(57)【要約】  【課題】エンジンオイルの汚損に影響を与える燃料の性状を把握して実態に即したエンジンオイルの交換時期を判定して表示可能にする。  【解決手段】 エンジンの実稼働時間を検出するエンジン稼働時間検出器４２と、前記エンジンで使用している燃料のランクを決定する燃料ランク決定手段２４と、予め設定された前記エンジンの目標オイル交換時期を前記燃料ランク決定手段２４で決定された前記燃料ランクに応じて補正し、該補正した新しい目標値と前記エンジン稼働時間検出器４２で検出された実稼働時間を積算した値とを比較することによりオイル交換時期を自動的に判定する交換時期判定手段４４、とを備えた建設機械のオイル交換時期判定装置を提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械のエンジンオイル交換時期を判定する装置に於いて、
エンジンの実稼働時間を検出する実稼働時間検出手段と、
前記エンジンで使用している燃料のランクを決定する燃料ランク決定手段と、
予め設定された前記エンジンの目標オイル交換時期を前記燃料ランク決定手段で決定された前記燃料ランクに応じて補正し、該補正した新しい目標値と前記実稼働時間検出手段で検出された実稼働時間を積算した値とを比較することによりオイル交換時期を判定する交換時期判定手段とを備えたことを特徴とする建設機械のオイル交換時期判定装置。
【請求項２】
上記交換時期判定手段が、前記決定された燃料ランク別に稼働した累積時間を記憶しておく燃料ランク別実稼働累積時間記憶手段を備えた請求項１記載の建設機械のオイル交換時期判定装置。
【請求項３】
上前記燃料ランク決定手段による上記燃料のランク決定の処理及び前記交換時期判定手段による交換時期の判定処理は、設定された時間毎にモニタリングを実施し、その結果を更新するようにした請求項１又は２記載の建設機械のオイル交換時期判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧ショベル等の建設機械のオイル交換時期判定装置に関するものであり、特に、建設機械のエンジンの運転継続状態に基づいてエンジンオイルの交換時期を判定する建設機械のオイル交換時期判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設機械のディーゼルエンジンに於けるメンテナンスには様々な項目があるが、その中でもエンジンの耐久性に大きな影響を与えているのが、エンジンオイルの劣化状況である。つまり、劣化状況に応じて適切なインターバルでオイルやフィルタを交換することが必要になる。
【０００３】
しかしながら、オイルの劣化要因には、添加剤の摩耗、オイルの酸化、汚損等が考えられ、特に、燃焼室からの未燃燃料や燃焼生成物の混入が問題となる。これらの混入物量は、エンジンの稼働時間や負荷状況に大きく影響を与えることになるが、劣化要因を事前に知って適切な交換時期を設定することは難しい。
【０００４】
又、建設機械のディーゼルエンジンに使用可能な燃料としては、軽油／灯油／重油等があり、例え同じ種類の燃料でも国内と海外を比較すると成分が大きく異なっている。更に、保管状態によっても性状は大きく変化し、水分やゴミを多く含むものもある。これらは出力の低下やスモークの悪化、或いは耐久性等、エンジンに様々な悪影響を及ぼすことは既に知られている。
【０００５】
そこで、従来に於いても、エンジンオイルの交換時期を判定して出力するオイル交換時期判定装置は知られている。その従来のオイル交換時期判定装置は、エンジン稼働時間の積算値と目標オイル交換時期の目標値とを比較くすることによってオイル交換時期を判定するものである(例えば、特許文献１参照)。
【特許文献１】特開２００２−２５０２１４号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の発明は、単に、エンジン稼働時間の積算値と目標オイル交換時期の目標値とを比較することによってオイル交換時期を判定するため、燃料の種類や汚染状況の影響を加味することができず、誤ったオイル交換時期を表示しかねないという問題があった。
【０００７】
そこで、エンジンオイルの汚損に影響を与える燃料の性状を把握して実態に即したエンジンオイルの交換時期を判定して表示可能にするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、建設機械のエンジンオイル交換時期を判定する装置に於いて、エンジンの実稼働時間を積算する実稼働時間検出手段と、前記エンジンで使用している燃料のランクを決定する燃料ランク決定手段と、予め設定された前記エンジンの目標オイル交換時期を前記燃料ランク決定手段で決定された前記燃料ランクに応じて補正し、該補正した新しい目標値と前記実稼働時間検出手段で検出された実稼働時間を積算した値とを比較することによりオイル交換時期を判定する交換時期判定手段と、を備えた建設機械のオイル交換時期判定装置を提供する。
