JPH0777001A - 乗物用ディーゼルエンジン監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 乗物に搭載して使用中の乗物用ディーゼルエ
ンジンがオーバーホールをする時期に来たかどうかを、
ディーゼルエンジン毎に個別に判断すること 【構成】 ディーゼルエンジン１の状態に関連する複数
のエンジン状態パラメータ７a，８a，９a，１０a，等を
それぞれ測定するエンジン状態パラメータ測定装置７，
８，９，１０，１２を備えた乗物用ディーゼルエンジン
監視装置は、所定の走行区間を走行するときの複数のエ
ンジン状態パラメータを所定間隔で記憶するパラメータ
記憶手段２１、記憶された複数の各エンジン状態パラメ
ータの組合わせのうちの一つのエンジン状態パラメータ
８aの値に対する他のエンジン状態パラメータの値が所
定の範囲に有るか否かを判別する判別手段２３、及び、
各エンジン状態パラメータの全組合わせ数に対する前記
所定の範囲に無い組合わせ数の割合が所定値に達したこ
とを告知するエンジン異常告知手段２４を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、乗物に搭載して使用中
のディーゼルエンジンの状態を監視する装置に関し、特
に、乗物用ディーゼルエンジンがオーバーホールをする
時期に来たかどうかを監視するのに適した乗物用ディー
ゼルエンジン監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】乗物用ディーゼルエンジンは、乗物に搭
載して使用している間に経年変化により性能が劣化して
くる。このような乗物用ディーゼルエンジンはときどき
オーバーホールして性能を回復させる必要がある。ま
た、乗物用ディーゼルエンジンの性能劣化の原因がディ
ーゼルエンジンの部分的な損傷に起因するものである場
合には、なるべく早く修理、点検等を行う必要がある。

【０００３】従来、乗物用ディーゼルエンジンがオーバ
ーホールをする時期（修理、点検を必要とする時期）に
来たかどうかは、走行距離を基準にして判断し、所定の
走行距離に達したときの定期点検時にディーゼルエンジ
ンをオーバーホールしていた。すなわち従来は、前記乗
物に搭載して使用中のディーゼルエンジンの状態を監視
する適当な方法が存在しなかったので、各ディーゼルエ
ンジンが実際にオーバーホールを必要とする状態になっ
ているかどうかに関係なく、定期的にオーバーホールを
行う方法を採用していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の方法では、実際にオーバーホールの必要が無い乗物
用ディーゼルエンジンのオーバーホールを行ったり、ま
た、実際にはオーバーホールを行うべき状態の乗物用デ
ィーゼルエンジンのオーバーホールを行わなかったりす
るおそれがあった。前述のようにオーバーホールの必要
が無い場合にオーバーホールを行うことは無駄であり、
また、オーバーホールの必要がある場合にオーバーホー
ルを行わないと、事故が発生する危険がある。

【０００５】本発明者は、車両に搭載した状態（車両か
ら下ろさない状態）でディーゼルエンジンの状態を監視
する方法を研究した。図２は、ある１個のディーゼルエ
ンジンのエンジン回転数に対する燃料消費量およびエン
ジン出力の値を示すグラフである。図２において、ディ
ーゼルエンジンのエンジン回転数に対するエンジン出力
は、機能（性能）が低下してしない新品のときには所定
の領域（図２に示す安全領域）に入っている。しかしな
がら、使用中にディーゼルエンジンの機能が低下してく
ると、エンジン回転数に対するエンジン出力の値が低下
する。また図２において、ディーゼルエンジンのエンジ
ン回転数に対する燃料消費率は、機能（性能）が低下し
てしない新品のときには所定の領域（安全領域）に入っ
ている。しかしながら、使用中にディーゼルエンジンの
機能が低下してくると、エンジン回転数に対する燃料消
費率が増加する。

【０００６】したがって、各ディーゼルエンジン毎に車
両に搭載したときのエンジン回転数（すなわち、エンジ
ン状態パラメータ）に対するエンジン出力又は燃料消費
率等のエンジン状態パラメータを記憶しておき、車両に
搭載して使用中のディーゼルエンジンの出力又は燃料消
費量等（エンジン状態パラメータ）を前記記憶したエン
ジン出力又は燃料消費率等（エンジン状態パラメータ）
と比較することにより、ディーゼルエンジンの機能の低
下を検出することが可能である。

