KR102490904B1 - 건설 기계 - Google Patents

건설 기계 Download PDF

Info

Publication number
KR102490904B1
KR102490904B1 KR1020207038014A KR20207038014A KR102490904B1 KR 102490904 B1 KR102490904 B1 KR 102490904B1 KR 1020207038014 A KR1020207038014 A KR 1020207038014A KR 20207038014 A KR20207038014 A KR 20207038014A KR 102490904 B1 KR102490904 B1 KR 102490904B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
engine
hydraulic pump
torque
pump
load
Prior art date
Application number
KR1020207038014A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210014701A (ko
Inventor
츠토무 우다가와
준지 야마모토
시게유키 사쿠라이
유키히토 스즈키
히데노부 츠카다
아츠시 간다
Original Assignee
히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 filed Critical 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Publication of KR20210014701A publication Critical patent/KR20210014701A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102490904B1 publication Critical patent/KR102490904B1/ko

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/267—Diagnosing or detecting failure of vehicles
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2004—Control mechanisms, e.g. control levers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2058—Electric or electro-mechanical or mechanical control devices of vehicle sub-units
    • E02F9/2062—Control of propulsion units
    • E02F9/2066—Control of propulsion units of the type combustion engines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2232—Control of flow rate; Load sensing arrangements using one or more variable displacement pumps
    • E02F9/2235—Control of flow rate; Load sensing arrangements using one or more variable displacement pumps including an electronic controller
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2246—Control of prime movers, e.g. depending on the hydraulic load of work tools
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/226—Safety arrangements, e.g. hydraulic driven fans, preventing cavitation, leakage, overheating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/06—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/02—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/04—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/12—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by varying the length of stroke of the working members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/18—Combined units comprising both motor and pump
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C5/00—Registering or indicating the working of vehicles
    • G07C5/08—Registering or indicating performance data other than driving, working, idle, or waiting time, with or without registering driving, working, idle or waiting time
    • G07C5/0808—Diagnosing performance data
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C5/00—Registering or indicating the working of vehicles
    • G07C5/08—Registering or indicating performance data other than driving, working, idle, or waiting time, with or without registering driving, working, idle or waiting time
    • G07C5/0816—Indicating performance data, e.g. occurrence of a malfunction
    • G07C5/0825—Indicating performance data, e.g. occurrence of a malfunction using optical means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/30—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom
    • E02F3/32—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom working downwardly and towards the machine, e.g. with backhoes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/425—Drive systems for dipper-arms, backhoes or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2264—Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives
    • E02F9/2267—Valves or distributors
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2264—Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives
    • E02F9/2271—Actuators and supports therefor and protection therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2285—Pilot-operated systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2296—Systems with a variable displacement pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1413—Controller structures or design
    • F02D2041/1432—Controller structures or design the system including a filter, e.g. a low pass or high pass filter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D2041/228—Warning displays
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1006—Engine torque losses, e.g. friction or pumping losses or losses caused by external loads of accessories
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/18—Control of the engine output torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine

Abstract

엔진의 출력 저하 등의 열화 진단의 운용에 요하는 비용을 억제하면서, 엔진 열화의 진단 정밀도를 향상시킨다. 그러기 위해, 컨트롤러(37)(엔진 진단 장치)는, 유압 펌프(12)가 엔진(10)의 진단 데이터를 취득하기 위한 미리 정한 부하 상태(유압 펌프(12)의 부하 토크가 안정된 상태로 되는 동작 신)에 있는지 여부를 판정하고, 유압 펌프(12)가 미리 정한 부하 상태에 있다고 판정하였을 때, 스피드 센싱 제어의 토크 지령값 Ta에 관한 제어량을 엔진(10)의 진단 데이터로서 유효화하고, 이 유효화한 제어량을 현재의 특징량으로서 사용하여 시각 이력 데이터를 생성하고, 이 시각 이력 데이터를 엔진 진단용의 트렌드 데이터로서 표시 장치(38)에 표시 가능하게 한다.

