JPH109000A - スローダウン機能を備えたエンジンの停止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディーゼルエンジンにおいて簡単、安価な方
法でスローダウン機能を付加する。 【解決手段】 エンジンの停止装置１０は、少なくとも
スローダウン信号出力部１１と、制御部１２と、デュー
テイ比変化部１３と、エンジン回転数センサ１４を含ん
で構成されている。デューテイ比変化部１３からの出力
によりソレノイドドライバ部２７を介してエンジン停止
時に燃料噴射ポンプのコントロールラックを燃料減量側
に駆動する停止ソレノイド２５を駆動する。制御部１２
は、スローダウン信号が出力されたことに応答して予め
設定されたスローダウン回転数と実際のエンジン回転数
とを比較して、実際のエンジン回転数がスローダウン回
転数に近づくようにデューテイ比変化部１３のデューテ
イ比を変化させることにより、スローダウン機能を実現
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの停止装置
に関し、詳しくはディーゼルエンジンの停止装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、作業機に使用されるディーゼ
ルエンジンの停止装置としては、燃料噴射ポンプの噴射
量を調節するコントロールラックを停止ソレノイドによ
り、減量側に駆動することによりエンジンを停止する方
法が公知である。ところで、農業機械、建設機械などに
適用される作業機用のエンジンには、自動運転機能の一
種として所謂、スローダウン機能を備えたものがある。

【０００３】スローダウン機能とはエンジンを用いた農
業機械、建設機械などにおいて、必要時にエンジンの回
転をスローダウン回転数まで低下させる機能である。こ
のスローダウン機能は、例えば、エンジン発電機などに
おいて発電動作を行わないときにおいて回転数を低下さ
せることにより無駄な燃料消費を抑える用途に使用され
ている。また、トラクターにおいて作業中にトラクター
後手段の作業エレメントを上げた場合に自動的にエンジ
ンの回転数を低下することなどに使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記コ
ントロールラックを駆動する方式のエンジンの停止装置
を備えたディーゼルエンジンにスローダウン機能を実現
するスローダウン装置を付加する場合には、下記のよう
な課題が生じていた。 （１）遠心式メカニカルガバナを採用したエンジンにお
いては、スローダウン装置として速度調整レバーをアク
チュエータで駆動して、スローダウン回転数に設定する
構成が最も簡単である。しかしこの場合は速度調整レバ
ーを駆動するだけの動力の大きなアクチュエータが必要
になる。大きな出力のアクチュエータは一般に大型であ
り、ガバナが配設されたガバナ室内あるいは近接位置に
そのような大型のアクチュエータを設けることはスペー
ス的に非常に困難を伴う。

【０００５】（２）エンジン作業機に使用する汎用型デ
ィーゼルエンジンは一般に低コストが要求されるので、
新たにスローダウン機能実現のために速度調整レバーを
駆動できるようなアクチュエータ、アクチュエータドラ
イバを設けることはコストが高くなり、安価な汎用型デ
ィーゼルエンジンとしての利点が薄れる。 （３）速度調整レバーを新設のアクチュエータで駆動す
る構成であると、エンジン停止用ソレノイドとスローダ
ウン機能用ソレノイドが独立して２つ必要になるととも
に、配線および電気系も２つ必要になるので構成が繁雑
になる。

【０００６】

【発明の目的】本発明は上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、従来のエンジンのガバナ室周辺の機械的構
成を変えずに、省スペースかつ低コストでスローダウン
機能を実現できるエンジンの停止装置を提供することを
目的とする。また、本発明の他の目的として省スペース
でエンジン停止機能とスローダウン機能をともに実現で
きるエンジンの停止装置を提供することがある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１のエンジンの停
止装置を、例えば、図１，図２を参照して説明すれば、
ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ１の噴射量を調節
するコントロールラック２ａを減量側に駆動することに
よりエンジンを停止する停止ソノレイド２５と、停止ソ
レノイド２５を駆動するためのソレノイドドライバ２７
を備えたエンジンの停止装置において、エンジンの回転
数を検出するための回転数検出手段１４と、スローダウ
ン信号を出力するスローダウン信号出力手段１１と、上
記ソレノイドドライバ２７に供給する電圧のデューテイ
比を変えるデューテイ比変化手段１３と、エンジンの回
転数を入力するとともに、スローダウン信号出力手段１
１からスローダウン信号が出力されたことに応答して予
め設定されたスローダウン回転数と実際のエンジン回転
数とを比較して、実際のエンジン回転数がスローダウン
回転数に近づくようにデューテイ比変化手段１３のデュ
ーテイ比を変化させる制御手段１２とを有することを特
徴とする。

