JP2011017270A - 作業車両のエンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スターティングモータの破損を防ぎ、円滑なエンジン始動を可能とする、作業性および安全性を向上させた作業車両のエンジン制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン６を始動するスタートスイッチ１４と、このスタートスイッチ１４に連係し、エンジン６の始動補助を行うスターティングモータＭに電流を供給するスタータリレー４７とをコントローラ３２に接続するとともに、コントローラ３２は、スタートスイッチ１４の投入により、スタータリレー４７を通電させ、スターティングモータの駆動に伴い、エンジン６を始動させ、かつエンジン制御装置３１は、スタータリレー４７の通電時間に応じて、スタータリレー４７への通電を停止する、スターティングモータＭの牽制機構Ｋを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、コントローラが、スタートスイッチの投入により、スタータリレーを通電させることで、スターティングモータが駆動し、エンジンを始動させる作業車両のエンジ制御装置に関し、より詳細には、エンジン制御装置は、スタータリレーの通電時間に応じて、スタータリレーへの通電を停止する、スターティングモータの牽制機構を備える作業車両のエンジ制御装置に関する。

従来、トラクタなど作業車両のエンジン制御装置には、キースイッチが投入され、バッテリからスタータリレーの励磁コイルに通電されると、スタータリレーが閉じて、バッテリからマグネティックスイッチを介して通電されたモータの回転により、エンジンが始動し、このエンジン始動後にキースイッチが戻されると、スタータリレーが開放され、マグネティックスイッチへの通電遮断に伴い、モータへの通電が遮断されて、スタータの動作が停止する（例えば、特許文献１）エンジン始動装置がある。そして、この特許文献１に記載のエンジン始動装置では、スタータのモータが、キースイッチの不良などで連続通電状態になり、外部部品の熱劣化が発生する前に、スタータへの通電を遮断するととともに、モータへの通電を遮断したことを警報装置で知らせる技術がある。

特開２００１−２０７９４２号公報

しかし、このような作業車両のエンジン制御装置では、キースイッチを投入してエンジンを始動させる際、気温が低い時などエンジン始動性の悪い（エンジンのかかりの悪い）状況において、作業者は、エンジンが始動されるまでの間、連続したキースイッチ操作に伴い、比較的長時間の連続したスターティングモータの駆動によるクランキングを行うことで、スターティングモータが発熱や発煙などを引き起こす恐れや、スターティングモータが破損してしまう問題があった。
そこで、この発明の目的は、スターティングモータの破損を防ぎ、円滑なエンジン始動を可能とする、作業性および安全性を向上させた作業車両のエンジン制御装置を提供するものである。

このため請求項１に記載の発明は、エンジンを始動するスタートスイッチと、該スタートスイッチに連係し、前記エンジンの始動補助を行うスターティングモータに電流を供給するスタータリレーとをコントローラに接続するとともに、前記コントローラは、前記スタートスイッチの投入により、前記スタータリレーを通電させ、前記スターティングモータの駆動に伴い、前記エンジンを始動させる作業車両のエンジン制御装置において、前記エンジン制御装置は、前記スタータリレーの通電時間に応じて、前記スタータリレーへの通電を停止する、前記スターティングモータの牽制機構を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の作業車両のエンジン制御装置において、前記牽制機構は、前記コントローラに内蔵するとともに、前記コントローラは、前記スタータリレーへの通電入切の切替えを、可変自在な所定時間または時間間隔で行うことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の作業車両のエンジン制御装置において、前記コントローラには、前記エンジン点火に用いる予備加熱装置としてのグロープラグに電流を供給するグローリレーを接続することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、エンジンを始動するスタートスイッチと、このスタートスイッチに連係し、エンジンの始動補助を行うスターティングモータに電流を供給するスタータリレーとをコントローラに接続するとともに、コントローラは、スタートスイッチの投入により、スタータリレーを通電させ、スターティングモータの駆動に伴い、エンジンを始動させる作業車両のエンジン制御装置において、エンジン制御装置は、スタータリレーの通電時間に応じて、スタータリレーへの通電を停止する、スターティングモータの牽制機構を備えるので、キースイッチの操作の仕方や、気温が低い時などエンジン始動性の悪い状況では、キースイッチ操作に連動したスタータリレーの通電が所定の時間を越えると、牽制機構によりコントローラは、スタータリレーへの通電を遮断するため、スターティングモータの連続した不必要に長い駆動を防ぎ、スターティングモータの故障や発熱などを防止するほか、スターティングモータの製品寿命を延ばすことができる。従って、作業性および安全性を向上させた作業車両のエンジン制御装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、牽制機構は、コントローラに内蔵するとともに、コントローラは、スタータリレーへの通電入切の切替えを、可変自在な所定時間または時間間隔で行うので、簡単な回路構成にすることができるとともに、スタータリレーへの通電時間や通電間隔を任意に設定して、スタートスイッチの投入に伴うスタータリレーへの通電時間を、コントローラおよび牽制機構が、所定の時間で細かくＯＮ／ＯＦＦさせることで、スタータソレノイド４８への連続した電流供給を防ぎ、スターティングモータの連続駆動を防ぐことにより、このスターティングモータの駆動負荷を軽減することができる。従って、作業性および生産性を向上させた作業車両のエンジン制御装置を提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、コントローラには、エンジン点火に用いる予備加熱装置としてのグロープラグに電流を供給するグローリレーを接続するので、キースイッチの操作に伴いグローリレーを励磁させ、キースイッチ再操作時のエンジン始動性を向上し、スターティングモータの駆動時間を短縮させて、スターティングモータの消耗および破損を防ぐことができる。従って、作業性および生産性を向上させた作業車両のエンジン制御装置を提供することができる。

