特開 2025-21001 作業機械の性能を評価するためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025021001

(43)【公開日】2025-02-13

(54)【発明の名称】作業機械の性能を評価するためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20250205BHJP

   F02D 23/00 20060101ALI20250205BHJP

【ＦＩ】

F02D45/00 364E

F02D45/00 362

F02D23/00 N

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023124673

(22)【出願日】2023-07-31

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2025-01-14

(71)【出願人】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】小澤 勇貴

(72)【発明者】

【氏名】糟谷 遼二

【テーマコード（参考）】

3G092

3G384

【Ｆターム（参考）】

3G092AA02

3G092AC06

3G092BB01

3G092EB01

3G092FA06

3G092HA04Z

3G092HA16Z

3G092HE01Z

3G092HE08Z

3G092HF08Z

3G092HF14Z

3G092HF21Z

3G092HG08Z

3G384AA24

3G384BA02

3G384BA07

3G384BA13

3G384BA43

3G384DA33

3G384ED06

3G384EE16

3G384FA06Z

3G384FA11Z

3G384FA28Z

3G384FA54Z

3G384FA55Z

3G384FA56Z

3G384FA57Z

3G384FA73Z

3G384FA79Z

3G384FA85Z

3G384FA86Z

(57)【要約】

【課題】作業機械において、チャージ圧の乖離度を精度よく算出する。
【解決手段】システムは、実チャージ圧取得部と、目標トルク取得部と、エンジン回転速度取得部と、チャージ圧推定部と、チャージ圧補正部と、乖離度算出部とを備える。実チャージ圧取得部は、実チャージ圧を取得する。目標トルク取得部は、エンジンの目標出力トルクを取得する。エンジン回転速度取得部は、エンジンの実回転速度を取得する。チャージ圧推定部は、目標出力トルクと実回転速度とに基づいて、推定チャージ圧を算出する。チャージ圧補正部は、目標出力トルクを変化させる所定の補正パラメータの変化量を、第１トルク変化量として取得する。チャージ圧補正部は、第１トルク変化量に基づいて、推定チャージ圧を補正する。乖離度算出部は、実チャージ圧と補正された推定チャージ圧との乖離度を算出する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、前記エンジンに接続されるターボチャージャとを含む作業機械の性能を評価するためのシステムであって、
前記ターボチャージャの実チャージ圧を取得する実チャージ圧取得部と、
前記エンジンの目標出力トルクを取得する目標トルク取得部と、
前記エンジンの実回転速度を取得するエンジン回転速度取得部と、
前記エンジンの目標出力トルクと前記エンジンの実回転速度とに基づいて、前記ターボチャージャの推定チャージ圧を算出するチャージ圧推定部と、
前記エンジンの目標出力トルクを変化させる所定の補正パラメータの変化量を、第１トルク変化量として取得し、前記第１トルク変化量に基づいて、前記推定チャージ圧を補正するチャージ圧補正部と、
前記実チャージ圧と補正された前記推定チャージ圧との乖離度を算出する乖離度算出部と、
を備えるシステム。

【請求項2】

前記所定の補正パラメータは、前記目標出力トルクである、
請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記第１トルク変化量は、第１時間の間の前記目標出力トルクの変化量である、
請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記チャージ圧補正部は、前記第１時間よりも長い第２時間の間の前記目標出力トルクの変化量を示す第２トルク変化量を取得し、前記第１トルク変化量と前記第２トルク変化量とに基づいて、前記推定チャージ圧を補正する、
請求項３に記載のシステム。

【請求項5】

前記チャージ圧補正部は、前記エンジンの実回転速度の変化量を示す第１回転速度変化量を取得し、前記第１回転速度変化量に基づいて、前記推定チャージ圧を補正する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記第１回転速度変化量は、第１時間の間の前記エンジンの実回転速度の変化量である、
請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

前記チャージ圧補正部は、前記第１時間よりも長い第２時間の間の前記エンジンの実回転速度の変化量を示す第２回転速度変化量を取得し、前記第１回転速度変化量と前記第２回転速度変化量とに基づいて、前記推定チャージ圧を補正する、
請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

前記チャージ圧補正部は、大気圧を取得し、前記大気圧に基づいて、前記推定チャージ圧を補正する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記チャージ圧補正部は、外気温を取得し、前記外気温に基づいて、前記推定チャージ圧を補正する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

所定条件を満たす場合に取得された前記乖離度を選別するフィルタリング部をさらに備え、
前記所定条件は、前記エンジンの目標出力トルクが所定範囲内であることを含む、
請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

