JP3670097B2 - 電子ガバナー機構付エンジン搭載乗用田植機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ガバナー機構付ディーゼルエンジンを搭載した乗用田植機の、発進時のエンジンの制御機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ディーゼルエンジンにおいて、電子ガバナー機構を具備した技術は公知とされているのである。
例えば、特開昭６０−２５６５２９号公報に記載の技術の如くである。
また、従来の田植機において、植付作業を行う時にはアクセルレバーを操作して作業回転まで上げ、植付クラッチを「入」に回動して、主クラッチペダルを「入」とすることで走行しながら作業を行うようにし、更に、アクセルレバーを操作して所望の回転数に調節し、変速レバーで走行速度を変更するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、作業開始時や苗継ぎ後や肥料の補給後に作業及び走行を開始するときには、アクセルレバーを低回転側に操作されたままの状態で、アクセルレバーを高回転側に回動することを忘れていることが多く、植付クラッチを「入」とし、主クラッチを「入」としたときに、エンジンの回転数が低いために、力がかからずに不安定な発進となり、植付姿勢も崩れることがあった。
また、ベルト式無段変速装置を装備した田植機の場合、低速位置の変速状態から高速位置に変速する構成となっており、該ベルト式無段変速装置は中立位置がない、つまり、出力軸が回転しない位置（０回転位置）がないので、必ず、低速回転の状態から作業を開始するので、その作業開始回転数は一定以上の回転数が必要となるのである。
従って、本発明は作業開始時や苗継ぎ後や肥料の補給後に作業及び走行を開始するときには、エンジンの回転数を設定範囲内に上げて走行安定性を確保するように構成したのである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明が解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
電子ガバナー機構付きエンジンを搭載した乗用田植機において、エンジンからの動力をベルト式無段変速装置とクラッチを介して、ミッションケース４に伝え、該ミッションケース４より走行装置を駆動し、前記ベルト式無段変速装置による変速は、植付昇降兼作業 走行変速レバー３０の植付走行ガイド溝の間で無段変速を行い、ミッションケース４による変速は、走行変速レバー２９により、後進と植付状態と路上走行の３速度の変速を行う構成とし、該走行変速レバー２９のガイド溝には、回動操作されるとクラッチが切れて、苗継ぎや肥料補充の為の機体の停止位置となるガイド溝５２の位置を設け、作業開始時や苗継ぎ後や肥料補給後の作業再開時に、該ガイド溝５２の位置からガイド溝６２の植付位置に操作して植付ＯＮとし、植付昇降兼作業走行変速レバー３０を前記ガイド溝４８の低速位置とした場合に、エンジンの回転数を設定範囲内に上げるべく制御するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を説明する。
図１は乗用田植機の全体側面図、図２は同じく乗用田植機の全体平面図、図３はボンネット９内に搭載したエンジンＥの図面、図４は左右の機体フレーム３・３の間に配置したベルト式無段変速ケース５９と、クラッチケース５８と、ミッションケース４の構成を示す平面図、図５は同じく、ベルト式無段変速ケース５９とミッションケース４とリアアクスルケース７の部分の側面図、図６はリンク機構２７と植付部１５の部分を示す側面図、図７は６条用の側条施肥機３６の部分の平面図、図８は６条用の側条施肥機３６の部分の後面図、図９は本発明の電子ガバナー機構付エンジン搭載乗用田植機の制御機構のブロック線図、図１０は電子ガバナー機構を示す正面断面図と側面図である。