【０００９】
この構成によれば、交換時期判定手段が、エンジンオイルの汚染に影響を与える燃料の種類（ランク）と実稼働時間による負荷状況を把握し、オイル交換に最適な時期を判定する。
【００１０】
請求項２の発明は、前記交換時期判定手段が、上記決定された燃料ランク別に稼働した累積時間を記憶しておく燃料ランク別実稼働累積時間記憶手段を備えた請求項１記載の建設機械のオイル交換時期判定装置を提供する。
【００１１】
この構成によれば、途中で燃料の種類が変更されたとしても、燃料ランク別実稼働累積時間記憶手段に記憶されている燃料ランク別の実稼働累積時間を統合することにより、実態に即した、オイル交換に最適な時期を判定する。
【００１２】
請求項３記載の発明は、上前記燃料ランク決定手段による上記燃料のランク決定の処理及び前記交換時期判定手段による交換時期の判定処理は、設定された時間毎にモニタリングを実施し、その結果を更新するようにした請求項１又は２記載の建設機械のオイル交換時期判定装置を提供する。
【００１３】
この構成によれば、現在使用している状況で、ある一定時間毎にモニタリングを実施して、常に燃料の性状(ランク)を把握し、その性状に応じた交換時期を判定する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明は、エンジンオイルの汚染に影響を与える燃料の種類と実稼働時間による負荷状況を把握し、実態に即したオイル交換に最適な時期を判定することができる。従って誤ったオイル交換時期を表示してエンジンに多大な損傷を与えるというのを防止することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、燃料ランクで稼働した累積時間を記憶し、この累積時間を基に交換時期を判定するので、請求項１記載の発明の効果に加えて、途中で燃料の種類を変更したりしても、燃料ランク別の実稼働累積時間を統合することにより、実態に即したオイル交換に最適な時期を判定することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、一定時間毎にモニタリングを実施して燃料の性状の把握及び交換時期の判定をするようにしているので、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、途中で使用燃料が変更された場合は、自動的に判定も見直され、常に実態に即したオイル交換に最適な時期を判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
エンジンオイルの汚損に影響を与える燃料の性状を把握して実態に即したエンジンオイルの交換時期を判定して表示可能にするという目的を達成するために、エンジンの実稼働時間を検出するエンジン実稼働時間検出器と、前記エンジンで使用している燃料のランクを決定する燃料ランク決定手段と、予め設定された前記エンジンの目標オイル交換時期を前記燃料ランク決定手段で決定された前記燃料ランクに応じて補正し、該補正した新しい目標値と前記エンジン実稼働時間検出器で検出された実稼働時間を積算した値とを比較することによりオイル交換時期を自動的に判定する交換時期判定手段とを設ける。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の一実施例を図面に従って詳述する。図１は本発明を適用した建設機械としての油圧ショベルを示す。該油圧ショベル１０は、下部走行体１１の上に旋回機構１２を介して上部旋回体１３が旋回自在に載置されている。上部旋回体１３には、その前方一側部にキャブ１４が設けられ、且つ、前方中央部にブーム１５が俯仰可能に取り付けられている。又、ブーム１５の先端にアーム１６が上下回動自在に取り付けられ、更に該アーム１６の先端にバケット１７が取り付けられている。
【００１９】
図２は前記油圧ショベル１０に適用したエンジン制御系の構成ブロック図である。本実施例のエンジンの制御系は、油圧ショベル１０を駆動するエンジン２１と、該エンジン２１のパワーラインに接続された油圧ポンプ２２と、エンジンコントローラ２３と、燃料ランク決定手段２４と、本体各装置２５と、燃料ランク識別マップ４３と、交換時期判定手段４４と、燃料ランク別実稼働累積時間記憶手段４５と、表示器４６で構成されている。
【００２０】
