JP2007321669A - 作業機械のエンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業機械のエンジン制御装置に関し、簡素な構成で、速やか且つ滑らかにエンジンの回転速度の減速及び停止を行なう。
【解決手段】作業機械を作動させるための油圧を発生させる油圧ポンプ３０と、油圧ポンプ３０の第一の駆動源としてのエンジン１０と、油圧ポンプ３０の第二の駆動源としてエンジン１０の駆動軸に直結された電気モータ２０と、電気モータ２０の回転を減速又は停止させる電気モータ２０制御を実施することによりエンジン１０を停止させるエンジン制御手段７０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業機械のエンジン制御装置に関するものである。

従来より、作業機械において、エンジンの回転速度（以下、エンジン回転数という）を減速させたりエンジンを停止させたりするエンジン制御システムが、多数開発されている。
例えば、一般に、エンジンの回転数を設定するためのアクセルダイヤルが操作されることでエンジンの回転数が制御されたり、エンジンを始動・停止させるためにＯＮ・ＯＦＦされるキースイッチがＯＦＦ操作されることでエンジンが停止したりするようになっているが、これらの一般的なシステムに加え、作業機械を作動させるための操作レバーを所定時間操作しない場合には自動的にエンジン回転数を下げるとともに、再び操作レバーを操作した場合には自動的にエンジン回転数を元の回転数まで復帰させるオート・エンジン・コントロール（いわゆるＡＥＣ）システムが開発されている。

また、特許文献１，２に記載されているように、キースイッチとは別に、操作レバーにエンジンを一時停止させるための停止スイッチを設けて、オペレータの任意の停止スイッチの操作によりエンジンを停止させるエンジン制御システムが開発されている。
ところで、これらの従来の技術では、エンジン回転数の低下及びエンジンの停止制御に際し、エンジンに付設された電子ガバナを制御することでエンジンへの燃料噴射量を調節するようになっている。

つまり、例えば、上記のＡＥＣシステムでは、作業機械が操作されない状態が所定時間継続すると、エンジンへの燃料噴射量を低減させてエンジン回転数を自動的に下げるようになっている。
また、上記の特許文献１，２に記載の技術では、オペレータのスイッチ操作に応じてエンジンへの燃料噴射を停止し、エンジンを停止させるようになっている。
特開２００３−６５０９７号公報 特開２００４−３３９９４９号公報

しかしながら、上記のような従来のエンジン制御システムでは、燃料噴射量の制御によってエンジン回転数を制御しているため、制御性を向上させにくいという課題がある。
例えば、特許文献１，２に記載の技術においては、オペレータの停止スイッチの操作によって燃料噴射が停止してから実際にエンジンが停止するまでにタイムラグがあり、このタイムラグを短縮することが難しい。つまり、迅速にエンジンを停止させることができない。また、急激に燃料供給量を変動させるとエンジン回転数が大きく変動する（ショックを生じる）ため、良好な操作感が得られにくい場合もある。

上記のＡＥＣシステムの場合においても同様であり、エンジン回転数を低下させる制御において、実際にエンジン回転数が低下し終わるまでの時間を短縮し難く、また、滑らかにエンジン回転数を変動させることも難しいという課題がある。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、簡素な構成で、速やか且つ滑らかにエンジンの回転速度の減速及び停止を行なうことができる、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。

上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置は、作業機械を作動させるための油圧を発生させる油圧ポンプと、該油圧ポンプの第一の駆動源としてのエンジンと、該油圧ポンプの第二の駆動源として該エンジンの駆動軸に直結された電気モータと、該電気モータの回転を減速又は停止させる電気モータ制御を実施することにより該エンジンを停止させるエンジン制御手段とを備えたことを特徴としている。

なお、該電気モータ停止制御では、該エンジンの回転数が０ｒｐｍとなるように、該電気モータの回転数を調節することが好ましい。
請求項２記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置は、請求項１記載の作業機械のエンジン制御装置において、稼働中の該エンジンを一時的に停止させるためにオペレータに操作されるエンジン一時停止スイッチを備え、該エンジン制御手段が、該オペレータによって該エンジン一時停止スイッチが操作されたときに、該電気モータ制御を実施することにより該エンジンを停止させることを特徴としている。

請求項３記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置は、請求項２記載の作業機械のエンジン制御装置において、該エンジン制御手段が、該エンジンが稼動中であり、且つ、該作業機械が操作されていないときに、該オペレータによって該エンジン一時停止スイッチが操作されたら、該電気モータ制御を実施することにより該エンジンを停止させることを特徴としている。

請求項４記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置は、請求項１記載の作業機械のエンジン制御装置において、該エンジン制御手段が、該エンジンが稼動中であり、且つ、該作業機械が操作されていない状態が所定時間続いたら、該電気モータ制御を実施することにより該エンジンを自動的に停止させることを特徴としている。
請求項５記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置は、請求項１〜４の何れか１項に記載の作業機械のエンジン制御装置において、該エンジン制御手段が、該電気モータ制御を実施すると同時に、該エンジンへの燃料供給を停止させる燃料供給停止制御を実施して、該エンジンを停止させることを特徴としている。

