JPH02305344A - 車両用エンジンのコントロール装置における安全回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、車両用エンジンのコント ロール装置における安全回路、殊に、パワーショベル等
の特殊車両用エンジンのコントロール装置における安全
回路に関するものである。

（従来の技術） 従来のパワーショベル等の特殊車両用エンジンにおける
コントロール装置としては、例えば、実開昭５９−１８
４６号公報に示すようなものがある。

このものは、特殊車両としての建設機械のエンジン制御
装置における目標回転数設定器により設定された目標回
転数と、センサにより検出された実際回転数とを比較、
増巾し、実際回転数と目標回転数との高低如何εこより
、燃料供給量制御レバーｌＨ動用モータの制御回路の増
速又は減速リレーの何れかをＯＮＬ、、エンジンへの燃
料供給量をコントロールする一方、前記制御レバー近傍
に前記エンジンが最大回転数となる位置で、当該制御レ
バーによりＯＮするリミットスイッチを設け、該リミッ
トスイッチに接続されたリレーにより前記モータの駆動
回路を○ＦＦＬ、て、同モータの焼損防止を計り、かつ
、必要に応じて、前記制御モータを増減速マニュアルス
イッチにより直接操作可能にしたものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このものにあっては、前記目標回転数設
定器により設定された目標回転数が直接差動増巾器に印
加され、前記センサにより検出された実際回転数と対比
するものであったため、目標回転数設定器により設定さ
れた目標回転数とエンンジンの実際回転数との対応関係
が一定しており、同一エンジンにより異種作業機を膳区
動させる場合には、目標回転数設定器の操作に加えて、
当該作業機による作業に適するようにスロットルレバー
をさらに手動操作する必要があり、しかも、スロットル
レバーに連動するリミットスイッチが１個設けられてい
るだけであったため、スロットルモータのレバーが、リ
ミットスイッチの設けられていない側に回動した場合に
おける安全性が充分とはいえないという課題があった。

この発明は、このような従来例の課題に着目してなされ
たもので、各種センサにより検出された当該エンジンの
運転情報信号が、コントロール回路のマイクロコンピュ
ータに印加され、その出力が第１リレーを介してサーボ
回路の第１及び第２比較器に印加される一方、第１ポテ
ンショメータにより設定される当該エンジンの目標回転
数信号が、前記マイクロコンピュータを介し又は介する
ことなく、前記第１リレーを介して前記サーボ回路の第
１又は第２比較器に印加され、かつ、前記第１及び第２
比較器に前記エンジンのスロットルモータ軸と連動する
第２ポテンショメータの入力信号がフィードバックされ
、その偏差信号が正逆転回路を介してスロットルモータ
駆動回路に印加され、さらに、前記スロットルモータ駆
動回路を、前記コントロール回路から独立する非常スイ
ッチ付配線を介して電源に接続し、該駆動回路に手動切
換スイッチを設けることにより、前記のような課題を解
決できる車両用エンジンのコントロール装置における安
全回路を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） この発明は、前記のような課題を解決するため、エンジ
ンの実回転数センサ、その水温センサ、前記エンジンに
より駆動される油圧ポンプの油圧回路の作動油温センサ
等により検出された当該エンジンの運転情報信号が、コ
ントロール回路のマイクロコンピュータに印加され、そ
の出力が第１リレーを介してサーボ回路の第１及び第２
比較器に印加される一方、第１ポテンショメータにより
設定される当該エンジンの目標回転数信号が、前記第１
リレーの切換えにより、前記マイクロコンピュータを介
し又は介することなく、前記サーボ回路の第１及び第２
比較器に印加され、かつ、前記第１及び第２比較器に前
記エンジンのスロッｌ−ルモータ軸と連動する第２ポテ
ンショメータの入力信号がフィードバックされ、その偏
差信号が正逆転回路を介してスロットルモータ駆動回路
に印加され、さらに、前記スロットルモータ駆動回路を
、前記コントロール回路から独立する非常スイッチ付配
線を介して電源に接続し、該駆動回路に手動切換スイッ
チを設けたものであり、また、前記スロットルモータの
駆動回路の正転側及び逆転側のそれぞれに、該スロット
ルモータ軸の過回転により開放されるオーバラン防止ス
イッチを設けたものである。

