CN1707076A - 涡轮增压器的疲劳故障诊断方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够根据发动机的实际运转状态判断涡轮增压器的疲劳程度，并能够判断涡轮增压器的适当的更换时间的涡轮增压器的疲劳故障诊断方法和装置。在诊断涡轮增压器(5)的疲劳故障的方法中，测定涡轮增压器(5)的转速，根据测定的转速计算累计疲劳值(Ft)，将算出的累计疲劳值(Ft)与规定的疲劳极限值(F1)进行比较来判断涡轮增压器(5)的疲劳故障。

Description

涡轮增压器的疲劳故障诊断方法及装置
技术领域
本发明涉及安装在发动机中的涡轮增压器(turbo charger)的疲劳故障诊断方法及装置。
背景技术
涡轮增压器(增压器)由连接在发动机的废气通道中并由发动机的废气驱动的涡轮机、和连接到发动机的进气通道中并由涡轮机驱动的压缩机构成。涡轮机具备固定在旋转轴上的涡轮。压缩机具备固定在与涡轮同一旋转轴上的压缩机叶轮。通过用发动机的废气使涡轮旋转，使同一旋转轴上的压缩机叶轮旋转。由此，压缩机吸入空气，使该吸入的空气升压。然后，压缩机将升压后的吸入空气提供给发动机。
但是，由于涡轮增压器的压缩机叶轮以极高的速度旋转，因此压缩机叶轮上施加到比较大的负荷。如果万一压缩机叶轮破碎断裂，其碎片有被吸入到发动机内部的可能。因此，预先决定压缩机叶轮的更换时期，每到更换时期就更换压缩机叶轮。
以往，在诊断涡轮增压器的疲劳的方法中，根据经验、实验或分析计算等预测压缩机叶轮中累积的疲劳(特别是低循环疲劳LCF(lowcycle fatigue))的程度，根据该预测结果决定更换时间。例如，根据假定了发动机的运转状态的压缩机叶轮的转速的实验数据，进行疲劳预测。
另外，在专利文献1中记载了诊断燃气轮机的疲劳的方法。该方法测量燃气轮机的压缩机的叶片段的压力变动，用测量到的压力变动数据和压缩机叶片结构的分析模型进行应力分析，推定压缩机叶片在实际工作环境下的应力变动，将该推定的压缩机叶片的应力变动与压缩机叶片材料的腐蚀环境下的强度主曲线(master curve)进行比较，评价压缩机叶片的疲劳损伤，根据评价的疲劳损伤决定压缩机叶片的更换时间。
[专利文献1]日本特开2001-329856号公报
但是，装载有发动机的车辆的使用方法多种多样，每个压缩机叶轮上累积的疲劳程度也有很大差别，因此决定涵盖发动机所有的实际运转状态的更换时间是困难的。例如，频繁地进行在海拔比较高的地方行驶或加减速度的频度比较高的运转时，疲劳容易较快地积累在压缩机叶轮上，因此必须在到达更换时间之前更换压缩机叶轮。而如果根据超过需要的严酷的运转状态来决定更换时间，则还没到需要更换的时候就进行了更换，结果提高了成本。
发明内容
因此本发明的目的就是要提供一种能够根据发动机的实际运转状态判断涡轮增压器的疲劳程度，并能够判断涡轮增压器的适当的更换时间的涡轮增压器的疲劳故障诊断方法和装置。
为了达到上述目的，本发明的涡轮增压器的疲劳故障的诊断方法，其特征在于，测定涡轮增压器的转速，根据测定到的转速计算累计疲劳值，将算出的累计疲劳值与规定的疲劳极限值进行比较，来判断涡轮增压器的疲劳故障。
本发明的涡轮增压器的疲劳故障诊断方法，包括预先计算将一定振幅的应力周期性地施加到涡轮增压器上直至涡轮增压器疲劳破坏为止的应力振幅、与此时应力变化重复次数之间的关系的步骤，每当根据上述测定到的转速判断出转速变动的峰值点时，都进行上述疲劳故障判断；
