JP2019173731A

JP2019173731A - 作業車両

Info

Publication number: JP2019173731A
Application number: JP2018065881A
Authority: JP
Inventors: 祐樹抜井; Masaki Nukii; 幸次兵藤; Koji Hyodo; 田中　哲二; Tetsuji Tanaka; 哲二田中; 勇青木; Isamu Aoki
Original assignee: KCM Corp
Current assignee: KCM Corp
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2019-10-10
Also published as: WO2019188415A1

Abstract

【課題】エンジンがローアイドル回転数でもオーバーヒート状態を解消することができる作業車両を提供する。【解決手段】エンジン１の冷媒を冷却するラジエータ１４と、作動油を冷却する作動油クーラ１５，１６と、これらラジエータ１４と作動油クーラ１５，１６に外気を送風するファン装置（ファンモータ１１、冷却ファン１３）と、エンジン１のローアイドル回転数を調節可能なコントローラ１９（制御装置）とを備え、コントローラ１９は、油水温（冷却水や作動油）を検出するセンサ２３，２４，２５の検出温度に基づいてオーバーヒート状態であるか否かを判定すると共に、駐車ブレーキ検出センサ２０とＦＮＲ検出センサ２１の検出信号に基づいて駐機状態であるか否かを判定し、オーバーヒート状態かつローアイドル待機中に、エンジン１のローアイドル回転数を所定の回転数上昇させる。【選択図】図３

Description

本発明は、ホイールローダや油圧ショベル等の作業車両に関する。

ホイールローダや油圧ショベル等の作業車両には、エンジンの冷却水（冷媒）を冷却するラジエータや、油圧アクチュエータから吐出された作動油を冷却するオイルクーラや、これらラジエータとオイルクーラに冷却風（外気）を送風する冷却ファン等が搭載されている。冷却ファンはエンジンから独立して駆動される油圧モータによって駆動され、冷却ファンを回転させることでラジエータやオイルクーラに対して冷却風を送り込むことができる。

このような冷却ファンでは、冷却水や作動油の温度上昇に伴ってエンジンがオーバーヒート状態になることを防止するために、冷却ファンの回転数を上げて冷却を促すようになっている。特に、エンジンに直結したファンポンプから吐出される作動油でファンモータを駆動し、このファンモータが冷却ファンを回転させる構成のように、冷却ファンがエンジンと直結していない冷却ファンシステムでは、通常時はエンジン回転数に関係なく冷却ファンの回転数を一定の低回転数に抑えておき、オーバーヒート状態になったときに冷却ファンの回転数を高回転数に上げることにより、オーバークールを避けた適切な冷却を行えるようにし、燃費の低減化も可能にしている。

この種の冷却ファン制御に関する技術の一例として、エンジンの出力を制限しないＰモードとエンジンの出力を制限するＥモードに切り替える出力切り替えスイッチを備え、Ｅモードに設定されている場合、冷却水温が高くなる範囲内でＰモード設定時と比べて冷却ファンの目標回転速度を低く設定し、冷却水温が１００度を超えてオーバーヒート状態になると、冷却ファンの目標回転速度をＰモード設定時の最高回転速度と同じ回転速度に設定するようにした技術が知られている（特許文献１参照）。また、他の従来例として、エンジンのオーバーヒート時に、ポンプの吸収馬力特性の変更処置とエンジン回転数の低下処置とを複合的に実行することにより、エンジン負荷の軽減時においても作業機械の操作性や制御安定性を良好に保持するようにした技術が知られている（特許文献２参照）。

特許第５５１８５８９号公報特許第２７２４８２０号公報

ホイールローダや油圧ショベル等の作業車両においては、作業の中でしばしば待機時間（例えば、ダンプトラックの待ち時間）が入り、その際に、オペレータはエンジンを停止せずにローアイドル状態で駐機して待機している。一般的に、オーバーヒート状態の作業車両では、駐機時にローアイドル状態となることによってエンジン負荷が低下するため、オーバーヒート状態は駐機時間の経過に伴って解消傾向となる。しかしながら、エンジンのローアイドル状態では、作業時に比べて冷却ファンの回転数が低下するため、冷却水や作動油の冷却効率が悪くなり、エンジンルーム内にこもった熱が抜けにくくなる。特に、駐機する頻度は多いが、１回の駐機時間が短い現場では、ローアイドル回転数であることがオーバーヒート状態を解消することにつながらなくなる。

なお、前述した特許文献１と特許文献２に開示された従来技術は、基本的にはエンジン回転数が高回転領域で稼働しているときにオーバーヒートした場合、作業車両を停車させずに作業を継続したままオーバーヒート状態を解消するというものであり、ローアイドル回転数のような低回転領域や車両が停止している駐機状態におけるオーバーヒート状態の解消については全く認識していない。

本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、エンジンがローアイドル回転数でもオーバーヒート状態を解消することができる作業車両を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の作業車両は、エンジンと、前記エンジンにより駆動され、作業機を動作させる油圧シリンダへ作動油を吐出するメイン油圧ポンプと、前記エンジンにより駆動され、前記メイン油圧ポンプとは別に設けられた固定容量型のファン用油圧ポンプと、前記エンジンの回転数をローアイドルからハイアイドルまで変化させるアクセルペダルと、前記エンジンの冷媒を冷却するラジエータと、作動油を冷却する作動油クーラと、前記冷媒の温度を検出する冷媒温度センサと、前記作動油の温度を検出する作動油温度センサと、前記ラジエータと前記作動油クーラに外気を送風するファン装置と、を備えた作業車両において、前記エンジンのローアイドル回転数を調節可能な制御装置を備え、前記制御装置は、前記冷媒温度センサと前記作動油温度センサとの少なくとも一方の検出温度に基づいて、オーバーヒート状態に対応した冷媒温度もしくは作動油温度であり、かつローアイドル回転数であると判定した場合に、前記エンジンのローアイドル回転数を予め設定された所定の回転数上昇させることを特徴としている。

