(57)【要約】【課題】エンジンのメンテナンス時期を的確に予測することにより、エンジン寿命を向上することができる建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置及び予測方法を提供する。【解決手段】エンジン１１の燃料噴射量を検出する回転数センサＮ及びガバナレバー角度センサＡと、この回転数センサＮ及びガバナレバー角度センサＡで検出した燃料噴射量を用いてエンジン１１の負荷率を算出し、この算出したエンジン１１の負荷率の所定の時間範囲内における平均負荷率を算出すると共にエンジン負荷率の所定の時間範囲内における標準偏差を算出し、これら平均負荷率と標準偏差とを用いてエンジン１１のメンテナンス間隔時間を算出するエンジン演算部１３とを備える。【選択図】  図２
2005171940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械のエンジンのメンテナンス時期を予測する建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置において、
前記エンジンの燃料消費量を検出する燃料消費量検出手段と、
この燃料消費量検出手段で検出した燃料消費量を用いて前記エンジンの負荷率を算出する負荷率計算手段と、
この負荷率計算手段で算出した前記エンジンの負荷率の所定の時間範囲内における平均負荷率を算出する平均負荷率計算手段と、
前記負荷率計算手段で算出した前記エンジンの負荷率の所定の時間範囲内における負荷率変動幅を算出する変動幅計算手段と、
前記平均負荷率計算手段で算出した平均負荷率と前記変動幅計算手段で算出した負荷率変動幅とを用いて前記エンジンのメンテナンス間隔時間を算出するメンテナンス間隔時間計算手段と
を備えたことを特徴とする建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置。
【請求項２】
前記エンジンを所定の平均負荷率及び所定の負荷率変動幅にて運転した場合の標準メンテナンス間隔時間を記憶する記憶手段をさらに備え、且つ、前記メンテナンス間隔時間計算手段は、前記記憶手段から読み出した標準メンテナンス間隔時間と前記平均負荷率及び負荷変動幅とを用いて前記エンジンのメンテナンス間隔時間を算出することを特徴とする請求項１記載の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置。
【請求項３】
前記メンテナンス間隔時間計算手段で算出した前記エンジンのメンテナンス間隔時間と前記エンジンの前回のメンテナンスからの累積稼動時間との偏差を算出する偏差計算手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置。
【請求項４】
前記偏差計算手段で算出した前記エンジンのメンテナンス間隔時間と前回メンテナンスからの経過時間との偏差を表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置。
【請求項５】
前記変動幅計算手段は、前記エンジン負荷率の所定の時間範囲内における標準偏差を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置。
【請求項６】
前記燃料消費量検出手段は、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記エンジンへ燃料を噴射する燃料噴射装置のアクチュエータ角度を検出する角度検出手段と、前記回転数検出手段で検出したエンジン回転数及び前記角度検出手段で検出したアクチュエータ角度から燃料消費量を算出する燃料消費量計算手段とからなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置。
【請求項７】
建設機械のエンジンのメンテナンス時期を予測する建設機械のエンジンメンテナンス時期予測方法において、
前記エンジンの燃料消費量を検出し、
この検出した燃料消費量を用いて前記エンジンの負荷率を算出し、
この算出した前記エンジンの負荷率の所定の時間範囲内における平均負荷率を算出すると共に、前記エンジンの負荷率の所定の時間範囲内における負荷率変動幅を算出し、
これら算出した平均負荷率と負荷率変動幅とを用いて前記エンジンのメンテナンス間隔時間を算出することを特徴とする建設機械のエンジンメンテナンス時期予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置及び予測方法に係り、更に詳しくは、エンジンのメンテナンス時期を的確に予測することにより、エンジン寿命を向上することができる建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置及び予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械、特に、大型の油圧ショベル等の建設機械は、例えば、広大な作業現場での土石掘削作業に供されている。この大型の油圧ショベルは、その生産性向上のために、一般的に連続稼働される場合が多い。このため、異常が発生すると、油圧ショベルの運転を停止し、その修理を行わなければならないが、その異常の度合いによっては、長期間運転を休止しなければならない事態が生じることがある。この場合、油圧ショベルによる生産作業を中断しなければならないので、生産計画の工程を変更しなければならない。
