CN103080512B - 作业机械的发动机控制装置及其发动机控制方法 - Google Patents

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Abstract

为了实现燃料效率及泵效率的改善，且通过发电机对发动机的辅助作用充分确保作业机的响应性，在目标匹配转速np1与当前的发动机转速n的偏差Δn为规定值以上时判定为需要辅助，在判定为需要辅助的时刻t1后的规定期间T1内，将目标辅助转速AN设定为比目标匹配转速np1大的高旋转目标匹配转速hAN，然后设定成逐渐接近目标匹配转速np1的目标辅助转速AN，向以使发动机转速n成为目标辅助转速AN的方式对发动机的输出进行辅助的发电机输出辅助转矩指令值而控制发动机转速n。

Description

作业机械的发动机控制装置及其发动机控制方法
技术领域
本发明涉及包括液压挖掘机、推土机、自卸汽车、轮式装载机等建设机械在内的作业机械的发动机控制装置及其发动机控制方法。
背景技术
在用于作业机械的柴油发动机(以下，称为发动机)的发动机控制中，当作业机械的操作员任意设定在驾驶室内设置的燃料调整标度盘(节流标度盘)时，发动机控制器向燃料喷射系统输出用于将与设定值对应的燃料喷射量向发动机喷射的控制信号。而且，发动机控制器为了维持由燃料调整标度盘(节流标度盘)设定的发动机目标转速，将与安装在作业机械上的作业机的负载变动对应的控制信号向燃料喷射系统输出，对发动机转速进行调整。另外，发动机控制器或者泵控制器算出与发动机目标转速对应的液压泵的目标吸收转矩。该目标吸收转矩设定成使发动机的输出马力和液压泵的吸收马力达到平衡。
利用图26对通常的发动机控制进行说明。发动机被控制成不会超过由发动机的最大输出转矩线P1和被最大的发动机转速制约的发动机下降线Fe构成的发动机输出转矩线TL。而且，例如在作业机械为液压挖掘机等的情况下，发动机控制器根据为了进行上部回旋体的回旋动作或作业机的动作而被操作的操作杆的操作量和作业机等的负载，生成用于使发动机转速变化的控制信号。例如，当在发动机目标转速设定成N2的状态下进行砂土等的挖掘操作时，发动机从空转动作时的发动机转速(空转转速N1)转移到发动机目标转速N2。此时，当燃料喷射系统接收到来自发动机控制器的控制信号而对应于上述转移向发动机喷射燃料，作业机进行动作等造成负载增加时，以使发动机转速和发动机输出转矩到达与可变容量型液压泵(典型如斜板式液压泵)的泵吸收转矩线PL和发动机输出转矩线TL的交点相当的匹配点M1的方式，使发动机转速产生转移。需要说明的是，在额定点P，发动机输出达到最大。
在此，存在为了改善发动机的燃料效率及液压泵的泵效率而如图27所示设置穿过燃料消耗率良好的区域的目标发动机运转线(目标匹配轨迹)ML，将发动机输出和泵吸收转矩的匹配点设置在该目标匹配轨迹ML上的发动机控制装置。在图27中，曲线M表示发动机的等燃料效率曲线，越往曲线M的中心(眼球(M1))，燃料消耗率越优。另外，曲线J表示被液压泵吸收的马力成为等马力的等马力曲线。因此，在想要得到相同的马力时，与在发动机下降线Fe上的匹配点pt1匹配相比，在目标匹配轨迹ML上的匹配点pt2匹配时燃料消耗率更优。另外，液压泵的流量Q是发动机转速n和泵容量q之积(Q＝n·q)，如果想要得到相同的工作油流量，则降低发动机转速而使泵容量增大在泵效率方面更优。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2007-218111号公报
发明内容
【发明想要解决的问题】
另一方面，在混合动力液压挖掘机等建设机械中，存在将上部回旋体用电动回旋马达进行驱动的类型。在混合动力液压挖掘机中，从电容器等蓄电装置向该电动回旋马达供给电力(放电)而使上部回旋体回旋加速，在使上部回旋体回旋减速时利用电动回旋马达的再生向电容器供给电力(充电)，因此与以往的液压挖掘机相比，实现了较低的燃料消耗率。进而，在混合动力液压挖掘机中，响应作业机的负载等，使由发动机的驱动带动驱动的发电机发挥发电作用(发电开启)，将由发电机发出的电力向电容器供给(充电)，或者将由发电机发出的电力向电动回旋马达供给而用于电动回旋马达的回旋加速。另外，发电机根据混合动力液压挖掘机的负载进行对发动机的输出进行补充的辅助作用，实现较低的燃料消耗率。
在此，如图28所示，开始作业机动作之前的发动机转速处于匹配点MP0，为较低的空转转速，处于低负载，液压泵的斜板角也较小，泵容量在最低的状态。在从该状态开始作业机动作时，液压泵的泵容量无法立即变大而是逐渐变大，所以需要立刻增大发动机转速来确保从液压泵喷出的工作油的喷出量。例如，需要增大到由区域E1表示的目标无负载最大转速np2附近的发动机转速。但是，为了改善燃料效率及泵效率，目标匹配转速(目标辅助转速)np1被控制成使发动机转速成为较低的转速。因此，随着发动机负载的增大，如箭头A1所示，在发动机转速还没有达到足够大时，发动机转速到达目标辅助转速np1而稳定。其结果，考虑到存在以下问题，即，无论发电机是否进行了发动机的辅助，都无法从液压泵向作业机的液压促动器(液压驱动缸)充分供给工作油，从而无法充分确保作业机的响应性。
作为解决该问题的对策，可以考虑设定较高的目标辅助转速。例如，如图29所示，若将被无负载最大转速np2制约的下降线DL和目标匹配轨迹ML的交点处的转速np2’设定成目标辅助转速，则由于是伴随着较高的发动机转速驱动液压泵，所以作业机的响应性良好。也就是说，随着发动机负载的增大，如箭头A2所示，发动机输出从匹配点MP0向匹配点MP4变化。但是，由于目标辅助转速np2’下的匹配点MP4位于高输出的位置，发电机持续进行对发动机的辅助，所以存在消耗了与转矩增大量ΔT相当的无用的能量的问题。
本发明鉴于上述情况而实现，目的在于提供一种能够实现燃料效率及泵效率的改善，且通过发电机对发动机的辅助作用充分确保作业机的响应性的作业机械的发动机控制装置及其发动机控制方法。
【用于解决问题的手段】
为了解决上述的问题实现目的，本发明的作业机械的发动机控制装置的特征在于，具备：发动机；发电机，其对所述发动机的输出进行辅助；检测单元，其对作业机械的运转状态进行检测；无负载最大转速运算单元，其基于所述运转状态，运算负载去除时最大限度提高的发动机的转速即无负载最大转速；目标匹配转速运算单元，其基于所述运转状态，在所述无负载最大转速之外运算施加负载时提高的发动机的转速即目标匹配转速；发动机目标输出运算单元，其基于所述运转状态，运算能够最大限度输出的发动机目标输出；发动机控制单元，其在所述发动机目标输出的限制下，在所述无负载最大转速和所述目标匹配转速之间控制发动机转速；辅助判定单元，其在所述目标匹配转速和当前的发动机转速的偏差为规定值以上时判定为需要辅助；辅助转速设定单元，其在判定为需要辅助之后，将目标辅助转速设定为比所述目标匹配转速大的预先确定的上限的目标辅助转速，然后设定为逐渐接近所述目标匹配转速的目标辅助转速，所述发动机控制单元以使所述发动机转速成为所述目标辅助转速的方式向所述发电机输出辅助转矩指令值而控制该发动机转速。
另外，本发明的作业机械的发动机控制装置在上述的发明的基础上，其特征在于，所述辅助转速设定单元在判定为需要所述辅助的时刻后的规定时间内，将所述目标辅助转速设定为上限的目标辅助转速，经过规定时间后，将所述目标辅助转速设定为使发动机转速以规定的转速减少率减少到所述目标匹配转速的目标辅助转速。
