WO2011108443A1 - 建設機械のエンジン制御装置及びエンジン制御方法 - Google Patents

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WO2011108443A1
WO2011108443A1 PCT/JP2011/054197 JP2011054197W WO2011108443A1 WO 2011108443 A1 WO2011108443 A1 WO 2011108443A1 JP 2011054197 W JP2011054197 W JP 2011054197W WO 2011108443 A1 WO2011108443 A1 WO 2011108443A1
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WO
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engine
speed
limit value
throttle opening
fuel injection
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Application number
PCT/JP2011/054197
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English (en)
French (fr)
Inventor
芳明 齋藤
周 武田
Original Assignee
株式会社小松製作所
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • F02D31/007—Electric control of rotation speed controlling fuel supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
    • F02D11/105—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the function converting demand to actuation, e.g. a map indicating relations between an accelerator pedal position and throttle valve opening or target engine torque

Definitions

  • the present invention relates to an engine control device and an engine control method for a construction machine.
  • FIG. 14A is a diagram showing a regulation line for determining the upper limit of the engine output for each throttle opening and for each engine speed in the all-speed governor fuel injection system.
  • FIG. 14B is a diagram showing a regulation line for determining the upper limit of the engine output for each throttle opening and for each engine speed in the MM speed governor fuel injection method.
  • 14C and 14D are diagrams showing changes in the engine speed when the load increases in the fuel injection systems of the all speed governor and the MM speed governor, respectively.
  • FIG. 14E and FIG. 14F are diagrams showing changes in the engine speed when the load decreases in the fuel injection system of the all speed governor and the MM speed governor, respectively.
  • the slopes of the regulation lines RL1 to RL6 in the all-speed governor fuel injection system are larger than the slopes of the regulation lines RL1 to RL6 in the MM speed governor fuel injection system.
  • FIG. 14C and FIG. 14D when the load increases, in the all-speed governor fuel injection method, the engine speed does not decrease as much as the engine speed difference ⁇ R1, whereas In the fuel injection system of the MM speed governor, the engine speed is greatly reduced like the engine speed difference ⁇ R2.
  • FIG. 14E and FIG. 14F when the load decreases, the engine speed does not increase greatly in the all-speed governor fuel injection method, whereas in the MM speed governor fuel injection method. The engine speed increases greatly.
  • the fuel injection method of the all speed governor has a characteristic that the fluctuation of the engine speed with respect to the fluctuation of the load is small.
  • the fuel injection method of the MM speed governor has the characteristic that the engine speed increases or decreases according to the fluctuation of the load. It has the characteristic of From the above, the all-speed governor is used as an electronic governor for vehicles that require work performance such as construction machinery, and the MM speed governor is used as an electronic governor for vehicles that require driving performance such as general vehicles and dump trucks. Has been.
  • JP 2000-314327 A Japanese Patent Laid-Open No. 08-128345
  • the construction machine performs necessary work by rotating and driving a variable displacement hydraulic pump connected to the rotation shaft of the engine and driving the hydraulic actuator by the pressure oil discharged from the hydraulic pump. For this reason, the construction machine is required to have a small fluctuation of the engine speed with respect to the fluctuation of the work load so that the hydraulic actuator is stably driven regardless of the work load. From the above, the all-speed governor is adopted as the electronic governor for construction machinery.
  • the all-speed governor fuel injection system has the following problems. That is, in the fuel injection system of the MM speed governor, even if the accelerator pedal operation amount is not the maximum operation amount, the speed change operation is performed by increasing the engine rotation speed in the range from the minimum rotation speed to the maximum rotation speed. In order to pass the engine speed, a speed change operation to a speed stage higher than the current speed stage is performed. On the other hand, in the all-speed governor fuel injection system, the maximum engine speed is limited according to the amount of operation of the accelerator pedal. When the amount of operation of the accelerator pedal is constant, there is a case where the engine speed does not increase to the speed at which the speed change operation to the speed stage higher than the current speed stage is performed.
  • the all-speed governor fuel injection method when the operator wants to run the construction machine at a high speed, the operator operates the accelerator pedal to near the maximum operation amount even when the load is a low load only. It is necessary to increase the target engine speed. For this reason, in the fuel injection system of the all speed governor, the fuel is wasted when the accelerator pedal is operated to the vicinity of the maximum operation amount at the time of low load, and the fuel consumption at the time of low load is deteriorated.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an engine control device and an engine control method for a construction machine that can reduce fuel consumption at a low load.
  • an engine control device for a construction machine is based on engine load detection means for detecting engine load, and engine load detected by the engine load detection means.
  • the fuel injection amount of the engine is controlled by the all-speed governor fuel injection method, and when the engine load is a low load lower than the predetermined engine load, all Control means for controlling the fuel injection amount of the engine in accordance with the engine output characteristic having an inclination smaller than the inclination of the regulation line of the fuel injection system of the speed governor.
  • an engine control method for a construction machine includes a detection step for detecting an engine load, and the engine load is determined based on the engine load detected in the detection step. If the engine load is higher than the engine load of the engine, the fuel injection amount of the engine is controlled by the fuel injection method of the all speed governor. If the engine load is lower than the predetermined engine load, the fuel of the all speed governor And a control step of controlling the fuel injection amount of the engine in accordance with the engine output characteristic having an inclination smaller than the inclination of the injection system regulation line.
  • the fuel injection amount of the engine is controlled according to the engine output characteristic having a slope smaller than the slope of the regulation line of the fuel injection method of the all speed governor at low load. Therefore, it is not necessary to operate the accelerator pedal to the vicinity of the maximum operation amount in order to increase the engine speed, and the fuel consumption at low load can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic side view showing the overall configuration of a wheel loader according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an engine control device that controls the operation of the engine of the wheel loader shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the matching point rotation number map.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the absorption torque of the traveling system and the engine output torque.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of an engine output torque ratio map.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an engine output torque limit line map.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the flow of engine control processing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic side view showing the overall configuration of a wheel loader according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an engine control device that controls the operation of the engine of the wheel loader shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram
  • FIG. 8 is a flowchart showing the flow of the throttle opening lower limit calculation process in step S2 shown in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing matching points between the absorption torque curve of the traveling system and the regulation line.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the technical effect of the throttle opening lower limit calculation processing shown in FIG.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the technical effect of the engine output torque limit value calculation process of step S3 shown in FIG.
  • FIG. 12 is a diagram showing a change in engine speed accompanying a decrease in engine load when the fuel injection amount of the engine is controlled in accordance with the engine output characteristics obtained by the engine control process shown in FIG. FIG.
  • FIG. 13 is a diagram showing a change in engine speed accompanying an increase in engine load when the fuel injection amount of the engine is controlled in accordance with the engine output characteristics obtained by the engine control process shown in FIG.
  • FIG. 14A is a diagram showing a regulation line for determining the upper limit of the engine output for each throttle opening and for each engine speed in the all-speed governor fuel injection method.
  • FIG. 14B is a diagram showing a regulation line for determining the upper limit of the engine output for each throttle opening and for each engine speed in the MM speed governor fuel injection method.
  • FIG. 14C is a diagram showing a change in engine speed when the load increases in the all-speed governor fuel injection method.
  • FIG. 14D is a diagram showing a change in the engine speed when the load increases in the fuel injection method of the MM speed governor.
  • FIG. 14E is a diagram showing a change in engine speed when the load decreases in the fuel injection method of the all-speed governor.
  • FIG. 14F is a diagram showing a change in the engine speed when the load decreases in the fuel injection method of the MM speed governor.
  • the wheel loader is an example of a construction machine including a traveling system for traveling a vehicle and a working machine system for driving a working machine.
  • FIG. 1 is a schematic side view showing the overall configuration of a wheel loader according to an embodiment of the present invention.
  • a wheel loader 1 according to an embodiment of the present invention includes a work machine 2, a frame unit 3, and a vehicle body 4.
  • the work machine 2 includes a lift arm 5.
  • the lift arm 5 is attached to the frame portion 3 with a base end portion freely swingable.
  • the frame portion 3 and the lift arm 5 are connected by a pair of lift cylinders 6.
  • the lift arm 5 swings as the lift cylinder 6 expands and contracts according to the operation of the work implement lever by the operator.
  • a bucket 7 is swingably attached to the tip of the lift arm 5.
  • the work machine 2 includes a bell crank (tilt lever) 8.
  • the bell crank 8 is rotatably supported at a substantially central portion of the lift arm 5.
  • One end portion of the bell crank 8 and the frame portion 3 are connected by a tilt cylinder 9.
  • the other end of the bell crank 8 and the bucket 7 are connected by a tilt rod 10.
  • the bucket 7 swings as the tilt cylinder 9 expands and contracts according to the operation of the work implement lever by the operator.
  • the vehicle body 4 is equipped with a traveling device for traveling the wheel loader 1 and an engine 11 for supplying drive output to the traveling device.
  • the traveling device includes a PTO mechanism 12, a torque converter (T / C) 13, a lock-up mechanism (L / U) 14, a transmission 15, a transfer 16, and a front wheel 17 capable of forward / reverse switching and multiple speeds.
  • a reduction gear 19 that drives the rear wheel 18 is provided.
  • the drive output of the engine 11 is transmitted to the transfer 16 via the PTO mechanism 12, T / C 13, and transmission 15 in this order, and the transfer 16 transmits the front wheel 17 and the rear wheel. It is transmitted to the reduction gear 19 on the 18th side.
  • the speed reducer 19 transmits the drive output of the engine 11 transmitted by the transfer 16 to the front wheels 17 and the rear wheels 18.
  • the vehicle body 4 is equipped with a variable displacement hydraulic pump 20 that supplies pressure oil to the lift cylinder 6 and the tilt cylinder 9 via a work machine control valve (not shown).
  • the hydraulic pump 20 is connected to the engine 11 via the PTO mechanism 12 and is driven using a part of the drive output of the engine 11.
  • the pump capacity of the hydraulic pump 20 is variably controlled by changing the inclination angle of the swash plate of the hydraulic pump 20 by a controller (not shown).
  • a driver's cab 21 is provided in the upper part of the vehicle body 4.
  • a driving operation device 22 including a transmission shift lever, an accelerator pedal, a brake pedal, and a work implement lever for operating the work implement 2 operated by the driver is provided in the cab 21.
  • the driver can operate the driving operation device 22 to perform forward / reverse switching of the wheel loader 1, adjustment of traveling speed (acceleration and deceleration), and operation of the work machine 2.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an engine control device that controls the operation of the engine 11 of the wheel loader 1 shown in FIG.
  • the engine control apparatus 100 includes an engine speed sensor 101, an engine output torque sensor 102, a speed stage sensor 103, a work implement lever sensor 104, an accelerator pedal sensor 105, a transmission controller 106, an engine controller 107, and A work machine controller 111 is provided.
  • the engine speed sensor 101 is attached to the output rotation shaft of the engine 11 and detects the engine speed.