本発明のエンジン制御装置を備える作業車両の一例を示した、ホイール式トラクタの左側面図である。 トラクタの操縦部を後方から見た斜視図である。 エンジン制御装置の電気回路図である。 エンジン制御装置のブロック制御図である。 スタートスイッチおよびスタータリレーの動作図である。

以下、図面を参照しつつ、この発明を実施するための最良の形態について詳述する。
図１は、本発明のエンジン制御装置を備える作業車両の一例を示した、ホイール式トラクタの左側面図、図２はトラクタの操縦部を後方から見た斜視図である。なお、図１に例示した作業車両としてのトラクタは、キャビン仕様のホイール式トラクタに限定されず、ロプス仕様や、クローラ式などであってもよく、さらには、トラクタに限定されず、コンバインや除雪車、建設作業車両など、エンジン制御装置を備える作業車両であればよい。

この例の作業車両であるトラクタ１は、図１に示すように、機体フレーム２の前後に前輪３および後輪４を備え、前輪３の上方にボンネット５を形成し、その内側には原動機部としてのエンジン６およびエンジン６の後方にクラッチハウジング７が配置され、さらに、このクラッチハウジング７の後方には、ミッションケース８が配設されており、エンジン６からの動力が前輪３および後輪４に伝達される。そして、ボンネット５の後部に連続して、機体フレーム２上には、外周にそれぞれフロントガラス１９、リヤガラス２０、ドア２１、屋根２２などを取付けキャビン９が設けられる。

次に、図２に示すように、キャビン９内には、車両の操縦部として、ブレーキペダル１０やクラッチペダル１１などの操作ペダル、ステアリングハンドル１２、シート１３などが設けられる。また、ステアリングハンドル１２近傍におけるステアリングコラムの適宜位置には、キースイッチ１４が設けられる。

さらに、シート１３の両側方に有する左右フェンダ１５には、例えば、主変速レバー１６や副変速レバー１７、ＰＴＯ変速レバー１８などの各種操作レバーが突設される。なお、トラクタ１は、上述したキャビン仕様に限定されず、ロプス仕様であってもよい。

そして、エンジン６からの動力は、ミッションケース８から突出した不図示のＰＴＯ軸からや、不図示の油圧ケースなどを介して、車両後部では、ユニバーサルジョイントや三点リンク式などの作業機装着装置を介して装着された図示しない後部作業機を駆動させることができるほか、車両前部では、機体の前部に設置した左右一対の図示しないヒッチを介して装着された前部作業機が駆動される。

次に、本願発明の特徴である、作業車両のエンジン制御装置について、その具体的構成を説明する。図３はエンジン制御装置の電気回路図、図４はエンジン制御装置のブロック制御図、図５はスタートスイッチおよびスタータリレーの動作図である。

コントローラ３２を備えるエンジン制御装置３１は、図３に示すように、まず、コントローラ３１の入力側として、キースイッチ１４と、車両走行系である主変速レバー１５のニュートラル位置（走行系のシフト位置が非伝達状態であること）を検出するシフトニュートラルスイッチ３４と、車両中央近傍に備えられる図示しないミッドＰＴＯ軸への動力伝達がニュートラル（非伝達）状態であることを検出するミッドＰＴＯニュートラルスイッチ３５と、車両後部に備えられる図示しないＰＴＯ軸に動力を伝達させるために、油圧クラッチを接続するリヤＰＴＯニュートラルスイッチ３６と、作業者のシート１３着座を検出するシートスイッチ３７とが、コントローラ３１に接続される。

