(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの燃料供給量を調節するガバナレバーと、このガバナレバーを回動させるステップモータと、このステップモータのモータ軸と上記ガバナレバーとを連結する力伝達部材と、オペレータによって操作される燃料供給調整器と、上記ディーゼルエンジンを始動あるいは停止させるエンジン始動スイッチと、上記燃料供給調整器から出力される信号に基づき上記ステップモータを駆動する指令信号を出力するコントローラとを備えるとともに、このコントローラが、上記エンジン始動スイッチのオフ操作に伴って、上記ガバナレバーを上記ディーゼルエンジンへの燃料供給を停止させる方向へ回動させる停止指令信号を出力するエンジン停止制御手段を含むディーゼルエンジン制御装置において、
上記ディーゼルエンジンの実回転数を検出する回転数検出手段を備えるとともに、
上記コントローラが、
上記エンジン停止制御手段が作動して上記停止指令信号が出力されてから所定時間の経過後に、上記回転数検出手段から出力される実回転数検出値が、エンジン停止状態とみなし得る所定の閾値以下になっているかどうか判別する判別手段と、
この判別手段で上記実回転数検出値が所定の閾値よりも大きいと判別されたとき、上記ガバナレバーを上記ディーゼルエンジンへの燃料供給を停止させる方向へ回動させる別の停止指令信号を出力する別のエンジン停止制御手段とを含み、
この別のエンジン停止制御手段が、上記ステップモータを所定の単位ステップずつ駆動させる別の停止指令信号を出力するものから成り、
上記コントローラは、上記別の停止指令信号の出力後、上記所定時間より短い低速からの停止を考慮した別の所定時間が経過した後に、再び上記判別手段による判別を行なうことを特徴とするディーゼルエンジン制御装置。
【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るディーゼルエンジン制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のディーゼルエンジン制御装置として、従来、特許第２６５１５７１号公報、特開平５−２２２９６１号公報に記載のものがある。
これらの従来技術は、ディーゼルエンジンの燃料供給量を調節するガバナレバーと、このガバナレバーを回動させるステップモータと、オペレータによって操作される燃料供給調整器と、ディーゼルエンジンを始動あるいは停止させるエンジン始動スイッチと、燃料供給調整器から出力される信号に基づき、上述したステップモータを駆動する指令信号を出力するコントローラとを備えるとともに、このコントローラが、エンジン始動スイッチのオフ操作に伴って、カバナレバーをディーゼルエンジンへの燃料供給を停止させる方向へ回動させる停止指令信号を出力するエンジン停止制御手段を含む構成を備え、このエンジン停止制御手段から出力される停止指令信号を、ディーゼルエンジンの慣性による回転が停止するまでの所定時間、保持させるようになっている。
【０００３】
また、上述したステップモータのモータ軸と、ガバナレバーとはプッシュ・プルケーブル等の力伝達部材を介して連結されており、ステップモータの回動に伴うモータ軸の回動をプッシュ・プルケーブル等の力伝達部材を介してガバナレバーの回動として伝えるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術において、ステップモータのモータ軸と、ガハナレバーとを連結するプッシュ・プルケーブル等の力伝達部材は、経年劣化に伴って伸び変形を生じることがある。このように伸び変形を生じたときには、当該プッシュ・プルケーブル等が撓み、ステップモータのモータ軸の回動がガバナレバーの回動として正確に伝えられなくなることが起こりやすい。
【０００５】
このような事態を生じると、コントローラに含まれるエンジン停止制御手段から、エンジンの停止に相応する位置にガバナレバーを回動させるために、本来必要とされる値の停止指令信号をステップモータに出力しても、ガバナレバーがエンジンを停止させる位置に至らず、その結果、エンジンがいつまでも低速回転を続けてしまう不具合を生じる。
【０００６】