上述累计疲劳值的计算包括以下步骤：读取判断出的峰值点的转速，将该转速置换成峰值点转速的步骤；用该峰值点的转速计算峰值点应力的步骤；用该峰值点的应力和前一个峰值点的峰值点应力计算前一个峰值点以后的应力变动幅度的步骤；将该应力变动幅度置换成上述应力振幅，从上述关系中检索与该应力振幅相对应的上述应力变化重复次数的步骤；用检索到的应力变化重复次数进行规定的运算，计算出疲劳值的步骤；用计算出的疲劳值和在前一个峰值点计算出的累计疲劳值计算上述累计疲劳值的步骤。
本发明的涡轮增压器的疲劳故障诊断方法，包括预先计算以一定振幅周期性地改变涡轮增压器的转速直至涡轮增压器疲劳破坏为止的最大峰值转速、此时的转速振幅与此时的转速变化重复次数之间的关系的步骤，每当根据上述测定到的转速判断出每一个转速变动的峰值点都进行上述疲劳故障判断；
上述累计疲劳值的计算包括以下步骤：读取判断出的峰值点的转速，将该转速置换成峰值点转速的步骤；用该峰值点的转速和前一个峰值点的峰值点转速计算前一个峰值点以后的转速变动幅度的步骤；将上述峰值点转速置换成上述最大峰值转速，将上述计算出的转速变动幅度置换成上述转速振幅，从上述关系中检索与最大峰值转速和转速振幅相对应的转速变化重复次数，用检索到的转速变化重复次数进行规定的运算，计算出疲劳值的步骤；用计算出的疲劳值和在前一个峰值点计算出的累计疲劳值计算上述累计疲劳值的步骤。
本发明的涡轮增压器的疲劳故障诊断方法，上述疲劳值的运算计算出上述检索到的应力变化重复次数或转速变动重复次数的倒数，将其作为上述疲劳值。
本发明的涡轮增压器的疲劳故障诊断方法，上述累计疲劳值的运算将上述计算出的疲劳值加上前一个峰值点上计算出的累计疲劳值，将其作为上述累计疲劳值。
本发明的涡轮增压器的疲劳故障诊断装置，其特征在于，包括以下单元：测定涡轮增压器的转速的转速测定单元；根据该转速测定单元测定到的转速计算累计疲劳值的运算单元；将该运算单元算出的累计疲劳值与规定的疲劳极限值进行比较来判断涡轮增压器的疲劳故障的判断单元。
本发明的涡轮增压器的疲劳故障诊断装置，包括用来保存将一定振幅的应力周期性地施加到涡轮增压器上直至涡轮增压器疲劳破坏为止的应力振幅与此时应力变化重复次数之间的关系的存储单元；每当根据上述转速测定单元测定到的转速判断出每一个转速变动的峰值点时，都进行上述疲劳故障判断；
上述运算单元包括以下单元：读取上述判断出的峰值点的转速，将该转速置换成峰值点转速的峰值点转速置换单元；用该峰值点的转速计算峰值点应力的峰值点应力计算单元；用该峰值点的应力和前一个峰值点的峰值点应力计算前一个峰值点以后的应力变动幅度的应力变动幅度计算单元；将该应力变动幅度置换成上述应力振幅，从上述关系中检索与该应力振幅相对应的上述应力变化重复次数的重复次数检索单元；用该重复次数检索单元检索到的应力变化重复次数进行规定的运算，计算出疲劳值的疲劳值计算单元；用该疲劳值计算单元计算出的疲劳值和在前一个峰值点计算出的累计疲劳值计算上述累计疲劳值的累计疲劳值计算单元。
本发明的涡轮增压器的疲劳故障诊断装置，包括用来保存以一定振幅周期性地改变涡轮增压器的转速直至涡轮增压器疲劳破坏为止的最大峰值点转速、此时的转速变动幅度与此时的转速变化重复次数之间的关系的存储单元；每当根据上述转速测定单元测定到的转速判断出每一个转速变动的峰值点时，都进行上述疲劳故障判断；
上述运算单元包括以下单元：读取上述判断出的峰值点的转速，将该转速置换成峰值点转速的峰值点转速置换单元；用该峰值点的转速和前一个峰值点的峰值点转速计算前一个峰值点以后的转速变动幅度的转速变动幅度计算单元；将上述峰值点转速置换成上述最大峰值点转速，将上述转速变动幅度计算单元计算出的转速变动幅度置换成上述转速振幅，从上述关系中检索与最大峰值转速和转速振幅相对应的转速变化重复次数的重复次数检索单元；用该重复次数检索单元检索到的转速变化重复次数进行规定的运算，计算出疲劳值的疲劳值计算单元；用该疲劳值计算单元计算出的疲劳值和在前一个峰值点计算出的累计疲劳值计算上述累计疲劳值的累计疲劳值计算单元。
