JP5281461B2

JP5281461B2 - 耕耘作業機の耕深制御構造

Info

Publication number: JP5281461B2
Application number: JP2009085410A
Authority: JP
Inventors: 哲雄山口; 小林　　孝
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010233508A

Description

本発明は、エンジンを搭載した走行車体の後部にロータリ耕耘装置を昇降可能に連結し、前記ロータリ耕耘装置を昇降駆動する駆動手段と、前記ロータリ耕耘装置の制御目標耕深を設定する設定手段と、前記ロータリ耕耘装置の耕耘深さを検出する検出手段と、前記設定手段の出力と前記検出手段の出力に基づいて、前記検出手段の出力が前記設定手段の出力に対応するように前記駆動手段の作動を制御する制御手段を備えた耕耘作業機の耕深制御構造に関する。

上記のような耕耘作業機の耕深制御構造としては、エンジンの過負荷をエンジン回転数の増減により感知する感知器を備え、制御手段が、感知器の出力に基づいてエンジンの過負荷を検知した場合に、前述した設定手段の出力と検出手段の出力に基づく制御作動に優先して、ロータリ耕耘装置の耕耘深さが浅くなるように駆動手段の作動を制御して、エンジンの過負荷を解消することにより、過負荷に起因したエンジンストールの発生を防止するように構成したものがある（例えば特許文献１参照）。

特公昭６３−５２８４１号公報

ところで、耕耘作業機には、エンジンの負荷に基づいて燃料噴射量などを調節することにより、エンジン負荷の変動にかかわらず、エンジンの出力回転数をアクセル操作具の操作位置に対応する制御目標回転数に維持するアイソクロナス制御を行うように構成したものがある。このような耕耘作業機に前述した耕深制御構造を採用すると、エンジンの過負荷を検知することができなくなり、結果、エンジンの過負荷に起因したエンジンストールの発生を防止することができなくなる。

本発明の目的は、エンジン回転数をエンジンストール防止用の指標とせずに、エンジンの過負荷に起因したエンジンストールの発生を防止することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のうちの請求項１に記載の発明では、
エンジンを搭載した走行車体の後部にロータリ耕耘装置を昇降可能に連結し、
前記ロータリ耕耘装置を昇降駆動する駆動手段と、
前記ロータリ耕耘装置の制御目標耕深を設定する設定手段と、
前記ロータリ耕耘装置の耕耘深さを検出する検出手段と、
前記設定手段の出力と前記検出手段の出力に基づいて、前記検出手段の出力が前記設定手段の出力に対応するように前記駆動手段の作動を制御する制御手段を備えた耕耘作業機の耕深制御構造において、
前記エンジンの燃料噴射量又は負荷率を演算する演算手段を備え、
前記制御手段が、前記演算手段の出力がエンジンストール防止用の閾値を上回った場合に、前記演算手段の出力と前記閾値に基づいて前記制御目標耕深を浅い側に補正し、補正後の制御目標耕深と前記検出手段の出力に基づいて、前記検出手段の出力が補正後の制御目標耕深に対応するように前記駆動手段の作動を制御することを特徴とする。

この特徴構成によると、深い窪みに入り込むことや圃場の土質が急に硬くなることなどに起因して、ロータリ耕耘装置にかかる負荷とともにエンジン負荷が急激に大きくなって、演算手段が出力する燃料噴射量又は負荷率がエンジンストール防止用の閾値を上回った場合には、制御手段が、演算手段の出力と閾値に基づいて制御目標耕深を浅い側に補正し、補正後の制御目標耕深と検出手段が出力するロータリ耕耘装置の耕耘深さに基づいて、ロータリ耕耘装置の耕耘深さが補正後の制御目標耕深に対応するように駆動手段の作動を制御してロータリ耕耘装置を上昇させる。

これにより、深い窪みに入り込むことや圃場の土質が急に硬くなることなどにより、ロータリ耕耘装置にかかる負荷とともにエンジン負荷が急激に大きくなったとしても、それに起因したエンジンストールの発生を防止することができる。

つまり、耕耘作業時にアイソクロナス制御を行う耕耘作業機においては、エンジンの燃料噴射量又は負荷率をエンジンストール防止用の指標とすることにより、耕耘作業時におけるエンジンの過負荷に起因したエンジンストールの発生を防止することができる。

又、エンジンの負荷率を、例えば、吸気圧とエンジン回転数に基づいて演算するエンジンの１回転当たりの基準最大吸気量に対する実際の吸気量の割合とすれば、耕耘作業時にアイソクロナス制御を行わない耕耘作業機においても、エンジンの負荷率をエンジンストール防止用の指標とすることにより、耕耘作業時におけるエンジンの過負荷に起因したエンジンストールの発生を防止することができる。

従って、エンジン回転数をエンジンストール防止用の指標とせずに、耕耘作業時におけるエンジンの過負荷に起因したエンジンストールの発生を防止することができる。

本発明のうちの請求項２に記載の発明では、上記請求項１に記載の発明において、
前記走行車体に、前記エンジンの負荷に基づいて燃料噴射量を調節することにより、前記エンジンの出力回転数をアクセル操作具の操作位置に対応する制御目標回転数に維持するアイソクロナス制御手段を備えてあることを特徴とする。

この特徴構成によると、耕耘作業時にアイソクロナス制御手段を作動させることにより、耕耘作業時でのエンジン負荷の変動にかかわらず、エンジンの出力回転数をアクセル操作具の操作位置に対応する制御目標回転数に維持することができ、車速を一定にすることができる。