【０００３】
このように油圧ショベルを休止に至らしめる異常としては、例えばエンジンの異常がある。このエンジンの異常は油圧ショベルの駆動にとって極めて重要であると共に、その原因の究明が困難なものが多く、修理期間に長期を要する等、油圧ショベルの生産性に大きく影響を与えるものである。したがって、生産性向上の観点からも、的確な時期にエンジンをメンテナンスし、エンジンの故障を事前に予防することは極めて重要である。
【０００４】
このような背景から、エンジンの燃料消費量を検出し、定格出力運転における燃料消費量との比から油圧ショベルの運転時間を定格出力運転における運転時間に換算し、定格出力運転におけるメンテナンス間隔時間（寿命時間）と比較してメンテナンス時期を予測するエンジンメンテナンス時期予測装置（エンジンの寿命予測システム）が既に知られている。この従来技術では、燃料消費量（すなわちエンジン負荷率）を考慮して運転時間の換算を行うため、油圧ショベルの稼働状況に応じた的確なエンジンメンテナンスの時期の予測を可能としている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１０７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術は油圧ショベルを所定の時間運転させた際に、その所定の時間における燃料消費量を検出して運転時間の換算を行うものである。このような手法の場合、所定の時間が十分に短い場合には問題ないが、所定の時間がある程度長い場合にはその間に燃料消費量が大きく変動することも考えられ、そのような場合には的確なエンジンメンテナンスの時期の予測ができないおそれがある。すなわち、例えば所定の時間範囲内における累積燃料消費量は等しいが、その所定の時間範囲内における燃料消費量の変動幅が比較的大きい油圧ショベルと小さい油圧ショベルとを考えた場合に、前者の油圧ショベルの負荷変動が大きいことから実際には前者を先にメンテナンスする必要があるにも拘わらず、両者の累積燃料消費量が等しいために上記従来技術ではメンテナンス時期が同時期に予測されることになる。すなわち、上記従来技術ではエンジンのメンテナンス時期を予測するにあたり燃料消費量（すなわちエンジン負荷率）の変動幅を考慮に入れておらず、必ずしもエンジンメンテナンス時期を的確に予測できるとは限らなかった。
【０００７】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、エンジンのメンテナンス時期を的確に予測することにより、エンジン寿命を向上することができる建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置及び予測方法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】
【０００８】
（１）上述した課題を解決するために、第１の発明は、建設機械のエンジンのメンテナンス時期を予測する建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置において、前記エンジンの燃料消費量を検出する燃料消費量検出手段と、この燃料消費量検出手段で検出した燃料消費量を用いて前記エンジンの負荷率を算出する負荷率計算手段と、この負荷率計算手段で算出した前記エンジンの負荷率の所定の時間範囲内における平均負荷率を算出する平均負荷率計算手段と、前記負荷率計算手段で算出した前記エンジンの負荷率の所定の時間範囲内における負荷率変動幅を算出する変動幅計算手段と、前記平均負荷率計算手段で算出した平均負荷率と前記変動幅計算手段で算出した負荷率変動幅とを用いて前記エンジンのメンテナンス間隔時間を算出するメンテナンス間隔時間計算手段とを備えたことを特徴とする建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置にある。
【０００９】
一般に、エンジンの異常は建設機械、例えば油圧ショベルの駆動にとって極めて重要であると共に、その原因の究明が困難なものが多く、修理期間に長期を要する等、油圧ショベルの生産性に大きく影響を与えるものである。したがって、生産性向上の観点からも、的確な時期にエンジンをメンテナンスし、エンジンの故障を事前に予防することは極めて重要である。
