JP2017015060A - Tractor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トラクタに関する。詳細には、トラクタに接続された作業機の種類及び状態のうち少なくとも一方に応じて、当該トラクタの駆動源であるエンジンを自動的に適切に制御するための構成に関する。 The present invention relates to a tractor. Specifically, the present invention relates to a configuration for automatically and appropriately controlling an engine that is a driving source of the tractor according to at least one of the type and state of the work machine connected to the tractor.
従来から、トラクタの作業環境の変化に応じて、駆動源であるエンジンの出力トルク特性を切り替えて、当該エンジンの制御を個々の作業環境に応じた適切なものとする構成が知られている。特許文献1は、この種のトラクタを開示する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a configuration is known in which output torque characteristics of an engine serving as a drive source are switched according to a change in a work environment of a tractor so that the control of the engine is appropriate for each work environment.
特許文献1のトラクタは、エンジン回転数と出力トルクとの関係を示す複数の性能曲線(具体的には、高トルクライン及び低燃費ライン)を予めエンジン制御部に記憶している。特許文献1には、高トルクラインか低燃費ラインかを具体的にどのようにして選択するのかについては開示されていないが、オペレータの適宜の操作により何れかを選択できるようになっていると考えられる。特許文献1のトラクタにおいて、オペレータが高トルクラインか低燃費ラインかを適宜に選択することにより、エンジンの出力トルクの制御を適切に行うことができると考えられる。
The tractor of Patent Literature 1 stores a plurality of performance curves (specifically, a high torque line and a low fuel consumption line) indicating the relationship between the engine speed and the output torque in the engine control unit in advance.
ところで、特許文献1のようなトラクタのエンジンにおいては、上述のように出力トルクについては複数の性能曲線を用いて制御を行っているが、燃料噴射状態については、エンジン回転数と出力トルクとの関係で燃料噴射状態を示す単一の噴射制御情報に基づいて制御を行っているのが一般的である。その場合、エンジンの燃費の向上と、騒音の低減と、がトレードオフの関係にあることを考慮して、妥当な低燃費性及び低騒音性が得られる燃料噴射状態を実現することができる噴射制御情報が採用される。ところが、作業機の種類又は状態によっては、騒音が多少大きくなっても燃費を抑えたい場合や、あるいは逆に燃費が多少悪くなっても騒音を小さくしたい場合がある。単一の噴射制御情報を用いてトラクタのエンジンの燃料噴射状態を制御した場合、このような場合に個々の作業機の種類又は状態に応じて適切な制御を行うことができず、改善の余地があった。
By the way, in the engine of a tractor like
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、トラクタの駆動源であるエンジンの燃料噴射状態を自動的に適切に制御して、エンジンの低燃費性又は低騒音性を個々の状況に応じて実現できるトラクタを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to automatically and appropriately control the fuel injection state of an engine, which is a drive source of a tractor, to reduce the fuel efficiency or noise of the engine. It is to provide a tractor that can be realized according to individual circumstances.
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とその効果を説明する。 The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems and the effects thereof will be described.
本発明の観点によれば、以下の構成のトラクタが提供される。即ち、このトラクタは、駆動源であるエンジンと、前記エンジンを制御するエンジン制御部と、を備え、複数の作業機の何れかを接続可能である。前記エンジン制御部は、第1噴射制御情報と、第2噴射制御情報と、を予め記憶する。前記第1噴射制御情報は、燃費を抑えることを優先した燃料噴射状態をエンジン回転数と出力トルクとの関係で示す。前記第2噴射制御情報は、騒音を抑えることを優先した燃料噴射状態を前記エンジン回転数と前記出力トルクとの関係で示す。前記エンジン制御部は、前記エンジンから取得した情報及び前記トラクタの車体から取得した情報に基づいて、接続されている前記作業機の種類又は状態の少なくとも一方を特定する。前記エンジン制御部は、前記作業機の種類又は状態に応じて、前記第1噴射制御情報又は前記第2噴射制御情報の何れかを自動的に選択し、当該選択された噴射制御情報に基づいて前記エンジンを制御する。 According to an aspect of the present invention, a tractor having the following configuration is provided. That is, the tractor includes an engine as a driving source and an engine control unit that controls the engine, and can connect any of a plurality of work machines. The engine control unit stores in advance first injection control information and second injection control information. The first injection control information indicates a fuel injection state in which priority is given to suppressing fuel consumption in a relationship between the engine speed and the output torque. The second injection control information indicates a fuel injection state in which priority is given to suppressing noise in a relationship between the engine speed and the output torque. The engine control unit identifies at least one of a type or a state of the connected work implement based on information acquired from the engine and information acquired from a vehicle body of the tractor. The engine control unit automatically selects either the first injection control information or the second injection control information according to the type or state of the work implement, and based on the selected injection control information Control the engine.
これにより、作業機の種類又は状態に応じて、燃費を抑えることを優先した制御を行うか、又は騒音を抑えることを優先した制御を行うか、の何れかを自動的に選択し、燃料噴射状態が個々の状況に応じて適切となるように制御を行うことができる。 As a result, depending on the type or state of the work implement, either the control giving priority to suppressing fuel consumption or the control giving priority to suppressing noise is automatically selected and fuel injection is performed. Control can be performed so that the state is appropriate for each situation.
