(57)【要約】【課題】フィルタの劣化度合いを正確に判定できる建設機械を提供する。【解決手段】エンジン２の吸気負圧に基づきフィルタ５の目詰まり判定が下されてフィルタ５が清掃される度に、前回の清掃から目詰まり判定が下されるまでのエンジン２の運転時間の累積値を清掃間隔Ｓとして逐次計測する。予め清掃間隔Ｓの最小値から最大値までを区分して複数の階級を設定し、計測された清掃間隔Ｓを各階級の内の属する階級に加える。横軸を階級とし縦軸を清掃間隔Ｓの頻度としたヒストグラムを作成し、破線で示すヒストグラムの特性線Ｌ1を直線に近似させて実線で示す近似直線Ｌ2を求める。フィルタ５の劣化進行に伴ってヒストグラムの特性が変化し、それに基づく近似直線Ｌ2の傾きが細線で示す右上がりから次第に減少し、水平に相当するΔＹ/ΔＸ＝０を超えた時点でフィルタ劣化の判定を下す。【選択図】図７
2020133398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源として搭載された原動機と、
前記原動機の吸気負圧を測定する吸入空気圧力測定部と、
前記吸入空気圧力測定部により測定された吸気負圧に基づき、前記原動機の吸入空気を濾過するフィルタの目詰まり度合いを判定する吸入空気測定値演算部と
を備えた建設機械において、
前記フィルタに対する前回の清掃から前記吸入空気測定値演算部により目詰まり判定が下されるまでの前記原動機の運転時間の累積値を清掃間隔とし、予め前記清掃間隔の最小値から最大値までを区分して設定された複数のグループを記憶する記憶部と、
前記吸入空気測定値演算部により目詰まり判定が下されて前記フィルタが清掃される度に前記清掃間隔を計測し、前記複数のグループの内、前記計測された清掃間隔を属するグループに逐次加えて、グループ毎の清掃間隔の頻度を集計する清掃間隔頻度演算部と、
前記清掃間隔頻度演算部により集計されたグループ毎の清掃間隔の頻度に基づき前記フィルタの劣化度合いを判定する劣化判定処理部と
を備えたことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
前記清掃間隔頻度演算部は、前記複数のグループを複数の階級と見なして、横軸を階級とし縦軸を清掃間隔の頻度としたヒストグラムを作成し、
前記劣化判定処理部は、前記清掃間隔頻度演算部により作成されたヒストグラムの特性線を直線に近似させて近似直線を求め、前記近似直線の傾きに基づき前記フィルタの劣化度合いを判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
【請求項３】
前記フィルタの交換を指示するフィルタ交換指示部をさらに備え、
前記劣化判定処理部は、前記グループ毎の清掃間隔の頻度に基づき前記フィルタが使用限界に至ったとして劣化判定を下したときに、前記フィルタ交換指示部に前記フィルタの交換を指示させる
ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
【請求項４】
前記フィルタの清掃を指示するフィルタ清掃指示部と、
前記フィルタの交換を指示するフィルタ交換指示部とをさらに備え、
前記吸入空気測定値演算部は、前記フィルタの目詰まり判定を下したときに前記フィルタ清掃指示部に前記フィルタの清掃を指示させ、
前記清掃間隔頻度演算部は、前記フィルタ清掃指示部による指示に基づき前記フィルタが清掃されても、前記原動機の吸気負圧が回復しないときに前記フィルタ交換指示部に前記フィルタの交換を指示させる
ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
【請求項５】
前記吸入空気測定値演算部は、予め設定された運転状態で前記原動機が運転されているときに、前記フィルタの目詰まり度合いを判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
【請求項６】
