JP6207937B2 - ショベル及びショベルの管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気ガス中の粒子状物質（Particulate Matter、以下、「ＰＭ」とする。）を捕集するフィルタを搭載するショベル及びショベルの管理装置に関する。

特許文献１は、ディーゼル微粒子捕集フィルタ（Diesel Particulate Filter、以下、「ＤＰＦ」とする。）に堆積したＰＭを焼却除去するＤＰＦ強制再生回路を開示する。

このＤＰＦ強制再生回路は、エンジンの爆発工程の直後に燃料をポスト噴射（後噴射）することにより、エンジンの排気管を通じて燃料をＤＰＦ内の酸化触媒に供給する。そして、燃料の燃焼（酸化反応）で発生した熱によって酸化触媒ひいてはＤＰＦの温度を上昇させ、ＤＰＦに堆積したＰＭを加熱して燃焼させる。このようにして、ＤＰＦ強制再生回路は、ＤＰＦに堆積したＰＭを定期的に燃焼除去することで、ＤＰＦを自動的且つ定期的に再生する。

特開２０１０−２６１３４０号公報

しかしながら、粗悪燃料がショベルのエンジンに供給されると、良質燃料に比べて大量のサルフェート、アッシュ等がＤＰＦ内に堆積する。これらのサルフェート、アッシュ等は融点が高いため、ＤＰＦの再生処理が自動的に実行されたとしても燃焼除去されず、ＤＰＦを閉塞させてしまう。さらに、粗悪燃料の影響により、黒煙の排出過多、エンジンの圧縮圧力の低下等の弊害をもたらす。

ところが、良質燃料を使用しているにもかかわらず、例えば、操作者が急激なレバー操作を行うことで、負荷が急激に増大した場合には、粗悪燃料を用いたときと同様に、黒煙の排出過多が生じてしまう。また、油圧系に異常が発生した場合にも負荷が急激に増大してしまい、黒煙の排出過多が生じてしまうこともある。

さらに、圧力センサ等の検出系に異常が発生した場合、或いは、大気圧が低い場合等においても、良質燃料を使用しているにもかかわらず、エンジンの圧縮圧力が低下してしまう。

このように、ショベルで生じる弊害（黒煙の排出過多、エンジンの圧縮圧力の低下等）が、エンジン系の異常の場合や油圧系の異常の場合と類似であるため、その弊害の原因が粗悪燃料の使用にある場合であっても、その原因を特定するまでに煩雑な確認作業が必要となる。

そこで、粗悪燃料が供給されたことを早期に検知することが望まれる。

本発明の実施例に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載される作業アタッチメントと、前記作業アタッチメントを駆動する複数の油圧アクチュエータと、前記上部旋回体に搭載される、前記複数の油圧アクチュエータへ圧油を供給するメインポンプと、前記上部旋回体に搭載される、前記複数の油圧アクチュエータを制御する制御部と、前記上部旋回体に搭載される、前記メインポンプを回転駆動する内燃機関と、前記内燃機関の異常を検出する内燃機関系異常検出部と、前記上部旋回体に搭載される、前記内燃機関の排気通路に設けられる排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタに取り付けられる圧力センサと、を有するショベルであって、前記内燃機関は、所定の回転数を維持するよう制御され、前記制御部は、前記圧力センサの出力に基づいて判断される前記フィルタの詰まり具合と、前記内燃機関系異常検出部の出力とに基づいて燃料の良否を判定する燃料良否判定部を有する。

また、本発明の実施例に係るショベルの管理装置は、下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載される作業アタッチメントと、前記作業アタッチメントを駆動する複数の油圧アクチュエータと、前記上部旋回体に搭載される、前記複数の油圧アクチュエータへ圧油を供給するメインポンプと、前記上部旋回体に搭載される、前記複数の油圧アクチュエータを制御する制御部と、前記上部旋回体に搭載される、前記メインポンプを回転駆動し、所定の回転数を維持するよう制御される内燃機関と、前記内燃機関の異常を検出する内燃機関系異常検出部と、前記上部旋回体に搭載される、前記内燃機関の排気通路に設けられる排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタに取り付けられる圧力センサと、を有するショベルの管理装置であって、前記ショベルから送信される、前記圧力センサの出力に基づく前記フィルタの詰まり具合と、前記内燃機関系異常検出部の判定結果とに基づいて燃料の良否を判定する判定処理部と、前記判定処理部による判定結果を表示する表示部とを有する。

上述の手段により、粗悪燃料が供給されたことを早期に検知可能なショベルが提供される。

本発明の実施例に係るショベルの側面図である。 図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。 燃料良否判定処理の流れを示すフローチャートの一例である。 燃料良否判定処理の流れを示すフローチャートの別の一例である。 ショベルの稼働時間とＤＰＦ差圧との関係を示す概略図である。 第１判定条件の説明図である。 第２判定条件の説明図である。 第３判定条件の説明図である。 第４判定条件の説明図である。 第５判定条件の説明図である。

最初に、図１を参照して、本発明の実施例に係るショベルについて説明する。なお、図１は、実施例に係るショベルの側面図である。図１に示すショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３には、作業アタッチメントが取り付けられている。作業アタッチメントは、例えば、ブーム４、アーム５、及びバケット６を含む。具体的には、上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられ、ブーム４の先端には、アーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、且つエンジン１１等の動力源が搭載される。

図２は、図１のショベルに搭載される駆動系の構成例を示すブロック図であり、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系をそれぞれ二重線、実線、破線、及び一点鎖線で示す。

ショベルの駆動系は、主に、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１４、コントロールバルブ１７、操作装置２６ａ、２６ｂ、ゲートロックレバー２７、コントローラ３０、エンジンコントローラ３５、及び排気系５０を含む。

