JPS6172840A - 内燃機関の制御装置 - 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〉 本発明は、変速機が中立状態にある時にアイドリング回
転数を低く抑えるようにした内燃機関の制御装置に関す
るものである。

〈従来の技術〉 農業機械や建設機械などの作業機には、内燃機関を動力
として装備し、自刃走行可能であるとともに各種の周辺
機器を取付けることによって多種の作業に使用可能とな
ったものがあり、走行ミッションとも称される走行用変
速機とＰＴＯミッションとも称される補助動力取出し用
変速機の両方が備えられている。そして使用時には、待
機運転中の騒音を低減するとともに燃料消費の節約を計
るため、機関のアイドリング回転数をできる限り下げて
使用されることが多い。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、アイドリング回転数が低すぎると、補助
動力取出し用変速機が入っている状態でトルク変動によ
って変速機騒音（ギヤ鳴り）が生じやすく、また発進の
際にはクラッチ操作等を円滑に行わないと機関停止（エ
ンスト）しやすく操作フィーリングが悪くなるなどの問
題があり、アイドリング回転数をある限度以下に下げる
ことは困難であった。

本発明は上述のような問題点に着目し、アイドリング回
転数を極力低く抑えるとともに、ギヤ鳴りがなく発進時
のフィーリングの良い内燃機関の制御装置を提供するこ
とを目的としてなされたものである。

く問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するために、本発明は、走行用変速機
の中立状態を検出する第１の検出手段と、補助動力取出
し用変速機の中立状態を検出する第２の検出手段と、ア
イドリング運転時において。

第１及び第２の検出手段の検出結果に応じて、各変速機
がいずれも中立状態の場合には機関の慣性モーメント等
で決まる最低のアイドリング回転数に対応した目標燃料
供給量を決定して制御出力を出し、走行用変速機が中立
状態でない場合には前記最低のアイドリング回転数より
大きい第１のアイドリング回転数に対応した目標燃料供
給量を決定して制御出力を出し、補助動力取出し用変速
機が中立状態でない場合には前記最低のアイドリング回
転数より大きい第２のアイドリング回転数に対応した目
標燃料供給量を決定して制御出力を出し、各変速機がい
ずれも中立状態でない場合には前記第１及び第２のアイ
ドリング回転数のうち大きい回転数に対応した目標燃料
供給量を決定して制御出力を出す演算手段と、演算手段
の制御出力により燃料供給量を調整する燃料制御手段、
とを備えたことを特徴としている。

〈作用〉 上記の第１のアイドリング回転数は走行開始時にスムー
ズな発進が可能な値に、また第２のアイドリング回転数
はトルク変動が吸収されてギヤ鳴りが生じない値にそれ
ぞれ選定するのであり、いずれの変速機もギヤが入って
いない状態の時には回転数は最低となって低騒音且つ低
燃費な運転がなされ、いずれかの変速機のギヤが入れら
れると自動的に回転数が高くなり、ギヤ鳴りがなく、あ
るいはスムーズな発進が可能な状態のアイドリングとな
るのである。

〈実施例〉 以下、ディーゼルエンジンの制御に関する図示の一実施
例により本発明を具体的に説明する。

［Ａ］全全体構成と基本的な制御 第１図の概念系統図において、（１）は機関、（２）は
燃料噴射ポンプ、（３）はラック用アクチュエータ、（
４）はタイマ用アクチュエータ、　（５）（６）は各ア
クチュエータ用の位置センサ、（７）は回転数センサ、
（８）はアクセル位置センサ、（９）はアクセルである
。

機関（１）は、燃料噴射ポンプ（２）の噴射量及び噴射
時期ならびに機関回転数によって機関出力と］−ルクが
決定される。燃料噴射量は、燃料ラック（第１図には図
示せず）を噴射量調整レバー（１０）を介してリニアソ
レノイド、ステッピングモータ等を用いたアクチュエー
タ（３）によって移動させることにより調整される。ま
た噴射時期は、プリストロークの変更やカム位相の変更
により調整され、これらの変更は機械的にあるいは油圧
を利用し、タイミング調整レバー（１１）を介してリニ
アソレノイド、ステッピングモータ、電磁弁等を用いた
アクチュエータ（４）により行なう。機関回転数の検出
は、例えばカム軸に取付けた磁性回転体（１２）の凹溝
（１３）の動きを電磁ピックアップからなる回転数セン
サ（７）で検出することにより行われ、また燃料噴射量
は、予めラック位置と機関回転数による噴射量を測定し
ておくことにより、アクチュエータ（３）の作動位置を
差動トランス等の位置センサ（５）で検出し、同時に機
関回転数を検出することにより知ることができる。（１
４）はノズルを示す。

