CN104912677A - 工程机械的液压驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工程机械的液压驱动装置，其具备控制器，控制器包括：运算部，计算与发动机操作部件的操作量对应的假设目标发动机转速；运算部，基于与致动器操作部件的操作量对应的第一控制用目标泵容量及与泵负荷压力对应的第二控制用目标泵容量，来计算假设目标泵容量；以及指令部，计算最终目标发动机转速及最终目标泵容量并输出指令，并根据假设目标发动机转速与假设目标泵容量来运算目标泵喷出量，将最终目标泵容量设定为比假设目标泵容量大的容量，并将最终目标发动机转速设定为比假设目标发动机转速低且能够获得与目标泵喷出量相同的泵喷出量的发动机转速。据此，能够通过液压泵的泵容量的有效利用来改善燃耗。

Description

工程机械的液压驱动装置

技术领域

本发明涉及一种设置在液压挖掘机等工程机械中的液压驱动装置。

背景技术

设置在液压挖掘机等工程机械中的液压驱动装置一般具备发动机、由该发动机驱动以喷出工作油的液压泵、及接受该工作油的供应来工作的液压致动器。对于单位时间内的所述发动机的转速即发动机转速，在驾驶室中设置操作员能够操作的油门杆，基于与该油门杆的操作量对应的目标发动机转速来控制所述发动机转速。

此外，该技术中，由所述油门杆指定的发动机的转速与驾驶员所要求的液压致动器的工作速度有时未必一致。例如，在驾驶员未对所述液压致动器要求高作业速度的情况下，具体而言，在该驾驶员对作业用操作杆的操作量少的情况下，若所述油门杆的操作量大，则发动机转速也会被保持得较高。这会显著妨碍燃耗的改善。

以往，作为用于改善此种工程机械中的发动机燃耗的技术，已知有日本专利4812843号中公开的装置。该装置具备可变容量型的液压泵、检测其泵容量的泵容量检测机构、用于指示发动机转速的发动机转速指令机构、及设定目标发动机转速的设定机构。该设定机构根据由所述发动机转速指令机构所指示的指令值来设定所述发动机的第一目标转速，并且设定比所述第一目标转速低的转速即所述发动机的第二目标转速，基于所述发动机的第二目标转速来进行发动机转速控制。由此，实现所述发动机燃耗的改善。

此外，所述设定机构在基于所述第二目标转速的运转过程中，在由所述泵容量检测机构检测出的泵容量增大至第一指定泵容量以上的时刻，将所述发动机的目标转速由所述第二目标转速变更为大于该第二目标转速且小于等于所述第一目标转速的转速即第三目标转速，从而控制发动机转速。由此，确保与要求高速驱动的运转对应的泵喷出量。

然而，在所述日本专利4812843号所公开的装置中，控制液压泵的泵容量根据操作杆的操作量或液压泵的负荷而被控制，因此无法将该液压泵的能力充分用于发动机的燃耗改善。另一方面，要求进行与上述以往的泵容量的控制同等的控制，即，进行与基于所述操作杆即速度指定用操作部件的操作量来增减泵容量的正控制、以及基于液压泵的负荷来增减泵容量以确保发动机的马力适当的马力控制同等的控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工程机械的液压驱动装置，其具备发动机及由该发动机驱动的可变容量型的液压泵，该工程机械的液压驱动装置能够进行与以往的正控制或马力控制相当的控制，且能够有效利用所述液压泵的泵容量来改善所述发动机的燃耗。

为了实现所述目的，本案发明人们着眼于可变容量型的液压泵对工作油的喷出量。以往，为了进行所谓的正控制(positive control)或马力控制，所述液压泵的泵容量是根据用于指定致动器工作速度的操作杆等致动器操作部件的操作量与所述液压泵的泵负荷压力而被操作，但由于该泵容量的操作最终是为了控制所述液压泵的泵喷出量而进行的，因此，即使该泵容量与所述致动器操作部件的操作量或所述泵负荷压力不对应，只需使实际的泵喷出量与基于该操作量或该泵负荷压力的目标泵喷出压力对应，就能够实质上实现所述正控制或马力控制。因而，通过将所述泵容量设定得较大，且设定能够在与该泵容量的关系上获得所述目标泵喷出量的目标发动机转速，因此，与以往的控制相比，能够抑制实际的发动机转速而实现燃耗的改善。

