(57)【要約】【課題】過給器系の故障を正確に検出する。【解決手段】コントローラ３０は、ポンプ圧センサＳ１で検出されたポンプ圧と油圧ポンプ２３のポンプ容量とから油圧ポンプ２３のポンプ負荷を検出する。コントローラ３０は回転数センサＳ３で検出された回転数と、過給圧センサＳ２で検出された過給圧とに応じたポンプ負荷の推定値を記憶部に事前に記憶された対応情報を参照して決定する。コントローラ３０は、決定したポンプ負荷の推定値と検出されたポンプ負荷との偏差が基準値よりも大きい場合、過給器系が故障したと判定し、その旨を報知する。【選択図】図２
2018173001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、過給器を用いて前記エンジンに過給を行う過給器系と、前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される作動油によって作動する油圧アクチュエータとを備える建設機械の故障検出装置であって、
前記過給器による前記エンジンの過給圧を検出する過給圧センサと、
前記エンジンの回転数を検出する回転数センサと、
前記油圧ポンプの圧力を示すポンプ圧を検出するポンプ圧センサと、
前記検出されたポンプ圧と前記油圧ポンプのポンプ容量とから前記油圧ポンプの負荷を示すポンプ負荷を検出する負荷検出部と、
前記回転数が増大するにつれて前記過給圧が増大し、且つ、前記ポンプ負荷が増大するにつれて前記過給圧が増大するように、前記回転数と前記ポンプ負荷と前記過給圧との対応関係を示す対応情報を予め記憶する記憶部と、
前記検出された回転数と前記検出されたポンプ負荷とに対応する過給圧を前記対応情報を参照して決定し、前記決定した過給圧を過給圧の推定値として決定する過給圧推定部と、
前記決定された過給圧の推定値と前記検出された過給圧との偏差が基準値よりも大きい場合、前記過給器系が故障したと判定する故障判定部と、
前記過給器系が故障したと判定された場合、前記過給器系の故障を報知する報知部とを備える建設機械の故障検出装置。
【請求項２】
エンジンと、過給器を用いて前記エンジンに過給を行う過給器系と、前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される作動油によって作動する油圧アクチュエータとを備える建設機械の故障検出装置であって、
前記過給器による前記エンジンの過給圧を検出する過給圧センサと、
前記エンジンの回転数を検出する回転数センサと、
前記油圧ポンプの圧力を示すポンプ圧を検出するポンプ圧センサと、
前記検出されたポンプ圧と前記油圧ポンプのポンプ容量とから前記油圧ポンプの負荷を示すポンプ負荷を検出する負荷検出部と、
前記回転数が増大するにつれて前記過給圧が増大し、且つ、前記ポンプ負荷が増大するにつれて前記過給圧が増大するように、前記回転数と前記ポンプ負荷と前記過給圧との対応関係を示す対応情報を予め記憶する記憶部と、
前記検出された回転数と前記検出された過給圧とに対応するポンプ負荷を前記対応情報を参照して決定し、前記決定したポンプ負荷をポンプ負荷の推定値として決定するポンプ負荷推定部と、
前記決定されたポンプ負荷の推定値と前記検出されたポンプ負荷との偏差が基準値よりも大きい場合、前記過給器系が故障したと判定する故障判定部と、
前記過給器系が故障したと判定された場合、前記過給器系の故障を報知する報知部とを備える建設機械の故障検出装置。
【請求項３】
前記ポンプ負荷を一定状態にさせる負荷掛け装置と、
前記負荷掛け装置を作動させて、前記ポンプ負荷を一定状態にさせて前記建設機械を駆動する故障診断モードに前記建設機械を設定するモード設定部とを更に備え、
前記故障判定部は、前記故障診断モードに設定されている場合に前記故障の判定を行う請求項１又は２記載の故障検出装置。
【請求項４】
前記故障が判定された場合、前記エンジンの出力を所定レベル以下に制限するエンジン制御部を更に備える請求項１〜３のいずれかに記載の故障検出装置。
【請求項５】
大気圧を検出する大気圧センサを更に備え、
前記故障判定部は、前記検出された大気圧が低下するにつれて前記過給圧が上昇する方向に前記対応情報を補正する請求項１〜４のいずれかに記載の故障検出装置。
【請求項６】
前記エンジンの燃料温度を検出する燃料温度センサを更に備え、
前記故障判定部は、前記検出された燃料温度が高くなるにつれて前記過給圧が上昇する方向に前記対応情報を補正する請求項１〜４のいずれかに記載の故障検出装置。
【請求項７】
前記過給器が吸入する空気の温度である吸気温度を検出する吸気温度センサを更に備え、
前記故障判定部は、前記検出された吸気温度が高くなるにつれて前記過給圧が上昇する方向に前記対応情報を補正する請求項１〜４のいずれかに記載の故障検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンとエンジンに過給を行う過給器とを備える建設機械の故障検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
