WO2006057153A1

WO2006057153A1 - 建設機械のエンジン保護装置及び保護方法

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Publication number: WO2006057153A1
Application number: PCT/JP2005/020388
Authority: WO
Inventors: Takanobu Ikari; Yoshinori Ohwada; Yoshinori Furuno; Shinji Akino; Daisuke Takagi
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2005-11-07
Publication date: 2006-06-01
Also published as: EP1818529A4; EP1818529B1; US20070171035A1; KR101065513B1; AU2005308302B2; AU2005308302A1; KR20070090072A; US7433777B2; EP1818529A1

Abstract

　エンジン回転数に対応するエンジンの各気筒固有の排気温度の傾向をそれぞれ診断し、エンジン各気筒の異常を事前に察知することができる建設機械のエンジン保護装置を提供する。　建設機械に搭載したエンジンの回転数を検出する回転数センサ１４と、エンジンの各気筒の排気温度をそれぞれ検出する例えば１６個の気筒温度センサ２０ａ～２０ｐと、検出したエンジン回転数と各気筒の排気温度とを経時的関係をもって記憶するデータ記録装置２６及び表示制御装置２４とを備える。データ記録装置２６は記憶データに基づいて生成したトレンドデータを例えば携帯端末２９等を介して例えば事務所内のＰＣ端末３０に出力し、表示制御装置２４は記憶データに基づいて生成したスナップショットの再生表示信号を運転室５内の表示装置２３に出力するようになっている。

Description

明細書

建設機械のエンジン保護装置及び保護方法

技術分野

[0001] 本発明は、多気筒エンジンを備えた油圧ショベル等の建設機械に関し、さらに詳しくはエンジン各気筒の排気温度の傾向を診断する建設機械のエンジン保護装置及び保護方法に関するものである。

背景技術

[0002] 油圧ショベル等の建設機械は、一般に、ブーム、アーム、及びパケット等力もなるフロント作業機や旋回体を、油圧シリンダや油圧モータ等の油圧ァクチユエータにより動作させており、これら油圧ァクチユエータは、エンジンによって駆動する油圧ポンプからの吐出圧油が供給されて作動する。エンジンは、燃焼室 (気筒）内に燃料を噴霧する燃料噴射装置と、この燃料噴射装置を制御するガバナ機構とを備えており、燃料噴射量及び噴射時期等が制御されてエンジン出力を制御するようになってヽる。

[0003] ところで、建設機械の作業環境 (外気温度、標高、日射)が変化したり作業負荷が大きくなると、あるいはエンジンに何らかの異常が発生すると、エンジンの排気温度が上昇することがある。このとき、排気温度が許容温度を越えてしまうと、エンジン部品（詳細には、エンジン気筒及び排気マ-ホールド等）が損傷する可能性がある。

[0004] そこで従来、例えば、排気マ-ホールド等に設けた温度センサにより排気温度を検出し、この排気温度力排気マ-ホールドで熱疲労を引き起こす第 1の設定温度を越えた回数と、第 1の設定温度より高ぐ排気マ-ホールドで酸ィ匕による破壊を起こす第 2の設定温度を越えた時間とを集計し、第 1の設定温度を越えた回数が所定の回数値を越えたとき、あるいは第 2の設定温度を越えた時間が所定の設定時間を越えたときに、警報を出力したり、燃料噴射量を低減するか噴射時期を変更するかのいずれかを行う方法が開示されている (例えば、特許文献 1参照)。この従来技術では、燃料噴射量を低減するか噴射時期を変更するかのいずれかを行うことにより、排気温度の上昇を抑えるようになって!/、る。

[0005] 特許文献 1 :特開平 8— 319874号公報発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] し力しながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。

例えば大型の油圧ショベル等に搭載されたエンジンは、 12気筒前後の多気筒ェンジンであり、例えば何らかの原因でエンジン気筒力^つ故障した場合、その故障によるエンジンの出力不足を他のエンジン気筒が多少補うような形で働いてしまう。そのため、エンジンの気筒数が多いほど、 1つの気筒だけが故障したときのエンジン全体の出力低下はほとんどなぐその故障に気づくのが遅れてしまい、他のエンジン気筒が過負荷となって致命的な故障となることがある。

[0007] また、大型の油圧ショベルは、例えば広大な作業現場での土石掘削作業に供されており、その生産性向上のため一般的に運続稼働されている。このため、上記のような故障が発生すると、油圧ショベルによる生産作業が中断するので、生産計画の運用を変更しなければならない。そこで、エンジンに致命的な故障が発生して停止する前に、エンジン各気筒の異常 (言い換えれば、故障前の兆候)を察知する必要性が生じる。ところが、エンジン全体だけでなく各気筒の特性には一般にバラツキがあるため、例えば排気温度等力エンジン気筒が異常であるかどうかを判定することは難しぐエンジン各気筒の異常をそれぞれ事前に察知するのは困難であった。

[0008] 本発明の目的は、エンジン回転数に対応するエンジンの各気筒固有の排気温度の傾向をそれぞれ診断し、エンジン各気筒の異常を事前に察知することができる建設機械のエンジン保護装置及び保護方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0009] (1)上記目的を達成するために、本発明は、建設機械に搭載したエンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記エンジンの各気筒の排気温度をそれぞれ検出する複数の気筒温度検出手段と、検出した前記エンジンの回転数と前記各気筒の排気温度とを経時的関係をもって記憶する記憶手段と、この記憶データに基づ、て演算した表示信号を出力する制御手段とを備える。

