JP4015300B2 - 機関の負荷検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機等に搭載される機関の負荷状態を応答性良く検出するための機関負荷検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、作業機等に搭載される機関においては、ある時点での機関回転数と、燃料噴射量を示す燃料噴射ポンプの燃料ラック位置との情報に基づいて、マップにより演算を行うことによって、その時点で機関にかかっている負荷を求めていた。そして、求めた機関負荷を用いて、機関回転数を一定に制御したり、機関負荷が一定になるように作業部の状態を制御したりして、作業効率の向上を図っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の如く求めた機関負荷により、機関回転数や作業部状態の制御を行った場合、定常的な運転状態にあるときは機関負荷を正確に算出して出力することができるが、機関が加速時や負荷投入時等の過渡的な状態にあるときは、機関の状態変化に対して機関の状態検出が遅れて、機関の負荷状態を正確に出力することができなかった。これにより、機関が過渡状態にあるときには、機関回転数や作業部状態の制御を適切に行うことができなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該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、機関回転数（１２）の検出手段である回転数検出センサ（５）、及び燃料ラック位置（１１）の検出手段である燃料ラック位置センサ（７）を具備した機関（１）において、回転数検出センサ（５）により検出した機関回転数（１２）に対して、機関（１）の任意の一燃焼サイクルに要した時間（Δｔ 0 ）の間における機関回転数の変化（ΔＮ 0 ）を求めるとともに、該時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）を検出し、前記求めた機関回転数（１２）の変化（ΔＮ 0 ）と、検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）とを用いて、該時点において機関（１）に掛かっている負荷として第一機関負荷トルク（Ｔ１）を、次式（１）に基づきコントローラ（８）により算出し、Ｔ１＝Ｋ 1 ×Ｒ 0 ＋Ｋ 2 ×ΔＮ 0 ／Δｔ 0 …（１）（但し、（１）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）次に、前述の一燃焼サイクルより後の任意の時刻における、ある任意の時間（Δｔ）の機関回転数（１２）の変化（ΔＮ i+1 −ΔＮ i ）を求めるとともに、その時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）を検出し、前記求めた機関回転数の変化（ΔＮ i+1 −ΔＮ i ）と、検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）とを用いて、その時点において機関（１）に掛かっている負荷として第二機関負荷トルク（Ｔ２）を、次式（２）に基づきコントローラ（８）により算出し、Ｔ２＝Ｋ 1 ×Ｒ 1 ＋Ｋ 2 ×［ΔＮ 0 ／Δｔ 0 ＋（ΔＮ i+1 −ΔＮ i ）／Δｔ］…（２）（但し、（２）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）前記算出した第一機関負荷トルク（Ｔ１）と第二機関負荷トルク（Ｔ２）との差から機関負荷の変化を検出する機関の負荷検出方法である。
【０００５】
請求項２においては、機関回転数（１２）の検出手段である回転数検出センサ（５）、及び燃料ラック位置（１１）の検出手段である燃料ラック位置センサ（７）を具備した機関（１）において、回転数検出センサ（５）により検出した機関回転数（１２）に対して、機関（１）の任意の一燃焼サイクルに要した時間（Δｔ 0 ）の間における機関回転数の変化（ΔＮ 0 ）を求めるとともに、該時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）を検出し、前記求めた機関回転数（１２）の変化（ΔＮ 0 ）と、検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）とを用いて、該時点において機関（１）に掛かっている負荷として第一機関負荷トルク（Ｔ１）を、次式（１）に基づきコントローラ（８）により算出し、Ｔ１＝Ｋ 1 ×Ｒ 0 ＋Ｋ 2 ×ΔＮ 0 ／Δｔ 0 …（１）（但し、（１）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）前記一燃焼サイクル直後の、ある任意の時間（Δｔ）の間の機関回転数の変化（ΔＮ 1 −ΔＮ 0 ）を求めるとともに、該時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）を検出し、前記求めた機関回転数の変化（ΔＮ 1 −ΔＮ 0 ）と検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）とを用いて、その時点において機関（１）に掛かっている負荷として第二機関負荷トルク（Ｔ２）を次式（４）に基づきコントローラ（８）により算出し、Ｔ２＝Ｋ 1 ×Ｒ 1 ＋Ｋ 2 ×［ΔＮ 0 ／Δｔ 0 ＋（ΔＮ 1 −ΔＮ 0 ）／Δｔ］…（４）（但し、（４）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）前記算出した第一機関負荷トルク（Ｔ１）と第二機関負荷トルク（Ｔ２）との差から機関負荷トルクの変化状態を検出する機関の負荷検出方法である。
【０００６】
請求項３においては、請求項１又は２記載の機関の負荷検出方法において、前記機関回転数（１２）の変化（ΔＮ 0 ）を求める際に、機関（１）の一燃焼サイクル分の時間の整数倍の時間間隔で変化を求めるものである。
【０００７】
【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は本発明の機関の負荷検出方法により機関負荷を検出するように構成した機関を示す概略図、図２は本発明の機関の負荷検出方法を示す図、図３は同じく機関の負荷検出方法の別実施例を示す図、図４は機関回転数の変化を検出する方法を示す図、図５は同じく機関回転数の変化を検出する方法の別実施例を示す図である。
【０００８】