前記のトラクタにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記エンジン制御部は、第1調速制御情報と、第2調速制御情報と、を予め記憶する。前記第1調速制御情報は、エンジン回転数の変動に対する応答性を高くすることを優先したエンジン回転数制御の制御ゲインを前記出力トルクとの関係で示す。前記第2調速制御情報は、定常時のエンジン回転数の安定性を高く維持することを優先したエンジン回転数制御の制御ゲインを前記出力トルクとの関係で示す。前記エンジン制御部は、前記作業機の種類又は状態に応じて、前記第1調速制御情報又は前記第2調速制御情報の何れかを自動的に選択し、当該選択された調速制御情報に基づいてエンジン回転数が調速されるように前記エンジンを制御する。 The tractor preferably has the following configuration. That is, the engine control unit stores first speed control information and second speed control information in advance. The first speed control information indicates a control gain of engine speed control giving priority to increasing responsiveness to fluctuations in engine speed in relation to the output torque. The second speed control information indicates a control gain of engine speed control giving priority to maintaining high stability of the engine speed in a steady state in relation to the output torque. The engine control unit automatically selects either the first speed control information or the second speed control information according to the type or state of the work implement, and the selected speed control information The engine is controlled so that the engine speed is regulated based on the engine speed.
これにより、作業機の種類又は状態に応じて、定常時のエンジン回転数の安定性を高く維持することを優先した制御を行うか、エンジン回転数の変動に対する応答性を高くすることを優先した制御を行うか、の何れかを自動的に選択し、エンジン回転数制御の制御ゲインが個々の状況に応じて適切となるように制御を行うことができる。 As a result, depending on the type or state of the work implement, priority was given to control that prioritizes maintaining high stability of the engine speed during steady operation, or priority was given to increasing responsiveness to fluctuations in engine speed. It is possible to automatically select one of the control and perform control so that the control gain of the engine speed control becomes appropriate according to each situation.
前記のトラクタにおいては、前記第1噴射制御情報又は前記第2噴射制御情報の何れかをオペレータに選択させる操作具を備えることが好ましい。 The tractor preferably includes an operation tool that allows an operator to select either the first injection control information or the second injection control information.
これにより、燃費を抑えることを優先した制御を行うか、騒音を抑えることを優先した制御を行うか、をオペレータが手動で切り替えることもでき、トラクタの作業環境の変化に対して臨機応変に対応することができる。 This allows the operator to manually switch between control that prioritizes reducing fuel consumption or control that prioritizes suppressing noise, and responds flexibly to changes in the work environment of the tractor. can do.
前記のトラクタにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記エンジンは、排気ガスのうちEGR率に相当する分を吸気側に再循環させるEGR装置を備える。前記第1噴射制御情報に基づいて前記エンジンを制御する場合と、前記第2噴射制御情報に基づいて前記エンジンを制御する場合とで、互いに異なるEGR率に設定される。 The tractor preferably has the following configuration. That is, the engine includes an EGR device that recirculates the exhaust gas corresponding to the EGR rate to the intake side. Different EGR rates are set for the case where the engine is controlled based on the first injection control information and the case where the engine is controlled based on the second injection control information.
これにより、燃費を抑えることを優先したいか、騒音を抑えることを優先したいかによって、EGR率を異ならせることができ、個々の状況に応じて一層適切にエンジンの制御を行うことができる。 As a result, the EGR rate can be varied depending on whether priority is given to suppressing fuel consumption or priority on suppressing noise, and engine control can be performed more appropriately in accordance with individual situations.
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。初めに図1を参照して、本実施形態のトラクタ1の基本的な構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るトラクタ1の全体的な構成を示す側面図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the basic configuration of the
トラクタ1は、農作業用の作業車両であり、ロータリ、ハロー等の各種の作業機(アタッチメント)を必要に応じて装着し、作業機を用いた各種の作業を行うことができる。
The
トラクタ1は、車体2と、左右1対の前輪3と、左右1対の後輪4と、を備える。車体2の前部にはボンネット5が配置されており、当該ボンネット5の内部にはトラクタ1の駆動源であるエンジン6が配置されている。
The
左右の後輪4の間には、ミッションケース7が配置されている。エンジン6の出力は、このミッションケース7内の変速機構によって変速されて、後輪4及び作業機へ伝達される。詳述すると、エンジン6の出力の一部は、ミッションケース7内に配置された図略の主変速機構及び副変速機構によって適宜変速されて後輪4に伝達される。また、エンジン6の出力の残りの一部は、ミッションケース7内に配置された図略のPTO変速機構によって適宜変速されてPTO軸9に伝達される。
A mission case 7 is disposed between the left and right