エンジン２１は、燃料噴射装置２１ａを備えたディーゼルエンジンであり、該エンジン２１を動力源として油圧ショベル１０が走行する。
【００２１】
又、エンジン２１には、エンジン２１の環境を検出するセンサと作業を検出するセンサとが設けられている。環境条件を検出するセンサとしては、例えば大気圧センサ２６、吸気空気温度センサ２７、加給空気温度センサ２８、加給空気圧センサ２９であり、それぞれ、各センサ信号をエンジンコントローラ２３に出力する。作業内容を検出するセンサとしては、例えば燃料温度センサ３０、燃料吸入圧センサ３１、冷却水温度センサ３２、排気温度センサ３３、燃料噴射圧センサ３４、エンジン回転数センサ３５であり、それぞれ、各センサ信号をエンジンコントローラ２３に出力する。
【００２２】
前記エンジンコントローラ２３は、マイクロコンピュータ(通称「マイコン」という)を内蔵した制御演算部として機能するもので、各センサ２６〜３５の信号を基にエンジン２１の負荷率を検出する負荷率検出器３６を有し、該負荷率検出器３６での負荷率信号と各センサ２６〜３５からの信号を融合させて燃料噴射量指令値３７を生成し、該燃料噴射指令値３７を燃料噴射装置２１ａ付与してエンジン２１の回転数が目標エンジン回転数になるように制御する。又、エンジンコントローラ２３に入力された各センサ２６〜３５のセンサ信号、及び、負荷率検出器３６で生成された付加率信号、並びに、燃料噴射量指令値３７は、燃料ランク決定手段２４に出力される。
【００２３】
前記油圧ポンプ２２は、ブーム１５、アーム１６、バケット１７をそれぞれ作動させる各油圧シリンダを含むアクチュエータ(図示せず)を駆動するもので、エンジン２１の駆動力を受けて動作する。又、油圧ポンプ２２には、該油圧ポンプ２２の作動油の温度を検出する作動油温度センサ３８及び油圧ポンプ２２からの作動油の吐出圧を検出する油圧ポンプ吐出圧センサ３９が設けられ、それぞれのセンサ信号を燃料ランク決定手段２４に出力する。
【００２４】
前記本体各装置２５は、エアクリーナ、燃料を燃料噴射装置２１ａまで運ぶ燃料供給系ライン、各計器類等で成る装置群である。又、本体各装置２５には、燃料タンク(図示せず)内の燃料残量を検出する燃料残量センサ４０、外気温度を検出する外気温度センサ４１が設けられており、それぞれのセンサ信号信号センサ信号を燃料ランク決定手段２４に出力する。
【００２５】
更に、本体各装置２５には、実稼働時間検出手段としてのエンジン稼働時間検出器４２が設けられている。該エンジン稼働時間検出器４２は、エンジン２１の実稼働時間を検出し、その検出信号を燃料ランク決定手段２４に出力する。
【００２６】
前記燃料ランク決定手段２４は、マイコンを内蔵した制御演算部として構成されており、エンジン２１に付加されているセンサ類、即ちエンジンコントローラ２３からの各種信号(センサ２６〜３５の各センサ信号と、負荷率検出器３６及び燃料噴射量指令値３７からの信号)と油圧ポンプ２２からの各種信号(センサ３８，３９の各センサ信号)とから、現在のエンジン２１に使用している燃料のランクを識別する機能を有し、ここで識別された燃料ランクの結果を交換時期判定手段４４に出力する。尚、本実施例では、燃料ランク決定手段２４による燃料の性状（ランク）を識別する機能は、燃料ランク識別マップ４３と、該燃料ランク識別マップ４３が有している８１のパターンにそれぞれ対応して予め用意されている８１個のデータ４３−１，４３−２，…，４３−８１を用いて行われる。該データ４３−１，４３−２，…，４３−８１には、燃料の種類や汚染度といった状態別に設定したエンジン回転数頻度やエンジン負荷率頻度が予め登録されている。
【００２７】
交換時期判定手段４４は、マイコンを内蔵した制御演算部として構成されており、エンジン稼働時間検出器４２で検出された実稼働時間を燃料ランク別に累積し記憶しておく読み書き可能なメモリで成る燃料ランク別実稼働累積時間記憶手段４５を備えている。又、交換時期判定手段４４は、予め設定されるエンジンオイルの目標交換時期の目標値を燃料ランク決定手段２４で決定された燃料ランクに応じて補正し、該補正した新しい目標値とエンジン稼働時間検出器４２で検出された実稼働時間を積算した値とを比較することによりオイル交換時期を判定する機能を有する。
【００２８】
図３に示すフローチャートに従って、前記交換時期判定手段４４によるオイル交換時期判定処理手順の一例を、信号の流れの順番[1]〜[5]に説明する。尚、説明を簡略化するために、使用燃料は途中で変更しないものとする。
【００２９】
先ず、予め設定されるエンジンオイルの目標交換時期の目標値を、特定の燃料のランクを基準として設定しておく([1])。燃料ランク決定手段２４で識別された燃料ランクの信号が入力されると([2])、その燃料ランクと基準の燃料ランクとを比較し、ランクが異なる場合はランク差に応じて予め決められた値だけ目標値を増又は減して補正する([3])。