すなわち、上述した従来技術では、エンジン停止制御手段から出力される停止指令信号をエンジンが停止するまでの所定時間保持させようとしても、プッシュ・プルケーブル等の経年劣化による伸び変形に伴う撓みのためにエンジンの停止を実現できない事態が起こり得る。
【０００７】
このような状態にあっては、燃料が無駄に消費されて不経済になるとともに、場合によってはエンジンの駆動を介して実施される作業に支障を生じてしまう懸念が有る。
【０００８】
本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなされたもので、その目的は、ステップモータのモータ軸と、ガバナレバーとを連結する力伝達部材が伸び変形を生じた場合でも、確実にエンジンを停止させることができるディーゼルエンジン制御装置を提供することにある。
【０００９】
【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、ディーゼルエンジンの燃料供給量を調節するガバナレバーと、このガバナレバーを回動させるステップモータと、このステップモータのモータ軸と上記ガバナレバーとを連結する力伝達部材と、オペレータによって操作される燃料供給調整器と、上記ディーゼルエンジンを始動あるいは停止させるエンジン始動スイッチと、上記燃料供給調整器から出力される信号に基づき上記ステップモータを駆動する指令信号を出力するコントローラとを備えるとともに、このコントローラが、上記エンジン始動スイッチのオフ操作に伴って、上記ガバナレバーを上記ディーゼルエンジンへの燃料供給を停止させる方向へ回動させる停止指令信号を出力するエンジン停止制御手段を含むディーゼルエンジン制御装置において、上記ディーゼルエンジンの実回転数を検出する回転数検出手段を備えるとともに、上記コントローラが、上記エンジン停止制御手段が作動して上記停止指令信号が出力されてから所定時間の経過後に、上記回転数検出手段から出力される実回転数検出値が、エンジン停止状態とみなし得る所定の閾値以下になっているかどうか判別する判別手段と、この判別手段で上記実回転数検出値が所定の閾値よりも大きいと判別されたとき、上記ガバナレバーを上記ディーゼルエンジンへの燃料供給を停止させる方向へ回動させる別の停止指令信号を出力する別のエンジン停止制御手段とを含み、この別のエンジン停止制御手段が、上記ステップモータを所定の単位ステップずつ駆動させる別の停止指令信号を出力するものから成り、上記コントローラは、上記別の停止指令信号の出力後、上記所定時間より短い低速からの停止を考慮した別の所定時間が経過した後に、再び上記判別手段による判別を行なう構成にしてある。
【００１０】
このように構成した本発明にあっては、エンジン始動スイッチをオンし、オペレータが燃料供給調整器を操作すると、その信号がコントローラに入力され、このコントローラからステップモータを駆動する信号が出力される。これによりステップモータが駆動し、力伝達部材を介してガバナレバーが回動し、ディーゼンエンジンの燃料供給量が調節される。つまりオペレータが操作した燃料供給調整器の操作量に相応した回転数でエンジンが回転する。このエンジンの回転に伴って、所望の作業が実施される。
【００１１】
このようなエンジン駆動状態において、エンジン始動スイッチをオフにすると、コントローラに含まれるエンジン停止制御手段が作動して、このエンジン停止制御手段から停止指令信号が出力される。これにより、エンジンを停止させるガバナ位置に相当する停止位置となるように、ステップモータが回転する。この停止位置までのステップモータの回動に伴って、ガバナレバーがエンジンへの燃料供給を停止させる位置まで回動する。
【００１２】
ここで仮に、ステップモータのモータ軸と、ガバナレバーとを連結するプッシュ・プルケーブル等の力伝達部材が伸び変形を生じていると、この力伝達部材が撓んで、ガバナレバーがエンジンへの燃料供給を停止させる位置まで至らないのでその回動を停止し、エンジンが低速で回転を続けてしまう事態を生じる。
【００１３】