  • the engine speed sensor 101 inputs an electric signal indicating the engine speed to the transmission controller 106.
  • the engine output torque sensor 102 is attached to the output rotation shaft of the engine 11 and detects the output torque of the engine 11.
  • the engine output torque sensor 102 inputs an electric signal indicating the output torque of the engine 11 to the transmission controller 106.
  • the speed stage sensor 103 detects an operation position of the speed stage lever 108 for switching the speed stage of the transmission 15 and inputs an electric signal indicating the detected operation position to the transmission controller 106.
  • the work machine lever sensor 104 detects an operation amount of the work machine lever 109 for operating the work machine 2 and inputs an electric signal indicating the detected operation amount to the work machine controller 111.
  • a forward / reverse lever (not shown) inputs a forward / reverse lever signal (not shown) instructing forward / reverse movement to the transmission controller 106.
  • the accelerator pedal sensor 105 detects an operation amount of the accelerator pedal 110 and inputs an electric signal indicating the detected operation amount to the transmission controller 106.
  • the work machine controller 111 controls the transmission controller 106 and the engine controller 107 based on the electrical signal input from the work machine lever sensor 104.
  • the work machine controller 111 instructs to set the throttle opening of the engine 11 set by the operator as the lower limit value of the throttle opening of the engine 11 in response to the operation of a throttle opening lower limit value setting button (not shown) by the operator.
  • An electrical signal to be transmitted is input to the transmission controller 106.
  • the engine speed sensor 101 functions as an engine load detecting means and an engine speed detecting means according to the present invention.
  • the speed stage sensor 103 functions as a speed stage detection unit according to the present invention.
  • the accelerator pedal sensor 105 functions as an engine load detection unit and an accelerator pedal operation amount detection unit according to the present invention.
  • the transmission controller 106 is realized by a microcomputer including a CPU, a RAM, a ROM, an input / output circuit, and the like.
  • a control program In the ROM of the transmission controller 106, a control program, a matching point rotation speed map 106a, an engine output torque ratio map 106b, and an engine output torque limit line map 106c are stored.
  • the matching point rotational speed map 106a is an engine rotational speed corresponding to a matching point between the absorption torque curve of the traveling system and the regulation line. It is a map described separately.
  • FIG. 3 is an example of a map at a certain speed ratio (T / C output rotation speed / input rotation speed).
  • the absorption torque curve of the traveling system also changes depending on the speed ratio.
  • the speed ratio is low during acceleration immediately after the construction machine starts, and is high during stable running.
  • a curve AL ′ indicates an absorption torque during acceleration, and has a speed ratio of 0.3, for example.
  • the curve AL indicates the absorption torque during stable running, and the speed ratio is 0.8, for example.
  • the curve AL ′ moves from the high torque side to the low torque side to become the curve AL.
  • the lower speed ratio is located on the higher torque side. That is, the absorption torque absorbed by the traveling system is large during acceleration and gradually decreases.
  • the absorbed torque absorbed by the traveling system is substantially constant at a low value during stable traveling. For this reason, the engine speed at which the engine can output the absorption torque absorbed by the traveling system is constant on the regulation line RL.
  • An intersection M between the absorption torque curve AL and the regulation line RL is referred to as a matching point.
  • FIG. 3 shows the matching rotational speed when the vehicle load is low.
  • the state in which the vehicle is only traveling on a flat road without moving the work implement is regarded as the lowest load, and the matching rotational speed in that case is used.
  • the matching rotation speed varies depending on the vehicle load. Therefore, the matching rotation speed to be used may be selected as appropriate.
  • reference numeral F2 indicates a speed stage for the second forward speed
  • reference numeral F3 indicates a speed stage for the third forward speed
  • reference numeral F4 indicates a speed stage for the fourth forward speed.
  • the symbol T / C indicates that the L / U 14 is in an open state
  • the symbol L / U indicates that the L / U 14 is in an engaged state.
  • the engine output torque ratio map 106b is a map describing the engine output torque ratio for each speed stage, throttle opening, and engine speed, as shown in FIG. As the value of the engine output torque ratio decreases, the output torque of the engine 11 is limited.
  • the engine output torque limit line map 106c is a map showing engine output torque limit lines LL1 to LL6 for each engine output torque ratio, as shown in FIG.
  • the output torque of the engine 11 is limited to the corresponding engine output torque ratio by controlling the output characteristics of the engine 11 according to the engine output torque limit lines LL1 to LL6.
  • symbol RL1 indicates a regulation line when the throttle opening is 0 [%].
  • An engine output torque ratio of 1.0 means that engine output torque limitation is not performed.
  • the engine output torque ratio shown in FIG. 6 does not indicate a strict engine output torque limit ratio. For example, 0.6 indicated by LL4 does not mean that 60% of the total output of the engine is output.
  • the engine output torque ratio When the engine output torque ratio is instructed to 0.6 and the controller, it indicates that the output is performed according to LL4. Therefore, a convenient numerical value is used to limit the engine output torque steplessly. Further, the lines indicating the engine output torque ratio do not need to be equally spaced. Furthermore, it need not be straight.
  • the CPU in the transmission controller 106 loads the control program into the RAM, and executes the control program loaded into the RAM, whereby the engine speed sensor 101, the engine output torque sensor 102, the speed stage sensor 103, the accelerator pedal.
  • a control signal for controlling the operation of the engine 11 is output to the engine controller 107 in accordance with an electrical signal input from the sensor 105 and the work machine controller 111.
  • the transmission controller 106 has a function of detecting the operating state of the power transmission mechanism of the engine 11, that is, whether the L / U 14 is in the engaged state or the released state.
  • the transmission controller 106 functions as control means, throttle opening lower limit value calculating means, engine output torque limit value calculating means, and operation state detecting means of the operation transmission mechanism according to the present invention.
  • the engine controller 107 is realized by a microcomputer including a CPU, a RAM, a ROM, an input / output circuit, and the like.
  • a control program is stored in advance in the engine controller 107.
  • the CPU in the engine controller 107 loads the control program into the RAM and executes the control program loaded in the RAM, thereby controlling the operation of the engine 11 according to the control signal input from the transmission controller 106.
  • the CPU in the engine controller 107 controls the operation of the all speed governor 11 a that controls the fuel injection amount of the engine 11 in accordance with a control signal input from the transmission controller 106.
  • the transmission controller 106, the engine controller 107, and the work machine controller 111 are configured separately, but the transmission controller 106, the engine controller 107, and the work machine controller 111 may be configured integrally.
  • the control programs and maps stored in the transmission controller 106 and the engine controller 107 are files that can be installed or executed, and can be read by computers such as CD-ROMs, flexible disks, CD-Rs, and DVDs.
  • the recording medium may be recorded and provided.
  • the control program and the map may be stored on a computer connected to a network such as the Internet and provided by being downloaded via the network. Moreover, you may comprise so that a control program and a map may be provided or distributed via telecommunication lines, such as the internet.
  • the engine control device 100 executes the engine control process shown below to move the work implement while traveling or start traveling from a stopped state. Controls the fuel injection amount of the engine 11 according to the fuel injection system of the all speed governor, and at low load only at constant speed running, the engine 11 of the engine 11 according to the engine output characteristic of the slope smaller than the slope of the regulation line of the fuel injection system of the all speed governor. By controlling the fuel injection amount, the fuel consumption at low load is reduced.
  • the flow of engine control processing by the engine control apparatus 100 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a flow of engine control processing by the engine control apparatus 100.
  • the engine control process by the engine control device 100 starts at the timing when the ignition switch of the wheel loader 1 is switched from the off state to the on state, and proceeds to the process of step S1.
  • This engine control process is repeatedly executed every predetermined control period (for example, 10 [msec]).
  • step S1 the transmission controller 106 determines the engine speed, the speed stage position of the transmission 15, and the accelerator pedal 110 based on electric signals from the engine speed sensor 101, the speed stage sensor 103, and the accelerator pedal sensor 105. The operation amount of is detected. Thereby, the process of step S1 is completed and the engine control process proceeds to the process of step S2.
  • step S2 the transmission controller 106 operates the engine speed detected by the process of step S1, the speed stage position of the transmission 15, the operation amount of the accelerator pedal 110, and the operation of a throttle opening lower limit value setting button (not shown). Based on the state, the lower limit value of the throttle opening of the engine 11 is calculated (throttle opening lower limit value calculation process). The details of the throttle opening lower limit calculation process will be described later with reference to the flowchart shown in FIG. Thereby, the process of step S2 is completed and the engine control process proceeds to the process of step S3.
  • step S3 the transmission controller 106 determines the limit value of the output torque of the engine 11 based on the engine speed detected by the process of step S1, the speed stage position of the transmission 15, and the operation amount of the accelerator pedal 110. Calculate (engine output torque limit value calculation processing). Details of the engine output torque limit value calculation process will be described later with reference to FIG. Thereby, the process of step S3 is completed and the engine control process proceeds to the process of step S4.
  • step S4 the transmission controller 106 inputs the lower limit value of the throttle opening calculated by the processes of step S2 and step S3 and the limit value of the engine output torque to the engine controller 107.
  • the engine controller 107 controls the fuel injection amount of the engine 11 by controlling the governor 11a of the engine 11 based on the lower limit value of the throttle opening and the limit value of the engine output torque input from the transmission controller 106.
  • the flowchart shown in FIG. 8 starts at the timing when the process of step S1 is completed, and the throttle opening lower limit calculation process proceeds to the process of step S11.
  • the transmission controller 106 determines whether or not the throttle opening S corresponding to the accelerator pedal operation amount detected by the process of step S1 is greater than or equal to the threshold value 40 [%]. As a result of the determination, if the throttle opening S is equal to or greater than the threshold value 40 [%], the transmission controller 106 advances the throttle opening lower limit calculation process to the process of step S12. On the other hand, if the throttle opening S is less than 40 [%], the transmission controller 106 ends the throttle opening lower limit calculation process and returns to step S2. Note that the threshold value used in this determination process is not limited to 40 [%], and can be changed as appropriate.
  • the throttle opening degree S expresses the intention of the operator who wants to drive (accelerate) the vehicle. When the throttle opening S is small, the intention is that the speed is not so high, and the throttle opening lower limit calculation process is not performed.
  • step S12 the transmission controller 106 determines whether or not the throttle opening lower limit command is valid. As a result of the determination, if the throttle opening lower limit command is invalid (No in step S12), the transmission controller 106 advances the throttle opening lower limit calculation process to the process in step S13. On the other hand, if the throttle opening lower limit command is valid (step S12, Yes), the transmission controller 106 advances the throttle opening lower limit calculation process to the process of step S16.
  • step S13 the transmission controller 106 determines whether or not the engine speed N detected in step S1 is equal to or higher than a predetermined speed X.
  • the predetermined rotational speed X is calculated as a rotational speed smaller than the engine rotational speed at the matching point by a predetermined value X1.
