JP2020085034A - 作業車両、及び作業車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、作業車両においてエンジンが低回転速度で制御されることにより燃費を向上させながら、操作性の低下を抑えることにある。【解決手段】コントローラは、エンジンの回転速度と油圧ポンプの容量とを制御する。コントローラは、牽引力の減少に応じてエンジンの回転速度を低速側に変化させる。【選択図】図８

Description

本発明は、作業車両、及び作業車両の制御方法に関する。

ブルドーザなどの作業車両では、コントローラは、エンジンの回転速度と油圧ポンプの容量とを制御する。例えば、特許文献１の作業車両では、エンジンの回転速度をハイアイドル回転速度と、それ以下の任意の回転速度とに設定するための燃料調整レバーが設けられている。コントローラは、燃料調整レバーによって設定されるエンジントルク特性に従い、エンジンを制御する。また、コントローラは、油圧ポンプの容量を制御する。

特許文献１の作業車両では、シフトボタンによって設定された車速が低・中速度領域では、エンジンの回転速度をハイアイドル回転速度よりも低いパーシャル回転速度に設定する。それにより、エンジンが低回転速度で制御される。

国際公開ＷＯ２０１０−０７０９６２号

エンジンが低回転速度で制御される場合、燃費の向上が見込まれる一方で、操作性が低下する虞がある。例えば、作業車両では、同じ低速での走行であっても、作業機によって作業しながら走行する場合と、作業機による作業なしで走行する場合とでは、作業車両にかかる負荷が異なる。作業車両に大きな負荷が掛かっているときに、エンジンが過度に低い回転速度で制御されると、エンジンの出力馬力が不足して操作性が低下する虞がある。

本発明の目的は、作業車両においてエンジンが低回転速度で制御されることにより燃費を向上させながら、操作性の低下を抑えることにある。

第１の態様は、作業車両であって、エンジンと、油圧ポンプと、油圧モータと、コントローラとを備える。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。油圧モータは、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動されることで車両を走行させる。コントローラは、エンジンの回転速度と油圧ポンプの容量とを制御する。コントローラは、車両の牽引力を取得する。コントローラは、牽引力の減少に応じてエンジンの回転速度を低速側に変化させる。

第２の態様は、作業車両の制御方法である。作業車両は、エンジンと、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動されることで車両を走行させる油圧モータとを備える。当該方法は、以下の処理を備える。第１の処理は、車両の牽引力を取得することである。第２の処理は、エンジンの回転速度と油圧ポンプの容量とを制御することである。第３の処理は、牽引力の減少に応じてエンジンの回転速度を低速側に変化させる。

本発明によれば、作業車両において低回転速度でエンジンを制御することにより燃費を向上させながら、操作性の低下を抑えることができる。

作業車両の側面図である。 作業車両の構成を示すブロック図である。 作業車両の構成を示すブロック図である。 通常マッチング制御におけるエンジントルク特性の一例を示す図である。 走行ポンプの容量特性の一例を示す図である。 走行モータの容量特性の一例を示す図である。 牽引力−車速特性の一例を示す図である。 可変マッチング制御におけるエンジントルク特性の一例を示す図である。 回転速度−牽引力データの一例を示す図である。 牽引力閾値データの一例を示す図である。 ポンプ回転速度データの一例を示す図である。

以下、図面を参照して実施形態にかかる作業車両１について説明する。図１は、作業車両１の側面図である。本実施形態において作業車両１は、ブルドーザである。作業車両１は、車体２と、走行装置３と、作業機４とを含む。車体２は、運転室１１とエンジン室１２とを含む。エンジン室１２は、運転室１１の前方に配置されている。走行装置３は、車体２の下部に取り付けられている。走行装置３は、左右一対の履帯１３を含む。なお、図１では、左側の履帯１３のみが図示されている。履帯１３が回転することによって、作業車両１が走行する。

作業機４は、車体２に取り付けられている。作業機４は、リフトフレーム１４とブレード１５とを有する。リフトフレーム１４は、上下に動作可能に車体２に取り付けられている。リフトフレーム１４は、ブレード１５を支持している。ブレード１５は、車体２の前方に配置されている。作業車両１は、リフトシリンダ１６と、チルトシリンダ１７と、アングルシリンダ１８とを備えている。リフトシリンダ１６と、チルトシリンダ１７と、アングルシリンダ１８とは、作業機４に接続されている。