另外，本发明的作业机械的发动机控制装置在上述的发明的基础上，其特征在于，具备基于所述检测单元的检测结果运算发动机负载的负载运算单元，所述辅助转速设定单元在所述上限的目标辅助转速以下进行与所述发动机负载的增加对应地减少所述目标辅助转速的设定。
另外，本发明的作业机械的发动机控制装置在上述的发明的基础上，其特征在于，所述上限的目标辅助转速是所述无负载最大转速的下降线和目标匹配轨迹的交点处的发动机转速。
另外，本发明的作业机械的发动机控制装置在上述的发明的基础上，其特征在于，所述偏差的规定值根据作业机械的运转状态来确定。
另外，本发明的作业机械的发动机控制方法的特征在于，包括：检测步骤，对作业机械的运转状态进行检测；无负载最大转速运算步骤，基于所述运转状态，运算负载去除时最大限度提高的发动机的转速即无负载最大转速；目标匹配转速运算步骤，基于所述运转状态，在所述无负载最大转速之外运算施加负载时提高的发动机的转速即目标匹配转速；发动机目标输出运算步骤，基于所述运转状态，运算能够最大限度输出的发动机目标输出；发动机控制步骤，在所述发动机目标输出的限制下，在所述无负载最大转速和所述目标匹配转速之间控制发动机转速；辅助判定步骤，在所述目标匹配转速和当前的发动机转速的偏差为规定值以上时判定为需要辅助；辅助转速设定步骤，在判定为需要辅助之后，将目标辅助转速设定为比所述目标匹配转速大的上限的目标辅助转速，然后设定为逐渐接近所述目标匹配转速的目标辅助转速，在所述发动机控制步骤中，向以使所述发动机转速成为所述目标辅助转速的方式对发动机的输出进行辅助的发电机输出辅助转矩指令值而控制该发动机转速。
另外，本发明的作业机械的发动机控制方法在上述的发明的基础上，其特征在于，在所述辅助转速设定步骤中，在判定为需要所述辅助的时刻后的规定时间内，将所述目标辅助转速设定为上限的目标辅助转速，在经过规定时间后，将所述目标辅助转速设定为使发动机转速以规定的转速减少率减少到所述目标匹配转速的目标辅助转速。
另外，本发明的作业机械的发动机控制方法在上述的发明的基础上，其特征在于，包括基于所述检测单元的检测结果运算发动机负载的负载运算步骤，在所述辅助转速设定步骤中，在所述上限的目标辅助转速以下，进行与所述发动机负载的增加对应地减少所述目标辅助转速的设定。
根据本发明，在判定为需要对发动机进行辅助之后，将目标辅助转速设定为比目标匹配转速大的预先确定的上限的目标辅助转速，然后设定为逐渐接近所述目标匹配转速的目标辅助转速，以使发动机转速成为所述目标辅助转速的方式向发电机输出辅助转矩指令值而控制该发动机转速，所以能够实现燃料效率及泵效率的改善，同时通过发电机的辅助作用能够充分确保作业机的响应性。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的混合动力液压挖掘机的整体构成的立体图。
图2是表示图1所示的混合动力液压挖掘机的控制系统的构成的示意图。
图3是对基于控制器实现的发动机控制内容进行说明的转矩线图。
图4是对基于控制器实现的发动机控制内容进行说明的转矩线图。
图5是表示基于控制器实现的整体控制流程的图。
图6是表示图5所示的无负载最大转速运算模块的详细控制流程的图。
图7是表示图5所示的发动机最小输出运算模块的详细控制流程的图。
图8是表示图5所示的发动机最大输出运算模块的详细控制流程的图。
图9是表示图5所示的发动机目标输出运算模块的详细控制流程的图。
图10是表示图5所示的匹配最小转速运算模块的详细控制流程的图。
图11是表示图5所示的目标匹配转速运算模块的详细控制流程的图。
图12是表示图5所示的发动机转速指令值运算模块的详细控制流程的图。
图13是表示图5所示的泵吸收转矩指令值运算模块的详细控制流程的图。
图14是对基于控制器实现的发动机控制内容进行说明的转矩线图。
图15是表示发电开启/关闭时的目标匹配转速的设定状态的转矩线图。
图16是表示以往的发动机控制中的泵偏差所造成的发动机输出偏差的状态的转矩线图。
图17是表示本发明的实施方式中的泵偏差所造成的发动机输出偏差的状态的转矩线图。
图18是表示以往的发动机控制中的过渡时的发动机输出转移状态的转矩线图。
图19是表示本发明的实施方式中的过渡时的发动机输出转移状态的转矩线图。
图20是表示判定辅助状态的流程的图。
图21是表示本发明的实施方式的作业机动作开始时的辅助控制的时序图。
图22是表示图21所示的辅助控制下的发动机的动作点的变化的转矩线图。
图23是表示目标辅助转速的设定控制流程的图。
图24是表示根据目标辅助转速运算辅助转矩的流程的图。
图25是表示目标辅助转速之外的设定控制流程的图。
图26是对以往的发动机控制进行说明的转矩线图。
图27是对采用了目标匹配轨迹的以往的发动机控制进行说明的转矩线图。
图28是表示作业机动作开始时的以往的辅助控制下的发动机的动作点的转矩线图。
图29是表示作业机动作开始时的以往的其他的辅助控制下的发动机的动作点的转矩线图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。
[整体构成]
首先，图1及图2表示作为作业机械的一个例子的混合动力液压挖掘机1的整体构成。该混合动力液压挖掘机1具备车辆主体2和作业机3。车辆主体2具有下部行驶体4和上部回旋体5。下部行驶体4具有一对行驶装置4a。各行驶装置4a具有履带4b。各行驶装置4a通过右行驶马达及左行驶马达(行驶马达21)驱动履带4b而使混合动力液压挖掘机1行驶或者回旋。
上部回旋体5可回旋地设置在下部行驶体4上，通过回旋马达24的驱动而回旋。另外，在上部回旋体5上设有驾驶室6。上部回旋体5具有燃料罐7、工作油罐8、发动机室9和平衡重10。燃料罐7贮存用于对发动机17进行驱动的燃料。工作油罐8贮存从液压泵18向大臂(boom)驱动缸14等液压驱动缸、行驶马达21等液压设备喷出的工作油。发动机室9收纳发动机17、液压泵18等设备。平衡重10配置在发动机室9的后方。
作业机3安装在上部回旋体5的前部中央位置，具有大臂11、小臂(arm)12、铲斗13、大臂驱动缸14、小臂驱动缸15及铲斗驱动缸16。大臂11的基端部可旋转地与上部回旋体5连结。另外，大臂11的前端部与小臂12的基端部可旋转地连结。小臂12的前端部与铲斗13可旋转地连结。大臂驱动缸14、小臂驱动缸15及铲斗驱动缸16是通过从液压泵18喷出的工作油驱动的液压驱动缸。大臂驱动缸14使大臂11动作。小臂驱动缸15使小臂12动作。铲斗驱动缸16使铲斗13动作。
在图2中，混合动力液压挖掘机1具有作为驱动源的发动机17、液压泵18、发电机19。作为发动机17使用柴油发动机，作为液压泵18使用可变容量型液压泵(例如斜板式液压泵)。在发动机17的输出轴上机械地结合有液压泵18及发电机19，通过对发动机17进行驱动来驱动液压泵18及发电机19。需要说明的是，发电机19既可以与发动机17的输出轴机械地直接连结，也可以经由在发动机17的输出轴上施加的带或链等传动单元旋转驱动。作为液压驱动系统，具有控制阀20、大臂驱动缸14、小臂驱动缸15、铲斗驱动缸16、行驶马达21等，液压泵18作为液压源而对上述设备进行驱动。