（作用） この発明は、前記のような構成を有するから、第１ポテ
ンショメータにより設定された目標回転数４８号を、当
該エンジンの冷却水温、その実回転数等のセンサや、当
該エンジンにより駆動される油圧ポンプの油圧回路の作
動油温センサ等により検知した当該エンジンの各種運転
情報信号と共に、コントロール回路のマイクロコンピュ
ータへ印加し、該マイクロコンピュータの出力を、第１
リレー、サーボ回路の第１及び第２比較器を介してスロ
ットルモータの暉動回路へ印加すると共に、前記、スロ
ッ１−ルモータ軸角を第２ポテンショメータにより検出
して前記第１及び第２比較器へフィードバックさせ、そ
の偏差信号により前記スロットルモータをコントロール
する外、仮に、前記マイクロコンピュータが故障した際
、その電源スィッチをＯＦＦすることにより前記第１リ
レーを切換え、前記第１ポテンショメータにより設定さ
れる目標回転数信号を前記サーボ回路の第１及び第２比
較器に直接印加して、前記スロットルモータを第１ポテ
ンショメータにより直接コン１−ルし、また、仮に、前
記コントロール回路及びサーボ回路が故障した場合には
、前記コントロール回路と独立して電源に接続される配
線の非常スイッチを切換えて、前記サーボ回路をＯＦＦ
にする一方、前記コントロールモータ駆動回路の手動切
換スイッチの切換により、スロットルモータを手動コン
トロールする。

また、仮に、スロットルモータが正転又は逆転方向へ過
回転しようとする際、該スロットルモータ駆動回路の正
転側及び逆転側に設けられたオーパンラン防止スイッチ
の何れかに、該スロットルモータ軸から突出するピンが
係合して同駆動回路を開放し、スロットルモータの過回
転を阻止する。

（実施例） 以下、この発明に係る車両用エンジンのコントロール装
置における安全回路の一実施例を、″図面を参照して説
明する。

図において、１は例えば２４．　Ｖの電源、２は電源１
とコントロール回路４とを接続する電源スイフチ３付配
線、５はサーボ回路、６は当該エンジンにより駆動され
る作業機の種類及び又は作業状態等に対応する目標回転
数マツプ（例えば、特願平１−９１７６９号のマツプ参
照、図示省略）を備えるフマイクロコンピュータ、７は
Ｄ／Ａ変換器、８はＡ／Ｄ変換器、９はｌ１０（イン・
アウト）、１０は第１リレーで、該第１リレー１０はマ
イクロコンピュータ６の故障時等に、電源スィッチ３を
第３図のようにＯＦＦすると、第１リレー１０がマイク
ロコンピュータ６との接続を解除し、第１ポテンショメ
ータ１６側に接続され、第１ポテンショメータ１６によ
り設定されるエンジンの目標回転数信号が、マイクロコ
ンピュータ６を介することなく、直接第２リレー１１を
介してサーボ回路５の第１、第２比較器２２．２３に印
加される。

１２はエンジンのストップスイッチ１５の操作により第
２リレー１１を第１−リレー１０から分離した際、接続
され、エンジンを停止される回路のポテンショメータ、
１７はエンジンにより駆動される油圧ポンプの油圧回路
の作動油温センサ、１８はエンジン冷却水の水温センサ
、１９はエンジンの実回転数センサ、２０は例えば、ク
イックマニュアルスイッチ等の適宜の操作手段、２５は
第１〜４トランジスタ２６〜２９により構成される正逆
転回路、３０はスロットルモータ、３１は図示しないス
ロットルレバーを駆動するスロットルモータ３０の軸か
ら突出するピン、３２はスロットルモータ３０軸に連動
する第２ポテンショメータ、３３はスロットルモータ３
０の駆動回路、３４は前記コントロール回路４と独立し
て電源１に接続される配線で、非常スイッチ３５を備え
る。

