以下、本発明に係る荷役車両の動力制御装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明に係る荷役車両の動力制御装置の一実施形態としてエンジン式フォークリフトの動力制御装置をフォークリフトの概略構成と共に示す構成図である。
同図において、フォークリフト1は、荷役装置2を備えている。荷役装置2は、マスト3と、このマスト3にリフトブラケット(図示せず)を介して取り付けられ、荷物が積載されるフォーク4と、このフォーク4を昇降させるリフトシリンダ(図示せず)と、マスト3を前傾または後傾させるティルトシリンダ(図示せず)とを備えている。なお、荷役装置2は、ロールクランプやドラムクランプ等のアタッチメントを更に備えていても良い。
また、フォークリフト1は、走行動作及び荷役動作の駆動源となるエンジン5と、このエンジン5により駆動される油圧ポンプ6と、この油圧ポンプ6と荷役装置2のリフトシリンダ及びティルトシリンダとの間に配設され、荷役レバー7の操作量に応じて油圧ポンプ6からリフトシリンダ及びティルトシリンダへの作動油の供給を制御するコントロールバルブ8とを備えている。なお、エンジン5としては、ディーゼルエンジンでも良いし、ガソリンエンジンでも良い。また、コントロールバルブ8としては、電磁式バルブでも良いし、機械式バルブでも良い。
荷役レバー7は、荷役操作を行うためのレバーであり、リフトレバー及びティルトレバーを含んでいる。リフトレバーによりリフト上昇操作を行うと、油圧ポンプ6によりタンク9から作動油が汲み上げられ、その作動油がコントロールバルブ8を介してリフトシリンダに供給されることで、フォーク4が上昇する。リフトレバーによりリフト下降操作を行うと、フォーク4の自重によってリフトシリンダからの作動油がコントロールバルブ8を介してタンク9に戻される。ティルトレバーにより前傾操作または後傾操作を行うと、油圧ポンプ6によりタンク9から作動油が汲み上げられ、その作動油がコントロールバルブ8を介してティルトシリンダに供給されることで、マスト3が前傾または後傾する。
また、エンジン5には、トルクコンバータ10及びディファレンシャルギア11を介して車軸12が連結され、車軸12の両側には駆動輪13がそれぞれ取り付けられている。そして、エンジン5の出力は、トルクコンバータ10、ディファレンシャルギア11及び車軸12を介して駆動輪13に伝達される。なお、トルクコンバータ10の代わりに、マニュアルミッションが設けられていても良い。
さらに、フォークリフト1は、本実施形態の動力制御装置14を備えている。動力制御装置14は、アクセル開度センサ15と、エコモードスイッチ16と、回転数センサ17と、主制御ユニット18と、エンジンECU(Electronic Control Unit)19とを備えている。
アクセル開度センサ15は、アクセルペダル20の踏み込み量(アクセル開度)を検出するセンサである。エコモードスイッチ16は、通常運転を行う通常モードと省エネ(エコ)運転を行うエコモードとを切り換えるスイッチである。回転数センサ17は、エンジン5の実回転数を検出するセンサ(エンジン回転数検出手段)である。回転数センサ17は、例えばエンジン5のクランク角を検出することで、エンジン5の実回転数を検出する。
主制御ユニット18は、図2に示すように、トルク制限値設定部21と、目標回転数設定部22と、記憶部23とを有している。トルク制限値設定部21は、エコモードスイッチ16の操作信号及び回転数センサ17の検出値に基づいて、エンジン5のトルク(エンジントルク)を制限するためのエンジントルク制限値を設定する。トルク制限値設定部21の処理機能については、後で詳述する。目標回転数設定部22は、アクセル開度センサ15により検出されたアクセル開度に応じたエンジン5の目標回転数(エンジン目標回転数)を設定する。
記憶部23は、トルク制限値設定部21によるエンジントルク制限値の設定処理に使用されるデータとして、図3に示すようなエンジントルク制限値マップを記憶している。エンジントルク制限値マップは、エンジン5の回転数(エンジン回転数)とエンジントルク制限値との関係を表したマップである。
エンジントルク制限値マップでは、エンジン回転数が低側回転数閾値A(第1回転数)以下のときは、エンジントルク制限値が100%に設定され、エンジン回転数が高側回転数閾値B(第2回転数)以上のときは、エンジントルク制限値がC%(所定値)に設定されている。また、エンジントルク制限値マップにおいて、低側回転数閾値Aと高側回転数閾値Bとの間の範囲では、エンジントルク制限値が100%からC%まで線形的(連続的)に下がるように設定されている。