詳細には、リフトシリンダ１６は、車体２とリフトフレーム１４とに連結されている。リフトシリンダ１６が伸縮することによって、ブレード１５が上下に動作（以下、「リフト動作」と呼ぶ）する。チルトシリンダ１７は、リフトフレーム１４とブレード１５とに連結されている。チルトシリンダ１７が伸縮することによって、ブレード１５の左右の端部が上下に動作してブレード１５が傾動（以下、「チルト動作」と呼ぶ）する。アングルシリンダ１８は、リフトフレーム１４とブレード１５とに連結されている。アングルシリンダ１８が伸縮することによって、ブレード１５の左右の端部が前後に動作してブレード１５が傾動する（以下、「アングル動作」と呼ぶ）。

図２及び図３は、作業車両１の構成を示すブロック図である。図２及び図３に示すように、作業車両１は、エンジン２１と、作業機ポンプ２２と、作業機制御弁２３と、HST２４（Hydro Static Transmission）と、コントローラ２５とを備えている。

エンジン２１は、例えばディーゼルエンジンなどの内燃機関である。エンジン２１には、燃料噴射装置２６が接続されている。燃料噴射装置２６からの燃料の噴射量が調整されることにより、エンジン２１の出力が制御される。燃料噴射量の調整は、燃料噴射装置２６がコントローラ２５によって制御されることで行われる。エンジン２１の回転速度は、エンジン速度センサ２７によって検出される。エンジン速度センサ２７は、エンジン２１の回転速度を示す検出信号をコントローラ２５に送る。

作業機ポンプ２２は、可変容量型の油圧ポンプである。作業機ポンプ２２は、エンジン２１に接続されている。作業機ポンプ２２は、エンジン２１によって駆動され、作動油を吐出する。作業機ポンプ２２から吐出された作動油は、作業機制御弁２３を介して油圧アクチュエータ１０に供給される。油圧アクチュエータ１０は、上述したリフトシリンダ１６と、チルトシリンダ１７と、アングルシリンダ１８とを含み、作業機ポンプ２２から吐出された作動油によって駆動される。

作業機ポンプ２２には、作業機ポンプ制御装置３１が接続されている。作業機ポンプ制御装置３１は、コントローラ２５からの指令信号に応じて、作業機ポンプ２２の容量を制御する。作業機ポンプ制御装置３１は、作業機ポンプ２２の傾転角を変更することで、作業機ポンプ２２の容量を変更する。作業機ポンプ制御装置３１は、例えばサーボピストンと制御弁とを含む。制御弁から供給される作動油によってサーボピストンが動作することで、作業機ポンプ２２の傾転角が変更される。なお、容量とは、ポンプの１回転あたりの作動油の吐出量を意味している。

作業機制御弁２３は、油圧回路を介して、油圧アクチュエータ１０と作業機ポンプ２２とに接続されている。作業機ポンプ２２から吐出された作動油は、作業機制御弁２３を介して、油圧アクチュエータ１０に供給される。作業機制御弁２３は、コントローラ２５からの指令信号に応じて、作業機ポンプ２２から、油圧アクチュエータ１０に供給される作動油の流量を制御する。なお、作業機制御弁２３は、パイロット油圧を供給されることで、制御されてもよい。

HST２４は、エンジン２１の駆動力を走行装置３に伝達する。HST２４は、走行ポンプ３２と、走行モータ３３と、駆動油圧回路３４とを含む。走行ポンプ３２は、可変容量型の油圧ポンプである。走行ポンプ３２は、エンジン２１に接続されている。走行ポンプ３２は、エンジン２１によって駆動され、作動油を吐出する。走行ポンプ３２と走行モータ３３とは、駆動油圧回路３４によって接続されている。走行ポンプ３２から吐出された作動油は、駆動油圧回路３４を介して、走行モータ３３に供給される。

走行ポンプ３２には、走行ポンプ制御装置３５が接続されている。走行ポンプ制御装置３５は、コントローラ２５からの指令信号に応じて、走行ポンプ３２の容量を制御する。走行ポンプ制御装置３５は、走行ポンプ３２の傾転角を変更することで、走行ポンプ３２の容量を変更する。走行ポンプ制御装置３５は、例えばサーボピストンと制御弁とを含む。制御弁から供給される作動油によってサーボピストンが動作することで、走行ポンプ３２の傾転角が変更される。

走行モータ３３は、油圧モータであり、走行ポンプ３２から吐出された作動油によって駆動される。走行モータ３３は、ドライブ軸３６を介して、上述した走行装置３に接続されている。走行モータ３３は、走行装置３を駆動することで作業車両１を走行させる。HST２４には、車速センサ３７が設けられている。車速センサ３７は、車速を検出する。車速センサ３７は、例えば、ドライブ軸３６の回転速度を検出することにより、車速を検出する。車速センサ３７は、車速を示す検出信号をコントローラ２５に送る。