前記乖離度を時系列的に記録することで、前記性能を評価するためのデータを生成する判定データ生成部をさらに備える、
請求項１に記載のシステム。

【請求項12】

エンジンと、前記エンジンに接続されるターボチャージャとを含む作業機械の性能を評価するためのシステムであって、
前記ターボチャージャの実チャージ圧を取得する実チャージ圧取得部と、
前記エンジンの目標出力トルクを取得する目標トルク取得部と、
前記エンジンの実回転速度を取得するエンジン回転速度取得部と、
前記エンジンの目標出力トルクと前記エンジンの実回転速度とに基づいて、前記ターボチャージャの推定チャージ圧を算出するチャージ圧推定部と、
前記エンジンの実回転速度の変化量を示す第１回転速度変化量を取得し、前記第１回転速度変化量に基づいて、前記推定チャージ圧を補正するチャージ圧補正部と、
前記実チャージ圧と補正された前記推定チャージ圧との乖離度を算出する乖離度算出部と、
を備えるシステム。

【請求項13】

前記第１回転速度変化量は、第１時間の間の前記エンジンの実回転速度の変化量である、
請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

前記チャージ圧補正部は、前記第１時間よりも長い第２時間の間の前記エンジンの実回転速度の変化量を示す第２回転速度変化量を取得し、前記第１回転速度変化量と前記第２回転速度変化量とに基づいて、前記推定チャージ圧を補正する、
請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

所定条件を満たす場合に取得された前記乖離度を選別するフィルタリング部をさらに備え、
前記所定条件は、前記第１回転速度変化量が所定範囲内であることを含む、
請求項１２に記載のシステム。

【請求項16】

前記チャージ圧補正部は、大気圧を取得し、前記大気圧に基づいて、前記推定チャージ圧を補正する、
請求項１２に記載のシステム。

【請求項17】

前記チャージ圧補正部は、外気温を取得し、前記外気温に基づいて、前記推定チャージ圧を補正する、
請求項１２に記載のシステム。

【請求項18】

前記乖離度を時系列的に記録することで、前記性能を評価するためのデータを生成する判定データ生成部をさらに備える、
請求項１２に記載のシステム。

【請求項19】

エンジンと、前記エンジンに接続されるターボチャージャとを含む作業機械の性能を評価するための方法であって、
前記ターボチャージャの実チャージ圧を取得することと、
前記エンジンの目標出力トルクを取得することと、
前記エンジンの実回転速度を取得することと、
前記エンジンの目標出力トルクと前記エンジンの実回転速度とに基づいて、前記ターボチャージャの推定チャージ圧を算出することと、
前記エンジンの目標出力トルクを変化させる所定の補正パラメータの変化量を、第１トルク変化量として取得し、前記第１トルク変化量に基づいて、前記推定チャージ圧を補正することと、
前記実チャージ圧と補正された前記推定チャージ圧との乖離度を算出すること、
を備える方法。

【請求項20】

エンジンと、前記エンジンに接続されるターボチャージャとを含む作業機械の性能を評価するための方法であって、
前記ターボチャージャの実チャージ圧を取得することと、
前記エンジンの目標出力トルクを取得することと、
前記エンジンの実回転速度を取得することと、
前記エンジンの目標出力トルクと前記エンジンの実回転速度とに基づいて、前記ターボチャージャの推定チャージ圧を算出することと、
前記エンジンの実回転速度の変化量を示す第１回転速度変化量を取得し、前記第１回転速度変化量に基づいて、前記推定チャージ圧を補正することと、
前記実チャージ圧と補正された前記推定チャージ圧との乖離度を算出すること、
を備える方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、作業機械の性能を評価するためのシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ターボチャージャの実チャージ圧と、推定されたチャージ圧との乖離度に基づいて、ターボチャージャの性能を評価するための方法が知られている。例えば、特許文献１の故障検出装置は、エンジン回転速度と、油圧ポンプのポンプ負荷とに基づいて、チャージ圧の推定値を算出する。そして、故障検出装置は、チャージ圧の推定値と、チャージ圧の測定値との偏差により、ターボチャージャの故障を判定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－１８４５１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のようにチャージ圧を推定する場合、エンジンが安定した状態で取得されたデータにより、チャージ圧を算出することで、精度よくチャージ圧を推定することができる。そのため、所定条件を満たす場合に取得されたデータにより、チャージ圧が算出されることが望ましい。また、所定条件を厳しくすることにより、チャージ圧の推定の精度をさらに向上させることができる。

