KR20160111487A - 작업 기계 및 작업 기계의 감시 시스템 - Google Patents

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고오지 이시카와
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히다찌 겐끼 가부시키가이샤
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Abstract

연료 성상의 판별 정밀도를 향상시키는 작업 기계 및 그것을 사용한 작업 기계의 감시 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 작업 기계에 탑재된 엔진의 운전 상황을 나타내는 엔진 운전 파라미터를 취득하는 엔진 운전 파라미터 취득부(1041)와, 작업 기계에 연료가 급유된 급유 시기를 취득하는 급유 시기 취득부(1011)와, 엔진 운전 파라미터의 변화 시기 및 급유 시기의 비교 결과에 기초하여, 연료의 성상의 판정을 행하는 연료 성상 판정부(1014)를 구비한다.

Description

작업 기계 및 작업 기계의 감시 시스템{WORKING MACHINE AND WORKING MACHINE MONITORING SYSTEM}
본 발명은 작업 기계 및 작업 기계의 감시 시스템에 관한 것이며, 특히 작업 기계에 급유되는 연료 성상의 판정에 관한 것이다.
유압 셔블의 원동기는, 고토크이며 경제성이 우수한 디젤 엔진이 주류이지만, 디젤 엔진은 가솔린 엔진에 비해 연소의 로버스트성이 높기 때문에, 규정외 연료(등유, 바이오 연료, 정제 불량 연료 등)를 사용해도 운전이 가능한 경우가 있다. 그러나, 규정외 연료를 사용하면 출력이나 연비, 배기 성능 등은 보증할 수 없고, 또한 연료 성분이나 배기 성분이 각 부품에 대미지를 주어, 최종적으로 고장에 이르는 케이스도 발생할 수 있다.
특히, 신흥국이나 도상국에서는 연료의 관리가 불충분한 경우가 많아, 규정외 연료에 기인하는 엔진 고장이 산견된다. 따라서, 규정외 연료의 사용을 신속히 검출하고, 엔진이 고장에 이르기 전에 유저에게 경고를 줄 수 있으면, 가동률 저하 방지나, 메인터넌스 비용 삭감으로 이어지는 장점이 생긴다.
규정외 연료를 검출하기 위한 기술로서, 예를 들어 특허문헌 1에는, 미리 구한, 연료 성상 및 엔진 운전 파라미터의 상관 관계를 기초로, 검출한 엔진 운전 파라미터로부터 연료 성상을 추정하는 기술이 개시되어 있다. 본 기술은, 엔진 운전 파라미터의 거동이 정규의 연료 성상과의 상관 관계로부터 크게 일탈하였을 때에, 규정외 연료로 판정하는 것이다.
미국 특허 출원 공개 제2009/031704호 명세서
엔진 운전 파라미터는, 연료 성상뿐만 아니라, 엔진 본체의 다양한 요인에 의해 변화된다. 이 점에 있어서, 특허문헌 1에 기재된 기술은 엔진 운전 파라미터의 변화만을 파악하여 연료 성상을 판정하므로, 엔진 운전 파라미터의 이상이 연료 성상에 기인하는 것인지 엔진 본체에 기인하는 것인지의 구별이 어려워, 판별의 정밀도가 높지 않다고 하는 과제가 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 연료 성상의 판별 정밀도를 향상시키는 작업 기계 및 작업 기계의 감시 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 작업 기계는, 작업 기계에 탑재된 엔진의 운전 상황을 나타내는 엔진 운전 파라미터를 취득하는 엔진 운전 파라미터 취득부와, 상기 작업 기계에 연료가 급유된 급유 시기를 취득하는 급유 시기 취득부와, 상기 엔진 운전 파라미터의 변화 시기 및 상기 급유 시기의 비교 결과에 기초하여, 상기 연료의 성상의 판정을 행하는 연료 성상 판정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 엔진 운전 파라미터는 연료의 성상에 의해 변화되므로, 연료의 성상이 양호하지 않은 경우, 소위 규격외 연료인 경우에는, 엔진 운전 파라미터도 변화된다. 따라서, 연료 성상 판정부가 엔진 운전 파라미터의 변화 시기와 급유 시기를 비교함으로써, 엔진 운전 파라미터에 변화가 나타나면, 엔진 운전 파라미터의 변화의 원인이 연료 성상에 의한 것인지 여부를 판정할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 구성에 있어서, 상기 연료 성상 판정부는, 연료의 급유로부터 경과 시간이 연료 성상의 영향이 나타난다고 간주할 수 있는 제1 시간 내에, 상기 엔진 운전 파라미터의 변화량이 제1 역치를 초과하면, 상기 엔진 운전 파라미터의 변화의 원인이 연료의 성상에 의한다고 판정하는 것을 특징으로 한다.
연료 성상에 기인하여 엔진 운전 파라미터에 변화가 발생하는 것은, 급유 시기보다도 후로 한정된다. 또한, 연료 성상에 기인하는 엔진 운전 파라미터의 변화는, 경험적으로 급유 후 비교적 빨리 나타나는 것이 알려져 있다. 따라서, 엔진 운전 파라미터의 발현이 급유 후 또한 상기 제1 시간 내에 있는 경우에는, 엔진 운전 파라미터의 변화 원인이 연료 성상에 있다고 판정함으로써, 판정 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 상기 구성에 있어서, 상기 엔진의 출력의 증감을 제어하는 엔진 제어부를 더 구비하고, 상기 엔진 운전 파라미터의 변화량이 상기 제1 역치보다도 큰 제2 역치 이상이라고 상기 연료 성상 판정부에 의해 판정되면, 상기 엔진 제어부는, 상기 엔진의 출력을 내리기 위한 제어를 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 연료 성상이 양호하지 않은 연료로 엔진을 운전할 때에 엔진 출력을 내림으로써, 엔진의 부하를 내릴 수 있다.
또한 본 발명은 상기 구성에 있어서, 상기 연료 성상 판정부에 의한 판정 결과를 오퍼레이터에게 통지하는 통지부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 작업 기계의 오퍼레이터에 대해, 연료 성상이 양호하지 않은 것을 통지하여, 오퍼레이터에게 작업 기계의 운전 시에의 주의를 환기할 수 있다.
또한, 본 발명은 복수의 작업 기계와, 상기 복수의 작업 기계에 네트워크를 통해 접속된 감시 서버를 포함하는 작업 기계의 감시 시스템이며, 상기 각 작업 기계에 탑재된 엔진의 운전 상황을 나타내는 엔진 운전 파라미터를 취득하는 엔진 운전 파라미터 취득부와, 상기 각 작업 기계에 연료가 급유된 급유 시기를 취득하는 급유 시기 취득부와, 상기 엔진 운전 파라미터의 변화 시기 및 상기 급유 시기의 비교 결과에 기초하여, 상기 연료의 성상의 판정을 행하는 연료 성상 판정부와, 상기 복수의 작업 기계의 각각에 구비되며, 상기 감시 서버에 대해 상기 각 작업 기계의 연료의 성상 판정 처리에 관한 정보인 개체 정보를 송신하는 단말기측 통신 제어부 및 상기 단말기측 통신 제어부로부터 송신되는 상기 개체 정보를 수신하는 서버측 통신 제어부와, 상기 복수의 작업 기계에 대한 개체 정보 중, 동일한 급유 타이밍에서 동일한 연료가 급유되었다고 간주할 수 있는 제2 시간 내에, 상기 각 작업 기계의 급유 시기가 포함되는 개체 정보를 추출하고, 추출한 개체 정보를 비교하여, 상기 각 작업 기계의 연료 성상에 대한 최종 판정을 행하는 연료 성상 최종 판정부를 포함하고, 상기 서버측 통신 제어부는, 상기 최종 판정 결과에 기초하여, 판정 대상으로 되는 작업 기계의 엔진의 출력 제한을 지시하는 지시 정보를 송신하고, 상기 판정 대상으로 되는 작업 기계에 구비된 단말기측 통신 제어부는, 상기 지시 정보를 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 복수의 작업 기계의 개체 정보를 비교하여 각 작업 기계의 연료 성상의 최종 판정을 행하므로, 돌발적으로 1대의 작업 기계에 발생한 이상에 의한 영향을 저감하면서, 연료 성상의 최종 판정을 행할 수 있다. 이에 의해, 연료 성상의 판정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의해, 연료 성상의 판별 정밀도를 향상시키는 작업 기계 및 그것을 사용한 작업 기계의 감시 시스템을 제공할 수 있다. 또한, 상기 이외의 구성 등은 실시 형태에 의해 명확하게 된다.
