JP4872284B2

JP4872284B2 - 建設機械のエンジン制御装置

Info

Publication number: JP4872284B2
Application number: JP2005266848A
Authority: JP
Inventors: 恒次郎田中
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2025-09-14
Also published as: JP2007076816A

Description

本発明は非作業時に燃料節約、排ガス及び騒音の低減等のためにエンジン回転数を自動的に低下させるデセル制御を行うように構成された建設機械のエンジン制御装置に関するものである。

油圧ショベルを例にとって説明する。

図８において、１はクローラ式の下部走行体、２はこの下部走行体１上に旋回自在に搭載された上部旋回体で、これらによってベースマシン３が構成され、このベースマシン３の上部旋回体２に作業アタッチメント４が装着される。

この作業アタッチメント４は、上部旋回体２に取付けられたブーム５と、このブーム５の先端に取付けられたアーム６と、このアーム６の先端に取付けられたバケット７と、これらを水平軸まわりに回動させるブーム、アーム、バケット各シリンダ８,９,１０とによって構成される。

この油圧ショベルにおいて、一定の条件（たとえばアクチュエータの動作を制御するレバーが一定時間継続して操作されないとき）が成立したときに、エンジン回転数を自動的に低下させて燃料節約等を図る、いわゆるオートデセル制御を行う技術が一般に知られている(たとえば特許文献１参照)。

一方、油圧ショベルにおいて、作業アタッチメント４の先端、すなわち図示のようにバケット７、またはバケット７を取外してアーム６の先端にリフティングマグネット(電磁
石。以下、通称に従ってリフマグという)１１を取付け、金属スクラップ等を吸着して運
搬するリフマグ作業機に転用される場合がある。
特開平９−２１７７０２号公報

ところが、このような兼用機においては、アクチュエータの非操作のみをデセル制御の開始条件としているため、リフマグ作業機としての使用時に、アクチュエータ操作が一定時間継続して行われなければ、たとえリフマグ１１による吸着中であっても、デセル条件が成立したとしてエンジン回転数が低下してしまうこととなる。

こうなると、エンジン回転数の低下に伴って発電機電力も低下してリフマグ１１の吸着力が不足し、荷が落下するおそれがある。

このため、安全優先として、リフマグ作業機としての使用時にはデセル機能を解除しており、燃費、排ガス及び騒音の低減等を図る趣旨が生かされていないのが実情であった。

そこで本発明は、リフマグ作業時の安全を確保しながらデセル機能を生かすことができる建設機械のエンジン制御装置を提供するものである。

請求項１の発明は、ベースマシンに装着された作業アタッチメントに、機械全体の動力源であるエンジンで駆動される発電機を電源として吸着作用を行うリフティングマグネットが設けられ、かつ、上記ベースマシン及び作業アタッチメントを作動させるためのアクチュエータの非操作時に上記エンジンの回転数を自動的に低下させるデセル制御を行う制御手段を備えた建設機械のエンジン制御装置において、上記制御手段は、上記アクチュエータが非操作中でかつ上記リフティングマグネットの非吸着状態が予め設定された時間継続したことを条件として上記デセル制御を行うように構成されたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、上記制御手段は、予め定めたリフティングマグネットの吸着力を確保し得るエンジン回転数を上記デセル制御時のエンジン回転数として設定されたものである。

本発明によると、アクチュエータが非操作中でかつリフマグが非吸着中であるというアンド条件が成立したときのみにデセル制御を行うため、リフマグ作業時に、吸着中であれば、たとえアクチュエータ非操作であってもデセル制御は行われない。

従って、吸着中にエンジン回転数が低下して荷が落下する等のおそれがなく、リフマグ作業の安全を確保しながら、リフマグ作業時にもデセル機能を生かすことができる。

しかも、リフマグの非吸着状態が一定時間継続してはじめてデセル制御が開始されるため、わずかの吸着中断によって不必要にデセル機能が働いて作業能率を低下させるおそれがない。

