KR100760129B1 - 작업 차량의 제어 장치 - Google Patents

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쯔요시 나까무라
겐따로 이또가
겐로꾸 스기야마
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히다찌 겐끼 가부시키가이샤
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Abstract

대작업량과 연비 절약을 양립시킬 수 있는 작업차량의 제어 장치를 제공한다. 제어기(10)는 엔진 회전수를 기초로 하여 최대 펌프 흡수 토크 및 엔진 출력 토크를 결정하기 위한 테이블(10a, 10b 및 10e, 10f)과, 결정된 최대 펌프 흡수 토크 및 엔진 출력 토크를 작업량 모드시나 연비 절약 모드시에 의해 절환하는 선택부(10c, 10g)를 구비하고, 연비 절약 모드용의 펌프 흡수 토크 특성은 고회전 영역에서 작은 최대 펌프 흡수 토크(TB)가 되도록 설정되고, 연비 절약 모드용 엔진 출력 특성은 고회전 영역에 있어서 낮은 엔진 출력 토크가 되도록 설정되어 있다.
제어기, 테이블, 토크 컨버터, 트랜스미션, 액슬, 액튜에이터

Description

작업 차량의 제어 장치{CONTROL DEVICE FOR WORKING VEHICLE}
본 발명은 엔진에 의해 트랜스미션을 구동하여 주행을 행하는 동시에, 엔진에 의해 유압 펌프를 구동하여 작업 액튜에이터를 작동하여 소정의 작업을 행하는 휠 로더나 텔레스코픽 핸들러 등의 작업 차량의 제어 장치에 관한 것이다.
이러한 종류의 작업 차량에 있어서의 제어 장치의 종래 기술로서 일본 특허 공고 평8-6613호 공보나 일본 특허 제2968558호 공보에 기재된 것이 있다.
일본 특허 공고 평8-6613호 공보에 기재된 종래 기술은 작업에 적합한 엔진 출력 특성과, 주행에 적합한 엔진 출력 특성의 2종류의 엔진 출력 특성을 준비하고, 작업 상태인지 주행 상태인지에 따라서 엔진 출력 특성을 절환하여 사용하여 엔진 출력을 제어하는 데 있어서, 주행 상태에 있고 토크 컨버터 속도비가 작을(저속) 때에는 트랜스미션 토크가 작업 상태에서의 토크를 초과하지 않도록 연료 분사량을 제어하여 토크 컨버터에 가해지는 과대 토크의 발생을 방지하는 것이다.
일본 특허 제2968558호 공보에 기재된 종래 기술은, 주행 구동 장치와 액튜에이터의 부하의 합이 엔진의 출력 토크보다 작을 때에는 펌프 흡수 토크를 크게 하여 작업량을 확보하고, 부하의 합이 엔진의 토크보다 클 때에는 펌프 흡수 토크를 작게 하여 큰 주행 토크를 확보하여 큰 견인력을 유지하도록 한 것이다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공고 평8-6613호 공보
특허문헌 2 : 일본 특허 제2968558호 공보
휠 로더나 텔레스코픽 핸들러 등의 작업 차량에서는, 주행하면서 프론트 작업기를 움직이게 하는 작업(주행과 프론트 작업기의 복합 작업)을 행하는 것이 많다. 이와 같은 복합 작업에 있어서 프론트 작업기에 의한 작업량은 작업의 종류에 따라 크게 변동한다. 주행과 프론트 작업기의 복합 작업에서 프론트 작업기의 작업량이 큰 경우에는 유압 펌프의 흡수 토크도 커지므로, 유압 펌프의 흡수 토크와 트랜스미션 토크(주행 토크)의 합이 엔진 출력 토크 이상이 되어 엔진 출력이 풀로 사용되는 운전 상태가 된다. 따라서, 이와 같은 작업에서는, 작업량을 늘리기 위해서는 엔진의 출력 토크는 가능한 한 크게 설정하는 것이 바람직하다. 한편, 작업량이 작은 경우에는 유압 펌프의 흡수 토크도 작아, 유압 펌프의 흡수 토크와 트랜스미션 토크(주행 토크)의 합은 엔진 출력 토크 이하가 된다. 따라서, 이 경우에는 엔진 출력 토크를 낮출 수 있으면, 연비 절약이 되어 바람직하다.
일본 특허 공고 평8-6613호 공보에 기재된 종래 기술은 작업에 적합한 엔진 출력 특성과 주행에 적합한 엔진 출력 특성으로 절환 가능하여, 작업에 적합한 엔진 출력 특성으로는 엔진 출력 토크를 크게 하고 있으므로 대작업량을 기대할 수 있고, 주행에 적합한 엔진 출력 특성으로는 엔진 출력 토크를 낮추고 있으므로 연비 절약 효과를 기대할 수 있다. 그러나, 이 종래 기술에서는 프론트 작업기를 움직이는 작업을 행하는 경우에는 작업량이 작은 경우에도 작업에 적합한 엔진 출력 특성으로 절환되므로 연비 절약 효과를 얻을 수 없다.
일본 특허 제2968558호 공보에 기재된 종래 기술은 작업 상태에 따라서 유압 펌프의 흡수 토크를 바꾸고 있지만, 엔진 출력 특성은 일정하여 소부하 작업에서는 연비 절약 효과를 얻을 수 없다.
이상과 같이 종래 기술은 모두 대작업량과 연비 절약을 양립시킬 수 없었다.