請求項６記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置は、請求項１〜５の何れか１項に記載の作業機械のエンジン制御装置において、該電気モータへ電力を供給するとともに、該エンジンの停止時における該エンジンの回転慣性により該電気モータが発電した電力を充電するバッテリを備えたことを特徴としている。
請求項７記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置は、請求項１〜６の何れか１項に記載の作業機械のエンジン制御装置において、該エンジン制御手段が、該エンジンが停止している状態で、且つ、該オペレータによって該エンジン一時停止スイッチが操作されたときに、該電気モータの回転を開始又は加速させる電気モータ始動制御を実施することにより該エンジンを再始動させることを特徴としている。

請求項８記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置は、請求項７記載の作業機械のエンジン制御装置において、該エンジンの再始動時における最低回転数を記憶する第一記憶手段を備え、該エンジン制御手段が、該エンジンが停止している状態で、且つ、該オペレータによって該エンジン一時停止スイッチが操作されたときに、該第一記憶手段に記憶されている該最低回転数以下に制限しながら該エンジンを再始動させることを特徴としている。

請求項９記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置は、請求項１〜６の何れか１項に記載の作業機械のエンジン制御装置において、該作業機械を操作するための操作レバーを備え、該エンジン制御手段が、該エンジンが停止している状態で、且つ、該オペレータによって該操作レバーが操作されたときに、該電気モータの回転を開始又は加速させる電気モータ始動制御を実施することにより該エンジンを再始動させることを特徴としている。

請求項１０記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置は、請求項９記載の作業機械のエンジン制御装置において、該エンジン制御手段によって該電気モータ制御が実施される直前のエンジン回転数を停止前回転数として記憶する第二記憶手段を備え、該エンジン制御手段が、該エンジンが停止している状態で、且つ、該オペレータによって該操作レバーが操作されたときに、該第二記憶手段に記憶されている該停止前回転数となるように制御しながら該エンジンを再始動させることを特徴としている。

請求項１記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置によれば、エンジンと電気モータとにより駆動される油圧ポンプを備えたハイブリッド式の作業機械において、電気モータがエンジンの駆動軸に直結（直接接続）されている（すなわち、電気モータ及びエンジンの間に、クラッチ等の断接機構が介装されていない）ので、簡素な構成で、電気モータの回転を減速又は停止させることにより、速やか且つ滑らかにエンジンの回転速度の減速及び停止を行なうことができる。特に、燃料供給を減少及び遮断することのみでエンジンを停止させるような従来の手法と比較して、エンジンが実際に停止するまでの時間を短縮することができるとともに、エンジン回転数変化の勾配を調節してエンジンを滑らかに停止させ、エンジン停止時のショックの発生を防止しつつ素早くエンジンを停止させることができる。

また、エンジンの始動に際し、油圧ポンプの駆動源たる比較的高電圧の電気モータを利用することができるので、例えば、一般的なエンジン始動専用の比較的低電圧のスタータモータ（セルモータ）を用いる場合と比較して、エンジンの停止及び始動を頻繁に行なうことができる。
請求項２記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置によれば、エンジン一時停止スイッチを備えるので、簡素な構成で、オペレータの任意の操作によりエンジンを一時的に停止させることができる。また、オペレータのエンジン一時停止の要求に容易に応えることができるので、エンジンの稼動が不要な際には頻繁にエンジンを一時停止させ、エンジンの燃料消費量を抑制することができる。

請求項３記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置によれば、作業機械が操作されている状態では、不用意なエンジン一時停止スイッチの操作によりエンジンが停止してしまうことを防止することができる。
請求項４記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置によれば、エンジン制御手段はエンジンを自動的に停止させるので、エンジンの稼動が不要な際に容易にエンジンを一時停止させることができ、オペレータの操作に係る負担を減らしながら燃料消費量を抑制することができる。

請求項５記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置によれば、エンジンの一時停止に際し、電気モータ制御と燃料供給停止制御とを同時に実施するので、エンジンの燃料消費量を大幅に削減しつつ、速やか且つ滑らかにエンジンを停止させることができる。
請求項６記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置によれば、電気モータを発電機として機能させバッテリに電力を充電することができ、エネルギー消費の効率化を図り、燃料消費量をより抑制することができる。

請求項７記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置によれば、オペレータがエンジン一時停止スイッチを操作すると、まもなく作業を行なうための作業待機要求があるとしてエンジンを再始動するので、作業再開に備えることができ、作業再開の要求（例えば作業機械の操作）があった際には速やかに作業を再開することができる。
請求項８記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置によれば、エンジンは回転数を最低回転数に制限されて再始動するので、再始動時におけるエンジンの急激な吹き上がりを抑制することができる。

請求項９記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置によれば、オペレータが操作レバーを操作すると、作業要求があるとして、速やかにエンジンを再始動し作業を再開することができる。
請求項１０記載の本発明の作業機械のエンジン制御装置によれば、エンジンは電気モータ制御が実施される直前の回転数で再始動するので、より速やかにエンジンを再始動し作業を再開することができる。

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［一実施形態］
図１〜図３は本発明の一実施形態に係る作業機械のエンジン制御装置を示すもので、図１はその概略的なブロック図、図２はそのコントローラ周りのブロック図、図３はそのエンジン制御装置を搭載した油圧ショベルの斜視図である。

＜構成＞
図３に示すように、作業機械の代表例である油圧ショベル１は、下部走行体２と、下部走行体２上に旋回自在に結合された上部旋回体３と、上部旋回体３から前方へ延出するように取り付けられたブーム４，アーム５及びバケット６からなる作業装置７とを備えて構成されている。

