JP2016145566A - 作業車両のエンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業時に必要なエンジン回転数が得られるとともに、走行時のエンジン高負荷時に煩わしい切り替え作業をしなくても所望の出力が得られる作業車両のエンジン制御装置を提供する。【解決手段】圧力スイッチ３７と、コントローラ３５と、コントローラ３５へエンジン３４の目標エンジン回転数を指示するアクセルダイヤル３６と、を具備するエンジン制御装置５０において、コントローラ３５は、圧力スイッチ３７により作業車両が走行状態であると検出された場合には、前記目標エンジン回転数に従いエンジン回転数を制御し、一方、走行状態でない場合には、前記目標エンジン回転数があらかじめ設定されたエンジン回転数の上限値以下では当該目標エンジン回転数に従いエンジン回転数を制御するが、前記目標エンジン回転数が前記エンジン回転数の上限値以上に指示されたときには前記エンジン回転数の上限値にエンジン回転数を固定するように制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、作業車両のエンジン制御装置に関する。

近年、油圧ショベルなどの建設機械（作業機）において低騒音、低燃費が求められており、エンジン自身及び付属品の回転音低減と燃料消費量低減のために、必要最低限のエンジン出力で作業機による作業が行えるように、エンジン最高回転数を必要な程度まで抑制する傾向にある。

一方、作業機の走行時には、走行速度と駆動力を両立するために、作業時に比較して大きな油圧出力が求められる場合がある。例えば、必要時に油圧出力を上下させる手段として油圧ポンプ最大吐出量を増減させる装置を備えた建設機械が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１においては、エンジンによって駆動される可変容量油圧ポンプと、十分に吐出量に余裕がある油圧ポンプの可動斜板を制御して油圧ポンプの吐出流量を増減する装置を備えると共に、エンジン最高回転数の制御装置及び、作業状態検出装置を具備し、エンジン最高回転数と可変容量油圧ポンプの組み合わせをオペレータが選択することで作業状態に合わせたアクチュエータの駆動を実現しようとしている。

特公平０５−１７３８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術のように、高い油圧出力に対応するためには、油圧システム（ポンプ）の容積を大きくすることや、システムの圧力を上げることで対応可能であるが、このために追加される機器の車両への搭載性の制約を受けたり、製造コスト面の不利があり、容易には対応できない。すなわち、特許文献１に記載の技術では、大容量のポンプ、圧力可変機構、及び検出装置等を搭載することによるコストアップが大きく、加えて、これらの車両への搭載性にも問題がある。また、オペレータは数多くの上記組み合わせの中から最適な組み合わせを自身で選択する必要があり、一連の作業の中で常に最適な組み合わせを選択する事は逆に難しく、低騒音、低燃費な作業が簡単には行えない。また、走行時に負荷が高く、力強い作業がしたい場合に、一々組み合わせを選択しなければならないという課題があった。つまり、作業車両による作業時に必要なエンジン回転数が得られるとともに、走行時のエンジン高負荷時に煩わしい切り替え作業をしなくても所望のエンジン出力が得られる、作業車両のエンジン制御装置が求められている。

本発明は、作業時に必要なエンジン回転数が得られるとともに、走行時のエンジン高負荷時に煩わしい切り替え作業をしなくても所望のエンジン出力が得られる、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。

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。

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駆動する走行装置と、
前記エンジンの動力を受けて駆動する作業装置と、を備える作業車両に搭載され、
前記エンジンを制御する作業車両のエンジン制御装置において、
前記走行装置の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記エンジンの回転数を制御するコントローラと、
前記コントローラへ前記エンジンの目標エンジン回転数を指示する指示装置と、を具備し、
前記コントローラは、
前記走行状態検出手段により前記作業車両が走行状態であると判断した場合には、前記指示装置により前記コントローラへ指示された目標エンジン回転数に従い前記エンジンのエンジン回転数を任意に制御し、
一方、前記走行状態検出手段により前記作業車両が走行状態でないと判断した場合には、前記目標エンジン回転数があらかじめ設定されたエンジン回転数の上限値未満では当該目標エンジン回転数に従い前記エンジンのエンジン回転数を任意に制御し、
前記目標エンジン回転数が前記エンジンのエンジン回転数の上限値以上に指示されたときには前記エンジン回転数の上限値に前記エンジンのエンジン回転数を固定するように制御する、としたものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のエンジン制御装置において、
前記コントローラは、
前記走行状態検出手段により前記作業車両が走行状態であると判断した場合には、
前記エンジン回転数の上限値よりも高いあらかじめ設定されたエンジン回転数の上限値以下で任意に制御する、としたものである。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のエンジン制御装置において、前記指示装置は、アクセルダイヤルである、としたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明によれば、作業車両の作業時では、必要なエンジン出力が得られるエンジン回転数を上限値として設けるため、低騒音で、無駄な燃料の消費が防止できる。一方、走行時のエンジン高負荷時には、煩わしい切り替え作業をしなくても所望のエンジン出力が得られる。

