KR101157869B1

KR101157869B1 - 트랙터의 엔진 제어 장치

Info

Publication number: KR101157869B1
Application number: KR1020100013814A
Authority: KR
Inventors: 타츠죠 무라카미; 타카노리 이즈타니; 토모유키 이시다; 타카시 와키노; 유타카 카지노
Original assignee: 이세키노우키가부시키가이샤
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2012-06-22
Also published as: US20120296532A1; JP5413211B2; EP2527626B1; JP2011149292A; WO2011090058A1; TWI420021B; TW201126057A; KR20110085813A; US9062619B2; EP2527626A4; CN102128093A; EP2527626A1

Abstract

연료 소비율을 통상의 소비율보다 저하시킨 저연비의 엔진 출력 커브를 선택하고 있는 상태에 있어서, 엔진 회전수를 유지하고자 하는 제어를 행할 경우, 엔진 스톨되기 쉽다는 문제를 해결하는 것을 과제로 한다.
모드 선택 장치(134)에 의해 표준의 엔진 출력 커브(N)의 선택과, 트랙터에 장착된 작업기를 구동하는 PTO 구동 장치(151)의 온상태가 유효하게 됨으로써 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 스위칭되는 구성으로 하고, 모드 선택 장치(134)에 의해 저연비의 엔진 출력 커브(S)의 선택과, 작업기를 구동하는 PTO 구동 장치(151)의 온상태가 유효하게 됨으로써 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 스위칭되는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 트랙터의 엔진 제어 장치의 구성으로 한다.

Description

트랙터의 엔진 제어 장치{ENGINE CONTROL APPARATUS OF TRACTOR}

본 발명은 트랙터에 있어서 엔진의 출력을 연료 소비가 적은 저연비의 엔진 출력 커브와, 통상 연료 소비의 표준 엔진 출력 커브로 제어하도록 한 트랙터의 엔진 제어 장치에 관한 것이다.

건설기계 등의 작업차에서 연료 소비율을 통상의 소비율보다 저하시킨 에너지 절약 출력 모드로 주행이나 작업을 행할 수 있는 구성으로 하고 있다.

예를 들면, 일본 특허 공개 2007-231848호 공보에는 모드 선택 수단으로 엔진 제어를 저연비 모드 사양, 즉, 에너지 절약 출력 모드로 스위칭함으로써 연비 향상을 꾀할 수 있는 구성으로 한 건설 기계의 엔진 제어 방법이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 2007-231848호 공보

연료 소비율을 통상의 소비율보다 저하시킨 에너지 절약 출력 모드를 선택하고 있는 상태에 있어서, 에너지 절약 출력 모드는 허용 최대 부하가 표준 출력 모드보다 낮기 때문에 허용 최대 부하에 도달할 가능성이 높다. 이 때문에, 엔진 회전수를 유지하고자 하는 제어를 행할 경우, 에너지 절약 출력 모드의 허용 최대 부하로 되면 일거에 엔진 스톨(engine stall)되어 버린다는 문제가 있다.

상기 본 발명의 과제는 다음의 기술수단에 의해 해결된다.

청구항 1에 기재된 발명은, 소정의 출력을 확보하는 표준의 엔진 출력 커브(N)와, 표준의 엔진 출력 커브(N)보다 연료 소비량을 저감시키는 저연비의 엔진 출력 커브(S)를 스위칭하는 모드 선택 장치(134)를 구비하고,

부하가 가해지면 엔진 회전수를 설정하고 있는 회전수로 유지하는 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)와, 부하가 가해지면 엔진 회전수를 낮추는 방향으로 제어하는 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)를 구비한 트랙터의 엔진 제어 장치에 있어서,

상기 모드 선택 장치(134)에 의해 표준의 엔진 출력 커브(N)의 선택과, 트랙터에 장착한 작업기를 구동하는 PTO 구동 장치(151)의 온상태가 유효하게 됨으로써 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 스위칭되는 구성으로 하고,

상기 모드 선택 장치(134)에 의해 저연비의 엔진 출력 커브(S)의 선택과, 작업기를 구동하는 PTO 구동 장치(151)의 온상태가 유효하게 됨으로써 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 스위칭되는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 트랙터의 엔진 제어 장치로 했다.

모드 선택 장치(134)에 의해 표준의 엔진 출력 커브(N)를 선택하고, PTO 구동 장치(151)를 온상태로 해서 작업중에는 자동적으로 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 엔진 회전수 제어를 행한다. 그리고, 엔진 부하에 여유가 있다고 판단되면, 모드 선택 장치(134)에 의해 저연비의 엔진 출력 커브(S)를 선택하지만, 이 선택으로 자동적으로 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 스위칭된다.

모드 선택 장치(134)에 의해 저연비의 엔진 출력 커브(S)를 선택하고, PTO 구동 장치(151)를 온상태로 해서 작업중에는 자동적으로 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 엔진 회전수의 제어를 행한다. 그리고, 엔진 부하에 여유가 없다고 판단하면, 모드 선택 장치(134)에 의해 표준의 엔진 출력 커브(N)를 선택하지만, 이 선택으로 자동적으로 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 스위칭된다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 있어서, 엔진 회전수를 기억하는 엔진 회전수 기억 장치(152)와, 상기 엔진 회전수 기억 장치(152)가 기억하고 있는 엔진 회전수를 재현하는 엔진 회전수 재현 장치(153)를 설치하고,

상기 모드 선택 장치(134)에 의해 저연비의 엔진 출력 커브(S)의 선택과, 엔진 회전수 재현 장치(153)의 온상태가 유효하게 됨으로써 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 스위칭되는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 트랙터의 엔진 제어 장치로 했다.

