CN101855434A - 发动机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种发动机的控制装置，包括通过节流标度盘设定发动机的第一目标转速的发动机转速设定部(51)、根据液压泵的负载压力运算限制卸载时的发动机的最大目标转速的第二目标转速的卸载时发动机最大转速运算部(52)、控制发动机转速使其与第一目标转速及第二目标转速中低的目标转速一致的转速控制机构、根据发动机的目标转速与实际发动机转速的偏差判定是否使发电电动机发挥发动机扭矩辅助作用的判定机构，在判定机构判定为发挥发动机扭矩辅助作用时，转速控制机构利用发电电动机的发动机扭矩辅助作用控制发动机转速使其与目标转速一致，以提高卸载时等高负载时的泵效率及发动机效率。

Description

发动机的控制装置
技术领域
本发明涉及通过发动机驱动液压泵时所使用的发动机的控制装置。
背景技术
以往，液压挖掘机、推土机、自卸卡车、轮式装载机等建筑机械中搭载有柴油发动机。
利用图9对以往的建筑机械100的概要结构进行说明。如图9所示，建筑机械100以作为柴油发动机的发动机2为驱动源来驱动液压泵3。液压泵3使用可变容量型液压泵，通过改变其斜板3a的倾转角等来使容量q(cc/rev)发生变化。从液压泵3以喷出压力PRP、流量Q(cc/min)喷出的压力油经由操作阀21～26供给到动臂缸31等的各液压促动器31～36。各操作阀21～26在各操作杆41、42的操作下工作。通过向各液压促动器31～36供给压力油，驱动各液压促动器31～36，使由与各液压促动器31～36连接的动臂、斗杆、铲斗构成的作业机、下部行驶体、上部旋转体工作。在建筑机械100工作期间，在作业机、下部行驶体、上部旋转体上施加的负载根据挖掘土质、行驶路坡度等不断变化。由此，液压设备(液压泵3)的负载(以下称液机负载)即施加给发动机2的负载发生变化。
发动机2的输出P(马力：kw)的控制通过调节向缸内喷射的燃料量来进行。该调节通过控制发动机1的燃料喷射泵上附设的调节器4来进行。作为调节器4，一般使用全速控制方式的调节器，根据负载调节发动机转速n和燃料喷射量(扭矩T)，以维持用燃料标度盘设定的目标发动机转速。即，调节器4增减燃料喷射量以消除目标转速和发动机转速之差。
图10表示发动机2的扭矩线图，横轴取发动机转速n(rpm：rev/min)，纵轴取扭矩T(N·m)。在图10中，用最大扭矩线R限定的区域表示发动机2能够输出的性能。调节器4控制发动机2，以使扭矩T不超过最大扭矩线R而达到废气烟界线，还使发动机转速n不超过高怠速转速nH而达到过旋转。在最大扭矩线R上的额定点V，发动机2的输出(马力)P达到最大。J表示液压泵3所吸收的马力为等马力的等马力曲线。
在用燃料标度盘设定最大目标转速时，调节器4在连接额定点V和高怠速点nH的最高速控制线Fe上进行调速。
随着液压泵3的负载变大，发动机2的输出和泵吸收马力平衡的匹配点在最高速控制线Fe上向额定点V侧移动。在匹配点向额定点V侧移动时，发动机转速n逐渐减小，在额定点V发动机转速n达到额定转速。
这样，在将发动机转速n固定在大致恒定的高转速进行作业时，存在燃料消耗率大(差)，泵效率低的问题。此外，燃料消耗率(以下称为能耗率)是指每千瓦时的燃料消耗量，是发动机2效率的一个指标。另外，泵效率是指用容积效率、扭矩效率限定的液压泵3的效率。
在图10中，M表示等能耗率曲线。在等能耗率曲线M的谷即M1能耗率最小，随着从能耗率最小点M1朝向外侧，能耗率变大。
从图10还可知，控制线Fe相当于等能耗率曲线M上能耗率比较大的区域。因此，以往的控制方法能耗率大(差)，在发动机效率上并不优选。
另一方面，采用可变容量型液压泵3时，一般来说，若是相同的喷出压力PRP，则泵容量q(斜板倾转角度)越大，容积效率、扭矩效率越高，泵效率越高。
另外，从下述(1)式还可知，若从液压泵3喷出的压力油的流量Q相同，则越使发动机2的转速n低，越能够增大泵容量q。因此，只要能够使发动机2低速化，就能够提高泵效率。
Q＝n·q…(1)
因而，为了提高液压泵3的泵效率，只要使发动机2在转速n低的低速区域内工作即可。
但是，从图10还可知，控制线F e相当于发动机2的高旋转区域。因此，以往的控制方法存在泵效率低的问题。
另外，若使发动机2在控制线Fe上工作，则高负载时发动机转速降低，所以有可能导致发动机停止。
相对于这种与负载无关地将发动机转速大致固定的控制方法，专利文献1中记载了一种根据杆操作量及负载使发动机转速变化的控制方法。
在该专利文献1中，如图10所示，设定通过能耗率最小点M1的目标发动机运转线L0。
并且，基于各操作杆41、42、43、44的操作量等，运算液压泵3的必要转速，并运算与该泵必要转速对应的第一发动机必要转速。另外，基于各操作杆41、42、43、44的操作量等，运算发动机必要马力，并算出与该发动机必要马力对应的第二发动机必要转速。在此，第二发动机必要转速作为图10的目标发动机运转线L0上的发动机转速而被算出。并且，控制发动机转速及发动机扭矩，以获得上述第一及第二发动机必要转速中大的发动机目标转速。
