JP2018059463A - 温度変化によるダメージ状態監視システム及び温度変化によるダメージ状態監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のピストン等の温度の変化によりダメージを受ける被ダメージ物において、運転の１トリップ毎の離散的ではなく、運転中のリアルタイムで連続的に、温度の変化によって蓄積するダメージ度合いを逐次的に把握できる、温度変化によるダメージ状態監視システム及び温度変化によるダメージ状態監視を提供する。【解決手段】ピストンの温度Ｔをリアルタイムで計測又は算出し、このリアルタイムの温度Ｔの時系列データＴ（ｔ）から、ピーク値Ｔｐ（ｉ）を逐次抽出して、この抽出したピーク値Ｔｐ（ｉ）と直前に抽出されている一つ若しくは複数のピーク値Ｔｐ（ｉ−１）、Ｔｐ（ｉ−２）との間の振幅値Ｔｉとカウント値Ｃｉを算出し、これらのデータから被ダメージ物の総ダメージ量Ｄを推定する。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のピストン等の部品において、温度の変化によって蓄積するダメージ度合いを把握するための温度変化によるダメージ状態監視システム及び温度変化によるダメージ状態監視方法に関する。

車両に備わるディーゼルエンジン等の内燃機関では、燃料を燃焼させることでピストンを往復運動させて、回転力を得ている。このピストンは繰り返し高温の燃焼ガスに曝されるため、ピストンに大きな熱負荷が繰り返し加わることになる。このピストンの温度変化はピストンの耐久性に大きな影響を及ぼすので、このピストン温度の変化によって蓄積するダメージを推定する方法が望まれている。

これに関連して、排気浄化触媒に関してではあるが、内燃機関から熱負荷を受ける部品の温度を推定し、この部品に印加された熱負荷の時系列に基づいてサイクルカウントを行って、熱負荷振幅とその頻度を抽出して、これらの熱負荷振幅とその頻度に基づいて累積損傷則により被害度を演算する内燃機関の燃料噴射制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−７２８９号公報

この内燃機関の燃料噴射制御装置では、熱負荷の時系列データとしては、イグニッションスイッチＯＮで運転を開始した後イグニッションスイッチＯＦＦで運転を終える迄の機関である１トリップ毎にトリップ中の推定温度の経過を記録したものを採用して、レインフロー法（雨だれ法）などで熱負荷振幅とその頻度を抽出している。また、この方法では、トリップ毎の時系列データから得られる熱負荷振幅の頻度を累積して、修正マイナー則又はマイナー則等の累積損傷則で被害度を演算している。

上記の方法では、トリップ毎の時系列データを用いており、イグニッションスイッチＯＮで運転を開始した後の被害度の変化に関しては、イグニッションスイッチＯＦＦで運転を終える迄は演算されず、運転中においてリアルタイムで被害度を推定できず、その被害程度に応じてリアルタイムで対応することができないという問題がある。

本発明の目的は、内燃機関のピストン等の温度の変化によりダメージを受ける被ダメージ物において、運転の１トリップ毎の離散的ではなく、運転中のリアルタイムで連続的に、温度の変化によって蓄積するダメージ度合いを逐次的に把握できる、温度変化によるダメージ状態監視システム及び温度変化によるダメージ状態監視方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の温度変化によるダメージ状態監視システムは、 温度の変化を受けてダメージを蓄積する被ダメージ物の温度変化によるダメージ状態を監視する温度変化によるダメージ監視システムにおいて、前記被ダメージ物の温度をリアルタイムで計測又は算出する温度検出部と、この温度検出部で得られたリアルタイムの温度の時系列データから、ピーク値を逐次抽出するピーク値抽出部と、このピーク値抽出部で抽出したピーク値と直前に抽出されている一つ若しくは複数のピーク値との間の振幅値とカウント値を算出する振幅カウント部と、この振幅カウント部で算出されたデータから前記被ダメージ物の総ダメージ量を推定するダメージ量算出部とを備えて構成されている。