エンジン１１は、ショベルの駆動源であり、例えば、内燃機関としてのディーゼルエンジンである。また、エンジン１１は、エンジンコントローラ３５によって所定の回転数を維持するように制御される。また、エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４の入力軸に接続される。なお、本実施例では、エンジン１１には、回転数センサ１１ａ、ブースト圧センサ１１ｂ、大気圧センサ１１ｃ、及び水温センサ１１ｄが取り付けられる。

回転数センサ１１ａは、エンジン１１の回転数を検出するセンサであり、検出した値をエンジンコントローラ３５に対して出力する。

ブースト圧センサ１１ｂは、エンジン１１のブースト圧を検出するセンサであり、検出した値をエンジンコントローラ３５に対して出力する。

大気圧センサ１１ｃは、エンジン１１の周辺の大気圧を検出するセンサであり、検出した値をエンジンコントローラ３５に対して出力する。

水温センサ１１ｄは、エンジン１１の冷却水の温度を検出するセンサであり、検出した値をエンジンコントローラ３５に対して出力する。

レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御するための装置であり、例えば、メインポンプ１４の吐出圧、又はコントローラ３０からの制御信号等に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１４の吐出量を制御する。

メインポンプ１４は、高圧油圧ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給するための装置であり、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。

吐出圧センサ１４ａは、メインポンプ１４の吐出圧を検出する圧力センサである。本実施例では、吐出圧センサ１４ａは、メインポンプ１４の下流側において高圧油圧ラインの作動油の圧力を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ（図示せず。）、及び旋回用油圧モータ（図示せず。）のうちの１又は複数のものに対しメインポンプ１４が吐出する作動油を選択的に供給する。図２では、コントロールバルブ１７は、ブームシリンダ７に対する作動油の給排を制御するブーム用切換弁１７ａ、アームシリンダ８に対する作動油の給排を制御するアーム用切換弁１７ｂ、及び、バケットシリンダ９に対する作動油の給排を制御するバケット用切換弁１７ｃを含む。なお、図２は、明瞭化のため、走行用油圧モータ及び旋回用油圧モータのそれぞれに対応する切換弁の図示を省略する。また、以下では、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ、及び旋回用油圧モータを集合的に「油圧アクチュエータ」と称する。

また、コントロールバルブ１７の下流側には、ネガティブコントロール（メインポンプ１４の吐出量の制御方式であり、以下、「ネガコン」とする。）のためのネガコン絞り１８が設置される。そして、ネガコン絞り１８の上流側の作動油の圧力であるネガコン圧は、ネガコン用パイロットライン１９を介して、レギュレータ１３に導入される。この構成により、メインポンプ１４の吐出量は、ネガコン圧が低下するにつれて増大し、油圧アクチュエータの操作量が増大するように制御される。また、メインポンプ１４の吐出量は、ネガコン圧が所定圧力以上となった場合、すなわち、何れの油圧アクチュエータも操作されていない場合、所定量（例えば最小流量である。）に制限される。なお、弁２０ａは、ネガコン絞り１８に並列に接続されるリリーフ弁であり、ネガコン圧が過度に上昇した場合に開いてネガコン絞り１８の上流側にある作動油をタンクに排出する。また、弁２０ｂは、コントロールバルブ１７の上流側に接続されるリリーフ弁であり、メインポンプ１４の吐出圧が過度に上昇した場合に開いてメインポンプ１４が吐出する作動油の一部をタンクに排出する。

操作装置２６ａ、２６ｂは、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。本実施例では、操作装置２６ａ、２６ｂにおける操作の内容は、切換弁ラインを介してそれぞれに対応する切換弁に伝達される。具体的には、操作装置２６ａは、ブームシリンダ７及びバケットシリンダ９を操作するための操作レバーであり、操作装置２６ｂは、アームシリンダ８を操作するための操作レバーである。

ゲートロックレバー２７は、ショベルの状態を切り換える装置である。本実施例では、ゲートロックレバー２７は、ショベルを作業不可状態とするロック状態と、ショベルを作業可能状態とするロック解除状態とを有する。なお、「作業可能状態」は、操作者がショベルを操作できる状態を意味し、「作業不可状態」は、操作者がショベルを操作できない状態を意味する。

コントローラ３０は、ショベルを制御するための制御部であり、油圧系異常検出部３０ａ及び燃料良否判定部３０ｂ等の下位制御部を有する。

エンジンコントローラ３５は、エンジン１１を制御するための制御部であり、内燃機関系（エンジン系）異常検出部３５ａ等の下位制御部を有する。

排気系５０は、エンジン１１の排気ガスを外部に排出するためのシステムである。本実施例では、排気系５０は、主に、排気管５０ａ、ＤＰＦ５０ｂ、差圧センサ５０ｃを含む。排気管５０ａは、エンジン１１の排気口に接続され、エンジン１１が排出する排気ガスを外部に排出する。ＤＰＦ５０ｂは、排気管５０ａを流れる排気ガス中のＰＭを捕集するフィルタである。差圧センサ５０ｃは、ＤＰＦ５０ｂの上流側の圧力と下流側の圧力との間の差圧（以下、「ＤＰＦ差圧」とする。）を検出し、検出した値をエンジンコントローラ３５に対して出力する。なお、差圧センサ５０ｃは、ＤＰＦ５０ｂの上流側及び下流側のそれぞれの圧力を検出する２つの圧力センサで構成されてもよい。

本実施例では、コントローラ３０は、吐出圧センサ１４ａ、ゲートロックレバー２７、エンジンコントローラ３５等の出力に基づいて油圧系異常検出部３０ａ及び燃料良否判定部３０ｂのそれぞれによる処理を実行する。その後、コントローラ３０は、油圧系異常検出部３０ａ及び燃料良否判定部３０ｂのそれぞれの処理結果に応じた制御信号を適宜に表示部３１等に対して出力する。

