JPS6114447A - Output control system for diesel engine - Google Patents
Output control system for diesel engineInfo
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- JPS6114447A JPS6114447A JP13381084A JP13381084A JPS6114447A JP S6114447 A JPS6114447 A JP S6114447A JP 13381084 A JP13381084 A JP 13381084A JP 13381084 A JP13381084 A JP 13381084A JP S6114447 A JPS6114447 A JP S6114447A
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Abstract
Description
この発明は、主に建設機械における走行装置および作業
装置のそれぞれに対応する機関負荷を検出し、それに応
じた最適のディーゼル機関の出力制御を行うシステムに
関する。The present invention mainly relates to a system that detects engine loads corresponding to each of a traveling device and a working device in a construction machine and performs optimal output control of a diesel engine accordingly.
建設機械においてディーゼル機関出力の制御は、ディー
ゼル機関への負荷の増減によってディーゼル機関回転数
が変動するので、この変動するディーゼル機関回転数を
ガバナウェイト等により機械的に検出しコントロールラ
ンクを動かすことにより燃料送出のストロークを変化さ
せ燃料噴射量の制御(増減)を行っている。
また、負荷の制限に対しては、
(a)、ダイレクトドライブ車輌にあっては、負荷が増
加し機関回転が限界点近くまで低下した時点でオペレー
タが判断し、動力の伝達を断つ等の負荷軽減手段を講じ
ている。
(b)、パワーシフト車輌にあっては、負荷の増加と共
にトルクコンバータのスリップ率が増大し、機関回転も
徐々に低下していき、最大負荷時には出力軸回転が停止
する(ストール状態)という手段を講じている。また、
(C)、ハイドロスタティック車輌(油圧駆動型)にあ
っては、負荷の増加と共に機関回転が徐々に低下し、こ
の低下状態を感知して、車速を減速くポンプ吐出量を減
じる)し、負荷を軽減する。
最大負荷時には、ポンプ高圧ラインのリリーフ弁を開き
圧油を放出して限界点とするという手段を講じている。
従って、ダイレクトドライブ車輌ではオペレータの熟練
性、伎仙に専ら依存するものであり、パワーシフトトラ
ンスミッション搭載車輌では速度段の切換および機関回
転数の設定を誤れば重大な効率低下を招くことになる。
更に、ハイドロスタティックトランスミッション搭載車
輌では機関回転数の変動要因が作業装置の油圧力によっ
て左右された場合には最適な走行速度と機関出力(機関
回転数)とを得ることができない欠点がある。
このように機関出力の制御にしても負荷の制限にしても
いずれにせよ最終的には機関回転数の変動を測定しこれ
を基に制御しているので燃費曲線における最高効率点で
の稼動を困難なものとしている。In construction machinery, diesel engine output is controlled by mechanically detecting the fluctuating diesel engine speed using a governor weight, etc., and moving the control rank, since the diesel engine speed fluctuates as the load on the diesel engine increases or decreases. The fuel injection amount is controlled (increased or decreased) by changing the fuel delivery stroke. In addition, regarding load limitation, (a) For direct drive vehicles, when the load increases and the engine rotation decreases to near the limit, the operator will judge and limit the load by cutting off the power transmission, etc. Mitigation measures are being taken. (b) In power shift vehicles, the slip rate of the torque converter increases as the load increases, the engine rotation gradually decreases, and the output shaft rotation stops at maximum load (stall state). is being taught. (C) In hydrostatic vehicles (hydraulic drive type), the engine speed gradually decreases as the load increases, and this decreasing state is sensed and the pump discharge amount is reduced to reduce the vehicle speed). , reduce the load. At maximum load, the relief valve in the pump high-pressure line is opened to release pressure oil and reach the limit point. Therefore, direct drive vehicles depend solely on the skill and skill of the operator, and in vehicles equipped with a power shift transmission, incorrect speed gear switching and engine speed settings will result in a serious drop in efficiency. Furthermore, a vehicle equipped with a hydrostatic transmission has the disadvantage that it is not possible to obtain the optimum traveling speed and engine output (engine speed) when the engine speed variation factor is influenced by the hydraulic pressure of the working device. In this way, whether the engine output is controlled or the load is limited, the final result is to measure the fluctuations in engine speed and control based on this, so the engine operates at the highest efficiency point on the fuel efficiency curve. It is made difficult.
この発明は上記事情に鑑み鋭意研究の結果案出されたも
のであって、その主たる目的は機関に対する負荷を走行
装置と作業装置との要素別に夫々検出し、作業装置の負
荷を優先させて機関回転数を決定し、その他の場合は作
業時または走行時における燃費率の最高効率点での機関
回転数を決定して燃費効率を高めるよう連続的に機関出
力制御を行うにある。This invention was devised as a result of intensive research in view of the above circumstances, and its main purpose is to detect the load on the engine separately for the traveling equipment and the working equipment, and to give priority to the load on the working equipment to reduce the load on the engine. In other cases, the engine speed at the highest fuel efficiency point during work or driving is determined, and the engine output is continuously controlled to improve fuel efficiency.