また、請求項２の発明によると、デセル制御時に、リフマグによる吸着力を確保し得るエンジン回転数に低下させるため、万が一、吸着中であるにもかかわらず非吸着中の信号が入力された場合でも荷の落下を防止し、安全を確保することができる。

ここで、『吸着力を確保し得るエンジン回転数』は、ある重量の荷の吸着状態を保持するのに必要な発電機電力を確保できるエンジン回転数として予め定められ、作業状況等に
応じて任意に設定できるようにすることが望ましい。

本発明の実施形態を図１〜図３によって説明する。なお、図４〜図７は本発明の参考形態を示す。

図１にこの機械(図８に示すショベル)のリフマグ駆動部及び制御部分を示し、図８中のベースマシン３の上部旋回体２に搭載されたエンジン１２により、図示しない油圧アクチュエータ用の油圧ポンプとともにリフマグ用の油圧ポンプ１３が駆動され、この油圧ポンプ１３によって発電機駆動用の油圧モータ１４が駆動される。

１５はこの油圧モータ１４によって駆動されるリフマグ電源としての発電機で、この発電機１５で発生した電力がリフマグ制御器１６に入力される。

このリフマグ制御器１６は、発電機出力の整流作用及び電圧制御を行い、吸着スイッチ１７の操作時にその出力(直流電圧)がリフマグ１１に加えられる。

これによってリフティングマグネット１１が吸着作用を行い、この吸着中の信号(たと
えば所定電圧以上で発せられる)がリフマグ制御器１６から制御手段としてのショベル側
コントローラ(以下、単にコントローラという)１８に送られる。

このコントローラ１８には、吸着中信号とともに、ショベル側のアクチュエータ操作、すなわち、図８中のベースマシン３の旋回、走行及び作業アタッチメント４の起伏、屈伸、バケット各動作を行わせるための各アクチュエータの操作が行われていることを表す信号(アクチュエータ操作信号)と、図示しないセンサによって検出されるエンジン回転数信号とが入力され、この計三種類の信号に基づいてコントローラ１８からエンジン１２のガバナ制御部１９にエンジン回転数を指令する信号が送られる。

このコントローラ１８によるデセル制御の内容を図２,３によって説明する。

エンジン始動後、ステップＳ１でそのときのエンジン回転数Ｎnowが読み込まれる。

次いで、ステップＳ２でリフマグ非吸着中か否か、ステップＳ３でアクチュエータ操作なしか否かがそれぞれ判別され、いずれもＹＥＳ、すなわち、リフマグ１１が非吸着中で、かつ、アクチュエータ非操作のときに、予め設定された時間Ｔmagのカウントが開始さ
れる(ステップＳ４)。Ｔnowはそのときどきの時間を表す。

このカウントは、リフマグ非吸着中か否か、アクチュエータ操作なしか否か、そのときの時間Ｔnowが設定時間Ｔmagよりも大きいか否かの各判別(ステップＳ５〜Ｓ７)、及び時間の更新(ステップＳ８)を繰り返すことによって行われ、ステップＳ７でＹＥＳ(Ｔnow＞Ｔmag)となったとき、すなわち設定時間Ｔmagが経過したときに、デセル条件が整ったと
して予め設定されたデセル回転数Ｎmagがエンジン指令回転数として図１のガバナ制御部
１９に送られる(ステップＳ９)。

これにより、エンジン回転数が自動的にデセル回転数Ｎmagに落とされる。

ここで、デセル回転数Ｎmagは、リフマグ１１による吸着力を確保し得るエンジン回転
数、詳しくは、ある重量の荷の吸着状態を保持するのに必要な発電機電力を確保できるエンジン回転数として予め定められる。

このデセル回転数Ｎmagは、リフマグ１１を持たない通常のショベルにおいて採用され
るデセル制御によるエンジン回転数Ｎdecelよりも高い値として設定される。

この場合、デセル回転数Ｎmagを決める『ある重量』とは、リフマグ１１の吸着能力に
よって決まる定格荷重を当てはめてもよいし、標準的な荷重をもとに選定してもよい。あるいは、作業状況等に応じてオペレータが任意に選定できるようにしてもよい。

