WO2012036163A1 - フォークリフトのエンジン制御装置 - Google Patents

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WO2012036163A1
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maximum
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engine
weight
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康男 原田
由孝 小野寺
橋本　淳
秀幸 平岩
西村　和則
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株式会社小松製作所
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    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B66F9/20—Means for actuating or controlling masts, platforms, or forks
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    • B66F17/00—Safety devices, e.g. for limiting or indicating lifting force
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    • B66F9/07572—Propulsion arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto

Definitions

  • the present invention relates to an engine control device for a forklift.
  • Attachments such as a mast and a fork as work machines are provided in front of the forklift body.
  • the work implement is driven according to the operation of the work implement control lever, the mast is tilted, and the fork as an attachment is lifted to change the position and posture of the load placed on the fork to a desired position and posture.
  • Forklifts have a vehicle weight ratio of about 1.8 times with no load and maximum load, and the vehicle weight ratio is very large.
  • FIG. 1 is a torque diagram showing engine output characteristics of a conventional forklift.
  • the horizontal axis indicates the engine speed N, and the vertical axis indicates the engine torque T.
  • L is the maximum torque line of the engine, and is fixed to one type.
  • the engine speed N corresponds to the accelerator opening.
  • the maximum torque line L is set so that the forklift can secure the maximum ascent speed at the maximum load and can secure the maximum climbing ability at the maximum load (maximum load and maximum travel load).
  • a regulation line LL ... Li ... LH is determined for each engine speed, that is, for each accelerator opening, and when the accelerator opening (engine speed Ni) is determined, the engine is set according to the load. While the rotation speed N is decreasing, the matching point between the engine absorption torque and the load moves on the corresponding regulation line Li. At a certain engine speed Ni, the matching point is located at a point where the maximum torque is reached on the regulation line Li, that is, at a point P on the maximum torque line L.
  • Such control for increasing the engine output torque T while the engine speed N decreases is realized by mechanical control or electronic control by an all-speed control type governor.
  • Patent Document 1 as a problem to be solved, the power output capability of the engine is automatically controlled according to the working state of the wheel loader. An invention is described in which the state of work is detected based on this and the maximum torque line of the engine is automatically selected.
  • Patent Document 2 in a forklift that uses a battery as a drive source, a problem to be solved is to obtain a necessary acceleration characteristic according to the use situation, and a traveling motor is used according to the weight of the load loaded on the fork.
  • An invention of variably setting an initial current value to be supplied is described.
  • a load measuring device for measuring the load of a load loaded on the fork is provided in the forklift, and the load measured by the load measuring device is displayed on the display, or the measured load is set to a set value.
  • An invention is described in which a warning is issued when the value is exceeded, or the mast's forward tilt angle and travel speed are limited in accordance with the measured load.
  • the maximum torque line L is set so as to ensure the maximum ascent speed and the maximum climbing ability at the maximum loading load.
  • the matching point transitions along this maximum torque line regardless of the magnitude of the load. It is passing through the maximum fuel consumption area.
  • the load in a forklift, once a heavy load is loaded, the load can be lifted at the maximum climbing speed, and it is possible to travel without acceleration failure with the maximum traveling performance in order to ensure workability. Is required.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and suppresses fuel consumption when the accelerator pedal is fully depressed in the state of no load or light load (light load load, light travel load).
  • the load can be lifted at the maximum climbing speed, and it is possible to travel without acceleration failure with the maximum traveling performance. To do.
  • the first invention is A torque diagram of an engine having a working device including a traveling device driven by an engine and an attachment driven and lifted by the engine, the engine having an engine speed axis and a torque axis by engine control
  • Maximum torque line setting means for presetting at least two maximum torque lines having different maximum torque values on the torque diagram
  • a weight measuring means for measuring the weight of the attachment and the load loaded on the attachment; When a threshold value for selecting the at least two maximum torque lines is determined with respect to the weight measured by the weight measuring means, and the weight measured by the weight measuring means is smaller than the threshold value Selects the maximum torque line with the smaller maximum torque value, and selects the maximum torque line with the larger maximum torque value when the weight measured by the weight measuring means is equal to or greater than the threshold value.
  • Maximum torque line selection means An engine control device for a forklift comprising engine control means for controlling the engine using the maximum torque line selected by the maximum torque line selection means.
  • the second invention is the first invention,
  • the maximum torque line setting means two maximum torque lines having different maximum torque values are set in advance, and the maximum torque line having a larger maximum torque value indicates that the forklift has a maximum load speed and a maximum ascent speed. It is characterized by being set to a maximum torque value that can be secured and that can secure a maximum climbing ability at a maximum load.
  • the third invention is the first invention or the second invention
  • a threshold value used when shifting from a state in which the maximum torque line having a smaller maximum torque value is selected to a state in which the maximum torque line having a larger maximum torque value is selected.
  • the engine when the forklift is in a non-loading state or a light load (light load load, light travel load), the engine is controlled using the maximum torque line with the smaller maximum torque value. When fully depressed, fuel consumption can be kept low.
  • FIG. 7 is a side view of the vehicle body 3 of the forklift 1.
  • FIG. 2 shows the structure of the working machine 2 of the forklift 1.
  • a mast 4 and a fork 5 as a work machine 2 are provided in front of the vehicle body 3 of the forklift 1.
  • the outer mast 4A is supported on the vehicle body 3 via a pair of left and right tilt cylinders 8.
