JP6402551B2 - Turbocharger fatigue failure diagnosis method and turbocharger fatigue failure diagnosis device - Google Patents
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Description
本発明は、ターボチャージャの疲労故障診断方法及びターボチャージャの疲労故障診断装置に関し、より詳細には、記憶装置に記憶されるターボチャージャの回転速度の変曲点の個数を低減し、容量の少ない記憶装置でもレインフロー法を活用可能にして、ターボチャージャの疲労故障を精度良く診断できるターボチャージャの疲労故障診断方法及びターボチャージャの疲労故障診断装置に関する。 The present invention relates to a turbocharger fatigue failure diagnosis method and a turbocharger fatigue failure diagnosis device, and more specifically, the number of inflection points of the rotational speed of a turbocharger stored in a storage device is reduced and the capacity is small. The present invention relates to a turbocharger fatigue failure diagnosis method and a turbocharger fatigue failure diagnosis device that can make use of the rainflow method in a storage device and can accurately diagnose a fatigue failure of a turbocharger.
車両に搭載されているターボチャージャの回転速度の変化は、低回転から高回転まで一気に上昇する場合、途中で少し下降してから再び上昇する場合、上昇及び下降が小刻みに生じる場合などがあり、非常に多様である。 Changes in the rotational speed of the turbocharger mounted on the vehicle may rise from a low rotation to a high rotation at once, if it falls a little on the way and then rises again, and may rise and fall in small increments. Very diverse.
そこで、ターボチャージャの疲労故障を診断するためには、ターボチャージャの回転速度を測定して、その回転速度の変曲点に基づいてサイクルカウントを行って、ターボチャージャに蓄積する疲労値を算出している。 Therefore, in order to diagnose a fatigue failure in a turbocharger, the rotational speed of the turbocharger is measured, the cycle count is performed based on the inflection point of the rotational speed, and the fatigue value accumulated in the turbocharger is calculated. ing.
これに関連して、ターボチャージャの疲労故障を診断する方法ではないが、エンジンの回転速度と燃料噴射量とを一定時間の間にサンプリングして得られた全データを、レインフロー法を用いてサイクルカウントすることで、エンジンの疲労故障を診断する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In this connection, although it is not a method of diagnosing a fatigue failure of a turbocharger, all data obtained by sampling the engine speed and fuel injection amount over a certain period of time are obtained using the rainflow method. There has been proposed a method of diagnosing engine fatigue failure by performing cycle counting (see, for example, Patent Document 1).
この方法は、二時間程度で七十二万回程度の変曲点を記憶して、レインフロー法により理論的に正確な疲労故障を診断している。この方法と同様にして、ターボチャージャの回転速度の変曲点を記憶装置に記憶し、レインフロー法によりサイクルカウントを行って、そのサイクルカウントに基づいた疲労値からターボチャージャの疲労故障を診断することは可能である。 This method memorizes inflection points of about 720,000 times in about two hours, and diagnoses fatigue errors that are theoretically accurate by the rainflow method. Similarly to this method, the inflection point of the rotation speed of the turbocharger is stored in the storage device, the cycle count is performed by the rain flow method, and the fatigue failure of the turbocharger is diagnosed from the fatigue value based on the cycle count. It is possible.
しかし、レインフロー法は後処理によるデータ解析法のため、運転中の全てのターボチャージャの回転速度の変曲点を記憶装置に記憶する必要がある。ターボチャージャの回転速度の変曲点を全て記憶する為には、記憶装置にエンジンの始動から停止までの不確定な期間に対して無限の記憶領域を確保しなければならない。そのため、実際の車載の電子計算機において相応の記憶領域を確保することは、コストの上昇の原因となる。 However, since the rainflow method is a data analysis method by post-processing, it is necessary to store inflection points of the rotational speeds of all the turbochargers in operation in a storage device. In order to store all the inflection points of the rotational speed of the turbocharger, an infinite storage area must be secured in the storage device for an uncertain period from the start to the stop of the engine. For this reason, securing a corresponding storage area in an actual on-vehicle computer causes an increase in cost.
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、記憶装置に記憶されるターボチャージャの回転速度の変曲点の個数を低減して、容量の少ない記憶装置でもレインフロー法を活用して、ターボチャージャの疲労故障を精度良く診断できるターボチャージャの疲労故障診断方法及びターボチャージャの疲労故障診断装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and the problem is that the number of inflection points of the rotational speed of the turbocharger stored in the storage device is reduced, so that even a storage device with a small capacity can perform rainflow. The present invention is to provide a turbocharger fatigue failure diagnosis method and a turbocharger fatigue failure diagnosis apparatus that can accurately diagnose a fatigue failure of a turbocharger by utilizing the method.
