JP4272485B2 - 建設機械のエンジンラグダウン抑制装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械に備えられ、非操作状態から操作装置が操作された際に一時的に生じるエンジン回転数の落ち込みを小さく抑えるようにした建設機械のエンジンラグダウン抑制装置に関する。

この種の技術として従来、エンジンと、このエンジンを駆動する可変容量型油圧ポンプすなわちメインポンプと、このメインポンプの傾転角を制御する傾転制御アクチュエータと、メインポンプの最大ポンプトルクを調整するトルク調整手段、例えば、メインポンプの吐出圧の変化に拘わらず上述の最大ポンプトルクを一定に保つように傾転制御アクチュエータを制御する手段、最大ポンプトルクを変更可能にさせる電磁弁と、メインポンプから吐出される圧油により作動する油圧シリンダすなわち油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータを操作する操作レバー装置すなわち操作装置とを有する油圧建設機械に備えられるエンジンラグダウン抑制装置が提案されている。

この従来のエンジンラグダウン抑制装置は、コントローラ内に記憶される処理プログラム、及びこのコントローラの入出力機能、演算機能によって構成されるものであり、操作装置の非操作状態が所定の監視時間経過したときに、それまでの目標エンジン回転数に相応する最大ポンプトルクを、所定の低ポンプトルクにする制御信号を上述した電磁弁に出力するトルク制御手段を含むとともに、このトルク制御手段で制御される間に非操作状態から操作装置が操作された後、所定の保持時間の間、上述の所定の低ポンプトルクに保持させるトルク制御手段を含んでいる。

この従来技術では、非操作状態から操作装置が急操作された際には、保持時間が経過するまでは所定の低ポンプトルクに保持され、保持時間経過時に直ちに定格ポンプトルク、すなわちエンジンの目標回転数に相応した最大ポンプトルクとなるように変更される。保持時間の間は、エンジンに対する負荷が軽くなるように所定の低ポンプトルクで制御されるので、エンジンラグダウンが抑えられ、すなわちエンジンに急負荷が加えられたときのエンジン回転数の一瞬の落ち込みが比較的小さく抑えられ、作業性、操作性に対する悪影響、燃費の悪化、及び黒煙の増加の防止等を実現できる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−１５４８０３公報（段落番号００１３，００２８−００５３、図１，３）

上述した従来技術は、非操作状態にある操作装置が操作されてから所定の保持時間の間は、所定の低ポンプトルクに制御されるのでエンジンに対する負荷が軽くなり、この間のエンジン回転数の落ち込みが比較的小さく抑えられるものの、保持時間の経過時に直ちにエンジンの目標回転数に相応した最大ポンプトルクとなるように制御されるので、エンジンが目標回転数に達した直後に、あるいはエンジンが目標回転数に達する以前に、再び比較的小さいながらもエンジンラグダウンを生じることは避けられない。このような現状から、従来、保持時間の経過後におけるエンジンラグダウンの抑制も要望されていた。なお上述の保持時間の経過後に生じるエンジンラグダウンの発生は、作業性、操作性に対する悪影響を招きやすい。

本発明は、上述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、操作装置が非操作状態から操作された際の、低ポンプトルクに保持する所定の保持時間の経過後におけるエンジンラグダウンを小さく抑えることができる建設機械のエンジンラグダウン抑制装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、エンジンと、このエンジンによって駆動するメインポンプと、このメインポンプの最大ポンプトルクを調整するトルク調整手段と、上記メインポンプから吐出される圧油により駆動する油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータを操作する操作装置とを有する建設機械に備えられ、上記操作装置の非操作状態が所定の監視時間経過したときに、上記最大ポンプトルクよりも低い所定の低ポンプトルクとするように上記トルク調整手段を制御する第１トルク制御手段と、この第１トルク制御手段で制御される間に上記非操作状態から上記操作装置が操作された後、所定の保持時間の間、上記所定の低ポンプトルク、またはその所定の低ポンプトルク付近のポンプトルクにするように上記トルク調整手段を制御する第２トルク制御手段とを含み、上記非操作状態から上記操作装置が操作された際に生じる上記エンジンの回転数の一時的な落ち込みを小さく抑えるようにした建設機械のエンジンラグダウン抑制装置において、上記所定の保持時間の経過時点を基点として、この基点からの時間の経過に従ってポンプトルクを、上記所定の保持時間におけるポンプトルクである上記所定の低ポンプトルク、またはその所定の低ポンプトルク付近のポンプトルクから、所定の増トルク率に基づいて徐々に増加させるように上記トルク調整手段を制御する第３トルク制御手段を備え、この第３トルク制御手段は、上記エンジンの目標回転数と実回転数の偏差に応じて上記増トルク率を可変に制御する手段を含むことを特徴としている。

このように構成した本発明は、操作装置の非操作状態から操作状態に移行した際の低ポンプトルクの所定の保持時間の経過後には、第３トルク制御手段により、所定の増トルク率に基づいてポンプトルクが徐々に増加する。これに伴って、上述した所定の保持時間の経過後にエンジンにかかる負荷は一度に大きな負荷とはならず、すなわち徐々に大きな負荷となり、これにより、所定の保持時間経過後のエンジンラグダウンを小さく抑えることができる。

また本発明は、上記発明において、上記増トルク率を可変に制御する手段が、単位時間毎の増トルク率を連続的に演算する手段を含むことを特徴としている。

また本発明は、上記発明において、上記エンジンの目標回転数と実回転数との回転数偏差に応じたトルク補正値を求める補正トルク演算部を有し、この補正トルク演算部で求められたトルク補正値に基づいて、上記第１トルク制御手段によって制御される最大ポンプトルクの目標値を決めるスピードセンシング制御手段を備えるとともに、上記第３トルク制御手段が、予めトルク補正値と増トルク率の関数関係を設定する関数設定部と、上記スピードセンシング制御手段の上記補正トルク演算部で求められたトルク補正値と、上記関数設定部で設定された関数関係とから該当する増トルク率を演算する手段を含むことを特徴としている。

