CN107683368A - 控制***和作业机械 - Google Patents
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Abstract
本发明的控制***包括:分配流量计算部,其基于第一液压致动机构和第二液压致动机构各自的液压油的压力、以及为了分别驱动第一液压致动机构和第二液压致动机构而***作的操作装置的操作量,计算分别向第一液压致动机构和第二液压致动机构供给的液压油的分配流量;合流状态泵输出计算部,其基于分配流量,计算表示在合流状态下所要求的第一液压泵的输出(Wa1)和第二液压泵的输出(Wa2)的合流状态泵输出(Wa);分流状态泵输出计算部,其基于分配流量,计算表示在分流状态下所要求的第一液压泵的输出(Wb1)和第二液压泵的输出(Wb2)的分流状态泵输出(Wb);多余输出计算部,其基于合流状态泵输出(Wa)和分流状态泵输出(Wb),计算发动机的多余输出(Ws);降低输出计算部,其基于多余输出(Ws)校正发动机的目标输出,来计算与目标输出相比降低了的发动机的降低输出;以及发动机控制部,其在分流状态下,基于降低输出控制发动机。
Description
技术领域
本发明涉及控制***和作业机械。
背景技术
作为一种具有作业机的作业机械已知液压挖掘机。液压挖掘机由液压缸驱动。液压缸由从液压泵排出的液压油驱动。在专利文献1中记载了一种液压控制装置,其具有切换成从第一液压泵排出的液压油和从第二液压泵排出的液压油合流的合流状态或不合流的分流状态的合分流阀。在分流状态下,由从第一液压泵排出的液压油驱动第一液压致动机构,由从第二液压泵排出的液压油驱动第二液压致动机构。
专利文献1:国际公开第2005/047709号公报
发明内容
第一液压泵及第二液压泵均由发动机驱动。在分流状态时,例如作用于第一液压致动机构的负荷较大的情况下,需要使发动机的输出上升来提高第一液压泵排出的液压油的排出压力。然而,在分流状态时,在没有必要提高从第二液压泵排出的液压油的排出压力的情况下,如果为了提高从第一液压泵排出的液压油的排出压力而使发动机的输出上升,则导致发动机被驱动为进行不必要的高输出。如果发动机被驱动为进行不必要的高输出,则导致发动机油耗效率的提高被抑制。
本发明的目的在于降低驱动第一液压泵及第二液压泵的发动机的油耗。
根据本发明的方式,提供一种控制***,其包括:发动机;第一液压泵及第二液压泵,其由上述发动机驱动;开闭装置,其设置于连接上述第一液压泵和上述第二液压泵的流路,能够切换成上述流路被打开的合流状态或上述流路被关闭的分流状态;第一液压致动机构,其在上述分流状态下被供给从上述第一液压泵排出的液压油;第二液压致动机构,其在上述分流状态下被供给从上述第二液压泵排出的液压油;分配流量计算部,其基于上述第一液压致动机构和上述第二液压致动机构各自的液压油的压力以及为了分别驱动上述第一液压致动机构和上述第二液压致动机构而***作的操作装置的操作量,计算分别向上述第一液压致动机构和上述第二液压致动机构供给的上述液压油的分配流量;合流状态泵输出计算部,其基于上述分配流量,计算表示在上述合流状态下所要求的上述第一液压泵的输出和上述第二液压泵的输出的合流状态泵输出;分流状态泵输出计算部,其基于上述分配流量,计算表示在上述分流状态下所要求的上述第一液压泵的输出和上述第二液压泵的输出的分流状态泵输出;多余输出计算部,其基于上述合流状态泵输出和上述分流状态泵输出,计算上述发动机的多余输出;降低输出计算部,其基于上述多余输出校正上述发动机的目标输出,来计算与上述目标输出相比降低了的上述发动机的降低输出;以及发动机控制部,其在上述分流状态下,基于上述降低输出控制上述发动机。
根据本发明,能够降低驱动第一液压泵及第二液压泵的发动机的油耗。
附图说明
图1是表示本实施方式涉及的作业机械的一个示例的立体图。
图2是示意性地表示本实施方式涉及的控制***的一个示例的图。
图3是表示本实施方式涉及的液压***的一个示例的图。
图4是表示本实施方式涉及的控制装置的一个示例的功能框图。
图5是表示由本实施方式涉及的合流状态泵输出计算部、分流状态泵输出计算部以及多余输出计算部进行的处理的一个示例的流程图。
图6是表示由本实施方式涉及的目标输出计算部进行的处理的一个示例的流程图。
图7是表示由本实施方式涉及的降低输出计算部进行的处理的一个示例的流程图。
图8是表示由本实施方式涉及的目标转速计算部、下限转速设定部以及滤波处理部进行的处理的一个示例的流程图。
图9是表示本实施方式涉及的发动机的转矩线图的一个示例的图。
图10是表示本实施方式涉及的发动机与液压泵的匹配状态的一个示例的图。
图11是表示本实施方式涉及的发动机与液压泵的匹配状态的一个示例的图。
图12是表示本实施方式涉及的作业机械的控制方法的一个示例的流程图。
图13是表示本实施方式涉及的第四相关数据的一个示例的图,该第四相关数据表示节流拨盘的设定值和发动机的上限转速的关系。
图14是表示本实施方式涉及的第五相关数据的一个示例的图,该第五相关数据表示作业模式和发动机的最高输出的关系。
图15是表示本实施方式涉及的第三相关数据的一个示例的图。
符号说明
1液压挖掘机(作业机械)、2上部回转体、3下部行走体、4发动机、4R发动机转速传感器、4S输出轴、5操作装置、5L左操作杆、5R右操作杆、6驾驶室、6S驾驶席、7机械室、8履带、10作业机、11铲斗、12斗杆、13动臂、14蓄电器、14C变压器、15G第一逆变器、15R第二逆变器、16旋转传感器、20液压缸、21铲斗缸、21A第一铲斗流路、21B第二铲斗流路、21C盖侧空间、21L杆侧空间、22斗杆缸、22A第一斗杆流路、22B第二斗杆流路、22C盖侧空间、22L杆侧空间、23动臂缸、23A第一动臂流路、23B第二动臂流路、23C盖侧空间、23L杆侧空间、24液压马达、25电动马达、27发电电动机、29共轨控制部、30液压泵、30A斜盘、30B伺服机构、30S斜盘角度传感器、31第一液压泵、31A斜盘、31B伺服机构、31S斜盘角度传感器、32第二液压泵、32A斜盘、32B伺服机构、32S斜盘角度传感器、33节流拨盘、34作业模式选择器、40液压回路、41第一液压泵流路、42第二液压泵流路、43第一供给流路、44第二供给流路、45第三供给流路、46第四供给流路、47第一分支流路、48第二分支流路、49第三分支流路、50第四分支流路、51第五分支流路、52第六分支流路、53排出流路、54油箱、55合流流路(流路)、60主操作阀、61第一主操作阀、62第二主操作阀、63第三主操作阀、67第一合分流阀、68第二合分流阀、69卸荷阀、70压力补偿阀、71压力补偿阀、72压力补偿阀、73压力补偿阀、74压力补偿阀、75压力补偿阀、76压力补偿阀、80负荷压力传感器、81铲斗负荷压力传感器、81C铲斗负荷压力传感器、81L铲斗负荷压力传感器、82斗杆负荷压力传感器、82C斗杆负荷压力传感器、82L斗杆负荷压力传感器、83动臂负荷压力传感器、83C动臂负荷压力传感器、83L动臂负荷压力传感器、90操作量传感器、91铲斗操作量传感器、92斗杆操作量传感器、93动臂操作量传感器、100控制装置、100A泵控制器、100B混合控制器、100C发动机控制器、101运算处理装置、102存储装置、103输入输出接口装置、112分配流量计算部、114开闭装置控制部、116泵流量计算部、118合流状态泵输出计算部、120分流状态泵输出计算部、122多余输出计算部、124目标输出计算部、126降低输出计算部、128目标转速计算部、130下限转速设定部、132滤波处理部、134发动机控制部、141存储部、142存储部、143存储部、144存储部、145存储部、146存储部、701梭阀、702梭阀、800排出压力传感器、801排出压力传感器、802排出压力传感器、1000控制***、1000A液压***、1000B电动***、Br1第一分支部、Br2第二分支部、Br3第三分支部、Br4第四分支部、Q排出流量、Q1排出流量、Q2排出流量、Qa分配流量、Qabk分配流量、Qaar分配流量、Qabm分配流量、P排出压力、P1排出压力、P2排出压力、PL压力、PLbk压力、PLar压力、PLbm压力、Qs阈值、Rx回转轴
具体实施方式
下面,参照附图对本发明涉及的实施方式进行说明,不过本发明不局限于此。以下说明的各实施方式的结构要素能够适当组合。此外,也存在不使用一部分结构要素的情况。
作业机械
图1是表示本实施方式涉及的作业机械1的一个示例的立体图。在本实施方式中,作业机械1是混合动力式的液压挖掘机。在以下的说明中,可将作业机械1称为液压挖掘机1。
如图1所示,液压挖掘机1包括:作业机10、支承作业机10的上部回转体2、支承上部回转体2的下部行走体3、发动机4、由发动机4驱动的发电电动机27、由发动机4驱动的液压泵30、驱动作业机10的液压缸20、使上部回转体2回转的电动马达25、使下部行走体行走的液压马达24、用于对作业机10进行操作的操作装置5以及控制装置100。
发动机4是液压挖掘机1的动力源。发动机4具有与发电电动机27及液压泵30连接的输出轴4S。发动机4例如是柴油发动机。发动机4收纳在上部回转体2的机械室7中。
发电电动机27与发动机4的输出轴4S连接,通过发动机4的驱动进行发电。发电电动机27例如是开关式磁阻马达。另外,发电电动机27也可以是PM(Permanent Magnet,永磁式)马达。
液压泵30与发动机4的输出轴4S连接,通过发动机4的驱动排出液压油。在本实施方式中,液压泵30包括与输出轴4S连接且由发动机4驱动的第一液压泵31和与输出轴4S连接且由发动机4驱动的第二液压泵32。液压泵30收纳在上部回转体2的机械室7中。
液压缸20通过从液压泵30供给的液压油进行动作。液压缸20是液压致动机构,产生用于使作业机10进行动作的动力。作业机10能够通过液压缸20产生的动力进行动作。液压缸20包括使铲斗11进行动作的铲斗缸21、使斗杆12进行动作的斗杆缸22以及使动臂13进行动作的动臂缸23。
电动马达25通过从发电电动机27供给的电力进行动作。电动马达25是液电动致动机构,产生用于使上部回转体2回转的动力。上部回转体2能够通过电动马达25产生的动力以回转轴RX为中心回转。
液压马达24通过从液压泵30供给的液压油进行动作。液压马达24是液压致动机构,产生用于使下部行走体3行走的动力。下部行走体3的履带8能够通过液压马达24产生的动力旋转。