【００１０】
ここで、前述の特許文献１記載の従来技術は、油圧ショベルを所定の時間運転させた際に、その所定の時間における燃料消費量を検出し、定格出力運転における燃料消費量との比から油圧ショベルの運転時間を定格出力運転における運転時間に換算し、定格出力運転におけるメンテナンス間隔時間（寿命時間）と比較してメンテナンス時期を予測するものである。このような手法の場合、所定の時間が十分に短い場合には問題ないが、所定の時間がある程度長い場合にはその間に燃料消費量が大きく変動することも考えられ、そのような場合には的確なエンジンメンテナンスの時期の予測ができないおそれがある。すなわち、例えば所定の時間範囲内における累積燃料消費量は等しいが、その所定の時間範囲内における燃料消費量の変動幅が比較的大きい油圧ショベルと小さい油圧ショベルとを考えた場合に、前者の油圧ショベルの負荷変動が大きいことから実際には前者を先にメンテナンスする必要があるにも拘わらず、両者の累積燃料消費量が等しいために上記従来技術ではメンテナンス時期が同時期に予測されることになる。すなわち、上記従来技術ではエンジンのメンテナンス時期を予測するにあたり燃料消費量（すなわちエンジン負荷率）の変動幅を考慮に入れておらず、必ずしもエンジンメンテナンス時期を的確に予測できるとは限らなかった。
【００１１】
これに対し、本発明においては、燃料消費量検出手段でエンジンの燃料消費量を検出し、この燃料消費量を用いて負荷率計算手段でエンジンの負荷率を算出し、このエンジンの負荷率の所定の時間範囲内における平均負荷率を平均負荷率計算手段で算出し、さらにエンジン負荷率の所定の時間範囲内における負荷率変動幅を変動幅計算手段で算出する。そして、メンテナンス間隔時間計算手段で、例えば予め記憶手段に記憶しておいたエンジンの標準メンテナンス間隔時間（すなわちエンジンを所定の平均負荷率及び所定の負荷率変動幅にて運転した場合におけるメンテナンス間隔時間）を読み出し、この標準メンテナンス間隔時間と、平均負荷率計算手段で算出した平均負荷率及び変動幅計算手段で算出した負荷率変動幅とを用いてエンジンのメンテナンス間隔時間を算出する。このようにして、本発明においては、エンジンの平均負荷率のみでなく負荷率の変動幅をも考慮して、メンテナンス間隔時間を算出する。したがって、上述したようにエンジン負荷率が変動するような場合にも、それに対応して次回のエンジンメンテナンスの時期を的確に予測することができる。その結果、エンジンの故障を事前に予防することが可能となり、エンジン寿命を向上することができる。
【００１２】
（２）上述した課題を解決するために、第２の発明は、前記エンジンを所定の平均負荷率及び所定の負荷率変動幅にて運転した場合の標準メンテナンス間隔時間を記憶する記憶手段をさらに備え、且つ、前記メンテナンス間隔時間計算手段は、前記記憶手段から読み出した標準メンテナンス間隔時間と前記平均負荷率及び負荷変動幅とを用いて前記エンジンのメンテナンス間隔時間を算出することを特徴とする請求項１記載の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置にある。
【００１３】
（３）上述した課題を解決するために、第３の発明は、前記メンテナンス間隔時間計算手段で算出した前記エンジンのメンテナンス間隔時間と前記エンジンの前回のメンテナンスからの累積稼動時間との偏差を算出する偏差計算手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置にある。
これにより、次回メンテナンスまでの残存時間を求めることができる。
【００１４】
（４）上述した課題を解決するために、第４の発明は、前記偏差計算手段で算出した前記エンジンのメンテナンス間隔時間と前回メンテナンスからの経過時間との偏差を表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置にある。
これにより、オペレータに対し、次回メンテナンスまでの残存時間内にエンジンのメンテナンスを行うよう注意を促すことができる。
【００１５】
（５）上述した課題を解決するために、第５の発明は、前記変動幅計算手段は、前記エンジン負荷率の所定の時間範囲内における標準偏差を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置にある。
【００１６】
（６）上述した課題を解決するために、第６の発明は、前記燃料消費量検出手段は、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記エンジンへ燃料を噴射する燃料噴射装置のアクチュエータ角度を検出する角度検出手段と、前記回転数検出手段で検出したエンジン回転数及び前記角度検出手段で検出したアクチュエータ角度から燃料消費量を算出する燃料消費量計算手段とからなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置にある。
