JP2000320362A

JP2000320362A - 可変出力エンジン付き車両及びその出力制御方法

Info

Publication number: JP2000320362A
Application number: JP13406099A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kobayashi; 哲夫小林
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2000-11-21
Anticipated expiration: 2019-05-14
Also published as: JP4022338B2

Abstract

(57)【要約】【課題】可変出力エンジンの性能を十分発揮でき、か
つ、運転性も良好な可変出力エンジン付き車両及びその
出力制御方法の提供。【解決手段】ミッション30に付設された速度段位置検出
機構31からの速度段位置信号、トルコン70に付設された
ロックアップ検出機構71からのロックアップ有無信号及
び車輪駆動状態切替機構80に付設された車輪駆動状態検
出機構81からの車輪駆動状態検出信号を入力されエンジ
ン出力切替装置90に出力切替信号を出力するコントロー
ラ75を設け、速度段位置が所定の速度段より高い時エン
ジン出力を高出力側に制御し、ロックアップ有の時は、
前述の速度段位置よりもより高速度段位置で高出力側に
制御し、さらに、駆動車輪数が増加された場合は、増加
前の切替え速度段位置より低い速度段位置で高出力側に
切替えるように制御する可変出力エンジン付き車両及び
その出力制御方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータグレーダ、
ブルドーザ等の建設機械あるいはその他の車両におい
て、そのエンジン出力を変更可能にされた可変出力エン
ジン付き車両及びその出力制御方法に関する。

【０００２】

【背景技術】通常、エンジン出力はある一定の最大出力
が得られるように設定されている。しかし、車両、機械
によっては、状況により最大出力の設定値を変えたい要
求がある。

【０００３】例えば、建設機械は、出力の大きいことが
仕事能率の高いことに直結する。しかし、低速度域にお
いては、トランスミッションの減速比が大きいため、出
力を大きくすると、駆動力が車輪または履帯の路面粘着
係数を上まわる場合があり、このような場合には、車
輪または履帯がスリップすることがある。車輪等がスリ
ップすると、仕事がやりにくいばかりでなく、運転制御
性が悪く、車輪等の損耗を生じて足まわりの寿命も短く
なり、かつ、作業能率も悪い。

【０００４】これを防止するために、常用作業域におけ
るトランスミッションの速度段に応じて適正出力が決め
られている。このため、それよりも高速度段で作業をす
るときには、出力がもっとあった方が、高能率作業が可
能であるにも拘わらず、低速度段作業時のスリップ防止
のために、エンジン出力を押さえた設定とされている。

【０００５】上述のような場合、出力が可変にできれ
ば、作業において適正な出力を選ぶことが可能となり、
作業の効率が向上する。このため、燃料噴射量を制御す
るなどしてエンジン出力を可変にしたエンジン、すなわ
ち、可変出力エンジンが開発されている。このような、
可変出力を得る方法は、現在いくつか知られている。例
えば、以下のような方法がある。

【０００６】１）電子ガバナコントロールにより、電子
的にエンジン出力を制御する方法。２）米国特許第４７８５７７８号に記載されている方
法。この方法に用いられる装置は、燃料噴射システムの
燃料噴射量を制御する可動ラックにメインガバナばねの
一端を当接させるとともに、このメインガバナばねの他
端に制御レバーを関与させ、かつ、この制御レバーの位
置を油圧シリンダで変化させる構造を有している。この
油圧シリンダで制御レバーの位置をメインガバナばねを
押し込む方向にあるいはその逆方向に変位させること
で、ばね圧を変化させて燃料噴射量を制御するものであ
る。３）ブーストコンペンセータ装置で制御する方法。この
方法は、ターボチャージャの過給圧をブーストコンペン
セータ装置（以下、ブーコン装置と略する場合がある）
付きの燃料噴射装置を備えたエンジンにおいて、ブーコ
ン装置に印加するターボチャージャの過給圧を電磁弁を
使ってオン、オフ制御し、過給圧を供給した高出力状態
と、全く供給しない基本出力状態とを設定して２段階の
エンジン出力を得る方法である。４）本件出願人が既に出願した特願平１１−９５４７３
号明細書に記載した方法。この方法は、上述の３)の方
法を改良した方法である。すなわち、３)の方法におい
ては、ブーコン装置に印加するターボチャージャの過給
圧は単にオン、オフ制御するだけであるため、過給圧を
供給した高出力状態と、全く供給しない基本出力状態と
の２段階のエンジン出力しか得られず、その中間の出力
は得られない。そこで、ターボチャージャの過給圧をブ
ーコン装置に供給する流路の途中に、過給圧を複数段に
切替えできる圧力状態切替機構を設け、この圧力状態切
替機構の切替え操作により、中間の圧力状態を得られる
様にし、これによってエンジン出力を所望の複数段に切
替えられるようにした方法である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近の可変
出力エンジンを備えた車両においては、エンジンとトラ
ンスミッションとの間に、トルクコンバータ（以下、ト
ルコンと略する場合がある）を配置したものが見受けら
れる。しかし、トルコンを有する車両では、運転操作は
容易になるものの、トルコンでの滑りが生じるため、動
力伝達効率が下がり、特に、高速度段での運転時の効率
低下が問題となる。このため、高速度段ではトルコンを
直結（ロックアップ）するロックアップ機構付きトルコ
ンが開発され、このようなロックアップ機構付きトルコ
ンを備えたモータグレーダが米国キャタピラ（CATERPIL
LAR）社から販売されている（キャタピラ社、１９９６
年カタログ、「２４Ｈ、Motor Grader」192頁参照）。
しかし、このキャタピラ社のものは、可変出力エンジン
とロックアップ機構との関係を全く考慮しておらず、十
分な運転制御とはなっていない。

