JPH01210840A - Abnormality diagnostic expert system for diesel engine - Google Patents

Abnormality diagnostic expert system for diesel engine

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JPH01210840A
JPH01210840A JP3405988A JP3405988A JPH01210840A JP H01210840 A JPH01210840 A JP H01210840A JP 3405988 A JP3405988 A JP 3405988A JP 3405988 A JP3405988 A JP 3405988A JP H01210840 A JPH01210840 A JP H01210840A
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JP
Japan
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pressure
cylinder
value
data
abnormality
Prior art date
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Pending
Application number
JP3405988A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kaneyoshi Kurokawa
黒川 金好
Shigeo Matsuda
松田 繁雄
Katsumi Tanaka
克己 田中
Hideo Shinohara
秀夫 篠原
Hitoshi Tsuruta
均 鶴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GADERIUSU MARINE KK
OOKURA KEISOUKI HANBAI KK
JGC Corp
Original Assignee
GADERIUSU MARINE KK
OOKURA KEISOUKI HANBAI KK
JGC Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH01210840A publication Critical patent/JPH01210840A/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Abstract

PURPOSE:To detect abnormality of an engine in an on-line real time in an early stage by constituting the title system so that pressure waveform data obtained by always measuring combustion pressure in a cylinder is collated with a standard pattern of a normal or abnormal waveform which is stored in advance. CONSTITUTION:Combustion pressure data of each cylinder is obtained by a pressure detecting part 3, and this data is brought to amplification switching 6 and inputted to a data processing part 7. Subsequently, in accordance with a power generation load state, a deviation value of this data is calculated, and by comparing the deviation value and a prescribed value, whether abnormality exists or not is discriminated. When the deviation value does not coincide with the prescribed value, an alarm signal is outputted, and pressure data, etc. of the cylinder in which abnormality is detected are outputted to an inferring part 8 from the processing part 7. Next, the inferring part 8 specifies which feature value whose standard pattern is to be checked, and compares whether a feature value of the detected pressure waveform, for instance, the maximum pressure goes into a prescribed range of the maximum pressure of the standard pattern which is stored in advance or not. As a result of comparison, when said feature value is in the prescribed range, weighting by a normal distribution is executed and an evaluation value is calculated.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、ディーゼルエンジンの各シリンダ内の燃焼圧
力波形データによる異常診断エキスパートシステムに関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an expert system for diagnosing abnormalities using combustion pressure waveform data in each cylinder of a diesel engine.

[従来技術] 従来、ディーゼルエンジンの異常を自動診断するシステ
ムは特になく、エンジン周りの圧力、温度、流量等を測
定して監視するのが普通であった。このようなエンジン
の監視に使用される装置としては、例えば商品名rED
EN  S T −30」なる装置がある。これは船舶
エンジンのモニタリングをブリッジで行なえるようにし
たリモートタイプの監視装置である。この装置は、シリ
ンダ内燃焼圧力を計測する装置ではなく、従ってシリン
ダ内圧力検出部を常設していない。また、ディーゼルエ
ンジンの異常診断を行なうエキスパートシステムではな
く、単なるエンジン周りの状態を監視する装置である。
[Prior Art] Conventionally, there has been no particular system for automatically diagnosing abnormalities in diesel engines, and it has been common practice to measure and monitor the pressure, temperature, flow rate, etc. around the engine. An example of a device used for monitoring such an engine is the product name rED.
There is a device called EN ST-30. This is a remote type monitoring device that allows monitoring of marine engines from the bridge. This device is not a device for measuring combustion pressure in a cylinder, and therefore does not have a permanent cylinder pressure detection section. Furthermore, it is not an expert system for diagnosing diesel engine abnormalities, but rather a device that simply monitors the conditions around the engine.

さらに、商品名rcOMOs  D4Jなる装置がある
。これは、船舶エンジンを対象とし、圧力検出部を設け
てシリンダ燃焼圧力を計測しているが、エンジンの効率
計算等において用いられる装置であって、シリンダ内燃
焼圧力データによる異常診断システムではない。また装
置のコストも高い。
Furthermore, there is a device with the trade name rcOMOs D4J. This is aimed at marine engines and is equipped with a pressure detection section to measure cylinder combustion pressure, but it is a device used in engine efficiency calculations, etc., and is not an abnormality diagnosis system based on cylinder combustion pressure data. Additionally, the cost of the equipment is high.

