JP2005307792A

JP2005307792A - 建設機械のエンジンオイル消費量の計測システム、及び建設機械のエンジンメンテナンス時期の予測方法

Info

Publication number: JP2005307792A
Application number: JP2004123768A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Ikari; 孝信井刈; Yoshinori Owada; 義宜大和田; Yoshinori Furuno; 義紀古野; Shinji Akino; 真司秋野
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】エンジン稼働中にエンジンオイルの消費量を連続的に正確に計測し、かつその計測データに基づいてエンジンの異常を把握し、更にエンジンオイルの消費量の計測データからピストンリングの摩耗状況を把握し、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オイル消費量の計測システム及び建設機械のエンジンメンテナンス時期の予測方法を提供する。
【解決手段】大型の建設機械の制御装置はエンジンコントローラ１とデータロギングユニット２と表示コントローラ４と電気レバーコントローラ６とを備えている。エンジンコントローラ１には、エンジンの燃料噴射量を示すガバナレバーの角度を検出するアクチュエータ角度センサ１１ｃとエンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサ１２とエンジンオイルレベルセンサ４３とが接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、建設機械のエンジンオイル消費量の計測システム、及び建設機械のエンジンメンテナンス時期の予測方法に係わり、特に連続稼動を必要とする大型の油圧ショベル等の建設機械において、エンジンオイル消費量の変化に基づいてエンジンの状態を把握することを可能とする建設機械のエンジンオイル消費量の計測システム、及び建設機械のエンジンメンテナンス時期の予測方法に関する。

油圧ショベル等の建設機械においては、エンジンに使用されるエンジンオイルは、ピストンの往復運動によりエンジンシリンダ内周面に付着し燃料とともに燃焼するため、エンジンの作動とともに徐々に減少する。このためエンジンオイルは定期的に補給する必要があり、そのためにはエンジンオイルのレベル或いは消費量を計測する必要がある。

従来一般的には、エンジンオイルレベル或いは消費量の計測はエンジンを停止して行っていた。

また、特開２００２−２６６６１６号公報には、ヒートポンプ装置の圧縮機を駆動するエンジンユニットにエンジンオイルを供給するエンジンオイル供給装置において、エンジンが運転された状態でエンジン回転数等からエンジンオイルの理論消費量を計算し、この消費量とエンジンオイル供給量を比較し異常判定を行う技術が記載されている。

特開２００２−２６６６１６号公報

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おり、その生産性向上のために、一般的に連続稼動されている。

この大型の油圧ショベル等の建設機械のエンジンに異常が生じた場合には、その原因を把握し、修理を行わなければならない。しかし、このエンジンの修理には長時間を要することが多く、油圧ショベルを長期間休止させなければならない事態が起こりうる。この場合油圧ショベルによる生産作業が中断し、生産計画の運用を変更しなければならない。

また、このような事態を未然に防ぎメンテナンスを行う場合にも、作業を長期間中断しなければならないため、必要以上にメンテナンスを行うのは望ましくない。このため、大型の建設機械ではエンジンのメンテナンス時期を正確に予測する方法が望まれていた。

このような背景の元、本願発明者等はエンジンオイル消費量とエンジンの状態と関係について次のような知見を得た。つまり、ピストンリングが損傷すると、エンジンオイルの燃焼量が増え、エンジンオイル消費量が増大する。また、ピストンリングの摩耗が進行し、エンジンシリンダの摺動隙間が増大した場合も、エンジンオイル消費量が増大する。したがって、エンジンオイル消費量を連続的に計測し記録することができれば、オイル消費量の変化が分かり、ピストンリングの破損或いは摩耗状況等、エンジンの状態を把握することができる。

しかし、従来の一般的な方法では、エンジンを停止させてエンジンオイル消費量を計測するため、連続的にエンジンオイル消費量を記録することができず、エンジンの状態を適切に評価、診断することができなかった。特に、大型の油圧ショベルは連続運転するため、データの計測間隔は極端に長くなり、このような計測データからはエンジンの状態を把握することができない。

特開２００２−２６６６１６号公報に記載の技術は定置型のエンジンユニットを対象としたものである。このような技術を建設機械、特に、大型の建設機械に搭載したエンジンに適用した場合、エンジンオイル消費量は作業中に現在消費量として計算されるが、これはエンジン回転数と負荷率等から算出されるものであり、実際のエンジンオイルレベルは計測していない。従って、実際のエンジンオイルの消費量を連続的に正確に測定することはできない。

本発明の第１の目的は、建設機械、特に大型の油圧ショベル等の建設機械において、エンジン稼働中にエンジンオイルの消費量を連続的に正確に計測できるようにし、かつその計測データに基づいてエンジンの異常を把握することができる建設機械のエンジンオイル消費量の計測システムを提供することである。

本発明の第２の目的は、建設機械、特に大型の油圧ショベル等の建設機械において、エンジンオイルの消費量の計測データからピストンリングの摩耗状況を把握し、エンジンのメンテナンス時期を予測することができる建設機械のエンジンオイル消費量の計測システム及び建設機械のエンジンメンテナンス時期の予測方法を提供することである。

