JP2500155Y2 - エンジン作業機の故障検知回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案はエンジンで駆動し自動始動や自動発停機能を
有するコンプレッサやジェネレータ等のエンジン作業機
の故障検知回路に関する。

（従来の技術） 一般に、自動始動や自動発停機能を有するエンジンコ
ンプレッサにおいてはエンジンの回転数を正確に検出す
ることが重要である。すなわち、自動始動を行う場合、
メインスイッチを投入し、所定時間予熱を行った後、ス
タータモータによってエンジンを始動させる。そして、
この始動完了の確認を該エンジン装着の回転センサによ
って行っている。

即ち、前記回転センサからの出力信号を受けスタータ
モータへの通電の解除を行うと共に、エンジン又はコン
プレッサの水温，油圧等の保護装置である非常停止装置
及びその他の装置等も前記出力信号によって該エンジン
が運転状態にあることを判断し、正常機能を発揮するよ
うに構成されている。

また、圧縮空気の消費の有無に応じエンジンコンプレ
ッサを自動的に停止させたり、また、自動的に再始動す
る所謂自動発停制御を行う場合も、前記エンジンの始動
完了の確認及びコンプレッサのアンロード状態の継続と
自動停止時期の判定等すべて前記回転センサからの信号
に基づき行われている。したがって、万一この回転セン
サが故障し、その出力信号を発信しなくなった場合には
前記動作は全て作用しなくなる。

このエンジンの回転数を検出する回転センサは通常エ
ンジンの回転軸に直接取り付けられて、回転数に比例し
たパルス信号を出力するものである。

エンジン部分は振動が激しく、熱や粉塵等の影響を受
け使用環境が非常に激しいため、回転センサが故障する
確率が非常に高い。そのため、回転センサの故障に気付
かずに運転すると、エンジンが始動し、定格回転で運転
されていても前記回転センサからの始動完了信号が出力
されない為、スタータモータへの通電はそのまま継続さ
れ、該スタータモータのエンジン駆動部であるピニオン
の噛み合いが解除されず、エンジンの回転上昇と共に逆
にエンジンに駆動される結果となり、これにより、該ス
タータモータはオーバーラン状態となって焼損する。

さらには、非常停止装置も同様に始動完了信号の入力
がない為、万一水温又は油圧の異常により、前記異常検
出センサが作動しても停止動作を成さず、そのまま運転
される結果となり、エンジン又は作業機の焼付等重大事
故を招く結果となる。また、自動発停制御の場合にあっ
ては、エンジンの回転数が正常に検出できないため、例
えば誤認によりアンロード検出を行い、空気を多量に使
用しているにもかかわらず自動停止する等回転センサの
故障により作業機の信頼性が大きく低下する他、作業上
大きな支障をきたす結果となる。

これに対して、自動始動や自動発停機能を有するエン
ジンコンプレッサではないが、特開昭61−246668号公報
には、ディーゼル機関の回転センサが故障したことを検
出するために、ディーゼル機関が回転したことに応動し
て閉じられる油圧スイッチからの信号を参照しながら、
回転センサからの信号に基づいて、この回転センサが故
障しているかどうかを判断する回転センサ故障検出装置
が記載されている。即ち、回転センサによりディーゼル
機関の回転速度が検出されるが、油圧スイッチが閉じて
いるにもかかわらず、検出された回転速度が０の場合、
あるいは、検出された回転速度が所定値以上の場合、回
転センサが故障であると判断される。

要は、前記回転センサ故障検出装置は、回転センサと
は別個の検出手段である油圧スイッチによりディーゼル
機関の回転の有無を検出し、それを利用して回転センサ
の故障を検出するものであるが、油圧スイッチのみを回
転センサ以外の検出手段としているため、信頼性に欠け
る。すなわち、季節などによって油の粘度が異なること
などもあって、油圧スイッチの作動にばらつきがあり、
回転センサの故障の検知も不安定なものとなり、故障の
検出が過度に遅れたりする。また、油圧スイッチが故障
したような場合には、回転センサの故障の検知も、もと
より不可能になる。