本発明の一実施形態に係るエンジン制御装置が搭載された旋回作業車の全体構成を示す図。 ディーゼルエンジンの性能曲線図。 エンジン制御装置の構成を示す図。 アクセルダイヤルを示す図。 エンジン制御装置の制御フローを示す図。 本実施形態に係る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。 本実施形態に係る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。 （ａ）ドループ制御から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、（ｂ）アイソクロナス制御から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。 エンジン回転数とアクセル開度センサ値との関係を示す図。

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。

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、旋回装置３と、から構成される。
なお、旋回装置３における旋回動作は、例えば、掘削作業に伴う動作として作業状態の一例として挙げることができる。

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。

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。

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。

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。

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。

具体的に説明すると、操縦部３３には、操縦席３３１、操作具３３２及び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４参照）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。操作具３３２の回動基部には、走行操作したことを検出するためにスイッチ等により構成した第２走行状態検出手段４が配置されている。
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。また、本実施形態では、走行状態検出手段として、圧力スイッチ３７を用いた構成について、具体的に説明するが、圧力スイッチ３７の代わりに第２走行状態検出手段４を用いた構成であってもよい。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、図２を用いて、アイソクロナス制御を行なった場合の制御態様ならびにドループ制御を行った場合の制御態様について説明する。

図２に示すように、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。）。

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。）。

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。

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。）。

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。）。

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。

以上がディーゼルエンジン３４の制御パターンとして、アイソクロナス制御ならびにドループ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。

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、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、を主に具備している。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。

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や記憶装置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、及び、切替リレー３８等と電気的に接続されており、アクセルダイヤル３６や圧力スイッチ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。また、コントローラ３５には、ディーゼルエンジン３４の種々の制御を行うために図示しないアクセル開度センサ等の各種センサの出力信号が入力される。

コントローラ３５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の制御パターンやドループ制御の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の状況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。

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。図４に示すように、アクセルダイヤル３６は、オペレータがダイヤル３６ａ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には、オペレータの手動によりダイヤルを機械的に回転させることができる角度範囲として、図４に示すような機械的回転角が予め設定されている。アクセルダイヤル３６により設定されたダイヤル３６ａの位置(機械的回転角の所定角度位置)は、コントローラ３５へ電気信号として出力される。また、アクセルダイヤル３６には、当該機械的回転角よりも狭角であり、機械的回転角によるエンジン回転数Ｎの最大値よりも小さいエンジン回転数「Ｂ」を上限値とする電気的に検知される電気的回転角が予め設定されている。このように、本実施形態では、アクセルダイヤル３６において機械的回転角と電気的回転角とに所定の角度差を設けている。電気的回転角においては、エンジン回転数「Ｂ」よりも小さいエンジン回転数「Ａ」も予め設定されている。詳細は後述するが、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に伝達され、該コントローラ３５が所定の制御フローに従い、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。

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。

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の駆動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、操作具３３２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。

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を制御して、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。
なお、切替リレー３８は、エンジン制御装置５０において必須の構成ではなく、必要に応じて適宜用いられるものである。

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の構成であるが、次に、図５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６は、本実施形態に係る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。

まず、ステップＳ１０１においてコントローラ３５は、旋回作業車（本機）１００の走行装置１が走行状態であるか走行以外の状態（例えば、停止状態）であるかを判断する。つまり、コントローラ３５は、走行状態検知手段である圧力スイッチ３７により旋回作業車１００が走行しているか否かの判断を行なう。