  • the matching point represents a coincidence point between the absorption torque of the traveling system and the engine output torque based on the current throttle opening. That is, as shown in FIG. 9, the matching point M means the intersection of the traveling system absorption torque curve AL and the regulation line L corresponding to the current throttle opening.
  • the engine speed at the matching point is the engine speed at the intersection.
  • the predetermined value X1 can be, for example, an engine speed (for example, 45 [rpm]) corresponding to 3% of the throttle opening, but the present invention is not limited to this value.
  • the transmission controller 106 refers to the matching point rotation speed map 106 a shown in FIG. 3 stored in the transmission controller 106. That is, the transmission controller 106 reads out the engine speed at the matching point corresponding to the speed stage position and throttle opening (accelerator pedal operation amount) of the transmission 15 and the operating state of the power transmission mechanism detected by the process of step S1. Next, the transmission controller 106 calculates an engine speed that is a predetermined value X1 smaller than the engine speed of the read matching point as the predetermined speed X.
  • step S13 When the engine speed N is equal to or higher than the predetermined speed X (step S13, Yes), the transmission controller 106 advances the throttle opening lower limit value calculation process to the process of step S14. On the other hand, when the engine speed N is less than the predetermined engine speed X (No at Step S13), the transmission controller 106 ends the throttle opening lower limit calculation process and returns to Step S2.
  • step S14 the transmission controller 106 sets the throttle opening lower limit command valid. That is, the transmission controller 106 sets the throttle opening lower limit command effectively when the throttle opening S is 40 [%] or more and the engine speed N is a predetermined speed X or more. Thereby, the process of step S14 is completed, and the throttle opening lower limit calculation process proceeds to the process of step S15.
  • step S15 the transmission controller 106 calculates the throttle opening lower limit value Smin as a throttle opening lower limit command. Specifically, first, the transmission controller 106 calculates the throttle opening lower limit value Smin using the following formula 1.
  • 45 [rpm] is a specific example of the predetermined value X1, and indicates the engine speed corresponding to 3 [%] of the throttle opening. 15 [rpm] indicates the engine speed corresponding to 1 [%] of the throttle opening.
  • the transmission controller 106 calculates the throttle opening corresponding to the accelerator pedal operation amount detected by the process of step S1, the set throttle opening lower limit set by the throttle opening lower limit setting button 105, and Formula 1.
  • the maximum value of the calculated throttle opening lower limit value Smin is output to the engine controller 107 as a throttle opening lower limit value command. Thereby, the process of step S15 is completed, and the process returns to step S2.
  • the set throttle opening lower limit value indicates a set value when the operator previously sets the lower limit value of the throttle opening with the throttle opening lower limit value setting button. By setting the throttle opening lower limit value in advance, the operator can work without fine accelerator work.
  • the transmission controller 106 determines whether or not the engine speed N detected by the process of step S1 is equal to or less than a predetermined speed Y.
  • the predetermined rotational speed Y is calculated as a rotational speed smaller than the engine rotational speed at the matching point by a predetermined value Y1.
  • the predetermined value Y1 can be an engine speed (for example, 60 [rpm]) corresponding to 4% of the throttle opening, but the present invention is not limited to this value.
  • the value of the predetermined value Y1 is a predetermined value used when calculating the predetermined rotational speed X.
  • the transmission controller 106 refers to the matching point rotation speed map 106a shown in FIG. That is, the transmission controller 106 reads out the engine speed at the matching point corresponding to the speed stage position and throttle opening (accelerator pedal operation amount) of the transmission 15 and the operating state of the power transmission mechanism detected by the process of step S1. . Next, the transmission controller 106 calculates an engine speed that is a predetermined value Y1 smaller than the engine speed of the read matching point as the predetermined speed Y.
  • step S16, Yes when the engine speed N is equal to or lower than the predetermined speed Y (step S16, Yes), the transmission controller 106 advances the throttle opening lower limit value calculation process to the process of step S17.
  • step S16, No when the engine speed N is not less than the predetermined speed Y (step S16, No), the transmission controller 106 advances the throttle opening lower limit value calculation process to the process of step S18.
  • step S17 the transmission controller 106 sets the throttle opening lower limit command to invalid. That is, when the engine speed N is equal to or lower than the predetermined speed Y, the transmission controller 106 sets the lower limit command for the throttle opening to invalid. Thereby, the process of step S17 is completed and it returns to step S2.
  • the transmission controller 106 determines that a high load has occurred due to the decrease in the engine speed N.
  • step S18 the transmission controller 106 calculates a throttle opening lower limit command by the same process as step S15. Thereby, the process of step S18 is completed and it returns to step S2.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the relationship between the engine speed and the output torque in the region A shown in FIG.
  • the transmission controller 106 determines that the throttle opening S is 40 [%] or more and the engine speed N corresponds to the matching point M.
  • the lower limit value of the throttle opening is calculated and output.
  • the throttle opening S when the throttle opening S is 40 [%] or more, when the engine speed N is equal to or higher than the engine speed (N 0 -X1), the throttle opening corresponding to the accelerator pedal instructed by the operator is obtained.
  • a large throttle opening is output from the transmission controller 106.
  • the fuel injection amount is increased in accordance with the calculated throttle opening, although the engine speed is the same. Further, the engine output torque is also increased. Therefore, the engine is accelerated and the engine speed increases.
  • the output torque of the engine 11 is higher than the output torque when the fuel injection amount is controlled according to the regulation line L, and the engine speed is also increased. Therefore, the output characteristics of the engine 11 are smaller than the slope of the regulation line L. It changes according to a curve L10 having an inclination.
  • the engine output with an inclination smaller than the inclination of the regulation line of the fuel injection method of the all speed governor from when the engine speed is near the engine speed at the matching point M is output.
  • the characteristics that is, the engine output characteristics close to the fuel injection system of the MM speed governor can be obtained, and the running performance at low load can be improved.
  • the lower limit value of the throttle opening is set at the timing when the engine speed N becomes close to the engine speed at the matching point M, and the operator is prevented from feeling uncomfortable. ing.
  • the transmission controller 106 limits the output torque of the engine 11 by executing the following engine output torque limit value calculation process.
  • the engine output torque limit value calculation process in step S3 will be described in detail with reference to FIG.
  • the transmission controller 106 detects the transmission 15 detected by the process of step S1 from the engine output torque ratio table shown in FIGS. 5 (a) to (d).
  • the engine output torque ratio table corresponding to the speed stage is selected. Specifically, when the speed stage of the transmission 15 detected by the process of step S1 is “F2T / C”, the transmission controller 106 selects the engine output torque ratio table shown in FIG.
  • the engine output torque ratio decreases so that the engine speed approaches the engine speed at the matching point, that is, the engine speed. Is set so that the output torque of the engine 11 is limited as the engine speed approaches the matching point.
  • the transmission controller 106 reads the engine output torque ratio corresponding to the engine speed and the accelerator pedal operation amount (throttle opening) detected by the process of step S1. Specifically, when the engine output torque ratio table shown in FIG. 5A is selected, the engine speed and the throttle opening detected by the process of step S1 are 1560 [rpm] and 60 [%], respectively. In this case, the transmission controller 106 reads the value 0.4 of the engine output torque ratio. If the engine output torque ratio corresponding to the engine speed and throttle opening detected by the process of step S1 is not defined in the engine output torque ratio table, the transmission controller 106 calculates the engine output torque ratio by interpolation processing. To do. Specifically, when the engine output torque ratio table shown in FIG.
  • the engine speed and the throttle opening detected by the processing in step S1 are 1500 [rpm] and 60 [%], respectively.
  • the engine speed and the throttle opening are 1360 [rpm] and 60 [%]
  • the engine output torque ratio 1.0, the engine speed and the throttle opening are respectively
  • the engine output torque ratio is calculated by interpolation using 1560 [rpm] and 40 [%] when the engine output torque ratio is 0.4.
  • the transmission controller 106 calculates an engine output torque limit line corresponding to the engine output torque ratio calculated from the engine torque limit line map shown in FIG. Specifically, when the engine output torque ratio is calculated as 0.4, the transmission controller 106 reads the engine output torque limit line LL3 corresponding to the engine output torque ratio 0.4. When the calculated engine output torque ratio is 0.5, the transmission controller 106 corresponds to the engine output torque limit line LL3 corresponding to the engine output torque ratio 0.4 and the engine output torque ratio 0.6. The engine output torque limit line corresponding to the engine output torque ratio 0.5 is calculated by interpolation using the engine output torque limit line LL4.
  • the transmission controller 106 determines that the two engines near the calculated engine output torque ratio are An engine output torque limit line corresponding to the engine output torque ratio calculated by the interpolation process using the output torque limit line is calculated.
  • the engine output torque ratio table 106b in FIG. 5 has the same engine output torque ratio at the same throttle opening at a predetermined rotational speed X or more. However, this is only an example, and it is possible to change the engine output torque ratio. The engine output torque ratio finally changes depending on what curve and matching point it is desired to match.
  • the transmission controller 106 calculates the output torque corresponding to the engine speed detected by the process of step S1 as the engine output torque limit value according to the engine output torque limit line.
  • the output torque of the engine 11 is limited according to engine output torque limit lines TL1, TL2, TL3 as shown in FIG. That is, the output torque of the engine 11 is more restricted as the engine speed approaches the engine speed at the matching point.
  • the transmission controller 106 inputs the calculated throttle opening lower limit value and the engine output torque limit value to the engine controller 107. .
  • the engine controller 107 controls the fuel injection amount of the engine 11 via the governor 11a based on the input throttle opening lower limit value and engine output torque limit value. That is, the fuel injection amount of the engine 11 is increased according to the throttle opening designated by the throttle opening lower limit value, and is simultaneously limited according to the output torque designated by the engine output torque limit value. If the throttle opening is simply raised, the fuel injection amount increases as described above, the engine output torque increases, and hunting of the engine output torque occurs. In order to suppress this, it is necessary to limit the engine output torque. It is engine output torque limit value calculation processing that determines the limit.
  • FIG. 12 is a diagram showing a change in engine speed accompanying a decrease in engine load when the fuel injection amount of the engine is controlled according to the engine output characteristics obtained by the engine control process according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing a change in engine speed accompanying an increase in engine load when the fuel injection amount of the engine is controlled according to the engine output characteristics obtained by the engine control process according to the embodiment of the present invention.
  • the fuel injection amount is controlled based on the throttle opening lower limit value, and therefore the curves L2 and L3 indicating the output characteristics of the engine 11
  • the rotational speed approaches the rotational speed in the vicinity of the matching points M2 and M3, it shifts to the higher torque side than the regulation lines RL4 and RL5.
  • the engine output torque is greatly limited as the engine speed approaches the speed near the matching points M2 and M3.
  • the curves L2 and L3 indicating the output characteristics of the engine are finally matched with the absorption torque curve AL of the traveling system at the matching points M2 ′ and M3 ′ having engine speeds higher than the engine speeds of the matching points M2 and M3.
