燃料噴射装置の制御機構
【課題】ＥＧＲの制御を行いつつ、作業機にかかる負荷そのものを基準とした負荷率を求めることを可能とする制御機構を提案。
【解決手段】機関の回転数ごとに、最大ラック位置Ｒｂと、第一の無負荷ラック位置Ｒａと、第二の無負荷ラック位置Ｒｃと、が制御マップ６１に設定され、機関の実回転数Ｎａｃｔに対応する実際のラック位置Ｒａｃｔと、最大ラック位置Ｒｂと、第一の無負荷ラック位置Ｒａを用い、エンジン単体でエンジンを駆動する場合における、エンジンの負荷率９１を算出するとともに、機関の実回転数に対応する実際のラック位置Ｒａｃｔと、最大ラック位置Ｒｂと、第二の無負荷ラック位置Ｒｃを用い、エンジンと作業機とを動力的に接続した状態でエンジンを駆動する場合における、作業機の負荷率９２を算出することとする。
【解決手段】機関の回転数ごとに、最大ラック位置Ｒｂと、第一の無負荷ラック位置Ｒａと、第二の無負荷ラック位置Ｒｃと、が制御マップ６１に設定され、機関の実回転数Ｎａｃｔに対応する実際のラック位置Ｒａｃｔと、最大ラック位置Ｒｂと、第一の無負荷ラック位置Ｒａを用い、エンジン単体でエンジンを駆動する場合における、エンジンの負荷率９１を算出するとともに、機関の実回転数に対応する実際のラック位置Ｒａｃｔと、最大ラック位置Ｒｂと、第二の無負荷ラック位置Ｒｃを用い、エンジンと作業機とを動力的に接続した状態でエンジンを駆動する場合における、作業機の負荷率９２を算出することとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コントロールラックの位置制御を行う電子ガバナにより噴射量の調量を行う燃料噴射装置に関するものであり、コントロールラックの位置、及び機関実回転数を検出するとともに、制御マップに基づいて作業機の負荷率を算出する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼル機関の燃料噴射装置において、電子制御ガバナにて燃料噴射量の調量を行う構成は周知となっている。
そして、エンジンにて作業機を駆動し、この作業機の負荷率を求めることとした制御機構についても周知となっている（例えば、特許文献１参照。）。
この特許文献１では、コンバインの作業機負荷に関する制御機構について開示するものであり、作業機負荷が過剰になった場合には、オーバーロード警報を出力してオペレータに告知等させることとするものであり、作業機の負荷率（作業機にかかる負荷の大小を示す値）をオペレーティングのための情報として用いることとしている。
この作業機の負荷率は、図５に示す、横軸を機関回転数Ｎ、縦軸をラック位置Ｒとする制御マップ７０に基づいて求められるものであり、作業機に負荷が全くかからないときを負荷率０％、作業機に大きな負荷がかかり、エンジンが最大出力を発揮することになるときを負荷率１００％（許容最大負荷）とするものである。
図５において、Ｒｉｄｌは、エンジン単体での運転、即ち、エンジンと作業機とが動力的に切断された状態における無負荷ラック位置を示すものであり、Ｒｍａｘは、最大ラック位置を示すものであり、機関の実回転数がＮａｃｔのときには、無負荷ラック位置Ｒａ、最大ラック位置Ｒｂがそれぞれ決定される。また、Ｒａｃｔは、Ｎａｃｔのときの実際のラック位置を示すものである。そして、無負荷ラック位置Ｒａと最大ラック位置Ｒｂとのラック位置の幅を１００％とし、これに対する無負荷ラック位置Ｒａと実際のラック位置Ｒａｃｔとのラック位置の幅の割合を作業機の負荷率とするものである。つまり、
作業機の負荷率（％）
＝｛（Ｒａｃｔ−Ｒｉｄｌ）／（Ｒｍａｘ−Ｒｉｄｌ）｝×１００
として算出されるものであり、この例では、８０％として算出されることを示している。
【０００３】
他方、ディーゼル機関につき、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）を付加した構成を開示する文献も存在する（例えば、特許文献２参照。）。
このＥＧＲの制御においては、一般的に、エンジンに負荷をかけない状態において使用されるラック位置を基準とする、エンジン単体での負荷率が必要とされることになる。
このエンジン単体での負荷率の算出は、上記と同様（図５参照）、
エンジン単体の負荷率（％）
＝｛（Ｒａｃｔ−Ｒｉｄｌ）／（Ｒｍａｘ−Ｒｉｄｌ）｝×１００
として算出されるものであった。
【特許文献１】特開平８−２３８１０６号公報
【特許文献２】特許第２７５９３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、作業機の負荷率と、エンジン単体の負荷率は、理論上、同じ計算式によって求まるものであるが、この計算式によるものとすると、次のような問題が生じることになる。
上記作業機の負荷率は、無負荷ラック位置Ｒｉｄｌを基準とし、該無負荷ラック位置Ｒｉｄｌと最大ラック位置Ｒｍａｘの幅を１００％と設定することにより算出されるものとしている。つまり、実際のラック位置Ｒａｃｔが無負荷ラック位置Ｒｉｄｌと一致する場合に、作業機の負荷率が０％となるようにしているものである。
ところが、この無負荷ラック位置Ｒｉｄｌは、エンジン単体で駆動した場合のラック位置、即ち、エンジンと作業機の駆動軸とを動力的に切断した状態でのラック位置に対応するものであるため、この無負荷ラック位置Ｒｉｄｌを基準としてしまうと、作業機に負荷がかかっていない場合であっても、負荷率が０％とならないことになる。
