JP2000305618A - 車両の異常診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一定稼働条件下での稼働パラメータの計測を人
的コストの上昇を招くことなく建設機械の作業効率の低
下を招くことなく行えるようにするとともに、正確なデ
ータを確実に取得できるようにする。 【解決手段】車両５０が走行する走行路５１上の各地点
または各領域の中から、車両５０の稼働条件が特定の稼
働条件となる特定地点Ｑまたは特定領域Ａrが予め設定
される。そして車両５０が特定地点Ｑまたは特定領域Ａ
rを通過した時点ｔs1、ｔs2、ｔs3、ｔs4、…ｔsnの稼
働パラメータＰが取得される。そしてこれら取得された
稼働パラメータＰの値（最大値Ｐmax）に基づいて車両
の異常が診断される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は建設機械などの車両
に生じる故障の診断、寿命の予測などの異常診断を行う
車両の異常診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】建設
機械の信頼性を高める上で、エンジンの故障の診断、エ
ンジンの劣化度合いの判断、エンジンの寿命の予測（オ
ーバーホール時期の予測）などの異常診断を行うことは
不可欠である。そして異常診断を行う際には、エンジン
のブローバイ圧、回転数、燃料噴射量など、建設機械の
稼働中に値が変化する稼働パラメータを、同一の稼働条
件下（トルクカーブ上の定格点で稼働されるという条
件）で取得することが必要となる。同一の稼働条件下で
稼働パラメータを取得することができなければ、データ
同士を比較して異常を診断することができないからであ
る。

【０００３】従来は以下のようにして稼働パラメータが
取得される。

【０００４】（ａ）まず作業中の建設機械を停止させ、
作業を中断させる。

【０００５】（ｂ）そして圧力計、回転計などの測定器
が、測定しようとする稼働パラメータの数だけエンジン
に取り付けられる。

【０００６】（ｃ）停止状態で建設機械に負荷をかけト
ルクコンバータをストールさせた状態にしてエンジン回
転数、燃料噴射量を定格点にもっていく。

【０００７】（ｄ）稼働パラメータの値がサチュレーシ
ョンし安定したならば、測定器で測定されたデータを読
み取り記録する。

【０００８】しかし上記（ａ）に示すように計測のため
に建設機械を停止させ、作業を中断させることは、作業
効率の低下を招く。

【０００９】また上記（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すよ
うに計測のために測定器を取り付けたり、建設機械を一
定の稼働条件となるように操作したり、測定データを記
録する作業を行うことは、計測作業に熟練している人間
（サービスマン）を必要とする。また当該人間は計測に
かかりきりになる。このため計測のための人的なコスト
が上昇することになる。

【００１０】また上記（ｃ）、（ｄ）に示すように建設
機械を停止させトルクコンバータをストールさせた状態
で稼働パラメータの計測を行うため、トルクコンバータ
で熱が発生する。このため一定の稼働状態を長時間維持
することができない（せいぜい２０秒間が限度であ
る）。このためつぎのような問題が招来する。

【００１１】図６は従来の稼働パラメータの計測結果を
示す。横軸が時間軸であり縦軸が各稼働パラメータの大
きさを示している。図６はエンジン回転数、ガバナラッ
ク位置（電圧値）、油圧、排気温度、油温、ブローバイ
圧の各稼働パラメータを取得する場合を示している。エ
ンジン回転数、ガバナラック位置（電圧値）が上昇し、
安定した状態（定格点）になると、Ｓに示すようにブロ
ーバイ圧も安定し、ブローバイ圧を安定した期間Ｓ内の
時刻ｔsで計測することができる。なお図面ではブロー
バイ圧は脈動しているが、ローパスフィルタを通過させ
るなどの信号処理が施されて安定した波形にした上で計
測される。なおガバナラック位置とは、燃料噴射ポンプ
の電気式ガバナのコントロールラック位置を示す電圧値
のことである。

【００１２】同図６に示すように、エンジン回転数、ガ
バナラック位置（電圧値）が上昇しきってからの安定期
間Ｓは、トルクコンバータでの発熱を考慮してわずかし
か得られない。このため排気温度はサチュレーションせ
ず時刻ｔsでは正確なデータを採取することができな
い。

【００１３】以上のように建設機械を停止させた状態で
計測を行う従来方法を採用するときは、稼働パラメータ
の種類によってはサチュレーションせず正確なデータを
採取することができない。

【００１４】近年建設機械の稼働パラメータを時系列的
に取得し、取得された時系列データに基づいて異常診断
を行う試みがなされている。このためにはエンジンの稼
働条件を定期的に一定の稼働条件にした上で、稼働パラ
メータを定期的に取得する必要がある。このためには上
記（ａ）に示すように定期的に建設機械を停止させ作業
を中断せざるを得なく、作業効率の低下はさらに深刻な
ものとなる。

【００１５】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、一定稼働条件下での稼働パラメータの計測を
人的コストの上昇を招くことなく建設機械の作業効率の
低下を招くことなく行えるようにするとともに、正確な
データを確実に取得できるようにすることを第１の解決
課題とするものである。

【００１６】また従来よりエンジンのブローバイ圧を検
出し、検出したブローバイ圧の大きさからエンジンの異
常を診断することが行われている。ブローバイ圧はエン
ジンに加えられた被害を定量的に検出するのに有用な稼
働パラメータである。

【００１７】本発明は、ブローバイ圧に関するあらたな
稼働パラメータを用いてエンジンの加えられた被害を定
量的に検出して、エンジンの異常をより精度よく診断す
ることを第２の解決課題とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段および効果】そこで本発明
の第１発明は、第１の解決課題達成のために、車両の稼
働中に値が変化する稼働パラメータを、前記車両の特定
の稼働条件下で取得し、該取得された稼働パラメータの
値に基づいて車両の異常を診断する車両の異常診断装置
において、前記車両が走行する走行路上の各地点または
各領域の中から、前記車両の稼働条件が前記特定の稼働
条件となる特定地点または特定領域を予め設定し、前記
車両が前記特定地点または特定領域を通過した時点の稼
働パラメータを取得し、該取得された稼働パラメータの
値に基づいて車両の異常を診断することを特徴とする。