前記清掃間隔頻度演算部は、前記フィルタの新品からの全ての清掃間隔を属するグループに逐次加えて、グループ毎の清掃間隔の頻度を集計する
ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
【請求項７】
前記清掃間隔頻度演算部は、予め前記フィルタの新品から使用限界までを区分して設定された複数の判定期間が経過する度に、集計したグループ毎の清掃間隔のデータを消去し、次の判定期間の開始と共に、新たに計測した清掃間隔を属するグループに逐次加えて、グループ毎の清掃間隔の頻度を集計する
ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械に動力源として搭載されたエンジンの吸気通路には、吸入空気に含まれる塵埃を濾過するためにエアクリーナが設けられており、エアクリーナ内のフィルタには次第に塵埃が堆積して目詰まりを生じる。フィルタの目詰まりは吸気負圧を増加させてエンジンの出力低下や燃費悪化等の要因になるため、例えば特許文献１に記載のように、フィルタの目詰まりを検出する装置が提案されている。
特許文献１の目詰まり検出装置は乗用車用エンジンのフィルタを対象としたものであり、吸気負圧が設定値を超えたときに、フィルタが目詰まりしていると判定して警告灯を点灯させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１１０４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のフィルタ目詰まり検出装置は、あくまでも目詰まりを検出する機能しか果たさず、フィルタの劣化度合いを判定することはできない。
即ち、フィルタが目詰まりした場合には清掃の実施により回復するものの、前回清掃時から新たに堆積した塵埃が全てフィルタ上から除去されるわけではなく一部の塵埃が残存する。このため、フィルタの清掃を繰り返す度に清掃直後にフィルタ上に残存する塵埃が次第に蓄積され、フィルタの使用限界では、清掃しても多くの塵埃がフィルタ上に残存して濾過機能を果たさなくなる。この現象がフィルタの劣化である。
【０００５】
特に油圧ショベル等の建設機械は、粉塵や砂埃等の多量の塵埃が舞い散る工事現場で使用されるため、一般的な乗用車等に比較してフィルタの目詰まりの進行が早く、必然的に頻繁なフィルタ清掃によって劣化が急激に進行する傾向がある。そして、工事スケジュール等の制約からフィルタの交換時期に至っても直ちに対応できない場合があるため、フィルタの交換時期を事前に予測すべく劣化度合いを常に把握することが非常に重要な事項になる。このような要望に対して、フィルタ目詰まり検出するだけの特許文献１の技術では応じることができなかった。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、フィルタの劣化度合いを正確に判定することができる建設機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の建設機械は、動力源として搭載された原動機と、前記原動機の吸気負圧を測定する吸入空気圧力測定部と、前記吸入空気圧力測定部により測定された吸気負圧に基づき、前記原動機の吸入空気を濾過するフィルタの目詰まり度合いを判定する吸入空気測定値演算部とを備えた建設機械において、前記フィルタに対する前回の清掃から前記吸入空気測定値演算部により目詰まり判定が下されるまでの前記原動機の運転時間の累積値を清掃間隔とし、予め前記清掃間隔の最小値から最大値までを区分して設定された複数のグループを記憶する記憶部と、前記吸入空気測定値演算部により目詰まり判定が下されて前記フィルタが清掃される度に前記清掃間隔を計測し、前記複数のグループの内、前記計測された清掃間隔を属するグループに逐次加えて、グループ毎の清掃間隔の頻度を集計する清掃間隔頻度演算部と、前記清掃間隔頻度演算部により集計されたグループ毎の清掃間隔の頻度に基づき前記フィルタの劣化度合いを判定する劣化判定処理部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の建設機械によれば、フィルタの劣化度合いを正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の建設機械のフィルタ劣化判定装置を示す全体構成図である。
