(57)【要約】【課題】作業機の作業動作、旋回体の旋回動作及び走行動作を行うことなく、実際にそれらの動作を行った場合と同等の燃料消費量を測定することの可能な作業機械の燃料消費量測定システムを提供する。【解決手段】作動油を還流油路(24)に供給する油圧ポンプ(20)と、還流油路の作動油の吐出圧を調整可能な圧力調整弁(26)と、油圧ポンプを駆動する内燃機関(10)と、内燃機関の燃料の消費量を測定する燃料消費量測定装置(15,16,100)と、内燃機関の実働負荷に相当する負荷データ（Ｔ(t)）を目標負荷として記憶し、油圧ポンプの吐出圧と吐出量の積が示す内燃機関に作用する負荷が目標負荷となるよう油圧ポンプの容量可変ユニット(21) 或いは圧力調整弁を駆動制御し内燃機関の出力を制御する制御装置(100)とを備え、燃料消費量測定装置は、制御装置により油圧ポンプの吐出量或いは圧力調整弁によって油圧ポンプの吐出圧を調整し内燃機関の出力を制御した間の燃料消費量を測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油を貯蔵する作動油タンクと、
可変容量型の油圧ポンプと、
前記作動油タンクから前記油圧ポンプに吸い込まれる作動油を供給するサクション油路と、
前記油圧ポンプから吐出される作動油を前記作動油タンクに排出する還流油路と、
前記還流油路の途中に接続され作動油の吐出圧を調整可能な圧力調整弁と、
前記油圧ポンプを駆動する内燃機関と、
前記内燃機関に供給する燃料を貯蔵する燃料タンクと、
前記内燃機関に使用される前記燃料の消費量を測定する燃料消費量測定装置と、
前記内燃機関の実働負荷に相当する負荷データを時系列的に目標負荷として記憶する記憶部を有し、前記油圧ポンプの吐出圧と吐出量の積が示す前記内燃機関に作用する負荷が前記目標負荷となるよう前記油圧ポンプの容量可変ユニット或いは前記圧力調整弁の少なくとも一方を駆動制御するとともに前記内燃機関の出力を制御する制御装置とを備え、
前記燃料消費量測定装置は、前記制御装置により前記内燃機関に作用する負荷が前記目標負荷となるよう前記油圧ポンプの吐出量或いは前記圧力調整弁によって前記油圧ポンプの吐出圧の少なくとも一方を調整し前記内燃機関の出力を制御した間に前記内燃機関にて使用された前記燃料の消費量を測定することを特徴とする作業機械の燃料消費量測定システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記圧力調整弁により前記油圧ポンプの吐出圧を一定に保ちつつ、前記内燃機関に作用する負荷が前記目標負荷となるよう前記容量可変ユニットを駆動制御して前記油圧ポンプの吐出量を調整することを特徴とする、請求項１に記載の作業機械の燃料消費量測定システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記油圧ポンプの吐出量を一定に保ちつつ、前記内燃機関に作用する負荷が前記目標負荷となるよう前記圧力調整弁を駆動制御して前記油圧ポンプの吐出圧を調整することを特徴とする、請求項１に記載の作業機械の燃料消費量測定システム。
【請求項４】
前記燃料消費量測定装置は、前記燃料タンクと前記内燃機関との間を流れる前記燃料の流量を計測する流量計を含み、該流量計により計測される燃料の流量に基づき前記燃料の消費量を測定することを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の作業機械の燃料消費量測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械の燃料消費量測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
作業機械、例えば油圧ショベル等では、掘削を行うブームやアーム等の作業機や旋回を行う旋回体を油圧で作動させるようにしており、通常はガソリンや軽油などを燃料とするエンジン（内燃機関）を駆動させることで油圧ポンプを作動させ、作業機や旋回体の油圧機器に油圧を供給するようにしている。
【０００３】