このように構成した本発明は、スピードセンシング制御を実施するものにあって、低ポンプトルクの所定の保持時間の経過後におけるエンジンラグダウンを小さく抑えることができる。

また本発明は、上記発明において、ブースト圧を検出するブースト圧センサを備えるとともに、上記第３トルク制御手段が、上記ブースト圧センサで検出されたブースト圧に応じて上記該当する増トルク率を補正する増トルク率補正手段を含むことを特徴としている。

本発明は、操作装置が非操作状態から操作された際の、低ポンプトルクに保持する所定の保持時間の経過後には、第３トルク制御手段によって徐々にポンプトルクを増加させるようにしてあることから、この所定の保持時間の経過後においてもエンジンにかかる負荷を軽くすることができ、これにより所定の保持時間経過後のエンジンラグダウンも従来に比べて小さく抑えることができて、エンジン目標回転数に応じた最大ポンプトルクに至る時間を早めることができる。これとともに、所定の保持時間経過後の早い段階で大きなポンプトルクを確保することができ、作業性及び操作性を従来に比べて向上させることができる。

以下，本発明に係る建設機械のエンジンラグダウン抑制装置を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明のエンジンラグダウン抑制装置が備えられる建設機械の要部構成を示す図である。本発明のエンジンラグダウン抑制装置の第１実施形態は、建設機械例えば油圧ショベルに備えられるものであり、この油圧ショベルは要部構成として、図１に示すようにエンジン１と、このエンジン１によって駆動する例えば可変容量型油圧ポンプ、すなわちメインポンプ２と、パイロットポンプ３と、タンク４とを備えている。

また、メインポンプ２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図示しない油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータを操作する操作装置５と、メインポンプ２の傾転角を制御する傾転制御アクチュエータ６と、メインポンプ２の最大ポンプトルクを調整するトルク調整手段とを備えている。

このトルク調整手段は、メインポンプ２の吐出圧の変化に拘わらず、最大ポンプトルクを一定に保つように傾転制御アクチュエータ６を制御するトルク制御弁７と、操作装置５の操作量に応じて最大ポンプトルクを調整するポジション制御弁８とを含んでいる。

また、メインポンプ２の傾転角を検出する傾転センサ９と、メインポンプ２の吐出圧を検出する吐出圧検出手段、すなわち吐出圧センサ１０と、操作装置５の操作に伴って出力されるパイロット圧を検出するパイロット圧検出手段、すなわちパイロット圧センサ１１と、エンジン１の目標回転数を指示する回転数指示器１２とを備えている。

また、上述したセンサ９〜１１、及び回転数指示器１２からの信号を入力するとともに記憶機能と、論理判断を含む演算機能とを有し、演算結果に応じた制御信号を出力する車体制御コントローラ１３と、この車体制御コントローラ１３から出力される制御信号に応じてエンジン１の燃料噴射ポンプ１４を制御する信号を出力するエンジンコントローラ１５とを備えている。燃料噴射ポンプ１４付近には、ブースト圧を検出し、エンジンコントローラ１５に検出信号を出力するブースト圧センサ１７、エンジン１の実回転数を検出する回転センサ１ａも備えられている。

また、車体制御コントローラ１３から出力される制御信号に応じて作動し、上述のトルク制御弁７のスプール７ａをばね７ｂの力に抗して作動させる電磁弁１６を備えている。

図２〜５は、図１に示す建設機械、すなわち油圧ショベルが保有する基本特性を示す図で、図２はポンプ吐出圧−押し除け容積特性（ＰＱ特性に対応）、及びポンプ吐出圧−ポンプトルク特性を示す図、図３はＰＱ線図移動特性を示す図、図４はエンジン目標回転数−トルク特性を示す図、図５はポジション制御特性を示す図である。

この油圧ショベルが有する基本特性として、図２の（ａ）図に示すポンプ吐出圧Ｐ−押し除け容積ｑの関係、すなわち、ポンプ吐出圧Ｐ−押し除け容積ｑに相応する吐出流量Ｑの関係であるＰＱ線図２０で示す特性を有する。このＰＱ線図２０は、ポンプトルク一定線図２１に相応する。また、図２の（ｂ）図に示すように、ポンプ吐出圧Ｐ−ポンプトルクの関係であるＰＱ制御によるポンプトルク線図２２で示す特性を有する。

なお上述したようにメインポンプ２の吐出圧をＰ、押し除け容積をｑ、また、ポンプトルクをＴｐ、機械効率をηｍとすると、
Ｔｐ＝（Ｐ×ｑ）／（６２８×ηｍ） （１）
の関係にあることが知られている。

また、この油圧ショベルが有する基本特性として、図３に示すように、ＰＱ線図移動特性を有する。同図３中、２３は目標エンジン回転数に基づく最大ポンプトルクに相応するＰＱ線図であり、２４は前述した最大ポンプトルクよりも低い低トルク制御によるポンプトルク、例えば後述の最小ポンプトルク（値：Ｍｉｎ）に相応するＰＱ線図である。後述のトルク制御処理をおこなうことにより、本来のエンジン１の目標回転数に応じた最大ポンプトルクに相応するＰＱ線図２３と、最小ポンプトルクに相応するＰＱ線図２４との間を移動可能になっている。