これは、作業機に負荷が全くかからない状態であっても、作業機自体を駆動するための駆動力が必要となるため、その際のラック位置は無負荷ラック位置Ｒｉｄｌの位置よりも増量側に位置することになるためである。換言すれば、作業機にかかる負荷のみならず、これに作業機自体の駆動負荷を合わせたものが、作業機の負荷率として算出されてしまうものであった。
図５の例の場合では、作業機の負荷率は８０％と算出されるが、作業機単体での負荷率を考える、つまり、作業機自体の駆動負荷を除いた、作業機にかかる負荷そのものを考えた場合には、８０％よりも低く算出されるものとなる。
【０００５】
このようなことから、実際に作業機に負荷がかかっていない場合では、作業機自体の駆動負荷を負荷率として算出してしまうことになり、また、作業機に負荷がかかっている場合であっても、作業機自体の駆動負荷を含めた負荷率が算出されてしまうことになり、作業機にかかる負荷そのもの（作業機の駆動負荷を除いた、作業機にかかる負荷）を基準とした負荷率を求めることができないものであった。
【０００６】
以上のことから、作業機の負荷率を求めるには、無負荷ラック位置Ｒｉｄｌ（エンジン単体で駆動した場合のラック位置）を基準とするのではなく、エンジンと作業機の駆動軸を動力的に接続した状態における無負荷ラック位置を基準とする必要が生じる。
【０００７】
他方、上記ＥＧＲの制御においては、エンジン単体での負荷率（エンジン自体の駆動負荷に相当するもの）を求めることが必要となるため、従来どおり、無負荷ラック位置Ｒｉｄｌは必要とされることになる。
【０００８】
そこで、本発明では、以上の問題点に鑑み、ＥＧＲの制御を行いつつ、作業機にかかる負荷そのものを基準とした負荷率を求めることを可能とする制御機構を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、請求項１に記載のごとく、機関の回転数ごとに、最大ラック位置と、第一の無負荷ラック位置と、第二の無負荷ラック位置と、が制御マップに設定され、機関の実回転数に対応する実際のラック位置と、機関の実回転数に対応する最大ラック位置と、機関の実回転数に対応する第一の無負荷ラック位置を用い、エンジン単体でエンジンを駆動する場合における、エンジンの負荷率を算出するとともに、機関の実回転数に対応する実際のラック位置と、機関の実回転数に対応する最大ラック位置と、機関の実回転数に対応する第二の無負荷ラック位置を用い、エンジンと作業機とを動力的に接続した状態でエンジンを駆動する場合における、作業機の負荷率を算出することである。
【００１１】
また、請求項２に記載のごとく、前記第二の無負荷ラック位置は、接続される作業機の仕様や種別に応じ、個別に設定可能とすることである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
即ち、請求項１に記載の発明では、前記第一のラック位置を基準として、エンジン単体でエンジンを駆動する場合におけるエンジンの負荷率を算出し、この算出結果を用いてＥＧＲの制御を行うことができる。
また、前記第二のラック位置を基準として、エンジンに作業機を動力的に接続した状態でエンジンを駆動する場合における作業機の負荷率を算出することとするので、作業機にかかる負荷そのもの（作業機の駆動負荷を除いた、作業機にかかる負荷）を基準とした負荷率を求めることができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明では、例えば、作業機を交換する場合では、新たに搭載される作業機の仕様や種別に応じた第二の無負荷ラック位置を基準として、作業機の負荷率を算出することによれば、新たに搭載される作業機にかかる負荷そのものを基準として作業機の負荷率９２を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１に示すごとく、本発明の制御機構は、エンジン１にて作業機２を駆動する構成について適用されるものである。
また、エンジン１と作業機２は、駆動軸３により駆動連結される。
また、エンジン１には、燃料噴射ポンプ４より燃料が供給される。
また、燃料噴射ポンプ４は、前記エンジン１により駆動される。また、燃料噴射ポンプ４は、制御装置５により制御され、これにより、エンジン１における燃料の噴射量や噴射タイミングが制御される。
【００１７】
エンジン１には、ＥＧＲ機構６が搭載されている。このＥＧＲ機構６は、排気ガスの一部を吸気系に戻し、混合気が燃焼する時の最高温度を低くしてＮＯｘの生成量を抑えるものであり、具体的には、排気ガスをＥＧＲクーラー、ＥＧＲバルブを介して吸気系に供給する構成とするものである。
また、エンジン１には、油温センサ７、冷却水温センサ８が取り付けられ、これらの検知情報は制御装置５へ送信される。そして、制御装置５は、これらの検知情報や、後述するエンジンの負荷率９１に基づき、ＥＧＲバルブの開度調整等のＥＧＲ機構６の制御を行う。
【００１８】
また、燃料噴射ポンプ４には、ラックアクチュエータ１１、ラック位置センサ１２、回転数センサ１３が設けられる。
