JP5887818B2 - 建設機械のエンジン始動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数台のエンジンにより複数の油圧ポンプ及び１つのアクチュエータを駆動する建設機械のエンジン始動制御装置に関する。

従来、大型の移動式クレーンや杭打機などの建設機械において、例えば特許文献１に開示されているように、複数台のエンジンを搭載し、この各エンジンによりそれぞれ１つ又は複数の油圧ポンプを駆動するとともに、これらの油圧ポンプから供給される作動油により各種複数のアクチュエータを駆動するようにしたものは知られている。

この場合、各アクチュエータは、通常、それぞれ１台のエンジンを動力源とし、そのエンジンにより駆動される油圧ポンプからの作動油だけで駆動される構成になっている。しかし、エンジンの小型化やアクチュエータの高出力化などを図るために、複数台のエンジンを動力源とし、各エンジンにより駆動される油圧ポンプからの作動油を合流させて１つのアクチュエータに供給し、このアクチュエータを駆動するようにすることが考えられる。

ところが、このように複数台のエンジンを動力源として１つのアクチュエータを駆動するものでは、複数台のエンジンのうち、例えば１台のエンジンが動作中でアクチュエータが作動しているときオペレータが別のエンジンを始動させるとアクチュエータの出力が急増し、急激な速度変化により実作業に影響を及ぼすという問題がある。

実開平２−８９０３１号公報

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、上述の如き複数台のエンジンを動力源として１つのアクチュエータを駆動するものにおいて、１台のエンジンを始動するとき、他のエンジンの動作状態とアクチュエータの作動状態などに応じてエンジン始動を適切に制御することにより、アクチュエータの急激な速度変化を防止して安全性を確保し得る建設機械のエンジン始動制御装置を提供せんとするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、建設機械として、各々キースイッチの操作により始動する複数台のエンジンと、この各エンジンにより駆動される複数の油圧ポンプと、この複数の油圧ポンプから供給される作動油により駆動される少なくとも１つのアクチュエータとを備えることを前提とする。そして、この建設機械のエンジン始動制御装置として、上記各エンジンの動作状態を検出するエンジン動作状態検出手段と、このエンジン動作状態検出手段の信号を受け、１台のエンジンのキースイッチの操作が行われたとき他のエンジンが動作中であればキースイッチの操作に拘わらず当該エンジンの始動を規制する規制手段とを備える構成にする。

この構成では、１台のエンジンが動作中に他のエンジンのキースイッチの操作が行われたとき、規制手段は、各エンジンの動作状態を検出するエンジン動作状態検出手段の信号に基づいてその状況を判断し、キースイッチの操作に拘わらず当該エンジンの始動を規制するため、アクチュエータの急激な速度変化を未然に防止することができる。

ここで、１台のエンジンが動作中でもそのエンジンがアイドリング状態のときやアクチュエータの作動量を調整する操作レバーの操作量が小さいときなどアクチュエータが非作動状態のときには、他のエンジンのキースイッチの操作によって当該エンジンを始動させたとしてもアクチュエータの急激な速度変化が発生することはない。このことに鑑み、請求項２に係る発明は、請求項１記載の建設機械のエンジン始動制御装置において、更に、上記アクチュエータの作動状態を検出するアクチュエータ作動状態検出手段を備える一方、上記規制手段を、このアクチュエータ作動状態検出手段の信号も受け、１台のエンジンのキースイッチの操作が行われたとき他のエンジンが動作中でかつアクチュエータが作動状態であればキースイッチの操作に拘わらず当該エンジンの始動を規制する一方、１台のエンジンのキースイッチの操作が行われたとき他のエンジンが動作中でもアクチュエータが非作動状態であればエンジンの始動を規制しないように設ける構成にする。

