JPWO2019171589A1

JPWO2019171589A1 - 作業機

Info

Publication number: JPWO2019171589A1
Application number: JP2020504632A
Authority: JP
Inventors: 浩二厨川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2021-02-25
Anticipated expiration: 2038-03-09
Also published as: EP3747252A4; WO2019171589A1; EP3747252A1; US11363756B2; JP6982167B2; US20200390028A1

Abstract

作業機は、エンジンと、前記エンジンにより駆動される作業部と、前記エンジンを制御する制御部とを有する。前記制御部は、前記エンジンが停止したときに前記エンジンが停止した理由を示す停止情報を記憶する記憶部と、前記エンジンの再始動が要求されたときに、前記記憶部に記憶されている停止情報が示す理由が前記作業部のロックに関する理由であるかどうかを判定する判定部と、前記判定部が、前記停止情報が示す理由が前記作業部のロックに関する理由であると判定した場合に、前記エンジンおよび前記作業部の動作モードをセーフモードに設定する設定部とを有する。前記セーフモードは、前記作業部がロックされているときに前記エンジンおよび前記作業部を稼働させることで発生するダメージと、前記エンジンおよび前記作業部が稼働しているときに前記作業部が障害物に接触することで発生するダメージとを軽減する動作モードである。

Description

本発明は、エンジンにより駆動される作業機に関する。

特許文献１には、発電機をモータとして使用可能なエンジン駆動式作業機が記載されている。より具体的には、スロットルの開度変化量に応じてエンジンにより発電機を駆動させて発電機に発電させたり、バッテリから発電機に電力を供給して発電機をモータとして機能させ、モータによりエンジンをアシストしたりすることが記載されている。

特開２００４−２６６９３３号公報

ところで作業機に対して急激に大きな負荷がかかると、作業部やエンジンが停止してしまうことがある。たとえば、芝刈機のブレードに岩などの異物が接触すると、芝刈機のブレードが停止または停止しそうになってしまう。このような現象はブレードロックと呼ばれている。除雪機や耕運機などの作業機においても急激な負荷が作業部にかかると、作業部およびエンジンが停止してしまう。作業部がロックしたことが原因で停止したエンジンを通常通りに再始動すると、作業部やエンジン部品にダメージが発生することもあろう。そこで、本発明は作業部やエンジンへのダメージを軽減可能な作業機を提供することを目的とする。

本発明は、たとえば、
エンジンと、
前記エンジンにより駆動される作業部と、
前記エンジンを制御する制御部と
を有し、
前記制御部は、
前記エンジンが停止したときに前記エンジンが停止した理由を示す停止情報を記憶する記憶部と、
前記エンジンの再始動が要求されたときに、前記記憶部に記憶されている停止情報が示す理由が前記作業部のロックに関する理由であるかどうかを判定する判定部と、
前記判定部が、前記停止情報が示す理由が前記作業部のロックに関する理由であると判定した場合に、前記エンジンおよび前記作業部の動作モードをセーフモードに設定する設定部と
を有し、
前記セーフモードは、前記作業部に対する物体の接触に起因した前記エンジンおよび前記作業部のダメージを軽減する動作モードであることを特徴とする作業機を提供する。

本発明によれば、作業部やエンジンへのダメージを軽減可能な作業機が提供される。

作業機の構成例を説明する断面図作業機の制御システムを説明するブロック図作業機の制御システムを説明するブロック図作業機の制御方法を示すフローチャートセーフモードを示すフローチャートセーフモードを示すフローチャート通常モードを示すフローチャート作業制御の詳細を示すフローチャート

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が説明される。なお、各図は、実施形態の構造ないし構成を示す模式図であり、図示された各部材の寸法は必ずしも現実のものを反映するものではない。また、各図において同一の要素には同一の参照番号が付されており、重複する説明は簡略化または省略される。

［作業機］
図１は実施形態にかかる作業機の断面図である。ここでは作業機の一例として芝刈機１が採用されている。芝刈機１はユーザが遠隔から操作するリモート型、ユーザの操作が不要な自律走行型、ユーザが芝刈機１の後方から押す歩行型、ユーザが乗用して芝刈機１を運転する乗用型のいずれであってもよい。

芝刈機１はエンジン２を有している。エンジン２は、エンジン２の上方（後方）に突き出したクランクシャフト３ａと、エンジン２の下方（前方）に突き出したクランクシャフト３ｂとを有している。クランクシャフト３ａ、３ｂはエンジン２の内部で連結または一体化されており、一緒に回転する。クランクシャフト３ｂはエンジン２の出力軸である。

クラッチ４はクランクシャフト３ｂと作業部の動力軸５との間に設けられ、クランクシャフト３ｂから動力軸５へ動力を伝達したり、遮断したりするクラッチである。クラッチ４は電磁式クラッチなど、制御部１０によって伝達状態と遮断状態とを切り替え可能なクラッチであれば採用可能である。ブレード６は作業部の一例であり、作業対象である芝を刈るための刃（カッターブレード）を有する。ブレード６がエンジン２によって駆動されて回転することで、芝が刈られる。刈られた芝はブレード６が回転することで発生した気流によりシュータ１３へ押し出され、シュータ１３を通過して収容部１４に収容される。

