CN104512840B - 工业车辆 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种工业车辆。所述工业车辆配备有发动机并且具有其中发动机的转矩被限制的Eco模式，所述工业车辆包括：油门；油门开度检测器，其检测油门的开度；车辆速度检测器，其检测车辆的速度；发动机速度检测器，其检测发动机的速度；以及转矩限制释放单元，当发动机的转矩被限制时，如果通过油门开度检测器所检测的油门的开度等于或大于第一预定值的条件、通过车辆速度检测器所检测的车辆速度等于或小于第二预定值的条件以及通过发动机速度检测器所检测的发动机速度等于或小于第三预定值的条件满足，则转矩限制释放单元释放转矩限制。

Description

工业车辆
技术领域
本发明涉及发动机提供动力的工业车辆。
背景技术
出于提高燃料效率的目的，已经提出了配备有Eco模式(经济模式)的混合动力车辆。通过按下Eco模式按钮，将车辆置于其中该车辆的输出转矩被限制以用于节能的Eco模式，这引起发动机的高效驱动。在日本未经审查的专利申请公报No.2008-105532中公开了这种车辆。
此公报公开了如下混合动力车辆：其中在经济模式下，在发动机被高效驱动时通过电动机来补充转矩，以便于保持车辆性能以提高燃料效率。与这种混合动力车辆不同，在不具有牵引电动机的发动机类型工业车辆中，特别是在叉车中，简单地在Eco模式下操作叉车以通过限制转矩来提高燃料效率可能会由于转矩的不足而使叉车的一些操作产生一些问题。例如，由于不足的爬坡性能或不足的发动机转矩，载有重负载的工业车辆可能不能在工作现场爬上本该能够爬上去的斜坡。
本发明旨在提供能够在Eco模式下提供转矩限制控制的工业车辆，该转矩限制控制不仅允许燃料效率的提高而且允许车辆性能的最大化。
发明内容
本发明旨在提供一种配备有发动机并且具有Eco模式的工业车辆，在Eco模式中发动机的转矩被限制。该工业车辆包括：油门；油门开度检测器，所述油门开度检测器检测油门的开度；车辆速度检测器，所述车辆速度检测器检测车辆的速度；发动机速度检测器，所述发动机速度检测器检测发动机的速度；以及转矩限制释放单元，当发动机的转矩被限制时，如果通过油门开度检测器所检测的油门的开度等于或大于第一预定值的条件、通过车辆速度检测器所检测的车辆速度等于或小于第二预定值的条件以及通过发动机速度检测器所检测的发动机速度等于或小于第三预定值的条件被满足，则所述转矩限制释放单元释放转矩限制。
根据本发明的一方面，当转矩被限制时，如果通过油门开度检测器所检测的油门的开度等于或大于第一预定值的条件、通过车辆速度检测器所检测的车辆速度等于或小于第二预定值的条件以及通过发动机速度检测器所检测的发动机速度等于或小于第三预定值的条件被满足，则释放转矩限制。因此，执行转矩限制控制使得同时实现燃料效率的提高和车辆性能的最大化。
根据结合附图借助示例说明本发明的原理的以下描述，本发明的其他方面和优点将变得明显。
附图说明
本发明的被视为新型的特征在所附权利要求中被具体阐述。通过参照以下对实施方式的描述和附图可以最佳地理解本发明及其目的和优点，在附图中：
图1是示出根据本发明的实施方式的叉车的总体配置的示意图；
图2A是说明用于在图1的叉车中释放转矩限制的条件的图表；
图2B是说明用于在图1的叉车中恢复转矩限制的条件的图表；以及
图3是示出图1的叉车的操作的时序图。
具体实施方式
下面将参照附图来描述根据本发明的工业车辆的实施方式。