この発明は上記目的を達成するため第1図の機能ブロッ
ク図で示す如く、
走行装置の負荷(消費馬力)を測定する走行負荷測定手
段1と、
作業装置の負荷(消費馬力)を測定する作業負荷測定手
段2と、
作業装置のコントロールレバーの状態からオペレータが
要求する作業装置の速度を検出する作業装置速度検出手
段3と、
ディーゼル機関の全負荷又は部分負荷の場合における燃
費率の各最高効率点データを有し、使用する燃料の比重
や作業地温度等の補正データを入力して各作業時乃至走
行時の燃費率の最高効率点での機関回転数を演算する最
高効率回転数演算手段4と、
を有している。
これらの手段1〜4により得られた各データは機関出力
決定手段5に入力され、該機関出力決定手段5で、
作業性7”:Jう一一夕か設定値を上回った場合には作
業装置の速度値に対応する機関出力(回転数)を決定し
、
作業装置速度検出手段によりオペレータが作業装置の速
度を要求しないと判断された場合には昌関出力を最高効
率回転数演算手段4によって測定された最高効率回転数
に決定する。
このようにして決定された制御目標となる機関回転数は
外部表示手段6にそのまま数値として表示され又はオペ
レータに対する具体的な操作指示等として表示される。
また、この外部入力手段6と共に或いはこの外部表示手
段6に替えて機関出力自動制御手段7が設けられる。
そしてこの機関出力自動jlil制御手段7は前記機関
出力決定手段5によって決定された制御目標となる機関
回転数に実際の機関の回転数を変化さセるべく、制御信
号によってアクチュエータを駆動させフユエルコントロ
ールラ・ツク等の機関回転数変更要素8を作動制御する
もので、これにより機関回転数を制御目標値まで変化さ
せる。
また、必要に応し、機関出力自動制御手段7は制御信号
により走行装置の油圧ポンプの斜板9の斜板角をアクチ
ュエータを介して変化して、車速の制御を行うごともで
きる。
このように、ごの発明のディーセル機関出力制御シスデ
ムでは制御目標となる機関回転数を決定した後はオペレ
ータが外a1;表示十段6を見てマニエアル操作(半自
動制御)するものであっても或いは機関出力自動制御手
段7によって機関回転数変更要素8を自動的に制御(全
自動制御)するものであってもよい。
更に、これを基にディーセル機関の各種駆動情十目を入
力することにより幅広い制御乃至管理を行うことができ
る。In order to achieve the above object, the present invention, as shown in the functional block diagram of FIG. 1, comprises: a running load measuring means 1 for measuring the load (horsepower consumption) of a running device; load measuring means 2; working equipment speed detecting means 3 for detecting the speed of the working equipment requested by the operator from the state of the control lever of the working equipment; and each maximum efficiency of the fuel efficiency in the case of full load or partial load of the diesel engine. Maximum efficiency rotation speed calculation means that has point data and inputs correction data such as the specific gravity of the fuel used and the temperature of the work site to calculate the engine rotation speed at the maximum efficiency point of the fuel efficiency during each work or driving. 4 and has . Each data obtained by these means 1 to 4 is input to the engine output determination means 5, and the engine output determination means 5 determines that the workability is 7":J if it exceeds the set value overnight. Determine the engine output (rotational speed) corresponding to the speed value of the equipment, and if it is determined by the work equipment speed detection means that the operator does not request the speed of the work equipment, the engine output is determined by the maximum efficiency revolution speed calculation means 4. The engine speed, which is the control target determined in this way, is displayed as a numerical value on the external display means 6 or as a specific operating instruction to the operator. Also, an engine output automatic control means 7 is provided together with the external input means 6 or in place of the external display means 6.The engine output automatic control means 7 is configured to control the control target determined by the engine output determination means 5. In order to change the actual engine rotation speed to the engine rotation speed, the actuator is driven by the control signal and the engine rotation speed changing element 8 such as the fuel control rack is actuated and controlled. The engine output automatic control means 7 changes the swash plate angle of the swash plate 9 of the hydraulic pump of the traveling device via an actuator according to a control signal, as necessary, to adjust the vehicle speed. In this way, in the diesel engine output control system of your invention, after determining the engine speed that is the control target, the operator can perform manual operation (semi-automatic) by looking at the display 6. Alternatively, the engine speed changing element 8 may be automatically controlled (fully automatic control) by the engine output automatic control means 7.Furthermore, based on this, various types of diesel engines may be controlled. A wide range of control and management can be performed by inputting driving information.
【実7jl+!例】
以T’ に、ごの発明に係るディーゼル機関出力制御シ
ステムをハイドロスタティックトランスミッション搭載
の建設機械に適用した場合の好適実施例を第2図以降の
図面に基づいて説明する。
このディーゼル機関出力制御システムは、センサ一群S
と、該センサ一群Sから入力されたデータと外部入力手
段Kによって入力されたデータによって各種情報処理を
行う情幸に処理部Cと、該情報処理部Cから出力された
制御信号によってアクチェエータを駆動する実行部へと
、上記情樗処理>Hp cから出力された表示信号によ
ってオペレータに対する指示や情幸Uを表示する外部表
示部りとからなっている。
すなわち、センサ一群Sは、第3図で示す如く、ディー
ゼル1幾関E、ハイドロスフティ・ツクI・ランスミ’
)ジョン11および作業装置Wにそれぞれ設けられてい
る。
まず、ティーセル機関Eには、機関回転数を判定する機
関回転数センサーS E Lと、機関への燃料供給量を
測定する燃料供給量センサーSl]2と、潤滑油温度を
測定する潤滑油温度センサーS IE’、 3と、潤滑
油圧力を測定する潤滑油圧力センサーSE4と、機関の
排気温度を測定する排気温度センサーSE5と、吸入空
気圧を測定する吸入空気圧センサーS F、 6と、吸
入空気温度を測定する吸入空気温度センサーS IE
7と、冷却水の温度を測定する冷却水温度センサーSE
8とを備えている。
次に、バイトロスクチイックI・ランスミッション1.
