JP2024008395A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】モジュレート動作中の燃料消費を抑制しつつ、モジュレート動作終了後の加速性能を向上させる。【解決手段】作業車両は、エンジンに接続された発電電動機と、発電電動機で発生する電力により車輪を駆動可能であって、かつ、車輪の回生制動が可能な走行駆動装置と、エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度センサと、エンジン回転速度センサにより検出されたエンジンの回転速度が第１目標回転速度に一致するように燃料噴射量を制御する制御装置とを備える。制御装置は、回生制動によって車体の進行方向を切り替えるモジュレート動作が行われ、エンジンの回転速度が第１目標回転速度よりも増加した場合には、エンジンの燃料噴射量を減少させ、エンジンの回転速度が、第１目標回転速度よりも大きい所定の第２目標回転速度未満になった場合には、エンジンの燃料噴射量を増加させる。【選択図】図９

Description

本発明は、作業車両に関する。

エンジンと、エンジンと機械的に接続された発電電動機と、発電電動機で発生する電力により車輪を駆動可能であって、かつ、車輪の回生制動が可能な走行駆動装置と、を備えたホイールローダ等の作業車両が知られている。エンジンには燃料噴射装置が備えられている。この燃料噴射装置により燃料噴射量が調整されることにより、エンジン回転速度と出力トルクが制御され、動力が発生する。

エンジンは、その回転速度が高いほど発生できる動力の上限値が大きくなる。一方、エンジンの回転速度が高いほど燃費は悪化する。そのため、必要なエンジン動力が大きい作業時には、オペレータによる操作に応じて、エンジンの回転速度が高くなるように制御されるとともに、必要なエンジン動力が小さい待機時には、エンジンの回転速度が低くなるように制御される。

ホイールローダ等の作業車両の基本的な運搬作業では、土砂等の掘削対象を掘削してバケットに掬い込み、ある程度後進して掘削対象から離れた後、ダンプトラック等の積込対象に向かって前進し、土砂等を積込対象に積み込む作業を行う。この運搬作業を速やかに行うため、オペレータはアクセルペダルを踏み続けながら前後進切替装置を後進から前進に切り替える。これにより、作業車両は、後進から前進に速やかに進行方向を切り替えるモジュレート動作をする。

車輪の回生制動が可能な走行駆動装置を備えた作業車両の場合、モジュレート動作によって回生制動が行われると、回生エネルギーが発生してエンジンに回生される。この作用により、実エンジン回転速度が目標エンジン回転速度よりも大きくなると、燃料噴射装置が燃料噴射量を低減する。回生制動が終了して作業車両が前進し始めると、実エンジン回転速度が目標エンジン回転速度よりも小さくなる。実エンジン回転速度が目標エンジン回転速度よりも小さくなると、燃料噴射装置は、燃料噴射量を増加させる。

このとき、実エンジン回転速度が目標エンジン回転速度よりも小さくなるまでは燃料噴射量が増加しない上、燃料噴射装置やエンジンの応答遅れの影響により、実エンジン回転速度が目標エンジン回転速度より大きく下がってしまう。このため、モジュレート動作の終了後の加速性能が悪いという問題があった。

特許文献１には、モジュレート動作の終了後の加速性能を向上するために、回生制動時に発生する回生エネルギーをチョッパ回路を経由してブレーキ抵抗器で消費することで、モジュレート動作中も燃料噴射を継続するようにした作業車両が開示されている。

特開２０１９－３８３６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、モジュレート動作中も燃料噴射を継続するため、燃費の観点で改善の余地がある。

本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、モジュレート動作中の燃料消費を抑制しつつ、モジュレート動作の終了後の加速性能を向上させることが可能な作業車両を提供することを目的とする。

本発明の一態様による作業車両は、車体と、前記車体に設けられた車輪と、前記車体に搭載されたエンジンと、前記エンジンに機械的に接続された発電電動機と、前記発電電動機で発生する電力により前記車輪を駆動可能であって、かつ、前記車輪の回生制動が可能な走行駆動装置と、前記エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度センサと、前記エンジン回転速度センサにより検出された前記エンジンの回転速度が第１目標回転速度に一致するように、前記エンジンの燃料噴射量を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、回生制動によって前記車体の進行方向を切り替えるモジュレート動作が行われ、前記エンジンの回転速度が前記第１目標回転速度よりも増加した場合には、前記エンジンの燃料噴射量を減少させ、前記エンジンの回転速度が、前記第１目標回転速度よりも大きい所定の第２目標回転速度未満になった場合には、前記エンジンの燃料噴射量を増加させる。

本発明によれば、モジュレート動作中の燃料消費を抑制しつつ、モジュレート動作の終了後の加速性能を向上させることが可能な作業車両を提供することができる。

図１は、ホイールローダの側面図である。 図２は、ホイールローダのシステム構成図である。 図３は、ホイールローダの基本的な運搬作業を説明するための図である。 図４は、第１実施形態に係るメインコントローラの機能ブロック図である。 図５は、目標速度演算部による目標エンジン回転速度の演算方法について説明するブロック図である。 図６は、エンジンの回転速度偏差と燃料噴射量の関係を示す相関マップの一例を示す図である。 図７は、実エンジン回転速度の負のオーバーシュート量と目標補正値の関係を示す相関マップの一例を示す図である。 図８は、第１実施形態に係るメインコントローラにより実行されるエンジン制御のフローチャートである。 図９は、ホイールローダの各パラメータ（アクセル操作量、前後進スイッチの操作位置、指令回転速度、実エンジン回転速度、燃料噴射量、エンジン加速分動力、及び車速）の時系列変化を示す図である。 図１０は、第２実施形態に係るメインコントローラの機能ブロック図である。 図１１は、第３実施形態に係るメインコントローラの機能ブロック図である。 図１２は、第４実施形態に係るメインコントローラの機能ブロック図である。 図１３は、アクセル操作量と負のオーバーシュート推定値の関係を示す相関マップの一例を示す図である。 図１４は、第４実施形態に係るメインコントローラにより実行されるエンジン制御のフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態では、作業車両が電動駆動式のホイールローダである例について説明する。なお、本実施形態では、エンジン及び発電電動機を駆動源とするハイブリッドシステムを備えたホイールローダを例に挙げて説明するが、エンジン及び回生制動が可能な走行駆動装置を備えた種々の作業車両に本発明を適用することができる。以下の説明では、上下、左右、前後の方向及び位置は、作業車両の通常の使用状態、すなわち各車輪が接地している状態を基準とする。

＜第１実施形態＞
－ホイールローダの構成－
図１～図９を参照して、本発明の第１実施形態に係るホイールローダ１について説明する。図１は、ホイールローダ１の側面図である。図１に示すように、ホイールローダ１は、電動式の走行駆動装置４５が搭載された車体８と、車体８の前部に取り付けられた多関節型の作業装置６とを備えている。車体８は、アーティキュレート操舵式（車体屈折式）のものであり、前部車体８Ａと、後部車体８Ｂと、前部車体８Ａと後部車体８Ｂを連結するセンタージョイント１０とを有する。

前部車体８Ａには作業装置６が取り付けられている。後部車体８Ｂには、運転室１２及びエンジン室１６が配置されている。運転室１２内には、オペレータが着座する座席と、オペレータによって操作される操作装置が設けられている。エンジン室１６には、エンジン２０（図２参照）、エンジン２０により駆動される油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ（図２参照）、及びバルブ等の油圧機器が搭載されている。

作業装置６は、前部車体８Ａに上下方向に回動自在に取り付けられるリフトアーム（以下、単にアームと記す）２と、アーム２を駆動する油圧シリンダ（以下、アームシリンダとも記す）４と、アーム２の先端部分に上下方向に回動自在に取り付けられるバケット３と、バケット３を駆動する油圧シリンダ（以下、バケットシリンダとも記す）５とを有する。駆動対象部材であるアーム２は、アームシリンダ４の伸縮動作に応じて動かされる。駆動対象部材であるバケット３は、バケットシリンダ５の伸縮動作に応じて動かされる。なお、アーム２及びアームシリンダ４は、前部車体８Ａの左右に１つずつ設けられる。また、本実施形態では、バケット３を作動させるためのリンク機構として、Ｚリンク式（ベルクランク式）のリンク機構が採用されている。

ホイールローダ１は、車体８に設けられた車輪７を駆動する走行駆動装置４５を備えている。走行駆動装置４５は、走行電動機４３と、走行電動機４３からの動力を車輪７に伝達する動力伝達装置とを有する。動力伝達装置は、アクスル、デファレンシャル装置、プロペラシャフト等を含んで構成される。なお、車輪７には、前部車体８Ａに取り付けられる前輪７Ａと、後部車体８Ｂに取り付けられる後輪７Ｂとがある。走行電動機４３からの動力は、前輪７Ａ及び後輪７Ｂの少なくとも一方に伝達される。

走行電動機４３は、車輪７を動作させる電動モータである。走行電動機４３は、エンジン２０の動力によって回転する発電電動機によって発電された電力により回転駆動される。

ホイールローダ１は、前部車体８Ａと後部車体８Ｂとを連結するように設けられる左右一対の油圧シリンダ（以下、ステアリングシリンダとも記す）１５を有するステアリング装置によって転舵される。

図２は、ホイールローダ１のシステム構成図である。図２に示すように、ホイールローダ１は、エンジン２０と、エンジン２０に燃料を供給する燃料噴射装置２３と、エンジン２０に機械的に接続された発電電動機４０と、エンジン２０及び発電電動機４０に機械的に接続される油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃと、油圧ポンプ３０Ａから吐出される作動油によって駆動される作業装置６と、作業装置６の動作を制御するフロント制御部３１と、油圧ポンプ３０Ｂから吐出される作動油によって駆動されるブレーキ装置２１と、ブレーキ装置２１の動作を制御するブレーキ制御部３２と、油圧ポンプ３０Ｃから吐出される作動油によって駆動されるステアリング装置２２と、ステアリング装置２２を制御するステアリング制御部３３と、発電電動機４０で発生する電力により車輪７を駆動可能であって、かつ、車輪７の回生制動が可能な走行駆動装置４５とを備える。

作業装置６及び走行駆動装置４５は、エンジン２０の動力によって、互いに独立して駆動される。原動機であるエンジン２０は、例えば、ディーゼルエンジン等の内燃機関により構成される。発電電動機４０は、エンジン２０から出力されるトルクによって回転し、発電する発電機として機能する。

油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、エンジン２０が出力するトルクによって駆動されて作動油を吐出する。なお、発電電動機４０が電動機として機能する場合には、エンジン２０及び発電電動機４０が出力するトルクによって、油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが駆動される。

油圧シリンダ４，５，１５，１７，１８は、エンジン２０が出力するトルクによって回転する油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃから吐出される作動油（圧油）によって伸縮動作される。

フロント制御部３１は、油圧ポンプ３０Ａからアームシリンダ４及びバケットシリンダ５へ供給される作動油の圧力、流量及び方向を制御する。これにより、アームシリンダ４及びバケットシリンダ５の伸縮動作が制御される。ブレーキ制御部３２は、油圧ポンプ３０Ｂからブレーキシリンダ１７及び駐車ブレーキシリンダ１８へ供給される作動油の圧力、流量及び方向を制御する。これにより、ブレーキシリンダ１７及び駐車ブレーキシリンダ１８の伸縮動作が制御される。ステアリング制御部３３は、油圧ポンプ３０Ｃからステアリングシリンダ１５へ供給される作動油の圧力、流量及び方向を制御する。これにより、ステアリングシリンダ１５の伸縮動作が制御される。

ホイールローダ１は、車両全体の制御を行うメインコントローラ１００と、メインコントローラ１００からのエンジン回転速度指令に基づいて燃料噴射装置２３を制御するエンジンコントローラ１２０と、を備える。また、ホイールローダ１は、エンジンコントローラ１２０からの燃料噴射量指令に基づいて燃料噴射量を制御する燃料噴射装置２３と、メインコントローラ１００から入力される発電電圧指令に基づいて発電電動機４０を制御する発電電動機用のインバータ（以下、発電インバータと記す）４１と、メインコントローラ１００から入力される走行駆動トルク指令に基づいて走行電動機４３のトルクを制御する走行電動機用のインバータ（以下、走行インバータと記す）４２と、運転室１２内に設けられオペレータによって操作される各種操作装置（５１～５７）とを備える。

運転室１２内には、車体８の進行方向を切り替える前後進切替装置である前後進スイッチ５１と、作業装置６のアームシリンダ４（アーム２）を操作するアーム操作装置５２と、作業装置６のバケットシリンダ５（バケット３）を操作するバケット操作装置５３と、走行駆動装置４５を操作するアクセル操作装置５６と、ブレーキシリンダ１７を操作するブレーキ操作装置５７と、駐車ブレーキシリンダ１８を操作する駐車ブレーキ操作装置５４と、左右一対のステアリングシリンダ１５を操作するステアリング操作装置５５とが設けられている。前後進スイッチ５１は、操作位置として、前進位置（Ｆ）、待機位置（Ｎ）、及び後進位置（Ｒ）を有している。

