JP2004300947A - 作業機械のエンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン回転速度を単に低下させる場合より更なる省エネルギ運転を容易に実現できる作業機械のエンジン制御装置を提供する。
【解決手段】作業機械に搭載したエンジン３１により駆動するメイン油圧ポンプ３２を含む油圧回路３３に、この油圧回路３３により作動する負荷が有負荷状態であるか無負荷状態であるかを検出する圧力スイッチ３６を設ける。この圧力スイッチ３６により検出した無負荷状態の時間をコントローラ４１により監視し、無負荷状態が一定時間経過したときはエンジン３１を停止させる。コントローラ４１は、無負荷状態が数秒程度の所定時間継続したときは、エンジン回転速度をローアイドル位置まで低下させ、無負荷状態が数十秒の一定時間経過したときは、ローアイドル状態のエンジン３１を停止させる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン停止機能を備えた作業機械のエンジン制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベルなどの建設機械を操作する操作レバーに設けられたスイッチを押すことで、エンジン回転速度を、アクセルダイヤルで設定された回転速度から低速回転に落す技術がある。
【０００３】
建設機械のエンジン回転速度制御を利用した省エネルギ化手段として、従来より以下のような方法が採用されている。
【０００４】
（１） 無負荷もしくは軽負荷の状態が、ある一定時間以上経過すると、自動的にエンジン回転速度を下げる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
（２） スイッチ（ワンタッチローアイドルスイッチなど）を押して、瞬時にエンジン回転速度を下げる（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−６０７０６号公報（第２頁、図３）
【０００７】
【特許文献２】
特開平９−８８６５０号公報（第３−４頁、図１−５）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においても建設機械の省エネルギには有効であるが、エンジン回転速度はローアイドル付近まで低下するに止まっている。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、エンジン回転速度を単に低下させる場合より更なる省エネルギ運転を容易に実現できる作業機械のエンジン制御装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、作業機械に搭載されたエンジンにより駆動されるポンプを含む流体圧回路と、流体圧回路により作動される負荷が有負荷状態であるか無負荷状態であるかを検出する負荷状態検出手段と、負荷状態検出手段により検出された無負荷状態の時間を監視し、無負荷状態が一定時間経過したときはエンジンを停止させるコントローラとを具備した作業機械のエンジン制御装置であり、そして、作業機械に搭載されたエンジンにより駆動される流体圧回路により作動される負荷が無負荷状態であることを負荷状態検出手段により検出して、一定時間が経過すると、コントローラはエンジンを自動的に停止させるので、エンジン回転速度を単に低下させる場合より更なる省エネルギ運転を容易に実現できる。
【００１１】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の作業機械のエンジン制御装置におけるコントローラが、無負荷状態が一定時間経過する前であって所定時間継続したときは、エンジン回転速度を低下させ、無負荷状態が一定時間経過したときはエンジンを停止させる作業機械のエンジン制御装置であり、そして、コントローラは、無負荷状態が一定時間経過する前であっても、所定時間継続したときは、エンジン回転速度をいったん低下させてから停止させるので、エンジンをいきなり停止させる場合よりも、エンジンを再起動させる困難性を軽減できる。
【００１２】
請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載の作業機械のエンジン制御装置において、エンジンを停止させる前にエンジン停止を作業機械のオペレータに認識させる予告手段を具備した作業機械のエンジン制御装置であり、そして、エンジン停止を作業機械のオペレータに予告することで、オペレータは、エンジン不具合によるエンジン停止と区別できる。
【００１３】
