JP4421275B2

JP4421275B2 - 建設機械のエンジン給排気系故障診断システム

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Publication number: JP4421275B2
Application number: JP2003407768A
Authority: JP
Inventors: 義紀古野; 真司秋野; 孝信井刈; 義宜大和田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2023-12-05
Also published as: JP2005163754A

Description

本発明は、建設機械のエンジン給排気系故障診断システムに係り、更に詳しくは、エンジン給排気系の異常を未然に察知することができる建設機械のエンジン給排気系故障診断システムに関する。

建設機械、特に、大型の油圧ショベル等の建設機械は、例えば、広大な作業現場での土石掘削作業に供されている。この大型の油圧ショベルは、その生産性向上のために、一般的に連続稼働される場合が多い。このため、異常が発生すると、油圧ショベルの運転を停止し、その修理を行わなければならないが、その異常の度合いによっては、長期間運転を休止しなければならない事態が生じることがある。この場合、油圧ショベルによる生産作業を中断しなければならないので、生産計画の工程を変更しなければならない。

このように油圧ショベルを休止に至らしめる異常として、例えばエンジン系の異常がある。このエンジン系の異常は油圧ショベルの駆動にとって極めて重要であると共に、その原因の究明が困難なものが多く、修理期間に長期を要する等、油圧ショベルの生産性に大きく影響を与えるものである。

このような背景から、エンジン系の異常が検出された際に、その異常が検出されるまでの一定期間のエンジンの動作状態に係わる状態量（検出データ）を稼動データとして記憶し蓄積する建設機械の故障診断システム（油圧作業機のモニタ装置）が既に知られている（例えば、特許文献１参照。）。この従来技術では、上記異常が検出されるまでの一定期間の稼動データを用いて異常診断を有益に行うことができ、異常原因の特定及びその修理を迅速に行うことを可能としている。

特開平７−１１９１８３号公報

エンジン系の異常の１つに、エンジン給排気系の異常がある。このエンジン給排気系の異常、例えばインタークーラの効率低下等が生じた場合、異常の兆候としてエンジンの出力低下症状が現れる場合がある。このエンジンの出力低下症状はオペレータによって感覚的に感知されることはあるものの、一般に異常としては検出されない場合が多い。通常、このインタークーラの効率低下のようなエンジン給排気系異常が生じた場合、冷却効率の低下によりエンジンの吸気温度が上昇するため、その結果として、冷却水オーバーヒートや排気温度異常等として検出されることになる。

（１）上述した課題を解決するために、第１の発明は、エンジンと、冷却ファンと、この冷却ファンによって冷却されるエンジン冷却水を冷却するラジエータと、ターボで加圧され前記エンジンに供給される空気を冷却するインタークーラとを備えた建設機械のエンジン給排気系故障診断システムであつて、前記インタークーラの入口配管に設けたインタークーラ入口圧力センサＰ１と、前記インタークーラの入口配管に設けたインタークーラ入口温度センサＴ１と、前記インタークーラの出口配管に設けたインタークーラ出口圧力センサＰ２と、前記インタークーラの出口配管に設けたインタークーラ出口温度センサＴ２と、前記エンジンの排気配管に設けた排気温度センサＴ３と、前記エンジンの回転数を検出する回転数センサＮと、外気温度を検出する外気温度センサＴ４と、前記インタークーラ入口圧力センサＰ１と前記回転数センサＮからの検出値を取り込み、前記エンジンの動作を制御するエンジン制御装置と、前記インタークーラ出口圧力センサＰ２、インタークーラ入口温度センサＴ１、インタークーラ出口温度センサＴ２、排気温度センサＴ３からの検出値を取り込み、前記エンジンの動作状態をモニタリングするエンジンモニタ装置と、前記各センサＰ１，Ｔ１，Ｐ２，Ｔ２，Ｔ３，Ｎ，Ｔ４からの検出値、前記建設機械の操作レバーの操作量、及び前記エンジンのディレート制御の有無を記憶するデータ記憶装置と、前記エンジンの出力低下の選択指令に基づいて、前記データ記憶装置に記憶された前記エンジンの給気系の異常の有無の判断要素となる前記各センサの検出値、前記データ記憶装置に記憶された前記建設機械の操作レバーの操作の有無、及び前記エンジン制御装置によって得られ、前記データ記憶装置に記憶された前記エンジンのディレート制御の有無を表示信号として出力する表示制御装置と、前記表示制御手段からの前記表示信号を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする建設機械のエンジン給排気系故障診断システムにある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、エンジン給排気系の異常を未然に察知することができる建設機械のエンジン給排気系故障診断システムを提供することを目的とする。