このような作業機械においては、上記油圧ポンプの作動や走行に必要な燃料の消費量が作業機械の性能を表す重要なパラメータの一つとなっており、燃料消費量を正確に計測し、燃費データを得ることが作業機械の製造者にとっても作業機械の使用者にとっても重要な要素となっている。
【０００４】
しかしながら、例えば油圧ショベルの実働燃費を計測しようとすると、掘削可能な土砂や旋回及び走行するためのスペースが必要となる。特に、鉱山等で使用される大型の油圧ショベルにあっては、大量の土砂と非常に広範なスペースとが必要となり、容易に実働燃費を計測することができないという問題があった。
【０００５】
一方、エンジンで駆動される機械としては自動車が代表的であるが、例えば、自動車の燃費測定手法として、自動車を実際に走行させることなく、エンジン特性情報に基づいて仮想的なエンジンマップを生成し、このエンジンマップから燃費をシミュレーションにより推定する技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１３７０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の技術では、エンジン特性情報に基づいて燃費推定を行うようにしている。しかしながら、作業機械、特にブームやアーム等の作業機を頻繁に作動させ負荷変動の大きな油圧ショベルでは、自動車とは異なり、エンジン単体のエンジン特性情報から得られる燃費データと実際の燃費との差が大きいと考えられ、シミュレーションによる燃費推定では信憑性に欠けるという問題がある。この問題は、上記大型の油圧ショベルのように作業機械が大型になればなるほど顕著である。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、作業機の作業動作、旋回体の旋回動作及び走行動作を行うことなく、実際にそれらの動作を行った場合と同等の燃料消費量を測定することの可能な作業機械の燃料消費量測定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の作業機械の燃料消費量測定システムは、作動油を貯蔵する作動油タンクと、可変容量型の油圧ポンプと、前記作動油タンクから前記油圧ポンプに吸い込まれる作動油を供給するサクション油路と、前記油圧ポンプから吐出される作動油を前記作動油タンクに排出する還流油路と、前記還流油路の途中に接続され作動油の吐出圧を調整可能な圧力調整弁と、前記油圧ポンプを駆動する内燃機関と、前記内燃機関に供給する燃料を貯蔵する燃料タンクと、前記内燃機関に使用される前記燃料の消費量を測定する燃料消費量測定装置と、前記内燃機関の実働負荷に相当する負荷データを時系列的に目標負荷として記憶する記憶部を有し、前記油圧ポンプの吐出圧と吐出量の積が示す前記内燃機関に作用する負荷が前記目標負荷となるよう前記油圧ポンプの容量可変ユニット或いは前記圧力調整弁の少なくとも一方を駆動制御するとともに前記内燃機関の出力を制御する制御装置とを備え、前記燃料消費量測定装置は、前記制御装置により前記内燃機関に作用する負荷が前記目標負荷となるよう前記油圧ポンプの吐出量或いは前記圧力調整弁によって前記油圧ポンプの吐出圧の少なくとも一方を調整し前記内燃機関の出力を制御した間に前記内燃機関にて使用された前記燃料の消費量を測定することを特徴とする。
【００１０】
これにより、可変容量型の油圧ポンプを内燃機関で作動させて作業を行う作業機械の当該内燃機関における燃料の消費量が、作業機械の作業により内燃機関に作用する実働負荷に相当する負荷データを時系列的に目標負荷として用い、油圧ポンプの吐出圧と吐出量の積が示す内燃機関に作用する負荷が当該目標負荷となるよう油圧ポンプの容量可変ユニット或いは圧力調整弁の少なくとも一方を駆動制御して内燃機関の出力を制御し、この間に内燃機関で使用される燃料の消費量を測定することにより、作業機械で実際に作業を行うことなく容易に測定可能とされる。
【００１１】
好ましくは、前記制御装置は、前記圧力調整弁により前記油圧ポンプの吐出圧を一定に保ちつつ、前記内燃機関に作用する負荷が前記目標負荷となるよう前記容量可変ユニットを駆動制御して前記油圧ポンプの吐出量を調整するのがよい。
【００１２】