請求項４に記載された発明は、請求項１乃至３のいずれか記載の作業機械のエンジン制御装置において、無負荷状態が一定時間経過したときにエンジンを停止させるエンジン停止制御の要否を選択するとともにエンジン停止制御の動作時間を設定する操作手段を具備した作業機械のエンジン制御装置であり、そして、操作手段により、必要に応じてエンジン停止制御を機能させたり止めたりすることができ、エンジン停止制御を機能させる場合はエンジン停止のための一定時間を変更することができるので、作業機械の置かれた状況に柔軟に対応して、最適な運転をすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１乃至図４に示された実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図３は、作業機械としての油圧ショベルを示し、下部走行体１１に上部旋回体１２が旋回可能に設けられ、この上部旋回体１２に、エンジンおよびこのエンジンにより駆動される油圧ポンプなどの動力装置部１３、油圧ポンプを油圧源とする油圧回路を制御するコントロール弁ユニット（図示せず）、オペレータの運転空間を覆うキャブ１４、作業装置１５などが搭載されている。
【００１６】
作業装置１５は、ブーム用油圧シリンダ１６により回動されるブーム１７の先端部に、アーム用油圧シリンダ１８により回動されるアーム１９が軸支され、このアーム１９の先端部にバケット用油圧シリンダ２１によりリンケージ２２を介し回動されるバケット２３が軸支されている。
【００１７】
図４は、前記キャブ１４の内部を示し、座席２４の前方に走行用の操作レバー２６Ｔｒが設けられ、座席２４の左右両側に作業用の操作レバー２６Ｌ，２６Ｒが設けられ、その一側の操作レバー２６Ｒの上端部に、ワンタッチ操作でエンジン回転速度をローアイドル状態まで落すワンタッチローアイドルスイッチなどのレバートップスイッチ２７が設けられている。走行用の操作レバー２６Ｔｒの一側には、入力機能も有する予告手段としてのモニタ２８が配置されている。
【００１８】
また、座席２４より昇降口側には油圧ロックレバー２９が配置され、この油圧ロックレバー２９を実線で示された直立状態に操作することで、この油圧ロックレバー２９の動きを検知して作動する油圧ロックレバースイッチ（図示せず）がオンとなり、油圧回路がロックされ、一方、油圧ショベルを稼働するに当ってこの油圧ロックレバー２９を鎖線で示された傾倒状態に操作することで、油圧ロックレバースイッチを解除して油圧回路を働かせることができる。
【００１９】
次に、図１（ａ）に示されるように、前記油圧ショベルには、エンジン３１が搭載され、このエンジン３１により駆動されるポンプとしてのメイン油圧ポンプ３２を含む流体圧回路としての油圧回路３３が搭載されている。
【００２０】
この油圧回路３３は、メイン油圧ポンプ３２からコントロール弁３４を経て、下部走行体１１の走行用油圧モータ、上部旋回体１２の旋回用油圧モータ、作業装置１５のブーム用油圧シリンダ１６、アーム用油圧シリンダ１８およびバケット用油圧シリンダ２１などの負荷としての各油圧アクチェータに作動油を供給し、コントロール弁３４は、その各油圧アクチェータに供給される作動油を方向制御および流量制御する。
【００２１】
コントロール弁３４は、各々の油圧アクチェータに対応する複数のスプールを含み、各々のスプールは、操作レバー２６（すなわち走行用の操作レバー２６Ｔｒ、作業用の操作レバー２６Ｌ，２６Ｒ）により操作される複数のパイロット弁（このパイロット弁は、「リモコン弁」と呼ばれる）３５からのパイロット圧によりそれぞれストローク制御される。
【００２２】
このコントロール弁３４に対し、油圧回路３３により作動される負荷としての各種油圧アクチェータが有負荷状態であるか無負荷状態であるかを検出する負荷状態検出手段としての圧力スイッチ３６が設けられている。
【００２３】
この圧力スイッチ３６は、少なくとも一つの操作レバー２６が操作中のときは、油圧回路３３により作動される負荷が有負荷状態であることを検出し、全部の操作レバー２６が中立位置の非操作状態のときは、油圧回路３３により作動される負荷が無負荷状態であることを検出する。
【００２４】
ここで、負荷状態検出手段としては、各々の操作レバー２６に対して、この操作レバー２６の動きを直接検出するレバー動作検出器を設けてもよいが、圧力スイッチ３６は、一つでもその設置場所によって、どのレバーが操作されてもそのレバー操作状態を検出できる利点がある。
【００２５】