従って、耕耘作業時での作業効率を向上させることができる。

本発明のうちの請求項３に記載の発明では、上記請求項１又は２に記載の発明において、
前記演算手段が、前記閾値に対する燃料噴射量又は負荷率の変化量と設定時間での燃料噴射量又は負荷率の変化量とを演算し、
前記制御手段が、２つの前記変化量に基づいて前記制御目標耕深を補正することを特徴とする。

この特徴構成によると、制御目標耕深を補正する上において、制御基準値に対する燃料噴射量又は負荷率の変化量だけでなく、設定時間での燃料噴射量又は負荷率の変化量をも考慮することにより、燃料噴射量又は負荷率の変化の傾向を反映させることができる。

従って、耕耘作業時におけるエンジンの過負荷に起因したエンジンストールの発生を防止する上において、制御目標耕深の補正をより適切に行なうことができ、結果、ロータリ耕耘装置を過剰に上昇させることなく耕耘作業時におけるエンジンの過負荷に起因したエンジンストールの発生を防止することができる。

耕起作業機の全体側面図である。制御構成を示すブロック図である。トラクタの伝動構成を示す概略平面図である。カバー耕深制御のフローチャートである。エンスト防止制御のフローチャートである。燃料噴射量とエンジン回転数とエンジンストール防止用の閾値との関係を示す図である。負荷耕深制御のフローチャートである。燃料噴射量とエンジン回転数と負荷耕深制御の制御基準値との関係を示す図である。

以下、本発明に係る耕耘作業機の耕深制御構造を実施するための形態の一例を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、耕耘作業機は、トラクタ（走行車体の一例）１の後部に、作業装置連結用のリンク機構２を介して、ロータリ耕耘装置３を昇降可能かつローリング可能に連結することにより構成してある。

トラクタ１は、左右一対の前輪４Ｌ，４Ｒを操舵可能かつ駆動可能に装備し、左右一対の後輪５Ｌ，５Ｒを駆動可能に装備して、４輪駆動式に構成してある。トラクタ１の前半部には、水冷式のディーゼルエンジン（以下、エンジンと略称する）６を搭載し、ラジエータ７や燃料タンク８など配備してある。エンジン６には、車体フレーム兼用のトランスミッションケース（以下、Ｔ／Ｍケースと略称する）９を連結してある。トラクタ１の後半部には、前輪操舵用のステアリングホイール１０や運転座席１１などを配備して搭乗運転部１２を形成し、搭乗運転部１２を覆うキャビン１３を配備してある。

図２に示すように、エンジン６には、燃料噴射量や噴射タイミングを電子制御するコモンレール式の燃料噴射装置１４を備えてある。燃料噴射装置１４は、燃料タンク８に貯留した燃料を圧送するサプライポンプ１５、圧送した燃料を蓄圧するコモンレール１６、蓄圧した燃料を燃料室（図示せず）に噴射する電子制御式の複数のインジェクタ１７、コモンレール１６の内圧を検出する圧力センサ１８、エンジン６の出力回転数を検出する電磁ピックアップ式の回転センサ１９、及び、圧力センサ１８や回転センサ１９などの出力に基づいてサプライポンプ１５や各インジェクタ１７などの作動を制御するエンジン用の電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵと略称する）２０、などを備えて構成してある。

エンジンＥＣＵ２０は、ＣＰＵやＥＥＰＲＯＭなどを備えたマイクロコンピュータを利用して構成してある。エンジンＥＣＵ２０には、搭乗運転部１２に備えたアクセルペダル２１の踏み込み操作量を検出するアクセル用のペダルセンサ２２の出力などに基づいて燃料噴射量や噴射タイミングを制御する第１アクセル制御手段２０Ａ、搭乗運転部１２に備えたアクセルレバー（アクセル操作具の一例）２３の操作位置を検出するアクセル用のレバーセンサ２４の出力などに基づいて燃料噴射量や噴射タイミングを制御する第２アクセル制御手段（アイソクロナス制御手段の一例）２０Ｂ、ストローク当たりの燃料噴射量（以下、燃料噴射量と略称する）を演算する噴射量演算手段２０Ｃ、及び、エンジン６の負荷率を演算する負荷率演算手段２０Ｄ、などを備えてある。

アクセルペダル２１は、踏み込み解除位置に向けて復帰揺動するように構成してある。アクセルレバー２３は、任意の操作位置に位置保持可能に構成してある。

第１アクセル制御手段２０Ａは、エンジン６の負荷が大きくなるのに伴って、エンジン６の出力回転数をアクセルペダル２１により設定した設定回転数から低下させるドループ制御を行なう。第２アクセル制御手段２０Ｂは、エンジン６の負荷に応じて燃料噴射量や噴射タイミングを調節することにより、エンジン６の負荷にかかわらず、エンジン６の出力回転数をアクセルレバー２３の操作位置に対応する制御目標回転数に維持するアイソクロナス制御を行なう。

エンジンＥＣＵ２０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信などの車内通信によって、トラクタ１に搭載したメイン電子制御ユニット（以下、メインＥＣＵと略称する）２５に相互通信可能に接続してある。これにより、回転センサ１９の出力、噴射量演算手段２０Ｃの出力、負荷率演算手段２０Ｄの出力、アクセル用のペダルセンサ２２の出力、及び、アクセル用のレバーセンサ２４の出力、などの情報を、エンジンＥＣＵ２０からメインＥＣＵ２５に出力することができる。メインＥＣＵ２５は、ＣＰＵやＥＥＰＲＯＭなどを備えたマイクロコンピュータを利用して構成してある。