これにより、内燃機関に作用する負荷に寄与する油圧ポンプの吐出圧と吐出量のうち、吐出圧を一定に保持しつつ油圧ポンプの吐出量を調整することにより、油圧ポンプの吐出量を可変させるだけで内燃機関に作用する負荷を容易に負荷データに基づく目標負荷とすることが可能である。
【００１３】
好ましくは、前記制御装置は、前記油圧ポンプの吐出量を一定に保ちつつ、前記内燃機関に作用する負荷が前記目標負荷となるよう前記圧力調整弁を駆動制御して前記油圧ポンプの吐出圧を調整するのがよい。
【００１４】
これにより、内燃機関に作用する負荷に寄与する油圧ポンプの吐出圧と吐出量のうち、油圧ポンプの吐出量を一定に保持しつつ圧力調整弁によって油圧ポンプの吐出圧を調整することにより、圧力調整弁によって油圧ポンプの吐出圧を可変させるだけで内燃機関に作用する負荷を容易に負荷データに基づく目標負荷とすることが可能である。
【００１５】
好ましくは、前記燃料消費量測定装置は、前記燃料タンクと前記内燃機関との間を流れる前記燃料の流量を計測する流量計を含み、該流量計により計測される燃料の流量に基づき前記燃料の消費量を測定するのがよい。
【００１６】
これにより、燃料タンクと内燃機関との間を流れる燃料の流量を流量計で計測することにより、燃料の消費量を容易に測定可能である。特に、内燃機関がディーゼルエンジンである場合には、燃料タンクから燃料を供給する燃料供給ラインと燃料タンクへ燃料を戻す燃料返戻ラインとを有しており、これら燃料供給ラインと燃料返戻ラインとにそれぞれ流量計を設け、各流量計でそれぞれ計測した燃料の流量の差を積算することで燃料の消費量を容易に測定可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の作業機械の燃料消費量測定システムによれば、作業機械の作業により内燃機関に作用する実働負荷に相当する負荷データを時系列的に目標負荷として用い、油圧ポンプの吐出圧と吐出量の積が示す内燃機関に作用する負荷が当該目標負荷となるよう油圧ポンプの容量可変ユニット或いは圧力調整弁の少なくとも一方を駆動制御して内燃機関の出力を制御し、この間に内燃機関で使用される燃料の消費量を測定するようにしたので、作業機械で実際に作業を行うことなく、例えば油圧ショベルにおいて作業機の作業動作、旋回体の旋回動作及び走行動作を行うことなく、簡単な構成且つ省スペースにして、実働させた場合と比べて遜色なく、作業機械の内燃機関における燃料の消費量を測定することができる。
【００１８】
また、作業機械で実際に作業を行う代わりに圧力調整弁で疑似的に実作業に相当する負荷を油圧ポンプに与えることで、実作業の必要がないことから作業機械を操縦するオペレータは不要であり、油圧ポンプの容量可変ユニット及び圧力調整弁の駆動制御や内燃機関の出力制御は制御装置によって自動的に行われるので、燃料消費量の計測において省人化を図ることができる。
【００１９】
ここに、内燃機関がある回転数で動いているとき、このときのトルクから出力（回転数×トルク）が導き出されるが、この出力が油圧ポンプと圧力調整弁の間で測定した圧力（吐出圧）と吐出量の積に変換されるものとすれば、吐出圧と吐出量との積が内燃機関の出力に相当することになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る作業機械の燃料消費量測定システムの概略構成を示す図である。
【図２】実施形態１に係るコントローラの構成及び接続状態を示すブロック図である。
【図３】実施形態１に係る燃料消費量測定の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】実施形態１に係る負荷データＴ(t)と目標油圧Ｐcと押しのけ容積Ｖ(t)の経時変化を示すタイミングチャートである。
【図５】実施形態２に係るコントローラの構成及び接続状態を示すブロック図である。
【図６】実施形態２に係る燃料消費量測定の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】実施形態２に係る負荷データＴ(t)と目標押しのけ容積Ｖcと油圧Ｐ(t)の経時変化を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