ラックアクチュエータ１１は、燃料噴射量を調量するコントロールラック１４を動作させるものであり、このコントロールラック１４の位置（以下、「ラック位置」とする）が、ラック位置センサ１２によって検知される。そして、このラック位置センサ１２の検知情報が制御装置５へ送信され、該制御装置５では、ラック位置に基づいて後述のエンジンの負荷率９１や、作業機の負荷率９２の算出が行われる。
【００１９】
この燃料噴射ポンプ４は、例えば、図２に示すごとく構成されるものであり、ポンプ本体３０に付設されるハウジング３１に、ラックアクチュエータ１１、ラック位置センサ１２、回転数センサ１３が設けられ、これらが前記制御装置５と接続されるものとしている。
前記ラックアクチュエータ１１は、レバー３５、及びリンク３４を介してコントロールラック１４を動作させ、これにより、プランジャー３３が回転し、燃料の噴射量が調量されるようになっている。
【００２０】
また、前記制御装置５には、アクセル位置を認識するためのアクセル位置検知信号１７や、オペレータによる始動開始操作を認識するための始動操作検知信号１８が入力されるようになっている。
【００２１】
また、オペレータに各種情報を提供するオペレーションパネル２１には、作業機負荷率モニタ２２が備えられ、該作業機負荷率モニタ２２には、後述の作業機の負荷率９２が表示されるようになっている。これにより、オペレータは、作業機の負荷率９２を確認できるようになっている。
【００２２】
次に、エンジンの負荷率９１の算出について説明する。
図３に示す制御マップ６１は、横軸を機関の回転数Ｎ、縦軸をラック位置Ｒとするである。
この制御マップ６１には、機関の実回転数Ｎに応じた最大ラック位置を決定すべく最大ラック位置特性線Ｒｍａｘが記憶され、同じく、機関の実回転数Ｎに応じた無負荷ラック位置を決定すべく無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌが記憶されている。これにより、機関の実回転数がＮａｃｔのときの最大ラック位置Ｒｂと、無負荷ラック位置Ｒａとが決定される。
無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌは、エンジン単体でエンジンを駆動する場合において、エンジンをアイドル運転する際に用いられるラック位置を決定するためのものであり、この無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌによって決定されるラック位置が、「第一の無負荷ラック位置」とされる。
最大ラック位置特性線Ｒｍａｘは、ラック位置の上限値として設定されるものであり、当該最大ラック位置特性線Ｒｍａｘを超えてラック位置が設定されることはない。つまり、最大ラック位置特性線Ｒｍａｘは、燃料の噴射量の上限値を決定するものである。
【００２３】
そして、実回転数がＮａｃｔのときのエンジンの負荷率９１は、第一の無負荷ラック位置Ｒａと最大ラック位置Ｒｂとのラック位置の幅を１００％とし、これに対する第一の無負荷ラック位置Ｒａと実際のラック位置Ｒａｃｔとのラック位置の幅の割合によって求められる。
つまり、
エンジンの負荷率（％）
＝｛（Ｒａｃｔ−Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）｝×１００
より算出される。
また、一般式としては、
エンジンの負荷率（％）
＝｛（Ｒａｃｔ−Ｒｉｄｌ）／（Ｒｍａｘ−Ｒｉｄｌ）｝×１００
として表される。
図３において、実際のラック位置がＲａｃｔのとき、エンジンの負荷率９１はＡ％となるものである。
尚、実際のラック位置Ｒａｃｔが、第一の無負荷ラック位置Ｒａに一致するとき、エンジンの負荷率９１は０％となる。
【００２４】
次に、作業機の負荷率９２の算出について説明する。
この作業機の負荷率９２の算出においては、図３に示すごとく、無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌ２が用いられるものとし、この無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌ２によって決定されるラック位置が、「第二の無負荷ラック位置Ｒｃ」とされる。
この無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌ２は、エンジンと作業機とを動力的に接続した状態において、作業機に負荷がかかっていないとき、つまり、作業機を無負荷の状態で駆動する場合に用いられるラック位置である。この際、エンジンには作業機を駆動するための負荷がかかるため、エンジン単体でエンジンをアイドル運転する場合よりも、噴射量を増量させる必要がある。このため、無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌ２は、無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌよりも図３の紙面において上側、即ち、噴射量増量側に配されるものとしている。
【００２５】
そして、実回転数がＮａｃｔのときの作業機の負荷率９２は、第二の無負荷ラック位置Ｒｃと最大ラック位置Ｒｂとのラック位置の幅を１００％とし、これに対する第二の無負荷ラック位置Ｒｃと実際のラック位置Ｒａｃｔとのラック位置の幅の割合によって求められる。
つまり、
作業機の負荷率（％）
＝｛（Ｒａｃｔ−Ｒｃ）／（Ｒｂ−Ｒｃ）｝×１００