本発明の作業車両によれば、エンジンがローアイドル回転数でもファン装置の冷却性能を上げてオーバーヒート状態を解消することができる。前述した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態に係る作業車両の一例として挙げたホイールローダを示す側面図である。図１のホイールローダに備えられる冷却ファン制御装置を含む油圧回路の構成図である。（ａ）はエンジン回転数と冷却ファン回転数との関係を示す説明図、（ｂ）は冷却水温とエンジン回転数との関係を示す説明図、（ｃ）は作動油温とエンジン回転数との関係を示す説明図、（ｄ）はトルコン油温とエンジン回転数との関係を示す説明図である。ローアイドル回転数の設定変更についての処理内容を示すフローチャートである。ローアイドル回転数の設定変更についての処理内容を示すフローチャートである。ローアイドル回転数の設定変更についての処理内容を示すフローチャートである。作業車両の他の例である油圧ショベルに備えられる冷却ファン制御装置を含む油圧回路の構成図である。ローアイドル回転数の設定変更についての処理内容を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図４を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施形態に係る作業車両の一例であるホイールローダ１００の側面図である。ホイールローダ１００は、アーム１１１、バケット１１２、タイヤ１１３等を有する前フレーム１１０と、運転室１２１、エンジン室１２２、タイヤ１２３等を有する後フレーム１２０とで構成される。エンジン室１２２にはエンジン（後述する）が搭載されており、後フレーム１２０の後方にはカウンタウェイト１２４が取り付けられている。

アーム１１１は不図示のアームシリンダ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。なお、これらアーム１１１、アームシリンダ、バケット１１２、バケットシリンダ１１５等により作業機（フロント作業機）が構成されている。前フレーム１１０と後フレーム１２０とはセンタピン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の伸縮により後フレーム１２０に対し前フレーム１１０が左右に屈折する。

エンジン室１２２の後方には、ラジエータフレーム１３５と冷却ファンユニット１５０とが配設されている。ラジエータフレーム１３５は後フレーム１２０に固定されており、このラジエータフレーム１３５には、後述する図２に示した、エンジン１の冷却水（冷媒）を冷却するラジエータ１４や、作動油の冷却用のオイルクーラ１６、トルクコンバータ２の作動流体冷却用の作動流体クーラ１５が取り付けられている。冷却ファンユニット１５０は、後述する図２に示した、ファンモータ１１で駆動される冷却ファン１３を備えている。作動流体クーラ１５とオイルクーラ１６は、トルコン油（作動流体）や作動油を冷却するための作動油クーラである。

図２は、エンジン１や冷却ファン制御装置を含む油圧回路の構成図である。エンジン１の出力軸にはトルクコンバータ２（以下、トルコンと呼ぶ）の不図示の入力軸が連結され、トルコン２の不図示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１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速に変速する液圧クラッチを有し、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６に伝達され、ホイールローダ１００が走行する。

ホイールローダ１００は、エンジン１で駆動される作業機駆動用のメイン油圧ポンプ７と、メイン油圧ポンプ７から吐出される圧油を制御するコントロール弁１７と、作業用油圧シリンダ１８（例えばバケットシリンダ１１５やアームシリンダ）と、ファンモータ１１駆動用の固定容量型の油圧ポンプ８と、ファンモータ１１の回転速度を制御するための可変リリーフ弁９と、前述したファンモータ１１および冷却ファン１３と、エンジン１の回転速度変化により、ファンモータ１１を駆動する油圧回路１２ａが負圧になった場合のキャビテーションを防止するためのチェック弁１０とを備えている。

エンジン１の冷却水は、サーモスタット２２を経由してラジエータ１４に流れ込み、ラジエータ１４で冷却された後、再びエンジン１に戻る。サーモスタット２２は、エンジン１からラジエータ１４に至る冷却水配管の途中に設けられている。サーモスタット２２は、冷却水をラジエータ１４に供給する経路上で、冷却水の温度に応じて経路を全閉から全開の間で開閉する。

本実施形態で用いられているサーモスタット２２は、開度０％となる全閉温度が８５℃であり、開度１００％となる全開温度が９５℃である。すなわち、サーモスタット２２に触れている冷却水温度が８５℃まではサーモスタット２２が全閉しており、冷却水温度が８５℃を超えるとサーモスタット２２が徐々に開き始めて開口面積が増加し、冷却水温度が９５℃に達するとサーモスタット２２が全開する。

作動油は、作動油タンク３１からメイン油圧ポンプ７で吸い上げられて吐出され、コントロール弁１７を経由してオイルクーラ１６へ流れ込み、オイルクーラ１６で冷却された後、再び作動油タンク３１に戻る。トルコン２の作動流体は、トルコン２から作動流体クーラ１５へ流れ込み、作動流体クーラ１５で冷却された後、再びトルコン２へ戻る。

油圧ポンプ８から吐出される圧油がファンモータ１１に供給されると、ファンモータ１１と冷却ファン１３が回転する。冷却ファン１３が回転すると、冷却ファン１３からラジエータ１４とオイルクーラ１６および作動流体クーラ１５に向けて冷却風が送風され、冷却風との熱交換により各油水温（冷却水、作動油温、トルコン油温）が冷却される。