参照图1，附图标记10指示包括装载单元11的叉车。该装载单元11具有多级门架组件14，其包括一对左外门架和右外门架12以及一对内门架13。每个外门架12连接至液压倾斜缸15并且每个内门架13连接至液压提升缸16。门架组件14能够响应于液压油流入和流出倾斜缸15而在叉车10的向前和向后方向上倾斜。内门架13能够响应于液压油流入和流出提升缸16而在叉车10的竖直方向上向上和向下移动。叉18经由提升支架17安装至内门架13。内门架13通过提升缸16和叉18以及提升支架17的操作而沿着外门架12上升和下降，并且相应地移动。
叉车10包括：用作用于叉车10的行进和装载操作的驱动源的发动机19；由发动机19驱动的液压泵20；从液压泵20排出的液压油被提供给其的液压机构21；以及动力传送机构22。发动机19的输出被转换成用于使叉车10行进的驱动力并且还被转换成用于操作倾斜缸15和提升缸16以进行装载操作的驱动力。
对液压泵20进行驱动以泵送油箱23中的液压油。所泵送的油然后通过液压机构21供给至倾斜缸15和提升缸16，并且同时从倾斜缸15和提升缸16排出的液压油通过液压机构21返回油箱23。液压机构21包括电磁控制阀(未示出)，该电磁控制阀对流入和流出倾斜缸15以及提升缸16的液压油的供给和排出进行控制。
动力传送机构22具有用于传送动力的机构，例如转矩转换器和离合器(均未示出)。发动机19连接至动力传送机构22，该动力传送机构22进而经由差动齿轮24和轴25连接至一对驱动轮26，该驱动轮对26安装在轴25的相对两端。因此，发动机19的输出动力通过动力传送机构22、差动齿轮24和轴25传送至驱动轮26。
通过操作装载杆27来实现对倾斜缸15和提升缸16的操作，该装载杆27实际上包括倾斜杆和提升杆。装载杆27的操作通过装载杆传感器28来检测。叉车10的加速通过下压油门踏板29来实现。油门踏板29的下压或油门踏板29的开度通过油门开度传感器30来检测。在邻近叉车10的驾驶员座椅的位置处设置有Eco模式开关31。
叉车10还包括车辆控制单元32。车辆控制单元32电连接至装载杆传感器28、油门开度传感器30、Eco模式开关31以及作为本发明的车辆速度检测器的车辆速度传感器33。基于来自传感器28、30、33以及开关31的检测信号，车辆控制单元32确定装载杆27的操作、油门踏板29的下压(或油门29的开度)、车辆速度以及Eco模式开关31(接通或断开位置)。对于期望的装载操作，车辆控制单元32控制液压机构21从而控制液压油流入和流出倾斜缸15以及提升缸16。具体地，例如，叉车驾驶员通过操作装载杆27(倾斜杆或提升杆)同时下压油门踏板29来对倾斜缸15和提升缸16进行操作。
车辆控制单元32连接至对发动机19进行控制的发动机控制单元34。发动机19具有对发动机19的速度进行检测的发动机速度传感器35。作为本发明的发动机速度检测器的发动机速度传感器35针对发动机控制单元34生成旋转检测信号。车辆控制单元32基于来自发动机控制单元34的信号来检测发动机19的速度。
车辆控制单元32针对发动机控制单元34生成控制发动机19的速度的指令信号。具体地，例如，根据油门踏板29的下压来控制发动机19的速度。车辆控制单元32还根据Eco模式开关31的位置针对发动机控制单元34生成转矩限制指令信号。在接收到转矩限制指令信号时，发动机控制单元34控制发动机19以便于在Eco操作模式下限制其输出转矩。
下面将描述叉车10的操作。
