JP2016138507A - Engine control device for work vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、作業車両のエンジン制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control device for a work vehicle.
従来、車体の走行を検出して、エンジンの制御(ドループ/アイソクロナス制御)を切替えるエンジン制御装置を備えた走行式作業機械が公知となっている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a traveling work machine including an engine control device that detects the traveling of a vehicle body and switches engine control (droop / isochronous control) is known (for example, see Patent Document 1).
特許文献1においては、オペレータの指示に基づいて目標回転数を設定する第1エンジン制御手段と、前記目標回転数に基づいて燃料噴射量を制御し、前記エンジンの回転数を制御する第2エンジン制御手段と、前記車体の走行を検出する走行検出手段とを備え、第1エンジン制御手段は、走行検出手段の検出結果に基づいて車体の非走行時かどうかを判断し、前記第2エンジン制御手段に対して、車体の非走行時はエンジン回転特性がアイソクロナス特性となるように指示し、車体の走行時はエンジン回転特性がドループ特性となるように指示し、燃料噴射量の制御特性を切り換えることで、作業機械の走行状態や作業状態に応じたエンジン回転数を実現しようとしている。
In
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、掘削・旋回等の作業中に走行操作が必要な場合、エンジン制御がドループ制御になるため、作業負荷によってエンジン回転数が変動し、掘削・旋回の動作速度や走行速度が変化することで操作性が低下することが考えられる。さらに。このような作業及び走行の複合動作時はドループ制御である為、軽負荷時には、エンジン回転速度が上昇し、エンジン騒音の増加や燃費が悪化する。
However, in the technique described in
上記課題の対策を行うために(例えば、エンジン回転数の変動による車体のショックを低減させるために)、特許文献1に記載の技術では、作業及び走行の複合動作時にドループ制御/アイソクロナス制御の切替を徐々に変化させている。しかし、この場合、作業及び走行の複合動作の複合度合を指示する手段として、各種センサや該各種センサを制御するためのコントローラ等が必要であり、コストアップにつながる。
In order to take measures against the above problems (for example, to reduce shock of the vehicle body due to fluctuations in engine speed), the technique described in
本発明は、作業性能や走行性能を確保しつつ、作業及び走行の複合動作時においてエンジン騒音を抑えるとともに低燃費を実現する、作業車両のエンジン制御装置を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an engine control device for a work vehicle that suppresses engine noise and achieves low fuel consumption during combined operation of work and travel while ensuring work performance and travel performance.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項1に係る発明は、
エンジンと、
前記エンジンの動力を受けて走行する走行装置と、
前記エンジンの動力を受けて駆動する作業装置と、を備える作業車両を制御するエンジン制御装置において、
オペレータの指示に基づいて前記エンジンの目標回転数を設定するコントローラと、
前記作業装置が走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記作業装置が作業状態を検出する作業状態検出手段と、備え、
前記コントローラは、
前記走行状態検出手段及び前記作業状態検出手段により前記走行装置の走行と前記作業装置による作業を合わせて行う複合動作時であると判断した場合に、前記エンジンの回転数を一定とするアイソクロナス制御を行う、としたものである。
That is, the invention according to
Engine,
A traveling device that travels by receiving the power of the engine;
An engine control device for controlling a work vehicle comprising: a work device driven by receiving power from the engine;
A controller for setting a target engine speed based on an instruction from an operator;
A traveling state detecting means for detecting a traveling state by the working device;
A working state detecting means for detecting the working state of the working device;
The controller is
Isochronous control for making the engine speed constant when it is determined by the running state detecting means and the working state detecting means that the running of the running device and the work by the working device are combined. To do.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の作業車両のエンジン制御装置において、前記エンジンの負荷を検出し、負荷が無い場合には、前記エンジンの無負荷最低回転数にする手段を更に備える、としたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the engine control device for a work vehicle according to the first aspect of the present invention, means for detecting the load of the engine and, when there is no load, a means for setting the minimum unloaded speed of the engine. It is supposed to be prepared.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
本発明によれば、作業性能や走行性能を確保しつつ、作業及び走行の複合動作時においてエンジン騒音を抑えるとともに低燃費を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while ensuring work performance and driving | running | working performance, it can suppress an engine noise and implement | achieve low fuel consumption at the time of the composite operation | work of work and driving | running | working.
