JP3976057B2 - エンジン制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ＰＴＯ装置（動力取出し装置）が接続された車両用エンジンの燃料噴射量を、そのＰＴＯ装置の作動時に制御するためのエンジン制御装置に関するものである。
従来、ダンプカー、消防車などの特装車において、ポンプなどの架装装置に動力を供するために、車両のエンジンにＰＴＯ装置を接続したものがある。例えば、ＰＴＯ装置は、車両の走行時には非作動側に切り替えられて車両の駆動系に動力を供し、車両を停車して架装装置の作業を行う場合（ＰＴＯ作業時）には作動側に切り替えられ架装装置に動力を供するようになっている。
ところで、車両走行時と架装装置の作業時とでは、必要とされる動力特性が異なるので、エンジンの制御パターンを切り替えることが望ましい。
例えば、特許文献１には、エンジン回転数と燃料供給量（噴射量）との関係が示された制御パターンを、車両走行時と架装装置の作業時とで別に用意し、ＰＴＯ装置の作動・非作動の切替にあわせて、作業用（ＰＴＯ作動時用）制御パターンによる燃料供給制御と、走行用制御パターンによる燃料供給制御とを切り替える燃料供給量制御装置が提案されている。その特許文献１の制御装置は、車両走行用の燃料噴射マップと、ＰＴＯ作動時におけるエンジン制御としてＰＴＯ作動時用の燃料噴射マップとを、各々有している。
しかしながら、従来の制御装置では、ＰＴＯ作動時用の燃料噴射マップは、最大値すなわちアクセル開度１００％時の燃料噴射量が、車両走行用の燃料噴射マップに対して、固定されているものであって、ＰＴＯ作動時に必要以上に燃料を消費する可能性があった。
例えば、大型車両に比較的小型の装置を架装する場合など、車両走行時に必要な出力に比べて架装装置作業時に必要とされる出力が小さな場合に、架装装置作業時（ＰＴＯ作動時）にアクセルを全開にすると車両用エンジンに燃料が過度に供給されることとなり、燃料が無駄に消費されてしまうという問題がある。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ＰＴＯ装置の作動時に燃料が必要以上に消費されることを防止できるエンジン制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明は、車両に架装される架装装置に動力を供すべく上記車両の車両用エンジンにＰＴＯ装置が接続され、そのＰＴＯ装置の作動時に、上記車両用エンジンの燃料噴射量を制御するためのエンジン制御装置において、上記ＰＴＯ装置の作動・非作動を切り替えるためのＰＴＯ切替手段と、上記車両用エンジンの燃料噴射量を、予め設定される所定の燃料制限値未満に制限するためのＰＴＯ燃料制限手段とを備え、上記ＰＴＯ燃料制限手段は、エンジン回転数に応じた複数の燃料制限値を入力、設定するための制限値設定装置が接続・離脱可能な外部通信端子と、その外部通信端子から入力された複数の燃料制限値とエンジン回転数との関係をマップとして記憶するための記憶手段とを有し、上記ＰＴＯ燃料制限手段は、上記ＰＴＯ切替手段により上記ＰＴＯ装置が作動側に切り替えられた場合に、上記車両用エンジンのエンジン回転数を検出すると共に、その検出されたエンジン回転数を基に上記記憶手段に記憶されたマップから燃料制限値を読み取り、その読み取った燃料制限値で、上記架装装置の作業時における上記車両用エンジンの燃料噴射量を制限するものである。
好ましくは、上記ＰＴＯ燃料制限手段は、上記制限値設定装置により設定された燃料制限値が上記車両用エンジンの回転を維持するのに必要な燃料噴射量よりも小さい場合には、燃料噴射量の制限を行わないものである。
好ましくは、上記ＰＴＯ燃料制限手段に、そのＰＴＯ燃料制限手段の作動・非作動を選択するための制限選択手段が接続されるものである。
好ましくは、上記ＰＴＯ燃料制限手段に、そのＰＴＯ燃料制限手段の作動・非作動を選択するための制限選択手段が接続されるものである。
