JP2017089497A - 作業車両のエンジン制御装置および作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成によりアイドリングストップ状態からのエンジンの再始動時における作業車両の急な動作を防止するようにした操作性に優れた作業車両のエンジン制御装置および作業車両を提供する。【解決手段】エンジンを動力源として可変容量型油圧ポンプを作動させ、その可変容量型油圧ポンプの吐出油により油圧アクチュエータを駆動して作業する作業車両のエンジン制御装置であって、作業車両の操作が無い状態が予め設定された時間継続したときに上記エンジンを停止してアイドリングストップ状態に移行するアイドリングストップ制御手段を備えた作業車両のエンジン制御装置において、油圧ポンプを可変容量型油圧ポンプ２０１から構成し、アイドリングストップ状態からのエンジンの再始動に際して、可変容量型油圧ポンプ２０１の斜板角を０度から最大吐出油量に対応する斜板角まで漸次増加するように制御する。【選択図】 図２

Description

本発明は、アイドリングストップ機能を備えた作業車両のエンジン制御装置および作業車両に関し、詳しくは、アイドリングストップ状態からのエンジンの再始動時における作業車両の急な動作を防止するようにした作業車両のエンジン制御装置および作業車両に関する。

最近、クレーン車等の作業機械においても、ＣＯ２排出削減、燃費節約等のためにアイドリングストップ機能を備えたものが提案されている。

ところで、上記クレーン車等の作業機械においては、エンジンを動力源として油圧ポンプを作動させ、該油圧ポンプの吐出油により油圧アクチュエータを駆動して作業するように構成されている。

このような作業車両において、エンジンを停止させてアイドリングストップ状態にあるときに、エンジンに始動信号を送信して、エンジンを再始動させ、ここでエンジン始動完了前に、操作レバーやアクセルを大きく操作する等の操作を行うと、油圧ポンプから大量の吐出油が一度に吐出され、このために作業機の急な動作が生じ、非常に危険な場合がある。

アイドリングストップ状態からのエンジン再始動による急な動作を防止する従来の技術としては、特許文献１に開示された「作業車両及び作業車両のエンジン再始動制御方法」が知られている。

上記特許文献１に記載された構成において、エンジンの再始動は、ロック装置からのロック指示信号により油圧回路が作動不能な状態に制御された状態で行われ、その後、ロック装置からのロック解除指示信号により油圧回路が作動可能な状態に回復されるように構成されているので、エンジンが再始動されるときには、油圧回路は作動不能であり、油圧作動部が動くことができないから、これにより、作業機械が不意に動き出す虞が無いようにしている。

特許第４２７１６８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された「作業車両及び作業車両のエンジン再始動制御方法」においては、ロック装置からのロック指示信号、ロック解除指示信号により油圧回路を作動不能な状態、作動可能な状態に切り替える構成が必要になり、また、ロック装置からのロック指示信号により油圧回路が作動不能な状態に制御されていなければ、エンジンを再始動できず、また、ロック装置からのロック解除指示信号により油圧回路が作動可能な状態に回復されるまでは操作ができないという問題があった。

そこで、本発明は、簡単な構成によりアイドリングストップ状態からのエンジンの再始動時における作業車両の急な動作を防止するようにした操作性に優れた作業車両のエンジン制御装置および作業車両を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、エンジンを動力源として可変容量型油圧ポンプを作動させ、該可変容量型油圧ポンプの吐出油により油圧アクチュエータを駆動して作業する作業車両のエンジン制御装置であって、所定のエンジン停止条件に基づいて前記エンジンを停止するエンジン停止手段と、前記エンジンが停止した停止状態からの前記エンジンの再始動に際して、前記可変容量型油圧ポンプの吐出油量を最低吐出油量から最大吐出油量まで漸次増加するように制御する可変容量型油圧ポンプ制御手段を具備することを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成によりアイドリングストップ状態からのエンジンの再始動時における作業車両の急な動作を防止するようにした操作性に優れた作業車両のエンジン制御装置および作業車両を提供するという効果を奏する。

本発明の実施の形態における作業車両を示す図。 本発明の実施の形態における作業車両のエンジン制御装置を適用した一実施例のクレーン車の制御装置を示すブロック図。 本発明の実施の形態における作業車両の一例であるクレーン車の動作を説明するフローチャート。 本発明の実施の形態における作業車両の一例であるクレーン車における吐出油量と経過時間との関係を示すタイミングチャート。 本発明の実施の形態における作業車両の一例であるクレーン車における吐出油量と経過時間との関係を示す他のタイミングチャート。