具体的には、ステップＳ１０１においてコントローラ３５は、圧力スイッチ３７により油圧モータ１２・１２の油圧が走行状態であるか走行以外の状態であるかを判断し、当該各状態に応じてコントローラ３５は、ディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎをどのように設定するかの判断を行なう。

そして、コントローラ３５は、圧力スイッチ３７により走行装置１が走行状態である、即ち、旋回作業車１００が走行していると判断した場合はステップＳ１０５へ移行し、走行装置１が走行以外の状態である、例えば、走行装置１が停止していると判断した場合はステップＳ１０２へ移行する。

ステップＳ１０５においてコントローラ３５は、アクセルダイヤル３６により該コントローラ３５へ指示された目標エンジン回転数に従いディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎを制御する。具体的には、ステップＳ１０５においてコントローラ３５は、エンジン回転数Ｎがエンジン回転数「Ｂ」以下で、かつアクセルダイヤル３６により該コントローラ３５へ指示された任意の目標エンジン回転数に従いディーゼルエンジン３４が駆動するように制御する。すなわち、コントローラ３５は、走行時に必要な走行スピードと駆動力を確保するために走行状態の時のみ、エンジン回転数Ｎの上限値をエンジン回転数「Ｂ」に変更する。コントローラ３５は、エンジン回転数「Ｂ」が上限値となる電気的回転角（図４参照）の角度範囲内でアクセルダイヤル３６により指示される目標エンジン回転数に従って制御信号を作成し、作成した制御信号をディーゼルエンジン３４に出力する。

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、例えばアイソクロナス制御であってエンジン回転数「Ｂ」を上限値とした後述する第２制御パターンを選択し、選択した第２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。

これにより、図６に示すように、走行装置１の走行状態（ステップＳ１０１のＹＥＳ）においては、ディーゼルエンジン３４の第２制御パターンが選択され、該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を一定とするアイソクロナス制御となり、ディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎの上限値は、エンジン回転数「Ｂ」となる。

ここで、図６に示すエンジン回転数「Ｂ」が上限値となる、ディーゼルエンジン３４の第２制御パターンは、旋回作業車１００の走行装置１が走行状態である場合に用いられる制御パターンである。この第２制御パターンの場合、ディーゼルエンジン３４は、アイソクロナス線ｂ（トルクが変化してもエンジン回転数Ｎがエンジン回転数「Ｂ」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任意に運転可能とされる。また、この第２制御パターンの場合、エンジン出力は、エンジン回転数「Ｂ」における最高トルク点（アイソクロナス線ｂにおける最高トルク点：第２定格出力点）で最大となる。換言すると、この第２制御パターンの場合、ディーゼルエンジン３４は、エンジン回転数「Ｂ」における最高トルク点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。また、例えば、旋回作業車１００の走行装置１が走行以外の状態から走行状態に移行した場合は、図６に示すように、コントローラ３５により、アイソクロナス線ａからアイソクロナス線ｂに変更され、アイソクロナス制御のままエンジン回転数Ｎの上限値がエンジン回転数「Ａ」からエンジン回転数「Ｂ」にアップされる。

一方、走行装置１が走行状態でないと判断してステップＳ１０２へ移行した場合は以下の制御フローとなる。

ステップＳ１０２においてコントローラ３５は、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によるダイヤル３６ａの位置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エンジン回転数「Ａ」以上であるかエンジン回転数「Ａ」未満であるかの判断を行なう。
なお、本実施形態においては、エンジン回転数「Ａ」を上限値とするアイソクロナス制御の第１制御パターンと、エンジン回転数「Ａ」よりも高いエンジン回転数「Ｂ」を上限値とするアイソクロナス制御の第２制御パターンとがコントローラ３５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、指示するものとされる。

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）がエンジン回転数「Ａ」以上であると判断した場合はステップＳ１０４へ移行し、目標エンジン回転数がエンジン回転数「Ａ」未満であると判断した場合はステップＳ１０３へ移行する。

