JP2005171940A

JP2005171940A - Engine maintenance time prediction device and method for construction machine

Info

Publication number: JP2005171940A
Application number: JP2003415838A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Owada; 義宜大和田; Yoshinori Furuno; 義紀古野; Shinji Akino; 真司秋野; Takanobu Ikari; 孝信井刈
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2005-06-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine maintenance time prediction device and a prediction method for a construction machine for improving engine lifetime by accurately predicting maintenance time of an engine. <P>SOLUTION: The device comprises a rotation speed sensor N and a governor lever angle sensor A for detecting a fuel injection quantity of the engine 11 and an engine computation section 13 which calculates a load factor using the fuel injection quantity detected by the rotation speed sensor N and the governor lever angle sensor A, calculates an average load factor within a predetermined time range of the calculated load factor of the engine 11, calculates a standard deviation within the predetermined time range of the load factor and calculates a maintenance interval time of the engine 11 using the average load factor and the standard deviation. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

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。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a construction machine engine maintenance time prediction apparatus and method, and more particularly, to a construction machine engine maintenance time prediction apparatus that can improve engine life by accurately predicting engine maintenance time. And a prediction method.

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。 Construction machines, particularly construction machines such as large hydraulic excavators, are used for debris excavation work at, for example, a large work site. This large hydraulic excavator is generally often operated continuously in order to improve productivity. For this reason, when an abnormality occurs, the operation of the hydraulic excavator must be stopped and repaired, but depending on the degree of the abnormality, there may be a situation where the operation must be stopped for a long period of time. In this case, since the production work by the hydraulic excavator has to be interrupted, the production planning process must be changed.

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。 As an abnormality that causes the hydraulic excavator to stop, there is, for example, an abnormality in the engine. This engine abnormality is extremely important for the drive of the hydraulic excavator, and it is difficult to determine the cause of the abnormality, and it takes a long time to repair, greatly affecting the productivity of the hydraulic excavator. Therefore, from the viewpoint of productivity improvement, it is extremely important to maintain the engine at an appropriate time and prevent engine failure in advance.

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。 Against this background, the fuel consumption of the engine is detected, the operation time of the hydraulic excavator is converted into the operation time in the rated output operation from the ratio to the fuel consumption in the rated output operation, and the maintenance interval time in the rated output operation ( 2. Description of the Related Art An engine maintenance time prediction device (engine life prediction system) that predicts a maintenance time in comparison with a life time) is already known. In this prior art, since the operation time is converted in consideration of the fuel consumption (that is, the engine load factor), it is possible to accurately predict the engine maintenance time according to the operating status of the hydraulic excavator.

特開平６−１０７４８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-10748

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。 In the above-described conventional technique, when the hydraulic excavator is operated for a predetermined time, the fuel consumption amount at the predetermined time is detected and the operation time is converted. In the case of such a method, there is no problem if the predetermined time is sufficiently short, but if the predetermined time is long to some extent, the fuel consumption may fluctuate greatly during that time. There is a possibility that it is impossible to predict the exact timing of engine maintenance. That is, for example, when considering a hydraulic excavator that has the same cumulative fuel consumption within a predetermined time range but has a relatively large fluctuation range of the fuel consumption within the predetermined time range, Although the excavator's load fluctuation is large, it is actually necessary to maintain the former first, but because the cumulative fuel consumption of both is equal, the conventional technology predicts the maintenance time at the same time. Become. That is, in the above-described prior art, the fluctuation range of the fuel consumption (that is, the engine load factor) is not taken into consideration in predicting the engine maintenance time, and the engine maintenance time cannot always be accurately predicted.

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。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and provides an engine maintenance time prediction apparatus and a prediction method for a construction machine that can improve the engine life by accurately predicting the engine maintenance time. For the purpose.