また、油圧ショベル１は、図１に示すように、駆動源としてのエンジン（内燃機関）１０及び電気モータ２０と、エンジン１０及び電気モータ２０の単独又は複合駆動により回転し作動油を吐出する油圧ポンプ３０と、油圧ポンプ３０から吐出された作動油により作動する複数のアクチュエータ４１，４３〜４５と、油圧ポンプ３０からアクチュエータ４１，４３〜４５への作動油の供給を制御するコントロールバルブ５０と、コントロールバルブ５０の弁開度を制御し油圧ショベル１を操作するための操作レバー６０と、電気モータ２０や他の電装品に電力を供給するとともに電気モータ２０で発電された電力を蓄えるバッテリ２１と、電気モータ２０を制御する第一のインバータ２２と、これら油圧ショベル１の各部を統合制御しエンジン１０を制御するコントローラ（エンジン制御手段）７０とを備えている。

ここで、操作レバー６０は、上部旋回体３の左前部に設置されたキャブ８（図３参照）内に配設されている。また、操作レバー６０には、その操作状態を検知するとともに、操作レバー６０が操作状態にあればコントローラ７０へレバー信号を送信するレバーセンサ６１が付設されている。
キャブ８内には、操作レバー６０の他にも、エンジン１０を始動又は停止させるためにオペレータに操作されるキースイッチ（スタータスイッチ）８１と、操作レバー６０に設けられオペレータがキースイッチ８１をＯＦＦすることなくエンジン１０を強制的に一時停止させるためのワンタッチエンジンストップスイッチ（エンジン一時停止スイッチ）８２と、エンジン１０の制御を自動的に行なうか手動（オペレータの操作）で行なうかを選択するためのＡＥＣスイッチ８３と、エンジン１０の回転数Ｎ_Eを段階的に（例えば１０段階で）設定するためのアクセルダイヤル１１とが配設されている。

キースイッチ８１は、オペレータがキーシリンダ（図示略）にイグニッションキーを挿入して所定位置まで回転させることによりＯＮ・ＯＦＦされるスイッチであり、ＯＮ位置とスタート位置（以下、ＳＴ位置という）とＯＦＦ位置とを有している。ここで、ＯＮ位置ではバッテリ２１とコントローラ７０とが接続されコントローラ７０に電力が供給されてエンジン１０の始動準備が整い、ＳＴ位置では燃料が供給されエンジン１０が始動し、ＯＦＦ位置ではバッテリ２１とコントローラ７０との接続が切れ燃料供給が断たれてエンジン１０が停止するようになっている。また、キースイッチ８１は、ＯＮ位置に操作されるとコントローラ７０へキーＯＮ信号を送信し、ＳＴ位置に操作されるとコントローラ７０へ始動信号を送信し、ＯＦＦ位置に操作されると信号を何ら送信しないようになっている。なお、キースイッチ８１は、ＳＴ位置からＯＮ位置にイグニッションキーが弾性的に自動復帰するようになっている。

そして、キースイッチ８１がオペレータＳＴ位置に操作された際には、コントローラ７０の制御により、バッテリ２１からエンジン１０を始動するスタータモータ（後述するが、ここでは電気モータ２０がスタータモータとして機能する）に電力が供給されるとともにエンジン１０に燃料が供給され、エンジン１０の始動が行なわれるようになっている。
さらに、本実施形態では、後に詳述するが、キースイッチ８１がＳＴ位置へと操作されなくても所定の条件が成立すると、コントローラ７０から第一のインバータ２２へと指令が送られ、第一のインバータ２２の制御により電気モータ２０に電力が供給され、エンジン１０の始動（再始動）が行なわれるようになっている。

ワンタッチエンジンストップスイッチ８２は、エンジン１０を一時停止又は再始動させるためにオペレータにより一回押されるワンタッチ操作で作動するスイッチであって、ワンタッチ操作されると、コントローラ７０にワンタッチ信号を送信するようになっている。
ＡＥＣスイッチ８３は、エンジン１０を自動的に制御するＡＥＣシステムを働かせるためのスイッチであって、第一のエンジン自動制御状態であるＡＥＣ₁状態を選択するためのＡＥＣ₁ボタンと、第二のエンジン自動制御状態であるＡＥＣ₂状態を選択するためのＡＥＣ₂ボタンとを有している。

ここで、ＡＥＣ₁状態では、エンジン１０稼動中にもかかわらず作業停止状態が所定時間（例えば５秒間）続くと、エンジン回転数Ｎ_Eをアクセルダイヤル１１で設定されたエンジン回転数Ｎ_Eよりも所定値（例えば１００ｒｐｍ）下げる制御が自動的に行なわれるようになっている。
また、ＡＥＣ₂状態では、エンジン１０稼動中にもかかわらず作業停止状態が所定時間（例えば５秒間）続くと、オペレータがキースイッチ８１やワンタッチエンジンストップスイッチ８２を操作しなくても自動的にエンジン１０を停止させる制御が行なわれるようになっている。

そして、ＡＥＣ₁ボタン及びＡＥＣ₂ボタンの何れか一方がＯＮ操作されると上述のようにエンジン１０は自動制御されるが、ＡＥＣ₁ボタン及びＡＥＣ₂ボタンの何れもがＯＦＦされるとエンジン１０は自動制御されず、オペレータの操作により制御されるようになっている。
また、ＡＥＣスイッチ８３は、自身のスイッチ状態（ＡＥＣ₁状態であるかＡＥＣ₂状態であるか）をＡＥＣ₁信号，ＡＥＣ₂信号としてコントローラ７０に送信するようになっている。

