JPH06137165A - 内燃機関の故障予知装置 - Google Patents

内燃機関の故障予知装置

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JPH06137165A
JPH06137165A JP4313921A JP31392192A JPH06137165A JP H06137165 A JPH06137165 A JP H06137165A JP 4313921 A JP4313921 A JP 4313921A JP 31392192 A JP31392192 A JP 31392192A JP H06137165 A JPH06137165 A JP H06137165A
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隆士 郷
Minoru Okubo
稔 大久保
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽故障に対する実用的な予知技術を開発す
る。 【構成】 機関1の各部を流れる流体の圧力、流量及び
温度を検出するためのセンサ群2,3,4を設け、比較
器7でこれらの各センサの検出値の変化傾向を特定の箇
所の異常を示す変化傾向と比較し、一致する場合にその
箇所の異常と判定して出力装置8から予知信号Sを出力
するようにした。 【効果】 放置すれば重大な故障や事故を引き起こす原
因ともなる各種の軽故障の前兆を早めに予知し、事前に
必要な処置を実施して重大な故障や事故に至ることを未
然に防止することが可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、機関内の各部を流れ
る流体の圧力、流量及び温度などを検出して故障を予知
する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】内燃機関を常に良好な状態で運転するに
は適切な保守点検が必要であるが、特に故障を予知して
事前に必要な処置を実施できれば、運転中の非常停止や
機関破損のような重大な故障や事故を未然に防止するこ
とに有効である。このため、例えば異常な振動や音ある
いは温度などから特定の故障の前兆を検知しようとする
試みがなされており、その前兆について多くの研究がな
されているが、異常が発生しても直ちに非常停止や機関
破損に至らない軽故障については、それほど重視されて
いないために予知技術の開発は遅れている。しかしなが
ら、軽故障であっても放置すれば重大な故障や事故を引
き起こす原因となるため、現実には早急に取り組む必要
が認められる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この発明はこのような
問題点に着目し、特に軽不良とされる各種の故障につい
てその発生よりもかなり前に前兆を検知し、故障発生を
未然に防止できるような実用的な予知技術を開発するこ
とを課題としてなされたものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、この発明では、機関内の各部を流れる流体の圧
力、流量及び温度を検出するための複数のセンサと、こ
れらの各センサの検出値の変化をあらかじめ各種の異常
に応じて設定された標準的な変化傾向と比較し、特定の
変化傾向の組合せと一致する傾向を示している場合にそ
の変化傾向に該当する箇所の異常と判定する判定手段
と、この判定手段による判定結果を出力する出力手段、
とを備えている。特にこの発明で対象としているのは、
機関内の各部を流れる燃料や給気、潤滑油、冷却水など
の流路の異常であり、各種のセンサの検出値の変化傾向
から異常箇所を検出するように構成されている。
【0005】
【作用】本出願の発明者らは、上述のような流体系に異
常が発生する時に各系の圧力、流量及び温度がどのよう
な傾向で変化するかを、その故障によって影響を受ける
と予想される部分にセンサを取り付けて研究し、故障の
前兆として利用できるセンサ出力の変化傾向を故障ごと
に確認した。従って、これらの結果に応じてあらかじめ
各種の異常に対応した検出値の標準的な変化傾向と、実
際に検出される各種センサの検出値の変化傾向とを比較
することによって、故障の前兆現象を的確に検出するこ
とができるのである。
【0006】
【実施例】次に図示の実施例について説明する。図1は
実施例装置のブロック図であり、1は内燃機関、2は圧
