JP2001323827A

JP2001323827A - ポンプ駆動エンジンの回転数制御装置

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Publication number: JP2001323827A
Application number: JP2000143848A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Komori; 陽一古渡; Keiichiro Nakamura; 恵一郎中村; Masao Nishimura; 正雄西村; Tsukasa Toyooka; 司豊岡; Toichi Hirata; 東一平田; Koji Tahara; 晃司多原
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2000-05-16
Publication date: 2001-11-22
Anticipated expiration: 2020-05-16
Also published as: JP3748759B2

Abstract

(57)【要約】【課題】騒音を抑制できるとともに、メインポンプの
吐出量を増量させることができるポンプ駆動エンジンの
回転数制御装置の提供。【解決手段】メインポンプ５を駆動するエンジン４の
目標回転数を指示するスロットル２と、エンジン４の実
回転数を制御するモータ３及びガバナ４ａから成る回転
数調整装置と、ポンプ５の吐出圧を検出するポンプ圧力
センサ９と、スロットル２から出力される信号、及びポ
ンプ圧力センサ９から出力される信号を入力し、モータ
３を作動させる目標エンジン回転数を出力する制御をお
こなうコントローラ１とを備え、このコントローラ１
が、エンジン出力トルクＴの変化に対しての実エンジン
回転数の描く軌跡を、無負荷時の最高回転数Ｎ４よりも
低い回転数領域内に保つとともに、実エンジン回転数
を、定格回転数Ｎ３よりも高くさせ得るように、上述の
軌跡を設定する設定手段、すなわち関数発生器１ｆ１を
含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等の
建設機械などに備えられるポンプ駆動エンジンの回転数
制御装置に係り、特に騒音を抑制できるポンプ駆動エン
ジンの回転数制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は本発明の対象とするポンプ駆動エ
ンジンの回転数制御装置が備えられる油圧駆動装置の一
例を示す油圧回路図、図１０は従来のポンプ駆動エンジ
ンの回転数制御装置の要部を形成するコントローラの構
成を示すブロック図、図１１は図９に示す油圧駆動装置
において得られるポンプ吐出圧・ポンプ押しのけ容積特
性、およびポンプ吐出圧・ポンプ入力トルク特性を示す
図、図１２は図１０に示す従来技術によって得られる実
エンジン回転数・エンジン出力トルク特性を示す図であ
る。

【０００３】これらの図９〜１２により、一般的な油圧
駆動装置の構成と、このような油圧駆動装置に備えられ
る従来のポンプ駆動エンジンの回転数制御装置について
説明する。

【０００４】図９に示す油圧駆動装置は、例えば油圧シ
ョベルに備えられるもので、エンジン４と、このエンジ
ン４によって駆動する可変容量型の油圧ポンプすなわち
メインポンプ５、及びパイロットポンプ６と、メインポ
ンプ５の吐出量を制御する油圧レギュレータ１０と、メ
インポンプ５から吐出される圧油によって駆動するブー
ムシリンダ、アームシリンダ等のアクチュエータ１３
と、メインポンプ５からアクチュエータ１３に供給され
る圧油の流れを制御するメインスプール７と、このメイ
ンスプール７を切換操作する操作レバー１１と、この操
作レバー１１の操作に応じて作動し、パイロットポンプ
６の圧油をメインスプール７の両端部のいずれかの制御
室に供給するパイロットバルブ１１ａ，１１ｂと、メイ
ンスプール７に一体に設けられ、メインスプール７の中
立時にパイロットバルブ１１ａ，１１ｂと作動油タンク
１２とを連通させるサブスプール８とを備えている。

【０００５】また、メインポンプ５を駆動するエンジン
４の目標回転数を指示する回転数指示手段、すなわちス
ロットル２と、メインポンプ５の吐出圧を検出する圧力
検出手段、すなわちポンプ圧力センサ９と、エンジン４
に供給される燃料の噴射量を調節するガバナ４ａと、こ
のガバナ４ａを回動させるモータ３とを備えている。ガ
バナ４ａとモータ３とにより、エンジン４の実回転数を
制御するいわゆるメカガバナより成る回転数調整装置が
構成されている。

【０００６】さらに、上述の回転数調整装置を構成する
モータ３を作動させる目標エンジン回転数を出力する制
御をおこなうとともに、実エンジン回転数とエンジン出
力トルクとの関係における当該エンジン出力トルクの変
化に対しての当該実エンジン回転数の描く軌跡を、エン
ジン４の構造に伴って決定される無負荷時の最高回転数
よりも低い回転数領域内に位置するように予め設定する
回転数軌跡設定手段を含むコントローラ１を備えてい
る。

【０００７】上述した各構成のうち、本発明の対象とす
るポンプ駆動エンジンの回転数制御装置は、主に、コン
トローラ１と、スロットル２と、モータ３と、ガバナ４
ａと、ポンプ圧力センサ９とによって構成されている。

【０００８】なお、同図９に示すメインポンプ５は図１
１に示すように、ポンプ吐出圧Ｐの増加に応じてポンプ
押しのけ容積ｑが小さくなる特性（Ｐ−ｑ線図）を有す
ることが知られている。このＰ−ｑ線図に伴い、ポンプ
吐出圧Ｐとポンプ入力トルクＴｐとの関係は、同図１１
に示す山形を形成するＰ−Ｔｐ線図のようになる。