エンジン１０には、コントローラ７０から出力された指令に基づき適宜設定した所定量の燃料をエンジン１０に向けて噴射する、電子ガバナやポンプ等を有する燃料噴射装置１２と、エンジン回転数Ｎ_Eを検出しコントローラ７０にフィードバックするエンジン回転数センサ１３とが付設されている。
そして、エンジン１０の始動はオペレータによるキースイッチ８１の操作により行なわれるとともに、エンジン１０が一時停止された後の再始動では、上述のように、コントローラ７０からの指令に基づく第一のインバータ２２及び燃料噴射装置１２の制御によっても行なわれるようになっている。

また、エンジン１０と電気モータ２０と油圧ポンプ３０とは、同軸のシャフトにより接続されている。つまり、エンジン１０の駆動軸には電気モータ２０の回転軸と油圧ポンプ３０の回転軸とが同軸上に接続されている。さらに言えば、電気モータ２０はエンジン１０の駆動軸に直結（直接接続）されており、電気モータ２０及びエンジン１０の間には、クラッチ等の断接機構が介装されていない。

エンジン１０は、上述のように、電気モータ２０により回転駆動されて始動及び再始動し、電気モータ２０がエンジン１０のスタータモータとして機能するようになっている。そして、エンジン１０稼動中において、電気モータ２０はエンジン１０とともに油圧ポンプ３０を回転駆動しエンジン１０の負荷を軽減することができるようになっている。電気モータ２０を回す強さ（トルク）は第一のインバータ２２で制御され、強くすればバッテリ２１の放電量が増えるがエンジン１０の負荷を軽くすることができる。一方、エンジン１０稼働中において、エンジン１０の力で電気モータ２０を回せば、電気モータ２０は発電機として機能し発電を行ない、第一のインバータ２２を介してバッテリ２１に発電したエネルギーを充電することができるようになっている。ここで、充電量は第一のインバータ２２で制御され、充電量が多ければエンジン１０の負荷が増えるようになっている。

複数のアクチュエータ４１，４３〜４５は、下部走行体２を走行させるための走行用モータ４１と、ブーム４，アーム５及びバケット６の各作業装置をそれぞれ駆動させるブーム用シリンダ４３，アーム用シリンダ４４及びバケット用シリンダ４５（図３参照）とを有している。さらに、上部旋回体３を旋回させるための旋回用モータ４２をアクチュエータとして有している。そして、各アクチュエータ４１〜４５の作動によって、下部走行体２が走行したり、上部旋回体３が旋回したり、作業装置４〜６で作業したりすることができるようになっている。

ここで、走行用モータ４１，ブーム用シリンダ４３，アーム用シリンダ４４及びバケット用シリンダ４５は、上述のように、油圧ポンプ３０により吐出される作動油でコントロールバルブ５０を介して作動するようになっているが、旋回用モータ４２は、バッテリ２１の電力で第二のインバータ２３による制御を介して回されるようになっている。第二のインバータ２３は、第一のインバータ２２がバッテリ２１と電気モータ２０との間の電気回路に介装されているのに対し、バッテリ２１と旋回用モータ４２との間の電気回路に介装されているものである。そして、旋回用モータ４２は、電気制動により停止され、そのときに発生した回生エネルギーは第二のインバータ２３を介してバッテリ２１に充電されるようになっている。

バッテリ２１は、第二のインバータ２３により制御されるとともに第一のインバータ２２により制御され電気モータ２０で発電された電力を蓄電したり電気モータ２０に電力を供給したりする他、油圧ショベル１のキャブ８内の空調に用いられるエアコンや照明用のライト等の電装品にも電力を供給可能になっている。
コントローラ７０は、図２に示すように、入力側にキースイッチ８１，ワンタッチエンジンストップスイッチ８２，ＡＥＣスイッチ８３，エンジン回転数センサ１３及びレバーセンサ６１が接続されている。一方、出力側には燃料噴射装置１２及び第一のインバータ２２が接続されている。

また、コントローラ７０は、エンジン１０に要求されている状態を判断する判断部７１と、エンジン１０及び電気モータ２０を制御する制御部７２と、エンジン１０の最低回転数Ｎ_Emin（例えば９３０ｒｐｍ）等を記憶する記憶部（第一記憶手段，第二記憶手段）７３とを有している。そして、各スイッチ８１〜８３や各センサ１３，６１から入力された信号に基き判断部７１がエンジン１０への要求を判断し、判断部７１の判断に基づき制御部７２が燃料噴射装置１２及び第一のインバータ２２へ信号を出力し、エンジン１０及び電気モータ２０を制御するようになっている。

詳述すると、判断部７１は、レバーセンサ６１から入力されたレバー信号に基づき、操作レバー６０が操作されていないか、つまり、作業が停止しているか否かを判定するようになっている。また、エンジン回転数センサ１３から入力されたエンジン回転数Ｎ_Eに基づき、エンジン１０が稼動しているか否かを判定するようになっている。ここでは、エンジン回転数Ｎ_Eが予め記憶部７３に記憶されたエンジン最低回転数Ｎ_Emin以上（Ｎ_E≧Ｎ_Emin）であれば、エンジン１０は稼動していると判定するようになっている。

