JP5350299B2 - 作業車のエンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、作業車のエンジン制御装置の技術に関する。

従来、作業車に搭載されたディーゼルエンジンの制御パターンとして、ディーゼルエンジンに掛かる負荷の増減に応じてエンジン回転数を漸減又は漸増させるドループ制御と、ディーゼルエンジンに掛かる負荷の増減にかかわらずエンジン回転数を一定とするアイソクロナス制御と、が知られている（例えば特許文献１参照。）。

また、オペレータがディーゼルエンジンの制御パターンをドループ制御又はアイソクロナス制御のいずれかに手動で切り換え可能としたエンジン制御装置や、作業車が走行状態であるか否かなどを判断して所定の制御パターンに自動的に切り換え可能としたエンジン制御装置が公知となっている（例えば特許文献２参照。）。

ドループ制御は、ディーゼルエンジンに掛かる負荷の増減に応じてエンジン回転数を漸減又は漸増させるため、オペレータはエンジン回転数の変化量によって該ディーゼルエンジンに掛かる負荷の大きさを把握でき、負荷に応じた柔軟な作業が可能となる。しかし、ドループ制御は、あるエンジン回転数における最高トルク点を利用できる運転領域が限られているため、最高トルク点を利用する場合にはエンジン回転数を上昇させる必要があり、騒音や燃料消費量の悪化が問題となる場合があった。

一方、アイソクロナス制御は、ディーゼルエンジンに掛かる負荷の増減にかかわらずエンジン回転数が一定となるため、該ディーゼルエンジンに掛かる負荷が増加してもエンジン回転数は漸減せず、高いエンジン出力を確保することが可能となる。しかし、アイソクロナス制御は、エンジン回転数の変化量によって負荷の大きさを把握することができないために負荷に応じた運転操作が困難となり、特に旋回作業車などが作業をする際にオペレータが疲労を感じる場合があった。

更に、旋回作業車などの作業車においては、ディーゼルエンジンが最大エンジントルクを発揮する運転状態で作業を行なう稼動パターンが多いため、ディーゼルエンジンに掛かる負荷が増加した際に該ディーゼルエンジンの運転状態が最大トルク点に収束するとした運転領域を拡大したいという要望もあった。

特開平１０−８９１１１号公報 特許第４１９９２７６号公報

本発明はかかる問題を解決すべくなされたものであり、ディーゼルエンジンのエンジン回転数が高回転領域にある場合には、ドループ制御を行なうことで負荷に応じた運転操作を可能として作業性を向上でき、エンジン回転数が低回転領域にある場合には、アイソクロナス制御を行なうことでエンジン回転数の上昇に伴う騒音や燃料消費量を低減できる。そして、エンジン回転数が中回転領域にある場合には、ドループ−アイソクロナス遷移制御を行なうことでディーゼルエンジンの運転状態を最大トルク点に収束させて作業性を向上できるとした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においては、ドループ制御とアイソクロナス制御とドループ−アイソクロナス遷移制御のうち、いずれか一つの制御パターンを選択し、選択した制御パターンに対応する制御信号を作成してディーゼルエンジンの制御を行なう作業車のエンジン制御装置であって、
前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数とエンジントルクとの関係を示す性能曲線図において、前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数が基準エンジン回転数よりも高く、且つ、前記ディーゼルエンジンに掛かる負荷が無負荷である場合の所定のアイドル点と前記基準エンジン回転数における最高トルク点とを結んだ直線により定義されるドループ線に対し、エンジン回転数が該ドループ線で表されたエンジン回転数よりも高いときにはドループ制御を選択し、
前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数が前記基準エンジン回転数と等しく、且つ、前記ディーゼルエンジンに掛かる負荷が無負荷である場合のアイドル点と前記基準エンジン回転数における最高トルク点とを結んだ直線により定義されるアイソクロナス線に対し、エンジン回転数が該アイソクロナス線で表されたエンジン回転数よりも低いときにはアイソクロナス制御を選択し、
前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数が前記アイソクロナス線で表されたエンジン回転数以上で、且つ、前記ドループ線で表されたエンジン回転数以下であるときにはドループ−アイソクロナス遷移制御を選択する、としたものである。

請求項２においては、請求項１に記載のエンジン制御装置において、前記ドループ−アイソクロナス遷移制御は、前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数が前記アイソクロナス線で表されたエンジン回転数よりも高いときには、前記ドループ線が示すエンジン回転数とエンジントルクの変化の比率と等しい比率で該ディーゼルエンジンに掛かる負荷の増減に応じてエンジン回転数を漸減又は漸増させる制御を行ない、
前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数が前記アイソクロナス線で表されたエンジン回転数と等しいときには、該ディーゼルエンジンに掛かる負荷の増減にかかわらずエンジン回転数を一定とする制御を行なう、としたものである。

