JP2002013425A - 建設機械のエンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オペレータがエンジン駆動状態のままで機械
から長時間離れることが多々ある。これにより燃料の無
駄遣いが発生し、さらに近年、排出二酸化炭素の削減が
機運が社会的に高まっているなか、より確実かつ効果的
な対策が求められている。 【解決手段】 エンジンと、前記エンジンにより駆動さ
れる油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油
により作動する油圧アクチュエータと、前記圧油の方向
及び流量を制御する油圧アクチュエータ制御手段と、前
記油圧アクチュエータ制御手段に対して操作信号を出力
する操作手段とを有する建設機械において、運転席への
オペレータの存在を検出する検出手段と、前記操作手段
からの操作信号が前記油圧アクチュエータ制御手段に入
力されておらず、且つ前記検出手段がオペレータが運転
席に居ないことを検出した場合、予め設定された時間が
経過した後、エンジンを停止させるエンジン停止制御手
段とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベルや移
動式クレーン等の建設機械に適用され、省エネ、環境保
護を実現するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は特開２０００−９６６２７に記載
された従来技術を示す一実施例である。図８に記載の従
来技術においては、乗降遮断用のロックレバー１０１を
ロック操作することによりエンジン１００を自動停止す
る構成が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】油圧ショベル等の建設
機械では、工事現場での他の作業との兼ね合いから作業
待ち時間が多くなる場合が多く、一般的にエンジン稼働
時間の約３０％がアイドル状態と言われている。このよ
うなアイドル状態において、省エネルギーの観点から操
作レバーを中立にした後、所定時間経過後にエンジン回
転数を所定の低回転数に落とす、所謂オートアクセル機
能を保有する油圧ショベルが一般的になっている。

【０００４】しかしながら、エンジン回転数が所定の低
回転数となっていても、オペレータがその状態のままで
機械から長時間離れることが多々あり、これにより燃料
の無駄遣いが発生し、さらに近年、排出二酸化炭素の削
減が機運が社会的に高まっているなか、より確実かつ効
果的な対策が求められている。

【０００５】図８の従来技術においては、オペレータが
建設機械から降車する場合にロックレバー１０１をロッ
ク操作することによりエンジン１００が停止し、燃料の
無駄遣いや二酸化炭素の発生を抑えることができる。し
かしながら単にロックレバー１０１と連動させただけで
は、オペレータが何らかの都合で短時間のみ降車したい
場合でもエンジン１００が停止してしまい、逆にエンジ
ン１００の始動・停止を繰り返すことにより、燃費が低
下、また始動時の黒煙の排出等の問題が発生する恐れが
あった。図８の従来技術では、更にタイマ１０２を用い
ることにより、ロックレバー１０１の短時間のロック操
作ではエンジン１００を停止させない構成も採用してい
るのであるが、これによれば、作業時の待ち時間に安全
のためオペレータがロックレバー１０１をロック操作し
た状態で運転席に着座している場合でも、所定の短時間
が経過した後エンジン１００が停止してしまい、作業効
率を悪化させていた。また建設機械で吊荷作業時に、吊
荷状態のまま停止させておく場合があるが、この場合誤
って操作レバーに触れることで吊荷が揺れるのを防止す
るため、ロックレバー１０１をロック操作しておくこと
がある。図８の従来技術では、この場合もエンジ１００
ンが停止してしまい、吊荷状態の保持圧低下や、緊急時
の回避動作を行うことができないという状態となり、作
業効率の面、また安全面の問題があった。

【０００６】図８の従来技術では、オペレータが運転室
に居る場合でもロックレバー１０１をロック操作すると
エンジン１００が停止してしまう為、酷暑の夏場であっ
ても、オペレータが作業休止時に安全のためロックレバ
ー１０１をロック操作しておくと、エンジンの停止に伴
いエアコンディショナーが停止してしまい、運転室内の
室温が上昇し、居住性を著しく悪化させるという問題点
があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明によ
れば、エンジンと、前記エンジンにより駆動される油圧
ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油により作
動する油圧アクチュエータと、前記圧油の方向及び流量
を制御する油圧アクチュエータ制御手段と、前記油圧ア
クチュエータ制御手段に対して操作信号を出力する操作
手段とを有する建設機械において、運転席へのオペレー
タの存在を検出する検出手段と、前記操作手段からの操
作信号が前記油圧アクチュエータ制御手段に入力されて
おらず、且つ前記検出手段がオペレータが運転席に居な
いことを検出した場合、予め設定された時間が経過した
後、エンジンを停止させるエンジン停止制御手段とを有
してエンジン制御装置を構成した。

