专利名称：作业车辆的原动机控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及轮式装载机等作业车辆的原动机控制装置。
背景技术：
公知有一种在通过液力变矩器将发动机的旋转输入至变速器的轮式装载机等作业车辆中限制原动机转速的装置(参照专利文件1)。通过该专利文件1的装置，在将最高速度级设定为例如2速时，伴随车速的增加限制发动机转速，使其不超过与该2速对应的上限车速。专利文件1 日本特开2007-107651号公报然而，在如上述专利文件1记载的装置那样根据车速来限制发动机转速的情况下，有可能无法得到充足的行驶驱动力，行驶性和作业性恶化。
发明内容
本发明第1方式的作业车辆的原动机控制装置，具有转速控制装置，根据加速踏板的操作量控制原动机的转速；行驶驱动装置，通过液力变矩器及变速器将原动机的旋转传递至车轮；速度比检测装置，检测液力变矩器的输入轴与输出轴的速度比；和速度限制装置，根据通过速度比检测装置检测出的速度比限制原动机的最高转速，速度限制装置对所述原动机的最高转速进行限制，以使得当检测出的速度比处于原动机的转速的加速区域时的最高转速与当检测出的速度比处于非加速区域时的最高转速相比减小。本发明的第2方式，优选的是，在第1方式的作业车辆的原动机控制装置中，速度限制装置在检测出的速度比为第1规定值以上时，使最高转速的限制量与速度比不足第1 规定值时相比增大。本发明的第3方式，优选的是，在第1方式的作业车辆的原动机控制装置中，速度限制装置在检测出的速度比为第1规定值以上时使最高转速的值降低，在速度比不足第1 规定值时不使所述最高转速的值降低。本发明的第4方式，优选的是，在第2或第3方式的作业车辆的原动机控制装置中，速度限制装置在变速器的速度级为1速度级或2速度级的低速度级时、且当检测出的速度比为第1规定值以上且不足比第1规定值大的第2规定值时，使限制量与速度比不足第 1规定值及为第2规定值以上时相比增大。本发明的第5方式，在第2至第4方式的作业车辆的原动机控制装置中，速度限制装置也可以在使限制量增大后，伴随时间经过而使限制量减小。本发明的第6方式，在第2至第5方式的作业车辆的原动机控制装置中，速度限制装置也可以在变速器的速度级为3速度级以上的高速度级时、且当检测出的速度比为第 1规定值以上时，伴随速度比的增加而使限制量逐渐增大，以使得车辆的最高车速为预先设定的限制车速。本发明的第7方式，在第6方式的作业车辆的原动机控制装置中，也可以检测车速的车速检测装置，速度限制装置在通过车速检测装置检测出的车速为比限制车速低的设定车速以上时，使限制量逐渐增大，在车速不足设定车速时，不限制最高转速。本发明的第8方式，在第6或第7方式的作业车辆的原动机控制装置中，也可以还具有判断速度比检测装置的检测值为正常或异常的判断装置，速度限制装置在通过判断装置判断为检测值正常时，伴随速度比的增加而使最高转速逐渐减小至规定值，在通过判断装置判断为检测值异常时，与速度比无关地将最高转速限制在规定值。根据本发明，由于在液力变矩器速度比处于原动机转速的加速区域中时，使原动机最高转速与非加速区域的值相比降低，因此能够在限制发动机转速的同时得到充足的行驶驱动力。
图1是本发明实施方式的轮式装载机的侧视图。图2是表示本发明实施方式的原动机控制装置的概略结构的图。图3 (a)是表示基于液力变矩器速度比基准控制的自动变速的时序的图，图3 (b) 是表示基于车速基准控制的自动变速的时序的图。图4是表示踏板操作量与发动机目标转速之间关系的图。图5是表示基于第1实施方式的原动机控制装置的速度比与发动机最高转速之间关系的图。图6是表示基于第1实施方式的原动机控制装置的踏板操作量与发动目标转速之间关系的图。图7(a)是表示基于第1实施方式的原动机控制装置的转矩特性的图，图7(b)是表示其比较例的图。图8是表示第1实施方式的原动机控制的控制器中的处理的一例的流程图。图9是表示速度限制关闭时的行驶驱动力特性的图。图10是表示速度限制开启时的行驶驱动力特性的一例的图。图11 (a)是表示第1实施方式的原动机控制装置的动作特性的一例的图，图11 (b) 是表示其比较例的图。图12是表示基于V循环的装载作业的一例的图。图13(a)是表示掘铲动作的图，图13(b)是表示向自卸的装载动作的图。图14是表示图5的变形例的图。图15是作为第2实施方式的比较例的3速度级及4速度级的车速与行驶驱动力之间关系的图。图16是表示基于第2实施方式的原动机控制装置的速度比与发动机最高转速之间关系的图。图17是表示基于第2实施方式的原动机控制装置的车速与行驶驱动力之间关系的图。图18是表示基于第2实施方式的原动机控制装置的转矩特性的图。图19是表示基于第2实施方式的原动机控制装置的踏板操作量与发动机目标转速之间关系的图。
