JP2015071974A

JP2015071974A - 作業車両

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Publication number: JP2015071974A
Application number: JP2013208251A
Authority: JP
Inventors: 幸次兵藤; Koji Hyodo; 剛史竹山; Takashi Takeyama; 田中　哲二; Tetsuji Tanaka; 哲二田中; 勇青木; Isamu Aoki; 克太原; Katsuta Hara; 達朗大内; Tatsuro Ouchi
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd; KCM Corp
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd; KCM Corp
Priority date: 2013-10-03
Filing date: 2013-10-03
Publication date: 2015-04-16
Anticipated expiration: 2033-10-03
Also published as: US20150098783A1; JP6126963B2; EP2857603B1; EP2857603A1; US9458605B2

Abstract

【課題】還元剤溶液の残量の減少に応じてエンジンを低出力に制御した場合において、車両の動作状態が変化したときのエンジン回転速度の変化量を小さくする。エンジンが低出力に制御された場合であっても、車両の動きを円滑にし、燃費を向上する。
【解決手段】作業車両は、フロント作業装置を備えた作業車両であって、エンジンにより駆動され、フロント作業装置を駆動させるアクチュエータに圧油を供給する可変容量型の油圧ポンプと、還元剤タンクに蓄えられた還元剤溶液を用いて、エンジンから排出される排ガス中の窒素酸化物を浄化する排ガス浄化装置と、還元剤タンク内の還元剤溶液の残量を検出する残量検出装置と、残量検出装置で検出された還元剤溶液の残量の減少に応じて、エンジンの出力トルクを低下させるとともに、定格点におけるエンジンの回転速度を低下させる制御部とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、油圧ポンプを駆動するエンジンから排出される排ガスを浄化する排ガス浄化装置を備えた作業車両に関する。

排ガス中の窒素酸化物を還元して除去する排ガス浄化装置を備えた自動車が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の自動車では、タンク内の還元剤溶液（尿素水）が消費され、還元剤溶液の残量が規定量以下となった場合、エンジン制御部がエンジンを低出力に制御して、高出力運転を防止している。

特開２００２−３７１８３１号公報

上述した特許文献１に記載の技術は、自動車における技術であるため、そのままホイールローダ等の作業車両に適用することができない。ホイールローダ等の作業車両は、エンジンによって駆動される油圧ポンプを有し、アーム、バケット等からなるフロント作業装置のアクチュエータに圧油を供給する。このため、作業車両では、エンジンの出力と油圧ポンプの出力との関係が重要である。

作業車両では、フロント作業装置を駆動せずに走行する状態や、走行させつつフロント作業装置を駆動させる状態、停止した状態でフロント作業装置を駆動させる状態など、車両の動作状態（作業状態や走行状態）に応じてエンジンの負荷が変化する。上述した特許文献１に記載の技術を適用し、尿素水残量の減少に応じてエンジンを低出力に制御すると、車両の動作状態が変化したときのエンジン回転速度の変化量が大きくなり、車両の動きがギクシャクしてしまうおそれがある。また、車両の動作状態が変化したときのエンジン回転速度の変化量が大きくなると、燃費が悪くなるおそれもある。

請求項１に記載の作業車両は、フロント作業装置を備えた作業車両であって、エンジンにより駆動され、フロント作業装置を駆動させるアクチュエータに圧油を供給する可変容量型の油圧ポンプと、還元剤タンクに蓄えられた還元剤溶液を用いて、エンジンから排出される排ガス中の窒素酸化物を浄化する排ガス浄化装置と、還元剤タンク内の還元剤溶液の残量を検出する残量検出装置と、残量検出装置で検出された還元剤溶液の残量の減少に応じて、エンジンの出力トルクを低下させるとともに、定格点におけるエンジンの回転速度を低下させる制御部とを備えている。
請求項２に記載の作業車両は、請求項１に記載の作業車両において、エンジンの実回転速度を検出する回転速度検出部を備え、制御部は、回転速度検出部で検出されたエンジンの実回転速度が第１の閾値以下である場合、残量検出装置で検出された還元剤溶液の残量にかかわらず、エンジンの出力トルクを低下させない。
請求項３に記載の作業車両は、請求項２に記載の作業車両において、制御部は、回転速度検出部で検出されたエンジンの実回転速度が第２の閾値未満では油圧ポンプの最大吸収トルクを最小とし、エンジンの実回転速度が第３の閾値以上では油圧ポンプの最大吸収トルクを最大とし、エンジンの実回転速度が第２の閾値以上かつ第３の閾値未満の範囲において、実回転速度の上昇に応じて油圧ポンプの最大吸収トルクを徐々に増加させる。
請求項４に記載の作業車両は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の作業車両において、残量検出装置で検出された還元剤溶液の残量の減少に応じて、エンジンの出力トルクを段階的に低下させる。

本発明によれば、還元剤溶液の残量の減少に応じてエンジンを低出力に制御した場合において、車両の動作状態が変化したときのエンジン回転速度の変化量を小さくすることができる。その結果、エンジンが低出力に制御された場合であっても、車両の動きを円滑にすることができる。また、燃費を向上することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る作業車両の一例であるホイールローダの側面図。本発明の第１の実施の形態に係るホイールローダの概略構成を示す図。本発明の第１の実施の形態に係るホイールローダのトルク線図。本発明の第１の実施の形態に係るホイールローダのトルク線図。土砂等をダンプトラックへ積み込む方法の１つであるＶシェープローディングについて示す図。ホイールローダによる掘削作業を示す図。コントローラによるエンジン出力トルクの制限制御処理の動作を示したフローチャート。比較例に係るホイールローダのトルク線図。本発明の第２の実施の形態に係るホイールローダの概略構成を示す図。（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係るホイールローダのトルク線図、（ｂ）は比較例に係るホイールローダのトルク線図。

以下、図面を参照して、本発明による作業車両の一実施の形態を説明する。
−第１の実施の形態−
図１は、第１の実施の形態に係る作業車両の一例であるホイールローダの側面図である。ホイールローダは、アーム１１１、バケット１１２、および、前輪等を有する前部車体１１０と、運転室１２１、機械室１２２、および、後輪等を有する後部車体１２０とで構成される。

アーム１１１はアームシリンダ１１７の駆動により上下方向に回動（俯仰動）し、バケット１１２はバケットシリンダ１１５の駆動により上下方向に回動（クラウドまたはダンプ）する。前部車体１１０と後部車体１２０はセンタピン１０１により互いに回動自在に連結され、ステアリングシリンダ１１６の伸縮により後部車体１２０に対し前部車体１１０が左右に屈折する。

機械室１２２は、上方がエンジンフード１４０で、側方が開閉可能な建屋カバー１４１で覆われている。エンジンフード１４０には、エンジン１９０の駆動に必要な空気を外部から取り込むための吸気管１７０と、排ガスを排出するためのテールパイプ１７１が取り付けられている。機械室１２２内には、エンジン１９０および排ガス浄化装置１６０が配設されている。

図２は、ホイールローダの概略構成を示す図である。ホイールローダは、エンジン１９０の回転をトルクコンバータ（以下、トルコン２と記す）、トランスミッション３、プロペラシャフト４、アクスル５を介してタイヤ１１３に伝達する走行駆動装置（走行系）を備えている。エンジン１９０の出力軸にはトルコン２の入力軸が連結され、トルコン２の出力軸はトランスミッション３に連結されている。トルコン２は周知のインペラ、タービン、ステータからなる流体クラッチであり、エンジン１９０の回転はトルコン２を介してトランスミッション３に伝達される。トランスミッション３は、その速度段を１速〜４速に切り換えるクラッチを有し、トルコン２の出力軸の回転はトランスミッション３で変速される。変速後の回転は、プロペラシャフト４、アクスル５を介してタイヤ１１３に伝達されて、ホイールローダが走行する。