【００１９】第１発明によれば、図５に示すように車両
５０が走行する走行路５１上の各地点または各領域の中
から、車両５０の稼働条件が特定の稼働条件となる特定
地点Ｑまたは特定領域Ａrが予め設定される。

【００２０】そして図１１に示すように車両５０が特定
地点Ｑまたは特定領域Ａrを通過した時点ｔs1、ｔs2、
ｔs3、ｔs4、…ｔsnの稼働パラメータＰが取得される。

【００２１】そして図１２に示すように、これら取得さ
れた稼働パラメータＰの値（最大値Ｐmax）に基づいて
車両の異常が診断される。

【００２２】第１発明によれば、車両５０の走行中に特
定の稼働条件下で稼働パラメータＰが取得されるので、
計測のために車両を停止させる必要がない。このため作
業は中断せず作業効率の低下は招来しない。また測定器
を取り付けたり、車両を一定の稼働条件となるように操
作したり、測定データを記録する作業を行う必要がない
ので、計測作業に熟練している人間（サービスマン）は
不要となる。このため人的なコストが上昇することもな
い。

【００２３】また車両５０の走行中に特定の稼働条件と
なる地点で稼働パラメータを取得することができるの
で、稼働パラメータをサチュレーションさせ安定した状
態で正確なデータを採取することができる。

【００２４】以上のように第１発明によれば、一定稼働
条件下での稼働パラメータの計測が人的コストの上昇を
招くことなく車両の作業効率の低下を招くことなく行え
るとともに、正確なデータが確実に取得される。

【００２５】また第２発明は、第１の解決課題達成のた
めに、車両の稼働中に値が変化する稼働パラメータを、
前記車両の特定の稼働条件下で取得し、該取得された稼
働パラメータの値に基づいて車両の異常を診断する車両
の異常診断装置において、前記車両が走行する走行路上
の各地点または各領域の中から、前記車両の稼働条件が
前記特定の稼働条件となる特定地点または特定領域を予
め設定する設定手段と、前記車両が前記走行路上を走行
しているときに前記車両の位置を検出する位置検出手段
と、前記位置検出手段で検出された位置が前記特定地点
または特定領域に対応する位置になったときにトリガ信
号を発生するトリガ信号発生手段と、前記トリガ信号が
発生されたことに応じて稼働パラメータを取得する稼働
パラメータ取得手段と、該取得された稼働パラメータの
値に基づいて車両の異常を診断する異常診断手段とを具
えたことを特徴とする。

【００２６】第２発明によれば、第１発明によれば、図
２、図５に示すように車両５０が走行する走行路５１上
の各地点または各領域の中から、車両５０の稼働条件が
特定の稼働条件となる特定地点Ｑまたは特定領域Ａrが
予め設定される（ステップ１０１）。

【００２７】そして車両５０が走行路５１上を走行して
いるときに車両５０の位置が検出される。

【００２８】そして検出された位置が特定地点Ｑまたは
特定領域Ａrに対応する位置になったときにトリガ信号
が発生される（ステップ１０５、１０６）。

【００２９】そしてトリガ信号が発生されたことに応じ
て稼働パラメータが取得される（ステップ１０７）。

【００３０】このようにして図１１に示すように車両５
０が特定地点Ｑまたは特定領域Ａrを通過した時点ｔs
1、ｔs2、ｔs3、ｔs4、…ｔsnの稼働パラメータＰが取
得される。

【００３１】そしてこれら取得された稼働パラメータＰ
の値（最大値Ｐmax）に基づいて車両の異常が診断され
る（ステップ１０８、１０９）。

【００３２】第２発明によれば、第１発明と同様の効果
が得られる。

【００３３】また第３発明は、第１発明または第２発明
において、前記稼働パラメータを、取得された時刻に対
応づけて逐次記憶し、記憶された逐次の稼働パラメータ
の時系列データに基づいて車両の異常を診断することを
特徴とする。

【００３４】第３発明によれば、図１２に示すように、
稼働パラメータ（最大値Ｐmax）が、取得された時刻
（τ時間毎）に対応づけて逐次記憶される。そして記憶
された逐次の稼働パラメータの時系列データＤＴに基づ
いて車両の異常が診断される。

【００３５】すなわち第３発明によれば、図１１に示す
ように、車両５０が特定地点Ｑまたは特定領域Ａrを通
過した時点ｔs1、ｔs2、ｔs3、ｔs4、…ｔsnの稼働パラ
メータＰが取得される。そしてτ時間における稼働パラ
メータＰの最大値Ｐmaxが求められる。そして図１２に
示すように稼働パラメータＰのτ時間毎の最大値Ｐmax
が時刻（τ時間毎）に対応づけられて逐次記憶される。
そして記憶された逐次の稼働パラメータ最大値Ｐmaxの
時系列データＤＴがしきい値Ｐc1、Ｐc2、Ｐc3と比較さ
れることによって車両の異常が診断される。

【００３６】このように第３発明によれば、車両５０が
走行している間に定期的に稼働パラメータＰが一定の稼
働条件下で取得され時系列データＤＴが取得される。こ
のため定期的に車両５０が停止することが回避される。
これにより定期的な作業の中断による大幅な作業効率の
低下が防止される。

【００３７】また第４発明は、第１の解決課題および第
２の解決課題達成のために、車両のエンジンの稼働中に
値が変化するブローバイ圧に関するデータを、前記車両
の特定の稼働条件下で取得し、該取得されたブローバイ
圧に関するデータの値に基づいて車両の異常を診断する
車両の異常診断装置において、前記車両が走行する走行
路上の各地点または各領域の中から、ブローバイ圧が立
ち上がりブローバイ圧がオーバーシュートする特定地点
または特定領域を予め設定し、前記車両が前記特定地点
または特定領域を通過した時点のブローバイ圧のオーバ
ーシュート量を取得し、該取得されたブローバイ圧オー
バーシュート量の値に基づいて車両の異常を診断するこ
とを特徴とする。

【００３８】第４発明によれば、図５に示すように車両
５０が走行する走行路５１上の各地点または各領域の中
から、ブローバイ圧が立ち上がりブローバイ圧がオーバ
ーシュートする特定地点Ｑまたは特定領域Ａrが予め設
定される。