如图10所示，若沿着目标发动机运转线L0控制发动机2的转速，则能耗率、发动机效率、泵效率提高。这是因为，即使在输出相同马力，获得相同的要求流量时，与在控制线Fe上的点pt1处匹配相比，在相同的等马力线J上的点即目标发动机运转线L0上的点pt2处匹配的话，会从高旋转、低扭矩转移到低旋转、高扭矩，泵容量q变大，从而在接近等能耗率曲线M上的能耗率最小点M1的点处运转。另外，通过使发动机2在低旋转区域内工作，能够改善噪音，并改善发动机摩擦、泵卸载损耗等。
另外，在建筑机械领域，已经开发出了通过发电电动机辅助发动机的驱动力的混合动力方式的建筑机械，并且已经提出了多个专利申请。
例如，在专利文献2中，利用图10说明，沿着与用燃料标度盘设定的设定转速对应的控制线Fe0控制发动机2。求出与控制线Fe0和目标发动机运转线L0交叉形成的点A对应的目标转速nr，在发动机目标转速nr与当前的发动机转速n的偏差为正时，使发电电动机发挥电动作用，用发电电动机产生的扭矩辅助发动机2的驱动力，在上述偏差为负时，使发电电动机发挥发电作用，在蓄电器中蓄积电力。
【专利文献1】日本特开平11-2144号公报
【专利文献2】日本特开2003-28071号公报
另外，在专利文献2记载的发明中，沿着与用燃料标度盘设定的设定转速对应的控制线Fe0控制发动机2。在这种控制处理中，当作业机遇到坚硬的岩石等而成为高负载时，泵压力急剧上升，卸载阀工作，招致多余的能量损耗，所以在以往，通过液压泵的斜板的控制来改变泵容量，由此降低卸载流量。
但是，若为了降低卸载流量而减小泵容量，则产生泵效率下降的问题。另外，此时，由于发动机转速为高于最佳发动机转速的发动机转速，所以产生发动机的效率也差的问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题而提出，目的在于提供能够提高卸载时等高负载时的泵效率及发动机效率的发动机的控制装置。
为了解决上述问题，实现其目的，本发明的发动机的控制装置，其特征在于，包括：由发动机驱动的液压泵；被供给从所述液压泵喷出的压力油的液压促动器；操作各液压促动器的操作机构；通过发动机目标转速的设定标度盘设定所述发动机的第一目标转速的第一目标转速设定机构；随着所述液压泵的负载压力变高而运算限制发动机的最大目标转速的第二目标转速的第二目标转速运算机构；控制发动机转速使其与所述第一目标转速及所述第二目标转速中低的目标转速一致的转速控制机构。
另外，本发明的发动机的控制装置，根据上述发明，其特征在于，还包括：与所述发动机的输出轴连接的发电电动机；对所述发电电动机发出的电力进行蓄积并向发电电动机供给电力的蓄电器；控制机构，其在所述液压泵的负载压力从高的状态急速切换到低的状态时，在所述发动机的实际转速相对于所述目标转速上升到预先设定的值以上之前，对发动机转速进行控制，以借助所述发动发电机的发动机扭矩辅助作用使所述发动机的实际转速与所述目标转速相一致。
另外，本发明的发动机的控制装置，根据上述发明，其特征在于，还包括：与所述发动机的输出轴连接的发电电动机；对所述发电电动机发出的电力进行蓄积并向发电电动机供给电力的蓄电器；控制机构，其在所述第二目标转速随着所述液压泵的负载压力从高的状态向低的状态的减少而上升，使得所述发动机的实际转速比所述目标转速小预先设定的值时，在所述发动机的实际转速上升到比所述目标转速小预先设定的值的值以上之前，对发动机转速进行控制，以借助所述发动发电机的发动机扭矩辅助作用使所述发动机的实际转速与所述目标转速相一致。
在本发明的发动机的控制装置中，第一目标转速设定机构通过发动机目标转速的设定标度盘设定发动机的第一目标转速，第二目标转速运算机构随着液压泵的负载压力变高而运算限制发动机的最大目标转速的第二目标转速，转速控制机构控制发动机转速并降低发动机转速使其与所述第一目标转速及所述第二目标转速中低的目标转速一致，所以能够提高卸载时等高负载时的泵效率及发动机效率。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的建筑机械的概要结构的框图。
图2是表示图1所示的控制器的控制流程的图(其一)。
图3是表示图1所示的控制器的控制流程的图(其二)。
图4是表示有无辅助判定部的处理流程的图。
图5是说明发动机加速时没有调制处理情况下的动作的图。
图6是说明发动机加速时有调制处理情况下的动作的图。
图7是说明发动机减速时没有调制处理情况下的动作的图。
图8是说明发动机减速时有调制处理情况下的动作的图。
图9是表示以往的建筑机械的概要结构的框图。
图10是为了说明以往技术而使用的扭矩线图。
符号说明
1建筑机械
2发动机
3液压泵
4发动机控制器
5泵控制阀
6控制器
7～9液压传感器
10PTO轴
