特開 2025-39225 エンジン診断装置

(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】P2025039225

(43)【公開日】2025-03-21

(54)【発明の名称】エンジン診断装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 29/00 20060101AFI20250313BHJP

【ＦＩ】

F02D29/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023146139

(22)【出願日】2023-09-08

(71)【出願人】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 純司

【テーマコード（参考）】

3G093

【Ｆターム（参考）】

3G093AA08

3G093BA04

3G093CA01

3G093DA01

3G093DB23

(57)【要約】

【課題】作業機械のエンジンの始動性診断をより容易かつ高精度に行うことが可能なエンジン診断装置を提供する。
【解決手段】エンジン診断装置は、エンジンの始動時間Ｔ１のヒストグラムにおいて、始動時間Ｔ１の頻度が増加から減少に転じる境界の第１特徴点ＳＰ１と、始動時間Ｔ１の頻度が減少から増加に転じる境界の第２特徴点ＳＰ２と、その第２特徴点ＳＰ２における始動時間Ｔ１よりも長くかつ始動時間Ｔ１の頻度が増加から減少に転じる境界の第３特徴点ＳＰ３のうち、任意の二つの特徴点の間の始動時間Ｔ１の差ＤＴ１３，ＤＴ１２，ＤＴ２３に基いて、エンジンの始動性の良否を判定する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

油圧ポンプと、該油圧ポンプを回転させるエンジンと、該エンジンの回転数を検出する回転数検出装置と、を有する作業機械を対象として、前記エンジンの始動性を診断するエンジン診断装置であって、
前記回転数検出装置から取得する前記エンジンの回転数に基いて前記エンジンの始動から前記エンジンの回転数が所定の回転数に達するまでの始動時間を算出して履歴データとして記録する履歴データ記録部と、
前記履歴データ記録部により記録された前記履歴データに基いて前記始動時間のヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
前記ヒストグラム生成部により生成された前記ヒストグラムにおいて、前記始動時間の頻度が増加から減少に転じる境界の第１特徴点と、前記始動時間の頻度が減少から増加に転じる境界の第２特徴点と、該第２特徴点における前記始動時間よりも長くかつ前記始動時間の頻度が増加から減少に転じる境界の第３特徴点のうち、任意の二つの特徴点の間の前記始動時間の差に基いて、前記エンジンの始動性の良否を判定する始動性判定部と、
を有することを特徴とするエンジン診断装置。

【請求項2】

前記始動性判定部は、前記第１特徴点と前記第３特徴点との間の前記始動時間の差が第１閾値を超える場合に、前記エンジンの始動性不良を判定することを特徴とする請求項１に記載のエンジン診断装置。

【請求項3】

前記始動性判定部は、前記第１特徴点と前記第２特徴点との間の前記始動時間の差が第２閾値を超える場合に、前記エンジンの始動性不良を判定することを特徴とする請求項１に記載のエンジン診断装置。

【請求項4】

前記始動性判定部は、前記第２特徴点と前記第３特徴点との間の前記始動時間の差が第３閾値を超える場合に、前記エンジンの始動性不良を判定することを特徴とする請求項１に記載のエンジン診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、エンジン診断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から建設機械に用いられるエンジンの始動性能を診断する建設機械のエンジン診断装置に関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された従来のエンジン診断装置は、演算部と、診断部とを備えている。演算部は、エンジンの回転数を計測する回転数センサにより計測されたエンジンの回転数に基いて、エンジンの回転数が予め設定された閾値に到達するまでの時間を演算する。診断部は、前記演算部により演算された前記時間に基いて、予め設定された基準値と比較することでエンジンの始動性能を診断する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－６８７７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１のエンジン診断装置の演算部は、第１閾値よりも低いエンジン回転数の点Ｐ１と、第１閾値よりも高いエンジン回転数の点Ｐ２と、を用いた外挿処理によって、エンジン始動からエンジン回転数が第１閾値に到達するまでの時間ｔ１を求めている（特許文献１、第００４３段落、図８等を参照）。これは、サンプリング時間毎に収集される回転数データに、データ転送遅れなどの原因で時間誤差を生じる場合があるためである。

【0005】

しかし、上記第１閾値付近のエンジン回転数においてデータ転送遅れが発生すると、上記の点Ｐ１と点Ｐ２との間のエンジン回転数の差が減少し、外挿処理によって求められるエンジンの始動点Ｐ０の誤差が増大するおそれがある。エンジンの始動点Ｐ０の誤差が増大すると、エンジン始動からエンジン回転数が所定の回転数に達するまでの始動時間が実際とは大きく異なる始動時間データの外れ値が発生する。

【0006】

このようなエンジン回転数データの転送遅れに起因する始動時間データの外れ値を、始動時間データの時系列分布から除外するために、始動時間の閾値を設定することが考えられる。しかし、始動時間データの時系列の分布に基いて始動時間の閾値を設定することになるため、より容易かつ高精度にエンジンの始動性診断を行うことに課題がある。