この構成では、１台のエンジンが動作中に他のエンジンのキースイッチの操作が行われたとき、規制手段は、各エンジンの動作状態を検出するエンジン動作状態検出手段の信号だけでなく、アクチュエータの作動状態を検出するアクチュエータ作動状態検出手段の信号をも受けて状況を判断し、アクチュエータが作動状態であればキースイッチの操作に拘わらず当該エンジンの始動を規制する一方、アクチュエータが非作動状態であればエンジンの始動を規制しないようになっている。このため、アクチュエータの急激な速度変化を防止することができるとともに、不要なエンジン始動の規制を回避することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の建設機械のエンジン始動制御装置において、更に、オペレータが上記規制手段によるエンジン始動の規制を解除するためのスイッチを備える一方、上記規制手段を、このスイッチが操作されているときエンジンの始動を規制しないように設ける構成にする。この構成では、オペレータが規制手段によるエンジン始動の規制を解除するためにスイッチを操作しているとき、規制手段は、エンジンの始動を規制しないようになっているため、オペレータの意思に基づいてエンジン始動が適切に制御されることになり、使い勝手が良くなる。

以上のように、本発明における建設機械のエンジン始動制御装置によれば、１台のエンジンが動作中に他のエンジンのキースイッチの操作が行われたときにはそのキースイッチの操作に拘わらず当該エンジンの始動が規制されるようになっているため、アクチュエータの急激な速度変化を未然に防止することができ、安全性を確保することができる。

特に、請求項２に係る発明では、１台のエンジンが動作中に他のエンジンのキースイッチの操作が行われたとき、アクチュエータが作動状態であればキースイッチの操作に拘わらず当該エンジンの始動が規制される一方、アクチュエータが非作動状態であればエンジンの始動が規制されないようになっているため、アクチュエータの急激な速度変化を防止することができるとともに、不要なエンジン始動の規制を回避することができ、信頼性の向上に寄与することができる。

また、請求項３に係る発明では、オペレータがエンジン始動の規制を解除するためにスイッチを操作しているときにはエンジン始動が規制されないようになっているため、オペレータの使い勝手が良くなり、実用化を図る上で有効なものである。

図１は本発明の実施形態に係る建設機械のブロック構成図である。 図２はエンジン始動時の制御内容を示すフローチャート図である。

以下、本発明を実施するための形態である実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るエンジン始動制御装置を備えた建設機械のブロック構成を示し、１及び２は建設機械の適宜箇所に搭載された２台のエンジンである第１エンジン及び第２エンジンであり、この両エンジン１，２は、共に付属品としてスタータ１ａ，２ａ及びエンジン制御部（ＥＣＵ）１ｂ，２ｂを有している。

また、３及び４は建設機械の運転室内に設けられた第１キースイッチ及び第２キースイッチであり、この両キースイッチ３，４は、共に操作位置としてＯＦＦ位置、ＡＣＣ位置、ＯＮ位置及びスタート位置を有し、キーを挿入して回すことでＯＦＦ位置から、ＡＣＣ位置、ＯＮ位置又はスタート位置に切り換えられるようになっている。第１キースイッチ３は、第１エンジン１のスタータ１ａに電気回路を介して接続されており、この第１キースイッチ３にキーを挿入してスタート位置に切り換えるとスタータ１ａが作動して第１エンジン１が始動するようになっている。また、第２キースイッチ４は、第２エンジン２のスタータ２ａに電気回路を介して接続されており、この第２キースイッチ４にキーを挿入してスタート位置に切り換えるとスタータ２ａが作動して第２エンジン２が始動するようになっている。

上記第１エンジン１にはその出力により駆動させる第１油圧ポンプ５が連結されているとともに、上記第２エンジン２には同じくその出力により駆動される第２油圧ポンプ６が連結されている。この第１油圧ポンプ５及び第２油圧ポンプ６は、それぞれ切換バルブ７，８を介して、少なくとも１つのアクチュエータ９に接続されており、第１油圧ポンプ５及び第２油圧ポンプ６から供給される作動油を合流させてアクチュエータ９を駆動するようになっている。ここで、アクチュエータ９は、具体的には建設機械の走行、旋回又は巻上などのいずれかの動作、特に高出力が必要な動作に関与する油圧シリンダ又は油圧モータである。

