JP3681033B2 - エンジン並びに熱源を有する機械の寿命予測装置 - Google Patents
エンジン並びに熱源を有する機械の寿命予測装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械などのエンジンの稼働時に値が変化するエンジン回転数などの稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づきエンジンの寿命を予測するエンジンの寿命予測装置に関する。また、本発明は、エンジンなどの熱源を有する機械の稼働時に、値が変化するエンジン回転数などの稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づき、当該機械の寿命を予測するエンジンの寿命予測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
建設機械の点検、整備のサービスを行う上で、そのエンジンのオーバーホールの時期を正確に予測することは、きわめて重要である。
【０００３】
これは、オーバーホールの時期を正確に予測することができれば、適切な時期に施されるメンテナンスによりエンジンの大破などの重大な事故を未然に防止することができるからである。また、オーバーホールの時期を正確に予測することができれば、計画的な整備が可能となる。つまり、配車計画などの生産計画を正確に立てることができたり、オーバーホールに必要な部品を必要な時期に準備することができたり、整備員の管理が容易になったりするなどの利点が得られる。
【０００４】
しかしながら、建設機械は、その使用環境、個々のユーザの操作いかんによって、そのエンジンの稼働状況は大きく異なり、同一の機種の同一の型式のエンジンであっても、オーバーホールが必要となる時期は、大きく異なる。一義的にエンジンのオーバーホール時期を定めることはできない。
【０００５】
したがって、個々の建設機械、個々のエンジンそれぞれについて、そのオーバーホール時期、つまりエンジンの寿命を正確に予測することが要請される。
【０００６】
エンジンの寿命は、エンジンにそれまでに加えられた被害量、つまりエンジンにかかる負荷の累積に応じて定まると考えられる。
【０００７】
しかしながら、このエンジンに加えられた被害量を数値化することは、実際には困難であり、従来は、エンジンに加えられた被害量を、その時々のエンジンの稼働状況から間接的に数値化せんとする試みがなされていた。
【０００８】
すなわち、従来にあっては、サービスツールによって定期的にエンジンの稼働状況を記録し、これと、予め設定された限界値とを比較することでオーバーホール時期であると判断していた。たとえば、バルブクリアランスを実際に計測し、この計測値と、ショップマニュアルで指示されている限界値とを比較し、計測値が限界値を超えた時点で、オーバーホール時期であると判断するようにしていた。また、エンジンの音を聞き分け、異音が出ていれば、オーバーホールの時期であると判断するようにしていた。
【０００９】
しかし、こうしたその時々のエンジンの稼働状況は、それまでにエンジンに加えられた被害量を必ずしも正確に示すものではなく、また、オーバーホール時期に達したかどうかの判断も整備員の熟練、経験に依存する部分が大きい。このため、オーバーホールの時期の予測は必ずしも正確になされているとは言い難い。
【００１０】
また、こうしたその時々のエンジンの稼働状況だけではなく、エンジンのデータ（例えばエンジンの馬力）を、長い期間収集し、その経時的な変化から、オーバーホール時期を判断するという試みもなされている。
【００１１】
しかし、エンジンに実際に加えられた被害量を、こうした時系列的なデータから数値化して、エンジンの寿命を判断することは難しい。つまり、エンジンが一定の負荷で連続して運転されていれば（たとえば、常に定格点で運転されていれば）、被害量は時間に比例して増加するものとして被害量を比較的容易に予測することはできるものの、エンジンの負荷が時間の経過に伴って変動する場合に、その被害量を数値化することは困難である。このため、オーバーホール時期に達したかどうかの判断はいきおい整備員の熟練、経験に依存することになっていた。
【００１２】
このように、従来のオーバーホール時期の予測方法は、エンジンに実際に加えられた被害量を数値化して判断するものではなく、また、その判断は、整備員の熟練度によって異なることがあるので、正確さに欠けるものであった。
【００１３】
このため、オーバーホールが必要な時期に適切なオーバーホールができずに、エンジンが大破するなどの重大な事故が発生するなどの問題が招来する虞があった。
【００１４】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、エンジンに加えられた被害量を正確に数値化することによって、エンジンの寿命を、熟練を要することなく、自動的かつ正確に予測できるようにすることを第１の解決課題とするものである。
【００１５】
さて、また、エンジンの寿命は、上述した負荷の累積のみならず、熱にさらされる時間によっても、定まると考えられる。
【００１６】
この場合、エンジンに加えられる被害の態様には、二種類あり、ひとつは、エンジンが高温度にさらされることによる強度低下である。これを「高温疲労」という。もう一つの被害は、温度の上昇、下降の繰り返しによる熱劣化である。これを「熱疲労」という。
【００１７】
しかし、こうした熱によりエンジンに加えられる被害量を数値化することは、上述した負荷の累積によりエンジンに加えられる被害量を数値化することと同様に困難であった。
【００１８】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、エンジン等の熱源を有する機械（エンジン自体そのもの、あるいはエンジンで発生する熱によって影響を受けるパワートレインなど）に加えられた被害量を、正確に数値化することによって、熱源を有する機械の寿命を、熟練を要することなく、自動的かつ正確に予測できるようにすることを第２の解決課題とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段および効果】
第１発明から第１６発明は、第１の解決課題を解決するための発明である。
【００２０】
この発明の第１発明では、エンジンの稼働時に値が変化する稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づきエンジンの寿命を予測するエンジンの寿命予測装置において、
前記エンジンにかかる負荷を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータを選択し、この一の稼働パラメータの値または二以上の稼働パラメータの値の組み合わせを、複数の各レベルに分割することにより、前記エンジンにかかる負荷の大きさの分布を示す１次元または２次元以上の負荷マップを設定する負荷マップ設定手段（４）と、
前記稼働パラメータの値を検出する稼働パラメータ検出手段（２、３）と、
前記稼働パラメータ検出手段によって前記稼働パラメータを一定時間が経過するまで検出することにより、前記負荷マップの各レベル毎に、当該レベルに属する稼働パラメータの値が検出されている時間を積算する時間積算手段（７、８）と、
前記負荷マップの各レベル毎に、当該レベルの負荷の大きさに応じた重みを設定する重み設定手段（５）と、
前記時間積算手段で積算された積算時間に対して、前記重み付け設定手段で設定された重みに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた積算時間を、前記負荷マップの各レベル毎に求め、これら負荷マップの各レベル毎の重み付けされた積算時間に基づき、前記一定時間が経過するまでの間に前記エンジンに加えられた実際の被害量を演算する被害量演算手段（９）と、
前記エンジンを予め稼働させることにより、前記被害量の大きさと寿命の長さとの対応関係を、予め設定しておく対応関係設定手段（６）と、
前記被害量演算手段で演算された実際の被害量に対応する寿命を、前記対応関係設定手段で予め設定された対応関係から求め、この求められた寿命を、前記エンジンの予測寿命として出力する寿命予測手段（１０）と
を具えるようにしている。
【００２１】
第１発明の構成によれば、図３に示すように、エンジンにかかる負荷を示す稼働パラメータとしてエンジン回転数Ｎeとガバナのラック位置（燃料噴射量）Ｖが選択され、この稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの組み合わせが、複数の各レベルＢ1、Ｂ2、…Ｂ16に分割される。こうしてエンジンにかかる負荷の大きさの分布を示す２次元の負荷マップＢが設定される。
【００２２】
そして、これら稼働パラメータＮe、Ｖの値が検出される。
【００２３】
そして、図４に示すように、これら稼働パラメータＮe、Ｖが一定時間τが経過するまで検出され、負荷マップＢの各レベルＢ1、Ｂ2…Ｂ16毎に、当該レベルＢi（ｉ＝１〜１６）に属する稼働パラメータの値が検出されている時間αiが積算される。
【００２４】
また、図５に示すように、負荷マップＢの各レベルＢ1、Ｂ2、…Ｂ16毎に、当該レベルＢiの負荷の大きさに応じた重みｋiが設定される。
【００２５】
そして、上記積算された積算時間αiに対して、上記設定された重みｋiに応じた重み付けαi・ｋiを行うことにより、重み付けされた積算時間αi・ｋiが、負荷マップＢの各レベルＢ1、Ｂ2…Ｂ16毎に求められ、これら負荷マップＢの各レベルＢi毎の重み付けされた積算時間αi・ｋiに基づき、一定時間τが経過するまでの間にエンジンに加えられた実際の被害量δ＝Σαi・ｋiが演算される。
【００２６】
一方、図６に示すように、エンジンが予め稼働されることにより、被害量の大きさδと寿命の長さＨとの対応関係Ｌ2が、予め設定しておかれる。
【００２７】
そこで、上記演算された実際の被害量δ1に対応する寿命Ｈ1が、上記予め設定された対応関係Ｌ2から求められ、この求められた寿命Ｈ1が、エンジンの予測寿命として出力される。
【００２８】
このように、エンジンに加えられた被害量δ1が正確に数値化されて、エンジンの寿命Ｈ1が、熟練を要することなく、自動的かつ正確に予測される。
【００２９】
また、第２発明では、上記第１発明において、エンジンにかかる負荷を示す二つの稼働パラメータを、エンジンの回転数Ｎeと、エンジンのトルクあるいは馬力としている。そして、エンジンの回転数Ｎeと、エンジンのトルクあるいは馬力との２次元の負荷マップを設定するようにしている。
【００３０】
また、第３発明では、上記第１発明において、図７に示すように、稼働パラメータＮe、Ｖの値を、所定間隔Δｔ毎に検出するようにしている。そして、負荷マップＢの各レベルＢ1、Ｂ2…Ｂ16毎に、当該レベルＢiに属する稼働パラメータＮe、Ｖの値が検出された回数ｎiを一定時間τ（合計検出回数Ｎ回）経過するまでカウントすることにより、図３に示すように、負荷マップＢの各レベルＢ1、Ｂ2…Ｂ16毎に、当該レベルＢiに属する稼働パラメータの値Ｎe、Ｖが検出されている時間αi＝（ｎi/Ｎ）・１００を積算するようにしている。
【００３１】
また、第４発明では、上記第１発明において、積算時間αiが、一定時間τ
が経過する毎に、リセットされ、一定時間τが経過する毎に、エンジンの寿命が予測し直される。
【００３２】
さて、エンジンの摺動部分の摩耗は、エンジン負荷の変化、エンジン回転数の変化が大きい程促進される。このため、エンジンに実際に加えられた被害量は、エンジン負荷の変動量、エンジン回転数の変動量に応じて異なる。
【００３３】
第５発明〜第１０発明は、こうしたエンジン負荷の変動量、エンジン回転数の変動量の大きさの違いが、エンジン全体およびエンジンを構成する部品の寿命に大きく影響を与えることに着目してなされたものである。
【００３４】
そこで、この発明の第５発明では、エンジンの稼働時に値が変化する稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づきエンジンの寿命を予測するエンジンの寿命予測装置において、
前記エンジンにかかる負荷またはエンジンの回転数を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータを選択し、この選択した稼働パラメータの値を、所定間隔毎に検出する稼働パラメータ検出手段（２、３）と、
前記稼働パラメータ検出手段で所定間隔毎に検出される稼働パラメータの値に基づいて、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量を演算する変動量演算手段（２８）と、
前記単位時間当たりの稼働パラメータの変動量の大きさの分布を示す変動量マップを設定する変動量マップ設定手段（２５）と、
前記変動量マップの各変動量の大きさ毎に、当該大きさの変動量が演算される頻度を、一定時間が経過するまで計測する頻度計測手段（２９、３０）と、
前記変動量マップの各変動量の大きさ毎に、重みを設定する重み設定手段（２６）と、
前記頻度計測手段で計測された頻度に対して、前記重み付け設定手段で設定された重みに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた頻度を、前記変動量マップの各変動量の大きさ毎に求め、これら変動量マップの各変動量の大きさ毎の重み付けされた頻度に基づき、前記一定時間が経過するまでの間に前記エンジンに加えられた実際の被害量を演算する被害量演算手段（３４）と、
前記エンジンを予め稼働させることにより、前記被害量の大きさと寿命の長さとの対応関係を、予め設定しておく対応関係設定手段（２）と、
前記被害量演算手段で演算された実際の被害量に対応する寿命を、前記対応関係設定手段で予め設定された対応関係から求め、この求められた寿命を、前記エンジンの予測寿命として出力する寿命予測手段（３１）と
を具えるようにしている。
【００３５】
第５発明の構成によれば、エンジンにかかる負荷およびエンジンの回転数を示す稼働パラメータとしてエンジン回転数Ｎeとガバナのラック位置（燃料噴射量）Ｖが選択され、図７に示すように、これら稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの値が、所定間隔Δｔ毎に検出される。
【００３６】
そして、図１０に示すように、順次検出される稼働パラメータの値に基づき、単位時間当たりの稼働パラメータＮeの変動量が演算される。
【００３７】
そして、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量ΔＮejの大きさの分布を示す変動量マップＨＳが設定される。
【００３８】
そして、図１３に示すように、変動量マップＨＳの各変動量ΔＮejの大きさΔＮe1、ΔＮe2、ΔＮe3、ΔＮe4毎に、当該大きさの変動量ΔＮej（ｊ＝１〜４）が演算される頻度αjが、一定時間τが経過するまで計測される。
【００３９】
一方、図２１に示すように、変動量マップＨＳの各変動量ΔＮejの大きさΔＮe1、ΔＮe2、ΔＮe3、ΔＮe4毎に、重みｋ1、ｋ2、ｋ3、ｋ4が設定される。
【００４０】
そして、上記計測された頻度αjに対して、上記設定された重みｋjに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた頻度ｋj・αjが、変動量マップＨＳの各変動量の大きさΔＮej毎に求められ、これら第２のマップＨＳの各変動量の大きさΔＮej毎の重み付けされた頻度ｋj・αjに基づき、一定時間τが経過するまでの間にエンジンに加えられた実際の被害量γf＝Σｋj・αjが演算される。
【００４１】
一方、エンジンが予め稼働されることにより、被害量の大きさγt＝Σｋj・βjと寿命の長さＬtとの対応関係が、予め設定しておかれる。
【００４２】
そして、上記演算された実際の被害量γfに対応する寿命Ｌfが、上記予め設定されたγtとＬtの対応関係から求められ（Ｌf＝（γt/γf）・Ｌt）、この求められた寿命Ｌfが、エンジンの予測寿命として出力される。
【００４３】
また、この発明の第６発明では、エンジンの稼働時に値が変化する稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づきエンジンの寿命を予測するエンジンの寿命予測装置において、
前記エンジンにかかる負荷またはエンジンの回転数を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータを選択し、この一の稼働パラメータの値または二以上の稼働パラメータの値の組み合わせを、複数の各レベルに分割することにより、前記エンジンにかかる負荷の大きさまたは回転数の大きさの分布を示す１次元または２次元以上の第１のマップを設定する第１のマップ設定手段（２４）と、
前記稼働パラメータの値を、所定間隔毎に検出する稼働パラメータ検出手段（２、３）と、
前記稼働パラメータ検出手段で所定間隔毎に検出される稼働パラメータの値が、前記第１のマップのいずれのレベルに属しているかを、前記所定間隔毎に判定する判定手段（２７）と、
前記判定手段で順次判定されるレベルに基づき、単位時間当たりに変動した両レベル間の変動幅を、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量として演算する変動量演算手段（２８）と、
前記単位時間当たりの稼働パラメータの変動量の大きさの分布を示す第２のマップを設定する第２のマップ設定手段（２５）と、
前記第２のマップの各変動量の大きさ毎に、当該大きさの変動量が演算される頻度を、一定時間が経過するまで計測する頻度計測手段（２９、３０）と、
前記第２のマップの各変動量の大きさ毎に、重みを設定する重み設定手段（２６）と、
前記頻度計測手段で計測された頻度に対して、前記重み付け設定手段で設定された重みに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた頻度を、前記第２のマップの各変動量の大きさ毎に求め、これら第２のマップの各変動量の大きさ毎の重み付けされた頻度に基づき、前記一定時間が経過するまでの間に前記エンジンに加えられた実際の被害量を演算する被害量演算手段（３４）と、
前記エンジンを予め稼働させることにより、前記被害量の大きさと寿命の長さとの対応関係を、予め設定しておく対応関係設定手段（２６）と、
前記被害量演算手段で演算された実際の被害量に対応する寿命を、前記対応関係設定手段で予め設定された対応関係から求め、この求められた寿命を、前記エンジンの予測寿命として出力する寿命予測手段（３１）と
を具えるようにしている。
【００４４】
第６発明の構成によれば、図１０に示すように、エンジンにかかる負荷およびエンジンの回転数を示す稼働パラメータとしてエンジン回転数Ｎeとガバナのラック位置（燃料噴射量）Ｖが選択され、この稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの組み合わせが、複数の各レベルＢ1、Ｂ2、…Ｂ16に分割される。こうしてエンジンにかかる負荷の大きさおよびエンジン回転数の大きさの分布を示す２次元の第１のマップＢが設定される。
【００４５】
そして、図７に示すように、これら稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの値が、所定間隔Δｔ毎に検出される。
【００４６】
そして、所定間隔Δｔ毎に検出される稼働パラメータの値Ｎe、Ｖが、第１のマップＢのいずれのレベルＢi（ｉ＝１〜１６）に属しているかが、所定間隔Δｔ毎に判定される。
【００４７】
そして、図１０に示すように、順次判定されるレベルＢ7、Ｂ8に基づき、単位時間当たりに変動した両レベルＢ7、Ｂ8間の変動幅ΔＮe1が、単位時間当たりの稼働パラメータＮeの変動量ΔＮeとして演算される。
【００４８】
そして、図１１に示すように、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量ΔＮejの大きさの分布を示す第２のマップＨＳが設定される。
【００４９】
そして、図１３に示すように、第２のマップＨＳの各変動量ΔＮejの大きさΔＮe1、ΔＮe2、ΔＮe3、ΔＮe4毎に、当該大きさの変動量ΔＮej（ｊ＝１〜４）が演算される頻度αjが、一定時間τが経過するまで計測される。
【００５０】
一方、図２１に示すように、第２のマップＨＳの各変動量ΔＮejの大きさΔＮe1、ΔＮe2、ΔＮe3、ΔＮe4毎に、重みｋ1、ｋ2、ｋ3、ｋ4が設定される。
【００５１】
そして、上記計測された頻度αjに対して、上記設定された重みｋjに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた頻度ｋj・αjが、第２のマップＨＳの各変動量の大きさΔＮej毎に求められ、これら第２のマップＨＳの各変動量の大きさΔＮej毎の重み付けされた頻度ｋj・αjに基づき、一定時間τが経過するまでの間にエンジンに加えられた実際の被害量γf＝Σｋj・αjが演算される。
【００５２】
一方、エンジンが予め稼働されることにより、被害量の大きさγt＝Σｋj・βjと寿命の長さＬtとの対応関係が、予め設定しておかれる。
【００５３】
そして、上記演算された実際の被害量γfに対応する寿命Ｌfが、上記予め設定されたγtとＬtの対応関係から求められ（Ｌf＝（γt/γf）・Ｌt）、この求められた寿命Ｌfが、エンジンの予測寿命として出力される。
【００５４】
第７発明では、第５発明において、選択される稼働パラメータを、エンジンの回転数ＮeまたはエンジンのトルクＴあるいは馬力ＰＳであるとしている。
【００５５】
また、第８発明では、上記第６発明において、第１のマップＢは、エンジンの回転数Ｎeと、エンジンのトルクＴあるいは馬力ＰＳとの２次元のマップであるとされ、第２のマップＨＳは、エンジンの回転数Ｎeの変動量の１次元のマップまたはエンジントルクＴあるいはエンジン馬力ＰＳの変動量の１次元のマップであるとされる。
【００５６】
また、第９発明では、上記第５発明または第６発明において、図１４に示すように、エンジンを構成する部品の種類に応じた特定の検出範囲（Ｂ15、Ｂ16）が、所定間隔Δｔ毎に検出される稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの検出対象範囲から、除外され、エンジンを構成する部品の種類毎に、寿命が予測される。
【００５７】
また、第９発明では、上記第６発明において、エンジンを構成する部品の種類に応じた特定のレベルＢ15、Ｂ16が、所定間隔Δｔ毎に検出される稼働パラメータの値Ｎe、Ｖが、第１のマップＢのいずれのレベルＢi（ｉ＝１〜１６）に属しているかどうかの判定対象から除外され、エンジンを構成する部品の種類毎に、寿命が予測される。
【００５８】
また、第１０発明では、上記第５発明または第６発明において、エンジンを構成する部品の種類に応じて、重みｋjの大きさが変更され、エンジンを構成する部品の種類毎に、寿命が予測される。
【００５９】
また、第１１発明では、上記第５発明または第６発明において、頻度αjが、一定時間τが経過する毎に、リセットされ、一定時間τが経過する毎に、エンジンの寿命が予測し直される。
【００６０】
また、本発明の第１２発明では、エンジンの稼働時に値が変化する稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づきエンジンの寿命を予測するエンジンの寿命予測装置において、
前記エンジンにかかる負荷およびエンジンの回転数を示す二以上の稼働パラメータを選択し、この二以上の稼働パラメータの値の組み合わせを、複数の各レベルに分割することにより、前記エンジンにかかる負荷の大きさおよび回転数の大きさの分布を示す２次元以上の第１のマップを設定する第１のマップ設定手段（２４）と、
前記稼働パラメータの値を、所定間隔毎に検出する稼働パラメータ検出手段（２、３）と、
前記稼働パラメータ検出手段で所定間隔毎に検出される稼働パラメータの値が、前記第１のマップのいずれのレベルに属しているかを、前記所定間隔毎に判定する判定手段（２７）と、
前記判定手段で順次判定されるレベルに基づき、単位時間当たりに変動した両レベル間の変動軌跡を、演算する変動軌跡演算手段（３３）と、
前記単位時間当たりの両レベル間の変動軌跡の種類の分布を示す第２のマップを設定する第２のマップ設定手段（２５）と、
前記第２のマップの各変動軌跡の種類毎に、当該種類の変動軌跡が演算される頻度を、一定時間が経過するまで計測する頻度計測手段（２９、３０）と、
前記第２のマップの各変動軌跡の種類毎に、重みを設定する重み設定手段（２６）と、
前記頻度計測手段で計測された頻度に対して、前記重み付け設定手段で設定された重みに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた頻度を、前記第２のマップの各変動軌跡の種類毎に求め、これら第２のマップの各変動軌跡の種類毎の重み付けされた頻度に基づき、前記一定時間が経過するまでの間に前記エンジンに加えられた実際の被害量を演算する被害量演算手段（３４）と、
前記エンジンを予め稼働させることにより、前記被害量の大きさと寿命の長さとの対応関係を、予め設定しておく対応関係設定手段（２６）と、
前記被害量演算手段で演算された実際の被害量に対応する寿命を、前記対応関係設定手段で予め設定された対応関係から求め、この求められた寿命を、前記エンジンの予測寿命として出力する寿命予測手段（３１）と
を具えるようにしている。
【００６１】
第１２発明の構成によれば、図１７に示すように、エンジンにかかる負荷およびエンジンの回転数を示す稼働パラメータとしてエンジン回転数Ｎeとガバナのラック位置（燃料噴射量）Ｖが選択され、この稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの組み合わせが、複数の各レベルＢ1、Ｂ2、Ｂ3、Ｂ4に分割される。こうしてエンジンにかかる負荷の大きさおよびエンジン回転数の大きさの分布を示す２次元の第１のマップＢが設定される。
【００６２】
そして、図７に示すように、これら稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの値が、所定間隔Δｔ毎に検出される。
【００６３】
そして、所定間隔Δｔ毎に検出される稼働パラメータの値Ｎe、Ｖが、第１のマップＢのいずれのレベルＢi（ｉ＝１〜４）に属しているかが、所定間隔Δｔ毎に判定される。
【００６４】
そして、図１７に示すように、順次判定されるレベルＢ3、Ｂ1に基づき、単位時間当たりに変動した両レベル間の変動軌跡Ｂ3→Ｂ1（軌跡Ｈ）が、演算される。
【００６５】
そして、図１８に示すように、単位時間当たりの両レベル間の変動軌跡の種類Ｍj（Ｍ1（Ｂ1→Ｂ2）、Ｍ2（Ｂ1→Ｂ3）…）の分布を示す第２のマップＨＳが設定される。
【００６６】
そして、変動軌跡の種類Ｍ1（Ｂ1→Ｂ2）、Ｍ2（Ｂ1→Ｂ3）…毎に、当該種類の変動軌跡Ｍj（ｊ＝１〜１２）が演算される頻度αjが、一定時間τが経過するまで計測される。
【００６７】
一方、図２１に示すように、第２のマップＨＳの各変動軌跡の種類Ｍj毎に、重みｋjが設定される。
【００６８】
そして、上記計測された頻度αjに対して、上記設定された重みｋjに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた頻度ｋj・αjが、第２のマップＨＳの各変動軌跡の種類Ｍj毎に求められ、これら第２のマップＨＳの各変動軌跡の種類Ｍj毎の重み付けされた頻度ｋj・αjに基づき、一定時間τが経過するまでの間にエンジンに加えられた実際の被害量γf＝Σｋj・αjが演算される。
【００６９】
一方、エンジンが予め稼働されることにより、被害量の大きさγt＝Σｋj・βjと寿命の長さＬtとの対応関係が、予め設定しておかれる。
【００７０】
そして、上記演算された実際の被害量γfに対応する寿命Ｌfが、上記予め設定されたγtとＬtの対応関係から求められ（Ｌf＝（γt/γf）・Ｌt）、この求められた寿命Ｌfが、エンジンの予測寿命として出力される。
【００７１】
第１３発明、第１４発明、第１５発明、第１６発明は、上記第８発明、第９発明、第１０発明、第１１発明にそれぞれ対応するものである。
【００７２】
第１７発明から第３５発明は、第２の解決課題を解決するための発明である。
【００７３】
第１７発明から第２３発明では、上記第１発明から第４発明と同様にして、高温疲労に起因した被害量を求めることで、機械の寿命が予測される。
【００７４】