アーム操作装置５２は、アーム操作レバーと、アーム操作レバーの操作量（以下、アーム操作量とも記す）を検出するアーム操作量センサ５２ａとを備える。バケット操作装置５３は、バケット操作レバーと、バケット操作レバーの操作量（以下、バケット操作量とも記す）を検出するバケット操作量センサ５３ａとを備える。アクセル操作装置５６は、アクセルペダルと、アクセルペダルの操作量（以下、アクセル操作量とも記す）を検出するアクセル操作量センサ５６ａとを備える。ブレーキ操作装置５７は、ブレーキペダルと、ブレーキペダルの操作量（以下、ブレーキ操作量とも記す）を検出するブレーキ操作量センサ５７ａとを備える。ステアリング操作装置５５は、ステアリングホイールと、ステアリングホイールの操作量（以下、ステアリング操作量とも記す）を検出するステアリング操作量センサ５５ａとを備える。アーム操作量センサ５２ａ、バケット操作量センサ５３ａ、アクセル操作量センサ５６ａ、ブレーキ操作量センサ５７ａ、ステアリング操作量センサ５５ａは、例えば、操作部材（操作レバーまたはペダル）の操作位置に応じた電圧をメインコントローラ１００に出力するポテンショメータである。

－ホイールローダの制御装置－
ホイールローダ１の各部を制御する制御装置１１は、メインコントローラ１００とエンジンコントローラ１２０を含む。メインコントローラ１００及びエンジンコントローラ１２０は、互いにデータの授受を行う。メインコントローラ１００は、処理装置（動作回路）としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）１０２及びＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、入力インタフェース１０４、出力インタフェース１０５、並びに、その他の周辺回路を備えたマイクロコンピュータで構成される。なお、エンジンコントローラ１２０も、メインコントローラ１００と同様、処理装置、記憶装置及び入出力インタフェース等を備えたマイクロコンピュータで構成される。メインコントローラ１００及びエンジンコントローラ１２０は、それぞれ１つのマイクロコンピュータで構成してもよいし、複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。また、メインコントローラ１００の機能とエンジンコントローラ１２０の機能を一つのコンピュータで実現してもよい。

メインコントローラ１００のＲＯＭ１０２は、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリであり、各種演算が実行可能なプログラムが格納されている。すなわち、メインコントローラ１００のＲＯＭ１０２は、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体である。ＲＡＭ１０３は揮発性メモリであり、ＣＰＵ１０１との間で直接的にデータの入出力を行うワークメモリである。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１がプログラムを演算実行している間、必要なデータを一時的に記憶する。なお、メインコントローラ１００は、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等の記憶装置をさらに備えていてもよい。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶されたプログラムをＲＡＭ１０３に展開して演算実行する演算装置であって、プログラムに従って入力インタフェース１０４及びＲＯＭ１０２，ＲＡＭ１０３から取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。

入力インタフェース１０４には、各種操作装置（５１～５７）からの操作信号及び各種センサからのセンサ信号が入力される。入力インタフェース１０４は、入力された信号をＣＰＵ１０１で演算可能なデータに変換する。出力インタフェース１０５は、ＣＰＵ１０１での演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号をフロント制御部３１、ブレーキ制御部３２、ステアリング制御部３３、発電インバータ４１、走行インバータ４２、及びエンジンコントローラ１２０等に出力する。

メインコントローラ１００は、各種操作装置から入力される操作信号及びその他の各種センサから入力されるセンサ信号に基づいて、フロント制御部３１、ブレーキ制御部３２、ステアリング制御部３３、発電インバータ４１及び走行インバータ４２、及びエンジンコントローラ１２０を統括的に制御する。

メインコントローラ１００に入力される操作信号としては、アクセル操作量センサ５６ａによって検出されるアクセル操作量、ブレーキ操作量センサ５７ａによって検出されるブレーキ操作量、アーム操作量センサ５２ａによって検出されるアーム操作量、バケット操作量センサ５３ａによって検出されるバケット操作量、ステアリング操作量センサ５５ａによって検出されるステアリング操作量、及び、前後進スイッチ５１から出力される前後進スイッチ５１の操作位置を表す信号がある。

メインコントローラ１００に入力されるセンサ信号としては、車体８とアーム２とを連結する連結軸に設けられるアーム相対角センサ６２で検出された角度を表す信号、及び、アーム２とバケット３とを連結する連結軸に設けられるバケット相対角センサ６３で検出された角度を表す信号がある。アーム相対角センサ６２は、車体８に対するアーム２の相対角（傾斜角）を検出し、検出した角度を表す信号をメインコントローラ１００に出力するポテンショメータである。バケット相対角センサ６３は、アーム２に対するバケット３の相対角（傾斜角）を検出し、検出した角度を表す信号をメインコントローラ１００に出力するポテンショメータである。地面（走行面）に対する車体８の角度は一定であるため、アーム相対角センサ６２で検出される角度は、地面に対するアーム２の相対角（傾斜角）に相当するといえる。

また、メインコントローラ１００に入力されるセンサ信号としては、車速センサ６１によって検出される車速（車両の走行速度）を表す信号がある。車速センサ６１は、ホイールローダ１の車速を検出し、検出した車速を表す信号をメインコントローラ１００に出力する。さらに、メインコントローラ１００に入力されるセンサ信号としては、複数の回転速度センサによって検出されたエンジン２０、発電電動機４０、油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ、及び走行電動機４３の回転速度を表す信号、第１、第２、第３吐出圧センサ７１，７２，７３によって検出された油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの吐出圧、シリンダ圧センサ（不図示）によって検出された油圧シリンダの圧力（負荷圧）等を表す信号がある。

複数の回転速度センサには、エンジン２０の実回転速度（以下、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴとも記す）を検出するエンジン回転速度センサ６４と、走行電動機４３の回転速度（以下、モータ速度とも記す）を検出するレゾルバ等のモータ速度センサ５８とが含まれる。エンジン回転速度センサ６４は、例えば、エンジン２０の出力軸に設けられるロータリーエンコーダであり、検出した実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴを表す信号をメインコントローラ１００に出力する。なお、エンジン回転速度センサ６４は、エンジン２０の出力軸に限らず、動力伝達装置を構成するいずれかの軸の回転速度を検出するものであってもよい。この場合、メインコントローラ１００が、エンジン回転速度センサ６４の検出結果に基づいて、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴを演算する。

なお、図示する例では、エンジン回転速度センサ６４は、メインコントローラ１００に接続されているが、エンジンコントローラ１２０に接続してもよい。この場合、メインコントローラ１００は、エンジン回転速度センサ６４により検出された実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴを、エンジンコントローラ１２０を介して取得する。

メインコントローラ１００は、アーム操作装置５２及びバケット操作装置５３の操作方向及び操作量に基づいて、フロント制御指令を出力する。フロント制御部３１は、メインコントローラ１００からのフロント制御指令に基づき、油圧ポンプ３０Ａから吐出される作動油の圧力、流量及び方向を調整し、アームシリンダ４及びバケットシリンダ５を動作させる。フロント制御部３１は、油圧ポンプ３０Ａから吐出される作動油の流れを制御する方向制御弁、及び、この方向制御弁のパイロット室に入力されるパイロット圧を生成する電磁弁等を有する。

メインコントローラ１００は、ブレーキ操作装置５７の操作量、及び駐車ブレーキ操作装置５４の操作スイッチの操作位置に基づいて、ブレーキ制御指令を出力する。ブレーキ制御部３２は、メインコントローラ１００からのブレーキ制御指令に基づき、油圧ポンプ３０Ｂから吐出される作動油の圧力、流量及び方向を調整し、ブレーキシリンダ１７及び駐車ブレーキシリンダ１８を動作させる。ブレーキ制御部３２は、油圧ポンプ３０Ｂから吐出される作動油の流れを制御する方向制御弁、及び、この方向制御弁のパイロット室に入力されるパイロット圧を生成する電磁弁等を有する。

メインコントローラ１００は、ステアリング操作装置５５のステアリングホイールの操作方向及び操作量に基づいて、ステアリング制御指令を出力する。ステアリング制御部３３は、メインコントローラ１００からのステアリング制御指令に基づき、油圧ポンプ３０Ｃから吐出される作動油の圧力、流量及び方向を調整し、ステアリングシリンダ１５を動作させる。ステアリング制御部３３は、油圧ポンプ３０Ｃから吐出される作動油の流れを制御する方向制御弁、及び、この方向制御弁のパイロット室に入力されるパイロット圧を生成する電磁弁等を有する。

発電インバータ４１及び走行インバータ４２は、直流部（直流母線）４４によって接続されている。なお、本実施形態に係るホイールローダ１は、直流部４４に接続される蓄電装置を備えていない。発電インバータ４１は、メインコントローラ１００からの発電電圧指令に基づき、発電電動機４０から供給される電力を利用して直流部４４のバス電圧を制御する。走行インバータ４２は、メインコントローラ１００の走行駆動トルク指令に基づき、直流部４４の電力を利用して走行電動機４３を駆動させる。

本実施形態では、エンジン２０が出力するトルクによって油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが駆動され、油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃから吐出される作動油によって、作業装置６、ブレーキ装置２１及びステアリング装置２２が駆動される。また、本実施形態では、エンジン２０が出力するトルクによって発電電動機４０が駆動され、発電電動機４０で発生する電力によって走行電動機４３が駆動される。

アーム操作装置５２のアーム操作レバーが操作されると、アームシリンダ４の伸縮動作によりアーム２が上下方向に回動（俯仰動）する。バケット操作装置５３のバケット操作レバーが操作されると、バケットシリンダ５の伸縮動作によりバケット３が上下方向に回動（クラウド動作またはダンプ動作）する。

ステアリング操作装置５５のステアリングホイールが操作されると、ステアリングシリンダ１５の伸縮動作に伴って後部車体８Ｂに対し前部車体８Ａがセンタージョイント１０を中心にして左右に屈折（転舵）する。アクセル操作装置５６のアクセルペダルが操作されると、走行電動機４３の駆動により車輪７が回転し、ホイールローダ１が走行する。

前後進スイッチ５１が前進位置（Ｆ）に操作されている状態で、アクセル操作装置５６のアクセルペダルが踏み込まれると、車輪７が前進方向に回転し、車体８が前進走行する。前後進スイッチ５１が後進位置（Ｒ）に操作されている状態で、アクセル操作装置５６のアクセルペダルが踏み込まれると、車輪７が後進方向に回転し、車体８が後進走行する。なお、前後進スイッチ５１が待機位置（Ｎ）に操作されている状態では、アクセル操作装置５６のアクセルペダルが踏み込まれても、車輪７は回転せず、車体８は走行しない。

－ホイールローダによる掘削作業－
次に、図３を参照して、ホイールローダ１の基本的な運搬作業について説明する。運搬作業では、ホイールローダ１は、土砂や鉱物等の掘削対象９１を掘削する掘削作業をした後、掘削物を運搬し、ダンプトラック等の積込対象９２へ積み込む積込作業を行う。図３は、この運搬作業を行う際の方法の１つであるＶシェイプローディングを示す。

図３の矢印Ｘ１に示すように、オペレータは、アクセル操作装置５６を操作して、ホイールローダ１を地山等の掘削対象９１に向かって前進させ、掘削対象９１にバケット３を貫入させる。オペレータは、アーム操作装置５２及びバケット操作装置５３を操作してアーム２を上昇させつつバケット３に土砂や鉱物等を入れる。その後、オペレータは、バケット操作装置５３を操作して、バケット３をクラウド動作させる。このとき、オペレータは、バケット３に入った土砂や鉱物等の運搬物をこぼさないように、バケット操作装置５３を操作して、バケット３を手前に掬い上げる。これによって、掘削作業が完了する。

掘削作業完了後、オペレータは、図３の矢印Ｘ２で示すように、ホイールローダ１を後進させて元の位置に戻る。その後、オペレータは、図３の矢印Ｙ１で示すように、ダンプトラック等の積込対象９２に向かってホイールローダ１を前進させつつ、アーム２を上昇させる。オペレータは、積込対象９２の手前でホイールローダ１を停止させる。なお、図３では、積込対象９２の手前で停止している状態のホイールローダ１を破線で示している。その後、オペレータは、バケット操作装置５３を操作して、バケット３をダンプ動作させることにより、バケット３内の運搬物を積込対象９２の荷台に放土する。これにより、バケット３内の運搬物が積込対象９２の荷台に積み込まれ、積込作業が完了する。積込作業完了後、オペレータは、図３の矢印Ｙ２で示すように、ホイールローダ１を後進させて、元の位置に戻る。

このような掘削作業と積込作業を含む一連の作業は、Ｖ字軌跡を描きながら行われるため「Ｖシェイプローディング」と呼ばれ、繰り返し行われる。Ｖシェイプローディングは、ホイールローダ１の全作業時間の大多数を占める。このため、ホイールローダ１の作業効率を向上させるためには、Ｖシェイプローディングにおいて、後進から前進に切り替えた後の加速性能を高くすることが有効である。