また、この油圧ショベルが有する基本特性として、図４に示すエンジン１の目標回転数−トルクの関係で示すエンジン最大トルク線図２５の特性、及びこのエンジン最大トルク線図２５を超えないように抑えられる最大ポンプトルク線図２６の特性を有する。最大ポンプトルクは、エンジン１の目標回転数が比較的小さいｎ１のとき、最大ポンプトルク線図２６上の最小値Ｔｐ１となり、エンジン１の回転数が定格回転数に相応する目標回転数ｎ２になると、最大ポンプトルク線図２６上の最大値Ｔｐ２となる。

図４に示す最大ポンプトルク線図２６上で最大値Ｔｐ２となるときのＰＱ線図は、図３のＰＱ線図２３となり、図４に示す最大ポンプトルク線図２６上で最小値Ｔｐ１となるときのＰＱ線図は、例えば図３のＰＱ線図２４となる。

また、この油圧ショベルが有する基本特性として、図５に示すように、操作装置５の操作に伴うポジション制御弁８の作動によるポジション制御特性を有する。同図５には、メインポンプ２の吐出圧ＰがＰ１のときのポジション制御線図２７を示してある。

図１に示すように、ポジション制御弁８とトルク制御弁７とはタンデムに接続してあることから、この油圧ショベルにあっては、ポンプ吐出圧ＰがＰ１のときには、図５のＰＱ線図２０とポジション制御線図２７のうちの最小値に応じて最大ポンプトルクが制御されるようになっている。

図６は図１に示す建設機械、すなわち油圧ショベルが保有するエンジン制御特性を示す図、図７は車体制御コントローラに記憶されるパイロット圧−押し除け容積特性を示す図である。

この油圧ショベルは、図６に示すように、エンジン制御特性として例えば電子ガバナ制御によって実現されるアイソクロナス特性を有している。

また、上述した車体制御コントローラ１３には、図７に示すように、操作装置５の操作量に相応するパイロット圧Ｐｉとメインポンプ２の押し除け容積ｑの関係を記憶させてある。パイロット圧Ｐｉの増加に伴って、メインポンプ２の押し除け容積ｑが次第に増加する関係になっている。

また、車体制御コントローラ１３には、図８に示すスピードセンシング制御手段が含まれている。この図８に示すように、スピードセンシング制御手段は、エンジン１の目標回転数Ｎｒと実回転数Ｎｅとの回転数偏差ΔＮを求める減算部４０と、前述した図４に示す最大ポンプトルク線図、すなわち目標回転数Ｎｒと駆動制御トルクＴｂとの関係である最大ポンプトルク線図が設定される馬力制御トルク演算部４１と、減算部４０から出力される回転数偏差ΔＮに応じたスピードセンシングトルクΔＴを求める補正トルク演算部４２と、上述の馬力制御トルク演算部４１から出力される馬力制御トルクＴｂと補正トルク演算部４２から出力されるスピードセンシングトルクΔＴとを加算する加算部４３とを含みこの加算部４３で求められた最大ポンプトルクの目標値Ｔを前述した図１に示す電磁弁１６の制御部に出力する。

そして特に、この第１実施形態は、上所定の低ポンプトルクに保持される所定の保持時間ＴＸ２の経過時点から、ポンプトルクを時間経過に従って所定の増トルク率Ｋに基づいて徐々に増加させるように上述したトルク制御弁７，ポジジョン制御弁８を含むトルク調整手段を制御する第３トルク制御手段を備えている。この第３トルク制御手段は、例えば車体制御コントローラ１３、電磁弁１６等によって構成されている。

上述した各構成要素のうち、車体制御コントローラ１３、電磁弁１６、及びトルク制御弁７のばね７ｂに対向する側に配置され、電磁弁１６から供給される圧油が導かれる受圧室７ｃとによって、非操作状態から操作装置５が操作された際に一瞬生じるエンジン回転数の著しい低下を抑える本発明のエンジンラグダウン抑制装置の第１実施形態が構成されている。

また、上述した車体制御コントローラ１３と、電磁弁１６と、トルク制御弁７の受圧室７ｃとによって、操作装置５の非操作状態が所定の監視時間ＴＸ１経過したときに、エンジン１の目標回転数に応じた最大ポンプトルクに代えて、この最大ポンプトルクよりも低い所定の低ポンプトルク、例えば所定の最小ポンプトルク（値：Ｍｉｎ）にするようにトルク制御弁７のスプール７ａを移動させる第１トルク制御手段と、この第１トルク制御手段で制御される間に上述の非操作状態から操作装置５が操作された後、所定の保持時間ＴＸ２の間、例えば上述の最小ポンプトルクにするように、トルク制御弁７のスプール７ａを保持させる第２トルク制御手段が構成されている。

図１０は図８に示すスピードセンシング制御手段に含まれる補正トルク演算部を示す図であり、図１１は第１実施形態に含まれる上述の車体制御コントローラに記憶される関数設定部を示す図である。

図１０に示すように、補正トルク演算部４２では、回転数偏差ΔＮが小さい回転数偏差ΔＮ１であるときに、スピードセンシングトルクΔＴとして小さいスピードセンシングトルクΔＴ１が求められ、回転数偏差ΔＮが回転数偏差ΔＮ１よりは大きい回転数偏差ΔＮ２であるときに、スピードセンシングトルクΔＴとしてスピードセンシングトルクΔＴ１よりは大きいスピードセンシングトルクΔＴ２が求められる。

また、図１１に示す関数設定部４４には、スピードセンシングトルクΔＴと、増トルク率Ｋとの関係が設定され、例えばスピードセンシングトルクΔＴが大きくなるに従って徐々に大きくなる増トルク率Ｋの直線的な関係が設定されている。

