JP2014095387A - エンジン - Google Patents

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

【課題】エンジン本体に取り付けたエンジンコントロールユニットと、電源部品、表示部品、設定手段、センサ部品とを容易に接続できる農業用トラクタのエンジンを提供する。
【解決手段】エンジン本体にエンジンコントロールユニット20を取り付け固定し、該エンジンコントロールユニットと、電源部品、表示部品、設定手段、センサ部品とを配線を介して接続するエンジンにおいて、前記エンジン本体には、該エンジンコントロールユニットの他に、更に別のコネクタユニット33を固定し、該コネクタユニットを経由して、前記電源部品、表示部品、設定手段、センサ部品と、前記エンジンコントロールユニットとを接続する。
【選択図】図1

Description

本発明は、エンジン本体に設けたエンジンコントロールユニットと、電源部品、表示部品、設定手段、センサ部品とを接続する構成に関する。
従来、エンジンコントロールユニットは、振動や熱の影響が小さい位置となるように、エンジンルーム内の外装フレームに設けた技術が公知となっている(例えば、特許文献1参照)。汎用エンジンの場合には、エンジン本体にエンジンコントロールユニットが取り付けられている。エンジン本体に取り付けたエンジンコントロールユニットと、電源部品、表示部品、設定手段、センサ部品とを接続する場合には、エンジンコントロールユニットの配設位置と電源部品、表示部品、設定手段、センサ部品の配設位置はエンジン供給先のユーザー毎に異なるために、これらを接続する配線の長さも異なってしまうので、エンジンを供給する側のメーカーはユーザーに合わせて多種類の配線を用意しなければならず、エンジン本体に取り付けたエンジンコントロールユニットと、電源部品、表示部品、設定手段、センサ部品との接続も手間がかかっていた。よって、無駄が多くなり、コストアップとなっていた。
特開2006−342704号公報
そこで、本発明は、エンジン本体に取り付けたエンジンコントロールユニットと、電源部品、表示部品、設定手段、センサ部品とを容易に接続できるエンジンを提供することを目的とする。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
請求項1においては、エンジン(1)本体にエンジンコントロールユニット(20)を取り付け固定し、該エンジンコントロールユニット(20)と、電源部品、表示部品、設定手段、センサ部品とを配線を介して接続するエンジンにおいて、前記エンジン(1)本体には、該エンジンコントロールユニット(20)の他に、更に別のコネクタユニット(33)を固定し、該コネクタユニット(33)を経由して、前記電源部品、表示部品、設定手段、センサ部品と、前記エンジンコントロールユニット(20)とを接続する構成としたものである。
請求項2においては、請求項1記載のエンジンにおいて、前記エンジン(1)本体に、該コネクタユニット(33)が取り付けられるコネクタユニット取付部(39)を設け、該コネクタユニット取付部(39)を介してコネクタユニット(33)を固定するものである。
請求項3においては、請求項2記載のエンジンにおいて、前記コネクタユニット(33)をコネクタユニット(33)の取付板(33a)に複数のコネクタが固定されることにより構成し、前記コネクタユニット(33)の取付板(33a)をエンジン(1)本体のコネクタユニット取付部(39)に取り付ける構成としたものである。
請求項4においては、請求項3記載のエンジンにおいて、前記複数のコネクタを、電源回路用コネクタ(34)、表示部品用コネクタ(35)、設定用コネクタ(36)、チェック用コネクタ(37)としたものである。
請求項5においては、請求項3記載のエンジンにおいて、前記エンジンコントロールユニット(20)とコネクタユニット(33)を繋ぐ複数の配線は、一束にまとめてハーネス(38)に収容して配線を保護し、更に、前記コネクタユニット(33)を経由する配線は、各コネクタ毎に一束にまとめてハーネス(38)に収容する構成としたものである。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