车辆控制单元32根据Eco模式开关31的接通或断开位置来改变用于转矩限制的值，并且表示转矩限制值的信号被发出到发动机控制单元34。在正常操作模式下，发动机19生成与油门踏板29的当前开度相对应的最大转矩。另一方面，在Eco操作模式下，发动机19的输出转矩被限制并且发动机19生成减小至正常模式下的最大转矩的约80％的转矩，从而抑制通过发动机19的燃料消耗。要注意的是，转矩限制的最优值是在考虑最大装载能力、发动机19的规格以及要由叉车10执行的任务的性质的情况下预先确定的。
车辆控制单元32确定油门踏板29的开度、装载杆27的操作位置、车辆速度以及发动机19的速度。
如图2A所示，条件A1、A2、A3和A4被预先设定为用于释放转矩限制的条件。
在图2A的图表中，条件A1是在释放转矩限制时与油门踏板29的开度相关联的条件。条件A1要求油门踏板29的开度等于或大于第一预定值XA。值XA与油门踏板29的最大开度相对应。考虑到油门踏板29的自由间隙(free play)，值XA可以是油门踏板29被完全或100％下压的开度的85％至90％。
图2A的图表中的条件A2是在释放转矩限制时与叉车10的车辆速度相关联的条件。条件A2要求车辆速度等于或小于第二预定值YA。值YA是用于确定车辆是否基本上处于停止的第二预定值。关于停止的参考值不需要是表示叉车10完全停止的0km/h，而是考虑到车辆速度传感器33的精确度而被优选地设置为约1km/h至3km/h。
图2A的图表中的条件A3是在释放转矩限制时与发动机19的速度相关联的条件。条件A3要求发动机19的速度等于或小于第三预定值Z。值Z表示在无装载下操作的发动机19的最大发动机速度或者转数(NMR)。实际上，值Z是在考虑到柴油发动机中的发动机速度的指令值与实际发动机速度之间的误差的情况下通过从NMR减去预定值(例如100rpm)而获得的值。
图2A的图表中的条件A4是与叉车10的操作相关联的条件。条件A4要求叉车10未处于装载操作。该条件A4的确定可以通过检测装载杆27的操作来实现。
参照图2B，条件B1和B2被预先设定为用于在转矩限制一度已经被释放之后恢复转矩限制的条件(恢复条件)。
图2B中所示的条件B1是在恢复转矩限制时与油门踏板29的开度相关联的条件。条件B1要求油门踏板29的开度等于或小于第四预定值XB。值XB与除油门踏板29的最大开度之外的油门踏板29开度——例如油门踏板29从其完全下压位置释放的位置——相对应。因此，条件B1中的值XB小于条件A1中的值XA。为了确定地检测到油门踏板29的以上释放条件，值XB被设定为油门踏板29的最大开度的约50％。
图2B中所示的条件B2是在恢复转矩限制时与叉车10的车辆速度相关联的条件。条件B2要求车辆速度一度达到或超过第五预定值YB并且然后减小为等于或低于第二预定值YA。值YB被预先设定为约1km/h至5km/h作为用于确定叉车10是否正通过经由动力传送机构22所传送的发动机19的输出动力而行进的参考值。此外，值YA是用于基于车辆速度来确定在车辆速度已经达到或超过第五预定值YB之后做出停止叉车10的操作的预先设定值。由于叉车通常连续地工作而未在任务之间完全停止，因此如之前所述，值YA未被设定为表示叉车10完全停止的0km/h，而是在考虑到车辆速度传感器33的精确度的情况下将其设定为约1km/h至3km/h。
要注意的是，针对油门踏板29的开度和车辆速度的相应预定值是出于上述原因而指定的，并且已经通过基于例如叉车10的最大装载能力和要安装在叉车10上的发动机19的特性的数据所进行的实验而预先建立。
图3是说明对发动机19的转矩限制的序列的时序图，其中首先从转矩被限制为小于正常操作模式下的转矩的状态(这样的状态在下文中被称作转矩限制状态)转变为转矩不再被限制的状态(这样的状态在下文中被称作转矩限制被释放状态)，并且然后再次转变为转矩限制状态。