【図２】コントローラの内部構成を示す制御ブロック図である。
【図３】時間経過に伴うフィルタ清掃の実施状況と劣化の進行状況とを示すタイムチャートである。
【図４】コントローラが実行するフィルタ劣化判定ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】コントローラが実行するフィルタ劣化判定ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】コントローラが実行するフィルタ劣化判定ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】清掃間隔を集計して作成したヒストグラムを示す特性図であり、細線はフィルタの新品時、太線は使用限界時を表す。
【図８】判定期間が経過する度にヒストグラム上の清掃間隔のデータを消去するようにした別例のヒストグラムの使用限界時を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を具体化した建設機械の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の建設機械のフィルタ劣化判定装置を示す全体構成図である。
本実施形態のフィルタ劣化判定装置１は、油圧ショベル等の建設機械に動力源として搭載されたディーゼルエンジン２（本発明の原動機に相当する）を対象としたものである。エンジン２の吸気通路３の吸入口３ａにはエアクリーナ４が設けられ、エアクリーナ４にはフィルタ５が内装されている。吸気通路３には吸気負圧を測定する吸入空気圧力測定部６が取り付けられ、車載バッテリ７により駆動される。
【００１１】
エンジン２にはコントローラ８（電子コントロールユニット）が接続され、図示はしないがコントローラ８の入力側には、エンジン回転速度や冷却水温等を測定する各種センサ類が接続され、コントローラ８の出力側には、燃料噴射弁やＥＧＲ弁等の各種デバイス類が接続されている。センサ類からの情報に基づき、コントローラ８によりエンジン２の燃料噴射量、燃料噴射時期、ＥＧＲ開度等が制御され、これによりエンジン２が運転される。
【００１２】
以下に述べるようにコントローラ８は、フィルタ５の目詰まり度合い及び劣化度合いを判定する処理を実行し、そのためにコントローラ８には、フィルタ清掃指示部１０及びフィルタ交換指示部１１が接続されている。なお本実施形態では、フィルタ清掃指示部１０としてフィルタ清掃サインを点灯表示する警告灯を用い、交換指示部１１としてフィルタ交換サインを点灯表示する警告灯を用いている。
【００１３】
図２はコントローラ８の内部構成を示す制御ブロック図であり、コントローラ８には吸入空気測定値演算部８ａ、清掃間隔頻度演算部８ｂ、劣化判定処理部８ｃ及び記憶部８ｄが備えられている。
吸入空気測定値演算部８ａは、上記吸入空気圧力測定部６により測定された吸気負圧に基づきフィルタ５の目詰まり度合いを判定し、目詰まりしていると判定したとき（以下、目詰まり判定を下すと表現する）にはフィルタ清掃指示部１０を作動させる。
【００１４】
記憶部８ｄは、フィルタ５に対する前回の清掃から吸入空気測定値演算部８ａにより目詰まり判定が下されるまでのエンジン２の運転時間の累積値を清掃間隔とし、予め清掃間隔の最小値から最大値までを区分して設定された複数のグループＧ0〜Ｇ7（以下、階級と称する）を記憶する。
清掃間隔頻度演算部８ｂは、フィルタ５に対する清掃間隔Ｓを逐次計測し、記憶部８ｄに記憶された階級毎の清掃間隔Ｓの頻度としてヒストグラム化して記憶部８ｄに格納する。