【００３０】
又、燃料ランク決定手段２４を介して、エンジン稼働時間検出器４２から実稼働時間を読み込み、現在使用している燃料のランクと対応させて燃料ランク別実稼働累積時間記憶手段４５に記憶する([4])と共に、累積された実稼働時間の値と補正された目標値とを比較し([5])、オイル交換が必要な時期になったかどうかを判定する。オイル交換が必要な時期になった場合には、表示器４６に信号を出力し、表示器４６に表示されるメッセージでその旨をオペレータに知らせる。これにより、オイル交換時期判定処理が自動的に行われる。更に、このオイル交換時期判定処理は、一定時間毎にモニタリングされて、その結果が更新され、これにより最新の目標値の補正と燃料ランク別稼働累積時間の記憶に対する更新が行われる。
【００３１】
図４は、燃料ランク識別マップ４３の一例を示すものである。該燃料ランク識別マップ４３は、縦列に作業内容をツリー構成で分類すると共に、横列に環境条件を同じくツリー構成で分類し、これら縦列と横列の各分類事項でマトリックスを組み、縦列の分類内容と横軸の分類内容とが交叉した箇所に数値を燃料のパターンとして振り分けている。
【００３２】
即ち、縦列のツリー構成では、油圧ポンプ吐出圧により低／中／高の３つの項目に分類し、更に油圧ポンプ吐出圧が低の時の燃料温度を低／中／高の３つの項目、油圧ポンプ吐出圧が中の時の燃料温度を低／中／高の３つの項目、油圧ポンプ吐出圧が高の時の燃料温度を低／中／高の３つの項目にそれぞれ分類している。一方、横列のツリー構成では、大気圧の大きさにより低／中／高の３つの項目に分類し、更に大気圧が低の時の外気温度を低／中／高の３つの項目、大気圧が中の時の外気温度を低／中／高の３つの項目、大気圧が高の時の燃料温度を低／中／高の３つの項目にそれぞれ分類している。従って、この燃料ランク識別マップ４３では、縦列で分類された作業内容と横列で分類された環境条件の内容とでマトリックスを組み、燃料ランク識別マップ４３の交叉する箇所に数値を順番に振り分けることによって、使用状況を８１のパターンに分けている。そして、上記８１個のデータ４３−１，４３−２，…，４３−８１は、この８１個のパターンに１つずつ対応させて振り分けられている。
【００３３】
更に具体的な一例を説明すると、
(１)作業内容で油圧ポンプ吐出圧が「高」、燃料温度が「低」に分類され、環境内容では大気圧が「低」、外気温が「低」に分類されていた場合は、作業分類の条件と環境分類の条件とが「１」の箇所で交叉し、従って現在の使用状況に合致するデータのパターンは「１」となる。そして、続いて行われる燃料のランクを決定する作業で、パターン「１」に対応しているデータ４３−１を抽出し、該データ４３−１に登録されている状態別のエンジン回転数頻度やエンジン負荷率頻度を現在の使用状況に於けるエンジン回転数頻度やエンジン負荷率頻度と比較することによって、現在使用している燃料のランクが決定される。
(２)作業内容で油圧ポンプ吐出圧が「中」、燃料温度が「中」に分類され、環境内容では大気圧が「中」、外気温が「中」に分類されていた場合は、作業分類の条件と環境分類の条件とが「４１」の箇所で交叉し、従って使用状況を表すパターンは「４１」と決定なる。そして、続いて行われる燃料のランクを決定する作業では、パターン「４１」に対応しているデータ４３−４１を抽出し、該データ４３−４１に登録されている状態別のエンジン回転数頻度やエンジン負荷率頻度を現在の使用状況に於けるエンジン回転数頻度やエンジン負荷率頻度と比較することによって、現在使用している燃料のランクが決定される。
(３)作業内容で油圧ポンプ吐出圧が「低」、燃料温度が「高」に分類され、環境内容では大気圧が「高」、外気温が「高」に分類されていた場合は、作業分類の条件と環境分類の条件とが「８１」の箇所で交叉し、従って使用状況を表すパターンは「８１」となる。そして、続いて行われる燃料のランクを決定する作業では、パターン「８１」に対応しているデータ４３−８１を抽出し、該データ４３−８１に登録されている状態別に設定したエンジン回転数頻度やエンジン負荷率頻度と現在の使用状況に於けるエンジン回転数頻度やエンジン負荷率頻度と比較することによって、現在使用している燃料のランクが決定される。又、これ以外に付いても、同様にして燃料ランクを決定することができる。
【００３４】
ここで、エンジン制御系に於ける燃料のランクの決定手順は、図２に示した燃料ランク決定手段２４に予めプログラムされている。この制御系に於ける燃料のランク決定手順について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３５】