【0007】

本開示は、作業機械のエンジンの始動性診断をより容易かつ高精度に行うことが可能なエンジン診断装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一態様は、油圧ポンプと、該油圧ポンプを回転させるエンジンと、該エンジンの回転数を検出する回転数検出装置と、を有する作業機械を対象として、前記エンジンの始動性を診断するエンジン診断装置であって、前記回転数検出装置から取得する前記エンジンの回転数に基いて前記エンジンの始動から前記エンジンの回転数が所定の回転数に達するまでの始動時間を算出して履歴データとして記録する履歴データ記録部と、前記履歴データ記録部により記録された前記履歴データに基いて前記始動時間のヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、前記ヒストグラム生成部により生成された前記ヒストグラムにおいて、前記始動時間の頻度が増加から減少に転じる境界の第１特徴点と、前記始動時間の頻度が減少から増加に転じる境界の第２特徴点と、該第２特徴点における前記始動時間よりも長くかつ前記始動時間の頻度が増加から減少に転じる境界の第３特徴点のうち、任意の二つの特徴点の間の前記始動時間の差に基いて、前記エンジンの始動性の良否を判定する始動性判定部と、を有することを特徴とするエンジン診断装置である。

【発明の効果】

【0009】

本開示の上記一態様によれば、作業機械のエンジンの始動性診断をより容易かつ高精度に行うことが可能なエンジン診断装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示に係るエンジン診断装置の一実施形態を示す作業機械のブロック図。

【図2】図１の作業機械に搭載されたエンジン診断装置の機能ブロック図。

【図3】図２のエンジン診断装置の動作の一例を説明するフロー図。

【図4】図３のデータ収集の詳細を説明するフロー図。

【図5】図３のデータ処理の詳細を説明するフロー図。

【図6】図３のデータ評価で生成されるエンジンの始動時間のヒストグラムの一例。

【図7】図３のデータ評価の詳細を説明するフロー図（第１実施形態）。

【図8】図３の始動性診断の詳細を説明するフロー図。

【図9】図３のデータ評価の詳細を説明するフロー図（第２実施形態）。

【図10】図３のデータ評価の詳細を説明するフロー図（第３実施形態）。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本開示に係るエンジン診断装置の実施形態を説明する。

【0012】

図１は、本開示に係るエンジン診断装置の一実施形態を示す作業機械のブロック図である。なお、図１では、動力の伝達を太い矢印で示し、電力または信号の出力を細い実線の矢印で示し、燃料の供給を一点鎖線の矢印で示している。本実施形態のエンジン診断装置２００は、作業機械１００に搭載されたエンジン１０２の始動性の良否を診断する装置である。

【0013】

エンジン診断装置２００の診断対象は、たとえば、油圧ポンプ１０１と、その油圧ポンプ１０１を回転させるエンジン１０２と、そのエンジン１０２の回転数を検出する回転数検出装置１１１と、を有する作業機械１００である。より具体的には、本実施形態のエンジン診断装置２００の診断対象である作業機械１００は、たとえば、油圧ショベル、ホイールローダ、またはダンプトラックなどの建設機械である。

【0014】

エンジン診断装置２００は、たとえば、作業機械１００に搭載される制御装置１２０によって構成することができる。また、エンジン診断装置２００は、たとえば、作業機械１００の制御装置１２０と通信可能に設けられた作業機械１００の外部のコンピュータによって構成してもよい。

【0015】

作業機械１００は、たとえば、前述の油圧ポンプ１０１と、エンジン１０２と、回転数検出装置１１１と、制御装置１２０の他に、オルタネータ１０３と、バッテリ１０４と、スタータ１０５と、燃料ポンプ１０６と、複数の検出装置１１０と、を備えている。油圧ポンプ１０１は、たとえば、斜板式可変容量ピストンポンプであり、エンジン１０２の出力軸に機械的に接続され、作業機械１００の油圧装置に作動油を供給する。エンジン１０２は、たとえば、４気筒の内燃機関であり、油圧ポンプ１０１を回転させるとともに、オルタネータ１０３を回転させる動力源である。

【0016】

回転数検出装置１１１は、エンジン１０２の回転数を検出し、エンジン１０２の回転数に応じた信号を制御装置１２０へ出力する。制御装置１２０は、たとえば、ＣＰＵなどの処理装置１２１と、ＲＡＭやＲＯＭなどの記憶装置１２２と、タイマと、入出力部とを含む、一つ以上のマイクロコントローラによって構成された電子制御装置である。制御装置１２０は、たとえば、エンジン１０２に対して制御信号を出力し、燃料噴射量と点火時期を制御する。

【0017】

オルタネータ１０３は、たとえば、エンジン１０２の動力によって回転されて発電し、発電した電力をバッテリ１０４へ供給する。バッテリ１０４は、たとえば、オルタネータ１０３から供給される電力によって充電され、スタータ１０５、燃料ポンプ１０６、回転数検出装置１１１、および、他の複数の検出装置１１０に対して電力を供給する。スタータ１０５は、たとえば、バッテリ１０４から供給される電力により回転してエンジン１０２を始動させる。燃料ポンプ１０６は、たとえば、バッテリ１０４から供給される電力により駆動されてエンジン１０２へ燃料を供給する。

【0018】

複数の検出装置１１０は、たとえば、前述の回転数検出装置１１１の他に、トルク検出装置１１２と、燃料流量検出装置１１３と、油温検出装置１１４と、傾転角検出装置１１５と、電圧値検出装置１１６と、を含む。これらの検出装置１１０は、それぞれ、エンジン１０２のトルクと、燃料ポンプ１０６が供給する燃料の流量と、油圧ポンプ１０１が供給する作動油の温度と、油圧ポンプ１０１の斜板の傾転角と、エンジン始動時のバッテリ１０４の電圧とを検出し、それらの検出値に応じた信号を制御装置１２０へ出力する。