11发电电动机
12蓄电器
31～36液压促动器
41、42操作杆
43、44行驶杆
51发动机转速设定部
52卸载时发动机最大转速运算部
53最小值选择部
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明实施方式的发动机的控制装置。此外，在该实施方式中，说明对液压挖掘机等建筑机械上搭载的柴油发动机及液压泵进行控制的情况。
图1是表示本发明实施方式的建筑机械1的整体结构的图。该建筑机械1为液压挖掘机。
建筑机械1包括上部旋转体和下部行驶体，下部行驶体包括左右履带。在车体上安装有由动臂、斗杆、铲斗构成的作业机。在动臂缸31的驱动下动臂动作，在斗杆缸32的驱动下斗杆动作，在铲斗缸33的驱动下铲斗动作。另外，在行驶马达36及行驶马达35各自的驱动下，左履带及右履带分别旋转。另外，在旋转马达34的驱动下，回转机构被驱动，通过回转小齿轮、回转环等，上部旋转体旋转。
发动机2为柴油发动机，其输出(马力：kw)的控制通过调节向缸内喷射的燃料量来进行。该调节通过控制在发动机2的燃料喷射泵上附设的调节器来进行，发动机控制器4进行包括该调节器的控制在内的发动机的控制。
节流标度盘50是相对于控制器6设定发动机2的目标转速的标度盘，向控制器6输出表示该目标转速的信号Throttle。
控制器6向发动机控制器4输出用于使发动机转速达到目标转速ncom的旋转指令值，发动机控制器4增减燃料喷射量以获得目标转速n_com。另外，发动机控制器4向控制器6输出与发动机2相关的发动机数据eng_data。
发动机2的输出轴通过PTO轴10与发电电动机11的驱动轴连接。发电电动机11进行发电作用和电动作用。即，发电电动机11作为电动机(马达)工作，还作为发电机工作。另外，发电电动机11还作为使发动机2起动的起动器发挥作用。在起动开关接通时，发电电动机11发挥电动作用，使发动机2的输出轴以低旋转(例如400～500rpm)旋转，使发动机2起动。
发电电动机11由变换器13进行扭矩控制。变换器13如后所述，根据从控制器6输出的发电电动机指令值GEN_com对发电电动机11进行扭矩控制。
变换器13通过直流电源线与蓄电器12电连接。此外，控制器6以蓄电器12为电源进行动作。
蓄电器12由电容器或蓄电池等构成，对发电电动机11进行发电作用时发出的电力进行蓄积(充电)。另外，蓄电器12将该蓄电器12所蓄积的电力向变换器13供给。此外，在本说明书中，将作为静电蓄积电力的电容器或铅电池、镍氢电池、锂离子电池等蓄电池也包括在内统称为“蓄电器”。
在发动机2的输出轴上通过PTO轴10连接有液压泵3的驱动轴，通过发动机输出轴的旋转来驱动液压泵3。液压泵3为可变容量型液压泵，通过改变斜板的倾转角来使容量q(cc/rev)发生变化。
从液压泵3以喷出压力PRp、流量Q(cc/min)喷出的压力油分别向动臂用操作阀21、斗杆用操作阀22、铲斗用操作阀23、旋转用操作阀24、右行驶用操作阀25、左行驶用操作阀26供给。由液压传感器7检测泵喷出压力PRp，向控制器6输入液压检测信号。
从操作阀21～26输出的压力油分别向动臂缸31、斗杆缸32、铲斗缸33、旋转马达34、右行驶用行驶马达35、左行驶用行驶马达36供给。由此，动臂缸31、斗杆缸32、铲斗缸33、旋转马达34、行驶马达35、行驶马达36分别被驱动，动臂、斗杆、铲斗、上部旋转体、下部行驶体的左履带、右履带工作。
在建筑机械1的驾驶席前方的右侧、左侧分别设有作业·旋转用右操作杆41、作业·旋转用左操作杆42，并设有行驶用右操作杆43、行驶用左操作杆44。
作业·旋转用右操作杆41是用于使动臂、铲斗动作的操作杆，根据操作方向使动臂、铲斗动作，并以与操作量对应的速度使动臂、铲斗动作。
在操作杆41上设有检测操作方向、操作量的传感器45。传感器45向控制器6输入表示操作杆41的操作方向、操作量的杆信号。在操作杆41被向使动臂动作的方向操作时，根据操作杆41相对于中立位置的倾动方向、倾动量，向控制器6输入表示动臂提升操作量、动臂下降操作量的动臂杆信号Lb0。另外，在操作杆41被向使铲斗动作的方向操作时，根据操作杆41相对于中立位置的倾动方向、倾动量，向控制器6输入表示铲斗挖掘操作量、铲斗卸载操作量的铲斗杆信号Lbk。
在操作杆41被向使动臂动作的方向操作时，与操作杆41的倾动量对应的先导压力(PPC压力)PRbo施加给动臂用操作阀21的各先导口中的与杆倾动方向(动臂提升方向、动臂下降方向)对应的先导口21a。
同样，在操作杆41被向使铲斗动作的方向操作时，与操作杆41的倾动量对应的先导压力(PPC压力)PRbk施加给铲斗用操作阀23的各先导口中的与杆倾动方向(铲斗挖掘方向、铲斗卸载方向)对应的先导口23a。
作业·旋转用左操作杆42是用于使斗杆、上部旋转体动作的操作杆，根据操作方向使斗杆、上部旋转体动作，并且以与操作量对应的速度使斗杆、上部旋转体动作。
