船舶遠隔監視診断システム
【課題】本発明の目的は、通信衛星を用いずに外洋を航行中の船舶の遠隔監視又は遠隔診断を可能とする船舶遠隔監視診断システム及び船舶遠隔監視診断方法を提供することである。
【解決手段】船舶遠隔監視診断システム１０は、第１船舶１−１と、第２船舶１−２、１−３と、陸上に設けられたコンピュータシステム２、３とを具備する。第１船舶１−１は、第１船舶１−１の状態に関する船舶状態データを無線送信する。第２船舶１−２、１−３は、船舶状態データを無線中継する。コンピュータシステム２、３は、船舶状態データを保存する。
【解決手段】船舶遠隔監視診断システム１０は、第１船舶１−１と、第２船舶１−２、１−３と、陸上に設けられたコンピュータシステム２、３とを具備する。第１船舶１−１は、第１船舶１−１の状態に関する船舶状態データを無線送信する。第２船舶１−２、１−３は、船舶状態データを無線中継する。コンピュータシステム２、３は、船舶状態データを保存する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶を遠隔監視又は遠隔診断する船舶遠隔監視診断システム及び船舶遠隔監視診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のディーゼル主機関診断システムは、船舶の通信手段と、ディーゼル主機関メーカの通信手段と、ディーゼル主機関メーカの自動性能解析手段とを具備する。船舶の通信手段は、インマルサットを利用したネットワークを介してディーゼル主機関の性能データを送信する。ディーゼル主機関メーカの通信手段は、性能データを受信する。ディーゼル主機関メーカの自動性能解析手段は、性能データに基づいて性能解析を行う。ディーゼル主機関メーカの通信手段は、ネットワークを介して性能解析の結果を船舶の通信手段及び運航管理会社の通信手段へ送信する。性能データには、主機関回転数、機関負荷、ロードインジケータ値、シリンダ出口温度、過給機入口温度、過給機出口温度、筒内最高圧、圧縮圧力、掃気圧及び過給機回転数のデータが含まれる。
【０００３】
特許文献２は、発電用ガスエンジンの潤滑用オイルの性状管理を行うオイル性状管理方法を開示している。オイル性状管理方法において、オイル流路に供給されるオイルの比誘電率とＴＢＮ（全塩基価）の相関関係が予め求められ、オイル流路に配置された２つの電極間に高周波交流電圧を印加したときに流れる電流及び電極間の電圧が測定され、測定された電流値及び電圧値に基づいてオイルの比誘電率が求められ、比誘電率が上記相関関係に基づいてＴＢＮ値に変換され、ＴＢＮ値からオイルの劣化状態が判断される。
【０００４】
特許文献３は、ディーゼルエンジンを搭載する車両から排出される有害物質を低減するために使用される機器を監視するディーゼルエンジン監視システムを開示している。ディーゼルエンジン監視システムは、ディーゼルエンジンシステムと診断手段とを備えた車両と、通信衛星を介した無線通信によって車両と通信可能なコンピュータシステムとを具備する。ディーゼルエンジンシステムは、ディーゼルエンジンと、ディーゼルエンジンから排出される排気に含まれる有害物質を除去する後処理装置と、後処理装置の出口から排出された処理後排ガスに含まれる有害物質の濃度を検知する第１検知装置とを備える。診断手段は、ディーゼルエンジンの負荷と第１検知装置によって検知された有害物資の濃度から、ディーゼルエンジンシステムの有害物質を低減する性能を診断してシステム診断データを生成し、システム診断データをコンピュータシステムに送信するように構成される。コンピュータシステムはシステム診断データを保存する機能を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２１０７６号公報
【特許文献２】特開２００９−１９８３４１号公報
【特許文献３】特開２００９−２１５９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、通信衛星を用いずに外洋を航行中の船舶の遠隔監視又は遠隔診断を可能とする船舶遠隔監視診断システム及び船舶遠隔監視診断方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００８】
本発明による船舶遠隔監視診断システムは、第１船舶（１−１）と、第２船舶（１−２、１−３）と、陸上に設けられたコンピュータシステム（２、３）とを具備する。前記第１船舶は、前記第１船舶の状態に関する船舶状態データを無線送信する。前記第２船舶は、前記船舶状態データを無線中継する。前記コンピュータシステムは、前記船舶状態データを保存する。
【０００９】
前記第１船舶は、ディーゼルエンジンシステム（２１）と、前記船舶状態データを無線送信する無線機（２４）とを備える。前記第２船舶は、前記船舶状態データを無線中継する中継器（２５、９３）を備える。前記船舶状態データは前記ディーゼルエンジンシステムの状態に関するデータである。
【００１０】
前記ディーゼルエンジンシステムは、ディーゼルエンジン（３１）と、前記ディーゼルエンジンから排出される排気に含まれる有害物質を除去する後処理装置（３６）と、前記後処理装置の出口から排出された処理後排ガスに含まれる前記有害物質の濃度を検知する第１検知装置（５９）とを備える。前記第１船舶は、前記ディーゼルエンジンの負荷と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度から、前記ディーゼルエンジンシステムの前記有害物質を低減する性能を診断して診断データを生成するコンピュータ（２２）を備える。前記無線機は、前記診断データを前記船舶状態データとして送信する。
【００１１】
前記ディーゼルエンジンシステムは、ディーゼルエンジン（３１）と、前記ディーゼルエンジンから排出される排気に含まれる有害物質を除去する後処理装置（３６）と、前記後処理装置の出口から排出された処理後排ガスに含まれる前記有害物質の濃度を検知する第１検知装置（５９）とを備える。前記無線機は、前記ディーゼルエンジンの負荷を示す情報と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度を示す情報とを前記船舶状態データとして送信する。前記コンピュータシステムは、前記ディーゼルエンジンの負荷を示す情報と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度を示す情報とから、前記ディーゼルエンジンシステムの前記有害物質を低減する性能を診断して診断データを生成し、前記診断データを保存する。
【００１２】
前記ディーゼルエンジンシステムはディーゼルエンジン（３１）を備える。前記船舶状態データは、前記ディーゼルエンジンの潤滑用のオイルに関するデータである。
【００１３】
前記ディーゼルエンジンシステムは、前記オイルが流れるオイル流路（６８）と、前記オイル流路に配置された２つの電極（７１、７２）と、前記２つの電極間に高周波交流電圧を印加する高周波交流電源（７３）と、前記２つの電極間の電流を測定する電流計（７４）と、前記２つの電極間の電圧を測定する電圧計（７５）とを備える。前記第１船舶は、前記オイルの比誘電率とＴＢＮ値（全塩基価）との相関関係を示す比誘電率−ＴＢＮ相関関係データ（２２ｅ）を格納するコンピュータ（２２）を備える。前記コンピュータは、前記電流計及び前記電圧計の測定結果から前記オイルの比誘電率としての実測比誘電率を算出し、前記実測比誘電率から前記比誘電率−ＴＢＮ相関関係データに基づいて前記オイルの劣化を判断して診断データを生成する。前記無線機は、前記診断データを前記船舶状態データとして送信する。
【００１４】
本発明による船舶遠隔監視診断方法は、第１船舶（１−１）が前記第１船舶の状態に関する船舶状態データを無線送信するステップと、第２船舶（１−２、１−３）が前記船舶状態データを無線中継するステップと、陸上に設けられたコンピュータシステム（２、３）が前記船舶状態データを保存するステップとを具備する。
【００１５】
前記第１船舶は、ディーゼルエンジンシステム（２１）と、無線機（２４）とを備える。前記第２船舶は中継器（２５、９３）を備える。前記船舶状態データは前記ディーゼルエンジンシステムの状態に関するデータである。前記船舶状態データを無線送信する前記ステップにおいて、前記無線機は前記船舶状態データを無線送信する。前記船舶状態データを無線中継する前記ステップにおいて、前記中継器は前記船舶状態データを無線中継する。
【００１６】
前記ディーゼルエンジンシステムは、ディーゼルエンジン（３１）と、前記ディーゼルエンジンから排出される排気に含まれる有害物質を除去する後処理装置（３６）と、前記後処理装置の出口から排出された処理後排ガスに含まれる前記有害物質の濃度を検知する第１検知装置（５９）とを備える。船舶遠隔監視診断方法は、前記第１船舶のコンピュータが、前記ディーゼルエンジンの負荷と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度から、前記ディーゼルエンジンシステムの前記有害物質を低減する性能を診断して診断データを生成するステップを更に具備する。前記船舶状態データを無線送信する前記ステップにおいて、前記診断データを前記船舶状態データとして無線送信する。
【００１７】
前記ディーゼルエンジンシステムは、ディーゼルエンジン（３１）と、前記ディーゼルエンジンから排出される排気に含まれる有害物質を除去する後処理装置（３６）と、前記後処理装置の出口から排出された処理後排ガスに含まれる前記有害物質の濃度を検知する第１検知装置（５９）とを備える。前記船舶状態データを無線送信する前記ステップにおいて、前記ディーゼルエンジンの負荷を示す情報と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度を示す情報とを前記船舶状態データとして送信する。船舶遠隔監視診断方法は、前記コンピュータシステムが、前記ディーゼルエンジンの負荷を示す情報と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度を示す情報とから、前記ディーゼルエンジンシステムの前記有害物質を低減する性能を診断して診断データを生成するステップと、前記コンピュータシステムが、前記診断データを保存するステップとを更に具備する。
【００１８】
前記ディーゼルエンジンシステムはディーゼルエンジン（３１）を備える。前記船舶状態データは、前記ディーゼルエンジンの潤滑用のオイルに関するデータである。
【００１９】
前記ディーゼルエンジンシステムは、前記オイルが流れるオイル流路（６８）と、前記オイル流路に配置された２つの電極（７１、７２）とを備える。船舶遠隔監視診断方法は、前記２つの電極間に高周波交流電圧を印加するステップと、前記２つの電極間の電流を測定するステップと、前記２つの電極間の電圧を測定するステップと、前記電流を測定する前記ステップ及び前記電圧を測定する前記ステップの測定結果から前記オイルの比誘電率としての実測比誘電率を算出するステップと、前記オイルの比誘電率とＴＢＮ値（全塩基価）との相関関係を示す比誘電率−ＴＢＮ相関関係データ（２２ｅ）に基づいて前記実測比誘電率から前記オイルの劣化を判断して診断データを生成するステップとを更に具備する。前記船舶状態データを前記無線送信するステップにおいて、前記診断データを前記船舶状態データとして無線送信する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、通信衛星を用いずに外洋を航行中の船舶の遠隔監視又は遠隔診断を可能とする船舶遠隔監視診断システム及び船舶遠隔監視診断方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る船舶遠隔監視診断システムの概念図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る船舶遠隔監視診断システムが備える船舶監視システムのブロック図である。
【図３】図３は、ディーゼルエンジンシステムのブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、マイクロコンピュータに用意されるＮＯｘ基礎データの内容を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、マイクロコンピュータに用意されるＮＯｘ基礎データの内容を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、ＮＯｘ吸着触媒のＮＯｘ除去率の変化を示すグラフである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、ＤＰＦの差圧の変化を示すグラフである。
【図６】図６は、オイルの比誘電率とＴＢＮの相関関係の一例を示すグラフである。
【図７】図７は、オイル性状センサのブロック図である。
【図８Ａ】図８Ａは、電極と電極に挟まれたオイルとから構成される素子を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａに示された素子の等価回路図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図８Ａに示された素子の複素インピーダンスを説明する説明図である。
【図９Ａ】図９Ａは、図８Ａに示された素子に印加される電圧波形を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの電圧波形のフーリエ変換結果を示す。
【図１０】図１０は、第１の実施形態の第１変形例に係る電極を示す。
【図１１】図１１は、第１の実施形態の第２変形例に係る電極を示す。
【図１２】図１２は、第１の実施形態の第２変形例による効果を説明するためのグラフである。
【図１３Ａ】図１３Ａは、第１の実施形態の第３変形例に係る電極を示す。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、第１の実施形態の第３変形例に係る電極間に異物が挟まった状態を示す。
【図１４】図１４は、オイルの抵抗率と温度との関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、本発明の第２の実施形態に係る船舶遠隔監視診断システムが備える中継システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
添付図面を参照して、本発明による船舶遠隔監視診断システム及び船舶遠隔監視診断方法を実施するための形態を以下に説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る船舶遠隔監視診断システム１０は、複数の船舶１と、造船会社サーバーシステム２と、運航管理会社サーバーシステム３とを備える。複数の船舶１は、船舶１−１〜１−３を含む。造船会社サーバーシステム２は、船舶１−１を建造した造船会社によって使用されるコンピュータシステムであって、陸上に設置される。造船会社サーバーシステム２は、無線送受信器１１と、データサーバー１２と、保守計画サーバー１３とを備える。運航管理会社サーバーシステム３は、複数の船舶１の運航を管理する運航管理会社によって使用されるコンピュータシステムであって陸上に設置される。運航管理会社サーバーシステム３は、無線送受信器１４と、データサーバー１５と、保守計画サーバー１６とを備える。複数の船舶１、及び造船会社サーバーシステム２は、通信衛星を介さない無線通信によって互いに通信可能である。複数の船舶１、及び運航管理会社サーバーシステム３は、通信衛星を介さない無線通信によって互いに通信可能である。造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３は、インターネット１７を介して互いに通信可能である。
【００２４】
船舶１−１は、船舶１−１の状態に関する船舶状態データを無線送信する。船舶１−２及び１−３は、船舶状態データを無線中継する。
【００２５】
無線送受信器１１は、無線中継された船舶状態データを受信し、受信した船舶状態データをデータサーバー１２及び保守計画サーバー１３に転送する。無線送受信器１１は、データサーバー１２及び保守計画サーバー１３から受け取った船舶１−１宛てのデータを無線送信する。データサーバー１２は、船舶状態データを保存する。保守計画サーバー１３は、データサーバー１２に蓄積された船舶状態データを用いて船舶１−１の修理、保守及び部品の手配を電子的に行い、また、船舶１−１に所望の指示を送信するために使用される。
【００２６】
無線送受信器１４は、無線中継された船舶状態データを受信し、受信した船舶状態データをデータサーバー１５及び保守計画サーバー１６に転送する。無線送受信器１４は、データサーバー１５及び保守計画サーバー１６から受け取った船舶１−１宛てのデータを無線送信する。データサーバー１５は、船舶状態データを保存する。保守計画サーバー１６は、データサーバー１５に蓄積された船舶状態データを用いて船舶１−１の修理、保守及び部品の手配を電子的に行い、また、各船舶１に所望の指示を送信するために使用される。
【００２７】
船舶１−２及び１−３は、無線送受信器１１又は１４から送信された船舶１−１宛てのデータを無線中継する。船舶１−１は、無線中継された船舶１−１宛てのデータを受信する。
【００２８】
船舶遠隔監視診断システム１０によれば、船舶１−１が外洋を航行中であっても、造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３は通信衛星を用いない無線通信により船舶１−１を遠隔監視又は遠隔診断することが可能である。通信衛星を用いないため、通信費用が削減される。運航管理会社は、自社で所有する通信インフラのみを用いて外洋を航行中の船舶１−１と通信が可能である。
【００２９】
以下、船舶遠隔監視診断システム１０を詳細に説明する。
【００３０】
図２を参照して、船舶１−１に設けられる船舶監視システム２０を説明する。船舶監視システム２０は、船舶１−１の主機関としてのディーゼルエンジンシステム２１と、マイクロコンピュータ２２と、報知装置２３と、無線機２４と、中継器２５と、信号増幅器２６と、受信アンテナ２７と、送信アンテナ２８と、ＧＰＳ受信機２９と、外部入力端子３０とを備える。マイクロコンピュータ２２は、外部入力端子３０を介してディーゼルエンジンシステム２１に接続される。マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ基礎データ２２ａ、アクチュエータ基礎データ２２ｂ、ＬＮＴ履歴データ２２ｃ、ＤＰＦ履歴データ２２ｄ、及び比誘電率―ＴＢＮ相関関係データ２２ｅを格納する。ＧＰＳ受信機２９は、ＧＰＳ衛生からの信号に基づいて船舶監視システム２０が搭載された船舶１−１のＧＰＳ位置データを算出し、ＧＰＳ位置データをマイクロコンピュータ２２に出力する。
【００３１】
図３を参照して、ディーゼルエンジンシステム２１は、ディーゼルエンジン及びその周辺機器から構成される。ディーゼルエンジンシステム２１は、ディーゼルエンジン３１と、吸気通路３２と、排気通路３３と、ターボチャージャ３４と、ＥＧＲ通路３５と、後処理装置３６とから構成されている。本実施形態のディーゼルエンジン３１は、コモンレール方式を採用しており、燃料降圧ポンプ３１ａとコモンレール（蓄圧室）３１ｂを使用して燃料を噴射するように構成されている。ディーゼルエンジン３１の吸気及び排気は、吸気通路３２と、排気通路３３と、ターボチャージャ３４とによって行われる。吸気通路３２は、ディーゼルエンジン３１の吸気ポート３１ｃに接続され、排気通路３３は、ディーゼルエンジン３１の排気ポート３１ｄに接続されている。ターボチャージャ３４は、排気通路３３に排出される排気によって駆動されて吸気を圧縮する役割を有している。ディーゼルエンジン３１には、ターボチャージャ３４によって圧縮された吸気が供給される。後処理装置３６は、排気からＮＯｘや粒子状物質（ＰＭ）のような有害物質を取り除く。ＥＧＲ通路３５は、排気を吸気ポート３１ｄに還流するために使用される通路であり、排気ポート３１ｄと吸気ポート３１ｄとを接続するように設けられている。
【００３２】
吸気通路３２には、ターボチャージャ３４のコンプレッサ３４ａと、インタークーラ３７と、スロットル弁３８とが設けられている。ターボチャージャ３４によって圧縮された吸気は、インタークーラ３７によって冷却された後、スロットル弁３８を介してディーゼルエンジン３１に供給される。スロットル弁３８は吸気の量を制御するために使用される。
【００３３】
一方、排気通路３３には、ＶＧＴ（ｖａｒｉａｂｌｅ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ）アクチュエータ３９と、ターボチャージャ３４のタービン３４ｂとが設けられている。ＶＧＴアクチュエータ３９は、ターボチャージャ３４のタービン３４ｂに導入される排気の量を制御するために使用される。タービン３４ｂは、それに導入された排気によって駆動され、吸気通路３２に設けられたコンプレッサ３４ａを駆動する。これにより、吸気通路３２の吸気が圧縮される。ターボチャージャ３４のタービン３４ｂから排出された排気は、後処理装置３６に導入される。
【００３４】
後処理装置３６は、ＮＯｘ吸着触媒（ＬＮＴ： ｌｅａｎ ＮＯｘ ｔｒａｐ）４０と、ＤＰＦ（ｄｉｅｓｅｌ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）４１とを備えている。ＮＯｘ吸着触媒４０は、排気からＮＯｘを除去するために使用され、ＤＰＦ４１は、排気から粒子状物質を除去するために使用される。後述されるように、ＮＯｘ吸着触媒４０とＤＰＦ４１とは、いずれも、定期的に再生、及び交換が必要な機器であり、本実施形態において重点的に監視される機器である。
【００３５】
ＥＧＲ通路３５は、排気ポート３１ｄから吸気ポート３１ｃに排気を還流させることにより、ＮＯｘの排出を低減する役割を有している。ＥＧＲ通路３５には、ＥＧＲクーラ４２とＥＧＲ弁４３とが設けられている。ＥＧＲクーラ４２は、還流される排気を冷却する。ＥＧＲ弁４３は、還流される排気の量を制御する。
【００３６】