ホイールローダは、油圧ポンプ１１、コントロールバルブ２１、アクチュエータ３０、アーム１１１およびバケット１１２を含んで構成されるフロント作業装置（作業系）を備えている。作業用の油圧ポンプ１１は、エンジン１９０により駆動され、圧油を吐出する。油圧ポンプ１１は、押しのけ容積が変更される斜板式あるいは斜軸式の可変容量型の油圧ポンプである。油圧ポンプ１１の吐出流量は、押しのけ容積と油圧ポンプ１１の回転速度に応じて決定される。レギュレータ１１ｂは、油圧ポンプ１１の吸収トルクが、コントローラ１０によって設定された最大ポンプ吸収トルクを超えないように、押しのけ容積を調節する。

油圧ポンプ１１から吐出された圧油はコントロールバルブ２１を介して作業用のアクチュエータ３０に供給され、アクチュエータ３０が駆動される。コントロールバルブ２１はコントロールレバー３１により操作され、油圧ポンプ１１からアクチュエータ３０への圧油の流れを制御する。なお、図２では、便宜上、アーム操作レバー、バケット操作レバーを総称してコントロールレバー３１と記し、アームシリンダ１１７、バケットシリンダ１１５を総称してアクチュエータ３０と記し、アーム用コントールバルブあるいはバケット用コントロールバルブを総称してコントロールバルブ２１と記している。アーム操作レバーは、アーム１１１の上昇／下降指令を出力し、バケット操作レバーは、バケット１１２のチルト／ダンプ指令を出力する。

トルコン２は入力トルクに対して出力トルクを増大させる機能、つまりトルク比を１以上とする機能を有する。トルク比は、トルコン２の入力軸の回転速度Ｎｉと出力軸の回転速度Ｎｏの比であるトルコン速度比ｅ（＝出力回転速度Ｎｏ／入力回転速度Ｎｉ）の増加に伴い小さくなる。たとえばエンジン回転速度が一定状態で走行中に走行負荷が大きくなると、トルコン２の出力軸の回転速度Ｎｏが低下、つまり車速が低下し、トルコン速度比ｅが小さくなる。このとき、トルク比は増加するため、より大きな走行駆動力（牽引力）で車両走行可能となる。

トランスミッション３は、１速〜４速の各速度段に対応したソレノイド弁を有する自動変速機である。これらソレノイド弁は、コントローラ１０からトランスミッション制御部２０へ出力される制御信号によって駆動され、トランスミッション３は制御信号に応じて変速される。本実施の形態では、トルコン速度比ｅが所定値に達すると変速するトルコン速度比基準制御により、トランスミッション３の速度段が制御される。

排ガス浄化装置１６０は、還元剤溶液として、たとえば尿素水溶液（以下、尿素水と記す）を用いて、エンジン１９０から排出される排ガス中の窒素酸化物を浄化する処理を行う処理装置１６１と、処理装置１６１に供給される尿素水を蓄える尿素水タンク１６２と、尿素水タンク１６２内の尿素水の残量を検出する残量センサ１６３とを備えている。

コントローラ１０は、ＣＰＵや記憶装置である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る。コントローラ１０には、トルコン２の入力軸の回転速度Ｎｉを検出する回転速度検出器１４と、トルコン２の出力軸の回転速度Ｎｏを検出する回転速度検出器１５とが接続されている。

コントローラ１０は、回転速度検出器１４で検出したトルコン２の入力軸の回転速度Ｎｉと、回転速度検出器１５で検出したトルコン２の出力軸の回転速度Ｎｏとに基づき、トルコン速度比ｅ（＝出力回転速度Ｎｏ／入力回転速度Ｎｉ）を算出する。

図２に示すように、コントローラ１０には、車両の前後進を指令する前後進切換スイッチ１７が接続され、前後進切換スイッチ１７の操作位置（前進（Ｆ）／中立（Ｎ）／後進（Ｒ））がコントローラ１０によって検出される。コントローラ１０は、前後進切換スイッチ１７が前進（Ｆ）位置に切り換えられると、トランスミッション３の前進クラッチ（不図示）を係合状態とするための制御信号をトランスミッション制御部２０に出力する。コントローラ１０は、前後進切換スイッチ１７が後進（Ｒ）位置に切り換えられると、トランスミッション３の後進クラッチ（不図示）を係合状態とするための制御信号をトランスミッション制御部２０に出力する。

トランスミッション制御部２０では、前進または後進クラッチ（不図示）を係合状態とするための制御信号を受信すると、トランスミッション制御部２０に設けられているクラッチ制御弁（不図示）が動作して、前進または後進クラッチ（不図示）は係合状態とされ、作業車両の進行方向が前進側または後進側に切り換えられる。

コントローラ１０は、前後進切換スイッチ１７が中立（Ｎ）位置に切り換えられると、前進および後進クラッチ（不図示）を解放状態とするための制御信号をトランスミッション制御部２０に出力する。これにより、前進および後進クラッチ（不図示）は解放状態とされ、トランスミッション３は中立状態となる。

コントローラ１０には、１速〜４速の間で速度段の上限を指令するシフトスイッチ１８が接続されており、トランスミッション３はシフトスイッチ１８により選択された速度段を上限として自動変速される。たとえばシフトスイッチ１８により２速が選択されたときは速度段は１速または２速となり、１速が選択されたときは速度段は１速に固定される。

コントローラ１０には、アクセルペダル１５２のペダル操作量（ペダルストロークまたはペダル角度）を検出するアクセル操作量検出器１５２ａと、エンジン１９０の実回転速度を検出して、実回転速度信号をコントローラ１０に出力する回転速度センサ１３とが接続されている。

コントローラ１０は、アクセル操作量検出器１５２ａで検出したアクセルペダル１５２のペダル操作量（踏込量）に応じてエンジン１９０の目標エンジン回転速度を設定する。アクセルペダル１５２のペダル操作量が大きくなると目標エンジン回転速度は大きくなり、ペダル最大踏み込み時の目標エンジン回転速度は後述する定格点における定格回転速度となる。

コントローラ１０は、設定した目標エンジン回転速度に対応した制御信号をエンジンコントローラ９に出力する。エンジンコントローラ９は、回転速度センサ１３で検出されたエンジン１９０の実回転速度と、コントローラ１０からの目標エンジン回転速度とを比較して、エンジン１９０の実回転速度を目標エンジン回転速度に近づけるために燃料噴射装置（不図示）を制御する。

コントローラ１０には、尿素水タンク１６２内の尿素水の残量を検出して、残量信号をコントローラ１０に出力する残量センサ１６３が接続されている。残量センサ１６３は尿素水タンク１６２内の尿素水の水位を検出する水位センサである。コントローラ１０には、油圧ポンプ１１の吐出圧（負荷圧）を検出して、圧力信号をコントローラ１０に出力する圧力センサ１２が接続されている。

