JP2010065578A - 建設機械のメンテナンス交換時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】重油等の指定燃料が使用された際に、使用燃料に応じた最適なメンテナンス交換時期に変更してエンジンのメンテナンス部品の損傷を防止する。
【解決手段】メンテナンス部品の交換時期を設定する交換時期設定手段１６と、燃料の密度を測定する燃料密度計１４と、測定密度を基準温度に換算して該基準温度換算密度が閾値を越えている場合には、使用燃料が指定燃料以外であると判断する交換時期短縮手段１７とを備え、使用燃料が指定燃料以外のときは、メンテナンス交換時期を短縮させることにより、メンテナンス部品の早期交換を可能にする。
【選択図】図３

Description

本発明は油圧ショベル等の建設機械のメンテナンス交換時期制御装置に関するものであり、特に、エンジンの燃料の密度に基づいて指定燃料であるかを判別してメンテナンスの交換時期を変更できるよう構成した建設機械のメンテナンス交換時期制御装置に関するものである。

建設機械のディーゼルエンジンに於けるメンテナンスの項目には様々なものがあるが、殊に、各種のエンジン部品（消耗品を含む。以下、「メンテナンス部品」という。）の損傷に大きな影響を与えることがある。この場合、エンジンオイルの劣化及び各種フィルタ類の閉塞状況などに応じて、各種メンテナンス部品を早期に交換することが必要になる。

又、従来、油圧ショベル等の建設機械においては、メンテナンスの交換時期を判定して出力する装置が開発されている。例えば、エンジン稼働時間の積算値と目標メンテナンス交換時期の目標値とを比較することによって、メンテナンス交換時期を判定する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３４７４８公報

上記従来技術は、単にエンジン稼働時間の積算値と目標メンテナンス交換時期の目標値とを比較して、メンテナンス交換時期を判定するため、実際に使用している燃料の種類の影響を加味することができず、誤ったメンテナンス交換時期を判定しかねない。

例えば、建設機械のディーゼルエンジンにおいて使用可能な燃料は一般に軽油であるが、重油やバイオディーゼル燃料（BDF）が使用されることがある。特に、レンタル業者が油圧ショベル等の建設機械をユーザに貸し出す際、ユーザによって使用される燃料の種類を正確に把握することは難しく、重油やバイオディーゼル燃料が使用されることがある。

ディーゼルエンジンの燃料として重油やバイオディーゼル燃料が使用されたときは、メンテナンス部品に多大な損傷を与えるおそれがある。たとえば、エンジンオイルの劣化、オイルフィルタや燃料フィルタの閉塞、並びに排気系部品の腐食などを加速させる。

かかる課題に対処するには、重油やバイオディーゼル燃料等の使用燃料の種類に応じてメンテナンス交換時期を適切に設定することが考えられる。しかし、従来技術では、燃料の種類を事前に正確に把握して、適切なメンテナンス交換時期を設定することが困難であるため、指定燃料（軽油）以外の燃料、即ち、重油やＢＤＦ等を使用した際に、エンジンのメンテナンス部品の損傷を防止することができない。

そこで、重油等の指定燃料が使用された際に、使用燃料に応じた最適なメンテナンス交換時期に変更してエンジンのメンテナンス部品の損傷を防止するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、エンジン部品のメンテナンス交換時期を設定する交換時期設定手段を有する建設機械のメンテナンス交換時期制御装置において、エンジンに使用されている燃料の密度を測定する燃料密度計と、該燃料密度計による測定密度と予め設定した閾値とを比較し、該測定密度が前記閾値を越えている場合には、使用燃料が指定燃料以外であると判断すると共に前記メンテナンス交換時期が短縮するように制御する交換時期短縮手段とを備えることを特徴とする建設機械のメンテナンス交換時期制御装置を提供する。

この構成によれば、エンジンに使用されている燃料が指定燃料（軽油）以外たとえば重油のときは、燃料密度計による測定密度が前記閾値を越えるので、交換時期短縮手段により使用燃料が指定燃料以外であると判断される。この場合は、交換時期設定手段に設定されたメンテナンス交換時期が短縮するように制御される。従って、指定燃料の使用時に比べて指定燃料以外の使用時は、エンジンのメンテナンス部品の早期交換が可能になる。

