JP2006208024A - 残量表示システム及び残量表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大容量型の燃料タンクにおいて、残量が満タンの状態から空の状態に至るまでの全体に渡って、残量の表示を安価な手段で適切に行うことができ、しかも低残量領域での残量表示を正確に行うことができる燃料の残量表示システムを提供する。
【解決手段】本発明により、大容量型の燃料タンク内にある燃料の残量を計測して表示する残量表示システムであって、前記燃料タンク内の残量が所定の基準量以下となる範囲において、残量を計測するフロートセンサーと、前記燃料タンク内の残量が前記基準量を超える範囲において、残量を検知する少なくとも一つのフロートスイッチと、前記フロートセンサーにより得られる残量を表示するセンサー残量表示部及び前記フロートスイッチにより得られる残量を表示するスイッチ残量表示部とを有する表示手段と、を備えてなることを特徴とする残量表示システムが提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料を収容する燃料タンク内にある燃料の残量を計測して表示する残量表示システム及び残量表示方法に関するものであり、特に、油圧ショベルのような作業機械等に用いられる大容量型の燃料タンクにおいて燃料の残量を満タンの状態（Ｆｕｌｌ）から空の状態（Ｅｍｐｔｙ）まで適切に表示することのできる残量表示システム及び残量表示方法に関するものである。

従来、車両や作業機械においては、ガソリン等の燃料を収容する燃料タンクが搭載されており、また運転席には燃料タンク内に収容されている燃料の残量を表示する残量表示計器等が設置されている。これにより、運転者は、残量表示計器に表示される燃料の残量を確認することによって燃料の減少具合を把握し、給油の時期を判断している。

一般的に、燃料タンク内にある燃料の残量を計測する方法として、例えば特開２００４−３２５０８１号公報（特許文献１）に記載されているようなフロートセンサーを用いる方法が知られている。例えば図４に示したように、フロートセンサー２０は、可変抵抗器２１と、可変抵抗器２１に上下回動可能に支持されたアーム２２と、アーム２２の先端に取り付けられたフロート２３とからなる。また、このフロートセンサー２０は、燃料の液面レベルをフロート２３の上下動位置により検出して、燃料タンク内の残量を計測するものである。

具体的には、液面レベルの増減に応じて上下動するフロート２３の位置を、フロート２３を支持するアーム２２の回動量により検出し、このアーム２２の回動量に応じて可変抵抗器２１の抵抗値が変化するようになっている。可変抵抗器２１の抵抗値の変化は、不図示のコントローラー等の残量演算手段に出力され、残量演算手段では入力した可変抵抗器２１の抵抗値から燃料タンク内における燃料の残量が演算される。その後、残量演算手段の演算結果が運転席に設置された残量表示計器に出力されて、残量表示計器において残量の表示がなされる。

また、例えば特開２００３−１３６９７９号公報（特許文献２）では、油圧ショベル等の作業機械において、２つの燃料タンクを異なる高さに設置した場合における両燃料タンクの合計の残量をフロートセンサーを用いて正確に表示できるようにした燃料タンク構造が開示されている。この特許文献２に記載されている燃料タンク構造は、２つの燃料タンクが連通管を介して接続されていることにより、両燃料タンク間で互いに燃料の流出入を可能としている。また、２つの燃料タンクにはそれぞれフロートセンサーが取り付けられており、これらのフロートセンサーは互いに上下方向で異なる高さ位置となるように設置されている。さらに、両フロートセンサーの電気回路を直列に接続している。この特許文献２に記載された燃料タンク構造では、燃料タンクを２つ設けることによって、収容できる燃料の容量を増大させることができる。また、直列に電気回路が接続された両フロートセンサーの抵抗値を検出することにより、２つの燃料タンクに収容されている残量の合計を残量表示計器にほぼ正確に表示することができる。

さらに、例えば特開平１０−７７８７２号公報（特許文献３）及び特開平１０−８３４６７号公報（特許文献４）では、作業機械の稼動可能時間を予知する装置が開示されている。例えば特許文献３に記載されている稼動可能時間予知装置では、先ず、前記のようなフロートセンサー等の燃料レベル計により燃料タンク内の残量を所定時間毎に測定するとともに、エンジンの回転数等に基づいて燃料消費量を算出している。測定した燃料タンク内の残量から、前記算出した燃料消費量を減算することで計算上の燃料残量を算出している。これに併せて、所定時間当りの消費量から予想される１時間当りの燃料消費量を求めている。そして、算出した前記計算上の燃料タンク内の残量を、前記演算して求めた１時間当りの燃料消費量で除算することにより、作業機械の稼動可能時間を求めるものである。

上記のような特許文献３の稼動可能時間予知装置や、また特許文献４に記載されているような稼動可能時間予知装置を用いることにより、作業機械をあと何時間稼動させ得るかを精度良く予測して表示することができ、合理的な給油を実施することが可能となる。

これらの特許文献１〜４に記載されている技術では、燃料タンク内に収容されている燃料の残量を求める為に、主として燃料の液面レベルの変位を計測するフロートセンサーを利用している。一方、フロートセンサーを用いずに燃料タンクの残量を計測する手段としては、例えば特許文献３及び４に例示されているような、超音波やレーザ光を利用して液面までの距離を測定することで求める方法もある。
特開２００４−３２５０８１号公報 特開２００３−１３６９７９号公報 特開平１０−７７８７２号公報 特開平１０−８３４６７号公報

近年の油圧ショベル等の作業機械では、作業機械自体の大型化やメンテナンス性及び作業効率の向上の点から燃料タンクの大型化が進み、例えば容量が２０００リットル（以下「リットル」を「Ｌ」で表す）、さらには３０００Ｌを超える大容量型の燃料タンクが実用化されてきている。このような大容量型の燃料タンクにおいても、収容されている燃料の残量を計測する手段としては、上記特許文献１〜４等で用いられているフロートセンサーが主として利用されている。

