CN103124664B - 作业车辆的驱动系统控制装置 - Google Patents

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Abstract

在作业车辆（141）中，消除当对一边低速行驶一边进行各种作业中的旋转式耕耘机（24）施加很大的负荷时，会排出黑烟、产生爆震或者引起发动机熄火的担忧。在配备有搭载在行驶机体（142）上的发动机（70）、向该发动机（70）喷射燃料的共轨式的燃料喷射装置（117）、和将来自于前述发动机（70）的动力变速的无级变速器（159）的作业车辆（141）中，在过负荷作用于向旋转速度N为低速N1的前述发动机（70）的情况下，以变成前述过负荷消除的高速侧的旋转速度N2的方式，转移与前述发动机（70）的旋转速度N及转矩T相关的发动机运转点Q（Q1→Q2），并且，以不改变前述行驶机体（142）的车速V的方式改变调节前述无级变速器（159）的变速比。

Description

作业车辆的驱动系统控制装置
技术领域
本申请的发明涉及诸如农业作业机或建筑机械等作业车辆的驱动系统(发动机及无级变速器)控制装置。
背景技术
过去，作为作业车辆的一个例子的拖拉机，配备有搭载发动机及变速箱体的行驶机体、和经由连杆机构可升降地安装到该行驶机体的后部的旋转式耕耘机等对地作业机。由发动机传递给变速箱体的旋转动力的一部分经由突出地设置于变速箱体的PTO轴传递给对地作业机，例如，进行耕种耕耘作业等规定的工作(例如，参照专利文献1等)。
在这种拖拉机中，发动机控制器根据输出特性映射图使带有电子调速器的燃料喷射装置动作，借此，以达到与节气门操纵杆或变速踏板等的操作量相对应的目标旋转速度并且也与负荷相对应的方式调节燃料喷射量，控制发动机的输出(旋转速度和输出转矩)。例如，已知在旋转速度的低速区域进行使发动机的输出具有韧性的反下垂控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6－141606号公报
发明内容
发明所要解决的课题
不过，在利用这种拖拉机进行各种作业的情况下，拖拉机大多在田地内以比较低的速度行驶。在这种情况下(发动机的旋转速度位于低速区域的情况下)，例如，由于田地硬等原因，存在着当对于对地作业机施加大的负荷时，尽管发动机负荷急剧上升，但输出转矩的响应不能跟随，陷入输出转矩不足，排出黑烟并产生爆震或者引起发动机熄火等的担忧。
对此，如果采用前述反下垂控制，则能够避免发动机熄火的危险。但是，在反下垂控制中，由于旋转速度与输出转矩的增大成比例地上升，所以，存在着拖拉机的车速会意外地变快的可能性。
因此，本申请的发明以提供解决上述问题的作业车辆的驱动系统控制装置作为技术课题。
解决课题的手段
根据本发明的方案1的作业车辆的驱动系统控制装置，所述作业车辆配备有搭载在行驶机体中的发动机、向该发动机喷射燃料的共轨式的燃料喷射装置、和将来自于前述发动机的动力变速的无级变速器，在所述作业车辆中，在过负荷作用到旋转速度为低速的前述发动机上的情况下，以变成前述过负荷消除的高速侧的旋转速度的方式使与前述发动机的旋转速度及转矩有关的发动机运转点转移，并且，以不改变前述行驶机体的车速的方式改变调节前述无级变速器的变速比。
本发明的方案2的发明，在前述方案1所述的作业车辆的驱动系统控制装置中，在规定的旋转速度以下且规定的转矩以上的条件下，进行前述发动机的反下垂控制。由前述过负荷时的转矩和反下垂特性的关系决定消除前述过负荷的发动机运转点。
本发明的方案3的发明，在前述方案1所述的作业车辆的驱动系统控制装置中，使前述过负荷消除的发动机运转点在输出功率上与前述过负荷时的发动机运转点相等，并且，在使前述过负荷消除的发动机运转点的发动机负荷率成为规定值以下。
发明的效果
根据方案1的发明的作业车辆的驱动系统控制装置，在配备有搭载在行驶机体中的发动机、向该发动机喷射燃料的共轨式的燃料喷射装置、和将来自于前述发动机的动力变速的无级变速器的作业车辆中，在过负荷作用到旋转速度为低速的前述发动机上的情况下，以变成前述过负荷消除的高速侧的旋转速度的方式使与前述发动机的旋转速度及转矩有关的发动机运转点转移，并且，以不改变前述行驶机体的车速的方式改变调节前述无级变速器的变速比，因此，对于发动机负荷的急剧上升，可以防止陷入输出转矩不足，能够避免发生黑烟、爆震及发动机熄火，并且，可以原样不变地保持前述行驶机体的前述车速。从而，起到提高在低速行驶时的前述作业车辆中的作业性能的效果。
根据方案2的发明，由于在规定的旋转速度以下且规定转矩以上的条件下，进行前述发动机的反下垂控制，由前述过负荷时的转矩与反下垂特性的关系决定使前述过负荷消除的发动机运转点，所以，通过对发动机负荷的急剧上升进行前述反下垂控制，可以起到在同时增大前述旋转速度和前述转矩，能够赋予发动机输出以韧性的基础上，还能够可靠地抑制发动机熄火的危险性的效果。