請求項２の発明は、上記エンジンの燃料タンクには燃料の温度を測定する燃料温度センサが取り付けられ、上記燃料密度計による測定密度は基準温度における密度に換算され、該基準温度換算密度を上記交換時期短縮手段に利用することを特徴とする請求項１記載の建設機械のメンテナンス交換時期制御装置を提供する。

この構成によれば、燃料密度計で測定した燃料の密度は、基準温度たとえば１５℃のときの値、即ち、基準温度換算密度に換算して交換時期短縮手段におけるデータとして使用される。即ち、基準温度換算密度と前記閾値を互いに比較し、基準温度換算密度が前記閾値を越えた場合に、現在エンジンにて使用されている燃料が指定燃料以外であると判断される。依って、燃料の使用温度の高低に影響されることなく、使用燃料の種類が正確に判別される。

請求項３記載の発明は、上記メンテナンス交換時期の短縮時間は燃料の密度の大きさに比例するように制御されることを特徴とする請求項１又は２記載の建設機械のメンテナンス交換時期制御装置を提供する。

この構成によれば、燃料が指定燃料以外であると判定された場合、メンテナンス交換時期の短縮時間は、燃料の密度の大きさに比例するように設定変更される。そのため、メンテナンス交換時期は燃料の種類すなわち燃料の性状を加味して短縮される。

請求項１記載の発明は、指定燃料以外の燃料が使用された場合はこれを自動的に検知して、指定燃料の使用時に比べてエンジンのメンテナンス部品の交換を早期に行えるので、該メンテナンス部品の損傷を未然に防止することができる。

請求項２記載の発明は、使用燃料の判別の際に温度の高低に影響されないので、請求項１記載の発明の効果に加えて、燃料の使用温度が大きく変化した場合でも、該燃料の種類の正確な判別を常に安定して行うことができる。

請求項３記載の発明は、メンテナンス交換時期は燃料の性状を加味して短縮されるので、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、性状の異なる燃料が使用された場合でも、それに対応した最適なメンテナンス交換時期に変更して、エンジンのメンテナンス部品の損傷を一層確実に防止することができる。

本発明は、重油等の指定燃料が使用された際に、使用燃料に応じた最適なメンテナンス交換時期に変更して、エンジンのメンテナンス部品の損傷を防止するという目的を達成するために、エンジン部品のメンテナンス交換時期を設定する交換時期設定手段を有する建設機械のメンテナンス交換時期制御装置において、エンジンに使用されている燃料の密度を測定する燃料密度計と、該燃料密度計による測定密度と予め設定した閾値とを比較し、該測定密度が前記閾値を越えている場合には、使用燃料が指定燃料以外であると判断すると共に前記メンテナンス交換時期が短縮するように制御する交換時期短縮手段とを備えることにより実現した。

以下、本発明の好適な一実施例を図１乃至図４に従って説明する。尚、本実施例では、機械本体に設置されたコントローラ（以下、「機械本体コントローラ」という。）内に本発明のメンテナンス交換時期制御装置を組み込んで設置しているが、該メンテナンス交換時期制御装置は、機械本体コントローラとは独立に設置することもできる。

図１は、本発明を適用した建設機械としての油圧ショベルを示す側面図である。同図に示すように、該油圧ショベル１は、下部走行体２上に旋回機構３を介して上部旋回体４が旋回自在に載置されている。該上部旋回体４には、その前方一側部にキャブ５が設けられ、且つ、前方中央部にブーム６が俯仰可能に取り付けられている。又、ブーム６の先端にアーム７が上下回動自在に取り付けられ、更に、該アーム７の先端にバケット８が取り付けられている。

図２は、油圧ショベル１に適用したエンジン制御系の構成を示す。該エンジン制御系は、前記油圧ショベル１を駆動するエンジン１０と、該エンジン１０に燃料を供給する燃料タンク１１と、該エンジン１０に接続された機械本体コントローラ１２と、該機械本体コントローラ１２に接続された表示器１３とより構成されている。

