JP2021008924A - Estimation device, estimation method and estimation program - Google Patents

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伊織 倉田
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Abstract

To estimate a cumulative damage degree of a bearing part effectively.SOLUTION: An estimation device 100 which estimates a cumulative damage degree of a bearing part 44 to which a lubrication oil is supplied includes: a rotational frequency acquisition part 110 for acquiring the rotational frequency of a rotor 43 pivotally supported by the bearing part 44; an oil-free rotation time acquisition part 120 for acquiring the oil-free rotation time during which the rotor 43 rotates in a state where the lubrication oil to be supplied to the bearing part 44 is deficient or in an oil-free state where the lubrication oil is not supplied; and a cumulative damage degree estimation calculation part 130 for estimating and calculating the cumulative damage degree of the bearing part 44 on the basis of the rotational frequency and the oil-free rotation time to be acquired.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示は、推定装置、推定方法及び、推定プログラムに関し、特に、軸受部の寿命推定に関する技術である。 The present disclosure relates to an estimation device, an estimation method, and an estimation program, and more particularly to a technique relating to life estimation of a bearing portion.

一般に、エンジンの潤滑油供給装置は、オイルパンに貯留された潤滑油を、エンジンの動力で駆動するポンプにより汲み上げてオイルギャラリに圧送し、オイルギャラリに導入された潤滑油を動弁機構、オイルジェット、クランクシャフトのジャーナル部、ターボチャージャのベアリング等、各潤滑要素に供給するように構成されている(例えば、特許文献1,2参照)。 Generally, the lubricating oil supply device of an engine pumps the lubricating oil stored in the oil pan by a pump driven by the power of the engine and pumps it to the oil gallery, and the lubricating oil introduced into the oil gallery is pumped by the valve mechanism and oil. It is configured to supply each lubricating element such as a jet, a journal portion of a crankshaft, and a bearing of a turbocharger (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特開2014−088820号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-088820 特開2008−101568号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-101568

ところで、車両の長期停車やアイドリングストップ等によりエンジンが停止すると、これに伴いポンプの駆動も停止することで、ターボチャージャのベアリング等から潤滑油が落ち切ってしまうことがある。このため、例えばエンジンの始動時において、ターボチャージャのベアリングに潤滑油が供給されるよりも前にターボチャージャが駆動すると、ベアリングは潤滑油の供給が途絶えた無給油状態でターボ軸を軸支することになる。 By the way, when the engine is stopped due to a long-term stop of the vehicle, idling stop, etc., the drive of the pump is also stopped accordingly, so that the lubricating oil may run out from the bearings of the turbocharger or the like. Therefore, for example, when the turbocharger is driven before the lubricating oil is supplied to the bearings of the turbocharger at the time of starting the engine, the bearings support the turbo shaft in a non-lubricated state in which the supply of the lubricating oil is cut off. It will be.

このようなターボチャージャの無給油駆動が繰り返されると、ベアリングに損傷が蓄積されることで、最終的にはベアリングの破損を招く可能性がある。このため、ベアリングの累積被害度を効果的に推定し、ベアリングの寿命を事前に把握することが望まれる。 If the turbocharger is repeatedly driven without lubrication, damage is accumulated in the bearing, which may eventually lead to damage to the bearing. Therefore, it is desirable to effectively estimate the cumulative damage degree of the bearing and grasp the life of the bearing in advance.

本開示の技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、軸受部の累積被害度を効果的に推定することを目的とする。 The technique of the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to effectively estimate the cumulative damage degree of the bearing portion.

本開示の装置は、潤滑油が供給される軸受部の累積被害度を推定する推定装置であって、前記軸受部に軸支される回転体の回転数を取得する回転数取得部と、前記軸受部に供給される潤滑油が不足しているか、或は潤滑油が供給されていない無給油状態で、前記回転体が回転する無給油回転時間を取得する無給油回転時間取得部と、取得される前記回転数と前記無給油回転時間とに基づいて、前記軸受部の累積被害度を推定演算する累積被害度推定演算部と、を備えることを特徴とする。 The apparatus of the present disclosure is an estimation device for estimating the cumulative damage degree of a bearing portion to which lubricating oil is supplied, and includes a rotation speed acquisition unit for acquiring the rotation speed of a rotating body pivotally supported by the bearing portion, and the above-mentioned device. The non-lubricating rotation time acquisition unit that acquires the non-lubricating rotation time for the rotating body to rotate when the lubricating oil supplied to the bearing portion is insufficient or the lubricating oil is not supplied, and the acquisition It is characterized by including a cumulative damage degree estimation calculation unit that estimates and calculates the cumulative damage degree of the bearing portion based on the rotation speed and the oil-free rotation time.

また、推定される前記累積被害度が、前記軸受部の破損の可能性を示す所定の閾値に達すると警告を行う警告処理部をさらに備えることが好ましい。 Further, it is preferable to further include a warning processing unit that warns when the estimated cumulative damage degree reaches a predetermined threshold value indicating the possibility of damage to the bearing portion.