【０００７】本発明は前述の事情および研究結果に鑑
み、下記の記載内容を課題とする。 （Ｏ01） 乗物に搭載して使用中の乗物用ディーゼルエ
ンジンがオーバーホールをする時期に来たかどうかを、
各乗物用ディーゼルエンジン毎に個別に判断できるよう
にすること。

【０００８】

【課題を解決するための手段】次に、前記課題を解決す
るために案出した本発明の構成を説明するが、本発明の
構成要素には、後述の実施例の構成要素との対応を容易
にするため、実施例の構成要素の符号をカッコで囲んだ
ものを付記している。なお、本発明を後述の実施例の符
号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易に
するためであり、本発明の範囲を実施例に限定するため
ではない。

【０００９】前記課題を解決するために、本発明の乗物
用ディーゼルエンジン監視装置は、ディーゼルエンジン
（１）の状態に関連する複数のエンジン状態パラメータ
（７a，８a，９a，１０a，Ｖ）をそれぞれ測定するエン
ジン状態パラメータ測定装置（７，８，９，１０，１
２）を備えた乗物用ディーゼルエンジン監視装置におい
て、下記の要件を備えたことを特徴とする、（Ｙ01）
所定の走行区間を走行するときの複数のエンジン状態パ
ラメータ（７a，８a，９a，１０a，Ｖ）を所定間隔で記
憶するパラメータ記憶手段（２１）、（Ｙ02） 前記所
定間隔で記憶された複数の各エンジン状態パラメータ
（７a，８a，９a，１０a，Ｖ）のうちの一つのエンジン
状態パラメータ（８a）の値に対応する他の所定のエン
ジン状態パラメータの値が所定の範囲に有るか否かを判
別する判別手段（２３）、（Ｙ03） 前記所定間隔で記
憶された前記他の所定のエンジン状態パラメータの全個
数（全データ数）に対する前記所定の範囲に無い個数
（データ数）の割合が所定値に達したときにそのことを
告知するエンジン異常告知手段（２４）。

【００１０】（課題を解決するための手段の補足説明）
前記本発明において、前記「ディーゼルエンジン（１）
の状態に関連するエンジン状態パラメータ（７a，８a，
９a，１０a，Ｖ）」は、計測器により直接測定できるパ
ラメータ（７a，８a，９a，１０a）及び前記直接測定し
たパラメータ（７a，８a，９a，１０a）に演算を施すこ
とにより間接的に測定できるパラメータ（Ｖ）を含み、
それらの具体例としては、エンジン回転速度（８a）、
車両速度（Ｖ）、冷却水温度、潤滑油温度、燃料圧力、
燃料消費率、エンジン出力馬力、等がある。また、前記
本発明において、前記「全個数（全データ数）に対する
前記所定の範囲に無い個数（データ数）の割合が所定値
に達したとき」は、「全個数（全データ数）」をＡ、
「所定の範囲に無い個数（データ数）」をＡ1とした場
合、「（Ａ1／Ａ）が所定値に達したとき」という意味
である。ところで、「（Ａ1／Ａ）が所定値に達したと
き」には次の値もそれぞれ異なる所定値に達することに
なる。 （Ａ／Ａ1）、（Ａ−Ａ1）／Ａ、Ａ／（Ａ−Ａ1）、Ａ1
／（Ａ−Ａ1）、（Ａ−Ａ1）／Ａ1 したがって、本明細書において、前記「全個数（全デー
タ数）に対する前記所定の範囲に無い個数（データ数）
の割合が所定値に達したとき」は、（Ａ1／Ａ）が所定
値に達したかどうかで検出する代わりに、例えば（Ａ／
Ａ1）が所定値に達したかどうかで検出することも可能
である。また、前記エンジン異常告知手段（２４）はと
しては、異常を表示するディスプレイ（２４）、警報ラ
ンプ、ブザー等を用いることができる。