[0010] 本発明においては、回転数検出手段でエンジンの回転数を検出し、複数の気筒温度検出手段でエンジン各気筒の排気温度をそれぞれ検出し、これら検出したェンジン回転数と各気筒の排気温度とを経時的関係をもって記憶手段で記憶する。そして、制御手段は記憶手段の記憶データに基づ!、て演算した表示信号を出力して表示させる。これにより、管理者又は操作者力エンジン回転数に対応するエンジンの各気筒固有の排気温度の正常状態を得るとともに、この正常状態と比較しながらェンジン各気筒固有の排気温度の傾向を診断することができるので、エンジン各気筒の異常を事前に察知することができる。

[0011] (2)上記（1)において、好ましくは、前記制御手段は、前記記憶データから所定のエンジン回転数における各気筒の排気温度を抽出し、この抽出データ力各気筒の排気温度の平均値及び標準偏差のうち少なくとも一方を所定時間毎に演算し、この各気筒の排気温度の平均値及び標準偏差のうち少なくとも一方の経時変化を表すトレンドデータを生成して記憶させるとともに、このトレンドデータを表示するための表示信号を建設機械の外部に出力するトレンドデータ処理手段を備える。

[0012] 本発明にお、ては、トレンドデータ処理手段は、所定のエンジン回転数における各気筒の排気温度の平均値及び標準偏差のうち少なくとも一方の経時変化 (所定時間毎の変化）を表すトレンドデータを生成して記憶手段に記憶させるとともに、このトレンドデータを例えば衛星通信等の情報通信を介して例えば建設機械の稼動状態等を管理する事務所等に送信して表示させる。これにより、事務所内の管理者が、所定のエンジン回転数におけるエンジンの各気筒固有の排気温度の平均値及び標準偏差のうち少なくとも一方の正常状態を得るとともに、エンジン各気筒固有の排気温度の平均値及び標準偏差のうち少なくとも一方の傾向を診断し、エンジン各気筒の異常を事前に察知することができる。

[0013] (3)上記（1)又は（2)において、好ましくは、好ましくは、建設機械の運転室内に設けた表示装置と、操作者からの指令に応じて所定時間内の前記記憶データを抽出したスナップショットを生成して記憶させるとともに、操作者力もの指令に応じて前記スナップショットの推移を再生表示する再生表示信号を前記表示装置に出力するスナップショット処理手段を有する前記制御手段とを備える。

[0014] 本発明にお、ては、操作者力スナップショットを作成することを意図して操作手段を操作すると、スナップショット処理手段は、その指令に応じて所定時間内の記憶データ（エンジン回転数と各気筒の排気温度）を抽出したスナップショットを生成して記憶させる。さらに、操作者が上記操作を定期的に繰り返すことで、スナップショット処理手段は、複数のスナップショットを記憶手段に記憶させる。そして、操作者がスナップショットを再生表示することを意図して操作手段を操作すると、スナップショット処理手段は、その指令に応じて選択したスナップショットの再生表示信号を運転室内の表示装置に出力し、表示装置に再生表示させる。これにより、運転室内の操作者は複数のスナップショットの推移 (連続変ィヒ）を見て、エンジン回転数に応じたエンジンの各気筒の排気温度を比較することが可能となる。したがって、操作者が、エンジン回転数に対応するエンジンの各気筒固有の排気温度を以前の状態と比較診断し、ェンジンの各気筒の異常を事前に察知することができる。

[0015] (4)上記（1)〜（3)のいずれか 1つにおいて、好ましくは、所定時間毎に演算した前記各気筒の排気温度の前記平均値及び前記標準偏差のうち少なくとも一方と、全気筒の排気温度の平均値及び標準偏差との偏差が所定の閾値より大きいかどうかを判定し、前記偏差が所定の閾値より大きい場合は異常信号を出力する第 1の異常判定手段をさらに備える。

[0016] (5)上記（1)〜（3)のいずれか 1つにおいて、また好ましくは、請求項 1乃至 3のいずれ力 1項記載の建設機械のエンジン保護装置において、所定時間毎に演算した前記各気筒の排気温度の前記平均値及び前記標準偏差のうち少なくとも一方と、全気筒の排気温度の平均値及び標準偏差との偏差が所定の閾値より大きいかどうかを判定し、前記偏差が所定の閾値より大きい場合は異常の種類を判定し、異常信号を出力する第 2の異常判定手段をさらに備える。

[0017] (6)上記目的を達成するために、本発明は、多気筒エンジンを搭載した建設機械のエンジン保護方法において、回転数検出手段で検出するエンジン回転数と、複数の気筒温度検出手段で検出する各気筒の排気温度とを経時的関係をもって記憶するとともに、この記憶データに基づ!/、て演算した表示信号を表示手段に出力する。

[0018] (7)上記（6)において、好ましくは、前記記憶データ力も所定のエンジン回転数における各気筒の排気温度を抽出し、この抽出データ力各気筒の排気温度の平均値及び標準偏差のうち少なくとも一方を所定時間毎に演算し、前記各気筒の排気温度の前記平均値及び前記標準偏差のうち少なくとも一方の経時変化を表すトレンドデータを生成して記憶するとともに、このトレンドデータを表示するための表示信号を建設機械の外部に出力する。