Description

건설 기계
본 발명은, 엔진 진단 장치를 구비한 유압 셔블, 크레인 등의 건설 기계에 관한 것이다.
유압 셔블, 크레인 등의 건설 기계에 있어서는, 유압 구동 시스템의 동력원으로서 일반적으로 디젤 엔진(이하 단순히 엔진이라고 함)이 사용되고 있다. 이 엔진의 이상은 엔진의 출력 저하로 이어져, 건설 기계의 성능의 저하 및 동작의 제한을 초래하는 등, 중대한 영향을 미치기 때문에, 이상을 검지하여 예방 보전을 행할 것이 요구되고 있다. 그래서 종래부터 다양한 엔진 진단 기술이 제안되어 있다.
예를 들어, 엔진 진단 기술로서 일본 특허 제4853921호 공보에 기재되어 있는 것이 알려져 있다.
이 종래 기술에서는, 엔진 출력과 관련된 신호의 크기와, 그 발생 빈도의 관계를 나타내는 빈도 분포 정보를 일정 시간 가동마다 차체의 관리용 컨트롤러로 수집하고, 그 데이터들을 무선 통신 기능에 의해 축적 서버로 송신하여 데이터를 축적한다. 그리고 이들 축적된 복수의 빈도 분포 정보를 시계열로 나열하여 비교함으로써 엔진의 출력 저하를 검지하고, 엔진 출력 저하를 판단한다.
이 종래 기술에 의하면, 엔진 출력의 크기와 그 발생 빈도 정보를 장기간에 걸쳐 확인하는 것이 가능해지므로, 차체마다의 경년적인 출력의 저하 등을 확인할 수 있어, 엔진의 열화 상황을 파악하는 것이 가능해진다.
일본 특허 제4853921호 공보
특허문헌 1에 기재된 종래의 엔진 진단 기술에 있어서는, 엔진 출력 상당의 크기와 그 빈도 정보를 어느 기간에 걸쳐 수집 축적해 두고 시계열적으로 비교하기 때문에, 판정을 위한 역치가 불필요하며, 차체 단체에서의 특징량의 변화 정도로 엔진의 열화 정도를 판단할 수 있다. 그러나 실제로 작업기에 작용하는 부하는 작업의 내용에 따라 다르기 때문에, 엄밀하게는 출력의 차이는 작업 부하의 차이에 영향을 받는다. 특히 경년 열화를 관찰하려고 장기에 걸친 작업 내용은 작업 현장 등도 다른 경우가 있어, 작업 부하가 당연히 다를 것이 예상된다. 이러한 경우, 엔진 출력 경향은 그 현장에 영향을 받게 되어, 순수하게 엔진의 성능을 반영하는 것은 아니며, 통계적인 경향으로서는 다소 평가할 수 있을지도 모르지만, 판정을 위한 특징량으로서는 큰 불확실함(오차)을 포함한다고 생각된다.
또한, 장기간에 있어서의 빈도 정보가 필요하다는 점에서 다량의 데이터가 필요해져, 연산 처리를 위한 메모리 영역이 필요하고, 연산을 위한 비용(고급 컨트롤러)도 필요해진다. 특허문헌 1에 있어서는, 그 비용을 억제하기 위해 차량 탑재 컨트롤러가 아닌 원격 통신을 통해 축적 서버 등을 사용하여 처리한다고 되어 있지만, 이것은 차량 탑재 컨트롤러의 비용을 억제하기 위해 취해진 구성이며, 현재의 차량 탑재 컨트롤러 기술, 제어 기술 레벨에 있어서는, 처리 데이터가 방대하여, 현재의 차량 탑재 컨트롤러로는 대응이 곤란함을 뒷받침하는 것이라고 할 수 있다. 또한, 축적 서버에서는 거대한 데이터를 취급하는 것도 가능하지만, 차체로부터의 대량 데이터를 전송하기 위한 통신 비용이 별도로 필요해져, 이 경우에 있어서도 진단 제어 로직 달성을 위한 비용이 발생해 버린다.
본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 엔진의 출력 저하 등의 열화 진단의 운용에 요하는 비용을 억제하면서, 엔진 열화의 진단 정밀도를 향상시킬 수 있는 건설 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 엔진과, 이 엔진에 의해 구동되는 가변 용량형의 유압 펌프와, 상기 유압 펌프의 토출유에 의해 구동되는 유압 액추에이터와, 상기 유압 펌프의 입력 토크가 최대 흡수 토크를 초과하지 않도록 상기 유압 펌프의 배기 용적을 제어하는 레귤레이터를 구비한 유압 시스템과, 상기 유압 펌프의 부하 토크가 증대되고 상기 엔진의 회전수가 저하됨에 따라서 상기 유압 펌프의 최대 흡수 토크가 감소하도록 상기 레귤레이터를 제어하기 위한 스피드 센싱 제어의 토크 지령값을 연산하는 컨트롤러와, 상기 엔진의 진단을 행하는 엔진 진단 장치를 구비한 건설 기계에 있어서, 상기 엔진 진단 장치는 상기 컨트롤러에 의해 구성되고, 상기 컨트롤러는, 상기 유압 펌프가 상기 엔진의 진단 데이터를 취득하기 위한 미리 정한 부하 상태에 있는지 여부를 판정하고, 상기 유압 펌프가 상기 미리 정한 부하 상태에 있다고 판정하였을 때, 상기 스피드 센싱 제어의 토크 지령값에 관한 제어량을 상기 엔진의 진단 데이터로서 유효화하고, 엔진의 진단 데이터로서 유효화한 제어량에 필터 처리를 실시하여 평활화하고, 이 평활화한 제어량을 현재의 특징량으로서 사용하여 시각 이력 데이터를 생성하고, 이 시각 이력 데이터를 엔진 진단용의 트렌드 데이터로서 표시 장치에 표시 가능하게 하는 것으로 한다.
이와 같이 컨트롤러에 있어서, 유압 펌프가 미리 정한 부하 상태에 있는지 여부를 판정하고, 유압 펌프가 미리 정한 부하 상태에 있다고 판정하였을 때, 스피드 센싱 제어의 토크 지령값에 관한 제어량을 상기 엔진의 진단 데이터로서 유효화하고, 엔진 진단용의 트렌드 데이터로서 표시 가능하게 함으로써, 엔진의 진단 데이터로서 컨트롤러에 도입되는 데이터양이 대폭 감소하여, 엔진의 출력 저하 등의 열화 진단의 운용에 요하는 비용을 억제할 수 있다.
또한, 엔진의 진단 데이터로서, 유압 펌프가 미리 정한 부하 상태에 있을 때의 스피드 센싱 제어의 토크 지령값에 관한 제어량을 유효화하여 엔진 진단용의 시각 이력 데이터를 생성함으로써, 계측 오차 등에 기초하는 진단 노이즈를 억제하여, 고정밀도로 엔진의 출력 저하 상황을 파악하여 엔진 열화의 진단 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 엔진의 출력 저하 등의 열화 진단의 운용에 요하는 비용을 억제하면서, 엔진 열화의 진단 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 건설 기계의 대표예인 유압 셔블을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 유압 셔블에 탑재되는 유압 시스템과 그 제어 시스템을 도시하는 도면이다.
도 3은 레귤레이터의 상세를 도시하는 도면이다.
도 4는 컨트롤러의 처리 내용을 나타내는 기능 블록도이다.
도 5는 요구 유량 연산부와 목표 틸팅양 연산부의 연산 내용을 나타내는 기능 블록도이다.
도 6은 토크 제어 전자 밸브로부터의 토크 제어압에 의해 설정되는 유압 펌프의 토크 특성 및 최대 토크의 변화를 나타내는 도면이다.
도 7a는 상태 판정부의 처리 내용을 나타내는 흐름도이다.
도 7b는 상태 판정부의 처리 내용을 나타내는 기능 블록도이다.
도 8은 표시 장치의 표시 화면에 표시되는 엔진 진단용의 트렌드 데이터의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 유압 펌프의 실제의 부하 토크에 대해 유압 펌프의 산출 부하 토크가 어느 오차 폭을 가진 경향이 되는 것을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 처리 내용을 나타내는 기능 블록도이다.
도 11a는 펌프 틸팅양 연산부 및 상태 판정부의 처리 내용을 나타내는 흐름도이다.
도 11b는 펌프 틸팅양 연산부의 처리 내용을 나타내는 기능 블록도이다.
도 11c는 상태 판정부의 처리 내용을 나타내는 기능 블록도이다.
도 11d는 상태 판정부의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 12는 부하율 기준값을 다르게 하였을 때의 특징량의 트렌드 데이터의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은 부하율 기준값을 다르게 하였을 때의 특징량의 트렌드 데이터의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는 변형예에 있어서의 표시 장치의 표시 화면에 표시되는 엔진 진단용의 트렌드 데이터의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
<제1 실시 형태>
도 1은 본 발명에 관한 건설 기계의 대표예인 유압 셔블을 도시하는 도면이다.
유압 셔블은 주행체(101)와, 이 주행체(101) 상에 배치되는 선회체(102)와, 이 선회체(102)에 설치되는 프론트 작업기, 즉 작업 장치(103)를 구비하고 있다.
주행체(101)는 좌우 한 쌍의 크롤러(101a, 101b)(도 1에서는 편측만을 나타냄)를 갖고, 크롤러(101a, 101b)는 각각 주행 모터(110a, 110b)(편측만을 나타냄)에 의해 구동되어, 주행을 행한다. 선회체(102)는 선회 모터(102a)에 의해 구동되어, 주행체(101) 상을 선회한다.
작업 장치(103)는, 선회체(102)에 상하 방향으로 회동 가능하게 설치되는 붐(104)과, 이 붐(104)에 회동 가능하게 설치되는 암(105)과, 이 암(105)에 회동 가능하게 설치되는 버킷(106)으로 구성되어 있다. 붐(104)은 붐 실린더(112)에 의해 구동되고, 암(105)은 암 실린더(113)에 의해 구동되고, 버킷(106)은 버킷 실린더(114)에 의해 구동된다. 선회체(102) 상의 전방측 위치에는 운전실을 구성하는 캐빈(120)이 구비되어 있다
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 유압 셔블에 탑재되는 유압 시스템과 그 제어 시스템을 포함하는 전체 구성을 도시하는 도면이다.
먼저, 유압 시스템에 대해 설명한다.