  • the work implement 2 is driven in response to the operation of the work implement control lever 6 and the mast 4 is tilted or the fork 5 as an attachment is lifted, so that the position and posture of the load placed on the fork 5 can be set to a desired position, It can be changed to posture.
  • the mast 4 includes an outer mast 4A and an inner mast 4B.
  • the outer mast 4A is provided with an inner mast 4B that is movable up and down.
  • a fork 5 as an attachment is attached to the inner mast 4B so as to be movable up and down.
  • the body 10b of the pair of left and right lift cylinders 10 is fixed to the outer mast 4A so that the rod 10a faces upward.
  • the tip of the rod 10 a of the lift cylinder 10 is fixed to the pulley 11.
  • the shaft of the pulley 11 is attached to the inner mast 4B.
  • a chain 12 is wound around the pulley 11.
  • One end of the chain 12 is fixed to the outer mast 4 ⁇ / b> A, and the other end of the chain 12 is fixed to the fork 5.
  • FIG. 3 shows the configuration of the power transmission system of the forklift 1.
  • the driving force of the engine 13 is transmitted to the work machine hydraulic pump 15 and the HST hydraulic pump 16 via the PTO shaft 14.
  • the power transmission system from the HST hydraulic pump 16 to the drive wheel 24 constitutes the traveling device 7.
  • a hydrostatic transmission (HST) 17 includes an HST hydraulic pump 16, an HST hydraulic motor 18, inlet / outlet ports 16 a and 16 b of the HST hydraulic pump 16, and inlet / outlet ports 18 a of the HST hydraulic motor 18. , 18b and an oil passage 19 communicating with each other, and adjusting the tilt angles of the swash plate 16c of the HST hydraulic pump 16 and the swash plate 18c of the HST hydraulic motor 18 to change the capacity, thereby changing the speed.
  • HST hydrostatic transmission
  • the driving force of the HST hydraulic motor 18 is transmitted to the axle 21 via the differential gear 20.
  • the axle 21 is provided with a brake device 22 and a final gear 23.
  • the output shaft of the final gear 23 is connected to the drive wheel 24. Therefore, when the engine 13 is operating, the accelerator pedal 25 is depressed, and the travel direction lever 26 (not shown) is selected in the forward direction or the reverse direction, the drive wheels 24 are rotationally driven to move forward or reverse. To do.
  • the work implement operation lever 6 is a lever made of, for example, a joystick, and performs a lift up or down operation or a tilt operation according to the operation direction.
  • the pressure oil discharged from the discharge port 15 a of the work implement hydraulic pump 15 is supplied to the oil chamber 8 c of the tilt cylinder 8 through the control valve 27.
  • the tilt cylinder 8 is operated, and the mast 4 shown in FIG. 2 or FIG. 7 is tilted.
  • a pressure sensor 30 is provided in an oil passage 29 that communicates between the oil chamber 10 c of the lift cylinder 10 and the control valve 27.
  • the hydraulic oil in the oil passage 29 has a holding pressure corresponding to the weight of the fork 5 as an attachment and the load loaded on the fork 5.
  • FIG. 4 shows the configuration of the controller 31 that controls the engine 13.
  • the controller 31 includes weight measurement means 32, maximum torque line setting means 33, maximum torque line selection means 34, and engine control means 35.
  • a detection signal of the pressure sensor 30 is input to the controller 31 and a signal indicating an operation amount of the accelerator pedal 25 is input to the controller 31.
  • the holding pressure of the lift cylinder 10 detected by the pressure sensor 30 is sampled a plurality of times and averaged to calculate the average holding pressure. For example, an average holding pressure of 100 times (1 sec) is calculated using 10 msec as a sampling time.
  • the calculated average holding pressure corresponds to a weight M that is the sum of the weight of the fork 5 as an attachment and the weight of the load.
  • the weight M may be accurately measured by the weight measuring means 32. That is, based on the holding pressure of the lift cylinder 10 detected by the pressure sensor 30 and the correction coefficient, the weight M that is the sum of the weight of the fork 5 as an attachment and the weight of the load can be calculated.
  • the correction coefficient is obtained in advance based on the known weight of the fork 5, the weight of the lift bracket 9, and the weight of the inner mast 4B.
  • the maximum torque line setting means 33 two maximum torque lines having different maximum torque values on the torque diagram are set in advance.
  • FIG. 5 is a torque diagram corresponding to FIG. 1 and shows the output characteristics of the engine 13 of the forklift 1 of the embodiment.
  • the horizontal axis indicates the engine speed N, and the vertical axis indicates the engine torque T.
  • L1 is a maximum torque line having a larger maximum torque value
  • L2 is a maximum torque line having a smaller maximum torque value.
  • the maximum torque line L1 is set to a maximum torque value at which the forklift 1 can secure the maximum ascent speed at the maximum load and can secure the maximum climbing ability at the maximum load.
  • the maximum torque value can be set so that the load can be lifted at the maximum climbing speed and can be driven with the maximum driving performance without acceleration failure. Has been.
  • the maximum torque line L2 can keep fuel consumption low when the accelerator pedal 25 is fully depressed when there is no load or light load (light load, light travel load), and no load is applied.
  • the fork 5 can be lifted at the maximum ascent speed in a light load (light load load, light travel load) state, and the maximum torque that can ensure the workability by allowing the vehicle to travel without acceleration failure with the maximum travel performance. Is set to a value.
  • the maximum torque line selection means 34 of the controller 31 includes a load determination unit 41, a time determination unit 42, and a selection unit 43.
