JP2008202223A - 機体稼働状態検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機体の稼働状態を高精度に検知できる機体稼働状態検知方法を提供する。
【解決手段】機体11のエンジン22からの排気で駆動されるターボチャージャ30によりエンジン吸気側に過給されるブースト圧の大きさと出現頻度との関係を表わすブースト圧頻度分布情報を、機体11の一定時間稼働ごとに生成する。これらのブースト圧頻度分布情報を複数蓄積する。これらの複数のブースト圧頻度分布情報を時系列に並べて比較することで機体11の稼働状態を検知する。機体11の稼働状態として、エンジン出力の低下、作業負荷の程度を検知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、機体の稼働状態を検知する機体稼働状態検知方法に関する。

作業機械の稼働実績を評価する一般的なものとして稼働時間がある。例えば、作業機械のエンジンの稼働時間を検出して累算し、この稼働時間の累算値が特定の値（閾値）に達した場合に、作業機械から通信手段を介して端末装置に、作業機械の位置情報を送信するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、作業機械に、その稼働状態を検知する検知部と、その検知結果についての正常・異常判断を行ない、その判断結果と検知部での検知結果とを記憶するデータ管理部と、ユーザ装置との間で通信を行なう第１通信部とを設け、ユーザ装置には、作業機械，親装置との間で通信を行なう第２通信部と、作業機械のデータ管理部からのデータを記憶する記憶部とを設け、そして、親装置には、ユーザ装置との間で通信を行なう第３通信部と、得られたデータに基づいて作業機械の異常／故障診断を行なう異常／故障診断部とを設けたものがある。上記データ管理部は、各センサでの検知結果についての正常・異常判断を行なう（例えば、単位時間当りのエンジン回転数が所定回転数を超えた場合や油圧ポンプの吐出圧が所定圧を超えた場合などを異常とする）正常・異常判断部を備えており、具体的には、作業機械のエンジン回転数やポンプ吐出圧，作動油の温度などの項目毎に修理要となる基準値（閾値）を設定したテーブルを有しており、このテーブルの各設定値を参照して、閾値を超えている項目については異常／故障修理が必要であると判定している（例えば、特許文献２参照）。

さらに、センサ検出値の絶対値を複数の閾値で段階的に区分して、異常度合いをランクで判断したり、単位時間前後でのセンサ検出値の差分（トレンドデータの傾き）を複数の閾値で段階的に区分して、異常度合いをランクで判断したり、単位時間あたりのエラーコードの発生頻度を複数の閾値で段階的に区分して、異常度合いをランクで判断するものがある（例えば、特許文献３参照）。
特開２００６−２４９９１９号公報（第１頁、図２） 特開平１１−２４７４４号公報（第１、１３頁、図２−４） 特開２００２−１８０５０２号公報（第１１−１２頁、図２−５）

特許文献１に記載された方法は、稼働時間により稼働実績を評価するようにしているが、稼働実績を正確に評価するには、この稼働時間に加えて、作業機械が作業する際に発生する作業負荷の程度を識別しないと、高精度の稼働状態検知をすることができない。

さらに、特許文献２、３に記載された方法は、共に、機体のある現場に行かなくても遠隔地で機体の異常／故障診断を行えるものであるが、実測により得られたデータを基準値すなわち閾値と比較して、この閾値を超えている項目については異常／故障修理が必要であると判定したり、複数の閾値を設定して、ランク付けされた異常度合いを求めるようにしているので、閾値間で生じた機体性能の微妙な変化をとらえることができず、高精度の稼働状態検知をすることができない。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、機体の稼働状態を高精度に検知できる機体稼働状態検知方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、機体のエンジンからの排気で駆動されるターボチャージャによりエンジン吸気側に過給されるブースト圧の大きさと出現頻度との関係を表わすブースト圧頻度分布情報を、機体の一定時間稼働ごとに生成し、これらのブースト圧頻度分布情報を複数蓄積し、これらの複数のブースト圧頻度分布情報を時系列に並べて比較することで機体の稼働状態を検知する機体稼働状態検知方法である。

請求項２に記載された発明は、請求項１記載の機体稼働状態検知方法における機体の稼働状態として、エンジン出力の低下を検知する方法である。

請求項３に記載された発明は、請求項２記載の機体稼働状態検知方法において、エンジン出力が低下する際の変化量が規定範囲内か否かを判定し、規定範囲内であれば粗悪燃料によるエンジン出力の低下と判断し、規定範囲内でなければエンジンの故障によるエンジン出力の低下と判断する方法である。