본 발명의 목적은 대작업량과 연비 절약을 양립시킬 수 있는 작업 차량의 제어 장치를 제공하는 것이다.
(1) 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 엔진과, 이 엔진의 출력 토크와 회전수를 제어하는 연료 분사 장치와, 상기 엔진에 의해 구동되는 주행용 트랜스미션과, 상기 엔진에 의해 구동되는 가변 용량 유압 펌프와, 이 유압 펌프의 토출유에 의해 구동되는 유압 액튜에이터와, 상기 유압 펌프의 흡수 토크가 최대 흡수 토크를 초과하지 않도록 제어하는 제1 펌프 토크 제어 수단을 구비한 작업 차량의 제어 장치에 있어서, 절환 수단과, 상기 절환 수단의 지시에 따라서 미리 설정한 적어도 2개의 엔진 출력 토크 특성 중 한쪽을 선택하고, 이 엔진 출력 토크 특성을 기초로 하여 상기 연료 분사 장치를 제어하여 상기 엔진의 출력 토크를 제어하는 엔진 토크 제어 수단과, 상기 절환 수단의 지시에 따라서 미리 설정한 적어도 2개의 펌프 흡수 토크 특성 중 한쪽을 선택하고, 이 펌프 흡수 토크 특성을 기초로 하여 상기 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 제어하는 제2 펌프 토크 제어 수단을 구비하는 것으로 한다.
이와 같이 절환 수단과 엔진 토크 제어 수단 및 제2 펌프 토크 제어 수단을 마련하여, 절환 수단의 지시에 따라서 엔진 출력 토크 특성과 펌프 흡수 토크 특성을 절환하여 연료 분사 장치와 펌프 토크 제어 수단을 제어하고, 엔진 출력 토크와 펌프 흡수 토크를 제어함으로써, 작업량이 큰 경우에는 엔진 출력 토크가 커지는 엔진 출력 토크 특성을 선택함으로써 작업량을 늘릴 수 있고, 작업량이 작은 경우에는 엔진 출력 토크가 작아지는 엔진 출력 토크 특성을 선택함으로써 연비 절약을 얻을 수 있어, 대작업량과 연비 절약을 양립시킬 수 있다.
(2) 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는 상기 절환 수단은 작업량 모드와 연비 절약 모드 중 어느 하나를 지시하는 스위치이고, 상기 엔진 토크 제어 수단은 연비 절약 모드에서는 엔진 회전수가 높은 측의 엔진 출력 토크가 작업량 모드보다도 작아지는 출력 토크 특성을 선택하고, 상기 제2 펌프 토크 제어 수단은 연비 절약 모드에서는 상기 엔진 토크 제어 수단에 의한 엔진 출력 토크의 저하에 맞추어 엔진 회전수가 높은 측의 최대 펌프 흡수 토크가 작업량 모드보다도 작아지는 펌프 흡수 토크 특성을 선택한다.
휠 로더나 텔레스코픽 핸들러 등의 작업 차량에 있어서 주행력(견인력)은 중요하고, 주행력은 작업 상태에 관계없이 가능한 한 크게 할 수 있는 것이 바람직하다.
연비 절약 모드에서 엔진 토크 제어 수단에 의한 엔진 출력 토크의 저하에 맞추어, 엔진 회전수가 높은 측의 펌프 흡수 토크가 작업량 모드보다도 작아지는 최대 펌프 흡수 토크 특성을 선택함으로써, 엔진 출력 토크가 작아도 주행 토크의 저하를 회피할 수 있고, 양호한 작업성을 얻을 수 있다.
(3) 또한, 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 바람직하게는 상기 엔진 토크 제어 수단은 상기 엔진 출력 특성으로부터 그 때의 엔진 회전수에 대응하는 연료 분사량을 연산하고, 이 연료 분사량 이하로 목표 연료 분사량을 제한하여 상기 연료 분사 장치를 제어한다.
이에 의해 선택한 엔진 출력 특성을 얻을 수 있다.
(4) 또한, 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 바람직하게는 상기 엔진 토크 제어 수단은 상기 엔진 출력 특성으로서 엔진 회전수에 대한 연료 분사량 특성을 설정하고, 이 연료 분사량 특성으로부터 결정되는 연료 분사량 이하로 목표 연료 분사량을 제한하여 상기 연료 분사 장치를 제어한다.
이에 의해 선택한 엔진 출력 특성을 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 대작업량과 연비 절약을 양립시킬 수 있다.
또한, 연비 절약 모드에서 엔진 출력 토크가 작아도 주행 토크의 저하를 회피할 수 있어, 양호한 작업성을 얻을 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 작업 차량의 제어 장치를 포함하는 구동 장치 전체의 시스템 구성도이다.
도2는 본 발명이 적용되는 작업 차량의 일예인 휠 로더의 외관을 도시하는 도면이다.
도3은 제어기의 엔진 및 펌프 제어에 관한 제어 내용을 나타내는 기능 블럭도이다.
도4는 테이블에 설정되는 작업량 모드용 엔진 출력 특성과 연비 절약 모드용의 엔진 출력 특성을 비교하여 나타내는 도면이다.
도5는 토크 제어 레귤레이터에 의해 토크 제어될 때의 펌프 압력과 펌프 경전(傾轉)과의 관계를 나타내는 도면이다.
도6은 연료 분사 장치 제어부의 처리 내용을 나타내는 기능 블럭도이다.
도7은 리미터 연산부에 있어서의 최대 연료 분사량의 증감에 따라서 상한 리미터의 제한치가 증감하는 모습을 나타내는 도면이다.
