本发明涉及过滤器状态推定系统及过滤器状态的推定方法。
背景技术：
在具备液压缸(以下，也简称为油缸)等液压促动器的建筑机械中，贮存在工作油箱中的油通过液压泵供给至液压促动器，使液压促动器工作之后，再次返回工作油箱。在工作油箱中设有滤油器装置，从液压促动器返回的油被滤油器过滤后贮存于工作油箱(例如，参照专利文献1)。
滤油器装置在过滤器壳体内收容有滤芯，从过滤器壳体的吸入口流入的油通过过滤芯的滤材，去除油中所含的异物，直至从排出口排出为止。
每次滤油器装置使用的滤芯去除异物，滤材就会发生堵塞，存在逐渐使油难以通过滤芯的课题。该情况下，设置连通滤芯前后的旁通流路，在旁通流路中设置阀，当滤芯前后的差压达到规定值以上时，将旁通流路的阀设为开启状态，一方面维持工作油的流动，另一方面向操作员发出滤芯堵塞的警报的技术是公知的(例如，参照专利文献2及专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2013－608号公报
专利文献2：(日本)特开2011－85215号公报
专利文献3：(日本)特开2001－38114号公报
技术实现要素：
发明所要解决的课题
但是，在所述专利文献2及专利文献3记载的技术中的问题在于，虽然通过阀被设定为开启状态能够知道滤芯发生了堵塞，但无法获知导致滤芯堵塞的过程。
本发明的目的在于，提供一种旁通流路中的阀被设为开启状态时，能够推定滤芯(以下，本说明书中，也称为过滤器)的状态的过滤器状态推定系统及过滤器状态的推定方法。
用于解决课题的方法
本发明提供一种过滤器状态推定系统，推定设置于液压回路中的过滤器的状态，其特征在于，所述液压回路具备：过滤器；旁通流路，供油绕过所述过滤器流动；阀，设置于所述旁通流路中，基于差压而开闭，所述过滤器状态推定系统具备：传感器，检测所述阀的开闭；温度传感器，检测油的温度；状态推定部，基于由所述传感器及所述温度传感器检测出的检测结果，推定所述过滤器的状态，所述状态推定部基于由所述温度传感器在所述传感器检测到所述阀为开启状态时检测出的油的温度，推定所述过滤器的状态。
根据该发明，在由开度传感器检测到阀为开启状态时，通过温度传感检测油的温度。因此，在旁通流路的阀被设为开启状态时，根据油的温度推定过滤器堵塞的状态，能够进行过滤器的寿命预测或者判定更换过滤器的情况。
附图说明
图1是表示本发明第1实施方式的建筑机械的立体图。
图2是表示所述实施方式的建筑机械的液压回路的示意图。
图3是表示所述实施方式的滤油器装置的结构的剖视图。
图4是所述实施方式的控制器及服务器的功能块图。
图5是表示所述实施方式的状态推定表的示意图。
图6是表示所述实施方式的最高油温时间序列数据的示意图。
图7a是用于说明所述实施方式的寿命预测的示意图。
图7b是用于说明所述实施方式的滤油器发生异常时的示意图。
图8是表示所述实施方式的过滤器状态的推定方法的流程图。
图9是表示所述实施方式的过滤器状态的推定方法的流程图。
图10是表示本发明第2实施方式的建筑机械的液压回路的示意图。
图11是所述实施方式的控制器及监视器的功能块图。
具体实施方式
[1]整体结构
图1表示了本发明实施方式的液压挖掘机1，作为建筑机械的液压挖掘机1具备下部行驶体2、上部旋转体3以及工作装置5。
下部行驶体2虽然省略了图示，但其具备履带架和设于与履带架的行驶方向正交的车宽方向两端的一对行驶装置2a。行驶装置2a具备卷绕在设于履带架上的驱动轮及惰轮上的履带2b，通过使驱动轮驱动而使液压挖掘机1在履带2b的延伸方向上前进或后退。
上部旋转体3经由摆动圆可旋转地设置于下部行驶体2的履带架上。