[発明が解決しようとする問題点] ところで、離島の発電に使われているディーゼルエンジ
ン等についてはその公共性から高い信頼性が要求されて
おり、このようなディーゼルエンジンの異常を早期に発
見し故障を未然に防止する必要がある。しかしながら、
このような要求を満たすディーゼルエンジンの異常診断
システムはない。わずかに上述したような装置が船舶用
ディーゼルエンジンに用いられているのが実状であるが
、このような装置では各発電所に設置されている例えば
5〜10機前後のエンジンの各シリンダ(1機関18シ
リンダ平均)の燃焼状態を常に監視し、モニタリングす
ることは物理的に不可能に近いという問題点があった。
[Problems to be solved by the invention] By the way, diesel engines used for power generation on remote islands are required to have high reliability due to their public nature, and it is important to detect abnormalities in such diesel engines early. It is necessary to prevent failures before they occur. however,
There is no abnormality diagnosis system for diesel engines that meets these requirements. The reality is that a device slightly like the one described above is used in marine diesel engines, but in such a device, each cylinder (1 There is a problem in that it is physically almost impossible to constantly monitor the combustion state of the engine (average of 18 cylinders).

本発明は、上述の従来形における問題点に鑑み、常時オ
ンラインでディーゼルエンジンのシリンダ内圧を検知し
その異常を診断して外部にそれらの情報を出力すること
のできるディーゼルエンジンの異常診断エキスパートシ
ステムを提供することを目的とする。
In view of the above-mentioned problems with the conventional type, the present invention provides a diesel engine abnormality diagnosis expert system that is capable of always online detecting the internal cylinder pressure of a diesel engine, diagnosing its abnormality, and outputting the information to the outside. The purpose is to provide.

[問題点を解決するための手段] 上記の目的を達成するため、本発明に係るディーゼルエ
ンジンの異常診断エキスパートシステムは、ディーゼル
エンジンの各シリンダに対し配備されたシリンダ内圧力
を検出する手段と、該検出手段から経時的に各シリンダ
の圧力データを取込む手段と、該圧力データに基づいて
所定の特徴値を抽出する手段と、該特徴値と予め記憶し
てある複数の標準パターンの特徴値とを照合して、シリ
ンダ内圧力変化のパターンと該標準パターンとの相互の
類似性を評価する評価値を算出する手段と、該評価値に
基づいて各シリンダの異常内容を推論し出力する手段と
を具備することを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the diesel engine abnormality diagnosis expert system according to the present invention includes means for detecting the internal cylinder pressure provided for each cylinder of the diesel engine; means for acquiring pressure data of each cylinder over time from the detection means; means for extracting predetermined characteristic values based on the pressure data; and characteristic values of the plurality of standard patterns stored in advance in conjunction with the characteristic values. means for calculating an evaluation value for evaluating the mutual similarity between the pattern of cylinder pressure change and the standard pattern, and means for inferring and outputting the content of the abnormality of each cylinder based on the evaluation value. It is characterized by having the following.

[作 用] 上記構成により、ディーゼルエンジンの異常診断は以下
のように行なわれる。すなわち、先ずディーゼルエンジ
ンの各シリンダに対してシリンダ内の燃焼圧力を常時オ
ンラインで検出し、その圧力変化を示すデータを経時的
に取込んで所定の特徴値を抽出し、その特徴値と予め記
憶してある複数の標準パターンの特徴値とを照合して当
該圧力変化のパターンと標準パターンとの相互の類似性
を評価する評価値を算出し、その評価値に基づいて各シ
リンダの異常内容を推論し出力する。
[Operation] With the above configuration, abnormality diagnosis of the diesel engine is performed as follows. That is, first, the combustion pressure in each cylinder of a diesel engine is detected online at all times, data indicating the pressure change is acquired over time, a predetermined characteristic value is extracted, and the characteristic value and the pre-stored An evaluation value for evaluating the mutual similarity between the pressure change pattern and the standard pattern is calculated by comparing the characteristic values of multiple standard patterns, and the content of the abnormality of each cylinder is determined based on the evaluation value. Infer and output.

[実施例] 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.

第1図は、本発明の一実施例に係るディーゼルエンジン
の異常診断エキスパートシステムの構成を示すブロック
図である。同図において、1はディーゼルエンジンであ
り、複数のシリンダブロック2を備えている。各シリン
ダブロック2にはそれぞれシリンダ内燃焼圧力検出部3
が配備されており、これにより各シリンダブロック2の
シリンダ内の燃焼圧力を検出しアナログ電気信号として
取り出す。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a diesel engine abnormality diagnosis expert system according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a diesel engine, which includes a plurality of cylinder blocks 2. As shown in FIG. Each cylinder block 2 has an in-cylinder combustion pressure detection section 3.
is provided, which detects the combustion pressure within the cylinders of each cylinder block 2 and extracts it as an analog electrical signal.

