專利名稱：作業(yè)車輛用發(fā)動機的功率輸出控制方法及控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于控制作業(yè)車輛用發(fā)動機的功率輸出的方法及裝置。
背景技術：
以往，已知有一種在建筑機械等作業(yè)車輛中，根據(jù)作業(yè)負荷來切換發(fā)動機功率輸出性能的技術(比如專利文獻1及2)。根據(jù)這些技術，作業(yè)車輛具有可獲得高功率輸出的重作業(yè)模式、以及只能獲得更低功率輸出的輕作業(yè)模式。
駕駛者通過操作切換開關，來手動選擇這些模式。即，如果判斷為此后進行的作業(yè)是重作業(yè)，則選擇重作業(yè)模式，而如果判斷是輕作業(yè)，則選擇輕作業(yè)模式。
接下來，控制發(fā)動機的控制器，基于來自切換開關的指令來控制發(fā)動機的功率輸出能力。即，在輕作業(yè)模式中，通過限制比如燃料供給量，來將發(fā)動機的功率輸出范圍限制到低于額定功率輸出的規(guī)定值以下。而在重作業(yè)模式中，則不進行上述限制，以便使發(fā)動機的功率輸出能達到額定功率輸出或最大功率輸出。
由此，由于在輕作業(yè)時使用較窄的功率輸出范圍，因而可減少能耗，從而降低燃料費。在重作業(yè)時，由于不限制發(fā)動機的功率輸出，因而可獲得充分的功率輸出，以便順利地進行作業(yè)。
特開平08-218442號公報[專利文獻2]特開平11-293710號公報這種作業(yè)用車輛，大多并非連續(xù)地只進行重作業(yè)或只進行輕作業(yè)，而是在一系列作業(yè)工程中，交替進行重作業(yè)與輕作業(yè)。比如，在輪式裝載機的典型挖掘裝載作業(yè)的情況下，逐次進行以下作業(yè)車輛駛近作業(yè)對象物(輕作業(yè))，挖掘作業(yè)對象物并裝入鏟斗內(nèi)(重作業(yè))，將作業(yè)對象物裝入自卸車等運輸車輛上(輕作業(yè))等工程。
在這種作業(yè)車輛或作業(yè)工程中，為了能最大限度地利用傳統(tǒng)技術的優(yōu)點，每當切換重作業(yè)與輕作業(yè)時，駕駛者必須操作切換開關。然而，在作業(yè)工程中頻繁地進行開關操作是很麻煩的。其結果是，經(jīng)常需要將切換開關固定到重作業(yè)模式來進行作業(yè)，因而不能期待降低燃料費。此外，在重視燃料費從而將切換開關固定到輕作業(yè)模式來作業(yè)的情況下，在挖掘等重作業(yè)時，便不能獲得充分的功率輸出，因而將會導致作業(yè)效率的下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，在建筑機械等作業(yè)車輛中，根據(jù)作業(yè)狀態(tài)來自動地控制發(fā)動機的功率輸出能力。
根據(jù)本發(fā)明，檢測有關消耗來自發(fā)動機的功率輸出的一個或多個作業(yè)負荷的狀態(tài)的一個或多個變量值，并基于所檢測出的變量值，來控制發(fā)動機的功率輸出能力。其結果是，可根據(jù)作業(yè)狀態(tài)來自動地控制發(fā)動機的功率輸出能力。
上述作業(yè)負荷中，包括比如吊臂及鏟斗之類的作業(yè)機。作為有關作業(yè)機的狀態(tài)的變量值，可采用比如用于驅(qū)動上述作業(yè)機的油壓缸的油壓、對上述作業(yè)機進行的操作的種類、或者上述作業(yè)機的位置或狀態(tài)等。
或者，上述作業(yè)負荷還包括由比如車輪及變速機等組成的行駛裝置。作為有關行駛裝置的狀態(tài)的變量值，可采用比如對變速機進行的換檔操作的種類或所選擇的速度擋、車體的前后方向(即行駛方向)傾斜角、行駛速度、或者對應油門踏板開度的行駛加速度等。
作為一個控制示例，可基于有關作業(yè)機或行駛裝置的狀態(tài)的特定變量值的檢測結果，來判定是否正在進行挖掘?？筛鶕?jù)該判定結果，來進行功率輸出能力的控制，使被判定為未進行上述挖掘時的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線，低于被判定為正在進行上述挖掘時的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線。
作為另一個控制示例，可基于有關行駛裝置狀態(tài)的特定變量值的檢測結果，來判定是否正在爬坡行駛?？筛鶕?jù)該判定結果，來控制功率輸出能力，從而使被判定為未進行爬坡行駛時的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線，低于被判定為正在進行爬坡行駛時的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線。
作為另一個控制示例，可基于有關作業(yè)機及行駛裝置狀態(tài)的特定變量值的檢測結果，來同時進行是否正在進行挖掘的判定以及是否正在進行爬坡行駛的判定。可對功率輸出能力進行控制，從而使被判定為未進行挖掘和爬坡行駛的時的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線，低于被判定為至少正在進行挖掘和爬坡行駛中的任意一項時的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線。
作為另一個控制示例，可基于有關作業(yè)機及行駛裝置狀態(tài)的特定變量值的檢測結果，來判定是否進行不同種類的工程中的某一項。可控制發(fā)動機的功率輸出能力，從而根據(jù)所判定的工程，來使上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線相異。
作為另一個控制示例，可基于有關作業(yè)機或行駛裝置的狀態(tài)的特定變量值的檢測結果，來判定作業(yè)機或行駛裝置的作業(yè)負荷所要求的功率輸出的大小程度。可根據(jù)該判定結果來階段性或連續(xù)性地控制上述功率輸出能力。
根據(jù)優(yōu)選實施方式，基于驅(qū)動作業(yè)機的油壓缸的壓力檢測值，來判定是否正在實施挖掘工程。由于作業(yè)機的油壓油壓缸壓力的變化對應挖掘工程的開始及結束反應敏感，因而挖掘工程的判定可靠性高。而且，在實施挖掘工程時，發(fā)動機以能夠發(fā)揮發(fā)動機原有的全部功率輸出能力的高輸出模式來運轉(zhuǎn)。而在挖掘工程之外時，發(fā)動機則以低于高輸出模式的限制了功率輸出能力的低輸出模式來運轉(zhuǎn)。在低輸出模式中，控制成其上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線，成為對高輸出模式的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線乘以了小于1的規(guī)定系數(shù)后的轉(zhuǎn)矩曲線。
