JP2790297B2 - 油圧ポンプのトルク制御方法 - Google Patents

油圧ポンプのトルク制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、油圧シヨベル、クレーン等のようにエンジ
ンで駆動される油圧ポンプを具備する油圧機械における
油圧ポンプのトルク制御方法に関する。
[従来の技術] 該種油圧機械に用いられる電子制御式油圧システムに
おいては、マイクロコンピユータを具備するコントロー
ラによつて、油圧系全体の制御を行なうようになつてい
る。この場合、使用モードに応じて予め決定される。第
3図に示すようなエンジンのトルク特性線EOTと油圧ポ
ンプのトルク特性線PIT0等に則つて油圧系が制御されの
が一般的である。そして、油圧ポンプの総吐出流量Qと
吐出圧力Pとの積が一定となる双曲線、すなわち、公知
のポンプ出力一定曲線状でポンプが作動するように、換
言するなら、エンジンのトルク特性線EOTと油圧ポンプ
のトルク特性線PIT0との交点で定まる目標エンジン回転
数Nに実エンジン回転数が収束するように所謂スピード
センシング制御が行なわれ、エンジン並びに油圧ポンプ
が最大効率で作動するようにされることが多い。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記したポンプ入力トルク特性線PIT0
は、ポンプのトルク制御手段(電磁弁)の部品精度等の
バラツキ、あるいは、コントーローラのドライバー部の
回路素子のバラツキ、温度ドリフト等によつて、第4図
のポンプ入力トルク特性線PIT0が、PIT1またはPIT2のよ
うにずれて(シフト)しまうことが多い。そして、この
ようにポンプのトルク特性線がPIT1またはPIT2の如く本
来の適正状態からずれてしまうと、前記スピードセンシ
ング制御を行なつても、これは、ずれたポンプ入力トル
ク特性線に基づき実行されるため、エンジンは、本来の
目標回転数Nから外れた回転数で作動し、使用モード
(例えば、油圧シヨベルにおいては、作業機が多くの仕
事量をこなす重掘削モードたるパワーモード、比較的仕
事の少い軽掘削モードたるエコノミツクモード、走行体
の高速走行モード、低速走行モード、作業機に破砕用ブ
レーカを装着して行なわれる破砕作業モード等々)に対
応した好適エンジン効率でエンジンが作動しなくなると
いう問題があつた。
従つて、本発明の解決すべき技術的課題は上記従来技
術のもつ問題点を解消することにあり、その目的とする
ところは、製造上避け難いトルク制御メカニズム部品や
回路部品のバラツキ、温度ドリフト等に起因してポンプ
トルク特性線にずれが生じても、エンジン効率を劣化さ
せることなく正確なスピードセンシング制御を行ない得
る油圧ポンプのトルク制御方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明による油圧ポンプのトルク制御方法は、上記目
的を達成するため、エンジンと同期回転する油圧ポンプ
と、制御バルブを介して前記油圧ポンプからの圧油を供
給される油圧アクチユエータと、前記エンジンの目標回
転数を検出する目標エンジン回転数センサと、前記エン
ジンの実際の回転数を検出する実エンジン回転センサ
と、前記油圧ポンプのトルクを制御するポンプトルク制
御手段と、前記目標エンジン回転数センサ、実エンジン
回転数センサ等の出力情報に基づきポンプトルクを制御
するコントローラとを具備した構成において、前記コン
トローラは、前記油圧ポンプへの入力トルクを算出する
のに使用した前記目標エンジン回転数センサからの目標
エンジン回転数Nと、前記実エンジン回転数センサから
の実エンジン回転数Nrとを対比し、エンジン回転数偏差
(Nr−N)に応じて、油圧ポンプの入力トルク特性線を
シフトさせて油圧ポンプのトルクを補正制御するように
なされる。
[作 用] 本発明は上述の如く、コントローラは、目標エンジン
回転数Nと実エンジンNrとを対比してエンジン回転数偏
差(Nr−N)を演算し、このエンジン回転数偏差(Nr−
N)と目標エンジン回転数Nを算出するのに用いた過去
のポンプへの指令トルク特性データ(ポンプ入力トルク
特性線)とに基づき、ポンプへの指令トルクの特性デー
タを補正する。すなわち、コントローラは、エンジン回
転数偏差(Nr−N)に基づきポンプへの入力(指令)ト
ルク特性線をシフトさせるような(ずらせるような)制
御を実行し、新らたなポンプ入力トルク特性データを学
習値として常に更新保持する。これにより、学習値とし
て保持された指令トルク特性線に則つたスピードセンシ
ング制御が可能となつて、エンジン効率を低下させるこ
となくエンジンが目標回転数を維持でき、油圧ポンプ出
力を最大限に有効利用可能となる。
[実施例] 以下、本発明を図示した1実施例によつて説明する。
第1図はエンジンで駆動される油圧ポンプをもつ油圧機
械、例えば油圧シヨベルの概略の構成を示すブロツク図
である。
第1図において、1は例えばデイーゼルエンジン等よ