4は発電機12に動力を伝えるディーゼルエンジン1の
シャフトである。このシャフト4にはクランク角度検出
部5が配備されており、シャフト4の回転位置に基づい
て各シリンダに対応するクランク角度を検出しデジタル
電気信号として出力できるようになっている。
4 is a shaft of the diesel engine 1 that transmits power to the generator 12. This shaft 4 is equipped with a crank angle detection section 5, which detects the crank angle corresponding to each cylinder based on the rotational position of the shaft 4 and can output it as a digital electrical signal.

6は各圧力検出部3から送出される各シリンダブロック
2の微少燃焼圧力電気信号を増幅し複数あるシリンダを
切換えながらデータ処理部7に出力する信号増幅切換部
である。データ処理部7は信号増幅切換部6を介して送
出される圧力検出部3からのアナログ信号とクランク角
度検出部5h1らのデジタル信号とを処理し、各シリン
ダブロック2毎にシリンダ内の最高圧力、平均有効圧力
、平均出力および回転数等を算出し出力する。
Reference numeral 6 denotes a signal amplification/switching section which amplifies the minute combustion pressure electric signal of each cylinder block 2 sent from each pressure detection section 3 and outputs it to the data processing section 7 while switching between a plurality of cylinders. The data processing section 7 processes the analog signal from the pressure detection section 3 sent via the signal amplification switching section 6 and the digital signal from the crank angle detection section 5h1, etc., and processes the maximum pressure in the cylinder for each cylinder block 2. , average effective pressure, average output, rotation speed, etc. are calculated and output.

上述した圧力検出部3、クランク角度検出部5、信号増
幅切換部6およびデータ処理部7をまとめてシリンダ圧
力監視部と呼ぶ。本実施例ではこのシリンダ圧力監視部
としてASEA社(本社はスウェーデン)製のシリンダ
圧力監視装置(日本における代理店はガブリウスマリン
(株))であって、データ処理部7のインターフェース
等を改造したものを用いている。なお、従来より有るシ
リンダ内の圧力を計測するための検出部は耐久性および
精度等の点で問題があった。しかし、本実施例で用いた
シリンダ圧力監視装置は、ディーゼルエンジンが稼動し
ている間、シリンダの圧力を連続して計測するための十
分な耐久性を有し長寿命である。また、後述するように
圧力検出部3により計測されたデータに基づきディーゼ
ルエンジン本体の異常を早期に推論し発見するため、判
断のベースとなる計測データについては十分な精度が必
要であるが、この点でも満足できる装置である。
The pressure detection section 3, crank angle detection section 5, signal amplification switching section 6, and data processing section 7 described above are collectively referred to as a cylinder pressure monitoring section. In this embodiment, the cylinder pressure monitoring unit is a cylinder pressure monitoring device manufactured by ASEA (headquartered in Sweden) (the distributor in Japan is Gabrius Marine Co., Ltd.), and the interface of the data processing unit 7 is modified. using things. Note that conventional detection units for measuring the pressure inside the cylinder have had problems in terms of durability, accuracy, and the like. However, the cylinder pressure monitoring device used in this example has sufficient durability and long life to continuously measure the cylinder pressure while the diesel engine is operating. In addition, as will be described later, in order to quickly infer and discover abnormalities in the diesel engine body based on the data measured by the pressure detection unit 3, the measurement data that serves as the basis for judgment must have sufficient accuracy. It is a device that is satisfactory in all respects.

8は推論部、9はCRT、10はプリンタ、11はハー
ドディスクである。本実施例では推論部8として既存の
パーソナルコンピュータを用いた。
8 is an inference section, 9 is a CRT, 10 is a printer, and 11 is a hard disk. In this embodiment, an existing personal computer is used as the inference section 8.

次に、データ処理部7から推論部8へ送出されるデータ
につき詳しく説明する。先ず、シリンダ内圧力データが
送出される。これはクランクが1回転(エンジンの圧縮
行程〜膨張行程)する間を等間隔に800に分けた各時
点でのシリンダ内圧力データである。さらに、データ処
理部7は下記■〜■のような特徴値のデータを算出し、
推論部8へ送出する。
Next, the data sent from the data processing section 7 to the inference section 8 will be explained in detail. First, cylinder internal pressure data is sent out. This is cylinder pressure data at each time point during one revolution of the crank (engine compression stroke to expansion stroke) divided into 800 equal intervals. Furthermore, the data processing unit 7 calculates the data of the feature values as shown below.
It is sent to the inference section 8.

