JPH07158493A - エンジンの保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラジエータ内の冷却水の水温が上昇した場合
には、エンジンの駆動を強制的に停止し、エンジンの保
護を図る。 【構成】 冷却水回路内の水温を検出する水温スイッチ
４１を設け、この水温スイッチ４１は冷却水の水温が所
定水温よりも高くなったときに、開成するｂ接点４３Ｂ
と、閉成するａ接点４３Ａとからなる。そして、電気的
には水温スイッチ４１はスタータスイッチ２６とスター
タモータ２８との間に接続する。冷却水の水温が所定水
温以上になると、後段との接続を切断して燃料電磁弁１
８を閉弁させ、エンジンへの燃料の供給を停止してエン
ジンを停止させる。一方、緊急スイッチ４５を閉成させ
ると、ｂ接点４３Ｂが開成状態でもエンジンを駆動でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば油圧ショベル，
油圧クレーン等の建設機械に好適に用いられるエンジン
の保護装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、油圧ショベル等の建設機械で
は、原動機としてディーゼルエンジンを用い、燃料タン
ク内に貯えられた燃料を燃料配管を介してエンジンに供
給するようになっている。

【０００３】そして、このエンジンは供給された燃料を
燃焼室内で燃焼させることにより、駆動力を発生させ、
例えば油圧ポンプ等を回転駆動し、該油圧ポンプから吐
出する圧油を走行用または旋回用の油圧モータ、作業用
の油圧シリンダ等に供給することによって、これらを作
動させるようになっている。

【０００４】ここで、図３ないし図５により、従来技術
によるエンジンの保護装置を油圧ショベルに適用した場
合を例に挙げて説明する。

【０００５】図において、１は下部走行体、２は図示し
ない旋回装置を介して下部走行体１上に旋回可能に搭載
され、作業機本体を構成する上部旋回体を示し、該上部
旋回体２は、旋回フレーム３と、該旋回フレーム３上に
搭載された運転室４，機械室５，カウンタウエイト６と
からなり、該カウンタウエイト６は後述する作業装置７
に対して上部旋回体２全体をバランスさせるようになっ
ている。

【０００６】７は上部旋回体２の前部に設けられた作業
装置を示し、該作業装置７は、旋回フレーム３の前部に
俯仰動可能に設けられたブーム８と、該ブーム８の先端
に俯仰動可能に設けられたアーム９と、該アーム９の先
端に回動可能に設けられたバックホウ式のバケット１０
とからなり、これらのブーム８，アーム９，バケット１
０はブームシリンダ１１，アームシリンダ１２，バケッ
トシリンダ１３によってそれぞれ作動されるようになっ
ている。そして、当該作業装置７は土砂等の掘削作業時
にブームシリンダ１１，アームシリンダ１２によってブ
ーム８，アーム９を俯仰動させつつ、バケットシリンダ
１３によってバケット１０を回動させ、該バケット１０
により土砂等を掘削するようになっている。

【０００７】図４において、１４は機械室５内に載置さ
れたディーゼルエンジンを示し、該エンジン１４を駆動
させることにより、油圧ポンプ等（図示せず）を回転駆
動し、該油圧ポンプから吐出される圧油を走行用や旋回
用の油圧モータ、各シリンダ１１〜１３に供給すること
によって、これらを作動させるようになっている。

【０００８】１５は燃料タンクを示し、該燃料タンク１
５内には前記エンジン１４を駆動する燃料を貯蔵してい
る。１６は前記燃料タンク１５内の燃料をエンジン１４
を介して循環させる燃料配管を示し、該燃料配管１６の
途中には燃料供給手段としての燃料ポンプ１７，弁手段
としての燃料電磁弁１８および燃料噴射弁１９が順次接
続されている。なお、前記燃料噴射弁１９はエンジン１
４に設けられ、ガバナで制御された燃料をエンジン１４
に噴射するものである。