（１）上述した課題を解決するために、第１の発明は、エンジン給排気系の動作状態に係わる状態量を検出する検出手段と、この検出手段で検出した状態量を取り込み稼働データとして記録する第１のデータ記録手段と、この第１のデータ記録手段で記録した稼働データと比較するための比較データを記録する第２のデータ記録手段と、前記第１のデータ記録手段と前記第２のデータ記録手段とからそれぞれ稼働データと比較データとを取り込み、これらを表示信号として出力する表示制御手段とを備えたことを特徴とする建設機械のエンジン給排気系故障診断システムにある。

一般に、建設機械の１つである油圧ショベルを休止に至らしめる異常として、例えばエンジン系の異常がある。このエンジン系の異常は油圧ショベルの駆動にとって極めて重要であると共に、その原因の究明が困難なものが多く、修理期間に長期を要する等、油圧ショベルの生産性に大きく影響を与えるものである。このエンジン系の異常の１つとして、エンジン給排気系の異常がある。

ここで、このエンジン給排気系の異常、例えばインタークーラの効率低下等が生じた場合、異常の兆候としてエンジンの出力低下症状が現れる場合があるが、このエンジンの出力低下症状はオペレータによって感覚的に感知されることはあるものの、一般に異常としては検出されない場合が多い。通常、このインタークーラの効率低下のようなエンジン給排気系異常が生じた場合、冷却効率の低下によりエンジンの吸気温度が上昇するため、その結果として、冷却水オーバーヒートや排気温度異常等として検出されることになる。

前述した特許文献１記載の従来技術は、このような異常が検出されて初めて稼動データを取得しその後の故障診断に役立てるものである。しかしながら、このような異常が検出された場合には、通常、油圧ショベルの運転を停止する必要があり、その度合いによっては長期間運転を休止しなければならない。一方で、前述したように、大型の油圧ショベルは生産性向上のため連続運転を要求されており、その故障による休止期間を極力低減しなければならない。すなわち、上記従来技術では、異常原因の特定及びその修理を迅速に行えることにより油圧ショベルの休止期間の低減に資するが、エンジン給排気系の異常に関してはエンジン出力低下等の兆候から異常を未然に察知する余地があるにも拘らず、そのような点においては特に考慮されておらず、油圧ショベルの休止期間低減の観点において更なる改善の余地があった。

これに対し、本発明においては、例えばオペレータの指令により、検出手段でエンジン給排気系の動作状態に係わる状態量を検出し、この検出した状態量を第１のデータ記録手段で取り込み稼働データとして記録する。すなわち、例えばオペレータが運転中にエンジン出力の低下等の異常の兆候を感覚的に感知した場合、直ちにキーパッド等からの入力によってエンジン給排気系の状態量をデータ記録手段に記録する（いわゆるスナップショットを行う）ことが可能である。その後、この第１の記録手段で記録した稼働データと、第２のデータ記録手段で例えば予め記録しておいた同じ油圧ショベルの正常状態での稼働データ（例えばエンジン出力低下を感じないときの稼働データ）等の比較データとを表示制御手段に取り込み、これらを表示信号として例えば表示手段に出力し、表示手段で表示する。このようにして稼働データと比較データとを比較することにより、例えばインタークーラの入出口の圧力等に異常がある場合にはエンジン給排気系の配管の異常（破損等）等が生じていると察知することができ、また例えばインタークーラの出口温度やエンジン排気温度等に異常がある場合にはインタークーラの効率低下等の異常を察知することができる。

このようにして、本発明によれば、オペレータがエンジン出力低下等の異常の兆候を感覚的に感知した際にエンジン給排気系に係わる状態量の記録を行い、それを正常時の状態量と比較することによって、エンジン給排気系の異常を冷却水オーバーヒートや排気温度異常といった異常が検出される前に未然に察知することができる。その結果、油圧ショベルの運転停止時間を低減することができ、生産性の向上に資することができる。

（２）上述した課題を解決するために、第２の発明は、第１の発明において、前記表示手段は、前記エンジンのディレート制御の有無として、前記エンジンの回転数の制限の有無を表示することを特徴とする建設機械のエンジン給排気系故障診断システムにある。

（３）上述した課題を解決するために、第３の発明は、第１の発明において、前記表示手段は、前記エンジンのディレート制御の有無として、前記エンジンの燃料噴射量の制限の有無を表示することを特徴とする建設機械のエンジン給排気系故障診断システムにある。