上記の温度変化によるダメージ状態監視システムにおいて、前記ダメージ量算出部は、前記振幅カウント部で算出された振幅値を予め設定された振幅範囲に割り当てて、この振幅カウント部で算出されたカウント値で、その振幅範囲の頻度の数を増加して振幅の頻度分布を更新する頻度分布更新部と、この頻度分布更新部で更新された頻度分布に基づいて前記被ダメージ物の総ダメージ量を推定するダメージ量推定部とを備えて構成されている。

あるいは、上記の温度変化によるダメージ状態監視システムにおいて、前記ダメージ量算出部は、前記振幅カウント部で算出された振幅値、ピーク値、カウント値を用いて、振幅値とピーク値を引数とするダメージマップから、線形補間によりダメージ量を逐次求めて、このダメージ量を積算してこの積算値を総ダメージ量とすることで前記被ダメージ物の総ダメージ量を推定する直接ダメージ量推定部を備えて構成されている。

また、上記の目的を達成するための本発明の温度変化によるダメージ状態監視方法は、温度の変化を受けてダメージを蓄積する被ダメージ物の温度変化によるダメージ状態を監視する温度変化によるダメージ監視方法において、温度検出部により前記被ダメージ物の温度をリアルタイムで計測又は算出し、ピーク値抽出部で、前記温度検出部で得られたリアルタイムの温度の時系列データから、ピーク値を逐次抽出し、振幅カウント部で、前記ピーク値抽出部で抽出したピーク値と直前に抽出されている一つ若しくは複数のピーク値との間の振幅値とカウント値を算出し、ダメージ量算出部で、前記振幅カウント部で算出されたデータから前記被ダメージ物の総ダメージ量を推定する方法である。

上記の温度変化によるダメージ状態監視方法において、ダメージ量算出部では、頻度分布更新部で、前記振幅カウント部で算出された振幅値を予め設定された振幅範囲に割り当てて、この振幅カウント部で算出されたカウント値で、その振幅範囲の頻度の数を増加して振幅の頻度分布を更新し、ダメージ量推定部で、前記頻度分布更新部で更新された頻度分布に基づいて前記被ダメージ物の総ダメージ量を推定する。

あるいは、上記の温度変化によるダメージ状態監視方法において、ダメージ量算出部では、直接ダメージ量推定部で、前記振幅カウント部で算出された振幅値、ピーク値、カウント値を用いて、振幅値とピーク値を引数とするダメージマップから、線形補間によりダメージ量を逐次求めて、このダメージ量を積算してこの積算値を総ダメージ量とすることで前記被ダメージ物の総ダメージ量を推定する。

本発明の温度変化によるダメージ状態監視システム及び温度変化によるダメージ状態監視方法によれば、内燃機関のピストン等の温度の変化によりダメージを受ける被ダメージ物において、運転の１トリップ毎の離散的ではなく、運転中のリアルタイムで連続的に、温度の変化によって蓄積するダメージ度合いを逐次的に把握できる。

本発明に係る第１の実施の形態の温度変化によるダメージ監視システムの構成を示す図である。 図１の温度変化によるダメージ監視システムにおける演算を示す図である。 本発明に係る第１の実施の形態の温度変化によるダメージ監視方法の制御フローの一例を示す図である。 本発明に係る第２の実施の形態の温度変化によるダメージ監視システムの構成を示す図である。 図４の温度変化によるダメージ監視システムにおける演算を示す図である。 本発明に係る第２の実施の形態の温度変化によるダメージ監視方法の制御フローの一例を示す図である。 レインフロー法のフローの一例を示す図である。 レインフロー法の説明のための第１温度差と第２温度差の一例を示す図である レインフロー法の説明のための時系列における計算の一例の第１段階を示す図である。 レインフロー法の説明のための時系列における計算の一例の第２段階を示す図である。 レインフロー法の説明のための時系列における計算の一例の第３段階を示す図である。 レインフロー法の説明のための時系列における計算の一例の第４段階を示す図である。 レインフロー法の説明のための時系列における計算の一例の第５段階を示す図である。 レインフロー法の説明のための時系列における計算の一例の第６段階を示す図である。 レインフロー法の説明のための時系列における計算の一例におけるレンジとカウント値を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態の温度変化によるダメージ監視システム及び温度変化によるダメージ監視方法について、図面を参照しながら説明する。ここでは、温度の変化を受けてダメージを蓄積する被ダメージ物の例として内燃機関のピストンを例にしているが、必ずしも、本発明は、内燃機関のピストンに限定されず、この内燃機関のピストン以外でも、温度の変化を受けてダメージを蓄積する部品や装置であってもよい。

