(57)【要約】【課題】高地における建設機械の稼働に好適なエンジン回転数とすることができる建設機械のエンジン回転制御装置の提供。【解決手段】油圧ショベルに備えられ、手動選択装置である切換えスイッチ１３から出力される信号に応じてエンジン回転数を変更させるエンジン回転数変更制御手段が、当該油圧ショベルの稼働現場の海抜高度が、例えば５０００ｍの所定高度のときに、その所定高度に応じて目標エンジン回転数を例えば８５％に減少させる制御をおこなう手段を含んでいる。この手段は、エンジン１の燃料噴射量を制御するメカニカルガバナ２と、このメカニカルガバナ２を駆動するステッピングモータ３とを有する燃料噴射量制御手段と、ステッピングモータ２の作動を制御するコントローラ１２とを含んでいる。【選択図】　　　図１
2004132197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手動選択装置と、この手動選択装置からの出力信号に応じてエンジン回転数を変更させるエンジン回転数変更制御手段を有する建設機械のエンジン回転制御装置において、
上記エンジン回転数変更制御手段は、上記建設機械の稼働現場の海抜高度が所定高度のときに、その所定高度に応じて目標エンジン回転数を所定値に減少させる制御手段を有することを特徴とする建設機械のエンジン回転制御装置。
【請求項２】
上記エンジン回転数変更制御手段は、エンジンの燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、上記手動選択装置から出力される信号に応じて上記燃料噴射量制御手段を制御する制御信号を出力するコントローラとを含むことを特徴とする請求項１記載の建設機械のエンジン回転制御装置。
【請求項３】
上記燃料噴射量制御手段は、メカニカルガバナと、上記コントローラから出力される上記制御信号に応じて上記メカニカルガバナの駆動を制御するステッピングモータとを含むことを特徴とする請求項２記載のエンジン回転制御装置。
【請求項４】
上記燃料噴射量制御手段は、電子ガバナを含むことを特徴とする請求項２記載のエンジン回転制御装置。
【請求項５】
上記コントローラは、上記所定高度に対応して決められる目標エンジン回転数が設定される設定部と、上記手動選択装置から出力される信号に応じて、上記設定部で設定された上記目標エンジン回転数に相当する上記制御信号を上記燃料噴射量制御手段に出力する信号処理部とを含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の建設機械のエンジン回転制御装置。
【請求項６】
上記手動選択装置は、上記所定高度に対応する切換え位置を有する切換えスイッチから成ることを特徴とする請求項１記載の建設機械のエンジン回転制御装置。
【請求項７】
上記切換えスイッチは、操作量に応じて連続的に変化する値を出力するリニアスイッチから成ることを特徴とする請求項６記載の建設機械のエンジン回転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に備えられ、手動操作によってエンジン回転数を変更させることのできる建設機械のエンジン回転制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来技術として、手動操作装置から出力される信号に応じてエンジン回転数を変更させる制御をおこなうエンジン回転数変更制御手段を備えた建設機械が公知である。この従来技術は、手動操作装置としてアクセルダイヤルをキャブ内に備えたもので、このアクセルダイヤルで選択されたエンジン回転数に応じた信号がコントローラに出力される。これに応じてコントローラは、該当する制御信号をガバナアクチュエータに出力する。これによってガバナアクチュエータが作動し、エンジン回転数が、アクセルダイヤルで選択されたエンジン回転数となるように作動する。（特許文献１、参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１０３２１０号公報
（段落番号００１０，００１３、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
昨今、油圧ショベル等の建設機械が、海抜数千ｍの高地でも活用されるようになってきているが、上述した従来技術は、単にエンジン回転数を手動で変更可能にさせる技術であり、高地においてどのようにエンジン回転数を制御するかについては考慮がなされていなかった。
【０００５】