ステップＳ１０３においてコントローラ３５は、目標エンジン回転数があらかじめ設定されたエンジン回転数の上限値であるエンジン回転数「Ａ」未満では当該目標エンジン回転数に従いディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎを任意に制御する。すなわち、ステップＳ１０３においてコントローラ３５は、エンジン回転数「Ａ」未満で、かつアクセルダイヤル３６により指示された任意の目標エンジン回転数でディーゼルエンジン３４が駆動するように制御する。つまり、コントローラ３５は、通常、作業装置２での作業時には必要十分なエンジン回転数「Ａ」までしか上昇しないようにエンジン回転数Ｎを制御する。コントローラ３５は、エンジン回転数「Ａ」が上限値となる電気的回転角（図４参照）の角度範囲内でアクセルダイヤル３６により指示される目標エンジン回転数に従って制御信号を作成し、作成した制御信号をディーゼルエンジン３４に出力する。このように、作業時に必要十分なエンジン回転数Ｎの上限値としてエンジン回転数「Ａ」を設けることで、低騒音、低燃費作業を行うことができる。

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、詳細は後述するが、例えばアイソクロナス制御であってエンジン回転数「Ａ」を上限値とした第１制御パターンを選択し、選択した第１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。

これにより、図６に示すように、走行装置１の走行以外の状態（ステップＳ１０１のＮＯ）かつ目標エンジン回転数がエンジン回転数「Ａ」未満の場合（ステップＳ１０２のＮＯ）においては、ディーゼルエンジン３４の第１制御パターンが選択され、該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を一定とするアイソクロナス制御となり、ディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎの上限値は、エンジン回転数「Ａ」となる。

ここで、図６に示すエンジン回転数「Ａ」が上限値となる、ディーゼルエンジン３４の第１制御パターンは、旋回作業車１００の走行装置１が走行以外の状態（例えば、停止状態）である場合に用いられる制御パターンである。この第１制御パターンの場合、ディーゼルエンジン３４は、アイソクロナス線ａ（トルクが変化してもエンジン回転数Ｎがエンジン回転数「Ａ」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任意に運転可能とされる。また、この第１制御パターンの場合、エンジン出力は、エンジン回転数「Ａ」における最高トルク点（アイソクロナス線ａにおける最高トルク点：第１定格出力点）で最大となる。換言すると、この第１制御パターンの場合、ディーゼルエンジン３４は、エンジン回転数「Ａ」における最高トルク点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。

また、ステップＳ１０４においてコントローラ３５は、目標エンジン回転数がディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎの上限値であるエンジン回転数「Ａ」以上に指示されたときにはエンジン回転数「Ａ」にディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎを固定するように制御する。すなわち、コントローラ３５は、アクセルダイヤル３６により指示された目標エンジン回転数がエンジン回転数「Ａ」となる場合、及び該エンジン回転数「Ａ」を超えた場合に、作業装置２での作業時には必要十分なエンジン回転数「Ａ」に固定するようにエンジン回転数Ｎを制御する。ステップＳ１０４においてコントローラ３５は、エンジン回転数「Ａ」が目標エンジン回転数となるように制御信号を作成し、作成した制御信号をディーゼルエンジン３４に出力する。このように、作業時に必要十分なエンジン回転数Ｎの上限値としてエンジン回転数「Ａ」を超えないようにするとともにエンジン回転数「Ａ」に固定する制御を行うことで、低騒音、低燃費作業を行うことができる。

具体的には、ステップＳ１０４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、例えばアイソクロナス制御であってエンジン回転数「Ａ」を上限値とした第１制御パターンを選択し、選択した第１制御パターンのアイソクロナス線ａ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。

これにより、図６に示すように、走行装置１の走行以外の状態（ステップＳ１０１のＮＯ）かつ目標エンジン回転数がエンジン回転数「Ａ」以上の場合（ステップＳ１０２のＹＥＳ）においては、ディーゼルエンジン３４の第１制御パターンが選択され、該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を一定とするアイソクロナス制御となり、ディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎは、エンジン回転数「Ａ」に固定される。
なお、本実施形態では、制御パターンとして、図６に示すアイソクロナス制御の第１制御パターン及び第２制御パターンを例として挙げて説明しているが、特に限定するものではない。例えば、アイソクロナス制御の代わりにドループ制御とし、図７に示すように、該ドループ制御の第１制御パターン（エンジン回転数「Ａ」を上限値とする）及び第２制御パターン（エンジン回転数「Ｂ」を上限値とする。「Ｂ」＞「Ａ」）として、上述したエンジン制御装置５０の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を制御することも可能である。具体的には、例えば、旋回作業車１００の走行装置１が走行以外の状態から走行状態に移行した場合は、図７に示すように、コントローラ３５により、ドループ線ａ_１からドループ線ｂ_１に変更され、ドループ制御のままエンジン回転数Ｎの上限値がエンジン回転数「Ａ」からエンジン回転数「Ｂ」にアップされる。