【０００９】従来のポンプ駆動エンジンの回転数制御装
置の要部を構成するコントローラ１は、図１０に示すよ
うに、ポンプ圧力センサ９で検出されたポンプ吐出圧Ｐ
に応じた大きさのポンプ入力トルクＴｐを求めて出力す
る関数発生器１ｂと、この関数発生器１ｂから出力され
たポンプ入力トルクＴｐに応じたエンジン出力トルクＴ
を求める演算器１ｃと、この演算器１ｃから出力された
エンジン出力トルクＴに応じた大きさのエンジン回転数
演算値ＮＡを求めて出力する関数発生器１ｄと、前述し
た図９に示すスロットル２から出力された指示信号、す
なわちスロットル電圧Ｖに応じた大きさのエンジン回転
数演算値ＮＢを求めて出力する関数発生器１ａと、上述
の関数発生器１ｄから出力されたエンジン回転数演算値
ＮＡと関数発生器１ａから出力されたエンジン回転数演
算値ＮＢのうちの小さい方の値を選択して目標エンジン
回転数とし、この目標エンジン回転数に相当する駆動信
号をモータ３に出力する選択器１ｅとを備えている。

【００１０】上述した各関数発生器のうちの関数発生器
１ｄは、実エンジン回転数の描く軌跡を、無負荷時の最
高回転数よりも小さい回転数領域内に位置するように予
め設定する上述の回転数軌跡設定手段を構成するもので
あり、エンジン出力トルクＴの増加に応じて直線的に、
すなわち比例して増加するエンジン回転数演算値ＮＡの
関係が設定されている。エンジン出力トルクＴが例えば
Ｔｍｉｎ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔｍａｘと増加するに従って、
エンジン回転数演算値ＮＡは、Ｎｒ１、Ｎｒ２、Ｎｒ
３、Ｎｒ４と増加する関係となっている。

【００１１】上述したコントローラ１の構成を含む図９
に示す油圧駆動装置では、エンジン４を作動させてメイ
ンポンプ５、パイロットポンプ６を駆動させている状態
において操作レバー１１を操作し、例えばパイロットバ
ルブ１１ｂが作動すると、パイロットポンプ６から吐出
される圧油がメインスプール７の同図９の右側の制御室
に与えられ、これによりメインスプール７は右位置に切
換えられる。これに伴い、メインポンプ５から吐出され
る圧油がメインスプール７を介してアクチュエータ１３
のボトム室１３ｂに与えられ、ピストン１３ａが伸長す
る。このピストン１３ａの伸長動作により該当するブー
ム、アーム等の作業機が作動し、掘削作業等が実施され
る。

【００１２】このような動作の間、ポンプ圧力センサ９
によってポンプ吐出圧Ｐが検出され、コントローラ１の
関数発生器１ｂでポンプ吐出圧Ｐに応じたポンプ入力ト
ルクＴｐが求められ、このポンプ入力トルクＴｐに応じ
て演算器１ｃでエンジン出力トルクＴが求められ、関数
発生器１ｄでエンジン出力トルクＴに応じたエンジン回
転数演算値ＮＡが求められる。ここで、スロットル２が
フル操作され、関数発生器１ａでエンジン回転数演算値
ＮＢがＮｒ４となっているような場合には、選択器１ｅ
では、主に小さい値を形成するエンジン回転数演算値Ｎ
Ａが目標エンジン回転数として選択され、該当する値の
駆動信号がモータ３に出力される。これによりモータ３
が駆動してガバナ４ａを適宜回動させ、エンジン４に供
給される燃料の噴射量が調節される。この調節に応じて
エンジン４の実回転数が制御される。

【００１３】なお、スロットル２によって出力されたス
ロットル電圧Ｖが例えばＶ１で、エンジン回転数演算値
ＮＢが、前述したＮｒ１よりも小さくなるＮｍｉｎとな
るような場合には、選択器１ｅではエンジン回転数演算
値ＮＢが目標エンジン回転数として選択され、該当する
値の駆動信号がモータ３に出力される。これにより、上
述のようにモータ３が駆動し、ガバナ４ａが適宜回動
し、燃料噴射量が調節され、エンジン４の実回転数が例
えば負荷によりエンストを生じない最小回転数であるア
イドル回転数に制御される。

【００１４】ここで実エンジン回転数・エンジン出力ト
ルク特性は図１２に示すものであり、エンジン４の構造
に伴って決定される無負荷時、すなわち同図１２に示す
エンジン出力トルクＴが最小のＴｍｉｎの時で、ガバナ
４ａが最高の高さ位置であるガバナ位置Ｄとなるとき
に、実エンジン回転数が最高回転数Ｎ４となる。掘削作
業等が中断されているときなどに、この状態になると、
高いエンジン音が発生する。また、エンジン１を冷却す
るファンの音も高くなる。これらの相乗により騒音が発
生し、オペレータや当該油圧ショベルの周囲に不快感を
与えやすい。

【００１５】なお、同図１２のガバナ位置Ｄにあって、
エンジン出力トルクＴが最大のＴｍａｘのときに定格回
転ポイント２０に至り、このときの実エンジン回転数が
定格回転数Ｎ３となる。

【００１６】上述した従来技術では、コントローラ１の
関数発生器１ｄの設定により、エンジン出力トルクＴが
Ｔｍｉｎのときには、ガハナ位置Ｄに比べて低いガバナ
位置Ａとして、エンジン回転数演算値ＮＡをＮｒ１と低
い値となるように設定してある。すなわち、図１２のＴ
ｍｉｎのラインと、ガバナ位置Ａのラインとの交点が定
格回転数Ｎ３のライン上に位置するように予め設定され
ている。