  • the fuel injection amount of the engine 11 is controlled by the all-speed governor fuel injection method at high load.
  • the fuel injection amount of the engine 11 is controlled according to the engine output characteristic having a slope smaller than the slope of the regulation line of the fuel injection method of the all speed governor based on the throttle opening lower limit value and the engine output torque limit value. Is done. That is, at the time of low load, the fuel injection amount of the engine 11 is controlled by the MM speed governor fuel injection method formed in a pseudo manner.
  • Patent Documents 1 and 2 described as prior art documents disclose a technique for switching a fuel injection method in accordance with a lever operation by an operator. Therefore, based on this technique, a method of switching the fuel injection method between the all speed governor and the MM speed governor according to the button operation by the operator can be considered.
  • high-load operation and low-load operation are mixed during a series of operations.
  • this method is mixed during operation, when this method is diverted to a construction machine, the operator must frequently perform a switching operation, which increases the operation load on the operator.
  • the timing for switching the fuel injection method is automatically detected in order to reduce the operation load on the operator, a plurality of detection devices are required, and the configuration of the engine control device becomes complicated. Furthermore, when the timing for switching the fuel injection method is erroneously detected, there is a possibility that a malfunction may occur due to the fact that appropriate fuel injection is not performed. Specifically, when the fuel injection method using the MM speed governor is selected in the scene where the fuel injection method using the all speed governor is required by erroneously detecting the timing for switching the fuel injection method, the engine speed increases rapidly. It may decrease, and in some cases, the engine may stop. In addition, when the engine speed is switched to the fuel injection method using the all-speed governor after the engine speed has decreased, the output torque may increase rapidly, which may cause the operator to feel uncomfortable.
  • the fuel injection method is not switched, but the engine output characteristics are the characteristics of the fuel injection method by the all speed governor and the fuel injection method by the MM speed governor. Since it has both characteristics, it is possible to suppress the occurrence of the above-described problems that may occur by switching the fuel injection method.

Abstract

　高負荷時にはオールスピードガバナの燃料噴射方式でエンジンの燃料噴射量を制御し、低負荷時にはオールスピードガバナの燃料噴射方式のレギュレーションラインの傾きより小さい傾きのエンジン出力特性に従ってエンジンの燃料噴射量を制御する。これにより、低負荷時には、アクセルペダルの操作量が最大操作量でない場合であっても、エンジン回転数が増加するので、オペレータは、建設機械を高速で走行させたい場合にアクセルペダルを最大操作量付近まで操作する必要が無くなり、低負荷時の燃費を低減することができる。

Description

建設機械のエンジン制御装置及びエンジン制御方法
　本発明は、建設機械のエンジン制御装置及びエンジン制御方法に関する。
　近年、エンジンの燃料噴射量を電子的に制御する電子ガバナが広く普及している。このような電子ガバナとして、オールスピードガバナとミニマム・マキシマム（ＭＭ）スピードガバナとが知られている。以下、図１４Ａ～図１４Ｆを参照して、オールスピードガバナの燃料噴射方式とＭＭスピードガバナの燃料噴射方式とについて説明する。
　図１４Ａは、オールスピードガバナの燃料噴射方式における、スロットル開度毎及びエンジン回転数毎のエンジン出力の上限を決定するレギュレーションラインを示す図である。図１４Ｂは、ＭＭスピードガバナの燃料噴射方式における、スロットル開度毎及びエンジン回転数毎のエンジン出力の上限を決定するレギュレーションラインを示す図である。図１４Ｃ，図１４Ｄはそれぞれ、オールスピードガバナ及びＭＭスピードガバナの燃料噴射方式における、負荷が増加した場合のエンジン回転数の変化を示す図である。図１４Ｅ，図１４Ｆはそれぞれ、オールスピードガバナ及びＭＭスピードガバナの燃料噴射方式における、負荷が減少した場合のエンジン回転数の変化を示す図である。
　図１４Ａと図１４Ｂとの比較から明らかなように、オールスピードガバナの燃料噴射方式におけるレギュレーションラインＲＬ１～ＲＬ６の傾きは、ＭＭスピードガバナの燃料噴射方式におけるレギュレーションラインＲＬ１～ＲＬ６の傾きより大きい。また、図１４Ｃと図１４Ｄとの比較から明らかなように、負荷が増加した場合、オールスピードガバナの燃料噴射方式では、エンジン回転数はエンジン回転数差ΔＲ１のように大きく減少しないのに対し、ＭＭスピードガバナの燃料噴射方式では、エンジン回転数はエンジン回転数差ΔＲ２のように大きく減少する。一方、図１４Ｅと図１４Ｆとの比較から明らかなように、負荷が減少した場合、オールスピードガバナの燃料噴射方式では、エンジン回転数は大きく増加しないのに対し、ＭＭスピードガバナの燃料噴射方式では、エンジン回転数は大きく増加する。
　このように、オールスピードガバナの燃料噴射方式は、負荷の変動に対するエンジン回転数の変動が小さいという特性を有し、ＭＭスピードガバナの燃料噴射方式は、エンジン回転数が負荷の変動に応じて増減するという特性を有する。以上のことから、オールスピードガバナは、建設機械等の作業性能が求められる車両の電子ガバナとして利用され、ＭＭスピードガバナは、一般車両やダンプトラック等の走行性能が求められる車両の電子ガバナとして利用されている。
特開２０００－３１４３２７号公報 特開平０８－１２８３４５号公報
　ところで、建設機械は、エンジンの回転軸に連結された可変容量型の油圧ポンプを回転駆動し、油圧ポンプから吐出される圧油によって油圧アクチュエータを駆動することにより、必要な作業を行う。このため、建設機械では、油圧アクチュエータが作業負荷によらず安定的に駆動されるように、作業負荷の変動に対するエンジン回転数の変動が小さいことが求められる。以上のことから、建設機械の電子ガバナとしては、オールスピードガバナが採用されている。
　しかしながら、オールスピードガバナの燃料噴射方式には以下に示すような問題がある。すなわち、ＭＭスピードガバナの燃料噴射方式では、アクセルペダルの操作量が最大操作量でない場合であっても、最低回転数から最高回転数の範囲でエンジン回転数が増加することによって、変速動作が行われるエンジン回転数を通過するため、現在の速度段より高速の速度段への変速動作が行われる。これに対して、オールスピードガバナの燃料噴射方式では、アクセルペダルの操作量に応じて、エンジンの最高回転数が制限される。アクセルペダルの操作量が一定である場合、現在の速度段より高速の速度段への変速動作が行われるエンジン回転数まで上昇しない場合もある。
　従って、オールスピードガバナの燃料噴射方式では、オペレータは、建設機械を高速で走行させたい場合、負荷が走行負荷のみの低負荷時であっても、アクセルペダルを最大操作量付近まで操作することによってエンジンの目標回転数を増加させる必要がある。このため、オールスピードガバナの燃料噴射方式では、低負荷時にアクセルペダルが最大操作量付近まで操作されることによって燃料が無駄に消費され、低負荷時の燃費が悪化する要因となる。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低負荷時の燃費を低減可能な建設機械のエンジン制御装置及びエンジン制御方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る建設機械のエンジン制御装置は、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段と、エンジン負荷検出手段によって検出されたエンジン負荷に基づいて、エンジン負荷が所定のエンジン負荷より高い高負荷である場合、オールスピードガバナの燃料噴射方式でエンジンの燃料噴射量を制御し、エンジン負荷が所定のエンジン負荷より低い低負荷である場合には、オールスピードガバナの燃料噴射方式のレギュレーションラインの傾きより小さい傾きのエンジン出力特性に従ってエンジンの燃料噴射量を制御する制御手段と、を備える。
