JPH0353458B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞ 本発明は、変速機が中立状態にある時にアイド
リング回転数を低く抑えるようにした内燃機関の
制御装置に関するものである。 ＜従来の技術＞ 農業機械や建設機械などの作業機には、内燃機
関を動力として装備し、自力走行可能であるとと
もに各種の周辺機器を取付けることによつて多種
の作業に使用可能となつたものがあり、走行ミツ
シヨンとも称される走行用変速機とPTOミツシ
ヨンとも称される補助動力取出し用変速機の両方
が備えられている。そして使用時には、待機運転
中の騒音を低減するとともに燃料消費を節約を計
るため、機関のアイドリング回転数をできる限り
下げて使用されることが多い。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、アイドリング回転数が低すぎる
と、補助動力取出し用変速機が入つている状態で
トルク変動によつて変速機騒音（ギヤ鳴り）が生
じやすく、また発進の際にはクラツチ操作等を円
滑に行わないと機関停止（エンスト）しやすく操
作フイーリングが悪くなるなどの問題があり、ア
イドリング回転数をある限度以下に下げることは
困難であつた。 本発明は上述のような問題点に着目し、アイド
リング回転数を極力低く抑えるとともに、ギヤ鳴
りがなく発進時のフイーリングの良い内燃機関の
制御装置を提供することを目的としてなされたも
のである。 ＜問題点を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するために、本発明は、走行
用変速機の中立状態を検出する第１の検出手段
と、補助動力取出し用変速機の中立状態を検出す
る第２の検出手段と、アイドリング運転時におい
て、第１及び第２の検出手段の検出結果に応じ
て、各変速機がいずれも中立状態の場合には機関
の慣性モーメント、機関の粘性抵抗、機関の安定
した燃焼状態等で決まり、安定して機関をアイド
リングさせるのに必要な最低のアイドリング回転
数に対応した目標燃料供給量を決定して制御出力
を出し、補助動力取出し用変速機が中立状態であ
り、走行用変速機が中立状態でない場合には前記
最低のアイドリング回転数より大きい第１のアイ
ドリング回転数に対応した目標燃料供給量を決定
して制御出力を出し、走行用変速機が中立状態で
あり、補助動力取出し用変速機が中立状態でない
場合には前記最低のアイドリング回転数より大き
い第２のアイドリング回転数に対応した目標燃料
供給量を決定して制御出力を出し、各変速機がい
ずれも中立状態でない場合には前記第１及び第２
のアイドリング回転数のうち大きい回転数に対応
した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
としている。 ＜作用＞ 上記の第１のアイドリング回転数は走行開始時
にスムーズな発進が可能な値に、また第２のアイ
ドリング回転数はトルク変動が吸収されてギヤ鳴
りが生じない値にそれぞれ選定するのであり、い
ずれの変速機もギヤが入つていない状態の時には
回転数は最低となつて低騒音且つ低燃費な運転が
なされ、いずれかの変速機のギヤが入れられると
自動的に回転数が高くなり、ギヤ鳴りがなく、あ
るいはスムーズな発進が可能な状態のアイドリン
グとなるのである。 ＜実施例＞ 以下、デイーゼルエンジンの制御に関する図示
の一実施例により本発明を具体的に説明する。 〔A〕全体の構成と基本的な制御 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はラツク用アクチユエー
タ、４はタイマ用アクチユエータ、５，６は各
ア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つて機関出力と
トルクが決定される。燃料噴射量は、燃料ラツ
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、ステツピング
モータ等を用いたアクチユエータ３によつて移
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、ステツピングモー
タ、電磁弁等を用いたアクチユエータ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
磁ピツクアツ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
めラツク位置と機関回転数による噴射量を測定
しつおくことにより、アクチユエータ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ユ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Ｉ／
Ｏ制御ROM２１、制御演算及び入出力指示を
与えるCPU２２，CPU２２の制御演算に使用
されるRAM２３、制御プログラムを記憶して
いるプログラムROM２４、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ROM２５等で構成されている。 データROM２５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つて任意に
設定される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
それぞれ記憶させてある。以下数表の場合につ