【0019】

図２は、図１の作業機械１００に搭載されたエンジン診断装置２００の機能ブロック図である。前述のように、本実施形態のエンジン診断装置２００は、たとえば、作業機械１００に搭載された制御装置１２０によって構成され、履歴データ記録部２０１と、ヒストグラム生成部２０２と、始動性判定部２０３とを有している。これらエンジン診断装置２００の各部は、たとえば、記憶装置１２２に記憶されたプログラムを処理装置１２１によって実行することで実現されるエンジン診断装置２００の各機能を表している。エンジン診断装置２００は、たとえば、作業機械１００の運転室に設置された液晶表示装置などのモニタ１０７に接続されていてもよい。

【0020】

以下、本実施形態のエンジン診断装置２００の動作の一例を説明する。図３は、エンジン診断装置２００の動作の一例を説明するフロー図である。図３の処理フローが開始されると、エンジン診断装置２００は、たとえば、履歴データ記録部２０１により、キーポジション信号ＫＰおよびエンジン状態信号ＥＳを取得する処理Ｐ１を実行する。

【0021】

キーポジション信号ＫＰは、たとえば、作業機械１００のオペレータのキー操作によって、０から３までいずれかの整数を表す信号に切り替わる。より具体的には、たとえば、キーポジション信号ＫＰの０，１，２，３が、それぞれ、キーポジションの「ＯＦＦ」、「アクセサリ状態」、「ＯＮ」、および「エンジン始動（クランキング）」に対応している。エンジン状態信号ＥＳの０と１がそれぞれ、「エンジン停止状態」と「エンジン稼働状態」に対応している。

【0022】

次に、履歴データ記録部２０１は、たとえば、エンジン始動判定処理Ｐ２を実行する。この処理Ｐ２において、履歴データ記録部２０１は、たとえば、前の処理Ｐ１で取得したキーポジション信号ＫＰが２未満、または、エンジン状態信号ＥＳが１であること（ＮＯ）を判定すると、処理Ｐ１および処理Ｐ２を所定の周期で繰り返し実行する。また、履歴データ記録部２０１は、たとえば、処理Ｐ２において、キーポジション信号ＫＰが２以上であり、エンジン状態信号ＥＳが０であること（ＹＥＳ）を判定すると、データ収集Ｐ３を実行する。

【0023】

この場合、作業機械１００のオペレータの操作によるキーポジションは「ＯＮ」になっている。そのため、バッテリ１０４から回転数検出装置１１１を含む複数の検出装置１１０へ電力が供給され、複数の検出装置１１０によってエンジン１０２の回転数を含む始動関連データの検出と記憶装置１２２への記録が開始されている。

【0024】

図４は、図３に示すデータ収集Ｐ３の詳細を示すフロー図である。履歴データ記録部２０１は、たとえば、図４に示すデータ収集Ｐ３を開始すると、まず、始動関連データを収集する処理Ｐ３１を実行する。この処理Ｐ３１において、履歴データ記録部２０１は、たとえば、データカウントのためのパラメータｎを、初期値であるゼロに設定する（ｎ＝０）。

【0025】

また、履歴データ記録部２０１は、たとえば、定周期クロックを基準に所定の周期でカウントを開始する。また、履歴データ記録部２０１は、たとえば、カウントに同期して燃料流量検出装置１１３、油温検出装置１１４、および傾転角検出装置１１５によって検出された燃料の流量、作動油の温度、および油圧ポンプ１０１の斜板の傾転角を含む始動関連データを取得する。さらに、履歴データ記録部２０１は、始動関連データを取得する都度、データカウントのためのパラメータｎに１を加算する（ｎ＝ｎ＋１）。履歴データ記録部２０１は、たとえば、取得した始動関連データをパラメータｎとともにグループ化して記憶装置１２２に格納する。

【0026】

次に、履歴データ記録部２０１は、たとえば、始動判定処理Ｐ３２を実行する。この処理Ｐ３２において、履歴データ記録部２０１は、たとえば、キーポジション信号ＫＰとエンジン状態信号ＥＳを取得し、ＫＰ＝３かつＥＳ＝１を満たすか否かを判定する。履歴データ記録部２０１は、ＫＰ＝３かつＥＳ＝１を満たさないこと（ＮＯ）を判定すると、処理Ｐ３２を繰り返し実行する。また、履歴データ記録部２０１は、ＫＰ＝３かつＥＳ＝１を満たすこと（ＹＥＳ）を判定した場合、すなわち、キーポジションがエンジン始動であり、エンジン１０２がエンジン始動（クランキング）状態である場合に、燃料供給判定処理Ｐ３３を実行する。

【0027】

この処理Ｐ３３において、履歴データ記録部２０１は、たとえば、燃料流量検出装置１１３から取得した燃料流量ＦＦがゼロより大であるか否かを判定する。履歴データ記録部２０１は、燃料流量ＦＦがゼロであること（ＮＯ）を判定すると、処理Ｐ３３を繰り返し実行する。また、履歴データ記録部２０１は、燃料流量ＦＦがゼロより大であること（ＹＥＳ）を判定すると、回転数検出装置１１１から取得したエンジン１０２の回転数を、初爆回転数ｆ（ｘ）に設定する処理Ｐ３４を実行する。

【0028】

次に、履歴データ記録部２０１は、たとえば、回転数検出装置１１１から取得した現在のエンジン１０２の回転数ｆ（ｎ）が初爆回転数ｆ（ｘ）より大であるか否かを判定する処理Ｐ３５を実行する。回転数ｆ（ｎ）が初爆回転数ｆ（ｘ）以下である場合（ＮＯ）、履歴データ記録部２０１は処理Ｐ３５を繰り返す。回転数ｆ（ｎ）が初爆回転数ｆ（ｘ）より大である場合（ＹＥＳ）、履歴データ記録部２０１は、アイドル回転判定処理Ｐ３６を実行する。