ミッションケース7の後部には、ロワーリンク13、トップリンク14、及びPTO軸9が配置されている。作業機は、ロワーリンク13及びトップリンク14に連結され、PTO軸9によって駆動される。
A
ミッションケース7の上方であってボンネット5の後方には、オペレータが搭乗するためのキャビン15が配置されている。キャビン15の内部には運転座席が設けられており、運転座席の近傍にはオペレータが操作するための図略の複数の操作具が設けられている。
A
次に、トラクタ1の駆動源であるエンジン6の基本的な構成について図2を参照して説明する。図2は、トラクタ1に搭載されるエンジン6の構成を模式的に示した図である。
Next, a basic configuration of the
エンジン6は、図2に示すように、エンジン本体18と、燃料噴射装置19と、EGR装置(排気ガス再循環装置)20と、排気タービン式の過給機21と、排気浄化装置22と、エンジン制御部としてのECU(エンジンコントロールユニット)17と、を備える。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態において、エンジン6は直列4気筒型のディーゼルエンジンとして構成されている。エンジン本体18は、シリンダブロックと、シリンダヘッドと、を備える。シリンダブロックには、4つのシリンダ33が形成される。それぞれのシリンダ33の内部には、燃焼室が形成されるとともに、図示しないピストンがスライド可能に配置されている。このピストンは、エンジン6の出力軸である図略のクランク軸に連結される。
In the present embodiment, the
また、エンジン本体18は、吸気マニホールド23と、排気マニホールド24と、を備えている。吸気マニホールド23には、当該吸気マニホールド23に吸気を導入する吸気管25が接続されている。排気マニホールド24には、当該排気マニホールド24からの排気が排出される排気管26が接続されている。
The engine
燃料噴射装置19は、各シリンダ33に対応するインジェクタ27を備える。インジェクタ27には、図略の燃料ポンプによって圧送された燃料が、図示しないコモンレールを介して分配される。インジェクタ27が備える電子制御弁はECU17に電気的に接続されており、ECU17からの信号が当該電子制御弁に入力されることにより、当該インジェクタ27から燃焼室内に燃料が噴射される。ECU17は、インジェクタ27からの燃料の噴射時期、噴射圧力(前記コモンレールの圧力)、及び噴射パターンを制御する。
The
EGR装置20は、EGR管28と、EGR弁29と、EGRクーラ30と、を備えている。EGR管28は、吸気管25と排気管26とを接続しており、当該EGR管28を介して排気ガスが吸気に再循環される。EGR弁29は、EGR管28の内部に設けられており、当該EGR弁29はECU17に電気的に接続されている。EGR弁29の開度をECU17が制御することにより、排気ガスのうち吸気側に再循環される排気ガスの率(以下、「EGR率」)が調整される。EGRクーラ30は、EGR管28を流れる排気を冷却する。
The
過給機21は、排気管26を流れる排気によって回転するタービン31と、当該タービン31と一体的に回転するコンプレッサ32と、を備える。コンプレッサ32は吸気管25内に配置されており、当該コンプレッサ32の回転によって吸気が圧縮され、エンジン本体18のシリンダ33内に送り込まれる。
The
排気浄化装置22は、排気管26の出口に設けられる。排気浄化装置22は、DOC(ディーゼル用酸化触媒)及びDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)を備えて構成される。排気ガスは、排気浄化装置22を通過することにより浄化された後、外部に排出される。
The
次に、図3等を参照して、エンジン6の制御に関する構成を説明する。図3は、トラクタ1の主要な電気的構成を示すブロック図である。
Next, a configuration related to the control of the
エンジン制御部としてのECU17は、CPU、ROM、RAM等を備えたコンピュータとして構成されている。ECU17は、図3に示す種々のセンサや操作具から情報を取得し、これらの情報に基づいてエンジン6に関する制御を行う。
The
以下、具体的に説明する。トラクタ1の車体2が備える前記副変速機構には、当該副変速機構の変速段を検出する副変速センサ10が備えられている。また、前記PTO変速機構には、当該PTO変速機構の変速段を検出するPTO速度センサ11が備えられている。更に、エンジン6から後輪4に至るまでの駆動伝達経路の適宜の位置には、トラクタ1の車速を検出する車速センサ12が備えられている。副変速センサ10、PTO速度センサ11及び車速センサ12は、ECU17に電気的に接続されている。
This will be specifically described below. The auxiliary transmission mechanism included in the
車体2が備える(具体的には、キャビン15の内部に配置されている)上述の操作具には、モード切替操作具16が含まれている。このモード切替操作具16は、オペレータが、エンジン6の制御モードを、後述する「手動モード」及び「自動モード」のうち何れかに切り替えるために操作するものである。モード切替操作具16は、ECU17に電気的に接続されている。
The above-described operation tool included in the vehicle body 2 (specifically, disposed inside the cabin 15) includes a mode
エンジン本体18には、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ34と、エンジンの出力トルクを検出するトルク検出センサ35と、が設けられている。エンジン回転数センサ34及びトルク検出センサ35は、ECU17に電気的に接続されている。
The
前述のように、本実施形態のトラクタ1には、ロータリ、ハロー等の様々な作業機を接続して作業を行うことができるが、低騒音より低燃費を優先した制御を行うべきか、それとも低燃費より低騒音を優先した制御を行うべきかは、トラクタ1の作業又は状態(即ち、トラクタ1にどのような作業機が接続され、どのような作業が行われているか、また、トラクタ1がどのような状態か)に応じて異なる。
As described above, the
ところで、エンジン6において主に使用されるトルク−回転数の領域は、トラクタ1の作業/状態に応じて異なる。図4には、トラクタ1が様々な作業(例えば、耕耘作業、代掻き作業等)を行う場合、ハイアイドル状態の場合、ローアイドル状態の場合等におけるトルク−回転数の領域が、トラクタ1のエンジン6のトルク線図に重ねて示されている。なお、以降の説明では、表記の簡略化のため、トラクタ1の様々な作業/状態について、「作業A」、「状態H/I」等と、アルファベットを用いた略記号で表現する場合がある。
By the way, the torque-rotation speed region mainly used in the
このように、トラクタ1の作業/状態に応じてトルク−回転数の領域が異なっているので、エンジン回転数センサ34により検出したエンジン回転数、及び、トルク検出センサ35により検出した出力トルクに基づいて、トラクタ1の作業/状態をある程度特定し、これに基づいて、低騒音と低燃費の何れを優先すべきかを選択して制御することは可能と考えられる。
As described above, since the torque-rotation speed region varies depending on the operation / state of the
しかしながら、トラクタ1の作業/状態が異なっていても、使用するトルク−回転数の領域が互いに類似する場合もある。具体的には図4に示すように、例えば作業Aと作業Cとで領域が一部重なっているし、作業Eと作業Fとでも領域が一部重なっている。そのため、上述のようにエンジンから取得する情報だけでは、トラクタ1の作業/状態を正確に特定することができず、ニーズに適合した制御を行うことができない場合があった。
However, even if the work / state of the
そこで、本実施形態のトラクタ1では、エンジン6から取得した情報以外に、車体2から取得した情報も判断材料として考慮することにより、トラクタ1の作業/状態を特定するように構成されている。これにより、トラクタ1の作業/状態に関する情報を正確に取得できるので、状況に応じた適切な制御を行うことができる。
Therefore, the