図１及び図３に示すように、エンジン６からの動力は、Ｔ／Ｍケース９の内部に供給し、その内部において二重軸構造により走行用と作業用とに分ける。走行用の動力は、８段の変速を可能にする走行用の主変速装置２６により変速し、走行用のクラッチを兼ねる前後進切換装置２７により前進用又は後進用に切り換え、３段の変速を可能にする走行用の副変速装置２８により変速した後、前輪駆動用と後輪駆動用とに分ける。前輪駆動用の動力は、前輪用のクラッチを兼ねる前輪用の変速装置２９などを介してＴ／Ｍケース９から取り出すことができる。Ｔ／Ｍケース９から取り出した前輪駆動用の動力は、左右の前輪４Ｌ，４Ｒの差動を許容する前輪用の差動装置３０などを介して左右の前輪４Ｌ，４Ｒに伝達する。後輪駆動用の動力は、左右の後輪５Ｌ，５Ｒの差動を許容する後輪用の差動装置３１などを介して左右の後輪５Ｌ，５Ｒに伝達する。作業用の動力は、作業用のクラッチ３２や３段の変速と正逆転の切り換えを可能にする作業用の変速装置３３などを介して、作業用の動力取出軸３４に伝達する。これにより、作業用の動力をＴ／Ｍケース９から取り出すことができる。Ｔ／Ｍケース９から取り出した作業用の動力は、伝動機構３５を介してロータリ耕耘装置３の入力軸（図示せず）に伝達する。

主変速装置２６、前後進切換装置２７、前輪用の変速装置２９、作業用のクラッチ３２、及び、作業用の変速装置３３は電子油圧制御式に構成してある。副変速装置２８はシンクロメッシュ式に構成してある。図示は省略するが、伝動機構３５は、相対摺動可能に一体回転する嵌合式の伝動軸や前後一対の自在継手などにより伸縮自在かつ屈曲自在に構成してある。

図１に示すように、ロータリ耕耘装置３は、リンク機構２に連結するフレーム３６に、左右向きの軸心周りに回転する耕耘ロータ３７、耕耘ロータ３７にトラクタ１からの動力を伝達する伝動機構３８、耕耘ロータ３７の上部を覆う固定式の上部カバー３９、及び、耕耘ロータ３７の後部を覆う上下揺動式の後部カバー４０、などを備えて構成してある。後部カバー４０は、ロータリ耕耘装置３の耕耘深さに応じて、上部カバー３９に対して上下方向に揺動変位する。

図１及び図２に示すように、Ｔ／Ｍケース９の後部には、トラクタ１に対してロータリ耕耘装置３を昇降させる昇降用の駆動手段（特許請求の範囲に記載の駆動手段）４１を装備してある。昇降用の駆動手段４１は、Ｔ／Ｍケース９に上下揺動可能に装備した左右一対のリフトアーム４２Ｌ，４２Ｒ、左右のリフトアーム４２Ｌ，４２Ｒを上下方向に揺動駆動する左右一対のリフトシリンダ４３Ｌ，４３Ｒ、及び、左右のリフトシリンダ４３Ｌ，４３Ｒに対する作動油の流れを制御して左右のリフトシリンダ４３Ｌ，４３Ｒの長さを変更する昇降用の電磁制御弁４４、などにより電子油圧制御式に構成してある。左右のリフトシリンダ４３Ｌ，４３Ｒにはそれぞれ単動型の油圧シリンダを採用してある。

耕耘作業機には、トラクタ１に対してロータリ耕耘装置３をローリングさせるローリング用の駆動手段４５を装備してある。ローリング用の駆動手段４５は、リンク機構２の左側の下部リンク２Ｌを左側のリフトアーム４２Ｌに連結するターンバックル式の連係ロッド４６、リンク機構２の右側の下部リンク２Ｒを右側のリフトアーム４２Ｒに連結するローリングシリンダ４７、及び、ローリングシリンダ４７に対する作動油の流れを制御して連係ロッド４６に対するローリングシリンダ４７の長さを変更するローリング用の電磁制御弁４８、などにより電子油圧制御式に構成してある。ローリングシリンダ４７には複動型の油圧シリンダを採用してある。

図２に示すように、メインＥＣＵ２５には、昇降用の駆動手段４１の作動を制御する昇降制御を行なう昇降制御手段２５Ａや、ローリング用の駆動手段４５の作動を制御するローリング制御を行なうローリング制御手段２５Ｂなどを備えてある。

昇降制御手段２５Ａは、搭乗運転部１２に備えた高さ設定レバー４９の操作位置を検出する高さ設定用のレバーセンサ５０の出力に基づいて、高さ設定レバー４９の操作を検知した場合に高さ制御を行なう。又、搭乗運転部１２に備えた昇降指令レバー５１の操作を検出する昇降指令用のレバーセンサ５２の出力に基づいて、昇降指令レバー５１の中立位置から上昇位置への揺動操作を検知した場合に上昇制御を行なう。逆に、昇降指令レバー５１の中立位置から下降位置への揺動操作を検知した場合には下降制御を行なう。そして、高さ制御又は下降制御の実行中に、ロータリ耕耘装置３の後部カバー４０の上下揺動角度を検出するカバーセンサ（検出手段の一例）５３の出力に基づいて、ロータリ耕耘装置３の接地を検知した場合に、高さ制御又は下降制御から耕深制御に切り換える。

高さ制御では、高さ設定用のレバーセンサ５０の出力と、リフトアーム４２Ｌ，４２Ｒの上下揺動角度を検出するアームセンサ５４の出力と、それらの出力を対応させた高さ制御用の相関関係データに基づいて、アームセンサ５４の出力が高さ設定用のレバーセンサ５０の出力に対応する（高さ設定用のレバーセンサ５０の出力の不感帯幅内に収まる）ように昇降用の駆動手段４１の作動を制御する。そして、カバーセンサ５３の出力に基づいてロータリ耕耘装置３の接地を検知すると、高さ制御から耕深制御に切り換わる。