■ 最大圧力 ■ 平均有効圧力 ■ T、D、に、点の圧力 ■ 膨張圧力 ■ 回転数 ■ 最大圧力時期とT、D、G、の角度■ 出力馬力お
よび総出力 ■ 波形のピーク値(最高圧力線図) 第2図の波形図を参照して、波形分類の基礎データを説
明する。前述の800の経時的なシリンダ内圧データを
順次プロットすれば、同図のようなりランク角度に対す
るシリンダ内圧の波形図が得られる。同図において、2
1は非燃焼時のシリンダ内圧力の変化を示す圧縮カーブ
である。非燃焼時のデータはディーゼルエンジンの始動
時等に予め各シリンダ毎に測定して記憶しておく。22
は燃焼を開始した後のシリンダ内圧の変化を示す燃焼カ
ーブである。23はクランクの上死点(T、  −D、
C,と略す)を示す。24は燃焼カーブ22の圧力がピ
ークとなった点を示す。
■ Maximum pressure ■ Average effective pressure ■ Pressure at points T, D, and ■ Expansion pressure ■ Number of revolutions ■ Maximum pressure period and angles of T, D, and G ■ Output horsepower and total output ■ Peak value of waveform (maximum pressure Diagram) Basic data for waveform classification will be explained with reference to the waveform diagram in FIG. By sequentially plotting the above-mentioned 800 cylinder internal pressure data over time, a waveform diagram of the cylinder internal pressure with respect to the rank angle as shown in the figure can be obtained. In the same figure, 2
1 is a compression curve showing the change in cylinder pressure during non-combustion. Data during non-combustion is measured and stored in advance for each cylinder, such as when starting the diesel engine. 22
is a combustion curve showing the change in cylinder internal pressure after combustion starts. 23 is the top dead center of the crank (T, -D,
(abbreviated as C). 24 indicates the point at which the pressure of the combustion curve 22 reaches its peak.

上述した特徴値■の最大圧力は燃焼カーブ22の最大圧
力である。特徴値■の平均有効圧力は燃焼カーブ22の
面積から非燃焼カーブの面積を差し引いた部分の平均値
である。特徴値■の着火時期は図中■に示す着火のタイ
ミングである。特徴値■は図中■の最大圧力時期とT、
D、C,のクランク角度である。
The maximum pressure of the characteristic value ■ mentioned above is the maximum pressure of the combustion curve 22. The average effective pressure of the characteristic value (■) is the average value of the area of the combustion curve 22 minus the area of the non-combustion curve. The ignition timing of the characteristic value ■ is the ignition timing shown in ■ in the figure. The characteristic value ■ is the maximum pressure period of ■ in the figure and T,
These are the crank angles of D and C.

推論部8はこれらのデータを入力し、複数用意されてい
る燃焼波形の標準パターンの各特徴値と比較する。第3
図(a)〜(i) は、標準パターンの波形図である。
The inference unit 8 inputs these data and compares them with each feature value of a plurality of standard patterns of combustion waveforms. Third
Figures (a) to (i) are waveform diagrams of standard patterns.

同図では比較のため非燃焼時の圧縮カーブも同時に表わ
している。同図(a)は正常時の波形(パターン0)、
同図(b)は弁の癒着・摩耗あるいはバネ調整不良・劣
化等による燃料弁の異常が発生し燃料の噴霧状態が不良
となった場合の波形(パターン1)、同図(C)はリー
クや摩耗等で燃料噴射ポンプ系の異常が発生した場合の
波形(パターン2)、同図(d)は噴射ポンプまたは燃
料の不具合等で圧力波形のピークが2つある圧力異常が
発生した場合の波形(パターン3)、同図(e)は燃料
噴射時期が早過ぎる異常が発生した場合の波形(パター
ン4)、同図(f)は燃料噴射時期が遅過ぎる異常が発
生した場合の波形(パターン5)、同図(g)はシリン
ダ圧縮圧力が低下する異常が発生した場合の波形(パタ
ーン6)、同図(h)は燃焼カーブに不規則な凹凸が現
われる異常が発生した場合の波形(パターン7)、同図
(i)はノッキングが発生した場合の波形(パターン8
)を示す。
The figure also shows the compression curve during non-combustion for comparison. The figure (a) shows the normal waveform (pattern 0),
Figure (b) shows the waveform (pattern 1) when a fuel valve abnormality occurs due to valve adhesion or wear, or poor spring adjustment or deterioration, resulting in poor fuel spray conditions. Figure (C) shows a waveform when a leak occurs. (Pattern 2) shows the waveform when an abnormality occurs in the fuel injection pump system due to a problem with the injection pump or fuel, and (d) shows the waveform when a pressure abnormality with two peaks in the pressure waveform occurs due to a problem with the injection pump or fuel. The waveform (pattern 3), (e) is the waveform (pattern 4) when an abnormality occurs in which the fuel injection timing is too early, and (f) in the same figure shows the waveform (pattern 4) when an abnormality in which the fuel injection timing is too late occurs. Pattern 5), (g) is the waveform when an abnormality occurs where the cylinder compression pressure decreases (pattern 6), and (h) is the waveform when an abnormality occurs where irregular irregularities appear on the combustion curve. (Pattern 7), Figure (i) shows the waveform when knocking occurs (Pattern 8).
) is shown.