유압 셔블에 탑재되는 유압 시스템은, 원동기인 디젤 엔진(10)(이하 단순히 엔진이라고 함)과, 엔진(10)에 의해 구동되는 가변 용량형의 유압 펌프(12)와, 복수의 유압 액추에이터(14)(도 2에서는 편의상 하나만 도시)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 복수의 제어 스풀을 내장한 컨트롤 밸브(16)와, 유압 펌프(12)의 토출 유로에 접속되고, 유압 펌프(12)로부터 컨트롤 밸브(16)에 공급되는 압력(유압 펌프(12)의 토출압)의 상한을 규제하는 메인 릴리프 밸브(18)와, 컨트롤 밸브(16)에 내장된 복수의 제어 스풀을 전환하는 지령 파일럿압(조작 신호)을 생성하는 유압 파일럿식의 복수의 조작 장치(20)(도 2에서는 편의상 하나만 도시)와, 복수의 조작 장치(20)로부터 컨트롤 밸브(16)로 유도되는 지령 파일럿압 중 가장 높은 지령 파일럿압을 선택하여 펌프 유량 제어압을 생성하는 복수의 셔틀 밸브를 내장한 셔틀 밸브 블록(22)과, 유압 펌프(12)의 틸팅양(배기 용적, 즉 용량)을 제어하여, 유압 펌프(12)의 토출 유량을 제어하는 레귤레이터(24)를 구비하고 있다.
복수의 조작 장치(20)는 각각 조작 레버(20a)를 갖고, 오퍼레이터가 조작 레버(20a)를 조작함으로써 지령 파일럿압이 생성되고, 이 지령 파일럿압이 컨트롤 밸브(16)로 유도됨으로써 대상의 유압 액추에이터가 구동된다.
이와 같이 유압 펌프(12)로부터 토출된 압유를, 컨트롤 밸브(16)를 통해 유압 액추에이터(14)에 공급함으로써, 도 1에 도시한 유압 셔블이 동작하는 구조로 되어 있다.
레귤레이터(24)는, 유압 펌프(12)의 배기 용적 변경 부재(예를 들어 경사판)를 구동하는 펌프 액추에이터(26)와, 이 펌프 액추에이터(26)로 유도되는 유압을 제어하여 유압 펌프(12)의 틸팅양을 제어하는 펌프 유량 제어 밸브(28) 및 펌프 토크 제어 밸브(30)를 갖고 있다.
다음으로, 제어 시스템에 대해 설명한다.
제어 시스템은, 오퍼레이터의 회전 조작에 의해 엔진(10)의 목표 회전수의 지시 신호를 생성하는 회전 다이얼식의 목표 회전수 지시 장치(32)와, 엔진(10)의 회전수(실제 회전수)를 검출하는 엔진 회전 센서(33)와, 유압 펌프(12)의 토출압을 검출하는 압력 센서(21)와, 복수의 조작 장치(20)에 의해 생성되는 지령 파일럿압(조작 신호)을 검출하는 조작 검출 장치로서의 복수의 압력 센서(35)(도 2에서는 편의상 하나만 도시)와, 셔틀 밸브 블록(22)에 의해 생성된 펌프 유량 제어압을 검출하는 압력 센서(36)와, 목표 회전수 지시 장치(32)로부터의 지시 신호, 엔진 회전 센서(33) 및 압력 센서(21, 35, 36)로부터의 검출 신호를 입력하고, 소정의 연산 처리를 행하는 컨트롤러(37)와, 컨트롤러(37)로부터의 표시 신호를 입력하고, 특징량의 시각 이력 데이터(후술)를 표시하는 표시 장치(38)와, 컨트롤러(37)로부터의 지령 신호를 입력하고, 레귤레이터(24)의 펌프 유량 제어 밸브(28) 및 펌프 토크 제어 밸브(30)에 각각 유량 제어압 및 토크 제어압을 출력하는 유량 제어 전자 밸브(39) 및 토크 제어 전자 밸브(40)를 구비하고 있다.
도 3은 레귤레이터(24)의 상세를 도시하는 도면이다.
레귤레이터(24)는, 유압 펌프(12)의 배기 용적 변경 부재를 구동하는 펌프 액추에이터(26)와, 이 펌프 액추에이터(26)로 유도되는 구동압을 제어하여 유압 펌프의 틸팅양을 제어하는 펌프 유량 제어 밸브(28) 및 펌프 토크 제어 밸브(30)를 갖고 있다.
펌프 액추에이터(26)는, 대경 수압부(26b)와 소경 수압부(26c)를 갖는 단차식 작동 피스톤(26a)을 구비한 서보 피스톤이며, 대경 수압부(26b)에는, 펌프 유량 제어 밸브(28) 및 펌프 토크 제어 밸브(30)에 의해 탱크압으로부터 파일럿 펌프 Pp의 일정한 파일럿압의 범위 내의 압력으로 조정된 제어압이 유도되고, 소경 수압부(26c)에는 파일럿 펌프 Pp의 일정한 파일럿압이 유도된다. 양 수압부(26b, 26c)에 모두 동일한 파일럿 펌프 Pp의 일정한 파일럿압이 유도될 때, 작동 피스톤(26a)은 도시 좌측 방향으로 이동하여, 유압 펌프(12)의 경사판 틸팅양을 작게 하여 펌프 토출 유량을 감소시키고, 대경 수압부(26b)로 유도되는 압력이 저하되면, 작동 피스톤(26a)는 도시 우측 방향으로 이동하여, 유압 펌프(12)의 경사판 틸팅양을 크게 하여 펌프 토출 유량을 증대시킨다.
펌프 유량 제어 밸브(28)는 유량 제어 전자 밸브(39)로부터 출력된 유량 제어압이 유도되는 수압부(28a)를 갖고 있다.
유량 제어 전자 밸브(39)로부터 출력된 유량 제어압이 낮아지면 펌프 유량 제어 밸브(28)의 스풀은 도시 좌측 방향으로 이동하여, 파일럿 펌프 Pp로부터의 일정한 파일럿압이 펌프 유량 제어 밸브(28)와 펌프 토크 제어 밸브(30)를 통해 대경 수압부(26b)로 유도되고, 유압 펌프(12)의 틸팅양은 작아져 펌프 토출 유량이 감소한다.
유량 제어 전자 밸브(39)로부터 출력된 펌프 유량 제어압이 높아지면 펌프 유량 제어 밸브(28)의 스풀은 도시 우측 방향으로 이동하여, 대경 수압부(26b)의 압유가 펌프 토크 제어 밸브(30)와 펌프 유량 제어 밸브(28)를 통해 드레인(탱크)으로 유도되고, 유압 펌프(12)의 틸팅양은 커져 펌프 토출 유량이 증대된다.
이와 같이 펌프 유량 제어 밸브(28)는, 펌프 유량 제어압에 따른 펌프 유량이 되도록 펌프 토출 유량을 제어한다.
펌프 토크 제어 밸브(30)는, 유압 펌프(12)의 토출압이 유도되는 수압부(30a)와, 토크 제어 전자 밸브(40)로부터 출력된 토크 제어압이 유도되는 수압부(30b)를 갖고, 수압부(30a, 30b)의 반대측에 스프링(30c)이 위치하고 있다.
수압부(30a)로 유도되는 유압 펌프(12)의 토출압에 의한 유압력이 스프링(30c)의 가압력과 수압부(30b)로 유도되는 토크 제어 전자 밸브(40)의 토크 제어압에 의한 유압력의 차의 값보다 낮을 때, 펌프 토크 제어 밸브(30)의 스풀은 도시 우측 방향으로 이동하여, 대경 수압부(26b)를 펌프 유량 제어 밸브(28)에 연통시켜, 펌프 유량 제어 밸브(28)에 의해 정해지는 펌프 토출 유량이 된다.
수압부(30a)로 유도되는 유압 펌프(12)의 토출압에 의한 유압력이 스프링(30c)의 가압력과 수압부(30b)로 유도되는 토크 제어 전자 밸브(40)로부터의 토크 제어압에 의한 유압력의 차의 값보다 높아지면 펌프 토크 제어 밸브(30)의 스풀은 도시 좌측 방향으로 이동하면, 파일럿 펌프 Pp로부터의 일정한 파일럿압이 펌프 토크 제어 밸브(30)를 통해 대경 수압부(26b)로 유도되어, 유압 펌프(12)의 틸팅양은 작아져 펌프 토출 유량이 감소한다.
이와 같이 유압 펌프(12)의 토출압의 상승에 따라서 유압 펌프(12)의 토출 유량을 감소시켜, 유압 펌프(12)의 흡수 토크가, 스프링(30c)의 가압력과 수압부(30b)로 유도되는 토크 제어 전자 밸브(40)로부터의 토크 제어압에 의한 유압력의 차의 값에 의해 정해지는 최대 토크를 초과하지 않도록 제어된다.
또한, 그 최대 토크는 토크 제어 전자 밸브(40)로부터의 토크 제어압에 의해 가변이다. 이 점에 대해서는 후술한다.
도 4는 컨트롤러(37)의 처리 내용을 나타내는 기능 블록도이다.
컨트롤러(37)는, 유압 펌프(12)가 엔진(10)의 진단 데이터를 취득하기 위한 미리 정한 부하 상태에 있는지 여부를 판정하고, 유압 펌프(12)가 미리 정한 부하 상태에 있다고 판정하였을 때, 스피드 센싱 제어의 토크 지령값에 관한 제어량을 엔진(10)의 진단 데이터로서 유효화하고, 이 유효화한 제어량을 현재의 특징량으로서 사용하여 시각 이력 데이터를 생성하고, 이 시각 이력 데이터를 엔진 진단용의 트렌드 데이터로서 표시 장치(38)에 표시 가능하게 한다.
이하, 그 상세를 설명한다.
컨트롤러(37)는, 포지티브 펌프 제어의 유량 제어 연산부(65)와 스피드 센싱 제어의 토크 제어 연산부(66)를 갖고 있다.
유량 제어 연산부(65)는, 압력 센서(36)에 의해 검출된 펌프 유량 제어압(가장 높은 지령 파일럿압)에 기초하여 요구 유량을 산출하는 요구 유량 연산부(45)와, 산출한 요구 유량으로부터 유압 펌프(12)의 목표 틸팅양을 산출하는 목표 틸팅양 연산부(46)와, 산출한 목표 틸팅양을 유량 제어 전자 밸브(39)의 지령 전류로 변환하여 출력하는 전류 변환부(47)를 갖고 있다.
도 5는 요구 유량 연산부(45)와 목표 틸팅양 연산부(46)의 연산 내용을 나타내는 기능 블록도이다. 요구 유량 연산부(45)는, 펌프 유량 제어압이 높아짐에 따라서 요구 유량이 증대되는 펌프 유량 제어압과 요구 유량의 테이블이 설정되어 있고, 압력 센서(36)에 의해 검출된 펌프 유량 제어압을 그 테이블에 참조시킴으로써 대응하는 요구 유량을 산출한다. 목표 틸팅양 연산부(46)는, 요구 유량이 증대됨에 따라서 목표 틸팅양이 증대되는 요구 유량과 목표 틸팅양의 테이블이 설정되어 있고, 산출된 요구 유량을 그 테이블에 참조시킴으로써 대응하는 목표 틸팅양을 산출한다.
전류 변환부(47)는 목표 틸팅양이 커짐에 따라서 커지는 지령 전류를 생성하도록 구성되어 있고, 유량 제어 전자 밸브(39)는 그 지령 전류에 의해 여자되고, 유량 제어 압력을 펌프 유량 제어 밸브(28)의 수압부(28a)에 출력하여, 전술한 바와 같이 유압 펌프(12)의 토출 유량이 제어된다. 이에 의해 유압 펌프(12)는, 조작 장치(20)의 조작 레버(20a)의 조작량(요구 유량)에 따라서 유압 펌프(12)의 토출 유량을 증가시키는, 포지티브 펌프 제어라고 불리는 방식으로 유압 펌프(12)의 토출 유량을 제어할 수 있다.
도 4로 돌아가, 스피드 센싱 제어의 토크 제어 연산부(66)는, 목표 회전수 지시 장치(32)에 의해 지시된 엔진(10)의 목표 회전수와 엔진 회전 센서(33)에 의해 검출된 엔진(10)의 실제 회전수에 기초하여 실제 회전수－목표 회전수＝회전수 편차의 연산을 행하여, 회전수 편차 ΔN을 산출하는 편차 연산부(51)와, 산출한 회전수 편차 ΔN으로부터 토크 보정량 ΔTa를 산출하는 보정량 연산부(52)와, 셔블의 운전 동작이나 모드 등으로부터 정해지는 유압 펌프(12)의 기준 토크 T0을 산출하는 기준 토크 연산부(53)와, 이 기준 토크 T0에 상기 토크 보정량 ΔTa를 가산함으로써 기준 토크 T0을 보정하고, 유압 펌프(12)의 새로운 토크 지령값 Ta를 산출하는 가산부(54)와, 산출한 토크 지령값 Ta를 토크 제어 전자 밸브(40)의 지령 전류로 변환하여 출력하는 전류 변환부(55)를 갖고 있다. 전류 변환부(55)는 토크 지령값 Ta가 기준 토크 T0보다 작아짐에 따라서 커지는 지령 전류를 출력하도록 구성되어 있고, 토크 제어 전자 밸브(40)는 그 지령 전류에 의해 여자되고, 토크 제어압력을 펌프 토크 제어 밸브(30)의 수압부(30b)에 출력하여, 전술한 바와 같이 유압 펌프(12)의 최대 흡수 토크가 제어된다.