このとき、本願の請求項１に係る発明では、回転数検出手段によってエンジンの実回転数が検出され、コントローラに入力される。このコントローラに含まれる判別手段は、入力された実回転数検出値が、エンジン停止状態とみなし得る所定の閾値以下になっているかどうか判別し、所定の閾値よりも大きいと判別したとき、コントローラに含まれる別の停止指令信号が出力される。この別の停止指令信号により一旦、停止位置まで回動したステップモータが再び所定位置まで回動する。これに伴ってガバナレバーが一旦停止した位置よりもさらに回動し、エンジンの燃料供給を現実に停止させる位置までこのガバナレバーを動かすことができる。これによりエンジンを確実に停止させることができる。
【００１５】
また、別のエンジン停止制御手段から出力される別の停止指令信号により、一旦停止位置まで回動したステップモータを所定の単位ステップずつ徐々に駆動させながらエンジンが停止したかどうかを判別するようにしてあることから、ガバナレバーが回動限界に至った状態にあってステップモータをさらに大きく回動させるような事態を未然に防ぐことができる。別の停止指令信号を出力した時点から計測される時間は、低速からの停止に係るエンジンの慣性を考慮して、エンジン停止制御手段から停止指令信号が出力されてから計測される前述の所定時間に比べて、短い別の所定時間となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下，本発明のディーゼルエンジン制御装置の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明のディーゼルエンジン制御装置の一実施形態の構成を示す図、図２は図１に示す一実施形態に備えられるコントローラにおけるエンジン停止制御に際しての処理手順を示す図である。
【００１７】
図１において、１は制御対象であるディーゼンエンジン、２はエンジン１の燃料供給量を調節するガバナレバー、３はエンジン停止側にガバナレバー２が回動するときの回動限界を規定する下限ストッパ、４はエンジン最高回転側にガバナレバー２が回動するときの回動限界を規定する上限ストッパ、５はガバナレバー２が上限ストッパ４に近づく方向に付勢するばねである。
【００１８】
６はモータ装置で、このモータ装置６にはステップモータ７が含まれている。このステップモータ７のモータ軸８と、ガバナレバー２とは、力伝達部材、例えばプッシュ・プルケーブル９で連結させてある。１０はステップモータ７のモータ軸８の回動角を検出するガバナ角センサである。１１はオペレータによってダイヤル操作される燃料供給調整器、１２はエンジン１の実回転数を検出する回転数検出手段、例えばエンジン回転センサである。また、１３はエンジン１を始動あるいは停止させるエンジン始動スイッチである。
【００１９】
１４は、燃料供給調整器１１から出力される信号に基づきステップモータ７を駆動する指令信号を出力するコントローラである。このコントローラ１４は、燃料供給調整器１１から出力される信号を所定の内部値に変換する信号変換部１５と、内部値とエンジン目標回転数との関係があらかじめ設定される内部値−エンジン目標回転数変換テーブル１６と、この変換テーブル１６から出力されるエンジン目標回転数をさらに所定の内部値に変換する信号変換部１７と、記憶部１８とを含んでいる。
【００２０】
記憶部１８は、エンジン１を停止させるガバナレバー２の回動位置に相応するステップモータ７の停止位置に相当する信号値と、エンジン１の駆動状態からステップモータ７が停止位置に戻され、これに伴ってガバナレバー２がエンジン１を停止させる所定の位置に至った時点、すなわちエンジン停止指令信号が出力された時点から、エンジン１の慣性による回転が停止するまでに相応する所定時間ΔＴがあらかじめ記憶されるとともに、ステップモータ７の微少量の回動角に相応する単位ステップΔＳと、ステップモータ７が停止位置に戻され、カバナレバー２が回動したにもかかわらずエンジン１を停止させる所定の位置まで至らないで止まり、エンジン１が低速回転してしまう事態を生じ、その後に後述のように再びステップモータ７が操作されて、ガバナレバー２がエンジン１を停止させる本来の位置に至った時点、すなわち上述のエンジン停止指令信号とは別のエンジン停止指令信号が出力された時点から、エンジン１の慣性による回転が停止するまでに相応する所定時間Δｔとが、あらかじめ記憶されている。なお、上述の所定時間ΔＴ、Δｔは、エンジン１の大きさ、機種に応じた時間が設定される。
【００２１】