[実施形態１］
図１に本発明に係る作業機械の燃料消費量測定システムの概略構成を示す。
ここでは、作業機械の一つである油圧ショベルに適用される燃料消費量測定システムを例に説明する。
【００２２】
燃料消費量測定システムでは、実際の油圧ショベルの油圧システムを模して、主としてエンジン（内燃機関）１０とエンジン１０により駆動される油圧ポンプ２０とが配設されており、エンジン１０によって油圧ポンプ２０が駆動されることで油圧が生起される。エンジン１０としては例えばディーゼルエンジンが採用される。
【００２３】
図１に示すように、エンジン１０の近傍には燃料タンク１２が配設されており、エンジン１０には、燃料タンク１２から燃料をエンジン１０へ供給する燃料供給ライン１３と、エンジン１０からの戻り燃料を燃料タンク１２へ戻す燃料返戻ライン１４とが接続されている。
【００２４】
燃料供給ライン１３には、エンジン１０に供給される燃料の流量Ｑsを計測するための流量計（燃料消費量測定装置）１５が設けられ、燃料返戻ライン１４には、エンジン１０からの戻り燃料の流量Ｑrを計測するための流量計（燃料消費量測定装置）１６が設けられている。
【００２５】
油圧ポンプ２０は、電磁駆動されるレギュレータユニット（容量可変ユニット）２１を含み、レギュレータユニット２１を駆動制御することで吐出量を変更させることが可能な可変容量式の油圧ポンプであり、駆動軸がエンジン１０の出力軸に連結され、レギュレータユニット２１によって容量を可変させ、或いはエンジン１０の出力を増減させることで、吐出量や吐出圧を調整可能に構成されている。詳しくは、油圧ポンプ２０は、例えば斜板式の油圧ポンプであり、レギュレータユニット２１によって斜板の傾転角を調整することで押しのけ容積、ひいては吐出量を変更可能である。
【００２６】
油圧ポンプ２０の吸込ポートにはサクション油路２３の一端が接続されており、サクション油路２３の他端は作動油タンク２２の例えば下部に連通している。また、油圧ポンプ２０の吐出ポートには還流油路２４の一端が接続されており、還流油路２４の他端は作動油タンク２２の例えば上部に連通している。
【００２７】
還流油路２４には、還流油路２４の開度の調整を行うことの可能な電磁比例弁（圧力調整弁）２６が介装されており、この電磁比例弁２６の開度を調整することで還流油路２４内の油圧ポンプ２０側の油圧（吐出圧）を調整することが可能である。
【００２８】
また、還流油路２４のうち電磁比例弁２６よりも油圧ポンプ２０側の上流部分には、圧力センサ２８が設けられており、油圧ポンプ２０から吐出されて電磁比例弁２６により調圧された作動油の還流油路２４内での油圧を計測可能である。
【００２９】
そして、本システムには、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたコントローラ（制御装置、燃料消費量測定装置）１００が設けられており、このコントローラ１００により、本発明に係る燃料消費量測定システムの総合的な制御が行われる。
【００３０】
図２を参照すると、本発明の実施形態１に係るコントローラ１００の構成及び接続状態がブロック図で示されている。同図において、入力部１０２と出力部１０４とが入出力装置に対応し、記憶部１０６が記憶装置に対応し、演算処理部１０８が中央処理装置やタイマカウンタに対応している。演算処理部１０８には、エンジン１０の燃料制御ユニット１１、レギュレータユニット２１及び電磁比例弁２６を作動させるための出力値を演算する出力値演算部１１０、及び、燃料消費量を演算する燃料消費量演算部１１２が設けられている。
【００３１】
コントローラ１００の入力部１０２には、流量計１５、流量計１６及び圧力センサ２８が電気的に接続され、流量計１５により検出される燃料供給ライン１３を流れる燃料の流量信号、流量計１６により検出される燃料返戻ライン１４を流れる燃料の流量信号、圧力センサ２８により検出される作動油の圧力信号がそれぞれ入力される他、油圧ショベルの作業によりエンジン１０に作用する負荷を模擬した時系列の負荷データＴ(t)や還流油路２４における目標油圧Ｐcが入力される。
【００３２】
