JP2007120425A - Engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの制御装置に関し、特にエンジンによって油圧ポンプを駆動する場合に用いられる制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control device, and more particularly to a control device used when a hydraulic pump is driven by an engine.
油圧ショベル、ブルドーザ、ダンプトラック、ホイールローダなどの建設機械には、ディーゼルエンジンが搭載されている。 Construction machines such as hydraulic excavators, bulldozers, dump trucks, and wheel loaders are equipped with diesel engines.
図１を用いて従来の建設機械１の構成を概略説明すると、同図１に示すように、ディーゼルエンジン２を駆動源として油圧ポンプ３が駆動される。油圧ポンプ３は可変容量型の油圧ポンプが用いられ、その斜板３ａの傾転角等を変化させることで容量ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）が変化する。油圧ポンプ６から吐出圧ＰRP、流量Ｑ（ｃｃ/ｍｉｎ）で吐出された圧油は操作弁２１〜２６を介してブーム用油圧シリンダ３１等の各油圧アクチュエータ３１〜３６に供給される。各操作弁２１〜２６は、各操作レバー４１、４２の操作によって作動される。各油圧アクチュエータ３１〜３６に圧油が供給されることで、各油圧アクチュエータ３１〜３６が駆動され、各油圧アクチュエータ３１〜３６に接続されたブーム、アーム、バケットからなる作業機、下部走行体、上部旋回体が作動する。 建設機械１が稼動している間、作業機、下部走行体、上部旋回体にかかる負荷は掘削土質、走行路勾配等に応じて絶えず変化する。これに応じて油圧機器（油圧ポンプ３）の負荷（以下油機負荷）、つまりエンジン２にかかる負荷が変化する。
The configuration of a
ディーゼルエンジン２の出力Ｐ（馬力；ｋｗ）の制御は、シリンダ内へ噴射する燃料量を調整して行われる。この調整はエンジン１の燃料噴射ポンプに付設したガバナ４を制御することで行われる。ガバナ４としては、一般的にオールスピード制御方式のガバナが用いられ、燃料ダイヤルで設定された目標エンジン回転数が維持されるように、負荷に応じてエンジン回転数ｎと燃料噴射量（トルクＴ）とが調整される。すなわちガバナ４は、目標回転数とエンジン回転数との差がなくなるよう燃料噴射量を増減する。
Control of the output P (horsepower; kw) of the
図２はエンジン１のトルク線図を示しており横軸にエンジン回転数ｎ（ｒｐｍ；ｒｅｖ/ｍｉｎ）をとり縦軸にトルクＴ（Ｎ・ｍ）をとっている。
FIG. 2 shows a torque diagram of the
図２において最大トルク線Ｒで規定される領域がエンジン２が出し得る性能を示す。ガバナ４はトルクＴが最大トルク線Ｒを超えて排気煙限界とならないように、またエンジン回転数ｎがハイアイドル回転数ｎHを超えて過回転とならないようにエンジン２を制御する。最大トルク線Ｒ上の定格点Ｖでエンジン２の出力（馬力）Ｐが最大になる。Ｊは油圧ポンプ３で吸収される馬力が等馬力になっている等馬力曲線を示している。
In FIG. 2, the area defined by the maximum torque line R indicates the performance that the
燃料ダイヤルで最大目標回転数が設定されると、ガバナ４は定格点Ｖとハイアイドル点ｎHとを結ぶ最高速レギュレーションラインＦe上で調速を行う。
When the maximum target rotational speed is set by the fuel dial, the
油圧ポンプ３の負荷が大きくなるにつれて、エンジン２の出力とポンプ吸収馬力とが釣り合うマッチング点は、最高速レギュレーションラインＦe上を定格点Ｖ側に移動する。マッチング点が定格点Ｖ側に移動するときエンジン回転数ｎは徐々に減じられ定格点Ｖではエンジン回転数ｎは定格回転数になる。
As the load on the
このようにエンジン回転数ｎをほぼ一定の高回転数に固定して作業を行うと、燃料消費率が大きく（悪く）、ポンプ効率が低いという問題がある。なお、燃料消費率（以下燃費）とは、１時間、出力１ｋＷ当たりの燃料の消費量をいい、エンジン２の効率の一指標である。またポンプ効率とは、容積効率、トルク効率で規定される油圧ポンプ３の効率のことである。
If the engine speed n is fixed at a substantially constant high speed in this way, there is a problem that the fuel consumption rate is large (poor) and the pump efficiency is low. The fuel consumption rate (hereinafter referred to as fuel consumption) refers to the amount of fuel consumed per hour and output of 1 kW, and is an index of the efficiency of the
図２においてＭは等燃費曲線を示している。等燃費曲線Ｍの谷となるＭ1で燃費が最小となり、燃費最小点Ｍ1から外側に向かうにつれて燃費は大きくなる。 In FIG. 2, M indicates an equal fuel consumption curve. The fuel consumption is minimized at M1 that is the valley of the equal fuel consumption curve M, and the fuel consumption increases toward the outside from the fuel consumption minimum point M1.
同図２からも明らかなように、レギュレーションラインＦeは、等燃費曲線Ｍ上で燃費が比較的大きい領域に相当する。このため従来の制御方法によれば燃費が大きく（悪く）エンジン効率上望ましくない。 As is clear from FIG. 2, the regulation line Fe corresponds to a region where the fuel consumption is relatively high on the equal fuel consumption curve M. For this reason, according to the conventional control method, fuel consumption is large (poor), which is not desirable for engine efficiency.
一方、可変容量型の油圧ポンプ３の場合、一般的に、同じ吐出圧ＰRPであればポンプ容量ｑ（斜板傾転角度）が大きいほど容積効率、トルク効率が高くポンプ効率が高いということが知られている。
On the other hand, in the case of the variable displacement
また下記（１）式からも明らかなように、油圧ポンプ３から吐出される圧油の流量Ｑが同じであれば、エンジン２の回転数ｎを低くすればするほどポンプ容量ｑを大きくすることができる。このためエンジン２を低速化すればポンプ効率を高くすることができる。
As is clear from the following equation (1), if the flow rate Q of the pressure oil discharged from the
Ｑ＝ｎ・ｑ …（１）
したがって油圧ポンプ３のポンプ効率を高めるためには、エンジン２を回転数ｎが低い低速領域で稼動させればよい。
Q = n · q (1)
Therefore, in order to increase the pump efficiency of the
しかし、図２からも明らかなように、レギュレーションラインＦeは、エンジン２の高回転領域に相当する。このため従来の制御方法によればポンプ効率が低いという問題がある。
However, as is clear from FIG. 2, the regulation line Fe corresponds to a high speed region of the
また高負荷になるとエンジン回転数が低下するためエンストしやすいという問題がある。 In addition, there is a problem that engine stall is likely to occur because the engine speed decreases when the load is high.
このような負荷にかからずエンジン回転数をほぼ固定とする制御方法に対して、レバー操作量および負荷に応じてエンジン回転数を変化させるという制御方法が下記特許文献１に記載されている。
A control method in which the engine speed is changed according to the lever operation amount and the load is described in
すなわち、この特許文献１では、図２に示すように、燃費最小点を通る目標エンジン運転線Ｌ0が設定される。
That is, in
そして、各操作レバー４１、４２の操作量等に基づいて、油圧ポンプ３の必要回転数が演算され、このポンプ必要回転数に対応する第１のエンジン必要回転数が演算される。また、各操作レバー４１、４２の操作量等に基づいてエンジン必要馬力が演算され、このエンジン必要馬力に対応する第２のエンジン必要回転数が算出される。ここで第２のエンジン必要回転数は、図２の目標エンジン運転線Ｌ0上のエンジン回転数として算出される。そして、これら第１および第２のエンジン必要回転数のうち大きい方のエンジン目標回転数が得られるように、エンジン回転数およびエンジントルクが制御される。
Then, based on the operation amount of each of the operation levers 41, 42, the required rotational speed of the
図２に示すように、目標エンジン運転線Ｌ0に沿って、エンジン２の回転数を制御すると、燃費、エンジン効率、ポンプ効率が向上する。これは、同じ馬力を出力させ、同じ要求流量を得る場合でも、レギュレーションラインＦe上の点ｐｔ１でマッチングさせるよりも、同じ等馬力線ＰＬ上の点であって目標エンジン運転線Ｌ1上の点ｐｔ２でマッチングさせた方が、高回転、低トルクから低回転、高トルクに移行して、ポンプ容量ｑが大となり、等燃費曲線Ｍ上の燃費最小点Ｍ1に近い点で運転されるからである。また低回転領域でエンジン２が稼動することにより騒音の向上が図られ、エンジンフリクション、ポンプアンロードロスなどが向上する。
特許文献１記載の発明は、油圧ポンプ３が今現在どれだけ回転数および馬力を必要としているのかを、各操作レバー４１、４２の操作量等に基づいて、推定演算して、それに対応するエンジン目標回転数を算出しているに過ぎない。
The invention described in
しかし、実際には、今現在のエンジン回転数に対応する実際のエンジン出力が、今現在の油圧ポンプの実際の吸収馬力に対して余裕をもっていないことがある。このためエンジン回転数を、エンジン目標回転数まで上昇させようとしても、エンジン出力は油圧ポンプの吸収馬力分のパワーに対して余裕がなくエンジン回転数を上昇させるためのパワーが不足しているために、エンジン目標回転数まで上昇させられないか、あるいは極めて緩慢にしか回転数が上昇しないことがある。この結果、建設機械１の作業機等（下部走行体、上部旋回体）がオペレータの意思通りに作動しなかったり、作動が遅れるなどの不具合が生じることがある。
However, in practice, the actual engine output corresponding to the current engine speed may not have a margin for the actual absorption horsepower of the current hydraulic pump. For this reason, even when trying to increase the engine speed to the target engine speed, the engine output has no margin for the power of the hydraulic pump's absorption horsepower, and there is insufficient power to increase the engine speed. In addition, the engine speed cannot be increased to the target engine speed, or the engine speed may increase only very slowly. As a result, there may be a problem that the work machine or the like (the lower traveling body, the upper turning body) of the
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、エンジン効率、ポンプ効率等の向上を図りつつ、オペレータの意思通りに応答性よく作業機等を作動させるようにすることを解決課題とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to operate a work machine or the like with high responsiveness as intended by an operator while improving engine efficiency, pump efficiency, and the like. Is.
第１発明は、
エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、
各油圧アクチュエータを操作する操作手段と、
操作手段の操作量を検出する検出手段と、
前記操作手段の操作量より油圧ポンプの目標流量を演算する目標流量演算手段と、
前記目標流量に応じて、エンジンの第１の目標回転数を演算する第１の目標回転数演算手段と、
前記操作手段が非操作の状態から操作状態に切り替わったことを判定する操作状態判定手段と、
操作状態判定手段により操作状態に切り替わったと判定された場合には、エンジンの目標回転数をローアイドル回転数よりも高い第２の目標回転数に設定する第２の目標回転数設定手段と、
第１の目標回転数、第２の目標回転数のうちのいずれか高い方の目標回転数に一致するように、エンジン回転数を制御する回転数制御手段と
を備えたことを特徴とする。
The first invention is
A hydraulic pump driven by an engine;
A hydraulic actuator to which pressure oil discharged from the hydraulic pump is supplied;
Operating means for operating each hydraulic actuator;
Detecting means for detecting an operation amount of the operating means;
Target flow rate calculating means for calculating a target flow rate of the hydraulic pump from an operation amount of the operating means;
First target speed calculating means for calculating a first target speed of the engine according to the target flow rate;
An operation state determination unit that determines that the operation unit is switched from a non-operation state to an operation state;
A second target engine speed setting unit that sets the target engine speed of the engine to a second target engine speed higher than the low idle engine speed when it is determined by the operation state determining unit that the operation state has been switched;
And a rotational speed control means for controlling the engine rotational speed so as to coincide with the higher one of the first target rotational speed and the second target rotational speed.
