JP5205105B2 - 燃料汚染度判定システムおよび燃料汚染度判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料汚染度判定システムおよび燃料汚染度判定装置に関する。

従来、建設機械などの装置において使用されている燃料の汚染度を測定する場合には、燃料をサンプリングし、サンプリングされた燃料に対して汚染度の測定を行う。例えば、特許文献１に開示されているようなパーティクルカウンターなどの測定装置を用いて、燃料に含まれる粒子の径や数が測定される。これにより、燃料の汚染度を高精度に測定することができる。
特開２０００−２３４９９５号公報

しかし、上記のような測定方法では、燃料をサンプリングする必要があるため、燃料を使用している装置の稼働中の測定は困難である。

本発明の課題は、装置が稼働中であっても燃料の汚染度を容易に調べることができる燃料汚染度判定システムおよび燃料汚染度判定装置を提供することにある。

第１発明に係る燃料汚染度判定システムは、建設機械における燃料の汚染度を判定するためのシステムであって、フィルタと、差圧検知部と、通過燃料量検知部と、第１記憶部と、汚染度判定部と、第２記憶部とを備える。フィルタは、建設機械の燃料供給路に設けられる。差圧検知部は、建設機械に備えられ、フィルタの入口側と出口側との燃料の差圧を検知する。通過燃料量検知部は、建設機械に備えられ、フィルタを通過した燃料の量である通過燃料量を検知する。第１記憶部は、建設機械に備えられ、差圧検知部によって検知された差圧と、通過燃料量検知部によって検知された通過燃料量とを記憶する。汚染度判定部は、通過燃料量に対する差圧の変化により燃料の汚染度を判定する。第２記憶部は、汚染度の等級ごとに予め特定された基準データを記憶している。基準データは、フィルタを通過する通過燃料量に対する前記差圧の変化傾向を示すものである。汚染度判定部は、通過燃料量検知部によって検知された通過燃料量と、差圧検知部によって検知された差圧とから差圧の変化傾向を算出する。汚染度判定部は、基準データが示す差圧の変化傾向と、算出された差圧の変化傾向との差を算出する。そして、汚染度判定部は、算出された差を用いて、基準データに含まれる複数の差圧の変化傾向のなかから、算出された差圧の変化傾向に最も近似するものを選択することによって、燃料の汚染度を判定する。

この燃料汚染度判定システムでは、フィルタでの通過燃料量と差圧とが検知され、記憶される。そして、通過燃料量に対する差圧の変化により燃料の汚染度が判定される。燃料の汚染度は、フィルタの目詰まりに影響を与えるため、燃料の汚染度とフィルタの差圧の変化とには相関がある。例えば、汚染度の高い燃料を用いると、フィルタに目詰まりが生じやすくなり、差圧が上昇しやすくなる。このため、本発明に係る燃料汚染度判定システムでは、通過燃料量に対する差圧の変化によって燃料の汚染度を判定することにより、燃料の汚染度を精度よく推定することができる。また、燃料のサンプリングが不要であるため、燃料を使用している装置が稼働中であっても燃料の汚染度を容易に調べることができる。また、この燃料汚染度判定システムでは、基準データを参照することにより、容易に燃料の汚染度を判定することができる。

第２発明に係る燃料汚染度判定システムは、第１発明の燃料汚染度判定システムであって、タンク燃料量検知部をさらに備える。タンク燃料量検知部は、燃料供給路に接続される燃料タンク内の燃料量を検知する。汚染度判定部は、タンク燃料量検知部によって燃料タンク内の燃料量の増大が検知された場合には、燃料タンク内の燃料量の増大後の差圧の変化により燃料の汚染度を判定する。

この燃料汚染度判定システムでは、燃料タンクに燃料が補給されると、燃料タンク内の燃料の増大が検知される。そして、燃料タンク内の燃料量の増大後の差圧の変化により燃料の汚染度が判定される。このため、以前の燃料とは異なる種類の燃料が補給された場合でも、補給後の燃料の汚染度を精度よく判定することができる。

