JP2013151851A - 道路舗装機械及びその制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンへの負荷率等を考慮しながら、燃料消費率の向上を図ることができる道路舗装機械及びその制御装置を提供することである。
【解決手段】本発明は、一以上のアクチュエータを備えるアスファルトフィニッシャ１の制御装置１０である。制御装置１０は、アクチュエータの動力源の負荷率を取得する負荷率取得手段（Ｓ１０２）と、エンジンの回転数を制御するエンジン制御手段（Ｓ１０４及びＳ１０６）と、アクチュエータの回転数を制御するアクチュエータ制御手段（Ｓ２０４及びＳ２０６）とを含む。制御装置１０は、負荷率に応じて、エンジン及び／又はアクチュエータを制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、アスファルトフィニッシャなどの道路舗装機械に関し、より特定的には、道路舗装機械のエンジン等を制御することによって、燃料消費率を向上させることができる道路舗装機械に関する。

従来、建設機械用ディーゼルエンジンの制御は、機械式ガバナによるドループ制御で行われてきた。

そして、施工時の省エネルギーのための制御も、特許文献１のようにドループ制御を基にしたモード設定によりエンジン回転変動を基にエンジン回転を上げる操作又は設定モードの切換を行い過負荷によるエンジン停止が起きないようにしている。特許文献１の建設機械は、エンジン回転数を高回転域のノーマルモードと、低回転域の省エネモードとを切り換え可能に制御する。特許文献１の建設機械は、車速を検出する速度検出手段と、エンジン回転数を制御するエンジン電子制御手段と、車速検出手段の検出値に基づきエンジン電子制御手段に指令信号を送ってエンジン回転数をノーマルモードと省エネモードの何れかに切り換える車載コントローラとを備える。特許文献１において、省エネモードの場合に、作業負荷により車速が変動して所定領域よりも低下したときは、車載コントローラがエンジン回転数をノーマルモードに切り換え指令する。また、上記エンジン回転数がノーマルモードに切り換わった後に、作業負荷が軽減されて車速が所定領域まで上昇したときは、車載コントローラがエンジン回転数を省エネモードに切り換え指令する。このように、特許文献１では、省エネモードの場合に車速が低下したときは、車載コントローラが作業負荷の増大と判断してエンジン回転数を上昇させるので、エンストや車速低下による舗装面の仕上げ悪化を防止できる。また、上記エンジン回転数の上昇後に、車速が上昇して所定領域まで復帰したときは、車載コントローラがエンジン回転数を下降させるので、燃料消費量が低減されて省エネに貢献できる。

燃料消費量低減のための他の制御としては、特許文献２に記載の制御方法がある。特許文献２に記載のエンジン制御装置は、油圧ポンプ吐出側のメイン回路に設けた圧力センサからの圧力信号をコントローラに入力し、その圧力信号に基づきコントローラから油圧ポンプのレギュレータに、電磁比例減圧弁を介してポンプ傾転指令信号を出力するようにし、また上記圧力信号とポンプ傾転指令信号に基づきコントローラではポンプ吸収馬力を算出し、そのポンプ吸収馬力と、その時点のエンジン回転数におけるエンジン性能曲線に基づくエンジン馬力とを所定の作業実働時間だけ比較演算し、上記エンジン出力がポンプ吸収馬力より大きいと判断することによって、コントローラからエンジンのガバナに対してエンジン回転低減指令信号を出力するようにしている。

特許文献３に記載の省エネ回路は、ノーマルモード、省エネモードまたはオートモードに切り替えるためのスイッチを設けるとともに、ネガコン信号を検出するためのセンサを設ける。オートモード選択時にネガコン信号が所定値を超えているときは、自動的に省エネモードに切り替わり、エンジン回転数を低下させて燃料消費量の低減とエンジンの騒音の減少を図る。一方、ネガコン信号が所定値以下となった場合は、自動的にノーマルモードに切り替わり、作業機のスピードを確保することができる。特許文献３では、油圧ショベルにおいてエンジン回転を下げることにより省エネを図りながら、瞬時に油圧ポンプの吐出量を上げなければならない状況で、エンジン回転を上げる制御に関する技術である。

特開２００７−１７７４１８号公報 特開平７−１８９７６４号公報 特開２００４−７６６４９号公報

特許文献１〜３のように、燃料消費率の向上のためのエンジン制御装置は、種々提案されているが、より燃料消費率を向上させるには、さらなる改良が必要である。ディーゼルエンジンへの負荷率が１００％に近づくほど、燃料消費率は、高くなる。すなわち、ディーゼルエンジンは、定格出力における燃料消費率が最小となるという特性を有している。そのため、エンジンへの負荷率を監視しながら、エンジンやアクチュエータを制御することが、燃料消費率を向上させるという点においては、必要となる。

しかし、特許文献１〜３に記載の制御方法では、エンジンへの負荷率を監視してエンジンやアクチュエータを制御するという発想には至っていない。具体的には、特許文献１では、車速変動を捉えてエンジンを制御しており、エンジンへの負荷率に基づいて制御を行っているわけではない。特許文献２では、ポンプ吸収馬力とエンジン馬力とを所定の作業実働時間だけ比較演算して、エンジン回転の低減制御を行っており、エンジンへの負荷率に基づいて制御を行っているわけではない。したがって、特許文献２のエンジン制御装置では、演算値と実際のエンジン負荷との間に誤差が生じ、この差異により正確な制御ができない問題がある。特許文献３では、ネガコン信号によってエンジンを制御しており、エンジンへの負荷率に基づいて制御を行っているわけではない。そのため、特許文献１〜３に記載の制御方法では、燃料消費率の向上が不十分であると考えられる。

