JP6274993B2 - エンジン制御システム - Google Patents

Description

本発明は、エンジン制御システムに関する。

鉄道車両を走行させるための動力源としては、一般的に以下の２つの方法が挙げられる。
（１）地上側の発電設備から架線等の給電設備を通じ、車両に電力を供給する方法（例えば、特許文献１記載）
（２）車両に液体燃料などで動作するエンジン等を搭載する方法（例えば、特許文献２記載）
である。電化区間においては、上記（１）の方法が用いられるが、非電化区間においては後者の（２）の方法を用いるのが一般的である。

（２）の手法を用いる場合、車両基地等での運行前点検や、メンテナンス時のエンジン動作確認等において、エンジンを空吹かしさせ、正常な動作を行っているかどうかの動作確認試験を行わなければならない。

そのエンジンの動作確認試験の一例として、特許文献２記載のようにエンジンを回転させ、その時の実際の回転数と、与えた回転数との情報を比較し、動作確認を行う試験方法がある。従来の動作確認試験方法としては、試験を実施する度に、エンジン試験スイッチ盤をエンジン制御ディジタル入力配線に接続し、スイッチ盤のボタン操作でエンジンの起動・停止を行い、試験者が測定したい回転数（ノッチ）をエンジンに与え、その挙動を確認する手動試験が主に行われている。

日本公開特許２００５−２７４４７号公報 日本公開特許平７−２８６９４０号公報

上記背景技術に記載したように、従来エンジンの動作確認試験を行う際には、試験を行う度にエンジン試験スイッチ盤をエンジン制御ディジタル入力配線に接続して、スイッチ盤のボタン操作でエンジン起動/停止、ノッチ（回転数）を選択し、エンジンの挙動（動作状態）を確認するというのが一般的であった。

しかし、１編成内に複数のエンジンを搭載した車両を有する車両編成の場合、上記手動試験を、エンジンを搭載した車両毎に行わなければならず、動作試験を準備する作業に多大な時間を要し、簡便に試験を行うことは困難であるという課題がある。更に、試験時に試験実施の為にエンジン試験スイッチ盤を接続する必要もあり、作業時間の更に増加するという課題もある。

そこで、本発明の目的は、１台以上のエンジンを搭載する車両において、エンジンの動作確認試験の試験時間の短縮と作業工数低減、作業効率化を図り、単体のエンジン動作確認試験では抽出できないエンジンの不良・不具合を検出するエンジン制御システムを提供することにある。

課題を解決する為の手段として、本発明の一実施形態のエンジン制御システムでは、１つ以上の車両の１つ以上のエンジンを制御し、エンジンとエンジンの駆動で発電する発電機とで構成される電力供給部と、発電機で発電された電力を変換する電力変換部と、電力供給部と電力変換部の間の接続を遮断する電力遮断部と、電力供給部と電力変換部を制御する駆動制御部と、電力変換部からの変換された電力で駆動される走行用主電動機と、車両の走行を制御する車両制御部とを備え、エンジンの駆動により発電機で発電した電力ないし車両の外部から供給される電力により主電動機を駆動する走行モードと、発電機と電力変換手段との間の電力供給を電力遮断部によって遮断し、エンジンの動作確認試験を実行する試験モードとを有する。

本発明の一実施形態のエンジン制御システムでは、試験時間の短縮と効率化が図れる。前述以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図１は、エンジン制御システムにおける機器構成を示す図である。 図２は、エンジン動作確認試験実施時の機器構成を示す図である。 図３は、特定車両でのエンジン動作確認試験実施時の機器構成を示す図である。 図４は、動作モード別の機能を示すブロック図である。 図５は、エンジン動作確認試験の動作を表すフローチャートである。 図６は、エンジン動作確認試験の動作を表すタイムチャートである。

以下、図面を参照しながら実施の形態を説明する。各要素、例えば、エンジンや発電機などは番号などで識別可能であるが、各要素を識別可能な情報であれば、名前など他種の識別情報が用いられても良い。本実施例の図及び説明において同一部分には同一符号を付与しているが、本発明が本実施例に制限されることは無く、本発明の思想に合致するあらゆる応用例が本発明の技術的範囲に含まれる。また、特に限定しない限り、各構成要素は複数でも単数でも構わない。

本発明の実施形態の説明においては、自己動力源によって電力変換手段に電力を供給する機器構成を用いている車両を例としているが、電化・非電化区間によって電力源を切り替える機器構成を用いる車両、車両編成内に１つ以上のエンジンを有する全ての車両を対象とすることが可能である。車両の一例として、鉄道用、自動車用（ハイブリッドカー）、フォークリフトカー、シャベルカー、クレーン車などの陸上車両などがあるが、セスナやジェット機などの航空機、漁船や客船などの海上走行船舶などもある。

＜エンジン制御システム機器構成＞
図１は、エンジン制御システムにおける機器構成を示す図である。車両Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、車両編成を構成する車両の一部である。本図においては特に図示を行っていないが、実際には後述する各車両の有するエンジンの動作を開始させるための、スターターとしての動力源も有する。この動力源としては、軽油をはじめとする石油燃料や車載用バッテリー、外部電力源からの給電を想定しているが、この限りではない。１つの車両には、１つ以上のエンジンを備えることが可能であるので、２台のエンジン（稼働系エンジン、待機系エンジン）を備えて、稼働系エンジンの故障時に待機系エンジンを稼働させることで、車両走行の稼働率を高めることもできる。

以下、車両Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各車両に搭載された機器の構成について説明する。まず、車両Ａの機器構成に関して説明する。車両Ａは、車両情報管理システム１１、運転台操作卓１２、情報伝送手段１３を有する。この車両情報管理システム１１は、１編成内の車両の全ての制御、システムを統括する役割も有する。

車両Ｂ、Ｃ、Ｄに搭載された、各車両の情報制御装置２６／３６／４６と、車両Ａの車両情報管理システム１１は、情報伝送手段１３／２８／３８／４８によって接続されている。この車両情報管理システム１１の構成について、図示していないがＣＰＵ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ボタン・タッチパネル・キーボードなどの入力装置、ディスプレイ・スピーカー・ライトなどの出力装置、情報伝送手段１３と接続するための通信インターフェースなどで構成される。

車両情報管理システム１１は、前述のように入出力装置としてタッチパネル式のディスプレイ、もしくはボタン付ディスプレイを有している。試験者がタッチパネルないしボタンを操作し、その操作情報を車両情報管理システム１１が受け付ける。その操作情報で、後述する情報制御装置２６／３６／４６に対して、車両情報管理システム１１は、通常の走行モード、または試験モードの切り替えの指示や、試験モードに切り替わった際の試験条件や試験実行の指示を与えることができる。また、情報制御装置２６／３６／４６より、駆動システム制御装置２７／３７／４７に同様の指示が伝達され、車両情報管理システム１１によって指示された試験を、各車両Ｂ／Ｃ／Ｄは実行することができる。

運転台操作卓１２は、エンジンの起動、および駆動システム全般の操作を行う際に用いる装置である。この運転台操作卓１２が試験者からの指示を受け付けて、受け付けた指示で各車両Ｂ／Ｃ／Ｄの情報制御装置２６／３６／４６、および駆動システム制御装置２７／３７／４７が、駆動システム（例えば、電力供給手段２３、電力変換手段２４、主電動機２５）を動作させる。ちなみに、駆動システムの動作とは、主として力行や回生動作等のノッチ動作のことを示す。

試験者が運転台操作卓１２でノッチ操作を行うことにより、運転台操作卓１２が指示（ノッチ操作情報）を受け付ける。運転台操作卓１２は受け付けた指示を駆動システム（電力供給手段２３、電力変換手段２４、主電動機２５）に伝達し、指示（ノッチ操作情報）に相当する回転数でエンジンを動かす。

なお、試験者が選択した試験モードを車両情報管理システム１１が受け付けた後、エンジンの動作確認試験をスタートする試験開始ボタンの押下を車両情報管理システム１１が認識すると、車両情報管理システム１１は運転台操作卓１２によるこれらの操作の受け付けを禁止する。

試験モードが選択された状態を車両情報管理システム１１が認識すると、車両情報管理システム１１は、試験方法・試験条件に従って各車両のエンジンが駆動され、エンジン動作確認試験を開始する。しかしながら、エンジン動作確認試験の開始後、何らかの要因で、エンジン動作確認試験を試験途中で終了させなければならない事態が発生することも想定される。そこで、エンジンを緊急停止させるための運転台操作卓１２のエンジン緊急停止ボタン（図示せず）は、試験モードが選択された後も操作が可能としておく。

また、この運転台操作卓１２は、車両情報管理システム１１が運転台操作卓１２の機能を有し、車両情報管理システム１１のみで通常モード（走行モード）または試験モードの動作を行うこともできるので、車両Ａの構成を簡素化できる。

次に、車両Ｂの機器構成について説明する。車両Ｂには、エンジン２１、発電機２２、エンジン２１及び発電機２２で構成する電力供給手段２３、電力変換手段２４、電力遮断手段２９、主電動機２５、情報制御装置２６、駆動システム制御装置２７、情報伝送手段２８の各機器を備える。なお、車両Ｃ及び車両Ｄも車両Ｂと同様の機器構成である。

エンジン２１は、前述したように動作を開始させるためのスターターとしての動力源を有し、動力源によって起動される。発電機２２は、エンジン２１による回転力によって発電し、電力を出力する。発電機２２により出力された電力は、電力供給手段２３から電力変換手段２４に供給される。電力変換手段２４としては、交流電力を直流電力に変換するコンバータ装置（ＣＮＶ２４１／３４１／４４１）や、直流電力を交流電力に変換するインバータ装置（ＩＮＶ２４２／３４２／４４２）等の電力変換手段がその主たる構成要素である。

電力変換手段２４は、車両の運行に必要な機器設備であり、乗客を安全かつ快適に輸送するためには、この電力変換手段２４に安定的な電力を供給することが重要である。その為、エンジン２１が正しく動作するかを確認するエンジン動作確認試験の実施は、必要不可欠である。また、電力変換手段２４への電力供給は、車両外部からも行うことができる。これは、前述のように電化区間では、電力変換手段２４が車両外部より電力の供給を受けて車両が走行するためである。

主電動機２５は、前記電力変換手段２４より出力される電力によって駆動され、動力伝達手段（図示せず）を介して、輪軸（図示せず）を駆動して、車両に対し加速力・減速力を与える。情報制御装置２６は、駆動システム制御装置２７への制御指令を与えるとともに、駆動システム制御装置２７での状態情報等を取集する。この状態情報は、エンジンの回転数やその回転数への到達時間などであるが、この限りではない。

駆動システム制御装置２７は、情報制御装置２６からの制御指令に従い、エンジン２１の使用方法の切り替えを行う。本実施例では、この使用方法を、走行モード（通常モード）と試験モードの２種類とするが、これに限定されない。つまり、駆動システム制御装置２７は、走行モード（通常モード）と試験モード以外、様々な使用方法への切り替えが可能であるものとする。このエンジンの使用方法の切り替えにおいて、走行モードを選択した場合、発電機２２と電力変換手段２４との接続は、図１に示す状態となる。

本実施形態でのエンジン制御システムは、車両情報管理システム１１、運転台操作卓１２、情報伝送手段１３／２８／３８／４８、情報制御装置２６／３６／４６、駆動システム制御装置２７／３７／４７、エンジン２１／３１／４１により構成する。

＜エンジン動作試験時の機器構成１＞
図２は、エンジン動作確認試験実施時の機器構成を示す図である。図２で示すように、車両情報管理システム１１が試験モードの選択を受け付けると、発電機２２を含む電力供給手段２３と電力変換手段２４との間の接続が、電力遮断手段２９によって機械的ないし電気的に切り離され（遮断され）、発電機２２で発生させた電力は、電力変換手段２４に供給されなくなる。これにより、車両情報管理システム１１により指示された試験条件に従って、エンジン２１／３１／４１を動作（空ぶかし）させ、動作確認試験を行うことが可能となる。

このように、本実施例では、走行モードと試験モードとの切り替えを行うだけで、試験を実施することが可能であり、試験用エンジンスイッチ試験盤等の試験機器の取付けを不要とできる。

情報制御装置２６は、隣接する車両Ａの車両情報管理システム１１、および車両Ｃに設備する情報制御装置３６と、情報伝送手段１３および情報伝送手段２８、３８を介して接続されている。同様に、情報制御装置３６と車両Ｄに設備する情報制御装置４６も、情報伝送手段３８、４８を介して接続されている。これにより、車両Ａの車両情報管理システム１１は、情報伝送手段１３／２８／３８／４８を経由して、１編成内の他車両（車両Ｂ／Ｃ／Ｄ）の情報制御装置２６／３６／４６の情報を取得することが可能となり、また、車両間でも情報を共有することができる。

すなわち、車両Ａの車両情報管理システム１１のタッチパネル式ディスプレイ、もしくはディスプレイに取り付けられたボタンでの操作によって、１編成内（車両Ｂ／Ｃ／Ｄ）の駆動システム制御装置２７／３７／４７を自在に制御できる構造となっている。

これにより、試験モード選択時のエンジン動作確認試験において、１編成内のエンジンへ、試験対象とするエンジンの選択や試験方法、試験時の各エンジンに与える試験条件を、車両情報管理システム１１で決定し所定の動作試験を実行することができる。また、車両情報管理システム１１は、試験対象とするエンジンを、１編成内の全てのエンジンを試験対象とすることも可能であるし、１台、もしくは２台以上のエンジンを試験対象とすることもできる。更に、車両情報管理システム１１は、試験対象エンジンとして特定のエンジンのみを選択することも可能である。その例を図３で示し説明する。

＜エンジン動作試験時の機器構成２＞
図３は、特定車両でのエンジン動作確認試験実施時の機器構成を示す図である。図３で示すように、車両情報管理システム１１は、試験者が試験を行いたいエンジン（特定車両のエンジン）のみを対象としたエンジン動作試験を実施することが可能である。本例では、車両Ｂでのエンジン２１の動作試験を例として説明するが、車両Ｃのエンジン３１ないし車両Ｄのエンジン４１の動作試験も同様である。

また、車両情報管理システム１１は、試験方法も各種選択することが可能である。例えば、車両情報管理システム１１は、試験対象としたエンジン全台を、同時に試験を行う方法や時間差を設け、１台ずつ試験を行う方法等を選択することが可能である。試験条件の設定に関しても、試験対象のエンジン全てで同じ回転数パターンの試験を実施することも可能であるし、各エンジンに異なる回転数パターンの試験を実施することも可能である。

編成内のエンジン２１で実施した試験の結果は、情報伝送手段２８及び情報伝送手段１３を経由して車両情報管理システム１１に送信される。これにより、車両情報管理システム１１は、自身が有するディスプレイ等にエンジン動作試験の結果を表示して、試験者が比較や検討を行うことを可能としている。

また、車両情報管理システム１１は、予め作成した判定パターンを自身内部の不揮発性メモリ（図示せず）に格納しておき、各エンジンの試験結果と判定パターンとを自動で比較するよう試験条件の設定することが可能であり、その比較結果をディスプレイ等に表示する。これにより、試験者は、試験条件を簡単に設定できると共に、試験結果の自動判定により正常／異常の判別が容易になるという効果がある。

すなわち、本実施例により、試験者は、試験対象とするエンジンの動作確認試験から試験結果の確認までの一連の作業を、車両情報管理システム１１のみを操作することによって行うことが可能となる。これにより、エンジン動作確認試験に要する手間や作業時間を短縮することができ、効率的なエンジン動作確認試験の行うことが可能となる。

車両Ｂに隣接する車両Ｃ、および車両Ｃに隣接する車両Ｄも、車両Ｂと同様の機器構成を持っている。各車両の情報制御装置２６／３６／４６は、情報伝送手段１３／２８／３８／４８によって接続しており、車両Ａの車両情報管理システム１１で、各車両でのエンジン動作試験を一括して制御することが可能な構成としている。

本図においては一例として、車両をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４台と示しているが、車両Ｂ、Ｃ、Ｄの機器構成を持つ車両の台数は、増減可能である。また、本図においては、１台の情報制御装置２６が、１台の駆動システム制御装置２７、電力供給手段２３（エンジン２１及び発電機２２）、電力変換手段２４を制御している構成を示している。なお、１台の情報制御装置が、複数の駆動システム制御装置、エンジン、発電機、電力変換手段を制御する構成でも、車両情報管理システム１１が、これらを制御することもできる。従って、車両情報管理システム１１より指示された試験条件で、複数のエンジンでの動作試験を行うことが可能である。

また、車両Ｂのエンジンだけの動作試験を実施した例を説明したが、例えば、車両情報管理システム１１は、送信した試験条件により車両Ｂのエンジンと車両Ｃのエンジンを並行してエンジン動作試験を実施することができる。同様に、車両情報管理システム１１は、車両Ｂのエンジンと車両Ｄのエンジンの組み合わせでのエンジン動作試験、車両Ｃのエンジンと車両Ｄのエンジンの組み合わせでのエンジン動作試験も実施することが可能である。このような車両のエンジンの組み合わせでのエンジン動作試験を行うことで、エンジン単体での動作試験では、発生しない異常（異音、振動、共振、急速な温度上昇など）を検出することができる。

更に、１車両に複数エンジンを搭載した場合でも、１台ずつエンジン動作試験を実行することもできるし、２台組み合わせて並行してエンジン動作試験を実行することもできる。更に３台以上エンジンを車両に備える場合、２台の組み合わせでエンジン動作試験を実行することで異常を検出することも可能である。

＜動作モード別機能ブロック＞
図４は、動作モード別の機能を示すブロック図である。まず、試験者は、車両情報管理システム１１が有するタッチパネル式ディスプレイ、またはディスプレイに取り付けられたボタンによって、通常モード（走行モード）と、本実施例である試験モードのモード選択を行い、選択されたモード情報を車両情報管理システム１１が受け付ける。車両情報管理システム１１は、Ｓ４０１で受け付けたモード情報が試験モードであるかを判断する。試験モードである場合（ＹＥＳ）、車両情報管理システム１１は、Ｓ４０２で電力遮断が完了したことを確認した後、Ｓ４１の処理を実行する。試験モードでない場合（ＮＯ）、車両情報管理システム１１は、選択されたモードが走行モード（通常モード）と判断し、Ｓ４２の処理を実行する。

＜走行モード時の動作＞
次に、走行モード時の動作Ｓ４２について説明する。Ｓ４２１で、試験者はノッチ操作を行い、ノッチ操作結果を車両情報管理システム１１が受け付ける。Ｓ４２２で、車両情報管理システム１１は、エンジン２１／３１／４１を起動し、アイドリング後に所定回転数で回転させる。この時、エンジン２１／３１／４１に接続している発電機２２／３２／４２も回転を始め発電を開始する。Ｓ４２３で、発電機２２／３２／４２で発電された電力は、電力変換手段２４／３４／４４で所定の周波数・電圧の電力に変換されて主電動機２５／３５／４５に供給される。主電動機２５／３５／４５は供給された電力で回転を開始し、回転力を輪軸に伝達し車輪を動かし車両Ａ／Ｂ／Ｃ／Ｄを走行させる。以上が走行モードでの動作である。

＜試験モード時の動作＞
次に、試験モード（エンジン動作確認試験モード）で動作Ｓ４１について説明する。
Ｓ４１１で、試験者が選択した試験車両情報を、車両情報管理システム１１が受け付ける。
Ｓ４１２で、試験者が設定した試験方法を、車両情報管理システム１１が受け付ける。
Ｓ４１３で、試験者が設定した試験条件を、車両情報管理システム１１が受け付ける。
Ｓ４１４で、車両情報管理システム１１は、選択された試験車両の駆動システム制御装置（例えば、車両Ｂの駆動システム制御装置２７）へエンジンの動作指示を送信する。
Ｓ４１５で、駆動システム制御装置２７は、エンジン２１を起動し所定の回転数パターンで動作（空ぶかし）させる。
Ｓ４１６で、駆動システム制御装置２７は、試験対象のエンジン２１の動作状況を測定する。そして、駆動システム制御装置２７は、測定結果を情報制御装置２６経由で車両情報管理システム１１に送信する。
Ｓ４１７で、車両情報管理システム１１は、受信した測定結果からエンジン２１が正常か異常かを判断する。
以下により詳しい動作を説明する。

試験モードが選択されると、車両情報管理システム１１は、自身の有するディスプレイ、もしくはランプにより、試験状態になったことを試験者に通知する。具体的な通知方法としては、例えば「試験モード」のディスプレイへの表示等である。試験モードが選択された場合、続いて試験対象とするエンジンの選択を試験者が実施し、その選択結果を車両情報管理システム１１が受け付ける。なお、エンジン動作試験を実施するエンジンの選択パターンとしては、以下のパターン（１１）ないし（１２）のパターンがある。
（１１）編成内の全てのエンジン
（１２）試験者が選択したエンジンのみ（特定車両のエンジン）

次に、試験対象として選択した車両のエンジンでの動作試験方法を試験者が選択し、その選択結果を、車両情報管理システム１１が受け付ける。試験方法としては、以下のパターン（２１）ないし（２２）のパターンがある。
（２１）試験対象のエンジンを一括で、同時に試験する方法
（２２）試験対象のエンジンを、時間差を設けて複数回に分けて試験する方法

上記試験方法のパターン毎には、次のメリットがある。
（３１）全エンジン一括での試験方法では、１台での試験時間と同じ時間で全てのエンジンの動作試験を行うことが可能となり、１台毎に全てのエンジンの動作試験を行う場合に比べ、エンジン動作試験時間の短縮を図ることができる。
（３２）時間差を設けて複数回に分けて試験する方法では、各エンジンを駆動させるために必要な車載用バッテリーや外部電力源への急激な負荷の発生の抑止や、騒音の軽減を図ることができる。

次に、エンジンに与える試験条件として、試験者はエンジンの回転数パターン設定を行い、設定結果を車両情報管理システム１１が受け付ける。この回転数パターン設定は、試験者が、どの位の回転数でエンジンを回転させるかを選択するもので、以下の設定（（４１）から（４４）まで）を車両情報管理システム１１の有するディスプレイで行う。ここでは、車両Ｂのエンジン２１の動作試験を行うものとする。ディスプレイで設定された結果を車両情報管理システム１１が受け付け、車両情報管理システム１１は、試験対象のエンジン２１を所定の回転数で回転させるよう情報制御装置２６経由で駆動システム制御装置２７を制御する。
（４１）駆動システム制御装置２７は、アイドリング状態のエンジン２１を、ＸＸＸrpm（revolution per minute）を目標回転数とし、加・減速度ＹＹＹrpm/secで回転数を上昇（または下降）させる。
（４２）駆動システム制御装置２７は、回転数ＸＸＸrpmに達した後、この回転数ＸＸＸrpmをＷＷ秒の間維持する。
（４３）前記（４２）の後、駆動システム制御装置２７は、ＡＡＡrpmを目標回転数とし、ＢＢＢrpm/secで回転数を遷移させる。
（４４）駆動システム制御装置２７は、回転数ＡＡＡrpmに達した後、この回転数ＡＡＡrpmをＣＣ秒の間維持する。

以上である。試験者は、上記（４１）から（４４）までのアルファベット表記部分に対して数値の設定を運転台操作卓１２で行い、数値設定結果を運転台操作卓１２が受け付け、車両情報管理システム１１に送信する。また、（４１）と（４２）、（４３）と（４４）のように、
（ａ）所定の目標回転数
（ｂ）その目標回転数に達するための加速度・減速度
（ｃ）目標回転数を維持する時間（秒数）
の３項目で、１つの回転数パターンとする。

なお、（４１）、（４２）の設定は必須であるが、（４３）、（４４）は設定をせず、車両情報管理システム１１が（４３）及び（４４）の回転試験を行わないことも可能である。また、（４３）、（４４）の後に、（４５）、（４６）、もしくは（４７）、（４８）として、車両情報管理システム１１が、新規の回転数パターンを１つ以上設定し、より多くの回転数パターンをエンジンに与えることも可能である。更に、試験者は、車両情報管理システム１１へ試験条件の設定と同時に、生成した判定パターン設定を行うことができる。車両情報管理システム１１は、試験条件と判定パターンを受け付け、受け付けた試験条件で所定のエンジン動作試験を行い、その試験結果と判定パターンを比較し、試験対象のエンジン２１における問題有無を判断する。判定パターンの例としては、
（５１）アイドリング時の回転数が、想定される回転数±５ｒｐｍであるか
（５２）目標回転数への到達時間が、規定通りであるか
（５３）目標回転数到達後の回転数が、目標回転数±５ｒｐｍであるか
等があるが、この限りではない。例えば、エンジン２１に１つ以上の温度センサを設置して、エンジン２１の表面温度を測定することで、異常な高温や急激な温度上昇などの異常を検知してもよい。また、エンジン２１そのもの、ないし近傍に１つ以上の振動センサを設置して、エンジン２１そのものの異常な振動や、車両への振動伝播や共振などを検知することも可能である。加えて、マイクなど音を検知する装置を設置し、異音や騒音を検出することもできる。また、ガス検知器やニオイセンサを設置して、ガス検知器での燃料漏れの検知やニオイセンサでの異臭検知を可能とすることができる。以上の検知結果と判定パターンを比較することで、エンジンの不良を検出することができる。

以上のように、この判定パターンの設定、および判定パターンを利用した試験結果との比較により、エンジン動作確認試験の結果を確認することが出来る。更に、前述の温度、振動、騒音などのファクタを判定パターンに加えることで、エンジン２１ないしエンジン２１を搭載した車両での異常を詳細に検出することができる。

車両情報管理システム１１が、設定される数値情報を基に複数の試験条件のパターンを格納したパターンテーブルを予め用意しておき、そのパターンテーブルで試験条件を試験者が選択できる構成とすることで、試験条件の設定の容易化及び効率化が図れる。これにより車両情報管理システム１１で試験者が実施したいパターンを選択し、選択したパターンを車両情報管理システム１１で受け付けることで、容易に試験条件を設定することが可能となる。更に、車両情報管理システム１１では、各試験対象のエンジン毎に異なる試験条件を与え、各エンジンに異なる試験を実施することも可能である。

以上の設定を行った後、車両情報管理システム１１は駆動システム制御装置２７にエンジン起動の指示を送信し、エンジンの立ち上げ（起動）を行う。立ち上げ（起動）にはスターターを用いるが、スターターは軽油をはじめとする石油燃料で動作するもの、車載用バッテリーで動作するもの、外部電力で動作するものなどがある。エンジンの立ち上げ（起動）時は、試験者が運転台操作卓１２に取り付けられたスタートアップボタンを押下する。ボタンの押下を運転台操作卓１２が検知すると、運転台操作卓１２は、検知結果を車両情報管理システム１１に送信する。車両情報管理システム１１は前述のように、選択した車両の試験対象エンジンの起動を開始させる。

選択した全ての試験対象エンジンが起動し、アイドリングの状態となっていることを試験者が確認する。試験者は、確認の後、車両情報管理システム１１のエンジン試験モードボタンを押下し、車両情報管理システム１１は、その押下状態を認識する。その後、車両情報管理システム１１は動作指令を各車両のエンジンシステム制御装置に送信し、エンジン動作試験を開始させる。なお、試験対象とした全てのエンジンがアイドリング状態となっていない場合は、試験を実施することは出来ず、エンジン試験モードボタンの押下による試験開始の指示は、車両情報管理システム１１には受け付けられない。

エンジン回転数指令での回転数パターンで回転したエンジンの回転数は、エンジンに取り付けられた回転数測定器（図示せず）によって測定され、その測定情報は、各車両の駆動システム制御装置及び情報制御装置に伝えられ、情報伝送手段を通じて、車両情報管理システム１１に送信される。車両情報管理システム１１は、受信した測定結果を自身のディスプレイに表示して、試験者に試験結果の内容を知らしめる。

その後、回転数測定器によって測定された実際のエンジンの回転数に対して比較・判定を行う。比較・判定の方法としては、試験者の目視によって判定する手段や、試験条件設定時に判定パターンを生成し、車両情報管理システム１１において、この判定パターンと試験結果とを比較し、判定を行う手段、各エンジンでの試験結果同士を比較することにより、異常のあるエンジンを抽出する手段等が考えられる。なお、予め生成された判定パターンとの比較での判定結果は、車両情報管理システム１１のディスプレイに表示され、エンジンの動作が正常か異常状態にあるかを、試験者が確認できる。

設定した回転数パターンに従ったエンジン動作試験が終了すると、動作試験終了を車両情報管理システム１１はディスプレイに表示する。これにより、試験者はエンジン動作試験が終了したことを認識できる。全車両のエンジンを一斉に、もしくは１車両のエンジンのみを対象として、エンジン動作試験を行った場合は、これで試験終了となる。しかしながら、複数の車両のエンジンを１車両のエンジン毎に、時間差を持たせてエンジン動作試験を実行するよう設定をした場合、動作試験が終了した車両の次の車両のエンジンに対してエンジン動作試験を行う。そして、選択した全車両のエンジンにおけるエンジン動作試験が終了するまで、１車両毎のエンジン動作試験を繰り返して実行する。

試験者がエンジン動作試験の終了を確認後、試験者は再度車両情報管理システム１１の有する試験モードボタンを押下する。この押下を車両情報管理システム１１が受け付けて、エンジンは自動的に試験モード状態からアイドリング状態へと遷移する。

＜エンジン動作確認試験＞
図５は、エンジン動作確認試験の動作を表すフローチャートである。エンジン動作確認試験では、下記（Ｓ５０１）から（Ｓ５１０）の動作を行う。試験対象のエンジンを、車両Ｂのエンジン２１とする。

（Ｓ５０１）
最初に、回転数パターンとして、目標回転数ＸＸＸrpm、回転数を上昇・下降させるＹＹＹrpm/sec、回転数ＸＸＸrpmを維持する時間ＷＷ秒、判定基準（目標到達時間、目標回転数の許容範囲）の４項目を設定する。また、回転数パターンの数Ｎも試験者により設定される。設定された回転数パターン及び回転数パターンの数Ｎを車両情報管理システム１１が受け付ける。
（Ｓ５０２）
車両情報管理システム１１は、実行する回転数パターンＸの“Ｘ”を“１”とする。すなわち、回転数パターン１でエンジン２１に対するエンジン動作試験を実行する。

（Ｓ５０３）
車両情報管理システム１１は、車両Ｂの駆動システム制御装置２７に、設定した回転数を目標とし、設定した条件でエンジンの回転数を遷移させため、回転数パターン１の動作試験情報（目標回転数ＸＸＸrpm、回転数を上昇・下降させるＹＹＹrpm/sec、回転数ＸＸＸrpmを維持する時間ＷＷ秒、判定基準）を送信する。駆動システム制御装置２７は、エンジン２１を目標回転数ＸＸＸrpmとし、ＹＹＹrpm/secで回転数を上昇するよう制御する。

（Ｓ５０４）
エンジン２１の回転数が目標回転数ＸＸＸrpmへ達すると、駆動システム制御装置２７は、第１の判定を行う。第１判定では、駆動システム制御装置２７が、目標回転数に達すると考えられる時間と、実際に目標回転数へ達した時間とを比較し、許容範囲にあるかを判定する。つまり、駆動システム制御装置２７は、ＸＸＸ／ＹＹＹ秒で目標回転数ＸＸＸrpmに到達したかを判断する。到達していれば（ＹＥＳ）、駆動システム制御装置２７は、Ｓ５０５を実行し、到達していなければ（ＮＯ）、Ｓ５０７を実行する。

（Ｓ５０５）
次に、駆動システム制御装置２７は、第２の判定を行う。第２判定では、駆動システム制御装置２７が、回転数が許容範囲（目標回転数ＸＸＸrpm±ＺＺ％）で安定しているかを判断する。安定していれば（ＹＥＳ）、駆動システム制御装置２７はＳ５０６を実行し、安定していなければ（ＮＯ）、Ｓ５０７を実行する。また、第２判定で、回転数が許容範囲（目標回転数ＸＸＸrpm±ＺＺ％）で安定している時間が、予め設定した秒数（ＷＷ秒）保てているかを判定することもできる。

（Ｓ５０６）
駆動システム制御装置２７は、エンジン２１に対する回転数パターン１での動作試験が正常に終了したと判断する。
（Ｓ５０７）
駆動システム制御装置２７は、エンジン２１に対する回転数パターン１での動作試験で異常が発見されたと判断する。

（Ｓ５０８）
駆動システム制御装置２７は、情報制御装置２６、情報伝送手段２８、情報伝送手段１３を用いて、車両情報管理システム１１にエンジン動作試験結果（正常ないし異常）を送信する。
（Ｓ５０９）
駆動システム制御装置２７は、動作試験が完了した回転数パターンＸが、回転数パターンＮ（回転数パターンの数Ｎ）であるかを判断する。回転数パターンＸが回転数パターンＮであれば（ＹＥＳ）、駆動システム制御装置２７は、エンジン動作試験を完了し、完了通知を車両情報管理システム１１に送信する。回転数パターンＸが回転数パターンＮでなければ（ＮＯ）、駆動システム制御装置２７は、次の回転数パターンでエンジン動作試験を実行するため、Ｘを１つ増加（Ｘ＝Ｘ＋１）させる（Ｓ５１０）。駆動システム制御装置２７は、以上の動作を回転数パターンＮでのエンジン動作試験が完了するまで行う。

以上のように、車両情報管理システム１１からの指示だけで、試験対象のエンジンに各種試験を実行することができ、また、試験結果が正常であるか異常であるかを自動的に判定することができる。そのため、試験時間の短縮と効率化が図れる。

図６は、エンジン動作確認試験の動作を表すタイムチャートである。図４や図５での説明に加え、より詳細な動作について説明する。

まず、運転操作卓１２の有する制御電源入りボタンが押下されることで、制御電源が投入される（制御電源の電圧が０ボルトから所定の電圧に立ち上がる）。この制御電源の投入により、各車両の制御装置の電源が投入される。次に、車両情報管理システム１１のプレヒート開始（Ｍａｎｕａｌ Ｐｒｅｈｅａｔ Ｓｔａｒｔ）ボタンが押下される。これにより、エンジンのプレヒートが開始される。プレヒートとは、エンジンの温度をあらかじめ高めておき、エンジンを起動させやすくするものである。編成内の全てのプレヒートが完了した後、試験者は、車両情報管理システム１１で試験対象とする車両の選択等の試験条件の設定を行い、その設定情報を車両情報管理システム１１が受け付ける。

試験条件の設定が終了した後、運転台操作卓１２のスタートアップ（Ｓｔａｒｔ Ｕｐ）ボタンを押下され、その押下状態を車両情報管理システム１１が受け付けると試験対象車両のエンジンが起動される。試験者が、試験対象の全てのエンジンがアイドリング状態になったことを確認すると、車両情報管理システム１１の試験モードボタンを押下する。その押下状態を車両情報管理システム１１が受け付けると、車両情報管理システム１１は、エンジン動作確認試験の開始を駆動システム制御装置２７に指示する。指示を受けた駆動システム制御装置２７は、指示されたエンジンに対しエンジン動作試験を開始する。

エンジン動作試験が開始されると、駆動システム制御装置２７は、予め設定しておいた回転数パターン（図では、パターン１からパターン５）に応じて、エンジンに対し制御指令（エンジン回転数指令）を送り自動的に回転数の増減を行う。設定した全ての回転数パターンでの試験が終了すると、エンジンは自動的にアイドル状態へと遷移する。全車両のエンジンを一斉に、もしくは１車両のエンジンのみの試験を設定した場合は、アイドル状態への移行で試験が終了する。しかしながら、複数台の車両のエンジンを１車両のエンジン毎に、時間差をおいて試験を行う場合は、次の車両のエンジンに対して同様のエンジン動作試験を実行する。

全ての試験対象車両の試験が終了し、全てのエンジンがアイドル状態になったことを確認した後、再度車両情報管理システム１１の試験モードボタンが押下されると、エンジン動作確認試験を開始する前の状態に遷移する。以上がエンジン起動からエンジン動作試験の終了までの動作の流れである。

なお、各車両のエンジンに同一の回転数パターンを与えてエンジン動作試験を実行するのではなく、下記のように異なる回転数パターンを与えて全エンジンに対し同時に動作試験を行うことができる。
・車両Ｂ：パターン１、パターン２、パターン３、パターン４、パターン５の順で試験
・車両Ｃ：パターン２、パターン３、パターン４、パターン５、パターン１の順で試験
・車両Ｄ：パターン３、パターン４、パターン５、パターン１、パターン２の順で試験
各エンジンに異なる回転数パターンで回転させることで、共振や異常な温度上昇などの特殊な異常を検出することができる。

以上説明したように、本実施形態のエンジン制御システムでは、車両情報管理システム１１からの指示だけで、試験対象のエンジンに各種試験を実行することができ、また、試験結果が正常であるか異常であるかを自動的に判定することができる。そのため、試験時間の短縮と効率化が図れる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
また、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置いてもよい。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１１：車両情報管理システム、１２：運転台操作卓、１３、２８、３８、４８：情報伝送手段、２１、３１、３２：エンジン、２２、３２、４２：発電機、２３、３３、４３：電力供給手段、２４、３４、４４：電力変換手段、２５、３５、４５：主電動機、２６、３６、４６：情報制御装置、２７、３７、４７：駆動システム制御装置、２９、３９、４９：電力遮断手段

Claims (7)

1. １つ以上の車両の１つ以上のエンジンを制御するエンジン制御システムであって
   前記エンジン制御システムは、
   前記エンジンと当該エンジンの駆動で発電する発電機とで構成される電力供給部と、
   前記発電機で発電された電力を変換する電力変換部と、
   前記電力供給部と前記電力変換部との接続を遮断する電力遮断部と、
   前記電力供給部と前記電力変換部を制御する駆動制御部と、
   前記電力変換部からの変換された電力で駆動される主電動機と、
   前記駆動制御部の制御指令および状態情報を取り扱う車両情報管理制御部と
   を備え、
   前記エンジンの駆動により前記発電機で発電した電力ないし前記車両の外部から供給される電力により前記主電動機を駆動する走行モードと、
   前記発電機と前記電力変換部との電力供給を前記電力遮断部によって遮断し、前記エンジンの動作確認試験を実行する試験モードとを有し、
   前記試験モード時に、前記車両情報管理制御部は、
   前記動作確認試験の条件、前記動作確認試験の結果の判定条件および前記動作確認試験の対象とするエンジンの選択を受け付け、
   前記駆動制御部に対して、前記動作確認試験の条件で、前記動作確認試験の対象とするエンジンに前記動作確認試験を実行させることを指示し、
   前記動作確認試験の結果と前記判定条件とを比較して前記動作確認試験の対象とするエンジンが正常か異常かを判断する
   ことを特徴とするエンジン制御システム。
2. 請求項１に記載のエンジン制御システムにおいて、
   前記動作確認試験の条件は、前記エンジンの目標回転数、単位時間当たりに増加ないし減少させる回転数、前記目標回転数までの到達時間、前記目標回転数を維持する時間のいずれか１つ以上を含む
   ことを特徴とするエンジン制御システム。
3. 請求項１または２に記載のエンジン制御システムにおいて、
   前記判定条件は、前記エンジンの目標回転数の許容範囲、当該目標回転数までの到達時間の許容範囲、前記エンジンの本体の温度許容範囲および前記エンジンの振動の許容範囲のいずれか１つ以上を含む
   ことを特徴とするエンジン制御システム。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のエンジン制御システムにおいて、
   前記車両情報管理制御部は、前記判定条件を、判定パターンとして予め作成し格納しておく
   ことを特徴とするエンジン制御システム。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のエンジン制御システムにおいて、
   前記エンジンの動作確認試験を、全てのエンジンに対し同時に実行する
   ことを特徴とするエンジン制御システム。
6. 請求項１から４のいずれか１項に記載のエンジン制御システムにおいて、
   前記エンジンの動作確認試験を、エンジン毎に時間差を設けて実行する
   ことを特徴とするエンジン制御システム。
7. 請求項２に記載のエンジン制御システムにおいて、
   エンジン毎に異なる前記目標回転数で前記動作確認試験を実行する
   ことを特徴とするエンジン制御システム。
   

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