（４）上述した課題を解決するために、第４の発明は、第１の発明において、前記表示手段は、前記エンジンのディレート制御の有無として、前記エンジンの停止制御の有無を表示することを特徴とする建設機械のエンジン給排気系故障診断システムにある。

（５）上述した課題を解決するために、第５の発明は、第１乃至第４のいずれかの発明において、前記表示制御手段は、前記検出値をスナップショットし、そのスナップショットデータを前記データ記憶装置に記憶することを特徴とする建設機械のエンジン給排気系故障診断システムにある。

（６）上述した課題を解決するために、第６の発明は、第５の発明において、前記表示制御手段は、前記データ記憶装置に記憶した前記エンジン出力の低下のスナップショットデータと、正常時のスナップショットデータとを、前記データ記憶装置にから取り込み、前記表示手段に出力することを特徴とする建設機械のエンジン給排気系故障診断システムにある。

本発明によれば、オペレータがエンジン出力低下等の異常の兆候を感覚的に感知した際に、第１のデータ記録手段でエンジン給排気系の動作状態に係わる状態量の記録を行い、それを第２のデータ記録手段で記録した比較データと比較することによって、エンジン給排気系の異常を冷却水オーバーヒートや排気温度異常といった異常が検出される前に未然に察知することができる。その結果、油圧ショベルの運転停止時間を低減することができ、生産性の向上に資することができる。

以下、本発明の建設機械のエンジン給排気系故障診断システムの一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の建設機械のエンジン給排気系故障診断システムの一実施の形態を備えた建設機械（この例では油圧ショベル）の全体構造を表す側面図である。

この図１において、１２は走行体、１３はこの走行体１２上に旋回可能に設けた旋回体、１４はこの旋回体１３の前部左側に設けた運転室、１５は旋回体１３の前部中央に俯仰動可能に設けたフロント作業機であり、これらは油圧ショベル１に備えられている。また、１６は旋回体１３に回動可能に設けたブーム、１７はこのブーム１６の先端に回動可能に設けたアーム、１８はこのアーム１７の先端に回動可能に設けたバケットであり、フロント作業機１５はこれらブーム１６、アーム１７及びバケット１８で構成されている。また、２は運転室１４内に設置されたコントローラネットワークであり、油圧ショベル１の部位ごとの動作状態に係わる状態量を収集するためのものである。

なお、図１においては、油圧ショベル１は、機体重量数百トンクラスで例えば海外の鉱山等において用いられることの多い超大型ショベル（バックホウタイプ）を例にとって図示しているが、本発明の適用対象としてはこれに限られるものではない。すなわち、日本国内において各種建設工事現場等において最も活躍する機体重量数十トンクラスのいわゆる大型ショベル、中型ショベルや、小規模工事現場で活躍するそれよりさらに小型のいわゆるミニショベル等に適用してもよい。

図２はコントローラネットワーク２の構成のうちエンジン給排気系のモニタに係わる要部を抽出して示す部分概略構成図である。
この図２において、２０はエンジン２１（後述の図３参照）への燃料噴射量を制御する噴射量制御装置２２の制御を行うことにより主にエンジン２１の動作制御を行うエンジン制御装置、２３は主にエンジン２１の動作状態をモニタリングするエンジンモニタ装置であり、これらエンジン制御装置２０及びエンジンモニタ装置２３にはエンジン２１の動作状態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ようになっている。

図３はこれらエンジン制御装置２０及びエンジンモニタ装置２３に入力されるエンジン２１の動作状態に係わる状態量のうち、エンジン２１の給排気系に係わる状態量を検出するセンサ（検出手段）の設置箇所を示すエンジン２１の概念構成図である。

この図３において、２５はエアクリーナ、２６はこのエアクリーナ２５から吸い込まれた空気を加圧するターボ、２７はこのターボで加圧されエンジンに吸い込まれる空気の冷却を行うインタークーラ、２８はこのインタークーラ２７の入口に接続されたインタークーラ入口配管、２９はインタークーラ２７の出口に接続されたインタークーラ出口配管、３０はエンジン２１に設けられ、インタークーラ２７で冷却された空気を吸い込んで燃料と混合して燃焼させる複数のシリンダ、３１はこれら複数のシリンダ３０で発生した燃焼ガスの排気を行う排気配管、３２はマフラ、３３はエンジン２１の冷却水を冷却するラジエータ、３４はこのラジエータ及びインタークーラ２７の冷却を行う冷却ファン、３５はこの冷却ファン３４を駆動するモータである。