【0029】

この処理Ｐ３６において、履歴データ記録部２０１は、たとえば、回転数検出装置１１１から取得した現在のエンジン１０２の回転数ｆ（ｎ）が、前回取得した回転数ｆ（ｎ－１）より大であること（ＮＯ）を判定すると、処理Ｐ３４から処理Ｐ３６までを繰り返す。また、履歴データ記録部２０１は、たとえば、回転数検出装置１１１から取得した現在のエンジン１０２の回転数ｆ（ｎ）が、前回取得した回転数ｆ（ｎ－１）以下であること（ＹＥＳ）を判定した場合、すなわち、現在のエンジン１０２の回転数ｆ（ｎ）がアイドル回転数に達した場合に、次の処理Ｐ３７を実行する。

【0030】

この処理Ｐ３７において、履歴データ記録部２０１は、たとえば、アイドル回転数に達した回転数ｆ（ｎ）よりも後の回転数ｆ（ｎ＋１）以降のエンジン１０２の回転数データを削除する。その後、エンジン診断装置２００は、図３および図４に示すデータ収集Ｐ３を終了させ、図３に示すデータ処理Ｐ４を実行する。

【0031】

図５は、図３に示すデータ処理Ｐ４の詳細を説明するフロー図である。なお、本実施形態のデータ処理Ｐ４は、前述の特許文献１の第００３９段落から第００４６段落、図７および図８に記載されたデータ処理と同様であるため、適宜、説明を省略する。

【0032】

履歴データ記録部２０１は、たとえば、図５に示すデータ処理Ｐ４を開始すると、まず、油圧ポンプ１０１の傾転角を取得する処理Ｐ４０１を実行する。この処理Ｐ４０１において、履歴データ記録部２０１は、たとえば、傾転角検出装置１１５によって検出されて記憶装置１２２に記録された油圧ポンプ１０１の斜板の傾転角を取得する。その後、履歴データ記録部２０１は、たとえば、図５の処理Ｐ４０２から処理Ｐ４０５までを実行する。

【0033】

これにより、履歴データ記録部２０１は、たとえば、処理Ｐ４０１で取得した油圧ポンプ１０１の斜板の傾転角に基いて、油圧ポンプ１０１に満たされた作動油の影響によるエンジン１０２の始動特性の遅れ時間を算出することができる。また、履歴データ記録部２０１は、算出した遅れ時間に基いて、作動油の粘性抵抗力の影響によるエンジン１０２の回転数の立ち上がりの遅れを除外したエンジン１０２単体の始動特性を模擬することができる。

【0034】

さらに、履歴データ記録部２０１は、たとえば、図５の処理Ｐ４０６から処理Ｐ４１０までを実行する。これにより、履歴データ記録部２０１は、たとえば、エンジン１０２の回転数が、エンジン１０２の始動から第１閾値に達するまでの時間ｔ１と、その第１閾値から第２閾値に達するまでの時間ｔ２を算出することができる。第１閾値は、たとえば、初爆回転数の７５％以上かつ９０％以下の回転数に設定され、第２閾値は、たとえば、アイドル回転数の７５％以上かつ９０％以下の回転数に設定される。

【0035】

また、履歴データ記録部２０１は、たとえば、時間ｔ１および時間ｔ２を用いた外挿により、エンジン１０２の回転数がゼロから初爆回転数に達するまでの始動時間Ｔ１と、初爆回転数からアイドル回転数に達するまでの時間Ｔ２とを算出することができる。その後、履歴データ記録部２０１は、たとえば、処理Ｐ４０９および処理Ｐ４１０で算出された時間Ｔ１，Ｔ２を記憶装置１２２に格納する処理Ｐ４１１を実行し、図３および図５に示すデータ処理Ｐ４を終了する。その後、エンジン診断装置２００は、データ処理Ｐ４で処理されたデータに基いて、図３に示すデータ評価Ｐ５を実行し、エンジン１０２の始動性の良否を判定する。

【0036】

図６は、ヒストグラム生成部２０２が生成する始動時間Ｔ１のヒストグラムの一例である。データ評価Ｐ５において、ヒストグラム生成部２０２は、履歴データ記録部２０１により記録された始動時間Ｔ１の履歴データに基いて、始動時間Ｔ１のヒストグラムを生成する。また、始動性判定部２０３は、ヒストグラム生成部２０２が生成した始動時間Ｔ１のヒストグラムにおいて、第１特徴点ＳＰ１と、第２特徴点ＳＰ２と、第３特徴点ＳＰ３のうち、任意の二つの特徴点の間の始動時間Ｔ１の差ＤＴ１３，ＤＴ１２，ＤＴ２３に基いて、エンジン１０２の始動性の良否を判定する。

【0037】

なお、上記の第１特徴点ＳＰ１は、たとえば、ヒストグラム生成部２０２により生成されたヒストグラムにおいて、始動時間Ｔ１の頻度が、一回目の増加から減少に転じる境界となる始動時間Ｔ１であり、頻度が最初のピークを迎える始動時間Ｔ１である。また、上記の第２特徴点ＳＰ２は、たとえば、始動時間Ｔ１の頻度が、一回目の減少から増加に転じる境界となる始動時間Ｔ１であり、頻度が最初の谷底となる始動時間Ｔ１である。また、上記の第３特徴点ＳＰ３は、第２特徴点ＳＰ２における始動時間Ｔ１よりも長く、かつ始動時間Ｔ１の頻度が、二回目の増加から減少に転じる境界の始動時間Ｔ１であり、頻度が二番目のピークを迎える始動時間Ｔ１である。