第２発明は、第１発明において、
操作手段が非操作の状態から操作状態に切り替わったことを判定する操作状態判定手段は、
操作手段の操作量が所定のしきい値以下の場合には非操作状態に切り替わったと判定し、操作手段の操作量が所定のしきい値よりも大きい場合には操作状態に切り替わったと判定すること
を特徴とする。
The second invention is the first invention,
The operation state determination means for determining that the operation means has switched from the non-operation state to the operation state,
When the operation amount of the operation means is less than or equal to a predetermined threshold value, it is determined that the operation mode has been switched to the non-operation state, and when the operation amount of the operation means is greater than the predetermined threshold value, it is determined that the operation mode has been switched to the operation state. It is characterized by.
第３発明は、第１発明において、
操作手段が非操作の状態から操作状態に切り替わったことを判定する操作状態判定手段は、
油圧ポンプの目標流量が所定のしきい値以下の場合には非操作状態に切り替わったと判定し、操作手段の操作量が所定のしきい値よりも大きい場合には操作状態に切り替わったと判定すること
を特徴とする。
The third invention is the first invention,
The operation state determination means for determining that the operation means has switched from the non-operation state to the operation state,
When the target flow rate of the hydraulic pump is less than or equal to a predetermined threshold value, it is determined that the operation mode has been switched to a non-operation state. It is characterized by.
つぎに、このような本発明の構成による効果について図１０を併せ参照して説明する。 Next, the effect of the configuration of the present invention will be described with reference to FIG.
図１０に示すように、エンジン回転数ｎの減少に伴いポンプ吸収トルクＴpcomが小さくなる目標トルク線Ｌ1にしたがってエンジン２および油圧ポンプ３を制御すると、燃費、エンジン効率、ポンプ効率の向上が図られ騒音が低減されエンストが防止されるなどの効果が得られるものの、エンジン２の応答性が悪いという問題がある。すなわち、たとえば掘削作業を開始しようとして操作レバー４１等を中立位置から倒してエンジン２が低回転から上昇させようとしても、レバー倒し始めの初期の段階（過渡状態）では油圧ポンプ３の負荷が急激に上昇するためにエンジン出力がポンプ吸収馬力分のパワーに対して余裕がなくエンジン２を加速するためのパワーが不足する。このためエンジン２を目標回転数まで上昇させられないか、あるいは極めて緩慢にしか上昇しないことがある。
As shown in FIG. 10, when the
この点、本発明では、各油圧アクチュエータ３１〜３６を操作する操作手段４１〜４４の操作量より油圧ポンプ３の現在の目標吐出流量Ｑsumが演算され、この現在のポンプ目標吐出流量Ｑsumに適合する第１のエンジン目標回転数ｎcom1が設定される。一方で、操作手段４１〜４４が非操作の状態から操作状態に切り替わったことが判定される。第２発明では、操作手段４１〜４４の操作量が所定のしきい値よりも大きい場合に、操作手段４１〜４４が非操作の状態から操作状態に切り替わったものと判定する。第３発明では、現在のポンプ目標吐出流量Ｑsumが所定の流量（たとえば１０（Ｌ/ｍｉｎ））よりも大きい場合に、操作手段４１〜４４が非操作の状態から操作状態に切り替わったものと判定する。そして、操作手段４１〜４４が非操作の状態から操作状態に切り替わったものと判定された場合には、エンジンローアイドル回転数ｎLよりも大きい回転数ｎM（たとえば１４００ｒｐｍ）が第２のエンジン目標回転数ｎcom2として設定される。
In this regard, in the present invention, the current target discharge flow rate Qsum of the
第２のエンジン目標回転数ｎcom2が第１のエンジン目標回転数ｎcom1以上であれば、第２のエンジン目標回転数ｎcom2が得られるようにエンジン回転数が制御される。 If the second engine target speed ncom2 is equal to or higher than the first engine target speed ncom1, the engine speed is controlled so that the second engine target speed ncom2 is obtained.
このため、たとえば掘削作業を開始しようとして操作レバー４１等を中立位置から倒した場合に、油圧ポンプ３の負荷が急激に上昇する前にエンジン回転数が予め上昇してエンジントルクが上昇するためエンジン２を加速するためのパワーに余裕が生じる。このためエンジン２を低回転域から目標回転数まで迅速に上昇させることができエンジン２の応答性が向上する。
For this reason, for example, when the operation lever 41 is tilted from the neutral position in order to start excavation work, the engine speed increases in advance and the engine torque increases before the load of the
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
なお本実施形態では、油圧ショベルなどの建設機械に搭載されるディーゼルエンジンおよび油圧ポンプを制御する場合を想定して説明する。 In the present embodiment, a description will be given assuming that a diesel engine and a hydraulic pump mounted on a construction machine such as a hydraulic excavator are controlled.
図３は実施形態の建設機械１の全体構成を示している。建設機械１は油圧ショベルを想定している。
FIG. 3 shows the overall configuration of the
建設機械１は、上部旋回体と下部走行体を備え、下部走行体は左右の履帯からなる。車体にはブーム、アーム、バケットからなる作業機が取り付けられている。ブーム用油圧シリンダ３１が駆動することによりブームが作動し、アーム用油圧シリンダ３２が駆動することによりアームが作動し、バケット用油圧シリンダ３３が駆動することによりバケットが作動する。また左走行用油圧モータ３６、右走行用油圧モータ３５がそれぞれ駆動することにより左履帯、右履帯が回転する。
The
旋回用油圧モータ３４が駆動することによりスイングマシナリが駆動し、スイングピニオン、スイングサークル等を介して上部旋回体が旋回する。
When the swing
エンジン２はディーゼルエンジンであり、その出力（馬力；ｋｗ）の制御は、シリンダ内へ噴射する燃料量を調整することで行われる。この調整はエンジン２の燃料噴射ポンプに付設したガバナ４を制御することで行われる。
The
コントローラ６は、後述するようにガバナ４に対して、エンジン回転数を目標回転数ｎcomにするための回転指令値を出力し、ガバナ４は、目標トルク線Ｌ1で目標回転数ｎcomが得られるように燃料噴射量を増減する。
As will be described later, the
エンジン２の出力軸は、ＰＴＯ軸１０を介して発電電動機１１の駆動軸に連結されている。発電電動機１１は発電作用と電動作用を行う。つまり発電電動機１１は電動機（モータ）として作動し、また発電機としても作動する。また発電電動機１１はエンジン２を始動させるスタータとしても機能する。スタータスイッチがオンされると発電電動機１１が電動作用しエンジン２の出力軸を低回転（たとえば４００〜５００ｒｐｍ）で回転させエンジン２を始動させる。
The output shaft of the
発電電動機１１は、インバータ１３によってトルク制御される。インバータ１３は後述するように、コントローラ６から出力される発電電動機指令値ＧＥＮcomに応じて発電電動機１１をトルク制御する。
The
インバータ１３は直流電源線を介して蓄電器１２に電気的に接続されている。なおコントローラ６は蓄電器１２を電源として動作する。
The inverter 13 is electrically connected to the
蓄電器１２は、キャパシタや蓄電池などによって構成され、発電電動機１１が発電作用した場合に発電した電力を蓄積する（充電する）。また蓄電器１２は同蓄電器１２に蓄積された電力をインバータ１３に供給する。なお本明細書では静電気として電力を蓄積するキャパシタや鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の蓄電池も含めて「蓄電器」と称するものとする。
The
エンジン２の出力軸にはＰＴＯ軸１０を介して油圧ポンプ３の駆動軸が連結されており、エンジン出力軸が回転することにより油圧ポンプ３が駆動する。油圧ポンプ３は可変容量型の油圧ポンプであり、斜板３ａの傾転角が変化することで容量ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）が変化する。
The drive shaft of the
油圧ポンプ３から吐出圧ＰRp、流量Ｑ（ｃｃ/ｍｉｎ）で吐出された圧油は、ブーム用操作弁２１、アーム用操作弁２２、バケット用操作弁２３、旋回用操作弁２４、右走行用操作弁２５、左走行用操作弁２６にそれぞれ供給される。ポンプ吐出圧ＰRpは、油圧センサ７で検出され、油圧検出信号がコントローラ６に入力される。
The pressure oil discharged from the
ブーム用操作弁２１、アーム用操作弁２２、バケット用操作弁２３、旋回用操作弁２４、右走行用操作弁２５、左走行用操作弁２６から出力された圧油はそれぞれ、ブーム用油圧シリンダ３１、アーム用油圧シリンダ３２、バケット用油圧シリンダ３３、旋回用油圧モータ３４、右走行用油圧モータ３５、左走行用油圧モータ３６に供給される。これによりブーム用油圧シリンダ３１、アーム用油圧シリンダ３２、バケット用油圧シリンダ３３、旋回用油圧モータ３４、右走行用油圧モータ３５、左走行用油圧モータ３６がそれぞれ駆動され、ブーム、アーム、バケット、上部旋回体、下部走行体の左履帯、右履帯が作動する。
The hydraulic oil output from the
建設機械１の運転席の前方の右側、左側にはそれぞれ、作業・旋回用右操作レバー４１、作業・旋回用左操作レバー４２が設けられているとともに、走行用右操作レバー４３、走行用左操作レバー４４が設けられている。
A work / turning right operation lever 41 and a work / turning left operation lever 42 are provided on the right and left sides in front of the driver's seat of the
作業・旋回用右操作レバー４１は、ブーム、バケットを作動させるための操作レバーであり、操作方向に応じてブーム、バケットを作動させるとともに、操作量に応じた速度でブーム、バケットを作動させる。 The work / turning right operation lever 41 is an operation lever for operating the boom and the bucket, and operates the boom and the bucket according to the operation direction, and operates the boom and the bucket at a speed according to the operation amount.
操作レバー４１には、操作方向、操作量を検出するセンサ４５が設けられている。センサ４５は、操作レバー４１の操作方向、操作量を示すレバー信号をコントローラ６に入力する。操作レバー４１がブームを作動させる方向に操作された場合には、操作レバー４１の中立位置に対する傾動方向、傾動量に応じて、ブーム上げ操作量、ブーム下げ操作量を示すブームレバー信号Ｌb0がコントローラ６に入力される。また操作レバー４１がバケットを作動させる方向に操作された場合には、操作レバー４１の中立位置に対する傾動方向、傾動量に応じて、バケット掘削操作量、バケットダンプ操作量を示すバケットレバー信号Ｌbkがコントローラ６に入力される。
The operation lever 41 is provided with a sensor 45 that detects an operation direction and an operation amount. The sensor 45 inputs a lever signal indicating the operation direction and the operation amount of the operation lever 41 to the
操作レバー４１がブームを作動させる方向に操作された場合には、操作レバー４１の傾動量に応じたパイロット圧（ＰＰＣ圧）ＰRboが、ブーム用操作弁２１の各パイロットポートのうちレバー傾動方向（ブーム上げ方向、ブーム下げ方向）に対応するパイロットポート２１ａに加えられる。
When the operating lever 41 is operated in the direction in which the boom is operated, the pilot pressure (PPC pressure) PRbo corresponding to the tilting amount of the operating lever 41 is adjusted in the lever tilting direction ( Are added to the
同様に、操作レバー４１がバケットを作動させる方向に操作された場合には、操作レバー４１の傾動量に応じたパイロット圧（ＰＰＣ圧）ＰRbkが、バケット用操作弁２３の各パイロットポートのうちレバー傾動方向（バケット掘削方向、バケットダンプ方向）に対応するパイロットポート２３ａに加えられる。
Similarly, when the operation lever 41 is operated in the direction in which the bucket is operated, the pilot pressure (PPC pressure) PRbk corresponding to the tilting amount of the operation lever 41 is the lever among the pilot ports of the
作業・旋回用左操作レバー４２は、アーム、上部旋回体を作動させるための操作レバーであり、操作方向に応じてアーム、上部旋回体を作動させるとともに、操作量に応じた速度でアーム、上部旋回体を作動させる。 The work / swirl left operation lever 42 is an operation lever for operating the arm and the upper swing body, and operates the arm and the upper swing body in accordance with the operation direction and at the speed corresponding to the operation amount. Operate the swivel body.