【０００８】これによれば、オペレータが運転席に居な
い場合にエンジンを停止することが出来るとともに、短
時間席を空けただけの状態であればエンジンは停止しな
いので作業効率を落とすことを防ぐことができる。ま
た、長時間作業をしていない場合でも、オペレータが運
転席に居ればエンジンは停止しないので、エアコンディ
ショナを使用している場合でも、エアコンディショナは
停止せず、良好な居住性を確保することができる。

【０００９】請求項２記載の発明によれば、前記検出手
段を、人体から発する遠赤外線を検知する焦電センサと
したので、人体以外の物質に反応することが無く、オペ
レータが降車したのにも係わらず、他の物質を検知して
誤作動を起こし、エンジンが停止しなくなるということ
を防止できる。また、深穴掘り時等に、オペレータが前
屈み姿勢で着座しない状態で作業している際、何らかの
都合で長時間操作手段である操作レバー等を操作しなか
ったとしても、運転席にオペレータが居ることを正確に
検知できるため、エンジンが停止してしまうことはな
い。

【００１０】請求項３記載の発明によれば、前記検出手
段を、前記運転席の着座面への所定の荷重を検出する荷
重検出器としたので、例えばリミットスイッチ等の簡易
な手段で着座状態のオペレータの有無を把握することが
できる。

【００１１】請求項４記載の発明によれば、前記エンジ
ン停止制御手段には、エンジンを停止させるまでの設定
時間を任意に設定する設定手段を持たせたので、作業種
類やそのときどきの状況に併せて、任意にエンジンが停
止するまでの時間を設定できるので、高作業効率と省エ
ネルギーとをバランス良く得ることができる。

【００１２】請求項５記載の発明によれば、前記運転席
を内包する運転室と、前記運転室内の室温を調整するエ
アコンディショナーを有し、前記エアコンディショナー
が作動していない場合は、前記検出手段がオペレータの
存在を検出しても、前記操作手段からの操作信号が前記
油圧アクチュエータ制御手段に入力されていない状態が
予め設定された時間を経過した後、前記エンジンを停止
するようにしたので、長時間作業をしていない場合で
も、オペレータが運転席に居ればエンジンは停止しない
ので、エアコンディショナを使用している場合でも、エ
アコンディショナは停止せず、良好な居住性を確保する
ことができるが、エアコンディショナを使用していない
場合は、運転席にオペレータが居ても、エンジンを停止
させることが出来、より効果的に省エネルギー効果を得
ることが出きる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１に本発明が適用される建設機
械の第１の実施形態である油圧ショベルを示す。図にお
いて、１は油圧ショベル、２は下部走行体、３は下部走
行体上に旋回自在に連結された上部旋回体、４は上部旋
回体に起伏自在に連結された作業アタッチメント、５は
上部旋回体に枢支された作業アタッチメント４を構成す
るブーム、６はブーム５に前後方向に回動可能に枢支さ
れた作業アタッチメント４を構成するアーム、７はアー
ム６に前後方向に回動可能に枢支された作業アタッチメ
ント４を構成するバケット、８は上部旋回体上に載置さ
れたキャブ、９は下部走行体２に設けられた乗降用ステ
ップである。図２は、図１の油圧ショベル１の上部旋回
体３を示す一部透視図である。図において、１０はキャ
ブ８により構成される運転室、１１は運転室内に載置さ
れた運転席、１２は運転席の両側方に設置されたコント
ロールボックス、１３はコントロールボックスに配置さ
れた操作レバー、１４は焦電センサ、１５は焦電センサ
による運転室１０内の検出範囲である。この種の油圧シ
ョベル１によれば、オペレータは、ステップ９を利用し
て、キャブ８内の運転室１０へ乗車、或いは運転室１０
から降車する。オペレータは乗車時にあっては、運転席
１１に通常着座した状態で、左右一対の操作レバー１３
を操作することにより、作業アタッチメント４の作動や
上部旋回体３の旋回等を任意に操作することができる。

【００１４】作業中に待ち時間が生じた際、オペレータ
が操作レバー１３を中立にして所定の設定時間を経過す
ると、エンジン回転数がアイドリング回転数以下の所定
の低回転に落ちて省エネルギー効果を得ることが出来
る、所謂オートアクセル機構を備えたものが多い。しか
しながら、このオートアクセル機能により所定の低回転
にエンジン回転数を落としていても、作業の待ち時間や
小休憩の際に、オペレータが機械から降車することがあ
るが、このときもエンジンは駆動し続けていることとな
る。近年排出二酸化炭素量の低減等が求められており、
省エネルギーの観点だけでなく、アイドリング回転やオ
ートアクセル機能による所定の低回転の状態であって
も、この観点からは、できるだけエンジンを停止させて
おくことが望ましいのであるが、その都度のエンジン停
止・始動操作の煩わしさ等の理由により、オペレータの
意識に浸透できていないのが現状である。