【0038】

図７は、図３のデータ評価Ｐ５において、第１特徴点ＳＰ１と第３特徴点ＳＰ３を用いる第１実施形態の詳細を示すフロー図である。エンジン診断装置２００は、図７に示すデータ評価Ｐ５を開始すると、過去に履歴データ記録部２０１によって記憶装置１２２に格納された始動時間Ｔ１の履歴データを取得する処理Ｐ５０１と、始動時間Ｔ１のヒストグラムを生成する処理Ｐ５０２を実行する。

【0039】

ヒストグラム生成部２０２は、たとえば、処理Ｐ５０１において、回転数ゼロから初爆回転数に達するまでの始動時間Ｔ１の過去の履歴データを記憶装置１２２から取得し、処理Ｐ５０２において、始動時間Ｔ１のヒストグラムを生成する。ヒストグラム生成部２０２は、たとえば、処理Ｐ５０２において、前の処理Ｐ５０１で取得した始動時間Ｔ１の履歴データの数を所定の階級幅ごとに累積した頻度を演算することで、図６に示すように、エンジン１０２の回転数がゼロから初爆回転数に達するまでの始動時間Ｔ１のヒストグラムを生成する。

【0040】

次に、始動性判定部２０３は、たとえば、始動時間Ｔ１のヒストグラムの各階級に対し、始動時間Ｔ１が短い階級から順に番号を付与する処理Ｐ５０３と、階級をカウントするためのパラメータｎをゼロに設定する処理Ｐ５０４を実行する。さらに、始動性判定部２０３は、始動時間Ｔ１のヒストグラムのｎ番目の階級の頻度をｆｒ（ｎ）と定義し、パラメータｎに１を加算する処理Ｐ５０５を実行する。

【0041】

次に、始動性判定部２０３は、始動時間Ｔ１のヒストグラムのｎ番目の階級の度数ｆｒ（ｎ）が、ｎ＋１番目の階級の度数ｆｒ（ｎ＋１）以下であるか否かを判定する処理Ｐ５０６を実施する。始動性判定部２０３は、頻度の増加傾向が続き、処理Ｐ５０６で条件を満たすこと（ＹＥＳ）を判定すると、処理Ｐ５０５と処理Ｐ５０６を繰り返してパラメータｎを１ずつ増加させていく。

【0042】

一方、始動性判定部２０３は、頻度が増加から減少に転じ、処理Ｐ５０６で条件を満たさなくなったこと（ＮＯ）を判定すると、第１特徴点ＳＰ１を記憶装置１２２に記録する処理Ｐ５０７を実行する。ここで、始動性判定部２０３は、たとえば、処理Ｐ５０６の条件を満たさなくなったときのパラメータｎに対応する番号の階級における始動時間Ｔ１の最小値、平均値、中央値、または最大値を、第１特徴点ＳＰ１として記憶装置１２２に記録する。この第１特徴点ＳＰ１は、たとえば、図６のヒストグラムにおける最初のピークに対応する。

【0043】

その後、始動性判定部２０３は、パラメータｎに１を加算する処理Ｐ５０８と、始動時間Ｔ１のヒストグラムのｎ番目の階級の度数ｆｒ（ｎ）が、ｎ＋１番目の階級の度数ｆｒ（ｎ＋１）以上であるか否かを判定する処理Ｐ５０９を実施する。始動性判定部２０３は、頻度の減少傾向が続き、処理Ｐ５０９で条件を満たすこと（ＹＥＳ）を判定すると、処理Ｐ５０８と処理Ｐ５０９を繰り返してパラメータｎを１ずつ増加させていく。

【0044】

また、始動性判定部２０３は、頻度が減少から増加に転じ、処理Ｐ５０９で条件を満たさなくなったこと（ＮＯ）を判定すると、パラメータｎに１を加算する処理Ｐ５１０と、始動時間Ｔ１のヒストグラムのｎ番目の階級の度数ｆｒ（ｎ）が、ｎ＋１番目の階級の度数ｆｒ（ｎ＋１）以下であるか否かを判定する処理Ｐ５１１を実施する。始動性判定部２０３は、頻度の増加傾向が続き、処理Ｐ５１１で条件を満たすこと（ＹＥＳ）を判定すると、処理Ｐ５１０と処理Ｐ５１１を繰り返してパラメータｎを１ずつ増加させていく。

【0045】

また、始動性判定部２０３は、頻度が増加から減少に転じ、処理Ｐ５１１で条件を満たさなくなったこと（ＮＯ）を判定すると、第３特徴点ＳＰ３を記憶装置１２２に記録する処理Ｐ５１２を実行する。ここで、始動性判定部２０３は、たとえば、処理Ｐ５１１の条件を満たさなくなったときのパラメータｎに対応する番号の階級における始動時間Ｔ１の最小値、平均値、中央値、または最大値を、第３特徴点ＳＰ３として記憶装置１２２に記録する。この第３特徴点ＳＰ３は、たとえば、図６のヒストグラムにおける二番目のピークに対応する。

【0046】

その後、エンジン診断装置２００は、図７および図３に示すデータ評価Ｐ５を終了し、エンジン１０２がアイドル回転を継続したアイドル時間Ｔｉｄが所定の閾値Ｔｔｈを超えているか否かを判定する処理Ｐ６を実行する。ここで、閾値Ｔｔｈは、たとえば、３０秒など、エンジン１０２の始動性診断に必要な始動関連データを十分に記憶装置１２２に記録可能な時間に設定することができる。なお、始動関連データは、たとえば、回転数、燃料流量ＦＦ、作動油温度、燃料ポンプ１０６の斜板の傾転角などを含む。