これらの標準パターンに対し上述した特徴値■〜■を予
め計算し記憶しておく。そして実際に測定した燃焼パタ
ーンの特徴値と標準パターンの特徴値とを比較しどの標
準パターンに類似しているか、その程度を表わす評価値
を算出する。
The above-mentioned characteristic values (1) to (2) for these standard patterns are calculated and stored in advance. Then, the characteristic values of the actually measured combustion pattern are compared with the characteristic values of the standard pattern, and an evaluation value indicating which standard pattern is similar to and to what degree is calculated.

次に、第4図のフローチャートを参照して第1図に示す
本実施例のシステムによる異常診断の手順につき説明す
る。
Next, with reference to the flowchart of FIG. 4, the procedure for diagnosing an abnormality by the system of the present embodiment shown in FIG. 1 will be explained.

本システムにおいては、先ずステップS1で圧力検出部
3により各シリンダの燃焼圧力データ(アナログ信号)
を得る。このデータは信号増幅切換部6を介してデータ
処理部7に入力され、ステップS2でアナログ/デジタ
ル変換がなされる。次に、ステップS3で発電負荷状態
に応じ、この圧力データの偏差値を計算し、ステップS
4で当該偏差値と規定値とを比較して異常の有無を判別
する。異常がなければ、ステップS5でデータ処理部7
は次のシリンダの燃焼圧力を検出するための指令を出し
、さらにステップS1に戻って順次この動作を常時オン
ラインで繰り返す。
In this system, first, in step S1, the pressure detection unit 3 generates combustion pressure data (analog signal) for each cylinder.
get. This data is input to the data processing section 7 via the signal amplification switching section 6, and is subjected to analog/digital conversion in step S2. Next, in step S3, the deviation value of this pressure data is calculated according to the power generation load state, and step S3
In step 4, the deviation value is compared with a specified value to determine whether there is an abnormality. If there is no abnormality, the data processing unit 7
issues a command to detect the combustion pressure of the next cylinder, and then returns to step S1 to repeat this operation sequentially at all times on-line.

次に、ステップS4で当該偏差値が規定値を外れた場合
は、ステップS6に進み、異常として警報信号を出力す
る。さらに、ステップS7で、異常が検出されたシリン
ダの圧力データ等をデータ処理部7から推論部8へ出力
する。以上のステップ51〜S7の処理は、シリンダ圧
力監視部によって行なわれる。
Next, if the deviation value deviates from the specified value in step S4, the process proceeds to step S6, and an alarm signal is output as an abnormality. Furthermore, in step S7, pressure data and the like of the cylinder in which the abnormality has been detected is outputted from the data processing section 7 to the inference section 8. The above processing of steps 51 to S7 is performed by the cylinder pressure monitoring section.

次に、ステップS8で、推論部8はどの標準パターンの
どの特徴値についてチエツクするかを特定する。すなわ
ち、例えば第3図(a) に示した正常のパターンの特
徴値■の最大圧力につきチエツクする等を特定する。次
に、ステップS9で、検出した当該圧力波形データの特
徴値例えば最大圧力が、予め記憶されている第3図(a
)の標準パターンの最大圧力の所定範囲に入るかどうか
を比較する。なお、各標準パターンの各特徴値はある所
定範囲で特定されている。
Next, in step S8, the inference unit 8 specifies which feature value of which standard pattern is to be checked. That is, for example, checking the maximum pressure of the characteristic value (3) of the normal pattern shown in FIG. 3(a) is specified. Next, in step S9, the characteristic value of the detected pressure waveform data, such as the maximum pressure, is stored in advance in FIG. 3 (a).
) is compared to see if it falls within a predetermined range of the maximum pressure of the standard pattern. Note that each feature value of each standard pattern is specified within a certain predetermined range.

ステップS9の比較の結果、当該特徴値が標準パターン
の特徴値の範囲に人っている場合はステップSIOで正
規分布による重み付けをして評価値を計算する。
As a result of the comparison in step S9, if the feature value is within the range of the feature value of the standard pattern, in step SIO weighting is performed using a normal distribution and an evaluation value is calculated.