また、エンジンコンプレッサではなく自動車に係わる
ものであるが、特開昭58−23254号公報には、エンジン
のイグニッション回路を介して、エンジンの回転数を検
出し、レギュレータリレーを介して、エンジンにより駆
動されるオルタネータの出力電圧を検出し、オイル圧力
スイッチによりエンジンオイル圧力を検出するに際し、
これら３つの検出結果を比較して、その検出が正しくな
されているかを判定することが記載されている。より詳
しく説明すると、検出されたエンジンの回転数が下限値
以下で、オルタネータが発電していないと検出されたに
もかかわらず、エンジンオイル圧力が高いと検出された
場合と、検出されたエンジンの回転数が上限値以上で、
オルタネータが発電していると検出されたにもかかわら
ず、エンジンオイル圧力が低いと検出された場合とに
は、オイル圧力の検出に問題があると判定される。ま
た、検出されたエンジンの回転数が下限値以下で、エン
ジンオイル圧力が低いと検出されたにもかかわらず、オ
ルタネータが発電していると検出された場合と、検出さ
れたエンジンの回転数が上限値以上で、エンジンオイル
圧力が高いと検出されたにもかかわらず、オルタネータ
が発電していないと検出された場合とには、オルタネー
タの発電の有無の検出に問題があると判定される。さら
に、オルタネータが発電していると検出され、かつ、エ
ンジンオイル圧力が高いと検出されたにもかかわらず、
検出されたエンジンの回転数が下限値以下である場合
は、エンジンの回転数の検出に問題があるとされる。

このように、エンジンの回転数の検出については、オ
ルタネータの発電の有無の検出とエンジンオイル圧力の
検出との論理積からエンジンの回転を確かめた上で、そ
れにもかかわらず、検出されたエンジンの回転数が低す
ぎれば、エンジンの回転数の検出手段に故障があるとさ
れることになる。

したがって、例えばオイル圧力スイッチが故障してい
た場合には、エンジンの回転数の検出手段の故障は検出
され得ないことなる。これは、エンジンの回転数の検出
が特に重要である場合、問題である。

（考案が解決しようとする問題点） 前述のように、特開昭61−246668号公報に記載の従来
の回転センサ故障検出装置では、回転センサ以外の検出
手段によりエンジンであるディーゼル機関の回転の有無
を検出し、それを利用してエンジンの回転センサの故障
を検出するのに、油圧スイッチのみを回転センサ以外の
検出手段としているため、信頼性に欠ける問題があっ
た。また、特開昭58−23254号公報には、オルタネータ
が発電していると検出され、かつ、エンジンオイル圧力
が高いと検出されたにもかかわらず、検出されたエンジ
ンの回転数が下限値以下である場合は、エンジンの回転
数の検出に問題があるとすることが記載されているが、
それでは、やはりオイル圧力スイッチの故障時などに
は、エンジンの回転数の検出手段の故障を検出できない
ことになり、この回転数の検出手段の故障の検出につい
ては、信頼性に欠ける。

本考案は前記問題に鑑みて成されたものであり、回転
センサなどの回転検出手段の故障を素速く、高い信頼性
をもって検知でき、自動始動や自動発停機能を有するエ
ンジンコンプレッサなどにおいて、二次故障や機能ミス
を防止し作業機の信頼性を高め安心して作業を進めるこ
とを可能とするエンジン作業機の故障検知回路を提供す
ることを目的とする。

［考案の構成］ （問題点を解決するための手段） 本考案のエンジン作業機の故障検知回路は、前記目的
を達成するために、自動始動・自動発停回路と、エンジ
ンの回転により電圧を発生するオルタネータが出力する
出力電圧が所定値を越えた場合にエンジン始動信号を出
力する電圧検出手段と、この電圧検出手段からのエンジ
ン始動信号を遅延させて出力する電圧検出遅延手段と、
エンジンの潤滑油圧が所定値を越えた場合にエンジン始
動信号を出力する油圧検出手段と、この油圧検出手段か
らのエンジン始動信号を遅延させて出力する油圧検出遅
延手段と、エンジンの回転数に比例したパルス信号を出
力する回転検出手段と、この回転検出手段から出力され
るパルス信号を波形整形する波形整形手段と、この波形
整形手段により波形整形されたパルス信号を入力し前記
回転検出手段が検出する回転数が所定値以下の場合回転
数低下信号を出力する比較手段と、前記電圧検出手段及
び油圧検出手段からの出力の論理和をとりこれら電圧検
出手段及び油圧検出手段のいずれか一方からエンジン始
動信号が出力された場合エンジン始動信号を出力する論
理和手段と、前記比較手段及び論理和手段からの出力の
論理積をとり比較手段から回転数低下信号が出力されか
つ論理和手段からエンジン始動信号が出力された場合故
障信号を出力する論理積手段と、この論理積手段が出力
した故障信号をラッチして前記自動始動・自動発停回路
へ出力しエンジンを自動停止させる出力手段とを備えた
ものである。