【０００８】また、可変出力エンジン付き車両の運転性
能をより充実させるため、駆動輪を車輪の全てに切替え
可能なもの（全輪駆動式＝ＡＬＬＷＨＥＥＬＤＲＩ
ＶＥ＝ＡＷＤ）も販売されている。このような全輪駆動
式モータグレーダが米国ジョンデア（JOHN DEERE）社
から販売されている（ジョンデア社、１９９７年カタロ
グ、「Motor Graders ７７０Ｃ、７７０ＣＨ、７７２
ＣＨ」参照）。しかし、このジョンデア社のものは、可
変出力エンジンと全輪駆動との関係は考慮しているもの
の、運転操作の容易性を高める、トルコンあるいはロッ
クアップ機構付きトルコン装置は備えておらず、可変出
力エンジン付き車両の運転性及び制御性を十分には改善
していない。

【０００９】本発明の目的は、可変出力エンジン付き車
両において、可変出力エンジンの性能を十分発揮でき、
かつ、運転性も良好な可変出力エンジン付き車両及びそ
の出力制御方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、可変出力エン
ジンに、ロックアップ機構付きトランスミッションと、
このトランスミッションの速度段位置信号及びロックア
ップ機構のロックアップ有無信号によって可変出力エン
ジンの出力を制御するエンジン出力コントローラとを設
けることにより、前記目的を達成しようとするものであ
る。また、本発明は、上述の構成に加えて、車両の車輪
のうちどの車輪を駆動するかを切替える車輪駆動状態切
替機構、及び、この車輪駆動状態切替機構の切替状態を
検出して車輪駆動状態検出信号をエンジン出力コントロ
ーラに出力する車輪駆動状態検出機構を設けることによ
って、よりよく前記目的を達成しようとするものであ
る。

【００１１】具体的には、請求項１に記載の発明は、エ
ンジンと、このエンジンの出力を多段に変更するエンジ
ン出力切替装置と、エンジンの出力側に連結されたロッ
クアップ機構付きトルクコンバータと、このトルクコン
バータの出力側に連結された多段変速トランスミッショ
ンと、ロックアップ機構の作動の有無を検出してロック
アップ有無信号を出力するロックアップ検出機構と、ト
ランスミッションの速度段位置を検出して速度段位置信
号を出力する速度段位置検出機構と、この速度段位置検
出機構からの速度段位置信号及びロックアップ検出機構
からのロックアップ有無信号を入力されエンジン出力切
替装置にエンジン出力切替信号を出力するエンジン出力
コントローラとを具備したことを特徴とする可変出力エ
ンジン付き車両である。

【００１２】この発明によれば、トルクコンバータによ
ってスムースな運転が可能になるとともに、ロックアッ
プ機構によって高速での運転効率を向上でき、さらに、
トランスミッションの速度段位置とトルクコンバータの
ロックアップの有無とに応じて最適なエンジン出力を得
ることができる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の可変出力エンジン付き車両において、エンジンには、
エンジンに過給圧を供給するターボチャージャが接続さ
れるとともに、エンジン出力切替装置は、エンジンへの
燃料噴射量をターボチャージャの過給圧に応じて調整す
るブーストコンペンセータ装置を有する燃料噴射装置
と、ブーストコンペンセータ装置に供給する圧力を少な
くとも２段階の所定圧力に切替える圧力状態切替機構と
を含んで構成されたことを特徴とする可変出力エンジン
付き車両である。

【００１４】この発明によれば、可変出力エンジンの出
力をターボチャージャの過給圧を利用して簡易に切替え
ることができる。

【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の可変出力エンジン付き車両において、トラン
スミッションには、車両の車輪のうちどの車輪を駆動す
るかを切替える車輪駆動状態切替機構が連結されるとと
もに、この車輪駆動状態切替機構には、この車輪駆動状
態切替機構の切替状態を検出して車輪駆動状態検出信号
をエンジン出力コントローラに出力する車輪駆動状態検
出機構が設けられたことを特徴とする可変出力エンジン
付き車両である。

【００１６】この発明によれば、車輪駆動状態を切替え
られるようにした場合、この車輪駆動状態にも応じてエ
ンジン出力を最適に制御することができる。

【００１７】請求項４に記載の発明は、エンジンと、こ
のエンジンの出力を多段に変更するエンジン出力切替装
置と、エンジンの出力側に連結されたロックアップ機構
付きトルクコンバータと、このトルクコンバータの出力
側に連結された多段変速トランスミッションと、ロック
アップ機構の作動の有無を検出してロックアップ有無信
号を出力するロックアップ検出機構と、トランスミッシ
ョンの速度段位置を検出して速度段位置信号を出力する
速度段位置検出機構と、この速度段位置検出機構からの
速度段位置信号及びロックアップ検出機構からのロック
アップ有無信号を入力されエンジン出力切替装置にエン
ジン出力切替信号を出力するエンジン出力コントローラ
とを具備し、エンジン出力コントローラは、速度段位置
検出機構からの速度段位置信号が所定の速度段より高速
の速度段位置の時、エンジン出力が高出力側（高出力状
態）になるようにエンジン出力切替装置を制御するとと
もに、ロックアップ検出機構からのロックアップ有無信
号がロックアップ有信号の時には、高出力側に切替られ
る速度段位置よりもより高速度段位置で高出力側になる
ようエンジン出力切替装置を制御することを特徴とする
可変出力エンジン付き車両の出力制御方法である。

