JP2011017272A

JP2011017272A - 作業車両のエンジン制御装置

Info

Publication number: JP2011017272A
Application number: JP2009161566A
Authority: JP
Inventors: Masashi Ota; 真史太田; Kazuhisa Yokoyama; 和寿横山; Hiroshi Isobe; 宏磯部
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2011-01-27

Abstract

【課題】制御精度を向上させるとともに、簡単な構成の制御回路を有する作業車両のエンジン制御装置を提供する。
【解決手段】コントローラ３２が、スタートスイッチ１４ｂの投入により、エンジン６を予熱するグローランプ４４に電流を供給するグローリレー４３およびエンジンストップソレノイド４６に電流を供給するソレノイドリレー４５を一定時間励磁させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、コントローラがシートスイッチの検出による作業者の離席情報に基づき、エンジンストップソレノイドへの電流供給を停止させ、エンジンの駆動を停止する安全機構を備える作業車両のエンジン制御装置に関し、より詳細には、コントローラが、スタートスイッチの投入により、エンジンを予熱するグローランプに電流を供給するグローリレーおよびエンジンストップソレノイドに電流を供給するソレノイドリレーを一定時間励磁させる作業車両のエンジン制御装置に関する。

従来、トラクタなどの作業車両のエンジン制御装置には、コントローラの各入力ポートに、作業者の着座検知を行うシートスイッチと、ＰＴＯ軸の動力伝達の検知を行うＰＴＯスイッチと、走行系主変速装置の中立状態を検出する走行スイッチとを等価関係に接続し、ＰＴＯ軸が非伝動状態の検知と、走行系が中立状態の検知とのアンド条件を持たせないことで、着座検知をエンジン始動条件の１つとしたエンジン制御装置を構成できるとともに、走行系が中立であることを検知したアンド条件を持つ構成とすることで、このアンド条件が成立することが、エンジン始動条件の１つとなり、着座検知をエンジン始動条件から外すことができるなど、エンジン始動条件を変更自在とするエンジン制御装置（例えば、特許文献１）がある。

特開２００４−１９０６３６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、作業者によるスタートスイッチ投入の際、コントローラは、エンジンを暖気するためのグロープラグに電流の供給を行うグローリレーに、バッテリから電流を、回路内に設けたタイマーにより、所定時間通電させているが、温度条件などによってタイマーが誤作動や故障を生じるため、グローリレーへの電流供給が過不足の状態になるおそれがあり、正常なエンジンの始動操作が行えないという問題があった。
また、従来の上記エンジン制御装置における制御回路内では、ソレノイドリレーやグローリレーなどのパワーリレーが、コントローラの外部に設置されているため、複雑な制御回路構成となり、メンテナンス性などの作業性が悪いという問題もあった。
そこで、この発明の目的は、制御精度を向上させるとともに、簡単な構成の制御回路を有する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、エンジンのスタートスイッチの投入および、走行系の動力伝達状態を検出するシフトニュートラルスイッチによる前記走行系動力の非伝達と、ＰＴＯ軸の動力伝達状態を検出するＰＴＯスイッチによる前記ＰＴＯ軸の動力非伝達状態と、作業者のシートへの離着席状態を検出するシートスイッチによる作業者の前記シート着席情報との全ての検出情報に基づき、コントローラは、スタータソレノイドを介してスターティングモータを作動させ、エンジンを始動し、かつエンジンストップソレノイドに電流を供給することで、エンジンを駆動するとともに、前記コントローラは、前記シートスイッチの検出による作業者の離席情報に基づき、前記エンジンストップソレノイドへの電流供給を停止させ、前記エンジンの駆動を停止する安全機構を備える作業車両のエンジン制御装置において、前記コントローラは、前記スタートスイッチの投入により、前記エンジンを予熱するグローランプに電流を供給するグローリレーおよび前記エンジンストップソレノイドに電流を供給するソレノイドリレーを一定時間励磁させ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、前記コントローラは、前記グローリレーと、前記ソレノイドリレーとを内蔵することを特徴とする。