操作装置5配置于驾驶室6内。操作装置5包括由液压挖掘机1的驾驶员操作的操作部件。操作部件包括操作杆或控制杆(joystick)。操作装置5***作则作业机10进行动作。
控制***
图2是示意性地表示本实施方式涉及的控制***1000的一个示例的图。控制***1000搭载于液压挖掘机1,对液压挖掘机1进行控制。控制***1000包括控制装置100、液压***1000A以及电动***1000B。
液压***1000A具有:液压泵30、供从液压泵30排出的液压油流动的液压回路40、通过经由液压回路40从液压泵30供给的液压油来进行动作的液压缸20、以及通过经由液压回路40从液压泵30供给的液压油来进行动作的液压马达24。
发动机4的输出轴4S与液压泵30连接。由发动机4进行驱动,液压泵30进行动作。液压杆20及液压马达24基于从液压泵30排出的液压油进行动作。发动机4设置有用于检测发动机4的转速(rpm)的发动机转速传感器4R。
液压泵30是可变容量型液压泵。在本实施方式中,液压泵30是斜盘式液压泵。液压泵30的斜盘30A由伺服机构30B驱动。通过伺服机构30B调整斜盘30A的角度,来调整液压泵30的泵容量(cc/rev)。液压泵30的容量是指连接到液压泵30的发动机4的输出轴4S进行一个旋转时从液压泵30排出的液压油的排出量(cc/rev)。
在本实施方式中,液压泵30的斜盘30A包括第一液压泵31的斜盘31A和第二液压泵32的斜盘32A。伺服机构30B包括对第一液压泵31的斜盘31A的角度进行调整的伺服机构31B和对第二液压泵32的斜盘32A的角度进行调整的伺服机构32B。
电动***1000B具有:发电电动机27、蓄电器14、变压器14C、第一逆变器15G、第二逆变器15R以及通过从发电电动机27供给的电力进行动作的电动马达25。
发动机4的输出轴4S与发电电动机27连接。由发动机4进行驱动,发电电动机27进行动作。发动机4进行驱动则发电电动机27的转子旋转。通过发电电动机27的转子旋转,发电电动机27进行发电。此外,发电电动机27也可以经由如PTO(Power Take Off:动力输出)这样的动力传递机构与发动机4的输出轴4S连接。
电动马达25基于从发电电动机27输出的电力进行动作。电动马达25产生使上部回转体2回转的动力。在电动马达25上设置旋转传感器16。旋转传感器16例如包括旋转变压器或旋转编码器。旋转传感器16检测电动马达25的旋转角度或转速。
电动马达25在减速时产生再生能量。蓄电器14例如包括双电荷层蓄电器,由电动马达25产生的再生能量充电。另外,蓄电器14也可以是如镍氢电池或锂离子电池等二次电池。
在驾驶室6内设置有由驾驶员操作的操作装置5、节流拨盘33以及作业模式选择器34。
操作装置5包括:用于操作下部行走体3的操作部件、用于操作上部回转体2的操作部件以及用于操作作业机10的操作部件。使下部行走体3行走的液压马达24基于操作装置5的操作进行动作。使上部回转体2回转的电动马达25基于操作装置5的操作进行动作。使作业机10进行动作的液压缸20基于操作装置5的操作进行动作。
在本实施方式中,操作装置5包括:配置于坐在驾驶席6S上的驾驶员右侧的右操作杆5R以及配置于操作员左侧的左操作杆5L。沿前后方向操作右操作杆5R,则动臂13进行下降动作或举升动作。沿左右方向操作右操作杆5R,则铲斗11进行挖掘动作或倾卸动作。沿前后方向操作左操作杆5L,则斗杆12进行倾卸动作或挖掘动作。沿左右方向操作左操作杆5L,则上部回转体2进行左回转或右回转。另外,也可以是在沿前后方向操作左操作杆5L时,上部回转体2进行右回转或左回转,在沿左右方向操作左操作杆5L时,斗杆12进行倾卸动作或挖掘动作。
控制***1000具有检测操作装置5的操作量的操作量传感器90。操作量传感器90包括:铲斗操作量传感器91,其检测为了驱动使铲斗11动作的铲斗缸21而***作的操作装置5的操作量;斗杆操作量传感器92;其检测为了驱动使斗杆12动作的斗杆缸22而***作的操作装置5的操作量以及动臂操作量传感器93,其检测为了驱动使动臂13动作的动臂缸23而***作的操作装置5的操作量。
节流拨盘33是用于设定对发动机4喷射的燃料喷射量的操作部件。通过节流拨盘33设定发动机4的上限转速Nmax(rpm)。
作业模式选择器34是用于设定发动机4的输出特性的操作部件。通过作业模式选择器34设定发动机4的最高输出(kW)。
控制装置100包括计算机***。控制装置100具有:CPU(Central ProcessingUnit,中央处理单元)这样的运算处理装置、包含ROM(Read Only Memory,只读存储器)或RAM(Random Access Memory,随机存储器)这样的存储器的存储装置、以及输入输出接口装置。控制装置100输出用于控制液压***1000A及电动***1000B的指令信号。在本实施方式中,控制装置100包括:用于控制液压***1000A的泵控制器100A、用于控制电动***1000B的混合控制器100B以及用于控制发动机4的发动机控制器100C。
泵控制器100A基于从混合控制器100B发送来的指令信号、从发动机控制器100C发送来的指令信号和从操作量传感器90发送来的检测信号中的至少一个,输出用于控制第一液压泵31及第二液压泵32的指令信号。
在本实施方式中,泵控制器100A输出用于调整液压泵30的容量(cc/rev)的指令信号。泵控制器100A通过将指令信号输出到伺服机构30B而控制液压泵30的斜盘30A的角度,来调整液压泵30的容量(cc/rev)。液压泵30具有检测斜盘30A的角度的斜盘角度传感器30S。斜盘角度传感器30S的检测信号被输出到泵控制器100A。泵控制器100A基于斜盘角度传感器30S的检测信号将指令信号输出到伺服机构30B,来控制斜盘30A的角度。
液压泵30由发动机4驱动。发动机4的转速(rpm)升高而与液压泵30连接的发动机4的输出轴4S的单位时间的转数升高,由此从液压泵30排出的单位时间的液压油的排出流量Q(l/min)增大。发动机4的转速(rpm)降低而与液压泵30连接的发动机4的输出轴4S的单位时间的转数降低,由此从液压泵30排出的单位时间的液压油的排出流量Q(l/min)减小。
在液压泵30调整为最大容量(cc/rev)的状态下发动机4以最高转速(rpm)驱动时,液压泵30以最大排出流量Qmax(1/min)排出液压油。
在本实施方式中,泵控制器100A输出用于分别调整第一液压泵31的容量(cc/rev)和第二液压泵32的容量(cc/rev)的指令信号。
泵控制器100A基于斜盘角度传感器31S的检测信号将指令信号输出到伺服机构31B,来控制第一液压泵31的斜盘31A的角度,由此调整第一液压泵31的容量(cc/rev)。泵控制器100A基于斜盘角度传感器32S的检测信号将指令信号输出到伺服机构32B,来控制第二液压泵32的斜盘32A的角度,由此调整第二液压泵32的容量(cc/rev)。
从液压泵30排出的液压油的排出流量Q(l/min)包括从第一液压泵31排出的液压油的排出流量Q1(l/min)和从第二液压泵32排出的液压油的排出流量Q2(l/min)。发动机4的转速升高而与第一液压泵31及第二液压泵32连接的发动机4的输出轴4S的单位时间的转数升高,由此第一液压泵31的排出流量Q1(l/min)及第二液压泵32的排出流量Q2(l/min)增大。发动机4的转速降低而与第一液压泵31及第二液压泵32连接的发动机4的输出轴4S的单位时间的转数降低,由此第一液压泵31的排出流量Q1(l/min)及第二液压泵32的排出流量Q2(l/min)减小。
液压泵30的最大排出流量Qmax(1/min)包括第一液压泵31的最大排出流量Q1max(1/min)和第二液压泵32的最大排出流量Q2max(1/min)。在第一液压泵31调整为最大容量(cc/rev)的状态下发动机4被驱动为最高转速时,第一液压泵31以最大排出流量Q1max排出液压油。同样,在第二液压泵32调整为最大容量(cc/rev)的状态下发动机4被驱动为最高转速时,第二液压泵32以最大排出流量Q2max排出液压油。在本实施方式中,最大排出流量Q1max与最大排出流量Q2max(1/min)相同。
混合控制器100B基于旋转传感器16的检测信号,控制电动马达25。电动马达25基于从发电电动机27或蓄电器14供给的电力进行动作。在本实施方式中,混合控制器100B进行变压器14C与第一逆变器15G及第二逆变器15R之间的供受电控制,并且进行变压器14C与蓄电器14之间的供受电控制。
此外,混合控制器100B基于分别设置于发电电动机27、电动马达25、蓄电器14、第一逆变器15G以及第二逆变器15R的温度传感器的检测信号,来分别调整发电电动机27、电动马达25、蓄电器14、第一逆变器15G以及第二逆变器15R的温度。此外,混合控制器100B进行蓄电器14的充放电控制、发电电动机27的发电控制、以及进行发电电动机27对发动机4的辅助控制。
发动机控制器100C基于节流拨盘33的设定值生成指令信号,将其输出到设置于发动机4的共轨控制部29。共轨控制部29基于从发动机控制器100C发送来的指令信号,调整对发动机4的燃料喷射量。
液压***
图3是表示本实施方式涉及的液压***1000A的一个示例的图。液压***1000A具备:排出液压油的液压泵30、供从液压泵30排出的液压油流动的液压回路40、经由液压回路40被供给从液压泵30排出的液压油的液压缸20、调整向液压缸20供给的液压油的方向及液压油的分配流量Qa的主操作阀60、以及压力补偿阀70。
液压泵30包括第一液压泵31和第二液压泵32。液压缸20包括铲斗缸21、斗杆缸22以及动臂缸23。
主操作阀60包括:调整从液压泵30向铲斗缸21供给的液压油的方向及液压油的分配流量Qabk的第一主操作阀61、调整从液压泵30向斗杆缸22供给的液压油的方向及液压油的分配流量Qaar的第二主操作阀62、以及调整从液压泵30向动臂缸23供给的液压油的方向及液压油的分配流量Qabm的第三主操作阀63。主操作阀60是滑动阀芯式方向控制阀。
压力补偿阀70包括:压力补偿阀71、压力补偿阀72、压力补偿阀73、压力补偿阀74、压力补偿阀75以及压力补偿阀76。