高地では大気圧が低くなるために、エンジンの吸入空気量が平地に比べて減少する。したがって、高地での当該建設機械の稼働時には、燃料濃度が濃くなって不完全燃焼となり、作業環境に悪影響を及ぼしやすい。また、燃焼遅れにより排気温度が高くなり、ターボ回転数が過回転となってエンジンに損傷を生じ、エンジンの耐久性が劣化しやすい。
【０００６】
本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、高地における建設機械の稼働に好適なエンジン回転数にすることができる建設機械のエンジン回転制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、手動選択装置と、その手動選択装置からの出力信号に応じてエンジン回転数を変更させるエンジン回転数変更制御手段を有する建設機械のエンジン回転制御装置において、上記エンジン回転数変更制御手段は、上記建設機械の稼働現場の海抜高度が所定高度のときに、その所定高度に応じて目標エンジン回転数を所定値に減少させる制御手段を有することを特徴としている。
【０００８】
このように構成した本発明は、建設機械の稼働現場の海抜高度が、例えば３０００ｍ，４０００ｍ，５０００ｍといった所定高度のときに、すなわち高地のときに、エンジン回転数変更制御手段によって、目標エンジン回転数の値を所定高度に応じた所定値に減少させる制御がなされる。例えば海抜高度が５０００ｍのときには、目標エンジン回転数を平地における場合の８５％に減少させる制御がなされる。これにより、高地における当該建設機械の稼働に好適なエンジン回転数を確保することができる。
【０００９】
また本発明は、上記発明において、上記エンジン回転数変更制御手段は、エンジンの燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、上記手動選択装置から出力される信号に応じて上記燃料噴射量制御手段を制御する制御信号を出力するコントローラとを含むことを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、上記発明において、上記燃料噴射量制御手段は、メカニカルガバナと、上記コントローラから出力される上記制御信号に応じて上記メカニカルガバナの駆動を制御するステッピングモータとを含むことを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、上記発明において、上記燃料噴射量制御手段は、電子ガバナを含むことを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、上記発明において、上記コントローラは、上記所定高度に対応して決められる目標エンジン回転数が設定される設定部と、上記手動選択装置から出力される信号に応じて、上記設定部で設定された上記目標エンジン回転数に相当する上記制御信号を上記燃料噴射量制御手段に出力する信号処理部とを含むことを特徴としている。
【００１３】
また本発明は、上記発明において、上記手動選択装置は、上記所定高度に対応する切換え位置を有する切換えスイッチから成ることを特徴としている。
【００１４】
また本発明は、上記発明において、上記切換えスイッチは、操作量に応じて連続的に変化する値を出力するリニアスイッチから成ることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の建設機械のエンジン回転制御装置に係る実施形態を図に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１実施形態の構成図、図２は第１実施形態に備えられる手動選択装置を示す図である。
【００１７】
この第１実施形態は、建設機械例えば油圧ショベルに備えられるものであり、図１に示すように、エンジン１と、このエンジン１の回転数を制御するメカニカルガバナ２と、このメカニカルガバナ２の駆動を制御するステッピングモータ３とを備えている。メカニカルガバナ２とステッピングモータ３は、エンジン１の燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段を構成している。
【００１８】
また、この第１実施形態は、エンジン回転数を手動で変更可能な手動選択装置、例えば切換えスイッチ１３を備えている。この切換えスイッチ１３は例えば図２に示すように、レバー１３ａの操作により平地作業に対応するＯＦＦ位置である第１切換え位置１３ｂと、高地作業に対応するＯＮ位置である第２切換え位置１３ｃとに切換えられるＯＮ−ＯＦＦスイッチから成っている。
【００１９】