【００１８】この発明によれば、可変出力エンジンの出
力を、トランスミッションの速度段位置とトルクコンバ
ータのロックアップアップの有無より、最適に制御でき
る。

【００１９】請求項５に記載の発明は、エンジンと、こ
のエンジンの出力を多段に変更するエンジン出力切替装
置と、エンジンの出力側に連結されたロックアップ機構
付きトルクコンバータと、このトルクコンバータの出力
側に連結された多段変速トランスミッションと、ロック
アップ機構の作動の有無を検出してロックアップ有無信
号を出力するロックアップ検出機構と、トランスミッシ
ョンの速度段位置を検出して速度段位置信号を出力する
速度段位置検出機構と、トランスミッションの出力側に
連結され車両の車輪のうちどの車輪を駆動するかを切替
える車輪駆動状態切替機構と、この車輪駆動状態切替機
構の切替状態を検出して車輪駆動状態検出信号を出力す
る車輪駆動状態検出機構と、この車輪駆動状態検出機構
からの車輪駆動状態検出信号、速度段位置検出機構から
の速度段位置信号及びロックアップ検出機構からのロッ
クアップ有無信号を入力されエンジン出力切替装置にエ
ンジン出力切替信号を出力するエンジン出力コントロー
ラとを具備し、エンジン出力コントローラは、速度段位
置検出機構からの速度段位置信号が所定の速度段より高
速の速度段位置の時、エンジン出力が高出力側になるよ
うにエンジン出力切替装置を制御するとともに、ロック
アップ検出機構からのロックアップ有無信号がロックア
ップ有信号の時には、高出力側に切替られる速度段位置
よりもより高速度段位置で高出力側になるようエンジン
出力切替装置を制御し、さらに、車輪駆動状態切替機構
により駆動する車輪数が増加する方向に切替えられた場
合には、増加する前における高出力側への切替え速度段
位置より低い速度段位置で高出力状態に切替えるように
エンジン出力切替装置を制御することを特徴とする可変
出力エンジン付き車両の出力制御方法である。

【００２０】この発明によれば、可変出力エンジンの出
力を、トランスミッションの速度段位置とトルクコンバ
ータのロックアップの有無、並びに、車輪うちの駆動輪
の数とにより、最適に制御できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図１及び図２に基づいて、
本発明にかかる可変出力エンジン付き車両及びその出力
制御方法の一実施形態を説明する。図１は本実施形態の
概略構成を示すもので、図２は本実施形態のような可変
出力エンジン付き車両における車速（Ｖ：横軸）と牽引
力（Ｆ：縦軸）との関係を示すグラフである。

【００２２】図１において、エンジン１０には、吸気管
１１及び排気管１２が接続されている。吸気管１１の最
上流側にはエアクリーナ１３が接続されるとともに、吸
気管１１のエアクリーナ１３とエンジン１０との中間に
は、上流側から下流側にターボチャージャ１４及びイン
タークーラ１５が設けられている。これにより、エアク
リーナ１３を通過して清浄化された空気は、ターボチャ
ージャ１４で加圧された後インタークーラ１５で冷却さ
れて過給率を増加するようにしてエンジン１０へ供給さ
れる。

【００２３】エンジン１０には、燃料噴射装置２０及び
ロックアップ機構付きトルクコンバータ（トルコン）７
０が接続されている。燃料噴射装置２０には、ブースト
コンペンセータ装置（ブーコン装置）２１が付設され、
このブーコン装置２１には、吸気管１１のターボチャー
ジャ１４とインタークーラ１５との中間から分岐された
分岐流路１７が接続され、ターボチャージャ１４の過給
圧（出口側給気圧）が供給可能とされている。ブーコン
装置２１は、ターボチャージャ１４の過給圧に対応して
燃料噴射装置２０のエンジン１０に対する燃料噴射量を
調整、制御するようになっている。

【００２４】ロックアップ機構付きトルクコンバータ７
０は、一般市販のものと同等構造のもので、このトルコ
ン７０の出力側には、多段変速トランスミッション３０
が接続されている。これにより、エンジン１０の出力
は、トルコン７０のロックアップ機構が作用していない
ときは、トランスミッション３０側からの負荷に応じて
滑りを伴ってトランスミッション３０側に伝達され、一
方、ロックアップ機構が作用しているときは、滑りを生
じることなく直接トランスミッション３０側に伝達され
るようになっている。また、トルコン７０には、ロック
アップ機構が作用しているか否かを検出するロックアッ
プ検出機構７１が付設されている。このロックアップ検
出機構７１は、ロックアップ機構が作用しているか否か
を、例えば、ロックアップ機構を構成するクラッチの可
動板の位置、あるいは、クラッチに加わる流体圧などか
ら検出するものであり、エンジン出力コントローラ７５
にロックアップ有無信号を出力するようになっている。

【００２５】トランスミッション３０は、エンジン１０
の出力回転を複数の速度段、例えば、前進１速から８速
の８段、後進１速から４速の４段、に変速して車輪など
に伝達するもので、トランスミッション３０には速度段
位置検出機構（速度段位置信号発生機構）３１が付設さ
れている。この速度段位置検出機構３１は、トランスミ
ッション３０がどの速度段に選択されているかを、例え
ばトランスミッション３０のシフトレバーの位置から検
出するものであり、エンジン出力コントローラ７５に速
度段位置信号を出力するようになっている。