本発明によれば、エンジン本体にエンジンコントロールユニットを取り付け、該エンジンコントロールユニットと、電源部品、表示部品、設定手段、センサ部品とを配線を介して接続するエンジンにおいて、電源部品、表示部品、設定手段、センサ部品と、エンジンコントロールユニットとの接続をコネクタユニットを介して簡単に行うことができる。
また、チェック用コネクタにパソコンまたは専用のチェック装置に接続されたチェック用ケーブルを接続して、エンジンコントロールユニットに記憶された運転情報や故障情報等を読み出したり、エンジン制御にかかる設定値を変更したりすることが簡単にできる。 また、電源部品、表示部品、設定手段、センサ部品と、エンジンコントロールユニットとの分離も簡単で、メンテナンスや部品交換等が容易にできる。
トラクタの前部側面図。 同じく平面図。 エンジンコントロールユニットと電気部品の接続を示す図。 コネクタユニットの斜視図。 制御フローチャート図。 エンジン停止処理制御のフローチャート図。
次に、発明の実施の形態を説明する。本発明が適用されるエンジン1は汎用エンジンであって、農業用または建設用の車両や船舶、または、発電機や揚水ポンプ等の作業機に搭載される。本実施例ではトラクタ2に搭載した実施例について説明する。まず、本発明に係る概略構成について、図1、図2を用いて説明する。なお、矢印A方向を前方として説明する。
トラクタ2の前部のエンジンフレーム13上に前から、バッテリ5、ラジエータ3、エンジン1が載置固定され、エンジン1の後部にクラッチハウジング17を固設して、該クラッチハウジング17上にステアリングハンドル装置19を設けている。
前記バッテリ5やラジエータ3やエンジン1等は、ボンネット7により覆われ、該エンジン1の後部に燃料タンク9が配設されて、該ボンネット7の後部に設けたダッシュボード6により、該燃料タンク9が覆われている。該ダッシュボード6の後部上に複数の表示部品を備える表示パネル11が配置され、その後部にステアリングハンドルが配設されている。該ダッシュボード6の後面上部にはキースイッチ12が配設され、該ダッシュボード6の後方には図示しない座席等が配設されている。
エンジン1は上部進行方向左側にマフラー8を配置し、エアクリーナ4はバッテリ5の上方のラジエータ3の前方に配設している。クランク軸10の前端には出力プーリ14を固設し、ベルト15を介して冷却ファン16とオルタネータ(発電機)21を駆動している。該冷却ファン16はラジエータ3とエンジン1 との間に配置され、オルタネータ21はエンジン1本体の左側面に配設されている。
前記エンジン1の本体には、エンジンコントロールユニット20が取り付けられている。該エンジンコントロールユニット20より、後述する配線及びコネクタを介して、前記バッテリ5やオルタネータ21等の電源部品や、表示パネル11に設けられるランプ類や、回転数モニタ46等の表示部品や、エンジン1の作動を設定するための設定手段となるスイッチと、接続されている。
エンジンコントロールユニット20と、電気部品の具体的接続実施例を説明する。前記エンジンコントロールユニット20は高温に晒されると熱暴走等が発生して故障の原因となる。そこで、エンジン1の周囲において、高熱とならない位置に取り付けられるが、エンジン1を搭載する車両や作業機においては、他の部品と干渉する場合があるので、エンジンコントロールユニット20の取付位置が複数設定されている。本実施例では、前記マフラー8と左右反対側の吸気マニホールド近傍の上エンジンコントロールユニット取付部31と、エンジン1本体前部左側の下エンジンコントロールユニット取付部32の、二カ所が設けられている。本実施例ではエンジンコントロールユニット20は図1に示すように下取付部32に取り付けられている。
前記上取付部31及び下取付部32は高温となるマフラー8やシリンダブロックから離れた位置に配置される。そして、エアクリーナ4を直接エンジン1上部に取り付ける場合等では、上取付部31とエアクリーナ4が干渉するおそれがあるので、下取付部32にエンジンコントロールユニット20が取り付けられる。また、オルタネータ21が下取付部32近傍に配置されると、エンジンコントロールユニット20と干渉したり、ノイズが混入したりするおそれがあるので、この場合には、上取付部31にエンジンコントロールユニット20が取り付けられる。エンジン1に取り付けられる部品や補機との位置関係により適宜上取付部31または下取付部32が選択される。