【００１７】
（７）上述した課題を解決するために、第７の発明は、建設機械のエンジンのメンテナンス時期を予測する建設機械のエンジンメンテナンス時期予測方法において、前記エンジンの燃料消費量を検出し、この検出した燃料消費量を用いて前記エンジンの負荷率を算出し、この算出した前記エンジンの負荷率の所定の時間範囲内における平均負荷率を算出すると共に、前記エンジンの負荷率の所定の時間範囲内における負荷率変動幅を算出し、これら算出した平均負荷率と負荷率変動幅とを用いて前記エンジンのメンテナンス間隔時間を算出することを特徴とする建設機械のエンジンメンテナンス時期予測方法にある。
【発明の効果】
【００１８】
以上詳述した通り、本発明によれば、エンジンの平均負荷率と共に負荷率の変動幅を考慮してメンテナンス間隔時間を算出するので、次回のエンジンメンテナンスの時期を的確に予測することができる。その結果、エンジンの故障を事前に予防することが可能となり、エンジン寿命を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置及び予測方法の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置の一実施の形態を備えた建設機械（この例では油圧ショベル）の全体構造を表す側面図である。
【００２０】
この図１において、１は油圧ショベルである。また、２は走行体、３はこの走行体２上に旋回可能に設けた旋回体、４はこの旋回体３の前部左側に設けた運転室、５は旋回体３の前部中央に俯仰動可能に設けたフロント作業機である。また、６は旋回体３に回動可能に設けたブーム、７はこのブーム６の先端に回動可能に設けたアーム、８はこのアーム７の先端に回動可能に設けたバケットであり、フロント作業機５はこれらブーム６、アーム７及びバケット８で構成されている。また、９は運転室４内に設置されたコントローラネットワークであり、油圧ショベル１の部位ごとの動作状態に係わる状態量を収集するためのものである。
【００２１】
なお、図１においては、油圧ショベル１は、機体重量数百トンクラスで例えば海外の鉱山等において用いられることの多い超大型ショベル（バックホウタイプ）を例にとって図示しているが、本発明の適用対象としてはこれに限られるものではない。すなわち、日本国内において各種建設工事現場等において最も活躍する機体重量数十トンクラスのいわゆる大型ショベル、中型ショベルや、小規模工事現場で活躍するそれよりさらに小型のいわゆるミニショベル等に適用してもよい。
【００２２】
図２はコントローラネットワーク９の構成のうちエンジンのメンテナンス時期の予測に係わる要部を抽出して示す部分概略構成図である。
この図２において、１０はエンジン１１（後述の図３参照）の動作状態をモニタリングすると共に、燃料噴射装置（図示せず）からエンジン１１へ噴射される燃料の噴射量（＝燃料消費量）を制御する噴射量制御装置１２（図３も参照）の制御を行うエンジン制御部、１３はこのエンジン制御部１０でモニタリングしたエンジン１１の動作状態を基に、エンジン１１のメンテナンス時期の予測に係わる所定の演算（詳細は後述）を行うエンジン演算部である。
【００２３】
図３はエンジン１１の全体構成を概略的に示す構成図である。
この図３において、１１は油圧ショベル１の旋回体３に搭載された前述のエンジンであり、１５はエアクリーナ、１６は空気を吸入するための吸気配管、１７は吸気配管１６からの空気と燃料噴射装置（図示せず）から噴射された燃料との混合ガスを燃焼する複数の気筒、１８は複数の気筒１７からの排気ガスを排出するための排気配管、１９はこの排気配管１８の先端に設けたマフラ、２０は排気配管１８の排気ガスによりタービンを駆動して吸気配管１６の空気を加圧する（すなわちエンジン１１の過給を行う）ターボ、２１は吸気配管１６におけるターボ２０の下流側に設けられ、吸気を冷却するためのインタークーラである。また、２３はエンジン１１の冷却水を冷却するラジエータ、２４はこのラジエータ２３及びインタークーラ２１の冷却を行う冷却ファン、２５はこの冷却ファン２４を駆動するモータである。また、１２ａはエンジン１１への燃料噴射量を調節するガバナレバー、１２ｂはエンジン制御部１０の制御によりガバナレバー１２ａを駆動するステッピングモータであり、前記の噴射量制御装置１２はこれらガバナレバー１２ａ及びステップングモータ１２ｂから構成されている。
【００２４】
また、Ｎはエンジン１１の回転数を検出する回転数センサ（燃料消費量検出手段；回転数検出手段）、Ａは噴射量制御装置１２のガバナレバー１２ａの角度（アクチュエータ角度）を検出する角度センサ（例えばポテンショメータ等。燃料消費量検出手段；角度検出手段）である。
【００２５】