走行モータ３３には、走行モータ制御装置３８が接続されている。走行モータ制御装置３８は、コントローラ２５からの指令信号に応じて、走行モータ３３の容量を制御する。走行モータ制御装置３８は、走行モータ３３の傾転角を変更することで、走行モータ３３の容量を変更する。走行モータ制御装置３８は、例えばサーボピストンと制御弁とを含む。制御弁から供給される作動油によってサーボピストンが動作することで、走行モータ３３の傾転角が変更される。

駆動油圧回路３４は、第１駆動回路４１と第２駆動回路４２とを有する。作動油が、走行ポンプ３２から第１駆動回路４１を介して走行モータ３３に供給されることにより、走行モータ３３が一方向（例えば、前進方向）に駆動される。作動油が、走行ポンプ３２から第２駆動回路４２を介して走行モータ３３に供給されることにより、走行モータ３３が他方向（例えば、後進方向）に駆動される。

駆動油圧回路３４には、油圧センサ４３，４４が設けられている。油圧センサ４３，４４は、第１駆動回路４１又は第２駆動回路４２を介して走行モータ３３に供給される作動油の圧力（以下、「HST圧」）を検出する。油圧センサ４３，４４は、HST圧を示す検出信号をコントローラ２５に送る。なお、後述するように、コントローラ２５は、油圧センサ４３，４４が検出したHST圧と、走行モータ３３の容量とから、作業車両１の牽引力を算出する。従って、油圧センサ４３，４４は、作業車両１の牽引力を検出するセンサに相当する。

図３に示すように、作業車両１は、作業機操作部材４５と走行操作部材４６とを備えている。作業機操作部材４５と走行操作部材４６とは、運転室１１に配置されている。作業機操作部材４５は、例えば作業機レバーであり、作業機４を操作するための部材である。作業機操作部材４５は、ブレード１５のリフト動作、チルト動作、及びアングル動作のための操作位置に手動で操作可能である。作業機操作部材４５は、作業機４を駆動するためのオペレータによる操作を受け付け、操作に応じた操作信号を出力する。

走行操作部材４６は、例えば走行レバーであり、走行装置３を操作するための部材である。走行操作部材４６は、前進位置と後進位置と中立位置とに手動で操作可能である。走行操作部材４６は、作業車両１を走行させるためのオペレータによる操作を受け付け、操作に応じた操作信号を出力する。作業機操作部材４５の操作信号と走行操作部材４６の操作信号とは、コントローラ２５に出力される。なお、作業機操作部材４５と走行操作部材４６とは、レバーに限らず、ペダル、スイッチ等の他の部材であってもよい。

作業車両１は、回転速度設定部材２８を備えている。回転速度設定部材２８は、運転室１１に配置されている。回転速度設定部材２８は、エンジン２１の目標回転速度を設定するための部材である。回転速度設定部材２８は、例えばダイヤル状の部材であり、手動で操作可能に設けられている。ただし、回転速度設定部材２８は、レバー、ペダル、或いはスイッチなどの他の部材であってもよい。回転速度設定部材２８は、回転速度設定部材２８の操作量を示す操作信号をコントローラ２５に送る。コントローラ２５は、回転速度設定部材２８の操作量に応じた目標回転速度を設定する。例えば、操作量は、最大操作量に対する割合で示される。

作業車両１は、車速設定部材２９を備えている。車速設定部材２９は、運転室１１に配置されている。車速設定部材２９は、作業車両１の設定車速を設定するための部材である。設定車速とは、無負荷時の車速を意味する。言い換えれば、設定車速は、車速設定部材２９によって設定される変速段における最高車速に相当する。車速設定部材２９は、例えばシフトアップボタンとシフトダウンボタンとを含み、手動で操作可能に設けられている。シフトアップボタンが押されることで、設定車速が高くなり、シフトダウンボタンが押されることで、設定車速が低くなる。ただし、車速設定部材２９は、レバー、ペダル、或いはスイッチなどの他の部材であってもよい。コントローラ２５は、車速設定部材２９の操作に応じて設定車速を決定する。

コントローラ２５は、取得したデータに基づいて作業車両１を制御するようにプログラムされている。コントローラ２５は、プロセッサ５１とメモリ５２とを含む。プロセッサ５１は、例えばCPUであり、エンジン２１を制御するための処理を実行する。メモリ５２は、例えば揮発性メモリと不揮発性メモリとを含む。メモリ５２は、プロセッサ５１によって実行可能であり、エンジン２１を制御するためのコンピュータ指令を記録している。なお、コントローラ２５は、複数のコントローラによって構成されてもよい。例えば、コントローラ２５は、エンジン２１用のコントローラと、ポンプ２２，３２用のコントローラとを含んでもよい。