ＢＳＧ７はエンジン２のクランクシャフト３ａを駆動することでエンジン２を始動するとともに、始動したエンジン２により駆動されて発電する発電機兼用モータである。ＢＳＧはベルトスタータジェネレータの略称である。ＢＳＧ７はベルトやギアなどの伝達機構を介してクランクシャフト３ａに動力を伝達したり、クランクシャフト３ａの動力を伝達機構を介して受け取ったりする。電源回路１５はＢＳＧ７により生成された交流を直流に変換して４８Ｖバッテリ８や１２Ｖバッテリ１１を充電するための回路（ＡＣＤＣコンバータ、インバータ、ＤＣＤＣコンバータ）を含む。このように、４８Ｖバッテリ８や１２Ｖバッテリ１１はＢＳＧ７が発電機として動作するときにこの発電機により生成された電力により充電される。４８Ｖバッテリ８は走行用モータ９に電力を供給する。走行用モータ９は車輪１２を駆動して回転させる。また、４８Ｖバッテリ８はＢＳＧ７がモータとして動作するときにこのモータに電力を供給するバッテリの一例である。制御部１０は、４８Ｖバッテリ８からＢＳＧ７に電力を供給してエンジン２を駆動して始動させたり（スタータ機能）、エンジン２が始動した後もエンジン２をアシストしたりしてもよい（トルクアシスト機能）。１２Ｖバッテリ１１は制御部１０に電力を供給する。昇降装置１６は作業部の地上高を調整する調整部である。昇降装置１６は、たとえば、モータによりブレード６を直接的に上昇および下降させてもよい。あるいは、昇降装置１６は、モータにより車輪１２の車軸と芝刈機１の筐体との間の距離を調整することでブレード６を間接的に上昇および下降させてもよい。

［制御システム］
図２は作業機の制御システムを示している。制御部１０はＣＰＵ２４と、ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ２５を有している。なお、ＣＰＵ２４は一つ以上のプロセッサを有していてもよい。メモリ２５のＲＯＭは制御プログラムなどを記憶している。ＣＰＵ２４は走行制御部２６、作業制御部２７およびエンジン制御部２８を有している。走行制御部２６は走行部２０を制御し、芝刈機１を走行させる。走行部２０は、芝刈機１の左前に設けられた車輪１２Ｌを駆動する走行用モータ９Ｌと、芝刈機１の右前に設けられた車輪１２Ｒを駆動する走行用モータ９Ｒとを有している。なお、左前の車輪１２Ｌや右前の車輪１２Ｒに代えて、または、これらとともに芝刈機１の左後に設けられた車輪や右後に設けられた車輪が走行用モータ９Ｌ、９Ｒによって駆動されてもよい。走行用モータ９Ｌ、９Ｒによってそれぞれ異なる車輪１２を回転させること、芝刈機１を転回させることができる。たとえば、車輪１２Ｌの回転速度が車輪１２Ｒの回転速度よりも遅ければ、芝刈機１は左に転回する。車輪１２Ｌの回転方向と車輪１２Ｒの回転方向とが異なっても、芝刈機１は転回する。作業制御部２７は運転部２１を制御する。運転部２１はＢＳＧ７、エンジン２、クラッチ４、ブレード６および昇降装置１６を有している。エンジン制御部２８は燃料供給装置４１を制御してエンジン２に燃料を供給および遮断したり、点火装置４２を制御してエンジン２のシリンダ内で圧縮された混合気に点火したりする。

電源部３０は電源回路１５と１２Ｖバッテリ１１と４８Ｖバッテリ８を有している。１２Ｖバッテリ１１や４８Ｖバッテリ８の供給する電圧は一例に過ぎない。１２Ｖバッテリ１１と４８Ｖバッテリ８が一つのバッテリに統合されてもよい。

検知部２２はエンジン２のクランクシャフト３ｂの回転角度（クランク角）を検知するクランク角センサ２３を有している。エンジン制御部２８はクランク角センサ２３が出力するパルス信号に基づきエンジン２の回転数を検知または演算する。クランク角センサ２３は間接的にエンジン２の回転数を検知できるため、回転数センサと呼ばれてもよい。

制御部１０は停止始動スイッチ３１のオン／オフに基づきエンジン２を始動／停止させる。出力部３２は、ＬＥＤ、液晶表示装置および音出力装置のうち少なくとも一つを含み、ユーザ（操作者）に対して警告などを出力する。警告は、たとえば、特定のＬＥＤの点灯、メッセージの表示、特定の音の発生、特定の音声の発生などである。警告は、ユーザに対して、異物の存在や作業部の点検を促すための通知である。

図３は作業制御部２７とエンジン制御部２８の詳細を示している。エンジン制御部２８において回転数演算部５１はクランク角センサ２３が出力するパルス信号に基づきエンジン２の回転数を演算する。燃料供給制御部５７はＯ２センサなどにより検知された酸素濃度に基づき混合気における燃料と空気の比（空燃比）を所定値に制御する。点火制御部５８はクランク角センサ２３が出力するパルス信号に基づき点火装置４２の点火タイミングを制御する。エンジン制御部２８はエンジン２のスロットル開度を調整することで、エンジン２の目標回転数を調整してもよい。エンジン制御部２８は気筒休止モードをサポートしている。気筒休止モードでは、エンジン２に設けられた一つ以上の燃焼室に燃料を供給することなくクランクシャフト３ａ、３ｂを回転させるモードである。つまり、気筒休止モードでは、燃料供給制御部５７が燃料供給装置４１を制御し、エンジン２への燃料の供給を停止する。同様に、点火制御部５８は点火装置４２を制御し、点火を停止させる。

作業制御部２７において停止理由決定部５０はエンジン２が停止した理由を決定する。エンジン２が停止するケースは、いくつか存在する。一つ目は、停止始動スイッチ３１を通じてユーザによりエンジン２の停止を指示され、エンジン制御部２８がエンジン２への燃料の供給を停止したケースである。二つ目は、作業部であるブレード６に大量の芝や、植物、障害物（例：石、岩、枯れ木、切り株）などが接触したことでエンジン２が停止したケースである。三つ目はブレード６と芝刈機１のハウジングとの間に刈り芝が詰まったことでエンジン２が停止したケースである。大量の芝がブレード６に接触すると、比較的に緩やかにエンジン２の回転数が低下する。障害物がブレード６に接触すると、比較的に急激にエンジン２の回転数が低下する。そこで、停止理由決定部５０は傾き演算部５２と異物判定部５３とを有していてもよい。傾き演算部５２は、回転数演算部５１により求められた回転数の傾きの符号と絶対値を求める。なお、傾きの符号が正であれば回転数は上昇しており、傾きの符号が負であれば回転数は低下している。異物判定部５３は傾きの絶対値に基づき作業部のロックの原因が作業部に対する異物衝突によるものかどうかを判断する。たとえば、異物判定部５３は傾きの絶対値が所定値よりも大きければ、作業部のロックの原因が作業部に対する異物衝突によるものと判定する。異物判定部５３は傾きの絶対値が所定値よりも大きくなければ、作業部のロックの原因が異物衝突以外の原因であると判定する。たとえば、異物判定部５３は傾きの絶対値が所定値よりも大きくなければ、過剰な作業対象物（例：芝、土、雪）が作業部に接触したことが原因であると判定してもよい。停止理由決定部５０は停止理由を示す停止情報を作成し、ＲＷ部５４を通じてメモリ２５に書き込む。ＲＷ部５４はメモリ２５から情報を読み出したり、メモリ２５に情報を書き込んだりするメモリインタフェースである。