+には、ポンプドライブ油圧を測定する1−ライブ油圧
センサーSHIと、ポンプの斜板角度を測定する斜板角
度センサーS I−12と、作動油温度を測定する作動
油温度センサーS H3と、スピードレバーのスI・ロ
ーフを測定するスピールハーセンザ=S H4とを備え
ている。
史に作業装置Wには、作業装置系ポンプの吐出油圧を測
定する吐出油圧センサ−SWIと、作動/dl温度を測
定する作動油温度センサーSW2と、オペレータが作業
装置に指示した(要求した)速度をJ1ント+:+−ル
レハーの操作の速さおよび又illスl−+コークの位
置によって測定するコントロールレハーセンザーSW3
とを備えており、これら上記セン→J′一群S (即ら
SEI〜8.SH]〜4゜SW1〜3)は連続的にそれ
ぞれセンシンクを行いリアルタイムでデータを情報処理
部Cへ出力し一ζいる。
このセンサ一群Sのデータが入力される情報処理部Cは
■/○ボート CPU、RAM、ROMからなる所謂マ
イクロコンピュータ構成からなっており、種々の情報処
理を行っている。
即ち、情報処理部Cにおいて、負荷馬力演算手段CIは
、ドライブ油圧センサーSHIから入力したポンプドラ
イブ油圧データからポンプ吐出圧を算出し、斜板角度セ
ンサーSH2から入力した斜板角度データと機関回転数
センサーSEIから入力した機関回転数データと減速比
とによってポンプ流量(QS (D) cm3/sec
)を算出し、前記ポンプ吐出圧(P (D)h/c+
++2)とポンプ流量とから、
P (D) (Kg/cm2) XQS (D)
(cm3/sec )750〇
一ドライブポンプの消費馬力(HP (D) )を演算
し、
同様に、吐出油圧センサ−SW1から入力したデータか
らポンプ吐出圧を算出し、機関回転数センサーSEIか
ら入力した機関回転数データと減速比を基にポンプ流量
(QS (H) cm3/sec )を算出し、前記ポ
ンプ吐出圧(P (H) Kg/cm2)とポンプ流量
とから、
750〇
一作業装置ポンプの消費馬力(HP (H) )を演算
して負荷となる消費馬力を演算処理する。
尚これに要する機関出力HPは次式の如く、消費馬力を
ポンプ全効率で除して算出される。
ここでη(D)ニドライブポンプの全効率η(H):作
業装置ポンプの全効率
α:?lli機等の附帯消費馬力及び余裕馬力次に、出
力補正演算処理手段C2は、キーボード等の外部入力手
段によって入力された使用燃料の種類(比重)データと
、作業地高度(平均外気″″Eft)−5’2″14“
1ゞy−9−5E47613入力されたクランクケース
油温等の補正要素データを基に演算処理してこれら稼動
条件下における機関実出力に対する補正値を算出する。
次に、正味出力演算処理手段C3は、前記負荷馬力演算
手段C1により得られた値を前記出力補正演算処理手段
C2によって修正した後の各消費馬力とそれを基に正味
機関出力を算出するものである。
この算出された正味機関出力を基に、最適機関回転数決
定手段C4によって、作業装置の速度を優先しながら所
定消費馬力に対し燃費効率が最適となる機関回転数が決
定される。
即ち、最適機関回転数決定手段C4は、情報処理部Cに
設けられた図示しない記録手段に記憶された機関性能デ
ータファイルと、機関回転数判定プログラムからなって
いる。
ここで、機関性能データファイルには、当該機関の全負
荷及び部分負荷時における各機関出力(HP)とそれに
要する機関回転数(r、p、m )とが相関的に(例え
ば燃費曲線の如()示される機関性能データがストアさ
れている。
従って、所定機関出力に要する最高効率点(最小回転数
)の機関回転数を呼び出すことができる。
また、情報処理部Cには、作業装置速度測定手段C5及
び車速測定手段CIOが設けられており、前者の作業装
置速度測定手段C5は、前記コントロールレバーセンザ
ーSW3によって得られたコントロールレバーの変動又
は変位状態からオペレータが作業装置に対して如何なる
速度を指示(要求)しているかを測定し、後者の車速測
定手段C10はスピードレバーセンサーSH4によって
得られたスピー1′コントロールレバーのセント位置か
らオペレータが指示した速度段を測定し、そのデータに
基づいて、オペレータが走行装置について力(即ちドラ
イブ系の作動油の油圧力)を必要としているのか或いは
速度(即ちドライブ系の作動油の/R量)を必要として
いるのか測定するものである。
このような構成を基に、情報処理部CのROMにストア
された前記機関回転数判定プログラムがスタートすると
、第2図で示す如く、ステップ■で前記正味出力演算処
理手段C3によって得られた作業装置の消費馬力データ
(余裕馬力等を含む、以下同し)と、走行装置の補正後
の消費馬力データ(余裕馬力を含む、以下同じ)と、作
業装置速度測定手段C5によって得られたオペレータが
指示(要求)している作業装置速度データとを入力する
。
次にステップ■で前記作業装置の消費馬力データか予め
設定された基準値(最低作業消費馬力値)より大きいか
否か判断し小さい場合はステップ■で走行装置の消費馬
力データが予め設定された基準値(最低走行消費馬力値
)より大きいか否か判断する。
これが小さい場合に、ステップ■で走行装置の消費馬力
データも基準値より小さいと判断された場合には、軽負
荷と判定されて、予め設定された軽負荷用最低回転数が
最適機関回転数に決定される。
次にステップ■で走行装置の消費馬力データが基準値よ
り大きいと判断された場合には、ステップ■でスピード
レバーセンサーS H4を介し車速測定手段C5で、オ
ペレータが走行装置について力(即らドライブ系の作動
油の油圧力)を必要としているのか或いは速度(即ちド
ライブ系の作動油の流量)を必要としているのか判断し
、力のみを必要としている場合で前記軽負荷用最低回転
数でまかなえる場合にはこの軽負荷用最低回転数が最適
機関回転数に決定される。
それ以外の場合、特にオペレータが車速を必要としてい
る場合には、前記消費馬力データに対応する最高効率点
での機関回転数を呼ひ出し、最適(爪間回転数が決定さ
れる。
次にステップ■で入力された作業装置の消費馬力データ
が予め設定された基準値より大きい場合にはステップ■
からステップ■へ進み、走行装置の消費馬力が予め設定
された基準値より大きいか否か判定する。
ここで走行装置の消費馬力が基準値より小さいと判定さ
れた場合には、ステップ■でオペレータか作業装置につ
いて力(即ち作業装置系の作動油の油圧力)を指示(要
求)しているのか或いば速度(1417ち作業装置系の
作動油の流量)を指示(要求)しているのかを判断する
。
そしてオペレータが作業装置の力を必要としている場合
には、前記作業装置の/l!li費馬力データに対応す
る最高効率点での機関回転数を呼び出し、該機関回転数
が最適機関回転数に決定される。
また、ステップ■でオペレータが作業装置の速度を優先
していると判断された場合には、この場合の消費馬力に
対応する最高効率点での機関回転数を超える(燃比効率
が下がる)場合でも当該作業装置の速度を出すのに必要
な機関回転数を算出し、該機関回転数を最適機関回転数
に決定する。