图20是表示第2实施方式的原动机控制的控制器中的处理的一例的流程图。
具体实施例方式第1实施方式下面，参照图1-图14对本发明第1实施方式的作业车辆的原动机控制装置进行说明。图1是应用了本实施方式的原动机控制装置的作为作业车辆的一例的轮式装载机的侧面图。轮式装载机100由具有斗杆111、铲斗112、轮胎113等的前部车身110和具有驾驶室121、发动机室122、轮胎123等的后部车身120构成。斗杆111通过斗杆缸114 的驱动在上下方向上转动(俯仰运动)，铲斗112通过铲斗缸115的驱动在上下方向上转动 (倾倒或铲起)。前部车身110与后部车身120通过中央销101以彼此能够自由转动的方式连结，前部车身110通过转向缸(未图示)的伸缩相对于后部车身120左右弯折。图2是表示本实施方式的原动机控制装置的概略结构的图。在发动机1的输出轴上连结有液力变矩器2的输入轴，液力变矩器2的输出轴连结在能够变速为1速-4速的变速器3上。液力变矩器2是由公知的泵轮、涡轮、导轮构成的流体离合器，发动机1的旋转经由液力变矩器2传递至变速器3。变速器3具有改变其速度级的液压离合器，液力变矩器2的输出轴的旋转通过变速器3而变速。变速后的旋转经由传动轴4、轮轴5传递至轮胎 6(图1的113、123)，车辆行驶。另外，虽然省略了图示，但是，在轮式装载机100上设置有由发动机1驱动的作业用液压泵，来自液压泵的液压油呗供给至斗杆缸114和铲斗液压缸115等执行机构，以进行作业。控制器10构成为包括具有CPU、ROM、RAM以及其他周边电路等的运算处理装置。 在控制器10上连接有加速操作量检测器12，用于检测加速踏板12a的操作量；制动操作量检测器13，用于检测制动踏板13a的操作量；转速检测器14，用于检测液力变矩器2的输入轴的转速Ni ；转速检测器15，用于检测液力变矩器2的输出轴的转速Nt ；车速检测器16， 用于检测变速器3的输出轴的转速，即检测车速ν;变速模式选择开关7，用于选择手动变速模式或自动变速模式；换档开关8，用于在1速-4速之间指示速度级的上限；前进后退切换开关9，用于指示车辆的前进后退；和限制选择开关18，用于选择发动机转速为限制/非限制。液力变矩器2具有使输出转矩相对于输入转矩增大的功能，即具有使转矩比为1 以上的功能。转矩比伴随着液力变矩器2的输入轴与输出轴的转速之比、即液力变矩器速度比e(=输出转速Nt/输入转速Ni)的增加而变小。例如，在发动机转速恒定的状态下， 若在行驶中行驶负荷增大，则液力变矩器2的输出转速Nt即车速降低，液力变矩器速度比 e变小。此时，由于转矩比增加，因此车辆能够以更大的驱动力(牵引力)行驶。即车速慢时驱动力大(低速高转矩)，车速快时驱动力小(高速低转矩)。变速器3是具有与1速至4速的各速度级相对应的电磁阀的自动变速器。这些电磁阀由从控制器10向变速器控制部11输出的控制信号驱动而变速。图3(a)(b)是表示基于变速器3的自动变速的时序的图。在自动变速控制中，有如图3(a)所示的液力变矩器速度比基准控制和如图3(b)所示的车速基准控制两种方式，其中，液力变矩器速度比基准控制是，一旦液力变矩器速度比e达到规定值就变速；车速基准控制是，一旦车速达到规定值就变速。在本实施方式中，是通过液力变矩器速度比基准控制来控制变速器3的速度级。在如图3(a)所示的液力变矩器速度比基准控制中，当行驶负荷降低，液力变矩器速度比e增加，并且液力变矩器速度比e达到规定值eu以上时，速度级上升1级。相反地， 当行驶负荷升高，液力变矩器速度比e降低，并且液力变矩器速度比e达到规定值ed以下时，速度级下降1级。由此，变速器3的速度级根据液力变矩器速度比e在1速-4速之间自动变更。此时，将通过换档开关8选择了的速度级作为上限而自动变速。例如当通过换档开关8选择了 2速时，速度级为1速或2速，当选择了 1速时，速度级固定于1速。另外，也可以不基于液力变矩器速度比基准控制，而是基于车速基准控制对变速器3的速度级进行控制。在该情况下，如图3(b)所示地，当车速增加并达到规定值vSl、vS2、 vS3时，速度级上升1级，而当车速减少并达到vS4、vS5、vS6时，速度级下降1级。