JP2024059231A - Work machine, and method for controlling work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、作業機械、及び、作業機械を制御するための方法に関する。 The present disclosure relates to a work machine and a method for controlling a work machine.
建設機械などの作業機械には、現在行っている作業局面を検出して自動的にエンジンの出力を制御するものがある。例えば、特許文献1の作業機械では、コントローラが、作業機械が掘削又は登坂走行を行っているかを判定する。作業機械が掘削又は登坂走行を行っているときには、高出力でエンジンが運転され、それ以外の作業を行っているときには、低出力でエンジンが運転される。
Some work machines, such as construction machines, detect the current work situation and automatically control the engine output. For example, in the work machine of
上述した作業機械では、掘削、或いは登坂走行などの作業機械への負荷が大きい作業局面において、エンジン出力が大きくされる。一方、作業機械への負荷が小さい作業局面では、エンジン出力が制限される。 In the above-mentioned work machine, engine output is increased during work situations where the load on the work machine is high, such as excavation or climbing. On the other hand, engine output is limited during work situations where the load on the work machine is low.
近年、作業機械の低燃費化を図るために、エンジンを高出力化した作業機械が現れている。高出力化されたエンジンは、従来のエンジンと同等の出力を、低いエンジン回転速度で発生させる。それにより、作業機械の燃費を向上させることができる。しかし、エンジンを高出力化した作業機械では、作業機械への負荷に対して過剰に高い出力でエンジンが運転されることで、むしろ燃費が悪化してしまう可能性がある。本開示の目的は、作業機械において、作業機械への負荷に応じた適切な出力でエンジンを制御することで、燃費を向上させることにある。 In recent years, work machines with high-power engines have appeared in order to improve fuel efficiency. High-power engines generate the same output as conventional engines at a low engine speed. This can improve the fuel efficiency of the work machine. However, in work machines with high-power engines, the engine is operated at an output that is excessively high compared to the load on the work machine, which can actually worsen fuel efficiency. The purpose of this disclosure is to improve fuel efficiency in work machines by controlling the engine at an appropriate output according to the load on the work machine.
本開示の一態様に係る作業機械は、車体と、エンジンと、走行装置と、作業機と、センサと、コントローラとを備える。エンジンは、車体に搭載される。走行装置は、車体に搭載される。走行装置は、エンジンからの駆動力によって駆動されることで車体を走行させる。作業機は、車体に対して動作可能に支持される。作業機は、エンジンからの駆動力によって動作する。センサは、走行装置と作業機の動作状態を示す状態データを検出する。コントローラは、エンジンと走行装置と作業機とを制御する。 A work machine according to one aspect of the present disclosure includes a vehicle body, an engine, a travel device, a work implement, a sensor, and a controller. The engine is mounted on the vehicle body. The travel device is mounted on the vehicle body. The travel device is driven by driving force from the engine to cause the vehicle body to travel. The work implement is operably supported on the vehicle body. The work implement operates by driving force from the engine. The sensor detects status data indicating the operating status of the travel device and the work implement. The controller controls the engine, the travel device, and the work implement.
コントローラは、状態データを取得する。コントローラは、走行装置と作業機の動作状態に基づいて、作業機械による作業局面を判定する。コントローラは、作業局面が、掘削以外の所定の作業であると判定した場合には、第1制御モードにてエンジンの出力を制御する。コントローラは、作業局面が、掘削であると判定した場合には、第2制御モードにてエンジンの出力を制御する。コントローラは、第2制御モードでは、第1制御モードよりもエンジンの出力の上限を低減させる。 The controller acquires the status data. The controller determines the work situation of the work machine based on the operating status of the travelling device and the work implement. When the controller determines that the work situation is a specified work other than excavation, the controller controls the engine output in a first control mode. When the controller determines that the work situation is excavation, the controller controls the engine output in a second control mode. In the second control mode, the controller reduces the upper limit of the engine output more than in the first control mode.