【０００９】ここで、前記燃料ポンプ１７は後述するス
タータスイッチ２６の閉成，開成に連動して駆動，停止
するものであり、前記燃料電磁弁１８は図５に示す電気
回路によりスタータスイッチ２６の閉成，開成に応じて
開，閉制御されるものである。そして、スタータスイッ
チ２６の閉成時には、燃料ポンプ１７を駆動すると共
に、燃料電磁弁１８が開弁することにより、燃料タンク
１５内の燃料を燃料配管１６を介してエンジン１４に供
給する。一方、スタータスイッチ２６の開成時には、燃
料ポンプ１７の駆動を停止すると共に、燃料電磁弁１８
を閉弁することにより、燃料配管１６を遮断して、エン
ジン１４への燃料の供給を停止するものである。

【００１０】２０はエンジンに付設された冷却手段とし
てのラジエータを示し、該ラジエータ２０は内部が放熱
フィンを有する配管となり、その上端はアッパータンク
２０Ａとなると共に、下端はボトムタンク２０Ｂとな
り、外部にはアッパータンク２０Ａと連通するリザーバ
タンク２０Ｃが接続されている。そして、アッパータン
ク２０Ａ，ボトムタンク２０Ｂは冷却配管２１を介して
ウォータジャケット２２と接続され、当該ラジエータ２
０，冷却配管２１およびウォータジャケット２２内には
冷却水が充填されている。また、前記ラジエータ２０内
の冷却水は、エンジン１４の回転軸１４Ａの軸方向先端
に固着された冷却ファン２３からの冷却風により冷却さ
れるようになっている。

【００１１】また、前記ウォータジャケット２２はエン
ジン１４のシリンダ（図示せず）の外周を囲むように形
成され、該エンジン１４の冷却を図るもので、途中には
冷却水を冷却配管２１を介してウォータジャケット２
２，ラジエータ２０に循環させるウォータポンプ２４が
設けられている。さらに、前記エンジン１４とラジエー
タ２０とを接続する冷却配管２１のエンジン１４側の継
手部２１Ａには後述する水温スイッチ３１が設けられて
いる。

【００１２】このように、エンジン１４の冷却手段は前
記ラジエータ２０およびウォータジャケット２２等によ
り構成され、該冷却手段はエンジン１４を効果的に冷却
するもので、冷却水がエンジン１４のウォータジャケッ
ト２２を流通するときには、該冷却水はエンジン１４か
ら熱を吸収し、過熱された冷却水はウォータポンプ２４
により冷却配管２１を介してラジエータ２０に送られ、
該ラジエータ２０に送られた冷却水はエンジン１４の回
転力によって発生する冷却ファン２３の冷却風によって
強制的に冷却され、再びウォータジャケット２２に送ら
れる。これを順次繰返すことにより、エンジン１４の冷
却を図るようになっている。

【００１３】次に、図５はエンジン駆動用の電気回路を
示す。

【００１４】図５において、２５は機械室５内に設置さ
れたバッテリを示し、該バッテリ２５のプラス側はスタ
ータスイッチ２６に、マイナス側はアースに接続され、
前記スタータスイッチ２６は該バッテリ２５のプラス側
とスタータリレー２７および燃料リレー２９との間に接
続され、該スタータスイッチ２６が閉成することによ
り、前記燃料ポンプ１７を駆動すると共に、始動時には
スタータリレー２７が閉成されエンジン１４に設けられ
たスタータモータ２８を駆動させ、該エンジン１４を始
動するようになっている。

【００１５】２９は前記スタータスイッチ２６と燃料電
磁弁１８との間に接続された燃料リレーを示し、該燃料
リレー２９はスタータスイッチ２６が閉成することによ
り、コイル部２９Ａが励磁されてスイッチ部２９Ｂを閉
成し、バッテリ２５と燃料電磁弁１８のソレノイド部１
８Ａとを接続するようになっている。

【００１６】なお、３０は燃料リレー２９と燃料電磁弁
１８との間に接続されたダイオードを示し、該ダイオー
ド３０は燃料電磁弁１８のソレノイド部１８Ａに定電流
を供給するものである。

【００１７】さらに、３１はエンジン１４の冷却水回路
を構成する冷却配管２１の継手部２１Ａに取付けられた
水温スイッチを示し、該水温スイッチ３１は電気的には
スタータスイッチ２６のプラス側とアースとの間に警報
ランプ３２を介して接続され８ている。そして、該水温
スイッチ３１は冷却水温が所定水温以上になったとき
に、ａ接点３１Ａを閉じることにより、運転室４内に配
設された警報ランプ３２を点灯させ、水温が異常温度に
なっていることを警報するようになっている。