尚、高さ制御用の相関関係データは、高さ設定用のレバーセンサ５０の出力をロータリ耕耘装置３の制御目標高さとし、アームセンサ５４の出力をロータリ耕耘装置３の対車体高さとして対応させたマップデータ又は関係式などである。

つまり、高さ設定レバー４９を操作することにより、ロータリ耕耘装置３を、高さ設定レバー４９の操作位置に応じた任意の対車体高さに位置させることができる。そして、高さ設定レバー４９を、ロータリ耕耘装置３が接地する操作位置まで操作することにより、耕深制御を行わせることができる。

上昇制御では、高さ設定レバー４９の操作位置にかかわらず、搭乗運転部１２に備えた上限設定ダイヤル５５の出力と、アームセンサ５４の出力と、それらの出力を対応させた上昇制御用の相関関係データに基づいて、アームセンサ５４の出力が上限設定ダイヤル５５の出力に対応する（上限設定ダイヤル５５の出力の不感帯幅内に収まる）ように昇降用の駆動手段４１の作動を制御する。

尚、上昇制御用の相関関係データは、上限設定ダイヤル５５の出力をロータリ耕耘装置３の制御目標上限高さとし、アームセンサ５４の出力をロータリ耕耘装置３の対車体高さとして対応させたマップデータ又は関係式などである。

つまり、昇降指令レバー５１を上昇位置に揺動操作することにより、上限設定ダイヤル５５により設定した上限位置までロータリ耕耘装置３を上昇させることができる。

下降制御では、アームセンサ５４の出力が高さ設定用のレバーセンサ５０の出力に対応する（高さ設定用のレバーセンサ５０の出力の不感帯幅内に収まる）ように昇降用の駆動手段４１の作動を制御する。そして、カバーセンサ５３の出力に基づいてロータリ耕耘装置３の接地を検知すると、下降制御から耕深制御に切り換わる。

つまり、昇降指令レバー５１を下降位置に揺動操作することにより、高さ設定レバー４９により設定した高さまでロータリ耕耘装置３を下降させることができる。又、高さ設定レバー４９を、ロータリ耕耘装置３が接地する操作位置に操作しておくことにより、下降制御に続けて耕深制御を行わせることができる。

耕深制御では、搭乗運転部１２に備えた耕深設定ダイヤル（設定手段の一例）５６の出力に基づいて昇降用の駆動手段４１の作動を制御することにより、ロータリ耕耘装置３の耕耘深さを、耕深設定ダイヤル５６により設定した制御目標耕深に維持する。

尚、高さ設定レバー４９は任意の操作位置に位置保持可能に構成してある。昇降指令レバー５１は中立位置に自動復帰するように構成してある。高さ設定用のレバーセンサ５０、アームセンサ５４、カバーセンサ５３、上限設定ダイヤル５５、及び、耕深設定ダイヤル５６には回転式のポテンショメータを採用してある。

図示は省略するが、昇降指令用のレバーセンサ５２は、昇降指令レバー５１の上昇位置への揺動操作を検出するリミットスイッチと、昇降指令レバー５１の下降位置への揺動操作を検出するリミットスイッチにより構成してある。

図２に示すように、ローリング制御手段２５Ｂは、搭乗運転部１２に備えたローリング制御用の選択スイッチ５７の操作に基づいて、実行するローリング制御を切り換える。ローリング制御には、水平圃場においてロータリ耕耘装置３を任意のロール角度に維持する水平地制御と、傾斜圃場での等高線に沿った作業走行時においてロータリ耕耘装置３を任意のロール角度に維持する傾斜地制御がある。

水平地制御では、搭乗運転部１２に備えたロール角度設定ダイヤル５８の出力と、トラクタ１のロール角度を検出するローリングセンサ５９の出力に基づいて、ロータリ耕耘装置３の対地ロール角度をロール角度設定ダイヤル５８により設定した制御目標ロール角度に維持する上において必要になるトラクタ１に対するロータリ耕耘装置３の制御目標ロール角度を演算し、このトラクタ１に対するロータリ耕耘装置３の制御目標ロール角度と、ローリングシリンダ４７の長さを検出するストロークセンサ６０の出力と、トラクタ１に対するロータリ耕耘装置３の制御目標ロール角度とストロークセンサ６０の出力とを対応させたローリング制御用の相関関係データに基づいて、ローリングシリンダ４７の長さがトラクタ１に対するロータリ耕耘装置３の制御目標ロール角度に対応する（制御目標ロール角度の不感帯幅内に収まる）ようにローリング用の駆動手段４５の作動を制御する。

これにより、水平圃場での作業走行時には、トラクタ１のローリングにかかわらず、ロータリ耕耘装置３の対地ロール角度をロール角度設定ダイヤル５８により設定した制御目標ロール角度に維持することができ、耕深設定ダイヤル５７により設定した耕起深さで圃場を耕すことができる。

傾斜地制御では、水平地制御の場合と同様の制御作動を行ないながら、谷側に位置する前輪４Ｌ，４Ｒと後輪５Ｌ，５Ｒの沈下量を考慮して設定した補正値に基づいて、トラクタ１に対するロータリ耕耘装置３の制御目標ロール角度を補正する。

これにより、傾斜圃場において耕耘作業機を等高線に沿って走行させる作業走行時には、谷側車輪４Ｌ，４Ｒ，５Ｌ，５Ｒの沈下量を考慮した好適なローリング制御を行なうことができ、結果、傾斜圃場での作業走行時においても、トラクタ１のローリングにかかわらず耕深設定ダイヤル５７により設定した耕耘深さで圃場を耕すことができる。

尚、ローリング制御用の選択スイッチ５７にはモーメンタリスイッチを採用してある。ロール角度設定ダイヤル５８には回転式のポテンショメータを採用してある。ストロークセンサ６０には摺動式のポテンショメータを採用してある。

