WO2018061132A1 - 作業車両 - Google Patents

Abstract

作業車両は、エンジンと、作業装置と、作業装置を駆動する油圧シリンダと、エンジンにより駆動され、油圧シリンダに圧油を供給する主油圧ポンプと、油圧シリンダを操作する操作装置と、エンジンにより駆動され、補機に圧油を供給するアクセサリポンプと、アクセサリポンプの圧油を主油圧ポンプの圧油へ合流させる合流切換弁と、を備えている。作業車両は、大気圧または外気の空気密度が予め定められた値よりも低いときには、上記値よりも高いときに比べて合流切換弁における合流流量を減少させる合流制限制御を実行し、合流制限制御中にエンジンの回転速度が予め定められている回転速度値に比べて高くなったときに、合流制限制御を解除する制御装置を備え、上記回転速度値は、大気圧または外気の空気密度が低いほど高い。

Description

作業車両

　本発明は、作業車両に関する。

　アクセルペダルの操作量に応じて、エンジンの実回転速度に対する油圧ポンプの最大吸収トルクを変化させ、平地での作業性を損なうことなく、高地でのエンジン回転速度の上昇率を高めることのできる作業車両が知られている（特許文献１参照）。

日本国特開２０１５－０８６５７５号公報

　ところで、作業車両の中には、補機用のアクセサリポンプから吐出される圧油を主油圧ポンプから吐出される圧油に合流させてアームシリンダへ供給し、リフトアームの動作速度を上昇させるものがある。

　このような作業車両では、アクセサリポンプから吐出される圧油と主油圧ポンプから吐出される圧油を合流させる制御（合流制御）を実行すると、エンジンに作用する負荷が大きくなる。このため、高地での作業時などエンジン出力トルクが制限されている場合に合流制御が実行されると、エンジン出力トルクが不足し、エンジン回転速度の上昇率、すなわちエンジンの吹け上がりが悪くなり、作業性能が悪化するおそれがある。

　本発明の一態様による作業車両は、エンジンと、作業具およびリフトアームを有する作業装置と、前記作業装置を駆動するための油圧シリンダと、前記エンジンにより駆動され、前記油圧シリンダを駆動するための圧油を吐出する主油圧ポンプと、前記油圧シリンダを操作する操作装置と、前記エンジンにより駆動され、補機を駆動するための圧油を吐出するアクセサリポンプと、前記アクセサリポンプから吐出された圧油を前記主油圧ポンプから吐出された圧油へ合流させる合流切換弁と、を備えた作業車両において、前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出装置と、大気圧または外気の空気密度が予め定められた値よりも低いときには、前記値よりも高いときに比べて前記合流切換弁における合流流量を減少させる合流制限制御を実行し、前記合流制限制御中に前記エンジンの回転速度が予め定められている回転速度値に比べて高くなったときに、前記合流制限制御を解除する制御装置と、を備え、前記回転速度値は、大気圧または外気の空気密度が低いほど高いことを特徴とする。

　本発明によれば、エンジンの吹け上がり性能を向上し、作業性能を向上できる。

本発明の一実施の形態に係る作業車両の一例であるホイールローダの側面図。 ホイールローダの概略構成を示す図。 メインコントローラの機能ブロック図。 アクセルペダルの操作量Ｌと目標エンジン回転速度Ｎｔの関係を示す図。 外気の空気密度ρと速度補正値ΔＮの関係を示す図。 ホイールローダのトルク線図。 外気の空気密度ρと冷却ファンの最高目標回転速度Ｎｆｔｘの関係を示す図。 メインコントローラによる制御の動作を示したフローチャート。 メインコントローラによる速度閾値Ｎａ０の設定制御処理の動作を示したフローチャート。 メインコントローラによる合流切換弁の切換制御処理の動作を示したフローチャート。 メインコントローラによる要求エンジン回転速度Ｎｒの設定制御処理の動作を示したフローチャート。 メインコントローラによるトルク特性の選択制御処理の動作を示したフローチャート。 各モードにおける合流切換弁の切換制御について説明する図。 （ａ）は、冷却ファンの目標速度Ｎｆｔと可変リリーフ弁のソレノイドに供給する制御電流Ｉの関係を示す図、（ｂ）は、変形例に係る作業車両における外気の空気密度ρと制御電流補正値ΔＩの関係を示す図。 メインコントローラによる制御電流Ｉの設定制御処理の動作を示したフローチャート。 冷却水温度ＴＷと冷却ファンの目標回転速度Ｎｆｔｃとを対応付けた制御特性Ｔｃを示す図。

　以下、図面を参照して、本発明による作業車両の一実施の形態を説明する。
　図１は、本発明の一実施の形態に係る作業車両の一例であるホイールローダの側面図である。ホイールローダは、アーム（リフトアーム、あるいはブームとも呼ばれる）１１１、バケット１１２、および、車輪１１３（前輪）等を有する前部車体１１０と、運転室１２１、機械室１２２、および、車輪１１３（後輪）等を有する後部車体１２０とで構成される。

　アーム１１１はアームシリンダ１１７の駆動により上下方向に回動（俯仰動）し、バケット１１２はバケットシリンダ１１５の駆動により上下方向に回動（クラウドまたはダンプ）する。掘削や荷役等の作業を行うフロント作業装置（作業系）１１９は、アーム１１１およびアームシリンダ１１７、バケット１１２およびバケットシリンダ１１５を含んで構成される。前部車体１１０と後部車体１２０はセンタピン１０１により互いに回動自在に連結され、ステアリングシリンダ１１６の伸縮により後部車体１２０に対し前部車体１１０が左右に屈折する。

　機械室１２２の内部にはエンジンが設けられ、運転室１２１の内部にはアクセルペダルやアームシリンダ１１７を操作するアーム操作装置、バケットシリンダ１１５を操作するバケット操作装置、操舵装置、前後進切換レバーなどの各種操作装置が設けられている。アーム操作装置およびバケット操作装置を、以下では総称して単に操作装置３１（図２参照）として説明する。

　図２は、ホイールローダの概略構成を示す図である。操作装置３１は、油圧パイロット式の操作装置であって、回動操作可能な操作レバーと、操作レバーの操作量に応じて操作信号を出力する操作信号出力装置と、を備えている。操作信号出力装置は、複数のパイロット弁を有し、アーム１１１の上昇指令、下降指令、バケット１１２のクラウド指令、ダンプ指令に相当する操作信号であるパイロット圧を出力する。

　操舵装置４３は、回動操作可能なステアイングホイールと、ステアリングホイールの操作量に応じて操舵信号を出力する操舵信号出力装置と、を備えている。操舵信号出力装置は、たとえばオービットロール（登録商標）であり、ステアリングホイールにステアリングシャフトを介して連結され、左旋回指令、右旋回指令に相当する操舵信号であるパイロット圧を出力する。

　ホイールローダは、メインコントローラ１００およびエンジンコントローラ１５などの制御装置を備えている。メインコントローラ１００およびエンジンコントローラ１５は、ＣＰＵや、ＲＯＭ，ＲＡＭなどの記憶装置、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成され、ホイールローダの各部（油圧ポンプや弁、エンジン等）を制御する。

　ホイールローダは、エンジン１９０の駆動力を車輪１１３に伝達する走行駆動装置（走行系）を備えている。なお、エンジン１９０には、出力分配器１３を介して、後述する主油圧ポンプ１１およびアクセサリポンプ１２が接続されている。走行駆動装置は、エンジン１９０の出力軸に連結されたトルクコンバータ４、トルクコンバータ４の出力軸に連結されたトランスミッション３、およびトランスミッション３の出力軸に連結されたアクスル装置５を備えている。

　トルクコンバータ４は、周知のインペラ、タービン、ステータからなる流体クラッチであり、エンジン１９０の回転はトルクコンバータ４を介してトランスミッション３に伝達される。トランスミッション３は、その速度段を１速～４速に変速する油圧クラッチを有し、トルクコンバータ４の出力軸の回転はトランスミッション３で変速される。変速後の回転は、プロペラシャフト、アクスル装置５を介して車輪１１３に伝達され、ホイールローダが走行する。