【００２６】トランスミッション３０の出力側には、車
輪駆動状態切替機構８０を介して複数の駆動用車輪８５
が連結されている。車輪駆動状態切替機構８０は、複数
の駆動可能な車輪８５のうちのどの車輪８５を駆動する
かを切替える機構であり、例えば、車両の後輪または前
輪のみの駆動、あるいは、前、後輪の両方、すなわち全
輪の駆動（ＡＷＤ）等を切替える機構であって、この車
輪駆動状態切替機構８０も市販のものと同等構造のもの
である。この車輪駆動状態切替機構８０には、車輪駆動
状態検出機構８１が付設されている。この車輪駆動状態
検出機構８１は、駆動すべき車輪８５がいずれであるか
を、例えば、車輪駆動状態切替機構８０の切替レバー
（または、スイッチ）の状態や、車輪駆動状態切替機構
８０のギアのかみ合い状態位置などから検出するもので
あり、エンジン出力コントローラ７５に車輪駆動状態検
出信号を出力するようになっている。

【００２７】分岐流路１７には圧力状態切替機構４０が
設けられ、この圧力状態切替機構４０は、分岐流路１７
に対して抵抗作用をする流体回路素子としての固定の絞
り４１と、分岐流路１７において絞り４１とブーコン装
置２１との途中から分岐され下流側を吸気管１１のエア
クリーナ１３とターボチャージャ１４との間、すなわち
ターボチャージャ１４の上流側流路（吸気管１１）に接
続された補助分岐流路４２と、この補助分岐流路４２に
設けられるとともに、補助分岐流路４２を閉塞する状態
と補助分岐流路４２の圧力の一部を排出してターボチャ
ージャ１４から分岐流路１７に加わる圧力より減圧さ
れ、かつ、大気圧より高い所定の圧力状態とに切替可能
な切替手段５０とを有して構成されている。

【００２８】切替手段５０は、補助分岐流路４２の途中
を閉塞または連通させる２位置電磁切替弁５１と、この
２位置電磁切替弁５１の連通状態における２位置電磁切
替弁５１の後流側における補助分岐流路４２に設けられ
た固定の絞り５２とを有して構成されている。

【００２９】なお、ブーストコンペンセータ装置２１付
きの燃料噴射装置２０と圧力状態切替機構４０とを備え
てエンジン出力切替装置９０が構成され、このエンジン
出力切替装置９０によってエンジン１０の出力が基本出
力（基本出力側、基本出力モード）と基本出力（基本出
力側、基本出力モード、エコノミーモード）とに切替ら
れるようになっている。

【００３０】エンジン出力コントローラ７５は、ロック
アップ検出機構７１からのロックアップ有無信号、速度
段位置検出機構３１からの速度段位置信号、ならびに、
車輪駆動状態検出機構８１からの車輪駆動状態検出信号
を入力されて、エンジン出力切替装置９０に設けられた
２位置電磁切替弁５１のソレノイド５３に、エンジン出
力切替信号、具体的には、ソレノイド５３のＯＮ、ＯＦ
Ｆ信号を出力するようにされている。このエンジン出力
切替信号は、前述の各信号（ロックアップ有無信号、速
度段位置信号、車輪駆動状態検出信号）に応じてエンジ
ン出力を変化させるが、高出力が必要なときは、２位置
電磁切替弁５１のソレノイド５３を作動させず、補助分
岐流路４２を閉塞するように出力され、一方、上述の高
出力よりは低い出力である基本出力が必要な時には、ソ
レノイド５３を作動させて補助分岐流路４２を連通させ
るように出力される。この補助分岐流路４２を連通させ
た状態では、絞り５２によりターボチャージャ１４の過
給圧の一部をターボチャージャ１４の上流側に流出させ
ることにより、ブーコン装置２１に供給される圧力が低
下され、燃料噴射装置２０の燃料噴射量を減少させてエ
ンジン出力を減少させ、基本出力とするようになってい
る。

【００３１】次に、以上のように構成された本実施形態
における作用を説明する。エアクリーナ１３で清浄にさ
れたエアは、吸気管１１内を通りターボチャージャ１４
及びインタークーラ１５で過給、冷却されてエンジン１
０に供給される。一方、エンジン１０には燃料噴射装置
２０により燃料が供給されるが、この燃料の供給量はブ
ーコン装置２１により制御され、エンジン１０の出力特
性が決まることとなる。

【００３２】ブーコン装置２１には、分岐流路１７を介
してターボチャージャ１４の出口側の圧力（過給圧、給
気圧）が絞り４１を介して付加されることとなるが、こ
の圧力は圧力状態切替機構４０の切替状態により変化す
る。

【００３３】圧力状態切替機構４０による圧力の切替え
は、エンジン出力コントローラ７５から２位置電磁切替
弁５１のソレノイド５３に与えるエンジン出力切替信号
の切替えによって行なわれる。この際、２位置電磁切替
弁５１は、切替手段５０の一部を構成し、切替手段５０
は圧力状態切替機構４０の一部を構成し、圧力状態切替
機構４０はエンジン出力切替装置９０の一部を構成して
いるのは、前述の通りである。従って、エンジン出力コ
ントローラ７５からのエンジン出力切替信号は、大きく
見れば、エンジン出力切替装置９０に出力されており、
具体的に見れば、２位置電磁切替弁５１のソレノイド５
３に出力されていると云える。