　上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る建設機械のエンジン制御方法は、エンジン負荷を検出する検出ステップと、検出ステップにおいて検出されたエンジン負荷に基づいて、エンジン負荷が所定のエンジン負荷より高い高負荷である場合、オールスピードガバナの燃料噴射方式でエンジンの燃料噴射量を制御し、エンジン負荷が所定のエンジン負荷より低い低負荷である場合には、オールスピードガバナの燃料噴射方式のレギュレーションラインの傾きより小さい傾きのエンジン出力特性に従ってエンジンの燃料噴射量を制御する制御ステップと、を含む。
　本発明に係る建設機械のエンジン制御装置及びエンジン制御方法によれば、低負荷時にはオールスピードガバナの燃料噴射方式のレギュレーションラインの傾きより小さい傾きのエンジン出力特性に従ってエンジンの燃料噴射量が制御されるので、エンジンの回転数を増加させるためにアクセルペダルを最大操作量付近まで操作する必要がなくなり、低負荷時の燃費を低減することができる。
図１は、本発明の一実施形態であるホイールローダの全体構成を示す側面概略構成図である。 図２は、図１に示すホイールローダのエンジンの動作を制御するエンジン制御装置の構成を示すブロック図である。 図３は、マッチング点回転数マップの一例を示す図である。 図４は、走行系の吸収トルクとエンジン出力トルクとの関係を示す図である。 図５は、エンジン出力トルク割合マップの一例を示す図である。 図６は、エンジン出力トルク制限ラインマップの一例を示す図である。 図７は、本発明の一実施形態であるエンジン制御処理の流れを示すフローチャートである。 図８は、図７に示すステップＳ２のスロットル開度下限値演算処理の流れを示すフローチャートである。 図９は、走行系の吸収トルク曲線とレギュレーションラインとのマッチング点を示す図である。 図１０は、図８に示すスロットル開度下限値演算処理の技術的効果を説明するための図である。 図１１は、図７に示すステップＳ３のエンジン出力トルク制限値演算処理の技術的効果を説明するための図である。 図１２は、図７に示すエンジン制御処理により得られるエンジンの出力特性に従ってエンジンの燃料噴射量を制御した場合における、エンジン負荷の低下に伴うエンジン回転数の変化を示す図ある。 図１３は、図７に示すエンジン制御処理により得られるエンジンの出力特性に従ってエンジンの燃料噴射量を制御した場合における、エンジン負荷の増加に伴うエンジン回転数の変化を示す図ある。 図１４Ａは、オールスピードガバナの燃料噴射方式における、スロットル開度毎及びエンジン回転数毎のエンジン出力の上限を決定するレギュレーションラインを示す図である。 図１４Ｂは、ＭＭスピードガバナの燃料噴射方式における、スロットル開度毎及びエンジン回転数毎のエンジン出力の上限を決定するレギュレーションラインを示す図である。 図１４Ｃは、オールスピードガバナの燃料噴射方式における、負荷が増加した場合のエンジン回転数の変化を示す図である。 図１４Ｄは、ＭＭスピードガバナの燃料噴射方式における、負荷が増加した場合のエンジン回転数の変化を示す図である。 図１４Ｅは、オールスピードガバナの燃料噴射方式における、負荷が減少した場合のエンジン回転数の変化を示す図である。 図１４Ｆは、ＭＭスピードガバナの燃料噴射方式における、負荷が減少した場合のエンジン回転数の変化を示す図である。
　以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるホイールローダの構成及びそのエンジン制御処理の流れについて説明する。なお、ホイールローダは、車両を走行させるための走行系と作業機を駆動させるための作業機系とを備える建設機械の一例である。
〔ホイールローダの全体構成〕
　始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態であるホイールローダの全体構成について説明する。
　図１は、本発明の一実施形態であるホイールローダの全体構成を示す側面概略構成図である。図１に示すように、本発明の一実施形態であるホイールローダ１は、作業機２，フレーム部３，及び車体４を備える。
　作業機２は、リフトアーム５を備える。リフトアーム５は、基端部を揺動自在にしてフレーム部３に取り付けられている。フレーム部３とリフトアーム５とは、一対のリフトシリンダ６によって連結されている。リフトアーム５は、オペレータによる作業機レバーの操作に応じてリフトシリンダ６が伸縮することによって、揺動する。リフトアーム５の先端部には、バケット７が揺動自在に取り付けられている。作業機２は、ベルクランク（チルトレバー）８を備える。ベルクランク８は、リフトアーム５の略中央部において回動自在に支持されている。ベルクランク８の一端部とフレーム部３とは、チルトシリンダ９によって連結されている。ベルクランク８の他端部とバケット７とは、チルトロッド１０によって連結されている。バケット７は、オペレータによる作業機レバーの操作に応じてチルトシリンダ９が伸縮することによって、揺動する。
　車体４には、ホイールローダ１を走行させるための走行装置と、走行装置に駆動出力を供給するエンジン１１とが搭載されている。走行装置は、ＰＴＯ機構１２，トルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）１３及びロックアップ機構（Ｌ／Ｕ）１４，前後進切替及び複数段の変速段切替が可能なトランスミッション１５，トランスファ１６，及び前輪１７と後輪１８とを駆動する減速機１９を備える。Ｌ／Ｕ１４が係合状態である場合、エンジン１１の駆動出力は、ＰＴＯ機構１２，Ｌ／Ｕ１４，及びトランスミッション１５を順に介してトランスファ１６に伝達され、トランスファ１６によって前輪１７及び後輪１８側の減速機１９に伝達される。一方、Ｌ／Ｕ１４が開放状態である場合には、エンジン１１の駆動出力は、ＰＴＯ機構１２，Ｔ／Ｃ１３，及びトランスミッション１５を順に介してトランスファ１６に伝達され、トランスファ１６によって前輪１７及び後輪１８側の減速機１９に伝達される。減速機１９は、トランスファ１６によって伝達されたエンジン１１の駆動出力を前輪１７及び後輪１８に伝達する。
　車体４には、図示しない作業機用制御弁を介してリフトシリンダ６とチルトシリンダ９とに圧油を供給する可変容量型の油圧ポンプ２０が搭載されている。油圧ポンプ２０は、ＰＴＯ機構１２を介してエンジン１１に連結され、エンジン１１の駆動出力の一部を使って駆動される。油圧ポンプ２０のポンプ容量は、図示しないコントローラが油圧ポンプ２０の斜板の傾斜角を変更することによって可変制御される。車体４の上部には、運転室２１が設けられている。運転室２１内には、運転者によって操作される変速機シフトレバー，アクセルペダル，ブレーキペダル，及び作業機２を操作するための作業機レバー等を含む運転操作装置２２が設けられている。運転者は、運転操作装置２２を操作することにより、ホイールローダ１の前後進切替，走行速度の調節（加速と減速），及び作業機２の操作を行うことができる。
〔エンジン制御装置の構成〕
　次に、図２を参照して、エンジン１１の動作を制御するエンジン制御装置の構成について説明する。
　図２は、図１に示すホイールローダ１のエンジン１１の動作を制御するエンジン制御装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、エンジン制御装置１００は、エンジン回転数センサ１０１，エンジン出力トルクセンサ１０２，速度段センサ１０３，作業機レバーセンサ１０４，アクセルペダルセンサ１０５，トランスミッションコントローラ１０６，エンジンコントローラ１０７，及び作業機コントローラ１１１を備える。
　エンジン回転数センサ１０１は、エンジン１１の出力回転軸に付設され、エンジン回転数を検出する。エンジン回転数センサ１０１は、エンジン回転数を示す電気信号をトランスミッションコントローラ１０６に入力する。エンジン出力トルクセンサ１０２は、エンジン１１の出力回転軸に付設され、エンジン１１の出力トルクを検出する。エンジン出力トルクセンサ１０２は、エンジン１１の出力トルクを示す電気信号をトランスミッションコントローラ１０６に入力する。速度段センサ１０３は、トランスミッション１５の速度段を切り替えるための速度段レバー１０８の操作位置を検出し、検出された操作位置を示す電気信号をトランスミッションコントローラ１０６に入力する。作業機レバーセンサ１０４は、作業機２を操作するための作業機レバー１０９の操作量を検出し、検出された操作量を示す電気信号を作業機コントローラ１１１に入力する。また、図示しない前後進レバーは、前後進を指示する図示しない前後進レバー信号をトランスミッションコントローラ１０６に入力する。
　アクセルペダルセンサ１０５は、アクセルペダル１１０の操作量を検出し、検出された操作量を示す電気信号をトランスミッションコントローラ１０６に入力する。作業機コントローラ１１１は、作業機レバーセンサ１０４から入力された電気信号に基づいて、トランスミッションコントローラ１０６及びエンジンコントローラ１０７を制御する。作業機コントローラ１１１は、オペレータによる図示しないスロットル開度下限値設定ボタンの操作に応じて、オペレータにより設定されたエンジン１１のスロットル開度をエンジン１１のスロットル開度の下限値として設定することを指示する電気信号をトランスミッションコントローラ１０６に入力する。エンジン回転数センサ１０１は、本発明に係るエンジン負荷検出手段及びエンジン回転数検出手段として機能する。速度段センサ１０３は、本発明に係る速度段検出手段として機能する。アクセルペダルセンサ１０５は、本発明に係るエンジン負荷検出手段及びアクセルペダル操作量検出手段として機能する。
　トランスミッションコントローラ１０６は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，入出力回路等を含むマイクロコンピュータによって実現される。トランスミッションコントローラ１０６のＲＯＭ内には、制御プログラムと、マッチング点回転数マップ１０６ａと、エンジン出力トルク割合マップ１０６ｂと、エンジン出力トルク制限ラインマップ１０６ｃとが記憶されている。
　なお、詳しくは後述するが、マッチング点回転数マップ１０６ａとは、図３に示すように、走行系の吸収トルク曲線とレギュレーションラインとのマッチング点に対応するエンジン回転数を速度段及びスロットル開度別に記述したマップである。図３は、ある速度比（Ｔ／Ｃの出力回転数／入力回転数）におけるマップの一例である。ここで、図４に示すように、走行系の吸収トルク曲線は速度比によっても変化する。速度比は、建設機械の発進直後の加速中に低く、安定走行時には高い。曲線ＡＬ’は加速中の吸収トルクを示し、例えば速度比０．３である。一方、曲線ＡＬは安定走行時の吸収トルクを示し、例えば速度比は０．８である。速度比が高くなると、曲線ＡＬ’は高トルク側から低トルク側に移動し、曲線ＡＬとなる。速度比が低い方が高トルク側に位置する。すなわち、走行系で吸収される吸収トルクは、加速中は、大きく、徐々に減少する。そして、走行系で吸収される吸収トルクは、安定走行中は、低い値でほぼ一定となる。このため、走行系で吸収される吸収トルクを、エンジンによって出力することができるエンジン回転数は、レギュレーションラインＲＬ上で一定となる。吸収トルク曲線ＡＬとレギュレーションラインＲＬとの交点Ｍをマッチング点という。
　ここで、図３は、車両負荷が低負荷である場合のマッチング回転数を示している。本発明では、車両が作業機を動かさずに平坦路を走行のみしている状態を最も低負荷として、その場合のマッチング回転数を用いている。車両負荷に応じて、マッチング回転数は異なる。従って、使用するマッチング回転数は適宜選択してもよい。図３中、符号Ｆ２は２速前進の速度段、符号Ｆ３は３速前進の速度段、符号Ｆ４は４速前進の速度段を示す。また、符号Ｔ／Ｃは、Ｌ／Ｕ１４が開放状態にあることを示し、符号Ｌ／Ｕは、Ｌ／Ｕ１４が係合状態にあることを示す。
　エンジン出力トルク割合マップ１０６ｂは、図５に示すように、速度段，スロットル開度，及びエンジン回転数別のエンジン出力トルク割合を記述したマップである。エンジン出力トルク割合の値が小さくなるに従ってエンジン１１の出力トルクは制限される。