停止理由判定部５５はエンジン２の再始動がユーザにより要求されたときに、ＲＷ部５４を通じて、メモリ２５に記憶されている停止情報を読み出す。そして、停止理由判定部５５は停止情報が示す停止理由が作業部のロックに関する理由であるかどうかを判定する。モード設定部５６は停止理由が作業部のロックに関する理由である場合に、エンジン２および作業部の動作モードをセーフモードに設定する。セーフモードとは、作業部やエンジン２のダメージを軽減する動作モードである。エンジン２および作業部が稼働しているときに作業部が障害物に接触すると、エンジン２および作業部にダメージが発生することがある。作業部が障害物に接触した状態が継続すると、作業部が停止しそうになり、やがて停止してしまう。ロックとは、作業部が停止しそうになることや、停止してしまうことを意味する。作業部は、作業部に障害物が接触したり、作業部に過度の作業対象物が接触したりすると、停止しそうになったり、停止したりする。つまり、ロックとは、作業部やエンジン２に過度な負荷が加わっている状態である。作業部がロックしているときにエンジン２および作業部を稼働させ続けると、エンジン２および作業部の両方にダメージが及ぶこともある（継続稼働ダメージ）。さらに、障害物がブレード６に接触したままの状態でエンジン２を再始動すると、ブレード６が破損したり、エンジン２の部品がダメージを受けたりする（再始動ダメージ）。同様に、エンジン２が再始動した後に障害物がブレード６に再び接触すると、ブレード６が破損したり、エンジン２の部品がダメージを受けたりする（再接触ダメージ）。そこで、本実施形態では、作業部のロックが検出されたとき、ロックが発生した直後のエンジン２が再始動したとき、および、再始動した後にセーフモードが適用されうる。このようにセーフモードは、作業部に対する物体の接触に起因したエンジン２および作業部のダメージを軽減する動作モードである。物体は、障害物や作業対象物（例：芝、雪）などである。なお、ユーザは障害物が多い作業地域や作業対象物が密集した作業地域において、ロックが検出される前に、セーフモードを選択してもよい。また、作業対象物の密集が原因で作業部がロックした場合、ロック緩和モードが適用されてもよい。ロック緩和モードでは、エンジン２の出力が増加される。これはＢＳＧ７のアシストによって、エンジン２の出力が増加してもよい。このようなロック緩和モードでは作業部の再ロックが抑制される。

セーフモードでは、スタータモータとして機能するＢＳＧ７により駆動されるエンジン２の回転数の上昇率が通常モードにおける上昇率よりも低下する。これはスロースタートと呼ばれてもよい。スロースタートであれば、エンジン２が再始動した直後におけるブレード６の回転速度は低い。そのため、エンジン２が再始動した直後にブレード６が障害物に接触したとしても、ブレード６のダメージは小さいだろう。通常モードは、停止情報が示す停止理由が作業部のロックに関する理由でない場合に適用される動作モードである。これはラピッドスタートと呼ばれてもよい。スロースタートは、ＢＳＧ７の回転数の上昇率を小さくすることで実現されてもよいし、エンジン２に対する燃料の供給量を抑えることで実現されてもよい。通常モードの作業効率はセーフモードの作業効率よりも高い。これは、通常モードの回転速度がセーフモードの回転速度よりも大きいからである。あるいは、通常モードにおけるエンジン２の出力がセーフモードにおけるエンジン２の出力よりも大きいからである。

セーフモードでは、作業制御部２７が昇降装置１６を制御して作業部の地上高を第一地上高から第二地上高へと徐々に低下させてもよい。一般に、ブレード６の地上高が高い程、ブレード６と地上または障害物との間の距離が長くなる。つまり、ブレード６が障害物と接触する確率が低下する。また、芝の先端から徐々に芝を刈り下げて行くことが可能となり、再度のブレードロックの発生確率も低下しよう。

セーフモードでは、走行用モータ９を停止させることで芝刈機１の移動を停止してもよい。一般に芝刈機１は進行方向に沿って移動しながら所定の作業（例：芝刈、耕耘、除雪）を実行する。したがって、芝刈機１が障害物に衝突してもなお前進すると、ブレード６やエンジン２にダメージが及ぶ。そこで、セーフモードにおいて、走行制御部２６は走行用モータ９を停止させる。また、芝が高密度に生えた領域でブレードロックが発生したときに、再始動時にその領域から芝刈機１が離れてしまうと、その領域の芝が刈り残されてしまう。よって、再始動時にブレードロック位置に留まることで、刈り残された芝の量も減少しよう。

セーフモードにおいて上昇率判定部６０は、回転数演算部５１により取得されたエンジン２の回転数の上昇率を求める。障害物がブレード６から除去されていない場合、ブレード６の回転数の上昇が困難となるため、エンジン２の回転数の上昇率も低くなる。このような場合に、作業制御部２７はクラッチ４をオンからオフに切換える。これにより、ブレード６やエンジン２の部品のダメージが軽減されよう。この場合、作業制御部２７は作業部の状態を確認するようユーザに促すための警告を出力部３２から出力してもよい。