本发明的涡轮增压器的疲劳故障诊断装置，上述疲劳值的运算计算出上述检索到的应力变化重复次数或转速变动重复次数的倒数，将其作为上述疲劳值。
本发明的涡轮增压器的疲劳故障诊断装置，上述累计疲劳值的运算将上述计算出的疲劳值加上前一个峰值点上计算出的累计疲劳值，将其作为上述累计疲劳值。
本发明的涡轮增压器的疲劳故障诊断装置，还具备当上述判断单元判定涡轮增压器的疲劳故障判断为“是”时进行动作的告警单元。
如果采用本发明，具有能够根据发动机的实际运转状态判断涡轮增压器的疲劳程度，能够判断涡轮增压器的适当的更换时间的效果。
附图说明
图1使用了本发明适用的第一实施形态的涡轮增压器的疲劳故障诊断装置的发动机的概略图
图2具有应力振幅-应力变化重复次数曲线的图
图3表示转速的时间变化的时间-转速曲线图
图4第一实施形态的ECU的处理的流程图
图5具有最大峰值转速-转速振幅行列的表
图6第二实施形态的ECU的处理的流程图
图7变型例的具有应力振幅-破坏重复次数曲线的图谱
具体实施方式
下面根据附图详述本发明的一个较佳实施形态。
图1为使用了本发明适用的第一实施形态的涡轮增压器的疲劳故障诊断装置的发动机的概略图。本实施形态的发动机为装载在卡车、客车等车辆上的柴油发动机。
图中1为发动机本体，2为设置在发动机本体1中的吸入空气流通的进气通道，3为设置在发动机本体1中废气流通的排气通道，4为连接有各种传感器及各种设备的控制单元(以下称为ECU)，5为安装在发动机本体1上的涡轮增压器。
如图1所示，本实施形态的涡轮增压器5由连接在排气通道3中、由发动机本体1的废气驱动的涡轮机6、以及连接在进气通道2中、由涡轮机6驱动的压缩机7构成。在涡轮机6与压缩机7之间设置有轴承8。轴承8可以转动地支持轴(旋转轴)9。
涡轮机6由涡轮机壳体10和设置在涡轮机壳体10内的、固定在轴9的一端上的涡轮11构成。压缩机7由压缩机外壳12和设置在压缩机外壳12内的、固定在轴9的另一端上的压缩机叶轮13构成。即，涡轮11和压缩机叶轮13配置在同一轴(轴9)上。
当发动机本体1的废气提供给涡轮11时，涡轮11旋转。由此驱动涡轮机6。当涡轮机6被驱动时，与涡轮11配置在同一轴上的压缩机叶轮13也旋转。由此驱动压缩机7。
压缩机7将空气吸入压缩机外壳12内，在压缩机外壳12内升压该吸入的空气。然后，压缩机7将升压后的吸入空气提供给发动机本体1。
本实施形态的涡轮增压器5具备用于诊断涡轮增压器5的疲劳故障的装置。本实施形态的疲劳故障诊断装置为诊断压缩机叶轮13的疲劳故障的装置。
本实施形态的疲劳故障诊断装置具备用于测定压缩机叶轮13的转速的转速测定单元。本实施形态的转速测定单元由设置在压缩机外壳12上的转速传感器14和ECU4构成。转速传感器14连接在ECU4上，转速传感器14输出的检测信号输入给ECU4。在本实施形态中，转速为每1分钟的转数(旋转速度)。
本实施形态的疲劳故障诊断装置具备：根据上述转速测定单元测出的压缩机叶轮13的转速计算累计疲劳值的运算单元、以及将该运算单元算出的累计疲劳值与规定的疲劳极限值进行比较，执行压缩机叶轮13的疲劳故障判断的判断单元。本实施形态的ECU4构成上述运算单元和判断单元。在本实施形态中，累计疲劳值为表示累积在压缩机叶轮13上的疲劳程度的值。
本实施形态的疲劳故障诊断装置具备在上述判断单元将压缩机叶轮13的疲劳故障判断判定为“是”(有必要更换)时动作的告警单元。由该告警单元的动作提醒使用者(例如驾驶员)更换压缩机叶轮13。
本实施形态的告警单元由配置在驾驶座仪表板(图中没有示出)上的告警灯15和ECU4构成。告警灯15连接在ECU4上，告警灯15的动作(灭、亮或闪烁)由ECU4控制。本实施形态中，告警灯15平时熄灭，告警时红色灯亮。