엔진 회전수 기억 장치(152)에 의해 엔진 회전수를 기억한다. 그리고, 엔진 회전수 재현 장치(153)에 의해 엔진 회전수 기억 장치(152)가 기억하고 있는 엔진 회전수를 재현한다. 이렇게, 엔진 회전수 재현 장치(153)에 이해 기억하고 있는 엔진 회전수를 재현하는 상황은 경운(耕耘) 작업이나 견인 작업 등을 행하는 상황이다. 기억하고 있는 엔진 회전수를 재현함과 아울러, 모드 선택 장치(134)에 의해 저연비의 엔진 출력 커브(S)를 선택하면, 자동적으로 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 스위칭된다.

(발명의 효과)

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 모드 선택 장치(134)에 의해 저연비의 엔진 출력 커브(S)의 선택과, 작업기를 구동하는 PTO 구동 장치(151)의 온상태가 유효하게 됨으로써 자동적으로 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 스위칭되는 구성으로 했으므로, 다음에 나타내는 효과를 발휘한다.

즉, 저연비의 엔진 출력 커브(S)의 허용 최대 부하는 표준의 엔진 출력 커브(N)의 허용 최대 부하보다 낮으므로, 허용 최대 부하에 도달할 가능성이 높다. 이 때문에, 가령 저연비의 엔진 출력 커브(S)의 선택 상태에서 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 작업을 행하는 경우에 있어서 허용 최대 부하에 도달하면, 일거에 엔진 스톨되어 버린다는 문제가 발생한다.

그러나, 저연비의 엔진 출력 커브(S)에서 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 작업을 행하면, 부하의 작용 강도에 비례해서 엔진 회전수가 저하되어 가므로, 일거에 엔진 회전수가 스톨되어 버려 엔진을 재시동하지 않으면 안된다는 문제를 방지할 수 있게 된다. 또한, 부하에 따라 엔진 회전수가 저하되어 가므로, 작업자는 부하의 상태를 용이하게 파악하기 쉬워진다.

또한, 모드 선택 장치(134)에 의해 표준의 엔진 출력 커브(N)의 선택과, 작업기를 구동하는 PTO 구동 장치(151)의 온상태가 유효하게 됨으로써 자동적으로 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 스위칭되는 구성으로 했으므로, 엔진의 허용 최대 부하까지 일정한 회전수로 작업할 수 있으므로, 엔진의 능력을 최대로 끌어 내어 작업 능률을 향상시킬 수 있다. 또, PTO 구동 장치(151)가 오프상태이어도, 작업기가 최상 위치보다도 낮은 상태에서는, 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 스위칭되는 구성으로 하고 있으므로, 작업 능률이 향상된다.

청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 다음과 같은 효과를 발휘한다.

엔진 회전수 재현 장치(153)가 온상태로 되면 기본적으로는 작업을 행하는 체제이다. 따라서, 모드 선택 장치(134)에 의해 저연비의 엔진 출력 커브(S)의 선택과, 엔진 회전수 재현 장치(153)의 온상태가 유효하게 됨으로써 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 스위칭되는 구성으로 함으로써 청구항 1과 같은 효과를 발휘한다.

즉, 저연비의 엔진 출력 커브(S)의 허용 최대 부하는 표준의 엔진 출력 커브(N)의 허용 최대 부하보다 낮으므로 허용 최대 부하에 도달할 가능성이 높다. 이 때문에, 만일 저연비의 엔진 출력 커브(S)의 선택 상태에서 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 작업을 행하는 경우에 있어서 허용 최대 부하에 도달하면 일거에 엔진 스톨되어 버린다는 문제가 발생한다.

그러나, 저연비의 엔진 출력 커브(S)에서 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 작업을 행하면, 부하의 작용 강도에 비례해서 엔진 회전수가 저하되어 가므로, 일거에 엔진 회전수가 스톨되어 버려 엔진을 재시동하지 않으면 안된다고 하는 문제를 방지할 수 있게 된다. 또한, 부하의 작용 강도에 비례해서 엔진 회전수가 저하되어 가므로, 작업자는 부하의 상태를 용이하게 파악하기 쉬워진다.

도 1은 커먼레일 엔진의 설명 모식도이다.
도 2는 엔진 회전수 제어 모드와 대비도이다.
도 3은 엔진의 출력 특성도이다.
도 4는 트랙터의 전체 측면도이다.
도 5는 미션케이스 내의 동력 전동 선도이다.
도 6은 제어의 블록도이다.
도 7은 미터 패널의 확대도이다.
도 8은 데이터 표시부의 확대도이다.
도 9는 스티어링 핸들의 우측 주변의 일부 확대 사시도이다.

본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를 설명한다.

도 1은 축압식 연료 분사 장치의 전체 구성도이다. 축압식 연료 분사 장치는, 예를 들면, 다기통 디젤 기관에 적용되는 것이지만, 가솔린 기관이어도 좋다. 그리고, 축압식 연료 분사 장치는 연료를 적절하게 제어하는 분사 압력으로 축압하는 커먼레일(commonrail)(1)과, 이 커먼레일(1)에 부착되는 레일압 센서(2)와, 연료 탱크(3)로부터 퍼 올린 연료를 가압해서 커먼레일(1)에 압송하는 연료 고압 펌프(4)와, 커먼레일(1)에 축압된 고압 연료를 엔진(E)의 실린더(5) 내에 분사하는 고압 인젝터(6)와, 상기 연료 고압 펌프(4)와 고압 인젝터(6)나 그 밖의 제어 등의 동작을 제어하는 제어 장치(ECU)(12) 등으로 구성된다.

이렇게, 커먼레일(1)은 엔진(E)의 각 실린더(5)에 분사하는 연료를 요구된 출력에 필요한 압력으로 하는 것이다.

상기 연료 탱크(3) 내의 연료는 흡입 통로에 의해 연료 필터(7)를 통해 엔진(E)으로 구동되는 연료 고압 펌프(4)에 흡입되고, 이 연료 고압 펌프(4)에 의해 가압된 고압 연료는 토출 통로(8)에 의해 커먼레일(1)에 인도되어 축적된다.