　ホイールローダは、主油圧ポンプ１１と、アクセサリポンプ１２と、上述した複数の油圧シリンダ（１１５，１１６，１１７）と、制御弁２１と、操舵弁８５と、合流切換弁３３と、を備えている。制御弁２１は、作業装置１１９を駆動するための油圧シリンダ（１１５，１１７）への圧油の流れを制御する。操舵弁８５は、車輪１１３を操舵するための油圧シリンダ（１１６）への圧油の流れを制御する。複数の油圧シリンダには、アーム１１１を駆動させるアームシリンダ１１７、およびバケット１１２を駆動させるバケットシリンダ１１５、前部車体１１０を後部車体１２０に対して屈曲させるステアリングシリンダ１１６が含まれる。作業装置駆動用の主油圧ポンプ１１は、エンジン１９０により駆動され、作動油タンク内の作動油を吸い込み、圧油として吐出する。

　主油圧ポンプ１１は、押しのけ容積が変更される斜板式あるいは斜軸式の可変容量型の油圧ポンプである。主油圧ポンプ１１の吐出流量は、押しのけ容積と主油圧ポンプ１１の回転速度に応じて決定される。レギュレータ１１ａは、主油圧ポンプ１１の吸収トルク（入力トルク）が、メインコントローラ１００によって設定された最大ポンプ吸収トルクを超えないように、押しのけ容積を調節する。後述するように、最大ポンプ吸収トルクの特性（設定値）は、空気密度ρに応じて変更される。

　主油圧ポンプ１１から吐出された圧油は、制御弁２１を介してアームシリンダ１１７やバケットシリンダ１１５に供給され、アームシリンダ１１７やバケットシリンダ１１５によってアーム１１１やバケット１１２が駆動される。制御弁２１は、操作装置３１の操作信号出力装置から出力されるパイロット圧により操作され、主油圧ポンプ１１からアームシリンダ１１７およびバケットシリンダ１１５への圧油の流れを制御する。このように、作業装置１１９を構成するアームシリンダ１１７やバケットシリンダ１１５は、主油圧ポンプ１１から吐出される圧油により駆動される。

　主油圧ポンプ１１から吐出された圧油は、操舵弁８５を介して左右一対のステアリングシリンダ１１６に供給され、左右一対のステアリングシリンダ１１６によって後部車体１２０に対し前部車体１１０が左右に屈折して操舵される。操舵弁８５は、操舵装置４３の操舵信号出力装置から出力されるパイロット圧により操作され、主油圧ポンプ１１からステアリングシリンダ１１６への圧油の流れを制御する。このように、走行装置を構成するステアリングシリンダ１１６は、主油圧ポンプ１１から吐出される圧油により駆動される。

　アクセサリポンプ１２は、エンジン１９０により駆動され、作動油タンク内の作動油を吸い込み、補機を駆動するための圧油として吐出する。アクセサリポンプ１２は、合流切換弁３３およびファン駆動システム３４を介してファンモータ２６へ作動油を供給する。ファンモータ２６は、エンジン１９０用のラジエータ（不図示）やオイルクーラ（不図示）、作動流体クーラ（不図示）などの熱交換器に冷却風を送風する冷却ファン１４を駆動する駆動源である。ファン駆動システム３４は、ファンモータ２６への作動油の供給量を制御する。ファン駆動システム３４は、ファンモータ２６の回転速度を調節するための可変リリーフ弁（不図示）や、ファンモータ２６を駆動する油圧回路が負圧になった場合のキャビテーションを防止するためのチェック弁（不図示）などを有している。冷却ファン１４、ファンモータ２６およびファン駆動システム３４は、複数の補機のうちの一つであるファン装置を構成している。

　アクセサリポンプ１２から吐出された作動油は、補機である操作装置３１の操作信号出力装置や操舵装置４３の操舵信号出力装置にも供給される。操作装置３１の操作信号出力装置は、アクセサリポンプ１２から吐出される圧油を減圧して、操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を制御弁２１のパイロット受圧部に出力する。操舵装置４３の操舵信号出力装置は、アクセサリポンプ１２から吐出される圧油を減圧して、ステアリングホイールの操作量に応じたパイロット圧を操舵弁８５のパイロット受圧部に出力する。このように、補機であるファンモータ２６や操作装置３１の操作信号出力装置、操舵装置４３の操舵信号出力装置は、アクセサリポンプ１２から吐出される圧油により駆動される。

　合流切換弁３３は、アクセサリポンプ１２から吐出された圧油を主油圧ポンプ１１から吐出された圧油へ合流させる電磁切換弁であり、合流ライン３５により制御弁２１と接続されている。なお、合流ライン３５は、必ずしも制御弁２１につながっている必要はなく、制御弁２１とアームシリンダ１１７との間の供給ラインに別途バルブを設けた状態でつなげた構成としてもよい。

　合流切換弁３３は、アクセサリポンプ１２から吐出された圧油の全部を、ファン駆動システム３４を介してファンモータ２６へ導く通常位置と、制御弁２１を介してアームシリンダ１１７へ導く合流位置との間で切り換えられる。合流切換弁３３は、メインコントローラ１００からの制御信号に基づいて制御される。

　合流切換弁３３には、ソレノイド（不図示）が設けられている。合流切換弁３３は、メインコントローラ１００からソレノイドに出力される制御信号（励磁電流）に基づいて、通常位置と合流位置との間で切り換えられる。なお、合流切換弁３３は、合流位置に切り換えられたとき、アクセサリポンプ１２から吐出された作動油の全部を制御弁２１に導くのではなく、作動油の一部を制御弁２１に導くようにしてもよい。

　上述したように、エンジン１９０には主油圧ポンプ１１が接続されているため、作業装置１１９を構成する油圧シリンダ（１１５，１１７）を駆動させたり、走行装置を構成する油圧シリンダ（１１６）を駆動させたりする際に、エンジン１９０に負荷がかかることになる。上述したように、エンジン１９０にはアクセサリポンプ１２が接続されているため、ファン装置を駆動させたり、合流制御中に作業装置１１９を駆動させたりする際に、エンジン１９０に負荷がかかることになる。上述したように、エンジン１９０には走行駆動装置が接続されているため、走行駆動装置からの走行負荷も作用する。エンジン１９０の出力トルク特性は、平地で作業を行う場合に種々の負荷が作用したときに、エンジンストールが発生しないように所定の裕度をもって設定される。なお、本明細書で「平地」とは、標高０ｍの平らな地面と定義する。

　図３は、メインコントローラ１００の機能ブロック図である。メインコントローラ１００は、目標速度設定部１００ａと、要求速度設定部１００ｂと、合流条件判定部１００ｃと、弁制御部１００ｅと、閾値設定部１００ｆと、トルク特性設定部１００ｇと、ファン制御部１００ｈと、空気密度演算部１００ｉと、モード設定部１００ｊと、を機能的に備えている。

　メインコントローラ１００には、大気圧センサ１６０および外気温センサ１６１が接続されている。大気圧センサ１６０は、大気圧を検出し、検出信号をメインコントローラ１００に出力する。外気温センサ１６１は、外気温度を検出し、検出信号をメインコントローラ１００に出力する。

　空気密度演算部１００ｉは、大気圧センサ１６０で検出された大気圧Ｐ（ｈＰａ）および外気温センサ１６１で検出された外気温度ｔ（℃）に基づいて、外気の空気密度ρ（ｋｇ/ｍ^３）を演算する。空気密度ρは、乾燥空気の気体定数をＲとして、状態方程式（１）により求められる。
　　ρ＝Ｐ／｛Ｒ（ｔ＋２７３．１５）｝　　・・・（１）

　メインコントローラ１００には、ペダル操作量センサ１３４ａが接続されている。ペダル操作量センサ１３４ａは、アクセルペダル１３４の踏み込み操作量を検出し、検出信号をメインコントローラ１００に出力する。目標速度設定部１００ａは、ペダル操作量センサ１３４ａで検出したアクセルペダル１３４の操作量に応じてエンジン１９０の目標回転速度を設定する。以下、エンジン１９０の目標回転速度は、目標エンジン回転速度Ｎｔとも記す。

　図４は、アクセルペダル１３４の操作量Ｌと目標エンジン回転速度Ｎｔの関係を示す図である。メインコントローラ１００の記憶装置には、図４に示す操作量Ｌに対する目標エンジン回転速度の特性Ｔｎのテーブルが記憶されている。目標速度設定部１００ａは、特性Ｔｎのテーブルを参照し、ペダル操作量センサ１３４ａで検出された操作量Ｌに基づいて目標エンジン回転速度Ｎｔを設定する。アクセルペダル１３４の非操作時（０％）の目標エンジン回転速度Ｎｔは最低回転速度（ローアイドル回転速度）Ｎｓに設定される。アクセルペダル１３４のペダル操作量Ｌの増加に伴い目標エンジン回転速度Ｎｔは増加する。ペダル最大踏み込み時（１００％）の目標エンジン回転速度Ｎｔは最高回転速度Ｎｍａｘとなる。

