JP2011008333A

JP2011008333A - エンジンオイルレベル管理システム

Info

Publication number: JP2011008333A
Application number: JP2009148676A
Authority: JP
Inventors: Junichi Tabata; 潤一田畑; Kenji Hamada; 健司濱田
Original assignee: Caterpillar SARL
Current assignee: Caterpillar SARL
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2011-01-13

Abstract

【課題】作業機械から管理部さらにはユーザに対して正確なオイルレベル情報を送信できるエンジンオイルレベル管理システムを提供する。
【解決手段】作業機械11の機体またはエンジンの前後方向傾斜角度および左右方向傾斜角度を検出する傾斜角度センサ21と、搭載エンジンのオイルパンにてエンジンオイルレベルを検出するオイルレベルセンサ22とを、機体を制御するための機体コントローラ23に接続する。機体コントローラ23には、モニタ24と、外部の管理部15と情報の遣り取りを制御する動態管理用コントローラ25とを接続する。機体コントローラ23は、オイルレベルセンサ22で検出したエンジンオイルレベルを、前後方向傾斜角度および左右方向傾斜角度に基づき、補正手段28により平地でのエンジンオイルレベルに傾斜補正し、そのエンジンオイル量が適正でないときは警告を発信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業機械のエンジンオイルレベルを遠隔管理するエンジンオイルレベル管理システムに関する。

図４に示されるように、エンジンの下部に設置されたオイルパン１に収容されたエンジンオイル２は、適正量に維持する必要があり、オイルパン１に装着されたオイルレベルゲージ３でオイルレベルをチェックしたり、オイルレベルスイッチ４によりオイルレベルの低下を検出した場合は、警告信号を出力するようにしているが、オイルレベルの確認は、図４（ａ）に示されるように平坦な場所で行なうことが要求され、図４（ｂ）（ｃ）に示されるように傾斜のある場所で確認する場合は、オイルレベルスイッチ４が誤作動するおそれがある。

すなわち、傾斜のある場所でオイルレベル確認作業する場合、図４（ｂ）に示されるように十分なエンジンオイル２の量がオイルパン１に入っていても、機体（エンジン）の向きによってはオイルレベルスイッチ４からのオイルレベル検知信号がなく（図５ステップ１でNO）、機体コントローラ（ＥＣＭ）がエンジンオイル量過小と判断し、エンジンオイル量を警告するエラーメッセージを発信するおそれがあり（図５ステップ２）、また反対に、図４（ｃ）に示されるように不十分なエンジンオイル量であっても、機体（エンジン）の向きによってはオイルレベルスイッチ４からのオイルレベル検知信号があり（図５ステップ１でYES）、機体コントローラ（ＥＣＭ）が十分なエンジンオイル量と誤認識し、エンジンオイル量を警告するエラーメッセージを出さないおそれがある（図５ステップ３）。

一方、作業機械から作業機械の部品交換時期などに関する情報を無線キャリアネットワークを通じて管理部に送信して保存し、この管理部から通信回線網を介してユーザなどの端末機器に部品交換時期などに関する情報を配信する作業機械遠隔稼働管理システムがある（例えば、引用文献１参照）。

特開２００８−１１７１１７号公報（第１頁、図１）

上記のような作業機械遠隔稼働管理システムに、図４および図５に示されたオイルレベル検知手段を適用すると、作業機械のオペレータに対して単に誤った警告をするだけでなく、作業機械から管理部さらにはユーザに対して傾斜過多にともなう誤ったオイルレベル不具合情報を送信するおそれがあり、ユーザなどに正確なオイルレベル情報を提供できない。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、作業機械から管理部さらにはユーザに対して正確なオイルレベル情報を送信できるエンジンオイルレベル管理システムを提供することを目的とするものである。

請求項１に記載された発明は、作業機械の機体の傾斜角度を検出する傾斜角度センサと、作業機械の機体に搭載されたエンジンのエンジンオイルレベルを検出するオイルレベル検出器と、オイルレベル検出器で検出したエンジンオイルレベルを、傾斜角度センサで検出した傾斜角度に基づき平地でのエンジンオイルレベルに傾斜補正するとともに、この傾斜補正したエンジンオイルレベルが適正か否かを判定して不適正のときはオイルレベル警告信号を発信する機体コントローラと、機体コントローラからのオイルレベル警告信号を受信してオイルレベル不具合情報を発信する動態管理用コントローラと、動態管理用コントローラから発信されたオイルレベル不具合情報をネットワークを通じて受信し保存する管理部と、管理部から通信回線網を介してオイルレベル不具合情報を取得可能な端末機器とを具備したエンジンオイルレベル管理システムである。