在操作杆42上设有检测操作方向、操作量的传感器46。传感器46向控制器6输入表示操作杆42的操作方向、操作量的杆信号。在操作杆42被向使斗杆动作的方向操作时，根据操作杆42相对于中立位置的倾动方向、倾动量，向控制器6输入表示斗杆挖掘操作量、斗杆卸载操作量的斗杆杆信号Lar。另外，在操作杆42被向使上部旋转体动作的方向操作时，根据操作杆42相对于中立位置的倾动方向、倾动量，向控制器6输入表示右旋转操作量、左旋转操作量的旋转杆信号Lsw。
在操作杆42被向使斗杆动作的方向操作时，与操作杆42的倾动量对应的先导压力(PPC压力)PRar施加给斗杆用操作阀22的各先导口中的与杆倾动方向(斗杆挖掘方向、斗杆卸载方向)对应的先导口22a。
同样，在操作杆42被向使上部旋转体动作的方向操作时，与操作杆42的倾动量对应的先导压力(PPC压力)PRsw施加给旋转用操作阀24的各先导口中的与杆倾动方向(右旋转方向、左旋转方向)对应的先导口24a。
行驶用右操作杆43、行驶用左操作杆44分别是用于使右履带、左履带动作的操作杆，根据操作方向使履带动作，并以与操作量对应的速度使履带动作。
与操作杆43的倾动量对应的先导压力(PPC压力)PRtr施加给右行驶用操作阀25的先导口25a。
由液压传感器9检测先导压力PRtr，向控制器6输入表示右行驶量的右行驶先导压力PRcr。同样，与操作杆44的倾动量对应的先导压力(PPC压力)PRtl施加给左行驶用操作阀26的先导口26a。由液压传感器8检测先导压力PRtl，向控制器6输入表示左行驶量的左行驶先导压力PRcl。
各操作阀21～26为流量方向控制阀，使阀柱沿着与对应的操作杆41～44的操作方向对应的方向移动，并且以使油路开口与操作杆41～44的操作量对应的开口面积的方式使阀柱移动。
泵控制阀5通过从控制器6输出的控制电流pc-epc动作，通过伺服活塞使泵控制阀5发生变化。
泵控制阀5控制液压泵3的斜板的倾转角，以使液压泵3的喷出压力PRp(kg/cm2)与液压泵3的容量q(cc/rev)之积不超过与控制电流pc-epc对应的泵吸收扭矩Tpcom。该控制被称作PC控制。
在发电电动机11上附设有检测发电电动机11当前的实际转速GEN_spd(rpm)即发动机2的实际转速的旋转传感器14。向控制器6输入表示由旋转传感器14检测的实际转速GEN_spd的信号。
另外，在蓄电器12上设有检测蓄电器12的电压BATT_volt的电压传感器15。向控制器6输入表示由电压传感器15检测的电压BATT_volt的信号。
另外，控制器6向变换器13输出发电电动机指令值GEN_com，使发电电动机11发挥发电作用或发挥电动作用。若从控制器6向变换器13输出用于使发电电动机11作为发电机动作的指令值GEN_com，则由发动机2产生的输出扭矩的一部分通过发动机输出轴传递给发电电动机11的驱动轴，吸收发动机2的扭矩而进行发电。并且，由发电电动机11产生的交流电力通过变换器13变换成直流电力，并通过直流电源线在蓄电器12中蓄积电力(充电)。
另外，若从控制器6向变换器13输出用于使发电电动机11作为电动机动作的指令值GEN_com，则变换器13以使发电电动机11作为电动机动作的方式进行控制。即，从蓄电器12输出电力(放电)，在蓄电器12中蓄积的直流电力通过变换器13变换成交流电力，供给发电电动机11，使发电电动机11的驱动轴旋转动作。由此，在发电电动机11产生扭矩，该扭矩通过发电电动机11的驱动轴传递给发动机输出轴，与发动机2的输出扭矩相加(辅助发动机2的输出)。该加和的输出扭矩被液压泵3吸收。
发电电动机11的发电量(吸收扭矩量)、电动量(辅助量：产生扭矩量)根据上述发电电动机指令值GEN_com的内容发生变化。
控制器6向包括调节器在内的发动机控制器4输出旋转指令值，以获得与当前液压泵3的负载对应的目标转速的方式增减燃料喷射量，并调节发动机2的转速n和扭矩T。
接着，对控制器6的控制处理进行说明。图2是表示控制器6的控制流程的图。
发动机目标转速设定部51根据与由节流标度盘50指示的发动机节流阀Throttle的值对应的发动机目标转速EngSpdCom的函数关系51a设定发动机目标转速EngSpdCom。此外，该函数关系51a存储在控制器6内的存储装置中。
另一方面，卸载时发动机最大转速部52被输入液压泵3的喷出压力PRp，运算相对于该液压泵3的喷出压力PRp的发动机最大转速EngMaxSpd。该发动机最大转速EngMaxSpd用于限制成为卸载状态的喷出压力PRp附近的发动机最大转速，发动机最大转速EngMaxSpd相对于液压泵3的喷出压力PRp的函数关系存储在控制器6内的存储装置中。
最小值选择部53选择从发动机目标转速设定部51输出的发动机目标转速EngSpdCom和从卸载时发动机最大转速部52输出的发动机最大转速EngMaxSpd中小的发动机目标转速，并输出该选择的发动机目标转速n_com。