セーフモードではクラッチ４の動作状態が遮断状態（オフ）に切換えられ、エンジン２が気筒休止状態に設定され、ＢＳＧ７によりクランクシャフト３ａ、３が回転し、その後、エンジン２が始動されてもよい。ＢＳＧ７によるトルクアシストによりエンジン２の回転数が所定値に達すると、作業制御部２７は、クラッチ４の動作状態を遮断状態（オフ）から伝達状態（オン）に切換えてもよい。その後、作業制御部２７は、エンジン２にかかる負荷の低下をトリガーとして、ＢＳＧ７をトルクアシストモード（スタータモード）から発電モードに切換えてもよい。ブレード６に障害物が接触しているときに、クラッチ４がオンに切換えられると、エンジン２の回転数が急激に低下する（オーバシュート）。ブレード６に大量の芝が接触しているときに、クラッチ４がオンに切換えられると、同様に、エンジン２の回転数が低下する。そこで、エンジン２の回転数が所定値に達すると、作業制御部２７はクラッチ４をオンに切換える。また、クラッチ４がオンになった後も継続してＢＳＧ７がエンジン２をトルクアシストしてもよい。これにより、大量の芝であっても刈り取ることが可能となろう。

変形検出部５９はＢＳＧ７の出力電圧の変動量に基づき作業部（ブレード６）の変形を検出する。ブレード６が障害物に接触して変形すると、ブレード６が振動しながら回転する。この振動は、エンジン２のクランクシャフト３ａ、３ｂを通じてＢＳＧ７に伝達する。ＢＳＧ７が発電機として機能しているときにこの振動が伝搬すると、ＢＳＧ７の出力電圧もばらついてしまう。変形検出部５９はＢＳＧ７の出力電圧の変動量に基づき作業部（ブレード６）の変形を検出すると、エンジン２と作業部とのうち少なくとも一方を停止させてもよい。エンジン２は燃料の供給を停止することで、エンジン２が停止する。クラッチ４がオフになると、ブレード６の回転が停止する。この場合、出力部３２は、上述に警告を出力してもよい。これによりユーザはブレード６の変形を認識して、交換することが可能となろう。

［フローチャート］
図４はＣＰＵ２４が制御プログラムにしたがって実行する制御方法を示している。

Ｓ４０１でＣＰＵ２４（エンジン制御部２８）はユーザによりエンジン２の始動を指示されたかどうかを判定する。ユーザが停止始動スイッチ３１を操作してエンジン２の始動を指示すると、ＣＰＵ２４はＳ４０２に進む。ブレードロックが発生した直後におけるエンジン２の始動の指示は、再始動要求と呼ばれてもよい。

Ｓ４０２でＣＰＵ２４（停止理由判定部５５）はメモリ２５から停止情報を取得する。

Ｓ４０３でＣＰＵ２４（停止理由判定部５５）は停止情報に基づきエンジン２が前回停止した理由を特定し、特定した停止理由が作業部のロックが原因であったかどうかを判定する。停止理由が作業部のロックが原因であった場合、ＣＰＵ２４はＳ４０４に進む。停止理由が作業部のロックが原因でなかった場合、ＣＰＵ２４はＳ４０６に進む。

Ｓ４０４でＣＰＵ２４（モード設定部５６）は芝刈機１の動作モードをセーフモードに設定する。Ｓ４０５でＣＰＵ２４（作業制御部２７）はセーフモードで芝刈機１に作業を実行させる。

Ｓ４０６でＣＰＵ２４（モード設定部５６）は芝刈機１の動作モードを通常モードに設定する。Ｓ４０７でＣＰＵ２４（作業制御部２７）は通常モードで芝刈機１に作業を実行させる。

●セーフモード
図５はＣＰＵ２４が制御プログラムにしたがって実行するセーフモードを示している。

Ｓ５０１でＣＰＵ２４（作業制御部２７）はクラッチ４をオン（伝達状態）にする。

Ｓ５０２でＣＰＵ２４（走行制御部２６）は走行用モータ９を停止状態に維持することで、車輪１２を回転させず、芝刈機１を移動させない。なお、ブレードロックの原因が障害物の存在であれば、走行制御部２６は走行用モータ９を駆動して芝刈機１を後退させてもよい。また、ブレードロックの原因が大量の芝の存在であれば、走行制御部２６は走行用モータ９を駆動せずに、芝刈機１をその場にとどまらせてもよい。停止原因は停止情報にふくまれていてもよい。

Ｓ５０３でＣＰＵ２４（エンジン制御部２８）はエンジン２を気筒休止状態に設定する。

Ｓ５０４でＣＰＵ２４（作業制御部２７）はＢＳＧ７をスロースタートさせる。つまり、作業制御部２７は、ＢＳＧ７をスタータモータとして動作させ、かつ、ＢＳＧ７の回転数の上昇率を、通常モードにおける上昇率よりも低く設定する。これにより、エンジン２のクランクシャフト３ａ、３ｂの回転数が所定値に達すると、ＣＰＵ２４はＳ５０５に進む。

Ｓ５０５でＣＰＵ２４（エンジン制御部２８）は気筒休止状態を解除してエンジン２を始動する。たとえば、燃料供給制御部５７は燃料供給装置４１を制御してエンジン２への燃料の供給を開始する。また、点火制御部５８は点火タイミングに応じて点火装置４２に点火を実行させる。

Ｓ５０６でＣＰＵ２４（回転数演算部５１）はクランク角センサ２３が出力するパルス信号に基づきエンジン２の回転数を求める。

Ｓ５０７でＣＰＵ２４（回転数演算部５１）はエンジン２の回転数が所定時間内に所定値に達したかどうかを判定する。このときエンジン２のクランクシャフト３ａ、３ｂはクラッチ４を介してブレード６に連結されている。よって、ブレード６に対して障害物（異物）や大量の芝が依然として作用している場合、回転数の上昇率が小さくなる。つまり、回転数が所定時間内に所定値に達しない。一方で、ブレード６に対して障害物や大量の芝がもはや作用していない場合、回転数の上昇率が大きくなる。つまり、回転数が所定時間内に所定値に達する。このように、ＣＰＵ２４は回転数に基づきブレード６のロック要因が解消または減少したかどうかを判定できる。なお、所定時間は、エンジンの始動を開始したときからの経過時間に関する閾値である。回転数が所定時間内に所定値に達したのであれば、ＣＰＵ２４はＳ５１１に進む。Ｓ５１１は作業制御に関する工程であり、この詳細は後述される。一方、回転数が所定時間内に所定値に達していなければ、ＣＰＵ２４はＳ５０８に進む。