それゆえ、本発明の目的は、エンジンへの負荷率等を考慮しながら、燃料消費率の向上を図ることができる道路舗装機械及びその制御装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、以下のような特徴を有する。本発明は、一以上のアクチュエータを備える道路舗装機械の制御装置であって、アクチュエータの動力源の負荷率を取得する負荷率取得手段と、エンジンの回転数を制御するエンジン制御手段と、アクチュエータの回転数を制御するアクチュエータ制御手段とを含み、負荷率取得手段が取得した負荷率に応じて、エンジン制御手段及び／又はアクチュエータ制御手段は、エンジン及び／又はアクチュエータを制御することを特徴とする。アクチュエータの動力源は、エンジンであり、アクチュエータは、油圧式であり、エンジン制御手段及び／又はアクチュエータ制御手段は、負荷率が上下するように、エンジン及び／又はアクチュエータを制御するとよい。標準エコモードに設定されている場合、負荷率取得手段によって取得された負荷率に応じて、エンジン制御手段は、エンジンの回転数をアップ又はダウンさせる。さらに、負荷率取得手段によって取得された負荷率に応じて、アクチュエータ制御手段は、走行用のアクチュエータの回転数を制御する。アクチュエータ制御手段は、エンジンの回転数の変化を外乱要素として、フィードフォワード制御によって、道路舗装機械の速度の変化量を少なくするように走行用のアクチュエータの回転数を制御する。省エネ優先エコモードに設定されている場合、負荷率取得手段によって取得された負荷率に応じて、アクチュエータ制御手段は、アクチュエータの回転数をダウン又はアップさせる。アクチュエータの動力源は、エンジン及びエンジンによって発電される発電機であり、アクチュエータは、電気式であり、負荷率取得手段は、エンジンの負荷率及び発電機の負荷率を求め、大きい方を動力源の負荷率とし、エンジン制御手段及び／又はアクチュエータ制御手段は、負荷率が上下するように、エンジン及び／又はアクチュエータを制御する。発電エコモードに設定されている場合、負荷率取得手段によって取得された負荷率に応じて、エンジン制御手段は、エンジンの回転数をアップ又はダウンさせる。発電省エネ優先エコモードに設定されている場合、負荷率取得手段によって取得された負荷率に応じて、アクチュエータ制御手段は、アクチュエータの回転数をダウン又はアップさせる。エンジン制御手段及び／又はアクチュエータ制御手段は、エンジンの燃料消費率を低下させ、かつ、エンジン停止が生じない負荷率となるように、エンジン及び／又はアクチュエータを制御する。

また、本発明は、上記制御装置を備える道路舗装機械である。

本発明によれば、負荷率取得手段によって取得される負荷率によって、エンジン及び／又はアクチュエータを制御される。したがって、負荷率に応じて、道路舗装機械を運転させることができる。よって、エンジンへの負荷率等を考慮しながら、燃料消費率の向上を図ることができる道路舗装機械及びその制御装置を提供することが可能となる。

本発明のこれら、及び他の目的、特徴、局面、効果は、添付図面と照合して、以下の詳細な説明から一層明らかになるであろう。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る道路舗装機械の例であるアスファルトフィニッシャ１の全体図である。 図２は、アスファルトフィニッシャ１におけるアクチュエータの電気及び油圧回路を示す図である。 図３は、エンジン２の出力及び燃料消費率の一例を示すグラフである。 図４は、標準エコモードにおける制御装置１０の動作を示すフローチャートである。 図５は、省エネ優先エコモードにおける制御装置１０の動作を示すフローチャートである。 図６は、本発明の第２の実施形態に係る道路舗装機械の例であるアスファルトフィニッシャ１におけるアクチュエータの電気回路を示す図である。 図７は、エンジン２の出力及び発電機３ｃの発電出力の一例を示すグラフである。 図８は、発電エコモードにおける制御装置１０の動作を示すフローチャートである。 図９は、省エネ優先エコモードにおける制御装置１０の動作を示すフローチャートである。

（第1の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る道路舗装機械の例であるアスファルトフィニッシャ１の全体図である。アスファルトフィニッシャ１は、ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）２と、油圧動力源３と、左後車輪４と、右後車輪５と、左コンベアモータ６と、右コンベアモータ７と、右スクリューモータ８と、左スクリューモータ９とを備える。

図２は、アスファルトフィニッシャ１におけるアクチュエータの電気及び油圧回路を示す図である。図２において、図１と同様の箇所は、同一の参照符号を付す。アスファルトフィニッシャ１は、油圧動力源３としてのピストンポンプ３ａ及びＨＳＴ（Hydro Static Transmission：静油圧トランスミッション）ポンプ３ｂを備える。また、アスファルトフィニッシャ１は、エンジン２の負荷率の検出、エンジン２の回転数の制御、及びアクチュエータである左コンベアモータ６・右コンベアモータ７・右スクリューモータ８・左スクリューモータ９・走行用モータ１１の回転数の制御を行う制御装置１０を備える。エンジン２は、電子制御されているので、電子情報としてエンジン２の回転数や負荷率、その他負荷に関する情報（負荷情報）を有することとなる。したがって、制御装置１０は、エンジン２の制電子情報から、エンジン２にかかっている負荷率を検出することができる。

左コンベアモータ６、右コンベアモータ７、右スクリューモータ８、左スクリューモータ９、及び走行用モータ１１は、油圧モータであり、アスファルトフィニッシャ１のアクチュエータである。制御装置１０からの電気信号に基づいて、ＨＳＴポンプ３ｂは、吐出量を制御し、走行用モータ１１の回転を制御する。１２は、ミッションである。制御装置１０からの電気信号に基づいて、電磁比例弁１３は、油圧流量を制御し、左コンベアモータ６、右コンベアモータ７、右スクリューモータ８、及び左スクリューモータ９の回転数をそれぞれ制御する。