まず、本発明の機関の負荷検出方法により機関負荷を検出するように構成した機関の概略構成について図１により説明する。機関１は、例えば、３気筒機関に構成されており、該機関１のクランク軸２の一端部にはフライホイール３が取り付けられ、該フライホイール３の外周にはリングギア４が固設されている。また、機関１には、電磁ピックアップ等により構成された機関回転数検出手段である回転数検出センサ５が、リングギア４の外周面に近接して取り付けられ、該回転数検出センサ５により機関１の回転数を検出するように構成している。さらに、機関１は燃料噴射ポンプ６を具備しており、該燃料噴射ポンプ６には燃料噴射量を調節するための燃料ラックが設けられ、燃料ラック位置はガバナ装置により制御されている。また、燃料噴射ポンプ６には、燃料ラック位置を検出する燃料ラック位置センサ７が取り付けられている。そして、回転数検出センサ５及び燃料ラック位置センサ７は、演算手段であるコントローラ８に接続されている。
【０００９】
次に、機関の負荷検出方法について説明する。図２には、回転数検出センサ５により検出される機関回転数１２、及び、燃料ラック位置センサ７により検出される燃料ラック位置１１を経時的に示している。まず、検出した機関回転数１２に対して、機関１の任意の一燃焼サイクルに要した時間Δｔ0 の間における機関回転数の変化ΔＮ0 を求めるとともに、その時点における燃料ラック位置１１の値Ｒ0 を検出する。そして、求めた機関回転数の変化ΔＮ0 と検出した燃料ラック位置１１の値Ｒ0 とを用いて、次式（１）によりその時点において機関１にかかっている負荷として第一機関負荷トルクＴ１をコントローラ８により算出する。
Ｔ１＝Ｋ1 ×Ｒ0 ＋Ｋ2 ×ΔＮ0 ／Δｔ0 …（１）
但し、（１）式においてＫ1 及びＫ2 は比例定数である。
【００１０】
また、前述の一燃焼サイクルより後の任意の時刻における、ある任意の時間Δｔの間の機関回転数の変化ΔＮi+1 −ΔＮi を求めるとともに、その時点における燃料ラック位置１１の値Ｒ1 を検出する。そして、求めた機関回転数の変化ΔＮi+1 −ΔＮi と検出した燃料ラック位置１１の値Ｒ1 とを用いて、次式（２）によりその時点において機関１にかかっている負荷として第二機関負荷トルクＴ２を算出する。
Ｔ２＝Ｋ1 ×Ｒ1 ＋Ｋ2 ×［ΔＮ0 ／Δｔ0 ＋（ΔＮi+1 −ΔＮi ）／Δｔ］…（２）
但し、（２）式においてＫ1 及びＫ2 は比例定数である。
【００１１】
そして、算出した第一機関負荷トルクＴ１と第二機関負荷トルクＴ２との差から機関負荷の変化を検出し、この機関負荷の変化に基づいて、機関回転数の制御や作業部状態の制御を行うように構成している。このように、機関の負荷を二点、例えば、一点目を定常状態における負荷として算出するとともに、二点目を過渡状態における負荷として算出して、この２点間の差により機関負荷の変化状態を検出することで、機関負荷状態を応答性良く検出することが可能となる。従って、例えば、機関１が作業機等に搭載された場合、機関１が加速時や負荷投入時等の過渡的な状態にあったときにおいても、検出した機関負荷によって、機関回転数を一定に制御したり、作業部の状態を制御して作業部にかかる負荷を一定に保持したり等の対応を正確且つ迅速に行うことができることになる。
その結果、作業機による作業精度及び作業効率の改善・向上を図ることができる。
【００１２】
また、機関の負荷検出方法として、次のように行うこともできる。即ち、図３には、回転数検出センサ５により検出された機関回転数１２、及び、燃料ラック位置センサ７により検出された燃料ラック位置１１を経時的に示しており、まず、機関１の任意の一燃焼サイクルに要した時間Δｔ0 の間における、機関回転数の変化ΔＮ0 を求めるとともに、その時点における燃料ラック位置１１の値Ｒ0 を検出する。そして、求めた機関回転数の変化ΔＮ0 と検出した燃料ラック位置１１の値Ｒ0 とを用いて、次式（３）によりその時点において機関１にかかっている負荷として第一機関負荷トルクＴ１をコントローラ８により算出する。
Ｔ１＝Ｋ1 ×Ｒ0 ＋Ｋ2 ×ΔＮ0 ／Δｔ0 …（３）
但し、（３）式においてＫ1 及びＫ2 は比例定数である。
【００１３】
また、前述の一燃焼サイクル直後の、ある任意の時間Δｔの間の機関回転数の変化ΔＮ1 −ΔＮ0 を求めるとともに、その時点における燃料ラック位置１１の値Ｒ1 を検出する。そして、求めた機関回転数の変化ΔＮ1 −ΔＮ0 と検出した燃料ラック位置１１の値Ｒ1 とを用いて、次式（４）によりその時点において機関１にかかっている負荷として第二機関負荷トルクＴ２を算出する。
Ｔ２＝Ｋ1 ×Ｒ1 ＋Ｋ2 ×［ΔＮ0 ／Δｔ0 ＋（ΔＮ1 −ΔＮ0 ）／Δｔ］…（４）
但し、（４）式においてＫ1 及びＫ2 は比例定数である。
【００１４】
そして、算出した第一機関負荷トルクＴ１と第二機関負荷トルクＴ２との差から機関負荷トルクの変化状態を検出し、この機関負荷トルクの変化状態に基づいて、機関回転数の制御や作業部状態の制御を行うのである。このように、機関の負荷を２点で、例えば、一点目を定常状態における負荷として算出するとともに、二点目を過渡状態における負荷として算出して、この２点間の差により機関負荷の変化状態を検出することで、機関負荷状態を応答性良く検出することが可能となる。さらに、本例の場合、１点目の機関負荷の算出点直後で２点目の機関負荷を算出するように構成しているので、機関負荷トルクの変化状態をさらに速く検出することが可能となる。従って、例えば、機関１が作業機等に搭載された場合、機関１が加速時や負荷投入時等の過渡的な状態にあったときにおいても、検出した機関負荷によって、機関回転数を一定に制御したり、作業部の状態を制御して作業部にかかる負荷を一定に保持したり等の対応を、さらに正確且つ迅速に行うことができることになる。その結果、作業機による作業精度及び作業効率の大幅な改善・向上を図ることができる。
【００１５】
また、前述の機関の負荷検出方法において、機関回転数の変化は次のように検出することができる。例えば、ｎ枚の歯数を有する前記リングギア４に近接して設けた回転数検出センサ５により検出した機関回転信号を用いて、Ｆ／Ｖコンバータ等で機関回転数を求める。
【００１６】
図４には、回転数検出センサ５により検出した機関回転信号であるセンサ出力１６と、該センサ出力１６を用いて求められた機関回転数１７を示している。機関１は３気筒機関に構成されており、センサ出力１６及び機関回転数１７は各気筒の燃焼により変動しており、燃焼時期に合わせて脈動している。また、機関１は４サイクル機関に構成されているので、一燃焼サイクルの間に前記クランク軸２は２回転し、一燃焼サイクルの間に回転数検出センサ５は２ｎ個のパルスを検出する。
【００１７】
本例の場合、機関負荷を検出する際に用いる機関回転数は、例えば、時刻Ｔi における一分当たりの機関回転数Ｎｒｐｍi として次式（５）によりコントローラ８内で演算して求める。
Ｎｒｐｍi ＝2 ×６０／ｔi …（５）
同じく、時刻Ｔi よりもΔｔi だけ、ずれている時刻Ｔi-1 における一分当たりの機関回転数Ｎｒｐｍi-1 を、次式（６）により求める。
Ｎｒｐｍi-1 ＝2 ×６０／ｔi-1 …（６）