【００１１】

【作用】次に、前述の特徴を備えた本発明の作用を説明
する。本発明の乗物用ディーゼルエンジン監視装置は、
エンジン状態パラメータ測定装置（７，８，９，１０，
１２）により、ディーゼルエンジン（１）の状態に関連
する複数のエンジン状態パラメータ（７a，８a，９a，
１０a，Ｖ）をそれぞれ測定する。パラメータ記憶手段
（２１）は、所定の走行区間を走行するときの複数のエ
ンジン状態パラメータ（７a，８a，９a，１０a，Ｖ）を
所定間隔で記憶する。判別手段（２３）は、前記所定間
隔で記憶された複数の各エンジン状態パラメータ（７
a，８a，９a，１０a，Ｖ）のうちの一つのエンジン状態
パラメータ（８a）の値に対応する他の所定のエンジン
状態パラメータの値が所定の範囲に有るか否かを判別す
る。エンジン異常告知手段（２４）は、前記所定間隔で
記憶された前記他の所定のエンジン状態パラメータの全
個数（全データ数）に対する前記所定の範囲に無い個数
（データ数）の割合が所定値に達したときにそのことを
告知する。

【００１２】

【実施例】次に図面を参照しながら、本発明の乗物用デ
ィーゼルエンジン監視装置の一実施例を説明するが、本
発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【００１３】（実施例１）図１は本発明の乗物用ディー
ゼルエンジン監視装置の実施例１の全体概略説明図であ
る。図２，３は各ディーゼルエンジン毎に定まるエンジ
ン状態パラメータの関係の一例を示す図で、図２はある
１個のディーゼルエンジンのエンジン出力に対して定ま
る燃料消費量およびエンジン出力の安全領域（許容範
囲）と実際のエンジン出力の例を示す図、図３はある１
個のディーゼルエンジンの燃料圧力とエンジン出力との
関係を示す図、である。

【００１４】図１において、気動車に搭載されたディー
ゼルエンジン１は、トルクコンバータ２を介して推進軸
３に連結されている。推進軸３の回転は駆動車輪４に伝
達されるようになっている。前記推進軸４には反射マー
ク６が装着されており、この反射マーク６からの反射光
を検出する光学センサ７によって推進軸４の回転数すな
わち推進軸回転数７ａが検出されるようになっている。
この推進軸回転数７aは、後述のマイコン１６により気
動車の車両速度Ｖを算出するのに使用できる。前記推進
軸回転数７a、および車両速度Ｖはいずれもディーゼル
エンジン１の状態に関連するパラメータ、すなわち、エ
ンジン状態パラメータである。

【００１５】ディーゼルエンジン１のエンジン回転数検
出器８、燃料圧力センサ９、およびノッチ回路状態信号
出力手段１０からは、それぞれ、エンジン回転数８a、
燃料圧力９a、およびノッチ回路状態信号１０aが出力さ
れる。ノッチ回路は例えば５段階に切替え可能に構成さ
れており、前記ノッチ回路状態信号１０aは前記５段階
のうちのどの段階に対応するどのノッチ回路が使用され
ているかを示す信号である。前記エンジン回転数８a、
燃料圧力９aは、いずれもディーゼルエンジン１の状態
に関連するパラメータ、すなわち、エンジン状態パラメ
ータである。

【００１６】前記エンジン状態パラメータである推進軸
回転数７a、エンジン回転数８a、燃料圧力９a、等はデ
ータ収録装置１２のシグナルコンディショナ１３に入力
される。これらのエンジン状態パラメータは、Ａ／Ｄ変
換部１４でデジタル信号に変換されてマイコン１６に入
力される。マイコン１６は、ＣＰＵ１７およびＲＡＭ、
ＲＯＭ等のメモリ１８を有しており、ＩＣメモリカード
２１に接続されている。前記マイコン１６は、前記推進
軸回転数７aに対応する車輪４の回転数および車輪４の
直径等のデータを記憶しており、前記Ａ／Ｄ変換部１４
から入力された推進軸回転数７aのデジタル値から車両
速度Ｖを演算（算出）する機能を有している。この車両
速度Ｖは車両の運転室の計器に表示されるようになって
いる。