また、前記上取付部31と下取付部32とから略均等距離の位置の、エンジン1外周にコネクタユニット取付部39が設けられている。本実施例では、コネクタユニット33は、エンジン1の左下後部に配置されている。該コネクタユニット33は前記上取付部31と下取付部32とから略均等距離であれば、エンジン1の前右下部に配置することもできる。また、本実施例ではエンジンコントロールユニット20の取付部は、二カ所設けているが、三カ所以上設けることも可能であり、この場合も略均等距離の位置にコネクタユニット33が設けられる。
前記コネクタユニット33は、電源回路用コネクタ34と、表示部品用コネクタ35と、設定用コネクタ36と、チェック用コネクタ37等を備える。該電源回路用コネクタ34と、表示部品用コネクタ35と、設定用コネクタ36と、チェック用コネクタ37は、それぞれ雄体と雌体を備え、嵌合することによりエンジンコントロールユニット20側の配線と外部の電気部品に接続された配線とを接続可能としている。本実施例では、雄体をコネクタユニット33の取付板33aに固定し、雌体を雄体に対して着脱可能としている。また、電源回路用コネクタ34と、表示部品用コネクタ35と、設定用コネクタ36と、チェック用コネクタ37の、それぞれの接続部分の形状は異なる形状として、他の種類のコネクタが接続できない構造としている。
前記取付板33aは、図4に示すように、本実施例ではプレートを側面視L字状に折り曲げて、垂直面にコネクタ取付孔を開口して、コネクタを固定できるようにし、水平面にボルト孔を設けてボルト等によりコネクタユニット取付部39(エンジン1本体)に取り付けられるようにしている。なお、このコネクタユニット33は更にカバーで覆い、塵埃や油等から保護することもでき、また、取付板33aとエンジン1本体の間には防振部材や断熱材等を介装することにより、振動によるずれを防止し、高熱とならないようにすることもできる。また、前記エンジンコントロールユニット20とコネクタユニット33を繋ぐ複数の配線は、一束にまとめてハーネス38に収容して、配線を保護するとともに、他の部品と絡まないようにしている。
次に、コネクタにより接続する配線の具体例を、図3より説明する。前記電源回路用コネクタ34は、電力を供給するバッテリ5とエンジンコントロールユニット20の間の配線途中と、電源のON・OFF及び始動を切り替えるキースイッチ12と、エンジンコントロールユニット20の間の配線途中と、クランク軸の回転をベルト等の動力伝達手段を介して伝えて発電するオルタネータ21と、エンジンコントロールユニット20の間の配線途中と、セルモータの作動によりフライホイールを回転させて始動させるスタータ22と、エンジンコントロールユニット20との間の配線途中に介装される。
このバッテリ5と、キースイッチ12と、オルタネータ21と、スタータ22は電源部品とし、該電源部品は前記電源回路用コネクタ34の雄体と雌体を外すことにより、エンジンコントロールユニット20から一度に切り離すことが可能となり、メンテナンスや点検や修理や交換などの作業の際に、他の電気部品に高電圧がかかったり、異常電流が流れたりすることがなく、電気部品を破損させることなく安全に作業ができるようになる。
そして、電源回路用コネクタ34とエンジンコントロールユニット20との間の配線長さは一定となり、エンジンコントロールユニット20と前記電源部品と直接配線する必要がないので、エンジンを製造するメーカーはエンジン側で単独で配線することができ、また、車両または作業機を製造するメーカーも単独で配線作業をすることが可能となる。よって、搭載する車両や作業機に合わせて電源部品とエンジンコントロールユニット20との間の配線の長さを決める必要がなく、エンジンを出荷する前に、エンジン単体で配線作業ができるため、組み立て作業が容易にできるようになり、電源回路用コネクタ34とバッテリ5やスタータ22等の電源部品との間の配線は車両や作業機ごとに決めればよいため、余分な配線をなくすことができてコスト低減化も図ることができる。
また、表示パネル11に設けられる種々のランプやメータと、エンジンコントロールユニット20及び表示パネル用電源とを接続する各配線の途中に、表示部品用コネクタ35が設けられており、表示部品用コネクタ35の雄体と雌体を外すことにより、表示パネル11とエンジンコントロールユニット20及び表示パネル用電源とを一度に切り離すことが可能となり、表示パネル11のメンテナンスや点検や修理や交換などが容易にできるようになる。そして、車両や作業機によって表示パネル11の種類が異なっても、また、表示パネル11の取付位置が車両や作業機によって異なっても、表示部品用コネクタ35と表示パネル11の間の配線は車両や作業機ごとに決めればよいため、余分な配線をなくすことができてコスト低減化も図ることができる。