本发明基于此种观点而完成。本发明所提供的工程机械的液压驱动装置包括：发动机；至少一个液压泵，是可变容量型的液压泵，由所述发动机驱动而喷出工作油；液压致动器，被供应所述液压泵喷出的工作油而工作；发动机操作部件，接受用于指定所述发动机的目标转速的操作；致动器操作部件，接受用于指定所述液压致动器的工作速度的操作；泵负荷压力检测器，检测所述液压泵的负荷压力；发动机操作检测器，检测所述发动机操作部件的操作量；致动器操作检测器，检测所述致动器操作部件的操作量；以及控制器，基于所述泵负荷压力检测器检测出的泵负荷压力与所述发动机操作检测器及所述致动器操作检测器分别检测出的操作量，输出关于所述至少一个液压泵的泵容量的指令及关于所述发动机的转速的指令，其中，所述控制器包括：假设目标发动机转速运算部，计算与所述发动机操作部件的操作量对应的假设目标发动机转速；假设目标泵容量运算部，分别计算与所述致动器操作部件的操作量对应的第一控制用目标泵容量及与所述泵负荷压力对应的第二控制用目标泵容量，并选定其中的较小值作为所述至少一个液压泵的假设目标泵容量；以及指令部，根据所述假设目标发动机转速及所述假设目标泵容量来计算最终目标发动机转速及最终目标泵容量，并基于所述最终目标发动机转速及最终目标泵容量来输出关于所述发动机的转速及所述泵容量的指令，在所述假设目标泵容量大于所述至少一个液压泵的最大泵容量时，所述指令部将所述最终目标发动机转速设定为所述假设目标发动机转速，并将所述最终目标泵容量设定为所述最大泵容量，在所述假设目标泵容量小于等于所述至少一个液压泵的最大泵容量时，所述指令部基于所述假设目标发动机转速与所述假设目标泵容量来运算关于所述至少一个液压泵的工作油的喷出量的目标泵喷出量，将所述最终目标泵容量设定为大于所述假设目标泵容量且小于等于所述最大泵容量的容量，将所述最终目标发动机转速设定为满足以下条件的发动机转速：所述发动机转速小于所述假设目标发动机转速，并且，通过所述最终目标发动机转速与所述最终目标泵容量能够获得与所述目标泵喷出量相同的泵喷出量。

根据本发明，能够进行与正控制或马力控制相当的控制，且能够有效利用液压泵的泵容量来改善发动机的燃耗。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的工程机械的液压驱动装置的回路图。

图2是表示所述液压驱动装置中的控制器的功能构成的方框图。

图3是表示所述控制器的运算控制动作的流程图。

图4是表示所述控制器的运算控制动作的时间图。

图5是表示所述液压驱动装置中的油门杆的操作量与所述控制器运算的假设目标发动机转速的关系的图表。

图6是表示所述液压驱动装置中的马达操作杆的操作量与所述控制器运算的正控制用目标发动机转速的关系的图表。

图7是表示所述液压驱动装置中的液压泵的泵负荷压力与所述控制器运算的马力控制用目标发动机转速的关系的图表。

图8是表示所述液压驱动装置中的发动机的转速与燃耗率的关系的图表。

图9是表示所述液压泵的泵负荷压力与对应于最大泵吸收扭矩的泵容量的关系的图表。

图10是表示所述液压驱动装置中的液压泵的泵容量的增大不受限制时的、随着发动机转速下降的发动机扭矩的增大的图表。

图11是表示所述液压驱动装置中的液压泵的泵容量的增大受到限制时的、随着发动机转速下降的发动机扭矩的增大的图表。

具体实施方式

参照附图来说明本发明的较佳实施方式。

图1表示本实施方式所涉及的工程机械的液压驱动装置。该液压驱动装置具备发动机10、第一液压泵11、第二液压泵12、包含液压缸14及液压马达16的多个液压致动器、液压控制回路18、油门杆20、包含遥控阀21及22的多个操作装置、液压缸用遥控阀24、先导压传感器25、26、泵压传感器27、28以及控制器30。