請求項３においては、請求項１に記載のエンジン制御装置において、前記ドループ−アイソクロナス遷移制御は、前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数が前記アイソクロナス線で表されたエンジン回転数よりも高い若しくは等しいときには、該ディーゼルエンジンに掛かる負荷の増減にかかわらずエンジン回転数を一定とする制御を行なう、としたものである。

請求項４においては、請求項１に記載のエンジン制御装置において、前記ドループ−アイソクロナス遷移制御は、前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数が前記アイソクロナス線で表されたエンジン回転数よりも高いときには、該ディーゼルエンジンの運転状態に対応するエンジン回転数とエンジントルクの変化の比率で該ディーゼルエンジンに掛かる負荷の増減に応じてエンジン回転数を漸減又は漸増させる制御を行ない、
前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数が前記アイソクロナス線で表されたエンジン回転数と等しいときには、該ディーゼルエンジンに掛かる負荷の増減にかかわらずエンジン回転数を一定とする制御を行なう、としたものである。

請求項５においては、請求項４に記載のエンジン制御装置において、前記ディーゼルエンジンの運転状態に対応するエンジン回転数とエンジントルクの変化の比率は、該ディーゼルエンジンのエンジン回転数と前記アイソクロナス線で表されたエンジン回転数との差が大きくなる程に前記ドループ線が示すエンジン回転数とエンジントルクの変化の比率に近似させ、
前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数と前記アイソクロナス線で表されたエンジン回転数との差が小さくなる程に前記アイソクロナス線が示すエンジン回転数とエンジントルクの変化の比率に近似させる、としたものである。

請求項６においては、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のエンジン制御装置において、前記基準エンジン回転数は、前記ディーゼルエンジンの最大トルク点におけるエンジン回転数に等しい、としたものである。

請求項７においては、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のエンジン制御装置において、前記基準エンジン回転数は、前記ディーゼルエンジンの最大トルク点におけるエンジン回転数よりも低い所定のエンジン回転数に等しい、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。

請求項１に記載の発明によれば、ディーゼルエンジンのエンジン回転数が高回転領域にある場合には、ドループ制御を行なうことで負荷に応じた運転操作を可能として作業性を向上でき、エンジン回転数が低回転領域にある場合には、アイソクロナス制御を行なうことでエンジン回転数の上昇に伴う騒音や燃料消費量を低減できる。そして、エンジン回転数が中回転領域にある場合には、ドループ−アイソクロナス遷移制御を行なうことでディーゼルエンジンの運転状態を基準エンジン回転数における最高トルク点に収束させることができ、作業性の向上を図ることが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、ディーゼルエンジンに掛かる負荷が増加した場合に該ディーゼルエンジンの運転状態を基準エンジン回転数における最高トルク点に収束させることができ、作業性の向上を図ることが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、ディーゼルエンジンに掛かる負荷が増加した場合に該ディーゼルエンジンの運転状態を基準エンジン回転数における最高トルク点に収束させることができ、作業性の向上を図ることが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、ディーゼルエンジンに掛かる負荷が増加した場合に該ディーゼルエンジンの運転状態を基準エンジン回転数における最高トルク点に収束させることができ、作業性の向上を図ることが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、ドループ制御とアイソクロナス制御とを滑らかに変更することができるため、制御パターンの切り換えの際にオペレータに違和感を与えることを防ぐことが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、ディーゼルエンジンに掛かる負荷が増加した場合に該ディーゼルエンジンの運転状態を最大トルク点に収束させることができ、作業性の向上を図ることが可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、ディーゼルエンジンの最大トルク点を含む広い範囲においてドループ制御を行なうことができ、作業性の向上を図ることが可能となる。

本発明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制御システムを示すブロック図。 ディーゼルエンジンの性能曲線図。 （Ａ）ドループ制御を行なった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を行なった場合の制御態様を示す性能曲線図。 本発明の第一実施形態に係るエンジン制御装置の制御態様を示す性能曲線図。 本発明の第二実施形態に係るエンジン制御装置の制御態様を示す性能曲線図。 本発明の第三実施形態に係るエンジン制御装置の制御態様を示す性能曲線図。 本発明の第四実施形態に係るエンジン制御装置の制御態様を示す性能曲線図。

まず、図１を用いて、本発明の実施形態に係るエンジン制御装置５０が搭載された旋回作業車１００の全体構成について簡単に説明する。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。