【０００６】
図１１は本発明の電子ガバナー機構付エンジン搭載乗用田植機の制御応答図、図１２は乗用田植機のアイソクロノス制御と逆ドループ制御を示す図、図１３はエンジンＥの許容出力制御を示す図面、図１４はエコモード制御を示す図、図１５は圃場端旋回の際のエンジン回転数の減速率を示す図、図１６はエンジン始動時の燃料噴射量制御を示す図、図１７はエンジン始動時のエアヒータ３８の通電時間制御を示す図、図１８は始動時の、アイドリング回転制御を示す図、図１９は本発明の乗用田植機の植付昇降兼作業走行変速レバー３０の操作ガイド板を示す平面図、図２０は本発明の乗用田植機の走行変速レバー２９の操作ガイド板を示す図である。
【０００７】
電子ガバナー機構付きのエンジン搭載乗用田植機は、前輪６・６と後輪８・８の４輪を共に駆動する四輪駆動車輛に構成している。ボンネット９の内部にエンジンＥを配置している。また該ボンネット９の左右に予備苗載台１０・１０が配置されている。
また、該ボンネット９の後部のダッシュボードの部分から、操向ハンドル１４が突出されており、該操向ハンドル１４の下方でダッシュボードの左側に主クラッチぺダル３２が、操向ハンドル１４の右側の下部に、左右のブレーキペダル３３・３３が配置されている。
前記主クラッチペダル３２の回動基部には、主クラッチが「入」か「切」かを検知するクラッチペダルスイッチ２１が設けられ、ブレーキペダル３３・３３の回動基部にはブレーキスイッチ２３が設けられている。
また、操向ハンドル１４の右側のダッシュボードの部分にアクセルレバー１が設けられており、該アクセルレバー１の回動基部にも、アクセルレバー位置センサ２２が設けられ回転数設定位置を検出できるようにし、該アクセルレバー位置センサ２２及び前記クラッチペダルスイッチ２１、ブレーキスイッチ２３はコントローラＣと接続されている。
【０００８】
座席１３の右側に、植付昇降兼作業走行変速レバー３０が配置されており、該植付昇降兼作業走行変速レバー３０の回動基部には、位置センサー３０ａが配置されてレバー位置を検出し、また植付感度調節レバー３１が配置されている。
また、座席１３の左側の部分に、走行変速レバー２９が配置され、該走行変速レバー２９の回動基部には、位置センサー２９ａが配置され、回動位置が検知され、該位置センサー２９ａ・３０ａはコントローラＣと接続されている。
また、後輪８・８の上方の位置に、６条用の側条施肥機３６が配置されており、前輪６・６と後輪８・８により構成された四輪駆動式走行車輛の後部に、リンク機構２７を介して、植付部１５が吊装されている。
該リンク機構２７は、トップリンク２５とロワーリンク２６により構成されており、昇降シリンダ２８の伸縮により、リンク機構２７を昇降すべく構成している。
【０００９】
植付部１５は苗載台１６と、２条分均平用センターフロート３４と、２条分均平用サイドフロート３５と、植付ケース２０と植付爪１７等により構成されている。
図３はボンネット９内に搭載したエンジンＥの図面、図４は左右の機体フレーム３・３の間に配置したベルト式無段変速ケース５９と、クラッチケース５８と、ミッションケース４の構成を示す平面図、図５は同じく、ベルト式無段変速ケース５９とミッションケース４とリアアクスルケース７の部分の側面図である。
該エンジンＥは、前後に長く延びた機体フレーム３の上に載置されており、前方に突出したクランク軸５３に、プーリー５４を設け、該プーリー５４からベルト５５を介して、プーリー５１に動力伝達している。該プーリー５１は、軸５０に固定されており、該軸５０に軸６１がジョイント結合されている。
該軸６１がベルト式無段変速ケース５９の軸７２に動力伝達している。
【００１０】