　図３に示す要求速度設定部１００ｂは、外気の空気密度ρが低くなるほど、目標速度設定部１００ａで設定された目標エンジン回転速度Ｎｔを増速させるように補正し、補正後の目標エンジン回転速度Ｎｔを要求エンジン回転速度Ｎｒとして設定する。なお、補正量を０として、目標エンジン回転速度Ｎｔをそのまま要求エンジン回転速度Ｎｒとして設定する場合もある。

　図５は、外気の空気密度ρと速度補正値ΔＮの関係を示す図である。メインコントローラ１００の記憶装置には、図５に示す空気密度ρに対する速度補正値ΔＮの特性である補正特性ΔＮｃのテーブルが記憶されている。要求速度設定部１００ｂは、補正特性ΔＮｃのテーブルを参照し、空気密度演算部１００ｉで演算された外気の空気密度ρに基づいて速度補正値ΔＮを演算する。要求速度設定部１００ｂは、目標速度設定部１００ａで設定された目標エンジン回転速度Ｎｔに速度補正値ΔＮを加算する増速補正を行い、補正後の目標エンジン回転速度Ｎｔを要求エンジン回転速度Ｎｒとして設定する（Ｎｒ＝Ｎｔ＋ΔＮ）。

　補正特性ΔＮｃは、以下のように定められている。空気密度ρがρ０以下では、速度補正値ΔＮは上限値ΔＮＵとなる。空気密度ρがρ０よりも高くρ１未満の範囲では、空気密度ρの上昇に伴い速度補正値ΔＮは低下する。空気密度ρがρ１以上では、速度補正値ΔＮは０（下限値）となる。つまり、速度補正値ΔＮは、空気密度ρの変化により、上限値ΔＮＵと０（下限値）との間で変化する。ρ０は、高度２０００ｍ、気温２５℃のときの空気密度よりも高く、高度２０００ｍ、気温０℃のときの空気密度よりも低い値である。ρ１は、高度２０００ｍ、気温－２０℃のときの空気密度よりも高く、気温２５℃のときの平地の空気密度よりも低い値である。本実施の形態では、ρ１は、気温４５℃のときの平地の空気密度に設定されている。

　図３に示すように、メインコントローラ１００は、要求エンジン回転速度Ｎｒに対応した制御信号をエンジンコントローラ１５に出力する。エンジンコントローラ１５には、回転速度センサ１３６が接続されている。回転速度センサ１３６は、エンジン１９０の実回転速度（以下、実エンジン回転速度Ｎａとも記す）を検出し、検出信号をエンジンコントローラ１５に出力する。なお、エンジンコントローラ１５は、実エンジン回転速度Ｎａの情報をメインコントローラ１００に出力する。エンジンコントローラ１５は、メインコントローラ１００からの要求エンジン回転速度Ｎｒと、回転速度センサ１３６で検出された実エンジン回転速度Ｎａとを比較して、実エンジン回転速度Ｎａが要求エンジン回転速度Ｎｒとなるように燃料噴射装置１９０ａ（図２参照）を制御する。

　図６は、ホイールローダのトルク線図であり、アクセルペダル１３４を最大に踏み込んだときのエンジン回転速度とトルクの関係を示している。図６は、エンジン１９０の出力トルク特性および主油圧ポンプ１１のポンプ吸収トルク特性を示している。メインコントローラ１００の記憶装置には、複数のエンジン出力トルク特性Ａ０，Ａ１，Ａ２と、複数のポンプ吸収トルク特性Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２がルックアップテーブル形式で記憶されている。後述するように、特性Ａ０，Ｂ０は空気密度ρが第１密度閾値ρｐ１以上（非制限モード）のときに用いられ、特性Ａ１，Ｂ１は空気密度ρが第１密度閾値ρｐ１未満かつ第２密度閾値ρｐ２以上（第１制限モード）のときに用いられ、特性Ａ２，Ｂ２は空気密度ρが第２密度閾値ρｐ２未満（第２制限モード）のときに用いられる。

　エンジン出力トルク特性Ａ０，Ａ１，Ａ２は、それぞれエンジン回転速度と最大エンジン出力トルクとの関係を示している。なお、エンジン出力トルクとは、各回転速度において、エンジン１９０が出力可能なトルクを意味する。エンジン出力トルク特性で規定される領域は、エンジン１９０が出し得る性能を示している。

　図６に示すように、エンジン出力トルク特性Ａ０では、エンジン回転速度が最低回転速度（ローアイドル回転速度）Ｎｓ以上かつＮｖ以下の範囲においてエンジン回転速度の上昇に応じてトルクが増加し、エンジン回転速度がＮｖのときに、特性Ａ０における最大トルクＴｍ０となる（最大トルク点）。換言すれば、Ｎｖは最大トルク点におけるエンジン１９０の回転速度である。なお、ローアイドル回転速度とは、アクセルペダル１３４の非操作時のエンジン回転速度である。エンジン出力トルク特性Ａ０では、エンジン回転速度がＮｖより大きくなると、エンジン回転速度の上昇に応じてトルクが減少し、定格点Ｐ０に達すると、定格出力が得られる。

　エンジン出力トルク特性Ａ１は、エンジン出力トルク特性Ａ０に比べてトルクが制限された特性であり、エンジン回転速度Ｎｖにおける最大トルクＴｍ１はＴｍ０よりも小さい（Ｔｍ１＜Ｔｍ０）。エンジン出力トルク特性Ａ２は、エンジン出力トルク特性Ａ１に比べてトルクが制限された特性であり、エンジン回転速度Ｎｖにおける最大トルクＴｍ２はＴｍ１よりも小さい（Ｔｍ２＜Ｔｍ１）。

　ポンプ吸収トルク特性Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２は、それぞれエンジン回転速度と最大ポンプ吸収トルク（最大ポンプ入力トルク）の関係を示している。ポンプ吸収トルク特性Ｂ０では、エンジン回転速度が最低回転速度Ｎｓ以上かつＮｔ０未満の範囲ではエンジン回転速度にかかわらず、トルクが最小値ＴＢｍｉｎとなる。特性Ｂ０では、エンジン回転速度がＮｕ０以上では、エンジン回転速度にかかわらず、トルクが最大値ＴＢｍａｘとなる。特性Ｂ０では、エンジン回転速度がＮｔ０以上かつＮｕ０未満の範囲ではエンジン回転速度の上昇に応じて徐々にトルクが増加する。Ｎｓ，Ｎｔ０，Ｎｕ０の大小関係は、Ｎｓ＜Ｎｔ０＜Ｎｕ０である。

　ポンプ吸収トルク特性Ｂ２は、エンジン回転速度が最低回転速度Ｎｓ以上かつＮｔ２未満の範囲ではエンジン回転速度にかかわらず、トルクが最小値ＴＢｍｉｎとなる。特性Ｂ２では、エンジン回転速度がＮｕ２以上になると、エンジン回転速度にかかわらず、トルクが最大値ＴＢｍａｘとなる。特性Ｂ２では、エンジン回転速度がＮｔ２以上かつＮｕ２未満の範囲ではエンジン回転速度の上昇に応じて徐々にトルクが増加する。Ｎｓ，Ｎｔ２，Ｎｕ２の大小関係は、Ｎｓ＜Ｎｔ２＜Ｎｕ２である。Ｎｔ２はＮｔ０よりも大きく（Ｎｔ２＞Ｎｔ０）、Ｎｕ２はＮｕ０よりも大きい（Ｎｕ２＞Ｎｕ０）。