在上部旋转体3的行驶方向前部左侧设有驾驶室4，在与该驾驶室4相邻的前部中央设有工作装置5。在上部旋转体3的驾驶室4及工作装置5的相反侧的后部设有配重3a。配重3a是为了保持液压挖掘机1的挖掘作业时的重量平衡而设置的。
操作员乘坐于驾驶室4内部，操纵液压挖掘机1。虽然图1中省略了图示，在驾驶室4内设有操作员座椅，在操作员座椅的左右两侧设有操作杆。另外，在驾驶室4的地板上设有行驶踏板。
工作装置5具备大臂6、小臂7及铲斗8、用于使这些各要素动作的大臂油缸6a、小臂油缸7a及铲斗油缸8a。
大臂6的基端与上部旋转体3可动作地连接。大臂6通过使前端与上部旋转体3及大臂6分别连接的大臂油缸6a进行伸缩而上下动作。
关于小臂7，小臂7的基端与大臂6的前端可动作地连接。小臂7通过使前端与大臂6及小臂7分别连接的小臂油缸7a进行伸缩而上下动作。
关于铲斗8，铲斗8的基端与小臂7的前端可动作地连接。铲斗8通过使前端与小臂7及铲斗8分别连接的铲斗油缸8a进行伸缩而动作。
大臂油缸6a、小臂油缸7a及铲斗油缸8a是通过从液压泵12(参照图2)排出的工作油进行驱动的液压缸。
[2]液压回路10的结构
图2表示了在本实施方式的液压挖掘机1中设置的液压回路10。液压回路10具备工作油箱11、液压泵12、操作阀13及滤油器装置14。
工作油箱11向液压泵12供给工作油，并且贮存驱动液压缸6a、7a、8a后的返回工作油。液压泵12从工作油箱11吸入工作油，将工作油压送至操作阀13。
操作阀13通过未图示的驾驶室4内的操作杆的操作来变更滑柱的位置，向作为促动器的液压缸6a、7a、8a供给工作油，通过使液压缸6a、7a、8a伸长或缩短，使大臂6、小臂7及铲斗8做出动作。此外，来自操作阀13的工作油也可以供给到驱动液压挖掘机1的液压马达。并且，从液压马达排出的工作油经由操作阀13返回工作油箱11。
另外，操作阀13也可以为了使从液压缸6a、7a、8a返回的工作油经由滤油器装置14返回工作油箱11而进行操作。
滤油器装置14设置于源自操作阀13的回油配管中，将混入液压回路10中的工作油的异物去除。滤油器装置14具备滤芯15、绕过滤芯15的旁通流路16、设置于旁通流路16的中途的阀17。
在阀17上作为开度传感器设有行程传感器18，由行程传感器18检测出的检测值输出到控制器20。
另外，在液压泵12的吸入口设有温度传感器19，由温度传感器19检测出的检测值输出到控制器20。
作为控制装置的控制器20向液压回路10的各部分输出控制指令，进行液压回路10的驱动控制。控制器20与监视器21及通信终端22经由controlareanetwork(can)互相可通信地连接。
监视器21具备处理部及显示部，在显示部显示有例如由传感器等检测的发动机的冷却水的温度、燃料剩余量、工作油的温度等各种数据。
通信终端22将由传感器等检测的检测值或者由监视器21设定的设定值、由globalpositioningsystem(gps)23检测的液压挖掘机1的位置等信息向外部输出。在本实施方式中，通信终端22经由卫星通信线路或移动通信网络将这些信息输出到服务器24。
[3]滤油器装置14的详细结构
图3表示有滤油器装置14的详细结构。滤油器装置14具备外壳主体14a及盖体14b。外壳主体14a构成为圆筒状的容器，内部收容有滤芯15。
在外壳主体14a的侧面形成有作为吸入部的回油吸入口141，连接有源自操作阀13的回油配管，从操作阀13返回的工作油被供给到外壳主体14a内。
在外壳主体14a的底部中央形成有作为排出部的孔142，通过滤芯15去除了异物的工作油被供给到工作油箱11内。
盖体14b将外壳主体14a的上面堵住，在盖体14b的中央安装有阀17。阀17具有阀芯17a，在阀芯17a的下部设置有与外壳主体14a的圆筒中心轴配置在同轴上的螺旋弹簧14c。
