JP6225779B2 - 荷役車両の動力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンが搭載された荷役車両の動力制御装置に関するものである。

従来における荷役車両の動力制御装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、アクセルペダルの踏込み操作量に対応するエンジン回転数を得るための制御指令を生成し、その制御指令に応じてエンジン出力トルクを制御するものが知られている。このような荷役車両においては、省燃費の実現が強く望まれている。ハイブリッド自動車においては、例えば特許文献２に記載されているように、エコスイッチを押すことにより通常時の要求トルクから省エネルギー時の要求トルクに切り替えて、燃費向上を図るようにしたものがある。

特開２０１２−５６７６３号公報 特開２００８−１０５５３２号公報

上記特許文献２に記載のようなハイブリッド自動車では、エコモードにおいてエンジン出力をモータ出力で補うことで、車両性能（要求トルク）を維持しつつ、燃費の向上を図っている。上記特許文献１に記載のようにモータを搭載していないエンジン式の荷役車両では、エコモードにおいてエンジンのトルクを制限することにより、燃費の向上を図ることがある。しかし、燃費向上のためにエンジンのトルク制限を強くすると、エンジンアイドル状態において荷役装置に重い荷を持ったときに、急激な荷役負荷の変動によりエンジンが出力負けしてエンストが発生してしまうという、荷役車両特有の問題が生じるおそれがある。

本発明の目的は、荷役負荷によるエンストを防止しつつ、燃費向上を図ることができる荷役車両の動力制御装置を提供することである。

本発明は、エンジンにより駆動される油圧ポンプからの作動油によって動作する荷役装置を具備した荷役車両の動力制御装置において、エンジンのトルクを制限するためのエンジントルク制限値を設定し、エンジントルク制限値を用いてエンジンのトルクを制限するように制御するエンジントルク制限手段と、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、エンジン回転数検出手段により検出されたエンジンの回転数が予め決められた第１回転数以下であるときに、エンジントルク制限手段によるエンジンのトルク制限を解除するように制御するエンジントルク制限解除手段とを備えることを特徴とするものである。

このように本発明の動力制御装置においては、エンジンのトルクを制限するためのエンジントルク制限値を設定し、そのエンジントルク制限値を用いてエンジンのトルクを制限するように制御することにより、燃費の低減に寄与することができる。また、エンジンの回転数を検出し、そのエンジンの回転数が予め決められた第１回転数以下であるときに、エンジンのトルク制限を解除するように制御する。第１回転数は、例えばエンジンのトルクを制限している状態において、エンストが発生するような回転数である。このようにエンジンの回転数がエンストを発生させるように低いときは、エンジンのトルク制限を解除することにより、エンジンアイドル状態における急激な荷役負荷の変動によるエンジンの回転数の落ち込みに対するエンストが抑止されるようになる。以上により、荷役負荷によるエンストを防止しつつ、荷役車両の燃費向上を図ることができる。

エンジントルク制限手段は、エンジン回転数検出手段により検出されたエンジンの回転数が第１回転数よりも大きい第２回転数以上であるときは、エンジントルク制限値を予め決められた所定値に設定すると良い。

このような構成では、エンジンの回転数が第１回転数よりも大きい第２回転数以上であるかどうかを判断する。第２回転数は、例えばエンジンのトルクを制限している状態において、エンストが発生しないような回転数である。そして、エンジンの回転数が第２回転数以上であるときは、エンジントルク制限値を予め決められた所定値に設定することにより、エンジンのトルク制限が強くかかることになるため、燃費が十分低減される。

このとき、エンジントルク制限手段は、エンジンの回転数とエンジントルク制限値との関係を表すエンジントルク制限値マップを記憶する手段を有し、エンジン回転数検出手段により検出されたエンジンの回転数が第１回転数よりも大きく且つ第２回転数よりも小さいときは、エンジントルク制限値マップを用いて、エンジントルク制限値をエンジンの回転数に応じた値に設定すると良い。

このようにエンジンの回転数が第１回転数よりも大きく且つ第２回転数よりも小さいときは、エンジンの回転数とエンジントルク制限値との関係を表すエンジントルク制限値マップを用いて、エンジントルク制限値をエンジンの回転数に応じた値に設定することにより、エンジントルク制限値がエンジンの回転数に従って連続的に変化するような特性を有している場合には、急激なエンジントルクの変動を抑制することができる。