【００１５】図１及び図２に示す本発明の第１の実施形
態のエンジン制御装置によれば、焦電センサ１４によ
り、オペレータが運転室内に存在しているか否かを確実
に検知することができる。すなわち、本実施形態では、
運転室１０の天井部であって、運転席１１の着座面の上
方付近に焦電センサ１４が配置されている。焦電センサ
１４は放射状の検出範囲を有しており、本実施形態によ
れば、図２の検出範囲１５に示すように、運転室１０内
のほぼ全域を検出することができる。焦電センサ１４
は、人体が発する遠赤外線を検出することが出来るた
め、人体以外の物質を誤検出することがない。これによ
り、確実に運転室１０内にオペレータが存在しているか
否かを検出できる。オペレータが運転席１１に着座して
いない状態であっても、同様に検出することが出来るの
で、運転席１１に着座せずに、起立姿勢で前屈みになり
油圧ショベルの足元掘削や、深穴掘りをしている場合で
も、確実にオペレータが運転室１０内に存在しているこ
とを検出することができることとなり、作業中に不意に
エンジンが停止することがない。

【００１６】図３は、図１及び図２に示す本発明の第１
の実施形態のエンジン制御装置を示すブロック図、図４
は本発明の第１の実施形態のエンジン制御装置の作動フ
ローチャートである。図において、２０は電源、２１は
ＯＵＴポート、２２はエンジンストップソレノイド、２
３はタイマーリレー、２４はリレー、２５はアース、２
６，２７は電路であり、これらによりエンジン停止制御
手段を構成する。

【００１７】図２〜図４により本発明の第１の実施形態
のエンジン制御装置の構成及び作用を説明する。焦電セ
ンサ１４は、図２に示すように運転室１０の天井部に配
置されており、オペレータ（人）の存在を検知すると、
焦電センサ１４のＯＵＴポート２１からの出力はＯＦＦ
状態となるように設定してある。焦電センサ１４からの
出力がＯＦＦ状態であると、ノーマルオープンのタイマ
ーリレー２３は非励磁のままであり、ノーマルクローズ
のリレー２４の電路を遮断した状態となっている。この
状態であると、エンジンストップソレノイド２２は電源
２０に通電して励磁状態となっており、エンジンは駆動
状態を保っている。

【００１８】次に、運転室１０にオペレータが存在しな
い場合は、焦電センサ１４のＯＵＴポート２１からの出
力はＯＮ状態となり、タイマーリレー２３は所定時間
（例えば１分）経過後に励磁し、電路２６が通電状態と
なる。これによりリレー２４が励磁して電路２７が非通
電状態となって、エンジンストップソレノイド２２が非
励磁となり、エンジンが停止する。

【００１９】本実施形態によれば、オペレータが短時間
の作業打ち合わせの為に運転席１１から降車しても、設
定時間内であればエンジンは停止しないので、再び作業
を始める際、エンジンを再始動するという手間が発生せ
ず、何らかの都合で設定時間を超えて降車した状態が続
いたときは、自動的にエンジンが停止するので、省エネ
ルギー効果を得ることが出来るとともに、排出二酸化炭
素やＨＣ等の排気ガス中の有害物質の低減効果を確実に
得ることが出来る。なお、タイマーリレー２３が通電状
態になってから励磁状態となるまでの設定時間は、１分
程度が適当な場合が多いが、これは作業内容により適宜
設定するようにすればよい。タイマーリレー２３を可変
タイマーとし、例えば３０秒〜５分程度の範囲内で設定
変更可能とすれば、都度作業内容に最適な時間に設定す
ることができるので、より好適であるし、夏季の炎天下
の下では、エンジンの停止に伴いエアコンディショナー
が停止すると運転室内はたちまち高温となってしまう
が、本実施形態によれば、設定時間内であれば、エンジ
ンが停止しないのでエアコンディショナーも停止せず、
快適な運転室内の室温を保持することが出来る。

