(57)【要約】【課題】  本発明は、荷役車両の荷役機構部を駆動するエンジンのエンジン回転数の制御に関する。【解決手段】  本発明は、荷役レバー２２の設定操作量Ｕに対する作動油バルブ５４の開度を求め、荷役シリンダ圧力値ｐと前記油圧ポンプの１回転の油量Ｑｃｍ3からトルクτを求め、このトルクτをエンジントルクとしてエンジン回転数を設定する。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷役レバー操作に基づいて、エンジンによって回転する油圧ポンプから送油量を調節する作動油バルブ５４を開とすると共に荷役シリンダが昇降し、前記エンジン回転数を制御する荷役車両におけるエンジン回転数制御方法であって、
（ａ）荷役レバー２２の操作量Ｕに対する作動油バルブ５４の開度を求め、
（ｂ）荷役シリンダ圧力値Ｐと前記油圧ポンプの１回転の油量Ｑｃｍ3からトルクτを求め、
（ｃ）前記トルクτをエンジントルクとして、このエンジントルクに対応するエンジン回転数に設定することを特徴とするエンジン回転数制御方法。
【請求項２】
請求項１の（ｃ）で求めたエンジン回転数を目標値として、ＰＩＤコントローラを用いてフィードバック制御を実施する請求項１のエンジン回転数制御方法。
【請求項３】
請求項２のエンジン回転数の目標値は、目標となるエンジン回転数（Ｎ*）と測定されるエンジン回転数（Ｎｓ）を自乗積分値を最小とするエンジン回転数（Ｎｔ）にすることを特徴とする請求項２のエンジン回転数制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷役車両に係り、詳しくは、荷役車両の荷役機構部を駆動するエンジンのエンジン回転数の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばフォークリフトのような荷役車両は、荷役物の荷役を行うための荷役機構部、および車両の走行を行うための走行機構部を備えている。エンジン式のフォークリフトでは、エンジンを荷役機構部および走行機構部の両機構部を駆動する駆動源とし、そのエンジンの回転数はアクセルペダルの踏込量のみで決定される構成が一般的である。ところが、このような構成のエンジン式のフォークリフトでは、車両の運転状況に対応した合理的な制御を行うのが難しく、例えば荷役作業に際し必要以上にアクセルペダルが踏込まれると、エンジンがいわゆる空ぶかしの状態になり、燃費の悪化、排気ガス量の増加、騒音の上昇などの問題が発生する。
【０００３】
そこで、例えば特開平６―８７５５号公報には、荷役機構部による荷役速度と、走行機構部による車両速度を別々に制御する構成の荷役車両が提案されている。この公報に記載の荷役車両には、走行機構部にエンジンの出力で駆動されるＨＳＴポンプおよびＨＳＴモータが搭載されている。これにより、アクセルペダルの踏込量に基づいて走行速度およびエンジン回転数を制御する一方、荷役レバーの操作量に基づいてエンジン回転数を制御することが可能となる。従って、このような構成の荷役車両は、車両の運転状況に対応したエンジン回転数制御を行うのに有効である。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−８７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記公報に記載における荷役レバーの操作量に基づいてエンジン回転数を制御することによって、目標荷役速度に達するまでの加速度が無制御となり、エンジンスロットル制御による回転数制御のみでは、真に必要な出力が得ることが困難である。
そこで、本発明は上記の点を解消するエンジン回転数制御を行うのに有効な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１のエンジン回転数制御方法は、