操作レバー４２には、操作方向、操作量を検出するセンサ４６が設けられている。センサ４６は、操作レバー４２の操作方向、操作量を示すレバー信号をコントローラ６に入力する。操作レバー４２がアームを作動させる方向に操作された場合には、操作レバー４２の中立位置に対する傾動方向、傾動量に応じて、アーム掘削操作量、アームダンプ操作量を示すアームレバー信号Ｌarがコントローラ６に入力される。また操作レバー４２が上部旋回体を作動させる方向に操作された場合には、操作レバー４２の中立位置に対する傾動方向、傾動量に応じて、右旋回操作量、左旋回操作量を示す旋回レバー信号Ｌswがコントローラ６に入力される。
The operation lever 42 is provided with a sensor 46 that detects an operation direction and an operation amount. The sensor 46 inputs a lever signal indicating the operation direction and the operation amount of the operation lever 42 to the
操作レバー４２がアームを作動させる方向に操作された場合には、操作レバー４２の傾動量に応じたパイロット圧（ＰＰＣ圧）ＰRarが、アーム用操作弁２２の各パイロットポートのうちレバー傾動方向（アーム掘削方向、アームダンプ方向）に対応するパイロットポート２２ａに加えられる。
When the operation lever 42 is operated in the direction in which the arm is operated, the pilot pressure (PPC pressure) PRar corresponding to the amount of tilt of the operation lever 42 is the lever tilt direction ( The
同様に、操作レバー４２が上部旋回体を作動させる方向に操作された場合には、操作レバー４２の傾動量に応じたパイロット圧（ＰＰＣ圧）ＰRswが、旋回用操作弁２４の各パイロットポートのうちレバー傾動方向（右旋回方向、左旋回方向）に対応するパイロットポート２４ａに加えられる。
Similarly, when the operation lever 42 is operated in the direction in which the upper swing body is operated, the pilot pressure (PPC pressure) PRsw corresponding to the tilting amount of the operation lever 42 is applied to each pilot port of the turning
走行用右操作レバー４３、走行用左操作レバー４４はそれぞれ右履帯、左履帯を作動させるための操作レバーであり、操作方向に応じて履帯を作動させるとともに、操作量に応じた速度で履帯を作動させる。 The traveling right operation lever 43 and the traveling left operation lever 44 are operation levers for operating the right crawler track and the left crawler track, respectively. The crawler track is operated according to the operation direction and the crawler track is operated at a speed according to the operation amount. Operate.
操作レバー４３の傾動量に応じたパイロット圧（ＰＰＣ圧）ＰRcrが、右走行用操作弁２５のパイロットポート２５ａに加えられる。
A pilot pressure (PPC pressure) PRcr corresponding to the tilting amount of the operation lever 43 is applied to the
パイロット圧ＰRcrは、油圧センサ８で検出され、右走行量を示す右走行パイロット圧ＰRcrがコントローラ６に入力される。
The pilot pressure PRcr is detected by the
同様に、操作レバー４４の傾動量に応じたパイロット圧（ＰＰＣ圧）ＰRclが、左走行用操作弁２６のパイロットポート２６ａに加えられる。
Similarly, a pilot pressure (PPC pressure) PRcl corresponding to the tilting amount of the operation lever 44 is applied to the
パイロット圧ＰRclは、油圧センサ９で検出され、左走行量を示す左走行パイロット圧ＰRclがコントローラ６に入力される。
The pilot pressure PRcl is detected by the
各操作弁２１〜２６は流量方向制御弁であり、対応する操作レバー４１〜４４の操作方向に応じた方向にスプールを移動させるとともに、操作レバー４１〜４４の操作量に応じた開口面積だけ油路が開口するようにスプールを移動させる。
Each of the
ポンプ制御弁５は、コントローラ６から出力される制御電流ｐｃ−ｅｐｃによって動作し、サーボピストンを介してポンプ制御弁５を変化させる。
The pump control valve 5 is operated by the control current pc-epc output from the
ポンプ制御弁５は、油圧ポンプ３の吐出圧ＰRp（ｋｇ/ｃｍ2）と油圧ポンプ３の容量ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）の積が制御電流ｐｃ−ｅｐｃに対応するポンプ吸収トルクＴp comを超えないように、油圧ポンプ３の斜板３ａの傾転角を制御する。この制御は、ＰＣ制御と呼ばれている。
The pump control valve 5 prevents the product of the discharge pressure PRp (kg / cm 2) of the
発電電動機１１には発電電動機１１の現在の実回転数ＧＥＮspd（ｒｐｍ）、つまりエンジン２の実回転数を検出する回転センサ１４が付設されている。回転センサ１４で検出される実回転数ＧＥＮspdを示す信号はコントローラ６に入力される。
The
また、畜電器１２には畜電器１２の電圧BATTvoltを検出する電圧センサ１５が設けられている。電圧センサ１５で検出される電圧BATTvoltを示す信号はコントローラ６に入力される。
In addition, the
コントローラ６は、ガバナ４に対して、回転指令値を出力して、現在の油圧ポンプ３の負荷に応じた目標回転数が得られるように燃料噴射量を増減して、エンジン２の回転数ｎとトルクＴを調整する。
The
また、コントローラ６は、インバータ１３に発電電動機指令値ＧＥＮcomを出力し発電電動機１１を発電作用または電動作用させる。コントローラ６からインバータ１３に対して、発電電動機１１を発電機として作動させるための指令値ＧＥＮcomが出力されると、エンジン２で発生した出力トルクの一部は、エンジン出力軸を介して発電電動機１１の駆動軸に伝達されてエンジン２のトルクを吸収して発電が行われる。そして発電電動機１１で発生した交流電力はインバータ１３で直流電力に変換されて直流電源線を介して蓄電器１２に電力が蓄積される（充電される）。
In addition, the
またコントローラ６からインバータ１３に対して、発電電動機１１を電動機として作動させるための指令値ＧＥＮcomが出力されると、インバータ１３は発電電動機１１が電動機として作動するように制御する。すなわち蓄電器１２から電力が出力され（放電され）蓄電器１２に蓄積された直流電力がインバータ１３で交流電力に変換されて発電電動機１１に供給され、発電電動機１１の駆動軸を回転作動させる。これにより発電電動機１１でトルクが発生し、このトルクは、発電電動機１１の駆動軸を介してエンジン出力軸に伝達されて、エンジン２の出力トルクに加算される（エンジン２の出力がアシストされる）。この加算した出力トルクは、油圧ポンプ３で吸収される。
Further, when a command value GENcom for operating the
発電電動機１１の発電量（吸収トルク量）、電動量（アシスト量；発生トルク量）は、上記発電電動機指令値ＧＥＮcomの内容に応じて変化する。
The power generation amount (absorption torque amount) and the motor drive amount (assist amount; generated torque amount) of the
図１は、建設機械１の他の構成例を示す。
FIG. 1 shows another configuration example of the
図１と図３を対比してわかるように、図１に示す構成例では、図３におけるＰＴＯ軸１０、発電電動機１１、蓄電器１２、インバータ１３、回転センサ１４、電圧センサ１５が省略されており、発電電動機１１による電動作用、発電作用は行われない構成となっている。
As can be seen by comparing FIG. 1 and FIG. 3, in the configuration example shown in FIG. 1, the
以下コントローラ６で実行される制御内容について説明する。
The contents of control executed by the
（第１実施例）
まず、第１実施例について説明する。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described.
この第１実施例は、図１に示す構成例を前提としている。
図４、図６は、コントローラ６で行われる処理内容を示す制御ブロック図である。
This first embodiment is based on the configuration example shown in FIG.
4 and 6 are control block diagrams showing the contents of processing performed by the
図４に示すように、油圧アクチュエータ目標流量演算部５０では、ブームレバー信号Ｌbo、アームレバー信号Ｌar、バケットレバー信号Ｌbk、旋回レバー信号Ｌsw、右走行パイロット圧ＰRcr、左走行パイロット圧ＰRcrに基づいて、対応するブーム用油圧シリンダ３１の目標流量Ｑbo、アーム用油圧シリンダ３２の目標流量Ｑar、バケット用油圧シリンダ３３の目標流量Ｑbk、旋回用油圧モータ３４の目標流量Ｑsw、右走行用モータ３５の目標流量Ｑcr、左走行用モータ３６毎の目標流量Ｑclが演算される。
As shown in FIG. 4, the hydraulic actuator target flow
記憶装置には、各油圧アクチュエータ毎に、操作量と目標流量との関数関係５１ａ、５２ａ、５３ａ、５４ａ、５５ａ、５６ａがデータテーブル形式で記憶されている。
In the storage device,
ブーム目標流量演算部５１では、現在のブーム上げ方向の操作量若しくはブーム下げ方向の操作量Ｌboに対応するブーム目標流量Ｑboが関数関係５１ａにしたがい演算される。
In the boom target flow
アーム目標流量演算部５２では、現在のアーム掘削方向の操作量若しくはアームダンプ方向の操作量Ｌarに対応するアーム目標流量Ｑarが関数関係５２ａにしたがい演算される。
The arm target flow
バケット目標流量演算部５３では、現在のバケット掘削方向の操作量若しくはバケットダンプ方向の操作量Ｌbkに対応するバケット目標流量Ｑbkが関数関係５３ａにしたがい演算される。
In the bucket target flow
旋回目標流量演算部５４では、現在の右旋回方向の操作量若しくは左旋回方向の操作量Ｌswに対応する旋回目標流量Ｑswが関数関係５４ａにしたがい演算される。
In the turning target flow
右走行目標流量演算部５５では、現在の右走行パイロット圧ＰRcrに対応する右走行目標流量Ｑcrが関数関係５５ａにしたがい演算される。
The right travel target flow
左走行目標流量演算部５６では、現在の左走行パイロット圧ＰRclに対応する左走行目標流量Ｑclが関数関係５６ａにしたがい演算される。
The left travel target flow
なお、演算処理上、ブーム上げ操作量、アーム掘削操作量、バケット掘削操作量、右旋回操作量は、プラス符合の操作量として扱い、ブーム下げ操作量、アームダンプ操作量、バケットダンプ操作量、左旋回操作量は、マイナス符合の操作量として扱うものとする。 For calculation processing, the boom up operation amount, arm excavation operation amount, bucket excavation operation amount, and right turn operation amount are treated as plus sign operation amounts, boom lowering operation amount, arm dump operation amount, bucket dump operation amount. The left turn operation amount is treated as a minus sign operation amount.
