(57)【要約】【課題】キースイッチを操作することなく、すばやくエンジンを自動停止させ、操作性を損なわずにエンジンを自動的に再始動させる作業機械のエンジン制御装置を提供する。【解決手段】作業機械に搭載されたエンジン２１と、操作レバー５０に連結された力センサ５１で判定して、作業機械の全ての操作レバーにオペレータからの接触が無くなったときは、運転中のエンジンを自動的に停止させ、操作レバーにオペレータからの接触がなされたときは、自動的に停止させられているエンジンを再始動する制御手段を備える。また自動的にエンジンが停止しているときは、エンジン擬音を発生する擬音発生器２８を備える。【選択図】図５
2011149236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械に搭載されたエンジンと、作業機械に装備された作業操作用の操作レバーと、作業機械の全ての操作レバーにオペレータからの接触が無くなったときは、運転中のエンジンを自動的に停止させる制御手段とを具備したことを特徴とする作業機械のエンジン制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、エンジンの暖気運転中でエンジン水温が規定値以下の場合、エアコンディショナが運転中の場合、作動機械全体の使用電力量が規定値以上の場合の少なくとも１つにより、エンジンの運転を継続させることを特徴とする請求項１記載の作業機械のエンジン制御装置。
【請求項３】
作業機械に搭載されたエンジンと、エンジンを始動する電動モータと、作業機械に装備された作業操作用の操作レバーと、操作レバーにオペレータからの接触がなされることにより、自動的に停止させられているエンジンを再始動する制御手段とを具備したことを特徴とする作業機械のエンジン制御装置。
【請求項４】
操作レバーにオペレータからの接触がなされることを、操作レバーに連結された力センサで判定することを特徴とする請求項１〜３記載の作業機械のエンジン制御装置。
【請求項５】
運転中のエンジンを自動的に停止させる制御手段と、自動的に停止させられているエンジンを再始動する制御手段と、エンジンの擬音を発生させる装置とを備えた作業機械において、エンジンを自動的に停止すると同時にエンジンの擬音を発生させ、自動的に停止させられているエンジンを再始動すると同時に擬音の発生を止めることを特徴とする作業機械のエンジン制御装置。
【請求項６】
運転中のエンジンを自動的に停止させている状態が設定された時間を越えたときは、自動的に停止させられているエンジンを再始動する制御を停止し、同時にエンジンの擬音の発生を停止する。その後再始動させるにはキースイッチを操作して始動させることを特徴とする請求項１〜５記載の作業機械のエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの停止、再始動に特徴を有する作業機械のエンジン制御装置に関
するものである。
【０００２】
従来の省エネルギ、低排気ガス技術としては、特許文献１，２に記載されているように、油圧ショベルなどの作業機械の操作されない状態が設定された時間を超えたときは運転中のエンジンを自動的に停止させるものとか、オペレータによるワンタッチ操作ボタンの操作を検出して運転中のエンジンを停止させるものがある。
【０００３】
この停止したエンジンを再始動させるには、オペレータがコントロールレバーをレバー操作するだけで、再始動できるものとか、オペレータがワンタッチ操作ボタンを操作するだけで、エンジンを再始動できるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−６５０９７ 号公報
【特許文献２】特開２００７−３２１６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、作業機械の操作されない状態が設定された時間を超えないと、運転中のエンジンを自動的に停止させられないし、オペレータによるワンタッチ操作ボタンの操作ではいちいち面倒であり、オペレータが着実に実行することは容易ではない。このため省エネルギを更に進めることが容易ではない。
【０００６】
また、再始動では、レバー操作をしないと再始動指令が出ないので、急操作の場合にエンジンの回転数が上がるのが遅くなり、油圧ポンプからの圧油の供給も遅れ、アクチュエータの動きが、レバー操作に追従しなくなり、操作性不良となる恐れがある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、オペレータが操作レバーから手を離せば、操作意志が無いとして直ちにエンジンを自動的に停止させることにより、より省エネルギとなり、また操作レバーに手を触れれば、次に操作がなされるものとして、操作に先立ってエンジンを再始動させることにより、操作性を損なうことのない作業機械のエンジン制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるエンジン制御装置は、