ディーゼルエンジンシステム２１の状態を把握するために、ディーゼルエンジンシステム２１の各所に様々なセンサが設けられる。具体的には、ディーゼルエンジン３１には、エンジン回転数Ｎｅを計測する回転数センサ５１が設けられ、吸気通路３２には、吸気流量（即ち、吸気通路３２の空気流量）を計測するエアフローメータ５２がターボチャージャ３４の上流に、吸気ポート３１ｃにおけるブースト圧（過給圧）を計測するブースト圧計５３がターボチャージャ３４の下流に設けられる。排気通路３３における後処理装置３６の入口側の位置には、空燃比（又は、空気過剰率）を検出する空燃比センサ５４と、排気のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ５５と、排気の温度を検出する排気温度センサ５６とが設けられている。更に、後処理装置３６には、後処理装置３６内の排気の温度を検出する排気温度センサ５７と、ＤＰＦ４１の差圧（ＤＰＦ４１の両面の圧力の差）を検出するＤＰＦ差圧センサ５８とが設けられている。更に、後処理装置３６の出口側には、後処理装置３６から排出される排気のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ５９と、排気の温度を検出する排気温度センサ６０とが設けられている。
【００３７】
本実施形態において特に注目すべきパラメータは、
（１）後処理装置３６の出口側に設けられたＮＯｘセンサ５９によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐ、
（２）後処理装置３６の入口側に設けられたＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅ、及び
（３）ＤＰＦ差圧センサ５８によって測定されるＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦ
の３つである。
【００３８】
ＮＯｘセンサ５９によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐは、ディーゼルエンジンシステム２１全体としてのＮＯｘ低減性能を表すパラメータである。ディーゼルエンジンシステム２１全体としてのＮＯｘ低減性能が良好に保たれている場合には、ＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐは低く保たれる。一方、後処理装置３６が劣化し、及び／又は、ディーゼルエンジンシステム２１においてＥＧＲが有効に機能していない場合には、ＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐが増加する。
【００３９】
一方、ＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅは、ディーゼルエンジンシステム２１において排ガス再循環（ＥＧＲ）が有効に機能しているか否かを示している。ディーゼルエンジンシステム２１において排ガス再循環が有効に機能している場合には、ＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅは低くなる。一方、何らかの原因により排ガス再循環が有効に機能していない場合（例えば、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、ＥＧＲ弁４３のいずれかが故障している場合）、ＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅが増加する。
【００４０】
ＮＯｘセンサ５９によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］ＰとＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅは、ＮＯｘ吸着触媒４０の状態を把握するためのパラメータとしても有効である。ＮＯｘセンサ５９によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］ＰとＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅからは、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρが算出可能である。ＮＯｘ除去率ρは、例えば、下記式（１）：
ρ＝｛１−［ＮＯｘ］Ｐ／［ＮＯｘ］Ｅ｝×１００（％）， ・・・（１）
から算出可能である。ＮＯｘ除去率ρは、ＮＯｘ吸着触媒４０の状態を示すパラメータとして有効である。
【００４１】
更に、ＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦは、ＤＰＦ４１の状態を示すパラメータとして有効である。一般に、ＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦは、ディーゼルエンジンシステム２１の運用時間と共に減少し、ＤＰＦ４１が再生されると回復する。ＤＰＦ差圧センサ５８によって測定されるＤＰＦ４１の差圧は、ＤＰＦ４１の再生、交換の時期を判断するために使用される。
【００４２】
ディーゼルエンジンシステム２１の制御は、ディーゼルエンジン３１に取り付けられたＥＣＵ（ｅｎｇｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）４４によって行われる。ＥＣＵ４４は、上述されているようなディーゼルエンジンシステム２１の各所に設置されたセンサによって得られた測定データに応答して、ディーゼルエンジンシステム２１を制御する。より具体的には、ＥＣＵ４４は、スロットルレバー位置を示すスロットルレバーポジション信号からトルク指令Ｔ＊を生成し、そのトルク指令Ｔ＊と回転数センサ５１によって計測されたエンジン回転数Ｎｅとからディーゼルエンジン３１の燃料の噴射量を決定する。ＥＣＵ４４は、インジェクタ（図示されない）を制御して、決定した噴射量だけ燃料を噴射する。加えて、ＥＣＵ４４は、ディーゼルエンジンシステム２１の各所に設置されたセンサによって得られた測定データに応答して、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の開度を制御する。
【００４３】
マイクロコンピュータ２２は、ディーゼルエンジンシステム２１の有害物質を低減する能力を診断し、又は有害物質の低減に関連する機器の故障を診断する機能を有している。ディーゼルエンジンシステム２１の診断には、ディーゼルエンジンシステム２１の各所に設置されたセンサの測定データ、ディーゼルエンジンシステム２１に含まれるアクチュエータの変位を示す変位データ（即ち、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の開度を示すデータ）、及びＥＣＵ４４によって生成されたトルク指令Ｔ＊が使用される。マイクロコンピュータ２２は、これらのパラメータに基づいてディーゼルエンジンシステム２１を診断する。マイクロコンピュータ２２によるディーゼルエンジンシステム２１の診断については、後に詳細に説明する。
【００４４】
報知装置２３は、ディーゼルエンジンシステム２１の状態を、船舶１の乗組員に知らせる役割を有している。マイクロコンピュータ２２によるディーゼルエンジンシステム２１の診断結果は、報知装置２３に表示され、また、報知装置２３から警報音として出力される。
【００４５】
無線機２４は、マイクロコンピュータ２２によるディーゼルエンジンシステム２１の診断の結果を示すデータやマイクロコンピュータ２２によって収集されたデータを、上述の船舶状態データとして、送信アンテナ２８を用いて造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信する。このとき、船舶状態データと一緒にＧＰＳ位置データが送信されることが好ましく、船舶状態データ及びＧＰＳ位置データは暗号化されて送信されることが好ましい。暗号化を行うことでデータが部外者に漏れることが防止される。また、無線機２４は、造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３から送信されて船舶１−２及び１−３によって中継されたデータや指示を受信アンテナ２７を用いて受信し、そのデータや指示をマイクロコンピュータ２２に転送する。
【００４６】
続いて、マイクロコンピュータ２２の動作、特に、マイクロコンピュータ２２によるディーゼルエンジンシステム２１の診断について詳細に説明する。マイクロコンピュータ２２には、ＮＯｘ基礎データ２２ａと、アクチュエータ基礎データ２２ｂとが予め用意されており、マイクロコンピュータ２２は、これらのデータを用いてディーゼルエンジンシステム２１を診断する。
【００４７】
ＮＯｘ基礎データ２２ａは、図４Ａ及び図４Ｂに示されているように、
（１）ベンチテストで得られた、ディーゼルエンジンシステム２１の負荷（トルク指令Ｔ＊及びエンジン回転数Ｎｅ）と後処理装置３６の出口のＮＯｘ濃度（即ち、ＮＯｘセンサ５９によって検出されたＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐ）との関係を示すデータテーブル、及び
（２）ベンチテストで得られた、ディーゼルエンジンシステム２１の負荷と、ディーゼルエンジン３１の出口におけるＮＯｘ濃度（即ち、ＮＯｘセンサ５５によって検出されたＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅ）との関係を示すデータテーブル
とから構成されている。ＮＯｘ基礎データ２２ａに記述されているＮＯｘ濃度は、ディーゼルエンジンシステム２１が正常に運転されている場合のＮＯｘ濃度の目安として使用される。
【００４８】
アクチュエータ基礎データ２２ｂは、ベンチテストで得られた、所定のパターンでスロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３を動作させた場合のブースト圧及び空気過剰率を示すデータである。言い換えれば、アクチュエータ基礎データ２２ｂは、ベンチテストで得られた、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の開度と、ブースト圧及び空気過剰率との関係を示すデータテーブルである。アクチュエータ基礎データ２２ｂは、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３が正常に動作している場合のブースト圧及び空気過剰率の目安として使用される。
【００４９】
本実施形態では、マイクロコンピュータ２２は、下記の３つの観点でディーゼルエンジンシステム２１を診断する。
【００５０】
（１）ディーゼルエンジンシステム２１全体のＮＯｘ低減性能
マイクロコンピュータ２２は、後処理装置３６の出口側に設けられたＮＯｘセンサ５９によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐから、ディーゼルエンジンシステム２１全体のＮＯｘ低減性能を診断し、ディーゼルエンジンシステム２１全体のＮＯｘ低減性能を示すシステム診断データを生成する。システム診断データは、上述の船舶状態データとして、造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信され、データサーバー１２、１５に保存される。データサーバー１２、１５に保存されたシステム診断データは、保守計画サーバー１３、１５を介してデータサーバー１２、１５にアクセスすることによって閲覧することができ、ディーゼルエンジンシステム２１の修理、保守、部品の手配に役立てることができる。
【００５１】
この診断において留意すべき点は、後処理装置３６の出口におけるＮＯｘ濃度の正常範囲は、ディーゼルエンジンシステム２１の負荷（即ち、トルク指令Ｔ＊及びエンジン回転数Ｎｅ）によって変動することである。したがって、ＮＯｘセンサ５９によって検出されたＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐを、特定の一定の閾値と比較するだけでは、ディーゼルエンジンシステム２１のＮＯｘ低減性能を正確に診断することはできない。
【００５２】
このような状況に対処するために、本実施形態では、ディーゼルエンジンシステム２１の負荷とＮＯｘ基礎データ２２ａから後処理装置３６の出口のＮＯｘ濃度の正常範囲が決定され、ＮＯｘセンサ５９によって検出されたＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐがその正常範囲から外れている場合、ディーゼルエンジンシステム２１のＮＯｘ低減性能に異常があると判断される。詳細には、ある時点におけるトルク指令Ｔ＊及びエンジン回転数ＮｅがＥＣＵ４４から通知されると、マイクロコンピュータ２２は、そのトルク指令Ｔ＊及びエンジン回転数Ｎｅを基にしてＮＯｘ基礎データ２２ａのデータテーブルに対してテーブルルックアップを行い（必要であれば更に補間を行い）、これにより、後処理装置３６の出口の適正なＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐ＊を算出する。ＮＯｘセンサ５９によって検出されたＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐが、所定の係数Ｋ１（０＜Ｋ１＜１）について下記式：
［ＮＯｘ］Ｐ≦Ｋ１・［ＮＯｘ］Ｐ＊， ・・・（２）
を満足しない場合、マイクロコンピュータ２２は、後処理装置３６の出口のＮＯｘ濃度が異常であると診断する。
【００５３】
マイクロコンピュータ２２は、後処理装置３６の出口のＮＯｘ濃度が異常であると診断すると、その旨を、報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。
【００５４】
加えて、マイクロコンピュータ２２は、後処理装置３６の出口のＮＯｘ濃度が異常であると診断すると、その旨を示す情報をシステム診断データに挿入して造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信する。これにより、船舶１−１の製造業者（造船会社）及び管理者（運航管理会社）は、船舶１−１のディーゼルエンジンシステム２１のＮＯｘ低減性能が低下していることを知ることができる。
【００５５】
（２）後処理装置３６の状態
更に、マイクロコンピュータ２２は、後処理装置３６の状態を診断し、後処理装置３６の状態を示す後処理装置診断データを生成する。例えば、ＮＯｘ吸着触媒４０やＤＰＦ４１に保守が必要な場合（例えば、再生や交換が必要な場合）は、マイクロコンピュータ２２は、その旨を示す情報を含むように後処理装置診断データを生成する。後処理装置診断データは、上述の船舶状態データとして、造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信され、データサーバー１２、１５に保存される。データサーバー１２、１５に保存された後処理装置診断データは、保守計画サーバー１３、１５を介してデータサーバー１２、１５にアクセスすることによって閲覧することができ、後処理装置３６の修理、保守、部品の手配に役立てることができる。
【００５６】
本実施形態では、後処理装置３６の状態の診断は、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρ、及び、ＤＰＦ差圧センサ５８によって測定されたＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦに基づいて行われる。上述のように、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρは、ＮＯｘセンサ５９によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］ＰとＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅとから式（１）によって算出可能である。
【００５７】
一般に、図５Ａに示されているように、ＮＯｘ除去率ρは、ディーゼルエンジンシステム２１の運用時間と共に減少し、ＮＯｘ吸着触媒４０が再生されると回復する。マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρを逐次に算出し、算出したＮＯｘ除去率ρをＬＮＴ履歴データ２２ｃとして保存する。
【００５８】
マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρが所定の基準値よりも低い場合、ＮＯｘ吸着触媒４０の性能が低下したと診断し、その旨を報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。加えて、マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０の性能が低下した旨を示す情報を含む後処理装置診断データを生成して、上述の船舶状態データとして、造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信する。これにより、船舶１の製造業者及び管理者は、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ低減性能が低下していることを知ることができる。
【００５９】
同様に、マイクロコンピュータ２２は、ＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦが所定の基準値よりも低い場合、ＤＰＦ４１のＰＭ除去性能が低下したと診断し、その旨を報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。加えて、マイクロコンピュータ２２は、ＤＰＦ４１の性能が低下した旨を示す情報を含む後処理装置診断データを生成して、上述の船舶状態データとして、造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信する。これにより、船舶１の製造業者及び管理者は、ＤＰＦ４１の性能が低下していることを知ることができる。
【００６０】
本実施形態では、マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρに応答してＮＯｘ吸着触媒４０を自動的に再生するように構成される。典型的には、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρが所定の基準値ρｍｉｎまで低下すると、マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０を自動的に再生する。ＮＯｘ吸着触媒４０を再生すると、マイクロコンピュータ２２は、その旨をＬＮＴ履歴データ２２ｃに記録する。
【００６１】
加えて、マイクロコンピュータ２２は、ＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦに応答してＤＰＦ４１を自動的に再生するように構成されることが好ましい。典型的には、図５Ｂに示されているように、ＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦが所定の基準値βｍｉｎまで低下すると、マイクロコンピュータ２２は、ＤＰＦ４１を自動的に再生する。ＤＰＦ４１を再生すると、マイクロコンピュータ２２は、その旨をＤＰＦ履歴データ２２ｄに記録する。
【００６２】
また、ディーゼルエンジンシステム２１は、ＮＯｘ吸着触媒４０を手動で再生するように構成されてもよい。この場合、マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρに基づいてＮＯｘ吸着触媒４０を再生すべきか否かを判断し、ＮＯｘ吸着触媒４０を再生すべきと判断した場合には、その旨を、報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。ＮＯｘ吸着触媒４０が手動で再生されると、マイクロコンピュータ２２は、その旨をＬＮＴ履歴データ２２ｃに記録する。
【００６３】
同様に、ディーゼルエンジンシステム２１は、ＤＰＦ４１を手動で再生するように構成されてもよい。この場合、マイクロコンピュータ２２は、ＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦに基づいてＤＰＦ４１を再生すべきか否かを判断し、ＤＰＦ４１を再生すべきと判断した場合には、その旨を、報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。ＤＰＦ４１が手動で再生されると、マイクロコンピュータ２２は、その旨をＤＰＦ履歴データ２２ｄに記録する。
【００６４】
ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ吸着能力はＮＯｘ吸着触媒４０を再生しても完全には回復しないから、ＮＯｘ吸着触媒４０は適切な時期に交換する必要がある。したがって、マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０を交換すべき時期をＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρ及び／又はＬＮＴ履歴データ２２ｃから判断するように構成されていることが好ましい。本実施形態では、ＮＯｘ吸着触媒４０が所定の回数だけ再生された後、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρが所定値まで低下すると、マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０を交換すべきであると判断する。そうするかわり、再生直後のＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρが所定値を超えない場合、マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０を交換すべきであると判断してもよい。マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０を交換すべきであると判断すると、その旨を報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。
【００６５】
