特許 7612775 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】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-27

(45)【発行日】2025-01-14

(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 20060101AFI20250106BHJP

【ＦＩ】

F02D45/00 364A

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2023124672

(22)【出願日】2023-07-31

【審査請求日】2024-02-16

(73)【特許権者】

【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】糟谷 遼二

(72)【発明者】

【氏名】蓼沼 周

【審査官】櫻田 正紀

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－２９６３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０３８７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２５４２５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１２８０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００２８０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジン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、
前記エンジンの実出力トルクを取得する実トルク取得部と、
前記エンジンの目標出力トルクを変化させる第１補正パラメータの第１変化量を取得し、前記第１変化量に基づいて、前記実出力トルクを補正するトルク補正部と、
前記目標出力トルクと、補正された前記実出力トルクとの比を、前記性能を評価するためのトルク比として算出するトルク比算出部と、
を備えるシステム。

【請求項2】

前記第１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変化量は、前記目標出力トルクの時間微分値である、
請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記作業機械は、前記エンジンに接続されたトルクコンバータを含み、
前記実トルク取得部は、前記トルクコンバータの入力回転速度、及び／又は、出力回転速度に基づいて算出した前記トルクコンバータへの入力トルクを、前記実出力トルクとして取得する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記実トルク取得部は、
前記トルクコンバータの前記入力回転速度と前記出力回転速度との比である速度比を取得し、
前記速度比に基づいて、前記トルクコンバータのプライマリトルク係数を算出し、
前記プライマリトルク係数に基づいて、前記トルクコンバータへの入力トルクを算出する、
請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記トルク補正部は、前記トルクコンバータの稼働状態を示す第２補正パラメータの第２変化量を取得し、前記第２変化量に基づいて、前記実出力トルクを補正する、
請求項４に記載のシステム。

【請求項7】

前記第２補正パラメータは、前記トルクコンバータの前記入力回転速度、又は、前記出力回転速度である、
請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

前記第２変化量は、前記トルクコンバータの前記入力回転速度、又は、前記出力回転速度の時間微分値である、
請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

所定条件を満たす場合に取得された前記トルク比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10】

所定条件を満たす場合に取得された前記トルク比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、前記トルクコンバータの前記入力回転速度と前記出力回転速度との比である速度比が所定範囲内であることを含む、
請求項４に記載のシステム。

【請求項11】

前記トルク比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たトルクコンバータ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、
前記トルクコンバータへの入力トルクを前記エンジンの実出力トルクとして取得する実トルク取得部と、
前記トルクコンバータの稼働状態を示す所定の補正パラメータの変化量を取得し、前記変化量に基づいて、前記実出力トルクを補正するトルク補正部と、
前記目標出力トルクと、補正された前記実出力トルクとの比を、前記性能を評価するためのトルク比として算出するトルク比算出部と、
を備えるシステム。

【請求項13】

前記実トルク取得部は、前記トルクコンバータの入力回転速度、及び／又は、出力回転速度に基づいて、前記トルクコンバータへの入力トルクを算出する、
請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

前記実トルク取得部は、
前記トルクコンバータの前記入力回転速度と前記出力回転速度との比である速度比を取得し、
前記速度比に基づいて、前記トルクコンバータのプライマリトルク係数を算出し、
前記プライマリトルク係数に基づいて、前記トルクコンバータへの入力トルクを算出する、
請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

前記所定の補正パラメータは、前記トルクコンバータの入力回転速度、又は、出力回転速度である、
請求項１２に記載のシステム。

【請求項16】

前記変化量は、前記トルクコンバータの前記入力回転速度、又は、前記出力回転速度の時間微分値である、
請求項１５に記載のシステム。

【請求項17】

前記トルク比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18】

エンジン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、
前記エンジンの実出力トルクを取得することと、
前記エンジンの目標出力トルクを変化させる第１補正パラメータの第１変化量を取得し、前記第１変化量に基づいて、前記実出力トルクを補正することと、
前記目標出力トルクと、補正された前記実出力トルクとの比を、前記性能を評価するためのトルク比として算出すること、
を備える方法。

