(57)【要約】【課題】本発明は、トラクタや運搬作業車等の走行装置で、エンジンの回転数を複数段階に設定する手段とエンジンの出力回転を多段に変速する変速装置を備えた作業車において、エンジン回転数を高速回転に設定した場合でもギア変速等による走行速度の変更がスムースに行われ、走行中にエンジン回転数を低速回転から高速回転に切り換えても急増速にならず安全に走行速度を増速できるようにすることを課題とする。【解決手段】エンジン回転数を低速から高速まで複数段階に設定するエンジン回転数設定手段Ａとエンジン出力回転を低速から高速まで複数段階に変速する伝動変速手段Ｂを設けた作業車のエンジン回転制御装置において、高速段階の伝動変速時にエンジン回転数設定手段Ａを低速から高速へ切り換えた際の回転増加率を低速段階の伝動変速時に同様に切り換えた際の回転増加率よりも小さくする回転増加率制御を設けたことを特徴とする。【選択図】図６
2008185009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン回転数を低速から高速まで複数段階に設定するエンジン回転数設定手段（Ａ）とエンジン出力回転を低速から高速まで複数段階に変速する伝動変速手段（Ｂ）を設けた作業車のエンジン回転制御装置において、伝動変速手段（Ｂ）による高速段階の伝動変速時にエンジン回転数設定手段（Ａ）を低速から高速へ切り換えた際の回転増加率を伝動変速手段（Ｂ）による低速段階の伝動変速時に同様に切り換えた際の回転増加率よりも小さくする回転増加率制御を設けたことを特徴とする作業車のエンジン回転制御装置。
【請求項２】
走行クラッチの断続を検出するクラッチセンサ（１）を設け、このクラッチセンサ（１）が走行クラッチの入を検出した場合のみに、回転増加率制御を実施すべくしてなる請求項１に記載の作業車のエンジン回転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トラクタや運搬作業車等の走行装置で、エンジンの回転数を複数段階に設定する手段とエンジンの出力回転を多段に変速する変速装置を備えた作業車のエンジン回転制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業車の走行速度を変速する変速装置として、エンジンの回転数を複数段階に設定すると共にエンジンの出力回転をギア変速等で複数段に変速可能にして軽作業時や単なる平地走行時にはエンジン回転を低回転に設定しギア変速で所望の走行速度にして燃料の消費を節約し、重作業時や登板走行時にはエンジン回転を高回転に設定しギア変速等で所望の走行速度にして高トルクで走行できるようにしたものがある。例えば、特開２００５−３４４７５６号公報には、アクセルレバーでエンジン回転数を高・低速に設定可能にし、低速回転に設定している場合に、アクセルペダルで増速操作を行うとエンジンの増速と共にギア変速を増速段に変えて走行速度を増速する変速装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−３４４７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記従来の作業車のエンジン回転制御装置では、アクセルレバーでエンジン回転数を高速に設定したままアクセルペダルで増速操作を行うと、エンジン回転数の高回転移行に伴って走行速度が急に高速走行となって危険であるため、アクセルレバーでエンジン回転数を低速に設定している場合のみにアクセルペダルで増速操作を行うとエンジンの増速と共にギア変速を増速段に変えるようにしているが、エンジン回転数を高速に設定してさらにギア変速を高速にして高速走行を行いたい場合もある。
【０００４】
エンジン回転数設定が低速でも高速でもギア変速を高速に切換可能にすると、エンジン回転数を低速に設定している時のギア変速による増減速感とエンジン回転数を高速に設定している時のギア変速による増減速感とには違いが有って、高速設定時には急増減速になり危険を感じる。
【０００５】
本発明では、エンジン回転数を高速回転に設定した場合でもギア変速等による走行速度の変更がスムーズに行われ、走行中にエンジン回転数を低速回転から高速回転に切り換えても急増速にならず安全に走行速度を増速できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記本発明の課題は、次の解決手段により解決される。