도8은 작업량 모드 선택시의 엔진 출력 토크와 최대 펌프 흡수 토크와 트랜스미션 토크의 관계를 나타내는 도면이다.
도9는 연비 절약 모드 선택시의 엔진 출력 토크와 최대 펌프 흡수 토크와 트랜스미션 토크의 관계를 나타내는 도면이다.
도10은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 제어기의 엔진 및 펌프 제어에 관한 제어 내용을 나타내는 기능 블럭도이다.
도11은 연료 분사 장치 제어부의 처리 내용을 나타내는 기능 블럭도이다.
[부호의 설명]
1 : 엔진
2 : 전자 연료 분사 장치
4 : 토크 컨버터
5 : 트랜스미션
6 : 액슬
8 : 주행 페달
10 : 제어기
10a, 10b : 최대 펌프 흡수 토크에 관한 테이블
10c : 선택부
10d : 출력부
10e, 10f : 엔진 출력 토크에 관한 테이블
10g : 선택부
10h : 연료 분사 장치 제어부
11 : 모드 절환 스위치
15 : 유압 펌프
16 : 제어 밸브
17 : 액튜에이터
21 : 토크 제어 레귤레이터
22 : 토크 제어 전자 밸브
25 : 회전 센서
100a : 회전수 편차 연산부
100b : 연료 분사량 변환부
100c : 적분 가산부
100d : 최대 연료 분사량 연산부
100e : 리미터 연산부
100f : 일차 지연 요소
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 이용하여 설명한다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 작업 차량의 제어 장치를 포함하는 구동 장치 전체의 시스템 구성도이다.
도1에 있어서, 본 실시 형태에 관한 작업 차량은 원동기인 디젤 엔진(이하 단순히 엔진이라 함)(1)을 구비하고, 엔진(1)에는 전자 연료 분사 장치(2)가 설치되고, 이 전자 연료 분사 장치(2)에 의해 엔진(1)의 출력 토크와 회전수가 제어된다. 엔진(1)의 출력축에는 토크 컨버터(4)를 구비한 주행용 트랜스미션(5)이 연결되고, 트랜스미션(5)을 엔진(1)에 의해 구동함으로써 액슬(6)을 구동하여 주행을 행한다. 엔진(1)의 목표 회전수를 지시하는 수단으로서 주행 페달(8)이 설치되어 있다. 주행 페달(8)의 신호는 제어기(10)에 입력되고, 그 입력을 기초로 하여 제어기(10)로부터 전자 연료 분사 장치(2)에 제어 신호를 출력하여 연료 분사량을 제어한다. 또한, 작업량 모드와 연비 절약 모드의 절환을 지시하는 수단으로서 모드 절환 스위치(11)가 설치되고, 모드 절환 스위치(11)의 신호도 제어기(10)에 입력된다.
엔진(1)의 출력축에는 가변 용량형의 유압 펌프(15)가 연결되고, 유압 펌프(15)는 엔진(1)에 의해 구동되어 압유(壓油)를 토출한다. 유압 펌프(15)의 토출 유로에는 제어 밸브(16)가 접속되어 있다. 제어 밸브(16)는 조작 레버 등의 조작 수단에 의해 조작되어 액튜에이터(17)에 압유를 공급한다. 액투에이터(17)는 예를 들어 휠 로더의 프론트 작업 장치를 구동하는 유압 실린더이다.
유압 펌프(15)에는 토크 제어 레귤레이터(21)가 구비되어 있다. 토크 제어 레귤레이터(21)는 유압 펌프(15)의 토출 압력이 상승할 때, 그에 따라서 유압 펌프(15)의 경전(傾轉)(용량)이 감소하고, 유압 펌프(15)의 흡수 토크가 설정치(최대 펌프 흡수 토크)를 초과하지 않도록 유압 펌프(15)의 경전(용량)을 제어한다. 토크 제어 레귤레이터(21)의 설정치(최대 펌프 흡수 토크)는 가변으로, 토크 제어 전자 밸브(22)에 의해 제어된다. 토크 제어 전자 밸브(22)는 유압 펌프(15)의 토출압을 유압원으로 하여 동작하는 전자 비례 밸브이고, 제어기(10)로부터 출력되는 제어 신호에 의해 작동한다.
또한, 엔진(1)에는 엔진 회전수를 검출하는 회전 센서(25)가 설치되고, 회전 센서(25)의 신호도 제어기(10)에 입력된다.
도2에 본 발명이 적용되는 작업 차량의 일예인 휠 로더의 외관을 도시한다. 도2에 있어서, 100은 휠 로더이고, 휠 로더(100)는 차체 전방부(101)와 차체 후방부(102)로 구성되고, 차체 전방부(101)와 차체 후방부(102)는 연결 장치(103)를 거쳐서 굴곡 가능하게 연결되어 있다. 차체 전방부(101)에는 프론트 작업 장치(105)와 차륜(전방륜)(106)이 설치되고, 차체 후방부(102)에는 운전실(107)과 차륜(후방륜)(108)이 설치되고, 운전실(107)에는 운전석(110), 핸들(111), 조작 레버(112)가 설치되어 있다. 프론트 작업 장치(105)는 버킷(120)과 리프트 아암(121)으로 이루어지고, 버킷(120)은 버킷 실린더(122)의 신축에 의해 틸트 덤프 동작하고, 리프트 아암(121)은 아암 실린더(123)의 신축에 의해 상하로 동작한다. 도1에 도시한 액 튜에이터(17)는 버킷 실린더(122) 및 아암 실린더(123)를 대표한 것이다.