【０００８】請求項２のエンジンの停止装置は、例え
ば、図１に示すように、前記停止ソレノイド２５が突出
位置と引き込み位置の２状態しか取れない種類のソレノ
イドであることを特徴とする。請求項３のエンジンの停
止装置は、例えば、図５に示すように、エンジンの回転
数を検出するための回転数検出手段１４と、スローダウ
ン信号を出力するスローダウン信号出力手段３０と、デ
ィーゼルエンジンの燃料噴射ポンプの噴射量を調節する
コントロールラックを減量側に駆動することによりエン
ジンを停止するアクチュエータ３３と、アクチュエータ
３３を駆動するためのドライバ手段３２と、エンジンの
回転数を入力して、スローダウン信号出力手段３０から
スローダウン信号が出力されたことに応答して予め設定
されたスローダウン回転数と実際のエンジン回転数とを
比較して、実際のエンジン回転数をスローダウン回転数
に近づけるようにドライバ手段３２に指令を送る制御手
段３１とを有することを特徴とする。

【０００９】

【発明の作用および効果】請求項１の発明によれば、上
記制御手段は、スローダウン信号出力手段からスローダ
ウン信号が出力されたことに応答して予め設定されたス
ローダウン回転数と実際のエンジン回転数とを比較し
て、実際のエンジン回転数がスローダウン回転数に近づ
くようにデューテイ比を変化させる。したがって停止ソ
レノイドにより、コントロールラックのラックピン位置
はスローダウン回転数に相当するラック位置に制御され
ることになる。このようにソレノイドドライバに供給す
る電圧のデューテイ比を変化させるという簡単な方法
で、停止ソレノイドをスローダウン装置として機能させ
ることができ、新たに速度調整レバーを駆動するような
大型のアクチュエータを設ける必要がなくなり、エンジ
ンのガバナ室周辺の機械的構成を変えることなく、省ス
ペースで実施できる。請求項２の発明によれば、前記停
止ソレノイドが突出位置と引き込み位置の２状態しか取
れない種類のソレノイドであることにより、従来からあ
る停止用ソレノイドをそのまま使用することができ、安
価に実施できる効果がある。

【００１０】請求項３の発明によれば、制御手段がエン
ジンの回転数を入力して、スローダウン信号出力手段か
らスローダウン信号が出力されたことに応答して予め設
定されたスローダウン回転数と実際のエンジン回転数と
を比較して、実際のエンジン回転数をスローダウン回転
数に近づけるようにドライバ手段に指令を送るので、エ
ンジンを停止するためのアクチュエータをスローダウン
機能実現手段として兼用することができる。また、上記
請求項１の発明と異なり、ドライバ手段を制御する方法
がデューテイ比を変化させる方法に限られないなので、
各種のデジタル制御技術を用いて速く、精度良くスロー
ダウン回転数に移行させるように構成することができ
る。さらに、この請求項３の発明においても、新たに速
度調整レバーを駆動するような大型のアクチュエータを
設ける必要がなくなり、省スペースで実施できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るエンジンの停
止装置の第１実施形態について図面を参照しつつ説明す
る。図１（Ａ）は第１実施形態の基本的な構成を示す概
略ブロック図、図１（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれデューテ
イ比の変化を示す図、図２は停止ソレノイドが配設され
たエンジンのガバナの正面図である。

【００１２】図１に示すように、このエンジンの停止装
置１０は、スローダウン信号出力部１１と、制御部１２
と、デューテイ比変化部１３と、エンジン回転数センサ
１４を含んで構成されている。また、デューテイ比変化
部１３からの出力は、ソレノイドドライバ部２７を介し
て、エンジン停止時に燃料噴射ポンプ１のコントロール
ラック２ａを燃料減量側に駆動する停止ソレノイド２５
に伝達される。なお、スローダウン信号出力部１１と制
御部１２とをＭＰＵのソフトウエアで構成することがで
きる。また、停止ソレノイド２５は突出位置と引き込み
位置の２状態しか取れない種類のソレノイドであり、ソ
レノイドドライバ２７、停止ソレノイド２５は従来から
使用されている部品をそのまま使用することができる。