図示は省略するが、対車体用の制御目標ロール角度に対する補正値は、その標準値をメインＥＣＵ２５に備えた補正値記憶手段に記憶させてあり、搭乗運転部１２に備えた補正値設定用のスイッチを操作することにより、圃場ごとに異なる土の硬さなどに応じて変更することができる。補正値記憶手段にはＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリを採用してある。

そして、ローリングセンサ５９は、静電容量型の傾斜センサと振動型の角速度センサにより構成してある。又、ローリングセンサ５９を傾斜センサのみにより構成してもよい。

図２及び図４〜８に示すように、昇降制御手段２５Ａは、搭乗運転部１２に備えた耕深制御用の選択スイッチ６１の操作に基づいて実行する耕深制御モードを切り換える。耕深制御モードには、カバー耕深制御と負荷耕深制御がある。

カバー耕深制御では、エンジンＥＣＵ２０の噴射量演算手段２０Ｃが出力する燃料噴射量、カバーセンサ５３の出力、及び、耕深設定ダイヤル５６の出力を読み取り、燃料噴射量がエンジンストール防止用の閾値（図６参照）を上回った否かを判別する。閾値を上回っていない場合は、カバーセンサ５３の出力と、耕深設定ダイヤル５６の出力と、それらの出力を対応させたカバー耕深制御用の相関関係データに基づいて、カバーセンサ５３の出力が耕深設定ダイヤル５６の出力に対応する（耕深設定ダイヤル５６の出力の不感帯幅内に収まる）ように、昇降用の駆動手段４１の作動を制御する（図４参照）。

尚、カバー耕深制御用の相関関係データは、耕深設定ダイヤル５６の出力をロータリ耕耘装置３の制御目標耕深とし、カバーセンサ５３の出力をロータリ耕耘装置３の耕深として対応させたマップデータ又は関係式などである。

つまり、カバー耕深制御では、トラクタ１のピッチングなどに起因してロータリ耕耘装置３の耕耘深さとともに変動する後部カバー４０の上下揺動角度を耕深制御の指標としてある。これにより、トラクタ１のピッチングなどにかかわらず、耕深設定ダイヤル５６により設定した耕耘深さで圃場を耕すことができる。

閾値を上回った場合は、カバー耕深制御に優先してエンスト防止制御を行なう（図４参照）。エンスト防止制御では、噴射量演算手段２０Ｃが出力する燃料噴射量とエンジンストール防止用の閾値などに基づいて、燃料噴射量が閾値以下に低下するように、昇降用の駆動手段４１の作動を制御してロータリ耕耘装置３を上昇させる。そして、このエンスト防止制御により燃料噴射量が閾値以下に低下すると、それに伴ってエンスト防止制御からカバー耕深制御に戻る（図５参照）。

つまり、エンスト防止制御では、ロータリ耕耘装置３にかかる負荷が増大すると、それに伴って、エンジン負荷とともに燃料噴射量が増大することを利用して、燃料噴射量がエンジンストール防止用の閾値を上回った場合には、ロータリ耕耘装置３を上昇させてエンジン負荷を減少させるようにしてある。

これにより、深い窪みに入り込むことや圃場の土質が急に硬くなることなどにより、ロータリ耕耘装置３にかかる負荷が急激に大きくなって、燃料噴射量がエンジンストール防止用の閾値を上回った場合であっても、エンジンストールの発生を防止することができる。

負荷耕深制御では、噴射量演算手段２０Ｃが出力する燃料噴射量と、アームセンサ５４の出力と、耕深設定ダイヤル５６の出力などを読み取り、アームセンサ５４の出力と、耕深設定ダイヤル５６の出力と、それらの出力を対応させた制御基準値設定用の相関関係データに基づいて、アームセンサ５４の出力が耕深設定ダイヤル５６の出力に対応したか（耕深設定ダイヤル５６の出力の不感帯幅内に収まったか）否かを判別する。そして、アームセンサ５４の出力が耕深設定ダイヤル５６の出力に対応した場合に、このときに噴射量演算手段２０Ｃが出力する燃料噴射量を負荷耕深制御での制御基準値（図８参照）として、メインＥＣＵ２５に備えた基準値記憶手段２５Ｃに記憶する。又、この記憶した制御基準値と噴射量演算手段２０Ｃが出力する燃料噴射量などに基づいて、耕深設定ダイヤル５６の出力であるロータリ耕耘装置３の制御目標耕深を補正する。そして、アームセンサ５４の出力が補正後の制御目標耕深の出力に対応する（補正後の制御目標耕深の不感帯幅内に収まる）ように昇降用の駆動手段４１の作動を制御する（図７参照）。

尚、制御基準値設定用の相関関係データは、耕深設定ダイヤル５６の出力をロータリ耕耘装置３の制御目標耕深とし、アームセンサ５４の出力をロータリ耕耘装置３の耕深として対応させたマップデータ又は関係式などである。

つまり、負荷耕深制御では、トラクタ１のピッチングなどに起因して、ロータリ耕耘装置３の耕耘深さとともにロータリ耕耘装置３にかかる負荷が変動すると、それに伴って、エンジン負荷とともに燃料噴射量が変動することを利用して、燃料噴射量の変動に基づいてロータリ耕耘装置３の制御目標耕深を補正し、補正後の制御目標耕深に基づいてロータリ耕耘装置３を昇降させるようにしてある。