  • a threshold value Mth for selecting two maximum torque lines L1 and L2 with respect to the weight M measured by the weight measuring unit 32 is set.
  • two types of threshold values Mth are set to provide hysteresis.
  • the threshold value Mth1 used when shifting from the state in which the maximum torque line L2 having the smaller maximum torque value is selected to the state in which the maximum torque line L1 having the larger maximum torque value is selected is the maximum
  • the threshold value is set to a value larger than the threshold value Mth2 used when shifting from the state in which the maximum torque line L1 having the larger torque value is selected to the state in which the maximum torque line L2 having the smaller maximum torque value is selected. It has been.
  • the load determination unit 41 compares and determines the magnitude of the weight M measured by the weight measuring unit 32 and the threshold values Mth1 and Mth2 (step 101).
  • the time determination unit 42 determines whether or not the determination result of the load determination unit 41 is the same determination result continuously for a predetermined time (step 102).
  • the determination result of the load determination unit 41 is the same determination result continuously for a predetermined time (for example, 1 second) (determination Y in step 102)
  • the determination result of the load determination unit 41 is output to the selection unit 43 ( Step 103).
  • the time determination is provided in consideration of the fact that the holding pressure of the lift cylinder 10 fluctuates due to bouncing or the like while the forklift 1 is traveling.
  • the selection unit 43 selects the maximum torque line based on the determination result of the load determination unit 41. That is, when the determination result that the weight M measured by the weight measuring unit 32 is smaller than the threshold value Mth2 is input, the maximum torque line L2 having the smaller maximum torque value is selected and the weight measuring unit is selected. When the determination result that the weight M measured at 32 is greater than or equal to the threshold value Mth1 is input, the maximum torque line L1 having the larger maximum torque value is selected.
  • the engine 13 is controlled by an engine control means 35, a governor 36 and a fuel injection pump 37.
  • the engine control means 35 controls the engine output torque to be equal to or less than the maximum torque value defined by the selected maximum torque line, and obtains an engine speed N corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 25. And output to the governor 36.
  • the governor 36 generates the fuel injection amount command for limiting the engine output torque T to the maximum torque value defined by the selected maximum torque line, and the engine rotation speed N given as the control command.
  • the fuel injection pump 37 injects fuel into the engine 13 so as to obtain the fuel injection amount given as the fuel injection amount command.
  • the governor 36 is an all speed control type governor and performs mechanical control or electronic control.
  • a regulation line LL ... Li ... LH is defined for each engine speed N, that is, for each accelerator opening.
  • the accelerator opening engine speed Ni
  • the matching point is located at a point P2 that gives the maximum torque on the regulation line Li, that is, a point P2 on the maximum torque line L2.
  • the maximum torque point P2 on the maximum torque line L2 is a point where the torque value is smaller than the corresponding maximum torque point P1 on the maximum torque line L1 having the same engine speed Ni and the engine torque value being larger.
  • FIG. 6 shows the maximum torque lines L and L2 on the torque diagram of the engine 13 having the engine speed N axis and the torque T axis, as well as FIG. 5, and the equal fuel consumption lines F1, F2,. ... is also shown.
  • the equal fuel consumption lines F1, F2,... Fi are characteristics on the torque diagram in which the fuel consumption of the engine 13 becomes equal according to the engine speed N and the engine torque T.
  • the maximum torque line L is the maximum torque line fixed to one type as shown in FIG. 1, and the magnitude of the torque value corresponds to the maximum torque line L1.
  • A1 schematically shows an acceleration path of the engine 13 when the control of the prior art is performed.
  • A2 schematically shows the acceleration path of the engine 13 when the control of this embodiment is performed.
  • the accelerator pedal 25 is fully depressed when there is no load or a light load (light load load, light travel load).
  • a light load light load load, light travel load.
  • fuel consumption can be kept low.
  • the fuel consumption evaluation pattern of the forklift 1 which is one of the fuel consumption evaluation patterns, a fuel consumption suppression effect of about 4% was obtained.
  • the fork 5 can be raised at the maximum ascent speed when there is no load or light load (light load load, light travel load), and it can travel without acceleration failure with the maximum travel performance, thus ensuring workability. it can.
  • the maximum torque line L1 shown in FIG. 5 is selected. For this reason, a heavy load can be lifted at the maximum rising speed, and can be traveled without acceleration failure with the maximum travel performance, and workability at high loads can be ensured.
  • the forklift 1 once loads a load the load is constant unless the load is removed from the fork 5, and therefore the maximum torque line L1 cannot be switched to the maximum torque line L2 unintentionally during loading and loading. Absent.
  • the engine torque value can be suppressed to a low level as a whole of the work, which contributes to the improvement of the heat balance.
  • the present invention can be similarly applied when an attachment other than the fork 5 is attached to the forklift 1. Since the weight measuring means 32 can measure not only the weight of the load loaded on the attachment but also the weight M taking into account the weight of the attachment, the threshold Mth (threshold Mth1, Mth2) is set to the attachment. By changing depending on the type, it is possible to suppress fuel consumption and improve workability in all work forms.
  • FIG. 1 is a conventional torque diagram.
  • FIG. 2 is a diagram showing the structure of a working machine for a forklift.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the power transmission system of the forklift.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a controller that controls the engine.
  • FIG. 5 is a torque diagram of the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram comparing the acceleration path of the conventional engine used to explain the effects of the embodiment and the acceleration path of the engine of the embodiment.
  • FIG. 7 is a side view of the vehicle body of the forklift.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a procedure for determining the weight of the load.