（作用） 本考案のエンジン作業機の故障検知回路では、エンジ
ンが始動し、エンジンの回転によりオルタネータが出力
する出力電圧が所定値を越えると、電圧検出手段がエン
ジン始動信号を出力し、また、エンジンの潤滑油圧が所
定値を越えると、油圧検出手段がエンジン始動信号を出
力する。さらに、充電電圧の遅れによる誤動作を防ぐた
めに、電圧検出遅延手段が電圧検出手段からのエンジン
始動信号を遅延させて出力し、油圧の立上りの遅れによ
る誤動作を防ぐために、油圧検出遅延手段が油圧検出手
段からのエンジン始動信号を遅延させて出力する。そし
て、電圧検出手段及び油圧検出手段の一方または両方か
らエンジン始動信号が出力されると、論理和手段がエン
ジン始動信号を出力する。一方、回転検出手段は、エン
ジンの回転数に比例したパルス信号を出力するが、この
パルス信号は、波形整形手段により波形整形されて比較
手段に入力される。そして、この比較手段は、回転検出
手段が検出する回転数が所定値以下の場合回転数低下信
号を出力する。さらに、比較手段から回転数低下信号が
出力され、かつ、論理和手段からエンジン始動信号が出
力されると、論理積手段が故障信号を出力する。この故
障信号は、出力手段によりラッチされて自動始動・自動
発停回路へ出力され、エンジンが停止する。即ち、電圧
検出手段及び油圧検出手段の少なくともいずれか一方に
よってエンジンが回転していると検出されたにもかかわ
らず、回転検出手段が検出する回転数が所定値以下であ
ると、この回転検出手段が故障していると判断され、故
障信号が出されることになる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図は本考案のブロック図であり、１はエンジンの
潤滑油圧を検出し、エンジン始動時に油圧が規定値まで
上昇したときにオフして第１のエンジン始動信号をバッ
ファ２を介して出力する油圧スイッチであり、これら油
圧スイッチ１とバッファ２により油圧検出手段３が構成
される。このＨレベルの第１のエンジン始動信号は遅延
回路（油圧検出遅延手段）４に送られ、エンジン停止時
の油圧の立上りの遅れによる誤動作を防ぐため所定時間
T₁遅延されてオアゲート（論理和手段）５の一方の入力
端子へ出力される。このT₁はエンジンの種類によって異
なるが、通常５〜20秒間程度である。６はエンジンの回
転により電圧を発生する交流発電機であるオルタネータ
であり、エンジン始動時にこのオルタネータ６の発電電
圧が所定値まで上昇すると、バッファ７は第２のエンジ
ン始動信号を出力し、これらオルタネータ６とバッファ
７により電圧検出手段８が構成される。このＨレベルの
第２のエンジン始動信号は遅延回路（電圧検出遅延手
段）９に送られ、エンジン始動及び停止時の充電電圧の
遅れによる誤動作を防ぐため所定時間T₂（T₂＞T₂）遅延
されてオアゲート５の他方の入力端子へ出力される。

10はエンジンの回転数に比例したパルス信号を出力す
る回転検出手段である回転センサであり、例えば電磁式
ピックアップを用いると、固定磁石ピックアップコイル
とエンジンの回転軸に直結した歯車とから成り、回転軸
の回転による歯車の凹凸によって電圧が発生し、コイル
には歯数に比例したパルス信号が発生するものである。
このパルス信号は波形整形回路（波形整形手段）11によ
り波形整形される。

12は波形整形されたパルス信号を入力し、回転センサ
10が所定回転数Ｒ（例えば600r.p.m）以上検出している
かを比較する再トリガ可能な単安定マルチバイブレータ
（比較手段）であり、CR時定数回路13を有し、この時定
数により回転センサ10が規定のパルス以上を出力してい
れば反転出力端子からＬレベルの信号を出力し、そう
でなければＨレベルの信号（回転数低下信号）を出力す
る。