また、ホイールローダ１００は、コントローラ１９と、駐車ブレーキ検出センサ２０と、ＦＮＲ検出センサ２１と、アクセルペダル操作量検出センサ２６と、冷却水温度センサ２３と、作動油温度センサ２４と、作動流体温度センサ２５とを備えている。コントローラ１９は、ホイールローダ１００の各部を制御する制御装置である。駐車ブレーキ検出センサ２０は、不図示の駐車ブレーキが操作されたか否かを検出するセンサである。ＦＮＲ検出センサ２１は、不図示の操作レバーが前進／ニュートラル／後進のいずれのポジションにあるかを検出するセンサである。アクセルペダル操作量検出センサ２６は、不図示のアクセルペダルの操作量を検出するセンサである。エンジン１の回転数はアクセルペダルの踏み込み量の増加に伴って上昇し、エンジン回転数が上昇すると、メイン油圧ポンプ７の回転数が上昇してポンプ吐出量が増大する。

冷却水温度センサ２３は、冷却水の温度の冷却前の温度を検出するセンサであり、ラジエータ１４の上流側の管路等に設けられている。作動油温度センサ２４は、作動油の温度の冷却前の温度を検出するセンサであり、オイルクーラ１６の上流側の管路等に設けられている。作動流体温度センサ２５は、作動流体（トルコン油）の温度の冷却前の温度を検出するセンサであり、作動流体クーラ１５の上流側の管路等に設けられている。

コントローラ１９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置、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１９は制御ラインで可変リリーフ弁９と接続されており、可変リリーフ弁９は、コントローラ１９からの出力電流値（指示値）に応じて、油圧ポンプ８からファンモータ１１へ供給される圧油の最高圧を規定し、油圧ポンプ８の吐出側圧力を制御する。コントローラ１９は可変リリーフ弁９の設定リリーフ圧を制御すること、すなわち、ファンモータ１１の入口側圧力である油圧ポンプ８の吐出側圧力を制御することにより、冷却ファン１３の回転速度を制御できる。

コントローラ１９には、駐車ブレーキ検出センサ２０からの駐車ブレーキの作動情報と、ＦＮＲ検出センサ２１からの操作レバーの位置情報と、アクセルペダル操作量検出センサ２６からのアクセルペダル踏み込み量の情報と、冷却水温度センサ２３からの冷却水温度の情報と、作動油温度センサ２４からの作動油温度の情報と、作動流体温度センサ２５からのトルコン油温度の情報がそれぞれ入力されている。コントローラ１９は、エンジン１の出力を特に制限しないが、エンジン１のローアイドルでオーバーヒート状態にあるときに、エンジン１のローアイドル回転数を後述するように制御する。

図３（ａ）はエンジン１のエンジン回転数（Ｎ_Ｅ）と冷却ファン１３のファン回転数（Ｎ_Ｆ）との関係を示す説明図である。エンジン１は、アクセルペダルの踏み込み量に応じて、ローアイドル回転数（Ｎ_Ｅ＿Ｌ）からハイアイドル回転数（Ｎ_Ｅ＿Ｈ）まで変化する。エンジン回転数が高いとき（ハイアイドル回転数付近）では、冷却ファン１３のファン回転数を最小のＭＩＮ回転数（例えば６００ｒｐｍ）から最大のＭＡＸ回転数（例えば１６００ｒｐｍ）まで制御することができる。エンジン１とファン駆動用の固定容量型の油圧ポンプ８は、互いに回転軸を介して連結されているため、エンジン回転数の上昇に伴い油圧ポンプ８の回転数も上昇する比例の関係になっている。

しかし、エンジン回転数がローアイドル回転数に近づくと、冷却ファン１３のファン回転数をＭＡＸ回転数で回転することができなくなる。すなわち、エンジン回転数がローアイドル回転数に近づくと、ファンモータ１１に吐出される油圧ポンプ８の吐出流量が少なくなるため、コントローラ１９が可変リリーフ弁９を最大回転側に制御したとしても、可変リリーフ弁９の設定流量まで吐出されず、冷却ファン１３のファン回転数はＭＡＸ回転数よりかなり低い値ｒ１（例えば８００ｒｐｍ）で頭打ちとなる。

エンジン回転数が低くなるとエンジン１の出力も低くなるため、オーバーヒート時にエンジン１をローアイドルにすることは有効である。しかし、上述したようにローアイドル状態では冷却ファン１３のファン回転数も低くなるため、各油水温（冷却水、作動油温、トルコン油温）を冷却したりエンジン室１２２内にこもった熱を換気するには風量が不十分となる。特に、駐機する頻度は多いが、１回の駐機時間が短い現場では、エンジン１をローアイドルにすることが必ずしもオーバーヒート状態を解消することにつながらなくなる。このような知見に基づいて、本実施形態では、オーバーヒート時のローアイドル待機中に、コントローラ１９の制御によりエンジン１のローアイドル回転数を所定の回転数上昇（アイドルアップ）させるようにした。