なお、前記第２ポテンショメータ３２は前記Ａ／Ｄ変換
器８を介してマイクロコンピュータ６にも接続され、そ
の入力値、すなわち、スロットルモータ３０軸の角度如
何により、前記マイクロコンピュータ６により、前記第
２ポテンショメータ３２の動作状態、殊に、その断線状
態等が判断され、この装置が安全運転される。

非常スイッチ３５はサーボ回路５を常時ＯＮ状態にする
が、この非常スイッチ３５を第１図の時計方向に回動さ
せると、サーボ回路５が０ＦＦＬ／、スロットルモータ
３０の駆動回路３３が、配線３４を介して電源１に直接
接続され、ＯＮする。３６はスロットルモータ３０の駆
動回路３３に設けた手動切換スイッチで、非常スイッチ
３５を手動（第１図の上側）側へ切換えた後、この切換
スイッチ３６を正転側、逆転側又は中立位置に手動切換
操作することにより、スロットルモータ３０が正転、逆
転又は停止する。

３７．３９はスロットルモータ３０の正転時又は逆転時
におけるエンジンのオーバーランを防止するスイッチで
、このオーバラン防止スイチ３７．３９は、スロットル
モータ３０の軸端部から突出するピン３１との係合によ
り、スロットルモータ３０の駆動回路３３を○ＦＦＬ、
同モータ３０軸の限度以上の正転又は逆転を阻止する。

３８．４０は前記正、逆転オーバーラン防止スイッチ３
７．３９まわりに設けたダイオードである。

次に、この実施例の作用を説明する。

まず、電属スイッチ３をＯＮして図示しないエンジンを
起動する一方、第１ポテンショメータ１６により目標回
転数を設定し、この目標回転数信号をＡ／Ｄ変換器８介
してマイクロコンピュータ６へ印加しくこの際、第１リ
レー１０は第３図の左側に傾倒し、同Ａ／Ｄ変換器７が
第２リレー１１に接続される）、また、当該エンジンに
より駆動される図示しないポンプの油圧回路の作動油温
センサ１７、エンジンの冷却水温センサ１８、エンジン
の実回転数センサ１９等により検出した当該エンジンの
各種運転情報を、Ｉｌｏ　　９を介してコントロール回
路４のマイクロコンピュータ６へ印加し、同マイクロコ
ンピュータ６の備える図示しない目標回転数マツプから
選択された目標回転数曲線に沿う演算をして、当該作業
機による作業状態に最適の目標回転数を求め、この目標
回転数をコントロール回路４の出力として、Ｄ／Ａ変換
器７により変換した電圧信号を第１リレー１０（この際
、同リレー１０は第３図の左側に傾倒）、第２リレー１
１等を介して、サーボ回路５の第１、第２比較器２２．
２３へ印加し、それらの出力により駆動回路３３を介し
てスロットルモータ３０を駆動し、図示しないスロット
ルレバーを所要角度に回動させ、エンジンへの燃料供給
量をコントロールし、当該動作状態に対応する目標回転
数でエンジンを運転する。

なお、この際、第２ボテンシ旦メータ３２により検出さ
れたスロットルモータ３０の位置信号、すなわち、スロ
ットルレバーの角度信号が、前記第１、第２比較器２２
．２３にフィードバックされ、前記マイクロコンピュー
タ６から印加される目標回転数信号との対比により、ス
ロットルモータ３０を正転又は逆転させ、エンジンへの
燃料供給量をコントロールする。

また、この実施例ではサーボ回路５が、コントロール回
路４へ電源１を接続する配線２の電源スィッチ３より電
源１側から分岐する配線３４により電源１へ接続される
ので、仮に、マイクロコンピュータ６を含むコントロー
ル回路４に故障が発生する等により、電源スィッチ３が
ＯＦＦされた場合においても、サーボ回路５が配線３４
、非常スイッチ３５等を介して電源１に接続され、その
ＯＮ状態を維持されるから、この場合には、第１ポテン
ショメータ１６により設定される目標回転数信号が、第
１リレー１０（第３図の状態）、第２リレー１１を介し
てサーボ回路５の比較器２２．２３へ直接印加され、第
２ポテンシミメータ３２により検出、フィードバックさ
れる（ｔｉ号と対比され、その偏差信号により正逆転回
路２５を介してスロットルモータ３０を回動させ、エン
ジンへの燃料供給量をコントロールする。