まず、図1を用いて、本発明の一実施形態に係るエンジン制御装置50が搭載された作業車両である旋回作業車100の全体構成について説明する。但し、エンジン制御装置50は、旋回作業車100だけでなく、農業作業車やその他の作業車両に搭載することも可能である。
First, the overall configuration of a
図1に示すように、旋回作業車100は、主に走行装置1と、作業装置2と、該作業装置2が有する旋回装置3と、から構成される。
As shown in FIG. 1, the
走行装置1は、ディーゼルエンジン34の動力を受けて駆動し、旋回作業車100を走行させるものである。走行装置1は、左右一対のクローラ11・11や油圧モータ12・12等から構成され、該油圧モータ12・12が左右のクローラ11・11を駆動することによって旋回作業車100の前後進を可能としている。また、油圧モータ12・12が左右のクローラ11・11を独立して駆動することによって旋回作業車100の旋回を可能としている。
The
作業装置2は、ディーゼルエンジン34の動力を受けて駆動し、土砂等の掘削作業を行なうものである。作業装置2は、ブーム21やアーム22、バケット23等から構成され、これらを独立して駆動することによって掘削作業を可能としている。
The work device 2 is driven by the power of the
具体的に説明すると、ブーム21は、その一端部が旋回装置3の前部に支持されて、伸縮自在に可動するブームシリンダ21aによって回動される。また、アーム22は、その一端部がブーム21の他端部に支持されて、伸縮自在に可動するアームシリンダ22aによって回動される。そして、バケット23は、その一端部がアーム22の他端部に支持されて、伸縮自在に可動するバケットシリンダ23aによって回動される。つまり、作業装置2は、バケット23を用いて土砂等の掘削を行なう多関節構造を構成している。
More specifically, the
なお、本旋回作業車100は、バケット23を取り付けて掘削作業を行なう仕様としているが、例えば油圧ブレーカーを取り付けて破砕作業を行なう仕様であっても良く、これに限定するものではない。
In addition, although this turning
また、作業装置2は、旋回装置3を備える。旋回装置3は、作業装置2を旋回させるものである。旋回装置3は、旋回台31や該旋回台31を旋回させるための油圧モータ32等から構成され、該油圧モータ32が旋回台31を駆動することによって作業装置2を旋回させる。また、旋回装置3には、操縦部33、ディーゼルエンジン34、該ディーゼルエンジン34を制御するエンジン制御装置50が配置されている。作業装置2及び旋回装置3は、ディーゼルエンジン34により駆動される油圧ポンプからの圧油によって駆動される。
In addition, the work device 2 includes a turning device 3. The turning device 3 turns the work device 2. The turning device 3 includes a turning table 31 and a
また、ブーム21を駆動するブームシリンダ21a、アーム22を駆動するアームシリンダ22a、バケット23を駆動するバケットシリンダ23a、旋回台31を旋回させる油圧モータ32は、掘削や旋回に係わる掘削・旋回用油圧アクチュエータである。掘削・旋回用油圧アクチュエータには、作業用(掘削・旋回用)の操作具332bを操作することで圧油が流入され、作業装置2や旋回装置3が動作し、掘削・旋回作業が行われる。
なお、本実施形態における作業状態とは、作業装置2による作業以外にも、旋回装置3による旋回動作を含むものである。
Further, a
The work state in the present embodiment includes a turning operation by the turning device 3 in addition to the work by the working device 2.
具体的に説明すると、操縦部33には、操縦席331、操作具332(走行用の操作具332a、作業用の操作具332b)やコントロールパネル等が備えられており、オペレータは、操縦席331に着座して操作具332やコントロールパネル等を操作することによってディーゼルエンジン34の制御を行なう。更に、オペレータは、操作具332等を操作することによって各油圧モータ12・32の制御を行なう。また、オペレータは、コントロールパネルに配置されたアクセルダイヤル36(図3参照)を操作することによってディーゼルエンジン34のエンジン回転数Nを設定する。このとき、詳細は後述するが、アクセルダイヤル36で指示された目標エンジン回転数(単に、アクセル指示回転数ともいう)がディーゼルエンジン34の目標エンジン回転数としてコントローラ35へ指示される。こうして、オペレータは、旋回作業車100の操縦を行なうのである。クローラ11を駆動する油圧モータ12には、第1走行状態検出手段として、圧力スイッチ37が配置されている。該圧力スイッチ37は、油圧モータ12における油圧回路の走行モータ駆動油路に配置され、オペレータにより走行操作されたことを検出することが可能である。
なお、走行状態検出手段の構成、及び走行状態検出手段の配置位置は限定するものではなく、車軸の回転を回転センサで検知してもよい。
Specifically, the
The configuration of the traveling state detection unit and the arrangement position of the traveling state detection unit are not limited, and rotation of the axle may be detected by a rotation sensor.
