JPS61232339A - 作業機用内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、補助動力を取出して種々の作業に利用する機
能を備えた作業機において、速度変動率特性を作業内容
に応じて自動的に切替えるようにした内燃機関の制御装
置に関する。

〈従来の技術〉 農業機械や建設機械などにおいては、種々の周辺機器を
取付けることによって同一の作業機を多種の作業に用い
ることが一般に行われている。この場合、作業形態は多
様で機関に対して要求される速度変動率は同じでない場
合が多い。例えば、トラクタにおいては、路上走行時や
フロントローダ一作業等の場合には急激なアクセル操作
が行われ、しかも路上走行ではスムーズな加減速が要求
され、またフロントローダ−では急激な負荷変動が加わ
るため、それぞれの作業に応じた速度変動率特性（ドル
ープ特性）が要求される一方、補助動力を取出して行な
うロータリー、プラウ、芋掘り等の耕耘作業のような場
合には、一定速度、一定耕耘深さ、一定移動速度等が必
要なため、定速度特性（アイソクロナス特性）が要求さ
れる。

ところが、従来の機械式あるいは電子制御式ガバナは、
いわゆるオールスピードガバナと称される適度の速度変
動率を有するものが一般的であり、またその速度変動率
は一定で自由には変更できず。

その速度変動率特性に合わない作業に用いる場合には、
操作フィーリング、作業能率、燃費特性等をある程度犠
牲にせざるを得ないものであった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 このような問題を解決するために１本発明者らは特性選
択機能を備えた電子制御式ガバナにより、それぞれの作
業目的に合せて速度変動率特性を切替えることを先に提
案した（特願昭５９−１１２６６５）。

この装置によれば、それぞれの作業に適した運転状態を
得ることができるのであるが、実際の作業においては、
切替え操作が煩わしく、またオペレータが切替え操作を
しないまま作業を行なうことがあって本来の機能が充分
発揮されない場合があるなど、改良の余地があった。

本発明はこのような問題点に着目し、速度変動率特性を
切替え操作なしで切替えることによって。

操作性をより向上することを課題としてなされたもので
ある。

く問題点を解決するための手段〉 上記課題の達成のため１本発明の装置は、補助動力取出
し用変速機を有する作業機用内燃機関において、機関回
転数の実際値を検出する機関回転数検出手段と１機関回
転数の設定値をアクセル位置によって検出するアクセル
位置検出手段と、機関回転数の設定値と負荷変動に伴う
機関回転数の実際値とのあり得べき関係を、速度変動の
あるドループ特性及び速度変動のない定速度特性につい
てそれぞれ記憶する記憶手段と、補助動力取出し用変速
機のオン、オフ状態を検出する補助動力利用検出手段と
、前記補助動力利用検出手段による補助動力取出し用変
速機のオフ状態検出時にドループ特性を、またオン状態
検出時に定速度特性をそれぞれ選択する特性選択手段と
１選択された速度変動率特性に基づいて、機関回転数の
設定値に対応した所定の実際値を得るための目標燃料供
給量を決定して制御出力を出す演算手段と、演算手段の
制御出力により燃料供給量を調整する燃料制御手段、と
を備えている。

く作用〉 上記のように構成された本発明の装置においては、特性
選択手段で作業内容に応じた速度変動率特性を選択でき
、しかも補助動力利用検出手段の検出結果に応じて補助
動力利用時には自動的に定速度特性が選択されるので、
切替え操作をすることなく作業用途に適した速度変動率
で機関が運転される。

〈実施例〉 以下、図示のディーゼルエンジンの制御に関する一実施
例について説明する。

第１図の概念系統図において、（１）は機関、（２）は
燃料噴射ポンプ、（３）はラック用アクチュエータ、（
４）はタイマ用アクチュエータ、　（５）（６）は各７
クチユエータ用の位置センサ、（７）は回転数センサ、
（８）はアクセル位置センサ、（９）はアクセルである
。