ポンプ目標吐出流量演算部６０では、油圧アクチュエータ目標流量演算部５０で演算された各油圧アクチュエータ目標流量Ｑbo、Ｑar、Ｑbk、Ｑsw、Ｑcr、Ｑclの総和を、ポンプ目標吐出流量Ｑsumとして、下記のようにして求める処理が実行される。
In the pump target discharge flow
Ｑsum＝Ｑbo＋Ｑar＋Ｑbk＋Ｑsw＋Ｑcr＋Ｑcl …（２）
ここで、各油圧アクチュエータの目標流量の総和をポンプ目標吐出流量としているが、各油圧アクチュエータ目標流量Ｑbo、Ｑar、Ｑbk、Ｑsw、Ｑcr、Ｑclのうちで最大の目標流量を、油圧ポンプ３の目標吐出流量としてもよい。
第１のエンジン目標回転数演算部６１では、ポンプ目標吐出流量Ｑsumに対応する第１のエンジン目標回転数ｎcom1が演算される。
Qsum = Qbo + Qar + Qbk + Qsw + Qcr + Qcl (2)
Here, the sum of the target flow rates of the hydraulic actuators is used as the pump target discharge flow rate. The maximum target flow rate among the hydraulic actuator target flow rates Qbo, Qar, Qbk, Qsw, Qcr, Qcl is set as the target of the
In the first engine target
記憶装置には、ポンプ目標吐出流量Ｑsumの増加に応じて第１のエンジン目標回転数ｎcom1が増加する関数関係６１ａがデータテーブル形式で記憶されている。この第１のエンジン目標回転数ｎcom1は、下記に示すように、変換定数をαとして、油圧ポンプ３を最大容量ｑmaxで作動させた際にポンプ目標吐出流量Ｑsumを吐出することができる最小のエンジン回転数として与えられる。
In the storage device, a
ｎcom1＝Ｑsum/ｑmax・α …（３）
第１のエンジン回転数演算部６１では、現在のポンプ目標吐出流量Ｑsumに対応する第１のエンジン目標回転数ｎcom1が関数関係６１ａ、つまり上記（３）式にしたがい演算される。
ncom1 = Qsum / qmax · α (3)
In the first engine
判定部６２では、現在のポンプ目標吐出流量Ｑsumが所定の流量（たとえば１０（Ｌ/ｍｉｎ））よりも大きいか否かが判定される。ここで、しきい値となる所定の流量は、各操作レバー４１〜４４が中立位置から操作されたか否かを判断するための流量に設定される。
The
第２のエンジン目標回転数設定部６８では、判定部６２の判定の結果、現在の
ポンプ目標吐出流量Ｑsumが所定の流量（たとえば１０（Ｌ/ｍｉｎ））以下、つまり判定結果がＮＯである場合には、第２のエンジン目標回転数ｎcom2が、エンジン２のローアイドル回転数ｎL付近の回転数ｎJ（たとえば１０００ｒｐｍ）に設定される。これに対して現在のポンプ目標吐出流量Ｑsumが所定の流量（たとえば１０（Ｌ/ｍｉｎ））よりも大きい、つまり判定結果がＹＥＳである場合には、第２のエンジン目標回転数ｎcom2が、エンジン２のローアイドル回転数ｎLよりも大きい回転数ｎM（たとえば１４００ｒｐｍ）に設定される。
In the second engine target
最大値選択部６４では、第１のエンジン目標回転数ｎcom1、第２のエンジン目標回転数ｎcom2のうちのいずれか高い方のエンジン目標回転数ｎcom12が選択される。
The maximum
図４に示すポンプ出力制限演算部７０は、図６に具体的に示される。なお、以下では、判断結果ＴRUEをＴと省略するとともに、判断結果FALSE をＦと省略する。
The pump output
複数の油圧アクチュエータ２１〜２６の作業パターンは、「走行操作」という操作パターン（１）であると判断し、その「走行操作」という作業パターンに適合するように、油圧ポンプ３の出力制限値Ｐplimitが、Ｐplimit1に設定される。
It is determined that the work pattern of the plurality of
ポンプ出力制限演算部７０では、複数の油圧アクチュエータ２１〜２６の作業パターンに応じて、油圧ポンプ３の出力（馬力）制限値Ｐplimitが演算される。
The pump output
油圧ポンプ３の出力制限値として、予めＰplimit1、plimit2、Ｐplimit3、Ｐplimit4、Ｐplimit5、Ｐplimit6が演算される。油圧ポンプ３の出力制限値の大きさは、図１１に示すトルク線図上で示されるように、Ｐplimit1、Ｐplimit2、Ｐplimit3、Ｐplimit4、Ｐplimit5、Ｐplimit6の順番で順次小さくなるものとして設定されているものとする。
As output limit values of the
すなわち、右走行パイロット圧Ｐrcrが所定の圧力Ｋcよりも大きいか、または左走行パイロット圧Ｐrclが所定の圧力Ｋcよりも大きい場合には（ステップ７１の判断Ｔ）、複数の油圧アクチュエータ２１〜２６の作業パターンは、「走行操作」という作業パターン（１）であると判断し、その「走行操作」という作業パターンに適合するように、油圧ポンプ３の出力制限値Ｐplimitが、Ｐplimit1に設定される。
That is, when the right traveling pilot pressure Prcr is larger than the predetermined pressure Kc or when the left traveling pilot pressure Prcl is larger than the predetermined pressure Kc (determination T in step 71), the plurality of
以下、同様にして、各ステップ７２〜７９では以下のような判断が行われる。
In the same manner, the following determinations are made in
すなわち、ステップ７２では、右旋回操作量Ｌswが所定の操作量Ｋswよりも大きく、左旋回操作量Ｌswが所定の操作量−Ｋswよりも小さいか否かが判断される。
That is, in
ステップ７３では、ブーム下げ操作量Ｌboが所定の操作量−Ｋboよりも小さいか否かが判断される。
In
ステップ７４では、ブーム上げ操作量Ｌboが所定の操作量Ｋboよりも大きいか否か、または、アーム掘削操作量Ｌaが所定の操作量Ｋaよりも大きいか否か、または、アームダンプ操作量Ｌaが所定の操作量−Ｋaよりも小さいか否か、または、バケット掘削操作量Ｌbkが所定の操作量Ｋbkよりも大きいか否か、または、バケットダンプ操作量Ｌbkが所定の操作量−Ｋbkよりも小さいか否かが判断される。
In
ステップ７５では、アーム掘削操作量Ｌaが所定の操作量Ｋaよりも大きいか否かが判断される。
In
ステップ７６では、バケット掘削操作量Ｌbkが所定の操作量Ｋbkよりも大きいか否かが判断される。
In
ステップ７７では、油圧ポンプ３の吐出圧ＰRpが所定の圧力Ｋp1よりも小さいか否かが判断される。
In
ステップ７８では、アームダンプ操作量Ｌaが所定の操作量−Ｋaよりも小さいか否かが判断される。
In
ステップ７９では、バケットダンプ操作量Ｌbkが所定の操作量−Ｋbkよりも小さいか否かが判断される。
In
ステップ８０では、油圧ポンプ３の吐出圧ＰRpが所定の圧力Ｋp2よりも大きいか否かが判断される。
In
ステップ８１では、油圧ポンプ３の吐出圧ＰRpが所定の圧力Ｋp3よりも大きいか否かが判断される。
In
ステップ７１の判断がＦでステップ７２の判断がＴでステップ７３の判断がＴである場合には、複数の油圧アクチュエータ２１〜２６の作業パターンは、「旋回操作とブーム下げ操作」という作業パターン（２）であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ３の出力制限値Ｐplimitが、Ｐplimit6に設定される。
When the determination at
ステップ７１の判断がＦでステップ７２の判断がＴでステップ７３の判断がＦでステップ７４の判断がＴである場合には、複数の油圧アクチュエータ２１〜２６の作業パターンは、「旋回操作とブーム下げ以外の作業機操作」という作業パターン（３）であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ３の出力制限値Ｐplimitが、Ｐplimit1に設定される。
When the judgment of
ステップ７１の判断がＦでステップ７２の判断がＴでステップ７３の判断がＦでステップ７４の判断がＦである場合には、複数の油圧アクチュエータ２１〜２６の作業パターンは、「旋回操作の単独操作」という作業パターン（４）であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ３の出力制限値Ｐplimitが、Ｐplimit6に設定される。
When the judgment at
ステップ７１の判断がＦでステップ７２の判断がＦでステップ７５の判断がＴでステップ７６の判断がＴでステップ７７の判断がＴである場合には、複数の油圧アクチュエータ２１〜２６の作業パターンは、「アーム掘削操作とバケット掘削操作で負荷が小さいとき（たとえば土砂を抱え込む作業）」という作業パターン（５）であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ３の出力制限値Ｐplimitが、Ｐplimit2に設定される。
When the judgment of
ステップ７１の判断がＦでステップ７２の判断がＦでステップ７５の判断がＴでステップ７６の判断がＴでステップ７７の判断がＦである場合には、複数の油圧アクチュエータ２１〜２６の作業パターンは、「アーム掘削操作とバケット掘削操作で負荷が大きいとき（たとえばアームとバケットの同時操作による掘削作業）」という作業パターン（６）であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ３の出力制限値Ｐplimitが、Ｐplimit1に設定される。
When the judgment of
ステップ７１の判断がＦでステップ７２の判断がＦでステップ７５の判断がＴでステップ７６の判断がＦである場合には、複数の油圧アクチュエータ２１〜２６の作業パターンは、「アーム掘削操作」という作業パターン（７）であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ３の出力制限値Ｐplimitが、Ｐplimit1に設定される。
When the judgment of
ステップ７１の判断がＦでステップ７２の判断がＦでステップ７５の判断がＦでステップ７８の判断がＴでステップ７９の判断がＴでステップ８０の判断がＴである場合には、複数の油圧アクチュエータ２１〜２６の作業パターンは、「アーム排土操作とバケット排土操作で負荷が大きいとき（たとえばアームとバケットの同時排土操作による土砂押し作業）」という作業パターン（８）であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ３の出力制限値Ｐplimitが、Ｐplimit3に設定される。
If the determination in
ステップ７１の判断がＦでステップ７２の判断がＦでステップ７５の判断がＦでステップ７８の判断がＴでステップ７９の判断がＴでステップ８０の判断がＦである場合には、複数の油圧アクチュエータ２１〜２６の作業パターンは、「アーム排土操作とバケット排土操作で負荷が小さいとき（たとえば空中でアームとバケットを同時に返す作業）」という作業パターン（９）であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ３の出力制限値Ｐplimitが、Ｐplimit5に設定される。
If the judgment of
ステップ７１の判断がＦでステップ７２の判断がＦでステップ７５の判断がＦでステップ７８の判断がＴでステップ７９の判断Ｆでステップ８１の判断がＴである場合には、複数の油圧アクチュエータ２１〜２６の作業パターンは、「アーム単独排土操作で負荷が大きいとき（たとえばアーム排土作業による土砂押し作業）」という作業パターン（１０）であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ３の出力制限値Ｐplimitが、Ｐplimit3に設定される。
If the determination in
ステップ７１の判断がＦでステップ７２の判断がＦでステップ７５の判断がＦでステップ７８の判断がＴでステップ７９の判断Ｆでステップ８１の判断がＦである場合には、複数の油圧アクチュエータ２１〜２６の作業パターンは、「アーム単独排土操作で負荷が小さいとき（たとえば空中でアームを返す作業）」という作業パターン（１１）であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ３の出力制限値Ｐplimitが、Ｐplimit5に設定される。
If the judgment of
ステップ７１の判断がＦでステップ７２の判断がＦでステップ７５の判断がＦでステップ７８の判断がＦである場合には、複数の油圧アクチュエータ２１〜２６の作業パターンは、「その他の作業」という作業パターン（１２）であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ３の出力制限値Ｐplimitが、Ｐplimit1に設定される。
When the judgment of
第３のエンジン目標回転数演算部６３では、ポンプ出力制限演算部７０で演算された油圧ポンプ３の出力（馬力）制限値Ｐplimitに対応する第３のエンジン目標回転数ｎcom3が演算される。
In the third engine
記憶装置には、油圧ポンプ３の出力制限値Ｐplimitの増加に応じて第３のエンジン目標回転数ｎcom3が増加する関数関係６３ａがデータテーブル形式で記憶されている。
In the storage device, a functional relationship 63a in which the third engine target speed ncom3 increases in accordance with the increase in the output limit value Pplimit of the
第３のエンジン回転数演算部６３では、現在の複数の油圧アクチュエータ２１〜２６の作業パターン、つまり油圧ポンプ３の出力制限値Ｐplimitに対応する第３のエンジン目標回転数ｎcom3が関数関係６３ａにしたがい演算される。
In the third engine
最小値選択部６５では、最大値選択部６４で選択されたエンジン目標回転数ｎcom12と、第３のエンジン目標回転数ｎcom3のうちのいずれか低い方のエンジン目標回転数ｎcomが選択される。
The minimum
コントローラ６は、ガバナ４に対して、エンジン回転数ｎを目標回転数ｎcomにするための回転指令値を出力し、ガバナ４は、目標トルク線Ｌ1上でエンジン目標回転数ｎcomが得られるように燃料噴射量を増減する。
The
ポンプ吸収トルク演算部６６では、エンジン目標回転数ｎcomに対応する油圧ポンプ３の目標吸収トルクＴpcomが演算される。
The pump absorption
記憶装置には、エンジン目標回転数ｎcomの増加に応じて油圧ポンプ３の目標吸収トルクＴpcomが増加する関数関係６６ａがデータテーブル形式で記憶されている。この関数６６ａは、図１０に示すトルク線図上の目標トルク線Ｌ1に対応するカーブである。
In the storage device, a
図１０は、図２と同様にエンジン２のトルク線図を示しており横軸にエンジン回転数ｎ（ｒｐｍ；ｒｅｖ/ｍｉｎ）をとり縦軸にトルクＴ（Ｎ・ｍ）をとっている。関数６６ａは、同図１０に示すトルク線図上の目標トルク線Ｌ1に対応している。
FIG. 10 shows a torque diagram of the
ポンプ吸収トルク演算部６６では、現在のエンジン目標回転数ｎcomに対応する油圧ポンプ３の目標吸収トルクＴpcomが、関数６６ａにしたがい演算される。
The pump absorption
制御電流演算部６７では、ポンプ目標吸収トルクＴpcomに対応する制御電流ｐｃ−ｅｐｃが演算される。
In the control
記憶装置には、ポンプ目標吸収トルクＴpcomの増加に応じて制御電流ｐｃ−ｅｐｃが増加する関数関係６７ａがデータテーブル形式で記憶されている。
In the storage device, a
ポンプ吸収トルク演算部６６では、現在のポンプ目標吸収トルクＴpcomに対応する制御電流ｐｃ−ｅｐｃが関数関係６７ａにしたがい演算される。
In the pump absorption
コントローラ６からポンプ制御弁５に対して制御電流ｐｃ−ｅｐｃが出力されてサーボピストンを介してポンプ制御弁５を変化させる。ポンプ制御弁５は、油圧ポンプ３の吐出圧ＰRp（ｋｇ/ｃｍ2）と油圧ポンプ３の容量ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）の積が制御電流ｐｃ−ｅｐｃに対応するポンプ吸収トルクＴp comを超えないように、油圧ポンプ３の斜板３ａの傾転角をＰＣ制御する。
A control current pc-epc is output from the
つぎに、このような第１実施例による効果について図１０を併せ参照して説明する。 Next, the effect of the first embodiment will be described with reference to FIG.
