JPS63295859A - 内燃機関始動用の圧縮空気供給系の診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、空気圧縮機から送られる圧縮空気を、圧力セ
ンサを有する空気槽に一時蓄わえ、蓄ゎえられた圧縮空
気を内燃機関に供給してこの内燃機関を始動させる内燃
機関始動用の圧縮空気供給系の診断方法に関する。

〈従来の技術〉 従来、この種の内燃機関始動用の圧縮空気供給系として
は、圧縮空気を一時蓄ゎえる空気槽に所定の圧力で作動
する圧力スイッチを設け、この圧力スイッチで空気圧縮
機を起動、停止Ｆさせ、内燃開開の始動で間欠的に消費
される空気槽内の圧縮空気を所定圧力に達するまで補填
するようにしだらのが知られている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、上記従来の圧縮空気供給系は、空気槽内か所
定圧力に達しない限り空気圧縮機を駆動し続け、所定圧
力に達すると空気圧縮機を停止させるという極めて単純
な構造であるため、この圧縮空気供給系で何らかの不良
や異常が生じた場合、空気圧縮機が動き続けるか停止し
たままかのいずれかになるだけで、系内のどの部分でど
のような不良や異常が発生したのかを的確に知ることが
できない。即ち、圧縮空気供給系の不良や異常には、配
管や複数の弁からのエア漏れ、空気圧縮機や弁の作動不
全、空気圧縮機の起動あるいは停止不良など多くのもの
があるが、内燃機関運転者は、いずれが原因であるか知
るすべがなく、各原因について個々に点検、調査しなけ
ればならないという問題がある。そのため、これらの不
良や異常に迅速に対処できず、場合によっては内燃機関
が運転できなくなるという事態にも陥いる。

そこで、本発明の目的は、圧縮空気供給系のどの部分で
どのような不良や異常が発生したかを的確に知ることが
でき、これらの不良や異常に迅速に対処することができ
る内燃機関始動用の圧縮空気供給系の診断方法を提供す
ることである。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の内燃機関始動１刊の
圧縮空気供給系の診断方法は、圧力センサを有する空気
槽へ圧縮空気を送る空気圧縮機および上記圧カセンザか
らの出力信号によって空気圧縮機が上記空気槽の内圧を
所定範囲に維持するように運転されているか否かを判断
し、そのように運転されていると判断した場合、上記圧
カセンザからの出力信号に基づいて上記空気槽内が減圧
中であるか否かを判断し、空気槽内が減圧中であると判
断したとき、空気槽内の減圧速度が内燃機関の始動に伴
なう標準加圧速度上り乙速いか否かを判断する一方、空
気槽内が加圧中であると判断したとき、空気槽内の加圧
速度が空気槽の蓄圧に伴なう標準加圧速度よりも遅いか
否かを判断して、空気圧縮機から空気槽を経て内燃機関
に至る圧縮空気供給系の不良箇所を見つけ出せるように
したことを特徴とする。

く作用〉 空気圧縮機が空気槽の内圧を所定範囲に維持するように
運転されていると判断された場合、空気圧縮機からの圧
縮空気を蓄える空気槽の内圧が減圧中であるか否かか、
空気槽の圧力センサからの出力信号に基づいて判断され
る。空気槽内が減圧中であると判断された場合、その減
圧速度が内燃機関の始動に伴なう標章減圧速度よりも速
いか否かが判断され、速いときは、始動時圧縮空気消費
積大例えば内燃機関側の圧縮空気供給系にエア漏れなど
の不良ありと判定される一方、速くないときは、正常と
判定される。また、空気槽内が加圧中であると判断され
た場合、その加圧速度が空気槽の蓄圧に伴なう標め加圧
速度よりも遅いか否かが判断され、遅いときは、空気圧
縮機運転不良例えば空気圧縮機の作動不全や空気圧縮機
側の圧縮空気供給系にエア漏れなどの不良ありと判定さ
れる一方、遅くないときは、正常と判定される。