（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、エンジンと、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される油圧アクチュエータと、前記エンジンに付設され、エンジンオイルを収容するオイルパンとを備えた建設機械のエンジンオイル消費量の計測システムにおいて、エンジン回転数が一定回転数以上であり、エンジン始動後一定時間以上経過しており、かつ建設機械の作業が休止状態にあるときにエンジンオイルのレベルを測定する第１手段と、前記エンジンオイルレベルの測定値からエンジンオイルの消費量を計算する第２手段と、前記エンジンオイルの消費量の計算値をリアルタイム値として表示する第３手段とを備えるものとする。

このようにエンジン回転数が一定回転数以上であり、エンジン始動後一定時間以上経過しており、かつ建設機械の作業が休止状態にあるときにエンジンオイルのレベルを測定し、このエンジンオイルレベルの測定値からエンジンオイルの消費量を計算することにより、エンジン稼働中にエンジンオイルの消費量を連続的に正確に計測することができる。また、そのようなエンジンオイルの消費量の計算値をリアルタイム値として表示することにより、ピストンリングの破損等のエンジンの異常を把握することが可能となる。

（２）また、上記第１の目的を達成するために、本発明は、エンジンと、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される油圧アクチュエータと、前記エンジンに付設され、エンジンオイルを収容するオイルパンとを備えた建設機械のエンジンオイル消費量の計測システムにおいて、エンジン回転数が一定回転数以上であり、エンジン始動後一定時間以上経過したときにエンジンオイルのレベルを測定する第１手段と、前記エンジンオイルレベルの測定値からエンジンオイルの消費量を計算する第２手段と、前記エンジンオイルの消費量の計算値をリアルタイム値として表示する第３手段とを備え、前記第１手段は、前記オイルパンに連通する別置きの補助タンクと、前記オイルパンと前記別置きの補助タンクとの間の通路を開閉するバルブ手段と、前記オイルパンに設けられ、オイルパン内のエンジンオイルのレベルを検出する第１検出手段と、前記別置きの補助タンクに設けられ、別置きの補助タンク内のエンジンオイルのレベルを検出する第２検出手段と、前記第１検出手段で検出されたエンジンオイルレベルが予め設定した下限値まで低下すると前記バルブ手段を開き、前記エンジンオイルレベルが予め設定した上限値まで上昇すると前記バルブ手段を閉じるとともに、前記バルブ手段を閉じるのに連動して前記第２検出手段により別置きの補助タンク内のエンジンオイルのレベルを検出する手段とを有し、前記第２手段は前記第２検出手段の検出値からエンジンオイルの消費量を計算するものとする。

これによってもエンジン稼働中にエンジンオイルの消費量を連続的に正確に計測することができ、かつその計測データに基づいてピストンリングの破損等のエンジンの異常を把握することが可能となる。

（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記第２手段によるエンジンオイル消費量の計算値に基づきエンジンオイル消費量の変化を示すトレンドデータを作成する第４手段と、前記トレンドデータを表示する第５手段とを更に備える。

これによりピストンリングの摩耗状態を把握し、エンジンのメンテナンス時期を予測することができる。

（４）上記（３）において、好ましくは、前記第４手段は、前記第２手段によるエンジンオイル消費量の計算値からエンジンオイル消費量の変化を計算する手順と、前記エンジンオイル消費量の変化の計算値を集計して前記エンジンオイル消費量の変化を示すトレンドデータを作成する手段とを有する。

これによりエンジンオイル消費量の変化が分かり易くなり、正確にエンジンのメンテナンス時期を予測することができる。

（５）また、上記第２の目的を達成するため、本発明は、エンジンと、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される油圧アクチュエータと、前記エンジンに付設され、エンジンオイルを収容するオイルパンとを備えた建設機械のエンジンオイル消費量の計測システムにおいて、前記エンジンの稼動中にエンジンオイルのレベルを測定する第１手段と、前記エンジンオイルレベルの測定値からエンジンオイルの消費量を計算する第２手段と、前記エンジンオイル消費量の計算値に基づきエンジンオイル消費量の変化を示すトレンドデータを作成する第３手段と、前記トレンドデータを表示する第４手段とを備えるものとする。

これによりエンジンオイルの消費量の計測データからピストンリングの摩耗状況を把握し、エンジンのメンテナンス時期を予測することが可能となる。

（６）上記（５）において、好ましくは、前記第３手段は、前記第２手段によるエンジンオイル消費量の計算値からエンジンオイル消費量の変化を計算する手順と、前記エンジンオイル消費量の変化の計算値を集計して前記エンジンオイル消費量の変化を示すトレンドデータを作成する手段とを有する。

（７）また、上記第２の目的を達成するために、本発明は、エンジンと、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される油圧アクチュエータと、前記エンジンに付設され、エンジンオイルを収容するオイルパンとを備えた建設機械のエンジンメンテナンス時期の予測方法において、前記エンジンの稼動中にエンジンオイルのレベルを測定する第１手順と、前記エンジンオイルレベルの測定値からエンジンオイルの消費量を計算する第２手順と、前記エンジンオイル消費量の計算値に基づきエンジンオイル消費量の変化を示すトレンドデータを作成する第３手順と、前記トレンドデータを表示する第４手順と、前記トレンドデータからエンジンのメンテナンス時期を推定する第５手順とを備えるものとする。