請求項１に記載の発明は、エンジン回転数を低速から高速まで複数段階に設定するエンジン回転数設定手段Ａとエンジン出力回転を低速から高速まで複数段階に変速する伝動変速手段Ｂを設けた作業車のエンジン回転制御装置において、伝動変速手段Ｂによる高速段階の伝動変速時にエンジン回転数設定手段Ａを低速から高速へ切り換えた際の回転増加率を伝動変速手段Ｂによる低速段階の伝動変速時に同様に切り換えた際の回転増加率よりも小さくする回転増加率制御を設けたことを特徴とする。
【０００７】
この制御により、高速段階の伝動変速時にエンジン回転数設定手段Ａを低速から高速へ切り換えても走行速度が急加速しない。
また、請求項２に記載の発明は、走行クラッチの断続を検出するクラッチセンサ１を設け、このクラッチセンサ１が走行クラッチの入を検出した場合のみに、請求項１の制御を行うようにした。
【０００８】
この制御により、走行クラッチが入の場合すなわち走行中に急加速されるのを防ぎ、走行せずにエンジン回転数設定手段Ａでエンジンのみの回転を変える増速は速やかに行われる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、伝動変速段階を一定に設定した状態でエンジン回転数設定手段Ａで低速から高速へ切り換えると、走行速度がエンジンの回転が増加した分だけ増速されるが、伝動変速を高速段階にしているとエンジン回転がゆっくり上昇することになって急加速走行を防止されることになり、伝動変速段階を低速にしているとエンジン回転数設定手段Ａの増速設定でエンジン回転が速やかに上昇するが走行速度が低速であるために変速ショックが無い程度で素早く増速して、安全な運転が可能になる。
【００１０】
また、請求項２記載の発明によれば、エンジンの増速回転がゆっくりとなるのは走行クラッチを入にした走行時のみになり、エンジン単体の点検調整の際には通常の増速となって、調整を行い易い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
なお、本明細書において作業車両の前進方向に向かって左右方向をそれぞれ左、右といい、前進方向を前、後進方向を後という。
【００１２】
図１と図２は、作業車両の一例として示すトラクタの全体を示す図面で、機体の前後部に前輪１０,１０と後輪１１,１１を備え、機体の後部に搭載したエンジン１２の回転動力をミッションケース１３内のギア変速装置と油圧変速装置によって適宜に減速して、これらの前輪１０,１０と後輪１１,１１に伝えるように構成している。
【００１３】
機体中央のハンドルポスト１４にはステアリングハンドル１５が支持され、その後方には操縦席１６が設けられている。ステリングハンドル１４の下方左側には機体の進行方向を前後方向に切り換える前後進レバー１７が設けられている。この前後進レバー１７を前側に移動させると機体が前進し、後方へ移動させると後進する。
【００１４】
また、ハンドルポスト１４を挟んで前後進レバー１７の反対側にはアクセルレバー１８が設けられ、また、ステップフロアー１９の右コーナー部にはアクセルペダル２０と左右のブレーキペダル２１,２２が配置され、ステップフロアー１９の左コーナーにはクラッチペダル２３が配置されている。
【００１５】
また、一速から八速まで変速段を選択可能なＨＳＴレバー２４は操縦席１６の左前方部にあり、低速、中速、高速及び中立のいずれかの位置を選択できる副変速レバー２５はその後方にあり、更にその後方に一速から三速までと中立位置を選択できるＰＴＯ変速レバー２６が設けられている。
【００１６】
さらに、操縦席１６の右側には、作業機(図示せず)の高さを設定するポジションレバー２７と圃場の耕耘深さを自動的に設定する自動耕深レバー２８、これらのレバー２７,２８の後に作業機の右上げスイッチ２９と右下げスイッチ３０が配置され、更にその後に自動水平スイッチ３１(オンでトラクタの絶対水平位置(圃場面に対する水平でなく、地球の水平面に対して水平)を保つ)とバックアップスイッチ３２(オンで前後進レバー２３が後進位置にあるときに、作業機上げ用リンク３３が作業機を上昇させる)が配置されている。また、機体の後方には作業機を連結する前記リンク３３が設けられている。