此外,液压***1000A具备第一合分流阀67,其设置于连接第一液压泵31和第二液压泵32的合流流路55,是能够切换成合流流路55被打开的合流状态或合流流路55被关闭的分流状态的开闭装置。
液压回路40具有:与第一液压泵31连接的第一液压泵流路41以及与第二液压泵32连接的第二液压泵流路42。
液压回路40具有:与第一液压泵流路41连接的第一供给流路43及第二供给流路44、以及与第二液压泵流路42连接的第三供给流路45及第四供给流路46。
第一液压泵流路41在第一分支部Br1分支成第一供给流路43和第二供给流路44。第二液压泵流路42在第四分支部Br4分支成第三供给流路45和第四供给流路46。
液压回路40具有:与第一供给流路43连接的第一分支流路47及第二分支流路48、以及与第二供给流路44连接的第三分支流路49及第四分支流路50。第一供给流路43在第二分支部Br2分支成第一分支流路47和第二分支流路48。第二供给流路44在第三分支部Br3分支成第三分支流路49和第四分支流路50。
液压回路40具有:与第三供给流路45连接的第五分支流路51以及与第四供给流路46连接的第六分支流路52。
第一主操作阀61连接到第一分支流路47及第三分支流路49。第二主操作阀62连接到第二分支流路48及第四分支流路50。第三主操作阀63连接到第五分支流路51及第六分支流路52。
液压回路40具有:连接第一主操作阀61和铲斗缸21的盖侧空间21C的第一铲斗流路21A、以及连接第一主操作阀61和铲斗缸21的杆侧空间21L的第二铲斗流路21B。
液压回路40具有:连接第二主操作阀62和斗杆缸22的杆侧空间22L的第一斗杆流路22A、以及连接第二主操作阀62和斗杆缸22的盖侧空间22C的第二斗杆流路22B。
液压回路40具有:连接第三主操作阀63和动臂缸23的盖侧空间23C的第一动臂流路23A、以及连接第三主操作阀63和动臂缸23的杆侧空间23L的第二动臂流路23B。
液压缸20的盖侧空间是缸头盖与活塞之间的空间。液压缸20的杆侧空间是用于配置活塞杆的空间。
通过将液压油供给到铲斗缸21的盖侧空间21C来使铲斗缸21伸长,由此铲斗11进行挖掘动作。通过将液压油供给到铲斗缸21的杆侧空间21L来使铲斗缸21收缩,由此铲斗11进行倾卸动作。
通过将液压油供给到斗杆缸22的盖侧空间22C来使斗杆缸22伸长,由此斗杆缸12进行挖掘动作。通过将液压油供给到斗杆缸22的杆侧空间22L,斗杆缸22收缩,由此斗杆12进行倾卸动作。
通过将液压油供给到动臂缸23的盖侧空间23C来使动臂缸23伸长,由此动臂13进行提升动作。通过将液压油供给到动臂缸23的杆侧空间23L来使动臂缸23收缩,由此动臂13进行下降动作。
第一主操作阀61向铲斗缸21供给液压油,并且收回从铲斗缸21排出的液压油。第一主操作阀61的阀芯(spool)能够移动到下述位置:停止对铲斗缸21供给液压油使铲斗缸21停止的停止位置PT0、使第一分支流路47与第一铲斗流路21A连通以便将液压油供给到盖侧空间21C从而使铲斗缸21伸长的第一位置PT1、以及使第三分支流路49与第二铲斗流路21B连通以便将液压油供给到杆侧空间21L从而使铲斗缸21收缩的第二位置PT2。对第一主操作阀61进行操作,以使铲斗缸21成为停止状态、伸长状态和收缩状态中的至少一种状态。
第二主操作阀62向斗杆缸22供给液压油,并且收回从斗杆缸22排出的液压油。第二主操作阀62是与第一主操作阀61同等的结构。第二主操作阀62的阀芯能够移动到下述位置:停止对斗杆缸22供给液压油使斗杆缸22停止的停止位置、使第四分支流路50与第二斗杆流路22B连通以便将液压油供给到盖侧空间22C从而使斗杆缸22伸长的第二位置、以及使第二分支流路48与第一斗杆流路22A连通以便将液压油供给到杆侧空间22L从而使斗杆缸22收缩的第一位置。对第二主操作阀62进行操作,以使斗杆缸22成为停止状态、伸长状态和收缩状态中的至少一种状态。
第三主操作阀63向动臂缸23供给液压油,并且收回从动臂缸23排出的液压油。第三主操作阀63是与第一主操作阀61同等的结构。第三主操作阀63的阀芯能够移动到下述位置:停止对动臂缸23供给液压油使动臂缸23停止的停止位置、使第五分支流路51与第一动臂流路23A连通以便将液压油供给到盖侧空间23C从而使动臂缸23伸长的第一位置、以及使第六分支流路52与第二动臂流路23B连通以便将液压油供给到杆侧空间23L从而使动臂缸23收缩的第二位置。对第三主操作阀63进行操作,以使动臂缸23成为停止状态、伸长状态和收缩状态中的至少一种状态。
第一主操作阀61由操作装置5来操作。通过对操作装置5进行操作,使基于操作装置5的操作量确定的先导压力作用于第一主操作阀61。通过使先导压力作用于第一主操作阀61,来决定从第一主操作阀61向铲斗缸21供给的液压油的方向及液压油的分配流量Qabk。铲斗缸21的杆,在与被供给的液压油的方向对应的移动方向上移动,并且以与被供给的液压油的分配流量Qabk对应的缸速度进行动作。铲斗缸21进行动作,使铲斗11基于铲斗缸21的移动方向及缸速度进行动作。
同样,第二主操作阀62由操作装置5来操作。通过对操作装置5进行操作,使基于操作装置5的操作量确定的先导压力作用于第二主操作阀62。通过使先导压力作用于第二主操作阀62,来决定从第二主操作阀62向斗杆缸22供给的液压油的方向及液压油的分配流量Qaar。斗杆缸22的杆,在与被供给的液压油的方向对应的移动方向上移动,并且以与被供给的液压油的分配流量Qaar对应的缸速度进行动作。斗杆缸22进行动作,使斗杆12基于斗杆缸22的移动方向及缸速度进行动作。
同样,第三主操作阀63由操作装置5来操作。通过对操作装置5进行操作,使基于操作装置5的操作量确定的先导压力作用于第三主操作阀63。通过使先导压力作用于第三主操作阀63,来决定从第三主操作阀63供给到动臂缸23的液压油的方向及液压油的分配流量Qabm。动臂缸23的杆,在与被供给的液压油的方向对应的移动方向上移动,并且以与被供给的液压油的分配流量Qabm对应的缸速度进行动作。动臂缸23进行动作,使动臂13基于动臂缸23的移动方向及缸速度进行动作。
分别从铲斗缸21、斗杆缸22和动臂缸23排出的液压油经由排出流路53被收回到油箱54内。
第一液压泵流路41和第二液压泵流路42通过合流流路55连通。合流流路55是用于连接第一液压泵31和第二液压泵32的流路。合流流路55通过第一液压泵流路41和第二液压泵流路42连接第一液压泵31和第二液压泵32。
第一合分流阀67是将合流流路55打开/关闭的开闭装置。第一合分流阀67通过将合流流路55打开/关闭,而切换成合流流路55被打开的合流状态或合流流路55被关闭的分流状态。在本实施方式中,第一合分流阀67是切换阀。此外,只要能够将合流流路55打开/关闭,打开/关闭合流流路55的开闭装置也可以不是切换阀。
第一合分流阀67的阀芯能够在下述位置间移动:打开合流流路55而连通第一液压泵流路41与第二液压泵流路42的合流位置、或者关闭合流流路55而断开第一液压泵流路41与第二液压泵流路42的分流位置。控制装置100控制第一合分流阀67,以使第一液压泵流路41和第二液压泵流路42成为合流状态和分流状态中的某一方。
合流状态是指下述状态:连通第一液压泵流路41和第二液压泵流路42的合流流路55在第一合分流阀67被打开,由此第一液压泵流路41与第二液压泵流路42经由合流流路55连通,从第一液压泵流路41排出的液压油和从第二液压泵流路42排出的液压油成为在第一合分流阀67中合流的状态。在合流状态下,从第一液压泵31和第二液压泵32双方排出的液压油被分别供给到铲斗缸21、斗杆缸22以及动臂缸23。
分流状态是指下述状态:连通第一液压泵流路41和第二液压泵流路42的合流流路55被第一合分流阀67关闭,由此使第一液压泵流路41与第二液压泵流路42断开,从第一液压泵流路41排出的液压油与从第二液压泵流路42排出的液压油成为被分离的状态。在分流状态下,从第一液压泵31排出的液压油供给到铲斗缸21及斗杆缸22,从第二液压泵32排出的液压油供给到动臂缸23。
即,在本实施方式中,在分流状态下被供给从第一液压泵31排出的液压油的第一液压致动机构是铲斗缸21及斗杆缸22。在分流状态下被供给从第二液压泵32排出的液压油的第二液压致动机构是动臂缸23。在分流状态下,从第一液压泵31排出的液压油不会被供给到动臂缸23。在分流状态下,从第二液压泵32排出的液压油不会被供给到铲斗缸21及斗杆缸22。
在合流状态下,从第一液压泵31和第二液压泵32各自排出的液压油,流过第一液压泵流路41、第二液压泵流路42、第一主操作阀61、第二主操作阀62以及第三主操作阀63的每一个之后,被分别供给到铲斗缸21、斗杆缸22以及动臂缸23。
在分流状态下,从第一液压泵31排出的液压油流过第一液压泵流路41、第一主操作阀61以及第二主操作阀62的每一个之后,被供给到铲斗缸21和斗杆缸22。此外,在分流状态下,从第二液压泵32排出的液压油流过第二液压泵流路42和第三主操作阀63之后,被供给到动臂缸23。
液压***1000A具有:设置在第一主操作阀61和第二主操作阀62之间的梭阀(Shuttle valve)701、以及设置在第二合分流阀68和第三主操作阀63之间的梭阀702。此外,液压***1000A具有与梭阀701及梭阀702连接的第二合分流阀68。
第二合分流阀68通过梭阀701及梭阀702来选择对被分别供给到铲斗缸21、斗杆缸22、动臂缸23的液压油进行减压而得到的负荷传感压力(LS压力)中的最大压力。负荷传感压力是用于压力补偿的先导压力。
在第二合分流阀68为合流状态时,选择铲斗缸21至动臂缸23中的最大LS压力,供给到铲斗缸21至动臂缸23各自的压力补偿阀70和第一液压泵31的伺服机构31B及第二液压泵32的伺服机构32B。
在第二合分流阀68为分流状态时,将铲斗缸21和斗杆缸22中的最大LS压力供给到铲斗缸21和斗杆缸22的压力补偿阀70和第一液压泵31的伺服机构31B,将动臂缸23的LS压力供给到动臂缸23的压力补偿阀70、以及第二液压泵32的伺服机构32B。
梭阀701及梭阀702选择从第一主操作阀61、第二主操作阀62和第三主操作阀63输出的先导压力中表示最大值的先导压力。将所选择的先导压力供给到压力补偿阀70、液压泵30(31、32)的伺服机构(31B、32B)。
压力传感器