図１及び図２に示すように、本発明に係る第１の実施の形態の温度変化によるダメージ監視システムＭ１０は、温度の変化を受けてダメージを蓄積する被ダメージ物（この実施の形態では内燃機関のピストン）の温度変化によるダメージ状態を監視するシステムである。この温度変化によるダメージ監視システムＭ１０は、温度検出部Ｍ１１、ピーク値抽出部Ｍ１２、振幅カウント部Ｍ１３、ダメージ量算出部Ｍ１４、及び、警報発生部Ｍ１５等を備えて構成されている。ダメージ量算出部Ｍ１４は第１の実施の形態では頻度分布更新部Ｍ１４ａとダメージ量推定部Ｍ１４ｂを備えている。なお、図２では、警報発生部Ｍ１５を省いて、総ダメージ量の推定までを示している。

この温度検出部Ｍ１１は、ピストンの温度をリアルタイムで計測又は算出する手段や機能や装置であり、このピストンの温度Ｔは、ピストンの温度Ｔを直接計測してもよく、予め設定したマップデータを参照してエンジン回転数や燃料噴射量に基づいて推定してもよく、他の実験統計モデルに基づいて推定してもよい。ここでは周知の技術を適用してピストン温度Ｔを求める。

また、ピーク値抽出部Ｍ１２は、温度検出部Ｍ１１で得られたリアルタイムのピストンの温度Ｔの時系列データＴ（ｔ）から、ピーク値（山谷点）Ｔｐ（ｉ）を抽出する手段や機能や装置である。この時系列データＴ（ｔ）からピーク値Ｔｐ（ｉ）を抽出する際には、この温度検出部Ｍ１１で求められるピストンの温度Ｔの時系列Ｔ（ｔ）は必ずしも滑らかな温度変化になっているとは限らないので、ローパスフィルタ等を通過させて高周波成分を除いておくことが好ましい。

そして、この時系列データＴ（ｔ）からピーク値Ｔｐ（ｉ）を抽出する方法としては、直近の３点のデータを比べて、減少から増加又は増加から減少に転じていないか否かを判定し、転じていなければピーク値Ｔｐ（ｉ）は無いとし、転じていれば、直近の３点のうちの中央にある点の値をピーク値Ｔｐ（ｉ）とする。

また、振幅カウント部Ｍ１３は、ピーク値抽出部Ｍ１２で抽出したピーク値Ｔｐ（ｉ）と直前に抽出されている一つ若しくは複数のピーク値Ｔｐ（ｉ−１）、ピーク値Ｔｐ（ｉ−２）との間の振幅値Ｔｉとカウント値Ｃｉを算出する手段や機能や装置であり、この振幅値Ｔｉとカウント値Ｃｉを算出するサイクルカウント法として、レインフロー法を採用した場合には、次のようなフローで計算される。

なお、このサイクルカウント法は、一般的には、変動する荷重下にある応力やひずみなどの時系列データから疲労度合を推定するのに採用される方法であり、周知の方法である。このサイクルカウント法には、下記で説明するレインフロー法以外にもピークカウント法、レベルクロッシングカウント法、ミーンクロッシングカウント法、レンジカウント法、レンジペアカウント法などが周知である。

ここでは、材料のヒステリシス曲線との対応を十分に考慮できる、疲労寿命予測の標準的なサイクルカウント法であるレインフロー法について、図７に示す制御フローを参照しながら簡単に説明する。このレインフロー法における演算では、時系列データＴ（ｔ）からのピーク値Ｔｐ（ｉ）の抽出は、図８に示すように、今回の振幅値の算出の対象となるレンジをＸとし、Ｘと隣接した直前のレンジをＹとし、開始点をＳとすると、図７に示すように、ステップＳ１１で、次の山または谷の値として読めるデータ（ピーク値Ｔｐ（ｉ））があるか否かを判定し、読めるデータが無い場合は、ステップＳ１９に行く。ステップＳ１９では、未だカウントされていないそれぞれのレンジＸ、Ｙを０．５サイクルとしてカウントする（カウント値Ｃｉを「０．５」にして出力する）。このステップＳ１９は読むべきデータが無い場合の処置であるので、ステップＳ１９の終了後はステップＳ２０に行き最終処理を行う。