いて説明する。表１はｉ番目の数表（以下ドル
ープ率マツプという）を例であり、設定値
Nsetと実際値Nact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Nsetに対応する無負荷時
のアイドリング回転数Nidlと、これに対する
ラツク位置すなわち無負荷相当ラツク位置Ridl
の関係を定めた表２に示す無負荷相当ラツク位
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に示す最大ラツク
位置マツプがそれぞれデータROM２５に記憶
されている。 なお、次の表２におけるNidlはNsetと、ま
た表３におけるNmaxはNactとそれぞれ置き
換えて考えても実質的には同じである。

【表】

【表】

【表】 上述のように、ドループ率マツプは速度変動
率特性の異なる複数の制御モードごとにそれぞ
れ作成されているが、以下説明を簡単にするた
めに、ｉ＝１及びｉ＝２、すなわち制御モード
１及び制御モード２の二つのマツプが用いられ
ている場合について述べる。第１図において、
２７はこれらの複数のモードのうちから所定の
ものを選択するためのモード選択スイツチであ
り、選択指示はスイツチのオンオフ状態により
認識し、制御プログラム上の論理判断により行
われ、常にいずれかのモード一つを選択する機
能を有している。 第２図は、これらのマツプによる機関回転数
と機関の軸出力及びラツク位置の関係を例示し
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２図において、A₁及びA₂はそ
れぞれ表１による特性を示し、またＢは表２に
よる無負荷相当ラツク位置を、Ｃは表３による
最大ラツ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ROM２５に記憶
されているが、本実施例に直接の関係がないの
で説明は省略する。 次に、第３図に示す制御フローチヤートを参
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
Ｉ／Ｏ制御ROM２１に管理され、認識可能な
信号に変換されてCPU２２に入力される。そ
してCPU２２は、所定のプログラムに従つて
制御演算を行い、各種の制御信号を出力する。 速度変動率については、第３図のようにまず
機関回転数の設定Nsetと実際値Nactを認識
し、また表２より無負荷相当ラツク位置Ridlを
読出し、次いでオペレータによつて設定された
モード選択スイツチ２７の状態を読取み、モー
ドに応じてｉ＝１あるいはｉ＝２のドループ率
マツプにより設定されるべき目標ラツク位置
Rsetを計算する。この目標ラツク位置Rsetは、
機関回転数の設定値Nsetに対する所定の実際
値Nactを得るための目標燃料供給量に対応す
るものであつて、検出されたNset及びNactか
ら表１により求められるドループ係数Diと表
２を用い、次のような演算式 Rset＝（Nset−Nact）×Di＋Ridl で求められる。 続いて、表３から最大ラツク位置Rmaxを読
出して今求めたRsetと比較し、もしRset＞
Rmaxでなければ、実際のラツク位置Ractを
Rsetにするための制御信号がCPU２２からラ
ツク用アクチユエータ３に対して出力され、ま
たRset＞Rmaxであれば、回転数が許容値を越
えないようにするためにRset＝Rmaxに修正
し、実際のラツク位置Ractを修正後の目標ラ
ツク位置Rsetにするための制御信号がCPU２
２からラツク用アクチユエータ３に対して出力
される。こうして燃料ポンプ２のラツク位置が
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。 以上の説明における複数の速度変動率特性は
作業内容に応じて選定されるものであり、第４
図では、制御モード２を速度変動率が零の特殊
なケース、すなわち定速度制御特性とした場合
を示している。このような定速度制御は、ロー
タリー、プラウ、芋掘り等のように定速度運転
の必要な作業の場合に用いられる。 このように制御モードの一つを定速度特性と
する場合、前記の表１に示すマツプの一つを速
度変動のない定速度特性のものとしてもよい
が、次に補正係数Nsiftを用いる例について述
べる。 第５図は制御モードの選択手順を示したもの
であつて、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、モー
ド選択スイツチ２７がモード２となつている時
には、アクセルが固定されているか否かがまず
チエツクされ、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、モード選択スイツチ２７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６図に示
すようにまず設定値Nsetと実際値Nactとを比
較し、補正設定値Nset′が次の演算式 Nset′＝Nset＋（Nset−Nact）×Nsift によつて求められる。補正係数Nsift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。次いで目標ラツク位置
Rsetの演算が第３図の場合に準じて行われる
が、Nset′が求められた時にはアクセルによつ
て設定された設定値Nsetの代りにこのNset′が
用いられる。こうしてラツクは補正された設定