請求項４に記載された発明は、請求項１記載の機体稼働状態検知方法における機体の稼働状態として、作業負荷の程度を検知する方法である。

請求項１に記載された発明によれば、機体のターボチャージャによりエンジン吸気側に過給されるブースト圧の大きさと出現頻度との関係を表わすブースト圧頻度分布情報を機体の一定時間稼働ごとに生成し、複数のブースト圧頻度分布情報を蓄積し、時系列に並べて比較することで機体の稼働状態を検知するので、従来の閾値との比較で異常／故障判定したり異常度合いをランク付けする場合と異なり、機体の稼働状態の微妙な変化も捉えることができ、機体の稼働状態を高精度に検知できる機体稼働状態検知方法を提供できる。

請求項２に記載された発明によれば、複数のブースト圧頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知するので、複数のブースト圧頻度分布情報によりエンジン出力の微妙な低下も捉えることができ、高精度にエンジン出力低下を検知できる。

請求項３に記載された発明によれば、エンジン出力が低下する際の変化量が規定範囲内であれば粗悪燃料によるエンジン出力の低下と判断し、規定範囲内でなければエンジンの故障によるエンジン出力の低下と判断するので、エンジン出力が低下する原因に適切に対処できる。

請求項４に記載された発明によれば、ブースト圧頻度分布情報を標準のブースト圧頻度分布と比較することで、作業負荷の程度を高精度に検知できる。

以下、本発明を、図１乃至図７に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係る機体稼働状態検知システムの前提となる作業機械遠隔稼働管理システム10の概要を示し、この作業機械遠隔稼働管理システム10は、作業機械の機体11の動態管理を無線通信を利用して遠隔地で行なうもので、機体11は、稼働データ保存機能および無線通信機能を有するとともに、グローバル・ポジショニング・システム衛星（以下、グローバル・ポジショニング・システムを「GPS」という）12により位置測位機能を有する動態管理用コントローラ（後で説明する）を備えている。なお、図１で図示された作業機械は油圧ショベルであるが、作業機械としては、ブルドーザ、ローダなどでも良い。

機体11の動態管理用コントローラは、中継局13および無線キャリアネットワーク14を介して、管理部15と通信可能に構成されている。無線キャリアネットワーク14は、携帯電話通信と衛星通信とを併用して、機体11の動態管理用コントローラと管理部15とを結ぶ携帯電話回路網である。

管理部15は、作業機械を生産するメーカ社内などに設置されたサーバを中心に構成され、この管理部15には、通信回線としてのインターネット回線網16を介して端末機器としての顧客端末機器17および顧客携帯電話17phが通信可能に構成されているとともに、通信回線としてのメーカ系列のイントラネット回線網18を介して端末機器としての社内端末機器19および社内携帯電話19phが通信可能に構成されている。

管理部15は、機体11の動態管理用コントローラから無線通信で送信させた機体11の車両情報（車両名称（号機情報）、機種、建機本体シリアル番号など）、動態データ（すなわち稼働データ（稼働情報、機械情報、警告情報、メンテナンス情報）および位置情報（GPS衛星12による地図表示））を受信して保存するとともに、受信したこれらの情報をウェブサイト（会員サイト）に反映させ、顧客およびメーカ社内または販売店のサービスマンに対して、インターネット回線網16またはイントラネット回線網18を通じて、ウェブ（Ｗｅｂ）またはメーラにて情報提供を行なうサーバを備えている。

顧客端末機器17または社内端末機器19は、顧客またはサービスマンが、インターネット回線網16またはイントラネット回線網18を通じて管理部15にアクセスして、ウェブブラウザまたはメーラにより自分の所有または担当する機体11の稼働データを閲覧する主としてパーソナルコンピュータ（以下、単に「パソコン」という）である。

稼働データは、稼働情報（稼働時間、燃料残量など）、機械情報（温度、エンジン回転数、圧力などの油圧機器状態など）、警告情報（未承認キー挿入、異常検出など）、メンテナンス情報（オイル交換時期、フィルタ交換時期など）を含む。