【００１７】
このトラクタに用いられるエンジン１２は、蓄圧式燃料噴射ディーゼルエンジンが用いられているが、その蓄圧式燃料噴射ディーゼルエンジンについてその回転制御方法の概要を説明する。
【００１８】
蓄圧式燃料噴射ディーゼルエンジンとは、ディーゼルエンジンにおいて各気筒へ燃料を噴射するインジェクタへの燃料供給を要求された圧力にしたコモンレール（蓄圧室）を介して行うもので、図３に示すシステム図で燃料噴射制御状態を説明する。
【００１９】
燃料タンク４０内の燃料は吸入路４１により燃料フィルタ４２を介してエンジン１２で駆動される高圧ポンプ４３に吸入され、この高圧ポンプ４３によって加圧された高圧燃料は吐出路４４によりコモンレール４５に導かれて蓄えられる。
【００２０】
コモンレール４５内の高圧燃料は各高圧燃料供給路４６により気筒数分のインジェクタ（燃料噴射弁）４７に供給され、エンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）４８からの指令に基づき、各気筒毎にインジェクタ４７が開弁作動して、高圧燃料がエンジン１２の各燃焼室内に噴射供給される。
【００２１】
各インジェクタ４７での余剰燃料（リターン燃料）は各リターン路４９により共通リターン路５０へ導かれ、燃料タンク４０へ戻される。
また、コモンレール４５内の燃料圧力（コモンレール圧力）を制御するため、高圧ポンプ４３に圧力制御弁５１が設けられている。この圧力制御弁５１はＥＣＵ４８からのデューティ信号によって高圧ポンプ４３から燃料タンク４０への余剰燃料のリターン路５０の流路面積を調整するものであり、これによりコモンレール４５側への燃料吐出量を調整して、コモンレール圧力を制御することが出来る。具体的には、エンジン運転条件に応じて目標コモンレール圧力を設定し、コモンレール圧センサ５２により検出されるコモンレール圧力がこの目標コモンレール圧力と一致するように、圧力制御弁５１を介してコモンレール圧力をフィードバック制御する。
【００２２】
このように、コモンレール圧力を変更することで燃料噴射量を変更してエンジン回転数を制御できるので、例えば、回転数変動を監視して０．１秒間に１００ｒｐｍ以上の回転変動があればコモンレール圧力を低下させて回転数の変動を緩やかにするようなことが出来る。
【００２３】
この蓄圧式燃料噴射ディーゼルエンジン１２は、データマップから導かれるレール圧やメイン噴射タイミング及びパイロット噴射回数で出力を制御されている。
データマップは、エンジン１２の出力を制御するパターンを図４に示す走行モード（ドループ制御）Ｍ１と通常作業モード（アイソクロナス制御）Ｍ２及び重作業モードＭ３の三種類のアクセルトルクマップＡＭに設定している。このアクセルトルクマップＡＭは回転数と出力トルクとの関係からなり、走行モードＭ１は負荷が加わると出力トルクが低下するモードで単なる走行時に使用し、通常作業モードＭ２は負荷が加わっても限界までは出力トルクを一定に保つモードで通常の作業時に使用し、重作業モードＭ３は出力トルクが限界に達すると回転数を上昇させて限界を高めるモードで特に作業負荷が大きくなるような場合に使用して作業限界を高める。
【００２４】
図５は、トラクタの制御信号とエンジン制御信号の流れを示す制御ブロック図で、ＨＳＴレバー２４の変速操作位置が主変速センサ５９からＥＣＵ４８に入力し、副変速レバー２５の低・中・高速操作位置が変速センサ６０からＥＣＵ４８に入力する。他に、最高エンジン回転数を設定する回転数設定スイッチ６１（これが本発明のエンジン回転数設定手段Ａに相当する）からの３０００，２５００，２０００ｒｐｍ等の設定値や前後進レバー１７の前後進スイッチ６２から前進、中立、後進の位置信号やクラッチペダル２３のクラッチセンサ６３からクラッチ入・切信号や作業・走行切換スイッチ６４からの作業・走行設定信号がＥＣＵ４８に入力する。
【００２５】
ＥＣＵ４８には、上記の他に前記のアクセルトルクマップから制御データを適宜に取り込み、エンジン用各センサ６９から回転数や外気温等のデータが入力し、コモンレールの圧力制御弁５１へコモンレール圧が制御信号として出力される。さらに、走行速度の表示器であるマルチアイ６５には変速設定時の最高走行速度や実走行速度が表示される。