ＮＯｘ吸着触媒４０を交換すべき旨の警告は、段階的に行われてもよい。例えば、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρ及び／又はＬＮＴ履歴データ２２ｃからＮＯｘ吸着触媒４０の交換まで所定時間である（例えば、１ヶ月である）と判断すると、その旨を報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。ＮＯｘ吸着触媒４０が交換されると、マイクロコンピュータ２２は、その旨をＬＮＴ履歴データ２２ｃに記録する。
【００６６】
同様に、ＤＰＦ４１のＰＭ除去性能はＤＰＦ４１を再生しても完全には回復しないから、ＤＰＦ４１は適切な時期に交換する必要がある。したがって、マイクロコンピュータ２２は、ＤＰＦ４１を交換すべき時期をＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦ及び／又はＤＰＦ履歴データ２２ｄから判断するように構成されていることが好ましい。本実施形態では、ＤＰＦ４１が所定の回数だけ再生された後、ＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦが所定値まで低下すると、マイクロコンピュータ２２は、ＤＰＦ４１を交換すべきであると判断する。そうするかわり、再生直後のＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦが所定値を超えない場合、マイクロコンピュータ２２は、ＤＰＦ４１を交換すべきであると判断してもより。マイクロコンピュータ２２は、ＤＰＦ４１を交換すべきであると判断すると、その旨を報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。
【００６７】
ＤＰＦ４１を交換すべき旨の警告は、段階的に行われてもよい。例えば、ＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦ及び／又はＤＰＦ履歴データ２２ｄからＤＰＦ４１の交換まで所定時間である（例えば、１ヶ月である）と判断すると、その旨を報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。ＤＰＦ４１が交換されると、マイクロコンピュータ２２は、その旨をＤＰＦ履歴データ２２ｄに記録する。
【００６８】
ＬＮＴ履歴データ２２ｃ及びＤＰＦ履歴データ２２ｄは、上述の船舶状態データとして、定期的に造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信される。これにより、船舶１の製造業者及び管理者は、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ低減性能及びＤＰＦ４１のＰＭ除去性能、並びに、後処理装置３６になされた保守の状況を逐次に知ることができる。
【００６９】
（３）排ガス再循環（ＥＧＲ）の診断
ＮＯｘ排出量を低減するためには、ディーゼルエンジンシステム２１において排ガス再循環（ＥＧＲ）が正しく機能していることが重要である。排ガス再循環を機能させるためには、排ガス再循環に関与するアクチュエータ、即ち、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３が正常に動作している必要がある。スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、又はＥＧＲ弁４３のいずれかが故障していると、期待されている通りに排ガス再循環が行われず、ディーゼルエンジン３１の出口のＮＯｘ濃度が増加してしまう。
【００７０】
排ガス再循環を正しく機能させるために、マイクロコンピュータ２２は、排ガス再循環に関与するアクチュエータ、即ち、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の故障を診断し、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の故障の有無を示すＥＧＲ診断データを生成する。ＥＧＲ診断データは、上述の船舶状態データとして、無線通信によって造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信され、データサーバー１２、１５に保存される。データサーバー１２、１５に保存されたＥＧＲ診断データは、保守計画サーバー１３、１５を介してデータサーバー１２、１５にアクセスすることによって閲覧することができる。
【００７１】
本実施形態では、マイクロコンピュータ２２は、後処理装置３６の入口側に設けられたＮＯｘセンサ５５によって検出されたＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］ＥとＮＯｘ基礎データ２２ａとから、ディーゼルエンジンシステム２１においてＥＧＲが充分に機能しているか、即ち、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３が正常に動作しているかを診断する。ここで、ディーゼルエンジン３１の出口におけるＮＯｘ濃度の正常範囲は、ディーゼルエンジンシステム２１の負荷（即ち、トルク指令Ｔ＊及びエンジン回転数Ｎｅ）によって変動するから、ディーゼルエンジンシステム２１においてＥＧＲが充分に機能しているかの判断においては、ＮＯｘセンサ５５によって検出されたＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅのみならず、ディーゼルエンジンシステム２１の負荷が参照される。
【００７２】
具体的には、マイクロコンピュータ２２は、ディーゼルエンジンシステム２１の負荷とＮＯｘ基礎データ２２ａからディーゼルエンジン３１の出口におけるＮＯｘ濃度の正常範囲を決定する。後処理装置３６の入口側に設けられたＮＯｘセンサ５５によって検出されたＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐがその正常範囲から外れている場合、マイクロコンピュータ２２は、排ガス再循環が正しく機能していない、即ち、排ガス再循環に関与するアクチュエータに故障があると判断する。
【００７３】
更に詳細には、ある時点におけるトルク指令Ｔ＊及びエンジン回転数ＮｅがＥＣＵ４４から通知されると、マイクロコンピュータ２２は、そのトルク指令Ｔ＊及びエンジン回転数Ｎｅを基にしてＮＯｘ基礎データ２２ａのデータテーブルに対してテーブルルックアップを行い（必要であれば更に補間を行い）、これにより、ディーゼルエンジン３１の出口の適正なＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅ＊を算出する。ＮＯｘセンサ５５によって検出されたＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅが、所定の係数Ｋ２（０＜Ｋ２＜１）について下記式（３）：
［ＮＯｘ］Ｅ≦Ｋ２・［ＮＯｘ］Ｅ＊， ・・・（３）
を満足しない場合、マイクロコンピュータ２２は、ＥＧＲが十分に機能していない、即ち、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３のうちの少なくとも一の機器に故障があると判断する。
【００７４】
マイクロコンピュータ２２は、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３のうちの少なくとも一の機器に故障があると診断すると、その旨を、報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。加えて、マイクロコンピュータ２２は、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３のうちの少なくとも一の機器に故障があると診断すると、その旨を示す情報をＥＧＲ診断データに挿入して、上述の船舶状態データとして、造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信する。これにより、船舶１−１の製造業者及び管理者は、船舶１−１のスロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３のうちの少なくとも一の機器に故障があることを知ることができる。
【００７５】
上述のように運用状態でスロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の故障の有無を判断することは、必ずしも容易なことではない。スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の故障の有無をより正確に判断するためには、マイクロコンピュータ２２は、所定のパターンでスロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３を動作させた場合のブースト圧及び空気過剰率を測定し、測定されたブースト圧及び空気過剰率と、アクチュエータ基礎データ２２ｂに記述されたブースト圧及び空気過剰率とを比較することによってスロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の故障の有無を判断することが好ましい。ブースト圧の測定は、ディーゼルエンジン３１の吸気ポート３１ｃに設けられたブースト圧計５３によって行われ、空気過剰率の測定は、空燃比センサ５４によって行われる。
【００７６】
詳細には、マイクロコンピュータ２２は、ＥＣＵ４４に、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３を所定開度に設定するように指示する。更に、マイクロコンピュータ２２は、ブースト圧計５３及び空燃比センサ５４の出力から、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３が当該所定開度に設定された状態のブースト圧及び空気過剰率を取得する。
【００７７】
一方、マイクロコンピュータ２２は、アクチュエータ基礎データ２２ｂから、ブースト圧及び空気過剰率の正常範囲を決定する。具体的には、マイクロコンピュータ２２は、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３が設定された開度を基にしてアクチュエータ基礎データ２２ｂのデータテーブルに対してテーブルルックアップを行い（必要であれば更に補間を行い）、これにより、適正なブースト圧ＰＳＴＤ及び空気過剰率γＳＴＤを算出する。ブースト圧の正常範囲は、ｋ１・ＰＳＴＤ以上、ｋ２・ＰＳＴＤ以下と決定される。ここでｋ１は、０より大きく１より小さい所定の定数であり、ｋ２は、１より大きい所定の定数である。同様に、空気過剰率の正常範囲は、ｋ３・γＳＴＤ以上、ｋ４・γＳＴＤ以下と決定される。ここでｋ３は、０より大きく１より小さい所定の定数であり、ｋ４は、１より大きい所定の定数である。
【００７８】
マイクロコンピュータ２２は、ブースト圧計５３によって測定されたブースト圧と、空燃比センサ５４の出力から得られた空気過剰率とのうちの少なくとも一方が正常範囲から外れている場合、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３のうちの少なくとも一が故障していると判断する。
【００７９】
マイクロコンピュータ２２は、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３のうちの少なくとも一の機器に故障があると診断すると、その旨を、報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。加えて、マイクロコンピュータ２２は、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３のうちの少なくとも一の機器に故障があると診断すると、その旨を示す情報をＥＧＲ診断データに挿入して、上述の船舶状態データとして、造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信する。これにより、船舶１−１の製造業者及び管理者は、船舶１−１のスロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３のうちの少なくとも一の機器に故障があることを知ることができる。
【００８０】
船舶内は、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３のような電子機器にとって過酷な使用環境であるため、上述のようにスロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の故障診断を行うことは重要である。
【００８１】
なお、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の故障の判断においては、ブースト圧及び空気過剰率の両方が使用される必要はない。ブースト圧及び空気過剰率の一方のみがスロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の故障の判断に使用されてもよい。また、空気過剰率の代わりに空燃比が使用されてもよい。空気過剰率と空燃比は等価のパラメータである。
【００８２】
マイクロコンピュータ２２は、ディーゼルエンジンシステム２１に何らの異常がない場合でも、ディーゼルエンジンシステム２１の状態を示す情報を、上述の船舶状態データとして、定期的に造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信することが好ましい。例えば、各時刻におけるディーゼルエンジン３１の負荷（即ち、トルク指令Ｔ＊及びエンジン回転数）、ＮＯｘセンサ５９によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐ、ＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅ、及びＤＰＦ差圧センサ５８によって測定されるＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦが造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信され、データサーバー１２、１５に保存される。データサーバー１２、１５に保存されたこれらのデータは、保守計画サーバー１３、１５を介してデータサーバー１２、１５にアクセスすることによって閲覧することができ、ディーゼルエンジンシステム２１の修理、保守、部品の手配に役立てることができる。
【００８３】
なお、本実施形態では、ディーゼルエンジン３１の負荷を表すパラメータとして、回転数センサ５１によって測定されたエンジン回転数Ｎｅと、ＥＣＵ４４によって生成されたトルク指令Ｔ＊とが使用されているが、ディーゼルエンジン３１の負荷は、他のパラメータ、またはパラメータの組み合わせによって表されてもよい。例えば、トルク指令Ｔ＊の代わりに、スロットルレバーポジション信号に示されているスロットルレバー位置が使用されてもよい。この場合、ＮＯｘ基礎データ２２ａは、
（１）ベンチテストで得られた、スロットルレバー位置及びエンジン回転数Ｎｅと、後処理装置３６の出口のＮＯｘ濃度との関係を示すデータテーブルと、
（２）ベンチテストで得られた、スロットルレバー位置及びエンジン回転数Ｎｅと、ディーゼルエンジン３１の出口におけるＮＯｘ濃度との関係を示すデータテーブル
とで構成される。マイクロコンピュータ２２は、スロットルレバー位置及びエンジン回転数Ｎｅと、後処理装置３６の出口のＮＯｘ濃度とからディーゼルエンジンシステム２１全体のＮＯｘ低減性能を診断する。加えてマイクロコンピュータ２２は、スロットルレバー位置及びエンジン回転数Ｎｅと後処理装置３６の入口のＮＯｘ濃度とから排ガス再循環に関与するアクチュエータの故障を診断する。
【００８４】
また、本実施形態では、後処理装置３６におけるＮＯｘの除去にＮＯｘ吸着触媒４０が使用されているが、その代わりに、尿素ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｒｙｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）還元システムが使用されてもよい。尿素ＳＣＲ還元システムが使用される場合には、尿素ＳＣＲ還元システムのＮＯｘ低減性能が診断される。
【００８５】
船舶１−２及び１−３にはそれぞれ他の船舶管理システム２０が設けられている。船舶１−２に設けられた船舶管理システム２０の中継器２５は、船舶１−１から送信されたデータを無線中継する。このとき、船舶１−２に設けられた船舶管理システム２０の信号増幅器２６は、無線中継されるデータの信号を増幅する。船舶１−３に設けられた船舶管理システム２０の中継器２５は、船舶１−１から送信されて船舶１−２によって無線中継されたデータを無線中継する。このとき、船舶１−３に設けられた船舶管理システム２０の信号増幅器２６は、無線中継されるデータの信号を増幅する。造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３のデータサーバー１２、１５は、船舶１−１から送信されて船舶１−２及び１−３で無線中継されたデータを保存する。なお、データが船舶１−１から送信されてから造船会社サーバーシステム２又は運航管理会社サーバーシステム３に受信されるまでに無線中継する船舶の数は上述の例に限定されない。データが船舶１−１から送信されてから造船会社サーバーシステム２又は運航管理会社サーバーシステム３に受信されるまでに少なくとも一隻以上の船舶によって無線中継されればよい。
【００８６】
本実施形態では、マイクロコンピュータ２２が船舶１−１に設けられ、船舶１−１において、ディーゼルエンジンシステム２１の診断が行われているが、マイクロコンピュータ２２に相当する機能が、造船会社サーバーシステム２又は運航管理会社サーバーシステム３に用意されてもよい。この場合、ディーゼルエンジンシステム２１の状態を示す情報が、上述の船舶状態データとして、定期的に造船会社サーバーシステム２又は運航管理会社サーバーシステム３に送信され、送信された情報に基づいてディーゼルエンジンシステム２１の診断が行われる。造船会社サーバーシステム２又は運航管理会社サーバーシステム３は、診断結果を示す診断データを生成して保存する。本実施形態では、造船会社サーバーシステム２又は運航管理会社サーバーシステム３に送信される情報は、各時刻におけるディーゼルエンジン３１の負荷（即ち、トルク指令Ｔ＊及びエンジン回転数）、ＮＯｘセンサ５９によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐ、ＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅ、及びＤＰＦ差圧センサ５８によって測定されるＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦを含んでいる。この場合でも、ディーゼルエンジンシステム２１の診断は、上述されているように、
（１）ディーゼルエンジンシステム２１全体のＮＯｘ低減性能
（２）後処理装置３６の状態、及び
（３）排ガス再循環（ＥＧＲ）の診断
の３つの観点から行われることが好ましい。
【００８７】
本実施形態によれば、排気に含まれる有害物質を低減するための機器の故障が早期に検知されるので、又は、排気に含まれる有害物質を低減するための機器の保守が適切に行われるので、排気に含まれる有害物質が多い状態で船舶１−１が運航されることを防止できる。更に、排気に含まれる有害物質を低減する性能が悪化したことが、船舶１−１の乗組員だけでなく、運航管理会社や造船会社にも自動的に伝達されるため、排気に含まれる有害物質を低減する性能が悪化した状態で船舶１−１が運航されるリスクを大幅に下げることができる。
【００８８】
次に、ディーゼルエンジン３１の潤滑オイルの性状管理を説明する。
【００８９】
図３に示すように、ディーゼルエンジンシステム２１は、ディーゼルエンジン３１の潤滑用のオイルを貯えるオイルタンク６５と、オイルタンク６５とディーゼルエンジン３１を接続するオイル流路６８と、オイル性状センサ７０とを備える。オイルはオイルタンク６５からオイル流路６８を通ってディーゼルエンジン３１に供給され、ディーゼルエンジン３１からオイル流路６８を通ってオイルタンク６５に戻される。オイル性状センサ７０は、ディーゼルエンジン３１に供給されるオイルの性状を検出するために設けられてもよく、オイルタンク６５に戻されるオイルの性状を検出するために設けられてもよい。
【００９０】
オイルの性状管理は、オイルの比誘電率とＴＢＮ（全塩基価）の相関関係に基づいて実行される。ＴＢＮはオイルの酸中和能力と清浄度を示す基準として利用され、オイルが劣化するに従って低くなる値である。オイルの比誘電率とＴＢＮ値は、図６に示すように互いに相関関係がみられる。即ち、オイルのＴＢＮ値が低くなるにつれてオイルの比誘電率が上昇する。この相関関係は、オイルの種類によって固有のものである。予め実験等により相関関係を求めてもよいし、同一種類のオイルにおいては異なる船舶から相関関係を援用してもよい。
【００９１】
図７を参照して、オイル性状センサ７０は、オイル流路６８を流れるオイル１００の劣化を検出するものであり、オイル流路６８に配置される２つの電極７１、７２と、２つの電極７１、７２間に高周波交流電圧を印加する高周波交流電源７３と、高周波交流電圧を印加したときに電極７１、７２間に流れる電流を計測する電流計２４と、高周波交流電圧を印加したときの電極７１、７２間の電圧を計測する電圧計２５とを備える。電流計２４は、計測した電流値をマイクロコンピュータ２２に出力する。電圧計２５は、計測した電圧値をマイクロコンピュータ２２に出力する。尚、電流及び電圧は連続的或いは間欠的に測定されるが、好適には連続的に測定するとよい。
【００９２】