図３は、エンジン２の出力及び燃料消費率の一例を示すグラフである。図３において、横軸は、エンジン２のエンジン回転速度［rpm］、左側縦軸は、エンジン２の出力［kW］、右側縦軸は、エンジン２の燃料消費率［g/kW・h］である。グラフ上、出力と記載されている線は、左側縦軸の目盛を読むこととする。グラフ上、負荷率と記載されている線は、右側縦軸の目盛を読むこととする。負荷率が１００％の場合、エンジン回転速度が上がったら、燃料消費率は少し上昇する。一方、負荷率が７０％の場合、エンジン回転速度が上がれば、１００％の場合と比べ、燃料消費率は上昇していく。すなわち、負荷率が７０％の方が、１００％の場合に比べて、燃費が悪いこととなる。さらに、負荷率が５０％の場合、エンジン回転速度が上がれば、１００％及び７０％の場合と比べ、燃料消費率は上昇していく。すなわち、負荷率が５０％の方が、１００％及び７０％の場合に比べて、燃費が悪いこととなる。このように、ディーゼルエンジンの特性として、エンジン２の負荷率が高いほど、燃料消費率が低い、すなわち、燃費が良いということがある。本発明は、このようなエンジン２の特性を利用して、出来る限り、燃料消費率が低い状況で、エンジン２を回転させるように制御することを目的としている。

制御装置１０には、省エネモードとして、標準エコモードと省エネ優先エコモードとが設定可能である。図４は、標準エコモードにおける制御装置１０の動作を示すフローチャートである。標準エコモードに設定されたら、制御装置１０は、エンジン２を省エネ回転（たとえば、１４００rpmなど予め決められている）とし、アクチュエータの回転数の上限を設定する（ステップＳ１０１）。なお、省エネ回転の場合、図３に示すように、出力が低下するので、アクチュエータの回転数の上限値を定めておかなければ、過負荷になる可能性があるので、アクチュエータの回転数の上限値を設定しておいて、当該上限値以上に、アクチュエータを回転させないようにしておく。その後、舗装施工が開始したとする。制御装置１０は、エンジン２から、回転数及び負荷率（又は負荷情報）等の負荷率に関連するデータを収集し、現在の負荷率が何％になっているかを演算する（ステップＳ１０２）。次に、制御装置１０は、負荷率が８０％以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。

負荷率が８０％以上である場合、制御装置１０は、エンジン２を制御して、エンジン２の回転数をアップさせる（ステップＳ１０４）。エンジン２の回転数をどの程度アップさせるかは、特に限定されないが、たとえば、２００rpmアップさせると予め決めておいて、ステップＳ１０２〜Ｓ１０７のフィードバックループによって、負荷率が５０％〜８０％以内に収束させることができる。さらに、制御装置１０は、ＨＳＴポンプ３ｂを制御して、アスファルトフィニッシャ１の速度が急激に変更しないように、走行モータ１１の回転数を調整する（ステップＳ１０４）。制御装置１０は、エンジン２の回転数アップを外乱要素として、フィードフォワード制御によって、走行モータ１１の回転数の調整を行う。すなわち、エンジン２の回転数がアップしたら、制御装置１０は、ＨＳＴポンプ３ｂの傾転角を下げて、走行モータ１１の回転数が急激に変化しないようにする。

負荷率が８０％未満である場合、制御装置１０は、ステップＳ１０５の動作に進む。ステップＳ１０５において、制御装置１０は、負荷率が５０％以下であるか否かを判断する。負荷率が５０％以下である場合、制御装置１０は、エンジン２の回転数をダウンさせる（ステップＳ１０６）。エンジン２の回転数をどの程度ダウンさせるかは、特に限定されないが、たとえば、２００rpmダウンさせると予め決めておいて、ステップＳ１０２〜Ｓ１０７のフィードバックループによって、負荷率が５０％〜８０％以内に収束させることができる。なお、このとき、制御装置１０は、後述の省エネ優先エコモードにおけるエンジン２の回転数以下には、回転数をダウンさせない。省エネ優先エコモードよりもエンジン２の回転数をダウンさせると、負荷増によって、エンジン停止するおそれがあるからである。

さらに、制御装置１０は、ＨＳＴポンプ３ｂを制御して、アスファルトフィニッシャ１の速度が急激に変更しないように、走行モータ１１の回転数を調整する（ステップＳ１０６）。制御装置１０は、エンジン２の回転数ダウンを外乱要素として、フィードフォワード制御によって、走行モータ１１の回転数の調整を行う。すなわち、エンジン２の回転数がダウンしたら、制御装置１０は、ＨＳＴポンプ３ｂの傾転角を上げて、走行モータ１１の回転数が急激に変化しないようにする。仮に、エンジン２の回転数が急速に変わることによって、アスファルトフィニッシャ１の速度が急激に変わった場合、舗装面に悪影響を与えることとなる。しかし、ステップＳ１０４及びＳ１０６のフィードフォワード制御のように、エンジン２の回転数が急速に変わったとしても、エンジン２の回転数の変化に反比例する方向にＨＳＴポンプ３ｂを制御すれば、アスファルトフィニッシャ１の速度が急激に変わることを防止できるので、舗装面への悪影響も防止できる。