なお、アクセルダイヤル36とディーゼルエンジン34は、コントローラ35を介して電気的に接続されており、コントローラ35は、アクセルダイヤル36からの電気信号に基づいて制御信号を作成するとともに、作成した制御信号をディーゼルエンジン34に出力する。すなわち、コントローラ35は、ディーゼルエンジン34の出力を制御する装置である。つまり、コントローラ35は、オペレータによるアクセルダイヤル36の操作に基づいてディーゼルエンジン34のエンジン回転数Nの制御を行なうのである。
The
上述した掘削・旋回用油圧アクチュエータを駆動するため油圧経路には、作業状態検出手段として、圧力スイッチ30が配置されている。該圧力スイッチ30は、オペレータにより作業装置2や旋回装置3による作業操作が行われているかどうかを検出することが可能である。
なお、本実施形態では、旋回作業車100が作業状態であるかどうかを検出する作業状態検出手段として、圧力スイッチ30を用いた構成について、具体的に説明するが、特に限定するものではない。例えば、圧力スイッチ30の代わりに、作業装置2や旋回装置3を操作する操作具332b等の操作位置が作業状態であるかどうかを検出する変位センサ等の作業状態検出手段であってもよい。また、作業状態検出手段の構成、及び作業状態検出手段の配置位置は限定するものではない。
In order to drive the excavation / swivel hydraulic actuator described above, a
In the present embodiment, the configuration using the
なお、操作具332とディーゼルエンジン34は、コントローラ35を介して電気的に接続されており、コントローラ35は、操作具332からの電気信号に基づいて制御信号を作成するとともに、作成した制御信号をディーゼルエンジン34に出力する。すなわち、コントローラ35は、ディーゼルエンジン34の出力を制御する装置である。つまり、コントローラ35は、オペレータによる操作具332の操作に基づいてディーゼルエンジン34のエンジン回転数Nの制御を行なうのである。
The
以上が旋回作業車100の全体構成であるが、以下にディーゼルエンジン34の制御態様について説明する。
Although the above is the whole structure of the turning
まず、図2を用いて、ディーゼルエンジン34のエンジン回転数NとエンジントルクTとの関係を示した性能曲線図について説明する。
First, the performance curve diagram showing the relationship between the engine speed N of the
図2に示すように、ディーゼルエンジン34のエンジン回転数Nは、ローアイドルエンジン回転数Nminからハイアイドルエンジン回転数Nmaxまで任意に変更可能とされる。そして、ディーゼルエンジン34は、エンジン回転数N毎に設定された最高トルク点を結んで成るトルクカーブTcurveに囲まれた範囲内で自在に運転可能とされる。
As shown in FIG. 2, the engine speed N of the
なお、ディーゼルエンジン34のエンジントルクTは、エンジン回転数Nmにおける最高トルク点で最大となる(最大トルク点Tm)。換言すると、ディーゼルエンジン34は、エンジン回転数Nmにおける最高トルク点Tmで最大エンジントルクTmaxとなるようにトルクカーブTcurveが形成されているのである。
The engine torque T of the
また、ディーゼルエンジン34のエンジン回転数NとエンジントルクTとの関数であるエンジン出力は、エンジン回転数Neにおける最高トルク点(エンジントルクTe)で最大となる。換言すると、ディーゼルエンジン34は、エンジン回転数Neにおける最高トルク点(エンジントルクTe)で最大エンジン出力となるようにトルクカーブTcurveが形成されているのである。
Further, the engine output as a function of the engine speed N and the engine torque T of the
更に、ディーゼルエンジン34のエンジン回転数Nは、該ディーゼルエンジン34に負荷が掛かっていないときにおける最高エンジン回転数Nhでハイアイドルエンジン回転数Nmaxとなる。換言すると、ディーゼルエンジン34は、該ディーゼルエンジン34に負荷が掛かっていないときにおける最高エンジン回転数Nhがハイアイドルエンジン回転数NmaxとなるようにトルクカーブTcurveが形成されているのである。
Further, the engine speed N of the
次に、図2を用いて、ドループ制御を行なった場合の制御態様ならびにアイソクロナス制御を行なった場合の制御態様について説明する。 Next, the control mode when the droop control is performed and the control mode when the isochronous control is performed will be described with reference to FIG.
アイソクロナス制御は、ディーゼルエンジン34に掛かる負荷の増減に関わらずエンジン回転数Nを一定とする制御パターンである。ここで、ディーゼルエンジン34がエンジン回転数NxにおけるエンジントルクTxで運転している場合(図中X1点参照。)を想定すると、エンジン制御装置50は、ディーゼルエンジン34に掛かる負荷が増加したときには該ディーゼルエンジン34のエンジン回転数Nxを一定に維持しつつ、エンジントルクTを増大させる(図中Xa2点参照。)。
The isochronous control is a control pattern in which the engine speed N is constant regardless of the increase or decrease of the load applied to the
また、エンジン制御装置50は、ディーゼルエンジン34に掛かる負荷が低減したときには該ディーゼルエンジン34のエンジン回転数Nxを一定に維持しつつ、エンジントルクTを減少させる(図中Xa3点参照。)。
Further, when the load applied to the
このようにアイソクロナス制御においては、ディーゼルエンジン34に掛かる負荷の増減に関わらずエンジン回転数Nを一定とすることができるため、該ディーゼルエンジン34の動力を走行装置1等に安定して伝達することが可能となる。