【００１３】この実施形態におけるディーゼルエンジン
は図２に示すような、機械的な調速制御を行う遠心式メ
カニカルガバナを採用している。図２は遠心式メカニカ
ルガバナを示す図であり、燃料噴射ポンプ１のコントロ
ールラック２ａのラックピン２にガバナレバー３を介し
てガバナウエイト６を連動連結するとともに、ガバナレ
バー３にガバナスプリング４を介して速度調整レバー５
を連結している。またラックピン２をガバナスプリング
４で燃料増量側へ弾圧するのに対して、ガバナウエイト
６のガバナ力Ｇで燃料減量側へ押圧するように構成して
いる。

【００１４】ガバナレバー３は第１レバー３ａと第２レ
バー３ｂとから構成され、第１レバー３ａの入力部にガ
バナスリーブ１５を介してガバナウエイト６を連動連結
するとともに、出力部にラックピン２とスタートスプリ
ング８を連動連結し、第２レバー３ｂにガバナスプリン
グ４を介して速度調整レバー５を連結するとともに、第
２レバー３ｂを燃料制限ピン９で全負荷（４／４）相当
位置に受け止め可能に構成してある。また、第１レバー
３ａと第２レバー３ｂとの間にトルクアップ装置１６を
介在させ、このトルクアップ装置１６により第１レバー
３ａを全負荷（４／４）相当位置から最大トルク（Ｔ
ｒ）相当位置まで移動可能に構成し、エンジンのかかっ
た過負荷に対して燃料を増量させて粘り強さを発揮する
ように構成している。

【００１５】停止ソレノイド２５は図２においてガバナ
ケース左側壁に配設され、コントロールラック２ａをそ
のプランジャ２６により押圧して、ラックピン２の位置
を減量側（Ｌ）に移動させてエンジンを停止するように
構成している。図１において、スローダウン信号出力部
１１はスローダウン信号を発生するとともに、スローダ
ウン信号の解除を行う機能を有し、例えばマイコンでエ
ンジンの負荷を検出し、無負荷状態が１０秒以上続いた
場合にスローダウン信号を発生させ、また、エンジンに
負荷がかかり無負荷状態を脱した場合にスローダウン信
号を解除するように構成している。

【００１６】制御部１２はスローダウン信号出力部１１
からのスローダウン信号とエンジン回転数信号と電源ス
イッチ（ＡＣＣ）が入力され、スローダウン信号が入っ
た場合にはエンジンの回転数が予め設定されたスローダ
ウン回転数になるようにデューティ比を変える切換信号
をデューティ比変化部１３に送る。また、電源スイッチ
（ＡＣＣ）からのエンジン停止信号が入った場合には、
デューティ比を変化させることを停止し、停止ソレノイ
ド２５を通常の停止ソレノイドと同様にコントロールラ
ックを減量側に押圧させる手段として機能させる。デュ
ーティ比変化部１３は制御部１２からの切換信号に基づ
いて、ソレノイドドライバ部２７に供給する電圧のデュ
ーティ比を変える回路であり、スイッチングレギュレー
タなどが使用される。図１（Ｂ）（Ｃ）に示すようにデ
ューティ比（τ／Ｔ）を変えることにより実効電力を変
化させ、オンオフ式の停止ソレノイド２５のプランジャ
２６の突出量ｄをデューティ比に対して略線形に変化さ
せてラックピン位置を変化させるものである。なお、こ
のようにデューティ比を変える方法であると、停止ソレ
ノイド２５は微小な突出動作、引き込み動作を頻繁に繰
り返すことになるので、ソレノイド２５、ソレノイドド
ライバ部２７はスイッチ安定性の優れたものを採用する
必要がある。

【００１７】図３は制御部１２およびデューテイ比変化
部１３の動作を説明するためのフローチャートである。
図３のステップＳＰ１において制御部１２がスローダウ
ン信号出力部１１からのスローダウン信号がオン（Ｈｉ
ｇｈ）になったか否かを判別し、スローダウン信号がオ
ンにならないときは判別処理を繰り返し、オンになった
と判別された場合はステップＳＰ２においてデューティ
比変化部１３がデューティ比を増加させて燃料増量側に
ラックピン位置を移動させ、ステップＳＰ３において現
在のエンジン回転数Ｎが予め設定されたスローダウン回
転数Ｎｓよりも大きいか否かを判別する。

【００１８】ステップＳＰ３において現在のエンジン回
転数Ｎが予め設定されたスローダウン回転数Ｎｓよりも
大きいと判別された場合は、ステップＳＰ４においてデ
ューティ比変化部１３がデューティ比を減少させて燃料
減量側にラックピン位置を移動させ、ステップＳＰ５に
おいて制御部１２がスローダウン信号がオンになってい
るか否かを判別し、オンになったと判別された場合はス
テップＳＰ６において現在のエンジン回転数Ｎが予め設
定されたスローダウン回転数Ｎｓよりも小さいか否かを
判別する。そして、ステップ６において現在のエンジン
回転数Ｎが予め設定されたスローダウン回転数Ｎｓより
も小さいと判別された場合は、ステップＳＰ２に戻り、
デューティ比を増加させて燃料増量側にラックピン位置
を移動させる。