在图3的时序图中，直到时间T1为止，叉车10保持转矩限制状态。
当在图3中的时间T1处满足图2A中的条件A1至A4并且这持续预定时间段TA时，作为本发明的转矩限制释放单元的车辆控制单元32在图3中所示的时间T2处开始逐渐减小转矩限制。具体地，T1与T2之间的TA是其间满足转矩限制释放条件的预定时间段。
预定时间段TA是出于防止因条件A1至A4的短暂满足而释放转矩限制的目的而设定的。具体地，时间段TA被设定为约10秒至30秒作为使叉车10的车辆速度能够在平坦地面上的行进中达到其最大值的值。值TA已经通过基于例如叉车10的最大装载能力或要安装到叉车10的发动机19的特性的数据的实验而预先确定。
逐步执行从转矩限制状态至转矩限制被释放状态的转变，并且在图3中的时间T3处完成向转矩限制被释放状态的转变。具体地，T2与T3之间的时间段TB是其间执行从转矩限制状态至转矩限制被释放状态的转变的时间。
因而，叉车10进入转矩限制被释放状态，使得向叉车1提供爬上斜坡所需的发动机转矩。
下面将更详细地描述叉车10的操作。
假定由管理员接通叉车10的Eco模式开关31，以限制转矩并且将叉车10锁定在Eco模式下。叉车10的操作者未被授权改变模式，而是仅被允许在具有转矩限制的Eco模式下操作叉车10。
在柴油发动机的情况下，通过转矩限制减小了燃料喷射，从而相应地减小了发动机19的输出转矩。在汽油发动机的情况下，减小了节流阀的开度并且因此减小了穿过节流阀的空气流量，并且相应地减小了发动机19的输出转矩。因而，发动机19的输出转矩根据油门踏板29的开度而受到限制并且叉车10的加速性能受到限制，从而减小发动机19的燃料消耗。
通过经由油门踏板29的下压来调节发动机19的转矩(或发动机19的速度)，可以控制车辆速度或装载速度。如果在预定持续时间TA内保持满足条件A1(油门踏板29的开度等于或大于XA)、条件A2(车辆速度等于或小于第二预定值YA)以及条件A3(发动机速度等于或小于第三预定值Z)，则确定叉车10不能够爬上斜坡。
如果在预定时间段内满足油门踏板29的开度等于或大于XA的条件A1、车辆速度等于或小于YA的条件A2以及发动机19的速度等于或小于Z的条件A3，则确定叉车10正以油门踏板29被完全下压的方式行进，并且如果该状态持续预定时间段TA，则转矩限制逐渐减小。例如，装载有重负载的叉车10在Eco模式下可能由于转矩不足而不能爬上斜坡。然而，在这样的情况下，叉车10能够通过释放转矩限制而爬上斜坡。
条件A3用于确定发动机19正在装载下进行操作。因而，如果发动机19的速度等于或小于第三预定值Z(通过从NMR减去预定值而获得的值)，则确定未执行发动机超速转。发动机超速转是指在无负载的情况下以油门被完全下压并且离合器被松开的方式使发动机高速运转。在车辆的检测期间或为了车辆预热而执行超速转。当执行超速转时，转矩被限制。也就是说，超速转应当优选地在转矩限制状态下执行。
换言之，当确定发动机速度小于预定值Z(在无负载的情况下操作的发动机19的NMR)时，在叉车10在平坦地面上置于停止的情况下不期望释放对随后要进行超速转的发动机19的转矩限制。
当如同条件A4满足的情况一样确定叉车10未处于装载操作时，能够确定叉车10正在行进负载的情况下进行操作。换言之，在叉车10正在与装载操作相关联的负载的情况下进行操作时，不释放转矩限制。
在图3中的T2与T3之间的时段，即在其间转矩限制状态被转移至转矩限制被释放状态的时段中，如果油门踏板29的开度变成零(油门关闭)，则叉车10返回至转矩限制状态。
下面将描述用于恢复转矩限制的操作。
假设在图3的图中在时间T3之后和时间T4之前的时间段中，叉车10处于转矩限制被释放状态。
如果在图3的图中的时间T4处图2B中所示的作为用于恢复转矩限制的条件的条件B1和B2中的一个条件满足，那么用作本发明的转矩限制恢复单元的车辆控制单元32进行操作使得以逐渐恢复转矩限制的方式来再次限制转矩。在从时间T4至时间T5的时间段内逐渐地执行转矩限制的恢复，在时间T5处完成该恢复。因此，叉车10返回至转矩限制状态。
通过这样控制，叉车10从转矩限制被释放状态返回至能够提高燃料效率的转矩限制状态。
下面将更详细地描述用于恢复转矩限制的操作。
在条件B1中，当在条件A1中被完全下压的油门踏板29被释放时，发动机19的输出转矩下降，这意味着不需要释放转矩限制。因而，叉车10返回至转矩限制状态。具体地，如果满足条件B1，也就是说，当油门踏板29的开度减小为等于或小于XB时，确定需要恢复转矩限制。
在条件B2中，在车辆速度一度达到或超过预定值YB之后试图停止叉车10的操作构成用于恢复转矩限制的定时。具体地，当车辆速度一度达到或超过第五预定值YB并且然后减小为等于或低于预定值YA时，确定需要恢复转矩限制。因此，当再次对叉车10进行加速时，转矩限制被再次启用。
工业车辆的上述实施方式提供以下效果：
(1)当叉车10的操作模式被锁定至Eco模式并且操作者不能取消该模式时，叉车10适当地释放转矩限制并且还出于提高燃料效率的目地而恢复转矩限制。另外，考虑到叉车特定的操作方式，对叉车10的行进条件和装载操作状态的检测使得可以适当地控制转矩限制。可替代地，叉车10可以配备有测量坡度的角规。然而，在本实施方式中，可以在不具有这样的附加设备的情况下控制转矩限制。因此，可以在未增加制造成本的情况下实现发动机类型叉车10的燃料效率的提高。此外，在不具有用于检测坡度的角规的情况下确保了叉车10的最小的所需爬坡性能。
(2)发动机类型叉车10具有油门开度传感器30、车辆速度传感器33、发动机速度传感器35以及车辆控制单元32。当叉车10处于转矩限制状态时，在油门踏板29的开度等于或大于第一预定值XA的条件、车辆速度等于或小于第二预定值YA的条件以及发动机速度等于或小于第三预定值Z的条件满足的情况下，车辆控制单元32释放转矩限制。通过这样控制，如果在叉车10处于转矩限制状态时满足以上条件，则转矩限制被释放并且发动机19生成执行任何具体操作所需的转矩。根据叉车10的Eco模式操作中的车辆条件释放转矩限制使得可以实现提高的燃料效率和最大车辆性能。
(3)在转矩限制被释放之后，如果油门踏板29的开度等于或小于第四预定值XB的条件以及车辆速度一度达到或超过第五预定值YB并且然后减小为等于或低于第二预定值YA的条件中的一个条件满足(如果图2B中的条件B1和B2中的一个条件满足)，则恢复转矩限制。这样的转矩限制控制使得容易从转矩限制被释放状态恢复转矩限制。换言之，转矩限制根据叉车10的状态而再次变得有效。因此，可以通过使用叉车10的Eco模式操作来提高燃料效率。
(4)可以快速地进行转矩限制的恢复，这通过条件B1——即油门踏板29的开度等于或小于第四预定值XB——的满足来实现。
(5)如果车辆速度变为等于或大于YB，则可以在以上(3)中当车辆速度变为等于或小于YA时恢复一度释放的转矩限制。转矩限制的恢复是通过条件B2——也就是说，车辆速度一度达到或超过第五预定值YB并且然后对叉车10进行减速的条件——的满足来实现。
(6)通过设置叉车10未处于装载操作的条件A4作为用于释放转矩限制的条件，当在转矩限制状态下的叉车10处于装载操作例如提升重负载时，不会意外地释放转矩限制。
(7)在转矩限制释放条件A3中，等于或小于第三预定值Z的发动机19的速度等于或小于在无负载的情况下操作的发动机19的最大速度。因而，当发动机19在无负载的情况下以高速进行操作时不对转矩限制进行释放，而是仅当发动机19经受负载时对转矩限制进行释放，这有助于提高燃料效率。
(8)在转矩的释放中逐渐减小转矩限制，使得叉车操作者不会有不舒适的感觉。
本发明不限于以上实施方式，而是可以以如下文所例示的各种方式来实施。
当转矩被限制时，叉车10的发动机输出可能不足以推动或拉动重负载(升降机的推动操作)，对于爬坡的情况亦是如此。在这样的情况下，可以根据与上述实施方式中的转矩限制释放条件或转矩限制恢复条件分别类似的车辆条件来释放或恢复转矩限制。
在上述实施方式中的转矩限制控制可以应用于除叉车之外的工业车辆，所述工业车辆配备有例如铲斗等的工具。此外，在转矩限制控制应用于不具有装载单元的工业车辆例如牵引车辆的情况下，可以省略要求工业车辆未处于装载操作的条件A4。
液压机构21的控制阀为电磁类型并且其操作基于来自车辆控制单元32的电信号而受控。然而，这样的电磁控制阀可以由机械阀代替。具体地，各个操作零件可以连接至控制阀使得通过操作这样的操作零件来切换打开和关闭状态。
动力传送机构22可以使用转矩转换器或手动传送装置。

Claims (5)

1.一种工业车辆(10)，所述工业车辆(10)配备有发动机(19)并且具有其中所述发动机(19)的转矩被限制的Eco模式，所述工业车辆(10)的特征在于包括：
油门(29)；
油门开度检测器(30)，所述油门开度检测器(30)检测所述油门(29)的开度；
车辆速度检测器(33)，所述车辆速度检测器(33)检测所述车辆(10)的速度；
发动机速度检测器(35)，所述发动机速度检测器(35)检测所述发动机(19)的速度；以及
转矩限制释放单元(32)，当所述发动机(19)的转矩被限制时，如果通过所述油门开度检测器(30)所检测的所述油门(29)的开度等于或大于第一预定值(XA)的条件、通过所述车辆速度检测器(33)所检测的车辆速度等于或小于第二预定值(YA)的条件以及通过所述发动机速度检测器(35)所检测的发动机速度等于或小于第三预定值(Z)的条件满足，则所述转矩限制释放单元(32)释放所述转矩限制。
2.根据权利要求1所述的工业车辆(10)，还包括转矩限制恢复单元(32)，在通过所述转矩限制释放单元(32)释放所述转矩限制之后，如果通过所述油门开度检测器(30)所检测的所述油门(29)的开度等于或小于第四预定值(XB)的条件以及通过所述车辆速度检测器(33)所检测的车辆速度一度达到或超过第五预定值(YB)并且然后减小为等于或低于所述第二预定值(YA)的条件中的一个条件满足，则所述转矩限制恢复单元(32)恢复所述转矩限制。
3.根据权利要求1或2所述的工业车辆(10)，其特征在于，所述转矩限制释放单元(32)还包括作为用于释放所述转矩限制的条件的下述要求：所述工业车辆(10)不处于装载操作。
4.根据权利要求1所述的工业车辆(10)，其特征在于，等于或小于所述第三预定值(Z)的所述发动机速度等于或小于如下速度：该速度基于在无负载的情况下操作的所述发动机(19)的最大速度。
5.根据权利要求1所述的工业车辆(10)，其特征在于，所述转矩限制释放单元(32)逐渐减小所述转矩限制。
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