過給器付きのエンジンを搭載する建設機械が知られているが、この建設機械で問題となるのが、過給器を含む過給器系の異常である。そこで、この異常を検出する技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１は、検出したエンジンの回転数及び検出したエンジンの燃料消費量を用いてエンジンの第１負荷率を算出し、検出した過給圧を用いてエンジンの第２負荷率を算出し、第１負荷率及び第２負荷率の偏差が所定値より大きい場合に過給器系に異常があると判定する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８０２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１は、過給器系に異常があれば、過給圧が低下して第２負荷率が低下するが、このときエンジンの負荷が低ければ、燃料消費量が低下して第１負荷率も低下する。この場合、特許文献１は、第１負荷率及び第２負荷率の偏差が所定値より小さくなるので、過給器系を正常と判定してしまう。したがって、特許文献１は、過給器系の異常を正確に検出できないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、過給器系の故障を正確に検出できる故障検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る故障検出装置は、エンジンと、過給器を用いて前記エンジンに過給を行う過給器系と、前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される作動油によって作動する油圧アクチュエータとを備える建設機械の故障検出装置であって、
前記過給器による前記エンジンの過給圧を検出する過給圧センサと、
前記エンジンの回転数を検出する回転数センサと、
前記油圧ポンプの圧力を示すポンプ圧を検出するポンプ圧センサと、
前記検出されたポンプ圧と前記油圧ポンプのポンプ容量とから前記油圧ポンプの負荷を示すポンプ負荷を検出する負荷検出部と、
前記回転数が増大するにつれて前記過給圧が増大し、且つ、前記ポンプ負荷が増大するにつれて前記過給圧が増大するように、前記回転数と前記ポンプ負荷と前記過給圧との対応関係を示す対応情報を予め記憶する記憶部と、
前記検出された回転数と前記検出されたポンプ負荷とに対応する過給圧を前記対応情報を参照して決定し、前記決定した過給圧を過給圧の推定値として決定する過給圧推定部と、
前記決定された過給圧の推定値と前記検出された過給圧との偏差が基準値よりも大きい場合、前記過給器系が故障したと判定する故障判定部と、
前記過給器系が故障したと判定された場合、前記過給器系の故障を報知する報知部とを備える。
【０００８】
過給器系が故障していると、ポンプ負荷が増大しても過給圧が増大しない或いは極端に増大するので、ポンプ負荷から想定される過給圧の推定値と実際の過給圧とに差が生じる。本態様は、この点に着目しているので、エンジンの負荷を算出しなくても、過給器系の故障を判定することができる。その結果、本態様は、エンジンの負荷に拘わらず、過給器系の故障が判定でき、特許文献１の課題を解消できる。
【０００９】
更に、本態様は、過給圧の推定値と実際の過給圧との偏差が基準値より大きいか否かにより過給器系の故障を判定するので、実際の過給圧が下がるケースの過給器系の故障に加えて、実際の過給圧が上がるケースの過給器系の故障も判定できる。以上より、本態様は、過給器系の故障を正確に判定できる。
【００１０】
本発明の別の一態様に係る故障検出装置は、エンジンと、過給器を用いて前記エンジンに過給を行う過給器系と、前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される作動油によって作動する油圧アクチュエータとを備える建設機械の故障検出装置であって、
前記過給器による前記エンジンの過給圧を検出する過給圧センサと、
前記エンジンの回転数を検出する回転数センサと、
前記油圧ポンプの圧力を示すポンプ圧を検出するポンプ圧センサと、
前記検出されたポンプ圧と前記油圧ポンプのポンプ容量とから前記油圧ポンプの負荷を示すポンプ負荷を検出する負荷検出部と、
前記回転数が増大するにつれて前記過給圧が増大し、且つ、前記ポンプ負荷が増大するにつれて前記過給圧が増大するように、前記回転数と前記ポンプ負荷と前記過給圧との対応関係を示す対応情報を予め記憶する記憶部と、
前記検出された回転数と前記検出された過給圧とに対応するポンプ負荷を前記対応情報を参照して決定し、前記決定したポンプ負荷をポンプ負荷の推定値として決定するポンプ負荷推定部と、
前記決定されたポンプ負荷の推定値と前記検出されたポンプ負荷との偏差が基準値よりも大きい場合、前記過給器系が故障したと判定する故障判定部と、
前記過給器系が故障したと判定された場合、前記過給器系の故障を報知する報知部とを備える。
【００１１】
過給器系が故障していると、ポンプ負荷が増大しても過給圧が増大しない或いは極端に増大するので、過給圧センサで検出した過給圧から対応情報を参照して得られるポンプ負荷の推定値と、実際のポンプ負荷とに差が生じる。本態様では、この点に着目しているので、実際のエンジンの負荷を算出しなくても、過給器系の故障を判定できる。その結果、本態様は、エンジンの負荷に拘わらず、過給器系の故障が判定でき、特許文献１の課題を解消できる。
【００１２】
また、本態様は、偏差が基準値より大きいか否かにより過給器系の故障を判定するので、実際のポンプ負荷が下がるケースの過給器系の故障に加えて、実際のポンプ負荷が上がるケースの過給器系の故障も判定できる。以上より、本態様は、過給器系の故障を正確に判定できる。
【００１３】
上記態様において、前記ポンプ負荷を一定状態にさせる負荷掛け装置と、