エンジンの制御に求められるニーズは状況に応じて様々であるが、一般的な傾向としては、圃場で行われる作業の殆ど(作業A、作業B、作業C、作業D、及び作業F)では、広大な圃場での作業を考慮して、燃費を低く抑えることが重視される。一方、エンジン6の近傍に作業者がいることが想定される場合(作業E、状態H/I、及び状態L/I)では、作業環境を向上させる観点から、騒音を小さくすることが重視される。 The needs required for engine control vary depending on the situation, but as a general trend, in most of the work performed on the field (work A, work B, work C, work D, and work F), Considering work in a vast field, it is important to keep fuel consumption low. On the other hand, when it is assumed that there is an operator in the vicinity of the engine 6 (operation E, state H / I, and state L / I), it is important to reduce noise from the viewpoint of improving the working environment. The
そこで、本実施形態のトラクタ1では、オペレータがモード切替操作具16の操作により「自動モード」を選択可能に構成されている。この自動モードは、トラクタ1の作業/状態に関する情報に基づいて、低騒音よりも低燃費を優先する低燃費モード、及び、低燃費よりも低騒音を優先する低騒音モードのうち何れかを自動的に選択して制御を行うものである。
Therefore, the
以下、具体的に説明する。本実施形態では、考え得るトラクタ1の作業/状態のそれぞれについて、低燃費モード及び低騒音モードのうち一般的に好ましいとされる何れかが、燃料噴射制御に関する標準設定として定められている。具体的には、上記の事情を考慮し、作業A、作業B、作業C、作業D、及び作業Fに対しては低燃費モードが標準設定として割り当てられ、作業E、状態H/I、及び状態L/Iに対しては低騒音モードが標準設定として割り当てられている。図5には、それぞれの作業/状態について、燃料噴射制御に関して標準設定で割り当てられるモードが実線の枠で示されている。そして、上記の「自動モード」が選択された場合には、標準設定として定められているモードに従って、低燃費モード又は低騒音モードによる燃料噴射制御が行われる。
This will be specifically described below. In the present embodiment, for each possible work / state of the
ただし、通常は燃費を低く抑えることが優先される作業であっても、例えば作業場が住宅近隣であり騒音を抑えることを優先したい場合もある。あるいは、通常は騒音を抑えることが優先される作業であっても、作業時間が長時間にわたるときには燃費を重視したいような場合もあり得る。 However, even if it is an operation that usually prioritizes keeping fuel consumption low, there may be a case where the workplace is in the vicinity of a house and priority is given to reducing noise. Or, even if it is an operation that is usually prioritized to suppress noise, there may be a case where it is desirable to emphasize fuel consumption when the operation time is long.
そこで、本実施形態のトラクタ1では、オペレータがモード切替操作具16を操作することにより、モードを手動で指定する「手動モード」を選択することもできるようになっている。「手動モード」が選択された場合は、別の操作具(図略)を更に操作することにより、作業A、作業B、作業D、又は作業Fのときは、標準的な設定である低燃費モードではなく、低騒音モードで制御を行うように指定することもできる。また、「手動モード」が選択されている場合は、作業E、状態H/I、又は状態L/Iのときは、標準的な設定である低騒音モードではなく、低燃費モードで制御を行うように指定することもできる。図5には、それぞれの作業/状態について、燃料噴射制御に関して手動モードで設定することのできるモードが破線の枠で示されている。
Therefore, in the
そして、本実施形態においては、上記のように個々の状況に応じた燃料噴射状態を実現するために、トラクタ1のECU17には以下の2種類の噴射制御情報としての噴射制御マップ(第1噴射制御マップM1及び第2噴射制御マップM2)が予め記憶されている。ECU17は、この2種類の噴射制御マップを、燃費を抑えることを優先するか、騒音を抑えることを優先するかによって使い分けて制御を行う。
And in this embodiment, in order to implement | achieve the fuel-injection state according to each condition as mentioned above, in ECU17 of the
第1噴射制御マップM1は、燃費を抑えることを優先したときに目標とされるべき燃料噴射時期、燃料噴射圧力、及び燃料噴射パターンを、エンジン回転数と出力トルクとの関係で示したものである。具体的には、第1噴射制御マップM1の燃料噴射時期は、ピストンの圧縮上死点におけるクランク角度位置よりも僅かに遅角させた時期に設定されている。また、第1噴射制御マップM1には燃料噴射圧力の制御マップ(図6(a))が含まれており、この燃料噴射圧力は、後述する第2噴射制御マップM2の燃料噴射圧力の制御マップよりも相対的に高い値に設定されている。燃料噴射時期及び燃料噴射圧力を上記のような目標の燃料噴射時期及び燃料噴射圧力に近づけることにより、少量の燃料で爆発を生じさせることができ、燃費を抑えることができる。また、第1噴射制御マップM1には燃料噴射パターンの制御マップ(図7(a))が含まれており、この燃料噴射パターンは、負荷が大きい場合にはシングル噴射とする一方、負荷が小さい場合にはマルチ噴射とするように設定されている。このように高負荷時には燃料噴射回数を減らすことで、燃費を抑えることができる。 The first injection control map M1 shows the fuel injection timing, the fuel injection pressure, and the fuel injection pattern that should be targeted when priority is given to suppressing fuel consumption, in relation to the engine speed and the output torque. is there. Specifically, the fuel injection timing of the first injection control map M1 is set to a timing slightly delayed from the crank angle position at the compression top dead center of the piston. The first injection control map M1 includes a fuel injection pressure control map (FIG. 6A). This fuel injection pressure is a fuel injection pressure control map of a second injection control map M2 described later. Is set to a relatively high value. By bringing the fuel injection timing and fuel injection pressure close to the target fuel injection timing and fuel injection pressure as described above, an explosion can be caused with a small amount of fuel, and fuel consumption can be suppressed. The first injection control map M1 includes a fuel injection pattern control map (FIG. 7A). This fuel injection pattern is single injection when the load is large, while the load is small. In this case, the multi-injection is set. Thus, fuel consumption can be suppressed by reducing the number of times of fuel injection at high load.