【0005】

しかし、鉱山などの作業現場で使用される作業機械では、安定した状態でチャージ圧を算出できる場合が少ない。そのため、所定条件を厳しくすることにより、チャージ圧の推定の精度を向上させようとすると、性能の評価に使用できるデータが少なくなってしまう。そのため、性能の評価の精度を向上させることは容易ではない。本開示の目的は、作業機械において、チャージ圧の乖離度を精度よく算出することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の第１態様に係るシステムは、作業機械の性能を評価するためのシステムである。作業機械は、エンジンと、エンジンに接続されるターボチャージャとを含む。第１の態様に係るシステムは、実チャージ圧取得部と、目標トルク取得部と、エンジン回転速度取得部と、チャージ圧推定部と、チャージ圧補正部と、乖離度算出部とを備える。実チャージ圧取得部は、ターボチャージャの実チャージ圧を取得する。目標トルク取得部は、エンジンの目標出力トルクを取得する。エンジン回転速度取得部は、エンジンの実回転速度を取得する。チャージ圧推定部は、エンジンの目標出力トルクとエンジンの実回転速度とに基づいて、ターボチャージャの推定チャージ圧を算出する。チャージ圧補正部は、エンジンの目標出力トルクを変化させる所定の補正パラメータの変化量を、第１トルク変化量として取得する。チャージ圧補正部は、第１トルク変化量に基づいて、推定チャージ圧を補正する。乖離度算出部は、実チャージ圧と補正された推定チャージ圧との乖離度を算出する。

【0007】

本開示の第２態様に係るシステムは、作業機械の性能を評価するためのシステムである。作業機械は、エンジンと、エンジンに接続されるターボチャージャとを含む。第２の態様に係るシステムは、実チャージ圧取得部と、目標トルク取得部と、エンジン回転速度取得部と、チャージ圧推定部と、チャージ圧補正部と、乖離度算出部とを備える。実チャージ圧取得部は、ターボチャージャの実チャージ圧を取得する。目標トルク取得部は、エンジンの目標出力トルクを取得する。エンジン回転速度取得部は、エンジンの実回転速度を取得する。チャージ圧推定部は、エンジンの目標出力トルクとエンジンの実回転速度とに基づいて、ターボチャージャの推定チャージ圧を算出する。チャージ圧補正部は、エンジンの実回転速度の変化量を示す第１回転速度変化量を取得する。チャージ圧補正部は、第１回転速度変化量に基づいて、推定チャージ圧を補正する。乖離度算出部は、実チャージ圧と補正された推定チャージ圧との乖離度を算出する。

【0008】

本開示の第３態様に係る方法は、作業機械の性能を評価するための方法である。作業機械は、エンジンと、エンジンに接続されるターボチャージャとを含む。第３の態様に係る方法は、ターボチャージャの実チャージ圧を取得することと、エンジンの目標出力トルクを取得することと、エンジンの実回転速度を取得することと、エンジンの目標出力トルクとエンジンの実回転速度とに基づいて、ターボチャージャの推定チャージ圧を算出することと、エンジンの目標出力トルクを変化させる所定の補正パラメータの変化量を、第１トルク変化量として取得し、第１トルク変化量に基づいて、推定チャージ圧を補正することと、実チャージ圧と補正された推定チャージ圧との乖離度を算出すること、を備える。

【0009】

本開示の第４態様に係る方法は、作業機械の性能を評価するための方法である。作業機械は、エンジンと、エンジンに接続されるターボチャージャとを含む。第４の態様に係る方法は、ターボチャージャの実チャージ圧を取得することと、エンジンの目標出力トルクを取得することと、エンジンの実回転速度を取得することと、エンジンの目標出力トルクとエンジンの実回転速度とに基づいて、ターボチャージャの推定チャージ圧を算出することと、エンジンの実回転速度の変化量を示す第１回転速度変化量を取得し、第１回転速度変化量に基づいて、推定チャージ圧を補正することと、実チャージ圧と補正された推定チャージ圧との乖離度を算出することと、を備える。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、作業機械において、チャージ圧の乖離度を精度よく算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係る作業機械の斜視図である。