（２０）は制御部であり、オペレータの指示に従い機関
の運転状態を制御する。この制御部としてはマイクロコ
ンピュータが用いられており、各種入出力信号のＡ／Ｄ
及びＤ／Ａ変換、パルスカウント、パルス出力等への変
換を行うＩ１０制御ＲＯＭ（２１）、制御演算及び入出
力指示を与えるｃｐｕ（２２）、ＣＰＵ　（２２）の制
御演算に使用されるＲＡＭ（２３）、制御プログラムを
記憶しているプログラムＲＯＭ（２４）、後述の速度変
動率特性など制御演算に必要な諸データを記憶している
データＲＯＭ（２５）等で構成されている。

データＲＯＭ（２５）には、オペレータが自分の意思で
操作するアクセルの位置によって任意に設定される機関
回転数の設定値と、負荷に応じて実際の回転数（実際値
）がどうなるかという速度変動率特性を、要求される速
度変動率特性が異なる作業内容ごとに演算式または数表
の形でそれぞれ記憶させである。以下数表の場合につい
て説明する。表１はｉ番目の数表（以下ドループ率マツ
プという）の例であり、設定値Ｎ５ｅｔと実際値Ｎ　ａ
ｃｔの交点のＤｉはそれぞれの場合のドループ係数を示
している。

このほか、設定値Ｎ５ｅｔに対応する無負荷時のアイド
リング回転数Ｎ　ｊｄｌと、これに対するラック位置す
なわち無負荷相当ラック位置Ｒｉｄｌの関係を定めた表
２に示す無負荷相当ラック位置マツプと、各回転数にお
ける最大噴射量を制限するために定められた表３に示す
最大ラック位置マツプがそれぞれデータＲＯＭ（２５）
に記憶されている。

なお、次の表２におけるＮ　ｊｄｌはＮ　ｓｅｔと、ま
た表３におけるＮｍａｘはＮ　ａｃｊとそれぞれ置き換
えて考えても実質的には同じである。

上述のように、ドループ率マツプは速度変動率特性の異
なる複数の制御モードごとにそれぞれ作成されているが
、以下説明を簡単にするために、ｉ＝１及びｉ＝２、す
なわち制御モード１及び制御モード２の二つのマツプが
用いられている場合について述べる。第１図において、
（２７）はこれらの複数のモードのうちから所定のもの
を選択するためのモード選択スイッチであり、選択指示
はスイッチのオンオフ状態により認識し、制御プログラ
ム上の論理判断により行われ、常にいずれかのモード一
つを選択する機能を有している。

第２図は、これらのマツプによる機関回転数と８一 機関の軸出力及びラック位置の関係を例示したものであ
り、表にない中間値は補間法により求められる。第２図
において、Ａ、及びＡ２はそれぞれ表１による特性を示
し、またＢは表２による無負荷相当ラック位置を、Ｃは
表３による最大ラック位置をそれぞれ示している。

また、噴射時期を決定するタイミング特性等の他の制御
用データもデータＲＯＭ（２５）に記憶されているが、
本実施例に直接の関係がないので説明は省略する。

次に、第３図に示す制御フローチャー１−を参照しなが
ら動作を説明する。

機関の状態を認識するための各種の信号はＩ１０制御Ｒ
ＯＭ（２１）に管理され、認識可能な信号に変換されて
ＣＰＵ　（２２）に入力される。そしてＣＰ［Ｉ（２２
）は、所定のプログラムに従って制御演算を行い、各種
の制御信号を出力する。

速度変動率については、第３図のようにまず機関回転数
の設定値Ｎ５ｅｔ、と実際値Ｎ　ａｃｔを認識し、また
表２より無負荷相当ラック位置Ｒｉｄｌを読出し、次い
でオペレータによって設定されたモード選択スイッチ（
２７）の状態を読取り、モードに応じてｉ＝１あるいは
ｉ＝２のドループ率マツプにより設定されるべき目標ラ
ック位置Ｒｓｅｔを計算する。