請求項２に記載された発明は、請求項１記載のエンジンオイルレベル管理システムにおける傾斜角度センサが、作業機械の前後方向傾斜角度および左右方向傾斜角度を検出する機能を備え、機体コントローラは、オイルレベル検出器で検出したエンジンオイルレベルを、前後方向傾斜角度および左右方向傾斜角度が共に０の場合のエンジンオイルレベルに傾斜補正する機能を備えた管理システムである。

請求項１記載の発明によれば、オイルレベル検出器で検出したエンジンオイルレベルを、傾斜角度センサで検出した傾斜角度に基づき、機体コントローラが平地でのエンジンオイルレベルに傾斜補正するとともに、この傾斜補正したオイルレベルが適正か否かを判定して不適正のときはオイルレベル警告信号を発信し、機体コントローラからのオイルレベル警告信号を受信した動態管理用コントローラからオイルレベル不具合情報を発信するので、動態管理用コントローラから発信された情報をネットワークを通じて受信し保存する管理部と、この管理部から通信回線網を介して情報を端末機器により取得可能なユーザに対して、正確なオイルレベル情報を送信できる。

請求項２記載の発明によれば、機体コントローラにより、オイルレベル検出器で検出したエンジンオイルレベルを、傾斜角度センサで検出された前後方向傾斜角度および左右方向傾斜角度が共に０の場合のエンジンオイルレベルに傾斜補正するので、作業機械がどのような傾斜状態の場所にあっても制限を受けることなく、例えば決められた時間に正確なオイルレベル情報を管理部およびユーザに送信できる。

本発明に係るエンジンオイルレベル管理システムの一実施の形態を示す概要図である。同上管理システムに用いられるオイルレベルセンサによるオイルレベル検出を示すオイルパン断面図であり、（ａ）はオイルパン水平状態、（ｂ）はオイルパン右下がり傾斜状態、（ｃ）はオイルパン左下がり傾斜状態を示す断面図である。同上管理システムの制御手順を示すフローチャートである。同上管理システムの前提となる従来のオイルレベルスイッチによるオイルレベル検出を示すオイルパン断面図であり、（ａ）はオイルパン水平状態、（ｂ）はオイルパン右下がり傾斜状態、（ｃ）はオイルパン左下がり傾斜状態を示す断面図である。従来のオイルレベルスイッチによる警告機能を説明するフローチャートである。

以下、本発明を、図１乃至図３に示された一実施の形態に基いて詳細に説明する。

図１は、エンジンオイルレベル管理システムとして機能す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、作業機械11は、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・システム用衛星（いわゆるＧＰＳ衛星）12による測位機能を有し、ネットワークとしての中継局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、作業機械11と管理部15とを結ぶ携帯電話回路網である。

管理部15は、例えば作業機械11を生産するメーカ内などに設置されたものであり、この管理部15には、データ連結処理部（ウェブサーバ）を中心に種々のデータベースなどが連結されているとともに、通信回線網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ユーザ端末機器17が通信可能に構成されているとともに、メーカ系列の通信回線網としてのイントラネット回線網18を介して端末機器としてのサービスマン端末機器19が通信可能に構成されている。

管理部15は、作業機械11から発信された稼働情報、警告情報およびＧＰＳ衛星12による位置情報などを受信してデータベースに保存し、作業機械11のユーザ、およびメーカまたは販売店のサービスマンに対して、これらのＩＤおよびパスワードにより許可されたアクセス権の範囲内で、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、ユーザ端末機器17またはサービスマン端末機器19を介し、作業機械11に関する情報を提供する。

作業機械11に関する情報は、例えば、稼働情報（稼働時間、燃料残量など）、機械情報（エンジン回転数、油圧機器状態など）、警告情報（未承認キーの挿入、エンジンオイルレベル異常などの異常検出信号など）、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）である。

作業機械11は、機体またはエンジンのいずれかに設置されて機体またはエンジンの前後方向傾斜角度および左右方向傾斜角度を検出する傾斜角度センサ21と、その機体に搭載されたエンジンのオイルパン１（図２）に設けられてエンジンオイル２のオイルレベルを検出するオイルレベル検出器としてのオイルレベルセンサ22と、機体（走行系、旋回系および作業機系）を制御するための機体コントローラ23と、機体コントローラ23に対する入力装置および表示出力装置として機能するモニタ24と、機体コントローラ23に接続されて外部の管理部15と情報の遣り取りを制御する動態管理用コントローラ25とを具備している。動態管理用コントローラ25には、通信端末26を介して通信用のアンテナ27が接続されている。