控制器6向发动机控制器4输出用于使发动机转速n达到目标转速n_com的旋转指令值，发动机控制器4增减燃料喷射量，以获得发动机目标转速n_com。
在此，进一步参照图3及图4，说明建筑机械1的控制器6进行的辅助控制处理。
在图3所示的辅助控制处理中，输入由图2所示的最小值选择部53选择的发动机目标转速n_com。
此外，以下是在将发动机转速、发动机目标转速分别变换为发电电动机转速、发电电动机目标转速的基础上进行运算处理，但在下述说明中，也可以将发电电动机转速、发电电动机目标转速分别置换为发动机转速、发动机目标转速进行同样的运算处理来实施。
发电电动机目标转速运算部96通过下式运算与当前的发动机目标转速n_com对应的发电电动机11的目标转速Ngen_com。
Ngen_com＝ncom×K2…(4)
其中，K2是PTO轴10的减速比。
有无辅助判定部90基于发电电动机11的目标转速Ngen_com、由旋转传感器14检测的发电电动机11当前的实际转速GEN_spd和由电压传感器15检测的蓄电器12当前的电压BATT_volt，判定是否由发电电动机11辅助发动机2(有无辅助)。
有无辅助判定部90如图4所示，首先，由偏差运算部91运算发电电动机目标转速Ngen_com与发电电动机实际转速GEN_spd的偏差Δgen_spd。
接着，第一判定部92在发电电动机目标转速Ngen_com与发电电动机实际转速GEN_spd的偏差Δgen_spd达到第一阈值ΔGC1以上时，判定为使发电电动机11发挥电动作用，将辅助标志assist_flag置于T，在发电电动机目标转速Ngen_com与发电电动机实际转速GEN_spd的偏差Δgen_spd变为小于第一阈值ΔGC1的第二阈值ΔGC2以下时，判定为不使发电电动机11发挥电动作用(其中，根据需要使发电电动机11发挥发电作用，在蓄电器12中蓄积电力)，将辅助标志置于F。
另外，在发电电动机目标转速Ngen_com与发电电动机实际转速GEN_spd的偏差Δgen_spd变为第三阈值ΔGC3以下时，判定为使发电电动机11发挥发电作用，将辅助标志assist_flag置于T，在发电电动机目标转速Ngen_com与发电电动机实际转速GEN_spd的偏差Δgen_spd达到大于第三阈值ΔGC3的第四阈值ΔGC4以上时，判定为不使发电电动机11发挥发电作用(其中，根据需要使发电电动机11发挥发电作用，在蓄电器12中蓄积电力)，将辅助标志置于F。
这样，若转速偏差Δgen_spd以“+”符号大到一定程度以上时，使发电电动机11发挥电动作用来辅助发动机2，这是为了在当前的发动机转速与目标转速偏离时，使发动机转速迅速朝向发动机目标转速上升。
在此，例如，在液压泵的负载压力从高的状态向低的状态急速切换时，在发动机的实际转速相对于发动机的目标转速上升到预先设定的值以上之前，对发动机转速进行控制，以借助发动发电机的发动机扭矩辅助作用使发动机的实际转速与目标转速相一致。即，在液压泵的负载压力从高的状态向低的状态急速切换时，第四发动机目标转速变高，与实际转速的偏差变大，此时发挥发动机扭矩辅助作用。
此外，如上所述，在第四发动机目标转速随着液压泵的负载压力从高的状态向低的状态的减少而上升，使得发动机的实际转速比发动机的目标转速小预先设定的值时，在发动机的实际转速上升到比目标转速小预先设定的值的值以上之前，对发动机转速进行控制，以借助发动发电机的发动机扭矩辅助作用使发动机的实际转速与所述目标转速相一致。
另外，在转速偏差Δgen_spd以符号“-”大到一定程度以上时，使发电电动机11发挥发电作用并使发动机2发挥反向辅助作用，这是为了在发动机转速的减速时发挥发电作用，使发动机转速迅速降低，并使发动机2的能量再生。
另外，通过在第一阈值ΔGC1与第二阈值ΔGC2之间具有滞后，并且在第三阈值ΔGC3与第四阈值ΔGC4之间具有滞后，防止控制上的波动。
对于第二判定部93而言，在蓄电器12的电压BATT_volt收敛于规定范围BC1～BC4(BC2～BC3)内时，将辅助标志assist_flag置于T，处于规定范围外时，将辅助标志assist_flag置于F。
对于电压值BATT_volt，设定第一阈值BC1、第二阈值BC2、第三阈值BC3、第四阈值BC4。按照第一阈值BC1、第二阈值BC2、第三阈值BC3、第四阈值BC4的顺序增大。
在蓄电器12的电压值BATT_volt处于第三阈值BC3以下时，将辅助标志assist_flag置于T，在蓄电器12的电压值BATT_volt处于第四阈值BC4以上时，将辅助标志assist_flag置于F。另外，在蓄电器12的电压值BATT_volt处于第二阈值BC2以上时，将辅助标志assist_flag置于T，在蓄电器12的电压值BATT_volt处于第一阈值BC1以下时，将辅助标志assist_flag置于F。
这样，只是在蓄电器12的电压BATT_volt收敛于规定范围BC1～BC4(BC2～BC3)内时进行辅助，这是为了在规定范围外的低电压、高电压时不进行辅助，由此避免给蓄电器12带来的过充电或完全放电等不良影响。