上記第１エンジン１のＥＣＵ１ｂには第１コントローラ１１が信号授受可能に接続されており、この第１コントローラ１１は、第１エンジン１の動作状態などに応じて第１油圧ポンプ５の作動制御及び切換バルブ７の切換制御を行うとともに、第２キースイッチ４の操作により第２エンジン２を始動させる際にその操作に拘わらず第２エンジン２の始動を規制するために第２キースイッチ４のスタータ回路に設けられた第１リレースイッチ１２のリレー接点１２ａの開閉をリレーコイル１２ｂへの通電・遮断により制御するようになっている。第１リレースイッチ１２は、ｂ接点のリレースイッチであって、通常はリレー接点１２ａが閉じていてリレーコイル１２ｂに通電した時リレー接点１２ａが開くものである。

上記第２エンジン２のＥＣＵ２ｂには第２コントローラ１３が信号授受可能に接続されており、この第２コントローラ１３は、第２エンジン２の動作状態などに応じて第２油圧ポンプ６の作動制御及び切換バルブ８の切換制御を行うとともに、第１キースイッチ３の操作により第１エンジン１を始動させる際にその操作に拘わらず第１エンジン１の始動を規制するために第１キースイッチ３のスタータ回路に設けられた第２リレースイッチ１４のリレー接点１４ａの開閉をリレーコイル１４ｂへの通電・遮断により制御するようになっている。第２リレースイッチ１４は、第１リレースイッチ１２と同じくｂ接点のリレースイッチであって、通常はリレー接点１４ａが閉じていてリレーコイル１４ｂに通電した時リレー接点１４ａが開くものである。

上記第１コントローラ１１及び第２コントローラ１３にはこの両コントローラ１１，１３との間で相互に情報を共有するための制御を実行する第３コントローラ１６が信号授受可能に接続されている。この第３コントローラ１６には、建設機械の運転室内に設けられたアクセルレバーの操作量を検出する操作量検出手段１７の信号と、アクチュエータ９が関与する建設機械の動作（走行、起伏又は巻上など）用の操作レバーの操作量を検出する操作量検出手段１８の信号と、オペレータが後述する規制手段としての第１コントローラ１１及び第２コントローラ１３によるエンジン始動の規制を解除するために建設機械の運転室内に設けられた規制解除スイッチ１９の信号と、アクチュエータ９の作動状態を直接的に検出するアクチュエータ動作状態検出手段としての接触センサや光センサなどからなる動作検出センサ２０の信号とが入力するようになっており、これらの入力信号は、第３コントローラ１６から第１コントローラ１１及び第２コントローラ１３に対し出力することにより情報の共有化が実行される。

さらに、２１は第１油圧ポンプ５の下流側の油圧を検出する第１油圧センサ、２２は切換バルブ７の下流側の作動油の流量を検出する第１流量センサ、２３は第２油圧ポンプ６の下流側の油圧を検出する第２油圧センサ、２４は切換バルブ８の下流側の作動油の流量を検出する第２流量センサであり、これら４つのセンサ２１〜２４の検出信号は、第１〜第３コントローラ１１，１３，１６のいずれかに入力した後、第１〜第３コントローラ１１，１３，１６間で情報の共有化に利用される。

以上の構成のうち、第１〜第３コントローラ１１，１３，１６、第１及び第２リレースイッチ１２，１４、各種の検出手段１７，１８、切換解除スイッチ１９及び各種のセンサ２０〜２４などによりエンジン始動制御装置３０が構成されている。

次に、上記第１コントローラ１１の制御内容のうち、特に、第２キースイッチ４の操作により第２エンジン２を始動させる際に第１リレースイッチ１２のリレー接点１２ａの開閉を制御するときの制御内容について、図２に示すフローチャートに従って説明する。

