(57)【要約】【課題】制御手段を本体に一体化して迅速かつ確実に内燃機関を容易に制御できる安価な統合化内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関本体１の各種状態を検出するセンサ２からの検出信号に基づいて内燃機関の起動，停止，出力を制御する制御部７と、検出信号に基づいて一定条件下で異常を判別して内燃機関を停止させる安全部８と、検出信号が表わす圧力，温度，機関回転数，出力を監視する監視部９とを備え、防油および防水構造を備えた電子制御装置４を、防振手段を介して内燃機関本体１に一体に取り付ける。各センサ２と電子制御装置４とは、信号線を一括接続する集合コネクタと各センサを接続する個別コネクタを有し、両コネクタ間の配線を収容する密封筒状体を備えた配線レールによって接続される。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関本体の各種状態を検出するセンサと、
上記センサからの検出信号に基づいて上記内燃機関の起動、停止、出力を制御する制御部と、上記検出信号に基づいて一定条件が成立したとき、異常と判別して上記内燃機関を停止させる安全部と、上記検出信号が表わす圧力、温度、機関回転数、出力を監視する監視部とを含む電子制御装置と
を備え、
上記内燃機関本体に上記センサと上記電子制御装置を一体に取り付けたことを特徴とする統合化内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の統合化内燃機関において、上記電子制御装置は、防振手段を介して上記内燃機関本体に取り付けられていることを特徴とする統合化内燃機関。
【請求項３】
請求項１または２に記載の統合化内燃機関において、上記電子制御装置は、防油および防水構造を備えたことを特徴とする統合化内燃機関。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の統合化内燃機関において、上記電子制御装置は、上記センサからの検出信号に基づき、電子表示部に表示すべき内容に対応する表示データを出力することを特徴とする統合化内燃機関。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の統合化内燃機関において、上記センサと電子制御装置とは、信号線を一括接続する集合コネクタと各センサを接続するするための個別コネクタを有し、上記集合コネクタと個別コネクタとの間の配線を収容する密封筒状体を備えた配線レールによって接続されることを特徴とする統合化内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサによって検出される内燃機関の圧力、温度、機関回転数、出力などの各種状態データに基づいて、内燃機関を発停および出力制御し、異常時に緊急停止させ、運転状態を監視できるとともに、内燃機関に一体に取り付けることができる単一の制御装置を備えた統合化内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼル機関などの内燃機関は、例えば図６に示すような制御装置によって制御されている。この制御装置は、種々のメータ５２を有する計器盤５１を図示しない内燃機関本体に設置し、内燃機関本体の圧力，温度，機関回転数，機関出力などを検出すべき各検出ポイント５３のうち、圧力検出ポイント５３ａからは配管５４を介してメータ５２に圧力を導き、温度検出ポイント５３ｂには温度計を直接設置する一方、各検出ポイント５３に設けたセンサ２によって、検出値を検出信号に変換して、検出信号を必要とする操舵室内の監視装置などの外部機器３に出力している。そして、操作者は、内燃機関本体の温度計や計器盤５１の各メータ５２を常時監視して、計器盤５１の近傍に設けられた制御操作部５５のスイッチ等を操作して、空気圧機器や油圧機器等を介して内燃機関を起動し、停止し、または機関出力を制御し、あるいは制御操作部５５から外部制御盤５６に信号を出力し、この外部制御盤５６から図示しない信号線を経て内燃機関の空気圧機器や油圧機器の電磁制御弁等に出力される制御信号によって内燃機関を同様に制御する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の内燃機関の制御装置は、検出ポイント５３の圧力，温度などの検出値を検出信号として監視装置などの外部機器３に送っているから、各検出ポイント５３にセンサ２とこれを外部機器３まで接続する信号線５７の配線が必要になるため、圧力検出ポイント５３ａではメータ５２への配管５４と圧力センサ２が重複設置され、温度検出ポイント５３ｂでは温度計と温度センサ２が重複設置されて、設備費の無駄な増加が生じる。また、各信号線５７は、内燃機関の高温や振動に耐えるように網代外装という強固な網線で１本１本が被覆されているため、配線作業に熟練と時間を要し、作業者の熟練度により施工品質にばらつきが生じ、制御装置のコストも上昇するという問題がある。