負荷率が５０％を超える場合、制御装置１０は、舗装施工が終了しているか否かを判断する（ステップＳ１０７）。終了していない場合、制御装置１０は、ステップＳ１０２の動作に戻る。終了している場合、制御装置１０の処理が終了する。

標準エコモードでは、負荷率が８０％以上となると、ステップＳ１０４の動作によって、エンジン２の回転数がアップするので、負荷率が下がることとなる。一方、負荷率が５０％以下となると、ステップＳ１０６の動作によって、エンジン２の回転数がダウンするので、負荷率が上がることとなる。負荷率が８０％以上であると、負荷の余裕がなくなり、急激に負荷が増大した場合に、エンジン停止する危険があるので、負荷率は、８０％以下となるようにしている。一方、負荷率が５０％以下であると、燃料消費率が高くなり燃費が悪くなるので、負荷率は、５０％以上となるようにしている。したがって、図４に示す制御装置１０の動作によって、エンジン２の負荷率が５０％〜８０％の範囲内に収まるように制御されることとなる。このようにして、エンジン停止を防止しつつも、出来る限り、燃料消費率が低い負荷で、エンジン２を稼働させることが実現されるので、省エネが図られることとなる。

ただし、８０％や５０％は、あくまでも例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明においては、負荷率が所定の範囲内に収まるように、制御部２によって、エンジン２の回転数が調整されることとなる。具体的には、負荷率が第１のしきい値（例：８０％）以上であれば、制御装置１０は、エンジン２の負荷率を下げるように、エンジン２の回転数を制御し、負荷率が第２のしきい値（例：５０％）以下であれば、制御装置１０は、エンジン２の負荷率を上げるように、エンジン２の回転数を制御することとなる。

図５は、省エネ優先エコモードにおける制御装置１０の動作を示すフローチャートである。省エネ優先エコモードに設定されたら、制御装置１０は、エンジンを省エネ回転（図４と同様）とし、アクチュエータの回転数の上限を設定する（ステップＳ２０１）。その後、舗装施工が開始したとする。制御装置１０は、エンジン２から、回転数及び負荷率（又は負荷情報）等の負荷率に関連するデータを収集し、現在の負荷率が何％になっているかを演算する（ステップＳ２０２）。制御装置１０は、負荷率が８０％以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。

負荷率が８０％以上である場合、制御装置１０は、エンジン２の回転数はそのままに、電磁比例弁１３を制御して、各アクチュエータ（左コンベアモータ６、右コンベアモータ７、右スクリューモータ８、及び左スクリューモータ９）の回転速度を減速させる（ステップＳ２０４）。あわせて、制御装置１０は、ＨＳＴポンプ３ｂを制御して、アスファルトフィニッシャ１の速度が減速するように、走行モータ１１の回転数を調整する（ステップＳ２０４）。どの程度減速させるかは、たとえば、予め減速率を定めておく。ステップＳ２０２〜Ｓ２０７のフィードバックループによって、負荷率は、負荷率５０％〜８０％内に収まることとなる。

負荷率が８０％未満である場合、制御装置１０は、ステップＳ２０５の動作に進む。ステップＳ２０５において、制御装置１０は、負荷率が５０％以下であるか否かを判断する。負荷率が５０％以下である場合、制御装置１０は、エンジン２の回転数はそのままに、電磁比例弁１３を制御して、各アクチュエータ（左コンベアモータ６、右コンベアモータ７、右スクリューモータ８、及び左スクリューモータ９）の回転速度を増速させる（ステップＳ２０６）。あわせて、制御装置１０は、ＨＳＴポンプ３ｂを制御して、アスファルトフィニッシャ１の速度が増速するように、走行モータ１１の回転数を調整する（ステップＳ２０６）。どの程度増速させるかは、たとえば予め減速率を定めておく。ステップＳ２０２〜Ｓ２０７のフィードバックループによって、負荷率は、負荷率５０％〜８０％内に収まることとなる。

負荷率が５０％を超える場合、制御装置１０は、舗装施工が終了しているか否かを判断する（ステップＳ２０７）。終了していない場合、制御装置１０は、ステップＳ２０２の動作に戻る。終了している場合、制御装置１０の処理が終了する。

省エネ優先エコモードでは、負荷率が８０％以上となると、ステップＳ２０４の動作によって、アクチュエータが減速するので、負荷率が下がることとなる。一方、負荷率が５０％以下となると、ステップＳ２０６の動作によって、アクチュエータが増速するので、負荷率が上がることとなる。負荷率が８０％以上であると、負荷の余裕がなくなり、急激に負荷が増大した場合に、エンジン停止する危険があるので、負荷率は、８０％以下となるようにしている。一方、負荷率が５０％以下であると、燃料消費率が高くなり燃費が悪くなるので、負荷率は、５０％以上となるようにしている。したがって、省エネ優先エコモードでは、省エネ回転でエンジン２が駆動し続け、しかも、エンジン２の負荷率が５０％〜８０％の範囲内に収まるように制御されることとなる。よって、エンジン２の回転数を燃料消費率が低い回転数で抑えつつ、さらに、各アクチュエータの回転数を制御して、負荷率を所定の範囲内に収まるようにするので、一層の省エネが図られることとなる。

ただし、８０％や５０％は、あくまでも例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明においては、負荷率が所定の範囲内に収まるように、制御部２によって、アクチュエータの回転数が調整されることとなる。具体的には、負荷率が第１のしきい値（例：８０％）以上であれば、制御装置１０は、各アクチュエータを減速し、負荷率が第２のしきい値（例：５０％）以下であれば、制御装置１０は、各アクチュエータを増速することとなる。