また、エンジンコントローラ３５は、回転数センサ１１ａ、ブースト圧センサ１１ｂ、大気圧センサ１１ｃ、水温センサ１１ｄ、差圧センサ５０ｃ等の出力に基づいてエンジン系異常検出部３５ａによる処理を実行する。その後、エンジンコントローラ３５は、エンジン系異常検出部３５ａの処理結果に応じた制御信号を適宜にコントローラ３０等に対して出力する。また、エンジンコントローラ３５は、差圧センサ５０ｃの検出値をコントローラ３０に転送する。なお、差圧センサ５０ｃは、検出値をコントローラ３０に直接出力してもよい。

また、エンジンコントローラ３５は、所定条件が満たされた場合に、ＤＰＦ５０ｂの再生処理を実行する。本実施例では、エンジンコントローラ３５は、ショベルの稼働時間が所定時間（例えば８時間）に達する毎に、ＤＰＦ５０ｂの再生処理を自動的に実行する。また、エンジンコントローラ３５は、ショベルの稼働時間が所定時間に達していなくとも、差圧センサ５０ｃの検出値であるＤＰＦ差圧が所定圧力以上となった場合に、ＤＰＦ５０ｂの再生処理を自動的に実行する。また、エンジンコントローラ３５は、図示しない入力部を介した操作者の入力に応じて再生処理を実行してもよい。

次に、コントローラ３０における油圧系異常検出部３０ａ及び燃料良否判定部３０ｂ、並びにエンジンコントローラ３５におけるエンジン系異常検出部３５ａの詳細について説明する。

油圧系異常検出部３０ａは、油圧系の異常の有無を判定する機能要素である。本実施例では、油圧系異常検出部３０ａは、例えば、吐出圧センサ１４ａ等の出力に基づいてメインポンプ１４の吐出量のハンチングを検出した場合に、油圧系に異常があると判定する。メインポンプ１４の吐出量がハンチングすると、エンジン負荷もハンチングし、エンジン１１がエンジン負荷の上下変動に応じて燃料を噴射して黒煙（煤）を排出し易くなるためである。また、黒煙（煤）の排出量が増加することによってＤＰＦが詰まり易くなるためである。そして、油圧系異常検出部３０ａは、油圧系に異常があると判定した場合に、その旨を操作者に伝える警告メッセージを表示部３１に表示させる。具体的には、油圧系異常検出部３０ａは、メインポンプ１４の吐出量のハンチングを検出した場合に、メインポンプ１４の不具合を知らせる警告メッセージを表示部３１に表示させる。また、油圧系異常検出部３０ａは、通信を介して警告メッセージを外部に送信してもよい。メインポンプ１４の点検をショベルの操作者、管理者、所有者等（以下、「操作者等」とする。）に促すためである。また、油圧系異常検出部３０ａは、その判定結果をコントローラ３０に参照可能に記憶する。

エンジン系異常検出部３５ａは、エンジン系の異常の有無を判定する機能要素である。本実施例では、エンジン系異常検出部３５ａは、例えば、大気圧センサ１１ｃの出力に基づいて大気圧センサ１１ｃの異常を検出した場合に、エンジン系に異常があると判定する。大気圧センサ１１ｃが故障すると、エンジン１１は、大気圧センサ１１ｃの出力を利用できず、大気圧が所定圧力であるとの前提で燃料の噴射タイミングを決定せざるを得ないためである。すなわち、エンジン１１は、最適な噴射タイミングで燃料を噴射できず、黒煙（煤）を排出し易くなるためである。また、黒煙（煤）の排出量が増加することによってＤＰＦが詰まり易くなるためである。そして、エンジン系異常検出部３５ａは、エンジン系に異常があると判定した場合に、その旨を操作者に伝える警告メッセージを表示部３１に表示させる。具体的には、エンジン系異常検出部３５ａは、大気圧センサ１１ｃの異常を検出した場合に、大気圧センサ１１ｃの異常を知らせる警告メッセージを表示部３１に表示させる。また、エンジン系異常検出部３５ａは、通信を介して警告メッセージを外部に送信してもよい。大気圧センサ１１ｃの点検を操作者等に促すためである。また、エンジン系異常検出部３５ａは、その判定結果をコントローラ３０に参照可能に記憶する。

燃料良否判定部３０ｂは、エンジン１１で使用される燃料の良否を判定する機能要素である。本実施例では、燃料良否判定部３０ｂは、エンジン系異常検出部３５ａ及び差圧センサ５０ｃ等の出力に基づいて燃料の良否（燃料の異常の有無）を判定する。そして、燃料良否判定部３０ｂは、燃料に異常があると判定し、且つ、エンジン系異常検出部３５ａの判定結果に基づいてエンジン系に異常がないことを確認した場合に、燃料に異常がある旨を操作者等に通知する。

ここで、図３を参照して、燃料良否判定部３０ｂが燃料の良否を判定する処理（以下、「燃料良否判定処理」とする。）について説明する。なお、図３は、燃料良否判定処理の流れを示すフローチャートの一例であり、燃料良否判定部３０ｂは、例えば、ＤＰＦ５０ｂの再生処理が実行される度にこの燃料良否判定処理を実行する。

最初に、燃料良否判定部３０ｂは、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたか否かを判定する（ステップＳＴ１）。本実施例では、燃料良否判定部３０ｂは、差圧センサ５０ｃ等の出力に基づいてＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたか否かを判定する。なお、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたか否かの判定方法の詳細は後述する。

ＤＰＦ５０ｂにて目詰まりを起こしたと判定した場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、燃料良否判定部３０ｂは、エンジンコントローラ３５におけるエンジン系異常検出部３５ａの判定結果に基づいてエンジン系の異常の有無を確認する（ステップＳＴ２）。