図２に戻り、上記回転数センサＮで検出されるエンジン回転数、及び角度センサＡで検出されるガバナレバー角度はエンジン制御部１０に入力される。また、エンジン制御部１０とエンジン演算部１３とはシリアル通信２６によって接続され、エンジン演算部１３は第１ネットワーク９Ａにより後述するデータ記録部３３に接続されている。
【００２６】
２７は例えば走行体２を操作する電気レバー、２８は例えばフロント作業機５を操作するための電気レバー、２９はこれら電気レバー２７，２８の操作量に応じて各種油圧制御を行うと共にそれら電気レバー２７，２８の操作状態に係わる状態量を検出する電気レバー制御部である。また、３０は運転室４内に設けられ、油圧ショベル１の各種稼働情報や警報情報等をオペレータに対して表示するディスプレイ（表示手段）であり、３１はこのディスプレイ３０の表示に係わる制御を行う表示制御部である。また、３２はこの表示制御部３１に接続され、オペレータの操作入力により各種のデータ設定やディスプレイ３０の画面の切り替え等が行われるキーパッドである。上記表示制御部３１及び電気レバー制御部２９は、第２ネットワーク９Ｂを介して後述するデータ記録部３３に接続されている。
【００２７】
３３は第１ネットワーク９Ａ及び第２ネットワーク９Ｂにそれぞれ接続され、第１ネットワーク９Ａからのエンジンの動作状態に係わる状態量（すなわち、例えばエンジン回転数、ガバナレバー角度等。以下、エンジン系状態量と記載する）及び第２ネットワーク２Ｂからの油圧ショベル１の車体に係わる状態量（すなわち、例えば電気レバー２７，２８の操作状態に係る状態量等。以下、車体系状態量と記載する）を稼動データとして取り込み記録するデータ記録部である。このデータ記録部３３は第１ネットワーク９Ａと第２ネットワーク９Ｂとの信号の橋渡しの役目も果たしており、これにより例えばエンジン系状態量をディスプレイ３０で表示すること等が可能となっている。
【００２８】
３４はこのデータ記録部３３とシリアル通信（情報通信）３５を介して接続可能な携帯端末（情報通信）、３６はデータ記録部３３にシリアル通信３７を介して接続された衛星通信端末（情報通信）、３８はこの衛星通信端末３６から図示しない通信衛星にデータを送信するためのアンテナ、３９は例えば油圧ショベル１が稼働する現場付近に設けた現場事務所内に設置され、上記携帯端末３４と接続可能なＰＣ端末である。
【００２９】
上記データ記録部３３には第１ネットワーク９Ａからのエンジン系状態量及び第２ネットワーク９Ｂからの車体系状態量が単位時間毎（例えば１秒毎）に入力されており、通常、データ記録部３３は例えばこれらの状態量の所定時間単位（例えば３０分）毎の平均値（又は標準偏差等でもよい）を演算して一定期間（例えば１日）の範囲内における経時変化を表す稼働データ（すなわちトレンドデータ）を生成したり、エンジン累積稼働時間（すなわちアワメータ）等の累積稼働データを生成して記録する。この一定期間の範囲内におけるトレンドデータ及び累積稼働データは、例えば日報として１日に１回携帯端末３４を介してＰＣ端末３９にダウンロードされたり、衛星通信端末３６及びアンテナ３８を介した衛星通信により油圧ショベル１の管理側（例えば油圧ショベル１のメーカ（又は販売店、ディーラ等）、所有者等）に送信されるようになっている。
【００３０】
また、データ記録部３３は、第１ネットワーク９Ａからのエンジン系状態量及び第２ネットワーク９Ｂからの車体系状態量のうち、所定の状態量項目については所定の時間範囲（例えば５分）内で単位時間毎（例えば１秒毎）にメモリ（図示せず）取り込み記録しており、最新のデータとなるように常時更新を行っている。そして、異常が発生した場合には、その異常に係わる制御部（例えばエンジン１１に係わる異常（冷却水オーバーヒート等）が発生した場合にはエンジン演算部１３）から異常判定信号が入力され、その異常に係わる所定の状態量項目について上記所定の時間記録したデータを更新されないように保存すると共に、異常判定信号が入力された時点から所定の時間範囲（例えば１分）内のデータを記録し、上記保存したデータと合わせて（すなわち例えば異常判定信号入力時の前５分、後１分を合わせて計６分のデータとして）スナップショットデータとして保存するようになっている。
【００３１】
以上のような構成である本実施の形態の油圧ショベル１において、本実施の形態の最も大きな特徴は、エンジン１１の平均負荷率及び負荷率の変動幅を用いてエンジン１１のメンテナンス間隔時間を算出し、次回のメンテナンス時期を予測するようにしたことである。以下、この詳細について説明する。
【００３２】
図４はエンジン演算部１３の概略内部構成を示す模式図である。