力センサ群、3は流量センサ群、4は温度センサ群であ
る。圧力センサ群2の各センサ2aは、機関1内の燃料
系の例えば燃料ポンプ下流に設けられたフィルタの入口
と出口、過給機出口、冷却水のポンプ出口と機関出口、
潤滑油系の各所など、必要な箇所にそれぞれ取り付けら
れている。また流量センサ群3の各流量センサ3aは、
燃料系の例えば燃料ポンプの上流と燃料タンクへの燃料
戻し流路などにそれぞれ取り付けられている。また、温
度センサ群4のセンサ4aは例えば給気管、排気管、過
給機入口、1次冷却水の機関入口と出口、2次冷却水路
の各所、潤滑油系の各所などにそれぞれ取り付けられて
いる。
【0007】5はチャンネルセレクタ、6は実効値算出
器、7は比較器、8は出力装置であり、9はこれらを制
御するコントローラである。このコントローラ9として
は一般にコンピュータを利用することができる。なお、
以下の実施例では直接利用されないために図示してない
が、回転センサや振動センサなども必要な箇所にそれぞ
れ適宜に設けられ、また潤滑油の粘度センサも潤滑油系
に設けて他の故障検出や制御に利用される。
【0008】個々の故障に対する具体的な動作は後述す
るが、まず図1の装置の動作の概略を述べる。各センサ
の出力はチャンネルセレクタ5で選択され、実効値算出
器6で実効値に変換された後、その信号レベルを比較器
7であらかじめ各種の異常に応じて設定された基準値と
比較し、その結果を出力装置8から予知信号Sとして出
力し、図外の警報装置や報知装置を作動させて異常を知
らせるのである。出力装置8としてはプリンタやCRT
ディスプレイなどを用いることもできる。図2は以上の
動作の基本的な手順を示したフローチャートである。
【0009】燃料系で生じやすいのは流量計ストレーナ
やフィルタの目詰まりであるが、次にこれらの異常を検
出する請求項2に対応した動作について述べる。図3は
燃料系の系統図であり、11は燃料タンク、12は積算
流量計、13は燃料フィードポンプ、14はフィルタ、
15は噴射ポンプである。ここで、圧力センサである圧
力計2a−1と2a−2がフィルタ14の入口と出口に
それぞれ配置され、流量センサである流量計3a−1と
3a−2がは燃料フィードポンプ13の上流及び噴射ポ
ンプ15と燃料タンク11の間の燃料戻し流路16にそ
れぞれ配置されており、各センサの出力が実効値算出器
6を経て比較器7に入力され、その変化が監視される。
【0010】研究によれば、燃料フィードポンプ13の
上流や下流で詰まりが発生している場合には、燃料フィ
ードポンプ13による燃料供給量と燃料タンク11への
燃料戻り量が共に低下し、しかも上流での詰まりの場合
にはフィルタ14の入口と出口の圧力が共に低下するの
に対して、下流、特にフィルタ14内での詰まりの場合
にはフィルタ14の入口の圧力は上昇し、出口の圧力が
低下することが見出された。そこで、流量計3a−1と
3a−2の検出値がいずれも低下傾向にあり、しかも圧
力計2a−1と2a−2の検出値がいずれも低下傾向に
ある時には、燃料フィードポンプ13の上流で詰まりが
発生していると判断でき、この場合には流量計3a−1
のストレーナ3b−1の目詰まりなどが予想される。ま
た圧力計2a−1の検出値が増加傾向にあり、且つ圧力
計2a−2の検出値が低下傾向にあれば燃料フィードポ
ンプ13の下流で詰まりが発生していると判断でき、フ
ィルタ14の目詰まりなどが予想されるのである。
【0011】なお、例えばばね折損などによる燃料フィ
ードポンプ13の圧送不良の場合でも各センサの検出値
は燃料フィードポンプ13の上流での詰まりと同様な傾
向を示すが、この時には燃料タンク11への燃料戻り量
とフィルタ14の出口の圧力がほとんど零となるので、
上流での詰まりとは明確に区別して検出することが可能
であった。また、噴射ポンプ15のチェックバルブ15
aの故障の場合にはフィルタ14の入口と出口の圧力が
共に低下するが、燃料の供給量と戻り量、特に戻り量が
増加するので、これも明確に区別して検出することがで
きる。
【0012】次に請求項3に対応する給気フィルタでの
目詰まりの検出について述べる。研究によれば、この場
合は燃料消費量が悪化するために燃料タンク11への燃
料戻り量が低下すると共に燃料フィードポンプ13によ
る燃料供給量との差、すなわち正味の燃料流量が増加
し、過給機出口の圧力は低下し、更に排気温度が上昇す
ることが見出されている。そこで、図3の流量計3a−