作業機械に搭載されたエンジンと、作業機械に装備された作業操作用の操作レバーと、作
業機械の全ての操作レバーにオペレータからの接触が無くなったときは、運転中のエンジ
ンを自動的に停止させる制御手段を具備したことを特徴とするものである。    
【０００９】
また、この発明にかかるエンジン制御装置は、上記の発明において、前記制御手段は、エンジンの暖気運転中でエンジン水温が規定値以下の場合、エアコンディショナが運転中の場合、作動機械全体の使用電力量が規定値以上の場合の少なくとも１つにより、エンジンの運転を継続させることを特徴とするものである。
【００１０】
また、この発明にかかるエンジン制御装置は、上記の発明において、作業機械に搭載されたエンジンと、エンジンを始動する電動モータと、作業機械に装備された作業操作用の操作レバーと、操作レバーにオペレータからの接触がなされることにより、自動的に停止させられているエンジンを再始動する制御手段とを具備したことを特徴とするものである。
【００１１】
また、この発明にかかるエンジン制御装置は、上記の発明において、操作レバーにオペレータからの接触がなされることを、操作レバーに連結された力センサで判定することを特徴とするものである。
【００１２】
また、この発明にかかるエンジン制御装置は、上記の発明において、運転中のエンジンを自動的に停止させる制御手段と、自動的に停止させられているエンジンを再始動する制御手段と、エンジンの擬音を発生させる装置とを備えた作業機械において、エンジンを自動的に停止すると同時にエンジンの擬音を発生させ、自動的に停止させられているエンジンを再始動すると同時に擬音の発生を止めることを特徴とするものである。
【００１３】
また、この発明にかかるエンジン制御装置は、上記の発明において、運転中のエンジンを自動的に停止させている状態が設定された時間を越えたときは、自動的に停止させられているエンジンを再始動する制御を停止し、同時にエンジンの擬音の発生を停止する。その後再始動させるにはキースイッチを操作して始動させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明にかかるエンジン制御装置は、作業機械の操作されない状態が設定された時間を超えなくとも、オペレータが操作を止めて操作レバーから手を離すと同時にエンジンを自動的に停止する。これによりワンタッチ操作ボタンの操作も不要となり、着実にすばやくエンジンを停止させることから、省エネルギを更に進めることが容易となる。
【００１５】
また、この発明にかかるエンジン制御装置は、オペレータが操作しようと操作レバーに手を触れた時点で、自動的に停止させられているエンジンを再始動することにより、操作が行われるときにはエンジンの回転がすでに上がっており、油圧ポンプからの圧油の供給の遅れがない。これにより従来の技術では操作が行われた時点で再始動することから、急操作での操作遅れの恐れがあったが、この操作不良を解消できる。
【００１６】
以上より、この発明にかかるエンジン制御装置により、燃費低減と良好な操作性を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるショベルの概略構成を示す模式図である。
【図２】ショベル１の駆動系を概略的に示すブロック図である。（実施例１）
【図３】操作レバー５０の力センサ５１部の詳細図
【図４】操作レバー５０内のプッシュロッド７５の特性図
【図５】本発明の制御装置の作用を示すフローチャートである。
【図６】ショベル１の駆動系を概略的に示す他のブロック図である。（実施例２）
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施の形態であるショベルの概略構成を示す模式図である。図１において、ショベル１は、下部走行体２と、上部旋回体３と、掘削アタッチメント４とから構成されている。
【００２０】
上部旋回体３は、旋回フレーム、キャビン５などから成っている。旋回フレームには、図２に示す、動力源としてのエンジン２１と、エンジン２１に連結された油圧ポンプ４１と、バッテリ２６と、コントロールバルブ４２と、上部旋回体３を回転させるための旋回モータ１２と、ショベル全体の制御を行うコントローラ６０と、操作レバー５０とが設置されている。
【００２１】
掘削アタッチメント４は、ブーム６と、伸縮作動してブーム６を起伏させるブームシリンダ９と、アーム７と、アーム７を回動させるアームシリンダ１０と、バケット８と、バケット８を回動させるバケットシリンダ１１とを具備している。
