JP2005098216A - エンジン出力制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 燃費を大幅に改善できるエンジン出力制御装置を提供すること。
【解決手段】合計負荷演算手段33は、時々刻々と変化する油圧モータ、エアコン、F,R油圧ポンプの稼働負荷を、油圧センサ17〜19からの検出信号、スイッチ20からのオンオフ信号等に基づいて演算し、各稼働負荷から合計負荷を演算する。そして、合計負荷に応じた必要最小限のグロス出力となるように、出力設定手段34がグロス出力カーブG1,G2,G3…を選択する。従って、冷却ファン用の油圧モータのみならず、複数の負荷装置での稼働負荷を緻密に演算して合計負荷を算出することにより、それらの合計負荷が小さい時には常にグロス出力を確実に抑えることが可能であり、出力低減率を大きくでき、また、出力低減時間を長くして燃費を大幅に改善できる。
【選択図】 図2
Description
そこで、作業機の稼働負荷が大きい場合で、かつエンジンや油圧システムをさほど冷却する必要がない場合には、前記ファンを常時フル稼働させてくのではなく、一時的に停止させたり、あるいは低速で稼働させたりして、これによって生じる余剰出力を作業機の駆動用に補填し、よって作業機をより高出力で駆動することが提案されている(例えば、特許文献1)。
そこで、燃費改善が切望されている近年では、エンジン冷却ファンによる稼働負荷に注目し、この稼働負荷の分だけを差し引いたネット出力を作業機駆動用の出力として一定に維持しつつ、グロス出力を冷却ファンの稼働状況に応じて調整する制御が提案されている(非特許文献1)。
ここで、エンジン直結動力源としては、請求項3に記載の作業機駆動用動力源は含まれず、トランスミッション、発電機(バッテリ充電用のオルタネータとは異なり、大型のもの)、作業機駆動用以外に用いられる油圧ポンプ等である。
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態に係るコントローラ(エンジン出力制御装置)30が搭載された油圧ショベル1を示す模式図である。
油圧ショベル1は、ディーゼルエンジン2の出力でフロント油圧ポンプ(作業機駆動用動力源、負荷装置)3およびリア油圧ポンプ(作業機駆動用動力源、負荷装置)4を駆動し、これらから吐出する作動油による油圧を操作弁5で切り換えてバケットシリンダ6、アームシリンダ7、ブームシリンダ8、旋回モータ9、走行モータ10を駆動する構成である。
F(フロント)油圧ポンプ3およびR(リア)油圧ポンプ4は、制御弁3A,4Aにより斜板角が可変とされており、各制御弁3A,4Aは、燃料ダイヤル12によるガバナセット回転数と、回転センサ2Aで検出される実際のエンジン回転数に基づき、エンジン2の各出力点でのマッチングトルクをポンプ3,4が吸収するように、コントローラ30のポンプ制御手段32(図2)によって制御される。
そして、冷却ファン14においては、PTO13により油圧ポンプ16が駆動され、ここからの油圧によって油圧モータ(負荷装置)14Aが駆動され、ファンが回転する。この油圧モータ14Aの回転速度は可変とされ、エンジン冷却水の温度に応じてコントローラ30によって制御される。
さらに、本実施形態では、油圧ポンプ16での油圧の他、メンインのF,R油圧ポンプ3,4での油圧が油圧センサ(負荷検出手段)17,18,19によって検出され、検出信号がコントローラ30に入力される。エアコン15に設けられたスイッチ(負荷検出手段)20からは、オンオフ信号がコントローラ30に入力される。
コントローラ30は、燃料ダイヤル12からのスロットル信号に基づいて前述の燃料噴射装置11を制御する燃料噴射量制御手段31、および制御弁3A,4Aを制御するポンプ制御手段32に加え、本実施形態の特有な構成として、合計負荷演算手段33、および出力設定手段34を備えている。これらの手段31〜34は、記憶手段35に格納されているコンピュータプログラムであり、エンジンスイッチがオンの状態で呼び出され、実行される。
G1:出力設定手段34により、作業モードとしては、重掘削のような重作業モードであると判断され、かつ圧力センサ14Aからの検出信号により、冷却ファン14が稼働していると判断され、さらに、スイッチ20からのオンオフ信号により、エアコン15も稼働していると判断された場合。
G2:重作業モードと判断され、冷却ファン14のみが稼働している場合。または、通常の掘削作業、整正作業、ブレーカを用いた作業など、通常作業モードと判断され、かつ冷却ファン14およびエアコン15が共に稼働している場合。
G4:走行時のような微操作モードと判断され、かつ冷却ファン14およびエアコン15が共に稼働している場合。
G5:通常作業モードと判断され、かつ冷却ファン14およびエアコン15が共に停止しているか、低稼働の場合。または、微操作モードと判断され、かつ冷却ファン14およびエアコン15のいずれか一方が稼働している場合。
G6:微操作モードと判断され、かつ冷却ファン14およびエアコン15が共に停止しているか、低稼働の場合。
