可搬式作业机的制作方法

专利名称：可搬式作业机的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种装备有气体燃料发动机的可搬式作业机，更特别地，涉及 一种用于检测这种可搬式作业机的倾翻(倾斜)的倾翻检测技术。
背景技术：
作业机包括能被自由地转移到野外现场的可搬式作业机，这种可搬式作业机的一 些类型具有由气体燃料发动机(下面为简短起见称为“气体发动机”)驱动的作业单元。这 种作业单元的一个示例是组合式气体发动机发电机单元，例如，待审公开的日本专利申请 JP 2006-97584公开了这种单元。所公开的组合式气体发动机发电机单元包括可由供应自气体筒的燃料驱动的气 体发动机、由该气体发动机驱动的发电机以及用于控制该气体发动机和该发电机的控制 器。气体筒、气体发动机、发电机和控制器容纳在可搬式容器或外壳内。在使用中，组合式 气体发动机发电机单元安放在地板上，并且运行以使发电机被气体发动机驱动，从而产生 可供应给外部设备的电力。该气体发动机具有润滑系统，该润滑系统在很多示例中采用所谓的“集油槽系 统”，在该集油槽系统中，保持在曲轴箱内的润滑油分布到发动机的滑动部件。可搬式组合 气体发动机发电机单元简单地安放在该地板上而不锚固，因此，可能出现组合式气体发动 机发电机单元由于某些原因而倾翻，这取决于安装条件。如果这种倾翻在组合式气体发动 机发电机单元的运行期间发生，则希望使组合式气体发动机发电机单元立即停止。同样的 情形适用于其它类型的可搬式作业机。

发明内容
因此，本发明的一个目的是提供这样一种可搬式作业机，该可搬式作业机可防止 其自身由于倾翻而引起的损坏。根据本发明，一种可搬式作业机包括气体燃料发动机；由该发动机驱动的作业 单元；用于控制该发动机和作业单元的控制单元；以及加速度传感器，该加速度传感器能 检测在该可搬式作业机中引起的、在相对于竖直线的两个相互垂直的水平方向上的加速 度。该控制单元构造成基于由加速度传感器检测的水平加速度确定该可搬式作业机的倾斜 角，并且当确定该倾斜角超过预设的基准角时向发动机发出停止(停机)命令。通过这种设置，由加速度传感器检测在可搬式作业机中引起的水平加速度，控制 单元在确定可搬式作业机的基于所检测的水平加速度确定的倾斜角超过基准角时使发动 机停止。该发电机可随着发动机的停止而停止。控制单元能够进行关于是否在可搬式发动 机已经倒下之前停止发动机的判定。基准角可以在考虑可搬式作业机的重心、重量、尺寸和 其它物理特征以及使用条件的情况下设定成最佳值。由此，当可搬式作业机在运行期间倾 翻时，发动机适当地在正确的时刻停止，由此防止可搬式作业机被损坏。优选地，所述控制单元构造成当该控制单元确定倾斜角超过基准角的状况持续超过预设的持续时间时发出停止指令，其中该持续时间设定成随着倾斜角增大而变小。可能 出现的是，可搬式作业机在一个方向上倾斜到一定程度，并且在达到预设的持续时间之前 恢复其正常的竖直位置。在这种情况下，允许发动机继续运行，以使作业单元能以稳定的方 式继续运行。此外，由于持续时间设定为随着可搬式作业机的倾斜角的增加而变小，所以控 制单元能根据可搬式作业机的倾斜状况使发动机在适当的时刻停止。优选地，控制单元构造成当该控制单元确定倾斜角超过基准角时执行控制，从而 使发动机的转动速度降低到预设的基准速度。例如，该预设的基准速度为怠速(空转速 度)。当可搬式作业机在略微倾斜之后恢复其竖直姿势时，这种设置特别有利。当可搬式作 业机处于倾斜或歪斜状态时，发动机以怠速运行。当可搬式作业机恢复直立姿势时，发动机 恢复先前的运行状况。通过这种设置，可搬式作业机能以稳定的方式持续运行。优选地，加速度传感器是三轴线加速度传感器，该三轴线加速度传感器在可搬式 作业机上安装成使得它除了检测水平加速度外，还能检测在可搬式作业机种引起的、在重 力方向上的加速度。控制单元构造成基于重力方向上的加速度确定可搬式作业机是否已经 从其正常姿势改变为翻转姿势，并且当该控制单元确定可搬式作业机已经改变为翻转姿势 时立即向发动机和作业单元都发出停止指令。控制单元基于由三轴线加速度传感器检测的重力方向上的加速度确定可搬式作 业机是否已经从其正常姿势改变为翻转姿势。如果得到肯定的判定，则控制单元立即使发 动机和作业单元都停止，由此使可搬式作业机紧急停止。


下面将详细说明本发明的一个优选结构实施方式，该实施方式参照附图仅作为示 例给出，在附图中图1是根据本发明的可搬式作业机的立体图；图2是处于直立姿势的可搬式作业机的侧视图；图3是可搬式作业机的转移方式的示例性侧视图；图4是用手携带可搬式作业机的方式的示意性立体图；图5是可搬式作业机处于横卧位置的侧视图；图6是示出可搬式作业机的总体构型的图表式视图，该可搬式作业机包括气体燃 料发动机、发电机、气体燃料供应单元及控制器；图7是当可搬式作业机左右倾斜时基准角的示意性前视图；图8是当可搬式作业机前后倾斜时基准角的示意性侧视图；图9是示出由控制器的控制单元执行的主程序的流程图；图10是示出由控制单元执行的子程序的流程图；以及图11是示出由控制单元根据可搬式作业机的不同姿势执行的子程序的流程图。