機関（１）は、燃料噴射ポンプ（２）の噴射量及び噴射
時期ならびに機関回転数によって機関出力とトルクが決
定される。燃料噴射量は、燃料ラック（第１図には図示
せず）を噴射量調整レバー（１０）を介してリニアソレ
ノイド、ステッピングモータ等を用いたアクチュエータ
（３）によって移動させることにより調整される。また
噴射時期は、プリストロークの変更やカム位相の変更に
より調整され、これらの変更は機械的にあるいは油圧を
利用し、タイミング調整レバー（１１）を介してリニア
ソレノイド、ステッピングモータ、電磁弁等を用いたア
クチュエータ（４）により行なう。機関回転数の検出は
、例えばカム軸に取付けた磁性回転体（１２）の凹溝（
１３）の動きを電磁ピックアップからなる回転数センサ
（７）で検出することにより行われ、また燃料噴射量は
、予めラック位置と機関回転数による噴射量を測定して
おくことにより、アクチュエータ（３）の作動位置を差
動トランス等の位置センサ（５）で検出し、同時に機関
回転数を検出することにより知ることができる。（１４
）はノズルを示す。

（２０）は制御部であり、オペレータの指示に従い機関
の運転状態を制御する。この制御部としてはマイクロコ
ンピュータが用いられており、各種入出力信号のＡ／Ｄ
及びＤ／Ａ変換、パルスカウント、パルス出力等への変
換を行うＩ１０制御ＲＯＭ（２１）、制御演算及び入出
力指示を与えるＣＰＵ（２２）、ＣＩ’Ｕ（２２）の制
御演算に使用されるＲＡＭ（２３）、制御プログラムを
記憶しているプログラムＲＯＭ（２４）、後述の速度変
動率特性など制御演算に必要な諸データを記憶している
データＲＯＭ（２５）等で構成されている。

第２図は上述のラック用アクチュエータ（３）等を含む
ガバナ部分の具体的な構成の一例を示したものであり、
燃料噴射ポンプ（２）のガバナケース（３１）内に突出
した燃料ラック（３２）の一端に、連結部（３３）を介
してリニアソレノイド式のラック用アクチュエータ（３
）と差動トランス式の位置センサ（５）が同軸的に連結
され、またカム軸（３４）に磁性回転体（１２）が取付
けられ、そのフランジ状端縁に複数個の凹溝（１３）が
形成されている。アクチュエータ（３）は作動コイル（
３５）、固定コア（３Ｇ）、シャフト（３７）に取付け
られた可動コア（３８）等がらなり。

位置センサ（５）は複数個のコイルからなる検出コイル
（３９）、シャフト（３７）に取付けられた可動コア（
４０）等からなっている１回転数センサ（７）は電磁ピ
ックアップであって磁性回転体（１２）に接近して配置
され、凹溝（１３）の通過に伴う磁気の変化回数から回
転数を検知するようになっている。

データＲＯＭ（２５）には、オペレータが自分の意思で
操作するアクセルの位置によって任意に設定される機関
回転数の設定値と、負荷に応じて実際の回転数（実際値
）がどうなるかという速度変動率特性を、要求される速
度変動率特性が異なる作業内容ごとに演算式または数表
の形でそれぞれ記憶させである。以下数表の場合につい
て説明する。表１は１番目の数表（以下ドループ率マツ
プという）の例であり、設定値Ｎ５ｅｔと実際値Ｎａｃ
ｔの交点のＤｉはそれぞれの場合のドループ係数を示し
ている。

このほか、設定値Ｎ　ｓｅｊに対応する無負荷時のフィ
トリング回転数Ｎ１ｄｌと、これに対するラック位置す
なわち無負荷相当ラック位ｒｉｌＲｉｄｌの関係を定め
た表２に示す無負荷相当ラック位置マツプと、各回転数
における最大噴射量を制限するために定められた表３に
示す最大ラック位置マツプもそれぞれデータＲＯＭ（２
５）に記憶されている。

なお、Ｅ記の表２におけるＮ１ｄｌはＮ５ｃｊど、また
表３におけるＮｍａｘはＮａｃｊとそれぞれ置き換えて
考えても実質的には同じである。

上述のように、ドループ率マツプは作業内容に応じて異
なる複数の速度変動率特性ごとにそれぞれ作成されてお
り、その一つを、補助動力を取出して定速度運転で行な
ういわゆるＰＴＯ作業に対応した定速度特性として利用
する。

