CN103547744A - 液压工程机械 - Google Patents

液压工程机械 Download PDF

Info

Publication number
CN103547744A
CN103547744A CN201280024700.3A CN201280024700A CN103547744A CN 103547744 A CN103547744 A CN 103547744A CN 201280024700 A CN201280024700 A CN 201280024700A CN 103547744 A CN103547744 A CN 103547744A
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
torque
rotary speed
discharge rate
output torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201280024700.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103547744B (zh
Inventor
藤岛一雄
梶田勇辅
园田光夫
星野雅俊
中山晃
山本纯司
宝河
石田诚司
山冈士朗
冈田隆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Publication of CN103547744A publication Critical patent/CN103547744A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103547744B publication Critical patent/CN103547744B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/2025Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/46Series type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/28Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or type of power take-off
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/11Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand using model predictive control [MPC] strategies, i.e. control methods based on models predicting performance
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/15Control strategies specially adapted for achieving a particular effect
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/15Control strategies specially adapted for achieving a particular effect
    • B60W20/16Control strategies specially adapted for achieving a particular effect for reducing engine exhaust emissions
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/2058Electric or electro-mechanical or mechanical control devices of vehicle sub-units
    • E02F9/2062Control of propulsion units
    • E02F9/2075Control of propulsion units of the hybrid type
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • E02F9/2296Systems with a variable displacement pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001Electric control of rotation speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1406Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method with use of a optimisation method, e.g. iteration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/14Energy-recuperation means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2300/00Indexing codes relating to the type of vehicle
    • B60W2300/17Construction vehicles, e.g. graders, excavators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/06Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2710/0644Engine speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18Propelling the vehicle
    • B60W30/188Controlling power parameters of the driveline, e.g. determining the required power
    • B60W30/1886Controlling power supply to auxiliary devices
    • B60W30/1888Control of power take off [PTO]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/40Special vehicles
    • B60Y2200/41Construction vehicles, e.g. graders, excavators
    • B60Y2200/412Excavators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/18Control of the engine output torque
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/36Control for minimising NOx emissions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/38Control for minimising smoke emissions, e.g. by applying smoke limitations on the fuel injection amount
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205Systems with pumps
    • F15B2211/20507Type of prime mover
    • F15B2211/20515Electric motor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205Systems with pumps
    • F15B2211/20507Type of prime mover
    • F15B2211/20523Internal combustion engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205Systems with pumps
    • F15B2211/2053Type of pump
    • F15B2211/20546Type of pump variable capacity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63Electronic controllers
    • F15B2211/6303Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6316Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a pilot pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63Electronic controllers
    • F15B2211/6303Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/633Electronic controllers using input signals representing a state of the prime mover, e.g. torque or rotational speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/88Control measures for saving energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

本发明提供一种液压工程机械,具有与发动机和液压泵连结的辅助电动机,无论液压泵的负载扭矩如何变动,能够将发动机的排放气体中含有的大气污染物质的排出量抑制到最小限度,并且,能够降低因设置排放气体后处理装置导致的成本提高、且能够提高发动机的可靠性。预先存储适于大气污染物质的排出量的降低的特定的旋转速度,将特定的旋转速度作为发动机(7)的目标旋转速度进行发动机控制。对液压泵(6)的吸收扭矩进行高通滤波器处理从而求出除去了趋势成分的高频率成分,从该高频率成分运算目标辅助扭矩并对辅助电动机(10)进行动力运转/发电控制。预先存储适于大气污染物质的排出量的降低的特定的输出扭矩范围,以趋势成分不从特定的输出扭矩范围溢出的方式,对目标辅助扭矩进行修正。