また、Ｐ１はインタークーラ入口配管２８に設けたインタークーラ入口圧力センサ、Ｔ１は同様にインタークーラ入口配管２８に設けたインタークーラ入口温度センサ、Ｐ２はインタークーラ出口配管２９に設けたインタークーラ出口圧力センサ、Ｔ２は同様にインタークーラ出口配管２９に設けたインタークーラ出口温度センサ、Ｔ３は排気配管３１に設けた排気温度センサ、Ｎはエンジン２１の回転数を検出する回転数センサ、Ｔ４はエンジンルーム２４の外部に設けられ外気温度を検出する外気温度センサである。

図２に戻り、Ａはエンジン２１の回転数を指令するスロットル装置（図示せず）のスロットル位置を検出するスロットル位置センサである。このスロットル位置センサＡで検出したスロットル位置、インタークーラ入口圧力センサＰ１で検出したインタークーラ入口圧力、及び回転数センサＮで検出したエンジン回転数はエンジン制御装置２０に入力される。一方、インタークーラ入口温度センサＴ１で検出したインタークーラ入口温度、インタークーラ出口圧力センサＰ２で検出したインタークーラ出口圧力、インタークーラ出口温度センサＴ２で検出したインタークーラ出口温度、及び排気温度センサＴ３で検出したエンジン２１の排気温度はエンジンモニタ装置２３に入力されるようになっている。なお、実際にはこれらエンジン制御装置２０及びエンジンモニタ装置２３には他のエンジン２１の動作状態に係わる状態量も入力されるが、ここでは図３と同様にエンジン２１の給排気系に係わる状態量を検出するセンサのみ図示している。

上記エンジン制御装置２０とエンジンモニタ装置２３とは通信線３６によって接続され、またエンジンモニタ装置２３は第１ネットワーク２Ａにより後述するデータ記録装置４３に接続されている。このような構成により、各センサで検出されエンジン制御装置２０及びエンジンモニタ装置２３に入力されたエンジン２１の給排気系の動作状態に係わる状態量は、データ記録装置４３に送信されるようになっている。

また、４０は運転室１４内に設けられ、油圧ショベル１の各種稼働情報や警報情報等をオペレータに表示するディスプレイ（表示手段）であり、４１はこのディスプレイ４０に表示信号を出力することにより表示を行わせる表示制御装置（表示制御手段）である。また、４２はこの表示制御装置４１に接続され、オペレータの操作入力により各種のデータ設定やディスプレイ４０の画面の切り替え等が行われるキーパッドである。また、３７は例えば油圧ショベル１の走行を操作する電気レバー、３８は例えばフロント作業機１５を操作するための電気レバー、３９はこれら電気レバー３７，３８を制御すると共にそれら電気レバー３７，３８の操作量に係わる状態量を検出する電気レバー制御装置である。上記表示制御装置４１及び電気レバー制御装置３９は、第２ネットワーク２Ｂを介して後述するデータ記録装置４３に接続されている。

４３は第１ネットワーク２Ａ及び第２ネットワーク２Ｂにそれぞれ接続され、第１ネットワーク２Ａからのエンジンの動作状態に係わる状態量（以下、エンジン系状態量と記載する）及び第２ネットワーク２Ｂからの電気レバー３７，３８の操作量に係る状態量を含む油圧ショベル１の車体に係わる状態量（以下、車体系状態量と記載する）を稼動データとして取り込み記録可能なデータ記録装置（第１のデータ記録手段；第２のデータ記録手段）である。このデータ記録装置４３は第１ネットワーク２Ａからのエンジン系状態量を第２ネットワーク２Ｂに流す役目も果たしており、これによりエンジン系状態量をディスプレイ４０で表示することができるようになっている。なお、外気温度センサＴ４で検出する外気温度等はこのデータ記録装置４３に直接入力されるようになっている。

４４はこのデータ記録装置４３と通信線４５を介して接続可能な携帯端末（情報通信）、４６はデータ記録装置４３に通信線４７を介して接続された衛星通信端末（情報通信）、４８はこの衛星通信端末４６から図示しない通信衛星にデータを送信するためのアンテナ、４９は例えば油圧ショベル１が稼働する現場付近に設けられた現場事務所等に設置され、上記携帯端末４４と接続可能なＰＣ端末である。