도 6은 토크 제어 전자 밸브(40)로부터의 토크 제어압에 의해 설정되는 유압 펌프(12)의 토크 특성 및 최대 토크의 변화를 나타내는 도면이다. 보정량 연산부(52)에 의해 연산된 토크 보정량 ΔTa가 제로이고, 가산부(54)가 기준 토크 연산부(53)에서 산출된 기준 토크 T0과 동등한 토크 지령값 Ta를 산출하고, 토크 제어 전자 밸브(40)로부터 펌프 토크 제어 밸브(30)의 수압부(30b)에 출력되는 토크 제어압이 소정의 값에 있을 때, 레귤레이터(24)에 의해 설정되는 유압 펌프(12)의 토크 특성 및 최대 토크는 각각 Sa 및 Tmaxa이다. 유압 펌프(12)의 흡수 토크(부하 토크)가 증가하여 엔진(10)의 실제 회전수가 저하되면, 토크 보정량 ΔTa는 음의 값이 되어, 가산부(54)에서 산출되는 토크 지령값 Ta는 감소한다. 이때, 토크 지령값 Ta의 감소에 수반하여 토크 제어 전자 밸브(40)가 펌프 토크 제어 밸브(30)의 수압부(30b)에 출력하는 토크 제어압은 상승하고, 이 토크 제어압이 상승함에 따라서, 레귤레이터(24)에 의해 설정되는 유압 펌프(12)의 토크 특성 및 최대 토크는, 도 6에 화살표로 나타내는 바와 같이, 각각 Sa 및 Tmaxa로부터 Sb 및 Tmaxb, Sc 및 Tmaxc로 감소한다.
유압 셔블과 같이 엔진(10)을 사용하여 유압 펌프(12)를 구동하는 경우, 유압 펌프(12)의 부하가 엔진의 토크를 상회하면 펌프 구동을 할 수 없게 되어 엔진 스톱에 이르게 되어 버린다. 이 엔진 스톱을 방지하기 위해 엔진(10)의 스피드 센싱 제어의 토크 제어 연산부(66)가 마련되어 있다.
이 스피드 센싱 제어에 의하면, 엔진 출력(토크) 등이 무언가의 요인에 의해 저하된 경우라도, 유압 펌프(12)의 출력(흡수 토크)이 조정되게 되어, 엔진 출력과 펌프 흡수 토크의 밸런스가 이루어진 상태로 제어되게 된다. 따라서, 이 펌프 제어 상태를 파악함으로써, 엔진(10)의 구동 상태를 간접적으로 파악하는 것이 가능해진다.
컨트롤러(37)는 또한, 엔진(10)의 진단을 행하는 엔진 진단 장치로서의 엔진 진단 연산부(67)를 갖고 있다. 엔진 진단 연산부(67)는 상기와 같은 생각에 기초하여, 스피드 센싱 제어에 의한 펌프 제어 상태를 파악함으로써 엔진(10)의 진단을 행한다.
도 4에 있어서, 엔진 진단 연산부(67)는 유압 펌프(12)가 엔진(10)의 진단 데이터를 취득하기 위한 미리 정한 부하 상태에 있는지 여부를 판정하는 상태 판정부(56)와, 이 상태 판정부(56)의 판정 결과가 충족되어(참), 유압 펌프(12)가 미리 정한 부하 상태에 있다고 판정하였을 때, 상기 스피드 센싱 제어의 토크 지령값 Ta에 관한 제어량인 토크 보정량 ΔTa를 엔진(10)의 진단 데이터로서 유효화하여 도입하는 제어량 연산부(57)와, 이 유효화된 토크 보정량 ΔTa*(유효화한 제어량)에 대해 안정화를 위한 로 패스 필터 처리를 실시하여 제어량을 평활화하는 필터 처리부(58)와, 필터 처리부(58)를 경유한 유효화된 토크 보정량 ΔTa*(유효화한 제어량)를 현재의 특징량으로서 사용하고, 이 특징량에 대해 그 크기나 그 변화를 산출하고 또한 시각 이력 정보를 부가하고, 엔진 진단용의 특징량의 시각 이력 데이터를 생성하는 시각 이력 데이터 생성부(59)와, 생성된 특징량의 시각 이력 데이터를 보존하는 기억 장치(60)와, 표시 장치(38)로부터의 표시 요구에 따라서 기억 장치(60)에 보존한 소정 기간의 특징량의 시각 이력 데이터를 판독하고, 이 시각 이력 데이터를 엔진 진단용의 트렌드 데이터로서 표시 장치(38)에 표시시키는 표시 연산부(61)를 갖고 있다.
표시 장치(38)는, 조작부(38a)와 표시 화면(38b)을 갖고, 조작부(38a)를 조작하여 표시 요구 신호를 컨트롤러(37)로 출력하고, 컨트롤러(37)의 표시 연산부(61)를 통해 기억 장치(60)로부터 취득한 소정 기간의 특징량의 시각 이력 데이터를 엔진 진단용의 트렌드 데이터로서 표시 화면(38b)에 표시한다.
또한, 엔진 진단 연산부(67)는, 제어량 연산부(57)에 있어서 엔진의 진단 데이터로서 유효화하는 제어량을 토크 보정량 ΔTa로 하였지만, 스피드 센싱 제어의 토크 지령값 Ta에 관한 제어량이면, 그 이외의 제어량이어도 된다. 예를 들어, 보정량 연산부(52)가 비례 요소의 연산부인 경우는, 비례 계수배 다른 전단계 입력의 회전수 편차 ΔN을 제어량으로 해도 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 스피드 센싱 제어의 토크 지령값 Ta 자체를 제어량으로 해도 된다.
또한 표시 장치(38)는, 유압 셔블에 구비되는 것에 한정되지 않으며, 관리실 등의 외부에 구비된 표시 장치여도 되고, 그 경우는, 무선 통신 수단을 통해 정보의 교환을 행하면 된다.
다음으로, 상태 판정부(56)의 판정 처리의 상세를 설명한다.
본 실시 형태에서는, 상태 판정부(56)에 있어서, 엔진(10)의 진단 데이터를 취득하기 위해 미리 정한 유압 펌프(12)의 부하 상태를, 엔진(10)의 진단 조건을 충족하는 유압 시스템의 특정한 동작 신(scene)에 한정하여, 토크 보정값 ΔTa를 엔진의 진단 데이터로서 유효화하는 것이다. 여기서, 엔진(10)의 진단 조건을 충족하는 유압 시스템의 특정한 동작 신이란, 유압 펌프(12)의 부하 토크(흡수 토크)가 안정된 상태로 되는 동작 신을 의미한다.
구체적으로는, 엔진(10)이나 작동유의 난기 운전 시 등에는, 작업의 용이성 및 안전 확보의 면에서 붐(104)을 상승시켜 붐 실린더(112)를 스트로크 엔드의 상태로 하고, 또한 붐용의 조작 장치(20)의 조작 레버(20a)를 풀 조작하여, 유압 펌프(12)의 토출압을 메인 릴리프 밸브(18)의 세트 압력까지 상승시켜, 메인 릴리프 밸브(18)를 릴리프 상태로 하는 일이 종종 있다. 이 동작 신에서는, 유압 펌프(12)의 토출 유량이나 토출압이 어느 일정한 값으로 유지되므로, 유압 펌프(12)의 부하 상태를 용이하게 추정 가능해진다. 상태 판정부(56)에서는, 그러한 유압 펌프(12)의 부하 상태(유압 펌프(12)의 토출압이 메인 릴리프 밸브(18)의 릴리프압으로 일정하여, 유압 펌프(12)의 틸팅양이 일정해지는 부하 상태)를 엔진(10)의 진단 조건을 충족하는 특정한 동작 신이라고 추정하고, 유압 펌프(12)의 미리 정한 부하 상태를 그러한 동작 신에 한정하여, 토크 보정값 ΔTa를 유효화하여, 토크 보정량 ΔTa*로 한다.
도 7a는 상태 판정부(56)의 처리 내용을 나타내는 흐름도이다.
상태 판정부(56)는, 압력 센서(35)(조작 검출 장치)에 의해 검출된 조작 장치(20)의 조작 신호와 압력 센서(21)에 의해 검출된 유압 펌프(12)의 토출압에 기초하여 조작 장치(20)가 붐 상승 방향으로 풀 조작되고, 메인 릴리프 밸브(18)가 릴리프 상태인지 여부를 판정하고(스텝 S100, S110), 조작 장치(20)가 붐 상승 방향으로 풀 조작이며 메인 릴리프 밸브(18)가 릴리프 상태일 때, 유압 시스템이 상기 특정한 동작 신에 있고, 유압 펌프(12)가 미리 정한 부하 상태에 있다고 판정하여, 유효 동작 플래그를 출력한다(스텝 S120).
도 7b는 상태 판정부(56)의 처리 내용을 나타내는 기능 블록도이다.
상태 판정부(56)는, 압력 센서(35)(조작 검출 장치)에 의해 검출된 조작 장치(20)의 붐 상승의 조작 신호(지령 파일럿압)와, 설정부(61a)에 미리 설정되어 있는 붐 상승 풀 조작의 조작 신호(지령 파일럿압)를 비교부(61b)에서 비교하여, 붐 상승의 조작 신호가 붐 상승 풀 조작의 조작 신호 이상인지 여부를 판정한다. 또한, 압력 센서(21)에 의해 검출된 유압 펌프(12)의 토출압과, 설정부(62a)에 미리 설정되어 있는 메인 릴리프 밸브(18)의 세트 압력을 비교부(62b)에서 비교하여, 유압 펌프(12)의 토출압이 메인 릴리프 밸브(18)의 세트 압력 이상인지 여부를 판정한다. 이들 판정에 있어서, 붐 상승의 조작 신호가 붐 상승 풀 조작의 조작 신호 이상이며 또한 유압 펌프(12)의 토출압이 메인 릴리프 밸브(18)의 세트 압력 이상인 경우(AND 조건이 성립된 경우)는, 유압 시스템은 상술한 특정한 동작 신에 있다고 판정하여, 상태 판정부(56)는 유효 동작 플래그를 출력한다(스텝 S120). 이 유효 동작 플래그가, 유압 펌프(12)가 엔진(10)의 진단 데이터를 취득하기 위한 미리 정한 부하 상태에 있다고 판정한 플래그가 된다.
또한, 상기 실시 형태는, 조작 레버(20a)의 풀 조작을 검출하여 특정한 동작 신의 판단을 행하고 있다. 그러나 유압 펌프(12)의 틸팅양을 직접 파악할 수 있으면, 조작 레버(20a)의 풀 조작 대신에 직접 틸팅양을 산출하여 평가해도 된다. 이 경우, 틸팅양이 최댓값에 있을 것이 필요한 것은 아니며, 어느 일정값(안정된 상태)으로 제어되어 있는 것을 검출할 수 있으면 된다. 다시 말하면, 유압 펌프의 부하 토크가 안정된 상태에 있음을 알 수 있으면 되고, 부하 토크＝압력×틸팅양이므로, 틸팅양이 일정값으로 된 상태와 토출압이 일정(최대)하게 된 상태를 구함으로써, 유압 펌프(12)의 부하 토크가 안정된 상태로 되어, 유압 펌프(12)가 미리 정한 부하 상태에 있다고 평가하는 것이 가능해진다.
다음으로, 본 실시 형태의 동작에 대해 설명한다.
유압 셔블의 운전 작업 중에 있어서, 컨트롤러(37)는 이하의 연산을 행한다. 여기서는, 엔진(10)의 진단 조건을 충족하는 특정한 동작 신이, 조작 레버가 붐 상승의 풀 조작이며 유압 펌프(12)의 토출압이 릴리프 압력인 경우에 대해 설명한다.
상태 판정부(56)에 있어서, 압력 센서(35)의 검출 신호로부터 붐 상승의 조작 신호(지령 파일럿압)를 취득하고, 미리 설정되어 있는 붐 상승 풀 조작의 조작 신호와 비교부(61b)에서 비교하여, 붐 상승의 조작 신호가 붐 상승 풀 조작의 조작 신호 이상인지 여부가 판정된다. 또한, 압력 센서(21)의 검출 신호로부터 유압 펌프(12)의 토출압을 취득하고, 메인 릴리프 밸브(18)의 세트 압력과 비교부(62b)에서 비교하여, 유압 펌프(12)의 토출압이 메인 릴리프 밸브(18)의 세트 압력 이상인지 여부가 판정된다. 이들 2개의 비교부(61b, 62b)에 있어서, AND 조건이 성립된 경우, 유압 펌프(12)가 엔진(10)의 진단 데이터를 취득하기 위한 미리 정한 부하 상태에 있다고 판정되어, 유효 동작 플래그가 참값이 된다.
제어량 연산부(57)에 있어서, 이 유효 동작 플래그와 토크 보정량 ΔTa가 입력되어 토크 보정량 ΔTa가 유효화되어, 토크 보정량 ΔTa*가 도입된다. 이 유효화된 토크 보정량 ΔTa*에 대해, 필터 처리부(58)에 있어서, 유효 구간에 걸친 로 패스 필터 처리가 실시되어, 안정된 상태량이 된다. 이 상태량이 현재 시각에서의 특징량이다. 이 특징량에 대해, 시각 이력 데이터 생성부(59)에 있어서, 그 크기와 변화를 산출하고 또한 시각 이력 정보를 부가하여, 엔진 진단용의 특징량의 시각 이력 데이터가 생성되고, 기억 장치(60)에 보존된다. 여기서의 특징량의 시각 이력 데이터는 온라인으로 축차 계산되지만, 시각 이력 데이터로서의 표시에 필요한 샘플링수로 저감시킴으로써, 기억 장치(60)가 사용할 메모리 영역을 저감시킬 수 있다. 예를 들어, 고장이나 열화의 파악에는 1개/시간이나 1개/일 등의 데이터라도 충분히 그 경향을 표현할 수 있는 경우가 많으므로, 그것에 충분한 샘플링 데이터로 씨닝을 함으로써 취급하는 정보를 극소화할 수 있다.
이에 의해 어느 특정한 유압 펌프의 부하가 작용하도록 유압 시스템을 동작 시킨 경우에 있어서, 그 엔진 목표 회전수와 실제 회전수의 편차 ΔN을 기초로 토크 보정량 ΔTa가 산출되고, 또한 그 값이 필터 처리되어 동적인 영향을 억제한 형태로 특징량으로서 산출되어, 안정된 특징량의 산출이 가능해진다. 이 특징량을 사용하여 엔진 진단용의 시각 이력 데이터를 작성하여 기억 장치(60)에 보존함으로써, 시각 이력 데이터의 크기와 변화의 경향을 엔진 진단용의 트렌드 데이터로서 표시 장치(38)에 표시하는 것이 가능해진다.
도 8은, 표시 장치(38)의 표시 화면(38b)에 표시되는 엔진 진단용의 트렌드 데이터의 일례를 나타내는 도면이다. 오퍼레이터 혹은 보수원 등의 확인자는 표시 장치(38)를 조작하여 표시 화면에, 도 8에 나타내는 바와 같이 그 트렌드 데이터를 표시하고, 그 경시적인 변화를 봄으로써 엔진(10)의 열화 상태를 판단할 수 있다.
이와 같이 본 실시 형태에 의하면, 컨트롤러(37)에 있어서, 유압 펌프(12)가 미리 정한 부하 상태에 있는지 여부를 판정하고, 유압 펌프(12)가 미리 정한 부하 상태에 있다고 판정하였을 때, 스피드 센싱 제어의 토크 지령값 Ta에 관한 제어량(예를 들어, 토크 보정값 ΔTa)을 엔진(10)의 진단 데이터로서 유효화하여, 엔진 진단용의 트렌드 데이터로서 표시 가능하게 함으로써, 엔진(10)의 진단 데이터로서 컨트롤러(37)에 도입되는 데이터양이 대폭 감소하여, 엔진(10)의 출력 저하 등의 열화 진단의 운용에 요하는 비용을 억제할 수 있다.
또한, 엔진(10)의 진단 데이터로서, 유압 펌프(12)가 미리 정한 부하 상태(유압 펌프(12)의 부하 토크가 안정된 상태로 되는 동작 신)에 있을 때의 스피드 센싱 제어의 토크 지령값 Ta에 관한 제어량을 유효화하여 엔진 진단용의 시각 이력 데이터를 생성함으로써, 도 8에 나타내는 바와 같이 계측 오차 등에 기초하는 진단 노이즈를 억제하여, 고정밀도로 엔진(10)의 출력 저하 상황을 파악하고, 엔진 열화의 진단 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 유압 펌프가 1개인 경우에 대해 설명하였지만, 유압 펌프가 복수 개인 경우도, 마찬가지로 유압 펌프에 대한 부하를 산출하고 합계함으로써, 복수의 유압 펌프의 부하 상태를 산출할 수 있다. 또한, 토크 보정량 ΔTa에 대해서는, 복수의 유압 펌프는 동일한 엔진에 의해 구동되므로, 하나의 유압 펌프의 토크 보정량 ΔTa를 산출함으로써 엔진의 상태를 파악할 수 있다.
<제2 실시 형태>
본 발명의 제2 실시 형태를 설명한다.
제1 실시 형태에 있어서는, 상태 판정부(56)에 있어서, 엔진(10)의 진단 데이터를 취득하기 위한 유압 펌프(12)의 「미리 정한 부하 상태」를 엔진(10)의 진단 조건을 충족하는 유압 시스템의 특정한 동작 신에 한정하고 있으므로, 유압 펌프(12)의 부하 상태를 고정밀도로 파악할 수 있다. 그 때문에 진단 노이즈를 억제할 수 있어, 고정밀도로 엔진(10)의 출력 저하 상황을 파악할 수 있다.
그러나 한편, 엔진(10)의 진단 데이터를 취득하기 위한 유압 펌프(12)의 「미리 정한 부하 상태」를 특정한 동작 신에 한정하고 있으므로, 오퍼레이터의 운전 방식이나 작업 내용, 현장에서의 제약 등의 환경에 따라서는 그러한 한정된 동작 신의 발생 빈도가 적고, 경우에 따라서는 진단 데이터를 취득하는 동작 신이 희소해져, 양질의 진단을 제공할 수 없는 경우도 상정된다.
제2 실시 형태는, 그 점을 개선하여, 엔진(10)의 진단 데이터를 충분히 취득할 수 있도록 한 것이다. 이하, 그 상세를 설명한다. 제1 실시 형태와 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
먼저, 본 실시 형태의 사고 방식을 설명한다.
유압 펌프(12)의 틸팅양은 컨트롤러(37)에 의해 제어되므로, 유압 펌프(12)의 틸팅양은 컨트롤러(37) 내에서 산출할 수 있다. 또한, 유압 펌프(12)의 토출압은 압력 센서(21)에 의해 검출되고, 컨트롤러(37) 내에서 이용 가능하게 되어 있다. 따라서, 이들 펌프 틸팅양과 펌프 토출압을 사용하여 유압 펌프(12)의 부하 상태를 산출할 수 있다.
유압 펌프(12)에 작용하는 부하 토크 T는 이하의 식으로 나타낼 수 있다.
T＝q×P/2π
q: 유압 펌프(12)의 틸팅양(cc/rev)
P: 유압 펌프(12)의 토출압
유압 펌프(12)가 복수 개 있는 경우에는, 각각의 틸팅양 q와 토출압 P를 산출하여 부하 토크 T를 구하고, 그것들을 합계함으로써 펌프 전체의 토크를 산출할 수 있다.
이러한 유압 펌프(12)를 구비한 유압 시스템에 있어서, 압력 센서(25)의 계측 오차나 노이즈 등을 고려하면, 그 산출한 토크의 오차 상황은 도 9에 나타내는 바와 같이 된다. 오차 요인으로서 유압 펌프(12)의 토출압의 검출 오차나 유압 펌프(12)의 틸팅양의 산출 오차가 있다는 점에서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 유압 펌프(12)의 실제 부하 토크에 비해 유압 펌프(12)의 산출 부하 토크는 어느 오차 폭을 가진 경향이 된다. 따라서, 그러한 오차 요인을 외관상 작게 할 수 있는 펌프 부하 토크가 큰 영역에서 진단 평가하는 것이 유효하다.
도 10은, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(37A)의 처리 내용을 나타내는 기능 블록도이다.
컨트롤러(37A)에 있어서, 유량 제어 연산부(65)와 스피드 센싱 제어의 토크 제어 연산부(66)는 제1 실시 형태와 동일하다. 한편, 엔진 진단 연산부(엔진 진단 장치)(67A)는, 펌프 틸팅양 연산부(64)를 더 구비하고, 상태 판정부(56A)에, 압력 센서(35)의 검출 신호(붐 상승 지령) 대신에, 펌프 틸팅양 연산부(64)에서 산출한 현재 틸팅양이 입력되는 점에서, 제1 실시 형태의 엔진 진단 연산부(67)와 상위하다.
도 11a는 펌프 틸팅양 연산부(64)와 상태 판정부(56A)의 처리 내용을 나타내는 흐름도이다.
컨트롤러(37A)는, 펌프 틸팅양 연산부(64)에 있어서, 스피드 센싱 제어의 토크 제어 연산부(66)에서 산출된 토크 지령값 Ta와, 압력 센서(21)에 의해 검출된 유압 펌프(12)의 토출압과, 포지티브 펌프 제어의 유량 제어 연산부(65)에서 산출된 목표 틸팅양에 기초하여 유압 펌프(12)의 현재의 틸팅양을 산출한다(스텝 S200). 이어서, 컨트롤러(37A)는, 상태 판정부(56A)에 있어서, 펌프 틸팅양 연산부(64)에서 산출한 펌프 틸팅양과, 압력 센서(21)에 의해 검출한 유압 펌프(12)의 토출압을 사용하여 유압 펌프(12)의 부하 토크를 산출하고(스텝 S210), 또한 그 부하 토크를 유압 펌프(12)의 최대 펌프 토크 Tmax로 나눔으로써 펌프 부하율을 산출하고(스텝 S220), 이 펌프 부하율이 미리 정한 펌프 부하율 이상에 있는지 여부를 판정하고(스텝 S230), 펌프 부하율이 미리 정한 펌프 부하율 이상에 있을 때, 유압 펌프(12)가 미리 정한 부하 상태에 있다고 판정하여, 유효 동작 플래그를 출력한다(스텝 S240).
도 11b는, 펌프 틸팅양 연산부(64)의 처리 내용을 나타내는 기능 블록도이다. 펌프 틸팅양 연산부(64)는, 제한 틸팅양 연산부(70)와 최솟값 선택부(71)를 갖고 있다.
제한 틸팅양 연산부(70)에는, 도 6에 나타낸 유압 펌프(12)의 토크 특성이 설정되어 있고, 펌프 틸팅양 연산부(64)는, 제한 틸팅양 연산부(70)에 있어서, 스피드 센싱 제어의 토크 제어 연산부(66)에서 산출된 토크 지령값 Ta와 압력 센서(21)에 의해 검출된 유압 펌프(12)의 토출압에 기초하여 스피드 센싱 제어의 제한 펌프 틸팅양을 산출한다. 즉, 제한 틸팅양 연산부(70)는, 토크 지령값 Ta가 작아짐에 따라서 최대 토크가 작아지도록 유압 펌프(12)의 토크 특성을 갱신하고, 그 토크 특성에 유압 펌프(12)의 토출압을 참조시켜, 그때의 스피드 센싱 제어의 제한 펌프 틸팅양을 산출한다.
펌프 틸팅양 연산부(64)는, 이어서 최솟값 선택부(71)에 있어서, 제한 틸팅양 연산부(70)에서 산출한 제한 펌프 틸팅양과 포지티브 펌프 제어의 유량 제어 연산부(65)에서 산출된 목표 틸팅양 중 작은 쪽을 유압 펌프(12)의 현재의 틸팅양으로서 선택한다.