これにより、カバーセンサ５３の出力に関係なく、耕深設定ダイヤル５６により設定した耕耘深さで圃場を耕すことができる。その結果、カバーセンサ５３を大きく持ち上げた状態で行う水田荒起こし作業や内盛り耕耘作業などを行う場合には、負荷耕深制御を選択することにより、トラクタ１のピッチングなどにかかわらず耕深設定ダイヤル５６により設定した耕耘深さで圃場を耕すことができる。又、ロータリ耕耘装置３に代えて、カバーセンサ５３のような接地センサを装備しないプラウなどをトラクタ１に連結した場合においても、トラクタ１のピッチングなどにかかわらず耕深設定ダイヤル５６により設定した耕耘深さで圃場を耕すことができる。

尚、耕深制御用の選択スイッチ６１にはモーメンタリスイッチを採用してある。基準値記憶手段２５Ｃには、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリやＤＲＡＭなどの揮発性メモリなどを採用することができる。

図２に示すように、メインＥＣＵ２５には変化量演算手段２５Ｄを備えてある。変化量演算手段２５Ｄは、エンジンストール防止用の閾値とエンジンＥＣＵ２０の噴射量演算手段２０Ｃが出力する燃料噴射量に基づいて、閾値に対する燃料噴射量の変化量（以下、第１変化量と略称する）を演算する。又、基準値記憶手段２５Ｃに記憶した制御基準値とエンジンＥＣＵ２０の噴射量演算手段２０Ｃが出力する燃料噴射量に基づいて、制御基準値に対する燃料噴射量の変化量（以下、第２変化量と略称する）を演算する。更に、噴射量演算手段２０Ｃが出力する燃料噴射量に基づいて、設定時間（例えば２００ｍｓ）での燃料噴射量の変化量（以下、第３変化量と略称する）を演算する。

図４及び図５に示すように、昇降制御手段２５Ａは、カバー耕深制御では、噴射量演算手段２０Ｃが出力する燃料噴射量をエンジンストール防止用の指標として読み込む。又、エンスト防止制御では、変化量演算手段２５Ｄが出力する第１変化量と第３変化量を、エンスト防止制御においてロータリ耕耘装置３の制御目標耕深（耕深設定ダイヤル５６の出力）に対する補正量を設定するための指標として読み込む。

そして、エンスト防止制御では、変化量演算手段２５Ｄが演算する第１変化量と第３変化量、及び、それらとロータリ耕耘装置３の制御目標耕深に対する補正量とを対応させたエンスト防止制御用の相関関係データに基づいて、ロータリ耕耘装置３の制御目標耕深（耕深設定ダイヤル５６の出力）を浅い側に補正する。そして、補正後の制御目標耕深とカバーセンサ５３の出力に基づいて、カバーセンサ５３の出力が補正後の制御目標耕深に対応する（補正後の制御目標耕深の不感帯幅内に収まる）ように、昇降用の駆動手段４１の作動を制御して、ロータリ耕耘装置３を上昇させる。

エンスト防止制御用の相関関係データには、燃料噴射量が閾値を上回ったときに変化量演算手段２５Ｄが出力する第１変化量及び第３変化量と、それらの二つの要素とロータリ耕耘装置３の制御目標耕深に対する補正量との関係を示す二次元のファジーマップを採用してある。

そして、このエンスト防止制御用のファジーマップでは、ロータリ耕耘装置３の制御目標耕深を浅い側に補正する補正量を、第１変化量と第３変化量に基づいて、第１変化量が小さければそれに応じて少し大きくし、第１変化量が大きければそれに応じて大きくし、第１変化量がかなり大きければそれに応じてかなり大きくするように設定してある一方で、第３変化量が燃料噴射量の減少側でかなり大きければそれに応じてかなり小さくし、第３変化量が燃料噴射量の減少側で大きければそれに応じて小さくし、第３変化量が燃料噴射量の減少側で小さければそれに応じて少し小さくするように設定し、逆に、第３変化量が燃料噴射量の増加側で小さければそれに応じて少し大きくし、第３変化量が燃料噴射量の増加側で大きければそれに応じて大きくし、第３変化量が燃料噴射量の増加側でかなり大きければそれに応じてかなり大きくするように設定してある。

つまり、このエンスト防止制御では、エンスト防止制御用のファジーマップにより、燃料噴射量が閾値を上回ったときの閾値に対する燃料噴射量の変化量とその変化の傾向に基づいて、ロータリ耕耘装置３の制御目標耕深を上昇側に補正する補正量を調節し、この調節後の補正量により上昇側に補正したロータリ耕耘装置３の制御目標耕深に基づいて、昇降用の駆動手段４１の作動を制御することにより、ロータリ耕耘装置３を上昇させるようにしてある。

これにより、エンジン回転数をアクセルレバー２３による設定回転数に維持するアイソクロナス制御を行なっている作業走行時において、後輪５Ｌ，５Ｒやロータリ耕耘装置３が深い窪みに入り込むことや、圃場の土質が急に硬くなることなどに起因して、ロータリ耕耘装置３にかかる負荷が急激に大きくなってエンジンストールを招く虞が生じた場合であっても、負荷の上昇とともに増加する燃料噴射量に基づいてロータリ耕耘装置３が上昇することにより、エンジン６にかかる負荷を軽減することができ、エンジンストールの発生を防止することができる。

図５に示すように、昇降制御手段２５Ａは、負荷耕深制御では、噴射量演算手段２０Ｃが出力する燃料噴射量を負荷耕深制御用の指標として読み込み、かつ、変化量演算手段２５Ｄが出力する第２変化量と第３変化量を、負荷耕深制御においてロータリ耕耘装置３の制御目標耕深（耕深設定ダイヤル５６の出力）に対する補正量を設定するための指標として読み込む。又、読み込んだ第２変化量と第３変化量、及び、それらの変化量とロータリ耕耘装置３の制御目標耕深に対する補正量とを対応させた負荷耕深制御用の相関関係データに基づいて、ロータリ耕耘装置３の制御目標耕深を補正する。そして、補正後の制御目標耕深とアームセンサ５４の出力に基づいて、アームセンサ５４の出力が、補正後の制御目標耕深に対応する（補正後の制御目標耕深の不感帯幅内に収まる）ように、昇降用の駆動手段４１の作動を制御してロータリ耕耘装置３を昇降させる。

