JP2012197696A - 作業車両の駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車載エンジンに大きな負荷が急激に作用した場合にもエンストを確実に防止できて、対環境性能にも優れる作業車両の駆動制御装置を提供する。
【解決手段】ステップＳ４でホイールローダ１の車速が基準値以下である（Ｙｅｓ）と判定し、ステップＳ５で前後進指令手段４０が切換操作された（Ｙｅｓ）と判定した場合、ステップＳ６に移行し、エンジン負荷率に応じたエンジン回転速度の増分ΔＮを求める。次いで、ステップＳ７で、アクセルペダル３８の操作量に対応する目標エンジン回転速度Ｎａにエンジン回転速度の増分ΔＮを加算し、求められたＮａ＝Ｎａ＋ΔＮを新たな目標エンジン回転速度Ｎａに設定して、エンジンコントローラ３７に目標エンジン回転速度指令ｉ１を与える。
【選択図】図８

Description

本発明は、作業車両の駆動制御装置に係り、特に、排ガス規制に対応して燃料噴射量が絞り込まれたエンジンを搭載した作業車両に好適なエンスト防止手段に関する。

ホイールローダ等の作業車両も、排ガス規制の対象となっており、燃料噴射量を絞り込んで排ガス規制に対応できるようにしたエンジンを搭載した作業車両が従来知られている。排ガス規制対応型のエンジンは、所謂粘りがなく、大きな負荷を受けたときにエンストしやすい。特に、トルクコンバータ（以下、「トルコン」と略称する）駆動方式のホイールローダのように、エンジンの出力トルクをトルコンを介してトランスミッションに伝達し、走行駆動力を発生するようにしたトルコン駆動方式の作業車両においては、その作業特性上、アクセルペダルが踏みこまれていない状態でもエンジンに高負荷がかかりやすいので、エンストを起こしやすい。

例えば、前後進指令手段により前進走行を選択して登坂走行している際にアクセルペダルを戻し操作すると、走行駆動力が減少して作業車両が自重により逆走することがある。また、ホイールローダの運転方法として、前進走行中に前後進指令手段を操作して後進走行を選択したり、後進走行中に前後進指令手段を操作して前進走行を選択し、アクセルペダルの踏み込み量を調整することでブレーキペダルを操作することなくブレーキ力を調整することがしばしば行われる。このような状況においては、自重又は慣性力による負荷がタイヤ、トランスミッション及びトルコンを介してエンジンに作用するので、アクセルペダルを戻し操作した場合には、エンジンの出力トルクがエンジンに作用する負荷よりも低下し、最悪の場合にはエンストする。

さらに、トルコン駆動方式の作業車両は、エンジンによって油圧ポンプを駆動し、該油圧ポンプから吐出される圧油のエネルギで、ステアリング機構やローダ等のフロント作業機を駆動するので、ステアリング機構の操作やフロント作業機の駆動もエンジンの負荷となり、例えばエンジンの目標回転速度がローアイドル回転速度に設定されている場合において「ステアリングを切りながらローダを持ち上げる」という高油圧負荷作業を行った場合、更にエンストしやすくなる。このような問題は、燃料噴射量を絞り込んだ排ガス規制対応型のエンジンを搭載した作業車両において特に顕著になる。

従来、車載エンジンのエンスト防止技術としては、作業車両が逆走状態にあるのか非逆走状態にあるのかを判定し、逆走状態にあるときには非逆走状態のときよりもエンジン回転速度を自動的に高くする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、エンジン回転速度を検出し、エンジン回転速度が所定のしきい値以下に低下したと判定した場合に、エンジンにより駆動される可変容量型油圧ポンプの吸収トルクを自動的に低下させる技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２０１０−１８０８５０号公報 特開２００９−１９７８０５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の作業車両の原動機制御装置は、作業車両が逆走状態であると判定した場合に、目標エンジン回転速度を増加してエンストを防止する構成であるので、走行中に前後進指令手段を操作して前進走行から後進走行に又は後進走行から前進走行に切り換えられた場合のようにエンジン負荷が急激に増加した場合には、エンストを防止することが困難である。また、特許文献１に記載の作業車両の原動機制御装置は、エンジンに実際に作用している負荷の大きさに拘わりなく、目標エンジン回転速度を一律に増加してエンストを防止する構成であるので、エンジン負荷が増分を加えた目標エンジン回転速度に応じたエンジントルクよりも過大にある場合には、エンストを防止することができないし、車載エンジンに作用するあらゆる負荷状態を考慮して、如何なる場合にもエンストしないように目標エンジン回転速度の増分を高めに設定した場合には、無駄な燃料消費が増えて、排ガス規制の趣旨に反することになる。