本開示の他の態様に係る方法は、作業機械を制御するための方法である。作業機械は、車体と、エンジンと、走行装置と、作業機とを備える。エンジンは、車体に搭載される。走行装置は、車体に搭載される。走行装置は、エンジンからの駆動力によって駆動されることで車体を走行させる。作業機は、車体に対して動作可能に支持される。作業機は、エンジンからの駆動力によって動作する。当該方法は、走行装置と作業機の動作状態を示す状態データを取得することと、走行装置と作業機の動作状態に基づいて、作業機械による作業局面を判定することと、作業局面が、掘削以外の所定の作業であると判定した場合には、第1制御モードにてエンジンの出力を制御することと、作業局面が、掘削であると判定した場合には、第2制御モードにてエンジンの出力を制御することと、第2制御モードでは、第1制御モードよりもエンジンの出力の上限を低減させること、を備える。 A method according to another aspect of the present disclosure is a method for controlling a work machine. The work machine includes a vehicle body, an engine, a travel device, and a work implement. The engine is mounted on the vehicle body. The travel device is mounted on the vehicle body. The travel device is driven by a driving force from the engine to travel the vehicle body. The work implement is operably supported on the vehicle body. The work implement operates by the driving force from the engine. The method includes acquiring status data indicating an operating state of the travel device and the work implement, determining a work phase of the work machine based on the operating state of the travel device and the work implement, controlling the output of the engine in a first control mode when it is determined that the work phase is a predetermined work other than excavation, controlling the output of the engine in a second control mode when it is determined that the work phase is excavation, and reducing the upper limit of the engine output in the second control mode compared to the first control mode.
本開示によれば、作業局面が掘削であると判定された場合には、第2制御モードにてエンジンの出力が制御される。第2制御モードでは、第1制御モードよりもエンジンの出力の上限が低減される。それにより、掘削作業時に、作業機械への負荷に応じた適切な出力でエンジンが制御されることで、燃費が向上する。 According to the present disclosure, when the work situation is determined to be excavation, the engine output is controlled in the second control mode. In the second control mode, the upper limit of the engine output is lower than in the first control mode. As a result, during excavation work, the engine is controlled at an appropriate output according to the load on the work machine, thereby improving fuel efficiency.
以下、図面を参照して、本開示の一実施形態について説明する。図1は、実施形態に係る作業機械1の側面図である。本実施形態において、作業機械1は、ホイールローダである。図1に示すように、作業機械1は、車体2と作業機3とを備えている。
An embodiment of the present disclosure will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a
車体2は、前車体2aと後車体2bとを含む。後車体2bは、前車体2aに対して左右に旋回可能に接続されている。前車体2aと後車体2bとには、油圧シリンダ15が連結されている。油圧シリンダ15が伸縮することで、前車体2aが、後車体2bに対して、左右に旋回する。
The
作業機3は、掘削、運搬、或いは排土等の作業に用いられる。作業機3は、前車体2aに対して動作可能に、取り付けられている。作業機3は、ブーム11と、バケット12と、油圧シリンダ13,14とを含む。油圧シリンダ13,14が伸縮することによって、ブーム11及びバケット12が動作する。
The working