この正規分布の重み付けは、標準パターンの特徴値の範
囲が例えば最小値aで最大値すであって、測定した圧力
波形パターンの特徴値がC(a<cab)であった場合
に、当該標準パターンとの類似の割合がaからbの間に
正規分布で分布しているとして、Cに対応する重み値を
得るものである。この重み値に定数を掛けて評価値(初
期値0)に足し込んでいく。掛けるべき定数は、各特徴
値の間の重み付けを示している。例えば標準パターンと
の類似性を評価する上で、特徴値の■の方が特徴値■よ
りも類似の程度が明確に出る場合には、特徴値■の定数
を大きくして重み付けを犬にする。
This normal distribution weighting is applied to the standard pattern when the range of characteristic values of the standard pattern is, for example, from the minimum value a to the maximum value, and the characteristic value of the measured pressure waveform pattern is C (a<cab). The weight value corresponding to C is obtained assuming that the proportion of similarity to the pattern is normally distributed between a and b. This weight value is multiplied by a constant and added to the evaluation value (initial value 0). The constant to be multiplied indicates the weighting between each feature value. For example, when evaluating the similarity with a standard pattern, if the feature value ■ shows a clearer degree of similarity than the feature value ■, the constant of the feature value ■ is increased and the weighting is set to dog. .

一方、ステップS9の比較の結果、当該特徴値が標準パ
ターンの特徴値の範囲外である場合には、その特徴値に
よる類似性の評価は0であるから評価値はそのままとし
、ステップS11に進む。次に、ステップSitでその
標準パターンの全特徴値に関し比較を終了したかどうか
をチエツクする。未だ、すべての比較が終了していない
場合にはステップS8に戻り当該標準パターンの次の特
徴値についてチエツクすることとし、ステップS9で比
較をし、その結果範囲内であればステップSIOで重み
付けをして評価値に足し込む計算をし、範囲外であれば
評価値はそのままとし、再びステップSllで全特徴に
ついて計算したかどうかをチエツクする。このようなル
ープ処理により1つの標準パターンのすべての特徴値に
ついて比較が終了し、その標準パターンとの類似の程度
を示す評価値を得る。なお、上記のように算出した評価
値と予め当該標準パターンの各特徴値の範囲の中心点を
取って評価値を計算し記憶しておいた値との比(以下、
評価値比と呼ぶ)を算出する。この評価値比は0以上1
以下となる値であり、1のときは当該標準パターンとの
類似の程度が極めて高いことが分る。
On the other hand, as a result of the comparison in step S9, if the feature value is outside the range of the feature values of the standard pattern, the similarity evaluation based on the feature value is 0, so the evaluation value is left unchanged and the process proceeds to step S11. . Next, in step Sit, it is checked whether comparison has been completed for all feature values of the standard pattern. If all the comparisons have not been completed yet, the process returns to step S8 and checks the next feature value of the standard pattern.The comparison is performed in step S9, and if the result is within the range, weighting is performed in step SIO. If it is outside the range, the evaluation value is left as is, and it is checked again in step Sll whether or not all features have been calculated. Through such loop processing, comparisons are completed for all feature values of one standard pattern, and an evaluation value indicating the degree of similarity with the standard pattern is obtained. Note that the ratio of the evaluation value calculated as above to the value previously calculated and stored by taking the center point of the range of each feature value of the standard pattern (hereinafter referred to as
(referred to as the evaluation value ratio). This evaluation value ratio is 0 or more and 1
When the value is 1, it can be seen that the degree of similarity to the standard pattern is extremely high.

次に、ステップSitで当該標準パターンの全特徴につ
いて計算が終了したときは、ステップS12ですべての
標準パターンについて計算済かどうか判別する。もし、
未だ計算していない標準パターンがあったらステップS
8に戻り、次の標準パターンについて上記と同様の計算
をし評価値および評価値比を算出する。すべての標準パ
ターンについて計算が終了したら、ステップS13で評
価値比の上位3つを出力し、さらにステップS14で異
常を推論した異常個所および考えられる異常原因と取る
べき主な対策をCRT9に出力して終了する。
Next, when calculation has been completed for all the features of the standard pattern in step Sit, it is determined in step S12 whether calculation has been completed for all the standard patterns. if,
If there is a standard pattern that has not been calculated yet, go to step S.
Returning to step 8, the same calculation as above is performed for the next standard pattern to calculate the evaluation value and evaluation value ratio. When calculations are completed for all standard patterns, the top three evaluation value ratios are output in step S13, and further, in step S14, the abnormal location where an abnormality is inferred, the possible causes of the abnormality, and the main measures to be taken are output to the CRT 9. and exit.