Description

液压工程机械
技术领域
本发明涉及液压挖掘机、轮式装载机及其他的液压工程机械,尤其涉及除了发动机以外具有通过蓄电装置被驱动的辅助电动机的混合驱动式的液压工程机械。
背景技术
近年,随着对发动机排出的排放气体的限制的推进,为了对应该限制,发动机制造商等尤其努力地致力于削减排放气体中所包含的颗粒状物质PM和氮氧化物NOx,目前开发出了多种燃烧控制的高度化技术。另一方面,还开发了一种技术,通过将DPF(柴油机微粒过滤器)或尿素SCR***等的排放气体后处理装置设置在发动机和***之间,进行上述颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的捕集及净化处理,与燃烧控制的高度化技术适当组合来应对逐渐严格的排放气体限制。
但是,对于所述DPF(柴油机微粒过滤器)、尿素SCR***等的排放气体后处理装置来说,到目前为止还不是附属于发动机***的装置,通常这些排放气体后处理装置会利用复杂且昂贵的材料。例如DPF所使用的催化剂为白金。另外,在尿素SCR***中,需要具备预先贮藏尿素的容器和尿素喷射装置。因此,具有排放气体后处理装置的发动机***与发动机单体的***相比,成本相当高。
因此,近年在液压挖掘机等的液压工程机械的领域中,也提出并开发出了一种混合驱动式的液压工程机械,作为驱动源,除了发动机以外还具有通过电池等的蓄电装置驱动的辅助电动机。
在例如专利文献1提案的工程机械(液压工程机械)中,具有通过发动机被驱动的电动机,由此,将发动机输出的剩余部分作为电能进行储存从而谋求节能,在发动机输出不足时,将该储存的电能释放并驱动电动机以维持所需的泵吸收扭矩。专利文献1中,通过这样的构成,能够采用具有相当于工程机械进行作业时所需的平均马力的额定输出的小型发动机,以谋求燃耗的改善以及排出CO2的削减。
专利文献2的图6所提案的工程机械,为通过发动机及电动机驱动液压泵并产生液压的构成,且将发动机的输出的增加率设定为规定值,对从该增加率的规定值求出的发动机的输出上限值和从液压泵所要求的液压输出求出的要求动力进行比较,在要求动力超过输出上限值时,通过电动机的输出补充超出量的输出。对于专利文献2,通过这样的构成,即使在液压负载急剧增大时,也能够以不使发动机的负载急剧增大的方式进行控制,从而能够将发动机的运转条件维持在合适的范围内,因此,能够避免燃烧效率的降低、黑烟的发生、发动机停止。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第4512283号公报
专利文献2:日本专利第4633813号公报
发明的概要
发明欲解决的课题
液压挖掘机等的液压工程机械与汽车等不同,作用在发动机上的负载变动非常大,会在发动机额定扭矩的大致0~100%之间瞬间变动。因此,无论使发动机的燃烧控制如何高度化,对于液压工程机械的全部的作业条件,稳定地以规定量减少颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的排出量也存在极限。通常在发生较大的发动机负载的变动及转速的变动后,存在颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的排出量比稳定状态增加的倾向。因此,为了减少向大气中排放的排放气体中所包含的颗粒状物质PM和氮氧化物NOx,需要增大DPF的容量或尿素SCR***的容器,或者,在尿素SCR***中需要与发动机的燃料喷射状况相应的极周密的尿素喷射控制装置,这都是导致成本高的原因。
在专利文献1及专利文献2的图6中提案的液压工程机械中,都是在液压泵的要求扭矩(泵吸收扭矩)超过发动机的输出扭矩的发动机输出扭矩的不足时对电动机进行动力运转控制来补充扭矩,并由此不使发动机负载扭矩急剧增大。但是,由于不对发动机的目标转速或目标输出扭矩与降低颗粒状物质PM或氮氧化物NOx等的大气污染物质的排出量的区域之间进行相关联的控制,所以,对于减少燃料消耗量来说虽有效果,但无法适当地减少颗粒状物质PM、氮氧化物NOx等的大气污染物质的排出量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合驱动式的液压工程机械,在具有结合于发动机和液压泵的辅助电动机的液压工程机械中,无论液压泵的负载扭矩如何变动,能够将发动机的排放气体中包含的大气污染物质的排出量抑制在最小限度,并能够降低因排放气体后处理装置的设置导致的成本提高,且能够提高发动机的可靠性。
(1)为了实现上述目的,本发明为一种混合驱动式的液压工程机械,具有:发动机;被所述发动机旋转驱动的液压泵;与所述发动机和所述液压泵连结的辅助电动机;通过从所述液压泵排出的压力油被驱动的多个执行机构;多个操作装置,具有操作部件,输出与该操作部件的操作相应的操作信号并使所述多个执行机构动作,具有:存储装置,存储有适于所述发动机的排放气体所包含的大气污染物质的排出量的降低的所述发动机的特定的旋转速度;将存储于所述存储装置的所述特定的旋转速度作为所述发动机的目标旋转速度进行设定的发动机旋转速度设定装置;基于所述发动机的目标旋转速度对所述发动机的旋转速度进行控制的发动机旋转速度控制装置;对所述液压泵的吸收扭矩和所述发动机的目标输出扭矩的差分扭矩进行运算,并根据该差分扭矩对所述辅助电动机进行动力运转控制及发电控制的电动机控制装置。
这样,将适于发动机的排放气体中包含的大气污染物质的排出量的降低的发动机的特定的旋转速度作为发动机的目标旋转速度进行设定,并基于该目标旋转速度控制所述发动机的旋转速度,由此,以发动机旋转速度被维持在大气污染物质的排出量降低的旋转速度的方式进行控制,所以,能够降低大气污染物质的排出量。而且,边进行这样的发动机旋转速度的控制,边根据作用在发动机上的负载扭矩和发动机的目标输出扭矩的差分扭矩对辅助电动机进行动力运转控制及发电控制,由此在液压泵的负载扭矩(泵吸收扭矩)超过发动机的输出扭矩的情况下及在液压泵的负载扭矩(泵吸收扭矩)比发动机的输出扭矩低的情况下,能够抑制液压泵的负载扭矩的急剧的变动直接向发动机传递,以发动机的输出扭矩成为相当于发动机的目标输出扭矩的发动机的输出扭矩的方式受到控制。其结果,能够将排放气体中包含的大气污染物质的排出量抑制在最小限度。
另外,由于通过发动机旋转速度控制和辅助电动机的控制能够降低大气污染物质的排出量,所以,能够使DPF、尿素SCR***等的排放气体后处理装置小型化,或省略这些装置,能够降低因设置排放气体后处理装置导致的成本提高。
而且,通过对辅助电动机进行动力运转控制及发电控制能够使作用在发动机7上的负载变动降低,所以,还具有发动机7的寿命延长、发动机的可靠性提高的效果。
(2)上述(1)中,优选地,
所述电动机控制装置具有:取得所述液压泵的吸收扭矩的泵吸收扭矩取得装置;将通过所述泵吸收扭矩取得装置取得的所述液压泵的吸收扭矩分离成作为所述发动机的目标扭矩的趋势成分和其他的成分的滤波器装置,所述电动机控制装置将通过所述滤波器装置分离的所述其他的成分作为所述差分扭矩加以利用,以所述趋势成分成为所述发动机的目标输出扭矩的方式对所述辅助电动机进行动力运转控制及发电控制。
由此,如上述(1)所说明的那样,通过辅助电动机的动力运转/发电控制以发动机的输出扭矩成为相当于发动机的目标输出扭矩的发动机的输出扭矩的方式受到控制,能够将排放气体中包含的大气污染物质的排出量抑制到最小限度,并且能够降低因设置排放气体后处理装置导致的成本提高,且能够提高发动机的可靠性。
(3)上述(2)中,优选地,所述滤波器装置是从由所述泵吸收扭矩取得装置取得的所述液压泵的吸收扭矩除去所述趋势成分的高通滤波器。
由此,从由泵吸收扭矩取得装置取得的液压泵的吸收扭矩求出差分扭矩,如上述(1)所说明的那样,通过辅助电动机的动力运转/发电控制以使发动机的输出扭矩成为相当于发动机的目标输出扭矩的发动机的输出扭矩的方式受到控制,能够将排放气体所包含的大气污染物质的排出量抑制到最小限度,并且能够降低因设置排放气体后处理装置导致的成本提高,且能够提高发动机的可靠性。
(4)上述(2)中,另外优选地,所述存储装置存储有适于所述发动机的排放气体所包含的大气污染物质的排出量的降低的所述发动机的特定的旋转速度和特定的输出扭矩范围,所述电动机控制装置还具有以所述发动机的目标输出扭矩不超过所述存储装置中存储的所述特定的输出扭矩范围的方式对所述辅助电动机的目标扭矩进行修正的扭矩分配修正装置,所述电动机控制装置基于由所述扭矩分配修正装置修正的所述电动机的目标扭矩对所述辅助电动机进行动力运转控制及发电控制。
由此,如上述(1)所说明的那样,通过发动机转速控制和辅助电动机的动力运转/发电控制不仅能够抑制大气污染物质的排出量,还能够以使发动机的输出扭矩成为适于大气污染物质的排出量的降低的特定的输出扭矩范围的方式进行控制,由此,能够减少大气污染物质。
(5)上述(1)或(4)中,优选地,所述存储装置存储有所述发动机的特定的旋转速度或所述发动机的特定的旋转速度和特定的输出扭矩范围,其中,所述发动机的特定的旋转速度或所述发动机的特定的旋转速度和特定的输出扭矩范围适于以下多个因素的某一个的降低,所述多个因素包含:所述发动机的排放气体中包含的颗粒状物质PM的排出量、氮氧化物NOx、颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的总的排出量、颗粒状物质PM的排出量和燃料消耗量的组合、氮氧化物NOx的排出量和燃料消耗量的组合、颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的总的排出量与燃料消耗量的组合。
由此,在上述(1)及(4)中,通过辅助电动机的动力运转/发电控制不仅能够抑制大气污染物质的排出量,还能够以使发动机的旋转速度和输出扭矩成为存储装置中所存储的特定的旋转速度和特定的输出扭矩范围的方式进行控制,由此,能够降低包含颗粒状物质PM的排出量、氮氧化物NOx、颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的总的排出量、颗粒状物质PM的排出量和燃料消耗量的组合、氮氧化物NOx的排出量和燃料消耗量的组合、颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的总的排出量与燃料消耗量的组合的多个因素中的某一个。
(6)上述(4)中,还优选地,所述存储装置存储有:所述发动机的特定的旋转速度和特定的输出扭矩范围的多个组合,其中,所述发动机的特定的旋转速度和特定的输出扭矩范围的多个组合适于以下多个因素中的至少两个因素各自的降低,所述多个因素包含:所述发动机的排放气体所含有的颗粒状物质PM的排出量、氮氧化物NOx、颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的总的排出量、颗粒状物质PM的排出量和燃料消耗量的组合、氮氧化物NOx的排出量和燃料消耗量的组合、颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的总的排出量与燃料消耗量的组合,还具有对使用所述发动机的特定的旋转速度和特定的输出扭矩范围的多个组合中的哪一个进行选择的切换装置,
所述发动机旋转速度设定装置将通过所述切换装置选择的组合的所述特定的旋转速度作为所述发动机的目标旋转速度进行设定,所述扭矩分配修正装置以不超过由所述切换装置选择的组合的所述特定的输出扭矩范围的方式对所述电动机的目标扭矩进行修正。
由此,如上述(4)所说明的那样,在进行减少大气污染物质的控制时,能够选择适于与作业环境、运转区域的限制最适的因素的降低的发动机的特定的旋转速度和特定的输出扭矩范围的组合,所以,能够进行与作业环境、运转区域的限制相应的最适的发动机控制和电动机控制。
(7)上述(2)中,还优选地,所述泵吸收扭矩取得装置具有检测所述液压泵的吸收扭矩的扭矩检测装置;基于所述扭矩检测装置的检测值对所述液压泵的吸收扭矩进行运算的扭矩运算装置。
由此,能够取得准确的泵吸收扭矩,能够进行高精度的控制。
(8)上述(2)中,还优选地,所述泵吸收扭矩取得装置具有检测所述发动机的实际旋转速度的旋转检测装置;基于所述旋转检测装置检测的所述实际旋转速度和所述目标旋转速度的偏差推定所述液压泵的吸收扭矩的扭矩运算装置。
由此,能够利用通用性高的转速检测装置取得泵吸收扭矩,所以,能够廉价地构成***。
(9)上述(2)中,还优选地,所述泵吸收扭矩取得装置具有检测所述多个操作装置输出的操作信号的操作信号检测装置;基于所述操作信号检测装置检测的所述操作信号对所述液压泵的吸收扭矩进行预测的扭矩运算装置。
由此,能够利用通用性高的操作信号检测装置取得泵吸收扭矩,所以,能够廉价地构成***。