次に、ステップ■で走行装置の消費馬力が基準値より大
きいと判定された場合には、前記と同様に、作業装置の
速度を幌先して作業装置の速度に対応する機関回転数が
最適機関回転数に決定される。
この決定された最適機関回転数の範囲内で、通常構成の
ハイドロスタティックトランスミッションがオペレータ
が指示(要求)した車速を実現できる場合はよいが、そ
うでない場合には、可変容量型ポンプの斜板(スワッシ
ュプレート)の斜板角を、斜板角コントローラム5等の
アクチュエータを介して変位(角度を大きく変化)させ
てドライブモータへの吐出油量を増やすごとにより、機
関回転数を変えないで車速を(高速に)変化させる必要
がある。
そのためステップ■で上記判定を行い、車速か実現でき
ない場合は、ステップ■で車速に必要な斜1反角が急用
されて、機関回転数と共に斜板角の制御が行われる。
このようにして決定された最適機関回転数および斜板角
度に基づいて制御パターンか決定され該制御パターンに
基づく制御信号により、後述する如く実行部への各種ア
クチュエータが所定U1作を11い機関回転数および斜
板角を所定値に変化さ−U″る。
また、上記制御パターンに基づいて表示部りを介してオ
ペレータに稼動情報又は指示を表示してもよく、この場
合は、上記稼動情報又は指示によりオペレータがマニュ
アル稼動することになる。
この実行部Aと表示部りとは共に設けても或いはいずれ
か一方を設けるものであってもよい。
尚、ここで、前記機関回転数決定プログラムの基本思想
を前記機関出力HPを求める式をもとに換言して説明す
る。
(原則)
HP・・・機関出力
HP (D) ・・走行消費馬力
HP(H) ・・作業装置消費馬力
α・・・・補機等の附帯消費馬力及び
余裕馬力
η(D) ・・・ドライブポンプの全効率η(H)
・・・作業装置ポンプの全効率上記説明式においてH
Pが最高効率点を維持するようにする。
(特例)但し、以下の条件を特例とする。
i)、HP (D)/η(D)およびHP (H)/η
(■()が予め設定された設定値(以下、単に「設定値
」とする)より以下の場合は軽負荷(又は無負荷)用最
低回転とする。
ii)、HP(D)/η(D)が設定値以下でHP(H
)/η(H)が設定値以上の場合はHP(H)/η(H
)+αに応じた機関回転数に制御する。
1ii) 、 HP (D) /η(D>が設定値以上
でHP(H)/η(H)が設定値以下の場合はHPを最
高効率点に維持されるよう機関回転数を制御し、当該機
関回転数4の範囲内で斜板角を変位(最大斜板角はスピ
ードセレクターレバー位置で決定される、以下同じ)さ
せて所定車速を得る。
iv) 、 HP (D) /η(D)およびHP(H
)/η(H)の両方が設定値以上の場合
5はHP(H)/η(H)を優先させてHP (H)
/η (I])十αに応じた機関回転数に制御する。
そしてその機関回転数の範囲内で斜板
角の変化によって所定車速を得る。
例えればHP−(HP (H)/η (H)+α)の範
囲内で斜板角を変位させ、可及的に最適な燃費効率点で
の稼動を行うもので吃る。
尚、ここで実行部のアクチュエータによって制御される
斜板9は、第4図で示す如くハイドロスタティックトラ
ンスミッションの中に装着されている2個の可変容量型
ピストンポンプにそれぞれ設けられている斜板(スワッ
シュプレート)で、該斜板9の傾きを斜板角コントロー
ラの一例として示す油圧シリンダ10で大きくすればモ
ータに送られる油量が増大し走行スピードが早くなる(
第4図(bl参照)。
また該斜板9の傾きを油圧シリンダ10で小さくすれば
モータに送られる油量が減少し走行スピードは遅くなり
更に傾きを0度にすれば吐出量は0となり車輌が停止す
る(第4図(a)参照)。
尚、更に反対側に角度をとれば作動油の出口、入口が逆
になり車輌は反対方向に走行する。
このように構成された斜板9の傾きは機関回転数に応じ
予め設定されているが、この発明では更にこの傾斜角度
を大きく変化する制御手段、例えば斜板の傾きをより大
きく変化させるよう油圧シリンダ10のストロークを大
きくする等の構成によって達成している。
次に燃費率演算処理手段C6は、燃料供給量センサーS
E2から得られた燃料供給量データを入力して燃料消費
量を計測し、この燃料消費量データと前記正味出力演算
処理手段C3から得られた消費馬力データとから燃費率
を測定する。
このようにして得られた現時点での燃費率を前記最:f
!i機関回転数判定手段C4で得られた最高効率点での
燃費率と比較して表示部りへ表示信号を出力してもよい
。
この場合表示部りでは例えば赤・黄・青の如く色わけし
たランプ(図示せず)で現在の稼動が燃黄率におGゾで
最適か否かを視認できるような操作補助手段或いはCR
T (、図示せず)上にイメージとしてオペレータが行
う操作を表す操作補助手段DIを設けておけば半自動的
に最高効率点での稼りJを行うことができる。
また、吸入空気圧センサーSE6から得られた吸入空気
圧データ、および吸入空気温度センサーSE7から得ら
れた吸入空気温度データを空燃比制御処理手段C7に入
力して、空燃比を測定し、この測定された空燃比と最適
空燃比とを比較して前記燃費率と同様に表示部の操作補
助手段D1に表示し、オペレータp I!作により半自
動的に最適空燃比での稼動を行えるよう表示信号を出力
する。
或いは、これに変えてアクチュエータを介してエアーツ
ユエルレシオコントローラA4を’+li+制御し最適
空燃比とするような制御手段を設けてもよい。
次に、異常時判定手段C8は、潤滑油温度センサーSE
3と潤滑油圧力センサーSE4と、排気温度センサーS
E5と、吸気空気圧センサーSE6と、吸入空気温度セ
ンサーSE7と、冷却水温度センサS E 8とからの
それぞれのデータを入力し、異當埴の判定を行い、異常
かあると判定した場合には表示信号を、異常の有無又は
異常の個所を表示する異常表示手段1〕2へ出力する。
また、それと共に実行部へに制御信号を出力しフープ、
:に/レラソクコントローラA1をアクチュエータを
介して制御して燃料供給を停止したり或いはアクチュエ
ータを介してポンプ斜板角コニ/トローラΔ5を制御し
て斜板角を0とし走行を停止させ、或いは直接エマ−ジ
エンジ−ストツバA 3 全制御して緊急停止させる等
の適宜異常時措置を講しる。
次に、暖気アイドルアンプ処理手段C9は、前記異常時
判定手段C8への入力データと同様のデータを入力して
稼動条件が冷時運転か否かを判定し、冷時運転と判定さ
れた場合には、その旨の表示信号を表示部の操作補助手
段DIへ出力し、或いは実行部へへ制御信号を出力して
アクチュエータを介してアイドルアジャスタA2を制御
してアイドルアップを行って自動制御する。
その他外部表示部1つには、前記センサー1J¥Sから
の入力データをもとに、例えば、現時点における機関回
転数、積′W−p4料消費量、瞬目燃料消費量、積算稼
り1時間その他の稼動情報を操縦室に搭載されたう一一
夕表示手段1) 3等に外部表示することによりオペレ
ータの操作時の判断資料となると共に記録手段によって
記録するごとにより稼動記録をとることができる。
この発明における外部表示部りの構成は特に限定される