図１０に示すように、エンジン回転数ｎの減少に伴いポンプ吸収トルクＴpcomが小さくなる目標トルク線Ｌ1にしたがってエンジン２および油圧ポンプ３を制御すると、燃費、エンジン効率、ポンプ効率の向上が図られ騒音が低減されエンストが防止されるなどの効果が得られるものの、エンジン２の応答性が悪いという問題がある。すなわち、たとえば掘削作業を開始しようとして操作レバー４１等を中立位置から倒してエンジン２が低回転から上昇させようとしても、レバー倒し始めの初期の段階（過渡状態）では油圧ポンプ３の負荷が急激に上昇するためにエンジン出力がポンプ吸収馬力分のパワーに対して余裕がなくエンジン２を加速するためのパワーが不足する。このためエンジン２を目標回転数まで上昇させられないか、あるいは極めて緩慢にしか上昇しないことがある。
As shown in FIG. 10, when the
この点、本第１実施例では、現在のポンプ目標吐出流量Ｑsumに適合する第１のエンジン目標回転数ｎcom1を設定する一方で、現在のポンプ目標吐出流量Ｑsumが所定の流量（たとえば１０（Ｌ/ｍｉｎ））よりも大きいことが判定された場合には、エンジンローアイドル回転数ｎLよりも大きい回転数ｎM（たとえば１４００ｒｐｍ）が第２のエンジン目標回転数ｎcom2として設定される。そして、第２のエンジン目標回転数ｎcom2が第１のエンジン目標回転数ｎcom1以上であれば、第２のエンジン目標回転数ｎcom2が得られるようにエンジン回転数が制御される。また、第２のエンジン目標回転数ｎcom2に対応するポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプ３が制御される。
In this regard, in the first embodiment, the first target engine speed ncom1 that matches the current pump target discharge flow rate Qsum is set, while the current pump target discharge flow rate Qsum is set to a predetermined flow rate (for example, 10 (L / min)), it is determined that the engine speed nM (for example, 1400 rpm) larger than the engine low idle speed nL is set as the second engine target speed ncom2. If the second engine target speed ncom2 is equal to or higher than the first engine target speed ncom1, the engine speed is controlled so that the second engine target speed ncom2 is obtained. Further, the
このため、たとえば掘削作業を開始しようとして操作レバー４１等を中立位置から倒した場合に、油圧ポンプ３の負荷が急激に上昇する前にエンジン回転数が予め上昇してエンジントルクが上昇するためエンジン２を加速するためのパワーに余裕が生じる。このためエンジン２を低回転域から目標回転数まで迅速に上昇させることができエンジン２の応答性が向上する。
For this reason, for example, when the operation lever 41 is tilted from the neutral position in order to start excavation work, the engine speed increases in advance and the engine torque increases before the load of the
また、本第１実施例では、現在のポンプ目標吐出流量Ｑsumに適合する第１のエンジン目標回転数ｎcom1が設定される一方で、複数の油圧アクチュエータ２１〜２６の作業パターンに応じて、油圧ポンプ３の出力制限値Ｐplimitが設定され、これに対応する第３のエンジン目標回転数ｎcom3が設定される。第３のエンジン目標回転数ｎcom3が第１のエンジン目標回転数ｎcom1以下であれば第３のエンジン目標回転数ｎcom3が得られるようにエンジン回転数が制御され、第３のエンジン目標回転数ｎcom3に対応するポンプ吸収トルクが得られるように油圧ポンプ３が制御される。このためポンプ吸収トルクを適切な値に定めることができ必要以上の無駄なエネルギー消費を抑えることができる。
In the first embodiment, the first engine target rotational speed ncom1 that matches the current pump target discharge flow rate Qsum is set, while the hydraulic pump is set according to the work pattern of the plurality of
図１２は、横軸を時間ｔとして、一例として、作業パターン（７）、作業パターン（５）、作業パターン（３）、作業パターン（１１）、作業パターン（１２）、作業パターン（２）の順序で作業が行われた場合について、各操作レバー４１、４２の操作量であるブームレバー信号Ｌbo、アームレバー信号Ｌar、バケットレバー信号Ｌbk、旋回レバー信号Ｌswの時間変化、ポンプ吸収トルクＴpの時間変化、エンジン回転数ｎの時間変化をそれぞれ示している。 In FIG. 12, the horizontal axis is time t, and as an example, the work pattern (7), work pattern (5), work pattern (3), work pattern (11), work pattern (12), work pattern (2) When the operations are performed in order, the boom lever signal Lbo, the arm lever signal Lar, the bucket lever signal Lbk, and the turning lever signal Lsw, which are the operation amounts of the operation levers 41 and 42, change over time, and the pump absorption torque Tp. The change and the time change of the engine speed n are respectively shown.
本第１実施例によれば、図１２に示す一連の作業パターンで作業を行った場合に、ポンプ吸収トルクを適切な値に定めることができ、必要以上の無駄なエネルギー消費を抑えられるということが確認された。 According to the first embodiment, when the work is performed in the series of work patterns shown in FIG. 12, the pump absorption torque can be set to an appropriate value, and unnecessary energy consumption more than necessary can be suppressed. Was confirmed.
以上のように、本実施例では、各油圧アクチュエータ３１〜３６を操作する操作手段４１〜４４の操作量より油圧ポンプ３の現在の目標吐出流量Ｑsumが演算され、この現在のポンプ目標吐出流量Ｑsumに適合する第１のエンジン目標回転数ｎcom1が設定されるとともに、一方で、現在のポンプ目標吐出流量Ｑsumが所定の流量（たとえば１０（Ｌ/ｍｉｎ））よりも大きい場合に、操作手段４１〜４４が非操作の状態から操作状態に切り替わったものと判定し、この判定がされた場合には、エンジンローアイドル回転数ｎLよりも大きい回転数ｎM（たとえば１４００ｒｐｍ）が第２のエンジン目標回転数ｎcom2として設定されるようにしている。
As described above, in the present embodiment, the current target discharge flow rate Qsum of the
しかし、操作手段４１〜４４が非操作の状態から操作状態に切り替わったことの判定は、これに限定されるわけではなく、操作手段４１〜４４の操作量が所定のしきい値よりも大きい場合に、操作手段４１〜４４が非操作の状態から操作状態に切り替わったものと判定してもよい。 However, the determination that the operation means 41 to 44 is switched from the non-operation state to the operation state is not limited to this, and the operation amount of the operation means 41 to 44 is greater than a predetermined threshold value. Moreover, you may determine with the operation means 41-44 having switched from the non-operation state to the operation state.
（第２実施例）
つぎに第２実施例について説明する。
第２実施例の建設機械１の構成は、図３に示す構成例を前提としており、図１の構成例に対してＰＴＯ軸１０、発電電動機１１、蓄電器１２、インバータ１３、回転センサ１４、電圧センサ１５が付加されており、発電電動機１１による電動作用、発電作用が行われる。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
The construction of the
図５、図６、図７、図８は、コントローラ６で行われる処理内容を示す制御ブロック図である。
5, 6, 7, and 8 are control block diagrams showing the processing contents performed by the
図５は、第１実施例の図４に対応する図であり、図４と重複する部分については説明を省略する。 FIG. 5 is a diagram corresponding to FIG. 4 of the first embodiment, and a description of the same parts as those in FIG. 4 is omitted.
図５、図６に示すように、本第２実施例では、第１実施例と同様にして最小値選択部６５でエンジン目標回転数ｎcomが選択されると、以下、図７に示す制御ブロック図に移行して以下説明する処理が実行される。
As shown in FIGS. 5 and 6, in the second embodiment, when the engine target speed ncom is selected by the minimum
なお、以下ではエンジン回転数、エンジン目標回転数をそれぞれ、発電電動機回転数、発電電動機目標回転数に変換した上で演算処理を行うようにしているが、下記の説明において発電電動機回転数、発電電動機目標回転数をそれぞれエンジン回転数、エンジン目標回転数に置換して同様の演算処理を行う実施も可能である。 In the following, calculation processing is performed after converting the engine speed and the engine target speed to the generator motor speed and the generator motor target speed, respectively. However, in the following explanation, the generator motor speed and power generation It is also possible to perform the same calculation process by replacing the motor target rotational speed with the engine rotational speed and the engine target rotational speed, respectively.
発電電動機目標回転数演算部９６では、現在のエンジン目標回転数ｎcomに対応する発電電動機１１の目標回転数Ｎgencomが次式によって演算される。
In the generator motor target rotational
Ｎgencom＝ｎcom×Ｋ2 …（４）
ただし、Ｋ2は、ＰＴＯ軸１０の減速比である。
Ngencom = ncom × K2 (4)
Here, K2 is a reduction ratio of the
アシスト有無判定部８６では、発電電動機１１の目標回転数Ｎgencomと、回転センサ１４で検出される発電電動機１１の現在の実回転数ＧＥＮspdと電圧センサ１５で検出される畜電器１２の現在の電圧BATTvoltとに基づいて、発電電動機１１によってエンジン２をアシストするか否か（アシスト有無）が判定される。
In the assist presence / absence determination unit 86, the target rotation speed Ngencom of the
アシスト有無判定部８６は、図８に具体的に示される。 The assist presence / absence determination unit 86 is specifically shown in FIG.