As described above, in the isochronous control, the engine speed N can be made constant regardless of the increase or decrease of the load applied to the
一方、ドループ制御は、ディーゼルエンジン34に掛かる負荷の増減に応じてエンジン回転数Nを変化させる制御パターンである。ここで、ディーゼルエンジン34がエンジン回転数NxにおけるエンジントルクTxで運転している場合(図中X1点参照。)を想定すると、コントローラ35は、ディーゼルエンジン34に掛かる負荷が増加したときには該ディーゼルエンジン34のエンジン回転数Nを漸減させつつ、エンジントルクTを増大させる(図中Xd2点参照。)。
On the other hand, the droop control is a control pattern in which the engine speed N is changed in accordance with an increase or decrease in the load applied to the
また、コントローラ35は、ディーゼルエンジン34に掛かる負荷が低減したときには該ディーゼルエンジン34のエンジン回転数Nを漸増させつつ、エンジントルクTを減少させる(図中Xd3点参照。)。
Further, when the load applied to the
このようにドループ制御においては、ディーゼルエンジン34に掛かる負荷の増減に応じてエンジン回転数Nが変化する。
Thus, in the droop control, the engine speed N changes according to the increase or decrease of the load applied to the
以上がディーゼルエンジン34の制御パターンとして、ドループ制御ならびにアイソクロナス制御を行なった場合の制御態様であるが、次に、図3を用いて、ディーゼルエンジン34のエンジン回転数Nを制御するエンジン制御装置50の構成について説明する。
The above is the control mode when the droop control and the isochronous control are performed as the control pattern of the
図3に示すように、エンジン制御装置50は、コントローラ35と、アクセルダイヤル36と、走行状態検出手段である圧力スイッチ37と、作業状態検出手段である圧力スイッチ30と、ディーゼルエンジン34のエンジン回転数Nを制御するための切替手段である切替リレー38と、から主に構成されている。コントローラ35には、直流電源であるバッテリ39が接続され、該バッテリ39からヒューズ40を介してコントローラ35や切替リレー38等に電力が供給される。
As shown in FIG. 3, the
コントローラ35は、オペレータの指示に基づいてディーゼルエンジン34の目標回転数(目標エンジン回転数)を設定するものである。コントローラ35は、ディーゼルエンジン34のエンジン回転数Nの制御やその他種々の制御を行うためのものであり、主として中央処理装置(CPU)26、記憶手段(RAM、ROM)27、及び選択手段28等により構成される。コントローラ35は、アクセルダイヤル36、走行状態検出手段である圧力スイッチ37、作業状態検出手段である圧力スイッチ30、及び切替リレー38等と電気的に接続されている。コントローラ35は、アクセルダイヤル36、圧力スイッチ30、圧力スイッチ37等から入力された電気信号に基づいて制御信号を作成する。切替リレー38は、ディーゼルエンジン34が有するエンジン回転数制御部であるアクチュエータ34aに電気的に接続されている。アクチュエータ34aは、前記切替リレー38により入り切りされるアクチュエータであり、該アクチュエータによりディーゼルエンジン34の燃料噴射量や噴射時期が変更されることでエンジン回転数Nが制御される。このようにして、コントローラ35は、作成した制御信号をディーゼルエンジン34に出力する。
The
記憶手段(RAM、ROM)27には、オペレータの要求に応じてディーゼルエンジン34の制御を行なうべく、アイソクロナス制御における制御パターンやドループ制御における制御パターンが複数記憶されている。そして、コントローラ35が有する選択手段28は、これらの制御パターンのうちから作業内容や走行状態等に応じて最適な制御パターンを選択し、選択した制御パターンに基づいて制御信号を作成してディーゼルエンジン34に出力する。また、コントローラ35は、後述する制御フローに従って、ディーゼルエンジン34のエンジン回転数Nの制御を行うとともに、所定のエンジン回転数Nにおいて、アイソクロナス制御の制御パターンやドループ制御における制御パターンに基づいてディーゼルエンジン34の制御を行う。こうすることで、コントローラ35は、オペレータが要求するディーゼルエンジン34の運転を実現するのである。
The storage means (RAM, ROM) 27 stores a plurality of control patterns in isochronous control and control patterns in droop control in order to control the
アクセルダイヤル36は、コントローラ35へディーゼルエンジン34の目標エンジン回転数を指示する指示装置である。アクセルダイヤル36は、オペレータがダイヤルを手で回動して目標エンジン回転数を設定可能であり、ディーゼルエンジン34の目標エンジン回転数を操作調節するためのダイヤル式(回転式)のスイッチである。すなわち、アクセルダイヤル36は、ディーゼルエンジン34のエンジン回転数Nの目標値(最大出力の大きさ)を作業内容等に応じた大きさに設定するためのものである。アクセルダイヤル36により設定されたダイヤルの位置(所定角度位置)は、コントローラ35へ電気信号として出力される。オペレータがアクセルダイヤル36により所望のエンジン回転数Nとなるように操作した場合、コントローラ35により、旋回作業車100の走行状態や作業状態に応じた出力が得られるように、エンジン回転数Nが設定される。例えば、オペレータによってアクセルダイヤル36が操作されると、操作内容(オペレータに設定された目標エンジン回転数)がコントローラ35に指示され、該コントローラ35が後述する制御フローに従い、該制御フローに基づいた制御信号がディーゼルエンジン34へ伝達され、ディーゼルエンジン34の出力が制御される。
The