また、車両の図示しないパーキングブレーキの作動を検出するパーキングスイッチ３８もコントローラ３２に接続される。なお、符号３９は、前記パーキングブレーキがかかった状態であることを運転者に報知するランプ、符号４０は、主変速レバー１５がニュートラル状態であることを運転者に報知するランプ、符号４１は、○○○するＰＴＯソレノイド、符号４２は、前記ＰＴＯ軸が動力伝達状態により回転中であることを運転者に報知するランプである。

前記キースイッチ１４は、図示しないバッテリに接続されるとともに、このキースイッチ１４は、回路内の全ての電源をオンオフするメインスイッチ１４ａおよびエンジン６ を、図４に示すスターティングモータＭの駆動を介して始動させるスタートスイッチ１４ｂから構成される。

なお、上述したシフトニュートラルスイッチ３４や、ミッドＰＴＯニュートラルスイッチ３５、ＰＴＯニュートラルスイッチ３６、シートスイッチ３７は、例えば、特開２００７−２３０４１７や、特開２００４−１９０６３６他に記載される周知技術であるため、それらの詳細な説明は省略する。

次に、コントローラ３２の出力側として、エンジン６の予熱装置としてのグロープラグ４４に電流を供給するパワーリレーであるグローリレー４３と、エンジン６に燃料を供給するためのエンジンストップソレノイド４６に電流を供給するパワーリレーであるソレノイドリレー４５とが、コントローラ３２に接続される。また、前記スターティングモータ内の接点を励磁するためのスタータソレノイド４８に電流を供給するスタータリレー４７もコントローラ３１に接続される。

なお、符号４９は、エンジン６始動のために、エンジン６に予熱を与えていることを作業者に報知するランプである。

上記エンジンストップソレノイド４６は、ソレノイドリレー４５から得る大電流を吸引する吸引部４６ａと、吸引された電流を保持することで、エンジン６に燃料を供給可能とする保持部４６ｂとから構成される。

そして、本願発明のエンジン制御装置３１におけるコントローラ３２内には、前記スターティングモータＭの駆動を牽制する牽制機構Ｋが設けられる。この牽制機構Ｋは、スタートスイッチ１４ｂと、コントローラ３２と、スタータリレー４７とから構成された、コントローラ３２によるスタータリレー４７の通電を制御するものである。

つまり、コントローラ３２には、スタートスイッチ１４ｂの連続操作時間（連続投入時間）に応じて、スタータリレー４７への通電入切（ＯＮ／ＯＦＦ）の切替を行う、牽制機構Ｋを含むタイマー機能が備えられており、このタイマー機能は、コントローラ３２の外部から任意の設定時間に変更可能とされる。

従って、コントローラ３２が、牽制機構Ｋやタイマー機能を内蔵するこのような構成により、エンジン制御装置３１を構成する電気回路内における、コントローラ３２の外部に別途牽制機構やタイマーを接続させる必要がないとともに、温度条件などによるそれらの不具合や故障を発生させることなく、エンジン制御装置３１を構成する電気回路を簡単にして、メンテナンス性を向上させることができる。

本実施例では、コントローラ３２における上記タイマー機能としての設定時間を３０秒とする。これは、スタートスイッチ１４ｂの投入によりコントローラ３２が、スタータリレー４７を３０秒間通電させた後、牽制機構Ｋによりコントローラ３２がスタータリレー４７への通電を遮断するものである。この設定時間は、上述の３０秒に限定されず、作業車両の車種や大きさ、作業環境などに応じて適宜時間を設定することができる。

そして、作業者が、図４に示すように、車両のエンジン６を始動および駆動させるために、キースイッチ１４のメインスイッチ１４ａを介して、スタートスイッチ１４ｂを投入した際に、コントローラ３２は、このスタートスイッチ１４ｂが投入されたことにより、グローリレー４３には、例えば１５秒間（限定されない）などの一定時間、前記バッテリから得られた電流を供給して、このグローリレー４３を励磁させるとともに、ソレノイドリレー４５にも、例えば１秒間（限定されない）などの一定時間、前記バッテリから得られた電流を供給して、このソレノイドリレー４５を励磁させてもよい。