オイルレベルセンサ22は、図２に示されるように、エンジンの下部に設置されたオイルパン１に収容されたエンジンオイル２のオイルレベルをフロートなどを用いて電気抵抗または磁歪などの変化で連続的に検出するアナログセンサであり、図２（ａ）に示されるように平坦な場所では計測値がそのままオイルレベル値となるが、図２（ｂ）（ｃ）に示されるように傾斜角度θのある場所では、計測値がそのままオイルレベル値とはならないので、計測値を傾斜角度θで補正してオイルレベル値を算出する必要がある。

機体コントローラ23には、傾斜角度センサ21およびオイルレベルセンサ22が接続され、オイルレベルセンサ22で検出したエンジンオイルレベルを、傾斜角度センサ21で検出した前後方向傾斜角度および左右方向傾斜角度に基づき平地でのエンジンオイルレベルに傾斜補正する補正手段28が接続されている。

この補正手段28は、傾斜角度センサ21で検出された前後方向傾斜角度および左右方向傾斜角度を入力すると、オイルパンを水平に戻した場合の平地でのエンジンオイルレベルが出力されるように予め作成された２次元補正マップあるいは補正演算式であり、通常は機体コントローラ23内のメモリに組込まれるが、便宜上図示する。

機体コントローラ23は、オイルレベルセンサ22で検出したエンジンオイルレベルを、傾斜角度センサ21で検出された機体またはエンジンの前後方向傾斜角度および左右方向傾斜角度に基づき、補正手段28により、前後方向傾斜角度および左右方向傾斜角度が共に０の場合の平地でのエンジンオイルレベルに傾斜補正するとともに、この傾斜補正したエンジンオイルレベルが適正か否かを判定して不適正のときはオイルレベル警告信号を発信する機能を備えている。

機体コントローラ23に接続されたモニタ24は、傾斜補正されたエンジンオイルレベルを表示するとともに、機体コントローラ23から発信されたオイルレベル警告信号を受信してオイルレベル不具合情報を表示する機能を備えている。

動態管理用コントローラ25は、機体コントローラ23から発信されたオイルレベル警告信号を受信して外部の管理部15に対してオイルレベル不具合情報を発信する機能を備えている。

管理部15は、動態管理用コントローラ25から通信端末26および通信用のアンテナ27を介して発信されたオイルレベル不具合情報を無線キャリアネットワーク14を通じて受信し保存する機能を備えている。

ユーザ端末機器17およびサービスマン端末機器19は、管理部15からインターネット回線網16およびイントラネット回線網18を介してオイルレベル不具合情報を取得することが可能である。

このように、作業機械11の機体かエンジンのいずれかに傾斜角度センサ21を取付けるとともに、従来のオイルレベルスイッチ４からオイルレベルセンサ22に変更し、そして、傾斜角度センサ21が感知する前後方向および左右方向の傾斜情報を基に、オイルレベルセンサ22が読み取ったオイルレベル値を傾斜補正することにより、傾斜地であっても平地でのオイルレベルの確認をすることができる。

例えば、図２（ｂ）に示されるように、傾斜角度θが右30度の場合は、現行ではエンジンオイル量が十分であってもオイル過小と判断されるが、平地でのオイルレベルに傾斜補正すれば正常と判断させることができる。また、図２（ｃ）に示されるように、傾斜角度θが左30度の場合、現行ではエンジンオイル量が不十分であっても十分なエンジンオイル量と判断されるが、平地でのオイルレベルに傾斜補正すればエンジンオイル量不足と判断させることができる。

次に、この図１に示されたシステムの制御手順を、図３に示されたフローチャートに基づき説明する。なお、このシステムは、エンジンキースイッチをオフ位置からオン位置にしたときにスタートする。

（ステップ１１）
傾斜角度センサ21により作業機械11の機体またはエンジンの前後方向および左右方向の傾斜角度θをそれぞれ検出する。

（ステップ１２）
オイルレベルセンサ22により、オイルパン１に収容されたエンジンオイル２のオイルレベルを計測する。

（ステップ１３）
補正手段28により、オイルレベルセンサ22で検出したエンジンオイルレベルを、傾斜角度センサ21で検出した前後方向および左右方向の傾斜角度に基づき平地でのエンジンオイルレベルに傾斜補正する。

（ステップ１４）
機体コントローラ23は、傾斜補正されたオイルレベルからエンジンオイル量が適正か否かを判定する。

（ステップ１５）
機体コントローラ（ECM）23がエンジンオイル量を適正と判定した場合は、動態管理用コントローラ25に対して警告信号を発信しない。

（ステップ１６）
ステップ１４に戻って、機体コントローラ23がエンジンオイル量を適正でないと判定した場合は、この機体コントローラ（ECM）23から動態管理用コントローラ25に対しエンジンオイル量に不具合が生じていることを知らせる警告信号を発信する。

（ステップ１７）
機体コントローラ（ECM）23から発信された警告信号を受けた動態管理用コントローラ（PLJ）25は、オイルレベル不具合情報を管理部15に向けて発信する。