(10)另外,为了实现上述目的,本发明的混合驱动式的液压工程机械,具有:发动机;被所述发动机旋转驱动的液压泵;与所述发动机和所述液压泵连结的辅助电动机;通过从所述液压泵排出的压力油被驱动的多个执行机构;多个操作装置,具有操作部件,输出与该操作部件的操作相应的操作信号并使所述多个执行机构动作,具有:存储装置,存储有适于所述发动机的排放气体所包含的大气污染物质的排出量的降低的所述发动机的特定的旋转速度和特定的输出扭矩;将存储于所述存储装置的所述特定的旋转速度作为所述发动机的目标旋转速度进行设定的发动机旋转速度设定装置;基于所述发动机的目标旋转速度对所述发动机的旋转速度进行控制的发动机旋转速度控制装置;对所述液压泵的吸收扭矩和存储于所述存储装置的所述特定的输出扭矩的偏差进行运算,根据该偏差对所述辅助电动机进行动力运转控制及发电控制的电动机控制装置。
这样,作为发动机的目标输出扭矩设定适于大气污染物质的排出量的降低的特定的输出扭矩,通过在进行发动机旋转速度的控制的同时,根据液压泵的吸收扭矩与适于大气污染物质的排出量的降低的特定的输出扭矩的偏差对辅助电动机进行动力运转控制及发电控制,由此,进行使适于大气污染物质的排出量的降低的特定的输出扭矩作为目标输出扭矩的发动机输出扭矩的控制,所以,能够将排放气体中包含的大气污染物质的排出量抑制到最小限度,并且,能够降低因设置排放气体后处理装置导致的成本提高、且能够提高发动机的可靠性。
(11)上述(10)中,优选地,所述存储装置中存储的所述发动机的特定的旋转速度和特定的输出扭矩是适于以下多个因素的某一个的降低的旋转速度和输出扭矩,所述多个因素包含:所述发动机的排放气体中所含有的颗粒状物质PM的排出量、氮氧化物NOx、颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的总的排出量、颗粒状物质PM的排出量和燃料消耗量的组合、氮氧化物NOx的排出量和燃料消耗量的组合、颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的总的排出量与燃料消耗量的组合。
由此,在上述(10)说明的发动机旋转速度控制和发动机输出扭矩控制中,能够降低包含颗粒状物质PM的排出量、氮氧化物NOx、颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的总的排出量、颗粒状物质PM的排出量和燃料消耗量的组合、氮氧化物NOx的排出量和燃料消耗量的组合、颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的总的排出量与燃料消耗量的组合的多个因素的某一个。
发明的效果
根据本发明,能够将排放气体中包含的大气污染物质的排出量抑制到最小限度。
另外,由于降低大气污染物质的排出量,所以,能够使DPF、尿素SCR***等的排放气体后处理装置小型化或省略,能够降低因设置排放气体后处理装置导致的成本提高。
而且,通过辅助电动机的动力运转控制及发电控制,作用在发动机上的负载变动降低,所以,能够使发动机的寿命延长,发动机的可靠性提高。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的液压挖掘机(液压工程机械)的外观图。
图2是搭载在液压挖掘机上的执行机构驱动控制***的构成图。
图3是表示不具有辅助电动机,仅通过发动机驱动液压泵的现有的执行机构驱动控制***中的、作用在液压泵上的负载扭矩变动的一例的图。
图4是表示通过辅助电动机抑制较大的泵吸收扭矩变动的想法的说明图。
图5是表示车身控制器进行的速度控制及扭矩变动抑制控制的处理内容的功能框图。
图6是表示高通滤波器处理部的处理概念的图。
图7是表示目标辅助扭矩转换处理部的处理概念的图。
图8是表示辅助电动机动力运转/发电运算部的处理概念的图。
图9是总地表示目标辅助扭矩运算部和辅助电动机动力运转/发电运算部的处理概念的图。
图10是基于发动机的旋转速度和输出扭矩的相关性所显示的、分别表示发动机的排放气体中含有的颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的排出量的图的线图。
图11是表示本发明的第二实施方式的车身控制器进行的速度控制及扭矩变动抑制控制的处理内容的功能框图。
图12是表示发动机输出扭矩运算部的处理概念的图。
图13是表示目标辅助扭矩修正部的处理概念的图。
图14是表示辅助电动机动力运转/发电运算部的处理概念的图。
图15是基于发动机的旋转速度和输出扭矩的相关性所显示的、分别表示发动机的排放气体中含有的颗粒状物质PM的排出量和发动机的燃料消耗量的图的线图。
图16是基于发动机的旋转速度和输出扭矩的相关性所显示的、分别表示发动机的排放气体中含有的氮氧化物NOx的排出量和发动机的燃料消耗量的图的线图。
图17是基于发动机的旋转速度和输出扭矩的相关性所显示的、分别表示发动机的排放气体中含有的颗粒状物质PM及氮氧化物NOx的排出量与发动机的燃料消耗量的图的线图。
图18是表示本发明的第三实施方式的车身控制器进行的速度控制及扭矩变动抑制控制的处理内容的功能框图。
图19是表示本发明的第四实施方式的搭载于液压挖掘机的执行机构驱动控制***的构成图。
图20是表示车身控制器进行的速度控制及扭矩变动抑制控制的处理内容的功能框图。
图21是表示发动机转速偏差运算部和泵吸收扭矩推定部的处理概念的图。
图22是本发明的第五实施方式的执行机构驱动控制***的构成图。
图23是表示车身控制器进行的速度控制及扭矩变动抑制控制的处理内容的功能框图。
图24是表示比例微分处理部和增益处理部的处理概念的图。
图25是本发明的第六实施方式的搭载于液压挖掘机的执行机构驱动控制***的构成图。
图26是表示车身控制器进行的速度控制及扭矩变动抑制控制的处理内容的功能框图。
图27是基于发动机的旋转速度和输出扭矩的相关性所显示的、表示发动机的排放气体中含有的颗粒状物质PM的图的线图。
具体实施方式
以下,利用附图说明本发明的实施方式。
<第一实施方式>
图1是本发明的第一实施方式的液压挖掘机(液压工程机械)的外观图。
液压挖掘机由包括分别在垂直方向转动的动臂1a、斗杆1b及铲斗1c的多关节型的前部装置1A和包括上部旋转体1d及下部行驶体1e的车身1B构成,前部装置1A的动臂1a的基端以能够在垂直方向转动的方式支承于上部旋转体1d的前部。动臂1a、斗杆1b、铲斗1c、上部旋转体1d及下部行驶体1e分别通过动臂液压缸3a、斗杆液压缸3b、铲斗液压缸3c、旋转电动机16(参照图2)及左右的行驶马达3e、3f被驱动。动臂1a、斗杆1b、铲斗1c、上部旋转体1d的动作根据操作杆装置4a、4b(参照图2)的液压操作信号(控制先导压力)被指示,下部行驶体1e的动作通过未图示的行驶用的操作踏板装置的液压操作信号(控制先导压力)被指示。
图2是搭载于图1所示的液压挖掘机上的执行机构驱动控制***的构成图。
图2中,本实施方式的执行机构驱动控制***具有:操作杆装置4a、4b及未图示的行驶用的操作踏板装置;滑阀型方向切换阀5a~5c、5e、5f;主液压泵6;发动机7;主溢流阀8;油箱9;梭阀块25。
操作杆装置4a、4b及操作踏板装置,根据操作杆装置4a、4b及操作踏板装置所具有的减压阀(遥控阀)的操作开度而将由未图示的先导泵的排出油所生成的1次压减压成2次压并生成控制先导压力(液压操作信号),该控制先导压力被输送到方向切换阀5a~5c、5e、5f的受压部,对方向切换阀5a~5c、5e、5f从图示的中立位置进行切换操作。方向切换阀5a~5c、5e、5f是配置在例如中央旁通管线中的中间位置全开型的滑阀,通过控制先导压力被切换操作,由此,控制液压泵6排出的压力油的流动(方向和流量),并控制液压执行机构3a~3c、3e、3f的驱动。液压泵6通过发动机7被旋转驱动。在液压泵6的排出油被引导的液压配管内的压力过度上升的情况下,通过溢流阀8使压力油向油箱9逃逸,防止液压配管内的压力的过度上升。
梭阀块25对操作杆装置4a、4b生成的液压操作信号(控制先导压力)中的指示旋转操作的液压操作信号以外的液压操作信号和未图示的操作踏板装置生成的液压操作信号中的压力最高的液压操作信号进行选择并输出。
液压泵6是可变容量型的泵,具有正向控制方式的调节器6a,梭阀块25输出的液压操作信号被导入调节器6a。正向控制方式的调节器6a,如公知的那样,随着操作杆装置4a、4b及操作踏板装置的操作部件即操作杆及踏板的操作量(要求流量)增加,且液压操作信号上升,而使液压泵6的斜板倾转角(容量)增加,并使液压泵6的排出流量增加。
此外,液压泵6的调节器6a还可以为随着输入到调节器6a的信号压力降低而使液压泵6的倾转角(容量)增大的负向控制方式。该情况下,在通过方向切换阀5a~5c、5e、5f,并直到油箱9的中央旁通管线的最下游部分设置节流阀,将该节流阀的入侧的压力作为信号压力导入调节器6a。在中央旁通管线的最下游部分设置节流阀的情况下,该节流阀的入侧的压力随着操作杆装置4a、4b及操作踏板装置的操作部件即操作杆及踏板的操作量(要求流量)增加、且方向切换阀5a~5c、5e、5f的中央旁通节流阀的通过流量减少而降低。因此,将节流阀的入侧的压力作为信号压力导入调节器6a,并随着该信号压力降低使液压泵6的倾转角(容量)增大,由此,能够随着操作部件的操作量增加使液压泵6的排出流量增加。
此外,还可以使方向切换阀5a~5c、5e、5f为封闭型的滑阀,使调节器6a为以使液压泵6的排出压力比最高负载压高出规定压力的量的方式进行控制的负载传感控制方式。
另外,调节器6a,如公知的那样,还可以具有扭矩限制控制功能,该扭矩限制控制功能随着液压泵6的排出压力升高而减少液压泵6的倾转角(容量),以不使液压泵6的吸收扭矩超过预先设定的最大扭矩的方式进行控制。
本实施方式的执行机构驱动控制***还具有辅助电动机10;车身控制器11;逆变器12、13;斩波器14;电池15;压力传感器17、18;扭矩传感器19;发动机控制刻度盘20;检测发动机7的旋转速度的旋转传感器23;发动机控制器21。
辅助电动机10连结于液压泵6和发动机7之间。该辅助电动机10具有以下功能,即将发动机7的动力转换成电能(电力)并向逆变器12输出的作为发电机的功能;通过从逆变器12供给的电能(电力)驱动,对液压泵6进行辅助驱动的作为电动机的功能。
逆变器12在辅助电动机10作为发电机发挥功能时,将辅助电动机10生成的交流电力转换成直流电力并输出,在辅助电动机10作为电动机发挥功能时,将来自电池15的直流电力转换成交流电力并向辅助电动机10供给。
逆变器13将辅助电动机10生成并由逆变器12输出的直流电力转换成交流电力并向旋转电动机16供给。另外,逆变器13在旋转制动时将旋转电动机16发挥发电机功能并再生的交流电力转换成直流电力而输出。
电池15经由斩波器14调整电压,并向逆变器12、13供给电力,并存储辅助电动机10产生的电能或来自旋转电动机16的电能。
发动机控制刻度盘20是由操作员进行操作,并基于操作员的意图对发动机7的基本旋转速度进行指令的部件,车身控制器11输入发动机控制刻度盘20的指令信号,并基于该指令信号运算目标旋转速度,向发动机控制器21输出。发动机控制器21对来自车身控制器11的目标旋转速度和旋转传感器23检测的发动机7的实际旋转速度的偏差进行运算,并基于该旋转速度偏差对目标燃料喷射量进行运算,将对应的控制信号向发动机7具有的电子调节器7a输出。电子调节器7a根据该控制信号工作并喷射相当于目标燃料喷射量的燃料并向发动机7供给。由此,发动机7以维持目标旋转速度的方式受到控制。
车身控制器11具有控制运算回路,在该控制运算回路中,进行与辅助电动机10及旋转电动机16相关的下述的控制。
(1)旋转电动机16的驱动控制
压力传感器17、18连接于以下的先导油路,即该先导油路引导操作杆装置4b生成的液压操作信号中的对左右方向的旋转操作进行指示的液压操作信号,并检测该液压操作信号。车身控制器11输入压力传感器17、18的检测信号(电信号),根据检测的液压操作信号进行旋转电动机16的驱动控制。具体来说,在对指示左方向的旋转操作的液压操作信号进行检测时,基于该液压操作信号控制逆变器12从而进行使辅助电动机10作为发电机工作的发电控制,并且进行控制逆变器13从而驱动旋转电动机16的动力运转控制,以与液压操作信号对应的速度并以上部旋转体1d进行左旋转的方式使旋转电动机16工作。在对指示右方向的旋转操作的液压操作信号进行检测时,基于该液压操作信号控制逆变器12从而进行使辅助电动机10作为发电机工作的发电控制,并且,进行控制逆变器13从而驱动旋转电动机16的动力运转控制,以与液压操作信号对应的速度并以使上部旋转体1d进行右旋转的方式使旋转电动机16工作。
(2)回收电力的蓄电控制
车身控制器11在旋转制动时控制逆变器13并进行使旋转电动机16作为发电机工作的发电控制,进行从旋转电动机16回收电能,并将回收的电能存储在电池15中的控制。