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Abstract

　無積載若しくは軽負荷（軽荷重負荷、軽走行負荷）の状態のときにアクセルペダルが一杯に踏込まれた場合に、燃料消費を低く抑えることができ、しかも一旦重量のある荷物が積載された場合には、最大上昇速度で荷物を上昇でき、最大の走行性能をもって加速不良なく走行できるようにして作業性を確保することを目的とするフォークリフトのエンジン制御装置である。トルク線図上で最大トルク値の大きさが異なる複数の最大トルク線を少なくとも２つ予め設定する。そして、アタッチメントおよび当該アタッチメントに積載された荷物の重量を計測する。そして、計測された重量に対して、少なくとも２つの最大トルク線を選択するためのしきい値を定め、計測された重量がしきい値よりも小さい場合には、最大トルク値が小さい方の最大トルク線を選択するとともに、計測された重量がしきい値以上の場合には、最大トルク値が大きい方の最大トルク線を選択する。そして、選択された最大トルク線を用いてエンジンを制御する。

Description

フォークリフトのエンジン制御装置
　本発明は、フォークリフトのエンジン制御装置に関するものである。 
フォークリフトの車体前方には、作業機としてのマストおよびフォークなどのアタッチメントが設けられている。作業機操作レバーの操作に応じて作業機が駆動されマストがチルトされたりアタッチメントとしてのフォークがリフトされたりして、フォークに載せられた荷物の位置、姿勢を所望の位置、姿勢に変化させることができる。
　フォークリフトは、無積載時と最大積載時の車重比が約１．８倍であり、車重比が非常に大きい。
しかしながら、従来にあっては、最大積載時および最大走行負荷時に合わせてエンジン特性が定められていた。
図１は、従来のフォークリフトのエンジン出力特性を示したトルク線図である。横軸は、エンジン回転数Ｎを示し、縦軸は、エンジントルクＴを示している。Ｌは、エンジンの最大トルク線であり、１種類に固定されている。エンジン回転数Ｎは、アクセル開度に対応している。
　最大トルク線Ｌは、フォークリフトが最大積載負荷で最大上昇速度を確保でき、かつ最大負荷（最大積載負荷および最大走行負荷）で最大登坂能力を確保できるように設定されている。
　各エンジン回転数毎に、つまり各アクセル開度毎に、レギュレーションラインＬL…Ｌｉ…ＬHが定められており、アクセル開度（エンジン回転数Ｎi）が定まると、負荷の大きさに応じて、エンジン回転数Ｎが減少しながら、対応するレギュレーションラインＬi上を、エンジン吸収トルクと負荷とのマッチング点が移動する。あるエンジン回転数Ｎiでマッチング点は、レギュレーションラインＬi上で最大トルクとなる点、つまり最大トルク線Ｌ上の点Ｐに位置することとなる。このようなエンジン回転数Ｎが減少しながらエンジン出力トルクＴを増加させる制御は、オールスピード制御式ガバナによる機械式の制御または電子制御で実現される。
　下記特許文献１には、ホイールローダの作業の状態に応じて自動的にエンジンのパワー出力能力を制御することを解決課題として、ホイールローダの作業機のアームの油圧シリンダの圧力や傾斜計などに基づいて作業の状態を検出して自動的にエンジンの最大トルク線を選択するという発明が記載されている。
　下記特許文献２には、バッテリを駆動源とするフォークリフトにおいて、使用状況に応じた必要な加速特性を得ることを解決課題として、フォークに積載された荷物の重量の大きさに応じて走行モータに供給される初期電流値を可変設定するという発明が記載されている。
　下記特許文献３には、フォークリフトに、フォークに積載された荷物の荷重を計測する荷重計測装置を設け、荷重計測装置で計測された荷重をディスプレイに表示したり、計測された荷重が設定値を超えた場合に警告を出したり、計測された荷重に応じてマストの前傾角度や走行速度を制限するという発明が記載されている。
ＷＯ２００５／０２４２０８　Ａ１ 特開２００３－５４８９９号公報 特開２０１０－６６０４号公報
フォークリフトのようなアクセルペダルの踏込み操作によってエンジン回転数をコントロールする車両では、積載荷重負荷あるいは走行負荷の大小にかかわらずオペレータは、アクセルペダルを「踏込み勝手に」操作しがちである。ここで、図１に示すトルク線図上で、図中右肩上がりに、時間当たりの燃料消費量が増大する。
従来にあっては、図１に示すように最大トルク線Ｌは、最大積載荷重時の最大上昇速度および最大登坂能力を確保できるように設定されている。エンジンが低速状態（例えばローアイドル回転数）からアクセルペダルを急激に踏み込む急加速状態においては、負荷の大小にかかわらず過渡的にこの最大トルク線に沿ってマッチング点が推移していくが、エンジンの最大燃料消費域を通過していることになる。
一方、無積載若しくは軽負荷の状態の場合には、急加速状態のときにエンジン出力上、最大トルク線に沿う必要はなく、より低い出力レベルでも車両の性能に実用上問題はない。すなわち、従来は無積載若しくは軽負荷状態のときには、急加速時に過渡的に無駄に燃料を消費していることになり、アクセル操作が頻繁にフルに踏み込む状態が多いほどこの無駄が多くなる。