ものではなく、要するにオペレータが走行装置および作
業装置を操作する際の状況’I’ll断の資料として表
示されるもの或いはオペレータ乙こ操作の指示又は助言
を表示するものであれぽいかなる構成および表現形態を
とるものであってもよい。
[^〕この実施例ではハイドロスタティックI・ランス
ミッションを装備した建設車輌の場合について説明した
が、例えばトルクコンバータを搭載したパワーシフトト
ランスミッションを装備した建設車輌の場合においては
、機関に対する負荷を測定するのに次の手段を用いる。
即し、トルクコンバータの吸収馬力は入力回転数の3乗
に比例していることから、トランスミッションのセンサ
一群として、(イ)入力回転数(機関回転数)を測定す
る入力回転数センサーと、(lコ)出力(ドライブシャ
フト)回転数を測定する出力回転数センサーと1.(ハ
)スピードコントロールレバーの速度段を検出する速度
センサーと、(ニ)1〜ランスミツシヨン油温を測定す
るミッション油温センザーとを設げ、これらのセンサ一
群からi!すられたデータを基に、入力回転数データと
出力回転数データとの差からスリップ率を求めそれを基
に、I・ルク′:1ンハータの性能曲線上から負荷馬力
を求める。
そし2てスリップ率が所定範囲を超えた場合には1’J
ス馬力が大きくなるのでトランスミッションの速度段を
IJJ換えてロス馬力を解消するか、その場合にスリッ
プ率が所定の範囲内を上又は下に超えたか否かで速度段
切換制御信号を出力する。
従って、エンジンの効率と共にトルクコンバータの効率
も最高効率の範囲内で使えるように制御を行・うごとに
よって燃費率が最高効率点となるよう機関出力を制御す
ることが可能となる。[Actual 7jl+! Example] Hereinafter, a preferred embodiment in which the diesel engine output control system according to the invention is applied to a construction machine equipped with a hydrostatic transmission will be described based on the drawings from FIG. 2 onwards. This diesel engine output control system consists of a sensor group S
and a processing unit C that performs various information processing using the data input from the sensor group S and the data input by the external input means K, and the actuator is driven by the control signal output from the information processing unit C. and an external display section for displaying instructions and information to the operator in response to display signals output from the above-mentioned emotion processing Hpc. That is, the sensor group S includes, as shown in FIG.
) are provided in the John 11 and the working device W, respectively. First, the tea cell engine E includes an engine rotation speed sensor SEL that determines the engine rotation speed, a fuel supply amount sensor S1 that measures the amount of fuel supplied to the engine, and a lubricating oil temperature sensor that measures the lubricating oil temperature. A lubricating oil pressure sensor SE4 that measures lubricating oil pressure, an exhaust temperature sensor SE5 that measures engine exhaust temperature, an intake air pressure sensor S F, 6 that measures intake air pressure, and Intake air temperature sensor SIE that measures temperature
7, and a cooling water temperature sensor SE that measures the temperature of the cooling water.
8. Next, Bytroscuit I Transmission 1.
+ includes a 1-live oil pressure sensor SHI that measures the pump drive oil pressure, a swash plate angle sensor S I-12 that measures the pump swash plate angle, and a hydraulic oil temperature sensor S H3 that measures the hydraulic oil temperature. It is equipped with a Spiel Harsenzer (SH4) that measures the speed lever's speed and loaf. Historically, the work equipment W is equipped with a discharge oil pressure sensor - SWI that measures the discharge oil pressure of the work equipment system pump, and a hydraulic oil temperature sensor SW2 that measures the operating/dl temperature. Control lehar sensor SW3 that measures the speed by the operating speed of the j1nt+:+-lehrer and also the position of the illus l-+ coke.