第２４発明から第３５発明では、上記第５発明から第１１発明と同様にして、熱疲労に起因した被害量を求めることで、機械の寿命が予測される。
【００７５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係るエンジン並びに熱源を有する機械の寿命予測装置の実施の形態について説明する。
【００７６】
本実施形態では、建設機械に搭載されるディーゼルエンジンのオーバーホール時期、つまり寿命を予測する場合を想定している。なお、本実施形態では、建設機械のディーゼルエンジンを想定しているが、各種機械に搭載されるエンジンに適用可能であり、コントロールラックをもたないガソリンエンジンなど、任意のエンジンに適用可能である。
【００７７】
まず、エンジンにかかる負荷の累積を、被害量として数値化することで、正確にエンジンの寿命を予測する実施形態について説明する。
【００７８】
これを実現する寿命予測装置は、図１に示す機能ブロック図のごとく構成されている。
【００７９】
すなわち、油圧ショベルなどの建設機械にあっては、この建設機械を駆動制御するために、エンジンの馬力ＰＳ（エンジン出力）、エンジン回転数Ｎe、トルクＴ、燃料噴射ポンプのガバナのコントロールラック位置Ｖ（以下、ラック位置Ｖという）、各作業機にかかる荷重、各作業機の油圧シリンダのストローク量、油圧駆動回路における油圧、エンジンのブローバイ圧など、建設機械の稼働時において、その値が逐次変化する各種稼働パラメータの値が、建設機械の各部に適宜に配設されたセンサによって検出される。
【００８０】
これらセンサは、建設機械を駆動制御する際に、制御用のフィードバック信号を得るために通常設けられているセンサ（例えばエンジン回転数センサ）であれば、寿命予測装置を構築するためだけに新たにセンサを配設することなく、既存のセンサをそのまま使用することができる。
【００８１】
本実施形態では、これら稼働パラメータの中から、エンジンの寿命の予測に必要なエンジンにかかる負荷を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータが選択される。本実施形態では、エンジンにかかる負荷を示す稼働パラメータとしてエンジン回転数Ｎeとラック位置（燃料噴射量）Ｖが選択される。
【００８２】
ラック位置は、エンジンのシリンダ内に噴射される燃料噴射量と同等であり、エンジンのトルクＴの代用となる。
【００８３】
燃料噴射量、エンジントルクを示す稼働パラメータであれば、ラック位置Ｖの代わりに、他の稼働パラメータを用いてもよい。また、ラック位置Ｖの代わりに、エンジンの馬力ＰＳを用いてもよい。
【００８４】
本実施形態では、図１に示すように、エンジン回転数Ｎe（r.p.m）を検出するエンジン回転数センサ２およびラック位置Ｖを電圧値として検出するラック位置センサ３の検出信号が、ＣＰＵを中心として構成されているエンジン寿命予測用のコントローラ１に入力され、このコントローラで後述する処理が実行されて、その処理結果である予測寿命がオペレータに視認できる位置に配設された表示部１１に表示される。また、建設機械内部のコントローラと建設機械外部のパーソナルコンピュータとを所定の通信手段にて接続して、コントローラの処理結果を外部の所定箇所で視認できるようにしてもよい。
【００８５】
図２は、上記コントローラ１で実行される処理の手順を示すフローチャートである。以下、図１のコントローラ１の各部で実行される内容について、このフローチャートおよび図３〜図７のグラフを併せ参照して説明する。
【００８６】
まず、図３に示すように、エンジン回転数Ｎeを横軸とし、ラック位置Ｖを縦軸として、これら稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの組み合わせが、複数の各領域（各ブロック）Ｂ1、Ｂ2、…Ｂ16に分割される。つまり、エンジン回転数Ｎeは、４段階のレベルＮe1、Ｎe2、Ｎe3、Ｎe4に分割されるとともに、ラック位置Ｖは、４段階のレベルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4に分割され、これらＮe1、Ｎe2、Ｎe3、Ｎe4とＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4との組合せによって、１６の領域Ｂ1〜Ｂ16が定まる。
【００８７】
こうしてエンジンにかかる負荷の大きさの分布を示す２次元の負荷マップＢが設定される。なお、負荷マップＢの分割数は、説明の便宜のために、１６分割した場合を想定しているが、１６分割よりも細かく分割する実施も可能であり、また、１６分割よりも粗く分割する実施も可能である。
【００８８】
Ｌ1は、エンジンのトルク特性を示しており、ＰHは定格点を示している。稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの組み合わせが、この定格点ＰHが属する領域Ｂ7に属しているときに、エンジンには最も大きい負荷がかかっている状態となっている。
【００８９】
そこで、図５に示すように、負荷マップＢの各領域Ｂ1、Ｂ2、…Ｂ16毎に、当該領域Ｂi（ｉ＝１〜１６）の負荷の大きさに応じた重みｋiが設定される。
【００９０】
つまり、定格点ＰHが属する高負荷の領域Ｂ7には、最大の重みｋ7が設定され、低負荷の領域、たとえば領域Ｂ13には、最小の重みｋ13が設定される。
【００９１】
以上のような負荷マップＢの設定は、コントローラ１の負荷マップ設定部４で実行され、重みｋiの設定は、重み設定部５で実行される（ステップ１０１）。
【００９２】
つぎに、エンジン稼働中の稼働パラメータの値Ｎe、Ｖを収集するにあたって、実際にエンジンが稼働しているか否かが判断される。
すなわち、エンジン回転数センサ２の出力に基づきエンジンが回転中であるか否かが判断される（ステップ１０２）。
【００９３】
エンジンが回転中であると判断された場合には、以下のステップ１０３〜１０８の処理が実行される。
【００９４】
つぎに、エンジンの稼働中に、稼働パラメータＮe、Ｖの値が、所定間隔Δｔ毎、たとえば１０mmsec毎に検出される（ステップ１０３）。
【００９５】
つぎに、この稼働パラメータＮe、Ｖの検出値に基づき、負荷マップＢの各領域Ｂ1、Ｂ2…Ｂ16毎に、当該領域Ｂiに属する稼働パラメータＮe、Ｖの値が検出された回数ｎiが、一定時間τ、たとえば２時間が経過するまでカウントされる。ここで、一定時間τ（２時間）の間の合計の検出回数はＮ回（７２万回）
であるとする。
【００９６】
すなわち、図７のグラフは、時間ｔの経過に伴ってエンジン回転数Ｎeが変化するエンジン回転数変化曲線Ｌ3を示しており、その所定間隔Δｔ毎の値Ｎeはエンジン回転数センサ２によって検出される。
【００９７】
そして、所定間隔Δｔ毎に、センサ２の検出値Ｎeが、４段階のレベルＮe1、Ｎe2、Ｎe3、Ｎe4のうちのいずれのレベルに属しているかが判断される。
【００９８】
同様にして、所定間隔Δｔ毎に、ラック位置センサ３の検出値Ｖが、４段階のレベルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4のうちのいずれのレベルに属しているかが判断される。
【００９９】
こうして、所定間隔Δｔ毎に、エンジン回転数のレベルＮe1、Ｎe2、Ｎe3、Ｎe4のいずれであるか、ラック位置のレベルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4のいずれであるかが特定されるので、所定間隔Δｔ毎に、領域Ｂ1〜Ｂ16のいずれであるかが特定される。こうして、所定間隔Δｔ毎に、稼働パラメータＮe、Ｖが属している領域Ｂiが特定されると、その領域Ｂiの検出頻度ｎiが順次＋１インクリメントされていく。たとえば、時刻ｔ3で、エンジン回転数のレベルがＮe1であり、ラック位置のレベルがＶ1であったとすれば、領域Ｂ13の検出頻度ｎ13に＋１が加算される。
【０１００】
このようにして、図３に示すように、各領域Ｂi毎に検出頻度ｎiがカウントされていき、一定時間τに達するまで検出頻度ｎiが積算されていく（ステップ１０４）。
【０１０１】
すなわち、カウント開始から一定時間τ（例えば２時間）が経過したか否かが判断され（ステップ１０５）、上記一定時間τが経過していなければ、エンジンが回転中である限り、検出頻度ｎiをカウントして積算していく上記処理を繰り返し行う（ステップ１０２〜１０４）。一方、上記一定時間τが経過すると、一たび検出頻度ｎiをカウントする処理を終了させる。
【０１０２】
上記頻度ｎiのカウントは、頻度カウント部７で実行される。
【０１０３】
つぎに、頻度換算部８では、図４に示すように、一定時間τが経過するまでの検出頻度ｎiを、全検出回数Ｎで割ることにより、検出頻度ｎiを％換算する処理が実行される。
【０１０４】
こうして求められる％換算された頻度αi＝（ｎi/Ｎ）・１００（％）は、一定時間τのうちで、領域Ｂiに属していた時間の占める割合を表している。
【０１０５】
たとえば、領域Ｂ7の％換算された頻度α7が３０％であったとすれば、一定時間τ（２時間）のうちの３０％の時間（０．６時間）は、この領域Ｂ7に属する稼働パラメータＮe、Ｖが検出されていた、ということを表している。
【０１０６】
このように、検出頻度ｎiを％換算しているのは、メモリの容量を小さくするためである。メモリの記憶容量に余裕があれば、％換算された頻度αiの代わりに、検出頻度ｎiをそのまま以降の演算で使用してもよい。また、要は、各領域Ｂi毎に、検出された時間を求めることができればよいので、各領域Ｂi毎の検出時間（ｎi/Ｎ）・τを、以降の演算でαiの代わりに使用してもよい（ステップ１０６）。
【０１０７】
つぎに、平均負荷率演算部９では、上記％換算された検出頻度αiに対して、重み設定部５で設定された重みｋiに応じた重み付けαi・ｋiを行うことにより、一定時間τが経過するまでの間にエンジンに加えられた実際の被害量（主としてエンジンに加わる機械的疲労）を表す指標となる平均負荷率、
を演算する処理が実行される。
【０１０８】
上記（１）式に示されるように、平均負荷率δは、負荷マップＢのうちで、負荷の大きい領域Ｂiで稼働された時間が長い程、大きい値を示す（ステップ１０７）。
【０１０９】
一方、エンジンの開発時において、予め耐久テストおよびテスト後の部品検査が行われ、図６に示すように、被害量の大きさδとエンジンの平均寿命の長さＨとの対応関係Ｌ2が、予め設定しておかれる。
【０１１０】
すなわち、所定の耐久テストが行われた時間Ｈ0に、１００％の負荷率δ0を対応づける。そして、この負荷率δ0に所定の余裕度Δδを上乗せして、Ｄ点をプロットする。そして、耐久テスト後の部品摩耗や損傷具合の検査から、経験的に、一般的な稼働条件の下での負荷率δL、一般的な稼働条件の下での寿命ＨLが求められ、これに対応する点Ｅがプロットされる。
【０１１１】
そして、Ｄ点、Ｅ点を結ぶ曲線として、被害量の大きさδとエンジンの平均寿命の長さＨとの対応関係Ｌ2が求められる。この平均寿命曲線Ｌ2は、全てのエンジンについての平均的なものであり、実際には、個々のエンジンの製造時のばらつきなどによって幅をもっている。また、この平均寿命曲線Ｌ2は、エンジンの型式、エンジンを構成する部品の種類毎に、異なる曲線を描く。
【０１１２】
上記平均寿命曲線Ｌ2は、寿命曲線設定部６に予め設定されている。
【０１１３】
そこで、上記（１）式によって実際の被害量δが値δ1として演算されたものとすると、寿命演算部１０では、この被害量δ1に対応する寿命Ｈ1が、上記予め設定された対応関係Ｌ2から求められ、この求められた寿命Ｈ1が、エンジンの予測寿命として、表示部１１に出力される。また、被害量がδ2であれば、これに対応する予測寿命Ｈ2が表示部１１に出力される。
【０１１４】
このように、エンジンに加えられた被害量δ1、δ2が正確に数値化されて、エンジンの寿命Ｈ1、Ｈ2が、熟練を要することなく、自動的かつ正確に予測される（ステップ１０８）。
【０１１５】
以後、頻度カウント部７のカウント結果ｎiが零にリセットされた上で（ステップ１０９）、以後同様のステップ１０２〜１０８の処理が繰り返し実行される。つまり、一定時間τが経過する毎に、エンジンの寿命Ｈが予測し直され、エンジンの稼働条件が変化した場合でもエンジンの寿命Ｈの予測結果が正確に補正されることになる。
【０１１６】
いま、一定時間τ毎に求められる被害量δk（ｋ＝１、２…）とし、これに対応して予測寿命Ｈkが求められるものとすると、残存寿命ＨLfは、現在の稼働累計時間（稼働サービスメータの計時値）をＳＭＲとして、下記（２）式により求められる。
【０１１７】
ＨLf＝Ｈk−ＳＭＲ …（２）
なお、本実施形態では、エンジン全体の寿命を予測する場合を想定しているが、エンジンを構成する部品の種類毎に、寿命を予測してもよい。
【０１１８】
この場合は、エンジンを構成する部品の種類毎に、図６に示す寿命曲線を予め求めておけばよい。また、エンジンを構成する部品の種類毎に、図５に示す負荷の大きさに応じた重みｋiの値を異ならせるようにしてもよい。
【０１１９】
また、本実施形態では、負荷マップＢとして２次元のマップを想定しているが、
１次元のマップ、あるいは３次元以上のマップを用いてもよい。たとえば、エンジンのトルクＴの大きさの分布を示す１次元のマップを負荷マップとして使用することも可能である。
【０１２０】
上述した実施形態では、負荷の値そのものからエンジンに加えられた被害量を求めるようにしているが、つぎに、負荷の変動量を考慮してエンジンに加えられた被害量を求める実施形態について説明する。
【０１２１】
本実施形態では、エンジンの稼働中に値が変化する稼働パラメータの中から、エンジンの寿命の予測に必要なエンジンにかかる負荷またはエンジンの回転数を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータが選択される。本実施形態では、稼働パラメータとしてエンジン回転数Ｎeとラック位置（燃料噴射量）Ｖの２つの稼働パラメータが選択される。
【０１２２】
ラック位置は、エンジンのシリンダ内に噴射される燃料噴射量と同等であり、エンジンのトルクＴの代用となる。
【０１２３】
燃料噴射量あるいはエンジントルクを示す稼働パラメータであれば、ラック位置Ｖの代わりに、他の稼働パラメータを用いてもよい。また、エンジンのトルクＴを示す稼働パラメータの代わりに、エンジンの馬力ＰＳを示す稼働パラメータを用いてもよい。
【０１２４】
また、２つの稼働パラメータを用いるのではなくて、エンジン回転数Ｎe、ラック位置Ｖのいずれかを用いるようにしてもよい。
【０１２５】
本実施形態では、図８（ａ）に示すように、エンジン回転数Ｎe（r.p.m）を検出するエンジン回転数センサ２およびラック位置Ｖを電圧値として検出するラック位置センサ３の検出信号が、ＣＰＵを中心として構成されているエンジン寿命予測用のコントローラ２１に入力され、このコントローラで後述する処理が実行されて、その処理結果である予測寿命がオペレータに視認できる位置に配設された表示部３２に表示される。また、建設機械内部のコントローラと建設機械外部のパーソナルコンピュータとを所定の通信手段にて接続して、コントローラの処理結果を外部の所定箇所で視認できるようにしてもよい。
【０１２６】
図９は、上記コントローラ２１で実行される処理の手順を示すフローチャートである。以下、図８（ａ）のコントローラ２１の各部で実行される内容について、このフローチャートおよび図１０〜図１６、図２１、図２２のグラフを併せ参照して説明する。
【０１２７】
まず、図１０に示すように、エンジン回転数Ｎeを横軸とし、ラック位置Ｖを縦軸として、これら稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの組み合わせが、複数の各領域（各ブロック）Ｂ1、Ｂ2、…Ｂ16に分割される。つまり、エンジン回転数Ｎeは、４段階のレベルＮe1、Ｎe2、Ｎe3、Ｎe4に分割されるとともに、ラック位置Ｖは、４段階のレベルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4に分割され、これらＮe1、Ｎe2、Ｎe3、Ｎe4とＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4との組合せによって、１６の領域Ｂ1〜Ｂ16が定まる。
【０１２８】
ここで、エンジン回転数Ｎeの単位変動幅としてΔＮeが設定され、ラック位置Ｖの変動幅としてΔＶが設定される。この単位変動幅は、領域Ｂiの縦、横の大きさに対応している。
【０１２９】
たとえば、エンジンの稼働状態が、軌跡Ｃに示すように領域Ｂ7から領域Ｂ8に、横方向に領域１個分だけ変動したものとすると、エンジン回転数Ｎeは、単位変動幅ΔＮeだけ変動したものとされる（ラック位置の変動はなし）。また、エンジンの稼働状態が、軌跡Ｄに示すように、領域Ｂ14から領域Ｂ8に、横方向に領域３個分、縦方向に領域３個分だけ変動したものとすると、エンジン回転数Ｎeは、単位変動幅ΔＮeの３倍の３ΔＮeだけ変動し、ラック位置Ｖは、単位変動幅ΔＶの３倍の３ΔＶだけ変動したものとされる。
【０１３０】
こうして２次元の第１のマップＢが設定される。なお、第１のマップＢの分割数は、説明の便宜のために、１６分割した場合を想定しているが、１６分割よりも細かく分割する実施も可能であり、また、１６分割よりも粗く分割する実施も可能である。
【０１３１】
Ｌ1は、エンジンのトルク特性を示しており、ＰHは定格点を示している。稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの組み合わせが、この定格点ＰHが属する領域Ｂ7に属しているときに、エンジンには最も大きい負荷がかかっている状態となっている。
【０１３２】
また、図１１に示すように、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量ΔＮejの大きさの分布を示す第２のマップＨＳが設定される。
【０１３３】
すなわち、この第２のマップＨＳの横軸には、エンジン回転数の変動量ΔＮej（ｊ＝１、２、３、４）の大きさΔＮe1（単位変動幅ΔＮe）、ΔＮe2（単位変動幅ΔＮeの２倍の２ΔＮe）、ΔＮe3（単位変動幅ΔＮeの３倍の３ΔＮe）、ΔＮe4（単位変動幅ΔＮeの４倍の４ΔＮe）が、プロットされている。
【０１３４】
なお、本実施形態では、第２のマップＨＳとして、エンジン回転数の変動量ΔＮejの大きさの分布を設定しているが、この代わりに、図１２に示すように、ラック位置の変動量ΔＶjの大きさの分布を設定してよい。また、エンジン回転数の変動量ΔＮejの大きさの分布のマップおよびラック位置の変動量ΔＶjの分布の大きさの分布の両方を設定してもよい。
【０１３５】
以上のような第１のマップＢは、コントローラ１の第１マップ設定部２４で実行され、第２のマップＨＳの設定は、コントローラ１の第２マップ設定部２５で実行される（ステップ２０１）。
【０１３６】
つぎに、エンジン稼働中の稼働パラメータの値Ｎe、Ｖを収集するにあたって、実際にエンジンが稼働しているか否かが判断される。
すなわち、エンジン回転数センサ２の出力に基づきエンジンが回転中であるか否かが判断される（ステップ２０２）。
【０１３７】
エンジンが回転中であると判断された場合には、以下のステップ２０３〜２１０の処理が実行される。
【０１３８】
つぎに、エンジンの稼働中に、稼働パラメータＮe、Ｖの値が、所定間隔Δｔ毎、たとえば１０mmsec毎に検出される（ステップ２０３）。
【０１３９】
つぎに、こうして所定間隔Δｔ毎に検出される稼働パラメータの値Ｎe、Ｖが、第１のマップＢのいずれの領域Ｂiに属しているかが、所定間隔Δｔ毎に判定される。
【０１４０】
すなわち、図７のグラフは、前述したように、時間ｔの経過に伴ってエンジン回転数Ｎeが変化するエンジン回転数変化曲線Ｌ3を示しており、その所定間隔Δｔ毎の値Ｎeはエンジン回転数センサ２によって検出される。
【０１４１】
そして、所定間隔Δｔ毎に、センサ２の検出値Ｎeが、４段階のレベルＮe1、Ｎe2、Ｎe3、Ｎe4のうちのいずれのレベルに属しているかが判断される。
【０１４２】
同様にして、所定間隔Δｔ毎に、ラック位置センサ３の検出値Ｖが、４段階のレベルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4のうちのいずれのレベルに属しているかが判断される。
【０１４３】
こうして、所定間隔Δｔ毎に、エンジン回転数のレベルＮe1、Ｎe2、Ｎe3、Ｎe4のいずれであるか、ラック位置のレベルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4のいずれであるかが特定されるので、所定間隔Δｔ毎に、領域Ｂ1〜Ｂ16のいずれであるかが特定され、第１のマップＢのいずれの領域Ｂiのいずれに属しているかが判定される。こうした判定処理は、コントローラ２１の判定部２７で実行される（ステップ２０４）。
【０１４４】
つぎに、コントローラ２１の変動量演算部２８では、判定部２７で順次判定される領域に基づき、単位時間当たりに変動した両領域間の変動幅ΔＮe、２ΔＮe、３ΔＮe、４ΔＮeが、単位時間当たりの稼働パラメータＮeの変動量として演算される。単位時間としては、たとえば、上記所定間隔（サンプリング間隔）Δｔに設定される。
【０１４５】
たとえば、図１０の軌跡Ｃに示すように、単位時間Δｔの間に、領域Ｂ7から領域Ｂ8に、エンジン回転数Ｎeが単位変動幅ΔＮe分だけ変動したものとすると（ラック位置の変動はなし）、エンジン回転数の変動量はΔＮeと演算される。
【０１４６】
また、図１０の軌跡Ｄに示すように、単位時間Δｔの間に、領域Ｂ14から領域Ｂ8に、エンジン回転数Ｎeが単位変動幅ΔＮeの３倍の３ΔＮeだけ変動したものとすると、エンジン回転数の変動量は、３ΔＮeと演算される（ステップ２０５）。
【０１４７】
つぎに、頻度カウント部２９では、図１１に示すように、こうして変動量が演算される頻度ｎjが、第２のマップＨＳの各変動量の大きさΔＮe1、ΔＮe2、ΔＮe3、ΔＮe4毎にカウントされていき、一定時間τに達するまで積算されていく。たとえば、図７の時刻ｔ2で、エンジン回転数のレベルがＮe2であり、時刻ｔ3でエンジン回転数のレベルがＮe1であったとすれば、単位時間Δｔあたりのエンジン回転数の変動量は、単位変動幅ΔＮeであるので、第２のマップＨＳのΔＮe1の検出頻度ｎ1に＋１が加算される。
【０１４８】
一定時間τは、たとえば２時間であり、この２時間の間の合計の頻度（変動量０を演算する頻度を含む）はＮ回（７２万回）であるものとする（ステップ２０６）。
【０１４９】
そして、カウント開始から一定時間τ（例えば２時間）が経過したか否かが判断され（ステップ２０７）、上記一定時間τが経過していなければ、エンジンが回転中である限り、頻度ｎjをカウントして積算していく上記処理を繰り返し行う（ステップ２０２〜２０６）。一方、上記一定時間τが経過すると、一たび頻度ｎjをカウントする処理を終了させる。
【０１５０】
上記頻度ｎjのカウントは、頻度カウント部２９で実行される。
【０１５１】
図１１に示す第２のマップＨＳは、稼働パラメータＮe、Ｖを所定間隔Δｔ毎にサンプリングして得られた全データを、公知のレインフロー法を用いて正規化する処理を施すことによって作成することができる。
【０１５２】
上述した本実施形態では、第１のマップＢを設定し、所定間隔Δｔ毎に順次検出される稼働パラメータＮeが、第１のマップＢの領域Ｂiの中心値（あるいは代表値）Ｎe1、Ｎe2、Ｎe3、Ｎe4のいずれかの値をとるものとして、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量ΔＮejを求めるようにしているが、所定間隔Δｔ毎に順次検出される稼働パラメータの値Ｎeを、マップＢの領域Ｂiの中心値（あるいは代表値）に変換することなく、サンプリングデータＮeを、そのままレインフロー法により正規化して、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量ΔＮejを求め、第２のマップＨＳを作成してもよい。
【０１５３】
なお、本実施形態では、第２のマップＨＳの変動量の大きさを、第１のマップＢの領域Ｂiの幅に応じた単位変動幅ΔＮeの整数倍に設定しているが、これに限定されることなく、第２のマップＨＳの変動量の大きさは、任意の大きさに設定することができる。
【０１５４】
また、稼働パラメータＮe、Ｖを所定間隔Δｔ毎にサンプリングして得られた全データを、エンジンの馬力ＰＳ、またはトルクＴに換算し、レインフロー法により、横軸をエンジン馬力ＰＳの変動量の大きさとした第２のマップＨＳ、または横軸をエンジントルクＴの変動量の大きさとした第２のマップＨＳを作成するようにしてもよい。
【０１５５】
こうして作成される稼働パラメータの変動量の大きさ毎の頻度を示す第２のマップＨＳは、エンジンの運転の仕方の傾向を表す。
【０１５６】
たとえば、エンジン回転数の変動量の大きさ毎の頻度を示す第２のマップと、エンジン馬力の変動量の大きさ毎の頻度を示す第２のマップを作成することにより、これら第２のマップから「馬力の変動は小さいが回転変動の大きい運転である」とか、「回転変動は小さいが馬力の変動は大きい運転である」といったエンジンの運転の仕方の特徴を容易に把握することができる。
【０１５７】
つぎに、頻度換算部３０では、図１３に示すように、一定時間τが経過するまでの頻度ｎjを、全頻度Ｎで割ることにより、頻度ｎjを％換算する処理が実行される。
【０１５８】
こうして求められる％換算された頻度αj＝（ｎj/Ｎ）・１００（％）は、一定時間τのうちで、変動量がΔＮejであった割合を表している。
【０１５９】
たとえば、変動量ΔＮe1の％換算された頻度α1が２５％であったとすれば、一定時間τ（２時間）のうちの２５％の時間（０．５時間）は、ΔＮe1の大きさでエンジン回転数が変動していた、ということを表している。
【０１６０】
このように、頻度ｎjを％換算しているのは、メモリの容量を小さくするためである。メモリの記憶容量に余裕があれば、％換算された頻度αjの代わりに、検出頻度ｎjをそのまま以降の演算で使用してもよい（ステップ２０８）。
【０１６１】
つぎに、劣化係数演算部３４では、上記％換算された頻度αjに対して、寿命データ設定部２６で設定された重みｋjに応じた重み付けαj・ｋjを行うことにより、一定時間τが経過するまでの間にエンジンに加えられた実際の被害量（主としてエンジンの摩耗）を表す指標となる劣化係数、
を演算する処理が実行される。
【０１６２】
すなわち、図２１の斜線部分は、エンジンの開発時において、予め耐久テストを行うことによって得られた図１３の第２のマップＨＳに対応するマップである。エンジンを耐久テストの条件の下で稼働させることにより、エンジン回転数の変動量の大きさΔＮejの％換算された頻度βjが求められる。そして、エンジン回転数の変動量の大きさΔＮej毎に、エンジンの摩耗度合いに応じた重みｋjが設定される。この重みｋjは、耐久テスト時に、経験的に設定される。
あるいは、上記頻度βi、重みｋiの理論的な値を計算することによって寿命データ設定部２６に設定しておいてもよい。
【０１６３】
したがって、耐久テストの条件の下での劣化係数γtは、上記（３）式と同様にして、下記（４）式によって求められ、設定されておかれる。
上記（３）式に示されるように、劣化係数γfは、重みｋiの大きい（摩耗の大きい）変動量ΔＮeiで、エンジン回転数が変化されている時間が長い程、大きい値を示す。
【０１６４】
また、耐久テストの条件の下でのエンジンの平均寿命Ｌtについても予め設定されておかれる。この耐久テストの条件の下でのエンジンの平均寿命Ｌtは経験的に推定される（ステップ２０９）。
【０１６５】
そこで、寿命演算部３１では、これら予め設定された耐久テストの条件化での劣化係数γtと、この劣化係数γtに対応する平均寿命Ｌtとの対応関係に基づき、下記（５）式にしたがい、実際のエンジン稼働時の平均寿命Ｌfが推定演算される。
【０１６６】
Ｌf＝（γt/γf）・Ｌt …（５）
そして、この求められた寿命Ｌfが、エンジンの予測寿命として、表示部３２に出力される。
【０１６７】
このように、エンジンに加えられた被害量を示す指標である劣化係数γfが正確に数値化されて、エンジンの寿命Ｌfが、熟練を要することなく、自動的かつ正確に予測される（ステップ２１０）。
【０１６８】
以後、頻度カウント部２９のカウント結果ｎjが零にリセットされた上で（ステップ２１１）、以後同様のステップ２０２〜２１０の処理が繰り返し実行される。つまり、一定時間τが経過する毎に、エンジンの寿命Ｌfが予測し直される。
【０１６９】
なお、つぎの演算式により、逐次、残存寿命ΔＬを求めるようにしてもよい。
【０１７０】
ΔＬ＝（Ｌf1−ＳＭＲ）・（γf1/γf2） …（６）
ここで、
γf1：当初の劣化係数
Ｌf1：当初の予測寿命
ＳＭＲ：上記γf1、Ｌf1を求めた時点から経過したサービスメータ時間
γf2：上記ＳＭＲ時間だけ経過した時点で求められた劣化係数
である。これらの関係を図２２に示す。
【０１７１】
上記（６）式によれば、当初予測寿命を求めた後でエンジンの稼働状態（稼働条件）が変化した場合に、その時点からの残存寿命ΔＬを容易に求めることができる。
【０１７２】
なお、本実施形態では、エンジン全体の寿命を予測しているが、エンジンを構成する部品の種類毎に、寿命を予測してもよい。
【０１７３】
この場合は、エンジンを構成する部品の種類毎に、図２１に示す摩耗の大きさに応じた重みｋiの値を異ならせるようにしてもよい。大きな回転変動に弱い部品（摩耗が進行し易い部品）もあれば、大きな回転変動に強い部品（摩耗が進行しにくい部品）もあるからである。
【０１７４】
また、エンジンを構成する部品の種類毎に、耐久テストの条件化での劣化係数γt、これに対応する寿命Ｌtを設定しておいてもよい。
【０１７５】
また、本実施形態では、第１のマップＢとして２次元のマップを想定しているが、１次元のマップ、あるいは３次元以上のマップを用いてもよい。たとえば、エンジンの回転数Ｎeの大きさの分布を示す１次元のマップを第１のマップＢとして使用することも可能である。
【０１７６】
さらに以上説明した実施形態に、種々の変形を加えて実施してもよい。
【０１７７】
すなわち、エンジンを構成する部品のうち、熱負荷の影響を受ける部品、たとえばバルブ、ターボ、ピストン、マニホールドなどにあっては、第１のマップＢのうち、熱負荷の小さい領域で稼働されていたとしても、部品の寿命に影響を及ぼさない。
【０１７８】
そこで、図１４に示すように、エンジンを構成する部品の種類に応じた特定の範囲Ｅ（Ｂ15、Ｂ16）が設定され（斜線の範囲）、所定間隔Δｔ毎に検出される稼働パラメータの値Ｎe、Ｖが、この特定の検出範囲Ｅに入ったときは、その検出データは、以降の演算（ステップ２０３〜）では使用しないものとされる。このように、特定の範囲Ｅが、検出対象範囲から除外された上で、エンジンを構成する部品の種類毎に、寿命が予測される。
【０１７９】
また、エンジンを構成する部品の種類に応じた特定の領域Ｅ（Ｂ15、Ｂ16）が設定され、この特定の領域Ｅは、ステップ２０４における判定処理では使用しないものとされる。つまり、特定の領域Ｅについては、所定間隔Δｔ毎に検出される稼働パラメータの値Ｎe、Ｖがこの第１のマップＢのいずれのレベルＢi（ｉ＝１〜１６）に属しているかどうかの判定対象から除外された上で、エンジンを構成する部品の種類毎に、寿命が予測される。
【０１８０】
たとえば、図１５の軌跡Ｇに示すように、実際には、稼働パラメータがＢ13→Ｂ14→Ｂ15→Ｂ16→Ｂ12と変化したとしても、斜線にて示す領域Ｂ15、Ｂ16は通過していないものとみなされ、稼働パラメータは、Ｂ13→Ｂ14→Ｂ12と変化したものとみなして、変動量ΔＮejあるいはΔＶjが計算され、第２のマップＨＳが作成される。
【０１８１】
また、本実施形態では、サンプリング時間Δｔ毎に稼働パラメータの値の属する第１のマップＢの領域Ｂiが変化したならば、一義的に、稼働パラメータが変動したものと判断しているが、同じ領域に滞在している時間が短い場合には、この領域を通過していないものとみなしてもよい。
【０１８２】
たとえば、図１５の軌跡Ｆに示すように、実際には、稼働パラメータがＢ13→Ｂ10→Ｂ6→Ｂ7→Ｂ8と変化したとしても、サンプリング時間Δｔ毎にみれば、図１６に示すように変化していれば、２Δｔ以上滞在している領域（Ｂ13、Ｂ7、Ｂ8）については通過し、Δｔ以下しか滞在していない斜線にて示す領域（Ｂ10、Ｂ6）については通過していないものとみなすことができる。つまり、稼働パラメータは、Ｂ13→Ｂ7→Ｂ8と変化したものとみなして、変動量ΔＮejあるいはΔＶjが計算され、第２のマップＨＳが作成される。
【０１８３】
上述した実施形態では、第２のマップとして、変動量のマップを設定して、各変動量毎に頻度を求めるようにしているが、第２のマップとして、変動軌跡のマップを設定して、各変動軌跡毎に頻度を求めるような実施も可能である。
【０１８４】
図８（ｂ）は、この実施形態の装置構成のブロック図を示している。
【０１８５】
図８（ａ）と異なるのは、変動量演算部２８の代わりに、変動軌跡演算部３３を設けた点である。
【０１８６】
以下、図９のフローチャートを参照して、この実施形態における処理を説明する。なお、図８（ａ）の実施形態と共通する説明は適宜省略する。
【０１８７】
すなわち、まず、図１７に示すように、エンジン回転数Ｎeを横軸とし、ラック位置Ｖを縦軸として、これら稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの組み合わせが、複数の各領域（各ブロック）Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3、Ｂ4に分割され、第１のマップＢが設定される。なお、分割数は、任意である。
【０１８８】
ここで、エンジンの稼働状態の軌跡をＨ（Ｂ3→Ｂ1）、Ｉ（Ｂ3→Ｂ2）、Ｊ（Ｂ3→Ｂ4）として例示するように、ある領域から他の領域に変動する変動軌跡の種類は、１２とおりとなる。
【０１８９】
また、図１８に示すように、変動軌跡の種類Ｍj（ｊ＝１〜１２）の分布を示す第２のマップＨＳが設定される。
【０１９０】
すなわち、この第２のマップＨＳの横軸には、変動軌跡の種類Ｍj、つまりＭ1（Ｂ1→Ｂ2）、Ｍ2（Ｂ1→Ｂ3）、Ｍ3（Ｂ1→Ｂ4）、Ｍ4（Ｂ2→Ｂ1）…がプロットされる。
【０１９１】
以上のような第１のマップＢは、コントローラ２１の第１マップ設定部２４で実行され、第２のマップＨＳの設定は、コントローラ２１の第２マップ設定部２５で実行される（ステップ２０１）。
【０１９２】
つぎに、エンジン稼働中の稼働パラメータの値Ｎe、Ｖを収集するにあたって、実際にエンジンが稼働しているか否かが判断される。
すなわち、エンジン回転数センサ２の出力に基づきエンジンが回転中であるか否かが判断される（ステップ２０２）。
【０１９３】
エンジンが回転中であると判断された場合には、以下のステップ１０３〜１０８の処理が実行される。
【０１９４】
つぎに、エンジンの稼働中に、稼働パラメータＮe、Ｖの値が、所定間隔Δｔ毎、たとえば１０mmsec毎に検出される（ステップ２０３）。
【０１９５】
つぎに、こうして所定間隔Δｔ毎に検出される稼働パラメータの値Ｎe、Ｖが、第１のマップＢのいずれの領域Ｂiに属しているかが、所定間隔Δｔ毎に判定される。
【０１９６】
こうした判定処理は、コントローラ２１の判定部２７で実行される（ステップ２０４）。
【０１９７】
つぎに、コントローラ２１の変動軌跡演算部３３では、判定部２７で順次判定される領域に基づき、単位時間当たりに変動した軌跡の種類が演算される。
【０１９８】
単位時間としては、たとえば、稼働パラメータＮe、Ｖのサンプリング間隔Δｔに設定される。
【０１９９】
たとえば、単位時間Δｔの間に、領域Ｂ1から領域Ｂ2に、変動したものとすると、変動軌跡の種類はＭ1（図１８参照）と演算される（ステップ２０５）。
【０２００】
つぎに、頻度カウント部２９では、図１８に示すように、こうして単位時間Δｔ毎に演算される頻度ｎjが、第２のマップＨＳの各変動軌跡の種類Ｍj毎にカウントされていき、一定時間τに達するまで積算されていく。たとえば、単位時間Δｔの間に、領域Ｂ1から領域Ｂ2に、変動したものとすると、図１８の第２のマップの変動軌跡種類Ｍ1の頻度ｎ1に＋１が加算される。
【０２０１】
一定時間τは、たとえば２時間であり、この２時間の間の合計の頻度（変動なしを含む）はＮ回（７２万回）であるものとする（ステップ２０６）。
【０２０２】
そして、カウント開始から一定時間τ（例えば２時間）が経過したか否かが判断され（ステップ２０７）、上記一定時間τが経過していなければ、エンジンが回転中である限り、頻度ｎjをカウントして積算していく上記処理を繰り返し行う（ステップ２０２〜２０６）。一方、上記一定時間τが経過すると、一たび頻度ｎjをカウントする処理を終了させる。
【０２０３】
つぎに、頻度換算部３０では、一定時間τが経過するまでの頻度ｎjを、全頻度Ｎで割ることにより、頻度ｎjを％換算する処理が実行される。
【０２０４】
こうして求められる％換算された頻度αj＝（ｎj/Ｎ）・１００（％）は、一定時間τのうちで、変動軌跡がＭjであった割合を表している。
【０２０５】
たとえば、変動軌跡Ｍ1の％換算された頻度α1が２５％であったとすれば、一定時間τ（２時間）のうちの２５％の時間（０．５時間）は、領域Ｂ1から領域Ｂ2へと変動していた、ということを表している。
【０２０６】
このように、頻度ｎjを％換算しているのは、メモリの容量を小さくするためである。メモリの記憶容量に余裕があれば、％換算された頻度αjの代わりに、頻度ｎjをそのまま以降の演算で使用してもよい（ステップ２０８）。
【０２０７】
つぎに、劣化係数演算部３４では、上記％換算された頻度αjに対して、寿命データ設定部２６で設定された重みｋj（図２１参照）に応じた重み付けαj・ｋjを行うことにより、一定時間τが経過するまでの間にエンジンに加えられた実際の被害量（主としてエンジンの摩耗）を表す指標となる劣化係数、
を演算する処理が実行される。
【０２０８】
また、耐久テストの条件の下での劣化係数γtは、上記（３）式と同様にして、下記（４）式によって求められ、設定されておかれる。
上記（３）式に示されるように、劣化係数γfは、重みｋiの大きい（摩耗の大きい）軌跡Ｍjを通過した頻度が大きい程、大きい値を示す。
【０２０９】
また、耐久テストの条件の下でのエンジンの平均寿命Ｌtについても予め設定されておかれる。この耐久テストの条件の下でのエンジンの平均寿命Ｌtは経験的に推定される（ステップ２０９）。
【０２１０】
そこで、寿命演算部３１では、これら予め設定された耐久テストの条件化での劣化係数γtと、この劣化係数γtに対応する平均寿命Ｌtとの対応関係に基づき、下記（５）式にしたがい、実際のエンジン稼働時の平均寿命Ｌfが推定演算される。
【０２１１】
Ｌf＝（γt/γf）・Ｌt …（５）
そして、この求められた寿命Ｌfが、エンジンの予測寿命として、表示部３２に出力される。
【０２１２】
このように、エンジンに加えられた被害量を示す指標である劣化係数γfが正確に数値化されて、エンジンの寿命Ｌfが、熟練を要することなく、自動的かつ正確に予測される（ステップ２１０）。
【０２１３】
以後、頻度カウント部２９のカウント結果ｎjが零にリセットされた上で（ステップ２１１）、以後同様のステップ２０２〜２１０の処理が繰り返し実行される。つまり、一定時間τが経過する毎に、エンジンの寿命Ｌfが予測し直される。
【０２１４】
なお、以上説明した実施形態に、種々の変形を加えて実施してもよい。
【０２１５】
すなわち、エンジンを構成する部品のうち、熱負荷の影響を受ける部品、たとえばバルブ、ターボ、ピストン、マニホールドなどにあっては、第１のマップＢのうち、熱負荷の小さい領域で稼働されていたとしても、部品の寿命に影響を及ぼさない。
【０２１６】
そこで、図１４と同様にして、部品の種類（熱負荷の影響を受ける部品）に応じて、特定の領域（熱負荷の小さい領域）を設定し、この特定の領域については検出対象除外領域、判定対象除外領域とすることができる。
【０２１７】
また、本実施形態では、サンプリング時間Δｔ毎に稼働パラメータの値の属する第１のマップＢの領域Ｂiが変化したならば、一義的に、稼働パラメータが変動したものと判断して、その変動の軌跡の種類Ｍjを求めるようにしているが、同じ領域に滞在している時間が短い場合には、この領域を通過していないものとみなして、変動軌跡の種類Ｍjを求めてもよい。
【０２１８】
たとえば、図１９の軌跡Ｑに示すように、実際には、稼働パラメータがＢ3→Ｂ1→Ｂ2→Ｂ4→Ｂ2→Ｂ1と変化したとしても、サンプリング時間Δｔ毎にみれば、図２０に示すように変化していれば、２Δｔ以上滞在している領域（最初からＢ3、Ｂ2、Ｂ4、Ｂ1）については通過し、Δｔ以下しか滞在していない斜線にて示す領域（Ｂ1、Ｂ2）については通過していないものとみなすことができる。つまり、稼働パラメータは、Ｂ3→Ｂ2→Ｂ4→Ｂ1変化したものとして、変動軌跡Ｍjが計算され、第２のマップＨＳが作成される。
【０２１９】
つぎに、エンジンで発生した熱の累積を、被害量として数値化することで、正確にエンジンの寿命を予測する実施形態について説明する。
【０２２０】
まず、「高温疲労」を考慮した実施形態について説明する。これは、図１〜図７で説明した実施形態の考え方を、ほぼそのまま適用することができる。
【０２２１】
これを実現する寿命予測装置は、図２３（ａ）、（ｂ）に示す機能ブロック図のごとく構成されている。
【０２２２】
本実施形態では、エンジンの稼働中に値が変化する稼働パラメータの中から、エンジンの寿命の予測に必要なエンジンで発生した熱を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータが選択される。本実施形態では、熱を示す稼働パラメータとして、エンジンの排気の温度が選択される。
【０２２３】
排気温度は、図２３（ａ）に示すように、温度センサ４２により直接検出することもでき、また図２３（ｂ）に示すように、温度センサ４２を新たに配設することなく、エンジン制御用としてすでに装着されている既存のエンジン回転数センサ２およびラック位置センサ３を利用して、これらセンサの検出値から温度を推定演算してもよい。ラック位置は、エンジンのシリンダ内に噴射される燃料噴射量と同等であり、エンジンのトルクＴの代用となる。燃料噴射量、エンジントルクを示す稼働パラメータであれば、ラック位置Ｖの代わりに、他の稼働パラメータを用いてもよい。また、ラック位置Ｖの代わりに、エンジンの馬力ＰＳを用いてもよい。
【０２２４】
また、エンジンで発生した熱を示す稼働パラメータであれば、上記排気温度（エンジン回転数、ラック位置）以外の他の稼働パラメータを使用する実施も可能である。
【０２２５】
本実施形態では、図２３（ｂ）に示すように、エンジン回転数Ｎe（r.p.m）を検出するエンジン回転数センサ２およびラック位置Ｖを電圧値として検出するラック位置センサ３の検出信号が、ＣＰＵを中心として構成されているエンジン寿命予測用のコントローラ４１に入力され、このコントローラで後述する処理が実行されて、その処理結果である予測寿命がオペレータに視認できる位置に配設された表示部４９に表示される。また、建設機械内部のコントローラと建設機械外部のパーソナルコンピュータとを所定の通信手段にて接続して、コントローラの処理結果を外部の所定箇所で視認できるようにしてもよい。図２３（ａ）に示すコントローラ４１では、エンジンの排気温度Ｔeを検出する温度センサ４２の検出信号が入力される。
【０２２６】
図２５は、上記コントローラ４１で実行される処理の手順を示すフローチャートである。以下、図２３のコントローラ４１の各部で実行される内容について、このフローチャートおよび図２７〜図３１、図３５のグラフを併せ参照して説明する。
【０２２７】
まず、図２８に示すように、エンジン排気温度Ｔeを横軸とし、頻度ｎiを縦軸とする熱マップＴが設定される。排気温度Ｔeは、それぞれ温度幅を所定幅（１００°Ｃ）として、たとえば７段階のレベルＴe1（０〜１００°Ｃ）、Ｔe2（１０１°Ｃ〜２００°Ｃ）、…Ｔei…Ｔe7（６０１°Ｃ〜７００°Ｃ）に分割されている。
【０２２８】
こうしてエンジンで発生する熱の大きさ（排気温度の大きさ）の分布を示す１次元の熱マップＴが設定される。なお、熱マップＴの分割数は、説明の便宜のために、７分割した場合を想定しているが、７分割よりも細かく分割する実施も可能であり、また、７分割よりも粗く分割する実施も可能である。
【０２２９】
また、図３０に示すように、熱マップＴの各領域Ｔe1、Ｔe2、…Ｔe7毎に、当該領域Ｔei（ｉ＝１〜7）の熱の大きさに応じた重みｋiが設定される。
【０２３０】
たとえば、最大温度の領域Ｔe7には、最大の重みｋ7が設定され、最低温度の領域Ｔe1には、最小の重みｋ1が設定される。
【０２３１】
以上のような熱マップＴの設定は、コントローラ４１の熱マップ設定部４５ａで実行され、重みｋiの設定は、被害量重み設定部４３で実行される（ステップ３０１）。
【０２３２】
つぎに、エンジン稼働中の稼働パラメータの値Ｎe、Ｖ（またはＴe）を収集するにあたって、実際にエンジンが稼働しているか否かが判断される。
すなわち、エンジン回転数センサ２の出力に基づきエンジンが回転中であるか否かが判断される（ステップ３０２）。
【０２３３】
エンジンが回転中であると判断された場合には、以下のステップ３０３〜３０８の処理が実行される。
【０２３４】
つぎに、エンジンの稼働中に、稼働パラメータＮe、Ｖ（またはＴe）の値が、所定サンプリング間隔Δｔ毎、たとえば１０mmsec毎に検出される（ステップ３０３）。
【０２３５】
つぎに、稼働パラメータＮe、Ｖの検出値から求めた演算温度Ｔeまたは温度検出値Ｔeに基づき、熱マップＴの各領域Ｔe1、Ｔe2…Ｔe7毎に、当該領域Ｔeiに属する温度の演算回数または検出回数ｎiが、一定時間τ、たとえば２時間が経過するまでカウントされる。ここで、一定時間τ（２時間）の間の合計の検出回数はＮ回（７２万回）であるとする。
【０２３６】
ここに、エンジン排気温度は、エンジン回転数および燃料噴射量（燃料噴射ポンプのラック位置）によって定まる。
【０２３７】
図２７のグラフは、エンジン回転数Ｎe、燃料噴射量を示すラック位置Ｖと、排気温度Ｔeの関係を示している。Ｌ4はエンジンの出力（馬力）を示しており、Ｌ5は等温度線を示している。エンジンの最大馬力では、等温度線Ｌ5は、最大の温度（たとえば６５０°Ｃ以上の温度）を示しているのがわかる。
【０２３８】
図２３（ｂ）の温度換算演算部５０では、現在の検出エンジン回転数Ｎe、検出ラック位置Ｖに対応する温度が、図２７に示すグラフにしたがい求められ、推定演算温度Ｔeとして、上記サンプリング間隔Δｔ毎に出力される。
【０２３９】
また、温度センサ４２の検出温度Ｔeを直接入力する図２３（ａ）のコントローラ４１では、上記温度換算演算部５０は不要となる。
【０２４０】
こうして、所定間隔Δｔ毎に、温度Ｔeが特定されるので、所定間隔Δｔ毎に、図２８の温度領域Ｔe1〜Ｔe7のいずれであるかが特定される。こうして、所定間隔Δｔ毎に、現在の温度Ｔeが属している領域Ｔeiが特定されると、その領域Ｔeiの検出頻度ｎiが順次＋１インクリメントされていく。たとえば、ある時刻ｔで、排気温度Ｔeが１５０°Ｃであったとすれば、これに対応する領域Ｔe2の検出頻度ｎ2に＋１が加算される。
【０２４１】
ただし、すべての検出データＴeを有効なものとして、頻度ｎの中に含ませるのではなく、同じ温度領域のものが連続して検出された場合のみ（所定時間以上同じ温度であった場合のみ）、そのときの検出データＴeを有効なものとして、頻度ｎの中に含ませる実施も可能である。
【０２４２】
たとえば、図３１に示すような検出データＴeがΔｔ毎に検出されたとすれば、所定のしきい値Ｎth回（例えば１００回：１０ｓｅｃ）よりも少ない回数しか連続して検出されていないデータＴe１、Ｔe2は除外し、Ｎth回以上連続して検出されたデータＴe3については有効なものとして、これを頻度ｎ3の中に含ませるということが考えられる。
【０２４３】
このようにして、図２８に示すように、各領域Ｔei毎に検出頻度ｎiがカウントされていき、一定時間τに達するまで検出頻度ｎiが積算されていく（ステップ３０４）。
【０２４４】
すなわち、カウント開始から一定時間τ（例えば２時間）が経過したか否かが判断され（ステップ３０５）、上記一定時間τが経過していなければ、エンジンが回転中である限り、検出頻度ｎiをカウントして積算していく上記処理を繰り返し行う（ステップ３０２〜３０４）。一方、上記一定時間τが経過すると、一たび検出頻度ｎiをカウントする処理を終了させる。
【０２４５】
上記頻度ｎiのカウントは、頻度カウント部４５で実行される。
【０２４６】
つぎに、頻度換算部４６では、図２９に示すように、一定時間τが経過するまでの検出頻度ｎiを、全検出回数Ｎで割ることにより、検出頻度ｎiを％換算する処理が実行される。
【０２４７】
こうして求められる％換算された頻度αi＝（ｎi/Ｎ）・１００（％）は、一定時間τのうちで、温度領域Ｔeiに属していた時間の占める割合を表している。
【０２４８】
たとえば、領域Ｔe7の％換算された頻度α7が３０％であったとすれば、一定時間τ（２時間）のうちの３０％の時間（０．６時間）は、この領域α7に属する温度Ｔe（稼働パラメータＮe、Ｖ）が検出されていた（温度６０１°Ｃ〜７００°Ｃの範囲だった）、ということを表している。
【０２４９】
このように、検出頻度ｎiを％換算しているのは、メモリの容量を小さくするためである。メモリの記憶容量に余裕があれば、％換算された頻度αiの代わりに、検出頻度ｎiをそのまま以降の演算で使用してもよい。また、要は、各領域Ｔei毎に、検出された時間を求めることができればよいので、各領域Ｔei毎の検出時間（ｎi/Ｎ）・τを、以降の演算でαiの代わりに使用してもよい（ステップ３０６）。
【０２５０】
つぎに、被害量演算部４７では、図３０に示すように、上記％換算された検出頻度αiに対して、被害量重み設定部４３で設定された重みｋiに応じた重み付けαi・ｋiを行うことにより、一定時間τが経過するまでの間にエンジンに加えられた実際の被害量（「高温疲労」による被害量）を表す指標となる高温疲労被害量、
を演算する処理が実行される。
【０２５１】
上記（７）式に示されるように、高温疲労被害量εは、熱マップＴのうちで、熱の大きい領域Ｔei（たとえばＴe7）で稼働された時間が長い程、大きい値を示す（ステップ３０７）。
【０２５２】
一方、エンジンの開発時において、予め耐久テストおよびテスト後の部品検査が行われ、図３５に示すように、被害量の大きさεとエンジンの平均寿命の長さＨとの対応関係Ｌ2が、予め設定しておかれる。
【０２５３】
すなわち、所定の耐久テストが行われた時間Ｈ0に、１００％の高温疲労被害量ε0を対応づける。そして、この高温疲労被害量ε0に所定の余裕度Δεを上乗せして、Ｄ点をプロットする。そして、耐久テスト後の部品摩耗や損傷具合の検査から、経験的に、一般的な稼働条件の下での被害量εs、一般的な稼働条件の下での寿命Ｈsが求められ、これに対応する点Ｓがプロットされる。
【０２５４】
そして、Ｄ点、Ｓ点を結ぶ曲線として、高温疲労被害量の大きさεとエンジンの平均寿命の長さＨとの対応関係Ｌ2が求められる。この平均寿命曲線Ｌ2は、全てのエンジンについての平均的なものであり、実際には、個々のエンジンの製造時のばらつきなどによって幅をもっている。また、この平均寿命曲線Ｌ2は、エンジンの型式、エンジンを構成する部品の種類毎に、異なる曲線を描く。
【０２５５】
上記平均寿命曲線Ｌ2は、寿命曲線設定部４４に予め設定されている。
【０２５６】
そこで、上記（７）式によって実際の高温疲労被害量εが値ε1として演算されたものとすると、寿命演算部４８では、この高温疲労被害量ε1に対応する寿命Ｈ1が、上記予め設定された対応関係Ｌ2から求められ、この求められた寿命Ｈ1が、エンジンの予測寿命として、表示部４９に出力される。また、高温疲労被害量がε2であれば、これに対応する予測寿命Ｈ2が表示部４９に出力される。
【０２５７】
このように、エンジンに加えられた高温疲労被害量ε1、ε2が正確に数値化されて、エンジンの寿命Ｈ1、Ｈ2が、熟練を要することなく、自動的かつ正確に予測される（ステップ３０８）。
【０２５８】
以後、頻度カウント部４５のカウント結果ｎiが零にリセットされた上で（ステップ３０９）、以後同様のステップ３０２〜３０８の処理が繰り返し実行される。つまり、一定時間τが経過する毎に、エンジンの寿命Ｈが予測し直され、エンジンの稼働条件が変化した場合でもエンジンの寿命Ｈの予測結果が正確に補正されることになる。
【０２５９】
また、現在から寿命Ｈに至るまでの残存寿命ＨLfを、以下のようにして求め、これを表示部４９に表示出力してもよい。
【０２６０】
いま、一定時間τ毎に求められる高温疲労被害量をεk（ｋ＝１、２…）とし、これに対応して予測寿命Ｈkが求められるものとすると（図３５参照）、残存寿命ＨLfは、現在の稼働累計時間（稼働サービスメータの計時値）をＳＭＲとして、下記（８）式により求められる。
【０２６１】
ＨLf＝Ｈk−ＳＭＲ …（８）
また、つぎのような式で残存寿命Ｈを求めてもよい。
【０２６２】
ＨLf(t+τ)＝ＨLf(t)−τ（Ｈs/Ｈk） …（９）
ただし、残存寿命ＨLfの初期値はＨs（一般的な稼働条件での寿命）として、上記（９）式にしたがい、残存寿命ＨLfがτ時間経過毎に順次更新されていく。
【０２６３】
上記（９）式によれば、エンジンが一般的な稼働条件で使用されれば、現在の寿命ＨLf(t)から実際の稼働時間τを引いた分が残存寿命ＨLfとなるが、熱による被害量が大きくなれば（Ｈkが小さくなれば）、それに応じて実際の稼働時間τよりも実質的に多い時間τ（Ｈs/Ｈk）（＞τ）が、現在の寿命ＨLf(t)から引かれることになり、残存寿命ＨLfは、一般的な稼働条件の場合よりも少なくなる。
【０２６４】
なお、本実施形態では、エンジン全体の寿命を予測する場合を想定しているが、エンジンを構成する部品の種類毎に、寿命を予測してもよい。
【０２６５】
たとえば、高温疲労による被害を受ける部品としては、シリンダライナ、シリンダヘッド、バルブなどが挙げられる。これら特定の部品に限って、その寿命を予測する実施も可能である。
【０２６６】
この場合は、エンジンを構成する部品の種類毎に、図３５に示す寿命曲線を予め求めておけばよい。また、エンジンを構成する部品の種類毎に、図３０に示す熱の大きさに応じた重みｋiの値を異ならせるようにしてもよい。また、図３１で説明したように、連続していない検出データは有効でないとする処理を、特定の部品に限って行うようにしてもよい。
【０２６７】
また、本実施形態では、熱マップＴとして、温度の１次元のマップを想定しているが、２次元以上のマップを用いてもよい。たとえば、図２７に示すように、エンジン回転数Ｎe、ラック位置Ｖの大きさの分布を示す２次元のマップＢを、熱マップとし、各ブロックＢ1〜Ｂ16毎に、熱の大きさ（温度の大きさ）を対応づけておき、各ブロック毎に頻度ｎをカウントすることも可能である。
【０２６８】
なお、寿命予測の対象は、エンジン全体またはエンジンを構成する部品に限定されるわけではない。およそエンジンによって発生した熱が加わる構成要素であれば、上述した寿命予測の対象となり得る。たとえば、エンジンによる動力が伝達されるパワートレインまたはこれを構成する部品の寿命予測を行う実施も可能である。
【０２６９】
さらに、エンジンを有した機械だけに限定されるわけではない。本発明としては、熱源を有した機械であって、熱による被害を受け、その被害によって機械の寿命が左右されるものであれば、任意の機械に適用可能である。
【０２７０】
上述した実施形態では、熱（温度）の値そのものからエンジンに加えられた被害量を求めるようにしているが、つぎに、熱（温度）の変動量を考慮してエンジンに加えられた被害量を求める実施形態、つまり「熱疲労」を考慮した実施形態について説明する。これは、図８〜図２２で説明した実施形態の考え方を、ほぼそのまま適用することができる。
【０２７１】
これを実現する寿命予測装置は、図２４（ａ）、（ｂ）に示す機能ブロック図のごとく構成されている。
【０２７２】
本実施形態では、エンジンの稼働中に値が変化する稼働パラメータの中から、エンジンの寿命の予測に必要なエンジンで発生した熱を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータが選択される。本実施形態では、熱を示す稼働パラメータとして、エンジンの排気の温度が選択される。
【０２７３】
排気温度は、温度センサ４２により直接検出する場合を想定しているが、図２３（ｂ）で説明したように、温度センサ４２を新たに配設することなく、エンジン制御用としてすでに装着されている既存のエンジン回転数センサ２およびラック位置センサ３を利用して、これらセンサの検出値から温度を推定演算してもよい。
【０２７４】
また、エンジンで発生した熱を示す稼働パラメータであれば、上記排気温度（エンジン回転数、ラック位置）以外の他の稼働パラメータを使用する実施も可能である。
【０２７５】
本実施形態では、図２４（ｂ）に示すように、排気温度Ｔeを検出する温度センサ４２の検出信号が、ＣＰＵを中心として構成されているエンジン寿命予測用のコントローラ５１に入力され、このコントローラで後述する処理が実行されて、その処理結果である予測寿命がオペレータに視認できる位置に配設された表示部５９に表示される。また、建設機械内部のコントローラと建設機械外部のパーソナルコンピュータとを所定の通信手段にて接続して、コントローラの処理結果を外部の所定箇所で視認できるようにしてもよい。
【０２７６】
図２６は、上記コントローラ５１で実行される処理の手順を示すフローチャートである。以下、図２４のコントローラ５１の各部で実行される内容について、このフローチャートおよび図２８、図３１〜図３５のグラフを併せ参照して説明する。
【０２７７】
まず、図２８に示すように、エンジン排気温度Ｔeを横軸とし、頻度ｎiを縦軸とする熱マップＴが設定される。排気温度Ｔeは、それぞれ温度幅を所定幅（１００°Ｃ）として、たとえば７段階のレベルＴe1（０〜１００°Ｃ）、Ｔe2（１０１°Ｃ〜２００°Ｃ）、…Ｔei…Ｔe7（６０１°Ｃ〜７００°Ｃ）に分割されている。
【０２７８】
こうしてエンジンで発生する熱の大きさ（排気温度の大きさ）の分布を示す１次元の熱マップＴが設定される。なお、熱マップＴの分割数は、説明の便宜のために、７分割した場合を想定しているが、７分割よりも細かく分割する実施も可能であり、また、７分割よりも粗く分割する実施も可能である。
【０２７９】
以上のような熱マップＴの設定は、コントローラ５１の熱マップ設定部６０ａで実行される。
【０２８０】
ここで、温度Ｔeの単位変動幅としてΔＴeが設定される。この単位変動幅は、熱マップＴの温度領域Ｔeiの幅（１００°Ｃ）に対応している。
【０２８１】
たとえば、排気温度Ｔeが、１００°Ｃだけ変動したものとすると、温度Ｔeは、単位変動幅ΔＴeだけ変動したものとされる。
【０２８２】
そこで、図３２に示すように、単位時間当たりの熱（温度）の変動量ΔＴejの大きさの分布を示す熱変動マップΔＴが設定される。
【０２８３】
すなわち、この熱変動マップΔＴの横軸には、温度の変動量ΔＴej（ｊ＝１、２、３、４、５、６、７）の大きさΔＴe1（単位変動幅ΔＴe）、ΔＴe2（単位変動幅ΔＴeの２倍の２ΔＴe）、…、ΔＴe7（単位変動幅ΔＴeの７倍の７ΔＴe）が、プロットされている。
【０２８４】
以上のような熱変動マップΔＴの設定は、コントローラ５１の熱変動マップ設定部５５ａで実行される（ステップ４０１）。
【０２８５】
つぎに、エンジン稼働中の稼働パラメータの値Ｔeを収集するにあたって、実際にエンジンが稼働しているか否かが判断される。
すなわち、エンジン回転数センサ２の出力に基づきエンジンが回転中であるか否かが判断される（ステップ４０２）。
【０２８６】
エンジンが回転中であると判断された場合には、以下のステップ４０３〜４１０の処理が実行される。
【０２８７】
つぎに、エンジンの稼働中に、稼働パラメータＴeの値が、所定のサンプリング間隔Δｔ毎、たとえば１０mmsec毎に検出される（ステップ４０３）。
【０２８８】
つぎに、こうして所定間隔Δｔ毎に検出される稼働パラメータの値Ｔeが、熱マップＴのいずれの領域Ｔeiに属しているかが、所定間隔Δｔ毎に判定される。
【０２８９】
こうして、所定間隔Δｔ毎に、温度領域Ｔe1〜Ｔe7のいずれであるかが特定され、温度マップＴのいずれの領域Ｔeiのいずれに属しているかが判定される。こうした判定処理は、コントローラ５１の判定部６０で実行される（ステップ４０４）。
【０２９０】
つぎに、コントローラ５１の変動量演算部５４では、判定部６０で順次判定される領域に基づき、単位時間当たりに変動した両領域間の変動幅ΔＴe、２ΔＴe…７ΔＴeが、単位時間当たりの稼働パラメータＴeの変動量として演算される。単位時間としては、たとえば、上記所定間隔（サンプリング間隔）Δｔに設定される。
【０２９１】
たとえば、単位時間Δｔの間に、領域Ｔe1から領域Ｔe3に、温度Ｔeが単位変動幅ΔＴeの３倍の３ΔＴeだけ変動したものとすると、温度の変動量は、３ΔＴeと演算される（ステップ４０５）。
【０２９２】
つぎに、頻度カウント部５５では、図３２に示すように、こうして変動量が演算される頻度ｎjが、熱変動マップΔＴの各変動量の大きさΔＴe1、ΔＴe2、…、ΔＴe7毎にカウントされていき、一定時間τに達するまで積算されていく。たとえば、ある時刻ｔで、温度のレベルがＴe2であり、それからサンプリング間隔Δｔ経過した時刻ｔ＋Δｔで温度のレベルがＴe1であったとすれば、単位時間Δｔあたりの温度の変動量は、単位変動幅ΔＴeであるので、熱変動マップΔＴのΔＴe1の検出頻度ｎ1に＋１が加算される。
【０２９３】
一定時間τは、たとえば２時間であり、この２時間の間の合計の頻度（変動量０を演算する頻度を含む）はＮ回（７２万回）であるものとする（ステップ４０６）。
【０２９４】
そして、カウント開始から一定時間τ（例えば２時間）が経過したか否かが判断され（ステップ４０７）、上記一定時間τが経過していなければ、エンジンが回転中である限り、頻度ｎjをカウントして積算していく上記処理を繰り返し行う（ステップ４０２〜４０６）。一方、上記一定時間τが経過すると、一たび頻度ｎjをカウントする処理を終了させる。
【０２９５】
上記頻度ｎjのカウントは、頻度カウント部５５で実行される。
【０２９６】
さて、図３２に示す熱変動マップΔＴは、稼働パラメータＴeを所定間隔Δｔ毎にサンプリングして得られた全データを、公知のレインフロー法を用いて正規化する処理を施すことによって作成することができる。
【０２９７】
上述した本実施形態では、熱マップＴを設定し、所定間隔Δｔ毎に順次検出される稼働パラメータＮeが、熱マップＴの領域Ｔeiの中心値（あるいは代表値）の値をとるものとして、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量ΔＴejを求めるようにしているが、所定間隔Δｔ毎に順次検出される稼働パラメータの値Ｔeを、マップＴの領域Ｔeiの中心値（あるいは代表値）に変換することなく、サンプリングデータＴeを、そのままレインフロー法により正規化して、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量ΔＴejを求め、熱変動マップΔＴを作成してもよい。
【０２９８】
この場合は、図２４（ａ）に示すように、コントローラ５１において、熱マップ設定部６０ａ、判定部６０は省略でき、ステップ４０１における熱マップ設定処理およびステップ４０４における判定処理は不要となる。
【０２９９】
ただし、すべての検出データＴeを有効なものとしてレインフロー法により処理するのではなく、同じ温度領域のものが連続して検出された場合のみ（所定時間以上同じ温度であった場合のみ）、そのときの検出データＴeを有効なものとして、レインフロー法による処理の対象とする実施も可能である。
【０３００】
たとえば、図３１に示すような検出データＴeがΔｔ毎に検出されたとすれば、所定のしきい値Ｎth回（例えば１００回：１０ｓｅｃ）よりも少ない回数しか連続して検出されていないデータＴe１、Ｔe2は除外し、Ｎth回以上連続して検出されたデータＴe3については有効なものとして、これをレインフロー法による処理の対象とするデータとすることが考えられる。
【０３０１】
なお、本実施形態では、熱変動マップΔＴの単位変動量の大きさを、熱マップＴの領域Ｔeiの幅と同じ幅ΔＴe（１００°Ｃ）に設定しているが、これに限定されることなく、熱変動マップΔＴの単位変動量の大きさは、任意の大きさに設定することができる。
【０３０２】
つぎに、頻度換算部５６では、図３３に示すように、一定時間τが経過するまでの頻度ｎjを、全頻度Ｎで割ることにより、頻度ｎjを％換算する処理が実行される。
【０３０３】
こうして求められる％換算された頻度αj＝（ｎj/Ｎ）・１００（％）は、一定時間τのうちで、変動量がΔＴejであった割合を表している。
【０３０４】
たとえば、熱変動量ΔＴe1の％換算された頻度α1が２５％であったとすれば、一定時間τ（２時間）のうちの２５％の時間（０．５時間）は、ΔＴe1の大きさで温度が変動していた、ということを表している。
【０３０５】
このように、頻度ｎjを％換算しているのは、メモリの容量を小さくするためである。メモリの記憶容量に余裕があれば、％換算された頻度αjの代わりに、検出頻度ｎjをそのまま以降の演算で使用してもよい（ステップ４０８）。
【０３０６】
つぎに、被害量演算部５７では、図３４に示すように、上記％換算された頻度αjに対して、被害量重み設定部５２で設定された重みｋ´jに応じた重み付けαj・ｋ´jを行うことにより、一定時間τが経過するまでの間にエンジンに加えられた実際の被害量（「熱疲労」による被害量）を表す指標となる熱疲労被害量、
を演算する処理が実行される。
【０３０７】
上記（１０）式に示されるように、熱疲労被害量ε´は、熱変動マップΔＴのうちで、熱変動の大きい領域ΔＴej（たとえばΔＴe7）で稼働された時間が長い程、大きい値を示す（ステップ４０９）。
【０３０８】
一方、エンジンの開発時において、予め耐久テストおよびテスト後の部品検査が行われ、図３５に示すように、被害量の大きさε´とエンジンの平均寿命の長さＨとの対応関係Ｌ2が、予め設定しておかれる。
【０３０９】
すなわち、所定の耐久テストが行われた時間Ｈ0に、１００％の熱疲労被害量ε´0を対応づける。そして、この熱疲労被害量ε´0に所定の余裕度Δε´を上乗せして、Ｄ点をプロットする。そして、耐久テスト後の部品摩耗や損傷具合の検査から、経験的に、一般的な稼働条件の下での被害量ε´s、一般的な稼働条件の下での寿命Ｈsが求められ、これに対応する点Ｓがプロットされる。
【０３１０】
そして、Ｄ点、Ｓ点を結ぶ曲線として、熱疲労被害量の大きさε´とエンジンの平均寿命の長さＨとの対応関係Ｌ2が求められる。この平均寿命曲線Ｌ2は、全てのエンジンについての平均的なものであり、実際には、個々のエンジンの製造時のばらつきなどによって幅をもっている。また、この平均寿命曲線Ｌ2は、エンジンの型式、エンジンを構成する部品の種類毎に、異なる曲線を描く。
【０３１１】
上記平均寿命曲線Ｌ2は、寿命曲線設定部５３に予め設定されている。
【０３１２】
そこで、上記（１０）式によって実際の熱疲労被害量ε´が値ε´1として演算されたものとすると、寿命演算部５８では、この熱疲労被害量ε´1に対応する寿命Ｈ1が、上記予め設定された対応関係Ｌ2から求められ、この求められた寿命Ｈ1が、エンジンの予測寿命として、表示部５９に出力される。また、熱疲労被害量がε´2であれば、これに対応する予測寿命Ｈ2が表示部５９に出力される。
【０３１３】
このように、エンジンに加えられた熱疲労被害量ε´1、ε´2が正確に数値化されて、エンジンの寿命Ｈ1、Ｈ2が、熟練を要することなく、自動的かつ正確に予測される（ステップ４１０）。
【０３１４】
以後、頻度カウント部５５のカウント結果ｎjが零にリセットされた上で（ステップ４１１）、以後同様のステップ４０２〜４１０の処理が繰り返し実行される。つまり、一定時間τが経過する毎に、エンジンの寿命Ｈが予測し直され、エンジンの稼働条件が変化した場合でもエンジンの寿命Ｈの予測結果が正確に補正されることになる。
【０３１５】
なお、上述した式（８）ないしは式（１０）により、現在から寿命Ｈに至るまでの残存寿命ＨLfを求め、これを表示部５９に表示出力してもよい。
【０３１６】
なお、本実施形態では、エンジン全体の寿命を予測する場合を想定しているが、エンジンを構成する部品の種類毎に、寿命を予測してもよい。
【０３１７】
たとえば、熱疲労による被害を受ける部品としては、ピストン、ピストン回りの部品（ピストンリング等）などが挙げられる。これら特定の部品に限って、その寿命を予測する実施も可能である。
【０３１８】
この場合は、エンジンを構成する部品の種類毎に、図３５に示す寿命曲線を予め求めておけばよい。また、エンジンを構成する部品の種類毎に、図３０に示す熱変動の大きさに応じた重みｋ´jの値を異ならせるようにしてもよい。また、図３１で説明したように、連続していない検出データは有効でないとする処理を、特定の部品に限って行うようにしてもよい。
【０３１９】
また、本実施形態では、熱マップＴとして、温度の１次元のマップを想定しているが、２次元以上のマップを用いてもよい。たとえば、図２７に示すように、エンジン回転数Ｎe、ラック位置Ｖの大きさの分布を示す２次元のマップＢを、熱マップとし、各ブロックＢ1〜Ｂ16毎に、熱の大きさ（温度の大きさ）を対応づけておいてもよい。
【０３２０】
なお、寿命予測の対象は、エンジン全体またはエンジンを構成する部品に限定されるわけではない。およそエンジンによって発生した熱が加わる構成要素であれば、上述した寿命予測の対象となり得る。たとえば、エンジンによる動力が伝達されるパワートレインまたはこれを構成する部品の寿命予測を行う実施も可能である。
【０３２１】
さらに、エンジンを有した機械だけに限定されるわけではない。本発明としては、熱源を有した機械であって、熱による被害を受け、その被害によって機械の寿命が左右されるものであれば、任意の機械に適用可能である。
【０３２２】
以上説明した各実施形態によれば、エンジンなどの機械のオーバーホールの時期を正確に予測することができるようになったので、適切な時期に施されるメンテナンスによりエンジンの大破などの事故を未然に防止することができる。また、オーバーホールの時期を正確に予測することができるようになったので、計画的な整備が可能となり、配車計画などの生産計画を正確に立てることができたり、オーバーホールに必要な部品を必要な時期に準備することができたり、整備員の管理が容易になったりするなどの利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係るエンジンの寿命予測装置の実施形態の装置構成を示すブロック図である。
【図２】図２は図１の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は負荷マップの各領域に、検出頻度が対応づけられている様子を説明する図である。
【図４】図４は負荷マップの各領域に、％換算された検出頻度が対応づけられている様子を説明する図である。
【図５】図５は負荷マップの各領域に、重みが対応づけられている様子を説明する図である。
【図６】図６は平均負荷率と、エンジンの寿命との対応関係を示す図である。
【図７】図７はエンジンの回転数が時系列的に変化する様子を示す図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は本発明に係るエンジンの寿命予測装置の各実施形態の装置構成を示すブロック図である。
【図９】図９は図８の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は図８（ａ）に示す装置で使用される第１のマップを示す図である。
【図１１】図１１は図８（ａ）に示す装置で使用される第２のマップを示す図である。
【図１２】図１２は図８（ａ）に示す装置で使用される第２のマップを示す図である。
【図１３】図１３は図８（ａ）に示す装置で使用される第２のマップにおける頻度を％換算した図である。
【図１４】図１４は図８（ａ）に示す装置で使用される第１のマップにおける除外領域を示す図である。
【図１５】図１５は稼働パラメータが変動する軌跡を示す図である。
【図１６】図１６はサンプリング間隔毎に稼働パラメータの属する第１のマップの領域が変動する様子を示す図である。
【図１７】図１７は図８（ｂ）に示す装置で使用される別の第１のマップを示す図である。
【図１８】図１８は図８（ｂ）に示す装置で使用される第２のマップを示す図である。
【図１９】図１９は稼働パラメータが変動する軌跡を示す図である。
【図２０】図２０はサンプリング間隔毎に稼働パラメータの属する第１のマップの領域が変動する様子を示す図である。
【図２１】図２１は予め設定されるデータを説明する図である。
【図２２】図２２は残存寿命の演算を説明するために用いた図である。
【図２３】図２３（ａ）、（ｂ）は本発明に係る熱源を有した機械の寿命予測装置の各実施形態の装置構成を示すブロック図である。
【図２４】図２４は（ａ）、（ｂ）は本発明に係る熱源を有した機械の寿命予測装置の各実施形態の装置構成を示すブロック図である。
【図２５】図２５は図２３の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
【図２６】図２６は図２４の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
【図２７】図２７はエンジン回転数、燃料噴射量（ラック位置）と排気温度の関係を示す図である。
【図２８】図２８は熱マップの各領域に、検出頻度が対応づけられている様子を説明する図である。
【図２９】図２９は熱マップの各領域に、％換算された検出頻度が対応づけられている様子を説明する図である。
【図３０】図３０は熱マップの各領域に、重みが対応づけられている様子を説明する図である。
【図３１】図３１は検出データから有効データを取得する様子を説明する図である。
【図３２】図３２は熱変動マップの各領域に、検出頻度が対応づけられている様子を説明する図である。
【図３３】図３３は熱変動マップの各領域に、％換算された検出頻度が対応づけられている様子を説明する図である。
【図３４】図３４は熱変動マップの各領域に、重みが対応づけられている様子を説明する図である。
【図３５】図３５は熱による被害量と、機械の寿命との対応関係を示す図である。
【符号の説明】
１、２１、４１、５１ コントローラ
２ エンジン回転数センサ
３ ラック位置センサ
４２ 温度センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械などのエンジンの稼働時に値が変化するエンジン回転数などの稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づきエンジンの寿命を予測するエンジンの寿命予測装置に関する。また、本発明は、エンジンなどの熱源を有する機械の稼働時に、値が変化するエンジン回転数などの稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づき、当該機械の寿命を予測するエンジンの寿命予測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
建設機械の点検、整備のサービスを行う上で、そのエンジンのオーバーホールの時期を正確に予測することは、きわめて重要である。
【０００３】
これは、オーバーホールの時期を正確に予測することができれば、適切な時期に施されるメンテナンスによりエンジンの大破などの重大な事故を未然に防止することができるからである。また、オーバーホールの時期を正確に予測することができれば、計画的な整備が可能となる。つまり、配車計画などの生産計画を正確に立てることができたり、オーバーホールに必要な部品を必要な時期に準備することができたり、整備員の管理が容易になったりするなどの利点が得られる。
【０００４】
しかしながら、建設機械は、その使用環境、個々のユーザの操作いかんによって、そのエンジンの稼働状況は大きく異なり、同一の機種の同一の型式のエンジンであっても、オーバーホールが必要となる時期は、大きく異なる。一義的にエンジンのオーバーホール時期を定めることはできない。
【０００５】
したがって、個々の建設機械、個々のエンジンそれぞれについて、そのオーバーホール時期、つまりエンジンの寿命を正確に予測することが要請される。
【０００６】
エンジンの寿命は、エンジンにそれまでに加えられた被害量、つまりエンジンにかかる負荷の累積に応じて定まると考えられる。
【０００７】
しかしながら、このエンジンに加えられた被害量を数値化することは、実際には困難であり、従来は、エンジンに加えられた被害量を、その時々のエンジンの稼働状況から間接的に数値化せんとする試みがなされていた。
【０００８】
すなわち、従来にあっては、サービスツールによって定期的にエンジンの稼働状況を記録し、これと、予め設定された限界値とを比較することでオーバーホール時期であると判断していた。たとえば、バルブクリアランスを実際に計測し、この計測値と、ショップマニュアルで指示されている限界値とを比較し、計測値が限界値を超えた時点で、オーバーホール時期であると判断するようにしていた。また、エンジンの音を聞き分け、異音が出ていれば、オーバーホールの時期であると判断するようにしていた。
【０００９】
しかし、こうしたその時々のエンジンの稼働状況は、それまでにエンジンに加えられた被害量を必ずしも正確に示すものではなく、また、オーバーホール時期に達したかどうかの判断も整備員の熟練、経験に依存する部分が大きい。このため、オーバーホールの時期の予測は必ずしも正確になされているとは言い難い。
【００１０】
また、こうしたその時々のエンジンの稼働状況だけではなく、エンジンのデータ（例えばエンジンの馬力）を、長い期間収集し、その経時的な変化から、オーバーホール時期を判断するという試みもなされている。
【００１１】
しかし、エンジンに実際に加えられた被害量を、こうした時系列的なデータから数値化して、エンジンの寿命を判断することは難しい。つまり、エンジンが一定の負荷で連続して運転されていれば（たとえば、常に定格点で運転されていれば）、被害量は時間に比例して増加するものとして被害量を比較的容易に予測することはできるものの、エンジンの負荷が時間の経過に伴って変動する場合に、その被害量を数値化することは困難である。このため、オーバーホール時期に達したかどうかの判断はいきおい整備員の熟練、経験に依存することになっていた。
【００１２】
このように、従来のオーバーホール時期の予測方法は、エンジンに実際に加えられた被害量を数値化して判断するものではなく、また、その判断は、整備員の熟練度によって異なることがあるので、正確さに欠けるものであった。
【００１３】
このため、オーバーホールが必要な時期に適切なオーバーホールができずに、エンジンが大破するなどの重大な事故が発生するなどの問題が招来する虞があった。
【００１４】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、エンジンに加えられた被害量を正確に数値化することによって、エンジンの寿命を、熟練を要することなく、自動的かつ正確に予測できるようにすることを第１の解決課題とするものである。
【００１５】
さて、また、エンジンの寿命は、上述した負荷の累積のみならず、熱にさらされる時間によっても、定まると考えられる。
【００１６】
この場合、エンジンに加えられる被害の態様には、二種類あり、ひとつは、エンジンが高温度にさらされることによる強度低下である。これを「高温疲労」という。もう一つの被害は、温度の上昇、下降の繰り返しによる熱劣化である。これを「熱疲労」という。
【００１７】
しかし、こうした熱によりエンジンに加えられる被害量を数値化することは、上述した負荷の累積によりエンジンに加えられる被害量を数値化することと同様に困難であった。
【００１８】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、エンジン等の熱源を有する機械（エンジン自体そのもの、あるいはエンジンで発生する熱によって影響を受けるパワートレインなど）に加えられた被害量を、正確に数値化することによって、熱源を有する機械の寿命を、熟練を要することなく、自動的かつ正確に予測できるようにすることを第２の解決課題とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段および効果】
第１発明から第１６発明は、第１の解決課題を解決するための発明である。
【００２０】
この発明の第１発明では、エンジンの稼働時に値が変化する稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づきエンジンの寿命を予測するエンジンの寿命予測装置において、
前記エンジンにかかる負荷を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータを選択し、この一の稼働パラメータの値または二以上の稼働パラメータの値の組み合わせを、複数の各レベルに分割することにより、前記エンジンにかかる負荷の大きさの分布を示す１次元または２次元以上の負荷マップを設定する負荷マップ設定手段（４）と、
前記稼働パラメータの値を検出する稼働パラメータ検出手段（２、３）と、
前記稼働パラメータ検出手段によって前記稼働パラメータを一定時間が経過するまで検出することにより、前記負荷マップの各レベル毎に、当該レベルに属する稼働パラメータの値が検出されている時間を積算する時間積算手段（７、８）と、
前記負荷マップの各レベル毎に、当該レベルの負荷の大きさに応じた重みを設定する重み設定手段（５）と、
前記時間積算手段で積算された積算時間に対して、前記重み付け設定手段で設定された重みに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた積算時間を、前記負荷マップの各レベル毎に求め、これら負荷マップの各レベル毎の重み付けされた積算時間に基づき、前記一定時間が経過するまでの間に前記エンジンに加えられた実際の被害量を演算する被害量演算手段（９）と、
前記エンジンを予め稼働させることにより、前記被害量の大きさと寿命の長さとの対応関係を、予め設定しておく対応関係設定手段（６）と、
前記被害量演算手段で演算された実際の被害量に対応する寿命を、前記対応関係設定手段で予め設定された対応関係から求め、この求められた寿命を、前記エンジンの予測寿命として出力する寿命予測手段（１０）と
を具えるようにしている。
【００２１】
第１発明の構成によれば、図３に示すように、エンジンにかかる負荷を示す稼働パラメータとしてエンジン回転数Ｎeとガバナのラック位置（燃料噴射量）Ｖが選択され、この稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの組み合わせが、複数の各レベルＢ1、Ｂ2、…Ｂ16に分割される。こうしてエンジンにかかる負荷の大きさの分布を示す２次元の負荷マップＢが設定される。
【００２２】
そして、これら稼働パラメータＮe、Ｖの値が検出される。
【００２３】
そして、図４に示すように、これら稼働パラメータＮe、Ｖが一定時間τが経過するまで検出され、負荷マップＢの各レベルＢ1、Ｂ2…Ｂ16毎に、当該レベルＢi（ｉ＝１〜１６）に属する稼働パラメータの値が検出されている時間αiが積算される。
【００２４】
また、図５に示すように、負荷マップＢの各レベルＢ1、Ｂ2、…Ｂ16毎に、当該レベルＢiの負荷の大きさに応じた重みｋiが設定される。
【００２５】
そして、上記積算された積算時間αiに対して、上記設定された重みｋiに応じた重み付けαi・ｋiを行うことにより、重み付けされた積算時間αi・ｋiが、負荷マップＢの各レベルＢ1、Ｂ2…Ｂ16毎に求められ、これら負荷マップＢの各レベルＢi毎の重み付けされた積算時間αi・ｋiに基づき、一定時間τが経過するまでの間にエンジンに加えられた実際の被害量δ＝Σαi・ｋiが演算される。
【００２６】
一方、図６に示すように、エンジンが予め稼働されることにより、被害量の大きさδと寿命の長さＨとの対応関係Ｌ2が、予め設定しておかれる。
【００２７】
そこで、上記演算された実際の被害量δ1に対応する寿命Ｈ1が、上記予め設定された対応関係Ｌ2から求められ、この求められた寿命Ｈ1が、エンジンの予測寿命として出力される。
【００２８】
このように、エンジンに加えられた被害量δ1が正確に数値化されて、エンジンの寿命Ｈ1が、熟練を要することなく、自動的かつ正確に予測される。
【００２９】
また、第２発明では、上記第１発明において、エンジンにかかる負荷を示す二つの稼働パラメータを、エンジンの回転数Ｎeと、エンジンのトルクあるいは馬力としている。そして、エンジンの回転数Ｎeと、エンジンのトルクあるいは馬力との２次元の負荷マップを設定するようにしている。
【００３０】
また、第３発明では、上記第１発明において、図７に示すように、稼働パラメータＮe、Ｖの値を、所定間隔Δｔ毎に検出するようにしている。そして、負荷マップＢの各レベルＢ1、Ｂ2…Ｂ16毎に、当該レベルＢiに属する稼働パラメータＮe、Ｖの値が検出された回数ｎiを一定時間τ（合計検出回数Ｎ回）経過するまでカウントすることにより、図３に示すように、負荷マップＢの各レベルＢ1、Ｂ2…Ｂ16毎に、当該レベルＢiに属する稼働パラメータの値Ｎe、Ｖが検出されている時間αi＝（ｎi/Ｎ）・１００を積算するようにしている。
【００３１】
また、第４発明では、上記第１発明において、積算時間αiが、一定時間τ
が経過する毎に、リセットされ、一定時間τが経過する毎に、エンジンの寿命が予測し直される。
【００３２】
さて、エンジンの摺動部分の摩耗は、エンジン負荷の変化、エンジン回転数の変化が大きい程促進される。このため、エンジンに実際に加えられた被害量は、エンジン負荷の変動量、エンジン回転数の変動量に応じて異なる。
【００３３】
第５発明〜第１０発明は、こうしたエンジン負荷の変動量、エンジン回転数の変動量の大きさの違いが、エンジン全体およびエンジンを構成する部品の寿命に大きく影響を与えることに着目してなされたものである。
【００３４】
そこで、この発明の第５発明では、エンジンの稼働時に値が変化する稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づきエンジンの寿命を予測するエンジンの寿命予測装置において、
前記エンジンにかかる負荷またはエンジンの回転数を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータを選択し、この選択した稼働パラメータの値を、所定間隔毎に検出する稼働パラメータ検出手段（２、３）と、
前記稼働パラメータ検出手段で所定間隔毎に検出される稼働パラメータの値に基づいて、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量を演算する変動量演算手段（２８）と、
前記単位時間当たりの稼働パラメータの変動量の大きさの分布を示す変動量マップを設定する変動量マップ設定手段（２５）と、
前記変動量マップの各変動量の大きさ毎に、当該大きさの変動量が演算される頻度を、一定時間が経過するまで計測する頻度計測手段（２９、３０）と、
前記変動量マップの各変動量の大きさ毎に、重みを設定する重み設定手段（２６）と、
前記頻度計測手段で計測された頻度に対して、前記重み付け設定手段で設定された重みに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた頻度を、前記変動量マップの各変動量の大きさ毎に求め、これら変動量マップの各変動量の大きさ毎の重み付けされた頻度に基づき、前記一定時間が経過するまでの間に前記エンジンに加えられた実際の被害量を演算する被害量演算手段（３４）と、
前記エンジンを予め稼働させることにより、前記被害量の大きさと寿命の長さとの対応関係を、予め設定しておく対応関係設定手段（２）と、
前記被害量演算手段で演算された実際の被害量に対応する寿命を、前記対応関係設定手段で予め設定された対応関係から求め、この求められた寿命を、前記エンジンの予測寿命として出力する寿命予測手段（３１）と
を具えるようにしている。
【００３５】
第５発明の構成によれば、エンジンにかかる負荷およびエンジンの回転数を示す稼働パラメータとしてエンジン回転数Ｎeとガバナのラック位置（燃料噴射量）Ｖが選択され、図７に示すように、これら稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの値が、所定間隔Δｔ毎に検出される。
【００３６】
そして、図１０に示すように、順次検出される稼働パラメータの値に基づき、単位時間当たりの稼働パラメータＮeの変動量が演算される。
【００３７】
そして、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量ΔＮejの大きさの分布を示す変動量マップＨＳが設定される。
【００３８】
そして、図１３に示すように、変動量マップＨＳの各変動量ΔＮejの大きさΔＮe1、ΔＮe2、ΔＮe3、ΔＮe4毎に、当該大きさの変動量ΔＮej（ｊ＝１〜４）が演算される頻度αjが、一定時間τが経過するまで計測される。
【００３９】
一方、図２１に示すように、変動量マップＨＳの各変動量ΔＮejの大きさΔＮe1、ΔＮe2、ΔＮe3、ΔＮe4毎に、重みｋ1、ｋ2、ｋ3、ｋ4が設定される。
【００４０】
そして、上記計測された頻度αjに対して、上記設定された重みｋjに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた頻度ｋj・αjが、変動量マップＨＳの各変動量の大きさΔＮej毎に求められ、これら第２のマップＨＳの各変動量の大きさΔＮej毎の重み付けされた頻度ｋj・αjに基づき、一定時間τが経過するまでの間にエンジンに加えられた実際の被害量γf＝Σｋj・αjが演算される。
【００４１】
一方、エンジンが予め稼働されることにより、被害量の大きさγt＝Σｋj・βjと寿命の長さＬtとの対応関係が、予め設定しておかれる。
【００４２】
そして、上記演算された実際の被害量γfに対応する寿命Ｌfが、上記予め設定されたγtとＬtの対応関係から求められ（Ｌf＝（γt/γf）・Ｌt）、この求められた寿命Ｌfが、エンジンの予測寿命として出力される。
【００４３】
また、この発明の第６発明では、エンジンの稼働時に値が変化する稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づきエンジンの寿命を予測するエンジンの寿命予測装置において、
前記エンジンにかかる負荷またはエンジンの回転数を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータを選択し、この一の稼働パラメータの値または二以上の稼働パラメータの値の組み合わせを、複数の各レベルに分割することにより、前記エンジンにかかる負荷の大きさまたは回転数の大きさの分布を示す１次元または２次元以上の第１のマップを設定する第１のマップ設定手段（２４）と、
前記稼働パラメータの値を、所定間隔毎に検出する稼働パラメータ検出手段（２、３）と、
前記稼働パラメータ検出手段で所定間隔毎に検出される稼働パラメータの値が、前記第１のマップのいずれのレベルに属しているかを、前記所定間隔毎に判定する判定手段（２７）と、
前記判定手段で順次判定されるレベルに基づき、単位時間当たりに変動した両レベル間の変動幅を、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量として演算する変動量演算手段（２８）と、
前記単位時間当たりの稼働パラメータの変動量の大きさの分布を示す第２のマップを設定する第２のマップ設定手段（２５）と、
前記第２のマップの各変動量の大きさ毎に、当該大きさの変動量が演算される頻度を、一定時間が経過するまで計測する頻度計測手段（２９、３０）と、
前記第２のマップの各変動量の大きさ毎に、重みを設定する重み設定手段（２６）と、
前記頻度計測手段で計測された頻度に対して、前記重み付け設定手段で設定された重みに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた頻度を、前記第２のマップの各変動量の大きさ毎に求め、これら第２のマップの各変動量の大きさ毎の重み付けされた頻度に基づき、前記一定時間が経過するまでの間に前記エンジンに加えられた実際の被害量を演算する被害量演算手段（３４）と、
前記エンジンを予め稼働させることにより、前記被害量の大きさと寿命の長さとの対応関係を、予め設定しておく対応関係設定手段（２６）と、
前記被害量演算手段で演算された実際の被害量に対応する寿命を、前記対応関係設定手段で予め設定された対応関係から求め、この求められた寿命を、前記エンジンの予測寿命として出力する寿命予測手段（３１）と
を具えるようにしている。
【００４４】
第６発明の構成によれば、図１０に示すように、エンジンにかかる負荷およびエンジンの回転数を示す稼働パラメータとしてエンジン回転数Ｎeとガバナのラック位置（燃料噴射量）Ｖが選択され、この稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの組み合わせが、複数の各レベルＢ1、Ｂ2、…Ｂ16に分割される。こうしてエンジンにかかる負荷の大きさおよびエンジン回転数の大きさの分布を示す２次元の第１のマップＢが設定される。
【００４５】
そして、図７に示すように、これら稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの値が、所定間隔Δｔ毎に検出される。
【００４６】
そして、所定間隔Δｔ毎に検出される稼働パラメータの値Ｎe、Ｖが、第１のマップＢのいずれのレベルＢi（ｉ＝１〜１６）に属しているかが、所定間隔Δｔ毎に判定される。
【００４７】
そして、図１０に示すように、順次判定されるレベルＢ7、Ｂ8に基づき、単位時間当たりに変動した両レベルＢ7、Ｂ8間の変動幅ΔＮe1が、単位時間当たりの稼働パラメータＮeの変動量ΔＮeとして演算される。
【００４８】
そして、図１１に示すように、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量ΔＮejの大きさの分布を示す第２のマップＨＳが設定される。
【００４９】
そして、図１３に示すように、第２のマップＨＳの各変動量ΔＮejの大きさΔＮe1、ΔＮe2、ΔＮe3、ΔＮe4毎に、当該大きさの変動量ΔＮej（ｊ＝１〜４）が演算される頻度αjが、一定時間τが経過するまで計測される。
【００５０】
一方、図２１に示すように、第２のマップＨＳの各変動量ΔＮejの大きさΔＮe1、ΔＮe2、ΔＮe3、ΔＮe4毎に、重みｋ1、ｋ2、ｋ3、ｋ4が設定される。
【００５１】
そして、上記計測された頻度αjに対して、上記設定された重みｋjに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた頻度ｋj・αjが、第２のマップＨＳの各変動量の大きさΔＮej毎に求められ、これら第２のマップＨＳの各変動量の大きさΔＮej毎の重み付けされた頻度ｋj・αjに基づき、一定時間τが経過するまでの間にエンジンに加えられた実際の被害量γf＝Σｋj・αjが演算される。
【００５２】
一方、エンジンが予め稼働されることにより、被害量の大きさγt＝Σｋj・βjと寿命の長さＬtとの対応関係が、予め設定しておかれる。
【００５３】
そして、上記演算された実際の被害量γfに対応する寿命Ｌfが、上記予め設定されたγtとＬtの対応関係から求められ（Ｌf＝（γt/γf）・Ｌt）、この求められた寿命Ｌfが、エンジンの予測寿命として出力される。
【００５４】
第７発明では、第５発明において、選択される稼働パラメータを、エンジンの回転数ＮeまたはエンジンのトルクＴあるいは馬力ＰＳであるとしている。
【００５５】
また、第８発明では、上記第６発明において、第１のマップＢは、エンジンの回転数Ｎeと、エンジンのトルクＴあるいは馬力ＰＳとの２次元のマップであるとされ、第２のマップＨＳは、エンジンの回転数Ｎeの変動量の１次元のマップまたはエンジントルクＴあるいはエンジン馬力ＰＳの変動量の１次元のマップであるとされる。
【００５６】
また、第９発明では、上記第５発明または第６発明において、図１４に示すように、エンジンを構成する部品の種類に応じた特定の検出範囲（Ｂ15、Ｂ16）が、所定間隔Δｔ毎に検出される稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの検出対象範囲から、除外され、エンジンを構成する部品の種類毎に、寿命が予測される。
【００５７】
また、第９発明では、上記第６発明において、エンジンを構成する部品の種類に応じた特定のレベルＢ15、Ｂ16が、所定間隔Δｔ毎に検出される稼働パラメータの値Ｎe、Ｖが、第１のマップＢのいずれのレベルＢi（ｉ＝１〜１６）に属しているかどうかの判定対象から除外され、エンジンを構成する部品の種類毎に、寿命が予測される。
【００５８】
また、第１０発明では、上記第５発明または第６発明において、エンジンを構成する部品の種類に応じて、重みｋjの大きさが変更され、エンジンを構成する部品の種類毎に、寿命が予測される。
【００５９】
また、第１１発明では、上記第５発明または第６発明において、頻度αjが、一定時間τが経過する毎に、リセットされ、一定時間τが経過する毎に、エンジンの寿命が予測し直される。
【００６０】
また、本発明の第１２発明では、エンジンの稼働時に値が変化する稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づきエンジンの寿命を予測するエンジンの寿命予測装置において、
前記エンジンにかかる負荷およびエンジンの回転数を示す二以上の稼働パラメータを選択し、この二以上の稼働パラメータの値の組み合わせを、複数の各レベルに分割することにより、前記エンジンにかかる負荷の大きさおよび回転数の大きさの分布を示す２次元以上の第１のマップを設定する第１のマップ設定手段（２４）と、
前記稼働パラメータの値を、所定間隔毎に検出する稼働パラメータ検出手段（２、３）と、
前記稼働パラメータ検出手段で所定間隔毎に検出される稼働パラメータの値が、前記第１のマップのいずれのレベルに属しているかを、前記所定間隔毎に判定する判定手段（２７）と、
前記判定手段で順次判定されるレベルに基づき、単位時間当たりに変動した両レベル間の変動軌跡を、演算する変動軌跡演算手段（３３）と、
前記単位時間当たりの両レベル間の変動軌跡の種類の分布を示す第２のマップを設定する第２のマップ設定手段（２５）と、
前記第２のマップの各変動軌跡の種類毎に、当該種類の変動軌跡が演算される頻度を、一定時間が経過するまで計測する頻度計測手段（２９、３０）と、
前記第２のマップの各変動軌跡の種類毎に、重みを設定する重み設定手段（２６）と、
前記頻度計測手段で計測された頻度に対して、前記重み付け設定手段で設定された重みに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた頻度を、前記第２のマップの各変動軌跡の種類毎に求め、これら第２のマップの各変動軌跡の種類毎の重み付けされた頻度に基づき、前記一定時間が経過するまでの間に前記エンジンに加えられた実際の被害量を演算する被害量演算手段（３４）と、
前記エンジンを予め稼働させることにより、前記被害量の大きさと寿命の長さとの対応関係を、予め設定しておく対応関係設定手段（２６）と、
前記被害量演算手段で演算された実際の被害量に対応する寿命を、前記対応関係設定手段で予め設定された対応関係から求め、この求められた寿命を、前記エンジンの予測寿命として出力する寿命予測手段（３１）と
を具えるようにしている。
【００６１】
第１２発明の構成によれば、図１７に示すように、エンジンにかかる負荷およびエンジンの回転数を示す稼働パラメータとしてエンジン回転数Ｎeとガバナのラック位置（燃料噴射量）Ｖが選択され、この稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの組み合わせが、複数の各レベルＢ1、Ｂ2、Ｂ3、Ｂ4に分割される。こうしてエンジンにかかる負荷の大きさおよびエンジン回転数の大きさの分布を示す２次元の第１のマップＢが設定される。
【００６２】
そして、図７に示すように、これら稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの値が、所定間隔Δｔ毎に検出される。
【００６３】
そして、所定間隔Δｔ毎に検出される稼働パラメータの値Ｎe、Ｖが、第１のマップＢのいずれのレベルＢi（ｉ＝１〜４）に属しているかが、所定間隔Δｔ毎に判定される。
【００６４】
そして、図１７に示すように、順次判定されるレベルＢ3、Ｂ1に基づき、単位時間当たりに変動した両レベル間の変動軌跡Ｂ3→Ｂ1（軌跡Ｈ）が、演算される。
【００６５】
そして、図１８に示すように、単位時間当たりの両レベル間の変動軌跡の種類Ｍj（Ｍ1（Ｂ1→Ｂ2）、Ｍ2（Ｂ1→Ｂ3）…）の分布を示す第２のマップＨＳが設定される。
【００６６】
そして、変動軌跡の種類Ｍ1（Ｂ1→Ｂ2）、Ｍ2（Ｂ1→Ｂ3）…毎に、当該種類の変動軌跡Ｍj（ｊ＝１〜１２）が演算される頻度αjが、一定時間τが経過するまで計測される。
【００６７】
一方、図２１に示すように、第２のマップＨＳの各変動軌跡の種類Ｍj毎に、重みｋjが設定される。
【００６８】
そして、上記計測された頻度αjに対して、上記設定された重みｋjに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた頻度ｋj・αjが、第２のマップＨＳの各変動軌跡の種類Ｍj毎に求められ、これら第２のマップＨＳの各変動軌跡の種類Ｍj毎の重み付けされた頻度ｋj・αjに基づき、一定時間τが経過するまでの間にエンジンに加えられた実際の被害量γf＝Σｋj・αjが演算される。
【００６９】
一方、エンジンが予め稼働されることにより、被害量の大きさγt＝Σｋj・βjと寿命の長さＬtとの対応関係が、予め設定しておかれる。
【００７０】
そして、上記演算された実際の被害量γfに対応する寿命Ｌfが、上記予め設定されたγtとＬtの対応関係から求められ（Ｌf＝（γt/γf）・Ｌt）、この求められた寿命Ｌfが、エンジンの予測寿命として出力される。
【００７１】
第１３発明、第１４発明、第１５発明、第１６発明は、上記第８発明、第９発明、第１０発明、第１１発明にそれぞれ対応するものである。
【００７２】
第１７発明から第３５発明は、第２の解決課題を解決するための発明である。
【００７３】
第１７発明から第２３発明では、上記第１発明から第４発明と同様にして、高温疲労に起因した被害量を求めることで、機械の寿命が予測される。
【００７４】
第２４発明から第３５発明では、上記第５発明から第１１発明と同様にして、熱疲労に起因した被害量を求めることで、機械の寿命が予測される。
【００７５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係るエンジン並びに熱源を有する機械の寿命予測装置の実施の形態について説明する。
【００７６】
本実施形態では、建設機械に搭載されるディーゼルエンジンのオーバーホール時期、つまり寿命を予測する場合を想定している。なお、本実施形態では、建設機械のディーゼルエンジンを想定しているが、各種機械に搭載されるエンジンに適用可能であり、コントロールラックをもたないガソリンエンジンなど、任意のエンジンに適用可能である。
【００７７】
まず、エンジンにかかる負荷の累積を、被害量として数値化することで、正確にエンジンの寿命を予測する実施形態について説明する。
【００７８】
これを実現する寿命予測装置は、図１に示す機能ブロック図のごとく構成されている。
【００７９】
すなわち、油圧ショベルなどの建設機械にあっては、この建設機械を駆動制御するために、エンジンの馬力ＰＳ（エンジン出力）、エンジン回転数Ｎe、トルクＴ、燃料噴射ポンプのガバナのコントロールラック位置Ｖ（以下、ラック位置Ｖという）、各作業機にかかる荷重、各作業機の油圧シリンダのストローク量、油圧駆動回路における油圧、エンジンのブローバイ圧など、建設機械の稼働時において、その値が逐次変化する各種稼働パラメータの値が、建設機械の各部に適宜に配設されたセンサによって検出される。
【００８０】
これらセンサは、建設機械を駆動制御する際に、制御用のフィードバック信号を得るために通常設けられているセンサ（例えばエンジン回転数センサ）であれば、寿命予測装置を構築するためだけに新たにセンサを配設することなく、既存のセンサをそのまま使用することができる。
【００８１】
本実施形態では、これら稼働パラメータの中から、エンジンの寿命の予測に必要なエンジンにかかる負荷を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータが選択される。本実施形態では、エンジンにかかる負荷を示す稼働パラメータとしてエンジン回転数Ｎeとラック位置（燃料噴射量）Ｖが選択される。
【００８２】
ラック位置は、エンジンのシリンダ内に噴射される燃料噴射量と同等であり、エンジンのトルクＴの代用となる。
【００８３】
燃料噴射量、エンジントルクを示す稼働パラメータであれば、ラック位置Ｖの代わりに、他の稼働パラメータを用いてもよい。また、ラック位置Ｖの代わりに、エンジンの馬力ＰＳを用いてもよい。
【００８４】
本実施形態では、図１に示すように、エンジン回転数Ｎe（r.p.m）を検出するエンジン回転数センサ２およびラック位置Ｖを電圧値として検出するラック位置センサ３の検出信号が、ＣＰＵを中心として構成されているエンジン寿命予測用のコントローラ１に入力され、このコントローラで後述する処理が実行されて、その処理結果である予測寿命がオペレータに視認できる位置に配設された表示部１１に表示される。また、建設機械内部のコントローラと建設機械外部のパーソナルコンピュータとを所定の通信手段にて接続して、コントローラの処理結果を外部の所定箇所で視認できるようにしてもよい。
【００８５】
図２は、上記コントローラ１で実行される処理の手順を示すフローチャートである。以下、図１のコントローラ１の各部で実行される内容について、このフローチャートおよび図３〜図７のグラフを併せ参照して説明する。
【００８６】
まず、図３に示すように、エンジン回転数Ｎeを横軸とし、ラック位置Ｖを縦軸として、これら稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの組み合わせが、複数の各領域（各ブロック）Ｂ1、Ｂ2、…Ｂ16に分割される。つまり、エンジン回転数Ｎeは、４段階のレベルＮe1、Ｎe2、Ｎe3、Ｎe4に分割されるとともに、ラック位置Ｖは、４段階のレベルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4に分割され、これらＮe1、Ｎe2、Ｎe3、Ｎe4とＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4との組合せによって、１６の領域Ｂ1〜Ｂ16が定まる。
【００８７】
こうしてエンジンにかかる負荷の大きさの分布を示す２次元の負荷マップＢが設定される。なお、負荷マップＢの分割数は、説明の便宜のために、１６分割した場合を想定しているが、１６分割よりも細かく分割する実施も可能であり、また、１６分割よりも粗く分割する実施も可能である。
【００８８】
Ｌ1は、エンジンのトルク特性を示しており、ＰHは定格点を示している。稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの組み合わせが、この定格点ＰHが属する領域Ｂ7に属しているときに、エンジンには最も大きい負荷がかかっている状態となっている。
【００８９】
そこで、図５に示すように、負荷マップＢの各領域Ｂ1、Ｂ2、…Ｂ16毎に、当該領域Ｂi（ｉ＝１〜１６）の負荷の大きさに応じた重みｋiが設定される。
【００９０】
つまり、定格点ＰHが属する高負荷の領域Ｂ7には、最大の重みｋ7が設定され、低負荷の領域、たとえば領域Ｂ13には、最小の重みｋ13が設定される。
【００９１】
以上のような負荷マップＢの設定は、コントローラ１の負荷マップ設定部４で実行され、重みｋiの設定は、重み設定部５で実行される（ステップ１０１）。
【００９２】
つぎに、エンジン稼働中の稼働パラメータの値Ｎe、Ｖを収集するにあたって、実際にエンジンが稼働しているか否かが判断される。
すなわち、エンジン回転数センサ２の出力に基づきエンジンが回転中であるか否かが判断される（ステップ１０２）。
【００９３】
エンジンが回転中であると判断された場合には、以下のステップ１０３〜１０８の処理が実行される。
【００９４】
つぎに、エンジンの稼働中に、稼働パラメータＮe、Ｖの値が、所定間隔Δｔ毎、たとえば１０mmsec毎に検出される（ステップ１０３）。
【００９５】
つぎに、この稼働パラメータＮe、Ｖの検出値に基づき、負荷マップＢの各領域Ｂ1、Ｂ2…Ｂ16毎に、当該領域Ｂiに属する稼働パラメータＮe、Ｖの値が検出された回数ｎiが、一定時間τ、たとえば２時間が経過するまでカウントされる。ここで、一定時間τ（２時間）の間の合計の検出回数はＮ回（７２万回）
であるとする。
【００９６】
すなわち、図７のグラフは、時間ｔの経過に伴ってエンジン回転数Ｎeが変化するエンジン回転数変化曲線Ｌ3を示しており、その所定間隔Δｔ毎の値Ｎeはエンジン回転数センサ２によって検出される。
【００９７】
そして、所定間隔Δｔ毎に、センサ２の検出値Ｎeが、４段階のレベルＮe1、Ｎe2、Ｎe3、Ｎe4のうちのいずれのレベルに属しているかが判断される。
【００９８】
同様にして、所定間隔Δｔ毎に、ラック位置センサ３の検出値Ｖが、４段階のレベルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4のうちのいずれのレベルに属しているかが判断される。
【００９９】
こうして、所定間隔Δｔ毎に、エンジン回転数のレベルＮe1、Ｎe2、Ｎe3、Ｎe4のいずれであるか、ラック位置のレベルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4のいずれであるかが特定されるので、所定間隔Δｔ毎に、領域Ｂ1〜Ｂ16のいずれであるかが特定される。こうして、所定間隔Δｔ毎に、稼働パラメータＮe、Ｖが属している領域Ｂiが特定されると、その領域Ｂiの検出頻度ｎiが順次＋１インクリメントされていく。たとえば、時刻ｔ3で、エンジン回転数のレベルがＮe1であり、ラック位置のレベルがＶ1であったとすれば、領域Ｂ13の検出頻度ｎ13に＋１が加算される。
【０１００】
このようにして、図３に示すように、各領域Ｂi毎に検出頻度ｎiがカウントされていき、一定時間τに達するまで検出頻度ｎiが積算されていく（ステップ１０４）。
【０１０１】
すなわち、カウント開始から一定時間τ（例えば２時間）が経過したか否かが判断され（ステップ１０５）、上記一定時間τが経過していなければ、エンジンが回転中である限り、検出頻度ｎiをカウントして積算していく上記処理を繰り返し行う（ステップ１０２〜１０４）。一方、上記一定時間τが経過すると、一たび検出頻度ｎiをカウントする処理を終了させる。
【０１０２】
上記頻度ｎiのカウントは、頻度カウント部７で実行される。
【０１０３】
つぎに、頻度換算部８では、図４に示すように、一定時間τが経過するまでの検出頻度ｎiを、全検出回数Ｎで割ることにより、検出頻度ｎiを％換算する処理が実行される。
【０１０４】
こうして求められる％換算された頻度αi＝（ｎi/Ｎ）・１００（％）は、一定時間τのうちで、領域Ｂiに属していた時間の占める割合を表している。
【０１０５】
たとえば、領域Ｂ7の％換算された頻度α7が３０％であったとすれば、一定時間τ（２時間）のうちの３０％の時間（０．６時間）は、この領域Ｂ7に属する稼働パラメータＮe、Ｖが検出されていた、ということを表している。
【０１０６】
このように、検出頻度ｎiを％換算しているのは、メモリの容量を小さくするためである。メモリの記憶容量に余裕があれば、％換算された頻度αiの代わりに、検出頻度ｎiをそのまま以降の演算で使用してもよい。また、要は、各領域Ｂi毎に、検出された時間を求めることができればよいので、各領域Ｂi毎の検出時間（ｎi/Ｎ）・τを、以降の演算でαiの代わりに使用してもよい（ステップ１０６）。
【０１０７】
つぎに、平均負荷率演算部９では、上記％換算された検出頻度αiに対して、重み設定部５で設定された重みｋiに応じた重み付けαi・ｋiを行うことにより、一定時間τが経過するまでの間にエンジンに加えられた実際の被害量（主としてエンジンに加わる機械的疲労）を表す指標となる平均負荷率、
【０１０８】
上記（１）式に示されるように、平均負荷率δは、負荷マップＢのうちで、負荷の大きい領域Ｂiで稼働された時間が長い程、大きい値を示す（ステップ１０７）。
【０１０９】
一方、エンジンの開発時において、予め耐久テストおよびテスト後の部品検査が行われ、図６に示すように、被害量の大きさδとエンジンの平均寿命の長さＨとの対応関係Ｌ2が、予め設定しておかれる。
【０１１０】
すなわち、所定の耐久テストが行われた時間Ｈ0に、１００％の負荷率δ0を対応づける。そして、この負荷率δ0に所定の余裕度Δδを上乗せして、Ｄ点をプロットする。そして、耐久テスト後の部品摩耗や損傷具合の検査から、経験的に、一般的な稼働条件の下での負荷率δL、一般的な稼働条件の下での寿命ＨLが求められ、これに対応する点Ｅがプロットされる。
【０１１１】
そして、Ｄ点、Ｅ点を結ぶ曲線として、被害量の大きさδとエンジンの平均寿命の長さＨとの対応関係Ｌ2が求められる。この平均寿命曲線Ｌ2は、全てのエンジンについての平均的なものであり、実際には、個々のエンジンの製造時のばらつきなどによって幅をもっている。また、この平均寿命曲線Ｌ2は、エンジンの型式、エンジンを構成する部品の種類毎に、異なる曲線を描く。
【０１１２】
上記平均寿命曲線Ｌ2は、寿命曲線設定部６に予め設定されている。
【０１１３】
そこで、上記（１）式によって実際の被害量δが値δ1として演算されたものとすると、寿命演算部１０では、この被害量δ1に対応する寿命Ｈ1が、上記予め設定された対応関係Ｌ2から求められ、この求められた寿命Ｈ1が、エンジンの予測寿命として、表示部１１に出力される。また、被害量がδ2であれば、これに対応する予測寿命Ｈ2が表示部１１に出力される。
【０１１４】
このように、エンジンに加えられた被害量δ1、δ2が正確に数値化されて、エンジンの寿命Ｈ1、Ｈ2が、熟練を要することなく、自動的かつ正確に予測される（ステップ１０８）。
【０１１５】
以後、頻度カウント部７のカウント結果ｎiが零にリセットされた上で（ステップ１０９）、以後同様のステップ１０２〜１０８の処理が繰り返し実行される。つまり、一定時間τが経過する毎に、エンジンの寿命Ｈが予測し直され、エンジンの稼働条件が変化した場合でもエンジンの寿命Ｈの予測結果が正確に補正されることになる。
【０１１６】
いま、一定時間τ毎に求められる被害量δk（ｋ＝１、２…）とし、これに対応して予測寿命Ｈkが求められるものとすると、残存寿命ＨLfは、現在の稼働累計時間（稼働サービスメータの計時値）をＳＭＲとして、下記（２）式により求められる。
【０１１７】
ＨLf＝Ｈk−ＳＭＲ …（２）
なお、本実施形態では、エンジン全体の寿命を予測する場合を想定しているが、エンジンを構成する部品の種類毎に、寿命を予測してもよい。
【０１１８】
この場合は、エンジンを構成する部品の種類毎に、図６に示す寿命曲線を予め求めておけばよい。また、エンジンを構成する部品の種類毎に、図５に示す負荷の大きさに応じた重みｋiの値を異ならせるようにしてもよい。
【０１１９】
また、本実施形態では、負荷マップＢとして２次元のマップを想定しているが、
１次元のマップ、あるいは３次元以上のマップを用いてもよい。たとえば、エンジンのトルクＴの大きさの分布を示す１次元のマップを負荷マップとして使用することも可能である。
【０１２０】
上述した実施形態では、負荷の値そのものからエンジンに加えられた被害量を求めるようにしているが、つぎに、負荷の変動量を考慮してエンジンに加えられた被害量を求める実施形態について説明する。
【０１２１】
本実施形態では、エンジンの稼働中に値が変化する稼働パラメータの中から、エンジンの寿命の予測に必要なエンジンにかかる負荷またはエンジンの回転数を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータが選択される。本実施形態では、稼働パラメータとしてエンジン回転数Ｎeとラック位置（燃料噴射量）Ｖの２つの稼働パラメータが選択される。
【０１２２】
ラック位置は、エンジンのシリンダ内に噴射される燃料噴射量と同等であり、エンジンのトルクＴの代用となる。
【０１２３】
燃料噴射量あるいはエンジントルクを示す稼働パラメータであれば、ラック位置Ｖの代わりに、他の稼働パラメータを用いてもよい。また、エンジンのトルクＴを示す稼働パラメータの代わりに、エンジンの馬力ＰＳを示す稼働パラメータを用いてもよい。
【０１２４】
また、２つの稼働パラメータを用いるのではなくて、エンジン回転数Ｎe、ラック位置Ｖのいずれかを用いるようにしてもよい。
【０１２５】
本実施形態では、図８（ａ）に示すように、エンジン回転数Ｎe（r.p.m）を検出するエンジン回転数センサ２およびラック位置Ｖを電圧値として検出するラック位置センサ３の検出信号が、ＣＰＵを中心として構成されているエンジン寿命予測用のコントローラ２１に入力され、このコントローラで後述する処理が実行されて、その処理結果である予測寿命がオペレータに視認できる位置に配設された表示部３２に表示される。また、建設機械内部のコントローラと建設機械外部のパーソナルコンピュータとを所定の通信手段にて接続して、コントローラの処理結果を外部の所定箇所で視認できるようにしてもよい。
【０１２６】
図９は、上記コントローラ２１で実行される処理の手順を示すフローチャートである。以下、図８（ａ）のコントローラ２１の各部で実行される内容について、このフローチャートおよび図１０〜図１６、図２１、図２２のグラフを併せ参照して説明する。
【０１２７】
まず、図１０に示すように、エンジン回転数Ｎeを横軸とし、ラック位置Ｖを縦軸として、これら稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの組み合わせが、複数の各領域（各ブロック）Ｂ1、Ｂ2、…Ｂ16に分割される。つまり、エンジン回転数Ｎeは、４段階のレベルＮe1、Ｎe2、Ｎe3、Ｎe4に分割されるとともに、ラック位置Ｖは、４段階のレベルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4に分割され、これらＮe1、Ｎe2、Ｎe3、Ｎe4とＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4との組合せによって、１６の領域Ｂ1〜Ｂ16が定まる。
【０１２８】
ここで、エンジン回転数Ｎeの単位変動幅としてΔＮeが設定され、ラック位置Ｖの変動幅としてΔＶが設定される。この単位変動幅は、領域Ｂiの縦、横の大きさに対応している。
【０１２９】
たとえば、エンジンの稼働状態が、軌跡Ｃに示すように領域Ｂ7から領域Ｂ8に、横方向に領域１個分だけ変動したものとすると、エンジン回転数Ｎeは、単位変動幅ΔＮeだけ変動したものとされる（ラック位置の変動はなし）。また、エンジンの稼働状態が、軌跡Ｄに示すように、領域Ｂ14から領域Ｂ8に、横方向に領域３個分、縦方向に領域３個分だけ変動したものとすると、エンジン回転数Ｎeは、単位変動幅ΔＮeの３倍の３ΔＮeだけ変動し、ラック位置Ｖは、単位変動幅ΔＶの３倍の３ΔＶだけ変動したものとされる。
【０１３０】
こうして２次元の第１のマップＢが設定される。なお、第１のマップＢの分割数は、説明の便宜のために、１６分割した場合を想定しているが、１６分割よりも細かく分割する実施も可能であり、また、１６分割よりも粗く分割する実施も可能である。
【０１３１】
Ｌ1は、エンジンのトルク特性を示しており、ＰHは定格点を示している。稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの組み合わせが、この定格点ＰHが属する領域Ｂ7に属しているときに、エンジンには最も大きい負荷がかかっている状態となっている。
【０１３２】
また、図１１に示すように、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量ΔＮejの大きさの分布を示す第２のマップＨＳが設定される。
【０１３３】
すなわち、この第２のマップＨＳの横軸には、エンジン回転数の変動量ΔＮej（ｊ＝１、２、３、４）の大きさΔＮe1（単位変動幅ΔＮe）、ΔＮe2（単位変動幅ΔＮeの２倍の２ΔＮe）、ΔＮe3（単位変動幅ΔＮeの３倍の３ΔＮe）、ΔＮe4（単位変動幅ΔＮeの４倍の４ΔＮe）が、プロットされている。
【０１３４】
なお、本実施形態では、第２のマップＨＳとして、エンジン回転数の変動量ΔＮejの大きさの分布を設定しているが、この代わりに、図１２に示すように、ラック位置の変動量ΔＶjの大きさの分布を設定してよい。また、エンジン回転数の変動量ΔＮejの大きさの分布のマップおよびラック位置の変動量ΔＶjの分布の大きさの分布の両方を設定してもよい。
【０１３５】
以上のような第１のマップＢは、コントローラ１の第１マップ設定部２４で実行され、第２のマップＨＳの設定は、コントローラ１の第２マップ設定部２５で実行される（ステップ２０１）。
【０１３６】
つぎに、エンジン稼働中の稼働パラメータの値Ｎe、Ｖを収集するにあたって、実際にエンジンが稼働しているか否かが判断される。
すなわち、エンジン回転数センサ２の出力に基づきエンジンが回転中であるか否かが判断される（ステップ２０２）。
【０１３７】
エンジンが回転中であると判断された場合には、以下のステップ２０３〜２１０の処理が実行される。
【０１３８】
つぎに、エンジンの稼働中に、稼働パラメータＮe、Ｖの値が、所定間隔Δｔ毎、たとえば１０mmsec毎に検出される（ステップ２０３）。
【０１３９】
つぎに、こうして所定間隔Δｔ毎に検出される稼働パラメータの値Ｎe、Ｖが、第１のマップＢのいずれの領域Ｂiに属しているかが、所定間隔Δｔ毎に判定される。
【０１４０】
すなわち、図７のグラフは、前述したように、時間ｔの経過に伴ってエンジン回転数Ｎeが変化するエンジン回転数変化曲線Ｌ3を示しており、その所定間隔Δｔ毎の値Ｎeはエンジン回転数センサ２によって検出される。
【０１４１】
そして、所定間隔Δｔ毎に、センサ２の検出値Ｎeが、４段階のレベルＮe1、Ｎe2、Ｎe3、Ｎe4のうちのいずれのレベルに属しているかが判断される。
【０１４２】
同様にして、所定間隔Δｔ毎に、ラック位置センサ３の検出値Ｖが、４段階のレベルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4のうちのいずれのレベルに属しているかが判断される。
【０１４３】
こうして、所定間隔Δｔ毎に、エンジン回転数のレベルＮe1、Ｎe2、Ｎe3、Ｎe4のいずれであるか、ラック位置のレベルＶ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4のいずれであるかが特定されるので、所定間隔Δｔ毎に、領域Ｂ1〜Ｂ16のいずれであるかが特定され、第１のマップＢのいずれの領域Ｂiのいずれに属しているかが判定される。こうした判定処理は、コントローラ２１の判定部２７で実行される（ステップ２０４）。
【０１４４】
つぎに、コントローラ２１の変動量演算部２８では、判定部２７で順次判定される領域に基づき、単位時間当たりに変動した両領域間の変動幅ΔＮe、２ΔＮe、３ΔＮe、４ΔＮeが、単位時間当たりの稼働パラメータＮeの変動量として演算される。単位時間としては、たとえば、上記所定間隔（サンプリング間隔）Δｔに設定される。
【０１４５】
たとえば、図１０の軌跡Ｃに示すように、単位時間Δｔの間に、領域Ｂ7から領域Ｂ8に、エンジン回転数Ｎeが単位変動幅ΔＮe分だけ変動したものとすると（ラック位置の変動はなし）、エンジン回転数の変動量はΔＮeと演算される。
【０１４６】
また、図１０の軌跡Ｄに示すように、単位時間Δｔの間に、領域Ｂ14から領域Ｂ8に、エンジン回転数Ｎeが単位変動幅ΔＮeの３倍の３ΔＮeだけ変動したものとすると、エンジン回転数の変動量は、３ΔＮeと演算される（ステップ２０５）。
【０１４７】
つぎに、頻度カウント部２９では、図１１に示すように、こうして変動量が演算される頻度ｎjが、第２のマップＨＳの各変動量の大きさΔＮe1、ΔＮe2、ΔＮe3、ΔＮe4毎にカウントされていき、一定時間τに達するまで積算されていく。たとえば、図７の時刻ｔ2で、エンジン回転数のレベルがＮe2であり、時刻ｔ3でエンジン回転数のレベルがＮe1であったとすれば、単位時間Δｔあたりのエンジン回転数の変動量は、単位変動幅ΔＮeであるので、第２のマップＨＳのΔＮe1の検出頻度ｎ1に＋１が加算される。
【０１４８】
一定時間τは、たとえば２時間であり、この２時間の間の合計の頻度（変動量０を演算する頻度を含む）はＮ回（７２万回）であるものとする（ステップ２０６）。
【０１４９】
そして、カウント開始から一定時間τ（例えば２時間）が経過したか否かが判断され（ステップ２０７）、上記一定時間τが経過していなければ、エンジンが回転中である限り、頻度ｎjをカウントして積算していく上記処理を繰り返し行う（ステップ２０２〜２０６）。一方、上記一定時間τが経過すると、一たび頻度ｎjをカウントする処理を終了させる。
【０１５０】
上記頻度ｎjのカウントは、頻度カウント部２９で実行される。
【０１５１】
図１１に示す第２のマップＨＳは、稼働パラメータＮe、Ｖを所定間隔Δｔ毎にサンプリングして得られた全データを、公知のレインフロー法を用いて正規化する処理を施すことによって作成することができる。
【０１５２】
上述した本実施形態では、第１のマップＢを設定し、所定間隔Δｔ毎に順次検出される稼働パラメータＮeが、第１のマップＢの領域Ｂiの中心値（あるいは代表値）Ｎe1、Ｎe2、Ｎe3、Ｎe4のいずれかの値をとるものとして、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量ΔＮejを求めるようにしているが、所定間隔Δｔ毎に順次検出される稼働パラメータの値Ｎeを、マップＢの領域Ｂiの中心値（あるいは代表値）に変換することなく、サンプリングデータＮeを、そのままレインフロー法により正規化して、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量ΔＮejを求め、第２のマップＨＳを作成してもよい。
【０１５３】
なお、本実施形態では、第２のマップＨＳの変動量の大きさを、第１のマップＢの領域Ｂiの幅に応じた単位変動幅ΔＮeの整数倍に設定しているが、これに限定されることなく、第２のマップＨＳの変動量の大きさは、任意の大きさに設定することができる。
【０１５４】
また、稼働パラメータＮe、Ｖを所定間隔Δｔ毎にサンプリングして得られた全データを、エンジンの馬力ＰＳ、またはトルクＴに換算し、レインフロー法により、横軸をエンジン馬力ＰＳの変動量の大きさとした第２のマップＨＳ、または横軸をエンジントルクＴの変動量の大きさとした第２のマップＨＳを作成するようにしてもよい。
【０１５５】
こうして作成される稼働パラメータの変動量の大きさ毎の頻度を示す第２のマップＨＳは、エンジンの運転の仕方の傾向を表す。
【０１５６】
たとえば、エンジン回転数の変動量の大きさ毎の頻度を示す第２のマップと、エンジン馬力の変動量の大きさ毎の頻度を示す第２のマップを作成することにより、これら第２のマップから「馬力の変動は小さいが回転変動の大きい運転である」とか、「回転変動は小さいが馬力の変動は大きい運転である」といったエンジンの運転の仕方の特徴を容易に把握することができる。
【０１５７】
つぎに、頻度換算部３０では、図１３に示すように、一定時間τが経過するまでの頻度ｎjを、全頻度Ｎで割ることにより、頻度ｎjを％換算する処理が実行される。
【０１５８】
こうして求められる％換算された頻度αj＝（ｎj/Ｎ）・１００（％）は、一定時間τのうちで、変動量がΔＮejであった割合を表している。
【０１５９】
たとえば、変動量ΔＮe1の％換算された頻度α1が２５％であったとすれば、一定時間τ（２時間）のうちの２５％の時間（０．５時間）は、ΔＮe1の大きさでエンジン回転数が変動していた、ということを表している。
【０１６０】
このように、頻度ｎjを％換算しているのは、メモリの容量を小さくするためである。メモリの記憶容量に余裕があれば、％換算された頻度αjの代わりに、検出頻度ｎjをそのまま以降の演算で使用してもよい（ステップ２０８）。
【０１６１】
つぎに、劣化係数演算部３４では、上記％換算された頻度αjに対して、寿命データ設定部２６で設定された重みｋjに応じた重み付けαj・ｋjを行うことにより、一定時間τが経過するまでの間にエンジンに加えられた実際の被害量（主としてエンジンの摩耗）を表す指標となる劣化係数、
【０１６２】
すなわち、図２１の斜線部分は、エンジンの開発時において、予め耐久テストを行うことによって得られた図１３の第２のマップＨＳに対応するマップである。エンジンを耐久テストの条件の下で稼働させることにより、エンジン回転数の変動量の大きさΔＮejの％換算された頻度βjが求められる。そして、エンジン回転数の変動量の大きさΔＮej毎に、エンジンの摩耗度合いに応じた重みｋjが設定される。この重みｋjは、耐久テスト時に、経験的に設定される。
あるいは、上記頻度βi、重みｋiの理論的な値を計算することによって寿命データ設定部２６に設定しておいてもよい。
【０１６３】
したがって、耐久テストの条件の下での劣化係数γtは、上記（３）式と同様にして、下記（４）式によって求められ、設定されておかれる。
【０１６４】
また、耐久テストの条件の下でのエンジンの平均寿命Ｌtについても予め設定されておかれる。この耐久テストの条件の下でのエンジンの平均寿命Ｌtは経験的に推定される（ステップ２０９）。
【０１６５】
そこで、寿命演算部３１では、これら予め設定された耐久テストの条件化での劣化係数γtと、この劣化係数γtに対応する平均寿命Ｌtとの対応関係に基づき、下記（５）式にしたがい、実際のエンジン稼働時の平均寿命Ｌfが推定演算される。
【０１６６】
Ｌf＝（γt/γf）・Ｌt …（５）
そして、この求められた寿命Ｌfが、エンジンの予測寿命として、表示部３２に出力される。
【０１６７】
このように、エンジンに加えられた被害量を示す指標である劣化係数γfが正確に数値化されて、エンジンの寿命Ｌfが、熟練を要することなく、自動的かつ正確に予測される（ステップ２１０）。
【０１６８】
以後、頻度カウント部２９のカウント結果ｎjが零にリセットされた上で（ステップ２１１）、以後同様のステップ２０２〜２１０の処理が繰り返し実行される。つまり、一定時間τが経過する毎に、エンジンの寿命Ｌfが予測し直される。
【０１６９】
なお、つぎの演算式により、逐次、残存寿命ΔＬを求めるようにしてもよい。
【０１７０】
ΔＬ＝（Ｌf1−ＳＭＲ）・（γf1/γf2） …（６）
ここで、
γf1：当初の劣化係数
Ｌf1：当初の予測寿命
ＳＭＲ：上記γf1、Ｌf1を求めた時点から経過したサービスメータ時間
γf2：上記ＳＭＲ時間だけ経過した時点で求められた劣化係数
である。これらの関係を図２２に示す。
【０１７１】
上記（６）式によれば、当初予測寿命を求めた後でエンジンの稼働状態（稼働条件）が変化した場合に、その時点からの残存寿命ΔＬを容易に求めることができる。
【０１７２】
なお、本実施形態では、エンジン全体の寿命を予測しているが、エンジンを構成する部品の種類毎に、寿命を予測してもよい。
【０１７３】
この場合は、エンジンを構成する部品の種類毎に、図２１に示す摩耗の大きさに応じた重みｋiの値を異ならせるようにしてもよい。大きな回転変動に弱い部品（摩耗が進行し易い部品）もあれば、大きな回転変動に強い部品（摩耗が進行しにくい部品）もあるからである。
【０１７４】
また、エンジンを構成する部品の種類毎に、耐久テストの条件化での劣化係数γt、これに対応する寿命Ｌtを設定しておいてもよい。
【０１７５】
また、本実施形態では、第１のマップＢとして２次元のマップを想定しているが、１次元のマップ、あるいは３次元以上のマップを用いてもよい。たとえば、エンジンの回転数Ｎeの大きさの分布を示す１次元のマップを第１のマップＢとして使用することも可能である。
【０１７６】
さらに以上説明した実施形態に、種々の変形を加えて実施してもよい。
【０１７７】
すなわち、エンジンを構成する部品のうち、熱負荷の影響を受ける部品、たとえばバルブ、ターボ、ピストン、マニホールドなどにあっては、第１のマップＢのうち、熱負荷の小さい領域で稼働されていたとしても、部品の寿命に影響を及ぼさない。
【０１７８】
そこで、図１４に示すように、エンジンを構成する部品の種類に応じた特定の範囲Ｅ（Ｂ15、Ｂ16）が設定され（斜線の範囲）、所定間隔Δｔ毎に検出される稼働パラメータの値Ｎe、Ｖが、この特定の検出範囲Ｅに入ったときは、その検出データは、以降の演算（ステップ２０３〜）では使用しないものとされる。このように、特定の範囲Ｅが、検出対象範囲から除外された上で、エンジンを構成する部品の種類毎に、寿命が予測される。
【０１７９】
また、エンジンを構成する部品の種類に応じた特定の領域Ｅ（Ｂ15、Ｂ16）が設定され、この特定の領域Ｅは、ステップ２０４における判定処理では使用しないものとされる。つまり、特定の領域Ｅについては、所定間隔Δｔ毎に検出される稼働パラメータの値Ｎe、Ｖがこの第１のマップＢのいずれのレベルＢi（ｉ＝１〜１６）に属しているかどうかの判定対象から除外された上で、エンジンを構成する部品の種類毎に、寿命が予測される。
【０１８０】
たとえば、図１５の軌跡Ｇに示すように、実際には、稼働パラメータがＢ13→Ｂ14→Ｂ15→Ｂ16→Ｂ12と変化したとしても、斜線にて示す領域Ｂ15、Ｂ16は通過していないものとみなされ、稼働パラメータは、Ｂ13→Ｂ14→Ｂ12と変化したものとみなして、変動量ΔＮejあるいはΔＶjが計算され、第２のマップＨＳが作成される。
【０１８１】
また、本実施形態では、サンプリング時間Δｔ毎に稼働パラメータの値の属する第１のマップＢの領域Ｂiが変化したならば、一義的に、稼働パラメータが変動したものと判断しているが、同じ領域に滞在している時間が短い場合には、この領域を通過していないものとみなしてもよい。
【０１８２】
たとえば、図１５の軌跡Ｆに示すように、実際には、稼働パラメータがＢ13→Ｂ10→Ｂ6→Ｂ7→Ｂ8と変化したとしても、サンプリング時間Δｔ毎にみれば、図１６に示すように変化していれば、２Δｔ以上滞在している領域（Ｂ13、Ｂ7、Ｂ8）については通過し、Δｔ以下しか滞在していない斜線にて示す領域（Ｂ10、Ｂ6）については通過していないものとみなすことができる。つまり、稼働パラメータは、Ｂ13→Ｂ7→Ｂ8と変化したものとみなして、変動量ΔＮejあるいはΔＶjが計算され、第２のマップＨＳが作成される。
【０１８３】
上述した実施形態では、第２のマップとして、変動量のマップを設定して、各変動量毎に頻度を求めるようにしているが、第２のマップとして、変動軌跡のマップを設定して、各変動軌跡毎に頻度を求めるような実施も可能である。
【０１８４】
図８（ｂ）は、この実施形態の装置構成のブロック図を示している。
【０１８５】
図８（ａ）と異なるのは、変動量演算部２８の代わりに、変動軌跡演算部３３を設けた点である。
【０１８６】
以下、図９のフローチャートを参照して、この実施形態における処理を説明する。なお、図８（ａ）の実施形態と共通する説明は適宜省略する。
【０１８７】
すなわち、まず、図１７に示すように、エンジン回転数Ｎeを横軸とし、ラック位置Ｖを縦軸として、これら稼働パラメータの値Ｎe、Ｖの組み合わせが、複数の各領域（各ブロック）Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3、Ｂ4に分割され、第１のマップＢが設定される。なお、分割数は、任意である。
【０１８８】
ここで、エンジンの稼働状態の軌跡をＨ（Ｂ3→Ｂ1）、Ｉ（Ｂ3→Ｂ2）、Ｊ（Ｂ3→Ｂ4）として例示するように、ある領域から他の領域に変動する変動軌跡の種類は、１２とおりとなる。
【０１８９】
また、図１８に示すように、変動軌跡の種類Ｍj（ｊ＝１〜１２）の分布を示す第２のマップＨＳが設定される。
【０１９０】
すなわち、この第２のマップＨＳの横軸には、変動軌跡の種類Ｍj、つまりＭ1（Ｂ1→Ｂ2）、Ｍ2（Ｂ1→Ｂ3）、Ｍ3（Ｂ1→Ｂ4）、Ｍ4（Ｂ2→Ｂ1）…がプロットされる。
【０１９１】
以上のような第１のマップＢは、コントローラ２１の第１マップ設定部２４で実行され、第２のマップＨＳの設定は、コントローラ２１の第２マップ設定部２５で実行される（ステップ２０１）。
【０１９２】
つぎに、エンジン稼働中の稼働パラメータの値Ｎe、Ｖを収集するにあたって、実際にエンジンが稼働しているか否かが判断される。
すなわち、エンジン回転数センサ２の出力に基づきエンジンが回転中であるか否かが判断される（ステップ２０２）。
【０１９３】
エンジンが回転中であると判断された場合には、以下のステップ１０３〜１０８の処理が実行される。
【０１９４】
つぎに、エンジンの稼働中に、稼働パラメータＮe、Ｖの値が、所定間隔Δｔ毎、たとえば１０mmsec毎に検出される（ステップ２０３）。
【０１９５】
つぎに、こうして所定間隔Δｔ毎に検出される稼働パラメータの値Ｎe、Ｖが、第１のマップＢのいずれの領域Ｂiに属しているかが、所定間隔Δｔ毎に判定される。
【０１９６】
こうした判定処理は、コントローラ２１の判定部２７で実行される（ステップ２０４）。
【０１９７】
つぎに、コントローラ２１の変動軌跡演算部３３では、判定部２７で順次判定される領域に基づき、単位時間当たりに変動した軌跡の種類が演算される。
【０１９８】
単位時間としては、たとえば、稼働パラメータＮe、Ｖのサンプリング間隔Δｔに設定される。
【０１９９】
たとえば、単位時間Δｔの間に、領域Ｂ1から領域Ｂ2に、変動したものとすると、変動軌跡の種類はＭ1（図１８参照）と演算される（ステップ２０５）。
【０２００】
つぎに、頻度カウント部２９では、図１８に示すように、こうして単位時間Δｔ毎に演算される頻度ｎjが、第２のマップＨＳの各変動軌跡の種類Ｍj毎にカウントされていき、一定時間τに達するまで積算されていく。たとえば、単位時間Δｔの間に、領域Ｂ1から領域Ｂ2に、変動したものとすると、図１８の第２のマップの変動軌跡種類Ｍ1の頻度ｎ1に＋１が加算される。
【０２０１】
一定時間τは、たとえば２時間であり、この２時間の間の合計の頻度（変動なしを含む）はＮ回（７２万回）であるものとする（ステップ２０６）。
【０２０２】
そして、カウント開始から一定時間τ（例えば２時間）が経過したか否かが判断され（ステップ２０７）、上記一定時間τが経過していなければ、エンジンが回転中である限り、頻度ｎjをカウントして積算していく上記処理を繰り返し行う（ステップ２０２〜２０６）。一方、上記一定時間τが経過すると、一たび頻度ｎjをカウントする処理を終了させる。
【０２０３】
つぎに、頻度換算部３０では、一定時間τが経過するまでの頻度ｎjを、全頻度Ｎで割ることにより、頻度ｎjを％換算する処理が実行される。
【０２０４】
こうして求められる％換算された頻度αj＝（ｎj/Ｎ）・１００（％）は、一定時間τのうちで、変動軌跡がＭjであった割合を表している。
【０２０５】
たとえば、変動軌跡Ｍ1の％換算された頻度α1が２５％であったとすれば、一定時間τ（２時間）のうちの２５％の時間（０．５時間）は、領域Ｂ1から領域Ｂ2へと変動していた、ということを表している。
【０２０６】
このように、頻度ｎjを％換算しているのは、メモリの容量を小さくするためである。メモリの記憶容量に余裕があれば、％換算された頻度αjの代わりに、頻度ｎjをそのまま以降の演算で使用してもよい（ステップ２０８）。
【０２０７】
つぎに、劣化係数演算部３４では、上記％換算された頻度αjに対して、寿命データ設定部２６で設定された重みｋj（図２１参照）に応じた重み付けαj・ｋjを行うことにより、一定時間τが経過するまでの間にエンジンに加えられた実際の被害量（主としてエンジンの摩耗）を表す指標となる劣化係数、
【０２０８】
また、耐久テストの条件の下での劣化係数γtは、上記（３）式と同様にして、下記（４）式によって求められ、設定されておかれる。
【０２０９】
また、耐久テストの条件の下でのエンジンの平均寿命Ｌtについても予め設定されておかれる。この耐久テストの条件の下でのエンジンの平均寿命Ｌtは経験的に推定される（ステップ２０９）。
【０２１０】
そこで、寿命演算部３１では、これら予め設定された耐久テストの条件化での劣化係数γtと、この劣化係数γtに対応する平均寿命Ｌtとの対応関係に基づき、下記（５）式にしたがい、実際のエンジン稼働時の平均寿命Ｌfが推定演算される。
【０２１１】
Ｌf＝（γt/γf）・Ｌt …（５）
そして、この求められた寿命Ｌfが、エンジンの予測寿命として、表示部３２に出力される。
【０２１２】
このように、エンジンに加えられた被害量を示す指標である劣化係数γfが正確に数値化されて、エンジンの寿命Ｌfが、熟練を要することなく、自動的かつ正確に予測される（ステップ２１０）。
【０２１３】
以後、頻度カウント部２９のカウント結果ｎjが零にリセットされた上で（ステップ２１１）、以後同様のステップ２０２〜２１０の処理が繰り返し実行される。つまり、一定時間τが経過する毎に、エンジンの寿命Ｌfが予測し直される。
【０２１４】
なお、以上説明した実施形態に、種々の変形を加えて実施してもよい。
【０２１５】
すなわち、エンジンを構成する部品のうち、熱負荷の影響を受ける部品、たとえばバルブ、ターボ、ピストン、マニホールドなどにあっては、第１のマップＢのうち、熱負荷の小さい領域で稼働されていたとしても、部品の寿命に影響を及ぼさない。
【０２１６】
そこで、図１４と同様にして、部品の種類（熱負荷の影響を受ける部品）に応じて、特定の領域（熱負荷の小さい領域）を設定し、この特定の領域については検出対象除外領域、判定対象除外領域とすることができる。
【０２１７】
また、本実施形態では、サンプリング時間Δｔ毎に稼働パラメータの値の属する第１のマップＢの領域Ｂiが変化したならば、一義的に、稼働パラメータが変動したものと判断して、その変動の軌跡の種類Ｍjを求めるようにしているが、同じ領域に滞在している時間が短い場合には、この領域を通過していないものとみなして、変動軌跡の種類Ｍjを求めてもよい。
【０２１８】
たとえば、図１９の軌跡Ｑに示すように、実際には、稼働パラメータがＢ3→Ｂ1→Ｂ2→Ｂ4→Ｂ2→Ｂ1と変化したとしても、サンプリング時間Δｔ毎にみれば、図２０に示すように変化していれば、２Δｔ以上滞在している領域（最初からＢ3、Ｂ2、Ｂ4、Ｂ1）については通過し、Δｔ以下しか滞在していない斜線にて示す領域（Ｂ1、Ｂ2）については通過していないものとみなすことができる。つまり、稼働パラメータは、Ｂ3→Ｂ2→Ｂ4→Ｂ1変化したものとして、変動軌跡Ｍjが計算され、第２のマップＨＳが作成される。
【０２１９】
つぎに、エンジンで発生した熱の累積を、被害量として数値化することで、正確にエンジンの寿命を予測する実施形態について説明する。
【０２２０】
まず、「高温疲労」を考慮した実施形態について説明する。これは、図１〜図７で説明した実施形態の考え方を、ほぼそのまま適用することができる。
【０２２１】
これを実現する寿命予測装置は、図２３（ａ）、（ｂ）に示す機能ブロック図のごとく構成されている。
【０２２２】
本実施形態では、エンジンの稼働中に値が変化する稼働パラメータの中から、エンジンの寿命の予測に必要なエンジンで発生した熱を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータが選択される。本実施形態では、熱を示す稼働パラメータとして、エンジンの排気の温度が選択される。
【０２２３】
排気温度は、図２３（ａ）に示すように、温度センサ４２により直接検出することもでき、また図２３（ｂ）に示すように、温度センサ４２を新たに配設することなく、エンジン制御用としてすでに装着されている既存のエンジン回転数センサ２およびラック位置センサ３を利用して、これらセンサの検出値から温度を推定演算してもよい。ラック位置は、エンジンのシリンダ内に噴射される燃料噴射量と同等であり、エンジンのトルクＴの代用となる。燃料噴射量、エンジントルクを示す稼働パラメータであれば、ラック位置Ｖの代わりに、他の稼働パラメータを用いてもよい。また、ラック位置Ｖの代わりに、エンジンの馬力ＰＳを用いてもよい。
【０２２４】
また、エンジンで発生した熱を示す稼働パラメータであれば、上記排気温度（エンジン回転数、ラック位置）以外の他の稼働パラメータを使用する実施も可能である。
【０２２５】
本実施形態では、図２３（ｂ）に示すように、エンジン回転数Ｎe（r.p.m）を検出するエンジン回転数センサ２およびラック位置Ｖを電圧値として検出するラック位置センサ３の検出信号が、ＣＰＵを中心として構成されているエンジン寿命予測用のコントローラ４１に入力され、このコントローラで後述する処理が実行されて、その処理結果である予測寿命がオペレータに視認できる位置に配設された表示部４９に表示される。また、建設機械内部のコントローラと建設機械外部のパーソナルコンピュータとを所定の通信手段にて接続して、コントローラの処理結果を外部の所定箇所で視認できるようにしてもよい。図２３（ａ）に示すコントローラ４１では、エンジンの排気温度Ｔeを検出する温度センサ４２の検出信号が入力される。
【０２２６】
図２５は、上記コントローラ４１で実行される処理の手順を示すフローチャートである。以下、図２３のコントローラ４１の各部で実行される内容について、このフローチャートおよび図２７〜図３１、図３５のグラフを併せ参照して説明する。
【０２２７】
まず、図２８に示すように、エンジン排気温度Ｔeを横軸とし、頻度ｎiを縦軸とする熱マップＴが設定される。排気温度Ｔeは、それぞれ温度幅を所定幅（１００°Ｃ）として、たとえば７段階のレベルＴe1（０〜１００°Ｃ）、Ｔe2（１０１°Ｃ〜２００°Ｃ）、…Ｔei…Ｔe7（６０１°Ｃ〜７００°Ｃ）に分割されている。
【０２２８】
こうしてエンジンで発生する熱の大きさ（排気温度の大きさ）の分布を示す１次元の熱マップＴが設定される。なお、熱マップＴの分割数は、説明の便宜のために、７分割した場合を想定しているが、７分割よりも細かく分割する実施も可能であり、また、７分割よりも粗く分割する実施も可能である。
【０２２９】
また、図３０に示すように、熱マップＴの各領域Ｔe1、Ｔe2、…Ｔe7毎に、当該領域Ｔei（ｉ＝１〜7）の熱の大きさに応じた重みｋiが設定される。
【０２３０】
たとえば、最大温度の領域Ｔe7には、最大の重みｋ7が設定され、最低温度の領域Ｔe1には、最小の重みｋ1が設定される。
【０２３１】
以上のような熱マップＴの設定は、コントローラ４１の熱マップ設定部４５ａで実行され、重みｋiの設定は、被害量重み設定部４３で実行される（ステップ３０１）。
【０２３２】
つぎに、エンジン稼働中の稼働パラメータの値Ｎe、Ｖ（またはＴe）を収集するにあたって、実際にエンジンが稼働しているか否かが判断される。
すなわち、エンジン回転数センサ２の出力に基づきエンジンが回転中であるか否かが判断される（ステップ３０２）。
【０２３３】
エンジンが回転中であると判断された場合には、以下のステップ３０３〜３０８の処理が実行される。
【０２３４】
つぎに、エンジンの稼働中に、稼働パラメータＮe、Ｖ（またはＴe）の値が、所定サンプリング間隔Δｔ毎、たとえば１０mmsec毎に検出される（ステップ３０３）。
【０２３５】
つぎに、稼働パラメータＮe、Ｖの検出値から求めた演算温度Ｔeまたは温度検出値Ｔeに基づき、熱マップＴの各領域Ｔe1、Ｔe2…Ｔe7毎に、当該領域Ｔeiに属する温度の演算回数または検出回数ｎiが、一定時間τ、たとえば２時間が経過するまでカウントされる。ここで、一定時間τ（２時間）の間の合計の検出回数はＮ回（７２万回）であるとする。
【０２３６】
ここに、エンジン排気温度は、エンジン回転数および燃料噴射量（燃料噴射ポンプのラック位置）によって定まる。
【０２３７】
図２７のグラフは、エンジン回転数Ｎe、燃料噴射量を示すラック位置Ｖと、排気温度Ｔeの関係を示している。Ｌ4はエンジンの出力（馬力）を示しており、Ｌ5は等温度線を示している。エンジンの最大馬力では、等温度線Ｌ5は、最大の温度（たとえば６５０°Ｃ以上の温度）を示しているのがわかる。
【０２３８】
図２３（ｂ）の温度換算演算部５０では、現在の検出エンジン回転数Ｎe、検出ラック位置Ｖに対応する温度が、図２７に示すグラフにしたがい求められ、推定演算温度Ｔeとして、上記サンプリング間隔Δｔ毎に出力される。
【０２３９】
また、温度センサ４２の検出温度Ｔeを直接入力する図２３（ａ）のコントローラ４１では、上記温度換算演算部５０は不要となる。
【０２４０】
こうして、所定間隔Δｔ毎に、温度Ｔeが特定されるので、所定間隔Δｔ毎に、図２８の温度領域Ｔe1〜Ｔe7のいずれであるかが特定される。こうして、所定間隔Δｔ毎に、現在の温度Ｔeが属している領域Ｔeiが特定されると、その領域Ｔeiの検出頻度ｎiが順次＋１インクリメントされていく。たとえば、ある時刻ｔで、排気温度Ｔeが１５０°Ｃであったとすれば、これに対応する領域Ｔe2の検出頻度ｎ2に＋１が加算される。
【０２４１】
ただし、すべての検出データＴeを有効なものとして、頻度ｎの中に含ませるのではなく、同じ温度領域のものが連続して検出された場合のみ（所定時間以上同じ温度であった場合のみ）、そのときの検出データＴeを有効なものとして、頻度ｎの中に含ませる実施も可能である。
【０２４２】
たとえば、図３１に示すような検出データＴeがΔｔ毎に検出されたとすれば、所定のしきい値Ｎth回（例えば１００回：１０ｓｅｃ）よりも少ない回数しか連続して検出されていないデータＴe１、Ｔe2は除外し、Ｎth回以上連続して検出されたデータＴe3については有効なものとして、これを頻度ｎ3の中に含ませるということが考えられる。
【０２４３】
このようにして、図２８に示すように、各領域Ｔei毎に検出頻度ｎiがカウントされていき、一定時間τに達するまで検出頻度ｎiが積算されていく（ステップ３０４）。
【０２４４】
すなわち、カウント開始から一定時間τ（例えば２時間）が経過したか否かが判断され（ステップ３０５）、上記一定時間τが経過していなければ、エンジンが回転中である限り、検出頻度ｎiをカウントして積算していく上記処理を繰り返し行う（ステップ３０２〜３０４）。一方、上記一定時間τが経過すると、一たび検出頻度ｎiをカウントする処理を終了させる。
【０２４５】
上記頻度ｎiのカウントは、頻度カウント部４５で実行される。
【０２４６】
つぎに、頻度換算部４６では、図２９に示すように、一定時間τが経過するまでの検出頻度ｎiを、全検出回数Ｎで割ることにより、検出頻度ｎiを％換算する処理が実行される。
【０２４７】
こうして求められる％換算された頻度αi＝（ｎi/Ｎ）・１００（％）は、一定時間τのうちで、温度領域Ｔeiに属していた時間の占める割合を表している。
【０２４８】
たとえば、領域Ｔe7の％換算された頻度α7が３０％であったとすれば、一定時間τ（２時間）のうちの３０％の時間（０．６時間）は、この領域α7に属する温度Ｔe（稼働パラメータＮe、Ｖ）が検出されていた（温度６０１°Ｃ〜７００°Ｃの範囲だった）、ということを表している。
【０２４９】
このように、検出頻度ｎiを％換算しているのは、メモリの容量を小さくするためである。メモリの記憶容量に余裕があれば、％換算された頻度αiの代わりに、検出頻度ｎiをそのまま以降の演算で使用してもよい。また、要は、各領域Ｔei毎に、検出された時間を求めることができればよいので、各領域Ｔei毎の検出時間（ｎi/Ｎ）・τを、以降の演算でαiの代わりに使用してもよい（ステップ３０６）。
【０２５０】
つぎに、被害量演算部４７では、図３０に示すように、上記％換算された検出頻度αiに対して、被害量重み設定部４３で設定された重みｋiに応じた重み付けαi・ｋiを行うことにより、一定時間τが経過するまでの間にエンジンに加えられた実際の被害量（「高温疲労」による被害量）を表す指標となる高温疲労被害量、
【０２５１】
上記（７）式に示されるように、高温疲労被害量εは、熱マップＴのうちで、熱の大きい領域Ｔei（たとえばＴe7）で稼働された時間が長い程、大きい値を示す（ステップ３０７）。
【０２５２】
一方、エンジンの開発時において、予め耐久テストおよびテスト後の部品検査が行われ、図３５に示すように、被害量の大きさεとエンジンの平均寿命の長さＨとの対応関係Ｌ2が、予め設定しておかれる。
【０２５３】
すなわち、所定の耐久テストが行われた時間Ｈ0に、１００％の高温疲労被害量ε0を対応づける。そして、この高温疲労被害量ε0に所定の余裕度Δεを上乗せして、Ｄ点をプロットする。そして、耐久テスト後の部品摩耗や損傷具合の検査から、経験的に、一般的な稼働条件の下での被害量εs、一般的な稼働条件の下での寿命Ｈsが求められ、これに対応する点Ｓがプロットされる。
【０２５４】
そして、Ｄ点、Ｓ点を結ぶ曲線として、高温疲労被害量の大きさεとエンジンの平均寿命の長さＨとの対応関係Ｌ2が求められる。この平均寿命曲線Ｌ2は、全てのエンジンについての平均的なものであり、実際には、個々のエンジンの製造時のばらつきなどによって幅をもっている。また、この平均寿命曲線Ｌ2は、エンジンの型式、エンジンを構成する部品の種類毎に、異なる曲線を描く。
【０２５５】
上記平均寿命曲線Ｌ2は、寿命曲線設定部４４に予め設定されている。
【０２５６】
そこで、上記（７）式によって実際の高温疲労被害量εが値ε1として演算されたものとすると、寿命演算部４８では、この高温疲労被害量ε1に対応する寿命Ｈ1が、上記予め設定された対応関係Ｌ2から求められ、この求められた寿命Ｈ1が、エンジンの予測寿命として、表示部４９に出力される。また、高温疲労被害量がε2であれば、これに対応する予測寿命Ｈ2が表示部４９に出力される。
【０２５７】
このように、エンジンに加えられた高温疲労被害量ε1、ε2が正確に数値化されて、エンジンの寿命Ｈ1、Ｈ2が、熟練を要することなく、自動的かつ正確に予測される（ステップ３０８）。
【０２５８】
以後、頻度カウント部４５のカウント結果ｎiが零にリセットされた上で（ステップ３０９）、以後同様のステップ３０２〜３０８の処理が繰り返し実行される。つまり、一定時間τが経過する毎に、エンジンの寿命Ｈが予測し直され、エンジンの稼働条件が変化した場合でもエンジンの寿命Ｈの予測結果が正確に補正されることになる。
【０２５９】
また、現在から寿命Ｈに至るまでの残存寿命ＨLfを、以下のようにして求め、これを表示部４９に表示出力してもよい。
【０２６０】
いま、一定時間τ毎に求められる高温疲労被害量をεk（ｋ＝１、２…）とし、これに対応して予測寿命Ｈkが求められるものとすると（図３５参照）、残存寿命ＨLfは、現在の稼働累計時間（稼働サービスメータの計時値）をＳＭＲとして、下記（８）式により求められる。
【０２６１】
ＨLf＝Ｈk−ＳＭＲ …（８）
また、つぎのような式で残存寿命Ｈを求めてもよい。
【０２６２】
ＨLf(t+τ)＝ＨLf(t)−τ（Ｈs/Ｈk） …（９）
ただし、残存寿命ＨLfの初期値はＨs（一般的な稼働条件での寿命）として、上記（９）式にしたがい、残存寿命ＨLfがτ時間経過毎に順次更新されていく。
【０２６３】
上記（９）式によれば、エンジンが一般的な稼働条件で使用されれば、現在の寿命ＨLf(t)から実際の稼働時間τを引いた分が残存寿命ＨLfとなるが、熱による被害量が大きくなれば（Ｈkが小さくなれば）、それに応じて実際の稼働時間τよりも実質的に多い時間τ（Ｈs/Ｈk）（＞τ）が、現在の寿命ＨLf(t)から引かれることになり、残存寿命ＨLfは、一般的な稼働条件の場合よりも少なくなる。
【０２６４】
なお、本実施形態では、エンジン全体の寿命を予測する場合を想定しているが、エンジンを構成する部品の種類毎に、寿命を予測してもよい。
【０２６５】
たとえば、高温疲労による被害を受ける部品としては、シリンダライナ、シリンダヘッド、バルブなどが挙げられる。これら特定の部品に限って、その寿命を予測する実施も可能である。
【０２６６】
この場合は、エンジンを構成する部品の種類毎に、図３５に示す寿命曲線を予め求めておけばよい。また、エンジンを構成する部品の種類毎に、図３０に示す熱の大きさに応じた重みｋiの値を異ならせるようにしてもよい。また、図３１で説明したように、連続していない検出データは有効でないとする処理を、特定の部品に限って行うようにしてもよい。
【０２６７】
また、本実施形態では、熱マップＴとして、温度の１次元のマップを想定しているが、２次元以上のマップを用いてもよい。たとえば、図２７に示すように、エンジン回転数Ｎe、ラック位置Ｖの大きさの分布を示す２次元のマップＢを、熱マップとし、各ブロックＢ1〜Ｂ16毎に、熱の大きさ（温度の大きさ）を対応づけておき、各ブロック毎に頻度ｎをカウントすることも可能である。
【０２６８】
なお、寿命予測の対象は、エンジン全体またはエンジンを構成する部品に限定されるわけではない。およそエンジンによって発生した熱が加わる構成要素であれば、上述した寿命予測の対象となり得る。たとえば、エンジンによる動力が伝達されるパワートレインまたはこれを構成する部品の寿命予測を行う実施も可能である。
【０２６９】
さらに、エンジンを有した機械だけに限定されるわけではない。本発明としては、熱源を有した機械であって、熱による被害を受け、その被害によって機械の寿命が左右されるものであれば、任意の機械に適用可能である。
【０２７０】
上述した実施形態では、熱（温度）の値そのものからエンジンに加えられた被害量を求めるようにしているが、つぎに、熱（温度）の変動量を考慮してエンジンに加えられた被害量を求める実施形態、つまり「熱疲労」を考慮した実施形態について説明する。これは、図８〜図２２で説明した実施形態の考え方を、ほぼそのまま適用することができる。
【０２７１】
これを実現する寿命予測装置は、図２４（ａ）、（ｂ）に示す機能ブロック図のごとく構成されている。
【０２７２】
本実施形態では、エンジンの稼働中に値が変化する稼働パラメータの中から、エンジンの寿命の予測に必要なエンジンで発生した熱を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータが選択される。本実施形態では、熱を示す稼働パラメータとして、エンジンの排気の温度が選択される。
【０２７３】
排気温度は、温度センサ４２により直接検出する場合を想定しているが、図２３（ｂ）で説明したように、温度センサ４２を新たに配設することなく、エンジン制御用としてすでに装着されている既存のエンジン回転数センサ２およびラック位置センサ３を利用して、これらセンサの検出値から温度を推定演算してもよい。
【０２７４】
また、エンジンで発生した熱を示す稼働パラメータであれば、上記排気温度（エンジン回転数、ラック位置）以外の他の稼働パラメータを使用する実施も可能である。
【０２７５】
本実施形態では、図２４（ｂ）に示すように、排気温度Ｔeを検出する温度センサ４２の検出信号が、ＣＰＵを中心として構成されているエンジン寿命予測用のコントローラ５１に入力され、このコントローラで後述する処理が実行されて、その処理結果である予測寿命がオペレータに視認できる位置に配設された表示部５９に表示される。また、建設機械内部のコントローラと建設機械外部のパーソナルコンピュータとを所定の通信手段にて接続して、コントローラの処理結果を外部の所定箇所で視認できるようにしてもよい。
【０２７６】
図２６は、上記コントローラ５１で実行される処理の手順を示すフローチャートである。以下、図２４のコントローラ５１の各部で実行される内容について、このフローチャートおよび図２８、図３１〜図３５のグラフを併せ参照して説明する。
【０２７７】
まず、図２８に示すように、エンジン排気温度Ｔeを横軸とし、頻度ｎiを縦軸とする熱マップＴが設定される。排気温度Ｔeは、それぞれ温度幅を所定幅（１００°Ｃ）として、たとえば７段階のレベルＴe1（０〜１００°Ｃ）、Ｔe2（１０１°Ｃ〜２００°Ｃ）、…Ｔei…Ｔe7（６０１°Ｃ〜７００°Ｃ）に分割されている。
【０２７８】
こうしてエンジンで発生する熱の大きさ（排気温度の大きさ）の分布を示す１次元の熱マップＴが設定される。なお、熱マップＴの分割数は、説明の便宜のために、７分割した場合を想定しているが、７分割よりも細かく分割する実施も可能であり、また、７分割よりも粗く分割する実施も可能である。
【０２７９】
以上のような熱マップＴの設定は、コントローラ５１の熱マップ設定部６０ａで実行される。
【０２８０】
ここで、温度Ｔeの単位変動幅としてΔＴeが設定される。この単位変動幅は、熱マップＴの温度領域Ｔeiの幅（１００°Ｃ）に対応している。
【０２８１】
たとえば、排気温度Ｔeが、１００°Ｃだけ変動したものとすると、温度Ｔeは、単位変動幅ΔＴeだけ変動したものとされる。
【０２８２】
そこで、図３２に示すように、単位時間当たりの熱（温度）の変動量ΔＴejの大きさの分布を示す熱変動マップΔＴが設定される。
【０２８３】
すなわち、この熱変動マップΔＴの横軸には、温度の変動量ΔＴej（ｊ＝１、２、３、４、５、６、７）の大きさΔＴe1（単位変動幅ΔＴe）、ΔＴe2（単位変動幅ΔＴeの２倍の２ΔＴe）、…、ΔＴe7（単位変動幅ΔＴeの７倍の７ΔＴe）が、プロットされている。
【０２８４】
以上のような熱変動マップΔＴの設定は、コントローラ５１の熱変動マップ設定部５５ａで実行される（ステップ４０１）。
【０２８５】
つぎに、エンジン稼働中の稼働パラメータの値Ｔeを収集するにあたって、実際にエンジンが稼働しているか否かが判断される。
すなわち、エンジン回転数センサ２の出力に基づきエンジンが回転中であるか否かが判断される（ステップ４０２）。
【０２８６】
エンジンが回転中であると判断された場合には、以下のステップ４０３〜４１０の処理が実行される。
【０２８７】
つぎに、エンジンの稼働中に、稼働パラメータＴeの値が、所定のサンプリング間隔Δｔ毎、たとえば１０mmsec毎に検出される（ステップ４０３）。
【０２８８】
つぎに、こうして所定間隔Δｔ毎に検出される稼働パラメータの値Ｔeが、熱マップＴのいずれの領域Ｔeiに属しているかが、所定間隔Δｔ毎に判定される。
【０２８９】
こうして、所定間隔Δｔ毎に、温度領域Ｔe1〜Ｔe7のいずれであるかが特定され、温度マップＴのいずれの領域Ｔeiのいずれに属しているかが判定される。こうした判定処理は、コントローラ５１の判定部６０で実行される（ステップ４０４）。
【０２９０】
つぎに、コントローラ５１の変動量演算部５４では、判定部６０で順次判定される領域に基づき、単位時間当たりに変動した両領域間の変動幅ΔＴe、２ΔＴe…７ΔＴeが、単位時間当たりの稼働パラメータＴeの変動量として演算される。単位時間としては、たとえば、上記所定間隔（サンプリング間隔）Δｔに設定される。
【０２９１】
たとえば、単位時間Δｔの間に、領域Ｔe1から領域Ｔe3に、温度Ｔeが単位変動幅ΔＴeの３倍の３ΔＴeだけ変動したものとすると、温度の変動量は、３ΔＴeと演算される（ステップ４０５）。
【０２９２】
つぎに、頻度カウント部５５では、図３２に示すように、こうして変動量が演算される頻度ｎjが、熱変動マップΔＴの各変動量の大きさΔＴe1、ΔＴe2、…、ΔＴe7毎にカウントされていき、一定時間τに達するまで積算されていく。たとえば、ある時刻ｔで、温度のレベルがＴe2であり、それからサンプリング間隔Δｔ経過した時刻ｔ＋Δｔで温度のレベルがＴe1であったとすれば、単位時間Δｔあたりの温度の変動量は、単位変動幅ΔＴeであるので、熱変動マップΔＴのΔＴe1の検出頻度ｎ1に＋１が加算される。
【０２９３】
一定時間τは、たとえば２時間であり、この２時間の間の合計の頻度（変動量０を演算する頻度を含む）はＮ回（７２万回）であるものとする（ステップ４０６）。
【０２９４】
そして、カウント開始から一定時間τ（例えば２時間）が経過したか否かが判断され（ステップ４０７）、上記一定時間τが経過していなければ、エンジンが回転中である限り、頻度ｎjをカウントして積算していく上記処理を繰り返し行う（ステップ４０２〜４０６）。一方、上記一定時間τが経過すると、一たび頻度ｎjをカウントする処理を終了させる。
【０２９５】
上記頻度ｎjのカウントは、頻度カウント部５５で実行される。
【０２９６】
さて、図３２に示す熱変動マップΔＴは、稼働パラメータＴeを所定間隔Δｔ毎にサンプリングして得られた全データを、公知のレインフロー法を用いて正規化する処理を施すことによって作成することができる。
【０２９７】
上述した本実施形態では、熱マップＴを設定し、所定間隔Δｔ毎に順次検出される稼働パラメータＮeが、熱マップＴの領域Ｔeiの中心値（あるいは代表値）の値をとるものとして、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量ΔＴejを求めるようにしているが、所定間隔Δｔ毎に順次検出される稼働パラメータの値Ｔeを、マップＴの領域Ｔeiの中心値（あるいは代表値）に変換することなく、サンプリングデータＴeを、そのままレインフロー法により正規化して、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量ΔＴejを求め、熱変動マップΔＴを作成してもよい。
【０２９８】
この場合は、図２４（ａ）に示すように、コントローラ５１において、熱マップ設定部６０ａ、判定部６０は省略でき、ステップ４０１における熱マップ設定処理およびステップ４０４における判定処理は不要となる。
【０２９９】
ただし、すべての検出データＴeを有効なものとしてレインフロー法により処理するのではなく、同じ温度領域のものが連続して検出された場合のみ（所定時間以上同じ温度であった場合のみ）、そのときの検出データＴeを有効なものとして、レインフロー法による処理の対象とする実施も可能である。
【０３００】
たとえば、図３１に示すような検出データＴeがΔｔ毎に検出されたとすれば、所定のしきい値Ｎth回（例えば１００回：１０ｓｅｃ）よりも少ない回数しか連続して検出されていないデータＴe１、Ｔe2は除外し、Ｎth回以上連続して検出されたデータＴe3については有効なものとして、これをレインフロー法による処理の対象とするデータとすることが考えられる。
【０３０１】
なお、本実施形態では、熱変動マップΔＴの単位変動量の大きさを、熱マップＴの領域Ｔeiの幅と同じ幅ΔＴe（１００°Ｃ）に設定しているが、これに限定されることなく、熱変動マップΔＴの単位変動量の大きさは、任意の大きさに設定することができる。
【０３０２】
つぎに、頻度換算部５６では、図３３に示すように、一定時間τが経過するまでの頻度ｎjを、全頻度Ｎで割ることにより、頻度ｎjを％換算する処理が実行される。
【０３０３】
こうして求められる％換算された頻度αj＝（ｎj/Ｎ）・１００（％）は、一定時間τのうちで、変動量がΔＴejであった割合を表している。
【０３０４】
たとえば、熱変動量ΔＴe1の％換算された頻度α1が２５％であったとすれば、一定時間τ（２時間）のうちの２５％の時間（０．５時間）は、ΔＴe1の大きさで温度が変動していた、ということを表している。
【０３０５】
このように、頻度ｎjを％換算しているのは、メモリの容量を小さくするためである。メモリの記憶容量に余裕があれば、％換算された頻度αjの代わりに、検出頻度ｎjをそのまま以降の演算で使用してもよい（ステップ４０８）。
【０３０６】
つぎに、被害量演算部５７では、図３４に示すように、上記％換算された頻度αjに対して、被害量重み設定部５２で設定された重みｋ´jに応じた重み付けαj・ｋ´jを行うことにより、一定時間τが経過するまでの間にエンジンに加えられた実際の被害量（「熱疲労」による被害量）を表す指標となる熱疲労被害量、
【０３０７】
上記（１０）式に示されるように、熱疲労被害量ε´は、熱変動マップΔＴのうちで、熱変動の大きい領域ΔＴej（たとえばΔＴe7）で稼働された時間が長い程、大きい値を示す（ステップ４０９）。
【０３０８】
一方、エンジンの開発時において、予め耐久テストおよびテスト後の部品検査が行われ、図３５に示すように、被害量の大きさε´とエンジンの平均寿命の長さＨとの対応関係Ｌ2が、予め設定しておかれる。
【０３０９】
すなわち、所定の耐久テストが行われた時間Ｈ0に、１００％の熱疲労被害量ε´0を対応づける。そして、この熱疲労被害量ε´0に所定の余裕度Δε´を上乗せして、Ｄ点をプロットする。そして、耐久テスト後の部品摩耗や損傷具合の検査から、経験的に、一般的な稼働条件の下での被害量ε´s、一般的な稼働条件の下での寿命Ｈsが求められ、これに対応する点Ｓがプロットされる。
【０３１０】
そして、Ｄ点、Ｓ点を結ぶ曲線として、熱疲労被害量の大きさε´とエンジンの平均寿命の長さＨとの対応関係Ｌ2が求められる。この平均寿命曲線Ｌ2は、全てのエンジンについての平均的なものであり、実際には、個々のエンジンの製造時のばらつきなどによって幅をもっている。また、この平均寿命曲線Ｌ2は、エンジンの型式、エンジンを構成する部品の種類毎に、異なる曲線を描く。
【０３１１】
上記平均寿命曲線Ｌ2は、寿命曲線設定部５３に予め設定されている。
【０３１２】
そこで、上記（１０）式によって実際の熱疲労被害量ε´が値ε´1として演算されたものとすると、寿命演算部５８では、この熱疲労被害量ε´1に対応する寿命Ｈ1が、上記予め設定された対応関係Ｌ2から求められ、この求められた寿命Ｈ1が、エンジンの予測寿命として、表示部５９に出力される。また、熱疲労被害量がε´2であれば、これに対応する予測寿命Ｈ2が表示部５９に出力される。
【０３１３】
このように、エンジンに加えられた熱疲労被害量ε´1、ε´2が正確に数値化されて、エンジンの寿命Ｈ1、Ｈ2が、熟練を要することなく、自動的かつ正確に予測される（ステップ４１０）。
【０３１４】
以後、頻度カウント部５５のカウント結果ｎjが零にリセットされた上で（ステップ４１１）、以後同様のステップ４０２〜４１０の処理が繰り返し実行される。つまり、一定時間τが経過する毎に、エンジンの寿命Ｈが予測し直され、エンジンの稼働条件が変化した場合でもエンジンの寿命Ｈの予測結果が正確に補正されることになる。
【０３１５】
なお、上述した式（８）ないしは式（１０）により、現在から寿命Ｈに至るまでの残存寿命ＨLfを求め、これを表示部５９に表示出力してもよい。
【０３１６】
なお、本実施形態では、エンジン全体の寿命を予測する場合を想定しているが、エンジンを構成する部品の種類毎に、寿命を予測してもよい。