另外，通过在第一阈值BC1与第二阈值BC2之间具有滞后，并且在第三阈值BC3与第四阈值BC4之间具有滞后，防止控制上的波动。
对于与电路94而言，在通过第一判定部92得到的辅助标志assist_flag和通过第二判定部93得到的辅助标志assist_flag均为T时，最终将辅助标志assist_flag的内容设为T，除此之外的情况，最终将辅助标志assist_flag的内容设为F。
辅助标志判定部95判定从有无辅助判定部90输出的辅助标志assist_flag的内容是否为T。
发电电动机指令值切换部87根据辅助标志判定部95的判定结果是否为T(F)，将需要施加给变换器13的发电电动机指令值GEN_com的内容切换为目标转速或目标扭矩。
发电电动机11通过变换器13由转速控制或扭矩控制进行控制。
在此，转速控制是指，作为发电电动机指令值GEN_com施加目标转速，以获得目标转速的方式对发电电动机11的转速进行调节的控制。另外，扭矩控制是指，作为发电电动机指令值GEN_com施加目标扭矩，以获得目标扭矩的方式对发电电动机11的扭矩进行调节的控制。
调制处理部97运算并输出发电电动机11的目标转速。另外，发电电动机扭矩运算部68运算并输出发电电动机11的目标扭矩。
即，调制处理部97输出对于通过发电电动机目标转速运算部96得到的发电电动机目标转速Ngen_com，按照特性97a实施了调制处理的转速Ngen_com。不是直接输出从发电电动机目标转速运算部96输入的发电电动机目标转速Ngen_com，而是在时间t的范围内使转速逐渐增大，达到从发电电动机目标转速运算部96输入的发电电动机目标转速Ngen_com。
参照图5～图8所示的扭矩线图，相对于没有进行调制处理的情况来说明进行了调制处理时的效果。
图5是说明发动机加速时没有调制处理的情况下的调节器动作的图，图6是说明发动机加速时有调制处理的情况下的调节器动作的图。图7是说明发动机减速时没有调制处理的情况下的调节器动作的图，图8是说明发动机减速时有调制处理的情况下的调节器动作的图。作为调节器使用机械调节器时，存在相比实际的发动机转速，调节器指定的转速慢的问题。
如图5及图6所示，考虑液压泵3的负载大时，从低旋转的匹配点P0向高旋转侧使发动机2加速的情况。在图5及图6中，P2对应发动机扭矩，在发动机扭矩上加上辅助量的扭矩所得的扭矩成为发动机2和发电电动机11合在一起的全扭矩P3。P1对应泵吸收扭矩，在泵吸收扭矩上加上加速扭矩所得的扭矩对应于全扭矩P3。
如图5所示没有调制处理的情况下，产生与发动机目标转速和发动机实际转速的偏差对应的辅助扭矩。在偏差大时，与该大的偏差对应地，发电电动机11所带来的辅助扭矩变大。因此，与调节器的动作相比，发动机2快速加速，实际转速变得比调节器指定的转速大。在发动机2快速加速时，在调节器的调节下，燃料喷射量减少，发动机扭矩减小。因此，尽管发动机2由发电电动机11进行辅助，但发动机2仍然产生摩擦，造成发动机2的加速度无法提高。因此，在使燃料喷射量减少、发动机扭矩减小的同时，发动机2发生损耗，发动机2产生加速，导致造成能量损耗且发动机2加速不充分的结果。
与之相对，如图6所示有调制处理的情况下，对发动机目标转速实施调制处理，发动机目标转速和发动机实际转速的偏差变小，与之对应地，由发电电动机11产生小的辅助扭矩。因此，调节器的动作追随发动机2的加速，调节器指定的转速与实际转速一致。因此，能量损耗减少，发动机2充分加速。
接着，对使发动机2减速的情况进行说明。如图7及图8所示，考虑在液压泵3的负载大时，从高旋转的匹配点P0向低旋转侧使发动机2减速的情况。
在图7及图8中，P2对应于发动机扭矩，在发动机扭矩上加上再生扭矩所得的扭矩成为发动机2和发电电动机11合在一起的全扭矩P3。P1对应于泵吸收扭矩，在泵吸收扭矩上加上减速扭矩所得的扭矩对应于全扭矩P3。
如图7所示没有调制处理的情况下，产生与发动机目标转速和发动机实际转速的偏差对应的再生扭矩。在偏差大时，与该大的偏差对应地，发电电动机11所带来的再生扭矩变大。因此，与调节器的动作相比，发动机2快速减速，实际转速变得比调节器指定的转速小。在发动机2快速减速时，在调节器的调节下，燃料喷射量增加，发动机扭矩增大。因此，在发动机2增加扭矩的同时，发电电动机11进行发电，发动机2减速。其结果，发动机2提高扭矩，同时通过发电电动机11将增加的发动机能量回收，发动机2减速，造成进行无端的发电，无端地耗费燃料。
与之相对，如图8所示有调制处理的情况下，对发动机目标转速实施调制处理，发动机目标转速和发动机实际转速的偏差变小，与之对应地，由发电电动机11产生小的再生扭矩。因此，调节器的动作追随发动机2的减速，调节器指定的转速与实际转速一致。因此，发动机2的扭矩变负，通过发电电动机11将发动机2的速度能量回收，同时发动机2减速。因此，不会导致无端的能量消耗，能够有效地使发动机2减速。