方案3的发明，由于使前述超负荷消除的发动机运转点在输出功率中与前述过负荷时的发动机运转点相等，并且，在使前述过负荷消除的发动机运转点处的发动机负荷率达到规定值以下，所以，利用前述发动机的输出功率作为发动机运转点转移基准。因此，能够简单并且可靠地进行前述作业车辆的前述车速的保持。
附图说明
图1是作为作业车辆的拖拉机的侧视图。
图2是拖拉机的平面图。
图3是拖拉机的油压回路图。
图4是拖拉机中的动力传动系的梗概图。
图5是说明车速和无级变速器的变速比的关系的图示。
图6是发动机的燃料系统说明图。
图7是表示发动机及排气净化装置的关系的功能框图。
图8是表示ECU和变速控制器的关系的功能框图。
图9是说明燃料喷射正时的图示。
图10是对应于过负荷防止控制的第一个例子的输出特性映象的说明图。
图11是表示过负荷防止控制的第一个例子的流程图。
图12是表示变速比控制的详细情况的流程图。
图13是对应于过负荷防止控制的第二个例子的输出特性映射图的说明图。
图14是表示过负荷防止控制的第二个例子的流程图。
具体实施方式
下面，根据附图说明将本申请的发明具体化的实施形式。
(1).拖拉机的概略结构
首先，参照图1及图2，对于作为作业车辆的一个例子的拖拉机141的概略结构进行说明。如图1及图2所示，拖拉机141的行驶机体142由左右一对前车轮143和左右一对后车轮144支承。通过利用搭载在行驶机体142的前部的发动机70驱动后车轮144及前车轮143，拖拉机141前进或后退行驶。发动机70被发动机罩146覆盖。另外，在行驶机体142的上面设置有驾驶室147。在该驾驶室147的内部设置有驾驶员座148、和通过掌舵将前车轮143的转向方向左右转动的操纵手柄149。在驾驶室147的外侧部设置操作者上下车用阶梯150，在比该阶梯150靠内侧并且在比驾驶室147的底部靠下侧，设置向发动机70供应燃料的燃料箱151。
如图1及图2所示，位于驾驶室147内的操纵手柄149设置在位于驾驶员座148的前方的转向盘柱190上。在转向盘柱190的右方设置有设定保持发动机70的旋转速度的节气门操纵杆197和对行驶机体142进行制动操纵的左右一对制动踏板191。在转向盘柱190的左方配置有用于将行驶机体142的行进方向切换成前进和后退的前进后退切换杆198、和离合器踏板192。在转向盘柱190的背面侧设置有将制动踏板191保持在踩下位置的停车制动杆200。
在制动踏板191的右方配置加速踏板199，所述加速踏板199将由节气门操纵杆197设定的发动机70的旋转速度作为下限旋转速度，使旋转速度在该下限旋转速度以上的范围内增速、减速。在驾驶座148的右侧柱上配置利用手动变更调节作为对地作业机的旋转式耕耘机164的高度位置的作业机升降杆193、PTO变速杆194及变速操作用的主变速杆201等。在驾驶座148的左侧柱上配置副变速杆195，在左侧柱的前方配置差速器锁止踏板196。
如图1及图2所示，行驶机体142由具有前保险杠152及前车轴壳153的发动机机架154、和用螺栓壳可自由拆装地固定到发动机机架154的后部的左右机体机架156构成。在机体机架156的后部连接有用于将发动机70的驱动力适当地变速并传递给后车轮144及前车轮143的变速箱体157。后车轮144经由以从变速箱体157的外侧面向外突出的方式安装的后车轴壳158而被安装。在变速箱体157内设置有将来自于发动机70的驱动力变速的无级变速器159(参照图3及图4)。
在变速箱体157的后部上面，可拆装地安装有使旋转式耕耘机164升降移动的油压式的作业机用升降机构160。旋转式耕耘机164经由由一对左右下部连杆161及上部连杆162构成的三点连杆机构连接到变速箱体157的后部。在变速箱体157的后侧面，朝后方突出设置有用于将PTO的驱动力传递给旋转式耕耘机164用的PTO轴163。
如图1及图2所示，在旋转式耕耘机164的后部侧，可以与肥料撒布机(图中省略)更换地安装有散播用的播种机170。播种机170配备有装入种子的容器171、每次将容器171内的种子定量地送出的送出部172、和驱动送出部172的送出辊(图中省略)的电动机173。容器171内的种子从送出部172散播到旋转式耕耘机164后方的已经耕耘的地面上。另外，在将肥料撒布机安装到旋转式耕耘机164上的情况下，肥料撒布机的肥料(药剂)被撒布到旋转式耕耘机164后方的已经耕耘的地面上。
(2).拖拉机的油压回路结构
其次，主要参照图3说明拖拉机141的油压回路210的结构。拖拉机141的油压回路210配备有利用发动机70的旋转动力驱动的作业用油压泵204及行驶用油压泵205。作业用油压泵204及行驶用油压泵205设置在变速箱体157的前侧壁构件222的前面侧(参照图4)。作业用油压泵204连接到用于将工作油供应给作业机用升降机构160的升降控制油压缸215的控制电磁阀211上。控制电磁阀211可以通过作业机升降杆193的操纵进行切换动作。当利用作业机升降杆193使控制电磁阀211进行切换动作时，升降控制油压缸215进行伸缩驱动，使将作业机用升降机构160和左右下部连杆161连接起来的下臂169(参照图1)升降转动。其结果是，旋转式耕耘机164经由下部连杆161进行升降动作。