図2は、作業機械1の構成を示すブロック図である。図2に示すように、作業機械1は、エンジン21と、第1駆動系22と、第2駆動系23とを含む。エンジン21は、例えばディーゼルエンジンである。エンジン21には、燃料噴射装置30が設けられている。燃料噴射装置30は、エンジン21のシリンダ内に噴射する燃料量を調整することで、エンジン21の出力を制御する。
Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the
第1駆動系22は、トランスミッション24と走行装置25とを含む。トランスミッション24は、エンジン21に接続される。トランスミッション24は、エンジン21からの駆動力を走行装置25に伝達する。例えば、トランスミッション24は、HMT(Hydraulic Mechanical Transmission)である。HMTは、遊星歯車機構と油圧ポンプ/モータとを含む。HMTは、油圧ポンプ/モータの容量を制御することで、変速比を無段階に変更可能である。
The
ただし、トランスミッション24は、EMT(Electric Mechanical Transmission)、或いはHST(Hydro-Static Transmission)などの他の種類のトランスミッションであってもよい。或いは、トランスミッション24は、トルクコンバータ及び複数の変速ギアを含むトランスミッションであってもよい。
However, the
走行装置25は、車体2に搭載され、エンジン21からの駆動力によって駆動されることで車体2を走行させる。走行装置25は、アクスル26,27と、前輪28と、後輪29とを含む。アクスル26,27は、トランスミッション24に接続される。前輪28は、前車体2aに設けられる。後輪29は、後車体2bに設けられる。アクスル26は、トランスミッション24からの駆動力を前輪28に伝達する。アクスル27は、トランスミッション24からの駆動力を後輪29に伝達する。
The running
第2駆動系23は、PTO(Power Take Off)31と、油圧ポンプ32と、制御弁33とを含む。PTO31は、トランスミッション24と油圧ポンプ32とに、エンジン21の駆動力を分配する。なお、図2では、1つの油圧ポンプ32のみが図示されている。しかし、2つ以上の油圧ポンプが、PTO31を介してエンジン21に接続されてもよい。
The
油圧ポンプ32は、PTO31を介してエンジン21に接続される。油圧ポンプ32は、エンジン21によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ32から吐出された作動油は、上述した油圧シリンダ13-15に供給される。なお、図2においては、油圧シリンダ13のみが図示されており、他の油圧シリンダ14,15は省略されている。
The
制御弁33は、油圧ポンプ32から油圧シリンダ13-15に供給される作動油の流量を制御する。制御弁33は、例えば、電磁比例制御弁であり、入力される電気信号に応じて、制御される。或いは、制御弁33は、圧力比例制御弁であり、入力されるパイロット圧に応じて制御されてもよい。
The
作業機械1は、エンジンセンサ34と車速センサ35とを含む。エンジンセンサ34は、エンジン回転速度を検出する。車速センサ35は、走行装置25の出力回転速度を検出する。走行装置25の出力回転速度は、作業機械1の車速に相当する。走行装置25の出力回転速度は、例えば、トランスミッション24の出力軸の回転速度である。ただし、出力回転速度は、トランスミッション24内、或いはトランスミッション24の下流に位置する他の回転要素の回転速度であってもよい。
The
作業機械1は、ポンプ圧センサ36とシリンダ圧センサ37とを含む。ポンプ圧センサ36は、油圧ポンプ32の吐出圧を検出する。シリンダ圧センサ37は、油圧シリンダ13のブームボトム圧を検出する。ブームボトム圧は、油圧シリンダ13を伸長させるときに油圧シリンダ13に供給される油圧である。
The
作業機械1は、作業機姿勢センサ38と車体姿勢センサ39とを含む。作業機姿勢センサ38は、作業機3の姿勢を検出する。作業機3の姿勢は、例えばブーム角度を含む。ブーム角度は、水平方向に対するブーム11の角度である。作業機姿勢センサ38は、例えば、ブーム11に取り付けられた角度センサである。或いは、作業機姿勢センサ38は、油圧シリンダ13のストローク量を検出するストロークセンサであってもよい。その場合、ストロークセンサによって検出された油圧シリンダ13のストローク量から、ブーム角度が算出されてもよい。
The
車体姿勢センサ39は、車体2の姿勢を検出する。車体2の姿勢は、例えば、車体2のピッチ角及びロール角を含む。車体姿勢センサ39は、例えばIMU(Inertial Measurement Unit)である。或いは、車体姿勢センサ39は、IMU以外のセンサであってもよい。
The vehicle
作業機械1は、コントローラ41を含む。コントローラ41は、CPU(central processing unit)などのプロセッサと、RAM及びROMなどの記憶装置とを含む。コントローラ41は、ハードディスク、或いはSSD(Solid State Drive)などの補助記憶装置を含んでもよい。コントローラ41は、作業機械1を制御するためのプログラム及びデータを記憶している。コントローラ41は、記憶されているプログラム及びデータに従って、作業機械1を制御するための処理を実行する。
The
コントローラ41は、エンジンセンサ34から、エンジン回転速度を示す信号を受信する。コントローラ41は、車速センサ35から、出力回転速度を示す信号を受信する。コントローラ41は、ポンプ圧センサ36から、油圧ポンプ32の吐出圧を示す信号を受信する。コントローラ41は、シリンダ圧センサ37から、ブームボトム圧を示す信号を受信する。コントローラ41は、作業機姿勢センサ38から、作業機3の姿勢を示す信号を受信する。コントローラ41は、車体姿勢センサ39から車体2の姿勢を示す信号を受信する。
The