電極７１、７２は、互いに対向配置される２つの電極であって、その形状は特に限定されず、板状電極であっても環状電極であってもよい。好適には、図８Ａに示すように間隔ｄの並行平板で、平面の面積Ｓが既知で平面形状が同一のものを使用し、オイル流路６８に設置する。尚、オイル流路６８にオイルフィルタが設けられる場合には、２枚の電極７１、７２は、オイルフィルタの後方（オイル１００の流れにおける下流）に設置することが望ましい。電流計２４及び電圧計２５は、例えば、それぞれ電流及び電圧の瞬時値を出力できる形態のものを使用する。高周波交流電源７３としては、正弦波の交流電圧を出力するもので、その周波数は高周波領域に設定される。高周波領域に関しては後で詳述する。なお、オイル流路６８に複数個のオイル性状センサ７０が設けられてもよい。
【００９３】
マイクロコンピュータ２２は、電流値及び電圧値に基づいてオイル１００の比誘電率を算出し、比誘電率と比誘電率―ＴＢＮ相関関係データ２２ｅとに基づいてオイル１００の劣化状態を判断して診断データを生成する。比誘電率―ＴＢＮ相関関係データ２２ｅは、予め求められたオイル１００の比誘電率とＴＢＮ（全塩基価）の相関関係を記述している。無線機２４は、劣化状態の判断結果を示す診断データを、上記船舶状態データとして、造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信する。
【００９４】
放置装置２３は、劣化状態の判断結果を報知する。報知装置２３は、劣化判断の結果を報知するものであればどのような形態でもよく、例えば、オイル１００が劣化したと判断されたときに、アラーム（警報音）を出力するもの、表示パネル上に所定領域を点滅表示するもの、或いは、オイル１００が劣化した旨のメッセージを表示出力するもの等、種々の様態が考えられる。
【００９５】
次に、マイクロコンピュータ２２におけるデータ処理及び判定処理について詳細に説明する。マイクロコンピュータ２２は、記録媒体（不図示）に記録されたコンピュータプログラムに基づいて以下の処理を実行する。なお、電流計２４からは電流の実効値が、また電圧計２５からは電圧の実効値が、それぞれマイクロコンピュータ２２に送られてくるものとする。
【００９６】
マイクロコンピュータ２２は、電流の実効値と電圧の実効値とに基づいて複素インピーダンスＺの絶対値（｜Ｚ｜＝｜Ｖ｜／｜Ｉ｜）を求める。本実施形態では、電極７１、７２に印加される交流電圧の周波数を高周波領域に設定しているため、複素インピーダンスＺの逆数１／｜Ｚ｜のうち抵抗値Ｒは考慮せず、複素インピーダンスＺの逆数１／｜Ｚ｜から静電容量値Ｃのみを求める。
【００９７】
マイクロコンピュータ２２は、静電容量値Ｃからオイル１００の比誘電率εを算出する。さらに、マイクロコンピュータ２２は、比誘電率―ＴＢＮ相関関係データ２２ｅに基づいて、オイル１００の比誘電率εからＴＢＮ値を求め、ＴＢＮ値に基づいてオイルの劣化状態を判断する。
【００９８】
尚、両電極７１、７２に印加する交流電圧の周波数を高周波領域内にて変化させて計測を行うことようにしてもよい。交流電圧の周波数を可変とすることで、比誘電率εの感度調節を行うことが可能となり、最適な周波数で比誘電率を測定することができ、測定精度を向上させることができる。例えば、予備実験により、高周波領域内にて複数の周波数における計測を行って、オイル１００の性質に応じて、より比誘電率εの感度が高く、より適正に劣化判断を行い得る交流電圧の周波数帯を確認しておくことができる。
【００９９】
ここで、比誘電率―ＴＢＮ相関関係データ２２ｅにおいてオイル１００の劣化状態に基づいた比誘電率の管理限界値を図６に示されるように予め設定しておき、算出された比誘電率が管理限界値を超えたときに、報知装置２３が報知を実行し、無線機２４が送信を実行することが好ましい。
【０１００】
上記したように、オイルの劣化が進むにつれてＴＢＮ値は低下するが、オイルが劣化したと判断されるＴＢＮ値に対応する比誘電率を管理限界値に設定しておき、比誘電率が管理限界値を上回った時に報知及び送信を実行することにより、船舶１−１の乗組員、造船会社、及び運航管理会社はオイル交換時期を的確に把握することが可能となる。
【０１０１】
次に、本実施形態に係るオイル性状管理装置における測定原理について説明する。
まず、図８Ａに示した電極７１、７２及び電極間に介在するオイル１００の等価電気モデルとして、図８Ｂに示すような、抵抗Ｒ（Ｒは構造体の抵抗値）及び静電容量Ｃ（電極間に介在するオイルの静電容量値）による並列回路を仮定する。交流電源７３により印加される電圧をＶとし、電圧Ｖの周波数をωとし、流れる電流をＩ、抵抗Ｒを流れる電流をＩ１、静電容量Ｃを流れる電流をＩ２とするとき、回路方程式は、次式で示される。
【０１０２】
Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２ …（４）
Ｖ＝Ｒ・Ｉ１ …（５）
Ｖ＝（１／ｊωＣ）・Ｉ２ …（６）
【０１０３】
よって、式（４）〜（６）より、並列回路の複素インピーダンスＺは次式で求められる。
Ｚ＝Ｖ／Ｉ＝Ｖ／（（（１／Ｒ）＋ｊωＣ）・Ｖ） …（７）
＝１／（（１／Ｒ）＋ｊωＣ）
【０１０４】
ここで、複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚを、複素平面上にプロットすると図８Ｃに示すごとくなる。同図において、横軸は複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚの実部Ｒｅ［１／Ｚ］であり、縦軸は複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚの虚部Ｉｍ［１／Ｚ］である。また、中心からプロットした点までの直線距離が複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚの大きさ１／｜Ｚ｜であり、θは複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚの偏角である。
【０１０５】
図８Ｃに示すように、計測により得られた複素インピーダンスＺについて、その逆数１／Ｚの実部が抵抗成分（１／Ｒ）に、逆数１／Ｚの虚部が容量成分（ωＣ）に対応するため、複素インピーダンスＺの逆数１／｜Ｚ｜及び偏角θがわかれば、抵抗値Ｒ及び静電容量値Ｃが求まる。さらに、電極７１、７２及び電極間に介在するオイル１００について、電極７１、７２の間隔ｄ及び平面の面積Ｓが一定で既知であるため、得られた抵抗値Ｒおよび静電容量値Ｃから、それぞれオイル１００の導電率σ及び誘電率εを求めることができる。
【０１０６】
ここで、オイル１００の導電率は油の劣化状態、温度、ベースオイルの種類などによってばらつきが見られることがあるため、本実施形態では上記式（７）から誘電率のみを精度良く求めるために、交流電圧の周波数を高周波領域に設定する。即ち、上記式（７）において、ωを高い値に設定することで、分母の第１項、すなわち抵抗成分を近似的に無視できることになる。図８Ｃで考えると、ωを十分大きく設定すると、抵抗成分より容量成分の方がはるかに大きくなり、近似的に電極間に介在するオイル１００の等価電気モデルを一つのコンデンサに置き換えることができる。その場合は偏角θがπ／２となるため、偏角θの計測も不要となる。好適には、交流電圧の周波数域は、複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚの実部（１／Ｒ）が、虚部（ｊωＣ）の１／１００以下となるような高周波領域とすることが好ましい。
【０１０７】
また、交流電圧の波形として正弦波を用いる場合を説明したが、矩形波、三角波、のこぎり波又は逆のこぎり波を用いてもよい。この場合、例えば、図９Ａに示される交流電圧の波形をフーリエ変換すると、図９Ｂに示されるように基本周波数の整数倍となる高調波成分が得られ、それぞれの高調波成分について比誘電率を求めることにより、複数の周波数について比誘電率を同時に取得することができる。即ち、矩形波、三角波、のこぎり波又は逆のこぎり波を用いることにより複数の周波数における情報を獲得することができ、一度の計測でより適正な周波数の目安を付けることができ、また、複数の周波数ポイントでの比誘電率εを得て、オイル１００の劣化判断に供することができるため、より高精度の劣化判断が可能となる。
【０１０８】
本実施形態によれば、ディーゼルエンジン３１の運転を止めることなくリアルタイムでオイル１００の劣化センシングが可能である。更に、ＴＢＮ値に基づいて適切なオイル交換時期を把握するため、不必要なオイル交換を行わずにすむ。更に、オイル１００が劣化したことが、船舶１−１の乗組員だけでなく運航管理会社や造船会社にも自動的に伝達されるため、オイル１００が劣化した状態で船舶１−１が運航されるリスクを大幅に下げることができる。
【０１０９】
（第１の実施形態の第１変形例）
図１０を参照して、本実施形態の第１変形例に係るオイル性状センサ７０を説明する。オイル性状センサ７０は、超音波振動子８１と、重り８２とを更に備える。超音波振動子８１が電極の少なくとも何れか一方７１（７２）に接合され、超音波振動子８１の電極７１（７２）との接合部とは異なる側の端部に重り８２が取り付けられる。尚、超音波振動子８１は、両電極７１、７２に設けることが好ましく、これにより両電極を洗浄することが可能となる。ここで超音波振動子８１とは、電気エネルギをひずみに変換する素子であり、電歪振動子や磁歪振動子等が用いられるが、好適にはピエゾ素子等の圧電素子が好適に用いられる。誘電率の測定を停止して超音波振動子８１に電圧を印加すると超音波振動子８１の振動による慣性力により電極７１（７２）が加振される。これにより、電極７１（７２）に付着したすす等の異物が除去され、電極７１（７２）が洗浄される。
【０１１０】
（第１の実施形態の第２変形例）
図１１を参照して、本実施形態の第２変形例に係るオイル性状センサ７０を説明する。オイル性状センサ７０は、少なくとも何れかの電極７１（７２）の電極面に設けられた高誘電率物質層８３を更に備える。高誘電率物質層８３により、両電極７１、７２により形成される仮想的なコンデンサの静電容量が大きくなる。高誘電率物質層８３は、電極面に対して均一な肉厚となるように配置される。高誘電率物質層８３は、例えばチタン酸バリウム（比誘電率：約１２００）、二酸化チタン（比誘電率：約１００）のようなオイル１００より比誘電率の高い物質により形成される。高誘電率物質層８３を備えるオイル性状センサ７０を用いて比誘電率を求め、求めた比誘電率から高誘電率物質層８３に相当する値を差し引くことでオイル１００の比誘電率を算出することができる。
【０１１１】
一般に、オイルの比誘電率は約２と小さいが、高誘電率体を電極間に挿入することにより図１２に示すように比誘電率をオフセットすることができ、高い精度で比誘電率を測定することが可能となる。
【０１１２】
（第１の実施形態の第３変形例）
図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して、本実施形態の第３変形例に係るオイル性状センサ７０を説明する。オイル性状センサ７０は、少なくとも何れかの電極７１（７２）の電極面に設けられた圧電効果物質層８４を更に備える。圧電効果物質層８４は、高誘電率と、超音波振動作用（圧電効果）とを有する。圧電効果物質層８４は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を含む。圧電効果物質層８４は、電極面に対して均一な肉厚となるように配置され、薄板状に形成したものを複数積層してもよい。本変形例によれば、高誘電率を有する圧電効果物質層８４を電極間に挿入しているため、比誘電率を高い精度で検出することができる。更に、本変形例によれば、超音波洗浄作用（圧電効果）を有する圧電効果物質層８４が電極７１（７２）の電極面に設けられているため、鉄粉、カーボン等の異物８５がオイル１００を流れてきて電極間に詰まった場合に両電極間がショートして圧電効果物質層８４に交流電圧が印加され、圧電効果により電極７１、７２が加振される。その結果、電極間に介在する異物８５が超音波振動により取り除かれる。これにより、電極洗浄のために定期的にスイッチ操作等の作業を行うことなく、電極間がショートしたときに自動的に洗浄効果を発揮することが可能となる。
【０１１３】
（第１の実施形態の第４変形例）
本実施形態の第４変形例に係るオイル性状センサ７０を説明する。オイル性状センサ７０は、オイル流路６８の電極７１、７２より上流側の部分に設けられた温度調節部（不図示）を更に備える。温度調節部は、例えばペルチェ素子である。温度調節部は、オイル１００の温度を所定の一定温度に調節する。図１４に示すように、オイルの抵抗率は温度の変化に敏感であるため、電流及び電圧を計測する前に、予め測定に適した温度にオイルを温度調整することにより、温度変化の影響を無くし、より安定した計測を実施することが可能となる。
【０１１４】
本実施形態及び本実施形態の変形例において、通信機２４は、オイル１００の比誘電率又はＴＢＮ値を上記船舶状態データとして送信してもよい。この場合、サーバーシステム２及び３が、マイクロコンピュータ２２と同様に、オイル１００の比誘電率又はＴＢＮ値に基づいて、オイル１００の劣化状態を判断して診断データを生成する。サーバーシステム２及び３は、診断データを保存する。
【０１１５】
以上、受信アンテナ２７及び送信アンテナ２８が無線機２４と中継器２５とによって共用される場合を説明した。以下に述べるように、船舶監視システム２０の無線送受信機能と無線中継機能とが別々の装置により実現されてもよい。
【０１１６】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態において、各船舶１には、船舶監視システム２０から中継器２５及び信号増幅器２６を除いたものと、図１５に示す中継システム９０とを備える。中継システム９０は、受信アンテナ９１と、送信アンテナ９２と、無線中継器９３とを備える。無線中継器９３は、中継器２５の機能と、信号増幅器２６の機能とを有する。
【０１１７】
上記実施の形態に様々な変更を加えることが可能である。例えば、船舶状態データは、船舶１−１に搭載されたディーゼルエンジンシステム２１以外の設備の状態に関するデータであってもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１０：船舶遠隔監視診断システム
１（１−１〜１−３）：船舶
２：造船会社サーバーシステム
３：運航管理会社サーバーシステム
１１：無線送受信器
１２：データサーバー
１３：保守計画サーバー
１４：無線送受信器
１５：データサーバー
１６：保守計画サーバー
１７：インターネット
２０：船舶監視システム
２１：ディーゼルエンジンシステム
２２：マイクロコンピュータ
２２ａ：ＮＯｘ基礎データ
２２ｂ：アクチュエータ基礎データ
２２ｃ：ＬＮＴ履歴データ
２２ｄ：ＤＰＦ履歴データ
２２ｅ：比誘電率―ＴＢＮ相関関係データ
２３：報知装置
２４：無線機
２５：中継器
２６：信号増幅器
２７：受信アンテナ
２８：送信アンテナ
２９：ＧＰＳ受信機
３０：外部入力端子
３１：ディーゼルエンジン
３１ａ：燃料高圧ポンプ
３１ｂ：コモンレール
３１ｃ：吸気ポート
３１ｄ：排気ポート
３２：給気通路
３３：排気通路
３４：ターボチャージャ
３４ａ：コンプレッサ
３４ｂ：タービン
３５：ＥＧＲ通路
３６：後処理装置
３７：インタークーラ
３８：スロットル弁
３９：ＶＧＴアクチュエータ
４０：ＮＯｘ吸着触媒
４１：ＤＰＦ
４２：ＥＧＲクーラ
４３：ＥＧＲ弁
４４：ＥＣＵ
５１：回転数センサ
５２：エアフローメータ
５３：ブースト圧計
５４：空燃比センサ
５５：ＮＯｘセンサ
５６、５７：排気温度センサ
５８：ＤＰＦ差圧センサ
５９：ＮＯｘセンサ
６０…排気温度センサ
６５…オイルタンク
６８…オイル流路
７０…オイル性状センサ
７１、７２：電極
７３：高周波交流電源
７４：電流計
７５：電圧計
８１：超音波振動子
８２：重り
８３：高誘電率物質層
８４：圧電効果物質層
８５：異物
９０：中継システム
９１：受信アンテナ
９２：送信アンテナ
９３：無線中継器
１００…オイル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶を遠隔監視又は遠隔診断する船舶遠隔監視診断システム及び船舶遠隔監視診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のディーゼル主機関診断システムは、船舶の通信手段と、ディーゼル主機関メーカの通信手段と、ディーゼル主機関メーカの自動性能解析手段とを具備する。船舶の通信手段は、インマルサットを利用したネットワークを介してディーゼル主機関の性能データを送信する。ディーゼル主機関メーカの通信手段は、性能データを受信する。ディーゼル主機関メーカの自動性能解析手段は、性能データに基づいて性能解析を行う。ディーゼル主機関メーカの通信手段は、ネットワークを介して性能解析の結果を船舶の通信手段及び運航管理会社の通信手段へ送信する。性能データには、主機関回転数、機関負荷、ロードインジケータ値、シリンダ出口温度、過給機入口温度、過給機出口温度、筒内最高圧、圧縮圧力、掃気圧及び過給機回転数のデータが含まれる。
【０００３】
特許文献２は、発電用ガスエンジンの潤滑用オイルの性状管理を行うオイル性状管理方法を開示している。オイル性状管理方法において、オイル流路に供給されるオイルの比誘電率とＴＢＮ（全塩基価）の相関関係が予め求められ、オイル流路に配置された２つの電極間に高周波交流電圧を印加したときに流れる電流及び電極間の電圧が測定され、測定された電流値及び電圧値に基づいてオイルの比誘電率が求められ、比誘電率が上記相関関係に基づいてＴＢＮ値に変換され、ＴＢＮ値からオイルの劣化状態が判断される。
【０００４】
特許文献３は、ディーゼルエンジンを搭載する車両から排出される有害物質を低減するために使用される機器を監視するディーゼルエンジン監視システムを開示している。ディーゼルエンジン監視システムは、ディーゼルエンジンシステムと診断手段とを備えた車両と、通信衛星を介した無線通信によって車両と通信可能なコンピュータシステムとを具備する。ディーゼルエンジンシステムは、ディーゼルエンジンと、ディーゼルエンジンから排出される排気に含まれる有害物質を除去する後処理装置と、後処理装置の出口から排出された処理後排ガスに含まれる有害物質の濃度を検知する第１検知装置とを備える。診断手段は、ディーゼルエンジンの負荷と第１検知装置によって検知された有害物資の濃度から、ディーゼルエンジンシステムの有害物質を低減する性能を診断してシステム診断データを生成し、システム診断データをコンピュータシステムに送信するように構成される。コンピュータシステムはシステム診断データを保存する機能を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２１０７６号公報
【特許文献２】特開２００９−１９８３４１号公報
【特許文献３】特開２００９−２１５９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、通信衛星を用いずに外洋を航行中の船舶の遠隔監視又は遠隔診断を可能とする船舶遠隔監視診断システム及び船舶遠隔監視診断方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００８】
本発明による船舶遠隔監視診断システムは、第１船舶（１−１）と、第２船舶（１−２、１−３）と、陸上に設けられたコンピュータシステム（２、３）とを具備する。前記第１船舶は、前記第１船舶の状態に関する船舶状態データを無線送信する。前記第２船舶は、前記船舶状態データを無線中継する。前記コンピュータシステムは、前記船舶状態データを保存する。
【０００９】
前記第１船舶は、ディーゼルエンジンシステム（２１）と、前記船舶状態データを無線送信する無線機（２４）とを備える。前記第２船舶は、前記船舶状態データを無線中継する中継器（２５、９３）を備える。前記船舶状態データは前記ディーゼルエンジンシステムの状態に関するデータである。
【００１０】
前記ディーゼルエンジンシステムは、ディーゼルエンジン（３１）と、前記ディーゼルエンジンから排出される排気に含まれる有害物質を除去する後処理装置（３６）と、前記後処理装置の出口から排出された処理後排ガスに含まれる前記有害物質の濃度を検知する第１検知装置（５９）とを備える。前記第１船舶は、前記ディーゼルエンジンの負荷と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度から、前記ディーゼルエンジンシステムの前記有害物質を低減する性能を診断して診断データを生成するコンピュータ（２２）を備える。前記無線機は、前記診断データを前記船舶状態データとして送信する。
【００１１】
前記ディーゼルエンジンシステムは、ディーゼルエンジン（３１）と、前記ディーゼルエンジンから排出される排気に含まれる有害物質を除去する後処理装置（３６）と、前記後処理装置の出口から排出された処理後排ガスに含まれる前記有害物質の濃度を検知する第１検知装置（５９）とを備える。前記無線機は、前記ディーゼルエンジンの負荷を示す情報と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度を示す情報とを前記船舶状態データとして送信する。前記コンピュータシステムは、前記ディーゼルエンジンの負荷を示す情報と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度を示す情報とから、前記ディーゼルエンジンシステムの前記有害物質を低減する性能を診断して診断データを生成し、前記診断データを保存する。
【００１２】
前記ディーゼルエンジンシステムはディーゼルエンジン（３１）を備える。前記船舶状態データは、前記ディーゼルエンジンの潤滑用のオイルに関するデータである。
【００１３】
前記ディーゼルエンジンシステムは、前記オイルが流れるオイル流路（６８）と、前記オイル流路に配置された２つの電極（７１、７２）と、前記２つの電極間に高周波交流電圧を印加する高周波交流電源（７３）と、前記２つの電極間の電流を測定する電流計（７４）と、前記２つの電極間の電圧を測定する電圧計（７５）とを備える。前記第１船舶は、前記オイルの比誘電率とＴＢＮ値（全塩基価）との相関関係を示す比誘電率−ＴＢＮ相関関係データ（２２ｅ）を格納するコンピュータ（２２）を備える。前記コンピュータは、前記電流計及び前記電圧計の測定結果から前記オイルの比誘電率としての実測比誘電率を算出し、前記実測比誘電率から前記比誘電率−ＴＢＮ相関関係データに基づいて前記オイルの劣化を判断して診断データを生成する。前記無線機は、前記診断データを前記船舶状態データとして送信する。
【００１４】