該ベルト式無段変速ケース５９の内部には、入出力プーリ６９・７０と、変速ベルト７１が配置されている。また入出力プーリ６９・７０の部分に、入出力カム７７・７８が配置されており、該入出力カム７７・７８を操作することにより、入出力プーリ６９・７０の幅が変更されて変速ベルト７１の接触径が変化して、無段変速が可能となり、ベルト式（割プーリー式）無段変速装置を構成している。
該ベルト式無段変速ケース５９の後部に、クラッチケース５８が装着されており、該クラッチケース５８の内部に、クラッチペダル３２の踏み込みにより操作される多板摩擦式型乾式クラッチ７３が配置されている。６０は油圧ポンプである。
【００１１】
また、該クラッチケース５８の後面にミッションケース４が固設されている。これらのベルト式無段変速ケース５９とミッションケース４は共に、左右の機体フレーム３・３の間に配置されている。ミッションケース４において変速後の回転が、リアアクスルケース７に伝達されている。
図６において、植付ケース２０の上面に、左右傾斜センサ５６が配置されている。また図７において図示する如く、６条用の側条施肥機３６から繰り出される肥料を下方に案内するフレキシブル搬送ホース４０が設けられている。
また、６条用の側条施肥機３６の一端には、肥料を繰り出す為のターボブロワ４１が配置されている。
【００１２】
図９は本発明の電子ガバナー機構付エンジン搭載乗用田植機の制御機構のブロック線図、図１０は電子ガバナー機構を示す正面断面図と側面図、図１１は本発明の電子ガバナー機構付エンジン搭載乗用田植機の制御応答図である。
図９において図示する如く、電子ガバナー機構付エンジンＥと、コントローラＣが接続されており、該コントローラＣからの信号が、電子ガバナー機構Ｇに操作信号を送るように構成している。
該電子ガバナー機構Ｇの構造は、図１０に示す如く構成されており、燃料噴射ポンプＰの側面に取付けられている。該燃料噴射ポンプＰの燃料噴射量調節ラック２を、リニアソレノイドにより構成された、ラックアクチュエータ５が左右に摺動操作するのである。
そして該ラックアクチュエータ５の動きを検出するラック位置センサー１１がラックアクチュエータ５の下方に配置されている。またエンジンＥの回転数センサ１２と、エンジンＥの潤滑油温度センサ１８も、該電子ガバナー機構Ｇの部分に配置されている。
【００１３】
このように、電子ガバナー機構Ｇから、ラック位置センサー１１の信号と、回転数センサ１２の信号と、潤滑油温度センサ１８の信号が、コントローラＣに送信される。また、その他に、エンジンＥの冷却水温度センサ１９と、クラッチペダル３２のクラッチペダルスイッチ２１と、ブレーキペダル３３のブレーキスイッチ２３と、アクセルレバー１のアクセルレバー位置センサ２２と、キースイッチ２４と、エコモードスイッチ３７とエアヒータ３８、各種値の設定器７６等からの信号も入力されている。
また、コントローラＣからの信号が出力される方向としては、電子ガバナー機構Ｇのラックアクチュエータ５を操作し、燃料噴射量調節ラック２を左右に調節する信号と、回転計３９と故障表示装置４２等へも信号が送信されている。
【００１４】
その他に、本発明においては、乗用田植機であるので、走行変速レバー２９の操作位置を、位置センサ２９ａにより検出して、信号をコントローラＣに送信し、植付昇降兼作業走行変速レバー３０の操作位置を、位置センサ３０ａにより検出し、信号をコントローラＣに送信しているのである。
このように、センサーからの信号をコントローラＣに送信し、コントローラＣにおいて、所定のマップに照合して、指令信号を、各部に送信し、電子ガバナー機構付エンジン搭載乗用田植機を制御しているのである。
【００１５】
電子ガバナー機構付エンジン搭載乗用田植機の制御を説明する。
図１２は乗用田植機のアイソクロノス制御と逆ドループ制御を示す図面である。