（ａ）荷役レバー２２の設定操作量Ｕに対する作動油バルブ５４の開度を求め、
（ｂ）次に、荷役シリンダ圧力値ｐと前記油圧ポンプの１回転の油量Ｑｃｍ3からトルクτを求め、
（ｃ）このトルクτをエンジントルクとして、このエンジントルクに対応するエンジン回転数に設定することにより、荷役シリンダで必要なトルクがエンジントルクとなり、荷役の昇降速度に対応することができる。
【０００７】
又、請求項２のエンジン回転数制御方法は、エンジン回転数を目標値として、ＰＩＤコントローラを用いてフィードバック制御を実施するものであり、円滑な制御ができる。
又、請求項３のエンジン回転数制御方法は、目標となるエンジン回転数（Ｎ*）と測定されるエンジン回転数（Ｎｓ）を自乗積分値を評価関数とし、その評価関数を最小とするエンジン回転数（Ｎｔ）を目標値として入力することによって、より、誤差の少ない制御ができる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１のエンジン回転数制御方法は、荷役レバー２２の設定操作量Ｕに対し、荷役シリンダ圧力値ｐと油圧ポンプの１回転の油量Ｑｃｍ3から求まるトルクτに基づいて、エンジン回転数に設定するので、荷役の昇降速度に対応することができる。
又、請求項２のエンジン回転数制御方法は、エンジン回転数を目標値として、ＰＩＤコントローラを用いてフィードバック制御を実施するものであり、円滑な制御ができる。
又、請求項３のエンジン回転数制御方法は、目標となるエンジン回転数（Ｎ*）と測定されるエンジン回転数（Ｎｓ）を自乗積分値を評価関数とし、その評価関数を最小とするエンジン回転数（Ｎｔ）を目標値として入力することによって誤差の少ない制御ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の一実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本実施の形態は本発明を荷役車両の一つであるカウンタバランス式のフォークリフトに適用したものである。ここで、図１は本発明の荷役車両の一実施の形態であるフォークリフト１０を斜め後方から見た概略斜視図である。図２はフォークリフト１０の荷役系および走行系の概略構成図である。図３はエンジン回転数制御ＥＣＵ１００のシステム構成を示す図である。
【００１０】
図１に示すように、本発明の荷役車両としてのフォークリフト１０（カウンタバランス式のフォークリフト）は、その前部にマスト１２を備えている。このマスト１２は、昇降動作するインナマスト（図示省略）を有し、このインナマストはフォーク１４を備えたリフトブラケット（図示省略）を昇降可能に支持する構成になっている。
【００１１】
このフォークリフト１０には、オペーレーターの運転席に面する箇所にハンドル、操作レバー類、ペダル類、計器類などが設けられている。本実施の形態のフォークリフト１０はトルコン車（ＡＴ車）であり、このフォークリフト１０は、前後進レバー２０、荷役レバー２２、ティルトレバー２４等の操作レバー類、アクセルペダル３０、ブレーキペダル３２、インチングペダル３４等のペダル類を備えている。
【００１２】
前後進レバー２０は、フォークリフト１０の走行モードを前進ないし後進に切替えるのに用いられる。荷役レバー２２は、フォーク１４の昇降動作を行うのに用いられる。ティルトレバー２４は、マスト１２の前後傾動作を行うのに用いられる。アクセルペダル３０は、車両速度等の変更に用いられる。ブレーキペダル３２は、車両に制動力を付与するのに用いられる。インチングペダル３４は、トルコン車においてエンジンの出力が車輪に伝達される力を調節するのに用いられる。このインチングペダル３４が本発明におけるクラッチ機構ペダルに対応している。
【００１３】