发电电动机扭矩运算部68基于由电压传感器15检测的蓄电器12当前的电压BATT_volt，运算与电压BATT_volt对应的目标扭矩Tgen_com。
在存储装置中以数据表形式存储有带有滞后的函数关系68a，该滞后是指根据蓄电器12的电压BATT_volt的上升68b，目标扭矩Tgen_com减小，根据蓄电器12的电压BATT_volt的下降68c，目标扭矩Tgen_com增大。该函数关系68a是为了通过调节发电电动机11的发电量而将蓄电器12的电压值维持在期望的范围内而设定的。
发电电动机扭矩运算部68按照函数关系68a输出与蓄电器12当前的电压BATT_volt对应的目标扭矩T_gencom。
在由辅助标志判定部95判定辅助标志assit_flag的内容为T时，发电电动机指令值切换部87切换到调制处理部97侧，从调制处理部97输出的发电电动机目标转速Ngen_com作为发电电动机指令值GEN_com向变换器13输出，发电电动机11被进行转速控制，使发电电动机11发挥电动作用或发电作用。
另外，在由辅助标志判定部95判定辅助标志assit_flag的内容为F时，发电电动机指令值切换部87切换到发电电动机扭矩运算部68侧，从发电电动机扭矩运算部68输出的发电电动机目标扭矩Tgen_com作为发电电动机指令值GEN_com向变换器13输出，发电电动机11被进行扭矩控制，使发电电动机11发挥发电作用。
泵吸收扭矩指令值切换部88根据辅助标志判定部95的判定结果是否为T(F)，将需要施加给控制电流运算部67的泵目标吸收扭矩T的内容切换为第一泵目标吸收扭矩Tp_com1或第二泵目标吸收扭矩Tp_com2。
第一泵目标吸收扭矩Tp_com1由第一泵目标吸收扭矩运算部66(与图2所示的泵吸收扭矩运算部66相同的结构)运算。
即，第一泵目标吸收扭矩Tpcom1被赋予图11的扭矩线图上的第一目标扭矩线L1上的扭矩值。第一目标扭矩线L1设定成随着发动机目标转速n的降低、液压泵3的目标吸收扭矩Tp_com1变小的目标扭矩线。
第二泵目标吸收扭矩Tpcom2由第二泵目标吸收扭矩运算部85运算。即，第二泵目标吸收扭矩Tp_com2被赋予第二目标扭矩线L12上的扭矩值，该第二目标扭矩线L12相对于图11的扭矩线图上的第一目标扭矩线L1，在低旋转区域泵目标吸收扭矩变大。
第一泵目标吸收扭矩运算部66运算与发动机目标转速ncom对应的液压泵3的第一泵目标吸收扭矩Tpcom1。
在存储装置中以数据表形式存储有随着发动机目标转速ncom的增加、液压泵3的第一目标吸收扭矩Tp_com1增加的函数关系66a。该函数66a是与图19所示的扭矩线图上的第一目标扭矩线L1对应的曲线。
图19表示发动机2的扭矩线图，横轴取发动机转速n(rpm；rev/min)，纵轴取扭矩T(N·m)。函数66a与图9所示的扭矩线图上的目标扭矩线L1对应。
第一泵目标吸收扭矩运算部66按照函数关系66a运算与当前的发动机目标转速ncom对应的第一泵目标吸收扭矩Tp_com1。
第二泵目标吸收扭矩运算部85运算与发电电动机转速GEN_spd(发动机实际转速)对应的液压泵3的第二泵目标吸收扭矩Tp_com2。
在存储装置中以数据表形式存储有液压泵3的第二目标吸收扭矩Tp_com2根据发电电动机转速GEN_spd(发动机实际转速)变化的函数关系85a。该函数85a是与图9所示的扭矩线图上的第二目标扭矩线L12对应的曲线，相对于第一目标扭矩线L1，具有在低旋转区域泵目标吸收扭矩变大的特性。例如，第二目标扭矩线L12是与等马力线相当的曲线，能够采用随着发动机转速的上升，扭矩降低的特性。
第二泵目标吸收扭矩运算部85按照函数关系85a运算与当前的发电电动机转速GEN_spd(发动机实际转速)对应的第二泵目标吸收扭矩Tp_com2。
在由辅助标志判定部95判定辅助标志assit_flag的内容为T时，泵吸收扭矩指令值切换部88切换到第二泵目标吸收扭矩运算部85侧，从第二泵目标吸收扭矩运算部85输出的第二泵目标吸收扭矩Tp_com2作为泵目标吸收扭矩Tp_com向后级的滤波处理部89输出。
另外，在由辅助标志判定部95判定辅助标志assit_flag的内容为F时，泵吸收扭矩指令值切换部88切换到第一泵目标吸收扭矩运算部66侧，从第一泵目标吸收扭矩运算部66输出的第一泵目标吸收扭矩Tp_com1作为泵目标吸收扭矩Tp_com向后级的滤波处理部89输出。
如上所述，泵吸收扭矩指令值切换部88切换液压泵3的目标吸收扭矩Tp_com1、Tp_com2，也就是说图9的目标扭矩线L1、L12的选择。
在切换了目标扭矩线L1、L12的选择时，滤波处理部89进行从切换前的目标扭矩线(例如第二目标扭矩线L12)上的泵目标吸收扭矩(第二泵目标吸收扭矩Tp_com2)向切换后的目标扭矩线(第一目标扭矩线L1)上的泵目标吸收扭矩(第二泵目标吸收扭矩Tp_com1)逐渐变化的滤波处理。
