JPH022909Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、デイーゼル機関などの内燃機関の
主軸受監視装置に関する。

たとえばデイーゼル機関の主軸受監視として従
来多く実施されている手法は、軸受の温度を計測
して温度異状により主軸受の異常を判定してい
た。しかし、この手法では最低軸受の個数分のセ
ンサが必要（通常は１つの軸受の数ケ所にセンサ
を取付ける必要がある）であり、その取付および
配線工事が非常に煩雑である欠点があつた。

また、モータなどの軸受異常検出装置として
は、従来より電気抵抗による手法が用いられてい
た。しかし、この装置では、抵抗値そのものの大
小による異常判定であり、デイーゼル機関の主軸
受のように常時同期的な変動荷重を受けているも
のには異常検出の方法として不適当である。

そこで、この考案は、以上の欠点を解消するた
めになされたものであつて、クランク軸とクラン
クケース間の電気抵抗を計測して処理することに
より簡便に、常時変動荷重を受けている主軸受の
異常の監視ができる内燃機関の主軸受監視装置を
提供することを目的とする。

したがつて、この目的を達成するためにこの考
案の内燃機関の主軸受監視装置は、内燃機関の主
軸と主軸ケース間の電気抵抗波形を計測して波形
処理する手段と、機関の１回転もしくは２回転ご
との１周期の時間Ｔと、この１周期の時間におい
て、前記波形処理された電気抵抗波形のある定め
られた抵抗値以下の波形成分の合計時間T_Nとの
時間比率ξ＝T_N／Ｔを計算し、この時間比率の大小 により主軸受の異常を判定する演算判定手段と、
を有することを特徴とする。

以下、図示の実施例によりこの考案を説明す
る。

第１図は、この考案の主軸受監視装置を示す構
成図である。１は、内燃機関たとえば４サイクル
のデイーゼル機関（以下、機関という）であり、
この機関１の主軸であるクランク軸２には、たと
えば、発電機などの負荷Ｌが接続されている。

前記クランク軸２とクランクケース３からは、
両者間の電気抵抗波形RW₀を得るための信号線
SL₁，SL₂が導出されており、増巾回路４に接続
されている。この増巾回路４は、ローパスフイル
タ回路５を介してコンパレータ回路６に接続され
ている。

また、クランク軸２側の信号線SL₁には、基準
抵抗７を介して定電圧回路８が接続されており、
この定電圧回路８は、任意の設定抵抗値R₀に対
応する電圧を設定するための設定電圧回路９を介
して前記コンパレータ６に接続されている。この
コンパレータ６は、前記設定抵抗値R₀と、ロー
パスフイルタ回路５から出力された電気抵抗整形
波形RW₂と比較し、設定抵抗値R₀以下のみのコ
ンパレータ波形RW₃を発生する。

一方、クランク軸２の回転を検出する回転セン
サ１０からは、信号線SL₃が導出されており、こ
の回転センサ１０は、たとえばクランク軸２の１
回転あるいは２回転ごとに、１周期Ｔ〔sec〕の間
隔をおいてパルス状の回転検出信号S₁が得られる
構成である。そして、この信号線SL₃に接続され
た回転取込回路１１において、前記回転検出信号
S₁を１周期Ｔ〔sec〕の回転検出信号S₂にパルス整
形化するようになつている。

前記コンパレータ回路６と回転取込回路１１の
後段には、各々カウンタ回路１２，１３が接続さ
れていると共に、両カウンタ回路１２，１３に
は、同期をとるためのクロツク信号Cpを付与す
るシステムクロツク回路１４が接続されている。
そして、カウンタ回路１２，１３の後段には、演
算判定回路１５およびこの演算判定回路１５にお
いてクランク軸２の図示しない軸受が異常と判断
された場合に警報を発する回路１６が接続されて
いる。前記カウンタ回路１２は、第１図と第２図
に示すように、前記コンパレータ回路６より発生
されるコンパレータ波形RW₃の各波形成分の時
間T₁，T₂，……，Tnのみの間に、入力されるシ
ステムクロツク回路１４のクロツク信号Cpを計
数するようになつている。また、カウンタ回路１
３は、回転取込回路１１から発生する回転検出信
号S₂の１周期Ｔの時間に、クロツク信号Cpを計
数するようになつている。

また、前記演算判定回路１５は、カウンタ回路
１３が、１周期Ｔ〔sec〕の時間に計数するカウン
ト数Ncpと、カウンタ回路１２が、１周期Ｔ
〔sec〕間におけるコンパレータ波形RW₃のT_N＝
T₁＋T₂＋……＋Tnの時間に計数するカウント数
n_cpとにより時間比率ξを下記の式により得て、
この時間比率ξがあらかじめ設定された限界値
（クランク軸２の軸受が異常となる時間比率の限
界の値をもつて実験的に求めておく）と比較し
て、時間比率ξ＞限界値となる条件の場合におい
て、軸受が異常であると判定し、警報回路１６に
警報信号S_Aを出力する構成となつている。