螺旋弹簧14c经由板14d对滤芯15向下方施力，将滤芯15固定在外壳主体14a内。
滤芯15具备形成为空心圆筒状的滤材15a和设于滤材15a的圆筒轴方向两端面的板15b。滤材15a将从径向外侧流向内侧的工作油中的异物去除。板15b与外壳主体14a的底部及板14d的底面抵接。滤芯15通过被螺旋弹簧14c施力而与外壳主体14a的圆筒的轴维持在同轴上。此外，在以下的说明中，将滤芯15也称作过滤器。
阀17具备使处于滤芯15的外侧的工作油及处于内侧的工作油连通的旁通流路16、及开闭旁通流路16的阀主体17c。
阀17具备阀杆17b、阀主体17c及螺旋弹簧17d，调节流经旁通流路16的油的流量。
阀杆17b由钢制轴状部件构成，被收容于阀芯17a的内部，被支承为相对于阀芯17a在上下方向上自由滑动。
阀主体17c是安装在阀杆17b的下部前端的圆盘状的盖部件。阀主体17c在阀杆17b向上方向移动时将旁通流路16堵上，阻断工作油的流通，而在阀杆17b向下方向移动时形成间隙，使工作油流通。阀杆17b插入螺旋弹簧17d，以将阀杆17b向上方提升的方式进行施力。
在阀杆17b的上部基端设有行程传感器18。行程传感器18具备具有磁铁18b的可动部18a和传感器主体18c。
可动部18a与阀杆17b的基端连接，伴随阀杆17b的滑动而上下滑动。
磁铁18b设于可动部18a的上端，伴随可动部18a的上下滑动而上下移动。
在传感器主体18c的内部设有磁感元件(例如孔ic)，检测磁铁18b的上下移动引起的磁场变化。
在这样的滤油器装置14中，通常，当从回油吸入口141吸入工作油时，工作油通过滤芯15的滤材15a而去除异物之后，从下部的孔142返回工作油箱11。
但是，若滤芯15的滤材15a因捕捉异物而发生堵塞，所吸入的工作油就无法通过滤材15a，因而被供给到旁通流路16，旁通流路16内的工作油的压力变高。
当阀主体17c的上游侧的旁通流路16内的工作油压力和下游侧的压力的差压变大时，被螺旋弹簧17d向上方施力的阀杆17b向下方滑动。随之，阀主体17c向下方移动，经过了旁通流路16的工作油从孔142排出。
当阀杆17b向下方滑动时，行程传感器18的可动部18a也同时向下方滑动。行程传感器18的传感器主体18c检测出该情况并输出电信号，向控制器20报告阀17为开启状态的信息。
[4]控制器20及服务器24的功能块构成
图4是表示控制器20及服务器24的功能块图。
控制器20获取设置于液压挖掘机1内的各种传感器的检测数据。控制器20具备工作油温获取部201、阀开闭状态获取部202、位置信息获取部203及稼动信息获取部204。
工作油温获取部201获取设置于工作油箱11内的温度传感器19的温度检测数据。
阀开闭状态获取部202获取行程传感器18输出的阀17的开闭状态的检测数据，检测阀17的开闭。具体地说，阀开闭状态获取部202基于由行程传感器18检测到的行程量超过规定阈值的时间是否持续了规定时间来获取阀17处于开启状态。
位置信息获取部203获取由gps23检测到的液压挖掘机1的当前位置。
稼动信息获取部204获取来自设置于液压挖掘机1内的各种传感器的检测数据，获取液压挖掘机1的稼动信息。作为稼动信息，例如可以是发动机冷却水温、燃料剩余量、液压挖掘机1的稼动时间、稼动燃耗率等。
控制器20将所获取的工作油的温度、阀17的开闭状态及液压挖掘机1的稼动信息输出到通信终端22。
服务器24接收从通信终端22输出的各种信息并存储保存。服务器24具备存储器24a、数据存储部240、状态推定部241、寿命预测部242以及有无更换判定部243。
存储器24a存储后述的各种表数据。
