专利名称：作业车辆和作业车辆的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种作业车辆和作业车辆的控制方法。
背景技术：
通常，在轮式装载机等作业车辆上搭载有HST (Hydro Static Transmission静液 压无级变速装置)。如专利文件I所述，HST式作业车辆用发动机来驱动液压泵，通过自液 压泵排出的工作油驱动行驶用液压马达，由此作业车辆行驶。在这种HST式作业车辆中，能 够通过控制发动机转速、液压泵的容量、行驶用液压马达的容量等来控制车速和牵引力。
并且，作业车辆具有发动机控制装置，该发动机控制装置根据预先设定的发动机 输出扭矩线控制发动机的输出。图13是表示发动机输出扭矩线的一个例子的图。发动机 输出扭矩线表示根据发动机转速发动机能够输出的扭矩的上限值。发动机控制装置控制发 动机的燃料喷射装置，以获得与设定的节气门开度对应的目标转速。节气门开度是根据被 操作人员操作的油门操作部件的操作量(以下称为“油门操作量”)来设定的。在图13中，实 线LlOO表示油门操作量为100%时的发动机输出扭矩线，该发动机输出扭矩线相当于例如 发动机的额定值或最大功率输出，而虚线L75表示在高负载作业状态下油门操作量为75% 时的发动机输出扭矩线。发动机控制装置控制发动机的输出，以使发动机的输出扭矩在发 动机输出扭矩线以下。
现有技术文件
专利文件
专利文件1:(日本)特开2008-275012号 发明内容
发明要解决的技术问题
在上述作业车辆中，在由发动机输出扭矩线表示的范围内，能够根据负载来控制 发动机转速和输出扭矩。因此，在负载小的状态下，将油门操作量设定为100 %时，作业车辆 在发动机的输出处于如图13所示的低负载且高转速的区域R内的状态下被运转，该状态下 的运转是耗油量增加的主因。
通过进行降低节气门开度的上限的控制，就能够避免在如上所述的低负载且高转 速的区域中使用发动机。但是，如果不顾作业车辆的行驶状态和作业状况而降低节气门开 度的上限，则存在不能够充分获得必要的发动机的输出的可能。在该情况下，不能够充分发 挥作业车辆的行驶性能或者作业性能。
本发明的课题在于提供能够在抑制作业车辆的行驶性能或作业性能下降的同时 减少耗油量的作业车辆和作业车辆的控制方法。
用于解决技术问题的技术手段
本发明第一方面的作业车辆具有发动机、节气门开度设定部、第一液压泵、行驶用 液压马达、第二液压泵、工作装置、第一控制部、第二控制部。节气门开度设定部设定发动机的节气门开度，第一液压泵被发动机驱动，行驶用液压马达被从第一液压泵排出的工作油驱动，第二液压泵被发动机驱动，工作装置被从第二液压泵排出的工作油驱动，第一控制部识别工作装置的作业状态，并根据识别的作业状态设定节气门开度的上限，第二控制部基于由节气门开度设定部设定的节气门开度和由第一控制部设定的节气门开度中小的节气门开度来控制发动机的输出。需要说明的是，“作业状态”是指作业车辆进行的作业的种类，例如包括挖掘作业、载货作业、铲起作业等。本发明第二方面的作业车辆在第一方面的作业车辆的基础上，第一控制部在判定为作业状态是挖掘作业时降低节气门开度的上限。本发明第三方面的作业车辆在第二方面的作业车辆的基础上，工作装置具有铲斗和支撑铲斗的动臂，第一控制即使判定为作业状态是挖掘作业，当动臂的长度方向的角度在规定角度以上时，也不降低节气门开度的上限，动臂的长度方向的角度被定义为越向上方值越变大。本发明第四方面的作业车辆在第一方面的作业车辆的基础上，第一控制部判定是否使用了工作装置，与不使用工作装置相比，在使用工作装置时增大节气门开度的上限。本发明第五方面的作业车辆在第一方面的作业车辆的基础上，第一控制部基于规定与车速对应的节气门开度的上限的节气门上限信息设定节气门开度的上限，节气门上限信息包括第一节气门上限信息和第二节气门上限信息，第二节气门上限信息规定对应于车速比第一节气门上限信息低的节气门开度的上限，第一控制部在判定为作业状态是规定的第一作业时，基于第一节气门上限信息设定节气门开度的上限，第一控制部在判定为作业状态是与第一作业相比负载小的规定的第二作业时，基于第二节气门上限信息设定节气门开度的上限。本发明第六方面的作业车辆在第五方面的作业车辆的基础上，节气门上限信息包含节气门开度的上限随着车速的增大而逐渐增大的特性。本发明第七方面的作业车辆在第一至第六方面中任一方面的作业车辆的基础上，在车速大于规定的速度时，第一控制部不设定节气门开度的上限。本发明第八方面的作业车辆在第一至第七方面中任一方面的作业车辆的基础上，进一步具有使车速降低的微动操作部件，第一控制部判定是否使用了微动操作部件，与不使用微动操作部件时相比，在使用微动操作部件时第一控制部增大节气门开度的上限。本发明第九方面的作业车辆的控制方法是具有发动机、节气门开度设定部、第一液压泵、行驶用液压马达、第二液压泵及工作装置的作业车辆的控制方法。节气门开度设定部设定发动机的节气门开度，第一液压泵被发动机驱动，行驶用液压马达被从第一液压泵排出的工作油驱动，第二液压泵被发动机驱动，工作装置被从第二液压泵排出的工作油驱动。本方面的作业车辆的控制方法包括以下步骤。在第一步骤中识别工作装置的作业状态，在第二步骤中根据识别的作业状态设定节气门开度的上限，在第三步骤中基于由节气门开度设定部设定的节气门开度和由第一控制部设定的节气门开度中小的节气门开度控制发动机的输出。发明效果在本发明第一方面的作业车辆中，根据作业状态设定节气门开度的上限。例如，作业状态为工作装置的负载大而行驶用液压马达的负载小的作业时，即使发动机转速下降，对作业车辆的行驶性或作业性产生的影响也小。因此，在这样的作业状态下，通过对节气门 开度设定上限，能够在抑制作业车辆的行驶性或作业性下降的同时减少耗油量。