[0019] (8)上記（6)又は（7)において、好ましくは、操作者による指令に応じて所定時間内の前記記憶データを抽出したスナップショットを生成して記憶するとともに、操作者による指令に応じて前記スナップショットの推移を再生表示する再生表示信号を建設機械の運転室内に設けた表示装置に出力する。

[0020] (9)上記（6)〜（8)のいずれか 1つにおいて、好ましくは、所定時間毎に演算した前記各気筒の排気温度の前記平均値及び前記標準偏差のうち少なくとも一方と、全気筒の排気温度の平均値及び標準偏差との偏差が所定の閾値より大きいかどうかを判定し、前記偏差が所定の閾値より大きい場合は異常を報知する。

[0021] (10)上記（6)〜（8)のいずれか 1つにおいて、また好ましくは、所定時間毎に演算した前記各気筒の排気温度の前記平均値及び前記標準偏差のうち少なくとも一方と、全気筒の排気温度の平均値及び標準偏差との偏差が所定の閾値より大きいかどうかを判定し、前記偏差が所定の閾値より大きい場合は前記偏差が所定の閾値より大きい場合は異常の種類を判定し、異常を報知する。

発明の効果

[0022] 本発明によれば、エンジン回転数に対応するエンジンの各気筒固有の排気温度の傾向をそれぞれ診断し、エンジン各気筒の異常を事前に察知することができる。図面の簡単な説明

[0023] [図 1]本発明の建設機械のエンジン保護装置の適用対象となる建設機械の一例として大型油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。

[図 2]本発明の建設機械のエンジン保護装置の一実施形態をコントローラネットヮークの要部構成とともに表す回路図である。

[図 3]本発明の建設機械のエンジン保護装置の他の実施形態をコントローラネットヮ一クの要部構成とともに表す回路図である。

[図 4]本発明の建設機械のエンジン保護装置の他の実施形態を構成するエンジンモユタ装置における制御処理内容を表すフローチャートである。 [図 5]本発明の建設機械のエンジン保護装置の一変形例を構成するエンジンモニタ装置における制御処理内容を表すフローチャートである。

符号の説明

[0024] 14 回転数センサ（回転数検出手段）

17' エンジンモニタ装置 (第 1の異常判定手段）

17" エンジンモニタ装置 (第 2の異常判定手段）

20a〜20p 気筒温度センサ (気筒温度検出手段）

23 表示装置

24 表示制御装置 (記憶手段、制御手段、スナップショット処理手段）

26 データ記録装置 (記憶手段、制御手段、トレンドデータ処理手段）

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。

図 1は、本発明の適用対象となる建設機械の一例として大型油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。

[0026] この図 1において、 1は大型の油圧ショベルであり、 2は走行手段である無限軌道履帯 (クローラ）、 3は履帯 2を左 ·右両側に備えた走行体、 4は走行体 3上に旋回可能に設けられた旋回体、 5は旋回体 4の前部左側に設けられた運転室、 6は旋回体 4の前部中央に俯仰動可能に設けられた多関節型のフロント作業機 (掘削作業装置)である。そして、左 ·右の履帯 2は左 ·右の走行用油圧モータ（図示せず）、旋回体 4は旋回用油圧モータ（図示せず)の回転駆動により動作するようになっている。

[0027] 7は旋回体 4に上下方向に回動可能に設けられたブーム、 8はブーム 7の先端に回動可能に設けられたアーム、 9はアーム 8の先端に回動可能に設けられたパケットであり、前記フロント作業機 6は、これらブーム 7、アーム 8、及びパケット 9で構成されている。そして、ブーム 7、アーム 8、及びパケット 9は、それぞれブーム用油圧シリンダ 1 0、アーム用油圧シリンダ 11、及びパケット用油圧シリンダ 12により動作するようになつている。

[0028] 図 2は、本発明の建設機械のエンジン保護装置の一実施形態をコントローラネットワークの要部構成とともに表す回路図である。 [0029] この図 2において、 13は油圧ショベル 1の各種稼働情報を収集するためのコント口ーラネットワークであり、 14は例えば 16気筒のディーゼルエンジン（図示せず）の回転数を検出する回転数センサ、 15はいわゆる電子ガバナタイプの燃料噴射装置、 1 6は回転数センサ 14等からの検出信号が入力され、燃料噴射装置 15を制御してェンジン回転数を制御するエンジン制御装置である。

[0030] 17はシリアル通信 18を介しエンジン制御装置 16に接続されるとともに、エンジンに係わる状態量を検出する各種センサからの検出信号が入力されるエンジンモニタ装置である。 19はエンジンの排気マ-ホールド（図示せず）に設けた排気温度センサ、 20a〜20pはエンジン気筒（図示せず)の排気側にそれぞれ設けた例えば 16個の気筒温度センサ（図 2では便宜上、 20a, 20b, 20cの 3個のみ図示）であり、これら排気温度センサ 19及び気筒温度センサ 20a〜20pからの検出信号がエンジンモニタ装置 17に入力されるようになっている。