(3)辅助电动机10的控制1(电池15的蓄电管理控制)
车身控制器11,在液压泵6的液压负载(泵吸收扭矩)轻且电池15的蓄电余量较少时,控制逆变器12并进行使辅助电动机10作为发电机工作的发电控制,并产生剩余的电力,且进行将产生的剩余电力存储在电池15中的控制。相反地,在液压泵6的液压负载(泵吸收扭矩)重且电池15的蓄电余量为规定量以上时,控制逆变器12并向辅助电动机10供给电池15的电力从而进行使辅助电动机10作为电动机工作的动力运转控制,并对液压泵6进行辅助驱动。此外,在液压泵6的液压负载(泵吸收扭矩)轻且电池15的蓄电余量较少时,优先进行控制1。
(4)辅助电动机10的控制2(扭矩变动抑制控制)
扭矩传感器19对由于施加在液压挖掘机的液压执行机构3a~3c、3e、3f上的负载的变动而变动的液压泵6的负载扭矩(泵吸收扭矩)进行检测。车身控制器11输入扭矩传感器19的检测信号(电信号),并基于检测的液压泵6的负载扭矩,选择性地进行使辅助电动机10作为电动机工作的动力运转控制和使辅助电动机10作为发电机工作的发电控制,进行抑制发动机7的输出扭矩的控制。由此,发动机7的排放气体中所含有的大气污染物质(颗粒状物质PM及氮氧化物NOx)减少。
说明车身控制器11进行的扭矩变动抑制控制的功能的详细。
图3是表示不具有辅助电动机10,仅通过发动机7驱动液压泵6的现有的执行机构驱动控制***中的施加在液压泵6上的负载扭矩变动的一例的图,图4是表示通过辅助电动机10抑制较大的泵吸收扭矩变动的想法的说明图。这里,在仅通过发动机7驱动液压泵6的现有的执行机构驱动控制***中,包括液压泵6和发动机7的旋转体的旋转轴是共用的,施加在图3所示的液压泵6上的负载扭矩变动与发动机7的负载扭矩变动等价。
液压挖掘机等的建筑用工程机械与汽车等不同,如图3所示,因施加在执行机构上的负载的变动而产生的液压泵的负载扭矩(泵吸收扭矩)的变动非常大,其结果,施加在发动机上的负载变动也变得非常大,例如如图3所示,发动机7的负载扭矩大致从0~100%瞬间变动。对于发动机来说,作为其基本特性,相对于在恒定旋转速度/恒定扭矩条件下工作的状态,若负载扭矩产生较大的变动,则发动机旋转速度也大幅变动,存在排放气体中所包含的大气污染物质即颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的排出量增加的倾向。
因此,本实施方式中,一边以使发动机7的旋转速度维持在设定的旋转速度的方式进行控制,一边使图4的下层右侧所示的施加在液压泵6上的较大的负载扭矩变动(泵吸收扭矩的变动)成为传递到发动机7的、通过对途中路径的辅助电动机10进行控制而变得平缓的负载扭矩变动,从而抑制因旋转速度/扭矩变动导致的PM、NOx排出量增加。即,在发动机7以维持预先设定的发动机旋转速度的方式受到控制期间,使液压泵6的负载扭矩分离成该负载扭矩的趋势成分(低频率成分)和除此以外的成分即高频率成分(过渡成分),以除去后者的高频率成分的方式对辅助电动机10发出动力运转/发电的控制指令。由此,以发动机7的输出扭矩被维持在规定的范围(与液压泵6的负载扭矩(泵吸收扭矩)的趋势成分对应的发动机7的目标输出扭矩)的方式受到控制,能够将排放气体的大气污染物质即颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的排出量抑制在最小限度。
图5是表示车身控制器11进行的速度控制及扭矩变动抑制控制的处理内容的功能框图。
车身控制器11具有:目标旋转速度运算部11a、泵吸收扭矩运算部11b、目标辅助扭矩运算部11c、辅助电动机动力运转/发电运算部11d的各功能、存储装置11f。
存储装置11f中,作为适于降低发动机7的排放气体中所包含的颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的排出量的特定的发动机旋转速度,存储有发动机旋转速度Nea(参照图10)。
目标旋转速度运算部11a读出存储在存储装置11f中的发动机旋转速度Nea并作为发动机7的目标旋转速度进行设定,并将该值向发动机控制器21输出。发动机控制器21对其目标旋转速度和旋转传感器23检测的发动机7的实际旋转速度的偏差进行运算,并对与该偏差相应的目标燃料喷射量进行运算,将对应的控制信号向电子调节器7a输出,发动机7以维持目标旋转速度的方式受到控制。
此外,虽未图示,但车身控制器11还可以具有输入来自发动机控制刻度盘20的指令信号,并基于该指令信号对目标旋转速度进行运算的其他的目标转速运算部,该情况下,还可以设置模式开关,并选择目标旋转速度运算部11a基于来自发动机控制刻度盘20的指令信号所运算的目标旋转速度和其他的目标旋转速度运算部所设定的目标旋转速度的一方。
泵吸收扭矩运算部11b输入扭矩传感器19的检测信号(电信号)并算出液压泵6的负载扭矩(泵吸收扭矩)。
目标辅助扭矩运算部11c具有:高通滤波器处理部11c1和目标辅助扭矩转换处理部11c2。图6表示高通滤波器处理部11c1的处理概念,图7表示目标辅助扭矩转换处理部11c2的处理概念。目标辅助扭矩运算部11c,首先,在高通滤波器处理部11c1中,如图6所示,相对于由泵吸收扭矩运算部11b算出的液压泵6的负载扭矩进行基于预先设定的遮断频率数的高通滤波器处理,从液压泵6的变动的负载扭矩中除去遮断频率数以下的低频率成分,仅取出高频率成分。
这里,在高通滤波器处理部11c1中,从液压泵6的负载扭矩中被除去的液压泵6的负载扭矩的遮断频率数以下的低频率成分表示液压泵6的负载扭矩的时序的移动平均,在本说明书中将其称作该负载扭矩的趋势成分。接下来,在目标辅助扭矩转换处理部11c2中,如图7所示,从液压泵6的负载扭矩的高频率成分算出辅助电动机10的目标辅助扭矩。
图8是表示辅助电动机动力运转/发电运算部11d的处理概念的图。辅助电动机动力运转/发电运算部11d,如图8所示,根据目标辅助扭矩运算部11c的目标辅助扭矩转换处理部11c2所求出的辅助电动机10的目标辅助扭矩的动力运转/发电的各值,对向辅助电动机10指令的动力运转/发电电力进行运算,并向逆变器12发送控制信号,对辅助电动机10进行动力运转/发电控制。
图9是总地表示目标辅助扭矩运算部11c和辅助电动机动力运转/发电运算部11d的处理概念的图。
在液压泵6的负载扭矩(泵吸收扭矩)如图9的左侧实线那样变动时,在辅助电动机10中,如图9的右下侧所示,进行动力运转或发电。即,在与图9的左侧虚线所示的成为基准的负载扭矩的趋势成分相比,液压泵6的负载扭矩较大的情况下,在辅助电动机10中进行动力运转,针对液压泵6的负载扭矩的增加进行抵消(逆方向的扭矩),由此,抑制液压泵6的较大的负载扭矩变动直接向发动机7传递。相反地,在与图9的左侧虚线所示的成为基准的负载扭矩的趋势成分相比,液压泵6的负载扭矩较小的情况下,在辅助电动机10中进行发电,对于液压泵6的负载扭矩的急剧的降低,通过辅助电动机10施加适当的负载扭矩,由此,与液压泵6的负载扭矩增加的情况同样地,抑制液压泵6的负载扭矩的急剧的变动直接向发动机7传递。这样传递到发动机7的负载扭矩变动得到抑制的结果为,发动机7的输出扭矩,如图9的右上侧实线所示,以与图9的左侧虚线所示的成为基准的负载扭矩的趋势成分大致相等的方式受到控制。即,目标辅助扭矩运算部11c和辅助电动机动力运转/发电运算部11d将图9的右侧虚线所示的液压泵6的负载扭矩的趋势成分作为发动机7的目标输出扭矩,并以能够得到该目标输出扭矩的方式控制辅助电动机10。
图10是表示基于发动机7的旋转速度和输出扭矩的相关性所显现的、发动机7的排放气体中所包含的颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的排出量的各自的图的线图。利用该图10,对存储装置11f中存储的发动机旋转速度Nea和输出扭矩范围Tea~Teb进行说明。
排放气体中所包含的颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的排出量,如图10所示那样稳定地在发动机旋转速度和发动机输出扭矩的相关图中,存在排出量多的区域和少的区域。根据发动机具有的固有的特性,这些区域的轮廓、绝对值虽不同,但通常PM和NOx的排出量具有折中(Trade-off)的关系,在排气温度升高的高旋转速度且高扭矩时,NOx增多但PM较少。在排气温度降低的低旋转速度且低扭矩时,NOx减少但PM增多。但是,若观察PM和NOx的总的排出量,则存在其总的排出量最少的区域,例如图10中椭圆所示的发动机旋转速度Nea和输出扭矩范围Tea~Teb的区域。
在本实施方式中,在存储装置11f中预先存储有该发动机旋转速度Nea。而且,在目标旋转速度运算部11a中,将发动机旋转速度Nea设定为发动机7的目标旋转速度,进行将发动机旋转速度维持在PM和NOx的总的排出量最少的区域的旋转速度Nea的控制。另外,边进行这样的发动机旋转速度的控制,边在目标辅助扭矩运算部11c中,以施加在液压泵6上的较大的负载变动变成平缓的负载扭矩变动的方式对辅助电动机10进行动力运转/发电控制,并进行扭矩变动抑制控制,以发动机7的输出扭矩被维持在PM和NOx的总的排出量成为最少的区域的输出扭矩范围Tea~Teb的附近的值的方式进行控制。
根据如以上那样构成的本实施方式,由于以发动机旋转速度被维持在PM和NOx的总的排出量成为最少的区域的旋转速度Nea的方式进行控制,所以,能够降低排放气体中所包含的大气污染物质即PM和NOx的排出量。而且,在进行这样的发动机旋转速度的控制的同时,在液压泵6的负载扭矩(泵吸收扭矩)超过发动机7的输出扭矩的情况下及在液压泵6的负载扭矩(泵吸收扭矩)低于发动机7的输出扭矩的情况下,液压泵6的吸收扭矩的急剧的变动直接向发动机7传递的情况得到抑制,以发动机7的输出扭矩维持在规定的范围的值,即PM和NOx的总的排出量成为最少的区域的输出扭矩范围Tea~Teb的附近的值的方式受到控制。其结果为,能够将排放气体中所包含的PM和NOx的排出量抑制到最小限度。
另外,以往,如图2的点划线所示,将DPF(柴油机微粒过滤器)、尿素SCR***等的排放气体后处理装置设置在发动机7和未图示的***之间的排气管上,由此进行颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的捕集及净化处理。
本实施方式中,如上述那样,根据液压泵6的负载扭矩和该负载扭矩的趋势成分(发动机的目标输出扭矩)的差分扭矩即液压泵6的负载扭矩的高频率成分的正负,对辅助电动机10进行动力运转控制及发电控制,由此,能够控制颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的排出量,所以,能够使DPF的容量、尿素SCR***的容器小型化,而且,能够根据情况省略排放气体后处理装置。
而且,由于通过对辅助电动机10进行动力运转控制及发电控制能够降低施加在发动机7上的负载变动,所以,能够延长发动机7的寿命,还具有发动机的可靠性提高的效果。
<第二实施方式>
利用图11~图14说明本发明的第二实施方式。本实施方式进行与第一实施方式同样的扭矩变动抑制控制,并通过将发动机7的旋转速度和发动机输出扭矩范围设定在适于发动机7的排放气体中所包含的大气污染物质即颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的排出量的降低的区域,能够更有效地抑制PM、NOx排出量。
图11是表示本实施方式中的车身控制器11A进行的速度控制及扭矩变动抑制控制的处理内容的功能框图。
本实施方式的车身控制器11A具有:目标旋转速度运算部11a;泵吸收扭矩运算部11b;目标辅助扭矩运算部11c;扭矩分配修正部11e;辅助电动机动力运转/发电运算部11d的各功能;存储装置11fA。
目标旋转速度运算部11a、泵吸收扭矩运算部11b及目标辅助扭矩运算部11c的处理内容与第一实施方式相同,所以省略说明。
存储装置11fA中,作为适于发动机7的排放气体中所包含的颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的排出量的降低的特定的发动机旋转速度和特定的发动机输出扭矩范围,存储了图10所示的发动机旋转速度Nea和输出扭矩范围Tea~Teb。
扭矩分配修正部11e具有发动机输出扭矩运算部11e1和目标辅助扭矩修正部11e2。图12表示发动机输出扭矩运算部11e1的处理概念,图13表示目标辅助扭矩修正部11e2的处理概念。扭矩分配修正部11e,首先,在发动机输出扭矩运算部11e1中,如图12所示从由泵吸收扭矩运算部11b求出的液压泵6的负载扭矩(泵吸收扭矩)中减去由目标辅助扭矩运算部11c求出的目标辅助扭矩,并算出发动机输出扭矩。该发动机输出扭矩,是在图9等中由虚线所示的相当于成为基准的负载扭矩的趋势成分的值。接下来,目标辅助扭矩修正部11e2中,读出存储装置11fA中存储的图10所示的输出扭矩范围Tea~Teb,如图13所示,在发动机的目标输出扭矩成为从输出扭矩范围Tea~Teb溢出的值的情况下,以发动机的目标输出扭矩被收入输出扭矩范围Tea~Teb内的方式对发动机的目标输出扭矩进行修正,将修正前的发动机的目标输出扭矩的溢出量追加到由目标辅助扭矩运算部11c求出的目标辅助扭矩。
