JP2014139439A - 油圧ショベル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】油圧ショベル1は、操作手段20,21が所定時間操作されておらず、再生処理判定手段54により、排気ガス浄化装置33の再生処理を行わないと判定された場合には、エネルギー浪費運転動作判定手段60は、油圧ショベル1の運転動作がエネルギー浪費運転動作となっていると判定し、報知部は、油圧ショベル1の運転動作がエネルギー浪費運転動作となっていることを報知し、操作手段20,21が所定時間操作されておらず、かつ再生処理判定手段45により、排気ガス浄化装置33の再生処理を行うと判定された場合には、報知部は、油圧ショベル1の運転動作がエネルギー浪費運転動作となっているとの報知を規制される。
【選択図】図5
Description
例えば、特許文献1に記載の技術は、ホイールローダーにおいて、アクセルの開度及びエンジンの実回転数が省エネ運転条件を満たすか否かによって、ランプを点消灯させ、オペレーターに省エネルギー運転を促す技術が開示されている。
このような内燃機関の排気ガス浄化装置を備えた建設機械では、DPFに堆積したPMを燃焼させる再生処理を行うのが一般的である。具体的には、建設機械では、DPFに堆積したPMが所定量に達した場合に、モニタ装置上に再生処理を促すガイダンスを表示するようにしたものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
そして、再生処理を促すガイダンスがモニタ装置上に表示され、これに従ってオペレーターが排気ガス浄化装置のDPFの再生処理を行う際、オペレーターは、作業機等の操作を止めて、建設機械のアイドリング状態を保持した状態とする。
内燃機関の排気ガス浄化装置を備えた建設機械であって、
当該建設機械の運転動作がエネルギー浪費運転となっているか否かを判定するエネルギー浪費運転動作判定手段と、
前記エネルギー浪費運転動作判定手段の判定結果を外部に報知する判定結果報知手段と、
前記排気ガス浄化装置の再生処理を行うか否かを判定する再生処理判定手段と、
前記再生処理判定手段により、前記排気ガス浄化装置の再生処理を行うと判定されたら、前記エネルギー浪費運転動作判定手段の判定結果に基づく、前記判定結果報知手段による判定結果の報知を規制する報知規制手段とを備え、
前記建設機械は、作業の負荷の異なる複数の作業モードを設定可能に構成され、
前記エネルギー浪費運転動作判定手段は、前記建設機械が負荷の大きな作業モードに設定されているにもかかわらず、負荷の小さな作業モードで作業が可能であるときに、エネルギー浪費運転動作であると判定することを特徴とする。
前記建設機械の作業機を操作する操作手段と、前記操作手段の操作を検出する操作検出手段とを備え、
前記エネルギー浪費運転動作判定手段は、前記操作手段が所定時間操作されていないか、又は、前記操作手段がロック状態であると前記操作検出手段が検出したときに、エネルギー浪費運転動作であると判定することを特徴とする。
前記エネルギー浪費運転動作判定手段は、エンジンから発生している発生馬力を用いて、当該建設機械の運転動作がエネルギー浪費運転となっているか否かを判定することを特徴とする。
内燃機関の排気ガス浄化装置を備え、作業の負荷の異なる複数の作業モードを設定可能に構成された建設機械において、前記建設機械が負荷の大きな作業モードに設定されているにもかかわらず、負荷の小さな作業モードで作業が可能であるときに、エネルギー浪費運転動作であると判定し、前記建設機械の運転動作が、エネルギー浪費運転動作となっているか否かを外部に報知する建設機械の運転動作の良否報知方法であって、
前記排気ガス浄化装置の再生処理を行うと判定されたら、前記エネルギー浪費運転動作となっているか否かの報知を規制することを特徴とする。
[第1実施形態]
[1]全体構成
図1には、本発明の第1実施形態に係る建設機械としての油圧ショベル1が示されている。
この油圧ショベル1は、下部走行体2と、下部走行体2の上部に旋回機構3を介して旋回可能に装着される上部旋回体4と、上部旋回体4に連設されている作業機5とを備える。