また、前記潤滑油は、エンジンの動力で駆動するポンプにより供給され、前記軸受部は、前記エンジンの排気により駆動して吸気を圧送するターボチャージャの回転軸を軸支するベアリングであり、前記回転数取得部は、前記回転軸の回転数を取得し、前記無給油回転時間取得部は、前記エンジンの始動から前記ベアリングに潤滑油が供給されるまでの時間を前記無給油回転時間として取得することが好ましい。 Further, the lubricating oil is supplied by a pump driven by the power of the engine, and the bearing portion is a bearing that pivotally supports the rotation shaft of the turbocharger driven by the exhaust of the engine and pumps the intake air. The number acquisition unit acquires the number of rotations of the rotating shaft, and the oil-free rotation time acquisition unit acquires the time from the start of the engine to the supply of lubricating oil to the bearing as the oil-free rotation time. Is preferable.

本開示の方法は、潤滑油が供給される軸受部の累積被害度を推定する推定方法であって、前記軸受部に軸支される回転体の回転数を取得すると共に、前記軸受部に供給される潤滑油が不足しているか、或は潤滑油が供給されていない無給油状態で、前記回転体が回転する無給油回転時間を取得し、取得される前記回転数と前記無給油回転時間とに基づいて、前記軸受部の累積被害度を推定演算することを特徴とする。 The method of the present disclosure is an estimation method for estimating the cumulative damage degree of a bearing portion to which lubricating oil is supplied, and obtains the number of rotations of a rotating body pivotally supported by the bearing portion and supplies the lubricating oil to the bearing portion. In a non-lubricated state where the bearing oil is insufficient or no lubricating oil is supplied, the non-lubricating rotation time for the rotating body to rotate is acquired, and the acquired rotation speed and the non-lubricating rotation time are obtained. Based on the above, the cumulative damage degree of the bearing portion is estimated and calculated.

本開示のプログラムは、コンピュータを、潤滑油が供給される軸受部に軸支される回転体の回転数を取得する回転数取得部、前記軸受部に潤滑油が供給されていない無給油状態で、前記回転体が回転する無給油回転時間を取得する無給油回転時間取得部、取得される前記回転数と前記無給油回転時間とに基づいて、前記軸受部の累積被害度を推定する累積被害度推定演算部、として機能させることを特徴とする。 In the program of the present disclosure, the computer is operated in a rotation speed acquisition unit that acquires the rotation speed of a rotating body pivotally supported by a bearing portion to which lubricating oil is supplied, and in a non-lubricated state in which lubricating oil is not supplied to the bearing portion. , The oil-free rotation time acquisition unit that acquires the oil-free rotation time during which the rotating body rotates, and the cumulative damage that estimates the cumulative damage degree of the bearing unit based on the acquired rotation speed and the oil-free rotation time. It is characterized by functioning as a degree estimation calculation unit.

本開示の技術によれば、軸受部の累積被害度を効果的に推定することができる。 According to the technique of the present disclosure, the cumulative damage degree of the bearing portion can be effectively estimated.

本実施形態に係るエンジンの潤滑油供給装置を示す模式的な全体構成図である。It is a schematic overall block diagram which shows the lubricating oil supply device of the engine which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るエンジンの吸排気系を示す模式的な全体構成図である。It is a schematic overall block diagram which shows the intake / exhaust system of the engine which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る制御装置及び、関連する周辺構成を示す模式的な機能ブロック図である。It is a schematic functional block diagram which shows the control device which concerns on this embodiment, and the related peripheral configuration. 本実施形態に係るベアリングのS−N線図の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the SN diagram of the bearing which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るベアリングの累積被害度の推定処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the estimation process of the cumulative damage degree of the bearing which concerns on this embodiment.

以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る推定装置、推定方法及び、推定プログラムを説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, the estimation device, the estimation method, and the estimation program according to the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. The same parts have the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed explanations about them will not be repeated.

[潤滑油供給装置]
図1は、本実施形態に係るエンジン10の潤滑油供給装置50を示す模式的な全体構成図である。
[Lubricating oil supply device]
FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram showing a lubricating oil supply device 50 of the engine 10 according to the present embodiment.

図1に示すように、潤滑油供給装置50は、エンジン10の各潤滑要素に潤滑油を供給するもので、オイルパン51と、オイルストレーナ52と、オイルポンプ53(本開示のポンプ)と、リリーフバルブ54と、オイルフィルタ55と、オイルギャラリ60と、各配管類70,71,72とを備えている。 As shown in FIG. 1, the lubricating oil supply device 50 supplies lubricating oil to each lubricating element of the engine 10, and includes an oil pan 51, an oil strainer 52, an oil pump 53 (the pump of the present disclosure), and the like. It includes a relief valve 54, an oil filter 55, an oil gallery 60, and pipes 70, 71, 72.

オイルパン51は、エンジン10のシリンダブロックCB(クランクケースCA)の下部に取り付けられている。オイルパン51は、潤滑油を貯留する。 The oil pan 51 is attached to the lower part of the cylinder block CB (crankcase CA) of the engine 10. The oil pan 51 stores lubricating oil.