なお、所定の範囲である第１のしきい値及び第２のしきい値は、作業内容に応じて変更できるようになっている。エンジン２にかかる負担の変動が大きい作業を行う場合は、第１のしきい値に余裕をもって、たとえば、７０％などに下げておくと、負荷変動が生じたとしても、エンジン停止に陥ることが防止できる。

（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る道路舗装機械の例であるアスファルトフィニッシャ１におけるアクチュエータの電気回路を示す図である。図６において、アスファルトフィニッシャ１は、第１の実施形態と異なり、エンジン２の回転によって発電する発電機３ｃを備える。第２の実施形態では、発電機３ｃが各アクチュエータの動力源となる。発電機３ｃによって発電された電力は、走行用インバータ１４ａ、左コンベア用インバータ１４ｂ、右コンベア用インバータ１４ｃ、右スクリュー用インバータ１４ｄ、左スクリュー用インバータ１４ｅ、及び温度調節器１５に供給される。走行用モータ１１、左コンベヤモータ６、右コンベヤモータ７、右スクリューモータ８、及び左スクリューモータ９は、電気モータである。

走行用インバータ１４ａは、出力周波数を調整することによって、走行用モータ１１の回転数を制御する。左コンベア用インバータ１４ｂは、出力周波数を調整することによって、左コンベヤモータ６の回転数を制御する。右コンベア用インバータ１４ｃは、出力周波数を調整することによって、右コンベヤモータ７の回転数を制御する。右スクリュー用インバータ１４ｄは、出力周波数を調整することによって、右スクリューモータ８の回転数を制御する。左スクリュー用インバータ１４ｅは、出力周波数を調整することによって、左スクリューモータ９の回転数を制御する。制御装置１０が、走行用インバータ１４ａ、左コンベア用インバータ１４ｂ、右コンベア用インバータ１４ｃ、右スクリュー用インバータ１４ｄ、及び左スクリュー用インバータ１４ｅの出力周波数を制御することによって、各インバータによって、各モータの回転数が制御される。また、制御装置１０は、エンジン２の負荷率の取得、エンジン２の回転数の制御を行う。温度調節器１５は、制御装置１０からの制御によって、スクリード加熱装置１６の温度を調整する。

図７は、エンジン２の出力及び発電機３ｃの発電出力の一例を示すグラフである。図７において、横軸は、エンジン２のエンジン回転速度［rpm］、縦軸は、エンジン２の出力［kW］及び発電機３ｃの発電出力［kW］である。図７の例において、エンジン２の負荷率に対する燃料消費率は、図３に示した特性と同様であるとする。

制御装置１０には、省エネモードとして、発電エコモードと発電省エネ優先エコモードとが設定可能である。図８は、発電エコモードにおける制御装置１０の動作を示すフローチャートである。発電エコモードに設定されたら、制御装置１０は、エンジンを省エネ回転（図４と同様）とし、アクチュエータの回転数の上限を設定する（ステップＳ３０１）。

その後、舗装施工が開始したとする。制御装置１０は、エンジン２から、回転数及び負荷率（又は負荷情報）等の負荷率に関連するデータを収集する（ステップＳ３０２）。制御装置１０は、エンジン回転数の定格出力に負荷率をかけて、エンジン出力を算出すると共に、そのエンジン回転数、即ち発電機回転数から発電機３ｃの定格最大出力を算出する。制御装置１０は、算出したエンジン出力を発電機３ｃの定格最大出力で割った値を、発電機３ｃの負荷率として算出する。すなわち、（発電機３ｃの負荷率）＝（エンジン出力）÷（発電機３ｃの定格最大出力）となる。ただし、これは、一例であり、他の演算方法であってもよい。制御装置１０は、エンジン２の負荷率と発電機３ｃの負荷率とを比較して、どちらか大きい方の負荷率を動力源の負荷率として認識する（ステップＳ３０２）。次に、制御装置１０は、負荷率が８０％以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０３）。

負荷率が８０％以上である場合、制御装置１０は、エンジン２を制御して、エンジンの回転数をアップさせる（ステップＳ３０４）。負荷率が８０％未満である場合、制御装置１０は、ステップＳ３０５の動作に進む。ステップＳ３０５において、制御装置１０は、発電機３ｃの負荷率が５０％以下であるか否かを判断する。負荷率が５０％以下である場合、制御装置１０は、エンジン２の回転数をダウンさせる（ステップＳ３０６）。

負荷率が５０％を超える場合、制御装置１０は、舗装施工が終了しているか否かを判断する（ステップＳ３０７）。終了していない場合、制御装置１０は、ステップＳ３０２の動作に戻る。終了している場合、制御装置１０の処理が終了する。

発電エコモードでは、負荷率が８０％以上となると、ステップＳ３０４の動作によって、エンジン２の回転数がアップするので、負荷率が下がることとなる。一方、負荷率が５０％以下となると、ステップＳ３０６の動作によって、エンジン２の回転数がダウンするので、負荷率が上がることとなる。負荷率が８０％以上であると、負荷の余裕がなくなり、急激に負荷が増大した場合に、停止する危険があるので、負荷率は、８０％以下となるようにしている。一方、負荷率が５０％以下であると、発電機３ｃの負荷率とエンジン２の負荷率とは比例関係にあるので、燃料消費率が高くなり燃費が悪くなる。よって、負荷率は、５０％以上となるようにしている。したがって、図８に示す制御装置１０の動作によって、負荷率が５０％〜８０％の範囲内に収まるように制御されることとなる。このようにして、出来る限り、燃料消費率が低い負荷で、エンジン２を稼働させることが実現されるので、省エネが図られることとなる。

ただし、８０％や５０％は、あくまでも例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明においては、負荷率が所定の範囲内に収まるように、制御部２によって、エンジン２の回転数が調整されることとなる。具体的には、負荷率が第１のしきい値（例：８０％）以上であれば、制御装置１０は、エンジン２の負荷率を下げるように、エンジン２の回転数を制御し、負荷率が第２のしきい値（例：５０％）以下であれば、制御装置１０は、エンジン２の負荷率を上げるように、エンジン２の回転数を制御することとなる。

図９は、発電省エネ優先エコモードにおける制御装置１０の動作を示すフローチャートである。発電省エネ優先エコモードに設定されたら、制御装置１０は、エンジンを省エネ回転（図４と同様）とし、アクチュエータの回転数の上限を設定する（ステップＳ４０１）。その後、舗装施工が開始したとする。制御装置１０は、回転数及び負荷率（又は負荷情報）等の負荷率に関連するデータを収集し、エンジン２の負荷率及び発電機３ｃの負荷率を演算し、両方の負荷率を比較して、どちらか大きい方の負荷率を認識する（ステップＳ４０２）。

次に、制御装置１０は、負荷率が８０％以上であるか否かを判断する（ステップＳ４０３）。負荷率が８０％以上である場合、制御装置１０は、エンジン２の回転数はそのままに、各インバータ（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ）を制御して、各アクチュエータ（左コンベアモータ６、右コンベアモータ７、右スクリューモータ８、及び左スクリューモータ９）の回転速度を減速させる（ステップＳ４０４）。

負荷率が８０％未満である場合、制御装置１０は、ステップＳ４０５の動作に進む。ステップＳ４０５において、制御装置１０は、負荷率が５０％以下であるか否かを判断する。負荷率が５０％以下である場合、制御装置１０は、エンジン２の回転数はそのままに、各インバータ（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ）を制御して、各アクチュエータ（左コンベアモータ６、右コンベアモータ７、右スクリューモータ８、及び左スクリューモータ９）の回転速度を増速させる（ステップＳ４０５）。

負荷率が５０％を超える場合、制御装置１０は、舗装施工が終了しているか否かを判断する（ステップＳ４０７）。終了していない場合、制御装置１０は、ステップＳ４０２の動作に戻る。終了している場合、制御装置１０の処理が終了する。

発電省エネ優先エコモードでは、負荷率が８０％以上となると、ステップＳ４０４の動作によって、アクチュエータが減速するので、エンジン２の負荷率が下がることとなる。一方、負荷率が５０％以下となると、ステップＳ４０６の動作によって、アクチュエータが増速するので、エンジン２の負荷率が上がることとなる。負荷率が８０％以上であると、負荷の余裕がなくなり、急激に負荷が増大した場合に、停止する危険があるので、負荷率は、８０％以下となるようにしている。一方、負荷率が５０％以下であると、燃料消費率が高くなり燃費が悪くなるので、負荷率は、５０％以上となるようにしている。したがって、発電省エネ優先エコモードでは、省エネ回転でエンジン２が駆動し続け、しかも、負荷率が５０％〜８０％の範囲内に収まるように制御されることとなる。よって、エンジン２の回転数を燃料消費率が低い回転数で抑えつつ、さらに、各アクチュエータの回転数を制御して、負荷率を所定の範囲内に収まるようにするので、一層の省エネが図られることとなる。

ただし、８０％や５０％は、あくまでも例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明においては、負荷率が所定の範囲内に収まるように、制御部２によって、エンジン２の回転数が調整されることとなる。具体的には、負荷率が第１のしきい値（例：８０％）以上であれば、制御装置１０は、各アクチュエータを減速し、負荷率が第２のしきい値（例：５０％）以下であれば、制御装置１０は、各アクチュエータを増速することとなる。

なお、所定の範囲である第１のしきい値及び／又は第２のしきい値は、作業内容に応じて変更できるようになっている。発電機３ｃやエンジン２にかかる負担の変動が大きい作業を行う場合は、第１のしきい値に余裕をもって、７０％などに下げておくと、負荷変動が生じたとしても、エンジン停止に陥ることが防止できる。第２のしきい値を上げれば、負荷率の平均値が上がり燃費の向上が期待できる。また、第２のしきい値を下げれば、エンジン回転数の変化を少なくでき、円滑な施工が可能となる。

第１の実施形態では、アクチュエータの動力源として、エンジン２を用い、第２の実施形態では、アクチュエータの動力源として、エンジン２及びエンジン２によって発電される発電機３ｃを用いている。制御装置１０は、エンジン２及び／又は発電機３ｃの負荷率を取得する負荷率取得手段を有することとなる。負荷率取得手段が取得した負荷率に応じて、制御装置１０は、エンジン２の回転数を制御するエンジン制御手段及びアクチュエータの回転数を制御するアクチュエータ制御手段を有することとなる。負荷率取得手段によって取得される負荷率が所定の範囲内となるように、負荷率取得手段が取得した負荷率に応じて、エンジン制御手段及び／又はアクチュエータ制御手段は、エンジン及び／又はアクチュエータを制御する。図４及び図８のケースでは、エンジン制御手段によって、負荷率に応じて、エンジン２の回転数が増速又は減速される。図５及び図９のケースでは、アクチュエータ制御手段によって、負荷率に応じて、アクチュエータの回転数が増速又は減速される。

第１の実施形態では、図４の動作と図５の動作とが制御装置１０内に共存することとしているが、図４の動作又は図５の動作のどちらか一方だけを、制御装置１０が実行するようにしても、省エネ効果は得られる。

なお、本発明は、一以上のアクチュエータを備える道路舗装機械に適用可能であり、アスファルトフィニッシャ以外にも適用可能である。

なお、省エネ効果が得られれば、無駄なエンジン回転が防止できるので、結果として、省音ともなる。

なお、本明細書には、以下の発明も有する。本発明は、一以上のアクチュエータを備える道路舗装機械の制御装置であって、アクチュエータの動力源の負荷率を取得する負荷率取得手段と、エンジンの回転数を制御するエンジン制御手段と、アクチュエータの回転数を制御するアクチュエータ制御手段とを含む。負荷率取得手段によって取得される負荷率が所定の範囲内となるように、負荷率取得手段が取得した負荷率に応じて、エンジン制御手段及び／又はアクチュエータ制御手段は、エンジン及び／又はアクチュエータを制御する。

たとえば、アクチュエータの動力源は、エンジンであり、アクチュエータは、油圧ポンプ、電磁比例弁及び油圧モータ等の油圧式である。この場合、負荷率取得手段によって取得された負荷率が第１のしきい値以上である場合、エンジン制御手段及び／又はアクチュエータ制御手段は、負荷率を下げるように、エンジン及び／又はアクチュエータを制御する。負荷率取得手段によって取得された負荷率が第２のしきい値以下である場合、エンジン制御手段及び／又はアクチュエータ制御手段は、負荷率を上げるように、エンジン及び／又はアクチュエータを制御する。

好ましくは、標準エコモードに設定されている場合、負荷率取得手段によって取得された負荷率が第１のしきい値以上であるならば、エンジン制御手段は、エンジンの回転数をアップさせ、負荷率取得手段によって取得された負荷率が第２のしきい値以下であるならば、エンジン制御手段は、エンジンの回転数をダウンさせるとよい。

好ましくは、さらに、負荷率取得手段によって取得された負荷率が第１のしきい値以上であるならば、アクチュエータ制御手段は、道路舗装機械の速度が変更しないように走行用のアクチュエータの回転数を制御し、負荷率取得手段によって取得された負荷率が第２のしきい値以下であるならば、アクチュエータ制御手段は、道路舗装機械の速度が変更しないように走行用のアクチュエータの回転数を制御するとよい。

好ましくは、アクチュエータ制御手段は、エンジンの回転数の変化を外乱要素として、フィードフォワード制御によって、道路舗装機械の速度が変更しないように走行用のアクチュエータの回転数を制御するとよい。

好ましくは、省エネ優先エコモードに設定されている場合、負荷率取得手段によって取得された負荷率が第１のしきい値以上であるならば、アクチュエータ制御手段は、アクチュエータの回転数をダウンさせ、負荷率取得手段によって取得された負荷率が第２のしきい値以下であるならば、アクチュエータ制御手段は、アクチュエータの回転数をアップさせるとよい。

たとえば、アクチュエータの動力源は、エンジン及びエンジンによって発電される発電機であり、アクチュエータは、電気モータである。この場合、負荷率取得手段は、エンジンの負荷率及び発電機の負荷率を求め、大きい方を動力源の負荷率とし、負荷率取得手段によって取得された負荷率が第１のしきい値以上である場合、エンジン制御手段及び／又はアクチュエータ制御手段は、負荷率を下げるように、エンジン及び／又はアクチュエータを制御し、負荷率取得手段によって取得された負荷率が第２のしきい値以下である場合、エンジン制御手段及び／又はアクチュエータ制御手段は、負荷率を上げるように、エンジン及び／又はアクチュエータを制御する。

好ましくは、発電エコモードに設定されている場合、負荷率取得手段によって取得された負荷率が第１のしきい値以上であるならば、エンジン制御手段は、エンジンの回転数をアップさせ、負荷率取得手段によって取得された負荷率が第２のしきい値以下であるならば、エンジン制御手段は、エンジンの回転数をダウンさせるとよい。

好ましくは、発電省エネ優先エコモードに設定されている場合、負荷率取得手段によって取得された負荷率が第１のしきい値以上であるならば、アクチュエータ制御手段は、アクチュエータの回転数をダウンさせ、負荷率取得手段によって取得された負荷率が第２のしきい値以下であるならば、アクチュエータ制御手段は、アクチュエータの回転数をアップさせるとよい。

好ましくは、第１及び／又は第２のしきい値は、変更可能であるとよい。

また、本発明は、上記制御装置を備える道路舗装機械である。

本発明によれば、負荷率取得手段によって取得される負荷率が所定の範囲内となるように、エンジン及び／又はアクチュエータを制御される。したがって、燃料消費率ができるだけ低く、かつ、エンジン停止等の危険が生じない負荷率にて、道路舗装機械を運転させることができる。よって、エンジンへの負荷率等を考慮しながら、燃料消費率の向上を図ることができる道路舗装機械及びその制御装置を提供することが可能となる。

第１及び第２のしきい値を用いることによって、負荷率が所定の範囲内に収まるような制御が実現される。

標準エコモードの場合、第１及び第２のしきい値に基づいて、エンジンの回転数が制御されるので、燃料消費率を向上させるような制御が可能となる。さらにこの場合、走行用のアクチュエータがフィードフォワード制御等によって、急速に素行速度が変化しないように制御されるので、エンジン回転数の変化に伴って舗装路面へ悪影響が生じるのを防止することができる。

省エネ優先エコモードの場合、エンジン回転数を低く維持したまま、アクチュエータの回転数を制御して、負荷率を所定の範囲内に収めることとなる。したがって、燃料消費率を最小限にとどめるように省エネを優先させつつ、さらに、負荷率を最適な状態に維持することができるので、より一層の省エネ効果が得られることとなる。

動力源として、エンジン及びエンジンによって発電される発電機を用いる場合も、第１及び第２のしきい値を用いることによって、負荷率を所定の範囲に収めるように制御することができる。また、エンジンの負荷率又は発電機の負荷率のどちらか大きい方を動力源の負荷率として用いるので、負荷が増加しすぎることによる停止を防止することができる。

発電エコモードに設定されている場合、第１及び第２のしきい値に基づいて、エンジンの回転数が制御されるので、燃料消費率を向上させるような制御が可能となる。この場合、走行用アクチュエータは、発電機から供給される電力及び制御装置からのコントロールによって、走行用モータを駆動さえる出力周波数を出力している。したがって、エンジン回転数が急激に変化したとしても、走行用モータの回転速度が急激に変化することは生じにくい。よって、舗装路面への悪影響は防止されることとなる。

発電機を用いて省エネ優先エコモードに設定されている場合も、エンジン回転数を低く維持したまま、アクチュエータの回転数を制御して、負荷率を所定の範囲内に収めることとなる。したがって、燃料消費率を最小限にとどめるように省エネを優先させつつ、さらに、負荷率を最適な状態に維持することができるので、より一層の省エネ効果が得られることとなる。

第１及び／又は第２のしきい値を変更可能としておけば、施工条件等に応じて、負荷率の変動やエンジン回転数の変動などを、適宜、調整することができる。たとえば、負荷の変動が大きい作業を行うような場合に、第１のしきい値を余裕を持たせるように下げておけば、エンジン停止を防止することができる。第２のしきい値を上げれば、負荷率の平均値が上がり燃費の向上が期待できる。また、第２のしきい値を下げれば、エンジン回転数の変化を少なくでき、円滑な施工が可能となる。

以上、本発明を詳細に説明してきたが、前述の説明はあらゆる点において本発明の例示にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。

本発明は、道路舗装機械として、産業上利用可能である。

１ アスファルトフィニッシャ
２ ディーゼルエンジン
３ 油圧動力源
３ａ ピストンポンプ
３ｂ ＨＳＴポンプ
３ｃ 発電機
４ 左後車輪
５ 右後車輪
６ 左コンベヤモータ
７ 右コンベヤモータ
８ 右スクリューモータ
９ 左スクリューモータ
１０ 制御装置
１１ 走行モータ
１２ ミッション
１３ 電磁比例弁
１４ａ 走行用インバータ
１４ｂ 左コンベヤ用インバータ
１４ｃ 右コンベヤ用インバータ
１４ｄ 右スクリュー用インバータ
１４ｅ 左スクリュー用インバータ
１５ 温度調節器
１６ スクリード加熱装置

Claims (11)

1. 一以上のアクチュエータを備える道路舗装機械の制御装置であって、
   前記アクチュエータの動力源の負荷率を取得する負荷率取得手段と、
   エンジンの回転数を制御するエンジン制御手段と、
   前記アクチュエータの回転数を制御するアクチュエータ制御手段とを含み、
   前記負荷率取得手段が取得した前記負荷率に応じて、前記エンジン制御手段及び／又は前記アクチュエータ制御手段は、前記エンジン及び／又は前記アクチュエータを制御することを特徴とする、制御装置。
2. 前記アクチュエータの前記動力源は、前記エンジンであり、
   前記アクチュエータは、油圧式であり、
   前記エンジン制御手段及び／又は前記アクチュエータ制御手段は、前記負荷率が上下するように、前記エンジン及び／又は前記アクチュエータを制御することを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
3. 標準エコモードに設定されている場合、
   前記負荷率取得手段によって取得された前記負荷率に応じて、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの回転数をアップ又はダウンさせることを特徴とする、請求項２に記載の制御装置。
4. さらに、
   前記負荷率取得手段によって取得された前記負荷率に応じて、前記アクチュエータ制御手段は、走行用のアクチュエータの回転数を制御することを特徴とする、請求項３に記載の制御装置。
5. 前記アクチュエータ制御手段は、前記エンジンの回転数の変化を外乱要素として、フィードフォワード制御によって、前記道路舗装機械の速度の変化を少なくするように走行用のアクチュエータの回転数を制御することを特徴とする、請求項４に記載の制御装置。
6. 省エネ優先エコモードに設定されている場合、
   前記負荷率取得手段によって取得された前記負荷率に応じて、前記アクチュエータ制御手段は、前記アクチュエータの回転数をダウン又はアップさせることを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに記載の制御装置。
7. 前記アクチュエータの前記動力源は、前記エンジン及び前記エンジンによって発電される発電機であり、
   前記アクチュエータは、電気式であり、
   前記負荷率取得手段は、前記エンジンの負荷率及び前記発電機の負荷率を求め、大きい方を前記動力源の負荷率とし、
   前記エンジン制御手段及び／又は前記アクチュエータ制御手段は、前記負荷率が上下するように、前記エンジン及び／又は前記アクチュエータを制御することを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
8. 発電エコモードに設定されている場合、
   前記負荷率取得手段によって取得された前記負荷率に応じて、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの回転数をアップ又はダウンさせることを特徴とする、請求項７に記載の制御装置。
9. 発電省エネ優先エコモードに設定されている場合、
   前記負荷率取得手段によって取得された前記負荷率に応じて、前記アクチュエータ制御手段は、前記アクチュエータの回転数をダウン又はアップさせることを特徴とする、請求項７又は８に記載の制御装置。
10. 前記エンジン制御手段及び／又は前記アクチュエータ制御手段は、前記エンジンの燃料消費率を低下させ、かつ、エンジン停止が生じない負荷率となるように、前記エンジン及び／又は前記アクチュエータを制御することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の制御装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の制御装置を備える道路舗装機械。