电动驱动系统具备电容器22、逆变器23及回旋马达24。由发电机19发出的电力或者从电容器22放出的电力经由电缆向回旋马达24供给而使上部回旋体5回旋。即，回旋马达24通过从发电机19供给(发电)的电能或从电容器22供给(放电)的电能牵引作用而进行回旋驱动，回旋减速时，回旋马达24通过再生作用而将电能向电容器22供给(充电)。作为该发电机19，例如使用SR(开关磁阻马达)马达。发电机19与发动机17的输出轴机械地结合，通过发动机17的驱动使发电机19的转子轴旋转。电容器22例如使用双电荷层电容器。也可以代替电容器22采用镍氢电池或锂离子电池。在回旋马达24上设有旋转传感器25，对回旋马达24的旋转速度进行检测，并将其变换为电信号，向逆变器23内设置的混合动力控制器23a输出。作为回旋马达24，例如使用埋入磁铁同步电动机。作为旋转传感器25，例如使用分解器或旋转式编码器等。需要说明的是，混合动力控制器23a由CPU(数值运算处理器等运算装置)或存储器(存储装置)等构成。混合动力控制器23a接收到在发电机19、回旋马达24、电容器22及逆变器23上配备的热敏电阻或热电偶等温度传感器所检测到的检测值的信号，对电容器22等各设备的过升温进行管理，并且进行电容器22的充放电控制、发电机19对发电·发动机的辅助控制、回旋马达24的牵引·再生控制。
液压驱动系统及电动驱动系统根据设置在车辆主体2上的驾驶室6中设置的作业机杆、行驶杆、回旋杆等操作杆26的操作进行驱动。操作杆26的操作量由杆操作量检测部27变换成电信号。杆操作量检测部27由压力传感器构成。压力传感器检测出与操作杆的操作对应地产生的先导液压，将压力传感器输出的电压等换算成杆操作量而求出杆操作量。杆操作量作为电信号向泵控制器33输出。需要说明的是，在操作杆26为电气式杆的情况下，杆操作量检测部27由电位器等电气检测单元构成，将与杆操作量对应地产生的电压等换算成杆操作量而求出杆操作量。
在驾驶室6内设有燃料调整标度盘(节流标度盘)28及模式切换部29。燃料调整标度盘(节流标度盘)28是用于对向发动机17供给的燃料供给量进行设定的开关，燃料调整标度盘(节流标度盘)28的设定值被变换成电信号而向发动机控制器30输出。
发动机控制器30由CPU(数值运算处理器)等运算装置或存储器(存储装置)构成。发动机控制器30基于燃料调整标度盘(节流标度盘)28的设定值生成控制指令的信号，共轨控制部32接收控制信号，调整向发动机17喷射的燃料喷射量。即，发动机17是可实现共轨式的电子控制的发动机，通过对燃料喷射量进行适当控制而能够发出作为目标的输出，能够自由地设定某一瞬间的发动机转速下的可输出的转矩。
模式切换部29是将混合动力液压挖掘机1的作业模式设定成动力模式或经济模式的部分，例如由驾驶室6中设置的操作按钮、开关或触摸面板构成，混合动力液压挖掘机1的操作员可通过对上述的操作按钮等进行操作来切换作业模式。动力模式是指进行在维持较大的作业量的同时抑制燃料效率的发动机控制及泵控制的作业模式，经济模式是指以进一步抑制燃料效率且在轻负载作业下确保作业机3的动作速度的方式进行发动机控制及泵控制的作业模式。在该模式切换部29的设定(作业模式的切换)中，电信号向发动机控制器30、泵控制器33输出。需要说明的是，在动力模式中，在发动机17的转速及输出转矩比较高的区域中使发动机17的输出转矩和液压泵18的吸收转矩匹配。另外，在经济模式中，与动力模式的情况相比，以较低的发动机输出进行匹配。
泵控制器33接收从发动机控制器30、模式切换部29、杆操作量检测部27发送来的信号，生成对液压泵18的斜板角进行倾倒控制而对来自液压泵18的工作油的喷出量进行调整用的控制指令的信号。需要说明的是，在泵控制器33中输入来自对液压泵18的斜板角进行检测的斜板角传感器18a的信号。通过斜板角传感器18a对斜板角进行检测而能够运算液压泵18的泵容量。在控制阀20内设有用于对液压泵18的泵喷出压力进行检测的泵压检测部20a。检测出的泵喷出压力被变换成电信号而向泵控制器33输入。需要说明的是，发动机控制器30和泵控制器33以能够彼此进行信息的收发的方式用CAN(Controller Area Network)之类的车内LAN连接。
[发动机控制的概要]
首先，参照图3所示的转矩线图对发动机控制的概要进行说明。发动机控制器30取得杆操作量、作业模式、回旋速度、燃料调整标度盘(节流标度盘)28的设定值等信息(表示运转状态的信号)，求出发动机输出指令值。该发动机输出指令值成为转矩线图上的等马力曲线(发动机输出指令值曲线)EL，是对发动机的输出进行限制的曲线。
而且，在作业机3上施加有负载的情况下，不将发动机输出约束成下降线，而是在发动机输出指令值曲线EL和泵吸收转矩线PL的交点(匹配点)MP1使发动机输出和液压泵输出匹配，从而使作业机3动作。需要说明的是，该匹配点MP1优选在目标匹配轨迹ML上。该目标匹配点MP1处的发动机转速为目标匹配转速np1，例如图3中为1000rpm附近。由此，作业机3能够获得充分的输出，并且由于发动机17在低转速下驱动，从而能够将燃料消耗抑制成较低。
另一方面，在作业机3的负载去除的情况下，需要通往作业机3的液压驱动缸14、15、16的工作油流量时，即需要确保作业机3的动作速度时，发动机控制器30确定与杆操作量、上部回旋体5的回旋转速、燃料调整标度盘(节流标度盘)28的设定值等信息对应的无负载最大转速np2(例如图3中为2050rpm附近)，在目标匹配转速np1和无负载最大转速np2之间的发动机转速范围内控制发动机衰减来驱动发动机17。通过进行这样的控制，从施加有作业机3的负载的状态向去除负载的状态转移时，从低旋转侧的匹配点MP1向高旋转侧的匹配点MP2转移，所以能够将从液压泵18喷出的工作油流量充分地向液压驱动缸14、15、16供给，从而能够确保作业机3的动作速度。另外，由于通过发动机输出指令值曲线EL限制发动机输出，所以不会消耗无用的能量。需要说明的是，无负载最大转速np2不限于发动机可输出的最大转速。
在此，在作业机3的负载进一步去除的情况下，若直接将发动机17在高旋转区域内进行驱动，则燃料消耗而使燃料效率恶化。因此，在负载去除的情况下，例如像只是铲斗13所进行的动作那样，在不需要很大程度的来自液压泵18的工作油的喷出流量及喷出压力时，即泵容量有富余时，如图4所示，进行使高旋转区域的下降线DL向低旋转区域移动的控制。如上所述，泵容量由斜板角传感器18a检测，根据该检测值的大小移动下降线。例如，在检测出泵容量比规定值大时需要工作油流量，所以使下降线DL向高旋转区域移动来提高发动机转速，在检测出泵容量比规定值小时不需要工作油流量，所以使下降线DL向低旋转区域移动来降低发动机转速。通过进行这样的控制，能够抑制高旋转区域中的发动机驱动下的无用的燃料消耗。
[发动机控制的详细情况]
图5表示基于发动机控制器30或者泵控制器33实现的整体控制流程。发动机控制器30或者泵控制器33运算最终作为发动机控制指令的发动机转速指令值和发动机输出指令值，运算作为泵控制指令的泵吸收转矩指令值。
无负载最大转速运算模块110根据图6所示的详细控制流程运算作为发动机转速指令值的上限值的值即无负载最大转速D210(np2)。在液压泵18的泵容量为最大的状态下，液压泵18的流量(液压泵喷出流量)为发动机转速和泵容量之积，由于液压泵18的流量(液压泵喷出流量)与发动机转速成比例，所以无负载最大转速D210和液压泵18的流量(泵最大喷出量)处于比例关系。因而，首先，作为无负载最大转速D210的候补值，通过总和部212求出根据各杆值信号D100(杆操作量)得出的转速的总和。作为各杆值信号D100(表示各杆操作量的信号)，有回旋杆值、大臂杆值、小臂杆值、铲斗杆值、行驶右杆值、行驶左杆值、服务杆值。该服务杆值是表示具有能够连接新的液压促动器的液压回路的情况下的对该液压促动器进行操作的杆操作量的值。各杆值信号被图6所示的杆值·无负载转速变换表211变换成无负载转速，根据该变换后的值用总和部212求得的总和的无负载转速向最小值选择部(MIN选择)218输出。