また、第２回転数は、エンジンのアイドル回転数よりも小さいと良い。エンジンアイドル状態では、燃費低減のために、エンジンのトルクを制限するのが好適である。ここで、第２回転数をエンジンのアイドル回転数よりも小さくすることにより、エンジンアイドル状態においてエンジンのトルク制限が少しでも解除されてしまうことが防止される。

本発明によれば、荷役負荷によるエンストを防止しつつ、荷役車両の燃費向上を図ることができる。

本発明に係る荷役車両の動力制御装置の一実施形態としてエンジン式フォークリフトの動力制御装置をフォークリフトの概略構成と共に示す構成図である。 図１に示した主制御ユニットの機能を示すブロック図である。 図２に示した記憶部に記憶されるエンジントルク制限値マップを示すグラフである。 図２に示したトルク制限値設定部によるエンジントルク制限値設定処理手順の詳細を示すフローチャートである。 エンジン回転数とエンジントルク制限値との関係の一例を示すタイムチャートである。

以下、本発明に係る荷役車両の動力制御装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る荷役車両の動力制御装置の一実施形態としてエンジン式フォークリフトの動力制御装置をフォークリフトの概略構成と共に示す構成図である。

同図において、フォークリフト１は、荷役装置２を備えている。荷役装置２は、マスト３と、このマスト３にリフトブラケット（図示せず）を介して取り付けられ、荷物が積載されるフォーク４と、このフォーク４を昇降させるリフトシリンダ（図示せず）と、マスト３を前傾または後傾させるティルトシリンダ（図示せず）とを備えている。なお、荷役装置２は、ロールクランプやドラムクランプ等のアタッチメントを更に備えていても良い。

また、フォークリフト１は、走行動作及び荷役動作の駆動源となるエンジン５と、このエンジン５により駆動される油圧ポンプ６と、この油圧ポンプ６と荷役装置２のリフトシリンダ及びティルトシリンダとの間に配設され、荷役レバー７の操作量に応じて油圧ポンプ６からリフトシリンダ及びティルトシリンダへの作動油の供給を制御するコントロールバルブ８とを備えている。なお、エンジン５としては、ディーゼルエンジンでも良いし、ガソリンエンジンでも良い。また、コントロールバルブ８としては、電磁式バルブでも良いし、機械式バルブでも良い。

荷役レバー７は、荷役操作を行うためのレバーであり、リフトレバー及びティルトレバーを含んでいる。リフトレバーによりリフト上昇操作を行うと、油圧ポンプ６によりタンク９から作動油が汲み上げられ、その作動油がコントロールバルブ８を介してリフトシリンダに供給されることで、フォーク４が上昇する。リフトレバーによりリフト下降操作を行うと、フォーク４の自重によってリフトシリンダからの作動油がコントロールバルブ８を介してタンク９に戻される。ティルトレバーにより前傾操作または後傾操作を行うと、油圧ポンプ６によりタンク９から作動油が汲み上げられ、その作動油がコントロールバルブ８を介してティルトシリンダに供給されることで、マスト３が前傾または後傾する。

また、エンジン５には、トルクコンバータ１０及びディファレンシャルギア１１を介して車軸１２が連結され、車軸１２の両側には駆動輪１３がそれぞれ取り付けられている。そして、エンジン５の出力は、トルクコンバータ１０、ディファレンシャルギア１１及び車軸１２を介して駆動輪１３に伝達される。なお、トルクコンバータ１０の代わりに、マニュアルミッションが設けられていても良い。

さらに、フォークリフト１は、本実施形態の動力制御装置１４を備えている。動力制御装置１４は、アクセル開度センサ１５と、エコモードスイッチ１６と、回転数センサ１７と、主制御ユニット１８と、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）１９とを備えている。

アクセル開度センサ１５は、アクセルペダル２０の踏み込み量（アクセル開度）を検出するセンサである。エコモードスイッチ１６は、通常運転を行う通常モードと省エネ（エコ）運転を行うエコモードとを切り換えるスイッチである。回転数センサ１７は、エンジン５の実回転数を検出するセンサ（エンジン回転数検出手段）である。回転数センサ１７は、例えばエンジン５のクランク角を検出することで、エンジン５の実回転数を検出する。