機体11内では、機体11の種々の機器を制御する機体コントローラ21と、機体11に搭載されたエンジン22の燃料噴射（噴射量、圧力、タイミング）をガバナを介し制御するエンジンコントローラ23と、動態管理用コントローラ24と、入力機能を備えた表示器であるモニタ25とが、データリンクライン26により接続され、このデータリンクライン26の一端はサービスツール用車両側コネクタ27に接続されている。

このサービスツール用車両側コネクタ27には、コミュニケーションアダプタを介してノート型パーソナルコンピュータ（ノートパソコン）などが接続可能となっているので、このノートパソコンによりデータリンクライン26を介して機体コントローラ21および動態管理用コントローラ24などと通信を行ない、ノートパソコン上に機械情報などをリアルタイムで表示させることもできる。

機体コントローラ21の入力側には、無負荷時のエンジン回転数を多段階に設定するためのアクセルダイヤル21ADと、操作レバーなどの操作器21LVとが電気的に接続されている。操作器21LVがパイロット式の場合は、操作量に比例するパイロット圧を圧力センサで電気信号に変換して機体コントローラ21に入力する。

エンジン22には、エンジン制御用に必要なエンジン回転数を検出するためのエンジン回転数センサ22rが設けられ、その出力部はデータリンクライン26に接続されている。

エンジン22には、このエンジン22により駆動されるポンプとしての可変容量型ポンプ28が１対設けられ、これらの可変容量型ポンプ28には、ポンプ斜板などの容量可変手段を制御するレギュレータ29がそれぞれ設けられている。これらのポンプ制御用のレギュレータ29に、ポンプコントローラで演算されたポンプ出力を最適に制御するパワーシフト圧がそれぞれ作用されると、ポンプ吐出圧・流量特性曲線を最適なものにシフト制御できるが、これらのパワーシフト圧を検出するためのパワーシフト圧センサ29psがそれぞれ設けられ、これらの出力部はデータリンクライン26にそれぞれ接続されている。

エンジン22の排気管路および吸気管路には、排気管路中のタービンを排気ガスにより回し、そのタービンで吸気管路中のエアコンプレッサを駆動するターボチャージャ30が設けられている。このターボチャージャ30は、エンジン22の負荷と回転数に合わせて吸気量が自動的に制御され、このターボチャージャ30によりエンジン吸気側に過給されるブースト圧を検出するブースト圧センサ30bsが設けられ、その出力部はデータリンクライン26に接続されている。

このような作業機械遠隔稼働管理システム10において、機体11に搭載された動態管理用コントローラ24は、機体11のエンジン出力と関連する信号の大きさと出現頻度との関係を表わす頻度分布情報を機体11の一定時間稼働ごとに生成する稼働データ保存機能および無線通信機能を有し、管理部15は、動態管理用コントローラ24の無線通信機能により送信された複数の頻度分布情報を受信して蓄積する機能を有し、端末機器としての顧客端末機器17または社内端末機器19は、管理部15から通信回線を経て入手した複数の頻度分布情報を時系列に並べて比較することで、機体11の稼働状態としての、エンジン出力の低下および作業負荷の程度を検知する機能を有する。

エンジン出力と関連する信号としては、エンジン22により駆動される可変容量型ポンプ28を制御するレギュレータ29に作用してポンプ出力を制御するパワーシフト圧、または、エンジン22からの排気で駆動されるターボチャージャ30によりエンジン吸気側に過給されるブースト圧、または、エンジン22から出力されたエンジン回転数を用いる。

次に、図２は、機体11の内外へのデータ授受を制御する動態管理用コントローラ24を示す。

この動態管理用コントローラ24は、機体11のバッテリ(図示せず)に直接接続される主電源回路に対し、エンジン始動回路(図示せず)とパラレルに接続されている。したがって、エンジン始動回路のエンジンキースイッチをオフにしても、主電源スイッチをオフにしない限り、動態管理用コントローラ24は主電源の供給を受けて稼働状態を維持できる。

この動態管理用コントローラ24は、演算処理部31と、この演算処理部31に接続された記憶部32と、有線通信部33と、無線通信部34と、位置測定部35と、日付管理部36と、入出力信号処理部37と、電源制御部38とからなる。