後進中に前後進スイッチ５１が後進位置（Ｒ）から前進位置（Ｆ）に切り替えられると、ホイールローダ１は、図２示す走行駆動装置４５の回生動作によって車輪７を制動し、車体８の進行方向を後進から前進に切り替える「モジュレート動作」を行う。本稿では、ホイールローダ１の走行中に進行方向と逆側に前後進スイッチ５１を切り替えることで、前後進スイッチ５１の切り替え時の進行方向における車速を回生制動により低減させるホイールローダ１の動作を「モジュレート動作」と称する。例えば、後進中に前後進スイッチ５１を後進位置（Ｒ）から前進位置（Ｆ）に切り替えると、ブレーキ操作装置５７のブレーキペダルを操作せずとも後進方向における車速が回生制動により低減し、その減速中もアクセル操作装置５６のアクセルペダルを踏み込んでおくと、モジュレート動作の終了後（後進方向における減速の終了後）に前進方向への加速が開始されることになる。本実施形態では、後述するように、モジュレート動作終了後の加速性能を向上させることにより、Ｖシェイプローディングの作業効率を向上させる。ここで、作業効率（ｔ／ｈ）とは、所定の時間（ｈ）当たりに、積込対象９２に積み込んだ運搬物の重量（ｔ）を意味する。

エンジン動力の大きさは、基本的に実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが高いほど及び燃料噴射量が多いほど大きくなる。ただし、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが高いほどエンジン負荷が高くなる。このため、メインコントローラ１００は、非作業時はエンジン２０の第１目標回転速度（以下、目標エンジン回転速度とも記す）ＮＥＧ＿ＴＧＴを低くして燃費を向上させる。一方、メインコントローラ１００は、作業時は、オペレータによるアクセル操作装置５６、アーム操作装置５２、及びバケット操作装置５３の操作量等に基づいて、作業に必要なエンジン動力（すなわち、所望のエンジン動力）が得られる目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴを設定する。

ここで、モジュレート動作中であるか否かに関わらず、エンジンコントローラ１２０が、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴに実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが一致するように燃料噴射装置２３による燃料噴射量を調節し、所望のエンジン動力を発生させる場合を比較例として、その問題点について説明する。

モジュレート動作をしている間は、回生制動によって発生した回生エネルギーが走行駆動装置４５からエンジン２０に回生される。具体的には、走行電動機４３によって発生した回生電力により、発電電動機４０が電動機として機能し、発電電動機４０の動力がエンジン２０に伝達される。これにより、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴよりも大きくなると、エンジン動力を発生させる必要がなくなるため、エンジンコントローラ１２０は、燃料噴射装置２３による燃料噴射量をゼロになるまで減少させる。このように、モジュレート動作中に回生制動を行い、燃料噴射量を減少させることにより、ブレーキ装置２１により制動を行う場合に比べて燃費が良くなる。

後進が終わって前進に切り替わった後、すなわちモジュレート動作終了後は、回生エネルギーが発生しないので実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴは徐々に低下する。そして、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴ未満になると、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴと目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴの差に基づいて、エンジンコントローラ１２０が燃料噴射装置２３による燃料噴射量を決定し、燃料噴射を再開する。

燃料噴射が再開されると、発生したエンジン動力によって、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが増加しつつ、ホイールローダ１が前進方向に加速する。なお、モジュレート動作終了後、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴ未満になったときの回転速度偏差の負の最大値の絶対値を「負のオーバーシュート量」と呼ぶ。

モジュレート動作終了後、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴ未満になった時点から、エンジン動力が発生するまでの間に、実エンジン回転速度の検出と、制御装置による演算処理と、燃料噴射装置２３の動作と、エンジン２０の応答とに遅れが発生する。このため、燃料噴射装置２３の再開のタイミングが遅いと、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴを大きく下回ってから増加し始めることになる。この場合、発生したエンジン動力の多くが実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴを増加する分に使われ、ホイールローダ１を前進方向に加速させる分が減少する。その結果、モジュレート動作終了後の車両加速性能が低下するため、改善の余地がある。

なお、モジュレート動作終了後における車両加速性能を低下させないために、エンジン２０に配分する動力よりも走行駆動装置４５に配分する動力を多くする方法が考えられる。しかしながら、この方法では、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴの増加のタイミングがさらに遅くなり、所望のエンジン動力を出せるまでの所要時間が増加する。このため、車両加速性能の伸びは小さい。

他にも、エンジンコントローラ１２０による燃料噴射量の比例制御のゲインを増加させ、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴに対する実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴの応答速度を高める方法も考えられる。しかしながら、この方法では回転速度偏差に対する燃料噴射量の増減が激しくなるため、エンジン制御が不安定になってしまうおそれがある。さらに、制御装置の演算処理などに起因した応答遅れは残るため、負のオーバーシュート量を大きく改善することはできない。

そこで、本願発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、モジュレート動作終了後におけるエンジンの実回転速度の負のオーバーシュート量を抑制するために、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴに回転速度補正値ＮＣを加算することにより目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴを補正した値を指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤとして演算し、指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤと実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴとの差分により燃料噴射量を制御することを見出した。これにより、エンジンコントローラ１２０の制御特性や各装置の応答遅れに起因した負のオーバーシュート量を抑制し、燃費を悪化させずに車両加速性能を向上することができる。

メインコントローラ１００は、後述するように、アクセル操作量、アーム操作量及びバケット操作量等に基づいて、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴを演算する。メインコントローラ１００は、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴに基づいて、指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤを演算し、エンジンコントローラ１２０に出力する。また、メインコントローラ１００は、エンジン回転速度センサ６４によって検出された実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴをエンジンコントローラ１２０に出力する。

エンジンコントローラ１２０は、メインコントローラ１００から取得した指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤと、エンジン回転速度センサ６４によって検出された実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴとを比較して、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤと一致するように燃料噴射装置２３を制御する。なお、指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤは、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴに回転速度補正値ＮＣが加算されることにより求められる。

つまり、補正がされない場合（ＮＣ＝０）には、エンジンコントローラ１２０は、エンジン回転速度センサ６４により検出された実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが目標エンジン回転速度（第１目標回転速度）ＮＥＧ＿ＴＧＴに一致するように、エンジン２０の燃料噴射量を制御する。一方、補正がされた場合（ＮＣ≠０）には、エンジンコントローラ１２０は、エンジン回転速度センサ６４により検出された実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが、補正された目標エンジン回転速度である指令回転速度（第２目標回転速度）ＮＥＧ＿ＣＭＤに一致するように、エンジン２０の燃料噴射量を制御する。なお、補正がされた場合（ＮＣ≠０）、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが指令回転速度（第２目標回転速度）ＮＥＧ＿ＣＭＤよりも高い状態から低い状態になると、エンジン２０の燃料噴射量が増加するように制御される。このため、指令回転速度（第２目標回転速度）ＮＥＧ＿ＣＭＤは、エンジン２０の燃料噴射量の増加の開始を決定する閾値として機能する。

燃料噴射装置２３は、エンジンコントローラ１２０から出力される燃料噴射指令に基づいて、燃料噴射量を制御し、エンジン２０を動作させる。例えば、本実施形態では、エンジンコントローラ１２０は、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴに比べて指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤが大きい場合、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴと指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤとの差が０（ゼロ）になるまで燃料噴射量を徐々に増加させる積分制御を実行する。

このように、メインコントローラ１００及びエンジンコントローラ１２０は、協働してエンジン２０の動作を制御する制御装置１１を構成している。

以下、本実施形態に係るメインコントローラ１００の機能、及び、メインコントローラ１００により実行される演算処理の内容について、詳しく説明する。

－メインコントローラの機能－
図４は、メインコントローラ１００の機能ブロック図である。図４に示すように、メインコントローラ１００は、ＲＯＭ１０２に記憶されているプログラムを実行することにより、目標速度演算部１１０、モジュレート判定部１１１、補正値演算部１１２、及び指令値演算部１１３として機能する。

目標速度演算部１１０は、少なくとも操作量検出装置１５０の検出結果に基づいて、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴを演算する。本実施形態において、目標速度演算部１１０は、操作量検出装置１５０の検出結果、モータ速度センサ５８の検出結果、及び、吐出圧検出装置１５１の検出結果に基づいて、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴを演算する。操作量検出装置１５０は、上述したアーム操作量センサ５２ａ、バケット操作量センサ５３ａ、アクセル操作量センサ５６ａ、ブレーキ操作量センサ５７ａ、及びステアリング操作量センサ５５ａを含む。吐出圧検出装置１５１は、上述した第１吐出圧センサ７１、第２吐出圧センサ７２及び第３吐出圧センサ７３を含む。

図５を参照して、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴの演算方法の一例について説明する。図５は、目標速度演算部１１０による目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴの演算方法について説明するブロック図である。図５に示すように、目標速度演算部１１０は、走行要求動力演算部１２１と、第１ポンプ要求動力演算部１２２と、第２ポンプ要求動力演算部１２３と、第３ポンプ要求動力演算部１２４と、最大値選択部１２５と、加算部１２６と、目標速度算出部１２７とを有する。

走行要求動力演算部１２１は、走行電動機トルク演算部１２１ａと乗算部１２１ｂとを有する。走行電動機トルク演算部１２１ａは、モータ速度センサ５８により検出された走行電動機４３の回転速度（モータ速度）、及び、アクセル操作量センサ５６ａにより検出されたアクセル操作量に基づいて、走行電動機トルクを算出する。

メインコントローラ１００のＲＯＭ１０２には、走行電動機トルクの演算に用いられる走行電動機トルクテーブルが記憶されている。走行電動機トルクテーブルは、アクセル操作量の増減に応じて走行電動機４３のトルクが増減するように、アクセル操作量に応じたトルクカーブが複数記憶されている。走行電動機トルクテーブルは、アクセル操作量が大きくなるほど走行電動機トルクが大きくなり、走行電動機４３の回転速度が速くなるほど走行電動機トルクが小さくなるように設定されている。

走行電動機トルク演算部１２１ａは、アクセル操作量の大きさに対応するトルクカーブを選択し、走行電動機４３の回転速度に基づいて走行電動機トルクを算出する。例えば、走行電動機トルク演算部１２１ａは、アクセル操作装置５６がフル操作されたときには、実線のトルクカーブを選択し、選択したトルクカーブを参照し、走行電動機４３の回転速度に基づいて走行電動機トルクを算出する。

乗算部１２１ｂは、走行電動機トルク演算部１２１ａによって演算された走行電動機トルクと、モータ速度センサ５８により検出された走行電動機４３の回転速度と、単位換算用の係数とを乗算して、走行要求動力を算出する。

第１ポンプ要求動力演算部１２２は、ポンプ要求流量演算部１２２ａと乗算部１２２ｂとを有する。ポンプ要求流量演算部１２２ａは、操作量検出装置１５０のアーム操作量センサ５２ａ及びバケット操作量センサ５３ａによって検出されるアーム操作量及びバケット操作量、並びに、吐出圧検出装置１５１の第１吐出圧センサ７１によって検出される油圧ポンプ３０Ａの吐出圧に基づいて、油圧ポンプ３０Ａのポンプ要求流量を算出する。アーム操作量及びバケット操作量は、総称してレバー操作量とも記す。

メインコントローラ１００のＲＯＭ１０２には、油圧ポンプ３０Ａのポンプ要求流量の演算に用いられる要求流量テーブルが記憶されている。要求流量テーブルは、ポンプ要求流量が最小吐出流量からレバー操作量の増加に応じて増加するように設定されている。

ポンプ要求流量演算部１２２ａは、要求流量テーブルを参照し、レバー操作量に基づいて、ポンプ要求流量を演算する。なお、ポンプ要求流量テーブルは、アーム操作量に基づくテーブルと、バケット操作量に基づくテーブルとがあり、それぞれのテーブルで決定された流量のうち、大きい方がポンプ要求流量として決定される。

乗算部１２２ｂは、ポンプ要求流量演算部１２２ａによって演算された油圧ポンプ３０Ａのポンプ要求流量と、吐出圧検出装置１５１の第１吐出圧センサ７１によって検出された油圧ポンプ３０Ａの吐出圧と、単位換算用の係数とを乗算して、油圧ポンプ３０Ａの要求動力を算出する。

第２ポンプ要求動力演算部１２３は、図示しないが、第１ポンプ要求動力演算部１２２と同様の機能を有し、操作量検出装置１５０のブレーキ操作量センサ５７ａによって検出されたブレーキ操作量と、吐出圧検出装置１５１の第２吐出圧センサ７２によって検出された油圧ポンプ３０Ｂの吐出圧とに基づいて、油圧ポンプ３０Ｂの要求動力を演算する。

第３ポンプ要求動力演算部１２４は、図示しないが、第１ポンプ要求動力演算部１２２と同様の機能を有し、操作量検出装置１５０のステアリング操作量センサ５５ａによって検出されたステアリング操作量と、吐出圧検出装置１５１の第３吐出圧センサ７３によって検出された油圧ポンプ３０Ｃの吐出圧とに基づいて、油圧ポンプ３０Ｃの要求動力を演算する。

最大値選択部１２５は、第１ポンプ要求動力演算部１２２によって演算された油圧ポンプ３０Ａの要求動力、第２ポンプ要求動力演算部１２３によって演算された油圧ポンプ３０Ｂの要求動力、及び、第３ポンプ要求動力演算部１２４によって演算された油圧ポンプ３０Ｃの要求動力のうちで最大のものを選択し、選択した要求動力を作業要求動力として決定する。

加算部１２６は、走行要求動力演算部１２１によって演算された走行要求動力と、最大値選択部１２５で選択された作業要求動力とを加算することにより、エンジン要求動力を算出する。

目標速度算出部１２７は、加算部１２６によって算出されたエンジン要求動力に基づいて、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴを算出する。メインコントローラ１００のＲＯＭ１０２には、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴの算出に用いられる速度テーブルが記憶されている。速度テーブルは、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴが最小回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴ＿ｍｉｎからエンジン要求動力の増加に応じて増加するように設定されている。目標速度算出部１２７は、速度テーブルを参照し、エンジン要求動力に基づいて、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴを算出する。