以下、この発明に係わる作業車両のエンジン制御装置の実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態における作業車両を示す図であり、図２は、本発明の実施の形態における作業車両のエンジン制御装置を適用した一実施例のクレーン車の制御装置を示すブロック図である。

本実施例においては、本発明に係る作業車両のエンジン制御装置を適用したクレーン車として、ラフテレーンクレーン１００を用いた場合について説明する。

本発明が適用されるラフテレーンクレーン１００は、図１に示すように、アウトリガ１０２を前後に備えた走行車体１０３に旋回自在に旋回台１０４を搭載し、旋回台１０４の一側には走行とクレーン操作兼用の運転室１０５を備えている。

旋回台１０４の後部には、伸縮ブーム１０６を起伏自在に枢着し、走行車体１０３の後部のエンジンルーム１０７の内部にこのラフテレーンクレーン１００の走行とクレーン作業の動力供給用のエンジン１０８が配置されている。

旋回台１０４の後部にはウインチ（図示せず）が配置されており、該ウインチから繰出されるワイヤ１０９は伸縮ブーム１０６の先端１１０で先端シーブに掛け回されたのち、吊荷用フック１１１を吊下げている。

運転室１０５内には、エンジン１０８を回転制御するアクセル操作部１１２が設置されている。

また、上記運転室１０５内には、旋回台１０４を所定の角度に旋回させることが可能な旋回モーター６０ａ、伸縮ブーム１０６を所定の起伏角度に起伏させることが可能な起伏シリンダ６０ｂ、伸縮ブーム１０６を所定の長さに伸縮させることが可能な伸縮シリンダ６０ｃ、伸縮ブーム１０６の先端部から垂下されたワイヤ１０９の巻き上げや繰り出しを行うウィンチモータ６０ｄ等のほか、図示しないアウトリガ１０２を所定の張り出し幅で張り出し、格納が可能なアウトリガシリンダ等の油圧アクチュエータを操作するクレーン操作部１１３が配置されている。

さて、この実施例のラフテレーンクレーン１００においては、図２に示すように、スタータモータ１０８ｂにより始動されるエンジン１０８を動力源とする可変容量型油圧ポンプ２０１が設けられており、この可変容量型油圧ポンプ２０１は、この実施例では、斜板角により吐出油が制御される斜板式可変容量型油圧ポンプが用いられる。

可変容量型油圧ポンプ２０１から吐出された吐出油は、クレーン操作油圧弁２０２で切り換え制御されて各油圧アクチュエータを駆動し、伸縮ブーム１０６の先端１１０から吊下げたワイヤ１０９により吊荷を吊上げ作業する。

図２は、図１に示したラフテレーンクレーン１００のエンジン制御装置をブロック図で示したものである。

エンジンルーム１０７の内部に配置されたエンジン１０８は、可変容量型油圧ポンプ２０１を駆動し、可変容量型油圧ポンプ２０１から吐出された作動油は、クレーン操作油圧弁２０２により方向と流量を切替え操作されたのち、油圧アクチュエータである旋回モーター６０ａ、起伏シリンダ６０ｂ、伸縮シリンダ６０ｃ、ウィンチモータ６０ｄ等に供給される。可変容量型油圧ポンプ２０１とクレーン操作油圧弁２０２との間の油路にはアンロード弁２０３への油路が分岐されており、アンロード弁２０３を作動させることによりこれらの油圧アクチュエータへの作動油の供給を停止することができる。

アクセル操作部１１２は、アクセルペダルとアクセル信号発生部とから構成されており、アクセル信号発生部はアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル信号をエンジン制御部１０に送る。

エンジン制御部１０は、アクセル操作部１１２からのアクセル信号をエンジン１０８のガバナ制御部１０８ａに出力する。そのガバナ制御部１０８ａは受け取ったアクセル信号に基づきエンジン１０８の回転制御を行う。

なお、上記エンジン制御部１０は、ラフテレーンクレーン１００に装備されるＭＤＴ（マルチプレックス データ トランスミッター）の一部として構成するようにしてもよい。このＭＤＴは、多重データ転送装置の一例を示したものである。