次いで、コントローラ３２に、シフトニュートラルスイッチ３４の検出による主変速レバー１５がニュートラル位置であることと、ミッドＰＴＯニュートラルスイッチ３５およびリヤＰＴＯニュートラルスイッチ３６の検出による前記ＰＴＯ軸への動力非伝達状態と、シートスイッチ３７の検出による作業者のシート１３着座状態との、これら全ての検出情報が入力されると、コントローラ３２は、スタータリレー４７を通電させ、スタータソレノイド４８に電流を供給することで、スターティングモータＭが作動し、エンジン６が始動される。

ここで、例えば、車両が低温環境下にある場合において、スタートスイッチ１４ｂを比較的長い時間操作し、スタータリレー４７を長い時間通電させることで、スタータソレノイド４８を作動させて、スターティングモータＭを長い時間駆動させなければ、エンジン６が始動しないような、エンジン６の始動性が悪い（エンジン６のかかりが悪い）状況がある。

この場合、コントローラ３２は、図５（ａ）に示すように、スタートスイッチ１４ｂの連続操作により、スタータリレー４７の通電時間が３０秒以内であれば、通常どおりスタータリレー４７に電流を供給し、このスタータリレー４７から得られた電流によりスタータソレノイド４８の作動に伴うスターティングモータＭの駆動でエンジン６が始動するが、その際コントローラ３２は、エンジン６の始動に伴い作業者がエンジンキーをメインスイッチ１４ａの位置に戻すまで、あるいはエンジン６が始動されなくても、スタートスイッチ１４ｂの操作時間が３０秒以内は、スタータリレー４７に電流を供給し続ける。

その結果、スタータリレー４７の通電時間が３０秒以内では、スタータリレー４７から電流が供給されたことでスタータソレノイド４８が作動し、前記スターティングモータの駆動が可能とされる。なお、このスタータリレー４７が通電している３０秒以内にエンジン６が始動した場合には、スターティングモータＭの駆動が停止されるため、該スターティングモータの不必要な駆動を防止することができる。

しかし、スタータリレー４７の通電時間が３０秒を超えた場合には、牽制機構Ｋが作動し、コントローラ３２は、スタータリレー４７への電流の供給を停止する。

この結果、スタータリレー４７の通電が、３０秒を超えるような長い通電時間になると、スタータリレー４７からスタータソレノイド４８に電流が供給されないため、スタータソレノイド４８が作動されず、スターティングモータＭの駆動が停止される。

このような構成により、低温時などエンジン６の始動性の悪い状況において、エンジン６を始動させるまで、長時間のキースイッチ１４投入に伴い、長い時間スタータリレー４７を通電させようとしても、コントローラ３２の牽制機構Ｋにより、所定の時間でスタータリレー４７への通電が遮断されるため、スターティングモータＭの連続した不必要に長い駆動を防ぎ、スターティングモータＭの破損を防ぐとともに、スターティングモータＭの発熱や発煙などを防止し、安全性を高めることができる。

また、牽制機構Ｋは、スタータリレー４７の通電入切を、予め設定した任意の時間や時間間隔で行わせることができる。この場合、例えば、図５（ａ）に示すように、スタートスイッチ１４ｂがＯＮ（投入）されると、コントローラ３２は、スタータリレー４７への通電を、ＯＦＦ（切）の状態から、まず５秒間だけＯＮ（入）の状態にした後、牽制機構Ｋにより１秒間ＯＦＦとする。その後、コントローラ３２は、再びスタータリレー４７の通電を、３０秒間ＯＮにした後、牽制機構ＫによりＯＦＦとする構成をコントローラ３２の牽制機構Ｋに設定することができる。

なお、スタータリレー４７のＯＮ状態における最初の５秒中や後の３０秒中に、スターティングモータＭの駆動を介してエンジン６が始動されると、エンジン６が始動された時点で、スタータリレー４７への通電が遮断される。

また、例えば、図５（ｂ）に示すように、スタートスイッチ１４ｂがＯＮされると、コントローラ３２は、スタータリレー４７への通電を、ＯＦＦ状態から、まず１５秒間ＯＮ状態にした後、牽制機構ＫによりＯＦＦとされる。そして、その間、スタートスイッチ１４ｂの再投入により、コントローラ３２は、スタータリレー４７への通電を、ＯＦＦ状態から、再び１５秒間ＯＮ状態にした後、牽制機構ＫによりＯＦＦとする構成をコントローラ３２の牽制機構Ｋに設定することができる。