在本发明第二方面的作业车辆中，当判定为作业状态是挖掘作业时，降低节气门 开度的上限。在挖掘作业中，工作装置的负载大而行驶用液压马达的负载小。因此，在挖掘 作业中，通过降低节气门开度的上限，能够在抑制作业车辆的行驶性或作业性下降的同时 减少耗油量。
在本发明第三方面作业车辆中，即使在挖掘作业中，当动臂的长度方向的角度在 规定角度以上时，也不降低节气门开度的上限。在这样的作业状态下，进行使铲斗大幅上升 的作业的情况较多，所以在挖掘作业中也会有特别大的负载施加到工作装置上。因此，通过 在这样的作业状态下不降低节气门开度的上限，能够抑制作业性下降。
在本发明第四方面的作业车辆中，与不使用工作装置时相比，在使用工作装置时 增大节气门开度的上限。由此，能够抑制作业性下降。
在本发明第五方面的作业车辆中，当判定为作业状态是与第一作业相比负载小的 规定的第二作业时，基于第二节气门上限信息设定节气门开度的上限。由此，在进行负载小 的作业时，通过进一步降低节气门开度的上限就能够进一步减少耗油量。
在本发明第六方面的作业车辆中，节气门上限信息包含节气门开度的上限随着车 速增大而逐渐增大的特性，因此，能够抑制节气门开度骤然变化。由此，能够抑制作业车辆 产生振动。
在本发明第七方面的作业车辆中，当车速大于规定的速度时不设定节气门开度的 上限。由此，能够抑制行驶性下降。
在本发明第八方面的作业车辆中，与不使用微动操作部件时相比，在使用微动操 作部件时增大节气门开度的上限。微动操作部件由操作人员想要在低速条件下进行工作装 置的作业时操作。即，操作人员希望在为了提高工作装置的功率而增加发动机的输出却不 提高车速的前提下进行作业。因而，在使用微动操作部件时，通过增大节气门开度的上限就 能够抑制作业性下降。
在本发明第九方面的作业车辆的控制方法中，根据作业状态设定节气门开度的上 限。例如，当作业状态是工作装置的负载大而行驶用液压马达的负载小的作业时，即使发动 机转速下降，对作业车辆的行驶性或作业性产生的影响也小。因此，在这样的作业状态下， 通过对节气门开度设定上限，能够在抑制作业车辆的行驶性或作业性下降的同时减少耗油量。
图1是表示本发明一实施方式的作业车辆的结构的侧视图。
图2是表示搭载在本发明一实施方式的作业车辆上的HST系统的液压回路图。
图3是表不发动机的输出扭矩线的一个例子的图。
图4是表示泵容量-驱动回路压特性的一个例子的图。
图5是表示表示马达容量-驱动回路压特性的一个例子的图。
图6是表示作业车辆的车速-牵引力线图的一个例子的图。
图7是表示节气门上限脉谱图的一个例子的图。
图8是表示油门操作量与设定的节气门开度的关系的图。图9是表示节气门限制控制中的判定处理的流程图。图10是表示动臂角度的定义的图。图11是表示每个作业状态所选择的节气门上限脉谱图的表。图12是表示选择了各节气门上限脉谱图时的发动机的输出扭矩线的图。图13是表不现有技术中的发动机的输出扭矩线的一个例子的图。
具体实施例方式下面，参照
本发明一实施方式的作业车辆50。图1是作业车辆50的侧视图。作业车辆50是轮式装载机，该作业车辆50具有车体51、工作装置52、多个车轮55、 驾驶室56。工作装置52安装于车体51的前部，工作装置52具有动臂53、铲斗54、提升液压缸19及铲斗液压缸26，动臂53是用于提升铲斗54的部件，动臂53被提升液压缸19驱动，铲斗54安装于动臂53的前端，铲斗54通过铲斗液压缸26倾卸或倾斜，驾驶室56配置在车体51上。图2是表示搭载在作业车辆50上的液压驱动机构30的构成的框图。液压驱动机构30主要包括发动机I、第二液压泵2、供给泵3、第一液压泵4、行驶用液压马达10、发动机控制装置12a、车体控制装置12、驱动液压回路20。在液压驱动机构30中，第一液压泵4通过被发动机I驱动而排出工作油，行驶用液压马达10被从第一液压泵4排出的工作油驱动。并且，行驶用液压马达10通过旋转驱动上述车轮55使作业车辆50行驶。S卩，在液压驱动机构30中采用所谓单泵单马达的HST系统。发动机I是柴油发动机，发动机I所产生的输出扭矩被传递到第二液压泵2、供给泵3、第一液压泵4等。在液压驱动机构30上设置有检测发动机I的实际转速的发动机转速传感器la。并且，在发动机I上连接有燃料喷射装置lb，后述的发动机控制装置12a按照设定的节气门开度控制燃料喷射装置lb，由此控制发动机I的输出扭矩(以下称为“发动机扭矩”)和转速。