上記の課題を解決するための本発明のターボチャージャの疲労故障診断方法は、ターボチャージャの回転速度の変曲点を逐次取得して記憶装置に記憶し、記憶された該変曲点に基づいて該ターボチャージャの疲労故障を診断するための方法において、前記変曲点の回転速度と前記ターボチャージャに予め設定された下限回転速度の近傍に設定された閾値とを比較し、少なくとも三つの前記変曲点を有してなり、始点及び終点の変曲点の回転速度が前記閾値以下であり、その他の変曲点の回転速度が前記閾値よりも大きくなる一つの区間を設定し、前記区間に対してレインフロー法により該区間のサイクルカウントを行って、該サイクルカウントに基づいて該区間の区間疲労値を算出して前記記憶装置に記憶し、前記記憶装置に記憶された前回の区間までの累積疲労値に前記区間の前記区間疲労値を加算して、前記区間までの累積疲労値を算出して前記記憶装置に記憶し、該累積疲労値と予め設定された疲労限界値とを比較して前記ターボチャージャの疲労故障を診断することを特徴とする方法である。 The turbocharger fatigue failure diagnosis method of the present invention for solving the above-mentioned problems is obtained by sequentially acquiring the inflection points of the rotation speed of the turbocharger and storing them in a storage device, based on the stored inflection points. In the method for diagnosing a fatigue failure of the turbocharger, the rotational speed of the inflection point is compared with a threshold value set in the vicinity of a lower limit rotational speed preset in the turbocharger, and at least three of the variable The inflection point at the start point and the end point is less than or equal to the threshold value, and one interval where the rotation speed at the other inflection points is greater than the threshold value is set in the interval. The cycle count of the section is performed by the rainflow method, the section fatigue value of the section is calculated based on the cycle count, stored in the storage device, and the previous time stored in the storage device Adding the section fatigue value of the section to the cumulative fatigue value up to the section, calculating the cumulative fatigue value up to the section and storing it in the storage device, the cumulative fatigue value and a preset fatigue limit value; , And diagnosing a fatigue failure of the turbocharger.
また、上記の課題を解決するための本発明のターボチャージャの疲労故障診断装置は、ターボチャージャの回転速度の変曲点を逐次取得する変曲点取得手段と、該変曲点を記憶する記憶装置と、該変曲点に基づいて判定及び演算を行う演算部とを備え、該演算部が該記憶装置に記憶された該変曲点に基づいて該ターボチャージャの疲労故障を診断する装置において、前記演算部が、前記変曲点の回転速度が前記ターボチャージャに予め設定された下限回転速度の近傍に設定された閾値以下になるかを判定して、少なくとも三つの前記変曲点を有し、始点及び終点の変曲点の回転速度が前記閾値以下であり、その他の変曲点の回転速度が前記閾値よりも大きくなる一つの区間を設定し、前記区間に対してレインフロー法により該区間のサイクルカウントを行って、該サイクルカウントに基づいて該区間の区間疲労値を算出して前記記憶装置に記憶し、前記記憶装置に記憶された前回の区間までの累積疲労値に前記区間の前記区間疲労値を加算して前記区間までの累積疲労値を算出し、該累積疲労値と予め設定された疲労限界値とを比較して前記ターボチャージャの疲労故障を診断する構成にしたことを特徴とするものである。 In addition, a turbocharger fatigue failure diagnosis apparatus of the present invention for solving the above-described problems includes an inflection point acquiring means for sequentially acquiring an inflection point of the rotational speed of the turbocharger, and a memory for storing the inflection point. An apparatus and a calculation unit that performs determination and calculation based on the inflection point, and the calculation unit diagnoses a fatigue failure of the turbocharger based on the inflection point stored in the storage device The calculation unit determines whether the rotation speed of the inflection point is equal to or less than a threshold value set in the vicinity of a lower limit rotation speed preset in the turbocharger, and has at least three inflection points. And setting one section in which the rotational speed of the inflection point at the start point and the end point is less than or equal to the threshold value, and the rotational speed of the other inflection points is greater than the threshold value. Cycle of the section The section fatigue value of the section is calculated based on the cycle count and stored in the storage device. The accumulated fatigue value up to the previous section stored in the storage device is added to the section fatigue value of the section. A cumulative fatigue value up to the interval is calculated by adding the values, and the cumulative fatigue value is compared with a preset fatigue limit value to diagnose a fatigue failure of the turbocharger. Is.
本発明のターボチャージャの疲労故障診断方法及びターボチャージャの疲労故障診断装置によれば、変曲点の回転速度が閾値以下になったところで挟まれた微小な区間を区切り、その区間に対してレインフロー法によりサイクルカウントを行うので、記憶装置に記憶される変曲点の個数を低減できる。これにより、容量の少ない記憶装置でもレインフロー法を用いてターボチャージャの疲労故障を精度良く診断できる。 According to the turbocharger fatigue failure diagnosis method and the turbocharger fatigue failure diagnosis apparatus of the present invention, a minute section sandwiched when the rotational speed of the inflection point is equal to or lower than a threshold is divided, and Since the cycle count is performed by the flow method, the number of inflection points stored in the storage device can be reduced. This makes it possible to accurately diagnose a fatigue failure of a turbocharger using a rainflow method even with a storage device having a small capacity.