行驶用油压泵205是将工作油供应给变速箱体157的无级变速器159及动力转向装置用的油压缸203的油压泵。在这种情况下，变速箱体17也被用作工作油油箱，变速箱体157内部的工作油被供应给各个油压泵204、205。行驶用油压泵205经由动力转向装置用的控制阀212，连接到动力转向装置用的油压缸203上，另一方面，也连接到对于左右一对制动器动作机构245用的制动缸247的自动制动器电磁阀246上。
进而，行驶用油压缸205连接到：使PTO变速机构228的PTO离合器248动作的PTO离合器油压电磁阀249、对于无级变速器159的比例控制阀213及起动用电磁阀217以及利用它们进行动作的切换阀214、使副变速机构227的副变速油压缸250动作的高速离合器电磁阀251、前进后退切换机构226的对于前进用油压缸252的前进用离合器电磁阀253、对于后退用油压离合器254的后退用离合器电磁阀255、二驱四驱切换机构229的对于四驱用油压离合器256的四驱油压电磁阀257、对于倍速用油压离合器258的倍速油压电磁阀259。
对于PTO离合器油压电磁阀249、前进用离合器电磁阀253，后退用离合器电磁阀255、四驱油压电磁阀257、以及倍速油压电磁阀259，通过对它们适当地进行控制，使与它们各自对应的离合器缸动作，借此，切换驱动各个油压离合器248、252、254、256、258。另外，油压回路210还配备有安全阀或流量调整阀、单向阀、机油冷却器、机油滤清器等。
(3).拖拉机的动力传动系统
其次，主要参照图4说明拖拉机141的动力传动系统。在形成中空箱形的变速箱体157的前表面，可自由拆装地固定有前侧壁构件222，在后面可自由拆装地固定有后侧壁构件223。变速箱体157的内部被间隔壁221划分成前室224和后室225。尽管图中省略了，但前室224和后室225以内部的工作油可相互移动的方式连通。在变速箱体157的前室224侧配置有：将来自于无级变速器159的旋转动力向正传或反转方向切换的前进后退切换机构226、将经由前进后退切换机构226的旋转动力变速的机械式的副变速机构227、适当地将来自于发动机70的旋转动力变速并传递给PTO轴163的PTO变速机构228、对前后车轮143、144的两驱和四驱进行切换的两驱四驱切换机构229。另外，在后室225侧配置有：无级变速器159、将经由副变速机构227的旋转动力传递给左右的后车轮144的差动齿轮机构230。
飞轮231直接连接地安装到从发动机70向后突出的发动机输出轴74上。飞轮231和从该飞轮向后延伸的主动轴232经由动力接通断开用的主离合器233连接起来。主动轴232和从变速箱体157向前突出的主变速输入轴234在两端经由配备有万向联轴器的动力传动轴235连接起来。发动机70的旋转动力从发动机输出轴74经由主动轴232及动力传动轴235传递给主变速输入轴234，接着，被无级变速器159及副变速机构227恰当地变速。该变速动力经由差动齿轮机构230被传递给左右后车轮144。由无级变速器159及副变速机构227变速的动力经由两驱四驱切换机构229及前车轴壳153内的差动齿轮机构236被传递给左右前车轮153。
位于后室225的内部的无级变速器159是将主变速输出轴237成同心状配置在主变速输入轴234上的同轴式的变速器，配备有可变容量式的油压泵部240和利用从该油压泵部240排出的高压工作油动作的定容量式的变速用油压马达部241。在油压泵部240，设置有可相对于主变速输入轴234的轴线改变倾斜角以调节其工作油供应量的泵斜板242。使改变调节泵斜板242相对于主变速输入轴234的轴线的倾斜角的主变速油压缸243与泵斜板242相关联。通过借助主变速油压缸243的驱动以改变泵斜板242的倾斜角，改变调节从油压泵部240供应给油压马达部241的工作油量，进行无级变速器159的主变速动作。
即，当利用来自于与主变速杆201的操作量成比例地动作的比例控制阀213的工作油使切换阀214动作时，主变速油压缸190驱动，与此相伴，泵斜板242相对于主变速输入轴234的轴线的倾斜角被改变。实施形式的泵斜板242以下面所述的方式设定：即，该泵斜板242夹着倾斜大致为零(包含零在内的前后)的中立角度在一个(正)最大倾斜角度和另一个(负)最大倾斜角度之间的范围内能够进行角度调节，并且，在行驶机体142的车速最低时，变成向其中的一个方向倾斜的角度(在这种情况下，是负的且最大的附近的倾斜角度)(参照图5)。