第一液压泵4通过被发动机I驱动而排出工作油，该第一液压泵4是容量可变式液压泵，从第一液压泵4排出的工作油流经驱动液压回路20向行驶用液压马达10输送。具体而言，驱动液压回路20具有第一驱动回路20a和第二驱动回路20b，工作油从第一液压泵4经由第一驱动回路20a供给到行驶用液压马达10，由此使行驶用液压马达10向一个方向(例如前进方向)被驱动，工作油从第一液压泵4经由第二驱动回路20b供给到行驶用液压马达10，由此使行驶用液压马达10向另一方向(例如后退方向)被驱动。在驱动液压回路20中设置有驱动回路压检测部17，该驱动回路压检测部17检测经由第一驱动回路20a或者第二驱动回路20b向行驶用液压马达10供给的工作油的压力(以下称为“驱动回路压”)。具体而言，驱动回路压检测部17具有第一驱动回路压传感器17a和第二驱动回路压传感器17b，第一驱动回路压传感器17a检测第一驱动回路20a的液压，而第二驱动回路压传感器17b检测第二驱动回路20b的液压。第一驱动回路压传感器17a和第二驱动回路压传感器17b将检测信号传输到车体控制装置12。另外，在第一液压泵4上连接有用于控制第一液压泵4的排出方向的FR切换部5和泵容量控制液压缸6。FR切换部5是基于来自车体控制装置12的控制信号切换向泵容量控制液压缸6供给工作油的供给方向的电磁控制阀，该FR切换部5通过切换向泵容量控制液压缸6供给 工作油的供给方向来切换第一液压泵4的排出方向。具体而言，FR切换部5将第一液压泵 4的排出方向切换为向第一驱动回路20a排出和向第二驱动回路20b排出。泵容量控制液 压缸6经由泵先导回路32被供给工作油，由此泵容量控制液压缸6被驱动，变更第一液压 泵4的倾角。
在泵先导回路32中配置有泵容量控制部7，该泵容量控制部7是基于来自车体控 制装置12的控制信号被控制的电磁控制阀，泵容量控制部7控制经由泵先导回路32向泵 容量控制液压缸6供给的工作油的流量。
泵先导回路32经由截止阀47与供给回路33和工作油箱连接。截止阀47的先导 口经由换向阀46与第一驱动回路20a和第二驱动回路20b连接，换向阀46将第一驱动回 路20a的液压和第二驱动回路20b的液压中大的液压导入截止阀47的先导口，由此，截止 阀47的先导口被施加驱动回路压。当驱动回路压低于规定的截止压力时，截止阀47使供 给回路33与泵先导回路32连通，由此，工作油从供给回路33向泵先导回路32供给。当驱 动回路压达到规定的截止压力以上时，截止阀47使泵先导回路32与工作油箱连通，以使泵 先导回路32的工作油流到工作油箱，由此，泵先导回路32的液压降低，使第一液压泵4的 容量降低，驱动回路压的上升被抑制。
供给泵3被发动机I驱动，该供给泵3是用于向驱动液压回路20供给工作油的 泵，该供给泵3连接在供给回路33上，经由供给回路33向泵先导回路32供给工作油。供 给回路33经由第一单向阀41与第一驱动回路20a连接，第一单向阀41允许工作油从供给 回路33向第一驱动回路20a流动，而限制工作油从第一驱动回路20a向供给回路33流动。 并且，供给回路33经由第二单向阀42与第二驱动回路20b连接，第二单向阀42允许工作 油从供给回路33向第二驱动回路20b流动，而限制工作油从第二驱动回路20b向供给回路 33流动。另外，供给回路33经由第一溢流阀43与第一驱动回路20a连接，第一溢流阀43 在第一驱动回路20a的液压大于规定的压力时被打开，供给回路33经由第二溢流阀44与 第二驱动回路20b连接，第二溢流阀44在第二驱动回路20b的液压大于规定的压力时被打 开。并且，供给回路33经由低压溢流阀45与工作油箱连接，低压溢流阀45在供给回路33 的液压大于规定的释放压力时被打开。由此，驱动回路压被调整为不超过规定的释放压力。
第二液压泵2被发动机I驱动，从第二液压泵2排出的工作油经由工作装置用液 压回路31供给到提升液压缸19，由此，工作装置52被驱动。并且，从第二液压泵2排出的 工作油经由工作装置用液压回路31向转向液压缸(未图示)供给，由此改变作业车辆I的 走向。第二液压泵2的排出压力由排出压力传感器39来检测，排出压力传感器39将检测 信号传输到车体控制装置12。在工作装置用液压回路31上设置有工作装置控制阀18，工 作装置控制阀18根据工作装置操作部件23的操作量而被驱动，该工作装置控制阀18根 据施加在先导口的先导压力控制向控制提升液压缸19供给的工作油的流量。施加在工作 装置控制阀18的先导口上的先导压力被工作装置操作部件23的先导阀23a控制，先导阀 23a将与工作装置操作部件23的操作量对应的先导压力施加在工作装置控制阀18的先导 口上，由此，根据工作装置操作部件23的操作量控制提升液压缸19。施加在工作装置控制 阀18的先导口上的先导压力由PPC压力传感器21来检测，而向提升液压缸19供给的工作 油的压力由动臂压力传感器22来检测，PPC压力传感器21和动臂压力传感器22将检测信号传输到车体控制装置12。并且，在提升液压缸19上设置有动臂角度检测部38，动臂角度检测部38检测后述的动臂角度。