また、サイクルカウントを行った後では、記憶された変曲点を消去も可能になるので、ターボチャージャの疲労故障を診断するために必要な記憶装置の容量を低減して、コストを低減できる。 Further, after the cycle count is performed, the stored inflection point can be erased, so that the capacity of the storage device necessary for diagnosing a fatigue failure of the turbocharger can be reduced, and the cost can be reduced.
また、微小な区間ごとにレインフロー法に基づいて区間疲労値を算出するので、リアルタイム性を確保しつつ、ターボチャージャの疲労故障の診断の精度を向上できると共に、ターボチャージャの累積疲労値を過小評価せずに、ターボチャージャの疲労故障の診断を行うことで、ターボチャージャの適切な交換時期を判断することができる。 In addition, since the section fatigue value is calculated for each minute section based on the rainflow method, it is possible to improve the accuracy of turbocharger fatigue failure diagnosis while ensuring real-time performance and to reduce the cumulative fatigue value of the turbocharger. By diagnosing a fatigue failure of the turbocharger without evaluating it, it is possible to determine an appropriate replacement time for the turbocharger.
以下、本発明のターボチャージャの疲労故障診断方法及びターボチャージャの疲労故障診断装置の実施形態について説明する。図1は、本発明の実施形態のターボチャージャ11の疲労故障診断装置20の構成を示す。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of a turbocharger fatigue failure diagnosis method and a turbocharger fatigue failure diagnosis device of the present invention will be described below. FIG. 1 shows a configuration of a fatigue
この疲労故障診断装置20は、ディーゼルエンジン(以下、エンジン)10に設けられたターボチャージャ11の疲労故障を診断するものである。このエンジン10においては、車両の走行時などにおいて吸気通路12へ吸入された空気が、ターボチャージャ11のコンプレッサ11aにより圧縮されて高温になり、インタークーラー13で冷却された後に、吸入空気としてインテークマニホールド14を経てエンジン本体15に供給される。エンジン本体15に供給された吸入空気は、燃料と混合されて燃焼して熱エネルギーを発生させた後に、排気ガスとなってエキゾーストマニホールド16から排気通路17へ排気される。この排気ガスは、ターボチャージャ11のタービン11bを駆動させた後に、排気ガス浄化装置18で浄化されて大気へと放出される。また、排気ガスは、EGRバルブ19a及びEGRクーラー19bを有するEGR通路19から吸入空気に混合される。
The fatigue
このエンジン10に設けられた疲労故障診断装置20は、入口圧力センサ21、出口圧力センサ22、吸入空気量センサ23と記憶装置24と演算部25とを備えている。
The fatigue
入口圧力センサ21、出口圧力センサ22、及び吸入空気量センサ23はターボチャージャ回転速度の変曲点取得手段の一部として設けられており、ターボチャージャ回転速度(以下、回転速度という)を推定するセンサである。この入口圧力センサ21、出口圧力センサ22、及び吸入空気量センサ23は演算部25に接続されており、入口圧力センサ21、出口圧力センサ22、及び吸入空気量センサ23の検出値が演算部25に送られる。演算部25は、それらの検出値と、吸入空気量及びコンプレッサ11aの圧力比に基づいたターボチャージャ11の回転速度が設定された回転速度マップとを参照して、ターボチャージャ11の回転速度を推定する。そして、その推定したターボチャージャ回転速度が増加から減少に変化した際の、あるいは減少から増加に変化した際の頂点である変曲点Pxの時刻txと回転速度Nxとを取得して、記憶装置24に記憶する。
The
なお、入口圧力センサ21、出口圧力センサ22、及び吸入空気量センサ23の検出値からターボチャージャ11の回転速度を推定する代わりに、ターボチャージャ11の回転速度を検出する回転センサを用いてもよい。
Instead of estimating the rotation speed of the
記憶装置24は、変曲点Px(tx、Nx)や、演算部25で算出された計算結果などのデータを各記憶領域に記憶可能な装置として、エンジン10を搭載した車両の電子計算機26内に配置されている。この記憶装置24は、変曲点Pxが記憶される記憶領域を有しており、その記憶領域には二点以上、千点未満の変曲点Pxを記憶可能である。
The
演算部25は、入口圧力センサ21、出口圧力センサ22、及び吸入空気量センサ23
の検出値から推定したターボチャージャ回転速度を判定して変曲点Pxを記憶装置24に記憶したり、記憶装置24に記憶されたデータに基づいて判定及び演算を行ったりする装置として、エンジン10を搭載した車両の電子計算機26内に配置されている。
The
As an apparatus for determining the turbocharger rotation speed estimated from the detected value of the engine and storing the inflection point P x in the
このようなターボチャージャ11の疲労故障診断装置20において、図2に示すように、演算部25は、入口圧力センサ21、出口圧力センサ22、及び吸入空気量センサ23の検出値から推定したターボチャージャ回転速度に基づいて変曲点P1〜変曲点Pxを逐次取得するステップS10と、その変曲点P1〜変曲点Pxを記憶装置24の記憶領域に記憶するステップS20とを行っている。
In such a fatigue
次いで、演算部25は、変曲点P1〜変曲点Pxの回転速度Nxとターボチャージャ11に予め設定された下限回転速度Nminの近傍に設定された閾値N0とを比較し、閾値N0以下になった変曲点P1を始点として、次回に閾値N0以下になった変曲点Pxを終点とした一つの区間Syに設定するステップS30を行っている。
Then, the
次いで、演算部25は、区間Syに対してレインフロー法により区間Syのサイクルカウントを行うステップS40と、そのサイクルカウントに基づいて区間Syの区間疲労値ΣFyを算出して記憶装置24に記憶するステップS50とを行っている。
Then, the
次いで、演算部25は、記憶装置24に記憶された前回の区間Sy−1までの累積疲労値TTLFy−1に区間Syの区間疲労値ΣFyを加算して、区間Syまでの累積疲労値TTLFyを算出して記憶装置24に記憶するステップS60と、その累積疲労値TTLFyと予め設定された疲労限界値αとを比較してターボチャージャ11の疲労故障を診断するステップS70とを行っている。
Then, the
この疲労故障診断方法の詳細について、図3〜図7を参照しながら説明する。 Details of this fatigue failure diagnosis method will be described with reference to FIGS.