【0047】

この処理Ｐ６において、始動性判定部２０３は、たとえば、アイドル時間Ｔｉｄが所定の閾値Ｔｔｈ以下であること（ＮＯ）を判定すると、処理Ｐ６を繰り返す。また、始動性判定部２０３は、アイドル時間Ｔｉｄが所定の閾値Ｔｔｈを超えていること（ＹＥＳ）を判定すると、作業の継続を判定する処理Ｐ７を実行する。この処理Ｐ７において、始動性判定部２０３は、たとえば、作業機械１００が作業を継続するか否かを判定する。

【0048】

始動性判定部２０３は、処理Ｐ７において、たとえば、エンジン１０２の回転数がアイドル回転数よりも高い場合、または、燃料ポンプ１０６の斜板の傾転角が所定の角度より大きい場合に、作業機械１００が作業を継続すること（ＹＥＳ）を判定して、処理Ｐ７を繰り返す。一方、始動性判定部２０３は、処理Ｐ７において、たとえば、エンジン１０２の回転数がアイドル回転数である場合、または、燃料ポンプ１０６の斜板の傾転角が所定の角度以下の場合に、作業機械１００が作業を継続しないこと（ＮＯ）を判定して、エンジン１０２の回転数をアイドル回転数まで低下させてエンジン１０２を停止する処理Ｐ８を実行する。その後、エンジン診断装置２００は、たとえば、図３に示すように、エンジン１０２の始動性診断Ｐ９を実行する。

【0049】

図８は、図３の始動性診断Ｐ９の詳細を説明するフロー図である。エンジン診断装置２００は、たとえば、図８に示す始動性診断Ｐ９を開始すると、たとえば、前回の始動性診断Ｐ９で異常を診断したか否かを判定する処理Ｐ９０１を実行する。

【0050】

この処理Ｐ９０１において、始動性判定部２０３は、たとえば、前回の始動性診断Ｐ９の後述する処理Ｐ９０６でエンジン１０２の始動性が良好であることが診断されてその診断結果が記憶装置１２２に格納されている場合に、条件を満たさないこと（ＮＯ）を判定する。この場合、始動性判定部２０３は、たとえば、処理Ｐ９０２を実行して、エンジン１０２の始動性が複数回にわたって連続して不良と判定された回数をカウントするためのパラメータＮをゼロに設定する。その後、始動性判定部２０３は、図６に示すヒストグラムの特徴点ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３の中から二つの特徴点を選択する処理Ｐ９０３を実行する。

【0051】

また、処理Ｐ９０１において、始動性判定部２０３は、たとえば、前回の始動性診断Ｐ９の後述する処理Ｐ９０９においてエンジン１０２の始動性不良が診断されて、その診断結果が記憶装置１２２に格納されている場合に、条件を満たすこと（ＹＥＳ）を判定する。この場合、始動性判定部２０３は、たとえば、前述の始動性不良のカウント用のパラメータＮをゼロに設定する処理Ｐ９０２を実行することなく、次の処理Ｐ９０３を実行する。

【0052】

処理Ｐ９０３において、始動性判定部２０３は、図６に示すエンジン１０２の始動時間Ｔ１のヒストグラムにおける第１特徴点ＳＰ１、第２特徴点ＳＰ２、および第３特徴点ＳＰ３の中から、二つの特徴点を選択する。ここでは、始動性判定部２０３が第１特徴点ＳＰ１と第３特徴点ＳＰ３を選択する第１実施形態を説明する。なお、始動性判定部２０３が選択する二つの特徴点は、予め決定されていてもよく、作業機械１００のユーザの操作によって選択されてもよい。

【0053】

次に、処理Ｐ９０４において、始動性判定部２０３は、選択した二つの特徴点の間の始動時間Ｔ１の差を算出する。第１実施形態において、始動性判定部２０３は、図６に示すように、第３特徴点ＳＰ３に対応する始動時間Ｔ１から第１特徴点ＳＰ１に対応する始動時間Ｔ１を減算した始動時間Ｔ１の差ＤＴ１３を算出して、記憶装置１２２に格納する。次に、始動性判定部２０３は、たとえば、始動時間Ｔ１の差ＤＴ１３が閾値ＴＨを超えているか否かを判定する処理Ｐ９０５を実行する。

【0054】

ここで、閾値ＴＨは、たとえば、診断対象の作業機械１００または同種の他の作業機械１００において取得された特徴点ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３の履歴データと、それに対応するエンジン１０２の始動性の良否の判定結果に基いて、予め設定することができる。より具体的には、たとえば、上記履歴データにおいて、選択された二つの特徴点の間の始動時間Ｔ１の差の平均値の２倍を閾値ＴＨとして設定することができる。また、作業機械１００の個体差に基いて閾値ＴＨを設定してもよい。以下では、第１特徴点ＳＰ１と第３特徴点ＳＰ３との間の始動時間Ｔ１の差ＤＴ１３の閾値ＴＨを第１閾値ＴＨ１と呼ぶ。

【0055】

処理Ｐ９０５において、たとえば、第１特徴点ＳＰ１と第３特徴点ＳＰ３との始動時間Ｔ１の差ＤＴ１３が第１閾値ＴＨ１を超えていない場合、始動性判定部２０３は、条件を満たさないこと（ＮＯ）を判定する。この場合、始動性判定部２０３は、エンジン１０２の始動性診断の結果として、始動性が良好であることを記憶装置１２２に格納する処理Ｐ９０６を実行する。その後、エンジン診断装置２００は、図３および図８の始動性診断Ｐ９を終了し、図３に示す処理フローを終了させて所定の周期で繰り返す。