なお、ステップＳ２〜Ｓ６でＮＯの場合はデセル不要としてステップＳ２に戻る。

この後、ステップＳ１０,Ｓ１１でまだリフマグ非吸着中か否か、アクチュエータ非操
作か否かが判別され、いずれかでＮＯとなったときに、デセル条件が解除されたとしてステップＳ１に戻る。すなわち、デセル制御が自動的に解除される。

図３は、この制御によるリフマグ吸着操作及びアクチュエータ操作の状況と、これによるエンジン回転数の変化状況を示し、リフマグ非吸着中が設定時間Ｔmag継続し、かつ、
その間にアクチュエータ操作がないことを条件としてエンジン回転数がデセル回転数Ｎmagに低下することを表している。

このように、アクチュエータが非操作中でかつリフマグ１１が非吸着中であるというアンド条件が成立したときのみにデセル制御を行うため、リフマグ作業時に、吸着中であれば、たとえアクチュエータ非操作であってもデセル制御は行われない。

従って、吸着中にエンジン回転数が低下して荷が落下する等のおそれがなく、リフマグ作業の安全を確保しながら、リフマグ作業時にもデセル機能を生かして燃料節約、排ガス及び騒音の低減等の目的を達成することができる。

しかも、リフマグ１１の非吸着状態が一定時間Ｔmag継続してはじめてデセル制御が開
始されるため、わずかの吸着中断によって不必要にデセル機能が働いて作業能率を低下させるおそれがない。

また、デセル制御時に、リフマグ１１による吸着力を確保し得るエンジン回転数Ｎmag
に低下させるため、万が一、故障等によって吸着中であるにもかかわらず非吸着中の信号が入力された場合でも荷の落下を防止し、安全を確保することができる。

参考形態
図４〜図７は上記実施形態に関連する参考形態を示す。

実施形態との相違点のみを説明する。

実施形態では、リフマグ１１の非吸着状態が一定時間Ｔmag継続し、その間にアク
チュエータ操作がない場合にエンジン回転数をデセル回転数Ｎmagに落とす構成をとった
のに対し、参考形態においては、リフマグ吸着操作とアクチュエータ操作の双方がそれぞれについて設定された時間継続して行われていないことを条件としてデセル制御を開始するように構成されている。

図４は参考形態の基本フローを示す。

エンジン始動後、ステップＳ２１でそのときのエンジン回転数Ｎnowが読み込まれ、ス
テップＳ２２でリフマグデセルフラグがＯＮか否か、すなわち、リフマグ非吸着状態が一定時間Ｔmag継続したか否かが判別される。

このステップＳ２２の詳細を図５に示す。ステップＳ２２１でリフマグ非吸着中か否か
が判別され、ＹＥＳの場合にステップＳ２２２〜Ｓ２２５で時間のカウントが行われる。

そして、設定時間Ｔmagが経過するとステップＳ２２６でリフマグデセルフラグがＯＮ
となり、この後、図４のステップＳ２３でアクチュエータ操作デセルフラグがＯＮか否か、すなわち、アクチュエータ非操作状態が一定時間Ｔatt継続したか否かが判別される。

このステップＳ２３の詳細を図６に示す。まず、ステップＳ２３１でアクチュエータ操作がないか否かが判別され、ＹＥＳの場合にステップＳ２３２〜Ｓ２３５で時間のカウントが行われる。

そして、設定時間Ｔattが経過するとステップＳ２３６でアクチュエータ操作デセルフ
ラグがＯＮとなり、この後、図４のステップＳ２４でエンジン回転数がデセル回転数Ｎmagに設定される。

なお、ステップＳ２２,Ｓ２３でＮＯの場合はデセル不要としてステップＳ２２に戻る
。

この後、ステップＳ２５,Ｓ２６でまだリフマグ非吸着中か否か、アクチュエータ非操
作か否かが判別され、いずれかでＮＯとなったときに、リフマグデセルフラグまたはアクチュエータ操作デセルフラグがＯＦＦとなってステップＳ２１に戻る。すなわち、デセル制御が自動的に解除される。