図３および図４は、第１の実施の形態に係るホイールローダのトルク線図であり、アクセルペダル１５２を最大に踏み込んだときのエンジン回転速度とトルクの関係を示しており、エンジン出力トルク特性、ポンプ吸収トルク特性、および、トルコン入力トルク特性を示している。コントローラ１０の記憶装置には、複数のエンジン出力トルク特性Ａ０，Ａ１，Ａ２と、ポンプ吸収トルク特性Ｂがルックアップテーブル形式で記憶されている。後述するように、特性Ａ０は尿素水の残量が第１所定量以上（非制限段階）のときに用いられ、特性Ａ１は尿素水の残量が第１所定量未満かつ第２所定量以上（第１制限段階）のときに用いられ、特性Ａ２は尿素水の残量が第２所定量未満（第２制限段階）のときに用いられる。

エンジン出力トルク特性Ａ０，Ａ１，Ａ２は、それぞれエンジン回転速度と最大エンジン出力トルクとの関係を示している。なお、最大エンジン出力トルクとは、各回転速度において、エンジン１９０が出力可能な最大のトルクを意味する。エンジン出力トルク特性（最大トルク線）で規定される領域がエンジン１９０が出し得る性能を示している。ホイールローダに搭載されるエンジンは、定格点（定格最高トルク）Ｐ０を超える回転速度領域では、急激にトルクが低減するドループ特性を有している。図中、ドループ線は、定格点とポンプ無負荷状態におけるエンジン最高回転速度とを結ぶ直線により定義される。ホイールローダでは、このようなエンジン出力トルク特性を利用してマッチング制御を行い、後述するマッチング点でエンジン１９０および油圧ポンプ１１が運転される。

図３（ａ）に示すように、エンジン出力トルク特性Ａ０では、エンジン回転速度が最低回転速度（ローアイドル回転速度）Ｎｓ以上Ｎｖ０以下の範囲においてエンジン回転速度の上昇に応じてトルクが増加し、エンジン回転速度がＮｖ０のときに、特性Ａ０におけるトルクの最大値となる（最大トルク点Ｔｍ０）。なお、ローアイドル回転速度とは、アクセルペダル１５２の非操作時のエンジン回転速度である。エンジン出力トルク特性Ａ０では、エンジン回転速度がＮｖ０より大きくなると、エンジン回転速度の上昇に応じてトルクが減少し、定格点Ｐ０に達すると、定格出力が得られる。エンジン回転速度が定格点Ｐ０における定格回転速度ＮＰ０を超えて上昇すると、急激にトルクが減少する。

エンジン出力トルク特性Ａ１は、特性Ａ０を低回転、低トルク側にシフトした特性であり、エンジン出力トルク特性Ａ２は、特性Ａ１をさらに低回転、低トルク側にシフトした特性である。

図３（ａ）に示すように、エンジン出力トルク特性Ａ１は、エンジン回転速度が最低回転速度Ｎｓ以上閾値Ｎｑ１以下の範囲では特性Ａ０と同一の特性である。閾値Ｎｑ１は、最低回転速度（ローアイドル回転速度）Ｎｓより大きい（Ｎｑ１＞Ｎｓ）。エンジン出力トルク特性Ａ１では、エンジン回転速度が閾値Ｎｑ１より大きくなると、エンジン回転速度の上昇に応じたトルクの増加率が、特性Ａ０に比べて減少する。エンジン出力トルク特性Ａ１では、エンジン回転速度がＮｖ０よりも小さいＮｖ１のときに（Ｎｖ１＜Ｎｖ０）、特性Ａ１におけるトルクの最大値となる（最大トルク点Ｔｍ１）。最大トルク点Ｔｍ１におけるトルク値は、特性Ａ０における最大トルク点Ｔｍ０のトルク値よりも小さい。エンジン出力トルク特性Ａ１では、エンジン回転速度がＮｖ１より大きくなると、エンジン回転速度の上昇に応じてトルクが減少する。

図３（ａ）に示すように、エンジン出力トルク特性Ａ２は、エンジン回転速度が最低回転速度Ｎｓ以上閾値Ｎｑ２以下の範囲では特性Ａ０と同一の特性である。閾値Ｎｑ２は、最低回転速度（ローアイドル回転速度）Ｎｓより大きく（Ｎｑ２＞Ｎｓ）、閾値Ｎｑ１より小さい（Ｎｑ２＜Ｎｑ１）。エンジン出力トルク特性Ａ２では、エンジン回転速度が閾値Ｎｑ２より大きくなると、エンジン回転速度の上昇に応じたトルクの増加率が、特性Ａ０に比べて減少する。エンジン出力トルク特性Ａ２では、エンジン回転速度がＮｖ１よりも小さいＮｖ２のときに（Ｎｖ２＜Ｎｖ１）、特性Ａ２におけるトルクの最大値となる（最大トルク点Ｔｍ２）。最大トルク点Ｔｍ２におけるトルク値は、特性Ａ１における最大トルク点Ｔｍ１のトルク値よりも小さい。エンジン出力トルク特性Ａ２では、エンジン回転速度がＮｖ２より大きくなると、エンジン回転速度の上昇に応じてトルクが減少する。

Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２は、それぞれ特性Ａ０，Ａ１，Ａ２において定格出力が得られる定格点である。定格点Ｐ０におけるエンジン回転速度はＮＰ０であり、定格点Ｐ１におけるエンジン回転速度はＮＰ０よりも小さいＮＰ１であり、定格点Ｐ２におけるエンジン回転速度はＮＰ１よりも小さいＮＰ２である（ＮＰ２＜ＮＰ１＜ＮＰ０）。定格点Ｐ０におけるトルク値はＴＰ０であり、定格点Ｐ１におけるトルク値はＴＰ０よりも小さいＴＰ１であり、定格点Ｐ２におけるトルク値はＴＰ１よりも小さいＴＰ２である（ＴＰ２＜ＴＰ１＜ＴＰ０）。

ポンプ吸収トルク特性Ｂは、エンジン回転速度と最大ポンプ吸収トルク（最大ポンプ入力トルク）の関係を示している。図３（ｂ）に示すように、ポンプ吸収トルク特性Ｂでは、エンジン回転速度が最低回転速度Ｎｓ以上閾値Ｎｔ未満の範囲においてエンジン回転速度にかかわらず特性Ｂにおけるトルクの最小値となる。特性Ｂでは、エンジン回転速度が閾値Ｎｕ以上において、エンジン回転速度にかかわらず特性Ｂにおけるトルクの最大値となる。特性Ｂでは、エンジン回転速度が閾値Ｎｔ以上、かつ、Ｎｕ未満の範囲において、エンジン回転速度の上昇に応じて徐々にトルクが増加する。

特性Ｃは、トルコン速度比ｅが所定値ｅ１（０＜ｅ１＜１）のときのトルコン２の入力トルク（以下、トルコン入力トルクと記す）の特性を代表して示している。トルコン入力トルクは、トルコン入力軸の回転速度Ｎｉの２乗に比例して増加し、図３（ｂ）の矢印で示すように、トルコン速度比ｅが大きいほど小さくなる。

図４（ａ）に示すように、特性Ａ０，Ａ１，Ａ２のそれぞれと特性Ｃとの交点ＭＣ０，ＭＣ１，ＭＣ２および特性Ａ０，Ａ１，Ａ２のそれぞれと特性Ｂとの交点ＭＢ０，ＭＢ１，ＭＢ２は、マッチング点である。

フロント作業装置（作業系）を作動させずに走行駆動装置（走行系）を作動させている状態（以下、走行系単独動作状態と記す）でのエンジン出力トルクおよびトルコン入力トルクは、交点ＭＣ０，ＭＣ１，ＭＣ２の値となる。走行駆動装置（走行系）を作動させずにフロント作業装置（作業系）を作動させている状態（以下、作業系単独動作状態と記す）でのエンジン出力トルクおよびポンプ吸収トルク特性は、交点ＭＢ０，ＭＢ１，ＭＢ２の値となる。