具体实施例方式图1示出作为根据本发明的可搬式作业机的示例的气体发动机驱动的可搬式发 电机10。该可搬式发电机10示出为处于竖直位置或姿势。该气体发动机驱动的可搬式发 电机10是这种类型的作业机，即，该作业机可由操作人员携带并且可被自由转移到期望的工作场所。如图1中所示，可搬式发电机10总体上包括细长的、基本为矩形的平行六面体容 器或外壳11，以及容纳在该外壳11内的组合式发动机-发电机单元12。外壳11具有前面 板Ila和设置在该前面板Ila上的控制部11b，该前面板Ila适于定位在可搬式发电机10 的当该可搬式发电机10处于使用状态时的前侧。可搬式发电机10的部件定向成使得一包 括前面板Ila的平面形成该可搬式发电机10的前部面。外壳11设有左、右承载轮13，左、 右支腿14，握把15和携带把手16。左、右轮13在外壳11的一侧(后侧)lie转动地安装到该外壳11的底部部分Ilc 上。左、右支腿14在外壳11的相对侧(前侧)安装到该外壳11的底部部分Ilc上。由于 轮13和支腿14，可搬式发电机10具有自支撑结构并且能正常地保持在其如图1中所示的竖直位置。握把15是设置在外壳11的上端部分Ild上的杆状构件。该握把15基本直接设 置在轮13的转动轴线CL上方，并平行于该转动轴线CL延伸。携带把手16枢转地安装到外壳11的上端部分Ild上，以便承受杆状握把15的围 绕纵向轴线的枢转运动。携带把手16具有从正面看去总体为U形的构型以及从侧面看去为 倒L形的构型。U形携带把手16具有一对平行间隔开的臂，所述臂从枢转的基端部分16a、 16b首先沿着外壳10的左、右上边缘在向前的方向上延伸，然后沿着外壳的左、右前边缘在 向下的方向上延伸，最后在它们的下端连接在一起。可搬式气体发动机驱动的发电机(后面为简明起见称为“发动机驱动的发电机”) 可以以各种不同的模式使用，下面将参照图2至5进行说明。图2是第一使用模式，其中发 动机驱动的发电机10垂直设置在地板FL上，以便呈现竖直姿势。在该第一使用模式中，发 动机驱动的发电机10通过轮13和支腿14自支撑在地板FL上。在保持竖直姿势的同时， 发动机驱动的发电机10可以使组合式发动机-发电机单元12(图1)运行。携带把手16 折叠以便沿着外壳11平放在该外壳上，并且可以在需要时设定到如图2中的虚线所示的升 起位置。图3示出发动机驱动的发电机10的第二使用模式。在该第二使用模式中，可以在 该发动机驱动的发电机10朝向后侧lie倾斜并且携带把手16设定到升起位置的同时通过 用操作人员的手Ha拉动携带把手16来将发动机驱动的发电机10从一个地方转移到另一 个地方。在该第二使用模式中，组合式发动机-发电机单元12(图1)是停止的。图4示出发动机驱动的发电机10的第三使用模式。在该第三使用模式中，发动机 驱动的发电机10被操作人员用手携带，同时用他的手Ha抓握握把15。在该第三使用模式 中，组合式发动机-发电机单元12 (图1)是停止的。图5示出发动机驱动的发电机10的第四使用模式。在该第四使用模式中，该发动 机驱动的发电机10安放在地板FL上，以便呈现水平横卧的姿势。外壳11还具有设置在其 后侧lie上的左、右辅助支腿17。当发动机驱动的发电机10在其前侧朝上的情况下平躺在 地板FL上，轮13和辅助支腿17接触地板FL，并且将该发动机驱动的发电机10支撑在横卧 位置。在该第四使用模式中，组合式发动机-发电机单元12(图1)是停止的。第四使用模 式可以为发动机驱动的发电机10提供高的姿势稳定性，由此特别适用于其中该发动机驱 动的发电机10通过车辆转移而同时被保持在车辆的行李舱中的应用场合。
如图1和6中所示，组合式发动机-发电机单元10(图1)由气体燃料发动机(即， 气体发动机)20和由该气体发动机20驱动的发电机31构成。气体发动机10包括具有基 本水平的曲轴21的四冲程单缸发动机以及润滑系统，在该润滑系统中，保持在曲轴箱22内 的润滑油Lu分布用于润滑发动机的各个滑动部分。气体发动机20的气缸23以竖直位置 垂直设置。该气体发动机是所谓的多用途发动机并且装备有反冲起动器对。反冲起动器M是用于允许手动起动气体发动机20的起动装置，并设置在曲轴或 飞轮25上。反冲起动器M能够在用手拉动起动旋钮2 时动行或转动。起动旋钮2 设 置在外壳11的前面板Ila上。发电机31构造成当它被气体发动机20驱动时产生电力。发动机31包括设置在 与曲轴21直接连接的飞轮25上的永磁体32，以及设置在飞轮25附近的线圈33。由发电 机31产生的电力经由整流电路34、电力输出电路35和噪声过滤器(未示出)或类似的辅 助电子部件供应到电源插座36(未示出)，从该电源插座可将电力供应给外部设备。发电 机31、整流电路34和电力输出电路35的组合形成发电作业部或单元30，该作业部或单元 构成一种由气体发动机20驱动的作业单元。整流电路34将AC(交流)电整流并转化成DC(直流)电。电力输出电路35设置 在整流电路34和各电源插座36之间，并例如通过FET (场效应晶体管)桥形成。由通过整 流电路34进行的整流产生的DC电可以仅在电力输出电路35处于ON运行状态时供应到外 部。整流的DC电也供应给电子部件，例如点火装置62和控制单元65。电源插座36设置在 外壳11的右侧面板Ilf上。如图6中所示，用于向气体发动机20供应气体燃料的气体燃料供应单元40构造 成将来自一对燃料供应源G1、G2的液体燃料气化，并且将气化的燃料供应到气体发电机20 的燃烧室26。气体燃料供应单元40包括轴环保持单元41、燃料供应通道42、手动操作的阀 43、气化器44、切断阀45、主调节器46、次要调节器47和混合器48。燃料供应源Gl和G2包括市售的可搬式小型蓄气筒。蓄气筒G1、G2填充有液化燃 料，例如主要包括丁烷的液化丁烷。轴环保持单元41构造成用于以单次插入一次接触的操作方式附接蓄气筒Gl、G2 的各连接轴环(包括气体喷嘴)。轴环保持单元41包括两个单向阀51、52以及单个压力检 测阀53。单向阀51、52设置用于防止液化的燃料倒流回蓄气筒G1、G2。