〈実施例〉 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の診断方法に用いる診断装置を備えた内
燃機関始動用の圧縮空気供給系の概略図であり、ｌは内
燃機関としてのディーゼルエンジン、２はモータ３で駆
動され、空気を圧縮する空気圧縮機、４は圧力センサ５
を有し、上記空気圧縮機２から送られてくる圧縮空気を
一時蓄ねえた後上記ディーゼルエンジン１に供給してこ
のディーゼルエンジンを始動させる空気槽、６．７はこ
の空気槽４のディーゼルエンジン側と空気圧縮機側に夫
々介設した開閉弁、８は上記空気槽４の開閉弁９の下流
側に水抜きのために設けた電磁式のドレン弁、ＩＯは上
記モータ３のオン信号、圧力センサ５の出力信号、ドレ
ン弁８の開信号およびディーゼルエンジンｌの始動信号
に基づいて、圧縮空気供給系の異常のぞ買■（と異常箇
所を判別し、判別結果の情報を出力する診断装置として
のコンピュータ、１１はこのコンピュータ１０の出力情
報を表示するＣ　Ｉｔ　’ｒなとの表示装置である。

第２図は、上記圧縮空気ｆＪ（給糸の正常仰〕作時にお
ける空気槽４の圧力変動を示す図である。空気槽４は、
下限圧Ｐ１でオンとなり、上限圧Ｐ、でオフとなる図示
しない圧力スイッチを備え、この圧カスイッヂのオン・
オフで空気圧縮機２のモータ３を起動・停止させるよう
になっている（第１図中２点鎖線参照）。第２図中左端
の傾きに１の右上りの直線は、開閉弁６およびドレン弁
８を閉に、開閉弁７を開にして、空気圧縮機２の起動で
空気槽４が蓄圧される過程（時間Ｌ１の間）を示してお
り、この直線の起点を時間軸原点とすれば、空気槽圧力
Ｐ　（ｔ）は、Ｐ　（ｔ）−Ｐ　、　＋ｋｌｔ・・・（
１）で表わされる。

次の傾きに３の右下りの直線は、空気圧縮機２が一時停
止し、水抜きのためにドレン弁８を開にしたドレン過程
（時間ｔ３の間）を示しており、同じくこの直線の起点
を時間軸原点とすれば、Ｐ　（ｔ）　＝　Ｐ　２−ｋｓ
ｔ・・・（２）で表わされる。これに続く緩い傾きに４
の右下りの直線は、上記ドレン弁８を閉じた後の空気槽
からの不可避的エア漏れを示す過程で、同様に時間軸原
点をとり、この直線の起点の空気＊ 槽圧力をＰ　とすれば、Ｐ（ｔ）＝Ｐ＊−に、ｔ・・・
（３）で表わせる。さらに、次の急な傾きに、の右下り
の直線は、開閉弁６を開き、空気槽４に蓄わえた圧縮空
気をディーゼルエンジンｌに供給して、これを始動させ
ろ始動過程（時間ｔ２の間）を示し、同様にＰ　（ｔ）
−Ｐ　＊−ｋ２ｔ・・・（４）で表わせる。上記ドレン
弁８による水抜きは、上限圧Ｐ２に達した直後に行なわ
れるほか、第２図下部に示すように一定時間間隔ｔ。ご
とにも行なわれる。そして、機関始動が終わると上記開
閉弁６が閉じられ、空気槽４の圧力が下限圧Ｐ１まで低
下すると、再び空気圧縮機２が起動して、空気槽４に蓄
圧する。

なお、上記（＋）〜（４）式は次のようにして導かれる
。一般に、空気槽４の容量は、ディーゼルエンジン１の
要目、始動方式、配管の状況等によって選定され、空気
圧縮機２の吐出量は、空気槽容量と充填時間を考慮して
選定される。そして一定容積の空気槽４に対して空気の
充填または排出を一定温度下で行った場合、槽内圧力の
時間変化は指数関数で表される。いま、空気槽４の容積
が充填または排出される空気流量に対して十分大きい場
合、上記槽内圧力の時間変化は１次式で近似できる。