动臂角度检测部38是检测动臂53的旋转角度的传感器，或者，动臂角度检测部38也可以检测提升液压缸19的行程量，并根据行程量来计算动臂53的旋转角度。动臂角度检测部38将检测信号传输到车体控制装置12。需要说明的是，铲斗液压缸26和提升液压缸19 一样，也被控制阀控制，在图2中省略了图示。行驶用液压马达10是容量可变型液压马达，该行驶用液压马达10被从第一液压泵4排出的工作油驱动，产生用于行驶的驱动力。在行驶用液压马达10上设置有马达液压缸I Ia和马达容量控制部11b，马达液压缸I Ia用于变更行驶用液压马达10的倾角，马达容量控制部IIb是基于来自车体控制装置12的控制信号被控制的电磁控制阀，马达容量控制部I Ib基于来自车体控制装置12的控制信号控制马达液压缸11a，马达液压缸Ila和马达容量控制部Ilb连接在马达先导回路34上。马达先导回路34经由单向阀48与第一驱动回路20a连接，单向阀48允许工作油从第一驱动回路20a向马达先导回路34流动，但限制工作油从马达先导回路34向第一驱动回路20a流动。马达先导回路34经由单向阀49与第二驱动回路20b连接，单向阀49允许工作油从第二驱动回路20b向马达先导回路34流动，但限制工作油从马达先导回路34向第二驱动回路20b流动。通过单向阀48，49向马达先导回路34供给第一驱动回路20a的液压与第二驱动回路20b的液压中大的液压即驱动回路压的工作油。马达容量控制部Ilb基于来自车体控制装置12的控制信号切换从马达先导回路34向马达液压缸Ila供给工作油的供给方向和供给流量。由此，车体控制装置12能够任意地改变行驶用液压马达10的容量，并能够任意地设定行驶用液压马达10的最大容量和最小容量。在液压驱动机构30上设置有车速传感器16，该车速传感器16用于检测车速，车速传感器16将车速信号传输到车体控制装置12。车速传感器16例如通过检测车轮驱动轴的转速来检测车速。作业车辆50具有油门操作部件13a、前进后退切换操作部件14、牵引力控制选择部件15、微动操作部27。油门操作部件13a是操作人员设定节气门开度的部件，该油门操作部件13a是本发明的节气门开度设定部的一个例子，油门操作部件13a例如是油门踏板，由操作人员来操作，该油门操作部件13a与油门操作量传感器13连接。油门操作量传感器13由电位计等构成，该油门操作量传感器13向发动机控制装置12a传输表示油门操作部件13a的油门操作量的开度信号。操作人员能够通过调整油门操作量来控制发动机I的转速。前进后退切换操作部件14由操作人员来操作，切换到前进位置、后退位置、空挡位置，前进后退切换操作部件14将表示前进后退切换操作部件14的位置的操作信号传输到车体控制装置12，操作人员能够通过操作前进后退切换操作部件14来切换作业车辆50的前进和后退。牵引力控制选择部件15例如是拨盘式开关。牵引力控制选择部件15由操作人员来操作，是为了设定后述的牵引力控制的最大牵引力而被操作的。牵引力控制选择部件15向车体控制装置12传输表示牵引力控制选择部件15的选择位置的操作信号。微动操作部27包括微动操作部件27a和微动操作传感器27b，微动操作部件27a由操作人员来操作，微动操作部件27a例如是踏板，微动操作部件27a兼具后述的微动操作的功能和制动操作的功能，微动操作传感器27b检测微动操作部件27a的操作量，并将检测 信号传输到车体控制装置12。当微动操作部件27a被操作时，车体控制装置12基于来自 微动操作传感器27b的检测信号控制泵容量控制部7，车体控制装置12根据微动操作部件 27a的操作量使泵先导回路32的液压降低。微动操作部27例如在想要使发动机I的转速 上升但要抑制行驶速度上升时被使用，即，当通过操作油门操作部件13a的操作使发动机I 的转速上升时，泵先导回路32的液压也上升，此时，能够通过操作微动操作部件27a来控制 泵先导回路32的液压上升，由此，能够抑制第一液压泵4的容量增大，抑制行驶用液压马达 10的转速上升。
并且，在微动操作部件27a上连接有制动阀28，该制动阀28控制向液压制动装置 29供给工作油，微动操作部件27a兼做液压制动装置29的操作部件。直到微动操作部件 27a的操作量达到规定量为止，基于来自微动操作传感器27b的检测信号只进行上述的微 动操作。当微动操作部件27a的操作量达到规定量时,制动阀28开始被操作，由此,在液压 制动装置29中产生制动力。当微动操作部件27a的操作量达到规定量以上时，根据微动操 作部件27a的操作量控制液压制动装置29的制动力。
发动机控制装置12a是具有CPU等计算装置和各种存储器等的电子控制部，发动 机控制装置12a是本发明的第二控制部的一个例子，该发动机控制装置12a控制发动机1， 以获得与设定的节气门开度相应的目标转速。图3表示发动机I的输出扭矩线。发动机I 的输出扭矩线表示发动机I的转速与在各转速下发动机I能够输出的最大发动机扭矩大小 之间的关系。在图3中，实线LlOO表示在没有进行后述的设定节气门开度的上限的控制的 状态(以下称为“正常状态”)下，油门操作量为100%时的发动机输出扭矩线。该发动机输 出扭矩线例如相当于发动机I的额定值或最大的功率输出。需要说明的是，“油门操作量为 100%”是指油门操作部件13a最大程度地被操作的状态。另外，虚线L75表示在正常状态 下油门操作量为75%时的发动机输出扭矩线。发动机控制装置12a控制发动机I的输出， 以使发动机扭矩在发动机输出扭矩线以下。该发动机I的输出的控制例如通过控制向发动 机I喷射燃料的燃料喷射量的上限值来进行。