液压***1000A具有用于检测液压缸20的液压油的压力PL的负荷压力传感器80。液压缸20的液压油的压力PL是供给到液压缸20的液压油的负荷压力。负荷压力传感器80的检测信号被输出到控制装置100。
在本实施方式中,负荷压力传感器80包括:检测铲斗缸21的液压油的压力PLbk的铲斗负荷压力传感器81、检测斗杆缸22的液压油的压力PLar的斗杆负荷压力传感器82、以及检测动臂缸23的液压油的压力PLbm的动臂负荷压力传感器83。
铲斗负荷压力传感器81包括:设置于第一铲斗流路21A且用于检测铲斗缸21的盖侧空间21C的液压油的压力PLbkc的铲斗负荷压力传感器81C、以及设置于第二铲斗流路21B且用于检测铲斗缸21的杆侧空间21L的液压油的压力PLbkl的铲斗负荷压力传感器81L。
斗杆负荷压力传感器82包括:设置于第二斗杆流路22B且用于检测斗杆缸22的盖侧空间22C的液压油的压力PLarc的斗杆负荷压力传感器82C、以及设置于第一斗杆流路22A且用于检测斗杆缸22的杆侧空间22L的液压油的压力PLarl的斗杆负荷压力传感器82L。
动臂负荷压力传感器83包括:设置于第一动臂流路23A且用于检测动臂缸23的盖侧空间23C的液压油的压力PLbmc的动臂负荷压力传感器83C、以及设置于第二动臂流路23B且用于检测动臂缸23的杆侧空间23L的液压油的压力PLbml的动臂负荷压力传感器83L。
此外,液压***1000A具有用于检测从液压泵30排出的液压油的排出压力P的排出压力传感器800。排出压力传感器800的检测信号被输出到控制装置100。
排出压力传感器800包括:设置于第一液压泵31和第一液压泵流路41之间且用于检测从第一液压泵31排出的液压油的排出压力P1的排出压力传感器801、以及设置于第二液压泵32和第二液压泵流路42之间且用于检测从第二液压泵32排出的液压油的排出压力P2的排出压力传感器802。
压力补偿阀
压力补偿阀70具有用于选择连通、节流和阻断的选择端口。压力补偿阀70包括节流阀,其能够用自身压力实现阻断、节流和连通的切换。压力补偿阀70的目的在于实现,即使各液压缸20的负荷压力不同也根据各主操作阀60的计量开口面积的比率来对流量分配进行补偿。如果没有压力补偿阀70,则大部分液压油会流到低负荷侧的液压缸20。压力补偿阀70以使低负荷压力的液压缸20的主操作阀60的出口压力与最大负荷压力的液压缸20的主操作阀60的出口压力相等的方式使压力损失作用于低负荷压力的液压缸20,由此各主操作阀60的出口压力变成相同,因而实现流量分配功能。
压力补偿阀70包括:与第一主操作阀61连接的压力补偿阀71及压力补偿阀72、与第二主操作阀62连接的压力补偿阀73及压力补偿阀74、以及与第三主操作阀63连接的压力补偿阀75及压力补偿阀76。
压力补偿阀71在第一分支流路47与第一铲斗流路21A连通而能够向盖侧空间21C供给液压油的状态下,对第一主操作阀61的前后压差(计量压差)进行补偿。压力补偿阀72在第三分支流路49与第二铲斗流路21B连通而能够向杆侧空间21L供给液压油的状态下,对第一主操作阀61的前后压差(计量压差)进行补偿。
压力补偿阀73在第二分支流路48与第一斗杆流路22A连通而能够向杆侧空间22L供给液压油的状态下,对第二主操作阀62的前后压差(计量压差)进行补偿。压力补偿阀74在第四分支流路50与第二斗杆流路22B连通而能够向盖侧空间22C供给液压油的状态下,对第二主操作阀62的前后压差(计量压差)进行补偿。
另外,主操作阀60的前后压差(计量压差)是指主操作阀60的与液压泵30侧对应的入口端口的压力和与液压缸20侧对应的出口端口的压力之差,是用于测算(metering)流量的压差。
通过压力补偿阀70,即使在低负荷作用于铲斗缸21和斗杆缸22中的一方的液压缸20而高负荷作用于另一方的液压缸20的情况下,也能够分别向铲斗缸21和斗杆缸22按与操作装置5的操作量对应的流量分配液压油。
通过压力补偿阀70,与多个液压缸20的负荷无关地能够供给基于操作的流量。例如在高负荷作用于铲斗缸21而低负荷作用于斗杆缸22的情况下,配置于低负荷侧的压力补偿阀70(73、74)进行补偿来使作为低负荷侧的斗杆缸22侧的计量压差△P2成为与铲斗缸21侧的计量压差△P1大致相同的压力,以便在从第二主操作阀62向斗杆缸22供给液压油时,不管从第一主操作阀61向铲斗缸21供给液压油所产生的计量压差△P1如何都能够供给基于第二主操作阀62的操作量的流量。
在高负荷作用于斗杆缸22而低负荷作用于铲斗缸21的情况下,配置于低负荷侧的压力补偿阀70(71、72)对低负荷侧的计量压差△P1进行补偿,以便在从第一主操作阀61向铲斗缸21供给液压油时,不管从第二主操作阀62向斗杆缸22供给液压油所产生的计量压差△P2如何,都能够供给基于第一主操作阀61的操作量的流量。
卸荷阀
液压回路40具有卸荷阀69。在液压回路40中,即使在不驱动液压缸20时,也从液压泵30排出流量相当于最小容量的液压油。在不驱动液压缸20时从液压泵30排出的液压油经由卸荷阀69排出(卸荷)。
控制装置
图4是表示本实施方式涉及的控制装置100的一个示例的功能框图。控制装置100包括计算机***。控制装置100具有:运算处理装置101、存储装置102以及输入输出接口装置103。
控制装置100与第一合分流阀67及第二合分流阀68连接,向第一合分流阀67及第二合分流阀68输出指令信号。
此外,控制装置100分别与连接到用于检测液压缸20的压力PL的负荷压力传感器80、用于检测从液压泵30排出的液压油的排出压力P的排出压力传感器800、以及用于检测操作装置5的操作量S的操作量传感器90连接。
在本实施方式中,操作量传感器90(91,92,93)是压力传感器。当为了驱动铲斗缸21而对操作装置5进行操作时,作用于第一主操作阀61的先导压力基于该操作装置5的操作量Sbk发生变化。此外,当为了驱动斗杆缸22而对操作装置5进行操作时,作用于第二主操作阀62的先导压力基于该操作装置5的操作量Sar发生变化。此外,当为了驱动动臂缸23而对操作装置5进行操作时,作用于第三主操作阀63的先导压力基于该操作装置5的操作量Sbm发生变化。铲斗操作量传感器91检测为了驱动铲斗缸21而对操作装置5进行操作时作用于第一主操作阀61的先导压力。斗杆操作量传感器92检测为了驱动斗杆缸22而对操作装置5进行操作时作用于第二主操作阀62的先导压力。动臂操作量传感器93检测为了驱动动臂缸23而对操作装置5进行操作时作用于第三主操作阀63的先导压力。
运算处理装置101具有:分配流量计算部112、开闭装置控制部114、泵流量计算部116、合流状态泵输出计算部118、分流状态泵输出计算部120、多余输出计算部122、目标输出计算部124、降低输出计算部126、目标转速计算部128、下限转速设定部130、滤波处理部132以及发动机控制部134。
存储装置102具有:存储第一相关数据的存储部141、存储第二相关数据的存储部142、存储第三相关数据的存储部143、存储第四相关数据的存储部144、存储第五相关数据的存储部145以及存储其他各种数据的存储部146。
分配流量计算部
分配流量计算部112基于多个液压缸20各自的液压油的压力PL以及为了分别驱动多个液压缸20而***作的操作装置5的操作量S,计算分别向多个液压缸20供给的液压油的分配流量Qa。在本实施方式中,分配流量计算部112基于液压缸20的液压油的压力PL、操作装置5的操作量S以及从液压泵30排出的液压油的排出压力P,计算分配流量Qa。
液压缸20的液压油的压力PL由负荷压力传感器80检测。分配流量计算部112从铲斗负荷压力传感器81获取铲斗缸21的液压油的压力PLbk,从斗杆负荷压力传感器82获取斗杆缸22的液压油的压力PLar,从动臂负荷压力传感器83获取动臂缸23的液压油的压力PLbm。
操作装置5的操作量S通过操作量传感器90检测。分配流量计算部112从铲斗操作量传感器91获取为了驱动铲斗缸21而***作的操作装置5的操作量Sbk,从斗杆操作量传感器92获取为了驱动斗杆缸22而***作的操作装置5的操作量Sar,从动臂操作量传感器93获取为了驱动动臂缸23而***作的操作装置5的操作量Sbm。
液压泵30的液压油的排出压力P由排出压力传感器800检测。分配流量计算部112从排出压力传感器801获取第一液压泵31的液压油的排出压力P1,从排出压力传感器802获取第二液压泵32的液压油的排出压力P2。
分配流量计算部112基于多个液压缸20(21,22,23)各自的液压油的压力PL(PLbk,PLar,PLbm)、以及为了分别驱动多个液压缸20(21,22,23)而***作的操作装置5的操作量S(Sbk,Sar,Sbm),计算分别向多个液压缸20(21,22,23)供给的液压油的分配流量Qa(Qabk,Qaar,Qabm)。
分配流量计算部112基于式(1)计算分配流量Qa。
在式(1)中,Qd为液压缸20的液压油的要求流量。P为从液压泵30排出的液压油的排出压力。PL为液压缸20的液压油的负荷压力。ΔPC为主操作阀60的入口侧与出口侧的设定压差。在本实施方式中,主操作阀60的入口侧与出口侧的压差设定为设定压差ΔPC。对第一主操作阀61、第二主操作阀62及第三主操作阀63预先分别设定设定压差ΔPC,该设定压差ΔPC存储在存储部146中。
基于式(2)、式(3)以及式(4)分别计算铲斗缸21的分配流量Qabk、斗杆缸22的分配流量Qaar以及动臂缸23的分配流量Qabm。
在式(2)中,Qdbk为铲斗缸21的液压油的要求流量。PLbk为铲斗缸21的液压油的压力。在式(3)中,Qdar为斗杆缸22的液压油的要求流量。PLar为斗杆缸22的液压油的压力。在式(4)中,Qdbm为动臂缸23的液压油的要求流量。PLbm为动臂缸23的液压油的负荷压力。在本实施方式中,第一主操作阀61的入口侧与出口侧的设定压差ΔPC、第二主操作阀62的入口侧与出口侧的设定压差ΔPC以及第三主操作阀63的入口侧与出口侧的设定压差ΔPC均为相同值。