（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。 (1) In order to solve the above-described problem, the first invention is a fuel consumption amount for detecting a fuel consumption amount of the engine in a construction machine engine maintenance time prediction device for predicting a maintenance time of the engine of the construction machine. Detecting means; load factor calculating means for calculating the load factor of the engine using the fuel consumption detected by the fuel consumption detecting means; and a predetermined time of the engine load factor calculated by the load factor calculating means. An average load factor calculating means for calculating an average load factor within a range; a fluctuation width calculating means for calculating a load factor fluctuation width within a predetermined time range of the load factor of the engine calculated by the load factor calculating means; The engine maintenance interval time is calculated using the average load factor calculated by the average load factor calculating means and the load factor fluctuation width calculated by the fluctuation width calculating means. In engine maintenance timing prediction device for a construction machine is characterized in that a maintenance interval time calculation means that.

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。 In general, engine abnormalities are extremely important for the driving of construction machinery such as hydraulic excavators, and it is often difficult to determine the cause of such abnormalities, which greatly affects the productivity of hydraulic excavators. Is. Therefore, from the viewpoint of productivity improvement, it is extremely important to maintain the engine at an appropriate time and prevent engine failure in advance.

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。 Here, in the prior art described in Patent Document 1, when the hydraulic excavator is operated for a predetermined time, the fuel consumption amount at the predetermined time is detected, and the hydraulic pressure is calculated from the ratio with the fuel consumption amount at the rated output operation. The operation time of the excavator is converted into the operation time in the rated output operation, and the maintenance time is predicted by comparing with the maintenance interval time (life time) in the rated output operation. In the case of such a method, there is no problem if the predetermined time is sufficiently short, but if the predetermined time is long to some extent, the fuel consumption may fluctuate greatly during that time. There is a possibility that it is impossible to predict the exact timing of engine maintenance. That is, for example, when considering a hydraulic excavator that has the same cumulative fuel consumption within a predetermined time range but has a relatively large fluctuation range of the fuel consumption within the predetermined time range, Although the excavator's load fluctuation is large, it is actually necessary to maintain the former first, but because the cumulative fuel consumption of both is equal, the conventional technology predicts the maintenance time at the same time. Become. That is, in the above-described prior art, the fluctuation range of the fuel consumption (that is, the engine load factor) is not taken into consideration in predicting the engine maintenance time, and the engine maintenance time cannot always be accurately predicted.

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。 On the other hand, in the present invention, the fuel consumption of the engine is detected by the fuel consumption detection means, and the load factor of the engine is calculated by the load factor calculation means using this fuel consumption. An average load factor within a predetermined time range is calculated by the average load factor calculating means, and a load factor fluctuation range of the engine load factor within a predetermined time range is calculated by the fluctuation width calculating means. Then, the maintenance interval time calculation means, for example, the standard maintenance interval time of the engine stored in advance in the storage means (that is, the maintenance interval time when the engine is operated at a predetermined average load factor and a predetermined load factor fluctuation range) ), And the engine maintenance interval time is calculated using the standard maintenance interval time, the average load factor calculated by the average load factor calculation means, and the load factor fluctuation range calculated by the fluctuation width calculation means. Thus, in the present invention, the maintenance interval time is calculated in consideration of not only the average load factor of the engine but also the fluctuation range of the load factor. Therefore, even when the engine load factor fluctuates as described above, it is possible to accurately predict the next engine maintenance time correspondingly. As a result, engine failure can be prevented in advance, and the engine life can be improved.

（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。 (2) In order to solve the above-described problem, the second invention further includes a storage means for storing a standard maintenance interval time when the engine is operated at a predetermined average load factor and a predetermined load factor fluctuation range. And the maintenance interval time calculation means calculates the maintenance interval time of the engine using the standard maintenance interval time read from the storage means, the average load factor, and the load fluctuation range. Item 1. The construction machine engine maintenance time prediction apparatus according to Item 1.

（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。 (3) In order to solve the above-described problem, the third invention calculates a deviation between the maintenance interval time of the engine calculated by the maintenance interval time calculation means and the accumulated operation time from the previous maintenance of the engine. 3. The construction machine engine maintenance time predicting apparatus according to claim 2, further comprising deviation calculating means for performing the construction.
As a result, the remaining time until the next maintenance can be obtained.

（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。 (4) In order to solve the above-described problem, the fourth invention further includes display means for displaying a deviation between the maintenance interval time of the engine calculated by the deviation calculation means and the elapsed time since the previous maintenance. The engine maintenance time prediction device for a construction machine according to claim 3.
As a result, the operator can be alerted to perform engine maintenance within the remaining time until the next maintenance.