커먼레일(1) 내의 고압 연료는 각 고압 연료 공급 통로(9)에 의해 기통수만큼의 고압 인젝터(6)에 공급되고, 엔진 제어 장치(ECU)(12)로부터의 지령에 의거해서 고압 인젝터(6)가 작동해서 고압 연료가 엔진(E)의 각 실린더(5)실 내에 분사 공급되고, 각 고압 인젝터(6)에서의 잉여 연료(리턴 연료)는 각 리턴 통로(10)에 의해 공통의 리턴 통로(10a)에 인도되고, 이 리턴 통로(10a)에 의해 연료 탱크(3)로 리턴된다.

또한, 커먼레일(1) 내의 연료 압력(커먼레일압)을 제어하는 연료 고압 펌프(4)에 압력 제어 밸브(11)가 설치되어 있고, 이 압력 제어 밸브(11)는 ECU(12)로부터의 신호에 의해 연료 고압 펌프(4)로부터 연료 탱크(3)에의 잉여 연료의 리턴 통로(10a)의 유로 면적을 조정하는 것이며, 이것에 의해 커먼레일(1)측으로의 연료 공급량을 조정해서 커먼레일압을 제어할 수 있다.

구체적으로는 엔진(E)의 운전 조건에 따라서 목표 커먼레일압을 설정하고, 레일압 센서(2)에 의해 검출되는 커먼레일압이 목표 커먼레일압과 일치하도록 압력 제어 밸브(11)를 통해 커먼레일압을 피드백 제어하는 구성으로 하고 있다.

트랙터 등의 농작업기에 있어서의 커먼레일(1)을 갖는 디젤 엔진(E)의 ECU(12)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 회전수와 출력 토크의 관계에 있어서 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)와 엔진 회전수 유지 제어 모드(B) 및 중부하 모드(C) 3종류의 제어 모드를 갖는 구성으로 하고 있다.

엔진 회전수 변동 제어 모드(A)는 엔진 회전수의 변동으로 출력도 변동되는 것이다. 즉, 엔진에 부하가 가해지면 엔진 회전수를 낮추는 방향으로 제어한다. 기본적으로는 이동 주행하는 경우에 사용하는 것이지만, 급격한 엔진 스톨을 방지하기 위해서 작업중에도 사용한다. 예를 들면, 이동 주행의 경우에는 브레이크를 걸어서 주행 속도를 감속시키거나 정지시키면 주행 부하의 증대에 따라 엔진 회전수가 저하되므로 주행 속도의 감속이나 정지를 안전하게 행할 수 있는 것이다. 또한, 작업중에 있어서는 작업 부하가 작용하면 부하의 강도에 비례해서 엔진 회전수가 저하되어 가는 것이다.

엔진 회전수 유지 제어 모드(B)는 부하가 증대해도 엔진 회전수를 일정하게 유지하는 제어이다. 기본적으로는 작업을 행하는 경우에 사용하는 것이다. 예를 들면, 트랙터이면 경운 작업시에 포장(圃場)이 단단해서 경운날에 저항이 가해질 때 등이며, 콤바인이면 수확 작업시에 부하가 증대되었을 때라도 회전수를 유지할 때 등이다.

중부하 모드(C)는 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)와 마찬가지로 부하가 가해져서 증대되어도 엔진 회전수를 일정하게 유지하는 제어에 추가해서 부하 한계 부근이 되면 엔진 회전수를 상승시켜서 출력을 높이는 중부하 제어를 추가한 제어이다. 특히, 부하 한계 부근에서 작업을 행하는 경우에 사용하는 것이다. 예를 들면, 트랙터로 경운 작업을 행하고 있을 때에, 특히 단단한 경지에서도 엔진 출력이 통상의 한계를 초과해서 증대되므로 작업을 중단하는 일이 없어 효율 좋은 작업이 가능해진다.

도 3은 엔진(E)의 출력 특성을 나타내는 회전수와 출력의 관계도이다.

저연비의 엔진 출력 커브(S)와 표준의 엔진 출력 커브(N)는 엔진 회전수(rpm)와 출력(kW)의 관계를 나타내고 있다.

저연비의 엔진 출력 커브(S)는 표준의 엔진 출력 커브(N)의 연료 소비율보다 연료 공급량을 저하시킨 제어이며, 이 저연비의 엔진 출력 커브(S)는 전체 회전영역에서 출력이 표준의 엔진 출력 커브(N)보다 출력이 1할 정도 저하된다.

부호 ST는 저연비의 엔진 출력 커브(S)일 때의 엔진 회전수(rpm)와 토크(N?m)의 관계를 나타내고 있고, 부호 NT는 표준의 엔진 출력 커브(N)일 때의 엔진 회전수(rpm)와 토크(N?m)의 관계를 나타내고 있다.

저연비의 엔진 출력 커브(S)와 표준의 엔진 출력 커브(N)를 스위칭해서 엔진(E)을 사용하기 위해서는 모드 선택 장치(이하, 엔진 파워 선택 스위치라고 한다)(134)를 조작해서 설정한다. 엔진 파워 선택 스위치는 도 6과 도 9에 나타내고 있다.

트랙터가 주행할 때에는 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 자동적으로 스위칭된다. 그리고, 상기 엔진 파워 선택 스위치(134)에 의해 표준의 엔진 출력 커브(N)를 선택해서 트랙터에 장착한 작업기를 구동하는 PTO 구동 장치(이하, PTO 구동 스위치라고 한다)(151)의 온상태가 유효하게 됨으로써 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 자동적으로 스위칭되는 구성으로 한다. PTO 구동 장치에 대해서는 레버 등의 조작을 스위치 등으로 검출하는 구성으로 해도 좋다.

상기 엔진 파워 선택 스위치(134)에 의해 저연비의 엔진 출력 커브(S)를 선택하고, 작업기를 구동하는 PTO 구동 스위치(151)의 온상태가 유효하게 됨으로써 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 자동적으로 스위칭되도록 구성한다.