前記表示パネル11にはエンジン1の状態を表示するために複数のランプやメータが設けられている。具体的に本実施例では、図3に示すように、エンジン1に異常が発生してエンジン1を継続して運転することができなくなり、停止させた時に点灯する故障ランプ40、エンジン1の温度が低く始動が困難な時に、吸気エアまたは吸気部分を温めるために、熱源を作動させた時に点灯するプレヒートランプ41、潤滑油ポンプから送油される油圧が設定値よりも低下した場合に点灯する油圧低下ランプ42、バッテリ5の電圧が設定電圧以上であると点灯し、オルタネータ21により発電されると消灯するチャージランプ43、エアクリーナ4が詰まると点灯するエアクリーナランプ44、油水分離装置に水やゴミ等が溜まると点灯する油水分離警報ランプ45等が設けられる。また、エンジン回転数を表示する回転数モニタ46、負荷率を表示する負荷率モニタ47、水温を表示する水温メータ48、油圧を表示する油圧メータ49が設けられている。これらランプやメータとエンジンコントロールユニット20を接続する配線の途中に本発明の表示部品用コネクタ35が配置されている。
さらに、表示パネル11の近傍または座席近傍には、エンジン1 の回転を制御するための設定手段が設けられ、本実施例では複数の設定用のスイッチにより構成して、該設定手段は設定用コネクタ36を介してエンジンコントロールユニット20と接続されている。本実施例における設定をするためのスイッチは、図3に示すように、ドループ制御を選択するドループスイッチ51、最大制限回転数を設定する第一最大回転数スイッチ52・第二最大回転数スイッチ53、定格回転数を設定する第一回転数設定スイッチ54・第二回転数設定スイッチ55、逆ドループ制御を選択する逆ドループスイッチ56等が備えられている。これら設定スイッチは搭載される車両や作業機の仕様により不要であれば、設定用コネクタ36の部分から取り外せばよく、仕様変更が容易にできて、必要であれば後付けも容易にできるのである。
また、チェック用コネクタ37は、パソコンまたは専用のチェック装置と接続するためのものであり、通常は雄体または雌体の一方のみコネクタユニット33に設けて蓋をして、油や塵埃等が浸入しないようにしておき、他方は故障診断やメンテナンス等を行う場合に、パソコンまたは専用のチェック装置に接続されたチェック用ケーブルを接続して、エンジンコントロールユニット20に記憶された運転情報や故障情報等を読み出したり、エンジン制御にかかる設定値を変更したりできるようにしている。
そして、図3に示すように、エンジンコントロールユニット20と、エンジン1の各部の状態や作動状態等を検知する検知手段は、コネクタを介さずに直接配線で接続している。検知手段として、本実施例では、オペレーターが設定したエンジン回転数の値を検知するためにコントロールレバー近傍等に配設するアクセルセンサ61、エンジン回転数、つまり、クランク軸10の回転数を検知するためにフライホイール近傍に配置する回転センサ62、冷却水の温度を検知するためにウオータージャケット等に配置する水温センサ63、潤滑油ポンプから吐出される油圧が設定圧力に達しているかを検知するために潤滑油路に配置される油圧スイッチ64、エアクリーナ4がつまっているかを検知するためにエアクリーナ4に配置するエアクリーナセンサ65、水やゴミ等がたまっていないかを検知するために燃料供給経路途中の油水分離装置に配置される油水分離器センサ66、潤滑油ポンプから吐出される油圧を検知するために潤滑油路に配置される油圧センサ67、潤滑油の温度を検知するために潤滑油経路に配置される油温センサ68が備えられている。
また、エンジン1の回転数を制御したり、給気エアを温めたり、燃料を供給したりするためのアクチュエーターがエンジン1本体に設けられ、配線はエンジンコントロールユニット20と直接接続されている。具体的には、燃料噴射ポンプ70には燃料噴射量を調節したり燃料供給を停止してエンジン1 を停止したりするためのラックアクチュエーター71と、低温時に進角させるための低温始動ソレノイド72が設けられ、それぞれエンジンコントロールユニット20に配線を介して接続されている。また、給気エアを温めるためのエアヒータ73と、燃料を燃料噴射ポンプに圧送するためのフィードポンプ74と、排気ガスを吸気マニホールドに戻す量を制御するための、EGRバルブ75がそれぞれ配線を介して、エンジンコントロールユニット20と接続され、さらに、電源回路用コネクタ34を介して電源となるバッテリ5に電源回路用コネクタ34を介して接続されている。