より算出される。
また、一般式としては、
作業機の負荷率（％）
＝｛（Ｒａｃｔ−Ｒｉｄｌ２）／（Ｒｍａｘ−Ｒｉｄｌ２）｝×１００
として表される。
図３において、実際のラック位置がＲａｃｔのとき、作業機の負荷率９２はＢ％となるものである。
尚、実際のラック位置Ｒａｃｔが、第二の無負荷ラック位置Ｒｃに一致するとき、作業機の負荷率９２は０％となる。
【００２６】
以上のようにして、エンジンの負荷率９１と、作業機の負荷率９２とが個別に算出されるものであり、それぞれ、エンジンに負荷がかからない状況における第一の無負荷ラック位置Ｒａ、作業機に負荷がかからない状況における第二の無負荷ラック位置Ｒｃを基準として負荷率９１・９２を算出するものである。
即ち、機関の回転数ごとに、最大ラック位置Ｒｂと、第一の無負荷ラック位置Ｒａと、第二の無負荷ラック位置Ｒｃと、が制御マップ６１に設定され、機関の実回転数Ｎａｃｔに対応する実際のラック位置Ｒａｃｔと、機関の実回転数Ｎａｃｔに対応する最大ラック位置Ｒｂと、機関の実回転数Ｎａｃｔに対応する第一の無負荷ラック位置Ｒａを用い、エンジン単体でエンジンを駆動する場合における、エンジンの負荷率９１を算出するとともに、機関の実回転数Ｎａｃｔに対応する実際のラック位置Ｒａｃｔと、機関の実回転数Ｎａｃｔに対応する最大ラック位置Ｒｂと、機関の実回転数Ｎａｃｔに対応する第二の無負荷ラック位置Ｒｃを用い、エンジンと作業機とを動力的に接続した状態でエンジンを駆動する場合における、作業機の負荷率９２を算出することとするものである。
【００２７】
以上のようにして算出されるエンジンの負荷率９１は、作業機自体の駆動負荷を除いたエンジン単体での負荷率（エンジン自体の駆動負荷に相当するもの）となるため、図１に示すごとく、このエンジンの負荷率９１を、ＥＧＲ機構６を制御するために使用することができる。
また、作業機の負荷率９２については、作業機自体の駆動負荷を除いた作業機にかかる負荷そのものとして算出されることなり、図１に示すごとく、この作業機の負荷率９２をオペレーションパネル２１の作業機負荷率モニタ２２に表示し、オペレーティングのための情報として提供するものである。
そして、この作業機の負荷率９２は許容される最大負荷を１００％として表示されるものであり、オペレータは現時点での負荷率を参照し、負荷を増減させる操作を行うことができるようになる。
【実施例２】
【００２８】
作業機の仕様や種別が変わると、作業機自体の駆動負荷が変わるので、上記の作業機の負荷率９２を算出するには、作業機の仕様や種別に応じた無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌ２を設定する必要が生じる。
そこで、本実施例２においては、図４の制御マップ６２に示すごとく、作業機に負荷がかからない状況における第二の無負荷ラック位置Ｒｃは、接続される作業機の仕様や種別に応じ、個別に設定可能とするものである。
具体的には、複数の無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌ２・Ｒｉｄｌ３・Ｒｉｄｌ４を制御マップ６２に予め記憶しておくとともに、作業機の仕様や種別に応じて、これらの特性線Ｒｉｄｌ２・Ｒｉｄｌ３・Ｒｉｄｌ４の中からいずれか１つを選択可能に構成するものである。また、予め複数の無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌ２・Ｒｉｄｌ３・Ｒｉｄｌ４を記憶させておく他、オペレータの任意により、無負荷ラック位置特性線を新規作成することや、記憶・作成された無負荷ラック位置特性線の線図を変更する構成とするものであってもよい。
【００２９】
以上によれば、作業機を交換する場合では、新たに搭載される作業機の仕様や種別に応じた、第二の無負荷ラック位置が、特性線Ｒｉｄｌ２・Ｒｉｄｌ３・Ｒｉｄｌ４に基づいて決定されることとなり、新たに搭載される作業機にかかる負荷そのものを基準として作業機の負荷率９２を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の制御機構を適用可能な装置構成について示すブロック図。
【図２】本発明の制御機構が適用される燃料噴射ポンプの構成例について示す図。
【図３】実施例１にかかる制御マップについて示す図。
【図４】実施例２にかかる制御マップについて示す図。
【図５】従来の制御機構において用いられている制御マップについて示す図。
【符号の説明】
【００３１】
Ｒａ 第一の無負荷ラック位置
Ｒｂ 最大ラック位置
Ｒｃ 第二の無負荷ラック位置
Ｒａｃｔ 実際のラック位置
Ｎａｃｔ 機関の実回転数
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コントロールラックの位置制御を行う電子ガバナにより噴射量の調量を行う燃料噴射装置に関するものであり、コントロールラックの位置、及び機関実回転数を検出するとともに、制御マップに基づいて作業機の負荷率を算出する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼル機関の燃料噴射装置において、電子制御ガバナにて燃料噴射量の調量を行う構成は周知となっている。
そして、エンジンにて作業機を駆動し、この作業機の負荷率を求めることとした制御機構についても周知となっている（例えば、特許文献１参照。）。