図２に示すように、フォークリフト１０に搭載されるエンジン４０は、荷役機構部および走行機構部を駆動する構成を有する。このエンジン４０は、エンジン回転数制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００（以下、「ＥＣＵ１００」という）によって制御される構成になっている。
【００１４】
荷役機構部は、作動油ポンプ５０、作動油タンク５２、作動油バルブ５４、荷役シリンダ５６等を備える。走行機構部は前輪１６等によって構成される。また、エンジン４０と走行機構部（前輪１６）との間には動力伝達機構部が介在する。この動力伝達機構部は、クラッチ機構４２、変速機構（トランスミッション）４３、ディファレンシャル４４、前輪１６のアクスルシャフト４６等を備える。従って、エンジン４０の駆動力は、クラッチ機構４２、変速機構（トランスミッション）４３、ディファレンシャル４４、アクスルシャフト４６等を介して前輪１６へ伝達される一方、作動油ポンプ５０へ伝達される。
【００１５】
クラッチ機構４２は、エンジン４０の駆動力を前輪１６側へ伝達したり解除したりする。変速機構（トランスミッション）４３は、車両の走行状態に応じて駆動力を増減させる。ディファレンシャル４４は、最終減速比を規定する作用等を有する。アクスルシャフト４６は、ディファレンシャル４４からの駆動力を前輪１６へ伝達する。
【００１６】
作動油ポンプ５０が駆動されると、作動油タンク５２内の作動油は作動油バルブ５４を介して荷役シリンダ５６をはじめとする各作動油供給先（ティルトシリンダ、ステアリング系、アタッチメント系など）へ分配される。
荷役レバー２２が操作されると、荷役シリンダ５６への作動油の供給量が変更され、フォーク１４の上昇ないし下降動作が行われることとなる。
尚、前記作動油ポンプ５０の１回転に排出する油量はＱｃｍ3であり、予めＥＣＵ１００のメモりに記憶してある。又、前記荷役シリンダ５６と作動油バルブ５４の油供給ラインには荷役シリンダ圧力計５６ａが取り付けてあり、この荷役シリンダ圧力値ｐはＥＣＵ１００に出力すると、ＥＣＵ１００は、トルクτ＝（油量Ｑｃｍ3）×（荷役シリンダ圧力値ｐ）を算出してメモりに記憶する。
【００１７】
また、エンジン４０には、燃料とエアの混合気を供給する燃料供給機構部が接続されている。この燃料供給機構部は、燃料供給装置６０、スロットル機構７０、エアクリーナー８２等を備える。エアクリーナー８０から導入されたエアは、スロットル機構７０を通過したのち燃料供給装置６０から供給される燃料と混合され、その混合気がエンジン４０へ供給される。
【００１８】
スロットル機構７０は、その本体に内蔵されたスロットルバルブ７２、このスロットルバルブ７２の軸部７４を駆動するスロットル駆動モータ７６（バルブ開度変更手段）、スロットル位置センサ７８、電流センサ７９等からなる。スロットルバルブ７２は、エア通路面積を可変とする。スロットル位置センサ７８は、スロットルバルブ７２のバルブ位置を検出し、この検出情報をＥＣＵ１００へ出力する。電流センサ７９は、スロットル駆動モータ７６の制御やこのスロットル駆動モータ７６の異常検出を行うのに用いられる。
【００１９】
図３に示すように、ＥＣＵ１００には、荷役レバー位置センサ２３（第１の情報検出手段）、アクセルペダル位置センサ３１（第２の情報検出手段）、インチングペダル位置センサ３５（第３の情報検出手段）、エンジン回転数センサ４９、車速センサ４８（第４の情報検出手段）、スロットル駆動モータ７６、スロットル位置センサ７８、電流センサ７９が各々電気的に接続されている。
【００２０】
ＥＣＵ１００は、入力信号処理回路、演算回路、メモリ、出力信号回路（駆動回路）、および電源回路等からなる。
メモリには、例えば、前記作動油ポンプ５０の１回転に排出する油量Ｑｃｍ3が記憶してあると共に、図４に示すように、換算テーブルＫ１として、前記算出のトルクτに対するエンジン回転数Ｎｓ、および、換算テーブルＫ２として、エンジン回転数Ｎｓに見合うスロットルバルブ７２のバルブ開度に関するデータを保有する。