【００３９】そして図１１に示すように車両５０が特定
地点Ｑまたは特定領域Ａrを通過した時点ｔs1、ｔs2、
ｔs3、ｔs4、…ｔsnのブローバイ圧のオーバーシュート
量ΔＰが取得される。そして図１２に示すように、これ
ら取得されたオーバーシュート量（最大値ΔＰmax）に
基づいて車両の異常が診断される。

【００４０】第４発明によれば、第１発明と同様の効果
が得られる。さらに第４発明によれば、図９（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に示すようにブローバイ圧のオーバーシ
ュート量ΔＰ1、ΔＰ2、ΔＰ3の大きさの違いからエン
ジンの摩耗状態（被害量）が定量的に検出される。これ
によりエンジンの異常が、ブローバイ圧に基づき診断し
た場合と比較して、より精度よく診断される。

【００４１】また第５発明は、第２の解決課題達成のた
めに、車両のエンジンの稼働中に値が変化するブローバ
イ圧に関するデータを取得し、該取得されたブローバイ
圧に関するデータの値に基づいて車両の異常を診断する
車両の異常診断装置において、ブローバイ圧が立ち上が
りブローバイ圧がオーバーシュートするときのオーバー
シュート量を計測するブローバイ圧オーバーシュート量
計測手段と、該計測されたブローバイ圧オーバーシュー
ト量の値に基づいて車両の異常を診断する異常診断手段
とを具えたことを特徴とする。

【００４２】第５発明によれば、図９（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に示すようにブローバイ圧のオーバーシュート量
ΔＰ1、ΔＰ2、ΔＰ3の大きさの違いからエンジンの摩
耗状態、被害量が定量的に検出される。これによりエン
ジンの異常が、ブローバイ圧に基づき診断した場合と比
較して、より精度よく診断される。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明に係る
車両の異常診断装置の実施の形態について説明する。

【００４４】図１は実施形態の異常診断装置のブロック
図である。

【００４５】本実施形態では、図５に示すように鉱山な
どの広域作業現場における走行路５１を走行するダンプ
トラックなどの建設機械５０（以下車両５０という）を
想定する。

【００４６】図１に示すように、実施形態の装置は、大
きくは、車両位置検出用のＧＰＳ衛星４１、４２と、車
両５０の車体１内に設けられたエンジン２、コントロー
ラ３と、広域作業現場に設置された監視局３０とから構
成されている。なお作業現場とは離れた事務所３０を監
視局３０の代わりとしてもよい。

【００４７】エンジン２には、エンジン２のブローバイ
圧を検出するブローバイ圧センサ４、エンジン２の回転
数の検出する回転数センサ５、エンジン２の冷却水の温
度を検出する水温センサ６、エンジン２を潤滑する油の
油温を検出する油温センサ７、エンジン２の燃料噴射ポ
ンプの電気式ガバナのコントロールラック位置を電圧値
として検出する燃料ポンプラックセンサ８が設けられて
いる。なおエンジン２の異常を診断するに必要なセンサ
（排気温度センサ等）であれば、これ以外にも同様に設
けてもよい。

【００４８】コントローラ３は、上記各センサ４〜８の
検出信号を所定のサンプリング間隔で入力して、後述す
る処理を行う。図１に示すコントローラ３の各機能部分
はソフトウエアにより構成してもよく、またハードウエ
アによって構成してもよい。

【００４９】車両５０の位置は、ＧＰＳ（グローバル・
ポジショニング・システム）によって計測される。

【００５０】すなわちＧＰＳ衛星４１、４２から送られ
た電波は、ＧＰＳアンテナ９で受信され、コントローラ
３の通信器１０で受信処理される。ＧＰＳセンサ１１で
は、ＧＰＳ衛星４１、４２での送信時と受信時の時間差
に基づいてＧＰＳ衛星４１、４２と受信した車両５０と
の疑似距離を求めこれに対して補正を加えることにより
真の距離が演算され、この真の距離から地球上における
車両５０の２次元位置が検出される。なお本実施形態で
はＧＰＳによって車両５０の位置を検出しているが、車
両５０の位置を検出する手段は任意である。たとえば車
両５０に車輪の回転数を検出するセンサと、車両の方位
を検出するセンサを設け、これらセンサの出力から車両
５０の位置を演算してもよい。また車両５０が走行する
現場に、位置が既知の多数のポールを設置して、車両５
０がポールを通過したときのポールの位置を車両５０の
現在位置として求めてもよい。

【００５１】コントローラ３の後述する処理によって車
両５０で異常があることが判断された場合には、警報装
置２２に警報信号が出力される。警報装置２２は、表示
器、ブザー、ランプなどである。警報装置２２に警報信
号が加えられると、ブザーが鳴動し、またはランプが点
灯し、または表示器の表示画面に警報を示す表示がなさ
れる。これにより車両５０のオペレータや、周囲の車
両、人間に注意を喚起させることができる。

【００５２】コントローラ３で警報信号が生成される
と、通信器２０で送信処理がなされた後にアンテナ２１
を介して警報信号を示す電波が監視局３０に向けて無線
送信される。監視局３０のアンテナ３１で、車両５０か
ら送られた電波が受信され、通信器３３で受信処理され
る。そして警報装置３２に警報信号が入力されることに
よって警報装置２２と同様にしてブザーが鳴動し、また
はランプが点灯し、または表示器の表示画面に警報を示
す表示がなされる。これにより監視局３０における管理
者等に注意を喚起させることができる。なお車両５０の
コントローラ３から無線通信回線にて監視局３０に警報
信号を送るようにしているが、有線の通信回線にて監視
局３０に警報信号を送るようにしてもよい。

【００５３】本実施形態では図５に示すように、車両５
０が走行する走行路５１上の各地点または各領域の中か
ら、車両５０の稼働条件が特定の稼働条件となる特定地
点Ｑまたは特定領域Ａrが予め設定される。

【００５４】ここで特定の稼働条件とは、たとえば車両
５０のエンジン２のトルクカーブ上の定格点で稼働して
いるという定格稼働状態のことである。なお必ずしも定
格稼働状態でなくてもよく、定格稼働状態に近い稼働状
態であればよい。