作为存储单元的ECU4中保存有周期性地将一定振幅的应力(离心应力)施加到压缩机叶轮13上直至压缩机叶轮疲劳破坏时的应力振幅SLt与此时(到疲劳破坏之前)的应力变化重复次数SNFt之间的关系。当压缩机叶轮13上施加有离心应力时，与该离心应力相对应的一定振幅的转速周期性地反复变化。上述关系对于预想的压缩机叶轮13的疲劳故障部位预先求出。并且，当预想的压缩机叶轮13的疲劳故障的部位有多处时，求出每个部位的上述关系。
在本实施形态中，上述关系用图2所示的应力振幅-应力变化重复次数曲线SNL表示。具有该应力振幅-应力变化重复次数曲线SNL的图谱(マップ)保存在ECU4中。本实施形态的应力振幅-应力变化重复次数曲线SNL由实验或分析等求得，为所谓S-N曲线(Stress-Number Curve，应力-数值曲线)。另外，上述关系也可以用数学公式表示。
在本实施形态中，压缩机叶轮13的疲劳故障诊断由ECU4进行。下面用图3和图4对此进行说明。
图3为表示转速随时间变化的时间-转速曲线图。在图3中，波形W为从转速传感器14测定到的基本波形中，通过滤波处理等除去了对判断疲劳故障无效的成分(例如噪声或极小的转速变动)后的波形。图4为第一实施形态中ECU处理的流程。
下面用图4说明ECU4的处理流程。
首先，在步骤S101中，ECU4通过检测转速传感器14输出的信号测定压缩机叶轮13的转速，在步骤S102中，根据在步骤S101中测定到的转速判断转速变动的峰值点。在本实施形态中，疲劳故障判断在每当根据测定到的转速判定为转速变动峰值点时进行。
在本实施形态中，峰值点(参照图3中的符号P(i)等)为加速度的正负切换点(加速与减速的切换点)，转速变动为相邻的2个峰值点之间的转速差。并且，在本实施形态中，当加速度为一定(0)时不是峰值点。这里，符号P(i)中的i表示任意的转速变动的周期(以下符号中的i也一样)。
当判定为峰值点时，在步骤S103中ECU4读取在步骤S102中判定的峰值点的转速，将该转速替换为峰值点转速R(i)。
接着，在步骤S104中，ECU4用步骤S103中置换后的峰值点转速R(i)计算作用于压缩机叶轮13的峰值点应力SP(i)。在本实施形态中，峰值点应力SP(i)的计算用根据有限元法(FEM)的离心应力计算法。另外，峰值点转速R(i)与与之对应的峰值点应力SP(i)的关系可以用曲线或数学公式等表示，它们也可以保存在ECU4中。
在步骤S105中，ECU4用步骤S104中计算出的峰值点应力SP(i)和前一个峰值点上的峰值点应力SP(i-1)计算前一个峰值点以后的应力变动幅度SL(i)。应力变动幅度SL(i)的计算是用前一个峰值点的峰值点应力SP(i-1)除以峰值点应力SP(i)，将其绝对值作为应力变动幅度SL(i)。
在步骤S106中，ECU4将步骤S105中计算出的应力变动幅度SL(i)置换成图2的应力振幅SLt(i)，从应力振幅-应力变化重复次数曲线SNL中搜索与该应力振幅SLt(i)相对应的图2的应力变化重复次数SNFt(i)。例如，应力变化重复次数SNFt表示为105次等。这里，当应力振幅SLt比疲劳极限(用图2中的符号EL表示)小时，此时的应力变化重复次数SNFt为∞次。将应力变化重复次数SNFt(i)替换成转速变动重复次数NF(i)。另外，从上述关系(应力振幅-应力变化重复次数曲线SNL)中的搜索除每个转速变动外，还包括多点插值读取方式(例如4点插值)或斜率读取方式等。