劣化判定処理部８ｃは、記憶部８ｄ内のヒストグラムからフィルタ５の劣化度合いと相関する近似直線Ｌ2（図７に示す）を求め、この近似直線Ｌ2の傾きに基づきフィルタ５の劣化度合いを判定し、劣化していると判定したとき（以下、劣化判定を下すと表現する）にはフィルタ交換指示部１１を作動させる。
【００１５】
以下、コントローラ８によるフィルタ５の劣化判定処理について述べるが、それに先立ちフィルタ５に対する清掃の実施状況と劣化の進行状況について説明する。
図３は時間経過に伴うフィルタ清掃の実施状況と劣化の進行状況とを示すタイムチャートである。図中の横軸は、新品のフィルタ５に交換されてからのエンジン２の運転時間の累積値を表し、縦軸は、エンジン２の吸気負圧（上側ほどフィルタ５の目詰まりが顕著）を表す。
【００１６】
フィルタ５が新品の状態でエンジン２の運転が開始されると、エアクリーナ４のフィルタ５により吸入空気が濾過されると共に、清掃間隔Ｓの計測が開始される。フィルタ５には濾過された塵埃が次第に堆積し、それに伴い吸気負圧が増加する。本実施形態では、目詰まり度合いを判定するための閾値として６.５ＫＰaが設定されており、後述のように吸気負圧が６.５ＫＰaに達した時点でフィルタ清掃指示部１０の点灯によりフィルタ清掃が促される。これにより建設機械のオペレータはフィルタ５の目詰まりを認識して清掃を実施し、この時点で清掃間隔Ｓの計測が終了する。計測された清掃間隔Ｓは、前回の清掃から目詰まり判定が下されるまでのエンジン２の運転時間の累積値となる。
【００１７】
フィルタ５を清掃しても、前回清掃時から新たに堆積した塵埃が全てフィルタ５上から除去されるわけではなく一部の塵埃が残存するため、吸気負圧は前記の清掃直後の値まで回復しない。結果として清掃を繰り返す度にフィルタ５上に残存する塵埃が次第に蓄積され、それに伴い清掃直後の吸気負圧も次第に増加する。このようにしてフィルタ５の劣化が進行し、ある時点でフィルタ５の使用限界に至り、清掃しても多くの塵埃がフィルタ５上に残存して濾過機能を果たさなくなる。
【００１８】
フィルタ清掃の度に清掃間隔Ｓ（Ｓ1〜Ｓn）が計測され、上記のようにフィルタ５上に残存する塵埃が次第に蓄積されることから、基本的に清掃間隔Ｓとして次第に短い値が計測される。一方で、清掃間隔Ｓは建設機械が稼働する環境の影響も受け、具体的には外気に多くの塵埃が含まれる環境であるほど、フィルタ５の劣化度合いが同一であっても短い清掃間隔Ｓが計測される。フィルタ５上への塵埃の堆積速度が高いことから、吸気負圧がより早期に閾値に到達するためである。このため図３に示すように、建設機械の稼働する環境が変化すると、清掃間隔Ｓは前回の計測値に対して減少する場合のみならず増加する場合もある。
【００１９】
以上のようなフィルタ５に対する清掃の実施状況と劣化の進行状況を前提として、コントローラ８は以下に述べるようにフィルタ５の劣化判定処理を実行する。
図４〜６はコントローラ８が実行するフィルタ劣化判定ルーチンを示すフローチャートであり、コントローラ８は建設機械の電源が投入されているときに当該ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。
【００２０】
まず、ステップＳ１でエンジン２がキーオンされると、ステップＳ２でエンジン２を始動し、ステップＳ３でフィルタ５の清掃間隔Ｓを計測するための時間カウントを開始し、ステップＳ４で吸入空気圧力測定部６による吸気負圧の測定を開始する。続くステップＳ５ではエンジン２の暖機が完了しているかを判定し、Ｎo（否定）の判定を下している間はステップＳ５の処理を繰り返す。
なお本実施形態では、冷却水温度が８０℃以上かつ作動油温度が５０℃以上を条件として暖機完了を判定しているが、これに限るものではなく、任意に変更可能である。
【００２１】
そして、暖機完了によりステップＳ５でＹes（肯定）の判定を下すと、ステップＳ６に移行して吸気負圧が６.５ＫＰa以上であるか否かを判定する（本発明の吸入空気測定値演算部に相当）。判定がＮoのときには、未だフィルタ５が目詰まりしていないと見なしてステップＳ５に戻る。