【００３４】制御にあたり、エンジン１０の出力を高出
力状態（高出力側）にしたい時は、エンジン出力コント
ローラ７５から２位置電磁切替弁５１のソレノイド５３
に高出力作動信号、本実施形態ではソレノイド５３を作
動させないソレノイドＯＦＦ信号が発信される（実際に
は、ソレノイドＯＮ信号が発信されない）。これによ
り、２位置電磁切替弁５１は、ばね力によって図１の図
示の状態にされ、補助分岐流路４２が閉塞状態とされ
る。このため、補助分岐流路４２からの過給圧の流出が
なくなるから、ブーコン装置２１にはターボチャージャ
１４の過給圧が減圧されることなくそのまま作用して、
高圧状態となり、燃料噴射装置２０からエンジン１０に
噴射される燃料噴射量も増大してエンジン１０の出力が
高出力状態とされる。

【００３５】一方、エンジン１０の出力を基本出力状態
（基本出力側）にしたい時は、エンジン出力コントロー
ラ７５から２位置電磁切替弁５１のソレノイド５３に基
本出力作動信号、本実施形態ではソレノイド５３を作動
させるソレノイドＯＮ信号が発信される。これにより、
２位置電磁切替弁５１は図１の図示の状態から図中上方
に切替えられ、補助分岐流路４２が連通状態とされる。
このため、分岐流路１７に供給されていたターボチャー
ジャ１４の過給圧の一部は絞り５２を介してターボチャ
ージャ１４の上流側へ流出し、ブーコン装置２１に加え
られる圧力は所定の圧力に減圧され、燃料噴射装置２０
からエンジン１０に供給される燃料が減少されて、基本
出力状態とされる。

【００３６】この際、減圧の程度は、分岐流路１７に設
けられた絞り４１と補助分岐流路４２に設けられた絞り
５２の絞り状態に応じて設定されることとなる。また、
分岐流路１７の絞り４１が設けられることにより、絞り
４１で過給圧が絞られてブーコン装置２１に加えられる
から、補助分岐流路４２から過給圧の一部が流出する
と、絞り４１の上、下流で圧力差が生じ、ブーコン装置
２１に所定の減圧された圧力が加わるものである。

【００３７】以上の制御にあたり、圧力状態切替機構４
０の切替えは、エンジン出力コントローラ７５からのエ
ンジン出力切替信号により制御されるが、この制御は、
エンジン出力コントローラ７５内に設けられているＲＯ
Ｍ等の図示しない記憶手段に記憶された所定のテーブル
に従って制御される。このテーブルの一例を次の表１に
示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】すなわち、表１において、○印は高出力モ
ード、×印は基本出力モードを表している。表１は、車
輪駆動状態検出機構８１からの車輪駆動状態検出信号に
おける全輪駆動（ＡＷＤ）のＯＦＦ、ＯＮと、この車輪
駆動状態検出信号のＯＦＦ、ＯＮの各状態におけるロッ
クアップ検出機構７１からのロックアップ有無信号のＯ
Ｎ、ＯＦＦと、速度段位置検出機構３１からの速度段位
置信号とによって高出力モード（高出力状態）と基本出
力モード（基本出力状態）とが切替えられるものであ
る。この際、ＡＷＤのＯＦＦの状態には、車輪駆動状態
切替機構８０を備えていない、すなわち、車輪駆動状態
を切り換えることができないタイプの車両の場合を含ん
でいる。また、ロックアップ検出機構７１からのロック
アップ有無信号のＯＮは、ロックアップ有信号のことで
あり、ＯＦＦは、ロックアップ無信号、いわゆる、トル
コンモードのことである。

【００４０】具体的には、以下の各状態のように制御さ
れる。車輪駆動状態検出機構８１からの車輪駆動状態検出信
号がＡＷＤ、ＯＦＦの状態、または、車輪駆動状態切替
機構８０を備えていない車両において、ロックアップ検
出機構７１のロックアップ有無信号がＯＮの時には、速
度段位置検出機構３１の速度段位置信号が前進４速、あ
るいは、後進３速よりも高速段位置（Ｆ４〜Ｆ８、ある
いは、Ｒ３，Ｒ４）にあるときに高出力状態とし、それ
以下の速度段位置（Ｆ１〜Ｆ３、あるいは、Ｒ１，Ｒ
２）では基本出力状態とする。このように制御する理由
は、車輪８５の一部が駆動され、かつ、ロックアップ機
構付きトルクコンバータ７０がロックアップされている
状態において、低速度段位置（Ｆ１〜Ｆ３、あるいは、
Ｒ１，Ｒ２）で高出力とすると、出力が大きすぎるた
め、車輪８５がスリップして運転操作性を低下させた
り、車輪８５を摩耗させたりするからである。

【００４１】車輪駆動状態検出機構８１からの車輪駆
動状態検出信号がＡＷＤ、ＯＦＦの状態、または、車輪
駆動状態切替機構８０を備えていない車両において、ロ
ックアップ検出機構７１のロックアップ有無信号がＯＦ
Ｆ（ロックアップなし）、すなわち、トルコン７０がト
ルコンとして作動されているトルコンモードの時には、
速度段位置検出機構３１の速度段位置信号が前進３速、
あるいは、後進２速よりも高速段位置（Ｆ３〜Ｆ８、あ
るいは、Ｒ２〜Ｒ４）にあるときに高出力状態とし、そ
れ以下の速度段位置（Ｆ１，Ｆ２、あるいは、Ｒ１）で
は基本出力状態とする。このように制御する理由は、
の理由と同様であり、以下の、の各制御の理由も同
様である。また、トルコンモードで、高出力状態にする
速度段位置を下げた理由は、トルコンモードでは、トル
コン７０において多少の滑りが発生して出力ロスが発生
しており、この出力ロスを補う意味と、トルコンモード
では、より低速度段で高出力にしても、車輪８５がスリ
ップを生じにくいからである。