ステップS10として、演算部25は入口圧力センサ21、出口圧力センサ22、及び吸入空気量センサ23から送られた検出値から推定された推定値に基づいて変曲点P1(t1、N1)〜変曲点Px(tx、Nx)を取得する。次いで、ステップS20として、演算部25は変曲点P1(t1、N1)〜変曲点Px(tx、Nx)を記憶装置24の記憶領域に逐次記憶する。例えば、このステップS10及びステップS20では、図3に示すように、変曲点P1から変曲点P13までを逐次記憶している。なお、各変曲点Pxは等間隔に生じたものではない。各時刻txは変曲点Pxが生じた時間を示している。
In step S10, the
次いで、ステップS30として、演算部25は記憶装置24に記憶された変曲点Pxの回転速度Nxとターボチャージャ11の下限回転速度Nminの近傍に設定された閾値N0とを比較し、変曲点Pxの回転速度Nxが閾値N0以下になるごとに区切られた区間Syを設定する。
Then, in step S30, the
下限回転速度Nminは、予め実験などにより求められたエンジン回転速度がアイドル回転速度の場合のターボチャージャ11の回転速度に設定されている。従って、この下限回転速度Nminはエンジン10構成やターボチャージャ11の構成により異なる値となる。
The lower limit rotational speed Nmin is set to the rotational speed of the
閾値N0は、区間Syにおける変曲点P1〜Pxの個数が三個以上、千個未満になる回転速度に設定されている。この閾値N0が下限回転速度Nminの1.1倍未満の場合には、区間Syにおける変曲点P1〜Pxの個数が多くなり記憶装置24の記憶領域が足らなくなる。一方、閾値N0が下限回転速度Nminの4倍超の場合には、回転速度Nxが低速度側の応力変動が反映されなくなり、区間疲労値ΣFyの精度が低くなる。従って、
この閾値N0は下限回転速度Nminの1.1倍以上、4倍以下の回転速度が好ましく、1.2倍以上、3倍以下の回転速度がより好ましい。
The threshold N 0 is set to a rotation speed at which the number of inflection points P 1 to P x in the section S y is 3 or more and less than 1000. When this threshold N 0 is less than 1.1 times the lower limit rotational speed N min , the number of inflection points P 1 to P x in the section S y increases, and the storage area of the
The threshold N 0 is preferably 1.1 times or more and 4 times or less of the lower limit rotation speed N min , and more preferably 1.2 times or more and 3 times or less.
例えば、図3に示すように、回転速度N1及びN13が閾値N0以下となるので、変曲点P1を始点として、変曲点P13を終点とした区間S2に設定する。 For example, as shown in FIG. 3, since the rotational speeds N 1 and N 13 are equal to or less than the threshold value N 0, the section S 2 is set with the inflection point P 1 as the start point and the inflection point P 13 as the end point.