第１図において、（２７）は補助動力取出し用変速機、
　（２８）は補助動力取出し用変速機（２７）のＰＴＯ
りラッチのオン、オフ状態を検出するためのスイッチで
あり、例えばＰＴＯクラッチレバ−軸に取付けられて、
クラッチレバ−の操作に連動して開閉することによりク
ラッチのオンオフ状態を検出するように構成され、制御
部（２０）ではこの検出スイッチ（２８）の検出結果に
応じて、以下に述べる手順によってドループ特性か定速
度特性のいずれかを選択する。以下説明を簡単にするた
めに、ｉ＝１及び１＝２．すなわち制御モードｌ及び制
御モード２の二つのマツプが用いられており、制御モー
ド２が定速度特性となっている場合について述べるが、
ドループ特性は制御モード１だけでなく複数個あっても
よい。その場合にはマニュアル操作によって複数のドル
ープ特性のうちから所定のものを選択できるようにして
おけばよ＜、（２９）はこのためのモード選択スイッチ
である。

第３図は、これらのマツプによる機関回転数とラック位
置及び機関の軸出力の関係を例示したものであり、表に
ない中間値は補間法により求められる。第３図において
、Ａ、及びＡ２はそれぞれ表１及び２による特性であり
、破線で示した制御モード２が速度変動のない定速度特
性となっている。またＢは表２による無負荷相当ラック
位置を、Ｃは表３による最大ラック位置をそれぞれ示し
ている。

また、噴射時期を決定するタイミング特性等の他の制御
用データもデータＲＯＭ　（２５）に記憶されているが
１本発明に直接の関係がないので説明は省略する。

次に、第４図及び第５図に示す制御フローチャートを参
照しながら動作を説明する。

機関の状態を認識するための各種の信号はＩ１０制御Ｒ
ＯＭ（２１）に管理され、認識可能な信号に変換されて
ＣＰＵ（２２）に入力される。そしテｃＰＩＪ（２２）
は。

所定のプログラムに従って制御演算を行い、各種の制御
信号を出力する。

まず、速度変動率のある場合の制御について述べる。こ
の時には、第４図のステップＡに示すように機関回転数
の設定値Ｎ５ａｔと実際値Ｎ　ａｃｔを認識し、また表
２より無負荷相当ラック位１１Ｒｉｄｌを読出し、ドル
ープ率マツプにより設定されるべき目標ラック位置Ｒｓ
ｅｔを計算する。この目標ラック位置Ｒｓｅｊは５機関
回転数の設定値Ｎ　ｓｅｔに対する所定の実際値Ｎａｃ
ｔを得るための目標燃料供給量に対応するものであって
、検出されたＮ５ｅｔ及びＮ　ａｃｔから表１により求
められるドループ係数り上と表２を用い、次のような演
算式 ％式％ 続いて、表３から最大ラック位［Ｒ＋ｓａｘを読出して
今求めたＲｓｅｔ、と比較し、もしＲｓｅｔ＞　Ｒｍａ
ｘでなければ、実際のラック位置ＲａｃｔをＲｓｅｔ、
にするための制御信号がＣＰＵ　（２２）からラック用
アクチュエータ（３）に対して出力され、またＲｓｅｔ
、＞Ｒｍａｘであれば１回転数が許容値を越えないよう
にするためにＲｓｅｔ＝　Ｒａ＋ａｘに修正し、実際の
ラック位置Ｒａｃｔ、を修正後の目標ラック位置Ｒｓｅ
ｔ、にするための制御信号がＣＰＵ（２２）からラック
用アクチュエータ（３）に対して出力される。こうして
燃料ポンプ（２）のラック位置が自動的に調整され、所
定の速度変動率による運転が行われるのである。