一方、第2噴射制御マップM2は、騒音を抑えることを優先したときに目標とされるべき燃料噴射時期、燃料噴射圧力、及び燃料噴射パターンを、エンジン回転数と出力トルクとの関係で示したものである。具体的には、第2噴射制御マップM2の燃料噴射時期は、ピストンの圧縮上死点におけるクランク角度位置からある程度遅角させた時期に設定されている。即ち、第2噴射制御マップM2の燃料噴射時期は、第1噴射制御マップM1の燃料噴射時期よりも遅角させた時期に設定されている。また、第2噴射制御マップM2には燃料噴射圧力の制御マップ(図6(b))が含まれており、この燃料噴射圧力は、第1噴射制御マップM1の燃料噴射圧力の制御マップよりも相対的に低い値に設定されている。燃料噴射時期を上記のような目標の燃料噴射時期及び燃料噴射圧力に近づけることにより、シリンダ33内の圧力が下がり燃焼を抑えることができ、騒音を抑えることができる。また、第2噴射制御マップM2には燃料噴射パターンの制御マップ(図7(b))が含まれており、この燃料噴射パターンは、負荷が大きい場合にも小さい場合にもマルチ噴射とするように設定されている。このように負荷に関わらずマルチ噴射にすることで、爆発音を抑えて低騒音とすることができる。
On the other hand, the second injection control map M2 indicates the fuel injection timing, the fuel injection pressure, and the fuel injection pattern that should be targeted when priority is given to suppressing noise in relation to the engine speed and the output torque. Is. Specifically, the fuel injection timing of the second injection control map M2 is set to a timing delayed somewhat from the crank angle position at the compression top dead center of the piston. That is, the fuel injection timing of the second injection control map M2 is set to a timing delayed from the fuel injection timing of the first injection control map M1. The second injection control map M2 includes a fuel injection pressure control map (FIG. 6B), which is higher than the fuel injection pressure control map of the first injection control map M1. It is set to a relatively low value. By bringing the fuel injection timing closer to the target fuel injection timing and the fuel injection pressure as described above, the pressure in the
また、エンジン回転数の調速制御に関し、エンジン回転数の変動に対する応答性を優先すべきか、定常時のエンジン回転数の安定数を優先すべきかについても、トラクタ1に接続されている作業機の種類又は状態に応じて異なる。一般的には、負荷の変動が大きい作業ではエンジン回転数の変動に対する応答性を高くすることが重視される一方、軽負荷作業等では定常時のエンジン回転数の安定性を高く維持することが重視される。そこで、本実施形態のトラクタ1では、作業A、作業C、作業D、及び作業Fに対しては、調速制御に関する標準設定として、エンジン回転数の変動に対する応答性を高くすることを優先する制御(高応答性モード)が割り当てられている。一方、作業B、作業E、状態H/I、及び状態L/Iに対しては、調速制御に関する標準設定として、定常時のエンジン回転数の安定性を高く維持することを優先する制御(定常安定性モード)が割り当てられている。
Regarding the speed control of the engine speed, whether the priority should be given to the responsiveness to fluctuations in the engine speed or the stable speed of the engine speed in the steady state should be determined by the work implement connected to the
なお、図5では調速制御に関するモードの手動選択に関しては図示されていないが、モード切替操作具16を「手動モード」にした場合は、上記の標準設定にかかわらず、高応答性モード及び定常安定性モードを別の操作具等により選択して指定することができる。
Although FIG. 5 does not illustrate manual selection of the mode related to speed control, when the mode
エンジン回転数の高応答性又は定常安定性を個々の状況に応じて実現するために、トラクタ1のECU17には以下の2種類の調速制御情報としての調速制御マップ(第1調速制御マップ及び第2調速制御マップ)が記憶されている。ECU17は、この2種類の調速制御マップを、エンジン回転数の変動に対する応答性を高くすることを優先するか、定常時のエンジン回転数の安定性を高く維持することを優先するかによって使い分けて制御を行う。
In order to realize high responsiveness or steady stability of the engine speed according to each situation, the
以下、2つの調速制御マップについて、図8のグラフを参照して説明する。図8(a)及び図8(b)のグラフには、エンジンの回転加速時及び定常時におけるエンジン回転数の時間変化が、それぞれの調速制御マップのそれぞれについて示されている。 Hereinafter, the two speed control maps will be described with reference to the graph of FIG. In the graphs of FIGS. 8 (a) and 8 (b), the temporal change of the engine speed during engine rotation acceleration and steady state is shown for each of the speed control maps.
第1調速制御マップは、エンジン回転数の変動に対する応答性を高くすることを優先したときに目標とされるエンジン回転数制御の制御ゲインを、出力トルクとの関係で示したものである。この第1調速制御マップの制御ゲインは、図8のグラフにおいて実線で示すようなエンジン回転数の挙動を実現するように、相対的に高い値に設定されている。これにより、エンジンの始動時や負荷の変動時等において、エンジン回転数を短時間で目標回転数に到達させることができる。 The first speed control map shows the control gain of engine speed control that is targeted when priority is given to increasing the responsiveness to fluctuations in engine speed in relation to the output torque. The control gain of the first speed control map is set to a relatively high value so as to realize the behavior of the engine speed as shown by the solid line in the graph of FIG. As a result, the engine speed can reach the target speed in a short time when the engine is started or when the load fluctuates.
