JPH0373739B2 - - Google Patents

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＞ 農業機械や建築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つ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
ダー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ー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、ブラウ、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、操作フイーリング、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
つた。 ＜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、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
とがあつて本来の機能が充分発揮されない場合が
あるなど、改良の余地があつた。 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つ
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。 ＜問題点を解決するための手段＞ 上記課題の達成のため、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、機関回転数の設定値をアクセル位
置によつ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、とを備えている。 ＜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
特徴を選択でき、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、図示のデイ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械回転数による噴
射量を測定しておくことにより、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。 第２図は上述のラツク用アクチユエータ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ツク３２の一端に、連結部３
３を介してリニアソレイノイド式のラツク用アク
チユエータ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。アクチユエータ３
は差動コイル３５、固定コア３６、シヤフト３７
に取付けられた可動コア３８等からなり、位置セ
ンサ５は複数個のコイルからなる検出コイル３
９、シヤフト３７に取付けられた可動コア等から
なつている。回転数センサ７は電磁ピツクアツプ
であつて磁性回転体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
検知するようになつている。 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）の例であり、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。

【表】 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も
それぞれデータROM２５に記憶されている。

【表】

【表】 なお、上記の表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。 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
クラツチのオン、オフ状態を検出するためのスイ
ツチであり、例えばPTOクラツチレバー軸に取
けられて、クラツチレバーの操作に連動して開閉
することによりクラツ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
ツチ２８の検出結果に応じて、以下に述べる手順
によつてドループ特性が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おり、制御モー
ド２が定速度特性となつ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
数個あつてもよい。その場合にはマニユアル操作
によつ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く、２９はこ
のためのモード選択スイツチである。 第３図は、これらのマツプによる機関回転数と
ラツ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、A₁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つてい
る。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CPU
２２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。 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図のステツプＡに示すよ
うに機関回転数の設定値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、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CPU２２からラツク用アクチユエ
ータ３に対して出力される。こうして燃料噴射ポ
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。 次に、定速度制御を補正係数Nsift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、検出スイツ
チ２８がPTOクラツチのオンを検出してモード
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、検出スイツチ２８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
ツプＢ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さ設定値Nsetの代りにこ
のNset′が用いられる。すなわち、前述した第４
図のステツプＡにより、ドループ率マツプを用い
たラツク位置の補正がNset′とNactによつて行わ
れ、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。 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
操作フイ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ツ
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、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……CPU、２５……データ
ROM、２７……補助動力取出し用変速機、２８
……検出スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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つて検
   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。