JPH0437686B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 技術分野 この発明は、脱穀装置を搭載し農場内を走行し
て穀物を収穫するコンバインに関し、このコンバ
インの走行装置と脱穀装置との両方を駆動するエ
ンジンの制御機構に関する。

(b) 発明の概要 この発明に係るコンバインのエンジン制御機構
は、脱穀装置の処理精度および作業効率の向上を
容易に実現するため、エンジンの回転数が設定回
転数となるように燃料供給手段を動作させる手段
と、エンジンの出力が最大出力となるように車速
を制御する手段とを備えることにより、設定回転
数を維持しつつ最大出力を発揮するようエンジン
を制御するものである。

(c) 従来技術とその欠点 コンバインに搭載される脱穀装置は、外周部に
多数のこき歯を備えたこき胴をこき室内において
回転し、刈り取られたこく稈屑をこく粒と稈屑と
に分離する。この胴の回転速度は分離状態の良否
やこく粒への損傷等の処理精度に大きく影響し、
作物品種やこく稈の乾湿状態等の刈取条件により
決定しなければならない。また、こき室内に導か
れるこく稈の量はコンバインの刈取作業時の走行
速度に略比例し、エンジンに対する負荷となる。
またコンバインでは一般に走行装置と脱穀装置と
の駆動を単一エンジンにより行つている。これら
のことから、刈り取つたこく稈を高い精度で脱穀
処理するためにはエンジンの回転数および走行車
速を適当にしなければならない。

このため従来は、予め特定された設定回転数に
おいて最大出力が得らえるように燃料の供給量を
固定して刈取作業を開始するようにしていた。し
かしながら刈取作業中に刈取条件が変化し、エン
ジンに対する負荷が変化した場合に対処すること
ができなかつた。すなわち、負荷が少ないとエン
ジンの回転数が上昇し、一方負荷が増加するとエ
ンジンの回転数が低下する。このため、脱穀装置
のこき胴の回転数が変化しその処理精度が低下す
る欠点があつた。これを補うためには燃料供給量
および車速に適当に変化させる必要があるが、そ
の操作は経験により得られる高度な技量を必要と
する頻雑な作業であり、一般的な技量のオペレー
タでは的確に操作することができず、作業効率の
低下や燃料の浪費を生じる場合があつた。

(d) 発明の目的 この発明の目的は上記従来の欠点に鑑み、負荷
や車速が変化した際にも設定回路数を維持しつつ
最大出力を発揮するようエンジンを制御でき、脱
穀装置の処理精度および作業効率の向上を容易に
実現できるコンバインのエンジン制御機構を提供
することにある。

(e) 発明の構成および効果 この発明のコンバインのエンジン制御機構は、
エンジンの現在の回転数と刈取条件により決定さ
れる設定回転数とに基づいてエンジンの回転数が
設定回転数となるように燃料供給手段の動作を決
定する回転数制御手段と設定回転数における最大
出力を得る燃料の供給量と燃料供給手段の制御時
の供給量との差に基づいてエンジン出力が設定回
転数における最大出力が出さるように負荷調整を
行うために車速変更手段の動作を制御する車速制
御手段と、を設けたことを特徴とする。

以上の構成によりこの発明によれば、車速制御
手段によりエンジンの回転数が設定回転数となる
ように燃料供給手段を動作させることができ、車
速制御手段によりエンジンの出力が最大出力とな
るように車速を制御することができる。

無負荷状態において設定回転数に制御された後
刈取作業が開始されると、走行装置および脱穀装
置からエンジンに負荷が作用する。これによつて
エンジンの回転数が低下するが、回転数制御手段
により燃料供給手段を動作して、設定回転数を維
持するように燃料の供給量を増加する。その後も
車速制御手段の動作によつて負荷が設定回転数に
おける最大出力に一致するまで車速を上昇させて
いくとともに、回転数制御手段による燃料供給手
段の動作の制御が繰り返し行われる。したがつ
て、刈取条件により決定される設定回転数を維持
しつつ最大出力を発揮することができるため脱穀
装置の処理精度および作業効率の向上を実現する
ことができる。

(f) 実施例 ｉ 構造説明 第２図は、この発明の実施例であるエンジン制
御機構が用いられるコンバインの制御部のブロツ
ク図である。

CPU２１にはＩ／Ｏインターフエイス２４を
介して変速レバーモータ駆動リレー２５、アクセ
ルモータ駆動リレー２６、タイマ・カウンタ２
７、Ａ／Ｄ変換器２８およびスイツチ部１７が接
続されている。変速レバーモータ駆動リレー２５
は変速レバーモータ１２に接続されている。この
変速レバーモータ１２の回転軸は変速レバー１１
の支点にされている。変速レバー１１の動作はリ
ンク機構１１ａを介して油圧トランスミツシヨン
２に伝達される。油圧トランスミツシヨン２はエ
ンジン１のクランク軸の回転をギヤトランスミツ
シヨン３に伝達する。この油圧トランスミツシヨ
ン２とギヤトランスミツシヨン３とによつて変速
装置である無段変速機を構成している。