即，在切换了目标扭矩线L1、L12的选择时，滤波处理部89输出按照特性89a实施了滤波处理的目标扭矩值Tp_com。在切换了目标扭矩线L1、L12的选择时，不是从切换前的目标扭矩线(例如第二目标扭矩线L12)上的泵目标吸收扭矩(第二泵目标吸收扭矩Tp_com2)向切换后的目标扭矩线(第一目标扭矩线L1)上的泵目标吸收扭矩(第二泵目标吸收扭矩Tp_com1)直接切换并输出，而是随着时间t逐渐地从切换前的目标扭矩线(第二目标扭矩线L12)上的泵目标吸收扭矩(第二泵目标吸收扭矩Tp_com2)平滑地到达切换后的目标扭矩线(第一目标扭矩线L1)上的泵目标吸收扭矩(第二泵目标吸收扭矩Tp_com1)。
结合图9说明如下：从第二目标扭矩线L12上的点G处的第二泵目标吸收扭矩Tp_com2向第一目标扭矩线L1上的点H处的第一泵目标吸收扭矩Tp_com2逐渐地随时间变化。
由此，能够抑制扭矩的急剧变化给操作员及车体带来的冲击，并能够消除操作感觉上的不谐调感。
既可以在辅助标志判定部95的判定结果从T切换到F时和上述判定结果从F切换到T时的两种情况下进行滤波处理，也可以只在进行任一方切换时进行滤波处理。特别是，在辅助标志判定部95的判定结果从T切换到F，且从第二目标扭矩线L12切换到第一目标扭矩线L1时，如果不进行滤波处理，则多数情况下扭矩急剧降低，给操作员带来很大程度的操作感觉的不谐调感。因此，在判定结果从T切换到F且从第二目标扭矩线L12切换到第一目标扭矩线L1时，优选实施滤波处理。
从滤波处理部89输出的泵目标吸收扭矩Tp_com被施加给控制电流运算部67。控制电流运算部67运算与泵目标吸收扭矩Tp_com对应的控制电流pc-epc。
在存储装置中以数据表形式存储有随着泵目标吸收扭矩Tp_com的增加、控制电流pc-epc增加的函数关系67a。
控制电流运算部67按照函数关系67a运算与当前的泵目标吸收扭矩Tp_com对应的控制电流pc-epc。
从控制器6向泵控制阀5输出控制电流pc-epc，通过伺服活塞使泵控制阀5发生变化。泵控制阀5对液压泵3的斜板的倾转角进行PC控制，使液压泵3的喷出压力PRp(kg/cm2)与液压泵3的容量q(cc/rev)之积不超过与控制电流pc-epc对应的泵吸收扭矩Tp_com。
在该实施方式中，在成为卸载状态时，不是限制泵吸收扭矩，而是进行降低发动机转速的控制。此时，由于能够获得与限制泵吸收扭矩时同等的泵输出，并且降低发动机转速，所以不会降低泵效率，发动机效率也良好，因而能够实现节能化，且改善噪音。
特别是，由于在卸载时的高负载压力状态下降低发动机转速，所以发动机目标转速与实际发动机转速的偏差变大，转移到卸载释放状态后，虽然发动机目标转速随即上升，但实际发动机转速保持低的状态，实际发动机转速转移到发动机目标转速需要时间。在该实施方式中，由于在产生了该大的偏差时进行辅助控制，因此能够迅速地使实际发动机转速复原到发动机目标转速，能够在基本感觉不到作业量降低的情况下进行作业。
此外，该实施方式还能够应用于搭载了用电动促动器使建筑机械1的上部旋转体旋转动作的电动旋转系统的建筑机械。

Claims (3)

1.一种发动机的控制装置，其特征在于，包括：
由发动机驱动的液压泵；
被供给从所述液压泵喷出的压力油的液压促动器；
操作各液压促动器的操作机构；
通过发动机目标转速的设定标度盘设定所述发动机的第一目标转速的第一目标转速设定机构；
随着所述液压泵的负载压力变高而运算限制发动机的最大目标转速的第二目标转速的第二目标转速运算机构；
控制发动机转速使其与所述第一目标转速及所述第二目标转速中低的目标转速一致的转速控制机构。
2.根据权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，还包括：
与所述发动机的输出轴连接的发电电动机；
对所述发电电动机发出的电力进行蓄积并向发电电动机供给电力的蓄电器；
控制机构，其在所述液压泵的负载压力从高的状态急速切换到低的状态时，在所述发动机的实际转速相对于所述目标转速上升到预先设定的值以上之前，对发动机转速进行控制，以借助所述发动发电机的发动机扭矩辅助作用使所述发动机的实际转速与所述目标转速相一致。
3.根据权利要求1所述的发动机的控制装置，其特征在于，还包括：
与所述发动机的输出轴连接的发电电动机；
对所述发电电动机发出的电力进行蓄积并向发电电动机供给电力的蓄电器；
控制机构，其在所述第二目标转速随着所述液压泵的负载压力从高的状态向低的状态的减少而上升，使得所述发动机的实际转速比所述目标转速小预先设定的值时，在所述发动机的实际转速上升到比所述目标转速小预先设定的值的值以上之前，对发动机转速进行控制，以借助所述发动发电机的发动机扭矩辅助作用使所述发动机的实际转速与所述目标转速相一致。
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