又、換算テーブルＫ３にはアクセルペダル３０の踏込量Ｓから定まるエンジン回転数Ｎｓに関するデータを保有すると共に、換算テーブルＫ４には、荷役レバー２２の操作量Ｕからの荷役速度に対する作動油バルブ５４の開度に関するデータを保有する。
【００２１】
荷役レバー位置センサ２３によって検出された第１の情報、アクセルペダル位置センサ３１によって検出された第２の情報、およびインチングペダル位置センサ３５によって検出された第３の情報、各々電圧値に変換されてＥＣＵ１００へ入力される。
また、車速センサ４８によって検出された第４の情報は、パルス変換されてＥＣＵ１００へ入力され、カウンタによって数値が算出される。
スロットル駆動モータ７６は、ＥＣＵ１００の駆動回路によって駆動され、そのスロットル駆動モータ７６が駆動された結果、スロットル位置センサ７８の検出情報が電圧値に変換されてＥＣＵ１００へフィードバックされる。これにより、スロットルバルブ７２を所望のバルブ開度に設定することが可能となる。
【００２２】
次に、上記構成のフォークリフト１０において、エンジン４０のエンジン回転数Ｎｓの制御について説明する。
荷役レバー位置センサ２３による荷役レバー２２の操作量Ｕから、換算テーブルＫ１を参照して荷役速度に対する作動油バルブ５４の開度を求める。この作動油バルブ５４を開くことによって、荷役シリンダ圧力計５６ａによって荷役シリンダ圧力値ｐを検出すると共に、トルクτ＝（油量Ｑｃｍ3）×（荷役シリンダ圧力値ｐ）を算出する。
次に、このトルクτに対し、換算テーブルＫ１からエンジン回転数Ｎtを求め、このエンジン回転数Ｎtが目標値とする。
従って、このエンジン回転数Ｎtとなるように、直接、前記求めたトルクτから換算テーブルＫ２を参照してスロットルバルブ７２のバルブ開度にすることも考えられる。しかし、このように、制御では目標エンジン回転数になるまでに、エンジンが不完全燃焼等を生じたり、何時までも安定したエンジン回転数になることが困難である。
【００２３】
そこで、前記エンジン回転数（スロットルバルブ７２のバルブ開度）の制御方式について一案を、図５に示すＰＩＤ制御を参照して説明する。尚、このＰＩＤコントローラを用いたフィードバック制御は良く知られた方式である。
エンジン回転数Ｎt（目標値）とエンジン回転数Ｎｓ（計測値）との差（ｅ）をＰＩＤコントローラに入力し、この出力値に対して、換算テーブルＫ２を参照してスロットルバルブ７２のバルブ開度を選定する。
そして、このスロットルバルブ７２のバルブ開度によって、エンジン回転数Ｎｓが変わり、この値を目標値と比較するためにフィードバックする。
【００２４】
このＰＩＤ制御方式によって、荷役レバー位置を設定すると作動油バルブ５４の開度が求まる。そして、予め決められている作動油ポンプ５０の１回転に排出する油量Ｑｃｍ3と荷役シリンダ５６の圧力値ｐによって、トルクτ＝（油量Ｑｃｍ3）×（荷役シリンダ圧力値ｐ）を算出し、このトルクτがエンジントルクとなるエンジン回転数Ｎｔとなるように、スロットルバルブ７２のバルブ開度を制御する。
以上のように、ＰＩＤ制御方式によって、良好にエンジン回転数Ｎｔ（目標値）に達することができる。尚、ＰＩＤコントローラの比例ゲインＫp、積分時間Ｔi、微分時間Ｔdは、例えば、オーバーシュートしない条件等を考慮して適宜選定する。
又、前記ＰＩＤの制御方式は一例であり、そのＰＩＤ制御を基礎に、変形した種々の方式があり、プロセスの時定数、遅れ時間、燃焼廃ガス等を考慮して適宜選定する。
【００２５】
尚、前記ＰＩＤの制御方式はエンジン回転数Ｎt（目標値）をステップ入力として制御する方式であるが、例えば、図６に示すように、時間的に増加させるランプ入力（図６（Ｂ）参照）、階段状に増加させる（図６（Ｃ）参照）方式等、種々の入力形態があり、何れが好ましいかはプロセスの時定数等や燃焼廃ガス等を考慮して選定する。