このように、目標速度演算部１１０は、走行要求動力及び作業要求動力を合計した値を可能な限り満たすエンジン動力が発生するように、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴを決定する。

モジュレート判定部１１１は、指令値演算部１１３により演算された指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤと、エンジン回転速度センサ６４により検出された実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴとに基づいて、ホイールローダ１がモジュレート動作している状態（すなわち、モジュレート動作中）であるか、モジュレート動作していない状態（すなわち、非モジュレート動作中）であるかを判定する。モジュレート判定部１１１は、ホイールローダ１がモジュレート動作中である場合には、モジュレート判定フラグＦＬをオンに設定する（ＦＬ＝１）。モジュレート判定部１１１は、ホイールローダ１が非モジュレート動作中である場合には、モジュレート判定フラグＦＬをオフに設定する（ＦＬ＝０）。

モジュレート判定部１１１は、以下の式（１）により、回転速度偏差ΔＮＥＧを演算する。
ΔＮＥＧ＝ＮＥＧ＿ＡＣＴ－ＮＥＧ＿ＣＭＤ ・・・（１）
式（１）において、ＮＥＧ＿ＡＣＴはエンジン回転速度センサ６４により検出された実エンジン回転速度、ＮＥＧ＿ＣＭＤは指令値演算部１１３により演算される指令回転速度である。

モジュレート判定部１１１は、モジュレート判定フラグＦＬがオフに設定されている場合であって、演算された回転速度偏差（第１回転速度偏差）ΔＮＥＧが第１回転速度閾値（所定の第１閾値）ＮＴＨ１より大きくなったときには、ホイールローダ１がモジュレート動作中であると判定し、モジュレート判定フラグＦＬをオフからオンに切り替える（Ｆ＝１）。第１回転速度閾値ＮＴＨ１は、モジュレート動作を開始したときの回転速度偏差ΔＮＥＧに相当し、予めＲＯＭ１０２に記憶されている。第１回転速度閾値ＮＴＨ１は、例えば、最高エンジン回転速度を１００％としたときの５～１０％程度の回転速度に相当する。

なお、後述するように、モジュレート判定フラグＦＬがオフに設定されている場合には、回転速度補正値ＮＣが０（ゼロ）であり、指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤは目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴと等しい（ＮＥＧ＿ＣＭＤ＝ＮＥＧ＿ＴＧＴ）。このため、モジュレート判定フラグＦＬがオフに設定されている場合の回転速度偏差（第１回転速度偏差）ΔＮＥＧは、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴと目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴとの差分に相当する（ΔＮＥＧ＝ＮＥＧ＿ＡＣＴ－ＮＥＧ＿ＴＧＴ）。

モジュレート判定部１１１は、モジュレート判定フラグＦＬがオンに設定されている場合であって、演算された回転速度偏差（第２回転速度偏差）ΔＮＥＧが第２回転速度閾値（所定の第２閾値）ＮＴＨ２未満になったときには、ホイールローダ１が非モジュレート動作中であると判定し、モジュレート判定フラグＦＬをオンからオフに切り替える（Ｆ＝０）。第２回転速度閾値ＮＴＨ２は、モジュレート動作を終了したときの回転速度偏差ΔＮＥＧに相当し、予めＲＯＭ１０２に記憶されている。第２回転速度閾値ＮＴＨ２は、第１回転速度閾値ＮＴＨ１以下であり、例えば、最高エンジン回転速度を１００％としたときの０～５％程度の操作量に相当する。

なお、後述するように、モジュレート判定フラグＦＬがオンに設定されている場合の回転速度偏差（第２回転速度偏差）ΔＮＥＧは、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴと補正された目標エンジン回転速度である指令回転速度（第２目標回転速度）ＮＥＧ＿ＣＭＤとの差分に相当するため、補正後回転速度偏差ともいえる（ΔＮＥＧ＝ＮＥＧ＿ＡＣＴ－ＮＥＧ＿ＣＭＤ，ＮＥＧ＿ＣＭＤ＞ＮＥＧ＿ＴＧＴ）。

補正値演算部１１２は、モジュレート判定フラグＦＬがオンに設定されている場合には、回転速度補正値ＮＣを目標補正値（所定の補正値）ＮＣ＿ＴＧＴに設定する。目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴは、０よりも大きい固定値であり、予めＲＯＭ１０２に記憶されている。目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴは、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴの補正を行わない場合（比較例）におけるモジュレート動作終了後の実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴの負のオーバーシュート量ＮＭＯＤ＿ＥＲＲに相当する。

図６及び図７を参照して、目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴの決定方法について説明する。図６は、エンジン２０の回転速度偏差ΔＮＥＧと燃料噴射量ＦＥＧの関係を示す相関マップＭｆの一例を示す図である。図６に示すように、この相関マップＭｆで示されるエンジンコントローラ１２０の特性は、予め計算もしくは実験によって決定される。相関マップＭｆに示されるように、エンジンコントローラ１２０は、回転速度偏差ΔＮＥＧが０（ゼロ）未満では、回転速度偏差ΔＮＥＧが負の方向に増加するほど燃料噴射量ＦＥＧを増加させる。また、エンジンコントローラ１２０は、回転速度偏差ΔＮＥＧが０（ゼロ）以上では、燃料噴射量ＦＥＧを０（ゼロ）にする。

従って、モジュレート動作中、走行駆動装置４５の回生制動によって回生エネルギーがエンジン２０に回生されることで回転速度偏差ΔＮＥＧが０を超えると、燃料噴射量ＦＥＧが０（ゼロ）にカットされる。その後、回生制動が終わり、エンジン２０の回転速度偏差ΔＮＥＧが減少し始めて０（ゼロ）未満になると、燃料噴射が再開される。そして、燃料噴射によって発生するエンジン動力とホイールローダ１が必要とするエンジン動力とが釣り合ったときに回転速度偏差ΔＮＥＧの減少が止まる。その後、回転速度偏差ΔＮＥＧは増加し、回転速度偏差ΔＮＥＧが０（ゼロ）付近になるように燃料噴射量ＦＥＧが調整される。

このとき、回転速度偏差ΔＮＥＧの減少が止まったときの回転速度偏差ΔＮＥＧの絶対値が、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴの負のオーバーシュート量ＮＭＯＤ＿ＥＲＲに相当する。負のオーバーシュート量ＮＭＯＤ＿ＥＲＲが大きいほど走行駆動装置４５に配分されるエンジン動力が低減するため、モジュレート動作終了後の車両加速性能が低下する。

そこで、本実施形態では、比較例に係るホイールローダ１の計算、実験等の結果から得られた負のオーバーシュート量ＮＭＯＤ＿ＥＲＲに相当する目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴを目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴに加算することにより、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴを補正し、指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤを得る。

図７は、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴの負のオーバーシュート量ＮＭＯＤ＿ＥＲＲと目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴの関係を示す相関マップＭｃの一例を示す図である。図７に示すように、負のオーバーシュート量ＮＭＯＤ＿ＥＲＲが大きいほど、設定される目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴが大きくなる。なお、負のオーバーシュート量ＮＭＯＤ＿ＥＲＲと、目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴは、完全に一致させる必要はない。図７に示す相関マップＭｃは、予め計算もしくは実験に基づいて決定される。

図４に示す補正値演算部１１２は、モジュレート判定フラグＦＬがオフに設定されている場合には、回転速度補正値ＮＣを初期補正値ＮＣ＿ＩＮＩに設定する。本実施形態では、初期補正値ＮＣ＿ＩＮＩは０（ゼロ）であり、予めＲＯＭ１０２に記憶されている。

補正値演算部１１２は、モジュレート判定フラグＦＬがオンに設定されている場合には、回転速度補正値ＮＣを目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴに設定する。本実施形態では、目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴは、上述したように計算、実験等により定められた固定値であり、予めＲＯＭ１０２に記憶されている。

補正値演算部１１２は、モジュレート判定フラグＦＬがオンからオフに切り替わる際、回転速度補正値ＮＣを所定時間だけ目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴに保持させる遅延処理を行う。補正値演算部１１２は、モジュレート判定フラグＦＬがオンからオフに切り替わる際、遅延処理の後、回転速度補正値ＮＣにレート制限処理を実行する。また、補正値演算部１１２は、モジュレート判定フラグＦＬがオフからオンに切り替わる際、遅延処理は実行しないが、回転速度補正値ＮＣにレート制限処理を実行する。

このため、モジュレート判定フラグＦＬがオフからオンに切り替わる際には、回転速度補正値ＮＣが初期補正値ＮＣ＿ＩＮＩから目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴまで時間の経過にしたがって徐々に増加する。また、モジュレート判定フラグＦＬがオンからオフに切り替わる際には、回転速度補正値ＮＣが目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴに所定時間保持された後、目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴから初期補正値ＮＣ＿ＩＮＩまで時間の経過にしたがって徐々に減少する。

これにより、モジュレート判定フラグＦＬの切り替わりの際に、回転速度補正値ＮＣが急峻に変わることを防止できる。また、モジュレート判定フラグＦＬがオンからオフに切り替わる際に、意図しないタイミングで燃料噴射が再開されるのを防ぐことができる。

図４に示すように、指令値演算部１１３は、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴと回転速度補正値ＮＣを用いて、以下の式（２）により、指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤを演算する。
ＮＥＧ＿ＣＭＤ＝ＮＥＧ＿ＴＧＴ＋ＮＣ ・・・（２）
なお、上述したように、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴは目標速度演算部１１０により演算され、回転速度補正値ＮＣは補正値演算部１１２により演算される。

このように、指令値演算部１１３は、補正値演算部１１２により演算された回転速度補正値ＮＣにより目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴを補正する。補正後の目標エンジン回転速度である指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤは、エンジン速度指令としてエンジンコントローラ１２０に出力される。なお、ホイールローダ１がモジュレート動作中であると判定されていない状態では、回転速度補正値ＮＣは０（ゼロ）である。このため、指令値演算部１１３は、実質的には、回転速度補正値ＮＣによる目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴの補正を行わない。一方、ホイールローダ１がモジュレート動作中であると判定された場合、指令値演算部１１３は、所定の補正値（目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴ＞０）を目標エンジン回転速度（第１目標回転速度）ＮＥＧ＿ＴＧＴに加算して指令回転速度（第２目標回転速度）ＮＥＧ＿ＣＭＤを演算する。

エンジンコントローラ１２０は、ホイールローダ１が非モジュレート動作中であると判定された場合、所定時間が経過するまで、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが指令回転速度（第２目標回転速度）ＮＥＧ＿ＣＭＤに一致するように、エンジン２０の燃料噴射量を制御する。モジュレート判定フラグＦＬがオフに設定されてから所定時間を経過すると回転速度補正値ＮＣが減少し、０（ゼロ）になる。このため、エンジンコントローラ１２０は、所定時間が経過し、回転速度補正値ＮＣが０（ゼロ）になった後は、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが目標エンジン回転速度（第１目標回転速度）ＮＥＧ＿ＴＧＴに一致するように燃料噴射量を制御する。

－エンジン制御のフロー－
以下、図８を参照してメインコントローラ１００により実行されるエンジン制御の一例について説明する。図８は、メインコントローラ１００により実行されるエンジン制御のフローチャートである。図８のフローチャートに示す処理は、例えばイグニッションスイッチ（エンジンキースイッチ）がオンされることにより開始され、図示しない初期設定が行われた後、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、初期設定において、モジュレート判定フラグＦＬはオフに設定される。

図８に示すように、ステップＳ１１０において、目標速度演算部１１０は、操作量検出装置１５０、吐出圧検出装置１５１及びモータ速度センサ５８の検出結果に基づいて、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴを演算し、処理をステップＳ１２０に進める。

ステップＳ１２０において、モジュレート判定部１１１は、指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤの前回値（例えば、一つ前の制御周期のステップＳ２１０で演算された値）とエンジン回転速度センサ６４によって検出された実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴとに基づいて、回転速度偏差ΔＮＥＧを演算し（式（１）参照）、処理をステップＳ１３０へ進める。

ステップＳ１３０において、モジュレート判定部１１１は、現在設定されているモジュレート判定フラグＦＬがオンであるか否かを判定する。現在設定されているモジュレート判定フラグＦＬがオフである場合には処理がステップＳ１４０へ進み、現在設定されているモジュレート判定フラグＦＬがオンである場合には処理がステップＳ１６０へ進む。

ステップＳ１４０において、モジュレート判定部１１１は、ステップＳ１２０で演算された回転速度偏差ΔＮＥＧが第１回転速度閾値ＮＴＨ１よりも大きくなったか否かを判定する。ステップＳ１４０において、回転速度偏差ΔＮＥＧが第１回転速度閾値ＮＴＨ１よりも大きくなった場合には、モジュレート判定部１１１は、ホイールローダ１がモジュレート動作中であると判定し、処理をステップＳ１５０へ進める。ステップＳ１４０において、回転速度偏差ΔＮＥＧが第１回転速度閾値ＮＴＨ１以下の場合には、モジュレート判定部１１１は、ホイールローダ１が非モジュレート動作中であると判定し、処理をステップＳ１８０へ進める。