[0031] 21は油圧ァクチユエータ (詳細には、上記左'右の走行用油圧モータ、上記旋回用油圧モータ、上記ブーム用油圧シリンダ 10、上記アーム用油圧シリンダ 11、及び上記パケット用油圧シリンダ 12等）を操作指示するため操作レバー 21aを備え、この操作レバー 21aの操作 (変位方向及び変位量）に応じた操作信号を生成する操作レバ一装置（図 2では代表して 1つのみ図示）、 22は操作レバー装置 21からの操作信号を入力し、この操作信号に対し所定の演算処理を行って生成した駆動信号 (制御信号)を電磁比例減圧弁（図示せず）に出力する電気レバー制御ユニットである。

[0032] 23は運転室 5内に設けられ、油圧ショベル 1の各種稼働情報（後述のエンジン系、操作系、油圧系等に係わる状態量)や警報情報等を操作者 (オペレータ）に表示する表示装置 (ディスプレイ）、 24は表示装置 23の表示に係わる制御を行う表示制御装置である。また、 25は表示制御装置 24に接続され、操作者の入力操作により各種データの設定や画面の切り替え等が行われるキーパッドである。

[0033] 26は第 1ネットワーク 27Aを介しエンジンモニタ装置 17に接続され、第 2ネットヮーク 27Bを介し表示制御装置 24や電気レバー制御装置 22等 (例えばエンジンによつて駆動され前記油圧ァクチユエ一タに圧油を供給する油圧ポンプの油圧制御等に係わる油圧制御装置等）に接続されたデータ記録装置である。 [0034] これら表示制御装置 24及びデータ記録装置 26は、エンジン制御装置 16及びェンジンモニタ装置 17等力も油圧ショベル 1のエンジン系に係わる状態量、電気レバー制御装置 22から操作系に係わる状態量等 (例えば前記油圧制御装置から油圧系に係わる状態量等）が連続して (例えば 1秒毎に)入力され、それら状態量データを経時的関係をもって記憶するようになって、る。

[0035] ここで、本実施形態の第 1の大きな特徴として、データ記録装置 26は、記憶した状態量データ力所定のエンジン回転数 (例えば定格回転数）における各気筒の排気温度を抽出し、この抽出データ力各気筒の排気温度の平均値及び標準偏差を所定時間毎 (例えば 30分毎）に演算し、この各気筒の排気温度の平均値及び標準偏差の経時変化 (例えば 30分毎の変化）を表すトレンドデータを生成して記憶するようになっている。そして、生成したトレンドデータは、データ記録装置 26からシリアル通信 28を介し携帯端末 29にダウンロードされて移送され、あるいは衛星通信端末（図示せず)を介し送信されて、例えば油圧ショベル 1の稼動状態を管理する事務所等に設置された PC端末 30に出力されるようになっている。

[0036] また、本実施形態の第 2の大きな特徴として、表示制御装置 24は、操作者が操作するキーパッド 25からの指令信号に応じて、記憶した状態量データから所定時間（例えば最大 30分間で、操作者が入力指定した時間）におけるエンジン回転数及び各気筒の排気温度等を抽出したスナップショットを生成し記憶するようになって、る。また、表示制御装置 24は、操作者が操作するキーパッド 23からの指令信号に応じて、前記スナップショットの推移 (例えば毎秒変化)を再生表示する再生表示信号を表示装置 23に出力するようになって、る。

[0037] なお、上記において、回転数センサ 14は、特許請求の範囲記載の建設機械に搭載したエンジンの回転数を検出する回転数検出手段を構成し、気筒温度センサ 20a 〜20pは、特許請求の範囲記載のエンジンの各気筒の排気温度をそれぞれ検出する複数の気筒温度検出手段を構成する。

[0038] また、データ記録装置 26は、検出したエンジン回転数と各気筒の排気温度とを経時的関係をもって記憶する記憶手段を構成し、かつ、記憶データに基づいて演算した表示信号を出力する制御手段をも構成し、さらに、記憶データ力所定のエンジン回転数における各気筒の排気温度を抽出し、この抽出データから各気筒の排気温度の平均値及び標準偏差のうち少なくとも一方を所定時間毎に演算し、この各気筒の排気温度の平均値及び標準偏差のうち少なくとも一方の経時変化を表すトレンドデータを生成して記憶させるとともに、このトレンドデータを表示するための表示信号を建設機械の外部に出力するトレンドデータ処理手段をも構成する。

[0039] また、表示制御装置 24は、検出したエンジン回転数と各気筒の排気温度とを経時的関係をもって記憶する記憶手段を構成し、かつ、記憶データに基づいて演算した表示信号を出力する制御手段をも構成し、さらに、操作者からの指令に応じて所定時間内の記憶データを抽出したスナップショットを生成して記憶させるとともに、操作者からの指令に応じてスナップショットの推移を再生表示する再生表示信号を表示装置に出力するスナップショット処理手段をも構成する。

[0040] 次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。

[0041] 例えば掘削作業等を行うために操作者が油圧ショベル 1のエンジンを駆動させると、エンジンの回転数が例えば定格回転数となり、エンジンの各気筒の排気温度が上昇する。そして、回転数センサ 14がエンジンの回転数を検出し、気筒温度センサ 20 a〜20pがエンジン各気筒の排気温度を検出し、これらの検出信号がデータ記録装置 26及び表示制御装置 24に入力され記憶される。