The above-mentioned sen→J' group S (i.e., SEI~8.SH]~4°SW1~3) continuously performs sensync and outputs data to the information processing section C in real time. There is ζ. The information processing unit C to which data from the sensor group S is inputted is comprised of a so-called microcomputer configuration consisting of a ■/○ board CPU, RAM, and ROM, and performs various information processing. That is, in the information processing section C, the load horsepower calculation means CI calculates the pump discharge pressure from the pump drive oil pressure data input from the drive oil pressure sensor SHI, and calculates the pump discharge pressure from the swash plate angle data and engine rotation speed input from the swash plate angle sensor SH2. The pump flow rate (QS (D) cm3/sec
) is calculated, and the pump discharge pressure (P (D)h/c+
++2) and pump flow rate, P (D) (Kg/cm2) XQS (D)
(cm3/sec)750〇1 Calculate the horsepower consumption (HP (D)) of the drive pump, similarly calculate the pump discharge pressure from the data input from the discharge oil pressure sensor SW1, and input it from the engine rotation speed sensor SEI. The pump flow rate (QS (H) cm3/sec) is calculated based on the engine rotation speed data and reduction ratio, and from the pump discharge pressure (P (H) Kg/cm2) and the pump flow rate, 750〇1 working equipment. The horsepower consumption (HP (H)) of the pump is calculated to calculate the horsepower consumption as a load. The engine output HP required for this is calculated by dividing the consumed horsepower by the pump total efficiency, as shown in the following equation. Here, η(D) Total efficiency of the Nidrive pump η(H): Total efficiency of the working equipment pump α: ? Next, the output correction calculation processing means C2 inputs the type (specific gravity) data of the fuel used and the working area altitude (average outside air ""Eft )-5'2"14"
1y-9-5E47613 Arithmetic processing is performed based on input correction element data such as crankcase oil temperature to calculate a correction value for the actual engine output under these operating conditions. Next, the net output calculation processing means C3 calculates each horsepower consumption after the value obtained by the load horsepower calculation means C1 is corrected by the output correction calculation processing means C2 and the net engine output based on the consumption horsepower. It is. Based on the calculated net engine output, the optimum engine speed determining means C4 determines the engine speed at which the fuel efficiency is optimal for the predetermined horsepower consumption while giving priority to the speed of the work equipment. That is, the optimum engine speed determining means C4 includes an engine performance data file stored in a recording means (not shown) provided in the information processing section C and an engine speed determination program. Here, in the engine performance data file, each engine output (HP) and the required engine speed (r, p, m) at full load and partial load of the engine are correlated (for example, as in a fuel consumption curve). The engine performance data shown in parentheses is stored. Therefore, the engine speed at the highest efficiency point (minimum speed) required for a given engine output can be called up. Measuring means C5 and vehicle speed measuring means CIO are provided, and the former working equipment speed measuring means C5 determines how the operator operates the working equipment based on the fluctuation or displacement state of the control lever obtained by the control lever sensor SW3. The latter vehicle speed measuring means C10 measures the speed stage designated by the operator from the cent position of the speed 1' control lever obtained by the speed lever sensor SH4, and uses the data to determine whether the speed is instructed (requested). Based on this, it is determined whether the operator needs force (i.e., the hydraulic pressure of the drive system's hydraulic oil) or speed (i.e., the /R amount of the drive system's hydraulic oil) for the traveling device. Based on such a configuration, when the engine speed determination program stored in the ROM of the information processing section C starts, as shown in FIG. The operator obtains the horsepower consumption data of the equipment (including surplus horsepower, etc., the same shall apply hereinafter), the corrected horsepower consumption data of the traveling equipment (including surplus horsepower, the same shall apply hereinafter), and the working equipment speed measuring means C5. Input the speed data of the working equipment that is being instructed (requested).Next, in step ①, it is determined whether the horsepower consumption data of the working equipment is larger than a preset reference value (minimum work horsepower consumption value), and if it is smaller. If so, in step ■ it is determined whether the horsepower consumption data of the traveling device is larger than a preset reference value (minimum traveling horsepower consumption value). If this is smaller, in step ■ the horsepower consumption data of the traveling device is also set to the reference value. If it is determined that the engine speed is lower than If it is determined that the value is greater than the value, in step (2), the vehicle speed measuring means C5 uses the speed lever sensor S H4 to determine whether the operator requires force (i.e., the hydraulic pressure of the drive system's hydraulic oil) for the traveling gear. Or, determine whether speed (that is, the flow rate of hydraulic oil in the drive system) is required, and if only force is required and the minimum rotation speed for light loads can be used, then this minimum rotation speed for light loads is the optimal engine. determined by the number of rotations. In other cases, especially when the operator requires vehicle speed, the engine speed at the highest efficiency point corresponding to the horsepower consumption data is called up and the optimal (claw-to-claw speed) is determined. If the horsepower consumption data of the working equipment input in step ■ is greater than the preset reference value, step ■
The process then proceeds to step (3), where it is determined whether the horsepower consumption of the traveling device is greater than a preset reference value. If it is determined here that the horsepower consumption of the traveling equipment is smaller than the standard value, in step 2, does the operator instruct (request) the power (i.e., the hydraulic pressure of the hydraulic oil in the working equipment system) for the working equipment? Alternatively, it is determined whether the speed (1417, flow rate of hydraulic oil in the working device system) is being instructed (requested). And when the operator needs the power of the working device, /l! of said working device! The engine speed at the highest efficiency point corresponding to the li cost horsepower data is called, and the engine speed is determined as the optimum engine speed. In addition, if it is determined that the operator is prioritizing the speed of the work equipment in step The engine speed required to increase the speed of the working device is calculated, and the engine speed is determined to be the optimum engine speed. Next, if it is determined that the horsepower consumption of the traveling equipment is larger than the reference value in step Determined by engine speed. It is good if the normally configured hydrostatic transmission can achieve the vehicle speed instructed (requested) by the operator within this determined optimum engine speed range. By displacing (largely changing the angle) the swash plate angle of the swash plate (swash plate) via an actuator such as the swash plate angle controller 5 and increasing the amount of oil discharged to the drive motor, the vehicle speed can be increased without changing the engine speed. It is necessary to change (quickly). Therefore, the above judgment is made in step (2), and if the vehicle speed cannot be achieved, in step (2), the diagonal angle necessary for the vehicle speed is urgently used, and the swash plate angle is controlled together with the engine speed. A control pattern is determined based on the optimal engine speed and swash plate angle determined in this way, and a control signal based on the control pattern causes various actuators to the execution unit to perform a predetermined U1 operation at 11 engine revolutions as described later. The number and swash plate angle are changed to predetermined values -U''.Furthermore, operating information or instructions may be displayed to the operator via a display section based on the above control pattern, and in this case, the above operating information or Alternatively, the operator manually operates the engine according to instructions. The execution section A and the display section may be provided together, or either one of them may be provided. Here, the engine speed determination program The basic idea will be explained in other words based on the formula for calculating the engine output HP. (Principle) HP...Engine output HP (D)...Travelling horsepower consumption HP (H)...Work equipment consumption horsepower α ... Horsepower consumed by auxiliary equipment and surplus horsepower η (D) ... Total efficiency of the drive pump η (H)