本発明による船舶遠隔監視診断方法は、第１船舶（１−１）が前記第１船舶の状態に関する船舶状態データを無線送信するステップと、第２船舶（１−２、１−３）が前記船舶状態データを無線中継するステップと、陸上に設けられたコンピュータシステム（２、３）が前記船舶状態データを保存するステップとを具備する。
【００１５】
前記第１船舶は、ディーゼルエンジンシステム（２１）と、無線機（２４）とを備える。前記第２船舶は中継器（２５、９３）を備える。前記船舶状態データは前記ディーゼルエンジンシステムの状態に関するデータである。前記船舶状態データを無線送信する前記ステップにおいて、前記無線機は前記船舶状態データを無線送信する。前記船舶状態データを無線中継する前記ステップにおいて、前記中継器は前記船舶状態データを無線中継する。
【００１６】
前記ディーゼルエンジンシステムは、ディーゼルエンジン（３１）と、前記ディーゼルエンジンから排出される排気に含まれる有害物質を除去する後処理装置（３６）と、前記後処理装置の出口から排出された処理後排ガスに含まれる前記有害物質の濃度を検知する第１検知装置（５９）とを備える。船舶遠隔監視診断方法は、前記第１船舶のコンピュータが、前記ディーゼルエンジンの負荷と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度から、前記ディーゼルエンジンシステムの前記有害物質を低減する性能を診断して診断データを生成するステップを更に具備する。前記船舶状態データを無線送信する前記ステップにおいて、前記診断データを前記船舶状態データとして無線送信する。
【００１７】
前記ディーゼルエンジンシステムは、ディーゼルエンジン（３１）と、前記ディーゼルエンジンから排出される排気に含まれる有害物質を除去する後処理装置（３６）と、前記後処理装置の出口から排出された処理後排ガスに含まれる前記有害物質の濃度を検知する第１検知装置（５９）とを備える。前記船舶状態データを無線送信する前記ステップにおいて、前記ディーゼルエンジンの負荷を示す情報と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度を示す情報とを前記船舶状態データとして送信する。船舶遠隔監視診断方法は、前記コンピュータシステムが、前記ディーゼルエンジンの負荷を示す情報と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度を示す情報とから、前記ディーゼルエンジンシステムの前記有害物質を低減する性能を診断して診断データを生成するステップと、前記コンピュータシステムが、前記診断データを保存するステップとを更に具備する。
【００１８】
前記ディーゼルエンジンシステムはディーゼルエンジン（３１）を備える。前記船舶状態データは、前記ディーゼルエンジンの潤滑用のオイルに関するデータである。
【００１９】
前記ディーゼルエンジンシステムは、前記オイルが流れるオイル流路（６８）と、前記オイル流路に配置された２つの電極（７１、７２）とを備える。船舶遠隔監視診断方法は、前記２つの電極間に高周波交流電圧を印加するステップと、前記２つの電極間の電流を測定するステップと、前記２つの電極間の電圧を測定するステップと、前記電流を測定する前記ステップ及び前記電圧を測定する前記ステップの測定結果から前記オイルの比誘電率としての実測比誘電率を算出するステップと、前記オイルの比誘電率とＴＢＮ値（全塩基価）との相関関係を示す比誘電率−ＴＢＮ相関関係データ（２２ｅ）に基づいて前記実測比誘電率から前記オイルの劣化を判断して診断データを生成するステップとを更に具備する。前記船舶状態データを前記無線送信するステップにおいて、前記診断データを前記船舶状態データとして無線送信する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、通信衛星を用いずに外洋を航行中の船舶の遠隔監視又は遠隔診断を可能とする船舶遠隔監視診断システム及び船舶遠隔監視診断方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る船舶遠隔監視診断システムの概念図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る船舶遠隔監視診断システムが備える船舶監視システムのブロック図である。
【図３】図３は、ディーゼルエンジンシステムのブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、マイクロコンピュータに用意されるＮＯｘ基礎データの内容を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、マイクロコンピュータに用意されるＮＯｘ基礎データの内容を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、ＮＯｘ吸着触媒のＮＯｘ除去率の変化を示すグラフである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、ＤＰＦの差圧の変化を示すグラフである。
【図６】図６は、オイルの比誘電率とＴＢＮの相関関係の一例を示すグラフである。
【図７】図７は、オイル性状センサのブロック図である。
【図８Ａ】図８Ａは、電極と電極に挟まれたオイルとから構成される素子を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａに示された素子の等価回路図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図８Ａに示された素子の複素インピーダンスを説明する説明図である。
【図９Ａ】図９Ａは、図８Ａに示された素子に印加される電圧波形を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの電圧波形のフーリエ変換結果を示す。
【図１０】図１０は、第１の実施形態の第１変形例に係る電極を示す。
【図１１】図１１は、第１の実施形態の第２変形例に係る電極を示す。
【図１２】図１２は、第１の実施形態の第２変形例による効果を説明するためのグラフである。
【図１３Ａ】図１３Ａは、第１の実施形態の第３変形例に係る電極を示す。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、第１の実施形態の第３変形例に係る電極間に異物が挟まった状態を示す。
【図１４】図１４は、オイルの抵抗率と温度との関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、本発明の第２の実施形態に係る船舶遠隔監視診断システムが備える中継システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
添付図面を参照して、本発明による船舶遠隔監視診断システム及び船舶遠隔監視診断方法を実施するための形態を以下に説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る船舶遠隔監視診断システム１０は、複数の船舶１と、造船会社サーバーシステム２と、運航管理会社サーバーシステム３とを備える。複数の船舶１は、船舶１−１〜１−３を含む。造船会社サーバーシステム２は、船舶１−１を建造した造船会社によって使用されるコンピュータシステムであって、陸上に設置される。造船会社サーバーシステム２は、無線送受信器１１と、データサーバー１２と、保守計画サーバー１３とを備える。運航管理会社サーバーシステム３は、複数の船舶１の運航を管理する運航管理会社によって使用されるコンピュータシステムであって陸上に設置される。運航管理会社サーバーシステム３は、無線送受信器１４と、データサーバー１５と、保守計画サーバー１６とを備える。複数の船舶１、及び造船会社サーバーシステム２は、通信衛星を介さない無線通信によって互いに通信可能である。複数の船舶１、及び運航管理会社サーバーシステム３は、通信衛星を介さない無線通信によって互いに通信可能である。造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３は、インターネット１７を介して互いに通信可能である。
【００２４】
船舶１−１は、船舶１−１の状態に関する船舶状態データを無線送信する。船舶１−２及び１−３は、船舶状態データを無線中継する。
【００２５】
無線送受信器１１は、無線中継された船舶状態データを受信し、受信した船舶状態データをデータサーバー１２及び保守計画サーバー１３に転送する。無線送受信器１１は、データサーバー１２及び保守計画サーバー１３から受け取った船舶１−１宛てのデータを無線送信する。データサーバー１２は、船舶状態データを保存する。保守計画サーバー１３は、データサーバー１２に蓄積された船舶状態データを用いて船舶１−１の修理、保守及び部品の手配を電子的に行い、また、船舶１−１に所望の指示を送信するために使用される。
【００２６】
無線送受信器１４は、無線中継された船舶状態データを受信し、受信した船舶状態データをデータサーバー１５及び保守計画サーバー１６に転送する。無線送受信器１４は、データサーバー１５及び保守計画サーバー１６から受け取った船舶１−１宛てのデータを無線送信する。データサーバー１５は、船舶状態データを保存する。保守計画サーバー１６は、データサーバー１５に蓄積された船舶状態データを用いて船舶１−１の修理、保守及び部品の手配を電子的に行い、また、各船舶１に所望の指示を送信するために使用される。
【００２７】
船舶１−２及び１−３は、無線送受信器１１又は１４から送信された船舶１−１宛てのデータを無線中継する。船舶１−１は、無線中継された船舶１−１宛てのデータを受信する。
【００２８】
船舶遠隔監視診断システム１０によれば、船舶１−１が外洋を航行中であっても、造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３は通信衛星を用いない無線通信により船舶１−１を遠隔監視又は遠隔診断することが可能である。通信衛星を用いないため、通信費用が削減される。運航管理会社は、自社で所有する通信インフラのみを用いて外洋を航行中の船舶１−１と通信が可能である。
【００２９】
以下、船舶遠隔監視診断システム１０を詳細に説明する。
【００３０】
図２を参照して、船舶１−１に設けられる船舶監視システム２０を説明する。船舶監視システム２０は、船舶１−１の主機関としてのディーゼルエンジンシステム２１と、マイクロコンピュータ２２と、報知装置２３と、無線機２４と、中継器２５と、信号増幅器２６と、受信アンテナ２７と、送信アンテナ２８と、ＧＰＳ受信機２９と、外部入力端子３０とを備える。マイクロコンピュータ２２は、外部入力端子３０を介してディーゼルエンジンシステム２１に接続される。マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ基礎データ２２ａ、アクチュエータ基礎データ２２ｂ、ＬＮＴ履歴データ２２ｃ、ＤＰＦ履歴データ２２ｄ、及び比誘電率―ＴＢＮ相関関係データ２２ｅを格納する。ＧＰＳ受信機２９は、ＧＰＳ衛生からの信号に基づいて船舶監視システム２０が搭載された船舶１−１のＧＰＳ位置データを算出し、ＧＰＳ位置データをマイクロコンピュータ２２に出力する。
【００３１】
図３を参照して、ディーゼルエンジンシステム２１は、ディーゼルエンジン及びその周辺機器から構成される。ディーゼルエンジンシステム２１は、ディーゼルエンジン３１と、吸気通路３２と、排気通路３３と、ターボチャージャ３４と、ＥＧＲ通路３５と、後処理装置３６とから構成されている。本実施形態のディーゼルエンジン３１は、コモンレール方式を採用しており、燃料降圧ポンプ３１ａとコモンレール（蓄圧室）３１ｂを使用して燃料を噴射するように構成されている。ディーゼルエンジン３１の吸気及び排気は、吸気通路３２と、排気通路３３と、ターボチャージャ３４とによって行われる。吸気通路３２は、ディーゼルエンジン３１の吸気ポート３１ｃに接続され、排気通路３３は、ディーゼルエンジン３１の排気ポート３１ｄに接続されている。ターボチャージャ３４は、排気通路３３に排出される排気によって駆動されて吸気を圧縮する役割を有している。ディーゼルエンジン３１には、ターボチャージャ３４によって圧縮された吸気が供給される。後処理装置３６は、排気からＮＯｘや粒子状物質（ＰＭ）のような有害物質を取り除く。ＥＧＲ通路３５は、排気を吸気ポート３１ｄに還流するために使用される通路であり、排気ポート３１ｄと吸気ポート３１ｄとを接続するように設けられている。
【００３２】
吸気通路３２には、ターボチャージャ３４のコンプレッサ３４ａと、インタークーラ３７と、スロットル弁３８とが設けられている。ターボチャージャ３４によって圧縮された吸気は、インタークーラ３７によって冷却された後、スロットル弁３８を介してディーゼルエンジン３１に供給される。スロットル弁３８は吸気の量を制御するために使用される。
【００３３】
一方、排気通路３３には、ＶＧＴ（ｖａｒｉａｂｌｅ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ）アクチュエータ３９と、ターボチャージャ３４のタービン３４ｂとが設けられている。ＶＧＴアクチュエータ３９は、ターボチャージャ３４のタービン３４ｂに導入される排気の量を制御するために使用される。タービン３４ｂは、それに導入された排気によって駆動され、吸気通路３２に設けられたコンプレッサ３４ａを駆動する。これにより、吸気通路３２の吸気が圧縮される。ターボチャージャ３４のタービン３４ｂから排出された排気は、後処理装置３６に導入される。
【００３４】
後処理装置３６は、ＮＯｘ吸着触媒（ＬＮＴ： ｌｅａｎ ＮＯｘ ｔｒａｐ）４０と、ＤＰＦ（ｄｉｅｓｅｌ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）４１とを備えている。ＮＯｘ吸着触媒４０は、排気からＮＯｘを除去するために使用され、ＤＰＦ４１は、排気から粒子状物質を除去するために使用される。後述されるように、ＮＯｘ吸着触媒４０とＤＰＦ４１とは、いずれも、定期的に再生、及び交換が必要な機器であり、本実施形態において重点的に監視される機器である。
【００３５】
ＥＧＲ通路３５は、排気ポート３１ｄから吸気ポート３１ｃに排気を還流させることにより、ＮＯｘの排出を低減する役割を有している。ＥＧＲ通路３５には、ＥＧＲクーラ４２とＥＧＲ弁４３とが設けられている。ＥＧＲクーラ４２は、還流される排気を冷却する。ＥＧＲ弁４３は、還流される排気の量を制御する。
【００３６】
ディーゼルエンジンシステム２１の状態を把握するために、ディーゼルエンジンシステム２１の各所に様々なセンサが設けられる。具体的には、ディーゼルエンジン３１には、エンジン回転数Ｎｅを計測する回転数センサ５１が設けられ、吸気通路３２には、吸気流量（即ち、吸気通路３２の空気流量）を計測するエアフローメータ５２がターボチャージャ３４の上流に、吸気ポート３１ｃにおけるブースト圧（過給圧）を計測するブースト圧計５３がターボチャージャ３４の下流に設けられる。排気通路３３における後処理装置３６の入口側の位置には、空燃比（又は、空気過剰率）を検出する空燃比センサ５４と、排気のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ５５と、排気の温度を検出する排気温度センサ５６とが設けられている。更に、後処理装置３６には、後処理装置３６内の排気の温度を検出する排気温度センサ５７と、ＤＰＦ４１の差圧（ＤＰＦ４１の両面の圧力の差）を検出するＤＰＦ差圧センサ５８とが設けられている。更に、後処理装置３６の出口側には、後処理装置３６から排出される排気のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ５９と、排気の温度を検出する排気温度センサ６０とが設けられている。
【００３７】
本実施形態において特に注目すべきパラメータは、
（１）後処理装置３６の出口側に設けられたＮＯｘセンサ５９によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐ、
（２）後処理装置３６の入口側に設けられたＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅ、及び
（３）ＤＰＦ差圧センサ５８によって測定されるＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦ
の３つである。
【００３８】
ＮＯｘセンサ５９によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐは、ディーゼルエンジンシステム２１全体としてのＮＯｘ低減性能を表すパラメータである。ディーゼルエンジンシステム２１全体としてのＮＯｘ低減性能が良好に保たれている場合には、ＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐは低く保たれる。一方、後処理装置３６が劣化し、及び／又は、ディーゼルエンジンシステム２１においてＥＧＲが有効に機能していない場合には、ＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐが増加する。
【００３９】
一方、ＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅは、ディーゼルエンジンシステム２１において排ガス再循環（ＥＧＲ）が有効に機能しているか否かを示している。ディーゼルエンジンシステム２１において排ガス再循環が有効に機能している場合には、ＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅは低くなる。一方、何らかの原因により排ガス再循環が有効に機能していない場合（例えば、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、ＥＧＲ弁４３のいずれかが故障している場合）、ＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅが増加する。
【００４０】
ＮＯｘセンサ５９によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］ＰとＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅは、ＮＯｘ吸着触媒４０の状態を把握するためのパラメータとしても有効である。ＮＯｘセンサ５９によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］ＰとＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅからは、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρが算出可能である。ＮＯｘ除去率ρは、例えば、下記式（１）：
ρ＝｛１−［ＮＯｘ］Ｐ／［ＮＯｘ］Ｅ｝×１００（％）， ・・・（１）
から算出可能である。ＮＯｘ除去率ρは、ＮＯｘ吸着触媒４０の状態を示すパラメータとして有効である。
【００４１】
更に、ＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦは、ＤＰＦ４１の状態を示すパラメータとして有効である。一般に、ＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦは、ディーゼルエンジンシステム２１の運用時間と共に減少し、ＤＰＦ４１が再生されると回復する。ＤＰＦ差圧センサ５８によって測定されるＤＰＦ４１の差圧は、ＤＰＦ４１の再生、交換の時期を判断するために使用される。
【００４２】
ディーゼルエンジンシステム２１の制御は、ディーゼルエンジン３１に取り付けられたＥＣＵ（ｅｎｇｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）４４によって行われる。ＥＣＵ４４は、上述されているようなディーゼルエンジンシステム２１の各所に設置されたセンサによって得られた測定データに応答して、ディーゼルエンジンシステム２１を制御する。より具体的には、ＥＣＵ４４は、スロットルレバー位置を示すスロットルレバーポジション信号からトルク指令Ｔ＊を生成し、そのトルク指令Ｔ＊と回転数センサ５１によって計測されたエンジン回転数Ｎｅとからディーゼルエンジン３１の燃料の噴射量を決定する。ＥＣＵ４４は、インジェクタ（図示されない）を制御して、決定した噴射量だけ燃料を噴射する。加えて、ＥＣＵ４４は、ディーゼルエンジンシステム２１の各所に設置されたセンサによって得られた測定データに応答して、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の開度を制御する。
【００４３】
マイクロコンピュータ２２は、ディーゼルエンジンシステム２１の有害物質を低減する能力を診断し、又は有害物質の低減に関連する機器の故障を診断する機能を有している。ディーゼルエンジンシステム２１の診断には、ディーゼルエンジンシステム２１の各所に設置されたセンサの測定データ、ディーゼルエンジンシステム２１に含まれるアクチュエータの変位を示す変位データ（即ち、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の開度を示すデータ）、及びＥＣＵ４４によって生成されたトルク指令Ｔ＊が使用される。マイクロコンピュータ２２は、これらのパラメータに基づいてディーゼルエンジンシステム２１を診断する。マイクロコンピュータ２２によるディーゼルエンジンシステム２１の診断については、後に詳細に説明する。
【００４４】
報知装置２３は、ディーゼルエンジンシステム２１の状態を、船舶１の乗組員に知らせる役割を有している。マイクロコンピュータ２２によるディーゼルエンジンシステム２１の診断結果は、報知装置２３に表示され、また、報知装置２３から警報音として出力される。
【００４５】