先ず、建設機械の状態、即ち、エアクリーナの目詰まり、燃料ラインの目詰まり、タービンの渋り、各機器類の破損等、機械状態を把握し(ステップＳ１)、機械状態に問題が無い場合(良)には実際のランク決定処理に入り、問題がある場合(不良)には処理を中止する。
【００３６】
ランク決定処理では、各センサ２６〜３５、３８〜４１の信号を読み込み、各センサ類の信号から燃料ランク識別マップ４３に対応する作業内容での分類処理(ステップＳ２)と環境条件での分類処理(ステップＳ３)とを行う。又、ここで分類処理された項目をそれぞれ燃料ランク識別マップ４３に対応させ、燃料ランク識別マップ４３の８１個のパターンの中から現在の使用状況を表す１つのパターンと該パターンに対応する１つのデータ（４３−１，４３−２，…，４３−８１）が抽出される（ステップＳ４）。
【００３７】
続いて、抽出された１つのデータ（４３−１，４３−２，…，４３−８１）に登録されているエンジン回転数頻度及びエンジン負荷率頻度と現在の使用状況に於けるエンジン回転数頻度及びエンジン負荷率頻度とを比較し（ステップＳ５）、この比較結果から現在使用している燃料のランクが決定される（ステップＳ６）。この結果は交換時期判定手段４４に入力され、オイル交換時期判定処理が行われる(ステップＳ７)。又、このランク決定処理及びオイル交換時期判定処理は、一定時間毎にモニタリングされて、その結果が更新され、これにより最新の燃料ランクが把握される。
【００３８】
従って、本実施例による建設機械のオイル交換時期判定装置の構成によれば、交換時期判定手段４４が、予め設定されたエンジン２１の目標オイル交換時期を燃料ランク決定手段２４で決定された燃料ランク、即ち、エンジンオイルの汚染に影響を与える燃料の種類（ランク）に応じて補正し、該補正した新しい目標値とエンジン稼働時間検出器４２で検出された実稼働時間を積算した値(負荷状況)とを比較することによりオイル交換時期を判定するようにしているので、実際に即したオイル交換に最適な時期を判定することができる。これにより、誤ったオイル交換時期を表示してエンジンに多大な損傷を与えるというのを防止することができる。
【００３９】
前記燃料ランク決定手段２４で決定された燃料ランクと該燃料ランクで稼働した累積時間を燃料ランク別実稼働累積時間記憶手段４５に記憶しておき、該燃料ランクで稼働した累積時間を基に交換時期を判定することができるので、更に実態に即したオイル交換に最適な時期を判定することができる。
【００４０】
又、燃料ランク決定手段２４による燃料ランクの決定は、燃料ランク識別マップ４３を用いて、建設機械本体及びディーゼルエンジン２１に付加されているセンサ類からの信号を燃料ランク識別マップ４３と対応させて状態を絞り込むことができるので、簡単、且つ、自動的に決定することができる。
【００４１】
更に、燃料ランク決定手段２４による上記燃料のランク決定の処理及び前記交換時期判定手段による交換時期の判定処理は、設定された時間毎にモニタリングを実施し、その結果を更新するようにしているので、途中で使用燃料が変更された場合は、自動的に判定も見直され、常にオイル交換に最適な時期を判定することができる。
【００４２】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
図は本発明の一実施の形態を示すものである。
【図１】本発明に係るオイル交換時期判定装置を適用した油圧ショベルの全体構成図。
【図２】同上油圧ショベルのエンジン制御系の構成を示す概略構成ブロック図。
【図３】本発明のオイル交換時期判定装置に於ける交換時期判定手段の判定処理手順の一例を示すフローチャート。
【図４】本発明のオイル交換時期判定装置で使用する燃料ランク識別マップの一例を示す図。
【図５】本発明のオイル交換時期判定装置に於ける燃料性状識別手順の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４４】
２１    エンジン
２２    油圧ポンプ
２３    エンジンコントローラ
２４    燃料ランク設定手段
４２    エンジン稼働時間検出器(実稼働時間検出手段）
４３    燃料ランク識別マップ
４４    交換時期判定手段
４５    燃料ランク別実稼働累積時間記憶手段
４６    表示器
【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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