前記負荷掛け装置を作動させて、前記ポンプ負荷を一定状態にさせて前記建設機械を駆動する故障診断モードに前記建設機械を設定するモード設定部とを更に備え、
前記故障判定部は、前記故障診断モードに設定されている場合に前記故障の判定を行ってもよい。
【００１４】
本態様によれば、建設機械が作業状態にある通常モードではなく故障診断モードにおいて過給器系の故障が判定できるので、ポンプ負荷が安定した状態で、故障判定を行うことができ、故障判定を正確に行うことができる。
【００１５】
また、上記態様において、前記故障が判定された場合、前記エンジンの出力を所定レベル以下に制限するエンジン制御部を更に備えてもよい。
【００１６】
過給器系が故障している場合、エンジンに供給される空気量が減ってエンジンから排出されるすすが増大し、増大したすすがエンジンの排気配管に詰まり、エンジンにダメージを与えてしまう。本態様では、過給器系が故障している場合、エンジンの出力が制限されるので、エンジンに与えるダメージを抑制できる。
【００１７】
また、上記態様において、大気圧を検出する大気圧センサを更に備え、
前記故障判定部は、前記検出された大気圧が低下するにつれて前記過給圧が上昇する方向に前記対応情報を補正してもよい。
【００１８】
大気圧が低下するとエンジンに供給される空気量が減少するので、あるポンプ負荷を得るためには、空気量の減少分、エンジンの出力が上昇される結果、過給圧が上昇することになる。本態様では、大気圧が低下するにつれて過給圧が上昇する方向に対応情報が補正されるので、大気圧の変動に対して過給圧の推定値又はポンプ圧の推定値を精度良く求めることができる。
【００１９】
また、上記態様において、前記エンジンの燃料温度を検出する燃料温度センサを更に備え、
前記故障判定部は、前記検出された燃料温度が高くなるにつれて前記過給圧が上昇する方向に前記対応情報を補正してもよい。
【００２０】
燃料温度が高くなるとエンジンに供給される空気量が減少するので、あるポンプ負荷を得るためには、空気量の減少分、エンジンの出力が上昇される結果、過給圧が上昇することになる。本態様では、燃料温度が高くなるにつれて過給圧が上昇する方向に対応情報が補正されるので、燃料温度の変動に対して過給圧の推定値又はポンプ圧の推定値を精度良く求めることができる。
【００２１】
また、上記態様において、前記過給器が吸入する空気の温度である吸気温度を検出する吸気温度センサを更に備え、
前記故障判定部は、前記検出された吸気温度が高くなるにつれて前記過給圧が上昇する方向に前記対応情報を補正してもよい。
【００２２】
過給器が吸入する空気の温度である吸気温度が高くなるとエンジンに供給される空気量が減少するので、あるポンプ負荷を得るためには、空気量の減少分、エンジンの出力が上昇される結果、過給圧が上昇することになる。本態様では、吸気温度が高くなるにつれて過給圧が上昇する方向に対応情報が補正されるので、吸気温度の変動に対して過給圧の推定値又はポンプ圧の推定値を精度良く求めることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、過給器系の故障を正確に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る故障検出装置が適用された建設機械の外観図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る建設機械の油圧系を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る故障検出装置のブロック図である。
【図４】対応情報をグラフ化して示した図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る故障検出装置の処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２に係る故障検出装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る故障検出装置の処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３に係る故障検出装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る故障検出装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（実施の形態１）
＜建設機械＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る故障検出装置が適用された建設機械１の外観図である。建設機械１は、油圧ショベルで構成されているが、これは一例であり、油圧クレーン等の他の建設機械が採用されてもよい。
【００２６】
建設機械１は、クローラ式の下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に設けられた上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられた作業装置４とを備えている。
【００２７】
作業装置４は、上部旋回体３に対して起伏可能に取り付けられたブーム１５と、ブーム１５の先端部に対して揺動可能に取り付けられたアーム１６と、アーム１６の先端部に対して揺動可能に取り付けられたバケット１７とを備えている。
【００２８】