次いで、ステップS40として、演算部25は区間Sy内の各変曲点Pxに基づいてレインフロー法により区間Syのサイクルカウントを行う。この区間Syのレインフロー法解析では、区間Syで生じた応力変動SFzが少なくとも一つはカウントされ、その応力変動SFzの最高回転速度Nmaxzと、振幅Lzと、サイクル数として0.5あるいは1.0とがカウントされる。
Then, as the step S40, it performs a cycle count interval S y by rain flow method based on the inflection point P x in
例えば、図4に示すように、演算部25はレインフロー法により、区間S2に応力変動SF1〜応力変動SF7の応力変動が生じたことを解析する。応力変動SF1は変曲点P1から変曲点P6までとなり、最高回転速度N6、振幅L1(N6−N1)及びサイクル数0.5となる。また、応力変動SF2は変曲点P2から変曲点P3と変曲点P4との中途(回転速度がN2となる位置)までとなり、最高回転速度N2、振幅L2(N2−N3)及びサイクル数1.0となる。同様に応力変動SF3〜応力変動SF7を算出する。なお、図4では、一方向を示す矢印がサイクル数0.5を示し、両方向を示す矢印がサイクル数1.0を示している。
For example, as illustrated in FIG. 4, the
次いで、ステップS50として、演算部25は各応力変動SFzの疲労値Fzを記憶装置24に記憶された疲労値マップM1を参照して算出し、記憶装置24に記憶する。次いで、演算部25は各疲労値Fzを積算して区間Syの区間疲労値ΣFyを算出し、記憶装置24に記憶する。
Next, as step S <b> 50, the
この疲労値マップM1は、応力変動SFzの最高回転速度Nmaxzと振幅Lzとに基づいたサイクル数1.0の疲労値Fzが設定されたマップである。ターボチャージャ11の疲労値Fzは応力変動SFzの最高回転速度Nmaxzが高く、且つその振幅Lzが大きいと指数的に大きくなる。
The fatigue value map M1 is a map fatigue value F z cycle number 1.0 based on the maximum rotational speed N MaxZ and amplitude L z of the stress variation SF z is set. The fatigue value F z of the
例えば、図5に示すように、疲労値マップM1を参照すると、応力変動SF1における最高回転速度N6と振幅L1とから、応力変動SF1のサイクル数1.0分の疲労値2F1が算出される。応力変動SF1は0.5サイクルであるため、疲労値マップM1から算出された疲労値2F1に0.5を乗算して応力変動SF1の疲労値F1が算出される。以下、同様にして応力変動SF2から応力変動SF7までの疲労値F2から疲労値F7までが算出される。区間S2の応力変動SF1から応力変動SF7までが、図6に示すように、記憶装置24に記憶される。
For example, As shown in FIG. 5, referring to fatigue value map M1, the maximum rotational speed N 6 and the amplitude L 1 Metropolitan Stress variations SF 1, the stress variation SF 1 cycle number 1.0 minutes fatigue value 2F 1 Is calculated. The stress variation SF 1 is 0.5 cycles, fatigue value F 1 of the stress variation SF 1 is calculated by multiplying the fatigue value map M1 fatigue value 2F 1 to 0.5 calculated from. Hereinafter, similarly to the fatigue value F 2 from the stress variation SF 2 to stress variations SF 7 to fatigue value F 7 is calculated. From the stress variation SF 1 of the section S 2 to the stress variation SF 7 is, as shown in FIG. 6, it is stored in the
そして、各疲労値F1〜F7を積算して、区間S2の区間疲労値ΣF2を算出する。
Then, by integrating the
次いで、ステップS60として、演算部25は、前回までの区間Sy−1までの累積疲労値TTLFy−1と区間Syの区間疲労値ΣFyとを加算して、区間Syまでの累積疲労値TTLFyを算出して記憶装置24に記憶する。
Then, in step S60, the
例えば、図7に示すように、区間S1までの累積疲労値TTLF1は区間S1の区間疲労値ΣF1となり、区間S2までの累積疲労値TTLF2は区間S1までの累積疲労値TTLF1に区間S2の区間疲労値ΣF2(=F1+F2+・・・+F7)を加算した値となる。 For example, as shown in FIG. 7, the accumulated fatigue value up interval S 1 TTLF 1 a section fatigue value of the interval S 1 .SIGMA.F 1, and the accumulated fatigue value up section S 2 TTLF 2 cumulative fatigue value up interval S 1 A value obtained by adding the section fatigue value ΣF 2 (= F 1 + F 2 +... + F 7 ) of the section S 2 to TTLF 1 .