【００２６】
作業・走行切換スイッチ６４は、アクセルトルクマップＡＭの使用モードを設定し、作業にすると通常作業モードＭ２を使用して制御することになり、走行にすると走行モードＭ１を使用して制御することになる。この作業・走行切換スイッチ６４は、単独で設けても良いが、アクセルレバー１８に路上走行と作業の切換位置を設けてこの切換位置で信号を出すようにしても良く、回転数設定スイッチ６１に連動しても良い。アクセルレバー１８を増速にした時には通常作業モードＭ２から重作業モードＭ３に移行して制御することになる。この制御で、アクセルレバー１８を走行にした場合には、アクセルペダル２０でのエンジン回転数制御が優先となり、アクセルレバー１８を作業にした場合には、エンジン回転数を設定値に保持する作業制御が優先となる。
【００２７】
また、前記と違って、ＰＴＯ変速レバー２６が変速位置に移動したことを検出するＰＴＯスイッチ３４のオン信号で、作業制御に切り替わるようにしても良い。ＰＴＯスイッチ３４は単独で設けても良い。
【００２８】
さらに、この作業制御への移行は、作業機を下げた状態をポジションレバー２７の下げ操作やリンク３３の下げを検出する作業機下げセンサ７０からのオン信号にすれば、より正確に作業状態を検出できる。
【００２９】
ＰＴＯスイッチ３４と作業機下げセンサ７０が共にオン信号で作業制御に移行し、どちらかの信号がオフになると作業制御を解除するようにすれば、エンジン回転を低下して作業を中断した時のエンジン１２の燃料消費を低減できる。この場合に、作業制御を解除したままで再度回転数設定スイッチ６１で回転数を設定することで作業制御状態にするようにすれば、作業開始に対応し易い。この際に、クラッチ入信号でエンジン回転数が徐々に設定回転数に復帰して作業制御に移行にするようにして、作業機の起動をスムースに行える。
【００３０】
ＨＳＴレバー２４や副変速レバー２５の変速操作を検出して変速の際に起こる負荷変動でのエンジン回転の低下が少ない作業制御にするようにすると変速ショックを少なく出来る。この作業制御状態は変速の開始から終了までの極短い時間に限定することで、変速操作後のエンジン回転変更の応答性が良い。
【００３１】
作業制御は、左右のブレーキペダル２１,２２を踏み込むと急速に解除されるようにすることで、急停止が可能になり、一旦作業制御を解除すると解除が持続状態になる。
また、作業制御は、前記の条件に加えて、クラッチペダル２３のクラッチセンサ６３からクラッチ切信号で解除し、クラッチ入信号で作業制御移行にすると、走行停止時のエンジン回転を低下させて燃料消費率を低減できる。
【００３２】
図６は、本発明の伝動変速手段ＢであるＨＳＴレバー２４や副変速レバー２５の変速位置でエンジン１２の回転上昇率を変更する制御のフローチャートである。ステップＳ１でエンジン回転数を例えば２０００ｒｐｍから２５００ｒｐｍに変更すれば、ステップＳ２でＨＳＴレバー２４か副変速レバー２５が高速位置（本実施例では、ＨＳＴレバー２４が五速以上で、副変速レバー２５が高速の場合を高速位置と判定する）であるかの判断を行い、ＹＥＳであればさらにステップＳ３でクラッチペダル２３の入を判定し、この判定もＹＥＳであれば、ステップＳ４のエンジン回転緩上昇として２０００ｒｐｍから２５００ｒｐｍにする変更時間を長くして走行速度がゆっくりと速くなるようにする。なお、エンジン回転緩上昇の手段は、例えばコモンレールの圧力上昇スピードを遅くして燃料供給量を徐々に多くする、といった方法で行う。ステップＳ２とステップＳ３のどちらかの判定がＮＯであれば、ステップＳ５のエンジン急上昇を行う。
【００３３】
図７は、前後進切換レバー１７の位置によってエンジン回転数設定値を制限する制御のフローチャートで、後進時にエンジン回転が高くなって高速後進になるのを防ぐ。ステップＳ１０で回転設定スイッチ６１でエンジン回転数Ｔを設定し、ステップＳ１１で前後進スイッチ６２が後進(バック)であればステップＳ１２でエンジン回転数Ｔの８割（０．８Ｔ）になるようにする。ステップＳ１１で前後進スイッチ６２が後進以外（前進か中立）であれば、ステップＳ１３でエンジン回転数Ｔのままでエンジン１２の回転を上昇する。具体的には、設定回転数を２０００ｒｐｍにすると、バック時の回転数は１６００ｒｐｍになる。
【００３４】