また、作業装置４は、上部旋回体３に対してブーム１５を起伏させるブームシリンダ１８と、ブーム１５に対してアーム１６を揺動させるアームシリンダ１９と、アーム１６に対してバケット１７を揺動させるバケットシリンダ２０とを備えている。
【００２９】
＜油圧系＞
図２は、本発明の実施の形態１に係る建設機械１の油圧系を示す図である。図２では、油圧アクチュエータの一例として図１に示すブームシリンダ１８が採用されており、ブームシリンダ１８を作動する油圧系が示されている。他の油圧アクチュエータ（例えば、アームシリンダ１９、バケットシリンダ２０）も図２と同様の油圧系で作動される。なお、油圧アクチュエータは、シリンダに限定されず、上部旋回体３を旋回させる旋回モータ、或いは、下部走行体２を走行させる走行モータで構成されてもよい。
【００３０】
油圧系は、エンジン２１、過給器系２２、油圧ポンプ２３、レギュレータ２４、方向切替弁２５、ブームシリンダ１８、リリーフ弁２７、バイパスカット弁２８、電磁比例弁２９、操作部４１、コントローラ３０、モードスイッチ３１、電圧源３２、ポンプ圧センサＳ１、過給圧センサＳ２、回転数センサＳ３、及びパイロット圧センサＳ４，Ｓ５を備える。なお、図２において、リリーフ弁２７、バイパスカット弁２８、電磁比例弁２９、コントローラ３０、モードスイッチ３１、電圧源３２、ポンプ圧センサＳ１、過給圧センサＳ２、回転数センサＳ３、及びパイロット圧センサＳ４，Ｓ５は、故障検出装置１０を構成する。
【００３１】
エンジン２１は、例えば、ディーゼルエンジンで構成され、駆動軸を介して油圧ポンプ２３と機械的に接続され、油圧ポンプ２３を駆動する。過給器系２２は、過給器２２１と吸気配管２２２と排気配管２２３とを備える。過給器２２１は、排気配管２２３の排気ガスにより駆動されるタービンを備え、当該タービンによって吸気配管２２２の空気を加圧する。すなわち、過給器２２１は、エンジン２１の過給を行うターボである。吸気配管２２２は、外部から空気を吸入し、過給器２２１により加圧された空気をエンジン２１に供給する。排気配管２２３はエンジン２１からの排気ガスを過給器２２１を介して排出する。
【００３２】
油圧ポンプ２３は、可変容量型のポンプで構成される。具体的には、油圧ポンプ２３は、傾斜角の変更が可能な傾斜板を備え、当該傾斜角がレギュレータ２４により調整され、これにより、油圧ポンプ２３の容量が調整される。レギュレータ２４はコントローラ３０から入力される容量指令信号に応じて、油圧ポンプ２３の傾斜板の傾転角を調整する。
【００３３】
方向切替弁２５は、コントローラ３０の下、操作部４１から入力されるパイロット圧に応じて油圧ポンプ２３からブームシリンダ１８に供給される作動油の流量を調整し、これにより、ブームシリンダ１８の作動を制御する。
【００３４】
図２の例では、方向切替弁２５は、パイロットポートＰ１にパイロット圧が入力されると、入力されたパイロット圧に応じた流量で、ブームシリンダ１８のヘッド側室Ｈに作動油を供給し、且つ、ブームシリンダ１８のロッド側室Ｒから排出される作動油をタンクに導く。一方、方向切替弁２５は、パイロットポートＰ２にパイロット圧が入力されると、入力されたパイロット圧に応じた流量で、ブームシリンダ１８のロッド側室Ｒに作動油を供給し、且つ、ブームシリンダ１８のヘッド側室Ｈから排出される作動油をタンクに導く。
【００３５】
また、方向切替弁２５は、パイロット圧が入力されないとき、中立状態に保持されてセンターバイパスライン２３ｂを開通する。
【００３６】
操作部４１は、操作レバー４１ａを備えるリモコン弁で構成され、操作レバー４１ａの操作量に応じたパイロット圧を方向切替弁２５に入力する。例えば、操作レバー４１ａがブーム１５を起立させる起立方向に操作されると、操作部４１は、操作量に応じたパイロット圧をパイロットポートＰ１に入力し、操作レバー４１ａがブーム１５を傾伏させる傾伏方向に操作されると、操作部４１は、操作量に応じたパイロット圧をパイロットポートＰ２に入力する。
【００３７】
リリーフ弁２７は、油圧ポンプ２３の吐出ライン２３ａ上に設けられ、吐出ライン２３ａに流れる作動油の圧力が一定の圧力を超えると、開弁して作動油の一部をタンクに排出することで、油圧ポンプ２３から吐出される作動油の圧力を一定の圧力以下に制限する。
【００３８】
バイパスカット弁２８は、リリーフ弁とともに、油圧ポンプ２３に一定の負荷を与える負荷掛け装置を構成する。具体的には、バイパスカット弁２８は、パイロット圧の入力がないとき、連通位置ａとなり、センターバイパスライン２３ｂを開く。一方、バイパスカット弁２８は、パイロット圧の入力があるとき、ブロック位置ｂとなり、センターバイパスライン２３ｂを閉じる。これにより、油圧ポンプ２３から吐出される作動油の圧力が上昇してリリーフ弁２７が開弁し、油圧ポンプ２３の負荷が一定のリリーフ圧に維持された状態になる。
【００３９】
電磁比例弁２９は、建設機械１が作業中の通常モードでは、ブロック位置ｂとなり、パイロット圧源２９ａからのパイロット圧をバイパスカット弁２８に入力しない。一方、電磁比例弁２９は、建設機械１が故障診断モードに設定されると、連通位置ａになり、パイロット圧源２９ａからのパイロット圧をバイパスカット弁２８に入力する。
【００４０】
ポンプ圧センサＳ１は、油圧ポンプ２３の吐出側に設けられ、吐出ライン２３ａに流れる作動油の圧力であるポンプ圧を検出する。過給圧センサＳ２は、吸気配管２２２に設けられ、過給器２２１の過給圧を検出する。回転数センサＳ３はエンジン２１に設けられ、エンジン２１の回転数を検出する。
【００４１】