図１１に示すように、車体制御コントローラ１３に記憶される関数設定部４４においてスピードセンシングトルクΔＴが小さいスピードセンシングトルクΔＴ１であるときに、単位時間当りのトルクの変化量である増トルク率Ｋは小さな値である増トルク率Ｋ１となり、スピードセンシングトルクΔＴがΔＴ１よりは大きいΔＴ２であるときに、増トルク率ＫはＫ１よりも大きな値であるＫ２となる。

上述した第３トルク制御手段を構成する車体制御コントローラ１３は、所定の低ポンプトルクからエンジン１の目標回転数に応じた最大ポンプトルクに移行する間、図１１に示す関数設定部４４の関数関係に基づいて増トルク率Ｋを一定に保つように制御する手段を含んでいる。

また、第３トルク制御手段を構成する車体制御コントローラ１３は、図１０に示す補正トルク演算部４２で求められたトルク補正値、すなわちスピードセンシングトルクΔＴと、図１１に示す関数設定部４４で設定されたスピードセンシングトルクΔＴと増トルク率Ｋの関係とから該当する増トルク率Ｋを演算する手段も含んでいる。

図９は第１実施形態に含まれる車体制御コントローラにおける処理手順を示すフローチャートである。この図９に示すフローチャートに従って、本発明の第１実施形態における処理動作について説明する。

車体制御コントローラ１３は、はじめに図９の手順Ｓ１に示すように、非操作状態に保持される保持時間ＴＸが、所定の保持時間ＴＸ２経過していないかどうか判断される。この判断がイエスであれば、保持時間ＴＸが所定の保持時間ＴＸ２に至らない状態であり、最大ポンプトルクＴが上述の低ポンプトルク、すなわち最小ポンプトルク（値：Ｍｉｎ）を維持するようにトルク制御弁７が制御される。

なお、操作装置５が操作状態であるときには、図１に示す傾転制御アクチュエータ６はトルク制御弁７、ポジション制御弁８を介して受圧室６ａに供給される圧油の圧力による力が、受圧室６ｂに供給されるパイロットポンプ３のパイロット圧による力よりも大きいと、スプール６ｃが同図１の右方向に移動し、矢印３０に示すようにメインポンプ２の傾転角が減少する。また逆に、受圧室６ｂの圧力による力が受圧室６ａの圧力による力よりも大きいと、スプール６ｃが同図１の左方向に移動し、矢印３１に示すようにメインポンプ２の傾転角が増加する。

また、トルク制御弁７は、例えば受圧室７ｄに与えられるメインポンプ２の吐出圧Ｐによる力と、電磁弁１６を介して受圧室７ｃに与えられるパイロット圧による力の合力が、ばね７ｂの力よりも大きくなると、スプール７ａが同図１の左方向に移動し、傾転制御アクチュエータ６の受圧室６ａに圧油を供給する傾向、すなわちメインポンプ２の傾転角を減少させる傾向となる。逆に、受圧室７ｄに与えられる圧力による力と、受圧室７ｃに与えられる圧力による合力が、ばね７ｂの力よりも小さくなると、スプール７ａが同図１の右方向に移動し、傾転制御アクチュエータ６の受圧室６ａの圧油をタンク４に戻す傾向、すなわちメインポンプ２の傾転角を増加させる傾向となる。

今の場合は、車体制御コントローラ１３から出力される制御信号により、電磁弁１６がばね１６ａの力に抗して図１の下段位置側に切り換えられる傾向となり、トルク制御弁７の受圧室７ｃは電磁弁１６を介してタンク４に連通する傾向となる。したがって、トルク制御弁７は、受圧室７ｄに与えられるメインポンプ２の吐出圧Ｐによる力と、ばね７ｂの力との大小関係でスプール７ａが移動する。

また、ポジション制御弁８は、操作装置５の操作に伴ってパイロット管路３２を介して導かれるパイロット圧による力が、ばね８ａの力よりも大きくなると、スプール８ｂが同図１の右方向に移動し、傾転制御アクチュエータ６の受圧室６ａの圧油をタンク４に戻す傾向、すなわちメインポンプ２の傾転角を増加させる傾向となる。逆に、パイロット管路３２を介して導かれるパイロット圧による力が、ばね８ａの力よりも小さくなると、スプール８ｂが同図１の左方向に移動し、傾転制御アクチュエータ６の受圧室６ａにパイロットポンプ３からの圧油を供給する傾向、すなわちメインポンプ２の傾転角を減少させる傾向となる。

このような作用により、メインポンプ２の吐出圧Ｐに応じた傾転角、すなわち押し除け容積ｑに制御され、前述の（１）式によって求められる最大ポンプトルクＴｐとなるように、メインポンプ２のポンプトルクが制御される。このときのＰＱ線図は、前述したように図３のＰＱ線図２３となる。

そして、操作装置５が非操作となり、監視時間ＴＸ１が計時されると、ポンプトルクを図３のＰＱ線図２４に相応する低ポンプトルク、すなわち最小ポンプトルクにする処理がおこなわれる。このとき、第１トルク制御手段を構成する車体制御コントローラ１３から電磁弁１１を切り換える制御信号が出力される。

これにより、ばね１６ａの力によって電磁弁１６は図１に示す上段位置側に切り換えられる傾向となり、電磁弁１６を介してトルク制御弁７の受圧室７ｃにパイロット圧が供給され、トルク制御手段７は受圧室７ｄの圧力による力と受圧室７ｃの圧力による力の合力が、ばね７ｄの力よりも大きくなり、スプール７ａが同図１の左方向に移動する。このトルク制御弁７を介して傾転制御アクチュエータ６の受圧室６ａにパイロット圧が供給され、受圧室６ａの圧力による力が受圧室６ｂの圧力による力よりも大きくなり、この傾転制御アクチュエータ６のスプール６ｃが同図１の右方向に移動し、メインポンプ２の傾転角は矢印３０方向に変化して最小となる。このとき、前述の（１）式から明らかなように、ポンプトルクＴｐは最小となる。このときのＰＱ線図は、前述したように図３のＰＱ線図２４へと変化する。