この特許文献１では、コンバインの作業機負荷に関する制御機構について開示するものであり、作業機負荷が過剰になった場合には、オーバーロード警報を出力してオペレータに告知等させることとするものであり、作業機の負荷率（作業機にかかる負荷の大小を示す値）をオペレーティングのための情報として用いることとしている。
この作業機の負荷率は、図５に示す、横軸を機関回転数Ｎ、縦軸をラック位置Ｒとする制御マップ７０に基づいて求められるものであり、作業機に負荷が全くかからないときを負荷率０％、作業機に大きな負荷がかかり、エンジンが最大出力を発揮することになるときを負荷率１００％（許容最大負荷）とするものである。
図５において、Ｒｉｄｌは、エンジン単体での運転、即ち、エンジンと作業機とが動力的に切断された状態における無負荷ラック位置を示すものであり、Ｒｍａｘは、最大ラック位置を示すものであり、機関の実回転数がＮａｃｔのときには、無負荷ラック位置Ｒａ、最大ラック位置Ｒｂがそれぞれ決定される。また、Ｒａｃｔは、Ｎａｃｔのときの実際のラック位置を示すものである。そして、無負荷ラック位置Ｒａと最大ラック位置Ｒｂとのラック位置の幅を１００％とし、これに対する無負荷ラック位置Ｒａと実際のラック位置Ｒａｃｔとのラック位置の幅の割合を作業機の負荷率とするものである。つまり、
作業機の負荷率（％）
＝｛（Ｒａｃｔ−Ｒｉｄｌ）／（Ｒｍａｘ−Ｒｉｄｌ）｝×１００
として算出されるものであり、この例では、８０％として算出されることを示している。
【０００３】
他方、ディーゼル機関につき、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）を付加した構成を開示する文献も存在する（例えば、特許文献２参照。）。
このＥＧＲの制御においては、一般的に、エンジンに負荷をかけない状態において使用されるラック位置を基準とする、エンジン単体での負荷率が必要とされることになる。
このエンジン単体での負荷率の算出は、上記と同様（図５参照）、
エンジン単体の負荷率（％）
＝｛（Ｒａｃｔ−Ｒｉｄｌ）／（Ｒｍａｘ−Ｒｉｄｌ）｝×１００
として算出されるものであった。
【特許文献１】特開平８−２３８１０６号公報
【特許文献２】特許第２７５９３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、作業機の負荷率と、エンジン単体の負荷率は、理論上、同じ計算式によって求まるものであるが、この計算式によるものとすると、次のような問題が生じることになる。
上記作業機の負荷率は、無負荷ラック位置Ｒｉｄｌを基準とし、該無負荷ラック位置Ｒｉｄｌと最大ラック位置Ｒｍａｘの幅を１００％と設定することにより算出されるものとしている。つまり、実際のラック位置Ｒａｃｔが無負荷ラック位置Ｒｉｄｌと一致する場合に、作業機の負荷率が０％となるようにしているものである。
ところが、この無負荷ラック位置Ｒｉｄｌは、エンジン単体で駆動した場合のラック位置、即ち、エンジンと作業機の駆動軸とを動力的に切断した状態でのラック位置に対応するものであるため、この無負荷ラック位置Ｒｉｄｌを基準としてしまうと、作業機に負荷がかかっていない場合であっても、負荷率が０％とならないことになる。
これは、作業機に負荷が全くかからない状態であっても、作業機自体を駆動するための駆動力が必要となるため、その際のラック位置は無負荷ラック位置Ｒｉｄｌの位置よりも増量側に位置することになるためである。換言すれば、作業機にかかる負荷のみならず、これに作業機自体の駆動負荷を合わせたものが、作業機の負荷率として算出されてしまうものであった。
図５の例の場合では、作業機の負荷率は８０％と算出されるが、作業機単体での負荷率を考える、つまり、作業機自体の駆動負荷を除いた、作業機にかかる負荷そのものを考えた場合には、８０％よりも低く算出されるものとなる。
【０００５】
このようなことから、実際に作業機に負荷がかかっていない場合では、作業機自体の駆動負荷を負荷率として算出してしまうことになり、また、作業機に負荷がかかっている場合であっても、作業機自体の駆動負荷を含めた負荷率が算出されてしまうことになり、作業機にかかる負荷そのもの（作業機の駆動負荷を除いた、作業機にかかる負荷）を基準とした負荷率を求めることができないものであった。
【０００６】
以上のことから、作業機の負荷率を求めるには、無負荷ラック位置Ｒｉｄｌ（エンジン単体で駆動した場合のラック位置）を基準とするのではなく、エンジンと作業機の駆動軸を動力的に接続した状態における無負荷ラック位置を基準とする必要が生じる。
【０００７】
他方、上記ＥＧＲの制御においては、エンジン単体での負荷率（エンジン自体の駆動負荷に相当するもの）を求めることが必要となるため、従来どおり、無負荷ラック位置Ｒｉｄｌは必要とされることになる。
【０００８】