さらに、切換えスイッチ１３から出力されるＯＮ信号あるいはＯＦＦ信号に応じてステッピングモータ３の駆動を制御するコントローラ１２を備えている。このコントローラ１２は、平地における目標エンジン回転数の１００％の値、及び所定高度に対応して決められる目標エンジン回転数、例えば５０００ｍの所定高度に対応して平地における目標エンジン回転数の８５％の値が設定される設定部と、切換えスイッチ１３から出力される例えばＯＦＦ信号に応じて、上述した設定部で設定された１００％の目標エンジン回転数に相当する制御信号をステッピングモータ３に出力し、またＯＮ信号に応じて、上述した設定部で設定された８５％の目標エンジン回転数に相当する制御信号をステッピングモータ３に出力する信号処理部とを含んでいる。
【００２０】
上述したメカニカルガバナ２とステッピングモータ３を含む燃料噴射量制御手段と、コントローラ１２は、当該油圧ショベルの稼働現場の海抜高度が所定高度、例えば５０００ｍのときに、目標エンジン回転数を所定値、すなわち８５％の値に減少させる制御をおこなうエンジン回転数変更制御手段を構成している。
【００２１】
この第１実施形態では、例えば海抜高度が２０００ｍ以下であって平地とみなされる作業現場における作業を考慮して、図２に示す切換えスイッチ１３のレバー１３ａをＯＦＦ側すなわち第１切換え位置１３ｂに操作すると、コントローラ１２の信号処理部は、この切換えスイッチ１３から出力されるＯＦＦ信号に応じて、設定部で設定された１００％を選定し、この１００％に相当する制御信号をステッピングモータ３に出力する。これにより、ステッピングモータ３が作動し、これに伴ってメカニカルガバナ２が駆動し、目標エンジン回転数は１００％の大きな値となる。
【００２２】
また例えば、海抜高度が５０００ｍの高地における作業現場での作業を考慮して、図２に示す切換えスイッチ１３のレバー１３ａをＯＮ側すなわち第２切換え位置１３ｃに切換えると、コントローラ１２の信号処理部は、この切換えスイッチ１３から出力されるＯＮ信号に応じて設定部で設定されたエンジン回転数の値８５％を選定し、この８５％に相当する制御信号をステッピングモータ３に出力する。これにより、ステッピングモータ３が駆動し、これに伴ってメカニカルガバナ２が駆動し、目標エンジン回転数は８５％と小さな値に減少する。すなわち、エンジン回転数が平地の場合に比べて小さな値に保持される。
【００２３】
このように構成した第１実施形態によれば、上述のように油圧ショベルの稼働現場の海抜高度が例えば５０００ｍの高度のときに、すなわち高地のときに、メカニカルガバナ２、ステッピングモータ３、コントローラ１２を含むエンジン回転数変更制御手段によって、目標エンジン回転数の値を平地の場合の８５％の値に減少させる制御がなされる。この８５％の値は、海抜高度が５０００ｍのときに、良好なエンジン１の駆動を実現させることができると、経験的に、あるいは実験的に確認されている値である。これにより、高地における油圧ショベルの稼働に好適なエンジン回転数を確保することができる。
【００２４】
これに伴い、高地での当該油圧ショベルの稼働時に、燃料濃度が濃くなるのを抑え、不完全燃焼の発生を防止でき、高地の作業現場における周囲環境の保護に貢献する。また、燃焼温度が高くなり過ぎるのを抑え、エンジン回転数の過回転を防止できる。したがって、これらによるエンジン１の損傷を防止でき、高地におけるエンジン１の耐久性を向上させることができる。
【００２５】
図３は本発明の第２実施形態に備えられる手動選択装置を示す図、図４は本発明の第２実施形態に備えられるコントローラに含まれる設定部の設定内容を示す図である。
【００２６】
この第２実施形態は、エンジン回転数を手動で変更可能な手動選択装置、例えば切換えスイッチ１６が、指針を有し、回動可能なつまみ１６ａを有している。また、平地とみなし得る例えば２０００ｍ以下の海抜高度に対応する第１切換え位置１６ｂと、高地となる例えば３０００ｍ，４０００ｍ，５０００ｍのそれぞれの海抜高度に対応する第２切換え位置１６ｃ、第３切換え位置１６ｄ、第４切換え位置１６ｅとを有している。
【００２７】
つまみ１６ａの指針を、第１〜第４切換え位置１６ｂ〜１６ｅのそれぞれに合わせることにより、該当する第１〜第４位置信号がコントローラ２に出力される。
【００２８】
また、コントローラ１２の設定部に、図４に示すように、平地とみなし得る海抜高度２０００ｍ以下に相当する第１設定点１７ｂ、高地となる３０００ｍに相当する第２設定点１７ｃ、４０００ｍに相当する第３設定点１７ｄ、５０００ｍに相当する第４設定点１７ｅをあらかじめ設定してある。
【００２９】