控制器10将发动机转速控制为与加速踏板12a的操作量相对应的发动机目标转速Na。图4是表示踏板操作量与发动机目标转速Na之间关系的图。图中，实线表示发动机转速为非限制的特性，即表示速度限制关闭的特性；点划线表示发动机转速为限制的特性， 即表示速度限制开启的特征。发动机目标转速Na能够在发动机转速的上限值Nmax与下限值Nmin之间变更。如图4所示，在加速踏板1 为非操作时，发动机目标转速Na为下限值Nmin，随着踏板操作量的增加发动机目标转速Na增加。在速度限制关闭状态下，踏板最大踏入时的发动机目标转速Na为上限制Nmax。而在速度限制开启状态下，发动机目标转速Na的最大值即发动机最高转速Namax被限制，踏板最大踏入时的发动机目标转速Na为规定值 Ns(< Nmax)。控制器10将与此发动机目标转速Na相对应的控制信号向发动机控制部Ia 输出，将发动机转速控制为发动机目标转速Na。在本实施方式中，将发动机目标转速Na的上限值Nmax与速度限制开启时的发动机最高转速Ns之差、即转速限制量Δ N以下述方式设定为与液力变矩器速度比e相对应的值。图5是表示速度限制开启时的液力变矩器速度比e与发动机最高转速Namax之间关系的图。在速度比e不足规定值el的低速度比区域中，将发动机最高转速设定为规定值 Nsl ；在速度比e处于规定值el以上且不足规定值e2的中速度比区域中，将发动机最高转速设定为规定值Nsl2 ；在速度比e处于规定值e2以上的高速度比区域中，将发动机最高转速设定为规定值Ns2。在此，低速度比区域主要为刚起步行驶或在掘铲作业时的速度比区域；中速度比区域主要为加速状态中的速度比区域；高速度比区域主要为平稳行驶状态下的速度比区域；将el、e2设定为例如0.25、0.75。另外，规定值e l、e2与图3 (a)的规定值 ed、eu之间，具有例如el < ed，e2 < eu的关系。在图5中，在发动机最高转速的上限值Nmax与各限制值Nsl、Nsl2、Ns2之间具有 Nmax > Nsl > Ns2 > Nsl2的关系，在中速度比区域中转速限制量Δ N为最大。另外，一旦限制发动机最高转速之后，相应地，车辆的最大驱动力和最高车速也降低，但在本实施方式中，将各限制值Nsl、Nsl2、Ns2设定为使它们的降低不会在实用上产生问题的值。例如，相对于发动机转速的上限值Nmax (100% )，分别设定Nsl为90%，Nsl2为75%，Ns2为85%。 该情况下的踏板操作量与发动机目标转速Na之间的关系为如图6所示。
图7 (a) (b)是表示最大程度地踏入加速踏板1 时的发动机转速与转矩之间关系的转矩线图。另外，图7(a)是根据液力变矩器速度比e限制发动机最高转速的情况下的转矩线图，图7(b)是与液力变矩器速度比e无关地将发动机最高转速一律限制了规定量ΔΝ 的情况下的转矩线图。图中，特性f0是不限制发动机最高转速情况下的发动机输出转矩特性，特性Π0-Π3分别是限制了发动机最高转速情况下的发动机输出转矩特性。液力变矩器输入转矩与液力变矩器输入轴的转速Ni的2次方成正比地增加，液力变矩器速度比e越大液力变矩器输入转矩越小。发动机输出转矩特性与液力变矩器输入转矩特性的交点为匹配点，车辆行驶时的发动机输出转矩及液力变矩器输入转矩为该匹配点的值。在图7(b)中，当对发动机转速仅限制了规定量ΔΝ时，匹配点向图的左侧偏移，与不限制发动机转速的情况相比，液力变矩器输入转矩降低。由于液力变矩器输入转矩X液力变矩器输入轴的转速为液力变矩器2的输入动力，相当于发动机输出，所以通过限制发动机最高转速，能够降低发动机输出，能够改善油耗。但是，如图7(b)所示，由于对发动机最高转速一律进行限制，所以液力变矩器输入转矩整体地降低，而且能够用于行驶的动力(马力)也降低。因此，作业时的行驶驱动力不足，在实用上存在问题。对此，在本实施方式中，由于根据液力变矩器速度比e限制发动机转速，所以如图7(a)所示，在液力变矩器速度比e不足规定值el的范围内行驶驱动力的降低小，在液力变矩器速度比e处于规定值el以上且不足规定值e2的范围内行驶驱动力的降低变大。由此能够改善油耗，同时能够在作业时得到足够的掘铲力。图8是表示通过控制器10的CPU执行的处理的一例，特别是表示与发动机转速控制有关的处理的一例的流程图。该流程图所表示的处理从例如发动机钥匙开关的启动开始。在步骤Si，读取来自图2的各种传感器12-16及开关7-9、18的信号。