そこで、本発明では、以上の問題点に鑑み、ＥＧＲの制御を行いつつ、作業機にかかる負荷そのものを基準とした負荷率を求めることを可能とする制御機構を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、請求項１に記載のごとく、機関の回転数ごとに、最大ラック位置と、第一の無負荷ラック位置と、第二の無負荷ラック位置と、が制御マップに設定され、機関の実回転数に対応する実際のラック位置と、機関の実回転数に対応する最大ラック位置と、機関の実回転数に対応する第一の無負荷ラック位置を用い、エンジン単体でエンジンを駆動する場合における、エンジンの負荷率を算出するとともに、機関の実回転数に対応する実際のラック位置と、機関の実回転数に対応する最大ラック位置と、機関の実回転数に対応する第二の無負荷ラック位置を用い、エンジンと作業機とを動力的に接続した状態でエンジンを駆動する場合における、作業機の負荷率を算出することである。
【００１１】
また、請求項２に記載のごとく、前記第二の無負荷ラック位置は、接続される作業機の仕様や種別に応じ、個別に設定可能とすることである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
即ち、請求項１に記載の発明では、前記第一のラック位置を基準として、エンジン単体でエンジンを駆動する場合におけるエンジンの負荷率を算出し、この算出結果を用いてＥＧＲの制御を行うことができる。
また、前記第二のラック位置を基準として、エンジンに作業機を動力的に接続した状態でエンジンを駆動する場合における作業機の負荷率を算出することとするので、作業機にかかる負荷そのもの（作業機の駆動負荷を除いた、作業機にかかる負荷）を基準とした負荷率を求めることができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明では、例えば、作業機を交換する場合では、新たに搭載される作業機の仕様や種別に応じた第二の無負荷ラック位置を基準として、作業機の負荷率を算出することによれば、新たに搭載される作業機にかかる負荷そのものを基準として作業機の負荷率９２を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１に示すごとく、本発明の制御機構は、エンジン１にて作業機２を駆動する構成について適用されるものである。
また、エンジン１と作業機２は、駆動軸３により駆動連結される。
また、エンジン１には、燃料噴射ポンプ４より燃料が供給される。
また、燃料噴射ポンプ４は、前記エンジン１により駆動される。また、燃料噴射ポンプ４は、制御装置５により制御され、これにより、エンジン１における燃料の噴射量や噴射タイミングが制御される。
【００１７】
エンジン１には、ＥＧＲ機構６が搭載されている。このＥＧＲ機構６は、排気ガスの一部を吸気系に戻し、混合気が燃焼する時の最高温度を低くしてＮＯｘの生成量を抑えるものであり、具体的には、排気ガスをＥＧＲクーラー、ＥＧＲバルブを介して吸気系に供給する構成とするものである。
また、エンジン１には、油温センサ７、冷却水温センサ８が取り付けられ、これらの検知情報は制御装置５へ送信される。そして、制御装置５は、これらの検知情報や、後述するエンジンの負荷率９１に基づき、ＥＧＲバルブの開度調整等のＥＧＲ機構６の制御を行う。
【００１８】
また、燃料噴射ポンプ４には、ラックアクチュエータ１１、ラック位置センサ１２、回転数センサ１３が設けられる。
ラックアクチュエータ１１は、燃料噴射量を調量するコントロールラック１４を動作させるものであり、このコントロールラック１４の位置（以下、「ラック位置」とする）が、ラック位置センサ１２によって検知される。そして、このラック位置センサ１２の検知情報が制御装置５へ送信され、該制御装置５では、ラック位置に基づいて後述のエンジンの負荷率９１や、作業機の負荷率９２の算出が行われる。
【００１９】
この燃料噴射ポンプ４は、例えば、図２に示すごとく構成されるものであり、ポンプ本体３０に付設されるハウジング３１に、ラックアクチュエータ１１、ラック位置センサ１２、回転数センサ１３が設けられ、これらが前記制御装置５と接続されるものとしている。
前記ラックアクチュエータ１１は、レバー３５、及びリンク３４を介してコントロールラック１４を動作させ、これにより、プランジャー３３が回転し、燃料の噴射量が調量されるようになっている。
【００２０】
また、前記制御装置５には、アクセル位置を認識するためのアクセル位置検知信号１７や、オペレータによる始動開始操作を認識するための始動操作検知信号１８が入力されるようになっている。
【００２１】
また、オペレータに各種情報を提供するオペレーションパネル２１には、作業機負荷率モニタ２２が備えられ、該作業機負荷率モニタ２２には、後述の作業機の負荷率９２が表示されるようになっている。これにより、オペレータは、作業機の負荷率９２を確認できるようになっている。
【００２２】
次に、エンジンの負荷率９１の算出について説明する。
図３に示す制御マップ６１は、横軸を機関の回転数Ｎ、縦軸をラック位置Ｒとするである。
この制御マップ６１には、機関の実回転数Ｎに応じた最大ラック位置を決定すべく最大ラック位置特性線Ｒｍａｘが記憶され、同じく、機関の実回転数Ｎに応じた無負荷ラック位置を決定すべく無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌが記憶されている。これにより、機関の実回転数がＮａｃｔのときの最大ラック位置Ｒｂと、無負荷ラック位置Ｒａとが決定される。