第１設定点１７ｂの値は、例えば目標エンジン回転数（ガバナ位置に対応）が平地における場合の１００％、第２設定点１７ｃの値は９５％、第３設定点１７ｄの値は９０％、第４設定点１７ｅの値は８５％となっている。
【００３０】
これらの第１〜第４設定点１７ｂ〜１７ｅの値は、経験的に、あるいは実験的に決められるものである。
【００３１】
その他の構成は、前述した図１に示す第１実施形態の構成と同等である。
【００３２】
この第２実施形態では、平地とみなされる海抜高度２０００ｍ以下の作業現場における作業に際しては、図４に示すつまみ１６ａの指針を第１切換え位置１６ｂに合わせることがおこなわれる。
【００３３】
これにより第１位置信号がコントローラ１２に出力される。コントローラ１２の信号処理部は設定部で設定されている第１位置信号（２０００ｍ以下）に該当する第１設定部１７ｂの値１００％を選定し、この１００％に相応する制御信号をステッピングモータ３に出力する。したがって、このステッピングモータ３が作動し、これに伴ってメカニカルガバナ２が駆動し、エンジン１に対する燃料噴射量が調整され、エンジン回転数は１００％の大きな値となる。
【００３４】
また、海抜高度３０００ｍの作業現場における作業に際しては、図３に示すつまみ１６ａの指針を第２切換え位置１６ｃに合わせることがおこなわれる。
【００３５】
これにより第２位置信号がコントローラ１２に出力される。コントローラ１２の信号処理部は設定部で設定されている第２位置信号（３０００ｍ）に該当する第２設定点１７ｃの値９５％を選定し、この９５％に相応する制御信号を図１のステッピングモータ３に出力する。したがって、ステッピングモータ３が作動し、ガバナ２が駆動し、エンジン回転数は９５％とわずかながら減少する。
【００３６】
以下同様にして、図３に示すつまみ１６ａの指針が第３切換え位置１６ｄに合わされると、目標エンジン回転数は９０％の値に減少し、つまみ１６ａの指針が第４切換え位置１６ｅに合わされると、目標エンジン回転数は８５％の値に減少する。
【００３７】
このように構成した第２実施形態では、高地であっても海抜高度の違いにより、減少させる目標エンジン回転数の値を異ならせ、その海抜高度に好適なエンジン回転数とすることができる。
【００３８】
図５は本発明の第３実施形態に備えられる手動選択装置を示す図、図６は本発明の第３実施形態に備えられるコントローラに含まれる設定部の設定内容を示す図である。
【００３９】
この第３実施形態は、エンジン回転数を手動で変更可能な手動選択装置例えば切換えスイッチ１８が、指針を有し、回動可能なつまみ１８ａを有するとともに、平地とみなし得る例えば２０００ｍ以下の海抜高度に対応する第１切換え位置１８ｂと、高地となる例えば３０００ｍ，４０００ｍ，５０００ｍのそれぞれの海抜高度に対応する第２切換え位置１８ｃ、第３切換え位置１８ｄ，第４切換え位置１８ｅとを有している。切換えスイッチ１８はリニアスイッチから成り、特に第２切換え位置１８ｃから第３，第４切換え位置１８ｄ，１８ｅに至る間、つまみ１８ａの回動操作量に応じて連続的に変化する、すなわち増加する位置信号を出力する。
【００４０】
また、コントローラ１２の設定部には、図６に示すように、海抜高度に対応する目標エンジン回転数（ガバナ位置に対応）（％）を表わす設定線１９ｆをあらかじめ設定してある。この設定線１９ｆ上に、平地とみなされる海抜高度２０００ｍ以下のときの目標エンジン回転数１００％の値を第１設定点１９ｂとして、海抜高度３０００ｍのときの目標エンジン回転数９５％の値を第２設定点１９ｃとして、海抜高度４０００ｍのときの目標エンジン回転数９０％の値を第３設定点１９ｄとして、海抜高度５０００ｍのときの目標エンジン回転数８５％を第４設定点１９ｅとして、それぞれ位置させてある。
【００４１】
その他の構成は、前述した図１に示す第１実施形態の構成と同等である。
【００４２】
この第３実施形態では、海抜高度が例えば２０００ｍを越え５０００ｍに至るまでの範囲において、コントローラ１２の信号処理部で、つまみ１８ａの回動量に応じた厳密な値の目標エンジン回転数を選定でき、精度の高いエンジン回転数制御を実現できる。その他の作用効果は前述した第２実施形態におけるのと同等である。
【００４３】
図７は本発明の第４実施形態に備えられる手動選択装置を示す図である。
【００４４】
この第４実施形態は、エンジン回転数を手動で変更可能な手動選択装置例えば切換えスイッチ２０が、指針を有し、ガイド溝２０ｆに沿って直線動可能なつまみ２０ａを有するとともに、平地とみなし得る例えば２０００ｍ以下の海抜高度に対応する第１切換え位置２０ｂと、高地となる例えば３０００ｍ，４０００ｍ，５０００ｍのそれぞれの海抜高度に対応する第２切換え位置２０ｃ、第３切換え位置２０ｄ、第４切換え位置２０ｅとを有している。この切換えスイッチ２０もリニアスイッチから成り、特に第２切換え位置２０ｃから第３，第４切換え位置２０ｄ，２０ｅに至る間、つまみ２０ａの直線的な操作量に応じて連続的に変化する、すなわち増加する位置信号を出力する。