　また、エンジン出力トルク制限ラインマップ１０６ｃは、図６に示すように、エンジン出力トルク割合毎のエンジン出力トルク制限ラインＬＬ１～ＬＬ６を示すマップである。エンジン１１の出力トルクは、エンジン出力トルク制限ラインＬＬ１～ＬＬ６に従ってエンジン１１の出力特性を制御することによって対応するエンジン出力トルク割合に制限される。なお、図６中、符号ＲＬ１は、スロットル開度が０［％］の時のレギュレーションラインを示す。エンジン出力トルク割合１．０は、エンジン出力トルク制限を実施しないことを意味する。図６に示すエンジン出力トルク割合は、厳密なエンジン出力トルク制限の割合を示しているのではない。例えばＬＬ４で示す０．６はエンジンの全出力の６割を出力するということではない。エンジン出力トルク割合０．６とコントローラに指示された場合に、このＬＬ４に従って出力するということを示している。そのため、エンジン出力トルクを無段階に制限するために便宜的な数値を用いている。また、エンジン出力トルク割合を示すラインは等間隔である必要はない。さらに、直線である必要もない。
　トランスミッションコントローラ１０６内のＣＰＵは、制御プログラムをＲＡＭ内にロードし、ＲＡＭ内にロードされた制御プログラムを実行することによって、エンジン回転数センサ１０１，エンジン出力トルクセンサ１０２，速度段センサ１０３，アクセルペダルセンサ１０５，及び作業機コントローラ１１１から入力される電気信号に従って、エンジン１１の動作を制御する制御信号をエンジンコントローラ１０７に出力する。なお、図示しないが、トランスミッションコントローラ１０６は、エンジン１１の動力伝達機構の動作状態、つまりＬ／Ｕ１４が係合状態と開放状態のどちらの状態にあるのかを検出する機能を有する。トランスミッションコントローラ１０６は、本発明に係る制御手段，スロットル開度下限値演算手段，エンジン出力トルク制限値演算手段，及び動作伝達機構の動作状態検出手段として機能する。
　エンジンコントローラ１０７は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，入出力回路等を含むマイクロコンピュータによって実現される。エンジンコントローラ１０７内には、制御プログラムが予め記憶されている。エンジンコントローラ１０７内のＣＰＵは、制御プログラムをＲＡＭ内にロードし、ＲＡＭ内にロードされた制御プログラムを実行することによって、トランスミッションコントローラ１０６から入力される制御信号に従って、エンジン１１の動作を制御する。具体的には、エンジンコントローラ１０７内のＣＰＵは、トランスミッションコントローラ１０６から入力される制御信号に従ってエンジン１１の燃料噴射量を制御するオールスピードガバナ１１ａの動作を制御する。
　なお、本実施形態では、トランスミッションコントローラ１０６とエンジンコントローラ１０７と作業機コントローラ１１１とを別体により構成したが、トランスミッションコントローラ１０６とエンジンコントローラ１０７と作業機コントローラ１１１とを一体によって構成してもよい。また、トランスミッションコントローラ１０６やエンジンコントローラ１０７内に格納される制御プログラムやマップは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ，フレキシブルディスク，ＣＤ－Ｒ，ＤＶＤ等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。また、制御プログラムやマップは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることによって提供するように構成してもよい。また、制御プログラムやマップをインターネット等の電気通信回線を介して提供又は配布するように構成してもよい。
〔エンジン制御処理〕
　このような構成を有するホイールローダ１では、エンジン制御装置１００が、以下に示すエンジン制御処理を実行することにより、走行しながら作業機を動かす、又は、停止状態から走行開始するような高負荷時はオールスピードガバナの燃料噴射方式に従ってエンジン１１の燃料噴射量を制御し、定速走行のみの低負荷時にはオールスピードガバナの燃料噴射方式のレギュレーションラインの傾きより小さい傾きのエンジン出力特性に従ってエンジン１１の燃料噴射量を制御することによって、低負荷時の燃費を低減する。以下、図７に示すフローチャートを参照して、エンジン制御装置１００によるエンジン制御処理の流れについて説明する。
　図７は、エンジン制御装置１００によるエンジン制御処理の流れを示すフローチャートである。エンジン制御装置１００によるエンジン制御処理は、ホイールローダ１のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられたタイミングで開始となり、ステップＳ１の処理に進む。なお、このエンジン制御処理は、所定の制御周期（例えば１０［ｍｓｅｃ］）毎に繰り返し実行される。
　ステップＳ１の処理では、トランスミッションコントローラ１０６が、エンジン回転数センサ１０１，速度段センサ１０３，及びアクセルペダルセンサ１０５からの電気信号に基づいて、エンジン回転数，トランスミッション１５の速度段位置，及びアクセルペダル１１０の操作量を検出する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、エンジン制御処理はステップＳ２の処理に進む。
　ステップＳ２の処理では、トランスミッションコントローラ１０６が、ステップＳ１の処理によって検出されたエンジン回転数，トランスミッション１５の速度段位置，及びアクセルペダル１１０の操作量と、図示しないスロットル開度下限値設定ボタンの操作状態とに基づいて、エンジン１１のスロットル開度の下限値を演算する（スロットル開度下限値演算処理）。なお、このスロットル開度下限値演算処理の詳細については、図８に示すフローチャートを参照して後述する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、エンジン制御処理はステップＳ３の処理に進む。
　ステップＳ３の処理では、トランスミッションコントローラ１０６が、ステップＳ１の処理によって検出されたエンジン回転数，トランスミッション１５の速度段位置，及びアクセルペダル１１０の操作量に基づいて、エンジン１１の出力トルクの制限値を演算する（エンジン出力トルク制限値演算処理）。なお、このエンジン出力トルク制限値演算処理の詳細については図１１を参照して後述する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、エンジン制御処理はステップＳ４の処理に進む。
　ステップＳ４の処理では、トランスミッションコントローラ１０６が、ステップＳ２及びステップＳ３の処理によって演算されたスロットル開度の下限値とエンジン出力トルクの制限値とをエンジンコントローラ１０７に入力する。エンジンコントローラ１０７は、トランスミッションコントローラ１０６から入力されたスロットル開度の下限値とエンジン出力トルクの制限値とに基づいてエンジン１１のガバナ１１ａを制御することによってエンジン１１の燃料噴射量を制御する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、一連のエンジン制御処理は終了する。
〔スロットル開度下限値演算処理〕
　次に、図８に示すフローチャートを参照して、ステップＳ２のスロットル開度下限値演算処理について詳しく説明する。
　図８に示すフローチャートは、ステップＳ１の処理が完了したタイミングで開始となり、スロットル開度下限値演算処理はステップＳ１１の処理に進む。
　ステップＳ１１の処理では、トランスミッションコントローラ１０６が、ステップＳ１の処理によって検出されたアクセルペダル操作量に対応するスロットル開度Ｓが閾値４０［％］以上であるか否かを判別する。判別の結果、スロットル開度Ｓが閾値４０［％］以上である場合、トランスミッションコントローラ１０６は、スロットル開度下限値演算処理をステップＳ１２の処理に進める。一方、スロットル開度Ｓが４０［％］未満である場合には、トランスミッションコントローラ１０６は、スロットル開度下限値演算処理を終了し、ステップＳ２にリターンする。なお、この判別処理において用いる閾値は４０［％］に限定されることはなく、適宜変更可能である。スロットル開度Ｓは、オペレータによる、車両をどの程度の速度で運転したいか（加速させたいか）、という意思を表している。スロットル開度Ｓが小さい時は、それほど速度を要しない、という意思であり、スロットル開度下限値演算処理を実施しない。
　ステップＳ１２の処理では、トランスミッションコントローラ１０６が、スロットル開度の下限値指令が有効になっているか否かを判別する。判別の結果、スロットル開度の下限値指令が無効になっている場合（ステップＳ１２，Ｎｏ）、トランスミッションコントローラ１０６は、スロットル開度下限値演算処理をステップＳ１３の処理に進める。一方、スロットル開度の下限値指令が有効になっている場合（ステップＳ１２，Ｙｅｓ）には、トランスミッションコントローラ１０６は、スロットル開度下限値演算処理をステップＳ１６の処理に進める。
　ステップＳ１３の処理では、トランスミッションコントローラ１０６が、ステップＳ１の処理によって検出されたエンジン回転数Ｎが所定回転数Ｘ以上であるか否かを判別する。所定回転数Ｘはマッチング点のエンジン回転数から所定値Ｘ１小さい回転数として算出される。マッチング点は、走行系の吸収トルクと現在のスロットル開度によるエンジン出力トルクとの一致点を表す。つまり図９に示すように、マッチング点Ｍは、走行系の吸収トルク曲線ＡＬと現在のスロットル開度に対応するレギュレーションラインＬとの交点を意味する。マッチング点のエンジン回転数はその交点でのエンジン回転数である。所定値Ｘ１は、例えばスロットル開度の３［％］に対応するエンジン回転数（例えば４５［ｒｐｍ］）とすることができるが、本発明はこの値に限定されることはない。具体的には、トランスミッションコントローラ１０６は、トランスミッションコントローラ１０６内に格納された、図３に示すマッチング点回転数マップ１０６ａを参照する。すなわち、トランスミッションコントローラ１０６は、ステップＳ１の処理によって検出されたトランスミッション１５の速度段位置及びスロットル開度（アクセルペダル操作量）と動力伝達機構の動作状態に対応するマッチング点のエンジン回転数を読み出す。次に、トランスミッションコントローラ１０６は、読み出されたマッチング点のエンジン回転数より所定値Ｘ１小さいエンジン回転数を所定回転数Ｘとして算出する。
　そして、トランスミッションコントローラ１０６は、エンジン回転数Ｎが所定回転数Ｘ以上である場合（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）、スロットル開度下限値演算処理をステップＳ１４の処理に進める。一方、エンジン回転数Ｎが所定回転数Ｘ未満である場合（ステップＳ１３，Ｎｏ）には、トランスミッションコントローラ１０６は、スロットル開度下限値演算処理を終了し、ステップＳ２にリターンする。
　ステップＳ１４の処理では、トランスミッションコントローラ１０６が、スロットル開度の下限値指令を有効に設定する。すなわち、トランスミッションコントローラ１０６は、スロットル開度Ｓが４０［％］以上であり、且つ、エンジン回転数Ｎが所定回転数Ｘ以上である場合、スロットル開度の下限値指令を有効に設定する。これにより、ステップＳ１４の処理は完了し、スロットル開度下限値演算処理はステップＳ１５の処理に進む。
　ステップＳ１５の処理では、トランスミッションコントローラ１０６が、スロットル開度の下限値Ｓｍｉｎをスロットル開度下限値指令として演算する。具体的には、始めに、トランスミッションコントローラ１０６は、以下の数式１を用いてスロットル開度下限値Ｓｍｉｎを算出する。数式１中、４５［ｒｐｍ］は、所定値Ｘ１の具体例であり、スロットル開度の３［％］に対応するエンジン回転数を示す。また、１５［ｒｐｍ］は、スロットル開度の１［％］に対応するエンジン回転数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　数式１は、現在のエンジン回転数Ｎがマッチング点のエンジン回転数Ｎ０より４５［ｒｐｍ］小さいエンジン回転数以上、つまり所定回転数Ｘ以上である場合、現在のエンジン回転数Ｎと所定回転数Ｘ（＝Ｎ０－４５）との差分値の増加に応じて、スロットル開度下限値Ｓｍｉｎを所定の割合で増加させることを意味する。エンジン回転数が増加していくと、スロットル開度指令値は上昇していくことを意味する。そして、トランスミッションコントローラ１０６は、ステップＳ１の処理によって検出されたアクセルペダル操作量に対応するスロットル開度，スロットル開度下限値設定ボタン１０５により設定された設定スロットル開度下限値、及び数式１により算出された算出スロットル開度下限値Ｓｍｉｎのうちの最大値をスロットル開度下限値指令としてエンジンコントローラ１０７に出力する。これにより、ステップＳ１５の処理は完了し、ステップＳ２にリターンする。設定スロットル開度下限値とは、オペレータが予めスロットル開度の下限値をスロットル開度下限値設定ボタンで設定した場合の設定値を示す。スロットル開度下限値を予め設定しておくことで、オペレータは細かいアクセルワークをせずに作業をすることができる。