演算処理部31は、動態管理用コントローラ24内のデータの授受等に関して各構成部32〜37に対して指令を出力する。記憶部32は、演算処理部31より書き込まれた作業機械の稼働データ（稼働情報、機械情報、メンテナンス情報および警告情報）および演算処理部の指令基準となる条件が記述された設定データを保存する不揮発性メモリである。この記憶部32は、保存されるデータに応じて、記憶領域が稼働データ記憶部41、自発送信データ記憶部42、設定データ記憶部43の３つに分割されている。

有線通信部33は、機体11内の他のコントローラ(機体コントローラ21など)とデータリンクライン26aを介してデータ通信をする。無線通信部34は、無線キャリアネットワーク14を利用できる無線通信機器とメモリを備え、その無線キャリアネットワーク14を介して管理部15とデータ通信をする。そのメモリには管理部15の電話番号(連絡先データ)が保存されるほか、この管理部15からの呼出用電子メールを保存する領域が設定されている。

位置測定部35は、GPS受信機を備え、GPS衛星12からの電波を受信して現在位置を測位する。日付管理部36は、時計手段と充電池を備え、主電源オフ時にも日時を保持して日時データを管理できるように独自の充電池を備え、また予め演算処理部31より設定された日付、時刻になると演算処理部31に出力をする。

入出力信号処理部37は、データリンクライン26bを介してセンサ類、リレーなどの各種機器に接続され、センサ類から得られた稼働データを機械情報として動態管理用コントローラ24に取込むとともに、リレーなどに対して出力をするものである。

電源制御部38は、演算処理部31、無線通信部34および日付管理部36に接続され、これらの内部電源のオン/オフを制御する。

そして、前記記憶部32への各データの保存は、前記演算処理部31の指令により処理され、そのうち機体11の各種機器に設けられた稼働時間積算計、燃料残量センサ、温度センサ、エンジン回転数センサ22r、パワーシフト圧センサ29psおよびブースト圧センサ30bsなどの圧力センサなどのセンサ類から得られた稼働情報（稼働時間情報、燃料残量情報）、機械情報（温度、エンジン回転数や、圧力などの油圧機器状態など）、メンテナンス情報および警告情報などの稼働データは、入出力信号処理部37および演算処理部31を経て記憶部32の稼働データ記憶部41に保存される。

これらの稼働データのうち、警告を発する条件に合致する異常データがあった場合、それは警告情報として、自発送信データ記憶部42にも保存される。この自発送信データ記憶部42に警告情報が保存されている場合、後述するように、管理部15からの呼出用電子メールの有無に関わらず、演算処理部31は管理部15側に警告情報を送信するよう指令を出力する。

演算処理部31の制御指令は、記憶部32の設定データ記憶部43に保存される設定データに基づいているが、更新すべき設定データは、管理部15側から送信され、それが前記設定データ記憶部43に保存される。

次に、この動態管理用コントローラ24内における通信処理を説明する。

演算処理部31では、主電源スイッチがオンになっている限り、管理部15からの呼出用電子メールが受信されて無線通信部34のメモリ内に保存されているか否かを常時チェックしている。

管理部15から呼出用電子メールが送信された場合、無線通信部34で受信し、即座に無線通信部34のメモリに保存する。チェックしている演算処理部31がその保存を確認すると、無線通信部34に無線通信部34のメモリから管理部15の電話番号を取り出させ、管理部15側に架電させる。

無線通信部34が管理部15と通じると、管理部15から設定データがあればそれが送信され、それとともに所望の機体11の送信要求が送信される。演算処理部31では、まず設定データを受信したかどうか確認し、受信があれば、それを記憶部32の設定データ記憶部43に保存して更新し、更新完了した結果をデータとして管理部15側に返す。設定データは、上述したように、演算処理部31の制御指令であり、更新以後は更新後の設定に基づき制御が行われる。

それから、演算処理部31は、稼働データ要求を確認すると、所望の機体11の稼働データを稼働データ記憶部41から取り出して、無線通信部34から管理部15へ送信させる。なお、稼働データを受信した管理部15側では、その稼働データをウェブサイトに反映させ、顧客またはサービスマンに情報提供する。

それから、演算処理部31は、記憶部32の自発送信データ記憶部42内に警告情報の有無を確認し、警告情報があれば、そのデータを取り出し、無線通信部34から管理部15へ送信させる。