コントローラ２５は、作業機操作部材４５と走行操作部材４６とから操作信号を取得する。コントローラ２５は、作業機操作部材４５からの操作信号に応じて作業機制御弁２３を制御することで、作業機４を動作させる。また、コントローラ２５は、走行操作部材４６からの操作信号に応じて、エンジン２１とHST２４とを制御することで、作業車両１を走行させる。コントローラ２５は、燃料噴射装置２６を制御することにより、エンジン２１の出力トルクと回転速度とを制御する。コントローラ２５は、走行ポンプ制御装置３５を制御することにより、走行ポンプ３２の容量を制御する。コントローラ２５は、走行モータ制御装置３８を制御することにより、走行モータ３３の容量を制御する。

なお、作業機操作部材４５と走行操作部材４６とは、電気的な操作信号に限らず、操作に応じたパイロット油圧を出力してもよい。その場合、コントローラ２５は、油圧センサによって作業機操作部材４５と走行操作部材４６とからのパイロット油圧を検出し、パイロット油圧を示す操作信号を取得してもよい。

コントローラ２５は、エンジン２１の出力トルクと走行ポンプ３２の吸収トルクとがマッチングするようにエンジン２１の回転速度と走行ポンプ３２の容量とを制御する。コントローラ２５によるエンジン２１の回転速度と走行ポンプ３２の容量との制御は、通常マッチング制御と可変マッチング制御とを含む。

通常マッチング制御では、コントローラ２５は、エンジン２１の回転速度が、回転速度設定部材２８によって設定された目標回転速度に維持されるように、負荷に応じてエンジン２１での燃料噴射量を制御する。コントローラ２５は、エンジン２１の目標回転速度と実際の回転速度との差を低減するように、燃料噴射量を増減する。以下、通常マッチング制御について説明する。

図４は、通常マッチング制御におけるエンジントルク特性D1の一例を示す図である。エンジントルク特性D1はデータ化されて、コントローラ２５に記憶されている。エンジントルク特性D1は、最大トルクラインLmaxとレギュレーションラインLrとを含む。最大トルクラインLmaxで示される領域は、エンジン２１の回転速度と、各回転速度においてエンジン２１が出力できるトルクの上限との関係を示す。

レギュレーションラインLrは、回転速度設定部材２８によって設定された目標回転速度に応じて決定される。図４において、Lr100は、回転速度設定部材２８の操作量が最大操作量（１００％）であるときのレギュレーションラインLrを示している。レギュレーションラインLr100では、目標回転速度はハイアイドル回転速度Nmaxである。

コントローラ２５は、回転速度設定部材２８によって設定された目標回転速度が小さくなるほど、レギュレーションラインを低速側に変化させる。例えば、図４においてLr80は、回転速度設定部材２８の操作量が第１操作量（例えば８０％）であるときのレギュレーションラインLrを示している。レギュレーションラインLr80では、目標回転速度は、ハイアイドル回転速度Nmaxより小さい第１回転速度Na80である。Lr60は、回転速度設定部材２８の操作量が、第１操作量より小さい第２操作量（例えば６０％）であるときのレギュレーションラインLrを示している。レギュレーションラインLr60では、目標回転速度は、第１回転速度Na80より小さい第２回転速度Na60である。

コントローラ２５は、エンジン２１の回転速度がエンジン２１への負荷に応じてレギュレーションライン上で変化するように、エンジン２１を制御する。ここで、エンジン２１への負荷は、走行ポンプ３２による負荷を意味している。走行ポンプ３２は、図４に示すポンプ吸収トルク線D2に従って、エンジン２１の回転速度に応じて吸収トルクが変化するように構成されている。ポンプ吸収トルク線D2は、エンジン２１の回転速度と走行ポンプ３２の吸収トルクとの関係を規定する。ポンプ吸収トルク線D2は、データ化されて、コントローラ２５に記憶されている。コントローラ２５は、エンジン２１の出力トルクと走行ポンプ３２の吸収トルクとがエンジントルク特性D1上でマッチングするように、エンジン２１と走行ポンプ３２とを制御する。

コントローラ２５は、エンジントルク特性D1とポンプ吸収トルク線D2とが交差するマッチング点で、走行ポンプ３２の吸収トルクがエンジン２１の出力トルクと釣り合うように、走行ポンプ３２の目標吸収トルクを決定する。例えば、図４に示すように、目標回転速度が第１回転速度Na80であるときには、レギュレーションラインLr80とポンプ吸収トルク線D2とが交差するマッチング点M80において、走行ポンプ３２の吸収トルクがエンジン２１の出力トルクと釣り合うように、走行ポンプ３２の目標吸収トルクを決定する。