基于操作装置5的操作量S(Sbk,Sar,Sbm)计算要求流量Qd(Qdbk,Qdar,Qdbm)。在本实施方式中,基于由操作量传感器90(91,92,93)检测出的先导压力计算要求流量Qd(Qdbk,Qdar,Qdbm)。操作装置5的操作量S(Sbk,Sar,Sbm)与由操作量传感器90(91,92,93)检测出的先导压力一一对应。分配流量计算部112将由操作量传感器90检测出的先导压力转换为主操作阀60的阀芯行程,基于阀芯行程计算要求流量Qd。表示先导压力与主操作阀60的阀芯行程的关系的第一相关数据以及表示主操作阀60的阀芯行程与要求流量Qd的关系的第二相关数据均为已知数据,分别存储在存储部141及存储部142。表示先导压力与主操作阀60的阀芯行程的关系的第一相关数据以及表示主操作阀60的阀芯行程与要求流量Qd的关系的第二相关数据分别包含转换表数据。
分配流量计算部112获取检测出了作用于第一主操作阀61的先导压力的铲斗操作量传感器91的检测信号。分配流量计算部112使用存储在存储部141中的第一相关数据,将作用于第一主操作阀61的先导压力转换为第一主操作阀61的阀芯行程。由此,基于铲斗操作量传感器91的检测信号和存储在存储部141中的第一相关数据,计算第一主操作阀61的阀芯行程。此外,分配流量计算部112使用存储在存储部142中的第二相关数据,将计算出的第一主操作阀61的阀芯行程转换为铲斗缸21的要求流量Qdbk。由此,分配流量计算部112能够计算铲斗缸21的要求流量Qdbk。
分配流量计算部112获取检测出了作用于第二主操作阀62的先导压力的斗杆操作量传感器92的检测信号。分配流量计算部112使用存储在存储部141中的第一相关数据,将作用于第二主操作阀62的先导压力转换为第二主操作阀62的阀芯行程。由此,基于斗杆操作量传感器92的检测信号和存储在存储部141中的第一相关数据,计算第二主操作阀62的阀芯行程。此外,分配流量计算部112使用存储在存储部142中的第二相关数据,将计算出的第二主操作阀62的阀芯行程转换为斗杆缸22的要求流量Qdar。由此,分配流量计算部112能够计算斗杆缸22的要求流量Qdar。
分配流量计算部112获取检测出了作用于第三主操作阀63的先导压力的动臂操作量传感器93的检测信号。分配流量计算部112使用存储在存储部141中的第一相关数据,将作用于第三主操作阀63的先导压力转换为第三主操作阀63的阀芯行程。由此,基于动臂操作量传感器93的检测信号和存储在存储部141中的第一相关数据,计算第三主操作阀63的阀芯行程。此外,分配流量计算部112使用存储在存储部142中的第二相关数据,将计算出的第三主操作阀63的阀芯行程转换为动臂缸23的要求流量Qdbm。由此,分配流量计算部112能够计算动臂缸23的要求流量Qdbm。
此外,如上所述,铲斗负荷压力传感器81包括铲斗负荷压力传感器81C和铲斗负荷压力传感器81L,并且铲斗缸21的液压油的压力PLbk包括铲斗缸21的盖侧空间21C的液压油的压力PLbkc和铲斗缸21的杆侧空间21L的液压油的压力PLbkl。在使用式(2)计算分配流量Qabk时,分配流量计算部112基于第一主操作阀61的阀芯的移动方向,选择压力PLbkc和压力PLbkl中的某一方。例如,在第一主操作阀61的阀芯朝第一方向移动的情况下,分配流量计算部112使用由铲斗负荷压力传感器81C检测出的压力PLbkc,基于式(2)计算分配流量Qabk。在第一主操作阀61的阀芯朝与第一方向相反的方向即第二方向移动的情况下,分配流量计算部112使用由铲斗负荷压力传感器81L检测出的压力PLbkl,基于式(2)计算分配流量Qabk。
同样,斗杆负荷压力传感器82包括斗杆负荷压力传感器82C和斗杆负荷压力传感器82L,并且斗杆缸22的液压油的压力PLar包括斗杆缸22的盖侧空间22C的液压油的压力PLarc和斗杆缸22的杆侧空间22L的液压油的压力PLarl。使用式(3)计算分配流量Qaar时,分配流量计算部112基于第二主操作阀62的阀芯的移动方向,选择压力PLarc和压力PLarl中的某一方。例如,在第二主操作阀62的阀芯朝第一方向移动的情况下,分配流量计算部112使用由斗杆负荷压力传感器82C检测出的压力PLarc,基于式(3)计算分配流量Qaar。在第二主操作阀62的阀芯朝与第一方向相反的方向即第二方向移动的情况下,分配流量计算部112使用由斗杆负荷压力传感器82L检测出的压力PLarl,基于式(3)计算分配流量Qaar。
同样,动臂负荷压力传感器83包括动臂负荷压力传感器83C和动臂负荷压力传感器83L,并且动臂缸23的液压油的压力PLbm包括动臂缸23的盖侧空间23C的液压油的压力PLbmc和动臂缸23的杆侧空间23L的液压油的压力PLbml。使用式(4)计算分配流量Qabm时,分配流量计算部112基于第三主操作阀63的阀芯的移动方向,选择压力PLbmc和压力PLbml中的某一方。例如,第三主操作阀63的阀芯在第一方向上移动的情况下,分配流量计算部112使用由动臂负荷压力传感器83C检测出的压力PLbmc,基于式(4)计算分配流量Qabm。在第三主操作阀63的阀芯朝与第一方向相反的方向即第二方向移动的情况下,分配流量计算部112使用由动臂负荷压力传感器83L检测出的压力PLbml,基于式(4)计算分配流量Qabm。
在本实施方式中,从液压泵30排出的液压油的排出压力P由排出压力传感器800检测。此外,在式(1)至式(4)中,从液压泵30排出的液压油的排出压力P为未知的情况下,分配流量计算部112可以反复进行数值计算直至式(5)收敛,来计算分配流量Qabk、Qaar、Qabm。
Qlp=Qabk+Qaar+Qabm···(5)
在式(5)中,Qlp为泵限制流量。泵限制流量Qlp是,液压泵30的最大排出流量Qmax、基于第一液压泵31的目标输出而决定的第一液压泵31的目标排出流量Qt1、以及基于第二液压泵32的目标输出而决定的第二液压泵32的目标排出流量Qt2中的最小值。
此外,在本实施方式中,操作装置5包括先导压力式的操作杆,使用压力传感器作为操作量传感器90(91,92,93)。操作装置5还可以包括电式操作杆。操作装置5包括电式操作杆的情况下,使用能够检测表示操作杆行程的杆行程的行程传感器作为操作量传感器90(91,92,93)。分配流量计算部112能够将由操作量传感器90检测出的杆行程转换为主操作阀60的阀芯行程,基于阀芯行程计算要求流量Qd。分配流量计算部112能够使用预先设定的转换表将杆行程转换为阀芯行程。
开闭装置控制部
开闭装置控制部114基于由分配流量计算部112计算出的分配流量Qa与阈值Qs的比较结果,输出用于控制第一合分流阀67的指令信号以成为合流状态和分流状态中的某一方。
阈值Qs是对于液压缸20的分配流量Qa的阈值。在由分配流量计算部112计算出的分配流量Qa为阈值Qs以下时,开闭装置控制部114将指令信号输出到第一合分流阀67,以成为分流状态。在由分配流量计算部112计算出的分配流量Qa大于阈值Qs时,开闭装置控制部114将指令信号输出到第一合分流阀67,以成为合流状态。
在本实施方式中,阈值Qs是第一液压泵31和第二液压泵32各自能排出的液压油的最大排出流量Qmax。即,在本实施方式中,开闭装置控制部114基于分配流量Qa与最大排出流量Qmax的比较结果,控制第一合分流阀67。在分配流量Qa为最大排出流量Qmax以下时,开闭装置控制部114将指令信号输出到第一合分流阀67,以成为分流状态。在分配流量Qa大于最大排出流量Qmax时,开闭装置控制部114将指令信号输出到第一合分流阀67,以成为合流状态。
在本实施方式中,在向铲斗缸21供给的液压油的分配流量Qabk和向斗杆缸22供给的液压油的分配流量Qaar的总和为第一液压泵31的最大排出流量Q1max以下、并且向动臂缸23供给的液压油的分配流量Qabm为第二液压泵32的最大排出流量Q2max以下时,开闭装置控制部114将指令信号输出到第一合分流阀67,以成为分流状态。在向铲斗缸21供给的液压油的分配流量Qabk和向斗杆缸22供给的液压油的分配流量Qaar的总和大于第一液压泵31的最大排出流量Q1max、或者向动臂缸23供给的液压油的分配流量Qabm大于第二液压泵32的最大排出流量Q2max时,开闭装置控制部114将指令信号输出到第一合分流阀67,以成为合流状态。
泵流量计算部
泵流量计算部116基于由分配流量计算部112计算出的分配流量Qa,分别计算在分流状态下从第一液压泵31排出的液压油的排出流量Q1和从第二液压泵32排出的液压油的排出流量Q2。在本实施方式中,在分流状态下从第一液压泵31排出的液压油的排出流量Q1为向铲斗缸21供给的液压油的分配流量Qabk和向斗杆缸22供给的液压油的分配流量Qaar的总和(Q1=Qabk+Qaar)。在分流状态下从第二液压泵32排出的液压油的排出流量Q2为向动臂缸23供给的液压油的分配流量Qabm(Q2=Qabm)。
此外,泵流量计算部116能够基于根据斜盘角度传感器30S(31S,32S)的检测值计算出的液压泵30(31,32)的容量(cc/rev)以及由发动机转速传感器4R检测出的发动机4的转速,来计算排出流量Q1、Q2。
合流状态泵输出计算部、分流状态泵输出计算部以及多余输出计算部
合流状态泵输出计算部118基于由分配流量计算部112计算出的分配流量Qa,计算表示在合流状态下所要求的第一液压泵31的输出Wa1和第二液压泵32的输出Wa2的合流状态泵输出Wa。在本实施方式中,合流状态泵输出Wa为在合流状态下所要求的第一液压泵31的输出Wa1和第二液压泵32的输出Wa2的总和(Wa=Wa1+Wa2)。
分流状态泵输出计算部120基于由分配流量计算部112计算出的分配流量Qa,计算表示在分流状态下所要求的第一液压泵31的输出Wb1和第二液压泵32的输出Wb2的分流状态泵输出Wb。在本实施方式中,分流状态泵输出Wb为在分流状态下所要求的第一液压泵31的输出Wb1和第二液压泵32的输出Wb2的总和(Wb=Wb1+Wb2)。
多余输出计算部122基于合流状态泵输出Wa和分流状态泵输出Wb,计算发动机4的多余输出Ws。在本实施方式中,多余输出Ws为合流状态泵输出Wa与分流状态泵输出Wb的差(Ws=Wa-Wb)。
合流状态泵输出计算部118基于在分流状态下从第一液压泵31排出的液压油的排出压力P1和从第二液压泵32排出的液压油的排出压力P2中较高的一方即排出压力Pmax、在分流状态下从第一液压泵31排出的液压油的排出流量Q1以及在分流状态下从第二液压泵32排出的液压油的排出流量Q2,计算合流状态泵输出Wa。
在本实施方式中,分流状态泵输出计算部120基于在分流状态下从第一液压泵31排出的液压油的排出压力P1及排出流量Q1、以及在分流状态下从第二液压泵32排出的液压油的排出压力P2及排出流量Q2,计算分流状态泵输出Wb。