压力检测阀53在 次要侧上的压力降低到预定的值时关闭。燃料供应通道42是用于从轴环保持单元41向混合器48供应燃料的通道。手动 操作的阀43是例如由龙头形成的主阀，该龙头用于手动地切换来自蓄气筒G1、G2的燃料的 供应和切断。气化器44将液化的燃料(气体燃料)转换成气化的燃料。切断阀45设置用 于例如当它检测到曲轴箱22内的压力为负压时切断燃料供应通道42。主调节器46是用 于将气体燃料的压力减小(或调节)到预定压力的压力调节装置。次要调节器47 (零调节 器)是用于在通过主调节器46减小压力之后进一步将气体燃料的压力减小到接近等于大 气压力的值的压力调节装置。混合器48使其压力已经通过次要调节器47减小的气体燃料与燃烧空气混合，以 便产生燃料-空气混合物，并将该燃料-空气混合物供应到气体发动机20的燃烧室26。混 合器48设有节流阀55、控制马达56和燃料喷嘴57。该节流阀55打开和关闭发动机进气系统58的进气通道59。节流阀55通过控制马达56操作。控制马达56包括步进马达。燃 料喷嘴57向节流阀55的上游侧供应气体燃料。如图6中所示，发动机驱动的发电机10设有控制器60。该控制器60主要包括主 开关61、点火装置62的点火电路62a、发动机转动传感器63、加速度传感器64、控制单元65 和报警单元66。主开关61包括用于打开或关闭(给加电或使之失电)气体发动机20的电源系统 的旋转开关。主开关60设置在图1所示的外壳11的控制部lib上。当主开关运行以便从 OFF位置移动到ON位置时，控制器60准备起动气体发动机20。或者，当主开关61从ON位 置返回OFF位置时，控制器60可以使气体发动机20的运行停止。点火电路6 点燃点火装置62的火花塞62b，并且为此包括点火线圈。火花塞62b 设置在燃烧室26中。点火装置62例如由飞轮式磁点火装置形成，该飞轮式磁点火装置将 由发电机31产生的电力直接用作点火线圈的主电力，而不在蓄电池中储存电力。发电机转动传感器63检测气体发动机20的旋转速度Ne，并且发出表征所检测的 气体发动机20的旋转速度的检测信号。加速度传感器64包括三轴线或三轴加速度传感器，该加速度传感器能检测三个 相互垂直的方向(即，X轴方向、Y轴方向和Z轴方向)上的加速度α 1、02、03(未示出)。 三轴加速度传感器可以为通用传感器，例如所谓的“半导体加速度传感器”。半导体加速度 传感器具有各种类型，包括压电-电阻型、电容型和热探测型。加速度传感器64在发动机驱动的发电机10上安装成使得该传感器64能检测同 时在该发动机驱动的发电机10中产生的三个相互垂直的方向上的加速度α 、α 2、α 3。 例如，如图1中所示，X轴方向上的加速度α 1代表竖直线SL方向上的加速度(S卩，重力方 向上的重力加速度)，该加速度由可搬式作业机10自身引起。类似地，Y轴方向上的加速度 α 2代表可搬式作业机10自身引起的左右水平方向上的加速度，Z轴方向上的加速度α 3 代表可搬式作业机10自身引起的前后方向上的加速度。Y轴方向上的加速度α2和Z轴方 向上的加速度α 3代表相对于竖直线SL的两个相互垂直的水平方向上的加速度。为了方 便，X轴方向上的加速度α 、Y轴方向上的加速度α 2和Z轴方向上的加速度α 3有时将 分别称为“纵向加速度α ”、“第一横向加速度α 2”和“第二横向加速度α 3”。控制单元65设置用于控制气体发动机20以及例如由微型计算机形成的发电作业 单元30。更特别地，控制单元65构造成从主开关61和包括发电机转动传感器63和加速度 传感器64的各种传感器接收信号，并根据预定的控制模式控制点火电路62a、用于节流阀 55的控制马达56、电力输出电路55和报警单元66。例如，控制单元65根据与气体发动机20的旋转速度Ne相关的数据以及与节流阀 55的开度相关的数据经由控制马达56以预定的控制模式控制节流阀65的开度，以使气体 发动机20的旋转速度Ne对应于目标旋转速度。此外，控制单元65还控制整流电路34和 电力输出电路35。控制单元65当接收来自加速度传感器64的检测信号时执行预定的控制模式，以 便关闭电力输出电路35，从而停止向可搬式作业机10的外部供电，同时停止点火电路62a 以便由此停止气体发动机20。报警单元66包括设置在图1所示的外壳11的控制部lib上的指示器。
整流电路34、电力输出电路35、加速度传感器64和控制单元65安装或封装在单 个电路板68上，并由此结合成单个单元69。该单个单元69称为电子单元69。电子单元69 容纳在外壳11中，如图1中所示。外壳11可以具有设置在外壳11的内部空间中的单元安 装部分(未示出)，电子单元69安装到该单元安装部分上。作为一种替代方案，电子单元 69可以安装到气体发动机20或发电机31。电子单元69设置成确保在可搬式作业机10自身产生的沿三个相互垂直的方向的 加速度α 、α 2、α 3能同时通过加速度传感器64精确地检测到。为此，在发动机驱动的 发电机10的预定部分上设置沿竖直线SL延伸的基准平面，并将电子单元69安装到该基准 平面。由此，如图1中所示，发动机驱动的发电机10设置成采取沿竖直线SL站立的竖直姿 势，加速度传感器64安装成沿该竖直线SL延伸。通过这种设置，可以说，当发动机驱动的 发电机10沿竖直线SL竖立时，由加速度传感器64检测的X轴方向上的加速度α 1代表竖 直线SL方向上的加速度，由加速度传感器64检测的Y轴和Z轴方向上的加速度α 2、α 3 分别代表相对于该竖直线SL (也相对于发动机驱动的发电机10的竖直轴线)的两个相互 垂直的水平方向上的加速度。