クレーン状態検出部２５は、起伏シリンダ６０ｂに取り付けられた歪検出器、伸縮ブーム１０６そのものに取り付けられた起伏角度検出器やブーム長さ検出器、旋回台に取り付けられた旋回角度検出器等によって構成され、ラフテレーンクレーン１００の操作状態を検出して、その検出信号をクレーン制御部２０に送る。

歪検出器は、伸縮ブーム１０６全体に掛かる負荷量（負荷モーメント量）を検出し、起伏角度検出器は、伸縮ブーム１０６の起伏角度を検出し、ブーム長さ検出器は、伸縮シリンダ６０ｃによる伸縮ブーム１０６の伸長量を検出し、そして、旋回角度検出器は、旋回台の旋回角を検出する。

クレーン制御部２０は、クレーン状態検出部２５と組み合わさってラフテレーンクレーン１００の過負荷防止装置としても働くようになっている。例えば、伸縮ブーム１０６に作用する負荷が過負荷状態となった場合には、クレーン制御部２０からアンロード弁２０３に作動信号が出力され、各油圧アクチュエータの動作を停止するように構成されている。

また、クレーン制御部２０は、クレーン状態検出部２５からの検出信号に基づき伸縮ブーム１０６の先端１１０に負荷される吊上げ荷重をも演算するようになっている。吊上げ荷重は、吊荷用フック１１１と吊荷を合わせた荷重であるため、図１に示したラフテレーンクレーン１００のように吊荷を地面に下ろした吊荷無し状態では、吊荷用フック１１１の重量のみを演算する。

クレーン制御部２０は、事前に吊荷用フック１１１の重量を記憶しており、演算した吊上げ荷重が吊荷用フック１１１の重量と同じになった時には、伸縮ブーム１０６の先端１１０に吊下げられている吊荷が無いと判断し、吊荷無し信号をクレーン制御部２０に出力する。

なお、このクレーン制御部２０は、ラフテレーンクレーン１００に装備されるＡＭＬ（オートマチック モーメント リミッター）の一部として構成するようにしてもよい。このＡＭＬは、過負荷防止装置の一例を示したものである。

クレーン操作部１１３からの操作信号はクレーン制御部２０に出力される。クレーン制御部２０は、クレーン操作部１１３からの操作信号に基づきクレーン操作油圧弁２０２に制御信号を出力する。これによって、クレーン操作油圧弁２０２は、クレーン操作部１１３の操作に応じて切替え操作され、油圧アクチュエータである旋回モーター６０ａ、起伏シリンダ６０ｂ、伸縮シリンダ６０ｃ、ウィンチモータ６０ｄ等が動作する。

クレーン制御部２０は、クレーン操作部１１３から操作信号が入力されないときには、クレーン操作無し信号をエンジン制御部１０に出力する。

なお、このラフテレーンクレーン１００においては、このラフテレーンクレーン１００の操作が一定時間継続していないとき、具体的には、このラフテレーンクレーン１００のクレーン操作部１１３またはアクセル操作部１１２が一定時間継続して操作されていないとき等の、所定のエンジンの停止を許可する条件（エンジン停止条件）（アイドリングストップ許可条件）が成立したと判断して、エンジン制御部１０は、エンジン１０８に停止信号を送ってアイドリングストップ状態（エンジン停止状態）に移行させるように構成されている。

次に、上記ラフテレーンクレーン１００の動作を図３に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、運転室１０５内のオペレータにより、エンジン１０８がスタートされ（Ｓ３０１）、ラフテレーンクレーン１００の作業が行われる。

この状態で、クレーン制御部２０は、クレーン操作部１１３からの操作信号を監視し、クレーン操作部１１３から操作信号が入力されないときには、クレーン操作無し信号をエンジン制御部１０に出力する。

エンジン制御部１０は、クレーン制御部２０からクレーン操作無し信号を受信したかを調べ（Ｓ３０２）、クレーン操作無し信号を受信していないと（Ｓ３０２でＮＯ）、クレーン作業中であると判断して、Ｓ３０２に戻り、クレーン制御部２０からクレーン操作無し信号を待つ。

Ｓ３０２で、クレーン操作無し信号を受信したと判断すると（Ｓ３０２でＹＥＳ）、クレーン操作無し信号を受信してから一定時間経過したかを調べる（Ｓ３０３）。ここで、一定時間経過していない場合は（Ｓ３０２でＮＯ）、Ｓ３０２に戻る。