一方面，无负载转速限度值选择模块210使用各操作杆值信号D100的操作量、液压泵18的喷出压力即泵压力D105、D106及由模式切换部29设定的作业模式D104这4个信息，判定混合动力液压挖掘机1的操作员当前在执行怎样的操作模式(作业模式)，选择并确定相对于预先设定的操作模式的无负载转速限度值。该确定的无负载转速限度值向最小值选择部218输出。该操作模式(作业模式)的判定是指，例如在小臂杆向挖掘方向倾倒，泵压力也比某一设定值高时，判定为混合动力液压挖掘机1想要执行重挖掘作业，在回旋杆倾倒的同时大臂杆向提起方向倾倒的复合操作的情况下，判定为混合动力液压挖掘机1想要执行提升回旋作业。如此，操作模式(作业模式)的判定是指推定那时操作员想要执行的操作。需要说明的是，提升回旋作业是指，对于铲斗13所挖掘出的砂土，在使大臂11上升的同时使上部回旋体5回旋，在期望的回旋停止的位置将铲斗13的砂土排出之类的作业。
另一方面，还根据燃料调整标度盘28(节流标度盘D103)的设定状态(设定值)确定无负载最大转速的候补值。即，接收表示燃料调整标度盘28(节流标度盘D103)的设定值的信号，设定值被节流标度盘·无负载转速变换表213变换成无负载最大转速的候补值，向最小值选择部218输出。
在此，在搭载了电驱动的回旋马达24的混合动力液压挖掘机1中，作为回旋的驱动源，液压不是必要的。因而，在从液压泵18喷出的工作油中，可以减少回旋的驱动量的来自液压泵18的工作油喷出流量。因此，从根据燃料调整标度盘28(节流标度盘D103)的设定值而由节流标度盘·无负载转速变换表213求出的无负载转速中，由减算部215减去根据回旋马达转速D101而由回旋马达转速·无负载转速削减量变换表214求出的无负载转速削减量，将得到的转速作为无负载最大转速D210的候补值。需要说明的是，最大值选择部(MAX选择)217以使无负载转速削减量比根据燃料调整标度盘28(节流标度盘D103)的设定值求出的无负载最大转速大，向最大值选择部217输入的值成为负值，经过了用于进行与无负载转速限度值选择模块210输出的无负载转速限度值的比较的最小值选择部(MIN选择)218的结果，无负载最大转速不成为负值的方式，由最大值选择部217进行零值216这一最大值选择，不向最小值选择部218赋予负值。
最小值选择部218从根据杆值信号D100求出的无负载转速、由无负载转速限度值选择模块210求出的无负载转速限度值、考虑了根据回旋马达转速D101求出的无负载转速限度值的根据节流标度盘D103的设定值求出的无负载转速这3个值中选择最小值，输出无负载最大转速D210(np2)。
图7是发动机最小输出运算模块120的详细控制流程。如图7所示，发动机最小输出运算模块120运算作为发动机输出指令值的下限的值即发动机最小输出D220。杆值·发动机最小输出变换表220与无负载最大转速的运算同样，将各杆值信号D100变换为发动机最小输出，总和部221将上述值的总和向最小值选择部(MIN选择)223输出。
另一方面，发动机最小输出的最大值选择模块222将与由模式切换部29设定的作业模式D104对应的上限值向最小值选择部223输出。最小值选择部223将和各杆值信号D100对应的发动机最小输出的总和与和作业模式D104对应的上限值进行比较，选择最小值作为发动机最小输出D220而输出。
图8是发动机最大输出运算模块130的详细控制流程。如图8所示，发动机最大输出运算模块130运算作为发动机输出指令值的上限的值即发动机最大输出D230。泵输出限度值选择模块231与无负载最大转速运算模块110的运算同样，使用各杆值信号D100的操作量、泵压力D105、D106和作业模式D104的设定值的信息，判定当前的操作模式，按照该操作模式选择泵输出限度值。在该选择的泵输出限度值上，通过加算部238加上根据由未图示的转速传感器检测出的发动机转速D108而由风扇马力运算模块234运算出的风扇马力。使用回旋马达转速D101及回旋马达转矩D102作为输入参数而由回旋马力运算模块230运算回旋马力，使用发动机转速D108而由风扇马力运算模块234运算风扇马力。回旋马力和风扇马力分别经由减算部237及加算部238加在泵输出限度值上。另外，发电机19的发电机输出D109经由减算部237加在泵输出限度值上。上述加算后的值(以下，称为加算值)和根据燃料调整标度盘28(节流标度盘D103)的设定值而由节流标度盘·发动机输出限度变换表235变换的发动机输出限度值向最小值选择部(MIN选择)239输出。最小值选择部239选择加算值和发动机输出限度值中的最小值，作为发动机最大输出D230来输出。
需要说明的是，回旋马力可通过运算下式来求出，即
回旋马力(kW)＝2π÷60×回旋马达转速×回旋马达转矩÷1000×系数(设定值)。
另外，风扇是在用于对发动机17进行冷却的散热器的附近设置的风扇，是朝向散热器输送空气的部件，连动于发动机17的驱动而旋转驱动。需要说明的是，风扇马力通过使用下式简单地运算而求出，即，
风扇马力＝风扇额定马力×(发动机转速/风扇额定时发动机转速)^3。
需要说明的是，向回旋马力及发电机输出的泵输出限度值的加算如图8所示成为减算。由于混合动力液压挖掘机1使用由与发动机17这一驱动源不同的电气这一驱动源进行电动驱动的回旋马达24，所以需要求出回旋马力而从泵输出限度值减去回旋量。发电机输出在发电机19进行发电时，将值的正负的符号定义为负，用最小值选择部233进行与零值232的比较，从泵输出限度值减去负的值，从而实质上成为加算。在发电机19进行发动机17的输出辅助时，发电机输出的值的正负成为正。在发电机19进行发电时，发电机输出为负的值，所以在进行了与零值232相比的最小值选择之后，从泵输出限度减去负的发电机输出，实质上成为在泵输出限度上加上发电机输出。即，只是在发电机输出D109成为负的值时进行加算。发电机19对发动机17的辅助是在需要使发动机转速从某一规定的转速上升到较高的转速时为了提高作业机3的响应性而进行，但若作为此时的发动机输出而去掉发动机17的辅助量的输出，则不会带来作业机3的响应性的改善，所以只有对发动机17进行了辅助才不会进行发动机最大输出的减少。也就是说，即使正的发电机输出输入到最小值选择部233，也因与零值232相比的最小值选择，而从最小值选择部233输出零。能够在不从泵输出限度进行减算的情况下求出发动机最大输出D230。
图9是发动机目标输出运算模块140的详细控制流程。如图9所示，发动机目标输出运算模块140运算发动机目标输出D240。减算部243从前次运算而求出的前次发动机目标输出D240中减去作为固定值而设定的发动机输出加算用偏移值241。减算部244求出从该减算后的值中减去由发动机实际输出运算模块242运算出的发动机实际输出的偏差。乘算部245乘算出在该偏差上乘以某一增益(-Ki)的值，积分部246对该乘算值进行积分。加算部247在该积分值上加上由发动机最小输出运算模块120运算而求出的发动机最小输出D220。最小值选择部(MIN选择)248将该加算值和由发动机最大输出运算模块130运算而求出的发动机最大输出D230中的最小值作为发动机目标输出D240而输出。发动机目标输出D240如图5所示作为发动机控制指令的发动机输出指令值而被利用，发动机目标输出D240是指图3或者图4所示的发动机输出指令值曲线EL。需要说明的是，发动机实际输出运算模块242基于发动机控制器30所指示的燃料喷射量、根据发动机转速及大气温度等预测的发动机转矩D107、由未图示的转速传感器检测出的发动机转速D108，采用下式运算而求出发动机实际输出，即，