尚、これらの各目標値設定に対し、ＰＩＤコントローラの比例ゲインＫp、積分時間Ｔi、微分時間Ｔdは適宜選定する。
【００２６】
又、図７に示す方式は、評価関数Ｊを定義し、この評価関数Ｊを最小にするエンジン回転数Ｎt（目標値）を時間関数として算出して入力する、所謂、プログラムコントロール方式である。尚、ＰＩＤコントローラの比例ゲインＫp、積分時間Ｔi、微分時間Ｔdは適宜選定する。
そして、例えば、評価関数として、前記トルクτに対応する、換算テーブルＫ１から求まるエンジン回転数の目標値（Ｎ*）とエンジン回転数の実測値（Ｎs）の差の自乗積分値を最小にするエンジン回転数Ｎt（ｔ）を算出する。
そして、この求まった時間と共に変化するエンジン回転数Ｎt（ｔ）を目標値として制御する。
【００２７】
しかし、このエンジン回転数Ｎt（ｔ）は、前記したように評価関数Ｊを最小にする条件で求めることができるが、実際には、ノンリニアであり、短時間で求めることは困難である。
そこで、エンジン回転数Ｎt（ｔ）を、簡便に算出して、入力する一方法について下記する。
（１）先ず、時間ｔiにおいて評価関数Ｊの微分値を求める（ΔＪ／Δｔ）。
（２）そして、新たなエンジン回転数Ｎt（ｔi）は、前回のエンジン回転数Ｎt（ｔi-1）＋ｋ＊（ΔＪ／Δｔ）で求める。
尚、ここで、ｋは（ΔＪ／Δｔ）の値に対する補正係数である。
【００２８】
即ち、適宜に選定した時間間隔Δｔとし、この時間間隔における時間tiに対し、新たなエンジン回転数Ｎt（ｔi）を前回のエンジン回転数Ｎt（ｔi-1）をベースに、評価関数Ｊの傾斜を考慮して、順次求める。そして、この求まったエンジン回転数Ｎt（ｔ）を目標値として、フィードバック制御の入力値として与え、スロットルバルブ７２のバルブ開度を制御することによって、評価関数を満たす制御が簡便に可能になる。
【００２９】
また、上記実施例では、荷役車両の一つであるカウンタバランス式のフォークリフト１０に本発明を適する場合について記載したが、リーチ式、オーダピッキング式のフォークリフト、またその他の各種の荷役を行う荷役車両に本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の荷役車両の一実施の形態であるフォークリフト１０を斜め後方から見た概略斜視図である。
【図２】フォークリフト１０の荷役系および走行系の概略構成図である。
【図３】エンジン回転数制御ＥＣＵ１００のシステム構成を示す図である。
【図４】各種の換算テーブルＫ１〜Ｋ４を示す図である。
【図５】ＰＩＤコントローラによるエンジン回転数の制御ブロック図である。
【図６】各種の目標エンジン回転数を示す図である。
【図７】評価関数Ｊに対するエンジン回転数Ｎt（目標値）を設定して制御する制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…フォークリフト
２２…荷役レバー
２３…荷役レバー位置センサ（第１の情報検出手段）
３０…アクセルペダル
３１…アクセルペダル位置センサ（第２の情報検出手段）
４０…エンジン
５０…作動油ポンプ
５６…荷役シリンダ
５６ａ…荷役シリンダ圧力計
７０…スロットル機構
７２…スロットルバルブ
７６…スロットル駆動モータ（バルブ開度変更手段）
７８…スロットル位置センサ
１００…エンジン回転数制御ＥＣＵ
【図１】
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【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】
2005098215.tif 000008
【図７】
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