そして、判断部７１はまず、ＡＥＣスイッチ８３から入力されたＡＥＣ₁信号及びＡＥＣ₂信号により、ＡＥＣスイッチ８３はＡＥＣ₁状態にあるのか、ＡＥＣ₂状態にあるのか、ＯＦＦ状態にあるのかを判定するようになっている。つまり、ＡＥＣスイッチ８３からＡＥＣ₁信号が入力されればＡＥＣスイッチ８３はＡＥＣ₁状態にあり、ＡＥＣ₂信号が入力されればＡＥＣスイッチ８３はＡＥＣ₂状態にあり、ＡＥＣスイッチ８３から何ら信号が入力されなければＡＥＣスイッチ８３はＯＦＦ状態にあると判定するようになっている。

そして、ＡＥＣ₁状態においてエンジン１０が稼動中（このとき、キースイッチ８１からキーＯＮ信号が入力されたキースイッチ８１ＯＮ状態）で作業停止状態が所定時間続くと、エンジン回転数減少要求があると判断し、エンジン回転数Ｎ_Eをアクセルダイヤル１１で設定されたエンジン回転数Ｎ_Eよりも所定値下げる回転数減少信号を、制御部７２に送信するようになっている。

また、ＡＥＣ₂状態においてエンジン１０が稼動中（このときも、キースイッチ８１ＯＮ状態）で作業停止状態が所定時間続くと、エンジン１０一時停止要求があると判断し、エンジン一時停止信号を制御部７２に送信するようになっている。
また、判断部７１は、ＡＥＣオフ状態において、キースイッチ８１オン状態で作業停止状態且つエンジン１０稼働中という３つの状態が全て成立していれば、所定の一時停止条件が成立していると判断し、さらに、この一時停止条件が成立した状態でワンタッチエンジンストップスイッチ８２からワンタッチ信号が入力されると、エンジン１０一時停止要求があると判断し、制御部７２にエンジン一時停止信号を送るようになっている。

なお、判断部７１は、エンジン回転数Ｎ_Eが所定時間（例えば５秒間）所定値（例えば１００ｒｐｍ）以下を継続した場合には、エンジン１０は一時停止状態になったと判断し、制御部７２へのエンジン一時停止信号の送信を止めるようになっている。
さらに、判断部７１は、ＡＥＣシステムの作動の有無に関わらず、キースイッチ８１がＯＮ状態でエンジン１０一時停止中にワンタッチエンジンストップスイッチ８２が操作されると、第一のエンジン１０再始動要求（作業待機要求）があると判断し、エンジン回転数Ｎ_Eをエンジン最低回転数Ｎ_Eminまで上昇させるために第一エンジン再始動信号を制御部７２に送信するようになっている。

また、判断部７１は、キースイッチ８１がＯＮ状態でエンジン１０一時停止中に操作レバー６０が操作されレバーセンサ６１からレバー信号が入力されると、第二のエンジン１０再始動要求（作業開始要求）があると判断し、エンジン回転数Ｎ_Eを一時停止前の回転数（元の回転数）Ｎ_Efまで上昇させるために第二エンジン再始動信号を制御部７２に送信するようになっている。なお、この元の回転数Ｎ_Efは、エンジン１０一時停止時に記憶部７３に記憶されるようになっている。

制御部７２は、判断部７１からの上記の信号に基づき、燃料噴射装置１２及び第一のインバータ２２に制御指令を送るようになっている。
つまり、制御部７２は、エンジン一時停止信号を受信すると、燃料噴射装置１２に制御指令を送信し、燃料噴射装置１２はエンジン１０への燃料噴射（燃料供給）を中止するようになっている。同時に、制御部７２は、第一のインバータ２２にエンジン回転数Ｎ_Eを０ｒｐｍにすべく指令を送るようになっている。第一のインバータ２２はこの指令を受けてバッテリ２１から電気モータ２０へ電力を供給するのを中止し、電気モータ２０を電気制動により停止させ、そのときに発生した回生エネルギーをバッテリ２１へ充電するようになっている。これにより、エンジン１０は、電気モータ２０と直結しているので、電気モータ２０の停止に伴い停止するように力が働き、また、電気モータ２０を発電機として機能させることで負荷が加わり、さらに停止するように力が働くようになっている。

また、制御部７２は、回転数減少信号を受信すると、燃料噴射装置１２に制御指令を送信し、燃料噴射装置１２はエンジン１０への燃料噴射量を減少させ、エンジン回転数Ｎ_Eを所定値だけ減少させるようになっている。
また、制御部７２は、第一エンジン再始動信号を受信すると、燃料噴射装置１２に燃料供給指令を送信すると同時に、第一のインバータ２２に対して電気モータ２０に電力を供給する指令をエンジン回転数Ｎ_Eが最低回転数Ｎ_Eminに達するまで送信するようになっている。

また、制御部７２は、第二エンジン再始動信号を受信すると、燃料噴射装置１２に燃料供給指令を送信すると同時に、第一のインバータ２２に対して電気モータ２０に電力を供給する指令をエンジン回転数Ｎ_Eがエンジン１０停止前の回転数Ｎ_Efに達するまで送信するようになっている。

＜作用・効果＞
本発明の一実施形態にかかる作業機械のエンジン制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果がある。