在優(yōu)選實施方式中，基于行駛中的車體傾斜角，或者對應于油門踏板開度的行駛加速度的檢測結果，來判定是否正在進行爬坡行駛。不僅在挖掘工程中，而且在爬坡行駛中，發(fā)動機也以上述高輸出模式運轉(zhuǎn)。


圖1是輪式裝載機的側視圖。
圖2是表示輪式裝載機的挖掘裝載作業(yè)工程的一例的說明圖。
圖3是發(fā)動機控制裝置的系統(tǒng)圖。
圖4是表示發(fā)動機的概略控制順序的流程圖。
圖5是表示相當于高輸出模式與低輸出模式中發(fā)動機的功率輸出能力的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線的一例的曲線圖。
圖6是表示相當于高輸出模式與低輸出模式中發(fā)動機的功率輸出能力的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線的另一例的曲線圖。
圖7是表示挖掘工程中輪式裝載機的作業(yè)機狀態(tài)的側視圖。
圖8是表示升降油壓缸的底壓變化的曲線圖。
圖9是表示判定挖掘工程的開始的控制順序的流程圖。
圖10是表示判定挖掘工程的結束的控制順序的流程圖。
圖11是表示作業(yè)機的挖掘位置的側視圖。
圖12是表示在挖掘工程時和爬坡行駛時選擇高輸出模式的概略控制順序的流程圖。
圖13是通過判定當前正在實施的是何種工程來切換發(fā)動機的輸出模式的控制說明圖。
圖中符號說明1輪式裝載機，2駕駛室，3發(fā)動機室，4后輪，5后部車體，6前輪，7前部構架，10作業(yè)機，11升降臂，12鏟斗，13升降油壓缸，14傾斜臂，15傾斜油壓缸，16傾斜桿，20行駛裝置，21發(fā)動機，22轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器，23變速機，24分配機，25堿速器，26可變?nèi)萘啃陀蛪罕茫?7調(diào)速器，28上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線，29匹配曲線，30運轉(zhuǎn)操作裝置，31檔位檢測裝置，32支臂操作指示檢測裝置，33鏟斗操作指示檢測裝置，34速度表，40發(fā)動機控制裝置，41容量控制裝置，42輸出管路，43傾斜操作閥，44升降操作閥，45底壓檢測器，46傾斜角檢測器，47加速度檢測器，48油門開度檢測器，49油門踏板，50控制器。
具體實施例方式
以下參照附圖，針對本發(fā)明的作業(yè)車輛發(fā)動機的控制裝置及控制方法，來詳細說明以下幾種實施方式。
在以下的說明中，作為作業(yè)車輛，以輪式裝載機為例，來說明用于控制輪式裝載機的發(fā)動機功率輸出的本發(fā)明實施方式。然而，輪式裝載機是用于說明本發(fā)明的一個示例，除此之外的各種作業(yè)車輛的發(fā)動機功率輸出控制也可適用本發(fā)明。
圖1是作業(yè)車輛的一例即輪式裝載機1的側視圖。
如圖1所示，輪式裝載機1具有駕駛室2；具有發(fā)動機室3及后輪4、4的后部車體5；和具有前輪6、6的前部構架7。在前部構架7上安裝有作業(yè)機10。
在作業(yè)機10中，升降臂11的基端部可自由搖動，被安裝于前部構架7上。前部構架7與升降臂11，由一對升降油壓缸13、13連接，通過升降油壓缸13、13的伸縮，來使升降臂11搖動。在升降臂11的前端部，自由搖動地安裝有鏟斗12。
傾斜臂14，在其中央部附近由升降臂11自由轉(zhuǎn)動地支撐。傾斜臂14的一端部與前部構架7，由傾斜油壓缸15連接，傾斜臂14的另一端部與鏟斗12，由傾斜桿16連接。當傾斜油壓缸15伸縮時，鏟斗12隨之搖動。
在后部車體5上搭載有使輪式裝載機1行駛的行駛裝置20；向行駛裝置20提供功率輸出的發(fā)動機21。行駛裝置20由以下部分構成轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器22；可進行進退切換及多擋變速切換的變速機23；分配器24；驅(qū)動后輪4及前輪6的減速機25、25等。發(fā)動機21的功率輸出，通過轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器22及變速機23傳遞給分配器24，并由此被分配給后輪4及前輪6。
在后部車體5上還搭載有可向上述升降油壓缸13及傾斜油壓缸15提供壓力油的可變?nèi)萘啃陀蛪罕?6?？勺?nèi)萘啃陀蛪罕?6，由來自上述發(fā)動機21的部分功率輸出驅(qū)動。
在駕駛室2內(nèi)設有運轉(zhuǎn)操作裝置30，其包含由駕駛者操作的變速機換檔桿；油門踏板；制動器踏板；對升降油壓缸13及傾斜油壓缸15進行操作的操作桿等。駕駛者通過操作運轉(zhuǎn)操作裝置30，可以進行以下操作即，輪式裝載機1的進退切換；行駛速度的調(diào)節(jié)(加速及減速)；作業(yè)機10(升降油壓缸13及傾斜油壓缸15)的操作。
在后部車體5中搭載有發(fā)動機控制裝置(圖1中省略圖示)，其用于響應來自運轉(zhuǎn)操作裝置30的操作信號，控制升降油壓缸13及傾斜油壓缸15的驅(qū)動，或者根據(jù)本發(fā)明的原理控制發(fā)動機21的功率輸出能力。關于該發(fā)動機控制裝置，將在后面進行具體說明。
在該輪式裝載機1中，消耗發(fā)動機21的功率輸出的負荷成分包括作業(yè)負荷及寄生負荷。所謂作業(yè)負荷是指為在車輛的外部環(huán)境中直接實施作業(yè)(土石挖掘及提升、車輛本身的移動等)，而需要來自發(fā)動機21的功率輸出的負荷成分。作業(yè)負荷包括比如上述作業(yè)機械10、可變?nèi)萘啃陀蛪罕?6及行駛裝置20。而所謂寄生負荷是指不是為了作業(yè)而是為了進行車輛內(nèi)部的動作，而需要來自發(fā)動機21的功率輸出的負荷成分。寄生負荷包括比如發(fā)動機冷卻裝置和空調(diào)裝置及電池充電裝置等，但圖1中均省略了圖示。
上述的發(fā)動機控制裝置具有以下功能即，檢測作業(yè)負荷(比如作業(yè)機械10、可變?nèi)萘啃陀蛪罕?6及行駛裝置20)的狀態(tài)(以下稱作業(yè)狀態(tài))，并根據(jù)作業(yè)狀態(tài)的檢測結果，來估算作業(yè)負荷所要求的功率輸出量，從而控制發(fā)動機21的功率輸出能力。在進行由一系列多個工程組成的作業(yè)時，作業(yè)負荷所要求的功率輸出量大多因工程而異。比如，在一系列工程中，在特定的工程中，可能需要較高的功率輸出，而在其它工程中，則可能需要較低的功率輸出。在下文中，以輪式裝載機1所采用的典型作業(yè)類型即挖掘裝載作業(yè)為例，來具體說明基于發(fā)動機控制裝置的功率輸出控制。
圖2表示構成輪式裝載機1的挖掘裝載作業(yè)的一系列工程的示例。
輪式裝載機1通過依次重復進行下列多個工程，來挖掘作業(yè)對象物，向自卸車等運輸機械裝載作業(yè)對象物。
前進工程(圖2A)駕駛者操作升降油壓缸13及傾斜油壓缸15，使作業(yè)機10處于挖掘狀態(tài)，其中，升降臂11處于低位，鏟斗12朝向水平方向，并使車輛駛向作業(yè)對象物。
