそれぞれのセンサを介して計測することにより、Ｐ−Ｖ線図を作成して算出することを特徴とする請求項２に記載のエンジン故障診断装置。
【請求項４】
前記データ分析手段は、
時系列的に蓄積される前記エンジン性能データおよび状態データの経時変化を分析することにより、エンジン分解点検時期の決定に反映させることを特徴とする請求項１に記載のエンジン故障診断装置。
【請求項５】
エンジンの各部に設置されるセンサを介してエンジンの性能および状態を監視するエンジン故障診断装置に用いられるエンジン故障診断プログラムであって、
運転時に計測したエンジン性能データおよび状態データを一定時間間隔で受信するステップと、
あらかじめデータベースに格納された正常時におけるエンジン性能データおよび状態情報に基づき比較してその性能、および状態を分析するステップと、
前記分析の結果、異常と判断されたときに無線通報するステップと、
をコンピュータに実行させるエンジン故障診断プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの各部に設置されるセンサを介してエンジンの性能および状態を監視するエンジン故障診断装置およびエンジン故障診断プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船舶用エンジンの故障診断システムとして、常時、エンジンの排気温度の監視を行ない、排気温度が異常になったときに運転手に対してアラーム通報するシステムが知られている。また、潤滑油圧力、冷却水圧力等についても同様である（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３５３０９４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれもアラーム発生機能しか持たないため、気づかないうちに重大な損傷につながることがある。また、エンジンについては内部の様子がよくわからないため、決められた時期がくれば分解点検等メンテナンスする以外に手当てがなく、非効率的であった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、運転時に計測したエンジン性能データおよび状態データを一定時間間隔で受信してあらかじめデータベースに格納された正常時におけるデータと比較してその性能、および状態を分析することにより、エンジンの異常を早期に発見し、かつエンジン故障を未然に防ぐことができる、エンジン故障診断装置およびエンジン故障診断プログラムを提供することを目的とする。
また、時系列的に蓄積されるエンジン性能データおよび状態データの経時変化を分析することにより、エンジン分解点検時期の決定に反映させることでエンジンの分解点検間隔の適正化をはかることのできる、エンジン故障診断装置およびエンジン故障診断プログラムを提供することも目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために本発明は、エンジンの各部に設置されるセンサを介してエンジンの性能および状態を監視するエンジン故障診断装置であって、運転時に計測したエンジン性能データおよび状態データを一定時間間隔で受信するデータ受信手段と、あらかじめデータベースに格納された正常時におけるエンジン性能データおよび状態情報に基づき比較してその性能、および状態を分析するデータ分析手段と、前記データ分析手段により異常と判断されたときに無線通報する無線通報手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、データ分析手段が、データ受信手段を介して受信されるエンジン性能データおよび状態情報を、あらかじめデータベースに格納された正常時における同データと比較することによってその性能、および状態を分析し、結果によっては無線通報手段を介して異常通報することにより、特に船舶用エンジンにあっては人命確保ができ、また、エンジンの異常の早期発見によるエンジン故障を未然に防ぐことができる、エンジン故障診断装置を提供することができる。
【０００８】
また、本発明において、前記データ分析手段は、エンジン毎の回転数とエンジン出力に対する排気温度における異常判断のための閾値に上限値と下現値を設定し、前記計測される排気温度が前記上下限値により設定される範囲を越えたときに異常と分析することを特徴とする。
本発明によれば、異常判断のための閾値に上下限値の幅を持たせることにより、エンジンの異常を早期に発見し、かつエンジン故障を未然に防ぐことができる、エンジン故障診断装置を提供することができる。
【０００９】
また、本発明において、前記エンジン出力を、シリンダ内温度とシリンダ内圧力をそれぞれのセンサを介して計測することにより、Ｐ−Ｖ線図を作成して算出することを特徴とする。
本発明によれば、Ｐ−Ｖ線図からエンジン出力を算出することにより、計測しにくいエンジン出力と代替することができる。
【００１０】
また、本発明において、前記データ分析手段は、時系列的に蓄積される前記エンジン性能データおよび状態データの経時変化を分析することにより、エンジン分解点検時期の決定に反映させることを特徴とする。
本発明によれば、時系列的に蓄積されるエンジン性能データおよび状態データの経時変化を分析することにより、エンジン分解点検時期の決定に反映させることでエンジンの分解点検間隔の適正化をはかることのできる、エンシジン故障診断装置を提供することができる。
【００１１】