コントローラ41は、エンジン21に指令信号を送信することで、エンジン21の出力を制御する。コントローラ41は、トランスミッション24に指令信号を送信することで、トランスミッション24の前進ギアと後進ギアとを切り替える。コントローラ41は、トランスミッション24に指令信号を送信することで、トランスミッション24の変速比を制御する。コントローラ41は、油圧ポンプ32及び制御弁33に指令信号を送信することで、作業機3を制御する。
The
作業機械1は、FR操作部材42と、アクセル操作部材43と、作業機操作部材44と、入力装置45とを含む。FR操作部材42は、作業機械1の前進と後進とを切り替えるために、オペレータによって操作可能である。FR操作部材42は、中立位置から前進位置と後進位置とに操作可能である。FR操作部材42は、例えばレバーである。ただし、FR操作部材42は、スイッチ、或いはペダルなどの他の部材であってもよい。
The
アクセル操作部材43は、作業機械1の車速を制御するためにオペレータによって操作可能である。アクセル操作部材43は、例えばペダルである。ただし、アクセル操作部材43は、レバー、或いはスイッチなどの他の部材であってもよい。作業機操作部材44は、作業機3を制御するためにオペレータによって操作可能である。作業機操作部材44は、例えばレバーである。ただし、作業機操作部材44は、スイッチ、或いはペダルなどの他の部材であってもよい。
The
入力装置45は、作業機械1の制御の設定を行うために、オペレータによって操作可能である。例えば、入力装置45は、オペレータの操作に応じて、作業機械1の設定を行う。入力装置45は、例えばタッチパネルを含む。ただし、入力装置45は、機械式のスイッチ等の他の部材を含んでもよい。
The
コントローラ41は、FR操作部材42から、FR操作部材42の操作位置を示す信号を受信する。コントローラ41は、FR操作部材42からの信号に応じて、トランスミッション24の前進ギアと後進ギアとを切り替える。コントローラ41は、アクセル操作部材43から、アクセル操作量を示す信号を受信する。アクセル操作量は、アクセル操作部材43の操作量である。コントローラ41は、作業機操作部材44から、作業機操作量を示す信号を受信する。作業機操作量は、作業機操作部材44の操作量である。コントローラ41は、入力装置45から、作業機械1の設定を示す信号を受信する。
The
次に、コントローラ41によって実行されるエンジン21を制御するための処理について説明する。図3は、エンジン21を制御するための処理を示すブロック図である。図3に示すように、ステップS101では、コントローラ41は、トランスミッション24の要求トルク(以下、T/M要求トルクと呼ぶ)を決定する。T/M要求トルクは、走行装置25によって作業機械1を走行させるために要求されるエンジン21の出力トルクである。T/M要求トルクは、アクセル操作量に応じて増減する。コントローラ41は、主としてアクセル操作量と出力回転速度とから、T/M要求トルクを決定する。
Next, the process for controlling the
例えば、コントローラ41は、第1要求トルクデータD1を記憶している。第1要求トルクデータD1は、出力回転速度(V)及びアクセル操作量(A1)に対する作業機械1の目標牽引力(Ft)の関係を規定している。コントローラ41は、第1要求トルクデータD1を参照して、出力回転速度(V)及びアクセル操作量(A1)から、目標牽引力(Ft)を決定する。コントローラ41は、目標牽引力(Ft)をT/M要求トルクに換算する。
For example, the
ステップS102では、コントローラ41は、作業機3の要求トルク(以下、W/I要求トルクと呼ぶ)を決定する。W/I要求トルクは、作業機3を動作させるために要求されるエンジン21の出力トルクである。W/I要求トルクは、作業機操作量に応じて増減する。コントローラ41は、作業機操作量と油圧ポンプ32の吐出圧とから、W/I要求トルクを決定する。例えば、コントローラ41は、第2要求トルクデータD2を記憶している。第2要求トルクデータD2は、作業機操作量(A2)と作動油の要求流量(Qm)との関係を規定している。コントローラ41は、作業機操作量(A2)から、作動油の要求流量(Qm)を決定する。コントローラ41は、要求流量(Qm)と、油圧ポンプ32の吐出圧とから、W/I要求トルクを算出する。
In step S102, the
ステップS103では、コントローラ41は、エンジン21の目標出力トルクを決定する。コントローラ41は、T/M要求トルクとW/I要求トルクとから、エンジン21の目標出力トルクを決定する。例えば、コントローラ41は、W/I要求トルクとT/M要求トルクとの和から、エンジン21の目標出力トルクを決定する。
In step S103, the
詳細には、図4に示すように、コントローラ41は、目標出力トルクの上限TLを記憶している。目標出力トルクの上限TLは、エンジン回転速度に応じて設定される。コントローラ41は、W/I要求トルクとT/M要求トルクとの和が目標出力トルクの上限TL以下である場合には、W/I要求トルクとT/M要求トルクとの和を、目標出力トルクとして決定する。コントローラ41は、W/I要求トルクとT/M要求トルクとの和が目標出力トルクの上限TLより大きい場合には、目標出力トルクの上限TLを、目標出力トルクとして決定する。
In detail, as shown in FIG. 4, the
コントローラ41は、上記のように決定された目標出力トルクに応じて、燃料噴射装置30へのスロットル指令を決定する。それにより、目標出力トルクが達成されるように、エンジン21の出力が制御される。
The
なお、コントローラ41は、W/I要求トルクとT/M要求トルクとの和が目標出力トルクの上限TLより大きい場合には、所定の優先度に応じてT/M要求トルクとW/I要求トルクとにトルクを分配することで、T/M要求トルクとW/I要求トルクとを補正する。
When the sum of the W/I required torque and the T/M required torque is greater than the upper limit TL of the target output torque, the