ここで、低側回転数閾値Aは、例えばエンジントルクが制限されている状態で、エンストが発生するような回転数である。高側回転数閾値Bは、例えばエンジントルクが制限されている状態で、エンストが発生しないような回転数である。高側回転数閾値Bは、低側回転数閾値Aよりも高く且つエンジン5のアイドル回転数よりも低くなっている(低側回転数閾値A<高側回転数閾値B<アイドル回転数)。所定値Cは、燃費低減が実現可能となるようにエンジントルクを制限する値である。なお、回転数閾値A,B及び所定値Cは、エンジンの種類等によって変わるものであり、例えば実験等により予め最適値が決定される。
図4は、トルク制限値設定部21によるエンジントルク制限値設定処理手順の詳細を示すフローチャートである。同図において、まずエコモードスイッチ16によりエコモードが選択されたかどうかを判断する(手順S101)。
エコモードスイッチ16によりエコモードではなく通常モードが選択されたときは、エンジントルク制限値を100%に設定する(手順S102)。つまり、通常モードが選択されたときは、エンジン5のトルク制限は実施しない。
エコモードスイッチ16によりエコモードが選択されたときは、エンジントルク制限値をC%に設定する(手順S103)。続いて、回転数センサ17により検出されたエンジン実回転数をエンジンECU19を介して取得する(手順S104)。
そして、エンジン実回転数が低側回転数閾値A以下であるかどうかを判断する(手順S105)。エンジン実回転数が低側回転数閾値A以下であるときは、記憶部23に記憶されたエンジントルク制限値マップ(図3参照)に基づき、エンジントルク制限値を100%に設定変更する(手順S106)。つまり、エンジン5のトルク制限を解除する。
手順S105でエンジン実回転数が低側回転数閾値A以下でないと判断されたときは、エンジン実回転数が低側回転数閾値Aよりも高く且つ高側回転数閾値Bよりも低いかどうかを判断する(手順S107)。エンジン実回転数が低側回転数閾値Aよりも高く且つ高側回転数閾値Bよりも低いときは、記憶部23に記憶されたエンジントルク制限値マップ(図3参照)に基づき、エンジントルク制限値をエンジン実回転数に応じた値に設定変更する(手順S108)。
手順S107でエンジン実回転数が低側回転数閾値Aよりも高く且つ高側回転数閾値Bよりも低い状態ではない、つまりエンジン実回転数が高側回転数閾値B以上であると判断されたときは、エンジントルク制限値をC%のままとする。
図2に戻り、エンジンECU19は、回転数センサ17により検出されたエンジン実回転数をトルク制限値設定部21に送出する。また、エンジンECU19は、回転数センサ17により検出されたエンジン実回転数、目標回転数設定部22により設定されたエンジン目標回転数、トルク制限値設定部21により設定されたエンジントルク制限値に基づいて、エンジントルク(動力)を制御する。
具体的には、エンジンECU19は、エンジン目標回転数とエンジン実回転数との偏差を算出し、その偏差がゼロになるようなエンジントルク指令値を求め、当該エンジントルク指令値をエンジントルク制限値で補正し、その補正したエンジントルク指令値を指令信号としてエンジン5に送出する。
例えば、エコモードスイッチ16で通常モードが選択された場合は、エンジントルク制限値が100%であるため、エンジントルク指令値がそのまま指令信号としてエンジン5に送出される。エコモードスイッチ16でエコモードが選択された場合に、例えばエンジントルク制限値がC%であるときは、エンジントルク指令値のC%が指令信号としてエンジン5に送出される。
なお、エンジン5がディーゼルエンジンである場合は、指令信号が燃料噴射弁に送出される。このとき、エコモードでは、燃料噴射弁による燃料噴射量が制限されるため、結果的にエンジントルクが制限されることになる。エンジン5がガソリンエンジンである場合は、指令信号がスロットルバルブに送出される。このとき、エコモードでは、スロットルバルブの開度、つまりエンジン5への吸入空気量が制限されるため、結果的にエンジントルクが制限されることになる。
以上において、主制御ユニット18のトルク制限値設定部21及び記憶部23とエンジンECU19とは、エンジン5のトルクを制限するためのエンジントルク制限値を設定し、エンジントルク制限値を用いてエンジン5のトルクを制限するように制御するエンジントルク制限手段と、エンジン回転数検出手段17により検出されたエンジン5の回転数が予め決められた第1回転数A以下であるときに、エンジントルク制限手段によるエンジン5のトルク制限を解除するように制御するエンジントルク制限解除手段とを構成する。