第5図は、CRT9に出力した画面表示例を示す。同図
において、異常診断の対象としたシリンダを「第2号機
第5シリンダ」と表示して特定している。さらに、日付
や時間等も表示される。圧力波形は予め取得してある非
燃焼時の圧縮カーブと燃焼カーブとを線の色を変えて表
示している。
FIG. 5 shows an example of a screen display output to the CRT 9. In the figure, the cylinder targeted for abnormality diagnosis is identified by displaying it as "No. 2 machine, No. 5 cylinder." Furthermore, the date, time, etc. are also displayed. The pressure waveform is displayed by changing the line color of a compression curve and a combustion curve during non-combustion, which have been obtained in advance.

評価値比は値の大きい方から3つを順に表示している。The three evaluation value ratios are displayed in order from the one with the largest value.

この例の場合はパターン0(正常を示す)に類似する程
度が0.95で最も高く、次にパターン6、パターン4
との類似の程度がそれぞれ0.08,0.03であると
示している。また、これらのデータは、プリンタ10や
ハードディスク11にも出力することができる。出力す
るデータを上位3つとしたのは便宜的なものであって適
宜変更が可能である。
In this example, the degree of similarity to pattern 0 (indicating normality) is the highest at 0.95, followed by pattern 6 and pattern 4.
The degree of similarity between the two figures is 0.08 and 0.03, respectively. Further, these data can also be output to the printer 10 and the hard disk 11. It is for convenience that the data to be outputted is set to the top three, and can be changed as appropriate.

なお、上記実施例では第1図のように1台のディーゼル
エンジンの複数のシリンダについて異常診断する構成例
を示したが、複数台のディーゼルエンジンがある場合で
も同様に構成できる。その場合は、各シリンダに圧力検
出部3を配備し、各ディーゼルエンジン1にクランク角
度検出部5を配備すればよい。また、標準パターンはパ
ターン0からパターン8までを設定しているが、特にこ
れに限ることなく、特徴値によって判別できるパターン
であればどのようなパターンでも用いることができる。
In the above embodiment, as shown in FIG. 1, an example of the configuration is shown in which abnormality diagnosis is performed for a plurality of cylinders of one diesel engine, but the same configuration can be applied even when there are a plurality of diesel engines. In that case, each cylinder may be provided with a pressure detection section 3, and each diesel engine 1 may be provided with a crank angle detection section 5. Further, although patterns 0 to 8 are set as standard patterns, the present invention is not limited to this, and any pattern can be used as long as it can be discriminated by characteristic values.

さらに、特徴値としては上記■〜■のようなシリンダ内
圧力に関連する特徴値に着目したが、その他にエンジン
回転数、排気ガス温度、振動、音、冷却水の入口/出口
温度、潤滑油の粘度・温度等に着目し、適当なセンサを
用いてこれらを検出しデータ処理部および推論部で処理
することとすれば、より木目細かな異常診断を行なうこ
とができる。
Furthermore, as for characteristic values, we focused on characteristic values related to cylinder pressure such as those mentioned above, but we also focused on characteristic values related to cylinder pressure, such as engine speed, exhaust gas temperature, vibration, sound, cooling water inlet/outlet temperature, and lubricating oil. If we focus on the viscosity, temperature, etc., and detect these using appropriate sensors and process them in the data processing section and reasoning section, more detailed abnormality diagnosis can be performed.

また、上記実施例によれば、各ディーゼルエンジンの各
シリンダについて上記のような評価データを自動的に取
得することができるので、これらのデータを長期に互っ
て保存しておけばデータの経時変化状況を監視すること
ができる。すなわち、例えばあるシリンダが少しずつあ
る異常パターンに近付いているというようなデータを容
易に取得できるので、このようなディーゼルエンジンは
予め点検して置くことにより、突発的な故障により稼動
停止しなければならないというような事態を回避できる
Furthermore, according to the above embodiment, the evaluation data as described above can be automatically acquired for each cylinder of each diesel engine, so if these data are stored for a long period of time, the data will not change over time. Changes can be monitored. In other words, for example, it is easy to obtain data that shows that a certain cylinder is gradually approaching a certain abnormal pattern, so by inspecting such a diesel engine in advance, you can prevent it from shutting down due to a sudden failure. It is possible to avoid such situations.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、シリンダ内燃焼
圧力を常時計測して得た圧力波形データを、予め記憶し
てある正常あるいは異常波形の標準パターンと照合して
、全シリンダの異常を推論診断しているので、以下のよ
うな効果がある。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the pressure waveform data obtained by constantly measuring the combustion pressure in the cylinder is compared with a standard pattern of normal or abnormal waveforms stored in advance. Since abnormalities in all cylinders are inferentially diagnosed, the following effects are achieved.

(1)ディーゼルエンジンの異常をオンラインリアルタ
イムで早期に発見することができる。
(1) Diesel engine abnormalities can be detected early online in real time.