負荷耕深制御用の相関関係データには、変化量演算手段２５Ｄが出力する第２変化量及び第３変化量と、それらの二つの要素とロータリ耕耘装置３の制御目標耕深に対する補正量との関係を示す二次元のファジーマップを採用してある。

そして、この負荷耕深制御用のファジーマップでは、ロータリ耕耘装置３の制御目標耕深に対する補正量を、第２変化量と第３変化量に基づいて、第２変化量が零であり、かつ、第３変化量が零であれば零とする。又、第２変化量が制御基準値を上回る側に少し大きければ、それに応じて制御目標耕深を少し大きく浅い側に補正する大きさとし、第２変化量が制御基準値を上回る側に大きければ、それに応じて制御目標耕深を大きく浅い側に補正する大きさとし、第２変化量が制御基準値を上回る側にかなり大きければ、それに応じて制御目標耕深をかなり大きく浅い側に補正する大きさとするように設定し、逆に、第２変化量が制御基準値を下回る側に少し大きければ、それに応じて制御目標耕深を少し深い側に補正する大きさとし、第２変化量が制御基準値を下回る側に大きければ、それに応じて制御目標耕深を大きく深い側に補正する大きさとし、第２変化量が制御基準値を下回る側にかなり大きければ、それに応じて制御目標耕深をかなり深い側に補正する大きさとするように設定してある一方で、第３変化量が燃料噴射量の減少側でかなり大きければそれに応じてかなり小さくし、第３変化量が燃料噴射量の減少側で大きければそれに応じて小さくし、第３変化量が燃料噴射量の減少側で小さければそれに応じて少し小さくするように設定し、逆に、第３変化量が燃料噴射量の増加側で小さければそれに応じて少し大きくし、第３変化量が燃料噴射量の増加側で大きければそれに応じて大きくし、第３変化量が燃料噴射量の増加側でかなり大きければそれに応じてかなり大きくするように設定してある。

つまり、この負荷耕深制御では、負荷耕深制御用のファジーマップにより、制御基準値に対する燃料噴射量の変化量とその変化の傾向に基づいて、ロータリ耕耘装置３の制御目標耕深を補正する補正量を適切に調節し、この調節後の補正量により補正したロータリ耕耘装置３の制御目標耕深に基づいて、昇降用の駆動手段４１の作動を制御することにより、ロータリ耕耘装置３を昇降させるようにしてある。

これにより、エンジン回転数をアクセルレバー２３による設定回転数に維持するアイソクロナス制御を行なっている作業走行時においても、ロータリ耕耘装置３の耕起深さに応じてエンジン負荷とともに変動する燃料噴射量に基づいてロータリ耕耘装置３が昇降することにより、耕深設定ダイヤル５７により設定した耕起深さで圃場を耕すことができる。

又、圃場の土質が急に硬くなることなどによりロータリ耕耘装置３にかかる負荷が高くなった場合には、それに伴って増加する燃料噴射量に基づいてロータリ耕耘装置３が上昇して負荷を軽減することにより、スリップなどに起因した作業ロスを回避することができる。

尚、エンジンＥＣＵ２０の噴射量演算手段２０ＣとメインＥＣＵ２５の変化量演算手段２５Ｄにより演算手段６２を構成してある。又、各種の相関関係データやエンジンストール防止用の閾値などは、メインＥＣＵ２５に備えた基本データ記憶手段２５Ｅに記憶させてある。基本データ記憶手段２５ＥにはＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリを採用してある。

〔別実施形態〕

〔１〕走行車体１としては、左右の後輪５Ｌ，５Ｒの代わりに左右一対のクローラ式走行装置を備えるものであってもよく、又、左右の前輪４Ｌ，４Ｒ及び後輪５Ｌ，５Ｒの代わりに左右一対のクローラ式走行装置を備えるものであってもよい。

〔２〕エンジン６としては、電子制御式分配型のディーゼルエンジンや電子制御式のガソリンエンジンなどであってもよい。又、電子制御式や機械制御式のガバナによりアイソクロナス制御を行なうものや、アイソクロナス制御を行なわないように構成したものであってもよい。更に、アクセルペダル（アクセル操作具の一例）２１の踏み込み操作量を検出するアクセル用のペダルセンサ２２の出力に基づいて、エンジン６の出力回転数をアクセルペダル２１の操作位置に対応する制御目標回転数に維持するアイソクロナス制御を行なうように構成したものであってもよい。

〔３〕設定手段５６としてはレバー式又はスイッチ式などに構成したものであってもよい。

〔４〕検出手段５３としては、ロータリ耕耘装置３の耕耘深さに応じて変位するようにロータリ耕耘装置３に装備した専用の接地体と、この接地体の変位を検出するポテンショメータなどにより構成したものであってもよい。又、超音波センサなどにより非接地式に構成したものであってもよい。