ここに、負荷データＴ(t) は、通常の燃料消費量の測定時において実施される油圧ショベルの作業、例えばブームやアーム等の作業機による掘削及び放土や旋回体の旋回等によってエンジン１０に作用する実働負荷を模擬して一定期間に亘り時系列的に設定された実働負荷に相当する一連のデータであり、予め油圧ショベルの仕様に応じて設定されており、燃料消費量の測定時に適宜入力部１０２に入力され、エンジン１０に作用する負荷を経時変化させるための目標負荷として記憶部１０６に格納される。また、目標油圧Ｐcは、通常の燃料消費量の測定時において実施される油圧ショベルの作業時に還流油路２４に生起される平均的な油圧を模擬して設定された油圧であり、予め油圧ショベルの仕様に応じて設定されており、燃料消費量の測定時に適宜入力部１０２に入力され、記憶部１０６に格納される。
【００３３】
一方、コントローラ１００の出力部１０４には、エンジン１０の燃料制御ユニット１１、レギュレータユニット２１、電磁比例弁２６、モニタ１２０が電気的に接続されている。
これにより、記憶部１０６に格納された負荷データＴ(t) や目標油圧Ｐcの情報、圧力センサ２８からの入力情報に基づき、演算処理部１０８の出力値演算部１１０においてレギュレータユニット２１への出力値、電磁比例弁２６への出力値、燃料制御ユニット１１への出力値が演算され、出力部１０４からレギュレータユニット２１に容量可変信号が供給されて油圧ポンプ２０の吐出量が調整され、電磁比例弁２６に制御信号が供給されて電磁比例弁２６の開閉度合いが調整され、燃料制御ユニット１１に燃料制御信号が供給されてエンジン１０の出力が制御される。
【００３４】
そして、上記負荷データＴ(t) や目標油圧Ｐcに基づきエンジン１０の出力が制御されると、流量計１５、流量計１６からの入力情報に基づき、演算処理部１０８の燃料消費量演算部１１２において、エンジン１０において使用された燃料の消費量が演算され、例えばモニタ１２０に表示される。
【００３５】
詳しくは、コントローラ１００の記憶部１０６には、負荷データＴ(t)に基づきエンジン１０に作用する目標負荷を経時変化させて、還流油路２４内の油圧Ｐを目標油圧Ｐcとしつつエンジン１０に作用する負荷が当該目標負荷となるようレギュレータユニット２１や電磁比例弁２６を作動させ、エンジン１０の出力を制御するよう組まれたプログラムが格納されている。これより、本システムにおいては、当該プログラムが作動することにより、目標油圧Ｐcの下で負荷データＴ(t)に応じた負荷がエンジン１０に作用するようレギュレータユニット２１や電磁比例弁２６が調整され、当該負荷に応じてエンジン１０が出力制御される。
【００３６】
以下、このように構成された燃料消費量測定システムの実施形態１に係る作用及び効果について説明する。
図３を参照すると、コントローラ１００において上記プログラムに従い実行される実施形態１に係る燃料消費量測定の制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同フローチャートに沿い説明する。
【００３７】
燃料消費量測定が開始されると、先ず、ステップＳ０において、時系列の負荷データＴ(t)と目標油圧Ｐcとに基づき、負荷データＴ(t)に応じて変動する油圧ポンプ２０の時系列の押しのけ容積Ｖ(t)が算出され、記憶部１０６に格納される。
【００３８】
負荷データＴ(t)は油圧ポンプ２０が発揮するトルクに対応しており、負荷データＴ(t)と油圧Ｐと押しのけ容積Ｖ(t)との間には、油圧ポンプ２０が発揮するトルクの式に基づき、次式（１）の関係が成立する。
Ｔ(t)＝μ×（Ｐ×Ｖ(t)）／２π  ・・・（１）
ここに、μはポンプの効率を示す。
【００３９】
これより、押しのけ容積Ｖ(t)については、油圧Ｐを目標油圧Ｐcとし、式（１）を逆算することで求めることができる。
このようにして、負荷データＴ(t)と目標油圧Ｐcに基づき押しのけ容積Ｖ(t)が求まると、油圧ショベルの作業が、例えば「掘削 → 旋回ブーム上げ → 放土 → 旋回戻り」の一連の作業を繰り返すものである場合、負荷データＴ(t)と目標油圧Ｐcと押しのけ容積Ｖ(t)との経時変化については、図４のタイミングチャートのように図示することができる。図４中、実線が負荷データＴ(t)を示し、一点鎖線が目標油圧Ｐcを示し、破線が押しのけ容積Ｖ(t)を示しており、縦軸はそれぞれの値の大きさを示している。