りなるエンジンで、そのガバナ(燃料噴出制御装置)2
のガバナレバーには目標エンジン回転数センサ3が設置
されていると共に、エンジン出力軸等の適宜部位には実
エンジン回転数センサ4が設置されている。5は、上記
エンジン1で駆動される油圧ポンプで、例えば電磁弁よ
りなるトルク制御手段6が付設されている。7はタンク
で、該タンク7から上記油圧ポンプ5に吸い込まれてポ
ンプアツプされた圧油は、制御バルブ8を経て、ブーム
シリンダ、アームシリンダ、バケツトシリンダ、旋回モ
ータ、走行モータ等の各アクチユエータ9(油圧アクチ
ユエータ)に供給されて、当該アクチユエータ9に対応
した作動部材(ブーム、アーム、バケツト、旋回台、走
行系等)を駆動する。そして、各アクチユエータ9に供
給された圧油は、制御バルブ8を再び経由してタンク7
に戻るようになつている。なお、19は油圧センサであ
る。
10は操作量入力手段で、操作レバーと、該操作レバー
の操作量に応じた電気信号を発生する変位量検出器とを
具備しており、この操作量入力手段10の出力信号を供給
されたコントローラ11が、操作量入力手段10の出力値に
対応した量だけ対応する前記アクチユエータ9を駆動す
るため、前記制御バルブ8へ駆動信号を送出する。上記
コントローラ11は、油圧シヨベル全体の制御を司どり、
入力処理手段12、演算制御手段13、出力処理手段14を具
備しており、演算制御手段13は主としてマイクロコンピ
ユータで構成されている。
コントローラ11の上記した入力処理手段12には、前記
目標エンジン回転数センサ3、実エンジン回転数センサ
4、油圧センサ19等の各種センサからの計測信号、並び
に前記操作量入力手段10からの出力信号等々が入力さ
れ、これらは該入力処理手段12において必要に応じ増
幅、A/D変換等の処理を施されて前記演算制御手段13に
送出される。また、前記演算制御手段13からの各種駆動
・制御信号は、前記出力処理手段14を介して、前記した
トルク制御手段6、制御バルブ8等々へ出力され、出力
処理手段14には、D/A変換器、ドライバー部などが具備
されている。
コントローラ11の前記演算制御手段13はマイクロコン
ピユータで構成され、機能上、回転数偏差演算部15、ト
ルク特性補正部16、トルク特性保持部17、スピードセン
シング制御部18等を具備している。そして、演算制御手
段13は、前記アクチユエータ9が作動していることを
(油圧系に所定の負荷がかかつている状態であること
を)、例えば前記操作量入力手段10からの操作レバー操
作信号の到来によつて認知し、この状態が認知される
と、前記回転数偏差演算部15に、前記目標エンジン回転
数センサ3からの目標エンジン回転数N(油圧ポンプ5
への入力トルクを算出するのに用いたエンジン回転数)
と、前記エンジン1の実際のエンジン回転数を示す前記
実エンジン回転数センサ4からの実エンジン回転数Nrを
対比させ、両者に差がある場合には、回転数偏差ΔN=
(Nr−N)を算出させる。
前記トルク特性保持部17は、前記目標回転数Nを算出
するために用いられるポンプ入力トルク特性データ(前
記第3図に示したポンプ入力トルク特性線に対応するも
の)を書き替え可能に記憶しており、前記トルク特性補
正部16は、上述した回転数偏差ΔN=(Nr−N)として
“0"以外の値が算出された場合にはこの値に応じて、前
記ポンプトルク特性線を所定方向に所定量だけずらせた
(シフトした)ものとしたポンプ入力トルク特性データ
を演算・作成して、トルク特性保持部17に更新記録する
ようになつている。すなわち、前記第4図示のように、
設定されたポンプ入力トルク特性線PIT0対し、実際の出
力がトルク特性線PIT1になつていると、ΔN<0となる
ので、トルク特性補正部16はトルク特性線PIT1を特性線
PIT0に戻すような(トルク特性線をずらすような)演算
処理を実行する。逆に、第4図示のように、設定された
ポンプ入力トルク特性線PIT0に対し、実際の出力がトル
ク特性線PIT2になつていると、ΔN>0となるので、ト
ルク特性補正部16はトルク特性線PIT2を特性線PIT0に戻
すような演算処理を実行する。なお、上述した回転数偏
差ΔNに基づくポンプ入力トルク特性線の補正シフト速
度はかなり遅くて良く、適正値に落着くまで徐々にリト
ライ補正すれば良い。
トルク特性補正部16で回転数偏差ΔNに基づき演算補
正されたポンプ入力トルク特性データは、トルク特性保
持部17に更新記録され、前記スピードセンシング制御部
18等による次回以降のスピードセンシング制御に反映さ
れる。すなわち、スピードセンシング制御部18は、トル
ク特性保持部17に格納されたポンプ入力トルク特性デー
タ、実エンジン回転数Nr、目標エンジン回転数N、ポン
プ吐出圧力などに基づき、前記トルク制御手段6を駆動
制御し、NrがNに収束するような処理を実行する。
なおここで、演算制御手段13は前記したように実際に
はマイクロコンピュータで構成され、各種I/Oインタフ
エス、主制御プログラムや各種固定データ等を格納した