そして、上述のような、スタートスイッチ１４ｂのＯＮ操作により、コントローラ３２は、スタータリレー４７への通電を１５秒間ＯＮにするパターンを、スターティングモータＭの駆動を介してエンジン６が始動されるまで繰り返し行わせる構成にすることもできる。

このような構成により、スタートスイッチ１４ｂの投入に伴うスタータリレー４７への通電時間を、コントローラ３２および牽制機構Ｋが、所定の時間で細かくＯＮ／ＯＦＦすることで、スタータソレノイド４８への連続した電流供給を防ぎ、スターティングモータＭの連続駆動を防ぐことにより、スターティングモータＭの駆動負荷を軽減することができる。なお、スタータリレー４７への通電時間および通電間隔は、上述に一例を示したものであり、適宜設定することができる。

さらに、上述したように、コントローラ３２は、スタートスイッチ１４ｂが投入される毎に、グローリレー４３には、例えば１５秒間（限定されない）などの一定時間、前記バッテリから得られた電流を供給して、このグローリレー４３を予め励磁させているため、グローリレー４３によりグロープラグ４４を介してエンジン６が予熱される。

このような構成により、スタートスイッチ１４ｂを操作する毎に、グローリレー４３が励磁されているため、スタートスイッチ１４ｂ操作時または再操作時のエンジン６始動性が向上し、スターティングモータＭの駆動時間を短縮できる結果、このスターティングモータＭの消耗および破損を防ぐことができる。

また、メインスイッチ１４ａ投入の際、グローリレー４３の励磁時間を、本発明の例では１５秒程度としているため、グローリレー４３への電流供給を、エンジン６の予熱に必要最小限とすることができ、電流の無駄な浪費を抑制することができる。

以上詳述したように、この例の作業車両のエンジン制御装置３１は、エンジン６を始動するスタートスイッチ１４と、このスタートスイッチ１４に連係し、エンジン６の始動補助を行うスターティングモータＭに電流を供給するスタータリレー４７とをコントローラ３２に接続するとともに、コントローラ３２は、スタートスイッチ１４の投入により、スタータリレー４７を通電させ、スターティングモータの駆動に伴い、エンジン６を始動させ、かつエンジン制御装置３１は、スタータリレー４７の通電時間に応じて、スタータリレー４７への通電を停止する、スターティングモータＭの牽制機構Ｋを備えるものである。加えて、牽制機構Ｋは、コントローラ３２に内蔵するとともに、コントローラ３２は、スタータリレー４７への通電入切の切替えを、可変自在な所定時間または時間間隔で行う。

なお、上述の例では、エンジン制御装置を備える作業車両の一例としてホイール式トラクタについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、クローラ式トラクタなどの農作業車両や、建設作業車両など、エンジン制御装置を備えるあらゆる作業車両に適用できる。

１４ｂ スタートスイッチ
３１ エンジン制御装置
３２ コントローラ
３４ シフトニュートラルスイッチ
３５ ミッドＰＴＯニュートラルスイッチ
３６ リヤＰＴＯニュートラルスイッチ
３７ シートスイッチ
４３ グローリレー
４４ グローランプ
４５ ソレノイドリレー
４７ スタータリレー
４８ スタータソレノイド
Ｋ 牽制機構
Ｍ スターティングモータ

Claims (3)

1. エンジンを始動するスタートスイッチと、
   該スタートスイッチに連係し、前記エンジンの始動補助を行うスターティングモータに電流を供給するスタータリレーと、をコントローラに接続するとともに、
   前記コントローラは、前記スタートスイッチの投入により、前記スタータリレーにエンジン始動指示を出力することで、前記スタータリレーを通電させ、前記スターティングモータの回転に伴い、前記エンジンを駆動させる作業車両のエンジン制御装置において、
   前記エンジン制御装置は、前記スタータリレーの通電時間に応じて、前記スタータリレーへの通電を停止する、前記スターティングモータの牽制機構を備えることを特徴とする作業車両のエンジン制御装置。
2. 前記牽制機構は、前記コントローラに内蔵するとともに、前記コントローラは、前記スタータリレーへの通電入切の切替えを、可変自在な所定時間または時間間隔で行うことを特徴とする、請求項１に記載の作業車両のエンジン制御装置。
3. 前記コントローラには、前記エンジン点火に用いる予備加熱装置としてのグロープラグに電流を供給するグローリレーを接続することを特徴とする、請求項１に記載の作業車両のエンジン制御装置。

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