【請求項19】

エンジンと、前記エンジンに接続されたトルクコンバータ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、
前記エンジンの目標出力トルクを取得することと、
前記トルクコンバータへの入力トルクを、前記エンジンの実出力トルクとして取得することと、
前記トルクコンバータの稼働状態を示す所定の補正パラメータの変化量を取得し、前記変化量に基づいて、前記実出力トルクを補正することと、
前記目標出力トルクと、補正された前記実出力トルクとの比を、前記性能を評価するためのトルク比として算出すること、
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、エンジンのトルク比に基づいて、エンジンの性能を評価するための方法が知られている。エンジンのトルク比は、エンジンの目標出力トルクと実出力トルクの比である。トルク比は、エンジンの目標出力トルクに対する実出力トルクの乖離の大きさを示す。そのため、トルク比によって、エンジンの性能を評価することができる。

【0003】

エンジンの性能を適正に評価するためには、トルク比を精度よく算出することが求められる。そのため、所定条件が満たされている場合に取得されたデータに基づいて、トルク比を算出することが行われている。例えば、特許文献１の車両の異常判定装置では、エンジンの燃料の圧力が一定に保持されている場合に取得されたデータに基づいて、エンジンの実出力トルクが算出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】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】

【0005】

上述した車両の異常判定装置では、車両が安定した状態で取得されたデータにより、エンジンの実出力トルクが算出される。それにより、トルク比を精度よく算出することができる。また、所定条件をより厳しくすることにより、トルク比の算出の精度をさらに向上させることができる。

【0006】

しかし、鉱山などの作業現場で使用される作業機械では、上述した車両と比べて、安定した状態でトルク比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トルク比の算出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、作業機械においてトルク比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】

【0007】

本開示の第１の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、エンジンを含む。第１の態様に係るシステムは、目標トルク取得部と、実トルク取得部と、トルク補正部と、トルク比算出部とを備える。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。実トルク取得部は、エンジンの実出力トルクを取得する。トルク補正部は、エンジンの目標出力トルクを変化させる第１補正パラメータの第１変化量を取得する。トルク補正部は、第１変化量に基づいて、実出力トルクを補正する。トルク比算出部は、目標出力トルクと、補正された実出力トルクとの比を、性能を評価するためのトルク比として算出する。

【0008】

本態様に係るシステムでは、第１変化量に基づいて、実出力トルクが補正される。第１変化量は、エンジンの目標出力トルクを変化させる第１補正パラメータの変化量を示す。そのため、エンジンの稼働状態の変化を考慮して、実出力トルクが補正される。それにより、作業機械において、トルク比を精度よく算出することができる。

【0009】

本開示の第２の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たトルクコンバータとを含む。第２の態様に係るシステムは、目標トルク取得部と、実トルク取得部と、トルク補正部と、トルク比算出部とを備える。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。実トルク取得部は、トルクコンバータへの入力トルクを、エンジンの実出力トルクとして取得する。トルク補正部は、トルクコンバータの稼働状態を示す所定の補正パラメータの変化量を取得する。トルク補正部は、変化量に基づいて、実出力トルクを補正する。トルク比算出部は、目標出力トルクと、補正された実出力トルクとの比を、性能を評価するためのトルク比として算出する。

【0010】

本態様に係るシステムでは、所定の補正パラメータの変化量に基づいて、実出力トルクが補正される。所定の補正パラメータは、トルクコンバータの稼働状態を示す。そのため、トルクコンバータの稼働状態の変化を考慮して、実出力トルクが補正される。それにより、作業機械において、トルク比を精度よく算出することができる。

【0011】

本開示の第３の態様に係る方法は、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、エンジンを含む。第３の態様に係る方法は、エンジンの目標出力トルクを取得することと、エンジンの実出力トルクを取得することと、エンジンの目標出力トルクを変化させる第１補正パラメータの第１変化量を取得し、第１変化量に基づいて、実出力トルクを補正することと、目標出力トルクと補正された実出力トルクとの比を、性能を評価するためのトルク比として算出すること、を備える。

【0012】

本態様に係る方法では、第１変化量に基づいて、実出力トルクが補正される。第１変化量は、エンジンの目標出力トルクを変化させる第１補正パラメータの変化量を示す。そのため、エンジンの稼働状態の変化を考慮して、実出力トルクが補正される。それにより、作業機械において、トルク比を精度よく算出することができる。