【００５５】特定領域Ａrは登坂路または平坦路であ
る。特定地点Ｑ（Ｘ、Ｙ）は登坂路または平坦路上の地
点である。登坂路ではエンジン２が定格稼働状態にな
る。またブローバイ圧が立ち上がりオーバーシュートす
る。登坂路または平坦路のいずれにおいてもエンジン２
の稼働状態が安定して一定の稼働条件になる。特定領域
Ａrの入口はＱ1で出口はＱ2である。

【００５６】本実施形態では特定地点Ｑが予め設定され
た場合を想定している。

【００５７】つぎに図２に示すフローチャートを併せ参
照しつつコントローラ３で行われる処理について説明す
る。

【００５８】まずコントローラ３では、各センサ４〜８
の検出信号をコントローラ３に読み込むサンプリング間
隔が設定されるとともに、上記特定地点Ｑの位置（Ｘ、
Ｙ）が設定される。データの設定はコントローラ３のデ
ータ設定部１３で行われる。なおデータの設定はパーソ
ナルコンピュータをコントローラ３に接続してデータを
アップロードしコントローラ３の内部データを書き換え
ることにより行われる。また設定用スイッチをコントロ
ーラ３に設け設定用スイッチの操作により内部データを
書き換えるようにしてもよい。また特定地点Ｑの位置デ
ータとしては２次元座標位置の代わりに緯度、経度を用
いてもよい（ステップ１０１）。

【００５９】エンジン２がエンジンキースイッチなどの
操作に応じて始動されると（ステップ１０２）、エンジ
ン２が回転しているか否かが判断される。この判断は回
転数センサ５で検出された回転数が所定のしきい値（０
回転よりも大きくアイドル回転数よりも小さい回転数）
に達したか否かを判断することにより行われる。なおオ
ルタネータなどの発電機の電圧値に基づいてエンジン２
が回転しているか否かを判断してもよい（ステップ１０
３）。

【００６０】エンジン２が回転していると判断されエン
ジン２が稼働中であると判断された場合には、各センサ
４〜８の検出信号が上記設定されたサンプリング間隔で
読み込まれる。センサ信号をコントローラ３に入力する
処理は、センサ信号入力部１４で行われる（ステップ１
０４）。

【００６１】つぎにＧＰＳセンサ１１で検出された車両
５０の現在位置が、特定地点Ｑの位置に一致したか否か
が判断される（ステップ１０５）。

【００６２】ＧＰＳセンサ１１で検出された車両５０の
現在位置が、特定地点Ｑの位置に一致した場合には、ト
リガ信号が発生される。トリガ信号はコントローラ３の
トリガ信号発生部１２で発生される（ステップ１０
６）。

【００６３】トリガ信号が発生すると、各センサ４〜８
の検出値が特定地点Ｑにおけるデータとしてメモリ１６
に記憶される（ステップ１０７）。

【００６４】つぎにコントローラ３の比較演算部１７で
は、メモリ１６に記憶された各センサ４〜８の検出値が
基準値以内であるか否かが判断される。基準値は基準値
設定部１８で設定される。基準値は各センサ４〜８で検
出される稼働パラメータの値が異常な値であるか否かを
判断するためのしきい値である（ステップ１０８）。

【００６５】この結果メモリ１６に記憶された各センサ
４〜８の検出値が基準値より大きいと判断された場合に
は、警報信号が警報出力部１９から出力される。これに
応じて車両５０の警報装置２２で警報を示す表示等がな
される。また監視局３０の警報装置３２で警報を示す表
示等がなされる（ステップ１０９）。

【００６６】エンジン２が停止したか否かがステップ１
０３と同様の検出手段を用いて判断される（ステップ１
１０）。エンジン２が停止していない限りはステップ１
０４に再び移行され、以下同様の処理が繰り返し実行さ
れる。

【００６７】以上のように車両５０が特定地点Ｑを通過
する毎に各センサ４〜８の検出値つまり稼働パラメータ
が取得される。

【００６８】図７はエンジン回転数、ブローバイ圧、ガ
バナラック位置の検出信号が時間の経過に応じて変化す
る様子を示す。同図７において時刻ｔs1、ｔs2は車両５
０が特定地点Ｑを通過する時刻を示している。車両５０
が特定地点Ｑを通過した時刻ｔs1、ｔs2では、Ｓ1、Ｓ2
に示すように同一の検出信号の波形が得られている。つ
まり車両５０が特定地点Ｑを通過する毎に車両５０の稼
働条件は同じ稼働条件となり、同じ稼働条件の下で稼働
パラメータが取得されていることがわかる。メモリ１６
には、車両５０が特定地点Ｑを通過したときの同一稼働
条件の下での稼働パラメータが記憶されている。よって
メモリ１６の記憶データから、同じ稼働条件の下でのデ
ータの比較が可能となり、車両５０（エンジン２）に生
じた異常あるいは将来生じるであろう異常を正確に診断
することができる。

【００６９】なお本実施形態では、車両５０が特定地点
Ｑを通過する毎に稼働パラメータを取得しているが、特
定領域Ａrを通過する毎に稼働パラメータを取得しても
よい。

【００７０】本実施形態によれば、車両５０の走行中に
特定の稼働条件下で稼働パラメータが取得されるので、
計測のために車両５０を停止させる必要がない。このた
め作業は中断せず作業効率の低下は招来しない。また測
定器を取り付けたり、車両を一定の稼働条件となるよう
に操作したり、測定データを記録する作業を行う必要が
ないので、計測作業に熟練している人間（サービスマ
ン）は不要となる。このため人的なコストが上昇するこ
ともない。

【００７１】また車両５０の走行中に特定の稼働条件と
なる地点Ｑで稼働パラメータを取得することができるの
で、稼働パラメータをサチュレーションさせ安定した状
態で正確なデータを採取することができる。

【００７２】以上のように本実施形態によれば、一定稼
働条件下での稼働パラメータの計測が人的コストの上昇
を招くことなく車両の作業効率の低下を招くことなく行
えるとともに、正確なデータが確実に取得される。

【００７３】なお図２における処理では、稼働パラメー
タの値（各センサ４〜８の検出値）が基準値よりも大き
くなった場合に警報信号を出力しているが、前回の稼働
パラメータの値と今回のパラメータの値の変化率が基準
値よりも大きくなった場合に警報信号を出力させてもよ
い。この場合車両５０が前回特定地点Ｑを通過したとき
の稼働パラメータの値と今回特定地点Ｑを通過したとき
の稼働パラメータの値との差Δｄと、前回特定地点Ｑを
通過したときの時刻ｔs1と今回特定地点Ｑを通過したと
きの時刻ｔs2との差Δｔsから変化率Δｄ/Δｔsが演算
される。

