JP6209024B2 - 遠隔サーバ - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンのオーバーヒートの発生を予測する遠隔サーバの技術に関する。
遠隔サーバとは、遠方のユーザーに対して何らかのサービスを提供するものである。近年、建設機械を販売した後であっても、作業機械の稼働状況を遠隔サーバによって遠隔監視し、ユーザーに対してメンテナンス情報等を提供している。例えば、特許文献１には、遠隔サーバで作業機械の部品寿命を管理する構成が開示されている。
一方、特許文献２には、建設機械のエンジンのオーバーヒートの発生を判定する構成が開示されている。しかし、特許文献２に開示されるエンジンでは、エンジンの各気筒の温度を検知する必要がある。そのため、例えば各気筒に温度センサーが設けられていないエンジンには適用することができない。また、特許文献１に開示される遠隔サーバでは、エンジンのオーバーヒートを予測する構成までは開示していない。
特開２００７−１００３０５号公報 特開２００５−２０７４１３号公報
本発明の解決しようとする課題は、エンジンのオーバーヒートを予測できる遠隔サーバを提供することである。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項１においては、エンジン回転数情報、エンジンの負荷率情報及び冷却水温度情報を受信する遠隔サーバにおいて、所定間隔のエンジン負荷率の移動平均値を演算して、エンジン負荷率の移動平均値と冷却水温度との相関関係を演算し、ある所定期間での相関関係が当該所定期間より前までの相関関係に対して所定の相違状態である場合にオーバーヒートの発生を予測するものである。
請求項２においては、エンジン回転数情報、エンジンの負荷率情報及び冷却水温度情報を受信する遠隔サーバにおいて、エンジン回転数情報及びエンジンの負荷率情報からエンジン出力を算出し、所定間隔のエンジン出力の移動平均値を演算して、エンジン出力の移動平均値と冷却水温度との相関関係を演算し、ある所定期間での相関関係が当該所定期間より前までの相関関係に対して所定の相違状態である場合にオーバーヒートの発生を予測するものである。
請求項３においては、請求項１又は２に記載の遠隔サーバであって、外気温度情報又は大気圧情報を受信し、冷却水温度情報を外気温度情報或いは大気圧情報から演算される標高に基づいて補正するものである。
本発明の遠隔サーバによれば、各気筒の温度検知に拠らずに、エンジンのオーバーヒートの発生を予測できる。また、個別のエンジンコントローラにオーバーヒートの発生を予測する演算負荷が掛からず、予測ロジックの更新も容易である。
遠隔サーバシステムの構成を示す模式図。 遠隔サーバシステムの構成を示す別の模式図。 エンジン負荷率と冷却水温度との相関を示すグラフ図。 オーバーヒート予測制御の流れを示すフロー図。 エンジン出力と冷却水温度との相関を示すグラフ図。 オーバーヒート予測制御の流れを示すフロー図。
図１を用いて、遠隔サーバシステム１００について説明する。なお、図１では、遠隔サーバシステム１００を模式的に表している。
遠隔サーバシステム１００は、本発明の遠隔サーバの実施形態に係るシステムである。遠隔サーバシステム１００とは、遠方のユーザーに対して何らかのサービスを提供するシステムである。本実施形態の遠隔サーバシステム１００は、建設機械としての旋回作業車３を使用するユーザーに対し、世界各国の海外通信会社１３０と国内の国内通信会社１２０とを介して、遠隔情報センター１１０よりサービスを提供するシステムである。