【0056】

一方、処理Ｐ９０５において、たとえば、第１特徴点ＳＰ１と第３特徴点ＳＰ３との始動時間Ｔ１の差ＤＴ１３が第１閾値ＴＨ１を超えている場合、始動性判定部２０３は、条件を満たすこと（ＹＥＳ）を判定する。この場合、始動性判定部２０３は、エンジン１０２の始動性が不良となった回数をカウントするためのパラメータＮに１を加算する処理Ｐ９０７と、パラメータＮが所定値に達したか否かを判定する処理Ｐ９０８を実行する。ここでは、パラメータＮの所定値が３に設定されている例を説明するが、この所定値は任意の整数に設定することができる。

【0057】

処理Ｐ９０８において、たとえば、パラメータＮが３未満である場合、始動性判定部２０３は、条件を満たさないこと（ＮＯ）を判定する。この場合、エンジン診断装置２００は、図３および図８の始動性診断Ｐ９を終了し、図３に示す処理フローを終了させて所定の周期で繰り返す。一方、処理Ｐ９０８において、たとえば、パラメータＮが３に達した場合、すなわち、エンジン１０２の始動性の不良が連続して複数回にわたって診断された場合に、始動性判定部２０３は、条件を満たすこと（ＹＥＳ）を判定する。

【0058】

この場合、始動性判定部２０３は、たとえば、エンジン１０２の始動性診断の結果として、始動性が不良であることを記憶装置１２２に格納する処理Ｐ９０９を実行する。このように、本実施形態のエンジン診断装置２００は、エンジン１０２の始動性不良が連続して複数回にわたって診断された場合だけに、始動性不良の診断を確定させる。これにより、始動時間Ｔ１の差ＤＴ１３が突発的に増加して第１閾値ＴＨ１を超え、その後、継続して第１閾値ＴＨ１を下回るような場合に、不必要に始動性不良を判定することが防止される。

【0059】

その後、始動性判定部２０３は、たとえば、エンジン１０２の始動性不良が診断されたことを警告する処理Ｐ９１０を実行する。この処理Ｐ９１０において、始動性判定部２０３は、たとえば、モニタ１０７に警告を表示したり、作業機械１００の運転室に設置されたスピーカやブザーを介して音声や警告音を発したり、無線通信回線やネットワークを介して警告情報を送信したりする。

【0060】

これにより、作業機械１００のユーザ、管理者、またはサービス担当者は、作業機械１００のエンジン１０２の始動性不良が診断されたことを認識して、適切な対策を取ることができる。その後、エンジン診断装置２００は、図３および図８の始動性診断Ｐ９を終了させ、図３に示す処理フローを終了させて所定の周期で繰り返す。

【0061】

以上のように、本実施形態のエンジン診断装置２００は、油圧ポンプ１０１と、その油圧ポンプ１０１を回転させるエンジン１０２と、そのエンジン１０２の回転数を検出する回転数検出装置１１１と、を有する作業機械１００を対象として、エンジン１０２の始動性を診断する。エンジン診断装置２００は、履歴データ記録部２０１と、ヒストグラム生成部２０２と、始動性判定部２０３と、を備えている。履歴データ記録部２０１は、回転数検出装置１１１から取得するエンジン１０２の回転数に基いてエンジン１０２の始動からエンジン１０２の回転数が所定の回転数に達するまでの始動時間Ｔ１を算出して履歴データとして記録する。ヒストグラム生成部２０２は、履歴データ記録部２０１により記録された始動時間Ｔ１の履歴データに基いて始動時間Ｔ１のヒストグラムを生成する。始動性判定部２０３は、ヒストグラム生成部２０２により生成されたヒストグラムにおいて、第１特徴点ＳＰ１と第２特徴点ＳＰ２と第３特徴点ＳＰ３とのうち、任意の二つの特徴点の始動時間Ｔ１の差ＤＴ１３，ＤＴ１２，ＤＴ２３に基いて、エンジン１０２の始動性の良否を判定する。上記の第１特徴点ＳＰ１は、始動時間Ｔ１のヒストグラムにおいて、始動時間Ｔ１の頻度が増加から減少に転じる境界である。上記の第２特徴点ＳＰ２は、始動時間Ｔ１の頻度が減少から増加に転じる境界である。上記の第３特徴点ＳＰ３は、第２特徴点ＳＰ２における始動時間Ｔ１よりも長くかつ始動時間Ｔ１の頻度が増加から減少に転じる境界である。

【0062】

このような構成により、本実施形態のエンジン診断装置２００は、油圧ポンプ１０１を回転させるエンジン１０２の始動時間Ｔ１の履歴データに基いて生成されるヒストグラムに特有の特徴点ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３に基いて、エンジン１０２の始動性の良否を診断することができる。より具体的には、図６に示すように、始動時間Ｔ１のヒストグラムには、たとえば、頻度が最初にピークを迎える第１特徴点ＳＰ１と、頻度が最初のピークを越えた後に減少して谷底となる第２特徴点ＳＰ２と、頻度が二回目のピークを迎える第３特徴点ＳＰ３のような特徴点が現れる。このような特徴点ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３は、たとえば、油圧ポンプ１０１に機械的に接続された４気筒のエンジン１０２において特に顕著に現れる。これは、４気筒のエンジン１０２では、最初の燃料噴射および着火が第１気筒において生じるため、始動前のクランク軸角度の違いが始動時間Ｔ１に影響することが理由である。本実施形態のエンジン診断装置２００は、たとえば、これらの特徴点ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３のうち、二つの特徴点の間の始動時間Ｔ１の差ＤＴ１３，ＤＴ１２，ＤＴ２３をそれぞれの閾値ＴＨと比較することで、エンジン１０２の始動性の良否を診断することができる。したがって、本実施形態のエンジン診断装置２００によれば、始動時間データの時系列の分布に基いて始動時間Ｔ１の閾値を設定する場合と比較して、より容易かつ高精度にエンジン１０２の始動性診断を行うことができる。