無線機２４は、マイクロコンピュータ２２によるディーゼルエンジンシステム２１の診断の結果を示すデータやマイクロコンピュータ２２によって収集されたデータを、上述の船舶状態データとして、送信アンテナ２８を用いて造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信する。このとき、船舶状態データと一緒にＧＰＳ位置データが送信されることが好ましく、船舶状態データ及びＧＰＳ位置データは暗号化されて送信されることが好ましい。暗号化を行うことでデータが部外者に漏れることが防止される。また、無線機２４は、造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３から送信されて船舶１−２及び１−３によって中継されたデータや指示を受信アンテナ２７を用いて受信し、そのデータや指示をマイクロコンピュータ２２に転送する。
【００４６】
続いて、マイクロコンピュータ２２の動作、特に、マイクロコンピュータ２２によるディーゼルエンジンシステム２１の診断について詳細に説明する。マイクロコンピュータ２２には、ＮＯｘ基礎データ２２ａと、アクチュエータ基礎データ２２ｂとが予め用意されており、マイクロコンピュータ２２は、これらのデータを用いてディーゼルエンジンシステム２１を診断する。
【００４７】
ＮＯｘ基礎データ２２ａは、図４Ａ及び図４Ｂに示されているように、
（１）ベンチテストで得られた、ディーゼルエンジンシステム２１の負荷（トルク指令Ｔ＊及びエンジン回転数Ｎｅ）と後処理装置３６の出口のＮＯｘ濃度（即ち、ＮＯｘセンサ５９によって検出されたＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐ）との関係を示すデータテーブル、及び
（２）ベンチテストで得られた、ディーゼルエンジンシステム２１の負荷と、ディーゼルエンジン３１の出口におけるＮＯｘ濃度（即ち、ＮＯｘセンサ５５によって検出されたＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅ）との関係を示すデータテーブル
とから構成されている。ＮＯｘ基礎データ２２ａに記述されているＮＯｘ濃度は、ディーゼルエンジンシステム２１が正常に運転されている場合のＮＯｘ濃度の目安として使用される。
【００４８】
アクチュエータ基礎データ２２ｂは、ベンチテストで得られた、所定のパターンでスロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３を動作させた場合のブースト圧及び空気過剰率を示すデータである。言い換えれば、アクチュエータ基礎データ２２ｂは、ベンチテストで得られた、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の開度と、ブースト圧及び空気過剰率との関係を示すデータテーブルである。アクチュエータ基礎データ２２ｂは、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３が正常に動作している場合のブースト圧及び空気過剰率の目安として使用される。
【００４９】
本実施形態では、マイクロコンピュータ２２は、下記の３つの観点でディーゼルエンジンシステム２１を診断する。
【００５０】
（１）ディーゼルエンジンシステム２１全体のＮＯｘ低減性能
マイクロコンピュータ２２は、後処理装置３６の出口側に設けられたＮＯｘセンサ５９によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐから、ディーゼルエンジンシステム２１全体のＮＯｘ低減性能を診断し、ディーゼルエンジンシステム２１全体のＮＯｘ低減性能を示すシステム診断データを生成する。システム診断データは、上述の船舶状態データとして、造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信され、データサーバー１２、１５に保存される。データサーバー１２、１５に保存されたシステム診断データは、保守計画サーバー１３、１５を介してデータサーバー１２、１５にアクセスすることによって閲覧することができ、ディーゼルエンジンシステム２１の修理、保守、部品の手配に役立てることができる。
【００５１】
この診断において留意すべき点は、後処理装置３６の出口におけるＮＯｘ濃度の正常範囲は、ディーゼルエンジンシステム２１の負荷（即ち、トルク指令Ｔ＊及びエンジン回転数Ｎｅ）によって変動することである。したがって、ＮＯｘセンサ５９によって検出されたＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐを、特定の一定の閾値と比較するだけでは、ディーゼルエンジンシステム２１のＮＯｘ低減性能を正確に診断することはできない。
【００５２】
このような状況に対処するために、本実施形態では、ディーゼルエンジンシステム２１の負荷とＮＯｘ基礎データ２２ａから後処理装置３６の出口のＮＯｘ濃度の正常範囲が決定され、ＮＯｘセンサ５９によって検出されたＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐがその正常範囲から外れている場合、ディーゼルエンジンシステム２１のＮＯｘ低減性能に異常があると判断される。詳細には、ある時点におけるトルク指令Ｔ＊及びエンジン回転数ＮｅがＥＣＵ４４から通知されると、マイクロコンピュータ２２は、そのトルク指令Ｔ＊及びエンジン回転数Ｎｅを基にしてＮＯｘ基礎データ２２ａのデータテーブルに対してテーブルルックアップを行い（必要であれば更に補間を行い）、これにより、後処理装置３６の出口の適正なＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐ＊を算出する。ＮＯｘセンサ５９によって検出されたＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐが、所定の係数Ｋ１（０＜Ｋ１＜１）について下記式：
［ＮＯｘ］Ｐ≦Ｋ１・［ＮＯｘ］Ｐ＊， ・・・（２）
を満足しない場合、マイクロコンピュータ２２は、後処理装置３６の出口のＮＯｘ濃度が異常であると診断する。
【００５３】
マイクロコンピュータ２２は、後処理装置３６の出口のＮＯｘ濃度が異常であると診断すると、その旨を、報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。
【００５４】
加えて、マイクロコンピュータ２２は、後処理装置３６の出口のＮＯｘ濃度が異常であると診断すると、その旨を示す情報をシステム診断データに挿入して造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信する。これにより、船舶１−１の製造業者（造船会社）及び管理者（運航管理会社）は、船舶１−１のディーゼルエンジンシステム２１のＮＯｘ低減性能が低下していることを知ることができる。
【００５５】
（２）後処理装置３６の状態
更に、マイクロコンピュータ２２は、後処理装置３６の状態を診断し、後処理装置３６の状態を示す後処理装置診断データを生成する。例えば、ＮＯｘ吸着触媒４０やＤＰＦ４１に保守が必要な場合（例えば、再生や交換が必要な場合）は、マイクロコンピュータ２２は、その旨を示す情報を含むように後処理装置診断データを生成する。後処理装置診断データは、上述の船舶状態データとして、造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信され、データサーバー１２、１５に保存される。データサーバー１２、１５に保存された後処理装置診断データは、保守計画サーバー１３、１５を介してデータサーバー１２、１５にアクセスすることによって閲覧することができ、後処理装置３６の修理、保守、部品の手配に役立てることができる。
【００５６】
本実施形態では、後処理装置３６の状態の診断は、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρ、及び、ＤＰＦ差圧センサ５８によって測定されたＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦに基づいて行われる。上述のように、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρは、ＮＯｘセンサ５９によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］ＰとＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅとから式（１）によって算出可能である。
【００５７】
一般に、図５Ａに示されているように、ＮＯｘ除去率ρは、ディーゼルエンジンシステム２１の運用時間と共に減少し、ＮＯｘ吸着触媒４０が再生されると回復する。マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρを逐次に算出し、算出したＮＯｘ除去率ρをＬＮＴ履歴データ２２ｃとして保存する。
【００５８】
マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρが所定の基準値よりも低い場合、ＮＯｘ吸着触媒４０の性能が低下したと診断し、その旨を報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。加えて、マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０の性能が低下した旨を示す情報を含む後処理装置診断データを生成して、上述の船舶状態データとして、造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信する。これにより、船舶１の製造業者及び管理者は、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ低減性能が低下していることを知ることができる。
【００５９】
同様に、マイクロコンピュータ２２は、ＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦが所定の基準値よりも低い場合、ＤＰＦ４１のＰＭ除去性能が低下したと診断し、その旨を報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。加えて、マイクロコンピュータ２２は、ＤＰＦ４１の性能が低下した旨を示す情報を含む後処理装置診断データを生成して、上述の船舶状態データとして、造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信する。これにより、船舶１の製造業者及び管理者は、ＤＰＦ４１の性能が低下していることを知ることができる。
【００６０】
本実施形態では、マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρに応答してＮＯｘ吸着触媒４０を自動的に再生するように構成される。典型的には、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρが所定の基準値ρｍｉｎまで低下すると、マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０を自動的に再生する。ＮＯｘ吸着触媒４０を再生すると、マイクロコンピュータ２２は、その旨をＬＮＴ履歴データ２２ｃに記録する。
【００６１】
加えて、マイクロコンピュータ２２は、ＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦに応答してＤＰＦ４１を自動的に再生するように構成されることが好ましい。典型的には、図５Ｂに示されているように、ＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦが所定の基準値βｍｉｎまで低下すると、マイクロコンピュータ２２は、ＤＰＦ４１を自動的に再生する。ＤＰＦ４１を再生すると、マイクロコンピュータ２２は、その旨をＤＰＦ履歴データ２２ｄに記録する。
【００６２】
また、ディーゼルエンジンシステム２１は、ＮＯｘ吸着触媒４０を手動で再生するように構成されてもよい。この場合、マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρに基づいてＮＯｘ吸着触媒４０を再生すべきか否かを判断し、ＮＯｘ吸着触媒４０を再生すべきと判断した場合には、その旨を、報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。ＮＯｘ吸着触媒４０が手動で再生されると、マイクロコンピュータ２２は、その旨をＬＮＴ履歴データ２２ｃに記録する。
【００６３】
同様に、ディーゼルエンジンシステム２１は、ＤＰＦ４１を手動で再生するように構成されてもよい。この場合、マイクロコンピュータ２２は、ＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦに基づいてＤＰＦ４１を再生すべきか否かを判断し、ＤＰＦ４１を再生すべきと判断した場合には、その旨を、報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。ＤＰＦ４１が手動で再生されると、マイクロコンピュータ２２は、その旨をＤＰＦ履歴データ２２ｄに記録する。
【００６４】
ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ吸着能力はＮＯｘ吸着触媒４０を再生しても完全には回復しないから、ＮＯｘ吸着触媒４０は適切な時期に交換する必要がある。したがって、マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０を交換すべき時期をＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρ及び／又はＬＮＴ履歴データ２２ｃから判断するように構成されていることが好ましい。本実施形態では、ＮＯｘ吸着触媒４０が所定の回数だけ再生された後、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρが所定値まで低下すると、マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０を交換すべきであると判断する。そうするかわり、再生直後のＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρが所定値を超えない場合、マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０を交換すべきであると判断してもよい。マイクロコンピュータ２２は、ＮＯｘ吸着触媒４０を交換すべきであると判断すると、その旨を報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。
【００６５】
ＮＯｘ吸着触媒４０を交換すべき旨の警告は、段階的に行われてもよい。例えば、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ除去率ρ及び／又はＬＮＴ履歴データ２２ｃからＮＯｘ吸着触媒４０の交換まで所定時間である（例えば、１ヶ月である）と判断すると、その旨を報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。ＮＯｘ吸着触媒４０が交換されると、マイクロコンピュータ２２は、その旨をＬＮＴ履歴データ２２ｃに記録する。
【００６６】
同様に、ＤＰＦ４１のＰＭ除去性能はＤＰＦ４１を再生しても完全には回復しないから、ＤＰＦ４１は適切な時期に交換する必要がある。したがって、マイクロコンピュータ２２は、ＤＰＦ４１を交換すべき時期をＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦ及び／又はＤＰＦ履歴データ２２ｄから判断するように構成されていることが好ましい。本実施形態では、ＤＰＦ４１が所定の回数だけ再生された後、ＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦが所定値まで低下すると、マイクロコンピュータ２２は、ＤＰＦ４１を交換すべきであると判断する。そうするかわり、再生直後のＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦが所定値を超えない場合、マイクロコンピュータ２２は、ＤＰＦ４１を交換すべきであると判断してもより。マイクロコンピュータ２２は、ＤＰＦ４１を交換すべきであると判断すると、その旨を報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。
【００６７】
ＤＰＦ４１を交換すべき旨の警告は、段階的に行われてもよい。例えば、ＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦ及び／又はＤＰＦ履歴データ２２ｄからＤＰＦ４１の交換まで所定時間である（例えば、１ヶ月である）と判断すると、その旨を報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。ＤＰＦ４１が交換されると、マイクロコンピュータ２２は、その旨をＤＰＦ履歴データ２２ｄに記録する。
【００６８】
ＬＮＴ履歴データ２２ｃ及びＤＰＦ履歴データ２２ｄは、上述の船舶状態データとして、定期的に造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信される。これにより、船舶１の製造業者及び管理者は、ＮＯｘ吸着触媒４０のＮＯｘ低減性能及びＤＰＦ４１のＰＭ除去性能、並びに、後処理装置３６になされた保守の状況を逐次に知ることができる。
【００６９】
（３）排ガス再循環（ＥＧＲ）の診断
ＮＯｘ排出量を低減するためには、ディーゼルエンジンシステム２１において排ガス再循環（ＥＧＲ）が正しく機能していることが重要である。排ガス再循環を機能させるためには、排ガス再循環に関与するアクチュエータ、即ち、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３が正常に動作している必要がある。スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、又はＥＧＲ弁４３のいずれかが故障していると、期待されている通りに排ガス再循環が行われず、ディーゼルエンジン３１の出口のＮＯｘ濃度が増加してしまう。
【００７０】
排ガス再循環を正しく機能させるために、マイクロコンピュータ２２は、排ガス再循環に関与するアクチュエータ、即ち、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の故障を診断し、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の故障の有無を示すＥＧＲ診断データを生成する。ＥＧＲ診断データは、上述の船舶状態データとして、無線通信によって造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信され、データサーバー１２、１５に保存される。データサーバー１２、１５に保存されたＥＧＲ診断データは、保守計画サーバー１３、１５を介してデータサーバー１２、１５にアクセスすることによって閲覧することができる。
【００７１】
本実施形態では、マイクロコンピュータ２２は、後処理装置３６の入口側に設けられたＮＯｘセンサ５５によって検出されたＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］ＥとＮＯｘ基礎データ２２ａとから、ディーゼルエンジンシステム２１においてＥＧＲが充分に機能しているか、即ち、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３が正常に動作しているかを診断する。ここで、ディーゼルエンジン３１の出口におけるＮＯｘ濃度の正常範囲は、ディーゼルエンジンシステム２１の負荷（即ち、トルク指令Ｔ＊及びエンジン回転数Ｎｅ）によって変動するから、ディーゼルエンジンシステム２１においてＥＧＲが充分に機能しているかの判断においては、ＮＯｘセンサ５５によって検出されたＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅのみならず、ディーゼルエンジンシステム２１の負荷が参照される。
【００７２】
具体的には、マイクロコンピュータ２２は、ディーゼルエンジンシステム２１の負荷とＮＯｘ基礎データ２２ａからディーゼルエンジン３１の出口におけるＮＯｘ濃度の正常範囲を決定する。後処理装置３６の入口側に設けられたＮＯｘセンサ５５によって検出されたＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐがその正常範囲から外れている場合、マイクロコンピュータ２２は、排ガス再循環が正しく機能していない、即ち、排ガス再循環に関与するアクチュエータに故障があると判断する。
【００７３】
更に詳細には、ある時点におけるトルク指令Ｔ＊及びエンジン回転数ＮｅがＥＣＵ４４から通知されると、マイクロコンピュータ２２は、そのトルク指令Ｔ＊及びエンジン回転数Ｎｅを基にしてＮＯｘ基礎データ２２ａのデータテーブルに対してテーブルルックアップを行い（必要であれば更に補間を行い）、これにより、ディーゼルエンジン３１の出口の適正なＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅ＊を算出する。ＮＯｘセンサ５５によって検出されたＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅが、所定の係数Ｋ２（０＜Ｋ２＜１）について下記式（３）：
［ＮＯｘ］Ｅ≦Ｋ２・［ＮＯｘ］Ｅ＊， ・・・（３）
を満足しない場合、マイクロコンピュータ２２は、ＥＧＲが十分に機能していない、即ち、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３のうちの少なくとも一の機器に故障があると判断する。
【００７４】