在步骤S2，基于预先存储的、在图6中用实线表示的发动机最高转速非限制的特性，对与通过加速操作量检测器12检测出的踏板操作量相对应的发动机目标转速Na进行运算。在步骤S3，判断通过限制选择开关18是否选择了发动机转速限制，即判断是否选择了速度限制开启。若步骤S3的判断结果是肯定的，则进入步骤S4,若是否定的，则进入步骤S13。在步骤S4，判断变速器3的速度级是否处于2速以下。若步骤S4的判断结果是肯定的，则进入步骤S5，若是否定的，则进入步骤S13。在步骤S5，基于来自转速检测器14、15 的信号运算液力变矩器速度比e，并判断液力变矩器速度比e处于低速度比区域(e < el)、 中速度比区域(el < e < e2)和高速度比区域(e彡e2)中的哪一区域中。在步骤S5，若判断为低速度比区域，则进入步骤S6，判断在步骤S2运算出的发动机目标转速Na是否处于预先规定的、图5的限制值Nsl以上。若步骤S6的判断结果是肯定的，则进入步骤S7，若是否定的，则进入步骤S13。在步骤S7，将Nsl设定为发动机目标转速Na，并进入步骤S13。在步骤S13，向发动机控制部Ia输出控制信号，将发动机转速控制为发动机目标转速Na。在步骤5，若判断为高速度比区域，则进入步骤S11，判断在步骤S2运算出的发动机目标转速Na是否处于预先规定的、图5的限制值Ns2以上。若步骤Sll的判断结果是肯定的，则进入步骤S12，若是否定的，则进入步骤S13。在步骤S12，将Ns2设定为发动机目标转速Na，并进入步骤S13。在步骤S5，若判断为中速度比区域，则进入步骤S8，判断在步骤S2运算出的发动机目标转速Na是否处于预先规定的、图5的限制值Nsl2以上。若步骤S8的判断结果是肯定的，则进入步骤S9，若是否定的，则进入步骤S13。在步骤S9，使计时器进行计时，判断计时器的计时时间t是否在预先规定的规定时间ta以上。规定时间ta被设定为，使得操作员不会感觉到由于转速限制量ΔΝ的增加而车速减少的时间(例如1. 5秒左右)。若步骤S9的判断结果是肯定的，则进入步骤S12，若是否定的，则进入步骤S10。另夕卜，在步骤S3的判断结果是否定时、在步骤S4的判断结果是否定时、当在步骤S5判断出速度比e处于中速度比区域以外时、以及在步骤S9的判断结果是肯定时，分别使计时器复位。 在步骤SlOdf Nsl2设定为发动机目标转速Na，并进入步骤S13。第1实施方式的动作总结如下。在通过限制选择开关18选择了速度限制关闭时、 以及即使选择了速度限制开启但速度级在3速以上时，不限制发动机1的最高转速，而将踏板最大踏入时的发动机转速控制为上限值Nmax (步骤S3 —步骤S13、步骤S4 —步骤S13)。 该情况下的车速ν与行驶驱动力F之间的关系为如图9所示。图中，fa-fd分别为1速度级-4速度级的特性，在各速度级均为伴随车速ν的增加而驱动力F减少。特性fa与fb、 fb与fc、fc与fd的交点分别为变速点pa-pc，该变速点pa-pc上的速度比为ed或eu。另一方面，在通过限制选择开关18选择了速度限制开启时，根据速度比e限制发动机最高转速，使踏板最大踏入时的发动机转速为规定值Nsl、Nsl2、Ns2中的某一个(步骤 S7、步骤S10、步骤S12)。该情况下的2速度级中的车速ν与行驶驱动力F之间的关系如图 10所示。图中的f20为速度限制关闭时的特性(相当于图9的特性fb)，特性f21-f23分别为速度限制开启时的低速度比区域、中速度比区域、高速度比区域中的特性。在图10中，速度限制开启时的最高车速v2比速度限制关闭时的最高车速v2’低， 速度限制开启时的最大驱动力F2比速度限制关闭时的最大驱动力F2’小。而且，在同一车速下比较的话，速度限制开启时的驱动力比速度限制关闭时的驱动力小，特别是中速度比区域的驱动力(特性f2》与低速度比区域及高速度比区域的驱动力(特性f21、f2!3)相比大幅减少。由此，速度限制开启时能够在不会使最大驱动力和最高车速降低得那么多的情况下，大幅改善油耗。若速度限制开启时速度比e处于中速度区域，则在规定时间ta之后转速限制量 ΔΝ减少(步骤S9—步骤S12)，驱动力的特性f22如图中箭头所示地向右侧移动。因此， 例如在正以驱动力1 进行上坡行驶时，由于在规定时间ta之后车速从va增加至vb，所以操作员不会那么强烈地感觉到速度限制开启时的车速的大幅降低，并能够防止行驶性能在实用中降低。图11(a)是表示在平地行驶中的起步加速时的发动机目标转速Na、发动机实际转速、液力变矩器速度比e以及车速ν的随时间变化的图。