【００１７】前記マイコン１６に入力された各エンジン
状態パラメータのデジタル値および前記演算された車両
速度Ｖのデジタル値は、ＩＣメモリカード２１に記憶さ
れるようになっている。前記ＩＣメモリカード２１に記
憶されたエンジン状態パラメータ７a，８a，９a，１０
a，Ｖのデジタル値は、カードリーダ２２で読み込まれ
る。カードリーダ２２は、診断用のコンピュータ２３に
接続されている。この診断用コンピュータ２３はＣＲＴ
ディスプレイ（エンジン異常告知手段）２４に接続され
ている。この診断用コンピュータ２３には前記各エンジ
ン状態パラメータの値からディーゼルエンジン１がオー
バホールの必要が有る状態かどうかを診断する機能を有
している。この診断機能については後述する。

【００１８】（実施例１の作用）図３は、ディーゼルエ
ンジン１の燃料圧力とエンジン出力との関係の一例を示
す図である。各ディーゼルエンジン１を車両に搭載する
前に、地上で試運転を行い、燃料圧力に対するエンジン
出力を計測すると、前記図３に例示するようなデータが
得られる。なお、図３に例示したようなデータは、５段
階のノッチ回路のうち、採用したノッチ回路毎に取得す
る。図３において、横軸に燃料圧力Ｆ、縦軸にエンジン
出力ＰＳをとった場合、燃料圧力に対するエンジン出力
の関係は直線方程式で近似できる。その直線方程式は図
３から分かるように次の通りである。 原点（０，０）から点Ｐ1（２，７６）までの間の直線
方程式 ＰＳ＝４８Ｆ 点Ｐ1（２，７６）から点Ｐ2（６.５，２４４）までの
間の直線方程式 ＰＳ＝３２.９Ｆ＋３０.２ 点Ｐ2（６.５，２４４）から点Ｐ3（９.５，３２３）ま
での間の直線方程式ＰＳ＝２６.３Ｆ＋７２.８ 点Ｐ3（９.５，３２３）から点Ｐ4（１３，３８４）か
らまでの間の直線方程式 ＰＳ＝１７.４Ｆ＋１５７.４ 前記診断用のコンピュータ２３は、前記データおよび直
線方程式を各ディーゼルエンジン毎に記憶しておく。

【００１９】次にディーゼルエンジンを車両に搭載して
から間もないうち（ディーゼルエンジンの機能が低下し
ていない間）に、所定の走行区間を所定の条件（所定の
走行パターン）で走行し、そのときのエンジン回転数に
対するエンジン出力（エンジン状態パラメータ）を記憶
する。このときのエンジン出力の値は、燃料圧力の検出
値および前記図３の直線方程式を用いて演算する。ま
た、このときのエンジン出力の値は車両が例えば５０ｍ
走行する毎に取得する。このとき取得したデータ（エン
ジン状態パラメータ）は前記ＩＣメモリカード２１に記
憶される。前記ＩＣメモリカード２１に記憶されたデー
タ（エンジン回転数に対するエンジン出力、及びその他
のエンジン状態パラメータ）は、カードリーダ２２で読
み込まれ診断用コンピュータ２３に入力される。

【００２０】診断用コンピュータ２３は、前記エンジン
回転数に対応して記憶された各エンジン出力の値から各
エンジン回転数に対応するエンジン出力の安全領域（図
２参照）を定める。この安全領域の定め方は、診断用コ
ンピュータ２３による演算処理によって行うが、概念的
には次のようにして行う。すなわち、前記各エンジン回
転数に対応して取得したエンジン出力の値を、エンジン
回転数を横軸、エンジン出力を縦軸とする前記図２に示
すような座標上にプロットする。そして前記座標軸上に
プロットしたデータを折れ線又は曲線で近似し、その折
れ線又は曲線から上下に±１０ＰＳの範囲を安全領域と
する。