또한, 도1에 도시한 엔진(1) 및 유압 펌프(15)는 제어 밸브(16), 토크 제어 레귤레이터(21) 및 토크 제어 밸브(22)와 함께 차체 후방부(102)에 배치되고, 후방륜(108)은 트랜스미션(5) 및 액슬(6)을 거쳐서 엔진(1)에 의해 구동된다. 주행 페달(8)은 운전실(107)의 바닥 상에 설치되고, 모드 절환 스위치(11)는 운전실(107)의 전방부 캐비닛(113)에 설치되고, 제어기(10)는 운전실(107) 내의 적소, 예를 들어 운전석(110)의 하측에 배치되어 있다.
도1에 도시한 액튜에이터(17)는 버킷 실린더(122) 및 아암 실린더(123)를 대표한 것으로, 이들을 구동함으로써 프론트 작업 장치(105)를 조작할 수 있다.
도3에 제어기(10)의 엔진 및 펌프 제어에 관한 처리 내용을 기능 블럭도로 나타낸다.
제어기(10)는 엔진 회전수를 기초로 하여 유압 펌프(15)의 최대 흡수 토크(최대 펌프 흡수 토크)를 결정하기 위한 2개의 테이블(10a, 10b)과, 이 2개의 테이블(10a, 10b)에서 결정된 최대 펌프 흡수 토크를 작업량 모드시나 연비 절약 모드시에 따라 절환하는 선택부(10c)와, 선택부(10c)에서 절환되어 선택된 최대 펌프 흡수 토크를 얻을 수 있도록 토크 제어 전자 밸브(22)에 지령 신호를 출력하는 출력부(10d)를 구비하고 있다.
또한, 제어기(10)는 엔진 회전수를 기초로 하여 엔진(1)의 출력 토크(엔진 출력 토크)를 결정하기 위한 2개의 테이블(10e, 10f)과, 이 2개의 테이블(10e, 10f)에서 결정된 엔진 출력 토크를 작업량 모드시나 연비 절약 모드시에 따라 절환 하는 선택부(10g)와, 선택부(10g)에서 절환되고 선택된 엔진 출력 토크를 초과하지 않도록 목표 연료 분사량을 연산하여 전자 연료 분사 장치(2)에 제어 신호를 출력하는 연료 분사 장치 제어부(10h)를 구비하고 있다.
최대 펌프 흡수 토크에 관한 2개의 테이블(10a, 10b) 중 테이블(10a)은 작업량 모드용이고, 테이블(10b)은 연비 절약 모드용이고, 각각 작업량 모드용의 펌프 흡수 토크 특성과 연비 절약 모드용의 펌프 흡수 토크 특성이 설정되어 있다. 작업량 모드용의 펌프 흡수 토크 특성은 엔진 회전수에 관계없이 최대 펌프 흡수 토크가 일정해지는 특성이고, 그 일정한 최대 펌프 흡수 토크는 예를 들어 종래의 토크 제어 레귤레이터의 설정치와 동일한 정도의 크기(TA)이다. 연비 절약 모드용의 펌프 흡수 토크 특성은 저회전 영역에서는 작업량 모드용의 최대 펌프 흡수 토크와 동일한 정도의 크기(TA)이고, 고회전 영역에서는 작업량 모드용의 최대 펌프 흡수 토크보다도 작은 펌프 흡수 토크(TB)가 되는 특성이다.
엔진 출력 토크에 관한 2개의 테이블(10e, 10f) 중 테이블(10e)은 작업량 모드용이고, 테이블(10f)은 연비 절약 모드용으로, 각각 작업량 모드용의 엔진 출력 특성과 연비 절약 모드용의 엔진 출력 특성이 설정되어 있다. 도4에 테이블(10e, 10f)에 설정되는 작업량 모드용의 엔진 출력 특성과 연비 절약 모드용의 엔진 출력 특성을 비교하여 나타낸다. 도4에는 등연비 곡선도 함께 나타내고 있다. 작업량 모드용의 엔진 출력 특성은 고회전 영역에 있어서 엔진 출력 토크가 커지는 특성이고, 연비 절약 모드용의 엔진 출력 특성은 고회전 영역에 있어서 작업량 모드용에 비해 낮은 엔진 출력 토크가 되는 특성이다. 연비 절약 모드에서 엔진 출력 토크 가 작아지는 양은 최대 펌프 흡수 토크가 작아지는 양에 대응하고 있다. 바꾸어 말하면, 연비 절약 모드용의 펌프 흡수 토크 특성은 엔진 출력 특성으로 엔진 출력 토크가 작아지는 만큼 최대 펌프 흡수 토크가 작아지도록 설정되어 있다. 또한, 연비 절약 모드용의 특성의 고회전 영역에 있어서의 엔진 출력 토크는 작업량 모드용에 비해 낮기 때문에, 작업량 모드용의 것보다 연비가 좋은 곡선 상에 위치하고 있다 .