アイドルアップするエンジン回転数（Ｎ_Ｅ＿Ｕ）は、例えばアーム１１１やバケット１１２等のフロント作業機を動作する掘削、積み込み等の作業に対応して設定された回転数を上限としても良いし、例えば駐機状態を解除して発進しようとした際に、車体の発進動作に悪影響を及ぼす回転数に比べて低い回転数としても良い。ここでの悪影響とは、操作レバーを前進に入れた際にクリープ現象による車両の飛び出しが大きくなったり、通常であればクリープ現象で進まないはずの車両が前進してしまうこと等が挙げられる。本実施形態の場合、アイドルアップするエンジン回転数は１００ｒｐｍ〜３００ｒｐｍ程度とし、これは、オーバーヒート状態を解消するために予め冷却ファン１３のファン回転数に対応付けられた最小限のエンジン回転数であって、予めコントローラ１９内のメモリに記憶し設定されている。そして、このようにエンジン回転数がアイドルアップされると、冷却ファン１３のファン回転数をアイドルアップ前の値ｒ１よりも高い値ｒ２（例えば１０００ｒｐｍ）まで上昇させることができる。

コントローラ１９は、オーバーヒート時のローアイドル待機中に、駐車ブレーキ検出センサ２０や冷却水温度センサ２３などから検出される各情報に基づいて、以下に説明するようにローアイドル時のエンジン回転数を制御する。図３（ｂ）は冷却水温とエンジン回転数との関係を示す説明図、図３（ｃ）は作動油温とエンジン回転数との関係を示す説明図、図３（ｄ）はトルコン油温とエンジン回転数との関係を示す説明図である。図３（ｂ）に示すように、冷却水温Ｔ（℃）が作動温度Ｔａ１まで上昇すると、エンジン回転数Ｎ_Ｅ（ｒｐｍ）をＮ_Ｅ＿ＬからＮ_Ｅ＿Ｕへ上昇させ、冷却水温Ｔ（℃）が解除温度Ｔａ２まで下降すると、エンジン回転数Ｎ_ＥをＮ_Ｅ＿ＵからＮ_Ｅ＿Ｌへ下げる（Ｔａ２≦Ｔａ１）。また、図３（ｃ）に示すように、作動油温Ｔ（℃）が作動温度Ｔｂ１まで上昇すると、エンジン回転数Ｎ_Ｅ（ｒｐｍ）をＮ_Ｅ＿ＬからＮ_Ｅ＿Ｕへ上昇させ、作動油温Ｔ（℃）が解除温度Ｔｂ２まで下降すると、エンジン回転数Ｎ_ＥをＮ_Ｅ＿ＵからＮ_Ｅ＿Ｌへ下げる（Ｔｂ２≦Ｔｂ１）。また、図３（ｄ）に示すように、トルコン油温Ｔ（℃）が作動温度Ｔｃ１まで上昇すると、エンジン回転数Ｎ_Ｅ（ｒｐｍ）をＮ_Ｅ＿ＬからＮ_Ｅ＿Ｕへ上昇させ、トルコン油温Ｔ（℃）が解除温度Ｔｃ２まで下降すると、エンジン回転数Ｎ_ＥをＮ_Ｅ＿ＵからＮ_Ｅ＿Ｌへ下げる（Ｔｃ２≦Ｔｃ１）。

図４は、ローアイドル回転数の設定変更についての処理内容の第１実施例を示すフローチャートである。ホイールローダ１００の不図示のイグニッションスイッチがオン操作されると、図４に示す処理を行うプログラムが起動されて、コントローラ１９で繰り返し実行される。

図４に示すように、まず、コントローラ１９は、冷却水温度センサ２３から検出される冷却水温度の情報と、作動油温度センサ２４から検出される作動油温度の情報と、作動流体温度センサ２５から検出されるトルコン油温度の情報とに基づいて、車両がオーバーヒートしているか否かを判定する（ステップＳ１）。具体的には、冷却水温が所定の作動温度Ｔａ１以上（冷却油温≧Ｔａ１℃）である場合、あるいは作動油温が所定の作動温度Ｔｂ１以上（作動油温≧Ｔｂ１℃）である場合、あるいはトルコン油温が所定の作動温度Ｔｃ１以上（トルコン油温≧Ｔｃ１℃）である場合に、オーバーヒート状態であると判定する。このとき監視する油水温は、基本的にこの３つとするが、例えば、ＨＳＴ車両やホイールローダ以外のトルコンを備えていない作業車両の場合は、冷却水温度と作動油温度の油水温を監視すれば良い。

ステップＳ１において、オーバーヒートであると肯定判定（Ｙｅｓ）されると、コントローラ１９は、駐車ブレーキ検出センサ２０から検出される駐車ブレーキの作動情報と、ＦＮＲ検出センサ２１から検出されるニュートラル情報とに基づいて、車両が駐機状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、操作レバーがニュートラルにあって、駐車ブレーキ圧が所定圧Ｐａ以上（駐車ブレーキ圧≧Ｐａ）である場合に、駐機状態にあると判定する。その際、ニュートラル情報と駐車ブレーキの作動情報の代わりに、不図示の車速センサからの車速情報に基づいて車速が一定速度以下（例えば車速≦１ｋｍ／ｈや車速＝０ｋｍ／ｈ）のときや、アクセルペダル操作量検出センサ２６から検出される情報に基づいてアクセルペダル踏み込みがないときに、駐機状態であると判断しても良い。