オイルストレーナ52は、オイルパン51内の潤滑油に浸漬されている。オイルストレーナ52は、潤滑油に含まれる異物を除去する濾過器である。オイルストレーナ52には、潤滑油吸入配管70を介してオイルポンプ53の吸入口が接続されている。 The oil strainer 52 is immersed in the lubricating oil in the oil pan 51. The oil strainer 52 is a filter that removes foreign substances contained in the lubricating oil. The suction port of the oil pump 53 is connected to the oil strainer 52 via a lubricating oil suction pipe 70.

オイルポンプ53は、オイルパン51内の潤滑油を汲み上げて圧送するもので、例えば、シリンダブロックCB等の側部に取り付けられている。オイルポンプ53は、クランクシャフト10Aに図示しないベルトやプーリ等を介して接続されており、エンジン10の動力によって駆動される。オイルポンプ53の吐出口には、第1潤滑油供給配管71が接続されている。 The oil pump 53 pumps up the lubricating oil in the oil pan 51 and pumps it, and is attached to a side portion of, for example, a cylinder block CB or the like. The oil pump 53 is connected to the crankshaft 10A via a belt, pulley, or the like (not shown), and is driven by the power of the engine 10. A first lubricating oil supply pipe 71 is connected to the discharge port of the oil pump 53.

リリーフバルブ54は、第1潤滑油供給配管71と潤滑油吸入配管70とを接続してオイルポンプ53を迂回するリリーフ配管54Aに介装されている。リリーフバルブ54は、オイルギャラリ60内の油圧が過剰に上昇しないように、オイルポンプ53の圧送量が増加するエンジン10の中高速回転時に開弁して潤滑油を環流させる。 The relief valve 54 is interposed in a relief pipe 54A that connects the first lubricating oil supply pipe 71 and the lubricating oil suction pipe 70 and bypasses the oil pump 53. The relief valve 54 opens during medium- and high-speed rotation of the engine 10 in which the pumping amount of the oil pump 53 increases so that the oil pressure in the oil gallery 60 does not rise excessively, and the lubricating oil is circulated.

第1潤滑油供給配管71の下流端には、オイルフィルタ55の入口ポートが接続されている。オイルフィルタ55は、オイルポンプ53から圧送される潤滑油に含まれる異物を除去するもので、そのハウジング内には、濾材として機能するフィルタエレメント55Aが収容されている。オイルフィルタ55の出口ポートには、第2潤滑油供給配管72が接続されている。 An inlet port of the oil filter 55 is connected to the downstream end of the first lubricating oil supply pipe 71. The oil filter 55 removes foreign matter contained in the lubricating oil pumped from the oil pump 53, and a filter element 55A that functions as a filter medium is housed in the housing thereof. A second lubricating oil supply pipe 72 is connected to the outlet port of the oil filter 55.

第2潤滑油供給配管72の下流端には、オイルギャラリ60が接続されている。オイルギャラリ60に導入された潤滑油は、動弁機構11、オイルジェット12、クランクシャフト10Aのジャーナル部、ターボチャージャ40のベアリング44(本開示の軸受部の一例)等の各潤滑要素に供給される。各潤滑要素を潤滑した潤滑油は、不図示のリターン油路を経由して、オイルパン51に戻されるようになっている。 An oil gallery 60 is connected to the downstream end of the second lubricating oil supply pipe 72. The lubricating oil introduced into the oil gallery 60 is supplied to each lubricating element such as the valve operating mechanism 11, the oil jet 12, the journal portion of the crankshaft 10A, and the bearing 44 of the turbocharger 40 (an example of the bearing portion of the present disclosure). Lubrication. The lubricating oil that lubricates each lubricating element is returned to the oil pan 51 via a return oil passage (not shown).

[エンジンの吸排気系]
図2は、本実施形態に係るエンジン10の吸排気系を示す模式的な全体構成図である。
[Engine intake / exhaust system]
FIG. 2 is a schematic overall configuration diagram showing an intake / exhaust system of the engine 10 according to the present embodiment.

エンジン10には、各気筒Cに吸気を分配する吸気マニホールド20が設けられている。また、エンジン10には、各気筒Cから排出される排気を集合させる排気マニホールド30が設けられている。なお、エンジン10は、図示例の複数気筒に限定されず、単気筒であってもよい。 The engine 10 is provided with an intake manifold 20 that distributes intake air to each cylinder C. Further, the engine 10 is provided with an exhaust manifold 30 for collecting the exhaust gas discharged from each cylinder C. The engine 10 is not limited to the plurality of cylinders in the illustrated example, and may be a single cylinder.

吸気マニホールド20には、吸気を導入する吸気通路21が接続されている。吸気通路21には、吸気上流側から順に、エアクリーナ22、ターボチャージャ40のコンプレッサ42、インタークーラ23等が設けられている。 An intake passage 21 for introducing intake air is connected to the intake manifold 20. The intake passage 21 is provided with an air cleaner 22, a turbocharger 40 compressor 42, an intercooler 23, and the like in this order from the intake upstream side.

排気マニホールド30には、排気を大気に導く排気通路31が接続されている。排気通路31には、排気上流側から順に、ターボチャージャ40のタービン41、不図示の排気後処理装置等が設けられている。 An exhaust passage 31 that guides exhaust gas to the atmosphere is connected to the exhaust manifold 30. The exhaust passage 31 is provided with a turbine 41 of the turbocharger 40, an exhaust aftertreatment device (not shown), and the like in order from the exhaust upstream side.