次いで、ステップS70として、演算部25は、累積疲労値TTLFyと予め定めた疲労限界値αとを比較して、ターボチャージャ11の疲労故障を診断する。この疲労故障の診断は、累積疲労値TTLFyが疲労限界値α超の場合に、ターボチャージャ11が疲労故障する可能性があると診断する。
Next, in step S70, the
なお、演算部25が、ターボチャージャ11が疲労故障の可能性があると診断した場合には、警告ブザーや警告ランプなどの警告装置27により運転手に警告することが好ましい。また、疲労限界値αは予め実験などにより定められた値であり、ターボチャージャ11の容量などにより定められている。
In addition, when the
上記のターボチャージャ11の疲労故障診断装置20及び疲労故障診断方法によれば、変曲点Pxの回転速度Nxが閾値N0以下になったところで挟まれた微小な区間Syを区切り、その区間Syに対してレインフロー法によりサイクルカウントを行うので、記憶装置24に記憶される変曲点P1〜Pxの個数を少なくできる。これにより、容量の少ない記憶装置24でもレインフロー法を用いてターボチャージャ11の疲労故障を精度良く診断できる。
According to the fatigue
また、サイクルカウントを行った後では、記憶された変曲点P1〜Px−1を消去可能である。これにより、ターボチャージャ11の疲労故障を診断するために必要な記憶装置24の容量を低減して、コストを低減できる。
In addition, after the cycle count is performed, the stored inflection points P 1 to P x-1 can be deleted. Thereby, the capacity | capacitance of the memory |
また、微小な区間Syごとにレインフロー法に基づいて区間疲労値ΣFyを算出するので、リアルタイム性を確保しつつ、ターボチャージャ11の疲労故障の診断の精度を向上できると共に、ターボチャージャ11の累積疲労値TTLFyを過小評価せずに、ターボチャージャ11の疲労故障の診断を行うことで、ターボチャージャ11の適切な交換時期を判断することができる。
In addition, since the section fatigue value ΣF y is calculated for each minute section S y based on the rainflow method, the accuracy of diagnosis of fatigue failure of the
加えて、標準的なレインフロー法においては時間軸が無くなるが、微小な区間Syごとにレインフロー法に基づいて区間疲労値ΣFyを算出するので、ターボチャージャ11の疲労の蓄積を時系列に判断することも可能となる。これにより、ターボチャージャ11に瞬間的なダメージが与えられた場合の原因の特定に結びつく。
Additionally, although in standard rain flow method eliminates the time axis, since the calculated interval fatigue value .SIGMA.F y based on the rain flow method per minute interval S y, chronological accumulation of fatigue of the
このような疲労故障診断装置20及び疲労故障診断方法においては、閾値N0が区間Syにおける変曲点P1〜Pxの個数が三個以上、二百五十個以下になる回転速度に設定されることがより望ましい。これにより、記憶装置24の記憶領域をより低減できるので、コスト削減には有利となる。
In the fatigue
また、上記の疲労故障診断装置20及び疲労故障診断方法においては、区間の全ての変曲点が閾値N0を下回った場合には、その区間における区間疲労値は記憶しないことが望ましい。
In the fatigue
図8に示すように、区間S4と区間S5との間の区間は変曲点の全てが閾値N0を下回っている。この区間における区間疲労値は疲労値マップM1を見れば無視できることが明らかであるので、記憶装置24には記憶しない。
As shown in FIG. 8, the section between the section S 4 and the section S 5 all inflection point is below the threshold value N 0. Since it is clear that the section fatigue value in this section can be ignored by looking at the fatigue value map M1, it is not stored in the
また、上記の疲労故障診断装置20及び疲労故障診断方法においては、記憶装置24から区間疲労値ΣFyが算出された区間Syの変曲点P1から変曲点Pxの手前の変曲点Px−1までを消去することが望ましい。
Further, in the fatigue
また、上記の疲労故障診断装置20及び疲労故障診断方法においては、区間Syの設定
を変曲点Pxの取得と同時に行ってもよい。
In the fatigue
図9〜図12に示すフローチャートは、図2のフローチャートをより詳細にした一例である。図9においては、ステップS110とステップS120とが、図2のステップS10とステップS20とに相当している。また、図9のステップS130〜ステップS160が図2のステップS30に相当している。このステップS130〜ステップS160により、区間Syの設定を変曲点Pxの取得と同時に行うことができ、より記憶装置24の記憶領域の低減には有利となる。
The flowcharts shown in FIGS. 9 to 12 are examples in which the flowchart of FIG. 2 is more detailed. In FIG. 9, step S110 and step S120 correspond to step S10 and step S20 in FIG. Further, step S130 to step S160 in FIG. 9 correspond to step S30 in FIG. This step S130~ step S160, the setting of the interval S y can be performed simultaneously with the acquisition of the inflection point P x, it is advantageous for reducing the storage area of
図10においては、ステップS170が図2のステップS40に相当している。また、図10のステップS180〜ステップS250が図2のステップS50に相当している。 In FIG. 10, step S170 corresponds to step S40 of FIG. Further, step S180 to step S250 in FIG. 10 correspond to step S50 in FIG.
図11においては、図11のステップS280とステップS290とが図2のステップS60に相当している。また、図11のステップS300が図2のステップS70に相当している。 In FIG. 11, step S280 and step S290 in FIG. 11 correspond to step S60 in FIG. Further, step S300 in FIG. 11 corresponds to step S70 in FIG.
また、図11においては、ステップS260として、演算部25は記憶装置24の記憶領域から区間Syの変曲点Pxを除いた変曲点を消去する。区間Syの終点である変曲点Pxは次回の区間Sy+1の始点となる可能性があるため消去せずに、残りの変曲点P1〜Px−1を消去する。
In FIG. 11, as step S <b > 260, the
図12においては、ステップS310〜ステップS350を行うことによって、次回の区間の始点を設定している。 In FIG. 12, the start point of the next section is set by performing steps S310 to S350.