Ｓ５０８でＣＰＵ２４（作業制御部２７）はクラッチ４をオフ（遮断状態）にする。

Ｓ５０９でＣＰＵ２４（エンジン制御部２８）はエンジン２を停止する。たとえば、燃料供給制御部５７は燃料供給装置４１を制御してエンジン２への燃料の供給を停止する。また、点火制御部５８は点火装置４２による点火を停止させる。

Ｓ５１０でＣＰＵ２４（作業制御部２７）は出力部３２に警告を出力する。この警告は、ユーザにブレード６の状態を確認させるための警告である。ユーザは、この警告にしたがって障害物などをブレード６から取り除くことになろう。

図６はＣＰＵ２４が制御プログラムにしたがって実行する他のセーフモードを示している。図６が示す工程のうち図５が示す工程と共通する工程の説明は省略される。

Ｓ６０１でＣＰＵ２４（作業制御部２７）は昇降装置１６を制御して作業部を上昇させる。これによりブレード６が第一地上高ｈ１まで上昇する。ブレード６の地上高は、たとえば、第一地上高ｈ１と第二地上高ｈ２との間で可変であってもよい（ｈ１＞ｈ２）。芝刈機１はブレード６の地上高を変えることで芝の高さを変えることができる。ブレード６の地上高が第一地上高ｈ１になると、ブレード６と障害物との距離が増加する可能性がある。よって、ブレード６のダメージが軽減されよう。ブレード６の地上高がｈ１になると、ＣＰＵ２４はＳ６０２に進む。なお、第一地上高ｈ１はブレード６の刈り下げ開始位置であり、第二地上高ｈ２は目標位置であってもよい。

Ｓ６０２でＣＰＵ２４（エンジン制御部２８）はエンジン２を始動する。これによりブレード６は回転を開始する。

Ｓ６０３でＣＰＵ２４（作業制御部２７）は昇降装置１６を制御して作業部を下降させる。これによりブレード６は第二地上高ｈ２に向けた下降を開始する。第二地上高ｈ２は、たとえば、ユーザにより決定された地上高であってもよい。ユーザは芝の高さを調整するために第二地上高ｈ２を設定してもよい。

Ｓ６０４でＣＰＵ２４（回転数演算部５１、上昇率判定部６０）はエンジン２の回転数の上昇率を判定する。ブレード６に作用する芝や障害物の影響は回転数の上昇率に反映される。

Ｓ６０５でＣＰＵ２４（上昇率判定部６０）は上昇率が閾値未満かどうかを判定する。閾値は、ブレード６を停止させるべき状況を検知するために予め設定された値である。上昇率が閾値以上であれば、ブレード６のロックの要因が解消または減少しているため、ＣＰＵ２４（上昇率判定部６０）はＳ５１１に進む。一方で、上昇率が閾値未満であれば、ブレード６のロックの要因が解消していないため、ＣＰＵ２４はＳ５０８に進む。

●通常モード
図７はＣＰＵ２４が制御プログラムにしたがって実行する通常モードを示している。ここではクラッチ４がオフになっているものと仮定されている。

Ｓ７０１でＣＰＵ２４（エンジン制御部２８）はエンジン２を始動する。エンジン制御部２８はＢＳＧ７をスタータモータとして機能させてエンジン２のクランクシャフト３ａ、３ｂを回転させる。燃料供給制御部５７は燃料供給装置４１を制御してエンジン２への燃料の供給を開始する。また、点火制御部５８は点火タイミングに応じて点火装置４２に点火を実行させる。

Ｓ７０２でＣＰＵ２４（回転数演算部５１）はエンジン２の回転数を求める。

Ｓ７０３でＣＰＵ２４（作業制御部２７）は回転数が作業回転数に達したかどうかを判定する。作業回転数とは芝刈を実行するときのエンジン２の回転数である。回転数が作業回転数に達すると、ＣＰＵ２４はＳ７０４に進む。

Ｓ７０４でＣＰＵ２４（作業制御部２７）はクラッチ４をオンする。その後、ＣＰＵ２４はＳ５１１に進み、作業制御を実行する。

●作業制御
図８はＣＰＵ２４が制御プログラムにしたがって実行する作業制御を示している。

Ｓ８０１でＣＰＵ２４（回転数演算部５１）はエンジン２の回転数を求める。

Ｓ８０２でＣＰＵ２４（傾き演算部５２）はエンジン２の回転数の傾きの絶対値を求める。なお、回転数は一定のサンプリング周期にしたがって求められ、所定数のサンプリング値から傾きの符号と傾きの絶対値が求められる。

Ｓ８０３でＣＰＵ２４（停止理由決定部５０）はエンジン２が停止したかどうかを判定する。たとえば、ＣＰＵ２４はクランク角センサ２３がパルス信号を出力しなくなるか、ＢＳＧ７の出力電圧が０Ｖになると、エンジン２が停止したと判定する。エンジン２が停止していなければ、ＣＰＵ２４はＳ８１１に進む。

○ブレードロック以外の停止要因
Ｓ８１１でＣＰＵ２４（エンジン制御部２８）は停止始動スイッチ３１を通じてエンジン２の停止を指示されたかどうかを判定する。ＣＰＵ２４が停止指示を受け付けていなければ、ＣＰＵ２４はＳ８０１に戻る。ＣＰＵ２４が停止指示を受け付けていれば、ＣＰＵ２４はＳ８１２に進む。Ｓ８１２でＣＰＵ２４（エンジン制御部２８）はエンジン２を停止する。Ｓ８１３でＣＰＵ２４（停止理由決定部５０）はブレードロックとは異なることを示す停止情報を作成する。たとえば、停止情報には、ユーザによる停止要求に基づきエンジン２が停止したことを示す情報が含まれる。Ｓ８０９でＣＰＵ２４（ＲＷ部５４）は停止情報をメモリ２５に書き込む。