【００４０】
図３のフローチャートに戻り、ステップＳ１０においてエンジン１０が始動される。
ステップＳ１２では、還流油路２４の油圧Ｐが目標油圧Ｐcとなるように電磁比例弁２６が調整され、ステップＳ１４において、圧力センサ２８からの情報に基づき、油圧Ｐが目標油圧Ｐcに達した（Ｐ＝Ｐc）か否かが判別される。
【００４１】
ステップＳ１４の判別結果が偽（Ｎｏ）で、油圧Ｐが目標油圧Ｐcに未だ達していないと判定された場合には、ステップＳ１２に戻り、油圧Ｐが目標油圧Ｐcに達するのを待つ。一方、ステップＳ１４の判別結果が真（Ｙｅｓ）で、油圧Ｐが目標油圧Ｐcに達したと判定された場合には、ステップＳ１６に進む。
【００４２】
ステップＳ１６では、油圧ポンプ２０の押しのけ容積Ｖが上述のように求めた押しのけ容積Ｖ(t)となるようにレギュレータユニット２１により斜板の傾転角が調整される。この際、電磁比例弁２６についても、圧力センサ２８からの情報に基づき、還流油路２４の油圧Ｐが目標油圧Ｐcに保持されるように適宜制御される。これにより、エンジン１０には負荷データＴ(t)に相当する負荷が作用することになり、例えばエンジン回転速度を一定に保持すべく、出力値演算部１１０においてエンジン１０の出力値が演算され、当該出力値に基づき燃料制御信号が燃料制御ユニット１１へ出力され、エンジン１０が出力制御される。
【００４３】
ステップＳ１８では、燃料供給ライン１３を流れる燃料の流量Ｑsと燃料返戻ライン１４を流れる燃料の流量Ｑrとがそれぞれ流量計１５、流量計１６により計測され、これら流量Ｑsと流量Ｑrとが記憶部１０６に一旦記憶される。
【００４４】
ステップＳ２０では、一定期間に亘る負荷データＴ(t)が終了し、当該負荷データＴ(t)の終了に合わせて押しのけ容積Ｖ(t)が終了したか否かを判別する。ステップＳ２０の判別結果が偽（Ｎｏ）で、未だ押しのけ容積Ｖ(t)が終了していないと判定された場合には、引き続きステップＳ１６及びステップＳ１８の操作を繰り返す。これにより、押しのけ容積Ｖ(t)に応じてエンジン１０が出力制御されながら、当該フローチャートのサンプリング周期毎に燃料供給ライン１３を流れる燃料の流量Ｑsと燃料返戻ライン１４を流れる燃料の流量Ｑrとが計測され続け、これら流量Ｑsと流量Ｑrの計測値が記憶部１０６に時系列にそれぞれ蓄積される。ステップＳ２０の判別結果が真（Ｙｅｓ）で、押しのけ容積Ｖ(t)が終了したと判定された場合には、ステップＳ２２に進む。
【００４５】
ステップＳ２２では、燃料消費量演算部１１２において、記憶部１０６に時系列に蓄積された上記流量Ｑsと流量Ｑrの各計測値に基づき、燃料消費量を計算する。燃料消費量は、流量Ｑsと流量Ｑrとの差にサンプリング周期Δｔを乗じて加算する次式（２）に基づき算出される。
燃料消費量＝Σ（Ｑs−Ｑr）×Δｔ  ・・・（２）
【００４６】
このようにして燃料消費量が求められ、当該ルーチンを終了する。これにより、一連の燃料消費量の測定が終了し、一定期間、例えば一定時間或いは一定作業回数当たりの燃料消費量が求められる。
【００４７】
以上、説明したように、本発明の実施形態１に係る燃料消費量測定システムでは、油圧ショベルの作業によりエンジン１０に作用する負荷を模擬した時系列の負荷データＴ(t)を用い、当該負荷データＴ(t)から還流油路２４の油圧Ｐを目標油圧Ｐcとした場合の油圧ポンプ２０の時系列の押しのけ容積Ｖ(t)を求め、油圧ポンプ２０の押しのけ容積Ｖが当該押しのけ容積Ｖ(t)となるよう斜板の傾転角を調整することでエンジン１０に負荷を作用させ、エンジン１０の出力制御を自動的に行い、エンジン１０の燃料消費量を求めるようにしている。
【００４８】
これにより、実際に油圧ショベルにおいて作業機の作業動作、旋回体の旋回動作及び走行動作を行うことなく、これらの動作を行ったと同等の負荷をエンジン１０に作用させるようにしてエンジン１０を出力制御し、簡単な構成でエンジン１０の燃料消費量を求めることができる。また、実際に油圧ショベルを操縦するオペレータは不要であり、レギュレータユニット２１、電磁比例弁２６及びエンジン１０の制御はコントローラ１００によって自動的に行われるので、燃料消費量の計測において省人化を図ることができる。