ターボチャージャ40は、排気により回転駆動するタービン41と、タービン41にターボ軸43を介して連結されて吸気を圧送するコンプレッサ42とを備えている。ターボ軸43、タービン41及び、コンプレッサ42は、本開示の回転体の一例である。 The turbocharger 40 includes a turbine 41 that is rotationally driven by exhaust gas, and a compressor 42 that is connected to the turbine 41 via a turbo shaft 43 to pump intake air. The turbo shaft 43, the turbine 41, and the compressor 42 are examples of the rotating bodies of the present disclosure.

ターボ軸43は、ハウジング45内のベアリング44に回転自在に軸支されている。ベアリング44には、前述の潤滑油供給装置50(図1参照)から潤滑油が供給される。なお、ターボチャージャ40は、図示例のコンベンショナルタイプに限定されず、可変翼を備える可変容量型タイプであってもよい。 The turbo shaft 43 is rotatably supported by a bearing 44 in the housing 45. Lubricating oil is supplied to the bearing 44 from the above-mentioned lubricating oil supply device 50 (see FIG. 1). The turbocharger 40 is not limited to the conventional type shown in the illustrated example, and may be a variable capacitance type having variable wings.

エンジン回転数センサ90は、クランクシャフト10Aから、エンジン回転数NRを検出する。アクセル開度センサ91は、不図示のアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度ACを検出する。ブースト圧センサ92は、コンプレッサ42よりも上流側の吸気通路21(例えば、吸気マニホールド20)に設けられており、コンプレッサ42により圧送される吸気の圧力(以下、ブースト圧BP)を検出する。ターボ回転数センサ93は、ターボ軸43(又は、コンプレッサ42等)からターボ回転数NRを検出する。油状態量取得センサ94は、ベアリング44よりも上流側の潤滑油路(例えば、図1に示す潤滑油供給装置50の第2潤滑油供給配管72等)に設けられており、潤滑油の油圧又は油流量を検出する。吸入空気流量センサ95は、エアクリーナ22直下流の吸気通路21に設けられており、吸入空気流量MAFを検出する。これら各センサ90〜95のセンサ値は、電気的に接続された制御装置100に送信される。 Engine speed sensor 90, from the crankshaft 10A, detects the engine rotational speed NR E. The accelerator opening sensor 91 detects the accelerator opening AC according to the amount of depression of the accelerator pedal (not shown). The boost pressure sensor 92 is provided in an intake passage 21 (for example, an intake manifold 20) on the upstream side of the compressor 42, and detects the pressure of the intake air pressure-fed by the compressor 42 (hereinafter, boost pressure BP). Turbo rotation speed sensor 93, turbo shaft 43 (or, a compressor 42, etc.) for detecting a turbo revolution speed NR T from. The oil state amount acquisition sensor 94 is provided in the lubricating oil passage (for example, the second lubricating oil supply pipe 72 of the lubricating oil supply device 50 shown in FIG. 1) on the upstream side of the bearing 44, and the hydraulic pressure of the lubricating oil Or detect the oil flow rate. The intake air flow rate sensor 95 is provided in the intake passage 21 immediately downstream of the air cleaner 22 and detects the intake air flow rate MAF. The sensor values of each of these sensors 90 to 95 are transmitted to the electrically connected control device 100.

[制御装置]
図3は、本実施形態に係る制御装置100及び、関連する周辺構成を示す模式的な機能ブロック図である。
[Control device]
FIG. 3 is a schematic functional block diagram showing the control device 100 according to the present embodiment and related peripheral configurations.

制御装置100は、例えば、コンピュータ等の演算を行う装置であり、互いにバス等で接続されたCPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力ポート、出力ポート等を備え、推定プログラムを実行する。 The control device 100 is, for example, a device that performs calculations such as a computer, and is a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input port, and an output port connected to each other by a bus or the like. Etc., and execute the estimation program.

また、制御装置100は、推定プログラムの実行により、ターボ回転数取得部110、無給油回転時間取得部120、累積被害度推定演算部130及び、警告処理部140を備える装置として機能する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアである制御装置100に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。 Further, the control device 100 functions as a device including a turbo rotation speed acquisition unit 110, a refueling-free rotation time acquisition unit 120, a cumulative damage degree estimation calculation unit 130, and a warning processing unit 140 by executing an estimation program. Each of these functional elements will be described as being included in the control device 100, which is integrated hardware in the present embodiment, but any part of these may be provided in separate hardware.

ターボ回転数取得部110は、ターボ回転数センサ93から送信されるターボ回転数NRを取得する。ターボ回転数取得部110により取得されるターボ回転数NRは、累積被害度推定演算部130に送信される。なお、ターボ回転数NRは、ブースト圧センサ92から送信されるブースト圧BPや、吸入空気流量センサ95から送信される吸入空気流量MAF等に基づいて、モデル式やマップから推定演算することにより取得してもよい。 Turbo rotation speed acquisition unit 110 acquires the turbo rotational speed NR T sent from the turbo rotation speed sensor 93. Turbo speed NR T obtained by the turbo speed acquisition unit 110 is sent to the cumulative damage degree estimation calculation section 130. Note that the turbo rotation speed NR T is and boost pressure BP transmitted from the boost pressure sensor 92, based on the intake air flow rate MAF or the like transmitted from the intake air flow rate sensor 95, by estimation calculation from the model equation or a map You may get it.