ステップＳ２において、駐機状態であると肯定判定（Ｙｅｓ）されると、コントローラ１９は、エンジン回転数がローアイドル回転数であるか否かを判定する（ステップＳ３）。具体的には、エンジン回転数が所定回転数Ｎａよりも低い（エンジン回転数＜Ｎａ）場合に、ローアイドル回転数であると判定する。そして、ステップＳ３において、ローアイドル回転数であると肯定判定（Ｙｅｓ）されるとステップＳ４へ進み、コントローラ１９は、エンジン１のローアイドル回転数を一定時間（例えば１秒）かけて所定の回転数（例えば１００ｒｐｍ）だけ上昇（アイドルアップ）させる。これにより、コントローラ１９は、冷却ファン１３がアイドルアップ前よりも高速回転（例えば１０００ｒｐｍ）するように、可変リリーフ弁９の設定圧を変更してファンモータ１１の回転速度を制御する。

しかる後、コントローラ１９は、冷却水温度センサ２３から検出される冷却水温度の情報と、作動油温度センサ２４から検出される作動油温度の情報と、作動流体温度センサ２５から検出されるトルコン油温度の情報とに基づいて、オーバーヒートが解消されたか否かを判定する（ステップＳ５）。具体的には、冷却水温が所定の解除温度Ｔａ２よりも低くなり（冷却水温＜Ｔａ２℃）、かつ作動油温が所定の解除温度Ｔｂ２よりも低くなり（作動油温＜Ｔｂ２℃）、かつトルコン油温が所定の解除温度Ｔｃ２よりも低くなった（トルコン油温＜Ｔｃ２℃）場合に、オーバーヒートが解消されたと判定する。なお、ステップＳ５において、オーバーヒートが解消されているか否かの判定に代えて、コントローラ１９は、駐機状態が解除されているか否かを判定し、駐機状態が解除されていると判定した場合にステップＳ６に進むようにしても良い。

ステップＳ５において、オーバーヒートが解消されたと肯定判定（Ｙｅｓ）されると、コントローラ１９は、エンジン１のローアイドル回転数を一定時間（例えば１秒）かけて所定の回転数（例えば１００ｒｐｍ）だけ下降させ、アイドルアップされたローアイドル回転数を元の回転数に戻す（ステップＳ６）。

なお、ステップＳ１においてオーバーヒートでないと否定判定（Ｎｏ）された場合や、ステップＳ２において駐機状態でないと否定判定（Ｎｏ）された場合や、ステップＳ３においてローアイドル回転でないと否定判定（Ｎｏ）された場合は、ローアイドル回転数を変更することなく１回の制御を終了した後、これを繰り返し実行する。

以上説明したように、本実施形態に係るホイールローダ１００は、制御装置であるコントローラ１９が、冷却水温度センサ２３と作動油温度センサ２４および作動流体温度センサ２５の少なくとも１つの検出温度に基づいてオーバーヒート状態であるか否かを判定し、かつ、エンジン１の回転数がローアイドルであるか否かを判定すると共に、駐車ブレーキ検出センサ２０とＦＮＲ検出センサ２１に基づいて駐機状態であるか否かを判定し、オーバーヒート状態でローアイドル待機中であると判定されたときに、エンジン１のローアイドル回転数をアップして冷却ファン１３の冷却効率を上げるようにしたので、駐機する頻度は多いが、１回の駐機時間が短い現場においても、オーバーヒート状態を解消することができる。

なお、図４に示す第１実施例では、ステップＳ２で駐機状態であることが判定された後、ステップＳ３でエンジン回転数がローアイドル回転数であるか否かを判定しているため、例えば、駐機中にフロント作業機（アーム１１１やバケット１１２等）を動作させてエンジン１がハイアイドル状態になっている場合、ローアイドル回転数の変更処理は不要となる。ただし、エンジン回転数がローアイドル回転数であるか否かを判定する処理（ステップＳ３）を省略し、ステップＳ２で駐機状態であることが判定されたら、ローアイドル回転の判定を行わずにローアイドル回転数をアップする処理（ステップＳ４）を実行するようにしても良い。

図５は、ローアイドル回転数の設定変更についての処理内容の第２実施例を示すフローチャートである。この第２実施例が図４に示す第１実施例と相違する点は、ローアイドル回転数のアイドルアップを駐機判定後すぐに行わず、一定時間後に行うようにしたことにあり、それ以外は基本的に同じである。

すなわち、図５に示すように、まず、コントローラ１９は、冷却水温度センサ２３から検出される冷却水温度の情報と、作動油温度センサ２４から検出される作動油温度の情報と、作動流体温度センサ２５から検出されるトルコン油温度の情報とに基づいて、車両がオーバーヒートしているか否かを判定する（ステップＳ１１）。具体的には、冷却水温が所定の作動温度Ｔａ１以上（冷却油温≧Ｔａ１℃）である場合、あるいは作動油温が所定の作動温度Ｔｂ１以上（作動油温≧Ｔｂ１℃）である場合、あるいはトルコン油温が所定の作動温度Ｔｃ１以上（トルコン油温≧Ｔｃ１℃）である場合に、オーバーヒート状態であると判定する。

ステップＳ１１において、オーバーヒートであると肯定判定（Ｙｅｓ）されると、コントローラ１９は、駐車ブレーキ検出センサ２０から検出される駐車ブレーキの作動情報と、ＦＮＲ検出センサ２１から検出されるニュートラル情報とに基づいて、車両が駐機状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１２）。具体的には、操作レバーがニュートラルにあって、駐車ブレーキ圧が所定圧Ｐａ以上（駐車ブレーキ圧≧Ｐａ）である場合に、駐機状態にあると判定する。

ステップＳ１２において、駐機状態であると肯定判定（Ｙｅｓ）されると、コントローラ１９は、エンジン回転数がローアイドル回転数であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。具体的には、エンジン回転数が所定回転数Ｎａよりも低い（エンジン回転数＜Ｎａ）場合に、ローアイドル回転数であると判定する。