이와 같이 펌프 틸팅양 연산부(64)는, 레귤레이터(24)의 동작을 모의한 연산 처리를 행함으로써, 유압 펌프(12)의 현재의 틸팅양을 추정한다.
또한, 유압 펌프(12)에 틸팅양을 검출하는 위치 센서가 구비되어 있는 경우는, 펌프 틸팅양 연산부(64)의 산출값 대신에 그 위치 센서의 계측값을 사용해도 된다.
도 11c는, 상태 판정부(56A)의 처리 내용을 나타내는 기능 블록도이다. 또한 도 11c는, 유압 펌프가 2개 있는 경우를 나타내고 있다. 상태 판정부(56A)는, 토크 연산부(72a, 72b)와, 가산부(73)와, 펌프 부하율 연산부(74)와, 펌프 부하율 기준값 설정부(75)와, 비교부(76)를 갖고 있다.
상태 판정부(56A)는, 토크 연산부(72a)에 있어서, 펌프 틸팅양 연산부(64)에서 산출된 유압 펌프(12)의 틸팅양과 압력 센서(21)에 의해 검출된 유압 펌프(12)의 토출압을 사용하여, 상술한 식으로부터 유압 펌프(12)의 부하 토크를 산출한다. 마찬가지로, 토크 연산부(72b)에 있어서도, 도시하지 않은 유압 펌프의 부하 토크를 산출한다. 이어서, 가산부(73)에 있어서, 그들 부하 토크를 가산함으로써 2개의 유압 펌프의 합계 부하 토크를 산출한다. 상태 판정부(56A)는, 이어서 펌프 부하율 연산부(74)에 있어서, 2개의 유압 펌프의 합계 부하 토크를 유압 펌프(12)의 펌프 사양의 최대 펌프 토크 Tmax로 나눔으로써 펌프 부하율을 산출한다. 펌프 부하율 기준값 설정부(75)에는, 엔진(10)의 진단 조건을 충족하는 펌프 부하율이 펌프 부하율 기준값으로서 미리 설정되어 있고, 상태 판정부(56A)는, 이어서 비교부(76)에 있어서, 펌프 부하율 연산부(74)에서 산출한 펌프 부하율과 그 펌프 부하율 기준값을 비교하여, 펌프 부하율 연산부(74)에서 산출한 펌프 부하율이 펌프 부하율 기준값 이상이면, 2개의 유압 펌프는 엔진(10)의 진단 데이터를 취득하기 위한 미리 정한 부하 상태에 있다고 판단하여, 유효 동작 플래그를 출력한다.
엔진 진단 연산부(67A)는, 이 유효 동작 플래그에 기초하여 제1 실시 형태와 마찬가지로 특징량의 산출을 행하고, 엔진 진단용의 트렌드 데이터를 표시 장치(38)에 표시할 수 있도록 한다.
다음으로, 제2 실시 형태의 동작에 대해 설명한다.
제2 실시 형태에 있어서는, 오퍼레이터에 의한 통상 작업 중에서 2개의 유압 펌프(12)가 미리 설정된 부하율 기준값 이상에 있을 때를 2개의 유압 펌프가 엔진(10)의 진단 데이터를 취득하기 위한 미리 정한 부하 상태에 있다고 판단하고, 그때에 한하여 토크 보정값 ΔTa를 엔진의 진단 데이터로서 유효화하고, 특징량을 산출한다. 여기서는, 엔진(10)의 진단 조건을 충족하는 펌프 부하율(펌프 부하율 기준값)이 예를 들어 70％이고, 산출한 펌프 부하율이 70％ 이상일 때를, 2개의 유압 펌프가 엔진(10)의 진단 데이터를 취득하기 위한 미리 정한 부하 상태에 있는 것으로 한다.
펌프 틸팅양 연산부(64)에서는, 유압 셔블이 어느 동작을 행하고 있을 때, 축차, 2개의 유압 펌프의 틸팅양이 산출되고, 상태 판정부(56A)의 토크 연산부(72a, 72b)에 있어서, 그 펌프 틸팅양과 입력된 2개의 유압 펌프의 토출압에 기초하여 2개의 유압 펌프의 부하 토크가 연산되고, 그들 부하 토크가 가산부(73)에서 가산되어 펌프 전체의 부하 토크가 산출된다. 그리고 펌프 부하율 연산부(74)에 있어서, 펌프 사양의 최대 펌프 토크 Tmax에 대한 부하율이 산출되고, 비교부(76)에 있어서, 산출된 부하율과 펌프 부하율 기준값인 70％를 비교하여, 산출된 부하율이 70％ 이하인 경우는 조건을 충족하지 않으므로 새로운 특징량의 산출은 행하지 않고, 전회값이 유지된다. 부하율이 70％ 이상인 경우는 유효 동작 플래그가 참값이 되어, 제1 실시 형태와 마찬가지로 이하와 같은 연산이 행해진다.
제어량 연산부(57)에 있어서, 이 유효 동작 플래그와 토크 보정량 ΔTa가 입력되어 토크 보정량 ΔTa가 유효화되어 토크 보정량 ΔTa*이 도입되고, 필터 처리부(58)에 있어서, 토크 보정량 ΔTa*에 대해 로 패스 필터 처리가 실시되어 현재 시각에서의 특징량이 얻어진다. 시각 이력 데이터 생성부(59)에서는, 이 특징량의 크기와 변화를 산출하고 또한 시각 이력 정보를 부가하고, 엔진 진단용의 특징량의 시각 이력 데이터가 생성되어 기억 장치(60)에 보존된다. 표시 연산부(61)에서는, 표시 장치(38)로부터의 표시 요구에 따라서 기억 장치(60)에 보존된 소정 기간의 특징량의 시각 이력 데이터를 판독하여, 이 시각 이력 데이터를 엔진 진단용의 트렌드 데이터로서 표시 장치(38)에 표시시킨다.
이에 의해 제1 실시 형태와 마찬가지로, 엔진(10)의 출력 저하 등의 열화 진단의 운용에 요하는 비용을 억제하면서 엔진 열화의 진단 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 동작의 발생 빈도가 적은 특정한 동작 신에 한정되지 않으므로, 진단 데이터를 취득하는 동작 신을 충분히 확보하는 것이 가능해져, 항시 양호한 진단 결과를 얻을 수 있다.
<제2 실시 형태의 변형예>
제2 실시 형태에서는, 펌프 부하율 기준값을 70％로 하였지만, 진단 데이터를 취득하는 동작 신을 더 많이 확보하여 평가하고자 하는 경우는, 부하율을 더 작게 하면 된다.
부하율 기준값을 다르게 하였을 때의 특징량의 트렌드 데이터의 일례를 도 12 및 도 13에 나타낸다. 도 12 및 도 13 모두, 부하율 기준값이 70％인 경우와 50％의 경우를 나타내고 있으며, 도 12는 특징량의 변화가 비교적 작은 경우, 도 13은 특징량이 서서히 증가하고 있는 경우를 나타내고 있다.
도 12 및 도 13 각각의 부하율 기준값이 70％인 경우와 50％인 경우의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 부하율 기준값이 50％인 경우는, 부하율 기준값이 70％인 경우보다 사용하는 특징량이 증가하기 때문에 더 상세한 변화를 평가할 수 있게 되지만, 앞서도 서술한 바와 같이, 부하율이 작은 영역이 되므로 오차 등이 발생하고, 그 결과 노이즈의 영향을 받기 쉬워진다. 따라서, 사용하는 특징량의 데이터수와 그 노이즈의 영향의 밸런스를 고려하여 펌프 부하율 기준값을 설정하는 것이 바람직하다.
이러한 사실로부터, 외부로부터 부하율 기준값을 임의로 변경할 수 있도록 함으로써, 부하율 기준값을 상황에 맞추어 설정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 11c는 그러한 변형예를 아울러 나타내고 있다. 즉, 도 11c에 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이 부하율 지시 장치(77)가 마련되어, 오퍼레이터가 부하율 지시 장치(77)를 조작함으로써 펌프 부하율 기준값 설정부의 부하율 기준값을 조정할 수 있다.
또한, 오퍼레이터 자신이 부하율 기준값을 조정하는 것이 번거롭다고 상정 되는 경우도 있다는 점에서, 부하율 기준값을 복수 설정하고, 각각 특징량을 연산하여 트렌드 데이터를 표시하도록 해도 된다.
도 11d는 그러한 변형예를 나타내고 있다. 도 11d에 나타내는 상태 판정부(56B)에 있어서는, 도 11c에 나타낸 상태 판정부(56A)에 비해 펌프 부하율 기준값 설정부(75a)와 비교부(76a)가 추가되어 있고, 펌프 부하율 기준값 설정부(75)에는 70％의 부하율 기준값이 설정되어 있고, 펌프 부하율 기준값 설정부(75a)에는 50％의 부하율 기준값이 설정되어 있다. 비교부(76, 76a)에서는, 각각 산출한 부하율과 부하율 기준값이 비교되고, 비교부(76)에서는 산출한 부하율이 70％ 이상인 경우에 제1 유효 동작 플래그를 출력하고, 비교부(76)에서 a는 산출한 부하율이 50％ 이상인 경우에 제2 유효 동작 플래그를 출력한다.
제어량 연산부(57), 필터 처리부(58), 시각 이력 데이터 생성부(59), 기억 장치(60), 표시 연산부(61)에서는, 제1 및 제2 유효 동작 플래그 각각에 응답하여 각각의 특징량을 연산 처리하여, 트렌드 데이터를 표시할 수 있도록 한다.
도 14는 그러한 변형예에 있어서의 표시 장치(38)의 표시 화면(38b)에 표시되는 엔진 진단용의 트렌드 데이터의 일례를 나타내는 도면이다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 표시 화면(38b)에는 특징량의 변화 변동 경향을 반영한 2종류의 트렌드 데이터가 표시되고, 이 2종류의 트렌드 데이터를 동시에 확인할 수 있다. 이에 의해 오퍼레이터, 보수원 등의 확인자는, 동시에 복수의 부하율 기준값에 기초하는 진단 데이터를 확인할 수 있고, 스스로 경과를 확인하면서 판단하여 안정된 결과를 파악할 수 있다.
10: 엔진
12: 유압 펌프
14: 유압 액추에이터
16: 컨트롤 밸브
18: 메인 릴리프 밸브
20: 조작 장치
20a: 조작 레버
21: 압력 센서
22: 셔틀 밸브 블록
24: 레귤레이터
26: 펌프 액추에이터
28: 펌프 유량 제어 밸브
30: 펌프 토크 제어 밸브
32: 목표 회전수 지시 장치
33: 엔진 회전 센서
35: 압력 센서(조작 검출 장치)
36: 압력 센서
37, 37A: 컨트롤러(엔진 진단 장치)
38: 표시 장치
39: 유량 제어 전자 밸브
40: 토크 제어 전자 밸브
45: 요구 유량 연산부
46: 목표 틸팅양 연산부
47: 전류 변환부
51: 편차 연산부
52: 보정량 연산부
53: 기준 토크 연산부
54: 가산부
55: 전류 변환부
56, 56A: 상태 판정부
57: 제어량 연산부
58: 필터 처리부
59: 시각 이력 데이터 생성부
60: 기억 장치
61: 표시 연산부
64: 펌프 틸팅양 연산부
65: 유량 제어 연산부
66: 토크 제어 연산부
67, 67A: 엔진 진단 연산부(엔진 진단 장치)
70: 제한 틸팅양 연산부
71: 최솟값 선택부
72a, 72b: 토크 연산부
73: 가산부
74: 펌프 부하율 연산부
75, 75a: 펌프 부하율 기준값 설정부
76, 76a: 비교부
77: 부하율 지시 장치