第2調速制御マップは、定常時のエンジン回転数の安定性を高く維持することを優先したときに目標とされるエンジン回転数制御の制御ゲインを、出力トルクとの関係で示したものである。この第2調速制御マップの制御ゲインは、図8のグラフにおいて破線で示すようなエンジン回転数の挙動を実現するように、相対的に低い値に設定されている。これにより、定常時におけるエンジンの目標回転数と実回転数との差が小さくなり、エンジンの定常時の安定性を高く維持することができる。 The second governing control map shows the control gain of the engine speed control that is targeted when priority is given to maintaining high stability of the engine speed in a steady state in relation to the output torque. is there. The control gain of the second speed control map is set to a relatively low value so as to realize the behavior of the engine speed as indicated by the broken line in the graph of FIG. As a result, the difference between the target engine speed and the actual engine speed during normal operation is reduced, and the stability during normal operation of the engine can be maintained high.
続いて、本実施形態のトラクタ1で行われる具体的な処理について説明する。図9は、ECU17が行う制御を示すフローチャートである。なお、図9に示すフローは、適宜の時間間隔をおいて繰り返し実行される。
Next, specific processing performed by the
初めに、ECU17は、モード切替操作具16からの出力信号を検出することにより、「自動モード」が選択されているか否かを判定する(ステップS101)。その結果、「自動モード」ではなく「手動モード」が選択されている場合には、ECU17は、上述した別の操作具によって選択されたモードに従い、低燃費モード又は低騒音モードによる制御を行うとともに、高応答性モード又は定常安定性モードによる制御を行う(ステップS201)。
First, the
「自動モード」が選択されている場合、ECU17は、エンジン6からの情報を取得する(ステップS102)。具体的には、本実施形態のECU17は、エンジン回転数センサからの出力信号を検出することにより、エンジン回転数を取得する。
When “automatic mode” is selected, the
また、ECU17は、トラクタ1の車体2からの情報を取得する(ステップS103)。具体的には、ECU17は、副変速センサ10からの出力信号を検出することにより、前記副変速機構の変速段を検出する。また、PTO速度センサ11からの出力信号を検出することにより前記PTO変速機構の変速段を検出する。更に、車速センサ12からの出力信号を検出することにより、トラクタ1の車速を検出する。
Moreover, ECU17 acquires the information from the
続いてECU17は、ステップS102及びステップS103で取得した情報を、図10に示す作業/状態特定情報と照合することにより、トラクタ1の作業/状態を特定する(ステップS104)。この作業/状態特定情報は、それぞれの作業又は状態(作業A〜作業F、状態H/I、状態L/I)と、エンジン回転数、副変速段、PTO変速機構の速度段(PTO速度段)、及び車体2の車速を対応付けたものであり、ECU17に予め記憶されている。このように、本実施形態のトラクタ1において、ECU17は、エンジン6から取得した情報に加えて、トラクタ1の車体2から取得した情報も用いて、トラクタ1の作業/状態(言い換えれば、トラクタ1に接続されている作業機の種類及び状態)を特定している。これにより、トルク−回転数の領域が互いに重複する複数の作業/状態が存在する場合でも、トラクタ1の作業/状態を正確に得ることができる。
Subsequently, the
作業機の種類及び状態を特定した後、ECU17は、特定されたトラクタ1の作業/状態に対して、低燃費モードが標準設定として定められているか否かを判定する(ステップS105)。具体的には、ECU17は、ステップS104において特定したトラクタ1の作業/状態が、作業A、作業B、作業C、作業D、又は作業Fであるか否かを判定する。特定されたトラクタ1の作業/状態に対する標準設定が低燃費モードであると判定された場合は、ECU17は、低燃費を実現するための噴射制御マップである第1噴射制御マップM1に基づいて燃料噴射状態を制御する(ステップS106)。即ち、ECU17は、インジェクタ27からの燃料噴射状態が第1噴射制御マップM1により得られる目標の燃料噴射時期、燃料噴射圧力、及び燃料噴射パターンに近づくように、インジェクタ27に信号を送信する。これにより、燃費が改善される。更に、ECU17は、燃費を更に抑えるために、EGR率を相対的に高い値に設定し、EGR弁29の開度が当該EGR率を実現するような開度となるように、EGR弁29に信号を送信する(ステップS107)。これにより、吸気側に循環される排気ガスの量が増加して、燃費が更に改善される。
After specifying the type and state of the work implement, the
ステップS105の判断で、特定されたトラクタ1の作業/状態に対する標準設定が低燃費モードではないと判定された場合(言い換えれば、ステップS104において特定した作業機の種類及び状態が、作業E、状態H/I、又は状態L/Iに対応すると判定された場合)は、特定されたトラクタ1の作業/状態に対する標準設定が低騒音モードであることを意味する。この場合、ECU17は、低騒音を実現するための噴射制御マップである第2噴射制御マップM2に基づいて燃料噴射状態を制御する(ステップS108)。即ち、ECU17は、インジェクタ27からの燃料噴射状態が第2噴射制御マップM2により得られる目標の燃料噴射時期、燃料噴射圧力、及び燃料噴射パターンに近づくように、インジェクタ27に信号を送信する。これにより、騒音が低減される。更に、ECU17は、騒音を更に抑えるために、EGR率をステップS107で設定した値よりも相対的に低い値に設定し、EGR弁29の開度が当該EGR率を実現するような開度となるように、EGR弁29に信号を送信する(ステップS109)。これにより、吸気側に循環される排気ガスの量が減少し、又は循環しなくなるので、騒音が更に改善される。
If it is determined in step S105 that the standard setting for the work / state of the identified
ステップS107又はステップS109においてEGR率をそれぞれ制御した後、ECU17は、特定されたトラクタ1の作業/状態に対する標準設定が高応答性モードであるか否かを判定する(ステップS110)。具体的には、ECU17は、ステップS104において特定したトラクタ1の作業/状態が作業A、作業C、作業D、又は作業Fであるか否かを判定する。