さらに、操作者は、内燃機関本体に設けられた計器盤５１の各メータ５２および温度計を常時監視し、検出値が正常か否かの判断をしなければならず、非常な労力を強いられるうえ、異常時の対応が遅れたり、誤ったりする虞も大きい。また、外部制御盤５６を設置するためのスペースが必要になるという問題もある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、センサからの内燃機関の圧力、温度などの状態データに基づいて内燃機関を制御する手段を、内燃機関本体に一体化することによって、迅速かつ確実に内燃機関を制御でき、容易かつ安価に構成できる統合化内燃機関を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、内燃機関本体の各種状態を検出するセンサと、上記センサからの検出信号に基づいて上記内燃機関の起動、停止、出力を制御する制御部と、上記検出信号に基づいて一定条件が成立したとき、異常と判別して上記内燃機関を停止させる安全部と、上記検出信号が表わす圧力、温度、機関回転数、出力を監視する監視部とを含む電子制御装置とを備え、上記内燃機関本体に上記センサと上記電子制御装置を一体に取り付けたことを特徴とする。
【０００６】
請求項１の統合化内燃機関では、制御部と安全部と監視部とを含む電子制御装置が、センサと同じく内燃機関本体に一体に取り付けられている。電子制御装置の制御部は、上記センサからの検出信号に基づいて内燃機関の起動、停止、出力を制御し、安全部は、上記検出信号に基づいて一定条件が成立したときに、異常と判別して内燃機関を停止させ、監視部は、上記検出信号が表わす圧力、温度、機関回転数、出力を監視する。従って、制御盤を内燃機関外に設けた場合に比して、信号線が短縮でき、複数のメータをもつ計器盤および操作者の常時監視がなくても、内燃機関の制御や非常時の緊急停止を迅速かつ確実に行なえ、温度計や圧力配管の重複設置が不要になって、装置のコストダウンを図ることができる。
【０００７】
請求項２の統合化内燃機関は、上記電子制御装置が、防振手段を介して上記内燃機関本体に取り付けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の統合化内燃機関では、制御部、安全部、監視部を含む電子制御装置が、防振手段を介して内燃機関本体に取り付けられている。従って、運転中の内燃機関本体に常に生じる振動の電子制御装置への伝達を防いで、制御部、安全部、監視部の各機能を長期に亘り十分に発揮させることができる。
【０００９】
請求項３の統合化内燃機関は、上記電子制御装置が、防油および防水構造を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の統合化内燃機関では、電子制御装置が防油および防水構造を備えているので、潤滑油や冷却水などが不可避の内燃機関の運転環境下で、電子制御装置への油や水の侵入を防いで、制御部、安全部、監視部の各機能を長期に亘り十分に発揮させることができる。
【００１１】
請求項４の統合化内燃機関は、上記電子制御装置が、上記センサからの検出信号に基づき、電子表示部に表示すべき内容に対応する表示データを出力することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の統合化内燃機関では、従来の複数のメータをもつ計器盤に代えて、電子制御装置から入力される表示データの内容が電子表示部に表示される。従って、メータに接続する圧力配管や信号ケーブルが不要になるうえ、操作者は、見やすく把握しやすいグラフィカルな表示によって、内燃機関の状態を詳しく知ることができ、異常時にも、監視部などからの警報用の表示データを電子表示部に表示できるから、異常を迅速に知って適切に対応することができる。
【００１３】