...Total efficiency of the working equipment pump In the above explanatory formula, H
Let P maintain the highest efficiency point. (Special cases) However, the following conditions are special cases. i), HP (D)/η(D) and HP (H)/η
(■ If () is less than the preset setting value (hereinafter simply referred to as "setting value"), it is the minimum rotation for light load (or no load). ii), HP (D) / η ( D) is below the set value and HP (H
)/η(H) is greater than the set value, HP(H)/η(H
) + α. 1ii) If HP (D) / η (D> is above the set value and HP (H) / η (H) is below the set value, the engine speed is controlled so that HP is maintained at the maximum efficiency point, The predetermined vehicle speed is obtained by displacing the swash plate angle within the range of the engine speed 4 (the maximum swash plate angle is determined by the speed selector lever position, the same applies hereinafter). iv) , HP (D) / η (D ) and HP (H
)/η(H) are both greater than the set value
5 gives priority to HP (H) / η (H) and HP (H)
/η (I) Control the engine speed according to 10α. A predetermined vehicle speed is then obtained by changing the swash plate angle within the engine speed range. For example, the swash plate angle is displaced within the range of HP-(HP(H)/η(H)+α) to operate at the optimum fuel efficiency point. Incidentally, the swash plate 9 controlled by the actuator of the execution section is the swash plate (2) provided on each of the two variable displacement piston pumps installed in the hydrostatic transmission, as shown in FIG. If the inclination of the swash plate 9 is increased using a hydraulic cylinder 10 shown as an example of a swash plate angle controller, the amount of oil sent to the motor will increase and the running speed will increase (
Figure 4 (see bl). Furthermore, if the inclination of the swash plate 9 is reduced using the hydraulic cylinder 10, the amount of oil sent to the motor will be reduced and the running speed will be slowed down.If the inclination is further reduced to 0 degrees, the discharge amount will be 0 and the vehicle will stop (Fig. 4). (see (a)). If the angle is further to the opposite side, the outlet and inlet of the hydraulic oil will be reversed and the vehicle will run in the opposite direction. The inclination of the swash plate 9 configured in this manner is preset according to the engine speed, but in the present invention, the inclination angle is further changed by means of control means, for example, hydraulic pressure is used to greatly change the inclination of the swash plate. This is achieved by a configuration such as increasing the stroke of the cylinder 10. Next, the fuel consumption rate calculation processing means C6 uses the fuel supply amount sensor S
Fuel consumption is measured by inputting the fuel supply amount data obtained from E2, and a fuel efficiency rate is measured from this fuel consumption data and the consumed horsepower data obtained from the net output calculation processing means C3. The current fuel efficiency rate obtained in this way is the maximum: f
! A display signal may be outputted to the display section by comparing the fuel consumption rate at the highest efficiency point obtained by the i-engine speed determining means C4. In this case, on the display section, there is an operation aid or CR that allows you to visually check whether the current operation is optimal for the fuel yellow rate or not using color-coded lamps (not shown) such as red, yellow, and blue.
If an operation assisting means DI is provided on T (not shown) to represent operations performed by the operator as an image, it is possible to semi-automatically perform the profit J at the highest efficiency point. Further, the intake air pressure data obtained from the intake air pressure sensor SE6 and the intake air temperature data obtained from the intake air temperature sensor SE7 are input to the air-fuel ratio control processing means C7 to measure the air-fuel ratio, and the measured air-fuel ratio is The air-fuel ratio and the optimum air-fuel ratio are compared and displayed on the operation assisting means D1 of the display section in the same way as the fuel efficiency rate, and the operator p I! A display signal is output so that operation can be performed semi-automatically at the optimum air-fuel ratio depending on the operation. Alternatively, a control means may be provided which controls the air fuel ratio controller A4 via an actuator to achieve the optimum air-fuel ratio. Next, the abnormality determining means C8 detects the lubricating oil temperature sensor SE.
3, lubricating oil pressure sensor SE4, and exhaust temperature sensor S
Input the respective data from E5, intake air pressure sensor SE6, intake air temperature sensor SE7, and cooling water temperature sensor SE8 to determine whether there is an abnormality. The display signal is output to the abnormality display means 1]2 which displays the presence or absence of an abnormality or the location of the abnormality. At the same time, a control signal is output to the execution unit,
: Control the controller A1 via the actuator to stop the fuel supply, or control the pump swash plate angle/troller Δ5 via the actuator to set the swash plate angle to 0 and stop running, or Direct emergency stop valve A3 Take appropriate measures in case of an abnormality, such as controlling the entire system and making an emergency stop. Next, the warm idle amplifier processing means C9 inputs data similar to the input data to the abnormality determination means C8 and determines whether or not the operating condition is cold operation, and if it is determined that the operation is cold operation. In this case, a display signal to that effect is output to the operation assisting means DI of the display section, or a control signal is output to the execution section to control the idle adjuster A2 via the actuator to perform idle up for automatic control. . One other external display section displays, for example, the current engine speed, product W-p4 fuel consumption, instantaneous fuel consumption, and cumulative earnings 1 based on the input data from the sensor 1J\S. By displaying the time and other operating information externally on the overnight display means 1) mounted in the cockpit, it becomes a reference material for operator's judgment during operation, and the operation record is kept every time it is recorded by the recording means. I can do it. The configuration of the external display section in this invention is not particularly limited, and in short, it is displayed as information on the situation when the operator operates the traveling equipment and work equipment, or as information on the operator's operation. It may take any form and form of expression that displays instructions or advice. [^] This example describes the case of a construction vehicle equipped with a hydrostatic I/transmission. For example, in the case of a construction vehicle equipped with a power shift transmission equipped with a torque converter, the load on the engine can be measured. use the following means: In other words, since the absorption horsepower of a torque converter is proportional to the cube of the input rotation speed, the transmission sensor group consists of (a) an input rotation speed sensor that measures the input rotation speed (engine rotation speed); l) An output rotation speed sensor that measures the output (drive shaft) rotation speed; and 1. (c) A speed sensor that detects the speed stage of the speed control lever, and (d) a transmission oil temperature sensor that measures the transmission oil temperature from 1 to 1 are provided. Based on the smoothed data, the slip ratio is determined from the difference between the input rotational speed data and the output rotational speed data, and based on that, the load horsepower is determined from the performance curve of the I.ruk':1 engine. 2. If the slip rate exceeds the specified range, 1'J
Since the slip horsepower increases, the speed stage of the transmission is changed from IJJ to eliminate the horsepower loss, or in that case, a speed stage switching control signal is output depending on whether the slip ratio exceeds a predetermined range above or below. Therefore, by controlling the efficiency of the engine and the efficiency of the torque converter so that they can be used within the maximum efficiency range, it is possible to control the engine output so that the fuel efficiency reaches the maximum efficiency point.