ステップＳ１１で読めるデータがあれば、ステップＳ１２で読み込む。次のステップＳ１３で、ステップＳ１２で読み込んだピーク値Ｔｐ（ｉ）の数Ｎｐが３個未満であるか否かを判定し、３個未満であれば、ステップＳ１１に戻る。ステップＳ１３の判定で、３個以上であれば、ステップＳ１４で、直近の未消去の山又は谷のデータ３点を用いて、図８に示すように、第１点と第２点の第１温度差Ｙと第２点と第３点の第２温度差Ｘを求める。次のステップＳ１５では、第２温度差Ｘの絶対値と第１温度差Ｙの絶対値を比較して、第２温度差Ｘの絶対値が第１温度差Ｙの絶対値未満であれば、ステップＳ１１に戻る。第２温度差Ｘの絶対値が第１温度差Ｙの絶対値以上であれば、ステップＳ１６に行く。

ステップＳ１６で第１温度差Ｙに開始点Ｓが含まれていなければ、ステップＳ１７に行き、第１温度差Ｙを１サイクルとしてカウントする（カウント値Ｃｉを「１．０」にして出力する）。そして、Ｙの山と谷のデータを消去し、ステップＳ１３に行く。ステップＳ１６で第１温度差Ｙに開始点Ｓが含まれていれば、ステップＳ１８に行く。

ステップＳ１８では、Ｙを０．５サイクルとしてカウントし（カウント値Ｃｉを「０．５」にして出力し）、Ｙの最初の点（山か谷）を消去する。それとともに、開始点ＳをＹの２番目に移動させて、ステップＳ１３に行く。

このレインフロー法の説明のための時系列における計算の一例を図９〜図１７に示し、その結果としてのレンジとカウント値を図１５に示す。図９のデータは説明を分かり易くするための既にピーク値Ｐａ〜Ｐｉが得られているとして示しているが、本発明においては、リアルタイムでピーク値Ｐａ〜Ｐｉが順次加えられてくることになる。

図９の第１段階では、Ｓ＝Ｐａ、Ｙ＝Ｐａ−Ｐｂ、Ｘ＝Ｐｂ−Ｐｃで、│Ｘ│＞│Ｙ│で、かつＹがＳを含んでいるので、│Ｙ│＝│Ｐａ−Ｐｂ│をカウント値０．５とし、Ｐａを消去する。また、Ｓ＝Ｐｂとする。これにより、図１０の第２段階となる。

図１０の第２段階では、Ｙ＝Ｐｂ−Ｐｃ、Ｘ＝Ｐｃ−Ｐｄで、│Ｘ│＞│Ｙ│で、かつＹがＳを含んでいるので、│Ｙ│＝│Ｐｂ−Ｐｃ│をカウント値０．５とし、Ｐｂを消去する。また、Ｓ＝Ｐｃとする。これにより、図１１の第３段階となる。

図１１の第３段階では、Ｙ＝Ｐｃ−Ｐｄ、Ｘ＝Ｐｄ−Ｐｅで、│Ｘ│＜│Ｙ│で，次に進み、Ｙ＝Ｐｄ−Ｐｅ、Ｘ＝Ｐｅ−Ｐｆで、│Ｘ│＜│Ｙ│で、さらに次に進む。ここでは、Ｙ＝Ｐｅ−Ｐｆ、Ｘ＝Ｐｆ−Ｐｇで、│Ｘ│＞│Ｙ│であるので、│Ｙ│＝│Ｐｅ−Ｐｆ│をカウント値１．０とし、ＰｅとＰｆを消去する（図１２参照）。なお、Ｐｃ−ＰｄとＰｆ−Ｐｇとなる。

図１２の第４段階では、Ｙ＝Ｐｅ−Ｐｆ、Ｘ＝Ｐｄ−Ｐｇで、│Ｘ│＞│Ｙ│で，ＹはＳを含むので、│Ｙ│＝│Ｐｃ−Ｐｄ│をカウント値０．５とし、Ｐｃを消去する。また、Ｓ＝Ｐｄとする。