コントローラ２５は、目標吸収トルクとHST圧とから、走行ポンプ３２の目標容量を決定する。図５は、走行ポンプ３２の容量特性D3の一例を示す図である。走行ポンプ３２の容量特性D3は、データ化されて、コントローラ２５に記憶されている。なお、走行ポンプ３２の容量特性D3は、例えば、数式の形式で示されてもよい。或いは、走行ポンプ３２の容量特性D3は、テーブル、或いはマップなどの他の形式で示されてもよい。他の特性及びデータについても同様である。

走行ポンプ３２の容量特性D3は、目標吸収トルクとHST圧と走行ポンプ３２の目標容量との関係を規定する。図５に示すように、走行ポンプ３２の容量特性D3は、目標吸収トルクが小さいほど、容量特性線D31から容量特性線D34に向かって変化する。走行ポンプ３２の容量特性D3では、目標吸収トルクが小さいほど、HST圧と走行ポンプ３２の目標容量との積が小さくなる。言い換えれば、走行ポンプ３２の容量特性D3では、目標吸収トルクが定まれば、HST圧が増大するほど、走行ポンプ３２の目標容量は小さくなる。コントローラ２５は、走行ポンプ３２の容量特性D3を参照して、目標吸収トルクとHST圧とから、走行ポンプ３２の目標容量を決定する。コントローラ２５は、走行ポンプ３２の目標容量に相当する指令信号を、走行ポンプ制御装置３５に送る。それにより、走行ポンプ３２の容量が目標容量となるように、走行ポンプ３２が制御される。

コントローラ２５は、走行モータ３３の容量特性D4を参照して、設定車速から、走行モータ３３の目標容量を決定する。図６は、走行モータ３３の容量特性D4の一例を示す図である。走行モータ３３の容量特性D4は、走行モータ３３の目標容量と設定車速との関係を規定する。走行モータ３３の容量特性D4は、データ化されており、コントローラ２５に記憶されている。

また、コントローラ２５は、HST圧が所定の目標圧力となるように、走行モータ３３の目標容量を決定する。コントローラ２５は、フィードバック制御により、HST圧が目標圧力になるような走行モータ３３の目標容量を決定する。コントローラは、設定車速から決定した目標容量と、HST圧が目標圧力になるように決定した目標容量とのうち大きい方を、走行モータ３３への指令目標容量として決定する。コントローラ２５は、指令目標容量に相当する指令信号を走行モータ制御装置３８に送る。それにより、走行モータ３３の容量が指令目標容量となるように、走行モータ３３が制御される。

以上のように、エンジン２１と走行ポンプ３２と走行モータ３３とが制御されることで、作業車両１では、例えば図７に示すように、牽引力と車速とが無段階に変化する牽引力−車速特性が得られる。なお、図７において、V1,V2,V3は、車速設定部材２９によって設定される設定車速の例を示している。

次に、可変マッチング制御について説明する。可変マッチング制御では、コントローラ２５は、牽引力の減少に応じてエンジン２１の出力トルクと走行ポンプ３２の吸収トルクとのマッチング点をエンジン２１の回転速度の低速側に変化させる。図８は、可変マッチング制御におけるエンジントルク特性D1の一例を示す図である。

例えば、図８に示すように、コントローラ２５は、牽引力の減少に応じてマッチング点をM1からM4に向かって変更する。コントローラ２５は、マッチング点M1-M4が牽引力の減少に応じて、エンジン２１の回転速度の低速側、且つ、低トルク側に変化するように、エンジン２１の回転速度と走行ポンプ３２の容量とを制御する。詳細には、コントローラ２５は、牽引力に応じて、エンジントルク特性D1のレギュレーションラインLrと、ポンプ吸収トルク線D2とを変更することで、マッチング点を変化させる。

図９は、エンジン２１の目標回転速度と牽引力との関係を規定する回転速度−牽引力データD5の一例を示す図である。回転速度−牽引力データD5は、コントローラ２５に記憶されている。回転速度−牽引力データD5では、少なくとも第１牽引力閾値Fth1と第２牽引力閾値Fth2との間の範囲では、牽引力の減少に応じて目標回転速度は減少する。第２牽引力閾値Fth2は、第１牽引力閾値Fth1よりも大きい。回転速度−牽引力データD5では、牽引力が第２牽引力閾値Fth2より大きいときには、目標回転速度は第１上限速度Na_hiで一定である。第１上限速度Na_hiは、例えばハイアイドル回転速度Nmaxである。ただし、第１上限速度Na_hiは、ハイアイドル回転速度Nmaxと異なる値であってもよい。回転速度−牽引力データD5では、牽引力が第１牽引力閾値Fth1より小さいときには、目標回転速度は第１下限速度Na_lowで一定である。第１下限速度Na_lowは、第１上限速度Na_hiより小さい。