例えば、図4に示すように、コントローラ41は、T/M保証トルクを記憶している。「T/M保証トルク」、「W/I要求トルク」、及びT/M要求トルクからT/M保証トルクを除いた「残りのトルク」の順に優先度が設定される。T/M保証トルクの優先度が最も高く、残りのトルクの優先度が最も低い。
For example, as shown in FIG. 4, the
コントローラ41は、T/M保証トルクと、W/I要求トルクと、残りのトルクとの合計が、目標出力トルクの上限TLとなるように、残りのトルクを算出する。コントローラ41は、T/M保証トルクと残りのトルクとの合計を、補正されたT/M要求トルクとして決定する。T/M保証トルクとW/I要求トルクとの合計が目標出力トルクの上限TLより大きい場合には、コントローラ41は、T/M保証トルクとW/I要求トルクとの合計が目標出力トルクの上限TLとなるように、W/I要求トルクを補正する。コントローラ41は、補正されたW/I要求トルクに基づいて、油圧ポンプ32の容量を制御する。
The
本実施形態に係る作業機械1では、コントローラ41は、作業機械1による作業局面に応じてエンジン21の出力を制限する出力制限制御を実行する。以下、出力制限制御について説明する。図5は、出力制限制御の処理を示すフローチャートである。
In the
図5に示すように、ステップS201において、コントローラ41は、第1制御モードにてエンジン21の出力を制御する。コントローラ41は、掘削以外の所定の作業を行っている場合には、第1制御モードにてエンジン21の出力を制御する。コントローラ41は、第1制御モードでは、エンジン21の出力の上限を第1上限出力に設定する。コントローラ41は、エンジン21の出力の第1上限出力を、エンジン21の出力トルクに換算することで、上述した目標出力トルクの上限TLを決定する。
As shown in FIG. 5, in step S201, the
掘削以外の所定の作業は、例えば、積荷走行、空荷走行、及び排土を含む。積荷走行は、バケット12に荷物が積まれた状態で走行する作業である。積荷走行は、バケット12に荷物が積まれていない状態で走行する作業である。排土は、バケット12から荷物を排出する作業である。
Specific operations other than excavation include, for example, travel with a load, travel without a load, and soil dumping. Travel with a load is the operation of traveling with a load loaded in the
ステップS202では、コントローラ41は、状態データを取得する。状態データは、作業機械1の動作状態を示す。状態データは、例えば、上述したFR操作部材42の操作位置と、ブームボトム圧と、ブーム角度とを含む。
In step S202, the
ステップS203では、コントローラ41は、作業機械1の動作状態に基づいて、作業機による作業局面を判定する。コントローラ41は、状態データに基づいて、作業局面が掘削であるかを判定する。コントローラ41は、状態データが掘削作業を示す条件を満たしている場合に、作業局面が掘削であるかを判定する。掘削作業を示す条件は、例えば、FR操作部材42が前進位置にあり、ブーム角度が所定の角度閾値以下であり、且つ、ブームボトム圧が所定の圧力閾値以上であることである。作業局面が掘削以外の所定の作業である場合には、ステップS201において第1制御モードが維持される。
In step S203, the
作業局面が掘削である場合には、処理はステップS204に進む。ステップS204では、コントローラ41は、第2制御モードにてエンジン21の出力を制御する。コントローラ41は、第2制御モードでは、第1制御モードよりもエンジン21の出力の上限を低減させる。コントローラ41は、第2制御モードでは、エンジン21の出力の上限を第2上限出力に設定する。第2上限出力は、第1上限出力よりも小さい。
If the work phase is excavation, the process proceeds to step S204. In step S204, the
第2上限出力は、作業機械1によって掘削を行う場合に十分なエンジン21の出力に設定されている。第2上限出力は、一定値であってもよい。或いは、第2上限出力は、可変であってもよい。第2上限出力は、入力装置45を用いて、オペレータによって手動で設定可能であってもよい。コントローラ41は、エンジン21の出力の第2上限出力を、エンジン21の出力トルクに換算することで、上述した目標出力トルクの上限TLを決定する。
The second upper limit output is set to an output of the
図6は、目標出力トルクの第1トルク上限TL1と第2トルク上限TL2とを示す図である。第1トルク上限TL1は、第1制御モードにおいて第1上限出力から算出された目標出力トルクの上限TLを示す。第2トルク上限TL2は、第2制御モードにおいて第2上限出力から算出された目標出力トルクの上限TLを示す。図6に示すように、第2トルク上限TL2は、第1トルク上限TL1よりも小さい。従って、コントローラ41は、第2制御モードでは、目標出力トルクの上限TLを、第1トルク上限TL1から第2トルク上限TL2に低減する。