主制御ユニット１８は、図２に示すように、トルク制限値設定部２１と、目標回転数設定部２２と、記憶部２３とを有している。トルク制限値設定部２１は、エコモードスイッチ１６の操作信号及び回転数センサ１７の検出値に基づいて、エンジン５のトルク（エンジントルク）を制限するためのエンジントルク制限値を設定する。トルク制限値設定部２１の処理機能については、後で詳述する。目標回転数設定部２２は、アクセル開度センサ１５により検出されたアクセル開度に応じたエンジン５の目標回転数（エンジン目標回転数）を設定する。

記憶部２３は、トルク制限値設定部２１によるエンジントルク制限値の設定処理に使用されるデータとして、図３に示すようなエンジントルク制限値マップを記憶している。エンジントルク制限値マップは、エンジン５の回転数（エンジン回転数）とエンジントルク制限値との関係を表したマップである。

エンジントルク制限値マップでは、エンジン回転数が低側回転数閾値Ａ(第１回転数）以下のときは、エンジントルク制限値が１００％に設定され、エンジン回転数が高側回転数閾値Ｂ(第２回転数）以上のときは、エンジントルク制限値がＣ％（所定値）に設定されている。また、エンジントルク制限値マップにおいて、低側回転数閾値Ａと高側回転数閾値Ｂとの間の範囲では、エンジントルク制限値が１００％からＣ％まで線形的（連続的）に下がるように設定されている。

ここで、低側回転数閾値Ａは、例えばエンジントルクが制限されている状態で、エンストが発生するような回転数である。高側回転数閾値Ｂは、例えばエンジントルクが制限されている状態で、エンストが発生しないような回転数である。高側回転数閾値Ｂは、低側回転数閾値Ａよりも高く且つエンジン５のアイドル回転数よりも低くなっている（低側回転数閾値Ａ＜高側回転数閾値Ｂ＜アイドル回転数）。所定値Ｃは、燃費低減が実現可能となるようにエンジントルクを制限する値である。なお、回転数閾値Ａ，Ｂ及び所定値Ｃは、エンジンの種類等によって変わるものであり、例えば実験等により予め最適値が決定される。

図４は、トルク制限値設定部２１によるエンジントルク制限値設定処理手順の詳細を示すフローチャートである。同図において、まずエコモードスイッチ１６によりエコモードが選択されたかどうかを判断する（手順Ｓ１０１）。

エコモードスイッチ１６によりエコモードではなく通常モードが選択されたときは、エンジントルク制限値を１００％に設定する（手順Ｓ１０２）。つまり、通常モードが選択されたときは、エンジン５のトルク制限は実施しない。

エコモードスイッチ１６によりエコモードが選択されたときは、エンジントルク制限値をＣ％に設定する（手順Ｓ１０３）。続いて、回転数センサ１７により検出されたエンジン実回転数をエンジンＥＣＵ１９を介して取得する（手順Ｓ１０４）。

そして、エンジン実回転数が低側回転数閾値Ａ以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０５）。エンジン実回転数が低側回転数閾値Ａ以下であるときは、記憶部２３に記憶されたエンジントルク制限値マップ（図３参照）に基づき、エンジントルク制限値を１００％に設定変更する（手順Ｓ１０６）。つまり、エンジン５のトルク制限を解除する。

手順Ｓ１０５でエンジン実回転数が低側回転数閾値Ａ以下でないと判断されたときは、エンジン実回転数が低側回転数閾値Ａよりも高く且つ高側回転数閾値Ｂよりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１０７）。エンジン実回転数が低側回転数閾値Ａよりも高く且つ高側回転数閾値Ｂよりも低いときは、記憶部２３に記憶されたエンジントルク制限値マップ（図３参照）に基づき、エンジントルク制限値をエンジン実回転数に応じた値に設定変更する（手順Ｓ１０８）。

手順Ｓ１０７でエンジン実回転数が低側回転数閾値Ａよりも高く且つ高側回転数閾値Ｂよりも低い状態ではない、つまりエンジン実回転数が高側回転数閾値Ｂ以上であると判断されたときは、エンジントルク制限値をＣ％のままとする。

図２に戻り、エンジンＥＣＵ１９は、回転数センサ１７により検出されたエンジン実回転数をトルク制限値設定部２１に送出する。また、エンジンＥＣＵ１９は、回転数センサ１７により検出されたエンジン実回転数、目標回転数設定部２２により設定されたエンジン目標回転数、トルク制限値設定部２１により設定されたエンジントルク制限値に基づいて、エンジントルク（動力）を制御する。

具体的には、エンジンＥＣＵ１９は、エンジン目標回転数とエンジン実回転数との偏差を算出し、その偏差がゼロになるようなエンジントルク指令値を求め、当該エンジントルク指令値をエンジントルク制限値で補正し、その補正したエンジントルク指令値を指令信号としてエンジン５に送出する。

例えば、エコモードスイッチ１６で通常モードが選択された場合は、エンジントルク制限値が１００％であるため、エンジントルク指令値がそのまま指令信号としてエンジン５に送出される。エコモードスイッチ１６でエコモードが選択された場合に、例えばエンジントルク制限値がＣ％であるときは、エンジントルク指令値のＣ％が指令信号としてエンジン５に送出される。

なお、エンジン５がディーゼルエンジンである場合は、指令信号が燃料噴射弁に送出される。このとき、エコモードでは、燃料噴射弁による燃料噴射量が制限されるため、結果的にエンジントルクが制限されることになる。エンジン５がガソリンエンジンである場合は、指令信号がスロットルバルブに送出される。このとき、エコモードでは、スロットルバルブの開度、つまりエンジン５への吸入空気量が制限されるため、結果的にエンジントルクが制限されることになる。

以上において、主制御ユニット１８のトルク制限値設定部２１及び記憶部２３とエンジンＥＣＵ１９とは、エンジン５のトルクを制限するためのエンジントルク制限値を設定し、エンジントルク制限値を用いてエンジン５のトルクを制限するように制御するエンジントルク制限手段と、エンジン回転数検出手段１７により検出されたエンジン５の回転数が予め決められた第１回転数Ａ以下であるときに、エンジントルク制限手段によるエンジン５のトルク制限を解除するように制御するエンジントルク制限解除手段とを構成する。

このとき、トルク制限値設定部２１の上記手順Ｓ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０７，Ｓ１０８は、エンジントルク制限手段の一部として機能する。トルク制限値設定部２１の上記手順Ｓ１０４〜Ｓ１０６は、エンジントルク制限解除手段の一部として機能する。

次に、本実施形態の動力制御装置１４の動作を図５により説明する。図５において、エンジン回転数がアイドル回転数であるときは、エンジントルク制限値はＣ％となる。つまり、エンジン５のトルク制限がかかった状態となっている。これにより、燃費低減効果を維持することができる。

時刻ｔ_１において荷役装置２が重い荷物を持つと、エンジン回転数がアイドル回転数から下がり始める。そして、時刻ｔ_２においてエンジン回転数が高側回転数閾値Ｂになると、エンジントルク制限値がＣ％から高くなり始める。このとき、エンジン回転数の低下に従ってエンジントルク制限値が線形的に高くなるため、急なエンジントルクの変動が抑制される。

そして、時刻ｔ_３においてエンジン回転数が低側回転数閾値Ａまで下がると、エンジントルク制限値が１００％となる。つまり、エンジン５のトルク制限が解除された状態となる。その後、エンジン回転数が更に下がっても、エンジントルク制限値は１００％に維持されたままとなる。このようにエンジン５のトルク制限が解除されるため、エンジン５のアイドル状態における荷役負荷によるエンジン回転数の落ち込みに対し、エンジン５は十分なトルクを発生し、エンストを回避することができる。

エンジン５のトルク制限が解除されると、エンジン回転数が高くなり始める。そして、時刻ｔ_４においてエンジン回転数が低側回転数閾値Ａに達すると、エンジントルク制限値が１００％から下がり始める。このとき、エンジン回転数の上昇に従ってエンジントルク制限値が線形的に低下するため、急なエンジントルクの変動が抑制される。

そして、時刻ｔ_５においてエンジン回転数が高側回転数閾値Ｂに達すると、エンジントルク制限値がＣ％となる。その後、エンジン回転数が更に上がっても、エンジントルク制限値はＣ％に維持されたままとなる。これにより、燃費低減効果を維持することができる。

以上のように本実施形態によれば、エコモードが選択された場合であっても、エンジン回転数が低側回転数閾値Ａ以下のときは、エンジントルク制限値を１００％とすることで、エンジン５のトルク制限を解除するようにしたので、エンジン５のアイドル状態において荷役装置２が重い荷物を持ったときに、急激な荷役負荷の変動によりエンジン回転数がアイドル回転数よりも低くなっても、エンストを抑止することができる。また、エンジン回転数が高側回転数閾値Ｂ以上のときは、エンジントルク制限値をＣ％とすることで、エンジン５のトルク制限をかけるようにしたので、燃費の低減に寄与することができる。以上により、急激な荷役負荷の変動によるエンストを防止することができると共に、フォークリフト１の燃費向上を図ることができる。

また、エンジン回転数が低側回転数閾値Ａよりも高く且つ高側回転数閾値Ｂよりも低いときは、エンジン回転数の変化に従ってエンジントルク制限値が線形的に徐々に変化するので、急激なエンジントルクの変動を抑制することができる。これにより、運転者に違和感を与えることを防止できる。

さらに、高側回転数閾値Ｂをアイドル回転数よりも低くしたので、エンジン５のアイドル状態において、エンジン回転数の変動によってエンジントルク制限値が高くなることが防止される。このため、エンジン５のアイドル状態において、エンジン５のトルク制限が僅かでも解除された状態になることが防止される。これにより、更なる燃費向上を図ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものでは無い。例えば、上記実施形態では、エンジン回転数が低側回転数閾値Ａよりも高く且つ高側回転数閾値Ｂよりも低い範囲では、エンジントルク制限値がエンジン回転数に従って線形的に変化するようになっているが、エンジントルク制限値が連続的に徐々に変化するのであれば、エンジントルク制限値をエンジン回転数に従って非線形的に変化させても良い。

また、上記実施形態では、高側回転数閾値Ｂをアイドル回転数よりも低くしたが、エンジン５のアイドル状態におけるエンジン回転数の変動が少ないような場合には、高側回転数閾値Ｂをアイドル回転数と一致させても良い。

さらに、上記実施形態は、エンジン式フォークリフトのエンジントルクを制御するものであるが、本発明の動力制御装置は、そのようなフォークリフト以外にも、バケット等の荷役装置を備えたエンジン式荷役車両にも適用可能である。

１…フォークリフト（荷役車両）、２…荷役装置、５…エンジン、６…油圧ポンプ、１４…動力制御装置、１７…回転数センサ（エンジン回転数検出手段）、１８…主制御ユニット、１９…エンジンＥＣＵ（エンジントルク制限手段、エンジントルク制限解除手段）、２１…トルク制限値設定部（エンジントルク制限手段、エンジントルク制限解除手段）、２３…記憶部（エンジントルク制限手段、エンジントルク制限解除手段）。

Claims (3)

1. エンジンにより駆動される油圧ポンプからの作動油によって動作する荷役装置を具備した荷役車両の動力制御装置において、
   通常運転を行う通常モードと省エネ運転を行うエコモードとを切り換えるエコモードスイッチと、
   前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
   前記エコモードスイッチにより前記エコモードが選択されたときに、前記エンジン回転数検出手段の検出値に基づいて、前記エンジンのトルクを制限するためのエンジントルク制限値を設定し、前記エンジントルク制限値を用いて前記エンジンのトルクを制限するように制御するエンジントルク制限手段と、
   前記エンジン回転数検出手段により検出された前記エンジンの回転数が予め決められた第１回転数以下であるときに、前記エンジントルク制限値を１００％に設定することで、前記エンジントルク制限手段による前記エンジンのトルク制限を解除するように制御するエンジントルク制限解除手段とを備え、
   前記エンジントルク制限手段は、前記エンジン回転数検出手段により検出された前記エンジンの回転数が前記第１回転数よりも大きい第２回転数以上であるときは、前記エンジントルク制限値を１００％よりも小さい予め決められた一定値である所定値に設定し、
   前記第２回転数は、前記エンジンのアイドル回転数よりも小さいことを特徴とする荷役車両の動力制御装置。
2. 前記エンジントルク制限手段は、前記エンジン回転数検出手段により検出された前記エンジンの回転数が前記第１回転数よりも大きく且つ前記第２回転数よりも小さいときは、前記エンジントルク制限値を１００％から前記所定値まで前記エンジンの回転数に応じて連続的に変化するように設定することを特徴とする請求項１記載の荷役車両の動力制御装置。
3. 前記エンジントルク制限手段は、前記エンジンの回転数と前記エンジントルク制限値との関係を表すエンジントルク制限値マップを記憶する手段を有し、前記エンジン回転数検出手段により検出された前記エンジンの回転数が前記第１回転数よりも大きく且つ前記第２回転数よりも小さいときは、前記エンジントルク制限値マップを用いて、前記エンジントルク制限値を前記エンジンの回転数に応じた値に設定することを特徴とする請求項２記載の荷役車両の動力制御装置。

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