このように、作業機械11が傾斜地にあっても正確なエンジンオイル量を検出できるので、遠隔地に居ながら、必要な時点でエンジンオイル量を具体的数値としてチェックすることができる。

また、傾斜補正されたエンジンオイル量は、モニタ24にも表示させる。これにより、作業機械11が稼働する現場でも正確なエンジンオイル量を把握できる。

さらに、機体コントローラ23は、常に作業機械11の稼働時間をカウントしており、傾斜補正されたエンジンオイル量を把握しているので、稼働時間に対するエンジンオイルの減少量を定期的に演算することで、例えば、作業機械11の稼働時間に対するエンジンオイル減少量が基準範囲より大きすぎる場合は、Ｏリングの破損によるオイル漏れなどの故障が考えられ、また、作業機械11の稼働時間に対するエンジンオイル減少量が基準範囲より小さすぎる場合は、エンジンオイルポンプの性能低下やオイルレベルセンサ22の故障などが考えられるので、モニタ24および動態管理用コントローラ25に警報または警告信号を出力する。

したがって、作業機械11のオペレータや、動態管理用コントローラ25から管理部15を経て警告情報を受ける端末機器の17，19のオペレータは、迅速に故障に対応でき、作業機械11の故障による休車時間を最小限に抑えることができる。

次に、この図１乃至図３に示されたシステムの効果を説明する。

オイルレベルセンサ22で検出したエンジンオイルレベルを、傾斜角度センサ21で検出した傾斜角度に基づき、機体コントローラ23が平地でのエンジンオイルレベルに傾斜補正するとともに、この傾斜補正したオイルレベルが適正か否かを判定して不適正のときはオイルレベル警告信号を発信し、機体コントローラ23からのオイルレベル警告信号を受信した動態管理用コントローラ25からオイルレベル不具合情報を発信するので、動態管理用コントローラ25から発信された情報を無線キャリアネットワーク14を通じて受信し保存する管理部15と、この管理部15から通信回線網16，18を介して情報を端末機器17，19により取得可能なユーザまたはサービスマンに対して、正確なオイルレベル情報を送信できる。

機体コントローラ23は、オイルレベルセンサ22で検出したエンジンオイルレベルを、補正手段28によって、傾斜角度センサ21で検出された前後方向傾斜角度および左右方向傾斜角度が共に０の場合のエンジンオイルレベルに傾斜補正するので、作業機械11がどのような傾斜状態の場所にあっても制限を受けることなく、例えば決められた時間に正確なオイルレベル情報を管理部15およびユーザまたはサービスマンに送信できる。

要するに、傾斜がある場所でも正確なオイルレベルの把握が可能となり、また、傾斜時でも正しいエンジンオイル量を確認することができるので、作業機械遠隔稼働管理システム10におけるエンジンオイル量不足の誤情報の配信を防止することが可能となる。

本発明は、油圧ショベル、ブルドーザなどの傾斜地での作業に適する作業機械に利用できる。

11 作業機械
14 ネットワークとしての無線キャリアネットワーク
15 管理部
16 通信回線網としてのインターネット回線網
17 端末機器としてのユーザ端末機器
18 通信回線網としてのイントラネット回線網
19 端末機器としてのサービスマン端末機器
21 傾斜角度センサ
22 オイルレベル検出器としてのオイルレベルセンサ
23 機体コントローラ
25 動態管理用コントローラ

Claims

作業機械の機体の傾斜角度を検出する傾斜角度センサと、
作業機械の機体に搭載されたエンジンのエンジンオイルレベルを検出するオイルレベル検出器と、
オイルレベル検出器で検出したエンジンオイルレベルを、傾斜角度センサで検出した傾斜角度に基づき平地でのエンジンオイルレベルに傾斜補正するとともに、この傾斜補正したエンジンオイルレベルが適正か否かを判定して不適正のときはオイルレベル警告信号を発信する機体コントローラと、
機体コントローラからのオイルレベル警告信号を受信してオイルレベル不具合情報を発信する動態管理用コントローラと、
動態管理用コントローラから発信されたオイルレベル不具合情報をネットワークを通じて受信し保存する管理部と、
管理部から通信回線網を介してオイルレベル不具合情報を取得可能な端末機器と
を具備したことを特徴とするエンジンオイルレベル管理システム。
傾斜角度センサは、作業機械の前後方向傾斜角度および左右方向傾斜角度を検出する機能を備え、
機体コントローラは、オイルレベル検出器で検出したエンジンオイルレベルを、前後方向傾斜角度および左右方向傾斜角度が共に０の場合のエンジンオイルレベルに傾斜補正する機能を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のエンジンオイルレベル管理システム。