车体控制装置12是具有CPU等计算装置和各种存储器的电子控制部，该车体控制 装置12是本发明的第一控制部的一个例子，车体控制装置12通过基于来自各检测部的输 出信号电子控制各控制阀来控制第一液压泵4的容量和行驶用液压马达10的容量。
具体而言，车体控制装置12基于发动机转速传感器Ia所检测到的发动机转速将 指令信号向泵容量控制部7输出，由此规定泵容量与驱动回路压的关系。图4表示泵容 量-驱动回路压特性的一个例子，泵容量-驱动回路压特性表示泵容量与驱动回路压的关 系，图中的LI I L16是表示随着发动机转速变化的泵容量-驱动回路压特性的线。具体而 言，车体控制装置12通过基于发动机转速控制泵容量控制部7的流量，将泵容量-驱动回 路压特性变更为Lll L16，由此，泵容量被控制为与发动机转速和驱动回路压对应的量。
车体控制装置12处理来自发动机转速传感器Ia和驱动回路压检测部17的输出 信号，将马达容量的指令信号输出到马达容量控制部lib。在此，车体控制装置12参照存 储在车体控制装置12中的马达容量-驱动回路压特性，基于发动机转速的值和驱动回路 压的值设定马达容量。车体控制装置12将与该设定的马达容量对应的倾角的变更指令输 出到马达容量控制部lib。图5表示马达容量-驱动回路压特性的一个例子，图中的实线L21是确定发动机转速为某一值的状态下与驱动回路压对应的马达容量的线，此处的马达容量与行驶用液压马达10的倾角对应，直到驱动回路压处于一定值以下时为止，倾角为最小(Min)，然后，随着驱动回路压的上升，倾角也逐渐变大(实线的倾斜部分L22)，在倾角达到最大(Max)以后，即使驱动回路压上升，倾角也维持最大倾角Max。倾斜部分L22规定驱动回路压的目标压力，即，当驱动回路压变得大于目标压力时，车体控制装置12使行驶用液压马达的容量增加，并且，在驱动回路压变得小于目标压力时，车体控制装置12使行驶用液压马达的容量降低。目标压力根据发动机转速被确定，即，图5所示的倾斜部分L22被设定为随着发动机转速的增减而向上下移动。具体而言，将倾斜部分L22控制为如果发动机转速低，则使倾角从驱动回路压更低的状态开始变大，在驱动回路压更低的状态下达到最大倾角(参照图5的下侧虚线的倾斜部分L23);相反，如果发动机转速高，则直到驱动回路压变得更高为止使倾角维持最小倾角Min，在驱动回路压更高的状态下达到最大倾角Max (参照图5的上侧虚线的倾斜部分L24)。由此，如图6所示，作业车辆能够使牵引力和车速无级变化，从而在不进行变速操作的情况下自动地从零车速变速到最高速度。车体控制装置12通过操作牵引力控制选择部件15进行牵引力控制。牵引力控制是通过变更行驶用液压马达10的最大容量而使车辆的最大牵引力多个阶段地变化的控制。车体控制装置12根据牵引力控制选择部件15的操作使行驶用液压马达10的最大容量多个阶段地下降。具体而言，如图5所示，车体控制装置12向马达容量控制部Ilb输出指令信号，以将最大容量从Max变更到Ma，Mb，Mc中的任一值。当最大容量被变更到Ma时，车速-牵引力特性按照图6的线La变化，这样，与表示没有进行牵引力控制的状态的车速-牵引力特性的线LI相比，最大牵引力下降。当最大容量被变更到Mb时，车速-牵引力特性按照线Lb变化，最大牵引力进一步下降。然后，当最大容量被变更到Mc时，车速-牵引力特性按照线Lc变化，最大牵引力进一步下降。并且，车体控制装置12进行识别工作装置52的作业状态并根据识别的作业状态设定节气门开度的上限的控制(以下称为“节气门限制控制”)。上述的发动机控制装置12a基于通过油门操作部件13a的操作来设定的节气门开度和通过车体控制装置12来设定的节气门开度的上限中的小的节气门开度控制发动机的输出。下面，详细说明节气门限制控制。车体控制装置12基于图7所示的节气门上限脉谱图设定节气门开度的上限，节气门上限脉谱图规定与车速对应的节气门开度的上限，该节气门上限脉谱图是本发明的节气门上限信息的一个例子。如图7所示，节气门上限脉谱图包括第一节气门上限脉谱图Mapl、第二节气门上限脉谱图Map2、第三节气门上限脉谱图Map3。在第一节气门上限脉谱图Mapl中，节气门开度的上限与车速无关而恒定为开度Thl，开度Thl在正常状态下与油门操作量为100%时的节气门开度一致。即，“选择第一节气门上限脉谱图Mapl”意味着不设定节气门开度的上限。第二节气门上限脉谱图Map2规定对应于车速比第一节气门上限脉谱图Mapl低的节气门开度的上限。第三节气门上限脉谱图Map3规定对应于车速比第二节气门上限脉谱图Map2更低的节气门开度的上限。