由于加速度传感器64和其它电子部件一起紧凑且密集地安装在单个电路板68 上，这种设置使之有可能在外壳11内的较小空间中有效地容纳许多电子部件。此外，不需 要使整流电路34、电力输出电路35、加速度传感器64和控制单元65互连的电线。下面将参照图7和8说明当发动机驱动的发电机10从竖直姿态倾翻时建立的基 准倾斜角的概念。图7示出当发动机驱动的发电机10左右倾斜时出现的基准角的概念，图 8示出当发动机驱动的发电机10前后倾斜时出现的基准角的概念。垂直于水平地板FL的 竖直线SL此后将称为“中立基准线SL”。水平地板FL和中立基准线SL相交叉的点为中心 Os,中立基准线相对于中心Os的位置示出为角度为0°的位置。如图7中所示，当从前面观察具有竖直姿势的发动机驱动的发电机10时，该发动 机驱动的发电机10的宽度方向的中心位于中立基准线SL上。此外，当从横向侧观察该发 动机驱动的发电机10时，该发动机驱动的发电机10的前后方向的中心位于中立基准线SL 上。在此，假设发动机驱动的发电机10具有位于该中立基准线SL上的重心。考虑发动机驱动的发电机10如图7所示向左或右倾斜，从中立基准线SL略微向 左或右倾斜的两条直线Lsll称为左、右第一倾斜基准线Lsll。左、右第一倾斜基准线Lsll 均具有相对于中立基准线SL的倾斜角(第一基准角)θ sll，例如，第一基准角θ sll设定 为 30°。类似地，当发动机驱动的发电机10进一步向左或右倾斜到由直线Lsl2示出的位 置时，该直线Lsl2称为左或右第二倾斜基准线Lsl2。左、右第二倾斜基准线Lsl2相对于 中立基准线SL的倾斜角(第二基准角)θ sl2设定为一比第一基准角θ sll大的值，例如 60°。当发动机驱动的发电机10进一步向左或右倾斜到由直线Lsl3示出的位置时，该 直线Lsl3称为左或右第三倾斜基准线Lsl3。左、右第三倾斜基准线Lsl3相对于中立基准 线SL的倾斜角(第三基准角)θ Sl3设定为90°，该角大于第二基准角θ812。当发动机驱动的发电机10的左右方向上的倾斜角θ 1处于从0°到第一基准角 θ sll的范围时，该发动机驱动的发电机10分类为具有“竖直姿势”。类似地，当发动机驱动的发电机10的倾斜角θ 1处于从大于第一基准角θ sll到第二基准角θ S12的范围时， 该发动机驱动的发电机10分类为具有“略微倾斜的姿势”。当发动机驱动的发电机10的倾 斜角θ 1处于从大于第二基准角θ S12到第三基准角θ Sl3的范围时，该发动机驱动的发 电机10分类为具有“较大倾斜的姿势”。当发动机驱动的发电机10的倾斜角θ 1等于第三 基准角θ sl3时，这意味着该发动机驱动的发电机10已经侧向倾翻到地板FL上，并且现在 处于翻倒状态。考虑发动机驱动的发电机10如图8所示向前或后倾斜，从中立基准线SL略微向 前侧或后侧倾斜的两条直线Ls21称为前、后第一倾斜基准线Ls21。前、后第一倾斜基准 线Ls21均具有相对于中立基准线SL的倾斜角(第一基准角)θ S21，例如，该第一基准角 θ s21设定为30°。类似地，当发动机驱动的发电机10进一步向前或后倾斜到由直线Ls22示出的位 置时，该直线Ls22称为前或后第二倾斜基准线Ls22。前、后第二倾斜基准线Ls22相对于 中立基准线SL的倾斜角(第二基准角)θ s22设定为一比第一基准角θ s21大的值，例如 60°。当发动机驱动的发电机10进一步向前或后倾斜到由直线Ls23示出的位置时，该 直线Ls23称为前或后第三倾斜基准线Ls23。前、后倾斜基准线Ls23相对于中立基准线SL 的倾斜角(第三基准角)es23设定为90°，该角大于第二基准角θ822。当发动机驱动的发电机10的倾斜角θ 2处于从0°到第一基准角θ821的范围 时，该发动机驱动的发电机10分类为具有“竖直姿势”。类似地，当发动机驱动的发电机10 的倾斜角θ 2处于从大于第一基准角es21到第二基准角θ S22的范围时，该发动机驱动 的发电机10分类为具有“略微倾斜的姿势”。当发动机驱动的发电机10的倾斜角θ 2处于 从大于第二基准角θ822到第三基准角θ S23的范围时，该发动机驱动的发电机10分类为 具有“较大倾斜的姿势”。当发动机驱动的发电机10的倾斜角θ 2等于第三基准角θ823 时，这意味着该发动机驱动的发电机10已经向前或向后倾翻到地板FL上，并且现在处于翻 倒状态。下面将参照图9至11中示出的流程图来说明由微型计算机所构成的控制单元 65(图6)执行的控制流程或程序。图9是这样的流程图，该流程图示出在气体发动机20起动之后并且在控制单元65 执行控制过程之前完成的一系列操作。操作人员操作手动操作的阀43，以便打开并随后开 启主开关61 (步骤S01)。随后，操作人员拉动反冲起动器M的起动旋钮Ma，由此起动反 冲起动器M (步骤SO； )。通过该起动操作，气体发动机20的曲轴21开始转动，以便在曲轴 箱22中产生负压。由此产生的负压被切断阀45检测，该切断阀在检测到该负压时打开燃 料供应通道42。因此，气化的燃料被供应到气体发动机20的燃烧室沈中。另一方面，通过 曲轴21驱动发电机31，由此开始电力的产生(步骤S03)。当从发电机31接收到电力时，控制单元65和点火电路62a(步骤S04)自动启动。 这样，控制单元65自动执行预定的发动机起动过程(步骤。这意味着，控制单元65向 点火电路6 发出点火开始指令，基于该指令，从点火电路6 的点火线圈向火花塞62b施 加高压电力，由此点燃供应到燃烧室沈内的气化燃料。这样，气体发动机20开始运行。