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 엔진과,
    이 엔진에 의해 구동되는 가변 용량형의 유압 펌프와, 상기 유압 펌프의 토출유에 의해 구동되는 유압 액추에이터와, 상기 유압 펌프의 입력 토크가 최대 흡수 토크를 초과하지 않도록 상기 유압 펌프의 배기 용적을 제어하는 레귤레이터를 구비한 유압 시스템과,
    상기 유압 펌프의 부하 토크가 증대되고 상기 엔진의 회전수가 저하됨에 따라서 상기 유압 펌프의 최대 흡수 토크가 감소하도록 상기 레귤레이터를 제어하기 위한 스피드 센싱 제어의 토크 지령값을 연산하는 컨트롤러와,
    상기 엔진의 진단을 행하는 엔진 진단 장치를 구비한 건설 기계에 있어서,
    상기 엔진 진단 장치는 상기 컨트롤러에 의해 구성되고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 유압 펌프가 상기 엔진의 진단 데이터를 취득하기 위한 미리 정한 부하 상태에 있는지 여부를 판정하고,
    상기 유압 펌프가 상기 미리 정한 부하 상태에 있다고 판정하였을 때, 상기 스피드 센싱 제어의 토크 지령값에 관한 제어량을 상기 엔진의 진단 데이터로서 유효화하고,
    이 유효화한 제어량을 현재의 특징량으로서 사용하여 시각 이력 데이터를 생성하고, 이 시각 이력 데이터를 엔진 진단용의 트렌드 데이터로서 표시 장치에 표시 가능하게 하고,
    상기 유압 시스템이, 상기 유압 펌프의 부하 토크가 안정된 상태로 되는 특정한 동작 신에 있을 때, 상기 유압 펌프가 상기 미리 정한 부하 상태에 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  3. 제2항에 있어서,
    붐을 구비한 작업 장치와,
    상기 붐의 조작 장치와,
    상기 조작 장치의 조작 신호를 검출하는 조작 검출 장치와,
    상기 유압 펌프의 토출 유로에 접속된 메인 릴리프 밸브와,
    상기 유압 펌프의 토출압을 검출하는 압력 센서를 더 구비하고,
    상기 유압 액추에이터는 상기 붐을 구동하는 붐 실린더이며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 조작 검출 장치에 의해 검출된 상기 조작 장치의 붐 상승의 조작 신호와 상기 압력 센서에 의해 검출된 상기 유압 펌프의 토출압에 기초하여, 상기 조작 장치가 붐 상승 방향으로 풀 조작되고, 상기 메인 릴리프 밸브가 릴리프 상태인지 여부를 판정하여, 상기 조작 장치가 붐 상승 방향으로 풀 조작되고, 상기 메인 릴리프 밸브가 릴리프 상태일 때, 상기 유압 시스템이 상기 특정한 동작 신에 있고, 상기 유압 펌프가 상기 미리 정한 부하 상태에 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  4. 엔진과,
    이 엔진에 의해 구동되는 가변 용량형의 유압 펌프와, 상기 유압 펌프의 토출유에 의해 구동되는 유압 액추에이터와, 상기 유압 펌프의 입력 토크가 최대 흡수 토크를 초과하지 않도록 상기 유압 펌프의 배기 용적을 제어하는 레귤레이터를 구비한 유압 시스템과,
    상기 유압 펌프의 부하 토크가 증대되고 상기 엔진의 회전수가 저하됨에 따라서 상기 유압 펌프의 최대 흡수 토크가 감소하도록 상기 레귤레이터를 제어하기 위한 스피드 센싱 제어의 토크 지령값을 연산하는 컨트롤러와,
    상기 엔진의 진단을 행하는 엔진 진단 장치를 구비한 건설 기계에 있어서,
    상기 엔진 진단 장치는 상기 컨트롤러에 의해 구성되고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 유압 펌프가 상기 엔진의 진단 데이터를 취득하기 위한 미리 정한 부하 상태에 있는지 여부를 판정하고,
    상기 유압 펌프가 상기 미리 정한 부하 상태에 있다고 판정하였을 때, 상기 스피드 센싱 제어의 토크 지령값에 관한 제어량을 상기 엔진의 진단 데이터로서 유효화하고,
    이 유효화한 제어량을 현재의 특징량으로서 사용하여 시각 이력 데이터를 생성하고, 이 시각 이력 데이터를 엔진 진단용의 트렌드 데이터로서 표시 장치에 표시 가능하게 하고,
    상기 유압 펌프의 부하 토크를 산출하고, 상기 부하 토크를 상기 유압 펌프의 최대 펌프 토크로 나눔으로써 펌프 부하율을 산출하고, 이 펌프 부하율이 미리 정한 펌프 부하율 이상에 있는지 여부를 판정하여, 상기 펌프 부하율이 미리 정한 펌프 부하율 이상에 있을 때, 상기 유압 펌프가 상기 미리 정한 부하 상태에 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 펌프 부하율로서 복수의 다른 값을 설정 가능하고, 상기 다른 펌프 부하율 각각에서 상기 부하 토크가 미리 정한 펌프 부하율 이상인지 여부를 판정하여, 상기 다른 펌프 부하율마다 상기 특징량의 시각 이력 데이터를 상기 엔진 진단용의 트렌드 데이터로서 상기 표시 장치에 표시 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  6. 제4항에 있어서,
    부하율 지시 장치를 더 구비하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 부하율 지시 장치의 지시에 따라서 상기 펌프 부하율을 변경 가능한 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  7. 엔진과,
    이 엔진에 의해 구동되는 가변 용량형의 유압 펌프와, 상기 유압 펌프의 토출유에 의해 구동되는 유압 액추에이터와, 상기 유압 펌프의 입력 토크가 최대 흡수 토크를 초과하지 않도록 상기 유압 펌프의 배기 용적을 제어하는 레귤레이터를 구비한 유압 시스템과,
    상기 유압 펌프의 부하 토크가 증대되고 상기 엔진의 회전수가 저하됨에 따라서 상기 유압 펌프의 최대 흡수 토크가 감소하도록 상기 레귤레이터를 제어하기 위한 스피드 센싱 제어의 토크 지령값을 연산하는 컨트롤러와,
    상기 엔진의 진단을 행하는 엔진 진단 장치를 구비한 건설 기계에 있어서,
    상기 엔진 진단 장치는 상기 컨트롤러에 의해 구성되고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 유압 펌프가 상기 엔진의 진단 데이터를 취득하기 위한 미리 정한 부하 상태에 있는지 여부를 판정하고,
    상기 유압 펌프가 상기 미리 정한 부하 상태에 있다고 판정하였을 때, 상기 스피드 센싱 제어의 토크 지령값에 관한 제어량을 상기 엔진의 진단 데이터로서 유효화하고,
    이 유효화한 제어량을 현재의 특징량으로서 사용하여 시각 이력 데이터를 생성하고, 이 시각 이력 데이터를 엔진 진단용의 트렌드 데이터로서 표시 장치에 표시 가능하게 하고,
    상기 엔진의 목표 회전수를 지령하는 목표 회전수 지령 장치와,
    상기 엔진의 실제 회전수를 검출하는 회전 센서를 더 구비하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 목표 회전수와 상기 실제 회전수의 회전수 편차가 증대됨에 따라서 상기 토크 지령값이 감소하고, 상기 유압 펌프의 최대 흡수 토크가 감소하도록 스피드 센싱 제어의 토크 보정값을 생성하고,
    상기 유압 펌프가 상기 미리 정한 부하 상태에 있다고 판정하였을 때에 상기 토크 보정값과 상기 회전수 편차와 상기 토크 지령값 중 어느 것을 상기 제어량으로서 도입하여 상기 엔진의 진단 데이터로서 유효화하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 엔진의 진단 데이터로서 유효화한 상기 제어량에 필터 처리를 실시하여 평활화하고, 이 평활화한 제어량을 상기 현재의 특징량으로서 사용하여 상기 시각 이력 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
KR1020207038014A 2018-09-26 2019-04-18 건설 기계 KR102490904B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018181055A JP7114429B2 (ja) 2018-09-26 2018-09-26 建設機械
JPJP-P-2018-181055 2018-09-26
PCT/JP2019/016724 WO2020066098A1 (ja) 2018-09-26 2019-04-18 建設機械

