作業機械及作業機械的監視系統的制作方法
【專利摘要】本發明的目的在于，提供一種提高燃料性狀的判別精度的作業機械、以及使用該作業機械的作業機械的監視系統。所述作業機械具有：取得發動機運轉參數的發動機運轉參數取得部(1041)，該發動機運轉參數表示搭載于作業機械上的發動機的運轉狀況；供油時期取得部(1011)，其取得向作業機械供給燃料的供油時期；和燃料性狀判定部(1014)，其基于發動機運轉參數的變化時間以及供油時期之間的比較結果來進行燃料的性狀的判定。
【專利說明】
作業機械及作業機械的監視系統
技術領域
[0001]本發明涉及作業機械、以及作業機械的監視系統，尤其涉及向作業機械所供給的燃料性狀的判定。【背景技術】
[0002]對于液壓挖掘機的原動機，雖然高轉矩且經濟性優異的柴油發動機是主流，但柴油發動機與汽油發動機相比燃燒的穩定(robust)性高，因此具有即使使用規定外燃料(燈油、生物燃料、提煉不良燃料等)也能夠運轉的情況。然而，若使用規定外燃料則不能保證輸出或油耗、排氣性能等，且燃料成分或排氣成分將對各部品付與損傷，最終也會發生成為故障的情況。
[0003]尤其是，在新興國家或發展中國家，燃料的管理不充分的情況較多，常見起因于規定外燃料的發動機故障。因此，若能夠盡快檢測出規定外燃料的使用，在發動機成為故障之前對用戶發出警告，則會產生防止運轉率降低、和幫助削減維護費用的優點。
[0004]作為用于檢測規定外燃料的技術，例如在專利文獻1中公開了一種技術，其基于預先求出的燃料性狀以及發動機運轉參數的相關關系，從檢測出的發動機運轉參數來推定燃料性狀。本技術在發動機運轉參數的舉動從與正規的燃料性狀的相關關系大幅脫離時，判定為規定外燃料。
[0005]在先技術文獻
[0006]專利文獻1:美國專利申請公開第2009/031704號說明書
【發明內容】
[0007]發動機運轉參數不僅會因燃料性狀，也會因發動機主體的各種因素而變化。在這一點中，專利文獻1所述的技術僅捕捉了發動機運轉參數的變化來判定燃料性狀，因此難以區分發動機運轉參數的異常是起因于燃料性狀還是起因于發動機主體，存在辨別的精度不高的課題。
[0008]本發明是鑒于上述課題而做出的，其目的在于，提供一種提高燃料性狀的辨別精度的作業機械、以及作業機械的監視系統。
[0009]為了實現上述目的，本發明的作業機械的特征在于，具有:取得發動機運轉參數的發動機運轉參數取得部，該發動機運轉參數表示搭載于作業機械的發動機的運轉狀況;供油時期取得部，其取得向所述作業機械供給燃料的供油時期;和燃料性狀判定部，其基于所述發動機運轉參數的變化時間以及所述供油時期的比較結果來進行所述燃料的性狀的判定。
[0010]上述發動機運轉參數會基于燃料的性狀而變化，因此在燃料的性狀不良的情況、 為所謂的規格外燃料的情況下，發動機運轉參數也會變化。由此，燃料性狀判定部通過對發動機運轉參數的變化時間與供油時期進行比較，而當在發動機運轉參數中表現出變化時， 能夠判定發動機運轉參數的變化的原因是否為燃料性狀。
[0011]此外，本發明的特征在于，在上述構成中，當在從燃料的供給開始所經過時間為能被視為表現出燃料性狀的影響的第一時間內，所述發動機運轉參數的變化量超過第一閾值時，所述燃料性狀判定部判定為所述發動機運轉參數的變化的原因為燃料的性狀。
[0012]因燃料性狀而在發動機運轉參數中產生變化的情況限定于在供油時期之后發生。 而且，起因于燃料性狀的發動機運轉參數的變化在經驗上可知會在供油后較快速地表現出來。由此，在發動機運轉參數的發現處于供油后且處于上述第一時間內的情況下，判定為發動機運轉參數的變化原因為燃料性狀，由此能夠進一步提高判定精度。
[0013]此外，本發明的特征在于，在上述構成中，還具有控制所述發動機的輸出的增減的發動機控制部，當通過所述燃料性狀判定部判定為所述發動機運轉參數的變化量為比所述第一閾值大的第二閾值以上時，所述發動機控制部進行用于使所述發動機的輸出下降的控制。
[0014]根據本發明，通過在發動機以燃料性狀不良的燃料運轉時使發動機輸出下降，能夠降低發動機的負荷。
[0015]此外，本發明的特征在于，在上述構成中，還具有向操作員通知基于所述燃料性狀判定部的判定結果的通知部。
[0016]根據本發明，能夠相對于作業機械的操作員，通知燃料性狀不良的情況，對操作員喚起作業機械的運轉時的注意。[〇〇17]此外，本發明提供一種作業機械的監視系統，其包括多個作業機械、和經由網絡與多個所述作業機械連接的監視服務器，該作業機械的監視系統的特征在于，包括:取得發動機運轉參數的發動機運轉參數取得部，該發動機運轉參數表示搭載于各所述作業機械的發動機的運轉狀況;供油時期取得部，其取得向各所述作業機械供給燃料的供油時期;燃料性狀判定部，其基于所述發動機運轉參數的變化時間以及所述供油時期的比較結果來進行所述燃料的性狀的判定;終端側通信控制部以及服務器側通信控制部，其中，所述終端側通信控制部裝備于多個所述作業機械的每個上，相對于所述監視服務器而發送作為與各所述作業機械的燃料的性狀判定處理有關的信息的個體信息，所述服務器側通信控制部接收從所述終端側通信控制部所發送的所述個體信息；和燃料性狀最終判定部，其在被視為在相同的供油定時供給了相同燃料的第二時間內，從關于多個所述作業機械的個體信息內，抽取包括各所述作業機械的供油時期的個體信息，且對所抽取的個體信息進行比較而進行關于各所述作業機械的燃料性狀的最終判定，所述服務器側通信控制部基于所述最終判定結果而發送對成為判定對象的作業機械的發動機的輸出限制進行指示的指示信息，裝備于成為所述判定對象的作業機械上的終端側通信控制部接收所述指示信息。