图5是表示由本实施方式涉及的合流状态泵输出计算部118、分流状态泵输出计算部120以及多余输出计算部122进行的处理SA的一个示例的流程图。此外,在图5中,步骤SA2(SA21,SA22,SA23,SA24)的处理是由合流状态泵输出计算部118进行的处理,步骤SA3(SA31,SA32,SA33)的处理是由分流状态泵输出计算部120进行的处理,步骤SA4(SA41,SA42,SA43,SA44)的处理是由多余输出计算部122进行的处理。
图5所示的处理是分流状态下的处理。如上所述那样,在由分配流量计算部112计算出的分配流量Qa为阈值Qs以下时,开闭装置控制部114使液压回路40成为分流状态。
控制装置100获取分流状态下的第一液压泵31的排出压力P1、第二液压泵32的排出压力P2、第一液压泵31的排出流量Q1以及第二液压泵32的排出流量Q2(步骤SA1)。
排出流量Q1及排出流量Q2由泵流量计算部116计算。排出压力P1及排出压力P2由排出压力传感器800(801,802)获取。
虽然液压回路40处于分流状态,但是合流状态泵输出计算部118假定液压回路40处于合流状态而计算该合流状态下的液压泵30的输出Wa。合流状态泵输出计算部118选择在分流状态下从第一液压泵31排出的液压油的排出压力P1和从第二液压泵32排出的液压油的排出压力P2中较高的一方即排出压力Pmax(步骤SA21)。在本实施方式中,假定排出压力Pmax为排出压力P1。
合流状态泵输出计算部118基于排出压力Pmax以及在分流状态下从第一液压泵31排出的液压油的排出流量Q1,计算在假定为液压回路40处于合流状态的情况下所要求的第一液压泵31的输出Wa1(步骤SA22)。输出Wa1基于排出压力Pmax(P1)和排出流量Q1的乘积而被计算。
合流状态泵输出计算部118基于排出压力Pmax以及在分流状态下从第二液压泵32排出的液压油的排出流量Q2,计算在假定为液压回路40处于合流状态的情况下所要求的第二液压泵32的输出Wa2(步骤SA23)。输出Wa2基于排出压力Pmax(P1)和排出流量Q2的乘积而被计算。
合流状态泵输出计算部118计算在假定为液压回路40处于合流状态的情况下所要求的合流状态泵输出Wa(步骤SA24)。在本实施方式中,合流状态泵输出Wa是在假定为液压回路40处于合流状态的情况下所要求的第一液压泵31的输出Wa1和第二液压泵32的输出Wa2的总和(Wa=Wa1+Wa2)。
液压回路40处于分流状态,于是分流状态泵输出计算部120计算分流状态下的液压泵30的输出Wb。分流状态泵输出计算部120基于在分流状态下从第一液压泵31排出的液压油的排出压力P1、以及在分流状态下从第一液压泵31排出的液压油的排出流量Q1,计算在液压回路40处于分流状态的情况下所要求的第一液压泵31的输出Wb1(步骤SA31)。输出Wb1基于排出压力P1和排出流量Q1的乘积而被计算。
分流状态泵输出计算部120基于在分流状态下从第二液压泵32排出的液压油的排出压力P2、以及在分流状态下从第二液压泵32排出的液压油的排出流量Q2,计算在液压回路40处于分流状态的情况下所要求的第二液压泵32的输出Wb2(步骤SA32)。输出Wb2基于排出压力P2和排出流量Q2的乘积而被计算。
分流状态泵输出计算部120计算在液压回路40处于分流状态时的分流状态泵输出Wb(步骤SA33)。在本实施方式中,分流状态泵输出Wb是在液压回路40处于分流状态时所要求的第一液压泵31的输出Wb1和第二液压泵32的输出Wb2的总和(Wb=Wb1+Wb2)。
多余输出计算部122基于由合流状态泵输出计算部118计算出的合流状态泵输出Wa、以及由分流状态泵输出计算部120计算出的分流状态泵输出Wb,计算发动机4的多余输出Ws(步骤SA41)。在本实施方式中,多余输出Ws包含合流状态泵输出Wa与分流状态泵输出Wb的差(Ws=Wa-Wb)。
在液压回路40处于合流状态时,流过液压回路40的液压油的压力为在第一液压泵31的排出压力P1和第二液压泵32的排出压力P2中较高的一方即排出压力Pmax。因此,假定液压回路40处于合流状态的情况下的液压泵30的输出Wa基于排出压力Pmax而被计算。另一方面,液压回路40处于分流状态时,流过液压回路40的液压油的压力可分离成第一液压泵31的排出压力P1和第二液压泵32的排出压力P2。因此,液压回路40处于分流状态时的液压泵30的输出Wb基于排出压力P1及排出压力P2的每一个而被计算。此外,基于排出压力Pmax而被计算的合流状态泵输出Wa为比基于排出压力P1及排出压力P2的每一个而被计算的分流状态泵输出Wb大的值。因此,多余输出Ws为正值。
在本实施方式中,多余输出计算部122利用泵机械效率校正在步骤SA41计算出的多余输出Ws(步骤SA42)。此外,在本实施方式中,预先设定表示多余输出Ws的上限值的上限多余输出Wsmax,并存储在存储部146中。多余输出计算部122选择存储于存储部146的上限多余输出Wsmax及在步骤SA41计算出的多余输出Ws中值较小的一方(步骤SA43)。
多余输出计算部122将在步骤SA43选择出的上限多余输出Wsmax和多余输出Ws中的某一方确定为最终的剩余输出Ws(步骤SA44)。
目标输出计算部
在图4中,目标输出计算部124基于操作装置5的操作量S、从第一液压泵31排出的液压油的排出压力P1以及从第二液压泵32排出的液压油的排出压力P2,计算发动机4的目标输出Wr。
在本实施方式中,发动机4的目标输出Wr基于驱动作业机10所需要的发动机4的目标输出和驱动用于冷却发动机4的风扇所需要的发动机4的目标输出的总和而被计算。
图6是表示由本实施方式涉及的目标输出计算部124进行的处理SB的一个示例的流程图。图6所示的处理是分流状态下的处理。
控制装置100获取分流状态下的操作装置5的操作量S、第一液压泵31的排出压力P1以及第二液压泵32的排出压力P2(步骤SB1)。
操作装置5的操作量S由操作量传感器90(91,92,93)获取。排出压力P1及排出压力P2由排出压力传感器800(801,802)获取。
此外,在本实施方式中,控制装置100还获取节流拨盘33的设定值以及由作业模式选择器34选择出的作业模式。
目标输出计算部124基于操作装置5的操作量S、第一液压泵31的排出压力P1、第二液压泵32的排出压力P2、节流拨盘33的设定值以及由作业模式选择器34选择出的作业模式,计算驱动作业机10所需要的发动机4的目标输出(步骤SB2)。
此外,目标输出计算部124计算为了驱动用于冷却发动机4的风扇所需要的发动机4的目标输出(步骤SB3)。
在本实施方式中,通过电动马达25的输出驱动液压挖掘机1的至少一部分。目标输出计算部124计算电动马达25的目标输出(步骤SB4)。
目标输出计算部124计算在步骤SB2计算出的驱动作业机10所需要的发动机4的目标输出和在步骤SB3计算出的驱动风扇所需要的发动机4的目标输出的总和。此外,目标输出计算部124从驱动作业机10所需要的发动机4的目标输出和驱动风扇所需要的发动机4的目标输出的总和,减去在步骤SB4计算出的电动马达25的目标输出(步骤SB5)。即,在本实施方式中,液压挖掘机1是混合动力式的液压挖掘机,所以电动马达25的输出补充发动机4的输出。因此,能够将发动机4的目标输出降低与电动马达25的目标输出相应的量。
目标输出计算部124将在步骤SB5计算出的发动机4的目标输出确定为最终的发动机4的目标输出Wr(步骤SB6)。
降低输出计算部
在图4中,降低输出计算部126基于由多余输出计算部122计算出的多余输出Ws,校正由目标输出计算部124计算出的发动机4的目标输出Wr,来计算与目标输出Wr相比降低了的发动机4的降低输出Wc。
图7是表示由本实施方式涉及的降低输出计算部126进行的处理SC的一个示例的流程图。图7所示的处理是分流状态下的处理。
降低输出计算部126获取由多余输出计算部122计算出的发动机4的多余输出Ws(步骤SC1)。
此外,降低输出计算部126获取由目标输出计算部124计算出的发动机4的目标输出Wr(步骤SC2)。
降低输出计算部126从发动机4的目标输出Wr减去多余输出Ws,来确定分流状态下的发动机4的最终的目标输出即降低输出Wc(步骤SC3)。在本实施方式中,是Wc=Wr-Ws。
目标转速计算部、下限转速设定部以及滤波处理部
在图4中,目标转速计算部128基于由目标输出计算部124计算出的发动机4的目标输出以及存储在存储部143中的第三相关数据,计算在分流状态下的发动机4的目标转速Nr。存储在存储部143中的第三相关数据是表示发动机4的输出与发动机4的转速的关系的已知数据。表示发动机4的输出与发动机4的转速的关系的第三相关数据包含转换表数据。
下限转速设定部130设定表示发动机4的转速的下限值的下限转速Nmin,以便在分流状态下使液压油按由分配流量计算部112计算出的分配流量Qabk、分配流量Qaar以及分配流量Qabm分别供给到铲斗缸21、斗杆缸22以及动臂缸23。
如下所述,开闭装置控制部114基于由分配流量计算部112计算出的分配流量Qa,确定是否使液压回路40成为分流状态。在本实施方式中,下限转速Nmin以上的发动机4的转速是能够维持分流状态的发动机4的转速。通过发动机4以下限转速Nmin以上的转速驱动,能够将液压油以由分配流量计算部112计算出的分配流量Qa供给到多个液压缸20(21,22,23)的每一个,从而能够维持分流状态。
滤波处理部132在分流状态下,在操作装置5的操作速度为预先设定的规定值以上时对操作装置5的操作量S进行滤波处理。操作装置5的操作速度是指单位时间的操作装置5的操作量的变化量。
如上所述,操作装置5的操作量S与操作量传感器90的检测值(先导压力的压力值)一一对应。操作装置5的操作速度与单位时间的操作量传感器90的检测值的变化量相等。在本实施方式中,在分流状态下,在操作量传感器90的检测值的变化速度为预先设定的规定值以上时,滤波处理部132对操作量传感器90的检测值进行滤波处理。
在本实施方式中,分配流量计算部112基于由滤波处理部132进行滤波处理后的操作装置5的操作量S,计算分别向铲斗缸21、斗杆缸22以及动臂缸23供给的液压油的分配流量Qabk、分配流量Qaar以及分配流量Qabm。
图8是表示由本实施方式涉及的目标转速计算部128、下限转速设定部130以及滤波处理部132进行的处理SD的一个示例的流程图。图8所示的处理是分流状态下的处理。
滤波处理部132在分流状态下,在操作装置5的操作速度为规定值以上时对操作装置5的操作量S(Sbk,Sar,Sbm)进行滤波处理(步骤SD1)。
在本实施方式中,滤波处理包括一阶低通滤波处理。操作装置5的操作速度越高,滤波处理部132使一阶低通滤波处理的时间常数越大。
分配流量计算部112基于由滤波处理部132进行滤波处理后的操作装置5的操作量S,计算分别向铲斗缸21、斗杆缸22以及动臂缸23供给的液压油的分配流量Qabk、分配流量Qaar以及分配流量Qabm(步骤SD2)。
下限转速设定部130选择在步骤SD2计算出的分配流量Qabk、分配流量Qaar以及分配流量Qabm中最大的分配流量Qamax(步骤SD3)。在本实施方式中,假定最大的分配流量Qamax为分配流量Qabk。
下限转速设定部130将预先设定的富余流量与分配流量Qamax相加(步骤SD4)。下限转速设定部130将在步骤SD3选择出的分配流量Qamax与富余流量的总和确定为分配流量Qamax。
下限转速设定部130基于在步骤SD4确定出的分配流量Qamax以及液压泵30的最大容量qmax(cc/rev),计算下限转速Nmin(步骤SD5)。
发动机控制部
在图4中,发动机控制部134在分流状态下,基于由降低输出计算部126计算出的发动机4的降低输出Wc,输出用于控制发动机4的指令信号。在本实施方式中,发动机控制部134将发动机4控制成以由下限转速设定部130计算出的下限转速Nmin以上的转速进行驱动。此外,发动机控制部134将由目标转速计算部128计算出的目标转速Nr和由下限转速设定部130计算出的下限转速Nmin进行比较,将发动机4控制成以目标转速Nr和下限转速Nmin中转速较高的一方进行驱动。
发动机控制
图9是表示本实施方式涉及的发动机4的转矩线图的一个示例的图。发动机4的上限转矩特性由图9所示的最大输出转矩线La规定。发动机4的下垂特性由图9所示的发动机下垂线Lb规定。发动机目标输出由图9所示的等输出线Lc规定。
控制装置100基于上限转矩特性、下垂特性以及发动机目标输出,控制发动机4。控制装置100控制发动机4,以使发动机4的转速及转矩不超过最大输出转矩线La、发动机下垂线Lb以及等输出线Lc。
即,控制装置100输出用于控制发动机4的指令信号,以使发动机4的转速及转矩不超由最大输出转矩线La、发动机下垂线Lb以及等输出线Lc规定的发动机输出转矩线Lt。
例如,在作业机10进行挖掘动作时,发动机4以受到较大负荷的高负荷状态驱动。另一方面,在进行例如使作业机10沿重力方向下降的操作的情况下,发动机4以几乎没有受到负荷的无负荷状态驱动。
在本实施方式中,设定无负荷状态下的发动机4的目标转速即上限转速Nmax。在转矩线图中,发动机下垂线Lb设定为通过上限转速Nmax、并且具有预先确定的规定的倾斜。
控制装置100基于操作装置5的操作量S以及施加于作业机10的负荷,输出用于使发动机4的转速发生变化的指令信号。例如,在处于怠速状态的发动机4以怠速转速Na进行旋转的情况下从无负荷状态转移到负荷状态时,发动机4的转速从怠速转速Na上升到实际转速Nr。此外,发动机4的实际转速Nr控制成不达到上限转速Nmax以上。此外,在发动机4以实际转速Nr进行旋转的情况下从负荷状态转移到无负荷状态时,发动机4的转速虽然急剧上升,但是控制为不达到上限转速Nmax以上。
驾驶员操作节流拨盘33,来设定对发动机4的燃料喷射量。通过节流拨盘33来设定发动机4的上限转速Nmax。控制装置100基于作业机10的负荷变动,输出用于控制燃料喷射量的指令信号,以使发动机4的实际转速Nr不达到通过节流拨盘33设定的上限转速Nmax以上。
图10及图11是表示本实施方式涉及的发动机4与液压泵30的匹配状态的一个示例的图。
如图10及图11所示,液压泵30的吸收转矩根据与发动机4的实际转速Nr对应地发生变化的吸收转矩特性Lp而设定。此外,分流状态下的液压泵30的合计转矩特性,作为第一液压泵31的分配转矩和第二液压泵32的分配转矩的合计值,由泵合计转矩线Lq规定。最终的液压泵30的吸收转矩根据Lp和Lq而确定的转矩中较小一方的值来设定。
规定吸收转矩特性Lp与发动机输出转矩线Lt的交点为匹配点M1。规定泵合计转矩线Lq与发动机输出转矩线Lt的交点为匹配点M2。
例如,如果作业机10的负荷增大,则发动机4的转速转移在匹配点M1及匹配点M2中发动机4转矩较小的匹配点。在图10中,匹配点M1的发动机4的转矩比匹配点M2的发动机4的转矩小,所以发动机4的转速稳定在匹配点M1上。在图11中,匹配点M2的发动机4的转矩比匹配点M1的发动机4的转矩小,所以发动机4的转速稳定在匹配点M2上。
即,如图10所示,在作业机10处于高负荷状态下,在发动机4的转速较低、并且匹配点M1的转矩比匹配点M2的转矩小情况下,控制装置100使发动机4的输出与液压泵30的输出相匹配在匹配点M1上而使作业机10进行动作。
另一方面,如图11所示,在匹配点M2的转矩比匹配点M1的转矩小情况下,控制装置100使发动机4的输出与液压泵30的输出相匹配在匹配点M2上而使作业机10进行动作。
控制方法
如上所述,在本实施方式中,液压回路40可切换成合流状态或分流状态。在作业机10进行挖掘动作时,作用于设置于作业机10的前端侧的作业机部件即铲斗11或斗杆12的负荷较大的可能性较高。而在作业机10进行挖掘动作时,作用于设置于作业机10的基端侧的作业机部件即动臂13的负荷较小的可能性较高。在这样的情况下,通过使液压回路40成为分流状态,能够在使第一液压泵31的排出压力P1较高的状态下使第二液压泵32的排出压力P2降低。
另一方面,在液压回路40处于合流状态的情况下,第二液压泵32的排出压力P2由于压力补偿阀70的功能而上升至与高压侧的第一液压泵31的排出压力相等的压力。因此,如果假设为合流状态来设定发动机4的输出,则在分流状态时,相对于负荷,发动机4被驱动为进行不必要的高输出。如果发动机4被驱动为进行不必要的高输出,则阻碍发动机4的油耗效率的提高。
在本实施方式中,在液压回路40处于分流状态的情况下,计算合流状态泵输出Wa,其表示在假定为该液压回路40处于合流状态时的液压泵30的输出。此外,在液压回路40处于分流状态时,计算分流状态泵输出Wb,其表示在该分流状态下的液压泵30的输出。基于合流状态泵输出Wa和分流状态泵输出Wb,计算发动机4的多余输出Ws。基于该多余输出Ws,计算比发动机4的目标输出Wr降低了的发动机4的降低输出Wc。
在本实施方式中,在液压回路40处于分流状态时,基于降低输出Wc控制发动机4。由此,能够抑制发动机4被驱动为进行不必要的高输出。
图12是表示本实施方式涉及的液压挖掘机1的控制方法的一个示例的流程图。控制装置100获取分流状态下的操作装置5的操作量S、第一液压泵31的排出压力P1、第二液压泵32的排出压力P2、第一液压泵31的排出流量Q1、第二液压泵32的排出流量Q2、节流拨盘33的设定值以及通过作业模式选择器34选择出的作业模式(步骤SP1)。
如上所述,基于节流拨盘33设定值,设定发动机4的上限转速Nmax。此外,基于作业模式,设定发动机4的最高输出。
图13是表示本实施方式涉及的第四相关数据的一个示例的图,该第四相关数据表示节流拨盘33的设定值和发动机4的上限转速Nmax的关系。在图13所示的图表中,横轴为节流拨盘33的设定值,纵轴为发动机4的上限转速Nmax。第四相关数据为已知数据,存储在存储部144中。
如图13所示,基于节流拨盘33的设定值,发动机4的上限转速Nmax发生变化。节流拨盘33的设定值与发动机4的上限转速Nmax一一对应。驾驶员能够通过操作节流拨盘33,来调整发动机4的上限转速Nmax。
图14是表示本实施方式涉及的第五相关数据的一个示例的图,该第五相关数据表示作业模式和发动机4的最高输出的关系。在图14所示的图表中,横轴为发动机4的转速,纵轴为发动机4的转矩。
在本实施方式中,驾驶员能够通过操作作业模式选择器34,来选择第一作业模式(模式P)和第二作业模式(模式E)中的某一方。根据选择出的作业模式,由最大输出转矩线La表示的发动机4的上限转矩特性产生改变。如图14所示,在本实施方式中,如果选择第一作业模式,则发动机4的上限转矩特性由最大输出转矩线Lap规定。如果选择第二作业模式,则发动机4的上限转矩特性由最大输出转矩线Lae规定。由于发动机4的上限转矩特性产生改变,所以发动机4的最高输出也产生改变。表示通过作业模式选择器34选择的作业模式和发动机4的最高输出(最大输出转矩)的关系的第五相关数据为已知数据,存储在存储部145中。驾驶员能够通过操作作业模式选择器34,来调整发动机4的最高输出。
如图12所示,在获取操作量S、排出压力P1、排出压力P2、排出流量Q1、排出流量Q2、节流拨盘33的设定值、以及通过作业模式选择器34选择出的作业模式之后,滤波处理部132判定是否对操作装置5的操作量S进行滤波处理(步骤SP2)。
在本实施方式中,当操作装置5的操作速度为规定值以上时对操作装置5的操作量S进行滤波处理。当操作装置5的操作速度小于规定值时不对操作装置5的操作量S进行滤波处理。规定值是预先确定的值,存储在存储部146中。即,在本实施方式中,当操作装置5被高速操作时对操作量S进行滤波处理。当操作装置5被低速操作时不对操作量S进行滤波处理。
在步骤SP2判定为进行滤波处理的情况下(步骤SP2;“是”),滤波处理部132对操作装置5的操作量S进行滤波处理(步骤SP3)。在本实施方式中,滤波处理部132对操作量S进行一阶低通滤波处理。此外,操作装置5的操作速度越高,滤波处理部132使一阶低通滤波处理的时间常数越大。
另一方面,在步骤SP2判定为不进行滤波处理的情况下(步骤SP2;“否”),不对操作装置5的操作量S进行滤波处理,进入下一个步骤。
控制装置100根据参照图5说明了的处理SA,确定发动机4的多余输出Ws(步骤SP4)。
此外,控制装置100根据参照图6说明了的处理SB,确定发动机4的目标输出Wr(步骤SP5)。
此外,控制装置100根据参照图8说明了的处理SD,计算发动机4的下限转速Nmin(步骤SP6)。
在步骤SP4确定多余输出Ws、并在步骤SP5确定目标输出Wr之后,控制装置100根据参照图7说明了的处理SC,计算发动机4的降低输出Wc(步骤SP7)。
控制装置100基于在步骤SP7计算出的发动机4的降低输出Wc以及存储在存储部143的第三相关数据,计算分流状态下的发动机4的目标转速Nr(步骤SP8)。
控制装置100将由目标转速计算部128计算出的发动机4的目标转速Nr和由下限转速设定部130计算出的下限转速Nmin进行比较,选择在目标转速Nr和下限转速Nmin中转速较高的一方。控制装置100基于选择出的转速,确定发动机4和液压泵30的目标匹配转速(步骤SP9)。
图15是表示本实施方式涉及的第三相关数据的一个示例的图。在图15所示的图表中,横轴为发动机4的转速,纵轴为发动机4的转矩。如上所述,第三相关数据是表示发动机4的输出与发动机4的转速的关系的已知数据,存储在存储部143中。
在图15中,等输出线Lc规定本实施方式涉及的发动机目标输出即降低输出Wc。如图15中用箭头所示那样,多余输出Ws越大,由等输出线Lc表示的降低输出Wc越小。
控制装置100基于由降低输出计算部126计算出的降低输出Wc(等输出线Lc)以及存储在存储部143中的第三相关数据,确定在分流状态下的发动机4与液压泵30的目标匹配转速。在图15所示的示例中,基于等输出线Lc与表示第三相关数据的线Ld的交点,来确定目标匹配转速。
控制装置100控制发动机4,使发动机4以设定在上限转速Nmax和下限转速Nmin之间的目标匹配转速驱动(步骤SP10)。
效果
如以上说明那样,根据本实施方式,连接第一液压泵31和第二液压泵32的合流流路55通过第一合分流阀67可切换成分流状态和合流状态。在液压回路40处于分流状态时,基于表示在假定为合流状态时的液压泵30的输出的合流状态泵输出Wa、以及表示在分流状态时的液压泵30的输出的分流状态泵输出Wb,计算多余输出Ws。基于该多余输出Ws降低目标输出Wr,来计算最终的目标输出即降低输出Wc。在分流状态时,基于降低输出Wc驱动发动机4,由此来抑制发动机4被驱动为进行不必要的高输出。因此,能够降低发动机4的油耗。
此外,在本实施方式中,在合流状态泵输出Wa、在合流状态下所要求的第一液压泵31的输出Wa1以及在合流状态下所要求的第二液压泵32的输出Wa2之间成立Wa=Wa1+Wa2的关系。在分流状态泵输出Wb、在分流状态下所要求的第一液压泵31的输出Wb1以及在分流状态下所要求的第二液压泵32的输出Wb2之间成立Wb=Wb1+Wb2的关系。在多余输出Ws、合流状态泵输出Wa以及分流状态泵输出Wb之间成立Ws=Wa-Wb的关系。在发动机4的目标输出Wr、发动机4的多余输出Ws以及在分流状态下的发动机4的降低输出Wc之间成立Wc=Wr-Ws的关系。由此,能够将发动机4驱动为进行必要且充分的输出,降低发动机4的油耗的同时,使作业机10顺利地进行动作。
此外,在本实施方式中,在合流状态泵输出Wa、排出压力Pmax、排出流量Q1以及排出流量Q2之间成立Wa≒Pmax×Q1+Pmax×Q2的关系。其中,排出压力Pmax是在排出压力P1和排出压力P2中较高的一方排出压力。此外,在分流状态泵输出Wb、排出压力P1、排出压力P2、排出流量Q1以及排出流量Q2之间成立Wb≒P1×Q1+P2×Q2的关系。由此,能够基于合流状态泵输出Wa和分流状态泵输出Wb,计算适当的多余输出Ws。
此外,在本实施方式中,设定能够维持分流状态的发动机4的下限转速Nmin。发动机控制部134控制发动机4以下限转速Nmin以上的转速驱动。由此,能够将液压回路40长时间维持在分流状态,改善发动机4的油耗。
此外,在本实施方式中,对用于计算分配流量Qa的操作装置5的操作量S进行滤波处理。在操作装置5的操作速度为高速时,如果基于急剧发生变化的操作量S计算分配流量Qa,则基于该分配流量Qa计算出的多余输出Ws、降低输出Wc以及下限转速Nmin等也会急剧发生变化,从而有可能阻碍作业机10顺利地进行动作。在本实施方式中,在操作装置5的操作速度为规定值以上的高速时,对操作量S进行滤波处理。由此操作量S发生延迟,所以能够抑制分配流量Qa的急剧变化,并且能够抑制基于分配流量Qa计算出的多余输出Ws、降低输出Wc以及下限转速Nmin等的急剧变化。因此,作业机10能够顺利地进行动作。
此外,在上述实施方式中,液压泵30是斜盘式液压泵。不过液压泵30可以不是斜盘式液压泵。此外,液压泵30可以不是可变容量型液压泵,而是固定容量型液压泵。
此外,在上述实施方式中,压力PLbk、压力PLar以及压力PLbm是铲斗缸21的压力、斗杆缸22的压力以及动臂缸23的压力。还可以将例如根据压力补偿阀71至压力补偿阀76所具有的节流阀的面积比等校正了的铲斗缸21的压力、斗杆缸22的压力以及动臂缸23的压力,设为压力PLbk、压力PLar以及压力PLbm。
此外,在上述实施方式中,在确定是否使第一合分流阀67进行动作时所使用的阈值Qs是最大排出流量Qmax。阈值Qs也可以是小于最大排出流量Qmax的值。
此外,在上述实施方式中,作业机械1是混合动力式的液压挖掘机1。作业机械1可以不是混合动力式的液压挖掘机1。在上述实施方式中,上部回转体2通过电动马达25进行回转,但是也可以通过液压马达进行回转。在液压马达中,可以使回转马达包含在第一液压致动机构和第二液压致动机构的某一方,来计算分配流量和泵输出。
此外,在上述实施方式中,控制***1000应用在液压挖掘机1中。可应用控制***1000的作业机械不局限于液压挖掘机1,能够广泛应用在液压挖掘机以外的液压驱动的作业机械中。
Claims (9)
1.一种控制***,其特征在于,包括:
发动机;
第一液压泵及第二液压泵,其由所述发动机驱动;
开闭装置,其设置于连接所述第一液压泵和所述第二液压泵的流路,能够切换成所述流路被打开的合流状态或所述流路被关闭的分流状态;
第一液压致动机构,其在所述分流状态下被供给从所述第一液压泵排出的液压油;
第二液压致动机构,其在所述分流状态下被供给从所述第二液压泵排出的液压油;
分配流量计算部,其基于所述第一液压致动机构和所述第二液压致动机构各自的液压油的压力、以及为了分别驱动所述第一液压致动机构和所述第二液压致动机构而***作的操作装置的操作量,计算分别向所述第一液压致动机构和所述第二液压致动机构供给的所述液压油的分配流量;
合流状态泵输出计算部,其基于所述分配流量,计算表示在所述合流状态下所要求的所述第一液压泵的输出和所述第二液压泵的输出的合流状态泵输出;
分流状态泵输出计算部,其基于所述分配流量,计算表示在所述分流状态下所要求的所述第一液压泵的输出和所述第二液压泵的输出的分流状态泵输出;
多余输出计算部,其基于所述合流状态泵输出和所述分流状态泵输出,计算所述发动机的多余输出;
降低输出计算部,其基于所述多余输出校正所述发动机的目标输出,来计算与所述目标输出相比降低了的所述发动机的降低输出;以及
发动机控制部,其在所述分流状态下,基于所述降低输出控制所述发动机。
2.根据权利要求1所述的控制***,其特征在于:
所述合流状态泵输出包含在所述合流状态下所要求的所述第一液压泵的输出和所述第二液压泵的输出的总和,
所述分流状态泵输出包含在所述分流状态下所要求的所述第一液压泵的输出和所述第二液压泵的输出的总和,
所述多余输出包含所述合流状态泵输出与所述分流状态泵输出的差。
3.根据权利要求1或2所述的控制***,其特征在于,包括:
泵流量计算部,其基于所述分配流量,分别计算在所述分流状态下从所述第一液压泵排出的所述液压油的排出流量和从所述第二液压泵排出的所述液压油的排出流量,其中,
所述合流状态泵输出计算部,基于在所述分流状态下从所述第一液压泵排出的所述液压油的排出压力和从所述第二液压泵排出的所述液压油的排出压力中排出压力较高的一方的排出压力、在所述分流状态下从所述第一液压泵排出的所述液压油的排出流量、以及在所述分流状态下从所述第二液压泵排出的所述液压油的排出流量,计算所述合流状态泵输出,
所述分流状态泵输出计算部,基于在所述分流状态下从所述第一液压泵排出的所述液压油的排出压力及排出流量、以及在所述分流状态下从所述第二液压泵排出的所述液压油的排出压力及排出流量,计算所述分流状态泵输出。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制***,其特征在于,包括:
目标输出计算部,其基于所述操作装置的操作量、从所述第一液压泵排出的所述液压油的排出压力、以及从所述第二液压泵排出的所述液压油的排出压力,计算所述发动机的目标输出。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制***,其特征在于,包括:
下限转速设定部,其设定表示所述发动机的转速的下限值的下限转速,以便在所述分流状态下使所述液压油按所述分配流量分别供给到所述第一液压致动机构和第二液压致动机构,其中,
所述发动机控制部,将所述发动机控制成以所述下限转速以上的转速进行驱动。
6.根据权利要求5所述的控制***,其特征在于,包括:
开闭装置控制部,其基于所述分配流量与最大排出流量的比较结果,以成为所述合流状态和所述分流状态中的某一方控制所述开闭装置,该最大排出流量是所述第一液压泵和所述第二液压泵各自能排出的所述液压油的最大排出流量,其中,
所述下限转速以上的所述发动机的转速是能够维持所述分流状态的所述发动机的转速。
7. 根据权利要求5或6所述的控制***,其特征在于,包括:
存储部,其存储表示所述发动机的输出与所述发动机的转速的关系的相关数据;以及
目标转速计算部,其基于所述发动机的目标输出和所述相关数据,计算所述分流状态下的所述发动机的目标转速,其中,
所述发动机控制部,将所述发动机控制成以所述目标转速和所述下限转速中转速较高的一方进行驱动。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的控制***,其特征在于,包括:
滤波处理部,其在所述分流状态下,在所述操作装置的操作速度为规定值以上时对所述操作装置的操作量进行滤波处理,其中,
所述分配流量计算部,基于进行所述滤波处理后的所述操作装置的操作量,计算分别向所述第一液压致动机构和所述第二液压致动机构供给的所述液压油的分配流量。
9.一种作业机械,其特征在于,包括:
权利要求1至8中任一项所述的控制***。
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