【0063】

その結果、作業機械１００のユーザまたは管理者は、作業機械１００のエンジン１０２の始動性診断結果に基いて、メンテナンス計画や新規の作業機械１００の購入計画を策定することが可能になる。また、作業機械１００のサービス担当者は、作業機械１００のエンジン１０２の始動性診断結果を把握することで、作業機械１００のユーザに作業機械１００の修理や新規購入を提案することが可能になる。また、本実施形態のエンジン診断装置２００は、前述のデータ処理Ｐ４において、前述の特許文献１の第００３９段落から第００４６段落、図７および図８に記載されたデータ処理と同様の処理を行っている。そのため、本実施形態のエンジン診断装置２００によれば、特許文献１の第００２９段落から第００３１に記載された効果と同様の効果を奏することができる。

【0064】

また、本実施形態のエンジン診断装置２００において、始動性判定部２０３は、第１特徴点ＳＰ１と第３特徴点ＳＰ３との間の始動時間Ｔ１の差ＤＴ１３が第１閾値ＴＨ１を超える場合に、エンジン１０２の始動性不良を判定する。これにより、始動時間Ｔ１のヒストグラムにおいて比較的に顕著に現れる第１特徴点ＳＰ１と第３特徴点ＳＰ３との間の始動時間Ｔ１の差ＤＴ１３に基いて、エンジン１０２の始動性の良否を診断することができる。したがって、本実施形態のエンジン診断装置２００によれば、より容易かつ高精度にエンジン１０２の始動性診断を行うことができる。

【0065】

なお、前述のように、始動性判定部２０３は、第１特徴点ＳＰ１と第２特徴点ＳＰ２との間の始動時間Ｔ１の差ＤＴ１２、または、第２特徴点ＳＰ２と第３特徴点ＳＰ３との間の始動時間Ｔ１の差ＤＴ２３に基いて、エンジン１０２の始動性診断を行うこともできる。以下、これらの例を、それぞれ、第２実施形態および第３実施形態として説明する。

【0066】

図９は、第２実施形態における図３のデータ評価Ｐ５の詳細を説明するフロー図である。第２実施形態のデータ評価Ｐ５’の処理フローは、前述の処理５０９の後に、第３特徴点ＳＰ３を検出して記録するための処理Ｐ５１０から処理Ｐ５１２までを行うことなく、第２特徴点ＳＰ２を記録する処理Ｐ５１３を実施する点で、前述の実施形態１のデータ評価Ｐ５の処理フローと異なっている。

【0067】

すなわち、第２実施形態において、エンジン診断装置２００の始動性判定部２０３は、図６に示すように、第１特徴点ＳＰ１と第２特徴点ＳＰ２との間の始動時間Ｔ１の差ＤＴ１２が、第１閾値ＴＨ１とは別の閾値ＴＨである第２閾値ＴＨ２を超える場合に、エンジン１０２の始動性不良を判定する。これにより、第３特徴点ＳＰ３を検出して記録するための処理Ｐ５１０から処理Ｐ５１２を省略することができる。したがって、本実施形態のエンジン診断装置２００によれば、より容易かつ高精度にエンジン１０２の始動性診断を行うことができる。

【0068】

図１０は、第３実施形態における図３のデータ評価Ｐ５の詳細を説明するフロー図である。第３実施形態のデータ評価Ｐ５”の処理フローは、前述の第１特徴点ＳＰ１を記録する処理Ｐ５０７を省略し、前述の第２実施形態と同様に第２特徴点ＳＰ２を記録する処理Ｐ５１３を実施する点で、前述の実施形態１のデータ評価Ｐ５の処理フローと異なっている。

【0069】

すなわち、第３実施形態において、エンジン診断装置２００の始動性判定部２０３は、図６に示すように、第２特徴点ＳＰ２と第３特徴点ＳＰ３との間の始動時間Ｔ１の差ＤＴ２３が、第１閾値ＴＨ１および第２閾値ＴＨ２とは別の閾値ＴＨである第３閾値ＴＨ３を超える場合に、エンジン１０２の始動性不良を判定する。これにより、本実施形態のエンジン診断装置２００によれば、第１実施形態および第２実施形態と同様に、より容易かつ高精度にエンジン１０２の始動性診断を行うことができる。

【0070】

以上、図面を用いて本開示に係るエンジン診断装置の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。

【符号の説明】

【0071】

１００ 作業機械
１０１ 油圧ポンプ
１０２ エンジン
１１１ 回転数検出装置
２００ エンジン診断装置
２０１ 履歴データ記録部
２０２ ヒストグラム生成部
２０３ 始動性判定部
ＤＴ１２ 差
ＤＴ１３ 差
ＤＴ２３ 差
ＳＰ１ 第１特徴点
ＳＰ２ 第２特徴点
ＳＰ３ 第３特徴点
Ｔ１ 始動時間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】