時間比率ξ＝n_cp／Ncp ＝T₁＋T₂＋……＋Tm／Ｔ＝T_N／Ｔ 次に、以上の構成における装置の作用を説明す
る。

負荷Ｌを回転駆動している機関１のクランク軸
２とクランクケース３との間の電気抵抗波形
RW₀は、信号線SL₁，GL₂より増巾回路４に入力
されてその振巾が増巾され、電気抵抗波形RW₁
となり、さらにローパスフイルタ５により高周波
成分が所定のカツトオフ周波数においてしや断さ
れて電気抵抗整形波形RW₂に波形整形されたの
ちコンパレータ回路６に入力される。このコンパ
レータ回路６において、電気抵抗整形波形RW₂
は、設定電圧回路９において設定された任意の設
定抵抗値R₀と比較されて、第２図に示すように
この設定抵抗値R₀以下の波形成分であるコンパ
レータ波形RW₃となつてカウンタ回路１２側に
入力される。そして、カウンタ回路１２では、た
とえば周期性のあることを利用して各コンパレー
ター波形RW₃の各波形成分の時間T₁，T₂，…
…，T_oの合計時間T_Nにのみ入力されるクロツク
信号Cpが計数される。

一方、前記回転センサ１０から、クランク軸２
の１回転あるいは２回転ごとに１周期Ｔ〔sec〕の
間隔をおいて回転検出信号S₁が得られ、回転取込
回路１１において回転検出信号S₂として取込まれ
てカウンタ回路１３に入力される。

カウンタ回路１３において１周期Ｔの時間にお
けるクロツク信号Cpが計数されてカウント数
Ncpとなる。

しかして、演算判定回路１５においてカウンタ
回路１３が、１周期Ｔの時間に計数するカウント
数Ncpと、カウンタ回路１２が、１周期〔sec〕
間におけるコンパレーター波形RW₃のT_N＝T₁＋
T₂＋……＋T_oの時間に計数するカウント数n_cpと
により時間比率ξ＝n_cp／Ncpを計算する。

この際に、たとえばクランク軸２の軸受が破損
などの異状を生じるとクランク軸２とクランクケ
ース３が金属接触する機会が増え、クランク軸２
とクランクケース３との間の電気抵抗が変わり、
時間比率ξ＝n_cp／Ncpが所定の限界値以上となる。

この場合には、演算判定回路１５から警報信号
S_Aを出力して警報回路１６を作動させて警報を
発する。

ところで、クランク軸２は機関１の運転中、爆
発力や慣性力により変動荷重を受けるが、従来の
ように電気抵抗値の大小そのものによる異常判定
すると判断に誤りをおこしやすい。しかし、この
考案では、クランク軸２の１回転もしくは２回転
を１周期Ｔを分母に設定して、１周期Ｔにおける
コンパレーター波形RW₃の各波形成分の合計時
間T_Nを分子に設定し、両者から計算して得た時
間比率ξの大小によつて軸受の異常を判定するの
で、機関１の運転中の変動負荷を多く受けても異
常判断に誤りを生じることなく簡便に軸受の監視
ができる。なお、上述した実施例では、デイーゼ
ル機関の主軸受監視について述べたがこれに限る
ことなく、ガソリン機関など、他の種類の機関に
も適用できることはいうまでもない。

以上説明したようにこの考案によれば、簡単な
配線を行なうだけで、主軸（クランク軸）と主軸
ケース（クランクケース）間の周期性の電気抵抗
波形を計測して処理することにより、簡便に常時
周期性の変動荷重を受けている主軸受の異常、正
常の監視ができる優れた効果がある。又本装置は
１周期Ｔの時間を回転に無関係に比較的長く任意
に設定することにより、回転センサ無しでも実用
的になることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の主軸受監視装置を示す構
成図、第２図は、コンパレータ波形を示す図であ
る。 １……デイーゼル機関、２……クランク軸、３
……クランクケース、Ｌ……負荷、６……コンパ
レータ回路、１２，１３……カウンタ回路、１５
……演算判定回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 内燃機関の主軸と主軸ケース間の電気抵抗波形
   を計測して波形処理する手段と、機関の１回転も
   しくは２回転ごとの１周期の時間Ｔと、この１周
   期の時間において、前記波形処理された電気抵抗
   波形のある定められた抵抗値以下の波形成分の合
   計時間T_Nとの時間比率ξ＝T_N／Ｔを計算し、この 時間比率の大小により主軸受の異常を判定する演
   算判定手段と、を有することを特徴とする内燃機
   関の主軸受監視装置。