即ち、空気槽容積を■、空気圧縮機の吐出量流をｑ、充
気開始時の槽内圧力をＰ３．大気圧をＰ。

とじ、充気開始からｔ時間後の槽内圧力をＰとすれば、
を時間に空気圧縮機が吐出した大気圧下の空気量は、空
気槽内に蓄圧された空気量に等しく、次式が成立する。

ｐｏ−Ｑ−１＝（Ｐ−Ｐｏ−Ｖ この式を変形して、 が導かれる。

次に、ディーゼル機関の行程容積をＶ　ｓ（＝πＤ２Ｓ
／４；Ｄニジリンダ径、Ｓ二ストローク）、シリンダ数
をＺ、シリンダ径による定数をαとすれば、ディーゼル
機関の１回の始動で消費される空気量はＶｓ−Ｚ／２・
α・Ｐ、であり、この空気量はｔ７時間の間に空気槽が
放出した空気量に等しいから、始動直前の槽内圧力をＰ
＊、始動開始から１時間後の槽内圧力をＰとすれば次式
が成立する。

（Ｐ＊−Ｐ）・Ｖ＝Ｖｓ−Ｚ／２・α”　Ｐ　ｏ　・ｔ
／ｌｔこの式を変形して、 Ｐ＝Ｐ＊−Ｖｓ／Ｖ　−Ｚ／２−α・Ｐｏ−ｔ／１２＝
ｐ＊−ｋｔｔ　　　　・・・（２） が導かれる。

また、ドレン弁８の吐出流量をｑｏとすれば、上述と同
様に （Ｐ＊ｒ’）・ｖ＝ｑ’　＠　ｐＯ−Ｌ／ｈが成立し、 Ｐ　＝　Ｐ　＊Ｑ’　・Ｐ　ｏ／Ｖ　・ｔ／ｈ＝ｐ＊−
に３ｔ　　　　・・・（３） が導かれ、エア漏れによる吐出流量をｑ”とすれば、同
様に、 （Ｐ＊−Ｐ）−Ｖ＝Ｑ”−ｒ’０・Ｌ／１４が成立し、 ＊ Ｐ＝Ｐ　　−に、ｔ　　　　　・・・（４）が導かれる
。

コンピュータ６（第１図参照）は、空気槽・１の圧力変
動を上述の正常動作時の圧力変動と比較し、圧縮空気供
給系の異常の有無と異常箇所を判別するようになってい
る。即ち、コンピュータ６は、第３図に示すように、空
気槽４の内圧Ｐを表わす圧力センサ５の出力信号を受け
て、まずこの内圧Ｐが下限圧Ｐ１以上かつ上限圧２７以
上であるか否かを判断する。そして、下限圧Ｐ、未満と
判断した場合、モータ３からの入力信号によって、一定
時間後モータがオンになっているか否かを判断し、オフ
のときは空気圧縮機起動不良の情報を出力する一方、上
限圧Ｐ、を超えると判断した場合、一定時間後モータが
オフになっているか否かを判断し、オンのときは空気圧
縮機停止不良の情報を出力する。次に、上記内圧Ｐが減
少中であるか否かを判断する。そして、減少中であると
判断した場合、ディーゼルエンジン１からの入力信号に
よってエンジンが始動状態にあるか否かを判断し、始動
状態なら、上記内圧Ｐ　（ｔ）が（４）式の直線よりも
α以上低くないかどうか、即ちＰ　（ｔ）≧Ｐ＊−に２
ｔ−αか否かを判断し、低いときは始動時エア消費量大
の情報を出力する。一方、低くないと判断した場合およ
び始動状態にないと判断した場合、ドレン弁８からの入
力信号によってドレン弁か開いているか否かを判断し、
ドレン弁８が開いていると判断したとき、状態内圧Ｐ　
（ｔ）が（２）式の直線よりらβ以上低くないかどうか
、即ちＰ（ｔ）≧Ｐ＊−に＋を一βか否かを判断し、低
いときはドレン排出弁動作不良の情報を出力する。一方
、低くないと判断した場合およびドレン弁が閉じている
と判断した場合、上記内圧Ｐ　（ｔ）が（３）式の直線
よりら１以上低くないかどうか、即ちＰ　Ｑ）≧Ｐ＊−
に、ｔ−γか否かを判断し、低いときは始動空気系漏れ
の情報を、低くないときは正常の情報を夫々出力する。