前記エンジン１０は、燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンであり、該エンジン１０を動力源として油圧ショベル１が走行する。このエンジン１０には、各種センサ類たとえば冷却水温度センサ、燃料噴射圧センサ、エンジン回転数センサ（図示せず）が取り付けられている。

更に、燃料タンク１１内には燃料密度計１４及び燃料温度センサ１５が設けられている。該燃料密度計１４は燃料の密度を測定するものであり、又、燃料温度センサ１５は燃料の温度を測定するものである。尚、燃料密度計１４は燃料タンク１１内に限らず、エンジン１０又は燃料供給ラインの適宜箇所に取り付けることもできる。

上記センサ類の測定信号は、信号線を介して機械本体コントローラ１２に逐次出力されている。該機械本体コントローラ１２は、エンジン１０の各種メンテナンス部品の交換時期を判定するものであり、制御演算部として機能するマイクロコンピュータが内蔵されている。尚、本発明に係るメンテナンス部品にはオイルフィルタ、燃料フィルタ、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）関連部品、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）、エンジンオイル、冷却水などの消耗品が含まれる。

図３に示すように、前記機械本体コントローラ１２は交換時期設定手段１６及び交換時期短縮手段１７を備えている。該交換時期設定手段１６は、エンジン１０のメンテナンス部品の交換時期を設定するものである。又、交換時期短縮手段１７は、上記燃料密度計１４による測定密度と予め設定した閾値とを比較し、該閾値を測定密度が越えている場合には、燃料タンク１１内の使用燃料が軽油（指定燃料）以外であると判断すると共に、前記メンテナンス交換時期が短縮するように制御するものである。

交換時期短縮手段１７は密度換算部１８、密度比較部１９、燃料種類識別部２０及び交換時期変更部２１から成る。前記密度換算部１８は、上記燃料密度計１４で測定した燃料の密度を基準温度１５℃における値（基準温度換算密度）に換算するものである。又、密度比較部１９は、密度換算部１８で換算した基準温度換算密度を上記閾値と比較するものである。

更に、燃料種類識別部２０は、燃料タンク１１内の燃料の種類を識別するものであり、密度比較部１９において基準温度換算密度が前記閾値を越えている場合には、燃料タンク１１内の燃料が軽油以外たとえば灯油、重油又はＢＤＦであると識別する。

又、交換時期変更部２１は、燃料種類識別部２０で燃料タンク１１内の燃料が軽油以外であると識別したとき、前記交換時期設定手段１６に設定されているメンテナンス部品の交換時期を変更するものである。この場合、メンテナンス交換時期は、前記基準温度換算密度の大きさにほぼ比例して短縮するように変更される。具体的には、基準温度換算密度の大きさに対応して係数が予め設定されており、使用燃料が軽油以外の場合は軽油の場合に比べて、前記係数の割合に見合った時間だけメンテナンス交換時期が短縮するように制御される。

本実施例に係る機械本体コントローラ１２には、読み書き可能なメモリから成る記憶手段２２が内蔵され、該記憶手段２２には前記係数及び閾値が記憶されている。又、記憶手段２２には、エンジン稼働時間検出器（図示せず）で検出したエンジン１０の実稼働時間及び該実稼働時間の累積値、並びにメンテナンス交換時期及び該メンテナンス交換時期までの燃料種類別残余時間が記憶される。

次に、本発明によるメンテナンス交換時期制御処理の具体的な手順について説明する。尚、メンテナンス交換時期の設定変更に至る全ての処理動作は、予め機械本体コントローラ１２に組み込まれたプログラムに従って自動的に実行される。

先ず、燃料タンク１１内に指定燃料である軽油が入れられているときは、軽油の密度及び温度が燃料密度計１４及び燃料温度センサ１５によりそれぞれ測定され、各測定値は機械本体コントローラ１２に出力され、そして、密度換算部１８は測定密度を基準温度１５℃における基準温度換算密度に換算して、これを密度比較部１９に送出する。

この密度比較部１９では、基準温度換算密度を予め設定した閾値と比較して、基準温度換算密度が閾値以下であると判断される。そして、この判断結果は燃料種類識別部２０に出力されて、燃料タンク１１内の燃料が軽油であると識別される。燃料が軽油である場合は、交換時期設定手段１６に設定されているメンテナンス部品の交換時期は変更されない。