도 1은 유압 셔블(유압 작업 기계)의 외관도.
도 2는 유압 셔블의 시스템 구성을 도시하는 도면.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 유압 셔블용 엔진과, 그 주변의 시스템 구성을 도시하는 도면.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 연료 성상 처리의 기능 구성을 도시하는 블록도.
도 5는 연료 성상에 상관이 있는 엔진 운전 파라미터와 엔진 출력의 관계를 도시하는 도면.
도 6은 엔진 운전 파라미터(PM)에 관한, 규정외 연료의 판정 영역을 도시하는 도면이며, (a)는 규정외 연료로 판정하는 케이스를 도시하고, (b)는 비판정의 케이스를 도시한다.
도 7은 엔진 운전 파라미터(NOx)에 관한, 규정외 연료의 판정 영역을 도시하는 도면.
도 8은 엔진 운전 파라미터(과급압)에 관한, 규정외 연료의 판정 영역을 도시하는 도면.
도 9는 엔진 운전 파라미터(배기 온도)에 관한, 규정외 연료의 판정 영역을 도시하는 도면.
도 10은 엔진 운전 파라미터(아이들 시 회전 변동)에 관한, 규정외 연료의 판정 영역을 도시하는 도면.
도 11은 제1 실시 형태에 관한 연료 성상 판정 로직의 연산 처리의 흐름을 나타내는 흐름도.
도 12는 제2 실시 형태에 관한 유압 셔블용 엔진과, 그 주변의 시스템 구성을 도시하는 도면.
도 13은 제2 실시 형태에 관한 연료 성상 처리에 관한 기능 구성을 도시하는 블록도.
도 14는 제2 실시 형태에 관한 연료 성상 판정의 로직을 도시하는 도면.
도 15는 제2 실시 형태에 관한 연료 성상 판정 로직의 연산 처리의 흐름을 나타내는 흐름도.
도 16은 제3 실시 형태에 관한 연료 성상 처리에 관한 기능 구성을 도시하는 블록도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 이하의 실시 형태에 있어서는, 편의상 그 필요가 있을 때는, 복수의 섹션 또는 실시 형태로 분할하여 설명한다. 이하의 실시 형태에 있어서, 요소의 수 등(개수, 수치, 양, 범위 등을 포함함)에 언급하는 경우, 특별히 명시한 경우 및 원리적으로 명백하게 특정한 수로 한정되는 경우 등을 제외하고, 그 특정한 수에 한정되는 것은 아니고, 특정한 수 이상이어도 이하이어도 된다. 또한, 이하의 실시 형태에 있어서, 그 구성 요소(처리 스텝 등도 포함함)는 특별히 명시한 경우 및 원리적으로 명백하게 필수라고 생각되는 경우 등을 제외하고, 반드시 필수인 것은 아니다.
또한, 이하의 실시 형태에 있어서의 각 구성, 기능, 처리부, 처리 수단 등은, 그들의 일부 또는 전부를, 예를 들어 집적 회로 그 밖의 하드웨어로서 실현해도 된다. 또한, 후술하는 각 구성, 기능, 처리부, 처리 수단 등은, 컴퓨터 상에서 실행되는 프로그램으로서 실현해도 된다. 즉, 소프트웨어로서 실현해도 된다. 각 구성, 기능, 처리부, 처리 수단 등을 실현하는 프로그램, 테이블, 파일 등의 정보는, 메모리나 하드디스크, SSD(Solid State Drive) 등의 기억 장치, IC 카드, SD 카드, DVD 등의 기억 매체에 저장할 수 있다. 이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 전체 도면을 통해 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하고 중복 설명을 생략한다.
<제1 실시 형태>
제1 실시 형태는, 개개의 작업 기계에 있어서 연료 성상 판정 처리를 행하는 실시 형태이다. 이하, 도 1 내지 도 11을 참조하면서 제1 실시 형태에 대하여 설명한다. 이하에서는 작업 기계의 일례로서 유압 셔블을 사용하여 설명하지만, 작업 기계는 유압 셔블에 한정되지 않는다.
도 1은 유압 셔블(유압 작업 기계)의 외관도를 도시한다. 유압 셔블(1)은 수직 방향으로 각각 회동하는 붐(6), 아암(7) 및 버킷(8)을 포함하는 다관절형의 작업 장치(2)와, 상부 선회체(4) 및 하부 주행체(5)를 포함하는 차체(3)로 구성된다. 작업 장치(2)의 붐(6)의 기단부는, 상부 선회체(4)의 전방부에, 부앙동 가능하게 지지되어 있다. 붐(6), 아암(7) 및 버킷(8)의 각각에는, 붐 실린더(9), 아암 실린더(10) 및 버킷 실린더(11)가 각각 기계적으로 접속되고, 유압 구조에 의해 붐 실린더(9), 아암 실린더(10) 및 버킷 실린더(11)가 구동한다. 상부 선회체(4) 및 하부 주행체(5)는 센터 조인트(41)를 통해 기계적으로 접속된다. 하부 주행체(5)는 주행 감속 장치(43) 및 크롤러(44)를 포함하여 구성된다.
다음에, 도 2를 사용하여 유압 셔블(1)의 전체 시스템 구성을 설명한다. 도 2는 유압 셔블의 시스템 구성을 도시하는 도면이다. 디젤 엔진(21)과 유압 펌프(22)는 기계적으로 접속되어 있고, 엔진(21)에 의해 유압 펌프(22)가 구동된다. 유압 펌프(22)는 작동유 탱크(24)로부터 보내어지는 작동유를 압축하여 압유를 생성하고, 컨트롤 밸브(23)에 보낸다. 컨트롤 밸브(23)는 오퍼레이터로부터의 조작 지령을 기초로, 주행 동작, 상부 선회체 동작, 작업 장치 동작에 필요한 압유를 분배하고, 불필요한 압유에 대해서는 작동유 탱크(24)로 되돌린다.
선회 유압 모터(31)는 컨트롤 밸브(23)로부터 분배된 압유를 동력원으로 하여, 선회 감속 장치(32), 선회 기어(33)를 통해 상부 선회체(4)를 구동한다. 주행 유압 모터(42)는 센터 조인트(41)를 경유하여 컨트롤 밸브(23)로부터 보내어진 압유를 사용하여, 주행 감속 장치(43)를 통해 크롤러(44)를 구동한다. 또한, 작업 장치(2)는 컨트롤 밸브(23)로부터 분배된 압유를 기초로, 붐 실린더(9), 아암 실린더(10), 버킷 실린더(11)를 구동하고, 각각 붐(6), 아암(7), 버킷(8)을 원하는 움직임으로 제어한다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 유압 셔블용 엔진과, 그 주변의 시스템 구성을 도시하는 도면이다. 유압 펌프(22)에는, 유압 펌프(22)를 구동하기 위한 동력원으로서, 출력 샤프트(305)를 통해 디젤 엔진(21)이 직결되어 있다. 그 디젤 엔진(21)은 엔진 컨트롤 유닛(104)에 의해 제어된다. 그 밖의 컨트롤 유닛으로서는, 유압 셔블(1)의 중추를 담당하는 메인 컨트롤 유닛(101), 오퍼레이터에게 유압이나 엔진에 관한 정보를 제공하는 모니터 유닛(103)이 존재하고, 이들 유닛은 정보 네트워크(신호선)에 의해 서로 접속되어 있다.