本発明の制御機構は、エンジンＥの出力を乗用田植機のあらゆる作業において、最大に引き出せるように、電子ガバナー機構Ｇのマイコンにより、燃料噴射量調節ラック２と燃料噴射ポンプＰを操作して、燃料噴射量を最適に制御するものである。
その方法としては、エンジンＥの回転を負荷の大小に関わらず、一定に保つアイソクロナス制御と、エンジンＥの低速域で粘りを発揮する逆ドループ制御と、高速植付作業に適した性能を発揮するエコモード制御等を行っている。
【００１６】
図１２の上段に図示したアイソクロナス制御においては、ボンネット９の上で、操向ハンドル１４の右側に設けた、アクセルレバー１を回動操作してエンジン回転数を設定すると、乗用田植機により植付作業を開始し、負荷が変動しても、エンジンの回転数を一定に保つのである。従って、常時一定の速度で苗の植付が行えるのである。
しかし、ブレーキペダル３３によりブレーキ制動を操作を行った場合には、自動的にこの機能が解除され、通常のドループ制御に移行する、該ドループ制御は、電子ガバナー機構Ｇではなく、機械式のガバナーを具備した場合と同じであり、負荷が大きくなるとエンジン回転数が下がり、負荷が小さくなるとエンジン回転数が上昇する制御である。
【００１７】
逆ドループ制御は、エンジンＥの回転数が設定回転、本実施例では１５００回転以下で植付作業を行うような場合に、植付作業負荷がエンジン出力の限界に近くなると、自動的に回転数をアップさせて、エンジンＥの出力限界を高め、低速作業時の安定性を大幅に向上するものである。
図１４に図示されたエコモード制御は、エコモードスイッチ３７をＯＮにすると、制御が開始される。このエコモード制御は、高速植付に適した制御機能であり、電子ガバナー機構Ｇの作用で、高速植付に適したエコモードの出力性能になる。即ち、図１４に示す如く、エンジン回転数が高い位置で、出力が増加し、トルクも増加する制御である。
エコモードスイッチ３７をＯＦＦにすると、エンジンの高速回転域では、出力が低くなり、トルクも低くなるのである。
【００１８】
そして、乗用田植機において、作業開始時や苗継ぎ後や肥料の補給後に作業及び走行を開始するときに、アクセルレバー１が低回転側に操作されたままの状態であっても、植付昇降兼作業走行変速レバー３０を、植付位置で低速位置あるガイド溝４８に回動操作し、走行変速レバー２９を植付位置として、主変速クラッチペダル３２を「入」とすると、ラックアクチュエータ５が作動されて、設定した範囲の回転数に上昇するのである。この設定した範囲は低速から安定して走行及び作業が開始できる回転数であり、急発進しない回転数である。
そして、走行及び作業が安定すると、植付昇降兼作業走行変速レバー３０で変速すればよく、また、アクセルレバー１で所望の回転数に変更することができるのである。
【００１９】
次に、図１３の許容出力制御について説明する。
この制御は、エンジン始動後の全てのモードにおいて制御が作動している。そして、この制御は、コントローラＣに、エンジン回転数毎にマップにより規定された許容出力トルクとなるように、燃料噴射量を制限するものである。
【００２０】
次に、図１６においてエンジン始動時の噴射量制御について説明する。
これは、寒冷地において、エンジンの始動性を確保する制御であり、さらに始動時の黒煙の発生防止を行う。始動時の噴射量を算出制御し、また冷却水温度センサ１９からの信号により冷却水の温度を知り、これに対応して、始動時の燃料噴射量を調整している。
また、図１７において図示する如く、始動時制御の一つとして、エンジン始動時にキースイッチ２４のＯＮと共に、エンジンの吸気回路に配置したエアヒーターを、冷却水温度センサ１９からの信号に応じてエンジンの予熱に必要な時間だけ自動的に作動させるように構成している。