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、前記シートスイッチは、オフディレー回路を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３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、さらに車両のパーキングブレーキの作動を検出するパーキングブレーキスイッチを接続するとともに、前記コントローラは、前記シフトニュートラルスイッチの検出による走行系の動力非伝達状態と、前記パーキングブレーキスイッチの検出による前記パーキングブレーキの作動状態に基づいて、前記シートスイッチの検出による作業者のシート離席状態を検出しても、前記ソレノイドリレーを介して前記エンジンストップソレノイドへの電流供給を維持することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、エンジンのスタートスイッチの投入および、走行系の動力伝達状態を検出するシフトニュートラルスイッチによる走行系動力の非伝達と、ＰＴＯ軸の動力伝達状態を検出するＰＴＯスイッチによるＰＴＯ軸の動力非伝達状態と、作業者のシートへの離着席状態を検出するシートスイッチによる作業者のシート着席情報との全ての検出情報に基づき、コントローラは、スタータソレノイドを介してスターティングモータを作動させ、エンジンを始動し、かつエンジンストップソレノイドに電流を供給することで、エンジンを駆動するとともに、コントローラは、シートスイッチの検出による作業者の離席情報に基づき、エンジンストップソレノイドへの電流供給を停止させ、エンジンの駆動を停止する安全機構を備える作業車両のエンジン制御装置において、コントローラは、スタートスイッチの投入により、エンジンを予熱するグローランプに電流を供給するグローリレーおよびエンジンストップソレノイドに電流を供給するソレノイドリレーを一定時間励磁させるので、エンジン始動の際、予め励磁させておいたグローリレーによりグロープラグを介してエンジンが予熱されているため、スターティングモータの作動によりエンジンが点火し易くなるため、エンジンの始動性が向上するとともに、予め励磁させておいたソレノイドリレーにより、エンジン始動とともに、直ちにソレノイドリレーからエンジンストップソレノイドに供給された電流により、エンジンに燃料が供給されるため、エンジンが安定駆動する。また、コントローラが、グローリレーへの励磁時間を制御しているため、従来のようなエンジン制御装置の回路内に、別途タイマーなどを設けた場合と比べて、温度条件などの条件変化に左右されず、常にグローリレーを所定の時間だけ正確に励磁させることができるとともに、回路構成を簡単にすることができる。従って、作業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、コントローラは、グローリレーと、ソレノイドリレーとを内蔵するので、従来のようにコントローラ外部に、グローリレーやソレノイドリレーといったパワーリレーを接続配置させることなく、エンジン制御装置３１の回路を簡単な構成にすることができる。従って、メンテナンス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、シートスイッチは、オフディレー回路を備えるので、作業者の姿勢変更や車両の振動により、作業者がシートからわずかに離れて、シートスイッチの検出状態が瞬時に切り替わり、シートの作業者が設定した時間内で離席状態となっても、コントローラによる不要なエンジンの停止を防ぐことができる。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４に記載の発明によれば、コントローラには、さらに車両のパーキングブレーキの作動を検出するパーキングブレーキスイッチを接続するとともに、コントローラは、シフトニュートラルスイッチの検出による走行系の動力非伝達状態と、パーキングブレーキスイッチの検出によるパーキングブレーキの作動状態に基づいて、シートスイッチの検出による作業者のシート離席状態を検出しても、ソレノイドリレーを介してエンジンストップソレノイドへの電流供給を維持するので、作業者が、例えば、車両から降車して作業を行う場合に、主変速レバーがニュートラル位置であるとともにパーキングブレーキを作動させた、車両が移動しない条件において、作業者が降車シートから離席しても、エンジンの駆動を維持することができる。従って作業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。パワーリレーを内蔵したコントローラを備えるエンジン制御装置の電気回路図である。

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、図示しないスターティングモータの作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。

ここで、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を励磁させる。

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、前記スターティングモータが作動し、エンジン６が始動される。

さらに、予め励磁させておいたソレノイドリレー４５により、上述したエンジン６の始動とともに、直ちにソレノイドリレー４５からエンジンストップソレノイド４６の吸引部４６ａを介して保持部４６ｂに供給された電流により、エンジン６に燃料が供給される結果、エンジン６が安定駆動される。このため、エンジン６を始動させてもエンジン６が駆動しない、または駆動がすぐに停止してしまうようなことはなく、エンジン６を始動から駆動まで連続して確実に行うことができる。