無給油回転時間取得部120は、エンジン10の始動(オイルポンプ53の駆動開始)からターボチャージャ40のベアリング44に潤滑油が供給されるまでの時間、言い換えれば、ベアリング44に供給される潤滑油が途絶えているか、或は不足している状態(以下、これらを無給油状態ともいう)でターボチャージャ40が駆動している時間(以下、単に無給油回転時間tNOという)を、制御装置100内蔵の不図示のタイマで計時することにより取得する。 The oil-free rotation time acquisition unit 120 is the time from the start of the engine 10 (start of driving the oil pump 53) to the supply of lubricating oil to the bearing 44 of the turbocharger 40, in other words, the lubricating oil supplied to the bearing 44. The control device 100 determines the time during which the turbocharger 40 is driven (hereinafter, simply referred to as the non-lubricated rotation time t NO ) in a state where the bearings are interrupted or insufficient (hereinafter, these are also referred to as a non-lubricated state). Obtained by measuring with a built-in timer (not shown).

エンジン10の始動は、イグニッションスイッチ98のOFFからONへの切り替わり、或は、エンジン10がアイドリングストップ機能を備える場合には、アイドリングストップの解除条件成立に基づいて取得すればよい。また、ベアリング44に供給される潤滑油が不足又は潤滑油が供給されていない無給油状態は、油状態量取得センサ94のセンサ値(油圧又は油流量)に基づき、当該センサ値が所定の閾値以下の場合に無給油状態と判定すればよい。無給油回転時間取得部120により取得される無給油回転時間tNOは、累積被害度推定演算部130に送信される。 The engine 10 may be started by switching the ignition switch 98 from OFF to ON, or when the engine 10 has an idling stop function, it may be acquired based on the satisfaction of the idling stop release condition. Further, in the non-lubricated state in which the lubricating oil supplied to the bearing 44 is insufficient or the lubricating oil is not supplied, the sensor value is a predetermined threshold value based on the sensor value (hydraulic or oil flow rate) of the oil state amount acquisition sensor 94. In the following cases, it may be determined that there is no refueling. The non-lubricated rotation time t NO acquired by the non-lubricated rotation time acquisition unit 120 is transmitted to the cumulative damage degree estimation calculation unit 130.

なお、無給油回転時間tNOは、オイルポンプ53の駆動回転数と、潤滑油がベアリング44に到達するまでの時間との関係を規定するマップを制御装置100のメモリに格納しておき、当該マップをオイルポンプ53の駆動回転数に基づいて参照することにより求めてもよい。オイルポンプ53の駆動回転数は、エンジン回転数センサ90から送信されるエンジン回転数NRに基づいて取得すればよい。 The oil-free rotation time t NO is obtained by storing a map in the memory of the control device 100 that defines the relationship between the drive rotation speed of the oil pump 53 and the time until the lubricating oil reaches the bearing 44. The map may be obtained by referring to the driving speed of the oil pump 53. Driving rotation speed of the oil pump 53 may be obtained based on the engine speed NR E sent from the engine speed sensor 90.

累積被害度推定演算部130は、無給油回転時間tNOと、当該無給油回転時間tNOにおけるターボ回転数NRとに基づいて、マイナー則又は修正マイナー則に従ってベアリング44の累積被害度Dを演算する。 Cumulative damage degree estimation calculation section 130, and the oil-free rotation time t NO, on the basis of the turbo rotation speed NR T in the oil-free rotation time t NO, the cumulative damage of D T of the bearing 44 according to Miner's law or modified Miner's law Is calculated.

具体的には、制御装置100のメモリには、予め実験等により作成したベアリング44の疲労破壊限界を規定するS−N線図G(詳細は図4参照)が格納されている。S−N線図Gには、横軸にターボ回転数NRT_i、縦軸にベアリング44が無給油状態で回転した際に破損に至るまでの累積時間に相当する限界無給油回転時間TNO_iが設定されている。 Specifically, in the memory of the control device 100, an SN diagram G (see FIG. 4 for details) that defines the fatigue fracture limit of the bearing 44 created in advance by experiments or the like is stored. In the SN diagram G, the horizontal axis shows the turbo rotation speed NR T_i , and the vertical axis shows the limit oil-free rotation time T NO_i corresponding to the cumulative time until damage occurs when the bearing 44 rotates in the oil-free state. It is set.