After controlling the EGR rate in step S107 or step S109, the
特定されたトラクタ1の作業/状態に対して高応答性モードが標準設定として定められていた場合は、ECU17は、高い応答性を実現するための調速制御マップである第1調速制御マップに基づいてエンジン回転数を調速する。これにより、相対的に高い制御ゲインによるエンジン回転数の制御が行われるので、図8の「高応答性モード」で示すように、エンジン回転数の変動に対する応答性を高くすることができる。
When the high responsiveness mode is defined as the standard setting for the work / state of the specified
ステップS110の判断で、特定されたトラクタ1の作業/状態に対する標準設定が高応答性モードではないと判定された場合(言い換えれば、ステップS104において特定されたトラクタ1の作業/状態が、作業B、作業E、状態H/I、又は状態L/Iであると判定された場合)は、特定されたトラクタ1の作業/状態に対する標準状態が定常安定性モードであることを意味する。この場合、ECU17は、高い定常安定性を実現するための調速制御マップである第2調速制御マップに基づいてエンジン回転数を調速する(ステップS112)。これにより、相対的に低い制御ゲインによるエンジン回転数の制御が行われるので、図8の「定常安定性モード」で示すように、エンジンの定常時の安定性を高く維持することができる。
When it is determined in step S110 that the standard setting for the work / state of the specified
以上で説明したように、本実施形態のトラクタ1は、駆動源であるエンジン6と、エンジン6を制御するECU17と、を備え、複数の作業機の何れかを接続可能である。ECU17は、燃費を抑えることを優先した燃料噴射状態をエンジン回転数と出力トルクとの関係で示す第1噴射制御マップM1と、騒音を抑えることを優先した燃料噴射状態を前記エンジン回転数と前記出力トルクとの関係で示す第2噴射制御マップM2と、を予め記憶している。そして、ECU17は、エンジン6から取得した情報及びトラクタ1の車体2から取得した情報に基づいて、トラクタ1の作業/状態(言い換えれば、トラクタ1に接続されている作業機の種類及び状態)を特定する。更に、ECU17は、トラクタ1の作業/状態に応じて、第1噴射制御マップM1又は第2噴射制御マップM2の何れかを自動的に選択し、当該選択された噴射制御マップに基づいてエンジン6を制御する。
As described above, the
これにより、トラクタ1の作業/状態に応じて、燃費を抑えることを優先した制御を行うか、又は騒音を抑えることを優先した制御を行うか、の何れかを自動的に選択し、インジェクタ27からの燃料噴射状態が個々の状況に応じて適切となるように制御を行うことができる。
Thus, according to the work / state of the
また、本実施形態のトラクタ1は、エンジン回転数の変動に対する応答性を高くすることを優先したエンジン回転数制御の制御ゲインを前記出力トルクとの関係で示す第1調速制御マップと、定常時のエンジン回転数の安定性を高く維持することを優先したエンジン回転数制御の制御ゲインを前記出力トルクとの関係で示す第2調速制御マップと、を予め記憶している。そして、ECU17は、トラクタ1の作業/状態に応じて、第1調速制御マップ又は第2調速制御マップの何れかを自動的に選択し、選択された調速制御マップに基づいてエンジン回転数が調速されるように前記エンジン6を制御する。
Further, the
これにより、作業機の種類又は状態に応じて、定常時のエンジン回転数の安定性を高く維持することを優先した制御を行うか、エンジン回転数の変動に対する応答性を高くすることを優先した制御を行うか、の何れかを自動的に選択し、エンジン回転数制御の制御ゲインが個々の状況に応じて適切となるように制御を行うことができる。 As a result, depending on the type or state of the work implement, priority was given to control that prioritizes maintaining high stability of the engine speed during steady operation, or priority was given to increasing responsiveness to fluctuations in engine speed. It is possible to automatically select one of the control and perform control so that the control gain of the engine speed control becomes appropriate according to each situation.
また、本実施形態のトラクタ1は、第1噴射制御マップM1又は第2噴射制御マップM2の何れかをオペレータに選択させるモード切替操作具16を備える。
Further, the
言い換えれば、本実施形態のトラクタ1は、オペレータが指定した第1噴射制御マップM1又は第2噴射制御マップM2の何れかに従ってエンジン6を制御する手動モードと、ECU17により自動的に選択された第1噴射制御マップM1又は第2噴射制御マップM2の何れかに従ってエンジン6を制御する自動モードと、を備える。
In other words, the
これにより、燃費を抑えることを優先した制御を行うか、騒音を抑えることを優先した制御を行うか、をオペレータが手動で切り替えることもでき、トラクタ1の作業環境の変化に対して臨機応変に対応することができる。
Accordingly, the operator can manually switch between performing control giving priority to suppressing fuel consumption and performing control giving priority to suppressing noise, and can respond flexibly to changes in the work environment of the
更に、本実施形態のトラクタ1は、排気ガスのうちEGR率に相当する分を吸気側に再循環させるEGR装置20を備える。そして、第1噴射制御マップM1に基づいてエンジン6を制御する場合と、第2噴射制御マップM2に基づいてエンジン6を制御する場合とでは、互いに異なるEGR率に設定される。
Furthermore, the
これにより、燃費を抑えることを優先したいか、騒音を抑えることを優先したいかによって、EGR率を異ならせることができ、個々の状況に応じて一層適切にエンジン6の制御を行うことができる。
Accordingly, the EGR rate can be varied depending on whether priority is given to suppressing fuel consumption or priority on suppressing noise, and the
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the above configuration can be modified as follows, for example.