【００１７】また、エンジン出力トルクＴがＴｍｉｎよ
りも大きくなったＴ１のときには、ガバナ位置Ａよりも
高くなるもののガバナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ｂ
として、エンジン回転数演算値ＮＡをＮｒ１より高いＮ
ｒ２となるように設定してある。すなわち、図１２のＴ
１のラインとガバナ位置Ｂのラインとの交点が定格回転
数Ｎ３のライン上に位置するように予め設定されてい
る。

【００１８】また、エンジン出力トルクＴがＴ１よりも
大きくなったＴ２のときには、ガバナ位置Ｂよりも高く
なるもののガバナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ｃとし
て、エンジン回転数演算値ＮＡをＮｒ２より高いＮｒ３
となるように設定してある。すなわち、図１２のＴ２の
ラインとガバナ位置Ｃのラインとの交点が定格回転数Ｎ
３のライン上に位置するように予め設定されている。

【００１９】なお、関数発生器１ｄのエンジン回転数演
算値Ｎｒ３よりも大きいＮｒ４は、図１２に示す定格回
転数Ｎ３を与える回転数演算値である。

【００２０】関数発生器１ｄにおいて、上述のようにエ
ンジン出力トルクＴとエンジン回転数演算値ＮＡの関係
を予め設定することにより、エンジン出力トルクＴの変
化に対して実エンジン回転数が描く軌跡、すなわち図１
２に示すエンジン回転数軌跡２１は、無負荷時の最高回
転数Ｎ４よりも低い回転数領域内に位置する定格回転数
Ｎ３上に保たれる。

【００２１】これにより上述した図１０等に示す従来技
術にあっては、エンジン出力トルクＴの変動にかかわら
ずエンジン４の実回転数を安定に保つことができるとと
もに、最高回転数Ｎ４よりも低い定格回転数Ｎ３でエン
ジン４を回転させることができるので、騒音を抑制させ
ることができる。

【００２２】上述した従来技術に相当する公知技術とし
ては、特開平３−２１３６３２号公報に示されるものが
ある。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上述した図１０等に示
す従来の回転数制御装置では、エンジン出力トルクＴの
変動にかかわらず実エンジン回転数を無負荷時の最高回
転数Ｎ４よりも低い定格回転数Ｎ３とすることができる
ので騒音を抑制できる。しかしながら、本来出し得るエ
ンジン回転数である最高回転数Ｎ４よりも低い回転数に
常時保つことから、図９に示すメインポンプ５の吐出量
に制約を受け、このため作業の種類によっては望ましい
作業性が得られないことがある。

【００２４】例えば、当該油圧ショベルで実施されるア
ームクラウド操作とか、加速動作終了後の旋回操作など
の軽負荷時、例えばエンジン出力トルクＴが図１２のＴ
１となるような時でも、実エンジン回転数が最高回転数
Ｎ４よりも低い定格回転数Ｎ３であることから、メイン
ポンプ５の吐出量を増量させることができず、このため
該当する操作の速度が遅くなり、作業性の向上を見込め
ない問題がある。

【００２５】本発明は、上記した従来技術における実状
からなされたもので、その目的は、騒音を抑制できると
ともに、メインポンプの吐出量を増量させることができ
るポンプ駆動エンジンの回転数制御装置を提供すること
にある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ポンプを駆動するエンジンの目標回転数
を指示する回転数指示手段と、上記エンジンの実回転数
を制御する回転数調整装置と、上記ポンプの吐出圧を検
出する圧力検出手段と、上記回転数指示手段から出力さ
れる信号、及び上記圧力検出手段から出力される信号を
入力し、上記回転数調整装置を作動させる目標エンジン
回転数を出力する制御をおこなうとともに、実エンジン
回転数とエンジン出力トルクとの関係における当該エン
ジン出力トルクの変化に対しての当該実エンジン回転数
の描く軌跡を、上記エンジンの構造に伴って決定される
無負荷時の最高回転数よりも低い回転数領域内に位置す
るように予め設定する回転数軌跡設定手段を含むコント
ローラとを備えたポンプ駆動エンジンの回転数制御装置
において、上記コントローラに含まれる上記回転数軌跡
設定手段が、上記実エンジン回転数を、上記エンジン出
力トルクが最大の時の実エンジン回転数である定格回転
数よりも高くさせ得るように、上記軌跡を設定する設定
手段からなる構成にしてある。

【００２７】このように構成した本発明にあっては、基
本的には、コントローラに含まれる回転数軌跡設定手段
によって実エンジン回転数が描く軌跡を、無負荷時の最
高回転数よりも低い領域内に保持するので、エンジンの
回転数の上昇が制限され騒音を抑制することができる。
また特に、回転数軌跡設定手段により、実エンジン回転
数を定格回転数よりも高くさせ得るようにしてあること
から、軽負荷時等のようにエンジン出力トルクが小さい
場合でも、定格回転数よりも高い実エンジン回転数とす
ることができ、ポンプの吐出量を増量させることができ
る。

【００２８】なお、上述した回転数軌跡設定手段は、上
記エンジン出力トルクが所定の小さな値であるときの実
エンジン回転数を、上記定格回転数に一致させるように
上記軌跡を設定する設定手段から成るものであってもよ
い。