無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌは、エンジン単体でエンジンを駆動する場合において、エンジンをアイドル運転する際に用いられるラック位置を決定するためのものであり、この無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌによって決定されるラック位置が、「第一の無負荷ラック位置」とされる。
最大ラック位置特性線Ｒｍａｘは、ラック位置の上限値として設定されるものであり、当該最大ラック位置特性線Ｒｍａｘを超えてラック位置が設定されることはない。つまり、最大ラック位置特性線Ｒｍａｘは、燃料の噴射量の上限値を決定するものである。
【００２３】
そして、実回転数がＮａｃｔのときのエンジンの負荷率９１は、第一の無負荷ラック位置Ｒａと最大ラック位置Ｒｂとのラック位置の幅を１００％とし、これに対する第一の無負荷ラック位置Ｒａと実際のラック位置Ｒａｃｔとのラック位置の幅の割合によって求められる。
つまり、
エンジンの負荷率（％）
＝｛（Ｒａｃｔ−Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）｝×１００
より算出される。
また、一般式としては、
エンジンの負荷率（％）
＝｛（Ｒａｃｔ−Ｒｉｄｌ）／（Ｒｍａｘ−Ｒｉｄｌ）｝×１００
として表される。
図３において、実際のラック位置がＲａｃｔのとき、エンジンの負荷率９１はＡ％となるものである。
尚、実際のラック位置Ｒａｃｔが、第一の無負荷ラック位置Ｒａに一致するとき、エンジンの負荷率９１は０％となる。
【００２４】
次に、作業機の負荷率９２の算出について説明する。
この作業機の負荷率９２の算出においては、図３に示すごとく、無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌ２が用いられるものとし、この無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌ２によって決定されるラック位置が、「第二の無負荷ラック位置Ｒｃ」とされる。
この無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌ２は、エンジンと作業機とを動力的に接続した状態において、作業機に負荷がかかっていないとき、つまり、作業機を無負荷の状態で駆動する場合に用いられるラック位置である。この際、エンジンには作業機を駆動するための負荷がかかるため、エンジン単体でエンジンをアイドル運転する場合よりも、噴射量を増量させる必要がある。このため、無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌ２は、無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌよりも図３の紙面において上側、即ち、噴射量増量側に配されるものとしている。
【００２５】
そして、実回転数がＮａｃｔのときの作業機の負荷率９２は、第二の無負荷ラック位置Ｒｃと最大ラック位置Ｒｂとのラック位置の幅を１００％とし、これに対する第二の無負荷ラック位置Ｒｃと実際のラック位置Ｒａｃｔとのラック位置の幅の割合によって求められる。
つまり、
作業機の負荷率（％）
＝｛（Ｒａｃｔ−Ｒｃ）／（Ｒｂ−Ｒｃ）｝×１００
より算出される。
また、一般式としては、
作業機の負荷率（％）
＝｛（Ｒａｃｔ−Ｒｉｄｌ２）／（Ｒｍａｘ−Ｒｉｄｌ２）｝×１００
として表される。
図３において、実際のラック位置がＲａｃｔのとき、作業機の負荷率９２はＢ％となるものである。
尚、実際のラック位置Ｒａｃｔが、第二の無負荷ラック位置Ｒｃに一致するとき、作業機の負荷率９２は０％となる。
【００２６】
以上のようにして、エンジンの負荷率９１と、作業機の負荷率９２とが個別に算出されるものであり、それぞれ、エンジンに負荷がかからない状況における第一の無負荷ラック位置Ｒａ、作業機に負荷がかからない状況における第二の無負荷ラック位置Ｒｃを基準として負荷率９１・９２を算出するものである。
即ち、機関の回転数ごとに、最大ラック位置Ｒｂと、第一の無負荷ラック位置Ｒａと、第二の無負荷ラック位置Ｒｃと、が制御マップ６１に設定され、機関の実回転数Ｎａｃｔに対応する実際のラック位置Ｒａｃｔと、機関の実回転数Ｎａｃｔに対応する最大ラック位置Ｒｂと、機関の実回転数Ｎａｃｔに対応する第一の無負荷ラック位置Ｒａを用い、エンジン単体でエンジンを駆動する場合における、エンジンの負荷率９１を算出するとともに、機関の実回転数Ｎａｃｔに対応する実際のラック位置Ｒａｃｔと、機関の実回転数Ｎａｃｔに対応する最大ラック位置Ｒｂと、機関の実回転数Ｎａｃｔに対応する第二の無負荷ラック位置Ｒｃを用い、エンジンと作業機とを動力的に接続した状態でエンジンを駆動する場合における、作業機の負荷率９２を算出することとするものである。
【００２７】
以上のようにして算出されるエンジンの負荷率９１は、作業機自体の駆動負荷を除いたエンジン単体での負荷率（エンジン自体の駆動負荷に相当するもの）となるため、図１に示すごとく、このエンジンの負荷率９１を、ＥＧＲ機構６を制御するために使用することができる。
また、作業機の負荷率９２については、作業機自体の駆動負荷を除いた作業機にかかる負荷そのものとして算出されることなり、図１に示すごとく、この作業機の負荷率９２をオペレーションパネル２１の作業機負荷率モニタ２２に表示し、オペレーティングのための情報として提供するものである。