マイクロコンピュータ２２は、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３のうちの少なくとも一の機器に故障があると診断すると、その旨を、報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。加えて、マイクロコンピュータ２２は、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３のうちの少なくとも一の機器に故障があると診断すると、その旨を示す情報をＥＧＲ診断データに挿入して、上述の船舶状態データとして、造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信する。これにより、船舶１−１の製造業者及び管理者は、船舶１−１のスロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３のうちの少なくとも一の機器に故障があることを知ることができる。
【００７５】
上述のように運用状態でスロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の故障の有無を判断することは、必ずしも容易なことではない。スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の故障の有無をより正確に判断するためには、マイクロコンピュータ２２は、所定のパターンでスロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３を動作させた場合のブースト圧及び空気過剰率を測定し、測定されたブースト圧及び空気過剰率と、アクチュエータ基礎データ２２ｂに記述されたブースト圧及び空気過剰率とを比較することによってスロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の故障の有無を判断することが好ましい。ブースト圧の測定は、ディーゼルエンジン３１の吸気ポート３１ｃに設けられたブースト圧計５３によって行われ、空気過剰率の測定は、空燃比センサ５４によって行われる。
【００７６】
詳細には、マイクロコンピュータ２２は、ＥＣＵ４４に、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３を所定開度に設定するように指示する。更に、マイクロコンピュータ２２は、ブースト圧計５３及び空燃比センサ５４の出力から、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３が当該所定開度に設定された状態のブースト圧及び空気過剰率を取得する。
【００７７】
一方、マイクロコンピュータ２２は、アクチュエータ基礎データ２２ｂから、ブースト圧及び空気過剰率の正常範囲を決定する。具体的には、マイクロコンピュータ２２は、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３が設定された開度を基にしてアクチュエータ基礎データ２２ｂのデータテーブルに対してテーブルルックアップを行い（必要であれば更に補間を行い）、これにより、適正なブースト圧ＰＳＴＤ及び空気過剰率γＳＴＤを算出する。ブースト圧の正常範囲は、ｋ１・ＰＳＴＤ以上、ｋ２・ＰＳＴＤ以下と決定される。ここでｋ１は、０より大きく１より小さい所定の定数であり、ｋ２は、１より大きい所定の定数である。同様に、空気過剰率の正常範囲は、ｋ３・γＳＴＤ以上、ｋ４・γＳＴＤ以下と決定される。ここでｋ３は、０より大きく１より小さい所定の定数であり、ｋ４は、１より大きい所定の定数である。
【００７８】
マイクロコンピュータ２２は、ブースト圧計５３によって測定されたブースト圧と、空燃比センサ５４の出力から得られた空気過剰率とのうちの少なくとも一方が正常範囲から外れている場合、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３のうちの少なくとも一が故障していると判断する。
【００７９】
マイクロコンピュータ２２は、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３のうちの少なくとも一の機器に故障があると診断すると、その旨を、報知装置２３の警告灯及び／又は報知装置２３によって発せられた警告音によって乗組員に知らせる。加えて、マイクロコンピュータ２２は、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３のうちの少なくとも一の機器に故障があると診断すると、その旨を示す情報をＥＧＲ診断データに挿入して、上述の船舶状態データとして、造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信する。これにより、船舶１−１の製造業者及び管理者は、船舶１−１のスロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３のうちの少なくとも一の機器に故障があることを知ることができる。
【００８０】
船舶内は、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３のような電子機器にとって過酷な使用環境であるため、上述のようにスロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の故障診断を行うことは重要である。
【００８１】
なお、スロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の故障の判断においては、ブースト圧及び空気過剰率の両方が使用される必要はない。ブースト圧及び空気過剰率の一方のみがスロットル弁３８、ＶＧＴアクチュエータ３９、及びＥＧＲ弁４３の故障の判断に使用されてもよい。また、空気過剰率の代わりに空燃比が使用されてもよい。空気過剰率と空燃比は等価のパラメータである。
【００８２】
マイクロコンピュータ２２は、ディーゼルエンジンシステム２１に何らの異常がない場合でも、ディーゼルエンジンシステム２１の状態を示す情報を、上述の船舶状態データとして、定期的に造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信することが好ましい。例えば、各時刻におけるディーゼルエンジン３１の負荷（即ち、トルク指令Ｔ＊及びエンジン回転数）、ＮＯｘセンサ５９によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐ、ＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅ、及びＤＰＦ差圧センサ５８によって測定されるＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦが造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信され、データサーバー１２、１５に保存される。データサーバー１２、１５に保存されたこれらのデータは、保守計画サーバー１３、１５を介してデータサーバー１２、１５にアクセスすることによって閲覧することができ、ディーゼルエンジンシステム２１の修理、保守、部品の手配に役立てることができる。
【００８３】
なお、本実施形態では、ディーゼルエンジン３１の負荷を表すパラメータとして、回転数センサ５１によって測定されたエンジン回転数Ｎｅと、ＥＣＵ４４によって生成されたトルク指令Ｔ＊とが使用されているが、ディーゼルエンジン３１の負荷は、他のパラメータ、またはパラメータの組み合わせによって表されてもよい。例えば、トルク指令Ｔ＊の代わりに、スロットルレバーポジション信号に示されているスロットルレバー位置が使用されてもよい。この場合、ＮＯｘ基礎データ２２ａは、
（１）ベンチテストで得られた、スロットルレバー位置及びエンジン回転数Ｎｅと、後処理装置３６の出口のＮＯｘ濃度との関係を示すデータテーブルと、
（２）ベンチテストで得られた、スロットルレバー位置及びエンジン回転数Ｎｅと、ディーゼルエンジン３１の出口におけるＮＯｘ濃度との関係を示すデータテーブル
とで構成される。マイクロコンピュータ２２は、スロットルレバー位置及びエンジン回転数Ｎｅと、後処理装置３６の出口のＮＯｘ濃度とからディーゼルエンジンシステム２１全体のＮＯｘ低減性能を診断する。加えてマイクロコンピュータ２２は、スロットルレバー位置及びエンジン回転数Ｎｅと後処理装置３６の入口のＮＯｘ濃度とから排ガス再循環に関与するアクチュエータの故障を診断する。
【００８４】
また、本実施形態では、後処理装置３６におけるＮＯｘの除去にＮＯｘ吸着触媒４０が使用されているが、その代わりに、尿素ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｒｙｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）還元システムが使用されてもよい。尿素ＳＣＲ還元システムが使用される場合には、尿素ＳＣＲ還元システムのＮＯｘ低減性能が診断される。
【００８５】
船舶１−２及び１−３にはそれぞれ他の船舶管理システム２０が設けられている。船舶１−２に設けられた船舶管理システム２０の中継器２５は、船舶１−１から送信されたデータを無線中継する。このとき、船舶１−２に設けられた船舶管理システム２０の信号増幅器２６は、無線中継されるデータの信号を増幅する。船舶１−３に設けられた船舶管理システム２０の中継器２５は、船舶１−１から送信されて船舶１−２によって無線中継されたデータを無線中継する。このとき、船舶１−３に設けられた船舶管理システム２０の信号増幅器２６は、無線中継されるデータの信号を増幅する。造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３のデータサーバー１２、１５は、船舶１−１から送信されて船舶１−２及び１−３で無線中継されたデータを保存する。なお、データが船舶１−１から送信されてから造船会社サーバーシステム２又は運航管理会社サーバーシステム３に受信されるまでに無線中継する船舶の数は上述の例に限定されない。データが船舶１−１から送信されてから造船会社サーバーシステム２又は運航管理会社サーバーシステム３に受信されるまでに少なくとも一隻以上の船舶によって無線中継されればよい。
【００８６】
本実施形態では、マイクロコンピュータ２２が船舶１−１に設けられ、船舶１−１において、ディーゼルエンジンシステム２１の診断が行われているが、マイクロコンピュータ２２に相当する機能が、造船会社サーバーシステム２又は運航管理会社サーバーシステム３に用意されてもよい。この場合、ディーゼルエンジンシステム２１の状態を示す情報が、上述の船舶状態データとして、定期的に造船会社サーバーシステム２又は運航管理会社サーバーシステム３に送信され、送信された情報に基づいてディーゼルエンジンシステム２１の診断が行われる。造船会社サーバーシステム２又は運航管理会社サーバーシステム３は、診断結果を示す診断データを生成して保存する。本実施形態では、造船会社サーバーシステム２又は運航管理会社サーバーシステム３に送信される情報は、各時刻におけるディーゼルエンジン３１の負荷（即ち、トルク指令Ｔ＊及びエンジン回転数）、ＮＯｘセンサ５９によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｐ、ＮＯｘセンサ５５によって検出されるＮＯｘ濃度［ＮＯｘ］Ｅ、及びＤＰＦ差圧センサ５８によって測定されるＤＰＦ４１の差圧ＰＤＰＦを含んでいる。この場合でも、ディーゼルエンジンシステム２１の診断は、上述されているように、
（１）ディーゼルエンジンシステム２１全体のＮＯｘ低減性能
（２）後処理装置３６の状態、及び
（３）排ガス再循環（ＥＧＲ）の診断
の３つの観点から行われることが好ましい。
【００８７】
本実施形態によれば、排気に含まれる有害物質を低減するための機器の故障が早期に検知されるので、又は、排気に含まれる有害物質を低減するための機器の保守が適切に行われるので、排気に含まれる有害物質が多い状態で船舶１−１が運航されることを防止できる。更に、排気に含まれる有害物質を低減する性能が悪化したことが、船舶１−１の乗組員だけでなく、運航管理会社や造船会社にも自動的に伝達されるため、排気に含まれる有害物質を低減する性能が悪化した状態で船舶１−１が運航されるリスクを大幅に下げることができる。
【００８８】
次に、ディーゼルエンジン３１の潤滑オイルの性状管理を説明する。
【００８９】
図３に示すように、ディーゼルエンジンシステム２１は、ディーゼルエンジン３１の潤滑用のオイルを貯えるオイルタンク６５と、オイルタンク６５とディーゼルエンジン３１を接続するオイル流路６８と、オイル性状センサ７０とを備える。オイルはオイルタンク６５からオイル流路６８を通ってディーゼルエンジン３１に供給され、ディーゼルエンジン３１からオイル流路６８を通ってオイルタンク６５に戻される。オイル性状センサ７０は、ディーゼルエンジン３１に供給されるオイルの性状を検出するために設けられてもよく、オイルタンク６５に戻されるオイルの性状を検出するために設けられてもよい。
【００９０】
オイルの性状管理は、オイルの比誘電率とＴＢＮ（全塩基価）の相関関係に基づいて実行される。ＴＢＮはオイルの酸中和能力と清浄度を示す基準として利用され、オイルが劣化するに従って低くなる値である。オイルの比誘電率とＴＢＮ値は、図６に示すように互いに相関関係がみられる。即ち、オイルのＴＢＮ値が低くなるにつれてオイルの比誘電率が上昇する。この相関関係は、オイルの種類によって固有のものである。予め実験等により相関関係を求めてもよいし、同一種類のオイルにおいては異なる船舶から相関関係を援用してもよい。
【００９１】
図７を参照して、オイル性状センサ７０は、オイル流路６８を流れるオイル１００の劣化を検出するものであり、オイル流路６８に配置される２つの電極７１、７２と、２つの電極７１、７２間に高周波交流電圧を印加する高周波交流電源７３と、高周波交流電圧を印加したときに電極７１、７２間に流れる電流を計測する電流計２４と、高周波交流電圧を印加したときの電極７１、７２間の電圧を計測する電圧計２５とを備える。電流計２４は、計測した電流値をマイクロコンピュータ２２に出力する。電圧計２５は、計測した電圧値をマイクロコンピュータ２２に出力する。尚、電流及び電圧は連続的或いは間欠的に測定されるが、好適には連続的に測定するとよい。
【００９２】
電極７１、７２は、互いに対向配置される２つの電極であって、その形状は特に限定されず、板状電極であっても環状電極であってもよい。好適には、図８Ａに示すように間隔ｄの並行平板で、平面の面積Ｓが既知で平面形状が同一のものを使用し、オイル流路６８に設置する。尚、オイル流路６８にオイルフィルタが設けられる場合には、２枚の電極７１、７２は、オイルフィルタの後方（オイル１００の流れにおける下流）に設置することが望ましい。電流計２４及び電圧計２５は、例えば、それぞれ電流及び電圧の瞬時値を出力できる形態のものを使用する。高周波交流電源７３としては、正弦波の交流電圧を出力するもので、その周波数は高周波領域に設定される。高周波領域に関しては後で詳述する。なお、オイル流路６８に複数個のオイル性状センサ７０が設けられてもよい。
【００９３】
マイクロコンピュータ２２は、電流値及び電圧値に基づいてオイル１００の比誘電率を算出し、比誘電率と比誘電率―ＴＢＮ相関関係データ２２ｅとに基づいてオイル１００の劣化状態を判断して診断データを生成する。比誘電率―ＴＢＮ相関関係データ２２ｅは、予め求められたオイル１００の比誘電率とＴＢＮ（全塩基価）の相関関係を記述している。無線機２４は、劣化状態の判断結果を示す診断データを、上記船舶状態データとして、造船会社サーバーシステム２及び運航管理会社サーバーシステム３に送信する。
【００９４】
放置装置２３は、劣化状態の判断結果を報知する。報知装置２３は、劣化判断の結果を報知するものであればどのような形態でもよく、例えば、オイル１００が劣化したと判断されたときに、アラーム（警報音）を出力するもの、表示パネル上に所定領域を点滅表示するもの、或いは、オイル１００が劣化した旨のメッセージを表示出力するもの等、種々の様態が考えられる。
【００９５】
次に、マイクロコンピュータ２２におけるデータ処理及び判定処理について詳細に説明する。マイクロコンピュータ２２は、記録媒体（不図示）に記録されたコンピュータプログラムに基づいて以下の処理を実行する。なお、電流計２４からは電流の実効値が、また電圧計２５からは電圧の実効値が、それぞれマイクロコンピュータ２２に送られてくるものとする。
【００９６】
マイクロコンピュータ２２は、電流の実効値と電圧の実効値とに基づいて複素インピーダンスＺの絶対値（｜Ｚ｜＝｜Ｖ｜／｜Ｉ｜）を求める。本実施形態では、電極７１、７２に印加される交流電圧の周波数を高周波領域に設定しているため、複素インピーダンスＺの逆数１／｜Ｚ｜のうち抵抗値Ｒは考慮せず、複素インピーダンスＺの逆数１／｜Ｚ｜から静電容量値Ｃのみを求める。
【００９７】
マイクロコンピュータ２２は、静電容量値Ｃからオイル１００の比誘電率εを算出する。さらに、マイクロコンピュータ２２は、比誘電率―ＴＢＮ相関関係データ２２ｅに基づいて、オイル１００の比誘電率εからＴＢＮ値を求め、ＴＢＮ値に基づいてオイルの劣化状態を判断する。
【００９８】
尚、両電極７１、７２に印加する交流電圧の周波数を高周波領域内にて変化させて計測を行うことようにしてもよい。交流電圧の周波数を可変とすることで、比誘電率εの感度調節を行うことが可能となり、最適な周波数で比誘電率を測定することができ、測定精度を向上させることができる。例えば、予備実験により、高周波領域内にて複数の周波数における計測を行って、オイル１００の性質に応じて、より比誘電率εの感度が高く、より適正に劣化判断を行い得る交流電圧の周波数帯を確認しておくことができる。
【００９９】
ここで、比誘電率―ＴＢＮ相関関係データ２２ｅにおいてオイル１００の劣化状態に基づいた比誘電率の管理限界値を図６に示されるように予め設定しておき、算出された比誘電率が管理限界値を超えたときに、報知装置２３が報知を実行し、無線機２４が送信を実行することが好ましい。
【０１００】
上記したように、オイルの劣化が進むにつれてＴＢＮ値は低下するが、オイルが劣化したと判断されるＴＢＮ値に対応する比誘電率を管理限界値に設定しておき、比誘電率が管理限界値を上回った時に報知及び送信を実行することにより、船舶１−１の乗組員、造船会社、及び運航管理会社はオイル交換時期を的確に把握することが可能となる。
【０１０１】
次に、本実施形態に係るオイル性状管理装置における測定原理について説明する。
まず、図８Ａに示した電極７１、７２及び電極間に介在するオイル１００の等価電気モデルとして、図８Ｂに示すような、抵抗Ｒ（Ｒは構造体の抵抗値）及び静電容量Ｃ（電極間に介在するオイルの静電容量値）による並列回路を仮定する。交流電源７３により印加される電圧をＶとし、電圧Ｖの周波数をωとし、流れる電流をＩ、抵抗Ｒを流れる電流をＩ１、静電容量Ｃを流れる電流をＩ２とするとき、回路方程式は、次式で示される。
【０１０２】
Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２ …（４）
Ｖ＝Ｒ・Ｉ１ …（５）
Ｖ＝（１／ｊωＣ）・Ｉ２ …（６）
【０１０３】
よって、式（４）〜（６）より、並列回路の複素インピーダンスＺは次式で求められる。
Ｚ＝Ｖ／Ｉ＝Ｖ／（（（１／Ｒ）＋ｊωＣ）・Ｖ） …（７）
＝１／（（１／Ｒ）＋ｊωＣ）
【０１０４】
ここで、複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚを、複素平面上にプロットすると図８Ｃに示すごとくなる。同図において、横軸は複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚの実部Ｒｅ［１／Ｚ］であり、縦軸は複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚの虚部Ｉｍ［１／Ｚ］である。また、中心からプロットした点までの直線距離が複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚの大きさ１／｜Ｚ｜であり、θは複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚの偏角である。
【０１０５】
図８Ｃに示すように、計測により得られた複素インピーダンスＺについて、その逆数１／Ｚの実部が抵抗成分（１／Ｒ）に、逆数１／Ｚの虚部が容量成分（ωＣ）に対応するため、複素インピーダンスＺの逆数１／｜Ｚ｜及び偏角θがわかれば、抵抗値Ｒ及び静電容量値Ｃが求まる。さらに、電極７１、７２及び電極間に介在するオイル１００について、電極７１、７２の間隔ｄ及び平面の面積Ｓが一定で既知であるため、得られた抵抗値Ｒおよび静電容量値Ｃから、それぞれオイル１００の導電率σ及び誘電率εを求めることができる。
【０１０６】
ここで、オイル１００の導電率は油の劣化状態、温度、ベースオイルの種類などによってばらつきが見られることがあるため、本実施形態では上記式（７）から誘電率のみを精度良く求めるために、交流電圧の周波数を高周波領域に設定する。即ち、上記式（７）において、ωを高い値に設定することで、分母の第１項、すなわち抵抗成分を近似的に無視できることになる。図８Ｃで考えると、ωを十分大きく設定すると、抵抗成分より容量成分の方がはるかに大きくなり、近似的に電極間に介在するオイル１００の等価電気モデルを一つのコンデンサに置き換えることができる。その場合は偏角θがπ／２となるため、偏角θの計測も不要となる。好適には、交流電圧の周波数域は、複素インピーダンスＺの逆数１／Ｚの実部（１／Ｒ）が、虚部（ｊωＣ）の１／１００以下となるような高周波領域とすることが好ましい。
【０１０７】
また、交流電圧の波形として正弦波を用いる場合を説明したが、矩形波、三角波、のこぎり波又は逆のこぎり波を用いてもよい。この場合、例えば、図９Ａに示される交流電圧の波形をフーリエ変換すると、図９Ｂに示されるように基本周波数の整数倍となる高調波成分が得られ、それぞれの高調波成分について比誘電率を求めることにより、複数の周波数について比誘電率を同時に取得することができる。即ち、矩形波、三角波、のこぎり波又は逆のこぎり波を用いることにより複数の周波数における情報を獲得することができ、一度の計測でより適正な周波数の目安を付けることができ、また、複数の周波数ポイントでの比誘電率εを得て、オイル１００の劣化判断に供することができるため、より高精度の劣化判断が可能となる。
【０１０８】