そして、上述のようにポンプトルクが最小ポンプトルク（値：Ｍｉｎ）に保たれている状態から、図示しない油圧アクチュエータを例えば急操作したときには、車体制御コントローラ１３に含まれる第２トルク制御手段により所定の保持時間ＴＸ２の間、上述の低ポンプトルク、すなわち最小ポンプトルクを維持する制御が実施される。

このような状態から所定の保持時間ＴＸ２に至り、前述の図９に示す手順Ｓ１の判断がノーとなると、車体制御コントローラ１３に含まれるスピードセンシング制御手段による基本制御において、第３トルク制御手段の制御が考慮された処理が実施される。

ここで通常実施されるスピードセンシング制御について説明すると、以下のとおりである。

車体制御コントローラ１３は、目標回転数指示器１２から入力された信号に基づいて、エンジン１の目標回転数Ｎｒを求める演算をおこなう。また、エンジンコントローラ１５を介して回転センサ１ａから入力された信号に基づいてエンジン１の実回転数Ｎｅを求める演算をおこなう。図８に示す駆動制御トルク演算部４１で、エンジン１の目標回転数Ｎｒに応じた駆動制御トルクＴｂを求める演算をおこなう。また、減算部４０で、上述の目標回転数Ｎｒと上述の実回転数Ｎｅとの回転数偏差ΔＮを求めるとともに、補正トルク演算部４２で、回転数偏差ΔＮに応じたスピードセンシングトルクΔＴを求める演算をおこなう。

図９の手順Ｓ２で回転数偏差ΔＮを求める処理、及び手順Ｓ３で回転数偏差ΔＮからΔＴを求める処理は、上述のとおりである。

通常のスピードセンシング制御においては、その後に加算部４３で、駆動制御トルク演算部４１で求めた駆動制御トルクＴｂに、補正トルク演算部４２で求めたスピードセンシングトルクΔＴが加えられて、最大ポンプトルクの目標値Ｔを求める演算がおこなわれる。この目標値Ｔに相当する制御信号が電磁弁１６の制御部に出力される。

これに対して、本発明の第１実施形態は、図９の手順Ｓ４に示すように、補正トルク演算部４２で求めたスピードセンシングトルクΔＴから増トルク率Ｋを求める演算がなされる。今仮に、図８の減算部４０で求められるエンジン１の回転数偏差ΔＮが図１０に示すΔＮ１であり、補正トルク演算部４２で求められるスピードセンシングトルクΔＴが、図１０に示すΔＴ１であったとすると、図１１に示す関数設定部４４の関係から、増トルク率Ｋは比較的小さいＫ１と求められる。

次に図９の手順Ｓ５に示すように、
Ｔ＝｛（Ｋ＝Ｋ１）×ｔｉｍｅ｝＋Ｍｉｎ （２）
の演算が実施され、この目標値Ｔに応じた制御信号が、車体制御コントローラ１３から電磁弁１６の制御部に出力される。上述のｔｉｍｅは所定の保持時間ＴＸ２の経過後の時間である。また、上述のＭｉｎは、所定の低ポンプトルクすなわち所定の保持時間ＴＸ２の間、維持される最小ポンプトルクの値である。この第１実施形態では、所定の保持時間ＴＸ２が経過した後には、通常のスピードセンシング制御におけるようにポンプトルクが直ちに目標回転数Ｎｒに応じた最大ポンプトルクまで増加するようには制御されず、増トルク率Ｋ（＝Ｋ１）に依存して時間の経過に従って徐々にポンプトルクを増加させるように制御が実施される。

図１２は本発明の第１実施形態で得られる時間−最大ポンプトルク特性、及び時間−エンジン回転数特性を示す図である。

この図１２において、５０は、非操作状態で低ポンプトルク、すなわち最小ポンプトルクに保持されている状態から操作装置５が操作されたとき、すなわち操作開始時点を示している。５１は、所定の保持時間ＴＸ２に至ったとき、すなわち保持時間経過時点を示している。また、（ｂ）図の５２は、エンジン目標回転数、（ａ）図の５８はエンジン目標回転数に応じた値Ｍａｘの最大ポンプトルクＴを示している。

この第１実施形態の特徴とする第３トルク制御手段を備えていないもの、すなわち単にスピードセンシング制御だけがなされるものにあっては、（ｂ）図の従来のエンジン回転数５３で示すように、所定の保持時間ＴＸ２に至ったときに瞬時にエンジン目標回転数に応じた最大ポンプトルクまでポンプトルクを増加させる制御を実施するために、所定の保持時間ＴＸ２が経過した後に小さいながらも、比較的大きめのエンジンラグダウンが発生する。これに伴うスピードセンシング制御により、現実には（ａ）図の従来の制御トルク５４で示すように、ポンプトルクが値Ｍａｘの最大ポンプトルクＴになるまでに、わずかながら時間がかかる。また、制御トルク５４で示すように比較的小さな値のポンプトルクとなっている。これにより作業性、操作性が低下しやすい。