14はこの単安定マルチバイブレータ12の信号を一方の
入力端子に入力し、前記オアゲート５の出力を他方の入
力端子に入力するアンドゲート（論理積手段）であり、
オアゲート５からＨレベルの信号（エンジン始動信号）
を入力し、かつ、単安定マルチバイブレータ12からＨレ
ベルの信号を入力した場合、すなわち、油圧スイッチ１
又はオルタネータ６のどちらか一方によりエンジンの始
動が検知されたにもかかわらず、回転センサ10により所
定回転数Ｒ以上が検出されない場合、Ｈレベルの故障信
号をラッチ回路（出力手段）15を介して出力し、自動始
動・自動発停回路16へリセット信号を出力し、エンジン
を自動停止させると共に、バッファ17を介して警報器18
にて警報を発生する。尚、19はラッチ回路15のリセット
スイッチである。

以上のように構成される本考案の動作を説明する。

先ず、自動始動を行う場合、図示しないメインスイッ
チ及び自動始動スイッチを投入すると、所定の時間予熱
が行われた後、スタータモータに通電され、エンジンが
始動する。このエンジンの始動により、エンジンの潤滑
油圧は0kg/cm²ゲージ圧力から一定の圧力まで上昇する
が、この間に所定の圧力を越えると油圧スイッチ１がオ
フされ、バッファ２を介してＨレベルの第１のエンジン
始動信号が遅延回路４に出力され、始動時から正常の立
上りまでのノイズを拾う誤動作を防止するために遅延回
路４にて所定時間T₁遅延してオアゲート５へ出力され
る。一方、同様にエンジンの始動により、オルタネータ
６の発電電圧は0Vから一定の電圧まで上昇するが、この
間に所定の電圧を越えるとバッファ７を介してＨレベル
の第２のエンジン始動信号が遅延回路９に出力され、誤
動作を防止するため、遅延回路９にて所定時間T₂遅延し
てオアゲート５へ出力される。オアゲート５はこれらの
油圧スイッチ１とオルタネータ６の少なくとも一方から
Ｈレベルの信号が出力されるとＨレベルのエンジン始動
信号を出力してエンジンの始動を検知するものである。
そして、エンジンの始動により、回転センサ10が回転に
比例した規定パルス以上のパルス信号を出力していれば
単安定マルチバイブレータ12は所定周期内でパルス信号
を入力できるため、反転出力端子はＬレベルを出力
し、アンドゲート14はエンジンの始動が検知されかつ回
転センサ10の回転数が所定値Ｒ以上で正常であるとして
Ｌレベルの信号を出力する。一方、エンジンが始動して
いるにもかかわらず、回転センサ10のパルスが所定値以
下になると、単安定マルチバイブレータ12の反転出力端
子はＨレベルを出力するため、アンドゲート14の出力
はＨレベルに反転し故障信号を発生しラッチ回路15を介
して警報器18を作動させたり、自動始動・自動発停回路
16へリセット信号を出力して作業機を停止させる。

このようにして、エンジンの始動が検知されたにもか
かわらず、回転センサ10が正常に動作しなければ回転セ
ンサ10が故障していると判断し、警報を発したり、また
エンジンを停止させる。

以上説明したように自動始動及び自動発停機能を有す
るエンジンコンプレッサなどのエンジン作業機では、エ
ンジンの回転数を正確に知ることが必要条件であり、回
転センサ10の故障をそのまま放置させることは多くの重
大事故を招来する結果となり非常に危険であるが、本実
施例によれば回転センサ10の故障を確実に検知し、エン
ジン又は作業機を重大事故から保護する。すなわち、作
業者が常時該作業機に付いていなくとも、回転センサ10
が故障すると、これが検知されて、警報が発せられると
共に、作業機が停止するので、エンジンの始動時スター
タモータへの通電が継続されて該スタータモータがオー
バーランし焼損したり、また、エンジンの始動後有効と
なる油圧スイッチ等を用いた非常停止装置の作動も確実
に行われる。これにより、回転センサの故障に伴うエン
ジンの二次故障も防止できる。また、自動発停制御の場
合も、回転センサの故障検知が確実に成されるので自動
発停制御時の誤動作が防止される。