上記データ記録装置４３には第１ネットワーク２Ａからのエンジン系状態量、第２ネットワーク２Ｂからの車体系状態量、及び外気温度センサＴ４等のセンサから直接入力される状態量（以下、センサ系状態量と記載する）が単位時間毎（例えば１秒毎）に入力されており、通常、データ記録装置４３は例えばこれらの状態量の所定時間単位（例えば３０分）毎の平均値（又は標準偏差等でもよい）を演算して一定期間（例えば１日）の範囲内における経時変化を表す稼働データ（すなわちトレンドデータ）を生成したり、エンジン累積稼働時間等の累積稼働データを生成して記録する。この一定期間の範囲内におけるトレンドデータ及び累積稼働データは、例えば日報として１日に１回携帯端末４４を介してＰＣ端末４９にダウンロードされたり、衛星通信端末４６及びアンテナ４８を介した衛星通信により油圧ショベル１の管理側（例えば油圧ショベル１のメーカ（販売店）、所有者等）に送信されるようになっている。

また、表示制御装置４１及びデータ記録装置４３は、第１ネットワーク２Ａからのエンジン系状態量、第２ネットワーク２Ｂからの車体系状態量、及び外気温度センサＴ４等からのセンサ系状態量のうち所定の状態量項目について所定の時間（例えば３０分）の範囲内において単位時間毎（例えば１秒毎）にきめ細かく取り込み記録するスナップショット機能を有しており、このスナップショットはオペレータの指令により任意に行われるようになっている。このとき、表示制御装置４１及びデータ記録装置４３には予め複数のスナップショット項目とその各項目に関連付けられた所定の状態量項目との組み合わせが記憶されており、オペレータがスナップショット項目を指令すると、表示制御装置４１及びデータ記録装置４３はそのスナップショット項目に関連した所定の状態量項目を抽出して記録するようになっている。以下、このスナップショットの手順について図４を用いて説明する。この図４はスナップショットの開始から終了までの流れを示すフローチャートである。

まず、Ｓ１０では表示制御装置４１がスナップショット開始指令が入力されたかどうかを判定する。具体的には、例えば図５に示すようにディスプレイ４０にスナップショット項目の一覧５２が表示され、オペレータがキーパッド４２の「↑」ボタン４２ａ又は「↓」ボタン４２ｂ（図２参照）を操作して一覧５２の中から所定のスナップショット項目５３（この例ではエンジン出力低下）を選択することによって、スナップショット開始の指令が入力されるようになっている。開始指令が入力された場合には判定が満たされて次のステップ２０に移る。

ステップ２０では、表示制御装置４１がデータ記録装置４３へ第２ネットワーク２Ｂを介してスナップショット開始信号を送信し、次のステップ３０に移る。

ステップ３０では、データ記録装置４３が表示制御装置４１から送信されたスナップショット開始信号を正常に受信したかどうかを判定する。正常に受信していない場合には先のステップ２０に戻り、ステップ２０及びステップ３０を繰り返す。データ記録装置４３が正常に受信した場合には判定が満たされて次のステップ４０に移る。

ステップ４０では、データ記録装置４３が表示制御装置４１にＯＫ信号を送信し、次のステップ５０に移る。

ステップ５０では、表示制御装置４１及びデータ記録装置４３が共にスナップショットを開始する。このとき、表示制御装置４１及びデータ記録装置４３は先のステップ１０においてオペレータによって選択されたスナップショット項目５３に関連した所定の状態量項目を抽出して記録するようになっている。

次のステップ６０では、表示制御装置４１がディスプレイ４０にスナップショット中の状態量をリアルタイムに表示する。図６はこのときのディスプレイ４０の表示の一例を示す図である。

この図６において、５５はスナップショット中であるかどうかを示す表示であり、例えばスナップショットが開始したらＯＮ、終了したらＯＦＦ表示される。以下は先のステップ１０でオペレータがスナップショット項目としてエンジン出力低下を選択した場合の表示例を示す。５６，５７，５８はエンジン２１がディレート制御されているかどうかを表示するものである。ここで、エンジン２１のディレート制御とは、エンジン２１の保護の観点から、例えば冷却水オーバーヒートが検出された場合にはエンジン回転数及び燃料噴射量を制限したり、冷却水レベル低が検出された場合には燃料噴射量を制限した後にエンジン２１を停止したり、エンジンオイル圧低が検出された場合にはエンジン回転数及び燃料噴射量を制限後エンジン２１を停止するといった制御を行うものである。上記５６はこのディレート制御のうちエンジン回転数の制限の有無を、５７は燃料噴射量の制限の有無を、５８はエンジン停止制御の有無を例えばＯＮ・ＯＦＦにより表示するようになっている。５９は電気レバー３７，３８が操作されているかどうかを例えばＯＮ・ＯＦＦ表示する。６０は複数の状態量表示バー、６１はこれら状態量表示バーにそれぞれ対応した状態量数値表示であり、これら状態量表示バー６０及び状態量数値表示６１で表示される状態量項目は、インタークーラ入口圧力、インタークーラ出口圧力、インタークーラ入口温度、インタークーラ出口温度、排気温度、スロットル位置、エンジン回転数、外気温度である。