此后，执行预定控制模式，以便电动地控制发动机速度，从而使气体发动机20的转动速度对应于目标转动速度。当气体发动机的转动速度处于稳定状态时，控制单元65向 发电作业单元30发出电力输出开始指令(步骤S06)。这意味着，电力输出电路35被开启 或致动。由此致动的电力输出电路35开始供应由发电机31产生的电力。然后，控制单元 65执行预定的发动机运行继续过程(步骤S07)。下面将参照附图10和11所示的流程图 说明用于执行发动机运行继续过程的流程。图10和11为子程序，根据该子程序，控制单元65在图9所示的步骤S07处执行 发动机运行继续过程。如图10所示，控制单元65首先在步骤SlOl处执行初始化。更特别 地，用于起动/停止第一定时器的判定的第一标记Fl设定为“0” (第一定时器停止)，用于 起动/停止第二定时器的判定的第二标记F2设定为“0” (第二定时器停止)，第一定时器 的计数时间Tl设定为“0”，第二定时器的计数时间T2设定为“0”。随后，控制单元65读取由加速度传感器64同时检测的沿X轴、Y轴和Z轴的加速 度α 1、α 2、α 3(步骤S102)。然后，基于三轴加速度α 1、α 2、α 3确定发动机驱动的发电 机10的倾斜角Θ1、θ 2、Θ3(步骤S103)。更具体的说，基于纵向加速度α 确定发动机 驱动的发电机10的沿重力方向的倾斜角Θ1。类似地，第一横向加速度α 2用于确定发动 机驱动的发电机10的沿左右水平方向的倾斜角θ 2。基于第二横向加速度α 3确定发动机 驱动的发电机10的沿前后水平方向的倾斜角θ 3。在本例中，使用适当的算术表达式或曲线图，以便基于加速度α 1-CI3确定倾斜 角θ 1-θ 3。当使用曲线图时，预先设定与倾斜角θ 1-θ 3和加速度α -α 3有关的相关数 据，并将其存储在控制单元65的存储器中。随后，控制单元65确定发动机驱动的发电机10的姿势是否已经从图7所示的正 常姿势(竖直姿势)改变为翻倒姿势(步骤S104)。在本例中，如果重力方向上的倾斜角 θ 1约为-180°，可以确定发动机驱动的发电机10的姿势已经改变为翻倒姿势。当该确定 是肯定的时(即，已经发生翻倒)，控制单元65立即发出停止指令到气体发动机20和发电 作业单元30 二者(步骤S105-S106)。更具体的说，在步骤S105，控制单元65向电力输出电路35发出电力输出停止指令 (切断指令)。因此，电力输出电路35关闭，由此停止供应由发电机31产生的电力。此外，在步骤S106，控制单元65例如通过向点火电路6 发出停止指令来使气体 发动机20停止。通过发出该停止指令，从点火电路62a的点火线圈向火花塞62b供应的高 压电力消失，气体发动机20停止运行。这使得曲轴21停止转动，曲轴箱22的内部压力返 回到正常压力。切断阀45检测该曲轴箱22内的正常压力，并且切断燃料供应通道42。随后，在步骤S107，控制单元65致动报警单元66，随后终止控制过程。报警单元 66可以具有闪光指示器，该指示器可以闪烁以报告由发动机驱动的发电机10的翻倒引起 的发动机驱动的发电机10的停止。如果步骤S104处的判定显示发动机驱动的发电机10维持正常姿势(竖直姿势)， 则控制过程进行到图11所示的步骤S108。步骤S108确定发动机驱动的发电机10的当前 姿势是否对应于直立姿势、略微倾斜的姿势和较大倾斜的姿势之一。在本例中，如果第一和第二条件满足，则确定发动机驱动的发电机10目前具有 “直立姿势”。第一条件是发动机驱动的发电机10的沿左右方向的倾斜角Θ1处在从0° 到图7所示的第一基准角θ Sll的范围内(0 < θ ι < θ Sll)；第二条件是发动机驱动的发电机10的沿前后方向的倾斜角Θ2处在从0°到图8所示的第一基准角0s21的范围内 (0 彡 θ 2 彡 θ s21)。或者，如果第三和第四条件满足，则确定发动机驱动的发电机10目前具有“略微 倾斜的姿势”。第三条件是发动机驱动的发电机10的沿左右方向的倾斜角θ 1处在从大 于图7所示的第一基准角θ sll到第二基准角θ S12的范围内(Θ sll < Θ2彡θ s12)； 第四条件是发动机驱动的发电机10的沿前后方向的倾斜角θ 2处在从大于图8所示的第 一基准角θ s21到第二基准角θ s22的范围内(θ S21 < θ 2彡θ s22)。或者，如果第五和第六条件满足，则确定发动机驱动的发电机10目前具有“较大 倾斜的姿势”。第五条件是发动机驱动的发电机10的沿左右方向的倾斜角θ 1处在从大 于图7所示的第二基准角es12到第三基准角θ S13的范围内(Θ S12 < Θ2彡θ s13)； 第六条件是发动机驱动的发电机10的沿前后方向的倾斜角θ 2处在从大于图8所示的第 二基准角θ s22到第三基准角θ s32的范围内(θ S22 < θ 2彡θ s23)。如上所述，用于限定基准角的第五和第六条件涉及各自的角度范围。如果步骤S108处的判定显示发动机驱动的发电机10具有“竖直姿势”，这意味着 第一条件θ ι < θ Sll)和第二条件(ο < θ 2 < θ S21)都满足，控制过程进行到步 骤S109。在步骤S109，第一和第二定时器停止或保持在停止状态。随后，第一定时器的计 数时间Tl和第二定时器的计数时间重置为“0” (步骤S110)。然后，第一和第二标志Fl和 F2重置为“0”(步骤S111)。随后，执行为具有“竖直姿势”的发动机驱动的发电机10准备的正常发动机动力 输出控制(步骤S112)。更具体的说，以预定的控制模式，执行控制以使气体发动机20的 转动速度Ne对应于第一目标转动速度Nsl。