このエンジン６の始動の際、予め励磁させておいたグローリレー４３によりグロープラグ４４を介してエンジン６が予熱されているため、前記スターティングモータの作動によりエンジン６が点火し易くなる結果、エンジン６の始動性が向上される。

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。

さらに、ソレノイドリレー４５の励磁時間を、本発明の例では１秒程度としているため、エンジンストップソレノイド４６が熱消耗することなく、エンジンストップソレノイド４６の損傷を防止することができる。

そして、コントローラ３２が、グローリレー４３への励磁時間を制御しているため、従来のようなエンジン制御装置の回路内に、別途タイマーなどを設けた場合と比べて、温度条件などの条件変化に左右されず、常にグローリレー４３を所定の時間だけ正確に励磁させることができるとともに、回路構成を簡単にすることができる。

次に、エンジン６の駆動中に、作業者がシート１３を離席した場合には、シートスイッチ３７が検出した作業者の離席状態がコントローラ３２に入力されると、コントローラ３２は、ソレノイドリレー４５の通電を遮断させることで、エンジンストップソレノイド４６への電流供給を停止して、エンジン６の駆動を停止させる、安全機構Ｓが設けられる。

また、この安全機構Ｓにおける、シートスイッチ３７には、図２に示すようなオフディレー回路３７ａが備えられており、このオフディレー３７ａを作動させた場合には、設定した一定の時間（本発明では、例えば１秒間に設定した例を説明するが、設定時間は適宜変更可能とする。）だけ作業者がシート１３から離席しても、コントローラ３２はソレノイドリレー４５に対して、エンジンストップソレノイド４６への電流供給を停止しない構成とされる。

つまり、エンジン６の駆動中に、作業者がシート１３から１秒を超えて離席した場合には、シートスイッチ３７が作業者の離席状態を検出して、コントローラ３２に伝達することで、コントローラ３２は、ソレノイドリレー４５の通電を遮断させ、エンジンストップソレノイド４６への電流供給を停止して、エンジン６の駆動を停止させることにより、シート１３に作業者が着座していない状態ではエンジン６を停止して安全性を向上させるものである。

しかし、エンジン６の駆動中に、シート１３に着座している作業者の姿勢変更などや、車両の走行状態や作業状態などの振動に伴う、一時的な体重移動による離席状態が、例えば１秒以内で生じても、シートスイッチ３７は、作業者の離席状態をコントローラ３２に伝達しないため、コントローラ３２はソレノイドリレー４５の通電を維持し、エンジン６を停止させることはない。

このような構成にすることで、作業者の姿勢変更や車両の振動により、作業者がシート１３からわずかに離れて、シートスイッチ３７の検出状態が瞬時に切り替わり、シート１３の作業者が設定した時間内で離席状態となっても、コントローラ３２による不要なエンジン６の停止を防ぐことができる。

次に、エンジン６の駆動中に、作業状況などに対応して作業者が比較的長い時間離席しても、エンジン６を停止させない構成にすることもできる。この場合、図５のパターン１に示すように、エンジン６の駆動中に、主変速レバー１５がニュートラル位置であることを検出したシフトニュートラルスイッチ３４の検出と、前記パーキングブレーキの作動を検出したパーキングスイッチ３８の検出との情報に基づき、コントローラ３２は、シートスイッチ３７が作業者の離席を検出した情報を有していても、ソレノイドリレー４５の通電を維持させる。

つまり、エンジン６の駆動中に、車両を移動させない条件とし、作業者がシート１３から、例えば１秒以上、１分〜１０分程度の比較的長い時間離れても、コントローラ３２は、ソレノイドリレー４５の通電を維持し、エンジン６を停止させることはない。

なお、コントローラ３２は、シフトニュートラルスイッチ３４による主変速レバー１５のニュートラル位置およびパーキングスイッチ３８による前記パーキングブレーキの作動のいずれかもしくは双方が検出されなかった際、シートスイッチ３７が作業者の離席を検出した情報を得ることで、ソレノイドリレー４５の通電を遮断してエンジン６の駆動を停止させる。

このような構成にすることで、例えば、作業者が、車両から降車して作業を行う場合に、主変速レバー１５がニュートラル位置であるとともに、前記パーキングブレーキを作動させた、車両が移動しない条件において、作業者がシート１３から離席しても、エンジン６の駆動を維持するため、降車のための離席の都度、エンジン６の駆動を停止させる必要がなく、作業性を向上させることができる。