この第１実施形態は、上述のように第３トルク制御手段によって、ポンプトルクを増トルク率Ｋ（＝Ｋ１）に依存させて徐々に増加させるものであり、傾きを有する特性線である（ａ）図に示す実ポンプトルク５５とするように、ポンプトルク制御が実施される。これにより、所定の保持時間ＴＸ２の経過後に、エンジン１に加えられる負荷が比較的小さくなり、（ｂ）図のエンジン回転数５６で示すように、エンジンラグダウンが通常のスピードセンシング制御だけによるものに比べて小さく抑えられる。このエンジン回転数５６に伴うスピードセンシング制御により、現実には（ａ）図の制御トルク５７で示すように、従来の制御トルク５４に比べて早く最大ポンプトルクＴの値Ｍａｘに至る。また、比較的大きな値のポンプトルクとすることができる。

なお、スピードセンシング制御手段の減算部４０で求められる回転数偏差ΔＮが、上述したΔＮ１よりもわずかに大きい図１０に示すΔＮ２のときには、補正トルク演算部４２で求められるスピードセンシングトルクΔＴは、上述したΔＴ１よりも大きい図１０に示すΔＴ２となる。したがって、このときの増トルク率Ｋは、図１１の関係から上述したＫ１よりも大きいＫ２となる。

この場合には、図１２の（ａ）図の実ポンプトルク５９で示すように、特性線の傾きが上述の実ポンプトルク５５よりも大きくなり、これに伴って、図１２の（ｂ）図のエンジン回転数６０に示すように、エンジンラグダウンは、上述のときよりもさらに小さく抑えられる。これに伴うスピードセンシング制御により、現実には（ａ）図の制御トルク６０ａで示すように、さらに早く最大ポンプトルクＴの値Ｍａｘに至る。また、より大きな値のポンプトルクとすることができる。

以上のように、この第１実施形態によれば、操作装置５が非操作状態から操作された際の、低ポンプトルクすなわち最小ポンプトルク（値：Ｍｉｎ）に保持する所定の保持時間ＴＸ２の経過後には、第３トルク制御手段によって、増トルク率ＫをＫ１に一定に保つことにより、あるいはＫ２に一定に保つことにより、その後の時間経過に従って徐々にポンプトルクを増加させるようにしてあることから、この所定の保持時間ＴＸ２の経過後におけるエンジンラグダウンを、通常のスピードセンシング制御だけの場合に比べて小さく抑えることができる。これにより、目標回転数Ｎｒに応じた値Ｍａｘの最大ポンプトルクＴに至るまでの時間を早めることができる。また、所定の保持時間ＴＸ２の経過後の早い段階で大きなポンプトルクを確保することができる。これらにより、作業性及び操作性を向上させることができる。

図１３は本発明の第２実施形態で得られる時間−最大ポンプトルク特性、及び時間−エンジン回転数特性を示す図である。

この第２実施形態は、第３トルク制御手段を構成する車体制御コントローラ１３が、前述した図９の手順Ｓ５において、下記の演算をおこなう手段を備えている。 Ｔ＝Ｋ／（ｔｉｍｅ）^２＋Ｍｉｎ （３）
すなわち、図９の車体制御コントローラ１３において実施されるフローチャートに沿って説明すると、図９の手順Ｓ１において、非操作状態から操作装置５が操作されてからの保持時間ＴＸが所定の保持時間ＴＸ２に至ったと判断されると、図９の手順Ｓ２に移り、スピードセンシング制御手段に含まれる図８の減算部４０で、目標回転数Ｎｒと実回転数Ｎｅとの回転数偏差ΔＮが求められる。このとき求められたΔＮが今仮に図１０に示すΔＮ１であったとする。

次に図９の手順Ｓ３に移り、スピードセンシング制御手段に含まれる図８の補正トルク演算部４２で、回転数偏差ΔＮ（＝ΔＮ１）に応じたスピードセンシングトルクΔＴが求められる。このとき、図１０の関係からΔＴはΔＴ１と求められる。

次に図９の手順Ｓ４に移り、図１１に示す関係から、ΔＴ１に相応する増トルク率ＫがＫ１と求められる。

次に、図９の手順Ｓ４に移り、この第２実施形態の特徴とする上記（３）式から、
Ｔ＝Ｋ１／（ｔｉｍｅ）^２＋Ｍｉｎ （４）
の演算が実施され、この目標値Ｔに応じた制御信号が、車体制御コントローラ１３から電磁弁１６の制御部に出力される。ここで上述したように、ｔｉｍｅは所定の保持時間ＴＸ２の経過後の時間であり、Ｍｉｎは所定の保持時間ＴＸ２の間、維持される最小ポンプトルクの値である。

この第２実施形態も上記（４）式で示すように、増トルク率ＫはＫ１に、すなわち一定に保つように制御される。

この第２実施形態は、上記（４）式の演算をおこなう演算手段が含まれる第３トルク制御手段を構成する車体制御コントローラ１３によって、ポンプトルクを増トルク率Ｋ（＝Ｋ１）に依存させて徐々に増加する曲線を形成する特性線である図１３の（ａ）図に示す実ポンプトルク６１とするように、ポンプトルク制御を実施することにより、前述した第１実施形態におけるのと同様に、（ｂ）図のエンジン回転数６２で示すように、エンジンラグダウンが比較的小さく抑えられる。これに伴うスピードセンシング制御により、現実には（ａ）図の制御トルク６３で示すように、従来の制御トルク５４に比べて早くエンジン１の目標回転数に応じた最大ポンプトルクＴとなる。また、所定の保持時間ＴＸ２の経過後の早い段階で比較的大きなポンプトルクを確保することができる。

このように構成した第２実施形態も、所定の保持時間ＴＸ２の経過後に徐々にポンプトルクを増加させるように電磁弁１６を制御するようにしてあることから、上述した第１実施形態におけるのと同等の作用効果が得られる。