【００２０】図５及び図６は、本発明の第２の実施形態
を示す図である。図３と同一の構成要素を示すものには
同一の符号を付し、図１及び図２においては同一の構成
を有している。図において、３０はエアコンディショナ
ー用スイッチ、３１は操作レバー１３の操作により発生
するパイロット圧を検出する圧力スイッチ、３２は電路
である。本実施形態によれば、エアコンディショナー用
スイッチ３０がＯＮ状態であれば、図３及び図４で示し
た実施形態の場合と同様に、焦電センサ１４は、オペレ
ータの存在を検知すると、焦電センサ１４のＯＵＴポー
ト２１からの出力はＯＦＦ状態となるように設定してあ
り、焦電センサ１４からの出力がＯＦＦ状態であると、
ノーマルオープンのタイマーリレー２３は非励磁のまま
であり、ノーマルクローズのリレー２４の電路を遮断し
た状態となる。この状態であると、エンジンストップソ
レノイド２２は電源２０に通電して励磁状態を保ってお
り、エンジンは駆動状態を保つ。次に、運転室１０にオ
ペレータが存在しない場合は、焦電センサ１４のＯＵＴ
ポート２１からの出力はＯＮ状態となってタイマーリレ
ー２３が通電状態となり、これにより所定時間（例えば
１分）経過後に励磁して、電路２６が通電状態となる。
これによりリレー２４が励磁して電路２７が非通電状態
となって、エンジンストップソレノイド２２が非励磁と
なり、エンジンが停止する。

【００２１】次にエアコンディショナー用スイッチ３０
がＯＦＦ状態の場合について説明する。圧力スイッチ３
１は、操作レバー１３の全て（図２で図示しない他の操
作レバーも含めて）が操作されていない状態で、電路３
２を通電する。すなわち、エアコンディショナー用スイ
ッチ３０がＯＦＦ状態であれば、操作レバーの全てが非
操作状態となったときにタイマーリレー２３が通電状態
となり、これにより所定時間（例えば１分）経過後に励
磁して、電路２６が通電状態となる。これによりリレー
２４が励磁して電路２７が非通電状態となって、エンジ
ンストップソレノイド２２が非励磁となり、エンジンが
停止する。

【００２２】本実施形態によれば、オペレータが運転室
１０に存在している場合でも、エアコンディショナーが
使用されていなければ、非操作状態が設定時間経過した
後、エンジンが自動的に停止するが、エアコンディショ
ナーを使用している場合には、オペレータが運転室１０
内に存在しない場合のみ、設定時間経過後にエンジンを
自動的に停止させる。これにより、よりこまめにエンジ
ンを停止させるので、省エネルギー効果や排出二酸化炭
素量の低減には効果が見込め、更に夏季の炎天下にエア
コンディショナーを使用して、適度な運転室１０内の室
温を保持している状態では、運転室１０内にオペレータ
が存在しているときはエンジンを停止しないので、運転
室１０内で作業待ちをしているときも、良好な運転室１
０内の室温を維持できる。

【００２３】図７は、本発明の第３の実施形態を示す図
である。図において、４０は荷重検出器、４１は運転席
１１の着座面である。本実施形態によれば、第１或いは
第２の実施形態の焦電センサ１４の替わりに、運転席１
１の着座面４１の内部に、荷重検出器４０を配置してあ
り、着座面への荷重を検出して、第１或いは第２の実施
形態と同様の制御を行うものである。すなわち、荷重検
出器４０がオペレータの着座時の荷重を検出しなくなっ
てから、設定時間経過した後、エンジンを停止するもの
である。荷重検出器４０は例えばリミットスイッチを着
座面４１内部に配置するのみでよい。着座していない状
態でオペレータが運転室１０内にいる場合は、オペレー
タの存在が検出できず、焦電センサ１４に比して経年劣
化等や、オペレータ以外の荷重が着座面に作用した場合
の誤作動の可能性はあるものの、構成を簡単かつ安価な
ものとすることができる。

【００２４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、オペレー
タが運転席に居ない場合にエンジンを停止することが出
来るので、効果的に省エネルギー効果や二酸化炭素等の
排気ガス中の有害物質の排出量低減効果を得ることが出
来るとともに、短時間席を空けただけの状態であればエ
ンジンは停止しないので作業効率を落とすことを防ぐこ
とができる。また、長時間作業をしていない場合でも、
オペレータが運転席に居ればエンジンは停止しないの
で、エアコンディショナを使用している場合でも、エア
コンディショナは停止せず、良好な居住性を確保するこ
とができる。