本発明によれば、建設機械、特に大型の油圧ショベル等の建設機械において、エンジン稼働中にエンジンオイルの消費量を連続的に正確に計測できるようになり、かつその計測データに基づいてピストンリングの破損等のエンジンの異常を把握することが可能となる。

また、本発明によれば、エンジンオイルの消費量の計測データからピストンリングの摩耗状況を把握し、エンジンのメンテナンス時期を予測することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
本発明の第１の実施の形態を図１〜図８により説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係わる建設機械のエンジンオイル消費量の計測システムを含む大型の建設機械の制御装置を示す図である。
図１において、大型の建設機械の制御装置はエンジンコントローラ１とデータロギングユニット２と表示コントローラ４と電気レバーコントローラ６とを備えている。また、大型の建設機械の制御装置はネットワーク９とネットワーク１０とを備え、ネットワーク９はデータロギングユニット２と表示コントローラ４と電気レバーコントローラ６と接続され、またネットワーク１０はエンジンコントローラ１とデータロギングユニット２と接続されている。

エンジンコントローラ１には、エンジンの燃料噴射量を示すガバナレバーの角度を検出するアクチュエータ角度センサ１１ｃとエンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサ１２とスロットルダイヤル１８とエンジンオイルレベルセンサ４３とが接続され、エンジンコントローラ１はこれらのセンサがエンジンの動作状態に係わる状態量を検出し、エンジンの動作制御を行う。また同時にエンジンコントローラ１は各センサから受信したエンジンの動作制御に係わる状態量をデータロギングユニット２に送信する。

表示コントローラ４には、建設機械の運転室内に設けられ、建設機械の各種稼働情報や警報情報等をオペレータに表示するディスプレイ３と、作業員の操作入力により各種のデータ設定や表示装置の画面の切り替え等が行われるキーパッド５とが接続される。表示コントローラ４はキーパッド５からの信号とその他ネットワーク９を介して送信される信号に従い、ディスプレイ３に表示信号を出力し、その内容を表示させる。

電気レバーコントローラ６には、例えば建設機械の走行を操作する電気レバー装置７と、例えばフロント装置を操作するための電気レバー装置８とリセットキー１７とが接続される。電気レバー装置７，８は操作レバーの操作量と操作方向に応じた電気的な操作信号（電気信号）を出力し、電気レバーコントローラ６はその電気信号に基づいて、後述する油圧駆動装置を制御すると共に、データロギングユニット２に電気信号を送信する。リセットキー１７はエンジンオイルを供給した場合に使用され、リセットキー１７を押す事により、データロギングユニット２に記憶された前回のエンジンオイルレベルの情報を新しいエンジンオイルレベルの情報に変更する。

データロギングユニット２はネットワーク９を介して電気レバーコントローラ６により送信された電気レバー装置７、８の電気信号と、ネットワーク１０を介してエンジンコントローラ１により送信されたアクチュエータ角度センサ１１ｃとエンジン回転数センサ１２とエンジンオイルレベルセンサ４３で検出した検出値とを受信し、自身が持つメモリに記録する。また、データロギングユニット２はネットワーク９とネットワーク１０の情報の受け渡しを行う。これにより、例えばエンジンコントローラ１がエンジン回転数情報を表示コントローラ４に送信し、表示コントローラ４はその送信されたエンジン回転数情報をディスプレイ３に表示することができる。

データロギングユニット２はデータロギングユニット２には、アンテナ１４を備えた衛星通信端末１３が接続され、データロギングユニット２は衛星通信端末１３とアンテナ１４を介して、建設機械の外部に設けられた管理端末と通信を行う。

また、データロギングユニット２にはサービスツール１５が接続可能であり、サービスツール１５はメンテナンス作業時に、データロギングユニット２に記録された車体に係わる状態量とエンジンの動作状態に係わる状態量のうち必要な内容について読み取り、記録することができる。

更に、建設機械が稼働する作業エリアに設けられた現場事務所あるいは作業エリアから離れた場所に位置する管理事務所には、サービスツール１５と接続可能なＰＣ端末１６が備えられており、ＰＣ端末１６はサービスツール１５に記録された情報を読み取り、サービスマンはその情報を基に定期メンテナンスの計画等の処理を行う。

図２は本発明の第１の実施形態に係わる建設機械の一例として大型の油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。

図２において、２１は大型の油圧ショベルであり、この大型油圧ショベル２１は下部走行体２２と、この下部走行体２２の上部に旋回可能に設けられた旋回体２３と、この旋回体２３の前部中央に俯仰動可能に設けられた多関節型のフロント作業機２４とを備えている。下部走行体２２は走行手段である無限軌道履帯（クローラ）２５、２５を左右両側に備え、この左・右の履帯２５、２５は左・右の走行用油圧モータ２５ａ、２５ａの回転駆動により動作するようになっている。旋回体２３は前部左側に設けられた運転室２６を備えるとともに、下部走行体２２に対し旋回用油圧モータ（図示せず）により回転駆動するようになっている。フロント作業機２４はブーム２７と、ブーム２７の先端に回動可能に設けられたアーム２８と、アーム２８の先端に回動可能に設けられたバケット２９とを備え、ブーム２７、アーム２８、及びバケット２９は、それぞれブーム用油圧シリンダ３０、アーム用油圧シリンダ３１、及びバケット用油圧シリンダ３２により回転動作するようになっている。