エンジン１のクランク軸に固定されているフラ
イホイール４には電磁ピツクアツプ５が対向して
設けられている。この電磁ピツクアツプ５はフラ
イホイール４の回転を検出し、出力信号をタイ
マ・カウンタ２７に出力する。また、ギヤトラン
スミツシヨン３の第１軸には車速センサ６が設け
られている。この車速センサ６の出力信号がタイ
マ・カウント２７に出力される。

アクセルモータ駆動リレー２６にはアクセルモ
ータ１０が接続されている。このアクセルモータ
１０の回転軸を支点にしてアクセル９が取り付け
られている。アクセル９の動作はリンク９ａを介
して燃料供給装置であるガバナ１ａに伝達され
る。またアクセル９にはポンテンシヨメータ９ｂ
が備えられ、アクセル９の位置に応じた出力電圧
がＡ／Ｄ変換器２８に出力される。スイツチ部１
７には脱穀装置のこき胴にエンジン１の駆動力が
伝達されているか否かを検出する脱穀スイツチ１
３と、刈り取る作物品種を選択する品種スイツチ
１４〜１６とが設けられている。

CPU２１に接続されたROM２２には、各作物
品種によつて特定されるエンジン１の回転数、第
３図に示すエンジン１の出力特性およびポテンシ
ヨメータ９ｂの出力値と無負荷時のエンジン１の
回転数との関係等が記憶されている。またRAM
２３には入出力されるデータが一時記憶される。

動作説明 第１図ＡおよびＢは、上記コンバインのエンジ
ン制御機構の動作を示すフローチヤートである。

エンジンが始動した後、脱穀スイツチ１３等の
操作によりエンジンの自動制御モードが設定され
ると、タイマ・カウンタ２７により所定時間の経
時が開始される。ステツプn1（以下“ステツプｎ
”を単に“ｎ”という。）において時間Taが
経過するとn2に進みスイツチ部１７の品種スイ
ツチ１４〜１６のうちどのスイツチが操作されて
いるかを読み出し、選択された作物品種に応じた
設定回転数RsをROM２２から検索し、第４図に
示すRAM２３のメモリエリアＭ１に記憶する。
次いでn3で車速センサ６の出力値から現在車速
Saを算出しメモリエリアＭ２に記憶する。さら
にn4で電磁ピツクアツプ５の出力値から現在回
転数Raを算出してメモリエリアＭ３に記憶し、
n5でポテンシヨメータ９ｂの出力値をＡ／Ｄ変
換し燃料の現在の供給量Aaとしてメモリエリア
４に記憶する。

n6において時間Tbが経過するとn7でエンジン
の回転数差Rdを算出する。この回転数差Rdは設
定回転数Rsと現在回転数Raとの差である。次い
でn8で回転数差Rdの正負の判断が行われる。n8
において回転数差Rdが正の数であつた場合には
n10でフラグＢの内容を、回転数差Rdが負の数で
ある場合にはn9でフラグＡの内容をそれぞれ１
にしてn11に進む。n11では回転数差Rdの絶対値
が設定回転数Rsの許容誤差ｋと比較される。こ
の発明のエンジン制御機構は基本的にはエンジン
の回転数の各作物品種に適当な設定回転数Rsに
一致するように制御するものであるが、両者を厳
格に一致させることは困難であり、またそのよう
な制御動作は安定性を欠くこととなる。したがつ
て設定回転数Rsに±ｋの範囲で許容誤差たる不
感帯を設け、この不感帯の範囲内にエンジンの回
転数が収まるように制御している。

n11において回転数差Rdの絶対値が誤差ｋより
も大きい場合には現在回転数Raが不感帯の範囲
内にないと判断し、n14でアクセルモータ１０の
駆動出力値Ｔを演算する。この出力値Ｔは回転数
差Rdの絶対値の大きさにしたがつて決定される。
メモリエリアＭ５はアクセルモータの駆動のため
のカウンタＣに割り当てられており、n15でこの
カウンタＣの内容を演算により求めた出力値Ｔと
する。次いでn16で設定回路数Rsにおける最高出
力を得るための燃料の最大供給量AmがROM２
２に記憶したエンジンの出力特性から算出された
メモリエリアＭ６に記憶される。さらにn17で供
給量差Adが算出される。この供給量差Adは最大
供給量Amと現在の供給量Aaとの差である。