すなわち、図２において、スタートした後、先ず、ステップＳ１で第２キースイッチ４の位置情報を読み込む。この第２キースイッチ４の位置情報は、第２エンジン２のＥＣＵ２ｂから第２コントローラ１３を介して第１コントローラ１１に入手される。

続いて、ステップＳ２で第２キースイッチ４がオペレータによってＯＦＦ位置からＯＮ位置に変更操作されるのを待った後、ステップＳ３で第１エンジン１が停止しているか否かを判定する。第１エンジン１が停止中か動作中かという第１エンジン１の動作状態の情報は、第１エンジン１のＥＣＵ１ｂから第１コントローラ１１に入手される。よって、第１エンジン１のＥＣＵ１ｂは、本願の請求項１に係る発明にいう、各エンジン１，２の動作状態を検出するエンジン動作状態検出手段に相当するものである。尚、第２コントローラ１３の制御の中で、第１キースイッチ３の操作により第１エンジン１を始動させる際に第２リレースイッチ１４のリレー接点１４ａの開閉を制御するときには、第２エンジン２のＥＣＵ２ｂから第２エンジン２の動作情報が入手されることから、第２エンジン２のＥＣＵ２ｂも、第１エンジン１のＥＣＵ１ｂと同じく、本願の請求項１に係る発明にいうエンジン動作状態検出手段に相当するものである。

そして、上記ステップＳ３の判定がＹＥＳの第１エンジン１が停止中のときには、ステップＳ４で第１リレースイッチ１２のリレー接点１２ａを通常の閉じ状態を維持する。これにより、第２エンジン２が始動することになり（ステップＳ５）、制御を終了する。

一方、上記ステップＳ３の判定がＮＯの第１エンジン１が動作中のときには、ステップＳ６で各種情報を読み込む。この各種情報としては、第１エンジン１のＥＣＵ１ｂから入手する動作中の第１エンジン１の回転数情報、アクセルレバーの操作量検出手段１７から入手するアクセルレバーの操作量情報、操作レバーの操作量検出手段１８から入手する操作レバーの操作量情報、規制解除スイッチ１９の信号、動作検出センサ２０から入手するアクチュエータ９の作動情報、第１油圧センサ２１から入手する油圧情報、及び第１流量センサ２２から入手する流量情報が含まれる。

続いて、ステップＳ７でアクチュエータ９が非作動状態にあるか否かを判定する。この判定は、単に動作検出センサ２０から入手したアクチュエータ９の作動情報に基づいて行うだけでなく、（１）第１エンジン１のＥＣＵ１ｂから入手した第１エンジン１の回転数が所定値以下という条件、（２）アクセルレバーの操作量検出手段１７から入手したアクセルレバーの操作量が所定値以下という条件、（３）操作レバーの操作量検出手段１８から入手した操作レバーの操作量が所定値以下という条件、（４）第１油圧センサ２１から入手した第１油圧ポンプ５からアクチュエータ９に供給される作動油の油圧が所定値以下という条件、（５）第１流量センサ２２から入手した第１油圧ポンプ５からアクチュエータ９に供給される作動油の流量が所定値以下という条件のうち、１つ又は複数の条件を満たしたときアクチュエータ９が非作動状態であると判定するものである。よって、第１エンジン１のＥＣＵ１ｂ、アクセルレバーの操作量検出手段１７、操作レバーの操作量検出手段１８、第１油圧センサ２１及び第１流量センサ２２は、いずれも動作検出センサ２０と同じく、アクチュエータ９の作動状態を直接的又は間接的に検出するアクチュエータ作動状態検出手段に相当するものである。尚、第２コントローラ１３の制御の中で、第１キースイッチ３の操作により第１エンジン１を始動させる際に第２リレースイッチ１４のリレー接点１４ａの開閉を制御するときには、第２エンジン２のＥＣＵ２ｂから第２エンジン２の回転数情報が、第２油圧センサ２３から作動油の油圧情報が、第２流量センサ２４から作動油の流量情報がそれぞれ入手されることから、第２エンジン２のＥＣＵ２ｂ、第２油圧センサ２３及び第２流量センサ２４も同じくアクチュエータ作動状態検出手段に相当するものである。