图中，实线为各自在速度限制关闭时的特性，虚线为各自在速度限制开启时的特性。另外，图11(b)是，一律限制发动机最高转速情况下的特性，其为本实施方式的比较例。如图11 (a)所示，在速度限制关闭状态下，当在时刻t0最大程度地踏入加速踏板 12a时，发动机目标转速急速上升至上限值Nmax，发动机实际转速迟滞地追随于发动机目标转速。由此，车速上升至最高车速v2’，并且伴随车速的上升，液力变矩器速度比e也上升。另一方面，在速度限制开启状态下，在时刻tl_t2之间液力变矩器速度比e在中速度比区域&1<6<62)，在该范围中将发动机目标转速限制为临12。因此，发动机实际转速的上升程度变缓，从而能够改善油耗。在该情况下，达到最高车速v2所需要的时间为Ata。而在图11(b)中，由于发动机实际转速急剧上升，所以改善油耗的效果小。在该情况下，达到最高车速v2所需要的时间为Atb(< Ata)，虽然图11(b)的情况较早达到最高车速，但由于Atb与Ata之差较小(例如在1秒以下)，所以本实施方式在实用上没有问题。接下来，针对轮式装载机的掘铲作业进行说明。图12表示基于所谓的V循环的装载作业的情况，基于所谓的V循环的装载作业是，在使车辆100插入到堆积的砂土 130等中并将砂土等取入至铲斗内之后，使车辆100后退并转向，向自卸车140前进并将铲斗内的砂土装载至自卸车140中。在该情况下，由于在图13(a)所示的掘铲时需要大的行驶驱动力 F，所以将变速器3设为1速度级，全力踏入加速踏板12a。在图13(b)所示的向自卸车140的装载作业时，一边在2速状态下全力踏入加速踏板1 一边使铲斗122上升，并使车辆100向自卸车140前进，并排出砂土 130。当在2 速下向自卸车140进行装载时，由于大幅限制了发动机最高转速，所以作业的周期变长，但能够降低燃料消费量，因此，其结果是消耗IL燃料情况下的作业量(作业量油耗)增加。根据本实施方式能够实现下述的作用效果。(1)当通过限制选择开关18选择速度限制开启时，液力变矩器速度比e处于 el^e<e2的中速度比区域，与液力变矩器速度比e处于e < el的低速度比区域及处于 e ^ e2的高速度比区域相比，增大了发动机最高转速的限制量ΔΝ。由此能够在不使最大驱动力及最高车速过度降低的情况下，大幅改善油耗，能够防止行驶性的恶化和作业性的
T^ ο(2)液力变矩器速度比e在中速度比区域时将发动机最高转速限制为规定值 Nsl2，而后，在经过规定时间ta后，减小转速限制量Δ N，使发动机最高转速为规定值Ns2， 因此能够防止在上坡行驶等中操作员感觉到由于车速大幅降低造成的不良感。(3)由于在速度级处于1速或2速时限制发动机最高转速，因此在速度级处于3速或4速的平稳行驶时，能够无障碍地进行高速行驶。另外，在上述第1实施方式中，在速度比e处于低速度比区域、中速度比区域、高速度比区域的所有范围中，将发动机最高转速分别限制为规定值Nsl、Nsl2、Ns2，然而也可以仅在速度比e处于中速度比区域、高速度比区域时，或仅在速度比e处于中速度比区域时限制发动机最高转速。在速度比e处于中速度比区域时，也可以不是将发动机最高转速一律限制为规定值Nsl2，而是如图14所示地根据速度比e将发动机最高转速的限制量ΔΝ进一步精细地设定。在上述实施方式中，在液力变矩器速度比e处于中速度比区域时，在将发动机最高转速限制为规定值Nsl2后，经过规定时间ta后，使发动机最高转速变为规定值Ns2， 但是也可以在经过规定时间ta后逐渐减小转速限制量ΔΝ。第2实施方式下面，参照图15-图20，针对本发明第2实施方式的作业车辆的原动机控制装置进行说明。在第1实施方式中，当变速器3在1速度级及2速度级时，根据液力变矩器速度比 e限制发动机最高转速，然而在第2实施方式中，在3速度级及4速度级中也根据液力变矩器速度比e限制发动机最高转速。下面，主要说明与第1实施方式的区别点。