在步骤S107中，ECU4利用在步骤S106中搜索、替换后的重复次数NF(i)进行规定的运算，计算出与转速变动相对应的压缩机叶轮13的疲劳值F(i)。在本实施形态中，疲劳值F(i)的计算是算出重复次数NF(i)的倒数，将其作为疲劳值F(i)。例如，如果重复次数NF(i)为105次，则疲劳值F(i)为0.00001。这里，如果重复次数NF(i)为∞次，则疲劳值F(i)为0(1/∞)。另外，疲劳值F(i)的计算最好是涵盖高温疲劳强度等。例如，在压缩机外壳12上设置温度传感器，根据其测定的温度进行温度补偿。
在步骤S108中，ECU4用在步骤S107中计算出的疲劳值F(i)和在前一个峰值点计算出的累计疲劳值Ft(i-1)计算转速变动的累计疲劳值Ft(i)。在本实施形态中，将疲劳值F(i)加上在前一个峰值点计算出的累计疲劳值Ft(i-1)作为新的疲劳值Ft(i)。即，用微(minor)积分计算与转速变动相对应的压缩机叶轮13的疲劳值Ft(i)。积分计算方法除单纯的积分计算外，还可以是高精度的粒子流(rainflow)法。
在步骤S109中，ECU4将步骤S108中计算出的累计疲劳值Ft(i)与规定的疲劳极限值F1进行比较，判断压缩机叶轮13的疲劳故障。在本实施形态中，当累计疲劳值Ft(i)超过疲劳极限值F1时，疲劳故障判断将疲劳故障判定为“是”。由于当累计疲劳值Ft达到1.0时，认为是达到了应力变化重复次数SNFt，因此优选将疲劳极限值F1设定为比1.0低(例如0.9或0.8)。
如果步骤S109中疲劳故障判断判定为“是”，则在步骤S110中ECU4使上述告警单元动作，通知使用者到了更换压缩机叶轮13的时候。在本实施形态中，告警单元的动作为ECU4使告警灯15亮。
而当ECU4在步骤S102判定为不是峰值点或在步骤S109中疲劳故障判断判定为“否”时，返回步骤S101，ECU4再次进行从步骤S101开始的过程。
这里，在预想压缩机叶轮13的疲劳损伤部位为多处的情况下，根据上述过程计算出每个部位的累计疲劳值Ft，将这些累计疲劳值Ft与各疲劳极限值F1进行比较，对每个部位进行疲劳故障判断。
本实施形态的ECU4构成本发明的峰值点转速置换单元、峰值点应力计算单元、应力变动幅度计算单元、重复次数检索单元、疲劳值计算单元以及累计疲劳值计算单元。
如上所述，本实施形态的涡轮增压器的疲劳故障诊断方法的特征在于，测定涡轮增压器5的转速，根据测出的转速计算累计疲劳值Ft，将算出的累计疲劳值Ft与规定的疲劳极限值F1进行比较从而判断涡轮增压器5的疲劳故障。即，在本实施形态中，通过测定涡轮增压器5的转速，来监控涡轮增压器5的运转状态，据此判断涡轮增压器5的疲劳故障。因此，如果采用本实施形态，能够根据发动机的实际运转状态判断涡轮增压器5的疲劳程度，能够判断涡轮增压器5的适当的更换时间。
下面说明第二实施形态。
在本实施形态中，ECU4判断疲劳故障的顺序与第一实施形态有部分不同。本实施形态的疲劳故障诊断装置也是用于诊断压缩机叶轮13的疲劳故障的装置。
在本实施形态中，作为存储单元的ECU4中，保存有以一定振幅周期性地反复改变压缩机叶轮13的转速直至压缩机叶轮13疲劳破坏时为止的最大峰值点转速Rt、此时的转速振幅Lt、以及此时(到疲劳破坏之前)的转速变化重复次数RNFt之间的关系。该关系对于预想的压缩机叶轮13的疲劳故障部位预先求出。并且，当预想的压缩机叶轮13的疲劳故障的部位有多处时，求出每个部位的上述关系。
在本实施形态中，上述关系用图5所示的最大峰值点转速-转速振幅矩阵RNM表示。该最大峰值点转速-转速振幅矩阵RNM保存在ECU4中。本实施形态的最大峰值点转速-转速振幅矩阵RNM由实验或分析等求得。并且，在本实施形态中，最大峰值点转速-转速振幅矩阵RNM中的最大峰值转速Rt和转速振幅Lt分别用规定的范围区分。该范围可以任意地设定。另外，上述关系也可以用数学公式表示。