また、図８（ａ）に示すように、ドループ制御の第１制御パターン（エンジン回転数「Ａ」を上限値とする）及びアイソクロナス制御の第２制御パターン（エンジン回転数「Ｂ」を上限値とする。「Ｂ」＞「Ａ」）として、上述したエンジン制御装置５０の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を制御することも可能である。具体的には、例えば、旋回作業車１００の走行装置１が走行以外の状態から走行状態に移行した場合は、図８（ａ）に示すように、コントローラ３５により、ドループ制御からアイソクロナス制御（ドループ線ａ_２からアイソクロナス線ｂ_２）に変更され、エンジン回転数Ｎの上限値がエンジン回転数「Ａ」からエンジン回転数「Ｂ」にアップされる。このように制御することで、走行速度の増速度が大きく取れる。

また、図８（ｂ）に示すように、アイソクロナス制御の第１制御パターン（エンジン回転数「Ａ」を上限値とする）及びドループ制御の第２制御パターン（エンジン回転数「Ｂ」を上限値とする。「Ｂ」＞「Ａ」）として、上述したエンジン制御装置５０の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を制御することも可能である。具体的には、例えば、旋回作業車１００の走行装置１が走行以外の状態から走行状態に移行した場合は、図８（ｂ）に示すように、コントローラ３５により、アイソクロナス制御からドループ制御（アイソクロナス線ａ_３からドループ線ｂ_３）に変更され、エンジン回転数Ｎの上限値がエンジン回転数「Ａ」からエンジン回転数「Ｂ」にアップされる。このような制御形態にすることで、オペレータが、走行負荷の負荷検出が容易なドループ制御を選択した場合でもエンジン回転数をアップすることで走行速度の低下が少なくなる。

次に、上述したエンジン制御装置５０により、走行時におけるディーゼルエンジン３４のアイソクロナス制御（ハイアイドル制御）の具体的な制御例について図９を用いて説明する。図９は、エンジン回転数とアクセル開度センサ値との関係を示す図であり、縦軸がエンジン回転数（ｍｉｎ^−１）であり、横軸がアクセル開度センサ値（Ｖ）である。
なお、図示しないアクセル開度センサは、エンジン回転数Ｎの目標エンジン回転数（即ち、当該目標エンジン回転数に応じた燃料噴射量）を設定するための人為操作可能なアクセルダイヤル３６やアクセル操作レバー等のアクセル操作部材に設けられており、コントローラ３５に電気的に接続されている。アクセル開度センサは、前記アクセル操作部材の操作量をアクセル開度として検出し、その検出信号をエンジン負荷としてコントローラ３５に入力し得るように構成されている。

エンジン制御装置５０は、通常時には、エンジン回転数Ｎの上限値を上述したエンジン回転数「Ａ」とするが、走行装置１の走行時にはエンジン回転数Ｎの上限値を上述したエンジン回転数「Ｂ」になるように制御し、走行性能を向上させる。走行時には、アクセル開度センサ値がａ０（Ｖ）に対応するエンジン回転数Ｎをローアイドル、アクセル開度センサ値がａ２（Ｖ）をハイアイドルとした場合に、エンジン回転数「Ａ」の割付電圧（アクセル開度センサ値ａ１（Ｖ））以上では、アクセル開度に従ったエンジン回転数Ｎまで上昇する。また、他モード有効中の場合は、本制御を行わないものとする。この制御例を、上述した制御態様に対応させると、走行時においては（ステップＳ１０１のＹＥＳの場合）エンジン回転数Ｎの上限値をエンジン回転数「Ｂ」と設定している。すなわち、アクセル開度センサ値がａ１〜ａ２（Ｖ）となる場合は、エンジン回転数Ｎが「Ａ」〜「Ｂ」ｍｉｎ^−１の間でエンジン回転数Ｎの変更が可能となる。また、走行装置１の走行時においては、エンジン回転数Ｎの上限値をエンジン回転数「Ｂ」まで引き上げ、一方、走行装置１の走行以外の時においては（ステップＳ１０１のＮＯの場合）、エンジン回転数Ｎの上限値をエンジン回転数「Ａ」に制限している。

