JPH0437687B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 技術分野 この発明は、脱穀装置を備え、農地内を走行し
て穀物を刈り取るコンバインに関し、特にエンジ
ンの回転を有段変速機を介して走行装置に伝達す
るコンバインのエンジン制御機構に関する。

(b) 発明の概要 この発明の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精度および作業効
率の向上と作業の簡略化を実現するため、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、エンジンの負荷状態を表
示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にエンジンを
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をこく粒と稈屑とに
分離する。こき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
駆動を単一の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れ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
する煩雑な作業であり、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。

特に、エンジンの回転を有段変速機を介して走
行装置に伝達するコンバインでは、負荷の調整が
段階的になり、エンジンの回転数および出力値を
正確に制御することができず、設定回転数および
最高出力に最も近い値となる変速比を選択できる
のみであり、処理精度および作業効率の向上を実
現し得なかつた。また刈取条件やエンジンの状態
から適当な変速比を選択するためには高度なノウ
ハウが必要で容易に行うことができず、その作業
は煩雑且つ困難なものであつた。

(d) 発明の目的 この発明の目的は上記従来の欠点に鑑み、有段
変速機による段階的な変速比の変更によつて生じ
る出力の不連続な変化を補正し、設定回転数を維
持しつつ最大出力を発揮するようにエンジンを制
御することができ、脱穀装置の処理精度および作
業効率の向上と作業の簡略化を容易に実現するこ
とが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、エンジンの現在の回転
数の設定回転数からの減少量または設定回転数に
おける最高出力を得る燃料の供給量に対する現在
の供給量の関係からエンジンの負荷状態を求めこ
れを表示する負荷表示手段と、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、回転数制
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、
負荷表示手段によりエンジンの負荷状態を表示す
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
後もオペレータによる有段変速機の操作によつて
負荷が設定回転数における最大出力に近づくよう
に車速を上昇させるとともに、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、有段変速機によつて段階的に車
速および負荷が変化した際にも回転数制御手段に
よりエンジンの回転数を連続的に変化させ、回転
数および出力の不連続部分を補うことができる。
さらに、負荷状態を負荷表示手段により確認でき
るため、有段変速機の操作による車速制御を容易
に行うとこができる。

これらのことから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
極めて容易にできるため脱穀装置の処理精度およ
び作業効率の向上ならび作業の簡略化を実現する
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
介して操作パネルドライバ２５、アクセルモータ
駆動リレー２６、タイマ・カウンタ２７、Ａ／Ｄ
変換器２８およびスイツチ部１７が接続されてい
る。操作パネルドライバ２５には、操作パネルに
設けられた負荷ランプ１１が接続されている。こ
の負荷ランプ１１は、この発明の負荷表示手段で
あり、エンジンの負荷状態を５段階に表示するも
である。エンジンの負荷状態が軽い場合には低い
数字のランプを、負荷がエンジン出力を越えた場
合には大きい数字のランプを点灯する。表示値１
〜３は緑色に、表示値４、５は赤色にされてい
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、エンジンの
回転はクランク軸からギヤトランスミツシヨン２
に伝達されている。このギヤトランスミツシヨン
２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・カウンタ
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
換しアクセルの現在の位置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
が設定会点数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会点数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、n12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、n13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n14でアクセルモータ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。

n17で時間Tcが経過するとn18に進み、再度、
回転数差Rdの正負の判別がなされる。回転数差
Rdが負の数である場合にはn19に進み、 Ｄ＝３＋（Rd／50） の計算式に従つて表示値Ｄを算出する。回転数差
Rdが正の数である際にはn20に進み、 Ｄ＝（L2／L1）×４ の計算式に従つて表示値Ｄを算出する。なお、上
記計算式は実験により得られ、例えば設定回転数
から50rpm低下した場合はＤ＝４になり、
100rpm以上低下した場合はＤ＝５になる。次い
でn21で、n19またn20で算出した表示値Ｄの値の
負荷ランプ１１を点灯する。ここにL1は第３図
に示すように、無負荷の状態での設定回転数Rs
に対応するアクセル位置９ｄと設定回転数Rsに
おける最高出力を実現する出力線CUｍの無負荷
時の回転数Ｒｍに対応するアクセル位置、すなわ
ち設定回転数Rsにおける最高出力を得る燃料供
給量を実現するアクセル位置９ｃとの差であり、
Ｌ２はアクセル位置９ｃと現在のアクセル位置9e
との差である。なお、このアクセル位置９ｃ〜９
ｄは前述のようにポテンシヨメータ９ｂの出力電
圧で表われ、ガバナ１ａからエンジンに対して供
給される燃料の供給量を表わすものであり、
CPU２１には上記出力電圧の電圧値をＡ／Ｄ変
換したデイジタルデータとして入力される。n21
の表示処理が終了するとn1に戻りエンジンの回
転数の制御動作中n1〜n21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n17に進む。n6およびn17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n15に進み、カウンタＣの内容を０
にしてn16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n22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
n23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n24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。n11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
イマ割り込み時間）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n22→n23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Ｘ
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。

アクセルの位置９ｃ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
の供給する位置であり、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。またこれは3000rpmにおける最高出力Ｐ
ｍまで負荷を上昇できるということである。回転
数差Rd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。このときn18→n20→n21
と進み、L2の大きさに反比例した表示値Ｄを負
荷ランプ１１に点灯する。この表示値Ｄが１〜３
の低い値である場合には、車速を上昇させるよう
にギヤトランスミツシヨン２を動作させることが
できる。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。この場合にはエンジンの
現在回転数Raが設定回転数Rsを下回り、Rdが正
の数となる。このときn18→n19→n21と進み回転
数差Rdの大きさに応じで表示値Ｄを負荷ランプ
１１に点灯する。この表示値Ｄが最高値５である
場合には、負荷を低下させるために車速を減少す
るようにギヤトランスミツシヨン２が操作され
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。

上記n7〜n14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、n18〜n21および負荷ランプ１
１が同じく負荷表示手段に相当する。

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負荷ラン
プ１１によりエンジンの負荷状態を表示し、ギヤ
トランスミツシヨン２の操作の指針とする。これ
によつて脱穀装置の処理精度を維持したまま出来
るだけ多くこく稈を刈り取るように操作すること
が容易にでき、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、負荷ランプが最高値を表示した際に警
告音を鳴らし、オペレータに減速操作を促すよう
にしてもよい。さらに負荷ランプの形態、表示形
式、表示値の算出式は本実施例以外のものであつ
ても、オペレータに現在の負荷状態を正確に表示
でき、有段変速機の操作と指針となるものであれ
ばよい。

【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……ギヤ
トランスミツシヨン（有段変更装置）、９……ア
クセル（燃料供給手段）、１０……アクセルモー
タ（回転制御手段）、１１……負荷ランプ（負荷
表示手段）、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を備え、エンジン
   の回転を有段変速機を介して走行装置に伝達する
   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、エンジンの現在の回
   転数の設定回転数からの減少量または設定回転数
   における最高出力を得る燃料供給量に対する現在
   の燃料供給量の関係からエンジンの負荷状態を求
   めこれを表示する負荷表示手段と、を設けてなる
   コンバインのエンジン制御機構。