ステップＳ１３において、ローアイドル回転数であると肯定判定（Ｙｅｓ）されると、コントローラ１９は、タイマが一定時間ＴＡ（例えば３０秒）経過したか否か（タイマ＞ＴＡ）を判定する（ステップＳ１４）。そして、タイマが一定時間経過するとステップＳ１５へ進み、コントローラ１９は、エンジン１のローアイドル回転数を一定時間（例えば１秒）かけて所定の回転数（例えば１００ｒｐｍ）だけ上昇（アイドルアップ）させる。

しかる後、コントローラ１９は、冷却水温度センサ２３から検出される冷却水温度の情報と、作動油温度センサ２４から検出される作動油温度の情報と、作動流体温度センサ２５から検出されるトルコン油温度の情報とに基づいて、オーバーヒートが解消されたか否かを判定する（ステップＳ１６）。具体的には、冷却水温が所定の解除温度Ｔａ２よりも低くなり（冷却水温Ｔ＜Ｔａ２℃）、かつ作動油温が所定の解除温度Ｔｂ２よりも低くなり（作動油温＜Ｔｂ２℃）、かつトルコン油温が所定の解除温度Ｔｃ２よりも低くなった（トルコン油温＜Ｔｃ２℃）場合に、オーバーヒートが解消されたと判定する。なお、ステップＳ１６において、オーバーヒートが解消されているか否かの判定に代えて、コントローラ１９は、駐機状態が解除されているか否かを判定し、駐機状態が解除されていると判定した場合にステップＳ１７に進むようにしても良い。

ステップＳ１６において、オーバーヒートが解消されたと肯定判定（Ｙｅｓ）されると、コントローラ１９は、エンジン１のローアイドル回転数を一定時間（例えば１秒）かけて所定の回転数（例えば１００ｒｐｍ）だけ下降させ、アイドルアップされたローアイドル回転数を元の回転数に戻した後（ステップＳ１７）、タイマをリセットする。

このように、ローアイドル回転数のアイドルアップを駐機判定後すぐに行わず、一定時間後（例えば３０秒後）に行うようにすると、例えば、アクセルとブレーキを同時操作することによってトルコン油温が急上昇した場合のように、駐機状態でフロント作業機を動作することに伴うオーバーヒートなどが制御対象から排除されるため、より効率的にオーバーヒート状態を解消することができる。

図６は、ローアイドル回転数の設定変更についての処理内容の第３実施例を示すフローチャートである。この第３実施例が図４に示す第１実施例と相違する点は、ローアイドル回転数を段階的に上げるようにしたことにあり、それ以外は基本的に同じである。

すなわち、図６に示すように、まず、コントローラ１９は、冷却水温度センサ２３から検出される冷却水温度の情報と、作動油温度センサ２４から検出される作動油温度の情報と、作動流体温度センサ２５から検出されるトルコン油温度の情報とに基づいて、車両がオーバーヒートしているか否かを判定する（ステップＳ２１）。具体的には、冷却水温が所定の作動温度Ｔａ１以上（冷却油温≧Ｔａ１℃）である場合、あるいは作動油温が所定の作動温度Ｔｂ１以上（作動油温≧Ｔｂ１℃）である場合、あるいはトルコン油温が所定の作動温度Ｔｃ１以上（トルコン油温≧Ｔｃ１℃）である場合に、オーバーヒート状態であると判定する。

ステップＳ２１においてオーバーヒートであると判定されるとステップＳ２２へ進み、コントローラ１９は、駐車ブレーキ検出センサ２０から検出される駐車ブレーキの作動情報と、ＦＮＲ検出センサ２１から検出されるニュートラル情報とに基づいて、車両が駐機状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２２）。具体的には、操作レバーがニュートラルにあって、駐車ブレーキ圧が所定圧Ｐａ以上（駐車ブレーキ圧≧Ｐａ）である場合に、駐機状態にあると判定する。

ステップＳ２２において駐機状態にあると判定されるとステップＳ２３へ進み、コントローラ１９は、エンジン１のローアイドル回転数を一定時間（例えば１秒）かけて所定の回転数（例えば１００ｒｐｍ）だけ上昇させた後、ステップＳ２４でタイマカウントを起動させてから、オーバーヒートが解消されたか否かを判定する（ステップＳ２５）。具体的には、冷却水温が所定の解除温度Ｔａ２よりも低くなり（冷却水温＜Ｔａ２℃）、かつ作動油温が所定の解除温度Ｔｂ２よりも低くなり（作動油温＜Ｔｂ２℃）、かつトルコン油温が所定の解除温度Ｔｃ２よりも低くなった（トルコン油温＜Ｔｃ２℃）場合に、オーバーヒートが解消されたと判定する。なお、上述したように、駐機状態が解除されているか否かによりオーバーヒートの解消を判定しても良い。

ステップＳ２５において、オーバーヒートが解消されたと肯定判定（Ｙｅｓ）されると、コントローラ１９は、エンジン１のローアイドル回転数を一定時間（例えば１秒）かけてアイドルアップ（例えば１００ｒｐｍ）した分だけ下降させ、アイドルアップされたローアイドル回転数を元の回転数に戻し（ステップＳ２６）、その後にタイマをリセットする（ステップＳ２７）。