作業機5は、その基部が上部旋回体4に揺動可能に連結されているブーム6と、ブーム6の先端に揺動可能に連結されているアーム7と、アーム7の先端に揺動可能に連結されているバケット8とを備える。
上部旋回体4は、油圧ショベル1を運転するオペレーターが乗り込む運転室10を備える。
本実施形態の油圧ショベル1においては、走行レバー13、14を前方に押すと下部走行体2が前進し、走行レバー13、14を後方に引くと下部走行体2が後進するようになっている。また、運転席11の右側の側方窓18側には、計器盤19が設けられている。
ここで、ロックレバー22とは、作業機5の操作、上部旋回体4の旋回、及び下部走行体2の走行等の機能を停止させるためのものである。すなわち、ロックレバー22の引き上げ操作を行うことによって、作業機5等の動きをロックすることができ、この状態では、操作レバー20、21等を操作しても、作業機5等が動作しないようになっている。
モニタ装置23は、運転室10の前方窓24と一方の側方窓18とを仕切る縦枠25の下部に設けられている。モニタ装置23の外装ケース28の前面には、モニタ画面29と操作入力部である操作用スイッチ30が設けられている。モニタ画面29は、例えば、液晶パネルによって構成されている。尚、本実施形態では、操作用スイッチ30はモニタ装置23に一体的に設けられているが、操作用スイッチが運転室内の計器盤19等に設けられるなど、モニタ装置と別体であってもよい。
一方、油圧ショベル1の運転動作が、燃費に悪いエネルギー浪費運転動作である場合には、効率表示ランプ30Aは点灯し、油圧ショベル1が燃費悪化動作状態にあることをオペレーターに報知する。
尚、本実施形態では、油圧ショベル1の運転動作が、燃費に悪いエネルギー浪費運転動作ではなく、燃費によい運転動作である場合に効率表示ランプ30Aが消灯し、悪いときには点灯するようにしていたが、これに限られない。
例えば、効率表示ランプに緑色LEDを内蔵しておき、油圧ショベル1の運転動作が燃費に悪いエネルギー浪費運転動作である場合に、表示ランプが消灯し、燃費に悪い運転動作がエネルギー浪費運転動作ではなく、燃費によい運転動作である場合には効率表示ランプが点灯することにより、オペレーターに燃費悪化動作状態であることをオペレーターに報知するようにしてもよい。
さらに、表示ランプに緑色LED及び赤色LEDを内蔵しておき、運転動作が、燃費に悪いエネルギー浪費運転動作ではなく、燃費によい運転動作である場合には効率表示ランプの緑色LEDが点灯し、運転動作が燃費に悪いエネルギー浪費運転動作であるときには効率表示ランプの赤色LEDが点灯することによりオペレーターに運転動作がエネルギー浪費運転となっているか否かを報知するようにしてもよい。
なお、効率表示ランプの表示は、点灯と消灯、異なる色の組み合わせに限らず、点滅と消灯、点灯と点滅等の表示によってもよい。また、効率表示ランプの変わりに、モニタ装置のモニタ画面上に画像を表示するようにしてもよい。
図3には、油圧ショベル1の制御システムが示されている。
油圧ショベル1の制御システムは、エンジン31、油圧ポンプ32、及び排気ガス浄化装置33を制御するシステムであり、エンジンコントローラ34と、ポンプコントローラ35とを備える。また、前述のモニタ装置23、エンジンコントローラ34、及びポンプコントローラ35は、互いにCAN(Controller Area Network)で通信可能に接続されている。
また、油圧ポンプ32には、パイロット圧生成用の油圧ポンプ32Aが接続され、油圧ポンプ32Aの吐出側は、パイロット管路を介して、操作レバー20、21、走行レバー13、14に接続されている。そして、操作レバー20、21、走行レバー13、14を操作すると、パイロット管路を介してコントロールバルブ39の吐出圧が変化し、作業機5の油圧アクチュエータ40が動作する。エンジン31、及び油圧ポンプ32は、上部旋回体4に設けられている。
フィルター41は、セラミック等の材料からなり、排気ガス中に含まれるPMを捕捉する。