図４（ｂ）は、図４（ａ）のトルク線図に特性Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５を追記し、ポンプ吸収トルク特性Ｂを省略したものである。特性Ｄ３は、特性Ａ０を特性Ｂで表されるポンプ吸収トルク分だけ差し引いた特性であり、特性Ｄ４は、特性Ａ１を特性Ｂで表されるポンプ吸収トルク分だけ差し引いた特性であり、特性Ｄ５は、特性Ａ２を特性Ｂで表されるポンプ吸収トルク分だけ差し引いた特性であり、それぞれ走行系で使用可能なエンジン出力トルクである。

フロント作業装置（作業系）と走行駆動装置（走行系）とを複合して作動している状態（以下、複合動作状態と記す）でのエンジン出力トルクおよびトルコン入力トルクは、交点ＭＣ３，ＭＣ４，ＭＣ５の値となる。

図２に示すように、コントローラ１０は、残量判定部１０ａと、選択部１０ｂとを機能的に備えている。残量判定部１０ａは、残量センサ１６３で検出された尿素水の残量（水位）ｈが所定量以上であるか所定量未満であるかを判定する。残量判定部１０ａは、尿素水の残量ｈが第１所定量ｈ１以上である場合、すなわち尿素水が十分に蓄えられている場合、非制限段階と判定する。残量判定部１０ａは、尿素水の残量ｈが第１所定量ｈ１未満かつ第２所定量ｈ２以上である場合に第１制限段階であると判定する。残量判定部１０ａは、尿素水の残量ｈが第２所定量ｈ２未満である場合に第２制限段階であると判定する。第１所定量ｈ１および、第１所定量ｈ１よりも小さい第２所定量ｈ２の情報は、コントローラ１０の記憶装置に予め記憶されている。

選択部１０ｂは、残量判定部１０ａで判定された結果に応じて、エンジン出力トルク特性を選択する。選択部１０ｂは、残量判定部１０ａで非制限段階であると判定されている場合に、エンジン出力トルク特性Ａ０を選択する。選択部１０ｂは、残量判定部１０ａで第１制限段階であると判定されている場合に、エンジン出力トルク特性Ａ１を選択する。選択部１０ｂは、残量判定部１０ａで第２制限段階であると判定されている場合に、エンジン出力トルク特性Ａ２を選択する。

図５は、土砂等をダンプトラックへ積み込む方法の１つであるＶシェープローディングについて示す図である。図６は、ホイールローダによる掘削作業を示す図である。Ｖシェープローディングでは、矢印ａで示すように、ホイールローダを土砂等の地山１３０に向かって前進させる。

図６に示すように、地山１３０にバケット１１２を突入し、バケット１１２を操作してからアーム１１１を上げ操作する、あるいはバケット１１２とアーム１１１を同時に操作しながら最後にアーム１１１のみを上げ操作して掘削作業を行う。

掘削作業が終了すると、図５の矢印ｂで示すように、ホイールローダを一旦後退させる。矢印ｃで示すように、ダンプトラックに向けてホイールローダを前進させて、ダンプトラックの手前で停止し、すくい込んだ土砂等をダンプトラックに積み込み、矢印ｄで示すように、ホイールローダを元の位置に後退させる。以上が、Ｖシェープローディングによる掘削、積み込み作業の基本的な動作である。

上記した掘削、積み込み作業中、たとえば、図５の矢印ｂで示すように、後進中のホイールローダを矢印ｃで示すように前進させる際に、運転者はアクセルペダル１５２を戻し操作し、前後進切換スイッチ１７を後進から前進に切り換え操作して、アクセルペダル１５２を踏み込み操作する。さらに、ダンプトラックでの積み込み作業を考え、後進から前進への移行の際にアーム操作レバーを上げ側に操作してアーム１１１を上昇させることもある。後進から前進への移行の際には、後方への車体の慣性エネルギーが、トルクコンバータ２を介してエンジン１９０に負荷として作用する。このため、前後進切換スイッチ１７を切り換え操作したときに、車体およびフロント作業装置を駆動させるために必要なエンジン出力トルクが不足してエンジンストールが起こりやすい。

本実施の形態では、上述したようなポンプ吸収トルク特性Ｂが設定されるため、次に説明するように、後進から前進への移行の際におけるエンジンストールが防止される。すなわち、後進から前進への移行の際に、アクセルペダル１５２の戻し操作によりエンジン回転速度が低下するが、図３（ｂ）に示すように、エンジン回転速度の低下に応じて最大ポンプ吸収トルクが減少し、エンジン回転速度がＮｔ未満になると最大ポンプ吸収トルクが最小値に制限される。このように、後進から前進への移行の際に後方への車体の慣性エネルギーがエンジン１９０に負荷として作用した場合であっても、最大ポンプ吸収トルクが制限されることでエンジンストールが防止される。

本実施の形態では、特性Ａ０，Ａ１，Ａ２のようにエンジン出力トルク特性を尿素水の残量に応じて変更し、エンジン出力トルク特性におけるトルクの最大値は減少させるが（最大トルク点Ｔｍ０，Ｔｍ１，Ｔｍ２）、上述したように、エンジン回転速度が低回転速度域にあるときには、すべての特性Ａ０，Ａ１，Ａ２において、エンジン回転速度に対するエンジン出力トルク特性を同一としている。

すなわち、図３（ａ）に示すように、第１制限段階で選択されるエンジン出力トルク特性Ａ１は、エンジン回転速度が最低回転速度Ｎｓ以上閾値Ｎｑ１以下の範囲ではエンジン出力トルク特性Ａ０と同じ特性としている。また、第２制限段階で選択されるエンジン出力トルク特性Ａ２は、エンジン回転速度が最低回転速度Ｎｓ以上閾値Ｎｑ２以下の範囲ではエンジン出力トルク特性Ａ０と同じ特性としている。これにより、尿素水の残量の減少に応じて各エンジン出力トルク特性におけるトルク最大値（最大トルク点Ｔｍ０，Ｔｍ１，Ｔｍ２におけるトルク値）を減少させることができるとともに、エンジン回転速度が低回転速度域にあるときにはエンジン出力が低下することを防止できる。トルク最大値を減少させることで運転者に尿素水が減少していることの注意喚起を行うことができ、低回転速度域におけるエンジン出力の低下を防止することで、たとえば後進から前進への移行の際のエンジンストールを防止できる。

以下、尿素水の残量に応じて行われるエンジン出力トルクの制限制御を、図７のフローチャートを用いて説明する。図７は、コントローラ１０によるエンジン出力トルクの制限制御処理の動作を示したフローチャートである。イグニッションスイッチ（不図示）がオンされると、図７に示す処理を行うプログラムが起動され、コントローラ１０で繰り返し実行される。

ステップＳ１００において、残量センサ１６３で検出された残量、すなわち尿素水タンク１６２内の水位の情報を取得して、ステップＳ１１０へ進む。

ステップＳ１１０において、残量判定部１０ａは、ステップＳ１００で取得した尿素水の残量ｈが第１所定量ｈ１未満であるか否かを判定する。ステップＳ１１０で否定判定されると、残量判定部１０ａは非制限段階であると判定してステップＳ１２０へ進み、肯定判定されると、ステップＳ１３０へ進む。