このとき、トルク制限値設定部21の上記手順S103,S104,S107,S108は、エンジントルク制限手段の一部として機能する。トルク制限値設定部21の上記手順S104〜S106は、エンジントルク制限解除手段の一部として機能する。
次に、本実施形態の動力制御装置14の動作を図5により説明する。図5において、エンジン回転数がアイドル回転数であるときは、エンジントルク制限値はC%となる。つまり、エンジン5のトルク制限がかかった状態となっている。これにより、燃費低減効果を維持することができる。
時刻t1において荷役装置2が重い荷物を持つと、エンジン回転数がアイドル回転数から下がり始める。そして、時刻t2においてエンジン回転数が高側回転数閾値Bになると、エンジントルク制限値がC%から高くなり始める。このとき、エンジン回転数の低下に従ってエンジントルク制限値が線形的に高くなるため、急なエンジントルクの変動が抑制される。
そして、時刻t3においてエンジン回転数が低側回転数閾値Aまで下がると、エンジントルク制限値が100%となる。つまり、エンジン5のトルク制限が解除された状態となる。その後、エンジン回転数が更に下がっても、エンジントルク制限値は100%に維持されたままとなる。このようにエンジン5のトルク制限が解除されるため、エンジン5のアイドル状態における荷役負荷によるエンジン回転数の落ち込みに対し、エンジン5は十分なトルクを発生し、エンストを回避することができる。
エンジン5のトルク制限が解除されると、エンジン回転数が高くなり始める。そして、時刻t4においてエンジン回転数が低側回転数閾値Aに達すると、エンジントルク制限値が100%から下がり始める。このとき、エンジン回転数の上昇に従ってエンジントルク制限値が線形的に低下するため、急なエンジントルクの変動が抑制される。
そして、時刻t5においてエンジン回転数が高側回転数閾値Bに達すると、エンジントルク制限値がC%となる。その後、エンジン回転数が更に上がっても、エンジントルク制限値はC%に維持されたままとなる。これにより、燃費低減効果を維持することができる。
以上のように本実施形態によれば、エコモードが選択された場合であっても、エンジン回転数が低側回転数閾値A以下のときは、エンジントルク制限値を100%とすることで、エンジン5のトルク制限を解除するようにしたので、エンジン5のアイドル状態において荷役装置2が重い荷物を持ったときに、急激な荷役負荷の変動によりエンジン回転数がアイドル回転数よりも低くなっても、エンストを抑止することができる。また、エンジン回転数が高側回転数閾値B以上のときは、エンジントルク制限値をC%とすることで、エンジン5のトルク制限をかけるようにしたので、燃費の低減に寄与することができる。以上により、急激な荷役負荷の変動によるエンストを防止することができると共に、フォークリフト1の燃費向上を図ることができる。
また、エンジン回転数が低側回転数閾値Aよりも高く且つ高側回転数閾値Bよりも低いときは、エンジン回転数の変化に従ってエンジントルク制限値が線形的に徐々に変化するので、急激なエンジントルクの変動を抑制することができる。これにより、運転者に違和感を与えることを防止できる。
さらに、高側回転数閾値Bをアイドル回転数よりも低くしたので、エンジン5のアイドル状態において、エンジン回転数の変動によってエンジントルク制限値が高くなることが防止される。このため、エンジン5のアイドル状態において、エンジン5のトルク制限が僅かでも解除された状態になることが防止される。これにより、更なる燃費向上を図ることができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものでは無い。例えば、上記実施形態では、エンジン回転数が低側回転数閾値Aよりも高く且つ高側回転数閾値Bよりも低い範囲では、エンジントルク制限値がエンジン回転数に従って線形的に変化するようになっているが、エンジントルク制限値が連続的に徐々に変化するのであれば、エンジントルク制限値をエンジン回転数に従って非線形的に変化させても良い。
また、上記実施形態では、高側回転数閾値Bをアイドル回転数よりも低くしたが、エンジン5のアイドル状態におけるエンジン回転数の変動が少ないような場合には、高側回転数閾値Bをアイドル回転数と一致させても良い。
さらに、上記実施形態は、エンジン式フォークリフトのエンジントルクを制御するものであるが、本発明の動力制御装置は、そのようなフォークリフト以外にも、バケット等の荷役装置を備えたエンジン式荷役車両にも適用可能である。