上記のセンサやアクチュエーターはコネクタを介装することなくエンジンコントロールユニット20と配線を介して接続される。これらセンサやアクチュエーターは車両や作業機に取り付けるものではなくエンジン1本体の所定位置に取り付けられるため、コネクタは不要であり、直接エンジンコントロールユニット20と配線を介して接続するほうが安価で組み立て性もよいのである。
以上のように、エンジン1本体にエンジンコントロールユニット20を取り付けて、該エンジンコントロールユニット20と、電源部品や表示部品や設定手段やセンサ部品等の電気部品とを配線を介して接続するエンジン1において、エンジン1本体には、複数のエンジンコントロールユニット取付部31・32を設け、該複数のエンジンコントロールユニット取付部31・32から略均等距離の位置にコネクタユニット取付部39を設けたので、エンジン1の仕様やエンジン1を取り付ける作業機や車両等に合わせてエンジンコントロールユニット20の取付位置が変更されても、エンジンコントロールユニット20とコネクタユニット33の距離は変わらないため、エンジンコントロールユニット20とコネクタユニット33を接続する配線はエンジン製造時において同じものを使用でき、コストアップとならない。
また、エンジン1以外の位置に設ける電源部品や表示部品と、エンジンコントロールユニット20とはコネクタユニット33を介して接続するため、電源部品や表示部品からの配線はコネクタユニット33に集中させることができ、エンジン1回りで配線が絡まったり、断線したりするおそれがなない。また、エンジン1を搭載する作業機や車両においては、コネクタユニット33の位置が特定されているため、表示部品や設定手段からコネクタユニット33までの長さを特定することができ、配線の種類を少なくして無駄な配線もなくすことができる。
また、前記エンジンコントロールユニット20とコネクタユニット33は一束にまとめた配線で接続し、該コネクタユニット33は、電源回路用コネクタ34と表示部品用コネクタ35と設定用コネクタ36を備えるので、電源部品や表示部品や設定手段と、エンジンコントロールユニット20とはコネクタにより簡単に接続したり、外したりすることができる。組み立てる場合には、コネクタユニット33の所定の位置にコネクタを差し込むだけでよいため、組み立て性を向上でき、また、コネクタを外すだけで電源部品や表示部品や設定手段等とエンジンコントロールユニット20とを分離でき、メンテナンスや交換等を容易にできる。
また、前記電源回路用コネクタ34と、表示部品用コネクタ35と、設定用コネクタ36は、それぞれ形状が異なるコネクタで構成したので、コネクタの形状を合わせるだけで容易に組み立てることができ、間違って別のコネクタと接続することがなく、メンテナンス性も向上できる。
次に、エンジンの制御について、図5、図6より説明する。制御手段となる前記エンジンコントロールユニット20は、キースイッチ12がOFF位置にあるかを判断し(S1)、OFF位置にあればエンジンは停止状態とされる(S2)。つまり、燃料噴射が行われず、各種センサからの検出値も入力されない。キースイッチ12がON位置に操作されると(S3)、操作時から設定時間T1が経過した(S4)後に前記各種センサにより検出した値を読み込む(S5)。
次に、各種センサからの値が異常値でないか故障診断が実行される(S6)、異常がある場合には(S7)、後述するエンジン停止処理制御が行われる。異常がなければ(S7)制御状態が始動かどうか判別する(S8)。この判別はキースイッチ12が始動位置にあるかどうかで判断できる。エンジン始動処理状態では、エンジンコントロールユニット20のエンジン始動制御部により、エンジン始動制御が行われる。該エンジン始動制御は、水温センサ63 により検知したエンジンの温度(水温)が、設定した温度と比較して低温であるかを判断し、低温であるならば、低温始動ソレノイド72とエアヒータ73を作動させ、スタータ22を作動させてエンジン1を始動させる。設定温度以上であると、そのままスタータ22を作動させ、設定回転以上となると、始動したと判断してスタータ22を解除する。低温始動の場合始動すると、低温始動ソレノイド72とエアヒータ73はOFFとされる。