【００４２】車輪駆動状態検出機構８１からの車輪駆
動状態検出信号がＡＷＤ、ＯＮの状態において、ロック
アップ検出機構７１のロックアップ有無信号がＯＮの時
には、速度段位置検出機構３１の速度段位置信号が前進
２速、あるいは、後進２速よりも高速段位置（Ｆ３〜Ｆ
８、あるいは、Ｒ２〜Ｒ４）にあるときに高出力状態と
し、それ以下の速度段位置（Ｆ１，Ｆ２、あるいは、Ｒ
１）では基本出力状態とする。

【００４３】車輪駆動状態検出機構８１からの車輪駆
動状態検出信号がＡＷＤ、ＯＮの状態において、ロック
アップ検出機構７１のロックアップ有無信号がＯＦＦ、
すなわち、トルコンモードの時には、速度段位置検出機
構３１の速度段位置信号が前進２速、あるいは、後進２
速よりも高速段位置（Ｆ２〜Ｆ８、あるいは、Ｒ２〜Ｒ
４）にあるときに高出力状態とし、それ以下の速度段位
置（Ｆ１、あるいは、Ｒ１）では基本出力状態とする。
なお、前進１速、あるいは、後進１速の状態では、ロッ
クアップ機構付きトルクコンバータ７０及び車輪駆動状
態切替機構８０の状態の如何に拘わらず、基本出力とさ
れているのは、前進、後進に拘わらず、始動時期に高出
力とすると、車輪８５に滑りを発生させやすいからであ
る。また、基本的に高出力を必要としないトランスミッ
ション３０のニュートラル状態（Ｎ）においても、常に
基本出力とされている。

【００４４】次に、図２に示す本実施形態にかかる可変
出力エンジン付き車両の前進状態での走行（車速）、牽
引力性能について説明する。図２は、前進８段変速機を
有する車両における車速（横軸）と、牽引力（リム・プ
ル＝ＲＩＭＰＵＬＬ：縦軸）との関係を示し、実線で示
す特性は、通常出力（基本出力）状態における１速から
８速の全速度段の特性を示し、破線で示す特性は、高出
力状態における２速から８速の高速段域の特性を示して
いる。

【００４５】このような車両においては、２速で通常作
業を行い、３速から６速では、砂利等の材料の撒きちら
し作業、砂利道の均し作業、除雪作業等の軽負荷作業を
行い、７，８速では、走行あるいはより軽負荷作業を行
っている。この際、２速以上の軽負荷作業や走行では、
高出力にしても車輪等のすべりの問題が生じないため、
破線で示す高出力特性にエンジン出力を設定して高能率
な作業を行っている。

【００４６】図２において、２速の状態では、ＡＷＤが
ＯＮで、ロックアップ有無信号がＯＦＦ、すなわち、全
輪駆動状態でトルコンモードの時は、高出力モードとさ
れ、これ以外の状態では基本出力モードとされる。３速
の状態では、ＡＷＤがＯＮで、ロックアップ有無信号
がＯＮ、すなわち、全輪駆動状態でロックアップモード
の時、あるいは、ＡＷＤのＯＮ、ＯＦＦに拘わらずト
ルコンモードの時には、高出力モードとされ、これ以外
の状態では基本出力モードとされる。また、この３速の
状態を、表１に対応した表現にすると、ＡＷＤ、ＯＦ
Ｆで、ロックアップＯＦＦ（トルコンモード）の時、
ロックアップのＯＮ、ＯＦＦに拘わらず、ＡＷＤがＯＮ
の時には、高出力モードとされる。４速以上の状態で
は、ＡＷＤのＯＮ、ＯＦＦ、ロックアップのＯＮ、ＯＦ
Ｆに拘わらず、常時高出力モードとされる。

【００４７】以上のように構成された本実施形態によれ
ば、次のような効果がある。すなわち、本実施形態で
は、エンジン１０にロックアップ機構付きトルクコンバ
ータ７０を介して多段変速トランスミッション３０を連
結し、かつ、ロックアップ機構付きトルクコンバータ７
０のロックアップ検出機構７１からのロックアップ有無
信号及びトランスミッション３０の速度段位置検出機構
３１からの速度段位置信号を入力されてエンジン出力切
替信号を出力するエンジン出力コントローラ７５を設け
たから、トルクコンバータ７０によってスムースな運転
が可能になるとともに、ロックアップ機構によって高速
での運転効率を向上でき、さらに、トランスミッション
３０の速度段位置とトルクコンバータ７０のロックアッ
プの有無とに応じて作業内容に合った最適なエンジン出
力を得ることができ、作業能率を向上できる。

【００４８】また、エンジン出力コントローラ７５のエ
ンジン出力切替信号に応じてエンジン１０の出力を切替
えるエンジン出力切替装置９０は、ターボチャージャ１
４の過給圧に応じて燃料噴射量を調整するブーストコン
ペンセータ装置２１付きの燃料噴射装置２０と、このブ
ーストコンペンセータ装置２１への供給圧力を切替える
圧力状態切替機構４０とを備えて構成されているから、
可変出力エンジン１０の出力をターボチャージャ１４の
過給圧を利用して簡易に切替えることができる。この
際、過給圧の切替えは、圧力状態切換機構４０により、
簡易に行える。さらに、エンジン出力コントローラ７５
には、車輪駆動状態切替機構８０の車輪駆動状態検出機
構８１からの車輪駆動状態検出信号も入力されており、
車輪８５の駆動状態に応じた最適なエンジン出力制御を
行うことができる。