【００４５】
その他の構成は前述した第３実施形態の構成と同等である。
【００４６】
この第４実施形態も、前述した第３実施形態におけるのと同様に、海抜高度が２０００ｍを越え５０００ｍに至るまでの範囲において、コントローラ１２の信号処理部で、つまみ２０ａの直線的な操作量に応じた厳密な値のエンジン回転数を設定でき、精度の高いエンジン回転数制御を実現できる。
【００４７】
なお、上記第１実施形態では、切換えスイッチ１３からＯＮ信号が出力されたときに目標エンジン回転数が８５％に、ＯＦＦ信号が出力されたときに目標エンジン回転数が１００％になるように設定されているが、これとは逆に、切換えスイッチ１３からＯＦＦ信号が出力されたときにエンジン回転数が８５％に、ＯＮ信号が出力されたときに目標エンジン回転数が１００％になるように構成してもよい。
【００４８】
また、上記では燃料噴射量制御手段として、ステッピングモータ３とメカニカルガバナ２とを設けた構成にしてあるが、このような機械式の構成に代えて電子ガバナを設けた構成にしてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上の構成にしてあることから、本発明の各請求項に係る発明は、高地における建設機械の稼働に好適なエンジン回転数にすることができる。これにより、高地での当該建設機械の稼働時に、燃料濃度が濃くなるのを抑え、不完全燃焼の発生を防止でき、高地の作業現場における周囲環境の保護に貢献する。また、燃料濃度が高くなり過ぎるのを抑え、エンジン回転数の過回転を防止できる。したがって、これらによるエンジンの損傷を防止でき、高地におけるエンジンの耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の建設機械のエンジン回転制御装置に係る第１実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す第１実施形態に備えられる手動選択装置を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に備えられる手動選択装置を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に備えられるコントローラに含まれる設定部の設定内容を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に備えられる手動選択装置を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態に備えられるコントローラに含まれる設定部の設定内容を示す図である。
【図７】本発明の第４実施形態に備えられる手動選択装置を示す図である。
【符号の説明】
１　　エンジン
２　　メカニカルガバナ（燃料噴射量制御手段）〔エンジン回転数変更制御手段〕
３　　ステッピングモータ（燃料噴射量制御手段）〔エンジン回転数変更制御手段〕
１２　コントローラ（エンジン回転数変更制御手段）
１３　　切換えスイッチ（手動選択装置）
１３ａ　レバー
１３ｂ　第１切換え位置
１３ｃ　第２切換え位置
１６　　切換えスイッチ（手動選択装置）
１６ａ　つまみ
１６ｂ　第１切換え位置
１６ｃ　第２切換え位置
１６ｄ　第３切換え位置
１６ｅ　第４切換え位置
１７ｂ　第１設定点
１７ｃ　第２設定点
１７ｄ　第３設定点
１７ｅ　第４設定点
１８　　切換えスイッチ（手動選択装置）
１８ａ　つまみ
１８ｂ　第１切換え位置
１８ｃ　第２切換え位置
１８ｄ　第３切換え位置
１８ｅ　第４切換え位置
１９ｂ　第１設定点
１９ｃ　第２設定点
１９ｄ　第３設定点
１９ｅ　第４設定点
１９ｆ　設定線
２０　　切換えスイッチ（手動選択装置）
２０ａ　つまみ
２０ｂ　第１切換え位置
２０ｃ　第２切換え位置
２０ｄ　第３切換え位置
２０ｅ　第４切換え位置
２０ｆ　ガイド溝
【図１】
2004132197.tif 000003
【図２】
2004132197.tif 000004
【図３】
2004132197.tif 000005
【図４】
2004132197.tif 000006
【図５】
2004132197.tif 000007
【図６】
2004132197.tif 000008
【図７】
2004132197.tif 000009