JP2005188469A

JP2005188469A - 建設機械の燃料切れ防止装置

Info

Publication number: JP2005188469A
Application number: JP2003433913A
Authority: JP
Inventors: Akira Kato; 晃加藤
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】建設機械において、燃料切れを起こしてエンジンが再始動不能となったり、燃料噴射システムの故障を引起したりする虞を解消する。
【解決手段】コモンレール式ディーゼルエンジン1の燃料系高圧ポンプ3及びインジェクタ5を制御するエンジン制御装置6に、燃料残量に応じてエンジンを停止する制御機能を設ける。エンジン制御装置は燃料タンク2内の残量センサ12の出力を監視し、或る値以下となったときはディーゼルエンジンを停止する。これにより、燃料切れとなるまでエンジンが運転されることがなく、燃料切れにより燃料系へ空気が混入して始動不能となったり、噴射システムが故障したりすることを防止できる。
【選択図】図1

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。建設機械の燃料切れ防止装置の制御フローチャート。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。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。

符号の説明

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

Claims

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。
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。
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。