警告情報を受信した管理部15側では、そのデータをウェブサイトに反映させるとともに、管理部15側に登録されている顧客またはサービスマンの携帯電話17ph，19phに、警告情報を受信した旨の電子メールを送信する。

演算処理部31は、各データ送信後、設定された所定時間が経過すると、強制的に回線を切断させる。なお、管理部15からの呼出用電子メールがない場合、演算処理部31は、記憶部32の自発送信データ記憶部42内に警告情報があるか否かを常時チェックし、データがあれば、無線通信部34から管理部15に架電させて、警告情報を送信させる。

次に、作業機械遠隔稼働管理システム10の顧客およびサービスマンを含めた実際のデータの流れについて説明する。

顧客および社内（販売店も含む）のサービスマンが現在の自己の所有または担当する機体11の稼働状況について知りたいときは、それぞれ各自の顧客端末機器17または社内端末機器19からインターネット回線網16またはイントラネット回線網18を介して、管理部15が運営するウェブサイトにアクセスし、ＩＤとパスワードでログインした後、所望の機体11の稼働データの取得を要求する。

管理部15側では、要求された所望の機体11へのアクセスデータを自身のデータベースから取得し、そのデータに基づき、所望の機体11に無線キャリアネットワーク14を介して呼出用電子メールを送信する。

一方、機体11側では、動態管理用コントローラ24の無線通信部34により前記呼出用電子メールを受けておく。動態管理用コントローラ24の演算処理部31が呼出用電子メールの保存を確認すると、無線通信部34に対して架電指令を出力し、携帯電話通信網を含む無線キャリアネットワーク14を介して管理部15側に架電させる。

電話を受けた管理部15側では稼働データの要求信号を出力し、これを受けて前記機体11側は、前記動態管理用コントローラ24内において、演算処理部31が記憶部32から所望の稼働データを取得し、これを無線通信部34から出力させる。このデータを受けた管理部15側は、いったん自身のデータベースに保存し、所定の出力形式で自身のウェブサイトに反映させる。これにより、顧客端末機器17または社内端末機器19において、その時点における所望の稼働データが表示される。

このデータの流れにおいて、機体11の動態管理用コントローラ24は、エンジンキースイッチがオフのときでも機体11のバッテリから直接電源を得て、主電源スイッチが切られない限り稼働しており、機体11が作動していないときでも、管理部15側からの呼出用電子メールを常に監視して応答する体勢をとっているので、主電源スイッチをオフにしない限り、顧客または社内（販売店も含む）のサービスマンは、いつでも、管理部15が運営するウェブサイトを通じて、所望の機体11についてのリアルタイムの稼働データを要求し、また取得することができる。

警告情報については、それが自発送信データ記憶部42に保存されれば、主電源スイッチがオンである限り、機体11側から直ちに管理部15側に送信され、電子メールによって顧客端末機器17または社内端末機器19に出力されるので、機体11に異常のあることをリアルタイムで知ることができる。

顧客端末機器17または社内端末機器19からの稼働データの要求は、すべて管理部15を通じるルートとなっていて、これにより機体11が稼働データを送信する先は管理部15だけとなっており、そのデータ送信の始動も、管理部15側からの呼出用電子メールの有無に限っているので、データを渡す顧客の認証機構が機体11にはまったく不要となり、しかもアクセスのあった時にデータを渡すのではなく、呼出は呼出で終了させた後、接続先が設定されている管理部15だけに機体11側から架電のうえデータを送信するので、機体11および管理部15ともに簡易なシステム構成となるとともに、データ漏洩のおそれがない。

管理部15側が機体11とのデータの授受を一括して行い、受信したデータをウェブサイトに反映させて顧客またはサービスマンに提供するので、例えば機体11からは数値だけの生データのみを受け取るものとしても、ウェブサイトに反映させる段階で、数値だけの生データを顧客またはサービスマンが所望する様式に加工して表示できる。

次に、図３および図４に基づき、この作業機械遠隔稼働管理システム10を用いた機体稼働状態検知方法の一例を説明する。

(a) 機体11に搭載された稼働データ保存機能および無線通信機能を有する動態管理用コントローラ24により、以下の積算を開始する。

(b) 機体11のエンジン出力と関連する信号（例えば、パワーシフト圧、ブースト圧またはエンジン回転数などの主要パラメータのデータ値）を、一定周期ごとに検出して、そのデータ値の大きさごとに区分けして出現頻度を積算することで、データ値の大きさと出現頻度との関係を表わす一定の稼働時間Ｎ分の頻度分布情報Ａを作成し、稼働データ記憶部41の不揮発性メモリに保存する。