まず、油圧ショベル１の停止時、即ちエンジン１０及び電気モータ２０の停止時において、オペレータがキーシリンダにイグニッションキーを差し込みキースイッチ８１をＯＮ位置に回すと、バッテリ２１からコントローラ７０や電装品に電力が供給され、例えば、照明用ランプ等が点灯可能となる。
次に、キースイッチ８１をさらにＳＴ位置まで回すと、キースイッチ８１からコントローラ７０へ始動信号が送信される。

コントローラ７０の制御部７２は、この始動信号を受けて第一のインバータ２２に指令を出し、第一のインバータ２２は、バッテリ２１から電気モータ２０へ電力を供給する制御を行ない、電気モータ２０はスタータモータとして機能して、エンジン１０を回転駆動する。同時に、コントローラ７０は燃料噴射装置１２に制御信号を送信し、燃料噴射装置１２は適宜に燃料噴射量を制御しエンジン１０に向かって燃料を噴射する。

これにより、エンジン１０は稼動状態となり、エンジン１０により油圧ポンプ３０が駆動されて、油圧ショベル１は所望の作業を行うことができる。なお、キースイッチ８１の位置は、ＳＴ位置からＯＮ位置へと自動的に復帰する。また、エンジン１０稼動中において、電気モータ２０は、スタータモータとして機能した後、電動機として機能しエンジン１０とともに油圧ポンプ３０を回転駆動しても良いし、発電機として機能しエンジン１０により回されてエンジン１０の出力の一部を第一のインバータ２２を介してバッテリ２１に充電しても良い。電気モータ２０がエンジン１０とともに油圧ポンプ３０を回す場合には、エンジン１０の負荷を軽減することができる。この際、電気モータ２０を回す強さは第一のインバータ２２により制御され、強くすればバッテリ２１の放電量が増えるが、エンジン１０の負荷をより軽減することができる。一方、電気モータ２０がエンジン１０により回される場合には、充電量は第一のインバータ２２により制御され、充電量が多ければエンジン１０の負荷がより多くなる。

そして、複数のアクチュエータ４１〜４５のうち、旋回用モータ４２は、バッテリ２１の電力で第二のインバータ２３を介して回転制御される。そして、旋回用モータ４２が停止するときは、電気制動により停止し、そのときに発生した回生エネルギーを第二のインバータ２３を介してバッテリ２１に充電することができる。
ここで、オペレータがキャブ８内のＡＥＣスイッチ８３のＡＥＣ₁ボタンを押しＡＥＣ₁状態が選択された場合、第一のＡＥＣシステムが働き、このＡＥＣ₁状態では、エンジン１０稼動中にも関わらず作業停止状態が所定時間続くと、コントローラ７０は燃料噴射装置１２に制御指令を送信し、燃料噴射装置１２はエンジン１０への燃料噴射量を減少させ、エンジン回転数Ｎ_Eをアクセルダイヤル１１で設定されたエンジン回転数Ｎ_Eよりも所定値下げる制御が自動的に行なわれる。

また、オペレータがＡＥＣスイッチ８３のＡＥＣ₂ボタンを押しＡＥＣ₂状態が選択された場合、第二のＡＥＣシステムが働き、このＡＥＣ₂状態では、エンジン１０稼動中にも関わらず作業停止状態が所定時間続くと、コントローラ７０は第一のインバータ２２にエンジン回転数Ｎ_Eを０ｒｐｍにすべく指令を出し、第一のインバータ２２はバッテリ２１から電気モータ２０へ電力を供給するのを中止し、電気モータ２０を電気制動により停止させ、そのときに発生した回生エネルギーをバッテリ２１へ充電する。同時に、コントローラ７０は燃料噴射装置１２に制御指令を送信し、燃料噴射装置１２はエンジン１０への燃料噴射を中止する。これにより、エンジン１０を速やか且つ滑らかに一時的に停止させることができる。

また、オペレータによりＡＥＣスイッチ８３が何ら操作されていない場合、つまり、ＡＥＣスイッチ８３がＯＦＦの場合には、ＡＥＣシステムは働かない。このように、ＡＥＣスイッチ８３がＯＦＦの場合に、キースイッチ８１ＯＮ状態でエンジン１０稼動中にも関わらず作業停止状態の際に、オペレータによりワンタッチエンジンストップスイッチ８２が操作されると、第二のＡＥＣシステムのときと同様に、コントローラ７０は第一のインバータ２２にエンジン回転数Ｎ_Eを０ｒｐｍにすべく指令を出し、第一のインバータ２２はバッテリ２１から電気モータ２０へ電力を供給するのを中止し、電気モータ２０を電気制動により停止させ、そのときに発生した回生エネルギーをバッテリ２１へ充電する。同時に、コントローラ７０は燃料噴射装置１２に制御信号を送信し、燃料噴射装置１２はエンジン１０への燃料噴射を中止する。これにより、エンジン１０を速やか且つ滑らかに一時的に停止させることができる。