パイロット圧センサＳ４は、パイロットポートＰ１に入力されるパイロット圧を検出する。パイロット圧センサＳ５は、パイロットポートＰ２に入力されるパイロット圧を検出する。
【００４２】
コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを備えるコンピュータで構成され、建設機械１の全体制御を司る。モードスイッチ３１は、例えば、建設機械１のキャビン内に設けられ、搭乗者の操作にしたがって、オン、オフする。モードスイッチ３１はオンすると、電圧源３２の電圧をコントローラ３０に入力する。一方、モードスイッチ３１はオフすると、電圧源３２の電圧をコントローラ３０に入力しない。したがって、コントローラ３０は、電圧源３２からの電圧の有無によりモードスイッチ３１のオン、オフを判断できる。
【００４３】
＜ブロック図＞
図３は、本発明の実施の形態１に係る故障検出装置１０のブロック図である。故障検出装置１０は、図２の構成に加え、更に、表示部４０、及びアクセル４２を備える。
【００４４】
コントローラ３０は、ポンプ制御部３０１、負荷検出部３０２、過給圧推定部３０３、故障判定部３０４、記憶部３０５、モード設定部３０６、及びエンジン制御部３０７を備える。
【００４５】
ポンプ制御部３０１は、パイロット圧センサＳ４，Ｓ５が検出した操作レバー４１ａの操作量を示すパイロット圧に基づいてポンプ容量ｑを決定し、決定したポンプ容量ｑにするための容量指令信号をレギュレータ２４に出力することで、油圧ポンプ２３の容量を調整する。ここで、ポンプ制御部３０１は、例えば、パイロット圧とポンプ容量との関係を事前に定めるマップを用いてポンプ容量を決定すればよい。
【００４６】
負荷検出部３０２は、ポンプ圧センサＳ１で検出されたポンプ圧ｐとポンプ制御部３０１で決定されたポンプ容量ｑとを用いてポンプ負荷Ｔを算出する。ここで、負荷検出部３０２は、例えば、ポンプ容量ｑとポンプ圧ｐとの積をポンプ負荷Ｔとして算出すればよい。
【００４７】
過給圧推定部３０３は、回転数センサＳ３で検出されたエンジン２１の回転数Ｎと、負荷検出部３０２で検出されたポンプ負荷Ｔとに応じた過給圧を記憶部３０５に記憶された対応情報を参照して決定し、決定した過給圧を過給圧の推定値として決定する。
【００４８】
図４は、対応情報Ｃ１をグラフ化して示した図である。対応情報Ｃ１において縦軸は過給圧Ｐｂ０を示し、横軸はポンプ負荷Ｔを示す。対応情報Ｃ１は、回転数Ｎに応じて複数の特性ラインＬを備えている。ここでは、回転数Ｎ１＝２０００ｍｉｎ−１、回転数Ｎ２＝１８００ｍｉｎ−１、回転数Ｎ３＝１６００ｍｉｎ−１のそれぞれに対応する３本の特性ラインＬ１〜Ｌ３が示されているが、これは一例にすぎない。特性ラインＬの本数は４本以上であってもよいし、１本であってもよい。
【００４９】
特性ラインＬは、ポンプ負荷Ｔが増大するにつれて過給圧Ｐｂ０が一定の傾きでリニアに増大する特性を持っている。また、特性ラインＬ１〜Ｌ３は回転数Ｎが高いほど上側にシフトしている。これらのことから、対応情報Ｃ１は、ポンプ負荷Ｔが増大するにつれて過給圧Ｐｂ０が増大し、且つ、回転数Ｎが増大するにつれて過給圧Ｐｂ０が増大する特性を持つことが分かる。
【００５０】
特性ラインＬは、油圧ポンプ２３が要求するポンプ負荷が負荷検出部３０２で検出されたポンプ負荷Ｔであり、且つ、エンジン２１の回転数が回転数センサＳ３で検出された回転数Ｎである場合において、過給器系２２に故障がなければ、本来、得られるべき過給圧を示しており、実験等により事前に作成されたものである。
【００５１】
過給圧推定部３０３は、負荷検出部３０２が検出したポンプ負荷ＴがＴ’であり、回転数センサＳ３が検出した回転数ＮがＮ１であったとすると、特性ラインＬ１において、ポンプ負荷Ｔ’に対応する過給圧Ｐｂ０’を過給圧の推定値として決定する。
【００５２】
なお、回転数センサＳ３で検出された回転数Ｎに対応する特性ラインＬがない場合、過給圧推定部３０３は、対応情報Ｃ１を例えば線形補間することで、回転数Ｎに対応する特性ラインＬを求めて過給圧の推定値を決定すればよい。
【００５３】
図３に参照を戻す。故障判定部３０４は、過給圧推定部３０３で決定された過給圧の推定値と、過給圧センサＳ２により検出された過給圧Ｐｂ０との偏差が基準値よりも大きい場合、過給器系２２が故障したと判定する。基準値としては、例えば、これ以上偏差が大きくなると過給器系２２が故障している可能性が高い値であって、実験等により事前に決定された値が採用できる。
【００５４】
過給器系２２の故障としては、例えば、吸気配管２２２若しくは排気配管２２３が過給器２２１等から抜ける事象、吸気配管２２２若しくは排気配管２２３の破損、又は過給器２２１を構成するタービンの破損等が挙げられる。吸気配管２２２若しくは排気配管２２３が抜ける、又は吸気配管若しくは排気配管２２３が破損すると空気が抜け、十分な過給圧が得られなくなる。この場合、過給圧推定部３０３により決定された過給圧の推定値に対して過給圧センサＳ２により検出された過給圧は低くなる。また、過給器２２１のタービンが破損した場合、過給圧推定部３０３により決定された過給圧の推定値に比べて増大する。そのため、過給器系２２が故障すると、過給圧の推定値と検出された過給圧Ｐｂ０との偏差が増大するのである。
【００５５】
モード設定部３０６は、搭乗者によってモードスイッチ３１がオンされると建設機械１を故障診断モードに設定し、搭乗者によってモードスイッチ３１がオフされると建設機械１を通常モードに設定する。なお、モード設定部３０６は、建設機械１のキーオン時には建設機械１を通常モードに設定する。