挖掘工程(圖2B，圖2C)駕駛者使車輛進一步前移，使鏟斗12的前刃插入作業(yè)對象物(圖2B插入分工程)，對傾斜油壓缸15進行操作，使鏟斗12后傾，從而將作業(yè)對象物戽入鏟斗12內(nèi)(圖2C戽入分工程)。根據(jù)作業(yè)對象物的種類，可能使鏟斗12只后傾一次，便可完成戽入分工程，有時需要重復地進行動作，即使鏟斗12后傾，然后空擋，然后再次后傾。
后退·支臂上升工程(圖2D)在鏟斗12內(nèi)已戽入作業(yè)對象物后，駕駛者使車輛后退，同時使升降油壓缸13伸展，從而使升降臂11上升。
前進·支臂上升工程(圖2E)駕駛者使車輛前進，接近自卸車，同時進一步伸展升降油壓缸13，從而使升降臂11上升，直至鏟斗12的高度達到裝載高度為止。
排土工程(圖2F)駕駛者在規(guī)定位置使鏟斗12傾翻，從而將作業(yè)對象物傾卸到自卸車的貨箱內(nèi)。一般在此前的前進·支臂上升工程之后，邊持續(xù)前進，邊實施該工程。
后退·支臂下降工程(圖2G)駕駛者使車輛后退，同時降下升降臂11，從而使鏟斗12返回到挖掘狀態(tài)。
以上是構成挖掘裝載作業(yè)的一個循環(huán)的典型工程。
圖2H表示車輛單純行駛的單純行駛工程。在該工程中，駕駛者將升降臂11降至低位，使車輛前進。有在鏟斗12內(nèi)裝載負荷進行運輸?shù)那闆r，和不裝載負荷行駛的情況。
這6種工程所需的發(fā)動機21的功率輸出因各工程而異。尤其在挖掘工程(圖2B，圖2C)中，與其它工程相比，需要更大的功率輸出。為此，希望能對發(fā)動機21的功率輸出能力進行控制，從而能判別當前正在進行的作業(yè)，進而可輸出與此對應的必要功率。在該情況下，可將上述6種工程大致分為挖掘工程以及除此之外的工程這二類，從而以二個階段控制發(fā)動機21的功率輸出能力?；蛘?，也可以將上述6種工程分為三種或三種以上，從而以三個以上的階段控制發(fā)動機21的功率輸出能力。或者，也可以不進行工程判別，而判別作業(yè)負荷所要求的功率輸出程度，由此相應地使發(fā)動機21的功率輸出能力分階段性或連續(xù)地變化。
這里，所謂發(fā)動機21的輸出功率能力，是指發(fā)動機21可達到的最高功率輸出能力或者能量。關于發(fā)動機21的功率輸出能力的控制，在典型情況下，可以利用控制比如對發(fā)動機21的燃料噴射量上限值的方法來進行該控制。比如，如果將燃料噴射量上限值設定得越大，則功率輸出能力越高，而如果將燃料噴射量上限值設定得越小，則功率輸出能力越低。可以利用表示發(fā)動機21對應轉(zhuǎn)速而能夠輸出的上限輸出轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩曲線，來表現(xiàn)功率輸出能力。如果上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線越高，則表示功率輸出能力越高。
圖3是表示進行發(fā)動機21的功率輸出能力控制的發(fā)動機控制裝置40的一例的系統(tǒng)圖。
在圖3中，控制器50可由計算機來實現(xiàn)，該計算機具有例如作為程序存儲器及工作數(shù)據(jù)存儲器來使用的存儲裝置；和執(zhí)行程序的CPU?？刂破?0，對從未圖示的燃料噴射泵向發(fā)動機21供給的燃料噴射量進行調(diào)節(jié)，并與控制發(fā)動機21的功率輸出的調(diào)速器27連接。通過從控制器50向調(diào)速器27輸出指令，以改變?nèi)剂蠂娚淞?，由此可以改變發(fā)動機21的功率輸出。發(fā)動機21，對作業(yè)負荷之一的可變?nèi)萘啃陀蛪罕?6進行驅(qū)動。
可變?nèi)萘啃陀蛪罕?6與容量控制裝置41連接。通過從控制器50向容量控制裝置41輸出指令，能夠改變可變?nèi)萘啃陀蛪罕?6的容量。在可變?nèi)萘啃陀蛪罕?6的輸出管路42上設有傾斜操作閥43，其與作業(yè)負荷之一的傾斜油壓缸15相連接；升降操作閥44，其同樣與作業(yè)負荷之一的升降油壓缸13相連接。
在升降油壓缸13的底側，設有底壓檢測器45(這里，所謂油壓缸的「底側」，是指當該側的油壓升高時，油壓缸便伸長的一側?！傅讉取沟南喾磦?，稱為「頂側」或「桿側」)。底壓檢測器45例如是壓力開關。從底壓檢測器45輸出的底壓檢測信號，被輸入到控制器50。
控制器50，與用于檢測運轉(zhuǎn)操作裝置30中所配備的變速機檔位操縱桿的位置的檔位檢測裝置31連接，用于輸入來自檔位檢測裝置31的檔位檢測信號，從而檢測出作業(yè)負荷之一的行駛裝置20的變速機23的檔位操作(或者由軟操作來選擇的速度擋)。在變速機為例如具有四個前進速度擋(F1～F4)及二個后退速度擋(R1，R2)的變速機23的情況下，控制器50基于檔位檢測信號，檢測出通過檔位操作在F1～F4、R1、R2中所選擇出的哪個速度擋。
控制器50，還與檢測運轉(zhuǎn)操作裝置30中所配備的升降油壓缸操作桿(升降臂操作桿)的位置(即來自駕駛者的支臂操作指令)的支臂操作指令檢測裝置32相連接，從而輸入來自支臂操作指令檢測裝置32的操作指令檢測信號。控制器50基于該操作指令檢測信號，來控制升降操作閥44，并對升降臂11進行操作?？刂破?0，基于來自支臂操作指令檢測裝置32的檢測信號或給升降操作閥44的操作信號，來檢測出升降臂11當前正在進行的操作的種類(比如，上升，空擋，下降，浮動)。
控制器50，還與檢測運轉(zhuǎn)操作裝置30中所配備的傾斜油壓缸操作桿(鏟斗操作桿)的位置(即來自駕駛者的鏟斗操作指令)的鏟斗操作指令檢測裝置33相連接，從而輸入來自鏟斗操作指令檢測裝置33的操作指令檢測信號?？刂破?0基于該鏟斗操作指令檢測信號，來控制傾斜操作閥43，由此對鏟斗12進行操作。另外，控制器50，基于來自鏟斗操作指令檢測裝置33的操作指令檢測信號或者給傾斜操作閥43的操作信號，來檢測鏟斗12當前正在進行的操作的種類(比如，后傾，空擋，傾卸)。
控制器50，還與檢測車輛行駛速度的速度表34相連接，從速度表34來輸入行駛速度檢測信號。
控制器50根據(jù)本發(fā)明的原理，并基于以下變量值中的一個或一個以上的變量值，來控制發(fā)動機21的功率輸出能力。這些變量值是所檢測的變速機23的檔位操作(所選擇的速度擋)、升降油壓缸13的底壓、升降臂11的操作、鏟斗12的操作、車輛行駛速度等表示作業(yè)負荷各種狀態(tài)的各種變量值。以下說明該控制順序。
圖4是表示發(fā)動機21的輸出能力的控制順序的一例的概略流程圖。
在圖4所示的控制中，基于表示上述作業(yè)狀態(tài)的特定變量值，來判斷當前正在進行的工程是否是要求高功率輸出的規(guī)定工程(比如挖掘工程)。根據(jù)該判斷結果，作為控制發(fā)動機的功率輸出能力的模式，來選擇預先設定的「低輸出模式」及「高輸出模式」這二種控制模式中的任意一種。這二種控制模式的具體意義在后面說明。