さらに、上記内圧Ｐが減少中でないと判断した場合、モ
ータ３からの入力信号によって空気圧縮機２が運転中で
あるか否かを判断し、運転中であると判断したとき、゛
上記内圧Ｐ　（ｔ）が（１）式の直線よりもδ以上低く
ないかどうか、即ちＰ　（ｔ）≧１’＋＋ＬＬ−δか否
かを判断し、低いときは空気圧縮機運転不良の情報を、
低くないときは正常の情報を夫々出力するのである。

上記構成のコンピュータｌＯを用いたディーゼル機開始
動用の圧縮空気供給系の診断方法について、第３図のフ
ローチャートを参照しつつ次に述べる。

（Ｓ＋）　　コンピュータＩＯは、モータ３からの入力
信号により空気圧縮機２が運転中であるか否かを判断し
、運転中ならステップ（Ｓ２）に、そうでないならステ
ップ（Ｓ９）に夫々進む。

（Ｓ２）圧力センサ５からの入力信号に基づき、空気槽
４の圧力Ｐが上限圧２７以上であるか否かを判断し、以
下ならステップ（Ｓ３）に、そうでないならステップ（
Ｓ１１）に夫々進む。

（Ｓ３）圧力センサ５からの入力信号に基づき、上記圧
力Ｐが減少中であるか否かを判断し、減少中ならステッ
プ（Ｓ４）に、そうでないならステップ（Ｓ１２）に夫
々進む。

（Ｓ４）空気槽が減圧中なので、ディーゼルエンジンｌ
からの入力信号によって、エンジンが圧縮空気で始動状
態にあるか否かを判断し、始動状態ならステップ（Ｓ５
）に、そうでないならステップ（Ｓ６）に夫々進む。

（Ｓ５）’エンジンが始動状態にあるので、圧力センナ
からの入力信号に基づき、上記圧力Ｐ　（ｔ）がＰ　Ｑ
）≧Ｐ　＊−ｋｔｔ−αか否かを判断し、正ならステッ
プ（Ｓ６）に進み、否なら（Ｓ１８）へ進んで、表示装
置２に「始動時エア消費量」を表示させる。

（Ｓ６）エンジンが停止状態あるいは空気槽の適正な減
圧速度を伴った始動状態にあるので、ドレン弁８からの
人力信号によりドレン弁が開いているか否かを判断し、
開いているならステップ（Ｓ７）に、閉じているならス
テップ（Ｓ８）に夫々進む。

（Ｓ７）　ドレン弁が開なので、上記圧力Ｐ　Ｑ）がＰ
　（ｔ）≧Ｐ＊　ｋ＋ｔ−βか否かを判断し、正ならス
テップ（Ｓ８）に進み、否なら（Ｓ１７）へ進んで、表
示装置に「ドレン排出弁動作不良」を表示さける。

（Ｓ８）　ドレン弁が閉あるいは空気槽の適正な減圧速
度を伴った水抜き状態にあるので、上記圧力Ｐ　（ｔ）
がＰ　（Ｌ）≧Ｐ＊−に、ｔ−γか否かを判断し、正な
らステップ（Ｓ１５）へ進んで「正常」と表示させる一
方、否ならステップ（Ｓ＋６）へ進んで「始動空気系漏
れ」を表示させる。

（Ｓ９）空気圧縮機２が停止しているので、空気槽の圧
力Ｐが下限圧２１以上であるか否かを判断し、以上なら
ステップ（Ｓ３）に進む一方、そうでないならステップ
（ＳＩＯ）に進む。

（ＳＩＯ）　　上記圧力Ｐが下限圧２１未満なので、起
動遅れを考慮して一定時間のディレィの後、空気圧縮機
２が起動したか否かをモータ３からの人力信号で判断し
、起動したときはステップ（Ｓ３）に進み、停止のまま
のときはステップ（Ｓ２１）へ進んで、［空気圧縮機起
動不良」を表示さＵ゛る。

（Ｓ１１）　　上記圧力Ｐが上限圧Ｐ、を超えているの
で、停止遅れを考慮して一定時間のディレィの後、空気
圧縮機２が停止したか否かを判断し、停止したときはス
テップ（Ｓ３）に進み、動き続けるときはステップ（Ｓ
１４）へ進んで、「空気圧縮機停止不良」を表示させる
。

（Ｓ　ｌ　２）　　空気槽が加圧中なので、空気圧縮機
２が運転中であるか否かを判断し、運転中ならステップ
（Ｓ１３）に、停止中ならステップ（Ｓ１９）に夫々進
む。

（Ｓ１３）　　空気圧縮機による蓄圧中なので、圧力セ
ンサ５からの入力信号に基づき、」１記圧力Ｐ　（ｔ）
かＰ（ｔ）≧Ｐ＋＋に＋ｔ−αか否かを判断し、正なら
ステップ（Ｓ１９）へ進んで「正常」と表示させる一方
、否なら適正な加圧速度を伴っていないので、ステップ
（Ｓ２０）へ進んで「空気圧縮機運転不良」を表示させ
る。

」二足実施例では、圧ツノセンサ５の出力に空気圧縮機
の作動の適否および空気槽４の蓄圧と機関始動による減
圧の適否を判断するのみならず、ドレン弁８の作動不良
および圧縮空気供給系のエア漏れのｆ丁無をも判断する
ようにしているので、不良あるいは異常箇所をより具体
的に知ることができるという利点がある。

〈発明の効果〉 以上の説明で明らかなように、本発明の内燃機関始動用
の圧縮空気供給系の診断方法は、空気圧縮機が空気槽の
内圧を所定範囲に維持するように運転されていると判断
した場合、圧力センサからの出力信号に基づいて上記空
気槽内が減圧中であるか否かを判断し、減圧中と判断し
たとき、その減圧速度が内燃機関の始動に伴なう標早減
圧速度よりも速いか否かを判断する一方、加圧中と判断
したとき、その加圧速度が空気槽の蓄圧に伴なう漂へｆ
も加圧速度よりも遅いか否かを判断して、不良箇所を空
気圧縮機の作動不全や圧縮空気供給系の空気圧縮機側あ
るいは内燃機関側のエア漏れなど゛　　　のように具体
的に見つけ出せろようにしているので、不良箇所を的確
に把握でき、これに迅速に対処することができ、圧縮空
気による内燃機関の始動の円滑化に大きく貢献する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の診断方法に用いる診断装置を備えた内
燃機関始動用の圧縮空気供給系の概略図、第２図は上記
圧縮空気供給系の正常動作時における空気槽の圧力変動
を示す図、第３図は本発明の診断方法の流れを示すフロ
ーチャートである。 ｌ　・ディーゼルエンンン、２・・空気圧縮機、３・・
・モータ、４・・・空気槽、５・圧力センサ、６．７．
９・・・開閉弁、８・・ドレン弁、１０・・コンピュー
タ、１１・・・表示装置。 特　許　出　願　人　　ダイハツディーゼル株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気圧縮機から送られてくる圧縮空気を、圧力セ
   ンサを有する空気槽に一時蓄わえ、蓄わえられた圧縮空
   気を内燃機関に供給してこの内燃機関を始動させる内燃
   機関始動用の圧縮空気供給系の診断方法であって、 上記空気圧縮機および圧力センサからの出力信号によっ
   て空気圧縮機が上記空気槽の内圧を所定範囲に維持する
   ように運転されているか否かを判断し、そのように運転
   されていると判断した場合、上記圧力センサからの出力
   信号に基づいて上記空気槽内が減圧中であるか否かを判
   断し、空気槽内が減圧中であると判断したとき、空気槽
   内の減圧速度が内燃機関の始動に伴なう標準減圧速度よ
   りも速いか否かを判断する一方、空気槽内が加圧中であ
   ると判断したとき、空気槽内の加圧速度が空気槽の蓄圧
   に伴なう標準加圧速度よりも遅いか否かを判断して、空
   気圧縮機から空気槽を経て内燃機関に至る圧縮空気供給
   系の不良箇所を見つけ出せるようにしたことを特徴とす
   る内燃機関始動用の圧縮空気供給系の診断方法。