【図2】作業機械、及び、作業機械の性能を評価するためのシステムの構成を示すブロック図である。

【図3】機械データの構成を示す表である。

【図4】サーバの構成を示すブロック図である。

【図5】性能を評価するための判定データを生成する処理を示すフローチャートである。

【図6】チャージ圧推定データの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る作業機械１の斜視図である。本実施形態に係る作業機械１は、ダンプトラックである。図１に示すように、作業機械１は、車体２と走行装置３とを備える。車体２は、荷台６と運転室７とを含む。走行装置３は、車体２に取り付けられている。走行装置３は、走行輪４，５を含む。

【0013】

図２は、作業機械１、及び、作業機械１の性能を評価するためのシステムの構成を示すブロック図である。図２に示すように、作業機械１は、エンジン１１と、ＰＴＯ（パワーテイクオフ）１２と、トルクコンバータ１３と、トランスミッション１４とを備える。エンジン１１は、例えばディーゼルエンジンである。エンジン１１には、燃料噴射装置１５とターボチャージャ１８とが接続されている。燃料噴射装置１５は、エンジン１１内に燃料を噴射する。ターボチャージャ１８は、例えばタービンを含む。ターボチャージャ１８は、吸気を圧縮してエンジン１１に供給する。

【0014】

エンジン１１には、冷却管１６を介して、ラジエータ１７が接続されている。ラジエータ１７は、エンジン１１の冷却液を冷却する。トルクコンバータ１３は、ＰＴＯ１２を介して、エンジン１１に接続されている。トルクコンバータ１３は、エンジン１１からの駆動力をトランスミッション１４に伝達する。

【0015】

トランスミッション１４は、トルクコンバータ１３に接続されている。トランスミッション１４は、トルクコンバータ１３からの駆動力を走行装置３に伝達する。それにより、走行装置３が駆動されることで、作業機械１が走行する。トランスミッション１４は、複数の変速ギアと、前進ギアと、後進ギアと、クラッチとを含む。クラッチは、各ギアの係合を切り替える。トランスミッション１４は、複数の変速ギアの係合を切り替えることで、複数の速度段に切り替え可能である。

【0016】

作業機械１は、油圧ポンプ１９とアクチュエータ２０とを含む。油圧ポンプ１９は、ＰＴＯ１２を介して、エンジン１１に接続されている。油圧ポンプ１９は、エンジン１１によって駆動されることで、作動油を吐出する。アクチュエータ２０は、油圧ポンプ１９からの作動油によって駆動される。アクチュエータ２０は、例えば、走行輪４を操舵するためのステアリングアクチュエータを含む。なお、図２においては、１つの油圧ポンプ１９のみが図示されているが、作業機械１は複数の油圧ポンプを備えてもよい。図２においては、１つのアクチュエータ２０のみが図示されているが、作業機械１は複数のアクチュエータを備えてもよい。

【0017】

作業機械１は、アクセル操作装置２１と、ＦＲ操作装置２２と、ステアリング操作装置２３とを備える。アクセル操作装置２１は、作業機械１の車速を調整するために、オペレータによって操作可能である。アクセル操作装置２１は、例えばアクセルペダルを含む。或いは、アクセル操作装置２１は、レバー、或いはスイッチを含んでもよい。アクセル操作装置２１は、アクセル操作装置２１への操作を示すアクセル操作信号を出力する。

【0018】

ＦＲ操作装置２２は、作業機械１の前進と後進とを切り替えるために、オペレータによって操作可能である。ＦＲ操作装置２２は、例えばＦＲレバーを含む。或いは、ＦＲ操作装置２２は、スイッチを含んでもよい。ＦＲ操作装置２２は、ＦＲ操作装置２２への操作を示すＦＲ操作信号を出力する。

【0019】

ステアリング操作装置２３は、作業機械１を操舵するために、オペレータによって操作可能である。ステアリング操作装置２３は、例えば、ステアリングホイールを含む。或いは、ステアリング操作装置２３は、レバー、或いはスイッチを含んでもよい。ステアリング操作装置２３は、ステアリング操作装置２３への操作を示すステアリング操作信号を出力する。

【0020】

作業機械１は、エンジン回転速度センサ２４と出力回転速度センサ２５とを含む。エンジン回転速度センサ２４は、エンジン１１の実回転速度を検出する。出力回転速度センサ２５は、トランスミッション１４の出力回転速度を検出する。

【0021】

作業機械１は、冷却温度センサ２６とチャージ圧センサ２７とを含む。冷却温度センサ２６は、エンジン１１の冷却液の温度を検出する。チャージ圧センサ２７は、ターボチャージャ１８の実チャージ圧を検出する。作業機械１は、大気圧センサ２８と外気温センサ２９とを備える。大気圧センサ２８は、大気圧を検出する。外気温センサ２９は、外気温を検出する。