第１牽引力閾値Fth1と第２牽引力閾値Fth2とは、設定車速に応じて変化する。すなわち、回転速度−牽引力データD5は、設定車速に応じて変化する目標回転速度と牽引力との関係を規定する。図１０は、第１牽引力閾値Fth1及び第２牽引力閾値Fth2と、設定車速との関係を規定する牽引力閾値データD6の一例を示す図である。図１０に示すように、牽引力閾値データD6は、第１牽引力閾値データD61と第２牽引力閾値データD62とを含む。第１牽引力閾値データD61は、第１牽引力閾値Fth1と設定車速との関係を規定する。第２牽引力閾値データD62は、第２牽引力閾値Fth2と設定車速との関係を規定する。第１牽引力閾値データD61では、設定車速の増大に応じて第１牽引力閾値Fth1が減少する。また、第２牽引力閾値データD62では、設定車速の増大に応じて第２牽引力閾値Fth2が減少する。

コントローラ２５は、第１牽引力閾値データD61を参照して、設定車速から第１牽引力閾値Fth1を決定する。コントローラ２５は、第２牽引力閾値データD62を参照して、設定車速から第２牽引力閾値Fth2を決定する。コントローラ２５は、回転速度−牽引力データD5を参照して、牽引力から目標回転速度を決定する。コントローラ２５は、例えば、走行モータ３３の容量とHST圧との積から牽引力を算出する。

コントローラ２５は、目標回転速度に基づいて、レギュレーションラインLrを決定する。上述したように、回転速度−牽引力データD5では、牽引力が第１牽引力閾値Fth1と第２牽引力閾値Fth2との間の範囲では、牽引力の減少に応じて目標回転速度は減少する。従って、コントローラ２５は、牽引力が第１牽引力閾値Fth1と第２牽引力閾値Fth2との間の範囲であるときには、牽引力の減少に応じて、レギュレーションラインLrが低回転速度側に変化するように、エンジン２１を制御する。

図１１は、基準回転速度と目標回転速度との関係を規定するポンプ回転速度データD7の一例を示す図である。図８に示すように、基準回転速度Nbは、ポンプ吸収トルク線D2において走行ポンプ３２の吸収トルクが上限値Tp_maxとなるときのエンジン２１の回転速度である。ポンプ吸収トルク線D2では、エンジン２１の回転速度が基準回転速度Nb以上であるときに、走行ポンプ３２の吸収トルクは上限値Tp_maxで一定となる。ポンプ吸収トルク線D2では、エンジン２１の回転速度が基準回転速度Nbより小さいときに、エンジン２１の回転速度の減少に応じて、走行ポンプ３２の吸収トルクは減少する。

図１１に示すように、ポンプ回転速度データD7では、エンジン２１の目標回転速度が少なくとも第１速度閾値Nth1と第２速度閾値Nth2との間の範囲では、目標回転速度の減少に応じて基準回転速度Nbは減少する。第２速度閾値Nth2は、第１速度閾値Nth1よりも大きい。ポンプ回転速度データD7では、目標回転速度が第２速度閾値Nth2より大きいときには、基準回転速度Nbは第２上限速度Nb_hiで一定である。第２上限速度Nb_hiは、例えばハイアイドル回転速度Nmaxである。ただし、第２上限速度Nb_hiは、ハイアイドル回転速度Nmaxと異なる値であってもよい。ポンプ回転速度データD7では、目標回転速度が第１速度閾値Nth1より小さいときには、基準回転速度Nbは第２下限速度Nb_lowで一定である。第２下限速度Nb_lowは、第２上限速度Nb_hiより小さい。

コントローラ２５は、ポンプ回転速度データD7を参照して、目標回転速度から基準回転速度Nbを決定する。ポンプ吸収トルク線D2は、基準回転速度Nbにおいて吸収トルクが上限値Tp_maxであり、基準回転速度Nbより小さい回転速度では、吸収トルクは、回転速度の減少に応じて所定の割合で減少する。従って、コントローラ２５は、基準回転速度Nbを決定することで、ポンプ吸収トルク線D2を決定する。上述したように、エンジン２１の目標回転速度が少なくとも第１速度閾値Nth1と第２速度閾値Nth2との間の範囲では、目標回転速度の減少に応じて基準回転速度Nbは減少する。従って、コントローラ２５は、目標回転速度の減少に応じて基準回転速度Nbを低速側に変化させる。その結果、コントローラ２５は、目標回転速度の減少に応じてポンプ吸収トルク線D2がエンジン２１の回転速度の低速側に変化するように、走行ポンプ３２の容量を制御する。

コントローラ２５は、上記のように決定されたポンプ吸収トルク線D2とレギュレーションラインLrとの交点をマッチング点として決定する。そして、コントローラ２５は、マッチング点において、エンジン２１の出力トルクと走行ポンプ３２の吸収トルクとが釣り合うようにエンジン２１の回転速度と走行ポンプ３２の容量とを制御する。