累積被害度推定演算部130は、ターボ回転数取得部110から送信されるターボ回転数NRT_i、無給油回転時間取得部120から送信される無給油回転時間tNO_i(ある瞬間にターボ回転数NRT_iに応じて計測された時間)及び、S−N線図Gから読み取られる限界無給油回転時間TNO_iに基づいて、以下の数式(1)からベアリング44の累積被害度Dを演算する。 The cumulative damage degree estimation calculation unit 130 has a turbo rotation speed NR T_i transmitted from the turbo rotation speed acquisition unit 110 and a no- fuel rotation speed t NO_i transmitted from the oil-free rotation time acquisition unit 120 (turbo rotation speed NR at a certain moment). Based on the time measured according to T_i ) and the limit oil-free rotation time T NO_i read from the SN diagram G, the cumulative damage degree DT of the bearing 44 is calculated from the following mathematical formula (1).

Figure 2021008924
警告処理部140は、累積被害度推定演算部130によって算出されるベアリング44の累積被害度Dが破損時期(D=1)に近い所定の破損閾値(例えば、0.9等)に達すると、運転室内の表示器200にベアリング44の交換が必要な旨(又は、破損の可能性がある旨)を表示させる指示信号を送信する。なお、警告の手法は表示器200への表示に限定されず、図示しないスピーカ等による音声によって行ってもよい。また、ベアリング44の交換が必要な旨は、車両の運転者のみならず、通信装置(不図示)を介して、車両の運行管理基地局や整備工場等に送信してもよい。
Figure 2021008924
In the warning processing unit 140, the cumulative damage degree DT of the bearing 44 calculated by the cumulative damage degree estimation calculation unit 130 reaches a predetermined damage threshold value (for example, 0.9, etc.) close to the damage time ( DT = 1). Then, an instruction signal is transmitted to the display 200 in the driver's cab to indicate that the bearing 44 needs to be replaced (or that there is a possibility of damage). The warning method is not limited to the display on the display 200, and may be performed by voice from a speaker or the like (not shown). Further, the fact that the bearing 44 needs to be replaced may be transmitted not only to the driver of the vehicle but also to the operation management base station of the vehicle, the maintenance shop, etc. via a communication device (not shown).

次に、図5に基づいて、本実施形態に係るベアリング44の累積被害度Dの推定処理のフローを説明する。 Next, the flow of the estimation process of the cumulative damage degree DT of the bearing 44 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

ステップS100では、エンジン10が始動したか否かを判定する。エンジン10が始動したか否かは、イグニッションスイッチ98のON操作、或は、アイドリングストップ機能を有する場合には、アイドリングストップの解除条件成立に基づいて判定すればよい。エンジン10が始動した場合(Yes)、本制御はステップS110の処理に進む。一方、エンジン10が始動していない場合(No)、本制御はリターンされる。 In step S100, it is determined whether or not the engine 10 has started. Whether or not the engine 10 has started may be determined based on the ON operation of the ignition switch 98 or, if it has the idling stop function, the satisfaction of the idling stop release condition. When the engine 10 is started (Yes), this control proceeds to the process of step S110. On the other hand, when the engine 10 is not started (No), this control is returned.

ステップS110では、ターボチャージャ40が無給油状態にあるか否かを判定する。無給油状態にあるか否かは、油状態量取得センサ94のセンサ値に基づいて判定すればよい。ターボチャージャ40が無給油状態にある場合(Yes)、本制御はS120の処理に進む。一方、ターボチャージャ40が無給油状態にない場合(No)、すなわち、エンジン10の停止期間が短く、ベアリング44に潤滑油が残っているような場合には、本制御はリターンされる。 In step S110, it is determined whether or not the turbocharger 40 is in a non-lubricated state. Whether or not it is in the non-lubricated state may be determined based on the sensor value of the oil state amount acquisition sensor 94. When the turbocharger 40 is in the non-lubricated state (Yes), this control proceeds to the process of S120. On the other hand, when the turbocharger 40 is not in the non-lubricated state (No), that is, when the stop period of the engine 10 is short and the lubricating oil remains in the bearing 44, this control is returned.

ステップS120では、制御装置100内蔵のタイマにより無給油回転時間tNOの計時を開始すると共に、ターボチャージャ40のターボ回転数NRT_iを取得する。 In step S120, the control unit 100 built-in timer and starts counting the oilless rotation time t NO, acquires the turbo rotational speed NR T_i of the turbocharger 40.

次いで、ステップS130では、ターボチャージャ40のベアリング44に潤滑油が到達したか否かを判定する。油状態量取得センサ94により取得される油圧又は油流量が所定の閾値を超えれば、ベアリング44に潤滑油が到達したと判定し、本制御はステップS140の処理に進む(Yes)。一方、油状態量取得センサ94により取得される油圧又は油流量が所定の閾値以下の場合(No)には、ベアリング44に潤滑油が到達するまでの間、本制御はステップS120の処理を繰り返す。 Next, in step S130, it is determined whether or not the lubricating oil has reached the bearing 44 of the turbocharger 40. If the oil pressure or oil flow rate acquired by the oil state amount acquisition sensor 94 exceeds a predetermined threshold value, it is determined that the lubricating oil has reached the bearing 44, and this control proceeds to the process of step S140 (Yes). On the other hand, when the oil pressure or the oil flow rate acquired by the oil state amount acquisition sensor 94 is equal to or less than a predetermined threshold value (No), this control repeats the process of step S120 until the lubricating oil reaches the bearing 44. ..