ステップS310〜ステップS340を行って、終点となった変曲点(新P1)の次に閾値N0を越える変曲点(新P2)が現れた場合は、図9のDへ戻るが、例えば、図8の区間S4の終点の場合、次に微小区間となるS5の始点に区間S4の終点の値は使われない。閾値N0以下になって終点となった後、閾値N0以下での変曲点は次回の微小区間の始点になる可能性があるが、始点になるのは、さらにその次の変曲点(新P2)が閾値N0を超える場合である。閾値N0を超えない間の変曲点Pxは常に変曲点P1として上書きされ、その次の変曲点P2が閾値N0を超えたとき、変曲点P1が新たな微小区間の始点として採用される。 If an inflection point (new P 2 ) exceeding the threshold value N 0 appears next to the inflection point (new P 1 ) as the end point after performing steps S310 to S340, the process returns to D in FIG. for example, in the case of end point of the section S 4 of FIG. 8, then the end point of the value of the section S 4 to the start of the S 5 as a small section is not used. After becoming the end point becomes the threshold N 0 or less, although the inflection point of the threshold N 0 or less may become the starting point of the next small section, of the starting point for further next inflection point This is a case where (new P 2 ) exceeds the threshold value N 0 . The inflection point P x while not exceeding the threshold value N 0 is always overwritten as the inflection point P 1 , and when the next inflection point P 2 exceeds the threshold value N 0 , the inflection point P 1 is a new minute value. Adopted as the start point of the section.
例えば、図3では、変曲点P1から変曲点P12までを消去して、変曲点P13を次回の区間S3の始点となる変曲点P1とする。また、図8の区間S4の終点Pxは区間S5の始点の候補となるが、その後の変曲点が閾値以下で続く場合には、区間S5の始点の候補は常に新しい変曲点で上書きされる。これを繰り返しながら、変曲点Px+1が閾値を超えたことが検出されたとき、変曲点Pxは次の微小区間S5の始点P1となる。 For example, in FIG. 3, to erase from the inflection point P 1 to the inflection point P 12, the inflection point P 1 comprising a point of inflection P 13 as the starting point of the next segment S 3. Although the end point P x of the section S 4 of FIG. 8 is a candidate for the starting point of the section S 5, when the subsequent inflection point continues below the threshold are always new inflection starting point of the candidate interval S 5 Overwritten with dots. While repeating this, when it is detected that the inflection point P x + 1 exceeds the threshold, the inflection point P x becomes the start point P 1 of the next minute section S 5 .
このように、区間Syごとにレインフロー法を用いることで、区間疲労値ΣFyが算出された区間Syの変曲点P1から変曲点Px−1までを消去できる。逐次、区間疲労値ΣFyが算出された区間Syの変曲点P1から変曲点Px−1までを消去することで、疲労診断に必要な記憶装置24の記憶領域を低減できる。
In this way, by using the rainflow method for each section S y , it is possible to delete the inflection point P 1 to the inflection point P x−1 of the section S y where the section fatigue value ΣF y is calculated. Sequentially erases the from the inflection point P 1 of the segment S y that interval fatigue value .SIGMA.F y is calculated to the inflection point P x-1, can be reduced storage area of the
また、区間Syの変曲点P1から変曲点Px−1までを消去すると共に、区間Syの応力変動SFzのデータも消去することが好ましい。応力変動SFzのデータも消去することにより、記憶装置24の記憶領域の低減には有利となる。
Further, the erasing from the inflection point P 1 of the segment S y to the inflection point P x-1, it is preferable that erasing data in the stress variation SF z interval S y. By erasing the data of the stress fluctuation SF z , it is advantageous for reducing the storage area of the
図9〜図12のフローチャートによれば、記憶装置24の記憶領域には、図7に示す区間Syと区間疲労値ΣFyと累積疲労値TTLFyとが逐次記憶されるのみとなり、記憶
装置24の記憶領域の低減には有利となる。
According to the flowchart of FIGS. 9-12, the storage area of the
なお、上記の実施形態のエンジン10の構成は一例であり、本発明はこれに限定されない。例えば、ガソリンエンジンにも適用してもよい。
In addition, the structure of the
また、上記の実施形態では、疲労値マップM1を用いて応力変動SFzの疲労値Fzを算出する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記の疲労値マップM1の代わりにターボチャージャ11のS−N線図を用いてもよい。
Further, in the above embodiments, an example has been described for calculating the fatigue value F z of the stress variation SF z with fatigue value map M1, the present invention is not limited thereto. For example, an SN diagram of the
また、上記の実施形態の電子計算機26は、エンジン10の制御を行うECUとしてもよい。特に、本発明はターボチャージャ11の疲労故障を診断するために必要な記憶装置24の記憶領域を少なくできるので、多種多様なデータが記憶されるECUの記憶領域を圧迫することがない。
Further, the
10 エンジン
11 ターボチャージャ
11a コンプレッサ
11b タービン
20 疲労故障診断装置
21 入口圧力センサ
22 出口圧力センサ
23 吸入空気量センサ
24 記憶装置
25 演算部
26 電子計算機
M1 疲労値マップ
N0 閾値
Nmin 下限回転速度
Nx 回転速度
Px 変曲点
Sy 区間
TTLFy 累積疲労値
ΣFy 区間疲労値
α 疲労限界値
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記変曲点の回転速度と前記ターボチャージャに予め設定された下限回転速度の近傍に設定された閾値とを比較し、少なくとも三つの前記変曲点を有してなり、始点及び終点の変曲点の回転速度が前記閾値以下であり、その他の変曲点の回転速度が前記閾値よりも大きくなる一つの区間を設定し、