Figure 6 is a diagram showing the first torque upper limit TL1 and the second torque upper limit TL2 of the target output torque. The first torque upper limit TL1 indicates the upper limit TL of the target output torque calculated from the first upper limit output in the first control mode. The second torque upper limit TL2 indicates the upper limit TL of the target output torque calculated from the second upper limit output in the second control mode. As shown in Figure 6, the second torque upper limit TL2 is smaller than the first torque upper limit TL1. Therefore, in the second control mode, the
ステップS205では、コントローラ41は、掘削が終了したかを判定する。コントローラ41は、例えば、上述した掘削作業を示す条件が満たされない場合に、掘削が終了したと判定する。掘削が終了した場合には、ステップS201において、コントローラ41は、第1制御モードにてエンジン21の出力を制御する。すなわち、コントローラ41は、エンジン21の出力の上限を、第1上限出力から第2上限出力に増加させる。掘削が終了していない場合には、ステップS204にて第2制御モードを維持する。
In step S205, the
図7は、作業局面に応じて変更されるエンジン21の出力の上限を示すタイミングチャートである。図7において「非掘削」は、掘削以外の所定の作業を意味する。図7に示すように、作業機械1は、時間T1-T2において、非掘削作業を行っている。この場合、コントローラ41は、第1制御モードにてエンジン21の出力を制御しており、エンジン21の出力の上限は、第1上限出力P1に設定されている。
Figure 7 is a timing chart showing the upper limit of the
時間T2において、作業が非掘削から掘削に切り替えられると、コントローラ41は、エンジン21の制御モードを、第1制御モードから第2制御モードに切り替える。それにより、コントローラ41は、エンジン21の出力の上限を、第1上限出力P1から第2上限出力P2に低減させる。その際、コントローラ41は、所定の低減率でエンジン21の出力の上限を低減させる。所定の低減率は、単位時間あたりの上限出力の低減量を意味する。それにより、エンジン21の出力の上限が、第1上限出力P1から第2上限出力P2まで、時間T2から徐々に低減される。
When the operation is switched from non-digging to excavation at time T2, the
時間T3において、作業が掘削から非掘削に切り替えられると、コントローラ41は、エンジン21の制御モードを第2制御モードから第1制御モードに切り替える。それにより、コントローラ41は、エンジン21の出力の上限を、第2上限出力P2から第1上限出力P1に増加させる。その際、コントローラ41は、所定の増加率でエンジン21の出力の上限を増加させる。所定の増加率は、単位時間あたりの上限出力の増加量を意味する。それにより、エンジン21の出力の上限が、第2上限出力P2から第1上限出力P1まで、時間T3から徐々に低減される。
At time T3, when the operation is switched from excavation to non-excavation, the
同様に、時間T4において、作業が非掘削から掘削に切り替えられると、コントローラ41は、エンジン21の制御モードを第1制御モードから第2制御モードに切り替える。それにより、コントローラ41は、エンジン21の出力の上限を、第1上限出力P1から低減させる。時間T5において、作業が掘削から非掘削に切り替えられると、コントローラ41は、エンジン21の制御モードを第2制御モードから第1制御モードに切り替える。それにより、コントローラ41は、エンジン21の出力の上限を、第1上限出力P1に向けて増加させる。
Similarly, at time T4, when the operation is switched from non-drilling to drilling, the
所定の低減率の絶対値は、所定の増加率の絶対値よりも小さい。従って、エンジン21の出力の上限を減少させる場合には、エンジン21の出力の上限を増加させる場合よりも、エンジン21の出力の上限がゆっくりと変化する。言い換えれば、エンジン21の出力の上限を増加させる場合には、エンジン21の出力の上限を減少させる場合よりも、エンジン21の出力の上限が迅速に変化する。
The absolute value of the specified reduction rate is smaller than the absolute value of the specified increase rate. Therefore, when the upper limit of the output of the
以上説明した本実施形態に係る作業機械1では、作業局面が掘削であると判定された場合には、第2制御モードにてエンジン21の出力が制御される。第2制御モードでは、第1制御モードよりもエンジン21の出力の上限が低減される。第1制御モードでの第1上限出力は、掘削のために必要なエンジン21の出力よりも大きく、第2制御モードでの第2上限出力は、掘削のために十分なエンジン21の出力である。そのため、掘削中には第2制御モードによって作業機械1への負荷に応じた適切な出力でエンジン21が制御されることで、燃費が向上する。
In the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible without departing from the spirit of the invention.