第３発明に係る燃料汚染度判定システムは、第１発明又は第２発明の燃料汚染度判定システムであって、基準データは、フィルタの種類ごとに用意されている。

第４発明に係る燃料汚染度判定装置は、建設機械おいて使用される燃料の汚染度を判定する装置である。建設機械は、フィルタと差圧検知部と通過燃料量検知部と第１記憶部とを有する。フィルタは、燃料供給路に設けられる。差圧検知部は、フィルタの入口側と出口側との燃料の差圧を検知する。通過燃料量検知部は、フィルタを通過した燃料の量である通過燃料量を検知する。第１記憶部は、差圧検知部によって検知された差圧と、通過燃料量検知部によって検知された通過燃料量とを記憶する。そして、この燃料汚染度判定装置は、入力部と、汚染度判定部と、第２記憶部とを備える。入力部は、第１記憶部に記憶された差圧と通過燃料量とが入力される。汚染度判定部は、通過燃料量に対する差圧の変化により燃料の汚染度を判定する。第２記憶部は、汚染度の等級ごとに予め特定された基準データを記憶している。基準データは、フィルタを通過する通過燃料量に対する差圧の変化傾向を示すものである。汚染度判定部は、通過燃料量検知部によって検知された通過燃料量と、差圧検知部によって検知された差圧とから差圧の変化傾向を算出する。汚染度判定部は、基準データが示す差圧の変化傾向と、算出された差圧の変化傾向との差を算出する。そして、汚染度判定部は、算出された前記差を用いて、基準データに含まれる複数の差圧の変化傾向のなかから、算出された差圧の変化傾向に最も近似するものを選択することによって、燃料の汚染度を判定する。

この燃料汚染度判定装置では、第１記憶部に記憶された通過燃料量と差圧とが入力部に入力される。そして、通過燃料量に対する差圧の変化により燃料の汚染度が判定される。燃料の汚染度は、フィルタの目詰まりに影響を与えるため、燃料の汚染度とフィルタの差圧の変化とには相関がある。このため、本発明に係る燃料汚染度判定装置では、通過燃料量に対する差圧の変化によって燃料の汚染度を判定することにより、燃料の汚染度を精度よく推定することができる。また、燃料のサンプリングが不要であるため、燃料を使用している装置が稼働中であっても燃料の汚染度を容易に調べることができる。また、この燃料汚染度判定システムでは、基準データを参照することにより、容易に燃料の汚染度を判定することができる。

本発明に係る燃料汚染度判定システムでは、通過燃料量に対する差圧の変化によって燃料の汚染度を判定することにより、燃料の汚染度を精度よく推定することができる。また、燃料のサンプリングが不要であるため、燃料を使用している装置が稼働中であっても燃料の汚染度を容易に調べることができる

１．構成
本発明の一実施形態にかかる燃料汚染度判定システム１を図１に示す。この燃料汚染度判定システム１は、燃料供給システム２において使用されている燃料の汚染度を判定するシステムである。燃料供給システム２は、例えば、ブルドーザや油圧ショベルなどの建設機械３に備えられており、ポンプＰ１を駆動させることにより、燃料タンク４内の燃料を燃料供給路５を介してエンジン（図示せず）に供給する。

燃料汚染度判定システム１は、フィルタ６と、差圧センサ７と、流量計８と、タンク燃料量検知部９と、第１制御部１０と、第１記憶部１１と、第１通信部１２と、燃料汚染度判定装置２０とを備える。これらの構成のうち、フィルタ６、差圧センサ７、流量計８、タンク燃料量検知部９、第１制御部１０、第１記憶部１１、第１通信部１２は、建設機械３内に備えられている。

フィルタ６は、燃料供給路５に設けられており、通過する燃料に含まれる汚染物質をろ過する。

差圧センサ７は、フィルタ６の入口側と出口側との燃料の差圧を検知する。

流量計８は、フィルタ６を通過する燃料の流速を検知する。

タンク燃料量検知部９は、燃料タンク４内の燃料量を検知する。

第１制御部１０は、ＣＰＵなどの演算装置やＲＡＭ、ＲＯＭなどのメモリによって構成されており、入力される信号に応じて各種の処理を行う。第１制御部１０は、差圧センサ７、流量計８、タンク燃料量検知部９による検知結果を検知信号として受信する。第１制御部１０は、差圧センサ７からの検知信号に基づいて、一定時間ごとの平均差圧を計算する。また、第１制御部１０は、流量計８からの検知信号に基づいて、フィルタ６を通過した燃料量（以下、「通過燃料量」と呼ぶ）を算出する。ここで、第１制御部１０は、前回の通過燃料量の測定からの経過時間をカウントしており、燃料の流速、経過時間、燃料供給路５の配管の断面積とから通過燃料量を算出する。従って、第１制御部１０は、流量計８と共に、通過燃料量を検知する通過燃料量検知部を構成している。