請求項５の統合化内燃機関は、上記センサと電子制御装置とが、信号線を一括接続する集合コネクタと各センサを接続するするための個別コネクタを有し、上記集合コネクタと個別コネクタとの間の配線を収容する密封筒状体を備えた配線レールによって接続されることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の統合化内燃機関では、内燃機関本体に設けられたセンサが、配線レールの個別コネクタに接続され、これらのセンサが密封筒状体に収容された配線および集合コネクタを介して電子制御装置に接続される。従って、工場等で予め製造でき、品質が一定で良好な配線レールを、内燃機関本体の周辺に配設するだけで、各センサと電子制御装置を接続できるから、現場施工に必要な熟練を不要にし、労力を軽減できるうえ、高温，振動および潤滑油や冷却水に曝される環境から配線を確実に保護することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
図１は、本発明の統合化内燃機関の一実施形態を示す概略図であり、この統合化内燃機関は、ディーゼル機関などの内燃機関本体１の圧力，温度，機関回転数，機関出力などの各種状態を検出するセンサ２と、電子制御装置４とを内燃機関本体１に一体に取り付けて構成される。
上記電子制御装置４は、各センサ２からの検出信号に基づいて内燃機関の起動，停止，出力を制御する制御部７と、上記検出信号に基づいて一定条件が成立したとき、異常と判別して内燃機関を停止させる安全部８と、上記検出信号が表わす圧力，温度，機関回転数，機関出力を監視する監視部９と、各センサ２から後述する集合信号線を経て入力される検出信号を必要に応じて上記制御部７，安全部８，監視部９に分配する入力部６と、これら各部７，８，９からの信号を纏めて集合信号線を経て監視装置やデータロガーなどの外部機器３へ出力する外部接続部１０とからなる。
【００１６】
電子制御装置４の各部６〜１０は、夫々配線基板上のモジュールとしてコンパクトに一体化されているので、各部間の配線作業は不要であり、電子制御装置４に電源を供給し、ボタンやスイッチを介して運転・制御指令を与えるだけで、各センサ２から常時入力される検出信号に基づいて、起動，停止指令により、電磁制御弁を介して空気圧または油圧機器を駆動して内燃機関を直接起動，停止させ、出力設定指令により、必要な制御機器を介して機関出力を直接増減し、機関異常を検出すれば、空気圧または油圧機器を駆動して内燃機関を緊急停止させて、内燃機関を自立制御するようになっている。
なお、各センサ２は、入力部６との間で集合信号線を介して検出信号等の送受を行なうための図示しないセンサ入力部を有し、各外部機器３は、外部接続部１０との間で集合信号線を介してデータ信号の送受を行なうための図示しない外部変換部を有する。
【００１７】
上記構成の統合化内燃機関によれば、図６で述べた従来例のように内燃機関本体１外に外部制御盤５６を設けたり、操作者が内燃機関本体の計器盤５１の各メータ５２を常時監視して、制御操作部５５のスイッチ等を操作したりせずとも、内燃機関本体１にコンパクトに取り付けられた電子制御装置４が、内燃機関の発停，出力制御，緊急停止を自動的に行なうので、内燃機関の制御や緊急停止を迅速かつ確実に行なうことができ、外部装置や温度計や圧力配管の設置が不要になって、省スペースおよび装置のコストダウンを図ることができる。
【００１８】
図２（Ａ），（Ｂ）は、防振手段を介して内燃機関本体１に取り付けられた電子制御装置４の一実施形態を示す正面図および側面図である。この電子制御装置４は、箱体１１内に設けたフレーム１２，１２に、制御部７，安全部８，監視部９に対応する配線基板１３，１４，１５を固定して、配線基板相互の共振を防ぐとともに、故障した配線基板のみを交換すれば継続使用できるようにしている。箱体１１は、断面コ字状の支持ブラケット１６に基部が固定され、この支持ブラケット１６の上下縁に嵌装した緩衝材１８，１８を介して内燃機関本体１の取付突起１７に固定されている。上記緩衝材１８の材質および寸法は、その内燃機関について測定，解析された運転時の振動データに基づいて、電子制御装置４の機能に影響を及ぼさない程度に振動を吸収するように選択されている。
なお、電子制御装置４には、図１の入力部６および外部接続部１０が含まれているが、これらは、簡略化のため図２（Ａ）では省略されている。
【００１９】