【００２９】また、上述した回転数軌跡設定手段は、上
記エンジン出力トルクが所定の小さな値であるときの実
エンジン回転数を、上記定格回転数よりも低くさせるよ
うに上記軌跡を設定する設定手段から成るものであって
もよい。

【００３０】また、上述した回転数軌跡設定手段は、上
記エンジン出力トルクが所定の小さな値であるときの実
エンジン回転数を、上記定格回転数よりも高くさせるよ
うに上記軌跡を設定する設定手段から成るものであって
もよい。

【００３１】このようなポンプ駆動エンジンの回転数制
御装置は、ポンプから吐出される圧油に応じて駆動する
作業機を有する機械、例えばブームやアームを有する油
圧ショベルに設けるのに好適である。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下，本発明のポンプ駆動エンジ
ンの回転数制御装置の実施形態を図に基づいて説明す
る。

【００３３】図１は本発明の第１実施形態の要部を形成
するコントローラの構成を示すブロック図、図２は図１
に示す第１実施形態によって得られる実エンジン回転数
・エンジン出力トルク特性を示す図である。なお、本実
施形態及び後述する各実施形態も例えば前述した図９に
示すような油圧駆動装置に設けられるものであり、当該
油圧駆動装置は、例えば油圧ショベルに備えられるよう
になっている。したがって、以下の説明にあっては、必
要に応じて前述した図９に示す符号を用いて説明をおこ
なう。

【００３４】また、図１は前述した図１０に対応させて
描いてあり、図２は前述した図１２に対応させて描いて
ある。図１，２において前述したものと同等のものは同
じ符号で示してある。

【００３５】はじめに、前述と重複するが、この第１実
施形態のポンプ駆動エンジン回転数制御装置の概略構成
について説明する。

【００３６】この第１実施形態も、メインポンプ５を駆
動するエンジン４の目標回転数を指示する回転数指示手
段、すなわちスロットル２と、メインポンプ５の吐出圧
を検出する圧力検出手段、すなわちポンプ圧力センサ９
と、エンジン４に供給される燃料の噴射量を調節するガ
バナ４ａと、このガバナ４ａを回動させるモータ３とを
備えている。ガバナ４ａとモータ３とにより、エンジン
４の実回転数を制御するいわゆるメカガバナから成る回
転数調整装置が構成されている。また、この回転数調整
装置を構成するモータ３を作動させる目標エンジン回転
数を出力する制御をおこなうとともに、実エンジン回転
数とエンジン出力トルクＴとの関係における当該エンジ
ン出力トルクＴの変化に対しての当該実エンジン回転数
の描く軌跡を、エンジン４の構造に伴なって決定される
無負荷時の最高回転数Ｎ４よりも低い回転数領域内に位
置するように予め設定する回転数軌跡設定手段を含むコ
ントローラ１を備えている。

【００３７】このコントローラ１は、図１に示すよう
に、ポンプ圧力センサ９で検出されたポンプ吐出圧Ｐに
応じた大きさのポンプ入力トルクＴｐを求めて出力する
関数発生器１ｂと、この関数発生器１ｂから出力された
ポンプ入力トルクＴｐに応じたエンジン出力トルクＴを
求める演算器１ｃと、この演算器１ｃから出力されたエ
ンジン出力トルクＴに応じた大きさのエンジン回転数演
算値ＮＡを求めて出力する関数発生器１ｆ１と、スロッ
トル２から出力された指示信号、すなわちスロットル電
圧Ｖに応じた大きさのエンジン回転数演算値ＮＢを求め
て出力する関数発生器１ａと、関数発生器１ｆ１から出
力されたエンジン回転数演算値ＮＡと関数発生器１ａか
ら出力されたエンジン回転数演算値ＮＢのうちの小さい
方の値を選択して目標エンジン回転数とし、この目標エ
ンジン回転数に相当する駆動信号をモータ３に出力する
選択器１ｅとを備えている。

【００３８】上述した関数発生器１ｆ１は、実エンジン
回転数の描く軌跡を、無負荷時の最高回転数Ｎ４よりも
小さい回転数領域内に位置するように予め設定するとと
もに、実エンジン回転数を、エンジン出力トルクＴが最
大の時の実エンジン回転数である定格回転数Ｎ３よりも
高くさせ得るように、上述の軌跡を設定する回転数軌跡
設定手段を構成している。

【００３９】同図１に示すように、関数発生器１ｆ１の
エンジン出力トルクＴとエンジン回転数演算値ＮＡとの
関係は、エンジン出力トルクＴがたとえばＴｍｉｎ、Ｔ
３、Ｔ１、Ｔ２、Ｔｍａｘと増加するに伴って、エンジ
ン回転数演算値ＮＡが、Ｎｒ１、Ｎｒ２、Ｎｒ３、Ｎｒ
４と上に凸の曲線状に増加する関係にしてある。

【００４０】このような関数発生器１ｆ１を設けたこと
により、この第１実施形態にあっては、同図１に示すよ
うに、エンジン出力トルクＴがＴｍｉｎのときは、ガバ
ナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ａとして、エンジン回
転数演算値ＮＡをＮｒ１と低い値となるように設定して
ある。すなわち、図２のＴｍｉｎのラインと、ガバナ位
置Ａのラインとの交点が定格回転数Ｎ３に一致するよう
に予め設定されている。