2개의 테이블(10a, 10b)은 각각 회전 센서(25)에 의해 검출된 엔진(1)의 회전수를 입력하고 그에 따른 최대 펌프 흡수 토크를 결정한다. 선택부(10c)는 모드 절환 스위치(11)로부터의 신호를 입력하여, 그 신호가 작업량 모드를 나타내고 있을 때에는 작업량 모드용 테이블(10a)에서 결정된 최대 펌프 흡수 토크를 선택하고, 모드 절환 스위치(11)로부터의 신호가 연비 절약 모드를 나타내고 있을 때에는 연비 절약 모드용 테이블(10b)에서 결정된 최대 펌프 흡수 토크를 선택한다. 선택부(10c)에서 선택된 최대 펌프 흡수 토크는 출력부(10d)로 이송되고, 출력부(10d)는 그 최대 펌프 흡수 토크를 토크 제어 전자 밸브(22)의 지령 신호로 변환하여 출력한다.
도5에 상기한 바와 같이 토크 제어 전자 밸브(22)에 의해 가변 제어되는 설정치를 기초로 토크 제어 레귤레이터(21)가 작동할 때의 유압 펌프(15)의 토출 압력(펌프 압력)과 유압 펌프(15)의 경전(펌프 경전)과의 관계를 나타낸다. 작업량 모드용 테이블(10a)이 선택되었을 때 및 연비 절약 모드용 테이블(10b)이 선택되어 엔진(1)이 저회전 영역에 있을 때, 유압 펌프(15)의 최대 펌프 흡수 토크는 TA가 되고, 연비 절약 모드용 테이블(10b)이 선택되어 엔진(1)이 고회전 영역에 있을 때, 유압 펌프(15)의 최대 펌프 흡수 토크는 TB가 된다. 토크 제어 레귤레이터(21)는 펌프 토출 압력이 상승할 때, 그에 따라서 최대 펌프 흡수 토크의 특성선을 따라 펌프 경전을 감소시켜 유압 펌프(15)의 흡수 토크가 설정치(최대 펌프 흡수 토크)(TA 또는 TB)를 초과하지 않도록 유압 펌프(15)의 경전(용량)을 제어한다. 또한, 동일한 펌프 압력(P1)이라도 최대 펌프 흡수 토크가 TA에서 TB로 감소하면 펌프 경전은 q1에서 q2로 감소하고, 그에 따라서 펌프 토출 유량도 감소한다.
다른 2개의 테이블(10e, 10f)은 각각 회전 센서(25)에 의해 검출된 엔진(1)의 회전수를 입력하고 그에 따른 엔진 출력 토크를 결정한다. 선택부(10g)는 모드 절환 스위치(11)로부터의 신호를 입력하고, 그 신호가 작업량 모드를 나타내고 있을 때에는 작업량 모드용 테이블(10e)에서 결정된 엔진 출력 토크를 선택하고, 모드 절환 스위치(H)로부터의 신호가 연비 절약 모드를 나타내고 있을 때에는 연비 절약 모드용 테이블(10f)에서 결정된 엔진 출력 토크를 선택한다. 선택부(10g)에서 선택된 엔진 출력 토크는 연료 분사 장치 제어부(10h)로 이송되고, 그 엔진 출력 토크를 초과하지 않도록 목표 연료 분사량을 연산하여 전자 연료 분사 장치(2)에 제어 신호를 출력한다.
도6에 연료 분사 장치 제어부(10h)의 처리 내용을 기능 블럭도로 도시한다.
연료 분사 장치 제어부(10h)는 회전수 편차 연산부(100a), 연료 분사량 변환부(100b), 적분 가산부(100c), 최대 연료 분사량 연산부(100d), 리미터 연산부(100e), 1차 지연 요소(100f)의 각 제어 기능을 갖고 있다.
회전수 편차 연산부(100a)는 주행 페달(8)에 의해 지시된 목표 엔진 회전수와 회전 센서(25)에 의해 검출된 실제의 엔진 회전수를 비교하여 회전수 편차(ΔN)를 산출하고, 연료 분사량 변환부(100b)는 그 회전수 편차(ΔN)에 게인(KF)을 곱하는 동시에 상한 및 하한의 리미터 처리를 하여 목표 연료 분사량의 증분(ΔFN)을 연산하고, 적분 가산부(100c)는 1차 지연 요소(100f)로부터의 목표 연료 분사량(FN1)의 전회치(FN2)에 그 증분(ΔFN)을 가산하여 새로운 목표 연료 분사량(FN3)을 연산한다.
한편, 선택부(10g)에서 선택된 엔진 출력 토크는 최대 연료 분사량 연산부(100d)로 이송되고, 최대 연료 분사량 연산부(100d)는 그 엔진 출력 토크를 연료 분사량으로 변환하여, 그것을 최대 연료 분사량(FNmax)으로 하여 리미터 연산부(100e)로 이송한다. 여기서, 엔진 출력 토크와 연료 분사량은 대개 비례 관계에 있고, 최대 연료 분사량 연산부(100d)는 그 관계를 이용하여 변환을 행한다.
리미터 연산부(100e)는 목표 연료 분사량(FN3)에 상한 리미터를 적용하여 목표 연료 분사량(FN1)으로 한다. 상한 리미터의 제한치는 가변이고, 도7에 나타낸 바와 같이 최대 연료 분사량(FNmax)의 증감에 따라서 상한 리미터의 제한치도 증감한다.