この図４において、４０はシリアル通信２６を介しエンジン制御部１０からエンジン系状態量（エンジン回転数、ガバナレバー角度）を入力する通信回路、４１は後述するエンジン１１の平均負荷率及び負荷率の変動幅等の演算を行うための処理プログラム等を記憶するＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ。記憶手段）、４２はこのＲＯＭ４１に記憶されたプログラムに基づいて演算処理を行うＣＰＵ（中央演算処理装置。燃料消費量検出手段；負荷率計算手段；平均負荷率計算手段；変動幅計算手段；メンテナンス間隔時間計算手段；偏差計算手段；燃料消費量計算手段）、４３はこのＣＰＵ４２が演算処理したデータ又は演算途中のデータを一時的に格納するためのＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、４４はＣＰＵ４２と第１ネットワーク９Ａとのインターフェースであるネットワーク通信回路、４５はタイマである。
【００３３】
以上のように構成されるエンジン演算部１３によるエンジンメンテナンス時期の予測手順を図５を用いて説明する。図５は、本発明の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置の一実施の形態によるエンジンメンテナンス時期の予測手順を表すフローチャートである。
【００３４】
まず、ステップ１０では、エンジン演算部１３のＣＰＵ４２が、回転数センサＮで検出したエンジン回転数と角度センサＡで検出したガバナレバー１２ａの角度とをエンジン制御部１０、シリアル通信２６及び通信回路４０を介して入力する。
【００３５】
次のステップ２０では、ＣＰＵ４２がＲＯＭ４１から燃料噴射量を演算するためのプログラムを読み出し、そのプログラムに従って演算を行う。具体的には、上記ステップ１０で入力したエンジン回転数とガバナレバー角度を用い、下記式（１）に従って燃料噴射量を算出する。
Ｑ＝ｆ（Ａe，Ｎe）…（１）
ここで、Ｑは単位時間（例えば１秒）毎の燃料噴射量、Ａeはガバナレバー１２ａの角度、Ｎeはエンジン１１の回転数である。算出された燃料噴射量はＲＡＭ４３に一時的に格納される。
【００３６】
次のステップ３０では、ＣＰＵ４２がＲＯＭ４１からエンジン負荷率を演算するためのプログラムを読み出し、そのプログラムに従って演算を行う。具体的には、上記ステップ２０で算出した燃料噴射量をＲＡＭ４３から読み出し、下記式（２）に従ってエンジン負荷率を算出する。
Ｌ＝Ｑ／Ｑ0…（２）
ここで、Ｌはエンジン負荷率、Ｑ0はエンジン１１の全負荷状態（又は定格出力状態でもよい）における単位時間（例えば１秒）毎の燃料消費量であり、このＱ0は予めＲＯＭ４１（又はＲＡＭ４３）に記憶されている（又は適宜入力するようにしてもよい）。算出されたエンジン負荷率はＲＡＭ４３に一時的に格納される。
【００３７】
なお、上記式（２）からわかるように、エンジン負荷率と燃料噴射量とは比例関係にあり、エンジン負荷率が増加すれば燃料噴射量も増加し、エンジン負荷率が減少すれば燃料噴射量も減少する関係にあるので、本ステップ３０のようにエンジン負荷率を算出せずに、エンジン負荷率を燃料噴射量で代用するようにしてもよい（すなわち本ステップ３０を省略してもよい）。
【００３８】
次のステップ４０では、上記ステップ１０〜ステップ３０の手順により算出したエンジン負荷率が所定のサンプル数たまったかどうかを判定する。具体的には、ＣＰＵ４２はステップ１０〜ステップ３０までの手順を単位時間毎（例えば１秒毎）に所定の時間（例えば３０分）が経過するまで繰り返すようになっており、所定のサンプル数（ここでは例えば１８００）のエンジン負荷率が算出されＲＡＭ４３に格納されたら判定が満たされて次のステップ５０に移る。
【００３９】
ステップ５０では、ＣＰＵ４２がＲＯＭ４１から平均負荷率を演算するためのプログラムを読み出し、そのプログラムに従って演算を行う。具体的には、ステップ１０〜ステップ３０で算出した所定の時間（例えば３０分）範囲内におけるエンジン負荷率をＲＡＭ４３から読み出し、下記式（３）に従って平均負荷率を算出する。
Ｌave＝ΣＬi／Ｎ…（３）
ここで、Ｌaveは平均負荷率、Ｎはエンジン負荷率のサンプル数、ΣＬi＝Ｌ1+Ｌ2+…ＬNである。算出された平均負荷率はＲＡＭ４３に一時的に格納される。
【００４０】
次のステップ６０では、ＣＰＵ４２がＲＯＭ４１からエンジン負荷率の標準偏差（負荷率変動幅）を演算するためのプログラムを読み出し、そのプログラムに従って演算を行う。具体的には、ステップ１０〜ステップ３０で算出した所定の時間（例えば３０分）範囲内におけるエンジン負荷率及び上記ステップ５０で算出した平均負荷率をＲＡＭ４３から読み出し、下記式（４）に従ってそれらの負荷率の所定の時間（例えば３０分）範囲内における標準偏差を算出する。
Ｄst＝（（Σ（Ｌi−Ｌave）2）／（Ｎ−１））1/2…（４）
ここで、Ｄstは標準偏差、Σ（Ｌi−Ｌave）2＝（Ｌ1−Ｌave）2+（Ｌ2−Ｌave）2+…（ＬN−Ｌave）2である。算出された標準偏差はＲＡＭ４３に一時的に格納される。
【００４１】