図１３の第５段階では、Ｙ＝Ｐｄ−Ｐｇ、Ｘ＝Ｐｇ−Ｐｈで、│Ｘ│＜│Ｙ│で，次に進み、Ｙ＝Ｐｇ−Ｐｈ、Ｘ＝Ｐｈ−Ｐｉで、│Ｘ│＜│Ｙ│で、データの終了であるので、ここでは、│Ｐｄ−Ｐｇ│と、│Ｐｇ−Ｐｈ│と、│Ｐｈ−Ｐｉ│をそれぞれカウント値０．５とする。上記の作業により、図１５のレンジとカウント値となる。

そして、ダメージ量算出部Ｍ１４の頻度分布更新部Ｍ１４ａは、振幅カウント部Ｍ１３で算出された振幅値Ｔｉ（＝Ｘ、Ｙ）を予め設定された振幅範囲に割り当てて、振幅カウント部Ｍ１３で算出されたカウント値Ｃｉ（「０．５」又は「１」）で、その振幅範囲の頻度の数Ｃｎを増加して振幅の頻度分布を更新する手段や機能や装置である。

また、ダメージ量算出部Ｍ１４のダメージ量推定部Ｍ１４ｂは、頻度分布更新部Ｍ１４ａで更新された頻度分布に基づいてピストンの総ダメージ量Ｄを推定する手段や機能や装置である。この頻度分布（Ｔｎ、Ｃｎ）から総ダメージ量Ｄを推定する方法としては、周知の累積疲労損傷則を用いることができる。通常、この累積疲労損傷則は、応力波形を示す部材の疲労寿命を評価する際に用いられるが、ここでは、応力波形の代わりに温度の時系列Ｔ（ｔ）の波形を採用し、寿命の推定の際の損傷度を総ダメージ量Ｄと考える。Ｓ−Ｎ曲線を用いて疲労限度以下の応力振幅を無視するマイナー則や、疲労限度以下の応力振幅についても損傷としてカウントするように修正を加えた修正マイナー則を用いることができる。

このダメージ量推定部Ｍ１４ｂにおける総ダメージ量Ｄの推定の一例を挙げてみると、振幅の頻度分布（Ｔｎ、Ｃｎ）において、温度Ｔの振幅の区分ｎの中央値をＴｎとし、その中央値Ｔｎが繰り返されてダメージの発生する限界の限界頻度数をＣｎｍａｘとし、実際の頻度数（カウント）をＣｎとしたときに、実際の頻度数Ｃｎと限界頻度数Ｃｎｍａｘの比（Ｃｎ／Ｃｎｍａｘ）を振幅の区分（ｎ＝１〜Ｎ）で積算した積算値Ｄ（＝Σ（Ｃｎ／Ｃｎｍａｘ）：ｎ＝１〜Ｎ）を総ダメージ量Ｄとして、この総ダメージ量Ｄが１．０を超えたときにダメージのために損傷を発生するとする。この場合には、予め行った実験の結果等で限界頻度数Ｃｎｍａｘを設定する。

また、警報発生部Ｍ１５は、ダメージ量算出部Ｍ１４で推定された総ダメージ量Ｄが１．０になる前に交換を促す手段や機能や装置である。予め実験結果等により、「１．０」より小さい値に設定された警報量Ｄｃを超えたときに、警報ランプの点灯や点滅等の光的な警報や、ブザーや音声メッセージなどによる警報を発生する。これにより、ユーザーに工場での点検やメンテナンスやピストン部品の交換を促す。

そして、時系列データＴ（ｔ）とピーク値Ｔｐ（ｉ）を記憶する記憶部分を、順次新しいデータの入力に伴って古いデータを削除していくリングバッファで構成する。つまり、温度検出部Ｍ１１、ピーク値抽出部Ｍ１２、振幅カウント部Ｍ１３におけるデータの記憶部をリングバッファで構成して、順次古いデータを消去して新しいデータを記憶し続けるように構成する。これにより、比較的少ない記憶容量で、連続的にサイクルカウントして総ダメージ量Ｄを推定し続けることができるようになる。