第１記憶部１１は、差圧センサ７によって検知された差圧と、流量計８によって検知された通過燃料量とを記憶する。具体的には、第１記憶部１１は、第１制御部１０によって一定時間ごとに算出される平均差圧と通過燃料量とを差圧履歴データとして記憶する。

第１通信部１２は、無線通信によって外部の装置とデータの送受信を行う装置である。第１記憶部１１に記憶された差圧履歴データは、第１通信部１２を介して後述するサーバ２５に送信される。

燃料汚染度判定装置２０は、建設機械３の外部に配置されており、建設機械３が使用されている現場から離れた管理センタに配置されている。燃料汚染度判定装置２０は、第１通信部１２から送信された差圧履歴データに基づいて、建設機械３で使用されている燃料の汚染度を判定する。燃料汚染度判定装置２０は、第２通信部２１と、第２記憶部２２と、第２制御部２３と、第３記憶部２４とを有する。なお、第２通信部２１と第２制御部２３とは、管理センタのサーバ２５に備えられている。

第２通信部２１は、外部の装置との間でデータの送受信を行う装置である。第２通信部２１には、第１通信部１２から送信された差圧履歴データが入力される。

第２記憶部２２は、汚染度の等級ごとの差圧の変化傾向を示す基準データを記憶している。この基準データは、図２（ｂ）に示すように、通過燃料量に対する差圧の変化を示しており、通過燃料量に対する差圧の上昇曲線で表される。すなわち、基準データは、汚染度ごとに予め特定された複数の関数として表される。なお、図２において、横軸ｑは通過燃料量を示しており、縦軸ｐは差圧を示している。また、燃料の汚染物質としては、無機系コンタミネーションを想定しており、汚染度は、NAS(National Aerospace Standard)に定められた等級で表される。なお、基準データは、フィルタ６の種類ごとに用意されている。

第２制御部２３は、ＣＰＵなどの演算装置やＲＡＭ、ＲＯＭなどのメモリによって構成されており、入力される信号に応じて各種の処理を行う。第２制御部２３は、差圧履歴データと基準データとに基づいて、燃料の汚染度を判定する。第２制御部２３による汚染度の判定フローについては後に詳細に説明する。

第３記憶部２４は、第２制御部２３によって判定された燃料の汚染度を記憶する。

２．制御フロー
以下、建設機械３において行われる差圧履歴データの作成手順を示すフローについて、図３に基づいて説明する。

まず、建設機械３のエンジンが始動されると、ステップＳ１において、差圧が検知される。ここでは、差圧センサ７によって差圧が測定される。

ステップＳ２において、燃料の流速が検知される。ここでは、流量計８によって燃料の流速が測定される。

ステップＳ３において、経過時間が検知される。ここでは、前回の差圧の測定時点からの経過時間が検知される。

そして、ステップＳ４において、通過燃料量が算出される。ここでは、前回の差圧の計測時点からの燃料通過量が、以下の式により算出される。

Ｑ=Ｖ×Ｓ×ΔＴ
なお、Ｑ：通過燃料量、Ｖ：燃料の流速、Ｓ：燃料供給路５の断面積、ΔＴ：経過時間、である。

また、ステップＳ５において、通過燃料量Ｑと差圧Ｐとが第１記憶部１１に記憶される。

そして、建設機械３のエンジンが停止されるまで、一定時間ごとにステップＳ１〜Ｓ５の処理が繰り返される。これにより、通過燃料量Ｑと差圧Ｐとからなる差圧履歴データが形成される。

ステップＳ６においてエンジンの停止が確認されると、ステップＳ７において、差圧履歴データがサーバ２５へ送信される。ここでは、第１記憶部１１に保存された差圧履歴データが、第１通信部１２から送信される。

次に、サーバ２５において行われる燃料汚染度の判定手順を示すフローについて、図４に基づいて説明する。

まず、ステップＳ１１において、近似曲線関数ｆ_０（ｑ）が算出される。ここでは、受信された差圧履歴データに基づいて、近似曲線関数ｆ_０（ｑ）が算出される。近似曲線関数ｆ_０（ｑ）は、通過燃料量に対する差圧の変化を示す関数であり、例えば、図２（ａ）に示されるような曲線を示す。