上記実施形態では、内燃機関本体１の鉛直方向の振動が、支持ブラケット１６の上下縁で挟まれた緩衝材１８の引張，圧縮変形により、内燃機関本体１の水平面内の振動が、緩衝材１８の剪断変形により夫々吸収，減衰されるので、従来難しかった振動の激しい内燃機関本体１への電子制御装置４の取り付けが可能になる。
【００２０】
図３（Ａ）〜（Ｄ）は、防油および防水構造を備えた電子制御装置４の一実施形態を示している。この電子制御装置４は、図３（Ａ），（Ｂ）の正面図，側面図に示すような前面下辺に揺動自在に枢着した開閉蓋２１を有する箱体２０からなり、閉状態で箱体２０に当接する開閉蓋２１のＬ字状断面の上辺にはパッキン２２を貼り付け、箱体２０のパッキン２２との当接縁には、図３（Ｄ）に示すようなコ字状断面の排液溝２３を設けて、内燃機関本体１の周辺に飛散した潤滑油等の油や冷却水等の水が、箱体２０内に侵入しないようにしている。
また、箱体２０内の電子制御装置４の入力部６（図１参照）および外部接続部１０と、後述する集合信号線である外部の密封筒状体を接続するコネクタ２４は、図３（Ｃ）に示すように、箱体２０の壁面２５に設けられ、コネクタ２４から箱体内へ延び出す各配線１９は、基部の端子ピンの部分で樹脂モールド２６により封止され、外部からの油や水の侵入を防いでいる。
【００２１】
上記防油および防水構造を備えた電子制御装置４によれば、内燃機関本体１の周辺に存在する可能性の高い油や水から電子制御装置４を保護することができ、電気回路相互の短絡を防止し、信号線の良好な接続を維持して、電子制御装置４により内燃機関を長期に亘って確実に制御できる。
【００２２】
図４は、電子制御装置４の他の実施形態を示す概略図である。この電子制御装置４は、内燃機関本体１の各検出ポイント５３に設けられた圧力，温度，機関回転数，機関出力などを検出するセンサ２からの検出信号に基づき、内燃機関本体外の機関室や操舵室などに設けられた電子表示部２７に表示すべき内容に対応する表示データを出力する。電子表示部２７は、電子制御装置４の制御部７からの表示データに基づき、液晶ディスプレイなどの表示パネル２８に円形メータ２９や棒グラフなどのグラフィカル描画で内燃機関の圧力，温度等を一括表示し、内燃機関の異常状態を判別した監視部９からの警報データに基づき、表示パネル２８にアラーム表示を行なう。また、ディスプレイを兼ねた入力パネルである制御パネル３０に、内燃機関を制御する空気圧や油圧機器の電磁制御弁に制御信号を出力する外部制御盤５６（図６参照）に制御信号を出力する従来例の制御操作部５５に対応する入力ボタンが設けられている。
【００２３】
上記電子表示部２７を備えた電子制御装置４によれば、図６の従来例で述べた複数のメータ５２を有して内燃機関本体１に取り付けられる計器盤５１に代えて、電子制御装置４から入力される表示データの内容が電子表示部２７にグラフィカルに一括表示される。従って、機関士や操舵士は、内燃機関本体１を巡回せずとも電子表示部２７の表示内容を見るだけで、各検出ポイントの検出値等が容易に判って、内燃機関の状態を詳しく把握でき、異常時にも、制御パネル３０から外部制御盤５６を介して内燃機関を迅速かつ適切に緊急制御できる。また、図６の従来例で述べた計器盤５１，制御操作部５５，圧力配管５４および温度計が不要になるから、省スペースおよび装置のコストダウンを図ることができる。
【００２４】
図５（Ａ）〜（Ｄ）は、センサ２と電子制御装置４を接続する配線レール３１の一実施形態を示す夫々全体図，平面図，側面図，正面図である。この配線レール３１は、信号線に沿って延在する細長い中空直方体の箱体３４と、箱体３４の両端に設けられ、信号線を一括接続する集合コネクタ３２と、各センサ２を接続すべくセンサ取付位置に合わせて箱体３４の側面に設けられた接続用の個別コネクタ３３と、箱体３４の上面を密封する板状の蓋３５からなり、箱体３４と蓋３５からなる密封筒状体内に集合コネクタ３２と個別コネクタ３３を接続する複数の信号配線３６を収容するとともに、箱体３４の内部空間を隙間なく発泡ウレタン樹脂３７で充填している。
各センサ２は、夫々の信号ケーブル３８を介して個別コネクタ３３に接続され、各個別コネクタ３３に繋がる複数の信号配線３６は、集合コネクタ３２に接続された多芯信号ケーブル３９を介して、電子制御部４の入力部６（図１参照）に接続される。
なお、電子制御装置４の出力側である外部接続部１０は、多芯信号ケーブル３９を介して外部機器３に接続される。
【００２５】