しかしながら、従来から一般的に用いられているフロートセンサーでは、１つのフロートセンサーによって計ることのできる計測可能な範囲は、燃料タンクの横断面積の大きさによっても異なるが、最大でも１２００〜１３００Ｌ程度の量である。したがって、上記のような大容量型の燃料タンクでは、１つのフロートセンサーを用いて燃料タンク内の残量を満タンの状態から空の状態に至るまでの全ての状態に渡って残量を計測することはできなかった。

そのため、従来の大容量型の燃料タンクでは、例えば燃料タンクの下部にフロートセンサーを配設し、低残量領域のみにおいて残量の計測を行っている。一方、フロートセンサーの計測範囲を超える上部側の残量領域では、残量の計測は基本的に行われておらず、残量表示計器では常に「Ｆｕｌｌ」と表示されるようになっていた。

このため、従来の燃料の残量表示では、燃料タンク内の残量がフロートセンサーの計測範囲に減少するまでの長い間はＦｕｌｌ状態の表示が行われている。残量がフロートセンサーの計測範囲まで減少したときには、Ｆｕｌｌ状態の表示からフロートセンサーにより計測された残量の表示に切り換わり、フロートセンサーで計測された残量が残量表示計器に正確に表示されるようになる。しかしながら、この場合、残量表示計器でＦｕｌｌ状態の表示が長時間行われていたのに対し、フロートセンサーにより計測された残量を表示し始めてからＥｍｐｔｙ状態の表示になるまでの時間が短くなる。特に、油圧ショベル等の燃料消費量が大きい作業機械の場合には、短時間でＥｍｐｔｙ状態の表示になってしまうという問題があった。

そのため、作業機械を操縦する運転者からは、燃料タンク内の残量が満タンの状態から空の状態まで正確に表示されること、さらに燃料タンクの残量の状態を容易に把握できるように、残量表示計器に示される残量の増減が滑らかに表示されることが望まれていた。

上記のような大容量型の燃料タンクにおける問題を解消する方法として、例えば計測範囲の広い大型のフロートセンサーを用いて大容量型の燃料タンクの残量を計測することが考えられる。しかしながら、計測範囲の広い大型のフロートセンサーを用いて残量の計測を行う場合、計測の誤差が非常に大きく、信頼性に乏しいという問題があった。そのため、例えば燃料タンクの低残量領域での残量表示に誤差が生じた場合には、燃料タンクへの補給を適切な時期に行うことができなくなる。このため、作業機械が燃料切れを起こして作業の停止を余儀なくされたり、また反対に、燃料タンク内に燃料が十分に残っているにも関わらず燃料の補給が行われてしまい、燃料タンクへの補給回数が必要以上に多くなって作業の効率化を妨げるといった問題もあった。

また、大容量型の燃料タンクの残量を正確に計測し、且つ残量の計測範囲を広くする方法として、例えば従来から用いられているフロートセンサーを燃料タンクの上下方向に複数個並べて配設し、燃料の液面レベルの変位を複数個のフロートセンサーで連続的に計測することが考えられる。しかしながら、この場合は複数個のフロートセンサーが必要になるため、コストアップを招くという問題があった。

さらにその他の方法として、例えば上記特許文献３及び４に例示されているような、超音波やレーザ光を利用して燃料の液面までの距離を測定することにより、大容量型の燃料タンクの残量を広い範囲で正確に計測する方法も考えられる。しかしながら、この場合も超音波やレーザ光などの設備コストが高くなり、実用化に適さないという問題があった。

そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、大容量型の燃料タンクにおいて、残量が満タンの状態から空の状態に至るまでの全体に渡って、残量の表示を安価な手段で適切に行うことができ、しかも低残量領域での残量表示を正確に行うことができ、さらに残量の変化を全体に渡って滑らかに表示することが可能な燃料の残量表示システム及び残量表示方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の残量表示システムは、大容量型の燃料タンク内にある燃料の残量を計測して表示する残量表示システムであって、前記燃料タンク内の残量が所定の基準量以下となる範囲において、残量を計測するフロートセンサーと、前記燃料タンク内の残量が前記基準量を超える範囲において、残量を検知する少なくとも一つのフロートスイッチと、前記フロートセンサーにより得られる残量を表示するセンサー残量表示部及び前記フロートスイッチにより得られる残量を表示するスイッチ残量表示部を有する表示手段と、を備えてなることを最も主要な特徴とするものである。

本発明の残量表示システムにおいて、前記フロートスイッチが、前記燃料タンクの異なる高さ位置において多段に設けられ、前記燃料タンク内の残量を多段階に分けて検知してなることが好ましい。

また、上記残量表示システムでは、前記フロートスイッチによる検知信号を受けると演算を開始し、前記検知信号を受けたのちの時間の経過に伴う燃料タンク内の燃料の消費量を算出する消費量演算部と、前記フロートスイッチで検知したときの残量から、前記消費量演算部で算出した消費量を減算し、前記燃料タンク内の残量を演算する残量演算部とを有する燃料残量演算手段を備え、前記燃料残量演算手段で求めた前記燃料タンク内の残量を、前記表示手段のスイッチ残量表示部に連続的に表示してなることが好ましい。

この場合、前記燃料タンク内の燃料を消費するエンジンの燃料噴射量を制御するエンジンコントローラーを備え、前記エンジンコントローラーから出力されたエンジンの燃料噴射量のデータに基づいて、前記消費量演算部が前記消費量を演算してなることが望ましい。

さらに本発明の残量表示システムは、前記表示手段が、前記燃料タンク内の残量が所定の警告量以下になったときに警報を出力してなることが好ましい。

次に、本発明に係る残量表示方法は、大容量型の燃料タンク内にある燃料の残量を計測して表示する残量表示方法であって、前記燃料タンク内の残量が所定の基準量以上のときに、少なくとも一つのフロートスイッチで残量を検知すること、前記燃料タンク内の残量が前記基準量以下となるときに、フロートセンサーで残量を計測すること、前記フロートスイッチにより得られる残量及び前記前記フロートセンサーにより得られる残量を表示手段に表示することを含んでなることを最も主要な特徴とするものである。

このような本発明の残量表示方法では、前記燃料タンクの異なる高さ位置に多段に設けた前記フロートスイッチにより、前記燃料タンク内の残量を多段階に分けて検知することを含んでなることが好ましい。

また、上記残量表示方法において、前記フロートスイッチによる検知信号を受けると演算を開始し、同演算により前記検知信号を受けたのちの時間の経過に伴う燃料タンク内の燃料の消費量を算出すること、前記フロートスイッチで検知したときの残量から、前記算出した消費量を減算して、前記燃料タンク内の残量を演算すること、前記演算された燃料タンク内の残量を前記表示手段に連続的に表示することを含んでなることが好ましい。

本発明に係る燃料の残量表示システムは、燃料タンク内で所定の基準量以下となる範囲の残量を計測するフロートセンサーと、所定の基準量を超える範囲の残量を検知する少なくとも一つのフロートスイッチと、これらフロートセンサー及びフロートスイッチより得られる残量を表示する表示手段とを備えている。これにより、燃料タンク内の残量が基準量以下の範囲では、フロートセンサーで残量の計測を連続的に且つ正確に行うことができ、一方燃料タンク内の残量が所定基準量を超える範囲では、フロートスイッチが配設されている位置で残量を確実に検知することができる。また、上記表示手段では、残量が基準量を超えるときにはフロートスイッチにより得られた残量をスイッチ残量表示部に表示でき、残量が基準量以下のときにはフロートセンサーより得られた残量をセンサー残量表示部に表示できるため、燃料タンク内の残量を満タンの状態から空の状態に至るまでの全ての状態に渡って適切に表示することができる。さらに、この表示手段の残量表示は、フロートセンサー及びフロートスイッチにより得られる残量が表示されるため、信頼性の高いものとなり、しかも、残量が基準量以下のフロートセンサーより計測される低残量領域では、残量の表示を非常に正確に行うことができる。

なお、本発明において、上記所定の基準量とは、フロートセンサーを、残量が空の状態を含む低残量領域の残量計測ができるように配設したときに、そのフロートセンサーが計測可能な残量範囲の上限量を示している。

また本発明は、フロートスイッチが燃料タンクの異なる高さ位置において多段に設けられることにより、燃料タンク内の残量を多段階に分けて検知することができる。これにより、燃料タンク内の残量が基準量を超えているときに、残量の変化を段階的に検知でき、また表示手段では各フロートスイッチで検知された残量を表示することができる。

さらに本発明では、フロートスイッチによる検知信号を受けたのちの時間の経過に伴う燃料タンク内の燃料の消費量を算出する消費量演算部と、フロートスイッチで検知したときの残量から消費量演算部で算出した消費量を減算して、燃料タンク内の残量を演算する残量演算部とを有する燃料残量演算手段を備えることができ、この燃料残量演算手段で求めた燃料タンク内の残量を表示手段で連続的に表示することができる。これにより、燃料タンク内の残量が基準量を超える範囲において、フロートスイッチでは検知されない範囲の残量を燃料残量演算手段で補間して求めることができる。さらに、この燃料残量演算手段で演算した残量を表示手段に表示することにより、基準量を超える範囲の残量の変化を表示手段で連続的に且つ滑らかに表示することができる。

この場合、エンジンの燃料噴射量を制御するエンジンコントローラーを備えることができ、前記消費量演算部では、エンジンコントローラーから出力されたエンジンの燃料噴射量のデータに基づいて消費量を演算することができる。このようにエンジンの燃料噴射量に基づいて演算された消費量を用いることにより、燃料タンク内の残量を燃料残量演算手段の残量演算部で正確に演算することができ、表示手段での残量表示もより信頼性の高いものとなる。

さらに本発明では、表示手段が燃料タンク内の残量が所定の警告量以下になったときに警報を出力させることができる。この出力された警報により、運転者は、燃料タンク内の残量がなくなりかけていることを確実に把握することができ、燃料切れにより作業機械の稼動が停止する前に給油を合理的に行うことができる。

次に、本発明に係る残量表示方法は、燃料タンク内の残量が所定の基準量以上のときに少なくとも一つのフロートスイッチで残量を検知すること、燃料タンク内の残量が所定の基準量以下となるときにフロートセンサーで残量を計測すること、フロートスイッチにより得られる残量及びフロートセンサーにより得られる残量を表示手段に表示することを含んでいる。

これにより、燃料タンク内の残量が所定基準量以下の範囲では、残量の計測をフロートセンサーで正確に行うことができ、また燃料タンク内の残量が所定基準量以上の範囲では、少なくとも一つのフロートスイッチによって、残量をフロートスイッチが配設されている位置で確実に検知することができる。さらに、これらフロートセンサー及びフロートスイッチより得られる燃料タンク内の残量を表示手段に表示することにより、表示手段では、燃料タンク内の残量を満タンの状態から空の状態に至るまで適切に表示することができる。特に、残量が基準量以下となる低残量領域においては、残量表示を正確に行うことができる。

また、本発明の残量表示方法は、燃料タンクの異なる高さ位置に多段に設けたフロートスイッチにより、燃料タンク内の残量を多段階に分けて検知することができる。これにより、燃料タンク内の残量が基準量を超えているときに、多段に設けたフロートスイッチで残量の変化を段階的に検知でき、表示手段でより正確に残量の表示を行うことができる。

さらに本発明では、フロートスイッチによる検知信号を受けると、この検知信号を受けたのちの時間の経過に伴う燃料タンク内の燃料の消費量を算出し、フロートスイッチで検知した残量から算出した消費量を減算して燃料タンク内の残量を演算し、この演算された燃料タンク内の残量を表示手段に連続的に表示することができる。これにより、フロートスイッチでは検知されない範囲の残量を燃料残量演算手段で補間して求めて、表示手段で連続的に且つ滑らかに表示することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係る燃料の残量表示システムの構成を模式的に表す模式図であり、図２は、表示手段の具体的な態様の一例を概略的に示す図である。

本発明に係る燃料の残量表示システムは、例えば油圧ショベル等の作業機械等に適用されるような容量が２０００Ｌ、さらには３０００Ｌを超える大容量型の燃料タンク内の残量を計測して表示する残量表示システムである。図１には、その一例として、燃料の最大容量が３２００Ｌである燃料タンクの残量を計測して表示する残量表示システムの構成が示されている。

この図１に示した残量表示システム１は、大容量型の燃料タンク２内に収容されている燃料３の残量が所定の基準量以下となる範囲において残量を計測するフロートセンサー４と、残量が所定の基準量を超える範囲において残量を検知する第１、第２、及び第３のフロートスイッチ５，６，７と、フロートセンサー４により得られる残量及びフロートスイッチ５，６，７により得られる残量を表示するための残量表示計器となる表示手段１０とが備えられている。

ここで、上記基準量は、フロートセンサー４における残量計測可能範囲の上限となる値である。この基準量の値は、燃料タンクのサイズやフロートセンサーの測定能力によって変化するが、例えば油圧ショベル等に配設される燃料の最大容量が３０００Ｌを超えるようなサイズの燃料タンクに対して、現在実用化されているフロートセンサーの中で最も大型のものを使用した場合、フロートセンサーの残量計測可能な範囲の上限は１２００〜１３００Ｌ程度である。本実施形態においては、フロートセンサー４として、最大容量が３２００Ｌの燃料タンクに対する残量計測範囲の上限が１２８０Ｌであるものを使用し、基準量の値を１２８０Ｌとする場合について説明する。なお、フロートセンサー４としては、上記のような残量を１２８０Ｌの範囲で測定できるフロートセンサーに限定されるものではない。

このようなフロートセンサー４としては、従来から一般的に使用されているものを使用することができる。例えば図１に示したように、可変抵抗器１１と、可変抵抗器１１に上下回動可能に支持されたアーム１２と、アーム１２の先端に取り付けられたフロート１３とからなり、燃料３の液面レベルをフロート１３の上下動位置により検出するものを使用することができる。また、本実施形態においては、フロートセンサー４を、燃料タンク２内で基準量（１２８０Ｌ）以下の低残量領域において残量を計測できるように、燃料タンクの下部の所定高さ位置に設置する。

また、燃料タンク内の残量を検知する第１〜第３のフロートスイッチ５，６，７は、燃料タンク２内の１２８０Ｌを超える範囲において、異なる高さ位置に３段で設けられている。これらのフロートスイッチ５，６，７は、燃料タンクに収容されている燃料の液面レベルに応じてスイッチのＯＮ／ＯＦＦ作動を行って、燃料の残量を検知するものであり、従来一般的に用いられているようなフロートスイッチを利用することができる。

従って、第１〜第３のフロートスイッチ５，６，７をそれぞれ燃料タンクの異なる高さ位置に設置しておき、その高さ位置においてフロートスイッチのＯＮからＯＦＦへの変化を調べることによって、燃料の残量を第１〜第３のフロートスイッチ５，６，７が設置されている各ポイントで正確に求めることができる。

例えば、図１に示した最大容量が３２００Ｌの燃料タンクにおいては、第１のフロートスイッチを２８００Ｌの残量が検知できる位置に設置し、また第２及び第３のフロートスイッチ６，７は、それぞれ２３００Ｌ及び１８００Ｌの残量が検知できる位置に設置する。このように３段階でフロートスイッチを設けることにより、燃料タンク内の残量を、２８００Ｌ、２３００Ｌ及び１８００Ｌの各ポイントで段階的に検知することができる。なお、本実施形態では、３台のフロートスイッチを等間隔に配設する場合について説明しているが、本発明はこれに限定されず、各フロートスイッチの設置間隔を適宜変更することも可能である。

そして、本実施形態の残量表示システムでは、上記フロートセンサー４は計測した残量のデータを出力し、また、第１〜第３のフロートスイッチ５，６，７は検知された残量のデータをそれぞれ出力することができる。そして、フロートセンサー４及び第１〜第３のフロートスイッチ５，６，７から出力された残量のデータは、燃料残量演算手段８に入力されるように構成されている。

この燃料残量演算手段８は、第１〜第３のフロートスイッチ５，６，７の何れかによる検知信号を受けると演算を開始し、前記検知信号を受けたのちの時間の経過に伴う燃料タンク内の燃料の消費量を算出する消費量演算部と、その検知信号を出力したフロートスイッチで検知した残量から、消費量演算部で算出した消費量を減算することにより、燃料タンク内の残量を演算する残量演算部とを有している。

この場合、例えば図１に示したように、残量表示システム１が、燃料タンク２内の燃料を消費するエンジンの燃料噴射量を制御するエンジンコントローラー９を備えることにより、このエンジンコントローラー９からエンジンの燃料噴射量のデータを出力し、この出力された燃料噴射量のデータを燃料残量演算手段８の消費量演算部に入力することができる。

これにより、燃料残量演算手段８の消費量演算部では、第１〜第３のフロートスイッチ５，６，７の何れかで残量を検知した後に、エンジンコントローラー９より入力されたエンジンの燃料噴射量のデータに基づいて、フロートスイッチで残量を検知したのちの時間の経過に伴って燃料タンクから消費される燃料の消費量を算出することができる。さらに、燃料残量演算手段８の残量演算部では、フロートスイッチ５，６，７で検知された残量のデータから、前記消費量演算部で算出した燃料消費量を減算することにより、第１〜第３のフロートスイッチ５，６，７では検知されない範囲の残量を演算して求めることができる。

また、燃料残量演算手段８は、フロートセンサー４及び第１〜第３のフロートスイッチ５，６，７により得られた実残量のデータ、及び燃料残量演算手段８で求めた計算上の残量のデータを表示手段１０に向けて出力することができる。

表示手段１０では、燃料残量演算手段８から出力された残量のデータが連続的に入力されて、この入力されたデータに基づいて燃料タンク内の残量を運転者に対して表示することができる。例えば、表示手段１０は、図２に示したように、フロートセンサー４で計測した残量を表示するセンサー残量表示部と、第１〜第３のフロートスイッチ５，６，７で検知した残量及び燃料残量演算手段８で演算された残量を表示するスイッチ残量表示部とを有している。また、この表示手段１０は、燃料残量演算手段８から連続的に入力される残量のデータに基づいて、モニター１５で針１６が残量の目盛りを指すことによって、残量を表示するようなデジタル表示を行うことができる。

これにより、表示手段１０のセンサー残量表示部では、フロートセンサー４により計測された実残量を連続的に表示でき、残量が基準量以下であるときの残量の変化を滑らかに表示することができる。また、表示手段１０のスイッチ残量表示部では、第１〜第３のフロートスイッチ５，６，７によって燃料タンク内の残量を２８００Ｌ、２３００Ｌ及び１８００Ｌの各ポイントで検知した際に、針１６の位置をそれぞれＦｕｌｌ、２３００Ｌ及び１８００Ｌに合わせて表示することができる。さらにスイッチ残量表示部では、燃料残量演算手段８で求めた計算上の残量をスイッチ残量表示部で連続的に表示することにより、残量が基準量を超えているときの残量の変化を滑らかに表示することができる。

なお、本実施形態において、フロートセンサー４の残量計測範囲の上限となる基準量は上記のように１２８０Ｌである。一方、図２に示した表示手段１０では、センサー残量表示部とスイッチ残量表示部との間の目盛りは１３００Ｌで表示している。しかし、この表示手段１０における１３００Ｌの目盛りは、運転者に対して残量の表示を判り易くするために付したものであり、上記基準量を示す数値ではない。また、この表示手段１０において、目盛りの位置や数値は適宜変更することが可能である。

また、上記表示手段１０は、燃料タンク内の残量が所定の警告量以下になったときに、運転者に残量不足になることを知らせるための警報を出力することができる。例えば、油圧ショベル等においては、１〜２時間程度の作業を行うためにおよそ１８０〜１９０Ｌ程度の燃料が必要とされる。したがって、本実施形態では、上記警告量を例えば１８６Ｌに設定しておき、燃料タンク内の残量が１８６Ｌ以下になった場合に、図２に示すように警報として「Ｅｍｐｔｙ」の表示１７等をモニター１５に出すことができる。

さらに、本実施形態において、上記の燃料残量演算手段８は、作業機械の作動を停止したときに、その時点での燃料タンク内に収容されている燃料の残量を記憶できるように構成されている。

次に、上記残量表示システムを用いて、作業機械に備えられた大容量型の燃料タンク内の残量を表示する残量表示方法について詳細に説明する。ここで、図３は、本発明に係る残量表示方法の一例を示すフローチャートである。なお、この図３では、フロートスイッチをフロートＳＷと略記している。

本実施形態における残量表示方法では、運転者が作業機械のエンジン始動（ステップ１、以下「ステップ」は「Ｓ」と略記する）を行った直後に、前記燃料残量演算手段８において、現在の燃料タンク内の残量が、前回に作業機械の作動を停止したときの燃料タンク内の残量と同じであるのか、または異なっているのかを判断する（Ｓ２）。ここで、エンジン始動時の燃料タンク内の残量が、前回の残量と同じである場合は、以下で説明するようなＳ３において作業機械の作動停止時に記憶した残量状態から残量の表示を開始する。

一方、作業機械の作動停止時に給油等が行われて、燃料タンク内の残量が前回の作動停止時における残量の状態と変化している場合は、先ず第１のフロートスイッチ５におけるＯＮ／ＯＦＦの状態を確認する（Ｓ４）。

このとき、第１のフロートスイッチ５がＯＮの場合は、燃料タンク内の残量が２８００以上であるため、表示手段１０での残量の表示を「Ｆ（Ｆｕｌｌ）」に合わせる（Ｓ５）。一方、第１のフロートスイッチ５がＯＦＦの場合は、次に第２のフロートスイッチ６におけるＯＮ／ＯＦＦの状態を確認し（Ｓ１３）、さらに第２のフロートスイッチ６がＯＦＦの場合は、第３のフロートスイッチ７におけるＯＮ／ＯＦＦの状態を確認する（Ｓ２２）。

これにより、エンジン始動時の燃料タンク内に収容されている残量を概略的に確認して、表示手段１０に表示することができる。例えば、第１のフロートスイッチ５がＯＦＦで、第２のフロートスイッチ６がＯＮの場合は、燃料タンク内の残量は２３００Ｌ以上であることが確認され、表示手段１０での残量の表示を「２３００Ｌ」に合わせる（Ｓ１４）。その後、第２のフロートスイッチ６におけるＯＮ／ＯＦＦの状態が繰り返し確認され（Ｓ１５）、第２のフロートスイッチ６がＯＦＦになったことが判断された場合、以下で説明するＳ１６以降の作業が行われる。

また、第１及び第２のフロートスイッチ５，６がＯＦＦで、第３のフロートスイッチ７がＯＮの場合は、燃料タンク内の残量は１８００Ｌ以上であることが確認され、表示手段１０での残量の表示を「１８００Ｌ」に合わせる（Ｓ２３）。その後、第３のフロートスイッチ７におけるＯＮ／ＯＦＦの状態が繰り返し確認される（Ｓ２４）。このＳ２４で、第３のフロートスイッチ７がＯＦＦになったことが判断された場合、以下で説明するＳ２５以降の作業が行われる。

さらに、第１〜第３のフロートスイッチ５，６，７が全てＯＦＦの場合は、表示手段１０での残量の表示を１２８０Ｌにした後（Ｓ３０）、フロートセンサー４による残量の計測が開始されているか否かが確認される（Ｓ３１）。このとき、フロートセンサー４での残量の計測が開始されていなければ、表示手段１０での残量の表示を１２８０Ｌに合わせておく（Ｓ３０）。一方、フロートセンサー４での残量の計測が開始されていれば、以下で説明するＳ３２以降の作業が行われる。

次に、上記で燃料タンク内の残量を概略的に確認したときに、第１のフロートスイッチ５がＯＮとなっていて、表示手段１０での残量の表示を「Ｆ（Ｆｕｌｌ）」に合わせた（Ｓ５）後の作業について説明する。この場合、第１のフロートスイッチ５がＯＮからＯＦＦへ変わるまでは、表示手段１０での残量の表示を「Ｆ（Ｆｕｌｌ）」に合わせておくとともに、第１のフロートスイッチ５におけるＯＮ／ＯＦＦの状態を繰り返し確認する（Ｓ６）。

そして、作業機械の駆動により燃料タンク内の残量が減少していく際に、第１のフロートスイッチ５がＯＮからＯＦＦに変化した時点で、燃料タンク内の残量が２８００Ｌであることが検知される。このとき、燃料残量演算手段８は、第１のフロートスイッチ５による検知信号を受けて、例えば燃料残量演算手段８に前回の燃料残量演算時に用いた燃料噴射量及び燃料消費量のデータが残存している場合は、それらのデータを消去する。

上記Ｓ６で第１のフロートスイッチ５がＯＮからＯＦＦに変化したことが判断された後、エンジンコントローラー９からエンジンの燃料噴射量のデータを、例えば０．１秒という短い周期で連続的に出力し、この出力された燃料噴射量のデータを燃料残量演算手段８の消費量演算部に連続的に入力する（Ｓ７）。続いて、燃料残量演算手段８の消費量演算部では、前記の第１のフロートスイッチ５による検知信号を受けて演算を開始し、入力された燃料噴射量のデータに基づき、検知信号を受けた後の時間の経過に伴う燃料タンクで消費される燃料の消費量を算出する（Ｓ８）。この燃料消費量の値は、例えば、「Σ（第１のフロートスイッチがＯＦＦになった後の燃料噴射量）」の計算式で、第１のフロートスイッチがＯＦＦになった後の燃料噴射量の総和を求めることにより算出することができる。

その後、燃料残量演算手段８は、残量演算部において、第１のフロートスイッチ５で検知された燃料の残量２８００Ｌから、前記消費量演算部で算出した燃料消費量を減算することによって、燃料タンク内の計算上の残量を演算する（Ｓ９）。これにより、実際に燃料タンク内に収容されている実残量に相当する計算上の残量を求めることができる。そして、この燃料残量演算手段８で求めた計算上の残量のデータは、燃料残量演算手段８から表示手段１０に連続的に入力されることにより、表示手段１０のスイッチ残量表示部で表示される（Ｓ１０）。

次いで、第２のフロートスイッチ６におけるＯＮ／ＯＦＦの状態を繰り返し確認し（Ｓ１１）、第２のフロートスイッチ６がＯＮの状態の場合は、上記Ｓ７からＳ１０までの作業を連続的に繰り返して行う。これにより、例えば図２に示した表示手段１０のスイッチ残量表示部において、燃料残量演算手段で演算された計算上の残量をＦｕｌｌ表示から２３００Ｌ表示までの間で連続的に表示できるため、残量の変化を滑らかに示すことができる。

なお、建設機械においては、旋回等作業中の激しい揺動で油面が短い周期で変動する。そのため、残量を誤検知しないようにフィルタリングすることが必要である。つまり、本実施形態において、上記第１のフロートスイッチ５、及び、以下で説明する第２及び第３のフロートスイッチ６，７において、スイッチのＯＮからＯＦＦへの変化の判断は、１０秒間におけるフロートスイッチのＯＮ時間とＯＦＦ時間を比較することによって行うことができる。すなわち、フロートスイッチのＯＦＦ時間がＯＮ時間よりも長くなったとき、つまり１０秒間のうちでＯＦＦ時間が５秒を超えた場合に、フロートスイッチがＯＦＦになったと判断することができる。

また場合によっては、上記Ｓ６で第１のフロートスイッチ５がＯＦＦになったことが判断された後、再びフロートスイッチのＯＮ時間が長くなって、スイッチがＯＮであることが確認されることがある。このときは、作業をＳ５に戻して、表示手段１０における残量表示を再び「Ｆ（Ｆｕｌｌ）」に合わせるとともに、第１のフロートスイッチ５がＯＦＦに変わるまで、第１のフロートスイッチ５のＯＮ／ＯＦＦを繰り返し確認する。このようなスイッチにおけるＯＮ／ＯＦＦの判断は、第２及び第３のフロートスイッチ６，７においても同様である。

一方、作業機械の駆動により燃料タンク内の残量がさらに減少していき、上記Ｓ１１で第２のフロートスイッチがＯＦＦになったことが判断された時点で、燃料タンク内の残量が２３００Ｌであることが検知される。このＳ１１で第２のフロートスイッチがＯＦＦになったことが判断されたら、燃料残量演算手段８から表示手段１０に出力する残量のデータを切り替えて、表示手段１０での残量表示を第２のフロートスイッチ６で検知された「２３００Ｌ」に合わせる（Ｓ１２）。このとき、燃料残量演算手段８に、上記Ｓ７〜Ｓ１０の作業で用いた燃料噴射量及び燃料消費量のデータが残存している場合は、それらのデータを消去する。

上記Ｓ１２で表示手段１０での残量表示を「２３００Ｌ」に合わせる理由は、以下の通りである。すなわち、例えば上記Ｓ７からＳ１０までの作業を繰り返し行った際に、燃料残量演算手段８によって演算される計算上の残量（すなわち、表示手段に表示される残量）と、燃料タンク内にある実際の実残量との間には誤差が生じることが考えられる。しかしながら、Ｓ１１で第２のフロートスイッチ６がＯＦＦになったことが判断されたときに、Ｓ１２で表示手段における残量表示を「２３００Ｌ」に合わせることにより、上記のような残量表示の誤差を補正して、燃料タンク内にある実際の残量と表示手段に表示される残量とを一致させることができる。これにより、燃料タンク内の残量を表示手段１０で正確に表示することができる。

このＳ１２において残量表示を「２３００Ｌ」に合わせた後、上記で説明したＳ７〜１０の作業と同様にして、エンジンの燃料噴射量のデータを燃料残量演算手段８の消費量演算部に入力し（Ｓ１６）、この消費量演算部で燃料噴射量のデータに基づいて燃料消費量（＝Σ第２のフロートスイッチがＯＦＦになった後の燃料噴射量）を算出する（Ｓ１７）。次に、燃料残量演算手段８の残量演算部で、第２のフロートスイッチ６で検知された燃料の残量２３００Ｌから、消費量演算部で算出した燃料消費量を減算することによって計算上の残量を演算する（Ｓ１８）。そして、この燃料残量演算手段８で演算された計算上の残量を、表示手段１０のスイッチ残量表示部に表示する（Ｓ１９）。