所述第一及第二液压泵11、12连结于所述发动机10的输出轴，由该发动机10驱动，从而相互独立地喷出油罐内的工作油。所述第一及第二液压泵11、12为可变容量型，在各液压泵11、12中分别附设有调节器11a、12a。这些调节器11a、12a接受后述的泵容量指令的输入来工作，以改变所述第一及第二液压泵11、12的容量。

所述液压控制回路18设置在所述第一及第二液压泵11、12与所述多个液压致动器之间，对从该液压泵11、12供应至该液压致动器的工作油的方向及流量进行控制。该液压控制回路18包含与各液压致动器对应地设置的多个控制阀，本实施方式中，各控制阀包含先导切换阀。该先导切换阀设置在对应的液压致动器与分配给该液压致动器的液压泵11或12之间，接受先导压的供应而进行开闭工作，并且以与该先导压对应的流量将工作油导向所述液压致动器。本实施方式所涉及的液压控制回路18将包含所述液压缸14的至少一个液压致动器连接至所述第一液压泵11，并将包含所述液压马达16的至少一个液压致动器连接至所述第二液压泵12。

所述油门杆20具备：杆主体，受到操作，以指示所述发动机10的目标转速即目标发动机转速；以及杆传感器，检测该杆主体的操作量即油门杆操作量Ls。其中，杆主体相当于本发明所涉及的“发动机操作部件”，杆传感器相当于“发动机操作检测器”。杆传感器将与所述杆主体的操作量对应的电信号即操作检测信号输入至所述控制器30。

所述多个操作装置分别对应于所述多个液压致动器而设置，接受用于使该液压致动器动作的操作。具体而言，该多个操作装置中所含的所述遥控阀21对应于所述液压缸14，所述遥控阀22对应于所述液压马达16。各遥控阀21、22分别包含相当于本发明所涉及的“致动器操作部件”的操作杆21a、22a，将与该操作杆21a、22a的操作量对应的先导压通过先导管路23、24输入至所述液压控制回路18内的对应的控制阀的先导端口。这样，所述液压缸14及所述液压马达16分别接受对应于所述遥控阀21、22的操作杆21a、22a的流量而供应的工作油，以对应于该流量的速度来工作。其它液压致动器也同样如此。

所述先导压传感器25、26对所述各先导管路23、24中的先导压Pt1、Pt2，即与所述操作杆21a、22a的操作量对应的参数进行检测。即，先导压传感器25、26构成本发明所涉及的“致动器操作检测器”，将与所述各先导压Pt1、Pt2对应的电信号即先导压检测信号输入至所述控制器30。另外，图1中，为了方便，对于一个遥控阀21、22仅示出单条先导管路23、24，但实际上，各遥控阀21、22设置有与所述操作杆21a、22a的操作方向对应的一对先导管路，各先导管路中设置有先导压传感器。

所述泵压传感器27、28分别检测从所述第一及第二液压泵11、12喷出的工作油的压力即泵负荷压力Pp1、Pp2。即，泵压传感器27、28构成本发明的“泵负荷压力检测器”，将与所述各泵负荷压力Pp1、Pp2对应的电信号即泵负荷压力检测信号输入至所述控制器30。

所述控制器30基于所述各泵压传感器27、28检测出的泵负荷压力Pp1、Pp2、所述油门杆20的杆主体的操作量即油门杆操作量Ls、以及所述各先导压传感器25、26检测出的先导压Pt1、Pt2即与所述各遥控阀21、22中的操作杆21a、22a的操作量对应的参数，来生成并输出关于所述液压泵11、12的泵容量的泵容量指令与关于所述发动机10的转速的发动机转速指令。所述各泵容量指令分别包含关于所述各液压泵11、12的泵容量的最终目标泵容量qf1、qf2，并被分别输入至附设于该各液压泵11、12的所述调节器11a、12a。所述发动机转速指令包含关于所述发动机10的转速的最终目标发动机转速Nf，并被输入至所述发动机ECU19。