[0018]根據本發明，由于對多個作業機械的個體信息進行比較來進行各作業機械的燃料性狀的最終判定，所以能夠一邊降低基于在1臺作業機械上突發的異常所造成的影響，一邊進行燃料性狀的最終判定。由此能夠提高燃料性狀的判定精度。
[0019]發明的效果
[0020]通過本發明，能夠提供一種提高燃料性狀的辨別精度的作業機械、以及使用該作業機械的作業機械的監視系統。另外，上述以外的構成等能夠通過實施方式來明確。【附圖說明】[0021 ]圖1是液壓挖掘機(液壓作業機械)的外觀圖。
[0022]圖2是表不液壓挖掘機的系統構成的圖。
[0023]圖3是表示第一實施方式的液壓挖掘機用發動機和其周邊的系統構成的圖。[〇〇24]圖4是表示第一實施方式的燃料性狀處理的功能構成的框圖。[〇〇25]圖5是表示與燃料性狀具有相關關系的發動機運轉參數與發動機輸出之間的關系的圖。
[0026]圖6是與發動機運轉參數(PM)有關的、表示規定外燃料的判定區域的圖，(a)表示判定為規定外燃料的情況，(b)表示非判定的情況。
[0027]圖7是與發動機運轉參數(NOx)有關的、表示規定外燃料的判定區域的圖。
[0028]圖8是與發動機運轉參數(增壓壓力)有關的、表示規定外燃料的判定區域的圖。
[0029]圖9是與發動機運轉參數(排氣溫度)有關的、表示規定外燃料的判定區域的圖。
[0030]圖10是與發動機運轉參數(怠速時旋轉變動)有關的、表示規定外燃料的判定區域的圖。
[0031]圖11是表示第一實施方式的燃料性狀判定邏輯的運算處理的流程的流程圖。
[0032]圖12是表示第二實施方式的液壓挖掘機用發動機和其周邊的系統構成的圖。
[0033]圖13是表示與第二實施方式的燃料性狀處理有關的功能構成的框圖。[〇〇34]圖14是表示第二實施方式的燃料性狀判定的邏輯的圖。
[0035]圖15是表示第二實施方式的燃料性狀判定邏輯的運算處理的流程的流程圖。[〇〇36]圖16是表示與第三實施方式的燃料性狀處理有關的功能構成的框圖。【具體實施方式】
[0037]以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。在以下的實施方式中，為了便于說明，在存在需要時，劃分為多個部分或實施方式來進行說明。在以下的實施方式中，在提及部件的數目等(包括個數、數值、量、范圍等)的情況下，除了特別明示的情況以及在原理上明確地限定為特定數目等的情況下，并不限定為特定數目，可以為特定數目以上也可以為其以下。另外，在以下的實施方式中，其構成要素(也包括處理步驟等)除了特別明示的情況以及在原理上明確地考慮為必須等的情況下，并不一定為必須。[〇〇38]此外，以下實施方式中的各構成、功能、處理部、處理機構等可以將其一部分或者全部作為例如集成電路及其他硬件來實現。此外，后述的各構成、功能、處理部、處理機構等也可以作為在電腦上執行的程序來實現。即，也可以作為軟件來實現。實現各構成、功能、處理部、處理機構等的程序、表格、文件等的信息能夠存儲在存儲器或硬盤、SSD(Solid State Dr i ve)等的存儲裝置、IC卡、SD卡、DVD等的存儲介質中。以下參照附圖對本發明的實施方式進行說明。在全部附圖中，對相同的構成標記相同的附圖標記并省略重復說明。[〇〇39]<第一實施方式>
[0040]第一實施方式是在各個作業機械中進行燃料性狀判定處理的實施方式。以下，參照圖1至圖11對第一實施方式進行說明。在以下雖然作為作業機械的一例而使用液壓挖掘機來進行說明，但作業機械并不限定于液壓挖掘機。
[0041]圖1是表示液壓挖掘機(液壓作業機械)的外觀圖。液壓挖掘機1的構成包括:多關節型的作業裝置2，其包括沿垂直方向分別轉動的動臂6、斗桿7以及鏟斗8;和車身3，其包括上部旋轉體4以及下部行駛體5。作業裝置2的動臂6的基端能夠俯仰動地支承在上部旋轉體 4的前部。在動臂6、斗桿7、以及鏟斗8上，分別機械連接有動臂液壓缸9、斗桿液壓缸10、以及鏟斗液壓缸11，且通過液壓構造來驅動動臂液壓缸9、斗桿液壓缸10、以及鏟斗液壓缸11。上部旋轉體4以及下部行駛體5經由中央連接器41機械連接。下部行駛體5包括行駛減速裝置 43以及履帶44而構成。
[0042]接下來，使用圖2來說明液壓挖掘機1的整體系統構成。圖2是表示液壓挖掘機的系統構成的圖。柴油發動機21與液壓栗22機械連接，且由發動機21驅動液壓栗22。液壓栗22將從動作油箱24送入的動作油壓縮而生成壓力油，且將其送入至控制閥23。控制閥23基于來自操作員的操作指令，來分配對于行駛動作、上部旋轉體動作、作業裝置動作所需要的壓力油，不需要的壓力油則返回至動作油箱24。[〇〇43]旋轉液壓馬達31將從控制閥23分配的壓力油作為動力源，經由旋轉減速裝置32、 旋轉齒輪33來驅動上部旋轉體4。行駛液壓馬達42使用經由中央連接器41而從控制閥23所輸送的壓力油，經由行駛減速裝置43來驅動履帶44。此外，作業裝置2基于從控制閥23分配的壓力油來驅動動臂液壓缸9、斗桿液壓缸10、鏟斗液壓缸11，分別將動臂6、斗桿7、鏟斗8控制為所期望的動作。
[0044]圖3是表示第一實施方式的液壓挖掘機用發動機和其周邊的系統構成的圖。在液壓栗22上，作為用于驅動液壓栗22的動力源，而經由輸出傳動軸305直接連接有柴油發動機 21。該柴油發動機21由發動機控制單元104控制。作為其他的控制單元，存在管理液壓挖掘機1的中樞的主控制單元101、向操作員提供與液壓或發動機有關的信息的顯示單元103,這些單元通過信息網絡(信號線)而相互連接。