发动机实际输出(KW)＝2π÷60×发动机转速×发动机转矩÷1000。
图10是匹配最小转速运算模块150的详细控制流程。如图10所示，匹配最小转速运算模块150运算作业时必须以最低限度上升的发动机转速即匹配最小转速D150。对于匹配最小转速D150而言，将各杆值信号D100用杆值·匹配最小转速变换表251变换之后的各值成为匹配最小转速D150的候补值，分别向最大值选择部(MAX选择)257输出。
另一方面，无负载转速·匹配转速变换表252与目标匹配转速np1同样，将在无负载最大转速np2上相交的下降线DL和目标匹配轨迹ML的交点处的发动机转速作为匹配转速np2’，对由无负载最大转速运算模块110求出的无负载最大转速D210(np2)进行变换并输出(参照图14)。进而，从该匹配转速np2’减去低速偏移转速，结果得到的值作为匹配最小转速D150的候补值向最大值选择部(MAX选择)257输出。对于使用低速偏移转速的意义和其值的大小后面进行叙述。
另外，回旋马达转速·匹配最小转速变换表250将回旋马达转速D101作为匹配最小转速D150的候补值进行变换并向最大值选择部257输出。回旋马达转速D101是对于图2的回旋马达24的回旋马达转速(速度)用分解器或旋转式编码器等旋转传感器进行检测而得到的值。需要说明的是，该回旋马达转速·匹配最小转速变换表250以如图10所示在回旋马达转速D101为零时增大匹配最小转速，随着回旋马达转速D101变大而减小匹配最小转速的特性进行回旋马达转速D101的变换。
在此，发电机19由于设定了能够最大输出的转矩的界限值(发电机最大转矩)，所以为了以某一程度大小的输出进行发电而需要使发动机转速上升。因此，根据随时要求的发电机输出的大小，使用发电机输出·匹配转速变换表256求出必须以最低限度上升的发动机转速，并将该求出的发动机转速作为匹配最小转速D150的候补值向最大值选择部(MAX选择)257输出。需要说明的是，对于在发电机输出D109的后段配置的门255而言，是由于发电机输出D109为负而为了将发电机输出D109变换成正的值而设置的。
最大值选择部257选择上述匹配最小转速中的最大值作为匹配最小转速D150而输出。
在此，在该实施方式中，在去除了负载时，发动机转速最大增加到无负载最大转速np2，在充分施加有负载时，发动机转速下降到目标匹配转速np1。此时，因负载的大小而使发动机转速较大程度变动。该发动机转速的较大程度的变动，有可能作为对于混合动力液压挖掘机1的操作员而言感觉到混合动力液压挖掘机1的力没有出来这一不适感(力不足感)而被操作员感受到。因此，如图14所示，能够使用低速偏移转速，根据该设定的低速偏移转速的大小使发动机转速的变动幅度变化来消除不适感。即，若减小低速偏移转速，则发动机转速的变动幅度变小，若增大低速偏移转速，则发动机转速的变动幅度变大。需要说明的是，根据上部回旋体5进行回旋的状态或作业机3进行挖掘作业的状态等混合动力液压挖掘机1的工作状态的不同，即便是相同的发动机转速的变动幅度，操作员的不适感的感受方式也不同。在上部回旋体5进行回旋的状态下，即使与作业机3进行挖掘作业的状态相比发动机转速多少下降，操作员也不易感受到力不足，所以在上部回旋体5回旋的状态下，即使设定成与作业机3进行挖掘作业的状态相比使发动机转速进一步下降也没有问题。此时，由于发动机转速下降而使燃料效率良好。需要说明的是，不限于回旋，可以进行与其他的促动器的动作对应的同样的发动机转速的变动幅度设定。
对图14所示的转矩线图进行补充说明。图14的曲线图中表示的HP1～HP5相当于图27所示的等马力线J，ps表示马力单位(ps)，随着HP1～HP5的变化，马力逐渐变大，5条曲线是例示性表示的。根据求出的发动机输出指令值，求出等马力曲线(发动机输出指令值曲线)EL并进行设定。因而，该等马力曲线(发动机输出指令值曲线)EL不限于HP1～HP5的5个而是存在无数个，是从中选择出的。图14示出马力成为HP3ps和HP4ps之间的马力的等马力曲线(发动机输出指令值曲线)EL被求出且被设定的情况。
图11是目标匹配转速运算模块160的详细控制流程。如图11所示，目标匹配转速运算模块160运算图3所示的目标匹配转速np1(D260)。目标匹配转速D260是发动机目标输出D240(发动机输出指令值曲线EL)和目标匹配轨迹ML交叉的发动机转速。目标匹配轨迹ML以在按照某一发动机输出使发动机17动作时通过燃料消耗率良好的点的方式设定，所以优选在该目标匹配轨迹ML上的与发动机目标输出D240的交点处确定目标匹配转速D260。因此，在发动机目标输出·目标匹配转速变换表267中，接收用发动机目标输出运算模块140求出的发动机目标输出D240(发动机输出指令值曲线EL)的输入，求出发动机目标输出D240(发动机输出指令值曲线EL)和目标匹配轨迹ML的交点处的目标匹配转速，向最大值选择部(MAX选择)269输出。
但是，根据用图10所示的匹配最小转速运算模块150进行的运算，在减小发动机转速的变动幅度时，匹配最小转速D150变得比用发动机目标输出·目标匹配转速变换表267求出的匹配转速大。因此，用最大值选择部(MAX选择)269对匹配最小转速D150和根据发动机目标输出D240求出的匹配转速进行比较，选择最大值作为目标匹配转速D260的候补值，由此限制目标匹配转速的下限。在图14中，若减小低速偏移转速，则脱离目标匹配轨迹ML，但目标匹配点不成为MP1而成为MP1’，目标匹配转速D260不成为np1而成为np1’。另外，与用无负载最大转速运算模块110求出的无负载最大转速D210同样，目标匹配转速D260还被燃料调整标度盘28(节流标度盘D103)的设定值限制上限。即，节流标度盘·目标匹配转速变换表268接收燃料调整标度盘28(节流标度盘D103)的设定值的输入，输出变换成与燃料调整标度盘28(节流标度盘D103)的设定值对应的下降线(在转矩线图上能够从与燃料调整标度盘28(节流标度盘D103)的设定值对应的发动机转速引出的下降线)和目标匹配轨迹ML的交点的匹配转速的目标匹配转速D260的候补值，该输出的目标匹配转速D260的候补值和用最大值选择部269选择出的目标匹配转速D260的候补值在最小值选择部(MIN选择)270中作比较，选择最小值输出最终的目标匹配转速D260。
在此，目标匹配转速D260基本上为发动机目标输出和目标匹配轨迹ML的交点处的转速，但发动机最大输出D230如图8所示为在泵输出限度值上加上风扇马力和发电机输出的值，利用该发动机最大输出D230如图9所示确定发动机目标输出D240。进而，如图11所示向目标匹配转速运算模块160输入发动机目标输出D240，确定目标匹配转速D260。另外，根据发电机19所要求的发电机输出D109，目标匹配转速D260的值发生变化。