一方、ステップＳ２５において、オーバーヒートが解消されていないと否定判定（Ｎｏ）されるとステップＳ２８へ進み、タイマが一定時間ＴＡ（例えば３０秒）経過したか否か（タイマ＞ＴＡ）を判定する。そして、タイマが一定時間経過するとステップＳ２９へ進み、コントローラ１９は、エンジン１のローアイドル回転数を一定時間（例えば１秒）かけて、ステップＳ２３でアップした回転数からさらに上昇（例えば１００ｒｐｍ、計２００ｒｐｍ）させる。

しかる後、コントローラ１９は、再びオーバーヒートが解消されたか否かを判定する（ステップＳ３０）。すなわち、冷却水温が所定の解除温度Ｔａ２よりも低くなり（冷却水温＜Ｔａ２℃）、かつ作動油温が所定の解除温度Ｔｂ２よりも低くなり（作動油温＜Ｔｂ２℃）、かつトルコン油温が所定の解除温度Ｔｃ２よりも低くなった（トルコン油温＜Ｔｃ２℃）場合に、オーバーヒートが解消されたと判定する。なお、上述したように、駐機状態が解除されているか否かによりオーバーヒートの解消を判定しても良い。

ステップＳ３０において、オーバーヒートが解消されたと肯定判定（Ｙｅｓ）されるとステップＳ２６へ進む。そして、ステップＳ２６において、エンジン１のローアイドル回転数を一定時間（例えば１秒）かけてアイドルアップ（この場合は２００ｒｐｍ）した分だけ下降させ、アイドルアップされたローアイドル回転数を元の回転数に戻した後、タイマをリセットする（ステップＳ２７）。

このように、オーバーヒート判定後にローアイドル回転数を段階的にアイドルアップするようにすると、ローアイドル回転数を所定量（例えば１００ｒｐｍ）だけ上昇させてもオーバーヒートが解消されない場合に、所定時間後（例えば３０秒）にローアイドル回転数をさらに上昇（例えば計２００ｒｐｍ）させることにより、冷却ファン１３の冷却効率をより一層高めて効率的にオーバーヒート状態を解消することができる。

次に、本発明を作業車両の他の例である油圧ショベルに適用した実施形態について説明する。図７は、油圧ショベルに備えられるエンジンや冷却ファン制御装置を含む油圧回路の構成図であり、図２に対応する部分には同一符号を付すことで重複説明を省略する。

図７に示す油圧ショベルの油圧回路構成が図２に示すホイールローダの油圧回路構成と相違する点は、コントローラ１９が、操作検出センサ２７と走行検出センサ２８およびロックスイッチ２９から検出される情報に基づいて駐機判定を行うことと、ラジエータ１４の冷却水温度とオイルクーラ１６の作動油温度を監視してオーバーヒート判定を行うことにあり、それ以外は基本的に同様である。

操作検出センサ２７は、フロント作業機を操作する操作レバーの中立位置を検出する圧力センサである。走行検出センサ２８は、走行体を操作する走行レバーの中立位置を検出する圧力センサである。ロックスイッチ２９は、油圧回路の圧力を遮断するために使用されるゲートロックレバーにより作動されるスイッチである。コントローラ１９は、オーバーヒート時のローアイドル待機中に、操作検出センサ２７や冷却水温度センサ２３などから検出される各情報に基づいて、以下に説明するようにローアイドル時のエンジン回転数を制御する。

図８は、ローアイドル回転数の設定変更についての処理内容の一例を示すフローチャートである。油圧ショベルの不図示のイグニッションスイッチがオン操作されると、図８に示す処理を行うプログラムが起動されて、コントローラ１９で繰り返し実行される。

図８に示すように、まず、コントローラ１９は、冷却水温度センサ２３から検出される冷却水温度の情報と、作動油温度センサ２４から検出される作動油温度の情報とに基づいて、車両がオーバーヒートしているか否かを判定する（ステップＳ３１）。具体的には、冷却水温が所定の作動温度Ｔａ１以上（冷却油温≧Ｔａ１℃）である場合、あるいは作動油温が所定の作動温度Ｔｂ１以上（作動油温≧Ｔｂ１℃）である場合に、オーバーヒート状態であると判定する。

ステップＳ３１において、オーバーヒートであると肯定判定（Ｙｅｓ）されると、コントローラ１９は、操作検出センサ２７および走行検出センサ２８から入力される検出信号と、ロックスイッチ２９から入力される検出信号のいずれか一方または両方に基づいて、車両が駐機状態にあるか否かを判定する（ステップＳ３２）。具体的には、操作検出センサ２７と走行検出センサ２８から中立位置信号が入力され、操作レバーと走行レバーの両方が非操作状態を一定時間（例えば３秒）継続している場合、あるいは、ロックスイッチ２９が作動されて油圧回路の圧力を遮断する信号が入力された場合、コントローラ１９は駐機状態にあると判定する。

ステップＳ３２において、駐機状態であると肯定判定（Ｙｅｓ）されるとステップＳ３３へ進み、コントローラ１９は、エンジン１のローアイドル回転数を一定時間（例えば１秒）かけて所定の回転数（例えば１００ｒｐｍ）だけ上昇（アイドルアップ）させる。これにより、コントローラ１９は、冷却ファン１３がアイドルアップ前よりも高速で回転するように、可変リリーフ弁９の設定圧を変更してファンモータ１１の回転速度を制御する。