【０３１７】
たとえば、熱疲労による被害を受ける部品としては、ピストン、ピストン回りの部品（ピストンリング等）などが挙げられる。これら特定の部品に限って、その寿命を予測する実施も可能である。
【０３１８】
この場合は、エンジンを構成する部品の種類毎に、図３５に示す寿命曲線を予め求めておけばよい。また、エンジンを構成する部品の種類毎に、図３０に示す熱変動の大きさに応じた重みｋ´jの値を異ならせるようにしてもよい。また、図３１で説明したように、連続していない検出データは有効でないとする処理を、特定の部品に限って行うようにしてもよい。
【０３１９】
また、本実施形態では、熱マップＴとして、温度の１次元のマップを想定しているが、２次元以上のマップを用いてもよい。たとえば、図２７に示すように、エンジン回転数Ｎe、ラック位置Ｖの大きさの分布を示す２次元のマップＢを、熱マップとし、各ブロックＢ1〜Ｂ16毎に、熱の大きさ（温度の大きさ）を対応づけておいてもよい。
【０３２０】
なお、寿命予測の対象は、エンジン全体またはエンジンを構成する部品に限定されるわけではない。およそエンジンによって発生した熱が加わる構成要素であれば、上述した寿命予測の対象となり得る。たとえば、エンジンによる動力が伝達されるパワートレインまたはこれを構成する部品の寿命予測を行う実施も可能である。
【０３２１】
さらに、エンジンを有した機械だけに限定されるわけではない。本発明としては、熱源を有した機械であって、熱による被害を受け、その被害によって機械の寿命が左右されるものであれば、任意の機械に適用可能である。
【０３２２】
以上説明した各実施形態によれば、エンジンなどの機械のオーバーホールの時期を正確に予測することができるようになったので、適切な時期に施されるメンテナンスによりエンジンの大破などの事故を未然に防止することができる。また、オーバーホールの時期を正確に予測することができるようになったので、計画的な整備が可能となり、配車計画などの生産計画を正確に立てることができたり、オーバーホールに必要な部品を必要な時期に準備することができたり、整備員の管理が容易になったりするなどの利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係るエンジンの寿命予測装置の実施形態の装置構成を示すブロック図である。
【図２】図２は図１の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は負荷マップの各領域に、検出頻度が対応づけられている様子を説明する図である。
【図４】図４は負荷マップの各領域に、％換算された検出頻度が対応づけられている様子を説明する図である。
【図５】図５は負荷マップの各領域に、重みが対応づけられている様子を説明する図である。
【図６】図６は平均負荷率と、エンジンの寿命との対応関係を示す図である。
【図７】図７はエンジンの回転数が時系列的に変化する様子を示す図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は本発明に係るエンジンの寿命予測装置の各実施形態の装置構成を示すブロック図である。
【図９】図９は図８の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は図８（ａ）に示す装置で使用される第１のマップを示す図である。
【図１１】図１１は図８（ａ）に示す装置で使用される第２のマップを示す図である。
【図１２】図１２は図８（ａ）に示す装置で使用される第２のマップを示す図である。
【図１３】図１３は図８（ａ）に示す装置で使用される第２のマップにおける頻度を％換算した図である。
【図１４】図１４は図８（ａ）に示す装置で使用される第１のマップにおける除外領域を示す図である。
【図１５】図１５は稼働パラメータが変動する軌跡を示す図である。
【図１６】図１６はサンプリング間隔毎に稼働パラメータの属する第１のマップの領域が変動する様子を示す図である。
【図１７】図１７は図８（ｂ）に示す装置で使用される別の第１のマップを示す図である。
【図１８】図１８は図８（ｂ）に示す装置で使用される第２のマップを示す図である。
【図１９】図１９は稼働パラメータが変動する軌跡を示す図である。
【図２０】図２０はサンプリング間隔毎に稼働パラメータの属する第１のマップの領域が変動する様子を示す図である。
【図２１】図２１は予め設定されるデータを説明する図である。
【図２２】図２２は残存寿命の演算を説明するために用いた図である。
【図２３】図２３（ａ）、（ｂ）は本発明に係る熱源を有した機械の寿命予測装置の各実施形態の装置構成を示すブロック図である。
【図２４】図２４は（ａ）、（ｂ）は本発明に係る熱源を有した機械の寿命予測装置の各実施形態の装置構成を示すブロック図である。
【図２５】図２５は図２３の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
【図２６】図２６は図２４の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。
【図２７】図２７はエンジン回転数、燃料噴射量（ラック位置）と排気温度の関係を示す図である。
【図２８】図２８は熱マップの各領域に、検出頻度が対応づけられている様子を説明する図である。
【図２９】図２９は熱マップの各領域に、％換算された検出頻度が対応づけられている様子を説明する図である。
【図３０】図３０は熱マップの各領域に、重みが対応づけられている様子を説明する図である。
【図３１】図３１は検出データから有効データを取得する様子を説明する図である。
【図３２】図３２は熱変動マップの各領域に、検出頻度が対応づけられている様子を説明する図である。
【図３３】図３３は熱変動マップの各領域に、％換算された検出頻度が対応づけられている様子を説明する図である。
【図３４】図３４は熱変動マップの各領域に、重みが対応づけられている様子を説明する図である。
【図３５】図３５は熱による被害量と、機械の寿命との対応関係を示す図である。
【符号の説明】
１、２１、４１、５１ コントローラ
２ エンジン回転数センサ
３ ラック位置センサ
４２ 温度センサ
Claims (35)
- エンジンの稼働時に値が変化する稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づきエンジンの寿命を予測するエンジンの寿命予測装置において、
前記エンジンにかかる負荷を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータを選択し、この一の稼働パラメータの値または二以上の稼働パラメータの値の組み合わせを、複数の各レベルに分割することにより、前記エンジンにかかる負荷の大きさの分布を示す１次元または２次元以上の負荷マップを設定する負荷マップ設定手段（４）と、
前記稼働パラメータの値を検出する稼働パラメータ検出手段（２、３）と、
前記稼働パラメータ検出手段によって前記稼働パラメータを一定時間が経過するまで検出することにより、前記負荷マップの各レベル毎に、当該レベルに属する稼働パラメータの値が検出されている時間を積算する時間積算手段（７、８）と、
前記負荷マップの各レベル毎に、当該レベルの負荷の大きさに応じた重みを設定する重み設定手段（５）と、
前記時間積算手段で積算された積算時間に対して、前記重み付け設定手段で設定された重みに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた積算時間を、前記負荷マップの各レベル毎に求め、これら負荷マップの各レベル毎の重み付けされた積算時間に基づき、前記一定時間が経過するまでの間に前記エンジンに加えられた実際の被害量を演算する被害量演算手段（９）と、
前記エンジンを予め稼働させることにより、前記被害量の大きさと寿命の長さとの対応関係を、予め設定しておく対応関係設定手段（６）と、
前記被害量演算手段で演算された実際の被害量に対応する寿命を、前記対応関係設定手段で予め設定された対応関係から求め、この求められた寿命を、前記エンジンの予測寿命として出力する寿命予測手段（１０）と
を具えたエンジンの寿命予測装置。 - 前記エンジンにかかる負荷を示す二つの稼働パラメータは、エンジンの回転数と、前記エンジンのトルクあるいは馬力であり、
前記負荷マップ設定手段は、エンジンの回転数と、エンジンのトルクあるいは馬力との２次元のマップを設定するものである
請求項１記載のエンジンの寿命予測装置。 - 前記稼働パラメータ検出手段は、前記稼働パラメータの値を、所定間隔毎に検出するものであり、
前記時間積算手段は、前記負荷マップの各レベル毎に、当該レベルに属する稼働パラメータの値が検出された回数を前記一定時間が経過するまでカウントすることにより、前記負荷マップの各レベル毎に、当該レベルに属する稼働パラメータの値が検出されている時間を積算するものである
請求項１記載のエンジンの寿命予測装置。 - 前記時間積算手段で積算される積算時間を、前記一定時間が経過する毎に、リセットすることにより、前記一定時間が経過する毎に、前記エンジンの寿命を予測し直すようにした
請求項１記載のエンジンの寿命予測装置。 - エンジンの稼働時に値が変化する稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づきエンジンの寿命を予測するエンジンの寿命予測装置において、
前記エンジンにかかる負荷またはエンジンの回転数を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータを選択し、この選択した稼働パラメータの値を、所定間隔毎に検出する稼働パラメータ検出手段（２、３）と、
前記稼働パラメータ検出手段で所定間隔毎に検出される稼働パラメータの値に基づいて、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量を演算する変動量演算手段（２８）と、
前記単位時間当たりの稼働パラメータの変動量の大きさの分布を示す変動量マップを設定する変動量マップ設定手段（２５）と、
前記変動量マップの各変動量の大きさ毎に、当該大きさの変動量が演算される頻度を、一定時間が経過するまで計測する頻度計測手段（２９、３０）と、
前記変動量マップの各変動量の大きさ毎に、重みを設定する重み設定手段（２６）と、
前記頻度計測手段で計測された頻度に対して、前記重み付け設定手段で設定された重みに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた頻度を、前記変動量マップの各変動量の大きさ毎に求め、これら変動量マップの各変動量の大きさ毎の重み付けされた頻度に基づき、前記一定時間が経過するまでの間に前記エンジンに加えられた実際の被害量を演算する被害量演算手段（３４）と、
前記エンジンを予め稼働させることにより、前記被害量の大きさと寿命の長さとの対応関係を、予め設定しておく対応関係設定手段（２６）と、
前記被害量演算手段で演算された実際の被害量に対応する寿命を、前記対応関係設定手段で予め設定された対応関係から求め、この求められた寿命を、前記エンジンの予測寿命として出力する寿命予測手段（３１）と
を具えたエンジンの寿命予測装置。 - エンジンの稼働時に値が変化する稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づきエンジンの寿命を予測するエンジンの寿命予測装置において、
前記エンジンにかかる負荷またはエンジンの回転数を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータを選択し、この一の稼働パラメータの値または二以上の稼働パラメータの値の組み合わせを、複数の各レベルに分割することにより、前記エンジンにかかる負荷の大きさまたは回転数の大きさの分布を示す１次元または２次元以上の第１のマップを設定する第１のマップ設定手段（２４）と、
前記稼働パラメータの値を、所定間隔毎に検出する稼働パラメータ検出手段（２、３）と、
前記稼働パラメータ検出手段で所定間隔毎に検出される稼働パラメータの値が、前記第１のマップのいずれのレベルに属しているかを、前記所定間隔毎に判定する判定手段（２７）と、
前記判定手段で順次判定されるレベルに基づき、単位時間当たりに変動した両レベル間の変動幅を、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量として演算する変動量演算手段（２８）と、
前記単位時間当たりの稼働パラメータの変動量の大きさの分布を示す第２のマップを設定する第２のマップ設定手段（２５）と、
前記第２のマップの各変動量の大きさ毎に、当該大きさの変動量が演算される頻度を、一定時間が経過するまで計測する頻度計測手段（２９、３０）と、
前記第２のマップの各変動量の大きさ毎に、重みを設定する重み設定手段（２６）と、
前記頻度計測手段で計測された頻度に対して、前記重み付け設定手段で設定された重みに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた頻度を、前記第２のマップの各変動量の大きさ毎に求め、これら第２のマップの各変動量の大きさ毎の重み付けされた頻度に基づき、前記一定時間が経過するまでの間に前記エンジンに加えられた実際の被害量を演算する被害量演算手段（３４）と、
前記エンジンを予め稼働させることにより、前記被害量の大きさと寿命の長さとの対応関係を、予め設定しておく対応関係設定手段（２６）と、
前記被害量演算手段で演算された実際の被害量に対応する寿命を、前記対応関係設定手段で予め設定された対応関係から求め、この求められた寿命を、前記エンジンの予測寿命として出力する寿命予測手段（３１）と
を具えたエンジンの寿命予測装置。 - 前記選択される稼働パラメータは、エンジンの回転数または、前記エンジンのトルクあるいは馬力である
請求項５記載のエンジンの寿命予測装置。 - 前記第１のマップ設定手段で設定される第１のマップは、エンジンの回転数と、前記エンジンのトルクあるいは馬力との２次元のマップであり、
前記第２のマップ設定手段で設定される第２のマップは、エンジンの回転数の変動量の１次元のマップまたはエンジントルクあるいはエンジン馬力の変動量の１次元のマップである
請求項６記載のエンジンの寿命予測装置。 - 請求項５または６記載のエンジンの寿命を予測する装置は、エンジンを構成する部品の寿命を予測する装置であり、
前記エンジンを構成する部品の種類に応じて、前記検出手段で検出対象から除外すべき特定の検出範囲または前記判定手段で判定対象から除外すべき特定のレベルを予め設定しておくようにした
エンジンの寿命予測装置。 - 請求項５または６記載のエンジンの寿命を予測する装置は、エンジンを構成する部品の寿命を予測する装置であり、
前記エンジンを構成する部品の種類に応じて、前記重み設定手段で設定される重みを変更するようにした
エンジンの寿命予測装置。 - 前記頻度計測手段で計測される頻度を、前記一定時間が経過する毎に、リセットすることにより、前記一定時間が経過する毎に、前記エンジンの寿命を予測し直すようにした
請求項５または６記載のエンジンの寿命予測装置。 - エンジンの稼働時に値が変化する稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づきエンジンの寿命を予測するエンジンの寿命予測装置において、
前記エンジンにかかる負荷およびエンジンの回転数を示す二以上の稼働パラメータを選択し、この二以上の稼働パラメータの値の組み合わせを、複数の各レベルに分割することにより、前記エンジンにかかる負荷の大きさおよび回転数の大きさの分布を示す２次元以上の第１のマップを設定する第１のマップ設定手段（２４）と、
前記稼働パラメータの値を、所定間隔毎に検出する稼働パラメータ検出手段（２、３）と、
前記稼働パラメータ検出手段で所定間隔毎に検出される稼働パラメータの値が、前記第１のマップのいずれのレベルに属しているかを、前記所定間隔毎に判定する判定手段（２７）と、
前記判定手段で順次判定されるレベルに基づき、単位時間当たりに変動した両レベル間の変動軌跡を、演算する変動軌跡演算手段（３３）と、
前記単位時間当たりの両レベル間の変動軌跡の種類の分布を示す第２のマップを設定する第２のマップ設定手段（２５）と、
前記第２のマップの各変動軌跡の種類毎に、当該種類の変動軌跡が演算される頻度を、一定時間が経過するまで計測する頻度計測手段（２９、３０）と、
前記第２のマップの各変動軌跡の種類毎に、重みを設定する重み設定手段（２６）と、
前記頻度計測手段で計測された頻度に対して、前記重み付け設定手段で設定された重みに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた頻度を、前記第２のマップの各変動軌跡の種類毎に求め、これら第２のマップの各変動軌跡の種類毎の重み付けされた頻度に基づき、前記一定時間が経過するまでの間に前記エンジンに加えられた実際の被害量を演算する被害量演算手段（３４）と、
前記エンジンを予め稼働させることにより、前記被害量の大きさと寿命の長さとの対応関係を、予め設定しておく対応関係設定手段（２６）と、
前記被害量演算手段で演算された実際の被害量に対応する寿命を、前記対応関係設定手段で予め設定された対応関係から求め、この求められた寿命を、前記エンジンの予測寿命として出力する寿命予測手段（３１）と
を具えたエンジンの寿命予測装置。 - 前記第１のマップ設定手段で設定される第１のマップは、エンジンの回転数と、前記エンジンのトルクあるいは馬力との２次元のマップである、
請求項１２記載のエンジンの寿命予測装置。 - 請求項１２記載のエンジンの寿命を予測する装置は、エンジンを構成する部品の寿命を予測する装置であり、
前記エンジンを構成する部品の種類に応じて、前記検出手段で検出対象から除外すべき特定の検出範囲または前記判定手段で判定対象から除外すべき特定のレベルを予め設定しておくようにした
エンジンの寿命予測装置。 - 請求項１２記載のエンジンの寿命を予測する装置は、エンジンを構成する部品の寿命を予測する装置であり、
前記エンジンを構成する部品の種類に応じて、前記重み設定手段で設定される重みを変更するようにした
エンジンの寿命予測装置。 - 前記頻度計測手段で計測される頻度を、前記一定時間が経過する毎に、リセットすることにより、前記一定時間が経過する毎に、前記エンジンの寿命を予測し直すようにした
請求項１２記載のエンジンの寿命予測装置。 - 熱源を有する機械の稼働時に値が変化する稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づき前記機械の寿命を予測する機械の寿命予測装置において、
前記熱源で発生した熱を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータを選択し、この一の稼働パラメータの値または二以上の稼働パラメータの値の組み合わせを、複数の各レベルに分割することにより、前記エンジンで発生した熱の大きさの分布を示す１次元または２次元以上の熱マップを設定する熱マップ設定手段（４５ａ）と、
前記稼働パラメータの値を検出する稼働パラメータ検出手段（２、３、４２）と、
前記稼働パラメータ検出手段によって前記稼働パラメータを一定時間が経過するまで検出することにより、前記熱マップの各レベル毎に、当該レベルに属する稼働パラメータの値が検出されている時間を積算する時間積算手段（４５、４６）と、
前記熱マップの各レベル毎に、当該レベルの熱の大きさに応じた重みを設定する重み設定手段（４３）と、
前記時間積算手段で積算された積算時間に対して、前記重み付け設定手段で設定された重みに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた積算時間を、前記熱マップの各レベル毎に求め、これら熱マップの各レベル毎の重み付けされた積算時間に基づき、前記一定時間が経過するまでの間に前記機械のうち、前記熱源によって発生した熱が加わる構成要素の実際の被害量を演算する被害量演算手段（４７）と、
前記機械を予め稼働させることにより、前記被害量の大きさと寿命の長さとの対応関係を、予め設定しておく対応関係設定手段（４４）と、
前記被害量演算手段で演算された実際の被害量に対応する寿命を、前記対応関係設定手段で予め設定された対応関係から求め、この求められた寿命を、前記機械の予測寿命として出力する寿命予測手段（４８）と
を具えた機械の寿命予測装置。 - 前記熱源で発生する熱を示す稼働パラメータは、温度であり、
前記熱マップは、温度の大きさを示す１次元のマップである
請求項１７記載の機械の寿命予測装置。 - 前記熱源は、エンジンであり、
前記熱源で発生する熱を示す稼働パラメータは、前記エンジンの温度である
請求項１７記載の機械の寿命予測装置。 - 前記エンジンの温度は、稼働パラメータとして、前記エンジンの回転数および前記エンジンのトルクを検出し、これらエンジン回転数およびエンジントルクの値から求めるようにした
請求項１９記載の機械の寿命予測装置。 - 前記熱源は、エンジンであり、
前記熱源によって発生した熱が加わる構成要素は、当該エンジンを構成する部品または前記エンジンによる動力が伝達されるパワートレインを構成する部品である
請求項１７記載の機械の寿命予測装置。 - 前記稼働パラメータ検出手段は、前記稼働パラメータの値を、所定間隔毎に検出するものであり、
前記時間積算手段は、前記熱マップの各レベル毎に、当該レベルに属する稼働パラメータの値が検出された回数を前記一定時間が経過するまでカウントすることにより、前記熱マップの各レベル毎に、当該レベルに属する稼働パラメータの値が検出されている時間を積算するものである
請求項１７記載の機械の寿命予測装置。 - 前記時間積算手段で積算される積算時間を、前記一定時間が経過する毎に、リセットすることにより、前記一定時間が経過する毎に、前記機械の寿命を予測し直すようにした
請求項１７記載の機械の寿命予測装置。 - 熱源を有する機械の稼働時に値が変化する稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づき機械の寿命を予測する機械の寿命予測装置において、
前記熱源で発生する熱を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータを選択し、この選択した稼働パラメータの値を、所定間隔毎に検出する稼働パラメータ検出手段（４２）と、
前記稼働パラメータ検出手段で所定間隔毎に検出される稼働パラメータの値に基づいて、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量を演算する変動量演算手段（５４）と、
前記単位時間当たりの稼働パラメータの変動量の大きさの分布を示す変動量マップを設定する変動量マップ設定手段（５５ａ）と、
前記変動量マップの各変動量の大きさ毎に、当該大きさの変動量が演算される頻度を、一定時間が経過するまで計測する頻度計測手段（５５、５６）と、
前記変動量マップの各変動量の大きさ毎に、重みを設定する重み設定手段（５２）と、
前記頻度計測手段で計測された頻度に対して、前記重み付け設定手段で設定された重みに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた頻度を、前記変動量マップの各変動量の大きさ毎に求め、これら変動量マップの各変動量の大きさ毎の重み付けされた頻度に基づき、前記一定時間が経過するまでの間に前記機械のうち、前記熱源によって発生した熱が加わる構成要素の実際の被害量を演算する被害量演算手段（５７）と、
前記機械を予め稼働させることにより、前記被害量の大きさと寿命の長さとの対応関係を、予め設定しておく対応関係設定手段（５３）と、
前記被害量演算手段で演算された実際の被害量に対応する寿命を、前記対応関係設定手段で予め設定された対応関係から求め、この求められた寿命を、前記機械の予測寿命として出力する寿命予測手段（５８）と
を具えた機械の寿命予測装置。 - 熱源を有する機械の稼働時に値が変化する稼働パラメータのデータを収集し、この稼働パラメータのデータに基づき機械の寿命を予測する機械の寿命予測装置において、
前記熱源で発生する熱を示す一の稼働パラメータまたは二以上の稼働パラメータを選択し、この一の稼働パラメータの値または二以上の稼働パラメータの値の組み合わせを、複数の各レベルに分割することにより、前記熱源で発生する熱のの大きさの分布を示す１次元または２次元以上の熱マップを設定する熱マップ設定手段（６０ａ）と、
前記稼働パラメータの値を、所定間隔毎に検出する稼働パラメータ検出手段（４２）と、
前記稼働パラメータ検出手段で所定間隔毎に検出される稼働パラメータの値が、前記熱マップのいずれのレベルに属しているかを、前記所定間隔毎に判定する判定手段（６０）と、
前記判定手段で順次判定されるレベルに基づき、単位時間当たりに変動した両レベル間の変動幅を、単位時間当たりの稼働パラメータの変動量として演算する変動量演算手段（５４）と、
前記単位時間当たりの稼働パラメータの変動量の大きさの分布を示す熱変動マップを設定する熱変動マップ設定手段（５５ａ）と、
前記熱変動マップの各変動量の大きさ毎に、当該大きさの変動量が演算される頻度を、一定時間が経過するまで計測する頻度計測手段（５５、５６）と、
前記熱変動マップの各変動量の大きさ毎に、重みを設定する重み設定手段（５２）と、
前記頻度計測手段で計測された頻度に対して、前記重み付け設定手段で設定された重みに応じた重み付けを行うことにより、重み付けされた頻度を、前記熱変動マップの各変動量の大きさ毎に求め、これら熱変動マップの各変動量の大きさ毎の重み付けされた頻度に基づき、前記一定時間が経過するまでの間に前記機械のうち、前記熱源によって発生した熱が加わる構成要素の実際の被害量を演算する被害量演算手段（５７）と、
前記機械を予め稼働させることにより、前記被害量の大きさと寿命の長さとの対応関係を、予め設定しておく対応関係設定手段（５３）と、
前記被害量演算手段で演算された実際の被害量に対応する寿命を、前記対応関係設定手段で予め設定された対応関係から求め、この求められた寿命を、前記機械の予測寿命として出力する寿命予測手段（５８）と
を具えた機械の寿命予測装置。 - 前記熱源で発生する熱を示す稼働パラメータは、温度であり、
前記変動量マップは、前記温度の変動量の大きさの分布を示すマップである
請求項２４記載の機械の寿命予測装置。 - 前記熱源は、エンジンであり、
前記熱源で発生する熱を示す稼働パラメータは、前記エンジンの温度である
請求項２４記載の機械の寿命予測装置。 - 前記エンジンの温度は、稼働パラメータとして、前記エンジンの回転数および前記エンジンのトルクを検出し、これらエンジン回転数およびエンジントルクの値から求めるようにした
請求項２７記載の機械の寿命予測装置。 - 前記熱源は、エンジンであり、
前記熱源によって発生した熱が加わる構成要素は、当該エンジンを構成する部品または前記エンジンによる動力が伝達されるパワートレインを構成する部品である
請求項２４記載の機械の寿命予測装置。 - 前記熱源で発生する熱を示す稼働パラメータは、温度であり、
前記熱マップ設定手段で設定される熱マップは、温度の１次元のマップであり、
前記熱変動マップ設定手段で設定される熱変動マップは、温度の変動量の１次元のマップである
請求項２５記載のエンジンの寿命予測装置。 - 前記熱源は、エンジンであり、
前記熱源で発生する熱を示す稼働パラメータは、前記エンジンの温度である
請求項２５記載の機械の寿命予測装置。 - 前記エンジンの温度は、稼働パラメータとして、前記エンジンの回転数および前記エンジンのトルクを検出し、これらエンジン回転数およびエンジントルクの値から求めるようにした
請求項３１記載の機械の寿命予測装置。 - 前記熱源は、エンジンであり、
前記熱源によって発生した熱が加わる構成要素は、当該エンジンを構成する部品または前記エンジンによる動力が伝達されるパワートレインを構成する部品である
請求項２５記載の機械の寿命予測装置。 - 請求項２４または２５記載の機械の寿命を予測する装置は、機械を構成する部品の寿命を予測する装置であり、
前記機械を構成する部品の種類に応じて、前記重み設定手段で設定される重みを変更するようにした
機械の寿命予測装置。 - 前記頻度計測手段で計測される頻度を、前記一定時間が経過する毎に、リセットすることにより、前記一定時間が経過する毎に、前記機械の寿命を予測し直すようにした
請求項２４または２５記載のエンジンの寿命予測装置。
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