○ブレードロックに起因した停止要因
Ｓ８０３でエンジン２が停止したと判定すると、ＣＰＵ２４はＳ８０４に進む。

Ｓ８０４でＣＰＵ２４（停止理由決定部５０）は回転数の傾きに基づきブレードロックが発生したかどうかを判定する。停止理由決定部５０は傾きの絶対値が閾値を超えていれば、ブレードロックが発生したと判定する。さらに、異物判定部５３は、傾きの絶対値に基づきブレードロックの原因がブレード６に対する異物衝突によるものかどうかを判断してもよい。ブレードロックが発生していなければ、ＣＰＵ２４はＳ８１３に進む。Ｓ８１３で停止理由決定部５０はブレードロック以外の要因によりエンジン２が停止したことを示す停止情報を作成する。

Ｓ８０５でＣＰＵ２４（停止理由決定部５０）はブレードロックに関する停止情報を作成する。停止理由決定部５０はブレードロックが原因となりエンジン２が停止したことを示す停止情報を作成する。また、停止理由決定部５０は、異物判定部５３の判定結果を停止情報に含めてもよい。異物判定部５３は、傾きの絶対値が閾値を超えていれば、ブレードロックの原因がブレード６に対する異物衝突によるものであると判定する。異物判定部５３は、傾きの絶対値が閾値を超えていなければ、ブレードロックの原因が異物衝突以外であると判定する。異物衝突以外の原因とは、大量の芝や植物がブレード６に絡み付いてブレード６の回転を阻害したことなどである。

Ｓ８０６でＣＰＵ２４（異物判定部５３）は傾きの絶対値が閾値を超えているかどうかを判定する。つまり、異物判定部５３はエンジン２の停止の原因（ブレードロックの原因）が障害物の存在にあるのか、それとも大量の作業対象物の存在にあるのかを判定する。傾きの絶対値が閾値を超えていれば、ＣＰＵ２４はＳ８０７に進む。傾きの絶対値が閾値を超えていなければ、ＣＰＵ２４はＳ８０８に進む。閾値は、予め試験やシミュレーションを行い、障害物と大量の作業対象物とを区別できるように、決定される。

Ｓ８０７でＣＰＵ２４（異物判定部５３）は停止原因を障害物と特定し、停止原因を停止情報に含める。

Ｓ８０８でＣＰＵ２４（異物判定部５３）は停止原因を大量の芝と特定し、停止原因を停止情報に含める。

Ｓ８０９でＣＰＵ２４（ＲＷ部５４）は停止理由決定部５０により作成された停止情報をメモリ２５に書き込む。

［まとめ］
第１態様によれば、エンジン２と、エンジン２により駆動される作業部（例：ブレード６、オーガ、ロータリ）と、エンジン２を制御する制御部１０とを有する作業機（例：芝刈機１、除雪機、耕運機）が提供される。メモリ２５はエンジン２が停止したときに停止した理由を示す停止情報を記憶する記憶部の一例である。停止理由判定部５５はエンジン２の再始動が要求されたときに、記憶部に記憶されている停止情報が示す理由が作業部のロックに関する理由であるかどうかを判定する判定部の一例である。モード設定部５６は、停止情報が示す理由が作業部のロックに関する理由である場合に、エンジン２および作業部の動作モードをセーフモードに設定する設定部の一例である。ここで、セーフモードは、作業部に対する物体の接触に起因した前記エンジンおよび作業部のダメージを軽減する動作モードである。このようにセーフモードを採用することでエンジン２の再始動に伴う作業部やエンジン２の部品のダメージが軽減される。

第２態様によれば、ＢＳＧ７は、エンジン２の出力軸を駆動するスタータモータの一例である。制御部１０は、セーフモードにおいて、エンジン２を気筒休止状態に設定し、スタータモータによりエンジン２の出力軸を駆動するように構成されていてもよい。なお、セーフモードにおけるスタータモータの回転数の上昇率は通常モードにおけるスタータモータの回転数の上昇率よりも低い。通常モードは、停止情報が示す理由が作業部のロックに関する理由でない場合に適用される動作モードである。このように、ＢＳＧ７によりクランクシャフト３ａ、３ｂの回転数を緩やかに上昇させることで、再始動に伴う作業部やエンジン２のダメージが軽減される。

第３態様によれば、昇降装置１６は作業部の地上高を調整する調整部の一例である。制御部１０は、セーフモードにおいて、調整部を制御して作業部の地上高を第一地上高から第二地上高へと徐々に低下させてもよい。芝の先端は細く、芝の根元は太い。したがって、芝の密度が高い領域でブレードロックが発生した場合、ブレード６が芝の先端から徐々に根元に向かって刈り込んで行く。これにより、ブレード６にかかる負荷が軽減されるため、再度のブレードロックは発生しにくくなる。

第４態様によれば、車輪１２は駆動輪の一例である。走行用モータ９は駆動輪を回転させる駆動輪用モータの一例である。制御部１０は、セーフモードにおいて駆動輪用モータを停止させてもよい。ある領域でブレードロックが発生したことで昇降装置１６がブレード６を上昇させることがある。エンジン２が再始動したときに芝刈機１がブレードロックの発生した位置から移動してしまっていると、その領域の芝は刈り残されてしまう。よって、ブレードロックが発生すると、芝刈機１をその場に留めることで、芝の刈り残しが軽減される。なお、制御部１０は、ブレードロックの原因が異物衝突にあるのか、それとも芝の高密度にあるのかを回転数の傾きに基づき判定してもよい。制御部１０は異物衝突がブレードロックの原因であれば、制御部１０は芝刈機１を移動させてもよい。制御部１０は芝の高密度がブレードロックの原因であれば、制御部１０は芝刈機１をその場に留めさせてもよい。