次に、ステップＳ１２〜Ｓ１６において、判定パラメータＳｎ（ｎは正の整数）の算出が行われる。判定パラメータＳｎは、通過燃料量Ｑ／３，Ｑ／２，Ｑのそれぞれにおけるｆ_０（ｑ）とｆ_ｎ（ｑ）との差の２乗和を示している。ここで、ｆ_ｎのｎはNAS等級の値を示している。つまり、Ｓｎは、実車両において計測された差圧の変化傾向と、各NAS等級汚染度の燃料を使用した場合の基準データの差圧の変化傾向との差を示している。本実施形態では、NAS第７等級から第１１等級までの判定を行う際の判定パラメータＳｎの算出方法を示す。なお、ここでは、NAS第７等級から第１１等級までが判定の対象となっているが、他の等級の範囲において判定が行われてもよい。

まず、ステップＳ１２において、ｎ＝７（ｆ７）を設定する。次に、ステップＳ１３において、第２記憶部２２に記憶されている基準データｆ_ｎを読み込む。そして、ステップＳ１４において、判定パラメータＳｎを演算し、演算されたＳｎを第３記憶部２４に記憶する。ステップＳ１５では、次のNAS等級の近似曲線との距離を算出するためにｎの値に１を加算する。これらの処理をｎ＝７から１１まで繰り返し、ｎ＝１２となった時点で繰り返し処理を抜け（ステップＳ１６）、ステップＳ１７へ進む。

次に、ステップＳ１７において、汚染度が決定される。ここでは、ステップＳ１２〜Ｓ１６において算出された判定パラメータＳ_７〜Ｓ_１１の中で最も小さいものに対応する等級が汚染度として決定される。すなわち、基準データに含まれる複数の差圧の変化傾向のなかから、測定された差圧の変化傾向に最も近似するものが選択され、これに対応するNAS等級が汚染度として決定される。例えば、判定パラメータＳ_７〜Ｓ_１１の中で判定パラメータＳ_９が最も小さい場合には、汚染度は第９等級であると決定される。

そして、ステップＳ１８において、決定された汚染度が第３記憶部２４に保存される。

３．特徴
この燃料汚染度判定システム１では、測定された差圧履歴データから算出される差圧の変化傾向と、予め用意された汚染度ごとの変化傾向とを比較することによって、建設機械３で使用されている燃料の汚染度を精度よく推定することができる。また、燃料のサンプリングが不要であるため、燃料を使用している装置が稼働中であっても燃料の汚染度を容易に調べることができる。

また、決定された汚染度は、第３記憶部２４に保存され、建設機械３の累積ダメージを推定するための情報として用いることができる。さらに、建設機械３の管理やメンテナンスにおける参考情報として用いることもできる。

４．他の実施形態
差圧センサ７ではなく、他の検知手段によって差圧が検知されてもよい。例えば、フィルタ６の入口側の燃料の圧力を検知する圧力センサと、フィルタ６の出口側の燃料の圧力を検知する圧力センサと、各センサが検知した圧力の差を演算する差圧算出部とによって差圧検知部が構成されてもよい。

第１通信部１２に代えて差圧データが出力される出力部が建設機械３に設けられてもよい。この場合、例えばノートパソコンなどの端末装置が出力部に接続され、差圧履歴データが第１記憶部１１から端末装置に移される。そして、端末装置からサーバ２５に差圧履歴データが送信される。

燃料汚染度判定装置２０が、管理センタ内ではなく、建設機械３内に備えられてもよい。すなわち、第２記憶部２２と第３記憶部２４とが建設機械３内に備えられ、第１制御部１０によって汚染度の判定が行われてもよい。

第２制御部２３は、タンク燃料量検知部９によって燃料タンク４内の燃料量の増大が検知された場合には、燃料タンク４内の燃料量の増大後の差圧の変化により燃料の汚染度を判定してもよい。これにより、補給後の燃料の汚染度を精度よく判定することができる。

第３記憶部２４には、所定期間ごとの汚染度が履歴として保存されてもよい。また、建設機械３の使用期間を通算した汚染度が判定されて保存されてもよい。この場合、建設機械３の使用期間を通した累積ダメージを保存された汚染度によって評価することができる。