在此，发电机19在以较小的发电转矩进行发电时效率差。因此，发电机19在进行发电时控制成以预先设定的最小发电转矩以上进行发电。其结果，在发电机19从不发电的状态(发电关闭)向发电的状态(发电开启)切换时，发电的开启和关闭以最小发电转矩为界进行切换，所以发电机输出不连续地变化。也就是说，由于在发动机目标输出D240和目标匹配轨迹ML的交点上确定匹配点，所以与该发电机输出D109的不连续的变化相对应地，通过发电开启/关闭的切换而造成目标匹配转速D260较大程度变动。
因此，在目标匹配转速运算模块160中，最小发电输出运算模块260利用发动机转速D108运算下式：
最小发电输出(kW)＝2π÷60×发动机转速×最小发电转矩(值为负的设定值)÷1000，
求出最小发电输出，在要求的发电机输出比求出的最小发电输出小时，通过加算部266在发动机目标输出上加上相对于最小发电输出不足的输出量，利用该加算出的发动机目标输出，通过发动机目标输出·目标匹配转速变换表267进行运算而作为目标匹配转速的候补值，防止伴随发电开启/关闭的转速变动。需要说明的是，发电机输出D109的后段的最小值选择部(MIN选择)262为了在没有要求的发电机输出时(进行发动机17的输出辅助时等)进行零输出而进行与零值261的比较。因此，在发动机目标输出D240上什么也不加。另外，最大值选择部(MAX选择)265在要求的发电机输出为最小发电输出以上时最小发电输出上没有不足，所以发动机目标输出D240上不需要进行加算。因此，在最大值选择部265中输入负的值，通过与零值264的比较而选择作为最大值的零，最大值选择部265输出零。
图12是发动机转速指令值运算模块170的详细控制流程。以下，参照图4所示的转矩线图进行说明。如图12所示，在发动机转速指令值运算模块170中，以基于2个液压泵18的斜板角传感器18a检测出的斜板角求出的泵容量D110、D111为基础，平均部271算出将泵容量D110、D111平均的平均泵容量，根据该平均泵容量的大小，发动机转速指令选择模块273求出发动机转速指令值D270(无负载最大转速np2)。即，发动机转速指令选择模块273在平均泵容量比某一设定值(阈值)大时，使发动机转速指令值D270接近无负载最大转速np2(D210)。也就是说，
使发动机转速增大。另一方面，在平均泵容量比某一设定值小时，使发动机转速指令值D270接近后述的发动机转速nm1，也就是说使发动机转速减小。从目标匹配转速np1(D260)和目标匹配点MP1上的转矩的交点沿着下降线将与使发动机转矩向零下降的位置相当的发动机转速作为无负载转速np1a，作为在该无负载转速np1a上加上下限转速偏移值Δnm的值求出发动机转速nm1。需要说明的是，向与目标匹配转速D260对应的无负载转速的变换由匹配转速·无负载转速变换表272来变换。因此，发动机转速指令值D270根据泵容量的状态而在无负载最小转速nm1和无负载最大转速np2之间确定。下限转速偏移值Δnm为预先设定的值，存储在发动机控制器30的存储器中。
具体说明为，在平均泵容量比某一设定值q_com1大时，使发动机转速指令值D270接近无负载最大转速np2，在平均泵容量比某一设定值q_com1小时，使发动机转速指令值D270接近利用下式求出的值，即，
发动机转速指令值D270＝将目标匹配转速np1变换为无负载转速的转速np1a+下限转速偏移值Δnm。
能够通过这样做而求出的发动机转速指令值D270控制下降线，在泵容量上有富余时(在平均泵容量比某一设定值小时)，如图4所示，可使发动机转速下降(将发动机转速设为nm1(无负载最小转速))，抑制燃料消耗而改善燃料效率。设定值q_com1是预先设定的值，存储在泵控制器33的存储器中。需要说明的是，设定值q_com1也可以分为发动机转速增加侧和发动机转速减少侧而设置2个不同的设定值，设置发动机转速不变化的范围。
图13是泵吸收转矩指令值运算模块180的详细控制流程。如图13所示，泵吸收转矩指令值运算模块180使用当前的发动机转速D108、发动机目标输出D240和目标匹配转速D260求出泵吸收转矩指令值D280。风扇马力运算模块280使用发动机转速D108运算风扇马力。需要说明的是，风扇马力是使用先前叙述的计算式而求出的。减算部283将从用发动机目标输出运算模块140求出的发动机目标输出D240中减去该求出的风扇马力之后的输出(泵目标吸收马力)向泵目标匹配转速及转矩运算模块284输入。在此，将从发动机目标输出D240中不仅减去风扇马力还减去发电机输出D109之后的输出(泵目标吸收马力)向泵目标匹配转速及转矩运算模块284输出。需要说明的是，由于要求的发电机输出的值的正负为负，所以用最小值选择部(MIN选择)282通过与零值281的比较选择最小值，选择出的值被运算部283加到发动机目标输出D240上，这种情况实质上是从发动机目标输出D240中减去发电机输出D109。
在该目标匹配转速及转矩运算模块284中进一步输入用目标匹配转速运算模块160求出的目标匹配转速D260。目标匹配转速D260被设为液压泵18的目标匹配转速(泵目标匹配转速)。而且，在泵目标匹配转速及转矩运算模块284中，如下式所示运算：
泵目标匹配转矩
＝(60×1000×(发动机目标输出-风扇马力))
/(2π×目标匹配转速)。
求出的泵目标匹配转矩向泵吸收转矩运算模块285输出。
泵吸收转矩运算模块285输入从泵目标匹配转速及转矩运算模块284输出的泵目标匹配转矩、用旋转传感器检测出的发动机转速D108和目标匹配转速D260。在泵吸收转矩运算模块285中，如下式所示运算：
泵吸收转矩＝泵目标匹配转矩
-Kp×(目标匹配转速-发动机转速)，
输出作为运算结果的泵吸收转矩指令值D280。在此，Kp为控制增益。
通过执行这样的控制流程，在实际的发动机转速D108比目标匹配转速D260大时，由上述的式可知，泵吸收转矩指令值D280增加，相反，在实际的发动机转速D108比目标匹配转速D260小时，泵吸收转矩指令值D280减小。另一方面，发动机的输出以发动机目标输出D240成为上限的方式进行控制，所以结果是发动机转速在目标匹配转速D260附近的转速下稳定并驱动发动机17。
在此，上述的由目标匹配转速运算模块160运算的目标匹配转速D260如图15所示在发电关闭的情况下，表示发电关闭时的发动机目标输出D240的发动机输出指令值曲线ELa和目标匹配轨迹ML的交点成为目标匹配点Ma，此时成为目标匹配转速npa。另外，在进行最小发电输出Pm的发电的情况下，成为表示用于满足最小发电输出Pm的发动机目标输出D240的发动机输出指令值曲线ELb，发动机输出指令值曲线ELb和目标匹配轨迹ML的交点成为目标匹配点Mb，此时成为目标匹配转速npa’。
如果不进行图11所示的发动机控制，则在小于最小发电输出Pm的发电中实际的发电输出小，所以因发电的开启/关闭而在目标匹配点Ma和Mb之间频繁地转移，此时，目标匹配转速也频繁地变化。在该实施方式中，在小于最小发电输出Pm的发电的情况下，由于在发电关闭时预先将目标匹配转速设为npa’，所以不会因发电的开启/关闭而造成目标匹配转速变动。而且，发电关闭时的目标匹配点成为发动机输出指令值曲线ELa和目标匹配转速npa’的交点Ma’。因此，如果不进行图11所示的发动机控制，则在发电机输出增大的同时，匹配点按照Ma→Mb→Mc的方式转移，但在该实施方式中，在发电机输出增大的同时，匹配点按照Ma’→Mb→Mc的方式转移，在发电的开启关闭进行切换程度的发电机输出的情况下没有目标匹配转速的变动，混合动力液压挖掘机1的操作员不会感觉到不适感。
另外，在发动机转速指令值运算模块170中，发动机转速指令值D270的最小值如上所述成为通过下式