图14是表示辅助电动机动力运转/发电运算部11d的处理概念的图。辅助电动机动力运转/发电运算部11d与第一实施方式的情况同样地,如图14所示,根据由扭矩分配修正部11e求出的目标辅助扭矩的动力运转/发电的各值,运算对辅助电动机10进行指令的动力运转/发电电力,并向逆变器12发送控制信号,对辅助电动机10进行动力运转/发电控制。与扭矩分配修正部11e中的目标辅助扭矩的修正相配合地,还修正辅助电动机控制量。
本实施方式中,在存储装置11fA中预先存储有图10所示的发动机旋转速度Nea和输出扭矩范围Tea~Teb。而且,在目标旋转速度运算部11a中,将发动机旋转速度Nea作为发动机7的目标旋转速度进行设定,进行将发动机旋转速度维持在PM和NOx的总的排出量成为最少的区域的旋转速度Nea的控制。另外,进行这样的发动机旋转速度的控制,同时与第一实施方式同样地,在目标辅助扭矩运算部11c及辅助电动机动力运转/发电运算部11d中,以施加在液压泵6上的较大的负载变动成为平缓的负载扭矩变动的方式对辅助电动机10进行动力运转/发电控制,并进行扭矩变动抑制控制。而且,在本实施方式中,在扭矩分配修正部11e中,在基于扭矩变动抑制控制的发动机7的输出扭矩从输出扭矩范围Tea~Teb溢出的情况下进行目标发动机输出扭矩的修正,以发动机7的输出扭矩被收入PM和NOx的总的排出量成为最少的区域的输出扭矩范围Tea~Teb的方式进行控制。
这样,在本实施方式中,预先设定适于发动机7的排放气体所包含的大气污染物质即颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的排出量的降低的特定的发动机旋转速度Nea和特定的发动机输出扭矩范围Tea~Teb,边将该特定的发动机旋转速度Nea作为目标发动机旋转速度进行控制,边将特定的发动机输出扭矩范围Tea~Teb作为发动机7的目标输出扭矩的上下限值进行控制,由此,发动机7的旋转速度和输出扭矩以被收入图10所示的PM和NOx的总的排出量成为最少的区域的方式受到控制,能够进一步抑制PM及NOx的排出量。
<第二实施方式的变形>
在上述的第二实施方式中,将发动机7的目标旋转速度和输出扭矩范围设定在PM和NOx的总的排出量成为最少的区域。但是,还可以基于PM和NOx的总的排出量以外的因素,或追加除此以外的因素设定发动机7的目标旋转速度和输出扭矩范围。作为这样的因素,例如,存在PM的排出量和发动机7的燃料消耗量的组合、NOx的排出量和燃料消耗量的组合、PM和NOx的总的排出量和燃料消耗量的组合、仅为PM的排出量、仅为NOx的排出量等。
首先,对将PM的排出量和燃料消耗量的组合用于发动机7的目标旋转速度和输出扭矩范围的设定的情况进行说明。
图15是表示基于发动机7的旋转速度和输出扭矩的相关性所显示的、发动机7的排放气体中所包含的颗粒状物质PM的排出量的图(右侧)和发动机7的燃料消耗量的图(左侧)的线图。图15的右侧的PM的排出量的图与图10(右侧)所示的相同。发动机7的燃料消耗量,如图15的左侧所示,在旋转速度和输出扭矩的相关图中,存在燃料消耗量较多的区域和较少的区域。若比较PM的排出量和燃料消耗量的关系,则以两者的组合存在PM的排出量和燃料消耗量最少的区域,为例如图15中椭圆所示的发动机旋转速度Nec和输出扭矩范围Tee~Tef的区域。
因此,在图11所示的车身控制器11A的存储装置11fA中预先存储有其发动机旋转速度Nec和输出扭矩范围Tee~Tef。在目标旋转速度运算部11a中,将发动机旋转速度Nec设定为发动机7的目标旋转速度。在扭矩分配修正部11e的目标辅助扭矩修正部11e2中,在发动机7的目标输出扭矩从输出扭矩范围Tee~Tef溢出的情况下,以发动机的目标输出扭矩被收入输出扭矩范围Tee~Tef内的方式对发动机的目标输出扭矩进行修正,并将修正前的发动机的目标输出扭矩的溢出量向由目标辅助扭矩运算部11c求出的目标辅助扭矩追加。由此,发动机旋转速度被维持在PM的排出量和燃料消耗量最少的区域的旋转速度Nec,发动机输出扭矩以被收入PM的排出量和燃料消耗量最少的区域的输出扭矩范围Tee~Tef的方式受到控制。
由此,通过辅助电动机10的动力运转/发电控制,不仅能够抑制PM及NOx的排出量,还能够通过发动机7的目标旋转速度和输出扭矩范围的适当的设定进一步抑制PM排出量且减少燃料消耗量。
对将NOx的排出量和燃料消耗量的组合用于发动机7的目标旋转速度和输出扭矩范围的设定的情况进行说明。
图16是表示基于发动机7的旋转速度和输出扭矩的相关性所显示的、发动机7的排放气体中所包含的氮氧化物NOx的排出量的图(右侧)和发动机7的燃料消耗量的图(左侧)的线图。NOx的排出量和燃料消耗量的图与图10(左侧)及图15(左侧)所示的相同。若比较NOx的排出量和燃料消耗量的关系,则以两者的组合存在NOx的排出量和燃料消耗量最少的区域,为例如图16中椭圆所示的发动机旋转速度Ned和输出扭矩范围Teg~Teh的区域。
因此,在图11所示的车身控制器11A的存储装置11fA中预先存储该发动机旋转速度Ned和输出扭矩范围Teg~Teh。在目标旋转速度运算部11a中,将发动机旋转速度Ned设定为发动机7的目标旋转速度。在扭矩分配修正部11e的目标辅助扭矩修正部11e2中,在发动机7的目标输出扭矩从输出扭矩范围Teg~Teh溢出的情况下,以发动机的目标输出扭矩被收入输出扭矩范围Teg~Teh内的方式对发动机的目标输出扭矩进行修正,并将修正前的发动机的目标输出扭矩的溢出量向由目标辅助扭矩运算部11c求出的目标辅助扭矩追加。由此,发动机旋转速度被维持在NOx的排出量和燃料消耗量最少的区域的旋转速度Ned,以发动机输出扭矩被收入NOx的排出量和燃料消耗量最少的区域的输出扭矩范围Teg~Teh的方式受到控制。
由此,通过辅助电动机10的动力运转/发电控制,不仅能够抑制PM及NOx的排出量,还能够通过发动机7的目标旋转速度和输出扭矩范围的适当的设定进一步抑制NOx排出量且减少燃料消耗量。
说明将PM和NOx的总的排出量和燃料消耗量的组合用于发动机7的目标旋转速度和输出扭矩范围的设定的情况。
图17是表示基于发动机7的旋转速度和输出扭矩的相关性所显示的、发动机7的排放气体中所包含的颗粒状物质PM的图(中央)及氮氧化物NOx的排出量的图(右侧)与发动机7的燃料消耗量的图(左侧)的线图。PM和NOx的排出量与燃料消耗量的图与图10及图15(左侧)所示的相同。若比较PM及MOx的排出量和燃料消耗量的关系,则在PM及MOx的总的排出量和燃料消耗量的组合中,存在这些值最少的区域,为例如图17中椭圆所示的发动机旋转速度Nee和输出扭矩范围Tei~Tej的区域。
因此,在图11所示的车身控制器11A的存储装置11fA中预先存储有该发动机旋转速度Nee和输出扭矩范围Tei~Tej。在目标旋转速度运算部11a中,将发动机旋转速度Nee设定为发动机7的目标旋转速度。在扭矩分配修正部11e的目标辅助扭矩修正部11e2中,在发动机7的目标输出扭矩从输出扭矩范围Tei~Tej溢出的情况下,以发动机的目标输出扭矩被收入输出扭矩范围Tei~Tej内的方式对发动机的目标输出扭矩进行修正,并将修正前的发动机的目标输出扭矩的溢出量向由目标辅助扭矩运算部11c求出的目标辅助扭矩追加。由此,发动机旋转速度被维持在PM及MOx的总的排出量和燃料消耗量最少的区域的旋转速度Nee,以发动机输出扭矩被收入PM及MOx的总的排出量和燃料消耗量最少的区域的输出扭矩范围Tei~Tej的方式受到控制。
由此,通过辅助电动机10的动力运转/发电控制,不仅能够抑制PM及NOx的排出量,通过发动机7的目标旋转速度和输出扭矩范围的适当的设定能够进一步抑制PM和NOx的排出量且/或还能够减少燃料消耗量。
关于仅将PM的排出量、NOx的排出量用于发动机7的目标旋转速度和输出扭矩范围的设定的情况,省略详细说明,但与上述的因素的情况同样地,确定PM或NOx的排出量最少的特定的发动机旋转速度Nef或Neg和特定的发动机输出扭矩范围Tek~Tel或Tem~Ten并存储于存储装置11fA,能够控制发动机旋转速度和发动机输出扭矩。
以上,作为第二实施方式的变形,说明了以下情况,即在图11所示的车身控制器11A的存储装置11fA中存储与第二实施方式不同的特定的旋转速度和特定的输出扭矩,并进行发动机的旋转速度控制和电动机的辅助扭矩控制,作为第一实施方式的变形,在图5所示的车身控制器11的存储装置11f中存储同样的旋转速度,并进行发动机旋转速度的控制和电动机的辅助扭矩控制。
<第三实施方式>
利用图18说明本发明的第三实施方式。在第二实施方式及其变形中,将使PM和NOx的总的排出量、PM的排出量和燃料消耗量的组合、NOx的排出量和燃料消耗量的组合、PM和NOx的总的排出量与燃料消耗量的组合、仅PM的排出量、仅NOx的排出量的某一个成为最少的发动机旋转速度和输出扭矩范围存储在存储装置11fA中并进行发动机的旋转速度控制和电动机的辅助扭矩控制。本实施方式,将全部这些发动机旋转速度和输出扭矩范围存储在存储装置11fB中,并能够对其中的某一项进行选择。
图18是表示本实施方式中的车身控制器11B进行的速度控制及扭矩变动抑制控制的处理内容的功能框图。
本实施方式中的车身控制器11B具有:目标旋转速度运算部11aB、泵吸收扭矩运算部11b、目标辅助扭矩运算部11c、扭矩分配修正部11eB、辅助电动机动力运转/发电运算部11d的各功能、存储装置11fB。另外,本实施方式的液压挖掘机具有对第一~第六模式的某一个进行选择并切换的模式切换开关22。第一模式是使PM和NOx的总的排出量成为最少的模式,第二模式是使PM的排出量和燃料消耗量的组合分别最少的模式,第三模式是使NOx的排出量和燃料消耗量的组合分别最少的模式、第四模式是使PM和NOx的总的排出量与燃料消耗量的组合分别最少的模式、第五模式是仅使PM的排出量最少的模式、第六模式是仅使NOx的排出量最少的模式。模式切换开关22被设置在工程机械的制造者或管理者能够操作的部位。模式切换开关22的指令信号被输入目标旋转速度运算部11aB及扭矩分配修正部11eB的目标辅助扭矩修正部11e2B。
存储装置11fB,作为第一~第六模式的发动机旋转速度和输出扭矩范围,存储上述的发动机旋转速度Nea、Nec、Ned、Nee、Nef、Neg及输出扭矩范围Tea~Teb、Tee~Tef、Teg~Teh、Tei~Tej、Tek~Tel、Tem~Ten的全部。
目标旋转速度运算部11aB,输入来自模式切换开关22的指令信号,并读出存储装置11fB中存储的发动机旋转速度Nea、Nec、Ned、Nee、Nef、Neg的对应的值从而作为发动机7的目标旋转速度进行设定,并将该值向发动机控制器21输出。
泵吸收扭矩运算部11b及目标辅助扭矩运算部11c的处理内容及扭矩分配修正部11eB的发动机输出扭矩运算部11e1的处理内容与第一及第二实施方式相同,故省略说明。
扭矩分配修正部11eB的目标辅助扭矩修正部11e2B输入来自模式切换开关22的指令信号,并读出存储装置11fB中存储的Tea~Teb、Tee~Tef、Teg~Teh、Tei~Tej、Tek~Tel、Tem~Ten的对应值进行设定,与图13所示的情况同样地,在发动机的目标输出扭矩成为从设定的输出扭矩范围Tea~Teb或Tee~Tef或Teg~Teh或Tei~Tej或Tek~Tel或Tem~Ten溢出的值的情况下,以发动机的目标输出扭矩被收入设定的输出扭矩范围内的方式对发动机的目标输出扭矩进行修正,并将修正前的发动机的目标输出扭矩的溢出量向由目标辅助扭矩运算部11c求出的目标辅助扭矩追加。
根据本实施方式,由于能够通过模式切换开关22对第一~第六模式的任意的一个进行选择,所以,根据液压挖掘机的作业环境、运转区域的限制,能够选择PM和NOx的总的排出量、PM的排出量和燃料消耗量的组合、NOx的排出量和燃料消耗量的组合、PM和NOx的总的排出量与燃料消耗量的组合、仅为PM的排出量、仅为NOx的排出量中的最佳的因素,并能够进行与作业环境、运转区域的限制相应的最佳的发动机的旋转速度控制和电动机的辅助扭矩控制。
此外,在第三实施方式中,如第二实施方式那样,在具有扭矩分配修正部11eB的车身控制器11B上设置模式切换开关22,能够选择发动机旋转速度和输出扭矩范围,但如图5所示的第一实施方式那样,还可以在不具有扭矩分配修正部的车身控制器11上设置模式切换开关22,从而能够选择发动机旋转速度。在这样的情况下,能够根据液压挖掘机的作业环境、运转区域的限制选择最佳的因素,并进行与作业环境、运转区域的限制相应的最佳的发动机的旋转速度控制,并且,能够进行基于泵吸收扭矩的高通滤波器处理的电动机的辅助扭矩控制。