　ステップＳ１６の処理では、トランスミッションコントローラ１０６が、ステップＳ１の処理によって検出されたエンジン回転数Ｎが所定回転数Ｙ以下であるか否かを判別する。所定回転数Ｙはマッチング点のエンジン回転数から所定値Ｙ１小さい回転数として算出される。所定値Ｙ１は、例えばスロットル開度の４［％］に対応するエンジン回転数（例えば６０［ｒｐｍ］）とすることができるが、本発明はこの値に限定されることはない。但し、スロットル開度の下限値指令が有効と無効との間で頻繁に切り替わる制御のハンチング発生することを防止するために、所定値Ｙ１の値は所定回転数Ｘを算出する際に用いた所定値Ｘ１の値と異ならせることが望ましい。具体的には、トランスミッションコントローラ１０６は、図３に示すマッチング点回転数マップ１０６ａを参照する。すなわち、トランスミッションコントローラ１０６は、ステップＳ１の処理によって検出されたトランスミッション１５の速度段位置及びスロットル開度（アクセルペダル操作量）と動力伝達機構の動作状態とに対応するマッチング点のエンジン回転数を読み出す。次に、トランスミッションコントローラ１０６は、読み出されたマッチング点のエンジン回転数より所定値Ｙ１小さいエンジン回転数を所定回転数Ｙとして算出する。
　そして、トランスミッションコントローラ１０６は、エンジン回転数Ｎが所定回転数Ｙ以下である場合（ステップＳ１６，Ｙｅｓ）、スロットル開度下限値演算処理をステップＳ１７の処理に進める。一方、エンジン回転数Ｎが所定回転数Ｙ以下でない場合（ステップＳ１６，Ｎｏ）には、トランスミッションコントローラ１０６は、スロットル開度下限値演算処理をステップＳ１８の処理に進める。
　ステップＳ１７の処理では、トランスミッションコントローラ１０６が、スロットル開度の下限値指令を無効に設定する。すなわち、トランスミッションコントローラ１０６は、エンジン回転数Ｎが所定回転数Ｙ以下である場合、スロットル開度の下限値指令を無効に設定する。これにより、ステップＳ１７の処理は完了し、ステップＳ２にリターンする。トランスミッションコントローラ１０６は、エンジン回転数Ｎが低下したことにより、高負荷になったと判断している。
　ステップＳ１８の処理では、トランスミッションコントローラ１０６が、ステップＳ１５と同様の処理によってスロットル開度下限値指令を演算する。これにより、ステップＳ１８の処理は完了し、ステップＳ２にリターンする。
　ここで、図１０を参照して、スロットル開度下限値演算処理の技術的効果について説明する。図１０は、図９に示す領域Ａにおけるエンジン回転数と出力トルクとの関係を示す模式図である。図１０に示すように、スロットル開度下限値演算処理では、トランスミッションコントローラ１０６が、スロットル開度Ｓが４０［％］以上であり、且つ、エンジン回転数がマッチング点Ｍに対応するエンジン回転数Ｎ０より所定値Ｘ１小さいエンジン回転数（所定回転数Ｘ＝Ｎ０－Ｘ１）以上である場合、スロットル開度の下限値を演算出力する。このため、スロットル開度Ｓが４０［％］以上である場合には、エンジン回転数Ｎがエンジン回転数（Ｎ０－Ｘ１）以上になると、オペレータが指示するアクセルペダルに対応するスロットル開度より大きいスロットル開度がトランスミッションコントローラ１０６から出力される。その場合、エンジン回転数が同じであるにも係わらず、算出されたスロットル開度に応じて燃料噴射量は大きくなっている。また、エンジン出力トルクも大きくなっている。従って、エンジンは加速され、エンジン回転数は上昇する。エンジン１１の出力トルクはレギュレーションラインＬに従って燃料噴射量を制御した場合の出力トルクよりも増加し、且つ、エンジン回転数も上昇しているので、エンジン１１の出力特性はレギュレーションラインＬの傾きより小さい傾きを有する曲線Ｌ１０に従って変化するようになる。
　従って、このスロットル開度下限値演算処理によれば、エンジン回転数がマッチング点Ｍのエンジン回転数近傍である時から、オールスピードガバナの燃料噴射方式のレギュレーションラインの傾きより小さい傾きのエンジンの出力特性、すなわちＭＭスピードガバナの燃料噴射方式に近いエンジンの出力特性が得られ、低負荷時の走行性能を向上させることができる。なお、低負荷時の走行性能を向上させるために、エンジン回転数がマッチング点Ｍのエンジン回転数になった後にスロットル開度の下限値を設定することも考えられる。しかしながら、このような設定方法によれば、エンジン回転数Ｎがマッチング点Ｍのエンジン回転数になった段階で、出力トルクがマッチング点Ｍの出力トルクから急激に増加することによってオペレータに違和感を与える可能性がある。このため、このスロットル開度下限値演算処理では、エンジン回転数Ｎがマッチング点Ｍのエンジン回転数近傍になったタイミングでスロットル開度の下限値を設定し、オペレータに違和感を与えることを抑制している。
　ところで、このようにしてスロットル開度の下限値を設定した場合、低負荷時にも係わらず、エンジン回転数Ｎの増加に伴い、レギュレーションラインＲＬ６上に到達し、スロットル開度の下限値が１００［％］となってしまう。燃料噴射量が増加することによって、低負荷時の燃費が悪化することになる。そこで、このエンジン制御処理では、トランスミッションコントローラ１０６が、以下に示すエンジン出力トルク制限値演算処理を実行することにより、エンジン１１の出力トルクを制限する。以下、図１１を参照して、ステップＳ３のエンジン出力トルク制限値演算処理について詳しく説明する。
〔エンジン出力トルク制限値演算処理〕
　ステップＳ３のエンジン出力トルク制限値演算処理では、始めに、トランスミッションコントローラ１０６が、図５（ａ）～（ｄ）に示すエンジン出力トルク割合テーブルの中から、ステップＳ１の処理によって検出されたトランスミッション１５の速度段に対応するエンジン出力トルク割合テーブルを選択する。具体的には、ステップＳ１の処理によって検出されたトランスミッション１５の速度段が「Ｆ２Ｔ／Ｃ」である場合、トランスミッションコントローラ１０６は、図５（ａ）に示すエンジン出力トルク割合テーブルを選択する。なお、図５（ａ）～（ｄ）に示すエンジン出力トルク割合テーブルでは、エンジン出力トルク割合は、エンジン回転数がマッチング点のエンジン回転数に近くなるのに従って小さくなるように、つまりエンジン回転数がマッチング点のエンジン回転数に近くなるのに従ってエンジン１１の出力トルクが制限されるように、設定されている。
　次に、トランスミッションコントローラ１０６は、ステップＳ１の処理によって検出されたエンジン回転数及びアクセルペダル操作量（スロットル開度）に対応するエンジン出力トルク割合を読み出す。具体的には、図５（ａ）に示すエンジン出力トルク割合テーブルが選択された場合において、ステップＳ１の処理によって検出されたエンジン回転数及びスロットル開度がそれぞれ１５６０［ｒｐｍ］及び６０［％］である場合には、トランスミッションコントローラ１０６は、エンジン出力トルク割合の値０．４を読み出す。なお、ステップＳ１の処理によって検出されたエンジン回転数及びスロットル開度に対応するエンジン出力トルク割合がエンジン出力トルク割合テーブルに規定されていない場合、トランスミッションコントローラ１０６は補間処理によってエンジン出力トルク割合を算出する。具体的には、図５（ａ）に示すエンジン出力トルク割合テーブルが選択された場合において、ステップＳ１の処理によって検出されたエンジン回転数及びスロットル開度がそれぞれ１５００［ｒｐｍ］及び６０［％］である場合には、トランスミッションコントローラ１０６は、エンジン回転数及びスロットル開度がそれぞれ１３６０［ｒｐｍ］及び６０［％］である時のエンジン出力トルク割合１．０とエンジン回転数及びスロットル開度がそれぞれ１５６０［ｒｐｍ］及び４０［％］である時のエンジン出力トルク割合０．４とを用いた補間処理によってエンジン出力トルク割合を算出する。
　上述のようにしてエンジン出力トルク割合が算出されると、トランスミッションコントローラ１０６は、図６に示すエンジントルク制限ラインマップから算出されたエンジン出力トルク割合に対応するエンジン出力トルク制限ラインを算出する。具体的には、エンジン出力トルク割合が０．４として算出された場合、トランスミッションコントローラ１０６は、エンジン出力トルク割合０．４に対応するエンジン出力トルク制限ラインＬＬ３を読み出す。また、算出されたエンジン出力トルク割合が０．５である場合には、トランスミッションコントローラ１０６は、エンジン出力トルク割合０．４に対応するエンジン出力トルク制限ラインＬＬ３とエンジン出力トルク割合０．６に対応するエンジン出力トルク制限ラインＬＬ４とを用いた補間処理によって、エンジン出力トルク割合０．５に対応するエンジン出力トルク制限ラインを算出する。すなわち、算出されたエンジン出力トルク割合に対応するエンジン出力トルク制限ラインがエンジン出力トルク制限ラインマップに規定されていない場合には、トランスミッションコントローラ１０６は、算出されたエンジン出力トルク割合近傍の２つのエンジン出力トルク制限ラインを用いた補間処理によって算出されたエンジン出力トルク割合に対応するエンジン出力トルク制限ラインを算出する。図５のエンジン出力トルク割合テーブル１０６ｂは、同一のスロットル開度において、所定回転数Ｘ以上では、同一のエンジン出力トルク割合になっている。しかし、これは一例であり、エンジン出力トルク割合を変えることは可能である。エンジン出力トルク割合は、最終的にどのようなカーブで、どのマッチング点でマッチングさせたいかで変化する。
　そして、エンジン出力トルク制限ラインが算出されると、トランスミッションコントローラ１０６は、エンジン出力トルク制限ラインに従ってステップＳ１の処理により検出されたエンジン回転数に対応する出力トルクをエンジン出力トルク制限値として算出する。このようなエンジン出力トルク制限値演算処理によれば、エンジン１１の出力トルクは、図１１に示すようなエンジン出力トルク制限ラインＴＬ１，ＴＬ２，ＴＬ３に従って制限されるようになる。すなわち、エンジン１１の出力トルクは、エンジン回転数がマッチング点のエンジン回転数に近くなるのに従ってより大きく制限される。
　以上のようにしてスロットル開度下限値とエンジン出力トルク制限値とが算出されると、トランスミッションコントローラ１０６は、算出されたスロットル開度下限値とエンジン出力トルク制限値とをエンジンコントローラ１０７に入力する。そして、エンジンコントローラ１０７は、入力されたスロットル開度下限値とエンジン出力トルク制限値とに基づいてガバナ１１ａを介してエンジン１１の燃料噴射量を制御する。すなわち、エンジン１１の燃料噴射量は、スロットル開度下限値によって指定されたスロットル開度に従って増加されるのと同時に、エンジン出力トルク制限値によって指定された出力トルクに従って制限される。単純にスロットル開度を上げてしまうと、上述したように燃料噴射量が増加し、エンジン出力トルクが増加し、エンジン出力トルクのハンチングが発生することになる。それを抑制するために、エンジン出力トルクに制限を加える必要がある。その制限を決めているのが、エンジン出力トルク制限値演算処理である。
　ここで、図１２及び図１３を参照して、スロットル開度下限値とエンジン出力トルク制限値とに基づいてエンジン１１の燃料噴射量を制御した場合の技術的効果について説明する。図１２は、本発明の一実施形態であるエンジン制御処理により得られるエンジンの出力特性に従ってエンジンの燃料噴射量を制御した場合における、エンジン負荷の低下に伴うエンジン回転数の変化を示す図である。図１３は、本発明の一実施形態であるエンジン制御処理により得られるエンジンの出力特性に従ってエンジンの燃料噴射量を制御した場合における、エンジン負荷の増加に伴うエンジン回転数の変化を示す図である。