例えば、図示されないパイロットポンプからコントロール弁３４内に供給された圧油を、このコントロール弁３４内の全てのスプールが中立状態の場合のみ、各スプールを順次経てタンクに排出する圧力検出通路（図示せず）を形成しておくと、全てのスプールが中立状態にあるときはこの圧力検出通路に圧力が発生しないが、いずれか一つの操作レバー２６が操作されると、そのレバーに対応するスプールは中立状態でなくなり、そのスプールにて上記圧力検出通路が遮断され、その上流側に圧力が発生するので、このような圧力検出通路の上流側管路に対し前記圧力スイッチ３６を設けておくとよい。
【００２６】
また、油圧ショベルには、エンジン回転速度をコンピュータ制御するためのコントローラ４１が搭載されている。
【００２７】
このコントローラ４１の入力端子には、上記圧力スイッチ３６が接続され、さらに、オペレータがエンジン３１を始動または停止させるためのエンジンキースイッチ４２、エンジン３１のアクセル位置を設定するためのアクセルダイヤル４３、無負荷状態が一定時間経過したときにエンジン３１を停止させるエンジン停止制御の要否を選択する操作手段としての選択スイッチ４４、エンジン停止制御の動作時間を設定する操作手段としてのタイマ操作部４５がそれぞれ接続され、また、操作レバー２６の上端に設けられたワンタッチローアイドルスイッチのような前記レバートップスイッチ２７が接続されている。
【００２８】
さらに、コントローラ４１の別の入力端子には、エンジン回転速度を制御するアクセルアクチェータ４６に設置されその作動量（アクセル位置）を検出する位置センサ４７と、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ４８とがそれぞれ接続されている。
【００２９】
また、コントローラ４１の出力端子は、アクセルアクチェータ４６の駆動部に接続されており、コントローラ４１で処理された信号が、アクセルアクチェータ４６にエンジン３１のアクセルレバー３１ａの作動指令信号として出力される。アクセルアクチェータ４６は、アクセルレバー３１ａをエンジン停止位置から高速アクセル位置にわたって作動して、エンジン停止位置とエンジン回転速度を制御する。
【００３０】
コントローラ４１は、圧力スイッチ３６により検出された無負荷状態の時間を監視し、無負荷状態が一定時間経過したときは、アクセルアクチェータ４６を制御して、エンジン３１を停止させる機能を有する。
【００３１】
その際、コントローラ４１は、無負荷状態が一定時間経過する前であっても所定時間継続したときは、エンジン回転速度をローアイドル状態まで低下させるようにアクセルアクチェータ４６を制御し、そして無負荷状態が一定時間経過したときは、エンジン３１を停止させるようにアクセルアクチェータ４６を制御する。この制御を、アイドリングストップ制御という。
【００３２】
さらに、コントローラ４１の出力端子には、エンジン３１を停止させる前にエンジン停止を作業機械のオペレータに画面表示で認識させる予告手段としての前記モニタ２８と、音声で認識させる予告手段としてのスピーカ４９とがそれぞれ接続されている。
【００３３】
このようなエンジン制御装置の構成において、図１（ｂ）に示されるように、少なくとも１つの操作レバー２６が非中立位置に操作されたレバー作動状態から、全ての操作レバー２６が中立位置にある無負荷状態に切換わって数秒経過すると、コントローラ４１の自動デセル制御機能が働いて、コントローラ４１からの制御信号により、アクセルアクチュエータ４６がエンジン３１のアクセルレバー３１ａを、アクセルダイヤル４３で設定された本来のアクセル位置からローアイドル位置まで操作して、エンジン回転速度をローアイドル状態まで低下させる。
【００３４】
オペレータが、少なくとも１つの操作レバー２６を非中立位置にレバー作動すると、このレバー作動状態を圧力スイッチ３６や操作レバー２６のレバー動作検出器などにより検出したコントローラ４１は、アクセルアクチュエータ４６を制御して、ローアイドル位置のエンジン回転速度を、アクセルダイヤル４３で設定された本来のアクセル位置に戻す。
【００３５】
さらに、全ての操作レバー２６が中立位置にある無負荷状態に切換わってから、そのまま数十秒間経過した場合は、コントローラ４１のアイドリングストップ制御機能が働いて、コントローラ４１からの制御信号により、アクセルアクチュエータ４６がエンジン３１のアクセルレバー３１ａをローアイドル位置からエンジン停止位置に作動し、エンジン３１を停止させる。
【００３６】
次に、図２に示されたフローチャートを参照しながら、アイドリングストップ制御機能を有するコントローラ４１によるエンジン制御方法を説明する。なお、図中の丸数字は、ステップ番号を示す。
【００３７】
（ステップ１）