次のステップ７０では、ＣＰＵ４２がＲＯＭ４１からメンテナンス間隔時間（すなわち、エンジン１１の前回のメンテナンスから次回のメンテナンスまでの累積稼働時間）を演算するためのプログラムを読み出し、そのプログラムに従って演算を行う。具体的には、先のステップ５０及びステップ６０で算出した平均負荷率及び標準偏差をＲＡＭ４３から読み出し、下記式（５）に従ってメンテナンス間隔時間を算出する。
Ｔ＝（α×Ｄstx＋β×Ｌavey）×Ｔst…（５）
ここで、Ｔはメンテナンス間隔時間、Ｔstはエンジン１１を所定の平均負荷率及び所定の標準偏差（負荷率変動幅）にて運転した場合の標準メンテナンス間隔時間、α，β，ｘ，ｙは所定の係数であり、Ｔst，α，β，ｘ，ｙは予めＲＯＭ４１（又はＲＡＭ４３）に記憶されている（又は適宜入力するようにしてもよい）。算出されたメンテナンス間隔時間はＲＡＭ４３に一時的に格納される。
【００４２】
次のステップ８０では、ＣＰＵ４２がＲＯＭ４１から次回のメンテナンスまでの残存時間を演算するためのプログラムを読み出し、そのプログラムに従って演算を行う。具体的には、上記ステップ７０で算出したメンテナンス間隔時間をＲＡＭ４３から読み出し、下記式（６）に従って残存時間を算出する。
ｔ＝Ｔ−（Ｔh−Ｔm）…（６）
ここで、ｔは次回メンテナンスまでの残存時間、Ｔhは油圧ショベル１が稼動を開始してから現在までのエンジン累積稼働時間（アワメータ）、Ｔmは前回のメンテナンスまでのエンジン累積稼働時間であり、Ｔh，Ｔmは予めＲＯＭ４１（又はＲＡＭ４３）に記憶されている（又は適宜入力するようにしてもよい）。算出された次回メンテナンスまでの時間はＲＡＭ４３に一時的に格納される。
【００４３】
次のステップ９０では、ＣＰＵ４２が上記ステップ８０で算出した次回メンテナンスまでの時間を、データ記録部３３及び第２ネットワーク９Ｂを介して表示制御部３１に送信する。これにより、ディスプレイ３０にエンジン１１の次回メンテナンスまでの残存時間が表示される。なお、例えばこの残存時間が１週間（例えば８時間×７日＝５６時間）を切った場合に、ディスプレイ３０に警告表示を行ってオペレータにエンジン１１のメンテナンスを促すようにしてもよい。またこのとき、例えばオペレータがエンジン１１のキースイッチをＯＮにした際等に「メンテナンス時期が近づいています」といったような音声案内をするようにしてもよい。
【００４４】
なお、上記ステップ５０〜ステップ８０で算出した平均負荷率、標準偏差、メンテナンス間隔時間、次回メンテナンスまでの時間等を、データ記録部３３で所定時間（例えば３０分）毎に記録し、前述したトレンドデータと一緒に日報として１日に１回ＰＣ端末３９にダウンロードしたり、衛星通信により油圧ショベル１の管理側（例えば油圧ショベル１のメーカ（又は販売店、ディーラ等）、所有者等）に送信するようにしてもよい。
【００４５】
次に、上記構成の本発明の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置及び予測方法の一実施の形態の動作を以下に説明する。
エンジン演算部１３は、単位時間毎（例えば１秒毎）に回転数センサＮから入力されるエンジン回転数と角度センサＡから入力されるガバナレバー１２ａの角度を用いて燃料噴射量を算出し、その算出した燃料噴射量とエンジン１１の全負荷状態（又は定格出力状態でもよい）における燃料消費量とを用いてエンジン負荷率を算出する。この演算を単位時間毎（例えば１秒毎）に所定の時間（例えば３０分）が経過するまで繰り返し、エンジン負荷率を所定のサンプル数算出したら、それら所定の時間範囲内におけるエンジン負荷率の平均（平均負荷率）を算出する。また、所定の時間範囲内におけるエンジン負荷率の標準偏差も算出する。これら平均負荷率及び標準偏差と、エンジン１１を所定の平均負荷率及び所定の標準偏差にて運転した場合の標準メンテナンス間隔時間とを用いて、現状のエンジン１１の稼働状況におけるメンテナンス間隔時間を算出する。そして、このメンテナンス間隔時間と前回のメンテナンスからのエンジン累積稼働時間との偏差を算出し、次回メンテナンスまでの時間としてディスプレイ３０に表示する。
【００４６】
以上のような本発明の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置及び予測方法の一実施の形態によれば、以下の作用が得られる。なお、ここでは、前述の特許文献１記載の従来技術を本実施の形態の作用を説明するための比較例として用いる。
【００４７】