図１４は本発明の第３実施形態で得られる時間−最大ポンプトルク特性、及び時間−エンジン回転数特性を示す図である。

この第３実施形態は、第３トルク制御手段を構成する車体制御コントローラ１３が、所定の保持時間ＴＸ２の経過後に所定の低ポンプトルク、すなわち最小ポンプトルク（値：Ｍｉｎ）からエンジン１の目標回転数Ｎｒに応じた最大ポンプトルク（値：Ｍａｘ）に移行する間、増トルク率Ｋを可変に制御する手段を備えている。

この増トルク率Ｋを可変に制御する手段は、例えば所定の保持時間ＴＸ２の経過後に、単位時間毎の増トルク率Ｋを連続的に演算する手段を含んでいる。

この第３実施形態は、前述した図９の手順Ｓ２〜Ｓ５の処理が単位時間毎に実施され、すなわち周期的に実施され、その単位時間毎に得られる最大ポンプトルクの目標値Ｔに応じた制御信号が、車体制御コントローラ１３から電磁弁１６の制御部に出力される。

このように構成した第３実施形態は、増トルク率Ｋがエンジン１の回転数偏差ΔＮに応じて変化する値となり、ポンプトルクをこの可変の増トルク率Ｋに依存させて徐々に増加する曲線を形成する特性線である図１４の（ａ）図に示す実ポンプトルク６５とするように、ポンプトルク制御を実施することにより、例えば前述した第１実施形態において得られる図１４の（ｂ）図のエンジン回転数６０に比べて、さらにエンジンラグダウンが小さく抑えられるエンジン回転数６６とすることができる。このエンジン回転数６６に伴うスピードセンシング制御により、現実には前述した第１実施形態において得られる図１４の制御トルク６０ａよりもさらに精度の高い制御トルク６７とすることができる。すなわちこの第３実施形態によれば、第１実施形態におけるよりも精度の高い作業性、及び操作性を確保できる。なお、同図１４の６４は、エンジン回転数が目標回転数に至ったとき、すなわち復帰終了時点を示している。

図１５は本発明の第４実施形態の要部構成を示す図、図１６は本発明の第４実施形態で得られる時間−最大ポンプトルク特性、及び時間−エンジン回転数特性を示す図である。

この第４実施形態は、車体制御コントローラ１３に含まれる第３トルク制御手段が、スピードセンシングトルクΔＴと増トルク率Ｋの関係を設定する関数設定部４４とともに、図１に示すブースト圧センサ１７に応じた比αを求めるブースト圧に係る比の演算部４５と、関数設定部４４から出力される増トルク率Ｋと演算部４５から出力される比αとを乗算する乗算部４６とを備えている。

また、この第４実施形態は、第３トルク制御手段を構成する車体制御コントローラ１３が、前述した図９の手順Ｓ５において、下記の演算をおこなう手段を備えている。 Ｔ＝（Ｋ・α×ｔｉｍｅ）＋Ｍｉｎ （５）
ここで、αは、上述した乗算部４６で求められる比である。

このように構成した第４実施形態は、例えばエンジン１の回転数偏差ΔＮが図１０に示すΔＮ２、スピードセンシングトルクΔＴが同図１０に示すΔＴ２、増トルク率Ｋが図１１に示すＫ２であって、ブースト圧センサ１７で検出されたブースト圧に応じた比αが、１＜α＜２の範囲内の値であるとすると、前述した図９の手順Ｓ２〜Ｓ５の処理に際し、上記（５）式によって求められる最大ポンプトルクの目標値Ｔに応じた制御信号が、車体制御コントローラ１３から電磁弁１６の制御部に出力される。

すなわち、ポンプトルクを増トルク率Ｋ・α（ ＞Ｋ ）に依存させて徐々に直線的に増加する特性線である図１６の（ａ）図に示す実ポンプトルク７０、すなわち第１実施形態における実ポンプトルク５９の特性線よりも傾きの大きい直線を形成する実ポンプトルク７０とするように、ポンプトルク制御を実施することにより、第１実施形態において得られる場合の図１６の（ｂ）図のエンジン回転数６０に比べて、さらにエンジンラグダウンが小さく抑えられるエンジン回転数７１とすることができる。このエンジン回転数７１に伴うスピードセンシング制御により、現実には前述した第１実施形態において得られる図１６の（ａ）図の制御トルク６０ａよりもさらに精度の高い制御トルク７２とすることができる。すなわち、この第４実施形態にあっても、第１実施形態におけるよりも精度の高い作業性、及び操作性を確保できる。

本発明のエンジンラグダウン抑制装置が備えられる建設機械の要部構成を示す図である。 図１に示す建設機械が保有する基本特性のうちのポンプ吐出圧−押し除け容積特性（ＰＱ特性に対応）、及びポンプ吐出圧−ポンプトルク特性を示す図である。 図１に示す建設機械が保有する基本特性のうちのＰＱ線移動特性を示す図である。 図１に示す建設機械が保有する基本特性のうちのエンジン目標回転数−トルク特性を示す図である。 図１に示す建設機械が保有する基本特性のうちのポジション制御特性を示す図である。 図１に示す建設機械が保有するエンジン制御特性を示す図である。 本発明のエンジンラグダウン抑制装置の第１実施形態に含まれる車体制御コントローラに記憶されるパイロット圧−押し除け容積特性を示す図である。 本発明の第１実施形態に含まれる車体制御コントローラに備えられるスピードセンシング制御手段を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に含まれる車体制御コントローラにおける処理手順を示すフローチャートである。 図８に示すスピードセンシング制御手段に含まれる補正トルク演算部を示す図である。 本発明の第１実施形態に含まれる車体制御コントローラに記憶される関数設定部を示す図である。 本発明の第１実施形態で得られる時間−エンジン回転数特性、及び時間−最大ポンプトルク特性、及び時間−エンジン回転数特性を示す図である。 本発明の第２実施形態で得られる時間−最大ポンプトルク特性、及び時間−エンジン回転数特性を示す図である。 本発明の第３実施形態で得られる時間−最大ポンプトルク特性、及び時間−エンジン回転数特性を示す図である。 本発明の第４実施形態の要部構成を示す図である。 本発明の第４実施形態で得られる時間−最大ポンプトルク特性、及び時間−エンジン回転数特性を示す図である。