このように、各ディスプレイ４０に各状態量のみでなくディレート制御の有無や操作レバーの操作の有無を表示することにより、オペレータが表示された状態量からエンジン給排気系の動作状態が正常か異常なのかを正確に判断できるようになっている。なお、このディレート制御の有無や操作レバーの操作の有無といった情報は、各状態量とともにスナップショットデータとして記録されるようになっている。したがって、後述するようにこのスナップショットデータを携帯端末４４を介して現場事務所等のＰＣ端末４９にダウンロードして見る場合にも、スナップショットデータをデータ記録装置４３から衛星通信を介して送信した管理側において見る場合にも、エンジン給排気系の動作状態の異常の有無を正確に判断できるようになっている。

次のステップ７０では、表示制御装置４１がスナップショット終了指令の入力がされたかどうかを判定する。具体的にはオペレータによってキーパッド４２の「×」ボタン４２ｃ（図２参照）が押されたかどうかが判定される。終了指令が入力されていない場合には先のステップ５０に戻り、終了指令が入力されるまでステップ５０〜ステップ７０が繰り返される。オペレータがスナップショット終了の指令を入力した場合には判定が満たされて次のステップ８０に移る。

ステップ８０では、表示制御装置４１がデータ記録装置４３へ第２ネットワーク２Ｂを介してスナップショット終了信号を送信し、表示制御装置４１及びデータ記録装置４３が共にスナップショットを終了して次のステップ９０に移る。

ステップ９０では、表示制御装置４１がスナップショット保存指令の入力がされたかどうかを判定する。具体的にはオペレータによってキーパッド４２の「＊」ボタン４２ｄ（図２参照）が押されたかどうかが判定される。スナップショットデータの保存指令が入力された場合には判定が満たされて次のステップ１００に移る。

ステップ１００ではデータ記録装置４３が記録したスナップショットデータをメモリ（図示せず）に保存し、このフローを終了する。

このようにして、表示制御装置４１とデータ記録装置４３とが信号を送信しあうことにより、表示制御装置４１とデータ記録装置４３とはスナップショットの開始のタイミングを合わせることができるようになっている。またこのように表示制御装置４１とデータ記録装置４３との双方にスナップショット機能を設けることにより、ディスプレイ４０で表示するデータは表示制御装置４１から、衛星通信を介して管理側に送信する場合や携帯端末４４等を介してダウンロードするデータはデータ記録装置４３から取り込むことができる。これにより、大きな容量を占めるスナップショットデータが第２ネットワーク２Ｂ上を流れて第２ネットワーク２Ｂ上を流れる各種稼働データの流れを阻害するのを防止できるようになっている。

以上のようにしてデータ記録装置４３に保存されたスナップショットデータは、オペレータの指令等によって、データ記録装置４３に予め保存された比較データ（例えばオペレータがエンジン出力低下等の異常の兆候を感じない正常時のスナップショットデータ）と共に表示制御装置４１に取り込まれ、この表示制御装置４１からの表示信号によってディスプレイ４０に表示されるようになっている。なお、比較データは上記正常時のスナップショットデータに限られるものではなく、例えば異常の兆候を感じた日のトレンドデータ等でもよい。また、スナップショットデータと比較データとをデータ記録装置４３から携帯端末４４を介して現場事務所等のＰＣ端末４９にダウンロードし、このＰＣ端末４９で比較表示するようにしてもよい。さらに、スナップショットデータと比較データとをデータ記録装置４３から衛星通信を介して管理側に送信し、管理側に設置されたＰＣ端末（図示せず）等において比較表示するようにしてもよい。