第５態様によれば、クラッチ４はエンジン２の出力軸と作業部の動力軸との間に設けられ、エンジン２の出力軸から動力軸へ動力を伝達したり、遮断したりするクラッチの一例である。クランク角センサ２３はエンジン２の回転数を検知するセンサの一例である。制御部１０は、セーフモードにおいてセンサにより検知されたエンジン２の回転数の上昇率が閾値未満である場合に、クラッチ４を伝達状態から遮断状態に切換える。上昇率が閾値未満である場合は、ブレードロックの原因が解消していない可能性がある。よって、ブレード６やエンジン２の部品のダメージを軽減するために、クラッチ４がオフにされてもよい。

第６態様によれば、燃料供給装置４１はエンジン２に燃料を供給する供給部の一例である。点火装置４２はエンジン２に設けられた点火装置の一例である。停止理由判定部５５は、停止情報が示す理由が作業部のロックに関する理由でないと判定することがある。この場合に、制御部１０は、セーフモードにおいて、エンジン２を気筒休止状態に設定し、ＢＳＧ７によりエンジン２の出力軸の駆動を開始してもよい。制御部１０は、センサにより検知されたエンジン２の回転数が第一の値に達すると、供給部によりエンジン２への燃料の供給を開始し、点火装置４２に点火を開始させてもよい。これによりエンジン２が始動する。さらに、制御部１０は、センサにより検知されたエンジン２の回転数が第二の値に達すると、クラッチ４を遮断状態から伝達状態に切換えてもよい。第二の値は第一の値よりも大きい。第一の値はエンジン２が自立回転可能な値である。第二の値は作業部が作業するのに適した値である。このようにＢＳＧ７によりエンジン２をアシストすることで回転数が安定する。さらに、ＢＳＧ７がエンジン２をアシストしている期間において、クラッチ４によりエンジン２と作業部とを連結することで、エンジン２の回転数の低下を低減できる。なお、クラッチ４がオンになった後で、ＢＳＧ７はアシストモードから発電モードに移行する。

第７態様によれば、出力部３２はセーフモードにおいて、操作者に作業部の状態を確認するよう促すための警告を出力する出力部の一例である。これによりユーザはブレードロックの原因を探って解消することが可能となろう。

第８態様によれば、ＢＳＧ７はエンジン２により駆動されて発電する発電機の一例である。傾き演算部５２は、エンジン２の回転数が低下したときにエンジン２の回転数の傾きの絶対値を取得する傾き演算部の一例である。異物判定部５３は、傾きの絶対値に基づき作業部のロックの原因が作業部に対する異物衝突によるものかどうかを判断する判断部の一例である。ＲＷ部５４は、作業部のロックの原因が作業部に対する異物衝突によるものであることを示す停止情報を記憶部に書き込む書き込み部の一例である。このように停止情報は停止理由と停止原因とを含んでいてもよい。停止情報に含まれている停止理由が作業部のロックに関する理由であり、かつ、停止情報に含まれている停止原因が作業部に対する異物衝突である場合がある。この場合に、変形検出部５９は、セーフモードにおける発電機の出力電圧の変動量に基づき作業部の変形を検出する検出部として機能してもよい。制御部１０は、検出部により作業部の変形が検出されると、エンジン２と作業部とのうち少なくとも一方を停止させる。これにより作業部の変形に伴う作業部やエンジン２のさらなるダメージを抑制することが可能となる。制御部１０は、作業部を確認するようユーザに促す警告を出力部３２に出力してもよい。

第９態様によれば、停止始動スイッチ３１は、エンジン２の停止の指示を受け付ける受付部の一例である。ＲＷ部５４は、エンジン２の停止の指示に基づきエンジン２が停止したときに、エンジン２の停止の指示に基づきエンジン２が停止したことを示す停止情報を記憶部に書き込む。ＲＷ部５４は、エンジン２の停止の指示に基づかずにエンジン２が停止したときに、作業部のロックに基づきエンジン２が停止したことを示す停止情報を記憶部に書き込む。これにより、エンジン２の停止理由や停止原因を再始動が要求されたときに利用することが可能となる。

第１０態様によれば、制御部は、作業部のロックの原因が作業対象物の密集であった場合（例：芝密度の高い芝地への侵入など）に、エンジン２の出力を、作業部のロックが発生する前のエンジン２の出力よりも増加させてもよい。これにより、エンジン２や作業部のロックが抑制されよう。このようなモードはロック緩和モードと呼ばれてもよい。エンジン２の出力は、ＢＳＧ７によってアシストされてもよい。

第１１態様によれば、スタータモータは、ＢＳＧ７のような発電機兼用モータであってもよい。

第１２態様によれば、発電機は、ＢＳＧ７のような発電機兼用モータであることを特徴とする請求項８に記載の作業機。

第１３態様によれば、作業部は芝を刈り取るブレード６であってもよい。つまり、作業機は芝刈機１であってもよい。

第１４態様によれば、作業部は土を耕すロータリであってもよい。つまり、作業機は耕運機であってもよい。

第１５態様によれば、作業部は雪を掻き出すオーガであってもよい。つまり、作業機は除雪機であってもよい。

セーフモードではクラッチ４の動作状態が遮断状態（オフ）に切換えられ、エンジン２が気筒休止状態に設定され、ＢＳＧ７によりクランクシャフト３ａ、３ｂが回転し、その後、エンジン２が始動されてもよい。ＢＳＧ７によるトルクアシストによりエンジン２の回転数が所定値に達すると、作業制御部２７は、クラッチ４の動作状態を遮断状態（オフ）から伝達状態（オン）に切換えてもよい。その後、作業制御部２７は、エンジン２にかかる負荷の低下をトリガーとして、ＢＳＧ７をトルクアシストモード（スタータモード）から発電モードに切換えてもよい。ブレード６に障害物が接触しているときに、クラッチ４がオンに切換えられると、エンジン２の回転数が急激に低下する（オーバシュート）。ブレード６に大量の芝が接触しているときに、クラッチ４がオンに切換えられると、同様に、エンジン２の回転数が低下する。そこで、エンジン２の回転数が所定値に達すると、作業制御部２７はクラッチ４をオンに切換える。また、クラッチ４がオンになった後も継続してＢＳＧ７がエンジン２をトルクアシストしてもよい。これにより、大量の芝であっても刈り取ることが可能となろう。