发动机转速指令值＝将目标匹配转速np1变换成无负载转速的转速np1a+下限转速偏移值Δnm
的运算而求出的值，相对于目标匹配转速，发动机的下降线最低也设定在加上下限转速偏移值Δnm的高转速的地方。因此，根据本实施方式，即使在液压泵18的实际的吸收转矩(泵实际吸收转矩)相对于泵吸收转矩指令多少存在偏差的情况下，也在不涉及到下降线的范围内匹配，即使发动机17的匹配转速多少出现变动，也将发动机输出限制在发动机输出指令值曲线EL上而将发动机目标输出控制成恒定，所以即使实际的吸收转矩(泵实际吸收转矩)相对于泵吸收转矩指令产生偏差，也能够减小发动机输出的变动。其结果，还能够将燃料效率的偏差抑制到较小，能够满足相对于混合动力液压挖掘机1的燃料效率的规格。相对于燃料效率的规格是指，例如与以往的混合动力液压挖掘机相比，能够将燃料效率降低10％的规格。
即，如图16所示，以往由于将泵吸收转矩线PL和目标匹配转速的交点设为目标匹配点MP1，所以在液压泵的逐次的性能的偏差大时，随之在下降线DL上发动机输出的偏差也变大。其结果，存在燃料效率的偏差大，难以满足相对于混合动力液压挖掘机1的燃料效率的规格的情况。与此相对，根据本实施方式，如图17所示，将泵吸收转矩线PL和作为等马力曲线的表示发动机输出的上限的发动机输出指令值曲线EL的交点作为目标匹配点MP1，即使在液压泵的逐次的性能的偏差大时，目标匹配点MP1也会沿着发动机输出指令值曲线EL产生偏差。因此，发动机输出的偏差几乎变没，结果是燃料效率的偏差也几乎变没。
需要说明的是，在以往的发动机控制中，如图18所示，在从发动机17进行空转旋转的状态使发动机转速上升而使发动机输出向目标匹配点MP1移动的过渡时，发动机输出经由最大输出转矩线TL及通过目标匹配点MP1的下降线DL，所以过渡时的发动机输出如图18中的包围部A所示成为比目标发动机输出还过度地变大的输出，燃料效率恶化。与此相对，根据本实施方式，如图19所示，由于将泵吸收转矩线PL和发动机输出指令值曲线EL的交点作为目标匹配点MP1，所以过渡时如图19中的包围部A′所示，发动机输出沿着发动机输出指令值曲线EL向目标匹配点MP1转移。因此，过渡时也能够得到与目标发动机输出相同的发动机输出，所以燃料效率得到改善。
[发动机辅助控制]
在此，如上所述，电容器22对通过回旋马达24的减速时的再生作用而产生的电能进行蓄积(充电)，并对通过发电机19发出的电能进行蓄积(充电)。通过将蓄积的电能根据作业的场合向发电机19供给(放电)而能够对发动机17进行加速(辅助)。
发动机控制器30首先通过图20所示的辅助状态判定部判断是否需要对发动机17进行辅助。在该辅助状态判定部中，首先，偏差运算部310求出从目标匹配转速np1中减去当前的发动机转速n之后的转速的偏差Δn。当前的发动机转速n由未图示的旋转传感器检测。而且，辅助判定部320基于该偏差Δn对辅助状态D330进行判定输出。在该偏差Δn为阈值Δn2以上时，将辅助标志置为「1」而设定成辅助中的辅助状态，在该偏差Δn为阈值Δn1以下时，将辅助标志置为「0」而设定成非辅助中的辅助状态。即，使辅助状态的设定中具备滞后特性。需要说明的是，辅助判定部320在电容器22内蓄积的电能为规定值以下时，强制性判定为非辅助中。
在此，在该实施方式中，在从作业机动作开始前的非辅助中的辅助状态向作业机动作开始后的辅助中的辅助状态转移时，进行充分确保作业机3的响应性的辅助控制。即，充分确保从非辅助的辅助状态向辅助中的辅助状态转变时的作业机的响应性。
以下具体使用图21进行说明。如图21(b)所示，在时刻t1从非辅助中转移到辅助中时，发动机控制器30如图21(a)所示，将目标辅助转速AN设定为比目标匹配转速np1大的预先确定的上限的目标辅助转速(高旋转目标匹配转速)hAN。之后，发动机控制器30在从时刻t1开始的预先确定的规定期间T1，将该高旋转目标匹配转速hAN持续设定为目标辅助转速。该规定期间T1由计时器计时。进而，从该规定期间T1结束的时刻t2以预先确定的转速减少率ANr使目标辅助转速AN减少到目标匹配转速np1。转速减少率ANr是单位时间内减少的转速(rpm)的量。需要说明的是，图21(a)的曲线Ln表示实际发动机转速的时间变化。
若进行这种辅助控制，则如图22所示，作业动作刚刚开始后，从作业动作开始前的匹配点MP0(图21、图22的(1)的状态)的发动机转速，不受目标匹配转速np1的影响，急剧地上升到高旋转目标匹配转速hAN(图21、图22的(2)的状态)。之后，维持规定期间T1、高旋转目标匹配转速hAN，经过规定期间T1时(图21、图22的(3)的状态)，目标辅助转速AN暂时减少到目标匹配转速np1，在负载增大的同时稳定在目标匹配点MP1(图21、图22的(4)的状态)。也就是说，发动机转速进行箭头A3所示的变化而到达目标匹配点MP1。通过进行这样的辅助控制，能够确保作业机3的高响应性，并且能够抑制无用的能量消耗。
在此，对上述的目标辅助转速AN的设定控制详细地进行说明。该设定控制由图23所示的目标辅助转速设定部进行。在图23中，在判定部S101、S102中，从辅助状态判定部输入辅助状态D330。判定部S101在辅助状态D330为辅助中时，距成为辅助中的时刻t1在规定期间T1以内则将「T」向开关SW1输出，经过规定期间T1后则将「F」向开关SW1输出。另一方面，判定部S102只要是辅助状态D330为辅助中就将「T」向开关SW2输出，非辅助中而将「F」向开关SW2输出。
在开关SW1中，从每个微小时间内反馈的目标辅助转速AN(D320)中减去了转速减少率ANr(D310)之后的转速向「F」端子输入，高旋转目标匹配转速hAN(D311)向「T」端子输入。因此，开关SW1只要是在规定期间T1内就将高旋转目标匹配转速hAN(D311)向开关SW2的「T」端子输出，经过规定期间T1后则将逐渐以转速减少率ANr(D310)减少的目标辅助转速向「T」端子输出。
在开关SW2中，来自开关SW1的输出向「T」端子输入，目标匹配转速np1(D260)向「F」端子输入。因此，开关SW2只要是在辅助中就将从开关SW1输入的上述任一转速输出，非辅助中而将目标匹配转速np1输出。而且，最大值选择部(MAX选择)101将从开关SW2输入的上述任一转速和目标匹配转速np1中的较大的一方向最小值选择部(MIN选择)102输出。最小值选择部102将输入的转速和高旋转目标匹配转速hAN中的较小的一方作为目标辅助转速AN而输出。即，若为辅助中则将高旋转目标匹配转速hAN和目标匹配转速np1之间的转速作为目标辅助转速AN(D230)而输出。而且，随着该目标辅助转速AN的输出的时间的经过的变化像图21(a)所示的目标辅助转速的波形那样。
这样设定的目标辅助转速AN向图24所示的混合动力控制器23a内的辅助转矩运算部输入。辅助转矩运算部首先从输入的目标辅助转速AN(D320)中减去当前的发动机转速n(D108)(转速差的运算)。最大值选择部(MAX选择)201将该减算后的转速和零值中的较大的一方向运算器202输出。与零值进行比较是因为当前的发动机转速n超过目标辅助转速AN时不需要进行辅助。运算器202在输入的转速差上乘以辅助增益Kas，输出变换成转矩值的辅助转矩D340。混合动力控制器23a根据运算出的辅助转矩D340将电容器22中蓄积的电能向发电机19供给(放电)而辅助发动机17的输出。