[0045]關于發動機控制的主控制單元101從關于發動機的啟動或停止的按鍵開關201、指定發動機轉速的發動機控制盤202、使怠速轉速最優化的自動怠速開關203、調整發動機輸出的動力模式開關204、以及供油傳感器205來接收信息的輸入。主控制單元101基于這些信息來運算目標發動機轉速，且將其向發動機控制單元104發送。此外，主控制單元101使用來自供油傳感器205的信息來進行本發明的燃料性狀的判定。在存在異常的情況下，顯示單元 103顯示判定結果。
[0046]發動機控制單元104基于從主控制單元101發送的目標發動機轉速與由旋轉傳感器306檢測出的實際發動機轉速之間的差量，對燃料噴射裝置301指示目標燃料噴射量，從而控制發動機轉速。[〇〇47]本實施方式的柴油發動機21具有:電子控制式的燃料噴射裝置301、排氣歧管302、 渦輪增壓器303、以及作為一種廢氣凈化裝置的DPF(Diesel Particulate filter;柴油機微粒過濾器)裝置40UDPF裝置401設置在排氣管304上，且其構成包括:配置在上游側的氧化催化劑402;和配置在其下游的過濾器(收集包含在廢氣中的顆粒狀物質)403。此外，作為與DPF裝置401相關聯的傳感器，而設置有:檢測廢氣溫度的排氣溫度傳感器404;和檢測過濾器403的上游側與下游側的前后壓差(過濾器的壓力損失)的DPE壓差傳感器405。通過使用該DPE壓差傳感器405的信息，能夠推定堆積在過濾器403內的PM(顆粒狀物質: Particulate Matter)量。此外，在柴油發動機21上安裝有增壓壓力傳感器307。
[0048]另外，在燃料噴射裝置301中，通過調整燃料噴射時間，使廢氣的溫度上升而燒掉堆積在過濾器內的PM，來使過濾器功能再生。本再生控制具有自動再生模式和手動再生模式，發動機控制單元104基于旋轉傳感器306、排氣溫度傳感器404、DPE壓差傳感器405等的各種信號所表示的信息來判斷選擇哪一種模式，從而實施自動再生或者向操作員要求手動再生。[〇〇49] 旋轉傳感器305、增壓壓力傳感器307、排氣溫度傳感器404、以及DTO壓差傳感器 405與發動機控制單元104連接，且向發動機控制單元104輸入來自這些傳感器的信息。所輸入的信息用于本發明的燃料性狀判定處理。具體后述。
[0050]接著，參照圖4對第一實施方式的燃料性狀處理的功能進行說明。圖4是表示第一實施方式的燃料性狀處理的功能構成的框圖。[0051 ] 主控制單元101包括:供油時期取得部1011、作為計時機構的RTC(Real Time Clock，實時時鐘)1012、供油時期存儲部1013、燃料性狀判定部1014、通知部1015以及目標發動機轉速運算部1016。
[0052]供油時期取得部1011取得向液壓挖掘機1供給燃料的供油時期。在本實施方式中， 供油時期取得部1011基于供油傳感器205的檢測信號來判定有無供油，在判定為有供油時， 基于來自RTC1012的時間信息來取得供油時期。
[0053]供油時期存儲部1013固定地存儲所取得的供油時期。另外，在此所說的固定是指直到燃料性狀的判定結束為止，也可以為，當供油時期變為不需要時從供油時期存儲部 1013刪除供油時期。此外，供油時期存儲部1013也進行將所存儲的供油時期替換為新的供油時期的處理。
[0054]燃料性狀判定部1014基于發動機運轉參數的變化時間以及供油時期的比較結果來進行燃料性狀的判定。具體后述。
[0055]通知部1015在燃料性狀不良的情況、即為規格外燃料的情況下，使燃料性狀判定部1014的判定結果顯示在顯示單元103上。由此，對操作員喚起在規格外燃料使用時的注O
[0056]目標發動機轉速運算部1016根據燃料性狀的好壞來運算用于限制發動機輸出的目標發動機轉速。[〇〇57]發動機控制單元104具有發動機運轉參數取得部1041、RTC1042、以及燃料噴射量控制部1043。發動機運轉參數取得部1041取得表示搭載于液壓挖掘機1上的發動機的運轉狀況的發動機運轉參數，例如轉速、增壓壓力、排氣溫度、DPE壓差。燃料噴射量控制部1043 運算用于滿足目標發動機轉速的目標燃料噴射量。然后，向燃料噴射裝置301輸出表示該目標燃料噴射量的信號。將上述目標發動機轉速運算部1016以及燃料噴射量控制部1043總稱為發動機控制部106。[〇〇58]上述供油時期取得部1011、燃料性狀判定部1014、通知部1015、目標發動機轉速運算部1016、發動機運轉參數取得部1041、以及燃料噴射量控制部1043通過使MPU(Micr〇-Processing Unit，微處理單元)和由其執行的用于實現上述構成的功能的程序協作而構成，或者通過用于實現上述各功能的專用芯片而構成。另外，供油時期存儲部1013通過使 EPPROM(Electrical Erasable Programmable ROM)等的存儲裝置、和進行相對于該存儲裝置的讀寫控制的運算裝置以及程序協作而構成。
[0059]接下來，使用圖5以及圖6來說明第1實施例中的燃料性狀判定的基本邏輯。圖5是表示與燃料性狀具有相關關系的、發動機運轉參數與發動機輸出的關系的圖。在此，發動機運轉參數定義為與發動機的運轉一起時刻變化的、有關輸出或排氣、溫度等的參數。另外， 在圖5中，作為發動機運轉參數而選擇了特別易于受到燃料性狀的影響的PM、增壓壓力、排氣溫度等。
[0060]在發動機正常且燃料為正規燃料的情況下，這些發動機運轉參數值的每個輸出的偏差會收束在固定的范圍內(參照圖5中的正規燃料圖形)，但是在為規定外燃料的情況下， 會表示出發動機運轉參數值從上述范圍內脫離的傾向(參照圖5中的規定外燃料圖形)。因此，通過調查發動機運轉參數值是否收束在與正規燃料對應的固定的范圍內，而能夠判定燃料為正規品還是為不正規品。
[0061]然而，在上述的燃料性狀判定中存在如以下那樣的問題點。作為判定指標的發動機運轉參數會由種種的原因變化，例如即使燃料為正規品，若當在發動機主體的一部分中發生不良狀況，則發動機運轉參數也會產生從正規的值偏離的偏差(在圖5中，以從基準值偏離的偏差A P來表示該偏差量)。即，僅捕捉發動機運轉參數的變化，難以區分其是起因于燃料性狀還是起因于發動機主體，存在引起錯誤判定的可能性。
[0062]于是，在第一實施方式中，作為燃料性狀判定的判斷信息，在發動機運轉參數的基礎上追加了供油時期信息。在圖6中表示燃料性狀判定邏輯的基本考慮方式。圖6是與發動機運轉參數(PM)有關的、表示規定外燃料的判定區域的圖，(a)表示判定為規定外燃料的情況，(b)表示否定判定的情況。[〇〇63]首先，將供油時期存儲為T1。供油時期可以將燃料剩余量增加的時間作為供油時期，也可以使用在燃料蓋上安裝開閉傳感器等的方法。或者，在能夠從供油站側取得供油時期信息的情況下，也可以靈活運用該信息。[〇〇64]接著，預先存儲成為正規燃料的基準的發動機運轉基準參數RefP(t)，調查發動機運轉參數P(t)從上述RefP(t)脫離的時間并存儲為T2。脫離的判定基準為:發動機運轉參數 P(t)的值與發動機運轉基準參數RefP(t)之間的偏差A P成為被視為使用了規定外燃料的程度的第一閾值?_31以上。在圖6中，以T2表示發動機運轉參數P(t)脫離的時間。
[0065]接著，考慮所存儲的T1與T2的關系，判斷兩者是否成立因果關系，當因果關系成立時，判定為規定外燃料。例如在圖6的(a)的情況下，發動機運轉參數脫離時間T2在供油時期 T1的緊后到來，因此，判斷為因規定外燃料而導致發動機運轉參數變化的可能性高，從而判定為使用了規定外燃料。與之相對，在圖6的(b)的情況下，供油時期T1在發動機運轉參數脫離時間T2之后到來，因此，能夠判斷為發動機運轉參數脫離的要因不是由規定外燃料造成的，不判定為正在使用規定外燃料。[〇〇66]像這樣，在根據發動機運轉參數來推定燃料性狀時，參考發動機運轉參數的變化時間與供油時期之間的關聯，來進行最終的燃料性狀判定，由此能夠提高判定精度，防止誤判定。另外，雖然也與供油時的燃料箱的剩余量有關，但是基于加了規定外燃料所造成的影響會以從幾分鐘至幾小時、例如從5分種在1小時左右表現出來。然后，隨之發動機運轉參數會發生變化。而且上述影響的大小基于偏差△ P的大小來判定。
[0067]接著，使用圖7至圖10來說明用于燃料性狀判定的發動機運轉參數。圖7是與發動機運轉參數(NOx)有關的、表示規定外燃料的判定區域的圖。通過調查作為一種排氣成分的 PM的分布量來求出NOx的含有量。該PM的分布量能夠基于DPE壓差傳感器405等來推定。 [〇〇68] PM的分布量具有如下的傾向:在使發動機轉速為固定且使發動機轉矩變化的情況下，在使用正規燃料時會收束在固定的范圍內，而在使用了規定外燃料的情況下，因燃料內的雜質等而超出上述范圍。因此，將PM的分布量用作發動機運轉參數，對每個運轉狀態(通過發動機轉矩來定義)設定適當的閾值(以PM的分布量來定義)，且將在某發動機轉矩下發動機運轉參數成為上述閾值以上的情況定義為規定外燃料區域。由此，能夠將PM與運轉狀態之間的關系用作燃料性狀判定邏輯的判斷材料。另外，當外部氣體溫度上升時，NOx也隨之上升，另外高度差也會變化，因此也可以根據外部氣體溫度和高度來適當變更上述范圍。 [〇〇69]此外，參照圖8來說明將增壓壓力用作發動機運轉參數的情況下的判定基準。圖8 是關于發動機運轉參數(增壓壓力)的、表示規定外燃料的判定區域的圖。與PM的情況同樣地，具有如下的傾向:在使用正規燃料時，增壓壓力的分布根據運轉狀態而收束在固定的范圍內，而在使用了規定外燃料的情況下，因燃料成分而導致燃燒狀態變化，增壓壓力超出或者低于上述范圍。因此，對每個運轉狀態(通過發動機轉矩來定義)設定適當的增壓壓力范圍，且將上述范圍外的區域定義為規定外燃料區域。由此，能夠將增壓壓力與運轉狀態之間的關系用作燃料性狀判定邏輯的判斷材料。
[0070]接著，參照圖9來說明將排氣溫度用作發動機運轉參數的情況下的判定基準。圖9 是關于發動機運轉參數(排氣溫度)的、表示規定外燃料的判定區域的圖。具有如下的傾向: 在使用正規燃料時，排氣溫度的分布收束在固定的范圍內，而在使用規定外燃料的情況下， 因燃料內的不純物等而偏離上述范圍。因此，根據每個運轉狀態(通過發動機轉矩來定義) 設定排氣溫度的范圍，且將上述范圍外的區域定義為規定外燃料區域。由此，能夠將排氣溫度與運轉狀態之間的關系用作燃料性狀判定邏輯的判斷材料。
[0071]最后，參照圖10來說明將轉速變動用作發動機運轉參數的情況下的判定基準。圖 10是關于發動機運轉參數(怠速時旋轉變動)的、表示規定外燃料的判定區域的圖。在怠速控制時的目標發動機轉速發生了變化的情況下，具有如下的傾向:在使用正規燃料時，怠速時的旋轉變動的分布收束在固定的范圍內，而在使用了規定外燃料的情況下，因燃料內的雜質等而超出上述范圍。因此，對每個運轉狀態(通過目標發動機轉速來定義)設定適當的閾值，且將上述閾值以上的區域定義為規定外燃料區域。由此，能夠將排氣溫度與運轉狀態之間的關系用作燃料性狀判定邏輯的判斷材料。
[0072]以上，雖然列舉了發動機運轉參數的例子，但能夠適用于本發明的發動機運轉參數并不限于上述，也可以使用其他的排氣成分(N0x、HC、C0)、缸內壓力、渦輪轉速等。
[0073]接下來，使用圖11來說明第一實施方式的燃料性狀判定邏輯的運算處理的流程。 圖11是表示第一實施方式的燃料性狀判定邏輯的運算處理的流程的流程圖。[〇〇74] 在運算步驟S501中當發動機啟動且運算開始時(S501)，在運算步驟S502中供油時期取得部1011進行是否正在供油的判定(S502)。在本實施方式中，作為供油傳感器205而使用了計測燃料箱(未圖示)內的燃料剩余量且將其值輸出的燃料剩余量計測儀。燃料剩余量計測儀的檢測值向主控制單元1 〇 1輸入。
[0075]供油時期取得部1011將當前時間點的燃料剩余量定義為F( t )、將某個固定時間 (Tst)前的燃料剩余量定義為F(t — Tst)、將燃料供油判定閾值定義為F_SL，實施下述運算式(1)而判定燃料剩余量是否增加。
[0076]F(t)-F(t-Tst)^F_SL (1)
[0077]通過設置燃料供油判定閾值F_SL，供油時期取得部1011僅在短時間內燃料增加了規定量以上的情況下判定為進行了供油，能夠容易地排除燃料剩余量計測儀因液壓挖掘機1的姿態變化、例如因傾斜地面等而誤檢測出剩余量增加的情況。
[0078] 在運算步驟S502中，在運算式(1)不成立的情況(S502:否)下，轉移至運算步驟 S504。在判定為運算式(1)成立，燃料剩余量增加(即進行了供油)的情況下(S502:是)，轉移至運算步驟S503。[〇〇79]在運算步驟S503中，供油時期取得部1011參照來自RTC1012的時間信息，將運算式 (1)成立的時刻t如下面的運算式(2)所示地作為供油時刻T1而存儲在供油時期存儲部1013中。
[0080] Tl = t (2)[〇〇81 ] 之后，轉移至運算步驟S504(S503)。[〇〇82]在運算步驟S504中，燃料性狀判定部1014判定發動機運轉參數是否從與正規燃料對應的基準值脫離(S504)。具體地說，在發動機啟動后，向發動機控制單元104輸入有來自旋轉傳感器306、增壓壓力傳感器307、排氣溫度傳感器404、以及DPF壓差傳感器405的信號。 發動機控制單元104內的發動機運轉參數取得部1041從這些輸入信號中，選擇預先規定為用于燃料性狀判定處理的信號(發動機運轉參數)，并取得該信號。然后，參照RTC1042的時間信息，向發動機運轉參數付與時間信息，并向燃料性狀判定部1014輸出。
[0083]燃料性狀判定部1014將某個時刻t下的發動機運轉參數定義為P(t)、將發動機運轉基準參數定義為RefP(t)、將作為兩者的差量的發動機運轉參數基準值偏差定義為A P (t)、將用在從基準值的脫離判定中的閾值定義SP_SL，并實施下述的運算式(3)、(4)來判定發動機運轉參數的值是否從與正規燃料對應的基準值脫離。
[0084]AP(t)=P(t)-RefP(t) (3)
[0085]AP(t) | ^P_SL (4)
[0086] 在運算步驟S504中，在運算式(4)不成立的情況(S504:否)下，轉移至運算步驟 S509。在運算式(4)成立(S504:是)，且判定為發動機運轉參數從與正規燃料對應的基準值脫離時，轉移至運算步驟S505。[〇〇87]在運算步驟S505中，燃料性狀判定部1014參照來自RTC1012的時間信息，將運算式 (4)成立的時刻t如下面的運算式(5)所示地作為發動機運轉參數從基準值脫離的時間(以下，稱為“參數異常時刻”)T2而存儲在供油時期存儲部1013中。
[0088]T2 = t (5)
[0089] 并轉移至運算步驟S506(S505)。
[0090]在運算步驟S506中，燃料性狀判定部1014更新發動機運轉參數基準值偏差A P(t) 的絕對值| A P(t) |的最大值，且將其存儲為A P_max。具體地說，燃料性狀判定部1014實行下述運算式(6)，
[0091]A P_max=max( A P_max, | A P(t) | ) (6)[〇〇92] 然后，向運算步驟S507轉移(S506)。[〇〇93]在運算步驟S507中，燃料性狀判定部1014對燃料供油時期T1與參數異常時刻T2進行比較來判定因果關系是否成立。作為因果關系的成立條件的例子，例如能夠列舉出在T1 之后發生T2,且T1與T2的時間的偏差收束在固定的范圍(從1'_511至1'_512)內。于是，燃料性狀判定部1014將下述的運算式(7) (8)的成立性用作判斷材料(S507)。
[0094]T_SL2>T2 —T1>T_SL1 (7)
[0095]T_SL1>0(8)[〇〇96] 在運算步驟S507中，在運算式(7)、(8)不成立的情況下(S507)，轉移至運算步驟 S509。在運算式(7)、(8)成立時，燃料性狀判定部1014判定為使用規定外燃料的可能性高， 轉移至運算步驟S508。
[0097]在運算步驟S508中，燃料性狀判定部1014為了判定規定外燃料的異常的程度，而針對發動機運轉參數基準值偏差最大值A P_max，而運算運算式(9) (S508)。
[0098] A P—max>Pmax_SL (9)[〇〇99] 在運算式(9)不成立時(S508:否)，即AP_max沒有超出閾值Pmax_SL的情況下， 轉移至運算步驟S510，在運算式(9)成立時(S508:是)，轉移至運算步驟S512。
[0100]在到達至運算步驟S509時，燃料性狀判定部1014判定為“使用燃料為正規燃料”。 然后，向運算步驟S502返回，繼續執行燃料性狀判定處理直到發動機停止。
[0101]當到達至運算步驟S510時，燃料性狀判定部1014判定為“使用燃料為規定外燃料 (異常小)”(S510)。然后，在運算步驟S511中，通知部1015通過將判定結果顯示在顯示單元 103上來對操作員進行警告(S511)。
[0102]當到達至運算步驟S512時，燃料性狀判定部1014判定為“使用燃料為規定外燃料 (異常大)”(S512)。然后，在運算步驟S513中，來自燃料性狀判定部1014的判定結果向目標發動機轉速運算部1016輸出。目標發動機轉速運算部1016計算用于使發動機輸出降低的目標發動機轉速，且將其向燃料噴射量控制部1043輸出。燃料噴射量控制部1043計算用于實現目標發動機轉速的燃料噴射量(目標燃料噴射量)，且將其向燃料噴射裝置301輸出。燃料噴射裝置301噴射上述算出的目標燃料噴射量而使發動機輸出降低。與發動機輸出的降低一同，通知部1015通過在顯示單元103上顯示判定結果(異常大)，來對操作員進行警告 (S513)。此外，通知也可以進行基于警告音或語音的聲音通知。
[0103]此外，在運算步驟S511或者運算步驟S513之后，向運算步驟S504返回，繼續執行發動機運轉參數的偏差的計算。
[0104]另外，在運算流程中使用的各種閾值(Ts t、P_SL、T_SL 1、T_SL2、Pmax_SL)不僅根據運轉狀態可變，也可以根據供油量的大小或液壓挖掘機的運轉時間可變，來謀求閾值的最優化。此外，燃料性狀判定結果除了向操作員以外，也可以向所有者或管理公司發送。 此外，在規定外燃料的異常度非常大的情況下，也可以進行使發動機停止的處理。
[0105]根據本實施方式，在根據發動機運轉參數來推定燃料性狀時，通過參考供油時期信息，能夠分離因發動機主體的影響，提高燃料性狀判定的推定精度。此外，通過判定燃料性狀，并向用戶警告使用了規定外燃料，而能夠期待避免因規定外燃料的發動機故障，能夠期望防止液壓挖掘機的運轉率降低、以及維護費用削減效果。
[0106]<第二實施方式>[〇1〇7]接下來，使用圖12至圖15對本發明的第二實施方式進行說明。在第一實施方式中， 雖然對每個液壓挖掘機的個體單獨地實施燃料性狀判定，但是在供油次數少的個體等的情況下，仍然存在僅通過個體單獨的信息，而發生判定錯誤的可能性。于是，在第二實施方式中，將各個體信息集中于中央服務器105而增加了信息量，然后，進行多數決處理等，由此， 更正確地進行燃料性狀判定。
[0108]圖12是表示第二實施方式的液壓挖掘機用發動機與其周邊的系統構成的圖。本構成與圖3所示的第一實施方式的構成圖大致相同，作為控制液壓挖掘機1的控制單元，在主控制單元101、顯示單元103、發動機控制單元104的基礎上，追加了信息控制單元102。信息控制單元102與主控制單元101由信號線電連接。此外，信息控制單元102通過衛星通信能夠與中央服務器105相互通信，除了將液壓挖掘機1的個體信息向中央服務器105發送以外，還能夠從中央服務器105接收基礎設施信息和對各個體的參考信息、指令值。
[0109]圖13是與第二實施方式的燃料性狀處理有關的、表示功能構成的框圖。在圖13所示的功能框中，發動機控制單元104以及主控制單元101的構成與圖4所示的第一實施方式的構成相同。信息控制單元102包括終端側通信控制部1022,該終端側通信控制部1022從發動機控制單元104以及主控制單元101接收包含各液壓挖掘機1的供油時期以及發動機運轉參數在內的個體信息的輸入，并且在與服務器105之間進行數據的接收發送控制。該終端側通信控制部1022相對于中央服務器105發送作為與各液壓挖掘機1的燃料的性狀判定處理有關的信息的個體信息，并且接收指示信息，該指示信息基于來自后述的服務器側通信控制部1052做出的最終判定結果，而對成為判定對象的液壓挖掘機的發動機的輸出限制進行指示。而且，終端側通信控制部1022也可以構成為，擇一地或同時地接收表示最終判定的結果的結果信息和指示信息。通信I/F1021由USB等的輸入輸出端口構成，終端側通信控制部 1022由通信I/F1021的驅動軟件、程序和執行該程序的硬件構成，其中，在上述程序中進行將個體信息轉換和逆轉換為與通信協議對應的接收發送格式的處理。
[0110]中央服務器105包括通信I/F1051、服務器側通信控制部1052、燃料性狀最終判定部1053、以及個體信息存儲部1054。燃料性狀最終判定部1053在從各液壓挖掘機接收的包括燃料性狀判定結果以及用于該判定的發動機運轉參數、T1、T2在內的個體信息中，選擇滿足能夠判斷為加了相同燃料的條件的多條個體信息，且使用這些信息來執行燃料性狀的最終判定。個體信息存儲部1054存儲服務器側通信控制部1052經由通信I/F1051而接收的個體信息。服務器側通信控制部1052從各液壓挖掘機1接收個體信息，并且基于最終判定結果，向成為判定對象的液壓挖掘機上所具有的終端側通信控制部1052發送對成為判定對象的液壓挖掘機1的發動機的輸出限制進行指示的指示信息、以及/或者表示判定結果的結果信息。通信I/F1051、服務器側通信控制部1052、燃料性狀最終判定部1053、以及個體信息存儲部1054使硬件和軟件協作而構成，該硬件由構成中央服務器105的CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、R0M(Read Only Memory)、HDD(Hard disk drive)等構成，該軟件用于實現各構成要素的功能。[〇111]接下來，使用圖14對第二實施方式中的燃料性狀判定的考慮方式進行說明。圖14 是表示第二實施方式的燃料性狀判定的邏輯的圖。第二實施方式的燃料性狀判定邏輯以第一實施方式的燃料性狀判定邏輯為基礎。首先，在液壓挖掘機的各個個體中，燃料性狀判定部1014經由上述運算式(1)?(9)，并基于T1、T2、A P_max等的運算結果來判定“使用燃料為正規燃料”、“使用燃料為規定外燃料(異常小)”、“使用燃料為規定外燃料(異常大)”。然后，信息控制單元102向中央服務器105發送個體信息。此時，也可以發送用于判定的發動機運轉參數。