符号の説明

１ エンジン
１ａ 回転センサ
２ メインポンプ
３ パイロットポンプ
４ タンク
５ 操作装置
６ 傾転制御アクチュエータ
６ａ 受圧室
６ｂ 受圧室
６ｃ スプール
７ トルク制御弁（トルク調整手段）
７ａ スプール
７ｂ ばね
７ｃ 受圧室（第１トルク制御手段）（第２トルク制御手段）
７ｄ 受圧室
８ ポジション制御弁（トルク調整手段）
８ａ ばね
８ｂ スプール
１２ 目標回転数指示器
１３ 車体制御コントローラ（第１トルク制御手段）（第２トルク制御手段）（第３トルク制御手段）
１５ エンジンコントローラ
１６ 電磁弁
１６ａ ばね
１７ ブースト圧センサ
２０ ＰＱ線図
２１ ポンプトルク一定線図
４０ 減算部
４１ 駆動制御トルク演算部
４２ 補正トルク演算部
４３ 加算部
４４ 関数設定部
４５ ブースト圧に係る比の演算部
４６ 乗算部
５０ 操作開始時点
５１ 保持時間経過時点
５２ 目標回転数
５３ 従来のエンジン回転数
５４ 従来の制御トルク
５５ 実ポンプトルク
５６ エンジン回転数
５７ 制御トルク
５８ 最大ポンプトルク
５９ 実ポンプトルク
６０ エンジン回転数
６０ａ 制御トルク
６１ 実ポンプトルク
６２ エンジン回転数
６３ 制御トルク
６４ 復帰終了時点
６５ 実ポンプトルク
６６ エンジン回転数
６７ 制御トルク
７０ 実ポンプトルク
７１ エンジン回転数
７２ 制御トルク
Ｎｒ 目標回転数
Ｎｅ 実回転数
ΔＮ 回転数偏差
ΔＮ１ 回転数偏差
ΔＮ２ 回転数偏差
ΔＴ スピードセンシングトルク
ΔＴ１ スピードセンシングトルク
ΔＴ２ スピードセンシングトルク
Ｔｂ 駆動制御トルク
Ｔ 最大ポンプトルク
Ｋ 増トルク率
Ｋ１ 増トルク率
Ｋ２ 増トルク率

Claims (4)

1. エンジンと、このエンジンによって駆動するメインポンプと、このメインポンプの最大ポンプトルクを調整するトルク調整手段と、上記メインポンプから吐出される圧油により駆動する油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータを操作する操作装置とを有する建設機械に備えられ、
   上記操作装置の非操作状態が所定の監視時間経過したときに、上記最大ポンプトルクよりも低い所定の低ポンプトルクとするように上記トルク調整手段を制御する第１トルク制御手段と、
   この第１トルク制御手段で制御される間に上記非操作状態から上記操作装置が操作された後、所定の保持時間の間、上記所定の低ポンプトルク、またはその所定の低ポンプトルク付近のポンプトルクにするように上記トルク調整手段を制御する第２トルク制御手段とを含み、
   上記非操作状態から上記操作装置が操作された際に生じる上記エンジンの回転数の一時的な落ち込みを小さく抑えるようにした建設機械のエンジンラグダウン抑制装置において、
   上記所定の保持時間の経過時点を基点として、この基点からの時間の経過に従ってポンプトルクを、上記所定の保持時間におけるポンプトルクである上記所定の低ポンプトルク、またはその所定の低ポンプトルク付近のポンプトルクから、所定の増トルク率に基づいて徐々に増加させるように上記トルク調整手段を制御する第３トルク制御手段を備え、
   この第３トルク制御手段は、上記エンジンの目標回転数と実回転数の偏差に応じて上記増トルク率を可変に制御する手段を含むことを特徴とする建設機械のエンジンラグダウン抑制装置。
2. 上記請求項１記載の発明において、
   上記増トルク率を可変に制御する手段が、単位時間毎の増トルク率を連続的に演算する手段を含むことを特徴とする建設機械のエンジンラグダウン抑制装置。
3. 上記請求項１記載の発明において、
   上記エンジンの目標回転数と実回転数との回転数偏差に応じたトルク補正値を求める補正トルク演算部を有し、この補正トルク演算部で求められたトルク補正値に基づいて、上記第１トルク制御手段によって制御される最大ポンプトルクの目標値を決めるスピードセンシング制御手段を備えるとともに、
   上記第３トルク制御手段が、予めトルク補正値と増トルク率の関数関係を設定する関数設定部と、上記スピードセンシング制御手段の上記補正トルク演算部で求められたトルク補正値と、上記関数設定部で設定された関数関係とから該当する増トルク率を演算する手段を含むことを特徴とする建設機械のエンジンラグダウン抑制装置。
4. 上記請求項１記載の発明において、
   ブースト圧を検出するブースト圧センサを備えるとともに、
   上記第３トルク制御手段が、上記ブースト圧センサで検出されたブースト圧に応じて上記該当する増トルク率を補正する増トルク率補正手段を含むことを特徴とする建設機械のエンジンラグダウン抑制装置。

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