【００４９】より具体的には、ターボチャージャ１４の
過給圧をブーコン装置２１に供給する分岐流路１７に補
助分岐流路４２を設けるとともに、この補助分岐流路４
２を介して過給圧の一部を流出（排出）、もしくは、流
出しないようにしたので、絞り４１，絞り５２により設
定される過給圧より低く、かつ、大気圧より高い所定の
圧力、もしくは、過給圧と同等の圧力をブーコン装置２
１に供給できる。従って、ターボチャージャ１４の過給
圧と、これより減圧され、かつ、大気圧より高い所定の
圧力との２段階の圧力をブーコン装置２１に供給でき、
燃料噴射装置２０の燃料噴射量、延いてはエンジン１０
の出力を２段階に変更、調整できる。この出力の変更
は、エンジン出力コントローラ７５からのエンジン出力
切替信号により、トランスミッション３０の速度段、ロ
ックアップ機構付きトルクコンバータ７０のロックアッ
プ有無、車輪駆動状態切替機構８０の車輪駆動状態に応
じて自動的に行えるから、常に適正な走行を行え、作業
出力を得ることができる。特に、低速段では低い出力と
し、高速の速度段では高出力を出せるようにしたから、
低速段における車輪８５などのスリップを心配すること
なく、高速段では、能率の良い作業を行える。

【００５０】また、ブーコン装置２１に供給する圧力の
切替えは、２位置電磁切替弁５１と絞り４１、絞り５２
という簡易な流体回路素子により構成された圧力状態切
替機構４０により行うことができるから、装置を安価に
提供できる。さらに、圧力状態切替機構４０はエンジン
１０やブーコン装置２１等に改造を加えることなく、分
岐流路１７に少しの改造をすることでエンジン１０に取
り付けることができるから、可変出力エンジンシステム
を搭載した建設機械（建機）、車両等に野外で容易に取
り付けることができる。しかも、その保守なども簡易で
あって特別な作業者を必要とせず、かつ、絞り５２を異
なる値の絞りに交換することで、容易に必要なエンジン
出力特性を得ることができる。

【００５１】また、分岐流路１７に設けられる流体回路
素子は、絞り４１としたので、補助分岐流路４２からの
過給圧の一部流出時に、簡易な構成で分岐流路１７に過
給圧より低い圧力を発生させることができる。さらに、
補助分岐流路４２の後流側は、ターボチャージャ１４の
上流側の吸気管１１に接続されているから、２位置電磁
切替弁５１により補助分岐流路４２を連通させたとき
に、補助分岐流路４２を通って流出する過給圧を吸気管
１１に環流させることができ、ターボチャージャ１４に
よる過給圧を無駄にすることがない。

【００５２】なお、本発明は前記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変
形、改良は、本発明に含まれるものである。

【００５３】例えば、エンジン出力切替装置９０は、前
記実施形態の構成に限らず、背景技術に記載した電子ガ
バナによる装置、米国特許第４７８５７７８号に記載さ
れている装置、ブーコン装置に供給するターボチャージ
ャの過給圧を電磁弁で単にオン、オフする装置、その他
の装置などでも良く、要するに、エンジン出力を複数段
に切替えられる装置で有れば足りる。

【００５４】また、本発明においては、車輪駆動状態切
替機構８０は必ずしも設ける必要はなく、所定の車輪８
５のみが常時駆動されるタイプの車両にも本発明は適用
できる。この場合のエンジン出力コントローラ７５によ
る制御は、ＡＷＤがＯＦＦの場合の制御と同等である。
この場合、車輪８５の代わりに履帯を用いた車両にも本
発明は適用できる。なお、車輪駆動状態切替機構８０を
設ける場合でも、車輪８５の全てを駆動輪にする機構に
限らず、駆動輪を増減できる機構であっても良い。この
場合のエンジン出力コントローラ７５による制御は、駆
動輪の増加状態を、ＡＷＤがＯＮの場合の制御と同等に
みなして良い

【００５５】さらに、高出力状態と基本出力状態とを切
替える速度段位置は、前述の表１に限らず、エンジンの
出力特性、車両の用途、その他の状況に応じて適宜に変
更できる。しかし、所定の速度段よりも高速の速度段で
高出力モードとし、この状態で、ロックアップがＯＮさ
れると、この切替える速度段をより高速側にし、また、
駆動輪が増加された場合にも、切替える速度段をより高
速側にする。

【００５６】また、多段変速トランスミッション３０の
速度段位置段数も、前記実施形態に前進８段、後進４段
に限られず、適宜に設定できる。

【００５７】さらに、圧力状態切替機構４０も、前記実
施形態の限らず、他の構成でも良く、例えば、切替手段
５０の補助分岐流路４２を複数の流路とするとともに、
これらの流路にそれぞれ２位置切替弁と絞りとを設け、
これらの絞りの値を変更することで、２段ではなく３段
以上の異なる圧力をブーストコンペンセータ装置２１に
供給可能とし、エンジン出力をこれらに見合った多段の
出力に変更できるようにしても良い。

【００５８】また、切替手段５０の切替弁を３位置切替
弁とし、この３位置切替弁の後流側の流路を複数にし、
この複数の流路に異なる値の絞りを設けて前述と同様な
多段の圧力を得られるようにしても良い。そのほか、各
種の公知の流体回路素子を用いて圧力状態切替機構４０
を構成しても良い。例えば、２位置切替弁と、減圧弁と
を用いて圧力状態切替機構４０を構成することもでき、
いわゆる一般の流体圧回路技術を応用できる。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、可変出力エンジン付き
車両において、可変出力エンジンの性能を十分発揮で
き、かつ、運転性も良好な可変出力エンジン付き車両及
びその出力制御方法を提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の概略構成を示すブロック
図である。