【００４９】
[実施形態２］
上記実施形態１では、還流油路２４内での油圧Ｐが目標油圧Ｐcとなるようにして、負荷データＴ(t)に応じて油圧ポンプ２０の押しのけ容積Ｖ(t)を求め、押しのけ容積Ｖを変化させるようにしたが、式（１）に基づき、油圧ポンプ２０の押しのけ容積Ｖを目標押しのけ容積Ｖcとなるようにして、負荷データＴ(t)に応じて還流油路２４内での油圧Ｐを変化させるようにしてもよく、実施形態２では、油圧Ｐを変化させて燃料消費量の計測を行う場合について説明する。なお、実施形態２においても燃料消費量測定システムの概略構成については図１に示した通りであり、ここでは、実施形態１と異なる部分について説明する。
【００５０】
図５を参照すると、本発明の実施形態２に係るコントローラ１００’の構成及び接続状態がブロック図で示されている。同図に示すように、実施形態２では、実施形態１の目標油圧Ｐcに代えて目標押しのけ容積Ｖcが入力される。
【００５１】
そこで、実施形態２では、油圧ポンプ２０の押しのけ容積Ｖが目標押しのけ容積Ｖcとなるようにレギュレータユニット２１や電磁比例弁２６を駆動制御するとともにエンジン１０を出力制御するよう組まれたプログラムが使用される。
【００５２】
以下、このように構成された燃料消費量測定システムの実施形態２に係る作用及び効果について説明する。
図６を参照すると、コントローラ１００’において実行される実施形態２に係る燃料消費量測定の制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同フローチャートに沿い説明する。
【００５３】
燃料消費量測定が開始されると、先ず、ステップＳ０’において、時系列の負荷データＴ(t)と目標押しのけ容積Ｖcとに基づき、負荷データＴ(t)に応じた還流油路２４内での時系列の油圧Ｐ(t)が算出され、記憶部１０６に格納される。油圧Ｐ(t)については、上記式（１）において油圧ポンプ２０の押しのけ容積Ｖ(t)を目標押しのけ容積Ｖcとし、油圧Ｐを油圧Ｐ(t)として、上記式（１）を逆算することで求めることができる。
【００５４】
このようにして、負荷データＴ(t)と目標押しのけ容積Ｖcに基づき油圧Ｐ(t)が求まると、油圧ショベルの作業が、例えば「掘削 → 旋回ブーム上げ → 放土 → 旋回戻り」の一連の作業を繰り返すものである場合、負荷データＴ(t)と目標押しのけ容積Ｖcと油圧Ｐ(t)との経時変化については、上記図４と同様、図７のタイミングチャートのように図示することができる。図７中、実線が負荷データＴ(t)を示し、一点鎖線が油圧Ｐ(t)を示し、破線が目標押しのけ容積Ｖcを示しており、縦軸はそれぞれの値の大きさを示している。
【００５５】
図６のフローチャートに戻り、ステップＳ１０においてエンジン１０が始動されると、ステップＳ１２’では、油圧ポンプ２０の押しのけ容積Ｖが目標押しのけ容積Ｖcとなるようにレギュレータユニット２１が駆動制御され、斜板の傾転角が調整される。
【００５６】
ステップＳ１６’では、還流油路２４内での油圧Ｐが上述のように求めた油圧Ｐ(t)となるように電磁比例弁２６が駆動制御される。これにより、エンジン１０には負荷データＴ(t)に相当する負荷が作用することになり、例えばエンジン回転速度を一定に保持すべく、出力値演算部１１０においてエンジン１０の出力値が演算され、当該出力値が燃料制御ユニット１１へ出力され、エンジン１０が出力制御される。
【００５７】
ステップＳ１８では、燃料供給ライン１３を流れる燃料の流量Ｑsと燃料返戻ライン１４を流れる燃料の流量Ｑrとがそれぞれ流量計１５、流量計１６により計測され、これら流量Ｑsと流量Ｑrとが一旦記憶部１０６に記憶される。
【００５８】
ステップＳ２０’では、一定期間に亘る負荷データＴ(t)が終了し、当該負荷データＴ(t)の終了に合わせて油圧Ｐ(t)が終了したか否かを判別する。ステップＳ２０’の判別結果が偽（Ｎｏ）で、未だ油圧Ｐ(t)が終了していないと判定された場合には、引き続きステップＳ１６’及びステップＳ１８の操作を繰り返す。これにより、油圧Ｐ(t)に応じてエンジン１０が出力制御されながら、当該フローチャートのサンプリング周期毎に燃料供給ライン１３を流れる燃料の流量Ｑsと燃料返戻ライン１４を流れる燃料の流量Ｑrとが計測され続け、これら流量Ｑsと流量Ｑrの計測値が記憶部１０６に時系列にそれぞれ蓄積される。