【００１８】このように構成される従来技術において
は、スタータスイッチ２６を閉成することにより、燃料
ポンプ１７を駆動すると共に燃料電磁弁１８を開弁し、
燃料を燃料タンク１５からエンジン１４に供給する。一
方、スタータモータ２８を駆動することによりエンジン
１４を始動させる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、エンジン１４の駆動時における該エンジン
１４の冷却状態の監視は、冷却水の水温を検出するため
の水温センサまたはａ接点（ノーマルオープン）の水温
センサ（図示せず）を冷却水回路内に設け、該水温セン
サによって検出された冷却水の温度を運転室４内の水温
計または警報装置（ランプ，ブザー等）により表示して
行っていた。

【００２０】また、冷却水温が所定水温以上になった場
合には、水温スイッチ３１のａ接点３１Ａが閉じ、運転
室４内に設けられた警報ランプ３２を点灯させ運転者に
警報するようになっている。運転者はこの警報により、
冷却系統の異常と判断し、エンジン１４の回転数を下げ
たり、エンジン１４を停止させる操作を手動で行うこと
によって、エンジン１４の保護を図るようになってい
た。

【００２１】ところが、警報ランプ３２の球切れ等で異
常水温であるにも拘らず、警報できない場合や、エンジ
ン１４を運転させたままで運転者の交替や休憩を行った
とき等、運転室４から離れていて警報が認識できない場
合においては、冷却水温が上昇しているにも拘らず、エ
ンジン１４が運転し続けているために、該エンジン１４
が異常に加熱してしまうという問題がある。

【００２２】このため、最悪の場合には、エンジン１４
のピストンが焼付けを起し、該エンジン１４に致命的な
損傷を与えるという問題がある。

【００２３】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明はエンジンの冷却水温が所定水温
よりも上昇した場合には、エンジンへの燃料供給を強制
的に停止させ、エンジンの駆動を停止させることのでき
るエンジンの保護装置を提供することを目的としてい
る。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明が採用するエンジンの保護装置は、冷却
水によって冷却する冷却手段が付設されたエンジンと、
該エンジンに燃料を供給する供給配管の途中に設けら
れ、エンジンの始動時から停止時までの間に開弁する弁
手段と、前記冷却手段の冷却水温を検出し、当該冷却水
温が所定水温よりも上昇したとき該弁手段を閉弁させ、
前記エンジンへの燃料供給を停止する燃料停止手段とか
ら構成したことにある。

【００２５】

【作用】冷却手段の冷却水温が所定水温よりも低い場合
には、弁手段はエンジンの始動時から停止時までの間継
続して開弁状態となり、この間燃料停止手段は作動せ
ず、エンジンに燃料を供給することができる。

【００２６】一方、冷却手段の冷却水温が所定水温より
も高くなった場合には、燃料停止手段が冷却水温の上昇
を検出して弁手段を閉弁状態とし、エンジンへの燃料の
供給を強制的に中止し、エンジンが駆動中であっても該
エンジンを停止させ、始動前にあっては、エンジンの始
動を禁止する。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１および図２に基
づき説明する。なお、実施例では前述した従来技術と同
一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する
ものとする。

【００２８】図において、４１は従来技術による水温ス
イッチ３１に代えて冷却配管２１の継手部２１Ａに取付
けられた本実施例による水温スイッチを示し、該水温ス
イッチ４１はバイメタル式の単極双投として構成され、
冷却水回路内の冷却水Ｍの水温を検出するようになって
いる。

【００２９】ここで、前記水温スイッチ４１は、図２に
示すように、円柱状に形成されたスイッチ本体４２と、
該スイッチ本体４２内に内蔵され、ａ接点４３Ａとｂ接
点４３Ｂおよび接点４３Ａ，４３Ｂに接触するバイメタ
ル接片４３Ｃとからなる接点４３と、前記スイッチ本体
４２を冷却配管２１の継手部２１Ａに装着すべく、該継
手部２１Ａに溶接等の手段により固着され、内周面にめ
ねじ部４４Ａを有するソケット４４とから大略構成され
ている。なお、前記スイッチ本体４２は、外側に位置し
て基端側におねじ部４２Ａが形成され、ソケット４４の
めねじ部４４Ａに螺着される。