また、コントローラ１４は、上述したエンジン始動スイッチ１３、信号変換部１７、エンジン回転センサ１２、およびガバナ角センサ１０が接続され、ステップモータ７を駆動する指令信号をモータ装置６に出力するステップモータ駆動指令計算部１９を備えている。このステップモータ駆動指令計算部１９は、エンジン始動スイッチ１３のオフ操作に伴って、カバナレバー２をエンジン１への燃料供給を停止させる方向へ回動させる停止指令信号を出力するエンジン停止制御手段２０を含むとともに、このエンジン停止制御手段２０が作動して停止指令信号が出力されてから所定時間ΔＴの経過後に、エンジン回転センサ１２から出力される実回転数検出値がエンジン停止状態とみなし得る所定の閾値以下になっているかどうか判別する判別手段２１と、この判別手段２１で実回転数検出値が所定の閾値よりも大きいと判別されたとき、カバナレバー２をエンジン１への燃料供給を停止させる方向へさらに回動させる別の停止指令信号を出力する別のエンジン停止制御手段２２とを含む構成にしてある。
【００２２】
上述のように構成した本実施形態の動作について以下に説明する。
なお、あらかじめコントローラ１４の記憶部１８には、上述したステップモータ７の停止位置に相当する信号値と、所定時間ΔＴ、Δｔ、及びステップモータ７の微少量の回動角に相応する単位ステップΔＳなどが記憶される。
【００２３】
ここで、エンジン始動スイツチ１３をオンし、オペレータが燃料供給調整器１１のダイヤルを操作すると、その信号がコントローラ１４の信号変換部１５に入力される。これにより燃料供給調整器１１の操作量に相当する内部値に変換され、その内部値が内部値−エンジン目標回転数変換ケーブル１６に出力される。この変換テーブル１６で、燃料供給調整器１１の操作量に相当する内部値が、対応する目標回転数に変換され、その目標回転数が信号変換部１７に出力される。ここで再び、その目標回転数に相応する内部値に変換され、その内部値がステップモータ駆動指令計算部１９に出力される。このステップモータ駆動指令計算部１９は、信号変換部１７から出力される内部値に相当する駆動指令信号をモータ装置６に出力する。これによりモータ装置６のステップモータ７が、すなわちモータ軸８が図１において時計方向に回動する。このモータ軸８の回動角度は、ガバナ角センサ１０によって検出され、ステップモータ駆動指令計算部１９に出力される。ステップモータ駆動指令計算部１９は、ガバナ角センサ１０から出力される信号値が、信号値変換部１７から出力される内部値に相当する値に至ったとき、モータ装置６への駆動指令信号の出力を停止させる。
【００２４】
この間、上述したモータ軸８の図１の時計方向の回動に伴ってプッシュ・プルケーブル９が図１において右方向に移動し、これによりガバナレバー２が図１において反時計方向に回動する。ステップモータ駆動指令計算部１９からモータ装置６への駆動指令信号の出力値停止によりステップモータ７、すなわちモータ軸８が回動を停止したとき、ガバナレバー２の回動も停止する。このときガバナレバー２によって調節されるエンジン１の燃料供給量は、オペレータが操作した燃料供給調整器１１の操作量に応じたものとなる。すなわち、燃料供給調整器１１の操作量に応じたエンジン回転数でエンジン１が駆動する。このエンジン１の駆動により、所定の作業が実施される。
【００２５】
例えば、エンジン１が装備される建設機械が油圧ショベルであれば、油圧ポンプが、エンジン１によって駆動し、ブーム、アーム、バケット等を含むフロント作業機を介して、土砂の掘削などの作業が実施される。
【００２６】
このようにしてエンジン１が駆動している状態から、現に実施している作業を終了させるためにエンジン１を停止させようとしてエンジン始動スイッチ１３がオフ操作されると、ステップモータ駆動指令計算部１９のエンジン停止制御手段２０が作動して、図２のフローチャートで示すエンジン停止制御が実施される。以下、この図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００２７】
まず、記憶部１８に記憶されるステップモータ７の停止位置に相当する信号値がステップモータ駆動指令計算部１９に読み出され、その信号値に相当する停止指令信号が、エンジン停止制御手段２０からモータ装置６に出力される。これによりステップモータ７が停止位置方向に戻るように回動し、すなわち図１において反時計方向に回動し、これと一体的にモータ軸８が回動する。その回動角がガバナ角センサ１０で検出され、ステップモータ駆動指令計算部１９に出力される。ガバナ角センサ１０から出力される回動角すなわち信号値が、上述したステップモータ７の停止位置に相当する信号値になったとき、ステップモータ７及びモータ軸８は回動を停止し、停止位置に静止、保持される状態となる。