エンジン系異常検出部３５ａの判定結果がエンジン系異常有りの場合（ステップＳＴ２のＹＥＳ）、燃料良否判定部３０ｂは、燃料が粗悪燃料ではなくエンジン系に異常があると判断し、エンジン系に異常がある旨を操作者等に通知する（ステップＳＴ３）。本実施例では、燃料良否判定部３０ｂは、エンジン系に異常がある旨を表す警告メッセージを表示部３１に表示させる。また、燃料良否判定部３０ｂは、通信を介して警告メッセージを外部の管理装置へ送信してもよい。例えば、ＤＰＦ５０ｂの目詰まりの原因の１つである黒煙（煤）の排出量の増加は、上述のように大気圧センサ１１ｃの異常及び粗悪燃料の使用の何れによっても起こり得るためである。また、大気圧センサ１１ｃの異常が検出されている以上、大気圧センサ１１ｃの点検を最優先とすべきだからである。この際、ＤＰＦ５０ｂも目詰まりを起こしているので、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こした旨の警告メッセージを表示部３１に表示させ、ＤＰＦの点検を操作者へ促す。

一方、エンジン系異常検出部３５ａの判定結果がエンジン系異常無しの場合（ステップＳＴ２のＮＯ）、燃料良否判定部３０ｂは、燃料が粗悪燃料であると判断し、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こした旨を操作者等に通知する（ステップＳＴ４）。本実施例では、燃料良否判定部３０ｂは、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こした旨を表す警告メッセージを表示部３１に表示させる。また、燃料良否判定部３０ｂは、通信を介して警告メッセージを外部の管理装置へ送信してもよい。この際、ＤＰＦ５０ｂの目詰まりが粗悪燃料に起因するものである可能性が高いと判断できるため、燃料に異常がある旨の警告メッセージを表示部３１に表示させるようにし、操作者に燃料の点検を促すようにしてもよい。

なお、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしていないと判定した場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、燃料良否判定部３０ｂは、何らの情報を操作者等に通知することなく、今回の燃料良否判定処理を終了する。そして、燃料良否判定部３０ｂは、この燃料良否判定処理を所定の制御周期で繰り返す。

このように、燃料良否判定部３０ｂは、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたと判定し、且つ、エンジン系異常検出部３５ａの判定結果に基づいてエンジン系に異常がないことを確認した場合に、燃料に異常があると判定する。そのため、燃料の異常の有無を信頼性高く判定することができる。

次に、図４を参照して、燃料良否判定処理の別の実施例について説明する。なお、図４は、本実施例に係る燃料良否判定処理の流れを示すフローチャートの一例であり、燃料良否判定部３０ｂは、例えば、ＤＰＦ５０ｂの再生処理が実行される度にこの燃料良否判定処理を実行する。また、図４のフローチャートは、油圧系異常検出部３０ａの判定結果に基づいて油圧系の異常の有無を確認するステップＳＴ１２を有する点で図３のフローチャートと相違するがその他の点で共通する。そのため、共通点の説明を省略し、相違点を詳細に説明する。

ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたと判定した場合（ステップＳＴ１１のＹＥＳ）、燃料良否判定部３０ｂは、油圧系の異常の有無を確認する（ステップＳＴ１２）。本実施例では、燃料良否判定部３０ｂは、油圧系異常検出部３０ａの判定結果を参照して油圧系の異常の有無を確認する。

油圧系異常検出部３０ａの判定結果が油圧系異常有りの場合（ステップＳＴ１２のＹＥＳ）、燃料良否判定部３０ｂは、燃料が粗悪燃料ではなく油圧系に異常があると判断し、油圧系に異常がある旨を操作者等に通知する（ステップＳＴ１３）。本実施例では、燃料良否判定部３０ｂは、油圧系に異常がある旨を表す警告メッセージを表示部３１に表示させる。また、燃料良否判定部３０ｂは、通信を介して警告メッセージを外部の管理装置へ送信してもよい。例えば、ＤＰＦ５０ｂの目詰まりの原因の１つである黒煙（煤）の排出量の増加は、上述のようにメインポンプ１４のハンチング及び粗悪燃料の使用の何れによっても起こり得るためである。また、メインポンプ１４の異常が検出されている以上、メインポンプ１４の点検を最優先とすべきだからである。この際、ＤＰＦ５０ｂも目詰まりを起こしているので、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こした旨の警告メッセージを表示部３１に表示させ、ＤＰＦの点検を操作者へ促す。

一方、油圧系異常検出部３０ａの判定結果が油圧系異常無しの場合（ステップＳＴ１２のＮＯ）、燃料良否判定部３０ｂは、エンジン系異常検出部３５ａの判定結果に基づいてエンジン系の異常の有無を確認する（ステップＳＴ１４）。なお、ステップＳＴ１４以降の工程は、図３のステップＳＴ２以降の工程と同じであるためその説明を省略する。

また、本実施例では、燃料良否判定部３０ｂは、油圧系に異常が無いことを確認した後でエンジン系の異常の有無を確認している。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、燃料良否判定部３０ｂは、エンジン系に異常が無いことを確認した後で油圧系の異常の有無を確認してもよく、油圧系の異常の有無とエンジン系の異常の有無とを同時に確認してもよい。

また、本実施例では、燃料良否判定部３０ｂは、油圧系異常検出部３０ａの判定結果に基づいて油圧系に異常があることを確認した場合には、エンジン系の異常の有無を確認していない。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、燃料良否判定部３０ｂは、油圧系異常検出部３０ａの判定結果に基づいて油圧系に異常があることを確認した後で、エンジン系異常検出部３５ａの判定結果に基づいてエンジン系の異常の有無を確認してもよい。

このように、燃料良否判定部３０ｂは、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたと判定し、且つ、油圧系にもエンジン系にも異常がないことを確認した場合に、燃料に異常があると判定する。そのため、燃料の異常の有無を信頼性高く判定することができる。