好ましくは、上記ＰＴＯ燃料制限手段は、上記燃料制限値を上記車両用エンジンの冷却水温に基づいて補正するように構成されたものである。
本発明によれば、ＰＴＯ装置の作動時に燃料が必要以上に消費されることを防止できるという優れた効果を発揮するものである。
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。本実施形態のエンジン制御装置は、ダンプカー、消防車などの特装車の車両用エンジンを制御するものであり、例えば、ディーゼルエンジンを対象とする。
まず、図１に基づき本実施形態のエンジン制御装置を説明する。
図１に示すように、車両用エンジン（以下、エンジンという）１は、燃料を供給するための燃料噴射装置２と、その燃料噴射装置２などを制御するエンジン制御モジュール（以下、ＥＣＭという）３とを備える。
燃料噴射装置２は、各気筒毎に設けられたインジェクタ２１を備え、それらインジェクタ２１はコモンレール２２に接続される。コモンレール２２には高圧ポンプ２３により加圧された燃料が貯留される。高圧ポンプ２３は、燃料タンク（図示せず）などに接続され、その燃料タンクからの供給量がＳＣＶ弁２４により調整される。
エンジン１には、コンプレッサ４１とタービン４２とを有する過給機４が設けられる。エアクリーナ４３を通って導入された吸気は、コンプレッサ４１により圧縮された後、インタクーラ４４において冷却されて、エンジン１の燃焼室１１に供給され、その燃焼室１１からの排気は、タービン４２を駆動した後、図示しない後処理装置等を通って排出されるようになっている。
本実施形態のエンジン１には、動力を取出して架装装置（図示せず）に伝達するためのＰＴＯ装置１２が接続され、そのＰＴＯ装置１２の作動時に、上記車両用エンジン１の燃料噴射量を制御するためのエンジン制御装置５が、車両に設けられる。
本実施形態のＰＴＯ装置１２は、変速機１４に設けられる。ＰＴＯ装置１２は、例えば、変速機１４の出力側と架装装置の入力側との間に設けられたＰＴＯクラッチ（図示せず）を有しており、そのＰＴＯクラッチが接続されると作動状態となりエンジン動力を架装装置に伝達するようになっている。一方、ＰＴＯクラッチが切断される場合、ＰＴＯ装置１２は非作動状態となりエンジン動力は車両駆動系に供される。なお、ＰＴＯ装置１２は、これに限定されず、様々なものが考えられる。
エンジン制御装置５は、上記ＰＴＯ装置１２の作動・非作動を切り替えるためのＰＴＯ切替手段をなすＰＴＯスイッチ５１と、そのＰＴＯスイッチ５１により上記ＰＴＯ装置１２が作動側に切り替えられた場合に、上記エンジン１の燃料噴射量を、予め設定される所定の燃料制限値未満に制限するためのＰＴＯ燃料制限手段とを備える。詳しくは後述するが、本実施形態では、上記ＥＣＭ３がＰＴＯ燃料制限手段をなす。
ＰＴＯスイッチ５１は、ＯｎまたはＯｆｆのいずれか一方が選択されるようになっている。ＰＴＯスイッチ５１がＯｎの場合にはＰＴＯクラッチが接続されＰＴＯ装置１２が作動状態となり、ＰＴＯスイッチ５１がＯｆｆの場合にはＰＴＯクラッチが切断されＰＴＯ装置１２は非作動状態となる。そのＰＴＯスイッチ５１は、ＥＣＭ３に接続されており、ＰＴＯ装置１２の作動・非作動状態がＥＣＭ３により検出されるようになっている。
ＥＣＭ３には、クーラント温度センサ１５、エンジン回転数クランクセンサ１６、カム角センサ１７、燃料温度センサ２５およびコモンレール圧力センサ２６やアクセル開度センサ３１などの各種センサが接続され、それら各種センサ１５〜１７、２５、２６、３１からの検出信号が入力される。本実施形態のクーラント温度センサ１５は、シリンダヘッド１１１に取り付けられ、シリンダヘッド１１１の冷却水路を流通する冷却水の温度を検出する。
また、ＥＣＭ３はエンジン１の始動・停止信号を取得すべくイグニッションスイッチ３２に接続される。ＥＣＭ３は電力供給用のバッテリー３３に接続される。