例えば、図８において、コントローラ２５は、牽引力がある値であるときに、目標回転速度をNa1に決定し、目標回転速度Na1からレギュレーションラインLr1を決定する。また、コントローラ２５は、目標回転速度Na1から基準回転速度Nb1を決定し、基準回転速度Nb1からポンプ吸収トルク線Lp1を決定する。そして、コントローラ２５は、レギュレーションラインLr1とポンプ吸収トルク線Lp1との交点をマッチング点M1として決定する。コントローラ２５は、マッチング点M1においてエンジン２１の出力トルクと走行ポンプ３２の吸収トルクとが釣り合うようにエンジン２１の回転速度と走行ポンプ３２の容量とを制御する。なお、走行ポンプ３２の容量の決定方法については、上述した通常マッチング制御と同様である。

牽引力が減少すると、コントローラ２５は、目標回転速度をNa1からNa2,Na3を経て、Na4に順次、減少させる。それにより、コントローラ２５は、レギュレーションラインをLr1から、Lr2,Lr3を経て、Lr4に変化させる。また、コントローラ２５は、目標回転速度の減少に応じて、ポンプ吸収トルク線D2の基準回転速度NbをNb1から、Nb2,Nb3を経て、Nb4に減少させる。それにより、コントローラ２５は、ポンプ吸収トルク線D2をLp1から、Lp2,Lp3を経て、Lp4に変化させる。その結果、マッチング点は、M1から、M2,M3を経て、M4に変化する。

コントローラ２５は、上述した通常マッチング制御と可変マッチング制御とを選択的に実行する。コントローラ２５は、可変マッチング制御において決定されたエンジン２１の目標回転速度（以下、「第１目標回転速度」と呼ぶ）が、回転速度設定部材２８によって設定された目標回転速度（以下、「第２目標回転速度」と呼ぶ）よりも小さいときには、可変マッチング制御にて、エンジン２１と走行ポンプ３２とを制御する。コントローラ２５は、第２目標回転速度が、第１目標回転速度以下であるときには、通常マッチング制御にて、エンジン２１と走行ポンプ３２とを制御する。従って、コントローラ２５は、第１目標回転速度と第２目標回転速度との小さい方をエンジン２１の目標回転速度として決定する。

以上説明した本実施形態に係る作業車両１では、コントローラ２５は、牽引力の減少に応じてエンジン２１の出力トルクと走行ポンプ３２の吸収トルクとのマッチング点をエンジン２１の回転速度の低速側、且つ、低トルク側に変化させる。従って、コントローラ２５は、作業車両１にかかる負荷が小さいときに、マッチング点をエンジン２１の回転速度の低速側に変化させることができる。それにより、燃費を向上させながら、操作性の低下を抑えることができる。

回転速度−牽引力データD5は、設定車速に応じて変化する目標回転速度と牽引力との関係を規定している。それにより、設定車速と牽引力とに応じて適切な目標回転速度を設定することができる。

コントローラ２５は、第１目標回転速度と第２目標回転速度との小さい方をエンジン２１の目標回転速度として決定する。従って、可変マッチング制御によって決定された第１目標回転速度が、オペレータによって設定された第２目標回転速度よりも小さいときには、第１目標回転速度が目標回転速度として決定される。それにより、燃費を向上させることができる。また、オペレータによって設定された第２目標回転速度が、可変マッチング制御によって決定された第１目標回転速度よりも小さいときには、第２目標回転速度が目標回転速度として決定される。それにより、オペレータの意図に合ったエンジン２１の出力を得ることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。作業車両１は、ブルドーザに限らず、油圧ショベル、ホイールローダ、或いはグレーダなどの他の作業車両１であってもよい。走行装置３は、履帯に限らず、タイヤ等の他の部材を含んでもよい。作業機４は、ブレードに限らず、バケットなどの他の部材を含んでもよい。

油圧アクチュエータは、上述したリフトシリンダ、チルトシリンダ、アングルシリンダに限らず、他のアクチュエータであってもよい。HSTの構成は上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、HSTは、複数の走行モータを有してもよい。HSTは、複数の走行ポンプを有してもよい。

エンジンの目標回転速度、走行ポンプの目標容量、或いは、走行モータの目標容量の決定方法は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。エンジントルク特性、牽引力−車速特性、ポンプ吸収トルク線、走行ポンプ３２の容量特性は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。回転速度−牽引力データ、第１牽引力閾値データ、ポンプ回転速度データは、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。