<第四实施方式>
利用图19~图21说明本发明的第四实施方式。本实施方式表示泵吸收扭矩的其他的运算方法。
图19是本实施方式的执行机构驱动控制***的构成图。在图19中,本实施方式的执行机构驱动控制***不具有扭矩传感器19,代替扭矩传感器19的检测信号,向车身控制器11C输入旋转传感器23的检测信号。
图20是表示本实施方式的车身控制器11C进行的速度控制及扭矩变动抑制控制的处理内容的功能框图。
本实施方式的车身控制器11C具有:目标旋转速度运算部11a、泵吸收扭矩运算部11bC、目标辅助扭矩运算部11c、扭矩分配修正部11e、辅助电动机动力运转/发电运算部11d的各功能、存储装置11fA。
泵吸收扭矩运算部11bC以外的要素的处理内容及构成与第一及第二实施方式相同,故省略说明。
泵吸收扭矩运算部11bC具有发动机旋转速度偏差运算部11bC1和泵吸收扭矩推定部11bC2。旋转传感器23的检测信号被输入发动机旋转速度偏差运算部11bC1。
图21是表示发动机旋转速度偏差运算部11bC1和泵吸收扭矩推定部11bC2的处理概念的图。
首先,发动机旋转速度偏差运算部11bC1对目标发动机旋转速度和实际发动机旋转速度的差即发动机旋转速度偏差进行运算。目标发动机旋转速度从目标发动机旋转速度运算部11a输入。实际发动机旋转速度是旋转传感器23的检测值。
由发动机旋转速度偏差运算部11bC1运算的发动机旋转速度偏差被输入发动机控制器21。发动机控制器21以发动机旋转速度偏差减少的方式对目标燃料喷射量进行运算,并将对应的控制信号向发动机7具有的电子调节器7a输出。电子调节器7a通过该控制信号工作并喷射相当于目标燃料喷射量的燃料。由此,发动机以维持目标旋转速度的方式受到控制,发动机7的输出扭矩也被调节。
在包括发动机7、辅助电动机10、液压泵6的旋转体中,除了发动机7的输出扭矩Te以外,还作用有液压泵6的负载扭矩(泵吸收扭矩)Tp和通过逆变器12被控制的辅助电动机10的动力运转或再生扭矩Tm,并对旋转体进行加速、减速。包括发动机7、辅助电动机10、液压泵6的旋转体的旋转轴是共用的,旋转体的旋转速度ω为实际发动机旋转速度。该实际发动机旋转速度作为发动机旋转速度偏差被向发动机控制器21反馈。在图21中,由于将旋转体的加速方向的扭矩定义为正,所以,泵吸收扭矩Tp为负,辅助电动机10的扭矩Tm在动力运转时为正,在再生时为负。
首先,考虑泵吸收扭矩Tp和辅助电动机10的动力运转或再生扭矩Tm为0的情况。若使旋转体以惯性J近似,则在加上发动机扭矩Te时的旋转体的速度ω能够表示为,将微分作为s,通过ω=(1/Js)×Te来表示。相反,根据旋转体的速度,能够将施加的发动机扭矩Te的推定值Te’表示为Te’=Js×ω,推定值Te’成为近似实际的发动机扭矩Te的值。
在Tp及Tm不为0的情况下,由于速度ω受到其影响,所以,Te’成为包含Tp及Tm的值,产生与Te的乖离。即,实际的发动机扭矩Te和从速度推定的发动机扭矩Te’的差成为Tp及Tm。关于泵吸收扭矩,将这些关系汇总,能够将泵吸收扭矩表示为Tp’=Js×ω-Te-Tm。但是,微分考虑噪声等以差分或带低通滤波器(low passfilter)的差分近似。
这里,发动机扭矩Te以下面的方式求出。发动机控制器21对发动机7的目标燃料喷射量进行运算,并通过使电子调节器7a的燃料喷射量增减来调节发动机7的输出扭矩。燃料喷射量与输出扭矩大致成比例。因此,从发动机控制器21运算的目标燃料喷射量求出发动机扭矩Te。另外,辅助电动机10的动力运转或再生扭矩Tm是车身控制器11C通过逆变器12的控制进行运算的值。旋转体的速度ω与实际发动机旋转速度相等,是通过旋转传感器23检测的值。旋转体的惯性J已知。
泵吸收扭矩推定部11bC2从发动机控制器21运算的目标燃料喷射量求出发动机扭矩Te,并利用车身控制器11C的内部运算值即辅助电动机10的动力运转或再生扭矩Tm、旋转传感器23的检测值即实际发动机旋转速度ω、已知的值即旋转体的惯性J进行Tp’=Js×ω-Te-Tm的运算,对泵吸收扭矩Tp’进行推定。
根据本实施方式,代替扭矩传感器,利用已有的旋转传感器对泵吸收扭矩进行运算,所以,能够廉价地构成***。
<第五实施方式>
利用图22~图24说明本发明的第五实施方式。本实施方式表示泵吸收扭矩的其他的运算方法。
图22是本实施方式的执行机构驱动控制***的构成图。图22中,本实施方式的执行机构驱动控制***中,代替扭矩传感器19,具有梭阀块25和压力传感器26,压力传感器26的检测信号被输入车身控制器11D。
图23是表示本实施方式的车身控制器11D进行的速度控制及扭矩变动抑制控制的处理内容的功能框图。
本实施方式的车身控制器11D具有:目标旋转速度运算部11a、泵吸收扭矩预测部11bD、目标辅助扭矩运算部11c、扭矩分配修正部11e、辅助电动机动力运转/发电运算部11d的各功能、存储装置11fA。
泵吸收扭矩预测部11bD以外的要素的处理内容及构成与第一及第二实施方式相同,故省略说明。
泵吸收扭矩运算部11bD具有比例微分处理部11bD1和增益处理部11bD2。压力传感器26的检测信号被输入比例微分处理部11bD1。
图24是表示比例微分处理部11bD1和增益处理部11bD2的处理概念的图。
比例微分处理部11bD1通过在压力传感器26的检测值即梭块25的输出压力(压力最高的液压操作信号)上加入微分成分并进行修正,来对基于执行机构驱动控制***的被驱动体的惯性导致的误差分进行修正。增益处理部11bD2在其液压操作信号的比例微分处理值上乘以规定的增益K来求出泵吸收扭矩的预测值。
在对于液压泵6的控制装置即调节器6a采用正向控制方式或负向控制方式的情况下,若操作杆装置4a、4b或操作踏板装置的操作部件的操作量增加则液压泵6的排出流量增加,根据此时的被驱动部件的负载(前部装置1A的负载或下部行驶体1e的负载)液压泵6的负载扭矩即泵吸收扭矩增加。该被驱动部件的负载的大小受到被驱动部件的惯性的影响。因此,通过在操作杆装置4a、4b或操作踏板装置生成的液压操作信号上加入微分成分并进行修正,大致能够预测与泵吸收扭矩成比例的值。
根据本实施方式,代替扭矩传感器,利用常用的能够入手的压力传感器预测泵吸收扭矩,所以能够廉价地构成***。
<第六实施方式>
利用图25~图27说明本发明的第六实施方式。本实施方式代替作用在发动机上的负载扭矩而利用发动机的输出扭矩,且以该输出扭矩成为发动机的目标输出扭矩的方式进行控制。
图25是本实施方式的执行机构驱动控制***的构成图。图25中,本实施方式的执行机构驱动控制***不具有扭矩传感器19,代替扭矩传感器19的检测信号,旋转传感器23的检测信号被输入车身控制器11E。另外,其内部运算值即目标燃料喷射量的信号从发动机控制器21被输入车身控制器11E。
图26是表示本实施方式的车身控制器11E进行的速度控制及扭矩变动抑制控制的处理内容的功能框图。
本实施方式的车身控制器11E具有:目标旋转速度运算部11a、发动机扭矩运算部11g、目标辅助扭矩运算部11h、辅助电动机动力运转/发电运算部11d的各功能、存储装置11fE。
存储装置11fE中,作为适于例如发动机7的排放气体所包含的颗粒状物质PM的排出量的降低的特定的发动机旋转速度和特定的发动机输出扭矩,存储有发动机旋转速度Nep和输出扭矩Tep。
图27是表示基于发动机7的旋转速度和输出扭矩的相关性所显示的、发动机7的排放气体中所包含的颗粒状物质PM的图的线图。如该图27所示,存储在存储装置11fE中的发动机旋转速度Nep和输出扭矩Tep被设定在PM排出量的最少的圆形的区域。
目标旋转速度运算部11a读出存储于存储装置11fE的发动机旋转速度Nep并作为发动机7的目标旋转速度进行设定,将该值向发动机控制器21输出。如前所述,发动机控制器21对其目标旋转速度和旋转传感器23检测的发动机7的实际旋转速度的偏差进行运算,并对与该偏差相应的目标燃料喷射量进行运算,将对应的控制信号向电子调节器7a输出,发动机7以维持目标旋转速度的方式受到控制。
发动机扭矩运算部11g输入发动机控制器21的内部运算值即目标燃料喷射量的信号,并基于该目标燃料喷射量对发动机7的输出扭矩进行运算。
目标辅助扭矩运算部11h具有扭矩偏差运算部11h1和目标辅助扭矩转换处理部11h2。扭矩偏差运算部11h1将存储于存储装置11fE的发动机输出扭矩Tep作为发动机7的目标输出扭矩读出,并从该目标输出扭矩Tep减去通过发动机扭矩运算部11g运算的发动机输出扭矩从而对扭矩偏差进行运算。目标辅助扭矩转换处理部11h2基于由扭矩偏差运算部11h1运算的扭矩偏差而算出辅助电动机10的目标辅助扭矩。
辅助电动机动力运转/发电运算部11d,根据由目标辅助扭矩运算部11h的目标辅助扭矩转换处理部11h2求出的辅助电动机10的目标辅助扭矩的动力运转/发电的各值,对向辅助电动机10指令的动力运转/发电电力进行运算,并向逆变器12发送控制信号,对辅助电动机10进行动力运转/发电控制。
在这样构成的本实施方式中,预先确定适于发动机7的排放气体所包含的大气污染物质即颗粒状物质PM的排出量的降低的特定的发动机旋转速度Nep和特定的发动机输出扭矩Tep,以该特定的发动机旋转速度Nep和特定的发动机输出扭矩Tep分别成为目标发动机旋转速度及目标发动机输出扭矩的方式进行控制,由此,发动机7的旋转速度和输出扭矩以图27所示的PM的排出量变得最少的方式受到控制,能够抑制PM的排出量。
此外,第六实施方式中,将发动机7的目标旋转速度和输出扭矩设定为处于PM排出量的最少的区域的发动机旋转速度Nep和输出扭矩Tep,但如前述的第二实施方式的变形那样,还可以将发动机旋转速度和输出扭矩设定在以下区域,在该区域中,使PM和NOx的总的排出量、PM的排出量和发动机7的燃料消耗量的组合、NOx的排出量和燃料消耗量的组合、PM和NOx的总的排出量和燃料消耗量的组合、NOx的排出量中的某个最少。此外,如前述的第三实施方式那样,将这些发动机旋转速度和输出扭矩全部存储于存储装置且设置模式切换开关,能够适当选择最佳的发动机旋转速度和输出扭矩范围。
<其他>
此外,本发明不限于上述实施例1~6,能够进行各种变形。例如,关于驱动车身的旋转体的执行机构,为基于电动机的旋转***,但还可以为使用由油压驱动的通常的旋转马达的***。目标的发动机旋转速度设定为一个,但还可以为以下构成,即根据液压工程机械的作业内容、作业条件、用户设定等设置多个目标的发动机旋转速度,并切换适当目标进行控制。操作杆装置输出液压操作信号,但还可以输出电信号。电动机采用串联地连结于发动机和液压泵的中间的方式,但还可以经由齿轮机构相对于发动机并联地连结液压泵和电动机。对液压泵的负载扭矩(泵吸收扭矩)进行高通滤波器处理,但还可以进行低通滤波器处理,并将滤波器处理后的值(趋势成分)从泵吸收扭矩减去由此求出高频率成分。在对液压泵的负载扭矩的趋势成分、高频率成分进行运算时,还可以通过针对运算周期的几个周期前的运算值进行微分等的处理,来预测今后的值从而对正反馈控制进行组合。而且,本发明不限于液压挖掘机,同样适用于轮式装载机、行驶起重机、推土机等其他的液压工程机械。
附图标记的说明
3a 动臂液压缸
3b 斗杆液压缸
3c 铲斗液压缸
3e、3f 左右的行驶马达
4a、4b 操作杆装置
5a~5c、5e、5f 方向切换阀
6 液压泵
6a 调节器
7 发动机
7a 电子调节器
8 溢流阀
9 油箱
10 辅助电动机
11 车身控制器
11a 目标旋转速度运算部
11b 泵吸收扭矩运算部
11c 目标辅助扭矩运算部
11c1 高通滤波器处理部
11c2 目标辅助扭矩转换处理部
11d 辅助电动机动力运转/发电运算部
11f 存储装置
11A 车身控制器
11e 扭矩分配修正部
11e1 发动机输出扭矩运算部
11e2 目标辅助扭矩修正部
11fA 存储装置
11B 车身控制器
11aB 目标旋转速度运算部
11fB 存储装置
11eB 扭矩分配修正部
11e2B 目标辅助扭矩修正部
11C 车身控制器
11bC 泵吸收扭矩运算部
11bC1 发动机旋转速度偏差运算部
11bC2 泵吸收扭矩推定部
11D 车身控制器
11bD 泵吸收扭矩预测部
11bD1 比例微分处理部
11bD2 增益处理部
11E 车身控制器
11fE 存储装置
11g 发动机扭矩运算部
11h 目标辅助扭矩运算部
11h1 扭矩偏差运算部
11h2 目标辅助扭矩转换处理部
12、13 逆变器
14 斩波器
15 电池
16 旋转电动机
17、18 压力传感器
19 扭矩传感器
20 发动机控制刻度盘
21 发动机控制器
22 模式切换开关
23 旋转传感器
26 压力传感器