ROM、各種フラグ並びに計測データ等を読み書きするRA
M、全体の制御を司どるMPU(マイクロプロセツサユニツ
ト)などを具備し、予め定められたプログラムにより例
えば後述する第2図に示す如き処理を実行する。
第2図は、前記コントローラ11(演算制御手段13)で
実行される回転数偏差ΔN=(Nr−N)に基づく処理の
1例を示すフローチヤート図である。
同図において、S1は、前記操作量入力手段10の操作レ
バーが操作されているか否かを問う、すなわち、前記油
圧系に負荷がかかつている状態であるか否かを判断する
ステツプで、YESならステツプS2に進み、NOなら処理は
終了する。ステツプS2は、前記油圧ポンプ5へのトルク
指令(ポンプ入力トルク特性線)が前回と同じか否かを
問うステツプで、YESならステツプS3へ進み、NOなら処
理は終了する。S3は、前記目標エンジン回転数センサ3
と実エンジン回転数センサ4との出力により、目標エン
ジン回転数Nと実エンジン回転数Nrとを比較するステツ
プで、N=Nr(回転数偏差ΔN=Nr−N=0)ならステ
ツプS4へ進み、N≠Nr(回転数偏差ΔN≠0)ならステ
ツプS5へ進む。ステツプS4は、記録エリア(前記トルク
特性保持部17)に格納されたポンプ入力トルク特性デー
タをそのまま維持するように指令するステツプで、この
ステツプ4が実行されるとステツプS8へ進む。ステツプ
S5は、回転数偏差ΔNが正であるか負であるかを問うス
テツプで、ΔN<0であればステツプS6へ進み、ΔN>
0であればステツプS7へ進む。ステツプS6では、回転数
偏差ΔNの値に基づき予めケーススタデイされた量だけ
ポンプ入力トルク特性線を第1の方向に所定量だけずら
し(例えば、第4図のポンプ入力トルク特性線PIT1をPI
T0に戻す)、続いてステツプS8へ進む。また、ステツプ
S7では、同様に、回転数偏差ΔNの値に基づき予めケー
ススタデイされた量だけポンプ入力トルク特性線を第2
の方向に所定量だけずらし(例えば、第4図のポンプ入
力トルク特性線PIT2をPIT0に戻す)、続いてステツプS8
へ進む。ステツプS8では前記スピードセンシング制御が
行なわれて処理は終了する。
なお、上記した処理フローはあくまで1例を示したに
過ぎず、フラグの立て方等々によつて当業者には本発明
の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であること
は言うまでもない。
[発明の効果] 以上のように本発明によれば、製造上避け難い部品精
度のバラツキや温度ドリフト等に起因して、油圧ポンプ
のトルク特性線にずれが生じても、エンジン回転数偏差
値によつてポンプ入力トルク特性線を所期の最適特性線
に補正できるので、エンジン効率を低下させることなく
正確なスピードセンシング制御を行ない得、該種油圧機
械にあつてその価値は多大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例に係る油圧シヨベルの概略の
構成を示すブロツク図、第2図はコントローラで実行さ
れる処理の1例を示すフローチヤート図、第3図はエン
ジン出力トルク特性とポンプ入力トルク特性を示す特性
線図、第4図はポンプ入力トルク特性線のずれを説明す
るための特性線図である。 1……エンジン、2……ガバナ、3……目標エンジン回
転数センサ、4……実エンジン回数センサ、5……油圧
ポンプ、6……トルク制御手段、7……タンク、8……
制御バルブ、9……アクチユエータ、10……操作量入力
手段、11……コントローラ、12……入力処理手段、13…
…演算制御手段、14……出力処理手段、15……回転数偏
差演算部、16……トルク特性補正部、17……トルク特性
保持部、18……スピードセンシング制御部。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンと同期回転する油圧ポンプと、制
    御バルブを介して前記油圧ポンプからの圧油を供給され
    る油圧アクチユエータと、前記エンジンの目標回転数を
    検出する目標エンジン回転数センサと、前記エンジンの
    実際の回転数を検出する実エンジン回転数センサと、前
    記油圧ポンプのトルクを制御するポンプトルク制御手段
    と、前記目標エンジン回転数センサ、実エンジン回転数
    センサ等の出力情報に基づきポンプトルクを制御するコ
    ントローラとを具備し、 前記コントローラは、前記油圧ポンプへの入力トルクを
    算出するのに使用した前記目標エンジン回転数センサか
    らの目標エンジン回転数Nと、前記実エンジン回転数セ
    ンサからの実エンジン回転数Nrとを対比し、エンジン回
    転数偏差(Nr−N)に応じて油圧ポンプの入力トルク特
    性線をシフトさせて油圧ポンプのトルクを補正制御する
    ようにしたことを特徴とする油圧ポンプのトルク制御方
    法。
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