【００３０】このように構成される水温スイッチ４１
は、スイッチ本体４２のおねじ部４２Ａをソケット４４
のめねじ部４４Ａに螺着することにより、エンジン１４
の継手部２１Ａに装着される。そして、冷却水回路内の
冷却水Ｍの水温検出に際しては、冷却水Ｍの水温が高く
なって所定水温よりも上がった場合には、スイッチ本体
４２内のバイメタル接片４３Ｃがこの温度によって変形
し、ｂ接点４３Ｂを開成させると共に、ａ接点４３Ａを
閉成する。これにより、冷却水Ｍが所定水温よりも上昇
したことを知らせる検出信号を後述のエンジン駆動用の
電気回路に出力するものである。

【００３１】次に、図１に基づいて本実施例によるエン
ジンの保護装置となるエンジン駆動用の電気回路につい
て説明する。

【００３２】図１に示すエンジン駆動用の電気回路は従
来技術で述べたエンジン駆動用の電気回路とほぼ同様に
構成され、本実施例ではスタータスイッチ２６と燃料リ
レー２９およびスタータリレー２７との間には、水温ス
イッチ４１内に内蔵された接点４３，後述する緊急スイ
ッチ４５および警報ランプ４６とがそれぞれ接続されて
いる。

【００３３】ここで、水温スイッチ４１の接点４３はス
タータスイッチ２６と燃料リレー２９（スタータリレー
２７）との間に直列接続され、該接点４３のｂ接点４３
Ｂが閉成状態（ａ接点４３Ａが開成状態）にあるとき、
即ち冷却水Ｍの水温が所定水温よりも低いときには、ス
タータスイッチ２６と燃料リレー２９とは導通する。一
方、ｂ接点４３Ｂが開成状態（ａ接点４３Ａが閉成状
態）にあるとき、即ち冷却水温が高いときには、スター
タスイッチ２６と燃料リレー２９とは遮断され、また運
転室４内に配設された警報ランプ４６は、ａ接点４３Ａ
によってアースに接続されて点灯する。

【００３４】また、前記緊急スイッチ４５は運転室４内
に設けられ、接点４３と電気的に並列接続され、該緊急
スイッチ４５を閉成することにより、バイメタル接片４
３Ｃがｂ接点４３Ｂと開成し、該バイメタル接片４３Ｃ
がａ接点４３Ａと接続し、スタータスイッチ２６と燃料
リレー２９とを接続する。そして、エンジン１４を駆動
状態にするものである。

【００３５】本実施例によるエンジンの保護装置はこの
ように構成されるが、冷却水側の水温が所定水温よりも
低いときには、スタータスイッチ２６と燃料リレー２９
とを接続し、燃料電磁弁１８のソレノイド部１８Ａを励
磁し、エンジン１４に燃料を供給可能状態とする。これ
により、スタータスイッチ２６の操作でエンジン１４が
作動し、油圧ショベルを駆動することができる。

【００３６】一方、ラジエータ２０内の冷却水Ｍの水温
が所定水温よりも高くなり、この状態を水温スイッチ４
１で検出した場合には、接点４３のｂ接点４３Ｂが開成
（ａ接点４３Ａが閉成）することによって、スタータス
イッチ２６と燃料リレー２９との間を電気的に遮断す
る。これにより、スタータスイッチ２６が閉成し、エン
ジン１４が駆動中であっても、バッテリ２５から燃料電
磁弁１８のソレノイド部１８Ａに電流が流れるのを禁止
して燃料電磁弁１８を閉弁状態にする。この場合、燃料
配管１６を介してエンジン１４に供給される燃料を遮断
し、エンジン１４を自動的に停止させることができる。

【００３７】従って、警報ランプ４６が故障している場
合や、運転者不在のときでも、冷却水Ｍの水温が上昇
し、オーバヒートする前に、燃料配管１６に設けた燃料
電磁弁１８を閉弁させて、該エンジン１４を強制的に停
止させることができる。これにより、エンジン１４内の
ピストン等の焼付け等が発生するのを確実に防止でき、
エンジン１４の寿命を確実に延ばすことができる。

