JP6320137B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械に関する。

従来、油圧ショベル等の建設機械では、エンジンによって油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプから供給される作動油によりアクチュエータ（油圧モータや油圧シリンダ）を駆動し、このアクチュエータにより旋回体やブーム等のフロント作業装置を駆動している。

しかし、建設機械は、外気温が高い環境下（夏場や熱帯地方等）で稼働すると、エンジン冷却水の温度が上昇してエンジンを十分に冷却することができず、エンジンがオーバーヒートを発生し易くなってしまう。

また、粉塵が舞う環境下で稼働すると、粉塵によってラジエータの目詰まりが起こり易くなる。その場合、ラジエータはエンジン冷却水を十分に冷却することができず、エンジンがオーバーヒートを発生し易くなってしまう。

オーバーヒートが多発すると、エンジン、油圧ポンプ、方向切換弁等の油圧機器の寿命、ひいては車体の寿命を縮めてしまうという問題がある。

そこで、従来の建設機械では、オーバーヒートの発生を防ぐために、特許文献１や特許文献２に開示されているような制御処理を行っている。

特許文献１の制御処理では、稼働中にエンジン冷却水や作動油の温度を監視してオーバーヒートが発生する前に警報を出す、または油圧ポンプのポンプ吐出量を減少させている。

特許文献２の制御処理では、オーバーヒートが発生しやすい環境下（酷暑環境下）において適切な車体の仕様で稼働していない場合は、オペレータに車体の仕様を適切なものに変更することを促すために警報を出している。

特許３３０８０１９号公報 特開２０１１−０５２４３５号公報

しかしながら、特許文献１の制御処理では、エンジン冷却水や作動油の温度が所定温度以上の場合に油圧ポンプの吐出量を減少させているものの、例えばラジエータの目詰まりが激しい場合にはラジエータによるエンジン冷却水の冷却効率が落ちるため、油圧ポンプの吐出量を減少させても結果としてオーバーヒートが発生するおそれがある。

また、特許文献２の制御処理では、オペレータに車体の仕様を適切なものに変更するよう警報を出すだけであり、オーバーヒートの発生を防ぐには車体の仕様を実際に変更しなければならない。仕様の変更を行うには、建設機械を現場から仕様変更を行う場所へ移動して仕様変更を行い、その後建設機械を現場に戻すことになるので手間がかかる。

本発明は、以上の問題を鑑みて成されたものであり、オーバーヒートが発生しやすい環境下で稼働し続けても、オーバーヒートの発生頻度を容易に且つ確実に抑えることができる建設機械を提供することを目的とする。

本発明者等は、鋭意研究の結果、前記課題を解決するために以下のような建設機械を採用した。

本発明の建設機械は、エンジンで駆動する油圧ポンプから供給される作動油によりアクチュエータを駆動する建設機械において、
前記エンジンの冷却水または前記作動油の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサが検出した前記エンジンの冷却水または前記作動油の温度から前記エンジンにオーバーヒートが発生したか否かを判断するオーバーヒート判断部と、
前記オーバーヒート判断部により前記オーバーヒートが発生したと判断された場合には当該オーバーヒートの発生履歴を記憶するオーバーヒート履歴記憶部と、
稼働開始時に前記オーバーヒート履歴記憶部から前記オーバーヒートの発生履歴の情報を取得して所定期間内に前記オーバーヒートの発生履歴が有ったと判断した場合は前記エンジンまたは前記油圧ポンプの少なくとも一方の出力制限の度合いを出荷時よりも強くする出力制御部と
を備え、
前記出力制御部は、前記オーバーヒートの発生履歴が前回の稼働開始時に続いて有った
と判断した場合は前記出力制限の度合いを前回の稼働開始時よりも強くする
ことを特徴とする。

本発明の建設機械では、稼働開始時にオーバーヒートの発生履歴が有ったと判断した場合は、エンジンまたは油圧ポンプの少なくとも一方の出力制限の度合いを出荷時よりも強くするようにしたので、従来よりも早くエンジンまたは油圧ポンプの出力を抑えてエンジン冷却水の温度上昇を抑えることが可能になる。よって、本発明の建設機械は、オーバーヒートが発生しやすい環境下で稼働し続けても、オーバーヒートの発生頻度を確実に抑えることができる。