如圖4所示，在步驟S11，控制器50首先在啟動發(fā)動機21的同時，向調(diào)速器27輸出指令，從而使發(fā)動機21以低輸出模式來運轉(zhuǎn)。在低輸出模式中，控制器50對調(diào)速器27發(fā)出指令，并利用將未圖示的燃料噴射泵的噴射量(mg/沖程)的可變范圍的上限值限定到規(guī)定的低值等方法，來將發(fā)動機21的功率輸出能力限制為低于高輸出模式。
而且，在步驟S12，控制器50進行后述的挖掘開始判定，從而判定輪式裝載機1是否處于挖掘工程中(上述圖2A至圖2B)。如果步驟S12的結果是未處于挖掘作業(yè)中，則該控制便返回到步驟S11。
如果步驟S12的結果是處于挖掘作業(yè)中，則進入步驟S13，控制器50對調(diào)速器27輸出指令，使發(fā)動機21以高輸出模式來運轉(zhuǎn)。在高輸出模式下，控制器50，解除針對燃料噴射泵的噴射量的上述限制，由此，使噴射量的可變范圍上限值高于低輸出模式，從而使發(fā)動機21的功率輸出能力高于低輸出模式(比如，可發(fā)揮出發(fā)動機21本來具有的最大功率輸出)。
在步驟S14，控制器50進行后述的挖掘結束判定，從而判定輪式裝載機1的挖掘工程是否已結束。如果步驟S14的結果是挖掘工程尚未結束，則返回到步驟S13。而如果步驟S14的結果是挖掘工程已結束，則返回到步驟S11，從而使發(fā)動機21再次以低輸出模式來運轉(zhuǎn)。
以下，詳細說明圖4所示的流程圖中的各步驟。
首先，對步驟S11及S14所示的、發(fā)動機21的高輸出模式及低輸出模式進行說明。圖5表示高輸出模式與低輸出模式下發(fā)動機21的功率輸出能力的轉(zhuǎn)矩曲線的一例。圖4中，橫軸表示發(fā)動機21的轉(zhuǎn)速，縱軸表示輸出轉(zhuǎn)矩。曲線29是轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器22的匹配曲線。
圖5中，實線28A，表示未對發(fā)動機21的功率輸出能力加以限制且可獲得高功率輸出的高輸出模式中發(fā)動機21的上限輸出轉(zhuǎn)矩的曲線，其相當于比如發(fā)動機21的額定或最大的功率輸出。發(fā)動機21的輸出轉(zhuǎn)矩，可通過基于駕駛者的油門踏板操作的燃料噴射量調(diào)節(jié)來改變，但其可變范圍，處于上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線28A以下的范圍內(nèi)。
另一方面，虛線28B，表示只能得到低于高輸出模式的功率輸出能力的低輸出模式中發(fā)動機21的上限輸出轉(zhuǎn)矩的曲線。低輸出模式的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線28B被限制為成為高輸出模式的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線28A的系數(shù)α倍(α＜1)(比如80％)。在低輸出模式中，發(fā)動機輸出的可變范圍，被限制到上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線28B以下的低范圍內(nèi)。但其具有可節(jié)省燃料的優(yōu)點。控制器50采用，控制調(diào)速器27對燃料噴射量施加限制(比如，使燃料噴射量的上限值低于高輸出模式時的上限值)等方法，來執(zhí)行低輸出模式運轉(zhuǎn)。
圖6表示另一控制例的、表示發(fā)動機21的功率輸出性能的轉(zhuǎn)矩曲線。圖6中，虛線28C表示低輸出模式的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線，其表示被限制成比上述圖5所示的低輸出模式中的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線28B更低的輸出轉(zhuǎn)矩可變范圍。這樣，在限制發(fā)動機功率輸出性能的情況下，至于具體采用何種轉(zhuǎn)矩曲線，有各種選擇。也可以只采用圖5及圖6所示的低輸出模式中的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線28B與28C中的一方，或者也可以根據(jù)狀態(tài)，相應地使用上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線28B與28C。
圖7是表示輪式裝載機1采用鏟斗12來挖掘作業(yè)對象物的狀態(tài)側視圖。
如圖7所示，在挖掘工程中，車輛在箭頭A方向前進，并使鏟斗12的前刃插入作業(yè)對象物Z，進而使鏟斗12后傾。在該動作中，在鏟斗12上，在箭頭B及箭頭C的方向施加力。其結果是，在升降油壓缸13及傾斜油壓缸15的底側(該側的油壓增大后，油壓缸伸長的一側)，產(chǎn)生高油壓。根據(jù)作業(yè)狀態(tài)，對鏟斗12施加箭頭D方向的力，在該情況下，在傾斜油壓缸15的頂側(桿側)，產(chǎn)生高油壓。
這些油壓的大小，在挖掘工程時與其它工程時明顯不同。因此，根據(jù)這些油壓的至少一個的大小，可判定是否正在進行挖掘工程。比如，可以通過將升降油壓缸13底側的油壓(以下稱升降油壓缸13的底壓)與預定的基準值進行比較，來判定是否正在實施挖掘工程。或者，也可以通過將傾斜油壓缸15的底側油壓(以下稱傾斜油壓缸15的底壓)與預定的基準值進行比較，來判定是否正在實施挖掘工程。
圖8是表示輪式裝載機1在挖掘裝載作業(yè)時的圖2A至圖2G所示的各工程中、升降油壓缸13的底壓變化的一例的曲線圖。圖8中，縱軸表示升降油壓缸13的底壓，橫軸表示時間。
如圖8所示，升降油壓缸13的底壓在前進工程(圖2A)中相當?shù)?，在挖掘工?圖2B，C)開始后急劇大幅上升，在挖掘工程(圖2B，C)的整個區(qū)間內(nèi)持續(xù)相當高的狀態(tài)，當挖掘工程結束后便急劇大幅下降。在作為一個基準值而設定了圖8所示的壓力P的情況下，升降油壓缸13的底壓，在前進工程中，在整個區(qū)間內(nèi)低于基準值P，而在挖掘工程中，在整個區(qū)間內(nèi)大幅高于基準值P，其差別很明顯。
在后退·支臂上升工程(圖2D)、前進·支臂上升工程(圖2E)以及排土工程(圖2F)的前半部分，升降油壓缸13的底壓高于基準值P，此后便低于基準值P。前進工程的時間通常為數(shù)秒(比如5秒)左右。因此，升降油壓缸13的底壓，在規(guī)定的時間(比如1秒)內(nèi)低于規(guī)定的壓力P，此后便上升并超過基準值P，如果檢測出超過基準值P時的時刻，則可認為該時刻就是挖掘工程的開始時刻。
以下結合圖9所示的流程圖，來具體說明檢測挖掘作業(yè)的開始時刻的控制。
作業(yè)開始后，在步驟S101，控制器50基于底壓檢測器45的檢測結果，判定升降油壓缸13的底壓是否小于等于基準壓P。在步驟S101的結果是“否”的情況下，控制便返回步驟S101的上面。在步驟S101的結果是“是”的情況下，控制便進入步驟S102，控制器50便開始計測時間。