この場合、時間ｔi 及び時間ｔi-1 は、それぞれ一燃焼サイクル分の時間の整数倍の時間であって、回転数検出センサ５が２ｎ個の整数倍のパルスを検出する間の時間と等しく、例えば、回転数検出センサ５に付設されるタイマー等によって計測される。また、図３においては、例えば、ｔi 及びｔi-1 は一燃焼サイクル分の時間の一倍の時間を示している。即ち、機関回転数Ｎｒｐｍi は一燃焼サイクル分の時間の整数倍の時間間隔で求められることとなる。
【００１８】
次に、時刻Ｔi におけるクランク軸２の角加速度ａi を次式（７）により求める。
ａi ＝（Ｎｒｐｍi −Ｎｒｐｍi-1 ）／Δｔi ×２π／６０…（７）
ここで、角加速度ａi は機関回転数の変化を示しており、時間ｔi 及び時間ｔi-1 は一燃焼サイクル分の時間の整数倍の時間であるので、機関回転数の変化は一燃焼サイクルの整数倍の時間間隔で求められることとなる。
【００１９】
さらに、前記式（５）、式（６）、及び、式（７）に基づいて、時刻Ｔi において機関１にかかっている負荷Ｈi の大きさを次式（８）により求める。
Ｈi ＝ｆ（Ｒi ，Ｎｒｐｍi ）−ＫI ×ａi …（８）
但し、（８）式において、ＫI は比例定数、Ｒi は時刻Ｔi における燃料ラック位置、ｆ（Ｒi ，Ｎｒｐｍi ）は燃料ラック位置Ｒi と、機関回転数Ｎｒｐｍi 及びＮｒｐｍi-1 とにより求まる時刻Ｔi における機関１の出力である。
【００２０】
そして、式（８）により求めた機関負荷Ｈi に基づいて、機関回転数の制御や作業部状態の制御を行うように構成している。このように、機関負荷Ｈi を求める際に、機関回転数の変化を一燃焼サイクルの整数倍の時間間隔といった長い時間で求めることで、機関回転数の変化を求めるための回転数検出センサ５によるパルス検出データが、各気筒の燃焼時期に応じて脈動する機関回転数の回転変動や誤差の影響を受けることがなく、機関回転数の変化を求める時刻の違いによる値の誤差を減少することが可能となる。これにより、例えば、時刻Ｔi において機関１にかかる負荷を正確に検出することが可能となる。但し、機関回転数の変化を求める時間は、機関１に要求される負荷変化に対する応答時間よりも短くする必要がある。即ち、高い応答性が求められている場合は、数燃焼サイクル程度の短い時間間隔で機関回転数の変化を求める必要があり、あまり高い応答性が求められていない場合は、燃焼サイクルを整数倍する倍率を大きくとることが可能である。
【００２１】
また、図５に示すように、前述の機関回転数Ｎｒｐｍi を、一燃焼サイクル分の時間を気筒数で除した時間間隔、即ち、回転数検出センサ５が２ｎ／Ｎｃ個のパルスを検出する時間１９の間隔で求め、前記機関負荷Ｈi を求めることも可能である。この場合、リングギア４の端数ｎは気筒数の整数倍に構成しており、Ｎｃは気筒数を表している。また、この間に回転数検出センサ５が検出するパルス数は、例えば、機関１が３気筒に構成されている場合、２ｎ／３個である。
回転数検出センサ５が２ｎ／Ｎｃ個のパルスを検出する時間１９をｔj とすると、時刻Ｔj における機関回転数Ｎｒｐｍj は次式（９）によりコントローラ８内で演算して求めることができる。
Ｎｒｐｍj ＝２×６０／（Ｎｃ×ｔj ）…（９）
また、時刻Ｔj よりも時間ｔj だけ引いた時刻Ｔj における機関回転数Ｎｒｐｍj-1 も同様に求め、求めた機関回転数Ｎｒｐｍj 及び機関回転数Ｎｒｐｍj-1 により、前記式（７）と同様に、時刻Ｔj におけるクランク軸２の角加速度ａj を求め、さらには、機関負荷Ｈj を前記式（８）と同様に求めることが可能である。
【００２２】
このように、回転数検出センサ５が２ｎ／Ｎｃ個のパルスを検出する時間１９の間隔で機関回転数Ｎｒｐｍj を検出して角加速度ａj を求める際には、機関回転数Ｎｒｐｍj を微分して求めるが、微分を行う時間を時間ｔj と長くとることで、回転変動の影響を少なくして正確に求めることができるようにしている。
【００２３】
また、機関回転数は、クランク軸２と一体的に回転するリングギア４からのパルスを回転数検出センサ５によって検出しているが、機関１のカム軸端部に固設されているギアに近接して電磁ピックアップ等により構成された回転数検出センサを設け、該回転数検出センサによりギアからのパルスを検出することで、機関回転数を検出するように構成してもよい。カム軸には、従来からギアが設けられているので、このように、カム軸端部のギアを用いて機関回転数を検出することにより、新たな部材を設ける必要がなくなり、機関のコストダウンを図ることができる。
【００２４】
【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。
即ち、請求項１記載の如く、機関回転数（１２）の検出手段である回転数検出センサ（５）、及び燃料ラック位置（１１）の検出手段である燃料ラック位置センサ（７）を具備した機関（１）において、回転数検出センサ（５）により検出した機関回転数（１２）に対して、機関（１）の任意の一燃焼サイクルに要した時間（Δｔ 0 ）の間における機関回転数の変化（ΔＮ 0 ）を求めるとともに、該時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）を検出し、前記求めた機関回転数（１２）の変化（ΔＮ 0 ）と、検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）とを用いて、該時点において機関（１）に掛かっている負荷として第一機関負荷トルク（Ｔ１）を、次式（１）に基づきコントローラ（８）により算出し、
Ｔ１＝Ｋ 1 ×Ｒ 0 ＋Ｋ 2 ×ΔＮ 0 ／Δｔ 0 …（１）
（但し、（１）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）
次に、前述の一燃焼サイクルより後の任意の時刻における、ある任意の時間（Δｔ）の機関回転数（１２）の変化（ΔＮ i+1 −ΔＮ i ）を求めるとともに、その時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）を検出し、前記求めた機関回転数の変化（ΔＮ i+1 −ΔＮ i ）と、検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）とを用いて、その時点において機関（１）に掛かっている負荷として第二機関負荷トルク（Ｔ２）を、次式（２）に基づきコントローラ（８）により算出し、
Ｔ２＝Ｋ 1 ×Ｒ 1 ＋Ｋ 2 ×［ΔＮ 0 ／Δｔ 0 ＋（ΔＮ i+1 −ΔＮ i ）／Δｔ］…（２）
（但し、（２）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）
前記算出した第一機関負荷トルク（Ｔ１）と第二機関負荷トルク（Ｔ２）との差から機関負荷の変化を検出することにより、機関負荷状態を応答性良く検出することが可能となる。