第１２態様によれば、発電機は、ＢＳＧ７のような発電機兼用モータであってもよい。

Claims

エンジンと、
前記エンジンにより駆動される作業部と、
前記エンジンを制御する制御部と
を有し、
前記制御部は、
前記エンジンが停止したときに前記エンジンが停止した理由を示す停止情報を記憶する記憶部と、
前記エンジンの再始動が要求されたときに、前記記憶部に記憶されている停止情報が示す理由が前記作業部のロックに関する理由であるかどうかを判定する判定部と、
前記判定部が、前記停止情報が示す理由が前記作業部のロックに関する理由であると判定した場合に、前記エンジンおよび前記作業部の動作モードをセーフモードに設定する設定部と
を有し、
前記セーフモードは、前記作業部に対する物体の接触に起因した前記エンジンおよび前記作業部のダメージを軽減する動作モードであることを特徴とする作業機。
前記エンジンの出力軸を駆動するスタータモータをさらに有し、
前記制御部は、前記セーフモードにおいて、前記エンジンを気筒休止状態に設定し、前記スタータモータにより前記出力軸を駆動するように構成されており、
前記セーフモードにおける前記スタータモータの回転数の上昇率は通常モードにおける前記スタータモータの回転数の上昇率よりも低く、
前記通常モードは、前記停止情報が示す理由が前記作業部のロックに関する理由でない場合に適用される動作モードであることを特徴とする請求項１に記載の作業機。
前記作業部の地上高を調整する調整部をさらに有し、
前記制御部は、前記セーフモードにおいて、前記調整部を制御して前記作業部の地上高を第一地上高から第二地上高へと徐々に低下させることを特徴とする請求項１に記載の作業機。
駆動輪と、
前記駆動輪を回転させる駆動輪用モータと、をさらに有し、
前記制御部は、前記セーフモードにおいて前記駆動輪用モータを停止させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の作業機。
前記エンジンの出力軸と前記作業部の動力軸との間に設けられ、前記エンジンの出力軸から前記動力軸へ動力を伝達したり、遮断したりするクラッチと、
前記エンジンの回転数を検知するセンサと
をさらに有し、
前記制御部は、前記セーフモードにおいて前記センサにより検知された前記エンジンの回転数の上昇率が閾値未満である場合に、前記クラッチを伝達状態から遮断状態に切換えることを特徴とする請求項１に記載の作業機。
前記エンジンの出力軸と前記作業部の動力軸との間に設けられ、前記エンジンの出力軸から前記動力軸へ動力を伝達したり、遮断したりするクラッチと、
前記エンジンの回転数を検知するセンサと
前記エンジンの出力軸を駆動するスタータモータと、
前記エンジンに燃料を供給する供給部と、
前記エンジンに設けられた点火装置と
をさらに有し、
前記制御部は、前記判定部が、前記停止情報が示す理由が前記作業部のロックに関する理由でないと判定した場合に、前記セーフモードにおいて、前記エンジンを気筒休止状態に設定し、前記スタータモータにより前記出力軸の駆動を開始し、前記センサにより検知された前記エンジンの回転数が第一の値に達すると、前記供給部により前記エンジンへの燃料の供給を開始し、前記点火装置に点火を開始させ、前記センサにより検知された前記エンジンの回転数が第二の値に達すると、前記クラッチを遮断状態から伝達状態に切換えることを特徴とする請求項１に記載の作業機。
前記セーフモードにおいて、操作者に前記作業部の状態を確認するよう促すための警告を出力する出力部をさらに有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の作業機。
前記エンジンにより駆動されて発電する発電機をさらに有し、
前記制御部は、
前記エンジンの回転数が低下したときに前記エンジンの回転数の傾きの絶対値を取得する傾き演算部と、
前記傾きの絶対値に基づき前記作業部のロックの原因が前記作業部に対する異物衝突によるものかどうかを判断する判断部と、
前記作業部のロックの原因が前記作業部に対する異物衝突によるものであることを示す前記停止情報を前記記憶部に書き込む書き込み部と、
前記停止情報が示す理由が前記作業部のロックに関する理由であり、かつ、前記作業部のロックの原因が前記作業部に対する異物衝突である場合に、前記セーフモードにおける前記発電機の出力電圧の変動量に基づき前記作業部の変形を検出する検出部と、
をさらに有し、
前記制御部は、前記検出部により前記作業部の変形が検出されると、前記エンジンと前記作業部とのうち少なくとも一方を停止させることを特徴とする請求項１に記載の作業機。
前記制御部は、
前記エンジンの停止の指示を受け付ける受付部と、
前記エンジンの停止の指示に基づき前記エンジンが停止したときに、前記エンジンの停止の指示に基づき前記エンジンが停止したことを示す前記停止情報を前記記憶部に書き込み、前記エンジンの停止の指示に基づかずに前記エンジンが停止したときに、前記作業部のロックに基づき前記エンジンが停止したことを示す前記停止情報を前記記憶部に書き込む書き込み部と
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の作業機。
前記制御部は、前記作業部のロックの原因が作業対象物の密集であった場合に、前記エンジンの出力を、前記作業部のロックが発生する前の前記エンジンの出力よりも増加させることを特徴とする請求項１に記載の作業機。
前記スタータモータは発電機兼用モータであることを特徴とする請求項２または６に記載の作業機。
前記発電機は発電機兼用モータであることを特徴とする請求項８に記載の作業機。
前記作業部は芝を刈り取るブレードであることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の作業機。
前記作業部は土を耕すロータリであることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の作業機。
前記作業部は雪を掻き出すオーガであることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の作業機。