ステップS140では、ターボ回転数NRT_i、無給油回転時間tNO_i及び、S−N線図G(図4参照)から読み取られる限界無給油回転時間TNO_iに基づいて上記数式(1)からベアリング44の累積被害度Dを演算する。 In step S140, the bearing 44 is derived from the above equation (1) based on the turbo rotation speed NR T_i , the oil-free rotation time t NO_i, and the limit oil-free rotation time T NO_i read from the SN diagram G (see FIG. 4). Calculate the cumulative damage degree DT of.

次いで、ステップS150では、ベアリング44の累積被害度Dが破損時期(D=1)に近い所定の破損閾値(例えば、0.9等)に達したか否かを判定する。累積被害度Dが破損閾値に達した場合(Yes)、本制御はステップS160の処理に進む。一方、累積被害度Dが破損閾値に達していない場合(No)、本制御はステップS100の処理に戻される。 Next, in step S150, it is determined whether or not the cumulative damage degree DT of the bearing 44 has reached a predetermined breakage threshold value (for example, 0.9 or the like) close to the breakage time ( DT = 1). When the cumulative damage degree DT reaches the damage threshold value (Yes), this control proceeds to the process of step S160. On the other hand, when the cumulative damage degree DT has not reached the damage threshold value (No), this control is returned to the process of step S100.

ステップS160では、運転室内の表示器200にターボチャージャ40のベアリング44の交換が必要な旨又は、ベアリング44が破損に至る可能性がある旨を表示させる警告を実行し、その後、本制御は終了する。 In step S160, a warning is executed to indicate to the display 200 in the driver's cab that the bearing 44 of the turbocharger 40 needs to be replaced or that the bearing 44 may be damaged, and then this control ends. To do.

以上詳述した本実施形態によれば、ターボ軸43のターボ回転数NRと、ベアリング44に供給される潤滑油が不足しているか、或は潤滑油が供給されていない無給油状態でターボ軸43が回転する無給油回転時間tNOとに基づいて、ベアリング44の累積被害度Dを効果的に推定すると共に、累積被害度Dが所定の破損閾値に達すると、警告を適宜に行うように構成されている。これにより、ベアリング44の寿命やベアリング44の交換時期を、ベアリング44が破損に至るよりも前に効果的に把握できるようになり、ターボチャージャ40の故障発生を未然に防止することが可能になる。また、ベアリング44の寿命を事前に把握できることで、車両のメンテナンス等を適切なタイミングで行えるようになり、車両の運行管理の向上を図ることも可能になる。 According to the embodiment described above, the turbo and the turbo rotational speed NR T turbo shaft 43, without lubrication state or lubricating oil supplied to the bearing 44 is insufficient, or the lubricating oil is not supplied axis 43 is based on the oil-free rotation time t NO rotating, together effectively estimate the cumulative damage of D T of the bearing 44, the cumulative damage of D T reaches a predetermined damage threshold, a warning appropriately It is configured to do. As a result, the life of the bearing 44 and the replacement time of the bearing 44 can be effectively grasped before the bearing 44 is damaged, and it is possible to prevent the turbocharger 40 from failing. .. Further, by grasping the life of the bearing 44 in advance, it becomes possible to perform maintenance of the vehicle at an appropriate timing, and it is possible to improve the operation management of the vehicle.

[その他]
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変形して実施することが可能である。
[Other]
It should be noted that the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present disclosure.

例えば、上記実施形態の適用は、ターボチャージャ40のベアリング44に限定されず、オイルポンプ53から潤滑油が供給される軸受部であれば、例えば、動弁機構11のカムシャフトを軸支するベアリング等、他の軸受部に適用することも可能である。 For example, the application of the above embodiment is not limited to the bearing 44 of the turbocharger 40, and if it is a bearing portion to which lubricating oil is supplied from the oil pump 53, for example, a bearing that pivotally supports the camshaft of the valve operating mechanism 11. It is also possible to apply it to other bearings.

また、上記実施形態の適用は、エンジン10の始動時に限定されず、軸受部の潤滑油が不足するか、或は、潤滑油の供給が途絶える無給油状態であれば、始動時以外の他の運転状態を含めるように構成してもよい。 Further, the application of the above embodiment is not limited to the start of the engine 10, and if the lubricating oil of the bearing portion is insufficient or the supply of the lubricating oil is interrupted in a non-lubricated state, other than the start time. It may be configured to include operating conditions.