そして、上記ステップＳ７の判定がＹＥＳのアクチュエータ９が非作動状態のときには、ステップＳ４へ移行し、第１リレースイッチ１２のリレー接点１２ａを閉じる。一方、ステップＳ７の判定がＮＯのときには、ステップＳ８で更に規制解除スイッチ１９がＯＮ操作されているか否かを判定し、この判定がＹＥＳのときにもステップＳ４へ移行し、第１リレースイッチ１２のリレー接点１２ａを閉じるが、判定がＮＯのときには、ステップ９で第１リレースイッチ１２のリレー接点１２ｂを開き、ステップＳ６に戻る。これにより、第２キースイッチ４の始動操作に拘わらず第２エンジン２の始動が規制されることになる。

以上説明した制御によって、第２キースイッチ４の始動操作が行われたとき他のエンジンである第１エンジン１の動作状態、アクチュエータ９の作動状態及び規制解除スイッチ１９の操作状態に応じて第１エンジン１の始動を規制するようになっており、この制御を実行する第１コントローラ１１は、本願の請求項１に係る発明にいう規制手段に相当するものである。

尚、第２コントローラ１３の制御内容であって、第１キースイッチ３の操作により第１エンジン１を始動させる際に第２リレースイッチ１４のリレー接点１４ａの開閉を制御するときの制御内容については、特に図を用いて説明しないが、上述した第１コントローラ１１の制御内容であって、第２キースイッチ４の操作により第２エンジン２を始動させる際に第１リレースイッチ１２のリレー接点１２ａの開閉を制御するときの制御内容と略同じである。また、第２コントローラ１３も、第１コントローラ１１と同じく、本願の請求項１に係る発明にいう規制手段に相当するものである。

従って、上記エンジン始動制御装置３０においては、２台のエンジン１，２のうち、一方のキースイッチ３，４の始動操作が行われたとき、他方のエンジンが停止中であればエンジンの始動を許容する（Ｓ５）一方、他方のエンジンが動作中であれば原則的にエンジンの始動を規制するようになっている（Ｓ９）ため、アクチュエータ９の急激な速度変化を未然に防止することができ、安全性を確保することができる。

特に、本実施形態の場合、一方のキースイッチ３，４の始動操作が行われたとき他方のエンジン１，２が動作中でもアクチュエータ９が非作動状態であればエンジンの始動を規制しないようになっている（Ｓ７→Ｓ４→Ｓ５）ため、アクチュエータ９の急激な速度変化を防止することができるとともに、不要なエンジン始動の規制を回避することができ、信頼性の向上に寄与することができる。

また、オペレータがエンジン始動の規制を解除するために規制解除スイッチ１９をＯＮ操作しているときにはエンジン始動が規制されないようになっている（Ｓ８→Ｓ４→Ｓ５）ため、オペレータの使い勝手が良くなり、実用化を図る上で有効なものである。

尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の形態を包含するものである。例えば上記実施形態では、アクチュエータ９の作動状態を検出するアクチュエータ作動状態検出手段として、アクチュエータ９の作動状態を直接的に検出する動作検出センサ２０の外、各エンジン１，２のＥＣＵ１ｂ，２ｂ、アクセルレバーの操作量検出手段１７、操作レバーの操作量検出手段１８、油圧センサ２１，２３及び流量センサ２４を用いる構成にしたが、本発明は、これらを全て用いる必要はなく、その中の１つ又は複数のものを用いるだけでも良い。