ステップＳ１５０において、モジュレート判定部１１１は、モジュレート判定フラグＦＬをオンに設定し、処理をステップＳ１８０へ進める。

ステップＳ１６０において、モジュレート判定部１１１は、ステップＳ１２０で演算された回転速度偏差ΔＮＥＧが第２回転速度閾値ＮＴＨ２未満になったか否かを判定する。ステップＳ１６０において、回転速度偏差ΔＮＥＧが第２回転速度閾値ＮＴＨ２未満になった場合には、モジュレート判定部１１１は、ホイールローダ１が非モジュレート動作中であると判定し、処理をステップＳ１７０へ進める。ステップＳ１６０において、回転速度偏差ΔＮＥＧが第２回転速度閾値ＮＴＨ２以上の場合には、モジュレート判定部１１１は、ホイールローダ１がモジュレート動作中であると判定し、処理をステップＳ１８０へ進める。

ステップＳ１７０において、モジュレート判定部１１１は、モジュレート判定フラグＦＬをオフに設定し、処理をステップＳ１８０へ進める。

ステップＳ１８０において、補正値演算部１１２は、現在設定されているモジュレート判定フラグＦＬがオンであるか否かを判定する。現在設定されているモジュレート判定フラグＦＬがオンである場合には処理がステップＳ１９０へ進み、現在設定されているモジュレート判定フラグＦＬがオフである場合には処理がステップＳ２００へ進む。

ステップＳ１９０において、補正値演算部１１２は、回転速度補正値ＮＣを目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴに設定して、処理をステップＳ２１０へ進める。なお、補正値演算部１１２は、モジュレート判定フラグＦＬがオフからオンに切り替わる際には、回転速度補正値ＮＣにレート制限処理を施す。ステップＳ２００において、補正値演算部１１２は、回転速度補正値ＮＣを初期補正値ＮＣ＿ＩＮＩに設定して、処理をステップＳ２１０へ進める。なお、補正値演算部１１２は、モジュレート判定フラグＦＬがオンからオフに切り替わる際には、回転速度補正値ＮＣに遅延処理及びレート制限処理を施す。

ステップＳ２１０において、指令値演算部１１３は、ステップＳ１１０で演算された目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴと、ステップＳ１９０またはステップＳ２００で演算された回転速度補正値ＮＣとに基づいて、指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤを演算する（式（２）参照）。ステップＳ２１０の処理が完了すると、本制御周期における図８に示すフローチャートの処理を終了し、次の制御周期において、ステップＳ１１０の処理からステップＳ２１０までの処理を再び実行する。

－動作－
以下、図９を参照して、本実施形態に係るホイールローダ１の主な動作と作用効果について説明する。図９は、本実施形態に係るホイールローダ１の各パラメータ（アクセル操作量ＲＡ、前後進スイッチ５１の操作位置、指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤ、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴ、燃料噴射量ＦＥＧ、エンジン加速分動力ＰＥＧ＿ＡＣＣ、及び車速ＶＶＨＣＬ）の時系列変化を示す図である。

以下では、モジュレート動作を行う場合のホイールローダ１の動作の一例について説明する。本実施形態の作用効果を明確にするため、回転速度補正値ＮＣによって目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴを補正しない比較例と比べながら説明する。なお、本実施形態に係るホイールローダ１と本実施形態の比較例に係るホイールローダとでは、各種操作装置に対するオペレータの操作手順及び操作量は同じであるものとする。

図９において、本実施形態の各パラメータの時系列変化は実線で示し、比較例の各パラメータの時系列変化は破線で示す。図９（ａ）～（ｇ）の横軸は、時刻（経過時間）を示す。図９（ａ）の縦軸はアクセル操作量センサ５６ａによって検出されたアクセル操作量ＲＡを示している。図９（ｂ）の縦軸は前後進スイッチ５１の操作位置を示している。図９（ｃ）の縦軸は、指令値演算部１１３により演算された指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤを示している。なお、比較例では、目標エンジン回転速度が補正されない。このため、比較例に係る指令回転速度は、補正されていない目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴ（破線）に相当する。図９（ｄ）の縦軸はエンジン回転速度センサ６４により検出された実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴを示している。図９（e）の縦軸は燃料噴射装置２３が射出する燃料噴射量ＦＥＧを示している。図９（ｆ）の縦軸は、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴを指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤに一致させるためにメインコントローラ１００が配分するエンジン加速分動力ＰＥＧ＿ＡＣＣ（実線）、及び、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴを補正されていない目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴに一致させるためにメインコントローラ１００が配分するエンジン加速分動力ＰＥＧ＿ＡＣＣ（破線）を示している。図９（ｇ）の縦軸はホイールローダ１の車速ＶＶＨＣＬを示している。なお、車速ＶＶＨＣＬは、ホイールローダ１が前進している場合には正の値となり、ホイールローダ１が後進している場合には負の値となる。

図９において、時刻ｔ０は、オペレータがアクセル操作装置５６の操作を開始した時刻である。つまり、時刻ｔ０は、車体８が後進し始めた時刻である。時刻ｔ１は、オペレータが前後進スイッチ５１を後進位置（Ｒ）から前進位置（Ｆ）に切り替え操作し、走行電動機４３の駆動トルクの向きを反転させ始めた時刻である。

時刻ｔ２は、回転速度偏差ΔＮＥＧが第１回転速度閾値ＮＴＨ１よりも大きくなったときの時刻である。すなわち、時刻ｔ２はモジュレート判定フラグＦＬがオフからオンに切り替えられた時刻である。時刻ｔ３は、回転速度偏差ΔＮＥＧが第２回転速度閾値ＮＴＨ２未満になったときの時刻である。すなわち、時刻ｔ３はモジュレート判定フラグＦＬがオンからオフに切り替えられた時刻である。

時刻ｔ４は、本実施形態において燃料噴射装置２３が燃料噴射を再開し始めたときの時刻である。時刻ｔ５は、比較例において燃料噴射装置２３が燃料噴射を再開し始めたときの時刻である。

図９（ａ）に示すように、アクセル操作量ＲＡは時刻ｔ０までは小さい。これは、時刻ｔ０までは、オペレータがアクセル操作装置５６を操作しておらず、ホイールローダ１が停止しているためである。時刻ｔ０で車体８の後進走行が開始され、アクセル操作量ＲＡが急増する。

図９（ｂ）に示すように、前後進スイッチ５１は時刻ｔ１までは後進位置（Ｒ）である。このため、走行電動機４３は、時刻ｔ１までは、ホイールローダ１を後進させる方向に駆動トルクを発生させている。時刻ｔ１において、ホイールローダ１の進行方向を後進から前進に切り替えるための前後進スイッチ５１の操作が行われ、前後進スイッチ５１の操作位置が後進位置（Ｒ）から前進位置（Ｆ）に切り替わる。

図９（ｃ）に示すように、本実施形態及び比較例では、時刻ｔ０からのアクセル操作量ＲＡの急増に応じて、指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤが低回転速度ＮＬから中回転速度ＮＭまで増加している。その後、時刻ｔ１で前後進スイッチ５１が前進位置（Ｆ）に切り替わると、図９（ｄ）に示すように、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが増加する。

比較例では、図９（ｄ）に示すように、時刻ｔ１から実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが増加し、その後減少しても、図９（ｃ）に示すように、指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤは中回転速度ＮＭに維持される。

これに対して、本実施形態では、時刻ｔ２から、指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤが中回転速度ＮＭから増加し始めている。時刻ｔ２は、図９（ｄ）に示すように、時刻ｔ１から実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが中回転速度ＮＭから高回転速度ＮＨまで増加する途中の時刻である。図９（ｃ）に示すように、時刻ｔ２から指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤが増加するのは、時刻ｔ２においてモジュレート判定フラグＦＬがオフからオンに切り替わり、回転速度補正値ＮＣが０（ゼロ）から速やかに増加するためである。

本実施形態では、時刻ｔ３から所定時間だけ経過した後（例えば、時刻ｔ４と時刻ｔ５の間）に指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤが中回転速度ＮＭに向かって低下し始める。これは、時刻ｔ３でモジュレート判定フラグＦＬがオンからオフに切り替わった後に少しの遅延があってから、回転速度補正値ＮＣが目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴから０（ゼロ）に速やかに低下するためである。

本実施形態及び比較例において、図９（ｄ）に示すように、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴは、時刻ｔ０からの指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤの増加に追随して増加する。実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴは、低回転速度ＮＬから中回転速度ＮＭより少し低い値まで速やかに増加し、その後、中回転速度ＮＭより少し低い値を維持する。これは、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが中回転速度ＮＭより少し低い値において、エンジン負荷とエンジン動力が釣り合ったためである。

そして、時刻ｔ１で前後進スイッチ５１が後進位置（Ｒ）から前進位置（Ｆ）に切り替わると、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが高回転速度ＮＨまで増加し、その後、低下する。具体的には、図９（ｇ）に示すように、時刻ｔ１で前後進スイッチ５１が切り替わってから車速ＶＶＨＣＬが０（ゼロ）よりも大きくなるまで回生制動が行われ、走行電動機４３からエンジン２０に回生エネルギーが回生されることにより、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが増加する。回生エネルギーがエンジン２０の負荷より大きい間は、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが増加する。回生エネルギーがエンジン２０の負荷より小さい間は、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが減少する。つまり、回生エネルギーにより電動機として動作する発電電動機４０の動力が油圧ポンプ３０Ａ～３０Ｃの負荷よりも大きいときには、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが増加する。その後、回生エネルギーが減少し、発電電動機４０の動力が油圧ポンプ３０Ａ～３０Ｃの負荷よりも小さくなると、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが減少し始める。

本実施形態及び比較例において、図９（ｃ）及び図９（ｄ）に示すように、時刻ｔ１を少し過ぎると、エンジンコントローラ１２０は、回転速度偏差ΔＮＥＧが０（ゼロ）よりも大きくなったことを検知し、図９（ｅ）に示すように、燃料噴射量ＦＥＧを０（ゼロ）まで減少させる。したがって、モジュレート動作中の燃費を向上できる。

比較例では、図９（ｃ）及び図９（ｄ）に示すように、時刻ｔ５において、エンジンコントローラ１２０は、回転速度偏差ΔＮＥＧが０（ゼロ）未満になったことを検知し、図９（ｅ）に示すように燃料噴射量ＦＥＧを増加し始める。このため、比較例では、図９（ｄ）に示すように、時刻ｔ５から、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴの低下速度が緩やかになる。実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴは、低回転速度ＮＬと中回転速度ＮＭの間で低下が止まり、その後、中回転速度ＮＭより少し低い値まで増加する。

ここで、回転速度偏差ΔＮＥＧが０（ゼロ）未満になったことをエンジンコントローラ１２０が検知してから、燃料噴射装置２３の燃料噴射量ＦＥＧを増加させる指令を出力し、燃料噴射装置２３が燃料噴射量ＦＥＧを実際に増加させ、エンジン２０が実際に動力を増加するまでの間には、時間の遅れが生じる。このため、比較例では、図９（ｄ）に示すように、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが低回転速度ＮＬと中回転速度ＮＭの中間程度まで低下してしまっている。このように、比較例では、大きな負のオーバーシュート量ＮＭＯＤ＿ＥＲＲが生じている。

これに対して、本実施形態では、図９（ｃ）に示すように、時刻ｔ４を少し過ぎるまで、指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤが目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴよりも所定の補正値（目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴ）だけ大きい値に保持されている。したがって、本実施形態では、比較例よりも早いタイミングで回転速度偏差ΔＮＥＧが０（ゼロ）未満になる。その結果、エンジンコントローラ１２０が燃料噴射量ＦＥＧを増加させる指令を出すタイミング、燃料噴射装置２３が燃料を実際に増加させるタイミング、及びエンジン２０が実際に動力を増加するタイミングが早まる。このため、本実施形態では、図９（ｅ）に示すように時刻ｔ４から燃料噴射が再開され、図９（ｄ）に示すように実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴの低下速度が緩やかになる。その後、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴは、中回転速度ＮＭより少し低い値で低下が止まり、そのまま中回転速度ＮＭより少し低い値に維持される。

このように、本実施形態に係る制御装置１１は、図９（ｃ）～図９（ｅ）に示すように、回生制動によって車体８の進行方向を切り替えるモジュレート動作が行われ、エンジン回転速度センサ６４により検出された実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤ（＝目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴ）よりも増加した場合には、エンジン２０の燃料噴射量ＦＥＧを減少させる（時刻ｔ１～時刻ｔ２）。

さらに、本実施形態に係る制御装置１１は、エンジン回転速度センサ６４により検出された実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴよりも所定の補正値（目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴ）だけ大きい値である指令回転速度（第２目標回転速度）ＮＥＧ＿ＣＭＤ未満になった場合には、エンジン２０の燃料噴射量ＦＥＧを増加させる（時刻ｔ２～時刻ｔ４）。

その結果、本実施形態では、比較例に比べて燃料噴射装置２３の燃料噴射の再開のタイミングを早めることで、モジュレート動作終了後の実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴの低下量を抑えることができる。

次に、図９（ｅ）～図９（ｇ）を参照して、燃料噴射量ＦＥＧ、エンジン加速分動力ＰＥＧ＿ＡＣＣ、車速ＶＶＨＣＬのそれぞれの挙動について説明する。図９（ｅ）に示すように、本実施形態及び比較例において、燃料噴射量ＦＥＧは、時刻ｔ０から指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤの増加に応じて、少量ＦＥＬから増加している。その後、図示していないがエンジン２０のブースト圧の増加に伴って、燃料噴射量ＦＥＧが多量ＦＥＨまで増加している。そして、時刻ｔ１で回生制動が開始されると、エンジン２０に要求される動力が低下するのに応じて、燃料噴射量ＦＥＧが０（ゼロ）まで低下している。