【0022】

作業機械１は、コントローラ３０を備える。コントローラ３０は、作業機械１を制御する。コントローラ３０は、記憶装置３１とプロセッサ３２とを含む。記憶装置３１は、例えばＲＡＭ及びＲＯＭなどのメモリを含む。記憶装置３１は、ＨＤＤ、或いはＳＳＤなどのストレージを含んでもよい。記憶装置３１は、作業機械１を制御するためのプログラム及びデータを記憶している。プロセッサ３２は、例えばＣＰＵである。プロセッサ３２は、プログラム及びデータに従い、作業機械１を制御するための処理を実行する。

【0023】

コントローラ３０は、エンジン回転速度センサ２４から、エンジン１１の実回転速度を取得する。コントローラ３０は、出力回転速度センサ２５から、トランスミッション１４の出力回転速度を取得する。コントローラ３０は、チャージ圧センサ２７から、ターボチャージャ１８の実チャージ圧を取得する。コントローラ３０は、冷却温度センサ２６から、エンジン１１の冷却液の温度を取得する。コントローラ３０は、大気圧センサ２８から、大気圧を取得する。コントローラ３０は、外気温センサ２９から、外気温を取得する。

【0024】

コントローラ３０は、アクセル操作装置２１から、アクセル操作信号を受信する。コントローラ３０は、アクセル操作信号に応じて、エンジン１１の目標回転速度を決定する。コントローラ３０は、アクセル操作信号に応じて、燃料噴射装置１５からの燃料噴射量を制御する。なお、燃料噴射装置１５からの燃料噴射量は、コントローラ３０によらずに、アクセル操作装置２１の操作に応じて、直接的に制御されてもよい。

【0025】

コントローラ３０は、ＦＲ操作装置２２から、ＦＲ操作信号を受信する。コントローラ３０は、ＦＲ操作信号に応じて、トランスミッション１４の前進と後進とを切り替える。なお、トランスミッション１４の前進と後進とは、コントローラ３０によらずに、ＦＲ操作装置２２の操作に応じて、直接的に切り替えられてもよい。

【0026】

コントローラ３０は、車速、或いは、エンジン１１の実回転速度に応じて、トランスミッション１４の速度段を切り替える。コントローラ３０は、例えばトランスミッション１４の出力回転速度から車速を算出する。

【0027】

コントローラ３０は、ステアリング操作装置２３から、ステアリング操作信号を受信する。コントローラ３０は、ステアリング操作信号に応じて、走行輪４のステアリング角度を変更するように、アクチュエータ２０を制御する。なお、アクチュエータ２０は、コントローラ３０によらずに、ステアリング操作装置２３の操作に応じて、直接的に制御されてもよい。

【0028】

作業機械１は、通信装置３３を備える。通信装置３３は、コントローラ３０と通信可能に接続されている。通信装置３３は、無線通信により、作業機械１の外部のサーバ４０と通信を行う。サーバ４０は、作業機械１の状態を示す機械データにより、作業機械１の状態を遠隔から監視する。

【0029】

サーバ４０は、記憶装置４１とプロセッサ４２とを含む。記憶装置４１は、例えばＲＡＭ及びＲＯＭなどのメモリを含む。記憶装置４１は、ＨＤＤ、或いはＳＳＤなどのストレージを含んでもよい。記憶装置４１は、作業機械１の状態を監視するためのプログラム及びデータを記憶している。プロセッサ４２は、例えばＣＰＵである。プロセッサ４２は、プログラム及びデータに従い、作業機械１の状態を監視するための処理を実行する。

【0030】

作業機械１のコントローラ３０は、通信装置３３を介して、機械データをサーバ４０に送信する。図３は、機械データの構成を示す表である。図３に示すように、機械データは、エンジン１１の実回転速度と、エンジン１１の目標出力トルクと、大気圧と、外気温と、エンジン１１の冷却液の温度と、稼働時間とを含む。エンジン１１の目標出力トルクは、エンジン１１の回転速度と燃料噴射量とに基づいて、算出される。稼働時間は、例えばエンジン１１が駆動されている間の時間の積算値である。コントローラ３０は、稼働時間をカウントして記録する。

【0031】

作業機械１は、上述したデータを所定のサンプリング周期ごとにサンプリングして、機械データとして、記憶装置３１に記憶する。作業機械１は、蓄積した機械データを、所定の送信タイミングで、サーバ４０に送信する。例えば、作業機械１は、無線ＬＡＮなどの通信可能エリア内に入ったときに、蓄積した機械データを、サーバ４０に送信する。サーバ４０は、受信した機械データに基づいて、作業機械１の性能を評価するための判定データを生成する。以下、性能を評価するための判定データを生成するためのサーバ４０による処理について説明する。

【0032】

図４は、サーバ４０の構成を示すブロック図である。図４に示すように、サーバ４０は、機械データ受信部５１と、実チャージ圧取得部５２と、目標トルク取得部５３と、エンジン回転速度取得部５４と、チャージ圧推定部５５と、チャージ圧補正部５６と、乖離度算出部５７と、フィルタリング部５８と、判定データ生成部５９と、判定データ出力部６０とを含む。機械データ受信部５１と、実チャージ圧取得部５２と、目標トルク取得部５３と、エンジン回転速度取得部５４と、チャージ圧推定部５５と、チャージ圧補正部５６と、乖離度算出部５７と、フィルタリング部５８と、判定データ生成部５９と、判定データ出力部６０とは、サーバ４０のプロセッサ４２によって実現される。

【0033】

図５は、性能を評価するための判定データを生成する処理を示すフローチャートである。図５に示すように、ステップＳ１０１で、機械データ受信部５１は、機械データを受信する。機械データ受信部５１は、作業機械１のコントローラ３０から、上述した機械データを受信する。

【0034】

ステップＳ１０２で、実チャージ圧取得部５２は、ターボチャージャ１８の実チャージ圧を取得する。実チャージ圧取得部５２は、作業機械１のコントローラ３０から受信した機械データから、実チャージ圧を取得する。ステップＳ１０３で、目標トルク取得部５３は、エンジン１１の目標出力トルクを取得する。目標トルク取得部５３は、作業機械１のコントローラ３０から受信した機械データから、エンジン１１の目標出力トルクを取得する。ステップＳ１０４で、エンジン回転速度取得部５４は、エンジン１１の実回転速度を取得する。エンジン回転速度取得部５４は、作業機械１のコントローラ３０から受信した機械データから、エンジン１１の実回転速度を取得する。

【0035】

ステップＳ１０５で、チャージ圧推定部５５は、推定チャージ圧を算出する。チャージ圧推定部５５は、チャージ圧推定データを参照して、エンジン１１の目標出力トルクとエンジン１１の実回転速度とから、推定チャージ圧を算出する。図６は、チャージ圧推定データの一例を示す図である。チャージ圧推定データは、エンジン１１の目標出力トルクとエンジン１１の実回転速度とに対する推定チャージ圧の関係を規定する。チャージ圧推定データは、例えばエンジン１１の目標出力トルクとエンジン１１の実回転速度とに対する推定チャージ圧の関係を規定するマップである。ただし、チャージ圧推定データは、マップに限らず、数式、或いはテーブルなどの他の形態で示されてもよい。チャージ圧推定データは、シミュレーション、或いはベンチ試験等によって予め求められて、記憶装置４１に保存されている。

【0036】

ステップＳ１０６で、チャージ圧補正部５６は、ステップＳ１０５で算出された推定チャージ圧を補正する。チャージ圧補正部５６は、以下の式（１）により、推定チャージ圧を補正する。

Pcp_corrは、補正された推定チャージ圧である。Pcp(Tr,S)は、ステップＳ１０５において、エンジン１１の目標出力トルクTrとエンジン１１の実回転速度Sとから算出された推定チャージ圧である。Corr1(ΔTr1,ΔTr2,ΔS1,ΔS2)は、エンジン１１の目標出力トルクとエンジン１１の実回転速度とによる推定チャージ圧の第１補正項である。

【0037】

ΔTr1とΔTr2とは、エンジン１１の目標出力トルクTrの変化量を示す。すなわち、チャージ圧補正部５６は、エンジン１１の目標出力トルクTrの変化量に基づいて、推定チャージ圧を補正する。ΔTr1は、第１トルク変化量である。ΔTr2は、第２トルク変化量である。第１トルク変化量ΔTr1は、第１時間の間のエンジン１１の目標出力トルクの変化量である。第２トルク変化量ΔTr2は、第２時間の間のエンジン１１の目標出力トルクの変化量である。第２時間は、第１時間より長い。例えば、第１時間は１秒間であり、第２時間は２秒間である。ただし、第１時間と第２時間とは、これらの時間に限られず、変更されてもよい。

【0038】

ΔS1とΔS2とは、エンジン１１の実回転速度の変化量である。すなわち、チャージ圧補正部５６は、エンジン１１の実回転速度の変化量に基づいて、推定チャージ圧を補正する。ΔS1は、第１回転速度変化量である。ΔS2は、第２回転速度変化量である。第１回転速度変化量ΔS1は、第１時間の間のエンジン１１の実回転速度の変化量である。第２回転速度変化量ΔS2は、第２時間の間のエンジン１１の実回転速度の変化量である。

【0039】

詳細には、第１補正項Corr1(ΔTr1,ΔTr2,ΔS1,ΔS2)は、以下の式（２）により表される。式（２）において、a1～a6は、所定の係数である。a1～a6は、シミュレーション、或いはベンチ試験等によって予め求められて、記憶装置４１に保存されている。

Corr2(P_atm,Te_atm)は、大気圧と外気温とによる推定チャージ圧の第２補正項である。P_atmは、大気圧である。Te_atmは、外気温である。すなわち、チャージ圧補正部５６は、大気圧と外気温とに基づいて、推定チャージ圧を補正する。第２補正項Corr2(P_atm,Te_atm)は、以下の式（３）により表される。

Pcp_ratedは、定格点でのチャージ圧である。Pcp_ratedは、シミュレーション、或いはベンチ試験等によって予め求められて、記憶装置４１に保存されている。P_standardは、標準気圧である。Te_standardは、標準気温である。P_standardとTe_standardとは、記憶装置４１に保存されている。b1,b2は、所定の係数である。b1,b2は、シミュレーション、或いはベンチ試験等によって予め求められて、記憶装置４１に保存されている。Pcp’は、第１補正項によって補正された推定チャージ圧である。すなわち、Pcp’は、以下の式（４）で表される。

ステップＳ１０７で、乖離度算出部５７は、実チャージ圧と補正された推定チャージ圧との乖離度を算出する。乖離度算出部５７は、以下の式（５）により、乖離度を算出する。Pcrは、実チャージ圧である。乖離度Dev_chargeは、補正された推定チャージ圧に対する、実チャージ圧と補正された推定チャージ圧との差の比である。乖離度Dev_chargeは、１００分率で示される。

ステップＳ１０８で、フィルタリング部５８は、ステップＳ１０７で算出された乖離度のフィルタリングを行う。フィルタリング部５８は、所定条件を満たす場合に取得された乖離度を選別する。所定条件は、以下の第１～第１１条件を含む。

【0040】

第１条件は、エンジン１１の実回転速度が、所定の下限値以上であることである。第２条件は、第１時間前のエンジン１１の実回転速度が、所定の下限値以上であることである。第３条件は、第２時間前のエンジン１１の実回転速度が、所定の下限値以上であることである。第４条件は、エンジンの目標出力トルクが、所定の下限値以上であることである。第５条件は、第１時間前のエンジンの目標出力トルクが、所定の下限値以上であることである。第６条件は、第２時間前のエンジンの目標出力トルクが、所定の下限値以上であることである。第１～第６条件は、例えばエンジンがアイドリング状態である場合に取得されたデータを除外するために設定される。

【0041】

第７条件は、第１回転速度変化量が所定範囲内であることである。第８条件は、第２回転速度変化量が所定範囲内であることである。第９条件は、第１トルク変化量が所定範囲内であることである。第１０条件は、第２トルク変化量が所定範囲内であることである。第７～第１０条件は、精度のよい補正が可能な範囲を超える変化量の大きなデータを除外するために設定される。第１１条件は、エンジンの冷却液の温度が所定範囲内であることである。第１１条件は、エンジンが十分に暖気されていない状態でのデータを除外するために設定される。

【0042】

フィルタリング部５８は、上述した機械データにより、第１～第１１条件が満たされているかを判定する。フィルタリング部５８は、第１～第１１条件の全てを満たす乖離度を選別する。フィルタリング部５８は、第１～第１１条件の少なくとも１つを満たさない乖離度を除外する。

【0043】

ステップＳ１０９で、判定データ生成部５９は、判定データを生成する。判定データ生成部５９は、ステップＳ１０８で選別された乖離度を時系列的に記録することで、性能を評価するための判定データを生成する。例えば、判定データ生成部５９は、所定の稼働時間ごとの乖離度の平均値を算出し、乖離度の平均値の時系列データを、判定データとして生成する。

【0044】

ステップＳ１１０で、判定データ出力部６０は、判定データを出力する。例えば、判定データ出力部６０は、作業機械１の使用者のコンピュータに、判定データを送信する。或いは、判定データ出力部６０は、作業機械１の管理用のアプリケーションによって、判定データをディスプレイに表示させてもよい。

【0045】

なお、サーバ４０は、判定データに基づいて、ターボチャージャ１８の性能を評価してもよい。判定データ出力部６０は、判定データに基づいて判定されたターボチャージャ１８の性能の評価結果を、作業機械１の使用者のコンピュータに送信してもよい。例えば、サーバ４０は、判定データにおいて乖離度が急低下、或いは急上昇している場合に、ターボチャージャ１８に突発的な性能の低下が発生していると判定してもよい。サーバ４０は、判定データにおいて乖離度が所定の閾値以下となっている場合に、ターボチャージャ１８に経年劣化による性能の低下が発生していると判定してもよい。

【0046】

以上説明した本実施形態に係る作業機械１の性能を評価するためのシステムでは、エンジン１１の目標出力トルクの変化量と、エンジン１１の実回転速度の変化量とに基づいて、推定チャージ圧が補正される。そのため、作業機械１への負荷の変動、或いはアクセル操作装置２１の操作に応じたエンジン１１の稼働状態の変化を考慮して、推定チャージ圧が補正される。それにより、作業機械１において、乖離度を精度よく算出することができる。

【0047】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0048】

作業機械１は、ダンプトラックに限らず、ブルドーザ、ショベル、ホイールローダ、或いはグレーダなどの他の機械であってもよい。ダンプトラックは、リジッドダンプトラックに限らず、アーティキュレートダンプトラックであってもよい。走行装置３は、走行輪４に限らず、履帯を含んでもよい。作業機械１は、複数のコントローラを備えてもよい。上述した作業機械１のコントローラ３０による制御は、複数のコントローラに分散して実行されてもよい。

【0049】

作業機械１は、遠隔から操作可能であってもよい。その場合、アクセル操作装置２１と、ＦＲ操作装置２２と、ステアリング操作装置２３とは、作業機械１の外部に配置されてもよい。作業機械１は、自律走行可能であってもよい。その場合、アクセル操作信号、ＦＲ操作信号、及びステアリング操作信号は、コントローラ３０によって自動的に生成されてもよい。

【0050】

上述した判定データを生成するための処理は、作業機械１のコントローラ３０によって実行されてもよい。或いは、上述した判定データを生成するための処理は、作業機械１のコントローラ３０とサーバ４０とに分散して実行されてもよい。ターボチャージャ１８の性能の評価は、作業機械１のコントローラ３０によって実行されてもよい。コントローラ３０は、ターボチャージャ１８の性能の評価を、作業機械１のディスプレイに表示させてもよい。

【0051】

判定データを生成するための処理は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、推定チャージ圧を補正するための補正パラメータは、エンジン１１の目標出力トルクに限らない。補正パラメータは、燃料噴射量、瞬時燃料消費量、アクセル操作装置２１の操作量、或いはスロットル開度であってもよい。第１トルク変化量と第２トルク変化量とは、これらの補正パラメータの変化量であってもよい。

【0052】

推定チャージ圧は、エンジン１１の実回転速度によらず、エンジン１１の目標出力トルクのみによって補正されてもよい。推定チャージ圧は、エンジン１１の目標出力トルクによらず、エンジン１１の実回転速度のみによって補正されてもよい。大気圧による推定チャージ圧の補正は、省略されてもよい。外気温による推定チャージ圧の補正は、省略されてもよい。

【0053】

乖離度は、上記の実施形態のものに限らず変更されてもよい。例えば、乖離度は、実チャージ圧と補正された推定チャージ圧との比であってもよい。或いは、乖離度は、実チャージ圧と補正された推定チャージ圧との偏差であってもよい。乖離度をフィルタリングするための所定条件は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。上述した第１～第１１条件の一部が省略、或いは変更されてもよい。例えば、所定条件は、燃料噴射量、瞬時燃料消費量、アクセル操作装置２１の操作量、或いはスロットル開度によるフィルタリングの条件を含んでもよい。機械データは、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本開示によれば、作業機械において、チャージ圧の乖離度を精度よく算出することができる。

【符号の説明】

【0055】

１：作業機械
１１：エンジン
１８：ターボチャージャ
５２：実チャージ圧取得部
５３：目標トルク取得部
５４：エンジン回転速度取得部
５５：チャージ圧推定部
５６：チャージ圧補正部
５７：乖離度算出部
５８：フィルタリング部
５９：判定データ生成部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】