走行装置１は、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などから構成され、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、土砂など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などから構成され、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を用いて土砂など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などから構成され、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やディーゼルエンジン３４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や操作具３３２、走行用操作具３３３などが備えられており、オペレータは、操縦席３３１に着座して操作具３３２や走行用操作具３３３などを操作することによって各油圧モータ１２・３２及び各シリンダ２１ａ・２２ａ・２３ａの制御を行なう。また、オペレータは、エンジン回転数設定手段３３４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。

なお、図２に示すように、エンジン回転数設定手段３３４とディーゼルエンジン３４とは、エンジン制御装置５０を介して電気的に接続されており、エンジン制御装置５０は、エンジン回転数設定手段３３４からの電気信号に基づい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。つまり、エンジン制御装置５０は、オペレータによるエンジン回転数設定手段３３４の操作に基づいてディーゼルエンジン３４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３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５０Ｍについて説明する。

図３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。そして、ディーゼルエンジン３４のエンジントルクＴが最大エンジントルクＴｍａｘとなるエンジン回転数Ｎｍを基準エンジン回転数Ｎｂと定義する。

次に、図４（Ａ）、図４（Ｂ）を用いて、ドループ制御を行なった場合の制御態様ならびにアイソクロナス制御を行なった場合の制御態様について説明する。

図４（Ａ）に示すように、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を漸減又は漸増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、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、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を漸減又は漸増させるため、オペレータは、エンジン回転数Ｎの変化量からディーゼルエンジン３４に掛かる負荷の大きさを把握でき、これに応じた運転操作をすることが可能となる。つまり、エンジン制御装置５０は、ドループ制御を行なうことによって旋回作業車１００の作業性を向上させることを可能としている。

一方、図４（Ｂ）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かか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Ｎ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Ｎ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かか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、オペレータは、ドループ制御の如くあるエンジン回転数Ｎにおける最高トルク点を利用するために低負荷時のエンジン回転数Ｎを上昇させる必要がない。つまり、エンジン制御装置５０は、アイソクロナス制御を行なうことによってエンジン回転数Ｎの上昇に起因する騒音や燃料消費量の低減を図ることを可能としている。

以上がディーゼルエンジン３４の制御パターンとして、ドループ制御ならびにアイソクロナス制御を行なった場合の制御態様であるが、次に、本発明の第一実施形態に係るエンジン制御装置５０の制御態様について詳細に説明する。

図５に示すように、エンジン制御装置５０は、ディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎが基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ）よりも高く、且つ、ディーゼルエンジン３４に掛かる負荷が無負荷である場合の所定のアイドル点Ｉｄ１と基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ）における最高トルク点、即ち最大トルク点Ｔｍとを結んだ直線により定義されるドループ線Ｄｌｉｎｅに対し、エンジン回転数Ｎが該ドループ線Ｄｌｉｎｅで表されたエンジン回転数Ｎよりも高いときにはドループ制御を選択する。

つまり、エンジン制御装置５０は、ディーゼルエンジン３４の運転状態が高回転領域（Ｈ領域）にある場合にはドループ制御を選択し、ドループ制御に対応する制御信号を作成、出力することでディーゼルエンジン３４の制御を行なうとしている。

なお、所定のアイドル点Ｉｄ１は、ディーゼルエンジン３４の運転フィーリングなどをパラメータとして試験などによって定められた値であり、その具体的な数値について限定するものではない。

これにより、例えば作業装置２を用いて掘削作業をする際などのディーゼルエンジン３４のエンジン回転数が高回転領域（Ｈ領域）にある場合には、オペレータは掘削作業時におけるエンジン回転数Ｎの変化からディーゼルエンジン３４に掛かる負荷の大きさを把握することが可能となる。これにより、オペレータは、ディーゼルエンジン３４に掛かる負荷に応じた運転操作をすることが容易となり、繊細な掘削作業を行なうことができるのである。こうして、本実施形態に係るエンジン制御装置５０は、旋回作業車１００の作業性を向上させているのである。

また、エンジン制御装置５０は、ディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎが基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ）と等しく、且つ、ディーゼルエンジン３４に掛かる負荷が無負荷である場合のアイドル点Ｉｄ２と基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ）における最高トルク点、即ち、最大トルク点Ｔｍとを結んだ直線により定義されるアイソクロナス線Ａｌｉｎｅに対し、エンジン回転数Ｎが該アイソクロナス線Ａｌｉｎｅで表されたエンジン回転数Ｎよりも低いときにはアイソクロナス制御を選択する。