　ポンプ吸収トルク特性Ｂ１は、エンジン回転速度が最低回転速度Ｎｓ以上かつＮｘ１未満の範囲では特性Ｂ０と同一の特性である。特性Ｂ１では、エンジン回転速度がＮｘ１以上かつＮｙ１未満の範囲ではエンジン回転速度にかかわらず、トルクがＴＢ１となる。ＴＢｍｉｎ，ＴＢ１，ＴＢｍａｘの大小関係は、ＴＢｍｉｎ＜ＴＢ１＜ＴＢｍａｘである。特性Ｂ１では、エンジン回転速度がＮｕ２以上では、エンジン回転速度にかかわらず、トルクが最大値ＴＢｍａｘとなる。特性Ｂ１では、エンジン回転速度がＮｙ１以上かつＮｕ２未満の範囲ではエンジン回転速度の上昇に応じて徐々にトルクが増加する。Ｎｓ，Ｎｔ０，Ｎｘ１，Ｎｙ１，Ｎｕ２の大小関係は、Ｎｓ＜Ｎｔ０＜Ｎｘ１＜Ｎｙ１＜Ｎｕ２である。Ｎｘ１は、Ｎｔ０よりも大きく、Ｎｕ０よりも小さい（Ｎｔ０＜Ｎｘ１＜Ｎｕ０）。Ｎｙ１は、Ｎｔ２よりも大きく、Ｎｕ２よりも小さい（Ｎｔ２＜Ｎｙ１＜Ｎｕ２）。

　ポンプ吸収トルク特性Ｂ１は、ポンプ吸収トルク特性Ｂ０に比べてトルクが制限された特性であり、ポンプ吸収トルク特性Ｂ２は、ポンプ吸収トルク特性Ｂ１に比べてトルクが制限された特性である。たとえば、エンジン回転速度がＮｕ０以上かつＮｔ２未満の範囲において、特性Ｂ０では最大吸収トルクがＴＢｍａｘとされ、特性Ｂ１では最大吸収トルクがＴＢ１とされ、特性Ｂ２では最大吸収トルクがＴＢｍｉｎとされる。なお、最大トルク点におけるエンジン回転速度Ｎｖは、Ｎｕ０とＮｔ２の間に位置している（Ｎｕ０＜Ｎｖ＜Ｎｔ２）。

　図３に示すように、モード設定部１００ｊは、空気密度演算部１００ｉで演算された空気密度ρが第１密度閾値ρｐ１以上であるか否か、ならびに、空気密度ρが第２密度閾値ρｐ２以上であるか否かを判定する。空気密度ρが第１密度閾値ρｐ１以上である場合、モード設定部１００ｊは、ホイールローダが「平地」にいると判定し、非制限モードを設定する（図１３参照）。モード設定部１００ｊは、空気密度ρが第１密度閾値ρｐ１未満かつ第２密度閾値ρｐ２以上である場合に第１制限モードを設定する（図１３参照）。モード設定部１００ｊは、空気密度ρが第２密度閾値ρｐ２未満である場合に第２制限モードを設定する（図１３参照）。第１密度閾値ρｐ１および第１密度閾値ρｐ１よりも小さい第２密度閾値ρｐ２（ρｐ１＞ρｐ２）は、予め定められており、メインコントローラ１００の記憶装置に記憶されている。第１密度閾値ρｐ１は、ホイールローダが「平地」にいることを判定するために用いられる閾値であり、たとえば、気温２５℃、標高０ｍにおける空気密度の値が採用される。第２密度閾値ρｐ２は、ホイールローダが「高地」にいることを判定するために用いられる閾値であり、たとえば、気温２５℃、標高１５００ｍにおける空気密度の値が採用される。

　トルク特性設定部１００ｇは、モード設定部１００ｊで設定されたモードに応じて、エンジン出力トルク特性を選択するとともに、ポンプ吸収トルク特性を選択する。トルク特性設定部１００ｇは、モード設定部１００ｊで非制限モードが設定されている場合に、エンジン出力トルク特性Ａ０およびポンプ吸収トルク特性Ｂ０を選択する。トルク特性設定部１００ｇは、モード設定部１００ｊで第１制限モードが設定されている場合に、エンジン出力トルク特性Ａ１およびポンプ吸収トルク特性Ｂ１を選択する。トルク特性設定部１００ｇは、モード設定部１００ｊで第２制限モードが設定されている場合に、エンジン出力トルク特性Ａ２およびポンプ吸収トルク特性Ｂ２を選択する。

　合流条件判定部１００ｃは、空気密度ρが密度閾値ρｓ１未満であるか否かを判定し、空気密度ρが密度閾値ρｓ１未満である場合（ρ＜ρｓ１）、合流制限条件が成立していると判定する。合流条件判定部１００ｃは、空気密度ρが密度閾値ρｓ１以上である場合（ρ≧ρｓ１）、合流制限条件は成立していないと判定する。密度閾値ρｓ１は、ホイールローダが「高地」にいることを判定するために用いられる閾値であり、たとえば、気温２５℃、標高１５００ｍにおける空気密度の値が採用される。なお、密度閾値ρｓ１と第２密度閾値ρｐ２は、同じ値にする場合に限らず、異なる値としてもよい。

　弁制御部１００ｅは、合流条件判定部１００ｃにより、合流制限条件が成立していると判定された場合、合流切換弁３３における合流流量を減少させる合流制限制御を実行する。合流制限制御は、弁制御部１００ｅが合流切換弁３３のソレノイドを消磁させ、合流切換弁３３を通常位置に切り換える制御である。

　合流条件判定部１００ｃは、合流制限制御中に実エンジン回転速度Ｎａが速度閾値（回転速度値）Ｎａ０に比べて高くなったときに、制限解除条件が成立していると判定する。合流条件判定部１００ｃにより、制限解除条件が成立していると判定された場合、弁制御部１００ｅは、合流切換弁３３のソレノイドを励磁させ、合流切換弁３３を合流位置に切り換える制限解除制御を実行する。

　速度閾値Ｎａ０は、複数の値が予め定められており、記憶装置に記憶されている。速度閾値Ｎａ０は、外気の空気密度ρが低いほど高い値が定められている。メインコントローラ１００の記憶装置には、複数の値Ｎａ００，Ｎａ０１，Ｎａ０２が記憶されている。閾値設定部１００ｆは、モード設定部１００ｊで設定されたモードに応じて、速度閾値Ｎａ０を決定する。閾値設定部１００ｆは、モード設定部１００ｊで非制限モードが設定されている場合（ρ≧ρｐ１）に、速度閾値Ｎａ０に値Ｎａ００を選択する。閾値設定部１００ｆは、モード設定部１００ｊで第１制限モードが設定されている場合（ρｐ１＞ρ≧ρｐ２）に、速度閾値Ｎａ０に値Ｎａ０１を選択する。閾値設定部１００ｆは、モード設定部１００ｊで第２制限モードが設定されている場合（ρ＜ρｐ２）に、値Ｎａ０２を選択する。複数の値Ｎａ００，Ｎａ０１，Ｎａ０２の大小関係は、Ｎａ００＜Ｎａ０１＜Ｎａ０２である。

　図１３は、各モードにおける合流切換弁の切換制御について説明する図である。図１３において、横軸はエンジン回転速度を示している。非制限モードが設定され、メインコントローラ１００から合流切換弁３３にオフ信号が出力され、合流切換弁３３が通常位置に切り換えられているときに、エンジン回転速度がＮａ００よりも高くなると、合流制限制御が解除される。すなわち、メインコントローラ１００から合流切換弁３３にオン信号が出力され、合流切換弁３３が合流位置に切り換えられる。第１制限モードが設定され、メインコントローラ１００から合流切換弁３３にオフ信号が出力され、合流切換弁３３が通常位置に切り換えられているときに、エンジン回転速度がＮａ０１よりも高くなると、合流制限制御が解除される。すなわち、メインコントローラ１００から合流切換弁３３にオン信号が出力され、合流切換弁３３が合流位置に切り換えられる。第２制限モードが設定され、メインコントローラ１００から合流切換弁３３にオフ信号が出力され、合流切換弁３３が通常位置に切り換えらえているときには、エンジン回転速度がＮａ０２よりも高くなると、合流制限制御が解除される。すなわち、メインコントローラ１００から合流切換弁３３にオン信号が出力され、合流切換弁３３が合流位置に切り換えられる。

　図６に示すように、非制限モードのときに用いられる値Ｎａ００は、最大トルク点におけるエンジン１９０の回転速度Ｎｖ未満の値である。これに対して、第１制限モードのときに用いられる値Ｎａ０１および第２制限モードのときに用いられる値Ｎａ０２は、それぞれ最大トルク点におけるエンジン１９０の回転速度Ｎｖ以上の値である。なお、値Ｎａ０２は、最高回転速度Ｎｍａｘよりも高い値である（Ｎｍａｘ＜Ｎａ０２）。つまり、第２制限モードが設定されている場合、実エンジン回転速度Ｎａが最高回転速度Ｎｍａｘになったとしても合流制限制御は解除されない。