上記した課題を解決するために本発明は、エンジンの各部に設置されるセンサを介してエンジンの性能および状態を監視するエンジン故障診断装置に用いられるエンジン故障診断プログラムであって、運転時に計測したエンジン性能データおよび状態データを一定時間間隔で受信するステップと、あらかじめデータベースに格納された正常時におけるエンジン性能データおよび状態情報に基づき比較してその性能、および状態を分析するステップと、前記分析の結果、異常と判断されたときに無線通報するステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、上記したエンジン故障診断プログラムをコンピュータに実行させることにより、エンジン性能データおよび状態情報を、あらかじめデータベースに格納された正常時における同データと比較してその性能、および状態を分析し、その結果によっては異常通報することにより、特に船舶用エンジンにあっては人命の確保ができ、また、エンジンの異常の早期発見によるエンジン故障を未然に防ぐことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のエンジン故障診断装置が接続されるエンジン故障診断システムのシステム構成を説明するために引用した図である。
図１において、１は船載用小型コンピュータであり、データロガ２を周辺装置として備える。３は、船舶エンジンの各所に設置される各種センサであり、ここでは、排気温度、エンジン回転数、給気温度、燃料噴射ポンプのラック位置、潤滑油温度、圧力のそれぞれを計測する。温度は熱電対等の温度センサ、圧力は圧力センサ、位置は位置センサによって計測する。ここで計測された各種データは、データロガ２によって取込まれ、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ−Ｄｉｇｉｔａｌ）変換した後、船載用小型コンピュータ１に転送される。
【００１４】
なお、図１中における船載用小型コンピュータ１、データロガ２は、ＣＰＵ、データメモリ、無線送受信回路を内蔵する無線タグで代替してもよい。この場合、各種センサ３を設置する箇所に上記した無線タグを実装し、管理サーバ５との間で計測データを中継するために、また、無線タグへの電力供給のために運転者がＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）等の携帯端末を携帯するか、あるいはウェアラブルコンピュータを着用する必要がある。
【００１５】
船載用小型コンピュータ１は、更に、ＩＰ網４を介して漁港やエンジン販売代理店に設置された管理サーバ５に接続される。管理サーバ５は、船載用小型コンピュータ１から送信される各種センサ３による計測情報を受信し、データベースに格納される正常時における性能データおよび状態データと比較してエンジン異常、もしくは経時変化による劣化判断を行う。
その結果は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）７経由でサービスマンが携帯するサービスマンＰＣ６へ、またエンジン異常は、運転手に対し即時に無線でアラーム送信を行う。
【００１６】
図２は、図１に示される管理サーバ５に実装される本発明のエンジン故障診断装置の内部構成を機能展開して示したブロック図である。
本発明のエンジン故障診断装置は、通信インタフェース部５１と、データ受信部５２と、データ分析部５３と、無線通報部５４と、評価データベース（ＤＢ）５５で構成される。
通信インタフェース部５１は、船載用小型コンピュータ１とのインタフェースを司り、ここではＩＰ網４を介して接続されるため、ＴＣＰ／ＩＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が実装される。データ受信部５２は、
運転時に各種センサ３を介して計測されるエンジン性能データおよび状態データを一定時間間隔で受信する機能を持ち、ここで受信した各データは、データ分析部５３へ転送される。
【００１７】
データ分析部５３は、あらかじめ評価ＤＢ５５に格納された正常時におけるエンジン性能データ（性能値）および状態情報（状態値）に基づき比較してその性能、および状態を分析する機能を持つ。
評価ＤＢ５５には、エンジンの機種毎、実験によって得られた正常運転時における回転数に対する出力、排気温度等のマップがデータとして格納されている。具体的に、排気温度に関して異常判断のための閾値が格納されている。また、この閾値には、上限値と下現値が設定されており、データ分析部５３は、各種センサ３を介して計測される排気温度がその上下限値により設定される範囲を越えたときに異常と分析する。また、エンジン出力を、シリンダ内温度とシリンダ内圧力をそれぞれのセンサを介して計測することにより、Ｐ−Ｖ線図（インジケータ線図Ｐ：圧力Ｖ：容積）を作成して算出してもよい。
【００１８】
データ分析部手段は、また、時系列的に蓄積されるエンジン性能データおよび状態データの経時変化を分析することにより、エンジン分解点検時期の決定に反映させることも可能である。
なお、無線通報部５４は、データ分析部５３により異常と判断されたときに運転手に対して即時に無線通報する機能を持つ。
【００１９】
図３、図４は、本発明実施形態の動作を説明するために引用した図であり、エンジン故障診断プログラムの処理フローチャート（図３）、データ分析の一例（図４）のそれぞれを示す。
以下、図３、図４を参照しながら図１に示す本発明のエンジン故障診断装置の動作について詳細に説明する。
【００２０】
船載用コンピュータ１は、排気温度、エンジン回転数等のエンジン性能データと、燃料噴射ポンプラック位置、潤滑油温度等のエンジン状態データを各種センサ３により計測し、データロガ２を介して取込む。そして、ＩＰ網４を介して取得したデータを漁港もしくは代理店に販売設置されたエンジン故障診断装置３へ転送する。ここで転送されたデータは、社内ＬＡＮ７や、更にＩＰ網４を介して接続されるサービスマンＰＣ６等の端末、あるいはブラウザを内蔵する携帯電話により閲覧が可能となる。
エンジン故障診断装置３は、通信インタフェース部３１を介し、データ受信部３２でこれらデータを受信し、データ分析部５３へ転送する。データ分析部５３は、運転時に計測したこれらエンジン性能データおよび状態データを一定時間間隔で取り込み（Ｓ３１、Ｓ３２）、評価ＤＢ５５に格納済みの正常時におけるエンジン性能データおよび状態情報と比較してその性能、および状態を分析する（Ｓ３３）。図４にデータ分析部５３によるデータ分析の一例が示されている。
【００２１】