【００５９】
ステップＳ２０’の判別結果が真（Ｙｅｓ）で、油圧Ｐ(t)が終了したと判定された場合には、ステップＳ２２に進み、燃料消費量演算部１１２において、記憶部１０６に時系列に蓄積された上記流量Ｑsと流量Ｑrの各計測値に基づき、燃料消費量が上記式（２）に基づき算出される。
【００６０】
以上、説明したように、本発明の実施形態２に係る燃料消費量測定システムでは、油圧ショベルの作業によりエンジン１０に作用する負荷を模擬した時系列の負荷データＴ(t) を用い、当該負荷データＴ(t)から油圧ポンプ２０の押しのけ容積Ｖを目標押しのけ容積Ｖcとした場合の還流油路２４内の時系列の油圧Ｐ(t)を求め、還流油路２４内の油圧Ｐが当該油圧Ｐ(t)となるよう電磁比例弁２６を駆動制御することでエンジン１０に負荷を作用させ、エンジン１０の出力制御を自動的に行い、エンジン１０の燃料消費量を求めるようにしている。
【００６１】
これにより、実施形態２においても、上記実施形態１の場合と同様、実際に油圧ショベルにおいて作業機の作業動作、旋回体の旋回動作及び走行動作を行うことなく、これらの動作を行ったと同等の負荷をエンジン１０に作用させるようにしてエンジン１０を出力制御し、簡単な構成でエンジン１０の燃料消費量を求めることができ、燃料消費量の計測において省人化を図ることができる。
【００６２】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記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、作業機械が油圧ショベルである場合を例に説明したが、作業機械は油圧ショベルに限られるものではなく、内燃機関を駆動源して使用する作業機械であって負荷データＴ(t)を得られれば、本発明を適用可能である。
【００６３】
また、上記実施形態では、内燃機関がディーゼルエンジンである場合を例に説明したが、内燃機関はディーゼルエンジンに限られるものではない。
また、上記実施形態では、油圧ポンプが例えば斜板式からなる可変容量式の油圧ポンプ２０である場合を例に説明したが、油圧ポンプは可変容量式であれば斜板式に限られるものではない。
【００６４】
また、上記実施形態では、コントローラ１００、１００’によってレギュレータユニット２１や電磁比例弁２６を駆動制御する制御装置を構成するとともに燃料消費量を演算する燃料消費量測定装置（燃料消費量演算部１１２）をも一部構成するようにしたが、燃料消費量測定装置をコントローラ１００、１００’から分離して設けるようにしてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、流量計１５及び流量計１６によりそれぞれ流量Ｑsと流量Ｑrとを計測し、コントローラ１００、１００’の燃料消費量演算部１１２において燃料消費量を演算するようにしたが、燃料消費量の求め方はこれに限られず、例えば燃料タンク１２内の燃料の変化量に基づき燃料消費量を求めるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１０  エンジン（内燃機関）
１２  燃料タンク
１３  燃料供給ライン
１４  燃料返戻ライン
１５  流量計（燃料消費量測定装置）
１６  流量計（燃料消費量測定装置）
２０  油圧ポンプ
２１  レギュレータユニット（容量可変ユニット）
２２  作動油タンク
２３  サクション油路
２４  還流油路
２６  電磁比例弁（圧力調整弁）
１００  コントローラ（制御装置、燃料消費量測定装置）
１０２  入力部
１０４  出力部
１０６  記憶部
１０８  演算部
１１０  出力値演算部
１１２  燃料消費量演算部
【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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