この目標ラック位置Ｒｓｅｔ：、は、機関回転数の設定
値Ｎ　ｓｅｔに対する所定の実際値Ｎ　ａｃｔを得るた
めの目標燃料供給量に対応するものであって、検出され
たＮ　ｓｅｔ及びＮ　ａｃｔから表１により求められる
ドループ係数Ｄ１と表２を用い、次のような演算式％式
％ 続いて、表３から最大ラック位置Ｒｍａｘを読出して今
求めたＲｓｅｔと比較し、もしＲｓｅｔ＞　Ｒｍａｘで
なければ、実際のラック位置Ｒａｃｔ、をＲｓｅｔにす
るための制御信号がＣＰＵ（２２）からラック用アクチ
ュエータ（３）に対して出力され、またＲｓｅｔ、＞　
ＲＩＩｌａｘであれば、回転数が許容値を越えないよう
にするためにＲｓｅｔ　＝　Ｒ，ｍａｘに修正し、実際
のラック位置Ｒａｃｔを修正後の目標ラック位置Ｒｓｅ
ｔにするための制御信号がＣＰＵ（２２）からラック用
アクチュエータ（３）に対して出力される。こうして燃
料ポンプ（２）のラック位置が自動的に調整され、所定
の速度変動率による運転が行われるのである。

以上の説明における複数の速度変動率特性は作業内容に
応じて選定されるものであり、第４図では、制御モード
２を速度変動率が零の特殊なケース、すなわち定速度制
御特性とした場合を示している。このような定速度制御
は、ロータリー、プラウ、芋掘り等のように定速度運転
の必要な作業の場合に用いられる。

このように制御モードの一つを定速度特性とする場合、
前記の表１に示すマツプの一つを速度変動のない定速度
特性のものとしてもよいが、次に補正係数Ｎ５ｉｆｔを
用いる例について述べる。

第５図は制御モードの選択手順を示したものであって、
定速度制御はオペレータがアクセルを操作していないこ
とが前提となるので、モード選択スイッチ（２７）がモ
ード２となっている時には、アクセルが固定されている
か否かがまずチェックされ、アクセルが固定されている
場合にのみモード＝１１− ２が選択され、アクセルが加減速されていれば、モード
選択スイッチ（２７）に関係なくモード１のドループ制
御が選択される。

モード２が選択された場合には、第６図に示すようにま
ず設定値Ｎ５ｅｔと実際値Ｎ　ａｃｔとを比較し、補正
設定値Ｎ５ｅｔ’が次の演算式 ％式％ によって求められる。補正係数Ｎｓｉ、ｆｔは機関の構
造や定格等に応じて予備実験により予め設定される数値
である。次いで目標ラック位置Ｒｓｅｔの演算が第３図
の場合に準じて行われるが、Ｎ５ｅｔ’が求められた時
にはアクセルによって設定された設定値Ｎ　ｓｅｔ、の
代りにこのＮ５ｅｔ’が用いられる。

こうしてラックは補正された設定値に基づく目標ラック
位置まで動かされ、定速度制御が行われるのである。

ＣＢ）本発明による制御 次に本発明に係るアイドリング回転数の制御について説
明する。

第１図において、（３１）は走行用変速機の中立状態を
検出する中立位置センサ、（３２）は走行用変速機、（
３３）は補助動力取出し用変速機の中立状態を検出する
中立位置センサ、（３４）は補助動力取出し用変速機で
ある。各位置センサ（３１）（３３）には、例えば操作
レバー（図示せず）の近くに配置されて操作レバーの動
きに応じて中立状態でオフとなり、中立状態でない時に
オンとなるようなスイッチが用いられ、その検出信号は
Ｉ１０制御ＩｔＯＭ（２１）を径でＣＰＵ（２２）に入
力される。またデータＲＯＭ（２５）には、機関の慣性
モーメント等によって決まる最低のアイドリング回転数
Ｎｏ、走行開始時にスムーズな発進が可能な下限である
第１のアイドリング回転数Ｎｌ　（Ｎｌ　＞ＮＯ）、ト
ルク変動が吸収されてギヤ鳴りが生じない下限である第
２のアイドリング回転数Ｎ２　（Ｎ２　＞Ｎｏ　）が記
憶されている。