また、図１８において図示する如く、始動時制御の一つとして、冷却水温度センサ１９が検出した信号に応じて、始動直後のアイドル回転数を自動的にアップさせ、エンジンの暖機時間の短縮とエンジン回転数の安定化を図っている。尚冷却水の温度が上昇してくると、アイドル回転数は低下する。
【００２１】
図１９においては、座席１３の右側に配置した、植付昇降兼作業走行変速レバー３０のガイド溝の構成が開示されている。
該植付昇降兼作業走行変速レバー３０は、ガイド溝４３の位置で、植付部１５を上げ、ガイド溝４４の位置で、植付部１５を昇降位置で停止する中立位置を構成している。またガイド溝４５の位置で、植付部１５の下げ位置としている。
次に、植付昇降兼作業走行変速レバー３０をガイド溝４６の位置に移動すると、植付クラッチ入の状態となり、ガイド溝４７の位置も植付クラッチ入りであり、左右の４７Ｌまたは４７Ｒの位置に操作されると、操作された側のマーカーが下降するように構成している。
【００２２】
また、植付昇降兼作業走行変速レバー３０がガイド溝４８に回動操作されると、ベルト式無段変速ケース５９の無段変速装置が速度入りとなり、低速で植付を開始する。更にガイド溝４９の位置では、ベルト式無段変速装置が高速となり高速植付を行う。
【００２３】
図２０は、座席１３の左側の走行変速レバー２９の操作ガイド溝を図示している。
走行変速レバー２９がガイド溝５７の位置では、後進速度である。
また、走行変速レバー２９がガイド溝６２の位置で植付状態である。この場合にはベルト式無段変速装置の操作で変速を行うので、走行変速レバー２９は操作しない。また、ガイド溝６３に回動すると、路上走行速度となる。
また、走行変速レバー２９がガイド溝５２の位置に回動操作されると、多板摩擦式型乾式クラッチ７３が切れて、苗継ぎや肥料補充の為の機体の停止位置となる。
【００２４】
本発明においては、電子ガバナー機構Ｇの付設されたエンジンＥを搭載した乗用田植機において、作業開始時や苗継ぎ後や肥料補給後の作業再開時に、走行変速レバー２９をガイド溝６２の植付位置に操作して植付ＯＮとし、植付昇降兼作業走行変速レバー３０をガイド溝４８の低速位置とし、アクセルレバー１を作業回転位置まで回動して設定した場合に、主クラッチをＯＮとしても、耕盤が深い場合や硬いの土壌の場合等では、負荷が大きくエンストの可能性があるので、設定範囲だけ回転数を上げるようにコントローラＣで制御している。
【００２５】
つまり、エンジンの回転数と、アクセルレバー１の位置と、走行変速レバー２９の位置と、植付昇降兼作業走行変速レバー３０の位置と、主クラッチペダル３２の位置をそれぞれ検知してコントローラＣに入力し、該コントローラＣから電子ガバナー機構Ｇに信号を送信して、ラックアクチュエータ５を操作して燃料噴射量調節ラック２を燃料噴射ポンプＰ内で摺動させ、連動してエンジン回転数を設定回転数まで上げるべく制御するように構成している。
そして、この発進時に回転数を一定に保つためにアイソクロナス制御及び逆ドループ制御を行う。この発進時はエンストが起きない回転数であり、発進直後からは徐々に回転数を上げて、苗載台上の苗崩れが生じたり、フロート前部が上がり泥押しすることも防止している。また、アクセルレバー１の設定回転数が高く発進時にショックが予想される場合には、走行変速レバー２９が苗継・肥料補充位置であるガイド溝５２から植付位置であるガイド溝６２に回動したときに回転数を低速発進するときの設定回転まで下げるように制御している。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
電子ガバナー機構付きエンジンを搭載した乗用田植機において、エンジンからの動力をベルト式無段変速装置を介してミッションケースに伝え、該ミッションケースより走行装置を駆動し、かつ、植付部を駆動するとともに、発進時にエンジンの回転数を設定範囲内に上げるべく制御するようにしたので、ベルト式無段変速装置は変速位置が低速位置のときでも一定の回転数の出力が得られるので、クラッチを「入」としたときに、設定範囲内の回転数で発進するために安定した発進が可能となり、エンストしたり、急発進することが無く、植付姿勢も安定して作業を開始することができるのである。