리미터 연산부(100e)에서 얻게 된 목표 연료 분사량(FN1)은 제어 전류로 변환되고, 전자 연료 분사 장치(2)에 출력되어 연료 분사량을 제어한다. 이에 의해 실제의 엔진 회전수가 목표 회전수보다 작을 때[회전수 편차(ΔN)가 플러스일 때]는 목표 연료 분사량(FN1)을 증대시키고, 실제의 엔진 회전수가 목표 회전수보다 커지면[회전수 편차(ΔN)가 마이너스일 때] 목표 연료 분사량(FN1)을 감소시키도록, 즉 회전수 편차(ΔN)가 0이 되어 실제 엔진 회전수가 목표 회전수에 일치하도록 연료 분사량이 제어된다. 또한 엔진(1)의 출력 토크가 테이블(10e 또는 10f)에서 결정되어 선택부(10g)에서 선택된 엔진 출력 토크를 초과하지 않도록 연료 분사량이 제어된다.
이상에 있어서, 토크 제어 레귤레이터(21)는 유압 펌프(15)의 흡수 토크가 최대 흡수 토크를 초과하지 않도록 제어하는 제1 펌프 토크 제어 수단을 구성하고, 제어기(10)의 테이블(10a, 10b), 선택부(10c), 출력부(10d)와 토크 제어 전자 밸브(22)는 모드 절환 스위치(11)의 지시에 따라서 미리 설정한 적어도 2개의 펌프 흡수 토크 특성 중 한쪽을 선택하고, 이 펌프 흡수 토크 특성을 기초로 하여 유압 펌프(15)의 최대 흡수 토크를 제어하는 제2 펌프 토크 제어 수단을 구성하고, 테이블(10e, 10f), 선택부(10g), 연료 분사 장치 제어부(10h)는 모드 절환 스위치(11)의 지시에 따라서 미리 설정한 적어도 2개의 엔진 출력 토크 특성 중 한쪽을 선택하고, 이 엔진 출력 토크 특성을 기초로 하여 전자 연료 분사 장치(2)를 제어하여 엔진(1)의 출력 토크를 제어하는 엔진 토크 제어 수단을 구성한다.
도8에 작업량 모드 선택시의 엔진(1)의 출력 토크(엔진 출력 토크)와 유압 펌프(15)의 최대 흡수 토크(최대 펌프 흡수 토크)와 트랜스미션 토크와의 관계를 나타내고, 도9에 연비 절약 모드 선택시의 엔진 출력 토크와 최대 펌프 흡수 토크와 트랜스미션 토크와의 관계를 나타낸다. 도면 중, A가 엔진 출력 토크, B가 최대 펌프 흡수 토크로, 각각 테이블(10e, 10f)의 엔진 출력 토크 특성 및 테이블 (10a, 10b)의 펌프 흡수 토크 특성에 대응하고 있다. 또한, C가 트랜스미션 토크이다. 트랜스미션 토크라 함은 엔진(1)에 의해 트랜스미션(5)이 구동될 때의 트랜스미션(5)의 입력 토크로, 엔진 회전수가 상승함에 따라서 트랜스미션 토크도 증대한다. 또한, 트랜스미션 속도비 ＝ 트랜스미션(5)의 출력 회전수/트랜스미션(5)의 입력 회전수(＝ 엔진 회전수)라 정의할 때, 속도비가 작아짐에 따라서 트랜스미션 토크는 커진다. 도8 및 도9에 나타내는 트랜스미션 토크는 임의의 트랜스미션 속도비에 있어서의 것이다.
도8 및 도9에 있어서, 엔진 출력 토크에 대해 최대 펌프 흡수 토크만큼 트랜스미션(5)에서 사용 가능한 토크(주행용 엔진 출력 토크)(D)는 낮아진다. 이 주행용 엔진 출력 토크(D)의 특성과 트랜스미션 토크(C)의 특성과의 교점(M)이 매칭점이고, 그곳이 엔진 회전수이다.
작업량 모드 선택시에는, 엔진 출력 토크로서 도3에 도시한 테이블(10e)의 엔진 출력 토크 특성으로 결정된 토크가 선택되고, 최대 펌프 흡수 토크로서 도3에 도시한 테이블(10a)의 펌프 흡수 토크 특성으로 결정된 토크가 선택되고, 그들의 차가 주행용 엔진 출력 토크가 된다. 이 경우, 테이블(10a)의 펌프 흡수 토크 특성의 토크의 크기는 종래와 동일한 정도이고, 유압 펌프(15)의 유량은 많아져 충분한 작업량을 확보할 수 있다. 또한, 테이블(10e)의 엔진 출력 토크 특성은 고회전 영역에 있어서 커지는 특성이므로, 주행용 엔진 출력 토크(D)의 특성도 고회전 영역에 있어서 커져 매칭점(M)에 있어서 충분한 주행력을 얻을 수 있다.
연비 절약 모드 선택시에는, 엔진 출력 토크로서 도3에 도시한 테이블(10f)의 엔진 출력 토크로 결정된 토크가 선택되고, 최대 펌프 흡수 토크로서 도3에 도시한 테이블(10b)의 최대 펌프 흡수 토크 특성으로 결정된 토크가 선택되고, 그것들의 차가 주행용 엔진 출력 토크가 된다. 이 경우, 테이블(10f)의 엔진 출력 토크 특성은 고회전 영역에 있어서 작업량 모드용에 비해 작아지는 특성이고, 테이블(10b)의 펌프 흡수 토크 특성도 그 만큼 고회전 영역에서는 작업량 모드용의 토크보다도 작아지는 특성이다. 따라서, 유압 펌프(15)의 유량은 점점 감소하고 작업량도 점점 감소하지만, 고회전 영역에 있어서의 주행용 엔진 토크의 크기는 작업량 모드 선택시와 동일한 정도가 되므로, 주행력은 작업량 모드 선택시와 동일한 정도가 되어 충분한 주행력을 얻을 수 있다.