【００１９】一方、ステップ６において現在のエンジン
回転数Ｎが予め設定されたスローダウン回転数Ｎｓより
も小さくないと判別された場合は、ステップＳＰ４に戻
り、デューティ比を減少させて燃料減量側にラックピン
位置を移動させる。また、ステップＳＰ３において、現
在のエンジン回転数Ｎが予め設定されたスローダウン回
転数Ｎｓよりも大きくない判別された場合は、ステップ
ＳＰ７において再びスローダウン信号がオンになってい
る否かを判別し、スローダウン信号がオンであると判別
された場合は、ステップＳＰ２の処理に戻る。以上の動
作により、実際のエンジン回転数をスローダウン回転数
に近づけることができる。一方ステップＳＰ７において
スローダウン信号がオンでない、即ちオフ（Ｌｏｗ）と
判別された場合は、スローダウン機能を解除して通常の
調速動作に復帰するためにステップＳＰ８においてデュ
ーティ比をオフにしてステップＳＰ１に戻る。

【００２０】なお、ステップ５においてスローダウン信
号がオンでないと判別された場合もステップＳＰ８にジ
ャンプしてデューティ比をオフにしてステップＳＰ１に
戻る。図４は停止ソレノイド２５によるエンジン停止動
作を示す図である。図４においてステップＳＰ１におい
て制御部１２が電源スイッチ（ＡＣＣ）がオフになった
か否かを判別し、電源スイッチがオフになったと判別さ
れた場合はエンジンを停止する場合であるから、ステッ
プＳＰ２において停止ソレノイド２５をオンにしてプラ
ンジャ２６を突出させることによりコントロールラック
２ａを燃料減量側に押し、ステップＳＰ３においてタイ
マで１０秒間停止ソレノイド２５をオンにした状態（即
ち、コントロールラックを燃料停止位置にした状態）を
経過した後、ステップＳＰ４において停止ソレノイド２
５をオフにする。つまり、電源スイッチが停止位置に操
作された直後、１０秒間、停止ソレノイド２５によりラ
クピン２を燃料停止位置に操作することにより確実にエ
ンジンを停止させるのである。なお、制御部１２は図３
および図４に示すフローチャートの全体制御を行うもの
であり、少なくともエンジン停止動作とスローダウン機
能実現動作の２つを行うようになっている。

【００２１】

【実施形態２】図５は本発明のエンジンの停止装置の第
２実施形態を説明するための概略ブロック図、図６はそ
の動作を示すフローチャートである。前記第１実施形態
がデューテイ比を変えることにより、オンオフ式のソレ
ノイドをスローダウン回転数に制御する簡易的な方法を
採用した構成であったのに対し、この第２実施形態で
は、エンジン停止用のアクチュエータ３３の可動部３４
の移動量をアナログ信号あるいはデジタル信号によって
正確に制御できるように構成した点を特徴としている。
このようなアクチュエータとしては、ステッピングモー
タ、リニアモータなどが例示できる。

【００２２】このエンジンの停止装置は、所定の条件に
よりスローダウン信号を出力するスローダウン信号出力
部３０と、エンジン回数数センサ１４と、制御部３１
と、上記アクチュエータ手段としてのドライバ部３２
と、アクチュエータ３３とから構成されている。制御部
３１は図６にも示すようにエンジン停止動作とスローダ
ウン機能実現動作の２つを行うように構成されている点
は第１実施形態と同様である。なお、電子ガバナの調速
機能を図５におけるアクチュエータ３３で行うことも可
能であり、この場合は３つの機能を兼ね備えることにな
る。

【００２３】以下、図６を参照しつつ、簡単に動作を説
明すれば、ステップＳＰ１においてエンジン停止信号が
入ったか否かを判別し、エンジン停止信号が入ったと判
別された場合はステップＳＰ２において、減量側にコン
トロールラックを駆動してエンジンを停止させる。一
方、ステップＳＰ１においてエンジン停止信号が入って
いないと判別された場合は、ステップＳＰ３においてス
ローダウン信号出力部３０からのスローダウン信号が入
力されたか否かを判別し、スローダウン信号が入力され
た場合はステップＳＰ４においてスローダウン回転数に
駆動して安定してスローダウン回転数を維持できるよう
に各種制御を行い、スローダウン信号が入力されない場
合はステップＳＰ５において通常の調速動作（メカニカ
ルガバナによる調速動作、電子ガバナによる調速動作を
含む）を行う。