n18では供給量差Adの正負の判断が行われる。
n18において供給量差Adが負の値である場合には
n19でフラグＣの内容を、供給量差Adの内容が正
の値である場合にはn20でフラグＤの内容をそれ
ぞれ１にしてn21に進む。n21ではアクセルモー
タ１０の駆動が行われる。このときメモリエリア
Ｍ７およびＭ８のフラグＡおよびフラグＢの内容
が参照され駆動方向が決定される。すなわち、フ
ラグＡの内容が１である場合にはアクセルモータ
駆動リレー２６の反転リレーをオンし、アクセル
モータ１０を供給量を減少する方向に回転させ
る。反対にフラグＢの内容が１である場合には反
転リレーをオフし、燃料の供給量を増加する方向
に駆動する。

n22で時間Tcが経過するとn23に進み、変速レ
バーモータ１２の駆動がなされる。このときメモ
リエリアＭ９およびＭ１０に割り当てたフラグＣ
およびフラグＤの内容を参照して変速レバーモー
タ１２の回転方向が決定される。すなわち、フラ
グＣの内容が１である場合には変速レバーモータ
駆動リレー２５の反転リレーがオンされ、変速レ
バー１１を減速方向に移動するように変速レバー
モータ１２が駆動される。反対に、フラグＤの内
容が１である場合には反転リレーはオフされ、変
速レバー１１を増速方向に移動するように駆動さ
れる。n23の変速レバーモータ駆動動作が終了す
るとn1に戻りエンジン回転数の制御動作中n1〜
n23のメインルーチンが繰り返し行われる。

このメインルーチンの動作中において現在のエ
ンジン回転数Raおよび現在車速Saはそれぞれ電
磁ビツクアツプ５および車速センサ６からの所定
時間内における検出パルス数をタイマ・カウンタ
２７により計数して求められる。n1ではパルス
数のカウントの基準時間として時間Taを計時し
ている。n1において時間Taが経過していない場
合にはn6に進む。またn6において時間Tbが経過
していない場合にはn22に進む。n6およびn22に
おいて時間TbおよびTcの経過を判別するのは
CPUの負担を軽減するためである。なお、n11に
おいて回転数差Rdの絶対値が許容誤差ｋより小
さい場合にはn12に進み、カウンタＣの内容を０
にしてn13でモータの駆動を停止する。

CPU２１にはタイマ２９が接続されており、
メインルーチンの１回の動作時間の100分の１程
度の時間が計時されている。タイマ２９がタイム
アツプするとCPU２１に信号が出力され、これ
によりCPU２１はタイマ割込ルーチンを実行す
る。すなわちn24でメモリエリアＭ５のカウンタ
Ｃの内容が０であるか否かを判別し、０でない場
合にはn25でカウンタＣの内容を１減算する。ま
たはカウンタＣの内容が０である場合にはn26で
アクセルモータ１０の駆動を停止してメインルー
チンに戻る。n14においてアクセルモータ１０の
駆動の出力値Ｔは、タイマ２９が計時している時
間（タイマ割り込み周期）におけるモータの回転
量を１単位として算出される。したがつてタイマ
２９がタイムアツプする毎にn24→n25の動作で
カウンタＣの内容を１ずつ減算することによりア
クセルモータを必要量回転させることができる。

以上の動作を第３図のエンジンの出力特性を示
す図に用いて具体的に説明する。今、設定回転数
Rsが3000rpmである場合、コンバインが走行動
作開始前にはアクセル９は無負荷の状態で
3000rpmを実現できる供給量の位置9dにある。コ
ンバインが走行を開始し刈取作業に入ると、路面
抵抗および脱穀作業により負荷が上昇しエンジン
の回転数が低下していき、n7→n8→n10と進む。
エンジンの回転数がさらに減少して不感帯の範囲
を越えるとn11からn14に進みn8〜n10、n14およ
びn21によつてアクセル９は9dの位置から矢印×
方向に3000rpmにおける現在の出力値を満足する
出力曲線の無負荷時の回転数に対応する位置まで
移動する。例えば、負荷の上昇に伴つて出力が
P1まで上昇すると設定回転数Rsである3000rpm
において出力値P1を満足する出力線CU１が用い
られる。この出力線CU１の無負荷時の回転数
3050rpmに対応する位置9eまでアクセル９を移動
するようにアクセルモータ１０を駆動する。これ
によつてエンジン回転数は3000rpmを維持する。