【００２２】
エンジン２の運転継続によりフィルタ５には塵埃が次第に堆積し、それに伴い増加した吸気負圧が６.５ＫＰaに達すると、フィルタ５の目詰まり判定を下してステップＳ７に移行する。冷却水温度及び作動油温度が低い場合には、吸気負圧が不安定なためフィルタ５の目詰まり度合いを正確に判定できないが、暖機完了により冷却水温度及び作動油温度が高められたエンジン運転状態の下で判定を実施するため、高い精度でフィルタ５の目詰まり度合いを判定することができる。
なお、このように暖機完了を条件としてフィルタ５の目詰まり度合いを判定する代わりに、予め設定した回転領域及び負荷領域でエンジン２が運転されている状態でフィルタ５の目詰まり度合いを判定するようにしてもよい。
【００２３】
一方、フィルタ５の目詰まり判定を下してステップＳ７に移行すると吸気負圧の測定を中止し、ステップＳ８でフィルタ清掃指示部１０にフィルタ清掃サインを点灯させる。続くステップＳ９ではエンジン回転速度を低下させ、ステップＳ１０で清掃間隔Ｓの時間カウントを中止し、ステップＳ１１でエンジン２を停止させる。
フィルタ清掃サインの点灯によりオペレータはフィルタ５の清掃の必要性を認識し、エアクリーナ４からフィルタ５を取り外し、マニュアル記載の方法により清掃を行った上で、再びエアクリーナ４に装着する。
【００２４】
その後、再びステップＳ１２でエンジン２がキーオンされると、ステップＳ１３でエンジン２を始動し、ステップＳ１４で時間カウントを開始し、ステップＳ１５で吸気負圧の測定を開始する。続くステップＳ１６でエンジン２の暖機が完了しているかを判定する。フィルタ清掃中のエンジン停止により冷却水温度及び作動油温度が低下している場合を想定した処理であり、ステップＳ１６の判定がＮoのときにはステップＳ５に戻る。
【００２５】
一方、ステップＳ１６でＹesの判定を下したときにはステップＳ１７に移行し、吸気負圧が６.５ＫＰa以上であるか否かを判定する。ステップＳ１７でＹesの判定を下したときには、フィルタ清掃を実施した直後であるにも拘わらず吸気負圧が回復していないことを意味するため、フィルタ５が使用限界に至っていると見なして劣化判定を下し、ステップＳ１８に移行する（本発明の劣化判定処理部に相当）。
【００２６】
ステップＳ１８ではフィルタ交換指示部１１にフィルタ交換サインを点灯させ、続くステップＳ１９で吸気負圧の測定を中止し、ステップＳ２０でエンジン回転速度を低下させる。続くステップＳ２１では清掃間隔Ｓの時間カウントを中止し、ステップＳ２２でエンジン２を停止させた後にルーチンを終了する。
従って、フィルタ交換サインの点灯によりオペレータはフィルタ５の交換の必要性を認識し、清掃時と同様にエアクリーナ４からフィルタ５を取り外した上で、新品のフィルタ５をエアクリーナ４に装着する。
【００２７】
一方、上記ステップＳ１７で吸気負圧が６.５ＫＰa未満であるとしてＮoの判定を下したときには、フィルタ清掃により吸気負圧が回復しているため、フィルタ５の使用を継続可能と見なしてステップＳ２３に移行する。ステップＳ２３では、時間カウントに基づき今回の清掃間隔Ｓを演算すると共に、記憶部８ｄに記憶されている各階級の区分情報を読み出し、図７に示すようにヒストグラム化して記憶部８ｄに格納する（本発明の清掃間隔頻度演算部に相当）。
【００２８】
ステップＳ２３の処理を詳述すると、清掃間隔Ｓは、前回の清掃時から目詰まり判定が下されるまで（ステップＳ６）のエンジン２の運転時間の累積値として逐次演算される。予めヒストグラムを作成するために、計測される可能性がある清掃間隔Ｓの最小値から最大値までが複数の階級Ｇ0〜Ｇ7に区分され、その区分情報が記憶部８ｄに記憶されている。階級Ｇ0〜Ｇ1側が最も短い清掃間隔Ｓに相当し、階級Ｇ6〜Ｇ7側が最も長い清掃間隔Ｓに相当する。
【００２９】
なお、図７に示す各階級の区分は一例であり、本発明の課題を解決できるものであれば、特に現状に限定されるものではなく任意に変更可能である。