以上により、作業機の信頼性が向上し、安心して作業
を進めることができる。

しかも、回転センサ10の故障を検出するために、エン
ジンの始動を検出する検出手段として、オルタネータ６
の発電電圧を検出する電圧検出手段８と、エンジンの潤
滑油圧を検出する油圧スイッチ１からなる油圧検出手段
３とを利用し、両者の出力の論理和からエンジンの回転
を判別するので、電圧検出手段８及び油圧検出手段３の
それぞれの作動のばらつきを互いに補償でき、回転セン
サ10の故障を素速く、高い信頼性をもって検知できる。
特にオルタネータ６の発電電圧は、潤滑油圧力のように
気温の変化に伴う油の粘性変化に伴う動作点のばらつき
も少なく、正確な検出ができる。また、万一電圧検出手
段８又は油圧検出手段３の一方が故障した場合でも、エ
ンジンの始動を検出でき、回転センサ10の故障を検知で
きる。

［考案の効果］ 以上詳述したように本考案によれば、エンジンの回転
を検出する回転検出手段の故障を検出するために、この
回転検出手段以外の検出手段によりエンジンの回転を検
出し、エンジンがある程度回転しているにもかかわら
ず、回転検出手段が検出する回転数が所定値以下の場
合、回転検出手段が故障であると判断するエンジン作業
機の故障検知回路において、前記回転検出手段以外の検
出手段として、エンジンの回転によりオルタネータが出
力する出力電圧が所定値を越えた場合にエンジン始動信
号を出力する電圧検出手段と、エンジンの潤滑油圧が所
定値を越えた場合にエンジン始動信号を出力する油圧検
出手段とを利用し、両者の出力の論理和からエンジンの
回転を判別するので、電圧検出手段及び油圧検出手段の
それぞれの作動のばらつきを互いに補償でき、回転検出
手段の故障を素速く、高い信頼性をもって検知できる。
こうして回転検出手段の故障を検出し、この故障検出時
にエンジンを自動停止するので、自動始動及び自動発停
機能を有するエンジンコンプレッサなどのエンジン作業
機において、二次故障や機能ミスを防止し作業機の信頼
性を高め安心して作業を進められるようにできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すブロック図である。 ３……油圧検出手段 ４……遅延回路（油圧検出遅延手段） ５……オアゲート（論理和手段） ６……オルタネータ ８……電圧検出手段 ９……遅延回路（電圧検出遅延手段） 10……回転センサ（回転検出手段） 11……波形整形回路（波形整形手段） 12……単安定マルチバイブレータ（比較手段） 14……アンドゲート（論理積手段） 15……ラッチ回路（出力手段） 16……自動始動・自動発停回路

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｎ 11/08 Ｆ０２Ｎ 11/08 Ｘ Ａ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】自動始動・自動発停回路と、エンジンの回
   転により電圧を発生するオルタネータが出力する出力電
   圧が所定値を越えた場合にエンジン始動信号を出力する
   電圧検出手段と、この電圧検出手段からのエンジン始動
   信号を遅延させて出力する電圧検出遅延手段と、エンジ
   ンの潤滑油圧が所定値を越えた場合にエンジン始動信号
   を出力する油圧検出手段と、この油圧検出手段からのエ
   ンジン始動信号を遅延させて出力する油圧検出遅延手段
   と、エンジンの回転数に比例したパルス信号を出力する
   回転検出手段と、この回転検出手段から出力されるパル
   ス信号を波形整形する波形整形手段と、この波形整形手
   段により波形整形されたパルス信号を入力し前記回転検
   出手段が検出する回転数が所定値以下の場合回転数低下
   信号を出力する比較手段と、前記電圧検出手段及び油圧
   検出手段からの出力の論理和をとりこれら電圧検出手段
   及び油圧検出手段のいずれか一方からエンジン始動信号
   が出力された場合エンジン始動信号を出力する論理和手
   段と、前記比較手段及び論理和手段からの出力の論理積
   をとり比較手段から回転数低下信号が出力されかつ論理
   和手段からエンジン始動信号が出力された場合故障信号
   を出力する論理積手段と、この論理積手段が出力した故
   障信号をラッチして前記自動始動・自動発停回路へ出力
   しエンジンを自動停止させる出力手段とを備えたことを
   特徴とするエンジン作業機の故障検知回路。