〔５〕演算手段６２を、エンジンＥＣＵ２０の噴射量演算手段２０ＣとメインＥＣＵ２５の変化量演算手段２５Ｄにより構成し、変化量演算手段２５Ｄが、エンジンストール防止用の閾値と噴射量演算手段２０Ｃが出力する燃料噴射量に基づいて、閾値に対する燃料噴射量の変化量（第１変化量）のみを演算し、制御手段（昇降制御手段）２５Ａが、変化量演算手段２５Ｄが演算する第１変化量と、この第１変化量とロータリ耕耘装置３の制御目標耕深に対する補正量とを対応させたエンスト防止制御用の相関関係データに基づいて、ロータリ耕耘装置３の制御目標耕深を浅い側に補正し、補正後の制御目標耕深と検出手段（カバーセンサ）５３の出力に基づいて、検出手段５３の出力が補正後の制御目標耕深に対応する（補正後の制御目標耕深の不感帯幅内に収まる）ように、昇降用の駆動手段４１の作動を制御してロータリ耕耘装置３を上昇させることにより、深い窪みに入り込むことや圃場の土質が急に硬くなることなどに起因したエンジンストールの発生を防止するように構成してもよい。

〔６〕演算手段６２を、エンジンＥＣＵ２０の負荷率演算手段２０ＤとメインＥＣＵ２５の変化量演算手段２５Ｄにより構成し、変化量演算手段２５Ｄが、エンジンストール防止用の閾値と負荷率演算手段２０Ｄが出力する負荷率に基づいて、閾値に対する負荷率の変化量（以下、第４変化量と略称する）を演算し、制御手段（昇降制御手段）２５Ａが、変化量演算手段２５Ｄが演算する第４変化量と、この第４変化量とロータリ耕耘装置３の制御目標耕深に対する補正量とを対応させたエンスト防止制御用の相関関係データに基づいて、ロータリ耕耘装置３の制御目標耕深を補正し、補正後の制御目標耕深と検出手段（カバーセンサ）５３の出力に基づいて、検出手段５３の出力が補正後の制御目標耕深に対応する（補正後の制御目標耕深の不感帯幅内に収まる）ように、昇降用の駆動手段４１の作動を制御してロータリ耕耘装置３を上昇させることにより、深い窪みに入り込むことや圃場の土質が急に硬くなることなどに起因したエンジンストールの発生を防止するように構成してもよい。

尚、負荷率には、吸気圧とエンジン回転数に基づいて演算するエンジン６の１回転当たりの基準最大吸気量に対する実際の吸気量の割合、などを採用することができる。

〔７〕演算手段６２を、エンジンＥＣＵ２０の負荷率演算手段２０ＤとメインＥＣＵ２５の変化量演算手段２５Ｄにより構成し、変化量演算手段２５Ｄが、エンジンストール防止用の閾値と負荷率演算手段２０Ｄが出力する負荷率に基づいて、閾値に対する負荷率の変化量（以下、第４変化量と略称する）を演算し、又、負荷率演算手段２０Ｄが出力する負荷率に基づいて設定時間（例えば２００ｍｓ）での負荷率の変化量（以下、第５変化量と略称する）を演算し、制御手段（昇降制御手段）２５Ａが、変化量演算手段２５Ｄが演算する第４変化量と第５変化量、及び、それらの変化量とロータリ耕耘装置３の制御目標耕深に対する補正量とを対応させたエンスト防止制御用の相関関係データに基づいて、ロータリ耕耘装置３の制御目標耕深を補正し、補正後の制御目標耕深と検出手段（カバーセンサ）５３の出力に基づいて、検出手段５３の出力が補正後の制御目標耕深に対応する（補正後の制御目標耕深の不感帯幅内に収まる）ように、昇降用の駆動手段４１の作動を制御してロータリ耕耘装置３を上昇させることにより、深い窪みに入り込むことや圃場の土質が急に硬くなることなどに起因したエンジンストールの発生を防止するように構成してもよい。

〔８〕演算手段６２を、エンジンＥＣＵ２０とメインＥＣＵ２５のいずれか一方に備えるように構成してもよい。

本発明は、走行車体の後部にロータリ耕耘装置を昇降可能に連結して構成した耕起作業機に適用することができる。

１走行車体
３ロータリ耕耘装置
６エンジン
２０Ｂアイソクロナス制御手段
２１アクセル操作具（アクセルペダル）
２３アクセル操作具（アクセルレバー）
２５Ａ制御手段
４１駆動手段
５３検出手段
５６設定手段
６２演算手段

Claims

エンジンを搭載した走行車体の後部にロータリ耕耘装置を昇降可能に連結し、
前記ロータリ耕耘装置を昇降駆動する駆動手段と、
前記ロータリ耕耘装置の制御目標耕深を設定する設定手段と、
前記ロータリ耕耘装置の耕耘深さを検出する検出手段と、
前記設定手段の出力と前記検出手段の出力に基づいて、前記検出手段の出力が前記設定手段の出力に対応するように前記駆動手段の作動を制御する制御手段を備えた耕耘作業機の耕深制御構造であって、
前記エンジンの燃料噴射量又は負荷率を演算する演算手段を備え、
前記制御手段が、前記演算手段の出力がエンジンストール防止用の閾値を上回った場合に、前記演算手段の出力と前記閾値に基づいて前記制御目標耕深を浅い側に補正し、補正後の制御目標耕深と前記検出手段の出力に基づいて、前記検出手段の出力が補正後の制御目標耕深に対応するように前記駆動手段の作動を制御することを特徴とする耕耘作業機の耕深制御構造。
前記走行車体に、前記エンジンの負荷に基づいて燃料噴射量を調節することにより、前記エンジンの出力回転数をアクセル操作具の操作位置に対応する制御目標回転数に維持するアイソクロナス制御手段を備えてあることを特徴とする請求項１に記載の耕耘作業機の耕深制御構造。
前記演算手段が、前記閾値に対する燃料噴射量又は負荷率の変化量と設定時間での燃料噴射量又は負荷率の変化量とを演算し、
前記制御手段が、２つの前記変化量に基づいて前記制御目標耕深を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の耕耘作業機の耕深制御構造。