つまり、エンジン制御装置５０は、ディーゼルエンジン３４の運転状態が低回転領域（Ｌ領域）にある場合にはアイソクロナス制御を選択し、アイソクロナス制御に対応する制御信号を作成、出力することでディーゼルエンジン３４の制御を行なうとしている。

これにより、例えば旋回作業車１００が走行装置１を用いて走行をする際などのディーゼルエンジン３４のエンジン回転数が低回転領域（Ｌ領域）にある場合には、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を一定とすることが可能となる。これにより、オペレータは、ドループ制御の如くあるエンジン回転数Ｎにおける最高トルク点を利用するために低負荷時のエンジン回転数Ｎを上昇させることが不要となる。こうして、本実施形態に係るエンジン制御装置５０は、旋回作業車１００の騒音や燃料消費量を低減させているのである。

更に、エンジン制御装置５０は、ディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎがアイソクロナス線Ａｌｉｎｅで表されたエンジン回転数Ｎ（基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ））以上で、且つ、ドループ線Ｄｌｉｎｅで表されたエンジン回転数Ｎ以下であるときにはドループ−アイソクロナス遷移制御を選択する。

つまり、エンジン制御装置５０は、ディーゼルエンジン３４の運転状態が中回転領域（Ｍ領域）にある場合にはドループ−アイソクロナス遷移制御を選択し、ドループ−アイソクロナス遷移制御に対応する制御信号を作成、出力することでディーゼルエンジン３４の制御を行なうとしている。

ここで、本実施形態に係るエンジン制御装置５０のドループ−アイソクロナス遷移制御について詳細に説明する。

ドループ−アイソクロナス遷移制御は、ディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎがアイソクロナス線Ａｌｉｎｅで表されたエンジン回転数Ｎ（基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ））よりも高いときには、ドループ線Ｄｌｉｎｅが示すエンジン回転数ＮとエンジントルクＴの変化の比率と等しい比率で該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を漸減又は漸増させる。

また、ドループ−アイソクロナス遷移制御は、ディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎがアイソクロナス線Ａｌｉｎｅで表されたエンジン回転数Ｎ（基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ））と等しいときには、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。

具体的には、ディーゼルエンジン３４がアイソクロナス線Ａｌｉｎｅで表されたエンジン回転数Ｎ（基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ））よりも高いエンジン回転数ＮｙにおけるエンジントルクＴｙで運転している場合（図中Ｙ１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ドループ線Ｄｌｉｎｅと傾きが等しくなるように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Ｙｄ２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ドループ線Ｄｌｉｎｅと傾きが等しくなるように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Ｙｄ３点参照。）。

このような制御構成により、例えばディーゼルエンジン３４がエンジン回転数ＮｙにおけるエンジントルクＴｙで運転している場合（図中Ｙ１点参照。）に該ディーゼルエンジン３４に大きな負荷が掛かると、ディーゼルエンジン３４の運転状態は、エンジン回転数Ｎが漸減していくとともにエンジントルクＴが増大していき、点Ｙｄ２を通過して点Ｙｄ４に至ることとなる。

その後、ディーゼルエンジン３４の運転状態は、そのエンジン回転数Ｎを基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ）で一定に維持しながらエンジントルクＴが増大していき、最大トルク点Ｔｍに到達するのである。

これにより、例えば作業装置２を用いて掘削作業をする際などにディーゼルエンジン３４の運転状態が中回転領域（Ｍ領域）にある場合でも、該ディーゼルエンジン３４に掛かる負荷が増加するとその運転状態を最大トルク点Ｔｍに収束させることが可能となる。これにより、オペレータは、ディーゼルエンジン３４の最大トルク点Ｔｍを利用して掘削作業を行なうことが容易となり、負荷が大きい掘削作業を簡単に行なうことができるのである。こうして、本実施形態に係るエンジン制御装置５０は、負荷が大きい掘削作業を行なう際の作業性を向上させているのである。

以上のように、エンジン制御装置５０は、ディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎが高回転領域（Ｈ領域）にある場合には、ドループ制御を行なうことで負荷に応じた運転操作を可能として作業性を向上でき、エンジン回転数Ｎが低回転領域（Ｌ領域）にある場合には、アイソクロナス制御を行なうことでエンジン回転数Ｎの上昇に伴う騒音や燃料消費量を低減できる。そして、エンジン回転数Ｎが中回転領域（Ｍ領域）にある場合には、ドループ−アイソクロナス遷移制御を行なうことでディーゼルエンジン３４の運転状態を基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ）における最高トルク点（本実施形態においては最大トルク点Ｔｍ）に収束させることができ、作業性の向上を図ることが可能となるのである。

以上が本発明の第一実施形態に係るエンジン制御装置５０の制御態様であるが、次に、本発明の第二実施形態に係るエンジン制御装置５０の制御態様について説明する。但し、第一実施形態の制御構成と同様の部分については同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明する。

図６に示すように、本実施形態に係るエンジン制御装置５０は、第一実施形態と同様にディーゼルエンジン３４の運転状態が高回転領域（Ｈ領域）にある場合にはドループ制御を選択し、ドループ制御に対応する制御信号を作成、出力することでディーゼルエンジン３４の制御を行なう。

また、本実施形態に係るエンジン制御装置５０は、第一実施形態と同様にディーゼルエンジン３４の運転状態が低回転領域（Ｌ領域）にある場合にはアイソクロナス制御を選択し、アイソクロナス制御に対応する制御信号を作成、出力することでディーゼルエンジン３４の制御を行なう。

そして、本実施形態に係るエンジン制御装置５０は、第一実施形態と同様にディーゼルエンジン３４の運転状態が中回転領域（Ｍ領域）にある場合にはドループ−アイソクロナス遷移制御を選択し、ドループ−アイソクロナス遷移制御に対応する制御信号を作成、出力することでディーゼルエンジン３４の制御を行なう。

ここで、本実施形態に係るエンジン制御装置５０のドループ−アイソクロナス遷移制御について詳細に説明する。

ドループ−アイソクロナス遷移制御は、ディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎがアイソクロナス線Ａｌｉｎｅで表されたエンジン回転数Ｎ（基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ））よりも高いとき若しくは等しいときには、該ディーゼルエンジン３４に掛かる負荷の増減にかかわらずエンジン回転数Ｎを一定とする。

具体的には、ディーゼルエンジン３４がアイソクロナス線Ａｌｉｎｅで表されたエンジン回転数Ｎ（基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ））よりも高いエンジン回転数ＮｙにおけるエンジントルクＴｙで運転している場合（図中Ｙ１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Ｎ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Ｙａ２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Ｎ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Ｙａ３点参照。）。

このような制御構成により、例えばディーゼルエンジン３４がエンジン回転数ＮｙにおけるエンジントルクＴｙで運転している場合（図中Ｙ１点参照。）に該ディーゼルエンジン３４に大きな負荷が掛かると、ディーゼルエンジン３４の運転状態は、エンジン回転数Ｎが一定に維持しつつもエンジントルクＴが増大していき、点Ｙａ２を通過して点Ｙａ４に至ることとなる。

その後、ディーゼルエンジン３４の運転状態は、ドループ線Ｄｌｉｎｅに従ってそのエンジン回転数Ｎが漸減していくとともにエンジントルクＴが増大していき、最大トルク点Ｔｍに到達するのである。

これにより、例えば作業装置２を用いて掘削作業をする際などにディーゼルエンジン３４の運転状態が中回転領域（Ｍ領域）にある場合でも、該ディーゼルエンジン３４に掛かる負荷が増加するとその運転状態を最大トルク点Ｔｍに収束させることが可能となる。これにより、オペレータは、ディーゼルエンジン３４の最大トルク点Ｔｍを利用して掘削作業を行なうことが容易となり、負荷が大きい掘削作業を簡単に行なうことができるのである。こうして、本実施形態に係るエンジン制御装置５０は、負荷が大きい掘削作業を行なう際の作業性を向上させているのである。

以上のように、エンジン制御装置５０は、ディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎが高回転領域（Ｈ領域）にある場合には、ドループ制御を行なうことで負荷に応じた運転操作を可能として作業性を向上でき、エンジン回転数Ｎが低回転領域（Ｌ領域）にある場合には、アイソクロナス制御を行なうことでエンジン回転数Ｎの上昇に伴う騒音や燃料消費量を低減できる。そして、エンジン回転数Ｎが中回転領域（Ｍ領域）にある場合には、ドループ−アイソクロナス遷移制御を行なうことでディーゼルエンジン３４の運転状態を基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ）における最高トルク点（本実施形態においては最大トルク点Ｔｍ）に収束させることができ、作業性の向上を図ることが可能となるのである。

以上が本発明の第二実施形態に係るエンジン制御装置５０の制御態様であるが、次に、本発明の第三実施形態に係るエンジン制御装置５０の制御態様について説明する。但し、第一実施形態の制御構成と同様の部分については同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明する。

図７に示すように、本実施形態に係るエンジン制御装置５０は、第一実施形態ならびに第二実施形態と同様にディーゼルエンジン３４の運転状態が高回転領域（Ｈ領域）にある場合にはドループ制御を選択し、ドループ制御に対応する制御信号を作成、出力することでディーゼルエンジン３４の制御を行なう。

また、本実施形態に係るエンジン制御装置５０は、第一実施形態ならびに第二実施形態と同様にディーゼルエンジン３４の運転状態が低回転領域（Ｌ領域）にある場合にはアイソクロナス制御を選択し、アイソクロナス制御に対応する制御信号を作成、出力することでディーゼルエンジン３４の制御を行なう。

そして、本実施形態に係るエンジン制御装置５０は、第一実施形態ならびに第二実施形態と同様にディーゼルエンジン３４の運転状態が中回転領域（Ｍ領域）にある場合にはドループ−アイソクロナス遷移制御を選択し、ドループ−アイソクロナス遷移制御に対応する制御信号を作成、出力することでディーゼルエンジン３４の制御を行なう。

ここで、本実施形態に係るエンジン制御装置５０のドループ−アイソクロナス遷移制御について詳細に説明する。

ドループ−アイソクロナス遷移制御は、ディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎがアイソクロナス線Ａｌｉｎｅで表されたエンジン回転数Ｎ（基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ））よりも高いときには、該ディーゼルエンジン３４の運転状態に対応するエンジン回転数ＮとエンジントルクＴの変化の比率で該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を漸減又は漸増させる制御を行なうとしている。

本実施形態においては、ディーゼルエンジン３４の運転状態に対応するエンジン回転数ＮとエンジントルクＴの変化の比率は、該ディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎとアイソクロナス線Ａｌｉｎｅで表されたエンジン回転数Ｎ（基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ））との差が大きくなる程に、ドループ線Ｄｌｉｎｅが示すエンジン回転数ＮとエンジントルクＴの変化の比率に近似させる。

また、ディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎとアイソクロナス線Ａｌｉｎｅで表されたエンジン回転数Ｎ（基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ））との差が小さくなる程に、アイソクロナス線Ａｌｉｎｅが示すエンジン回転数ＮとエンジントルクＴの変化の比率に近似させる。

そして、ディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎがアイソクロナス線Ａｌｉｎｅで表されたエンジン回転数Ｎ（基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ））と等しいときには、該ディーゼルエンジン３４に掛かる負荷の増減にかかわらずエンジン回転数Ｎを一定とする。

具体的には、ディーゼルエンジン３４がアイソクロナス線Ａｌｉｎｅで表されたエンジン回転数Ｎ（基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ））よりも高いエンジン回転数ＮｙにおけるエンジントルクＴｙで運転している場合（図中Ｙ１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エンジン回転数ＮｙとエンジントルクＴｙに対応する所定の比率で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Ｙｄ２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エンジン回転数ＮｙとエンジントルクＴｙに対応する所定の比率で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Ｙｄ３点参照。）。

このような制御構成により、例えばディーゼルエンジン３４がエンジン回転数ＮｙにおけるエンジントルクＴｙで運転している場合（図中Ｙ１点参照。）に該ディーゼルエンジン３４に大きな負荷が掛かると、ディーゼルエンジン３４の運転状態は、エンジン回転数Ｎが漸減していくとともにエンジントルクＴが増大していき、点Ｙｄ２を通過して最大トルク点Ｔｍに到達することとなる。

更に、ディーゼルエンジン３４がアイソクロナス線Ａｌｉｎｅで表されたエンジン回転数Ｎ（基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ））よりも高くてエンジン回転数Ｎｙよりも低いエンジン回転数ＮｚにおけるエンジントルクＴｚで運転している場合（図中Ｚ１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エンジン回転数ＮｚとエンジントルクＴｚに対応する所定の比率で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Ｚｄ２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エンジン回転数ＮｚとエンジントルクＴｚに対応する所定の比率で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Ｚｄ３点参照。）。

このときの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の変化の比率は、よりアイソクロナス線Ａｌｉｎｅが示すエンジン回転数ＮとエンジントルクＴの変化の比率に近似したものとなる。つまり、図７に示すように、エンジン回転数ＮとエンジントルクＴの変化の比率を示す傾きがより急峻となるのである。

そして、ディーゼルエンジン３４がエンジン回転数ＮｚにおけるエンジントルクＴｚで運転している場合（図中Ｚ１点参照。）に該ディーゼルエンジン３４に大きな負荷が掛かると、ディーゼルエンジン３４の運転状態は、エンジン回転数Ｎが漸減していくとともにエンジントルクＴが増大していき、点Ｚｄ２を通過して最大トルク点Ｔｍに到達することとなる。このように、本実施形態に係るエンジン制御装置５０は、ディーゼルエンジン３４に大きな負荷が掛かると、最大トルク点Ｔｍに到達するようにエンジン回転数ＮとエンジントルクＴの変化の比率を定めているのである。

これにより、例えば作業装置２を用いて掘削作業をする場合にディーゼルエンジン３４の運転状態が中回転領域（Ｍ領域）にあるときには、該ディーゼルエンジン３４に掛かる負荷が増加するとその運転状態を最大トルク点Ｔｍに収束させることが可能となる。これにより、オペレータは、ディーゼルエンジン３４の最大トルク点Ｔｍを利用して掘削作業を行なうことが容易となり、負荷が大きい掘削作業を簡単に行なうことができるのである。こうして、本実施形態に係るエンジン制御装置５０は、負荷が大きい掘削作業を行なう際の作業性を向上させているのである。

以上のように、エンジン制御装置５０は、ディーゼルエンジン３４のエンジン回転数Ｎが高回転領域（Ｈ領域）にある場合には、ドループ制御を行なうことで負荷に応じた運転操作を可能として作業性を向上でき、エンジン回転数Ｎが低回転領域（Ｌ領域）にある場合には、アイソクロナス制御を行なうことでエンジン回転数Ｎの上昇に伴う騒音や燃料消費量を低減できる。そして、エンジン回転数Ｎが中回転領域（Ｍ領域）にある場合には、ドループ−アイソクロナス遷移制御を行なうことでディーゼルエンジン３４の運転状態を基準エンジン回転数Ｎｂ（Ｎｍ）における最高トルク点（本実施形態においては最大トルク点Ｔｍ）に収束させることができ、作業性の向上を図ることが可能となるのである。

また、本実施形態に係るエンジン制御装置５０は、例えばディーゼルエンジン３４の運転状態が高回転領域（Ｈ領域）から低回転領域（Ｌ領域）又は低回転領域（Ｌ領域）から高回転領域（Ｈ領域）へ変化した場合であっても、ドループ制御とアイソクロナス制御とを滑らかに切り換えることができるため、制御パターンの切り換えの際にオペレータに違和感を与えることを防ぐことが可能となる。

以上が本発明の第三実施形態に係るエンジン制御装置５０の制御態様であるが、次に、本発明の第四実施形態に係るエンジン制御装置５０の制御態様について説明する。但し、第一実施形態の制御構成と同様の部分については同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明する。

図８に示すように、本実施形態に係るエンジン制御装置５０は、第一実施形態ならびに第三実施形態と同様にディーゼルエンジン３４の運転状態が高回転領域（Ｈ領域）にある場合にはドループ制御を選択し、ドループ制御に対応する制御信号を作成、出力することでディーゼルエンジン３４の制御を行なう。

また、本実施形態に係るエンジン制御装置５０は、第一実施形態、第二実施形態ならびに第三実施形態と同様にディーゼルエンジン３４の運転状態が低回転領域（Ｌ領域）にある場合にはアイソクロナス制御を選択し、アイソクロナス制御に対応する制御信号を作成、出力することでディーゼルエンジン３４の制御を行なう。

そして、本実施形態に係るエンジン制御装置５０は、第一実施形態、第二実施形態ならびに第三実施形態と同様にディーゼルエンジン３４の運転状態が中回転領域（Ｍ領域）にある場合にはドループ−アイソクロナス遷移制御を選択し、ドループ−アイソクロナス遷移制御に対応する制御信号を作成、出力することでディーゼルエンジン３４の制御を行なう。

しかし、本実施形態に係るエンジン制御装置５０は、第一実施形態、第二実施形態ならびに第三実施形態の制御態様と比較して、ディーゼルエンジン３４の最大トルク点Ｔｍにおけるエンジン回転数Ｎｍよりも低い所定のエンジン回転数Ｎｎを基準エンジン回転数Ｎｂと定義していることが相違する。

なお、所定のエンジン回転数Ｎｎは、ディーゼルエンジン３４の運転フィーリングなどをパラメータとして試験などによって定められた値であり、その具体的な数値について限定するものではない。

こうすることで、エンジン制御装置５０は、ディーゼルエンジン３４の最大トルク点Ｔｍを含む広い範囲においてドループ制御を行なうことができ、オペレータの疲労を伴うことなく、作業性の向上を図ることを可能としている。