なお、アクセルダイヤル36は、オペレータが操縦席331に着座した状態で操作することができるよう、操縦部33に設けられたコントロールパネルに配置されている。
The
走行状態検出手段である圧力スイッチ37は、走行装置1の油圧モータ12に配置され、走行装置1の走行状態を検出するものである。本実施形態において圧力スイッチ37は、油圧モータ12の駆動状態を把握することによって走行装置1の走行状態を検出する。
なお、走行状態検出手段としては、圧力スイッチ37の代わりに、ロータリーポテンショメータ等で構成され、走行用の操作具332aの操作位置を把握することによって走行装置1の駆動状態を検出するポジションセンサであってもよく、本実施形態に特に限定するものではない。
The
The travel state detection means is a position sensor that is configured by a rotary potentiometer or the like instead of the
作業状態検出手段である圧力スイッチ30は、上述した掘削・旋回用油圧アクチュエータを駆動するために所定の油圧経路に配置され、作業装置2の作業状態を検出するものである。圧力スイッチ30は、掘削・旋回用油圧アクチュエータの駆動状態を把握することによって作業装置2が作業状態かどうかを検出する。コントローラ35は、作業状態検出手段である圧力スイッチ30により旋回作業車100が作業状態であるかどうかを判断する。
The
切替リレー38は、ディーゼルエンジン34が有するエンジン回転数制御部であるアクチュエータ34aに電気的に接続されている。切替リレー38は、コントローラ35から出力される制御信号に応じて、エンジン回転数Nの最高回転数を制御するために用いられる。コントローラ35は、切替リレー38により、ディーゼルエンジン34が有するアクチュエータ34aを駆動して、ディーゼルエンジン34の燃料噴射量や噴射時期を制御し、旋回作業車100の作業状態や走行状態に応じてエンジン回転数Nの最高回転数を制御する。
The switching
以上がディーゼルエンジン34を制御するエンジン制御装置50の構成である。次に、図4を用いて、エンジン制御装置50の制御フローについて説明する。また、図5は、本実施形態に係るアイソクロナス制御及びドループ制御を行う場合の制御態様を示す性能曲線図である。図6(a)は、作業状態においてアイソクロナス制御を行なう場合の制御態様を示す性能曲線図である。図6(b)は、走行状態においてドループ制御を行なう場合の制御態様を示す性能曲線図である。図7は、複合動作状態(作業+走行)においてアイソクロナス制御を行なう場合の制御態様を示す性能曲線図である。
The above is the configuration of the
まず、ステップS101においてコントローラ35は、該コントローラ35に目標エンジン回転数を指示するアクセルダイヤル36がどのような状態にあるかを判断する。すなわち、コントローラ35は、アクセルダイヤル36が指示している目標エンジン回転数を把握し、該目標エンジン回転数が所定のローアイドルエンジン回転数を超えているか、もしくは所定のローアイドルエンジン回転数以下であるかの判断を行なう。
なお、コントローラ35に目標エンジン回転数を指示する手段としては、アクセルダイヤル36に限定するものではない。また、ステップS101は、図4に示すエンジン制御装置50の制御フローにおいて必須のステップではない。
First, in step S101, the
The means for instructing the target engine speed to the
そして、コントローラ35は、アクセルダイヤル36が指示している目標エンジン回転数(単に、アクセル指示回転数ともいう)が所定のローアイドルエンジン回転数を超えていると判断した場合はステップS102へ移行し、目標エンジン回転数が所定のローアイドルエンジン回転数以下であると判断した場合はステップS103へ移行する。
If the
ステップS103においてコントローラ35は、選択手段28により、アイソクロナス制御の所定の制御パターンを選択し、該所定の制御パターンに基づいてディーゼルエンジン34の制御を行う。具体的には、ステップS103においてコントローラ35は、該コントローラ35が記憶している制御パターンから、アイソクロナス制御の所定の制御パターンを選択し、選択した制御パターンに基づいて制御信号を作成する。そして、コントローラ35は、作成した制御信号をディーゼルエンジン34に出力する。この場合、アイソクロナス制御であるためエンジン回転数Nが上昇せず、軽負荷時でもドループ制御と比べて騒音や燃費の面で優位性がある。
In step S103, the
ステップS102においてコントローラ35は、作業状態検出手段である圧力スイッチ30及び走行状態検出手段である圧力スイッチ37により旋回作業車(本機)100の動作状態が稼働中(走行装置1と作業装置2のうち少なくとも一方が稼働中)であるか待機中(例えば、ディーゼルエンジン34は駆動しているが走行装置1及び作業装置2が停止した状態)であるかを判断する。
In step S102, the
そして、コントローラ35は、旋回作業車100が稼働中あると判断した場合はステップS104へ移行し、旋回作業車100が待機中であると判断した場合はステップS105へ移行する。
If the
ステップS105においてコントローラ35は、選択手段28により、ドループ制御における所定の制御パターンを選択し、該所定の制御パターンに基づいてディーゼルエンジン34の制御を行う。具体的には、ステップS105においてコントローラ35は、該コントローラ35が記憶している制御パターンから、ドループ制御の所定の制御パターンを選択し、選択した制御パターンに基づいて制御信号を作成する。そして、コントローラ35は、作成した制御信号をディーゼルエンジン34に出力する。
In step S105, the
ステップS104においてコントローラ35は、旋回作業車(本機)100の稼働状況が作業中(作業装置2の作業状態であって走行装置1が走行状態である複合動作状態も含む)であるか走行のみかを判断する。具体的には、コントローラ35は、作業状態検出手段である圧力スイッチ30及び走行状態検出手段である圧力スイッチ37により旋回作業車100が作業及び走行の複合動作状態であるか走行状態のみであるかの判断を行なう。
In step S104, the
そして、コントローラ35は、旋回作業車100が作業中(複合動作中も含む)であると判断した場合はステップS107へ移行し、旋回作業車100が作業状態でなく走行のみの状態であると判断した場合はステップS106へ移行する。