第二节气门上限脉谱图Map2包含节气门开度的上限随着车速的增大而逐渐增大的特性。第三节气门上限脉谱图Map3包含节气门开度的上限随着车速的增大而逐渐增大的特性。具体而言，在第二节气门上限脉谱图Map2中，车速在vl以上v2以下的范围内变化时，节气门开度随着车速的增大而增大，在第三节气门上限脉谱图Map3中，车速在vl以上v2以下的范围内变化时，节气门开度随着车速的增大而增大。在第二节气门上限脉谱图Map2中，当车速小于vl时，节气门开度恒定为开度Th2，在第三节气门上限脉谱图Map3中，当车速小于vl时，节气门开度恒定为开度Th3，其中，开度Th3小于开度Th2。图8 (a)表示车速小于vl的低速行驶时的油门操作量与设定的节气门开度之间的关系。在图8 (a)中，Lvl表示在低速行驶中选择了第一节气门上限脉谱图Mapl时的油门操作量与设定的节气门开度之间的关系，Lv2表示在低速行驶中选择了第二节气门上限脉谱图Map2时的油门操作量与设定的节气门开度之间的关系，Lv3表示在低速行驶中选择了第三节气门上限脉谱图Map3时的油门操作量与设定的节气门开度之间的关系。如图8 (a)所示，随着油门操作量的增大，节气门开度被设定成大的值，但是，当选择了第一节气门上限脉谱图Mapl时，开度Thl成为节气门开度的上限，当选择了第二节气门上限脉谱图Map2时，开度Th2成为节气门开度的上限，当选择了第三节气门上限脉谱图Map3 时，开度Th3成为节气门开度的上限。如图7所示，在第二节气门上限脉谱图Map2中，当车速大于v2时，节气门开度恒定为开度Thl。在第三节气门上限脉谱图Map3中也同样，当车速大于v2时，节气门开度恒定为开度Thl。即，即使选择了第二节气门上限脉谱图Map2或第三节气门上限脉谱图Map3，当车速大于v2时车体控制装置12也不设定节气门开度的上限。图8 (b)表示车速大于v2的高速行驶时的油门操作量与设定的节气门开度之间的关系。在图8 (b)中，Hvl表示在高速行驶中选择了第一节气门上限脉谱图Mapl时的油门操作量与设定的节气门开度之间的关系，Hv2表示在高速行驶中选择了第二节气门上限脉谱图Map2时的油门操作量与设定的节气门开度之间的关系，Hv3表示在高速行驶中选择了第三节气门上限脉谱图Map3时的油门操作量与设定的节气门开度之间的关系。如图8(b)所示，即使选择了第一 第三节气门上限脉谱图Map3中的任一脉谱图，也设定与油门操作量对应的节气门开度，而且，开度Thl成为节气门开度的上限。下面,说明节气门限制控制中选择第一 第三节气门上限脉谱图Mapl Map3的条件。图9是表示节气门限制控制中的判定处理的流程图。首先，在步骤SI中判定是否进行了牵引力控制。车体控制装置12基于来自牵引力控制选择部件15的操作信号判定是否进行了牵引力控制，当没有进行牵引力控制时，在步骤S6中选择第一节气门上限脉谱图Mapl,正在进行牵引力控制时进入步骤S2。在步骤S2中判定挖掘标志是否为“0N”。“挖掘标志为‘0N’ ”意味着作业状态为挖掘。具体而言，当满足以下的条件1-1或条件1-2且满足条件1-3及条件1-4时挖掘标志被设定为“0N”。条件1-1是以动臂角度在规定的角度阈值以上且小于O度的状态，低于规定的基准动臂底压力的动臂底压力连续被检测规定时间以上。如图10所示，在侧视时将水平方向设为O度，连接动臂销57和铲斗销58的线与水平方向之间所形成的角Θ为动臂角度，水平方向下方的角度是负值，水平方向上方的角度是正值，动臂角度被定义为越向上方越大。规定的角度阈值相当于工作装置52位于地上的状态下的动臂角度。动臂底压力由动臂压力传感器22来检测。规定的基准动臂底压力被规定为与动臂角度对应，随着动臂角度增大，基准动臂底压力也大致增大。规定时间例如被设定成一秒等极短的时间。
条件1-2是以动臂角度在O度以上的状态，比动臂角度为O度时的基准动臂底压力低的动臂底压力连续被检测规定时间以上。规定时间例如被设定成一秒等极短的时间。条件1-3是动臂底压力在规定的动臂底压力阈值以上。规定的动臂底压力阈值相当于工作装置52位于地上的状态下的动臂底压力。条件1-4是动臂角度在规定的动臂角度阈值以下。对于动臂角度阈值，设定小于O度且在进行挖掘作业时能够采用的值。在步骤S2中判定为挖掘标志是“0N”时进入步骤S3。需要说明的是，当满足以下的条件1-1’或条件1-2’时，挖掘 标志被设定为“OFF”。条件1-1’是动臂底压力降低标志为“0N”。当满足上述的条件1-1或条件1-2时，动臂底压力降低标志被设定为“0N”。条件1-2’是前进后退切换操作部件14位于前进位置以外的位置，即，位于后退位置或空挡位置。在步骤S3中判定铲起标志是否为“0N”。“铲起标志为‘0N’ ”意味着正在进行铲起。具体而言，当满足以下的条件2-1和条件2-2时，铲起标志被设定为“0N”。条件2-1是上述的挖掘标志为“0N”。条件2-2是动臂角度大于上述的规定的动臂角度阈值。在步骤S3中判定为铲起标志是“0N”时，在步骤S7中选择第一节气门上限脉谱图Mapl，在步骤S3中判定为铲起标志不是“0N”时进入步骤S4。