この発明は以上の如く構成されているので、燃費率にお
ける最高効率点での機関出力を連続して行うことができ
、最高効率点を多用することになるので燃費効率に非常
に優れておの省燃費を図ることができる。
また、機関出力決定に際しては作業装置の速度を優先す
ることによって効果的な作業を行うことができると共に
車輌速度はその範囲内で斜板角の変位等により満足させ
ることができるので極めて有益である。Since this invention is constructed as described above, the engine output can be continuously performed at the highest efficiency point in terms of fuel efficiency, and the highest efficiency point is frequently used, resulting in extremely excellent fuel efficiency. Fuel efficiency can be achieved. In addition, when determining the engine output, it is possible to carry out effective work by giving priority to the speed of the working device, and the vehicle speed can be satisfied within that range by changing the swash plate angle, etc., which is extremely beneficial. .
第1図はこの発明に係るディーゼル機関出力制御システ
ムの機能ブロック図、第2図は機関回転数決定手順を示
すフローチャート、第3図はシステムブロック図、第4
図(a)、 (b)はこの発明で、車速を制御する斜板
の作動状態を示す図である。
1・・・走行負荷測定手段
2・・・作業負荷測定手段
3・・・作業装置速度検出手段
4・・・最適機関回転数演算手段
5・・・機関出力決定手段
6・・・外部表示手段
7・・・機関出力自動制御手段
8・・・機関回転数変更要素
9・・・斜板
第3図FIG. 1 is a functional block diagram of the diesel engine output control system according to the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing the engine speed determination procedure, FIG. 3 is a system block diagram, and FIG.
Figures (a) and (b) are diagrams showing the operating state of the swash plate that controls the vehicle speed in the present invention. 1... Running load measuring means 2... Working load measuring means 3... Working equipment speed detecting means 4... Optimum engine speed calculating means 5... Engine output determining means 6... External display means 7... Engine output automatic control means 8... Engine speed changing element 9... Swash plate Fig. 3
Claims (2)
油圧ポンプを駆動するディーゼル機関の出力を制御する
システムにして、 走行装置の負荷(消費馬力)を測定する走行負荷測定手
段と、 作業装置の負荷(消費馬力)を測定する作業負荷測定手
段と、 作業装置のコントロールレバーの状態からオペレータが
要求する作業装置の速度を検出する作業装置速度検出手
段と、 ディーゼル機関の全負荷又は部分負荷の場合における燃
費率の各最高効率点データを有し、使用する燃料の比重
や作業地温度等の補正データを入力して各作業時乃至走
行時の燃費率の最高効率点での機関回転数を演算する最
高効率回転数演算手段と、 走行負荷測定手段と作業負荷測定手段および作業装置速
度検出手段より得られたデータをもとに作業負荷データ
が設定値を上回った場合には作業装置の速度に要する機
関出力乃至機関回転数を決定し、作業装置速度検出手段
によりオペレータが作業装置の速度を要求しないと判断
された場合には機関出力を最高効率回転数演算手段によ
って算出された最高効率点での機関回転数に決定する機
関出力決定手段と、 該機関出力決定手段の結果乃至それに基づく指示等を外
部に表示する外部表示手段およびまたは機関出力決定手
段の結果に基づく制御信号によってアクチュエータを介
して機関出力を制御する機関出力自動制御手段とからな
ることを特徴とするディーゼル機関出力制御システム。(1) A system for controlling the output of a diesel engine that drives a hydraulic pump installed in each of the traveling equipment and the working equipment, and a traveling load measuring means for measuring the load (horsepower consumption) of the traveling equipment; Work load measurement means for measuring the load (horsepower consumption); Work equipment speed detection means for detecting the speed of the work equipment requested by the operator from the state of the control lever of the work equipment; and In case of full load or partial load of the diesel engine. It has data on each maximum efficiency point of the fuel efficiency rate, and calculates the engine rotation speed at the maximum efficiency point of the fuel efficiency rate during each work or driving by inputting correction data such as the specific gravity of the fuel used and the temperature of the work place. Based on the data obtained from the running load measuring means, the working load measuring means, and the working equipment speed detecting means, if the working load data exceeds a set value, the speed of the working equipment is The required engine output or engine speed is determined, and if it is determined by the work equipment speed detection means that the operator does not request the speed of the work equipment, the engine output is determined at the maximum efficiency point calculated by the maximum efficiency revolution speed calculation means. an engine output determining means that determines the engine rotation speed; an external display means that externally displays the result of the engine output determining means or an instruction based thereon; and/or a control signal based on the result of the engine output determining means via an actuator. A diesel engine output control system comprising an automatic engine output control means for controlling engine output.
応する機関出力を決定した場合に、機関出力自動制御手
段が、機関出力を制御すると共に走行装置のスピードコ
ントロールレバーの位置によりオペレータが要求する車
速を検出する車速検出手段から得た車速データに基づき
、アクチュエータを介して走行装置の油圧ポンプに設け
られた斜板(スワッシュプレート)の斜板角を変化して
車速を制御することを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のディーゼル機関出力制御システム(2) When the engine output determination means determines the engine output corresponding to the speed data of the working equipment, the engine output automatic control means controls the engine output and also controls the engine output according to the position of the speed control lever of the traveling equipment as requested by the operator. The vehicle speed is controlled by changing the swash plate angle of a swash plate provided on the hydraulic pump of the traveling device via an actuator based on vehicle speed data obtained from a vehicle speed detection means that detects the vehicle speed. The diesel engine output control system according to claim 1
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