　図７は、外気の空気密度ρと冷却ファン１４の最高目標回転速度Ｎｆｔｘの関係を示す図である。メインコントローラ１００の記憶装置には、外気の空気密度ρが低くなるほど、冷却ファン１４の最高目標回転速度Ｎｆｔｘを低減させるための制御特性Ｗのテーブルが記憶されている。ファン制御部１００ｈ（図３参照）は、この制御特性Ｗのテーブルを参照し、空気密度演算部１００ｉで演算された空気密度ρに基づいて、冷却ファン１４の最高目標回転速度Ｎｆｔｘを設定する。

　制御特性Ｗは、空気密度ρがρＬ以下（ρ≦ρＬ）では最高目標回転速度Ｎｆｔｘを最小値Ｎｆｍｉｎとし、空気密度ρがρＨ以上（ρＨ≦ρ）では最高目標回転速度Ｎｆｔｘを最大値Ｎｆｍａｘとするように定められている。制御特性Ｗは、空気密度ρがρＬよりも高く、ρＨよりも低い範囲（ρＬ＜ρ＜ρＨ）では、空気密度ρの上昇に伴い最高目標回転速度Ｎｆｔｘを最小値Ｎｆｍｉｎ（たとえば８００ｒｐｍ）から最大値Ｎｆｍａｘ（たとえば１５００ｒｐｍ）まで直線的に増加させるように定められている。

　ρＬは、高度２０００ｍ、気温４５℃のときの空気密度よりも高く、高度２０００ｍ、気温０℃のときの空気密度よりも低い値である。本実施の形態では、ρＬは、高度２０００ｍ、気温２５℃のときの空気密度に設定されている。ρＨは、気温４５℃のときの平地の空気密度よりも高く、気温０℃のときの平地の空気密度よりも低い。本実施の形態では、ρＨは、気温２５℃のときの平地の空気密度に設定されている。

　図３に示すように、メインコントローラ１００には、冷却水温センサ２７が接続されている。冷却水温センサ２７は、エンジン冷却水の温度Ｔｗを検出し、検出信号をメインコントローラ１００に出力する。図１６は、冷却水温度ＴＷと冷却ファン１４の目標回転速度Ｎｆｔｃとを対応付けた制御特性Ｔｃを示す図である。メインコントローラ１００の記憶装置には、冷却水温度ＴＷに基づいて冷却ファン１４の目標回転速度Ｎｆｔｃを制御するための制御特性Ｔｃのテーブルが記憶されている。ファン制御部１００ｈ（図３参照）は、この制御特性Ｔｃのテーブルを参照して、冷却水温度センサ２７で検出された冷却水温度Ｔｗに基づき冷却ファン１４の目標回転速度Ｎｆｔｃを設定する。

　ファン制御部１００ｈ、空気密度ρに基づいて設定した最高目標回転速度Ｎｆｔｘと、冷却水温度Ｔｗに基づいて演算した目標回転速度Ｎｆｔｃとを比較し、目標回転速度Ｎｆｔｘが最高目標回転速度Ｎｆｔｘ以上であるか否かを判定する。目標回転速度Ｎｆｔｃが最高目標回転速度Ｎｆｔｘ以上である場合、ファン制御部１００ｈは、目標速度Ｎｆｔに最高目標回転速度Ｎｆｔｘを設定する（Ｎｆｔ＝Ｎｆｔｘ）。目標回転速度Ｎｆｔｃが最高目標回転速度Ｎｆｔｘ未満である場合、ファン制御部１００ｈは、目標速度Ｎｆｔに目標回転速度Ｎｆｔｃを設定する（Ｎｆｔ＝Ｎｆｔｃ）。

　図１４（ａ）は、冷却ファンの目標速度Ｎｆｔと、ファン駆動システム３４の可変リリーフ弁のソレノイドに供給する制御電流（冷却ファン１４の目標速度指示信号）Ｉの関係を示す図である。図示しないが、可変リリーフ弁は制御電流Ｉに基づいて制御される電磁比例弁であり、ファンモータ２６の入口側管路と出口側管路との間を接続する流路に設けられている。可変リリーフ弁のソレノイドに供給される制御電流Ｉが大きくなるほど、リリーフセット圧（設定圧）が低下し、その結果、ファンモータの駆動圧が低下する。なお、制御電流Ｉが小さくなるほど、リリーフセット圧を上昇させるように可変リリーフ弁を構成することもできる。

　図１４（ａ）に示すように、メインコントローラ１００の記憶装置には、複数の制御電流特性Ｉ０，Ｉ１，Ｉ２がルックアップテーブル形式で記憶されている。制御電流特性Ｉ０，Ｉ１，Ｉ２は、いずれも冷却ファン１４の目標速度Ｎｆｔが高くなるにしたがって制御電流（目標速度指示信号）Ｉが低下する特性である。

　ファン制御部１００ｈ（図３参照）は、モード設定部１００ｊで設定されたモードに応じて、制御電流特性を選択する。ファン制御部１００ｈは、モード設定部１００ｊで非制限モードが設定されている場合に、制御電流特性Ｉ０を選択する。ファン制御部１００ｈは、モード設定部１００ｊで第１制限モードが設定されている場合に、制御電流特性Ｉ１を選択する。ファン制御部１００ｈは、モード設定部１００ｊで第２制限モードが設定されている場合に、制御電流特性Ｉ２を選択する。

　制御電流特性Ｉ１は、制御電流特性Ｉ０よりも制御電流Ｉが大きくなる特性であり、制御電流特性Ｉ２は、制御電流特性Ｉ１よりも制御電流Ｉが大きくなる特性である。つまり、第１制限モードが設定されている場合、非制限モードが設定されている場合に比べてファンモータ２６の駆動圧が低下することになり、第２制限モードが設定されている場合、第１制限モードが設定されている場合に比べてファンモータ２６の駆動圧が低下することになる。

　本実施の形態では、一例として、冷却ファン１４の実回転速度が、平地と高地で同程度となるように制御特性Ｗや制御電流特性Ｉ１，Ｉ２が定められている。なお、空気密度ρが低い高地では、エンジン１９０の発熱量が平地に比べて低下するので、冷却ファン１４の回転速度が低下しても問題ないことが多い。このため、高地での実回転速度が、平地での実回転速度よりも低くなるように制御特性Ｗや制御電流特性Ｉ１，Ｉ２を定めてもよい。ホイールローダに搭載される各種機器の仕様によっては、高地での実回転速度が、平地での実回転速度よりも高くなるように制御特性Ｗや制御電流特性Ｉ１，Ｉ２を定めてもよい。

　ファン制御部１００ｈは、ファン駆動システム３４の可変リリーフ弁に制御電流（冷却ファン１４の目標速度指示信号）Ｉを出力し、リリーフセット圧を調整する。換言すれば、冷却ファン１４の実回転速度Ｎｆａは、制御電流（冷却ファン１４の目標速度指示信号）Ｉに基づいて調節される。

　図８は、メインコントローラ１００による制御の動作を示したフローチャートである。図８のフローチャートに示す処理は、ホイールローダのイグニッションスイッチ（不図示）のオンにより開始され、図示しない初期設定が行われた後、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、図示しないが、メインコントローラ１００は、大気圧センサ１６０で検出された大気圧Ｐ、外気温センサ１６１で検出された外気温度ｔ、冷却水温センサ２７で検出された冷却水温度Ｔｗ、回転速度センサ１３６で検出され、エンジンコントローラ１５から出力される実エンジン回転速度Ｎａ、ペダル操作量センサ１３４ａで検出された操作量Ｌなどの各種情報を、繰り返し取得する。

　ステップＳ１００において、メインコントローラ１００は、大気圧センサ１６０で検出された大気圧Ｐと、外気温センサ１６１で検出された外気温度ｔに基づいて、外気の空気密度ρを演算し、ステップＳ１１０へ進む。

　ステップＳ１１０において、メインコントローラ１００は、速度閾値Ｎａ０の設定制御を実行する。図９を参照して、速度閾値Ｎａ０の設定制御について説明する。図９は、メインコントローラ１００による速度閾値Ｎａ０の設定制御処理の動作を示したフローチャートである。

　図９に示すように、ステップＳ１１１において、メインコントローラ１００は、ステップＳ１００で演算された空気密度ρが第１密度閾値ρｐ１以上であるか否かを判定する。ステップＳ１１１で肯定判定されるとステップＳ１１４へ進み、ステップＳ１１１で否定判定されるとステップＳ１１３へ進む。

　ステップＳ１１３において、メインコントローラ１００は、ステップＳ１００で演算された空気密度ρが第１密度閾値ρｐ１未満かつ第２密度閾値ρｐ２以上であるか否かを判定する。ステップＳ１１３で肯定判定されるとステップＳ１１５へ進み、ステップＳ１１３で否定判定されるとステップＳ１１６へ進む。

　ステップＳ１１４において、メインコントローラ１００は、非制限モードを設定し、ステップＳ１１７へ進む。ステップＳ１１５において、メインコントローラ１００は、第１制限モードを設定し、ステップＳ１１８へ進む。ステップＳ１１６において、メインコントローラ１００は、第２制限モードを設定し、ステップＳ１１９へ進む。

　ステップＳ１１７において、メインコントローラ１００は、速度閾値Ｎａ０に値Ｎａ００を設定し、メインルーチン（図８参照）に戻って、ステップＳ１２０へ進む。ステップＳ１１８において、メインコントローラ１００は、速度閾値Ｎａ０に値Ｎａ０１を設定し、メインルーチン（図８参照）に戻って、ステップＳ１２０へ進む。ステップＳ１１９において、メインコントローラ１００は、速度閾値Ｎａ０に値Ｎａ０２を設定し、メインルーチン（図８参照）に戻って、ステップＳ１２０へ進む。

　図８に示すように、ステップＳ１２０において、メインコントローラ１００は、合流切換弁３３の切換制御を実行する。図１０を参照して、合流切換弁３３の切換制御について説明する。図１０は、メインコントローラ１００による合流切換弁３３の切換制御処理の動作を示したフローチャートである。

　図１０に示すように、ステップＳ１２２において、メインコントローラ１００は、ステップＳ１００で演算された空気密度ρが密度閾値ρｓ１未満であるか否かを判定する。ステップＳ１２２で肯定判定されるとステップＳ１２４へ進み、ステップＳ１２２で否定判定されるとステップＳ１２８へ進む。

　ステップＳ１２４において、メインコントローラ１００は、回転速度センサ１３６で検出され、エンジンコントローラ１５から入力された実エンジン回転速度Ｎａが、速度閾値Ｎａ０以下であるか否かを判定する。ステップＳ１２４で肯定判定されると、メインコントローラ１００は合流制限条件が成立していると判定してステップＳ１２６へ進む。ステップＳ１２４で否定判定されると、メインコントローラ１００は制限解除条件が成立していると判定してステップＳ１２８へ進む。

　ステップＳ１２６において、メインコントローラ１００は、合流切換弁３３のソレノイドを消磁させるオフ信号を出力し、合流切換弁３３を通常位置に切り換える合流制限制御を実行し、メインルーチン（図８参照）に戻る。

　ステップＳ１２８において、メインコントローラ１００は、合流切換弁３３のソレノイドを励磁させるオン信号を出力し、合流切換弁３３を合流位置に切り換える制限解除制御を実行し、メインルーチン（図８参照）に戻る。

　図８に示すように、ステップＳ１２０において、合流切換弁３３の切換制御が終了すると、ステップＳ１３０，Ｓ１４０，Ｓ１５０の処理が並列して実行される。ステップＳ１３０において、メインコントローラ１００は、要求エンジン回転速度Ｎｒの設定制御を実行する。図１１を参照して、要求エンジン回転速度Ｎｒの設定制御について説明する。図１１は、メインコントローラ１００による要求エンジン回転速度Ｎｒの設定制御処理の動作を示したフローチャートである。

　図１１に示すように、ステップＳ１３１において、メインコントローラ１００は、図４に示す特性Ｔｎのテーブルを参照し、ペダル操作量センサ１３４ａで検出されたアクセルペダル１３４の操作量Ｌに基づいて、目標エンジン回転速度Ｎｔを演算し、ステップＳ１３３へ進む。

　ステップＳ１３３において、メインコントローラ１００は、図５に示す特性ΔＮｃのテーブルを参照し、ステップＳ１００で演算された空気密度ρに基づいて、速度補正値ΔＮを演算し、ステップＳ１３５へ進む。

　ステップＳ１３５において、メインコントローラ１００は、要求エンジン回転速度Ｎｒを演算する。要求エンジン回転速度Ｎｒは、ステップＳ１３１で演算された目標エンジン回転速度ＮｔとステップＳ１３３で演算された速度補正値ΔＮを加算することで得られる。メインコントローラ１００は、ステップＳ１３５で演算された要求エンジン回転速度Ｎｒに対応した制御信号をエンジンコントローラ１５に出力し、メインルーチン（図８参照）に戻る。

　図８に示すように、ステップＳ１４０において、メインコントローラ１００は、トルク特性の選択制御を実行する。図１２を参照して、トルク特性の選択制御について説明する。図１２は、メインコントローラ１００によるトルク特性の選択制御処理の動作を示したフローチャートである。

　図１２に示すように、ステップＳ１４１において、メインコントローラ１００は、非制限モードが設定されているか否かを判定する。ステップＳ１４１で肯定判定されるとステップＳ１４５へ進み、ステップＳ１４１で否定判定されるとステップＳ１４３へ進む。

　ステップＳ１４３において、メインコントローラ１００は、第１制限モードが設定されているか否かを判定する。ステップＳ１４３で肯定判定されるとステップＳ１４７へ進み、ステップＳ１４３で否定判定されるとステップＳ１４９へ進む。

　ステップＳ１４５において、メインコントローラ１００は、特性Ａ０，Ａ１，Ａ２の中から特性Ａ０を選択し、特性Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２の中から特性Ｂ０を選択し、メインルーチン（図８参照）に戻る。

　ステップＳ１４７において、メインコントローラ１００は、特性Ａ０，Ａ１，Ａ２の中から特性Ａ１を選択し、特性Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２の中から特性Ｂ１を選択し、メインルーチン（図８参照）に戻る。

　ステップＳ１４９において、メインコントローラ１００は、特性Ａ０，Ａ１，Ａ２の中から特性Ａ２を選択し、特性Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２の中から特性Ｂ２を選択し、メインルーチン（図８参照）に戻る。

　図８に示すように、ステップＳ１５０において、メインコントローラ１００は、制御電流Ｉの設定制御を実行する。図１５を参照して、制御電流Ｉの設定制御について説明する。図１５は、メインコントローラ１００による制御電流Ｉの設定制御処理の動作を示したフローチャートである。なお、冷却ファン１４は、冷却水温度Ｔｗの他、作動油の温度やトルコンの作動流体の温度なども加味して制御してもよいが、本実施の形態では、冷却水温センサ２７で検出されたエンジン冷却水の温度Ｔｗに基づいて制御される例について説明する。

　図１５に示すように、ステップＳ１５１０において、メインコントローラ１００は、制御特性Ｗ（図７参照）のテーブルを参照し、ステップＳ１００で演算された空気密度ρに基づいて冷却ファン１４の最高目標回転速度Ｎｆｔｘを設定し、ステップＳ１５２０へ進む。

　ステップＳ１５２０において、メインコントローラ１００は、制御特性Ｔｃ（図１６参照）のテーブルを参照し、冷却水温センサ２７で検出された冷却水温度Ｔｗに基づいて冷却ファン１４の目標回転速度Ｎｆｔｃを演算し、ステップＳ１５３０へ進む。

　ステップＳ１５３０において、メインコントローラ１００は、目標回転速度Ｎｆｔｃが最高目標回転速度Ｎｆｔｘ以上であるか否かを判定する。ステップＳ１５３０で肯定判定されるとステップＳ１５４０へ進み、ステップＳ１５３０で否定判定されるとステップＳ１５４５へ進む。

　ステップＳ１５４０において、メインコントローラ１００は、最高目標回転速度Ｎｆｔｘを目標速度Ｎｆｔとして設定し、ステップＳ１５５２へ進む。ステップＳ１５４５において、メインコントローラ１００は、目標回転速度Ｎｆｔｃを目標速度Ｎｆｔとして設定し、ステップＳ１５５２へ進む。

　ステップＳ１５５２において、メインコントローラ１００は、非制限モードが設定されているか否かを判定する。ステップＳ１５５２で肯定判定されるとステップＳ１５５５へ進み、ステップＳ１５５２で否定判定されるとステップＳ１５５３へ進む。

　ステップＳ１５５３において、メインコントローラ１００は、第１制限モードが設定されているか否かを判定する。ステップＳ１５５３で肯定判定されるとステップＳ１５５７へ進み、ステップＳ１５５３で否定判定されるとステップＳ１５５８へ進む。

　ステップＳ１５５５において、メインコントローラ１００は、特性Ｉ０，Ｉ１，Ｉ２の中から特性Ｉ０を選択し、ステップＳ１５６０へ進む。ステップＳ１５５７において、メインコントローラ１００は、特性Ｉ０，Ｉ１，Ｉ２の中から特性Ｉ１を選択し、ステップＳ１５６０へ進む。ステップＳ１５５８において、メインコントローラ１００は、特性Ｉ０，Ｉ１，Ｉ２の中から特性Ｉ２を選択し、ステップＳ１５６０へ進む。

　ステップＳ１５６０において、メインコントローラ１００は、選択された制御電流特性（図１４（ａ）に示す特性Ｉ０，Ｉ１，Ｉ２のいずれか）のテーブルを参照し、ステップＳ１５４０またはステップＳ１５４５で設定された目標速度Ｎｆｔに基づいて制御電流（目標速度指示信号）Ｉを演算し、メインルーチン（図８参照）に戻る。

　ステップＳ１３０，Ｓ１４０，Ｓ１５０の全ての処理が終了すると、図８のフローチャートに示す処理を終了し、次の制御周期で、再びステップＳ１００から処理が実行される。

　上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）本実施の形態に係るホイールローダは、エンジン１９０と、バケット１１２およびアーム１１１を有する作業装置１１９と、作業装置１１９を駆動するための油圧シリンダ（１１１，１１７）と、エンジン１９０により駆動され、油圧シリンダ（１１１，１１７）を駆動するための圧油を吐出する主油圧ポンプ１１と、油圧シリンダ（１１１，１１７）を操作する操作装置３１と、エンジン１９０により駆動され、冷却ファン１４を有するファン装置を駆動するための圧油を吐出するアクセサリポンプ１２と、アクセサリポンプ１２から吐出された圧油を、主油圧ポンプ１１から吐出された圧油へ合流させる合流切換弁３３と、を備えている。

　メインコントローラ１００は、外気の空気密度ρが予め定められた密度閾値ρｓ１よりも低いときには、密度閾値ρｓ１よりも高いときに比べて合流切換弁３３における合流流量を減少させる合流制限制御を実行する。メインコントローラ１００は、合流制限制御中に回転速度センサ１３６で検出された実エンジン回転速度Ｎａが予め定められている速度閾値（回転速度値）Ｎａ０に比べて高くなったときに、合流制限制御を解除する。このように、本実施の形態によれば、高地など、外気の空気密度が低い環境下にある場合に、合流制御を制限することで、エンジン１９０にかかる負荷を低減し、エンジン１９０の吹け上がり性能の低下を抑制できる。従来の技術に比べて、高地での作業時におけるエンジン１９０の吹け上がり性能（エンジン回転速度の上昇率）を向上できるので、作業性能を向上できる。

（２）メインコントローラ１００の記憶装置に記憶されている速度閾値Ｎａ０は、外気の空気密度ρが低いほど高い値とされている。このため、空気密度ρが低いほど、合流制御が開始されるタイミングを遅くすることができる。空気密度ρが低いほど、エンジン１９０の出力トルクが低下するので、アーム１１１の上昇速度（荷役速度）や走行についての加速性が低下する。本実施の形態によれば、荷役速度や走行加速性の低下に合わせ、合流制御の開始タイミングを遅くできるので、標高の異なる複数の作業現場のそれぞれで走行性能と荷役性能のバランスを適正に保つことができる。

（３）速度閾値Ｎａ０には、少なくとも最大トルク点におけるエンジンの回転速度以上の値Ｎａ０１，Ｎａ０２が含まれる。少なくともエンジン１９０の低速度域において、エンジン１９０の加速性（エンジン回転速度の上昇率）を優先し、十分なトルクを発生することができる状態に移行してから合流制御を開始させることで、エンジン１９０の吹け上がり性能を十分に向上できる。特に、速度閾値Ｎａ０がＮａ０２（Ｎａ０２＞Ｎｍａｘ）に設定されたときには、エンジン１９０の全速度域において、エンジン１９０の加速性を優先することができる。

（４）メインコントローラ１００は、外気の空気密度ρに基づいて、主油圧ポンプ１１のポンプ吸収トルク特性を設定するトルク特性設定部１００ｇを有している。これにより、空気密度ρが低い高地などで作業する際のエンジン１９０にかかる負荷をさらに低減することができ、エンジン１９０の吹け上がり性能をより向上できる。なお、ポンプ吸収トルク特性の制限により油圧負荷を低下させることに起因して、荷役動作が遅くなる場合においても、上述した速度閾値Ｎａ０を調整することにより、走行性能と荷役性能のバランスを適正に保つことができる。

（５）メインコントローラ１００は、外気の空気密度ρが低くなるほど、エンジン１９０の回転速度を増速させるように補正する要求速度設定部（補正部）１００ｂを有している。高地での作業時に、平地での作業時に比べてエンジン回転速度を増速させることで、低速域でのエンジンストールの発生を防止するとともにエンジン１９０の加速性（エンジン回転速度の上昇率）を向上することができる。その結果、作業性能を向上できる。

（６）高地などの空気密度が低い環境下では空気抵抗が少ないため、冷却ファン１４の過回転が懸念される。本実施の形態では、メインコントローラ１００は、外気の空気密度ρが低くなるほど、冷却ファン１４の最高目標回転速度Ｎｆｔｘを低減させるファン制御部１００ｈを有している。このため、高地での作業時における冷却ファン１４の過回転を防止することができる。さらに、冷却ファン１４の最高目標回転速度Ｎｆｔｘを低下させることで、エンジン１９０にかかる負荷を低減できるので、エンジンの吹け上がり性能を向上できる。

（７）制御電流特性Ｉ０のみによって制御電流（目標速度指示信号）Ｉを決定する場合であっても、上述したように、空気密度ρが低い場合には最高目標回転速度Ｎｆｔｘを低減させることで過回転を防止することができる。本実施の形態では、メインコントローラ１００は、外気の空気密度ρに基づいて制御電流特性を設定する。これにより、空気密度ρが低い場合には、ファンモータ２６を制御する油圧が制限されるので、ファンモータ２６で消費される負荷を低減することができる。このように、本実施の形態では、制御電流特性を空気密度ρに応じて変更しているため、アクセサリポンプ１２による車体の負荷のバランスをより効果的に調整することができる。

　次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（変形例１）
　上述した実施の形態では、外気の空気密度ρに基づいて、各種制御（ステップＳ１１０，Ｓ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１４０，Ｓ１５０）が実行される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。外気の空気密度ρに代えて、大気圧に基づいて、各種制御（ステップＳ１１０，Ｓ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１４０，Ｓ１５０）を実行してもよい。

（変形例１－１）
　メインコントローラ１００は、大気圧Ｐが予め定められた閾値Ｐ１よりも低いときには、閾値Ｐ１よりも高いときに比べて合流切換弁３３における合流流量を減少させる合流制限制御を実行するようにしてもよい。閾値Ｐ１は、ホイールローダが「高地」にいることを判定するために用いられる閾値である。なお、速度閾値Ｎａ０は、大気圧Ｐが低いほど高い値が設定される。

（変形例１－２）
　メインコントローラ１００は、大気圧Ｐに基づいて、主油圧ポンプ１１のポンプ吸収トルク特性を設定するようにしてもよい。たとえば、メインコントローラ１００は、大気圧Ｐが第１圧力閾値Ｐｐ１以上（非制限モード）のときに特性Ａ０，Ｂ０を選択する。メインコントローラ１００は、大気圧Ｐが第１圧力閾値Ｐｐ１未満かつ第２圧力閾値Ｐｐ２以上（第１制限モード）のときに特性Ａ１，Ｂ１を選択する。メインコントローラ１００は、大気圧Ｐが第２圧力閾値Ｐｐ２未満（第２制限モード）のときに特性Ａ２，Ｂ２を選択する。なお、Ｐｐ１，Ｐｐ２の大小関係は、Ｐｐ１＞Ｐｐ２である。第１圧力閾値Ｐｐ１は、ホイールローダが「平地」にいることを判定するために用いられる閾値であり、第２圧力閾値Ｐｐ２は、ホイールローダが「高地」にいることを判定するために用いられる閾値である。

（変形例１－３）
　メインコントローラ１００は、大気圧Ｐが低くなるほど、エンジン１９０の回転速度を増速させるように補正してもよい。

（変形例１－４）
　メインコントローラ１００は、大気圧Ｐが低くなるほど、制御電流Ｉによる冷却ファン１４の目標速度（指示値）を低減させてもよい。

（変形例２）
　上述した実施の形態では、作業具としてバケット１１２を備えた作業車両を一例として説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、作業具としてプラウ、スイーパーなどの作業具を備えた作業車両に本発明を適用してもよい。

（変形例３）
　上述した実施の形態では、トルクコンバータ４を介してエンジン出力をトランスミッション３に伝達させる、いわゆるトルコン駆動形式の作業車両に本発明を適用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ＨＳＴ（Hydro Static Transmission）を備えたホイールローダやＨＭＴ（Hydro-Mechanical Transmission：油圧－機械式変速装置）を備えたホイールローダに本発明を適用してもよい。

（変形例４）
　制御弁２１を操作する操作装置３１は、油圧パイロット式に代えて電気式としてもよい。

（変形例５）
　メインコントローラ１００が備える機能をエンジンコントローラ１５に持たせてもよいし、エンジンコントローラ１５が備える機能をメインコントローラ１００に持たせてもよい。たとえば、メインコントローラ１００が空気密度ρに基づいてエンジン出力トルク特性を選択することに代えて、エンジンコントローラ１５が空気密度ρに基づいてエンジン出力トルク特性を選択してもよい。また、大気圧センサ１６０や外気温センサ１６１をエンジンコントローラ１５に接続してもよい。この場合、メインコントローラ１００は、エンジンコントローラ１５を介して、大気圧センサ１６０で検出された大気圧や外気温センサ１６１で検出された外気温度の情報を取得する。

（変形例６）
　上述した実施の形態では、速度閾値Ｎａ０として、３つの値Ｎａ００，Ｎａ０１，Ｎａ０２の中から空気密度ρに基づき１つの値が選択される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。テーブル形式、あるいは、関数形式で速度閾値Ｎａ０と空気密度ρの関係を記憶装置に記憶させておき、演算された空気密度ρに基づいて速度閾値Ｎａ０を演算してもよい。

（変形例７）
　上述した実施の形態では、合流切換弁３３は、通常位置と合流位置との間で切り換えられる電磁切換弁で構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。合流切換弁３３を電磁比例弁で構成してもよい。弁制御部１００ｅは、合流制限条件が成立していると判定された場合、合流切換弁３３を通常位置（遮断位置）に切り換えることに代えて、たとえば、合流ライン３５への流路の開度が１０％程度となる位置でスプールを保持させるようにしてもよい。つまり、合流制限条件が成立した場合に合流流量を０％に制限することに代えて、合流流量を所定の流量まで減少させるようにしてもよい。

（変形例８）
　上述した実施の形態では、制限解除条件が成立した場合に合流切換弁３３を合流位置に切り換える例について説明したが、本発明はこれに限定されない。制限解除条件が成立した場合であっても、合流無効条件が成立している場合には、合流切換弁３３を通常位置に維持させてもよい。合流無効条件としては、たとえば、前後進切換動作中であることや、実エンジン回転速度Ｎａが、要求エンジン回転速度Ｎｒに基づいて設定される閾値以下であること、作動油や冷却水の温度が予め定められた閾値以上であることなどを採用することができる。

（変形例９）
　上述した実施の形態では、空気密度ρに基づいて、複数のポンプ吸収トルク特性Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２のうちの一つの特性が選択される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、特性Ｂ１と特性Ｂ２との間や、特性Ｂ０と特性Ｂ２との間において、空気密度ρによって特性を連続的に変化させてもよい。

（変形例１０）
　上述した実施の形態では、空気密度ρに基づいて、複数の制御電流特性Ｉ０，Ｉ１，Ｉ２のうちの一つの特性が選択される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。
（変形例１０－１）
　特性Ｉ０と特性Ｉ２との間において、空気密度ρによって特性を連続的に変化させてもよい。

（変形例１０－２）
　制御電流Ｉを空気密度ρに基づいて補正してもよい。本変形例では、図１４（ａ）に示す制御電流特性Ｉ０のテーブルと、図１４（ｂ）に示す空気密度ρに対する制御電流補正値ΔＩの特性ΔＩｃのテーブルがメインコントローラ１００の記憶装置に記憶されている。メインコントローラ１００は、制御電流特性Ｉ０のテーブルを参照し、冷却ファン１４の目標速度Ｎｆｔに基づいて制御電流Ｉを演算する。メインコントローラ１００は、制御電流補正特性ΔＩｃのテーブルを参照し、空気密度ρに基づいて制御電流補正値ΔＩを演算する。メインコントローラ１００は、制御電流Ｉに制御電流補正値ΔＩを加算して、補正後の制御電流を演算し、可変リリーフ弁のソレノイドに補正後の制御電流（目標速度指示信号）を出力する。

（変形例１１）
　上述した実施の形態では、作業車両の一例としてホイールローダを例に説明したが、本発明はこれに限定されず、たとえば、ホイールショベル、テレハンドラー等の種々の作業車両に本発明を適用できる。

　上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１１　主油圧ポンプ、１２　アクセサリポンプ、１４　冷却ファン、２６　ファンモータ、３３　合流切換弁、１００　メインコントローラ（制御装置）、１００ａ　目標速度設定部、１００ｂ　要求速度設定部（補正部）、１００ｃ　合流条件判定部、１００ｅ　弁制御部、１００ｆ　閾値設定部、１００ｇ　トルク特性設定部、１００ｈ　ファン制御部、１００ｉ　空気密度演算部、１００ｊ　モード設定部、１１１　リフトアーム、１１２　バケット（作業具）、１１５　バケットシリンダ（油圧シリンダ）、１１７　アームシリンダ（油圧シリンダ）、１１９　作業装置、１３６　回転速度センサ、１６０　大気圧センサ（大気圧検出装置）、１６１　外気温センサ（外気温検出装置）、１９０　エンジン

Claims (6)

1. 　エンジンと、
   　作業具およびリフトアームを有する作業装置と、
   　前記作業装置を駆動するための油圧シリンダと、
   　前記エンジンにより駆動され、前記油圧シリンダを駆動するための圧油を吐出する主油圧ポンプと、
   　前記油圧シリンダを操作する操作装置と、
   　前記エンジンにより駆動され、補機を駆動するための圧油を吐出するアクセサリポンプと、
   　前記アクセサリポンプから吐出された圧油を前記主油圧ポンプから吐出された圧油へ合流させる合流切換弁と、を備えた作業車両において、
   　前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出装置と、
   　大気圧または外気の空気密度が予め定められた値よりも低いときには、前記値よりも高いときに比べて前記合流切換弁における合流流量を減少させる合流制限制御を実行し、前記合流制限制御中に前記エンジンの回転速度が予め定められている回転速度値に比べて高くなったときに、前記合流制限制御を解除する制御装置と、を備え、
   　前記回転速度値は、大気圧または外気の空気密度が低いほど高いことを特徴とする作業車両。
2. 　請求項１に記載の作業車両において、
   　前記回転速度値には、少なくとも最大トルク点におけるエンジンの回転速度以上の値が含まれることを特徴とする作業車両。
3. 　請求項１に記載の作業車両において、
   　前記制御装置は、大気圧または外気の空気密度に基づいて、前記主油圧ポンプのポンプ吸収トルク特性を設定するトルク特性設定部を有していることを特徴とする作業車両。
4. 　請求項１に記載の作業車両において、
   　前記制御装置は、大気圧または外気の空気密度が低くなるほど、前記エンジンの回転速度を増速させるように補正する補正部を有していることを特徴とする作業車両。
5. 　請求項１に記載の作業車両において、
   　前記補機は、冷却ファンおよびファンモータを有するファン装置であり、
   　前記制御装置は、大気圧または外気の空気密度が低くなるほど、前記冷却ファンの目標速度を低減させるファン制御部を有していることを特徴とする作業車両。
6. 　請求項１に記載の作業車両において、
   　大気圧を検出する大気圧検出装置と、
   　外気温度を検出する外気温検出装置と、を備え、
   　前記制御装置は、前記大気圧検出装置で検出された大気圧および前記外気温検出装置で検出された外気温度に基づいて、前記外気の空気密度を演算する空気密度演算部を有していることを特徴とする作業車両。

Images