엔진 제어에 관련되는 메인 컨트롤 유닛(101)은 엔진의 시동이나 정지에 관련되는 키 스위치(201), 엔진의 회전수를 지정하는 엔진 컨트롤 다이얼(202), 아이들 회전수를 최적화하는 오토 아이들 스위치(203), 엔진의 출력을 조정하는 파워 모드 스위치(204) 및 급유 센서(205)로부터의 정보의 입력을 접수한다. 메인 컨트롤 유닛(101)은 이들 정보를 기초로 목표 엔진 회전수를 연산하고, 엔진 컨트롤 유닛(104)에 송신한다. 또한 메인 컨트롤 유닛(101)은 급유 센서(205)로부터의 정보를 사용하여, 본 발명에 따른 연료 성상의 판정을 행한다. 모니터 유닛(103)은 이상이 있는 경우에는 판정 결과를 표시한다.
엔진 컨트롤 유닛(104)은 메인 컨트롤 유닛(101)으로부터 송신된 목표 엔진 회전수와, 회전 센서(306)에 의해 검출된 실제 엔진 회전수의 차분에 기초하여, 연료 분사 장치(301)에 대해 목표 연료 분사량을 지시하고, 엔진 회전수를 제어한다.
본 실시 형태에 관한 디젤 엔진(21)은 전자 제어식의 연료 분사 장치(301), 배기 매니폴드(302), 터보 차저(303) 및 배기 가스 정화 장치의 1종인 DPF(Diesel Particulate Filter) 장치(401)를 구비하고 있다. DPF 장치(401)는 배기관(304)에 설치되어 있고, 상류측에 배치된 산화 촉매(402)와, 그 하류에 배치된 필터(배기 가스에 포함되는 입자상 물질을 포집)(403)를 포함하여 구성된다. 또한, DPF 장치(401)에 관련되는 센서로서, 배기 가스의 온도를 검출하는 배기 온도 센서(404)와, 필터(403)의 상류측과 하류측의 전후 차압(필터의 압력 손실)을 검출하는 DPE 차압 센서(405)가 설치되어 있다. 이 DPE 차압 센서(405)의 정보를 사용함으로써, 필터(403)에 퇴적된 PM(입자상 물질 : Particulate Matter)량을 추정하는 것이 가능하다. 또한, 디젤 엔진(21)에는 과급압 센서(307)가 설치되어 있다.
또한, 연료 분사 장치(301)에 있어서, 연료 분사 타이밍을 조정함으로써, 배기 가스의 온도를 상승시켜 필터에 퇴적된 PM을 소각 제거하고, 필터 기능을 재생한다. 본 재생 제어는, 자동 재생 모드와 수동 재생 모드가 있고, 어떤 모드를 선택할지는, 회전 센서(306), 배기 온도 센서(404), DPE 차압 센서(405) 등의 각종 신호가 나타내는 정보를 기초로 엔진 컨트롤 유닛(104)이 판단하고, 자동 재생을 실시하거나, 또는 오퍼레이터에게 수동 재생을 요구한다.
회전 센서(305), 과급압 센서(307), 배기 온도 센서(404) 및 DPE 차압 센서(405)는, 엔진 컨트롤 유닛(104)에 접속되고, 이들 센서로부터의 정보가 엔진 컨트롤 유닛(104)에 입력된다. 입력된 정보는 본 발명에 관한 연료 성상 판정 처리에 사용된다. 상세는 후술한다.
다음에, 제1 실시 형태에 관한 연료 성상 처리에 관한 기능에 대하여, 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 제1 실시 형태에 관한 연료 성상 처리에 관한 기능 구성을 도시하는 블록도이다.
메인 컨트롤 유닛(101)은 급유 시기 취득부(1011), 계시 수단으로서의 RTC(Real Time Clock)(1012), 급유 시기 기억부(1013), 연료 성상 판정부(1014), 통지부(1015) 및 목표 엔진 회전수 연산부(1016)를 포함한다.
급유 시기 취득부(1011)는, 유압 셔블(1)에 연료가 급유된 급유 시기를 취득한다. 본 실시 형태에서는, 급유 시기 취득부(1011)는, 급유 센서(205)의 검출 신호를 기초로 급유의 유무를 판정하고, 급유 있음으로 판정하였을 때 RTC(1012)로부터의 시간 정보를 기초로 급유 시기를 취득한다.
급유 시기 기억부(1013)는, 취득된 급유 시기를 고정적으로 기억한다. 또한, 여기에서 말하는 고정적이란, 연료 성상의 판정이 종료될 때까지를 의미하고, 불필요해지면 급유 시기 기억부(1013)로부터 급유 시기가 삭제되어도 된다. 또한, 급유 시기 기억부(1013)는, 기억된 급유 시기를 새로운 급유 시기로 덮어쓰기하는 처리도 접수한다.
연료 성상 판정부(1014)는, 엔진 운전 파라미터의 변화 시기 및 급유 시기의 비교 결과에 기초하여, 연료 성상의 판정을 행한다. 상세는 후술한다.
통지부(1015)는, 연료 성상이 양호하지 않은 경우, 즉 규격외 연료인 경우에, 연료 성상 판정부(1014)는 판정 결과를 모니터 유닛(103)에 표시시킨다. 이에 의해, 오퍼레이터에게 규격외 연료 사용에 있어서의 주의를 환기한다.
목표 엔진 회전수 연산부(1016)는, 연료 성상의 양부에 따라서 엔진 출력을 제한하기 위한 목표 엔진 회전수를 연산한다.
엔진 컨트롤 유닛(104)은 엔진 운전 파라미터 취득부(1041), RTC(1042) 및 연료 분사량 제어부(1043)를 구비한다. 엔진 운전 파라미터 취득부(1041)는, 유압 셔블(1)에 탑재된 엔진의 운전 상황을 나타내는 엔진 운전 파라미터, 예를 들어 회전수, 과급압, 배기 온도, DPE 차압을 취득한다. 연료 분사량 제어부(1043)는, 목표 엔진 회전수를 만족시키기 위한 목표 연료 분사량을 연산한다. 그리고, 이 목표 연료 분사량을 나타내는 신호를 연료 분사 장치(301)에 출력한다. 상기 목표 엔진 회전수 연산부(1016) 및 연료 분사량 제어부(1043)를 총칭하여 엔진 제어부(106)라 한다.
상기 급유 시기 취득부(1011), 연료 성상 판정부(1014), 통지부(1015), 목표 엔진 회전수 연산부(1016), 엔진 운전 파라미터 취득부(1041) 및 연료 분사량 제어부(1043)는, MPU(Micro-Processing Unit)와 그것에 의해 실행되는 상기 구성의 기능을 실현하기 위한 프로그램이 협동하여, 또는 상기 각 기능을 실현하기 위한 전용 칩에 의해 구성된다. 또한, 급유 시기 기억부(1013)는, EPPROM(Electrical Erasable Programmable ROM) 등의 기억 장치와 이 기억 장치에 대한 판독 기입의 제어를 행하는 연산 장치 및 프로그램이 협동하여 구성된다.
다음에, 제1 실시예에 있어서의 연료 성상 판정의 기본 로직을 도 5 및 도 6을 사용하여 설명한다. 도 5는 연료 성상에 상관이 있는 엔진 운전 파라미터와 엔진 출력의 관계를 도시하는 도면이다. 여기서, 엔진 운전 파라미터란, 엔진의 운전과 함께 시시각각으로 변화하는 출력이나 배기, 온도 등에 관한 파라미터로 정의한다. 또한 도 5에서는, 특히 연료 성상의 영향을 받기 쉬운 PM, 과급압, 배기 온도 등을, 엔진 운전 파라미터로서 선택하고 있다.