次に、仮に、コントロール回路４及びサーボ回路５が共
に故障した場合には、電源スィッチ３をＯＦＦしてコン
トロール回路４を解放する（これにより、第１リレー１
０が第３図の状態になる）外、非常スイッチ３５を第１
図の状態から時計方向へ回動させてサーボ回路５を開放
すると共に、同非常スイッチ３５、配線３４を介して駆
動回路３３を電源１に接続してＯＮとし、しかる後、手
動切換スイッチ３６を第１図の中立（停止）状態から時
計又は反時計方向へ手動操作することにより、コントロ
ール回路４及びサーボ回路５に係わりなく、スロットル
モータ３０を正転又は逆転させることができる。

なお、このスロットルモータ３０の駆動回路３３には、
同モータ３ｏの正転オーバラン防止スイッチ３７と、逆
転オーバラン防止スイッチ３９とが設けられ、スロット
ルモータ３０の軸端部のピン３１との係合により、前記
圧、逆転オーバラン防止スイッチ３７．３９が開放され
、スロットルモータ３０の正逆何れの方向への過回転も
阻止される。

次に、この安全回路の特徴をさらに詳述する。

（１）　この安全回路は、コントロール回路４のマイク
ロコンピュータ６に、第１ポテンショメータ１６からの
目標回転数信号、エンジン駆動ポンプの油圧回路の作動
油温センサ１７、エンジンの水温センサ１８、その実回
転数センサ１９等により検出された当該エンジンの各種
運転情報が、Ｉｌｏ　　９及びＡ／Ｄ変換器８を介して
印加される。なお、第１ポテンショメータ１６により設
定された目標回転数のアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器８
によりデジタル値に変換後、マイクロコンピュータ６に
印加される。

（２）　サーボ回路５の第１、第２比較器２２．２３に
は、第１ポテンショメータ１６からの目標回転数信号（
入力値）と、第２ポテンショメータ３２により検出され
たスコツ１−ルモータ３０軸の角度信号（フィードバッ
ク信号）とが同時に印加され、その偏差（ｍ号により正
逆転回路２５を介してスロットルモータ３０を駆動する
。この際、第１ポテンショメータ１６の入力値は、コン
トロール回路４のＤ／Ａ変換器７による変換値、エンジ
ンストップスイッチ１５により予め設定された値との関
連において、第２リレー１１により切換え入力する。

（３）　サーボ回路５への入力値又はスロットルモータ
の優先度は、 エンジンストップ値〉コントロール回路制御値〉第１ポ
テンショメータ（目標回転数）値として決定され、仮に
、このコントロール装置が故障した際、その故障個所如
何により以下のように動作する。

まず、コントロール回路４の電源スィッチ３と、サーボ
回路５の非常スイッチ３５、手動スイッチ３６、スロッ
トルモータ３０の正転時のオーバーラン防止スイッチ３
７等を第１図の状態にする。

１）　コントロール回路４の故障時 仮に、コントロール回路４が故障し、 マイクロコンピュータ６から異常データが発生すると、
Ｄ／Ａ変換器７からの出力が、入力スロットルデータと
しての第１ポテンショメータ１６の出力より優先するた
め、サーボ回路５の出力によりスロットルモータ３０が
異常位置まで作動しようとするが、この場合には、電源
スィッチ３を０ＦＦ（第３図の状態）にすることにより
、第１リレー１０が第３図の状態となり、マイクロコン
ピュータ６の出力がサーボ回路５から切り離され、第１
ポテンショメータ１６により設定された目標回転数信号
が、マイクロコンピュータ６を介することなく、第１リ
レー１０及び第２リレー１１を介してサーボ回路へ直接
入力され、第１ポテンショメータ１６のみによりスロッ
トルモータ３０がコントロールされる。