また、ダメージ量推定部Ｍ１４ｂの演算の速度をピーク値抽出部Ｍ１２の演算の速度よりも早くなるように構成する。言い換えれば、ダメージ量推定部Ｍ１４ｂにおけるデータ入力から演算結果を出力するまでの時間を、ピーク値抽出部Ｍ１２におけるデータ入力から演算結果を出力するまでの時間よりも短くしておくことにより、ピーク値抽出部Ｍ１２からのデータが、ダメージ量推定部Ｍ１４ｂで待機や滞留させられることが無くなり、リアルタイムでの総ダメージ量の推定を円滑に行うことができるようになる。

次に、本発明の第１の実施の形態の温度変化によるダメージ監視方法について説明する。この温度変化によるダメージ監視方法は、温度の変化を受けてダメージを蓄積する被ダメージ物（ここではピストン）の温度変化によるダメージ状態を監視する。

この温度変化によるダメージ監視方法は、図３に示すような制御フローで行われる。この図３の制御フローは、内燃機関が運転を開始すると、上級の制御フローから呼ばれて、実施され、内燃機関が運転を停止すると、割り込みにより制御が中断されて上級の制御フローに戻り、上級の制御フローと共に終了する制御フローとして示してある。

この図３の制御フローがスタートすると、ステップＳ１で、温度検出部Ｍ１１によりピストンの温度Ｔをリアルタイムで計測又は算出する。次のステップＳ２では、ピーク値抽出部Ｍ１２で、温度検出部Ｍ１１で得られたリアルタイムの温度Ｔの時系列データＴ（ｔ）から、ピーク値Ｔｐ（ｉ）を抽出する。

そして、次のステップＳ３では、振幅カウント部Ｍ１３で、ピーク値抽出部Ｍ１２で抽出したピーク値Ｔｐ（ｉ）と直前に抽出されている一つ若しくは複数のピーク値Ｔｐ（ｉ−１）、Ｔｐ（ｉ−２）との間の振幅値（Ｘ、Ｙ）とカウント値Ｃｉ（「０．５」又は「１．０」）を算出する。

また、次のステップＳ４では、ダメージ量算出部Ｍ１４の頻度分布更新部Ｍ１４ａで、振幅カウント部Ｍ１３で算出された振幅値（Ｘ、Ｙ）を予め設定された振幅範囲に割り当てて、この振幅カウント部Ｍ１３で算出されたカウント値Ｃｉ（「０．５」又は「１．０」）で、その振幅範囲の頻度の数Ｃｎを増加して振幅の頻度分布を更新する。

また、ダメージ量算出部Ｍ１４のダメージ量推定部Ｍ１４ｂで、頻度分布更新部Ｍ１４ａで更新された頻度分布に基づいてピストンの総ダメージ量Ｄを推定する。次のステップＳ５では、この総ダメージ量Ｄを警報発生部Ｍ１５に送る。この警報発生部Ｍ１５では、警報量Ｄｃと比べて、総ダメージ量Ｄが警報量Ｄｃより大きくなったときのみ、警報を発生する。

そして、このステップＳ１〜Ｓ５を繰り替えし実行して、内燃機関が運転を停止すると、割り込みによって、ステップＳ６の終了処理に行き、必要な終了処理を行って、上級の制御フローに戻り、上級の制御フローと共に終了する。

これにより、以下の方法を実施できる。つまり、この温度変化によるダメージ監視方法において、温度検出部Ｍ１１によりピストンの温度Ｔをリアルタイムで計測又は算出し、ピーク値抽出部Ｍ１２で、温度検出部Ｍ１１で得られたリアルタイムの温度Ｔの時系列データＴ（ｔ）から、ピーク値Ｔｐ（ｉ）を抽出する。そして、振幅カウント部Ｍ１３で、ピーク値抽出部Ｍ１２で抽出したピーク値Ｔｐ（ｉ）と直前に抽出されている一つ若しくは複数のピーク値Ｔｐ（ｉ−１）、ピーク値Ｔｐ（ｉ−２）との間の振幅値（Ｘ、Ｙ）とカウント値（「０．５」又は「１．０」）を算出し、ダメージ量算出部Ｍ１４の頻度分布更新部Ｍ１４ａで、振幅カウント部Ｍ１３で算出された振幅値（Ｘ、Ｙ）を予め設定された振幅範囲に割り当てて、この振幅カウント部Ｍ１３で算出されたカウント値（「０．５」又は「１．０」）で、その振幅範囲の頻度の数Ｃｎを増加して振幅の頻度分布を更新し、ダメージ量推定部Ｍ１４ｂで、頻度分布更新部Ｍ１４ａで更新された頻度分布に基づいてピストンの総ダメージ量Ｄを推定することができる。