次に、本願発明のエンジン制御装置では、パワーリレーをコントローラに内蔵させて、エンジン制御装置３１の回路構成を簡単にすることができる。図５はパワーリレーを内蔵したコントローラを備えるエンジン制御装置の電気回路図である。

このエンジン制御装置３１´は、図５に示すように、上述した、パワーリレーとしてのグローリレーおよびソレノイドリレーを、コントローラ３２´に内蔵させる。従って、グロープラグ４４およびエンジンストップソレノイド４６は、コントローラ３２´内におけるグローリレー４３´およびソレノイドリレー４５´に接続される。

このような構成にすることで、コントローラ３２´外部にパワーリレーを接続配置させることなく、エンジン制御装置３１´の回路全体の構成が簡単となり、メンテナンス性が向上する。

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のスタートスイッチ１４ｂの投入および、走行系の動力伝達状態を検出するシフトニュートラルスイッチ３４による走行系動力の非伝達と、ＰＴＯ軸の動力伝達状態を検出するミッド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（ＰＴＯニュートラルスイッチ）によるＰＴＯ軸の動力非伝達状態と、作業者のシート１３への離着席状態を検出するシートスイッチ３７による作業者のシート１３着席情報との全ての検出情報に基づき、コントローラ３２は、スタータソレノイド４８を介してスターティングモータを作動させ、エンジン６を始動し、かつエンジンストップソレノイド４６に電流を供給することで、エンジン６を駆動するとともに、コントローラ３２は、シートスイッチ３７の検出による作業者の離席情報に基づき、エンジンストップソレノイド４６への電流供給を停止させ、エンジン６の駆動を停止するものであって、コントローラ３２は、スタートスイッチ１４ｂの投入により、エンジン６を予熱するグローランプ４４に電流を供給するグローリレー４３およびエンジンストップソレノイド４６に電流を供給するソレノイドリレー４５を一定時間励磁させるものである。

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
３１，３１´ エンジン制御装置
３２，３２´ 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
３７ａオフディレー
３８パーキングスイッチ
４３，４３´ グローリレー
４４グローランプ
４５，４５´ ソレノイドリレー
４６エンジンストップソレノイド
４６ａ吸引部
４６ｂ保持部
４７スタータリレー
４８スタータソレノイド

Claims

エンジンのスタートスイッチの投入および、走行系の動力伝達状態を検出するシフトニュートラルスイッチによる前記走行系動力の非伝達と、ＰＴＯ軸の動力伝達状態を検出するＰＴＯニュートラルスイッチによる前記ＰＴＯ軸の動力非伝達状態と、作業者のシートへの離着席状態を検出するシートスイッチによる作業者の前記シート着席情報との全ての検出情報に基づき、コントローラは、スタータソレノイドを介してスターティングモータを作動させ、エンジンを始動し、かつエンジンストップソレノイドに電流を供給することで、エンジンを駆動するとともに、
前記コントローラは、前記シートスイッチの検出による作業者の離席情報に基づき、前記エンジンストップソレノイドへの電流供給を停止させ、前記エンジンの駆動を停止する安全機構を備える作業車両のエンジン制御装置において、
前記コントローラは、前記スタートスイッチの投入により、前記エンジンを予熱するグローランプに電流を供給するグローリレーおよび前記エンジンストップソレノイドに電流を供給するソレノイドリレーを一定時間励磁させることを特徴とする作業車両のエンジン制御装置。
前記コントローラは、前記グローリレーと、前記ソレノイドリレーとを内蔵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。
前記シートスイッチは、オフディレー回路を備え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。
前記コントローラには、さらに車両のパーキングブレーキの作動を検出するパーキングブレーキスイッチを接続するとともに、前記コントローラは、前記シフトニュートラルスイッチの検出による走行系の動力非伝達状態と、前記パーキングブレーキスイッチの検出による前記パーキングブレーキの作動状態に基づいて、前記シートスイッチの検出による作業者のシート離席状態を検出しても、前記ソレノイドリレーを介して前記エンジンストップソレノイドへの電流供給を維持することを特徴とする、請求項１〜３に記載の作業車両のエンジン制御装置。