２）　サーボ回路５の故障時 仮に、サーボ回路５が故障した場合に は、電源スィッチ３をＯＦＦにする外、配線３４の非常
スイッチ３５を第１図の状態から時計方向へ切換えてサ
ーボ回路５をＯＦＦにして、その出力を止め、同時に、
スロットルモータ３０の駆動回路３３を手動切換スイッ
チ３６、配線３４を介して電源１に接続し、同スイッチ
３６の手動操作により、スロットルモータ３０を相応量
回動させ、エンジンへの燃料供給量をマニュアル操作す
る。

なお、サーボ回路５の故障又は解放時に、同サーボ回路
５にコントロール回路４の信号が入力されることはない
。

３）　第１ポテンショメータ１６及び第２ポテンショメ
ータ３２の故障時 前記２）と同様で、この際、スロットルモータ３ｏは異
常な位置まで回動する恐れがあるので、コントロール回
路４から独立して電源に接続される配線３４の非常スイ
ッチ３５の手動操作で対処する。

４）　手動スイッチ３６の役割 前記１）、２）、３）による故障があ った場合、非常スイッチ３５を第１図の状態から時計方
向へ回動し、スロットルモータ３０の駆動回路３３を手
動切換スイッチ３６、非常スイッチ、配線３４を介して
電源１に接続し、駆動回路３３をＯＮする。しかる後、
手動スイッチ３６を第１図の中立状態から時計又は反時
計方向へマニュアル操作することにより、スロットルモ
ータ３０を正転又は逆転させ、若しくは停止（中立位置
）させる。

なお、この手動切換スイッチ３６は、第５図のように、
Ｈｉｇｈ　　Ｉｄ１回路（Ｈｉ）とＬｏｗＩｄ１回路（
Ｌｏ）との何れかの側に傾倒操作されるが、同スイッチ
３６はその傾倒操作力の解除により中立（停止）位置Ｎ
に自動復帰する、自動中立復帰型（モーメンタリ）スイ
ッチとして構成される。

５）　正逆転オーバラン防止スイッチ３７．３８の役割 スロットルモータ３０軸は、エンジンのガバナ（スロッ
トル）レバーに接続される。エンジン回転数の使用範囲
（ガバナレバーの変位角度範囲）は各エンジン毎に定ま
り、その範囲と第１ポテンショメータ１６による入力範
囲とは一致する。

しかし、第１ポテンショメータ１６及び第２ポテンショ
メータ３２の回路等が異常で、スロットルモータ３０が
その使用範囲をオーバランすると、スロットルモータ３
０軸端部のピン３１が、正、逆転オーバラン防止スイッ
チ３７．３９の何れかに当接し、スロットルモータ３０
の正逆転回路２９と電源１とを０ＦＦＬ、、同モータ３
０を停止させる。これにより、エンジンのガバナレバー
、スロットルモータ３０、その減速機等の破損や同モー
タ３０の焼損等が防止される。

この正転及び逆転オバーラン防止スイッチ３７．３９に
はダイオード３８．４０が設けられ、切換スイッチ３６
の前回操作により、異常方向に動作したスロットルモー
タ３０が、同切換スイッチ３６の逆操作により正常位置
に復帰する。

また、第１図の矢印方向にスロットルモータ３０の回転
信号が入り、同モータ３０が正転異常位置まで動作する
と、スロットルモータ３０の出力軸上のピン３１が、正
転オーバーラン防止スイチ３７を０ＦＦＬ、、逆転信号
が入力されればダイオード３８を通り、駆動回路３３が
閉成されるので、スロットルモータ３０が駆動され、正
転オーバーランスイッチ３７が再び復帰する。

なお、スロットルモータ３０が逆転異常位置まで動作し
た場合も、これと略々同様である。

（発明の効果） この発明は前記のような構成を有し、作用をするから、
次のような効果が得られる。

（１）　エンジンの運転情報の印加されるコントロール
回路のマイクロコンピュータの出力を、第１リレー、サ
ーボ回路を介してスコツ１〜ルモータ駆動回路に印加す
る外、前記コントロール回路が故障した際、その電源ス
ィッチのＯＦＦによりコントロール回路出力をＯＦＦす
る一方、第１ポテンショメータにより設定される目標回
転数信号を、サーボ回路に直接印加することにより、該
第１ポテンショメータによりスロットルモータを直接コ
ントロールし、また、コントロール回路及びサーボ回路
の故障の際、非常スイッチを切換えてサーボ回路をＯＦ
Ｆにする一方、スロットルモータ駆動回路を電源に接続
し、同睡動回路の手動切換スイッチの手動操作により、
スロツ１−ルモータを直接コントロールすることができ
る。