オペレータは、選択スイッチ４４により、アイドリングストップ制御の要否を選択するとともに、タイマ操作部４５により、アイドリングストップ制御の動作時間を設定する。
【００３８】
（ステップ２）
エンジンキースイッチ４２をスタート位置に操作して、エンジン３１を始動する。
【００３９】
（ステップ３）
コントローラ４１は、アクセルアクチュエータ４６を通じて、エンジン回転速度をアクセルダイヤル４３で設定された本来のアクセル位置に制御する。
【００４０】
（ステップ４）
コントローラ４１は、圧力スイッチ３６や操作レバー２６のレバー動作検出器などの検出信号により、油圧回路３３の負荷状態が有負荷状態か無負荷状態かを判断する。
【００４１】
（ステップ５）
コントローラ４１は、全ての操作レバー２６が中立位置にある無負荷状態を検出した場合は、その無負荷状態の経過時間を監視する。
【００４２】
（ステップ６）
無負荷状態が所定時間、例えば数秒、継続した場合は、コントローラ４１に組込まれた自動デセル制御機能が働き、コントローラ４１からの制御信号によりアクセルアクチュエータ４６がエンジン３１のアクセルレバー３１ａを、アクセルダイヤル４３で設定されたアクセル位置からローアイドル位置に作動し、エンジン回転速度を低下させる。
【００４３】
（ステップ７）
コントローラ４１は、圧力スイッチ３６などの検出信号により、油圧回路３３の負荷状態が有負荷状態か無負荷状態かを監視して、操作レバー２６の１つでも操作された結果、油圧回路３３が有負荷状態となった場合は（ＹＥＳ）、圧力スイッチ３６などより有負荷状態の情報を取得したコントローラ４１が、エンジン回転速度をローアイドル位置からアクセル位置に戻す。
【００４４】
（ステップ８）
無負荷状態が、タイマ操作部４５で設定された一定時間、例えば数十秒、経過したか否かが判断される。
【００４５】
（ステップ９）
コントローラ４１は、選択スイッチ４４がアイドリングストップ制御を選択したか否を判断し、アイドリングストップ制御が選択されていない場合は（ＮＯ）、エンジン回転速度をローアイドル位置に維持する。
【００４６】
（ステップ１０）
一方、アイドリングストップ制御が選択されている場合は、エンジン３１を停止する旨の情報を機体のモニタ２８に表示したり、スピーカ４９から音声で知らせることにより、オペレータに認識させる。
【００４７】
（ステップ１１）
無負荷状態が、数十秒間経過し（ステップ８でＹＥＳ）、アイドリングストップ制御が選択され（ステップ９でＹＥＳ）、エンジン停止が表示された後に（ステップ１０）、コントローラ４１からのアイドリングストップ信号により、アクセルアクチュエータ４６は、エンジン３１のアクセルレバー３１ａをエンジン停止位置まで作動し、エンジン３１の回転を停止させる。
【００４８】
次に、図示された実施の形態の効果を説明する。
【００４９】
作業機械に搭載されたエンジン３１により駆動される油圧回路３３により作動される油圧シリンダ１６，１８，２１などの負荷が無負荷状態であることを圧力スイッチ３６などにより検出して、一定時間が経過すると、コントローラ４１はアクセルアクチュエータ４６を通じてエンジン３１を自動的に停止させるので、すなわち、無負荷状態の時間を監視し、無負荷状態が長時間続いたときはエンジン３１を自動停止させるので、エンジン回転速度を単に低下させる場合より更なる省エネルギ運転を容易に実現できる。
【００５０】
特に、コントローラ４１は、無負荷状態が一定時間経過する前であっても、所定時間継続したときは、エンジン回転速度をローアイドル付近までいったん低下させてから停止させるので、すなわち、従来からの自動デセル制御と組合せて、エンジン回転速度をローアイドル付近まで低下させた後、更に次のステップとして、エンジン３１を自動的に停止させるので、建設機械のローアイドル運転における更なる省エネルギを実現できるとともに、エンジン３１をアクセル位置回転からいきなり停止させる場合よりも、ローアイドル運転中はローアイドル位置よりアクセル位置に戻せるので、エンジン３１を再起動させる困難性を軽減できる。
【００５１】
また、エンジン３１を停止させる前に、機体のモニタ２８、スピーカ４９などにより表示や音声などで、エンジン停止を作業機械のオペレータに予告し認識させることで、オペレータは、エンジン不具合によるエンジン停止、所謂「エンスト」と区別できる。
【００５２】
さらに、選択スイッチ４４やタイマ操作部４５により、本エンジン停止制御の要否を選択したり、動作時間を設定できるので、必要に応じてエンジン停止制御を機能させたり止めたりすることができ、エンジン停止制御を機能させる場合はエンジン停止のための一定時間を変更することができるので、作業機械の置かれた状況に柔軟に対応して、最適な運転をすることができる。