【００５６】
モード設定部３０６は、故障診断モードに設定すると、方向切替弁２５を中立位置に保持しながら、電磁比例弁２９を連通位置ａ（図２参照）にすることで、パイロット圧をバイパスカット弁２８に入力する。これにより、バイパスカット弁２８がブロック位置ｂになり、センターバイパスライン２３ｂが閉じて作動油の圧力が上昇する。その結果、リリーフ弁２７が開弁し、油圧ポンプ２３の負荷が一定に維持される。
【００５７】
エンジン制御部３０７は、アクセル４２の操作により搭乗者に入力されたエンジン２１の目標回転数Ｎ０でエンジン２１が回転するように、エンジン２１に供給する燃料噴射量を調節する。また、エンジン制御部３０７は、故障判定部３０４により、過給器系２２の故障が判定された場合、エンジン２１の出力を制限する。この場合、エンジン制御部３０７は、エンジン２１への燃料噴射量を低くすることで、エンジン２１の出力を制限すればよい。燃料噴射量の下げ幅としては、例えば、アクセル４２の操作量が０の場合のアイドル状態での燃料噴射量よりも大幅に少ない所定の値が採用できる。
【００５８】
過給器系２２が故障している場合、エンジン２１に供給される空気量が減ってエンジン２１から排出されるすすが増大し、増大したすすがエンジン２１の排気配管２２３を詰まらせ、エンジン２１にダメージを与えてしまう。そこで、エンジン制御部３０７は過給器系２２が故障している場合、エンジンの出力を制限した。
【００５９】
表示部４０は、例えば、液晶ディスプレイで構成され、故障判定部３０４により過給器系２２の故障が判定された場合、そのことを示す情報を表示する。ここで、表示部４０は、過給器系２２が故障したことを示すメッセージを表示してもよいし、アラームランプを模擬したアラームランプ画像を表示してもよい。
【００６０】
アクセル４２は、例えばダイヤル式又はレバー式の操作装置で構成され、搭乗者からエンジン２１の回転数を設定するための操作を受け付ける。
【００６１】
＜フローチャート＞
図５は、本発明の実施の形態１に係る故障検出装置１０の処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、例えば、建設機械１がキーオンされたときに実行されてもよいし、キーオン後、定期的に実行されてもよいし、目標回転数Ｎ０が設定される都度、実行されてもよい。
【００６２】
まず、エンジン制御部３０７は、アクセル４２の操作量からエンジン２１の目標回転数Ｎ０を設定し（Ｓ７０１）、設定した目標回転数Ｎ０でエンジン２１を駆動する。次に、搭乗者によりモードスイッチ３１がオンされると（Ｓ７０２でＹＥＳ）、電磁比例弁２９を連通位置ａにして、電磁比例弁２９を開く（Ｓ７０３）。これにより、バイパスカット弁２８が閉じ、センターバイパスライン２３ｂが閉じ、建設機械１は故障診断モードになる。
【００６３】
次に、負荷検出部３０２は、ポンプ圧センサＳ１で検出されたポンプ圧ｐとポンプ制御部３０１で決定されたポンプ容量ｑとを用いてポンプ負荷Ｔを検出する（Ｓ７０４）。
【００６４】
次に、過給圧推定部３０３は、回転数センサＳ３で検出されたエンジン２１の回転数Ｎと、負荷検出部３０２で検出されたポンプ負荷Ｔとに対応する過給圧Ｐｂ０を対応情報Ｃ１を参照して決定し、決定した過給圧Ｐｂ０を過給圧の推定値として決定する（Ｓ７０５）。
【００６５】
次に、故障判定部３０４は、過給圧センサＳ２が検出した過給圧Ｐｂ０を取得する（Ｓ７０６）。次に、故障判定部３０４は、過給圧の推定値と取得した過給圧Ｐｂ０との偏差を算出する（Ｓ７０７）。
【００６６】
次に、故障判定部３０４は、算出した偏差が基準値より大きければ（Ｓ７０８でＹＥＳ）、過給器系２２が故障したと判定し、その旨を報知する（Ｓ７０９）。ここでは、故障判定部３０４は、画像を用いて、故障した旨の報知を行うが、本発明はこれに限定されない。例えば、故障判定部３０４は、故障したことを示すメッセージを示す音声や警報音をスピーカ（図略）から出力することで、故障した旨の報知を行ってもよい。
【００６７】
一方、算出した偏差が基準値より大きくなければ（Ｓ７０８でＮＯ）、故障判定部３０４は、過給器系２２は故障していないと判定し、処理を終了する。
【００６８】
Ｓ７１０では、モード設定部３０６は、電磁比例弁２９を閉じる。次に、エンジン制御部３０７は、エンジン２１の出力を制限し（Ｓ７１１）、処理を終了する。
【００６９】
＜効果＞
過給器系２２が故障していなければ、ポンプ負荷が増大すると、エンジン２１の排気量が増大し、過給器２２１の回転が増大し、過給圧Ｐｂ０が増大するので、ポンプ負荷から想定される過給圧の推定値と過給圧センサＳ２で検出される過給圧Ｐｂ０とに差は生じない。しかし、過給器系２２が故障していると、ポンプ負荷が増大しても過給圧が増大しない或いは極端に増大するので、ポンプ負荷から想定される過給圧の推定値と実際の過給圧Ｐｂ０とに差が生じる。本態様は、故障検出装置１０は、この点に着目しているので、エンジン２１の負荷を算出しなくても、過給器系２２の故障を判定することができる。そのため、故障検出装置１０は、エンジン２１の負荷に拘わらず、過給器系２２の故障を判定でき、特許文献１の課題を解消できる。
【００７０】
また、故障検出装置１０は、偏差が基準値より大きいか否かにより過給器系２２の故障を判定している。そのため、実際の過給圧Ｐｂ０が下がるケースの過給器系２２の故障に加えて、実際の過給圧Ｐｂ０が上がるケースの過給器系２２の故障も判定できる。以上より、故障検出装置１０は、過給器系２２の故障を正確に判定できる。