ＥＣＭ３は、上記燃料噴射装置２に制御信号を出力すべく接続され、車両走行時（ＰＴＯ装置１２の非作動時）および架装装置の作業時（ＰＴＯ装置１２の作動時）に、上記エンジン１の燃料噴射量を制御する。
ＥＣＭ３は、ＰＴＯ装置１２の非作動時（車両走行時）、基本的には、エンジン回転数クランクセンサ１６で検出されるエンジン回転数やアクセル開度センサ３１で検出されるアクセル開度などからエンジン１の運転状態を読み取り、その運転状態に基づき、燃料噴射装置２に供給すべき燃料噴射量などを算出して、エンジン１を制御する。
一方、ＥＣＭ３は、ＰＴＯ装置１２の作動時には、ＰＴＯ装置１２の制御条件およびエンジン１の運転状態に基づき、燃料噴射装置２に供給すべき目標燃料噴射量を算出し、そのエンジン１の目標燃料噴射量が、予め設定される所定の燃料制限値未満であるか否かを判断して、実際の燃料噴射量を決定するようにしている。ＰＴＯ装置１２の作動時のエンジン１の運転状態は、ＥＣＭ３が、エンジン回転数、アクセル開度センサ３１のアクセル開度または架装装置の操作レバー（図示せず）のアクセル開度などから読み取る。
本実施形態では、ＥＣＭ３に、ＰＴＯ燃料制限手段の作動・非作動を選択するための制限選択手段をなす燃料制限スイッチ５２が接続される。その燃料制限スイッチ５２は、ＯｎまたはＯｆｆのいずれか一方が選択されるようになっている。ＥＣＭ３は、ＰＴＯスイッチ５１および燃料制限スイッチ５２がいずれもＯｎの場合には、基本的には、上述した燃料噴射量の制限を実行する。また、ＥＣＭ３は、燃料制限ランプ５３を、燃料制限スイッチ５２がＯｎ場合には点灯、燃料制限スイッチ５２がＯｆｆ場合には消灯させることで、ドライバーや架装装置の作業者などに燃料制限スイッチ５２の状態を知らせるようになっている。
また、ＥＣＭ３は、予め設定される所定の燃料制限値を記憶するための記憶手段を有し、その記憶手段に上記燃料制限値を入力するための制限値設定装置が接続される。具体的には、ＥＣＭ３内に、記憶手段をなすメモリー５４が設けられ、そのメモリー５４が、ＥＣＭ３の外部通信端子などを介して、制限値設定装置をなす外部通信装置（例えば、ＰＣなど）５５に接続される。本実施形態では、エンジン回転数に応じた複数の燃料制限値が、上記外部通信装置５５により入力されて、メモリー５４内に記憶される。なお、メモリー５４は、公知の記憶装置であって、例えばフラッシュメモリなど様々なものが考えられる。
次に本実施形態のエンジン制御装置５によるＰＴＯ装置１２の作動時の燃料噴射量制御を説明する。
本実施形態では、まず、予めＥＣＭ３のメモリー５４内に、ＰＴＯ装置１２の作動時の燃料噴射量の燃料制限値（上限値）を記憶させておく。その燃料制限値は、例えば、架装装置の必要出力などに応じて適切に設定する。次に、ＰＴＯ装置１２が作動する時に、実際の燃料噴射量を、メモリー５４内に記憶された燃料制限値未満に制限する。これにより、燃料が燃料制限値を超えて噴射されなくなり、必要以上に燃料が消費されることが防止される。
本実施形態のＥＣＭ３は、基本的に、ＰＴＯスイッチ５１がＯｎでかつ燃料制限スイッチ５２がＯｎの場合には燃料噴射量の制限を行うが、予め設定される所定の燃料制限値（メモリー５４に記憶された燃料制限値）が上記車両用エンジン１の回転を維持するのに必要な燃料噴射量（以下、最低噴射量という）よりも小さい場合には、燃料噴射量の制限を行わない。
また、ＥＣＭ３は、メモリー５４に記憶された燃料制限値を、クーラント温度センサ１５により検出された上記車両用エンジン１の冷却水温に基づいて補正する。
この点を図３に基づき説明する。図３のグラフは、水温補正係数と冷却水温の関係を示すものであり、横軸が冷却水温を示し、縦軸が水温補正係数を示す。