ステップ8において、エンジン回転制御状態と判断されると、エンジンコントロールユニット20の回転制御部により回転制御が行われる。回転制御はオペレーターが設定した回転数をアクセルセンサ61で検知し目標回転数とし、この目標回転数となるようにラックアクチュエーター71を作動させるのである。
エンジン停止処理制御は、エンジンコントロールユニット20のエンジン停止制御部により、エンジン停止処理制御が行われる。エンジン停止処理制御は、前記ステップ7において異常があると診断されると、図6に示すように、異常であることをオペレーターに知らせるために異常警報を発する(S11)。この異常の具体例としては、水温が設定値以上となったり、油圧が設定値以上となったり、エンジンコントロールユニット20自体が正常に働かなくなったりした場合等である。また、この警報を発する手段として、ブザーやランプ等があり、本実施例では故障ランプ40を点灯するようにしている。この警報は設定時間T2持続され、この設定時間T2が経過すると(S12)、警報手段が停止され(S13)、燃料の供給が停止されて、エンジン1を停止させる(S14)。このエンジン1を停止するには、ラックアクチュエーター71をエンジン停止側に作動させ、燃料噴射ポンプに燃料を供給しないようにするのである。
このように、前記エンジンコントロールユニット20と、油圧センサ67及び水温センサ63及びラックアクチュエーター71はコネクタを介さず接続し、油圧または水温が異常となると、警報を発して設定時間後にラックアクチュエーター71をエンジン停止側に作動させるようにするため、油圧センサ67及び水温センサ63及びラックアクチュエーター71はコネクタを介さないので配線(ハーネス)を短くして雑音等を減少し、異常が発生すると、オペレーターに知らせて自動的にエンジン1を停止できるのである。
1 エンジン
20 エンジンコントロールユニット
31・32 エンジンコントロールユニット取付部
33 コネクタユニット
34 電源回路用コネクタ
35 表示部品用コネクタ
36 設定用コネクタ
39 コネクタユニット取付部
63 水温センサ
67 油圧センサ
71 ラックアクチュエーター

Claims (5)

  1. エンジン(1)本体にエンジンコントロールユニット(20)を取り付け固定し、該エンジンコントロールユニット(20)と、電源部品、表示部品、設定手段、センサ部品とを配線を介して接続するエンジンにおいて、前記エンジン(1)本体には、該エンジンコントロールユニット(20)の他に、更に別のコネクタユニット(33)を固定し、該コネクタユニット(33)を経由して、前記電源部品、表示部品、設定手段、センサ部品と、前記エンジンコントロールユニット(20)とを接続する構成としたことを特徴とするエンジン。
  2. 請求項1記載のエンジンにおいて、前記エンジン(1)本体に、該コネクタユニット(33)が取り付けられるコネクタユニット取付部(39)を設け、該コネクタユニット取付部(39)を介してコネクタユニット(33)を固定することを特徴とするエンジン。
  3. 請求項2記載のエンジンにおいて、前記コネクタユニット(33)をコネクタユニット(33)の取付板(33a)に複数のコネクタが固定されることにより構成し、前記コネクタユニット(33)の取付板(33a)をエンジン(1)本体のコネクタユニット取付部(39)に取り付ける構成としたことを特徴とするエンジン。
  4. 請求項3記載のエンジンにおいて、前記複数のコネクタを、電源回路用コネクタ(34)、表示部品用コネクタ(35)、設定用コネクタ(36)、チェック用コネクタ(37)としたことを特徴とするエンジン。
  5. 請求項3記載のエンジンにおいて、前記エンジンコントロールユニット(20)とコネクタユニット(33)を繋ぐ複数の配線は、一束にまとめてハーネス(38)に収容して配線を保護し、更に、前記コネクタユニット(33)を経由する配線は、各コネクタ毎に一束にまとめてハーネス(38)に収容する構成としたことを特徴とするエンジン。
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