次に、上記構成の本発明の建設機械のエンジン給排気系故障診断システムの一実施の形態の作用を以下に説明する。
例えば、目詰まり等の原因によってインタークーラ２７の冷却効率が低下した場合等、エンジン給排気系の異常が生じた場合を考える。このようなエンジン給排気系の異常が生じた場合、一般に異常の兆候としてエンジン２１の出力低下症状が現れる。このエンジン２１の出力低下症状はオペレータによって感覚的に感知されることはあるものの、異常としては検出されない場合が多い。通常、このインタークーラ２７の効率低下のようなエンジン給排気系の異常が生じた場合、冷却効率の低下によりエンジン２１の吸気温度（すなわちインタークーラ出口温度センサＴ２で検出するインタークーラ出口温度）が上昇するため、その結果として、冷却水オーバーヒートや排気温度異常等として検出されることになる。

前述した特許文献１記載の従来技術は、このような異常が検出されて初めて稼動データを取得しその後の故障診断に役立てるものである。しかしながら、このような異常が検出された場合には、通常、油圧ショベル１の運転を停止する必要があり、その度合いによっては長期間運転を休止しなければならない。一方で、前述したように、大型の油圧ショベル１は生産性向上のため連続運転を要求されており、その故障による休止期間を極力低減しなければならない。すなわち、上記従来技術では、異常原因の特定及びその修理を迅速に行えることにより油圧ショベル１の休止期間の低減に資するが、エンジン給排気系の異常に関してはエンジン出力低下等の兆候から異常を未然に察知する余地があるにも拘らず、そのような点においては特に考慮されておらず、油圧ショベル１の休止期間低減の観点において更なる改善の余地があった。

これに対し、本実施の形態においては、オペレータが油圧ショベル１の運転中にエンジン出力低下症状を感覚的に感知した場合、前述した図５に示すディスプレイ４０の画面上でスナップショット項目５２の中からエンジン出力低下５３を選択する。これにより、表示制御装置４１とデータ記録装置４３とがエンジン出力低下５３に関連する所定の状態量項目、すなわちインタークーラ入口圧力、インタークーラ出口圧力、インタークーラ入口温度、インタークーラ出口温度、排気温度、スロットル位置、エンジン回転数、外気温度の状態量についてスナップショットを開始する。このとき、前述した図６に示すようにディスプレイ４０にはリアルタイムにスナップショット中の状態量が表示されるため、オペレータはスナップショット中にディスプレイ４０を見ることでリアルタイムに異常診断することも可能である。そして、任意の時間が経過した時点でオペレータはスナップショットを終了し、そのデータをデータ記録装置４３に保存する。その後、オペレータはこのスナップショットデータとデータ記録装置４３に予め保存された油圧ショベル１の正常時のスナップショットデータ等の比較データとをディスプレイ４０上に表示させ、それらのデータを比較する。なお、ディスプレイ４０で比較表示するのではなく、前述したように携帯端末４４を用いて現場事務所等に設置したＰＣ端末４９にダウンロードして比較表示させてもよいし、衛星通信を介して遠方の管理側におけるＰＣ端末等のディスプレイ上で比較表示させてもよい。またはこれらを同時に行ってもよい。

このようにして行われる稼働データの比較により、例えばインタークーラ入口圧力又はインタークーラ出口圧力に異常がある場合にはインタークーラ入口及び出口配管２８，２９の配管不具合（破損等）やターボ２６の動作異常等が生じていると察知することができ、また例えばインタークーラ出口温度やエンジン排気温度等に異常がある場合にはインタークーラ２７の冷却効率の低下等を察知することができる。

このようにして、本実施の形態によれば、オペレータがエンジン出力低下等の異常の兆候を感覚的に感知した際にスナップショットを行い、これを正常時のスナップショットデータ等の比較データと比較することにより、エンジン２１の給排気系の異常を冷却水オーバーヒートや排気温度異常といった異常が検出される前に未然に察知することができる。その結果、油圧ショベル１の運転停止時間を低減することができ、生産性の向上に資することができる。

本発明の建設機械のエンジン給排気系故障診断システムの一実施の形態を備えた油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。本発明の建設機械のエンジン給排気系故障診断システムの一実施の形態を備えた油圧ショベルに搭載されたコントローラネットワークの構成のうちエンジン給排気系のモニタに係わる要部を抽出して示す部分概略構成図である。本発明の建設機械のエンジン給排気系故障診断システムの一実施の形態を備えた油圧ショベルにおいて、エンジン給排気系に係わる状態量を検出するセンサの設置箇所を示すエンジンの概念構成図である。本発明の建設機械のエンジン給排気系故障診断システムの一実施の形態において行われるスナップショットの開始から終了までの流れを示すフローチャートである。本発明の建設機械のエンジン給排気系故障診断システムの一実施の形態を構成するディスプレイにおけるスナップショット項目表示の一例を示す図である。本発明の建設機械のエンジン給排気系故障診断システムの一実施の形態を構成するディスプレイにおけるスナップショット表示の一例を示す図である。

