JPS62104520A - コンバインのエンジン制御機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （，１１１技術分野 この発明は、脱穀装置を備え、農地内を走行して作物を
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ごく粒への損傷等の処理精度
に大きく影響し、作物品種やこく程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
エンジンにより行っている。これらのことから、刈り取
ったこく程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った。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
があった。これを補うためには燃料供給量および車速を
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った
。

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った。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った。

（ｄ１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っ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。

ｔｅ１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
最大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袋２からエンジ
ンに負荷が作用する。これによっ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
っ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。したがって
、有段変速機によっ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
に行うことができる。

これらのことが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
びに作業の簡略化を実現することができる。

（ｆｌ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ック図である。

ＣＰＵ２１にはＩ１０インターフェイス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
ッチ部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
のである。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には電磁ピンクアップ５が対向して設りられている
。この電磁ピンクアップ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
ッション２に伝達されている。このギヤトランスミッシ
ョン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にはポテンショメ
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。スイッチ部１７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ッチ１３と、刈り取る作
物品種を選択する品種スイッチ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
よっ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ョメータ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ＲＡＭ２３には入出力されるデータが一
時記憶される１１乃作説明 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ャー１・である。

エンジンが始動した後、脱穀スイッチ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
ップｎｌ（以下“ステップｎｉ”を単に“ｎｉ”という
。）において時間Ｔａが経過するとｎ２に進みスイッチ
部１７の品種スイッチ１４〜１６のうちどのスイッチが
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ＲＡＭ　２３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で電磁ピッ
クアップ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でポテンショメータ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Ｍ４に記憶する。

ｎ６において時間Ｔｂが経過するとｎ　７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が正の数であった場合にはｎｌｏ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
ラグへの内容をそれぞれｌにしてｎｉｌに進む。ｎｌｌ
では回転数差Ｒｄの絶対値が設定回転数Ｒｓの許容誤差
にと比較される。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を各作物品種に適当な設定回転数
Ｒｓに一致するように゛’１ｌｉｌ制御するものである
が、両者を厳格に一致させることば困難であり、またそ
のような制御動作は安定性を欠くこととなる。したがっ
て設定回転数Ｒｓに±に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。

ｎｉｌにおいて回転数差Ｒｄの絶対値が誤差によりも大
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
さにしたがって決定される。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＋　（Ｒｄ１５
０） の計算式に従って表示値りを算出する。回転数差Ｒｄが
正の数である際にはｎ２０に進み、Ｄ＝　（１−Ｌ２／
ＬＬ）Ｘ４ の計算式に従って表示値りを算出する。次いでｎ２１で
、ｎ１９またはｎ２０で算出した表示値りの値の負荷ラ
ンプ１１を点灯する。ここにＬｌ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。ｎ２１の表示処理
が終了すると０１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はそれぞれ電磁ピンクアッ
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。ｎｌ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。ｎｌ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Ｔ
ｂ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、ｎｉｌに
おいて回転数差Ｒｄの絶対値が許容誤差により小さい場
合にはｎ１５に進み、カウンタＣの内容を０にしてｎ１
６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がタイムアンプするとＣＰＵ２１に
信号が出力され、これによりＣＰＵ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。ｎｉ
ｌ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（タイマ割り込みの周期）
におけるモータの回転量を１単位として算出される。し
たがってタイマ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を用
いて具体的に説明する。今、設定回転数Ｒｓが３０００
ｒ　ｐ　ｍ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、ｎ　７−
ｎ　８−ｎ　１０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ｎｉｌからｎ１４に進み
ｎ８〜ｎ１０、ｎ１４およびｎ２１によってアクセル９
は９ｄの位置から矢印Ｘ方向に３００Ｏｒｐｍ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、負荷の上昇に伴っ
て出力がＰｌまで上昇すると設定回転数Ｒｓである３０
００ｒｐｍにおいて出力値Ｐ１を満足する出力線ＣＵＩ
が用いられる。この出力線ＣＵ１の無負荷時の回転数３
０５Ｏｒｐｍ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。これによっ
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を実現する燃料を供給す
る位置であり、無負荷状態の３２０Ｏｒｐｍ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３０００ｒｐｆｆ１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までアクセル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Ｐｍ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で負荷を上昇
することが可能である。このときｎ、　１８−ｎ　２０
−ｎ２１と進み、Ｌ２の大きさに反比例した表示値りを
負荷ランプ１１に点灯する。この表示値りが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
ンスミッション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１．１　ｍ／　
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。

コンバインの車速か脱穀作業の最高速度以下であっても
こく程の状態によって負荷が最高出力Ｐｍ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が負の数となる。このときｎ
　１８−＝ｎ　１９−ｎ　２１と進み、回転数差Ｒｄの
大きさに応じて表示値りを負荷ランプ１１に点灯する。

この表示値りが最高値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ッショ
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、ｎＬ
−＝ｎ９およびｎ２１の動作により３０００　ｒｐ　Ｉ
ｎ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１１が同じく負
荷表示手段に相当する。

ｉｉｉ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、ギヤトランスミッション２の操作の指針とする。

これによって脱穀装置の処理精度を維持したまま出来る
だけ多くのごく稈を刈り取るよう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。

ｉｖ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
みによって決定しているが、こく程の乾湿状態等の他の
刈取条件を入力可能にし、複数の条件によって設定回転
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って
も、オペレータに現在の負荷状態を正確に表示でき、有
段変速機の操作の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ャー
ト、第２図は同コンバインのエンジン制御機構の制御部
のブロック図、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−ギヤトランスミッション（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)

【特許請求の範囲】
1. （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
   量または最大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
   、を設けてなるコンバインのエンジン制御機構。