在该实施方式中，在刚刚成为辅助中之后的规定期间T1内，将目标辅助转速AN设定为高旋转目标匹配转速hAN，经过规定期间T1后，逐渐减少到目标匹配转速np1。由于进行这种辅助控制，所以能够确保作业机3的高响应性，并且能够抑制无用的能量消耗。
需要说明的是，也可以代替图23所示的目标辅助转速设定部，如图25所示，基于发动机负载状态设定目标辅助转速AN(D320)。发动机负载实际是液压泵18的泵负载，在泵负载大时，将目标辅助转速AN(D320)设定成较小，在泵负载小时，将目标辅助转速AN(D320)设定成较大。
在图25中，首先，发动机负载运算模块301基于发动机转速D108、泵压力D105、D106及泵容量D110、D111，运算发动机负载。具体说，首先，将泵喷出量通过下式来求出，即，
泵喷出量[L/min]
＝(发动机转速[rpm]×平均泵容量[cc/rev])/60，
使用该泵喷出量利用下式求出发动机负载。
发动机负载[kW]
＝(泵喷出量[L/min]×平均泵压力[MPa])/60
运算器302在从发动机目标输出D240中减去上述的发动机负载之后的输出上乘以增益Kp而输出变换成转速的值。在输入的目标匹配转速np1(D260)上加上该变换后的值，将加算后的转速向最大值选择部(MAX选择)303输入。最大值选择部303将目标匹配转速np1(D260)和加算后的转速中的较大的一方向最小值选择部(MIN选择)304输出。最小值选择部304将该输入的转速和高旋转目标匹配转速hAN(D311)中的较小的一方作为最终的目标辅助转速AN(D320)而输出。
使用这样求出发动机负载而设定的目标辅助转速AN(D320)也能够确保作业机3的高响应性，并且能够抑制无用的能量消耗。另外，图25的发动机负载运算模块301运算的发动机负载也可以只使用液压泵18的泵容量的信息(斜板角传感器18a的检测值)来求出。
需要说明的是，优选高旋转目标匹配转速hAN设定成无负载最大转速np2的下降线和目标匹配轨迹ML的交点处的发动机转速np2’。
另外，利用图20说明的偏差Δn的阈值Δn2优选根据混合动力液压挖掘机1(作业机械)的运转状态、特别是作业形式或作业模式预先确定。
需要说明的是，在本实施方式中，作为作业机械以混合动力液压挖掘机1为例进行了说明，但也可以应用于将轮式装载机的行驶用液压马达变为行驶用电动马达的混合动力轮式装载机。也就是说，混合动力轮式装载机是具备发动机、发电机和电容器(蓄电装置)，通过将来自电容器的电能或者来自发电机的电能向行驶用电动马达供给而行驶，减速时行驶用电动马达发挥再生作用而将电能向电容器供给(充电)这样的作业机械。利用本发明，能够根据混合动力轮式装载机进行作业的场合由发电机对发动机的输出进行辅助，通过液压泵的驱动使作业机动作，由此实现燃料效率及泵效率的改善，同时通过辅助作用充分确保作业机的响应性。
【符号说明】
1    混合动力液压挖掘机
2    车辆主体
3    作业机
4    下部行驶体
5    上部回旋体
11   大臂
12   小臂
13   铲斗
14   大臂驱动缸
15   小臂驱动缸
16   铲斗驱动缸
17   发动机
18   液压泵
18a  斜板角传感器
19   发电机
20   控制阀
20a  泵压检测部
21   行驶马达
22   电容器
23   逆变器
23a  混合动力控制器
24   回旋马达
25   旋转传感器
26   操作杆
27   杆操作量检测部
28   燃料调整标度盘
29   模式切换部
30   发动机控制器
32   共轨控制部
33   泵控制器

Claims (8)

1.一种作业机械的发动机控制装置，其特征在于，具备：
发动机；
发电机，其对所述发动机的输出进行辅助；
检测单元，其对作业机械的运转状态进行检测；
无负载最大转速运算单元，其基于所述运转状态，运算负载去除时最大限度提高的发动机的转速即无负载最大转速；
目标匹配转速运算单元，其基于所述运转状态，在所述无负载最大转速之外运算施加负载时提高的发动机的转速即目标匹配转速；
发动机目标输出运算单元，其基于所述运转状态，运算能够最大限度输出的发动机目标输出；
发动机控制单元，其在所述发动机目标输出的限制下，在所述无负载最大转速与所述目标匹配转速之间控制发动机转速；
辅助判定单元，其在所述目标匹配转速与当前的发动机转速的偏差为规定值以上时判定为需要辅助；以及
辅助转速设定单元，其在判定为需要辅助之后，将目标辅助转速设定为比所述目标匹配转速大的预先确定的上限的目标辅助转速，然后设定为逐渐接近所述目标匹配转速的目标辅助转速，
所述发动机控制单元以使所述发动机转速成为所述目标辅助转速的方式向所述发电机输出辅助转矩指令值来控制该发动机转速。
2.根据权利要求1所述的作业机械的发动机控制装置，其特征在于，
所述辅助转速设定单元在判定为需要所述辅助的时刻起的规定时间内，将所述目标辅助转速设定为上限的目标辅助转速，经过规定时间后，将所述目标辅助转速设定为使发动机转速以规定的转速减少率减少到所述目标匹配转速的目标辅助转速。
3.根据权利要求1所述的作业机械的发动机控制装置，其特征在于，
具备基于所述检测单元的检测结果运算发动机负载的负载运算单元，
所述辅助转速设定单元在所述上限的目标辅助转速以下进行与所述发动机负载的增加对应地减少所述目标辅助转速的设定。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的作业机械的发动机控制装置，其特征在于，
所述上限的目标辅助转速是所述无负载最大转速的下降线与目标匹配轨迹的交点处的发动机转速。
5.根据权利要求1所述的作业机械的发动机控制装置，其特征在于，
所述偏差的规定值根据作业机械的运转状态来确定。
6.一种作业机械的发动机控制方法，其特征在于，包括：
检测步骤，对作业机械的运转状态进行检测；
无负载最大转速运算步骤，基于所述运转状态，运算负载去除时最大限度提高的发动机的转速即无负载最大转速；
目标匹配转速运算步骤，基于所述运转状态，在所述无负载最大转速之外运算施加负载时提高的发动机的转速即目标匹配转速；
发动机目标输出运算步骤，基于所述运转状态，运算能够最大限度输出的发动机目标输出；
发动机控制步骤，在所述发动机目标输出的限制下，在所述无负载最大转速与所述目标匹配转速之间控制发动机转速；
辅助判定步骤，在所述目标匹配转速与当前的发动机转速的偏差为规定值以上时判定为需要辅助；以及
辅助转速设定步骤，在判定为需要辅助之后，将目标辅助转速设定为比所述目标匹配转速大的上限的目标辅助转速，然后设定为逐渐接近所述目标匹配转速的目标辅助转速，
在所述发动机控制步骤中，向以使所述发动机转速成为所述目标辅助转速的方式对发动机的输出进行辅助的发电机输出辅助转矩指令值来控制该发动机转速。
7.根据权利要求6所述的作业机械的发动机控制方法，其特征在于，
在所述辅助转速设定步骤中，在判定为需要所述辅助的时刻起的规定时间内，将所述目标辅助转速设定为上限的目标辅助转速，在经过规定时间后，将所述目标辅助转速设定为使发动机转速以规定的转速减少率减少到所述目标匹配转速的目标辅助转速。
8.根据权利要求6所述的作业机械的发动机控制方法，其特征在于，
还包括基于所述检测步骤的检测结果运算发动机负载的负载运算步骤，
在所述辅助转速设定步骤中，在所述上限的目标辅助转速以下，进行与所述发动机负载的增加对应地减少所述目标辅助转速的设定。
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