次に、本発明に係る第２の実施の形態の温度変化によるダメージ監視システムＭ１０Ａについて説明する。この温度変化によるダメージ監視システムＭ１０Ａは、図４及び図５に示すように、本発明に係る第１の実施の形態の温度変化によるダメージ監視システムＭ１０とは、ダメージ量算出部Ｍ１４Ａが頻度分布更新部Ｍ１４ａとダメージ量推定部Ｍ１４ｂの替りに直接ダメージ量推定部Ｍ１４Ａａを備えて構成されている点が異なる。この直接ダメージ量推定部Ｍ１４Ａａでは、振幅カウント部Ｍ１３で算出された振幅値（Ｘ、Ｙ）、ピーク値Ｔｐ（ｉ）、カウント値Ｃｉを用いて、振幅値（Ｘ、Ｙ）とピーク値Ｔｐ（ｉ）を引数とするダメージマップから、線形補間によりダメージ量Ｄｍを逐次求めて、このダメージ量Ｄｍを積算してこの積算値ΣＤｍを総ダメージ量Ｄとすることで被ダメージ物の総ダメージ量Ｄを推定する。

次に、本発明に係る第２の実施の形態の温度変化によるダメージ監視方法について説明する。この第２の実施の形態の温度変化によるダメージ監視方法は、図６に示すような制御フローで行われる。この第２の実施の形態の温度変化によるダメージ監視方法では、ステップＳ４Ａで、振幅カウント部Ｍ１３で算出された振幅値（Ｘ、Ｙ）、ピーク値Ｔｐ（ｉ）、カウント値Ｃｉを用いて、振幅値（Ｘ、Ｙ）とピーク値Ｔｐ（ｉ）を引数とするダメージマップから、線形補間によりダメージ量Ｄｍを逐次求めて、このダメージ量Ｄｍを積算してこの積算値ΣＤｍを総ダメージ量Ｄとすることで被ダメージ物の総ダメージ量Ｄを推定する点が、第１の実施の形態の温度変化によるダメージ監視方法のズテップＳ４と異なるだけでは他の点は同じである。

従って、上記の第１及び第２の実施の形態の本発明の温度変化によるダメージ状態監視システム及び温度変化によるダメージ状態監視方法によれば、内燃機関のピストン等の温度Ｔの変化によりダメージを受ける被ダメージ物において、運転の１トリップ毎の離散的ではなく、運転中のリアルタイムで連続的に、温度Ｔの変化によって蓄積する総ダメージ量Ｄを逐次的に把握できる。

Ｃｉ カウント値
Ｃｎ 頻度数
Ｃｎｍａｘ 限界頻度数
Ｄ 総ダメージ量（積算値）
Ｄｃ 警報量
Ｍ１０ 温度変化によるダメージ監視システム
Ｍ１１ 温度検出部
Ｍ１２ ピーク値抽出部
Ｍ１３ 振幅カウント部
Ｍ１４、Ｍ１４Ａ ダメージ量算出部
Ｍ１４ａ 頻度分布更新部
Ｍ１４ｂ ダメージ量推定部
Ｍ１４Ａａ 直接ダメージ量推定部
Ｍ１５ 警報発生部
Ｎｐ ピーク値の数
Ｓ 開始点
Ｔ ピストンの温度
Ｔ（ｔ） ピストンの温度の時系列データ
Ｔｉ 振幅値
Ｔｎ 温度の振幅の区分の中央値
Ｔｐ（ｉ）、Ｔｐ（ｉ−１）、Ｔｐ（ｉ−２） ピーク値
Ｘ レンジ（振幅幅：第２温度差）
Ｙ レンジ（振幅幅：第１温度差）