【0013】

本開示の第４の態様に係る方法は、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たトルクコンバータとを含む。第４の態様に係る方法は、エンジンの目標出力トルクを取得することと、トルクコンバータへの入力トルクを、エンジンの実出力トルクとして取得することと、トルクコンバータの稼働状態を示す所定の補正パラメータの変化量を取得し、変化量に基づいて、実出力トルクを補正することと、目標出力トルクと補正された実出力トルクとの比を、性能を評価するためのトルク比として算出すること、を備える。

【0014】

本態様に係るシステムでは、所定の補正パラメータの変化量に基づいて、実出力トルクが補正される。所定の補正パラメータは、トルクコンバータの稼働状態を示す。そのため、トルクコンバータの稼働状態の変化を考慮して、実出力トルクが補正される。それにより、作業機械において、トルク比を精度よく算出することができる。

【発明の効果】

【0015】

本開示によれば、作業機械においてトルク比を精度よく算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【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】プライマリトルク係数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】

【0017】

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。

【0018】

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。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。

【0019】

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。トルクコンバータ１３には、ロックアップクラッチ１８が接続されている。ロックアップクラッチ１８は、係合状態と非係合状態とに切り替えられる。ロックアップクラッチ１８は、係合状態で、トルクコンバータ１３の入力側と出力側とを直結する。

【0020】

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。トランスミッション１４は、例えば３速以上の速度段に切り換え可能である。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

作業機械１は、冷却温度センサ２６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。作業機械１は、ステアリング角度センサ２７を含む。ステアリング角度センサ２７は、走行輪４のステアリング角度を検出する。

【0027】

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。

【0028】

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、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、ステアリング角度センサ２７から、走行輪４のステアリング角度を取得する。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

コントローラ３０は、車速、或いは、エンジン回転速度に応じて、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。コントローラ３０は、車速、或いは、エンジン回転速度に応じて、ロックアップクラッチ１８の係合と非係合とを切り替える。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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、トランスミッション１４の出力回転速度と、トランスミッション１４の速度段と、ロックアップのオン／オフと、エンジン回転速度と、エンジン１１の目標出力トルクと、ステアリング角度と、稼働時間と、エンジン１１の冷却液の温度とを含む。

【0036】

ロックアップのオンは、ロックアップクラッチ１８が係合状態であることを意味する。ロックアップのオフは、ロックアップクラッチ１８が非係合状態であることを意味する。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。

【0037】

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。

【0038】

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、目標トルク取得部５２と、実トルク取得部５３と、トルク補正部５４と、トルク比算出部５５と、フィルタリング部５６と、判定データ生成部５７と、判定データ出力部５８とを含む。機械データ受信部５１と、目標トルク取得部５２と、実トルク取得部５３と、トルク補正部５４と、トルク比算出部５５と、フィルタリング部５６と、判定データ生成部５７と、判定データ出力部５８とは、サーバ４０のプロセッサ４２によって実現される。

【0039】

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。ステップＳ１０２で、目標トルク取得部５２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、エンジン１１の目標出力トルクを取得する。

【0040】

ステップＳ１０３で、実トルク取得部５３は、エンジン１１の実出力トルクを取得する。ここで、エンジン１１の実出力トルクは、エンジン１１の全ての実出力トルクのうち、トルクコンバータ１３に供給される分を意味する。なお、エンジン１１の実出力トルクの一部（以下、ＰＴＯ伝達トルクと呼ぶ）は、ＰＴＯ１２を介して、油圧ポンプ１９に供給される。実トルク取得部５３は、トルクコンバータ１３への入力トルクを、実出力トルクとして取得する。詳細には、実トルク取得部５３は、トルクコンバータ１３の速度比に基づいて、トルクコンバータ１３のプライマリトルク係数を算出する。実トルク取得部５３は、プライマリトルク係数とトルクコンバータ１３の入力回転速度とに基づいて、トルクコンバータ１３への入力トルクを算出する。