1の検出値が低下傾向にあると共に流量計3a−2の検
出値との差が増加傾向にあり、更に図示しない過給機の
出口に配置された圧力センサ2aの検出値が低下傾向に
あり、各気筒の排気管や過給機入口に設けられた温度セ
ンサ4aの検出値がいずれも上昇傾向にあれば、給気フ
ィルタで目詰まりが発生していると判断できるのであ
る。
【0013】次に、請求項4に対応する冷却水系の異常
検出について述べる。図4はこの実施例の冷却水系の系
統図であり、2次冷却水を用いる形式の機関の場合を示
している。21はインタークーラ、22は清水クーラ、
23は潤滑油クーラ、24は2次冷却水源、25は2次
冷却水ポンプ、26は2次冷却水出口である。2次冷却
水はポンプ25で機関1に送り込まれ、インタークーラ
21で給気を、清水クーラ22で1次冷却水を、潤滑油
クーラ23で潤滑油をそれぞれ冷却し、出口26から機
関外に排出されるようになっており、2次冷却水として
は例えば海水などが用いられる。ここで、圧力計2a−
3と2a−4が2次冷却水ポンプ25の出口と2次冷却
水出口26、すなわち機関1の入口と出口にそれぞれ配
置されており、温度センサ4a−1と4a−2が清水ク
ーラ22の1次冷却水出口と潤滑油クーラ23の潤滑油
出口にそれぞれ配置され、更に温度センサ4a−3、4
a−4及び4a−5がそれぞれインタークーラ21、清
水クーラ22及び潤滑油クーラ23の出口側に配置され
ている。
【0014】研究によれば、冷却水に空気が混入したり
冷却水ポンプの入口側で詰まりが発生した場合には、冷
却水と潤滑油の温度がそれぞれ上昇すると共に、冷却水
ポンプの出口側の圧力が低下し、また機関出口側で詰ま
りが発生した場合には、上記と同じく冷却水と潤滑油の
温度がそれぞれ上昇するが、冷却水の機関出口側の圧力
は上昇することが見出されている。そこで図4の構成に
おいて、温度センサ4a−1乃至4a−5の検出値が増
加傾向にある時には冷却水系に異常が生じていると判断
でき、その異常は圧力計2a−3の検出値が低下傾向に
あれば2次冷却水への空気の混入か2次冷却水ポンプ2
5の入口側での詰まりと考えられ、また圧力計2a−3
の検出値には変化が見られず、圧力計2a−4の検出値
が増加傾向にあれば2次冷却水出口26側での詰まりと
考えられるのである。なお、これらの異常時には各気筒
を冷却した後の冷却水の温度も上昇するので、この温度
上昇も判定の資料として加えることができる。
【0015】インタークーラ21から潤滑油クーラ23
までの2次冷却水の経路で詰まりが生じた場合には、各
センサで検出される温度や圧力は次のように上述の異常
とは異なった傾向で変化する。すなわち、インタークー
ラ21での詰まりでは排気温度やインタークーラ21の
出口での給気温度が上昇し、インタークーラ21の前後
での2次冷却水の温度差が低下する。また清水クーラ2
2での詰まりでは、インタークーラ21の前後での給気
の温度差や潤滑油クーラ23の前後での潤滑油の温度差
はそれほど変化せず、2次冷却水ポンプ25の出口側の
圧力が上昇し、2次冷却水出口26側の圧力が低下し、
1次冷却水の温度が若干上昇する。更に潤滑油クーラ2
3での詰まりでは、潤滑油の温度が上昇すると共に潤滑
油クーラ23の前後での潤滑油の温度差は低下し、2次
冷却水ポンプ25の出口側の圧力が上昇し、2次冷却水
出口26側の圧力が低下する。
【0016】更に、インペラの一部破損などによる2次
冷却水ポンプ25の能力低下の場合には、ポンプ25の
出口側の圧力が低下すると共に2次冷却水の流量が低下
し、インタークーラ21、清水クーラ22及び潤滑油ク
ーラ23の各出口側での2次冷却水の温度が上昇する。
また、2次冷却水ポンプ25の停止やインペラの全損あ
るいは2次冷却水経路の完全詰まりなどの場合には、2
次冷却水の温度上昇に伴って給気、1次冷却水、潤滑
油、排気等の温度が上昇する。従って、図4に図示して
ないセンサも適宜併用してこれらの温度や圧力の変化を
監視することにより、これらの異常をそれぞれ区別して
検出することができるのである。
【0017】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明は、機関の各部を流れる流体の圧力、流量及び温度を
検出するための複数のセンサを設け、これらの各センサ
の検出値の変化が特定の箇所の異常を示す変化傾向と一
致する場合にその箇所の異常と判定するようにしたもの
である。従って、放置すれば重大な故障や事故を引き起