10 エンジン
40 ターボチャージャ
41 タービン(回転体)
42 コンプレッサ(回転体)
43 ターボ軸(回転体)
44 ベアリング(軸受部)
50 潤滑油供給装置
51 オイルパン
52 オイルストレーナ
53 オイルポンプ(ポンプ)
55 オイルフィルタ
60 オイルギャラリ
70,71,72 配管類
90 エンジン回転数センサ
91 アクセル開度センサ
92 ブースト圧センサ
93 ターボ回転数センサ
94 油状態量取得センサ
95 吸入空気流量センサ
100 制御装置
110 ターボ回転数取得部
120 無給油回転時間取得部
130 累積被害度推定演算部
140 警告処理部
10 Engine 40 Turbocharger 41 Turbine (rotating body)
42 Compressor (rotating body)
43 Turbo shaft (rotating body)
44 Bearing (bearing part)
50 Lubricating oil supply device 51 Oil pan 52 Oil strainer 53 Oil pump (pump)
55 Oil filter 60 Oil gallery 70,71,72 Piping 90 Engine speed sensor 91 Accelerator opening sensor 92 Boost pressure sensor 93 Turbo speed sensor 94 Oil condition acquisition sensor 95 Intake air flow sensor 100 Control device 110 Turbo speed Acquisition unit 120 Oil-free rotation time acquisition unit 130 Cumulative damage estimation calculation unit 140 Warning processing unit

Claims (5)

潤滑油が供給される軸受部の累積被害度を推定する推定装置であって、
前記軸受部に軸支される回転体の回転数を取得する回転数取得部と、
前記軸受部に供給される潤滑油が不足しているか、或は潤滑油が供給されていない無給油状態で、前記回転体が回転する無給油回転時間を取得する無給油回転時間取得部と、
取得される前記回転数と前記無給油回転時間とに基づいて、前記軸受部の累積被害度を推定演算する累積被害度推定演算部と、を備える
ことを特徴とする推定装置。
It is an estimation device that estimates the cumulative damage level of the bearing part to which lubricating oil is supplied.
A rotation speed acquisition unit that acquires the rotation speed of a rotating body pivotally supported by the bearing unit, and a rotation speed acquisition unit.
A non-lubricated rotation time acquisition unit that acquires a non-lubricated rotation time for rotating the rotating body in a non-lubricated state in which the lubricating oil supplied to the bearing portion is insufficient or no lubricating oil is supplied.
An estimation device including a cumulative damage degree estimation calculation unit that estimates and calculates the cumulative damage degree of the bearing portion based on the acquired rotation speed and the oil-free rotation time.
推定される前記累積被害度が、前記軸受部の破損の可能性を示す所定の閾値に達すると警告を行う警告処理部をさらに備える
請求項1に記載の推定装置。
The estimation device according to claim 1, further comprising a warning processing unit that warns when the estimated cumulative damage degree reaches a predetermined threshold value indicating the possibility of damage to the bearing portion.
前記潤滑油は、エンジンの動力で駆動するポンプにより供給され、
前記軸受部は、前記エンジンの排気により駆動して吸気を圧送するターボチャージャの回転軸を軸支するベアリングであり、
前記回転数取得部は、前記回転軸の回転数を取得し、
前記無給油回転時間取得部は、前記エンジンの始動から前記ベアリングに潤滑油が供給されるまでの時間を前記無給油回転時間として取得する
請求項1又は2に記載の推定装置。
The lubricating oil is supplied by a pump driven by the power of the engine.
The bearing portion is a bearing that pivotally supports the rotation shaft of the turbocharger that is driven by the exhaust of the engine and pumps the intake air.
The rotation speed acquisition unit acquires the rotation speed of the rotation shaft and obtains the rotation speed.
The estimation device according to claim 1 or 2, wherein the non-lubricating rotation time acquisition unit acquires the time from the start of the engine until the lubricating oil is supplied to the bearing as the non-lubricating rotation time.
潤滑油が供給される軸受部の累積被害度を推定する推定方法であって、
前記軸受部に軸支される回転体の回転数を取得すると共に、前記軸受部に供給される潤滑油が不足しているか、或は潤滑油が供給されていない無給油状態で、前記回転体が回転する無給油回転時間を取得し、取得される前記回転数と前記無給油回転時間とに基づいて、前記軸受部の累積被害度を推定演算する
ことを特徴とする推定方法。
This is an estimation method for estimating the cumulative damage level of bearings to which lubricating oil is supplied.
The number of rotations of the rotating body pivotally supported by the bearing portion is acquired, and the rotating body is in a non-lubricated state in which the lubricating oil supplied to the bearing portion is insufficient or the lubricating oil is not supplied. An estimation method characterized in that the cumulative damage degree of the bearing portion is estimated and calculated based on the acquired rotation speed and the oil-free rotation time.
エンジンのコンピュータを、
潤滑油が供給される軸受部に軸支される回転体の回転数を取得する回転数取得部、
前記軸受部に供給される潤滑油が不足しているか、或は潤滑油が供給されていない無給油状態で、前記回転体が回転する無給油回転時間を取得する無給油回転時間取得部、
取得される前記回転数と前記無給油回転時間とに基づいて、前記軸受部の累積被害度を推定する累積被害度推定演算部、として機能させる
ことを特徴とする推定プログラム。
Engine computer,
Rotation speed acquisition unit, which acquires the rotation speed of the rotating body pivotally supported by the bearing unit to which the lubricating oil is supplied.
A non-lubricated rotation time acquisition unit that acquires a non-lubricated rotation time for rotating the rotating body in a non-lubricated state in which the lubricating oil supplied to the bearing portion is insufficient or no lubricating oil is supplied.
An estimation program characterized in that it functions as a cumulative damage degree estimation calculation unit that estimates the cumulative damage degree of the bearing portion based on the acquired rotation speed and the oil-free rotation time.
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