しかる後、コントローラ１９は、冷却水温度センサ２３から検出される冷却水温度の情報と、作動油温度センサ２４から検出される作動油温度の情報とに基づいて、オーバーヒートが解消されたか否かを判定する（ステップＳ３４）。具体的には、冷却水温が所定の解除温度Ｔａ２よりも低くなり（冷却水温＜Ｔａ２℃）、かつ作動油温が所定の解除温度Ｔｂ２よりも低くなった（作動油温＜Ｔｂ２℃）場合に、オーバーヒートが解消されたと判定する。なお、上述したように、駐機状態が解除されているか否かによりオーバーヒートの解消を判定しても良い。

ステップＳ３４において、オーバーヒートが解消されたと肯定判定（Ｙｅｓ）されると、コントローラ１９は、エンジン１のローアイドル回転数を一定時間（例えば１秒）かけて所定の回転数（例えば１００ｒｐｍ）だけ下降させ、アイドルアップされたローアイドル回転数を元の回転数に戻す（ステップＳ３５）。

また、ステップＳ３１においてオーバーヒートでないと否定判定（Ｎｏ）された場合や、ステップＳ３２において駐機状態でないと否定判定（Ｎｏ）された場合は、ローアイドル回転数を変更することなく１回の制御を終了した後、これを繰り返し実行する。

なお、図８に示す実施例では、ステップＳ３２で駐機状態であることが判定されたら、ローアイドル回転の判定を行わずにローアイドル回転数をアップする処理（ステップＳ３３）を実行するようにしているが、ローアイドル回転の判定を行った後に、ローアイドル回転数をアイドルアップするようにしても良い。また、ローアイドル回転数のアイドルアップを駐機判定後すぐに行わず、一定時間後に行うようにしたり（図５参照）、ローアイドル回転数を段階的に上げる（図６参照）ようにしても良い。

以上説明したように、本実施形態に係る油圧ショベルによれば、オーバーヒート時のローアイドル待機中に、エンジン１のローアイドル回転数をアップして冷却ファン１３の冷却効率を上げるようにしたので、駐機する頻度は多いが、１回の駐機時間が短い現場においても、オーバーヒート状態を解消することができる。

なお、上記した各実施形態では、エンジン１によって駆動される油圧ポンプ８からの吐出油によってファンモータ１１が回転する構成となっているが、冷却ファン１３がエンジン１に直結された構成であっても良い。また、油圧ポンプ８とファンモータ１１は共に固定容量型であるが、油圧ポンプ８とファンモータ１１のいずれか一方、または両方を固定容量型、可変容量モータに置換することも可能である。

また、上記した各実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

１エンジン
２トルクコンバータ（トルコン）
３トランスミッション
７メイン油圧ポンプ
８油圧ポンプ（ファン用油圧ポンプ）
９可変リリーフ弁
１０チェック弁
１１ファンモータ（ファン装置）
１３冷却ファン（ファン装置）
１４ラジエータ
１５作動流体クーラ（作動油クーラ）
１６オイルクーラ（作動油クーラ）
１７コントロール弁
１８作業用油圧シリンダ
１９コントローラ（制御装置）
２０駐車ブレーキ検出センサ
２１ＦＮＲ検出センサ
２２サーモスタット
２３冷却水温度センサ
２４作動油温度センサ
２５作動流体温度センサ
２６アクセルペダル操作量検出センサ
２７操作検出センサ
２８走行検出センサ
２９ロックスイッチ
３１作動油タンク
１００ホイールローダ（作業車両）
１１１アーム
１１２バケット
１１５バケットシリンダ

Claims

エンジンと、前記エンジンにより駆動され、作業機を動作させる油圧シリンダへ作動油を吐出するメイン油圧ポンプと、前記エンジンにより駆動され、前記メイン油圧ポンプとは別に設けられた固定容量型のファン用油圧ポンプと、前記エンジンの回転数をローアイドルからハイアイドルまで変化させるアクセルペダルと、前記エンジンの冷媒を冷却するラジエータと、作動油を冷却する作動油クーラと、前記冷媒の温度を検出する冷媒温度センサと、前記作動油の温度を検出する作動油温度センサと、前記ラジエータと前記作動油クーラに外気を送風するファン装置と、を備えた作業車両において、
前記エンジンのローアイドル回転数を調節可能な制御装置を備え、
前記制御装置は、前記冷媒温度センサと前記作動油温度センサとの少なくとも一方の検出温度に基づいて、オーバーヒート状態に対応した冷媒温度もしくは作動油温度であり、かつローアイドル回転数であると判定した場合に、前記エンジンのローアイドル回転数を予め設定された所定の回転数上昇させることを特徴とする作業車両。
請求項１に記載の作業車両において、
前記制御装置は、前記作業車両が駐機状態であるか否かを判定する判定結果に基づいて、前記エンジンの回転数がローアイドルであるか否かを判定することを特徴とする作業車両。
請求項１に記載の作業車両において、
前記所定の回転数上昇させる前記エンジンの回転数は、オーバーヒート状態を解消するために予め前記ファン装置のファン回転数に対応付けられた最小限のエンジン回転数であることを特徴とする作業車両。
請求項１に記載の作業車両において、
前記制御装置は、オーバーヒート状態かつローアイドルであると判定された場合に、所定時間が経過した後に、前記エンジンのローアイドル回転数を所定の回転数上昇させることを特徴とする作業車両。
請求項１に記載の作業車両において、
前記制御装置は、前記エンジンのローアイドル回転数を所定の回転数上昇させてオーバーヒート状態が解除された場合に、前記エンジンの回転数を前記所定の回転数上昇させる前に設定されていた回転数に戻すことを特徴とする作業車両。