（２）　第１ポテンショメータにより設定される目標回
転数信号を、当該エンジンの運転情報の印加されるコン
トロール回路のマイクロコンピュータへ印加して演算処
理し、又は、前記マイクロコンピュータを介することな
く、第１リレーを介して直接毎−ボ回路に印加してスロ
ットルモータを駆動し、若しくは、非常スイッチの切換
え及びスロットルモータ關動回路の手動切換スイッチの
手動操作により、スロットルモータのコントロールを行
なえるから、仮に、コントロール回路及び又はサーボ回
路に異常が発生した場合、非常スイッチの切換及び手動
切換スイッチの手動操作により、スコツ１−ルモータを
コントロールし、当該異常発生に対処でき、その安全性
が著しく向上する。

（３）　スロットルモータの駆動回路に、スロットルモ
ータ軸から突出するピンと係合する正逆転オーバラン防
止スイッチを設けたから、仮に、第１ポテンショメータ
及び第２ポテンショメータ回路等が異常で、スロットル
モータがその使用範囲をオーバランすると、スロットル
モータ軸端部のピンが、正、逆転オーバラン防止スイッ
チに当接し、同モータの正逆転回路と電源とを○ＦＦＬ
、同モータを停止させるから、エンジンのガバナレバー
、スロットルモータ、その減速機等の破損及び同モータ
の焼損等が防止される。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に係る車両用エンジンのコントロール装
置における安全回路の一実施例を示すもので、第１図は
同安全回路の要部説明図、第２図はその制御回路の動作
状態説明図、第３図はその安全回路の説明図、第４図は
その要部の作用説明図、第５図はその自動中立復帰型ス
イッチの説明図である。 １・・・・電源、　　　　　　　　２．３４・・・・・
・配線、３・・・・・・電源スィッチ、 ４・・・・・コントロール回路、　５・・・・サーボ回
路、６・・・・・マイクロコンピュータ、 １６・・・・第１ポテンショメータ、 ２２・・・・・・第１比較器、　　　　２３・・・・・
第２比較器、２５・　正逆転回路、 ３０・・・・・・スロットルモータ、　　３１・・・・
ピン、３２・・・・・・第２ポテンシ目メータ、３３　
・駆動回路、　　　　３５　・・非常スイッチ、３６・
・・・手動切換スイッチ、 ３７．３９・・・・オーバラン防止スイッチ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　エンジンの実回転数センサ、その水温センサ、
   前記エンジンにより駆動される油圧ポンプの油圧回路の
   作動油温センサ等により検出された当該エンジンの運転
   情報信号が、コントロール回路のマイクロコンピュータ
   に印加され、その出力が第１リレーを介してサーボ回路
   の第１及び第２比較器に印加される一方、第１ポテンシ
   ョメータにより設定される当該エンジンの目標回転数信
   号が、前記第１リレーの切換えにより、前記マイクロコ
   ンピュータを介し又は介することなく、前記サーボ回路
   の第１及び第２比較器に印加され、かつ、前記第１及び
   第２比較器に前記エンジンのスロットルモータ軸と連動
   する第２ポテンショメータの入力信号がフィードバック
   され、その偏差信号が正逆転回路を介してスロットルモ
   ータ駆動回路に印加され、さらに、前記スロットルモー
   タ駆動回路を、前記コントロール回路から独立する非常
   スイッチ付配線を介して電源に接続し、該駆動回路に手
   動切換スイッチを設けたことを特徴とする車両用エンジ
   ンのコントロール装置における安全回路。
2. （２）　前記スロットルモータの駆動回路の正転側及び
   逆転側のそれぞれに、該スロットルモータ軸の過回転に
   より開放されるオーバラン防止スイッチを設けたことを
   特徴とする請求項（１）記載の車両用エンジンのコント
   ロール装置における安全回路。