엔진 파워 선택 스위치(134)에 의해 표준의 엔진 출력 커브(N)를 선택하고, PTO 구동 스위치(151)를 온상태로 한 작업중에는 자동적으로 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 엔진 회전수 제어를 행한다. 그리고, 엔진 부하에 여유가 있다고 판단되면 모드 선택 장치(134)에 의해 저연비의 엔진 출력 커브(S)를 선택하지만, 이 선택으로 자동적으로 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 스위칭된다.

엔진 파워 선택 스위치(134)에 의해 저연비의 엔진 출력 커브(S)를 선택하고, PTO 구동 스위치(151)를 온상태로 한 작업중에는 자동적으로 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 엔진 회전수 제어를 행한다. 그리고, 엔진 부하에 여유가 없다고 판단되면 엔진 파워 선택 스위치(134)에 의해 표준의 엔진 출력 커브(N)를 선택하지만, 이 선택으로 자동적으로 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 스위칭된다.

저연비의 엔진 출력 커브(S)의 허용 최대 부하는 표준의 엔진 출력 커브(N)의 허용 최대 부하보다 낮으므로 허용 최대 부하에 도달할 가능성이 높다. 이 때문에, 만일 저연비의 엔진 출력 커브(S)의 선택 상태에 있어서 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 작업을 행하는 경우에 있어서 허용 최대 부하에 도달하면 일거에 엔진 스톨되어 버린다는 문제가 발생한다.

그래서, 저연비의 엔진 출력 커브(S)에서 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 작업을 행하면, 부하가 작용해서 가해짐에 따라 엔진 회전수를 낮추는 방향으로 제어되므로, 일거에 엔진 회전수가 스톨되어 버려 엔진을 재시동하지 않으면 안된다는 문제를 방지할 수 있게 된다. 또한, 부하가 가해짐으로써 엔진 회전수가 저하되어 가므로 작업자는 부하의 상태를 용이하게 파악하기 쉬워진다.

또한, 엔진 파워 선택 스위치(134)에 의해 표준의 엔진 출력 커브(N)를 선택하고, 작업기를 구동하는 PTO 구동 스위치(151)의 온상태가 유효하게 됨으로써 자동적으로 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 스위칭되는 구성으로 했으므로, 엔진 자체가 가지고 있는 허용 최대 부하까지 일정한 회전수로 작업할 수 있으므로, 엔진 자체의 능력을 최대로 끌어 내어 작업 능률을 향상시킬 수 있다.

상기 PTO 구동 스위치(151)를 온상태로 하면, 후술하는 도 6에 나타내는 PTO 클러치 sol(솔레노이드)(54b)에 통전해서 도 5에 나타내는 PTO 클러치(54a)가 온으로 된다.

또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 엔진 회전수를 기억하는 엔진 회전수 기억 장치(이하, 엔진 회전수 기억 스위치라고 한다)(152)와, 상기 엔진 회전수 기억 스위치(152)가 기억하고 있는 엔진 회전수를 재현하는 엔진 회전수 재현 장치(이하, 엔진 회전수 재현 스위치라고 한다)(153)를 설치하는 구성으로 한다. 이 엔진 회전수 재현 스위치(153)를 설치함으로써 엔진 회전수를 자동적으로 설정할 수 있으므로, 액셀러레이터 레버 등의 조작이 불필요하게 되어 조작성이 향상된다. 기억해서 재현하는 엔진 회전수는 운전자가 희망하는 임의의 엔진 회전수이다.

그리고, 엔진 파워 선택 스위치(134)에 의해 저연비의 엔진 출력 커브(S)를 선택하고, 엔진 회전수 재현 스위치(153)의 온상태가 유효하게 됨으로써 자동적으로 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 스위칭되는 구성으로 한다.

엔진 회전수 기억 스위치(152)에 의해 작업자가 희망하는 엔진 회전수를 주행 제어 장치(120)에 기억시킨다. 그리고, 엔진 회전수 재현 스위치(153)를 조작해서 기억하고 있는 엔진 회전수를 재현한다. 이렇게, 엔진 회전수 재현 스위치(153)에 의해 기억하고 있는 엔진 회전수를 재현하는 경우에는 작업을 행하는 경우이다. 기억하고 있는 엔진 회전수를 재현함과 아울러, 엔진 파워 선택 스위치(134)에 의해 저연비의 엔진 출력 커브(S)를 선택하면 자동적으로 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 스위칭된다.

이렇게, 작업을 행할 때에 있어서, 기억하고 있는 엔진 회전수를 재현함과 아울러, 엔진 파워 선택 스위치(134)에 의해 저연비의 엔진 출력 커브(S)를 선택하면 자동적으로 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 스위칭되는 구성으로 했으므로, 부하가 가해짐에 따라 엔진 회전수가 저하되어 가므로, 일거에 엔진 회전수가 스톨되어 버려 엔진을 재시동하지 않으면 안된다는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 부하에 따라 엔진 회전수가 저하되어 가므로, 작업자는 부하의 상태를 용이하게 파악하기 쉬워진다.

또한, 다른 구성으로서 작업기를 구동하는 PTO 출력축(54c)(도 5)의 부하율을 검출하고, 일정 시간 표준의 엔진 출력 커브(N)의 최고 출력의 약 70% 이하로 작업, 또는 주행하고 있는 경우에는 자동적으로 저연비의 엔진 출력 커브(S)로 스위칭되는 구성으로 한다. 이것에 의해, 효율이 좋은 저연비의 작업이나 주행을 행할 수 있다. PTO 출력축(54c)의 부하율은 규정의 회전수에 대한 현재의 회전수로부터 산출한다.

반대로, 일정 시간 저연비의 엔진 출력 커브(S)의 최고 출력의 약 70% 이상으로 작업, 또는 주행하고 있는 경우에는 자동적으로 표준의 엔진 출력 커브(N)로 스위칭되는 구성으로 한다. 이렇게, 엔진 자체가 가지고 있는 능력을 끌어 내어 작업이나 주행을 행하는 것이 가능해진다.