（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。 (5) In order to solve the above-described problem, according to a fifth aspect of the invention, the fluctuation range calculation means calculates a standard deviation of the engine load factor within a predetermined time range. It exists in the engine maintenance time prediction apparatus of the construction machine in any one of Claim 4.

（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。 (6) In order to solve the above-described problem, according to a sixth aspect of the present invention, the fuel consumption amount detecting means includes a rotational speed detecting means for detecting the rotational speed of the engine, and a fuel injection device for injecting fuel to the engine. An angle detection means for detecting the actuator angle of the engine, and a fuel consumption calculation means for calculating the fuel consumption from the engine speed detected by the rotation speed detection means and the actuator angle detected by the angle detection means. The engine maintenance timing prediction device for a construction machine according to any one of claims 1 to 5.

（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。 (7) In order to solve the above-described problem, a seventh invention is a method for predicting a maintenance time of an engine of a construction machine, wherein the fuel consumption of the engine is detected and detected. The engine load factor is calculated using the calculated fuel consumption, the average load factor within the predetermined time range of the calculated engine load factor is calculated, and the engine load factor within the predetermined time range is calculated. The engine maintenance time prediction method for a construction machine is characterized in that a load factor fluctuation range is calculated and an engine maintenance interval time is calculated using the calculated average load factor and load factor fluctuation range.

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。 As described above in detail, according to the present invention, since the maintenance interval time is calculated in consideration of the engine load factor and the load factor fluctuation range, the next engine maintenance time can be accurately predicted. As a result, engine failure can be prevented in advance, and the engine life can be improved.

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。 Hereinafter, an embodiment of a construction machine engine maintenance time prediction apparatus and prediction method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side view showing the overall structure of a construction machine (in this example, a hydraulic excavator) provided with an embodiment of a construction machine engine maintenance time prediction apparatus of the present invention.

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。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a hydraulic excavator. 2 is a traveling body, 3 is a revolving body provided on the traveling body 2 so as to be able to swivel, 4 is a cab provided on the left side of the front of the revolving body 3, and 5 is elevated at the front center of the revolving body 3. It is a movable front work machine. In addition, 6 is a boom that is pivotally provided on the revolving body 3, 7 is an arm that is pivotally provided at the tip of the boom 6, and 8 is a bucket that is pivotally provided at the tip of the arm 7. The front work machine 5 includes the boom 6, the arm 7, and the bucket 8. Reference numeral 9 denotes a controller network installed in the operator's cab 4 for collecting state quantities relating to the operating state of each part of the hydraulic excavator 1.

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。 In FIG. 1, the hydraulic excavator 1 is illustrated with an example of an ultra-large excavator (backhoe type) that has a body weight of several hundred tons and is often used in overseas mines, for example. The target is not limited to this. In other words, it can be applied to so-called large and medium-sized excavators with a weight of several tens of tons class that are most active in various construction sites in Japan, and so-called mini-excavators that are even smaller than those that are active in small-scale construction sites. Good.

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。 FIG. 2 is a partial schematic configuration diagram showing a main part related to the prediction of engine maintenance time in the configuration of the controller network 9.
In FIG. 2, 10 monitors the operating state of the engine 11 (see FIG. 3 to be described later), and the injection amount (= fuel consumption amount) of fuel injected from the fuel injection device (not shown) to the engine 11. An engine control unit 13 for controlling the injection amount control device 12 (see also FIG. 3) to be controlled is a predetermined control related to the prediction of the maintenance time of the engine 11 based on the operating state of the engine 11 monitored by the engine control unit 10. This is an engine calculation unit that performs the calculation (details will be described later).