図７は、この制御によるリフマグ吸着操作及びアクチュエータ操作の状況と、これによるリフマグデセルフラグ、アクチュエータ操作デセルフラグ及びエンジン回転数の変化状況を示し、リフマグ非吸着及びアクチュエータ非操作の状態が同時にそれぞれの設定時間Ｔmag,Ｔatt継続し、かつ、その間にアクチュエータ操作がないことを条件としてエンジ
ン回転数がデセル回転数Ｎmagに低下することを表している。

この参考形態の構成によると、たとえばリフマグ作業の休止中に、従来と同様に、アクチュエータ非操作の継続時間Ｔattに基づいたデセル制御が行われる。

この場合、リフティングマグネットの非吸着継続時間Ｔmagと、アクチュエータの非操
作継続時間Ｔattについて、Ｔmag＞Ｔattの関係(たとえばＴmagが１０秒、Ｔattが４秒)
に設定されている。

こうすれば、設定時間の短いアクチュエータ非操作に基づいてエンジン回転数を速やかに低下させ、燃料節約等のデセル制御本来の目的を効果的に達成することができる。

ところで、デセル条件が成立したときに、上記両実施形態のように吸着作用を確保し得るエンジン回転数Ｎmagではなく、リフマグを持たないショベルにおいて従来行われてい
たデセル制御によるエンジン回転数Ｎdecelに低下させるようにしてもよい。あるいは、
ＮdecelとＮnowの低位選択を行うようにしてもよい。

この場合、エンジンとバッテリを動力源として併用する所謂ハイブリッド式の建設機械において、Ｎmag＞Ｎdecel,Ｎnowの条件下で、吸着中に故障で非吸着信号が入ったときの荷の落下を防止する策として、デセル制御中、バッテリ電力をリフティングマグネット１１に供給するように構成してもよい。

本発明の実施形態にかかるエンジン制御装置の全体構成図である。同装置のコントローラによる制御内容を示すフローチャートである。同装置の制御による制御によるリフマグ吸着操作及びアクチュエータ操作の状況と、これによるエンジン回転数の変化状況を示すタイミングチャートである。本発明の参考形態にかかるエンジン制御装置による制御内容を示す基本フローチャートである。基本フローの一部の詳細を示すフローチャートである。基本フローの別の一部の詳細を示すフローチャートである。同装置の制御によるリフマグ吸着操作及びアクチュエータ操作の状況と、これによるリフマグデセルフラグ、アクチュエータ操作デセルフラグ及びエンジン回転数の変化状況を示すタイミングチャートである。本発明が適用されるリフマグ作業機兼用のショベルの概略側面図である。

１下部走行体
２上部旋回体
３ベースマシン
４作業アタッチメント
１１リフティングマグネット
１２エンジン
１３油圧ポンプ
１４油圧モータ
１５発電機
１６リフマグ制御器
１８ショベル側コントローラ(制御手段)

Claims

ベースマシンに装着された作業アタッチメントに、機械全体の動力源であるエンジンで駆動される発電機を電源として吸着作用を行うリフティングマグネットが設けられ、かつ、上記ベースマシン及び作業アタッチメントを作動させるためのアクチュエータの非操作時に上記エンジンの回転数を自動的に低下させるデセル制御を行う制御手段を備えた建設機械のエンジン制御装置において、上記制御手段は、上記アクチュエータが非操作中でかつ上記リフティングマグネットの非吸着状態が予め設定された時間継続したことを条件として上記デセル制御を行うように構成されたことを特徴とする建設機械のエンジン制御装置。
上記制御手段は、予め定めたリフティングマグネットの吸着力を確保し得るエンジン回転数を上記デセル制御時のエンジン回転数として設定されたことを特徴とする請求項１記載の建設機械のエンジン制御装置。