図２を用いて、遠隔サーバシステム１００についてさらに説明する。なお、図２では、遠隔サーバシステム１００を模式的に表している。
本実施形態の遠隔サーバシステム１００は、旋回作業車３を使用するユーザーに対し、旋回作業車３を駆動するエンジン（図示なし）のオーバーヒートを予測し、オーバーヒートの発生を警告するシステムである。
遠隔サーバシステム１００は、例えば、遠隔情報センター１１０（図１参照）に設けられた遠隔サーバ５と、旋回作業車３に設けられた端末サーバ６とが通信可能に構築されている。遠隔サーバ５は、多数の旋回作業車３・・・・３に設けられた端末サーバ６・・・・６と通信可能に構築されている。
本実施形態では、端末サーバ６は、少なくとも、旋回作業車３の運転日情報として運転した年月日及び稼働時間、エンジンの回転数情報としてエンジン回転数Ｎｅ、エンジンの負荷率情報としてエンジン負荷率Ｌ及びエンジンの冷却水温度情報として冷却水温度Ｔｗを遠隔サーバ５に送信するものとする。
本実施形態の旋回作業車３では、エンジンとしてコモンレールエンジンを搭載しているものとする。エンジン回転数Ｎｅは、エンジン回転数センサーによって検出されるエンジン回転数Ｎｅが遠隔サーバ５に送信される。冷却水温度Ｔｗは、エンジン冷却水温度センサーによって検出される冷却水温度Ｔｗが遠隔サーバ５に送信される。
エンジン負荷率Ｌは、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）が指令する噴射量についての、そのエンジン回転数Ｎｅにおける最大噴射量に対する割合が遠隔サーバ５に送信される。例えば、機械ガバナ式エンジンでは、ラック位置センサーによって検出されるラック位置がエンジン負荷率Ｌとなる。また、電子ガバナ式エンジンでは、アクセル開度センサーによって検出されるアクセル回動量がエンジン負荷率Ｌとなる。
図３を用いて、エンジン負荷率Ｌと冷却水温度Ｔｗとの相関について説明する。なお、図３では、横軸にエンジン負荷率Ｌを表し、縦軸に冷却水温度Ｔｗを表し、エンジン負荷率Ｌと冷却水温度Ｔｗとの相関をグラフによって表している。なお、エンジン負荷率Ｌは、１０分毎の移動平均値を表している。
例えば、グラフ中にてＡのプロット群が、旋回作業車３の前回の稼働までにおける、エンジン負荷率Ｌと冷却水温度Ｔｗとの相関をプロットしたものとする。また、グラフ中にてＢのプロット群が、同じ旋回作業車３の今回の稼働における、エンジン負荷率Ｌと冷却水温度Ｔｗとの相関をプロットしたものとする。
グラフ中にてＡのプロット群では、エンジン負荷率Ｌと冷却水温度Ｔｗとの相関が同様の傾向を示している。ここで、近似曲線Ａ１は、前回の稼働までにおけるエンジン負荷率Ｌと冷却水温度Ｔｗとの相関をプロットしたものから算出したものである。
ところが、グラフ中にてＢのプロット群では、エンジン負荷率Ｌと冷却水温度Ｔｗとの相関がＡの領域と比較して冷却水温度Ｔｗが高い傾向を示している。ここで、近似曲線Ｂ１は、今回の稼働におけるエンジン負荷率Ｌと冷却水温度Ｔｗとの相関をプロットしたものから算出したものである。
ここで、エンジンの冷却水温度Ｔｗは、エンジン負荷率Ｌにほぼ比例することが分かっている。また、エンジンのオーバーヒートとは、エンジンが過熱され、動作不良を起こした状態である。エンジンが過熱される原因としては、冷却能力不足である場合が多い。冷却能力不足は、冷却水温度Ｔｗの上昇によって検知できる場合が多い。
すなわち、エンジンのオーバーヒートは、エンジン負荷率Ｌに対する冷却水温度Ｔｗに相違が生じたことを検知すれば未然に発生を防止できる。例えば、グラフ中にてＢのプロット群では、エンジンのオーバーヒートが発生する前兆を示している。