엔진이 정상, 또한 연료가 정규 연료인 경우, 이 엔진 운전 파라미터값의 출력마다의 변동은 일정한 범위 내에 들어가지만(도 5에 있어서의 정규 연료 그래프 참조), 규정외 연료의 경우, 엔진 운전 파라미터값이 상기 범위 내로부터 일탈하는 경향을 나타낸다(도 5에 있어서의 규정외 연료 그래프 참조). 따라서, 엔진 운전 파라미터값이, 정규 연료에 대응한 일정한 범위 내에 들어가 있는지 여부를 조사함으로써, 연료가 정규품인지, 또는 규정외품인지를 판정하는 것이 가능하다.
그러나, 상기의 연료 성상 판정에는, 이하의 같은 문제점이 있다. 판정의 지표인 엔진 운전 파라미터는 다양한 요인에 의해 변화되고, 예를 들어 연료가 정규품이라도, 엔진 본체의 일부라도 문제를 일으키면, 엔진 운전 파라미터는 정규의 값으로부터의 어긋남(도 5에서는, 이 어긋남량을 기준값으로부터의 편차 ΔP로 나타냄)이 발생한다. 즉, 엔진 운전 파라미터의 변화를 파악한 것만으로는, 그것이 연료 성상에 기인하는 것인지, 엔진 본체에 기인하는 것인지의 구별이 어려워, 오판정을 일으킬 가능성이 있다.
따라서, 제1 실시 형태에서는, 연료 성상 판정의 판단 정보로서, 엔진 운전 파라미터에 더하여 급유 시기 정보를 추가하고 있다. 연료 성상 판정 로직의 기본적인 사고 방식을 도 6에 도시한다. 도 6은 엔진 운전 파라미터(PM)에 관한, 규정외 연료의 판정 영역을 도시하는 도면이며, (a)는 규정외 연료로 판정하는 케이스를 도시하고, (b)는 비판정의 케이스를 도시한다.
먼저, 급유 시기를 T1로서 기억한다. 급유 시기는, 연료 잔량이 증가한 시기로써 급유 시기로 해도 되고, 연료 캡에 개폐 센서를 설치하는 등의 수단이어도 된다. 또는, 급유 스탠드측으로부터 급유 시기 정보가 얻어지는 경우에는, 그것을 활용해도 된다.
다음에, 정규 연료의 기준으로 되는 엔진 운전 기준 파라미터 RefP(t)를 미리 기억해 두고, 엔진 운전 파라미터 P(t)가 상기 RefP(t)로부터 일탈한 시기를 조사하여, T2로서 기억한다. 일탈의 판정 기준은, 엔진 운전 파라미터 P(t)의 값과 엔진 운전 기준 파라미터 RefP(t)의 편차 ΔP가, 규정외 연료를 사용하였다고 간주할 수 있을 정도의 제1 역치 P_SL 이상으로 되는 것이다. 도 6에서는, 엔진 운전 파라미터 P(t)가 일탈한 시기를 T2로 나타낸다.
다음에, 기억한 T1과 T2의 관계를 고려하여, 양자에 인과 관계가 성립하는지를 판단하고, 인과 관계가 성립하면, 규정외 연료로 판정한다. 예를 들어, 도 6의 (a)의 경우, 급유 시기 T1 직후에 엔진 운전 파라미터 일탈 시기 T2가 와 있기 때문에, 규정외 연료에 의해 엔진 운전 파라미터가 변화되었을 가능성이 높다고 판단하고, 규정외 연료를 사용하였다고 판정한다. 이에 반해, 도 6의 (b)의 경우, 엔진 운전 파라미터 일탈 시기 T2 후에 급유 시기 T1이 와 있기 때문에, 엔진 운전 파라미터 일탈의 요인은 규정외 연료에 의한 것이 아니라고 판단할 수 있어, 규정외 연료를 사용 중이라는 판정은 내리지 않는다.
이와 같이, 엔진 운전 파라미터로부터 연료 성상을 추정할 때, 엔진 운전 파라미터의 변화 시기와 급유 시기의 상관을 가미하여, 최종적인 연료 성상 판정을 행함으로써 판정 정밀도가 향상되고, 오판정을 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 급유 시의 연료 탱크의 잔량에도 의하지만, 규정외 연료를 급유한 것에 의한 영향은 수분 내지 수시간, 예를 들어 5분 내지 1시간 정도에서 나타난다. 그리고 이것에 수반하여 엔진 운전 파라미터가 변화된다. 또한 상기 영향의 대소는, 편차 ΔP의 크기를 기초로 판정한다.
다음에, 연료 성상 판정에 사용하는 엔진 운전 파라미터에 대하여, 도 7 내지 도 10을 사용하여 설명한다. 도 7은 엔진 운전 파라미터(NOx)에 관한, 규정외 연료의 판정 영역을 도시하는 도면이다. NOx의 함유량은, 배기 성분의 1종인 PM의 분포량을 조사함으로써 구해진다. 이 PM의 분포량은, DPE 차압 센서(405) 등을 기초로 추정하는 것이 가능하다.
PM의 분포량은, 엔진 회전수를 일정하게 하고 엔진 토크를 변화시킨 경우, 정규 연료 사용 시에 있어서는 일정한 범위 내에 들어가지만, 규정외 연료를 사용한 경우에는, 연료 내의 불순물 등에 기인하여, 상기 범위를 초과하는 경향이 있다. 따라서, 엔진 운전 파라미터로서 PM의 분포량을 사용하여, 운전 상태마다(엔진 토크에 의해 정의함) 적당한 역치(PM의 분포량에 의해 정의함)를 설정하고, 어떤 엔진 토크에 있어서 엔진 운전 파라미터가 상기 역치 이상으로 되는 경우를 규정외 연료 영역으로 정의한다. 이에 의해, PM과 운전 상태의 관계를 연료 성상 판정 로직의 판단 재료로서 사용할 수 있다. 또한, NOx는, 외기온이 오르면 그것에 따라 오르고, 또한 고도차에 따라서도 변화되므로, 외기온이나 고도에 따라서 적절히 상기 범위를 변경해도 된다.
또한, 도 8을 참조하여 엔진 운전 파라미터로서, 과급압을 사용한 경우의 판정 기준에 대하여 설명한다. 도 8은, 엔진 운전 파라미터(과급압)에 관한, 규정외 연료의 판정 영역을 도시하는 도면이다. PM의 경우와 동일하게, 정규 연료 사용 시에 있어서는, 과급압의 분포가 운전 상태에 따라서 일정한 범위 내에 들어가지만, 규정외 연료를 사용한 경우에는, 연료 성분에 기인하여 연소 상태가 변화되어, 과급압이 상기 범위를 초과하거나, 또는 하회하는 경향이 있다. 따라서, 운전 상태마다(엔진 토크에 의해 정의함) 적당한 과급압 범위를 설정하고, 상기 범위 외를 규정외 연료 영역으로 정의한다. 이에 의해, 과급압과 운전 상태의 관계를 연료 성상 판정 로직의 판단 재료로서 사용할 수 있다.
다음에, 도 9를 참조하여 엔진 운전 파라미터로서, 배기 온도를 사용한 경우의 판정 기준에 대하여 설명한다. 도 9는, 엔진 운전 파라미터(배기 온도)에 관한, 규정외 연료의 판정 영역을 도시하는 도면이다. 정규 연료 사용 시에 있어서는, 배기 온도의 분포가 일정한 범위 내에 들어가지만, 규정외 연료를 사용한 경우에는, 연료 내의 불순물 등에 기인하여 상기 범위로부터 벗어나는 경향이 있다. 따라서, 운전 상태마다(엔진 토크에 의해 정의함)에 따라서 배기 온도의 범위를 설정하고, 상기 범위 외를 규정외 연료 영역으로 정의한다. 이에 의해, 배기 온도와 운전 상태의 관계를 연료 성상 판정 로직의 판단 재료로서 사용할 수 있다.