つまり、コントローラ７０は、燃料噴射装置１２にエンジン１０への燃料供給を停止する指令を送信するともに、第一のインバータ２２にエンジン１０の回転数Ｎ_Eが０ｒｐｍとなるように電気モータ２０を制御する指令を送信する（電気モータ制御を実施する）ので、エンジン１０を速やか且つ滑らかに一時的に停止させることができる。
そして、ワンタッチエンジンストップスイッチ８２を備えているので、簡素な構成でオペレータの任意のスイッチ操作によりエンジン１０を一時的に停止させてオペレータのエンジン一時停止の要求に容易に応え、エンジン１０の稼動が不要な際には頻繁にエンジン１０を一時停止させ、エンジン１０の燃料消費量を抑制することができる。また、所定の一時停止条件はキースイッチ８１がＯＮ状態，作業停止状態及びエンジン１０が稼動している状態の全ての状態が成立していることであるので、作業中に不用意なワンタッチエンジンストップスイッチ８２の操作によりエンジン１０が停止してしまうことを防止することができる。

また、エンジン１０を自動的に一時停止させるためのＡＥＣスイッチ８３を備えたので、エンジン１０の稼動が不要な際に自動的にエンジン１０を一時停止させ、オペレータの操作に係る負担を減らしながら燃料消費量を容易に抑制することができる。
さらに、こうしたエンジン１０の一時停止状態（キースイッチ８１がＯＮでの停止状態）において、再びオペレータによりワンタッチエンジンストップスイッチ８２が操作されると、作業待機要求があるとして第一のエンジン１０再始動条件が成立し、コントローラ７０により第一のインバータ２２に第一再始動指令が出され、第一のインバータ２２は、始動時と同様にバッテリ２１から電気モータ２０へ電力を供給する制御を行ない、電気モータ２０はエンジン１０を駆動する。同時に、コントローラ７０は燃料噴射装置１２に制御信号を送信し、燃料噴射装置１２は、エンジン１０の回転数Ｎ_Eが最低回転数Ｎ_Eminまで上昇するように燃料噴射量を制御しエンジン１０に向かって燃料を噴射する。コントローラ７０から第一のインバータ２２への第一再始動指令は、エンジン回転数Ｎ_Eが最低回転数Ｎ_Eminに達すると解除される。

または、エンジン１０の一時停止状態において、オペレータにより操作レバー６０が操作されると、作業開始要求があるとして第二のエンジン１０再始動条件が成立し、コントローラ７０により第一のインバータ２２に第二再始動指令が出され、第一のインバータ２２は、バッテリ２１から電気モータ２０へ電力を供給する制御を行ない、電気モータ２０はエンジン１０を駆動する。同時に、コントローラ７０は燃料噴射装置１２に制御信号を送信し、燃料噴射装置１２は、エンジン回転数Ｎ_Eがエンジン１０一時停止前の回転数Ｎ_Efまで上昇するように燃料噴射量を制御しエンジン１０に向かって燃料を噴射する。コントローラ７０から第一のインバータ２２への第二再始動指令は、エンジン回転数Ｎ_Eが元の回転数Ｎ_Efに達すると解除される。

したがって、オペレータがワンタッチエンジンストップスイッチ８２を操作すると、まもなく作業を行なうための作業待機要求があるとしてエンジン１０を速やかに再始動するので、作業再開に備えることができ、作業再開の要求があった際には速やかに作業を再開することができる。そして、この際、エンジン１０はその回転数Ｎ_Eを最低回転数Ｎ_Eminに制限されて再始動するので、エンジン１０の急激な吹き上がりを抑制することができる。

また、オペレータが操作レバー６０を操作すると、作業要求があるとして、エンジン１０を速やかに再始動し作業を再開することができる。そして、この際、エンジン１０は停止前の回転数Ｎ_Efで再始動するので、より速やかに作業を再開することができる。
また、エンジン１０の始動及び再始動に際して油圧ポンプ３０の駆動源である比較的高電圧の電気モータ２０を利用するので、従来のエンジン１０始動専用の比較的低電圧のスタータモータに比べ、エンジン１０の停止・始動を頻繁に行なうことができる。また、電気モータ２０はエンジン１０に直結しているので、速やか且つ滑らかにエンジン１０の停止・始動を行なうことができる。

また、電気モータ２０は発電機として機能しバッテリ２１に電力を充電することができるので、エネルギー消費の効率化を図り、燃料消費量を抑制することができる。
また、ワンタッチエンジンストップスイッチ８２は操作レバー６０に設けられているので、簡素な構成でワンタッチエンジンストップスイッチ８２を備えることができる。また、オペレータは操作レバー６０を操作しながら容易にワンタッチエンジンストップスイッチ８２を操作することができる。

また、旋回用モータ４２は電気モータ２０の電力により駆動され、他のアクチュエータ４１，４３〜４５と駆動源が独立しているので、旋回に必要な力を常に確保することができ、作業装置７との連動操作性を高めるとともに、スピーディーで強力な旋回性能を確保することができる。

［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上述の実施形態では、コントローラ７０の判断部７１は、レバーセンサ６１から入力されたレバー信号に基づき、作業が停止した状態にあるか否かを判定するようになっているが、作業が停止した状態を判断する方法はこれに限らない。つまり、例えば、油圧ショベル１にかかる負荷を検出するとともに負荷がある場合にはコントローラ７０に負荷信号を送信する負荷センサを備え、負荷センサから入力された信号に基づき、作業が停止した状態にあるか否かを判定するようにしても良い。