(c) 動態管理用コントローラ24は、頻度分布情報Ａをリセットした後に、同様の積算を再開する。一方、積算の開始から一定の稼働時間Ｎが経過したら、管理部15からの要求信号に応じて、稼働データ記憶部41の不揮発性メモリに保存された頻度分布情報Ａを、動態管理用コントローラ24の無線通信部34から中継局13および無線キャリアネットワーク14を経て管理部15のサーバに送信する。

(d) 再び、機体11のエンジン出力と関連する主要パラメータのデータ値を、一定周期ごとに検出して、一定の稼働時間Ｎ分の頻度分布情報Ｂを作成し、稼働データ記憶部41の不揮発性メモリに保存する。

(e) 動態管理用コントローラ24は、頻度分布情報Ｂをリセットした後に、同様の積算を繰り返し実行する。一方、積算の開始から一定の稼働時間Ｎが経過したら（最初の積算開始から２*Ｎ時間経過後）、管理部15からの要求信号に応じて、稼働データ記憶部41の不揮発性メモリに保存された頻度分布情報Ｂを、動態管理用コントローラ24の無線通信部34から中継局13および無線キャリアネットワーク14を経て管理部15のサーバに送信する。

このようにして機体11の一定時間稼働ごとに生成させた、エンジン出力と関連する主要パラメータのデータ値の大きさと出現頻度との関係を表わす複数の頻度分布情報Ａ，Ｂは、管理部15からの要求信号に応じて、動態管理用コントローラ24の無線通信機能により管理部15のサーバに送信され、このサーバ内に、図４に示されるように蓄積される。

このため、顧客およびメーカ社内または販売店のサービスマンは、顧客端末機器17または社内端末機器19により、管理部15のサーバ内に蓄積された複数の頻度分布情報Ａ，Ｂを時系列に並べて比較することで、それらの波形の移動から、機体11の性能異常であるエンジン出力の低下と、その原因を、以下に示されるように検知することができる。

次に、図５に示されたフローチャートを参照して、機体稼働状態検知方法におけるエンジン出力の低下を検知する例を説明する。

（ステップS1）
エンジン負荷とエンジン回転数に合わせて吸気量が制御され、ターボチャージャ30によりエンジン吸気側に過給されるブースト圧は、エンジン22の出力と関連して自動的に制御されるので、このブースト圧を選択して頻度分析することでエンジン22の出力を判断できることから、このブースト圧をブースト圧センサ30bsにより検出する。

（ステップS2）
機体11に搭載された稼働データ保存機能および無線通信機能を有する動態管理用コントローラ24は、このエンジン出力と関連するブースト圧の大きさと出現頻度との関係を表わすブースト圧頻度分布情報を、図３に示されるように機体11の一定時間稼働ごとに生成し、動態管理用コントローラ24の無線通信機能により管理部15に送信する。

（ステップS3）
管理部15は、受信した複数のブースト圧頻度分布情報を蓄積するので、販売店サービスマンなどは、社内端末機器19などにより、図４に示されるように複数のブースト圧頻度分布情報を時系列に並べて比較する。

（ステップS4）
販売店サービスマンなどは、複数のブースト圧頻度分布情報間の変動状態を見て、あるいは社内端末機器19などは、複数のブースト圧頻度分布情報間の変動状態を自動的に検知して、エンジン出力の低下の傾向が現れたか否かを判定する。

（ステップS5）
エンジン出力の低下の傾向が現れた場合は、その際のブースト圧頻度分布情報の変化量が規定範囲内か否かを判定する。すなわち、エンジン出力の低下には、エンジンの異常（故障）と、粗悪燃料の使用の２つの原因があり、エンジンの異常（故障）と粗悪燃料の使用とでは、出力低下の変化の仕方と変化量が異なることから、これらの２つを識別する。

（ステップS6）
ブースト圧頻度分布情報の変化量が規定範囲内であれば、粗悪燃料によるエンジン出力の低下と判断する。この粗悪燃料については、事前に実機でテストしておくことにより変化量がある程度規定できるので、この変化量から粗悪燃料の使用を判別する。