下面用图6说明ECU4的处理流程。
图6为第二实施形态中ECU进行处理的流程。
首先，在步骤S201中，ECU4通过检测转速传感器14输出的信号测定压缩机叶轮13的转速，在步骤S202中，根据在步骤S201中测定到的转速判断转速变动的峰值点。在本实施形态中，对根据测定到的转速判定到的每个转速变动峰值点进行疲劳故障判断。
在本实施形态中，峰值点(参照图3中的符号P(i)等)也为加速度的正负切换点(加速与减速的切换点)，转速变动为相邻的2个峰值点之间的转速差。并且，在本实施形态中，当加速度为一定(0)时也不是峰值点。
当判定为峰值点时，在步骤S203中ECU4读取在步骤S202中判定的峰值点的转速，将该转速替换为峰值点转速R(i)。
接着，在步骤S204中，ECU4用步骤S203中置换后的峰值点转速R(i)和前一个峰值点上的转速R(i-1)计算前一个峰值点之后的转速变动幅度L(i)。转速振幅L(i)的计算用前一个峰值点的峰值点转速R(i-1)除以峰值点转速R(i)，将其绝对值作为转速变动幅度L(i)。
在步骤S205中，ECU4将在步骤S203中替换后的峰值点转速R(i)与前一峰值点的峰值点转速R(i-1)进行比较，将较大的值置换成图5所示的最大峰值点转速Rt(i)，将在步骤S204中计算出的转速变动幅度L(i)置换成图5的转速振幅Lt(i)，从最大峰值点转速-转速振幅矩阵RNM中检索与这些最大峰值点转速Rt(i)和转速振幅Lt(i)相对应的图5的转速变化重复次数RNFt。例如，转速变化重复次数RNFt表示为105次。这里，如果最大峰值点转速Rt与转速振幅Lt组合作用产生的应力振幅比疲劳极限小的话，则此时的转速变化重复次数RNFt用∞次表示。将转速变化重复次数RNFt置换成转速变动的重复次数NF(i)。另外，从上述关系(最大峰值点转速-转速振幅矩阵RNM)中的搜索每个转速变动、多点插值读取方式(例如4点插值)或斜率读取方式等。
在步骤S206中，ECU4用在步骤S205中搜索、置换过的重复次数NF(i)进行规定的计算，计算出与转速变动相对应的压缩机叶轮13的疲劳值F(i)。在本实施形态中，疲劳值F(i)的计算是算出重复次数NF(i)的倒数，将其作为疲劳值F(i)。例如，如果重复次数NF(i)为105次，则疲劳值F(i)为0.00001。这里，如果重复次数NF(i)为∞次，则疲劳值F(i)为0(1/∞)。另外，疲劳值F(i)的计算最好是涵盖高温疲劳强度等。
在步骤S207中，ECU4用在步骤S206中计算出的疲劳值F(i)和在前一个峰值点计算出的累计疲劳值Ft(i-1)计算转速变动的累计疲劳值Ft(i)。在本实施形态中，将疲劳值F(i)加上在前一个峰值点计算出的累计疲劳值Ft(i-1)作为新的疲劳值Ft(i)。即，积分计算与转速变动相对应的压缩机叶轮13的疲劳值Ft(i)。积分计算方法除单纯的积分计算外，还可以是高精度的粒子流法。
在步骤S208中，ECU4将在步骤S207中计算出的累计疲劳值Ft(i)与规定的疲劳极限值F1进行比较，判断压缩机叶轮13的疲劳故障。在本实施形态中，当累计疲劳值Ft(i)超过疲劳极限值F1时，疲劳故障判断也将疲劳故障判定为“是”。由于当累计疲劳值Ft达到1.0时，认为是达到了应力变化重复次数SNFt，因此优选将疲劳极限值F1设定为比1.0低(例如0.9或0.8)。
如果步骤S208中疲劳故障判断判定为“是”，则在步骤S209中ECU4使上述告警单元动作，通知使用者到了更换压缩机叶轮13的时候。在本实施形态中，告警单元的动作为ECU4使告警灯15亮。
而当ECU4在步骤S202判定为不是峰值点或在步骤S208中疲劳故障判断判定为“否”时，返回步骤S201，ECU4再次进行从步骤S201开始的过程。