Claims (11)

1.一种混合驱动式的液压工程机械,具有:
发动机(7);
被所述发动机旋转驱动的液压泵(6);
与所述发动机和所述液压泵连结的辅助电动机(10);
通过从所述液压泵排出的压力油被驱动的多个执行机构(3a~3c,3e、3f);
多个操作装置(4a、4b),具有操作部件,输出与该操作部件的操作相应的操作信号并使所述多个执行机构动作,其特征在于,
具有:
存储装置(11f;11fA;11fB),存储有适于所述发动机的排放气体所包含的大气污染物质的排出量的降低的所述发动机的特定的旋转速度;
将存储于所述存储装置的所述特定的旋转速度作为所述发动机的目标旋转速度进行设定的发动机旋转速度设定装置(11a;11aB);
基于所述发动机的目标旋转速度对所述发动机的旋转速度进行控制的发动机旋转速度控制装置(21);
对所述液压泵的吸收扭矩和所述发动机的目标输出扭矩的差分扭矩进行运算,并根据该差分扭矩对所述辅助电动机进行动力运转控制及发电控制的电动机控制装置(11;11A;11B;11C;11D)。
2.如权利要求1所述的混合驱动式的液压工程机械,其特征在于,
所述电动机控制装置(11A;11B;11C;11D)具有:
取得所述液压泵(6)的吸收扭矩的泵吸收扭矩取得装置(11b;11bC;11bD);
将通过所述泵吸收扭矩取得装置取得的所述液压泵的吸收扭矩分离成作为所述发动机的目标扭矩的趋势成分和其他的成分的滤波器装置(11c1),
所述电动机控制装置将通过所述滤波器装置分离的所述其他的成分作为所述差分扭矩加以利用,以使所述趋势成分成为所述发动机的目标输出扭矩的方式对所述辅助电动机(10)进行动力运转控制及发电控制。
3.如权利要求2所述的混合驱动式的液压工程机械,其特征在于,
所述滤波器装置(11c1)是从由所述泵吸收扭矩取得装置(11b;11bC;11bD)取得的所述液压泵(6)的吸收扭矩除去所述趋势成分的高通滤波器。
4.如权利要求2所述的混合驱动式的液压工程机械,其特征在于,
所述存储装置(11fA;11fB)存储有适于所述发动机(7)的排放气体所包含的大气污染物质的排出量的降低的所述发动机的特定的旋转速度和特定的输出扭矩范围,
所述电动机控制装置(11A;11B;11C;11D)还具有以使所述发动机的目标输出扭矩不超过所述存储装置中存储的所述特定的输出扭矩范围的方式对所述辅助电动机(10)的目标扭矩进行修正的扭矩分配修正装置(11e;11eB),
所述电动机控制装置基于由所述扭矩分配修正装置修正的所述辅助电动机的目标扭矩对所述辅助电动机进行动力运转控制及发电控制。
5.如权利要求1或4所述的混合驱动式的液压工程机械,其特征在于,
所述存储装置(11fA;11fB)存储有所述发动机的特定的旋转速度或所述发动机的特定的旋转速度和特定的输出扭矩范围,其中,所述发动机的特定的旋转速度或所述发动机的特定的旋转速度和特定的输出扭矩范围适于以下多个因素的某一个的降低,所述多个因素包含:所述发动机(7)的排放气体中所含有的颗粒状物质PM的排出量、氮氧化物NOx、颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的总的排出量、颗粒状物质PM的排出量和燃料消耗量的组合、氮氧化物NOx的排出量和燃料消耗量的组合、颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的总的排出量与燃料消耗量的组合。
6.如权利要求4所述的混合驱动式的液压工程机械,其特征在于,
所述存储装置(11fB)存储有所述发动机的特定的旋转速度和特定的输出扭矩范围的多个组合,其中,所述发动机的特定的旋转速度和特定的输出扭矩范围的多个组合适于以下多个因素中的至少两个因素各自的降低,所述多个因素包含:所述发动机(7)的排放气体所含有的颗粒状物质PM的排出量、氮氧化物NOx、颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的总的排出量、颗粒状物质PM的排出量和燃料消耗量的组合、氮氧化物NOx的排出量和燃料消耗量的组合、颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的总的排出量与燃料消耗量的组合,
还具有对使用所述发动机的特定的旋转速度和特定的输出扭矩范围的多个组合中的哪一个进行选择的切换装置(22),
所述发动机旋转速度设定装置(11aB)将通过所述切换装置选择的组合的所述特定的旋转速度作为所述发动机的目标旋转速度进行设定,
所述扭矩分配修正装置(11eB)以不超过由所述切换装置选择的组合的所述特定的输出扭矩范围的方式对所述辅助电动机(10)的目标扭矩进行修正。
7.如权利要求2所述的混合驱动式的液压工程机械,其特征在于,
所述泵吸收扭矩取得装置(11b)具有:
检测所述液压泵(6)的吸收扭矩的扭矩检测装置(19);
基于所述扭矩检测装置的检测值对所述液压泵的吸收扭矩进行运算的扭矩运算装置(11b)。
8.如权利要求2所述的混合驱动式的液压工程机械,其特征在于,
所述泵吸收扭矩取得装置(11bC)具有:
检测所述发动机(7)的实际旋转速度的旋转检测装置(23);
基于所述旋转检测装置检测的所述实际旋转速度和所述目标旋转速度的偏差推定所述液压泵(6)的吸收扭矩的扭矩运算装置(11bC)。
9.如权利要求2所述的混合驱动式的液压工程机械,其特征在于,
所述泵吸收扭矩取得装置(11bD)具有:
检测所述多个操作装置(4a、4b)输出的操作信号的操作信号检测装置(26);
基于所述操作信号检测装置检测的所述操作信号对所述液压泵(6)的吸收扭矩进行预测的扭矩运算装置(11bD)。
10.一种混合驱动式的液压工程机械,具有:
发动机(7);
被所述发动机旋转驱动的液压泵(6);
与所述发动机和所述液压泵连结的辅助电动机(10);
通过从所述液压泵排出的压力油被驱动的多个执行机构(3a~3c,3e、3f);
多个操作装置(4a、4b),具有操作部件,输出与该操作部件的操作相应的操作信号并使所述多个执行机构动作,其特征在于,
具有:
存储装置(11fE),存储有适于所述发动机的排放气体所包含的大气污染物质的排出量的降低的所述发动机的特定的旋转速度和特定的输出扭矩;
将存储于所述存储装置的所述特定的旋转速度作为所述发动机的目标旋转速度进行设定的发动机旋转速度设定装置(11a);
基于所述发动机的目标旋转速度对所述发动机的旋转速度进行控制的发动机旋转速度控制装置(21);
对所述液压泵的吸收扭矩和存储于所述存储装置的所述特定的输出扭矩的偏差进行运算,根据该偏差对所述辅助电动机进行动力运转控制及发电控制的电动机控制装置(11E)。
11.如权利要求10所述的混合驱动式的液压工程机械,其特征在于,
所述存储装置(11fE)中存储的所述发动机(7)的特定的旋转速度和特定的输出扭矩是适于以下多个因素的某一个的降低的旋转速度和输出扭矩,所述多个因素包含:所述发动机的排放气体中所含有的颗粒状物质PM的排出量、氮氧化物NOx、颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的总的排出量、颗粒状物质PM的排出量和燃料消耗量的组合、氮氧化物NOx的排出量和燃料消耗量的组合、颗粒状物质PM和氮氧化物NOx的总的排出量与燃料消耗量的组合。
CN201280024700.3A 2011-05-25 2012-05-24 液压工程机械 Active CN103547744B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-117443 2011-05-25
JP2011117443A JP5341134B2 (ja) 2011-05-25 2011-05-25 油圧作業機械
PCT/JP2012/063370 WO2012161276A1 (ja) 2011-05-25 2012-05-24 油圧作業機械