【図２】本実施形態のような可変出力エンジン付き車両
における車速（Ｖ：横軸）と牽引力（Ｆ：縦軸）との関
係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０エンジン１１吸気管１４ターボチャージャ１７分岐流路２０燃料噴射装置２１ブーストコンペンセータ装置３０多段変速トランスミッション３１速度段位置検出機構４０圧力状態切替機構５０切替手段７０ロックアップ機構付きトルクコンバータ７１ロックアップ検出機構７５エンジン出力コントローラ８０車輪駆動状態切替機構８１車輪駆動状態検出機構８５車輪９０エンジン出力切替装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンと、このエンジンの出力を多段に
変更するエンジン出力切替装置と、前記エンジンの出力
側に連結されたロックアップ機構付きトルクコンバータ
と、このトルクコンバータの出力側に連結された多段変
速トランスミッションと、前記ロックアップ機構の作動
の有無を検出してロックアップ有無信号を出力するロッ
クアップ検出機構と、前記トランスミッションの速度段
位置を検出して速度段位置信号を出力する速度段位置検
出機構と、この速度段位置検出機構からの速度段位置信
号及び前記ロックアップ検出機構からのロックアップ有
無信号を入力され前記エンジン出力切替装置にエンジン
出力切替信号を出力するエンジン出力コントローラとを
具備したことを特徴とする可変出力エンジン付き車両。
【請求項２】請求項１に記載の可変出力エンジン付き車
両において、前記エンジンには、エンジンに過給圧を供
給するターボチャージャが接続されるとともに、前記エ
ンジン出力切替装置は、前記エンジンへの燃料噴射量を
前記ターボチャージャの過給圧に応じて調整するブース
トコンペンセータ装置を有する燃料噴射装置と、前記ブ
ーストコンペンセータ装置に供給する圧力を少なくとも
２段階の所定圧力に切替える圧力状態切替機構とを含ん
で構成されたことを特徴とする可変出力エンジン付き車
両。
【請求項３】請求項１または２に記載の可変出力エンジ
ン付き車両において、前記トランスミッションには、車
両の車輪のうちどの車輪を駆動するかを切替える車輪駆
動状態切替機構が連結されるとともに、この車輪駆動状
態切替機構には、この車輪駆動状態切替機構の切替状態
を検出して車輪駆動状態検出信号を前記エンジン出力コ
ントローラに出力する車輪駆動状態検出機構が設けられ
たことを特徴とする可変出力エンジン付き車両。
【請求項４】エンジンと、このエンジンの出力を多段に
変更するエンジン出力切替装置と、前記エンジンの出力
側に連結されたロックアップ機構付きトルクコンバータ
と、このトルクコンバータの出力側に連結された多段変
速トランスミッションと、前記ロックアップ機構の作動
の有無を検出してロックアップ有無信号を出力するロッ
クアップ検出機構と、前記トランスミッションの速度段
位置を検出して速度段位置信号を出力する速度段位置検
出機構と、この速度段位置検出機構からの速度段位置信
号及び前記ロックアップ検出機構からのロックアップ有
無信号を入力され前記エンジン出力切替装置にエンジン
出力切替信号を出力するエンジン出力コントローラとを
具備し、前記エンジン出力コントローラは、前記速度段
位置検出機構からの速度段位置信号が所定の速度段より
高速の速度段位置の時、エンジン出力が高出力側になる
ように前記エンジン出力切替装置を制御するとともに、
前記ロックアップ検出機構からのロックアップ有無信号
がロックアップ有信号の時には、前記高出力側に切替ら
れる速度段位置よりもより高速度段位置で高出力側にな
るよう前記エンジン出力切替装置を制御することを特徴
とする可変出力エンジン付き車両の出力制御方法。
【請求項５】エンジンと、このエンジンの出力を多段に
変更するエンジン出力切替装置と、前記エンジンの出力
側に連結されたロックアップ機構付きトルクコンバータ
と、このトルクコンバータの出力側に連結された多段変
速トランスミッションと、前記ロックアップ機構の作動
の有無を検出してロックアップ有無信号を出力するロッ
クアップ検出機構と、前記トランスミッションの速度段
位置を検出して速度段位置信号を出力する速度段位置検
出機構と、前記トランスミッションの出力側に連結され
車両の車輪のうちどの車輪を駆動するかを切替える車輪
駆動状態切替機構と、この車輪駆動状態切替機構の切替
状態を検出して車輪駆動状態検出信号を出力する車輪駆
動状態検出機構と、この車輪駆動状態検出機構からの車
輪駆動状態検出信号、前記速度段位置検出機構からの速
度段位置信号及び前記ロックアップ検出機構からのロッ
クアップ有無信号を入力され前記エンジン出力切替装置
にエンジン出力切替信号を出力するエンジン出力コント
ローラとを具備し、前記エンジン出力コントローラは、
前記速度段位置検出機構からの速度段位置信号が所定の
速度段より高速の速度段位置の時、エンジン出力が高出
力側になるように前記エンジン出力切替装置を制御する
とともに、前記ロックアップ検出機構からのロックアッ
プ有無信号がロックアップ有信号の時には、前記高出力
側に切替られる速度段位置よりもより高速度段位置で高
出力側になるよう前記エンジン出力切替装置を制御し、
さらに、前記車輪駆動状態切替機構により駆動する車輪
数が増加する方向に切替えられた場合には、増加する前
における高出力状態への切替え速度段位置より低い速度
段位置で高出力側に切替えるように前記エンジン出力切
替装置を制御することを特徴とする可変出力エンジン付
き車両の出力制御方法。