在步驟S103，控制器50判定升降油壓缸13的底壓小于等于基準值P這一狀態(tài)的是否持續(xù)了大于等于規(guī)定的時間(比如1秒)。在步驟S103的結果是“否”的情況下，控制便返回步驟S103之前。在步驟S103的結果是“是”的情況下，控制便進入步驟S104，控制器50判定升降油壓缸13的底壓是否已超過基準值P。在步驟S104的結果是“否”的情況下，控制便返回步驟S104之前。在步驟S104的結果是“是”的情況下，控制便進入步驟S105，控制器50便判定挖掘工程已開始。
接下來，對圖4的步驟S14所示的、判定挖掘工程是否結束的挖掘結束判定控制進行說明。
基于圖2所示的挖掘裝載作業(yè)各工程中車輛的移動方向、以及圖8所示的各工程中升降油壓缸13的底壓變化，并根據(jù)下列判定條件A1、A2及A3，可判定出挖掘工程已結束的情況。
判定條件A1挖掘工程開始后，變速機23從前進切換為空擋或后退。
判定條件A2挖掘工程開始后，升降油壓缸13的底壓低于基準值P，此后，在規(guī)定時間(比如1秒)內(nèi)，保持低于基準值P的狀態(tài)。
然而有時，即使在圖9所示的挖掘開始判定控制中的步驟S105中，被判定為挖掘工程已開始的情況下，但實際上并未開始挖掘工程。這樣的情況比如有車輛與作業(yè)對象物Z沖突后立刻下降等，從而使升降油壓缸13的底壓瞬間超過基準值P這一情況、或者在前進中因路面的凹凸而對作業(yè)機10發(fā)生瞬間沖擊的情況等。在該情況下，由于挖掘工程尚未實際開始，因而有必要使發(fā)動機21從高輸出模式返回低輸出模式。為進行該控制，當判斷出挖掘工程已開始后，測定升降油壓缸13的底壓超過基準值P的持續(xù)時間，如果該持續(xù)時間未超過規(guī)定時間，則判斷挖掘工程已結束(尚未開始)。上述條件稱為判定條件A3。
在本實施方式中，如果滿足了上述判定條件A1～A3的任意一個，則判斷為挖掘作業(yè)已結束。
以下，結合圖10所示的流程圖，來具體說明檢測挖掘工程的結束的檢測控制。
首先說明判定條件A1。在步驟S109，控制器50，輸入來自檔位檢測裝置31(圖3)的檢測信號，判定變速機23是處于空擋位置還是處于后退位置。在步驟S109的結果是“否”的情況下，控制便返回步驟S109之前。在步驟S109的結果是“是”的情況下，控制便進入步驟S110，控制器50便判定出挖掘工程已結束。
接下來說明判定條件A2。在步驟S114，控制器50判定升降油壓缸13的底壓是否低于基準值P。在步驟S114的結果是“否”的情況下，控制便返回步驟S114之前。在步驟S114的結果是“是”的情況下，控制便進入步驟S115，控制器50開始時間計測。
在步驟S116，控制器50判定所計測的時間、即升降油壓缸13的底壓低于基準值P的狀態(tài)所持續(xù)的時間，是否超過了預定的第二設定時間(比如0.5秒)。在步驟S116的結果是“否”的情況下，控制便返回步驟S116之前。在步驟S116的結果是“是”的情況下，控制便進入步驟S110，控制器50便判定挖掘工程已結束。
接下來說明判定條件A3。在步驟S112，控制器50開始進行時間計測。在步驟S113，控制器50判定所計測的時間、即升降油壓缸13的底壓高于基準值P的狀態(tài)所持續(xù)的時間，是否超過了預定的第一設定時間(比如1秒)。在步驟S113的結果是“是”的情況下，控制便返回步驟S112之前。在步驟S113的結果是“否”的情況下，控制器50便進入步驟S110，從而判定挖掘作業(yè)結束。
作為變形例，也可以在進行判定條件A1及A2的判定之前，進行判定條件A3的判定，如果判定條件A3在步驟S113的結果是“是”，則進行判定條件A1及A2的判定?；蛘?，作為另一個變形例，也可以在圖9所示的用于挖掘開始判定的步驟S105之后，進行判定條件A3的判定，而在圖10所示的挖掘結束判定控制中，省略判定條件A3的判定。
如上所述，控制器50主要基于升降油壓缸13的底壓狀態(tài)，來判斷當前工程是否是挖掘工程，在挖掘工程中，將發(fā)動機21的功率輸出能力控制為高輸出模式，而在挖掘工程以外之時，將發(fā)動機21的功率輸出能力控制為低輸出模式。由此，在重作業(yè)時，以高功率輸出能力來進行作業(yè)，而在其它輕作業(yè)時，則以低功率輸出能力來進行作業(yè)，因而可獲得只用于作業(yè)的功率輸出，從而可防止無效的大能耗，因而可降低燃料費用。此外，由于在挖掘工程中，發(fā)動機21的功率輸出能力可自動地增加，因而可為駕駛者提供舒適的駕駛感。
在升降油壓缸13的底壓在規(guī)定時間內(nèi)低于基準值P然后超過基準值P之時，判斷為挖掘工程已開始。由此可以減少在后退·支臂上升工程、前進·支臂上升工程或排土工程時，誤檢測為挖掘工程開始的可能性。在升降油壓缸13的底壓只瞬間或暫時大于等于基準值P的情況下，可以立刻取消挖掘工程開始的判定。因而，即使比如誤判定為挖掘作業(yè)并以高輸出模式來運轉(zhuǎn)發(fā)動機21，也可以在短時間內(nèi)判斷出該判定是一種誤判定，從而可防止燃料效率的下降。
在判定為挖掘工程已開始后，當變速機23換檔至空擋或后退位置時，便判斷挖掘工程已結束。而且，在判定為挖掘工程已開始后，升降油壓缸13的底壓下降到小于等于基準值P，并且該狀態(tài)超過了預定的第二設定時間時，也判斷為挖掘工程已結束。由此，可提高挖掘工程結束時刻的檢測精度。
不過，在上述控制中，在是否是挖掘工程的判斷中，采用升降油壓缸13的底壓。然而，也可以取代其而采用傾斜油壓缸15的底壓，或者將兩者同時使用。比如，在傾斜油壓缸15的底壓在規(guī)定時間內(nèi)小于等于規(guī)定值這一狀態(tài)之后又超過了該規(guī)定值時，可以判斷為挖掘工程已開始。由于當鏟斗12插入作業(yè)對象物從而使上述底壓上升到大于等于基準值P時，將發(fā)動機的功率輸出能力切換為高輸出模式，因而在開始此后的鏟斗傾斜操作的時刻，已經(jīng)成為高輸出模式，從而在發(fā)動機功率輸出的上升中不會產(chǎn)生延遲。
在上述的控制中，作為是否是挖掘工程的判斷依據(jù)，采用了升降油壓缸13或傾斜油壓缸15的油壓之類的、施加于作業(yè)機作動器上的力。然而，也可以將與此不同的其它因素用作判斷依據(jù)。
以下說明采用了該其它因素進行控制的變形例之一。即，在挖掘開始判定中，采用下列判定條件B1、B2及B3。
判定條件B1變速機23位于前進第一或第二速度擋(F1或F2)。
判定條件B2作業(yè)機10處于挖掘位置。
判定條件B3車輛行駛速度小于等于設定速度。
在滿足了這些判定條件B1～B3中的至少一個判定條件之時，判斷為作業(yè)車輛處于挖掘工程中。
以下說明上述判定條件B2的挖掘位置。圖11是挖掘位置上作業(yè)機10的側視圖。