在泵斜板242的倾斜角大致为零(中立角度)时，油压马达部241不被油压泵部240驱动，主变速输出轴237以和主变速输入轴234大致相同的旋转速度旋转。在使泵斜板242相对于主变速输入轴234的轴线向一个方向(正的倾斜角)侧倾斜时，油压泵部240使油压马达部增速动作，主变速输出轴237以比主变速输入轴234快的旋转速度旋转。其结果是，油压马达部241的旋转速度被加到主变速输入轴234的旋转速度上，并传递给主变速输出轴237。因此，在比主变速输入轴234的旋转速度高的旋转速度的范围，与泵斜板242的倾斜角(正的倾斜角)成比例地改变来自于主变速输出轴237的变速动力(车速)。在泵斜板242是正的并且最大附近的倾斜角度时，行驶机体142变成最高车速(参照图5的空白方框的部位)。
当使泵斜板242相对于主变速输入轴234的轴线向另外一个方向(负的倾斜角)倾斜时，油压泵240使油压泵部241减速(倒转)动作，主变速输出轴237以比主变速输入轴234低的旋转速度旋转。其结果是，从主变速输入轴234的旋转速度中减去油压马达部241的旋转速度，并传递给主变速输出轴237。因此，在比主变速输入轴234的旋转速度低的旋转速度的范围，来自于主变速输出轴237的变速动力与泵斜板242的倾斜角(负的倾斜角)成比例地改变。在泵斜板242为负的并且在最大附近的倾斜角度时，行驶机体142变成最低车速(参照图5的空白圆的部位)。
另外，在本实施形式中，利用根据来自于后面描述的作业机(变速)控制器271的指令动作的起动用电磁阀271的工作油使切换阀214动作时，无论主变速杆201的操纵位置怎样，主变速油压缸243都驱动，与此相伴，泵斜板242相对于主变速输入轴234的轴线的倾斜角变更。
(4).发动机及其周边的结构
其次，参照图6及图7，说明发动机70及其周边的结构。如图6所示，发动机70是四缸式的柴油发动机，配备有在上面紧固气缸盖72的气缸体75。在气缸盖72的一个侧面连接有进气歧管73，在另一个侧面连接有排气歧管71。在气缸体75的侧面之中的进气歧管73的下方，设置向发动机70的各个气缸供应燃料的共轨装置117。在连接到进气歧管73的进气上游侧的进气管76上，连接有调节发动机70的进气压力(进气量)用的进气节流装置81和空气滤清器(图中省略)。
如图7所示，燃料箱118经由共轨装置117及燃料供应泵116连接到在发动机70中的四个气缸的各喷射器115上。各喷射器115配备有电磁开关控制型的燃料喷射阀119。共轨装置117配备有圆筒状的共轨120。燃料箱118经由燃油滤清器121及低压管122连接到燃料供应泵116的吸入侧。燃料箱118内的燃料经由燃油滤清器121及低压管122被吸入燃料供应泵116。实施形式的燃料供应泵116配置在进气歧管73的附近。另一方面，共轨120经由高压管123连接到燃料供应泵116的排出侧。四个气缸的每一个的喷射器115经由四个燃料喷射管126连接到共轨120上。
在上述结构中，燃料箱118的燃料被燃料供应泵116压送给共轨120，高压的燃料蓄积在共轨120中。通过分别开闭控制各个燃料喷射阀119，共轨120内的高压的燃料从各个喷射器115喷射到发动机70的各个气缸内。即，通过电子控制各燃料喷射阀119，高精度地控制从各喷射器115供应的燃料的喷射压力、喷射正时、喷射期间(喷射量)。从而，可以降低来自于发动机70的氮氧化物(NOx)，并且，可以降低发动机70的噪音振动。
如图9所示，共轨装置117在夹着上止点(TDC)的附近进行主喷射A。另外，除了主喷射A以外，共轨装置117在上止点的约60°以前的曲柄角θ1的时刻，以NOx及噪音的降低为目的，进行少量的引燃喷射B，或者在紧靠上止点之前的曲柄角θ2的时刻，以降低噪音为目的，进行预喷射C，或者在上止点后的曲柄角θ3及θ4的时刻，以降低颗粒状物质(下面称之为PM)及促进排气净化为目的，进行延迟喷射D及后喷射E。
引燃喷射B通过在相对于主喷射A大的提前正时进行喷射，促进燃料和空气的混合。预喷射C通过在主喷射A之前进行喷射，缩短主喷射A的点火正时的滞后。延迟喷射D通过在接近主喷射A的正时进行喷射，使扩散燃烧活性化，使PM再燃烧(减少PM)。后继喷射E通过在相对于主喷射A大的滞后的正时进行喷射，不用于实际的燃烧过程，而是作为未燃烧的燃料供应给后面描述的DPF50(柴油机排气烟尘过滤器)。供应给DPF50的未燃烧的燃料在后面描述的柴油机氧化催化剂53上反应，借助其反应热，DPF50内的废气温度上升。图9中的曲线的峰值的高低大体上说表现出在各个燃料喷射阶段A～E的燃料喷射量的差异。
另外，如图7所示，燃料供应泵116经由燃料返回管129连接到燃料箱118上。共轨返回管131经由限制共轨120内的燃料的压力的返回管连接器130连接到圆筒状的共轨120的长度方向的端部。即，燃料供应泵116的剩余燃料和共轨120的剩余燃料经由燃料返回管129及共轨返回管131被回收到燃料箱118中。
在连接到排气歧管71的排气下游侧的排气管77上，连接有用于调节发动机70的排气压的排气节流装置82、和作为排气净化装置的一个例子的DPF50。从各个气缸排出到排气歧管71中的废气经由排气管77、排气节流装置82及DPF50被净化处理之后放出到外部。