[0042] データ記録装置 26は、記憶した状態量データ力例えばエンジンの定格回転数における各気筒の排気温度の平均値及び標準偏差を例えば 30分毎に演算し、この各気筒の排気温度の平均値及び標準偏差の 30分毎の変化を表すトレンドデータを生成して記憶する。そして、生成したトレンドデータは、携帯端末 29等を介して建設機械の稼動状態等を管理する事務所に送信され、その事務所内の PC端末 30に表示される。

[0043] これにより、事務所内の管理者が、エンジンの定格回転数における各気筒固有の排気温度の正常状態 (例えば油圧ショベル 1の累積稼動時間が少ない時期の状態）を得ることができる。また、このとき、エンジンの定格回転数における各気筒の排気温度データの 30分毎の変化が PC端末 30に表示されるので、エンジン各気筒固有の排気温度の傾向をそれぞれ容易に診断し、エンジン各気筒の異常を事前に察知することがでさる。

[0044] また、操作者がスナップショットを作成することを意図してキーパッド 25を操作すると、表示制御装置 24は、キーパッド 25からの指令信号に応じて記憶した状態量データから所定時間（最大 30分間）におけるエンジン回転数及び各気筒の排気温度等を抽出したスナップショットを生成して記憶する。さらに、操作者力スナップショットの作成指示を繰り返すことで、表示制御装置 24は、複数のスナップショットを作成して記憶する。そして、スナップショットを再生表示することを意図して操作者がキーパッド 2 5を操作すると、表示制御装置 24は、キーパッド 25からの指令信号に応じて選択したスナップショットの再生表示信号を運転室 5内の表示装置 23に出力し、表示装置 2 3に再生表示させる。

[0045] これにより、運転室 5内の操作者は複数のスナップショットの推移 (毎秒変化）を見て比較することが可能となり、操作者が、エンジンの回転数に対応する各気筒固有の排気温度を以前の状態と比較診断し、エンジンの各気筒の異常を事前に察知することができる。

[0046] したがって、本実施形態においては、管理者又は操作者がエンジン回転数に対応するエンジンの各気筒固有の排気温度の正常状態を得るとともに、エンジン各気筒固有の排気温度の傾向を診断することができるので、エンジン各気筒の異常を事前に察知することができる。

[0047] 本発明の他の実施形態を図 3及び図 4により説明する。本実施形態は、エンジンの各気筒の異常をそれぞれ判定する手段をさらに備えた実施形態である。

[0048] 図 3は、本実施形態における建設機械のエンジン保護装置をコントローラネットヮークの要部構成とともに表す回路図である。この図 3において、上記一実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

[0049] 本実施形態においては、 31a〜31p (図 3では便宜上、 31a, 31b, 31cの 3個のみ図示）は上記運転室 5内に設けられ、エンジン気筒にそれぞれ対応し異常を報知するための例えば 16個の異常報知ランプであり、エンジンモニタ装置 17'は、上記回転数センサ 14からのエンジン回転数及び上記気筒温度センサ 20a〜20pからのェンジン各気筒の排気温度に対し後述する所定の演算処理を行、、生成した制御信号 (異常信号)を異常報知ランプ 31a〜31pにそれぞれ出力するようになって、る。

[0050] 図 4は、本実施形態におけるエンジンモニタ装置 17'の制御処理内容を表すフローチャートである。

[0051] この図 4において、まず、ステップ 100でエンジンが駆動しているかどうかを、例えば回転数センサ 14で検出したエンジン回転数により判断する。エンジンが駆動していないと判断された場合は、ステップ 100の判定が満たされず、この判定が繰り返される。一方、エンジンが駆動していると判断された場合は、ステップ 100の判定が満たされ、ステップ 110に移る。ステップ 110では、例えば回転数センサ 14の検出信号に基づいてエンジンの駆動時間を算出し、この駆動時間が所定時間 (詳細には、駆動開始したエンジンが安定するまでの時間、例えば 1時間程度)より長、かどうかを判定する。エンジンの駆動時間が所定時間より短い場合は、ステップ 110の判定が満たされず、ステップ 100に戻って上記同様の手順を繰り返す。一方、エンジンの駆動時間が所定時間より長い場合は、ステップ 110の判定が満たされ、ステップ 120に移る。

[0052] ステップ 120では、回転数センサ 14及び気筒排気温度センサ 20a〜20pからの検出信号より、例えばエンジン定格回転数等における各気筒の排気温度を抽出し、ステツプ 130に進み、所定時間毎 (例えば 30分毎）における各気筒の排気温度の平均値 t 〜t を演算する。その後、ステップ 140に進んで、同じ所定時間毎に全気 a ― 1 a _ 16

筒の排気温度の平均値 t を演算する（なお、上記排気温度センサ 19からの検出

a ― all

信号により演算してもよい)。そして、ステップ 150に進んで、気筒計算子 i= lに初期設定し、ステップ 160で気筒計算子 iが気筒数 (本実施形態では 16)より大きいかどうかを判定する。最初は気筒計算子 i= lで気筒数の 16より小さいので、ステップ 160 の判定が満たされず、ステップ 170に移る。