【００７４】つぎに車両５０が特定地点Ｑを通過する毎
に取得される稼働パラメータに基づいて時系列データを
生成し、この時系列データから車両５０に生じた異常を
診断する実施形態について説明する。この場合の処理手
順を図３にフローチャートとして示す。

【００７５】なお本実施形態では稼働パラメータとして
ブローバイ圧センサ４で検出されるブローバイ圧Ｐを代
表させて説明する。

【００７６】ブローバイ圧Ｐの大きさからエンジン２の
摩耗状態つまりエンジン２に加えられた被害量を定量的
に検出することができ、ブローバイ圧Ｐの大きさの違い
によってエンジン２の異常を診断することができる。図
１０は、エンジン２の稼働時間の積算値（サービスメー
タ値：単位は時間Ｈ）が大きくなるに応じてブローバイ
圧Ｐが変化する様子を示している。

【００７７】エンジン２が出荷されてから間もない稼働
時間積算値が小さいときには、エンジン２の摩耗量（ピ
ストンリング、シリンダライナ等の摩耗）は少なく、こ
れに応じてブローバイ圧ｐ1は相対的に小さい。稼働時
間積算値が大きくなるに伴いエンジン２の内部での機械
的なすり合わせ状態が安定し、初期のブローバイ圧ｐ1
と比較してブローバイ圧ｐ2は小さくなる。しかし稼働
時間積算値がある限度を超えると、エンジン２にそれま
でに加えられた被害のために摩耗が急速に進行し、これ
に応じてブローバイ圧ｐ3は上昇していく。よって初期
のブローバイ圧ｐ1よりも大きなしきい値Ｐcを設定し
て、現在のブローバイ圧Ｐが上記しきい値Ｐcよりも大
きいか否かを判断することにより、エンジン２が使用限
度（オーバーホール時期）に達したか否かを判断するこ
とができる。

【００７８】図３のステップ２０１〜２０７では図２の
ステップ１０１〜１０７と同様の処理が実行される。

【００７９】以下の演算処理はコントローラ３の演算部
１５で実行される。

【００８０】図１１は車両５０が特定地点Ｑを通過する
時刻ｔs1、ｔs2、ｔs3、ｔs4、…ｔsnで逐次取得され、
メモリ１６に逐次記憶されていくブローバイ圧Ｐのデー
タを示している。図１１の横軸は時間ｔであり縦軸はブ
ローバイ圧Ｐの大きさを示している。車両５０が特定地
点Ｑを時刻ｔs1で通過すると所定の稼働条件下でブロー
バイ圧Ｐが取得され、Δｔs時間経過した時刻ｔs2で同
一の稼働条件の下でブローバイ圧Ｐが取得される。

【００８１】つぎのステップ２０８では、車両５０が特
定地点Ｑを通過する毎に、メモリ１６に記憶された各ブ
ローバイ圧Ｐの中から最大値Ｐmaxを選択する演算処理
が実行される（ステップ２０８）。エンジン２が停止し
ていない限りは同様の処理が繰り返し実行される（ステ
ップ２１３）。こうしてτ時間が経過したときの最大値
Ｐmaxがメモリ１６に記憶される。τ時間はたとえば２
０時間である。２０時間は車両５０の１日の稼働時間に
相当する。つまりメモリ１６にはτ時間内の各時刻ｔs
1、ｔs2、ｔs3、ｔs4、…ｔsn毎に取得される各ブロー
バイ圧Ｐの中での最大値Ｐmaxが記憶されることになる
（ステップ２０９：図１１参照）。

【００８２】τ時間が経過する毎に上述した処理が繰り
返し実行される。このためメモリ１６には、τ時間毎に
ブローバイ圧最大値Ｐmaxが逐次記憶されていく。図１
２は、τ時間毎に取得されるブローバイ圧最大値Ｐmax
の時系列データＤＴを示している。図１２の横軸は時間
ｔであり縦軸はブローバイ圧最大値Ｐmaxの大きさを示
している。

【００８３】ステップ２１０では、ブローバイ圧最大値
Ｐmaxの変化率が演算される。

【００８４】図１３は図１２と同様にブローバイ圧最大
値Ｐmaxの時系列データＤＴを示している。同図１３に
示すように前回のブローバイ圧最大値と今回のブローバ
イ圧最大値との差Δｄと、前回のブローバイ圧最大値が
取得された時刻と今回のブローバイ圧最大値が取得され
た時刻との差Δτ（時間τにほぼ一致する）からブロー
バイ圧最大値Ｐmaxの変化率Δｄ/Δτが演算される（ス
テップ２１０）。

【００８５】つぎにコントローラ３の比較演算部１７で
は、上記演算された変化率Δｄ/Δτが基準値以内であ
るか否かが判断される。基準値は基準値設定部１８で設
定される。基準値は変化率Δｄ/Δτの値が異常な値で
あるか否かを判断するためのしきい値である（ステップ
２１１）。この結果変化率Δｄ/Δτが基準値より大き
いと判断された場合には、警報信号が警報出力部１９か
ら出力される。これに応じて車両５０の警報装置２２で
警報を示す表示等がなされる。また監視局３０の警報装
置３２で警報を示す表示等がなされる（ステップ２１
２）。

【００８６】なお図３の処理ではブローバイ圧最大値Ｐ
maxの変化率Δｄ/Δτを演算し、この変化率Δｄ/Δτ
が基準値よりも大きくなったときに警報信号を出力して
いるが、かかる変化率の演算を省略してもよい。つまり
ブローバイ圧最大値Ｐmaxが基準値よりも大きくなった
ときに警報信号を出力してもよい。この場合には図３に
おけるステップ２１０の処理が省略され、つぎのような
処理がなされる。