本発明によれば、作業車両において低回転速度でエンジンを制御することにより燃費を向上させながら、操作性の低下を抑えることができる。

２１ エンジン
２５ コントローラ
２８ 回転速度設定部材
３２ 走行ポンプ
３３ 走行モータ
４３，４４ 油圧センサ
D5 回転速度−牽引力データ
D7 ポンプ回転速度データ

Claims (10)

1. エンジンと、
   前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動されることで車両を走行させる油圧モータと、
   前記エンジンの回転速度と前記油圧ポンプの容量とを制御するコントローラと、
   を備え、
   前記コントローラは、
   前記車両の牽引力を取得し、
   前記牽引力の減少に応じて前記エンジンの回転速度を低速側に変化させる、
   作業車両。
2. 前記コントローラは、
   前記エンジンの出力トルクと前記油圧ポンプの吸収トルクとがマッチングするように前記エンジンの回転速度と前記油圧ポンプの容量とを制御し、
   前記車両の牽引力を取得し、
   前記牽引力の減少に応じて前記エンジンの出力トルクと前記油圧ポンプの吸収トルクとのマッチング点を前記エンジンの回転速度の低速側に変化させる可変マッチング制御にて、前記エンジンの回転速度と前記油圧ポンプの容量とを制御する、
   請求項１に記載の作業車両。
3. 前記コントローラは、前記可変マッチング制御において、前記牽引力の減少に応じて前記エンジンの出力トルクと前記油圧ポンプの吸収トルクとのマッチング点が前記エンジンの回転速度の低速側、且つ、低トルク側に変化するように、前記エンジンの回転速度と前記油圧ポンプの容量とを制御する、
   請求項２に記載の作業車両。
4. 前記コントローラは、
   前記エンジンの出力トルクと前記エンジンの回転速度との関係を規定するレギュレーションラインに従って、前記エンジンの回転速度と前記エンジンの出力トルクとを制御し、
   前記可変マッチング制御において、前記牽引力の減少に応じて、前記レギュレーションラインが低回転速度側に変化するように、前記エンジンを制御する、
   請求項２又は３に記載の作業車両。
5. 前記レギュレーションラインは、前記エンジンの目標回転速度によって規定され、
   前記コントローラは、
   前記目標回転速度と前記牽引力との関係を規定する回転速度−牽引力データを有し、
   前記可変マッチング制御において、前記回転速度−牽引力データを参照して、前記牽引力から前記目標回転速度を決定する、
   請求項４に記載の作業車両。
6. 前記コントローラは、車速を取得し、
   前記回転速度−牽引力データは、前記車速に応じて変化する前記目標回転速度と前記牽引力との関係を規定する、
   請求項５に記載の作業車両。
7. 手動で操作可能に設けられた回転速度設定部材をさらに備え、
   前記コントローラは、
   前記可変マッチング制御において、前記回転速度−牽引力データを参照して前記牽引力から前記エンジンの第１目標回転速度を決定し、
   前記回転速度設定部材によって設定された前記エンジンの第２目標回転速度を取得し、
   前記第１目標回転速度と前記第２目標回転速度との小さい方を前記エンジンの目標回転速度として決定する、
   請求項５又は６に記載の作業車両。
8. 前記コントローラは、前記エンジンの回転速度と前記油圧ポンプの吸収トルクとの関係を規定するポンプ吸収トルク線に従って、前記エンジンの回転速度に応じて前記吸収トルクが変化するように前記油圧ポンプの容量を制御し、
   前記コントローラは、前記牽引力の減少に応じて前記ポンプ吸収トルク線が前記エンジンの回転速度の低速側に変化するように、前記油圧ポンプの容量を制御する、
   請求項５から７のいずれかに記載の作業車両。
9. 前記コントローラは、
   前記ポンプ吸収トルク線において前記油圧ポンプの吸収トルクが上限値となるときの前記エンジンの回転速度である基準回転速度と、前記目標回転速度との関係を規定するポンプ回転速度データを有し、
   前記可変マッチング制御において、前記ポンプ回転速度データを参照して、前記目標回転速度から、前記基準回転速度を決定し、
   前記基準回転速度によって規定される前記ポンプ吸収トルク線と、前記レギュレーションラインとの交点において、前記エンジンの出力トルクと前記油圧ポンプの吸収トルクとがマッチングするように前記エンジンの回転速度と前記油圧ポンプの容量とを制御する、
   請求項８に記載の作業車両。
10. エンジンと、前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動されることで車両を走行させる油圧モータとを備える作業車両の制御方法であって、
    前記車両の牽引力を取得することと、
    前記エンジンの回転速度と前記油圧ポンプの容量とを制御することと、
    前記牽引力の減少に応じて前記エンジンの回転速度を低速側に変化させる、
    を備える作業車両の制御方法。

Images