【００７１】
（実施の形態２）
＜ブロック図＞
図６は、本発明の実施の形態２に係る故障検出装置１０Ａの構成を示すブロック図である。故障検出装置１０Ａは、過給圧推定部３０３に代えて、ポンプ負荷推定部３０３Ａを備えている。故障検出装置１０Ａは、過給圧の推定値と実際の過給圧Ｐｂ０との偏差に代えて、ポンプ負荷の推定値と実際のポンプ負荷Ｔとの偏差を用いて過給器系２２の故障を判定する点を特徴とする。なお、実施の形態２において、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省く。
【００７２】
ポンプ負荷推定部３０３Ａは、回転数センサＳ３により検出された回転数Ｎと過給圧センサＳ２により検出された過給圧Ｐｂ０とに対応するポンプ負荷Ｔを対応情報Ｃ１を参照して決定し、決定したポンプ負荷Ｔをポンプ負荷の推定値として決定する。
【００７３】
図４を参照し、ポンプ負荷推定部３０３Ａは、回転数センサＳ３が検出した回転数ＮがＮ１であり、過給圧センサＳ２が検出した過給圧Ｐｂ０がＰｂ０’であったとすると、特性ラインＬ１において、過給圧Ｐｂ０’に対応するポンプ負荷Ｔ’をポンプ負荷の推定値として決定すればよい。なお、回転数センサＳ３で検出された回転数Ｎに対応する特性ラインＬがない場合、ポンプ負荷推定部３０３Ａは、対応情報Ｃ１を例えば線形補間することで、回転数Ｎに対応する特性ラインＬを求めてポンプ負荷の推定値を決定すればよい。
【００７４】
故障判定部３０４は、負荷検出部３０２が検出したポンプ負荷Ｔとポンプ負荷推定部３０３Ａが決定したポンプ負荷の推定値との偏差が基準値よりも大きい場合、過給器系２２が故障したと判定する。
【００７５】
過給器系２２が故障した場合、実施の形態１で説明したのと同じ理由により、偏差が増大するので、偏差が基準値より大きいか否かにより過給器系２２の故障を判定できる。
【００７６】
＜フローチャート＞
図７は、本発明の実施の形態２に係る故障検出装置１０Ａの処理を示すフローチャートである。なお、図７のフローチャートにおいて図５と同一の処理には同一の符号を付している。Ｓ７０４に続くＳ９０１では、ポンプ負荷推定部３０３Ａは、回転数センサＳ３により検出された回転数Ｎと過給圧センサＳ２により検出された過給圧Ｐｂ０とに対応するポンプ負荷Ｔを対応情報Ｃ１を参照して決定し、決定したポンプ負荷Ｔをポンプ負荷の推定値として決定する。
【００７７】
Ｓ９０２では、故障判定部３０４は、負荷検出部３０２が検出したポンプ負荷Ｔと、ポンプ負荷推定部３０３Ａが決定したポンプ負荷の推定値との偏差を求める。以降、図５と同じ処理が実行され、過給器系２２の故障の判定が行われる。
【００７８】
＜効果＞
過給器系２２が故障していると、ポンプ負荷Ｔが増大しても過給圧Ｐｂ０が増大しない或いは極端に増大するので、過給圧センサＳ２で検出した過給圧Ｐｂ０から対応情報を参照して得られるポンプ負荷の推定値と、実際のポンプ負荷Ｔとに差が生じる。故障検出装置１０Ａは、この点に着目しているので、実際のエンジンの負荷を算出しなくても、過給器系２２の故障を判定できる。そのため、故障検出装置１０Ａは、エンジン２１の負荷に拘わらず、過給器系２２の故障が判定でき、特許文献１の課題を解消できる。
【００７９】
また、故障検出装置１０Ａは、偏差が基準値より大きいか否かにより過給器系２２の故障を判定している。そのため、実際のポンプ負荷Ｔが下がるケースの過給器系２２の故障に加えて、実際のポンプ負荷Ｔが上がるケースの過給器系２２の故障も判定できる。以上より、故障検出装置１０Ａは、過給器系２２の故障を正確に判定できる。
【００８０】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３に係る故障検出装置１０Ｂの構成を示すブロック図である。故障検出装置１０Ｂは、実施の形態１の故障検出装置１０に対して、大気圧センサ４３、吸気温度センサ４４、及び燃料温度センサ４５を更に備える。故障検出装置１０Ｂは、大気圧センサ４３、吸気温度センサ４４、及び燃料温度センサ４５のいずれかの検出値を用いて対応情報Ｃ１を補正する点を特徴とする。
【００８１】
大気圧センサ４３は、建設機械１の周辺の大気圧を検出する。吸気温度センサ４４は、図２に示す吸気配管２２２に設けられ、吸気配管２２２から吸気される空気の温度である吸気温度を検出する。燃料温度センサ４５は、例えば、エンジン２１に供給される燃料を貯留する燃料タンク（図略）や燃料噴射弁の近傍に設けられ、燃料の温度を供給する。
【００８２】
＜大気圧センサ＞
大気圧が低下するとエンジン２１に供給される空気量が減少するので、あるポンプ負荷Ｔを得るためには、空気量の減少分、エンジン制御部３０７はエンジン２１の出力を上昇させる。これにより、過給圧Ｐｂ０が上昇することになる。
【００８３】
そこで、過給圧推定部３０３は、大気圧の低下による過給圧Ｐｂ０の上昇を見越して、対応情報Ｃ１を補正する。図４を参照し、過給圧推定部３０３は、大気圧センサ４３が検出した大気圧がデフォルトの大気圧よりも低ければ、検出した大気圧とデフォルトの大気圧との偏差に応じたシフト量ΔＳで、特性ラインＬを上側にシフトさせる。
【００８４】
一方、過給圧推定部３０３は、大気圧センサ４３が検出した大気圧がデフォルトの大気圧よりも高ければ、検出した大気圧とデフォルトの大気圧との偏差に応じたシフト量ΔＳで、特性ラインＬを下側にシフトさせる。
【００８５】