(1)すなわち、コントローラ30の合計負荷演算手段33は、時々刻々と変化する油圧モータ14A、エアコン15、およびF,R油圧ポンプ3,4の稼働負荷を、油圧センサ17〜19からの検出信号、スイッチ20からのオンオフ信号等に基づいて演算するとともに、各稼働負荷から合計負荷を演算する。そして、この合計負荷に応じた必要最小限のグロス出力となるように、出力設定手段34がグロス出力カーブG1,G2,G3…を選択する。従って、冷却ファン14用の油圧モータ14Aのみならず、複数の負荷装置3,4,14,15での稼働負荷を緻密に演算して合計負荷を算出することにより、それらの合計負荷が小さい時には常にグロス出力を確実に抑えることが可能であり、出力低減率を大きくでき、また、出力低減時間を長くして燃費を大幅に改善できる。
図4には、本発明の第2実施形態が示されている。この図4において、前記第1実施形態と同様な構成には同一符号を付してある。以下には、第1実施形態と相違する構成について説明する。
図5は、本発明の第1実施形態に係るコントローラ(エンジン出力制御装置)30が搭載されたブルドーザ50の概略構成を示す模式図である。図5においても、前述した第1実施形態と同様な構成には、同一符号を付してある。同様な構成については、ここでの詳細な説明を省略する。
また、エンジン2の出力軸に連結されたPTO13には、メインの油圧ポンプ(作業機駆動用動力源、負荷装置)55、および冷却ファン14用の油圧モータ(負荷装置)14Aを駆動するための油圧ポンプ16が接続されている。油圧ポンプ55からの油圧は操作弁5で分配され、R(ライト)チルトシリンダ56、L(レフト)チルトシリンダ57、R(ライト)リフトシリンダ58、およびL(レフト)リフトシリンダ59に分配される。
一方、油圧ポンプ55の吐出側には油圧センサ(負荷検出手段)60が設けられ、トランスミッション51のトルク入力側には歪みセンサーやトルクメータ等からなる任意の負荷検出器(負荷検出手段)61が設けられ、これらからの検出信号がコントローラ30の合計負荷演算手段33(図2)に入力される。油圧センサ17についても、同様である。
この際、油圧ポンプ55やトランスミッション51の稼働負荷の相違により判定される代表的な作業モードとしては、掘削モード、押土モード、坂道登板モードなどである。
なお、各作業モードの認識の正確性を向上させるために、ブレードの高さ、速度段のシフト位置、モノレバーの前後進位置、スロットルレバーの位置、デクセルペダルの位置等を考慮してもよい。
(6)ブルドーザ50においては、殆どの作業を前進走行しながら行うことになり、トランスミッション51の稼働負荷の変動が非常に大きい。従って、トランスミッション51の稼働負荷を逐一算出して合計負荷を求め、この合計負荷に基づいたグロス出力カーブG1,G2,G3…を選択することは、ブルドーザ50においての燃費低減をより確実に推進できるという効果がある。
例えば、前記各実施形態では、補機として分類される負荷装置として、冷却ファン14の油圧モータ14A、およびエアコン15を説明したが、その他、ステアリング駆動装置、オルタネータ、オイル冷却ファン駆動用の油圧モータなどであってもよく、建設機械やその他の車両に搭載される任意の補機であってよい。そして、例えば油圧ショベル、ブルドーザ、ホイルローダなどに応じて負荷装置を複数選択し、各負荷装置の合計負荷に基づいて出力低減制御を行うことにより、様々な車両の燃費を確実に向上させることができる。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
Claims (4)
- エンジン出力制御装置において、
エンジン(2)で駆動中の少なくとも2つ以上の負荷装置(3,4,6〜10,14A,15,51,55)の稼働負荷を検出する負荷検出手段(17〜20,36〜40,60,61)と、
この負荷検出手段(17〜20,36〜40,60,61)による検出結果に基づいて各負荷装置(3,4,6〜10,14A,15,51)の所定時間毎の合計負荷を求める合計負荷演算手段(33)と、
前記合計負荷に応じて前記エンジン(2)のグロス出力を設定する出力設定手段(34)とを備えている
ことを特徴とするエンジン出力制御装置(30)。 - 請求項1に記載のエンジン出力制御装置(30)において、
前記負荷装置は、車両移動装置(10)、冷却ファン駆動用油圧モータ(14A)、ステアリング駆動装置、作業機駆動装置(6〜9)、オルタネータ、空調装置(15)のうちのいずれか2つ以上である
ことを特徴とするエンジン出力制御装置(30)。 - 請求項1に記載のエンジン出力制御装置(30)において、
前記負荷装置は、冷却ファン駆動用油圧モータ(14A)、および作業機駆動用動力源(3,4,55)である
ことを特徴とするエンジン出力制御装置(30)。 - 請求項1に記載のエンジン出力制御装置(30)において、
前記負荷装置は、冷却ファン駆動用油圧モータ(14A)、およびエンジン直結動力源(51)である
ことを特徴とするエンジン出力制御装置(30)。
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2003
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