【００２８】
この間、モータ軸８の停止位置方向へ戻る回動動作と一体的にプッシユ・プルケーブル９も図１において左方向に移動し、ガバナレバー２が図１において時計方向に回動し、つまり下限ストッパ３に近づく方向に回動し、ステップモータ７すなわちモータ軸８の回動停止とともにその回動を停止する（図２の手順Ｓ１）。
【００２９】
ステップモータ駆動指令計算部１９は、停止指令信号の出力の停止に際し、記憶部１８に記憶される所定時間ΔＴを読み出し、停止指令信号を出力した時点からの時間の計測を開始する。そして、その計測時間が所定時間ΔＴに至るかどうか判別する（図２の手順Ｓ２）。計測時間が所定時間ΔＴに至ったとき、ステップモータ駆動指令計算部１９に含まれる判別手段２１は、エンジン回転センサ１２から出力される実回転数検出値が、エンジン１の停止とみなし得る所定の閾値以下であるかどうか判別する（図２の手順Ｓ３）。ここで、通常の場合は、ステップモータ７が停止位置に戻され、これに伴ってガバナレバー２がエンジン１の燃料供給を停止する位置に保たれることから、エンジン回転センサ１２から出力される実回転数検出値は所定の閾値以下であり、判別手段２１はエンジン１が停止していると判別する。この間、エンジン停止制御手段２０からの停止指令信号すなわちステップモータ７を停止位置に保持する信号が出力され続け、判別手段２１でエンジン１が停止していると判別されたとき、停止制御手段２０からの停止指令信号の出力を停止させる処理がなされる。
【００３０】
例えば、上述したプッシュ・プルケーブル９を含む本実施形態のエンジン制御装置が比較的新しく、プッシュ・プルケーブル９にほとんど伸び変形を生じない間は、上述の各動作が繰り返しおこなわれ、エンジン１の駆動と停止が実施される。
【００３１】
そして特に、本実施形態では、例えば当該エンジン制御装置が繰り返し使用された経年劣化などで、プッシュ・プルケーブル９に伸び変形を生じているときに有効である。
【００３２】
すなわち、プッシュ・プルケーブル９に伸び変形が生じると、このプッシュ・プルケーブル９に撓みを生じ、ステップモータ７のモータ軸８の回動がガバナレバー２の回動として正確に伝えられなくなり、ステップモータ９を上述した停止位置に保持しても、ガバナレバー２がエンジン１への燃料供給を停止させる正規の位置に至らず、その手前の位置で停止してしまう事態が起こりやすい。この場合には、上述のようにエンジン１の燃料供給が継続され、エンジン１は低速回転を続けてしまう。
【００３３】
本実施形態では、上述のように、ステップモータ駆動指令計算部１９に含まれるエンジン停止制御手段２０から停止指令信号を出力させステップモータ７を停止位置に復帰させた後の判別手段２１における判別（図２の手順Ｓ３）で、エンジン１が停止していないと判別されたとき、すなわち、エンジン回転センサ１２から出力される実回転数検出値が、エンジン１の停止とみなし得る所定の閾値よりも大きいと判別されたときには、図２の手順Ｓ４に移る。
【００３４】
この手順Ｓ４では、ステップモータ駆動指令計算部９に含まれる別のエンジン停止制御手段２２が作動し、記憶部１８に記憶されていた単位ステップΔＳに相当する信号値を有する別の停止指令信号がモータ装置６に出力される。これにより、ステップモータ７及びモータ軸は、単位ステップΔＳに相当する角度だけ図１の反時計方向に回動する（図２の手順Ｓ４）。これに伴い力伝達部材９は図１の左方向にわずかに移動し、ガバナレバー２は時計方向に、すなわち下限ストッパ３にさらに近づく方向に回動する。上述した別の停止指令信号の出力に際し、ステップモータ駆動指令計算部１９は記憶部１８に記憶されている所定時間Δｔを読み出し、別の停止指令信号を出力した時点からの時間の計測を開始する。そして、その計測時間が所定時間Δｔに至るかどうか判別する（図２の手順Ｓ５）。なお、図２の手順Ｓ２における処理は、比較的高速のエンジン回転からの停止に係り、また図２の手順Ｓ５における処理は低速からの停止に係ることから、エンジン１の慣性を考慮して、所定時間Δｔを所定時間ΔＴよりもあらかじめ小さく設定してある。