마지막으로, 도 10을 참조하여 엔진 운전 파라미터로서, 회전수 변동을 사용한 경우의 판정 기준에 대하여 설명한다. 도 10은, 엔진 운전 파라미터(아이들 시 회전 변동)에 관한, 규정외 연료의 판정 영역을 도시하는 도면이다. 아이들 제어 시에 있어서의 목표 엔진 회전수를 변화시킨 경우, 정규 연료 사용 시에 있어서는, 아이들 시의 회전 변동의 분포가 일정한 범위 내에 들어가지만, 규정외 연료를 사용한 경우에는, 연료 내의 불순물 등에 기인하여 상기 범위를 초과하는 경향이 있다. 따라서, 운전 상태(목표 엔진 회전수에 의해 정의함)마다 적당한 역치를 설정하고, 상기 역치 이상을 규정외 연료 영역으로 정의한다. 이에 의해, 배기 온도와 운전 상태의 관계를 연료 성상 판정 로직의 판단 재료로 사용할 수 있다.
이상, 엔진 운전 파라미터의 예를 들었지만, 본 발명에 적용 가능한 엔진 운전 파라미터는 상기에 그치지 않고, 다른 배기 성분(NOx, HC, CO), 통 내압, 터빈 회전수 등을 사용해도 된다.
다음에, 제1 실시 형태에 있어서의, 연료 성상 판정 로직의 연산 처리의 흐름에 대하여 도 11을 사용하여 설명한다. 도 11은 제1 실시 형태에 관한 연료 성상 판정 로직의 연산 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
연산 스텝 S501에서 엔진이 시동되고 연산이 개시되면(S501), 연산 스텝 S502에서, 급유 시기 취득부(1011)가 급유 중인지 여부의 판정을 행한다(S502). 본 실시 형태에서는, 급유 센서(205)로서 연료 탱크(도시하지 않음) 내의 연료 잔량을 계측하고, 그 값을 출력하는 연료 잔량계를 사용한다. 연료 잔량계의 검출값은 메인 컨트롤 유닛(101)에 입력된다.
급유 시기 취득부(1011)는, 현시점에서의 연료 잔량을 F(t), 어떤 일정 시간(Tst) 전의 연료 잔량을 F(t-Tst), 연료 급유 판정 역치를 F_SL로 정의하고, 하기 연산식 (1)을 실시하여, 연료 잔량이 증가하였는지 여부를 판정한다.
Figure pct00001
연료 급유 판정 역치 F_SL을 설정함으로써, 급유 시기 취득부(1011)가 비교적 단시간에 연료가 일정량 이상 증가한 경우만을 급유가 되었다고 판정하고, 유압 셔블(1)의 자세 변화, 예를 들어 경사지 등에서 연료 잔량계가 잔량 증가를 오검출하는 것을 배제하기 쉽게 할 수 있다.
연산 스텝 S502에서, 연산식 (1)이 비성립의 경우에는(S502/"아니오"), 연산 스텝 S504로 이행한다. 연산식 (1)이 성립하고, 연료 잔량이 증가하였다(즉 급유가 행해졌다)고 판정한 경우에는(S502/"예"), 연산 스텝 S503으로 이행한다.
연산 스텝 S503에서는, 급유 시기 취득부(1011)가 RTC(1012)로부터의 시간 정보를 참조하여, 급유 시기 기억부(1013)에 연산식 (1)이 성립한 시각 t를 하기 식 (2)에 나타내는 바와 같이 급유 타이밍 T1로서 기억한다.
Figure pct00002
그 후, 연산 스텝 S504로 이행한다(S503).
연산 스텝 S504에서는, 연료 성상 판정부(1014)는, 엔진 운전 파라미터가 정규 연료에 대응한 기준값으로부터 일탈하였는지 여부를 판정한다(S504). 구체적으로는, 엔진 시동 후, 엔진 컨트롤 유닛(104)에는 회전 센서(306), 과급압 센서(307), 배기 온도 센서(404) 및 DPF 차압 센서(405)로부터의 신호가 입력되어 있다. 엔진 컨트롤 유닛(104) 내의 엔진 운전 파라미터 취득부(1041)는, 이들 입력된 신호 중, 미리 연료 성상 판정 처리에 사용한다고 정해진 신호(엔진 운전 파라미터)를 선택하여 취득한다. 그리고, RTC(1042)의 시간 정보를 참조하여, 엔진 운전 파라미터에 시간 정보를 부가하여, 연료 성상 판정부(1014)에 출력한다.
연료 성상 판정부(1014)는, 어떤 시각 t에 있어서의 엔진 운전 파라미터를 P(t), 엔진 운전 기준 파라미터를 RefP(t), 양자의 차분인 엔진 운전 파라미터 기준값 편차 ΔP(t), 기준값으로부터의 일탈 판정에 사용하는 역치를 P_SL로 정의하고, 하기 연산식 (3), (4)를 실시하여, 엔진 운전 파라미터의 값이 정규 연료에 대응한 기준값으로부터 일탈하였는지 여부를 판정한다.
Figure pct00003
연산 스텝 S504에서, 연산식 (4)가 비성립의 경우에는(S504/"아니오"), 연산 스텝 S509로 이행한다. 연산식 (4)가 성립하고(S504/"예"), 엔진 운전 파라미터가 정규 연료에 대응한 기준값으로부터 일탈하였다고 판정하였을 때에는, 연산 스텝 S505로 이행한다.
연산 스텝 S505에서는, 연료 성상 판정부(1014)가 RTC(1012)로부터의 시간 정보를 참조하여, 급유 시기 기억부(1013)에 연산식 (4)가 성립한 시각 t를 하기 식 (5)에 나타내는 바와 같이, 엔진 운전 파라미터에 있어서 기준값으로부터의 일탈이 발생한 시기(이하, 「파라미터 이상 타이밍」이라 함) T2로서 기억하고,
Figure pct00004
연산 스텝 S506으로 이행한다(S505).
연산 스텝 S506에서는, 연료 성상 판정부(1014)가 엔진 운전 파라미터 기준값 편차 ΔP(t)의 절댓값 |ΔP(t)|의 최댓값을 갱신하고, ΔP_max로서 기억한다. 구체적으로는, 연료 성상 판정부(1014)가 하기 연산식 (6)을 실행하고,
Figure pct00005
그 후, 연산 스텝 S507로 이행한다(S506).
연산 스텝 S507에 있어서는, 연료 성상 판정부(1014)는, 연료 급유 시기 T1과, 파라미터 이상 타이밍 T2를 비교하여, 인과 관계가 성립하는지 여부를 판정한다. 인과 관계의 성립 조건의 예로서, 예를 들어 T1 후에 T2가 발생하고, 또한 T1과 T2의 시간의 어긋남이 일정한 범위(T_SL1부터 T_SL2)에 들어가 있는 것을 들 수 있다. 따라서, 연료 성상 판정부(1014)는 하기 연산식 (7), (8)의 성립성을 판단 재료로서 사용한다(S507).
Figure pct00006
연산 스텝 S507에서, 연산식 (7), (8)이 비성립의 경우에는(S507), 연산 스텝 S509로 이행한다. 연산식 (7), (8)이 성립하였을 때에는, 연료 성상 판정부(1014)는 규정외 연료 사용의 가능성이 높다고 판단하고, 연산 스텝 S508로 이행한다.
연산 스텝 S508에서는, 연료 성상 판정부(1014)는 규정외 연료의 이상의 정도를 판정하기 위해, 엔진 운전 파라미터 기준값 편차 최댓값 ΔP_max에 관해, 연산식 (9)를 연산한다(S508).
Figure pct00007
연산식 (9) 비성립 시(S508/"아니오"), 즉 ΔP_max가 역치 Pmax_SL을 초과하지 않은 경우에는, 연산 스텝 S510으로 이행하고, 연산식 (9) 성립 시(S508/"예")에는 연산 스텝 S512로 이행한다.
연산 스텝 S509에 도달하였을 때에는, 연료 성상 판정부(1014)는 「사용 연료는 정규 연료」라고 판정한다. 그리고, 연산 스텝 S502로 되돌아가서, 엔진이 정지할 때까지 연료 성상 판정 처리를 계속해서 실행한다.
연산 스텝 S510에 도달하면, 연료 성상 판정부(1014)는 「사용 연료는 규정외 연료(이상 소)」라고 판정한다(S510). 그리고, 연산 스텝 S511에 있어서, 통지부(1015)는 판정 결과를 모니터 유닛(103)에 표시함으로써, 오퍼레이터에 대하여 경고한다(S511).
연산 스텝 S512에 도달하면, 연료 성상 판정부(1014)는 「사용 연료는 규정외 연료(이상 대)」라고 판정한다(S512). 그리고, 연산 스텝 S513에 있어서, 연료 성상 판정부(1014)로부터의 판정 결과가 목표 엔진 회전수 연산부(1016)에 출력된다. 목표 엔진 회전수 연산부(1016)는, 엔진 출력을 내리기 위한 목표 엔진 회전수를 산출하고, 연료 분사량 제어부(1043)에 출력한다. 연료 분사량 제어부(1043)는 목표 엔진 회전수를 실현하기 위한 연료 분사량(목표 연료 분사량)을 산출하고, 연료 분사 장치(301)에 출력한다. 연료 분사 장치(301)는 상기 산출된 목표 연료 분사량을 분사하여, 엔진 출력이 저하된다. 엔진 출력의 저하와 함께, 통지부(1015)는 판정 결과(이상 대)를 모니터 유닛(103)에 표시함으로써, 오퍼레이터에 대해 경고한다(S513). 또한, 통지는 경고음이나 발화에 의한 음성 통지를 행해도 된다.
또한, 연산 스텝 S511 또는 연산 스텝 S513 후, 연산 스텝 S504로 되돌아가서, 엔진 운전 파라미터의 편차의 산출을 계속해서 실행한다.
또한, 연산 플로우에 사용한 각종 역치(Tst, P_SL, T_SL1, T_SL2, Pmax_SL)는 운전 상태뿐만 아니라, 급유량의 대소나 유압 셔블의 가동 시간에 따라서 가변으로 하여, 역치의 최적화를 도모해도 된다. 또한, 연료 성상 판정 결과는, 오퍼레이터 외에, 오너나 관리 회사에 송신해도 된다. 또한, 규정외 연료의 이상도가 매우 큰 경우에는, 엔진을 정지하는 처치를 행해도 된다.
본 실시 형태에 따르면, 엔진 운전 파라미터로부터 연료 성상을 추정할 때, 급유 시기 정보를 가미함으로써, 엔진 본체 기인의 영향을 분리할 수 있어, 연료 성상 판정의 추정 정밀도가 향상된다. 또한, 연료 성상을 판정하고, 규정외 연료의 사용 있음을 유저에게 경고함으로써, 규정외 연료 기인의 엔진 고장을 회피하는 것을 기대할 수 있고, 유압 셔블의 가동률 저하 방지 및 메인터넌스 비용 삭감 효과를 기대할 수 있다.
<제2 실시 형태>
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여, 도 12 내지 도 15를 사용하여 설명한다. 제1 실시 형태에서는, 유압 셔블의 개체마다 단독으로 연료 성상 판정을 실시하였지만, 개체 단독의 정보만으로는, 급유 횟수가 적은 개체 등의 경우, 판정 에러가 발생할 가능성이 여전히 남는다. 따라서 제2 실시 형태에 있어서는, 각 개체 정보를 센터 서버(105)에 모아 정보량을 증가시킨 후, 다수결 처리 등을 행함으로써, 보다 정확하게 연료 성상 판정을 행하는 것이다.
도 12는 제2 실시 형태에 관한 유압 셔블용 엔진과, 그 주변의 시스템 구성을 도시하는 도면이다. 본 구성은, 도 3에 도시한 제1 실시 형태의 구성도와 거의 동일하지만, 유압 셔블(1)을 제어하는 컨트롤 유닛으로서, 메인 컨트롤 유닛(101), 모니터 유닛(103), 엔진 컨트롤 유닛(104)에 더하여, 정보 컨트롤 유닛(102)이 추가된다. 정보 컨트롤 유닛(102)은 메인 컨트롤 유닛(101)과 신호선으로 전기적으로 접속된다. 또한, 정보 컨트롤 유닛(102)은 위성 통신을 통해, 센터 서버(105)와 상호 통신이 가능하고, 유압 셔블(1)의 개체 정보를 센터 서버(105)에 송신하는 것 외에, 센터 서버(105)로부터는, 인프라 정보나 각 개체에의 참고 정보, 지령값을 수신할 수 있다.
도 13은 제2 실시 형태에 관한 연료 성상 처리에 관한 기능 구성을 도시하는 블록도이다. 도 13에 도시한 기능 블록 중, 엔진 컨트롤 유닛(104) 및 메인 컨트롤 유닛(101)의 구성은 도 4에 도시한 제1 실시 형태의 구성과 동일하다. 정보 컨트롤 유닛(102)은 엔진 컨트롤 유닛(104) 및 메인 컨트롤 유닛(101)으로부터 각 유압 셔블(1)의 급유 시기 및 엔진 운전 파라미터를 포함하는 개체 정보의 입력을 접수함과 함께 서버(105)와의 사이에서 데이터의 송수신 제어를 행하는 단말기측 통신 제어부(1022)를 포함한다. 이 단말기측 통신 제어부(1022)는, 센터 서버(105)에 대해 각 유압 셔블(1)의 연료의 성상 판정 처리에 관한 정보인 개체 정보를 송신함과 함께, 후술하는 서버측 통신 제어부(1052)로부터의 최종 판정 결과에 기초하여, 판정 대상으로 되는 유압 셔블의 엔진의 출력 제한을 지시하는 지시 정보를 수신한다. 또한, 단말기측 통신 제어부(1022)는, 최종 판정의 결과 그 자체를 나타내는 결과 정보와 지시 정보를 택일적으로 또는 양쪽을 수신하도록 구성되어도 된다. 통신 I/F(1021)는 USB 등의 입출력 포트에 의해 구성되고, 단말기측 통신 제어부(1022)는 통신 I/F(1021)의 드라이버 소프트웨어, 또한 통신 규약에 따른 송수신 포맷으로 개체 정보를 변환, 또한 역변환하는 처리를 행하는 프로그램과, 그것을 실행하는 하드웨어에 의해 구성된다.
센터 서버(105)는 통신 I/F(1051), 서버측 통신 제어부(1052), 연료 성상 최종 판정부(1053) 및 개체 정보 기억부(1054)를 포함한다. 연료 성상 최종 판정부(1053)는, 각 유압 셔블로부터 수신한 연료 성상 판정 결과 및 그 판정에 사용한 엔진 운전 파라미터, T1, T2를 포함하는 개체 정보 중에서, 동일한 연료가 급유되었다고 판단할 수 있는 조건을 만족시키는 복수의 개체 정보를 선택하고, 이들을 사용하여 연료 성상의 최종 판정을 실행한다. 개체 정보 기억부(1054)는, 서버측 통신 제어부(1052)가 통신 I/F(1051)를 통해 수신한 개체 정보를 기억한다. 서버측 통신 제어부(1052)는, 각 유압 셔블(1)로부터 개체 정보를 수신함과 함께, 최종 판정 결과에 기초하여, 판정 대상으로 되는 유압 셔블(1)의 엔진의 출력 제한을 지시하는 지시 정보 및/또는 판정 결과를 나타내는 결과 정보를 판정 대상으로 되는 유압 셔블에 구비된 단말기측 통신 제어부(1052)에 송신한다. 통신 I/F(1051), 서버측 통신 제어부(1052), 연료 성상 최종 판정부(1053) 및 개체 정보 기억부(1054)는, 센터 서버(105)를 구성하는 CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), HDD(Hard disk drive) 등에 의해 구성되는 하드웨어와, 각 구성 요소의 기능을 실현하기 위한 소프트웨어가 협동하여 구성된다.
다음에, 제2 실시 형태에 있어서의 연료 성상 판정의 사고 방식을, 도 14를 사용하여 설명한다. 도 14는 제2 실시 형태에 관한 연료 성상 판정의 로직을 도시하는 도면이다. 제2 실시 형태의 연료 성상 판정 로직은, 제1 실시 형태의 연료 성상 판정 로직을 베이스로 하고 있다. 우선은, 유압 셔블의 각 개체에 있어서, 연료 성상 판정부(1014)가 상기 연산식 (1)∼(9)를 거쳐, T1, T2, ΔP_max 등의 연산 결과를 기초로, 「사용 연료는 정규 연료」 「사용 연료는 규정외 연료(이상 소)」 「사용 연료는 규정외 연료(이상 대)」의 판정을 내린다. 그리고, 정보 컨트롤 유닛(102)이 개체 정보를 센터 서버(105)에 송신한다. 이때, 판정에 사용한 엔진 운전 파라미터도 송신해도 된다.
센터 서버(105)에서는, 각 유압 셔블의 개체 정보를 통신 I/F(1051)를 통해 수집하고, 개체 정보 기억부(1054)에 기억한다. 연료 성상 최종 판정부(1053)는, 연료의 구입 정보나 지역 정보 등을 가미하고, 개체 정보의 다수결 처리 등을 실시하여, 최종적인 연료 성상 판정을 행한다.
센터 서버(105)의 서버측 통신 제어부(1052)는, 통신 I/F(1051)를 통해 연료 성상 최종 판정부(1053)의 판정 결과를, 각 유압 셔블의 정보 컨트롤 유닛(102)에 송신한다. 각 유압 셔블 개체는, 그 결과를 메인 컨트롤 유닛(101) 내에서 처리하여, 연료 성상에 맞춘 정확한 처리를 실행한다.
다음에, 제2 실시 형태에 있어서의, 연료 성상 판정 로직의 연산 처리의 흐름에 대하여, 도 15를 사용하여 설명한다. 도 15는 제2 실시 형태에 관한 연료 성상 판정 로직의 연산 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 제2 실시 형태에 있어서의 연산 흐름도는, 제1 실시 형태에 있어서의 연산 흐름도와, 연산 스텝 S509, 연산 스텝 S510, 연산 스텝 S511까지는 공통이므로, 그 차분만을 이하에 설명한다.
각 유압 셔블(도 15에서는 유압 셔블 A)의 개체의 연료 성상 판정 처리에 있어서의 연산 스텝 S509∼S511의 처리 후, 연산 스텝 S601로 이행한다. 본 스텝에서는, 정보 컨트롤 유닛(102)이 연산 스텝 S509∼S511에 있어서의 판정 결과를 포함하는 개체 정보를 센터 서버(105)에 송신한다(S601). 이때 각 유압 셔블에 GPS(Global Positioning System) 등의 위치 검출 장치를 탑재하고, 상술한 급유 타이밍 T1에 있어서의 유압 셔블의 위치 정보를 산출해 두고, 개체 정보에 위치 정보를 포함시켜도 된다. 이 경우, 후술하는 연료 성상 최종 판정부(1053)에 의한 처리에 있어서, 위치 정보도 사용하여 최종 판정을 실행한다.
센터 서버(105) 내에서는, 서버측 통신 제어부(1052)가 통신 I/F(1051)를 통해 각 유압 셔블로부터 개체 정보를 수신하고, 개체 정보 기억부(1054)에 기억한다. 개체 정보 기억부(1054)에는, 각 유압 셔블을 고유하게 식별할 수 있는 식별 정보와 개체 정보가 관련지어져 저장된다(S602).
연료 성상 최종 판정부(1053)는, 개체 정보 기억부(1054)에 저장된 복수의 유압 셔블의 개체 정보로부터, 동일한 연료가 급유되었다고 간주할 수 있기 위한 조건을 만족시키는 개체 정보를 추출하고, 이들을 사용하여 각 유압 셔블의 연료 성상의 최종 판정을 행한다(S603). 상기 조건으로서, 예를 들어 광산 내의 하나의 적하장에 복수의 유압 셔블이 가동하고 있고, 급유차가 적하장을 돌면서 유압 셔블에 급유하는 경우, 동일한 적하장에서 가동하는 유압 셔블의 급유 타이밍은, 소정의 시간 범위(1대의 유압 셔블에의 급유 시간×대수+유압 셔블의 교체 등의 마진 시간) 내에 들어가는 것을 경험적으로 추측할 수 있다. 또한, 급유 타이밍이 하루의 아침과 저녁으로 정해져 있는 경우에는, 연료 성상 최종 판정부(1053)는 상기 소정의 시간 범위를 엄밀하게 설정하지 않고, T1이 그 날의 아침, 또는 그 날의 저녁을 나타내는 개체 정보를 추출해도 된다. 또한, 개체 정보에 급유 타이밍에 있어서의 위치 정보를 포함하는 경우에는, 연료 성상 최종 판정부(1053)는, 동일한 적하장 내의 위치 정보를 포함하는 것을 상기 조건에 추가해도 된다. 이에 의해, 동일한 연료가 급유된 개체 정보를 추출할 때의 정밀도가 더욱 향상된다.
다음에 연료 성상 최종 판정부(1053)는, 추출한 개체 정보를 종합하고, 다수결 처리 등에 의해, 최종적인 연료 성상 판정을 실시한다. 예를 들어, 추출한 개체 정보 중, 모두에 대하여 규정외 연료(연료 성상이 나쁨)라고 판정된 경우에는, 엔진 운전 파라미터값의 이상 원인은 연료 성상에 있다고 최종 판정 결과를 내린다. 한편, 추출한 개체 정보 중, 하나의 유압 셔블에 대해서만 규정외 연료(연료 성상이 나쁨)라고 판정된 경우에는, 엔진 운전 파라미터의 이상 원인은 연료 성상이 아니라, 그 유압 셔블 고유의 원인(예를 들어 엔진 본체의 이상)이 있다고 최종 판정을 내린다.
연산 스텝 S603에 있어서, 연료 성상 최종 판정부(1053)가 정규 연료라고 최종 판정을 내린 경우(S604/"예"), 연료 성상 판정 처리를 종료한다.
연료 성상 최종 판정부(1053)가 규정외 연료라고 최종 판정을 내리고(S604/"아니오"), 또한 각 개체 정보의 이상의 정도가 작다고 판정한 경우(S605/"아니오"), 연료 성상 최종 판정부(1053)는, 그 개체 정보에 관련지어진 유압 셔블의 식별 정보가 나타내는 유압 셔블에 대한 최종 판정 결과를 「규정외 연료(이상 소)」로 한다(S606). 그리고, 센터 서버(105)는 각 유압 셔블에 대하여 당해 유압 셔블의 최종 판정 결과를 송신한다(S607). 연산 스텝 S608에서는, 각 유압 셔블이 오퍼레이터에 대한 이상 소라는 취지의 통지를 행한다(S608). 또한, 상기 연산 스텝 S605, S608은, 제1 실시 형태에 있어서의 연산 스텝 S508, S511과 동일한 처리이다. 그 후 연산을 종료한다.
연료 성상 최종 판정부(1053)가 규정외 연료라고 최종 판정을 내리고(S604/"아니오"), 또한 각 개체 정보의 이상의 정도가 크다고 판정한 경우(S605/"예"), 연료 성상 최종 판정부(1053)는, 그 개체 정보에 관련지어진 유압 셔블의 식별 정보가 나타내는 유압 셔블에 대한 최종 판정 결과를 「규정외 연료(이상 대)」로 한다(S609). 그리고, 센터 서버(105)는 각 유압 셔블에 대하여 당해 유압 셔블의 최종 판정 결과를 송신한다(S610). 연산 스텝 S611에서는, 이상 대로 판정된 유압 셔블이 엔진의 출력 제한과, 오퍼레이터에 대한 이상 대라는 취지의 통지를 행한다(S611). 또한, 상기 연산 스텝 S608은, 제1 실시 형태에 있어서의 연산 스텝 S513과 동일한 처리이다. 그 후 연산을 종료한다.
본 실시 형태에 따르면, 엔진 운전 파라미터로부터 연료 성상을 추정할 때, 엔진 운전 파라미터의 변화 시기와 급유 시기의 상관을 가미하여, 최종적인 연료 성상 판정을 행함으로써, 엔진 본체 기인의 영향을 분리할 수 있어, 연료 성상 판정의 추정 정밀도가 향상된다. 또한 본 실시 형태에서는, 연료 성상 판정의 최종 판정을 유압 셔블 개별로는 실시하지 않고, 유압 셔블 개별의 판정 정보를 센터 서버(105)에 모아, 정보량을 증가시킨 후, 다수결 처리 등에 의해 최종 판단을 행하므로, 보다 정확한 연료 성상 판정이 가능해진다.
<제3 실시 형태>
다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 설명한다. 제2 실시 형태는 유압 셔블의 개체마다 단독으로 연료 성상 판정을 실시하였지만, 제3 실시 형태는 센터 서버가 연료 성상 판정부를 구비하고, 개체별로 연료 성상을 판정함과 함께, 다른 유압 셔블의 연료 성상과의 비교를 행하여 연료 성상의 최종 판정을 실행하는 점이 제2 실시 형태와 상이하다. 이하, 도 16을 사용하여 제3 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 16은 제3 실시 형태에 관한 연료 성상 처리에 관한 기능 구성을 도시하는 블록도이다.
도 16에 도시한 바와 같이, 센터 서버(105)가 연료 성상 판정부(1014)를 구비한다. 이 경우, 각 유압 셔블은, 개체 정보로서 연료의 성상 판정 결과를 나타내는 정보가 아니라, 각 유압 셔블의 급유 시기를 나타내는 정보(급유 타이밍 정보) 및 그 유압 셔블의 엔진 운전 파라미터를 센터 서버(105)에 송신한다. 송신 타이밍은, 급유 시기 취득부(1011)가 급유 타이밍을 취득하였을 때이다. 센터 서버(105)는 급유 타이밍 정보를 수신하면 개체 정보 기억부(1054)에 저장한다. 또한 엔진 운전 파라미터 취득부(1041)는, 엔진 운전 파라미터를 취득하면, 그때마다 송신해도 된다.
센터 서버(105)의 연료 성상 판정부(1014)는, 엔진 운전 파라미터를 수신하면, 개체 정보 기억부(1054)로부터 각 유압 셔블의 급유 타이밍 정보를 판독하여, 각 유압 셔블 단위, 즉 개체마다의 연료 성상을 판정한다. 개체 정보 기억부(1054)는 그 판정 결과를 기억한다. 그리고, 연료 성상 최종 판정부(1053)가 개체 정보 기억부(1054)에 기억된 다른 유압 셔블의 판정 결과와 대조하여, 당해 유압 셔블의 연료 성상을 최종적으로 판정한다. 센터 서버(105)는 최종적인 판정 결과를 그 판정의 대상으로 된 유압 셔블에 송신한다. 최종적인 판정 결과를 수신한 유압 셔블은, 그 판정 결과에 따라서 통지 및 엔진의 출력 제한을 행한다.
본 실시 형태에 따르면, 연료 성상 판정부를 센터 서버에만 설치하고, 각 유압 셔블에는 설치하지 않아도 되기 때문에, 연료 성상 판정부의 보수(예를 들어 프로그램의 갱신)를 용이하게 행할 수 있다. 또한 유압 셔블에 탑재하는 부품수를 줄일 수 있으므로, 감시 대상의 유압 셔블의 대수가 증가한 경우에도, 본 발명을 적용하기 쉬워진다.
상기한 실시 형태는, 본 발명을 설명하기 위한 예시이며, 본 발명의 범위를 상기 실시 형태에 한정하는 취지는 아니다. 당업자는, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다른 다양한 형태로 본 발명을 실시할 수 있다.
1 : 유압 셔블
2 : 작업 장치
3 : 차체
4 : 상부 선회체
5 : 하부 주행체
6 : 붐
7 : 아암
8 : 버킷
9 : 붐 실린더
10 : 아암 실린더
11 : 버킷 실린더
41 : 센터 조인트
43 : 주행 감속 장치
44 : 크롤러

Claims (5)

  1. 작업 기계에 탑재된 엔진의 운전 상황을 나타내는 엔진 운전 파라미터를 취득하는 엔진 운전 파라미터 취득부와,
    상기 작업 기계에 연료가 급유된 급유 시기를 취득하는 급유 시기 취득부와,
    상기 엔진 운전 파라미터의 변화 시기 및 상기 급유 시기의 비교 결과에 기초하여, 상기 연료의 성상의 판정을 행하는 연료 성상 판정부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료 성상 판정부는, 연료의 급유로부터 경과 시간이 연료 성상의 영향이 나타난다고 간주할 수 있는 제1 시간 내에, 상기 엔진 운전 파라미터의 변화량이 제1 역치를 초과하면, 상기 엔진 운전 파라미터의 변화의 원인이 연료의 성상에 의한다고 판정하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 엔진의 출력의 증감을 제어하는 엔진 제어부를 더 구비하고,
    상기 엔진 운전 파라미터의 변화량이 상기 제1 역치보다도 큰 제2 역치 이상이라고 상기 연료 성상 판정부에 의해 판정되면, 상기 엔진 제어부는, 상기 엔진의 출력을 내리기 위한 제어를 행하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연료 성상 판정부에 의한 판정 결과를 오퍼레이터에게 통지하는 통지부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계.
  5. 복수의 작업 기계와, 상기 복수의 작업 기계에 네트워크를 통해 접속된 감시 서버를 포함하는 작업 기계의 감시 시스템이며,
    상기 각 작업 기계에 탑재된 엔진의 운전 상황을 나타내는 엔진 운전 파라미터를 취득하는 엔진 운전 파라미터 취득부와,
    상기 각 작업 기계에 연료가 급유된 급유 시기를 취득하는 급유 시기 취득부와,
    상기 엔진 운전 파라미터의 변화 시기 및 상기 급유 시기의 비교 결과에 기초하여, 상기 연료의 성상의 판정을 행하는 연료 성상 판정부와,
    상기 복수의 작업 기계의 각각에 구비되며, 상기 감시 서버에 대해 상기 각 작업 기계의 연료의 성상 판정 처리에 관한 정보인 개체 정보를 송신하는 단말기측 통신 제어부 및 상기 단말기측 통신 제어부로부터 송신되는 상기 개체 정보를 수신하는 서버측 통신 제어부와,
    상기 복수의 작업 기계에 대한 개체 정보 중, 동일한 급유 타이밍에서 동일한 연료가 급유되었다고 간주할 수 있는 제2 시간 내에, 상기 각 작업 기계의 급유 시기가 포함되는 개체 정보를 추출하고, 추출한 개체 정보를 비교하여, 상기 각 작업 기계의 연료 성상에 대한 최종 판정을 행하는 연료 성상 최종 판정부를 포함하고,
    상기 서버측 통신 제어부는, 상기 최종 판정 결과에 기초하여, 판정 대상으로 되는 작업 기계의 엔진의 출력 제한을 지시하는 지시 정보를 송신하고, 상기 판정 대상으로 되는 작업 기계에 구비된 단말기측 통신 제어부는, 상기 지시 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 감시 시스템.
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