作業機械1は、ホイールローダに限らず、ブルドーザ、或いはモータグレーダなどの他の機械であってもよい。作業機械1は、遠隔から操作可能であってもよい。その場合、FR操作部材42、アクセル操作部材43、作業機操作部材44、及び入力装置45は、作業機械1の外部に配置されてもよい。
The
コントローラ41は、複数のコントローラによって構成されてもよい。上述した作業機械1の制御の処理は、複数のコントローラに分散して実行されてもよい。エンジン21の制御方法は、上述した実施形態のものに限らず、変更されてもよい。上述したW/I要求トルクの補正、及び、T/M要求トルクの補正は省略されてもよい。
The
エンジン21の出力制限制御は、上述した実施形態のものに限らず、変更されてもよい。作業局面が掘削であるかを判定する方法は、上述した実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、カメラによって撮影された画像によって、作業局面が判定されてもよい。
The output limit control of the
例えば、コントローラ41は、掘削以外の作業中において、第2制御モードにてエンジン21の出力を制御してもよい。例えば、作業機械1が登坂走行中には、コントローラ41は、第2制御モードにてエンジン21の出力を制御してもよい。コントローラ41は、出力回転速度と車体2の姿勢とから、作業局面が登坂走行であるかを判定してもよい。或いは、作業機械1が登坂走行中であっても、コントローラ41は、第1制御モードにてエンジン21の出力を制御してもよい。
For example, the
作業機械1の最大牽引力の制御モードが手動設定可能であってもよい。例えば、最大牽引力の制御モードは、HiモードとLoモードとを含んでもよい。コントローラ41は、Loモードでは、Hiモードよりも作業機械1の最大牽引力が小さくなるように、エンジン21を制御してもよい。上述した出力制限制御は、Hiモードが選択されている場合にのみに実行されてもよい。或いは、出力制限制御は、HiモードとLoモードとのいずれが選択されている場合にも、実行されてもよい。
The control mode of the maximum traction force of the
本開示によれば、作業機械において、作業機械への負荷に応じた適切な出力でエンジンを制御することで、燃費を向上させることができる。 According to the present disclosure, fuel efficiency can be improved in a work machine by controlling the engine with an appropriate output according to the load on the work machine.