値に基づく目標ラツク位置まで動かされ、定速
度制御が行われるのである。 〔B〕本発明による制御 次に本発明に係るアイドリング回転数の制御
について説明する。 第１図において、３１は走行用変速機の中立
状態を検出する中立位置センサ、３２は走行用
変速機、３３は補助動力取出し用変速機の中立
状態を検出する中立位置センサ、３４は補助動
力取出し用変速機である。各位置センサ３１，
３３には、例えば操作レバー（図示せず）の近
くに配置されて操作レバーの動きに応じて中立
状態でオフとなり、中立状態でない時にオンと
なるようなスイツチが用いられ、その検出信号
はＩ／Ｏ制御ROM２１を径てCPU２２に入力
される。またデータROM２５には、機関の慣
性モーメント等によつて決まる最低のアイドリ
ング回転数N₀、走行開始時にスムーズな発進
が可能な下限である第１のアイドリング回転数
N₁（N₁＞N₀）、トルク変動が吸収されてギヤ鳴
りが生じない下限である第２のアイドリング回
転数N₂（N₂＞N₀）が記憶されている。 CPU２２では、中立位置センサ３１，３３
からの信号により変速機３２及び３４の状態を
認識する。そしていずれの変速機も中立状態で
あれば、アイドリング回転数NidlとしてN₀を
選定し、変速機３２が中立状態になく、変速機
３４が中立状態であれば、アイドリング回転数
NidlとしてN₁を選定し、変速機３２が中立状
態であり、変速機３４が中立状態にない時に
は、アイドリング回転数NidlとしてN₂を選定
する。また変速機３２，３４の両方が中立状態
にない時には、N₁とN₂の大きい方のアイドリ
ング回転数を選定する。第７図は、各変速機の
状態に対する中立位置センサの出力及びアイド
リング回転数を示す図である。次に、オペレー
タによるアクセル操作の状態がアクセル位置セ
ンサ８に内臓されたアイドルスイツチのオンオ
フで検出され、操作されていないかまたは操作
量が少ない時には第８図に示すようにオンとな
り、CPU２２から前記のようにして選定され
た回転数N₀，N₁またはN₂を設定値Nsetとする
制御信号が出力され、ラツクは所定のラツク位
置に動かされて機関１は設定された回転数でア
イドリングされる。 一方、アクセル９の操作量が大きい場合には
アイドルスイツチはオフとなり、また例えばポ
テンシヨメータからなるアクセル位置センサ８
の出力Vaは第８図のようにアクセル位置に応
じて増大する。そこでCPU２２は回転数を Nset＝Ｆ（Va）＋Nidl に設定してこれに対応する制御信号を出力し、
機関１は設定された回転数で運転される。上式
中のＦ（Va）はVaによつて決定される回転数
の変化量である。 以上の制御フローチヤートを第９図に示す。 以上の実施例は機関がデイ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つて、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、この場合にはスロツトル開度が実施例にお
けるラツク位置に相当することになる。 ＜発明の効果＞ 以上の説明から明らかなように、本発明は、走
行用変速機と補助動力取出し用変速機の中立状態
に応じてアイドリング回転数を制御するようにし
たものであり、低騒音、低燃費と中立時のギヤ鳴
り防止、発進時のフイーリングの良さを両立させ
ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
概念系統図、第２図は機関回転数とラツク位置及
び軸出力の関係を示す特性図、第３図は基本的な
制御のフローチヤート、第４図は変形例の上記第
２図に相当する特性図、第５図及び第６図は変形
例のフローチヤート、第７図ａ，ｂは変速機の状
態とアイドリング回転数との関係を示す図、第８
図はアクセル位置とアクセル位置センサの出力と
の関係を示す図、第９図は本発明による制御のフ
ローチヤートである。 １……機関、２……燃料噴射ポンプ、３……ラ
ツク用アクチユエータ、８……アクセル位置セン
サ、９……アクセル、２０……制御部、２２……
CPU、２５……データROM、３１，３３……中
立位置センサ、３２……走行用変速機、３４……
補助動力取出し用変速機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 走行用変速機の中立状態を検出する第１の検
   出手段と、 補助動力取出し用変速機の中立状態を検出する
   第２の検出手段と、 アイドリング運転時において、第１及び第２の
   検出手段の検出結果に応じて、各変速機がいずれ
   も中立状態の場合には機関のアイドリング継続に
   必要な最低のアイドリング回転数に対応した目標
   燃料供給量を決定して制御出力を出し、補助動力
   取出し用変速機が中立状態であり、走行用変速機
   が中立状態でない場合には前記最低のアイドリン
   グ回転数より大きい第１のアイドリング回転数に
   対応した目標燃料供給量を決定して制御出力を出
   し、走行用変速機が中立状態であり、補助動力取
   出し用変速機が中立状態でない場合には前記最低
   のアイドリング回転数より大きい第２のアイドリ
   ング回転数に対応した目標燃料供給量を決定して
   制御出力を出し、各変速機がいずれも中立状態で
   ない場合には前記第１及び第２のアイドリング回
   転数のうち大きい回転数に対応した目標燃料供給
   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内燃機関の制御装
   置。