【００２５】請求項２記載の発明によれば、前記検出手
段を、人体から発する遠赤外線を検知する焦電センサと
したので、人体以外の物質に反応することが無く、オペ
レータが降車したのにも係わらず、他の物質を検知して
誤作動を起こし、エンジンが停止しなくなるということ
を防止できる。また、深穴掘り時等に、オペレータが前
屈み姿勢で着座しない状態で作業している際、何らかの
都合で長時間操作手段である操作レバー等を操作しなか
ったとしても、運転室内にオペレータが居ることを検出
できるため、エンジンが停止してしまうことがない。

【００２６】請求項３記載の発明によれば、前記検出手
段を、前記運転席の着座面への所定の荷重を検出する荷
重検出器としたので、例えばリミットスイッチ等の簡易
な手段で着座状態のオペレータの有無を把握することが
できる。

【００２７】請求項４記載の発明によれば、前記エンジ
ン停止制御手段には、エンジンを停止させるまでの設定
時間を任意に設定する設定手段を持たせたので、作業種
類やそのときどきの状況に併せて、任意にエンジンが停
止するまでの時間を設定できるので、高作業効率と省エ
ネルギーとをバランス良く得ることができる。

【００２８】請求項５記載の発明によれば、長時間作業
をしていない場合でも、オペレータが運転席に存在して
おり、エアコンディショナを使用している場合にはエン
ジンが停止しないのでエアコンディショナも停止せず、
良好な居住性を確保することができる。エアコンディシ
ョナを使用していない場合は、運転席にオペレータが居
ても、エンジンを停止させることが出来るので、より効
果的に省エネルギー効果や排出二酸化炭素量の低減効果
を得ることが出来る。

【００２９】以上のように、本発明のエンジン制御装置
よれば、建設機械の作業効率を落とすことなく、省エネ
ルギー効果、排出二酸化炭素量の低減効果等を得ること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用される油圧ショベルの側面図で
ある。

【図２】 図１の油圧ショベルの上部旋回体の一部透視
図である。

【図３】 本発明の第１の実施形態を示すブロック図で
ある。

【図４】 本発明の第１の実施形態を示すフローチャー
トである。

【図５】 本発明の第２の実施形態を示すブロック図で
ある。

【図６】 本発明の第２の実施形態を示すフローチャー
トである。

【図７】 本発明の第３の実施形態の運転室内を示す図
である。

【図８】 従来技術を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 油圧ショベル ２ 下部走行体 ３ 上部旋回体 ４ 作業アタッチメント ８ キャブ １０ 運転室 １１ 運転席 １２ コントロールボックス １３ 操作レバー １４ 焦電センサ １５ 焦電センサの検出範囲 ２２ エンジンストップソレノイド ２３ タイマーリレー ２４ リレー ３０ エアコンディショナー用スイッチ ３１ 圧力スイッチ ４０ 荷重検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 29/00 Ｆ０２Ｄ 29/00 Ｂ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンと、前記エンジンにより駆動さ
   れる油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油
   により作動する油圧アクチュエータと、前記圧油の方向
   及び流量を制御する油圧アクチュエータ制御手段と、前
   記油圧アクチュエータ制御手段に対して操作信号を出力
   する操作手段とを有する建設機械において、運転席への
   オペレータの存在を検出する検出手段と、前記操作手段
   からの操作信号が前記油圧アクチュエータ制御手段に入
   力されておらず、且つ前記検出手段がオペレータが運転
   席に居ないことを検出した場合、予め設定された時間が
   経過した後、エンジンを停止させるエンジン停止制御手
   段とを有することを特徴とする建設機械のエンジン制御
   装置。
2. 【請求項２】 前記検出手段は、人体から発する遠赤外
   線を検知する焦電センサであることを特徴とする請求項
   １記載の建設機械のエンジン制御装置。
3. 【請求項３】 前記検出手段は、前記運転席の着座面へ
   の所定の荷重を検出する荷重検出器であることを特徴と
   する請求項１記載の建設機械のエンジン制御装置。
4. 【請求項４】 前記エンジン停止制御手段は、エンジン
   を停止させるまでの設定時間を任意に設定する設定手段
   を有することを特徴とする請求項１或いは２記載の建設
   機械のエンジン制御装置。
5. 【請求項５】 前記運転席を内包する運転室と、前記運
   転室内の室温を調整するエアコンディショナーを有し、
   前記エアコンディショナーが作動していない場合は、前
   記検出手段がオペレータの存在を検出しても、前記操作
   手段からの操作信号が前記油圧アクチュエータ制御手段
   に入力されていない状態が予め設定された時間を経過し
   た後、前記エンジンを停止するようにしたことを特徴と
   する請求項１乃至３記載の建設機械のエンジン制御装
   置。