図４を用いて、オーバーヒート予測制御Ｓ１００について説明する。なお、図４では、オーバーヒート予測制御Ｓ１００の流れをフローチャートにて表している。
オーバーヒート予測制御Ｓ１００は、遠隔サーバ５がエンジンのオーバーヒートを予測する制御である。
ステップＳ１１０において、遠隔サーバ５は、旋回作業車３の今回の稼働における、エンジン負荷率Ｌ及び冷却水温度Ｔｗを情報として取得する。なお、エンジン負荷率Ｌは、１０分毎の移動平均値を情報として取得する。
ステップＳ１２０において、遠隔サーバ５は、取得したエンジン負荷率Ｌ（移動平均値）と冷却水温度Ｔｗとからエンジン負荷率Ｌと冷却水温度Ｔｗとの相関を示す近似曲線Ｂ１を算出する。
ステップＳ１３０において、遠隔サーバ５は、今回の稼働において算出した近似曲線Ｂ１と、前回までの稼働において算出した近似曲線Ａ１とを算出し、近似曲線Ｂ１が所定領域Ｒ１の範囲内かどうかを判定する。なお、前回までの稼働において算出する近似曲線Ａ１は、エンジンが正常に稼働しているものに限る。
なお、所定領域Ｒ１の範囲とは、算出した近似曲線Ａ１の近傍の範囲であって、誤差も含んだ領域として算出されるものとする。
遠隔サーバ５は、近似曲線Ｂ１が所定領域Ｒ１の範囲内であれば、ステップＳ１４０に移行する。一方、近似曲線Ｂ１が所定領域Ｒ１の範囲内でなければ、オーバーヒート予測制御Ｓ１００を終了する。
ステップＳ１４０において、遠隔サーバ５は、旋回作業車３のエンジンがオーバーヒートする可能性があるとして、ユーザーに警告し、オーバーヒート予測制御Ｓ１００を終了する。ユーザーに警告する手段としては、端末サーバ６を介して旋回作業車３の操作パネルにオーバーヒート予測表示する、或いは、直接ユーザーに連絡する等が考えられる。
遠隔サーバ５及びオーバーヒート予測制御Ｓ１００の効果について説明する。遠隔サーバ５及びオーバーヒート予測制御Ｓ１００によれば、エンジンのオーバーヒートの発生を予測できる。また、旋回作業車３のＥＣＵにオーバーヒートの発生を予測する演算負荷が掛からず、予測ロジックの更新も容易である。
図５を用いて、エンジン出力Ｐと冷却水温度Ｔｗとの相関について説明する。なお、図５では、横軸にエンジン出力Ｐを表し、縦軸に冷却水温度Ｔｗを表し、エンジン出力Ｐと冷却水温度Ｔｗとの相関をグラフによって表している。なお、エンジン出力Ｐは、１０分毎の移動平均値を表している。
例えば、グラフ中にてＣのプロット群が、旋回作業車３の前回の稼働までにおける、エンジン出力Ｐと冷却水温度Ｔｗとの相関をプロットしたものとする。また、グラフ中にてＤの領域が、同じ旋回作業車３の今回の稼働における、エンジン出力Ｐと冷却水温度Ｔｗとの相関をプロットしたものとする。
グラフ中にてＣのプロット群では、エンジン出力Ｐと冷却水温度Ｔｗとの相関が同様の傾向を示している。ここで、近似曲線Ｃ１は、前回の稼働までにおけるエンジン出力Ｐと冷却水温度Ｔｗとの相関をプロットしたものから算出したものである。
ところが、グラフ中にてＤのプロット群では、エンジン出力Ｐと冷却水温度Ｔｗとの相関がＣの領域と比較して冷却水温度Ｔｗが高い傾向を示している。ここで、近似曲線Ｄ１は、今回の稼働におけるエンジン出力Ｐと冷却水温度Ｔｗとの相関をプロットしたものから算出したものである。
ここで、エンジンの冷却水温度Ｔｗは、上述したエンジン負荷率Ｌに比較して、エンジン出力Ｐに精度良く比例することが分かっている。また、グラフ中にてＤのプロット群では、エンジンのオーバーヒートが発生する前兆を示している。
図６を用いて、別のオーバーヒート予測制御Ｓ２００について説明する。なお、図６では、別のオーバーヒート予測制御Ｓ２００の流れをフローチャートにて表している。