（ステップS7）
ブースト圧頻度分布情報の変化量が規定範囲内でなければ、エンジンの故障によるエンジン出力の低下と判断する。例えば、粗悪燃料による出力低下は、燃料を注入した時点から急変するが、エンジンの故障による出力低下は、少しずつ出力が低下し、すなわち徐々に傾向が現れるので変化量が規定範囲より小さい。また、突発的な故障の場合は、粗悪燃料に比べて変化量が規定範囲より極端に大きくなる。したがって、ブースト圧頻度分布情報の変化量が規定範囲より小さい側か、または大きい側へ逸脱している場合は、エンジンの故障によるエンジン出力の低下と判断する。

次に、図６に示されたフローチャートを参照して、機体稼働状態検知方法において作業負荷の程度を検知する例を説明する。

（ステップS11）
ブースト圧の変化を頻度分析することでエンジン22にかかる作業負荷の変動状況を判断できることから、ブースト圧をブースト圧センサ30bsにより検出する。

（ステップS12）
動態管理用コントローラ24は、図３に示されるように機体11の一定時間稼働ごとにブースト圧頻度分布情報を作成し、動態管理用コントローラ24の無線通信機能により管理部15に送信する。

（ステップS13）
管理部15は、受信した複数のブースト圧頻度分布情報を蓄積するので、販売店サービスマンなどは、社内端末機器19などにより、図４に示されるように複数のブースト圧頻度分布情報を時系列に並べて、標準のブースト圧頻度分布情報Ａと、対比するブースト圧頻度分布情報Ｂとを比較する。

（ステップS14）
販売店サービスマンなどは、複数のブースト圧頻度分布情報間の変動状態を見て、あるいは社内端末機器19などは、複数のブースト圧頻度分布情報間の変動状態を自動的に検知して、ブースト圧頻度分布の山のピークが変化した度合により作業負荷の程度を検知する。

次に、図７は、検証試験の結果を示し、油圧ショベルを、燃料噴射量および作業内容を変えた３つの稼働パターンにより、各１０時間ずつ稼働して、動態管理用コントローラ24によりブースト圧頻度分布情報を作成し、管理部15のサーバに各ブースト圧頻度分布情報を蓄積させ、社内端末機器19などでこれらのブースト圧頻度分布情報を取出して３つの稼働パターンのデータを比較する。

稼働パターンは、燃料噴射量１００％で掘削などの負荷の大きな重負荷作業をする場合（実線で示す特性）と、燃料噴射量を９０％に絞って同様の重負荷作業をする場合（２点鎖線で示す特性）と、燃料噴射量１００％のままで均し作業などの負荷の小さな軽負荷作業をする場合（点線で示す特性）とである。

図７は、３つのブースト圧頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知する例を示し、これらのブースト圧頻度分布情報は、エンジン出力が低下すると、実線で示される１００％出力波形（標準波形）のピーク位置に対し、２点鎖線で示される９０％出力波形の対応するピーク位置は、左側（実線矢印で示される低圧側）へ移動するように変形することから、この変形量よりエンジン出力の低下の程度を検知できる。

さらに、作業負荷が変化すると、実線で示される重負荷の波形（標準波形）はピーク頻度が高い波形であるのに対して、点線で示される軽負荷の波形は、ピーク頻度が極端に低い方向（点線矢印で示される方向）に変形することから、この変形量より作業負荷の大きさを検知できる。

次に、上記の実施の形態により得られる効果を説明する。

ブースト圧頻度分布情報を機体11の一定時間稼働ごとに生成する動態管理用コントローラ24と、複数のブースト圧頻度分布情報を受信して蓄積する管理部15と、管理部15から入手した複数のブースト圧頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知する端末機器17，19とによって、従来の閾値との比較で異常／故障判定したり異常度合いをランク付けする場合と異なり、機体の稼働状態の微妙な変化も捉えることができ、機体の稼働状態を高精度に検知できる。

特に、作業機械遠隔稼働管理システム10を構成するために機体11に搭載された専用の動態管理用コントローラ24により自動的にデータが生成され、保存され、管理部15へ送信されるため、より客観的で精度の高い情報をあつめることができ、それにより稼働状態検知精度の向上を図ることもできる。