图15是3速度级及4速度级的行驶性能线图。图中，f30、f40 (虚线)是速度限制关闭时的特性(相当于图9的fc、fd)。f31、f41(实线)是与液力变矩器速度比e无关地一律限制发动机最高转速情况下的特性。3速度级及4速度级中的、速度限制关闭时的最高车速分别为v3、v4。另一方面，一旦限制发动机最高转速，发动机输出就会降低，因此，相应地，在同一车速下能够输出的驱动力减少。其结果，平地行驶中的最高车速被限制为规定值 vlim。通过这样地限制发动机最高转速，例如在场地作业中限制最高车速的情况下、在狭小作业现场中限制最高车速的情况下、和基于法律规则限制最高车速的情况下等时，能够将车速抑制在设定车速vlim以下。但是，当如图15所示，与液力变矩器速度比e无关地一律限制发动机最高转速时，在从以最高车速vlim平地行驶的状态由于上坡行驶等而行驶负荷增加的情况下，车速会从最高车速vlim立即降低。而且，行驶负荷降低后再次加速时的加速性也差。因此，在本实施方式中，根据液力变矩器速度比e如下所述地限制发动机最高转速。图16是表示速度限制开启时的3速度级及4速度级中的液力变矩器速度比e与发动机最高转速Namax之间关系的图。在3速度级中，若液力变矩器速度比e不足规定值 e31，则不限制发动机最高转速，当速度比e在规定值e31以上时限制发动机最高转速。该情况下，如特性f3所示，在速度比e处于规定值e31以上且不足规定值e33的范围时，使发动机最高转速的限制量ΔΝ逐渐增大，在速度比e处于规定值e33以上时，将发动机最高转速设定为规定值Ns3。在4速度级中，若液力变矩器速度比e不足规定值e41，则不限制发动机最高转速， 当速度比e在规定值e41以上时限制发动机最高转速。该情况下，如f4所示，在速度比e 处于规定值e41以上且不足规定值e44的范围时，使发动机最高转速的限制量ΔΝ逐渐增大，在速度比e处于规定值e44以上时，将发动机最高转速设定为规定值Ns4。图17是如图16所示地根据液力变矩器速度比e限制发动机最高转速情况下的行驶性能线图。图中，对与图15的各特性f30、f31、f40、f41相同的特性标有相同的附图标记，对与图16的各点a31-a33、a41-a44对应的点也标有相同的附图标记。在图17中，在车速达到预先规定的设定车速vlim之前，驱动力特性为与速度限制关闭时相同的特性，在车速达到设定车速vlim后，不让车速继续增加，并使驱动力降低。即在本实施方式中，在车速达到设定车速vlim之前驱动力的降低被抑制，最高车速被限制为设定车速vlim。在本实施方式中，以能够得出该图17的行驶性能线图的方式设定图16的特性f3、f4。图18是表示最大程度地踏入加速踏板12a时的发动机转速与转矩之间关系的转矩线图。图中，f32、f42分别是将发动机最高转速限制为Ns3、Ns4的情况下的发动机输出转矩特性。当在3速度级中速度比e在规定值e31以上的情况下，发动机输出转矩在特性 f0与f32之间变化，当在4速度级中速度比e在规定值e41以上的情况下，发动机输出转矩在特性f0与f42之间变化。图19是表示踏板操作量与发动机目标转速Na之间关系的图。在3速度级中在最大程度地踏入加速踏板12a的状态下，发动机目标转速Na根据速度比e在Nmax与Ns3之间变化。在4速度级中在最大程度地踏入加速踏板1 的状态下，发动机目标转速Na根据速度比e在Nmax与Ns4之间变化。
图20是表示通过控制器10的CPU执行的处理的一例，特别地表示与发动机转速控制有关的处理的一例的流程图。该流程图所示的处理，从例如发动机钥匙开关的启动开始。另外，在与图8相同的部分上标有相同的附图标记，下面主要说明与图8的区别点。若在步骤S4判断为速度级在2速以下，则进入步骤S5，之后，执行与图8相同的处理。若在步骤S4判断为速度级不在2速以下，则进入步骤S20，判断通过车速检测器16 检测出的车速ν是否在预先规定的设定车速vs以上。设定车速vs是，作为是否进行发动机最高转速限制的阈值而设定的，其被设定为与最高车速vlim相比低几km/h左右(例如 l-2km/h)的值。若步骤S20的判断结果是肯定的，则进入步骤S21，若是否定的，则进入步马聚S13 ο在步骤S21，判断速度级是否在3速。若步骤S21的判断结果是肯定的，则进入步骤S22，判断液力变矩器速度比e是否在图16的规定值e31以上。若步骤S22的判断结果是肯定的，则进入步骤S23，若是否定的，则进入步骤S13。在步骤S23，基于图16的特性f3 运算与速度比e相对应的发动机最高转速Namax。另一方面，若步骤S21的判断结果是否定的，则进入步骤S26，判断速度级是否在4 速。若步骤S26的判断结果是肯定的，则进入步骤S27，判断液力变矩器速度比e是否在图 16的规定值e41以上。若步骤S27的判断结果是肯定的，则进入步骤S28，若是否定的，则进入步骤S13。在步骤S28，基于图16的特性f4运算与速度比e相对应的发动机最高转速 Namax。