【００３８】また、本実施例においては、水温スイッチ
４１を現状のａ接点３１Ａを有するスイッチからａ接点
４３Ａ，ｂ接点４３Ｂを有する水温スイッチ４１に交換
し、この水温スイッチ４１からの配線を図１のようにエ
ンジン駆動用の電気回路に組み込むことにより、エンジ
ン１４の保護を図るエンジンの保護装置を簡単に構成す
ることができる。

【００３９】さらに、エンジン１４の再始動時におい
て、冷却水Ｍの水温が所定水温よりも高い場合には、接
点４３のｂ接点４３Ｂが開成し、後方のスタータモータ
２８への電気接続を禁止しているから、スタータスイッ
チ２６をクランキングしても該スタータモータ２８は回
転しない。しかも、エンジン１４への燃料の供給は燃料
電磁弁１８により停止されているから、エンジン１４の
始動禁止を２重の安全対策で阻止することができる。

【００４０】一方、本実施例におけるエンジンの保護装
置では、掘削作業中であっても冷却水Ｍの水温が高くな
った場合にはエンジン１４は自動的に停止するから、そ
の停止した位置が不安定なところでは移動が必要とな
る。この場合でも、運転室４内に設けた緊急スイッチ４
５を閉成することにより、エンジン１４を駆動させて不
安定な位置から安定した場所への移動等を行うことがで
きる。

【００４１】なお、実施例では、エンジンとしてディー
ゼルエンジン１４を例に挙げて説明したが、本発明はこ
れに限らず、ガソリンエンジンに適用してもよい。ま
た、前記実施例においては、油圧ショベルを例に挙げて
説明したが、本発明は油圧ショベルに限らず、油圧クレ
ーン，ホイールローダ等、他の建設機械に用いてもよい
ことは勿論である。

【００４２】また、実施例では、水温スイッチ４１はエ
ンジン１４側の継手部２１Ａに設けたが、本発明はこの
位置だけに限ることなく、図５に示す冷却水回路内に設
ければよく、要は冷却水Ｍの水温を検出できる位置であ
ればよい。

【００４３】さらに、実施例では、バイメタル式の水温
スイッチ４１により冷却水Ｍの水温を検出するようにし
たが、サーミスタ式，ポジスタ式の水温センサ等の半導
体を利用した温度センサを用いてもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば、燃
料停止手段によって、エンジンを冷却する冷却手段内の
冷却水の水温が所定水温よりも上昇したときに、弁手段
を閉弁させるようにしたから、エンジンがオーバヒート
する前に、エンジンへの燃料供給を自動的に中止して、
該エンジンを強制的に停止させる。この結果、エンジン
の保護を確実に図ることができる。

【００４５】一方、再始動時に冷却水の水温が所定水温
よりも高いことを燃料停止手段が検出した場合には、エ
ンジンの始動を禁止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例によるエンジン駆動用の電気回路を示
す回路図である。

【図２】水温スイッチの構成を示す縦断面図である。

【図３】従来技術によるエンジンの保護装置が適用され
る油圧ショベルを示す斜視図である。

【図４】従来技術によるエンジンへの燃料供給系統およ
びその冷却系統を示す構成図である。

【図５】従来技術によるエンジン駆動用の電気回路を示
す回路図である。

【符号の説明】

１４ ディーゼルエンジン １６ 燃料配管 １７ 燃料ポンプ １８ 燃料電磁弁 ２０ ラジエータ ４１ 水温スイッチ ４３ 接点 ４３Ａ ａ接点 ４３Ｂ ｂ接点 ４５ 緊急スイッチ ４６ 警報ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３４５ Ｅ Ｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却水によって冷却する冷却手段が付設
   されたエンジンと、該エンジンに燃料を供給する供給配
   管の途中に設けられ、エンジンの始動時から停止時まで
   の間に開弁する弁手段と、前記冷却手段の冷却水温を検
   出し、当該冷却水温が所定水温よりも上昇したとき該弁
   手段を閉弁させ、前記エンジンへの燃料供給を停止する
   燃料停止手段とから構成してなるエンジンの保護装置。