図３に示すように、本実施形態では、冷却水温が所定温度（図例では、６０度）未満であれば縦軸に設定されている水温補正係数を燃料制限値に積算して燃料制限値に補正をかける。冷却水温が６０度未満の領域では、水温補正係数は、冷却水温が低温なほど高くなるように設定される。また、冷却水温が６０度以上であれば、燃料制限値に水温補正係数として１を積算して、実質的に補正はかけない。以上により冷却水温が低いとき、例えば、低外気温時や暖機前などのエンジン１の回転が安定しないときに、燃料噴射量を適切に制限でき、燃料制限値による燃料噴射量の制限を最適に適用することが可能となる。
また、ＥＣＭ３は、エンジン回転数に応じた複数の燃料制限値に基づいて、燃料噴射量の制限を行う。本実施形態では、ＥＣＭ３のメモリー５４内に、図２のグラフで示されるようなエンジン回転数と燃料制限値との関係が、マップ（またはテーブル）として記憶される。ＥＣＭ３は、ＰＴＯ装置１２の作動時に、エンジン回転数クランクセンサ１６でエンジン回転数を検出すると共に、そのエンジン回転数を基に、上記マップから燃料制限値を読み取る。
このＥＣＭ３のメモリー５４に記憶されるマップは、上述した外部通信装置５５などにより、適宜変更することができる。つまり、図２に示すように、エンジン回転数によって燃料制限値が変化するが、このエンジン回転数に応じた燃料制限値を任意に設定可能としてある。例えば、ＥＣＭ３などに、燃料制限値を任意に操作する操作スイッチなどを設けておき、その操作スイッチにより燃料制限値を上下させる。例えば、図２において、１５００から３０００ｒｐｍまでの燃料制限値は一律８０ｍｍ3であるが、上記操作スイッチにより燃料制限値を操作することによって、燃料制限値を７０ｍｍ3にしたりすることが可能となる。
次に、図４に基づき本実施形態のエンジン制御装置５によるＰＴＯ装置１２の作動時の燃料噴射量制御フローの一例を説明する。
ステップＳ１では、ＰＴＯスイッチ５１がＯｎかつ燃料噴射制限スイッチがＯｎであるか否かを判断する。ステップＳ１で、ＰＴＯスイッチ５１および燃料制限スイッチ５２が共にＯｎであると判断された場合、ステップＳ２に進みエンジン回転数を読み込む。一方、ステップＳ１で、ＰＴＯスイッチ５１および燃料制限スイッチ５２の少なくとも一方がＯｆｆであると判断された場合は、燃料噴射量の制限を行わず、算出される燃料噴射量で噴射する。
ステップＳ３では、ステップＳ２で読み込んだエンジン回転数を基に、上述した図２のマップから燃料制限値（Ｑｌｉｍｉｔ）を読み込む。つまり、ＥＣＭ３のメモリー５４に記憶されているＲＰＭ軸の燃料制限テーブルデータから、燃料制限値（燃料噴射量の最大値）を読み出す。
ステップＳ４では、ステップＳ３で読み込んだ燃料制限値を冷却温度に基づき補正する。具体的には、クーラント温度センサ１５により検出された冷却水温を基に、ＥＣＭ３のメモリー５４内に格納された補正マップ（図３参照）から、水温補正値を読み込む。その後、その水温補正値をステップＳ３で求めた燃料制限値に積算して、燃料制限値を補正する。
ステップＳ５では、アクセル開度センサ３１により検出されたアクセル操作量（アクセル開度）に基づいて目標燃料噴射量を算出する。なお、目標燃料噴射量は、アクセル操作量以外にもＰＴＯ操作のための操作手段の操作量（例えば、架装装置の操作レバーのアクセル開度）に基づいて算出してもよい。
ステップＳ６では、ステップＳ５で算出された目標燃料噴射量が、ステップＳ３で補正した燃料制限値を超えるか否かを判断する。
ステップＳ６で目標燃料噴射量が燃料制限値を超えると判断された場合、さらに、ステップＳ８で、燃料制限値が最低噴射量未満であるか否かを判断する。燃料制限値が最低噴射量未満であると判断された場合は、ステップＳ１０で最低噴射量を実際に噴射する燃料噴射量（以下、実燃料噴射量という（Ｑｉｎｊ））に設定し、一方、燃料制限値が最低噴射量未満でないと判断された場合は、ステップＳ９で燃料制限値を実燃料噴射量に設定する。
一方、ステップＳ６で目標燃料噴射量が燃料制限値を超えないと判断された場合、ステップＳ７で目標燃料噴射量を実燃料噴射量に設定する。
以上のように、ステップＳ７、ステップＳ９またはステップＳ１０で実燃料噴射量を設定した後は、その設定された実燃料噴射量で燃料噴射装置２により燃料を噴射させる。
このように本実施形態では、ＰＴＯ装置１２の作動時に、燃料噴射量を燃料制限値未満に制限することで、必要以上に燃料が消費されることを防止することができる。また、その燃料制限値を、外部通信装置５５などにより設定することで、カスタマーの要求に応じて、ＰＴＯ装置１２作動中の燃料噴射量を任意の一定値以下に制限することが可能となり、ＰＴＯ装置１２作動時に必要以上の燃料を消費することがなくなる。
それに加えて、燃料制限値を冷却水温に基づき補正することで、低温条件や暖機後などエンジン１やＰＴＯ装置１２のフリクションの大きさが異なる場合に、そのフリクションに応じて燃料制限値を最適に調整することができる。
また、燃料制限値を任意に設定できるので、例えば、ＰＴＯ装置１２の回転特性に応じて最適に燃料制限値を設定することができる。
また、燃料制限値がエンジン１の回転を維持するのに必要な燃料噴射量よりも小さい場合には燃料噴射量の制限を行わないので、最低エンジン回転が保証され、誤って燃料制限値を必要以上に小さく設定した場合でも、エンジンストール等の不具合を防止できる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。
例えば、記憶手段をＥＣＭから取り外し可能な外部メモリーとして構成するようにしてもよい。さらに、その外部メモリーに燃料燃料制限値を任意に操作するための外部スイッチなどを設けておき、その外部スイッチで燃料燃料制限値を上下させるようにしてもよい。すなわち、記憶装置と制限値設定装置とを一体で形成してＥＣＭ３に取付け・取外しするようにしてもよい。
１ 車両用エンジン
３ ＥＣＭ（ＰＴＯ燃料制限手段）
５ エンジン制御装置
１２ ＰＴＯ装置
５１ ＰＴＯスイッチ（ＰＴＯ切替手段）
３ ＥＣＭ（ＰＴＯ燃料制限手段）
５ エンジン制御装置
１２ ＰＴＯ装置
５１ ＰＴＯスイッチ（ＰＴＯ切替手段）
Claims (4)
- 車両に架装される架装装置に動力を供すべく上記車両の車両用エンジンにＰＴＯ装置が接続され、そのＰＴＯ装置の作動時に、上記車両用エンジンの燃料噴射量を制御するためのエンジン制御装置において、
上記ＰＴＯ装置の作動・非作動を切り替えるためのＰＴＯ切替手段と、
上記車両用エンジンの燃料噴射量を、予め設定される所定の燃料制限値未満に制限するためのＰＴＯ燃料制限手段とを備え、
上記ＰＴＯ燃料制限手段は、エンジン回転数に応じた複数の燃料制限値を入力、設定するための制限値設定装置が接続・離脱可能な外部通信端子と、その外部通信端子から入力された複数の燃料制限値とエンジン回転数との関係をマップとして記憶するための記憶手段とを有し、
上記ＰＴＯ燃料制限手段は、上記ＰＴＯ切替手段により上記ＰＴＯ装置が作動側に切り替えられた場合に、上記車両用エンジンのエンジン回転数を検出すると共に、その検出されたエンジン回転数を基に上記記憶手段に記憶されたマップから燃料制限値を読み取り、その読み取った燃料制限値で、上記架装装置の作業時における上記車両用エンジンの燃料噴射量を制限することを特徴とするエンジン制御装置。 - 上記ＰＴＯ燃料制限手段は、上記制限値設定装置により設定された燃料制限値が上記車両用エンジンの回転を維持するのに必要な燃料噴射量よりも小さい場合には、燃料噴射量の制限を行わない請求項１記載のエンジン制御装置。
- 上記ＰＴＯ燃料制限手段に、そのＰＴＯ燃料制限手段の作動・非作動を選択するための制限選択手段が接続される請求項１または２記載のエンジン制御装置。
- 上記ＰＴＯ燃料制限手段は、上記燃料制限値を上記車両用エンジンの冷却水温に基づいて補正するように構成された請求項１から３いずれかに記載のエンジン制御装置。
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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