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。 FIG. 3 is a configuration diagram schematically showing the overall configuration of the engine 11.
In FIG. 3, reference numeral 11 denotes the above-described engine mounted on the swing body 3 of the hydraulic excavator 1, 15 an air cleaner, 16 an intake pipe for sucking air, and 17 an air and fuel injection from the intake pipe 16. A plurality of cylinders for burning a mixed gas with fuel injected from a device (not shown), 18 is an exhaust pipe for discharging exhaust gas from the plurality of cylinders 17, and 19 is provided at the tip of the exhaust pipe 18 The muffler 20 is a turbo that drives the turbine by the exhaust gas from the exhaust pipe 18 to pressurize the air in the intake pipe 16 (that is, supercharges the engine 11), and 21 is provided downstream of the turbo 20 in the intake pipe 16. And an intercooler for cooling the intake air. Reference numeral 23 denotes a radiator that cools the cooling water of the engine 11, reference numeral 24 denotes a cooling fan that cools the radiator 23 and the intercooler 21, and reference numeral 25 denotes a motor that drives the cooling fan 24. Further, 12a is a governor lever that adjusts the fuel injection amount to the engine 11, 12b is a stepping motor that drives the governor lever 12a under the control of the engine control unit 10, and the injection amount control device 12 includes these governor lever 12a and stepping motor. 12b.

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。 N is a rotational speed sensor (fuel consumption detecting means; rotational speed detecting means) for detecting the rotational speed of the engine 11, and A is an angle sensor for detecting the angle (actuator angle) of the governor lever 12a of the injection amount control device 12. For example, a potentiometer, etc. Fuel consumption detection means; angle detection means).

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。 Returning to FIG. 2, the engine speed detected by the speed sensor N and the governor lever angle detected by the angle sensor A are input to the engine control unit 10. The engine control unit 10 and the engine calculation unit 13 are connected by a serial communication 26, and the engine calculation unit 13 is connected to a data recording unit 33 described later by the first network 9A.

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。 27 is an electric lever for operating the traveling body 2, 28 is an electric lever for operating the front work machine 5, and 29 is various hydraulic controls according to the amount of operation of these electric levers 27 and 28 and these electric levers It is an electric lever control part which detects the state quantity concerning the operation state of 27,28. Reference numeral 30 denotes a display (display means) provided in the operator's cab 4 for displaying various operation information, alarm information, and the like of the excavator 1 to the operator, and 31 performs control related to display on the display 30. It is a display control unit. Reference numeral 32 denotes a keypad which is connected to the display control unit 31 and performs various data settings, screen switching of the display 30 and the like by operator input. The display control unit 31 and the electric lever control unit 29 are connected to a data recording unit 33 to be described later via the second network 9B.

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。 Reference numeral 33 is connected to the first network 9A and the second network 9B, respectively, and state quantities relating to the operating state of the engine from the first network 9A (that is, for example, engine speed, governor lever angle, etc .; hereinafter referred to as engine system state quantities) And the state quantity relating to the vehicle body of the excavator 1 from the second network 2B (that is, the state quantity relating to the operation state of the electric levers 27 and 28, for example, hereinafter referred to as the vehicle body state quantity) as the operation data. It is a data recording unit for capturing and recording. The data recording unit 33 also serves as a signal bridge between the first network 9A and the second network 9B, and for example, the engine system state quantity can be displayed on the display 30.

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。 34 is a portable terminal (information communication) connectable to the data recording unit 33 via serial communication (information communication) 35, and 36 is a satellite communication terminal (information communication) connected to the data recording unit 33 via serial communication 37. , 38 is an antenna for transmitting data from the satellite communication terminal 36 to a communication satellite (not shown), and 39 is installed, for example, in a field office provided near the site where the hydraulic excavator 1 operates, and is connected to the portable terminal 34. It is a possible PC terminal.

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。 The data recording unit 33 receives the engine system state quantity from the first network 9A and the vehicle body state quantity from the second network 9B every unit time (for example, every second). Is, for example, operational data representing a change over time within a certain period (for example, 1 day) by calculating an average value (or standard deviation or the like) for each predetermined time unit (for example, 30 minutes) of these state quantities. Trend data), and cumulative operating data such as engine cumulative operating time (ie hour meter) is generated and recorded. The trend data and the accumulated operation data within the range of this fixed period are downloaded to the PC terminal 39 via the portable terminal 34 once a day, for example, as daily reports, or by satellite communication via the satellite communication terminal 36 and the antenna 38. It is transmitted to the management side of the excavator 1 (for example, the manufacturer (or dealer, dealer, etc.), owner, etc. of the excavator 1).

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。 Further, the data recording unit 33 has a predetermined state quantity item within a predetermined time range (for example, 5 minutes) among the engine system state quantity from the first network 9A and the vehicle body state quantity from the second network 9B. A memory (not shown) is captured and recorded every unit time (for example, every second), and is constantly updated so as to be the latest data. If an abnormality occurs, an abnormality determination signal is input from a control unit related to the abnormality (for example, an abnormality related to the engine 11 (such as cooling water overheating) occurs from the engine calculation unit 13). The data recorded for the predetermined time for the predetermined state quantity item related to the above is stored so as not to be updated, and the data within a predetermined time range (for example, 1 minute) from the time when the abnormality determination signal is input is recorded. The data is stored as snapshot data together with the stored data (that is, data for a total of 6 minutes, for example, 5 minutes before and 1 minute after the abnormality determination signal is input).

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。 In the hydraulic excavator 1 of the present embodiment configured as described above, the greatest feature of the present embodiment is that the maintenance interval time of the engine 11 is calculated using the average load factor of the engine 11 and the fluctuation range of the load factor. The next maintenance time is predicted. The details will be described below.

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。 FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic internal configuration of the engine calculation unit 13.
In FIG. 4, reference numeral 40 denotes a communication circuit for inputting engine system state quantities (engine speed, governor lever angle) from the engine control unit 10 via the serial communication 26, and reference numeral 41 denotes an average load factor of the engine 11 to be described later, and fluctuations in the load factor ROM (read-only memory; storage means) for storing a processing program for calculating the width and the like, and 42, a CPU (central processing unit, fuel) for performing arithmetic processing based on the program stored in the ROM 41. Consumption detection means; load factor calculation means; average load factor calculation means; fluctuation range calculation means; maintenance interval time calculation means; deviation calculation means; fuel consumption calculation means), 43 is data processed by the CPU 42 or in the middle of calculation RAM (random access memory) 44 for temporarily storing the data of the CPU 42 and the first network. Network communication circuit is an interface between the workpiece 9A, 45 is a timer.

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。 The procedure for predicting the engine maintenance time by the engine calculation unit 13 configured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing an engine maintenance time prediction procedure according to an embodiment of the construction machine engine maintenance time prediction apparatus of the present invention.

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。 First, in step 10, the CPU 42 of the engine calculation unit 13 determines the engine speed detected by the speed sensor N and the angle of the governor lever 12 a detected by the angle sensor A using the engine control unit 10, the serial communication 26 and the communication circuit 40. Input through.

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。 In the next step 20, the CPU 42 reads out a program for calculating the fuel injection amount from the ROM 41, and performs the calculation according to the program. Specifically, the fuel injection amount is calculated according to the following equation (1) using the engine speed and the governor lever angle input in step 10 above.
Q = f (Ae, Ne) (1)
Here, Q is the fuel injection amount per unit time (for example, 1 second), Ae is the angle of the governor lever 12a, and Ne is the rotational speed of the engine 11. The calculated fuel injection amount is temporarily stored in the RAM 43.

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。 In the next step 30, the CPU 42 reads out a program for calculating the engine load factor from the ROM 41, and performs the calculation according to the program. Specifically, the fuel injection amount calculated in step 20 is read from the RAM 43, and the engine load factor is calculated according to the following equation (2).
L = Q / Q ₀ (2)
Here, L is the engine load factor, Q ₀ is the fuel consumption per unit time (for example, 1 second) in the full load state of the engine 11 (or may be the rated output state), and this Q ₀ is stored in advance in the ROM 41 (or RAM 43) (or may be input as appropriate). The calculated engine load factor is temporarily stored in the RAM 43.

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）。 As can be seen from the above equation (2), the engine load factor and the fuel injection amount are in a proportional relationship. If the engine load factor increases, the fuel injection amount also increases. If the engine load factor decreases, the fuel injection amount increases. Therefore, instead of calculating the engine load factor as in this step 30, the engine load factor may be substituted with the fuel injection amount (that is, this step 30 may be omitted). .

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。 In the next step 40, it is determined whether or not the engine load factor calculated by the procedure of steps 10 to 30 has accumulated a predetermined number of samples. Specifically, the CPU 42 repeats the procedure from step 10 to step 30 every unit time (for example, every second) until a predetermined time (for example, 30 minutes) elapses. Here, for example, if the engine load factor of 1800) is calculated and stored in the RAM 43, the determination is satisfied and the routine goes to the next step 50.

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。 In step 50, the CPU 42 reads a program for calculating the average load factor from the ROM 41, and performs the calculation according to the program. Specifically, the engine load factor within a predetermined time (for example, 30 minutes) calculated in Steps 10 to 30 is read from the RAM 43, and the average load factor is calculated according to the following equation (3).
Lave = ΣLi / N (3)
Here, Lave is the average load factor, N is the number of samples of the engine load factor, and ΣLi = L1 + L2 +... LN. The calculated average load factor is temporarily stored in the RAM 43.

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。 In the next step 60, the CPU 42 reads a program for calculating the standard deviation (load factor fluctuation range) of the engine load factor from the ROM 41, and performs the calculation according to the program. Specifically, the engine load factor within the predetermined time range (for example, 30 minutes) calculated in step 10 to step 30 and the average load factor calculated in step 50 are read from the RAM 43, and these are read according to the following equation (4). A standard deviation within a predetermined time (for example, 30 minutes) range of the load factor is calculated.
Dst = ((Σ (Li−Lave) ² ) / (N−1)) ^1/2 (4)
Here, Dst is a standard deviation, Σ (Li−Lave) ² = (L1−Lave) ² + (L2−Lave) ² +... (LN−Lave) ² . The calculated standard deviation is temporarily stored in the RAM 43.

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×Ｄst^x＋β×Ｌave^y）×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。 In the next step 70, the CPU 42 reads out a program for calculating the maintenance interval time (that is, the cumulative operation time from the previous maintenance of the engine 11 to the next maintenance) from the ROM 41, and performs the calculation according to the program. Specifically, the average load factor and standard deviation calculated in the previous step 50 and step 60 are read from the RAM 43, and the maintenance interval time is calculated according to the following equation (5).
T = (α × Dst ^x + β × Lave ^y ) × Tst (5)
Here, T is a maintenance interval time, Tst is a standard maintenance interval time when the engine 11 is operated at a predetermined average load factor and a predetermined standard deviation (load factor fluctuation range), and α, β, x, y are predetermined. Tst, α, β, x, y are stored in advance in the ROM 41 (or RAM 43) (or may be input as appropriate). The calculated maintenance interval time is temporarily stored in the RAM 43.

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。 In the next step 80, the CPU 42 reads a program for calculating the remaining time until the next maintenance from the ROM 41, and performs the calculation according to the program. Specifically, the maintenance interval time calculated in step 70 is read from the RAM 43, and the remaining time is calculated according to the following equation (6).
t = T− (Th−Tm) (6)
Here, t is the remaining time until the next maintenance, Th is the accumulated engine operating time (hour meter) from the start of the operation of the excavator 1, Tm is the accumulated engine operating time until the previous maintenance, Th , Tm are stored in advance in the ROM 41 (or RAM 43) (or may be input as appropriate). The calculated time until the next maintenance is temporarily stored in the RAM 43.

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。 In the next step 90, the CPU 42 transmits the time until the next maintenance calculated in step 80 to the display control unit 31 via the data recording unit 33 and the second network 9B. Thereby, the remaining time until the next maintenance of the engine 11 is displayed on the display 30. For example, when the remaining time is less than one week (for example, 8 hours × 7 days = 56 hours), a warning may be displayed on the display 30 to prompt the operator to maintain the engine 11. At this time, for example, when the operator turns on the key switch of the engine 11, voice guidance such as “the maintenance time is approaching” may be given.

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。 The average load factor, standard deviation, maintenance interval time, time until the next maintenance, etc. calculated in steps 50 to 80 are recorded every predetermined time (for example, 30 minutes) by the data recording unit 33, and the above-described trend. It is downloaded to the PC terminal 39 as a daily report together with the data, or sent to the management side of the excavator 1 (for example, the manufacturer of the excavator 1 (or dealer, dealer, etc.), owner, etc.) via satellite communication. You may make it do.

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。 Next, the operation of an embodiment of the construction machine engine maintenance time prediction apparatus and prediction method of the present invention having the above-described configuration will be described below.
The engine calculation unit 13 calculates the fuel injection amount by using the engine speed input from the speed sensor N and the angle of the governor lever 12a input from the angle sensor A every unit time (for example, every second). The engine load factor is calculated using the calculated fuel injection amount and the fuel consumption amount in the full load state of the engine 11 (or in the rated output state). When this calculation is repeated every unit time (for example, every second) until a predetermined time (for example, 30 minutes) has elapsed, and the engine load factor is calculated by a predetermined number of samples, the average of the engine load factors within the predetermined time range is calculated. (Average load factor) is calculated. Also, the standard deviation of the engine load factor within a predetermined time range is calculated. Using these average load factor and standard deviation and the standard maintenance interval time when the engine 11 is operated at a predetermined average load factor and a predetermined standard deviation, the maintenance interval time in the current operation state of the engine 11 is calculated. To do. Then, the deviation between this maintenance interval time and the accumulated engine operating time from the previous maintenance is calculated and displayed on the display 30 as the time until the next maintenance.

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。 According to the embodiment of the construction machine engine maintenance time prediction apparatus and the prediction method of the present invention as described above, the following operations are obtained. Here, the conventional technique described in Patent Document 1 is used as a comparative example for explaining the operation of the present embodiment.

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。 That is, for example, in the conventional technique described in Patent Document 1 described above, when the excavator 1 is operated for a predetermined time, the fuel consumption amount at the predetermined time is detected, and the ratio with the fuel consumption amount at the rated output operation is detected. The operation time of the hydraulic excavator 1 is converted into the operation time in the rated output operation, and the maintenance time is predicted by comparing with the maintenance interval time (life time) in the rated output operation. In the case of such a method, there is no problem if the predetermined time is sufficiently short, but if the predetermined time is long to some extent, the fuel consumption may fluctuate greatly during that time. There is a possibility that it is impossible to predict the exact timing of engine maintenance. That is, for example, when considering a hydraulic excavator that has the same cumulative fuel consumption within a predetermined time range but has a relatively large fluctuation range of the fuel consumption within the predetermined time range, Although the excavator's load fluctuation is large, it is actually necessary to maintain the former first, but because the cumulative fuel consumption of both is equal, the conventional technology predicts the maintenance time at the same time. Become. That is, in the above-described prior art, the fluctuation range of the fuel consumption (that is, the engine load factor) is not taken into consideration in predicting the engine maintenance time, and the engine maintenance time cannot always be accurately predicted.

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。 In contrast, in the present embodiment, as described above, the engine calculation unit 13 calculates the average load factor and standard deviation (load factor fluctuation range) of the engine 11, and uses these average load factor and standard deviation. Calculate the maintenance interval time. Thus, according to the present embodiment, since the maintenance interval time is calculated in consideration of not only the average load factor of the engine 11 but also the fluctuation range of the load factor, when load fluctuation occurs as described above In addition, the next engine maintenance time can be accurately predicted according to the load fluctuation. As a result, failure of the engine 11 can be prevented in advance, and the life of the engine 11 can be improved.

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。 In the above-described embodiment of the present invention, the standard deviation that is the fluctuation range of the load factor of the engine 11 is merely used for calculating the maintenance interval time. However, the present invention is not limited to this. That is, when the standard deviation is recorded as trend data representing the change over time of the standard deviation within a certain period (for example, one day) in the data recording unit 33, for example, and the standard deviation value becomes a predetermined value or more. An abnormality in the standard deviation may be detected such that an alarm display or voice guidance is performed. Note that the display content and audio content in this case are preferably content that prompts the operator to confirm the work content, for example, “engine load fluctuation has changed. Check the work content”.

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。 In the embodiment of the present invention described above, the angle of the governor lever 12a of the injection amount control device 12 is detected and the fuel injection amount is calculated using this, but the present invention is not limited to this. For example, when the fuel injection device is a pressure-accumulation injection system, the fuel pressure in the common rail (or timing rail) may be detected by a pressure sensor, thereby calculating the fuel injection amount. That is, the state quantity for detecting the fuel injection amount is not limited to the angle of the governor lever, and any parameter that can control the fuel injection amount is sufficient.

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。It is a side view showing the whole structure of the hydraulic excavator provided with one Embodiment of the engine maintenance time prediction apparatus of the construction machine of this invention. 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。FIG. 3 is a partial schematic configuration diagram showing a main part related to prediction of engine maintenance time extracted from a controller network configuration of a hydraulic excavator provided with an embodiment of the construction machine engine maintenance time prediction device of the present invention. . 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。It is a block diagram which shows roughly the structure around the engine of the hydraulic excavator provided with one Embodiment of the engine maintenance time prediction apparatus of the construction machine of this invention. 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。It is a mimetic diagram showing the outline internal composition of the engine operation part which constitutes one embodiment of the engine maintenance time prediction device of the construction machine of the present invention. 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。It is a flowchart showing the prediction procedure of the engine maintenance time by one Embodiment of the engine maintenance time prediction apparatus of the construction machine of this invention.

Explanation of symbols

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）
４１ＲＯＭ（記憶手段）
４２ＣＰＵ（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） 1 Excavator (construction machine)
11 Engine 30 Display (display means)
41 ROM (storage means)
42 CPU (fuel consumption detection means; load factor calculation means; average load factor calculation means; fluctuation range calculation means; maintenance interval time calculation means; deviation calculation means; fuel consumption calculation means)
A Angle sensor (fuel consumption detection means; angle detection means)
N rotation speed sensor (fuel consumption detection means; rotation speed detection means)

Claims

In the construction machine engine maintenance time prediction device that predicts the construction machine engine maintenance time,
Fuel consumption detection means for detecting the fuel consumption of the engine;
A load factor calculating means for calculating a load factor of the engine using the fuel consumption detected by the fuel consumption detecting means;
Average load factor calculating means for calculating an average load factor within a predetermined time range of the engine load factor calculated by the load factor calculating means;
Fluctuation width calculating means for calculating a load factor fluctuation width within a predetermined time range of the load factor of the engine calculated by the load factor calculating means;
Maintenance interval time calculation means for calculating a maintenance interval time of the engine using the average load factor calculated by the average load factor calculation means and the load factor fluctuation width calculated by the fluctuation width calculation means. An engine maintenance time prediction device for construction machinery.

The apparatus further comprises storage means for storing a standard maintenance interval time when the engine is operated at a predetermined average load factor and a predetermined load factor fluctuation range, and the maintenance interval time calculation unit reads from the storage unit 2. The engine maintenance time prediction apparatus for a construction machine according to claim 1, wherein the maintenance interval time of the engine is calculated using a standard maintenance interval time, the average load factor, and a load fluctuation range.

The deviation calculation means for calculating the deviation between the maintenance interval time of the engine calculated by the maintenance interval time calculation means and the cumulative operation time from the previous maintenance of the engine is further provided. Construction machinery engine maintenance time prediction device.

4. The engine maintenance time prediction apparatus for a construction machine according to claim 3, further comprising display means for displaying a deviation between the maintenance interval time of the engine calculated by the deviation calculation means and the elapsed time since the previous maintenance. .

5. The engine maintenance timing prediction apparatus for a construction machine according to claim 1, wherein the fluctuation range calculation unit calculates a standard deviation of the engine load factor within a predetermined time range.

The fuel consumption detection means is detected by a rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the engine, an angle detection means for detecting an actuator angle of a fuel injection device for injecting fuel to the engine, and the rotation speed detection means. 6. The construction machine according to claim 1, further comprising fuel consumption calculation means for calculating fuel consumption from the engine speed and the actuator angle detected by the angle detection means. Engine maintenance time prediction device.

In the construction machine engine maintenance time prediction method for predicting the construction machine engine maintenance time,
Detecting the fuel consumption of the engine,
The engine load factor is calculated using the detected fuel consumption,
Calculating an average load factor within a predetermined time range of the calculated engine load factor, and calculating a load factor fluctuation range within a predetermined time range of the engine load factor;
An engine maintenance time prediction method for a construction machine, wherein the engine maintenance interval time is calculated using the calculated average load factor and load factor fluctuation range.