【００２２】
次に、ショベル１の駆動系について、図２に基づいて説明する。図２は、ショベル１の駆動系を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、油圧ポンプ４１はエンジン２１の出力軸に取り付けられている。そして、油圧ポンプ４１からの圧油がコントロールバルブ４２を介してブームシリンダ９、アームシリンダ１０、バケットシリンダ１１、旋回モータ１２、走行モータ（右）１３、走行モータ（左１）１４にそれぞれ供給される。
【００２３】
これにより、操作レバー５０を操作してコントロールバルブ４２を制御することにより、各アクチュエータを任意の速度で所定の位置に移動させることができる。
【００２４】
エンジン２１は、ディーゼルエンジンであり、その制御は、エンジンコントローラ２４によって行われる。エンジンコントローラ２４は、コントローラ６０からの目標回転数の指令を受け、その回転数が得られるように燃料噴射量を増減する。
【００２５】
操作時のエンジン回転数の上限を設定するためのスロットルダイヤル５３はオペレータがダイヤルを回転させて設定した信号をコントローラ６０に伝え、コントローラ６０はエンジンコントローラ２４にその回転数を指令する。
【００２６】
キースイッチ２５は、オペレータがキーシリンダ（ 図示略） にイグニッションキーを挿入して所定位置まで回転させることによりＯ Ｎ ・Ｏ Ｆ Ｆ されるスイッチであり、Ｏ
Ｎ 位置とスタート位置（ 以下、Ｓ Ｔ 位置という） とＯ Ｆ Ｆ 位置とを有している。ここで、Ｏ Ｎ 位置ではバッテリ２６とコントローラ６０とが接続されコントローラ６０に電力が供給されてエンジン２１の始動準備が整い、Ｓ
Ｔ 位置では燃料が供給されエンジン２１が始動し、Ｏ Ｆ Ｆ 位置ではバッテリ２６とコントローラ６０との接続が切れ燃料供給が断たれてエンジン２１が停止するようになっている。なお、キースイッチ２５は、Ｓ
Ｔ 位置からＯ Ｎ 位置にイグニッションキーが弾性的に自動復帰するようになっている。
【００２７】
そして、キースイッチ２５がオペレータＳ Ｔ 位置に操作された際には、バッテリ２６からエンジン２１を始動するスタータモータ２３に電力が供給されるとともにコントローラ６０、エンジンコントローラ２４の制御により、エンジン２１に燃料が供給され、エンジン２１の始動が行なわれるようになっている。
【００２８】
操作レバー５０はブーム操作、アーム操作、バケット操作、旋回操作、右走行操作、左走行操作を操作する操作レバーである。
【００２９】
操作レバー５０が操作されると、操作レバー５０の傾動量に応じたパイロット圧が、コントロールバルブ４２の対応するパイロットポートに加えられる。コントロールバルブ４２は流量方向制御弁であり、加えられたパイロット圧に応じて、操作レバー５０の操作方向に応じた方向にスプールを移動させるとともに、操作レバー５０の操作量に応じた開口面積だけ油路が開口するようにスプールを移動させる。
【００３０】
操作レバー５０には、レバーが傾く前の、オペレータの手が触れた程度のわずかな力を検出する力センサ５１が設けられている。力センサ５１は、操作レバー５０に加えられた力の信号をコントローラ６０に入力する。
【００３１】
コントローラ６０は、全ての操作レバーにオペレータからの接触が無くなったときは、運転中のエンジンを自動的に停止させると同時に、図２の擬音発生器２８に指令してエンジンの擬音を発生させる。
【００３２】
操作レバーにオペレータが手を触れたり、足を触れたりすると、力センサ５１からの信号がコントローラ６０に入力され、これをもとにコントローラ６０から指令が出され、スイッチング素子２７をオンにして、スタータモータ２３を起動でき、自動的に停止させられているエンジンを再始動することができる。また自動的に停止させられているエンジンを再始動するときは、コントローラ６０は擬音発生器２８に指令して擬音の発生を止める。  
【００３３】
また、運転中のエンジンを自動的に停止させている状態が設定された時間を越えたときは、コントローラ６０は自動的に停止させられているエンジンを再始動する制御を停止し、同時に擬音発生器２８に指令して擬音の発生を止める。
【００３４】
次に、操作レバー５０に連結された力センサ５１について、図３に基づいて説明する。図３は、操作レバー５０の力センサ５１部の詳細図である。図３において、力センサ５１に関連する主要な部品はグリップ７１、ナット７２、ブッシュ７３、プッシュプレート７４、プッシュロッド７５である。なお、掘削アタッチメント、旋回操作ではグリップ７１であるが、走行操作ではこの部分がぺタルであってもよい。また、図３の操作レバー５０はパイロット操作タイプであるが、電気操作タイプであってもよい。
【００３５】