【００８７】すなわちコントローラ３の比較演算部１７
では、τ時間毎に取得されるブローバイ圧最大値Ｐmax
が基準値以内であるか否かが逐次判断される。基準値は
基準値設定部１８で設定される。基準値はブローバイ圧
最大値Ｐmaxの値が異常な値であるか否かを判断するた
めのしきい値である（ステップ２１１）。この結果ブロ
ーバイ圧最大値Ｐmaxが基準値より大きいと判断された
場合には、警報信号が警報出力部１９から出力される。
これに応じて車両５０の警報装置２２で警報を示す表示
等がなされる。また監視局３０の警報装置３２で警報を
示す表示等がなされる（ステップ２１２）。

【００８８】なお基準値として図１２に示すように３段
階のしきい値Ｐc1、Ｐc2、Ｐc3（Ｐc1＜Ｐc2＜Ｐc3）を
設定してもよい。ブローバイ圧最大値Ｐmaxの値がしき
い値Ｐc1以下のレベルにある場合、またしきい値Ｐc1よ
りも大きくしきい値Ｐc2以下のレベルにある場合、Ｐc2
よりも大きくＰc3以下のレベルにある場合、Ｐc3よりも
大きいレベルにある場合のそれぞれに応じて、警報信号
の内容を異ならせることができる。

【００８９】また各レベルにエンジン２の異常度合いを
対応づけておくことができる。そして時系列データＤＴ
と各レベルとを比較することで、エンジン２で発生した
異常または発生するであろう異常の診断を正確かつ効率
よく行うことができる。つまりエンジン２の故障の診
断、エンジン２の寿命の予測を的確になし得る。

【００９０】なお上述した説明ではブローバイ圧の最大
値Ｐmaxの時系列データ、ないしはブローバイ圧最大値
Ｐmaxの変化率Δｄ/Δτの時系列データを求めて異常診
断を行い、警報信号を出力している。しかし稼働パラメ
ータの種類によっては、稼働パラメータの最小値の時系
列データ、ないしは稼働パラメータの最小値の変化率の
時系列データを求め、これらに基づき異常診断を行い、
警報信号を出力してもよい。また稼働パラメータの平均
値の時系列データ、ないしは稼働パラメータの平均値の
変化率の時系列データを求め、これらに基づき異常診断
を行い、警報信号を出力してもよい。

【００９１】最小値の時系列データを求める場合には、
図３のステップ２０８、２０９において、τ時間内の各
時刻ｔs1、ｔs2、ｔs3、ｔs4、…ｔsnの稼働パラメータ
値の中で、最小値が求められ、メモリ１６に記憶され
る。この処理がτ時間ごとに繰り返される。この結果図
１２と同様にしてτ時間ごとに稼働パラメータ最小値を
プロットした時系列データＤＴが取得される。

【００９２】平均値の時系列データを求める場合には、
図３のステップ２０８、２０９において、τ時間内の各
時刻ｔs1、ｔs2、ｔs3、ｔs4、…ｔsnの稼働パラメータ
値の平均値が求められ、メモリ１６に記憶される。この
処理がτ時間ごとに繰り返される。この結果図１２と同
様にしてτ時間ごとに稼働パラメータ平均値をプロット
した時系列データＤＴが取得される。

【００９３】さて特定地点Ｑでエンジン２が定格稼働条
件になっている場合にはブローバイ圧センサ４で検出さ
れた値をそのまま定格稼働条件の下でのデータとして採
用することができる。しかし特定地点Ｑでエンジン２の
定格稼働条件が得られない場合には、センサ４の検出ブ
ローバイ圧を、次式（１）に示す補正演算処理により定
格稼働条件の下でのブローバイ圧に補正することができ
る。

【００９４】 Ｐr＝Ｐ＋ｋ1（Ｎr−Ｎ）＋ｋ2（Ｒr−Ｒ）＋ｋ3（Ｔer−Ｔe）…（１） ただしＰrは補正ブローバイ圧であり、Ｐはブローバイ
圧センサ４で検出されたブローバイ圧であり、Ｎrは定
格点での既知のエンジン回転数であり、Ｎはエンジン回
転数センサ５で検出されたエンジン回転数であり、Ｒr
は定格点での既知のラック電圧値であり、Ｒはラックセ
ンサ８で検出されたラック電圧値であり、Ｔerは定格点
での既知の油温であり、Ｔeは油温センサ７で検出され
た油温であり、ｋ1、ｋ2、ｋ3は既知の定数である。

【００９５】この補正演算処理はコントローラ３の演算
部１５で実行される。

【００９６】また上述した説明では、車両５０が特定地
点Ｑを通過する毎に検出されるブローバイ圧Ｐを一律に
有効なデータとしてメモリ１６に記憶させている。しか
し車両５０が特定地点Ｑを通過したときに検出されたブ
ローバイ圧Ｐであっても油温センサ７で検出された油温
が規定の温度以上に達していない場合には有効ではない
として採用せず、油温センサ７で検出された油温が規定
の温度以上に達したときに検出されたブローバイ圧のみ
を有効なデータとしてメモリ１６に記憶させてもよい。

【００９７】つぎにブローバイ圧Ｐのオーバーシュート
量ΔＰを取得し、取得されたブローバイ圧オーバーシュ
ート量ΔＰの値に基づいてエンジン２の異常を診断する
実施形態について説明する。この場合の処理手順を図４
にフローチャートとして示す。

【００９８】図８はオーバーシュートを説明する図であ
る。横軸は時間であり、縦軸はエンジン２のクランクケ
ース内圧、ブローバイ圧、エンジン回転数の大きさを示
している。エンジン２に負荷がかかり定格点ないしは定
格点に近い稼働条件になると、○印で示すようにブロー
バイ圧Ｐが立ち上がりブローバイ圧Ｐがオーバーシュー
トする。

【００９９】そこで図５に示すように車両５０が走行す
る走行路５１上の各地点または各領域の中から、ブロー
バイ圧Ｐが立ち上がりブローバイ圧Ｐがオーバーシュー
トする特定地点Ｑが予め設定される。

【０１００】ブローバイ圧オーバーシュート量ΔＰの大
きさからエンジン２の摩耗状態つまりエンジン２に加え
られた被害量を定量的に検出することができ、ブローバ
イ圧オーバーシュート量ΔＰの大きさの違いによってエ
ンジン２の異常を診断することができる。