When the
ステップS106においてコントローラ35は、選択手段28により、図6(b)に示すドループ制御における制御パターンP2を選択し、該制御パターンP2に基づいてディーゼルエンジン34の制御を行う。具体的には、ステップS106においてコントローラ35は、該コントローラ35が記憶している制御パターンから、ドループ制御の制御パターンP2を選択し、選択した制御パターンP2に基づいて制御信号を作成する。そして、コントローラ35は、作成した制御信号をディーゼルエンジン34に出力する。旋回作業車100において走行装置1が走行のみの状態では、車速の確保や登坂・降阪状況を把握することが重要なため、エンジン回転数Nが変化するドループ制御が有効となる。
In step S106, the
ステップS107においてコントローラ35は、選択手段28により、図7に示すアイソクロナス制御の制御パターンP3を選択し、該制御パターンP3に基づいてディーゼルエンジン34の制御を行う。具体的には、ステップS107においてコントローラ35は、該コントローラ35が記憶している制御パターンから、アイソクロナス制御の制御パターンP3を選択し、選択した制御パターンP3に基づいて制御信号を作成する。そして、コントローラ35は、作成した制御信号をディーゼルエンジン34に出力する。つまり、コントローラ35は、作業状態検出手段である圧力スイッチ30及び走行状態検出手段である圧力スイッチ37により走行装置1の走行と前記作業装置2による作業を合わせて行う複合動作時であると判断した場合に、ディーゼルエンジン34の回転数を一定とするアイソクロナス制御を行う。作業及び走行の複合動作状態の場合では繊細な作業を求められる場合もあり、作業負荷によってエンジン回転数Nが変動せず、掘削・旋回の動作速度や走行速度が変化しないアイソクロナス制御が有効となる。また、走行状態が伴わない作業状態の場合においては、コントローラ35は、該コントローラ35が記憶している制御パターンから、アイソクロナス制御の制御パターンP1を選択し、選択した制御パターンP1に基づいて制御信号を作成するが、該制御パターンP1は制御パターンP3と同じ制御態様である。作業及び走行の複合動作時や作業時においてアイソクロナス制御を行うことで、エンジン回転数Nが上昇せず、低騒音、低燃費作業を行うことができる。また、軽負荷かつ複合動作時でもアイソクロナス制御を行うことで、ドループ制御と比べて騒音や燃費の面で優位性がある。
In step S107, the
このように、本実施形態においては、図6(a)に示す作業状態の際に適用するアイソクロナス制御の制御パターンP1と、図6(b)に示す走行状態の際に適用するドループ制御の制御パターンP2と、図7で示す作業及び走行の複合動作状態の際に適用するアイソクロナス制御の制御パターンP3がコントローラ35の記憶手段27に予め記憶されており、コントローラ35は、適用条件に応じて、いずれかを選択、指示する。
As described above, in this embodiment, the control pattern P1 of isochronous control applied in the working state shown in FIG. 6A and the control of droop control applied in the traveling state shown in FIG. 6B. The pattern P2 and the control pattern P3 of isochronous control to be applied in the combined operation state of work and travel shown in FIG. 7 are stored in advance in the storage means 27 of the
図6(a)に示すアイソクロナス制御の制御パターンP1は、旋回作業車100の作業装置2が作業時(旋回装置3の旋回時含む)である場合に用いられる制御パターンである。このアイソクロナス制御の制御パターンP1の場合、ディーゼルエンジン34は、アイソクロナス線(トルクが変化してもエンジン回転数Nが一定となる線)と、エンジン回転数N毎に設定された最高トルク点を結んで成るトルクカーブTcurveに囲まれた範囲内で自在に運転可能とされる。例えば、この制御パターンP1の場合、図6(a)に点線で示す4本のアイソクロナス線a1〜a4を有し、このアイソクロナス線a1〜a4はエンジン回転数Nが高回転数から低回転数の4段階の場合のものを示しており、コントローラ35は作業時の状況に応じて適宜変更可能である。
なお、本実施形態及び図6(a)では、複数のアイソクロナス線として4本のアイソクロナス線a1〜a4を例示して説明しているが、特に限定するものではない。例えば、制御パターンにおいて複数本のアイソクロナス線を間欠的にもしくは連続的に有し、この複数本のアイソクロナス線によりエンジン回転数Nが高回転数から低回転数の多段階に適宜変更可能に構成することもできる。
また、図4におけるアイソクロナス線a1は、図6(a)におけるアイソクロナス線a1と同じものであり、同じ符号を付している。
The control pattern P1 for isochronous control shown in FIG. 6A is a control pattern used when the working device 2 of the turning
In the present embodiment and FIG. 6A, four isochronous lines a1 to a4 are illustrated and described as a plurality of isochronous lines, but are not particularly limited. For example, the control pattern has a plurality of isochronous lines intermittently or continuously, and the plurality of isochronous lines are configured so that the engine speed N can be appropriately changed from a high speed to a low speed. You can also.
Further, the isochronous line a1 in FIG. 4 is the same as the isochronous line a1 in FIG.