在步骤S24，判断在步骤S2运算出的发动机目标转速Na、即根据发动机最高转速非限制的特性所求出的发动机目标转速Na是否处于在步骤S23或在步骤S^所求出的发动机最高转速Namax以上。若步骤SM的判断结果是肯定的，则进入步骤S25，若是否定的， 则进入步骤S13。在步骤S25，将发动机最高转速Namax设定为发动机目标转速速度Na，并进入步骤S13。第2实施方式的动作总结如下。在通过限制选择开关18选择速度限制开启的状态下，当以3速度级或以4速度级行驶时，若车速ν为规定值vs以上，则根据速度比e限制发动机最高转速(步骤S2Q。即，在3速度级中，当速度比e在规定值e31以上时，踏板最大踏入时的发动机最高转速比上限值Nmax低，当速度比e在规定值e33以上时，发动机最高转速为规定值Ns3。而且，在4速度级中，当速度比e在规定值e41以上时，踏板最大踏入时的发动机最高转速比上限值Nmax低，当速度比e在规定值e44以上时，发动机最高转速为规定值Ns4。由此，在速度比e不足规定值e31、e41时，能够发挥与速度限制关闭时同等的驱动力，能够抑制行驶性能的低下。而且，在速度比e在规定值e31、e41以上时，能够将最高车速抑制在设定车速vlim，从而能够在有车速限制的状况下行驶。因此，即使以设定车速 vlim由平地行驶状态变为上坡行驶而行驶负荷增加，也不会发生车速立即降低的情况，能够以设定车速vlim行驶。而且，从陡的上坡变为平地行驶的情况下，即在行驶负荷降低的情况下的再次加速时，能够全部地使用发动机输出，因此能够得到良好的加速性。另一方面，在以3速度级或4速度级行驶时，若车速ν不足规定值vs，则与速度比 e无关地不限制发动机最高转速(步骤S20 —步骤Si； )。由此，当在行驶中进行从前进到后退的、或者从后退到前进的减速操作时，能够发挥良好的减速性能。
根据第2实施方式能够实现以下的作用效果。(1)由于速度级在3速或4速时，若液力变矩器速度比e在规定值e31、e41以上， 则限制发动机最高转速，所以与无关于液力变矩器速度比e而一律限制发动机最高转速的情况相比，能够抑制行驶驱动力的降低，即使在从以设定车速vlim平地行驶状态变为上坡行驶的情况下，也能够以设定车速vlim行驶。(2)由于伴随液力变矩器速度比e的增加而将发动机最高转速的控制量ΔΝ逐渐增大，所以能够在车速达到最高车速之前抑制驱动力的降低，并且能够将最高车速限制于设定车速vlim。(3)由于车速ν在规定值vs以下时，不进行发动机最高转速限制，所以能够防止行驶中的减速性能恶化。另外，在上述第2实施方式中，根据速度比e限制发动机最高转速，但在转速检测器14、15出现故障从而检测值变得异常的情况下，无法正确运算速度比e，从而有可能使车速超过最高车速vlim。为了防止该问题，也可以通过作为判断机构的控制器10判断转速检测器14、15的检测值是正常还是异常，在判断为异常的情况下，与速度比e无关地将发动机最高转速限制为对应速度级的规定值Ns3、Ns4。在上述第1实施方式(图幻中，通过由控制器10向发动机控制部Ia输出控制信号，在速度级为1速或2速时，若速度比e处于规定值el (第1规定值)以上的加速区域， 则使发动机最高转速的限制量ΔΝ比速度比e不足规定值el时大。而且，在上述第2实施方式(图16)中，在速度级为3速或4速时，若速度比e处于规定值e31、e41以上的加速区域，则限制发动机最高转速；若速度比e不足规定值e31、e41，则不限制发动机最高转速。但是，只要在速度比e处于加速区域时将发动机最高转速限制得低于非加速区域的值即可，速度限制机构的结构不限于上述内容。也可以例如仅在速度级为3速或4速时，限制发动机最高转速，速度级为1速或2速时不限制发动机最高转速。还可以与速度级无关地限制发动机最高转速。在上述第1实施方式中，将发动机最高转速分别限制为在6 < el时为Nsl，在 el彡e < e2时为Nsl2，在e彡e2时为Ns2，然而只要在速度比e在规定值el以上且不足规定值e2(第2规定值)时，使发动机最高转速的限制量ΔΝ与速度比不足规定值el及在规定值e2以上时相比变大即可，发动机最高转速的限制特性不限于上述内容。在上述第2 实施方式中，在车速为低于设定车速vlim(限制车速)的规定值vs以上时，随着速度比e 的增加逐渐增大发动机最高转速的限制量ΔΝ，但也可以与车速无关地对发动机最高转速进行限制。在限制选择开关18开启的情况下限制发动机最高转速，但也可以与限制选择开关18的有无无关地对发动机最高转速进行限制。只要能够根据加速踏板12a的操作量控制发动机转速，作为转速控制机构的控制器10和发动机控制部Ia的结构可以为任何结构。通过液力变矩器2及变速器3将发动机 1的旋转传递至车轮6的行驶驱动装置的结构也不限于图2所示的内容。通过转速检测器 14,15检测液力变矩器速度比e，但速度比检测机构的结构可以为任何结构。以上，针对将本发明在轮式转载机上的应用例进行了说明，但本发明同样也能够应用于液力变矩器驱动的其他的作用车辆。即，在能够实现本发明的特征、功能的范围内， 本发明不受实施方式的作业车辆的原动机控制装置限定。