また、上記実施形態では、第１コントローラ１１が、第２キースイッチ４のスタータ回路に設けた第１リレースイッチ１２のリレー接点１２ａの開閉を制御し、第２コントローラ１３が、第１キースイッチ３のスタータ回路に設けた第２リレースイッチ１４のリレー接点１４ａの開閉を制御するように構成したが、本発明は、場合によっては、第１コントローラ１１が、第１キースイッチ３のスタータ回路に設けたリレースイッチのリレー接点の開閉を制御し、第２コントローラ１３が、第２キースイッチ４のスタータ回路に設けたリレースイッチのリレー接点の開閉を制御するように構成したり、あるいは第３コントローラ１６が、第１キースイッチ３のスタータ回路に設けたリレースイッチのリレー接点の開閉と第２キースイッチ４のスタータ回路に設けたリレースイッチのリレー接点の開閉を共に制御するように構成したりしても良い。

さらに、上記実施形態では、各エンジン１，２のキースイッチ３，４のスタータ回路にリレースイッチ１２，１４のリレー接点１２ａ，１４ａを設け、このリレー接点１２ａ，１４ａの開閉制御により各エンジン１，２の始動を規制ないし制御するように構成したが、本発明は、このリレースイッチ１２，１４を設けることなく、各エンジン１，２のＥＣＵ１ｂ，２ｂを制御することで各エンジン１，２の始動を規制ないし制御したり、あるいはスタータモータの破損を防ぐためのセーフティリレーを備えたエンジンの場合そのセーフティリレーを用いて各エンジンの始動を規制ないし制御したりしても良い。

１ 第１エンジン
２ 第２エンジン
１ｂ，２ｂ エンジン制御部（ＥＣＵ、エンジン動作状態検出手段、アクチュエータ作動状態検出手段）
３ 第１キースイッチ
４ 第２キースイッチ
５ 第１油圧ポンプ
６ 第２油圧ポンプ
９ アクチュエータ
１１ 第１コントローラ（規制手段）
１２ 第２リレースイッチ
１２ａ リレー接点
１２ｂ リレーコイル
１３ 第２コントローラ（規制手段）
１４ 第２リレースイッチ
１４ａ リレー接点
１４ｂ リレーコイル
１６ 第３コントローラ
１７ アクセルレバーの操作量検出手段（アクチュエータ作動状態検出手段）
１８ 操作レバーの操作量検出手段（アクチュエータ作動状態検出手段）
１９ 規制解除スイッチ
２０ 動作検出センサ（アクチュエータ作動状態検出手段）
２１ 第１油圧センサ（アクチュエータ作動状態検出手段）
２２ 第１流量センサ（アクチュエータ作動状態検出手段）
２３ 第２油圧センサ（アクチュエータ作動状態検出手段）
２４ 第２流量センサ（アクチュエータ作動状態検出手段）
３０ エンジン始動制御装置

Claims (3)

1. 各々キースイッチの操作により始動する複数台のエンジンと、この各エンジンにより駆動される複数の油圧ポンプと、この複数の油圧ポンプから供給される作動油により駆動される少なくとも１つのアクチュエータとを備えた建設機械のエンジン始動制御装置であって、
   上記各エンジンの動作状態を検出するエンジン動作状態検出手段と、
   このエンジン動作状態検出手段の信号を受け、１台のエンジンのキースイッチの操作が行われたとき他のエンジンが動作中であればキースイッチの操作に拘わらず当該エンジンの始動を規制する規制手段とを備えたことを特徴とする建設機械のエンジン始動制御装置。
2. 上記アクチュエータの作動状態を検出するアクチュエータ作動状態検出手段を更に備えており、
   上記規制手段は、このアクチュエータ作動状態検出手段の信号も受け、１台のエンジンのキースイッチの操作が行われたとき他のエンジンが動作中でかつアクチュエータが作動状態であればキースイッチの操作に拘わらず当該エンジンの始動を規制する一方、１台のエンジンのキースイッチの操作が行われたとき他のエンジンが動作中でもアクチュエータが非作動状態であればエンジンの始動を規制しないように設けられている請求項１記載の建設機械のエンジン始動制御装置。
3. オペレータが上記規制手段によるエンジン始動の規制を解除するためのスイッチを更に備えており、
   上記規制手段は、このスイッチが操作されているときエンジンの始動を規制しないように設けられている請求項１又は２記載の建設機械のエンジン始動制御装置。