また、本発明の建設機械では、オーバーヒートの発生履歴を使用してエンジンまたは油圧ポンプの少なくとも一方の出力制限の度合いを強くするようにしたので、エンジンまたは油圧ポンプの出力を抑える際に従来のように車体の仕様を変える必要がないので手間がかからない。よって、本発明の建設機械は、オーバーヒートが発生しやすい環境下で稼働し続けても、オーバーヒートの発生頻度を容易に抑えることができる。

本発明の一実施の形態の油圧ショベルの左側面図である。 同実施の形態のエンジンの出力制御システムのブロック図である。 同実施の形態の出力制限の内容を示すマップ図である。 同実施の形態の出力制御部の処理順序を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図にしたがって説明する。

図１は、本発明の一実施の形態を示す油圧ショベル１の左側面図である。この油圧ショベル１は、走行体２と、走行体２上に旋回可能に設けられた旋回体３と、旋回体３の前側に設けられた掘削作業等を行う作業装置４とを備えている。

旋回体３上には、前側に運転室５が設けられ、後側に機械室６が設けられている。機械室６の後側にはカウンタウエイト７が設けられている。機械室６には、エンジン８や油圧ポンプ９（図２参照）、オイルタンク等（図示せず）が格納されている。

油圧ポンプ９はエンジン８によって駆動し、油圧ポンプ９はオイルタンクから作動油を吸い上げて駆動回路（図示せず）を介して油圧モータや油圧シリンダ等のアクチュエータ（図示せず）に供給する。アクチュエータは、この作動油の油圧を利用して駆動し、旋回体３や作業装置４を駆動する。

油圧ショベル１は、図２に示すように、エンジン８の出力制御を行う出力制御システム１０を備えている。この出力制御システム１０は、制御システム本体１１と、制御システム本体１１に接続した温度センサ１２および解除スイッチ１６を備えている。

制御システム本体１１は、運転室５内に設けられている。この制御システム本体１１は、温度センサ１２に接続したオーバーヒート判断部１３、オーバーヒート判断部１３に接続したオーバーヒート履歴記憶部１４、オーバーヒート履歴記憶部１４と温度センサ１２に接続した出力制御部１５を備えている。

温度センサ１２は、エンジン８の冷却水（エンジン冷却水）を流す冷却水管（図示せず）に接続しており、エンジン８の冷却水の温度（冷却水温）を検出するものである。

オーバーヒート判断部１３は、温度センサ１２により検出されたエンジン８の冷却水温から、エンジン８にオーバーヒートやプレオーバーヒートが発生したか否かを判断するものである。

オーバーヒート判断部１３において、オーバーヒートが発生したと判断するエンジン８の冷却水温は１０５℃に設定されている。また、プレオーバーヒートとは、エンジン８にオーバーヒートが発生する手前の状態である。このプレオーバーヒートが発生したと判断するエンジン８の冷却水温は、オーバーヒートが発生したと判断する冷却水温よりも低く１０３℃に設定されている。オーバーヒートやプレオーバーヒートが発生したと判断する冷却水温は本実施の形態に限定しなくても良く、任意の温度に設定することが可能である。

オーバーヒート履歴記憶部１４は、オーバーヒート判断部１３によりオーバーヒートやプレオーバーヒートが発生したと判断した場合に、オーバーヒートやプレオーバーヒートの発生履歴を記憶するものである。

出力制御部１５は、オーバーヒート履歴記憶部１４に記憶されているオーバーヒートやプレオーバーヒートの発生履歴の情報を取得して、温度センサ１２で検出されたエンジン８の冷却水温に応じてエンジン８の出力制限を段階的に制御する（出力制限を上げたり下げたりする）ものである。

エンジン８の出力制限を制御する方法としては、エンジン８の燃料噴射量を増減する方法が挙げられる。具体的に説明すると、エンジン８の出力制限を上げるにはエンジン８の燃料噴射量を減らし、出力制限を下げるにはエンジン８の燃料噴射量を増やす。