まず、偏差演算部９１で、発電電動機目標回転数Ｎgencomと発電電動機実回転数ＧＥＮspdとの偏差Δgenspdが演算される。
First, the
つぎに、第１の判定部９２では、発電電動機目標回転数Ｎgencomと発電電動機実回転数ＧＥＮspdとの偏差Δgenspdが第１のしきい値ΔＧＣ１以上になった場合に、発電電動機１１を電動作用すると判定し、アシストフラグassist flagをＴにし、発電電動機目標回転数Ｎgencomと発電電動機実回転数ＧＥＮspdとの偏差Δgenspdが第１のしきい値ΔＧＣ１よりも小さい第２のしきい値ΔＧＣ２以下になった場合に、発電電動機１１を電動作用しない（ただし、必要に応じて発電作用させて蓄電器１２に電力を蓄える）と判定し、アシストフラグをＦにする。
Next, in the
また、発電電動機目標回転数Ｎgencomと発電電動機実回転数ＧＥＮspdとの偏差Δgenspdが第３のしきい値ΔＧＣ３以下になった場合に、発電電動機１１を発電作用すると判定し、アシストフラグassist flagをＴにし、発電電動機目標回転数Ｎgencomと発電電動機実回転数ＧＥＮspdとの偏差Δgenspdが第３のしきい値ΔＧＣ３よりも大きい第４のしきい値ΔＧＣ４以上になった場合に、発電電動機１１を発電作用しない（ただし、必要に応じて発電作用させて蓄電器１２に電力を蓄える）と判定し、アシストフラグをＦにする。
Further, when the deviation Δgenspd between the generator motor target rotation speed Ngencom and the generator motor actual rotation speed GENspd becomes equal to or less than the third threshold value ΔGC3, it is determined that the
このように、回転数偏差Δgenspdが符合プラスである程度以上大きくなると、発電電動機１１を電動作用させエンジン２をアシストさせるようにしているのは、現在のエンジン回転数と目標回転数とが離れている場合にエンジン目標回転数に向けて迅速にエンジン回転数を上昇させるためである。
As described above, when the rotational speed deviation Δgenspd becomes larger than a certain value by a plus sign, the current engine rotational speed and the target rotational speed are different from each other in that the
また、回転数偏差Δgenspdが符合マイナスである程度以上大きくなると、発電電動機１１を発電作用させエンジン２を逆アシストさせるようにしているのは、エンジン回転数の減速時に発電作用させてエンジン回転数を迅速に低下させるとともにエンジン２のエネルギ−を回生するためである。
Further, when the rotational speed deviation Δgenspd is a sign minus and increases to a certain degree or more, the
また第１のしきい値ΔＧＣ１と第２のしきい値ΔＧＣ２との間にヒステリシスをもたせるとともに、第３のしきい値ΔＧＣ３と第４のしきい値ΔＧＣ４との間にヒステリシスをもたせることで、制御上のハンチングを防止している。 Further, by providing hysteresis between the first threshold value ΔGC1 and the second threshold value ΔGC2, and by providing hysteresis between the third threshold value ΔGC3 and the fourth threshold value ΔGC4, Control hunting is prevented.
第２の判定部９３では、蓄電器１２の電圧BATTvoltが所定の範囲ＢＣ１〜ＢＣ４（ＢＣ２〜ＢＣ３）内に収まっている場合に、アシストフラグassist flagをＴにし、所定の範囲外である場合には、アシストフラグassist flagをＦにする。
In the
電圧値BATTvoltに、第１のしきい値ＢＣ１、第２のしきい値ＢＣ２、第３のしきい値ＢＣ３、第４のしきい値ＢＣ４を設定する。第１のしきい値ＢＣ１、第２のしきい値ＢＣ２、第３のしきい値ＢＣ３、第４のしきい値ＢＣ４の順序で大きくなるものとする。 The first threshold value BC1, the second threshold value BC2, the third threshold value BC3, and the fourth threshold value BC4 are set to the voltage value BATTvolt. It is assumed that the first threshold value BC1, the second threshold value BC2, the third threshold value BC3, and the fourth threshold value BC4 increase in this order.
蓄電器１２の電圧値BATTvoltが第３のしきい値ＢＣ３以下になるとアシストフラグassist flagをＴにし、蓄電器１２の電圧値BATTvoltが第４のしきい値ＢＣ４以上になるとアシストフラグassist flagをＦにする。また、蓄電器１２の電圧値BATTvoltが第２のしきい値ＢＣ２以上になるとアシストフラグassist flagをＴにし、蓄電器１２の電圧値BATTvoltが第１のしきい値ＢＣ１以下になるとアシストフラグassist flagをＦにする。
The assist flag assist flag is set to T when the voltage value BATTvolt of the
このように蓄電器１２の電圧BATTvoltが所定の範囲ＢＣ１〜ＢＣ４（ＢＣ２〜ＢＣ３）内に収まっているときのみに、アシストさせるようにしているのは、所定範囲外の低電圧、高電圧のときにアシストさせないようにすることで蓄電器１２に与える過充電や完全放電等の悪影響を回避するためである。
As described above, only when the voltage BATTvolt of the
また第１のしきい値ＢＣ１と第２のしきい値ＢＣ２との間にヒステリシスをもたせるとともに、第３のしきい値ＢＣ３と第４のしきい値ＢＣ４との間にヒステリシスをもたせることで、制御上のハンチングを防止している。 Further, by providing a hysteresis between the first threshold value BC1 and the second threshold value BC2, and providing a hysteresis between the third threshold value BC3 and the fourth threshold value BC4, Control hunting is prevented.
アンド回路９４では、第１の判定部９２で得られたアシストフラグassist flagと第２の判定部９３で得られたアシストフラグassist flagがともにＴである場合に、最終的にアシストフラグassist flagの内容をＴとし、それ以外である場合に、最終的にアシストフラグassist flagの内容をＦにする。
In the AND
アシストフラグ判定部９５では、アシスト有無判定部９０から出力されるアシストフラグassist flagの内容がＴであるか否かが判定される。
The assist
発電電動機指令値切り替え部８７では、アシストフラグ判定部９５の判定結果がＴであるか否か（Ｆ）に応じて、インバータ１３に与えるべき発電電動機指令値ＧＥＮcomの内容を、目標回転数か、目標トルクかに切り替える。
In the generator motor command
発電電動機１１は、インバータ１３を介して回転数制御若しくはトルク制御によって制御される。
The
ここで、回転数制御とは、発電電動機指令値ＧＥＮcomとして目標回転数を与えて目標回転数が得られるように発電電動機１１の回転数を調整する制御のことである。また、トルク制御とは、発電電動機指令値ＧＥＮcomとして目標トルクを与えて目標トルクが得られるように発電電動機１１のトルクを調整する制御のことである。
Here, the rotation speed control is control for adjusting the rotation speed of the
モジュレーション処理部９７では、発電電動機１１の目標回転数が演算され出力される。また、発電電動機トルク演算部６８では、発電電動機１１の目標トルクが演算され出力される。
In the modulation processing unit 97, the target rotational speed of the
すなわち、モジュレーション処理部９７は、発電電動機目標回転数演算部９６で得られた発電電動機目標回転数Ｎgencomに対して、特性９７ａにしたがいモジュレーション処理が施された回転数Ｎgencomを出力する。発電電動機目標回転数演算部９６より入力された発電電動機目標回転数Ｎgencomをそのまま出力するのではなくて、時間ｔをかけて徐々に回転数を増大させて、発電電動機目標回転数演算部９６より入力された発電電動機目標回転数Ｎgencomに到達させる。
That is, the modulation processing unit 97 outputs the rotation speed Ngencom that has been subjected to the modulation process according to the characteristic 97a with respect to the generator motor target rotation speed Ngencom obtained by the generator motor target rotation
図１３、図１４を参照してモジュレーション処理を行わなかった場合に対してモジュレーション処理を行った場合の効果について説明する。 With reference to FIG. 13 and FIG. 14, the effect when the modulation process is performed with respect to the case where the modulation process is not performed will be described.
図１３（ａ）、（ｂ）、図１４（ａ）、（ｂ）は、図２、図１０と同様に横軸をエンジン回転数ｎとし縦軸をトルクＴとするトルク線図を示している。 13 (a), 13 (b), 14 (a), and 14 (b) show torque diagrams in which the horizontal axis is the engine speed n and the vertical axis is the torque T as in FIGS. Yes.
図１３（ａ）は、エンジン加速時にモジュレーション処理無しの場合のガバナ４の動きを説明する図で、図１３（ｂ）は、エンジン加速時にモジュレーション処理有りの場合のガバナ４の動きを説明する図である。
FIG. 13A is a diagram for explaining the movement of the
図１４（ａ）は、エンジン減速時にモジュレーション処理無しの場合のガバナ４の動きを説明する図で、図１４（ｂ）は、エンジン減速時にモジュレーション処理有りの場合のガバナ４の動きを説明する図である。
ガバナ４としてメカガバナを使用すると、実際のエンジン回転数よりもガバナ４が指定する回転数が遅れるという問題がある。
FIG. 14A is a diagram for explaining the movement of the
When a mechanical governor is used as the
図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、油圧ポンプ３の負荷が大きいときに低回転のマッチング点Ｐ0から高回転側にエンジン２を加速させる場合を想定する。
As shown in FIGS. 13A and 13B, it is assumed that the
図１３（ａ）、（ｂ）において、Ｐ2はエンジントルクに対応し、エンジントルクにアシスト分のトルクを加えたものが、エンジン２と発電電動機１１を合わせた全トルクＰ3となる。Ｐ1はポンプ吸収トルクに対応し、ポンプ吸収トルクに加速トルクを合わせたものが全トルクＰ3に対応している。
In FIGS. 13A and 13B, P2 corresponds to the engine torque, and the total torque P3 of the
図１３（ａ）に示すようにモジュレーション処理無しの場合には、エンジン目標回転数とエンジン実回転数との偏差に応じたアシストトルクが発生する。偏差が大きい場合には、その大きな偏差に対応して、発電電動機１１によるアシストトルクが大きくなる。このためガバナ４の動きよりもエンジン２が早く加速して、ガバナ４が指定する回転数よりも実回転数の方が大きくなる。エンジン２が早く加速するとガバナ４の調整により燃料噴射量が減りエンジントルクが減少する。このためエンジン２を発電電動機１１によってアシストしているにもかかわらずエンジン２がフリクションとなってしまい、エンジン２の加速度が上がらないことになる。このため燃料噴射量を減らしながら、エンジントルクを減少させながら、エンジン２がロスとなってエンジン２が加速することなり、エネルギーロスを招くとともに、エンジン２が十分に加速しないという結果を招く。
As shown in FIG. 13 (a), when there is no modulation process, an assist torque corresponding to the deviation between the target engine speed and the actual engine speed is generated. When the deviation is large, the assist torque by the
これに対して図１３（ｂ）に示すようにモジュレーション処理有りの場合には、エンジン目標回転数にモジュレーション処理が施されて、エンジン目標回転数とエンジン実回転数との偏差が小さくなり、これに応じて、発電電動機１１で小さいアシストトルクが発生する。このためガバナ４の動きがエンジン２の加速に追従し、ガバナ４が指定する回転数が実回転数に一致する。
On the other hand, as shown in FIG. 13B, when the modulation process is present, the modulation process is performed on the target engine speed, and the deviation between the target engine speed and the actual engine speed becomes small. Accordingly, a small assist torque is generated in the