【００５３】
例えば、エンジン３１により作動するエアコンディショナ、ヒータなどを必要とする場合、あるいは落石などの緊急退避する可能性のある作業現場に作業機械が位置する場合は、選択スイッチ４４により、アイドリングストップ制御を機能させないように選択して、無負荷状態が一定時間経過しても、エンジン３１のアイドリング運転を継続させることで、エアコンディショナ、ヒータなどを常に稼働できるとともに、落石などが発生した作業現場から作業機械を緊急退避させることができる。
【００５４】
なお、図１（ｂ）および図２に示された実施の形態では、無負荷状態が一定時間経過したときにエンジン３１を停止させるエンジン停止制御として、アイドリングストップ制御を例示しているが、無負荷状態が一定時間経過したときにエンジン回転速度をアクセル位置からローアイドル位置を経ずに停止位置まで低下させるエンジン停止制御も、上記エンジン停止制御に含まれる。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、作業機械に搭載されたエンジンにより駆動される流体圧回路により作動される負荷が無負荷状態であることを負荷状態検出手段により検出して、一定時間が経過すると、コントローラはエンジンを自動的に停止させるので、エンジン回転速度を単に低下させる場合より更なる省エネルギ運転を容易に実現できる。
【００５６】
請求項２記載の発明によれば、コントローラは、無負荷状態が一定時間経過する前であっても、所定時間継続したときは、エンジン回転速度をいったん低下させてから停止させるので、エンジンをいきなり停止させる場合よりも、エンジンを再起動させる困難性を軽減できる。
【００５７】
請求項３記載の発明によれば、エンジン停止を作業機械のオペレータに予告することで、オペレータは、エンジン不具合によるエンジン停止と区別できる。
【００５８】
請求項４記載の発明によれば、操作手段により、必要に応じてエンジン停止制御を機能させたり止めたりすることができ、エンジン停止制御を機能させる場合はエンジン停止のための一定時間を変更することができるので、作業機械の置かれた状況に柔軟に対応して、最適な運転をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明に係る作業機械のエンジン制御装置の一実施の形態を示すブロック図、（ｂ）は、その制御装置によるエンジン回転速度の制御例を示すタイムチャートである。
【図２】同上制御装置のコントローラによる制御手順を示すフローチャートである。
【図３】同上制御装置を搭載した油圧ショベルの側面図である。
【図４】同上油圧ショベルのキャブ内構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１６，１８，２１ 負荷としての油圧シリンダ
２８ 予告手段としてのモニタ
３１ エンジン
３２ ポンプとしてのメイン油圧ポンプ
３３ 流体圧回路としての油圧回路
３６ 負荷状態検出手段としての圧力スイッチ
４１ コントローラ
４４ 操作手段としての選択スイッチ
４５ 操作手段としてのタイマ操作部
４９ 予告手段としてのスピーカ

Claims (4)

1. 作業機械に搭載されたエンジンにより駆動されるポンプを含む流体圧回路と、
   流体圧回路により作動される負荷が有負荷状態であるか無負荷状態であるかを検出する負荷状態検出手段と、
   負荷状態検出手段により検出された無負荷状態の時間を監視し、無負荷状態が一定時間経過したときはエンジンを停止させるコントローラと
   を具備したことを特徴とする作業機械のエンジン制御装置。
2. コントローラは、無負荷状態が一定時間経過する前であって所定時間継続したときは、エンジン回転速度を低下させ、無負荷状態が一定時間経過したときは、エンジンを停止させる
   ことを特徴とする請求項１記載の作業機械のエンジン制御装置。
3. エンジンを停止させる前にエンジン停止を作業機械のオペレータに認識させる予告手段
   を具備したことを特徴とする請求項１または２記載の作業機械のエンジン制御装置。
4. 無負荷状態が一定時間経過したときにエンジンを停止させるエンジン停止制御の要否を選択するとともにエンジン停止制御の動作時間を設定する操作手段
   を具備したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の作業機械のエンジン制御装置。

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