在步骤S4中判定工作装置 微动判定是否为“0N”。“工作装置 微动判定为‘0N’ ”意味着正在使用工作装置52或微动功能。具体而言，当满足以下的条件3-1或条件3-2或条件3-3时，工作装置·微动判定被设定为“0N”。条件3-1是第二液压泵的排出压力大于规定的第一排出压力阈值。规定的第一排出压力阈值被设定为在使用工作装置52或转向液压缸(未图示)时能够采用的值。条件3-2是动臂抬起PPC压力大于规定的第一先导压力阈值。动臂抬起PPC压力是进行了使动臂53上升的操作(以下称为“动臂抬起操作”)时从工作装置操作部件23输出的先导压力。规定的第一先导压力阈值被设定为工作装置操作部件23接受动臂抬起操作时能够采用的值。条件3-3是微动操作部件27a的操作量大于规定的第一微动操作阈值。规定的第一微动操作阈值被设定为操作微动操作部件27a时能够采用的值。在步骤S4中判定为工作装置 微动判定是“0N”时，在步骤S8中选择第二节气门上限脉谱图Map2。在步骤S4中判定为工作装置 微动判定不是“0N”时，在步骤S9中选择第三节气门上限脉谱图Map3。需要说明的是，当满足以下的条件3-1’、条件3-2’及3-3’时，工作装置·微动判定被设定为“OFF”。条件3-1’是第二液压泵的排出压力小于规定的第二排出压力阈值。规定的第二排出压力阈值小于第一排出压力阈值，规定的第二排出压力阈值被设定为能够看作没有使用工作装置52或转向液压缸(未图示)的值。条件3-2’是动臂抬起PPC压力小于规定的第二先导压力阈值。规定的第二先导压力阈值小于第一先导压力阈值，规定的第二先导压力阈值被设定为能够看作工作装置操作部件23没有接受动臂抬起操作的值。即，即使动臂抬起PPC压力不是O，只要是小到能够看作工作装置操作部件23没有接受动臂抬起操作的程度的值，就判定为满足条件3-2’。条件3-3’是微动操作部件27a的操作量小于规定的第二微动操作阈值。规定的第二微动操作阈值被设定为能够看作没有操作微动操作部件27a的值。即，即使微动操作部件27a的操作量不是0，只要是小到能够看作没有操作微动操作部件27a的值，就判定为满足条件3_3’。在步骤S2中判定为挖掘标志不是“0N”时进入步骤S5。在步骤S5中，与步骤S4同样，判定工作装置·微动判定是否为“0N”。当判定为工作装置·微动判定是“0N”时，在步骤S6中选择第一节气门上限脉谱图Mapl，当判定为工作装置 微动判定不是“0N”时，在步骤SlO中选择第二节气门上限脉谱图Map2。
如上所述，在本实施方式的作业车辆50中，根据当前的作业状态，选择适合的节气门上限脉谱图。图11是表示每个作业状态所选择的节气门上限脉谱图的表。如图11所示，当没有进行牵引力控制时，根据作业状态是挖掘还是挖掘以外的作业，选择的节气门上限脉谱图不同。如果工作装置或微动功能的使用状况相同，当作业状态为挖掘时，选择与作业状态为挖掘以外的作业状态时相比节气门开度的上限小的节气门上限脉谱图。因而，当作业状态为挖掘时，与作业状态为挖掘以外的作业状态时相比节气门开度的上限降低，由此发动机I的输出被抑制。图12表示选择了各节气门上限脉谱图Mapl Map3时的发动机I的输出扭矩线。具体而言，图12 (a)表示选择了第一节气门上限脉谱图Mapl时的发动机I的输出扭矩线，图12 (b)表示选择了第二节气门上限脉谱图Map2时的发动机I的输出扭矩线，图12 (c)表示选择了第三节气门上限脉谱图Map3时的发动机I的输出扭矩线。如图12所示，选择了第二节气门上限脉谱图Map2时的发动机转速的最大值Nmax2小于选择了第一节气门上限脉谱图Mapl时的最大值Nmaxl，而选择了第三节气门上限脉谱图Map3时的发动机转速的最大值Nmax3小于选择了第二节气门上限脉谱图Map2时的最大值Nmax2。这样，通过抑制发动机的输出，就能够减少发动机耗油量。另外，当作业状态为挖掘时，行驶用液压马达10不需要大流量，因此，即使降低了节气门开度的上限，对行驶性的影响也小。并且，如上所述，第二节气门上限脉谱图Map2和第三节气门上限脉谱图Map3包含节气门开度的上限随着车速增大而逐渐增大的特性。因此，节气门开度骤然变化被抑制，由此，能够抑制在作业车辆中产生振动。进而，在第二节气门上限脉谱图Map2和第三节气门上限脉谱图Map3中，当车速大于规定的速度v2时，节气门开度的上限恒定为Thl，S卩，当车速大于规定的速度v2时，车体控制装置12不设定节气门开度的上限，由此，能够在高速行驶时抑制行驶性下降。如果作业状态相同，在使用工作装置52或微动功能时，选择与不使用工作装置52或微动功能时相比节气门开度的上限大的节气门上限脉谱图。因而，在使用工作装置52和微动功能时，与不使用工作装置52或微动功能时相比节气门开度的上限被提高，因此能够抑制作业性下降。在伊起作业时选择第一节气门上限脉谱图Mapl,即，在伊起作业时不设定节气门开度的上限。在铲起作业时，提升液压缸19承受大负载，因此，在铲起作业时，能够通过选择第一节气门上限脉谱图Mapl抑制作业性下降。在没有进行牵引力控制时选择第一节气门上限脉谱图Mapl，S卩，在没有进行牵引力控制时不设定节气门开度的上限。