そして、この作業機の負荷率９２は許容される最大負荷を１００％として表示されるものであり、オペレータは現時点での負荷率を参照し、負荷を増減させる操作を行うことができるようになる。
【実施例２】
【００２８】
作業機の仕様や種別が変わると、作業機自体の駆動負荷が変わるので、上記の作業機の負荷率９２を算出するには、作業機の仕様や種別に応じた無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌ２を設定する必要が生じる。
そこで、本実施例２においては、図４の制御マップ６２に示すごとく、作業機に負荷がかからない状況における第二の無負荷ラック位置Ｒｃは、接続される作業機の仕様や種別に応じ、個別に設定可能とするものである。
具体的には、複数の無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌ２・Ｒｉｄｌ３・Ｒｉｄｌ４を制御マップ６２に予め記憶しておくとともに、作業機の仕様や種別に応じて、これらの特性線Ｒｉｄｌ２・Ｒｉｄｌ３・Ｒｉｄｌ４の中からいずれか１つを選択可能に構成するものである。また、予め複数の無負荷ラック位置特性線Ｒｉｄｌ２・Ｒｉｄｌ３・Ｒｉｄｌ４を記憶させておく他、オペレータの任意により、無負荷ラック位置特性線を新規作成することや、記憶・作成された無負荷ラック位置特性線の線図を変更する構成とするものであってもよい。
【００２９】
以上によれば、作業機を交換する場合では、新たに搭載される作業機の仕様や種別に応じた、第二の無負荷ラック位置が、特性線Ｒｉｄｌ２・Ｒｉｄｌ３・Ｒｉｄｌ４に基づいて決定されることとなり、新たに搭載される作業機にかかる負荷そのものを基準として作業機の負荷率９２を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の制御機構を適用可能な装置構成について示すブロック図。
【図２】本発明の制御機構が適用される燃料噴射ポンプの構成例について示す図。
【図３】実施例１にかかる制御マップについて示す図。
【図４】実施例２にかかる制御マップについて示す図。
【図５】従来の制御機構において用いられている制御マップについて示す図。
【符号の説明】
【００３１】
Ｒａ 第一の無負荷ラック位置
Ｒｂ 最大ラック位置
Ｒｃ 第二の無負荷ラック位置
Ｒａｃｔ 実際のラック位置
Ｎａｃｔ 機関の実回転数
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の回転数ごとに、最大ラック位置と、第一の無負荷ラック位置と、第二の無負荷ラック位置と、が制御マップに設定され、
機関の実回転数に対応する実際のラック位置と、
機関の実回転数に対応する最大ラック位置と、
機関の実回転数に対応する第一の無負荷ラック位置を用い、エンジン単体でエンジンを駆動する場合における、エンジンの負荷率を算出するとともに、
機関の実回転数に対応する実際のラック位置と、
機関の実回転数に対応する最大ラック位置と、
機関の実回転数に対応する第二の無負荷ラック位置を用い、エンジンと作業機とを動力的に接続した状態でエンジンを駆動する場合における、作業機の負荷率を算出することとする、燃料噴射装置の制御機構。
【請求項２】
前記第二の無負荷ラック位置は、
接続される作業機の仕様や種別に応じ、個別に設定可能とする、
ことを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射装置の制御機構。
【請求項１】
機関の回転数ごとに、最大ラック位置と、第一の無負荷ラック位置と、第二の無負荷ラック位置と、が制御マップに設定され、
機関の実回転数に対応する実際のラック位置と、
機関の実回転数に対応する最大ラック位置と、
機関の実回転数に対応する第一の無負荷ラック位置を用い、エンジン単体でエンジンを駆動する場合における、エンジンの負荷率を算出するとともに、
機関の実回転数に対応する実際のラック位置と、
機関の実回転数に対応する最大ラック位置と、
機関の実回転数に対応する第二の無負荷ラック位置を用い、エンジンと作業機とを動力的に接続した状態でエンジンを駆動する場合における、作業機の負荷率を算出することとする、燃料噴射装置の制御機構。
【請求項２】
前記第二の無負荷ラック位置は、
接続される作業機の仕様や種別に応じ、個別に設定可能とする、
ことを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射装置の制御機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−３７８１４（Ｐ２００６−３７８１４Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１７７２７（Ｐ２００４−２１７７２７）
【出願日】平成１６年７月２６日（２００４．７．２６）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２６日（２００４．７．２６）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
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