また、特許文献２に記載の作業車両のエンジン負荷制御装置は、作業車両に作用する油圧負荷によりエンジン回転速度が閾値以下に低下した場合に、可変容量型油圧ポンプの吸収トルクを低下させ、エンストを防止する構成であるので、油圧負荷の増加と同時に走行中の前後進切換が行われた場合にエンストを防止することが困難である。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車載エンジンに大きな負荷が急激に作用した場合にもエンストを確実に防止できて、対環境性能にも優れる作業車両の駆動制御装置を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、作業車両の駆動制御を司るコントローラと、前記コントローラにエンジン負荷率信号を出力するエンジン負荷率検出手段と、前記コントローラに作業車両の前後進切換信号を出力する前後進指令手段と、前記コントローラにアクセルペダルの操作量に応じたアクセルペダル信号を出力するアクセル操作量検出手段と、前記コントローラに作業車両の車速信号を出力する車速検出手段とを備えた作業車両の駆動制御装置において、前記コントローラは、前記前後進指令手段からの前後進切換信号を受信したか否かの判定と、前記車速検出手段により検出された前記作業車両の車速が予め記憶された閾値以下であるか否かの判定を行い、前記前後進切換信号を受信したと判定し、かつ前記作業車両の車速が前記予め記憶された閾値以下であると判定した場合、前記アクセルペダル信号に応じて設定される目標エンジン回転速度にエンスト防止用の目標エンジン回転速度の増分を加えた目標エンジン回転速度指令を、前記エンジンに付与することを特徴とする。

上述のように、走行中に前後進の切換操作が行われた場合、エンジン負荷が急激に増加するので、作業車両の車速が低速でエンジンに与えられる目標エンジン回転速度が低い場合には、エンストを起こしやすくなる。そこで、このようなエンジンの負荷状況においては、アクセルペダルの操作量に応じて設定される目標エンジン回転速度にエンスト防止用の目標エンジン回転速度の増分を加えた目標エンジン回転速度指令をエンジンに出力することにより、エンジントルクをエンジン負荷トルクよりも大きくすることができるので、排ガス規制対応型のエンジンについてもエンストを確実に防止することができる。

また本発明は、前記構成の作業車両の駆動制御装置において、前記コントローラは、前記エンスト防止用の目標エンジン回転速度の増分を、前記エンジン負荷率検出手段から取り込まれるエンジン負荷率に応じて設定することを特徴とする。

かかる構成によると、エンジンに実際に作用している負荷の大きさに拘わりなく目標エンジン回転速度を一律に増加するのではなく、目標エンジン回転速度の増分をエンジン負荷率検出手段から取り込まれるエンジン負荷率に応じて設定するので、エンジン負荷が増分を加えた目標エンジン回転速度に応じたエンジントルクよりも過大になるということがなく、エンストを確実に防止することができる。また、車載エンジンに作用するあらゆる負荷状態を考慮して、如何なる場合にもエンストしないように目標エンジン回転速度の増分を高めに設定する必要もないので、無駄な燃料消費を抑制することができる。

また本発明は、前記構成の作業車両の駆動制御装置において、前記コントローラは、前記エンジン負荷率検出手段から取り込まれるエンジン負荷率に関して第１及び第２の設定値を設定し、前記エンジン負荷率検出手段から取り込まれるエンジン負荷率が前記第１の設定値未満である場合には、前記目標エンジン回転速度の増分を一定値とし、前記第１の設定値以上前記第２の設定値以下である場合には、前記エンジン負荷率が高いほど前記目標エンジン回転速度の増分を大きく設定することを特徴とする。

実験又はシミュレーションによると、エンジン負荷が比較的低い場合には、目標エンジン回転速度の増分を厳密に制御しなくても、エンストを防止できる。これに対して、エンジン負荷が比較的高い場合には、エンジン負荷率が高いほど目標エンジン回転速度の増分を大きく設定しないと、エンストを起こしやすくなる。そこで、エンジン負荷率に第１及び第２の設定値を設定し、エンジン負荷率が第１の設定値未満である場合には、目標エンジン回転速度の増分を一定値とし、第１の設定値以上第２の設定値以下である場合には、エンジン負荷率が高いほど目標エンジン回転速度の増分を大きく設定することによって、エンストを確実に防止できると共に、燃料消費量のより大幅な削減を図ることができる。

また本発明は、前記の課題を解決するため、作業車両の駆動制御を司るコントローラと、前記コントローラに前記エンジンの実回転速度に応じた実回転速度信号を出力するエンジン回転速度検出手段と、前記コントローラに作業車両の前後進切換信号を出力する前後進指令手段と、前記コントローラにアクセルペダルの操作量に応じたアクセルペダル信号を出力するアクセル操作量検出手段と、前記エンジンにより駆動される可変容量型油圧ポンプと、前記コントローラから出力される吸収トルク指令に応じて前記可変容量型油圧ポンプの吸収トルクを制御する吸収トルク制御手段とを備えた作業車両の駆動制御装置において、前記コントローラは、前記前後進指令手段からの前後進切換信号を受信したか否かの判定と、前記アクセルペダル信号がアクセルペダル非操作時の信号であるか否かの判定と、前記エンジンの実回転速度が予め記憶された閾値以下であるか否かの判定を行い、前記前後進指令を受信したと判定し、前記アクセルペダル信号がアクセルペダル非操作時の信号であると判定し、かつ前記エンジンの実回転速度が予め記憶された閾値以下であると判定した場合、前記吸収トルク制御手段に前記可変容量型油圧ポンプの吸収トルクを最小にする吸収トルク指令を出力することを特徴とする。

かかる構成によると、走行中に前後進指令手段が切り換えられることによってエンジン負荷が急激に増加し、かつアクセルペダルが非操作状態で、エンジンの実回転速度が低い場合に、可変容量型油圧ポンプの吸収トルクを最小にするので、油圧負荷を含むエンジンの負荷トルクを下げることができる。よって、排ガス規制対応型のエンジンについてもエンストを確実に防止することができる。

本発明は、前後進指令手段からの前後進指令を受信したと判定し、かつ作業車両の車速が予め記憶された閾値以下であると判定した場合に、アクセルペダルの操作量に応じて設定される目標エンジン回転速度にエンスト防止用の目標エンジン回転速度の増分を加えた目標エンジン回転速度指令をエンジンに付与するので、エンジントルクを常にエンジン負荷トルクよりも大きくすることができ、燃料噴射量が絞り込まれた排ガス規制対応型のエンジンについてもエンストを確実に防止することができる。

また本発明は、前後進指令手段からの前後進指令を受信したと判定し、アクセルペダル信号がアクセルペダル非操作時の信号であると判定し、かつエンジンの実回転速度が予め記憶された閾値以下であると判定した場合に、吸収トルク制御手段に可変容量型油圧ポンプの吸収トルクを最小にする吸収トルク指令を出力するので、エンジン負荷トルクを下げることができ、燃料噴射量が絞り込まれた排ガス規制対応型のエンジンについてもエンストを確実に防止することができる。

実施形態に係る作業車両の外観構成図である。 実施形態に係る作業車両の制御ブロック図である。 通常走行時におけるアクセルペダルの操作量と目標エンジン回転速度との関係を示す図である。 トルコン速度比とトルク比の関係を示す図である。 逆走時において作業車両に作用する力の説明図である。 エンジン負荷率とエンジン回転速度の増分との関係を示す図である。 エンジン出力トルク特性を示す図である。 エンジン負荷に応じたエンジン回転速度の制御手順を示すフローチャートである。 エンジン回転数とエンジントルクとエンジン負荷との関係を示す図である。 エンジン負荷に応じたポンプトルクの制御手順を示すフローチャートである。 実エンジン回転速度と目標ポンプトルクとの関係を示す図である。 吸収トルク変更手段の構成図である。

以下、実施形態に係る作業車両の駆動制御装置を、ホイールローダの駆動制御装置を例にとり、図を参照しながら説明する。

本例の駆動制御装置が適用されるホイールローダ１は、図１に示すように、キャブ２を備えた後部車体３と、連結ピン４を介して後部車体３の前方側（ホイールローダ１の前進側）に連結された前部車体５と、これら後部車体３及び前部車体５に設けられた車輪６，７と、前部車体５の前方部分に取り付けられたフロント作業機８とから主に構成されている。前部車体５は、連結ピン４を中心として、後部車体３に対して左右方向に屈曲可能であるように構成されている。したがって、ホイールローダ１は、走行中にキャブ２内に備えられた図示しないステアリング装置を操作し、前部車体５を後部車体３に対して左方向又は右方向に屈曲させることにより、進行方向を変更することができる。