このためエネルギーロスが低減され、エンジン２が十分に図加速する。
Therefore, energy loss is reduced and the
つぎにエンジン２を減速させる場合について説明する。
Next, a case where the
図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、油圧ポンプ３の負荷が大きいときに高回転のマッチング点Ｐ0から低回転側にエンジン２を減速させる場合を想定する。
As shown in FIGS. 14A and 14B, it is assumed that the
図１４（ａ）、（ｂ）において、Ｐ2はエンジントルクに対応し、エンジントルクに回生トルクを加えたものが、エンジン２と発電電動機１１を合わせた全トルクＰ3となる。Ｐ1はポンプ吸収トルクに対応し、ポンプ吸収トルクに減速トルクを合わせたものが全トルクＰ3に対応している。
14A and 14B, P2 corresponds to the engine torque, and the sum of the engine torque and the regenerative torque is the total torque P3 of the
図１４（ａ）に示すようにモジュレーション処理無しの場合には、エンジン目標回転数とエンジン実回転数との偏差に応じた回生トルクが発生する。偏差が大きい場合には、その大きな偏差に対応して、発電電動機１１による回生トルクが大きくなる。このためガバナ４の動きよりもエンジン２が早く減速して、ガバナ４が指定する回転数よりも実回転数の方が小さくなる。エンジン２が早く減速するとガバナ４の調整により燃料噴射量が増加しエンジントルクが増大する。このためエンジン２はトルクを増加させつつ発電電動機１１で発電しながらエンジン２が減速することになる。この結果、エンジン２がトルクを上げつつ、発電電動機１１によって、増加するエンジンエネルギーを回収しながら、エンジン２が減速することになり、無駄な発電が行われ、燃料を無駄に消費することになる。
As shown in FIG. 14A, when there is no modulation processing, regenerative torque is generated according to the deviation between the target engine speed and the actual engine speed. When the deviation is large, the regenerative torque by the
これに対して図１４（ｂ）に示すようにモジュレーション処理有りの場合には、エンジン目標回転数にモジュレーション処理が施されて、エンジン目標回転数とエンジン実回転数との偏差が小さくなり、これに応じて、発電電動機１１で小さい回生トルクが発生する。このためガバナ４の動きがエンジン２の減速に追従し、ガバナ４が指定する回転数が実回転数に一致する。このためエンジン２のトルクが負になり、発電電動機１１によってエンジン２の速度エネルギーを回収しながらエンジン２が減速する。このため無駄なエネルギー消費を招くことなく効率よくエンジン２を減速させることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 14 (b), when the modulation process is present, the engine target speed is subjected to the modulation process, and the deviation between the engine target speed and the actual engine speed becomes small. Accordingly, a small regenerative torque is generated in the
発電電動機トルク演算部６８では、電圧センサ１５で検出される畜電器１２の現在の電圧BATTvoltに基づいて、電圧BATTvoltに対応する目標トルクＴgencomが演算される。
In the generator motor
記憶装置には、蓄電器１２の電圧BATTvoltの上昇６８ｂに応じて目標トルクＴgencomが減少し、蓄電器１２の電圧BATTvoltの下降６８ｃに応じて目標トルクＴgencomが増加するというヒステリシスをもたせた関数関係６８ａがデータテーブル形式で記憶されている。この関数関係６８ａは、発電電動機１１の発電量を調整することで蓄電器１２の電圧値を所望の範囲内に維持するために設定されている。
The storage device has a
発電電動機トルク演算部６８では、蓄電器１２の現在の電圧BATTvoltに対応する目標トルクＴgencomが関数関係６８ａにしたがい出力される。
In the generator
アシストフラグ判定部９５でアシストフラグassit flagの内容がＴであると判定されると、発電電動機指令値切り替え部８７が、モジュレーション処理部９７側に切り替えられ、モジュレーション処理部９７から出力される発電電動機目標回転数Ｎgencomが発電電動機指令値ＧＥＮcomとしてインバータ１３に出力されて、発電電動機１１が回転数制御され、発電電動機１１が電動作用若しくは発電作用をする。
When the assist
また、アシストフラグ判定部９５でアシストフラグassit flagの内容がＦであると判定されると、発電電動機指令値切り替え部８７が、発電電動機トルク演算部６８側に切り替えられ、発電電動機トルク演算部６８から出力される発電電動機目標トルクＴgencomが発電電動機指令値ＧＥＮcomとしてインバータ１３に出力されて、発電電動機１１がトルク制御され、発電電動機１１が発電作用をする。
When the assist
ポンプ吸収トルク指令値切り替え部８８では、アシストフラグ判定部９５の判定結果がＴであるか否か（Ｆ）に応じて、制御電流演算部６７に与えるべきポンプ目標吸収トルクＴの内容を、第１のポンプ目標吸収トルクＴpcom1か、第２のポンプ目標吸収トルクＴpcom2かに切り替える。
The pump absorption torque command
第１のポンプ目標吸収トルクＴpcom1は、第１のポンプ目標吸収トルク演算部６６（図４に示すポンプ吸収トルク演算部と同じ構成）で演算される。 The first pump target absorption torque Tpcom1 is calculated by the first pump target absorption torque calculator 66 (the same configuration as the pump absorption torque calculator shown in FIG. 4).
すなわち、第１のポンプ目標吸収トルクＴpcom1は、図９（ａ）のトルク線図における第１の目標トルク線Ｌ1上のトルク値として与えられる。第１の目標トルク線Ｌ1は、図１０で説明したように、エンジン目標回転数ｎが低下するに応じて油圧ポンプ３の目標吸収トルクＴpcom1が小さくなるような目標トルク線として設定されている。
That is, the first pump target absorption torque Tpcom1 is given as a torque value on the first target torque line L1 in the torque diagram of FIG. As described with reference to FIG. 10, the first target torque line L1 is set as a target torque line such that the target absorption torque Tpcom1 of the
第２のポンプ目標吸収トルクＴpcom2は、第２のポンプ目標吸収トルク演算部８５で演算される。
The second pump target absorption torque Tpcom2 is calculated by the second pump target absorption
すなわち、第２のポンプ目標吸収トルクＴpcom2は、図９（ａ）のトルク線図における第１の目標トルク線Ｌ1に対して、低回転領域でポンプ目標吸収トルクが大きくなる第２の目標トルク線Ｌ2上のトルク値として与えられる。 In other words, the second pump target absorption torque Tpcom2 is a second target torque line in which the pump target absorption torque is larger in the low rotation region than the first target torque line L1 in the torque diagram of FIG. It is given as a torque value on L2.
第１のポンプ目標吸収トルク演算部６６では、エンジン目標回転数ｎcomに対応する油圧ポンプ３の第１のポンプ目標吸収トルクＴpcom1が演算される。
The first pump target
記憶装置には、エンジン目標回転数ｎcomの増加に応じて油圧ポンプ３の第１の目標吸収トルクＴpcom1が増加する関数関係６６ａがデータテーブル形式で記憶されている。この関数６６ａは、図９（ａ）（図１０）に示すトルク線図上の第１の目標トルク線Ｌ1に対応するカーブである。
In the storage device, a
図９（ａ）は、図１０と同様にエンジン２のトルク線図を示しており横軸にエンジン回転数ｎ（ｒｐｍ；ｒｅｖ/ｍｉｎ）をとり縦軸にトルクＴ（Ｎ・ｍ）をとっている。関数６６ａは、図９（ａ）に示すトルク線図上の目標トルク線Ｌ1に対応している。
FIG. 9 (a) shows a torque diagram of the
第１のポンプ目標吸収トルク演算部６６では、現在のエンジン目標回転数ｎcomに対応する第１のポンプ目標吸収トルクＴpcom1が関数関係６６ａにしたがい演算される。
In the first pump target absorption
第２のポンプ目標吸収トルク演算部８５では、発電電動機回転数ＧＥＮspd（エンジン実回転数）に対応する油圧ポンプ３の第２のポンプ目標吸収トルクＴpcom2が演算される。
The second pump target absorption
記憶装置には、発電電動機回転数ＧＥＮspd（エンジン実回転数）に応じて油圧ポンプ３の第２の目標吸収トルクＴpcom2が変化する関数関係８５ａがデータテーブル形式で記憶されている。この関数８５ａは、図９（ａ）に示すトルク線図上の第２の目標トルク線Ｌ2に対応するカーブであり、第１の目標トルク線Ｌ1に対して、低回転領域でポンプ目標吸収トルクが大きくなるような特性を有している。たとえば第２の目標トルク線Ｌ2は、等馬力線に相当するカーブであり、エンジン回転数の上昇に応じてトルクが低下するように特性を採用することができる。
In the storage device, a
第２のポンプ目標吸収トルク演算部８５では、現在の発電電動機回転数ＧＥＮspd（エンジン実回転数）に対応する第２のポンプ目標吸収トルクＴpcom2が関数関係８５ａにしたがい演算される。
The second pump target absorption
アシストフラグ判定部９５でアシストフラグassit flagの内容がＴであると判定されると、ポンプ吸収トルク指令値切り替え部８８が、第２のポンプ目標吸収トルク演算部８５側に切り替えられ、第２のポンプ目標吸収トルク演算部８５から出力される第２のポンプ目標吸収トルクＴpcom2がポンプ目標吸収トルクＴpcomとして、後段のフィルタ処理部８９に出力される。
When the assist
また、アシストフラグ判定部９５でアシストフラグassit flagの内容がＦであると判定されると、ポンプ吸収トルク指令値切り替え部８８が、第１のポンプ目標吸収トルク演算部６６側に切り替えられ、第１のポンプ目標吸収トルク演算部６６から出力される第１のポンプ目標吸収トルクＴpcom1がポンプ目標吸収トルクＴpcomとして、後段のフィルタ処理部８９に出力される。
When the assist
以上のようにしてポンプ吸収トルク指令値切り替え部８８では、油圧ポンプ３の目標吸収トルクＴpcom1、Ｔpcom2、つまり図９（ａ）の目標トルク線Ｌ1、Ｌ2の選択が切り替えられる。
As described above, the pump absorption torque command
フィルタ処理部８９では、目標トルク線Ｌ1、Ｌ2の選択が切り替えられた場合に、切り替え前の目標トルク線（たとえば第２の目標トルク線Ｌ2）上のポンプ目標吸収トルク（第２のポンプ目標吸収トルクＴpcom2）から、切り替え後の目標トルク線（第１の目標トルク線Ｌ1）上のポンプ目標吸収トルク（第２のポンプ目標吸収トルクＴpcom1）へ、徐々に変化させるフィルタ処理が行われる。
In the
すなわち、フィルタ処理部８９は、目標トルク線Ｌ1、Ｌ2の選択が切り替えられた場合に、特性８９ａにしたがいフィルタ処理が施された目標トルク値Ｔpcomを出力する。目標トルク線Ｌ1、Ｌ2の選択が切り替えられた場合に、切り替え前の目標トルク線（たとえば第２の目標トルク線Ｌ2）上のポンプ目標吸収トルク（第２のポンプ目標吸収トルクＴpcom2）から、切り替え後の目標トルク線（第１の目標トルク線Ｌ1）上のポンプ目標吸収トルク（第２のポンプ目標吸収トルクＴpcom1）へとそのまま切り替え出力するのではなくて、時間ｔをかけて徐々に切り替え前の目標トルク線（第２の目標トルク線Ｌ2）上のポンプ目標吸収トルク（第２のポンプ目標吸収トルクＴpcom2）から、切り替え後の目標トルク線（第１の目標トルク線Ｌ1）上のポンプ目標吸収トルク（第２のポンプ目標吸収トルクＴpcom1）へと滑らかに到達させる。
That is, when the selection of the target torque lines L1 and L2 is switched, the
図９（ａ）を用いて説明すると、第２の目標トルク線Ｌ2上の点Ｇにおける第２のポンプ目標吸収トルクＴpcom2から、第１の目標トルク線Ｌ1上の点Ｈにおける第１のポンプ目標吸収トルクＴpcom2に向けて徐々に時間をかけて変化する。 9A, the first pump target at the point H on the first target torque line L1 from the second pump target absorption torque Tpcom2 at the point G on the second target torque line L2. It gradually changes over time toward the absorption torque Tpcom2.
これによりトルクが急激に変化することでオペレータや車体に与えるショックを抑制するとともに、操作感覚上の違和感をなくすことができる。 As a result, it is possible to suppress a shock applied to the operator and the vehicle body due to a sudden change in torque, and to eliminate a sense of incongruity in the operational feeling.