また、図6(b)に示すドループ制御の制御パターンP2は、旋回作業車100の走行装置1が走行時である場合に用いられる制御パターンである。このドループ制御の制御パターンP2の場合、ディーゼルエンジン34は、ドループ線(トルクが変化するとエンジン回転数Nも変化する右肩下がりに傾いた線)と、エンジン回転数N毎に設定された最高トルク点を結んで成るトルクカーブTcurveに囲まれた範囲内で自在に運転可能とされる。例えば、この制御パターンP2の場合、図6(b)に示す5本のドループ線b1〜b5を有し、このドループ線b1〜b5はエンジン回転数Nが高回転数から低回転数の5段階の場合のものを示しており、コントローラ35は走行時の状況に応じて適宜変更可能である。
なお、本実施形態及び図6(b)では、複数のドループ線として5本のドループ線b1〜b5を例示して説明しているが、特に限定するものではない。例えば、制御パターンにおいて複数本のドループ線を間欠的にもしくは連続的に有し、この複数本のドループ線によりエンジン回転数Nが高回転数から低回転数の多段階に適宜変更可能に構成することもできる。
また、図4におけるドループ線b1は、図6(b)におけるドループ線b1と同じものであり、同じ符号を付している。
Further, the droop control control pattern P2 shown in FIG. 6B is a control pattern used when the traveling
In addition, in this embodiment and FIG.6 (b), although five droop lines b1-b5 are illustrated and demonstrated as a some droop line, it does not specifically limit. For example, the control pattern has a plurality of droop lines intermittently or continuously, and the plurality of droop lines is configured so that the engine speed N can be appropriately changed from a high speed to a low speed in multiple stages. You can also.
Further, the droop line b1 in FIG. 4 is the same as the droop line b1 in FIG. 6B, and is given the same reference numerals.
図7に示すアイソクロナス制御の制御パターンP3は、旋回作業車100の作業装置2が複合動作時(作業+走行の状態)である場合に用いられる制御パターンである。このアイソクロナス制御の制御パターンP3の場合、ディーゼルエンジン34は、アイソクロナス線(トルクが変化してもエンジン回転数Nが一定となる線)と、エンジン回転数N毎に設定された最高トルク点を結んで成るトルクカーブTcurveに囲まれた範囲内で自在に運転可能とされる。例えば、この制御パターンP3の場合、図7に点線で示す4本のアイソクロナス線c1〜c4を有し、このアイソクロナス線c1〜c4はエンジン回転数Nが高回転数から低回転数の4段階の場合のものを示しており、コントローラ35は複合動作時の状況に応じて適宜変更可能である。
なお、本実施形態及び図7では、複数のアイソクロナス線として4本のアイソクロナス線c1〜c4を例示して説明しているが、特に限定するものではない。例えば、制御パターンにおいて複数本のアイソクロナス線を間欠的にもしくは連続的に有し、この複数本のアイソクロナス線によりエンジン回転数Nが高回転数から低回転数の多段階に適宜変更可能に構成することもできる。
また、図4におけるアイソクロナス線c1は、図7におけるアイソクロナス線c1と同じものであり、同じ符号を付している。
The control pattern P3 for isochronous control shown in FIG. 7 is a control pattern used when the work device 2 of the turning
In the present embodiment and FIG. 7, four isochronous lines c1 to c4 are illustrated and described as a plurality of isochronous lines, but are not particularly limited. For example, the control pattern has a plurality of isochronous lines intermittently or continuously, and the plurality of isochronous lines are configured so that the engine speed N can be appropriately changed from a high speed to a low speed. You can also.
Further, the isochronous line c1 in FIG. 4 is the same as the isochronous line c1 in FIG.
上述した制御フローでは、非作業時(ステップS106)かつ非走行時(ステップS105)はドループ制御となるため、アイソクロナス制御と比較すると騒音や燃費の面で問題はあるが、例えば、ディーゼルエンジン34の負荷を検出し、負荷が無い場合には、ディーゼルエンジン34の無負荷最低回転数にする手段、いわゆるオートデセル機能を発揮する手段をエンジン制御装置50に更に搭載することにより、その問題を解決することが可能である。オートデセル機能とは、油圧ショベル等の作業機においては、所定の条件下でエンジン回転数をローアイドル回転数まで自動的に低下させて低燃費化及び低騒音化を図る、いわゆる自動低回転制御のことである。例えば、オートデセル機能は、作業装置2を操作する操作具332bを所定時間継続して操作しない場合(非作業時の場合)、エンジン回転数Nをローアイドル回転数まで低下させる機能である。
In the control flow described above, droop control is performed when not working (step S106) and when not traveling (step S105), so there are problems in terms of noise and fuel consumption compared to isochronous control. When the load is detected and there is no load, the
図8は、ドループ制御時における等燃費線の概略図である。等燃費線の概略図は、縦軸にエンジン出力トルク(N・m)と、横軸にエンジン回転数(min−1)との関係を示すグラフである。図8において実線で示す曲線は、燃料消費率の等しい点を結んだ曲線(等燃費曲線)である。ディーゼルエンジンを含め、内燃機関では、一般に、グラフ中央の楕円形を有する部分ほど燃費が良く、楕円形を有する部分から遠ざかるほど燃費が悪い。図8において実線で示すドループ制御の制御パターン(エンジンの出力トルク特性)では、ドループ線b1において定格トルク点T1よりエンジン出力特性が減少するのに応じて回転数が増加すると、燃費が悪化することを示している。 FIG. 8 is a schematic diagram of iso-fuel consumption lines during droop control. The schematic diagram of the iso-fuel consumption line is a graph showing the relationship between the engine output torque (N · m) on the vertical axis and the engine speed (min −1 ) on the horizontal axis. A curve indicated by a solid line in FIG. 8 is a curve (equal fuel consumption curve) connecting points having the same fuel consumption rate. In an internal combustion engine including a diesel engine, in general, the portion having an elliptical shape in the center of the graph has better fuel efficiency, and the fuel efficiency becomes worse as the distance from the elliptical portion is increased. In the droop control control pattern (engine output torque characteristic) indicated by the solid line in FIG. 8, if the engine speed characteristic decreases from the rated torque point T1 on the droop line b1, the fuel efficiency deteriorates. Is shown.
以上のような構成されたエンジン制御装置50において、(1)ディーゼルエンジン34が駆動しているが、作業及び走行が停止時である場合、ドループ制御が適用され、該ドループ制御と上述したオートデセル機能とを組み合わせることにより、燃費及び騒音が抑えられる。また、(2)走行時である場合、ドループ制御が適用され、走行性が良好となる。また、(3)作業時のみである場合、アイソクロナス制御が適用され、作業性が良好であるとともに、燃費及び騒音が抑えられる。(4)作業及び走行の複合動作時の場合、アイソクロナス制御が適用され、作業性が良好であるとともに、燃費及び騒音が抑えられる。これに対して、従来技術(特許文献1)では、作業及び走行の複合動作時の場合、ドループ制御が適用されるため、上記(4)の場合に比べて、作業性、燃費及び騒音が劣る。
In the
具体的には、上記(2)の場合、すなわち走行のみの場合では車速の確保や登坂・降阪状況を把握することが重要なため、ドループ制御が有効となる。一方、上記(4)の場合、すなわち作業と走行の複合動作の場合では繊細な作業を求められる場合もあり、作業負荷によってエンジン回転数Nが変動せず、掘削・旋回の動作速度や走行速度が変化しないアイソクロナス制御が有効となる。また、複合動作時にアイソクロナス制御とすることで、軽負荷かつ複合動作時でもドループ制御と比べて騒音や燃費の面で優位性がある。上記(1)の場合、すなわち非作業時かつ非走行時はドループ制御となるため、アイソクロナス制御と比較すると騒音や燃費の面で問題はあるが、オートデセル機能を搭載することにより、その問題を解決可能である。 Specifically, in the case of the above (2), that is, in the case of only traveling, it is important to secure the vehicle speed and to understand the climbing / downhill situation, so the droop control is effective. On the other hand, in the case of the above (4), that is, in the case of a combined operation of work and traveling, a delicate work may be required, and the engine speed N does not fluctuate depending on the work load. Isochronous control that does not change becomes effective. In addition, by using isochronous control during combined operation, there is an advantage in terms of noise and fuel consumption compared to droop control even during light load and combined operation. In the case of (1), that is, droop control when not working and not running, there are problems in terms of noise and fuel consumption compared to isochronous control, but the problem is solved by installing an auto-decel function. Is possible.
上述したように本発明によれば、作業性能や走行性能を確保しつつ、作業及び走行の複合動作時においてエンジン騒音を抑えるとともに低燃費を実現することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to suppress engine noise and achieve low fuel consumption during combined operation and travel while ensuring work performance and travel performance.
1 走行装置
2 作業装置
34 ディーゼルエンジン
35 コントローラ
36 アクセルダイヤル
30 圧力スイッチ(作業状態検出手段)
37 圧力スイッチ(走行状態検出手段)
50 エンジン制御装置
100 旋回作業車
1 traveling device 2
37 Pressure switch (traveling state detection means)
50
Claims (2)
前記エンジンの動力を受けて走行する走行装置と、
前記エンジンの動力を受けて駆動する作業装置と、を備える作業車両を制御するエンジン制御装置において、
オペレータの指示に基づいて前記エンジンの目標回転数を設定するコントローラと、
前記作業装置が走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記作業装置が作業状態を検出する作業状態検出手段と、備え、
前記コントローラは、
前記走行状態検出手段及び前記作業状態検出手段により前記走行装置の走行と前記作業装置による作業を合わせて行う複合動作時であると判断した場合に、前記エンジンの回転数を一定とするアイソクロナス制御を行うことを特徴とする、作業車両のエンジン制御装置。 Engine,
A traveling device that travels by receiving the power of the engine;
An engine control device for controlling a work vehicle comprising: a work device driven by receiving power from the engine;
A controller for setting a target engine speed based on an instruction from an operator;
A traveling state detecting means for detecting a traveling state by the working device;
A working state detecting means for detecting the working state of the working device;
The controller is
Isochronous control for making the engine speed constant when it is determined by the running state detecting means and the working state detecting means that the running of the running device and the work by the working device are combined. An engine control device for a work vehicle, characterized in that:
前記エンジンの負荷を検出し、負荷が無い場合には、前記エンジンの無負荷最低回転数にする手段を更に備えることを特徴とする、作業車両のエンジン制御装置。 In the engine control device for a work vehicle according to claim 1,
An engine control device for a work vehicle, further comprising means for detecting a load of the engine and, when there is no load, a means for setting the engine to a minimum unloaded speed.
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- 2015-01-27 JP JP2015013777A patent/JP2016138507A/en active Pending
- 2015-12-28 WO PCT/JP2015/086489 patent/WO2016121287A1/en active Application Filing
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