[0112]在中央服務器105中，經由通信I/F1051收集各液壓挖掘機的個體信息，且將其存儲在個體信息存儲部1054中。燃料性狀最終判定部1053參考燃料的進貨信息和地域信息等，實施個體信息的多數決處理等來進行最終的燃料性狀判定。
[0113]中央服務器105的服務器側通信控制部1052經由通信I/F1051將燃料性狀最終判定部1053的判定結果向各液壓挖掘機的信息控制單元102發送。各液壓挖掘機的個體在主控制單元101內處理該結果，而執行與燃料性狀配合的恰當的處理。
[0114]接著，使用圖15對第二實施方式中的、燃料性狀判定邏輯的運算處理的流程進行說明。圖15是表示第二實施方式的燃料性狀判定邏輯的運算處理的流程的流程圖。第二實施方式中的運算流程圖與第一實施方式中的運算流程圖相比，直到運算步驟S509、運算步驟S510、運算步驟S511是相同的，因此在以下僅說明其差異。
[0115]在各液壓挖掘機(在圖15中為液壓挖掘機A)的個體的燃料性狀判定處理中的運算步驟S509?S511的處理之后，向運算步驟S601轉移。在本步驟中，信息控制單元102將包括運算步驟S509?S511中的判定結果在內的個體信息向中央服務器105發送(S601)。此時也可以在各液壓挖掘機上搭載GPS(Global Posit1ning System)等的位置檢測裝置，計算上述供油時刻T1的液壓挖掘機的位置信息，使位置信息包含在個體信息中。在該情況下，在基于后述的燃料性狀最終判定部1053的處理中，也使用位置信息來執行最終判定。
[0116]在中央服務器105內，服務器側通信控制部1052經由通信I/F1051從各液壓挖掘機接收個體信息，且將其存儲在個體信息存儲部1054中。在個體信息存儲部1054中，能夠將各液壓挖掘機固有地識別的識別信息與個體信息建立關聯地存儲(S602)。
[0117]燃料性狀最終判定部1053從存儲在個體信息存儲部1054中的多個液壓挖掘機的個體信息中，抽取滿足用于視為加了相同燃料的條件的個體信息，且使用這些信息來進行各液壓挖掘機的燃料性狀的最終判定(S603)。作為上述條件，例如在礦山內的一個裝載場中有多臺液壓挖掘機在工作，供油車往返裝載場而向液壓挖掘機供油的情況下，能夠憑經驗推測在同一裝載場內工作的液壓挖掘機的供油時刻會收束在規定的時間范圍(向一臺液壓挖掘機供油的時間X臺數+液壓挖掘機的替換等所需的時間)內。此外，也可以為，在供油時刻決定為1天的早晨和傍晚的情況下，燃料性狀最終判定部1053不用嚴格地設定上述規定的時間范圍，而抽取T1表示同一天的早晨、或者同一天的傍晚的個體信息。而且，在個體信息中包括供油時刻的位置信息的情況下，也可以為，燃料性狀最終判定部1053向上述條件中追加包括同一裝載場內的位置信息。由此，進一步提高在抽取加了相同燃料的個體信息時的精度。[〇118]接著，燃料性狀最終判定部1053將抽取的個體信息匯總，通過多數決處理等，實施最終的燃料性狀判定。例如在對于抽取的個體信息，全部都判定為規定外燃料(燃料性狀不良)的情況下，做出發動機運轉參數值的異常原因為燃料性狀的最終判定結果。另一方面， 在對于抽取的個體信息，僅有一個液壓挖掘機被判定為規定外燃料(燃料性狀不良)的情況下，做出發動機運轉參數的異常原因不是燃料性狀，而是該液壓挖掘機固有的原因(例如發動機主體的異常)的最終判定。
[0119]在運算步驟S603中，在燃料性狀最終判定部1053做出為正規燃料的最終判定的情況下(S604:是)，完成燃料性狀判定處理。[〇12〇]在燃料性狀最終判定部1053做出為規定外燃料的最終判定(S604:否)、且判定為各個體信息的異常的程度小的情況下(S605:否)，燃料性狀最終判定部1053對于與該個體信息建立了關聯的液壓挖掘機的識別信息所表示的液壓挖掘機的最終判定結果設為“規定外燃料(異常小)”(S606)。然后，中央服務器105相對于各液壓挖掘機發送該液壓挖掘機的最終判定結果(S607)。在運算步驟S608中，各液壓挖掘機將異常小的情況向操作員通知 (S608)。另外，上述運算步驟S605、S608是與第一實施方式中的運算步驟S508、S511相同的處理。在此之后完成運算。[〇121]在燃料性狀最終判定部1053做出為規定外燃料的最終判定(S604:否)，且判定為各個體信息的異常的程度大的情況下(S605:是)，燃料性狀最終判定部1053對于與該個體信息建立了關聯的液壓挖掘機的識別信息所表示的液壓挖掘機的最終判定結果設為“規定外燃料(異常大)”(S609)。然后，中央服務器105相對于各液壓挖掘機發送該液壓挖掘機的最終判定結果(S610)。在運算步驟S611中，判定為異常大的液壓挖掘機進行發動機的輸出限制和將異常大的情況向操作員通知(S611)。另外，上述運算步驟S608是與第一實施方式中的運算步驟S513相同的處理。在此之后完成運算。