(2)ディーゼルエンジンの点検時期が予測できるよう
になるので点検回数を減少させることができ効果的な定
期点検が行なえる。
(2) Since the inspection timing of the diesel engine can be predicted, the number of inspections can be reduced and effective periodic inspections can be performed.

(3)診断の結果に基づいて点検時の点検範囲および点
検内容を細かく特定することができ、無駄な部品交換の
防止、部品在庫を減少することかできる。
(3) Based on the results of diagnosis, the inspection scope and contents during inspection can be specified in detail, preventing unnecessary parts replacement and reducing parts inventory.

(4)各シリンダの燃焼状態を常時確認することができ
るので、エンジンの効率低下等が早期に解る。
(4) Since the combustion state of each cylinder can be checked at all times, any decrease in engine efficiency can be detected at an early stage.

(5)エンジンの補修後に、燃焼状態やタイミングの調
整が正常に行なわれたかどうかの確認ができる。
(5) After engine repair, it is possible to check whether combustion conditions and timing adjustments have been made properly.

(6)従来、1〜2人が1時間程度毎にエンジン周りの
状態を見て歩く巡視点検をしていたが、本発明によれば
この人員の省力化を図ることができる。
(6) Conventionally, one or two people walked and inspected the engine surroundings every hour or so, but according to the present invention, this labor can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の一実施例に係るディーゼルエンジン
の異常診断エキスパートシステムの構成を示すブロック
図、 第2図は、波形分類の基礎データを説明するための波形
図、 第3図(a)〜(i)は、標準パターンの波形図、第4
図は、本実施例のシステムによる異常診断の手順を説明
するためのフローチシート、第5図は、診断の結果をC
R7画面に表示する態様を示す説明図である。 1:ディーゼルエンジン、 2ニジリンダブロツク、 3:圧力検出部、 5:クランク角度検出部、 6:信号増幅切換部、 7:データ処理部、 8:推論部。 (0)正常(パターン0) (C)、LW片・責1寸ポンプ7Lの異常(パターン2
)第3図 (d)ツイン・ピーク・プレッ7v−()寸−ン3)<
e>)囚rト帽目l!期(卆昌ざう)異常(パターン4
)(f)煽を士・宴1寸−?IK(Jす一う)異常(パ
ターン5ン第3図 (9)シリンダ、圧縮pi迦q翫下(パターン6)(h
)不文tll’l?7大だ1免()マクーン7)(+)
  ノツキング(パターン8) 第3図
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a diesel engine abnormality diagnosis expert system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a waveform diagram for explaining basic data for waveform classification. ) to (i) are standard pattern waveform diagrams, 4th
The figure is a flow sheet for explaining the procedure of abnormality diagnosis by the system of this embodiment, and FIG.
It is an explanatory diagram showing a mode displayed on an R7 screen. 1: diesel engine, 2: cylinder block, 3: pressure detection section, 5: crank angle detection section, 6: signal amplification switching section, 7: data processing section, 8: reasoning section. (0) Normal (pattern 0) (C) Abnormality of LW piece/response 1 inch pump 7L (pattern 2)
) Fig. 3 (d) Twin Peak Plate 7v-() Dimension 3) <
e>) Prisoner's hat! Abnormal period (pattern 4)
) (f) Instigation and banquet 1 sun-? IK (J) abnormality (pattern 5, Figure 3 (9) cylinder, compression piston (pattern 6) (h
) unwritten tll'l? 7 majors, 1 exemption () Makoon 7) (+)
Notsking (pattern 8) Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】  ディーゼルエンジンの各シリンダに対し配備されたシ
リンダ内圧力を検出する手段と、 該検出手段から経時的に各シリンダの圧力データを取込
む手段と、 該圧力データに基づいて所定の特徴値を抽出する手段と
、 該特徴値と予め記憶してある複数の標準パターンの特徴
値とを照合して、シリンダ内圧力変化のパターンと該標
準パターンとの相互の類似性を評価する評価値を算出す
る手段と、 該評価値に基づいて各シリンダの異常内容を推論し出力
する手段と を具備することを特徴とするディーゼルエンジンの異常
診断エキスパートシステム。
[Scope of Claims] Means for detecting the pressure inside the cylinder provided for each cylinder of a diesel engine; means for acquiring pressure data of each cylinder over time from the detecting means; a means for extracting characteristic values of the cylinder; and comparing the characteristic values with characteristic values of a plurality of pre-stored standard patterns to evaluate the mutual similarity between the pattern of cylinder pressure changes and the standard patterns. An expert system for diagnosing an abnormality in a diesel engine, comprising means for calculating an evaluation value, and means for inferring and outputting the content of an abnormality in each cylinder based on the evaluation value.
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