次に、図５〜図１０を参照して、燃料良否判定部３０ｂにより判定処理されるＤＰＦ５０ｂの目詰まり判定方法について説明する。なお、図５は、ショベルの稼働時間とＤＰＦ差圧との関係を示す概略図である。図５において、実線の三角波状の推移ＴＣは、粗悪燃料を使用した場合のＤＰＦ差圧の時間的推移を表し、破線の三角波状の推移ＴＣ１は、良質燃料を使用した場合のＤＰＦ差圧の時間的推移を表す。また、実線の右上がりの推移ＢＣは、粗悪燃料を使用した場合の基準ＤＰＦ差圧の時間的推移を表し、破線の右上がりの推移ＢＣ１は、良質燃料を使用した場合の基準ＤＰＦ差圧の時間的推移を表す。なお、「基準ＤＰＦ差圧」は、稼働時間から導き出される再生処理後のＤＰＦ差圧の推定値を意味する。

上述のように、ＤＰＦ５０ｂは、ショベルの稼働時間が所定時間（例えば８時間）に達する毎に再生処理が自動的に施される。そのため、図５に示すように、ＤＰＦ差圧が所定圧力Ｐｔｈ（点線参照。）を上回るまでは、粗悪燃料及び良質燃料の何れを使用した場合であっても、ＤＰＦ差圧は三角波状に推移する。すなわち、ＤＰＦ差圧は、再生処理の後、次の再生処理が行われるまで、ショベルの稼働時間が増大するにつれて徐々に増大し、その後の再生処理によって低減される。この場合、粗悪燃料を使用した場合の再生処理の実行間隔Ｔａ、及び良質燃料を使用した場合の再生処理の実行間隔Ｔａ１は何れも所定時間に等しい時間となる。

また、ＤＰＦ５０ｂは、差圧センサ５０ｃが出力するＤＰＦ差圧が所定圧力Ｐｔｈを上回ると、前回の再生処理後のショベルの稼働時間が所定時間未満であっても再生処理が自動的に施される。なお、図５の点線円は、ＤＰＦ差圧が所定圧力Ｐｔｈを上回った状態を示す。この場合、良質燃料を使用した場合の再生処理の実行間隔Ｔｂ１が所定時間に等しい時間であるのに対し、粗悪燃料を使用した場合の再生処理の実行間隔Ｔｂは所定時間未満となる。

また、推移ＢＣ１で表されるように、良質燃料を使用した場合の基準ＤＰＦ差圧は、初めのうちは比較的高い上昇率で上昇するものの、ショベルの累積稼働時間がある程度の時間に達するとほぼ横ばいに推移する。初めのうちは、再生処理によって除去できないＤＰＦ５０ｂの周縁部分にＰＭが堆積するためである。また、ショベルの累積稼働時間がある程度の時間に達した後は、再生処理によって除去可能な部分に堆積したＰＭが再生処理によって繰り返し燃焼除去されるためである。

一方、推移ＢＣで表されるように、粗悪燃料を使用した場合の基準ＤＰＦ差圧は、ショベルの累積稼働時間がある程度の時間に達した後も、良質燃料を使用した場合に比べて高い上昇率で上昇し続ける。再生処理によって除去できないアッシュ等のＰＭが徐々にＤＰＦ５０ｂ内に堆積していくためである。

また、連続する２回の再生処理の間のＤＰＦ差圧の平均上昇率は、良質燃料を使用した場合に比べ、粗悪燃料を使用した場合に高くなる。粗悪燃料を使用した場合、良質燃料を使用した場合に比べ、黒煙（煤）等のＰＭの排出量が多いためである。

そこで、燃料良否判定部３０ｂは、粗悪燃料を用いた場合の推移ＴＣと良質燃料を用いた場合の推移ＴＣ１との間に存在する上述のような違いに基づく判定条件を用いてＤＰＦ５０ｂの詰まり具合を判断する。本実施例では、燃料良否判定部３０ｂは、以下に示すような判定条件を用いてＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたか否かを判定する。

図６〜図１０はそれぞれ判定条件の説明図であり、図５に示すような粗悪燃料を使用した場合のＤＰＦ差圧の時間的推移ＴＣの一部を拡大した図である。なお、図６〜図１０のそれぞれにおける黒色のブロック矢印は、再生処理が実行されたことを表す。

図６は、再生処理の実行間隔が所定回数続けて所定時間を下回ったか否かという判定条件（以下、「第１判定条件」とする。）の説明図である。

具体的には、図６は、ＤＰＦ差圧が所定圧力Ｐｔｈを上回ったために、所定時間Ｔｔｈの経過を待たずして再生処理Ｒ３及びＲ４が開始されたことを示す。この場合、再生処理Ｒ２と再生処理Ｒ３との間の実行間隔Ｔ２、及び、再生処理Ｒ３と再生処理Ｒ４との間の実行間隔Ｔ３は何れも所定時間Ｔｔｈを下回る。

その結果、燃料良否判定部３０ｂは、再生処理の実行間隔が２回続けて所定時間を下回ったとし、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたと判定する。

図７は、再生処理の実行間隔が所定回数続けて短くなったか否かという判定条件（以下、「第２判定条件」とする。）の説明図である。

具体的には、図７は、ＤＰＦ差圧が所定圧力Ｐｔｈを上回ったために、所定時間Ｔｔｈの経過を待たずして再生処理Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５が開始されたことを示す。この場合、再生処理Ｒ２と再生処理Ｒ３との間の実行間隔Ｔ２、再生処理Ｒ３と再生処理Ｒ４との間の実行間隔Ｔ３、及び、再生処理Ｒ３と再生処理Ｒ４との間の実行間隔Ｔ４は何れも所定時間Ｔｔｈを下回る。また、本実施例では、ＤＰＦ５０ｂ内に堆積する燃焼困難なＰＭが時間の経過と共に増加するため、再生処理Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれによって減少するＤＰＦ差圧の減少幅が徐々に小さくなり、実行間隔Ｔ１〜Ｔ４も徐々に短くなる。