또한, 주행 변속 레버(도시 생략)를 노상 주행 위치(고변속 위치에서 고속 주행을 하는 위치)로 하거나, 또는 표준의 엔진 출력 커브(N)로 일정 시간(10분 정도) 주행하면 자동적으로 저연비의 엔진 출력 커브(S)로 스위칭되는 구성으로 해도 좋다.

상기 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)와 엔진 회전수 유지 제어 모드(B), 및 중부하 모드(C)에 있어서 농작업차(트랙터, 콤바인, 전식기 등)의 주행 변속 레버의 변속 조작, 또는 작업 클러치(트랙터이면 로터리 구동 등의 PTO 클러치이며, 콤바인이면 예취부나 탈곡부의 구동 클러치이다)의 온오프 조작 등에 의해 자동적으로 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 스위칭되는 구성으로 해도 좋다. 또한, 트랙터에서는 PTO 클러치가 오프이어도, 작업기를 연결하고 있는 리프트암이 최상 위치보다 낮고, 또한 리프트암을 승강시키고 있는 상태에서는 플라우(plough) 작업이나 플라우소일러(plowsoiler) 작업이므로, 자동적으로 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)나 중부하 모드(C)로 된다.

또한, 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)와 엔진 회전수 유지 제어 모드(B), 및 중부하 모드(C)는 엔진 회전수 제어 모드 스위칭 스위치(148)(도 6)의 조작에 의해 수동으로 스위칭되는 구성으로 해도 좋다. 수동의 경우는 운전자의 판단으로 선택된다.

또한, 부변속 레버를 노상 주행 위치로 하면 자동적으로 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 되지만, 노상 주행의 경우에는 부하가 작으므로 자동적으로 저연비의 엔진 출력 커브(S)로 되는 구성으로 해도 좋다. 이 경우에, 부변속 레버를 노상 주행 위치 이외로 변속 조작하면, 사전에 표준의 엔진 출력 커브(N)를 선택하고 있으면 그 표준의 엔진 출력 커브(N)로 되돌리도록 구성한다. 이것에 의해, 효율 좋은 주행이 가능해진다.

또한, 엔진 파워 선택 스위치(134)가 온상태일 때에는 항상 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 해도 좋다. 또한, 엔진 파워 선택 스위치(134)가 오프이고, 액셀러레이터 페달의 조작으로 자동적으로 변속을 행하는 경우에도 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 해도 좋다.

또한, 엔진 파워 선택 스위치(134)가 오프이며, 수동 스위치(150)(도 6)를 오프로 하고, 또한, PTO 클러치가 온이면 자동적으로 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 해도 좋다. 이 PTO 클러치가 온인 조건 대신에 작업기가 하강상태나 엔진 회전수 재현 스위치(153)가 온상태이어도 좋다. 그리고, PTO 클러치가 오프로 되거나 작업기가 상승상태로 되거나, 엔진 회전수 재현 스위치(153)가 오프상태로 되면 자동적으로 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 하는 구성으로 한다.

상기 수동 스위치(150)가 온상태이면 항상 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 한다. 이것에 의해 능률이 좋은 작업이나 주행이 가능해진다.

도 4에는 본 발명을 실시한 작업차로서 트랙터(15)를 나타내고 있다.

트랙터(15)는 기체 전방부의 보닛 내에 엔진(E)을 탑재하고, 이 엔진(E)의 회전 동력을 미션케이스(16) 내의 변속 장치에 전달하고, 이 변속 장치에 의해 감속된 회전 동력을 전륜(17)과 후륜(18)에 전달하는 구성으로 하고 있다. 기체 상의 조종석(22)의 주변은 캐빈(19)으로 덮여져 있다. 캐빈(19)의 내부에서 조종석(22) 전방측의 미터 패널(117)을 설치한 대시보드(dashboard)(13)로부터 스티어링 핸들(20)을 세워 설치하고, 그 주변에 전후진 레버나 주차 브레이크 레버나 PTO 변속 레버 등을 배치하고 있다. 이 엔진(E)은 상기 커먼레일식의 디젤 엔진이다.

좌우 후륜(18,18) 사이에는 히치(21)와 3점 링크(도시생략)를 설치해서 로터리 등의 작업기를 장착하는 구성으로 하고 있다.

도 7은 미터 패널(117)의 확대도이다. 도 8은 미터 패널(117) 내의 액정의 데이터 표시부(14)의 확대도이며, 표시의 일례를 나타내고 있다. 도 9는 대시보드(13)에 세워서 설치된 스티어링 핸들(20)의 우측 주변의 확대 사시도이다.

스티어링 핸들(20)의 전방측의 미터 패널(117)에는 중앙에 엔진 회전계(24)를 배치하고, 그 우측에 액정의 데이터 표시부(14)를 배치하고, 좌측에 에너지 절약 모니터 램프(23)를 배치하고 있다.

데이터 표시부(14)에는 현재의 변속단을 표시하는 변속단 표시(14a)와, 연료 소비율 표시(14b) 등이 있고, 연료 소비율 표시(14b)는 주행 속도 표시(14c)와 일정 시간 마다 스위칭되는 구성이다. 연료 소비율이란 그 때의 엔진 회전수에 있어서의 최대 출력을 내기 위한 연료 분사량에 대한 실제로 분사되고 있는 연료 분사량의 비율이다. 또한, 데이터 표시부(14)에는 연료계(14d)와 엔진의 냉각 수온계(14e)도 표시하는 구성으로 하고 있다.

에너지 절약 모니터 램프(23)는 엔진 파워 선택 스위치(134)에 의해 저연비의 엔진 출력 커브(S)를 선택하고 있을 때에 점등되는 구성이며, 녹색으로 점등된다.

또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 스티어링 핸들(20)의 우측 평면부(156)이며, 대시보드(13)에 엔진 파워 선택 스위치(134)를 설치하고 있다. 이 엔진 파워 선택 스위치(134)를 누르면 엔진이 저연비의 엔진 출력 커브(S)로 제어된다. 또한, 155는 주행 상태를 스위칭하는 스위치이다. 즉, 후륜만의 2륜 구동 상태, 후륜과 전륜의 4륜 구동 상태, 선회시에 있어서의 전륜 증속상태 등을 선택 가능한 스위치이다. 154는 엔진 회전수를 설정하는 액셀러레이터 레버이다.

도 5는 미션케이스(16) 내의 변속 장치의 전동기구를 나타내는 선도이다. 엔진(E)으로부터 전륜(17)과 후륜(18)으로의 동력 전동 구성을 설명한다.

엔진(E)의 출력축에 직결된 입력축(25)에는 제 1 기어(26)를 고착하고, 전후진 스위칭 클러치(27)를 장착하고 있다.

전후진 스위칭 클러치(27)의 한쪽의 제 2 기어(28)는 제 1 변속축(29)에 고착된 제 3 기어(30)에 맞물려서 감속되고, 전후진 스위칭 클러치(27)의 다른쪽의 제 4 기어(31)는 카운터 기어(32)를 통해 제 1 변속축(29)에 고착된 제 5 기어(33)에 맞물려 있어 역전으로 동력을 전동하고 있다. 즉, 전후진 스위칭 클러치(27)를 제 2 기어(28)측에 넣으면(연결시키면) 입력축(25)의 회전이 역방향 회전으로 제 1 변속축(29)에 전동되고, 제 4 기어(31)측에 넣으면 입력축(25)의 회전이 순방향 회전으로 제 1 변속축(29)에 전동되고, 제 2 기어(28)와 제 4 기어(31)의 양측으로부터 멀어진 뉴트럴상태가 동력 전동을 단절한 메인 클러치 오프상태이다. 유압 밸브의 제어에 의해 이 메인 클러치 오프상태를 유지할 수 있도록 하고 있다. 즉, 자동 제어를 행할 때나, 전후진 레버의 조작시, 그리고 클러치 페달의 조작시에 있어서 작동하는 전후진 스위칭 클러치(27)가 메인 클러치로서 기능하고 있는 구성이다.

전후진 스위칭 클러치(27)의 전동 하류측이며 상기 제 1 변속축(29)에는 1속/3속 스위칭용 제 1 변속 클러치(34)와, 2속/4속 스위칭용 제 2 변속 클러치(35)를 장착하고 있다.

1속/3속 스위칭용 제 1 변속 클러치(34)의 제 1 클러치 기어(36)와 제 2 클러치 기어(37)는 제 2 카운터축(38)에 고착된 제 3 클러치 기어(39)와 제 4 클러치 기어(40)에 맞물려 있고, 1속용으로 하거나 3속용으로 해서 제 1 변속축(29)의 회전을 제 2 카운터축(38)에 전동하고 있다.

또한, 2속/4속 스위칭용 제 2 변속 클러치(35)의 제 5 클러치 기어(41)와 제 6 클러치 기어(42)는 제 2 카운터축(38)에 고착된 제 7 클러치 기어(43)와 제 8 클러치 기어(44)에 맞물려 있고, 2속용으로 하거나 4속용으로 해서 제 1 변속축(29)의 회전을 제 2 카운터축(38)에 전동하고 있다.

제 2 카운터축(38)의 전동 하류측에 제 3 카운터축(45)을 커플링(46)으로 연결하고 있어 회전을 그대로 전동하고 있다. 이 제 3 카운터축(45)에는 소기어(47)와 대기어(48)를 고착하고 있다. 이 소기어(47)와 대기어(48)는 제 2 변속축(49)에 장착된 고?저속 스위칭 클러치(50)의 클러치 대기어(51)와 클러치 소기어(52)에 각각 맞물려 있고, 제 3 카운터축(45)의 회전을 고속 또는 저속으로 제 2 변속축(49)에 전동하고 있다.

제 2 변속축(49)의 전동 하류측 단부에 제 6 기어(53)를 고착하고, 이 제 6 기어(53)는 제 3 구동축(54)에 회동 가능하게 축지지되어 있는 대소 기어부(55)의 대기어(56)와 맞물려 있어 감속 전동되고 있다.

대소 기어부(55)의 소기어(57)는 베벨 기어축(58)에 축지지된 2련의 부변속 클러치(59)의 제 7 기어(60)에 맞물려서 감속 전동되고 있다. 또한, 제 7 기어(60)와 일체로 설치된 제 8 기어(61)를 제 5 카운터축(62)에 고착된 제 2 대기어(63)에 맞물리게 해서 감속 전동되고 있다.

제 5 카운터축(62)에는 제 2 소기어(64)가 고착되고, 이 제 2 소기어(64)가 베벨 기어축(58)의 제 3 대기어(65)와 맞물려서 더욱 감속 전동되고 있다. 따라서, 제 2 변속축(49)의 회전은 제 6 기어(53)→대기어(56)→소기어(57)→제 7 기어(60)→제 8 기어(61)→제 2 대기어(63)→제 2 소기어(64)→제 3 대기어(65)로 순차 감속되면서 전동되어 간다.

부변속 레버로 조작되는 2련의 부변속 클러치(59)의 제 1 시프터(66)와 제 2 시프터(67)는 베벨 기어축(58)에 축방향으로 슬라이딩 가능하게 맞물려 있고, 제 1 시프터(66)를 제 7 기어(60)측으로 슬라이딩해서 맞물리면, 제 7 기어(60)의 회전이 베벨 기어축(58)에 전해지고, 제 2 시프터(67)가 제 8 기어(61)측으로 슬라이딩해서 맞물리면, 제 8 기어(61)의 회전이 베벨 기어축(58)에 전해져서 순차 감속되어 베벨 기어축(58)이 저속으로 회전하게 된다.