すなわち、例えば前述の特許文献１記載の従来技術は、油圧ショベル１を所定の時間運転させた際に、その所定の時間における燃料消費量を検出し、定格出力運転における燃料消費量との比から油圧ショベル１の運転時間を定格出力運転における運転時間に換算し、定格出力運転におけるメンテナンス間隔時間（寿命時間）と比較してメンテナンス時期を予測するものである。このような手法の場合、所定の時間が十分に短い場合には問題ないが、所定の時間がある程度長い場合にはその間に燃料消費量が大きく変動することも考えられ、そのような場合には的確なエンジンメンテナンスの時期の予測ができないおそれがある。すなわち、例えば所定の時間範囲内における累積燃料消費量は等しいが、その所定の時間範囲内における燃料消費量の変動幅が比較的大きい油圧ショベルと小さい油圧ショベルとを考えた場合に、前者の油圧ショベルの負荷変動が大きいことから実際には前者を先にメンテナンスする必要があるにも拘わらず、両者の累積燃料消費量が等しいために上記従来技術ではメンテナンス時期が同時期に予測されることになる。すなわち、上記従来技術ではエンジンのメンテナンス時期を予測するにあたり燃料消費量（すなわちエンジン負荷率）の変動幅を考慮に入れておらず、必ずしもエンジンメンテナンス時期を的確に予測できるとは限らなかった。
【００４８】
これに対し、本実施の形態においては、前述してきたようにエンジン演算部１３でエンジン１１の平均負荷率及び標準偏差（負荷率変動幅）を算出し、これら平均負荷率及び標準偏差を用いてメンテナンス間隔時間を算出する。このようにして、本実施の形態によれば、エンジン１１の平均負荷率のみでなく負荷率の変動幅をも考慮してメンテナンス間隔時間を算出するので、上記したように負荷変動が生じた場合にも、その負荷変動に応じて次回のエンジンメンテナンスの時期を的確に予測することができる。その結果、エンジン１１の故障を事前に予防することが可能となり、エンジン１１の寿命を向上することができる。
【００４９】
なお、上記本発明の一実施の形態においては、エンジン１１の負荷率の変動幅である標準偏差をメンテナンス間隔時間の算出に用いたのみであったが、これに限らない。すなわち、その標準偏差を例えばデータ記録部３３で一定期間（例えば１日）の範囲内における標準偏差の経時変化を表すトレンドデータとして記録し、この標準偏差の値が所定の値以上となった場合に警報表示又は音声案内を行うといったように、標準偏差の異常を検出するようにしてもよい。なお、この場合の表示内容及び音声内容は、オペレータが作業内容を確認するのを促すような内容、例えば「エンジンの負荷変動が変わりました。作業内容を確認してください」等が好ましい。
【００５０】
また、以上説明してきた本発明の一実施の形態においては、噴射量制御装置１２のガバナレバー１２ａの角度を検出し、これを用いて燃料噴射量を算出するようにしたが、これに限らない。例えば燃料噴射装置が蓄圧式噴射方式である場合には、コモンレール（又はタイミングレール）における燃圧を圧力センサで検出し、それにより燃料噴射量を算出するようにしてもよい。すなわち、燃料噴射量を検出する状態量としては、ガバナレバーの角度に限らず燃料噴射量を制御可能なパラメータであれば足りる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置の一実施の形態を備えた油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。
【図２】本発明の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置の一実施の形態を備えた油圧ショベルのコントローラネットワークの構成のうち、エンジンのメンテナンス時期の予測に係わる要部を抽出して示す部分概略構成図である。
【図３】本発明の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置の一実施の形態を備えた油圧ショベルのエンジン周りの構成を概略的に示す構成図である。
【図４】本発明の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置の一実施の形態を構成するエンジン演算部の概略内部構成を示す模式図である。
【図５】本発明の建設機械のエンジンメンテナンス時期予測装置の一実施の形態によるエンジンメンテナンス時期の予測手順を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１            油圧ショベル（建設機械）
１１          エンジン
３０          ディスプレイ（表示手段）
４１          ＲＯＭ（記憶手段）
４２          ＣＰＵ（燃料消費量検出手段；負荷率計算手段；平均負荷率計算手段；変動幅計算手段；メンテナンス間隔時間計算手段；偏差計算手段；燃料消費量計算手段）
Ａ            角度センサ（燃料消費量検出手段；角度検出手段）
Ｎ            回転数センサ（燃料消費量検出手段；回転数検出手段）
【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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