１ 走行装置
２ 作業装置
３ 旋回装置
３４ ディーゼルエンジン
５０ エンジン制御装置
５０Ｍ 性能曲線図
１００ 旋回作業車
Ａｌｉｎｅ アイソクロナス線
Ｄｌｉｎｅ ドループ線
Ｉｄ１ アイドル点
Ｉｄ２ アイドル点
Ｎ エンジン回転数
Ｎｂ 基準エンジン回転数
Ｎｍａｘ ハイアイドルエンジン回転数
Ｎｍｉｎ ローアイドルエンジン回転数
Ｔ エンジントルク
Ｔｍ 最大トルク点
Ｔｍａｘ 最大エンジントルク

Claims (7)

1. ドループ制御とアイソクロナス制御とドループ−アイソクロナス遷移制御のうち、いずれか一つの制御パターンを選択し、選択した制御パターンに対応する制御信号を作成してディーゼルエンジンの制御を行なう作業車のエンジン制御装置であって、
   前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数とエンジントルクとの関係を示す性能曲線図において、前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数が基準エンジン回転数よりも高く、且つ、前記ディーゼルエンジンに掛かる負荷が無負荷である場合の所定のアイドル点と前記基準エンジン回転数における最高トルク点とを結んだ直線により定義されるドループ線に対し、エンジン回転数が該ドループ線で表されたエンジン回転数よりも高いときにはドループ制御を選択し、
   前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数が前記基準エンジン回転数と等しく、且つ、前記ディーゼルエンジンに掛かる負荷が無負荷である場合のアイドル点と前記基準エンジン回転数における最高トルク点とを結んだ直線により定義されるアイソクロナス線に対し、エンジン回転数が該アイソクロナス線で表されたエンジン回転数よりも低いときにはアイソクロナス制御を選択し、
   前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数が前記アイソクロナス線で表されたエンジン回転数以上で、且つ、前記ドループ線で表されたエンジン回転数以下であるときにはドループ−アイソクロナス遷移制御を選択する、としたことを特徴とする作業車のエンジン制御装置。
2. 前記ドループ−アイソクロナス遷移制御は、前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数が前記アイソクロナス線で表されたエンジン回転数よりも高いときには、前記ドループ線が示すエンジン回転数とエンジントルクの変化の比率と等しい比率で該ディーゼルエンジンに掛かる負荷の増減に応じてエンジン回転数を漸減又は漸増させる制御を行ない、
   前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数が前記アイソクロナス線で表されたエンジン回転数と等しいときには、該ディーゼルエンジンに掛かる負荷の増減にかかわらずエンジン回転数を一定とする制御を行なう、としたことを特徴とする請求項１に記載の作業車のエンジン制御装置。
3. 前記ドループ−アイソクロナス遷移制御は、前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数が前記アイソクロナス線で表されたエンジン回転数よりも高い若しくは等しいときには、該ディーゼルエンジンに掛かる負荷の増減にかかわらずエンジン回転数を一定とする制御を行なう、としたことを特徴とする請求項１に記載の作業車のエンジン制御装置。
4. 前記ドループ−アイソクロナス遷移制御は、前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数が前記アイソクロナス線で表されたエンジン回転数よりも高いときには、該ディーゼルエンジンの運転状態に対応するエンジン回転数とエンジントルクの変化の比率で該ディーゼルエンジンに掛かる負荷の増減に応じてエンジン回転数を漸減又は漸増させる制御を行ない、
   前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数が前記アイソクロナス線で表されたエンジン回転数と等しいときには、該ディーゼルエンジンに掛かる負荷の増減にかかわらずエンジン回転数を一定とする制御を行なう、としたことを特徴とする請求項１に記載の作業車のエンジン制御装置。
5. 前記ディーゼルエンジンの運転状態に対応するエンジン回転数とエンジントルクの変化の比率は、該ディーゼルエンジンのエンジン回転数と前記アイソクロナス線で表されたエンジン回転数との差が大きくなる程に前記ドループ線が示すエンジン回転数とエンジントルクの変化の比率に近似させ、
   前記ディーゼルエンジンのエンジン回転数と前記アイソクロナス線で表されたエンジン回転数との差が小さくなる程に前記アイソクロナス線が示すエンジン回転数とエンジントルクの変化の比率に近似させる、としたことを特徴とする請求項４に記載の作業車のエンジン制御装置。
6. 前記基準エンジン回転数は、前記ディーゼルエンジンの最大トルク点におけるエンジン回転数に等しい、としたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の作業車のエンジン制御装置。
7. 前記基準エンジン回転数は、前記ディーゼルエンジンの最大トルク点におけるエンジン回転数よりも低い所定のエンジン回転数に等しい、としたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の作業車のエンジン制御装置。

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