베벨 기어축(58)의 회전은 제 1 베벨 기어(68)와 제 2 베벨 기어(69)를 거쳐 디퍼렌셜 기어(70)에 전동되고, 디퍼렌셜 기어(70)로부터 차축(71)과 유성 기어(72)를 거쳐 후륜(18)에 전동된다.

이상의 설명을 요약하면, 입력축(25)의 회전은 우선 전후진 스위칭 클러치(27)에 의해 정전 또는 역전으로 스위칭되며, 1속/3속 스위칭용 제 1 변속 클러치(34)와 2속/4속 스위칭용 제 2 변속 클러치(35)에 의해 1속부터 4속까지 4단으로 변속되고, 고?저속 스위칭 클러치(50)에 의해 고속과 저속의 2단으로 변속되고, 또한 2련의 부변속 클러치(59)에 의해 고?중?저속의 3단으로 변속되어 베벨 기어축(58)에 전동된다. 즉, 입력축(25)의 회전이 4×2×3=24단으로 변속되어서 차축(71)에 전동되는 구성이다.

전륜(17)으로의 구동력 전동은 베벨 기어축(58)에 제 9 기어(74)를 고착하고, 이 제 9 기어(74)를 중계 기어(75)에 맞물리게 하고, 또한 제 3 구동축(76)에 고착된 제 10 기어(77)에 맞물리게 해서 제 3 구동축(76)을 구동한다. 제 3 구동축(76)을 제 2 커플링(78)에 의해 전륜 증속 클러치(79)를 장착한 변속축(80)에 연결하고 있다. 전륜 증속 클러치(79)의 제 11 기어(81)와 제 12 기어(82)는 제 7 카운터축(83)에 고착된 제 13 기어(84)와 제 14 기어(85)에 맞물려 있으며, 통상의 전륜 구동으로부터 전륜 증속으로 스위칭되도록 하고 있다. 또한, 전륜 증속 클러치(79)를 중립으로 하면, 전륜(17)의 구동이 단절되어 후륜만의 구동으로 된다.

제 7 카운터축(83)은 제 3 커플링(86)에 의해 전륜 구동축(87)에 연결되고, 또한, 제 4 커플링(88)과 연장축(89) 및 제 5 커플링(90)에 의해 전륜 구동 베벨축(91)에 연결되어 있다.

전륜 구동 베벨축(91)의 동력은 앞측 제 1 베벨 기어(92), 앞측 제 2 베벨 기어(93), 앞측 디퍼렌셜 기어(94), 앞측 디퍼렌셜 기어축(95), 앞측 제 3 베벨 기어(96), 앞측 제 4 베벨 기어(97), 수직축(98), 앞측 제 5 베벨 기어(99), 앞측 제 6 베벨 기어(100), 앞측 유성 기어(101)를 거쳐 전륜(17)을 구동하고 있다.

제 3 구동축(54)의 전동 하류측에 PTO 출력축(54c)이 연결되어 있다. PTO 출력축(54c)은 PTO 변속부(54d), PTO 카운터축(54e), 제 3 구동축(54)을 통해 구동되는 구성이다.

다음에, 도 6의 제어 블록도에서 제어 신호의 흐름을 설명한다.

우선, 엔진 제어 장치(ECU)(12)에는 엔진 배기 온도 센서(106)로부터 배기의 온도가 입력되고, 엔진 회전 센서(107)로부터 엔진 회전수가 입력되고, 엔진 오일 압력 센서(108)로부터 엔진 윤활 오일의 압력이 입력되고, 엔진 수온 센서(109)로부터 냉각수의 온도가 입력되고, 레일압 센서(2)로부터 커먼레일(1)의 압력이 입력되고, 연료 고압 펌프(4)에 구동 신호가 출력되고, 고압 인젝터(6)에 연료 공급 조정 제어 신호가 출력된다.

다음에, 작업기 승강계 제어 장치(110)에는 작업기 승강 레버에 설치되는 포지션 컨트롤 센서(111)의 조작 신호와, 리프트암 센서(112)의 승강 신호와, 상승 위치 규제 다이얼(113)의 상승 위치 규제 신호와, 하강 속도 조정 다이얼(114)의 강하 속도 설정 신호가 각각 입력되고, 메인 상승 솔레노이드(115)와 메인 하강 솔레노이드(116)에 작업기 승강 신호가 출력되어 작업기 승강 실린더를 작동한다.

상기 ECU(12)와 작업기 승강계 제어 장치(110), 및 후술하는 주행 제어 장치(120)는 제어 신호가 교대로 교신(CAN1, CAN2 통신)되어서 미터 패널(117)에 엔진(E)이 표준의 엔진 출력 커브(N)인지, 또 저연비의 엔진 출력 커브(S)인지의 상태나, 작업기의 승강상태, 주행 장치의 주행 속도 등이 표시되고, 조작 패널(118)에 각 레버나 페달의 조작 위치 등이 표시된다.

주행 제어 장치(120)는 변속 1클러치 압력 센서(121), 변속 2클러치 압력 센서(122), 변속 3클러치 압력 센서(123), 변속 4클러치 압력 센서(124)로부터 클러치 온 신호, 즉 다단 기어 변속 장치의 변속단이 입력된다. 즉, 1속/3속 스위칭용 제 1 변속 클러치(34)와, 2속/4속 스위칭용 제 2 변속 클러치(35)의 신호이다. Hi(고속) 클러치 압력 센서(125)와 Lo(저속) 클러치 압력 센서(126)로부터 서브 클러치의 변속 위치가 입력된다. 즉, 고?저속 스위칭 클러치(50)의 신호이다.

전진 클러치 압력 센서(127)와 후진 클러치 압력 센서(128)로부터 메인 클러치의 전진?중립?후진이 입력된다. 즉, 전후진 스위칭 클러치(27)의 신호이다. 트랙터를 전후진시키는 전후진 레버의 위치를 검출하는 전후진 레버 조작 위치 센서(129)와, 부변속 레버의 조작 위치를 검출하는 부변속 레버 조작 위치 센서(130)로부터 변속 조작 위치 신호가 입력된다.