2:車体
3:作業機
21:エンジン
25:走行装置
38:作業機姿勢センサ
41:コントローラ
2: Vehicle body 3: Work machine 21: Engine 25: Travel device 38: Work machine attitude sensor 41: Controller
Claims (8)
車体と、
前記車体に搭載されるエンジンと、
前記車体に搭載され、前記エンジンからの駆動力によって駆動されることで前記車体を走行させる走行装置と、
前記車体に対して動作可能に支持され、前記エンジンからの駆動力によって動作する作業機と、
前記走行装置と前記作業機の動作状態を示す状態データを検出するセンサと、
前記エンジンと前記走行装置と前記作業機とを制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記状態データを取得し、
前記走行装置と前記作業機の動作状態に基づいて、前記作業機械による作業局面を判定し、
前記作業局面が、掘削以外の所定の作業であると判定した場合には、第1制御モードにて前記エンジンの出力を制御し、
前記作業局面が、前記掘削であると判定した場合には、第2制御モードにて前記エンジンの出力を制御し、
前記第2制御モードでは、前記第1制御モードよりも前記エンジンの出力の上限を低減させる、
作業機械。 A work machine, comprising:
The car body and
An engine mounted on the vehicle body;
a traveling device mounted on the vehicle body and driven by a driving force from the engine to cause the vehicle body to travel;
a working machine supported movably on the vehicle body and operated by a driving force from the engine;
a sensor for detecting status data indicating an operating status of the traveling device and the working machine;
A controller that controls the engine, the traveling device, and the work machine;
Equipped with
The controller:
acquiring said status data;
determining a work situation of the work machine based on an operating state of the traveling device and the work machine;
When it is determined that the work situation is a predetermined work other than excavation, the output of the engine is controlled in a first control mode;
When the work situation is determined to be the excavation, the output of the engine is controlled in a second control mode;
In the second control mode, an upper limit of the output of the engine is reduced more than in the first control mode.
Working machinery.
請求項1に記載の作業機械。 When switching from the first control mode to the second control mode, the controller gradually reduces an upper limit of the output of the engine at a predetermined reduction rate.
2. The work machine of claim 1.
請求項1に記載の作業機械。 the controller, when switching from the second control mode to the first control mode, gradually increases the upper limit of the output of the engine at a predetermined increase rate.
2. The work machine of claim 1.
前記第1制御モードから前記第2制御モードに切り替える場合には、所定の低減率で徐々に、前記エンジンの出力の上限を低減させ、
前記第2制御モードから前記第1制御モードに切り替える場合には、所定の増加率で徐々に、前記エンジンの出力の上限を増加させ、
前記所定の低減率の絶対値は、前記所定の増加率の絶対値よりも小さい、
請求項1に記載の作業機械。 The controller:
When switching from the first control mode to the second control mode, the upper limit of the output of the engine is gradually reduced at a predetermined reduction rate,
When switching from the second control mode to the first control mode, the upper limit of the output of the engine is gradually increased at a predetermined increase rate,
the absolute value of the predetermined reduction rate is smaller than the absolute value of the predetermined increase rate;
2. The work machine of claim 1.
前記走行装置と前記作業機の動作状態を示す状態データを取得することと、
前記走行装置と前記作業機の動作状態に基づいて、前記作業機械による作業局面を判定することと、
前記作業局面が、掘削以外の所定の作業であると判定した場合には、第1制御モードにて前記エンジンの出力を制御することと、
前記作業局面が、前記掘削であると判定した場合には、第2制御モードにて前記エンジンの出力を制御することと、
前記第2制御モードでは、前記第1制御モードよりも前記エンジンの出力の上限を低減させること、
を備える方法。 A method for controlling a work machine including a vehicle body, an engine mounted on the vehicle body, a traveling device mounted on the vehicle body and driven by driving force from the engine to cause the vehicle body to travel, and a work implement operably supported on the vehicle body and operated by driving force from the engine, comprising:
Obtaining status data indicating an operating status of the traveling device and the work machine;
determining a work situation of the work machine based on an operating state of the traveling device and the work machine;
When the work situation is determined to be a predetermined work other than excavation, controlling the output of the engine in a first control mode;
When the work situation is determined to be the excavation, controlling the output of the engine in a second control mode;
In the second control mode, an upper limit of the output of the engine is reduced more than in the first control mode.
A method for providing the above.
請求項5に記載の方法。 When switching from the first control mode to the second control mode, an upper limit of the output of the engine is gradually reduced at a predetermined reduction rate.
The method according to claim 5.
請求項5に記載の方法。 and gradually increasing an upper limit of the output of the engine at a predetermined increase rate when switching from the second control mode to the first control mode.
The method according to claim 5.
前記第2制御モードから前記第1制御モードに切り替える場合には、所定の増加率で徐々に、前記エンジンの出力の上限を増加させることと、
を備え、
前記所定の低減率の絶対値は、前記所定の増加率の絶対値よりも小さい、
請求項5に記載の方法。 When switching from the first control mode to the second control mode, gradually reducing an upper limit of the output of the engine at a predetermined reduction rate;
gradually increasing an upper limit of the output of the engine at a predetermined rate of increase when switching from the second control mode to the first control mode;
Equipped with
the absolute value of the predetermined reduction rate is smaller than the absolute value of the predetermined increase rate;
The method according to claim 5.
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