従って、例えば、機関が作業機等に搭載された場合、機関が加速時や負荷投入時等の過渡的な状態にあったときにおいても、検出した機関負荷によって、機関回転数を一定に制御したり、作業部の状態を制御して作業部にかかる負荷を一定に保持したり等の対応を正確且つ迅速に行うことができることになる。
この結果、作業機による作業精度及び作業効率の改善・向上を図ることができる。
【００２５】
さらに、請求項２記載の如く、機関回転数（１２）の検出手段である回転数検出センサ（５）、及び燃料ラック位置（１１）の検出手段である燃料ラック位置センサ（７）を具備した機関（１）において、回転数検出センサ（５）により検出した機関回転数（１２）に対して、機関（１）の任意の一燃焼サイクルに要した時間（Δｔ 0 ）の間における機関回転数の変化（ΔＮ 0 ）を求めるとともに、該時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）を検出し、前記求めた機関回転数（１２）の変化（ΔＮ 0 ）と、検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）とを用いて、該時点において機関（１）に掛かっている負荷として第一機関負荷トルク（Ｔ１）を、次式（１）に基づきコントローラ（８）により算出し、
Ｔ１＝Ｋ 1 ×Ｒ 0 ＋Ｋ 2 ×ΔＮ 0 ／Δｔ 0 …（１）
（但し、（１）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）
前記一燃焼サイクル直後の、ある任意の時間（Δｔ）の間の機関回転数の変化（ΔＮ 1 −ΔＮ 0 ）を求めるとともに、該時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）を検出し、前記求めた機関回転数の変化（ΔＮ 1 −ΔＮ 0 ）と検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）とを用いて、その時点において機関（１）に掛かっている負荷として第二機関負荷トルク（Ｔ２）を次式（４）に基づきコントローラ（８）により算出し、
Ｔ２＝Ｋ 1 ×Ｒ 1 ＋Ｋ 2 ×［ΔＮ 0 ／Δｔ 0 ＋（ΔＮ 1 −ΔＮ 0 ）／Δｔ］…（４）
（但し、（４）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）
前記算出した第一機関負荷トルク（Ｔ１）と第二機関負荷トルク（Ｔ２）との差から機関負荷トルクの変化状態を検出することにより、機関負荷トルクの変化状態をさらに速く検出することが可能となる。従って、例えば、機関が作業機等に搭載された場合、機関が加速時や負荷投入時等の過渡的な状態にあったときにおいても、検出した機関負荷によって、機関回転数を一定に制御したり、作業部の状態を制御して作業部にかかる負荷を一定に保持したり等の対応を、さらに正確且つ迅速に行うことができることになる。その結果、作業機による作業精度及び作業効率の大幅な改善・向上を図ることができる。
【００２６】
請求項３記載の如く、請求項１又は２記載の機関の負荷検出方法において、前記機関回転数（１２）の変化（ΔＮ 0 ）を求める際に、機関（１）の一燃焼サイクル分の時間の整数倍の時間間隔で変化を求めることにより、機関回転数の変化を求めるための機関回転数の検出手段によるパルス検出データが、各気筒の燃焼時期に応じて脈動する機関回転数の回転変動や誤差の影響を受けることがなく、機関回転数の変化を求める時刻の違いによる値の誤差を減少することが可能となる。
これにより、例えば、機関にかかる負荷を正確に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の機関の負荷検出方法により機関負荷を検出するように構成した機関を示す概略図である。
【図２】 本発明の機関の負荷検出方法を示す図である。
【図３】 同じく機関の負荷検出方法の別実施例を示す図である。
【図４】 機関回転数の変化を検出する方法を示す図である。
【図５】 同じく機関回転数の変化を検出する方法の別実施例を示す図である。
【符号の説明】
ΔＮ0 一燃焼サイクルにおける機関回転数の変化
ΔＮi+1 −ΔＮi 一定時間Δｔにおける機関回転数の変化
Δｔ0 一燃焼サイクルに要する時間
Δｔ 一定時間
Ｒ0 機関回転数の変化ΔＮ0 を検出した時点での燃料ラック位置の値
Ｒ1 機関回転数の変化ΔＮi+1 −ΔＮi を検出した時点での燃料ラック位置の値
Ｔ１ 第一機関負荷トルク
Ｔ２ 第二機関負荷トルク
１ 機関
２ クランク軸
３ フライホイール
４ リングギア
５ 回転数検出センサ
６ 燃料噴射ポンプ
７ 燃料ラック位置センサ
８ コントローラ
１１ 燃料ラック位置
１２ 機関回転数
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機等に搭載される機関の負荷状態を応答性良く検出するための機関負荷検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、作業機等に搭載される機関においては、ある時点での機関回転数と、燃料噴射量を示す燃料噴射ポンプの燃料ラック位置との情報に基づいて、マップにより演算を行うことによって、その時点で機関にかかっている負荷を求めていた。そして、求めた機関負荷を用いて、機関回転数を一定に制御したり、機関負荷が一定になるように作業部の状態を制御したりして、作業効率の向上を図っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の如く求めた機関負荷により、機関回転数や作業部状態の制御を行った場合、定常的な運転状態にあるときは機関負荷を正確に算出して出力することができるが、機関が加速時や負荷投入時等の過渡的な状態にあるときは、機関の状態変化に対して機関の状態検出が遅れて、機関の負荷状態を正確に出力することができなかった。これにより、機関が過渡状態にあるときには、機関回転数や作業部状態の制御を適切に行うことができなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該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、機関回転数（１２）の検出手段である回転数検出センサ（５）、及び燃料ラック位置（１１）の検出手段である燃料ラック位置センサ（７）を具備した機関（１）において、回転数検出センサ（５）により検出した機関回転数（１２）に対して、機関（１）の任意の一燃焼サイクルに要した時間（Δｔ 0 ）の間における機関回転数の変化（ΔＮ 0 ）を求めるとともに、該時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）を検出し、前記求めた機関回転数（１２）の変化（ΔＮ 0 ）と、検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）とを用いて、該時点において機関（１）に掛かっている負荷として第一機関負荷トルク（Ｔ１）を、次式（１）に基づきコントローラ（８）により算出し、Ｔ１＝Ｋ 