n16におけるアクセルの最大供給量Amとは、
3000rpmにおける最高出力Ｐｍを満足する出力線
CUｍを実現する燃料の供給量であり、無負荷状
態の3200rpmに対応する。すなわち、これ以上燃
料を供給するとエンジンの回転数が設定回転数
Rsである3000rpm以上に上昇するということで
あり、換言すれば出力線CUｍの無負荷状態に対
応した位置9cまでアクエル９を移動できる供給量
ということである。またこの状態で3000rpmにお
ける最高出力Ｐｍまで負荷を上昇できるというこ
とである。したがつて供給量差Adが正の値であ
る場合には出力に余裕があり、コンバインの移動
速度を増速して負荷を上昇することが可能であ
る。このためn23で変速レバーモータ１２が増速
方向に駆動される。ただし脱穀作業に適したコン
バインの最高速度は1.1ｍ／ｓ程度であり、脱穀
作業中には車速がこの値を越えないように制御さ
れる。

コンバインの車速が脱穀作業の最高速度以下で
あつてもこく稈の状態によつて負荷が最高出力Ｐ
ｍを越える場合がある。この場合にはn18で供給
量差Adは０または負の数となるためn19に進む。
これによつてn23の変速レバーモータ駆動動作時
に反転リレーがオンされて変速レバーモータ１２
が減速方向に駆動され、負荷を低下するように制
御される。

刈取作業中に作物条件が変化し負荷が低下する
と、n8→n9およびn21の動作により3000rpmにお
ける減少後の出力を満足する出力線の無負荷状態
の回転数に対応した位置までアクセル９を矢印Ｙ
方向に動作させて燃料の供給量を減少させる。ま
た走行速度に余裕があればn16→n17→n18→n20
およびn23の動作で走行速度を上昇して負荷を増
加する。

上記n7〜n10、n21、n24〜n26およびアクセル
モータ１０とアクセルモータ駆動リレー２６がこ
の発明の回転数制御手段に相当し、n16〜n20、
n23および変速レバーモータ１２の変速レバーモ
ータ駆動リレー２５が同じく車速制御手段に相当
する。

実施例の効果 以上のようにしてこの実施例によれば、回転数
制御手段によりエンジンの回転数を常に設定回転
数の許容範囲内に収まるようにアクセルを動作さ
せ、脱穀装置の処理精度を向上することができ
る。この回転数制御手段の動作とともに車速制御
手段によりエンジン出力が最大出力となるように
車速変更手段を動作させる。これによつて脱穀装
置の処理精度を維持したまま出来るだけ多くのこ
く稈を刈り取ることができ、作業効率の向上を実
現できる。

他の態様 なお、本実施例ではエンジンの設定回転数を作
物品種のみによつて決定しているが、こく稈の乾
湿状態等の他の刈取条件を入力可能にし、複数の
条件によつて設定回転数を決定することもでき
る。また、本実施例では油圧トランスミツシヨン
を用いて無段変速機を構成したが、ギヤトランス
ミツシヨンの有段変速機を有するコンバインにお
いても本発明を実施して処理精度および作業効率
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ＡおよびＢはこの発明の実施例であるコ
ンバインのエンジン制御機構の動作を示すフロー
チヤート、第２図は同コンバインのエンジン制御
機構の制御部のブロツク図、第３図は同コンバイ
ンが有するエンジンの出力特性を示す図、第４図
は同制御部が有するメモリのメモリマツプの一部
を示す図である。 １ａ……ガバナ（燃料供給手段）、２……油圧
トランスミツシヨン（車速変更手段）、３……ギ
ヤトランスミツシヨン（車速変更手段）、９……
アクセル（燃料供給手段）、１０……アクセルモ
ータ（回転数制御手段）、１１……変速レバー
（車速変更手段）、１２……変速レバーモータ（車
速制御手段）、２５……変速レバーモータ駆動リ
レー（車速制御手段）、２６……アクセルモータ
駆動リレー（回転数制御手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 走行装置と脱穀装置との駆動を単一のエンジ
   ンにより行い、燃料供給量を変更してエンジンの
   回転数を調節する燃料供給手段と、エンジンの回
   転を変速装置を介して走行装置に伝達する車速変
   更手段とを備えてなるコンバインのエンジン制御
   機構において、 エンジンの現在の回転数と刈取条件により設定
   される設定回転数とに基づいてエンジンの回転数
   が設定回転数となるように燃料供給手段の動作を
   決定する回転数制御手段と、設定回転数における
   最大出力を得る燃料の供給量と燃料供給手段の制
   御時の供給量との差に基づいてエンジン出力が設
   定回転数における最大出力が出せるように負荷調
   整を行うために車速変更手段の動作を制御する車
   速制御手段と、を設けてなるコンバインのエンジ
   ン制御機構。