【００３５】
次に図２の手順Ｓ３に戻り、再びエンジン１は停止しているかどうか判別手段２１で判別される。ここでエンジン１が停止していないと判別されたときは、再び手順Ｓ４に移り、上述と同様に単位ステップΔＳに相当する信号値を有する別の停止指令信号がモータ装置６に出力される。これにより、ステップモータ７及びモータ軸８は、さらに単位ステップΔＳに相当する角度だけ図１の反時計方向に回動し、プッシュ・プルケーブル９を介してガバナレバー２は下限ストッパ３に近づく時計方向にわずかに回動する。次に再び手順Ｓ５の所定時間Δｔ待つ処理が実施される。
【００３６】
以下、同様の処理が図２の手順Ｓ３でエンジン１が停止しているとみなされるまで順次繰り返し実施される。このように、別のエンジン停止制御手段２２から単位ステップΔＳに相当する信号値を有する別の停止指令信号がモータ装置６に順次出力されている状態にあって、図２の手順Ｓ３の判別手段２１における判別で、回転センサ１２から出力される実回転数検出値が所定の閾値以下と判別されると、エンジン１は停止とみなされる状態に至り、それまで出力され続けていた別の停止指令信号の出力が停止する処理がなされる。
【００３７】
このように構成した本実施形態にあっては、ステップモータ７のモータ軸８と、カバナレバー２とを連結するプッシュ・プルケーブル９に伸び変形を生じた場合でも、確実にエンジン１を停止させることができ、これにより燃料の無駄な消費を抑え、経済性を高めることができるとともに、エンジン１の駆動を介して実施される作業を確実に終了させることができる。
【００３８】
また、プッシュ・プルケーブル９が経年劣化等により伸び変形が生じた場合に、一旦、停止位置まで回動したステップモータ７を所定の単位ステップΔＳだけ徐々に回動させながらエンジン１が停止したかどうかを判別するようにしてあることから、ガバナレバー２が回動限界に至った状態にあってステップモータ７をさらに大きく回動させるような事態を未然に防ぐことができ、これによりステップモータ７の脱調を防止することができる。また、このようにステップモータ７の脱調を防止できることから、プッシュ・プルケーブル９にほとんど伸び変形を生じないときの燃料供給停止位置に対応する上述した停止位置の設定ずれを生じることがなく、安定したエンジン停止制御性能を保つことができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、ステップモータのモータ軸と、ガバナレバーとを連結する力伝達部材が伸び変形を生じた場合でも、確実にエンジンを停止させることができ、これにより従来生じていた燃料の無駄な消費を抑え、従来に比べて経済性に優れるとともに、エンジンの駆動を介して実施される作業を確実に終了させることができる。
【００４０】
また、ステップモータの脱調を防止することができ、これにより力伝達部材にほとんど伸び変形を生じないときの燃料供給停止位置に対応する停止位置の設定ずれを生じることがなく、安定したエンジン停止制御性能を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のディーゼンエンジン制御装置の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】図１に示す一実施形態に備えられるコントローラにおけるエンジン停止制御に際しての処理手順を示す図である。
【符号の説明】
１    エンジン
２    ガバナレバー
３    下限ストッパ
４    上限ストッパ
５    ばね
６    モータ装置
７    ステップモータ
８    モータ軸
９    プッシュ・プルケーブル
１０  ガバナ角センサ
１１  燃料供給調整器
１２  エンジン回転センサ（回転数検出器）
１３  エンジン始動スイッチ
１４  コントローラ
１５  信号変換部
１６  内部値−エンジン目標回転数変換テーブル
１７  信号変換部
１８  記憶部
１９  ステップモータ駆動指令計算部
２０  エンジン停止制御手段
２１  判別手段
２２  別のエンジン停止制御手段
【図１】
0004063458.tif 000002
【図２】
0004063458.tif 000003