Ｓ３０３で、一定時間経過したと判断されると（Ｓ３０３でＹＥＳ）、すなわち、クレーン操作無し信号を一定時間継続して受信していると、エンジン制御部１０からエンジン１０８に停止信号を送信して、アイドリングストップ状態に移行する（Ｓ３０５）。

なお、ここで、クレーン操作部１１３が一定時間継続して操作されない場合に、アイドリングストップ状態に移行するように構成したが、アクセル操作部１１２が一定時間継続して操作されない場合に、アイドリングストップ状態に移行するように構成してもよい。

Ｓ３０４で、アイドリングストップ状態に移行されると、可変容量型油圧ポンプ２０１の吐出油量を最低吐出油量に制御する（Ｓ３０５）。この実施例において、可変容量型油圧ポンプ２０１は斜板式可変容量型油圧ポンプから構成されているので、ここでの制御は、図示しない斜板式可変容量型油圧ポンプの斜板の斜板角を「０度」にする制御になる。

次に、アイドリングストップ解除操作がなされたかを調べる（Ｓ３０６）、ここでのアイドリングストップ解除操作は、例えば、クレーン操作部１１３のいずれかの操作レバーの操作、アクセル操作部１１２のアクセル操作等である。

Ｓ３０６で、アイドリングストップ解除操作がなされていないと判断されると（Ｓ３０６でＮＯ）、Ｓ３０６に戻り、アイドリングストップ解除操作を待つが、アイドリングストップ解除操作がなされたと判断されると（Ｓ３０６でＹＥＳ）、エンジン１０８を始動する（Ｓ３０７）。このエンジン１０８の始動は、エンジン制御部１０によりエンジン１０８にスタート信号を送り、スタータモータ１０８ｂを起動させることにより行われる。

エンジン１０８が始動されると、エンジン制御部１０は、可変容量型油圧ポンプ２０１に制御信号を送って、可変容量型油圧ポンプ２０１の吐出油量が最低吐出油量から最大吐出油量まで漸次増加するように制御される（Ｓ３０８）。ここでの可変容量型油圧ポンプ２０１の吐出油量の制御は、可変容量型油圧ポンプ２０１が斜板式可変容量型油圧ポンプであるので、斜板角を０度から最大吐出油量に対応する斜板角まで漸次増加させる制御になる。可変容量型油圧ポンプ２０１の吐出油量が所定の吐出油量に達すると、この処理を終了する。

上記構成において、アイドリングストップ解除操作がされた直後には、可変容量型油圧ポンプ２０１の吐出油量が最低吐出油量に制御されているので、アイドリングストップ解除操作直後、すなわち、アイドリングストップ状態からのエンジン１０８の再始動時におけるクレーンの急な動作は防止される。

図４は、本発明の実施の形態における作業車両の一例であるクレーン車における吐出油量と経過時間との関係を示すタイミングチャートである。

図４において、横軸に経過時間を示しており、縦軸に吐出油量（ポンプ容量）を示している。経過時間の「時点ｔ１」は、スタータモータ１０８ｂのスタートがオペレータによって指示されたタイミングである。この「時点ｔ１」からスタータモータ１０８ｂの回転が安定するタイミングが「時点ｔ２」である。この「時点ｔ２」となると、スタータモータ１０８ｂの回転がエンジン１０８の回転軸に伝達され、これによりエンジン１０８が始動する。

ここで、「時点ｔ１」から「時点ｔ２」までの間は、可変容量型油圧ポンプ２０１の斜板角は「０度」であり、可変容量型油圧ポンプ２０１は、作動油を吐出していない状態にある。すなわち、クレーン作業が行われていない待機状態である。

続いて、「時点ｔ２」でエンジン１０８が始動すると、レバー操作量の中立検出したか否かに関わらず、可変容量型油圧ポンプ２０１の斜板角が、「０度」から最大吐出油量に対応する斜板角まで漸次増加するように制御される。これにより、可変容量型油圧ポンプ２０１の吐出油量は、「時点ｔ２」の吐出油量「０（ゼロ）」の状態から「時点ｔ３」の最大吐出油量「Ｐｍａｘ」まで漸次増加することになる。ここで、「時点ｔ２」から「時点ｔ３」までの時間は、例えば「３秒」に設定することができる。すなわち、クレーン作業が可能となる作業状態である。

図４に示す例では、「時点ｔ１」から「時点ｔ２」まで作動油を吐出していない状態を設け、この期間は可変容量型油圧ポンプがほとんど作業していないため、スタータモータ１０８ｂの負荷を最小限にすることができる。また、「時点ｔ２」から「時点ｔ３」までの間に吐出油量「０（ゼロ）」の状態から最大吐出油量「Ｐｍａｘ」まで一次関数に類するように漸次増加させていることから、レバーの中立検出していない場合でも急なクレーン動作が行われてしまうことを防止することができる。

図５は、本発明の実施の形態における作業車両の一例であるクレーン車における吐出油量と経過時間との関係を示す他のタイミングチャートである。

図５においても図４と同様に、横軸に経過時間を示しており、縦軸に吐出油量（ポンプ容量）を示している。経過時間の「時点ｔ１」は、スタータモータ１０８ｂのスタートがオペレータによって指示されたタイミングである。この「時点ｔ１」からスタータモータ１０８ｂの回転が安定するタイミングが「時点ｔ２」である。この「時点ｔ２」となると、スタータモータ１０８ｂの回転がエンジン１０８の回転軸に伝達され、これによりエンジン１０８が始動する。

続いて、時定数２秒の一次遅れフィルタで、可変容量型油圧ポンプ２０１の吐出油量を制御することによって、エンジン１０８が始動した「時点ｔ２」から「約２秒間」で可変容量型油圧ポンプ２０１の吐出油量を、最大吐出油量「Ｐｍａｘ」の「６３％」の吐出油量になるように制御したときが「時点ｔ３」である。この「時点ｔ３」以降は、曲線を描いて最大吐出油量「Ｐｍａｘ」の吐出油量になるように制御することとなる。

「時点ｔ２」から最大吐出油量「Ｐｍａｘ」の吐出油量まで徐々に（図４に示す一次関数に類する変化割合に比べてゆっくりとした変化割合で）変化させることでレバーの中立検出していない場合でも急なクレーン動作が行われてしまうことを防止することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内であれば、当業者の通常の創作能力によって多くの変形が可能である。

例えば、上記実施では、可変容量型油圧ポンプとして斜板式可変容量型油圧ポンプを用いた場合について説明したが、他の可変容量型油圧ポンプを用いても同様に構成することができる。

また、本発明は、ラフテレーンクレーン１００以外の他のクレーン、例えば、カーゴクレーン、オールテレーン等の作業車両にも同様に適用でき、また、他の作業車両にも同様に適用することができる。

１０ エンジン制御部
２０ クレーン制御部
２５ クレーン状態検出部
１００ ラフテレーンクレーン
１０２ アウトリガ
１０３ 走行車体
１０４ 旋回台
１０５ 運転室
１０６ 伸縮ブーム
１０７ エンジンルーム
１０８ エンジン
１０８ａ ガバナ制御部
１０８ｂ スタータモータ
１０９ ワイヤ
１１１ 吊荷用フック
１１２ アクセル操作部
１１３ クレーン操作部
２０１ 可変容量型油圧ポンプ
２０２ クレーン操作油圧弁
２０３ アンロード弁

Claims (3)

1. エンジンを動力源として可変容量型油圧ポンプを作動させ、該可変容量型油圧ポンプの吐出油により油圧アクチュエータを駆動して作業する作業車両のエンジン制御装置であって、
   所定のエンジン停止条件に基づいて前記エンジンを停止するエンジン停止手段と、
   前記エンジンが停止した停止状態からの前記エンジンの再始動に際して、前記可変容量型油圧ポンプの吐出油量を最低吐出油量から最大吐出油量まで漸次増加するように制御する可変容量型油圧ポンプ制御手段
   を具備することを特徴とする作業車両のエンジン制御装置。
2. 前記可変容量型油圧ポンプは、スタータモータにより始動される斜板式可変容量型油圧ポンプであり、
   前記可変容量型油圧ポンプ制御手段は、
   前記スタータモータによる前記斜板式可変容量型油圧ポンプの始動に際して、前記斜板式可変容量型油圧ポンプの斜板角を０度に設定し、前記斜板式可変容量型油圧ポンプが始動すると、前記斜板角を前記最大吐出油量に対応する斜板角まで漸次増加するように制御することを特徴とする請求項１に記載の作業車両のエンジン制御装置。
3. 請求項１または２項に記載の作業車両のエンジン制御装置を備えたことを特徴とする作業車両。

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