또한, 엔진 출력 토크는 고회전 영역에 있어서 작아지기 때문에, 도4에 도시한 바와 같이 엔진 토크와 연비율의 관계도에 있어서 연비율이 좋은 점에서 엔진(1)을 운전할 수 있고, 연비를 개선할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에 따르면, 모드 절환 스위치(11)에 의해 작업량 모드를 선택한 경우에는 테이블(10e)의 대작업량에 적합한 엔진 출력 토크 특성으로 결정된 토크가 선택되므로 작업량을 늘릴 수 있고, 연비 절약 모드를 선택한 경우에는 테이블(10f)의 연비 절약에 적합한 엔진 출력 특성으로 결정된 토크가 선택되기 위해 연비 절약 효과를 얻을 수 있다. 또한, 연비 절약 모드를 선택한 경우에는 테이블(10b)의 고회전 영역에 있어서 토크가 작은 펌프 흡수 토크 특성으로 결정된 토크가 선택되어, 주행용 엔진 토크 특성의 고회전 영역에 있어서의 토크가 저하되지 않으므로 큰 주행력을 유지할 수 있고, 작업성을 양호하게 유지할 수 있 다.
본 발명의 제2 실시 형태를 도10 및 도11에 의해 설명한다. 도면 중, 도3 및 도6에 도시한 부분과 동등한 것에는 동일한 부호를 부여하고 있다.
도10은 본 실시 형태에 있어서의 제어기의 엔진 및 펌프 제어에 관한 처리 내용을 나타내는 기능 블럭도로, 제1 실시 형태에 있어서의 도3에 상당하는 것이다. 또한, 도11은 연료 분사 장치 제어부의 처리 내용을 나타내는 기능 블럭도로, 제1 실시 형태에 있어서의 도6에 상당하는 것이다.
본 실시 형태는 도10에 도시한 엔진 제어에 관한 2개의 테이블(10Ae, 10Af)에 엔진 출력 토크가 아닌 연료 분사량의 특성을 설정하고, 엔진 회전수를 기초로 하여 연료 분사량을 직접 결정한다. 이 경우, 연료 분사량은 엔진 1회전당 연료 분사량을 의미하고, 이 연료 분사량의 특성은 제1 실시 형태에 있어서 테이블(10e, 10f)에 설정된 엔진 출력 토크 특성을 기초로 하여 결정한다. 즉, 테이블(10Ae, 10Af)에는 작업량 모드용의 연료 분사량 특성과 연비 절약 모드용의 연료 분사량 특성이 각각 설정되고, 이들 특성은 테이블(10e, 10f)에 설정된 작업량 모드용의 엔진 출력 토크 특성 및 연비 절약 모드용 엔진 출력 특성을 실현할 수 있는 특성이다.
또한, 그 결과, 연료 분사 장치 제어부(10Ah)에 있어서의 최대 연료 분사량 연산부(100d)는 불필요해지고, 선택부(10g)에서 선택한 연료 분사량을 최대 연료 분사량(FNmax)으로서 직접 리미터 연산부(100e)에 입력한다.
이상에 있어서, 제어기의 테이블(10a, 10b), 선택부(10c), 출력부(10d)와 토 크 제어 전자 밸브(22)(도1 참조)는 모드 절환 스위치(11)의 지시에 따라서 미리 설정된 적어도 2개의 펌프 흡수 토크 특성 중 한쪽을 선택하고, 이 펌프 흡수 토크 특성을 기초로 하여 유압 펌프(15)의 최대 흡수 토크를 제어하는 제2 펌프 토크 제어 수단을 구성하고, 테이블(10Ae, 10Af), 선택부(10g), 연료 분사 장치 제어부(10Ah)는 모드 절환 스위치(11)의 지시에 따라서 미리 설정된 적어도 2개의 엔진 출력 토크 특성 중 한쪽을 선택하고, 이 엔진 출력 토크 특성을 기초로 하여 전자 연료 분사 장치(2)를 제어하여 엔진(1)의 출력 토크를 제어하는 엔진 토크 제어 수단을 구성한다.