如圖11所示，在前部構架7上，利用支臂銷桿73，可自由搖動地安裝升降臂11的基端部，前部構架7與升降臂11由升降油壓缸13、13連接。當升降油壓缸13、13進行伸縮時，升降臂11以支臂銷桿73為中心搖動。在升降臂11的前端部，用鏟斗銷桿76自由搖動地安裝鏟斗12，前部構架7與鏟斗12，經(jīng)由傾斜油壓缸15及連桿裝置78連接。當傾斜油壓缸15伸縮時，鏟斗12以鏟斗銷桿76為中心搖動。
控制器50，比如把連接支臂銷桿73與鏟斗銷桿76的線Y-Y(即，表示升降臂11的狀態(tài)或位置的線)設定為基準線，如果基準線相對通過了支臂銷桿73的水平線向下傾斜的俯角大于等于規(guī)定值，則可判斷為作業(yè)機10處于挖掘位置。作為用于掌握該作業(yè)機10的狀態(tài)或位置的方法，控制器50可采用比如以下方法等用由安裝于升降油壓缸13、13上的沖程傳感器(未圖示)檢測出的升降油壓缸13、13的沖程，來計算的方法；用由安裝于升降油壓缸13、13上的角度傳感器(未圖示)檢測出的升降油壓缸13、13的仰角，來計算的方法；或者基于從控制器50向升降操作閥44輸出的操作指令，來計算的方法。
接下來，對在挖掘工程之外的特定作業(yè)狀況中獲得更高的功率輸出的控制變形例進行說明。該變形例的控制，可以與在上述挖掘工程時選擇高輸出模式的上述控制相并用，或者也可以取代它。
以下說明在傾斜地面上輪式裝載機1爬坡行駛情況下選擇高輸出模式的控制示例。
輪式裝載機1，在具有大于等于規(guī)定角的傾斜角的斜面上爬坡行駛時，有時希望采用可以以低輸出模式來輸出且高于上限輸出轉(zhuǎn)矩的輸出轉(zhuǎn)矩。因此在本實施方式中，判定是否正在爬坡行駛，在爬坡行駛時，輸出比不爬坡行駛時更高的功率。
再次參照上述圖3，在輪式裝載機1的車體上設有測定車體前后向傾斜角的傾斜角檢測器46；測定油門踏板49開度的油門開度檢測器48；測定車輛加速度的加速度檢測器47，這些分別與控制器50連接?？刂破?0基于這些傳感器46～48的輸出，來檢測車輛傾斜角、油門踏板的開度以及加速度。對于加速度，也可以取代加速度檢測器47，而采用由速度表34檢測出的速度進行計算。在車輛以大于等于一定的傾斜角傾斜、并行駛的情況下，控制器50判斷為正在爬坡行駛。在盡管油門踏板大于等于一定的開度，但仍不能獲得大于等于規(guī)定的加速度的情況下，控制器50也判斷為正在爬坡行駛。或者，也可以只根據(jù)油門踏板與加速度，來判斷是否處于爬坡行駛中。
圖12是表示該變形例中的發(fā)動機21的控制步驟的流程圖。
在步驟S21中，控制器50在發(fā)動機21啟動的同時向調(diào)速器27輸出指令，通過進行限制比如燃料噴射泵的噴射量等功率輸出限制，使發(fā)動機21以低輸出模式運轉(zhuǎn)。在步驟S22中，控制器50進行上述挖掘開始判定，判定輪式裝載機1是否處于挖掘工程中。如果步驟S22的結果是未判定出正處于挖掘工程中，控制便返回步驟S21。而如果步驟S22的結果是判定出正處于挖掘工程中，則控制便進入步驟S23，控制器50向調(diào)速器27輸出指令，使燃料噴射泵的噴射量返回到?jīng)]有上述限制的狀態(tài)，從而使發(fā)動機21以可發(fā)揮高功率輸出能力的高輸出模式運轉(zhuǎn)。
進入高輸出模式運轉(zhuǎn)后，在步驟S24，控制器50進行上述挖掘結束判定，判定輪式裝載機1的挖掘工程結束與否。如果步驟S24的結果是未判定出挖掘工程已結束，控制便返回步驟S23。而如果步驟S24的結果是判定出挖掘工程已結束，則控制便返回步驟S21，使發(fā)動機21以低輸出模式運轉(zhuǎn)。
與步驟S22并行，在步驟S25，控制器50進行上述爬坡行駛判定，判定輪式裝載機1是否正在爬坡行駛。如果步驟S25的結果是未判定出正在爬坡行駛，控制便返回步驟S21。而如果步驟S25的結果是判定出正在爬坡行駛，則控制便進入步驟S26，控制器50向調(diào)速器27輸出指令，使燃料噴射泵的噴射量返回到?jīng)]有上述限制的狀態(tài)，從而使發(fā)動機21以可發(fā)揮高功率輸出能力的高輸出模式運轉(zhuǎn)。
進入高輸出模式運轉(zhuǎn)后，在步驟S27，控制器50進行上述爬坡行駛判定，判定輪式裝載機1是否正在爬坡行駛。如果步驟S27的結果是判定出正在爬坡行駛，控制便返回步驟S26。而如果步驟S27的結果是未判定出爬坡行駛，則控制便返回步驟S21，控制器50使發(fā)動機21以低輸出模式運轉(zhuǎn)。
不過，在上述控制中，不論是挖掘作業(yè)還是爬坡行駛，發(fā)動機21均以同樣的高輸出模式運轉(zhuǎn)，但控制不限于此。比如在爬坡行駛時，也可以使發(fā)動機21以具有低輸出模式與高輸出模式的中間功率輸出能力的中間輸出模式運轉(zhuǎn)?；蛘?，也可以檢測爬坡時的負荷大小，并根據(jù)該負荷的大小，來分段或連續(xù)地改變發(fā)動機21的功率輸出能力。在任意一種情況下，通過上述控制，不僅在挖掘工程時，即使在爬坡行駛時，也可獲得足夠的功率輸出，因而可實現(xiàn)平穩(wěn)的運轉(zhuǎn)。
接下來，說明發(fā)動機的功率輸出能力控制的其它變形例。
在該變形例的控制中，控制器50，基于輪式裝載機1的作業(yè)負荷狀態(tài)的檢測結果，判定當前正在實施圖2A至圖2H所示工程中的哪一項，并基于該判定結果，來控制發(fā)動機21的功率輸出能力。
圖13以表格方式來表示該控制中的工程判定方法及根據(jù)判定結果的發(fā)動機功率輸出能力控制方法。
圖13所示的表格中，最上行的「作業(yè)工程」一行，顯示了圖2A至圖2H所示的作業(yè)工程名稱。其下的「速度擋」、「作業(yè)機操作」及「作業(yè)機油壓缸壓力」一行，表示控制器50為判斷當前工程是哪一項工程而使用的各種判斷條件。
即，在「速度擋」一行中，用圓圈表示有關變速機23的速度擋的判定條件。這里，假設變速機23具有四個前進速度擋F1～F4及二個后退速度擋R1、R2。另外，在「作業(yè)機操作」一行中，用圓圈表示有關駕駛者對作業(yè)機10的操作的判定條件。即，「支臂」一行，表示針對升降臂11的操作的判定條件，「鏟斗」一行，則表示針對鏟斗12的操作的判定條件?！缸鳂I(yè)機油壓缸壓力」一行，表示作業(yè)機10的油壓缸的當前油壓、比如升降油壓缸13的底壓的判定條件。這里，對于升降油壓缸底壓，如圖8所示，除了上述基準值P之外，還預先設定了高于該基準值P的三個基準值A、B、C，并用這些基準值A、B、C、P定義多個壓力范圍(比如，小于基準值P的范圍、從基準值A至C的范圍、從基準值B至P的范圍、小于基準值C的范圍)，并將這些壓力范圍設定為上述判斷條件。
通過采用上述各工程中的「速度擋」、「支臂」、「鏟斗」、「作業(yè)機油壓缸壓力」的判定條件組合，控制器50可以判別當前正在進行的工程是哪項工程。
在「發(fā)動機輸出模式」一行中，作為上述判別結果來表示控制器50選擇了「高輸出模式」與「低輸出模式」中的哪一個。其下面的「輸出轉(zhuǎn)矩變化」一行表示作為該發(fā)動機功率輸出控制的結果，發(fā)動機21的輸出轉(zhuǎn)矩具體如何變化的示例。