図３は本発明の第１の実施形態に係わる建設機械のエンジンと油圧駆動装置の概略を表す図である。
図３において、大型油圧ショベル２１の油圧駆動装置はエンジン４０と主油圧ポンプ４４と油圧アクチュエータ４８とを備えている。ここで油圧アクチュエータ４８は、左・右の走行用油圧モータ２５ａ、２５ａ、旋回用油圧モータ（図示せず）、ブーム用油圧シリンダ３０、アーム用油圧シリンダ３１、バケット用油圧シリンダ３２等の一つを例示したものである。主油圧ポンプ４４（以下単に油圧ポンプとする）はエンジン４０により駆動され、油圧アクチュエータ４８はこの油圧ポンプ４４から吐出される圧油により駆動される。

また、大型油圧ショベル２１の油圧駆動装置はパイロットポンプ４５と、油圧ポンプ４４から油圧アクチュエータ４８に供給される圧油の流量を制御するコントロールバルブ４６と、パイロットバルブ４７とを備えている。ここで、コントロールバルブ４６と、パイロットバルブ４７は、上記油圧アクチュエータ４８と同様に、複数のアクチュエータの１つを例示している。パイロットバルブ４７は前記の電気レバーコントローラ６と接続されている。電気レバーコントローラ６は電気レバー装置７、８により操作信号（電気信号）が入力されると、操作信号に対し所定の演算処理を行い、駆動信号（制御信号）を生成し、パイロットバルブ４７に出力する。パイロットバルブ４７は電気レバーコントローラ６から入力された駆動信号に応じてパイロットポンプ４５から出力された一次パイロット圧を減圧して操作パイロット圧を生成し、この操作パイロット圧をコントロールバルブ４６に出力し、コントロールバルブ４６の切り換えを行う。これにより作業者は電気レバー装置７、８を操作し、油圧アクチュエータ４８を駆動することができる。

エンジン４０にはシリンダ４１と燃料噴射制御装置１１と前記したエンジン回転数センサ１２とを備えている。

燃料噴射制御装置１１は、エンジン４０への燃料噴射量を調節するガバナレバー１１ａ、エンジンコントローラ１０の制御によりガバナレバー１１ａを駆動するステッピングモータ１１ｂとガバナレバー１１ａの角度を検出するアクチュエータ角度センサ１１ｃとを備えている。

アクチュエータ角度センサ１１ｃで検出したガバナ角度情報とエンジン回転数センサ１２で検出したエンジン回転数情報はエンジンコントローラ１に送信され、エンジンコントローラ１はこれらの情報とスロットルダイヤル１８から入力される目標回転数情報を用いて、燃料噴射量を算出し、この算出した燃料噴射量に基づいてステッピングモータ１１ｂを制御し燃料噴射量を調節する。またこの燃料噴射量から算出される単位時間当たりの燃料噴射量（燃費）はデータロギングユニット２とネットワーク９，１０を介して、表示コントローラ４に送信される。表示コントローラ４は受信した燃費情報をディスプレイ３に表示信号として出力し、その内容を数字で表示させる。

エンジン４０は、エンジンオイルパン４２を備え、エンジンオイルパン４２にはエンジンオイルのレベルを測定するエンジンオイルレベルセンサ４３が備えられている。エンジンオイルレベルセンサ４３はエンジンコントローラ１に接続され、エンジンオイルレベルセンサ４３の検出した情報は、エンジンコントローラ１に送信され、エンジンコントローラ１によりデータロギングユニット２にも送信される。

図４は本発明の第１の実施形態に係わる建設機械のエンジンオイル消費量の計測システムのデータロギングユニット２で行われる処理のメインフローチャートである。
図４において、まずエンジン回転数センサ１２で検出したエンジン回転数が予め定めた一定の回転数（例えば、定格回転数２０００ｒｐｍでは、設定値はそれよりも若干低い１９５０ｒｐｍ）以上かどうかを判定する（Ｓ４１０）。エンジン回転数が予め定めた一定回転数以上ならば、ステップＳ４２０に進み、そうでなければスタートに戻る。エンジンオイルの消費量はエンジン回転数によって異なるため、この処理により、エンジン回転数が予め定めた一定回転数以下の場合が除外される。

次にエンジン始動後予め定めた一定の時間（例えば１０分）経過したかどうかの判定を行う（Ｓ４２０）。エンジン始動後予め定めた一定の時間経過していれば、ステップＳ４３０に進み、そうでなければスタートに戻る。この処理により、エンジン始動後予め定めた一定の時間経過しておらずエンジン本体の各部に完全にエンジンオイルが行き渡っていないため、エンジンオイルレベルが正確に測定できない場合を除外する。

次に電気レバーコントローラ６に操作信号が入力されていないかどうかを判定する（Ｓ４３０）。電気レバーコントローラ６に操作信号が入力されていなければ、次のステップＳ４４０に進み、そうでなければスタートに戻る。この処理により、油圧アクチュエータ４８、つまり左・右の走行用油圧モータ２５ａ、２５ａ、旋回用油圧モータ（図示せず）、ブーム用油圧シリンダ３０、アーム用油圧シリンダ３１、バケット用油圧シリンダ３２が操作されているために液面が激しく変動し、オイルレベルの測定が正確に行えない場合を除外する。