各階級の区分の分け方の一例として、清掃間隔Ｓの最大値を「塵埃の少ない平野にて最初に使用した際のフィルタの清掃間隔」とし、清掃間隔Ｓの最小値を「塵埃の非常に多い産廃現場で作業した場合のフィルタの清掃間隔」とし、その間を任意の数だけ区分して、図７におけるＧ0〜Ｇ7等の数値を設定することが考えられる。
【００３０】
そして、記憶部８ｄから各階級の区分情報が読み出されて、今回計測された清掃間隔Ｓが何れの階級に属するかが判定され、その階級に今回の清掃間隔Ｓが加えられる。このようにして清掃間隔Ｓが計測される度に、計測した清掃間隔Ｓが属する階級に逐次加えられる。例えば、新品のフィルタ５の使用開始からそれほど期間が経過していない時点では、図７中に細線で示す横軸を階級とし、縦軸を清掃間隔Ｓの頻度（度数）としたヒストグラム（図中の下側のもの）が作成される。この時点では階級Ｇ6〜Ｇ7側の頻度が高く、階級Ｇ0〜Ｇ1側の頻度が低いヒストグラムの特性となる。
【００３１】
ヒストグラムの特性線Ｌ1、即ち、各階級の清掃間隔Ｓの頻度を結んだ図７中に破線で示す特性線Ｌ1が得られ、この特性線Ｌ1を直線に近似させると、図中の右上がりの傾き、即ちΔＹ/ΔＸで表現すると正（＋）の近似直線Ｌ2が得られ、その傾きは現在のフィルタ５の劣化度合いと相関するものとなる。近似直線Ｌ2が右上がりの急な傾きであるほど、長い清掃間隔Ｓの頻度が高いことから、フィルタ５上に残存する塵埃が未だ少なく、フィルタ５の使用限界に至るまでの期間が長いと見なせるためである。
【００３２】
そして、各階級に属する清掃間隔Ｓの中には、建設機械が稼働する環境での外気に含まれる塵埃量の格差の影響を受けて、実際の劣化度合いに対応する階級より短い階級に属する清掃間隔Ｓも、長い階級に属する清掃間隔Ｓも存在する。しかし、多数の清掃間隔Ｓを集計したヒストグラムから求めた近似直線Ｌ2に基づきフィルタ５の劣化度合いを判定しているため、そのような環境的な影響が軽減されてより正確な劣化度合いを判定可能となる。
【００３３】
また、フィルタ５の劣化進行に伴って次第に短い清掃間隔Ｓが計測される場合が多くなることから、長い清掃間隔Ｓが属する階級Ｇ6〜Ｇ7側の頻度に比較して、短い清掃間隔Ｓが属する階級Ｇ0〜Ｇ1側の頻度がより急激に増加する。結果として、劣化進行により近似直線Ｌ2の傾きが次第に減少し、フィルタ５の交換を要する使用限界に至ると、図７中に太線で示す特性のヒストグラム（図中の上側のもの）へと変化し、それに基づく近似直線Ｌ2は若干左上がりの傾き、即ちΔＹ/ΔＸで表現すると負（−）になる。
【００３４】
以下に述べるように本実施形態では、フィルタ５の使用限界よりも多少先行するタイミング、即ち近似直線Ｌ2の傾きが水平に相当するΔＹ/ΔＸ＝０を超えて負（−）側に転じた時点で、フィルタ５劣化の判定が下される。建設機械の工事スケジュール等の制約から直ちにフィルタ５を交換できない場合があるため、時間的な余裕を見込む意図である。
なお、どのような近似直線Ｌ2の傾きの場合にフィルタ５の劣化判定を下すかについては、上記説明に限るものではない。新品から使用限界に至るまでの期間がフィルタ５の仕様等により異なり、また、フィルタ５の使用限界に対してどの程度先行したタイミングで劣化判定を下すべきかについても、建設機械の種別や稼働環境等に応じて相違するためである。よって、それらの条件を考慮した上で、劣化判定を下すときの近似直線Ｌ2の傾きを設定すればよい。
【００３５】
以上のようなヒストグラム及び近似直線Ｌ2とフィルタ５の劣化度合いとの関係を踏まえて、図４〜６のフローチャートの説明を続ける。
ステップＳ２３で清掃間隔Ｓの演算及びヒストグラム化を実行すると、ステップＳ２４に移行して現在清掃間隔Ｓが属する階級が２つ以上存在するか否かを判定し、ＮoのときにはステップＳ５に戻る。近似直線Ｌ2を得るには、少なくとも２つ以上の階級での清掃間隔Ｓの頻度が必要なため、その処理が可能か否かを判定する意図である。