解除スイッチ１６は、運転室５内に設けられている。この解除スイッチ１６は、出力制御部１５にエンジン８の出力制限を出荷時の状態に戻させるものである。

次に、出力制御部１５の具体的な構成について説明する。出力制御部１５には、図３に示すような出力制限のマップ図が記憶されている。このマップ図は、出力制限の内容を示すものであり、横軸にエンジン８の冷却水温（℃）、縦軸にエンジン８の出力（％）が設定されている。さらに、このマップ図には、エンジンの出力制限を段階的に制御する制限段階（段階０、１、２・・・）が設定されている。

（１）制限段階０
制限段階０は出荷時の制限段階である。この制限段階０では、エンジン８の冷却水温が９７℃に達した時点から出力制限の度合いを徐々に強くしていくように設定されている。

（２）制限段階１
制限段階１は、制限段階０よりも出力制限の度合いが強く設定されている。具体的に説明すると、エンジン８の冷却水温が１００℃になるまでは制限段階０と同様に出力制限の度合いを強くしていく。冷却水温が１００℃に達してからは制限段階０よりも出力制限の度合いを強くしていく。冷却水温が１０３℃の手前から１０３℃に達するまでの間では出力制限の度合いをさらに強くしていく。この理由は、冷却水温が１０３℃のときにプレオーバーヒートが発生するため、出力制限の度合いをさらに強くしてプレオーバーヒートの発生を抑えるためである。冷却水温が１０３℃に達してからは、出力制限の上昇度合いをそれまでよりも緩やかにする。

（３）制限段階２
制限段階２は、制限段階１よりも出力制限の度合いが強く設定されている。具体的に説明すると、エンジン８の冷却水温が９７℃に達した時点から制限段階１よりも出力制限の度合いを強くしていく。冷却水温が９７℃に達した以降の出力制限の上昇度合いは制限段階１と同様である。

なお、図示しないが、制限段階３以降の各制限段階では、前の制限段階よりも出力制限の度合いが強く設定されている。また、制限段階の数は任意の数に設定することが可能である。

次に、出力制御部１５の具体的な制御処理について図４のフローチャートを用いて説明する。この制御処理は、油圧ショベル１の稼働開始時に行われる。

（ステップＳ１）
最初に、出力制御部１５は、オーバーヒート履歴記憶部１４からオーバーヒートの発生履歴の情報を取得して、所定期間中（例えば過去３稼働日中）にオーバーヒートの発生履歴が有るか否かを判断する。

（ステップＳ２）
出力制御部１５は、オーバーヒートの発生履歴が有ったと判断した場合は（ステップＳ１の判断結果がＹＥＳ）、エンジン８の出力制限の度合いを１段階強くする（出荷時よりも強くする）。

この制御処理の具体的な内容について図３を用いて説明する。例えば、稼働開始前の出力制限の制限段階が出荷時の「０」の場合は、「０」→「１」に設定する。

また、稼働開始前の出力制限の制限段階が「１」であって、前回の稼働開始時に続いてオーバーヒートの発生履歴が有ったと判断した場合は、「１」→「２」に設定する。つまり、前回の稼働開始時に続いてオーバーヒートの発生履歴が有ったと判断した場合は、出力制限の度合いを前回の稼働開始時よりも強くする。

（ステップＳ３）
出力制御部１５は、オーバーヒートの発生履歴が無いと判断した場合は（ステップＳ１の判断結果がＮＯ）、オーバーヒート履歴記憶部１４からプレオーバーヒートの発生履歴の情報を取得して、所定期間中（例えば過去３稼働日中）にプレオーバーヒートの発生履歴が無いか否かを判断する。

（ステップＳ４）
出力制御部１５は、過去３稼働日中にプレオーバーヒートの発生履歴が無いと判断した場合は（ステップＳ３の判断結果がＹＥＳ）、エンジン８の出力制限の度合いを１段階弱くする。

この制御処理の具体的な内容について図３を用いて説明する。稼働開始前の出力制限の制限段階が「２」の場合は、「２」→「１」に設定して、稼働開始前の出力制限の制限段階が「１」の場合は、「１」→「０」に設定する。