本実施形態によれば、ディーゼルエンジン３１の運転を止めることなくリアルタイムでオイル１００の劣化センシングが可能である。更に、ＴＢＮ値に基づいて適切なオイル交換時期を把握するため、不必要なオイル交換を行わずにすむ。更に、オイル１００が劣化したことが、船舶１−１の乗組員だけでなく運航管理会社や造船会社にも自動的に伝達されるため、オイル１００が劣化した状態で船舶１−１が運航されるリスクを大幅に下げることができる。
【０１０９】
（第１の実施形態の第１変形例）
図１０を参照して、本実施形態の第１変形例に係るオイル性状センサ７０を説明する。オイル性状センサ７０は、超音波振動子８１と、重り８２とを更に備える。超音波振動子８１が電極の少なくとも何れか一方７１（７２）に接合され、超音波振動子８１の電極７１（７２）との接合部とは異なる側の端部に重り８２が取り付けられる。尚、超音波振動子８１は、両電極７１、７２に設けることが好ましく、これにより両電極を洗浄することが可能となる。ここで超音波振動子８１とは、電気エネルギをひずみに変換する素子であり、電歪振動子や磁歪振動子等が用いられるが、好適にはピエゾ素子等の圧電素子が好適に用いられる。誘電率の測定を停止して超音波振動子８１に電圧を印加すると超音波振動子８１の振動による慣性力により電極７１（７２）が加振される。これにより、電極７１（７２）に付着したすす等の異物が除去され、電極７１（７２）が洗浄される。
【０１１０】
（第１の実施形態の第２変形例）
図１１を参照して、本実施形態の第２変形例に係るオイル性状センサ７０を説明する。オイル性状センサ７０は、少なくとも何れかの電極７１（７２）の電極面に設けられた高誘電率物質層８３を更に備える。高誘電率物質層８３により、両電極７１、７２により形成される仮想的なコンデンサの静電容量が大きくなる。高誘電率物質層８３は、電極面に対して均一な肉厚となるように配置される。高誘電率物質層８３は、例えばチタン酸バリウム（比誘電率：約１２００）、二酸化チタン（比誘電率：約１００）のようなオイル１００より比誘電率の高い物質により形成される。高誘電率物質層８３を備えるオイル性状センサ７０を用いて比誘電率を求め、求めた比誘電率から高誘電率物質層８３に相当する値を差し引くことでオイル１００の比誘電率を算出することができる。
【０１１１】
一般に、オイルの比誘電率は約２と小さいが、高誘電率体を電極間に挿入することにより図１２に示すように比誘電率をオフセットすることができ、高い精度で比誘電率を測定することが可能となる。
【０１１２】
（第１の実施形態の第３変形例）
図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して、本実施形態の第３変形例に係るオイル性状センサ７０を説明する。オイル性状センサ７０は、少なくとも何れかの電極７１（７２）の電極面に設けられた圧電効果物質層８４を更に備える。圧電効果物質層８４は、高誘電率と、超音波振動作用（圧電効果）とを有する。圧電効果物質層８４は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を含む。圧電効果物質層８４は、電極面に対して均一な肉厚となるように配置され、薄板状に形成したものを複数積層してもよい。本変形例によれば、高誘電率を有する圧電効果物質層８４を電極間に挿入しているため、比誘電率を高い精度で検出することができる。更に、本変形例によれば、超音波洗浄作用（圧電効果）を有する圧電効果物質層８４が電極７１（７２）の電極面に設けられているため、鉄粉、カーボン等の異物８５がオイル１００を流れてきて電極間に詰まった場合に両電極間がショートして圧電効果物質層８４に交流電圧が印加され、圧電効果により電極７１、７２が加振される。その結果、電極間に介在する異物８５が超音波振動により取り除かれる。これにより、電極洗浄のために定期的にスイッチ操作等の作業を行うことなく、電極間がショートしたときに自動的に洗浄効果を発揮することが可能となる。
【０１１３】
（第１の実施形態の第４変形例）
本実施形態の第４変形例に係るオイル性状センサ７０を説明する。オイル性状センサ７０は、オイル流路６８の電極７１、７２より上流側の部分に設けられた温度調節部（不図示）を更に備える。温度調節部は、例えばペルチェ素子である。温度調節部は、オイル１００の温度を所定の一定温度に調節する。図１４に示すように、オイルの抵抗率は温度の変化に敏感であるため、電流及び電圧を計測する前に、予め測定に適した温度にオイルを温度調整することにより、温度変化の影響を無くし、より安定した計測を実施することが可能となる。
【０１１４】
本実施形態及び本実施形態の変形例において、通信機２４は、オイル１００の比誘電率又はＴＢＮ値を上記船舶状態データとして送信してもよい。この場合、サーバーシステム２及び３が、マイクロコンピュータ２２と同様に、オイル１００の比誘電率又はＴＢＮ値に基づいて、オイル１００の劣化状態を判断して診断データを生成する。サーバーシステム２及び３は、診断データを保存する。
【０１１５】
以上、受信アンテナ２７及び送信アンテナ２８が無線機２４と中継器２５とによって共用される場合を説明した。以下に述べるように、船舶監視システム２０の無線送受信機能と無線中継機能とが別々の装置により実現されてもよい。
【０１１６】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態において、各船舶１には、船舶監視システム２０から中継器２５及び信号増幅器２６を除いたものと、図１５に示す中継システム９０とを備える。中継システム９０は、受信アンテナ９１と、送信アンテナ９２と、無線中継器９３とを備える。無線中継器９３は、中継器２５の機能と、信号増幅器２６の機能とを有する。
【０１１７】
上記実施の形態に様々な変更を加えることが可能である。例えば、船舶状態データは、船舶１−１に搭載されたディーゼルエンジンシステム２１以外の設備の状態に関するデータであってもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１０：船舶遠隔監視診断システム
１（１−１〜１−３）：船舶
２：造船会社サーバーシステム
３：運航管理会社サーバーシステム
１１：無線送受信器
１２：データサーバー
１３：保守計画サーバー
１４：無線送受信器
１５：データサーバー
１６：保守計画サーバー
１７：インターネット
２０：船舶監視システム
２１：ディーゼルエンジンシステム
２２：マイクロコンピュータ
２２ａ：ＮＯｘ基礎データ
２２ｂ：アクチュエータ基礎データ
２２ｃ：ＬＮＴ履歴データ
２２ｄ：ＤＰＦ履歴データ
２２ｅ：比誘電率―ＴＢＮ相関関係データ
２３：報知装置
２４：無線機
２５：中継器
２６：信号増幅器
２７：受信アンテナ
２８：送信アンテナ
２９：ＧＰＳ受信機
３０：外部入力端子
３１：ディーゼルエンジン
３１ａ：燃料高圧ポンプ
３１ｂ：コモンレール
３１ｃ：吸気ポート
３１ｄ：排気ポート
３２：給気通路
３３：排気通路
３４：ターボチャージャ
３４ａ：コンプレッサ
３４ｂ：タービン
３５：ＥＧＲ通路
３６：後処理装置
３７：インタークーラ
３８：スロットル弁
３９：ＶＧＴアクチュエータ
４０：ＮＯｘ吸着触媒
４１：ＤＰＦ
４２：ＥＧＲクーラ
４３：ＥＧＲ弁
４４：ＥＣＵ
５１：回転数センサ
５２：エアフローメータ
５３：ブースト圧計
５４：空燃比センサ
５５：ＮＯｘセンサ
５６、５７：排気温度センサ
５８：ＤＰＦ差圧センサ
５９：ＮＯｘセンサ
６０…排気温度センサ
６５…オイルタンク
６８…オイル流路
７０…オイル性状センサ
７１、７２：電極
７３：高周波交流電源
７４：電流計
７５：電圧計
８１：超音波振動子
８２：重り
８３：高誘電率物質層
８４：圧電効果物質層
８５：異物
９０：中継システム
９１：受信アンテナ
９２：送信アンテナ
９３：無線中継器
１００…オイル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１船舶と、
第２船舶と、
陸上に設けられたコンピュータシステムと
を具備し、
前記第１船舶は、前記第１船舶の状態に関する船舶状態データを無線送信し、
前記第２船舶は、前記船舶状態データを無線中継し、
前記コンピュータシステムは、前記船舶状態データを保存する
船舶遠隔監視診断システム。
【請求項２】
前記第１船舶は、
ディーゼルエンジンシステムと、
前記船舶状態データを無線送信する無線機と
を備え、
前記第２船舶は、前記船舶状態データを無線中継する中継器を備え、
前記船舶状態データは前記ディーゼルエンジンシステムの状態に関するデータである
請求項１の船舶遠隔監視診断システム。
【請求項３】
前記ディーゼルエンジンシステムは、
ディーゼルエンジンと、
前記ディーゼルエンジンから排出される排気に含まれる有害物質を除去する後処理装置と、
前記後処理装置の出口から排出された処理後排ガスに含まれる前記有害物質の濃度を検知する第１検知装置と
を備え、
前記第１船舶は、前記ディーゼルエンジンの負荷と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度から、前記ディーゼルエンジンシステムの前記有害物質を低減する性能を診断して診断データを生成するコンピュータを備え、
前記無線機は、前記診断データを前記船舶状態データとして送信する
請求項２の船舶遠隔監視診断システム。
【請求項４】
前記ディーゼルエンジンシステムは、
ディーゼルエンジンと、
前記ディーゼルエンジンから排出される排気に含まれる有害物質を除去する後処理装置と、
前記後処理装置の出口から排出された処理後排ガスに含まれる前記有害物質の濃度を検知する第１検知装置と
を備え、
前記無線機は、前記ディーゼルエンジンの負荷を示す情報と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度を示す情報とを前記船舶状態データとして送信し、
前記コンピュータシステムは、前記ディーゼルエンジンの負荷を示す情報と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度を示す情報とから、前記ディーゼルエンジンシステムの前記有害物質を低減する性能を診断して診断データを生成し、前記診断データを保存する
請求項２の船舶遠隔監視診断システム。
【請求項５】
前記ディーゼルエンジンシステムはディーゼルエンジンを備え、
前記船舶状態データは、前記ディーゼルエンジンの潤滑用のオイルに関するデータである
請求項２の船舶遠隔監視診断システム。
【請求項６】
前記ディーゼルエンジンシステムは、
前記オイルが流れるオイル流路と、
前記オイル流路に配置された２つの電極と、
前記２つの電極間に高周波交流電圧を印加する高周波交流電源と、
前記２つの電極間の電流を測定する電流計と、
前記２つの電極間の電圧を測定する電圧計と
を備え、
前記第１船舶は、前記オイルの比誘電率とＴＢＮ値（全塩基価）との相関関係を示す比誘電率−ＴＢＮ相関関係データを格納するコンピュータを備え、
前記コンピュータは、前記電流計及び前記電圧計の測定結果から前記オイルの比誘電率としての実測比誘電率を算出し、前記実測比誘電率から前記比誘電率−ＴＢＮ相関関係データに基づいて前記オイルの劣化を判断して診断データを生成し、
前記無線機は、前記診断データを前記船舶状態データとして送信する
請求項５の船舶遠隔監視診断システム。
【請求項７】
第１船舶が前記第１船舶の状態に関する船舶状態データを無線送信するステップと、
第２船舶が前記船舶状態データを無線中継するステップと、
陸上に設けられたコンピュータシステムが前記船舶状態データを保存するステップと
を具備する
船舶遠隔監視診断方法。
【請求項８】
前記第１船舶は、
ディーゼルエンジンシステムと、
無線機と
を備え、
前記第２船舶は中継器を備え、
前記船舶状態データは前記ディーゼルエンジンシステムの状態に関するデータであり、
前記船舶状態データを無線送信する前記ステップにおいて、前記無線機は前記船舶状態データを無線送信し、
前記船舶状態データを無線中継する前記ステップにおいて、前記中継器は前記船舶状態データを無線中継する
請求項７の船舶遠隔監視診断方法。
【請求項９】
前記ディーゼルエンジンシステムは、
ディーゼルエンジンと、
前記ディーゼルエンジンから排出される排気に含まれる有害物質を除去する後処理装置と、
前記後処理装置の出口から排出された処理後排ガスに含まれる前記有害物質の濃度を検知する第１検知装置と
を備え、
前記第１船舶のコンピュータが、前記ディーゼルエンジンの負荷と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度から、前記ディーゼルエンジンシステムの前記有害物質を低減する性能を診断して診断データを生成するステップを更に具備し、
前記船舶状態データを無線送信する前記ステップにおいて、前記診断データを前記船舶状態データとして無線送信する
請求項８の船舶遠隔監視診断方法。
【請求項１０】
前記ディーゼルエンジンシステムは、
ディーゼルエンジンと、
前記ディーゼルエンジンから排出される排気に含まれる有害物質を除去する後処理装置と、
前記後処理装置の出口から排出された処理後排ガスに含まれる前記有害物質の濃度を検知する第１検知装置と
を備え、
前記船舶状態データを無線送信する前記ステップにおいて、前記ディーゼルエンジンの負荷を示す情報と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度を示す情報とを前記船舶状態データとして送信し、
前記コンピュータシステムが、前記ディーゼルエンジンの負荷を示す情報と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度を示す情報とから、前記ディーゼルエンジンシステムの前記有害物質を低減する性能を診断して診断データを生成するステップと、
前記コンピュータシステムが、前記診断データを保存するステップと
を更に具備する
請求項８の船舶遠隔監視診断方法。
【請求項１１】
前記ディーゼルエンジンシステムはディーゼルエンジンを備え、
前記船舶状態データは、前記ディーゼルエンジンの潤滑用のオイルに関するデータである
請求項８の船舶遠隔監視診断方法。
【請求項１２】
前記ディーゼルエンジンシステムは、
前記オイルが流れるオイル流路と、
前記オイル流路に配置された２つの電極と
を備え、
前記２つの電極間に高周波交流電圧を印加するステップと、
前記２つの電極間の電流を測定するステップと、
前記２つの電極間の電圧を測定するステップと、
前記電流を測定する前記ステップ及び前記電圧を測定する前記ステップの測定結果から前記オイルの比誘電率としての実測比誘電率を算出するステップと、
前記オイルの比誘電率とＴＢＮ値（全塩基価）との相関関係を示す比誘電率−ＴＢＮ相関関係データに基づいて前記実測比誘電率から前記オイルの劣化を判断して診断データを生成するステップと
を更に具備し、
前記船舶状態データを無線送信する前記ステップにおいて、前記診断データを前記船舶状態データとして無線送信する
請求項１１の船舶遠隔監視診断方法。
【請求項１】
第１船舶と、
第２船舶と、
陸上に設けられたコンピュータシステムと
を具備し、
前記第１船舶は、前記第１船舶の状態に関する船舶状態データを無線送信し、
前記第２船舶は、前記船舶状態データを無線中継し、
前記コンピュータシステムは、前記船舶状態データを保存する
船舶遠隔監視診断システム。
【請求項２】
前記第１船舶は、
ディーゼルエンジンシステムと、
前記船舶状態データを無線送信する無線機と
を備え、
前記第２船舶は、前記船舶状態データを無線中継する中継器を備え、
前記船舶状態データは前記ディーゼルエンジンシステムの状態に関するデータである
請求項１の船舶遠隔監視診断システム。
【請求項３】
前記ディーゼルエンジンシステムは、
ディーゼルエンジンと、
前記ディーゼルエンジンから排出される排気に含まれる有害物質を除去する後処理装置と、
前記後処理装置の出口から排出された処理後排ガスに含まれる前記有害物質の濃度を検知する第１検知装置と
を備え、
前記第１船舶は、前記ディーゼルエンジンの負荷と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度から、前記ディーゼルエンジンシステムの前記有害物質を低減する性能を診断して診断データを生成するコンピュータを備え、
前記無線機は、前記診断データを前記船舶状態データとして送信する
請求項２の船舶遠隔監視診断システム。
【請求項４】
前記ディーゼルエンジンシステムは、
ディーゼルエンジンと、
前記ディーゼルエンジンから排出される排気に含まれる有害物質を除去する後処理装置と、
前記後処理装置の出口から排出された処理後排ガスに含まれる前記有害物質の濃度を検知する第１検知装置と
を備え、
前記無線機は、前記ディーゼルエンジンの負荷を示す情報と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度を示す情報とを前記船舶状態データとして送信し、
前記コンピュータシステムは、前記ディーゼルエンジンの負荷を示す情報と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度を示す情報とから、前記ディーゼルエンジンシステムの前記有害物質を低減する性能を診断して診断データを生成し、前記診断データを保存する
請求項２の船舶遠隔監視診断システム。
【請求項５】
前記ディーゼルエンジンシステムはディーゼルエンジンを備え、
前記船舶状態データは、前記ディーゼルエンジンの潤滑用のオイルに関するデータである
請求項２の船舶遠隔監視診断システム。
【請求項６】
前記ディーゼルエンジンシステムは、
前記オイルが流れるオイル流路と、
前記オイル流路に配置された２つの電極と、
前記２つの電極間に高周波交流電圧を印加する高周波交流電源と、
前記２つの電極間の電流を測定する電流計と、
前記２つの電極間の電圧を測定する電圧計と
を備え、
前記第１船舶は、前記オイルの比誘電率とＴＢＮ値（全塩基価）との相関関係を示す比誘電率−ＴＢＮ相関関係データを格納するコンピュータを備え、
前記コンピュータは、前記電流計及び前記電圧計の測定結果から前記オイルの比誘電率としての実測比誘電率を算出し、前記実測比誘電率から前記比誘電率−ＴＢＮ相関関係データに基づいて前記オイルの劣化を判断して診断データを生成し、
前記無線機は、前記診断データを前記船舶状態データとして送信する
請求項５の船舶遠隔監視診断システム。
【請求項７】
第１船舶が前記第１船舶の状態に関する船舶状態データを無線送信するステップと、
第２船舶が前記船舶状態データを無線中継するステップと、
陸上に設けられたコンピュータシステムが前記船舶状態データを保存するステップと
を具備する
船舶遠隔監視診断方法。
【請求項８】
前記第１船舶は、
ディーゼルエンジンシステムと、
無線機と
を備え、
前記第２船舶は中継器を備え、
前記船舶状態データは前記ディーゼルエンジンシステムの状態に関するデータであり、
前記船舶状態データを無線送信する前記ステップにおいて、前記無線機は前記船舶状態データを無線送信し、
前記船舶状態データを無線中継する前記ステップにおいて、前記中継器は前記船舶状態データを無線中継する
請求項７の船舶遠隔監視診断方法。
【請求項９】
前記ディーゼルエンジンシステムは、
ディーゼルエンジンと、
前記ディーゼルエンジンから排出される排気に含まれる有害物質を除去する後処理装置と、
前記後処理装置の出口から排出された処理後排ガスに含まれる前記有害物質の濃度を検知する第１検知装置と
を備え、
前記第１船舶のコンピュータが、前記ディーゼルエンジンの負荷と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度から、前記ディーゼルエンジンシステムの前記有害物質を低減する性能を診断して診断データを生成するステップを更に具備し、
前記船舶状態データを無線送信する前記ステップにおいて、前記診断データを前記船舶状態データとして無線送信する
請求項８の船舶遠隔監視診断方法。
【請求項１０】
前記ディーゼルエンジンシステムは、
ディーゼルエンジンと、
前記ディーゼルエンジンから排出される排気に含まれる有害物質を除去する後処理装置と、
前記後処理装置の出口から排出された処理後排ガスに含まれる前記有害物質の濃度を検知する第１検知装置と
を備え、
前記船舶状態データを無線送信する前記ステップにおいて、前記ディーゼルエンジンの負荷を示す情報と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度を示す情報とを前記船舶状態データとして送信し、
前記コンピュータシステムが、前記ディーゼルエンジンの負荷を示す情報と前記第１検知装置によって検知された前記有害物質の濃度を示す情報とから、前記ディーゼルエンジンシステムの前記有害物質を低減する性能を診断して診断データを生成するステップと、
前記コンピュータシステムが、前記診断データを保存するステップと
を更に具備する
請求項８の船舶遠隔監視診断方法。
【請求項１１】
前記ディーゼルエンジンシステムはディーゼルエンジンを備え、
前記船舶状態データは、前記ディーゼルエンジンの潤滑用のオイルに関するデータである
請求項８の船舶遠隔監視診断方法。
【請求項１２】
前記ディーゼルエンジンシステムは、
前記オイルが流れるオイル流路と、
前記オイル流路に配置された２つの電極と
を備え、
前記２つの電極間に高周波交流電圧を印加するステップと、
前記２つの電極間の電流を測定するステップと、
前記２つの電極間の電圧を測定するステップと、
前記電流を測定する前記ステップ及び前記電圧を測定する前記ステップの測定結果から前記オイルの比誘電率としての実測比誘電率を算出するステップと、
前記オイルの比誘電率とＴＢＮ値（全塩基価）との相関関係を示す比誘電率−ＴＢＮ相関関係データに基づいて前記実測比誘電率から前記オイルの劣化を判断して診断データを生成するステップと
を更に具備し、
前記船舶状態データを無線送信する前記ステップにおいて、前記診断データを前記船舶状態データとして無線送信する
請求項１１の船舶遠隔監視診断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−２１４５６０（Ｐ２０１１−２１４５６０Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８６０４５（Ｐ２０１０−８６０４５）
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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