【００２７】
また、苗継ぎ後または肥料補給後の発進時にエンジンの回転数を設定範囲内に上げるべく制御したので、再度植付作業を開始する場合に、急発進して、苗を押し下げることが無く、安定して作業を開始することができる。また、エンジンの空回転を無くすことができ、騒音も高くなることはないのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 乗用田植機の全体側面図。
【図２】 同じく乗用田植機の全体平面図。
【図３】 ボンネット９内に搭載したエンジンＥの図面。
【図４】 左右の機体フレーム３・３の間に配置したベルト式無段変速ケース５９と、クラッチケース５８と、ミッションケース４の構成を示す平面図。
【図５】 同じく、ベルト式無段変速ケース５９とミッションケース４とリアアクスルケース７の部分の側面図。
【図６】 リンク機構２７と植付部１５の部分を示す側面図。
【図７】 ６条用の側条施肥機３６の部分の平面図。
【図８】 ６条用の側条施肥機３６の部分の後面図。
【図９】 本発明の電子ガバナー機構付エンジン搭載乗用田植機の制御機構のブロック線図。
【図１０】 電子ガバナー機構を示す正面断面図と側面図。
【図１１】 本発明の電子ガバナー機構付エンジン搭載乗用田植機の制御応答図。
【図１２】 乗用田植機のアイソクロノス制御と逆ドループ制御を示す図面。
【図１３】 エンジンＥの許容出力制御を示す図面。
【図１４】 エコモード制御を示す図面。
【図１５】 圃場端旋回の際のエンジン回転数の減速率を示す図面。
【図１６】 エンジン始動時の燃料噴射量制御を示す図面。
【図１７】 エンジン始動時のエアヒータ３８の通電時間制御を示す図面。
【図１８】 始動時の、アイドリング回転制御を示す図面。
【図１９】 乗用田植機の植付昇降兼作業走行変速レバー３０の操作ガイド板を示す平面図。
【図２０】 乗用田植機の走行変速レバー２９の操作ガイド板を示す図面。
【符号の説明】
Ｃ コントローラ
Ｅ エンジン
Ｇ 電子ガバナー機構
Ｐ 燃料噴射ポンプ
１ アクセルレバー
２ 燃料噴射量調節ラック
３ 機体フレーム
４ ミッションケース
５ ラックアクチュエータ
６ 前輪
７ リアアクスルケース
８ 後輪
９ ボンネット
１１ ラック位置センサー
１２ 回転数センサ
１３ 座席
１４ 操向ハンドル
２９ 走行変速レバー
３０ 植付昇降兼作業走行変速レバー
７３ 多板摩擦式型乾式クラッチ

Claims (1)

1. 電子ガバナー機構付きエンジンを搭載した乗用田植機において、エンジンからの動力をベルト式無段変速装置とクラッチを介して、ミッションケース４に伝え、該ミッションケース４より走行装置を駆動し、
   前記ベルト式無段変速装置による変速は、植付昇降兼作業走行変速レバー３０の植付走行ガイド溝の間で無段変速を行い、ミッションケース４による変速は、走行変速レバー２９により、後進と植付状態と路上走行の３速度の変速を行う構成とし、
   該走行変速レバー２９のガイド溝には、回動操作されるとクラッチが切れて、苗継ぎや肥料補充の為の機体の停止位置となるガイド溝５２の位置を設け、
   作業開始時や苗継ぎ後や肥料補給後の作業再開時に、該ガイド溝５２の位置からガイド溝６２の植付位置に操作して植付ＯＮとし、植付昇降兼作業走行変速レバー３０を前記ガイド溝４８の低速位置とした場合に、エンジンの回転数を設定範囲内に上げるべく制御することを特徴とする電子ガバナー機構付エンジン搭載乗用田植機。

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