【０１０１】図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はブローバイ
圧オーバーシュート量ΔＰとエンジン２の異常との関係
を説明する図である。図９の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
は、エンジン２の稼働時間の積算値（サービスメータ
値：単位は時間Ｈ）が大きくなるに応じてブローバイ圧
Ｐが変化する様子を示している。

【０１０２】エンジン２が出荷されてから間もない稼働
時間積算値が小さいときには、エンジン２の摩耗量（ピ
ストンリング、シリンダライナ等の摩耗）は少なく、こ
れに応じて図９（ａ）に示すようにブローバイ圧オーバ
ーシュート量ΔＰ1は相対的に小さい。稼働時間積算値
が大きくなるに伴いエンジン２の内部での機械的なすり
合わせ状態が安定し、図９（ｂ）に示すように初期のブ
ローバイ圧オーバーシュート量ΔＰ1と比較してブロー
バイ圧オーバーシュート量ΔＰ2は小さくなる。しかし
稼働時間積算値がある限度を超えると、エンジン２にそ
れまでに加えられた被害のために摩耗が急速に進行し、
これに応じて図９（ｃ）に示すようにブローバイ圧オー
バーシュート量ΔＰ3は上昇していく。よって初期のブ
ローバイ圧オーバーシュート量ΔＰ1よりも大きなしき
い値ΔＰcを設定して、現在のブローバイ圧オーバーシ
ュート量ΔＰが上記しきい値ΔＰcよりも大きいか否か
を判断することにより、エンジン２が使用限度（オーバ
ーホール時期）に達したか否かを判断することができ
る。ブローバイ圧オーバーシュート量ΔＰはブローバイ
圧Ｐと比較して、その変化がエンジン２の摩耗量の変化
に、より忠実に対応している。

【０１０３】図４のステップ３０１〜３０３では図２の
ステップ１０１〜１０３と同様の処理が実行される。

【０１０４】ステップ３０５では、車両５０の現在位置
が特定地点Ｑに一致したか否かが判断される。この結果
車両５０の現在位置が特定地点Ｑに一致した場合にはト
リガ信号が発生される（ステップ３０６）。トリガ信号
が発生してから所定時間センサ信号を読み込む処理が繰
り返し実行され（ステップ３０４、ステップ３０９）、
オーバーシュート量ΔＰが演算される（ステップ３１
２）。トリガ信号が発生してから上記所定時間の間にブ
ローバイ圧Ｐが立ち上がりオーバーシュートする。

【０１０５】また図５に示すように特定地点Ｑの代わり
に特定領域Ａrを設定してもよい。

【０１０６】この場合には、ステップ３０５で、車両５
０の現在位置が特定領域Ａrの入口点Ｑ1から出口点Ｑ2
までの間であるか否かが判断される。この結果車両５０
の現在位置が特定領域Ａrの入口点Ｑ1から出口点Ｑ2ま
での間であると判断されている限りは、センサ信号を読
み込む処理が繰り返し実行され（ステップ３０４、ステ
ップ３０９）、オーバーシュート量ΔＰが演算される
（ステップ３１２）。車両５０が特定領域Ａrを通過中
にブローバイ圧Ｐが立ち上がりオーバーシュートする。

【０１０７】以下オーバーシュート量ΔＰを演算する処
理について説明する。この演算処理はコントローラ３の
演算部１５で実行される。

【０１０８】すなわち前回ｎ−１のサンプリング時に検
出されたブローバイ圧Ｐn-1と今回ｎのサンプリング時
に検出されたブローバイ圧Ｐnとが比較され、Ｐn-1≦Ｐ
nであるか否かが判断される。つまりブローバイ圧Ｐが
立ち上がり上昇中であるか否かが判断される（ステップ
３０７）。ブローバイ圧が立ち上がりきって最高圧に達
すると（ステップ３０７の判断ＮＯ）、前回ｎ−１のサ
ンプリング時に検出されたブローバイ圧Ｐn-1が最高圧
であるとメモリ１６に記憶される（ステップ３０８）。

【０１０９】つぎに前回ｎ−１のサンプリング時に検出
されたブローバイ圧Ｐn-1と今回ｎのサンプリング時に
検出されたブローバイ圧Ｐnとが比較され、Ｐn-1≧Ｐn
であるか否かが判断される。つまりブローバイ圧Ｐが最
高圧から下降中であるか否かが判断される（ステップ３
１０）。ブローバイ圧が下降しきって最低圧に達すると
（ステップ３１０の判断ＮＯ）、前回ｎ−１のサンプリ
ング時に検出されたブローバイ圧Ｐn-1が最低圧である
とメモリ１６に記憶される（ステップ３１１）。

【０１１０】そしてステップ３０８で得られた最高圧と
ステップ３１１で得られた最低圧との差がオーバーシュ
ート量ΔＰとして演算される。たとえば図９（ｃ）に示
すように最高圧Ｐ3と最低圧ｐ3との差がオーバーシュー
ト量ΔＰ3とされる（ステップ３１２）。つぎにコント
ローラ３の比較演算部１７では、オーバーシュート量Δ
Ｐが基準値ΔＰc以内であるか否かが判断される。基準
値は基準値設定部１８で設定される（ステップ３１
３）。

【０１１１】この結果オーバーシュート量ΔＰが基準値
ΔＰcより大きいと判断された場合には、警報信号が警
報出力部１９から出力される。これに応じて車両５０の
警報装置２２で警報を示す表示等がなされる。また監視
局３０の警報装置３２で警報を示す表示等がなされる
（ステップ３１４）。

【０１１２】演算されたブローバイ圧オーバーシュート
量ΔＰは特定地点Ｑまたは特定領域Ａrを通過する毎に
メモリ１６に記憶される（ステップ３１５）。エンジン
２が停止していない限りはステップ３０４に再び移行さ
れ、以下同様の処理が繰り返し実行される。

【０１１３】この結果図１１に示すように車両５０が特
定地点Ｑを通過する時刻ｔs1、ｔs2、ｔs3、ｔs4、…ｔ
snで逐次ブローバイ圧オーバーシュート量ΔＰが取得さ
れ、メモリ１６に逐次記憶されていく。

【０１１４】よって前述したブローバイ圧Ｐと同様にし
て、図１２、図１３に示すようにブローバイ圧オーバー
シュート量ΔＰの最大値、平均値、変化率の時系列デー
タＤＴが取得される。