在上述说明中，说明了多种实施方式及变形例，但本发明并不限于这些内容。在本发明的技术思想范围内能够考虑到的其他的方式也包括在本发明的范围内。本申请以日本国专利申请2009-146197号(2009年6月19日申请)为基础，其内容作为引用文字写入此处。
权利要求
1.一种作业车辆的原动机控制装置，其特性在于，具有转速控制装置，根据加速踏板的操作量控制原动机的转速；行驶驱动装置，通过液力变矩器及变速器将所述原动机的旋转传递至车轮；速度比检测装置，检测所述液力变矩器的输入轴与输出轴的速度比；和速度限制装置，根据通过所述速度比检测装置检测出的速度比限制所述原动机的最高转速，所述速度限制装置对所述原动机的最高转速进行限制，以使得当检测出的速度比处于所述原动机的转速的加速区域时的所述最高转速与当检测出的速度比处于非加速区域时的所述最高转速相比减小。
2.根据权利要求1所述的作业车辆的原动机控制装置，其特征在于，所述速度限制装置在检测出的速度比为第1规定值以上时，使所述最高转速的限制量与速度比不足所述第1规定值时相比增大。
3.根据权利要求1所述的作业车辆的原动机控制装置，其特征在于，所述速度限制装置在检测出的速度比为第1规定值以上时使所述最高转速的值降低， 在速度比不足所述第1规定值时不使所述最高转速的值降低。
4.根据权利要求2或3所述的作业车辆的原动机控制装置，其特征在于，所述速度限制装置在所述变速器的速度级为1速度级或2速度级的低速度级时、且当检测出的速度比为所述第1规定值以上且不足比所述第1规定值大的第2规定值时，使所述限制量与速度比不足所述第1规定值及为所述第2规定值以上时相比增大。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的作业车辆的原动机控制装置，其特征在于，所述速度限制装置在使所述限制量增大后，伴随时间经过而使所述限制量减小。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的作业车辆的原动机控制装置，其特征在于，所述速度限制装置在所述变速器的速度级为3速度级以上的高速度级时、且当检测出的速度比为所述第1规定值以上时，伴随速度比的增加而使所述限制量逐渐增大，以使得车辆的最高车速为预先设定的限制车速。
7.根据权利要求6所述的作业车辆的原动机控制装置，其特征在于，还具有检测车速的车速检测装置，所述速度限制装置在通过所述车速检测装置检测出的车速为比所述限制车速低的设定车速以上时，使所述限制量逐渐增大，在车速不足所述设定车速时，不限制所述最高转速。
8.根据权利要求6或7所述的作业车辆的原动机控制装置，其特征在于，还具有判断所述速度比检测装置的检测值为正常或异常的判断装置，所述速度限制装置在通过所述判断装置判断为所述检测值正常时，伴随速度比的增加而使所述最高转速逐渐减小至规定值，在通过所述判断装置判断为所述检测值异常时，与速度比无关地将所述最高转速限制在所述规定值。
全文摘要
本发明提供一种作业车辆的原动机控制装置，其具有转速控制装置，根据加速踏板的操作量控制原动机的转速；行驶驱动装置，通过液力变矩器及变速器将原动机的旋转传递至车轮；速度比检测装置，检测液力变矩器的输入轴与输出轴的速度比；和速度限制装置，根据通过速度比检测装置检测出的速度比限制原动机的最高转速。速度限制装置以使得当检测出的速度比处于原动机的转速的加速区域时的最高转速与当检测出的速度比处于非加速区域时的最高转速相比减小的方式进行限制。
文档编号F02D29/00GK102459852SQ20108002632
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月17日 优先权日2009年6月19日
发明者中园裕喜, 兵藤幸次, 吉川正规, 青木勇, 青木忠义 申请人:日立建机株式会社