　図１２に示すように、本発明の一実施形態であるエンジン制御処理では、スロットル開度下限値に基づいて燃料噴射量を制御するので、エンジン１１の出力特性を示す曲線Ｌ２，Ｌ３は、エンジン回転数がマッチング点Ｍ２，Ｍ３近傍の回転数に近づくのに従ってレギュレーションラインＲＬ４，ＲＬ５よりも高トルク側にシフトする。一方、エンジン出力トルクは、エンジン回転数がマッチング点Ｍ２，Ｍ３近傍の回転数に近づくのに従って大きく制限される。従って、エンジンの出力特性を示す曲線Ｌ２，Ｌ３は最終的にマッチング点Ｍ２，Ｍ３のエンジン回転数よりも大きいエンジン回転数を有するマッチング点Ｍ２’，Ｍ３’において走行系の吸収トルク曲線ＡＬとマッチングするようになる。
　つまり、本発明の一実施形態であるエンジン制御処理では、高負荷時にはオールスピードガバナの燃料噴射方式でエンジン１１の燃料噴射量が制御される。一方、低負荷時には、スロットル開度下限値とエンジン出力トルク制限値とに基づいて、オールスピードガバナの燃料噴射方式のレギュレーションラインの傾きより小さい傾きのエンジン出力特性に従ってエンジン１１の燃料噴射量が制御される。すなわち、低負荷時には、擬似的に形成されたＭＭスピードガバナの燃料噴射方式でエンジン１１の燃料噴射量が制御されることになる。このため、このエンジン制御処理によれば、低負荷時には、アクセルペダルの操作量が最大操作量でない場合であっても、エンジン回転数が増加するので、オペレータは、建設機械を高速で走行させたい場合にアクセルペダルを最大操作量付近まで操作する必要が無くなる。従って、低負荷時にアクセルペダルの操作量が最大操作量付近まで操作されることによって燃料が無駄に消費され、低負荷時の燃費が悪化することを抑制できる。
　一方、図１３に示すように、負荷が増加することによって走行系の吸収トルク曲線が吸収トルク曲線ＡＬ１から吸収トルク曲線ＡＬ２にシフトした場合であっても、エンジン回転数は曲線Ｌ２に従って減少し、最終的に吸収トルク曲線ＡＬ２とレギュレーションラインＲＬ４とのマッチング点Ｍに対応するエンジン回転数に到達するので、低負荷時から高負荷時に遷移した場合であっても、エンジン回転数が急激に減少することを抑制できる。
　ところで、先行技術文献として記載した特許文献１，２には、オペレータによるレバー操作に応じて燃料噴射方式を切り替える技術が開示されている。従って、この技術に基づいて、オペレータによるボタン操作に応じてオールスピードガバナとＭＭスピードガバナとの間で燃料噴射方式を切り替える方法が考えられる。しかしながら、建設機械では、高負荷動作と低負荷動作とが一連の動作中に混在する、換言すれば、オールスピードガバナによる燃料噴射方式が必要とされる場面とＭＭスピードガバナによる燃料噴射方式とが動作中に混在するために、この方法を建設機械に転用した場合には、オペレータは切り替え操作を頻繁に行わなければならなくなり、オペレータの操作負荷が増加する。
　また、オペレータの操作負荷を軽減するために、燃料噴射方式を切り替えるタイミングを自動検出するようにした場合、複数の検出装置が必要になることから、エンジン制御装置の構成が複雑になる。さらに、燃料噴射方式を切り替えるタイミングを誤検出した場合、適切な燃料噴射がされないことによって不具合が発生する可能性がある。具体的には、燃料噴射方式を切り替えるタイミングを誤検出することによって、オールスピードガバナによる燃料噴射方式が要求される場面においてＭＭスピードガバナによる燃料噴射方式が選択された場合、エンジン回転数が急激に低下し、場合によってはエンジンが停止する可能性がある。また、エンジン回転数が低下した後にオールスピードガバナによる燃料噴射方式に切り替えられた場合には、出力トルクが急激に増加することによって、オペレータに違和感を与える可能性がある。
　これに対して、本発明の一実施形態であるエンジン制御処理では、燃料噴射方式を切り替えるのではなく、エンジンの出力特性がオールスピードガバナによる燃料噴射方式の特性とＭＭスピードガバナによる燃料噴射方式の特性とを併せ持つので、燃料噴射方式を切り替えることにより起こりえる上記のような不具合が発生することを抑制できる。
　以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、上記実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち上記実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は、全て本発明の範疇に含まれる。
　１　ホイールローダ
　１１　エンジン
　１３　トルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）
　１４　ロックアップ機構（Ｌ／Ｕ）
　１１ａ　ガバナ
　１００　エンジン制御装置
　１０１　エンジン回転数センサ
　１０２　エンジン出力トルクセンサ
　１０３　速度段センサ
　１０４　作業機レバーセンサ
　１０５　アクセルペダルセンサ
　１０６　トランスミッションコントローラ
　１０６ａ　マッチング点回転数マップ
　１０６ｂ　エンジン出力トルク割合マップ
　１０６ｃ　エンジン出力トルク制限ラインマップ
　１０７　エンジンコントローラ
　１０８　速度段レバー
　１０９　作業機レバー
　１１０　アクセルペダル
　１１１　作業機コントローラ

Claims (6)

  1. 　エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段と、
    　前記エンジン負荷検出手段によって検出されたエンジン負荷に基づいて、エンジン負荷が所定のエンジン負荷より高い高負荷である場合、オールスピードガバナの燃料噴射方式でエンジンの燃料噴射量を制御し、エンジン負荷が所定のエンジン負荷より低い低負荷である場合には、オールスピードガバナの燃料噴射方式のレギュレーションラインの傾きより小さい傾きのエンジン出力特性に従ってエンジンの燃料噴射量を制御する制御手段と、
    　を備えることを特徴とする建設機械のエンジン制御装置。
  2. 　エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
    　アクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダル操作量検出手段と、
    　前記エンジン回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数が、走行系の吸収トルク曲線とアクセルペダル操作量検出手段によって検出されたアクセルペダル操作量に対応するオールスピードガバナの燃料噴射方式のレギュレーションラインとのマッチング点のエンジン回転数未満の所定の制御開始エンジン回転数以上である場合、スロットル開度の下限値の設定を有効にし、エンジン回転数の増加に応じて増加するスロットル開度の下限値を演算するスロットル開度下限値演算手段と、
    　前記エンジン回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数の増加に応じて増加するエンジンの出力トルクの制限値を算出するエンジン出力トルク制限値演算手段と、
    　前記スロットル開度下限値演算手段によって演算されたスロットル開度の下限値と前記エンジン出力トルク制限値演算手段によって演算された出力トルクの制限値とに基づいて、エンジンの燃料噴射量を制御する制御手段と、
    　を備えることを特徴とする建設機械のエンジン制御装置。
  3. 　前記スロットル開度下限値演算手段は、前記エンジン回転数検出手段によって検出されたエンジン回転数が前記制御開始エンジン回転数未満の所定の制御停止エンジン回転数になった場合、スロットル開度の下限値の設定を無効にすることを特徴とする請求項２に記載の建設機械のエンジン制御装置。
  4. 　トランスミッションの速度段を検出する速度段検出手段と、
    　エンジンの駆動力を走行輪に伝達する動力伝達機構の動作状態を検出する動作状態検出手段と、を備え、
    　前記スロットル開度下限値演算手段は、前記アクセルペダル操作量検出手段によって検出されたアクセルペダル操作量、前記速度段検出手段によって検出された速度段、及び前記動作状態検出手段によって検出された動力伝達機構の動作状態に基づいて、前記マッチング点のエンジン回転数を特定し、
    　前記エンジン出力トルク制限値演算手段は、前記アクセルペダル操作量検出手段によって検出されたアクセルペダル操作量、前記速度段検出手段によって検出された速度段、及び前記動作状態検出手段によって検出された動力伝達機構の動作状態に基づいて、出力トルクの制限値を算出すること
    　を特徴とする請求項２または３に記載の建設機械のエンジン制御装置。
  5. 　エンジン負荷を検出する検出ステップと、
    　前記検出ステップにおいて検出されたエンジン負荷に基づいて、エンジン負荷が所定のエンジン負荷より高い高負荷である場合、オールスピードガバナの燃料噴射方式でエンジンの燃料噴射量を制御し、エンジン負荷が所定のエンジン負荷より低い低負荷である場合には、オールスピードガバナの燃料噴射方式のレギュレーションラインの傾きより小さい傾きのエンジン出力特性に従ってエンジンの燃料噴射量を制御する制御ステップと、
    　を含むことを特徴とする建設機械のエンジン制御方法。
  6. 　エンジン回転数を検出する第１検出ステップと、
    　アクセルペダルの操作量を検出する第２検出ステップと、
    　前記第１検出ステップにおいて検出されたエンジン回転数が、走行系の吸収トルク曲線と第２検出ステップにおいて検出されたアクセルペダル操作量に対応するオールスピードガバナの燃料噴射方式のレギュレーションラインとのマッチング点のエンジン回転数未満の所定の制御開始エンジン回転数以上である場合、スロットル開度の下限値の設定を有効にし、エンジン回転数の増加に応じて増加するスロットル開度の下限値を設定する設定ステップと、
    　前記第１検出ステップにおいて検出されたエンジン回転数の増加に応じて増加する出力トルクの制限値を算出する演算ステップと、
    　前記設定ステップにおいて設定されたスロットル開度の下限値と前記演算ステップにおいて算出された出力トルクの制限値とに基づいて、エンジンの燃料噴射量を制御する制御ステップと、
    　を含むことを特徴とする建設機械のエンジン制御方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61155643A (ja) * 1984-12-27 1986-07-15 Kubota Ltd 作業用エンジンのガバナ装置
WO2006043619A1 (ja) * 2004-10-21 2006-04-27 Komatsu Ltd. 作業車両のエンジン出力制御装置及びエンジン出力制御方法
JP2008231940A (ja) * 2007-03-16 2008-10-02 Kubota Corp エンジンの電子ガバナ
JP2009085066A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Iseki & Co Ltd 作業車

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61155643A (ja) * 1984-12-27 1986-07-15 Kubota Ltd 作業用エンジンのガバナ装置
WO2006043619A1 (ja) * 2004-10-21 2006-04-27 Komatsu Ltd. 作業車両のエンジン出力制御装置及びエンジン出力制御方法
JP2008231940A (ja) * 2007-03-16 2008-10-02 Kubota Corp エンジンの電子ガバナ
JP2009085066A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Iseki & Co Ltd 作業車

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