【０１１５】このためブローバイ圧オーバーシュート量
の最大値ΔＰmaxの時系列データ、ないしはブローバイ
圧オーバーシュート量最大値ΔＰmaxの変化率の時系列
データに基づき異常診断を行うことができる。

【０１１６】またブローバイ圧オーバーシュート量の平
均値の時系列データ、ないしはブローバイ圧オーバーシ
ュート量の平均値の変化率の時系列データに基づき異常
診断を行うことができる。

【０１１７】なお以上説明した実施形態では、車両５０
が特定地点Ｑまたは特定領域Ａrに達する時点でリアル
タイムに稼働パラメータが取得される。しかし本発明と
しては、リアルタイムに稼働パラメータを取得する実施
に限定されるわけではない。車両５０の走行中に稼働パ
ラメータをサンプリング間隔毎にすべて採取しておき、
採取したサンプリング間隔毎の稼働パラメータの中から
特定地点Ｑまたは特定領域Ａrに対応するサンプリング
時の稼働パラメータを後から抜き出すことにより稼働パ
ラメータを取得する実施も可能である。

【０１１８】また以上説明した実施形態では、警報信号
を車両５０の外部の監視局３０（ないしは事務所３０）
に送信しているが、時系列データを監視局３０（ないし
は事務所３０）に送信する実施も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る車両の異常診断装置の実施
形態のブロック図である。

【図２】図２はコントローラで行われる処理の手順を示
すフローチャートである。

【図３】図３はコントローラで行われる処理の手順を示
すフローチャートである。

【図４】図４はコントローラで行われる処理の手順を示
すフローチャートである。

【図５】図５は実施形態の車両が走行路上を走行してい
る状態を示す図である。

【図６】図６は従来技術を用いたときの各稼働パラメー
タの波形を示す図である。

【図７】図７は実施形態の技術を用いたときの各稼働パ
ラメータの波形を示す図である。

【図８】図８はブローバイ圧がオーバーシュートする様
子を示す図である。

【図９】図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はブローバイ圧の
オーバーシュート量が稼働時間積算値の増加に応じて変
化する様子を説明する図である。

【図１０】図１０はブローバイ圧が稼働時間積算値の増
加に応じて変化する様子を説明する図である。

【図１１】図１１は特定地点毎に取得される稼働パラメ
ータを示す図である。

【図１２】図１２は稼働パラメータの最大値の時系列デ
ータを示す図である。

【図１３】図１３は時系列データの変化率を説明する図
である。

【符号の説明】

２ エンジン ３ コントローラ ５０ 車両

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 晴夫 神奈川県川崎市川崎区中瀬３−20−１ 株 式会社小松製作所建機研究所内 (72)発明者 佐藤 文秀 栃木県小山市横倉新田400 株式会社小松 製作所小山工場内 Ｆターム(参考） 2D015 GA03 GB04 3G084 AA07 CA00 DA03 DA13 DA27 EA05 EA11 EB22 EC01 FA00 FA04 FA13 FA20 FA33 FA36 5H223 AA10 AA15 CC08 DD03 EE06 9A001 HH34 KK29 KK54 LL05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の稼働中に値が変化する稼働パ
   ラメータを、前記車両の特定の稼働条件下で取得し、該
   取得された稼働パラメータの値に基づいて車両の異常を
   診断する車両の異常診断装置において、 前記車両が走行する走行路上の各地点または各領域の中
   から、前記車両の稼働条件が前記特定の稼働条件となる
   特定地点または特定領域を予め設定し、 前記車両が前記特定地点または特定領域を通過した時点
   の稼働パラメータを取得し、該取得された稼働パラメー
   タの値に基づいて車両の異常を診断することを特徴とす
   る車両の異常診断装置。
2. 【請求項２】 車両の稼働中に値が変化する稼働パラ
   メータを、前記車両の特定の稼働条件下で取得し、該取
   得された稼働パラメータの値に基づいて車両の異常を診
   断する車両の異常診断装置において、 前記車両が走行する走行路上の各地点または各領域の中
   から、前記車両の稼働条件が前記特定の稼働条件となる
   特定地点または特定領域を予め設定する設定手段と、 前記車両が前記走行路上を走行しているときに前記車両
   の位置を検出する位置検出手段と、 前記位置検出手段で検出された位置が前記特定地点また
   は特定領域に対応する位置になったときにトリガ信号を
   発生するトリガ信号発生手段と、 前記トリガ信号が発生されたことに応じて稼働パラメー
   タを取得する稼働パラメータ取得手段と、 該取得された稼働パラメータの値に基づいて車両の異常
   を診断する異常診断手段とを具えたことを特徴とする車
   両の異常診断装置。
3. 【請求項３】 前記稼働パラメータを、取得された時
   刻に対応づけて逐次記憶し、記憶された逐次の稼働パラ
   メータの時系列データに基づいて車両の異常を診断する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の車両の異常診
   断装置。
4. 【請求項４】 車両のエンジンの稼働中に値が変化す
   るブローバイ圧に関するデータを、前記車両の特定の稼
   働条件下で取得し、該取得されたブローバイ圧に関する
   データの値に基づいて車両の異常を診断する車両の異常
   診断装置において、 前記車両が走行する走行路上の各地点または各領域の中
   から、ブローバイ圧が立ち上がりブローバイ圧がオーバ
   ーシュートする特定地点または特定領域を予め設定し、 前記車両が前記特定地点または特定領域を通過した時点
   のブローバイ圧のオーバーシュート量を取得し、該取得
   されたブローバイ圧オーバーシュート量の値に基づいて
   車両の異常を診断することを特徴とする車両の異常診断
   装置。
5. 【請求項５】 車両のエンジンの稼働中に値が変化す
   るブローバイ圧に関するデータを取得し、該取得された
   ブローバイ圧に関するデータの値に基づいて車両の異常
   を診断する車両の異常診断装置において、 ブローバイ圧が立ち上がりブローバイ圧がオーバーシュ
   ートするときのオーバーシュート量を計測するブローバ
   イ圧オーバーシュート量計測手段と、 該計測されたブローバイ圧オーバーシュート量の値に基
   づいて車両の異常を診断する異常診断手段とを具えたこ
   とを特徴とする車両の異常診断装置。