[0122]根據本實施方式，在根據發動機運轉參數來推定燃料性狀時，參考發動機運轉參數的變化時間與供油時期之間的相關關系，進行最終的燃料性狀判定，由此能夠分離因發動機主體的影響，提高燃料性狀判定的推定精度。而且在本實施方式中，不對液壓挖掘機個別地實施燃料性狀判定的最終判定，而在將液壓挖掘機個別的判定信息集中在中央服務器 105中，增加了信息量之后，通過多數決處理等進行最終判斷，因此能夠更正確地進行燃料性狀判定。
[0123]<第三實施方式>
[0124]接下來，對本發明的第三實施方式進行說明。在第二實施方式中，對于每個液壓挖掘機的個體獨立地實施了燃料性狀判定，但是在第三實施方式中，中央服務器具有燃料性狀判定部，針對每個個體判定燃料性狀，并且進行與其他液壓挖掘機的燃料性狀的比較而實施燃料性狀的最終判定，在這一點上與第二實施方式不同。以下使用圖16對第三實施方式進行說明。圖16是表示與第三實施方式的燃料性狀處理有關的功能構成的框圖。
[0125]如圖16所示，中央服務器105具有燃料性狀判定部1014。在該情況下，各液壓挖掘機不發送表示燃料的性狀判定結果的信息，而是將表示各液壓挖掘機的供油時期的信息 (供油時刻信息)以及該液壓挖掘機的發動機運轉參數，作為個體信息向中央服務器105發送。送信時刻是供油時期取得部1011取得供油時期的時刻。中央服務器10 5當接收到供油時刻信息時將其儲存在個體信息存儲部1054中。而且也可以為，當發動機運轉參數取得部 1041取得發動機運轉參數時，每當此時都發送。
[0126]中央服務器105的燃料性狀判定部1014當接收到發動機運轉參數時，從個體信息存儲部1054讀取各液壓挖掘機的供油時刻信息，來判定各液壓挖掘機單位、即每個個體的燃料性狀。個體信息存儲部1054存儲該判定結果。然后，燃料性狀最終判定部1053對照存儲在個體信息存儲部1054中的其他液壓挖掘機的判定結果，最終地判定該液壓挖掘機的燃料性狀。中央服務器105將最終的判定結果向成為該判定的對象的液壓挖掘機發送。接收了最終的判定結果的液壓挖掘機按照該判定結果進行通知以及發動機的輸出限制。
[0127]根據本實施方式，由于將燃料性狀判定部僅設在中央服務器上，無需設在各液壓挖掘機上，所以能夠容易地進行燃料性狀判定部的維護(例如程序的更新)。還能夠減少在液壓挖掘機上搭載的部件數量，因此即使在監視對象的液壓挖掘機的臺數增加的情況下， 也容易適用本發明。
[0128]上述實施方式是用于說明本發明的例示，本發明的范圍并不限定于上述實施方式。本領域技術人員在不超出本發明的主旨的范圍內，能夠以其他的各種方式實施本發明。
[0129]附圖標記說明[〇13〇]1液壓挖掘機
[0131]2作業裝置
[0132]3車身
[0133]4上部旋轉體
[0134]5下部行駛體
[0135]6動臂
[0136]7斗桿
[0137]8鏟斗
[0138]9動臂液壓缸
[0139]10斗桿液壓缸
[0140]11鏟斗液壓缸
[0141]41中央連接器
[0142]43行駛減速裝置
[0143]44履帶
【主權項】
1.一種作業機械，其特征在于，具有:取得發動機運轉參數的發動機運轉參數取得部，該發動機運轉參數表示搭載于作業機 械的發動機的運轉狀況；供油時期取得部，其取得向所述作業機械供給燃料的供油時期;和燃料性狀判定部，其基于所述發動機運轉參數的變化時間以及所述供油時期的比較結 果來進行所述燃料的性狀的判定。2.根據權利要求1所述的作業機械，其特征在于，當在從燃料的供給開始所經過時間為能被視為表現出燃料性狀的影響的第一時間內， 所述發動機運轉參數的變化量超過第一閾值時，所述燃料性狀判定部判定為所述發動機運 轉參數的變化的原因為燃料的性狀。3.根據權利要求1所述的作業機械，其特征在于，還具有控制所述發動機的輸出的增減的發動機控制部，當通過所述燃料性狀判定部判定為所述發動機運轉參數的變化量為比所述第一閾值 大的第二閾值以上時，所述發動機控制部進行用于使所述發動機的輸出下降的控制。4.根據權利要求1所述的作業機械，其特征在于，還具有向操作員通知基于所述燃料性狀判定部的判定結果的通知部。5.—種作業機械的監視系統，其包括多個作業機械、和經由網絡與多個所述作業機械 連接的監視服務器，該作業機械的監視系統的特征在于，包括:取得發動機運轉參數的發動機運轉參數取得部，該發動機運轉參數表示搭載于各所述 作業機械的發動機的運轉狀況；供油時期取得部，其取得向各所述作業機械供給燃料的供油時期；燃料性狀判定部，其基于所述發動機運轉參數的變化時間以及所述供油時期的比較結 果來進行所述燃料的性狀的判定；終端側通信控制部以及服務器側通信控制部，其中，所述終端側通信控制部裝備于多 個所述作業機械的每個上，相對于所述監視服務器而發送作為與各所述作業機械的燃料的 性狀判定處理有關的信息的個體信息，所述服務器側通信控制部接收從所述終端側通信控 制部所發送的所述個體信息;和燃料性狀最終判定部，其在被視為在相同的供油定時供給了相同燃料的第二時間內， 從關于多個所述作業機械的個體信息內，抽取包括各所述作業機械的供油時期的個體信 息，且對所抽取的個體信息進行比較而進行關于各所述作業機械的燃料性狀的最終判定，所述服務器側通信控制部基于所述最終判定結果而發送對成為判定對象的作業機械 的發動機的輸出限制進行指示的指示信息，裝備于成為所述判定對象的作業機械上的終端 側通信控制部接收所述指示信息。
【文檔編號】F02D45/00GK106030085SQ201580009896
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年3月5日
【發明人】佐藤真也, 星野雅俊, 石川廣二, 石原新士
【申請人】日立建機株式會社