フィルタ処理は、アシストフラグ判定部９５の判定結果がＴからＦに切り替わった場合、同判定結果がＦからＴに切り替わった場合の両方の場合に行うようにしてもよく、どちらか一方の切り替えが行われたときのみフィルタ処理を行うようにしてもよい。特に、アシストフラグ判定部９５の判定結果がＴからＦに切り替わり第２の目標トルク線Ｌ2から第１の目標トルク線Ｌ1に切り替わる場合に、フィルタ処理を行わないものとするとトルクが急激に低下してオペレータに大きな操作感覚の違和感を与えることが多い。このため、判定結果がＴからＦに切り替わり第第２の目標トルク線Ｌ2から第１の目標トルク線Ｌ1に切り替わる場合にはフィルタ処理を施すことが望ましい。
The filter process may be performed in both cases where the determination result of the assist
フィルタ処理部８９から出力されたポンプ目標吸収トルクＴpcomは、図４に示すものと同構成の制御電流演算部６７に与えられる。
The pump target absorption torque Tpcom output from the
制御電流演算部６７では、ポンプ目標吸収トルクＴpcomに対応する制御電流ｐｃ−ｅｐｃが演算される。
In the control
記憶装置には、ポンプ目標吸収トルクＴpcomの増加に応じて制御電流ｐｃ−ｅｐｃが増加する関数関係６７ａがデータテーブル形式で記憶されている。
In the storage device, a
制御電流演算部６７では、現在のポンプ目標吸収トルクＴpcomに対応する制御電流ｐｃ−ｅｐｃが関数関係６７ａにしたがい演算される。
In the control
コントローラ６からポンプ制御弁５に対して制御電流ｐｃ−ｅｐｃが出力されてサーボピストンを介してポンプ制御弁５を変化させる。ポンプ制御弁５は、油圧ポンプ３の吐出圧ＰRp（ｋｇ/ｃｍ2）と油圧ポンプ３の容量ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）の積が制御電流ｐｃ−ｅｐｃに対応するポンプ吸収トルクＴp comを超えないように、油圧ポンプ３の斜板３ａの傾転角をＰＣ制御する。
A control current pc-epc is output from the
つぎに本第２実施例の効果について説明する。 Next, the effect of the second embodiment will be described.
本第２実施例によれば、図９（ａ）に示すように、エンジン目標回転数が低下するに応じて油圧ポンプ３の目標吸収トルクが小さくなる第１の目標トルク線Ｌ1が設定される。また、第１の目標トルク線Ｌ1に対して、低回転領域でポンプ目標吸収トルクが大きくなる第２の目標トルク線Ｌ2が設定される。
According to the second embodiment, as shown in FIG. 9 (a), the first target torque line L1 is set, in which the target absorption torque of the
そして、エンジン目標回転数に一致するように、エンジン回転数が制御される。たとえば各操作レバー４１〜４４の操作量から油圧ポンプ３の負荷が小さいと判断されるときには、エンジン目標回転数が低い回転数ｎDに設定され、各操作レバー４１〜４４の操作量から油圧ポンプ３の負荷が大きいと判断されるときには、エンジン目標回転数が高い回転数ｎEに設定される。
Then, the engine speed is controlled so as to coincide with the engine target speed. For example, when it is determined that the load of the
そして、エンジン目標回転数とエンジン２の実際の回転数との偏差が所定のしきい値以上になっているか否かが、つまり発電電動機１１によってエンジン２をアシストすべきか否かが判定される。
Then, it is determined whether or not the deviation between the target engine speed and the actual engine speed is equal to or greater than a predetermined threshold value, that is, whether or not the
エンジン目標回転数とエンジン２の実際の回転数との偏差が所定のしきい値以上になっていない場合には、第１の目標トルク線Ｌ1が選択され、エンジン目標回転数に対応する第１の目標トルク線Ｌ1上のポンプ目標吸収トルクが得られるように、油圧ポンプ３の容量が制御される。
When the deviation between the engine target speed and the actual engine speed is not equal to or greater than a predetermined threshold value, the first target torque line L1 is selected, and the first target speed corresponding to the engine target speed is selected. The capacity of the
このためエンジン目標回転数が低回転ｎDに設定されているときには、ガバナ４は、エンジン目標回転数ｎDに対応するレギュレーションラインＦeD上において、第１の目標トルク線Ｌ1と交差する点Ｄを上限トルク値として、エンジン２と油圧ポンプ吸収トルクがつりあうように燃料噴射量を増減する。静的には第１の目標トルク線Ｌ1上の点Ｄでマッチングする。
Therefore, when the engine target speed is set to the low speed nD, the
またエンジン目標回転数が高回転ｎEに設定されているときには、ガバナ４は、エンジン目標回転数ｎEに対応するレギュレーションラインＦeE上において、第１の目標トルク線Ｌ1と交差する点Ｅを上限トルク値として、エンジン２と油圧ポンプ吸収トルクがつりあうように燃料噴射量を増減する。静的には第１の目標トルク線Ｌ1上の点Ｅでマッチングする。
When the target engine speed is set to the high engine speed nE, the
このため発電電動機１１によるアシストが行われていないときには、比較例と同様に、エンジン２は目標トルク線Ｌ1に沿って制御されるため、燃費向上、ポンプ効率およびエンジン効率の向上、騒音低減、エンスト防止等の効果が得られる。
Therefore, when the assist by the
エンジン目標回転数とエンジン３の実際の回転数との偏差が所定のしきい値以上になっている場合には、発電電動機１１が電動作用される。発電電動機１１が電動作用された結果、図９（ａ）に破線で示すトルク分がエンジントルクに加算される。
When the deviation between the target engine speed and the actual engine speed is equal to or greater than a predetermined threshold value, the
また、同しきい値以上になっている場合には、第２の目標トルク線Ｌ2が選択され、エンジン回転数に対応する第２の目標トルク線Ｌ2上のポンプ目標吸収トルクが得られるように、油圧ポンプ３の容量が制御される。
When the threshold value is equal to or greater than the threshold value, the second target torque line L2 is selected so that the pump target absorption torque on the second target torque line L2 corresponding to the engine speed can be obtained. The capacity of the
この第２実施例の制御について第１実施例との対比において説明する。 The control of the second embodiment will be described in comparison with the first embodiment.
ここで、たとえば掘削作業を開始すべく操作レバー４１等を中立位置から倒した場合を想定する。この場合、エンジン回転数を低回転から高回転の高負荷のマッチング点Ｅまで上昇させる必要がある。 Here, for example, a case is assumed where the operation lever 41 or the like is tilted from the neutral position in order to start excavation work. In this case, it is necessary to increase the engine speed from a low rotation to a high load matching point E of high rotation.
第１実施例の場合には、図９（ｂ）の経路ＬＮ１に沿ってエンジン２が加速する。掘削作業開始の初期の段階では、エンジン回転を上昇（過渡時）させながら作業機等を作動させる必要がある。第１実施例の場合には、エンジン２の応答性はよいものの、発電電動機２によるアシストや第２の目標トルク線Ｌ2への移行がないため、エンジン回転上昇時の初期の段階で、油圧ポンプ３の吸収トルクが小さくなってしまう。このため操作レバーの動きに対して作業機の動きだしが遅くなり、作業効率の低下を招くとともに、オペレータに操作感覚の違和感を与える。
In the case of the first embodiment, the
上述した第１実施例に対して発電電動機１１によるアシストを加えた場合には、経路ＬＮ２に沿ってエンジン２が加速する。この場合、発電電動機２によるアシストがあるため、第１実施例に比べてエンジン回転上昇時の初期の段階で、油圧ポンプ３の吸収トルクが大きくなる。このため操作レバーの動きに対して作業機の動きだしが早くなり、作業効率の低下を抑制でき、オペレータに与える操作感覚の違和感を軽減できる。したがって第２実施例の変形例として、第１実施例に対して発電電動機１１によるアシストを付加するだけの実施も可能である。
When the assist by the
第２実施例の場合には、図９（ｃ）の経路ＬＮ３に沿ってエンジン２が加速する。第２実施例によれば、低回転から第２の目標トルク線Ｌ2上の点Ｆを経てＥ点に到達する。すなわち操作レバー４１等を倒した直後に即座に油圧ポンプ吸収トルクが高トルクとなる点Ｆに達するため、操作レバーの動きに対して作業機の動きだしが早くなる。このためエンジン２を加速させつつ作業機を、操作レバーの動きに遅れなく、瞬時に力強く動かすことができる。これにより作業効率が向上し、オペレータに操作感覚の違和感を与えることがない。なお、仮に、発電電動機１１によるアシストなくして（図９（ｃ）に示す斜線部分なくして）、第２の目標トルク線Ｌ2に移行させようとすると、エンジン２に過負荷がかかるおそれがある。第２実施例では、発電電動機１１によるアシストを前提として、第２の目標トルク線Ｌ2への移行を保証している。
In the case of the second embodiment, the
以上のように、第２実施例によれば、エンジン効率、ポンプ効率等の向上を図りつつ、オペレータの意思通りに応答性よく作業機等を作動させることができる。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to operate a work machine or the like with high responsiveness as intended by the operator while improving engine efficiency, pump efficiency, and the like.
２ エンジン ３ 油圧ポンプ ５ ポンプ制御弁 ６ コントローラ １１ 発電電動機 ３１〜３６ 油圧アクチュエータ ４１〜４４ 操作レバー
2
Claims (3)
油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、
各油圧アクチュエータを操作する操作手段と、
操作手段の操作量を検出する検出手段と、
前記操作手段の操作量より油圧ポンプの目標流量を演算する目標流量演算手段と、
前記目標流量に応じて、エンジンの第１の目標回転数を演算する第１の目標回転数演算手段と、
前記操作手段が非操作の状態から操作状態に切り替わったことを判定する操作状態判定手段と、
操作状態判定手段により操作状態に切り替わったと判定された場合には、エンジンの目標回転数をローアイドル回転数よりも高い第２の目標回転数に設定する第２の目標回転数設定手段と、
第１の目標回転数、第２の目標回転数のうちのいずれか高い方の目標回転数に一致するように、エンジン回転数を制御する回転数制御手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。 A hydraulic pump driven by an engine;
A hydraulic actuator to which pressure oil discharged from the hydraulic pump is supplied;
Operating means for operating each hydraulic actuator;
Detecting means for detecting an operation amount of the operating means;
Target flow rate calculating means for calculating a target flow rate of the hydraulic pump from an operation amount of the operating means;
First target speed calculating means for calculating a first target speed of the engine according to the target flow rate;
An operation state determination unit that determines that the operation unit is switched from a non-operation state to an operation state;
A second target engine speed setting unit that sets the target engine speed of the engine to a second target engine speed that is higher than the low idle engine speed when the operation state determining unit determines that the operation state has been switched;
And an engine speed control means for controlling the engine speed so as to coincide with the higher one of the first target speed and the second target speed. Control device.
操作手段の操作量が所定のしきい値以下の場合には非操作状態に切り替わったと判定し、操作手段の操作量が所定のしきい値よりも大きい場合には操作状態に切り替わったと判定すること
を特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。 The operation state determination means for determining that the operation means has switched from the non-operation state to the operation state,
When the operation amount of the operation means is less than or equal to a predetermined threshold value, it is determined that the operation mode has been switched to the non-operation state, and when the operation amount of the operation means is greater than the predetermined threshold value, it is determined that the operation mode has been switched to the operation state. The engine control device according to claim 1.
油圧ポンプの目標流量が所定のしきい値以下の場合には非操作状態に切り替わったと判定し、操作手段の操作量が所定のしきい値よりも大きい場合には操作状態に切り替わったと判定すること
を特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。 The operation state determination means for determining that the operation means has switched from the non-operation state to the operation state,
When the target flow rate of the hydraulic pump is less than or equal to a predetermined threshold value, it is determined that the operation mode has been switched to the non-operating state, and when the operation amount of the operating means is greater than the predetermined threshold value, it is determined that the operation mode has been switched to the operating state. The engine control device according to claim 1.
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