比較例では、時刻ｔ５で回転速度偏差ΔＮＥＧが０（ゼロ）未満となり、燃料噴射量ＦＥＧが増加し始めている。これに対して、本実施形態では、時刻ｔ５よりも前の時刻ｔ４で回転速度偏差ΔＮＥＧが０（ゼロ）未満となる。このため、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが中回転速度ＮＭ未満となる前に、燃料噴射量ＦＥＧが増加し始める。

図９（ｆ）に示すように、本実施形態及び比較例において、エンジン加速分動力ＰＥＧ＿ＡＣＣは、時刻ｔ０から指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤの増加に応じて、低動力ＰＬより少し低い値から高動力ＰＨまで増加している。その後、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴの増加に応じて回転速度偏差ΔＮＥＧの絶対値が低下するのに伴って、エンジン加速分動力ＰＥＧ＿ＡＣＣは高動力ＰＨから低動力ＰＬまで低下している。そして、時刻ｔ１からモジュレート動作が開始され、回転速度偏差ΔＮＥＧが０（ゼロ）よりも大きくなると、エンジン加速分動力ＰＥＧ＿ＡＣＣは０（ゼロ）まで低下する。

比較例では、時刻ｔ５で回転速度偏差ΔＮＥＧが０（ゼロ）未満になると、エンジン加速分動力ＰＥＧ＿ＡＣＣが増加し始め、その後、中動力ＰＭと高動力ＰＨの間の値に到達する。そして、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが中回転速度ＮＭより少し低い値まで増加するのに合わせて、エンジン加速分動力ＰＥＧ＿ＡＣＣは低動力ＰＬまで低下する。

これに対して、本実施形態では、時刻ｔ５よりも前の時刻ｔ４でエンジン加速分動力ＰＥＧ＿ＡＣＣが増加し始め、その後、低動力ＰＬに到達する。実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴは中回転速度ＮＭより少し低い値で維持されているため、エンジン加速分動力ＰＥＧ＿ＡＣＣは低動力ＰＬで安定する。

これは、上述したように、本実施形態では、時刻ｔ４において、指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤが中回転速度ＮＭより少し高い値に保持されており（図９（ｃ）参照）、エンジンコントローラ１２０が燃料噴射量ＦＥＧを増加させる指令を出すタイミング、燃料噴射装置２３が燃料を実際に出すタイミング、及びエンジン２０が実際に動力を増加するタイミングが比較例に比べて早まったためである。燃料噴射のタイミングが早まったことにより、モジュレート動作終了後、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴは低回転速度ＮＬと中回転速度ＮＭの中間近くまで低下することなく中回転速度ＮＭより少し低い値で下げ止まる（図９（ｄ）参照）。これにより、本実施形態では、回転速度偏差ΔＮＥＧが０（ゼロ）を大きく下回ることが防止されるので、エンジン加速分動力ＰＥＧ＿ＡＣＣが低動力ＰＬより大きくなっていない。

図９（ｇ）に示すように、本実施形態及び比較例において、車速ＶＶＨＣＬは、時刻ｔ０からのアクセル操作量ＲＡの急増（図９（ａ）参照）に応じて、０（ゼロ）から負の方向に増加、すなわち後進加速している。そして、エンジン加速分動力ＰＥＧ＿ＡＣＣが高動力ＰＨから低動力ＰＬまで低下すると（図９（ｆ）参照）、車速ＶＶＨＣＬの絶対値の増加率が低くなる。そして、時刻ｔ１で前後進スイッチ５１が後進位置（Ｒ）から前進位置（Ｆ）に切り替わり（図９（ｂ）参照）、モジュレート動作が開始されると、車速ＶＶＨＣＬの絶対値は０（ゼロ）に向かって減少する。車速ＶＶＨＣＬは時刻ｔ３より少し前で０（ゼロ）よりも大きくなって正の方向に増加する。すなわちホイールローダ１が前進加速を開始する。

比較例では、その後、時刻ｔ５から車速ＶＶＨＣＬの増加率が一旦低くなり、少し経過してから車速ＶＶＨＣＬの増加率が高くなる。これは、時刻ｔ５から実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが中回転速度ＮＭより少し低い値に増加するまでの間（図９（ｄ）参照）、エンジン加速分動力ＰＥＧ＿ＡＣＣが中動力ＰＭと高動力ＰＨの間の値まで増加することによって（図９（ｆ）参照）、走行駆動装置４５に配分するエンジン動力が減少したためである。

これに対して、本実施形態では、時刻ｔ３より少し前でホイールローダ１が前進加速を開始した後、比較例のように車速ＶＶＨＣＬの増加率が一旦低くなることなく、車速ＶＶＨＣＬが増加している。これは、上述したように、本実施形態では、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが中回転速度ＮＭ未満になる前の早いタイミングで燃料噴射装置２３から燃料が噴射されるためである（図９（ｄ）、図９（ｅ）参照）。早いタイミングで燃料噴射が再開することにより、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが中回転速度ＮＭより少し低い値で下げ止まるため（図９（ｄ）参照）、エンジン加速分動力ＰＥＧ＿ＡＣＣが低動力ＰＬより増加しない（図９（ｆ）参照）。つまり、燃料噴射のタイミングが早まったことにより、走行駆動装置４５に配分するエンジン動力が減少しないで済む。その結果、図示するように、モジュレート動作終了後、ホイールローダ１の車速ＶＶＨＣＬの増加率が一旦低くなることなく増加し、加速性能が向上している。

以上のように、運搬作業において、ホイールローダ１がモジュレート動作を行う場合、比較例では、モジュレート動作終了後の実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴの負のオーバーシュート量が大きくなる。このため、走行駆動装置４５に配分するエンジン動力が減少して車両加速性能が低い状態が長く続く。その結果、運搬作業の効率が低下してしまう。

これに対して、本実施形態では、メインコントローラ１００が、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴの負のオーバーシュート量を相殺するように回転速度補正値ＮＣ（目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴ）を設定する。そして、メインコントローラ１００が、回転速度補正値ＮＣを目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴに加算して指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤを求める。メインコントローラ１００は、演算した指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤをエンジンコントローラ１２０に出力する。これにより、モジュレート動作終了後、走行駆動装置４５に配分するエンジン動力の減少を抑えることができるので、車両加速性能が向上する。その結果、本実施形態では、比較例よりもホイールローダ１による運搬作業の効率を向上させることができる。

また、本実施形態では、モジュレート動作中に燃料噴射装置２３が燃料を噴射し続ける必要がないため、無駄な燃料を消費せずに、所望の車両加速性能を得ることができる。モジュレート動作を開始してから燃料噴射を再開するタイミングは比較例よりも僅かに早まっているが、車両加速性能の向上による作業効率の増加と相殺されることで、比較例よりも燃費が悪化することも抑制できる。

以上のように構成された本発明の第１実施形態の構成、作用、及び効果をまとめると、以下のようになる。

（１）ホイールローダ（作業車両）１は、車体８と、車体８に設けられた車輪７と、車体８に搭載されたエンジン２０と、エンジン２０に機械的に接続された発電電動機４０と、発電電動機４０で発生する電力により車輪７を駆動可能であって、かつ、車輪７の回生制動が可能な走行駆動装置４５と、オペレータによって操作されるアクセル操作装置５６と、エンジン２０の回転速度（実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴ）を検出するエンジン回転速度センサ６４と、を備える（図２参照）。また、ホイールローダ１は、エンジン回転速度センサ６４により検出された実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが目標エンジン回転速度（第１目標回転速度）ＮＥＧ＿ＴＧＴに一致するように、エンジン２０の燃料噴射量を制御する制御装置１１（メインコントローラ１００及びエンジンコントローラ１２０）を備える（図２参照）。制御装置１１は、アクセル操作装置５６の操作量が大きいほど、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴを大きくする（図５参照）。

制御装置１１は、回生制動によって車体８の進行方向を切り替えるモジュレート動作が行われ、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが目標エンジン回転速度（第１目標回転速度）ＮＥＧ＿ＴＧＴよりも増加した場合には、エンジン２０の燃料噴射量を減少させる。制御装置１１は、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが、目標エンジン回転速度（第１目標回転速度）ＮＥＧ＿ＴＧＴよりも大きい指令回転速度（所定の第２目標回転速度）ＮＥＧ＿ＣＭＤ未満になった場合には、エンジン２０の燃料噴射量を増加させる。

この構成では、モジュレート動作において、走行駆動装置４５による回生制動が行われ、回生エネルギーにより発電電動機４０が電動機として動作する。これにより、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴよりも増加し、燃料噴射量が減少する。このため、本実施形態によれば、モジュレート動作中も燃料噴射を継続する場合に比べて、燃費を向上することができる。

また、本実施形態では、制御装置１１が、モジュレート動作において燃料噴射量を減少させた後、モジュレート動作の終了直後において、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴよりも大きい指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤ未満になった場合に燃料噴射量を増加させる。これにより、本実施形態によれば、モジュレート動作終了後、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴ未満になる前に燃料噴射量ＦＥＧを増加させることができる。つまり、本実施形態によれば、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴを大きく下回ることが防止され、良好な加速性能が得られる。

以上のとおり、本実施形態によれば、モジュレート動作中の燃料消費を抑制しつつ、モジュレート動作の終了後の加速性能を向上させることが可能なホイールローダ（作業車両）１を提供することができる。

（２）ホイールローダ１は、エンジン２０により駆動される油圧ポンプ３０Ａと、油圧ポンプ３０Ａから吐出される作動油によって伸縮動作される油圧シリンダ４，５と、油圧シリンダ４，５の伸縮動作に応じて動かされる駆動対象部材（アーム２、バケット３）とを有する作業装置６と、を備える（図２参照）。

本実施形態では、モジュレート動作の終了後に、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴを大きく下回ることが防止される。このため、モジュレート動作の終了後において、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴと比例関係にある油圧ポンプ３０Ａの流量も十分に確保することができる。つまり、本実施形態によれば、比較例に比べて、作業装置６の動作速度を向上させることができる。従って、本実施形態によれば、モジュレート動作終了後にダンプトラック等の積込対象９２に向かってホイールローダ１を前進させつつアーム２を上昇させる際、アーム２の上昇速度が速くなるため、作業効率を向上させることができる。

＜第２実施形態＞
図１０を参照して、本発明の第２実施形態に係るホイールローダ１について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第２実施形態では、モジュレート判定部１１１Ａによる判定方法が第１実施形態と異なっている。

図１０は、第２実施形態に係るメインコントローラ１００Ａの機能ブロック図である。図１０に示すように、モジュレート判定部１１１Ａは、指令値演算部１１３により演算された指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤと、エンジン回転速度センサ６４により検出された実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴと、操作量検出装置１５０のアクセル操作量センサ５６ａにより検出されたアクセル操作量ＲＡとに基づいて、ホイールローダ１がモジュレート動作中であるか否かを判定する。

モジュレート判定部１１１Ａは、モジュレート判定フラグＦＬがオフに設定されている場合であって、アクセル操作量ＲＡが所定の操作量閾値ＲＴＨよりも大きく、かつ、演算された回転速度偏差（第１回転速度偏差）ΔＮＥＧが第１回転速度閾値（第１閾値）ＮＴＨ１よりも大きくなったときには、ホイールローダ１がモジュレート動作中であると判定し、モジュレート判定フラグＦＬをオフからオンに切り替える（Ｆ＝１）。操作量閾値ＲＴＨは、アクセル操作装置５６が操作されているか否かを判定するための閾値であり、予めＲＯＭ１０２に記憶されている。操作量閾値ＲＴＨは、例えば、アクセル操作量ＲＡの最大値を１００％としたときの５～３０％に相当する。

モジュレート判定部１１１Ａは、モジュレート判定フラグＦＬがオンに設定されている場合であって、演算された回転速度偏差（第２回転速度偏差）ΔＮＥＧが第２回転速度閾値（第２閾値）ＮＴＨ２未満になったときには、ホイールローダ１が非モジュレート動作中であると判定し、モジュレート判定フラグＦＬをオンからオフに切り替える（Ｆ＝０）。

このように、本第２実施形態に係る制御装置１１は、アクセル操作装置５６の操作量を加味して、ホイールローダ１がモジュレート動作中であるか否かを判定する。この構成によれば、回生制動していないときには、回転速度偏差（第１回転速度偏差）ΔＮＥＧが第１回転速度閾値（第１閾値）ＮＴＨ１より大きくなったとしても、モジュレート動作中であると判定されない。これにより、走行中に、回生制動に依らずに車体８を自然に減速させる場合に、ホイールローダ１がモジュレート動作中であると誤判定されることが防止される。また、ホイールローダ１の状態によってエンジン２０にかかる負荷が変動した場合に、ホイールローダ１がモジュレート動作中であると誤判定されることが防止される。

＜第３実施形態＞
図１１を参照して、本発明の第３実施形態に係るホイールローダ１について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第３実施形態では、モジュレート判定部１１１Ｂによる判定方法が第１実施形態と異なっている。

モジュレート動作は、ホイールローダ１の走行中に実際の車体８の進行方向とは逆の方向が前後進スイッチ５１により選択されることで、前後進スイッチ５１の切り替え前の進行方向（実際の車体８の進行方向）における車速を低減させる動作である。

そこで、本第３実施形態に係るメインコントローラ１００Ｂは、走行駆動装置４５が車輪７の回転方向と逆向きの駆動トルクを発生させているか否かを判定し、その判定結果を加味して、ホイールローダ１がモジュレート動作中であるか否かを判定する。

図１１は、第３実施形態に係るメインコントローラ１００Ｂの機能ブロック図である。図１１に示すように、モジュレート判定部１１１Ｂは、指令値演算部１１３により演算された指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤと、エンジン回転速度センサ６４により検出された実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴと、前後進スイッチ５１からの操作位置を表す信号と、モータ速度センサ５８により検出された走行電動機４３の回転速度（モータ速度）ＮＭＯＴとに基づいて、ホイールローダ１がモジュレート動作中であるか否かを判定する。ここで、走行電動機４３が車体８を前進させる方向に回転している場合にはモータ速度ＮＭＯＴは正（＋）の値となり（Ｎ＞０）、走行電動機４３が車体８を後進させる方向に回転している場合にはモータ速度ＮＭＯＴは負（－）の値となる（Ｎ＜０）。

モジュレート判定部１１１Ｂは、モータ速度センサ５８の検出結果に基づき車輪７の回転方向を判定する。モジュレート判定部１１１Ｂは、モータ速度センサ５８により検出されたモータ速度ＮＭＯＴが正の値である場合には、車輪７の回転方向は前進方向であると判定する。モジュレート判定部１１１Ｂは、モータ速度センサ５８により検出されたモータ速度ＮＭＯＴが負の値である場合には、車輪７の回転方向は後進方向であると判定する。このように、モータ速度センサ５８は、車輪７の回転方向を検出する車輪回転方向検出装置として機能する。

モジュレート判定部１１１Ｂは、前後進スイッチ５１の操作位置に基づき走行駆動装置４５が発生する駆動トルクの方向を判定する。モジュレート判定部１１１Ｂは、前後進スイッチ５１の操作位置が前進位置である場合、走行駆動装置４５が発生する駆動トルクの方向は前進方向であると判定する。モジュレート判定部１１１Ｂは、前後進スイッチ５１の操作位置が後進位置である場合、走行駆動装置４５が発生する駆動トルクの方向は後進方向であると判定する。このように、前後進スイッチ５１は、走行駆動装置４５が発生する駆動トルクの方向を検出するトルク方向検出装置として機能する。

モジュレート判定部１１１Ｂは、前後進の切り替え操作がなされた場合であって、その切り替え操作によって選択された車体８の進行方向とは逆の方向（すなわち、切り替え操作前の回転方向）に走行電動機４３が回転しているときには、以下の補助条件が成立していると判定する。
補助条件：走行駆動装置４５が発生する駆動トルクの方向が、車輪７の回転方向と逆向きである。

具体的には、モジュレート判定部１１１Ｂは、前後進スイッチ５１が後進位置から前進位置へ切り替え操作された場合であって、走行電動機４３が後進方向に回転しているときには、補助条件が成立していると判定する。また、モジュレート判定部１１１Ｂは、前後進スイッチ５１が前進位置から後進位置へ切り替え操作された場合であって、走行電動機４３が前進方向に回転しているときには、補助条件が成立していると判定する。

モジュレート判定部１１１Ｂは、前後進の切り替え操作がなされた場合であっても、その切り替え操作によって選択された車体８の進行方向とは逆の方向に走行電動機４３が回転していないときには、補助条件が成立していないと判定する。

モジュレート判定部１１１Ｂは、モジュレート判定フラグＦＬがオフに設定されている場合であって、補助条件が成立し、かつ、演算された回転速度偏差（第１回転速度偏差）ΔＮＥＧが第１回転速度閾値（第１閾値）ＮＴＨ１よりも大きくなったときには、ホイールローダ１がモジュレート動作中であると判定し、モジュレート判定フラグＦＬをオフからオンに切り替える（Ｆ＝１）。

モジュレート判定部１１１Ａは、モジュレート判定フラグＦＬがオンに設定されている場合であって、演算された回転速度偏差（第２回転速度偏差）ΔＮＥＧが第２回転速度閾値ＮＴＨ２未満になったときには、ホイールローダ１が非モジュレート動作中であると判定し、モジュレート判定フラグＦＬをオンからオフに切り替える（Ｆ＝０）。

このように、本第３実施形態に係る制御装置１１は、トルク方向検出装置としての前後進スイッチ５１により検出された走行駆動装置４５が発生する駆動トルクの方向が、車輪回転方向検出装置としてのモータ速度センサ５８により検出された車輪７の回転方向と逆向きであり、かつ、回転速度偏差（第１回転速度偏差）ΔＮＥＧが第１回転速度閾値（第１閾値）ＮＴＨ１より大きくなった場合に、ホイールローダ１がモジュレート動作中であると判定する。この構成によれば、第２実施形態と同様、回生制動していないときには、回転速度偏差（第１回転速度偏差）ΔＮＥＧが第１回転速度閾値（第１閾値）ＮＴＨ１より大きくなったとしても、モジュレート動作中であると判定されない。これにより、回生制動していないときに、ホイールローダ１がモジュレート動作中であると誤判定されることが防止される。

なお、本第３実施形態において、第２実施形態と同様、アクセル操作装置５６の操作量を加味して、ホイールローダ１がモジュレート動作中であるか否かを判定してもよい。また、車輪７の回転方向を検出する車輪回転方向検出装置として、モータ速度センサ５８を採用する例について説明したが、車輪回転方向検出装置はこれに限定されない。例えば、車輪回転方向検出装置には、車速センサ６１を採用してもよい。走行駆動装置４５が発生する駆動トルクの方向を検出するトルク方向検出装置として、前後進スイッチ５１を採用する例について説明したが、トルク方向検出装置はこれに限定されない。トルク方向検出装置には、走行電動機４３の電流を検出する電流センサ、走行電動機４３のトルクを検出するトルクセンサ等を採用してもよい。

＜第４実施形態＞
図１２～図１４を参照して、本発明の第４実施形態に係るホイールローダ１について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第１実施形態では、目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴが固定値である例について説明した。

これに対して、第４実施形態に係る制御装置１１はホイールローダ１の状態に応じて、目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴをリアルタイムに変化させる。以下、本発明の第４実施形態に係るメインコントローラ１００Ｃの機能、及び、メインコントローラ１００Ｃにより実行される演算処理の内容について、詳しく説明する。

図１２は、第４実施形態に係るメインコントローラ１００Ｃの機能ブロック図である。図１２に示すように、メインコントローラ１００Ｃは、第１実施形態で説明した機能に加え、負のオーバーシュート推定部３１０及び目標補正値演算部３１１としての機能を有する。

負のオーバーシュート推定部３１０は、操作量検出装置１５０のアクセル操作量センサ５６ａにより検出されたアクセル操作量ＲＡに基づいて、負のオーバーシュート推定値ＮＭＯＤ＿ＥＲＲ＿ＥＳＴを演算する。

メインコントローラ１００ＣのＲＯＭ１０２には、図１３に示すような、アクセル操作量ＲＡと負のオーバーシュート推定値ＮＭＯＤ＿ＥＲＲ＿ＥＳＴの相関マップＭｏが記憶されている。図１３は、アクセル操作量ＲＡと負のオーバーシュート推定値ＮＭＯＤ＿ＥＲＲ＿ＥＳＴの関係を示す相関マップの一例を示す図である。

負のオーバーシュート推定部３１０は、相関マップＭｏを参照し、アクセル操作量ＲＡに基づいて、負のオーバーシュート推定値ＮＭＯＤ＿ＥＲＲ＿ＥＳＴを演算する。この相関マップＭｏは、アクセル操作量ＲＡの増加に伴って走行電動機４３が発生するトルクが大きくなり、走行要求動力が増えることで負のオーバーシュート量ＮＭＯＤ＿ＥＲＲが増加する関係を示している。この相関マップＭｏで示される特性は、予め計算もしくは実験によって決定される。具体的には、アクセル操作量ＲＡと負のオーバーシュート量ＮＭＯＤ＿ＥＲＲの関係を求めて、この負のオーバーシュート量ＮＭＯＤ＿ＥＲＲを負のオーバーシュート推定値ＮＭＯＤ＿ＥＲＲ＿ＥＳＴに置き換えることで、相関マップＭｏが作成される。

負のオーバーシュート量ＮＭＯＤ＿ＥＲＲは、走行要求動力、エンジン軸のイナーシャ、油圧負荷、エンジン回転速度センサ６４のサンプリングレート、エンジンコントローラ１２０の演算周期、燃料噴射装置２３及びエンジン２０の応答時定数、並びに、エンジン２０のブースト圧に応じて決まる。なお、走行要求動力は、上述したように、アクセル操作量ＲＡ及びモータ速度ＮＭＯＴに基づいて決まる。

モジュレート動作においては、アクセル操作量ＲＡ以外は、固定値あるいは略決まった値となる。このため、図１３に示すように、アクセル操作量ＲＡと負のオーバーシュート量の相関マップを作成することができる。なお、クリープトルクがあるため、相関マップＭｏにおいて、アクセル操作量ＲＡが０（ゼロ）のときの負のオーバーシュート推定値ＮＭＯＤ＿ＥＲＲ＿ＥＳＴは０（ゼロ）よりも大きい。

図１２に示すように、目標補正値演算部３１１は、負のオーバーシュート推定部３１０により演算された負のオーバーシュート推定値ＮＭＯＤ＿ＥＲＲ＿ＥＳＴに基づいて、目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴを演算する。メインコントローラ１００ＣのＲＯＭ１０２には、負のオーバーシュート量ＮＭＯＤ＿ＥＲＲと目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴの相関マップＭｃ（図７参照）が記憶されている。

目標補正値演算部３１１は、相関マップＭｃを参照し、オーバーシュート推定値ＮＭＯＤ＿ＥＲＲ＿ＥＳＴに基づいて、目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴを演算する。なお、目標補正値演算部３１１は、オーバーシュート推定値ＮＭＯＤ＿ＥＲＲ＿ＥＳＴを相関マップＭｃにおけるオーバーシュート量ＮＭＯＤ＿ＥＲＲとして、目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴを演算する。この相関マップＭｃで示される特性は、予め計算もしくは実験によって決定される。

補正値演算部１１２Ｃは、モジュレート判定フラグＦＬがオンに設定されている場合には、回転速度補正値ＮＣを目標補正値演算部３１１により演算された目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴに設定する。補正値演算部１１２Ｃは、モジュレート判定フラグＦＬがオフに設定されている場合には、回転速度補正値ＮＣを初期補正値ＮＣ＿ＩＮＩ（＝０）に設定する。

次に、図１４を参照して本第４実施形態に係るメインコントローラ１００Ｃにより実行されるエンジン制御の一例について説明する。図１４は、図８と同様の図であり、メインコントローラ１００Ｃにより実行されるエンジン制御のフローチャートである。本第４実施形態に係るメインコントローラ１００Ｃは、図８のフローチャートのステップＳ１１０とステップＳ１２０の間に、ステップＳ３１０とＳ３１１の処理を実行する。

ステップＳ３１０において、負のオーバーシュート推定部３１０は、相関マップＭｏ（図１３）を参照し、操作量検出装置１５０のアクセル操作量センサ５６ａにより検出されたアクセル操作量ＲＡに基づいて、負のオーバーシュート推定値ＮＭＯＤ＿ＥＲＲ＿ＥＳＴを演算し、処理をステップＳ３１１へ進める。

ステップＳ３１１において、目標補正値演算部３１１は、相関マップＭｃ（図７）を参照し、ステップＳ３１０で演算された負のオーバーシュート推定値ＮＭＯＤ＿ＥＲＲ＿ＥＳＴに基づいて、目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴを演算し、処理をステップＳ１２０へ進める。

そして、ステップＳ１９０において、補正値演算部１１２Ｃは、回転速度補正値ＮＣをステップＳ３１１で演算された目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴに設定し、処理をステップＳ２１０へ進める。

他のステップでの処理は、図８のフローチャートと同様であるので説明を省略する。

このように、本第４実施形態に係る制御装置１１は、アクセル操作装置５６の操作量（アクセル操作量ＲＡ）が大きいほど、回転速度補正値ＮＣを大きくする（図７、図１３参照）。すなわち、制御装置１１は、アクセル操作装置５６の操作量が大きいほど、第２目標回転速度としての指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤを大きくする。これにより、アクセル操作量ＲＡの大きさに依らず回転速度補正値ＮＣと負のオーバーシュート量ＮＭＯＤ＿ＥＲＲとの釣り合いがとれるようになる。すなわち、オペレータによるアクセルペダルの踏込具合に依らず、モジュレート動作終了後の実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴを大きく下回ったり上回ったりしなくなる。従って、より広い範囲のアクセル操作装置５６の操作範囲において、モジュレート動作終了後の加速性能を向上させることができる。