ここで、デフォルトの大気圧としては、図４に示す対応情報Ｃ１を作成したときの大気圧が採用できる。また、エンジン制御部３０７は、偏差とシフト量ΔＳとの関係が事前に定められた補正テーブルを備えており、この補正テーブルを用いてシフト量ΔＳを決定すればよい。
【００８６】
これにより、対応情報Ｃ１が示す過給圧Ｐｂ０は大気圧に応じた正確な値を示すことになる。その結果、過給圧推定部３０３は、過給圧の推定値を正確に決定できる。なお、大気圧に応じたシフト量ΔＳは、実験等により予め定められた値が採用できる。
【００８７】
＜燃料温度センサ＞
燃料温度が高くなるとエンジン２１に供給される空気量が減少するので、大気圧センサ４３の項目で説明した理由で、過給圧Ｐｂ０が上昇することになる。そこで、過給圧推定部３０３は、燃料温度の上昇による過給圧Ｐｂ０の上昇を見越して、対応情報Ｃ１を補正する。
【００８８】
図４を参照し、過給圧推定部３０３は、燃料温度センサ４５が検出した燃料温度がデフォルトの燃料温度よりも高ければ、検出した燃料温度とデフォルトの燃料温度との偏差に応じたシフト量ΔＳで、特性ラインＬを上側にシフトさせる。
【００８９】
一方、過給圧推定部３０３は、燃料温度センサ４５が検出した燃料温度がデフォルトの燃料温度よりも低ければ、検出した燃料温度とデフォルトの燃料温度との偏差に応じたシフト量ΔＳで、特性ラインＬを下側にシフトさせる。
【００９０】
ここで、デフォルトの燃料温度としては、図４に示す対応情報Ｃ１を作成したときの燃料温度が採用できる。また、過給圧推定部３０３は、大気圧センサ４３の場合と同様、補正テーブルを用いてシフト量ΔＳを決定すればよい。
【００９１】
これにより、対応情報Ｃ１が示す過給圧Ｐｂ０は燃料温度に応じた正確な値を示すことになる。その結果、過給圧推定部３０３は、過給圧の推定値を正確に決定できる。なお、大気圧に応じたシフト量ΔＳは、実験等により予め定められた値が採用できる。
【００９２】
＜吸気温度センサ＞
吸気温度が高くなるとエンジン２１に供給される空気量が減少するので、大気圧センサ４３の項目で説明した理由で、過給圧Ｐｂ０が上昇することになる。そこで、過給圧推定部３０３は、吸気温度の上昇による過給圧Ｐｂ０の上昇を見越して、対応情報Ｃ１を補正する。
【００９３】
図４を参照し、過給圧推定部３０３は、吸気温度センサ４４が検出した吸気温度がデフォルトの吸気温度よりも高ければ、検出した吸気温度とデフォルトの吸気温度との偏差に応じたシフト量ΔＳで、特性ラインＬを上側にシフトさせる。
【００９４】
一方、過給圧推定部３０３は、吸気温度センサ４４が検出した吸気温度がデフォルトの吸気温度よりも低ければ、検出した吸気温度とデフォルトの吸気温度との偏差に応じたシフト量ΔＳで、特性ラインＬを下側にシフトさせる。
【００９５】
ここで、デフォルトの吸気温度としては、図４に示す対応情報Ｃ１を作成したときの吸気温度が採用できる。また、過給圧推定部３０３は、大気圧センサ４３の場合と同様、補正テーブルを用いてシフト量ΔＳを決定すればよい。
【００９６】
これにより、対応情報Ｃ１が示す過給圧Ｐｂ０は吸気温度に応じた正確な値を示すことになる。その結果、過給圧推定部３０３は、過給圧の推定値を正確に決定できる。
【００９７】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４に係る故障検出装置１０Ｃの構成を示すブロック図である。故障検出装置１０Ｃは、実施の形態２の故障検出装置１０Ａにおいて、大気圧センサ４３、吸気温度センサ４４、及び燃料温度センサ４５の検出値を用いて対応情報Ｃ１を補正する点を特徴とする。
【００９８】
故障検出装置１０Ｃにおいて、対応情報Ｃ１の補正の詳細は実施の形態３に係る故障検出装置１０Ｂと同じであるので、説明を省く。実施の形態４によれば、実施の形態３と同様、ポンプ圧の推定値を精度良く決定できる。
【符号の説明】
【００９９】
Ｃ１  対応情報
Ｔ  ポンプ負荷
ｐ  ポンプ圧
ｑ，ｑｐｏｓｉ，ｑｔ  ポンプ容量
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  故障検出装置
２１  エンジン
２２  過給器系
２３  油圧ポンプ
２３ａ  吐出ライン
２３ｂ  センターバイパスライン
２４  レギュレータ
２５  方向切替弁
２７  リリーフ弁
２８  バイパスカット弁
２９  電磁比例弁
２９ａ  パイロット圧源
３０  コントローラ
３１  モードスイッチ
３２  電圧源
４０  表示部
４１  操作部
４１ａ  操作レバー
４２  アクセル
４３  大気圧センサ
４４  吸気温度センサ
４５  燃料温度センサ
２２１  過給器
２２２  吸気配管
２２３  排気配管
３０１  ポンプ制御部
３０２  負荷検出部
３０３  過給圧推定部
３０３Ａ  ポンプ負荷推定部
３０４  故障判定部
３０５  記憶部
３０６  モード設定部
３０７  エンジン制御部
【図１】
2018173001.tif 000003
【図２】
2018173001.tif 000004
【図３】
2018173001.tif 000005
【図４】
2018173001.tif 000006
【図５】
2018173001.tif 000007
【図６】
2018173001.tif 000008
【図７】
2018173001.tif 000009
【図８】
2018173001.tif 000010
【図９】
2018173001.tif 000011