このように、フォークリフトでは、無積載若しくは軽負荷（軽荷重負荷、軽走行負荷）の状態のときにアクセルペダルが一杯に踏込まれた場合に、燃料消費を低く抑える必要性がある。
加えて、フォークリフトでは、一旦重量のある荷物が積載された場合には、最大上昇速度で荷物を上昇でき、最大の走行性能をもって加速不良なく走行できるようにすることが、作業性を確保するために必要となる。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、無積載若しくは軽負荷（軽荷重負荷、軽走行負荷）の状態のときにアクセルペダルが一杯に踏込まれた場合に、燃料消費を低く抑えることができ、しかも一旦重量のある荷物が積載された場合には、最大上昇速度で荷物を上昇でき、最大の走行性能をもって加速不良なく走行できるようにして作業性を確保することを解決課題とするものである。
　なお、先行技術文献のいずれにも、無積載若しくは軽負荷（軽荷重負荷、軽走行負荷）の状態のときにアクセルペダルが一杯に踏込まれた場合に、燃料消費を低く抑えることができ、しかも一旦重量のある荷物が積載された場合には、最大上昇速度で荷物を上昇でき、最大の走行性能をもって加速不良なく走行できるようにして作業性を確保することを解決課題とする発明は、記載されていない。
　第１発明は、
エンジンによって駆動される走行装置と前記エンジンによって駆動されてリフトされるアタッチメントを含む作業機を備えたフォークリフトであって、エンジンの制御によってエンジン回転数の軸とトルクの軸を持つエンジンのトルク線図上で、エンジン吸収トルクと負荷とのマッチングが行われるようにしたフォークリフトのエンジン制御装置において、
前記トルク線図上で最大トルク値の大きさが異なる複数の最大トルク線を少なくとも２つ予め設定する最大トルク線設定手段と、
前記アタッチメントおよび当該アタッチメントに積載された荷物の重量を計測する重量計測手段と、
前記重量計測手段で計測された重量に対して、前記少なくとも２つの最大トルク線を選択するためのしきい値を定め、前記重量計測手段で計測された重量が前記しきい値よりも小さい場合には、最大トルク値が小さい方の最大トルク線を選択するとともに、前記重量計測手段で計測された重量が前記しきい値以上の場合には、最大トルク値が大きい方の最大トルク線を選択する最大トルク線選択手段と、
前記最大トルク線選択手段で選択された最大トルク線を用いてエンジンを制御するエンジン制御手段と
を備えたことを特徴とするフォークリフトのエンジン制御装置。
第２発明は、第１発明において、
前記最大トルク線設定手段では、最大トルク値の大きさが異なる２つの最大トルク線が予め設定されており、最大トルク値が大きい方の最大トルク線は、フォークリフトが最大積載負荷で最大上昇速度を確保でき、かつ最大負荷で最大登坂能力を確保できる最大トルク値に設定されていること
を特徴とする。
第３発明は、第１発明または第２発明において、
前記最大トルク線選択手段では、最大トルク値が小さい方の最大トルク線が選択されている状態から最大トルク値が大きい方の最大トルク線を選択する状態に移行するときに使用されるしきい値は、最大トルク値が大きい方の最大トルク線が選択されている状態から最大トルク値が小さい方の最大トルク線を選択する状態に移行するときに使用されるしきい値よりも大きい値に定められていること
を特徴とする。
（発明の効果）　
　本発明によれば、フォークリフトにおいて無積載若しくは軽負荷（軽荷重負荷、軽走行負荷）の状態のときには、最大トルク値が小さい方の最大トルク線を用いてエンジンが制御されるため、アクセルペダルが一杯に踏込まれた場合に、燃料消費を低く抑えることができる。
一方、一旦重量のある荷物が積載された場合には、最大トルク値が大きい方の最大トルク線を用いてエンジンが制御されるため、最大上昇速度で荷物を上昇でき、最大の走行性能をもって加速不良なく走行できるようになり作業性が確保される。
　以下、図面を参照して本発明に係るフォークリフトのエンジン制御装置の実施の形態について説明する。
　図７は、フォークリフト１の車体３の側面図である。図２は、フォークリフト１の作業機２の構造を示している。
　図７に示すように、フォークリフト１の車体３の前方には、作業機２としてのマスト４およびフォーク５が設けられている。アウタマスト４Ａは、車体３に左右一対のチルトシリンダ８を介して支持されている。作業機操作レバー６の操作に応じて作業機２が駆動されマスト４がチルトされたりアタッチメントとしてのフォーク５がリフトされたりして、フォーク５に載せられた荷物の位置、姿勢を所望の位置、姿勢に変化させることができる。
　図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、それぞれフォーク５が上昇前の状態、フォーク５が中間位置に上昇した状態、フォーク５が最大位置に上昇した状態を示している。
マスト４は、アウタマスト４Ａとインナマスト４Ｂからなる。
　アウタマスト４Ａには、上下動自在にインナマスト４Ｂが設けられている。インナマスト４Ｂには、アタッチメントとしてのフォーク５が、上下動自在に取り付けられている。左右一対のリフトシリンダ１０のボディ１０ｂは、ロッド１０ａが上向きになるようにアウタマスト４Ａに固定されている。リフトシリンダ１０のロッド１０ａの先端は、滑車１１に固定されている。滑車１１の軸は、インナマスト４Ｂに取り付けられている。
滑車１１にはチェーン１２が巻き掛けられている。チェーン１２の一端はアウタマスト４Ａに固定され、チェーン１２の他端はフォーク５に固定されている。
　図３は、フォークリフト１の動力伝達系の構成を示している。
　エンジン１３の駆動力は、ＰＴＯ軸１４を介して作業機油圧ポンプ１５およびＨＳＴ油圧ポンプ１６に伝達される。ＨＳＴ油圧ポンプ１６から駆動輪２４までの動力伝達系は、走行装置７を構成する。
静流体駆動式トランスミッション（ＨＳＴ；Hydro-Static Transmission）１７は、ＨＳＴ油圧ポンプ１６と、ＨＳＴ油圧モータ１８と、ＨＳＴ油圧ポンプ１６の各流入出口１６ａ、１６ｂと、ＨＳＴ油圧モータ１８の各流入出口１８ａ、１８ｂとを連通する油路１９とからなり、ＨＳＴ油圧ポンプ１６の斜板１６ｃと、ＨＳＴ油圧モータ１８の斜板１８ｃの各傾転角を調整して各容量を変化させることにより、変速を行なう。
ＨＳＴ油圧モータ１８の駆動力は、デファレンシャルギア２０を介してアクスル２１に伝達される。アクスル２１には、ブレーキ装置２２とファイナルギア２３が設けられている。ファイナルギア２３の出力軸は、駆動輪２４に連結されている。このためエンジン１３が稼動しており、アクセルペダル２５が踏込まれ、図示しない走行方向レバー２６が前進方向若しくは後進方向に選択された場合には、駆動輪２４が回転駆動して前進走行または後進走行する。
作業機操作レバー６は、たとえばジョイスティックからなるレバーであり、操作方向に応じてリフト上げまたは下げ動作またはチルト動作を行う。作業機操作レバー６がチルト動作方向に操作されると、作業機油圧ポンプ１５の吐出口１５ａから吐出された圧油が制御弁２７を介してチルトシリンダ８の油室８ｃに供給される。これによりチルトシリンダ８が作動して、図２ないしは図７に示すマスト４がチルト動作する。
作業機操作レバー６がリフト上げ動作方向に操作されると、作業機油圧ポンプ１５の吐出口１５ａから吐出された圧油が制御弁２７から油路２９を通りリフトシリンダ１０の油室１０ｃに供給される。これにより図２に示すように、リフトシリンダ１０のロッド１０ａが上方に移動する。このため滑車１１とともにチェーン１２が上方に押し上げられ、インナーマスト４Ｂが上方に移動するとともに、フォーク５がインナーマスト４Ｂに対して上昇する。フォーク５は、ロッド１０ａの移動量（滑車１１の移動量）Ｈの２倍の移動量２Ｈをもって上昇する。
作業機操作レバー６がリフト下げ動作方向に操作されると、リフトシリンダ１０の油室１０ｃ内の圧油が油路２９を通り制御弁２７を介してタンク２８に解放される。これにより図２において、自重によってリフトシリンダ１０のロッド１０ａが下方に移動する。このため滑車１１とともにチェーン１２が下がり、インナーマスト４Ｂが下方に移動するとともに、フォーク５がインナーマスト４Ｂに対して下降する。
作業機操作レバー６が中立位置に位置されると、制御弁２７の開口が閉じられ、リフトシリンダ１０の油室１０ｃへの圧油の供給、排出が止まる。これにより図２において、リフトシリンダ１０のロッド１０ａの移動が停止して、フォーク５の高さが維持される。
リフトシリンダ１０の油室１０ｃと制御弁２７とを連通する油路２９には、圧力センサ３０が設けられている。油路２９内の作動油には、アタッチメントとしてのフォーク５およびフォーク５に積載された荷物の重量に対応する保持圧が発生している。
よって圧力センサ３０で油路２９内の作動油の圧力、つまりリフトシリンダ１０保持圧を検出することで、アタッチメントとしてのフォーク５およびフォーク５に積載された荷物の重量を計測することができる。　
図４は、エンジン１３を制御するコントローラ３１の構成を示している。
コントローラ３１は、重量計測手段３２と、最大トルク線設定手段３３と、最大トルク線選択手段３４と、エンジン制御手段３５を備えている。
コントローラ３１には、圧力センサ３０の検出信号が入力されるとともに、アクセルペダル２５の踏込み操作量を示す信号が入力される。
重量計測手段３２では、圧力センサ３０で検出されるリフトシリンダ１０の保持圧を複数回サンプリングして平均化する処理を施し、平均保持圧を算出する。たとえば、１０ｍｓｅｃをサンプリングタイムとして、１００回（１ｓｅｃ）の平均保持圧が算出される。算出された平均保持圧は、アタッチメントとしてのフォーク５の重量と荷物の重量とを合計した重量Ｍに相当する。
重量計測手段３２で重量Ｍを正確に計測してもよい。すなわち、圧力センサ３０で検出されたリフトシリンダ１０の保持圧と、補正係数に基づいて、アタッチメントとしてのフォーク５の重量と荷物の重量とを合計した重量Ｍを算出することができる。補正係数は、予め既知のフォーク５の重量とリフトブラケット９の重量とインナーマスト４Ｂの重量に基づき求められる。
　最大トルク線設定手段３３では、トルク線図上で最大トルク値の大きさが異なる２つの最大トルク線が予め設定されている。
図５は、図１に対応するトルク線図であり、実施例のフォークリフト１のエンジン１３の出力特性を示したものである。横軸は、エンジン回転数Ｎを示し、縦軸は、エンジントルクＴを示している。Ｌ１は、最大トルク値が大きい方の最大トルク線であり、Ｌ２は、最大トルク値が小さい方の最大トルク線である。