这里，在预想压缩机叶轮13的疲劳损伤部位为多处的情况下，根据上述过程计算出每个部位的累计疲劳值Ft，将这些累计疲劳值Ft与各疲劳极限值F1进行比较，对每个部位进行疲劳故障判断。
本实施形态的ECU4构成本发明的峰值点转速置换单元、转速振幅计算单元、重复次数检索单元、疲劳值计算单元以及累计疲劳值计算单元。
如果采用本实施形态，能够获得与第一实施形态相同的效果。
本发明并不局限于以上说明过的实施形态。
例如，虽然在上述实施形态中对压缩机叶轮13的疲劳故障进行诊断，但也可以对轴9或涡轮11的疲劳故障进行诊断。此时，预先求出周期性地将一定振幅的应力(对于轴9为扭转应力，对于涡轮11为离心应力)施加到轴9或涡轮11上直至其疲劳破坏时的应力振幅与此时应力变化重复次数SNFt之间的关系，或者求出以一定振幅周期性地反复改变轴9或涡轮11的转速直至轴9或涡轮11疲劳破坏时为止的最大峰值点转速Rt、此时的转速振幅Lt、以及此时转速变化重复次数之间的关系，将它们保存在ECU4中。另外，由于压缩机叶轮13的转速、轴9及涡轮11的转速相等，因此可以使转速测定单元采用与上述实施形态相同的形态。
并且，在第一实施形态中，周期性地将一定振幅的应力施加到压缩机叶轮13上直至其疲劳破坏时的应力振幅SLt、与此时应力变化重复次数SNFt之间的关系以及通过实验或分析等求得的S-N曲线，也可以用图7所示的近似直线的应力振幅-应力变化重复次数曲线SNL2表示。
另外，疲劳故障的判断也可以将计算出的累计疲劳值Ft除以规定疲劳极限值F1，当该疲劳极限值F1为0时，将疲劳故障判断判定为“是”。
并且，上述告警单元也可以是告警蜂鸣器。
并且，上述转速传感器也可以设置在中央外壳(轴承)或涡轮机外壳上。因为压缩机叶轮的转速、轴和涡轮的转速相等。
并且，本发明所使用的发动机并不局限于车辆用，也可以是船舶用或固定发电机等所使用的。
并且，本发明所使用的发动机并不局限于柴油发动机，也可以是汽油发动机等。

Claims (11)

1.一种涡轮增压器的疲劳故障的诊断方法，其特征在于，测定涡轮增压器的转速，根据测定到的转速计算累计疲劳值，将算出的累计疲劳值与规定的疲劳极限值进行比较，来判断涡轮增压器的疲劳故障。
2.如权利要求1所述的涡轮增压器的疲劳故障诊断方法，包括预先计算将一定振幅的应力周期性地施加到涡轮增压器上直至涡轮增压器疲劳破坏为止的应力振幅、与此时应力变化重复次数之间的关系的步骤，每当根据上述测定到的转速判断出转速变动的峰值点时，都进行上述疲劳故障判断；
上述累计疲劳值的计算包括以下步骤：读取判断出的峰值点的转速，将该转速置换成峰值点转速的步骤；用该峰值点的转速计算峰值点应力的步骤；用该峰值点的应力和前一个峰值点的峰值点应力计算前一个峰值点以后的应力变动幅度的步骤；将该应力变动幅度置换成上述应力振幅，从上述关系中检索与该应力振幅相对应的上述应力变化重复次数的步骤；用检索到的应力变化重复次数进行规定的运算，计算出疲劳值的步骤；用计算出的疲劳值和在前一个峰值点计算出的累计疲劳值计算上述累计疲劳值的步骤。
3.如权利要求1所述的涡轮增压器的疲劳故障诊断方法，包括预先计算以一定振幅周期性地改变涡轮增压器的转速直至涡轮增压器疲劳破坏为止的最大峰值转速、此时的转速振幅与此时的转速变化重复次数之间的关系的步骤，每当根据上述测定到的转速判断出每一个转速变动的峰值点都进行上述疲劳故障判断；