こす原因ともなる各種の軽不良とされる故障を早めに予
知し、事前に必要な処置を実施して運転中の非常停止や
機関破損のような重大な故障や事故に至ることを未然に
防止すると共に、常に良好な状態で機関を運転すること
が容易となるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例のブロック図である。
【図2】同実施例の動作の基本的な手順を示したフロー
チャートである。
【図3】同実施例の燃料系の系統図である。
【図4】同実施例の冷却水系の系統図である。
【符号の説明】
1 内燃機関 2 圧力センサ群 2a,2a−1〜2a−4 圧力センサ(圧力計) 3 流量センサ群 3a,3a−1,3a−2 流量センサ(流量計) 4 温度センサ群 4a,4a−1〜4a−5 温度センサ 5 チャンネルセレクタ 6 実効値算出器 7 比較器 8 出力装置 9 コントローラ 11 燃料タンク 13 燃料フィードポンプ 14 フィルタ 16 燃料戻し流路 25 2次冷却水ポンプ 26 2次冷却水出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // G05B 23/02 302 T 7208−3H

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機関内の各部を流れる流体の圧力、流量
    及び温度を検出するための複数のセンサと、これらの各
    センサの検出値の変化をあらかじめ各種の異常に応じて
    設定された標準的な変化傾向と比較し、特定の変化傾向
    の組合せと一致する傾向を示している場合にその変化傾
    向に該当する箇所の異常と判定する判定手段と、この判
    定手段による判定結果を出力する出力手段、とを備えた
    ことを特徴とする内燃機関の故障予知装置。
  2. 【請求項2】 上記複数のセンサに少なくとも燃料系に
    設けられた流量センサと圧力センサが含まれ、燃料フィ
    ードポンプの上流及び燃料タンクへの燃料戻し流路にそ
    れぞれ配置された上記各流量センサの検出値がいずれも
    低下傾向にある時に、燃料フィードポンプ下流のフィル
    タ入口及び出口にそれぞれ配置された上記圧力センサの
    検出値がいずれも低下傾向にあれば燃料フィードポンプ
    の上流で目詰まりが発生していると判定し、上記各圧力
    センサのうちフィルタ入口のセンサの検出値が増加傾向
    にあり、且つフィルタ出口のセンサの検出値が低下傾向
    にあればフィルタで目詰まりが発生していると判定する
    ように構成された請求項1記載の内燃機関の故障予知装
    置。
  3. 【請求項3】 上記複数のセンサに少なくとも燃料系に
    設けられた流量センサと過給機出口に設けられた圧力セ
    ンサ、及び排気系に設けられた温度センサが含まれ、燃
    料タンクへの燃料戻し流路に配置された流量センサの検
    出値が低下すると共に燃料フィードポンプの上流に配置
    された流量センサの検出値との差が増加傾向にあり、更
    に過給機出口の圧力センサの検出値が低下傾向にあり、
    且つ排気温度センサの検出値が上昇傾向にある時に、給
    気フィルタで目詰まりが発生していると判定するように
    構成された請求項1記載の内燃機関の故障予知装置。
  4. 【請求項4】 上記複数のセンサに少なくとも冷却水系
    に設けられた温度センサ及び圧力センサと潤滑油系に設
    けられた温度センサが含まれ、冷却水と潤滑油の各温度
    センサの検出値がそれぞれ増加傾向にある時に、冷却水
    ポンプの出口に設けられた圧力センサの検出値が低下傾
    向にあれば冷却水に空気が混入しているか冷却水ポンプ
    の入口側で詰まりが発生していると判定し、冷却水の機
    関出口に設けられた圧力センサの検出値が上昇傾向にあ
    れば機関出口側で詰まりが発生していると判定するよう
    に構成された請求項1記載の内燃機関の故障予知装置。
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JP2018190158A (ja) * 2017-05-02 2018-11-29 株式会社大坪鉄工 乾燥海苔製造支援システム

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