酸化触媒42は、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)のうち一酸化窒素(NO)を低減させて二酸化窒素(NO2)を増加させる機能を備える。また、この酸化触媒42は、酸化触媒42より排気ガス流れの上流側に設けられる燃料噴射インジェクタ43から噴射された炭化水素(ハイドロカーボン)を酸化させ、酸化反応により生じた反応熱により、フィルター41で捕捉されたPMを燃焼させるフィルター41の再生処理を行う機能も備える。尚、燃料噴射インジェクタ43から噴射される炭化水素としては、例えば燃料である軽油を用いることができる。
また、本実施形態では、エンジン31と酸化触媒42との間の排気経路途中に燃料噴射インジェクタ43を設ける構成としているが、これに限られず、エンジン31の燃焼室への燃料噴射のタイミングをエンジン31の排気行程で行い、未燃焼の燃料を排気ガス浄化装置33に供給するポスト噴射であってもよい。
また、本実施形態の排気ガス浄化装置33は、フィルター41の上流側に酸化触媒42を配置した構成であるが、これに限られない。すなわち、排気ガス浄化装置としては、フィルター内に直接酸化触媒を担持させた構成を採用してもよく、さらには、フィルターに直接酸化触媒を担持させつつ、フィルターの上流側に別の酸化触媒を配置してもよい。
尚、本実施形態では、差圧センサ44は単体の差圧センサであるが、フィルター41の入口側及び出口側のそれぞれに圧力センサを設け、それぞれで検出された圧力をエンジンコントローラ34に電気信号として出力し、その差を得るような構成としてもよい。
また、詳しくは後述するが、エンジンコントローラ34は、排気ガス浄化装置33の差圧センサ44からの電気信号に基づいて、排気ガス浄化装置33の再生処理を行うべきか否かを判定する。
尚、本実施形態では圧力によってフィルター41の再生処理が必要か否かを判定しているが、これに限らず、回転センサ、負荷センサ、温度センサを用い、PMの排出量、PM燃焼量を算出し、この差分をとってPM堆積量を求め、これを時系列的に蓄積することにより、フィルター41の目詰まりが生じているかどうか、再生処理が必要か否かを判定することも可能である。
図4には、CANを介して電気的に接続されるエンジンコントローラ34、ポンプコントローラ35、及びモニタ装置23の機能ブロック図が示されている。
エンジンコントローラ34は、ダイヤル設定検出部52、エンジン制御部53、再生処理判定部54、及びDPF制御部55を備える。
ダイヤル設定検出部52は、燃料ダイヤル48で設定された回転数を検出し、電気信号としてエンジン制御部53に出力する。
エンジン制御部53は、設定された回転数に基づいて、エンジン31の回転数の制御を行うとともに、エンジン水温等の情報をエンジン31の稼働状態としてモニタ装置23に出力する。
また、再生処理判定部54は、図示を略したが、運転室10内に設けられた再生処理開始スイッチを監視しており、オペレーターがこの再生処理開始スイッチを操作した場合も再生処理を行うべきと判定する(手動再生)。
そして、再生処理判定部54が再生処理を行うべきと判定したら、DPF制御部55にその旨を出力し、DPF制御部55は、制御信号を燃料噴射インジェクタ43に出力し、排気ガス浄化装置33内に燃料を噴射し、排気ガス浄化装置33の再生処理を開始する。また、再生処理判定部54は、再生処理を行うべきか否かの判定結果を電気信号としてモニタ装置23に出力する。
モニタ装置23は、再生処理判定部54から送られる情報に基づき、排気ガス浄化装置33の再生処理を促す表示をモニタ画面29に表示させる。なお、再生処理を促す表示は、モニタ画面29上ではなく、計器盤等に設けたランプであってもよい。
油圧ショベル1のオペレーターは、再生処理を促す表示によって油圧ショベルを平坦な地面に停止させ、作業機等のレバー13、14、20、21にさわらないか、ロックレバー22をロック側に操作して、エンジン31を所定の回転数(例えば、ローアイドル)の状態とする。
次に、オペレーターがモニタ装置23上に設けられた操作用スイッチ30操作し、排気ガス浄化装置33の再生処理を開始する。なお、再生処理を開始する信号は、モニタ装置23上の操作用スイッチ30によらず、計器盤等に設けた他の操作用スイッチであってもよい。