【００２１】次に、通常の車両運行時には前記所定の走
行区間を走るときに定期的に（例えば３か月に１回）前
記エンジン回転数に対する燃料圧力を測定し、その燃料
圧力からエンジン出力を演算してそのデータ（エンジン
状態パラメータ）を前記ＩＣメモリカード２１に記憶す
る。なお、データ取得時は前記所定の走行区間を常に同
一の条件（走行パターン）で走行する。そして、そのと
きのデータ（エンジン出力の値、すなわち、エンジン状
態パラメータ）は車両が例えば５０ｍ走行する毎に取得
する。前記ＩＣメモリカード２１に記憶されたエンジン
状態パラメータは、カードリーダ２２により読み取られ
前記診断用コンピュータ２３に入力される。

【００２２】診断用コンピュータ２３は前記入力された
各エンジン回転数に対応するエンジン出力（エンジン状
態パラメータ）が前記安全領域（図２参照）内にあるか
否かを判断する。前記安全領域外に存在するデータ数
（エンジン回転数およびそれに対応するエンジン出力の
値が所定の範囲に無いデータ数）をカウントする。ま
た、診断用コンピュータ２３は全データ数（エンジン出
力のデータの全個数）をカウントする。そして、前記安
全領域外のデータ数をＡ1、全データ数をＡとしたと
き、（Ａ1／Ａ）を算出し、その（Ａ1／Ａ）が所定値に
達したとき、そのこと（ディーゼルエンジンが異常状態
すなわち、オーバーホールを必要とする状態になってい
ること）をＣＲＴディスプレイ（エンジン異常告知手
段）２４に表示して告知する。

【００２３】前記ディーゼルエンジンの異常状態が告知
された場合、ディーゼルエンジンをオーバーホールす
る。このオーバーホールを行ったディーゼルエンジンを
車両に搭載する前に、前述と同様に地上で試運転を行
い、燃料圧力に対するエンジン出力を計測して、前記図
３と同様のデータを新たに取得する。その後は、前記新
たに取得したデータを用いて前述と同様にしてディーゼ
ルエンジンの監視を行う。

【００２４】（実施例２）次に、図４により本発明の乗
物用ディーゼルエンジン監視装置の実施例２について説
明する。図４はある１個のディーゼルエンジンの燃料圧
力と燃料消費量との関係を示す図でる。なお、この実施
例２は、下記の点で前記実施例１と相違しているが、他
の点では前記実施例１と同様に構成されている。 （Ｓ01） 各エンジン回転数に対応するエンジン出力の
値が安全領域にあるか否かを判別する代わりに、各エン
ジン回転数に対応する燃料消費率の値が安全領域にある
か否かを判別することにより、エンジン状態を監視する
ようにした点。

【００２５】（実施例２の作用）図４は、ディーゼルエ
ンジン１の燃料圧力と燃料消費量との関係の一例を示す
図である。各ディーゼルエンジンを車両に搭載する前
に、地上で試運転を行い、燃料圧力に対するそのエンジ
ンのエンジン出力（図３参照）および燃料消費量（図４
参照）を計測すると、前記図３，４に例示するようなデ
ータが得られる。図４において、横軸に燃料圧力Ｆ、縦
軸に燃料消費量（Ｋg／ｈ）をとった場合、燃料圧力に
対する燃料消費量の関係は前記図３と同様に複数の直線
方程式で近似できる。なお、前記実施例１で説明したよ
うに、燃料圧力に対するエンジン出力の関係も前記図３
に示すような複数の直線方程式で近似できる。前記診断
用コンピュータ２３は、前記データおよび直線方程式を
各ディーゼルエンジン毎に記憶しておく。

【００２６】次にディーゼルエンジンを車両に搭載して
から間もないうち（ディーゼルエンジンの機能が低下し
ていない間）に、所定の走行区間でのエンジン回転数に
対するエンジン出力および燃料消費量（エンジン状態パ
ラメータ）を記憶する。このときのエンジン出力および
燃料消費量の値は、燃料圧力の検出値および前記直線方
程式を用いて演算する。また、このときのエンジン出力
および燃料消費量の値は車両が例えば５０ｍ走行する毎
に取得する。このとき取得したデータは前記ＩＣメモリ
カード２１に記憶される。前記ＩＣメモリカード２１に
記憶されたデータ（エンジン回転数に対するエンジン出
力、すなわち、エンジン状態パラメータ）は、カードリ
ーダ２２で読み込まれ診断用コンピュータ２３に入力さ
れる。