プッシュロッド７５は特性を後述するが、あらかじめプリセットされた力Ｆａ以上の力が加わるとX方向に変位し、その変位に応じてパイロット圧が発生する。発生したパイロット圧はコントロールバルブ４２に作用しアクチュエータの操作がなされる。
【００３６】
グリップ７１にオペレータからの力ｆ１が加わると、回転中心Ａ回りにトルクが発生し、プッシュプレート７４から、プッシュロッド７５にＦの力が加わる。なおブッシュ７３はプッシュプレート７４が軸に固着しないためのものであり、グリップ７１にオペレータからの力ｆ１が加わると、同様にしてナット７２から、力センサ５１にｆ２の力が加わる。
【００３７】
図４は操作レバー５０内のプッシュロッド７５の特性図であるが、ｆ１がロッドプッシュ力Ｆａに相当する力以上になって変位が始まる。図４の上段はロッドストロークとパイロット圧の関係の模式図であり、アクチュエータ始動ゾーンと表示したところからアクチュエータが作動し始める。
【００３８】
図４の下段に示した「レバー操作領域」は実際に操作するときの領域であり、操作時のｆ１はロッドプッシュ力Ｆａに相当する力以上においてなされる。一方、オペレータがグリップに手を添えた程度ではｆ１は小さな値でありロッドストロークは変位しないが、その値は力センサ５１で検出される。図４の「レバー接触領域」に示すゾーンである。この領域は操作がされていなくてオペレータが接触しているだけの領域である。
【００３９】
本発明によるエンジン制御装置の機能を、図５に示されたフローチャートを参照しながら説明する。
【００４０】
Ｓ１ステップではエンジン水温が規定値以上か判定される。ＹＥＳであればＳ２ステップに移るが、ＮＯであればＳ１０ステップとなりエンジンの運転が継続される。
【００４１】
Ｓ２ステップではエアコンがＯＦＦかどうか判定される。ＹＥＳ（エアコンＯＦＦ）であればＳ３ステップに移るが、ＮＯであればＳ１０ステップとなりエンジンの運転が継続される。
【００４２】
Ｓ３ステップでは使用電力量が規定値以下かどうか判定される。ＹＥＳであればＳ４ステップに移るが、ＮＯであればＳ１０ステップとなりエンジンの運転が継続される。
【００４３】
Ｓ４ステップでは操作レバーへのオペレータからの接触なしかどうか判定される。即ち力センサ５１への力ｆ２がレバー接触領域以下かどうか判定される。ＹＥＳであればＳ５ステップに移るが、ＮＯであればＳ１０ステップとなりエンジンの運転が継続される。
【００４４】
Ｓ５ステップでは次の二つの処理を実行する。（１）コントローラ６０から指令して、エンジンを自動停止させる。（２）コントローラ６０から指令して、エンジン擬音をスタートさせる。
【００４５】
Ｓ６ステップでは操作レバーへのオペレータからの接触ありかどうか判定される。即ち力センサ５１への力ｆ２がレバー接触領域かどうか判定される。ＹＥＳであればＳ７ステップに移るが、ＮＯであればＳ８ステップとなる。
【００４６】
Ｓ７ステップでは次の二つの処理を実行する。（１）コントローラ６０から指令して、エンジンを自動始動させる。（２）コントローラ６０から指令して、エンジン擬音を停止させる。
【００４７】
Ｓ８ステップではエンジンの自動停止時間が規定値以下かどうか判定される。ＹＥＳであればＳ６ステップに戻るが、ＮＯであればＳ９ステップに移る。
【００４８】
Ｓ９ステップでは次の二つの処理を実行する。（１）コントローラ６０から指令して、エンジンを完全停止させる。即ち、自動的な再始動はしない。（２）コントローラ６０から指令して、エンジン擬音を停止させる。このステップ以降エンジンを再始動するときは、キースイッチをスタート位置までまわせば再始動できる。
【００４９】
このようにして、作業機械の操作されない状態が設定された時間を超えなくとも、オペレータが操作を止めて操作レバーから手を離すと同時にエンジンを自動的に停止する。これによりワンタッチ操作ボタンの操作も不要となり、着実にすばやくエンジンを停止させることから、省エネルギを更に進めることが容易となる。
【００５０】
また、オペレータが操作しようと操作レバーに手を触れた時点で、自動的に停止させられているエンジンを再始動することにより、操作が行われるときにはエンジンの回転がすでに上がっており、油圧ポンプからの圧油の供給の遅れがない。これにより従来の技術では操作が行われた時点で再始動することから、急操作での操作遅れの恐れがあったが、この操作不良を解消できる。
【００５１】
また、自動的にエンジンが停止している場合はエンジン擬音があり、オペレータが操作レバーに手を触れて操作すれば、アクチュエータが動くことがオペレータと回りの人に理解され易い。完全にエンジンが停止して、オペレータが操作レバーに手を触れて操作しても、アクチュエータが動かない場合と区別できて、より安全である。
【実施例２】
【００５２】
実施例２は所謂ハイブリッドショベルの例であり、実施例１と異なるところを中心に図６に基づいて説明する。
【００５３】
上部旋回体３の旋回フレームには、図６に示す、動力源としてのエンジン２１と、エンジン２１に連結された発電電動機３１および油圧ポンプ４１と、蓄電器３５と、コントロールバルブ４２と、上部旋回体３を回転させるための旋回モータ３４と、ショベル全体の制御を行うコントローラ６０と、操作レバー５０とが設置されている。
【００５４】
また、発電電動機３１と蓄電器３５からの電力は、旋回モータコントローラ３３を介して旋回モータ３４へ供給される。
【００５５】
これにより、操作レバー５０を操作してコントロールバルブ４２と旋回モータコントローラ３３を制御することにより、電動モータを含めた各アクチュエータを任意の速度で所定の位置に移動させることができる。
【００５６】
発電電動機３１は直結またはＰＴＯを介してエンジンとポンプに連結されており、電動機作用と発電機作用を行う。つまり、発電電動機３１は電動機（モータ）として作動し、また発電機としても作動する。発電電動機３１は、インバータ、コンバータ等からなる発電電動機コントローラ３２によって回転数制御またはトルク制御される。発電電動機コントローラ３３は、コントローラ６０からの目標回転数またはトルク値の指令を受け、その指令に応じて発電電動機３１を制御する。
【００５７】
蓄電器３５は、キャパシタや蓄電池などによって構成され、発電電動機３１が発電機作用をした場合や、旋回モータ３４が制動時に発電機作用をした場合に、発電した電力を蓄積する（充電する）。また蓄電器３５は、発電電動機３１が電動機作動をした場合や、旋回モータ３４が回転時に電動機作用をした場合に、蓄積された電力を供給する（放電する）。なお本明細書ではキャパシタや鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の蓄電池も含めて「蓄電器」と称するものとする。
【００５８】
旋回操作については、コントローラ６０に入力された旋回操作信号にもとづいて演算された信号が、コントローラ６０から旋回モータコントローラ３３に指令される。これにより、旋回モータコントローラ３３は、操作レバー５０の操作量に応じて、旋回モータ３４を作動させる。
【００５９】
操作レバーにオペレータからの接触がなされ、自動的に停止させられているエンジンを再始動するときに、実施例１では図２に示す如くスイッチング素子２７を使ってスタータモータ２３で始動させたが、実施例２ではスタータモータ２３の代わりに発電電動機３１を使って始動させる。
【００６０】
全ての操作レバーにオペレータからの接触が無くなったときは、コントローラ６０は発電電動機コントローラ３２に回転数を０として指令し、自動的に停止させると同時に、操作レバーにオペレータからの接触がなされ、自動的に停止させられているエンジンを再始動するときは、コントローラ６０がエンジンコントローラ２４と発電電動機コントローラ３２に指令を出し、発電電動機３１を使って始動させる。
【００６１】
実施例２においては、自動的に停止させられているエンジンを再始動するときに、スタータモータ２３の代わりに発電電動機３１を使うことにより、スタータモータ２３の耐久性向上に有効である。またエンジンを自動的に停止するときは発電電動機３１による発電が行われることにより省エネルギとなる。
【符号の説明】
【００６２】
１    ショベル
２    下部走行体
３    上部旋回体
４    掘削アタッチメント
５    キャビン
６    ブーム
７    アーム
８    バケット
９    ブームシリンダ
１０  アームシリンダ
１１  バケットシリンダ
１２  旋回モータ
１３  走行モータ（右）
１４  走行モータ（左）
２１  エンジン
２２  発電機
２３  スタータモータ
２４  エンジンコントローラ
２５  キースイッチ
２６  バッテリ
２７  スイッチング素子
２８  擬音発生器
３１  発電電動機
３２  発電電動機コントローラ
３３  旋回モータコントローラ
３４  旋回モータ/減速器
３５  蓄電器
４１  ポンプ
４２  コントロールバルブ
５０  操作レバー
５１  力センサ
５２  操作センサ
５３  スロットルダイヤル
６０  コントローラ
７１  グリップ
７２  ナット
７３  ブッシュ
７４  プッシュプレート
７５  プッシュロッド
【図２】
2011149236.tif 000003
【図３】
2011149236.tif 000004
【図４】
2011149236.tif 000005
【図６】
2011149236.tif 000006
【図１】
2011149236.tif 000007
【図５】
2011149236.tif 000008