排気ガス浄化装置33の再生処理が開始されると、モニタ画面29上に、再生処理中であることを表す表示がされる。なお、再生処理中の表示は、モニタ画面29上ではなく、計器盤19等に設けたランプであってもよい。
排気ガス浄化装置33の再生処理が終了すると、再生処理中の表示が消え、再生処理の終了をオペレーターに知らせる。
稼働状態取得部57は、操作用スイッチ30の状態や、エンジンコントローラ34、ポンプコントローラ35からCANを介して出力された種々の検出値を取得し、油圧ショベル1の状態を表示制御部58に出力する。
表示制御部58は、稼働状態取得部57で取得された冷却水温、燃料残量や、後述するオペレーターによって設定された作業モード等をモニタ画面29上に画像表示する。
また。作業モード設定部59で設定された作業モードは、エネルギー浪費運転動作判定部60にも出力される。
尚、一般に油圧ショベル等の建設機械には、作業の負荷がそれぞれ異なる基本作業の種類を示す複数の作業モードが設けられている。例えば、「Pモード」、「Eモード」などの作業モードがある。各作業モードの概要は以下の通りである。
「Pモード」は、負荷が大きい掘削作業を行うための作業モード(作業量を重視)であり、エンジン31の回転及び出力トルクが比較的高い領域でエンジン31の出力トルクと油圧ポンプ32の吸収トルクとがマッチングされるモードである。
「Eモード」は、Pモードより負荷の小さい掘削作業や、スキ取り作業などの軽作業を行うための作業モード(燃費を重視)であり、Pモードの場合と比較してより低いエンジン出力トルク特性が設定されるモードである。
具体的には、エネルギー浪費運転動作判定部60は、以下の基準に基づいて、エネルギー浪費運転動作であるか否かを判定する。
「長時間アイドリング」は、エンジン31が稼働している状態において、作業機5等の油圧アクチュエータが全て動作されていない状態(レバー13、14、20、21が全て操作されない場合、あるいはロックレバー22がロック状態)が、所定時間継続している場合をいう。尚、判定条件の対象となるレバーは、ホイールローダー等車両の種類に応じて適宜決定すればよいが、作業機を操作するレバーが条件の対象となっていることが好ましい。
(2)動作を示す項目名:Eモード推奨
「Eモード推奨」は、作業モード設定部59での設定がEモードではなく、Eモードよりも燃料消費が多くなるモード、例えばPモードに設定された状態で、実際に発生している発生馬力がEモード範囲内である場合をいう。
なお、発生馬力の算出は、エンジンコントローラ34からのエンジン回転数とエンジン出力トルクの値を積算して求められる。
このように、「長時間アイドリング」、「Eモード推奨」の条件を満たす場合、燃費の悪化をもたらすエネルギー浪費運転動作と判定されることになる。
報知規制部62は、エンジンコントローラ34の再生処理判定部54から出力された再生処理を行うべきか否かの判定結果から、エネルギー浪費運転動作判定部60の判定結果に基づく、効率表示制御部61による効率表示ランプ30Aの表示制御を規制する部分である。
以上のようなエンジンコントローラ34、ポンプコントローラ35、及びモニタ装置23の作用を図5に示すフローチャートに基づいて説明する。尚、本実施形態では、操作レバー20、21、13、14が所定時間操作されず、長時間アイドリングの状態が続いている場合について説明する。
エネルギー浪費運転動作判定部60は、ポンプコントローラ35の操作検出部56、エンジンコントローラ34のダイヤル設定検出部52及びエンジン制御部53等から油圧ショベル1の各種稼働情報を取得する(ステップS1)。
次に、エネルギー浪費運転動作判定部60は、レバー20、21、13、14の操作状態を監視し、所定時間の間、継続的にレバー操作がないかどうかを判定する(ステップS2)。
所定時間内にレバー操作があったと判定された場合は、ステップS1にもどる。
ここで、再生処理を行う必要ありとの判定は、既に、排気ガス浄化装置33が再生処理中である場合も含む。