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103547744A true CN103547744A (zh) 2014-01-29
CN103547744B CN103547744B (zh) 2016-02-24

Family

ID=47217348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280024700.3A Active CN103547744B (zh) 2011-05-25 2012-05-24 液压工程机械

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9399856B2 (zh)
EP (1) EP2716822B1 (zh)
JP (1) JP5341134B2 (zh)
KR (1) KR101926893B1 (zh)
CN (1) CN103547744B (zh)
WO (1) WO2012161276A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107075996A (zh) * 2015-03-13 2017-08-18 日立建机株式会社 混合动力式工程机械的控制装置
CN108350910A (zh) * 2015-12-18 2018-07-31 日立建机株式会社 工程机械
CN111120126A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 潍柴动力股份有限公司 增程式车辆的排放方法、装置及***

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8359829B1 (en) * 2009-06-25 2013-01-29 Ramberg Charles E Powertrain controls
JP6286965B2 (ja) * 2013-09-18 2018-03-07 株式会社豊田自動織機 産業車両の車速制御装置
JP2015077897A (ja) * 2013-10-17 2015-04-23 いすゞ自動車株式会社 ハイブリッド車両及びその制御方法
JP6122765B2 (ja) * 2013-11-01 2017-04-26 日立建機株式会社 作業機械
GB2521002B (en) * 2013-12-09 2017-05-31 Caterpillar Inc Battery switch access system for machine
JP6324072B2 (ja) * 2014-01-07 2018-05-16 株式会社Kcm ハイブリッド式ホイールローダ
JP6245611B2 (ja) * 2014-04-18 2017-12-13 キャタピラー エス エー アール エル 制御装置および作業機械
JP6159681B2 (ja) 2014-05-07 2017-07-05 日立建機株式会社 ハイブリッド作業機械
JP6324224B2 (ja) * 2014-06-10 2018-05-16 日立建機株式会社 ハイブリッド建設機械
EP3176413B1 (en) * 2014-07-30 2020-11-11 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Shovel
KR101965085B1 (ko) * 2015-02-10 2019-04-02 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 작업 기계, 동력 유닛 및 작업 기계의 디젤 엔진
JP6232007B2 (ja) * 2015-03-02 2017-11-15 株式会社日立建機ティエラ ハイブリッド式作業機械
EP3279455B1 (en) * 2015-03-23 2020-06-03 Volvo Construction Equipment AB Engine idling control system of construction machine
JP6588393B2 (ja) * 2016-06-27 2019-10-09 日立建機株式会社 作業機械
US10989052B2 (en) * 2017-02-14 2021-04-27 Kolberg-Pioneer, Inc. Apparatus and method for a dual power system
SE542084C2 (en) 2017-07-14 2020-02-25 Lean Marine Sweden Ab Method for controlling the propulsion of a ship by determined cylinder top pressure
JP6769936B2 (ja) * 2017-08-31 2020-10-14 日立建機株式会社 ハイブリッド作業機械
KR102225940B1 (ko) * 2018-03-22 2021-03-10 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 작업 기계
JP7114429B2 (ja) * 2018-09-26 2022-08-08 日立建機株式会社 建設機械
JP7283910B2 (ja) * 2019-02-01 2023-05-30 株式会社小松製作所 建設機械の制御システム、建設機械、及び建設機械の制御方法
GB2586010B (en) * 2019-07-22 2022-01-05 Caterpillar Inc Method of reducing fuel consumption in loaders, excavators, backhoe loaders and the like
JP7285183B2 (ja) * 2019-09-26 2023-06-01 株式会社小松製作所 エンジン制御システム、作業機械および作業機械の制御方法
US11732736B1 (en) * 2020-08-03 2023-08-22 Skylift Inc. Hydraulic pump with alternate power system
CN115467750B (zh) * 2022-10-14 2024-03-26 中船动力研究院有限公司 一种用于柴油发动机的调速***及调速方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020125052A1 (en) * 2001-03-12 2002-09-12 Masami Naruse Hybrid construction equipment
CN1938484A (zh) * 2004-04-08 2007-03-28 株式会社小松制作所 作业机械的液压驱动装置
JP2009216058A (ja) * 2008-03-12 2009-09-24 Sumitomo Heavy Ind Ltd 建設機械の制御方法
JP2010265708A (ja) * 2009-05-18 2010-11-25 Hitachi Constr Mach Co Ltd バッテリ駆動式作業機械
CN101988290A (zh) * 2009-07-29 2011-03-23 沃尔沃建造设备控股(瑞典)有限公司 用于控制混合动力施工机械的发动机转速的***和方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4047110B2 (ja) * 2002-09-11 2008-02-13 株式会社小松製作所 建設機械
JP2004150304A (ja) * 2002-10-29 2004-05-27 Komatsu Ltd エンジンの制御装置
JP4024192B2 (ja) * 2003-09-08 2007-12-19 株式会社小松製作所 ハイブリッド作業機械の駆動制御装置
WO2007049767A1 (ja) * 2005-10-28 2007-05-03 Komatsu Ltd. エンジンの制御装置、エンジンおよび油圧ポンプの制御装置、並びにエンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置
KR101112136B1 (ko) * 2009-07-29 2012-02-22 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 하이브리드식 건설기계의 제어시스템 및 방법
JP5227981B2 (ja) * 2010-01-22 2013-07-03 日立建機株式会社 ハイブリッド式作業機械
DE112011100394B4 (de) * 2010-05-17 2016-06-30 Komatsu Ltd. Hydraulikbagger und steuerverfahren für einen hydraulikbagger
JP5226734B2 (ja) * 2010-05-20 2013-07-03 株式会社小松製作所 ハイブリッド建設機械

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020125052A1 (en) * 2001-03-12 2002-09-12 Masami Naruse Hybrid construction equipment
CN1938484A (zh) * 2004-04-08 2007-03-28 株式会社小松制作所 作业机械的液压驱动装置
JP2009216058A (ja) * 2008-03-12 2009-09-24 Sumitomo Heavy Ind Ltd 建設機械の制御方法
JP2010265708A (ja) * 2009-05-18 2010-11-25 Hitachi Constr Mach Co Ltd バッテリ駆動式作業機械
CN101988290A (zh) * 2009-07-29 2011-03-23 沃尔沃建造设备控股(瑞典)有限公司 用于控制混合动力施工机械的发动机转速的***和方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107075996A (zh) * 2015-03-13 2017-08-18 日立建机株式会社 混合动力式工程机械的控制装置
CN108350910A (zh) * 2015-12-18 2018-07-31 日立建机株式会社 工程机械
CN108350910B (zh) * 2015-12-18 2020-01-17 日立建机株式会社 工程机械
CN111120126A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 潍柴动力股份有限公司 增程式车辆的排放方法、装置及***
CN111120126B (zh) * 2019-12-31 2022-07-15 潍柴动力股份有限公司 增程式车辆的排放方法、装置及***

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012246631A (ja) 2012-12-13
US20140020375A1 (en) 2014-01-23
EP2716822A1 (en) 2014-04-09
KR20140039198A (ko) 2014-04-01
WO2012161276A1 (ja) 2012-11-29
EP2716822A4 (en) 2015-04-22
EP2716822B1 (en) 2018-10-03
KR101926893B1 (ko) 2018-12-07
CN103547744B (zh) 2016-02-24
JP5341134B2 (ja) 2013-11-13
US9399856B2 (en) 2016-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103547744B (zh) 液压工程机械
JP5828808B2 (ja) 油圧作業機械
US8695566B2 (en) Engine control apparatus
JP2012246631A5 (zh)
KR101805236B1 (ko) 하이브리드 건설 기계
US7086226B2 (en) Construction machine
KR101834598B1 (ko) 하이브리드식 건설 기계
EP3064651B1 (en) Work machine
US10538236B2 (en) Control apparatus for hybrid construction machine
US9567916B2 (en) Engine control apparatus and construction machine
US9574327B2 (en) Hybrid construction machinery
US9617715B2 (en) Construction machine
CN103890280B (zh) 混合动力驱动式的液压作业机械
KR101804433B1 (ko) 건설 기계
JP2007218111A (ja) エンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置
JP5332051B2 (ja) エンジン、油圧ポンプおよび発電電動機の制御装置
US20180087241A1 (en) Working Machine

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant