(57)【要約】【課題】機体による周囲騒音の個体差を簡単に低減させることができるエンジン特性調整方法を提供する。【解決手段】騒音計により機体の周囲騒音値を計測して、周囲騒音計測値とする。周囲騒音計測値が騒音規制値以上であれば、その周囲騒音計測値をモニタよりコントローラに入力する。コントローラは、負荷域判定信号検出手段が検出した負荷域判定信号に基づき、エンジンの負荷が低負荷域にあるか高負荷域にあるかを判定し、エンジン負荷が低負荷域である場合は、周囲騒音計測値に応じて低負荷域でのエンジンアクセル値を、アクセルポジション設定器により設定した設定アクセルポジションから、周囲騒音計測値が騒音規制値以下となるエンジン回転数を得られる騒音調整アクセルポジションに自動調整する。【選択図】図１
2008274913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンを搭載した機体の周囲騒音値を計測し、
周囲騒音値が騒音規制値を超える機体の場合は、エンジン負荷が低負荷域であることを条件に、エンジン出力特性カーブを周囲騒音値に応じてエンジン回転数低減側へ変更調整する
ことを特徴とするエンジン特性調整方法。
【請求項２】
エンジン出力特性カーブの変更調整は、
低負荷域のエンジンアクセル値を周囲騒音値に応じて変更調整する
ことを特徴とする請求項１記載のエンジン特性調整方法。
【請求項３】
エンジン出力特性カーブの変更調整は、
ドループカーブの傾斜勾配を周囲騒音値に応じて変更調整する。
ことを特徴とする請求項１記載のエンジン特性調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機体周囲騒音の個体差を低減させるエンジン特性調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械においては、エンジン回転速度（以下、回転速度を「回転数」という）を検出し、エンジンの始動前に計測した周囲騒音レベルと、エンジン始動後に計測した全騒音レベルとを比較し、全騒音レベルが周囲騒音レベルより高い時には、記憶部に記憶された作業可能な最低エンジン回転数（アイドル回転数よりも高い、例えば、エンジン回転数１５００ｒｐｍ程度）を制御手段に出力して、全騒音レベルを周囲騒音レベルに近づけることで、建設機械が周囲環境に与える騒音を、できる限り低減するようにした建設機械における騒音抑制装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に示された建設機械における騒音抑制装置は、エンジン回転数を抑制することで周囲騒音の低減を図れるとともに、エンジン出力も低下するので、必要なエンジン出力が得られない場合がある。
【０００４】
すなわち、周囲騒音計測時の対象となる最大出力、最大速度が出るモードのエンジン回転数−出力の特性は、図７に実線で示される１００％のものが一般的であるが、無負荷時のエンジン回転数を複数段階のアクセルポジションで選択可能なアクセルポジション設定器（所謂アクセルダイヤル）により、複数の直線部分で示される複数のエンジン回転数−出力特性の中から、周囲騒音の低減のために単に８０％、７０％などの低位のアクセルポジションを選択すると、定格出力が得られなくなる。なお、ガバナにより制御可能なエンジン特性としては、パワー増加に応じてエンジン回転数が減少するプラスドループ特性が一般的であり、実作業時には負荷が変動するので、矢印のようにドループカーブに沿ってエンジン回転数は変化する。
【特許文献１】特開２００４−３０１０２８号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、アクセルポジション設定器によりエンジン回転数を調整すると、定格出力が発生できなくなるため、単にアクセルポジション設定器のみでは周囲騒音を調整することはできない。そこで、図８に示されるように、周囲騒音値が騒音規制値を超えないように、騒音規制値に対して大きなマージンをとった機体設計をしなくてはならない。
【０００６】
すなわち、国土交通省の低騒音型建設機械、超低騒音型建設機械の認定を受けるための基準となる機体周囲騒音（音響パワーレベル）は、機体の個体差により、ある程度のバラツキが生じる。そのため現状では、そのバラツキを考慮し、最も騒音値の大きなものが騒音規制値を満足するようにマージンを持った設計とする必要がある。
【０００７】
例えば、図８に示された例では、騒音規制値に対して平均値で０．５dBのマージンをとっているが、このような大きなマージンを機体設計上で確保することは容易でなく、騒音低減対策に要する費用がかさむなどの問題がある。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、機体による周囲騒音の個体差を簡単に低減させることができるエンジン特性調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載された発明は、エンジンを搭載した機体の周囲騒音値を計測し、周囲騒音値が騒音規制値を超える機体の場合は、エンジン負荷が低負荷域であることを条件に、エンジン出力特性カーブを周囲騒音値に応じてエンジン回転数低減側へ変更調整するエンジン特性調整方法である。
【００１０】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載のエンジン特性調整方法におけるエンジン出力特性カーブの変更調整として、低負荷域のエンジンアクセル値を周囲騒音値に応じて変更調整する方法である。
【００１１】
請求項３に記載された発明は、請求項１記載のエンジン特性調整方法におけるエンジン出力特性カーブの変更調整として、ドループカーブの傾斜勾配を周囲騒音値に応じて変更調整する方法である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載された発明によれば、高負荷域では、定格出力に影響を与えることなく、必要とする十分なエンジンパワーを得ることができ、また、低負荷域では、エンジン出力特性カーブを周囲騒音値に応じてエンジン回転数低減側へ変更調整することで、機体性能に与える影響を抑制しつつエンジン回転数を低下させて周囲騒音を低減できるので、機体ごとの周囲騒音のバラツキに対応できるように機体設計において大きなマージンをとる必要がなくなり、騒音規制値に対するマージンを小さくすることができ、機体による周囲騒音の個体差を簡単に低減させることができる。
【００１３】
請求項２に記載された発明によれば、低負荷域のエンジンアクセル値を周囲騒音値に応じて変更調整することで、エンジン回転数を低下させて周囲騒音を低減できるので、機体による周囲騒音の個体差を簡単に低減させることができる。
【００１４】
請求項３に記載された発明によれば、ドループカーブの傾斜勾配を周囲騒音値に応じて変更調整することで、低負荷域では機体性能に与える影響を抑制しつつエンジン回転数を効果的に低下させて周囲騒音を低減できるので、機体による周囲騒音の個体差を簡単に低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を、図１乃至図５に示された一実施の形態、図６に示された他の実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図２は、エンジンアクセル制御装置の概要を示し、油圧ショベルなどの建設機械は、機体11に搭載されたエンジン12に、油圧アクチュエータを作動する油圧回路の油圧源である油圧ポンプがエンジン負荷として接続されている。このエンジン負荷は、作業状況により変化する。
【００１７】
エンジン12には、電子ガバナ、または制御モータにより電気的に制御可能なメカニカルガバナなどの速度制御用のガバナ13が設けられ、このガバナ13には、燃料噴射制御用のエンジンコントローラ14が接続され、このエンジンコントローラ14にはエンジン回転速度（以下、回転速度を「回転数」という）の指令値を演算するための機体コントローラ15が接続されている。エンジンコントローラ14と機体コントローラ15とにより、コントローラ16を形成する。
【００１８】
エンジン12には、燃料噴射制御用にエンジン回転数を検出する速度センサ17Aと、エンジン回転数指令値演算用にエンジン回転数を検出する速度センサ17Bとが設置され、これらの速度センサ17A，17Bが、エンジンコントローラ14と機体コントローラ15とに接続されている。
【００１９】
コントローラ16には、油圧ショベルのキャブ内に設置されたモニタ18が接続されている。このモニタ18は、機体稼働状態を表示する出力装置であるとともに、コントローラ16に対して数値などを入力する入力装置でもある。このモニタ18には、騒音計19により計測され、さらに演算された機体周囲の騒音に関する値が入力される。
【００２０】
すなわち、図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、騒音計19は、油圧ショベルなどの建設機械の機体11の周囲４箇所と、上側の２箇所に設置されているが、６点それぞれの計測値から１つの周囲騒音計測値を算出し、その値をモニタ18に入力する。
【００２１】
図２に戻って、コントローラ16には、無負荷時のエンジン回転数が異なる複数のエンジン回転数−出力特性を複数段階のアクセルポジションで設定するアクセルダイヤルなどのアクセルポジション設定器21と、エンジン12の負荷が高負荷域にあるか低負荷域にあるかを判定するための負荷域判定信号を検出する負荷域判定信号検出手段22とが接続されている。
【００２２】
負荷域判定信号検出手段22としては、例えば、エンジン12により駆動される油圧ポンプから吐出された作動油のポンプ吐出圧を検出することでエンジン負荷域を判定する圧力センサなどを用いる。この場合、コントローラ16は、圧力センサで検出されたポンプ吐出圧またはその移動平均が閾値以上の場合は、エンジン12の負荷が高負荷域にあると判定する。
【００２３】
コントローラ16は、アクセルポジション設定器21で設定された設定アクセルポジションを検出し、負荷域判定信号検出手段22により検出された負荷域判定信号に基づき、エンジン12の負荷が低負荷域にあるか高負荷域にあるかを判定し、図４に示されるようにエンジン負荷が低負荷域である場合は、実際に用いるエンジンアクセル値を、設定アクセルポジション例えば１００％より低いアクセルポジション、例えば基準アクセルポジション８０％などのエンジン出力特性カーブに自動変更し、また、エンジン負荷が高負荷域である場合は、エンジンアクセル値を、設定アクセルポジション例えば１００％のエンジン出力特性カーブに戻す制御機能を備えている。
【００２４】
さらに、このコントローラ16は、エンジンアクセル値を基準アクセルポジション例えば８０％のエンジン出力特性カーブに自動変更しても、騒音計19により計測された機体11の周囲騒音計測値が騒音規制値以上となるときは、周囲騒音計測値が騒音規制値に達しないエンジン回転数が得られる複数の騒音調整アクセルポジション例えば７９％、７８％などのエンジン出力特性カーブにエンジンアクセル値を変更調整できる機能も備えている。
【００２５】
次に、このコントローラ16により低負荷側のエンジンアクセル値を変更調整する制御例を、図１に示されたフローチャートおよび図４に示されたエンジン出力特性カーブを参照して説明する。
【００２６】
（ステップS1）
複数の騒音計19により、機体11の周囲騒音値を計測して、周囲騒音計測値とする。
【００２７】
（ステップS2）
周囲騒音計測値が目標または基準となる騒音規制値（以下、基準騒音値という）以上であるか否かを判定する。周囲騒音計測値が基準騒音値以上でなければ、騒音調整の必要がないので騒音調整プロセスを終了する。
【００２８】
（ステップS3）
ステップS2の判定で周囲騒音計測値が基準騒音値以上であれば、その周囲騒音計測値をモニタ18よりコントローラ16に入力する。
【００２９】
（ステップS4）
コントローラ16は、周囲騒音計測値が基準騒音値を超える機体11の場合は、エンジン負荷が低負荷域であることを条件に、エンジン出力特性カーブを最も大きな周囲騒音計測値に応じて低負荷側アクセル設定をエンジン回転数低減側へ変更調整する。
【００３０】
すなわち、負荷域判定信号検出手段22から検出された負荷域判定信号に基づき、エンジン12の負荷が低負荷域にあるか高負荷域にあるかを判定し、エンジン負荷が低負荷域である場合は、アクセルポジション設定器21により設定された設定アクセルポジションが、例えば図４に細い実線で示される１００％のエンジン出力特性カーブの場合であっても、低燃費および低騒音を目的として、図４に太い２点鎖線で示されるエンジン出力特性カーブのように、低負荷域でのエンジンアクセル値を基準アクセルポジション例えば８０％のエンジン出力特性カーブに自動変更するが、このようにしても、周囲騒音計測値が基準騒音値を上回っている機体11では、図４に太い実線で示されるエンジン出力特性カーブのように、さらなる低騒音を目的として低負荷域でのエンジンアクセル値をさらに低い騒音調整アクセルポジション例えば７９％、７８％などのエンジン出力特性カーブに自動調整し、低負荷域でのエンジン回転数を低下させて、エンジン音およびエンジン直結ファン音の一層の低減を図るようにする。
【００３１】
また、エンジン負荷が高負荷域である場合は、図４に示されるように、エンジンアクセル値を設定アクセルポジション例えば１００％のエンジン出力特性カーブに戻すことで定格出力が得られるようにする。
【００３２】
（ステップS5）
再度、騒音計19により、機体11の周囲騒音値を計測する。
【００３３】
（ステップS6）
再度、周囲騒音計測値が目標または基準となる基準騒音値以上であるか否かを判定し、周囲騒音計測値が基準騒音値以上でなければ、騒音調整の必要がないので騒音調整プロセスを終了する。
【００３４】
（ステップS7）
周囲騒音計測値が基準騒音値以上であれば、機体11の騒音特性が異常であると判断し、チェックリストによる機体11の点検を実施する。その後、ステップS1に戻り、機体11の周囲騒音値を計測する。
【００３５】
次に、図示された実施の形態の作用効果を説明する。
【００３６】
アクセルポジション設定器21で設定された設定アクセルポジションが例えば１００％のとき、負荷域判定信号検出手段22から検出されたエンジン負荷が高負荷域にある場合は、定格出力で稼働し、低負荷域にある場合は、基準アクセルポジション例えば８０％で稼働する。
【００３７】
騒音計19により計測された機体11の周囲騒音は、低負荷域で計測されるので、周囲騒音値が基準騒音値より大きい機体11の場合は、基準アクセルポジション例えば８０％を、周囲騒音に応じて騒音調整アクセルポジション例えば７９％、７８％へと調整することで、周囲騒音を基準騒音値内に調整することができる。エンジン負荷が高負荷域に入ると、設定アクセルポジション例えば１００％に戻す。
【００３８】
なお、この設定アクセルポジションから基準アクセルポジションへの変更制御は、無負荷時エンジン回転数が定格エンジン回転数以上の高設定アクセルポジション（例えば８０％以上）の場合に適用可能であり、それ以下の低設定アクセルポジションの場合は、適用不可であり、アクセルポジション設定器21で設定された設定アクセルポジションのみで低負荷域および高負荷域が運転される。
【００３９】
このエンジン特性調整方法では、高負荷域と低負荷域で異なるアクセルポジションにより異なるエンジン出力特性カーブを使い、高負荷域では、高アクセルポジションのエンジン出力特性カーブを使うので、定格出力に影響を与えることなく、必要とする十分なエンジンパワーを得ることができる。また、低負荷域では、周囲騒音計測値に応じてエンジン回転数低減側へ自動調整されたエンジン出力特性カーブを使うので、機体性能に与える影響を最少限に抑制しつつ、機体11ごとにエンジン回転数を低下させて周囲騒音を低減でき、機体11による周囲騒音の個体差を簡単に低減させることができる。そして、周囲騒音はエンジン回転数の高くなる低負荷時に大きく、その低負荷時の回転数を低く抑えることは騒音低減に効果的である。
【００４０】
このエンジン特性調整方法で調整された制御システムは、全ての機体11に搭載する必要はなく、個体として周囲騒音値の大きい機体11に対してのみ適用し、低負荷域の基準アクセルポジションを騒音調整アクセルポジションに変更調整し（低下させ）、基準騒音値を満たすようにする。これにより、機体ごとの周囲騒音のバラツキに対応できるように機体設計において大きなマージンをとる必要がなくなり、騒音低減対策に要する費用を抑えることができる。
【００４１】
このように、周囲騒音値を調整したエンジン出力特性を有する制御システムを個々の機体11に搭載することで、固体として周囲騒音値の高い機体11に対して騒音を低減することが可能となり、例えば、図５（ａ）に示された周囲騒音特性を有する機体11であっても、このエンジン制御システムにより図５（ｂ）に示されるように周囲騒音値の分布を変化させることができるので、騒音規制値に対するマージンを小さくすることができ、機体11による周囲騒音の個体差を簡単に低減させることができる。
【００４２】
図８の場合では、騒音規制値に対して平均値で０．５dBのマージンをとっていたが、図５の場合では、騒音規制値に対して平均値で０．１dBのマージンをとることができる。つまり、０．４dBマージンを小さくする効果があり、機体設計も容易になる。
【００４３】
次に、他の実施の形態を図６に基づき説明する。
【００４４】
図６に示されたエンジン特性調整方法は、図２に示されたシステム構成において、周囲騒音計測値が基準騒音値を超える機体11の場合、コントローラ16は、エンジン負荷が低負荷域であることを条件に、エンジン出力特性カーブを周囲騒音計測値に応じてエンジン回転数低減側へ変更調整する点で、図４に示された実施の形態と共通するが、図６に示されたエンジン特性調整方法は、エンジン出力特性カーブにおけるドループカーブの傾斜勾配を周囲騒音値に応じて変更調整する点で異なる。
【００４５】
ドループカーブの傾斜勾配＝（無負荷時回転数−定格回転数）／無負荷時回転数
は、例えば、１０％で設定することが一般的であるが、これを周囲騒音計測値に応じて９％あるいは８％へと低下させるように制御する。５％程度までの低下が可能である。
【００４６】
ドループカーブの傾斜勾配を変更調整しても、低負荷域でのエンジンアクセル値の変更調整と同様の作用効果が得られる。すなわち、高負荷域では、定格出力に影響を与えることなく、必要とする十分なエンジンパワーを得ることができ、また、ドループカーブの傾斜勾配を周囲騒音値に応じて変更調整することで、低負荷域では、機体性能に与える影響を抑制しつつエンジン回転数を効果的に低下させて、周囲騒音を低減できるので、機体ごとのバラツキに対応できるように機体設計において大きなマージンをとる必要がなくなり、騒音規制値に対するマージンを小さくすることができ、機体による周囲騒音の個体差を簡単に低減させることができる。
【００４７】
以上のように、騒音への影響の大きいエンジン出力特性カーブのエンジンアクセル値やドループカーブ勾配を変更制御することにより、騒音値を調整する。この方法は、エンジン単体の音と、冷却ファン音の両方に効果があるため、ファン回転数がエンジン回転数に依存するエンジン直結ファン等を有する機体11で特に効果が大きくなる。
【００４８】
本発明は、エンジン負荷が変動する建設機械などの機体に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るエンジン特性調整方法の一実施の形態を示すフローチャートである。
【図２】同上調整方法を実施する制御システムのブロック図である。
【図３】（ａ）は同上調整方法の前提となる周囲騒音計測時のＸ−Ｚ座標説明図、（ｂ）はＸ−Ｙ座標説明図である。
【図４】同上調整方法のエンジン出力特性を示す特性図である。
【図５】同上調整方法による周囲騒音特性の改善例を示す特性図であり、（ａ）は改善前の特性図であり、（ｂ）は改善後の特性図である。
【図６】本発明に係るエンジン特性調整方法の他の実施の形態を示すエンジン出力特性図である。
【図７】従来のエンジン制御で用いられるエンジン出力特性を示す特性図である。
【図８】従来のエンジン制御での周囲騒音特性を示す特性図である。
【符号の説明】
【００５０】
11    機体
12    エンジン
【図１】
2008274913.tif 000003
【図２】
2008274913.tif 000004
【図３】
2008274913.tif 000005
【図４】
2008274913.tif 000006
【図５】
2008274913.tif 000007
【図６】
2008274913.tif 000008
【図７】
2008274913.tif 000009
【図８】
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