図４（ａ）は、横軸にエンジン回転数、縦軸にエンジン出力、および排気温度を目盛ったエンジン性能グラフである。
ここで排気温度の変化について説明すれば、図中、エンジンの回転数とエンジン出力に対する排気温度の変化の他に、異常判断のための閾値がハッチングされ示されている。この閾値には、上限値ＵＬと下現値ＬＬが設定されており、データ分析部５３は、各種センサ３を介して計測される排気温度がその上下限値により設定される範囲を越えたときに異常と分析する。なお、ＣＴは絶対的な限界温度である。
なお、閾値の設定に関し、その範囲を固定的に決定することなく、気圧、湿度、温度等、エンジン使用環境の状態によって評価に反映させることにより、使用環境に応じた正確な異常判定が可能となる。
【００２２】
図４（ｂ）は、横軸に時間ｔ、縦軸に軸受温度を目盛り、軸受けの交換時期を説明するために引用したグラフである。ここでは、データ分析部５３は、時系列的に蓄積される軸受け温度の経時変化を分析することによってエンジン分解点検時期の決定に反映させている。すなわち、図から明らかなように、ある時期（ポイントａ）から温度の変化が定常的に見受けられ、また、ある時期（ポイントｂ）から部品交換のための閾値を越えていることがわかる。
この分析結果を、エンジン分解点検時期の決定に反映させることにより、無駄な点検、あるいは交換を防ぐことができる。周知のように軸受けは、交換に一番手間がかかる部品であり、この軸受けを評価、分析することによって無駄な交換作業を回避することができる。
なお、データ分析部５３によるデータ分析の結果、異常と判断された場合には、無線通報部５３を介して運転手に即時にその旨、アラーム通報される（Ｓ３４）。また、通信インタフース部５１を介してＩＰ網４経由でサービスマンＰＣ６にも報告されるが、このとき、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等により計測された船舶の現在位置情報についても合わせて通知することにより、エンジンが停止して漂流等、不測の事態発生の際における救助作業を円滑に遂行できる。
【００２３】
以上説明のように本発明は、運転時に計測したエンジン性能データおよび状態データを一定時間間隔で受信してあらかじめデータベースに格納された正常時におけるデータと比較してその性能、および状態を分析することにより、エンジンの異常を早期に発見し、かつエンジン故障を未然に防ぐものであり、また、時系列的に蓄積されるエンジン性能データおよび状態データの経時変化を分析することにより、エンジン分解点検時期の決定に反映させることでエンジンの分解点検間隔の適正化をはかるものである。
なお、上記した本発明の実施形態では、船舶用エンジンについてのみ説明したが、発電用エンジンにも同様に応用できる。発電用エンジンは、回転数一定で必要発電量によって負荷が変化し、排出ガス既成がある点で船舶用エンジンとは異なる。しかしながら、エンジンの負荷に応じた性能データやエンジン各部の温度、圧力、排気ガス濃度等の情報を計測し、データベースに格納される規制データ等と比較することで同様の分析が可能である。
【００２４】
また、図２に示す通信インタフェース部５１、データ受信部５２、データ分析部５３、無線通報部５４のそれぞれで実行される手順をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより本発明のエンジン故障診断装置が実現されるものとする。ここでいうコンピュータシステムとは、ＯＳや周辺機器等のハードウアを含むものである。
【００２５】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のシステムやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００２６】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００２７】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明のように本発明によれば、計測されたエンジンの性能データおよび状態データを評価ＤＢにあらかじめ格納された実験値データと突き合わせ、分析することにより、エンジンの異常を早期に発見することができ、故障を未然に防ぐことができる。これにより、海上での漂流を防ぐことができ、人名の救助が可能である。
また、上記した各データの時系列的に格納し、その履歴を分析することにより、エンジン分解点検間隔の適正化がはかれ、メンテナンス費用の低減化にも寄与する。更に、故障の原因追求の一助とすることもできる。上記したように、人命確保、メンテナンス費用の削減の観点からユーザメリットが生じ、故障原因究明や責任の所在明確化の観点からメーカメリットが生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエンジン故障診断装置が接続されるエンジン故障診断システムのシステム構成を説明するために引用した図である。
【図２】図１に示される管理サーバに実装される本発明のエンジン故障診断装置の内部構成を機能展開して示したブロック図である。
【図３】本発明実施形態の動作を説明するために引用した図であり、エンジン故障診断プログラムの処理フローチャートである。
【図４】本発明実施形態の動作を説明するために引用した図であり、データ分析の一例をグラフ表示したものである。
【符号の説明】
１      船載用小型コンピュータ
２      データロガ
３      各種センサ
４      ＩＰ網
５      管理サーバ
６      サービスマンＰＣ
７      社内ＬＡＮ
５１    通信インタフェース部
５２    データ受信部
５３    データ分析部
５４    無線通報部
５５    評価ＤＢ
【図１】
2004156516.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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