【0041】

プライマリトルク係数は、トルクコンバータ１３の特性を示すものである。トルクコンバータ１３のプライマリトルク係数と、トルクコンバータ１３への入力トルクとの関係は、以下の式（１）で示される。Tpは、プライマリトルク係数である。Ttciは、トルクコンバータ１３への入力トルクである。Tiは、トルクコンバータ１３の入力回転速度である。

上記の式（１）から、トルクコンバータ１３への入力トルクTtciは、以下の式（２）で表される。なお、Neは、エンジン回転速度であり、トルクコンバータ１３の入力回転速度Tiに相当する。実トルク取得部５３は、式（２）により、プライマリトルク係数Tpとエンジン回転速度Neとに基づいて、トルクコンバータ１３への入力トルクTtciを算出する。

実トルク取得部５３は、図６に示すプライマリトルク係数データを参照して、トルクコンバータ１３の速度比に基づいて、プライマリトルク係数Tpを算出する。プライマリトルク係数データは、トルクコンバータ１３のプライマリトルク係数と、トルクコンバータ１３の速度比との関係を示す。プライマリトルク係数データは、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。

【0042】

トルクコンバータ１３の速度比は、トルクコンバータ１３の入力回転速度と出力回転速度との比である。実トルク取得部５３は、上述した機械データから、トルクコンバータ１３の入力回転速度と出力回転速度とを取得して、速度比を算出する。詳細には、実トルク取得部５３は、エンジン回転速度を、トルクコンバータ１３の入力回転速度として取得する。実トルク取得部５３は、トランスミッション１４の出力回転速度と、トランスミッション１４の速度段とに基づいて、トルクコンバータ１３の出力回転速度を算出する。或いは、実トルク取得部５３は、トルクコンバータ１３の出力回転速度を機械データとして直接的に取得してもよい。

【0043】

ステップＳ１０４で、トルク補正部５４は、ステップＳ１０３で取得されたエンジン１１の実出力トルクを補正する。トルク補正部５４は、以下の式（３）により、実出力トルクを補正する。Tcicorrは、補正された実出力トルクである。Teは、エンジン１１の目標出力トルクを変化させる第１補正パラメータである。本実施形態では、Teは、エンジン１１の目標出力トルクである。Ntmは、トルクコンバータ１３の稼働状態を示す第２補正パラメータである。本実施形態では、Ntmは、トルクコンバータ１３の出力回転速度である。

トルク補正部５４は、第１変化量と第２変化量とに基づいて、実出力トルクTpを補正する。第１変化量は、第１補正パラメータの経時的な変化量を示す。第２変化量は、第２補正パラメータの経時的な変化量を示す。式（３）に示すように、本実施形態では、第１変化量は、目標出力トルクTeの時間微分値である。第２変化量は、トルクコンバータ１３の出力回転速度Ntmの時間微分値である。

【0044】

なお、トルク補正部５４は、機械データから、エンジン１１の目標出力トルクTeとトルクコンバータ１３の出力回転速度Ntmを取得する。αとβは、所定の係数である。αとβ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。或いは、αとβは、実際の作業機械１の稼働実績から推定されてもよい。

【0045】

ステップＳ１０５で、トルク比算出部５５は、トルク比を算出する。トルク比算出部５５は、以下の式（４）により、トルク比を算出する。すなわち、トルク比算出部５５は、目標出力トルクTeと補正された実出力トルクTcicorrとの比を、エンジン１１、或いはトルクコンバータ１３の性能を評価するためのトルク比Rtとして算出する。γは、所定の係数である。γは、ＰＴＯ伝達トルクを考慮して定められる。γ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。或いは、γは、実際の作業機械１の稼働実績から推定されてもよい。

ステップＳ１０６で、フィルタリング部５６は、ステップＳ１０５で算出されたトルク比のフィルタリングを行う。フィルタリング部５６は、所定条件を満たす場合に取得されたトルク比を選別する。所定条件は、以下の第１～第９条件を含む。