【００４１】そして、エンジン出力トルクＴがＴｍｉｎ
よりもわずかに大きくなったＴ３のときには、ガバナ位
置Ａよりも高くなるもののガバナ位置Ｄに比べて低いガ
バナ位置Ｂとして、エンジン回転数演算値ＮＡをＮｒ１
より高いＮｒ２となるように設定してある。このとき、
同図１の関数発生器１ｆ１のエンジン出力トルクＴとエ
ンジン回転数演算値ＮＡの関係が上に凸の曲線であるこ
とにより、図２のＴ３のラインとガバナ位置Ｂのライン
の交点である実エンジン回転数２３は、定格回転数Ｎ３
より大きく、最高回転数Ｎ４より小さいＮ５となる。

【００４２】また、エンジン出力トルクＴがＴ３よりも
大きいＴ１のときには、ガバナ位置Ｂよりも高くなるも
ののガバナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ｃとして、エ
ンジン回転数演算値ＮＡをＮｒ２より高いＮｒ３となる
ように設定してある。このとき、前述と同様に同図１の
関数発生器１ｆ１のエンジン出力トルクＴとエンジン回
転数演算値ＮＡの関係が上に凸となる曲線の関係である
ことから、図２のＴ１のラインとガバナ位置Ｃのライン
の交点である実エンジン回転数は、前述の実エンジン回
転数Ｎ５より大きく、最高回転数Ｎ４より小さいＮ６と
なる。

【００４３】また、エンジン出力トルクＴがＴ１よりも
大きいＴ２のときには、ガバナ位置Ｃよりも高くなる最
高のガバナ位置Ｄとして、エンジン回転数演算値ＮＡを
Ｎｒ３より高いＮｒ４となるように設定してある。すな
わち、同図２のＴ２のラインとガバナ位置Ｄのラインの
交点が、前述した実エンジン回転数Ｎ６のライン上に位
置するように予め設定されている。

【００４４】エンジン出力トルクＴがＴ２からＴｍａｘ
の間では、関数発生器１ｆ１のエンジン回転数演算値Ｎ
ＡはＮｒ４に保持される。すなわち、同図２の実エンジ
ン回転数Ｎ６と定格回転数Ｎ３との間の実エンジン回転
数となるように予め設定されている。

【００４５】図２の２２は、この第１実施形態における
エンジン回転数軌跡を示している。

【００４６】このように構成した第１実施形態では、図
９に示すエンジン４の駆動によりメインポンプ５から圧
油を吐出させて該当する作業をおこなつている間、ポン
プ圧力センサ９によってポンプ吐出圧Ｐが検出され、コ
ントローラ１の関数発生器１ｂでポンプ吐出圧Ｐに応じ
たポンプ入力トルクＴｐが求められ、このポンプ入力ト
ルクＴｐに応じて演算器１ｃでエンジン出力トルクＴが
求められ、関数発生器１ｆ１でエンジン出力トルクＴに
応じたエンジン回転数演算値ＮＡが求められる。ここ
で、スロットル２がフル操作され関数発生器１ａでエン
ジン回転数演算値ＮＢがＮｒ４となっているような場合
には、選択器１ｅでは主に小さい方の値を形成するエン
ジン回転数演算値ＮＡが目標エンジン回転数として選択
され、該当する値の駆動信号がモータ３に出力される。
これによりモータ３が駆動してガバナ４ａを適宜回動さ
せ、エンジン４に供給される燃料の噴射量が調節され
る。この調節に応じてエンジン４の実回転数が制御され
る。

【００４７】なお、スロットル２によって出力されたス
ロットル電圧が例えばＶ１で、エンジン回転数演算値Ｎ
ＢがＮｒ１よりも小さくなるＮｍｉｎとなるような場合
には、エンジン回転数演算値ＮＢが目標エンジン回転数
として選択され、該当する値の駆動信号がモータ３に出
力される。これにより上述のようにモータ３が駆動し、
ガバナ４ａが適宜回動し、燃料噴射量が調節され、実エ
ンジン回転数が例えば負荷によりエンストを生じない最
小回転数であるアイドル回転数に制御される。

【００４８】このように構成した第１実施形態にあって
は、図２のエンジン回転数軌跡２２で示すように、エン
ジン出力トルクＴの変動にかかわらず、実エンジン回転
数を、無負荷時に得られる最高回転数Ｎ４よりも低い回
転数とすることができ、これにより騒音を抑制でき、オ
ペレータや当該油圧ショベルの周囲に与える不快感を軽
減できる。

【００４９】また、当該油圧ショベルで実施されるアー
ムクラウド操作とか、加速動作終了後の旋回操作などの
軽負荷時、たとえばエンジン出力トルクＴが図２のＴ１
となるときでも、実エンジン回転数を定格回転数Ｎ３よ
り大きいＮ６とすることができる。これによりメインポ
ンプ５の吐出量を増量させることができ、該当する動作
の速度を速くして、作業性を向上させることができる。

【００５０】図３は本発明の第２実施形態の要部を形成
するコントローラの構成を示すブロック図、図４は図３
に示す第２実施形態によって得られる実エンジン回転数
・エンジン出力トルク特性を示す図である。

【００５１】この第２実施形態は、コントローラ１に含
まれる回転数軌跡設定手段、すなわち関数発生器１ｆ２
だけが、前述した第１実施形態と異なっている。他の構
成は前述した第１実施形態と同等である。

【００５２】この第２実施形態における関数発生器１ｆ
２は、実エンジン回転数の描く軌跡を、無負荷時の最高
回転数Ｎ４よりも小さい回転数領域内に位置するように
予め設定するとともに、実エンジン回転数を、定格回転
数Ｎ３よりも高くさせ得るように、かつ、エンジン出力
トルクが所定の小さな値、すなちＴ４の時の実エンジン
回転数を、定格回転数Ｎ３よりも低くさせるように、上
述の軌跡を設定するものである。

【００５３】同図３に示すように、関数発生器１ｆ２の
エンジン出力トルクＴとエンジン回転数演算値ＮＡの関
係は、エンジン出力トルクＴがたとえばＴ４，Ｔ３，Ｔ
１と増加するに従って、エンジン回転数演算値ＮＡが、
Ｎｒ５，Ｎｒ２，Ｎｒ３と上に凸の曲線状に増加し、エ
ンジン出力トルクＴがＴ１からＴ２と増加するに従っ
て、エンジン回転数演算値ＮＡが、Ｎｒ３からＮｒ４に
直線的に、すなわち比例して増加し、エンジン出力トル
クＴがＴ２からＴｍａｘと増加するに従って、一定のエ
ンジン回転数Ｎｒ４をとる関係となっている。

【００５４】このような関数発生器１ｆ２を設けたこと
により、この第２実施形態にあっては、同図３に示すよ
うに、エンジン出力トルクＴがＴ４のときには、ガバナ
位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ａ１、すなわち前述した
第１実施形態に係る図２に示すガバナ位置Ａよりもさら
に低いガバナ位置Ａ１として、エンジン回転数演算値Ｎ
Ａを前述した第１実施形態に係る図１の関数発生器１ｆ
１のＮｒ１よりもさらに低いＮｒ５となるように設定し
てある。すなわち、図４のＴ４のラインと、ガバナ位置
Ａ１のラインとの交点である実エンジン回転数２５が、
定格回転数Ｎ３よりも低いＮ７となるように予め設定さ
れている。

【００５５】エンジン出力トルクＴがＴ４よりも大きい
Ｔ３のときには、ガバナ位置Ａ１よりも高くなるものの
ガバナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ｂとして、エンジ
ン回転数演算値ＮＡをＮｒ５より高いＮｒ２となるよう
に設定してある。このとき、同図３の関数発生器１ｆ２
中に示すエンジン出力トルクＴとエンジン回転数演算値
ＮＡの関係が上に凸の曲線であることにより、図４のＴ
３のラインとガバナ位置Ｂのラインの交点である実エン
ジン回転数は、定格回転数Ｎ３より大きく、最高回転数
Ｎ４より小さいＮ５となる。

【００５６】また、エンジン出力トルクＴがＴ３よりも
大きいＴ１のときには、ガバナ位置Ｂよりも高くなるも
ののガバナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ｃとして、エ
ンジン回転数演算値ＮＡをＮｒ２より高いＮｒ３となる
ように設定してある。このとき、前述と同様に同図３の
関数発生器１ｆ２中に示すエンジン出力トルクＴとエン
ジン回転数演算値ＮＡの関係が上に凸の曲線であること
から、図２のＴ２のラインとガバナ位置Ｃのラインの交
点である実エンジン回転数は、前述の実エンジン回転数
Ｎ５より大きく、最高回転数Ｎ４より小さいＮ６とな
る。

【００５７】また、エンジン出力トルクＴがＴ１からＴ
２の間では、エンジン回転数演算値ＮＡはＮｒ３からＮ
ｒ４の間で比例的に増加するようになっている。すなわ
ち、図４のＴ２のラインとガバナ位置Ｄのラインの交点
である実エンジン回転数が、前述したＮ６上に位置する
ように予め設定されている。

【００５８】エンジン出力トルクがＴ２からＴｍａｘの
間では、エンジン回転数演算値ＮＡはＮｒ４に保持され
る。すなわち、図４の実エンジン回転数Ｎ６と定格回転
数Ｎ３との間の実エンジン回転数となるように予め設定
されている。

【００５９】図４の２４は、この第２実施形態における
エンジン回転数軌跡を示している。

【００６０】このように構成した第２実施形態にあって
も、前述した第１実施形態におけるのと同様に、騒音の
抑制による不快感の軽減と、メインポンプ５の吐出量の
増量による作業性の向上を実現できる。特に、エンジン
出力トルクＴが所定の小さい値であるＴ４のときには、
実エンジン回転数を定格回転数Ｎ３よりもさらに小さな
回転数Ｎ７とすることができ、騒音の抑制に貢献し、当
該油圧ショベルの非操作時の燃費を低減させることがで
きる。

【００６１】図５は本発明の第３実施形態の要部を形成
するコントローラの構成を示すブロック図、図６は図５
に示す第３実施形態によって得られる実エンジン回転数
・エンジン出力トルク特性を示す図である。

【００６２】この第３実施形態も、コントローラ１に含
まれる回転数軌跡設定手段、すなわち関数発生器１ｆ３
だけが、前述した第１，第２実施形態と異なっている。
他の構成は前述した第１，第２実施形態と同等である。

【００６３】この第３実施形態における関数発生器１ｆ
３は、実エンジン回転数の描く軌跡を、無負荷時の最高
回転数Ｎ４よりも小さい回転数領域内に位置するように
予め設定するとともに、実エンジン回転数を、定格回転
数Ｎ３よりも高くさせ得るように、かつ、エンジン出力
トルクが所定の小さい値、すなわちＴ３の時の実エンジ
ン回転数を、定格回転数Ｎ３よりも高くさせるように、
上述の軌跡を設定するものである。