なお、前記例では、後進時のエンジン回転数を前進或いは中立時の８割に計算しているが、これ以外に後進時用の低減回転数を適宜に決めても良い。
図８は、エンジン回転数の設定制御のフローチャート図で、以下では回転数設定値をアクセルメモリという。
【００３５】
ステップＳ２０で各センサや操作スイッチのデータを読み込み、ステップＳ２１のアクセルメモリの判定で、アクセルメモリが無ければステップＳ２２のアクセルメモリ操作ありの判定に移行し、ＹＥＳであればステップＳ２３のアクセルメモリをセットし、ＮＯであればステップＳ２４のアクセルレバー１８やアクセルペダル２０での設定回転数でエンジン回転数を制御する。
【００３６】
ステップＳ２１のアクセルメモリの判定で、アクセルメモリがあれば、ステップＳ２５のアクセルメモリ操作ありの判定判定に移行し、ＹＥＳであればステップＳ２６のアクセルメモリをセットし、ＮＯであればステップＳ２７のクラッチセンサ６３からクラッチ切信号有りの判定を行い、ＹＥＳであればステップＳ２８のエンジン回転数をアクセルレバー設定回転数に保持し、ＮＯであればステップＳ２９のアクセルメモリの回転数でエンジン回転数を制御する。
【００３７】
ステップＳ３０でＰＴＯスイッチ６８からの信号でＰＴＯクラッチが入から切になったかの判定を行い、ＹＥＳであればステップＳ３１のエンジン回転数をアクセルレバー設定回転数に保持し、ＮＯであればステップＳ３２の左右ブレーキ２１，２２の両方がＯＮかの判定に移行し、ＹＥＳであればステップＳ３３のアクセルメモリをリセットする。ＮＯであればステップＳ３４のＰＴＯクラッチが切から入になったかの判定を行い、ＮＯであれば後述するステップＳ３８の前に飛び、ＹＥＳであればステップＳ３５のＰＴＯクラッチ昇圧完了の判定に移行し、ＮＯであればステップＳ３６のエンジン回転数をアクセルレバー設定回転数に保持し、ＹＥＳであればステップＳ３７のアクセルメモリの回転数でエンジン回転数を制御する。
【００３８】
ステップＳ３８ではアクセルメモリの増減操作を判定し、ＮＯであればそのまま制御を終了し、ＹＥＳであればステップＳ３９アクセルメモリの設定回転数を変更して制御を終了する。
【００３９】
図９は、走行速度を表示する表示装置（別呼称マルチアイ）６５への走行速度表示制御のフローチャートで、ステップＳ４０で各センサや操作スイッチのデータを読み込み、ステップＳ４１のＨＳＴレバー２４が中立かの判定で、ＹＥＳならばステップＳ４２で車速表示を現在エンジン回転数と副変速位置で演算した最高車速を点滅表示する。ＮＯであればステップＳ４３のクラッチペダル２３の切判定を行い、ＹＥＳならばステップＳ４５で車速表示を現在エンジン回転数と副変速位置及びＨＳＴレバー位置で演算した最高車速を点滅表示する。
【００４０】
ステップＳ４３のクラッチペダル２３の切判定がＮＯであれば、さらにステップＳ４４の前後進レバー１７が中立かの判定を行い、ＹＥＳならば前記ステップＳ４５の処理を行う。ＮＯであればステップＳ４６で車速表示を現在車速センサの車速（実走行速度）で表示する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】作業車（トラクタ）の全体側面図である。
【図２】作業車の全体平面図である。
【図３】エンジンの燃料供給制御模式図である。
【図４】エンジンの制御モード図である。
【図５】エンジンの制御ブロック図である。
【図６】エンジンの制御フローチャート図である。
【図７】エンジンの制御フローチャート図である。
【図８】エンジンの制御フローチャート図である。
【図９】表示装置の表示制御フローチャート図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  クラッチセンサ
２４  ＨＳＴレバー
２５  副変速レバー
６１  回転数設定スイッチ
Ａ    エンジン回転数設定手段
Ｂ    伝動変速手段
【図１】
2008185009.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008185009.tif 000008
【図７】
2008185009.tif 000009
【図８】
2008185009.tif 000010
【図９】
2008185009.tif 000011