以下說明在進行圖13所示的控制時，控制器50的具體動作。
控制器50預先存儲有圖13所示的各工程所對應的「速度擋」、「支臂」、「鏟斗」、「作業(yè)機油壓缸壓力」的判定條件組合?？刂破?0，基于來自圖3所示的檔位檢測裝置31的信號，掌握變速機23當前選擇的速度擋(F1～F4、R1或R2)，并基于來自支臂操作指示檢測裝置32的信號，掌握針對升降臂11的當前操作種類(比如浮動、下降、空擋或上升)，還基于來自鏟斗操作指示檢測裝置33的信號，掌握針對鏟斗12的當前操作種類(比如傾卸、空擋或傾斜)。此外，控制器50基于來自圖3所示的底壓檢測器45的信號，來掌握升降油壓缸13的當前底壓。
接下來，控制器50進行以下二種組合的對比匹配處理，該二種組合是所掌握的當前速度擋、支臂操作種類、鏟斗操作種類及升降油壓缸底壓的組合(即，當前的作業(yè)狀態(tài))；預先存儲的各工程所對應的「速度擋」、「支臂」、「鏟斗」及「作業(yè)機油壓缸壓力」的判定條件組合。作為匹配處理的結果，控制器50判定當前作業(yè)狀態(tài)下最佳匹配的判定條件組合所對應的工程是哪一個。
圖13所示的各工程所對應的判定條件組合的具體情況如下。
前進工程(圖2A)速度擋為F1，支臂操作與鏟斗操作均為空擋，且作業(yè)機油壓缸壓力小于基準值P。對速度擋而言，不僅當前速度擋單純?yōu)镕1或F2，而且即使速度擋從F2切換為F1這一降速換檔，也可以作為判定條件來采用(因為在大多數(shù)情況下，首先從F2開始，然后降檔至F1來前進)。此外，前一個被判定的工程是后退·支臂下降工程這一判定歷史，也可以作為追加判定條件來采用。
挖掘工程(插入分工程)(圖2B)速度擋為F1或F2，升降臂操作與鏟斗操作均為空擋，且作業(yè)機油壓缸壓力處于基準值A至C的范圍內(nèi)。此外，前一個被判定的工程是前進工程這一判定歷史，也可以作為追加判定條件來采用。
挖掘工程(戽入分工程)(圖2C)速度擋為F1或F2，升降臂操作為上升或為空擋，鏟斗操作為傾斜，且作業(yè)機油壓缸壓力處于基準值A至C的范圍內(nèi)。對鏟斗操作而言，也可以進一步追加還包括傾斜與空擋交互重復的情況的判定條件(因為有時根據(jù)作業(yè)對象物的種類，需要重復使鏟斗12后傾、空擋、并再次后傾的動作)。此外，前一個被判定的工程是挖掘插入分工程這一判定歷史，也可以作為追加判定條件來采用。
后退·支臂上升工程(圖2D)速度擋為R1或R2，升降臂操作為上升，鏟斗操作為空擋，且作業(yè)機油壓缸壓力處于基準值B至P的范圍內(nèi)。此外，前一個被判定的工程是挖掘戽入分工程這一判定歷史，也可以作為追加判定條件來采用。
前進·支臂提升工程(圖2E)速度擋為F1或F2，升降臂操作為上升或空擋，鏟斗操作為空擋，且作業(yè)機油壓缸壓力處于基準值B至P的范圍內(nèi)。此外，前一個被判定的工程是后退·支臂上升工程這一判定歷史，也可以作為追加判定條件來采用。
排土工程(圖2F)速度擋為F1或F2，升降臂操作為上升或空擋，鏟斗操作為傾卸，且作業(yè)機油壓缸壓力處于基準值B至P的范圍內(nèi)。此外，前一個被判定的工程是前進·支臂上升工程這一判定歷史，也可以作為追加判定條件來采用。
后退·支臂下降工程(圖2G)速度擋為R1或R2，升降臂操作為浮動或下降，鏟斗操作為傾斜，且作業(yè)機油壓缸壓力處于小于基準值P的范圍內(nèi)。此外，前一個被判定的工程是排土工程這一判定歷史，也可以作為追加判定條件來采用。
單純行駛工程(圖2H)速度擋為F1、F2、F3或F4，升降臂操作與鏟斗操作均為空擋，且作業(yè)機油壓缸壓力處于小于基準值C的范圍內(nèi)。
從上述工程的各判定條件組合中，找出與當前作業(yè)狀態(tài)(不單單是當前的狀態(tài)，也可包含上述變速檔位動作及作業(yè)機操作的變化及判定的歷史)最佳匹配的狀態(tài)，由此，控制器50可判別出當前工程是哪項工程?？刂破?0以與所判別的工程對應的發(fā)動機輸出模式，來使發(fā)動機21運轉(zhuǎn)。即，如圖13所示，在判別為挖掘工程的情況下，控制器50以高輸出模式來使發(fā)動機21運轉(zhuǎn)。而在判別為前進工程、后退·支臂提升工程、前進·支臂提升工程、挖掘工程或后退·支臂下降工程的情況下，控制器50則以低輸出模式來使發(fā)動機21運轉(zhuǎn)。在判別為單純行駛工程的情況下，控制器50，進行是否是比如上述爬坡行駛的判定，由此來判斷施加于車輛上的負荷大小，并根據(jù)該負荷的大小，來選擇低輸出模式或高輸出模式。由于根據(jù)基于駕駛者的變速機操作與作業(yè)機操作及作業(yè)機的油壓缸油壓等組合的判定結果，來控制發(fā)動機的功率輸出能力，因而可以根據(jù)工程的轉(zhuǎn)移來變更功率輸出能力。
作為上述控制結果，如圖13的最下行所示，在挖掘裝載作業(yè)中，在挖掘工程中，當駕駛者踏下油門踏板時，發(fā)動機21的輸出轉(zhuǎn)矩，便上升至發(fā)動機21可輸出的轉(zhuǎn)矩為止。然而，在除了挖掘工程之外的其它工程中，即使駕駛者將油門踏板踩到底，發(fā)動機21的輸出轉(zhuǎn)矩也只能上升至所限制的上限轉(zhuǎn)矩，比如總轉(zhuǎn)矩的80％，但只能節(jié)省該部分的燃料費。不過，在其轉(zhuǎn)矩變化曲線上，在變速機23的前進及后退切換時暫時發(fā)生的輸出轉(zhuǎn)矩降低的原因，在于駕駛者暫緩踩下油門踏板。此外，在排土工程后半段發(fā)生的輸出轉(zhuǎn)矩降低的原因，在于全部傾倒完作業(yè)對象物后，駕駛者暫緩踩下油門踏板。
以上，對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但本實施方式不過是用來說明本發(fā)明的示例，并不意味著本發(fā)明的范圍只限于該實施方式。本發(fā)明在不脫離其主導思想的范圍內(nèi)，能夠以各種方式來實施。
比如，對輪式裝載機之外的其它作業(yè)車輛也可適用本發(fā)明。也可以根據(jù)適用本發(fā)明的作業(yè)車輛的種類，來改變作業(yè)狀態(tài)的檢測方法。比如，在油壓鏟車的情況下，也可以通過檢測升降油壓缸、支臂油壓缸或鏟斗油壓缸的油壓，來判斷施加于油壓鏟車上的負荷大小。
在上述實施方式中，可在高輸出模式下，對發(fā)動機功率輸出不加限制地發(fā)揮額定或最大的功率輸出能力，但控制不只限于此。比如，也可以在高輸出模式下，獲得稍微低于最大功率輸出能力的功率輸出能力。此外，也可以準備轉(zhuǎn)矩曲線的形狀相異的多個發(fā)動機輸出模式，根據(jù)當前的作業(yè)狀態(tài)來適宜選擇這些模式。
此外，也可以取代或并用預先準備的多個發(fā)動機輸出模式的選擇控制，而由控制器50通過運算來對發(fā)動機的功率輸出能力進行連續(xù)可變控制，也就是無級可變控制，以符合所檢測出的負荷大小及作業(yè)狀況。
權利要求