次いで、第３のフロートスイッチ７におけるＯＮ／ＯＦＦの状態を繰り返し確認し（Ｓ２０）、第３のフロートスイッチ７がＯＮの状態の場合は、上記Ｓ１６からＳ１９までの作業を連続的に繰り返して行う。一方、このＳ２０で第３のフロートスイッチ７がＯＦＦになったことが判断された場合は、燃料タンク内の残量が１８００Ｌであることが検知され、表示手段１０での残量の表示を「１８００Ｌ」に合わせる（Ｓ２１）。このときも、上記Ｓ１６〜Ｓ１９の作業で用いた燃料噴射量及び燃料消費量のデータが残存している場合は、それらのデータを消去する。

Ｓ２１で残量表示を「１８００Ｌ」に合わせた後、上記で説明したＳ７〜１０の作業やＳ１６〜１９の作業と同様にして、エンジンの燃料噴射量のデータを燃料残量演算手段８に入力し（Ｓ２５）、この燃料噴射量のデータに基づいて燃料消費量（＝Σ第３のフロートスイッチがＯＦＦになった後の燃料噴射量）を算出する（Ｓ２６）。次に、第３のフロートスイッチ７で検知された燃料の残量１８００Ｌから燃料消費量を減算することによって計算上の残量を演算する（Ｓ２７）。そして、この燃料残量演算手段８で演算された計算上の残量を、表示手段１０のスイッチ残量表示部に表示する（Ｓ２８）。

その後、Ｓ２９でフロートセンサー４により残量の計測が開始されることが判断されるまでは、すなわち、燃料タンク内の残量が基準量を超えている状態のときは、上記Ｓ２５からＳ２８までの作業を連続的に繰り返して行う。

一方、燃料タンク内の残量が減少していき、Ｓ２９でフロートセンサー４による残量計測が開始されたことが判断された場合、すなわち、燃料タンク内の残量が基準量以下となった場合は、残量の測定手段を上記フロートスイッチからフロートセンサーに切り替えて、フロートセンサー４による残量の計測を行う（Ｓ３２）。そして、このフロートセンサー４で計測された燃料タンク内の残量を、例えば図２に示した表示手段１０のセンサー残量表示部に連続的に表示する（Ｓ３３）。

さらに、本実施形態の残量表示方法によれば、燃料タンク内の残量が基準量以下となる範囲である場合に、燃料タンク内の残量が所定の警告量以下であるか否かを判断し（Ｓ３４）、残量が所定の警告量以下になったときに表示手段１０で警報を出力することができる（Ｓ３５）。

例えば、前述のように警告量を予め１８６Ｌに設定しておき、燃料タンク内の残量が１８６Ｌ以下になったときに、表示手段１０のモニター１５に「Ｅｍｐｔｙ」表示１７等の警報を出力する。このような警報を出力することによって、作業機械を操作している運転者は、燃料タンク内の燃料がなくなりかけていることを把握して、燃料タンクへの燃料補給が必要であることを認識することができる。これにより、燃料切れで作業機械の稼動が停止する前に、適切な時期に合理的に給油を行うことができる。

次に、前記で説明した作業機械のエンジン始動（Ｓ１）直後に、Ｓ２において燃料タンク内の残量が前回の残量と同じであると判断された場合について説明する。この場合、作業機械の作動停止時に燃料残量演算手段８に記憶した残量を表示手段に表示する。それと併せて、その記憶された残量に応じて、残量が２８００Ｌ以上であれば上記Ｓ６から、残量が２３００Ｌ以上２８００Ｌ未満であれば上記Ｓ７から、残量が１８００Ｌ以上２３００Ｌ未満であれば上記Ｓ１６から、残量が１２８０Ｌより多く１８００Ｌ未満であれば上記Ｓ２５から、及び残量が１２８０Ｌ以下であれば上記Ｓ３２から作業を開始する。これにより、前回の作動停止時に記憶した残量の値から残量表示を適切に行うことができる。

以上のような本実施形態の残量表示方法によれば、燃料タンク内の残量がフロートセンサーにおける残量計測範囲の上限である基準量以下の範囲においては、残量の計測をフロートセンサーで正確に行うことができる。このフロートセンサーによる残量の計測結果を表示手段で連続的に表示することにより、残量が減少していく様子を滑らかに示すことができる。これにより、運転者が表示手段の残量表示に違和感を抱くことなく、燃料の残量をリアルタイムで正確に確認でき、また燃料の減り具合を容易に把握することができる。

また残量が所定基準量を超える範囲においては、第１〜第３の各フロートスイッチで燃料の残量を段階的に正確に検知して表示手段に表示することができる。さらに、第１〜第３の各フロートスイッチで検知した残量から、エンジンの燃料噴射量に基づいて算出した消費量を減算することによって、フロートスイッチでは検知できない残量の変化を計算によって求めて、表示手段に連続的に表示することができる。

これにより、表示手段が例えば図２のような残量の表示を行う場合、Ｆ表示、２３００Ｌ表示、及び１８００Ｌ表示の各ポイントで残量表示の誤差を補正して、燃料タンク内の実際の残量を表示手段で正確に表示することができる。さらに、Ｆ表示から２３００Ｌ表示までの残量の変化、２３００Ｌ表示から１８００Ｌ表示までの残量の変化、及び１８００Ｌ表示から１２８０Ｌの表示までの残量の変化を滑らかに示すこともできる。

なお、本発明においては、フロートスイッチは燃料タンクに少なくとも一つ配設すれば良いが、上記のように第１〜第３の３つのフロートスイッチで燃料の残量を段階的に検知することにより、フロートスイッチが設置された３箇所のポイントで残量表示の誤差を補正できる。これにより、表示手段において、基準量を超える範囲の残量をより正確に表示することができる。