上記の実施形態では、NAS等級が汚染度の指標として用いられているが、ISO(International Organization for Standardization)などの他の規格が用いられてもよい。

本発明は、装置が稼働中であっても燃料の汚染度を容易に調べることができる効果を有し、燃料汚染度判定システムおよび燃料汚染度判定装置として有用である。

燃料汚染度判定システムの構成を示す概略図。 測定された差圧の変化傾向および基準データとして用意された差圧の変化傾向の一例を示すグラフ。 差圧履歴データの作成手順を示すフローチャート。 燃料汚染度の判定手順を示すフローチャート。

１・・燃料汚染度判定システム、６・・フィルタ、７・・差圧センサ（差圧検知部）、９・・タンク燃料量検知部、１１・・第１記憶部、２０・・燃料汚染度判定装置、２１・・第２通信部（入力部）、２２・・第２記憶部、２３・・第２制御部（汚染度判定部）

Claims (4)

1. 建設機械における燃料の汚染度を判定するためのシステムであって、
   前記建設機械の燃料供給路に設けられるフィルタと、
   前記建設機械に備えられ、前記フィルタの入口側と出口側との燃料の差圧を検知する差圧検知部と、
   前記建設機械に備えられ、前記フィルタを通過した燃料の量である通過燃料量を検知する通過燃料量検知部と、
   前記建設機械に備えられ、前記差圧検知部によって検知された差圧と、前記通過燃料量検知部によって検知された通過燃料量とを記憶する第１記憶部と、
   前記通過燃料量に対する前記差圧の変化により燃料の汚染度を判定する汚染度判定部と、
   前記汚染度の等級ごとに予め特定された基準データを記憶している第２記憶部と、
   を備え、
   前記基準データは、前記フィルタを通過する通過燃料量に対する前記差圧の変化傾向を示すものであり、
   前記汚染度判定部は、
   前記通過燃料量検知部によって検知された通過燃料量と、前記差圧検知部によって検知された差圧とから差圧の変化傾向を算出し、
   前記基準データが示す差圧の変化傾向と、算出された差圧の変化傾向との差を算出し、
   算出された前記差を用いて、前記基準データに含まれる複数の差圧の変化傾向のなかから、算出された差圧の変化傾向に最も近似するものを選択することによって、燃料の汚染度を判定する、
   燃料汚染度判定システム。
2. 前記燃料供給路に接続される燃料タンク内の燃料量を検知するタンク燃料量検知部をさらに備え、
   前記汚染度判定部は、前記タンク燃料量検知部によって前記燃料タンク内の燃料量の増大が検知された場合には、前記燃料タンク内の燃料量の増大後の前記差圧の変化により燃料の汚染度を判定する、
   請求項１に記載の燃料汚染度判定システム。
3. 前記基準データは、前記フィルタの種類ごとに用意されている、
   請求項１又は２に記載の燃料汚染度判定システム。
4. 燃料供給路に設けられるフィルタと、前記フィルタの入口側と出口側との燃料の差圧を検知する差圧検知部と、前記フィルタを通過した燃料の量である通過燃料量を検知する通過燃料量検知部と、前記差圧検知部によって検知された差圧と、前記通過燃料量検知部によって検知された通過燃料量とを記憶する第１記憶部と、を有する建設機械において使用される燃料の汚染度を判定する燃料汚染度判定装置であって、
   前記第１記憶部に記憶された前記差圧と前記通過燃料量とが入力される入力部と、
   前記通過燃料量に対する前記差圧の変化により燃料の汚染度を判定する汚染度判定部と、
   前記汚染度の等級ごとに予め特定された基準データを記憶する第２記憶部と、
   を備え、
   前記基準データは、前記フィルタを通過する通過燃料量に対する前記差圧の変化傾向を示すものであり、
   前記汚染度判定部は、
   前記通過燃料量検知部によって検知された通過燃料量と、前記差圧検知部によって検知された差圧とから差圧の変化傾向を算出し、
   前記基準データが示す差圧の変化傾向と、算出された差圧の変化傾向との差を算出し、
   算出された前記差を用いて、前記基準データに含まれる複数の差圧の変化傾向のなかから、算出された差圧の変化傾向に最も近似するものを選択することによって、燃料の汚染度を判定する、
   燃料汚染度判定装置。

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