ステップＳ１２０において、選択部１０ｂは、記憶装置からエンジン出力トルク特性Ａ０を選択し、ステップＳ１００へ戻る。

ステップＳ１３０において、残量判定部１０ａは、ステップＳ１００で取得した尿素水の残量ｈが第２所定量ｈ２未満であるか否かを判定する。ステップＳ１３０で否定判定されると残量判定部１０ａは第１制限段階であると判定して、ステップＳ１４０へ進み、肯定判定されると、残量判定部１０ａは第２制限段階であると判定してステップＳ１５０へ進む。

ステップＳ１４０において、選択部１０ｂは、記憶装置からエンジン出力トルク特性Ａ１を選択し、ステップＳ１００へ戻る。

ステップＳ１５０において、選択部１０ｂは、記憶装置からエンジン出力トルク特性Ａ２を選択し、ステップＳ１００へ戻る。

このように、本実施の形態では、尿素水残量の減少に応じてエンジン出力トルク特性を段階的に変更する。コントローラ１０は、選択部１０ｂにより選択された特性テーブル（Ａ０，Ａ１，Ａ２）を参照して、アクセルペダル１５２による目標エンジン回転速度と回転速度センサ１３で検出された実回転速度とに基づいて、エンジン１９０の燃料噴射量を制御する。コントローラ１０は、特性テーブルＢを参照して、回転速度センサ１３で検出された実回転速度に基づいて最大ポンプ吸収トルク値を演算し、圧力センサ１２で検出された吐出圧（負荷圧）と回転速度センサ１３で検出された実回転速度に基づいて、この最大ポンプ吸収トルクを超えないように、油圧ポンプ１１の押しのけ容積を制御する。

これにより、尿素水の残量の減少に応じてエンジン１９０を低出力に制御しても、車両の動作状態が変化したときのエンジン回転速度の変化量を小さくすることができる。その結果、エンジン１９０が低出力に制御された場合であっても、車両の動きを円滑にすることができる。また、燃費を向上することができる。以下、トルク線図を用いて詳細に説明する。

図４（ａ）に示すように、非制限段階での走行系単独動作状態では、トルコン入力トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＣ０の値となり、非制限段階での作業系単独動作状態におけるポンプ吸収トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＢ０の値となる。マッチング点ＭＣ０は、エンジン出力トルク特性Ａ０におけるドループ線ＤＬ０上に位置する。換言すれば、マッチング点ＭＣ０でのエンジン回転速度は、定格点Ｐ０でのエンジン回転速度よりも高い。また、マッチング点ＭＣ０でのトルク値は、定格点Ｐ０でのトルク値よりも低い。非制限段階での走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣ０と作業系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＢ０の差はΔＮ０となる。

図４（ａ）に示すように、第１制限段階での走行系単独動作状態では、トルコン入力トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＣ１の値となり、第１制限段階での作業系単独動作状態におけるポンプ吸収トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＢ１の値となる。マッチング点ＭＣ１は、エンジン出力トルク特性Ａ１におけるドループ線ＤＬ１上に位置する。換言すれば、マッチング点ＭＣ１でのエンジン回転速度は、定格点Ｐ１でのエンジン回転速度よりも高い。また、マッチング点ＭＣ１でのトルク値は、定格点Ｐ１でのトルク値よりも低い。第１制限段階での走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣ１と作業系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＢ１の差はΔＮ１となる。

図４（ａ）に示すように、第２制限段階での走行系単独動作状態では、トルコン入力トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＣ２の値となり、第２制限段階での作業系単独動作状態におけるポンプ吸収トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＢ２の値となる。マッチング点ＭＣ２は、エンジン出力トルク特性Ａ２におけるドループ線ＤＬ２上に位置する。換言すれば、マッチング点ＭＣ２でのエンジン回転速度は、定格点Ｐ２でのエンジン回転速度よりも高い。また、マッチング点ＭＣ２でのトルク値は、定格点Ｐ２でのトルク値よりも低い。第２制限段階での走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣ２と作業系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＢ２の差はΔＮ２となる。なお、各段階におけるエンジン回転速度の大小関係は、ＮＣ０＞ＮＣ１＞ＮＣ２，ＮＢ０＞ＮＢ１＞ＮＢ２となる。

図４（ｂ）に示すように、非制限段階での複合動作状態では、トルコン入力トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＣ３の値となる。第１制限段階での複合動作状態では、トルコン入力トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＣ４の値となる。第２制限段階での複合動作状態では、トルコン入力トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＣ５の値となる。非制限段階での走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣ０と複合動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣ３の差はΔＮ３（不図示）となる。第１制限段階での走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣ１と複合動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣ４の差はΔＮ４（不図示）となる。第２制限段階での走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣ２と複合動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣ５の差はΔＮ５（不図示）となる。なお、各段階におけるエンジン回転速度の大小関係は、ＮＣ３＞ＮＣ４＞ＮＣ５となる。

図８は、比較例に係るホイールローダのトルク線図である。図８（ａ）では、アクセルペダル１５２を最大に踏み込んだときのエンジン回転速度とトルクの関係を示しており、エンジン出力トルク特性Ａ０，Ａｃ１，Ａｃ２、ポンプ吸収トルク特性Ｂ、および、トルコン速度比ｅ＝ｅ１におけるトルコン入力トルク特性Ｃとを示している。比較例では、コントローラ１０の記憶装置に、第１の実施の形態で説明したエンジン出力トルク特性Ａ１，Ａ２に代えて、エンジン出力トルク特性Ａｃ１，Ａｃ２が記憶されている。特性Ａ０、特性Ｂおよび特性Ｃ（ｅ＝ｅ１）は、第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態では、尿素水の残量の減少に応じて、エンジン１９０の出力トルクを低下させるとともに、エンジン１９０の定格点Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２におけるエンジン回転速度を低下させた（図３（ａ）参照）。これに対して、比較例では、図８（ａ）に示すように、特性Ａ０の定格点Ｐ０、特性Ａｃ１の定格点Ｐｃ１、および、特性Ａｃ２の定格点Ｐｃ２におけるエンジン回転速度が全てＮＰ０に設定されている。

図８（ｂ）に示すように、比較例では、非制限段階における走行系単独動作状態ならびに作業系単独動作状態でのマッチング点ＭＣ０，ＭＢ０は、本実施の形態と同じである。一方、比較例では、第１および第２制限段階における走行系単独動作状態でのマッチング点はＭＣｃ１，ＭＣｃ２となり、第１および第２制限段階における作業系単独動作状態でのマッチング点はＭＢｃ１，ＭＢｃ２となる。

比較例において、第１制限段階での走行系単独動作状態におけるトルコン入力トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＣｃ１の値となり、作業系単独動作状態におけるポンプ吸収トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＢｃ１の値となる。第１制限段階での走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣｃ１と作業系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＢｃ１の差はΔＮｃ１となる。比較例において、第２制限段階での走行系単独動作状態におけるトルコン入力トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＣｃ２の値となり、作業系単独動作状態におけるポンプ吸収トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＢｃ２の値となる。第２制限段階での走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣｃ２と作業系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＢｃ２の差はΔＮｃ２となる。各段階におけるエンジン回転速度の大小関係は、ＮＣ０（図４（ａ）参照）＞ＮＣｃ１＞ＮＣｃ２，ＮＢ０（図４（ａ）参照）＞ＮＢｃ１＞ＮＢｃ２となる。なお、マッチング点ＭＢｃ１，ＭＢｃ２は、本実施の形態のマッチング点ＭＢ１，ＭＢ２と同じになるように特性Ａｃ１，Ａｃ２を設定してもよい。

本実施の形態のエンジン回転速度の差ΔＮ１，ΔＮ２（図４（ａ）参照）のそれぞれと、比較例のエンジン回転速度の差ΔＮｃ１，ΔＮｃ２（図８（ｂ）参照）のそれぞれとの大小関係は、ΔＮ１＜ΔＮｃ１，ΔＮ２＜ΔＮｃ２となる。つまり、本実施の形態では、尿素水の減少に応じてエンジン出力トルク特性を変更したときにおいて、比較例に比べて走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度と作業系単独動作状態におけるエンジン回転速度の差を小さくすることができる。その結果、尿素水の残量の減少に応じてエンジン１９０を低出力に制御した場合において、走行系単独動作状態から作業系単独動作状態へと移行したとき、あるいは、作業系単独動作状態から走行系単独動作状態へと移行したときのエンジン回転速度の変化を小さくすることができ、ホイールローダを円滑に動作させることができる。さらに、エンジン回転速度の変化が小さくなるため、燃費が向上する。

図８（ｃ）は、図８（ａ）のトルク線図に特性Ｄ３，Ｄｃ４，Ｄｃ５を追記したものである。特性Ｄ３は、特性Ａ０を特性Ｂで表されるポンプ吸収トルク分だけ差し引いた特性であり、特性Ｄｃ４は、特性Ａｃ１を特性Ｂで表されるポンプ吸収トルク分だけ差し引いた特性であり、特性Ｄｃ５は、特性Ａｃ２を特性Ｂで表されるポンプ吸収トルク分だけ差し引いた特性であり、それぞれ走行系で使用可能なエンジン出力トルクである。

比較例において複合動作状態でのエンジン回転速度と、走行系単独動作状態でのエンジン回転速度でのエンジン回転速度の差は、各段階で次のようになる。図８（ｃ）に示すように、非制限段階での複合動作状態では、トルコン入力トルクおよびエンジン回転速度は、本実施の形態と同じマッチング点ＭＣ３となる。第１制限段階での複合動作状態では、トルコン入力トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＣｃ４の値となる。第２制限段階での複合動作状態では、トルコン入力トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＣｃ５となる。

非制限段階での走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣ０と複合動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣ３の差は、本実施の形態と同じΔＮ３（不図示）となる。第１制限段階での走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣｃ１と複合動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣｃ４の差はΔＮｃ４（不図示）となる。第２制限段階での走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣｃ２と複合動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣｃ５の差はΔＮｃ５（不図示）となる。なお、各段階におけるエンジン回転速度の大小関係は、ＮＣ３＞ＮＣｃ４＞ＮＣｃ５となる。なお、マッチング点ＭＣｃ４，ＭＣｃ５は、本実施の形態のマッチング点ＭＣ４，ＭＣ５と同じになるように特性Ａｃ１，Ａｃ２を設定してもよい。

本実施の形態のエンジン回転速度の差ΔＮ４，ΔＮ５のそれぞれと、比較例のエンジン回転速度の差ΔＮｃ４，ΔＮｃ５のそれぞれとの大小関係は、ΔＮ４＜ΔＮｃ４，ΔＮ５＜ΔＮｃ５となる。つまり、本実施の形態では、尿素水の減少に応じてエンジン出力トルク特性を変更したときにおいて、比較例に比べて走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度と複合動作状態におけるエンジン回転速度の差を小さくすることができる。その結果、尿素水の残量の減少に応じてエンジン１９０を低出力に制御した場合において、走行系単独動作状態から複合動作状態へと移行したとき、あるいは、複合動作状態から走行系単独動作状態へと移行したときのエンジン回転速度の変化を小さくすることができ、ホイールローダを円滑に動作させることができる。さらに、エンジン回転速度の変化が小さくなるため、燃費が向上する。

以上説明した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）尿素水タンク１６２内の尿素水の残量の減少に応じて、エンジン１９０の出力トルクを低下させるとともに、定格点におけるエンジン１９０の回転速度を低下させるようにした。本実施の形態では、尿素水の残量の減少に応じて、各特性Ａ０，Ａ１，Ａ２における定格出力を得るためのエンジン回転速度が段階的に小さくなるように設定されている。換言すれば、ポンプ無負荷時のエンジン最高回転速度が特性Ａ０、特性Ａ１、特性Ａ２の順で小さくなるように、各特性が設定されている。さらに換言すると、所定のトルコン速度比ｅにおけるマッチング点のエンジン回転速度が特性Ａ０、特性Ａ１、特性Ａ２の順で小さくなるように、各特性が設定されている。

これにより、運転者は通常時に比べて運転状態が悪化していることから尿素水の残量が少ないことを認識することができる。つまり、本実施の形態によれば、尿素水の残量が減少した状態での高出力運転が防止され、運転者へ尿素水の補給を促すことができる。
なお、定格点におけるエンジン１９０の回転速度を低下させることで、各速度段における最高車速が低下し、走行加速性が若干低下し、フロント作業装置の動作速度が低下するため、上述した比較例（図８参照）に比べて、より明確に運転者へ尿素水の補給を促すことができる。

作業系単独動作状態、走行系単独動作状態および複合動作状態との間で変化するエンジン回転速度の差を抑えることができるため、尿素水残量が所定量まで減少し、エンジン出力が低下した状態においてもホイールローダに円滑な動作をさせることができる。また、尿素水残量が所定量まで減少し、エンジン出力が低下した状態での燃費を向上できる。

（２）尿素水の残量が減少して非制限段階から第１制限段階に変化した場合であっても、エンジン１９０の実回転速度が閾値Ｎｑ１以下では、エンジン１９０の出力トルクを低下させないようにした。尿素水の残量が減少して第１制限段階から第２制限段階に変化した場合であっても、エンジン１９０の実回転速度が閾値Ｎｑ２以下では、エンジン１９０の出力トルクを低下させないようにした。これにより、エンジン１９０が低回転速度域で回転している状態におけるエンジンストールを防止することができる。たとえば、後進から前進への移行の際におけるエンジンストールを防止することができる。つまり、本実施の形態では、尿素水が減少し、エンジン出力トルクが低下した場合であっても、作業を継続することができ、運転者は所定の作業を完了させるなどした後、所望の時期に尿素水の補給を行うことができる。

（３）エンジン１９０の実回転速度がＮｔ以上かつＮｕ未満の範囲において、実回転速度の上昇に応じて油圧ポンプ１１の最大吸収トルクを徐々に増加させるようにした。これにより、尿素水の残量が減少してエンジン出力が低下した状態においても、エンジン１９０が低回転速度域で回転している状態におけるエンジンストールを防止することができる。たとえば、後進から前進への移行の際におけるエンジンストールを防止することができる。つまり、本実施の形態では、尿素水が減少し、エンジン出力トルクが低下した場合であっても、作業を継続することができ、運転者は所定の作業を完了させるなどした後、所望の時期に尿素水の補給を行うことができる。

−第２の実施の形態−
図９および図１０を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、第１の実施の形態との相違点について主に説明する。第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、走行駆動装置（走行系）の構成である。第１の実施の形態に係るホイールローダは、エンジン１９０の駆動力をトルコン２を介してタイヤに伝達する走行駆動装置を備えていた。これに対して、第３の実施の形態に係るホイールローダは、ポンプとモータとが閉回路接続されたＨＳＴ走行駆動装置を備えている。

図９は、第２の実施の形態に係るホイールローダの概略構成を示す図である。図９に示すように、ホイールローダは、エンジン１９０により駆動される油圧ポンプ（以下、ＨＳＴポンプ２８０と記す）と、ＨＳＴポンプ２８０に閉回路接続される油圧モータ２８１とを有している。ＨＳＴポンプ２８０から吐出される圧油により油圧モータ２８１が回転すると、油圧モータ２８１の出力トルクは不図示のギアボックスを介して出力軸２８６に伝達される。これにより、アクスル２８７を介してタイヤ２１３が回転し、車両が走行する。

ＨＳＴポンプ２８０は、傾転角に応じて押しのけ容積が変更される斜板式あるいは斜軸式の可変容量型の油圧ポンプである。押しのけ容積はレギュレータ２８２により制御される。図示しないが、レギュレータ２８２は傾転シリンダと、前後進切換スイッチ１７の操作に応じて切り換わる前後進切換弁とを有する。傾転シリンダには、前後進切換弁を介して制御圧力が供給され、制御圧力に応じて押しのけ容積が制御されるとともに、前後進切換弁の切換に応じて傾転シリンダの動作方向が制御され、ＨＳＴポンプ２８０の傾転方向が制御される。

制御圧力はエンジン回転速度の増加に比例して上昇し、制御圧力が上昇するとＨＳＴポンプ２８０の押しのけ容積が増加する。その結果、エンジン回転速度が増加すると、ＨＳＴポンプ２８０の回転速度と押しのけ容積の両方が増加するため、ＨＳＴポンプ２８０の吐出流量はエンジン回転速度の増加に応じて滑らかに応答性よく増大し、滑らかで力強い加速性が得られる。

油圧モータ２８１は、可変容量型モータであり、コントローラ１０から図示しない傾転制御装置に制御信号が出力され、押しのけ容積（モータ容量）が制御される。

図１０（ａ）は第２の実施の形態に係るホイールローダのトルク線図である。図１０（ａ）は図４（ａ）と同様の図であり、図１０（ａ）では図４（ａ）のトルコン入力トルク特性Ｃに代えて、ＨＳＴポンプ２８０のポンプ入力トルク特性Ｈを示している。図１０（ａ）に示すように、ＨＳＴポンプ２８０のポンプ入力トルク特性Ｈは、エンジン回転速度が最低回転速度Ｎｓ以上Ｎｈ未満の範囲ではエンジン回転速度の上昇に応じてトルクが増加し、エンジン回転速度がＮｈ以上ではエンジン回転速度にかかわらず最大トルクとなる。コントローラ１０の記憶装置には、第１の実施の形態と同じ特性Ａ０，Ａ１，Ａ２および特性Ｂがルックアップテーブル形式で記憶されている。

図１０（ａ）に示すように、非制限段階での走行系単独動作状態では、ＨＳＴポンプ入力トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＣ２０の値となり、非制限段階での作業系単独動作状態におけるポンプ吸収トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＢ０の値となる。マッチング点ＭＣ２０は、エンジン出力トルク特性Ａ０におけるドループ線ＤＬ０上に位置する。換言すれば、マッチング点ＭＣ２０でのエンジン回転速度は、定格点Ｐ０でのエンジン回転速度よりも高い。また、マッチング点ＭＣ２０でのトルク値は、定格点Ｐ０でのトルク値よりも低い。非制限段階での走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣ２０と作業系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＢ０との差は、ΔＮ２０となる。

第１制限段階での走行系単独動作状態では、ＨＳＴポンプ入力トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＣ２１の値となり、第１制限段階での作業系単独動作状態におけるポンプ吸収トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＢ１の値となる。マッチング点ＭＣ２１は、エンジン出力トルク特性Ａ１におけるドループ線ＤＬ１上に位置する。換言すれば、マッチング点ＭＣ２１でのエンジン回転速度は、定格点Ｐ１でのエンジン回転速度よりも高い。また、マッチング点ＭＣ２１でのトルク値は、定格点Ｐ１でのトルク値よりも低い。第１制限段階での走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣ２１と作業系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＢ１との差は、ΔＮ２１となる。

第２制限段階での走行系単独動作状態では、ＨＳＴポンプ入力トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＣ２２の値となり、第２制限段階での作業系単独動作状態におけるポンプ吸収トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＢ２の値となる。マッチング点ＭＣ２２は、エンジン出力トルク特性Ａ２におけるドループ線ＤＬ２上に位置する。換言すれば、マッチング点ＭＣ２２でのエンジン回転速度は、定格点Ｐ２でのエンジン回転速度よりも高い。また、マッチング点ＭＣ２２でのトルク値は、定格点Ｐ２でのトルク値よりも低い。第２制限段階での走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣ２２と作業系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＢ２との差は、ΔＮ２２となる。なお、各段階におけるエンジン回転速度の大小関係は、ＮＣ２０＞ＮＣ２１＞ＮＣ２２，ＮＢ０＞ＮＢ１＞ＮＢ２となる。

図１０（ｂ）は比較例に係るホイールローダのトルク線図である。比較例に係るコントローラ１０の記憶装置には、第１の実施の形態で説明した比較例（図８（ｂ）参照）と同じ特性Ａ０，Ａｃ１，Ａｃ２および特性Ｂがルックアップテーブル形式で記憶されている。なお、特性Ａ０、特性Ｂおよび特性Ｈは、第２の実施の形態と同様である。

比較例では、非制限段階における走行系単独動作状態ならびに作業系単独動作状態でのマッチング点ＭＣ２０，ＭＢ０は、第２の実施の形態と同じである。一方、比較例では、第１および第２制限段階における走行系単独動作状態でのマッチング点はＭＣｃ２１，ＭＣｃ２２となり、第１および第２制限段階における作業系単独動作状態でのマッチング点はＭＢｃ１，ＭＢｃ２となる。

比較例において、第１制限段階での走行系単独動作状態におけるＨＳＴポンプ入力トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＣｃ２１の値となり、作業系単独動作状態におけるポンプ吸収トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＢｃ１の値となる。第１制限段階での走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣｃ２１と作業系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＢｃ１の差はΔＮｃ２１となる。比較例において、第２制限段階での走行系単独動作状態におけるＨＳＴポンプ入力トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＣｃ２２の値となり、作業系単独動作状態におけるポンプ吸収トルクおよびエンジン回転速度は、マッチング点ＭＢｃ２の値となる。第２制限段階での走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＣｃ２２と作業系単独動作状態におけるエンジン回転速度ＮＢｃ２の差はΔＮｃ２２となる。各段階におけるエンジン回転速度の大小関係は、ＮＣ２０（図１０（ａ）参照）＞ＮＣｃ２１＞ＮＣｃ２２，ＮＢ０（図１０（ａ）参照）＞ＮＢｃ１＞ＮＢｃ２となる。なお、マッチング点ＭＢｃ１，ＭＢｃ２は、第２の実施の形態のマッチング点ＭＢ１，ＭＢ２と同じになるように特性Ａｃ１，Ａｃ２を設定してもよい。

第２の実施の形態のエンジン回転速度の差ΔＮ２１，ΔＮ２２のそれぞれと、比較例のエンジン回転速度の差ΔＮｃ２１，ΔＮｃ２２のそれぞれとの大小関係は、ΔＮ２１＜ΔＮｃ２１，ΔＮ２２＜ΔＮｃ２２となる。つまり、尿素水の減少に応じてエンジン出力トルク特性を変更したときにおいて、比較例に比べて走行系単独動作状態におけるエンジン回転速度と作業系単独動作状態におけるエンジン回転速度の差を小さくすることができる。その結果、尿素水の残量の減少に応じてエンジン１９０を低出力に制御した場合において、走行系単独動作状態から作業系単独動作状態へと移行したとき、あるいは、作業系単独動作状態から走行系単独動作状態へと移行したときのエンジン回転速度の変化を小さくすることができ、ホイールローダを円滑に動作させることができる。さらに、エンジン回転速度の変化が小さくなるため、燃費が向上する。

なお、図示しないが、第２の実施の形態においても、尿素水の減少に応じてエンジン出力トルク特性を変更したときにおいて、走行系単独動作状態から複合動作状態へと移行したとき、あるいは、複合動作状態から走行系単独動作状態へと移行したときのエンジン回転速度の変化を小さくすることができ、ホイールローダを円滑に動作させることができる。さらに、エンジン回転速度の変化が小さくなるため、燃費が向上する。

このような第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した（１）と同様の作用効果を奏する。さらに、第１の実施の形態で説明した（２）および（３）と同様、低回転速度域におけるエンジンストールの発生を防止することができる。ＨＳＴ走行駆動装置により走行するホイールローダにおいて、ポンプ吸収トルクの特性をエンジン回転速度にかかわらず一定に設定すると、低回転速度域では最大ポンプ吸収トルクと最大エンジン出力トルクとの差が近くなる。このため、低回転速度域において、油圧ポンプ１１のリリーフ圧相当の負荷が作用すると、エンジンストールが発生するおそれがある。本実施の形態では、低回転速度域では、エンジン１９０の出力トルクを低下させないようにした。また、エンジン回転速度がＮｔ未満で最大ポンプ吸収トルクを最小値とし、エンジン回転速度がＮｔ以上でエンジン回転速度の上昇に応じて油圧ポンプ１１の最大吸収トルクを徐々に増加させるようにした。これにより、低回転速度域において、油圧ポンプ１１のリリーフ圧相当の負荷が作用した場合であっても、エンジンストールが引き起こされることが防止される。つまり、本実施の形態では、尿素水が減少し、エンジン出力トルクが低下した場合であっても、作業を継続することができ、運転者は所定の作業を完了させるなどした後、所望の時期に尿素水の補給を行うことができる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。

（１）上述した実施の形態では、非制限段階と、第１制限段階と、第２制限段階の３段階に応じてエンジン出力トルク特性を変更する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、４段階以上に段階を分けて、エンジン出力トルク特性を変更してもよい。

（２）段階的にエンジン出力トルク特性を変更する場合に限らず、連続的に特性を変更するようにしてもよい。

（３）上述した実施の形態では、エンジン出力トルク特性Ａ１は、エンジン回転速度が閾値Ｎｑ１以下でエンジン出力トルク特性Ａ０と一致させ、エンジン出力トルク特性Ａ２は、エンジン回転速度が閾値Ｎｑ２以下でエンジン出力トルク特性Ａ０と一致させるようにしたが、本発明はこれに限定されない。エンジン出力トルク特性を低下させないエンジン回転速度範囲を決定する閾値は各段階で変更しないようにしてもよい。換言すれば、閾値Ｎｑ１，Ｎｑ２は、上述のように第１制限段階と第２制限段階とで異なる値（Ｎｑ１＞Ｎｑ２）に設定してもよいし、第１制限段階と第２制限段階とで同じ値（Ｎｑ１＝Ｎｑ２）に設定してもよい。

（４）上述した実施の形態では、エンジン出力トルク特性およびポンプ吸収トルク特性がルックアップテーブル形式でコントローラ１０の記憶装置に記憶されている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、エンジン回転速度に応じた関数形式で各特性をコントローラ１０の記憶装置に記憶させるようにしてもよい。

（５）第１の実施の形態では、特性Ａ１のドループ線ＤＬ１上にマッチング点ＭＣ１を位置させ、特性Ａ２のドループ線ＤＬ２上にマッチング点ＭＣ２を位置させるようにしたが、本発明はこれに限定されない。特性Ａ１，Ａ２のうちの一方のドループ線にのみマッチング点を位置させるようにしてもよい。第２の実施の形態では、特性Ａ１のドループ線ＤＬ１上にマッチング点ＭＣ２１を位置させ、特性Ａ２のドループ線ＤＬ２上にマッチング点ＭＣ２２を位置させるようにしたが、本発明はこれに限定されない。特性Ａ１，Ａ２のうちの一方のドループ線にのみマッチング点を位置させるようにしてもよい。

（６）上述した実施の形態では、作業車両の一例としてホイールローダを例に説明したが、本発明はこれに限定されず、たとえば、フォークリフト、テレハンドラー、リフトトラック等、他の作業車両であってもよい。

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

２トルクコンバータ（トルコン）、３トランスミッション、４プロペラシャフト、５アクスル、９エンジンコントローラ、１０コントローラ、１０ａ残量判定部、１０ｂ選択部、１１油圧ポンプ、１１ｂレギュレータ、１２圧力センサ、１３回転速度センサ、１４回転速度検出器、１５回転速度検出器、１７前後進切換スイッチ、１８シフトスイッチ、２０トランスミッション制御部、２１コントロールバルブ、３０アクチュエータ、３１コントロールレバー、１０１センタピン、１１０前部車体、１１１アーム、１１２バケット、１１３タイヤ、１１５バケットシリンダ、１１６ステアリングシリンダ、１１７アームシリンダ、１２０後部車体、１２１運転室、１２２機械室、１３０地山、１４０エンジンフード、１４１建屋カバー、１５２アクセルペダル、１５２ａアクセル操作量検出器、１６０排ガス浄化装置、１６１処理装置、１６２尿素水タンク、１６３残量センサ、１７０吸気管、１７１テールパイプ、１９０エンジン、２１３タイヤ、２８０ＨＳＴポンプ、２８１油圧モータ、２８２レギュレータ、２８６出力軸、２８７アクスル

Claims

フロント作業装置を備えた作業車両であって、
エンジンにより駆動され、前記フロント作業装置を駆動させるアクチュエータに圧油を供給する可変容量型の油圧ポンプと、
還元剤タンクに蓄えられた還元剤溶液を用いて、前記エンジンから排出される排ガス中の窒素酸化物を浄化する排ガス浄化装置と、
前記還元剤タンク内の還元剤溶液の残量を検出する残量検出装置と、
前記残量検出装置で検出された還元剤溶液の残量の減少に応じて、前記エンジンの出力トルクを低下させるとともに、定格点における前記エンジンの回転速度を低下させる制御部とを備えている作業車両。
請求項１に記載の作業車両において、
前記エンジンの実回転速度を検出する回転速度検出部を備え、
前記制御部は、前記回転速度検出部で検出された前記エンジンの実回転速度が第１の閾値以下である場合、前記残量検出装置で検出された還元剤溶液の残量にかかわらず、前記エンジンの出力トルクを低下させない作業車両。
請求項２に記載の作業車両において、
前記制御部は、前記回転速度検出部で検出された前記エンジンの実回転速度が第２の閾値未満では前記油圧ポンプの最大吸収トルクを最小とし、前記エンジンの実回転速度が第３の閾値以上では前記油圧ポンプの最大吸収トルクを最大とし、前記エンジンの実回転速度が第２の閾値以上かつ第３の閾値未満の範囲において、前記実回転速度の上昇に応じて前記油圧ポンプの最大吸収トルクを徐々に増加させる作業車両。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の作業車両において、
前記残量検出装置で検出された還元剤溶液の残量の減少に応じて、前記エンジンの出力トルクを段階的に低下させる作業車両。