すなわち、本発明によれば、大容量型の燃料タンクに収容されている燃料の残量を表示する際に、表示手段での残量表示を、燃料タンク内の残量が満タンの状態から空の状態に至るまでの全ての状態に渡って適切に且つ滑らかに行うことができる。また、残量が基準量以下の低残量領域での燃料の残量表示を非常に正確に、一方、残量が基準量を超える領域での燃料の残量表示を適度に正確に行うことができるため、残量表示の信頼性を向上させることができる。さらに、本発明は、燃料タンクにフロートセンサーを複数設置しなくても良く、また超音波やレーザ光を利用する必要も無いので、簡便なシステムで残量表示が可能となる。

なお、本発明では、作業機械に給油を行った際に、その給油量と給油前の燃料タンク内の残量とを合計して得られる給油後の残量が正確に分る場合には、例えばエンジンを始動したときに給油後の残量を燃料残量演算手段８に入力して、表示手段１０に表示することも可能である。このように給油後の残量を燃料残量演算手段８に入力すれば、例えば前記のような残量を概略的に確認する作業を省略できる。また、燃料残量演算手段８において、入力された給油後の残量から燃料消費量を減算して燃料タンク内の残量を演算することによって、エンジンの始動直後から表示手段１０で燃料タンク内の残量をリアルタイムで正確に表示することができる。さらにこれにより、例えば表示手段１０で残量を３２００Ｌから表示できるようにモニターの目盛りを変更しておけば、燃料タンク内の残量が２８００Ｌ以上である場合でも、その残量を表示手段に正確に表示することも可能である。

さらに、上記説明では、燃料タンクに３台のフロートスイッチを備える場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、燃料タンクにフロートスイッチを１台だけ設置することができるし、設置スペースやコストを考慮してフロートスイッチを２台、４台、又はそれ以上の台数で設置することもできる。さらに上記では、フロートセンサー４で計測した残量を燃料残量演算手段８に一旦出力した後、表示手段１０に出力して表示させる場合について説明しているが、例えば、フロートセンサー４で計測した残量を直接表示手段１０に出力して表示させることもできる。

本発明は、油圧ショベルのような作業機械等において、大容量型の燃料タンク内に収容される燃料の残量表示に有効に適用することができる。

本発明に係る燃料の残量表示システムの構成を模式的に表す模式図である。 表示手段の具体的な態様の一例を概略的に示す図である。 本発明に係る残量表示方法の一例を示すフローチャートである。 フロートセンサーの構成を模式的に表す模式図である。

符号の説明

１ 残量表示システム
２ 燃料タンク
３ 燃料
４ フロートセンサー
５ 第１のフロートスイッチ
６ 第２のフロートスイッチ
７ 第３のフロートスイッチ
８ 燃料残量演算手段
９ エンジンコントローラー
１０ 表示手段
１１ 可変抵抗器
１２ アーム
１３ フロート
１５ モニター
１６ 針
１７ 「Ｅｍｐｔｙ」の表示
２０ フロートセンサー
２１ 可変抵抗器
２２ アーム
２３ フロート

Claims (8)

1. 大容量型の燃料タンク内にある燃料の残量を計測して表示する残量表示システムであって、
   前記燃料タンク内の残量が所定の基準量以下となる範囲において、残量を計測するフロートセンサーと、
   前記燃料タンク内の残量が前記基準量を超える範囲において、残量を検知する少なくとも一つのフロートスイッチと、
   前記フロートセンサーにより得られる残量を表示するセンサー残量表示部及び前記フロートスイッチにより得られる残量を表示するスイッチ残量表示部を有する表示手段と、
   を備えてなることを特徴とする残量表示システム。
2. 前記フロートスイッチが、前記燃料タンクの異なる高さ位置において多段に設けられ、前記燃料タンク内の残量を多段階に分けて検知してなることを特徴とする請求項１記載の残量表示システム。
3. 前記フロートスイッチによる検知信号を受けると演算を開始し、前記検知信号を受けたのちの時間の経過に伴う燃料タンク内の燃料の消費量を算出する消費量演算部と、前記フロートスイッチで検知したときの残量から、前記消費量演算部で算出した消費量を減算し、前記燃料タンク内の残量を演算する残量演算部とを有する燃料残量演算手段を備え、
   前記燃料残量演算手段で求めた前記燃料タンク内の残量を、前記表示手段のスイッチ残量表示部に連続的に表示してなることを特徴とする請求項１又は２記載の残量表示システム。
4. 前記燃料タンク内の燃料を消費するエンジンの燃料噴射量を制御するエンジンコントローラーを備え、
   前記エンジンコントローラーから出力されたエンジンの燃料噴射量のデータに基づいて、前記消費量演算部が前記消費量を演算してなることを特徴とする請求項３記載の残量表示システム。
5. 前記表示手段が、前記燃料タンク内の残量が所定の警告量以下になったときに警報を出力してなることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の残量表示システム。
6. 大容量型の燃料タンク内にある燃料の残量を計測して表示する残量表示方法であって、
   前記燃料タンク内の残量が所定の基準量以上のときに、少なくとも一つのフロートスイッチで残量を検知すること、
   前記燃料タンク内の残量が前記基準量以下となるときに、フロートセンサーで残量を計測すること、
   前記フロートスイッチにより得られる残量及び前記前記フロートセンサーにより得られる残量を表示手段に表示すること
   を含んでなることを特徴とする残量表示方法。
7. 前記燃料タンクの異なる高さ位置に多段に設けた前記フロートスイッチにより、前記燃料タンク内の残量を多段階に分けて検知することを含んでなることを特徴とする請求項６記載の残量表示方法。
8. 前記フロートスイッチによる検知信号を受けると演算を開始し、同演算により前記検知信号を受けたのちの時間の経過に伴う燃料タンク内の燃料の消費量を算出すること、
   前記フロートスイッチで検知したときの残量から、前記算出した消費量を減算して、前記燃料タンク内の残量を演算すること、
   前記演算された燃料タンク内の残量を前記表示手段に連続的に表示すること
   を含んでなることを特徴とする請求項６又は７記載の残量表示方法。

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