上述累计疲劳值的计算包括以下步骤：读取判断出的峰值点的转速，将该转速置换成峰值点转速的步骤；用该峰值点的转速和前一个峰值点的峰值点转速计算前一个峰值点以后的转速变动幅度的步骤；将上述峰值点转速置换成上述最大峰值转速，将上述计算出的转速变动幅度置换成上述转速振幅，从上述关系中检索与最大峰值转速和转速振幅相对应的转速变化重复次数，用检索到的转速变化重复次数进行规定的运算，计算出疲劳值的步骤；用计算出的疲劳值和在前一个峰值点计算出的累计疲劳值计算上述累计疲劳值的步骤。
4.如权利要求2或3所述的涡轮增压器的疲劳故障诊断方法，上述疲劳值的运算计算出上述检索到的应力变化重复次数或转速变动重复次数的倒数，将其作为上述疲劳值。
5.如权利要求2至4中的任一项所述的涡轮增压器的疲劳故障诊断方法，上述累计疲劳值的运算将上述计算出的疲劳值加上前一个峰值点上计算出的累计疲劳值，将其作为上述累计疲劳值。
6.一种涡轮增压器的疲劳故障诊断装置，其特征在于，包括以下单元：测定涡轮增压器的转速的转速测定单元；根据该转速测定单元测定到的转速计算累计疲劳值的运算单元；将该运算单元算出的累计疲劳值与规定的疲劳极限值进行比较来判断涡轮增压器的疲劳故障的判断单元。
7.如权利要求1所述的涡轮增压器的疲劳故障诊断装置，包括用来保存将一定振幅的应力周期性地施加到涡轮增压器上直至涡轮增压器疲劳破坏为止的应力振幅与此时应力变化重复次数之间的关系的存储单元；每当根据上述转速测定单元测定到的转速判断出每一个转速变动的峰值点时，都进行上述疲劳故障判断；
上述运算单元包括以下单元：读取上述判断出的峰值点的转速，将该转速置换成峰值点转速的峰值点转速置换单元；用该峰值点的转速计算峰值点应力的峰值点应力计算单元；用该峰值点的应力和前一个峰值点的峰值点应力计算前一个峰值点以后的应力变动幅度的应力变动幅度计算单元；将该应力变动幅度置换成上述应力振幅，从上述关系中检索与该应力振幅相对应的上述应力变化重复次数的重复次数检索单元；用该重复次数检索单元检索到的应力变化重复次数进行规定的运算，计算出疲劳值的疲劳值计算单元；用该疲劳值计算单元计算出的疲劳值和在前一个峰值点计算出的累计疲劳值计算上述累计疲劳值的累计疲劳值计算单元。
8.如权利要求1所述的涡轮增压器的疲劳故障诊断装置，包括用来保存以一定振幅周期性地改变涡轮增压器的转速直至涡轮增压器疲劳破坏为止的最大峰值点转速、此时的转速变动幅度与此时的转速变化重复次数之间的关系的存储单元；每当根据上述转速测定单元测定到的转速判断出每一个转速变动的峰值点时，都进行上述疲劳故障判断；
上述运算单元包括以下单元：读取上述判断出的峰值点的转速，将该转速置换成峰值点转速的峰值点转速置换单元；用该峰值点的转速和前一个峰值点的峰值点转速计算前一个峰值点以后的转速变动幅度的转速变动幅度计算单元；将上述峰值点转速置换成上述最大峰值点转速，将上述转速变动幅度计算单元计算出的转速变动幅度置换成上述转速振幅，从上述关系中检索与最大峰值转速和转速振幅相对应的转速变化重复次数的重复次数检索单元；用该重复次数检索单元检索到的转速变化重复次数进行规定的运算，计算出疲劳值的疲劳值计算单元；用该疲劳值计算单元计算出的疲劳值和在前一个峰值点计算出的累计疲劳值计算上述累计疲劳值的累计疲劳值计算单元。
9.如权利要求7或8所述的涡轮增压器的疲劳故障诊断装置，上述疲劳值的运算计算出上述检索到的应力变化重复次数或转速变动重复次数的倒数，将其作为上述疲劳值。
10.如权利要求7至9中的任一项所述的涡轮增压器的疲劳故障诊断装置，上述累计疲劳值的运算将上述计算出的疲劳值加上前一个峰值点上计算出的累计疲劳值，将其作为上述累计疲劳值。
11.如权利要求6至10中的任一项所述的涡轮增压器的疲劳故障诊断装置，还具备当上述判断单元判定涡轮增压器的疲劳故障判断为“是”时进行动作的告警单元。
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