차속 센서(131)로부터 주행 속도가 입력되고, 미션 오일 유온 센서(132)로부터 미션 오일의 온도가 입력되고, 클러치 페달 조작 위치 센서(133)로부터 클러치 페달의 밟기 신호가 입력되고, 엔진 파워 선택 스위치(134)로부터 표준의 엔진 출력 커브(N)와 저연비의 엔진 출력 커브(S)의 선택 신호가 입력되고, 엔진 회전수 제어 모드 스위칭 스위치(148)로부터 엔진 제어 모드의 스위칭 신호가 입력된다. 수동 스위치(150)로부터 온?오프 신호가 입력된다.

또한, 액셀러레이터 페달의 밟기 상태에서 주행(노상)의 자동 변속을 행하는 액셀러레이터 변속 설정 스위치(144)로부터도 신호가 입력되고, 수동으로 변속의 증감속을 행하는 주변속 증감속 조작 스위치(145)의 조작 신호가 입력되고, 액셀러레이터 레버의 위치를 검출하는 액셀러레이터 센서(146)로부터 액셀러레이터 조작 신호가 입력되고, 액셀러레이터를 미조정하는 액셀러레이터 미조정 레버 센서(147)의 액셀러레이터 조정 신호가 입력된다.

주행 제어 장치(120)로부터의 출력은 전후진 스위칭 sol(솔레노이드)(135)에 전후진 스위칭 클러치의 스위칭 신호가 출력되고, 리니어 승압 sol(솔레노이드)(136)에 전후진 스위칭 sol(솔레노이드)을 구동하는 유압의 릴리프압 조정 신호가 출력되어 클러치 접속의 쇼크를 저감시키고, 클러치 sol(솔레노이드)(137)에 온?오프 신호가 출력된다.

또한, 1속/3속 스위칭용 제 1 변속 클러치(34)를 구동하는 유압 실린더의 변속 1-3 스위칭 sol(솔레노이드)(138)에 1속 또는 3속의 온 신호가 출력되고, 변속 1-3 승압 sol(솔레노이드)(139)에 1속/3속 스위칭용 제 1 변속 클러치(34)를 구동하는 유압의 릴리프압 조정 신호가 출력되어 클러치 접속의 쇼크를 저감시킨다. 2속/4속 스위칭용 제 2 변속 클러치(35)를 구동하는 유압 실린더의 변속 2-4 스위칭 sol(솔레노이드)(140)에 2속 또는 4속의 온 신호가 출력되고, 변속 2-4 승압 sol(솔레노이드)(141)에 2속/4속 스위칭용 제 2 변속 클러치(35)를 구동하는 유압의 릴리프압 조정 신호가 출력되어 클러치 접속의 쇼크를 저감시킨다. 고?저속 스위칭 클러치(50)를 구동하는 유압 실린더를 작동하는 Hi(고속) 클러치 스위칭 sol(솔레노이드)(142)과 Lo(저속) 클러치 스위칭 sol(솔레노이드)(143)에 고속 클러치의 온 신호 및 저속 클러치의 온 신호가 출력되는 구성이다.

A: 엔진 회전수 변동 제어 모드 B: 엔진 회전수 유지 제어 모드
E: 엔진 N: 표준의 엔진 출력 커브
S: 저연비의 엔진 출력 커브
134: 모드 선택 장치(엔진 파워 선택 스위치)
151: PTO 구동 장치(PTO 구동 스위치)
152: 엔진 회전수 기억 장치(엔진 회전수 기억 스위치)
153: 엔진 회전수 재현 장치(엔진 회전수 재현 스위치)

Claims

소정의 출력을 확보하는 표준의 엔진 출력 커브(N)와, 표준의 엔진 출력 커브(N)보다 연료 소비량을 저감시키는 저연비의 엔진 출력 커브(S)를 스위칭하는 모드 선택 장치(134)를 구비하고,
부하가 가해지면 엔진 회전수를 설정하고 있는 회전수로 유지하는 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)와, 부하가 가해지면 엔진 회전수를 낮추는 방향으로 제어하는 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)를 구비한 트랙터의 엔진 제어 장치에 있어서,
상기 모드 선택 장치(134)에 의해 표준의 엔진 출력 커브(N)의 선택과, 트랙터에 장착된 작업기를 구동하는 PTO 구동 장치(151)의 온상태가 유효하게 됨으로써 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 자동적으로 스위칭되고, 엔진 부하에 여유가 있다고 판단되면 모드 선택 장치(134)에 의해 저연비의 엔진 출력 커브(S)를 선택하여 자동적으로 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 스위치되는 구성으로 하고,
상기 모드 선택 장치(134)에 의해 저연비의 엔진 출력 커브(S)의 선택과, 작업기를 구동하는 PTO 구동 장치(151)의 온상태가 유효하게 됨으로써 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 자동적으로 스위칭되고, 엔진 부하에 여유가 없다고 판단되면 모드 선택 장치(134)에 의해 표준의 엔진 출력 커브(N)를 선택하여 자동적으로 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 스위칭되는 구성으로 하고,
상기 PTO 구동 장치(151)가 오프상태이어도, 작업기가 최상 위치보다 낮은 상태에서는, 엔진 회전수 유지 제어 모드(B)로 스위칭되는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 트랙터의 엔진 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
엔진 회전수를 기억하는 엔진 회전수 기억 장치(152)와, 상기 엔진 회전수 기억 장치(152)가 기억하고 있는 엔진 회전수를 재현하는 엔진 회전수 재현 장치(153)를 설치하고;
상기 모드 선택 장치(134)에 의해 저연비의 엔진 출력 커브(S)의 선택과, 엔진 회전수 재현 장치(153)의 온상태가 유효하게 됨으로써 엔진 회전수 변동 제어 모드(A)로 스위칭되는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 트랙터의 엔진 제어 장치.