如图6所示，DPF50用于捕集废气中的PM等。实施形式的DPF50是在位于耐热金属材料制的外壳51内的大致筒状的滤清器壳体52，串列地排列并容纳例如白金等柴油机氧化催化剂53和烟尘过滤器54的装置。在滤清器壳体52的排气上游侧配置柴油机氧化催化剂53，在排气下游侧配置烟尘过滤器54。烟尘过滤器54形成蜂窝状结构，所述蜂窝状结构利用能够滤过废气的多孔质间隔壁划分出的多个小室。
在外壳51的一个侧部，设置与排气管77中的排气节流装置82的排气下游侧连通的排气导入口55。前述外壳51的一个侧部和滤清器壳体52的一个侧部被第一侧壁板56及第二侧壁板57堵塞。外壳51的另外一个侧部被第一盖板59和第二盖板60堵塞。在两个盖板59、60之间形成经由多个连通管62与滤清器壳体52内连通的排气音衰减室63。另外，大致筒状的排气出口管61贯通第二盖板60。在排气出口管61的外周面，形成向排气音衰减室63开口的多个连通孔58。借助排气出口管61及排气音衰减室63等构成消声器64。
排气导入管65被插入到形成在外壳51的一个侧部的排气导入口55内。排气导入管65的前端横断外壳51，在与排气导入口55相反侧的侧面突出。在排气导入管65的外周面上，形成向滤清器壳体52开口的多个连通孔66。在排气导入管65中的在与排气导入口55相反侧的侧面突出的部分，被可拆装地螺纹固定到其上的盖体67堵塞。
在DPF50中,作为检测机构的一个例子,设置有检测烟尘过滤器54的堵塞状态的DPF差压传感器68。DPF差压传感器68用于检测DPF50内的烟尘过滤器54的上游侧及下游侧的各排气气压的压力差(入口侧和出口侧的排气压力差)。在这种情况下，构成DPF差压传感器68的上游侧排气压传感器68a安装于排气导入管65的盖体67上，在烟尘过滤器54与排气音衰减室63之间，安装有下游侧排气压传感器68b。
另外，由于在DPF50的上下游之间的压力差与烟尘过滤器54(DPF50)内的PM堆积量之间具有特定的关联性，所以，根据利用DPF差压传感器68检测出来的压力差，通过运算求出DPF50内的PM堆积量。并且，根据PM堆积量的运算结果，通过动作控制进气节流装置81、排气节流装置82、或者共轨120，进行烟尘过滤器54(DPF50)的再生控制。
在上述结构中，来自于发动机70的排气经由排气导入口55进入排气导入管65，从形成在排气导入管65上的各个连通孔66喷出到滤清器壳体52内，从柴油机氧化催化剂43顺次通过烟尘过滤器54被净化处理。排气中的PM被烟尘过滤器54(各个小室之间的多孔质间隔壁)捕集。通过了柴油机氧化催化剂53及烟尘过滤器54的排气，经由消声器64从排气出口管61被放出到机外。
在排气通过柴油机氧化催化剂53及烟尘过滤器54时，如果排气温度超过能够再生的温度(例如，约250～300℃)，则通过柴油机氧化催化剂53的作用，排气中的NO(一氧化氮)被氧化成不稳定的NO2(二氧化氮)。并且，通过利用在NO2返回到NO时放出的O(氧)氧化除去堆积在烟尘过滤器54中的PM，恢复烟尘过滤器54的PM捕集能力。即，烟尘过滤器54(DPF50)再生。
(5).与发动机的控制相关的结构
其次，参照图7及图8等，说明与发动机70的控制相关的结构。如图7及图8所示，拖拉机141作为控制机构，配备有使发动机70中的各个气缸的燃料喷射阀119动作的ECU11、和作业机(变速)控制器271。ECU11包括：进行各种运算处理或控制的CPU31、预先固化地存储有各种数据的ROM32、可擦写地存储控制程序或各种数据的EEPROM33、暂时存储控制程序或各种数据的RAM34、计测时间用的计时器35、以及输入输出接口等。作业机控制器271也和ECU11同样，具有CPU218、ROM282、EEPROM283、RAM284、计时器285及输入输出接口等。
作为控制机构的ECU11及作业机控制器271，其目标是以尽可能地缩短输入输出系统设备的配线线束的长度的方式进行组合并对它们进行控制，在各个配置部位容纳到控制器箱(图中省略)内。ECU11和作业机控制器271经由CAN通信总线272相互电连接。实施形式的ECU11配置在发动机70或其近旁(参照图2)。作业机控制器271例如配置在驾驶室147内的驾驶座148的下方(参照图2)。另外，控制机构也可以构成为经由通信总线连接三个以上地构成。也可以连接到后面描述的各个输入输出系统设备的任何一个控制机构上。
在ECU11的输入侧至少连接有：检测共轨120内的燃料压力的共轨压传感器12、使燃料泵116旋转或者停止的电磁离合器13、作为检测发动机70的旋转速度(发动机输出轴74的凸轮轴位置)的旋转速度检测机构的发动机速度传感器14、检测以及设定喷射器115的燃料喷射次数(一个行程的燃料喷射期间中的次数)的喷射设定器15、检测进气系统的进气温度的进气温度传感器17、检测排气系统的排气温度的排气温度传感器18、检测发动机70的冷却水温度的冷却水温度传感器19、检测共轨120内的燃料温度的燃料温度传感器20、以及DPF差压传感器68(上游侧排气压力传感器68a及下游侧排气压力传感器68b)等。
在ECU11的输出侧分别连接有发动机四个气缸的各燃料喷射阀119的电磁螺线管。即，一边控制蓄积在共轨120内的高压燃料的燃料喷射压力、喷射时间及喷射期间等，一边在一个行程中分多次从燃料喷射阀119进行喷射，借此，抑制氮氧化物(NOx)的发生，并且，进行煤烟或二氧化碳等的发生降低了的完全燃烧，提高油耗性能。另外，在ECU11的输出侧连接有：用于调节发动机70的进气压力(进气量)的进气节流装置81、用于调节发动机70的排气压力的排气节流装置82、警告通知ECU11的故障的ECU故障灯22、通知DPF50内的排气温度的异常高温的排气温度警告灯23、及伴随着DPF50再生动作而点亮的再生灯24等。
如图8所示，在作业机控制器271上连接有与输出相关的各种电磁阀，即对于前进用油压离合器252的前进用离合器电磁阀253、对于后退用油压离合器254的后退用离合器电磁阀255、对于副变速油压缸250的高速离合器电磁阀251、与主变速杆201的操作量成比例地使主变速油压缸243动作的比例控制阀213、对于四驱用油压离合器256的四驱油压电磁阀257、对于倍速用油压离合器258的倍速油压电磁阀259、左右的自动制动器电磁阀246、对于PTO离合器248的PTO离合器油压电磁阀249、以及向作业机用升降机构160的升降控制油压缸215供应工作油的控制电磁阀211等。
进而，在作业机控制器271上连接有与输入相关的各种传感器及开关类、即检测操纵手柄149的转动操作量(转向角度)的转向电位计290、检测从前进后退切换杆198的操作位置前进用及后退用油压离合器252、254的通断状态的前进后退电位计291、检测主变速输出轴237的输出旋转速度的主变速输出轴旋转传感器292、检测节气门操纵杆197的操作位置的节气门位置传感器16、检测前后四轮143、144的旋转速度(车速)的车速传感器25、切换操作四驱油压电磁阀257的四驱模式开关293、切换操作倍速油压电磁阀259的倍速模式开关294、检测制动踏板191有没有踩下的制动踏板开关295、切换操作自动制动器电磁阀246的自动制动器开关296、检测主变速杆201的操作位置的主变速电位计297、以及检测副变速杆195的操作位置的副变速杆传感器298等。
在ECU11的EEPROM33或者作业机控制器271的EEPROM283中，预先存储表示发动机70的旋转速度N与转矩T(负荷)的关系的输出特性映射图M(参照图10)。输出特性映射图M，通过实验等求出。在图10所示的输出特性映射图M中，在横轴上表示旋转速度N，在纵轴上表示转矩T。输出特性映射图M是被向上凸出地描绘的实线Tmx包围的区域。实线Tmx是表示相对于各个旋转速度N的最大转矩的最大转矩线。在输出特性映射图M中表示一系列的等输出线PL。等输出线PL是表示使发动机70的输出功率恒定的情况下的旋转速度N与转矩T的关系的线。由于旋转速度N与转矩T的乘积与输出功率具有比例关系，所以，在图10的输出特性映射图M中，等输出线PL被作为反比例曲线表示。
ECU11由利用发动机速度传感器14检测的旋转速度和各个喷射器115的喷射压力·喷射期间求出发动机70的转矩T，利用转矩T和输出特性映射图M计算目标燃料喷射量，根据计算结果，进行使共轨装置117动作的燃料喷射控制。另外，通过调节各个燃料喷射阀119的开启期间并改变各个喷射器115的喷射期间，调节共轨装置117的燃料喷射量。
另外，ECU11，在旋转速度N与转矩T的关系中，能够进行以随着发动机70的负荷(转矩T)增大而旋转速度N减少的方式调节燃料喷射量的下垂控制；以无论发动机70的负荷的变动如何都将旋转速度保持恒定的方式调节燃料喷射量的同步控制；和以随着发动机70的负荷增大而旋转速度N增大的方式调节燃料喷射量的反下垂控制。
下垂特性(下垂控制时的旋转速度N及转矩T的关系)是用在输出特性映射图M中向右下方倾斜的一定斜率的直线表示的特性。例如，在路上行驶时等进行下垂控制。同步特性(在同步控制时的旋转速度N及转矩T的关系)是在输出特性映射图M中用斜率为零的垂直直线表示的特性。同步控制例如在耕种·耕耘作业等各种作业时进行。反下垂特性(在反下垂控制时的旋转速度N及转矩T的关系)，是在输出特性映射图M中用向右上方倾斜的一定斜率的直线表示的特性。在过负荷作用到旋转速度N为低速的发动机70上的情况下，进行反下垂控制，其详细内容将在后面描述。
(6).过负荷防止控制的第一个例子
其次，参照图10～图12，对于利用ECU11进行的过负荷防止控制的第一个例子进行说明。在旋转速度为低速的发动机70成为过负荷状态的情况下，ECU11以变成消除过负荷的高速侧的旋转速度的方式使发动机运转点Q转移，并且，以不改变行驶机体142的车速V的方式进行改变调节无级变速器159的变速比的过负荷防止控制。在第一个例子中，在旋转速度N在上限值Ntp以下、转矩T在下限值Tbm以上的低速高转矩的条件下，通过进行发动机70的反下垂控制，消除发动机70的过负荷。在由图11及图12的流程图中表示的算法被存储在EEPROM33中。在从RAM34中调出该算法之后，通过利用CPU31进行处理，进行过负荷防止控制。
过负荷防止控制的第一个例子，例如，按下述方式进行(参照图11)。这里，拖拉机141一边低速行驶一边进行耕种耕耘作业，在这种情况下的发动机70的旋转速度N通过节气门操纵杆197的操作被固定在旋转速度N1(参照图10)。
首先，一开始，读取发动机速度传感器14的检测值(现在时刻的旋转速度N1)、现在时刻的转矩T1、要求的转矩T1′(S01)。要求的转矩T1′，例如，是作用到旋转式耕耘机164上、进而作用到发动机70上的负荷。并且，如果现在时刻的旋转速度N1在上限值Ntp以下(S02：YES)，并且现在时刻的转矩T1在下限值Tbm以上(S03：YES)，则在能够进行反下垂控制的低速高转矩的条件下，存在现在时刻的发动机运转点Q1(关于旋转速度N1及转矩T1的发动机运转点)。因此，接着，比较现在时刻的转矩T1与要求转矩T1′的大小(S04)。由于如果要求转矩T1′大(S04：YES)，则意味着发动机70处于过负荷或者其附近的状态，所以，接着，根据要求转矩T1′、输出特性映射图M的反下垂线D1(对于现在时刻的发动机运转点Q1的反下垂线)、和最大转矩线Tmx的关系，计算出变成高速侧的旋转速度N2并能够消除过负荷的目标发动机运转点Q2(S05)。
然后，在读取现在时刻的车速传感器25的检测值(车速V1)和主变速输出轴237的旋转速度R1之后(S06)，以随着发动机70的转矩T的增大(T1→T2)而旋转速度N变成高速(N1→N2)的方式，调节共轨装置117的燃料喷射量，使发动机运转点从现在时刻的Q1转移到目标发动机运转点Q2(S07)。并且，通过利用来自于作业机控制器271的指令修正比例控制阀213的施加电压，使主变速油压缸243动作，变更调节油压泵部240中的泵斜板242的倾斜角，控制向油压马达部241的工作油供应量，以将主变速输出轴237的旋转速度R原样保持在步骤S06中的检测值R1的方式，改变调节无级变速器159的变速比(变速比控制，S08)。这里，变速比指的是主变速输出轴237的旋转速度R相对于发动机70的旋转速度N的比例(R/N)。
当这样控制时，尽管发动机运转点Q改变、发动机70的旋转速度N变快，但是，通过变速比的改变调节，可以将主变速输出轴237的旋转速度R保持恒定。即，在发动机运转点Q的改变前后，可以将行驶机体142的车速V保持恒定。
步骤S08的变速比控制，例如，按照图12的流程图所示的方式进行。即，读取转移到发动机运转点Q2之后的车速V2(S11)，在转移后车速V2比步骤S06中读取的转移前车速V1大的情况下(S12：YES)，以主变速输出轴237的旋转速度R变成在步骤S06中的检测值R1的方式减少无级变速器159的变速比(S13)，返回步骤S12。在转移后车速V2比转移前车速V1小的情况下(S14：YES)，以主变速输出轴237的旋转速度R变成步骤S06的检测值R1的方式增加无级变速器159的变速比(S15)，返回步骤S12。如果转移前车速V1和转移后车速V2相同(S14：NO)，则保持该状态并返回。
如可以从以上的说明中看出的那样，在配备有搭载在行驶机体142上的发动机70、向该发动机70喷射燃料的共轨式的燃料喷射装置117、将来自于前述发动机70的动力变速的无级变速器159的作业车辆141中，由于在过负荷作用到旋转速度N为低速N1的前述发动机70上的情况下，以成为前述过负荷消除的高速侧的旋转速度N2的方式，使与前述发动机70的旋转速度N及转矩T相关的发动机运转点Q(Q1→Q2)转移，并且，以不改变前述行驶机体142的车速V的方式，改变调节前述无级变速器159的变速比，所以，防止相对于发动机负荷的急剧上升而陷入输出转矩不足，既可以避免黑烟、爆震及发动机熄火的发生，又可以原样保持前述行驶机体142的前述车速V。从而，起到能够提高在低速行驶时前述作业车辆141中的作业性的效果。
另外，在过负荷防止控制的第一个例子中，在规定的旋转速度Ntp以下并且规定的转矩Tbm以上的条件下，进行前述发动机70的反下垂控制，由前述过负荷时的转矩T1′和反下垂特性D1的关系决定使前述过负荷消除的发动机运转点Q2，所以，通过对于发动机负荷的急剧上升进行前述反下垂控制，使前述旋转速度N和前述转矩T一起增大，可以在赋予发动机输出韧性的基础上，还起到可靠地抑制发动机熄火的担忧的效果。
(7).过负荷防止控制的第二个例子
图13及图14表示过负荷防止控制的第二个例子。在第二个例子中，在通过在目标发动机运转点Q2的输出功率与过负荷时的发动机运转点Q1′(关于要求转矩T1′及旋转速度N1的发动机运转点)的输出功率相等、并且使在目标发动机运转点Q2的发动机负荷率LF1在规定值以下，从而消除发动机70的过负荷这一点上，与第一个例子不同。这里，所谓发动机负荷率LF，指的是对于在任意的旋转速度N时的最大转矩T(最大发动机负荷)的比例。
过负荷防止控制的第二个例子，例如，按照下述方式进行(参照图14)。另外，在这种情况下的发动机70的旋转速度N也和第一个例子同样，被固定在旋转速度N1(参照图13)。
首先，一开始，读取发动机速度传感器14的检测值(现在时刻的旋转速度N1)、现在时刻的转矩T1、和要求的转矩T1′(S21)。其次，利用这些检测值N1、T1和输出特性映射图M，计算现在时刻的发动机负荷率LF1(S22)，判别该现在时刻的发动机负荷率LF1是否在规定值(在第二个例子中为95％)以上(S23)。
如果现在时刻的发动机负荷率LF1在规定值以上(S23：YES)，则接着，根据过负荷时的发动机运转点Q1′(关于要求的转矩T1′及旋转速度N1的发动机运转点)、和输出特性映射图M的等输出线PL的关系，求出是否存在和过负荷时的发动机运转点Q1′输出功率相同、并且发动机负荷率LF变成规定值(在第二个例子中为95％)的高速低转矩侧的目标发动机运转点Q2(S24)。过负荷时的发动机运转点Q1′和目标发动机运转点Q2由于输出功率相同，所以，位于共同的等输出线PL上。
如果有目标发动机运转点Q2(S24：YES)，则在读取现在时刻的车速传感器25的检测值(车速V1)和主变速输出轴237的旋转速度R1之后(S25)，以使发动机70的旋转速度N成为高速(N1→N2)且使转矩T降低(T1→T2)的方式，调节共轨装置117的燃料喷射量，使发动机运转点从现在时刻的Q1转移到目标发动机运转点Q2(S26)。并且，通过利用来自于作业机控制器271的指令修正比例控制阀213的施加电压，使主变速油压缸243动作，改变调节油压泵部240中的泵斜板242的倾斜角，控制向油压马达部241的工作油供应量，以将主变速输出轴237的旋转速度R保持在步骤S06中的检测值R1不变的方式，改变调节无级变速器159的变速比(变速比控制，S27)。另外，步骤S27的变速比控制和第一个例子的情况一样(参照图12)，省略其详细说明。
如可以从以上的说明看出的那样，在过负荷防止控制的第二个例子的情况下，起到和第一个例子同样的作用效果。而且，在过负荷防止控制的第二个例子中，使前述过负荷消除的发动机运转点Q2，在输出功率方面，和前述过负荷时的发动机运转点Q1′相等，并且，在使前述过负荷消除的发动机运转点Q2处的发动机负荷率LF变成规定值以下，所以，利用前述发动机70的输出功率作为发动机运转点转移的基准。因此，起到能够简单并且可靠地进行前述作业车辆141的前述车速V的保持的效果。
(8).其它
本申请的发明并不局限于前述实施形式，例如作为无级变速器，可以采用HST(HST：HydroStaticTransmission，油压式无级变速器)或带式CVT，以各种形式具体化。各部分的结构并不局限于图中所示的实施形式，在不超出本申请的发明的主旨的范围内，可以进行各种变更。
附图标记说明
11ECU(控制机构)
70发动机
117共轨装置(燃料喷射装置)
120共轨
141拖拉机(作业车辆)
142行驶机体
159无级变速器
164旋转式耕耘机(对地作业机)

Claims (2)

1.一种作业车辆的驱动系统控制装置，所述作业车辆配备有：搭载在行驶机体上的发动机、向该发动机喷射燃料的共轨式的燃料喷射装置、将来自于前述发动机的动力变速的无级变速器、和测定前述行驶机体的车速的车速传感器，其中，
在过负荷作用到旋转速度为低速的前述发动机上的情况下，在规定的旋转速度以下且规定的转矩以上的条件下，进行以随着前述发动机的负荷增大而使旋转速度增大的方式调节燃料喷射量的反下垂控制，以变成前述过负荷消除的高速侧的旋转速度的方式确定并移动与前述发动机的旋转速度及转矩相关的发动机运转点，并且，以不改变前述行驶机体的车速的方式基于前述车速传感器的检测值来改变调节前述无级变速器的变速比。
2.一种作业车辆的驱动系统控制装置，所述作业车辆配备有：搭载在行驶机体上的发动机、向该发动机喷射燃料的共轨式的燃料喷射装置、将来自于前述发动机的动力变速的无级变速器、和测定前述行驶机体的车速的车速传感器，其中，
在过负荷作用到旋转速度为低速的前述发动机上的情况下，以变成前述过负荷消除的高速侧的旋转速度的方式，使与前述发动机的旋转速度及转矩相关的发动机运转点移动至使前述过负荷消除的发动机运转点，并且，以不改变前述行驶机体的车速的方式基于前述车速传感器的检测值来改变调节前述无级变速器的变速比，
使前述过负荷消除的发动机运转点，在输出功率方面与前述过负荷时的发动机运转点相等，并且，在使前述过负荷消除的发动机运转点的发动机负荷率成为规定值以下。
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