フロント作業機８は、一端が連結ピン１０を介して前部車体５に連結されたアーム１１と、連結ピン１２を介してアーム１１の先端部に取り付けられたバケット１３と、連結ピン１４，１５を介して両端部が前部車体５とアーム１１とに連結されたリフトシリンダ１６と、連結ピン１７を介してアーム１１に揺動可能に連結されたベルクランク１８と、一端がベルクランク１８に連結され、他端がバケット１３に連結されたリンク部材１９と、連結ピン２０，２１を介して両端部が前部車体５とベルクランク１８とに連結されたバケット傾斜シリンダ２２とから構成される。なお、本例においては、アーム１１、連結ピン１２，１４，１５及びリフトシリンダ１６がそれぞれ１つずつしか備えられていないが、実機においては、これらの各部材がバケット１３の左右に一組ずつ備えられる。

リフトシリンダ１６及びバケット傾斜シリンダ２２は、可変容量型油圧ポンプ３５（図２参照）から吐出される作動油により駆動される。リフトシリンダ１６を伸張させると、アーム１１及びバケット１３が上昇し、リフトシリンダ１６を収縮させると、アーム１１及びバケット１３が下降する。リフトシリンダ１６の伸張・収縮、つまりアーム１１及びバケット１３の上昇・下降は、キャブ２内に備えられた操作レバー等の操作機器を操作することにより行うことができる。また、バケット傾斜シリンダ２２を伸張させると、バケット１３が上向きに回動し、バケット傾斜シリンダ２２を収縮させると、バケット１３が下向きに回動する。バケット傾斜シリンダ２２の伸張・収縮、つまりバケット１３の上向き回動・下向き回動も、キャブ２内に備えられた操作レバー等の操作機器を操作することにより行うことができる。

後部車体３には、図２に示すように、エンジン３１と、エンジン３１の駆動力を後輪６及び前輪７に伝達するトルコン３２、トランスミッション３３及びアクスル装置３４と、エンジン３１により駆動される可変容量型油圧ポンプ３５と、可変容量型油圧ポンプ３５の吸収トルクを変更する吸収トルク変更手段３５ａと、可変容量型油圧ポンプ３５から吐出される作動油により駆動されるリフトシリンダ１６及びバケット傾斜シリンダ２２（図１参照）とが搭載されている。また、後部車体３のキャブ２内には、エンジン３１及び可変容量型油圧ポンプ３５を含むホイールローダ１の駆動制御全体を司るメインコントローラ３６と、メインコントローラ３６から出力される制御信号に基づいてエンジン３１の駆動制御を行うエンジンコントローラ３７と、アクセルペダル３８と、アクセルペダル３８の操作量に応じた信号を出力するアクセル操作量検出手段３９と、ホイールローダ１の前後進切換を指令する前後進指令手段４０が備えられる。

メインコントローラ３６には、エンジンコントローラ３７を通して、エンジン３１の燃料噴射装置内に備えられたラックセンサ（エンジン負荷率検出手段）４１から出力されるエンジン負荷率信号ｓ１が取り込まれる。また、メインコントローラ３６には、アクセル操作量検出手段３９から出力されるアクセル操作量信号ｓ２、前後進指令手段４０から出力されるホイールローダ１の前後進切換信号ｓ３、車速センサ（車速検出手段）４２から出力される車速信号ｓ４及び車両進行方向信号ｓ５、エンジン回転速度センサ（エンジン回転速度検出手段）４３から出力されるエンジン３１の実回転速度信号ｓ６、及びトルコンタービン回転センサ（トルコンタービン回転検出手段）４４から出力されるトルコン出力軸の回転速度信号ｓ７が取り込まれる。なお、車両進行方向信号ｓ５は、トルコンタービン回転センサ４４によっても検出可能である。

メインコントローラ３６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成されており、アクセルペダル３８の操作量及びエンジン３１の負荷状態に応じた目標エンジン回転速度指令ｉ１をエンジンコントローラ３７に出力し、エンジンコントローラ３７を通じてエンジン３１の回転速度が目標エンジン回転速度になるように制御する。また、メインコントローラ３６は、吸収トルク変更指令ｉ２を吸収トルク変更手段３５ａに出力し、可変容量型油圧ポンプ３５の吸収トルクをエンジン３１の負荷状態に応じた所要の値に変更する。これらの各制御の詳細については、以下に順次説明する。

まず、アクセルペダル３８の操作量及びエンジン３１の負荷状態に応じたエンジン回転速度の制御について説明すると、エンジン３１に過負荷が作用していない通常走行時においては、図３に示すように、目標エンジン回転速度Ｎａはアクセルペダル３８の操作量に応じて設定されており、ペダル非操作時の目標エンジン回転速度Ｎａ（ローアイドル）は最小値Ｎｍｉｎに設定され、ペダル操作量の増加に伴い目標エンジン回転速度Ｎａは増加する。ペダル最大踏み込み時の目標エンジン回転速度Ｎａは最大値Ｎｍａｘとなる。しかしながら、ホイールローダ１が自重により逆走した場合、前進走行中に前後進指令手段４０により後進走行が選択された場合、後進走行中に前後進指令手段４０により前進走行が選択された場合には、トルコン３２の入力軸と出力軸の回転方向が逆方向になるので、エンジン３１に大きな負荷が作用し、エンストを起こしやすくなる。特に、前後進指令手段４０の切換時には、エンジン３１に大きな負荷が急激に作用するので、よりエンストを起こしやすくなる。

即ち、トルコン３２は入力トルクＴｉｎに対し出力トルクＴｏｕｔを増大させる機能、つまりトルク比Ｔｒ（＝Ｔｏｕｔ／Ｔｉｎ）を１以上とする機能を有する。トルク比Ｔｒは、トルコン３２の入力軸と出力軸の回転速度の比であるトルコン速度比ｅ（出力回転速度Ｎｔ／入力回転速度Ｎｉ）に応じて変化する。トルコン速度比ｅは、トルコン３２の入力軸と出力軸の回転方向が同一の場合には正の値となり、入力軸と出力軸の回転方向が異なる場合には負の値となる。

図４は、トルコン速度比ｅとトルク比Ｔｒの関係を示す図である。図中、トルコン速度比ｅが正の領域では、速度比ｅの増加に伴いトルク比Ｔｒが小さくなり、速度比ｅが１のとき、トルク比Ｔｒは０となる。一方、トルコン速度比ｅが負の領域では、速度比ｅが０からｅａの範囲で速度比ｅの減少に伴いトルク比Ｔｒが増加し、速度比ｅがｅａより小さい範囲では速度比ｅの減少に伴いトルク比Ｔｒが減少する。

以下、逆走時を例にとって、トルコン３２の入力トルクを説明する。但し、以下の計算においては、図５に示すように、車両の重量をＷ、坂道の勾配をθ、自重により坂道勾配を下り落ちようとする力（タイヤ６を回す力）をＦとする。さらに、タイヤ６の転がり半径をＲ、タイヤ６の転がり抵抗をμ、トランスミッション３３とアクスル装置３４との間のトータルギア比をＧｉ、タイヤ６，７とトランスミッション３３との間の機械効率をηとする。

このとき、自重による力Ｆ及びトルコン３２の出力トルクＴｏｕｔは、それぞれ下記の（１）式及び（２）式のようになる。

Ｆ＝Ｗ×（ｓｉｎθ−μ×ｃｏｓθ）・・・ (１)
Ｔｏｕｔ＝Ｆ×Ｒ×η／Ｇｉ・・・ (２)
上記の（１）式及び（２）式より、トルコン３２の入力トルクＴｉｎは、下記の（３）式のようになる。

Ｔｉｎ＝Ｔｏｕｔ／Ｔｒ＝Ｆ×Ｒ×η／（Ｇｉ×Ｔｒ）
＝Ｗ×（ｓｉｎθ−μ×ｃｏｓθ）×Ｒ×η／（Ｇｉ×Ｔｒ）・・・ （３）
この（３）式から明らかなように、車両の自重Ｗが重いほど、勾配角度θが大きいほど、トルク比Ｔｒが小さいほど、入力トルクＴｉｎが増大する。入力トルクＴｉｎがエンジン出力Ｔｅを上回ると（Ｔｅ＜Ｔｉｎ）、エンストを生じることになる。

本実施形態では、トルコン３２の入力軸と出力軸の回転方向が逆方向になった場合におけるエンストを防止するため、メインコントローラ３６は、アクセルペダル３８の操作量に応じて設定された目標エンジン回転速度Ｎａ（図３参照）に、エンジンコントローラ３７から取り込まれるエンジン負荷率信号に応じた目標エンジン回転速度の増分ΔＮ（図６参照）を加えて、エンジンコントローラ３７に出力する。図６の例では、目標エンジン回転速度の増分ΔＮを一定の値とするのではなく、エンジンコントローラ３７から取り込まれるエンジン負荷率に関して第１及び第２の設定値Ｌ１，Ｌ２を設定し、エンジンコントローラ３７から取り込まれるエンジン負荷率が第１の設定値Ｌ１未満である場合には、前記目標エンジン回転速度の増分を一定値とし、前記第１の設定値Ｌ１以上前記第２の設定値Ｌ２以下である場合には、エンジン負荷率が高いほど前記目標エンジン回転速度の増分を大きく設定している。

このように、アクセルペダル３８の操作量に応じた目標エンジン回転速度Ｎａと、エンジン負荷率信号に応じたエンジン回転速度の増分ΔＮとの加算値を、目標エンジン回転速度としてエンジン３１の回転速度を制御すると、図７に示すように、通常走行時にはエンジン出力トルクＴｅの特性は図の実線に示すようになるのに対して、逆走時には目標エンジン回転速度Ｎａが増分ΔＮだけ増大するため、エンジン出力トルクＴｅの特性は図の点線に示すように右側にシフトする。これによりエンジン出力トルクがＴ１からＴ２へと増大し、エンストを防止できる。

以下、図８を用いて、本実施形態に係るメインコントローラ３６のＣＰＵで実行される処理の一例を説明する。図８のフローチャートに示す処理は、例えばエンジンキースイッチのオン操作により開始される。ステップＳ１では、図２に示した各種センサ３９，４１〜４４及びスイッチ４０からの信号を読み込む。ステップＳ２では、予め記憶された図３の特性に基づき、アクセル操作量検出手段３９により検出されたペダル操作量に対応する目標エンジン回転速度Ｎａを演算する。

ステップＳ３では、前後進指令手段４０から出力される前後進切換信号ｓ３に基づいて前後進指令手段４０がニュートラル位置にないか否かを判定する。ステップＳ３で、前後進指令手段４０がニュートラル位置にないと判定したとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ４に移行し、ホイールローダ１の車速が予め記憶された基準値以下であるか否かを判定する。ステップＳ４で、ホイールローダ１の車速が基準値以下であると判定したとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ５に移行し、前後進指令手段４０から出力される前後進切換信号ｓ３に基づいて、前後進指令手段４０が切換操作されたか否かの判定を行うと共に、エンジン回転速度センサ４３から出力されるエンジン３１の実回転速度信号ｓ６及びトルコンタービン回転センサ４４から出力されるトルコン出力軸の回転速度信号ｓ７に基づいて、速度比ｅ≧１．２か否かを判定し、ホイールローダ１が逆走状態か否かを判定する。

ステップＳ５で、前後進指令手段４０が切換操作されたと判定した場合、若しくはホイールローダ１が逆走状態であると判定したとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ６に移行し、図６の特性線図に基づいてエンジン回転速度の増分ΔＮを求める。次いで、ステップＳ７に移行し、ステップＳ２で求められたアクセルペダル３８の操作量に対応してする目標エンジン回転速度Ｎａに、ステップＳ６で求められたエンジン回転速度の増分ΔＮを加算する。しかる後に、ステップＳ８に移行し、ステップＳ７で求められたＮａ＝Ｎａ＋ΔＮを新たな目標エンジン回転速度Ｎａとして設定し、エンジンコントローラ３７に目標エンジン回転速度指令ｉ１を与える。

ステップＳ３で前後進指令手段４０がニュートラル位置にあると判定したとき（Ｎｏ）、ステップＳ４でホイールローダ１の車速が基準値以下でないと判定したとき（Ｎｏ）、ステップＳ５で前後進指令手段４０が切換操作されていないと判定した場合（Ｎｏ）、若しくは速度比ｅ＜１．２と判定された場合（Ｎｏ）は、それぞれステップＳ８に移行し、ステップＳ２で求められたアクセルペダル３８の操作量に応じた目標エンジン回転速度Ｎａに基づいて、エンジン３１の駆動制御を行う。

本発明の作業車両の駆動制御装置は、上述のように、アクセルペダル３８の操作量に対応する目標エンジン回転速度Ｎａに、前後進切換等のエンジン負荷の増加に対応する増分ΔＮを加算して、新たな目標エンジン回転速度Ｎａとするので、エンジン３１の出力トルクを増加できて、燃料噴射量が絞り込まれた排ガス規制対応型のエンジンについてもエンストを防止することができる。また、本発明の作業車両の駆動制御装置は、エンジンコントローラ３７から取り込まれるエンジン負荷率に関して第１及び第２の設定値Ｌ１，Ｌ２を設定し、エンジンコントローラ３７から取り込まれるエンジン負荷率が第１の設定値Ｌ１未満である場合には、目標エンジン回転速度の増分ΔＮを一定値とし、第１の設定値Ｌ１以上第２の設定値Ｌ２以下である場合には、エンジン負荷率が高いほど目標エンジン回転速度の増分ΔＮを大きく設定するので、エンストを確実に防止できると共に、無駄な燃料消費を抑制することができる。

次に、エンジン負荷が急増した場合における可変容量型油圧ポンプの駆動制御方法について説明する。

図９に示すように、エンジン回転速度Ｎは、エンジントルクが最大トルク線で規定される領域内で遷移するように制御される。即ち、アクセルペダル３８が非操作状態にあるときには、目標エンジン回転速度Ｎａとしてローアイドル回転速度ＮＬが設定され、車輪６，７の駆動及び油圧シリンダ１６，２２の駆動等に伴ってエンジン負荷が変動すると、エンジン３１の出力Ｔｅとエンジン負荷が釣り合うマッチング点Ａが、レギュレーションラインＦＬ上を移動する。

エンジン負荷が増加した場合、メインコントローラ３６はエンジンコントローラ３７を通じてエンジン３１に与える目標回転速度指令ｉ１を大きくし、燃料噴射量を増加してエンジン回転速度を上昇させるが、上述したように、走行中に前後進指令手段４０が切り換えられた場合には、エンジン負荷が急激に増加するので、エンジン回転速度の上昇がエンジン負荷の増加に追従できず、エンストを起こしやすくなる。そこで、本実施形態では、可変容量型油圧ポンプ３５に吸収トルク変更手段３５ａを備え、図９に破線で示すようにエンジン負荷が急激に増加した場合、メインコントローラ３６からの指令により、可変容量型油圧ポンプ３５の吸収トルクを強制的に最小にする。

以下、図１０及び図１１を用いて、本実施形態に係るメインコントローラ３６のＣＰＵで実行される処理の一例を説明する。図１０のフローチャートに示す処理は、例えばエンジンキースイッチのオン操作により開始される。ステップＳ１１では、図２に示した各種センサ３９，４１〜４４及びスイッチ４０からの信号を読み込む。ステップＳ１２では、予め記憶された図１１の特性に基づき、エンジン３１の実回転速度に応じた目標ポンプトルクＰｐを求める。図１１の例では、エンジン３１の実回転速度が予め記憶された設定値Ｎ１以上（例えば、９５０ｒｐｍ以上）であるときに、目標ポンプトルクＰｐが最大になる特性を有している。

ステップＳ１３では、アクセル操作量検出手段３９から出力されるアクセル操作量信号ｓ２に基づいて、アクセルペダル３８が非操作状態にあるか否かを判定する。ステップＳ１３で、アクセルペダル３８が非操作状態にあると判定したとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１４に移行し、エンジン回転速度センサ４３から出力されるエンジン３１の実回転速度信号に基づいて、エンジン３１の実回転速度が予め記憶された設定値Ｎ１以上であるか否かを判定する。ステップＳ１４で、エンジン３１の実回転速度が設定値Ｎ１以上であると判定したとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１５に移行し、前後進指令手段４０から出力される前後進切換信号ｓ３に基づいて、前後進指令手段４０が切換操作されたか否かを判定する。

ステップＳ１５で、前後進指令手段４０が切換操作されたと判定したとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１６に移行し、目標ポンプトルクＴｐを図１１に示す最小値とする。次いで、ステップＳ１７に移行し、目標ポンプトルクＴｐの示す最小値を新たな目標ポンプトルクＴｐとして設定し、可変容量型油圧ポンプ３５に目標ポンプトルクＴｐを与える。

ステップＳ１３でアクセルペダル３８が操作状態であると判定したとき（Ｎｏ）、ステップＳ１４で実エンジン回転速度が設定値Ｎ１よりも小さいと判定したとき（Ｎｏ）、ステップＳ１５で前後進指令手段４０が切換操作されていないと判定した場合（Ｎｏ）は、それぞれステップＳ１７に移行し、ステップＳ１２で求められた目標ポンプトルクＴｐに基づいて、可変容量型油圧ポンプ３５の駆動制御を行う。

図１２に、吸収トルク変更手段３５ａの具体例を示す。この図から明らかなように、本実施形態の吸収トルク変更手段３５ａは、可変容量型油圧ポンプ３５の吐出圧ＰｐをＰＣ弁５１のパイロットポートに入力して、吐出圧Ｐｐに応じた作動油をサーボ弁５２に供給し、サーボ弁５２の動作によって可変容量型油圧ポンプ３５の斜板傾転角を変更することで、可変容量型油圧ポンプ３５の容量を制御する構成になっている。また、ＰＣ弁５１は、選択作動方式の圧力制御弁をもって構成されており、その電磁パイロットポートには、メインコントローラ３６からの吸収トルク変更指令ｉ２が入力される。

メインコントローラ３６から吸収トルク変更指令ｉ２が出力される以前においては、ＰＣ弁５１は、可変容量型油圧ポンプ３５の吐出圧と容量の積が一定トルクを超えないように、可変容量型油圧ポンプ３５の斜板傾転角を制御する。一方、メインコントローラ３６から吸収トルク変更指令ｉ２が出力された場合、ＰＣ弁５１は、可変容量型油圧ポンプ３５の斜板傾転角を最大とし、可変容量型油圧ポンプ３５の吸収トルクを最小にする。これにより、エンジン３１のトルクを油圧負荷に合わせて上昇させ、高油圧負荷のマッチング点でマッチングさせることができるので、エンストを防止することができる。

なお、前記各実施例においては、作業車両の駆動制御を司るコントローラとして、メインコントローラ３６とエンジンコントローラ３７とを備えたが、これらを統合した１つのコントローラで作業車両の駆動制御を行うことも勿論可能である。

本発明は、ホイールローダ等の作業車両の駆動制御装置に利用できる。

１ ホイールローダ
２ キャブ
３ 後部車体
５ 前部車体
６，７ 車輪
８ フロント作業機
１６ リフトシリンダ
２２ バケット傾斜シリンダ
３１ エンジン
３２ トルコン
３３ トランスミッション
３４ アクスル装置
３５ 可変容量型油圧ポンプ
３５ａ 吸収トルク変更手段
３６ メインコントローラ
３７ エンジンコントローラ
３８ アクセルペダル
３９ アクセル操作量検出手段
４０ 前後進指令手段
４１ ラックセンサ
４２ 車速センサ
４３ エンジン回転速度センサ
４４ トルコンタービン回転センサ
５１ ＰＣ弁
５２ サーボ弁

Claims (4)

1. 作業車両の駆動制御を司るコントローラと、
   前記コントローラにエンジン負荷率信号を出力するエンジン負荷率検出手段と、
   前記コントローラに作業車両の前後進切換信号を出力する前後進指令手段と、
   前記コントローラにアクセルペダルの操作量に応じたアクセルペダル信号を出力するアクセル操作量検出手段と、
   前記コントローラに作業車両の車速信号を出力する車速検出手段と
   を備えた作業車両の駆動制御装置において、
   前記コントローラは、前記前後進指令手段からの前後進切換信号を受信したか否かの判定と、前記車速検出手段により検出された前記作業車両の車速が予め記憶された閾値以下であるか否かの判定を行い、
   前記前後進切換信号を受信したと判定し、かつ前記作業車両の車速が前記予め記憶された閾値以下であると判定した場合、前記アクセルペダル信号に応じて設定される目標エンジン回転速度にエンスト防止用の目標エンジン回転速度の増分を加えた目標エンジン回転速度指令を前記エンジンに付与することを特徴とする作業車両の駆動制御装置。
2. 前記コントローラは、前記エンスト防止用の目標エンジン回転速度の増分を、前記エンジン負荷率検出手段から取り込まれるエンジン負荷率に応じて設定することを特徴とする請求項１に記載の作業車両の駆動制御装置。
3. 前記コントローラは、前記エンジン負荷率検出手段から取り込まれるエンジン負荷率に関して第１及び第２の設定値を設定し、前記エンジン負荷率検出手段から取り込まれるエンジン負荷率が前記第１の設定値未満である場合には、前記目標エンジン回転速度の増分を一定値とし、前記第１の設定値以上前記第２の設定値以下である場合には、前記エンジン負荷率が高いほど前記目標エンジン回転速度の増分を大きく設定することを特徴とする請求項２に記載の作業車両の駆動制御装置。
4. 作業車両の駆動制御を司るコントローラと、
   前記コントローラに前記エンジンの実回転速度に応じた実回転速度信号を出力するエンジン回転速度検出手段と、
   前記コントローラに作業車両の前後進切換信号を出力する前後進指令手段と、
   前記コントローラにアクセルペダルの操作量に応じたアクセルペダル信号を出力するアクセル操作量検出手段と、
   前記エンジンにより駆動される可変容量型油圧ポンプと、
   前記コントローラから出力される吸収トルク指令に応じて前記可変容量型油圧ポンプの吸収トルクを制御する吸収トルク制御手段と
   を備えた作業車両の駆動制御装置において、
   前記コントローラは、前記前後進指令手段からの前後進切換信号を受信したか否かの判定と、前記アクセルペダル信号がアクセルペダル非操作時の信号であるか否かの判定と、前記エンジンの実回転速度が予め記憶された閾値以下であるか否かの判定を行い、
   前記前後進指令を受信したと判定し、前記アクセルペダル信号がアクセルペダル非操作時の信号であると判定し、かつ前記エンジンの実回転速度が予め記憶された閾値以下であると判定した場合、前記吸収トルク制御手段に前記可変容量型油圧ポンプの吸収トルクを最小にする吸収トルク指令を出力することを特徴とする作業車両の駆動制御装置。

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