つまり、稼働開始時にオーバーヒートとプレオーバーヒートの双方の発生履歴が無く、且つ、出力制限の度合いを出荷時よりも強くしている場合（制限段階０以外）は、出力制限の度合いを前回の稼働開始時よりも弱くする。

なお、出力制御部１５は、過去３稼働日中にプレオーバーヒートの発生履歴が有ったと判断した場合は（ステップＳ３の判断結果がＮＯ）、制御処理を終了する。

以上説明したように本実施の形態の油圧ショベル１では、稼働開始時にオーバーヒートの発生履歴が有ったと判断した場合は、エンジン８の出力制限の度合いを出荷時よりも強くするようにした。このため、従来よりも早くエンジン８の出力を抑えてエンジン冷却水の温度上昇を抑えることが可能になる。よって、本実施の形態の油圧ショベル１は、オーバーヒートが発生しやすい環境下で稼働し続けても、オーバーヒートの発生頻度を確実に抑えることができる。

また、本実施の形態の油圧ショベル１では、オーバーヒートの発生履歴を使用してエンジン８の出力制限の度合いを強くするようにしたので、エンジン８の出力を抑える際に従来のように車体の仕様を変える必要がないので手間がかからない。よって、本実施の形態の油圧ショベル１は、オーバーヒートが発生しやすい環境下で稼働し続けても、オーバーヒートの発生頻度を容易に抑えることができる。

また、本実施の形態の油圧ショベル１では、出力制御部１５において、前回の稼働開始時に続いてオーバーヒートの発生履歴が有ったと判断した場合はエンジン８の出力制限の度合いを前回の稼働開始時よりも強くするようにした。これにより今回の稼働中にオーバーヒートが発生するのを抑えることが可能になる。よって、本実施の形態の油圧ショベル１は、オーバーヒートが発生しやすい環境下で稼働し続けても、オーバーヒートの発生頻度をより確実に抑えることができる。

また、本実施の形態の油圧ショベル１では、出力制御部１５において、稼働開始時にオーバーヒートとプレオーバーヒートの発生履歴が無く、且つ、エンジン８の出力制限の度合いを出荷時よりも強くしている場合は、出力制限の度合いを前回の稼働開始時よりも弱くするようにした。これにより出力制限の度合いを無駄に強くして車体の挙動が遅くなるのを抑えることが可能になる。よって、本実施の形態の油圧ショベル１は、オーバーヒートの発生頻度を確実に抑えつつ、効率良く稼働することができる。

また、本実施の形態の油圧ショベル１では、上記で説明したように解除スイッチ１６を備えている。これによりオペレータ等は、油圧ショベル１をオーバーヒートが発生しやすい環境下からオーバーヒートが発生しない環境下に移動したときに解除スイッチ１６をＯＮにすると出力制御部１５がエンジン８の出力制限を出荷時の状態に戻す。その結果、油圧ショベル１は、オーバーヒートが発生しない環境下では無駄な出力制限を受けずに稼働することが可能になる。よって、本実施の形態の油圧ショベル１は、オーバーヒートの発生頻度を確実に抑えつつ環境に応じて効率よく稼働することができる。

以上、本発明にかかる実施の形態を例示したが、上記の実施の形態は本発明の内容を限定するものではない。また、本発明の請求項の範囲を逸脱しない範囲であれば、各種の変更等は可能である。

例えば、本実施の形態の油圧ショベル１では、エンジン８の出力制限を制御する場合に本発明を適用したが、油圧ポンプ９の出力制限を制御する場合や、エンジン８と油圧ポンプ９の双方の出力制限を制御する場合に本発明を適用しても良い。油圧ポンプ９の出力制限を制御する具体的な方法としては、油圧ポンプ９がエンジン８に掛ける負荷を増減する方法が挙げられる。