次に、燃料タンク１１内に軽油に代えて重油が入れられた場合について説明する。このときは、基準温度換算密度が前記閾値を越えるので、燃料種類識別部２０において、燃料タンク１１内の燃料は重油であると識別され、交換時期設定手段１６に設定されているメンテナンス部品の交換時期が変更される。その際、メンテナンス交換時期は、燃料の基準温度換算密度の大きさに対応する係数の割合に見合った時間だけ短縮するように制御される。

前記メンテナンス交換時期は、機械本体コントローラ１２から表示器１３に出力されて、メッセージによりメンテナンス交換時期が変更されたことがオペレータに告知される。尚、メンテナンス交換時期の判定処理は、随時モニタリングされて更新されるため、オペレータは最新のメンテナンス交換時期を容易に把握できる。

上記の如く本発明のメンテナンス交換時期制御装置によると、現在の使用燃料が重油などの軽油以外であると識別した場合は、メンテナンス交換時期が短縮され、このときのメンテナンス交換時期の短縮時間は、燃料の密度の大きさに対応して最適な時間に変更設定される。従って、軽油以外の燃料が使用された場合でも、それに即応した最適なメンテナンス交換時期に自動的に変更される。

斯くして、エンジンのメンテナンス部品の早期交換が可能になり、エンジン部品の損傷が未然に防止される。例えばエンジンオイルの劣化、オイルフィルタや燃料フィルタの閉塞、並びに排気系部品の腐食などを未然に防止することができる。

又、上記密度比較部１９においては、測定密度をそのまま用いずに、 基準温度における値に換算した基準温度換算密度を用いて上記閾値と比較するので、燃料の温度が大きく変化する環境下においても、燃料の種類を一層正確に識別して、メンテナンス交換時期の短縮処理が常に安定して行なわれる。

特に、交換時期判定手段によるメンテナンス交換時期の判定処理は、設定時間毎にモニタリングを実施してその結果を更新するように設定されている。従って、途中で使用燃料が変更された場合でも、常にメンテナンス交換に最適な時期を自動的に判定することができる。

上記実施例では、機械本体コントローラ１２内に交換時期短縮手段１７を内蔵させたが、該交換時期短縮手段１７は、図４に示すように、機械本体コントローラ１２の外部に別途設置することも可能である。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明の一実施例を示し、メンテナンス交換時期制御装置を備えた油圧ショベルの全体側面図。 本発明に係るメンテナンス交換時期制御装置を示す構成図。 本発明に係るメンテナンス交換時期制御装置の構成を説明するブロック図。 本発明に係る他の形態のメンテナンス交換時期制御装置を示す構成図。

符号の説明

１ 油圧ショベル（建設機械）
１０ エンジン
１１ 燃料タンク
１２ 機械本体コントローラ
１３ 表示器
１４ 燃料密度計
１５ 燃料温度センサ
１６ 交換時期設定手段
１７ 交換時期短縮手段
１８ 密度換算部
１９ 密度比較部
２０ 燃料種類識別部
２１ 交換時期変更部
２２ 記憶手段

Claims (3)

1. エンジン部品のメンテナンス交換時期を設定する交換時期設定手段を有する建設機械のメンテナンス交換時期制御装置において、
   エンジンに使用されている燃料の密度を測定する燃料密度計と、
   該燃料密度計による測定密度と予め設定した閾値とを比較し、該測定密度が前記閾値を越えている場合には、使用燃料が指定燃料以外であると判断すると共に前記メンテナンス交換時期が短縮するように制御する交換時期短縮手段とを備えることを特徴とする建設機械のメンテナンス交換時期制御装置。
2. 上記エンジンの燃料タンクには燃料の温度を測定する燃料温度センサが取り付けられ、且つ、上記燃料密度計による測定密度を基準温度における密度に換算し、該基準温度換算密度を上記交換時期短縮手段に利用するように構成したことを特徴とする請求項１記載の建設機械のメンテナンス交換時期制御装置。
3. 上記メンテナンス交換時期の短縮時間は燃料の密度の大きさに比例するように制御されることを特徴とする請求項１又は２記載の建設機械のメンテナンス交換時期制御装置。

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