이상과 같이 구성한 본 실시 형태에 있어서도 제1 실시 형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 엔진 회전수에 대응하는 엔진 회전당의 연료 분사량을 직접 구하므로, 각각의 엔진 회전수에 있어서 보다 정확한 토크 제어가 가능해진다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 엔진(1)과, 이 엔진의 출력 토크와 회전수를 제어하는 연료 분사 장치(2)와, 상기 엔진에 의해 구동되는 주행용 트랜스미션(5)과, 상기 엔진에 의해 구동되는 가변 용량 유압 펌프(15)와, 이 유압 펌프의 토출유에 의해 구동되는 유압 액튜에이터(17)와, 상기 유압 펌프의 흡수 토크가 최대 흡수 토크를 초과하지 않도록 제어하는 제1 펌프 토크 제어 수단(21)을 구비한 작업 차량의 제어 장치에 있어서,
    절환 수단(11)과,
    상기 절환 수단의 지시에 따라서 미리 설정한 적어도 2개의 엔진 출력 토크 특성 중 한쪽을 선택하고, 이 엔진 출력 토크 특성을 기초로 하여 상기 연료 분사 장치를 제어하고 상기 엔진의 출력 토크를 제어하는 엔진 토크 제어 수단(10e, 10f, 10g, 10h)과,
    상기 절환 수단의 지시에 따라서 미리 설정한 적어도 2개의 펌프 흡수 토크 특성 중 한쪽을 선택하고, 이 펌프 흡수 토크 특성을 기초로 하여 상기 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 제어하는 제2 펌프 토크 제어 수단(10a, 10b, 10c, 10d)을 구비하고,
    상기 절환 수단은 작업량 모드와 연비 절약 모드 중 어느 하나를 지시하는 스위치(11)이고,
    상기 엔진 토크 제어 수단(10e, 10f, 10g, 10h)은 연비 절약 모드에서는 엔진 회전수가 높은 측의 엔진 출력 토크가 작업량 모드보다도 작아지는 출력 토크 특성을 선택하고,
    상기 제2 펌프 토크 제어 수단(10a, 10b, 10c, 10d)은 연비 절약 모드에서는 상기 엔진 토크 제어 수단에 의한 엔진 출력 토크의 저하에 맞추어 엔진 회전수가 높은 측의 최대 펌프 흡수 토크가 작업량 모드보다도 작아지는 펌프 흡수 토크 특성을 선택하는 것을 특징으로 하는 작업 차량의 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 엔진 토크 제어 수단(10e, 10f, 10g, 10h)은 상기 엔진 출력 특성으로부터 그 때의 엔진 회전수에 대응하는 연료 분사량을 연산하고, 이 연료 분사량 이하로 목표 연료 분사량을 제한하여 상기 연료 분사 장치(2)를 제어하는 것을 특징으로 하는 작업 차량의 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 엔진 토크 제어 수단(10Ae, 10Af, 10g, 10Ah)은 상기 엔진 출력 특성으로서 엔진 회전수에 대한 연료 분사량 특성을 설정하고, 이 연료 분사량 특성으로부터 결정되는 연료 분사량 이하로 목표 연료 분사량을 제한하여 상기 연료 분사 장치(2)를 제어하는 것을 특징으로 하는 작업 차량의 제어 장치.
  5. 엔진(1)과, 이 엔진의 출력 토크와 회전수를 제어하는 연료 분사 장치(2)와, 상기 엔진에 의해 구동되는 주행용 트랜스미션(5)과, 상기 엔진에 의해 구동되는 가변 용량 유압 펌프(15)와, 이 유압 펌프의 토출유에 의해 구동되는 유압 액튜에이터(17)와, 상기 유압 펌프의 흡수 토크가 최대 흡수 토크를 초과하지 않도록 제어하는 제1 펌프 토크 제어 수단(21)을 구비한 작업 차량의 제어 장치에 있어서,
    절환 수단(11)과,
    상기 절환 수단의 지시에 따라서 미리 설정한 적어도 2개의 엔진 출력 토크 특성 중 한쪽을 선택하고, 이 엔진 출력 토크 특성을 기초로 하여 상기 연료 분사 장치를 제어하고 상기 엔진의 출력 토크를 제어하는 엔진 토크 제어 수단(10e, 10f, 10g, 10h)과,
    상기 절환 수단의 지시에 따라서 미리 설정한 적어도 2개의 펌프 흡수 토크 특성 중 한쪽을 선택하고, 이 펌프 흡수 토크 특성을 기초로 하여 상기 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 제어하는 제2 펌프 토크 제어 수단(10a, 10b, 10c, 10d)을 구비하고,
    상기 엔진 토크 제어 수단(10e, 10f, 10g, 10h)은 상기 엔진 출력 특성으로부터 그 때의 엔진 회전수에 대응하는 연료 분사량을 연산하고, 이 연료 분사량 이하로 목표 연료 분사량을 제한하여 상기 연료 분사 장치(2)를 제어하는 것을 특징으로 하는 작업 차량의 제어 장치.
  6. 엔진(1)과, 이 엔진의 출력 토크와 회전수를 제어하는 연료 분사 장치(2)와, 상기 엔진에 의해 구동되는 주행용 트랜스미션(5)과, 상기 엔진에 의해 구동되는 가변 용량 유압 펌프(15)와, 이 유압 펌프의 토출유에 의해 구동되는 유압 액튜에이터(17)와, 상기 유압 펌프의 흡수 토크가 최대 흡수 토크를 초과하지 않도록 제어하는 제1 펌프 토크 제어 수단(21)을 구비한 작업 차량의 제어 장치에 있어서,
    절환 수단(11)과,
    상기 절환 수단의 지시에 따라서 미리 설정한 적어도 2개의 엔진 출력 토크 특성 중 한쪽을 선택하고, 이 엔진 출력 토크 특성을 기초로 하여 상기 연료 분사 장치를 제어하고 상기 엔진의 출력 토크를 제어하는 엔진 토크 제어 수단(10e, 10f, 10g, 10h)과,
    상기 절환 수단의 지시에 따라서 미리 설정한 적어도 2개의 펌프 흡수 토크 특성 중 한쪽을 선택하고, 이 펌프 흡수 토크 특성을 기초로 하여 상기 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 제어하는 제2 펌프 토크 제어 수단(10a, 10b, 10c, 10d)을 구비하고,
    상기 엔진 토크 제어 수단(10Ae, 10Af, 10g, 10Ah)은 상기 엔진 출력 특성으로서 엔진 회전수에 대한 연료 분사량 특성을 설정하고, 이 연료 분사량 특성으로부터 결정되는 연료 분사량 이하로 목표 연료 분사량을 제한하여 상기 연료 분사 장치(2)를 제어하는 것을 특징으로 하는 작업 차량의 제어 장치.
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