1 ×Ｒ 0 ＋Ｋ 2 ×ΔＮ 0 ／Δｔ 0 …（１）（但し、（１）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）次に、前述の一燃焼サイクルより後の任意の時刻における、ある任意の時間（Δｔ）の機関回転数（１２）の変化（ΔＮ i+1 −ΔＮ i ）を求めるとともに、その時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）を検出し、前記求めた機関回転数の変化（ΔＮ i+1 −ΔＮ i ）と、検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）とを用いて、その時点において機関（１）に掛かっている負荷として第二機関負荷トルク（Ｔ２）を、次式（２）に基づきコントローラ（８）により算出し、Ｔ２＝Ｋ 1 ×Ｒ 1 ＋Ｋ 2 ×［ΔＮ 0 ／Δｔ 0 ＋（ΔＮ i+1 −ΔＮ i ）／Δｔ］…（２）（但し、（２）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）前記算出した第一機関負荷トルク（Ｔ１）と第二機関負荷トルク（Ｔ２）との差から機関負荷の変化を検出する機関の負荷検出方法である。
【０００５】
請求項２においては、機関回転数（１２）の検出手段である回転数検出センサ（５）、及び燃料ラック位置（１１）の検出手段である燃料ラック位置センサ（７）を具備した機関（１）において、回転数検出センサ（５）により検出した機関回転数（１２）に対して、機関（１）の任意の一燃焼サイクルに要した時間（Δｔ 0 ）の間における機関回転数の変化（ΔＮ 0 ）を求めるとともに、該時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）を検出し、前記求めた機関回転数（１２）の変化（ΔＮ 0 ）と、検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）とを用いて、該時点において機関（１）に掛かっている負荷として第一機関負荷トルク（Ｔ１）を、次式（１）に基づきコントローラ（８）により算出し、Ｔ１＝Ｋ 1 ×Ｒ 0 ＋Ｋ 2 ×ΔＮ 0 ／Δｔ 0 …（１）（但し、（１）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）前記一燃焼サイクル直後の、ある任意の時間（Δｔ）の間の機関回転数の変化（ΔＮ 1 −ΔＮ 0 ）を求めるとともに、該時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）を検出し、前記求めた機関回転数の変化（ΔＮ 1 −ΔＮ 0 ）と検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）とを用いて、その時点において機関（１）に掛かっている負荷として第二機関負荷トルク（Ｔ２）を次式（４）に基づきコントローラ（８）により算出し、Ｔ２＝Ｋ 1 ×Ｒ 1 ＋Ｋ 2 ×［ΔＮ 0 ／Δｔ 0 ＋（ΔＮ 1 −ΔＮ 0 ）／Δｔ］…（４）（但し、（４）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）前記算出した第一機関負荷トルク（Ｔ１）と第二機関負荷トルク（Ｔ２）との差から機関負荷トルクの変化状態を検出する機関の負荷検出方法である。
【０００６】
請求項３においては、請求項１又は２記載の機関の負荷検出方法において、前記機関回転数（１２）の変化（ΔＮ 0 ）を求める際に、機関（１）の一燃焼サイクル分の時間の整数倍の時間間隔で変化を求めるものである。
【０００７】
【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は本発明の機関の負荷検出方法により機関負荷を検出するように構成した機関を示す概略図、図２は本発明の機関の負荷検出方法を示す図、図３は同じく機関の負荷検出方法の別実施例を示す図、図４は機関回転数の変化を検出する方法を示す図、図５は同じく機関回転数の変化を検出する方法の別実施例を示す図である。
【０００８】
まず、本発明の機関の負荷検出方法により機関負荷を検出するように構成した機関の概略構成について図１により説明する。機関１は、例えば、３気筒機関に構成されており、該機関１のクランク軸２の一端部にはフライホイール３が取り付けられ、該フライホイール３の外周にはリングギア４が固設されている。また、機関１には、電磁ピックアップ等により構成された機関回転数検出手段である回転数検出センサ５が、リングギア４の外周面に近接して取り付けられ、該回転数検出センサ５により機関１の回転数を検出するように構成している。さらに、機関１は燃料噴射ポンプ６を具備しており、該燃料噴射ポンプ６には燃料噴射量を調節するための燃料ラックが設けられ、燃料ラック位置はガバナ装置により制御されている。また、燃料噴射ポンプ６には、燃料ラック位置を検出する燃料ラック位置センサ７が取り付けられている。そして、回転数検出センサ５及び燃料ラック位置センサ７は、演算手段であるコントローラ８に接続されている。
【０００９】
次に、機関の負荷検出方法について説明する。図２には、回転数検出センサ５により検出される機関回転数１２、及び、燃料ラック位置センサ７により検出される燃料ラック位置１１を経時的に示している。まず、検出した機関回転数１２に対して、機関１の任意の一燃焼サイクルに要した時間Δｔ0 の間における機関回転数の変化ΔＮ0 を求めるとともに、その時点における燃料ラック位置１１の値Ｒ0 を検出する。そして、求めた機関回転数の変化ΔＮ0 と検出した燃料ラック位置１１の値Ｒ0 とを用いて、次式（１）によりその時点において機関１にかかっている負荷として第一機関負荷トルクＴ１をコントローラ８により算出する。
Ｔ１＝Ｋ1 ×Ｒ0 ＋Ｋ2 ×ΔＮ0 ／Δｔ0 …（１）
但し、（１）式においてＫ1 及びＫ2 は比例定数である。
【００１０】
また、前述の一燃焼サイクルより後の任意の時刻における、ある任意の時間Δｔの間の機関回転数の変化ΔＮi+1 −ΔＮi を求めるとともに、その時点における燃料ラック位置１１の値Ｒ1 を検出する。そして、求めた機関回転数の変化ΔＮi+1 −ΔＮi と検出した燃料ラック位置１１の値Ｒ1 とを用いて、次式（２）によりその時点において機関１にかかっている負荷として第二機関負荷トルクＴ２を算出する。
Ｔ２＝Ｋ1 ×Ｒ1 ＋Ｋ2 ×［ΔＮ0 ／Δｔ0 ＋（ΔＮi+1 −ΔＮi ）／Δｔ］…（２）
但し、（２）式においてＫ1 及びＫ2 は比例定数である。
【００１１】
そして、算出した第一機関負荷トルクＴ１と第二機関負荷トルクＴ２との差から機関負荷の変化を検出し、この機関負荷の変化に基づいて、機関回転数の制御や作業部状態の制御を行うように構成している。このように、機関の負荷を二点、例えば、一点目を定常状態における負荷として算出するとともに、二点目を過渡状態における負荷として算出して、この２点間の差により機関負荷の変化状態を検出することで、機関負荷状態を応答性良く検出することが可能となる。従って、例えば、機関１が作業機等に搭載された場合、機関１が加速時や負荷投入時等の過渡的な状態にあったときにおいても、検出した機関負荷によって、機関回転数を一定に制御したり、作業部の状態を制御して作業部にかかる負荷を一定に保持したり等の対応を正確且つ迅速に行うことができることになる。
その結果、作業機による作業精度及び作業効率の改善・向上を図ることができる。
【００１２】
また、機関の負荷検出方法として、次のように行うこともできる。即ち、図３には、回転数検出センサ５により検出された機関回転数１２、及び、燃料ラック位置センサ７により検出された燃料ラック位置１１を経時的に示しており、まず、機関１の任意の一燃焼サイクルに要した時間Δｔ0 の間における、機関回転数の変化ΔＮ0 を求めるとともに、その時点における燃料ラック位置１１の値Ｒ0 を検出する。そして、求めた機関回転数の変化ΔＮ0 と検出した燃料ラック位置１１の値Ｒ0 とを用いて、次式（３）によりその時点において機関１にかかっている負荷として第一機関負荷トルクＴ１をコントローラ８により算出する。
Ｔ１＝Ｋ1 ×Ｒ0 ＋Ｋ2 ×ΔＮ0 ／Δｔ0 …（３）
但し、（３）式においてＫ1 及びＫ2 は比例定数である。
【００１３】
また、前述の一燃焼サイクル直後の、ある任意の時間Δｔの間の機関回転数の変化ΔＮ1 −ΔＮ0 を求めるとともに、その時点における燃料ラック位置１１の値Ｒ1 を検出する。そして、求めた機関回転数の変化ΔＮ1 −ΔＮ0 と検出した燃料ラック位置１１の値Ｒ1 とを用いて、次式（４）によりその時点において機関１にかかっている負荷として第二機関負荷トルクＴ２を算出する。
Ｔ２＝Ｋ1 ×Ｒ1 ＋Ｋ2 ×［ΔＮ0 ／Δｔ0 ＋（ΔＮ1 −ΔＮ0 ）／Δｔ］…（４）
但し、（４）式においてＫ1 及びＫ2 は比例定数である。
【００１４】
そして、算出した第一機関負荷トルクＴ１と第二機関負荷トルクＴ２との差から機関負荷トルクの変化状態を検出し、この機関負荷トルクの変化状態に基づいて、機関回転数の制御や作業部状態の制御を行うのである。このように、機関の負荷を２点で、例えば、一点目を定常状態における負荷として算出するとともに、二点目を過渡状態における負荷として算出して、この２点間の差により機関負荷の変化状態を検出することで、機関負荷状態を応答性良く検出することが可能となる。さらに、本例の場合、１点目の機関負荷の算出点直後で２点目の機関負荷を算出するように構成しているので、機関負荷トルクの変化状態をさらに速く検出することが可能となる。従って、例えば、機関１が作業機等に搭載された場合、機関１が加速時や負荷投入時等の過渡的な状態にあったときにおいても、検出した機関負荷によって、機関回転数を一定に制御したり、作業部の状態を制御して作業部にかかる負荷を一定に保持したり等の対応を、さらに正確且つ迅速に行うことができることになる。その結果、作業機による作業精度及び作業効率の大幅な改善・向上を図ることができる。
【００１５】
また、前述の機関の負荷検出方法において、機関回転数の変化は次のように検出することができる。例えば、ｎ枚の歯数を有する前記リングギア４に近接して設けた回転数検出センサ５により検出した機関回転信号を用いて、Ｆ／Ｖコンバータ等で機関回転数を求める。
【００１６】
図４には、回転数検出センサ５により検出した機関回転信号であるセンサ出力１６と、該センサ出力１６を用いて求められた機関回転数１７を示している。機関１は３気筒機関に構成されており、センサ出力１６及び機関回転数１７は各気筒の燃焼により変動しており、燃焼時期に合わせて脈動している。また、機関１は４サイクル機関に構成されているので、一燃焼サイクルの間に前記クランク軸２は２回転し、一燃焼サイクルの間に回転数検出センサ５は２ｎ個のパルスを検出する。
【００１７】
本例の場合、機関負荷を検出する際に用いる機関回転数は、例えば、時刻Ｔi における一分当たりの機関回転数Ｎｒｐｍi として次式（５）によりコントローラ８内で演算して求める。
Ｎｒｐｍi ＝2 ×６０／ｔi …（５）
同じく、時刻Ｔi よりもΔｔi だけ、ずれている時刻Ｔi-1 における一分当たりの機関回転数Ｎｒｐｍi-1 を、次式（６）により求める。
Ｎｒｐｍi-1 ＝2 ×６０／ｔi-1 …（６）
この場合、時間ｔi 及び時間ｔi-1 は、それぞれ一燃焼サイクル分の時間の整数倍の時間であって、回転数検出センサ５が２ｎ個の整数倍のパルスを検出する間の時間と等しく、例えば、回転数検出センサ５に付設されるタイマー等によって計測される。また、図３においては、例えば、ｔi 及びｔi-1 は一燃焼サイクル分の時間の一倍の時間を示している。即ち、機関回転数Ｎｒｐｍi は一燃焼サイクル分の時間の整数倍の時間間隔で求められることとなる。
【００１８】
次に、時刻Ｔi におけるクランク軸２の角加速度ａi を次式（７）により求める。
ａi ＝（Ｎｒｐｍi −Ｎｒｐｍi-1 ）／Δｔi ×２π／６０…（７）
ここで、角加速度ａi は機関回転数の変化を示しており、時間ｔi 及び時間ｔi-1 は一燃焼サイクル分の時間の整数倍の時間であるので、機関回転数の変化は一燃焼サイクルの整数倍の時間間隔で求められることとなる。
【００１９】
さらに、前記式（５）、式（６）、及び、式（７）に基づいて、時刻Ｔi において機関１にかかっている負荷Ｈi の大きさを次式（８）により求める。
Ｈi ＝ｆ（Ｒi ，Ｎｒｐｍi ）−ＫI ×ａi …（８）
但し、（８）式において、ＫI は比例定数、Ｒi は時刻Ｔi における燃料ラック位置、ｆ（Ｒi ，Ｎｒｐｍi ）は燃料ラック位置Ｒi と、機関回転数Ｎｒｐｍi 及びＮｒｐｍi-1 とにより求まる時刻Ｔi における機関１の出力である。
【００２０】
そして、式（８）により求めた機関負荷Ｈi に基づいて、機関回転数の制御や作業部状態の制御を行うように構成している。このように、機関負荷Ｈi を求める際に、機関回転数の変化を一燃焼サイクルの整数倍の時間間隔といった長い時間で求めることで、機関回転数の変化を求めるための回転数検出センサ５によるパルス検出データが、各気筒の燃焼時期に応じて脈動する機関回転数の回転変動や誤差の影響を受けることがなく、機関回転数の変化を求める時刻の違いによる値の誤差を減少することが可能となる。これにより、例えば、時刻Ｔi において機関１にかかる負荷を正確に検出することが可能となる。但し、機関回転数の変化を求める時間は、機関１に要求される負荷変化に対する応答時間よりも短くする必要がある。即ち、高い応答性が求められている場合は、数燃焼サイクル程度の短い時間間隔で機関回転数の変化を求める必要があり、あまり高い応答性が求められていない場合は、燃焼サイクルを整数倍する倍率を大きくとることが可能である。