操作人员在进行需要大牵引力的作业时通常将牵引力控制设为“OFF”，因而，在没有进行牵引力控制时，能够通过选择第一节气门上限脉谱图Mapl来抑制作业性下降。以上说明了本发明一实施方式，本发明不限于上述实施方式，而在不脱离发明主旨的范围内能够进行多种变更。在上述实施方式中，作为适用本发明的作业车辆，以轮式装载机为例进行了说明，但本发明并不限于此，例如本发明能够适用于搭载有HST的其他作业车辆。在上述实施方式中，以搭载有包括一个液压泵和行驶用液压马达10的单泵单马达HST系统的作业车辆50为例进行了说明，但本发明不限于此，例如本发明也能够适用于搭载有包括一个第一液压泵和两个行驶用液压马达的单泵双马达HST系统的作业车辆。在上述实施方式中，当作业状态为挖掘时节气门开度的上限被降低。然而，也可以在作业状态为挖掘以外的规定作业时节气门开度的上限被降低。作为规定的作业，优选施加于行驶用液压马达的负载小的作业。在上述实施方式中微动操作部件27a兼做制动踏板。但是，也可以将微动操作部件设置为与制动踏板分体的另一部件。在上述实施方式中，节气门上限脉谱图作为节气门上限信息被使用。但是，节气门上限信息不限于脉谱图，也可以是表格或运算式等其他方式。工业实用性根据本发明能够提供能够在抑制作业车辆的行驶性或作业性降低的同时减少耗油量的作业车辆和作业车辆的控制方法。附图标记说明I发动机2第二液压泵4第一液压泵10行驶用液压马达12车体控制装置12a发动机控制装置13a油门操作部件27a微动操作部件50作业车辆52工作装置53 动臂54 铲斗
权利要求
1.一种作业车辆，其特征在于，具有发动机；节气门开度设定部，其设定所述发动机的节气门开度；第一液压泵，其被所述发动机驱动；行驶用液压马达，其被从所述第一液压泵排出的工作油驱动；第二液压泵，其被所述发动机驱动；工作装置，其被从所述第二液压泵排出的工作油驱动；第一控制部，其识别所述工作装置的作业状态，并根据识别的所述作业状态设定所述节气门开度的上限；第二控制部，其基于由所述节气门开度设定部设定的节气门开度和由所述第一控制部设定的节气门开度中小的节气门开度来控制所述发动机的输出。
2.如权利要求I所述的作业车辆，其特征在于，所述第一控制部在判定为所述作业状态是挖掘作业时降低所述节气门开度的上限。
3.如权利要求2所述的作业车辆，其特征在于，所述工作装置具有铲斗和支撑所述铲斗的动臂，所述第一控制部即使判定为所述作业状态是所述挖掘作业，当所述动臂的长度方向的角度在规定角度以上时，也不降低所述节气门开度的上限，所述动臂的长度方向的角度被定义为越向上方值越变大。
4.如权利要求I所述的作业车辆，其特征在于，所述第一控制部判定是否使用了所述工作装置，与不使用所述工作装置相比，在使用所述工作装置时增大所述节气门开度的上限。
5.如权利要求I所述的作业车辆，其特征在于，所述第一控制部基于规定与车速对应的所述节气门开度的上限的节气门上限信息设定所述节气门开度的上限，所述节气门上限信息包括第一节气门上限信息和第二节气门上限信息，该第二节气门上限信息规定对应于所述车速比所述第一节气门上限信息低的所述节气门开度的上限， 所述第一控制部在判定为所述作业状态是规定的第一作业时，基于所述第一节气门上限信息设定所述节气门开度的上限，在判定为所述作业状态是与所述第一作业相比负载小的规定的第二作业时，基于所述第二节气门上限信息设定所述节气门开度的上限。
6.如权利要求5所述的作业车辆，其特征在于，所述节气门上限信息包含所述节气门开度的上限随着车速的增大而逐渐增大的特性。
7.如权利要求I所述的作业车辆，其特征在于，在车速大于规定的速度时，所述第一控制部不设定所述节气门开度的上限。
8.如权利要求I至7中任一项所述的作业车辆，其特征在于，进一步具有使车速降低的微动操作部件，所述第一控制部判定是否使用了所述微动操作部件，与不使用所述微动操作部件时相比，在使用所述微动操作部件时增大所述节气门开度的上限。
9.一种作业车辆的控制方法，该作业车辆具有发动机；节气门开度设定部，其设定所述发动机的节气门开度；第一液压泵，其被所述发动机驱动；行驶用液压马达，其被从所述第一液压泵排出的工作油驱动；第二液压泵，其被所述发动机驱动；工作装置，其被从所述第二液压泵排出的工作油驱动；该控制方法的特征在于，包括识别所述工作装置的作业状态的步骤；根据识别的所述作业状态设定所述节气门开度的上限的步骤；基于由所述节气门开度设定部设定的节气门开度和由所述第一控制部设定的节气门开度中小的节气门开度控制所述发动机的输出的步骤。
全文摘要
在作业车辆中，第一控制部识别工作装置的作业状态，并根据识别的作业状态设定节气门开度的上限，第二控制部基于由节气门开度设定部设定的节气门开度和由第一控制部设定的节气门开度中小的节气门开度控制发动机的输出。
文档编号F02D41/02GK102985306SQ201280001340
公开日2013年3月20日 申请日期2012年5月11日 优先权日2012年3月15日
发明者白尾敦 申请人:株式会社小松制作所