再生処理判定部54での判定が再生処理の必要なしの場合、報知規制部62による報知規制を行わず、エネルギー浪費運転動作判定部60の判定結果に基づいて、効率表示制御部61は、効率表示ランプ30Aを点灯する制御を行う(ステップS4)
再生処理判定部54での判定が再生処理の必要ありの場合、報知規制部62は、エネルギー浪費運転動作判定部60の判定結果によらず、効率表示制御部61による効率表示ランプ30Aの点消灯制御を規制し、効率表示ランプ30Aの点灯の表示を規制し、現在の消灯状態を維持する(ステップS5)。
また、再生処理の必要がないと判定された場合には、効率表示ランプ30Aの点灯の表示によって燃費の悪い運転動作であることを知らせ、オペレーターに運転動作の改善を促すことができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。尚、以下の説明では既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
前記第1実施形態では、図5に示すフローチャートにおいて、まず、エネルギー浪費運転動作判定部60は、作業機5の操作レバー20、21、ロックレバー22の状態を確認した後、再生処理判定部54による排気ガス浄化装置33の再生処理判定を行っていた。
すなわち、図6のフローチャートに示すように、まず、再生処理判定部54が排気ガス浄化装置33の再生処理が必要であるか否かを判定する(ステップS6)。
再生処理判定部54で再生処理の必要ありと判定された場合、その旨が報知規制部62に出力され、報知規制部62は、効率表示制御部61による効率表示ランプ30Aの点消灯制御を規制し、消灯状態を維持する(ステップS7)。
尚、第1実施形態と同様に、再生処理を行う必要ありとの判定は、既に、排気ガス浄化装置33が再生処理中である場合も含む。
エネルギー浪費運転動作判定部60は、レバー20、21、13、14の操作状態を監視し、所定時間の間、継続的にレバー操作がないかどうかを判定する(ステップS9)。
所定時間内にレバー操作があったと判定された場合は、ステップS8に戻る。
このような第2実施形態においても、第1実施形態の効果を享受することができる。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
前記第1実施形態では、判定結果報知手段は、効率表示ランプ30Aの点消灯によって行ってきた。
これに対して第3実施形態に係るモニタ装置70は、図7に示すように、ガイダンス出力制御部71、スピーカー72、及びメモリ73を備え、エネルギー浪費運転動作判定部60によって運転動作が燃費に悪いと判定された場合、スピーカー72からガイダンスの一例としての音声が出力されることにより、オペレーターに報知する点が相違する。
例えば、操作レバーが操作されない状態が一定時間継続され、長時間アイドリングであるとエネルギー浪費運転動作判定部60が判定した場合、ガイダンス出力制御部71は、メモリ73に記憶された「長時間のアイドリングを控えましょう」という音声情報を読み出し、スピーカー72から音声ガイダンスとして出力させる。
また、作業モード設定部59における作業モードがPモードに設定されているにもかかわらず、実際の作業機5による作業がEモードで動作可能である、とエネルギー浪費運転動作判定部60で判定された場合、ガイダンス出力制御部71は、メモリ73に記憶された「Eモードの利用をお勧めします」という音声情報を読み出し、スピーカー72から音声出力する。
エネルギー浪費運転動作判定部60は、ポンプコントローラ35の操作検出部56、エンジンコントローラ34のダイヤル設定検出部52及びエンジン制御部53等から油圧ショベル1の各種稼働情報を取得する(ステップS11)。
次に、エネルギー浪費運転動作判定部60は、作業モード設定部59で設定された作業モードでの油圧ショベルによる実際の作業が、設定された作業モード(この例ではPモード)よりも、燃料の消費が少ない作業モード(この例ではEモード)でも可能であるか、すなわち適正な作業モードに設定されているかどうかを判定する(ステップS12)。
作業モードが適正であると判定された場合は、ステップS11にもどる。