【００３６】
そして、ステップＳ２４の判定がＹesになるとステップＳ２５に移行し、記憶部８ｄに格納されているヒストグラムに基づき近似直線Ｌ2を求め、その傾きに基づきフィルタ５の劣化度合いを判定する。具体的には、近似直線Ｌ2の傾きΔＹ/ΔＸ＜０であるか否かを判定し、図７中に細線で示すように傾きが正（＋）のときには未だフィルタ５が劣化していないと見なし、ステップＳ２５でＮoの判定を下してステップＳ５に戻る。
【００３７】
またフィルタ５の劣化進行により、近似直線Ｌ2の傾きが図７中に一点鎖線で示すΔＹ/ΔＸ＝０を超えて負（−）の領域に移行すると、フィルタ５が劣化していると見なし（本発明の劣化判定処理部に相当）、ステップＳ２５でＹesの判定を下して上記したステップＳ１８に移行する。従って、重複する説明はしないが、ステップＳ１８〜２１の処理が実行され、フィルタ交換サインの点灯に呼応してオペレータによりフィルタ５が交換され、これによりコントローラ８の一連の処理が終了する。
【００３８】
以上のように本実施形態の建設機械のフィルタ劣化判定装置１によれば、フィルタ５の目詰まりを解消するためのフィルタ清掃の度に、前回の清掃時から目詰まり判定が下されるまでのエンジン２の運転時間の累積値として清掃間隔Ｓを計測し、予め設定されたヒストグラム上の対応する階級に属するように逐次集計している。そして、ヒストグラムの特性線Ｌ1を直線に近似させた近似直線Ｌ2を求め、その傾きに基づきフィルタ５の劣化度合いを判定している。
【００３９】
このように多数の清掃間隔Ｓを集計したヒストグラムから求めた近似直線Ｌ2に基づきフィルタ５の劣化度合いを判定するため、例えば外気に含まれる塵埃量の格差に起因する清掃間隔Ｓへの影響を軽減でき、正確なフィルタ５の劣化度合いを判定できる。このため、例えば本実施形態のようにフィルタ５の劣化判定を下したときにフィルタ交換サインを点灯させる場合には、使用限界よりも多少先行する適切なタイミングでフィルタ交換サインを点灯でき、これにより時間的な余裕をもってフィルタ交換を実施することができる。
【００４０】
なお、フィルタ５の劣化判定を下したときのみ交換を促す代わりに、現在のフィルタ５の劣化度合いを常に表示してもよい。例えば新品100％、使用限界0％とした百分率で劣化度合いをフィルタ交換指示部１１に表示すればよく、この場合であってもフィルタ５の劣化度合いを把握して交換時期を事前に予測できるため、実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００４１】
ところで本実施形態では、フィルタ５の新品からの全ての清掃間隔Ｓをヒストグラム上に集計しているため、フィルタ５の使用限界に至ると、図７中に太線で示す特性へとヒストグラムが変化した。当然ながら、この使用限界でのヒストグラムの各階級には新品時からの全ての清掃間隔Ｓが含まれるため、フィルタ５の劣化進行に伴って近似直線Ｌ2の傾きの変化は次第に緩慢になり、フィルタ５の劣化判定の誤差要因になり得る。
そこで図３に示すように、フィルタ５の新品から使用限界までを複数の判定期間Ｔに区分し、各判定期間Ｔが経過する度にヒストグラム上の清掃間隔Ｓのデータを全て消去した上で、次の判定期間の開始と共に、新たに計測した清掃間隔Ｓをヒストグラム上に逐次集計するようにしてもよい。以下、この処理手順を採用した場合を別例として説明する。
【００４２】
［実施形態の別例］
一例としてフィルタ５の寿命は、平均的な建設機械の稼働環境における新品からのエンジン２の運転時間の累積値で表すと5000時間程度であり、これに対して図３に示す判定期間Ｔは予め1000時間に設定されている。なお、清掃間隔Ｓについては、上記のようにフィルタ５の劣化進行や建設機械の稼働環境等により増減するものの、平均して約20時間程度である。
【００４３】