最大トルク線Ｌ１は、フォークリフト１が最大積載負荷で最大上昇速度を確保でき、かつ最大負荷で最大登坂能力を確保できる最大トルク値に設定されている。すなわち、一旦重量のある荷物が積載された場合には、最大上昇速度で荷物を上昇でき、最大の走行性能をもって加速不良なく走行できるようにして作業性を確保することができる最大トルク値に設定されている。
最大トルク線Ｌ２は、無積載若しくは軽負荷（軽荷重負荷、軽走行負荷）の状態のときにアクセルペダル２５が一杯に踏込まれた場合に、燃料消費を低く抑えることができ、しかも、無積載若しくは軽負荷（軽荷重負荷、軽走行負荷）の状態のときに最大上昇速度でフォーク５を上昇でき、最大の走行性能をもって加速不良なく走行できるようにして作業性を確保することができる最大トルク値に設定されている。
コントローラ３１の最大トルク線選択手段３４は、積荷判定部４１と、時間判定部４２と、選択部４３からなる。
積荷判定部４１には、重量計測手段３２で計測された重量Ｍに対して、２つの最大トルク線Ｌ１、Ｌ２を選択するためのしきい値Ｍｔｈが定められている。ただし、制御上のハンチングを防止するために、しきい値Ｍｔｈを２種類設定し、ヒステリシスを持たせている。
すなわち、最大トルク値が小さい方の最大トルク線Ｌ２が選択されている状態から最大トルク値が大きい方の最大トルク線Ｌ１を選択する状態に移行するときに使用されるしきい値Ｍｔｈ１は、最大トルク値が大きい方の最大トルク線Ｌ１が選択されている状態から最大トルク値が小さい方の最大トルク線Ｌ２を選択する状態に移行するときに使用されるしきい値Ｍｔｈ２よりも大きい値に定められている。
次に、図８に基づき、重量計測手段３２で計測された重量Ｍを判定する手順について説明する。
積荷判定部４１では、重量計測手段３２で計測された重量Ｍとしきい値Ｍｔｈ１、Ｍｔｈ２との大小を対比、判定する（ステップ１０１）。
時間判定部４２は、積荷判定部４１の判定結果が所定時間以上継続して同じ判定結果であるか否かを判定する（ステップ１０２）。積荷判定部４１の判定結果が所定時間（たとえば１秒）以上継続して同じ判定結果である場合には（ステップ１０２の判断Ｙ）、積荷判定部４１の判定結果を選択部４３に出力する（ステップ１０３）。時間判定を設けるようにしたのは、フォークリフト１が走行中にバウンドなどによってリフトシリンダ１０の保持圧が変動することなどを考慮したものである。
選択部４３では、積荷判定部４１の判定結果をもとに、最大トルク線を選択する。すなわち、重量計測手段３２で計測された重量Ｍがしきい値Ｍｔｈ２よりも小さいという判定結果が入力された場合には、最大トルク値が小さい方の最大トルク線Ｌ２を選択するとともに、重量計測手段３２で計測された重量Ｍがしきい値Ｍｔｈ１以上という判定結果が入力された場合には、最大トルク値が大きい方の最大トルク線Ｌ１を選択する。
このようにして最大トルク線選択手段３４で最大トルク線が選択されると、選択された最大トルク線の情報は、エンジン制御手段３５に出力される。
エンジン１３の制御は、エンジン制御手段３５とガバナ３６と燃料噴射ポンプ３７によって行なわれる。
エンジン制御手段３５は、エンジン出力トルクを、選択された最大トルク線で規定される最大トルク値以下に制限し、かつアクセルペダル２５の踏込み操作量に対応するエンジン回転数Ｎを得るための制御指令を生成し、ガバナ３６に出力する。
ガバナ３６は、制御指令として与えられたエンジン回転数Ｎとなり、エンジン出力トルクＴを、選択された最大トルク線で規定される最大トルク値以下に制限する燃料噴射量指令を生成し、燃料噴射ポンプ３７に出力する。燃料噴射ポンプ３７は、燃料噴射量指令として与えられた燃料噴射量が得られるようにエンジン１３に燃料を噴射する。
ガバナ３６は、オールスピード制御式ガバナであり、機械式の制御または電子制御が行なわれる。
　図５に示すように、エンジントルク値が小さい最大トルク線Ｌ２が選択された場合を想定する。
各エンジン回転数Ｎ毎に、つまり各アクセル開度毎に、レギュレーションラインＬL…Ｌｉ…ＬHが定められており、アクセル開度（エンジン回転数Ｎi）が定まると、負荷の大きさに応じて、エンジン回転数Ｎが減少しながら、対応するレギュレーションラインＬi上を、エンジン吸収トルクと負荷とのマッチング点が移動する。あるエンジン回転数Ｎiでマッチング点は、レギュレーションラインＬi上で最大トルクとなる点Ｐ２、つまり最大トルク線Ｌ２上の点Ｐ２に位置することとなる。この最大トルク線Ｌ２上の最大トルク点Ｐ２は、同じエンジン回転数Ｎiで、エンジントルク値が大きい方の最大トルク線Ｌ１上の対応する最大トルク点Ｐ１よりもトルク値が小さい点である。
つぎに図６を用いて本実施例の効果について説明する。
図６は、図５と同様に、エンジン回転数Ｎの軸とトルクＴの軸を持つエンジン１３のトルク線図上で、最大トルク線Ｌ、Ｌ２を示すとともに、等燃費線Ｆ１、Ｆ２…Ｆi…を併せて示している。等燃費線Ｆ１、Ｆ２…Ｆi…は、エンジン回転数Ｎ、エンジントルクＴに応じて、エンジン１３の燃料消費量が等しくなるトルク線図上の特性のことである。