その結果、燃料良否判定部３０ｂは、再生処理の実行間隔が３回続けて短くなったとし、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたと判定する。

図８は、前回の再生処理の実行後と今回の再生処理の実行前との間のＤＰＦ差圧の平均上昇率が所定値を上回ったか否かという判定条件（以下、「第３判定条件」とする。）の説明図である。

具体的には、図８は、再生処理Ｒ２の実行後と再生処理Ｒ３の実行前との間のＤＰＦ差圧の平均上昇率α２が、再生処理Ｒ１の実行後と再生処理Ｒ２の実行前との間のＤＰＦ差圧の平均上昇率α１より大きいことを示す。ＤＰＦ５０ｂ内に堆積する燃焼困難なＰＭが時間の経過と共に増加し、ＤＰＦ差圧が上昇し易くなるためである。また、図８は、点線円で囲んだ部分拡大図において、平均上昇率α２が所定値αｔｈより大きいことを示す。

その結果、燃料良否判定部３０ｂは、再生処理Ｒ２の実行後と再生処理Ｒ３の実行前との間のＤＰＦ差圧の平均上昇率α２が所定値αｔｈを上回ったとし、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたと判定する。なお、燃料良否判定部３０ｂは、平均上昇率α１と平均上昇率α２とを比較し、平均上昇率が増加している（α１＜α２）と判断した場合に、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたと判定してもよい。

図９は、今回の再生処理によって減少したＤＰＦ差圧の減少幅と、前回の再生処理によって減少したＤＰＦ差圧の減少幅との差が所定値を上回ったか否かという判定条件（以下、「第４判定条件」とする。）の説明図である。

具体的には、図９は、再生処理Ｒ１によって減少したＤＰＦ差圧の減少幅Ｄ１が、再生処理Ｒ２によって減少したＤＰＦ差圧の減少幅Ｄ２より大きいことを示す。ＤＰＦ５０ｂ内に堆積する燃焼困難なＰＭが時間の経過と共に増加し、ＤＰＦ差圧が上昇し易くなるためである。また、図９は、点線円で囲んだ部分拡大図において、減少幅Ｄ１と減少幅Ｄ２との差Ｖ１が所定値Ｖｔｈより大きいことを示す。

その結果、燃料良否判定部３０ｂは、再生処理Ｒ１によって減少したＤＰＦ差圧の減少幅Ｄ１と再生処理Ｒ２によって減少したＤＰＦ差圧の減少幅Ｄ２との差Ｖ１が所定値Ｖｔｈを上回ったとし、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたと判定する。

図１０は、再生処理の実行後のＤＰＦ差圧が基準ＤＰＦ差圧まで減少しなかった回数が所定回数を上回ったか否かという判定条件（以下、「第５判定条件」とする。）の説明図である。なお、図１０は、再生処理の実行後のＤＰＦ差圧を黒丸で表し、再生処理の実行後の基準ＤＰＦ差圧を白丸で表す。

具体的には、図１０は、再生処理Ｒ１の実行後のＤＰＦ差圧Ｐ１が基準ＤＰＦ差圧Ｑ１に等しく、再生処理Ｒ２の実行後のＤＰＦ差圧Ｐ２が基準ＤＰＦ差圧Ｑ２より大きいことを示す。また、図１０は、再生処理Ｒ３の実行後のＤＰＦ差圧Ｐ３が基準ＤＰＦ差圧Ｑ３より大きく、再生処理Ｒ４の実行後のＤＰＦ差圧Ｐ４が基準ＤＰＦ差圧Ｑ４に等しく、再生処理Ｒ５の実行後のＤＰＦ差圧Ｐ５が基準ＤＰＦ差圧Ｑ５より大きいことを示す。この場合、図１０は、５回の再生処理Ｒ１〜Ｒ５のうち３回の再生処理Ｒ２、Ｒ３、及びＲ５において、再生処理の実行後のＤＰＦ差圧が基準ＤＰＦ差圧より大きかったことを示す。

その結果、燃料良否判定部３０ｂは、再生処理Ｒ５が終了した時点で、再生処理の実行後のＤＰＦ差圧が基準ＤＰＦ差圧まで減少しなかった回数が２回を上回ったとし、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたと判定する。

また、燃料良否判定部３０ｂは、再生処理の実行が手動により開始されたか否かという判定条件（以下、「第６判定条件」とする。）を用いてＤＰＦ５０ｂの詰まり具合を判断してもよい。具体的には、燃料良否判定部３０ｂは、再生処理の実行が手動により開始された場合にＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたと判定する。なお、手動による再生処理は、ショベルを作業不可状態とした上で実行される。具体的には、エンジンに加わる負荷が小さいため、排気温度が高温にならない場合には、手動再生がメッセージ表示等により促される。手動による再生処理は、例えば、ゲートロックレバー２７をロック状態とし、ショベルを作業不可状態とした上で実行される。また、手動による再生処理は、例えば、ゲートロックレバー２７がロック解除状態とされ、ショベルが作業可能状態とされた場合に中断される。

このように、燃料良否判定部３０ｂは、第１〜第６判定条件のうちの少なくとも１つを用いてＤＰＦ５０ｂの詰まり具合を判断する。具体的には、燃料良否判定部３０ｂは、第１〜第６判定条件のうちの少なくとも１つを用いてＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたか否かを判定する。