1.一種發(fā)動機控制方法，其用于控制作業(yè)車輛用發(fā)動機的功率輸出，包括檢測步驟，檢測有關消耗來自發(fā)動機(21)的功率輸出的一個或多個作業(yè)負荷的狀態(tài)的一個或多個變量值；和控制步驟，基于所檢測出的上述一個或多個變量值，控制發(fā)動機(21)的功率輸出能力。
2.一種發(fā)動機控制裝置，其用于控制作業(yè)車輛用發(fā)動機的功率輸出，該裝置(40)具有一個或多個檢測裝置，其檢測出表示消耗來自發(fā)動機(21)的功率輸出的一個或多個作業(yè)負荷的狀態(tài)的一個或多個變量值；和控制器(50)，其基于由上述一個或多個檢測裝置檢測出的上述一個或多個變量值，控制上述發(fā)動機(21)的功率輸出能力。
3.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)動機控制裝置，其中，上述一個或多個作業(yè)負荷，包含上述作業(yè)車輛(1)所具備的作業(yè)機(10)。
4.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)動機控制裝置，其中，上述一個或多個檢測裝置，包含油壓檢測裝置，其檢測用于驅(qū)動上述作業(yè)機(10)的一個或多個油壓缸(13或15)的油壓。
5.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)動機控制裝置，其中，上述一個或多個檢測裝置，包含作業(yè)機操作檢測裝置(32或33)，其檢測上述作業(yè)機(10)的操作。
6.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)動機控制裝置，其中，上述一個或多個檢測裝置，包含作業(yè)機位置檢測裝置，其檢測上述作業(yè)機(10)的位置或姿態(tài)。
7.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)動機控制裝置，其中，上述一個或多個作業(yè)負荷，包含上述作業(yè)車輛(1)所具備的行駛裝置(20)。
8.根據(jù)權利要求7所述的發(fā)動機控制裝置，其中，上述一個或多個檢測裝置，包含變速機操作檢測裝置(31)，其檢測上述行駛裝置(10)所包含的變速機(23)的操作或所選擇的速度擋。
9.根據(jù)權利要求7所述的發(fā)動機控制裝置，其中，上述一個或多個檢測裝置，包含傾斜角檢測裝置(46)，其檢測上述作業(yè)車輛車體的前后方向傾斜角。
10.根據(jù)權利要求7所述的發(fā)動機控制裝置，其中，上述一個或多個檢測裝置，包含速度檢測裝置(34)，其檢測基于上述行駛裝置(10)的行駛速度。
11.根據(jù)權利要求7所述的發(fā)動機控制裝置，其中，上述一個或多個檢測裝置，包含油門開度檢測裝置，其檢測用于通過駕駛者的操作來控制上述發(fā)動機的燃料噴射量的油門踏板的開度；和加速度檢測裝置(47)，其檢測基于上述行駛裝置(10)的行駛加速度。
12.根據(jù)權利要求2、4、5、6及8中任意一項所述的發(fā)動機控制裝置，其中，上述控制器(50)，基于上述一個或多個變量值，來判定是否正在進行挖掘，并根據(jù)判定結果，控制上述功率輸出能力。
13.根據(jù)權利要求12所述的發(fā)動機控制裝置，其中，上述控制器(50)控制上述功率輸出能力，使被判定為未進行上述挖掘的情況下的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線(28B或28C)，低于被判定為正在進行上述挖掘的情況下的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線(28A)。
14.根據(jù)權利要求2、9、10及11中任意一項所述的發(fā)動機控制裝置，其中，上述控制器(50)，基于上述一個或多個變量值，來判定是否正在進行爬坡行駛，并根據(jù)判定結果來控制上述功率輸出能力。
15.根據(jù)權利要求14所述的發(fā)動機控制裝置，其中，上述控制器(50)控制上述功率輸出能力，使被判定為未進行上述爬坡行駛的情況下的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線(28B或28C)，低于被判定為正在進行上述爬坡行駛的情況下的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線(28A)。
16.根據(jù)權利要求2、4、5、6、8、9、10及11中任意一項所述的發(fā)動機控制裝置，其中，上述控制器(50)，基于上述一個或多個變量值，來判定是否正在進行挖掘、以及是否正在進行爬坡行駛，并根據(jù)判定結果來控制上述功率輸出能力。
17.根據(jù)權利要求16所述的發(fā)動機控制裝置，其中，上述控制器(50)控制上述功率輸出能力，使被判定為上述挖掘和上述爬坡行駛都未進行的情況下的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線(28B或28C)，低于被判定為至少正在進行上述挖掘和上述爬坡行駛的任意一項的情況下的上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線(28A)。
18.根據(jù)權利要求2、4、5、6、8、9、10及11中任意一項所述的發(fā)動機控制裝置，其中，上述控制器(50)，基于上述一個或多個變量值，判定是否正在進行不同種類工程中的某一項，并根據(jù)判定結果來控制上述功率輸出能力。
19.根據(jù)權利要求16所述的發(fā)動機控制裝置，其中，上述控制器(50)控制上述功率輸出能力，根據(jù)所判定的工程，來使上限輸出轉(zhuǎn)矩曲線相異。
20.根據(jù)權利要求2、4、5、6、8、9、10及11中任意一項所述的發(fā)動機控制裝置，其中，上述控制器(50)，基于上述一個或多個變量值，判定上述作業(yè)負荷所要求的功率輸出的大小程度，并根據(jù)判定結果來階段性或連續(xù)性地控制上述功率輸出能力。
全文摘要
發(fā)動機控制裝置(40)檢測建筑機械等作業(yè)車輛的作業(yè)狀態(tài)，并自動控制發(fā)動機的功率輸出能力?；趤碜砸韵虏考臋z測信號，來判定挖掘或爬坡行駛，即吊臂油壓缸(13)的油壓檢測器(45)；吊臂及鏟斗的操作指令檢測器(32、33)；變速機(23)的檔位操作檢測器(31)；車體傾斜角檢測器(46)；行駛加速度檢測器(47)；油門開度檢測器(48)。當判定結果是挖掘或爬坡行駛時，使發(fā)動機以高功率輸出能力運轉(zhuǎn)，在除此之外之時，以低功率輸出能力運轉(zhuǎn)。
文檔編號E02F9/20GK1846047SQ200480025220
公開日2006年10月11日 申請日期2004年9月1日 優(yōu)先權日2003年9月2日
發(fā)明者戶田英二 申請人:株式會社小松制作所