【0046】

第１条件は、トランスミッション１４の速度段が所定の速度段であることである。例えば、フィルタリング部５６は、トランスミッション１４の速度段が、前進１速、前進２速、或いは後進１速である場合に、第１条件が満たされていると判定する。第２条件は、トランスミッション１４の速度段が変更されていないことである。第３条件は、ロックアップがオフであることである。第４条件は、エンジン回転速度が、所定の下限値以上であることである。第５条件は、エンジン１１の目標出力トルクが、所定範囲内であることである。第６条件は、トルクコンバータ１３の速度比が、所定範囲内であることである。第７条件は、ステアリング角度が、所定範囲内であることである。第８条件は、ステアリング角度の変化が、所定範囲内であることである。第９条件は、エンジン１１の冷却液の温度が、所定の下限値以上であることである。

【0047】

フィルタリング部５６は、上述した機械データにより、第１～第９条件が満たされているかを判定する。フィルタリング部５６は、第１～第９条件の全てを満たすトルク比を選別する。フィルタリング部５６は、第１～第９条件の少なくとも１つを満たさないトルク比を除外する。

【0048】

ステップＳ１０７で、判定データ生成部５７は、判定データを生成する。判定データ生成部５７は、ステップＳ１０６で選別されたトルク比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５７は、所定の稼働時間ごとのトルク比の平均値を算出し、トルク比の平均値の時系列データを、判定データとして生成する。

【0049】

ステップＳ１０８で、判定データ出力部５８は、判定データを出力する。例えば、判定データ出力部５８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５８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。

【0050】

なお、サーバ４０は、判定データに基づいて、エンジン１１、或いはトルクコンバータ１３の性能を評価してもよい。判定データ出力部５８は、判定データに基づいて判定されたエンジン１１、或いはトルクコンバータ１３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トルク比が急低下している場合に、エンジン１１、或いはトルクコンバータ１３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トルク比が所定の閾値以下となっている場合に、エンジン１１、或いはトルクコンバータ１３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。

【0051】

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時間微分値と、トルクコンバータ１３の出力回転速度の時間微分値とに基づいて、エンジン１１の実出力トルクが補正される。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の稼働状態の変化とトルクコンバータ１３の稼働状態の変化とを考慮して、実出力トルクが補正される。それにより、作業機械１において、トルク比を精度よく算出することができる。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。エンジン１１、或いはトルクコンバータ１３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、エンジン１１、或いはトルクコンバータ１３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。

【0056】

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、第１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。第１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２補正パラメータは、トルクコンバータ１３の出力回転速度に限らない。例えば、第２補正パラメータは、トルクコンバータ１３の入力回転速度であってもよい。第１変化量と第２変化量とは、微分値に限らず、変更されてもよい。例えば、第１変化量と第２変化量とは、所定の単位時間当たりの変化量であってもよい。

【0057】

トルクコンバータ１３への入力トルクは、プライマリトルク係数に限らず、他の方法によって推定されてもよい。例えば、トルクコンバータ１３への入力トルクは、トルクコンバータ１３の入力回転速度と出力回転速度とに基づいて、数式、テーブル、マップ等の手段によって、推定されてもよい。

【0058】

トルク比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９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、作動油温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。例えば、作業機械１がトルクコンバータ１３の出力回転速度を検出するセンサを備える場合には、機械データは、検出されたトルクコンバータ１３の出力回転速度を含んでもよい。

【産業上の利用可能性】

【0059】

本開示によれば、作業機械において、トルク比を精度よく算出することができる。

【符号の説明】

【0060】

１：作業機械
１１：エンジン
１３：トルクコンバータ
５２：目標トルク取得部
５３：実トルク取得部
５４：トルク補正部
５５：トルク比算出部
５６：フィルタリング部
５７：判定データ生成部

【要約】

【課題】作業機械において、トルク比を精度よく算出する。
【解決手段】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って、目標トルク取得部と、実トルク取得部と、トルク補正部と、トルク比算出部とを備える。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。実トルク取得部は、エンジンの実出力トルクを取得する。トルク補正部は、エンジンの目標出力トルクを変化させる第１補正パラメータの第１変化量を取得する。トルク補正部は、第１変化量に基づいて、取得された実出力トルクを補正する。トルク比算出部は、目標出力トルクと補正された実出力トルクとの比を、エンジンの性能を評価するためのトルク比として算出する。
【選択図】図５

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】