次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。

＜変形例１＞
第１実施形態では、回転速度偏差（第１回転速度偏差）ΔＮＥＧが第１回転速度閾値（第１閾値）ＮＴＨ１よりも大きくなった場合にホイールローダ１がモジュレート動作中であると判定し、回転速度偏差（第２回転速度偏差）ΔＮＥＧが第２回転速度閾値（第２閾値）ＮＴＨ２未満になった場合にホイールローダ１が非モジュレート動作中であると判定する例について説明した。しかしながら、モジュレート動作中であるか、非モジュレート動作中であるかの判定には、遅延を持たせてもよい。

モジュレート判定部１１１は、図８のステップＳ１４０において、回転速度偏差（第１回転速度偏差）ΔＮＥＧが第１回転速度閾値（第１閾値）ＮＴＨ１よりも大きい状態が第１時間（所定時間）Ｔｔ１継続した場合に、ホイールローダ１がモジュレート動作中であると判定し、処理をステップＳ１５０へ進める。

モジュレート判定部１１１は、図８のステップＳ１６０において、回転速度偏差（第２回転速度偏差）ΔＮＥＧが第２回転速度閾値（第２閾値）ＮＴＨ２未満である状態が第２時間（所定時間）Ｔｔ２継続した場合に、ホイールローダ１が非モジュレート動作中であると判定し、処理をステップＳ１７０へ進める。

なお、第１時間Ｔｔ１及び第２時間Ｔｔ２は、ホイールローダ１の不安定な動作を防止するための閾値であり、予めＲＯＭ１０２に記憶されている。なお、第１時間Ｔｔ１及び第２時間Ｔｔ２は、同じ値であってもよいし異なる値であってもよい。

本変形例によれば、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴの脈動によりモジュレート判定フラグＦＬが切り替わることに起因した不安定な動作を防止できる。同様に、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴの検出値に含まれるノイズによりモジュレート判定フラグＦＬが切り替わることに起因した不安定な動作を防止できる。また、モジュレート判定フラグＦＬが切り替わる前後でアクセル操作装置５６や作業装置６のレバー操作量を変更した場合に、モジュレート判定フラグＦＬが一瞬切り替わることに起因した不安定な動作を防止できる。

なお、第１実施形態において、モジュレート動作中であるか、非モジュレート動作中であるかの判定に遅延を持たせる例について説明したが、第２～第４実施形態において、モジュレート動作中であるか、非モジュレート動作中であるかの判定に遅延を持たせてもよい。

＜変形例２＞
上記実施形態では、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴを補正して指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤを算出し、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが指令回転速度ＮＥＧ＿ＣＭＤに一致するようにエンジン２０の燃料噴射量を制御することにより、負のオーバーシュート量を抑制する例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。

例えば、以下のように、燃料噴射量を制御してもよい。本変形例に係るエンジンコントローラ１２０は、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴに一致するように燃料噴射装置２３の燃料噴射量を制御する。また、本変形例に係るメインコントローラ１００は、ホイールローダ１がモジュレート動作中であると判定された場合、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴよりも所定値（目標補正値ＮＣ＿ＴＧＴに相当する値）だけ大きい値を判定用閾値（第２目標回転速度）ＮＥＧ＿ＴＨとして演算する。メインコントローラ１００は、モジュレート判定フラグＦＬがオンに設定されている場合であって、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴが判定用閾値ＮＥＧ＿ＴＨ未満になった場合に、強制燃料噴射信号をエンジンコントローラ１２０に送信する。

エンジンコントローラ１２０は、強制燃料噴射信号を受信すると、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴ及び目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴに関係なく、燃料噴射量を増加させ、一定時間だけ燃料を噴射させる。エンジンコントローラ１２０は、一定時間経過すると、目標エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＴＧＴに実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴを一致させるように燃料噴射装置２３を制御する。

このような変形例によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

＜変形例３＞
ホイールローダ１は、発電インバータ４１及び走行インバータ４２（図２参照）と電気的に接続されたチョッパ回路と、チョッパ回路のスイッチング動作により発電インバータ４１及び走行インバータ４２と電気的に接続される放電抵抗器と、を備えていてもよい。この構成では、チョッパ回路の入力電圧が設定電圧を超えた場合に、チョッパ回路を動作させて、不要な電力を放電抵抗器で消費することができる。チョッパ回路及び放電抵抗器を備えるホイールローダ１に本発明を適用することにより、チョッパ回路及び放電抵抗器の動作頻度を低減することができ、これらの装置の機械的寿命を向上することができる。

＜変形例４＞
また、上記実施形態に係る走行駆動装置４５は、単一の走行電動機４３を設ける例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。走行駆動装置４５は、複数の走行電動機４３を備えていてもよい。例えば、走行駆動装置４５は、前輪７Ａに１対１で直結する走行電動機４３を２つ用いた構成としたり、４つの車輪７に１対１で直結する走行電動機４３を４つ用いた構成としたりしてもよい。また、走行電動機４３と車輪７は、一体化させてもよい。

＜変形例５＞
また、上記実施形態では、作業装置６を駆動させるシステムが、エンジン２０の動力を作業装置６に伝達する油圧駆動システムである場合について説明した（図２参照）。上記実施形態の油圧駆動システムでは、油圧ポンプ３０Ａから吐出される作動油がアームシリンダ４及びバケットシリンダ５によって機械的なエネルギーに変換される。しかしながら、本発明はこれに限定されない。作業装置６を駆動する駆動システムは、電動駆動システムであってもよい。電動駆動システムでは、アームシリンダ４及びバケットシリンダ５が、油圧シリンダではなく、発電電動機４０で発生する電力により駆動される電動シリンダである。

＜変形例６＞
上記実施形態において、各種判定及び計算に用いる値は、外乱及びノイズの影響を避けるため、移動平均処理やローパスフィルタ処理をしてもよい。また、回転速度補正値ＮＣに移動平均処理やローパスフィルタ処理をすることで、実エンジン回転速度ＮＥＧ＿ＡＣＴの増加直後において、回転速度補正値ＮＣの急激な変動を抑制することができるので、エンジン制御の安定性と操作性の向上を図ることができる。

＜変形例７＞
上記実施形態で説明した制御装置（メインコントローラ及びエンジンコントローラ）１１の機能は、それらの一部または全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。上述した実施形態及び変形例は本発明を理解し易く説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ある実施形態、変形例の構成の一部を他の実施形態、変形例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態、変形例の構成に他の実施形態、変形例の構成を加えることも可能である。なお、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

また、上記実施形態では、作業車両がホイールローダ１である例について説明したが、本発明は、ホイール式ショベルやフォークリフトなど、エンジン動力を用いて回生制動が可能な走行駆動装置を備える種々の作業車両に適用することができる。

１…ホイールローダ（作業車両）、２…アーム（駆動対象部材）、３…バケット（駆動対象部材）、４…アームシリンダ（油圧シリンダ）、５…バケットシリンダ（油圧シリンダ）、６…作業装置、７…車輪、７Ａ…前輪、７Ｂ…後輪、８…車体、８Ａ…前部車体、８Ｂ…後部車体、１０…センタージョイント、１１…制御装置、１２…運転室、２０…エンジン、２３…燃料噴射装置、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ…油圧ポンプ、３１…フロント制御部、３２…ブレーキ制御部、３３…ステアリング制御部、４０…発電電動機、４１…発電インバータ、４２…走行インバータ、４３…走行電動機、４５…走行駆動装置、５１…前後進スイッチ（トルク方向検出装置）、５６…アクセル操作装置、５６ａ…アクセル操作量センサ、５８…モータ速度センサ（車輪回転方向検出装置）、６１…車速センサ（車輪回転方向検出装置）、６４…エンジン回転速度センサ、９１…掘削対象、９２…積込対象、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ…メインコントローラ、１１０…目標速度演算部、１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ…モジュレート判定部、１１２，１１２Ｃ…補正値演算部、１１３…指令値演算部、１２０…エンジンコントローラ、１５０…操作量検出装置、１５１…吐出圧検出装置、３１０…オーバーシュート推定部、３１１…目標補正値演算部、ＦＬ…モジュレート判定フラグ、ＮＣ…回転速度補正値、ＮＣ＿ＩＮＩ…初期補正値、ＮＣ＿ＴＧＴ…目標補正値（所定の補正値）、ＮＥＧ＿ＡＣＴ…実エンジン回転速度、ＮＥＧ＿ＣＭＤ…指令回転速度（第２目標回転速度）、ＮＥＧ＿ＴＧＴ…目標エンジン回転速度（第１目標回転速度）、ＮＥＧ＿ＴＨ…判定用閾値（第２目標回転速度）、ＮＭＯＤ＿ＥＲＲ…オーバーシュート量、ＮＭＯＤ＿ＥＲＲ＿ＥＳＴ…オーバーシュート推定値、ＮＭＯＴ…モータ速度（走行電動機の回転速度）、ＮＴＨ１…第１回転速度閾値（所定の第１閾値）、ＮＴＨ２…第２回転速度閾値（所定の第２閾値）、ＰＥＧ＿ＡＣＣ…エンジン加速分動力、ＲＡ…アクセル操作量（アクセル操作装置の操作量）、ＲＴＨ…操作量閾値、Ｔｔ１…第１時間（所定時間）、Ｔｔ２…第２時間（所定時間）、ΔＮＥＧ…回転速度偏差（モジュレート判定フラグがオフに設定されている場合の第１回転速度偏差、モジュレート判定フラグがオンに設定されている場合の第２回転速度偏差）

Claims (8)

1. 車体と、
   前記車体に設けられた車輪と、
   前記車体に搭載されたエンジンと、
   前記エンジンに機械的に接続された発電電動機と、
   前記発電電動機で発生する電力により前記車輪を駆動可能であって、かつ、前記車輪の回生制動が可能な走行駆動装置と、
   前記エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度センサと、
   前記エンジン回転速度センサにより検出された前記エンジンの回転速度が第１目標回転速度に一致するように、前記エンジンの燃料噴射量を制御する制御装置と、を備えた作業車両において、
   前記制御装置は、
   回生制動によって前記車体の進行方向を切り替えるモジュレート動作が行われ、前記エンジンの回転速度が前記第１目標回転速度よりも増加した場合には、前記エンジンの燃料噴射量を減少させ、
   前記エンジンの回転速度が、前記第１目標回転速度よりも大きい所定の第２目標回転速度未満になった場合には、前記エンジンの燃料噴射量を増加させる
   ことを特徴とする作業車両。
2. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記制御装置は、
   前記エンジンの回転速度と前記第１目標回転速度との差分である第１回転速度偏差を演算し、
   演算された前記第１回転速度偏差が所定の第１閾値より大きくなった場合、前記作業車両がモジュレート動作中であると判定し、
   前記作業車両がモジュレート動作中であると判定された場合、所定の補正値を前記第１目標回転速度に加算して、前記第２目標回転速度を演算し、
   前記エンジンの回転速度と演算された前記第２目標回転速度との差分である第２回転速度偏差を演算し、
   演算された前記第２回転速度偏差が所定の第２閾値未満になった場合、前記作業車両が非モジュレート動作中であると判定し、
   前記作業車両が非モジュレート動作中であると判定された場合、所定時間が経過するまで、前記エンジンの回転速度が前記第２目標回転速度に一致するように、前記エンジンの燃料噴射量を制御し、前記所定時間が経過した後、前記エンジンの回転速度が前記第１目標回転速度に一致するように燃料噴射量を制御する
   ことを特徴とする作業車両。
3. 請求項２に記載の作業車両において、
   オペレータによって操作されるアクセル操作装置を備え、
   前記制御装置は、
   前記アクセル操作装置の操作量が大きいほど、前記第１目標回転速度を大きくし、
   前記アクセル操作装置の操作量が所定の操作量閾値よりも大きく、かつ、前記第１回転速度偏差が前記第１閾値より大きくなった場合、前記作業車両がモジュレート動作中であると判定する
   ことを特徴とする作業車両。
4. 請求項２に記載の作業車両において、
   前記制御装置は、
   前記第１回転速度偏差が前記第１閾値よりも大きい状態が所定時間継続した場合、前記作業車両がモジュレート動作中であると判定し、
   前記第２回転速度偏差が前記第２閾値未満である状態が所定時間継続したときに、前記作業車両が非モジュレート動作中であると判定する
   ことを特徴とする作業車両。
5. 請求項２に記載の作業車両において、
   前記走行駆動装置が発生する駆動トルクの方向を検出するトルク方向検出装置と、
   前記車輪の回転方向を検出する車輪回転方向検出装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記トルク方向検出装置により検出された前記走行駆動装置が発生する駆動トルクの方向が、前記車輪回転方向検出装置により検出された前記車輪の回転方向と逆向きであり、かつ、前記第１回転速度偏差が前記第１閾値より大きくなった場合に、前記作業車両がモジュレート動作中であると判定する
   ことを特徴とする作業車両。
6. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから吐出される作動油によって伸縮動作される油圧シリンダと、前記油圧シリンダの伸縮動作に応じて動かされる駆動対象部材とを有する作業装置と、を備える
   ことを特徴とする作業車両。
7. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記走行駆動装置は、前記発電電動機で発生する電力によって駆動される走行電動機を有している
   ことを特徴とする作業車両。
8. 請求項１に記載の作業車両において、
   オペレータによって操作されるアクセル操作装置を備え、
   前記制御装置は、
   前記アクセル操作装置の操作量が大きいほど、前記第１目標回転速度を大きくし、
   前記アクセル操作装置の操作量が大きいほど、前記第２目標回転速度を大きくする
   ことを特徴とする作業車両。

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