再生処理判定部54が再生処理の必要なしと判定したら、報知規制部62による報知規制を行わず、エネルギー浪費運転動作判定部60の判定結果に基づいて、ガイダンス出力制御部71は、「Eモードの利用をお勧めします」という音声ガイダンスを、スピーカー72から出力させる(ステップS14)。
再生処理判定部54が再生処理の必要ありと判定したら、報知規制部62は、エネルギー浪費運転動作判定部60の判定結果によらず、ガイダンス出力制御部71による音声ガイダンスの出力を規制する(ステップS15)。
なお、音声ガイダンス出力に代えて、例えば、音声ガイダンスの内容を文字情報でメモリに保存しておき、文字によるガイダンス出力をモニタ装置23のモニタ画面29上に、例えば、エンジン水温や燃料残量等の他の表示内容とともに、表示するようにしてもよい。
前述した第1実施形態、第2実施形態では、エネルギー浪費運転動作判定部60での判定項目は、長時間アイドリングの基準に基づいて行われているが、作業モード推奨のひとつの例であるEモード推奨の基準に基づいて判定されてもよい。
尚、Eモード推奨の場合の判定は、燃料ダイヤル48で設定された目標エンジン回転数と作業時のエンジントルクとの交点の位置が、目標エンジン回転数とエンジントルクとの関係に基づき、予め設定された燃費のよい領域の範囲内に含まれる運転動作であるか否かを判定するものでもよい。
この場合においても、作業モードがPモードに設定されている状態で、スキ取り作業などの軽作業が行われているときには、Pモードよりも燃費がよいEモードにすることで、燃費のよい領域の範囲内に交点がおさまるようになり、先の実施形態と同様の効果をもたらすものである。
Claims (2)
- 内燃機関の排気ガス浄化装置と、運転室を有する上部旋回体とを備えた油圧ショベルであって、
前記油圧ショベルの作業機を操作する操作手段と、
当該油圧ショベルの運転動作がエネルギー浪費運転となっているか否かを判定するエネルギー浪費運転動作判定手段と、
前記運転室に設けられて、前記エネルギー浪費運転動作判定手段の判定結果を報知する報知部と、
前記排気ガス浄化装置の再生処理を行うか否かを判定する再生処理判定手段とを備え、
前記操作手段が所定時間操作されておらず、かつ前記再生処理判定手段により、前記排気ガス浄化装置の再生処理を行わないと判定された場合には、前記エネルギー浪費運転動作判定手段は、前記油圧ショベルの運転動作がエネルギー浪費運転動作となっていると判定し、前記報知部は、前記油圧ショベルの運転動作がエネルギー浪費運転動作となっていることを報知し、
前記操作手段が所定時間操作されておらず、かつ前記再生処理判定手段により、前記排気ガス浄化装置の再生処理を行うと判定された場合には、前記報知部は、前記油圧ショベルの運転動作がエネルギー浪費運転動作となっているとの報知を規制する
ことを特徴とする油圧ショベル。 - 請求項1に記載の油圧ショベルにおいて、
前記運転室内には前記報知部が設けられ、
前記報知部は、モニタ画面またはランプのいずれかであり、
前記報知部が報知を規制するとは、前記エネルギー浪費運転動作判定手段によって、前記油圧ショベルの運転動作がエネルギー浪費運転動作となっていると判定されたときに、前記報知部が、前記油圧ショベルの運転動作がエネルギー浪費運転動作となっているとの報知を行わないことである
ことを特徴とする油圧ショベル。
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A521 | Written amendment |
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A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
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A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
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