符号の説明

２１エンジン
４０ディスプレイ（表示手段）
４１表示制御装置（表示制御手段）
４３データ記録装置（第１のデータ記録手段；第２のデータ記録手段）
Ｐ１インタークーラ入口圧力センサ（検出手段）
Ｐ２インタークーラ出口圧力センサ（検出手段）
Ｔ１インタークーラ入口温度センサ（検出手段）
Ｔ２インタークーラ出口温度センサ（検出手段）
Ｔ３排気温度センサ（検出手段）
Ｔ４外気温度センサ（検出手段）
Ｎ回転数センサ（検出手段）
Ａスロットル位置センサ（検出手段）

Claims

エンジンと、冷却ファンと、この冷却ファンによって冷却されるエンジン冷却水を冷却するラジエータと、ターボで加圧され前記エンジンに供給される空気を冷却するインタークーラとを備えた建設機械のエンジン給排気系故障診断システムであつて、
前記インタークーラの入口配管に設けたインタークーラ入口圧力センサＰ１と、
前記インタークーラの入口配管に設けたインタークーラ入口温度センサＴ１と、
前記インタークーラの出口配管に設けたインタークーラ出口圧力センサＰ２と、
前記インタークーラの出口配管に設けたインタークーラ出口温度センサＴ２と、
前記エンジンの排気配管に設けた排気温度センサＴ３と、
前記エンジンの回転数を検出する回転数センサＮと、
外気温度を検出する外気温度センサＴ４と、
前記インタークーラ入口圧力センサＰ１と前記回転数センサＮからの検出値を取り込み、前記エンジンの動作を制御するエンジン制御装置と、
前記インタークーラ出口圧力センサＰ２、インタークーラ入口温度センサＴ１、インタークーラ出口温度センサＴ２、排気温度センサＴ３からの検出値を取り込み、前記エンジンの動作状態をモニタリングするエンジンモニタ装置と、
前記各センサＰ１，Ｔ１，Ｐ２，Ｔ２，Ｔ３，Ｎ，Ｔ４からの検出値、前記建設機械の操作レバーの操作量、及び前記エンジンのディレート制御の有無を記憶するデータ記憶装置と、
前記エンジンの出力低下の選択指令に基づいて、前記データ記憶装置に記憶された前記エンジンの給気系の異常の有無の判断要素となる前記各センサの検出値、前記データ記憶装置に記憶された前記建設機械の操作レバーの操作の有無、及び前記エンジン制御装置によって得られ、前記データ記憶装置に記憶された前記エンジンのディレート制御の有無を表示信号として出力する表示制御装置と、
前記表示制御手段からの前記表示信号を表示する表示手段と
を備えたことを特徴とする建設機械のエンジン給排気系故障診断システム。
請求項１に記載の建設機械のエンジン給排気系故障診断システムにおいて、
前記表示手段は、前記エンジンのディレート制御の有無として、前記エンジンの回転数の制限の有無を表示することを特徴とする建設機械のエンジン給排気系故障診断システム。
請求項１に記載の建設機械のエンジン給排気系故障診断システムにおいて、
前記表示手段は、前記エンジンのディレート制御の有無として、前記エンジンの燃料噴射量の制限の有無を表示することを特徴とする建設機械のエンジン給排気系故障診断システム。
請求項１に記載の建設機械のエンジン給排気系故障診断システムにおいて、
前記表示手段は、前記エンジンのディレート制御の有無として、前記エンジンの停止制御の有無を表示することを特徴とする建設機械のエンジン給排気系故障診断システム。
請求項１乃至４のいずれかに記載の建設機械のエンジン給排気系故障診断システムにおいて、
前記表示制御手段は、前記検出値をスナップショットし、そのスナップショットデータを前記データ記憶装置に記憶する
ことを特徴とする建設機械のエンジン給排気系故障診断システム。
請求項５に記載の建設機械のエンジン給排気系故障診断システムにおいて、
前記表示制御手段は、前記データ記憶装置に記憶した前記エンジン出力の低下のスナップショットデータと、正常時のスナップショットデータとを、前記データ記憶装置にから取り込み、前記表示手段に出力する
ことを特徴とする建設機械のエンジン給排気系故障診断システム。