上記の実施形態では、ECU17は、トラクタ1の作業(接続された作業機の種類)及びトラクタ1の状態を特定している。しかしながら、トラクタ1の作業だけを特定したり、トラクタ1の状態だけを特定したりするように変更することもできる。
In the above-described embodiment, the
上記の実施形態では、トラクタ1に接続できる作業機としてロータリ、ハロー等を示したが、その他の作業機もトラクタ1に接続可能である。その場合にも、当該作業機(作業)において低燃費性及び低騒音性のうち何れが優先されるかを検討した上で、低燃費モード及び低騒音モードのうち何れのモードを標準設定として割り当てるかを予め定め、それに従って自動的に制御を行うように構成することができる。
In the above-described embodiment, a rotary, a harrow, or the like is shown as a work machine that can be connected to the
上記の実施形態のトラクタ1では、ECU17は、エンジンからの情報として、エンジン回転数センサ34により検出したエンジン回転数を取得している。しかしながら、これに代えて、又はこれに加えて、トルク検出センサ35により検出したエンジン6の出力トルクをECU17が取得して、トラクタ1の作業/状態を特定するために出力トルクの情報を用いてもよい。
In the
上記の実施形態では、燃料噴射制御及び調速制御が制御マップにより行われている。しかしながら、噴射制御情報及び調速制御情報のうち少なくとも何れかについて、制御マップの代わりに例えば関数が用いられても良い。 In the above-described embodiment, the fuel injection control and the speed control are performed by the control map. However, for at least one of the injection control information and the speed control information, for example, a function may be used instead of the control map.
本発明は、上記の実施形態のような農業機械としてのトラクタ1に限らず、例えば建設機械としてのトラクタに適用することもできる。
The present invention is not limited to the
1 トラクタ
2 車体
6 エンジン
17 ECU
20 EGR装置
M1 第1噴射制御マップ(第1噴射制御情報)
M2 第2噴射制御マップ(第2噴射制御情報)
1
20 EGR device M1 first injection control map (first injection control information)
M2 second injection control map (second injection control information)
Claims (4)
前記エンジンを制御するエンジン制御部と、
を備え、
複数の作業機の何れかを接続可能であるトラクタにおいて、
前記エンジン制御部は、
燃費を抑えることを優先した燃料噴射状態をエンジン回転数と出力トルクとの関係で示す第1噴射制御情報と、
騒音を抑えることを優先した燃料噴射状態を前記エンジン回転数と前記出力トルクとの関係で示す第2噴射制御情報と、
を予め記憶し、
前記エンジンから取得した情報及び前記トラクタの車体から取得した情報に基づいて、接続されている前記作業機の種類又は状態の少なくとも一方を特定し、
前記作業機の種類又は状態に応じて、前記第1噴射制御情報又は前記第2噴射制御情報の何れかを自動的に選択し、当該選択された噴射制御情報に基づいて前記エンジンを制御することを特徴とするトラクタ。 The engine that is the drive source,
An engine control unit for controlling the engine;
With
In a tractor that can connect any of a plurality of work machines,
The engine control unit
First injection control information indicating a fuel injection state giving priority to suppressing fuel consumption in a relationship between an engine speed and an output torque;
Second injection control information indicating a fuel injection state giving priority to suppressing noise in relation to the engine speed and the output torque;
Is stored in advance,
Based on the information acquired from the engine and the information acquired from the body of the tractor, identify at least one of the type or state of the connected work implement,
According to the type or state of the work implement, either the first injection control information or the second injection control information is automatically selected, and the engine is controlled based on the selected injection control information. Tractor characterized by.
前記エンジン制御部は、
エンジン回転数の変動に対する応答性を高くすることを優先したエンジン回転数制御の制御ゲインを前記出力トルクとの関係で示す第1調速制御情報と、
定常時のエンジン回転数の安定性を高く維持することを優先したエンジン回転数制御の制御ゲインを前記出力トルクとの関係で示す第2調速制御情報と、
を予め記憶し、
前記作業機の種類又は状態に応じて、前記第1調速制御情報又は前記第2調速制御情報の何れかを自動的に選択し、当該選択された調速制御情報に基づいてエンジン回転数が調速されるように前記エンジンを制御することを特徴とするトラクタ。 The tractor according to claim 1,
The engine control unit
First speed control information indicating a control gain of engine speed control giving priority to increasing responsiveness to fluctuations in engine speed in relation to the output torque;
Second speed control information indicating a control gain of engine speed control giving priority to maintaining high stability of engine speed at a constant time in relation to the output torque;
Is stored in advance,
Depending on the type or state of the work implement, either the first speed control information or the second speed control information is automatically selected, and the engine speed is based on the selected speed control information. The tractor, wherein the engine is controlled so that the speed is controlled.
前記エンジンは、排気ガスのうちEGR率に相当する分を吸気側に再循環させるEGR装置を備え、
前記第1噴射制御情報に基づいて前記エンジンを制御する場合と、前記第2噴射制御情報に基づいて前記エンジンを制御する場合とで、互いに異なるEGR率に設定されることを特徴とするトラクタ。 A tractor according to any one of claims 1 to 3,
The engine includes an EGR device that recirculates the exhaust gas corresponding to the EGR rate to the intake side,
A tractor, wherein the EGR rate is set to be different between when the engine is controlled based on the first injection control information and when the engine is controlled based on the second injection control information.
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