ステップＳ２１０において、遠隔サーバ５は、旋回作業車３の前回までの稼働における、エンジン出力Ｐ及び冷却水温度Ｔｗを情報として取得する。なお、エンジン出力Ｐは、１０分毎の移動平均値を情報として取得する。
ステップＳ２２０において、遠隔サーバ５は、取得したエンジン出力Ｐ（移動平均値）と冷却水温度Ｔｗとからエンジン出力Ｐと冷却水温度Ｔｗとの相関を示す近似曲線Ｄ１を算出する。
ステップＳ２３０において、遠隔サーバ５は、今回の稼働において算出した近似曲線Ｄ１と、前回までの稼働において算出した近似曲線Ｃ１との差を算出し、近似曲線Ｄ１が所定領域Ｒ２の範囲内かどうかを判定する。なお、前回までの稼働において算出する近似曲線Ｃ１は、エンジンが正常に稼働しているものに限る。
なお、所定領域Ｒ２の範囲とは、算出した近似曲線Ｃ１の近傍の範囲であって、誤差も含んだ領域として算出されるものとする。
遠隔サーバ５は、近似曲線Ｄ１が所定領域Ｒ２の範囲内であれば、ステップＳ２４０に移行する。一方、近似曲線Ｄ１が所定領域Ｒ２の範囲内でなければ、オーバーヒート予測制御Ｓ２００を終了する。
ステップＳ２４０において、遠隔サーバ５は、旋回作業車３のエンジンがオーバーヒートする可能性があるとして、ユーザーに警告し、オーバーヒート予測制御Ｓ１００を終了する。
遠隔サーバ５及び別のオーバーヒート予測制御Ｓ２００の効果について説明する。遠隔サーバ５及び別のオーバーヒート予測制御Ｓ２００によれば、エンジンのオーバーヒートの発生を精度良く予測できる。また、旋回作業車３のＥＣＵにオーバーヒートの発生を予測する演算負荷が掛からず、予測ロジックの更新も容易である。
なお、本実施形態では、冷却水温度センサーで検出される冷却水温度Ｔｗを直接用いる構成としたが、これに限定されない。例えば、外気温センサーによって検出される外気温度、或いは、大気圧センサーによって検出される大気圧より演算される標高を用いて冷却水温度Ｔｗを補正する構成としても良い。
また、本実施形態では、旋回作業車３を使用するユーザーに対しオーバーヒートを予測する構成としたが、これに限定されない。例えば、トラクタ又はコンバイン等を使用するユーザーに対しオーバーヒートを予測する構成としても良い。
３ 旋回作業車
５ 遠隔サーバ
６ 端末サーバ
１００ 遠隔サーバシステム

Claims (3)

  1. エンジン回転数情報、エンジンの負荷率情報及び冷却水温度情報を受信する遠隔サーバにおいて、所定間隔のエンジン負荷率の移動平均値を演算して、エンジン負荷率の移動平均値と冷却水温度との相関関係を演算し、ある所定期間での相関関係が当該所定期間より前までの相関関係に対して、所定の相違状態である場合にオーバーヒートの発生を予測する、
    遠隔サーバ。
  2. エンジン回転数情報、エンジンの負荷率情報及び冷却水温度情報を受信する遠隔サーバにおいて、エンジン回転数情報及びエンジンの負荷率情報からエンジン出力を算出し、所定間隔のエンジン出力の移動平均値を演算して、エンジン出力の移動平均値と冷却水温度との相関関係を演算し、ある所定期間での相関関係が当該所定期間より前までの相関関係に対して所定の相違状態である場合にオーバーヒートの発生を予測する、
    遠隔サーバ。
  3. 請求項１又は２に記載の遠隔サーバであって、
    外気温度情報又は大気圧情報を受信し、
    冷却水温度情報を外気温度情報或いは大気圧情報から演算される標高に基づいて補正する、
    遠隔サーバ。
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