また、燃料良否判定部３０ｂは、エンジン１１の負荷率とＤＰＦ差圧とを追加的に考慮して燃料の良否を判定してもよい。具体的には、燃料良否判定部３０ｂは、吐出圧センサ１４ａ、エンジンコントローラ３５等の出力に基づいてエンジン１１の負荷率を算出する。エンジン１１の負荷率は、例えば、エンジン１１の出力馬力に対するメインポンプ１４の吸収馬力の比として算出される。また、現在の噴射量とエンジン回転数毎に定められる定格出力時の噴射量との比に基づいて算出されてもよい。負荷率に基づいて判断する場合、燃料良否判定部３０ｂは、所定時間におけるエンジン１１の負荷率の平均値が所定値を上回ったにもかかわらず、ＤＰＦ差圧が所定値を上回る場合に、燃料に異常があると仮判定する。良質燃料を使用した場合には、エンジン１１の負荷率の平均値が高いとＤＰＦ５０ｂが高温になり、自己再生によってＤＰＦ５０ｂ内のＰＭが燃焼除去され、ＤＰＦ差圧が低下するはずだからである。換言すれば、粗悪燃料を使用した場合には、エンジン１１の高い平均負荷率によりＤＰＦ５０ｂが高温になったとしても、ＤＰＦ５０ｂ内に堆積する燃焼困難なＰＭが燃焼除去されず、ＤＰＦ差圧が低下しないためである。

その上で、燃料良否判定部３０ｂは、ＤＰＦ５０ｂの詰まり具合と、エンジン系異常検出部３５ａの出力とに基づいて燃料の良否を判定する。この場合、燃料良否判定部３０ｂは、ＤＰＦ５０ｂの詰まり具合と、エンジン系異常検出部３５ａの出力とに基づいて燃料に異常があると判定できる場合であっても、エンジン１１の負荷率とＤＰＦ差圧とに基づいて燃料に異常がないと仮判定した場合には、燃料に異常がないと最終判定してもよい。ＤＰＦ５０ｂの詰まり具合と、油圧系異常検出部３０ａの出力と、エンジン系異常検出部３５ａの出力とに基づいて燃料の良否を判定する場合についても同様である。

以上の構成により、コントローラ３０は、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたと判定し、且つ、エンジン系に異常がないことを確認した場合に、燃料に異常があると判定する。或いは、コントローラ３０は、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたと判定し、且つ、油圧系にもエンジン系にも異常がないことを確認した場合に、燃料に異常があると判定する。そのため、燃料の異常の有無を信頼性高く判定することができる。また、燃料の異常の有無を早期に判定することができ、インジェクタ、排気ガス再循環システム、過給機等のエンジン１１の他の部品に悪影響が及ぶのを防止できる。

また、コントローラ３０は、エンジンコントローラ３５から独立した構成要素として機能し、ＤＰＦ５０ｂの詰まり具合及び燃料の良否を判定する。そのため、判定結果の信頼性を向上させることができる。但し、コントローラ３０とエンジンコントローラ３５とは一体的に構成されてもよい。

また、コントローラ３０は、上述の第１〜第６判定条件のうちの少なくとも１つを用いてＤＰＦ５０ｂの詰まり具合を判断する。具体的には、コントローラ３０は、上述の第１〜第６判定条件の任意の組み合わせを用いてＤＰＦ５０ｂの詰まり具合を判断する。そのため、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたか否かを信頼性高く判定することができる。

また、コントローラ３０は、エンジン１１の負荷率とＤＰＦ差圧とを追加的に考慮して燃料の異常の有無を判定する。そのため、燃料の異常の有無をより信頼性高く判定することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、コントローラ３０は、新品のＤＰＦの使用を開始した後或いはＤＰＦを交換した後のショベルの累積稼働時間に応じて、上述の第１〜第６判定条件のうちの何れを用いるか、或いは、上述の第１〜第６判定条件のうちの何れの組み合わせを用いるかを決定してもよい。例えば、コントローラ３０は、ショベルの累積稼働時間が所定時間未満の場合に第１判定条件を用い、ショベルの累積稼働時間が所定時間以上の場合に第２判定条件と第３判定条件との組み合わせを用いてＤＰＦ５０ｂの目詰まりの有無を判定してもよい。

また、コントローラ３０は、天候、気温、湿度、大気圧等の周囲環境に応じて、採用する判定条件又は判定条件の組み合わせを決定してもよい。

また、コントローラ３０は、三角波状に推移するＤＰＦ差圧の繰り返しパターン（再生処理の開始によって減少した後で次の再生処理が開始されるまで増大するＤＰＦ差圧が描くパターン）に基づいてＤＰＦ５０ｂの目詰まりの有無を判定してもよい。例えば、コントローラ３０は、今回の繰り返しパターンが前回の繰り返しパターンに比べて所定の度合を超えて変化した場合に、ＤＰＦ５０ｂが目詰まりを起こしたと判定してもよい。なお、所定の度合いは、例えば、ＤＰＦ差圧の減少幅、ＤＰＦ差圧の平均上昇率、再生処理実行直後のＤＰＦ差圧の極小値、再生処理実行直前のＤＰＦ差圧の極大値等に基づいて定められる。

また、上述の実施例では、エンジン１１で使用される燃料の良否は、コントローラ３０の燃料良否判定部３０ｂで判定される。しかしながら、本発明は、この構成に限定されるものではない。例えば、エンジン１１で使用される燃料の良否は、ショベルの外部にある管理装置で判定されてもよい。この場合、管理装置は、燃料の良否を判定する判定処理部と、その判定処理部による判定結果を表示する表示部とを有する。そして、判定処理部は、ショベルから送信される、圧力センサの出力に基づくＤＰＦ５０ｂの詰まり具合と、エンジン系異常検出部３５ａの判定結果とに基づいて燃料の良否を判定する。また、判定処理部は、ショベルから送信される、圧力センサの出力に基づくＤＰＦ５０ｂの詰まり具合と、エンジン系異常検出部３５ａの判定結果と、油圧系異常検出部３０ａの判定結果とに基づいて燃料の良否を判定してもよい。