ＣＰＵ（２２）では、中立位置センサ（３１０３３）か
らの信号により変速（１（３２）及び（３４）の状態を
認識する。

そしていずれの変速機も中立状態であれば、アイドリン
グ回転数Ｎｉ旧としてＮＯを選定し、変速ｖ＆（３２）
が中立状態になく、変速機（３４）が中立状態であれば
、アイドリング回転数Ｎ１ｄｌとしてＮ１を選定し、変
速（１（３２）が中立状態であり、変速機（３４）が中
立状態にない時には、アイドリング回転数Ｎ１ｄｌとし
てＮ２を選定する。また変速機（３２）（３４）の両方
が中立状態にない時には、Ｎ１とＮ２の大きい方のアイ
ドリング回転数を選定する。第７図は、各変速機の状態
に対する中立位置センサの出力及びアイドリング回転数
を示す図である。

次に、オペレータによるアクセル操作の状態がアクセル
位置センサ（８）に内蔵されたアイドルスイッチのオン
オフで検出され、操作されていないかまたは操作量が少
ない時には第８図に示すようにオンとなり、ＣＰＩＩ（
２２）から前記のようにして選定された回転数Ｎｏ、Ｎ
＋またはＮ２を設定値Ｎ　ｓｅｔとする制御信号が出力
され、ラックは所定のラック位置に動かされて機関（１
）は設定された回転数でアイドリングされる。

一方、アクセル（９）の操作量が大きい場合にはアイド
ルスイッチはオフとなり、また例えばボテンショメ〜り
からなるアクセル位置センサ（８）の出力Ｖａは第８図
のようにアクセル位置に応じて増大する。そこでＣＰＵ
　（２２）は回転数をＮ５ｅｔ　＝　Ｆ（Ｖａ）＋Ｎ１
ｄｌ に設定してこれに対応する制御信号を出力し、機関（１
）は設定された回転数で運転される、上式中のＦ　（Ｖ
ａ）はＶａによって決定される回転数の変化量である。

以」二の制御のフローチャートを第９図に示す。

以上の実施例は機関がディーゼルエンジンの場合である
が、本発明による制御は機関の種類に応じた修正を加え
ることによって、例えばガソリンエンジンに対しても同
条に実施することが可能であり、この場合にはスロット
ル開度が実施例におけるラック位置に相当することにな
る。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように１本発明は、走行用変速
機と補助動力取出し用変速機の中立状態に応じてアイド
リング回転数を１ｆｉｌ＋御するようにしたものであり
、低騒音、低燃費と中立時のギヤ鳴り防＋Ｌ、発進時の
フィーリングの良さを両立させることかできる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は概念系統
図、第２図は機関回転数とラック位置及び軸出力の関係
を示す特性図、第３図は基本的な制御のフローチャート
、第４図は変形例の上記第２図に相当する特性図、第５
図及び第６図は変形例のフローチャート、第７図（ａ）
　（ｂ）は変速機の状態とアイドリング回転数との関係
を示す図、第８図はアクセル位置とアクセル位置センサ
の出力との関係を示す図、第９図は本発明による制御の
フローチャートである。 （１）・・・機関、（２）・・・燃料噴射ポンプ、（３
）・・・ラック用アクチュエータ、（８）・・・アクセ
ル位置センサ、（９）−・・アクセル、（２０）−・・
制御部、（２２）　・ＣＰＵ、（２５）・・・データＲ
ＯＭ、（３１）（３３）・・・中立位置センサ、（３２
）・・・走行用変速機、（３４）・・・補助動力取出し
用変速機。 特許出願人　ヤンマーディーゼル株式会社代　理　人　
弁理士　　篠　　１）　　實ト！−寸、　　　　ヤヘｂ
ｓｒｓ４臂　−〇コ 転

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）走行用変速機の中立状態を検出する第１の検出手
   段と、 補助動力取出し用変速機の中立状態を検出する第２の検
   出手段と、 アイドリング運転時において、第１及び第２の検出手段
   の検出結果に応じて、各変速機がいずれも中立状態の場
   合には機関の慣性モーメント等で決まる最低のアイドリ
   ング回転数に対応した目標燃料供給量を決定して制御出
   力を出し、走行用変速機が中立状態でない場合には前記
   最低のアイドリング回転数より大きい第１のアイドリン
   グ回転数に対応した目標燃料供給量を決定して制御出力
   を出し、補助動力取出し用変速機が中立状態でない場合
   には前記最低のアイドリング回転数より大きい第２のア
   イドリング回転数に対応した目標燃料供給量を決定して
   制御出力を出し、各変速機がいずれも中立状態でない場
   合には前記第１及び第２のアイドリング回転数のうち大
   きい回転数に対応した目標燃料供給量を決定して制御出
   力を出す演算手段と、 演算手段の制御出力により燃料供給量を調整する燃料制
   御手段、 とを備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。