【００２１】
また、図５に示すように、前述の機関回転数Ｎｒｐｍi を、一燃焼サイクル分の時間を気筒数で除した時間間隔、即ち、回転数検出センサ５が２ｎ／Ｎｃ個のパルスを検出する時間１９の間隔で求め、前記機関負荷Ｈi を求めることも可能である。この場合、リングギア４の端数ｎは気筒数の整数倍に構成しており、Ｎｃは気筒数を表している。また、この間に回転数検出センサ５が検出するパルス数は、例えば、機関１が３気筒に構成されている場合、２ｎ／３個である。
回転数検出センサ５が２ｎ／Ｎｃ個のパルスを検出する時間１９をｔj とすると、時刻Ｔj における機関回転数Ｎｒｐｍj は次式（９）によりコントローラ８内で演算して求めることができる。
Ｎｒｐｍj ＝２×６０／（Ｎｃ×ｔj ）…（９）
また、時刻Ｔj よりも時間ｔj だけ引いた時刻Ｔj における機関回転数Ｎｒｐｍj-1 も同様に求め、求めた機関回転数Ｎｒｐｍj 及び機関回転数Ｎｒｐｍj-1 により、前記式（７）と同様に、時刻Ｔj におけるクランク軸２の角加速度ａj を求め、さらには、機関負荷Ｈj を前記式（８）と同様に求めることが可能である。
【００２２】
このように、回転数検出センサ５が２ｎ／Ｎｃ個のパルスを検出する時間１９の間隔で機関回転数Ｎｒｐｍj を検出して角加速度ａj を求める際には、機関回転数Ｎｒｐｍj を微分して求めるが、微分を行う時間を時間ｔj と長くとることで、回転変動の影響を少なくして正確に求めることができるようにしている。
【００２３】
また、機関回転数は、クランク軸２と一体的に回転するリングギア４からのパルスを回転数検出センサ５によって検出しているが、機関１のカム軸端部に固設されているギアに近接して電磁ピックアップ等により構成された回転数検出センサを設け、該回転数検出センサによりギアからのパルスを検出することで、機関回転数を検出するように構成してもよい。カム軸には、従来からギアが設けられているので、このように、カム軸端部のギアを用いて機関回転数を検出することにより、新たな部材を設ける必要がなくなり、機関のコストダウンを図ることができる。
【００２４】
【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。
即ち、請求項１記載の如く、機関回転数（１２）の検出手段である回転数検出センサ（５）、及び燃料ラック位置（１１）の検出手段である燃料ラック位置センサ（７）を具備した機関（１）において、回転数検出センサ（５）により検出した機関回転数（１２）に対して、機関（１）の任意の一燃焼サイクルに要した時間（Δｔ 0 ）の間における機関回転数の変化（ΔＮ 0 ）を求めるとともに、該時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）を検出し、前記求めた機関回転数（１２）の変化（ΔＮ 0 ）と、検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）とを用いて、該時点において機関（１）に掛かっている負荷として第一機関負荷トルク（Ｔ１）を、次式（１）に基づきコントローラ（８）により算出し、
Ｔ１＝Ｋ 1 ×Ｒ 0 ＋Ｋ 2 ×ΔＮ 0 ／Δｔ 0 …（１）
（但し、（１）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）
次に、前述の一燃焼サイクルより後の任意の時刻における、ある任意の時間（Δｔ）の機関回転数（１２）の変化（ΔＮ i+1 −ΔＮ i ）を求めるとともに、その時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）を検出し、前記求めた機関回転数の変化（ΔＮ i+1 −ΔＮ i ）と、検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）とを用いて、その時点において機関（１）に掛かっている負荷として第二機関負荷トルク（Ｔ２）を、次式（２）に基づきコントローラ（８）により算出し、
Ｔ２＝Ｋ 1 ×Ｒ 1 ＋Ｋ 2 ×［ΔＮ 0 ／Δｔ 0 ＋（ΔＮ i+1 −ΔＮ i ）／Δｔ］…（２）
（但し、（２）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）
前記算出した第一機関負荷トルク（Ｔ１）と第二機関負荷トルク（Ｔ２）との差から機関負荷の変化を検出することにより、機関負荷状態を応答性良く検出することが可能となる。
従って、例えば、機関が作業機等に搭載された場合、機関が加速時や負荷投入時等の過渡的な状態にあったときにおいても、検出した機関負荷によって、機関回転数を一定に制御したり、作業部の状態を制御して作業部にかかる負荷を一定に保持したり等の対応を正確且つ迅速に行うことができることになる。
この結果、作業機による作業精度及び作業効率の改善・向上を図ることができる。
【００２５】
さらに、請求項２記載の如く、機関回転数（１２）の検出手段である回転数検出センサ（５）、及び燃料ラック位置（１１）の検出手段である燃料ラック位置センサ（７）を具備した機関（１）において、回転数検出センサ（５）により検出した機関回転数（１２）に対して、機関（１）の任意の一燃焼サイクルに要した時間（Δｔ 0 ）の間における機関回転数の変化（ΔＮ 0 ）を求めるとともに、該時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）を検出し、前記求めた機関回転数（１２）の変化（ΔＮ 0 ）と、検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）とを用いて、該時点において機関（１）に掛かっている負荷として第一機関負荷トルク（Ｔ１）を、次式（１）に基づきコントローラ（８）により算出し、
Ｔ１＝Ｋ 1 ×Ｒ 0 ＋Ｋ 2 ×ΔＮ 0 ／Δｔ 0 …（１）
（但し、（１）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）
前記一燃焼サイクル直後の、ある任意の時間（Δｔ）の間の機関回転数の変化（ΔＮ 1 −ΔＮ 0 ）を求めるとともに、該時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）を検出し、前記求めた機関回転数の変化（ΔＮ 1 −ΔＮ 0 ）と検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）とを用いて、その時点において機関（１）に掛かっている負荷として第二機関負荷トルク（Ｔ２）を次式（４）に基づきコントローラ（８）により算出し、
Ｔ２＝Ｋ 1 ×Ｒ 1 ＋Ｋ 2 ×［ΔＮ 0 ／Δｔ 0 ＋（ΔＮ 1 −ΔＮ 0 ）／Δｔ］…（４）
（但し、（４）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）
前記算出した第一機関負荷トルク（Ｔ１）と第二機関負荷トルク（Ｔ２）との差から機関負荷トルクの変化状態を検出することにより、機関負荷トルクの変化状態をさらに速く検出することが可能となる。従って、例えば、機関が作業機等に搭載された場合、機関が加速時や負荷投入時等の過渡的な状態にあったときにおいても、検出した機関負荷によって、機関回転数を一定に制御したり、作業部の状態を制御して作業部にかかる負荷を一定に保持したり等の対応を、さらに正確且つ迅速に行うことができることになる。その結果、作業機による作業精度及び作業効率の大幅な改善・向上を図ることができる。
【００２６】
請求項３記載の如く、請求項１又は２記載の機関の負荷検出方法において、前記機関回転数（１２）の変化（ΔＮ 0 ）を求める際に、機関（１）の一燃焼サイクル分の時間の整数倍の時間間隔で変化を求めることにより、機関回転数の変化を求めるための機関回転数の検出手段によるパルス検出データが、各気筒の燃焼時期に応じて脈動する機関回転数の回転変動や誤差の影響を受けることがなく、機関回転数の変化を求める時刻の違いによる値の誤差を減少することが可能となる。
これにより、例えば、機関にかかる負荷を正確に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の機関の負荷検出方法により機関負荷を検出するように構成した機関を示す概略図である。
【図２】 本発明の機関の負荷検出方法を示す図である。
【図３】 同じく機関の負荷検出方法の別実施例を示す図である。
【図４】 機関回転数の変化を検出する方法を示す図である。
【図５】 同じく機関回転数の変化を検出する方法の別実施例を示す図である。
【符号の説明】
ΔＮ0 一燃焼サイクルにおける機関回転数の変化
ΔＮi+1 −ΔＮi 一定時間Δｔにおける機関回転数の変化
Δｔ0 一燃焼サイクルに要する時間
Δｔ 一定時間
Ｒ0 機関回転数の変化ΔＮ0 を検出した時点での燃料ラック位置の値
Ｒ1 機関回転数の変化ΔＮi+1 −ΔＮi を検出した時点での燃料ラック位置の値
Ｔ１ 第一機関負荷トルク
Ｔ２ 第二機関負荷トルク
１ 機関
２ クランク軸
３ フライホイール
４ リングギア
５ 回転数検出センサ
６ 燃料噴射ポンプ
７ 燃料ラック位置センサ
８ コントローラ
１１ 燃料ラック位置
１２ 機関回転数
Claims (3)
- 機関回転数（１２）の検出手段である回転数検出センサ（５）、及び燃料ラック位置（１１）の検出手段である燃料ラック位置センサ（７）を具備した機関（１）において、
回転数検出センサ（５）により検出した機関回転数（１２）に対して、機関（１）の任意の一燃焼サイクルに要した時間（Δｔ 0 ）の間における機関回転数の変化（ΔＮ 0 ）を求めるとともに、該時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）を検出し、
前記求めた機関回転数（１２）の変化（ΔＮ 0 ）と、検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）とを用いて、該時点において機関（１）に掛かっている負荷として第一機関負荷トルク（Ｔ１）を、次式（１）に基づきコントローラ（８）により算出し、
Ｔ１＝Ｋ 1 ×Ｒ 0 ＋Ｋ 2 ×ΔＮ 0 ／Δｔ 0 …（１）
（但し、（１）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）
次に、前述の一燃焼サイクルより後の任意の時刻における、ある任意の時間（Δｔ）の機関回転数（１２）の変化（ΔＮ i+1 −ΔＮ i ）を求めるとともに、その時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）を検出し、
前記求めた機関回転数の変化（ΔＮ i+1 −ΔＮ i ）と、検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）とを用いて、その時点において機関（１）に掛かっている負荷として第二機関負荷トルク（Ｔ２）を、次式（２）に基づきコントローラ（８）により算出し、
Ｔ２＝Ｋ 1 ×Ｒ 1 ＋Ｋ 2 ×［ΔＮ 0 ／Δｔ 0 ＋（ΔＮ i+1 −ΔＮ i ）／Δｔ］…（２）
（但し、（２）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）
前記算出した第一機関負荷トルク（Ｔ１）と第二機関負荷トルク（Ｔ２）との差から機関負荷の変化を検出することを特徴とする機関の負荷検出方法。 - 機関回転数（１２）の検出手段である回転数検出センサ（５）、及び燃料ラック位置（１１）の検出手段である燃料ラック位置センサ（７）を具備した機関（１）において、
回転数検出センサ（５）により検出した機関回転数（１２）に対して、機関（１）の任意の一燃焼サイクルに要した時間（Δｔ 0 ）の間における機関回転数の変化（ΔＮ 0 ）を求めるとともに、該時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）を検出し、
前記求めた機関回転数（１２）の変化（ΔＮ 0 ）と、検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 0 ）とを用いて、該時点において機関（１）に掛かっている負荷として第一機関負荷トルク（Ｔ１）を、次式（１）に基づきコントローラ（８）により算出し、
Ｔ１＝Ｋ 1 ×Ｒ 0 ＋Ｋ 2 ×ΔＮ 0 ／Δｔ 0 …（１）
（但し、（１）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）
前記一燃焼サイクル直後の、ある任意の時間（Δｔ）の間の機関回転数の変化（ΔＮ 1 −ΔＮ 0 ）を求めるとともに、該時点における燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）を検出し、
前記求めた機関回転数の変化（ΔＮ 1 −ΔＮ 0 ）と検出した燃料ラック位置（１１）の値（Ｒ 1 ）とを用いて、その時点において機関（１）に掛かっている負荷として第二機関負荷トルク（Ｔ２）を次式（４）に基づきコントローラ（８）により算出し、
Ｔ２＝Ｋ 1 ×Ｒ 1 ＋Ｋ 2 ×［ΔＮ 0 ／Δｔ 0 ＋（ΔＮ 1 −ΔＮ 0 ）／Δｔ］…（４）
（但し、（４）式においてＫ 1 及びＫ 2 は比例定数である。）
前記算出した第一機関負荷トルク（Ｔ１）と第二機関負荷トルク（Ｔ２）との差から機関負荷トルクの変化状態を検出することを特徴とする機関の負荷検出方法。 - 請求項１又は２記載の機関の負荷検出方法において、前記機関回転数（１２）の変化（ΔＮ 0 ）を求める際に、機関（１）の一燃焼サイクル分の時間の整数倍の時間間隔で変化を求めることを特徴とする機関の負荷検出方法。
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