具体的には、ブースト圧センサ30bsにより検出されたブースト圧の大きさと出現頻度との関係を表わす複数のブースト圧頻度分布情報を時系列に並べて比較することでエンジン出力の低下を検知するので、複数のブースト圧頻度分布情報によりエンジン出力の微妙な低下も捉えることができ、ブースト圧頻度分布情報の蓄積データ数が増加するほど高精度にエンジン出力低下を検知できる。

その上、エンジン出力が低下する際の変化量が規定範囲内であれば粗悪燃料によるエンジン出力の低下と判断し、規定範囲内でなければエンジン22の故障によるエンジン出力の低下と判断するので、エンジン出力が低下する原因に適切に対処できる。

すなわち、エンジン22の出力低下には、エンジン22の異常（故障）と、粗悪燃料の使用の２つが原因すると思われるが、出力低下の変化の仕方と変化の量が異なることから、これらの２つを区別できるので、故障によるエンジン性能の低下のみならず、使用する燃料に起因する性能低下なども確認できるため、３次規制対応エンジンで問題となっている不正燃料使用の発見に関しても有用である。

さらに、一定時間稼働ごとに生成されたブースト圧頻度分布情報を時系列に並べて、例えば図７に実線で示された標準のブースト圧頻度分布と、例えば図７に点線で示された対比のブースト圧頻度分布情報とを比較することで、作業負荷の程度を容易に、かつブースト圧頻度分布情報の蓄積データ数が増加するほど高精度に検知でき、単なる稼働時間の累積値のみでは得られない作業機械ごとの作業負荷の軽重から類推される作業内容（掘削、均しなど）を含む稼働実績を把握でき、例えば特定の作業機械に過度の負担がかからないように、作業機械の配置計画、稼働計画などの作成に役立てることができる。

なお、本発明は、作業機械遠隔稼働管理システム10に限定されるものではなく、複数のブースト圧頻度分布情報が動態管理用コントローラ24に蓄積されている場合は、現場でも機体11からブースト圧頻度分布情報を取出して利用することができる。すなわち、サービスツール用車両側コネクタ27に、コミュニケーションアダプタを介してノートパソコンなどを接続し、このノートパソコンによりデータリンクライン26を介して動態管理用コントローラ24などと通信を行ない、複数のブースト圧頻度分布情報を直接取出し、ノートパソコン上で複数のブースト圧頻度分布情報を比較して機体11の稼働状態を検知するようにしても良い。

本発明は、動態管理用コントローラ24を搭載した油圧ショベル、ブルドーザまたはローダなどの作業機械に利用可能である。

本発明に係る機体稼働状態検知方法を実施する作業機械遠隔稼働管理システムの一実施の形態を示す構成図である。 同上システムに用いられる動態管理用コントローラの一例を示すブロック図である。 同上機体稼働状態検知方法における動態管理用コントローラ側の処理内容を説明する説明図である。 同上機体稼働状態検知方法における管理部側の処理内容を説明する特性図である。 同上機体稼働状態検知方法におけるエンジン出力低下を検知する例を示すフローチャートである。 同上機体稼働状態検知方法における作業負荷の程度を検知する例を示すフローチャートである。 同上機体稼働状態検知方法で用いられるブースト圧頻度分布を示す特性図である。

符号の説明

11 機体
22 エンジン
30 ターボチャージャ

Claims (4)

1. 機体のエンジンからの排気で駆動されるターボチャージャによりエンジン吸気側に過給されるブースト圧の大きさと出現頻度との関係を表わすブースト圧頻度分布情報を、機体の一定時間稼働ごとに生成し、
   これらのブースト圧頻度分布情報を複数蓄積し、
   これらの複数のブースト圧頻度分布情報を時系列に並べて比較することで機体の稼働状態を検知する
   ことを特徴とする機体稼働状態検知方法。
2. 機体の稼働状態として、エンジン出力の低下を検知する
   ことを特徴とする請求項１記載の機体稼働状態検知方法。
3. エンジン出力が低下する際の変化量が規定範囲内か否かを判定し、
   規定範囲内であれば粗悪燃料によるエンジン出力の低下と判断し、
   規定範囲内でなければエンジンの故障によるエンジン出力の低下と判断する
   ことを特徴とする請求項２記載の機体稼働状態検知方法。
4. 機体の稼働状態として、作業負荷の程度を検知する
   ことを特徴とする請求項１記載の機体稼働状態検知方法。

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