また、本実施の形態の油圧ショベル１では、オーバーヒートの発生の有無を判断する条件としてエンジン８の冷却水温を使用したが、作動油の温度を使用しても良い。

また、本実施の形態の油圧ショベル１では、オーバーヒートとプレオーバーヒートの発生履歴の有無を判断する条件として所定期間（例えば過去３稼働日）を使用したが、これに限定しなくても良く、所定稼働回数中（例えば過去３稼働回数中）においてオーバーヒートとプレオーバーヒートの発生履歴の有無を判断するようにしても良い。また、本実施の形態の油圧ショベル１では、出力制限の度合いを強くするための発生履歴の取得期間と、出力制限の度合いを弱くするための発生履歴の取得期間を同一期間（３日）としたが、同一期間である必要はない。

また、本実施の形態の油圧ショベル１では、オーバーヒートとプレオーバーヒートの双方の発生履歴が無い場合に、エンジン８の出力制限の度合いを弱くするようにした。しかし、出力制限の度合いを弱くする方法は、この方法に限定しなくても良い。例えば、オーバーヒート履歴記憶部１４においてプレオーバーヒートの発生履歴を記憶せず、出力制御部１５においてオーバーヒートの発生履歴が無いと判断した場合に出力制限の度合いを弱くするようにしても良い。

１ 油圧ショベル（建設機械）
８ エンジン
９ 油圧ポンプ
１２ 温度センサ
１３ オーバーヒート判断部
１４ オーバーヒート履歴記憶部
１５ 出力制御部
１６ 解除スイッチ

Claims (3)

1. エンジンで駆動する油圧ポンプから供給される作動油によりアクチュエータを駆動する建設機械において、
   前記エンジンの冷却水または前記作動油の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサが検出した前記エンジンの冷却水または前記作動油の温度から前記エンジンにオーバーヒートが発生したか否かを判断するオーバーヒート判断部と、
   前記オーバーヒート判断部により前記オーバーヒートが発生したと判断された場合には当該オーバーヒートの発生履歴を記憶するオーバーヒート履歴記憶部と、
   稼働開始時に前記オーバーヒート履歴記憶部から前記オーバーヒートの発生履歴の情報を取得して所定期間内に前記オーバーヒートの発生履歴が有ったと判断した場合は前記エンジンまたは前記油圧ポンプの少なくとも一方の出力制限の度合いを出荷時よりも強くする出力制御部と
   を備え、
   前記出力制御部は、前記オーバーヒートの発生履歴が前回の稼働開始時に続いて有ったと判断した場合は前記出力制限の度合いを前回の稼働開始時よりも強くすることを特徴とする建設機械。
2. エンジンで駆動する油圧ポンプから供給される作動油によりアクチュエータを駆動する建設機械において、
   前記エンジンの冷却水または前記作動油の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサが検出した前記エンジンの冷却水または前記作動油の温度から前記エンジンにオーバーヒートが発生したか否かを判断するオーバーヒート判断部と、
   前記オーバーヒート判断部により前記オーバーヒートが発生したと判断された場合には当該オーバーヒートの発生履歴を記憶するオーバーヒート履歴記憶部と、
   稼働開始時に前記オーバーヒート履歴記憶部から前記オーバーヒートの発生履歴の情報を取得して所定期間内に前記オーバーヒートの発生履歴が有ったと判断した場合は前記エンジンまたは前記油圧ポンプの少なくとも一方の出力制限の度合いを出荷時よりも強くする出力制御部と
   を備え、
   前記オーバーヒート判断部は、前記エンジンの冷却水または前記作動油の温度から前記エンジンに前記オーバーヒートが発生する手前の状態であるプレオーバーヒートが発生したか否かを判断し、
   前記オーバーヒート履歴記憶部は、前記オーバーヒート判断部により前記プレオーバーヒートが発生したと判断された場合には当該プレオーバーヒートの発生履歴を記憶し、
   前記出力制御部は、稼働開始時に前記オーバーヒート履歴記憶部から前記オーバーヒートと前記プレオーバーヒートの発生履歴の情報を取得し、所定期間内に双方の発生履歴が無く、且つ、前記出力制限の度合いを出荷時よりも強くしている場合は、当該出力制限の度合いを前回の稼働開始時よりも弱くすることを特徴とする建設機械。
3. 請求項１又は請求項２に記載の建設機械において、
   前記出力制御部に前記出力制限を出荷時の状態に戻させる解除スイッチを備えることを
   特徴とする建設機械。