【００２７】診断用コンピュータ２３は、前記エンジン
回転数に対応して記憶された各エンジン出力の値および
燃料消費量の値から各エンジン回転数に対応する燃料消
費率を算出する。この燃料消費率は前記燃料消費量をエ
ンジン出力で除した値である。次に各エンジン回転数に
対応する燃料消費率の安全領域を定める。この安全領域
の定め方は、診断用コンピュータ２３による演算処理に
よって行うが、概念的には前記実施例１のエンジン出力
の安全領域の定め方と同様である。以下、前記実施例１
のエンジン出力の場合と略同様にして、燃料消費率が図
２の安全領域に入っているか否かによりディーゼルエン
ジンの監視を行う。

【００２８】（変更例）以上、本発明の実施例を詳述し
たが、本発明は、前記実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内
で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更
実施例を下記に例示する。

【００２９】（Ｈ01） エンジン回転数に対応するエン
ジン出力、燃料消費率の値の範囲によりエンジン状態を
監視する代わりに、走行速度に対応するエンジン出力、
燃料消費率の値の範囲によりエンジン状態を監視するこ
とが可能である。 （Ｈ02） エンジン出力、燃料消費率の代わりに、冷却
水温度、潤滑油温度を用いてディーゼルエンジンの監視
を行うことが可能である。また、それらを組み合わせて
ディーゼルエンジンの監視を行うことが可能である。

【００３０】

【発明の効果】前述の本発明の乗物用ディーゼルエンジ
ン監視装置は、下記の効果を奏することができる。 （Ｅ01） 乗物に搭載して使用中の乗物用ディーゼルエ
ンジンがオーバーホールをする時期に来たかどうかを、
各乗物用ディーゼルエンジン毎に個別に判断することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の乗物用ディーゼルエンジン監
視装置の実施例１の全体概略説明図である。

【図２】 図２は各ディーゼルエンジン毎に定まるエン
ジン状態パラメータの関係の一例を示す図で、ある１個
のディーゼルエンジンのエンジン出力に対して定まる燃
料消費率およびエンジン出力の安全領域（許容範囲）と
実際のエンジン出力の例を示す図でる。

【図３】 図３はある１個のディーゼルエンジンの燃料
圧力とエンジン出力との関係を示す図である。

【図４】 図４はある１個のディーゼルエンジンの燃料
圧力と燃料消費量との関係の一例を示す図である。

【符号の説明】

１…ディーゼルエンジン、７，８，９，１０，１２…エ
ンジン状態パラメータ測定装置、７a，８a，９a，１０
a，Ｖ…エンジン状態パラメータ、２１…パラメータ記
憶手段、２３…判別手段、２４…エンジン異常告知手
段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 外山 和巳 愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号 東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 早川 陽司 愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号 東海旅客鉄道株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンの状態に関連する複
   数のエンジン状態パラメータをそれぞれ測定するエンジ
   ン状態パラメータ測定装置を備えた乗物用ディーゼルエ
   ンジン監視装置において、下記の要件を備えたことを特
   徴とする乗物用ディーゼルエンジン監視装置、（Ｙ01）
   所定の走行区間を走行するときの複数のエンジン状態
   パラメータを所定間隔で記憶するパラメータ記憶手段、
   （Ｙ02） 前記所定間隔で記憶された複数の各エンジン
   状態パラメータのうちの一つのエンジン状態パラメータ
   の値に対応する他の所定のエンジン状態パラメータの値
   が所定の範囲に有るか否かを判別する判別手段、（Ｙ0
   3） 前記所定間隔で記憶された前記他の所定のエンジ
   ン状態パラメータの全個数に対する前記所定の範囲に無
   い個数の割合が所定値に達したときにそのことを告知す
   るエンジン異常告知手段。