第一目标转动速度Nsl设定为约5000至约 6000rpmo具体的说，控制控制马达56以便调节节流阀55的开度，由此控制气体发动机20 的转动速度Ne。接下来，执行用于具有“竖直位置”的发动机驱动的发电机10的正常电力输出控 制(步骤S113)。更具体的说，向电力输出电路35发出开启运行指令，以便开启或致动后 者。这样，当发动机驱动的发电机使处于“竖直位置”时，由发电机31产生的电力可以从电 源插座36供应向发动机驱动的发电机的外部。随后，读取主开关61的开关信号(步骤S111)。然后，确定主开关61的开关信号 是否为OFF(步骤S115)。如果步骤S115处的判定表明主开关61的开关信号仍然处于ON 状态，则控制过程返回图10所示的步骤S102，发动机驱动的发电机10继续运行。或者，如果步骤S115处的判定是肯定的，这意味着主开关61的开关信号确定为处 于OFF状态，则向电力输出电路35发出关闭指令(步骤116)。因此，电力输出电路35关闭 或失去作用，由此由发电机31产生的电力不再被供应到外部。接着，在步骤S117处气体发动机20停止，控制过程终止。在步骤S117，控制单元 65向点火电路6 发出停止指令，例如，此时从点火电路6 的点火线圈向火花塞62b供应 的高压电消失并且气体发动机20停止。这使得曲轴21停止转动，曲轴箱22的内部压力恢 复至正常压力。切断阀45检测曲轴箱22内的正常压力，并切断燃料供应通道42。如果步骤S108处的判定表明发动机驱动的发电机10具有“略微倾斜的姿势”，这 意味着第三条件(θ sll < θ 1彡θ sl2)和第四条件(θ S21 < θ 2彡θ s22)中的至少一个被满足，则控制过程进行到步骤S118。在步骤S118，第二定时器停止或保持在停止状态。随后第二定时器的计数时间T2 重置为“0”(步骤S119)。然后第二标记F2重置为“0”(步骤S120)。随后，确定用于第一定时器的起动/停止判定的第一标记Fl是否为“0” (步骤 S121)。如果得到肯定的判定(Fl = 0)，则第一定时器的计数时间Tl重置为“0”，随后第一 定时器起动(步骤S122)。然后，第一标记Fl翻转或设为“1”(步骤S123)，控制过程前进 到步骤S1M。或者如果步骤S121处的判定是否定的(Fl = 1)，这意味着第一定时器已经 起动，则控制过程跳转到步骤S1M。步骤SlM判断第一定时器的计数时间Tl是否等于或大于预设的第一基准时间 Tsll。如果得到否定的判定(Tl < Tsll)，则控制过程返回步骤102，发动机驱动的发电机 10继续运行。或者如果步骤SlM处的判定是肯定的(Tl ^Tsll),则向电力输出电路35发出关 闭指令(步骤S125)。因此，电力输出电路35关闭或失去作用，从而由发电机31产生的电 力不再被向外供应。随后，控制气体发动机20，以使气体发动机20的转动速度Ne减小到第二目标转动 速度(第二基准速度)Ns2(步骤SU6)。第二目标转动速度Ns2优选设定为等于低负载状 态下的速度，即空转速度，该速度为约2000至约4000rpm。更具体的说，对控制马达56进行 控制以减小节流阀阳的开度，由此减小气体发动机20的转动速度Ne。然后，确定第一定时器的计数时间Tl是否等于或大于预设的第二基准时间 Tsl2(步骤S127)。第二基准时间Tsl2设定为比第一基准时间Tsll的值大的值。如果步 骤S127处的判定是否定的(Tl < Tsl2)，则控制过程返回步骤S102，发动机驱动的发电机 10继续运行。或者，如果在步骤S127处得到肯定的判定(Tl>Tsl2)，则气体发动机20停止(步 骤SU8)。更具体的说，向点火电路6 发出停止指令，例如，此时从点火电路6 的点火线 圈向火花塞62b供应的高压电消失并且气体发动机20停止。这使得曲轴21停止转动，曲 轴箱22的内部压力恢复到正常压力。切断阀45检测曲轴箱22内的正常压力并切断燃料 供应通道42。随后，报警单元66运行(步骤SU9)，此后，控制过程终止。报警单元66可 以具有另一闪光指示器，该指示器可以闪烁以便报告由于倾斜到略微倾斜的位置而导致的 发动机驱动的发电机10的停止。进一步说，根据步骤S108至SU8，控制单元65当确定这样一条件持续超过第一基 准时间(第一持续时间)Tsll时向电力输出电路35发出关闭指令——在该条件中倾斜角 Θ1或θ 2超过基准角θ si或0S2(这当第三条件(esll< θ 1 ^ θ sl2)和第四条件 (0s21< Θ2彡θ 822)中的至少一个满足时实现)，并且当它确定该相同的条件持续超过 第二基准时间(第二持续时间)Tsl2时进一步向气体发动机20发出停止指令。如果步骤S108处的判定表明发动机驱动的发电机10具有“较大倾斜的姿势”，这 意味着发动机驱动的发电机10的倾斜角Θ1或θ 2超过第二基准角θ Sl2或0S22(这当 第五条件(θ S12 < θ 1 ^ θ sl3)和第六条件(θ S22 < θ 2彡θ s23)中的至少一个被满 足时实现)，则控制过程进行到步骤S130。在步骤S130，第一定时器停止或保持在停止状态。随后，第一定时器的计数时间Tl重置为“0” (步骤S131)。然后，第一标记Fl重置为“0” (步骤S132)。随后，确定用于第二定时器的起动/停止判定的第二标记F2是否为“0” (步骤S133)。如果得到肯定的判定(F2 = 0)，则第二定时器的计数时间T2重置为“0”，随后第二 定时器起动(步骤S134)。然后，第二标记F2翻转或设为“1”(步骤S135)，控制过程前进 到步骤S136。或者，如果步骤S133处的判定是否定的(F2 = 1)，这意味着第二定时器已经 起动，则控制过程跳转到步骤S136。步骤S136判断第二定时器的计数时间T2是否等于或大于预设的第一基准时间 Ts21。如果得到否定的判定(T2<Ts21)，则控制过程返回步骤102，发动机驱动的发电机 10继续运行。第一基准时间Ts21当发动机驱动的发电机10具有“较大的倾斜姿势”时被 采用，该第一基准时间设定为比当发动机驱动的发电机10具有“略微倾斜的姿势”时采用 的第一基准时间iTsll的值小的值(Ts21 < Tsll)0或者，如果步骤S136处的判定是肯定的(T2≥Ts21)，则向电力输出电路35发出 关闭指令(步骤S137)。因此，电力输出电路35关闭或失去作用，从而由发电机31产生的 电力不再被向外供应。随后，控制气体发动机20，以使气体发动机20的转动速度Ne减小到第三目标转 动速度(第三基准速度)Ns3(步骤S138)。第三目标转动速度Ns3优选设定为等于空转速 度，该空转速度为约2000至约4000rpm。更具体的说，对控制马达56进行控制以减小节流 阀阳的开度，由此减小气体发动机20的转动速度Ne。然后，确定第二定时器的计数时间T2是否等于或大于预设的第二基准时间 Ts22 (步骤S139)。如果得到否定的判定(T2 < Ts22)，则控制过程返回步骤S102，发动机 驱动的发电机10继续运行。第二基准时间Ts22设定为比第一基准时间Ts21的值大的值。 使当发动机驱动的发电机10具有“较大倾斜的姿势”时采用的第二基准时间Ts22的值大 于在步骤SlM处当发动机驱动的发电机10具有“略微倾斜的姿势”时使用的第一基准时 间 Tsll 的值(Ts21 < Ts22 < Tsll < Tsl2)。或者，如果在步骤S139处的判定是肯定的(T2 ≥ Ts22)，则控制过程前进到步骤 S128——其中气体发动机20停止。随后，报警单元66运行(步骤SU9)，此后，控制过程终 止。报警单元66可以具有又一闪光指示器，该指示器可以闪烁以便报告由于倾斜到较大倾 斜的位置而导致的发动机驱动的发电机10的停止。进一步说，根据步骤S108、S130-S139、S128和S129，控制单元65当确定这样 一条件持续超过第一基准时间(第一持续时间)Ts21时向电力输出电路35发出关闭指 令——在该条件中倾斜角Θ1或θ 2超过基准角0S12或θ S22(这当第五条件(Θ S12 < θ 1≤θ sl3)和第六条件(θ S22 < θ 2≤θ s23)中的至少一个满足时实现)，并且当 它确定该相同的条件持续超过第二基准时间(第二持续时间)Ts22时进一步向气体发动机 20发出停止指令。从前面的说明中可以容易的看出，在所示出的实施例中，在可搬式发动机驱动的 发电机(可搬式作业机)10中引起的两个相互垂直的水平方向上的加速度α 2和α 3通 过加速度传感器64检测(图10所示的步骤SIC)》。控制单元65在确定发动机驱动的发 电机10的基于所检测的信息α 2、α 3确定的倾斜角θ 1或θ 2超过第一基准角θ S11或 0sl2(在图11所示的步骤S108判定为“较小倾斜”)或者第二基准角θ821或θ822(在步骤S108判定为“较大倾斜”)时，使气体发动机20停止运行。因此由气体发动机20驱动的发电机31 (发电作业单元30)停止。这样，在发动机 驱动的发电机10翻倒之前，控制单元65能确定气体发动机20是否要停止。基准角可以考 虑发动机驱动的发电机的重心、重量、尺寸和其它物理特性以及服务状况而设定为最佳值。 当发动机驱动的发电机10在运行期间翻倒时，气体发动机20迅速并且适当的停止，由此为 发动机驱动的发电机10提供足够的保护以防其损坏。此外，控制单元65构造成当它确定一条件持续超过持续时间Tsl2、Ts22时使气体 发动机20停止(步骤S127或S139)，在该条件中倾斜角θ 1或θ 2超过预设的基准角(在 步骤S108确定“较小倾斜”或者确定“较大倾斜”)。可能出现的是，发动机驱动的发电机 10倾斜到一定程度，并在达到持续时间Tsl2、Ts22之前恢复其正常竖直姿势。在这种情况 下，气体发动机20继续运行(步骤S112和步骤Sli;3)，由此发电机31 (发电作业单元30) 以稳定的方式被持续驱动。持续时间Tsl2、Ts22设定为随着发动机驱动的发电机10的倾斜角θ 1、θ 2 ±曾大 而变小。更具体的说，如果步骤S108处的判定表明，发动机驱动的发电机10具有“略微倾 斜的姿势”，则执行步骤S139。或者，如果步骤S108处的判定表明，发动机驱动的发电机10 具有“较大倾斜的姿势”，则执行步骤S139。通过这种控制过程，有可能根据发动机驱动的 发电机10的当前倾斜状态在正确的时间使气体发动机20停止。控制单元65当确定发动机驱动的发电机10的倾斜角θ 1、θ 2超过基准时(在步 骤S108判定为“较小倾斜”或判定为“较大倾斜”)时，该控制单元进行控制以使气体发动 机20的转动速度Ne减小到基准速度Nsl、Ns2 (步骤SU6和S138)。可能出现的是，发动机 驱动的发电机10首先倾斜一定程度，然后在达到持续时间Tsl2、Ts22之前恢复其正常竖直 位置。如果出现发动机驱动的发电机10的这种倾斜(在步骤S108判定为“较小倾斜”或 判定为“较大倾斜”)，则控制气体发动机20以使其在减小的转动速度下运行。此后，控制 单元56确定发动机驱动的发电机10恢复其正常竖直姿势(在步骤S108处确定“竖直”)， 据此使气体发动机20返回其先前的运行状态(步骤S109到步骤SlU)。这种设置使得发 动机驱动的发电机10能以稳定的方式继续运行。此外，根据由三轴线或三轴加速度传感器构成的加速度传感器64检测的重力方 向的加速度α 1 (步骤S102)，控制单元65确定发动机驱动的发电机10是否已经从竖直姿 势改变为翻倒姿势(步骤S103至S104)。在使用中，发动机驱动的发电机10未锚固在地板 FL上，相应的，可能发生发动机驱动的发电机10根据安装条件和周围环境由于某些原因倾 翻或翻倒。为避免这个问题发生，控制单元在已经确定发动机驱动的发电机10的姿势已经 变为翻倒姿(步骤104)时立即向气体发动机20和发电作业单元30都发出停止指令(步 骤S105至S106)。由此可以实现发动机驱动的发电机10的紧急停止。此外，因为加速度传感器64由三轴线或三轴加速度传感器形成，有可能通过使用 这种单个三轴加速度计来检测发动机驱动的发电机在所有方向上的倾斜角。此外，通过组 合使用单个加速度传感器64和其它电子部件34、35、65，可以同时进行多个程序，例如停止 气体发动机20和控制发动机转动速度Ne。上述用于限定基准角的第一到第六条件均涉及一定的角度范围，基准角在该角度 范围内可以变化。对于发动机驱动的发电机10的小倾斜角Θ 1、θ 2，在发动机停止之前的持续时间设定为比为发动机驱动的发电机10的较大倾斜角Θ1、θ 2设置的较短持续时间 长。这同样适用于气体发动机20的转动速度Ne的设定。根据作业机10的类型、用途和服 务状况该可搬式作业机10可以以各种方式使用。本发明能够在实施成这种在很多情况下 以小的倾斜角使用的可搬式作业机时提供高的机械稳定性。根据本发明，可搬式作业机绝不限于所示实施方式中的发动机驱动的可搬式发电 机，而是可包括各种可搬式作业机，例如耕种机、割灌机、可搬式泵和可搬式鼓风机。由三轴线加速度传感器形成的加速度传感器64在发动机驱动的发电机10上安装 成使得该加速度传感器64能检测两个相互垂直的水平方向上的加速度α 2和α 3，所述两 个方向垂直于竖直线SL。如图1所示，Y轴和Z轴可以沿水平方向移动预定角度β，以使Y 轴和Z轴处于分别由私和表示的位置。假设所检测的水平加速度α 2、α 3中的一个由于加速度传感器64的故障而涉及 误差，则控制单元65修改成首先确定加速度α2或α 3中的哪个涉及误差，然后通过仅使 用α 2和α 3中已确定无误差的那个进行计算来确定发动机驱动的发电机10的倾斜角θ 1 和θ 2。通过这种修改，有可能总是快速获得精确的倾斜角α 2和α 3，而无论加速度传感 器64是否有故障。优选地，根据可搬式作业机的类型、用途和服务状况将包括基准时间(持续时间) !"sll、Tsl2、Ts21、Ts22，基准角 esll-0s13、θ s21-θ s23，目标转动速度(基准速度) Nsl-Ns3设定为最佳值。在确定最佳值时，可在可搬式作业机10上设置适当的手动调节装置。用于使发动机20停止运行的设置不限于用于使点火装置62停止的装置，而是可 以包括其中切断阀45关闭的其他装置。在后一种情况下，切断阀65可以由电子阀例如电 磁阀替代，该电子阀能通过由控制单元65发出的信号打开和关闭。通过上述设置，本发明可以有利地用作可搬式作业机，例如气体发动机驱动的可 搬式发电机，包括由多用途气体发动机驱动的发电机。
权利要求
1.一种可搬式作业机，该可搬式作业机包括气体燃料发动机00)；由该发动机00)驱动的作业单元(30)；用于控制该发动机00)和该作业单元(30)的控制单元(6 ；以及加速度传感器(64)，该加速度传感器能检测在所述可搬式作业机(10)中引起的相对 于竖直线的两个相互垂直的水平方向上的加速度；其中，所述控制单元(6 构造成根据由所述加速度传感器检测的所述水平加速度确 定所述可搬式作业机的倾斜角，并且当该控制单元确定该倾斜角超过预设的基准角时向所 述发动机00)发出停止指令。
2.根据权利要求1所述的可搬式作业机，其特征在于，所述控制单元(65)构造成当该 控制单元确定其中所述倾斜角超过所述基准角的状态持续超过预设的持续时间时发出所 述停止指令，并且其中该持续时间设定为随着所述倾斜角的增大而变小。
3.根据权利要求2所述的可搬式作业机，其特征在于，所述控制单元(65)构造成当该 控制单元确定所述倾斜角超过所述基准角时进行控制，从而使所述发动机OO)的转动速 度减小到预设的基准速度。
4.根据权利要求1所述的可搬式作业机，其特征在于，所述加速度传感器(64)是三轴 线加速度传感器，该三轴线加速度传感器(64)安装在所述可搬式作业机(10)上，使得除了 检测所述水平加速度以外该三轴线加速度传感器还能检测在该可搬式作业机中引起的重 力方向的加速度，并且其中该控制单元构造成根据所述重力方向的加速度确定所述可搬式 作业机(10)的姿势是否已经从正常姿势改变为翻倒的姿势，并且当所述控制单元确定该 可搬式作业机已经改变为翻倒的姿势时立即向所述发动机00)和所述作业单元(30)都发 出所述停止指令。
全文摘要
一种可搬式作业机，该可搬式作业机包括气体燃料发动机、由发动机驱动的作业单元、用于控制发动机和作业单元的控制单元以及一加速度传感器，该加速度传感器能检测相对于竖直线的两个相互垂直的水平方向上的加速度，该加速度是在可搬式作业机中引起的。该控制单元构造成基于由加速度传感器检测的水平加速度确定该可搬式作业机的倾斜角，并且当确定该倾斜角超过预设的基准角时向发动机发出停止指令。
文档编号F02M21/02GK102042097SQ201010517038
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者深野纯 申请人:本田技研工业株式会社