１・・・下部走行体 ２・・・旋回機構 ３・・・上部旋回体 ４・・・ブーム ５・・・アーム ６・・・バケット ７・・・ブームシリンダ ８・・・アームシリンダ ９・・・バケットシリンダ １０・・・キャビン １１・・・エンジン １１ａ・・・回転数センサ １１ｂ・・・ブースト圧センサ １１ｃ・・・大気圧センサ １１ｄ・・・水温センサ １３・・・レギュレータ １４・・・メインポンプ １４ａ・・・吐出圧センサ １７・・・コントロールバルブ １７ａ・・・ブーム用切換弁 １７ｂ・・・アーム用切換弁 １７ｃ・・・バケット用切換弁 １８・・・ネガコン絞り １９・・・ネガコン用パイロットライン ２０ａ、２０ｂ・・・リリーフ弁 ２６・・・操作装置 ２７・・・ゲートロックレバー ３０・・・コントローラ ３０ａ・・・油圧系異常検出部 ３０ｂ・・・燃料良否判定部 ３１・・・表示部 ３５・・・エンジンコントローラ ３５ａ・・・エンジン系異常検出部 ５０・・・排気系 ５０ａ・・・排気管 ５０ｂ・・・ＤＰＦ ５０ｃ・・・差圧センサ

Claims (7)

1. 下部走行体と、
   前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
   前記上部旋回体に搭載される作業アタッチメントと、
   前記作業アタッチメントを駆動する複数の油圧アクチュエータと、
   前記上部旋回体に搭載される、前記複数の油圧アクチュエータへ圧油を供給するメインポンプと、
   前記上部旋回体に搭載される、前記複数の油圧アクチュエータを制御する制御部と、
   前記上部旋回体に搭載される、前記メインポンプを回転駆動する内燃機関と、
   前記内燃機関の異常を検出する内燃機関系異常検出部と、
   前記上部旋回体に搭載される、前記内燃機関の排気通路に設けられる排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、
   前記フィルタに取り付けられる圧力センサと、を有するショベルであって、
   前記内燃機関は、所定の回転数を維持するよう制御され、
   前記制御部は、前記圧力センサの出力に基づいて判断される前記フィルタの詰まり具合と、前記内燃機関系異常検出部の出力とに基づいて燃料の良否を判定する燃料良否判定部を有する、
   ショベル。
2. 前記内燃機関を制御する内燃機関制御部を有し、
   前記内燃機関制御部は、前記内燃機関系異常検出部の出力に基づいて前記内燃機関の異常の有無を判定し、該判定の結果を前記制御部へ送信する、
   請求項１に記載のショベル。
3. 前記複数の油圧アクチュエータと前記メインポンプの異常を検出する油圧系異常検出部を有し、
   前記燃料良否判定部は、前記圧力センサの出力に基づいて判断される前記フィルタの詰まり具合と、前記内燃機関系異常検出部の出力と、前記油圧系異常検出部の出力とに基づいて燃料の良否を判定する、
   請求項１又は２に記載のショベル。
4. 前記圧力センサは、前記フィルタの前後の差圧を検出し、
   前記フィルタは、当該ショベルの稼働時間が所定時間に達する毎に、或いは、前記差圧が所定圧力以上となった場合に、再生処理によって再生され、
   前記制御部は、前記再生処理毎に形成される前記差圧の繰り返しパターンが、所定の度合を超えて変化すると、前記フィルタに目詰まりが生じたと判定する請求項１乃至３のいずれかに記載のショベル。
5. 前記圧力センサは、前記フィルタの前後の差圧を検出し、
   前記フィルタは、当該ショベルの稼働時間が所定時間に達する毎に、或いは、前記差圧が所定圧力以上となった場合に、再生処理によって再生され、
   前記フィルタの詰まり具合は、
   再生処理の実行間隔が所定回数続けて所定時間を下回ったか否か、
   再生処理の実行間隔が所定回数続けて短くなったか否か、
   前回の再生処理の実行後と今回の再生処理の実行前との間の前記差圧の平均上昇率が所定値を上回ったか否か、
   今回の前記差圧の平均上昇率が前回の前記差圧の平均上昇率より大きいか否か、
   今回の再生処理によって減少した前記差圧の減少幅と、前回の再生処理によって減少した前記差圧の減少幅との差が所定値を上回ったか否か、
   再生処理の実行後の前記差圧が所定基準圧力まで減少しなかった回数が所定回数を上回ったか否か、及び、
   再生処理の実行が手動により開始されたか否か、
   のうちの少なくとも１つの判定条件を用いて判断される、
   請求項１乃至３の何れか一項に記載のショベル。
6. 前記燃料良否判定部は、前記内燃機関の負荷率と、前記圧力センサが検出する前記フィルタの前後の差圧とを追加的に考慮して燃料の良否を判定する、
   請求項１乃至５の何れか一項に記載のショベル。
7. 下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載される作業アタッチメントと、前記作業アタッチメントを駆動する複数の油圧アクチュエータと、前記上部旋回体に搭載される、前記複数の油圧アクチュエータへ圧油を供給するメインポンプと、前記上部旋回体に搭載される、前記複数の油圧アクチュエータを制御する制御部と、前記上部旋回体に搭載される、前記メインポンプを回転駆動し、所定の回転数を維持するよう制御される内燃機関と、前記内燃機関の異常を検出する内燃機関系異常検出部と、前記上部旋回体に搭載される、前記内燃機関の排気通路に設けられる排気中の粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタに取り付けられる圧力センサと、を有するショベルの管理装置であって、
   前記ショベルから送信される、前記圧力センサの出力に基づく前記フィルタの詰まり具合と、前記内燃機関系異常検出部の判定結果とに基づいて燃料の良否を判定する判定処理部と、
   前記判定処理部による判定結果を表示する表示部と、を有する、
   ショベルの管理装置。

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