次に、定速度制御を補正係数Ｎ５ｉｆｔ、を用いて行う
場合について述べる。

第５図は制御モードの選択手順を示したものであって、
定速度制御はオペレータがアクセルを操作していないこ
とが前提となるので、検出スイッチ（２８）がＰＴＯク
ラッチのオンを検出してモード２となっている時には、
アクセルが固定されているか否かがまずチェックされ、
アクセルが固定されている場合にのみモード２が選択さ
れ、アクセルが加減速されていれば、検出スイッチ（２
８）に関係なくモード１のドループ制御が選択される。

モード２が選択された場合には、第４図のステップ已に
示すようにまず設定値Ｎ５ｅｔと実際値Ｎａｃヒとを比
較し、補正設定値Ｎ５ｅｔ’が次の演算式Ｎ５ｅｔ、’
　　＝Ｎｓｅｔ＋（Ｎｓｅｔ、−Ｎａｃｔ、）ＸＮｓｉ
ｆｔ。

によって求められる。補正係数Ｎ　５ｉｆｔは機関の構
造や定格等に応じて予備実験により予め設定される数値
である。次いで目標ラック位［Ｒｓｅｔの演算が行われ
るが、Ｎ、ｓｅｔ’　が求められた時にはアクセルによ
って設定された設定値Ｎ　ｓｅｔの代りにこのＮ５ｅｔ
’　が用いられる。すなわち、前述した第４図のステッ
プＡにより、ドループ率マツプを用いたラック位置の補
正がＮ　ｓｅｔ″とＮ　ａｃｔによって行われ、ラック
は補正された設定値に基づく目標ラック位置まで動かさ
れ、定速度制御が行われるのである。

以上の実施例は機関がディーゼルエンジンの場合である
が、本発明による制御は機関の種類に応じた修正を加え
ることによって１例えばガソリンエンジンに対しても同
様に実施することが可能であり、この場合にはスロット
ル開度が実施例におけるラック位置に相当することにな
る。

〈発明の効果〉 以上の実施例の説明から明らかなように、本発明は、補
助動力利用の有無に応じて作業内容に適した速度変動率
特性が自動的に選定され、切替操作なしで常に適正な状
態で機関を運転することができるので操作性を大幅に向
上でき、使いやすく操作フィーリングのよい作業機を得
ることが容易になるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概念系統図、第２図（ａ）
及び（ｂ）はガバナ部分の構成を例示する一部破断側面
図及び正面図、第３図は機関回転数とラック位置及び出
力の関係を示す特性図、第４図及び第５図は制御フロー
チャートである。 （１）・・・機関、（２）・・・燃料噴射ポンプ、（３
）・・・ラック用アクチュエータ、（７）・・・回転数
センサ、（８）・・・アクセル位置センサ、（９）・・
・アクセル、（２０）・・・制御部、（２２）・・・Ｃ
ＰＵ、　（２５）・・・データＲＯＭ、　（２７）・・
・補助動力取出′し用変速機、　（２８）・・・検出ス
イッチ。 特許出願人　ヤンマーディーゼル株式会社代　理　人　
弁理士　　篠　　１）　　實第１図 Ｌ 第３ｍ 工、ぬ灯牡罠（ｒｐｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）補助動力取出し用変速機を有する作業機用内燃機
   関の制御装置において、 機関回転数の実際値を検出する機関回転数検出手段と、 機関回転数の設定値をアクセル位置によって検出するア
   クセル位置検出手段と、 機関回転数の設定値と負荷変動に伴う機関回転数の実際
   値とのあり得べき関係を、速度変動のあるドループ特性
   及び速度変動のない定速度特性についてそれぞれ記憶す
   る記憶手段と、 補助動力取出し用変速機のオン、オフ状態を検出する補
   助動力利用検出手段と、 前記補助動力利用検出手段による補助動力取出し用変速
   機のオフ状態検出時にドループ特性を、またオン状態検
   出時に定速度特性をそれぞれ選択する特性選択手段と、 選択された速度変動率特性に基づいて、機関回転数の設
   定値に対応した所定の実際値を得るための目標燃料供給
   量を決定して制御出力を出す演算手段と、 演算手段の制御出力により燃料供給量を調整する燃料制
   御手段、 とを備えたことを特徴とする作業機用内燃機関の制御装
   置。