上記配線レール３１によってセンサ２に接続された電子制御装置４によれば、密封筒状体内に充填された発泡ウレタン樹脂３７が、各個別コネクタ３３と集合コネクタ３２を繋ぐ複数の信号配線３６を、従来のように各信号配線を縛らずとも互いに間隔をあけて固定・保持するうえ、油，水，外部の熱および振動から保護するので、内燃機関本体１の周辺の過酷な環境下でも長期に亘って良好に検出信号および制御信号を伝送できる。また、配線レール３１は、予め工場において一定かつ良好な品質で製造でき、各センサ２および電子制御装置４の近傍のみをコネクタ３２，３３を介して信号ケーブル３８，３９で接続すればよいので、網代外装の信号線を１本ずつ金具で固定しながら配線していた従来例に比して、配線や接続の労力を大幅に軽減することができる。
上記実施形態では、両端に集合コネクタ３２をもつ配線レールを説明したが、片側端のみに集合コネクタをもつ配線レールでもよいのはいうまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の請求項１の統合化内燃機関は、センサからの検出信号に基づいて内燃機関の起動，停止，出力を制御する制御部と、検出信号に基づき異常を判別して内燃機関を停止させる安全部と、検出信号が表わす圧力，温度等を監視する監視部とを含む電子制御装置を、センサと同じく内燃機関本体に一体に取り付けているので、内燃機関外に制御盤等を設けた従来例に比して、信号線が短縮でき、操作者の常時監視なしで内燃機関の制御や緊急停止を迅速かつ確実に行なえ、温度計や圧力配管の重複設置が不要になって、装置のコストダウンを図ることができる。
【００２７】
請求項２の統合化内燃機関は、電子制御装置が、防振手段を介して内燃機関本体に取り付けられているので、運転中に生じる振動の電子制御装置への伝達を防いで、電子制御装置の各機能を長期に亘って発揮させることができる。
【００２８】
請求項３の統合化内燃機関は、電子制御装置が、防油および防水構造を備えているので、潤滑油や冷却水が不可避の内燃機関周辺環境下で、電子制御装置内への油や水の侵入を防いで、電子制御装置の各機能を長期に亘って発揮させることができる。
【００２９】
請求項４の統合化内燃機関は、電子制御装置が、センサからの検出信号に基づき、従来の計器盤に代えて電子表示部に表示すべき内容に対応する表示データを出力するので、圧力配管や信号ケーブルの重複設置がなくなり、操作者は、グラフィカルな表示により内燃機関の状態を容易かつ迅速に知ることができる。
【００３０】
請求項５の統合化内燃機関は、センサと電子制御装置とが、信号線を一括接続する集合コネクタと各センサを接続するための個別コネクタを有し、集合コネクタと個別コネクタとの間の配線を収容する密封筒状体を備えた配線レールによって接続されるので、品質が一定で良好な配線レールによって配線を高温，多湿，振動などの過酷な環境から容易かつ確実に保護できるうえ、配線施工に熟練を要さず、労力を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の統合化内燃機関の一実施形態を示す概略図である。
【図２】防振手段を介して内燃機関本体に取り付けられた電子制御装置の一実施形態を示す正面図および側面図である。
【図３】防油および防水構造を備えた電子制御装置の一実施形態を示す正面図、側面図および部分詳細図である。
【図４】電子制御装置の他の実施形態を示す概略図である。
【図５】センサおよび外部機器と電子制御装置とを接続する配線レールの一実施形態を示す全体図、平面図、側面図および正面図である。
【図６】従来の制御装置を備えた内燃機関の概略図である。
【符号の説明】
１　内燃機関本体
２　センサ
３　外部機器
４　電子制御装置
６　入力部
７　制御部
８　安全部
９　監視部
１０　外部接続部
１１，２０，３４　箱体
１６　支持ブラケット
１８　緩衝材
１９　配線
２１　開閉蓋
２２　パッキン
２３　排液溝
２４　コネクタ
２６　樹脂モールド
２７　電子表示部
２８　表示パネル
２９　円形メータ
３０　制御パネル
３１　配線レール
３２　集合コネクタ
３３　個別コネクタ
３５　蓋
３６　信号配線
３７　発泡ウレタン
３８　信号ケーブル
３９　多芯信号ケーブル
５３　検出ポイント
【図１】
2004011470.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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