状态推定部241基于阀17的开启状态的最高油温，推定出滤芯15的堵塞状态。具体地说，如图5所示，状态推定部241参照给出了阀开启状态下的最高油温与滤芯15的堵塞率之间的关系的状态推定表，根据在阀17的开启状态下的最高油温来推定滤芯15的堵塞率。在此，在阀17的开启状态下的最高油温是指，随时监测阀17的开启状态下的工作油温度，在一定的经过时间(例如10小时的范围)所观察到的最高的工作油温度。另外，通常，在高温下因油的粘度较低，所以，差压不易增大，但如果滤芯15的堵塞加重，则即使在高温下，差压也会增大。
数据存储部240如图6所示按时间序列积累阀17的开启状态下的最高油温数据，并将其结果输出到寿命预测部242及有无更换判定部243。
寿命预测部242根据状态推定部241的最高油温的监视结果，基于在阀17的开启状态下的滤芯15的状态演变，预测滤芯15的寿命。
过滤器寿命根据当前时间点的阀17的开启状态下的最高油温和当前时间点附近的阀17的开启状态下的最高油温的随时间变化，通过计算估计阀17的开启状态的最高油温达到堵塞警报水平例如40℃的时间。
例如，图7a的时刻t1的滤芯15的寿命，根据时刻t1及时刻t1附近的时刻t0的最高油温的变化量，通过外推等计算出达到堵塞警报报警油温的时刻t2，推定从时刻t1到时刻t2的时间t_remain，将其作为滤芯15的寿命。
另外，如图7b所示，寿命预测部242在如时刻t4的情况这样在阀17的开启状态下的最高油温产生了急剧变化的情况下，判定为滤芯15发生了异常。
有无更换判定部243基于数据存储部240存储的阀开启状态的最高油温时间序列数据，判定滤芯15有无更换。具体地说，当阀17的开启状态下的最高油温突然下降至一定值以下时，判定为滤芯15被更换。
例如，在图6的情况下，将时刻t3、时刻t5判定为更换滤芯15的时期。此外，通过滤芯15的更换，若经过了规定稼动时间(例如1000小时)，就在监视器21等上显示催促更换滤芯15的消息。另外，在监视器21等上，作为过去的履历还显示有更换的时期。
[5]控制器20中的阀17的开启状态的判定方法
接着，对上述的控制器20中的阀17的开启状态的判定方法，基于图8及图9所示的流程图进行说明。此外，控制器20以规定周期(例如0.01秒周期)重复执行该流程图所示的一系列处理。此外，即使存在液压挖掘机1的工作装置5的稼动状态或者稼动负荷的变化，流入滤芯15的工作油量在一定时间内也被平均化，因此可以忽略工作装置5的稼动引起的变动。
另外，在本实施方式中，以发动机的起动作为触发事件进行最高油温的测量，但例如，也可以将因任何原因而判定为阀17处于开启状态的情况作为触发事件，进行最高油温的测量。
控制器20判定阀17的开启状态下的最高油温、阀17的开启状态的持续时间、阀17的关闭状态位置是否被初始化(步骤s1)。
已被初始化的状态下(s1：是)，进入步骤s3。
尚未初始化的情况下，(s1：否)，工作油温获取部201将阀17的开启状态下的最高油温t_max初始化为例如－100℃，阀开闭状态获取部202将阀开启状态持续时间opentime初始化为0秒，同时，将阀行程关闭位置l_0初始化为0mm(步骤s2)。
控制器20判定发动机起动后时间是否超过了处理开始判定时间(例如3分钟)(步骤s3)。
尚未超过处理开始判定时间的情况下(s3：否)，结束处理。
超过了处理开始判定时间的情况下(s3：是)，阀开闭状态获取部202通过行程传感器18测量阀17的行程l(步骤s4)。
阀开闭状态获取部202判定操作杆是否处于中立状态(步骤s5)。
操作杆并非中立状态的情况下(s5：否)，进入步骤s7。
操作杆为中立状态的情况下(s5：是)，阀开闭状态获取部202将阀行程关闭位置l_0自动修正为当前由行程传感器18测量的行程l(步骤s6)。
阀开闭状态获取部202判定由行程传感器18测量的行程l和阀行程关闭位置l_0之间的差值是否大于阀17的开启判定行程(例如，0.3mm)(步骤s7)。
如果判定为比开启判定行程小(s7：否)，阀开闭状态获取部202将阀17的开启状态持续时间opentime复位到0(步骤s8)，结束处理。
如果判定为比开启判定行程大(s7：是)，阀开闭状态获取部202向阀17的开启状态持续时间opentime加上运算周期(例如0.01秒)，进行阀17的开启状态持续时间opentime的更新(步骤s9)。
阀开闭状态获取部202判定阀17的开启状态持续时间opentime是否超过了阀开启状态的判定时间(例如1秒)(步骤s10)。
阀17的开启状态持续时间opentime未超过开启状态的判定时间的情况下(s10：否)，结束处理。
阀17的开启状态持续时间opentime超过了开启状态的判定时间的情况下(s10：是)，工作油温获取部201通过温度传感器19测量工作油温度t(步骤s11)。
工作油温获取部201判定所获取的工作油温度t是否超过了最高油温t_max(步骤s12)。
所测量的工作油温度t为最高油温t_max以下的情况下(s12：否)，进入步骤s14。
所测量的工作油温度t超过最高油温t_max的情况下(s12：是)，工作油温获取部201将最高油温t_max更新为所测量的工作油温度t(步骤s13)。
工作油温获取部201判定所测量的工作油温度t是否超过了警报报警油温(例如40℃)(步骤s14)。
所测量的工作油温度t为警报报警油温以下的情况下，进入步骤s16。
所测量的工作油温度t超过了警报报警油温的情况下，工作油温获取部201向监视器21输出该情况，监视器21发出表示滤芯15已堵塞的堵塞警报(步骤s15)
通信终端22判定是否将控制器20所获取的最高油温t_max、阀17的开启状态持续时间opentime与由位置信息获取部203获取的位置信息、由稼动信息获取部204获取的稼动信息一起向服务器24发送输出(步骤s16)。
判定为并非是发送输出的时机的情况下(步骤s16：否)，结束处理。
在判定为是发送输出的时机的情况下，通信终端22向服务器24发送最高油温t_max、阀17的开启状态持续时间opentime(步骤s17)。此外，发送的时机可任意设定，例如可以在每20小时稼动时间发送输出一次。另外，如图7b中的时刻t4那样，滤芯15成为突然的堵塞状态时，也可以在该时刻t4发送输出这些信息。
在服务器24中，基于从通信终端22发送的最高油温t_max、阀17的开启状态持续时间opentime，状态推定部241推定出滤芯15的堵塞状态，数据存储部240按时间序列积累最高油温t_max、开启状态持续时间opentime。另外，寿命预测部242根据阀17开启时的最高油温的随时间变化预测滤芯15的寿命。进而，有无更换判定部243在阀17的开启状态下的最高油温迅速降至一定值以下时，判定为滤芯15被更换。
根据上述的本实施方式，具有如下的效果。
控制器20具备阀开闭状态获取部202及工作油温获取部201，由此，在由行程传感器18检测到旁通流路16中的阀17为开启状态时，可由温度传感器19检测工作油的温度。因此，通过用服务器24对阀17的开启状态下的最高油温的演变进行分析，能够推定出滤芯15的堵塞状态，进行滤芯15的寿命预测或者判定有无更换。
[6]第2实施方式
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。此外，以下的说明中，关于所有与已经进行了说明的部分相同的部分，标注相同符号并省略说明。
在上述第1实施方式中，将由传感器等检测的阀17的开闭状态的检测结果、温度传感器19的温度检测结果，经由通信终端22输出到服务器24。
相比之下，在本实施方式的区别在于，如图10及图11所示，用监视器31处理由传感器等检测的阀17的开闭状态的检测、温度传感器19进行的温度检测结果。
监视器31显示由传感器等检测出的发动机的冷却水温、燃料剩余量、工作油的温度等各种数据，具备处理部31a、存储器31b及显示部31c。
处理部31具备具有和第1实施方式同样功能的数据存储部310、状态推定部311、寿命预测部312、有无更换判定部313、警报报警部314。另外，在存储器31b内，与第1实施方式同样地存储保存有状态推定表。
状态推定部311参照存储于存储器31b内的表，基于由温度传感器19检测的温度检测结果，推定出滤芯15的堵塞状态。
另外，状态推定部311生成显示滤芯15堵塞的状态为何种程度的图像信息、例如显示高、中、低的图像信息，并将其显示在显示部31c。此外，所显示的图像信息不限于此，也可以是诸如将堵塞的程度用百分率表示的图像。
数据存储部310与第1实施方式同样，按时间序列存储阀17的最高油温数据，将其结果输出到寿命预测部312及有无更换判定部313。
寿命预测部312根据状态推定部311的最高油温的监视结果，基于阀17的开启状态下的最高油温预测滤芯15的寿命。该方法和第1实施方式相同。
有无更换判定部313基于由状态推定部311进行的滤芯15的状态推定，判定滤芯15的更换。
警报报警部314在由温度传感器19检测的工作油的温度超过了警报报警油温时，向显示部31c发出堵塞警报。此外，堵塞状态不仅在显示部31c上显示，也可以通过报警声而知晓。
通过这样的本实施方式，可以享有与第1实施方式相同的作用及效果。
另外，根据本实施方式，由于是利用液压挖掘机1内的监视器31推定滤芯15的状态，因此能够独立于操作系统进行滤芯15的堵塞管理，不会导致系统的复杂化。
[7]实施方式的变形
此外，本发明不限于上述实施方式，在能够达成本发明的目的的范围内的变形、改良等包含在本发明中。
在所述实施方式中，由液压挖掘机1采用了过滤器状态推定系统，但不限于此，其他的轮式装载机、推土机等其他建筑机械也可以采用。
在所述实施方式中，温度传感器19设于液压泵12的吸入口附近，但本发明不限于此。温度传感器也可以设置于工作油箱11内部，也可以设置于滤芯15的下部的孔142的附近。
在所述实施方式中，使用行程传感器18作为检测阀17的开闭的传感器，但不限于此，也可以使用编码器等光学式传感器。
除此之外，本发明实施时的具体结构及形状等，在能够达成本发明目的的范围可以采用其他结构等。
符号说明
1…液压挖掘机、2…下部行驶体、2a…行驶装置、2b…履带、3…上部旋转体、3a…配重、4…驾驶室、5…工作装置、6…大臂、6a…大臂油缸、7…小臂、7a…小臂油缸、8…铲斗、8a…铲斗油缸、10…液压回路、11…工作油箱、12…液压泵、13…操作阀、14…滤油器装置、14a…外壳主体、14b…盖体、14c…螺旋弹簧、14d…板、15…滤芯、15a…滤材、15b…板、16…旁通流路、17…阀、17a…阀芯、17b…阀杆、17c…阀主体、17d…螺旋弹簧、18…行程传感器、18a…可动部、18b…磁铁、18c…传感器主体、19…温度传感器、20…控制器、21…监视器、22…通信终端、23…gps、24…服务器、24a…存储器、31…监视器、31a…处理部、31b…存储器、31c…显示部、141…回油吸入口、142…孔、201…工作油温获取部、202…阀开闭状态获取部、203…位置信息获取部、204…稼动信息获取部、240…数据存储部、241…状态推定部、242…寿命预测部、243…有无更换判定部、310…数据存储部、311…状态推定部、312…寿命预测部、313…有无更换判定部、314…警报报警部。