また、上述の実施形態では、ＡＥＣシステムやワンタッチエンジンストップスイッチ８２を備えた油圧ショベル１においてエンジン１０を制御したが、ＡＥＣシステムやワンタッチエンジンストップスイッチ８２は必ずしも備えなくても良い。つまり、例えばどちらか一方のみを備えた油圧ショベルに対して、電気モータ２０の回転を減速又は停止させる電気モータ２０制御を実施することによりエンジン１０を一時停止させる本発明のエンジン制御装置を適用しても良い。また、アクセルダイヤル１１でエンジン回転数Ｎ_Eを設定するとともにキースイッチ８１のＯＦＦ操作でエンジン１０を停止させる一般的な油圧ショベルに対して、本発明のエンジン制御装置を適用しても良い。

また、上述の実施形態では、本発明のエンジン制御装置を油圧ショベル１に適用した場合について説明したが、本発明のエンジン制御装置は、ブルドーザやクレーン等の他の作業機械にも適宜変形して適用することが可能である。

本発明の一実施形態に係る作業機械のエンジン制御装置の概略的なブロック図である。 本発明の一実施形態に係る作業機械のエンジン制御装置のコントローラ周りのブロック図である。 本発明の一実施形態に係る作業機械のエンジン制御装置を搭載した油圧ショベルの斜視図である。

符号の説明

１ 油圧ショベル（作業機械）
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
７ 作業装置
８ キャブ
１０ エンジン（内燃機関）
１１ アクセルダイヤル
１２ 燃料噴射装置（燃料供給装置）
１３ エンジン回転数センサ
２０ 電気モータ（スタータモータ）
２１ バッテリ
２２ 第一のインバータ
２３ 第二のインバータ
３０ 油圧ポンプ
４１ 走行用モータ（アクチュエータ）
４２ 旋回用モータ（アクチュエータ）
４３ ブーム用シリンダ（アクチュエータ）
４４ アーム用シリンダ（アクチュエータ）
４５ バケット用シリンダ（アクチュエータ）
５０ コントロールバルブ
６０ 操作レバー
６１ レバーセンサ
７０ コントローラ（エンジン制御手段）
７１ 判断部
７２ 制御部
７３ 記憶部（第一記憶手段，第二記憶手段）
８１ キースイッチ（スタータスイッチ）
８２ ワンタッチエンジンストップスイッチ（エンジン一時停止スイッチ）
８３ ＡＥＣスイッチ

Claims (10)

1. 作業機械を作動させるための油圧を発生させる油圧ポンプと、
   該油圧ポンプの第一の駆動源としてのエンジンと、
   該油圧ポンプの第二の駆動源として該エンジンの駆動軸に直結された電気モータと、
   該電気モータの回転を減速又は停止させる電気モータ制御を実施することにより該エンジンを停止させるエンジン制御手段とを備えた
   ことを特徴とする、作業機械のエンジン制御装置。
2. 稼働中の該エンジンを一時的に停止させるためにオペレータに操作されるエンジン一時停止スイッチを備え、
   該エンジン制御手段は、該オペレータによって該エンジン一時停止スイッチが操作されたときに、該電気モータ制御を実施することにより該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. 該エンジン制御手段は、該エンジンが稼動中であり、且つ、該作業機械が操作されていないときに、該オペレータによって該エンジン一時停止スイッチが操作されたら、該電気モータ制御を実施することにより該エンジンを停止させる
   ことを特徴とする、請求項２記載の作業機械のエンジン制御装置。
4. 該エンジン制御手段は、該エンジンが稼動中であり、且つ、該作業機械が操作されていない状態が所定時間続いたら、該電気モータ制御を実施することにより該エンジンを自動的に停止させる
   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。
5. 該エンジン制御手段が、該電気モータ制御を実施すると同時に、該エンジンへの燃料供給を停止させる燃料供給停止制御を実施して、該エンジンを停止させる
   ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の作業機械のエンジン制御装置。
6. 該電気モータへ電力を供給するとともに、該エンジンの停止時における該エンジンの回転慣性により該電気モータが発電した電力を充電するバッテリを備えた
   ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の作業機械のエンジン制御装置。
7. 該エンジン制御手段が、該エンジンが停止している状態で、且つ、該オペレータによって該エンジン一時停止スイッチが操作されたときに、該電気モータの回転を開始又は加速させる電気モータ始動制御を実施することにより該エンジンを再始動させる
   ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の作業機械のエンジン制御装置。
8. 該エンジンの再始動時における最低回転数を記憶する第一記憶手段を備え、
   該エンジン制御手段が、該エンジンが停止している状態で、且つ、該オペレータによって該エンジン一時停止スイッチが操作されたときに、該第一記憶手段に記憶されている該最低回転数以下に制限しながら該エンジンを再始動させる
   ことを特徴とする、請求項７記載の作業機械のエンジン制御装置。
9. 該作業機械を操作するための操作レバーを備え、
   該エンジン制御手段が、該エンジンが停止している状態で、且つ、該オペレータによって該操作レバーが操作されたときに、該電気モータの回転を開始又は加速させる電気モータ始動制御を実施することにより該エンジンを再始動させる
   ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の作業機械のエンジン制御装置。
10. 該エンジン制御手段によって該電気モータ制御が実施される直前のエンジン回転数を停止前回転数として記憶する第二記憶手段を備え、
    該エンジン制御手段が、該エンジンが停止している状態で、且つ、該オペレータによって該操作レバーが操作されたときに、該第二記憶手段に記憶されている該停止前回転数となるように制御しながら該エンジンを再始動させる
    ことを特徴とする、請求項９記載の作業機械のエンジン制御装置。

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