Claims (10)

1. 温度の変化を受けてダメージを蓄積する被ダメージ物の温度変化によるダメージ状態を監視する温度変化によるダメージ監視システムにおいて、
   前記被ダメージ物の温度をリアルタイムで計測又は算出する温度検出部と、
   この温度検出部で得られたリアルタイムの温度の時系列データから、ピーク値を逐次抽出するピーク値抽出部と、
   このピーク値抽出部で抽出したピーク値と直前に抽出されている一つ若しくは複数のピーク値との間の振幅値とカウント値を算出する振幅カウント部と、
   この振幅カウント部で算出されたデータから前記被ダメージ物の総ダメージ量を推定するダメージ量算出部とを備えて構成されていることを特徴とする温度変化によるダメージ状態監視システム。
2. 前記ダメージ量算出部は、前記振幅カウント部で算出された振幅値を予め設定された振幅範囲に割り当てて、この振幅カウント部で算出されたカウント値で、その振幅範囲の頻度の数を増加して振幅の頻度分布を更新する頻度分布更新部と、この頻度分布更新部で更新された頻度分布に基づいて前記被ダメージ物の総ダメージ量を推定するダメージ量推定部とを備えて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の温度変化によるダメージ状態監視システム。
3. 前記ダメージ量算出部は、前記振幅カウント部で算出された振幅値、ピーク値、カウント値を用いて、振幅値とピーク値を引数とするダメージマップから、線形補間によりダメージ量を逐次求めて、このダメージ量を積算してこの積算値を総ダメージ量とすることで前記被ダメージ物の総ダメージ量を推定する直接ダメージ量推定部を備えて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の温度変化によるダメージ状態監視システム。
4. 前記時系列データと前記ピーク値と前記振幅値を記憶する記憶部分を、順次新しいデータの入力に伴って古いデータを削除していくリングバッファで構成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の温度変化によるダメージ状態監視システム。
5. 前記ピーク値抽出部と前記振幅カウント部と前記頻度分布更新部における演算をレインフロー演算方法に従って行うことを特徴とする請求項２に記載の温度変化によるダメージ状態監視システム。
6. 前記ダメージ量推定部の演算の速度を前記ピーク値抽出部の演算の速度よりも早くしていることを特徴とする請求項２に記載の温度変化によるダメージ状態監視システム。
7. 前記被ダメージ物が内燃機関のピストンであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の温度変化によるダメージ状態監視システム。
8. 温度の変化を受けてダメージを蓄積する被ダメージ物の温度変化によるダメージ状態を監視する温度変化によるダメージ監視方法において、
   温度検出部により前記被ダメージ物の温度をリアルタイムで計測又は算出し、ピーク値抽出部で、前記温度検出部で得られたリアルタイムの温度の時系列データから、ピーク値を逐次抽出し、振幅カウント部で、前記ピーク値抽出部で抽出したピーク値と直前に抽出されている一つ若しくは複数のピーク値との間の振幅値とカウント値を算出し、ダメージ量算出部で、前記振幅カウント部で算出されたデータから前記被ダメージ物の総ダメージ量を推定することを特徴とする温度変化によるダメージ状態監視方法。
9. 前記ダメージ量算出部では、頻度分布更新部で、前記振幅カウント部で算出された振幅値を予め設定された振幅範囲に割り当てて、この振幅カウント部で算出されたカウント値で、その振幅範囲の頻度の数を増加して振幅の頻度分布を更新し、ダメージ量推定部で、前記頻度分布更新部で更新された頻度分布に基づいて前記被ダメージ物の総ダメージ量を推定することを特徴とする請求項８に記載の温度変化によるダメージ状態監視方法。
10. 前記ダメージ量算出部では、直接ダメージ量推定部で、前記振幅カウント部で算出された振幅値、ピーク値、カウント値を用いて、振幅値とピーク値を引数とするダメージマップから、線形補間によりダメージ量を逐次求めて、このダメージ量を積算してこの積算値を総ダメージ量とすることで前記被ダメージ物の総ダメージ量を推定することを特徴とする請求項８に記載の温度変化によるダメージ状態監視方法。

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