最大トルク線Ｌは、図１に示す、従来１種類に固定されていた最大トルク線であり、トルク値の大きさは、最大トルク線Ｌ１に相当する。
図６において、Ａ１は、従来技術の制御が行なわれたときのエンジン１３の加速経路を概略示している。また、Ａ２は、本実施例の制御が行なわれたときのエンジン１３の加速経路を概略示している。
これら加速経路の対比から明らかなように、本実施例によれば、無積載若しくは軽負荷（軽荷重負荷、軽走行負荷）の状態のときにアクセルペダル２５が一杯に踏込まれた場合であっても、燃料消費を低く抑えることができるのがわかる。たとえばフォークリフト１の燃費評価パターンの一つである「Ｖシェープコースでの燃費評価」で、約４％の燃料消費抑制効果が得られた。
しかも、無積載若しくは軽負荷（軽荷重負荷、軽走行負荷）の状態のときに最大上昇速度でフォーク５を上昇でき、最大の走行性能をもって加速不良なく走行できるため、作業性を確保することができる。
これに対して、一旦重量のある荷物が積載された場合には、図５に示す最大トルク線Ｌ１が選択されることになる。このため重量のある荷物を最大上昇速度で荷物を上昇でき、最大の走行性能をもって加速不良なく走行でき、高負荷時の作業性を確保することができる。しかも、フォークリフト１は、一度荷物を積載したら、荷物をフォーク５から取り除かない限り荷重は一定であるので、荷持積載中に、最大トルク線Ｌ１が意図せずに最大トルク線Ｌ２に切り替わることはない。
また、本実施例によると、アクセルペダル２５を激しく操作したとしても、作業全体でみればエンジントルク値が低く抑えられるため、ヒートバランス改善にも寄与することになる。
以上の説明では、アタッチメントがフォーク５である場合を想定して説明した。しかし、フォークリフト１にフォーク５以外のアタッチメントが装着された場合にも同様にして本発明を適用することができる。重量計測手段３２では、アタッチメントに積載された荷物の重量のみならず、アタッチメントの自重を加味した重量Ｍを計測することができるため、しきい値Ｍｔｈ（しきい値Ｍｔｈ１、Ｍｔｈ２）を、アタッチメントの種類によって変更することで、あらゆる作業形態で燃料消費の抑制と作業性の向上が図られる。
また、以上の説明では、最大トルク値の大きさが異なる最大トルク線を２つ設定して、いずれかを選択する場合を例にとり説明したが、最大トルク値の大きさが異なる最大トルク線を３つ以上設定しておき、いずれかを選択する実施も当然可能である。
図１は、従来のトルク線図である。 図２は、フォークリフトの作業機の構造を示した図である。 図３は、フォークリフトの動力伝達系の構成を示した図である。 図４は、エンジンを制御するコントローラの構成を示した図である。 図５は、実施例のトルク線図である。 図６は、実施例の効果を説明するために用いた従来のエンジンの加速経路と実施例のエンジンの加速経路を対比した図である。 図７は、フォークリフトの車体の側面図である。 図８は、積荷の重量を判定する手順を示すフローチャートである。

Claims (3)

  1. エンジンによって駆動される走行装置と前記エンジンによって駆動されてリフトされるアタッチメントを含む作業機を備えたフォークリフトであって、エンジンの制御によってエンジン回転数の軸とトルクの軸を持つエンジンのトルク線図上で、エンジン吸収トルクと負荷とのマッチングが行われるようにしたフォークリフトのエンジン制御装置において、
    前記トルク線図上で最大トルク値の大きさが異なる複数の最大トルク線を少なくとも２つ予め設定する最大トルク線設定手段と、
    前記アタッチメントおよび当該アタッチメントに積載された荷物の重量を計測する重量計測手段と、
    前記重量計測手段で計測された重量に対して、前記少なくとも２つの最大トルク線を選択するためのしきい値を定め、前記重量計測手段で計測された重量が前記しきい値よりも小さい場合には、最大トルク値が小さい方の最大トルク線を選択するとともに、前記重量計測手段で計測された重量が前記しきい値以上の場合には、最大トルク値が大きい方の最大トルク線を選択する最大トルク線選択手段と、
    前記最大トルク線選択手段で選択された最大トルク線を用いてエンジンを制御するエンジン制御手段と
    を備えたことを特徴とするフォークリフトのエンジン制御装置。
  2. 前記最大トルク線設定手段では、最大トルク値の大きさが異なる２つの最大トルク線が予め設定されており、最大トルク値が大きい方の最大トルク線は、フォークリフトが最大積載負荷で最大上昇速度を確保でき、かつ最大負荷で最大登坂能力を確保できる最大トルク値に設定されていること
    を特徴とする請求項１記載のフォークリフトのエンジン制御装置。
  3. 前記最大トルク線選択手段では、最大トルク値が小さい方の最大トルク線が選択されている状態から最大トルク値が大きい方の最大トルク線を選択する状態に移行するときに使用されるしきい値は、最大トルク値が大きい方の最大トルク線が選択されている状態から最大トルク値が小さい方の最大トルク線を選択する状態に移行するときに使用されるしきい値よりも大きい値に定められていること
    を特徴とする請求項１記載のフォークリフトのエンジン制御装置。
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