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210014701A KR20210014701A (ko) 2021-02-09
KR102490904B1 true KR102490904B1 (ko) 2023-01-27

Family

ID=69953030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207038014A KR102490904B1 (ko) 2018-09-26 2019-04-18 건설 기계

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210301502A1 (ko)
EP (1) EP3859091A4 (ko)
JP (1) JP7114429B2 (ko)
KR (1) KR102490904B1 (ko)
CN (1) CN112368452B (ko)
WO (1) WO2020066098A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7151618B2 (ja) * 2019-05-14 2022-10-12 トヨタ自動車株式会社 車両
CN113062806B (zh) * 2021-03-08 2023-06-02 河北华北柴油机有限责任公司 一种基于emr系统的泵组调速控制方法
CN115324148B (zh) * 2022-08-17 2023-06-16 三一重机有限公司 电动工程机械的故障保护控制方法、装置及电动工程机械

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000073960A (ja) 1998-09-03 2000-03-07 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧建設機械の油圧ポンプのトルク制御装置
JP2000073812A (ja) 1998-09-03 2000-03-07 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧建設機械の油圧ポンプのトルク制御装置
JP2005180259A (ja) * 2003-12-18 2005-07-07 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧建設機械の制御装置
JP2005226493A (ja) * 2004-02-10 2005-08-25 Hitachi Constr Mach Co Ltd 建設機械のエンジン管理装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02115582A (ja) * 1988-10-25 1990-04-27 Hitachi Constr Mach Co Ltd 可変容量油圧ポンプの入力トルク制御装置
JP3383754B2 (ja) * 1997-09-29 2003-03-04 日立建機株式会社 油圧建設機械の油圧ポンプのトルク制御装置
JP4322499B2 (ja) * 2002-12-11 2009-09-02 日立建機株式会社 油圧建設機械のポンプトルク制御方法及び装置
JP2005180226A (ja) 2003-12-17 2005-07-07 Hitachi Constr Mach Co Ltd 建設機械のエンジン給気系異常検出装置及び異常検出方法
JP4413122B2 (ja) * 2004-10-13 2010-02-10 日立建機株式会社 油圧建設機械の制御装置
JP4853921B2 (ja) * 2007-02-14 2012-01-11 キャタピラー エス エー アール エル 機体診断システム
CN101761105B (zh) * 2009-11-19 2011-08-17 龙工(上海)机械制造有限公司 一种液压挖掘机的功率匹配方法
JP5383537B2 (ja) * 2010-02-03 2014-01-08 日立建機株式会社 油圧システムのポンプ制御装置
JP5341134B2 (ja) * 2011-05-25 2013-11-13 日立建機株式会社 油圧作業機械
US9568030B2 (en) * 2014-03-24 2017-02-14 Caterpillar Inc. System and method for managing machine power system
CN104652523B (zh) * 2014-12-17 2018-02-16 徐工集团工程机械股份有限公司科技分公司 一种装载机电液复合控制液压系统及其控制方法
JP2016169818A (ja) * 2015-03-13 2016-09-23 川崎重工業株式会社 油圧駆動システム
JP6531225B2 (ja) * 2016-09-16 2019-06-12 株式会社日立建機ティエラ ハイブリッド式作業機械

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000073960A (ja) 1998-09-03 2000-03-07 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧建設機械の油圧ポンプのトルク制御装置
JP2000073812A (ja) 1998-09-03 2000-03-07 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧建設機械の油圧ポンプのトルク制御装置
JP2005180259A (ja) * 2003-12-18 2005-07-07 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧建設機械の制御装置
JP2005226493A (ja) * 2004-02-10 2005-08-25 Hitachi Constr Mach Co Ltd 建設機械のエンジン管理装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020051110A (ja) 2020-04-02
KR20210014701A (ko) 2021-02-09
EP3859091A1 (en) 2021-08-04
CN112368452B (zh) 2022-07-12
WO2020066098A1 (ja) 2020-04-02
US20210301502A1 (en) 2021-09-30
CN112368452A (zh) 2021-02-12
JP7114429B2 (ja) 2022-08-08
EP3859091A4 (en) 2022-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102490904B1 (ko) 건설 기계
US8793023B2 (en) Method of controlling an electro-hydraulic actuator system having multiple actuators
JP7058783B2 (ja) 電動式油圧作業機械の油圧駆動装置
JP6279356B2 (ja) 作業機械の油圧駆動装置
EP2600010A1 (en) Swirl flow control system for construction equipment and method of controlling the same
EP3779210B1 (en) Construction machine
EP2857696A1 (en) Hydraulic closed circuit system
US9085870B2 (en) Swing control apparatus and swing control method for construction machinery
CN114174607A (zh) 作业机械的管理系统
JP2020051110A5 (ko)
US10767345B2 (en) Device and method for controlling work machine
JP5511009B2 (ja) 可変容量型油圧モータの制御装置
JP6926036B2 (ja) 建設機械
JP6901441B2 (ja) 油圧駆動装置
JPWO2018163826A1 (ja) 建設機械
EP2480794B1 (en) Configurable active jerk control
KR960004630B1 (ko) 유압기계의 출력제어장치
JP2004169589A (ja) 作業機械のエンジン制御システム
KR20230167701A (ko) 축압기의 상태를 판단하는 진단 장치 및 방법
KR20190050491A (ko) 작업기계의 엔진 제어 시스템 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant