JP2005188469A - Fuel run-out preventing device for construction machinery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the problems wherein fuel is run out and an engine becomes impossible to re-start or a fuel injection system is failed, in regard to construction machinery. <P>SOLUTION: An engine control device 6 for controlling a fuel system high-pressure pump 3 and an injector 5 of a common rail type diesel engine 1 is provided with a control function for stopping the engine in response to residual quantity of fuel. The engine control device monitors output of a residual quantity sensor 12 provided inside a fuel tank 2, and in the case wherein a certain value or less is output, stops the diesel engine. With this structure, a situation that the engine is operated till fuel is run out is prevented, and troubles that the fuel system is contaminated with air by run-out of fuel to make start impossible or to break down an injection system can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、燃料切れにより発生する燃料系の障害を防止して、エンジンを保護する建設機械の燃料切れ防止装置に関するものである。   The present invention relates to a fuel shortage prevention device for a construction machine that protects an engine by preventing a failure of a fuel system caused by fuel shortage.

ディーゼルエンジンを搭載した建設機械には、その他の車両と同様に燃料の残量を表示する燃料計が備えられており、残量が僅少になったときに点灯する警告灯も備えられている。また、燃料切れの発生を防止するための手段としては、燃料の残量から稼動可能時間を算出してこれを表示する稼動可能残時間予知装置（特許文献１）が知られている。また、燃料の残量に応じて、エンジンの最高回転数や油圧ポンプの入力トルクを制限することにより稼動可能時間の延長を図り、作業を継続しつつ燃料の補給を待つことを可能にした建設機械の出力制限装置（特許文献２）も知られている。
特開平10-83467号公報 特開平10-288058号公報 As with other vehicles, a construction machine equipped with a diesel engine is equipped with a fuel gauge that displays the remaining amount of fuel, and is also equipped with a warning light that lights up when the remaining amount is low. Further, as a means for preventing the occurrence of running out of fuel, there is known an operable remaining time predicting device (Patent Document 1) that calculates an operable time from the remaining amount of fuel and displays it. In addition, the construction enables the operation time to be extended by limiting the maximum engine speed and the input torque of the hydraulic pump according to the remaining amount of fuel, so that it is possible to wait for fuel supply while continuing the work. A machine output limiting device (Patent Document 2) is also known.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-83467 Japanese Patent Laid-Open No. 10-288058

建設機械の稼動時に残量警告灯が点灯した後や、特許文献１の稼動可能残時間予知装置に表示される稼動可能時間が僅少になったにもかかわらず、運転を継続して燃料切れとなりエンジンが停止した場合、直接噴射型ディーゼルエンジンにおいては燃料タンク側から燃料ポンプ、噴射ポンプを含む燃料系に空気が入り、燃料を補給しても始動が困難となり、燃料系の空気抜きを行わなければならなくなる。   Even after the remaining amount warning light is turned on when the construction machine is in operation, or even after the remaining operation time displayed on the operation remaining time prediction device of Patent Document 1 has become short, the operation continues to run out of fuel. When the engine stops, in a direct injection type diesel engine, air enters the fuel system including the fuel pump and the injection pump from the fuel tank side, and it becomes difficult to start even if the fuel is replenished. No longer.

また、ディーゼルエンジンの排ガス清浄化技術として注目されているコモンレール式燃料噴射システムは、高圧ポンプによりコモンレールと呼ばれる筒内へ燃料を高圧圧縮して注入し、コモンレールからコンピュータ制御のインジェクタを通じて燃料をシリンダ内へ霧状に噴射する構造であり、コモンレール及びインジェクタの内部の空気抜きは困難であって、燃料切れを起こした場合には燃料噴射システム全体を交換しなければならなくなることになる。したがって、燃料切れを未然に防止する必要がある。   The common rail fuel injection system, which is attracting attention as a diesel engine exhaust gas purification technology, injects fuel into a cylinder called a common rail by high-pressure compression by a high-pressure pump and injects the fuel from the common rail into the cylinder through a computer-controlled injector. It is a structure that injects in the form of a mist, and it is difficult to vent the air inside the common rail and the injector, so that when the fuel runs out, the entire fuel injection system must be replaced. Therefore, it is necessary to prevent the fuel from running out.

また、特許文献２記載の建設機械の出力制限装置は、燃料残量に応じてエンジン回転数を制限する手段と入力トルク制限手段を連携させて出力を制限するものであり、演算処理が複雑であって、エンジンの燃費特性やタンク容量に応じて専用の制御プログラムを構成しなければならず、コスト高となるという問題がある。   Further, the output limiting device for a construction machine described in Patent Document 2 limits the output in cooperation with the means for limiting the engine speed and the input torque limiting means in accordance with the remaining amount of fuel, and the calculation processing is complicated. Therefore, a dedicated control program must be configured in accordance with the fuel consumption characteristics of the engine and the tank capacity, resulting in a problem of high costs.

そこで、簡素なシステム構成で燃料切れによる燃料系の障害を防止できる燃料切れ防止装置を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は上記課題を解決することを目的とする。   Therefore, a technical problem to be solved in order to provide a fuel shortage prevention device that can prevent a fuel system failure due to fuel shortage with a simple system configuration arises, and the present invention aims to solve the above problem. And

この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、燃料の残量を計測する手段と、予め設定したエンジン停止基準残量と前記計測手段によって計測された実残量とを比較する手段と、その比較結果に応じてエンジンを停止する制御手段を備え、実残量が前記停止基準残量以下となったときにエンジンを停止するように構成した建設機械の燃料切れ防止装置を提供するものである。   The present invention is proposed in order to achieve the above object, and compares the fuel remaining amount measuring means with a preset engine stop reference remaining amount and the actual remaining amount measured by the measuring means. And a fuel shortage prevention device for a construction machine configured to stop the engine when the actual remaining amount is equal to or less than the stop reference remaining amount, and a control unit that stops the engine according to the comparison result To do.

これにより、燃料切れとなる前にエンジンが強制的に停止され、燃料系への空気の混入を防止できる。   As a result, the engine is forcibly stopped before the fuel runs out, and air can be prevented from entering the fuel system.

また、燃料の残量を計測する手段と、予め設定した軽負荷運転基準残量と前記計測手段によって計測された実残量とを比較する手段と、その比較結果に応じてエンジン回転数を制限する制御手段を備え、実残量が前記軽負荷運転基準残量以下となったときにエンジン回転数を低回転数に制限して軽負荷運転に切り換えるように構成した建設機械の燃料切れ防止装置を提供するものである。   Further, a means for measuring the remaining amount of fuel, a means for comparing a preset light load operation reference remaining amount with the actual remaining amount measured by the measuring means, and limiting the engine speed according to the comparison result A fuel shortage prevention device for a construction machine configured to switch to light load operation by limiting the engine speed to a low speed when the actual remaining amount is less than or equal to the light load operation reference remaining amount Is to provide.

以上の構成により、残量が僅少となった後のエンジンの稼動時間を延長でき、燃料補給までの時間的余裕が生じ、燃料切れとなる可能性が低下する。     With the above configuration, the operating time of the engine after the remaining amount becomes small can be extended, a time margin until fuel replenishment occurs, and the possibility of running out of fuel decreases.

また、燃料の残量を計測する手段と、予め設定した軽負荷運転基準残量並びにエンジン停止基準残量と前記計測手段によって計測された実残量とを比較する手段と、その比較結果に応じてエンジン回転数を制限する制御手段及びエンジンを停止する制御手段を備え、実残量が前記軽負荷運転基準残量以下となったときにエンジン回転数を低回転数に制限して軽負荷運転に切換え、実残量が前記停止基準残量以下となったときにエンジンを停止するように構成した建設機械の燃料切れ防止装置を提供するものである。   Further, means for measuring the remaining amount of fuel, means for comparing the preset light load operation reference remaining amount and engine stop reference remaining amount with the actual remaining amount measured by the measuring means, and depending on the comparison result Control means for limiting the engine speed and control means for stopping the engine, and when the actual remaining amount becomes less than the light load operation reference remaining amount, the engine speed is limited to a low speed and light load operation is performed. And a fuel shortage prevention device for a construction machine configured to stop the engine when the actual remaining amount becomes equal to or less than the stop reference remaining amount.

以上の構成により、残量が僅少となった後のエンジンの稼動時間を延長でき、燃料補給までの時間的余裕が生じるとともに、燃料切れとなることを防止できる。   With the above configuration, it is possible to extend the operation time of the engine after the remaining amount becomes very small, to allow time to refuel, and to prevent the fuel from running out.

この発明の建設機械の燃料切れ防止装置は、燃料の残量が予め設定されている停止基準残量以下となったときにエンジンを停止する。即ち、燃料残量がゼロになるまでエンジンが運転されることを防止している。このように、燃料系に空気が吸入されることを防止することにより、始動不能となったり、コモンレール式燃料噴射システム全体の交換を要する事態となったりすることを回避できる。   The fuel shortage prevention device for a construction machine according to the present invention stops the engine when the remaining amount of fuel becomes equal to or less than a preset stop reference remaining amount. That is, the engine is prevented from operating until the remaining amount of fuel becomes zero. In this way, by preventing air from being sucked into the fuel system, it is possible to avoid a situation in which the engine cannot be started or that the entire common rail fuel injection system needs to be replaced.

また、燃料残量が或る値以下になったときにエンジンの回転数を制限して軽負荷運転に切換えるように構成することにより、複雑な演算処理を用いずに稼動時間を延長でき、エンジンが停止して作業を中断することになる可能性が低下する。   In addition, when the remaining amount of fuel falls below a certain value, the engine speed is limited and the operation is switched to light load operation, so that the operation time can be extended without using complicated calculation processing. Is less likely to stop and interrupt work.

また、上記二つの構成を組合わせて、燃料残量が或る値以下になったときにエンジンの回転数を制限して軽負荷運転に切換え、さらに残量が減って停止基準残量以下となったときにエンジンを停止するように構成することにより、稼動可能時間を延長し、且つ燃料切れを防止できる。   In addition, by combining the above two configurations, when the remaining amount of fuel falls below a certain value, the engine speed is limited to switch to light load operation, and the remaining amount is reduced to below the stop reference remaining amount. By configuring the engine to stop when it becomes, it is possible to extend the operable time and prevent fuel shortage.

この発明は、燃料の残量を計測する手段と、予め設定したエンジン停止基準残量と実残量とを比較する手段と、その比較結果に応じてエンジンを停止する制御手段を備え、実残量がエンジン停止基準残量以下となったときにエンジンを停止するように構成して、燃料切れによる燃料系の障害を防止するという目的を達成した。   The present invention comprises means for measuring the remaining amount of fuel, means for comparing the preset engine stop reference remaining amount with the actual remaining amount, and control means for stopping the engine according to the comparison result. It was configured to stop the engine when the amount became less than the engine stop reference remaining amount, thereby achieving the purpose of preventing failure of the fuel system due to running out of fuel.

図１は、建設機械のエンジン及びコモンレール式燃料噴射システムを示し、1はディーゼルエンジン、2は燃料タンクであり、燃料タンク2内の燃料は高圧ポンプ3により100MPa以上に高圧圧縮されて筒型のコモンレール4へ供給される。ディーゼルエンジン1の各気筒には個別にインジェクタ5が装着されていて、コモンレール4内の高圧燃料はインジェクタ5により気筒内へ霧状に噴射される。   FIG. 1 shows an engine of a construction machine and a common rail fuel injection system, where 1 is a diesel engine, 2 is a fuel tank, and the fuel in the fuel tank 2 is compressed to 100 MPa or more by a high-pressure pump 3 and is cylindrical. Supplied to common rail 4. Each cylinder of the diesel engine 1 is individually equipped with an injector 5, and the high-pressure fuel in the common rail 4 is injected into the cylinder by the injector 5 in the form of a mist.

エンジン制御装置（ECU）6は、コモンレール4内の圧力センサ7の出力情報に基づき、高圧ポンプ3内の圧力制御弁（図示せず）を制御してコモンレール4の内圧を一定に保つとともに、圧力センサ7、スロットル開度センサ8、エンジン回転数センサ9、水温センサ10などの情報に基づいてインジェクタ5の燃料噴射タイミングと燃料噴射量を制御し、ディーゼルエンジン1の燃焼効率を最適化する。これにより、従来の直接噴射型燃料供給システムよりもディーゼルパティキュレーションや窒素酸化物（NOx）などの有害物質の排出量を低減している。   The engine control unit (ECU) 6 controls the pressure control valve (not shown) in the high-pressure pump 3 based on the output information of the pressure sensor 7 in the common rail 4 to keep the internal pressure in the common rail 4 constant, The fuel injection timing and fuel injection amount of the injector 5 are controlled based on information from the sensor 7, the throttle opening sensor 8, the engine speed sensor 9, the water temperature sensor 10, and the like, and the combustion efficiency of the diesel engine 1 is optimized. This reduces emissions of harmful substances such as diesel particulates and nitrogen oxides (NOx) compared to conventional direct injection fuel supply systems.

燃料タンク2内には、フロート11と角度センサ12とによる公知の残量計測機構が設けられており、一般の車両と同様に燃料の残量が運転室内の燃料計（図示せず）に表示されるとともに、残量が或る警告灯点灯設定値以下（例えば、タンク容量の一割以下）となったときに残量警告灯（図示せず）を点灯させて燃料の補給を促す。   In the fuel tank 2, a known remaining amount measuring mechanism is provided by a float 11 and an angle sensor 12, and the remaining amount of fuel is displayed on a fuel gauge (not shown) in the driver's cab as in a general vehicle. At the same time, when the remaining amount falls below a certain warning lamp lighting set value (for example, less than 10% of the tank capacity), a remaining amount warning lamp (not shown) is lit to urge fuel supply.

また、角度センサ12の信号はエンジン制御装置6へ入力され、残量が警告灯点灯設定値よりもさらに少ない停止設定値以下になったときに、エンジン制御装置6は後述するエンジン停止制御を行う。   Further, the signal from the angle sensor 12 is input to the engine control device 6, and the engine control device 6 performs engine stop control, which will be described later, when the remaining amount becomes equal to or less than the stop set value that is smaller than the warning lamp lighting set value. .

図２は、燃料切れによるエンジン燃料系のトラブルを防止する燃料切れ防止制御ルーチンを示し、電気系統の電源が投入（ステップ101）されると、エンジン制御装置6は残量計測機構の角度センサ12の出力を読込んで残量を監視し（ステップ102）、警告灯点灯設定値以下の場合はステップ103へ進んで警告灯を点灯させる。   FIG. 2 shows a fuel shortage prevention control routine for preventing troubles in the engine fuel system due to running out of fuel. When the electric system is powered on (step 101), the engine control device 6 detects the angle sensor 12 of the remaining amount measuring mechanism. Is read to monitor the remaining amount (step 102), and if it is equal to or less than the warning light lighting set value, the process proceeds to step 103 to light the warning light.

そして、警告灯点灯後も残量を監視し（ステップ104）、運転を継続して燃料の残量が停止設定値以下になった場合は、インジェクタ5及び高圧ポンプ3の駆動を停止してディーゼルエンジン1を停止させ（ステップ105）、停止制御を終了する（ステップ106）。   The remaining amount is monitored even after the warning lamp is lit (step 104). If the remaining amount of fuel falls below the stop set value by continuing operation, the drive of the injector 5 and the high-pressure pump 3 is stopped and the diesel engine is stopped. The engine 1 is stopped (step 105), and the stop control is ended (step 106).

このように、燃料タンク2が空になる以前にディーゼルエンジン1を停止させることによって、燃料タンク2から高圧ポンプ3、コモンレール4、インジェクタ5及びこれらを接続する管路内に空気が吸い込まれることがなく、エンジンを停止して燃料を補給すれば何等問題なく再始動することができる。   Thus, by stopping the diesel engine 1 before the fuel tank 2 becomes empty, air can be sucked from the fuel tank 2 into the high-pressure pump 3, the common rail 4, the injector 5 and the pipes connecting them. If the engine is stopped and fuel is supplied, the engine can be restarted without any problems.

また、燃料切れ防止の別の実施形態としては、エンジン制御装置6に燃料残量に応じてエンジンの回転数を所定の低回転数に制限する制御手段、或いはこのエンジン回転数制限手段と油圧ポンプの入力トルク制限手段とを設けて、図3に示すように燃料の残量が或る値以下になったときは、警告灯点灯処理（ステップ203）と同時に、回転数を低回転数に制限したり回転数及び油圧ポンプの入力トルクを低い値に制限したりして軽負荷運転に切換え（ステップ204）、エンジン停止となるまでの時間を延長するようにしてもよい。本発明においては、単に燃料残量を読み込んで通常運転あるいは軽負荷運転に切換え、エンジン回転数及びその回転数における燃料消費率と運転継続可能時間などの演算を行わないので構成が簡単である。   As another embodiment for preventing fuel shortage, the engine control device 6 is provided with control means for limiting the engine speed to a predetermined low speed according to the remaining amount of fuel, or the engine speed limit means and the hydraulic pump. When the remaining amount of fuel falls below a certain value as shown in FIG. 3, simultaneously with the warning lamp lighting process (step 203), the rotational speed is limited to a low rotational speed. Alternatively, the rotational speed and the input torque of the hydraulic pump may be limited to low values to switch to light load operation (step 204), and the time until the engine is stopped may be extended. In the present invention, the configuration is simple because the remaining amount of fuel is simply read and switched to normal operation or light load operation, and calculations such as the engine speed, the fuel consumption rate at that speed, and the operation continuation time are not performed.

図４は、上記二種の燃料切れ防止制御を組み合わせた実施例を示し、電気系統の電源投入（ステップ301）、燃料残量の読込み（ステップ302）、警告灯点灯（ステップ303）までは図２のステップ101〜ステップ103のルーチンと同一であるが、警告灯点灯時にはエンジン回転数を所定の低回転に制限して軽負荷低燃費運転に移行し（ステップ304）、残量を監視する（ステップ305）。   FIG. 4 shows an embodiment in which the above-described two types of fuel shortage prevention control are combined, and the steps up to turning on the electric system (step 301), reading the remaining amount of fuel (step 302), and lighting the warning lamp (step 303) are shown in FIG. 2 is the same as the routine of step 101 to step 103, but when the warning lamp is lit, the engine speed is limited to a predetermined low speed to shift to a light load low fuel consumption operation (step 304), and the remaining amount is monitored (step 304). Step 305).

そして、運転の継続により燃料の残量が停止設定値以下になった場合は、インジェクタ5及び高圧ポンプ3の駆動を停止してディーゼルエンジン1を停止させ（ステップ306）、停止制御を終了する（ステップ307）。したがって、図2の制御よりも警告灯点灯からエンジン停止となるまでの稼働時間を延長でき、燃料補給までに時間がかかる場合に有効である。   Then, when the remaining amount of fuel becomes equal to or less than the stop set value due to continued operation, the drive of the injector 5 and the high-pressure pump 3 is stopped to stop the diesel engine 1 (step 306), and the stop control ends ( Step 307). Therefore, the operation time from when the warning lamp is turned on to when the engine is stopped can be extended as compared with the control in FIG. 2, and it is effective when it takes time to refuel.

尚、この発明は上記の実施形態に限定するものではなく、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the technical scope of the present invention, and the present invention naturally extends to those modified ones.

建設機械の燃料切れ防止装置の実施形態を示し、コモンレール式燃料噴射システムの構成図。The block diagram of the common rail type fuel injection system which shows embodiment of the fuel shortage prevention apparatus of a construction machine. 建設機械の燃料切れ防止装置の制御フローチャート。The control flowchart of the fuel shortage prevention apparatus of a construction machine. 他の実施形態における建設機械の燃料切れ防止装置の制御フローチャート。The control flowchart of the fuel shortage prevention apparatus of the construction machine in other embodiment. 他の実施形態における建設機械の燃料切れ防止装置の制御フローチャート。The control flowchart of the fuel shortage prevention apparatus of the construction machine in other embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 ディーゼルエンジン
2 燃料タンク
3 高圧ポンプ
4 コモンレール
5 インジェクタ
6 エンジン制御装置
7 圧力センサ
8 スロットル開度センサ
9 エンジン回転数センサ
10 水温センサ
11 フロート
12 角度センサ 1 Diesel engine
2 Fuel tank
3 High pressure pump
4 Common rail
5 Injector
6 Engine control unit
7 Pressure sensor
8 Throttle opening sensor
9 Engine speed sensor
10 Water temperature sensor
11 Float
12 Angle sensor

Claims (3)

燃料の残量を計測する手段と、予め設定したエンジン停止基準残量と前記計測手段によって計測された実残量とを比較する手段と、その比較結果に応じてエンジンを停止する制御手段を備え、実残量が前記停止基準残量以下となったときにエンジンを停止するように構成した建設機械の燃料切れ防止装置。   Means for measuring the remaining amount of fuel, means for comparing a preset engine stop reference remaining amount with the actual remaining amount measured by the measuring means, and a control means for stopping the engine according to the comparison result An apparatus for preventing fuel shortage in a construction machine configured to stop the engine when the actual remaining amount becomes equal to or less than the stop reference remaining amount. 燃料の残量を計測する手段と、予め設定した軽負荷運転基準残量と前記計測手段によって計測された実残量とを比較する手段と、その比較結果に応じてエンジン回転数を制限する制御手段を備え、実残量が前記軽負荷運転基準残量以下となったときにエンジン回転数を低回転数に制限して軽負荷運転に切り換えるように構成した建設機械の燃料切れ防止装置。   Means for measuring the remaining amount of fuel, means for comparing a preset light load operation reference remaining amount with the actual remaining amount measured by the measuring means, and control for limiting the engine speed according to the comparison result And a fuel shortage prevention device for a construction machine configured to limit the engine speed to a low speed and switch to a light load operation when the actual remaining amount becomes equal to or less than the light load operation reference remaining amount. 燃料の残量を計測する手段と、予め設定した軽負荷運転基準残量並びにエンジン停止基準残量と前記計測手段によって計測された実残量とを比較する手段と、その比較結果に応じてエンジン回転数を制限する制御手段及びエンジンを停止する制御手段を備え、実残量が前記軽負荷運転基準残量以下となったときにエンジン回転数を低回転数に制限して軽負荷運転に切換え、実残量が前記停止基準残量以下となったときにエンジンを停止するように構成した建設機械の燃料切れ防止装置。
Means for measuring the remaining amount of fuel, means for comparing the preset light load operation reference remaining amount and engine stop reference remaining amount with the actual remaining amount measured by the measuring means, and the engine according to the comparison result Control means for limiting the number of revolutions and control means for stopping the engine. When the actual remaining amount falls below the light load operation reference remaining amount, the engine number of revolutions is limited to a low number of revolutions to switch to light load operation. An apparatus for preventing fuel shortage in a construction machine configured to stop the engine when the actual remaining amount becomes equal to or less than the stop reference remaining amount.
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