【００６４】同図５に示すように、関数発生器１ｆ３の
エンジン出力トルクＴとエンジン回転数演算値ＮＡとの
関係は、エンジン出力トルクＴが、前述した図１０に示
す関数発生器１ｄのエンジン出力トルクＴの最小値Ｔｍ
ｉｎよりもわずかに大きいＴ３、Ｔ３より大きいＴ１、
Ｔ１より大きいＴ２と増加するに従って、エンジン回転
数演算値ＮＡが、Ｎｒ２，Ｎｒ３，Ｎｒ４と直線的に、
すなわち比例して増加し、エンジン出力トルクＴがＴ２
からＴｍａｘと増加するに従って、一定のエンジン回転
数演算値Ｎｒ４をとる関係となっている。

【００６５】このような関数発生器１ｆ３を設けたこと
により、この第３実施形態にあっては、同図５に示すよ
うに、エンジン出力トルクＴが所定の小さな値Ｔ３のと
きには、ガバナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ｂとし
て、エンジン回転数演算値ＮＡを、Ｎｒ２となるように
設定してある。すなわち、図６のＴ３のラインと、ガバ
ナ位置Ｂのラインとの交点である実エンジン回転数２７
が、定格回転数Ｎ３よりもわずかに高いＮ５となるよう
に予め設定されている。

【００６６】エンジン出力トルクＴがＴ３よりも大きく
なったＴ１のときには、ガバナ位置Ｂよりも高くなるも
ののガバナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ｃとして、エ
ンジン回転数演算値ＮＡをＮｒ２より高いＮｒ３となる
ように設定してある。このとき、同図５の関数発生器１
ｆ３中に示すエンジン出力トルクＴとエンジン回転数演
算値ＮＡの関係が比例関係であることにより、図６のＴ
１のラインと、ガバナ位置Ｃのラインの交点は、前述し
た実エンジン回転数Ｎ５のライン上に位置する。すなわ
ち、このときの実エンジン回転数はＮ５に保たれる。

【００６７】また、エンジン出力トルクＴがＴ１よりも
大きいＴ２のときには、ガバナ位置Ｄとして、エンジン
回転数演算値ＮＡをＮｒ３より高いＮｒ４となるように
設定してある。このとき、前述したように同図５の関数
発生器１ｆ３中に示すエンジン出力トルクＴとエンジン
回転数演算値ＮＡの関係が比例関係であることにより、
図６のＴ２のラインと、ガバナ位置Ｄのラインの交点
は、実エンジン回転数Ｎ５のライン上に位置する。この
ときも実エンジン回転数はＮ５に保たれる。

【００６８】エンジン出力トルクＴがＴ２からＴｍａｘ
の間では、エンジン回転数演算値ＮＡはＮｒ４に保持さ
れる。すなわち、図６の実エンジン回転数Ｎ５と定格回
転数Ｎ３との間の実エンジン回転数となるように予め設
定されている。

【００６９】図６の２６は、この第３実施形態における
エンジン回転数軌跡を示している。

【００７０】このように構成した第３実施形態にあって
も、前述した第１実施形態におけるのと同様に、騒音の
抑制による不快感の軽減と、メインポンプ５の吐出量の
増量による作業性の向上を実現できる。特に、エンジン
出力トルクＴが比較的小さいＴ１前後にあっては、エン
ジン出力トルクＴの変動にかかわらず、実エンジン回転
数がＮ５に保たれることから、メインポンプ５の吐出量
を安定して供給でき、微操作作業等において精度の高い
作業を実現できる。

【００７１】図７は本発明の第４実施形態の要部を形成
するコントローラの構成を示すブロック図である。

【００７２】この第４実施形態では、メインポンプが複
数、例えば２つのポンプから成り、それぞれのポンプの
吐出圧を検出するポンプ圧センサを設けてある。コント
ローラ１は、２つのポンプ圧センサから出力されるポン
プ吐出圧のうちの大きい方を選択する選択器１ｇを備
え、この選択器１ｇで選択されたポンプ吐出圧Ｐが関数
発生器１ｂに出力されるようになっている。その他の構
成は前述した第１実施形態と同等である。

【００７３】このように複数のメインポンプを備えた第
４実施形態であっても、メインポンプの吐出圧のうちの
最大のものを選択することにより、前述した第１実施形
態と同等の作用効果が得られる。

【００７４】図８は本発明の第５実施形態の要部を形成
するコントローラの構成を示すブロック図である。

【００７５】この第５実施形態では、コントローラ１
が、ポンプ吐出圧Ｐに基づいてメインポンプ５の押しの
け容積ｑを求める演算をおこなう関数発生器１ｈと、ポ
ンプ吐出圧Ｐ、及び関数発生器１ｈから出力される押し
のけ容積ｑに基づいてポンプ入力トルクＴｐを演算する
演算器１ｉとを備え、この演算器１ｉで演算されたポン
プ入力トルクＴｐが、演算器１ｃに出力されるようにな
っている。その他の構成は前述した第１実施形態と同等
である。

【００７６】このようにポンプ入力トルクＴｐを、ポン
プ吐出圧Ｐと押しのけ容積ｑとから演算するように構成
したものも、前述した第１実施形態と同等の作用効果が
得られる。

【００７７】なお、上記各実施形態にあっては、エンジ
ン４の実回転数を制御する回転数調整装置を、モータ３
とガバナ４ａによって構成してあるが、本発明は、この
ように構成することには限られず、電子ガバナによって
構成してもよい。

【００７８】

【発明の効果】本願の各請求項に係る発明によれば、騒
音を抑制できるとともに、メインポンプの吐出量を増量
させることができ、これにより騒音による不快感を軽減
できるとともに、従来に比べて作業性を向上させること
ができる。

【００７９】特に請求項３に係る発明によれば、騒音の
抑制にさらに貢献するとともに、非操作時の燃費を低減
させることができる。

【００８０】また、請求項４に係る発明によれば、微操
作を伴う作業等において精度の高い作業を実現させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のポンプ駆動エンジンの回転数制御装置
の第１実施形態の要部を形成するコントローラの構成を
示すブロック図である。

【図２】図１に示す第１実施形態によって得られる実エ
ンジン回転数・エンジン出力トルク特性を示す図であ
る。

【図３】本発明の第２実施形態の要部を形成するコント
ローラの構成を示すブロック図である。

【図４】図３に示す第２実施形態によって得られる実エ
ンジン回転数・エンジン出力トルク特性を示す図であ
る。

【図５】本発明の第３実施形態の要部を形成するコント
ローラの構成を示すブロック図である。

【図６】図５に示す第３実施形態によって得られる実エ
ンジン回転数・エンジン出力トルク特性を示す図であ
る。

【図７】本発明の第４実施形態の要部を形成するコント
ローラの構成を示すブロック図である。

【図８】本発明の第５実施形態の要部を形成するコント
ローラの構成を示すブロック図である。

【図９】本発明の対象とするポンプ駆動エンジンの回転
数制御装置が備えられる油圧駆動装置の一例を示す油圧
回路図である。

【図１０】従来のポンプ駆動エンジンの回転数制御装置
の要部を形成するコントローラの構成を示すブロック図
である。

【図１１】図９に示す油圧駆動装置において得られるポ
ンプ吐出圧・ポンプ押しのけ容積特性、及びポンプ吐出
圧・ポンプ入力トルク特性を示す図である。

【図１２】図１０に示す従来技術によって得られる実エ
ンジン回転数・エンジン出力トルク特性を示す図であ
る。

【符号の説明】

１コントローラ１ａ関数発生器１ｂ関数発生器１ｃ演算器１ｅ選択器１ｆ１関数発生器（回転数軌跡設定手段）１ｆ２関数発生器（回転数軌跡設定手段）１ｆ３関数発生器（回転数軌跡設定手段）１ｇ選択器１ｉ演算器１ｈ関数発生器２スロットル（回転数指示手段）３モータ（回転数調整装置）４エンジン４ａガバナ（回転数調整装置）５メインポンプ２０定格回転ポイント２２エンジン回転数軌跡２４エンジン回転数軌跡２６エンジン回転数軌跡

フロントページの続き (72)発明者西村正雄茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者豊岡司茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者平田東一茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者多原晃司茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB06 AC06 BA01 CA02 DA04 DB02 3G093 AA10 AA14 BA32 DA01 DB27 EA03 EB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプを駆動するエンジンの目標回転数
を指示する回転数指示手段と、上記エンジンの実回転数
を制御する回転数調整装置と、上記ポンプの吐出圧を検
出する圧力検出手段と、上記回転数指示手段から出力される信号、及び上記圧力
検出手段から出力される信号を入力し、上記回転数調整
装置を作動させる目標エンジン回転数を出力する制御を
おこなうとともに、実エンジン回転数とエンジン出力ト
ルクとの関係における当該エンジン出力トルクの変化に
対しての当該実エンジン回転数の描く軌跡を、上記エン
ジンの構造に伴って決定される無負荷時の最高回転数よ
りも低い回転数領域内に位置するように予め設定する回
転数軌跡設定手段を含むコントローラとを備えたポンプ
駆動エンジンの回転数制御装置において、上記コントローラに含まれる上記回転数軌跡設定手段
は、上記実エンジン回転数を、上記エンジン出力トルク
が最大の時の実エンジン回転数である定格回転数よりも
高くさせ得るように、上記軌跡を設定する設定手段であ
ることを特徴とするポンプ駆動エンジンの回転数制御装
置。
【請求項２】上記回転数軌跡設定手段は、上記エンジ
ン出力トルクが所定の小さな値であるときの実エンジン
回転数を、上記定格回転数に一致させるように上記軌跡
を設定する設定手段であることを特徴とする請求項１記
載のポンプ駆動エンジンの回転数制御装置。
【請求項３】上記回転数軌跡設定手段は、上記エンジ
ン出力トルクが所定の小さな値であるときの実エンジン
回転数を、上記定格回転数よりも低くさせるように上記
軌跡を設定する設定手段であることを特徴とする請求項
１記載のポンプ駆動エンジンの回転数制御装置。
【請求項４】上記回転数軌跡設定手段は、上記エンジ
ン出力トルクが所定の小さな値であるときの実エンジン
回転数を、上記定格回転数よりも高くさせるように上記
軌跡を設定する設定手段であることを特徴とする請求項
１記載のポンプ駆動エンジンの回転数制御装置。
【請求項５】油圧ショベルに備えられることを特徴と
する請求項１〜４のいずれかに記載のポンプ駆動エンジ
ンの回転数制御装置。