以上のようなエンジン制御装置５０の制御構成とすることで、通常、作業装置２での作業時（走行以外の状態）には必要十分なエンジン回転数「Ａ」までしか上昇しないようにエンジン回転数Ｎに上限を設けることで、低騒音、低燃費作業を行うことができる。また、走行状態の時のみ、目標エンジン回転数の上限値をエンジン回転数「Ａ」よりも高い、エンジン回転数「Ｂ」に変更する。これにより、旋回作業車１００は、走行時に必要な走行スピードと駆動力を確保することができる。

また、エンジン制御装置５０では、アクセルダイヤル３６の機械的回転角と電気的回転角に差を設け、通常作業時には機械的回転角度最大値よりも手前に設定したエンジン回転数「Ａ」を上限としている。また、エンジン制御装置５０では、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の走行状態が検出され、アクセルダイヤル３６の電気的回転角がエンジン回転数「Ａ」より大きい場合のみ、エンジン回転数「Ｂ」を上限とした、アクセルダイヤル３６による目標エンジン回転数の指示に従う。こうして、エンジン制御装置５０は、旋回作業車１００の動作状態（走行状態か作業状態）に応じてエンジン回転数Ｎの上限値が適切な値となるように変更する制御を行う。

具体的には、オペレータが、旋回作業車１００の走行速度や走行の駆動力が欲しい時、アクセルダイヤル３６を適宜操作した際に、エンジン制御装置５０は、エンジン回転数Ｎを上昇値として好ましい値に変更することができる。本実施形態によれば、走行時等の高出力が必要な時のみディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎの上限値としてエンジン回転数「Ｂ」まで上昇させるように制御することで、特許文献１のような大容量のポンプ等の装置を必要とせず安価に、且つ、オペレータにとって操作が容易で高出力要求に対応できるエンジン制御装置５０を提供することができる。

上述したように本発明によれば、作業車両の作業時では必要なエンジン出力が得られるエンジン回転数を上限値として設けるため、低騒音で、無駄な燃料の消費が防止できる。一方、走行時の高負荷時には煩わしい切り替え作業をしなくても所望のエンジン出力が得られ、力強く走行可能で、走行速度も速く、かつストレスなく作業が行える。

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（目標エンジン回転数指示装置）
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

Claims (3)

1. エンジンと、
   前記エンジンの動力を受けて駆動する走行装置と、
   前記エンジンの動力を受けて駆動する作業装置と、を備える作業車両に搭載され、
   前記エンジンを制御する作業車両のエンジン制御装置において、
   前記走行装置の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
   前記エンジンの回転数を制御するコントローラと、
   前記コントローラへ前記エンジンの目標エンジン回転数を指示する指示装置と、を具備し、
   前記コントローラは、
   前記走行状態検出手段により前記作業車両が走行状態であると判断した場合には、前記指示装置により前記コントローラへ指示された目標エンジン回転数に従い前記エンジンのエンジン回転数を任意に制御し、
   一方、前記走行状態検出手段により前記作業車両が走行状態でないと判断した場合には、前記目標エンジン回転数があらかじめ設定されたエンジン回転数の上限値未満では当該目標エンジン回転数に従い前記エンジンのエンジン回転数を任意に制御し、
   前記目標エンジン回転数が前記エンジンのエンジン回転数の上限値以上に指示されたときには前記エンジン回転数の上限値に前記エンジンのエンジン回転数を固定するように制御することを特徴とする、作業車両のエンジン制御装置。
2. 前記コントローラは、
   前記走行状態検出手段により前記作業車両が走行状態であると判断した場合には、
   前記エンジン回転数の上限値よりも高いあらかじめ設定されたエンジン回転数の上限値以下で任意に制御することを特徴とする請求項１に記載の作業車両のエンジン制御装置。
3. 前記指示装置は、アクセルダイヤルであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の作業車両のエンジン制御装置。

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