上記実施形態で図３に基づき述べたように、フィルタ５が新品の状態でエンジン２の運転が開始されると清掃間隔Ｓが計測され、目詰まり判定が下されてフィルタ清掃が実施される度に、計測された清掃間隔Ｓがヒストグラム上の対応する階級に加えられる。清掃間隔Ｓのヒストグラムへの集計は初回の判定期間Ｔが経過するまで実施され、期間経過の時点では、例えば図７中に細線で示すヒストグラム（図中の下側のもの）が作成される。ヒストグラムから得られる近似直線Ｌ2は、それほど劣化が進行していないことを示す右上がりの傾きであるため、フィルタ５の劣化判定は下されない。
但し、外気に多くの塵埃が含まれる環境で継続して建設機械が稼働した場合には、初回の判定期間Ｔにおいて多数のフィルタ清掃が実施されてフィルタ５の劣化が急激に進行するため、初回の判定期間Ｔで劣化判定が下される場合もあり得る。
【００４４】
そして、初回の判定期間Ｔが経過するとヒストグラム上の清掃間隔Ｓの全てのデータが消去され、２回目の判定期間Ｔの開始と共に、新たに計測された清掃間隔Ｓがヒストグラム上に逐次集計される。各判定期間Ｔで同様の処理が実施され、各判定期間Ｔで建設機械の稼働環境がそれ程相違しない場合には、判定期間Ｔを繰り返す度にヒストグラムに基づく近似直線Ｌ2の傾きが減少する。そして何れかの時点、例えば５回目の判定期間Ｔが経過した時点では、図８に示すヒストグラムが作成される。
【００４５】
この別例では、図６のステップＳ２５の判定内容として、実施形態で述べたΔＹ/ΔＸ＜０に代えてΔＹ/ΔＸ＜Ｋ（Ｋは負側の判定値）が予め設定されており、図８中の近似直線Ｌ2の傾きがＫに相当する。このため、近似直線Ｌ2の傾きがΔＹ/ΔＸ＝０を超えて負（−）側に転じ、さらに減少してＫを下回った時点でフィルタ劣化の判定が下される。実施形態と同じく、Ｋはフィルタ５の使用限界よりも多少先行するタイミングで劣化判定が下されるように設定されている。
【００４６】
ここで、図８のヒストグラムの各階級に含まれる清掃間隔Ｓは、全て今回の判定期間Ｔで計測された値であり、換言すると、それ以前の各判定期間Ｔで計測された清掃間隔Ｓはヒストグラムに含まれていない。このように直近（今回の判定期間Ｔ）の清掃間隔Ｓだけからヒストグラムが作成され、それに基づく近似直線Ｌ2からフィルタ５の劣化度合いが判定されるため、実施形態に比較すると、より正確にフィルタ５の劣化判定を下すことができる。
【００４７】
また、過去の判定期間Ｔで計測された清掃間隔Ｓのデータが消去されることから、フィルタ５の劣化判定のためにコントローラ８が取り扱うデータ量が減少する。よって、フィルタ５の劣化判定のためのコントローラ８の演算負荷が軽減され、高い演算能力のコントローラ８を用いる必要がなくなると共に、コントローラ８が実行すべき他の制御、例えばエンジン制御や建設機械の作業機制御等を円滑に実行することができる。
【００４８】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、フィルタ５の目詰まり判定や劣化判定を下したときに、フィルタ清掃サイン及びフィルタ交換サインとしてフィルタ清掃指示部１０やフィルタ交換指示部１１を点灯させたが、ｑこれに限るものではない。例えば、音声やアラームによりオペレータに報知するようにしてもよい。
【００４９】
また上記実施形態では、エアクリーナ４内に単一のフィルタ５を内装したが、上流フィルタ及び下流フィルタを内装してもよい。例えば下流フィルタの目詰まり度合いは、その上流側の吸気負圧と下流の吸気負圧との差圧に基づき判定できる。
【符号の説明】
【００５０】
１    フィルタ劣化判定装置
２    エンジン（原動機）
５    フィルタ
６    吸入空気圧力測定部
８    コントローラ
８ａ  吸入空気測定値演算部
８ｂ  清掃間隔頻度演算部
８ｃ  劣化判定処理部
８ｄ  記憶部
１０  フィルタ清掃指示部
１１  フィルタ交換指示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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