【００２４】この発明は前記実施形態に限られず、本発
明の要旨内で各種の変形を行って実施をすることが可能
である。例えば、前記第１実施形態ではスローダウン信
号出力部１１をマイコンにより構成し、１０秒間負荷が
かからなかった場合に、スローダウン信号を発生するよ
うにしたが、図５に示したように、適用されるエンジン
の用途によってそれぞれスローダウン信号を発生させる
条件を変えることができることは言うまでもない。ま
た、図３に示すフローチャートも制御において最も簡単
な一例にすぎず、例えばＰＩＤ制御等を用いてエンジン
の回転数がスローダウン回転数に速く安定して制御され
るように構成することも可能である。さらに、電子ガバ
ナ制御のディーゼルエンジンにおいても本発明は適用で
きることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は第１実施形態の基本的な構成を示
す概略ブロック図、図１（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれデュ
ーテイ比の変化を示す図である。

【図２】遠心式メカニカルガバナ装置の一例を示す図で
ある。

【図３】このエンジン停止装置のスローダウン機能動作
を説明するためのフローチャートである。

【図４】このエンジン停止装置のエンジン停止動作を説
明するためのフローチャートである。

【図５】本発明の第２実施形態の基本的な構成を示す概
略ブロック図である。

【図６】本発明の第２実施形態の基本的な動作を示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１…燃料噴射ポンプ１、２ａ…コントロールラック、１
１…スローダウン信号出力部、１２…制御部、１３…デ
ューテイ比変化部、１４…エンジン回転数センサ、２５
…停止ソレノイド、２７…ソレノイドドライバ部、３０
…スローダウン信号出力部、３１…制御部、３２…ドラ
イバ部、３３…アクチュエータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 35/00 ３８８ Ｆ０２Ｄ 35/00 ３８８Ａ 41/04 ３８０ 41/04 ３８０Ｃ ３８０Ｈ 41/14 ３３０ 41/14 ３３０Ｄ 41/20 ３８０ 41/20 ３８０ 41/38 41/38 Ｄ 45/00 ３０５ 45/00 ３０５Ｂ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ
   (１)の噴射量を調節するコントロールラック(２ａ)を減
   量側に駆動することによりエンジンを停止する停止ソノ
   レイド(２５)と、停止ソレノイド(２５)を駆動するため
   のソレノイドドライバ(２７)を備えたエンジンの停止装
   置において、 エンジンの回転数を検出するための回転数検出手段(１
   ４)と、スローダウン信号を出力するスローダウン信号
   出力手段(１１)と、上記ソレノイドドライバ(２７)に供
   給する電圧のデューテイ比を変えるデューテイ比変化手
   段(１３)と、エンジンの回転数を入力するとともに、ス
   ローダウン信号出力手段(１１)からスローダウン信号が
   出力されたことに応答して予め設定されたスローダウン
   回転数と実際のエンジン回転数とを比較して、実際のエ
   ンジン回転数がスローダウン回転数に近づくようにデュ
   ーテイ比変化手段（１３）のデューテイ比を変化させる
   制御手段(１２)とを有することを特徴とする、スローダ
   ウン機能を備えたエンジンの停止装置。
2. 【請求項２】 前記ソレノイド(２５)が突出位置と引き
   込み位置の２状態しか取れない種類のソレノイドである
   請求項１に記載のスローダウン機能を備えたエンジンの
   停止装置。
3. 【請求項３】 エンジンの回転数を検出するための回転
   数検出手段(１４)と、スローダウン信号を出力するスロ
   ーダウン信号出力手段(３０)と、ディーゼルエンジンの
   燃料噴射ポンプの噴射量を調節するコントロールラック
   を減量側に駆動することによりエンジンを停止するアク
   チュエータ(３３)と、アクチュエータ(３３)を駆動する
   ためのドライバ手段(３２)と、エンジンの回転数を入力
   して、スローダウン信号出力手段(３０)からスローダウ
   ン信号が出力されたことに応答して予め設定されたスロ
   ーダウン回転数と実際のエンジン回転数とを比較して、
   実際のエンジン回転数をスローダウン回転数に近づける
   ようにドライバ手段(３２)に指令を送る制御手段(３１)
   とを有することを特徴とする、スローダウン機能を備え
   たエンジンの停止装置。