[0053] ステップ 170では、気筒計算子 i= 1であるから、第 1の気筒の排気温度の平均値 t

av と全気筒の排気温度の平均値 t との偏差 | t t Iが所定の閾値 t よ

― 1 av all a ― all a ― 1 ref り大きいかどうかを判定する。 I t — t I >t である場合は、ステップ 170の

av all av 1 ref

判定が満たされ、ステップ 180に移る。ステップ 180では、気筒計算子 i= lであるから、第 1の気筒の異常報知ランプ 31aへの制御信号を ON状態として、異常報知ランプ 31aを点灯させて、ステップ 190に移る。また、ステップ 170にて、 | t — t I ≤t である場合は、その判定が満たされず、ステップ 190に移る。ステップ 190で ref

は、気筒計算子 iに 1をカ卩えて (すなわち、 1= 1 + 1 = 2) ,ステップ 160に移る。

[0054] 上述したステップ160〜190を気筒計算子カ4= 2, 3,…… 16となるまで、すなわち第 2〜16の気筒において同様の手順を繰り返す。そして、ステップ 190にて、気筒計算子 i= 16 + 1 = 17となって気筒数の 16より大きくなると、ステップ 160の判定が満たされ、ステップ 100に戻って、上記同様の手順を繰り返す。

[0055] また、エンジンモニタ装置 17'は、上述した図 4同様の制御手順で、例えばェンジン定格回転数等における各気筒の排気温度を抽出し、所定時間毎 (例えば 30分毎）の各気筒の排気温度の標準偏差、全気筒の排気温度の標準偏差を演算し、さらに各気筒毎に各気筒の排気温度の標準偏差と全気筒の排気温度の標準偏差との偏差が所定の閾値より大きいかどうかを判定し、その偏差が所定の閾値より大きい場合は、各気筒に対応する異常報知ランプ（3 la〜31pのいずれか)への制御信号を ON 状態として、対応する異常報知ランプを点灯させるようになつている。なお、図示しないが、エンジンモニタ装置 17'は、例えばエンジン各気筒の排気温度の平均値及び標準偏差と、全気筒の排気温度の平均値及び標準偏差との偏差が所定の閾値より大き!/、かどうかを判定し、それらの偏差が両方とも大き!、場合に各気筒に対応する異常報知ランプへの制御信号を ON状態として、対応する異常報知ランプを点灯させてもよい。

[0056] なお、上記において、エンジンモニタ装置 17'は、特許請求の範囲記載の所定時間毎に演算した各気筒の排気温度の平均値及び標準偏差のうち少なくとも一方と、全気筒の排気温度の平均値及び標準偏差との偏差が所定の閾値より大きいかどうかを判定し、偏差が所定の閾値より大きい場合は異常信号を出力する第 1の異常判定手段を構成する。

[0057] 以上のように構成された本実施形態においては、エンジンモニタ装置 17，がェンジン回転数に対応する各気筒固有の排気温度を比較診断し、エンジン気筒の異常を検出した場合は対応する異常報知ランプを点灯させるので、操作者はエンジン各気筒の異常を事前に察知することができる。

[0058] また、エンジンモニタ装置は、各気筒の排気温度をエンジン負荷状態に応じて診断し、その異常の種類を判定するようにしてもよい。このような変形例を図 5により説明する。

[0059] 図 5は、本変形例によるエンジンモニタ装置 17" (図示省略)の制御処理内容を表すフローチャートである。この図 5において、上記実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

[0060] 図 5において、エンジンの駆動時間が所定時間より長い場合は、ステップ 100を経てステップ 110の判定が満たされ、ステップ 200に移る。

[0061] ステップ 200では、所定時間（例えば 30秒間）における各気筒の排気温度の平均値 t 〜t を演算する。その後、ステップ 210に進んで、同じ所定時間における a ― 1 a _ 16

全気筒の排気温度の平均値 t を演算する（なお、上記排気温度センサ 19からの

a ― all

検出信号により演算してもよい)。そして、ステップ 220に進んで、気筒計算子 i= lに初期設定し、ステップ 230で気筒計算子 iが気筒数 (本実施形態では 16)より大きい力どうかを判定する。最初は気筒計算子 i= lで気筒数の 16より小さいので、ステップ 230の判定が満たされず、ステップ 240に移る。

[0062] ステップ 240では、エンジンに所定の負荷がかけられたかどうかを判断するため、信号線（図示せず)等を介し電気レバー制御装置 22からの検出信号によって操作レバ一 21a等が操作された力どうかを判定する。操作レバー 21a等が操作されている（言い換えれば、エンジンに所定の負荷がかけられている）場合は、ステップ 240の判定が満たされ、ステップ 250に移る。

[0063] ステップ 250では、気筒計算子 i= 1であるから、第 1の気筒の排気温度の平均値 t

av と全気筒の排気温度の平均値 t との偏差 | t t Iが所定の第 1閾値 t

― 1 av all a ― all a ― 1 r より大きいかどうかを判定する。 I t — t I >t である場合は、ステップ ef _ A av all av 1 ref _ A

250の判定が満たされ、ステップ 260に移る。ステップ 260では、気筒計算子 i= lであるから、第 1の気筒の異常報知ランプ 31aへの制御信号を ON状態として、異常報知ランプ 31aを点灯させて (燃料噴射量増大警報）、ステップ 270に移る。なお、燃料噴射量増大警報とは、例えば燃料噴射ノズルの先端が欠けて正常に噴射できなくなり噴射量が増大したことを報知するものであり、そのままではエンジンのピストン焼付き等が生じる要因となる。また、ステップ 250にて、 I t — t

av all a 1 I ≤t である場

ref A 合は、その判定が満たされず、ステップ 270に移る。

[0064] 一方、ステップ 240で操作レバー 21a等が操作されて!、な!/、（言!/、換えれば、ェンジンに所定の負荷がかけられていない）場合は、その判定が満たされず、ステップ 28 0に移る。ステップ 280では、エンジン回転数がローアイドルであるかどうかを判定する。エンジン回転数がローアイドルである場合は、ステップ 280の判定が満たされ、ステツプ 290に移る。ステップ 290では、気筒計算子 i= lであれば、第 1の気筒の排気温度の平均値 t と全気筒の排気温度の平均値 t との偏差 | t t Iが

av 1 av all a ― all a ― 1 所定の第 2閾値 t より大きいかどうかを判定する。 | t — t I >t である

ref― B av all av 1 ref― B 場合は、ステップ 290の判定が満たされ、ステップ 300に移る。ステップ 300では、気筒計算子 i= 1であれば、第 1の気筒の異常報知ランプ 31aへの制御信号を ON状態として、異常報知ランプ 31aを点滅させて（開弁圧低下警報)、なお、開弁圧低下警報とは、例えば燃料噴射ノズルの針弁を押さえつけるスプリングが摩耗し、圧力が低下したことを報知するものであり、噴射ノズルのオーバーホールの目安となる。ステツプ 270に移る。また、ステップ 290にて、 I t — t I ≤t である場合は、そ

av all av 1 ref― B

の判定が満たされず、ステップ 270に移る。

[0065] また、ステップ 280でエンジン回転数がハイアイドルである場合は、その判定が満たされず、ステップ 310に移る。ステップ 310では、気筒計算子 i= lであれば、第 1の気筒の排気温度の平均値 t と全気筒の排気温度の平均値 t との偏差 I t

a ― 1 a _ all av all t Iが所定の第 3閾値 t (但し、 t <t )より大きいかどうかを判定する。 av_l ref_C ref_C ref_B

I t — t I >t である場合は、ステップ 310の判定が満たされ、上述のステ a ― all av 1 ref― C

ップ 300に移る。ステップ 300では、気筒計算子 i= lであれば、第 1の気筒の異常報知ランプ 31aへの制御信号を ON状態として、異常報知ランプ 31aを点滅させて（開弁圧低下警報）、ステップ 270に移る。また、ステップ 310にて、 I t — t I ≤t

av all av 1 r である場合は、その判定が満たされず、ステップ 270に移る。

ef_C

[0066] ステップ 270では、気筒計算子 iに 1をカ卩えて（すなわち、 i= 1 + 1 = 2)、ステップ 23 0に移る。そして、上述したステップ 230〜310を気筒計算子力 = 2, 3,…… 16となるまで、すなわち第 2〜16の気筒において同様の手順を繰り返す。そして、ステップ 270にて、気筒計算子 i= 16 + 1 = 17となって気筒数の 16より大きくなると、ステップ 230の判定が満たされ、ステップ 100に戻って、上記同様の手順を繰り返す。

[0067] また、エンジンモニタ装置 17"は、上述した図 5同様の制御手順で、例えば所定時間毎 (例えば 30秒間)の各気筒の排気温度の標準偏差、全気筒の排気温度の標準偏差を演算し、さらに各気筒毎に各気筒の排気温度の標準偏差と全気筒の排気温度の標準偏差との偏差が、エンジン負荷に対応する所定の閾値より大きいかどうかを判定し、その偏差が所定の閾値より大きい場合は、各気筒に対応する異常報知ランプ（3 la〜31pのいずれ力への制御信号を ON状態として、対応する異常報知ランプを点灯又は点滅させるようになつている。なお、図示しないが、エンジンモニタ装置 17"は、例えばエンジン各気筒の排気温度の平均値及び標準偏差と、全気筒の排気温度の平均値及び標準偏差との偏差が、エンジン負荷に対応する所定の閾値より大き!/、かどうかを判定し、それらの偏差が両方とも大き!、場合に各気筒に対応する異常報知ランプへの制御信号を ON状態として、対応する異常報知ランプを点灯又は点滅させてちょい。

[0068] なお、エンジンモニタ装置 17"は、特許請求の範囲記載の所定時間毎に演算した各気筒の排気温度の平均値及び標準偏差のうち少なくとも一方と、全気筒の排気温度の平均値及び標準偏差との偏差が所定の閾値より大きいかどうかを判定し、偏差が所定の閾値より大きい場合は異常の種類を判定し、異常信号を出力する第 2の異常判定手段を構成する。

[0069] このような変形例においては、各気筒の排気温度をエンジン負荷状態に応じて診断し、燃料噴射量増大及び開弁圧低下等の異常を判断して報知するので、操作者はエンジン各気筒の異常を容易に見てとることができる。これにより、上記他の実施形態同様、エンジン各気筒の異常を事前に察知することができる。

[0070] なお、上記他の実施形態及び一変形例においては、異常報知ランプ 31a〜31pは、エンジンモニタ装置 17'又は 17"からの制御信号により点灯する構成を例に取り説明したが、これに限られない。すなわち、例えば上述した図 4又は図 5に示す制御処理がデータ記録装置 24で行われ、このデータ記録装置 24からの制御信号により異常報知ランプ 31a〜31pが点灯するようにしてもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。また、異常報知ランプ 31a〜31pに代えて、例えば液晶等で構成された表示装置を設けて文字表示、モールス表示等してもよ!ヽ。

なお、以上においては、建設機械として油圧ショベルを例にとって説明した力これに限られず、他の建設機械、例えばクローラクレーン、ホイールローダ等に対しても適用でき、この場合も同様の効果を得る。

Claims

請求の範囲

[1] 建設機械（1)に搭載したエンジンの回転数を検出する回転数検出手段（14)と、前記エンジンの各気筒の排気温度をそれぞれ検出する複数の気筒温度検出手段（20 a〜20p)と、検出した前記エンジンの回転数と前記各気筒の排気温度とを経時的関係をもって記憶する記憶手段（24, 26)と、この記憶データに基づいて演算した表示信号を出力する制御手段 (24, 26)とを備えたことを特徴とする建設機械のエンジン保護装置。

[2] 請求項 1記載の建設機械のエンジン保護装置において、前記制御手段（26)は、前記記憶データ力所定のエンジン回転数における各気筒の排気温度を抽出し、この抽出データから各気筒の排気温度の平均値及び標準偏差のうち少なくとも一方を所定時間毎に演算し、この各気筒の排気温度の平均値及び標準偏差のうち少なくとも一方の経時変化を表すトレンドデータを生成して記憶させるとともに、このトレンドデータを表示するための表示信号を建設機械（1)の外部に出力するトレンドデータ処理手段を備えたことを特徴とする建設機械のエンジン保護装置。

[3] 請求項 1又は 2記載の建設機械のエンジン保護装置において、建設機械（1)の運転室 (5)内に設けた表示装置 (23)と、操作者力の指令に応じて所定時間内の前記記憶データを抽出したスナップショットを生成して記憶させるとともに、操作者からの指令に応じて前記スナップショットの推移を再生表示する再生表示信号を前記表示装置（23)に出力するスナップショット処理手段を有する前記制御手段（24)とを備えたことを特徴とする建設機械のエンジン保護装置。

[4] 請求項 1乃至 3のいずれか 1項記載の建設機械のエンジン保護装置において、所定時間毎に演算した前記各気筒の排気温度の前記平均値及び前記標準偏差のうち少なくとも一方と、全気筒の排気温度の平均値及び標準偏差との偏差が所定の閾値より大きいかどうかを判定し、前記偏差が所定の閾値より大きい場合は異常信号を出力する第 1の異常判定手段（17' )をさらに備えたことを特徴とする建設機械のェンジン保護装置。

[5] 請求項 1乃至 3のいずれか 1項記載の建設機械のエンジン保護装置において、所定時間毎に演算した前記各気筒の排気温度の前記平均値及び前記標準偏差のうち少なくとも一方と、全気筒の排気温度の平均値及び標準偏差との偏差が所定の閾値より大きいかどうかを判定し、前記偏差が所定の閾値より大きい場合は異常の種類を判定し、異常信号を出力する第 2の異常判定手段（17")をさらに備えたことを特徴とする建設機械のエンジン保護装置。

[6] 多気筒エンジンを搭載した建設機械のエンジン保護方法において、回転数検出手段（14)で検出するエンジン回転数と、複数の気筒温度検出手段（20a〜20p)で検出する各気筒の排気温度とを経時的関係をもって記憶するとともに、この記憶データに基づいて演算した表示信号を表示手段 (23)に出力することを特徴とする建設機械のエンジン保護方法。

[7] 請求項 6記載の建設機械のエンジン保護方法において、前記記憶データから所定のエンジン回転数における各気筒の排気温度を抽出し、この抽出データ力各気筒の排気温度の平均値及び標準偏差のうち少なくとも一方を所定時間毎に演算し、前記各気筒の排気温度の前記平均値及び前記標準偏差のうち少なくとも一方の経時変化を表すトレンドデータを生成して記憶するとともに、このトレンドデータを表示するための表示信号を建設機械（1)の外部に出力することを特徴とする建設機械のェンジン保護方法。

[8] 請求項 6又は 7記載の建設機械のエンジン保護方法にぉ、て、操作者による指令に応じて所定時間内の前記記憶データを抽出したスナップショットを生成して記憶するとともに、操作者による指令に応じて前記スナップショットの推移を再生表示する再生表示信号を建設機械（1)の運転室 (5)内に設けた表示装置 (23)に出力することを特徴とする建設機械のエンジン保護方法。

[9] 請求項 6乃至 8の、ずれか 1項記載の建設機械のエンジン保護方法にお!、て、所定時間毎に演算した前記各気筒の排気温度の前記平均値及び前記標準偏差のうち少なくとも一方と、全気筒の排気温度の平均値及び標準偏差との偏差が所定の閾値より大きいかどうかを判定し、前記偏差が所定の閾値より大きい場合は異常を報知することを特徴とする建設機械のエンジン保護方法。

[10] 請求項 6乃至 8の、ずれか 1項記載の建設機械のエンジン保護方法にお!、て、所定時間毎に演算した前記各気筒の排気温度の前記平均値及び前記標準偏差のうち少なくとも一方と、全気筒の排気温度の平均値及び標準偏差との偏差が所定の閾値より大きいかどうかを判定し、前記偏差が所定の閾値より大きい場合は前記偏差が所定の閾値より大きい場合は異常の種類を判定し、異常を報知することを特徴とする建設機械のエンジン保護方法。