次にエンジンオイルレベルセンサ４３が検出したエンジンオイルレベルＱｉをデータロギングユニット２に入力する（Ｓ４４０）。次にこの入力されたエンジンオイルレベルＱｉをデータロギングユニット２に記録する（Ｓ４５０）。続いて、エンジンオイル消費量の計算処理を行う（Ｓ４６０）。この処理では後述の如く算出された単位時間当たりのエンジンオイル消費量Ｃｉと単位時間当たりのエンジンオイル消費量の差ｄＣｉ等を算出する。

次にエンジンオイルを補充した場合に作業員によって押されるリセットキー１７の信号が電気レバーコントローラ６に入力されたかどうかを判定する（Ｓ４７０）。電気レバーコントローラ６にリセットキー１７の信号が入力されれば、ステップＳ４８０に進み、そうでなければ、ステップＳ４９０に進む。リセットキー１７が押された場合には、前回記録したエンジンオイルレベルをエンジンオイル補充後のレベルにリセットし（Ｓ４８０）、ステップＳ４９０に進む。次にステップＳ４９０では、ステップＳ４６０で算出された単位時間当たりのエンジンオイル消費量Ｃｉと単位時間当たりのエンジンオイル消費量の差ｄＣｉと上記したようにエンジンコントローラ１で算出された単位時間当たりの燃料噴射量（燃費）の情報を表示コントローラ４に送信し、表示コントローラ４はそれらの情報をディスプレイ３に数値で表示する。

燃費はエンジン４０の負荷により変動するため、作業員はディスプレイ３に表示された燃費の変化によってエンジン４０の負荷の大きさを知ることができる。また、エンジンオイル消費量は燃費により変動するため、作業員はディスプレイ３に表示された単位時間当たりのエンジンオイル消費量Ｃｉと単位時間当たりのエンジンオイル消費量の差ｄＣｉと燃費の変化を確認することにより、燃費を考慮したエンジンオイル消費量を知ることができ、急激な変化があった場合には、エンジンが異常であると判断してサービスマンを呼び、点検を行うことができる。この場合、例えばピストンリングの損傷が発見されると、ピストンリングの交換することにより、ピストンリングの損傷の拡大を防ぐことができ、エンジンの破損を未然に防ぐことができる。

なお、図４のステップＳ４７０、ステップＳ４８０ではエンジンオイルの供給が行われた場合に、作業員がリセットキー１７を押し、エンジンオイルレベルをリセットしているが、測定したエンジンオイルレベルが前回測定したエンジンオイルレベルより増加したことをデータロギングユニット２が検出し、自動的にエンジンオイルレベルのリセットを行うようにしてもよい。

図５は図４に示すエンジンオイル消費量の計算処理Ｓ４６０の詳細を示すフローチャートである。
図５において、まず前回のエンジンオイルレベルＱｉ−１と今回のエンジンオイルレベルＱｉとの差を求め、その値を、前回測定時と今回測定時の経過時間で割ることにより、単位時間当たりのエンジンオイル消費量Ｃｉを求める（Ｓ５１０）。次に算出した単位時間当たりのエンジンオイル消費量Ｃｉをデータロギングユニット２に記録する（Ｓ５２０）。

次に上記の処理で今回算出したエンジンオイル消費量Ｃｉと前回算出したエンジンオイル消費量の差ｄＣｉを求める（Ｓ５３０）。続いて、算出したエンジンオイル消費量の差ｄＣｉをデータロギングユニット２に記録する（Ｓ５４０）。次にエンジンオイル消費量Ｃｉの平均を前回算出してから、３０分が経過したかどうかを判定する（Ｓ５５０）。３０分経過していれば、次のステップＳ５６０に進み、そうでなければ、処理を抜け図４のステップＳ４７０に進む。次にエンジンオイル消費量Ｃｉの３０分間の平均値を算出する（Ｓ５６０）。同様に算出したエンジンオイル消費量Ｃｉの３０分間の平均値をデータロギングユニット２に記録する（Ｓ５７０）。以上の処理が実行された後に、図４のステップＳ４７０に進む。

以上において、エンジン回転数が一定値以上であり（図４のステップＳ４１０）、エンジン始動から一定時間経過しており（図４のステップＳ４２０）、かつ操作信号がない場合にエンジンオイルレベルを測定する（図４のステップＳ４３０）ので、エンジンが駆動中であっても、安定した正確なエンジンオイルレベルの測定ができる。

サービスマンはサービスツール１５を定期的にデータロギングユニット２に接続し、データロギングユニット２に記録された、単位時間当たりのエンジンオイル消費量Ｃｉと燃費等の情報が読み込まれ、記録される。これにより、サービスマンはサービスツール１５に記録された情報をサービスツール１５の画面により確認することができる。

また、サービスマンは現場事務所あるいは作業エリアから離れた管理事務所に戻り、そこに設置されたＰＣ端末１６にサービスツール１５を接続し、記録された情報をＰＣ端末１６に転送する。ＰＣ端末１６はその転送されたデータを処理し、その結果を画面に表示する。これにより、サービスマンはエンジンのメンテナンス計画を行うことができる。ＰＣ端末１６で行われる処理について図６〜図８を用いて説明する。

図６はサービスマンがエンジンメンテナンスを計画する場合にＰＣ端末１６で行われる処理を示すフローチャートである。
図６において、まずサービスツール１５をＰＣ端末１６に接続する（Ｓ６１０）。次にサービスツール１５から、ＰＣ端末１６に３０分毎のエンジンオイル消費量の平均値を送信する（Ｓ６２０）。次に３０分毎のデータを１日分表示するために、１日経過したかどうかの判定を行う（Ｓ６３０）。１日経過していれば、ステップＳ６４０に進み、そうでなければステップＳ６７０に進む、ステップＳ６４０ではＰＣ端末１６に記録された１日分の３０分毎のエンジンオイル消費量の平均値を後述する表示画面１に表示する。

次に１日毎のエンジンオイル消費量の平均値を算出し（Ｓ６５０）、算出した１日毎のエンジンオイル消費量の平均値をＰＣ端末１６に記録する（Ｓ６６０）。続いて１日毎のデータを２ヶ月分表示するために、２ヶ月経過したかどうかの判定を行う（Ｓ６７０）。２ヶ月経過した場合にはステップＳ６８０に進み、そうでなければステップＳ６３０に戻り上記の処理を繰り返す。次に１日毎のエンジンオイル消費量の平均値を２ヶ月分表示画面２に表示する（Ｓ６８０）。以上の処理が実行された後、ステップＳ６８０に戻り上記の処理を繰り返す。

図７は図６のステップＳ６４０で表示される表示画面１の一例を示す図である。
図７において、横軸は時間を示し、表示画面１全体で１日分のデータが表示される。縦軸は単位時間当たりのエンジンオイル消費量であって単位はｌ／ｈｏｕｒで示される。表示されるデータは単位時間当たりのエンジンオイル消費量Ｃｉの３０分間の平均値を示している。表示画面１はエンジンオイル消費量の１日間の変化傾向（以下トレンドデータとする）を示しており、この情報から、サービスマンは短期間のエンジンの状態を把握するこてができる。エンジンオイル消費量Ｃｉの急激な変化があった場合には、エンジンの不具合が想定され、早急にエンジンの点検が行われる。

また、ここではトレンドデータとして、単位時間当たりのエンジンオイル消費量Ｃｉの３０分間の平均値を使用しているが、トレンドデータとしてエンジンオイル消費量の差ｄＣｉの３０分間の平均値を使用してもよい。

図８は図６のステップＳ６８０で表示される表示画面２の一例を示す図である。
図８において、横軸は日数を示し、表示画面２全体で２ヶ月分のデータが表示される。縦軸は単位時間当たりのエンジンオイル消費量であって単位はｌ／ｈｏｕｒで示される。表示されるデータは単位時間当たりのエンジンオイル消費量Ｃｉの１日の平均値を示している。表示画面２は表示画面１に比較して長い期間のエンジンオイル消費量のトレンドデータを示しており、この情報から、サービスマンは長期的なエンジンのメンテナンス時期を検討することができる。

また、ここではトレンドデータとして、単位時間当たりのエンジンオイル消費量Ｃｉの１日間の平均値を使用しているが、トレンドデータとしてエンジンオイル消費量の差ｄＣｉの３０分間の平均値を使用してもよい。

以上のようにサービスマンはサービスツール１５を用いて、定期的なエンジンオイル消費量の点検を行うことができる。またサービスツール１５で読み取った情報をＰＣ端末１６に転送し、ＰＣ端末１６において、単位時間当たりのエンジンオイル消費量Ｃｉの１日分のトレンドデータを示す表示画面１を表示することにより、サービスマンはエンジンの短期間のエンジンの状態を知ることができる。またＰＣ端末１６において単位時間当たりのエンジンオイル消費量Ｃｉの２ヶ月分のトレンドデータを示す表示画面２を表示することにより、サービスマンはエンジンのメンテナンス時期を計画することができる。

以上のように本実施の形態によれば、エンジン回転数が一定回転数以上であり、エンジン始動後一定時間以上経過しており、かつ建設機械の作業が休止状態にあるときにエンジンオイルのレベルを測定することにより、エンジン稼働中のエンジンオイルの消費量を連続的に正確に計測できる。また、そのようなエンジンオイルの消費量の計算値をリアルタイム値として表示することにより、ピストンリングの破損等のエンジンの異常を把握することができる。

また、エンジンオイルの消費量の計測データから２種類のトレンドデータを作成し、これによりピストンリングの摩耗状況を把握し、エンジンのメンテナンス時期を予測することできる。

本発明の第２の実施の形態を図９〜図１０により説明する。図９は、本発明の第２の実施形態に係わる建設機械のエンジンと油圧駆動装置の概略を表す図である。図中、図３に示した部分と同等のものには同じ符号を付している。

図９において、エンジン４０は、エンジンオイルレベルセンサ４９と補助タンク５１と開閉バルブ５０とエンジンオイルレベルセンサ５２とが備えられている。エンジンオイルレベルセンサ４９はエンジンの下部に設けられている。また、エンジンオイルレベルセンサ４９はエンジンコントローラ１に接続され、エンジンオイルレベルが予め設定した下限値まで低下した場合と、エンジンオイルレベルが予め設定した上限値まで上昇した場合にエンジンコントローラ１に送信する。

補助タンク５１はエンジンオイルパン４２とホース等で接続され、エンジンオイルパン４２にオイルの供給を行う。補助タンク５１はエンジンオイルパン４２と比較し断面積が狭く、細く作られており、駆動されている建設機械が傾斜した場合でも油面の変動は少なく、エンジンオイルレベルが正確に測定できる。

開閉バルブ５０は補助タンク５１とエンジンオイルパン４２を接続するホースに設けられ、エンジンコントローラ１からの信号により開閉が行われる。補助タンク５１にはエンジンオイルレベルセンサ５２が設けられ、補助タンク５１のエンジンオイルのレベルを検出し、エンジンコントローラ１に送信している。

図１０は、本発明の第２の実施形態に係わる建設機械のエンジンメンテナンス時期の予測支援システムのデータロギングユニット２で行われる処理のメインフローチャートである。

図１０において、まずエンジン回転数センサ１２で検出したエンジン回転数が予め定めた一定回転数以上かどうかを判定する（Ｓ１００５）。エンジン回転数が予め定めた一定回転数ならば、ステップＳ１０１０に進み、そうでなければスタートに戻る。エンジンオイルの消費量はエンジン回転数によって異なるため、この処理により、エンジン回転数が予め定めた一定回転数以下の場合を除外する。

次にエンジン始動後予め定めた一定の時間経過したかどうかの判定を行う（Ｓ１０１０）。エンジン始動後予め定めた一定の時間経過していれば、ステップＳ１０１５に進み、そうでなければスタートに戻る。この処理により、エンジン始動後予め定めた一定の時間経過しておらずエンジン本体の各部に完全にエンジンオイルが行き渡っていないため、エンジンオイルレベルが正確に測定できない場合を除外する。

次にエンジンオイルパン４２に設けられたエンジンオイルレベルセンサ４９の検出値が下限値以下に下がったかどうかを判定する（Ｓ１０１５）。エンジンオイルレベルセンサ４９の検出値が一定レベル以下に下がっていれば、次のステップＳ１０２０に進み、そうでなければスタートに戻る。

次にステップＳ１０２０で、エンジンコントローラ１により開閉バルブ５０が開かれ、補助タンク５１からエンジンオイルパン４２にエンジンオイルが供給される。続いてエンジンオイルレベルセンサ４９が検出したエンジンオイルレベルが上限値以上になった場合に開閉バルブ５０が閉じられる（Ｓ１０３０）。次にエンジンオイルレベルセンサ５２により補助タンク５１のエンジンオイルレベルＱｉを測定し（Ｓ１０３５）、データロギングユニット２に入力し、記録する（Ｓ１０４０）。続いて、図５に示したエンジンオイル消費量の計算処理を行う（Ｓ１０４５）。

次にエンジンオイルを補充した場合に作業員によって押されるリセットキー１７の信号が電気レバーコントローラ６に入力されたかどうかを判定する（Ｓ１０５０）。電気レバーコントローラ６にリセットキー１７の信号が入力されれば、ステップＳ１０５５に進み、そうでなければ、ステップＳ１０６０に進む。リセットキー１７が押された場合には、前回記録したエンジンオイルレベルをエンジンオイル補充後のレベルにリセットし（Ｓ１０５５）、ステップＳ１０６０に進む。次にステップＳ１０６０では、ステップＳ１０４５で算出された単位時間当たりのエンジンオイル消費量Ｃｉと単位時間当たりのエンジンオイル消費量の差ｄＣｉとエンジンコントローラ１で算出された燃費の情報を表示コントローラ４に送信し、表示コントローラ４はそれらの情報をディスプレイ３に数値で表示する。

以上のようにエンジンオイルの供給量を断面積の狭い補助タンク５１のエンジンオイルレベルセンサ５２により測定することによって、エンジンが駆動中であっても、安定した正確なエンジンオイルレベルの測定が行える。

その他の構成、機能については第１の実施の形態と同じである
以上のように本実施の形態によれば、エンジン回転数が一定回転数以上であり、エンジン始動後一定時間以上経過している場合に、油面のゆれが少ない断面積の狭い補助タンク５１においてエンジンオイルレベルを測定することにより、エンジン稼働中のエンジンオイルの消費量を連続的に正確に計測できる。また、そのようなエンジンオイルの消費量の計算値をリアルタイム値として表示することにより、ピストンリングの破損等のエンジンの異常を把握することができる。

第１の実施形態に係わる建設機械のエンジンメンテナンス時期の予測支援システムの一例を大型の建設機械の制御装置の要部と共に表す図である。第１の実施形態に係わる建設機械の一例として大型の油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。第１の実施形態に係わる建設機械のエンジンと油圧駆動装置の概略を表す図である。第１の実施形態に係わる建設機械のエンジンメンテナンス時期の予測支援システムのデータロギングユニット２で行われる処理のメインフローチャートである。データロギングユニット２において行われるエンジンオイル消費量の計算処理の詳細を示すフローチャートである。サービスマンがエンジンメンテナンスを計画する場合にＰＣ端末１６で行われる処理を示すフローチャートである。ＰＣ端末１６に表示される表示画面１の一例を示す図である。ＰＣ端末１６に表示される表示画面２の一例を示す図である。第２の実施形態に係わる建設機械のエンジンと油圧駆動装置の概略を表す図である。第２の実施形態に係わる建設機械のエンジンメンテナンス時期の予測支援システムのデータロギングユニット２で行われる処理のメインフローチャートである。

符号の説明

１エンジンコントローラ
２データロギングユニット
３ディスプレイ
４表示コントローラ
５キーパッド
６電気レバーコントローラ
７電気レバー装置
８電気レバー装置
９ネットワーク
１０ネットワーク
１１ｃアクチュエータ角度センサ
１２エンジン回転数センサ
１３衛星通信端末
１４アンテナ
１５サービスツール
１６ＰＣ端末
４３エンジンオイルレベルセンサ

Claims

エンジンと、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される油圧アクチュエータと、前記エンジンに付設され、エンジンオイルを収容するオイルパンとを備えた建設機械のエンジンオイル消費量の計測システムにおいて、
エンジン回転数が一定回転数以上であり、エンジン始動後一定時間以上経過しており、かつ建設機械の作業が休止状態にあるときにエンジンオイルのレベルを測定する第１手段と、
前記エンジンオイルレベルの測定値からエンジンオイルの消費量を計算する第２手段と、
前記エンジンオイルの消費量の計算値をリアルタイム値として表示する第３手段とを備えることを特徴とする建設機械のエンジンオイル消費量の計測システム。
エンジンと、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される油圧アクチュエータと、前記エンジンに付設され、エンジンオイルを収容するオイルパンとを備えた建設機械のエンジンオイル消費量の計測システムにおいて、
エンジン回転数が一定回転数以上であり、エンジン始動後一定時間以上経過したときにエンジンオイルのレベルを測定する第１手段と、
前記エンジンオイルレベルの測定値からエンジンオイルの消費量を計算する第２手段と、
前記エンジンオイルの消費量の計算値をリアルタイム値として表示する第３手段とを備え、
前記第１手段は、
前記オイルパンに連通する別置きの補助タンクと、
前記オイルパンと前記別置きの補助タンクとの間の通路を開閉するバルブ手段と、
前記オイルパンに設けられ、オイルパン内のエンジンオイルのレベルを検出する第１検出手段と、
前記別置きの補助タンクに設けられ、別置きの補助タンク内のエンジンオイルのレベルを検出する第２検出手段と、
前記第１検出手段で検出されたエンジンオイルレベルが予め設定した下限値まで低下すると前記バルブ手段を開き、前記エンジンオイルレベルが予め設定した上限値まで上昇すると前記バルブ手段を閉じるとともに、前記バルブ手段を閉じるのに連動して前記第２検出手段により別置きの補助タンク内のエンジンオイルのレベルを検出する手段とを有し、
前記第２手段は前記第２検出手段の検出値からエンジンオイルの消費量を計算することを特徴とする建設機械のエンジンオイル消費量の計測システム。
請求項１又は２記載の建設機械のエンジンオイル消費量の計測システムにおいて、
前記第２手段によるエンジンオイル消費量の計算値に基づきエンジンオイル消費量の変化を示すトレンドデータを作成する第４手段と、
前記トレンドデータを表示する第５手段とを更に備えることを特徴とする建設機械のエンジンオイル消費量の計測システム。
請求項３記載の建設機械のエンジンオイル消費量の計測システムにおいて、
前記第４手段は、前記第２手段によるエンジンオイル消費量の計算値からエンジンオイル消費量の変化を計算する手順と、前記エンジンオイル消費量の変化の計算値を集計して前記エンジンオイル消費量の変化を示すトレンドデータを作成する手段とを有することを特徴とする建設機械のエンジンオイル消費量の計測システム。
エンジンと、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される油圧アクチュエータと、前記エンジンに付設され、エンジンオイルを収容するオイルパンとを備えた建設機械のエンジンオイル消費量の計測システムにおいて、
前記エンジンの稼動中にエンジンオイルのレベルを測定する第１手段と、
前記エンジンオイルレベルの測定値からエンジンオイルの消費量を計算する第２手段と、
前記エンジンオイル消費量の計算値に基づきエンジンオイル消費量の変化を示すトレンドデータを作成する第３手段と、
前記トレンドデータを表示する第４手段とを有することを特徴とする建設機械のエンジンオイル消費量の計測システム。
請求項５記載の建設機械のエンジンオイル消費量の計測システムにおいて、
前記第３手段は、前記第２手段によるエンジンオイル消費量の計算値からエンジンオイル消費量の変化を計算する手順と、前記エンジンオイル消費量の変化の計算値を集計して前記エンジンオイル消費量の変化を示すトレンドデータを作成する手段とを備えることを特徴とする建設機械のエンジンオイル消費量の計測システム。
エンジンと、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される油圧アクチュエータと、前記エンジンに付設され、エンジンオイルを収容するオイルパンとを備えた建設機械のエンジンメンテナンス時期の予測方法において、
前記エンジンの稼動中にエンジンオイルのレベルを測定する第１手順と、
前記エンジンオイルレベルの測定値からエンジンオイルの消費量を計算する第２手順と、
前記エンジンオイル消費量の計算値に基づきエンジンオイル消費量の変化を示すトレンドデータを作成する第３手順と、
前記トレンドデータを表示する第４手順と、
前記トレンドデータからエンジンのメンテナンス時期を推定する第５手順とを備え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の予測方法。