前記区間に対してレインフロー法により該区間のサイクルカウントを行って、該サイクルカウントに基づいて該区間の区間疲労値を算出して前記記憶装置に記憶し、
前記記憶装置に記憶された前回の区間までの累積疲労値に前記区間の前記区間疲労値を加算して、前記区間までの累積疲労値を算出して前記記憶装置に記憶し、該累積疲労値と予め設定された疲労限界値とを比較して前記ターボチャージャの疲労故障を診断することを特徴とするターボチャージャの疲労故障診断方法。 In a method for sequentially acquiring an inflection point of the rotational speed of a turbocharger and storing it in a storage device, and diagnosing a fatigue failure of the turbocharger based on the stored inflection point,
The rotation speed of the inflection point is compared with a threshold value set in the vicinity of a lower limit rotation speed preset in the turbocharger, and has at least three inflection points. One rotation speed of the point is equal to or less than the threshold value, and one section where the rotation speed of the other inflection points is larger than the threshold value ,
The cycle count of the section is performed by the rainflow method on the section, the section fatigue value of the section is calculated based on the cycle count, and stored in the storage device.
The cumulative fatigue value up to the previous section stored in the storage device is added to the section fatigue value of the section, the cumulative fatigue value up to the section is calculated and stored in the storage device, the cumulative fatigue value And a fatigue limit value set in advance for diagnosing the fatigue failure of the turbocharger.
応力変動の振幅及び最高回転速度に基づいてその応力変動のサイクル数における疲労値が設定された疲労値マップを参照して、前記区間における各前記応力変動の疲労値を算出し、
前記区間内の全ての前記疲労値を積算して前記区間疲労値を算出する請求項1〜3のいずれか1項に記載のターボチャージャの疲労故障診断方法。 Counting at least one stress variation generated in the section by the rainflow method, calculating the amplitude of the stress variation, the maximum rotation speed and the number of cycles,
With reference to the fatigue value map in which the fatigue value at the number of cycles of the stress variation is set based on the amplitude and the maximum rotation speed of the stress variation, the fatigue value of each stress variation in the section is calculated,
The turbocharger fatigue failure diagnosis method according to claim 1, wherein all the fatigue values in the section are integrated to calculate the section fatigue value.
前記演算部が、前記変曲点の回転速度が前記ターボチャージャに予め設定された下限回転速度の近傍に設定された閾値以下になるかを判定して、少なくとも三つの前記変曲点を有し、始点及び終点の変曲点の回転速度が前記閾値以下であり、その他の変曲点の回転速度が前記閾値よりも大きくなる一つの区間を設定し、
前記区間に対してレインフロー法により該区間のサイクルカウントを行って、該サイクルカウントに基づいて該区間の区間疲労値を算出して前記記憶装置に記憶し、
前記記憶装置に記憶された前回の区間までの累積疲労値に前記区間の前記区間疲労値を加算して前記区間までの累積疲労値を算出し、該累積疲労値と予め設定された疲労限界値とを比較して前記ターボチャージャの疲労故障を診断する構成にしたことを特徴とするターボチャージャの疲労故障診断装置。 An inflection point acquiring means for sequentially acquiring an inflection point of the rotation speed of the turbocharger, a storage device for storing the inflection point, and a calculation unit for performing determination and calculation based on the inflection point; In an apparatus for diagnosing a fatigue failure of the turbocharger based on the inflection point stored in the storage device by an arithmetic unit,
The calculation unit determines whether the rotation speed of the inflection point is equal to or less than a threshold value set in the vicinity of a lower limit rotation speed preset in the turbocharger, and has at least three inflection points. , Setting one section where the rotation speed of the inflection point at the start point and the end point is less than or equal to the threshold value, and the rotation speed of the other inflection points is greater than the threshold value ,
The cycle count of the section is performed by the rainflow method on the section, the section fatigue value of the section is calculated based on the cycle count, and stored in the storage device.
Calculate the cumulative fatigue value up to the section by adding the section fatigue value of the section to the cumulative fatigue value stored in the storage device up to the previous section, and the cumulative fatigue value and a preset fatigue limit value And a turbocharger fatigue failure diagnosis device, characterized in that the fatigue failure of the turbocharger is diagnosed.
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