所述控制器30具备图2所示的假设目标发动机转速运算部32、假设目标泵容量运算部34及指令部36，以作为用于进行此种运算控制动作的要素。

所述假设目标发动机转速运算部32推断与作为发动机操作部件的所述油门杆20的杆主体的操作量即油门杆操作量Ls对应的假设目标发动机转速Nt。

所述假设目标泵容量运算部34进行如下运算。

a)关于第一液压泵11，计算正控制用目标泵容量(第一控制用目标泵容量，以下称作“PC用目标泵容量”)qp1，该正控制用目标泵容量qp1与包含所述操作杆21a的至少一个致动器操作部件的操作量对应(本实施方式中，与根据该操作量变化且至少包含所述先导压Pt1的先导压对应)。

b)关于第二液压泵12，计算PC用目标泵容量qp2，该PC用目标泵容量qp2与包含所述操作杆22a的至少一个致动器操作部件的操作量对应(本实施方式中，与根据该操作量变化且至少包含所述先导压Pt2的先导压对应)。

c)计算马力控制用目标泵容量(第二控制用目标泵容量)qh，该马力控制用目标泵容量qh与所述各液压泵11、12的泵负荷压力Pp1、Pp2对应。

d)将对第一及第二液压泵11、12分别计算出的PC用目标泵容量qp1、qp2与马力控制用目标泵容量qh分别进行对比，并选定其中的较小值来分别作为假设目标泵容量qt1、qt2。

所述指令部36基于所述假设目标发动机转速Nt及所述假设目标泵容量qt1、qt2来计算最终目标发动机转速Nf及与两液压泵11、12相关的最终目标泵容量qf1、qf2，基于最终目标发动机转速Nf及最终目标泵容量qf1、qf2来输出所述发动机转速指令及所述泵容量指令。

接下来，参照图3的流程图、图4的时间图及图5～图7的图表来说明该控制器30所进行的具体的运算控制动作的内容。

(1)各信息的读取(图3的步骤S1)

控制器30首先读取基于各传感器输入的检测信号的信息。具体而言，读取与油门杆操作量Ls、包含先导压Pt1、Pt2的多个先导压、及泵负荷压力Pp1、Pp2相关的信息。

(2)假设目标发动机转速Nt的计算(图3的步骤S2)

控制器30的假设目标发动机转速运算部32基于所述油门杆操作量Ls来计算假设目标发动机转速Nt。该计算基于预先对所述油门杆操作量Ls与所述假设目标发动机转速Nt设定的关系式或映射来进行。在本实施方式中，所述假设目标发动机转速运算部32存储图5所示的油门杆操作量Ls与假设目标发动机转速Nt的关系，基于该关系来决定所述假设目标发动机转速Nt。图5所示的关系中，给出在目标发动机转速的下限Nmin与上限Nmax之间的范围内伴随油门杆操作量Ls的增大而增大的假设目标发动机转速Nt。

(3)假设目标泵容量qt1、qt2的计算(图3的步骤S3)

另一方面，控制器30的假设目标泵容量运算部34基于包含与操作杆21a、22a的操作量对应的所述先导压Pt1、Pt2的多个先导压、及所述第一及第二液压泵11、12的泵负荷压力Pp1、Pp2，来运算该第一及第二液压泵11、12的假设目标泵容量qt1、qt2。具体如下。

(3-1)PC用目标泵容量qp1、qp2的计算

所述假设目标泵容量运算部34分别基于第一及第二液压泵11、12的各先导压，来分别计算第一及第二液压泵11、12的PC用(正控制用)目标泵容量qp1、qp2，即用于根据驾驶员所要求的致动器工作速度来进行控制的目标泵容量。该计算基于预先对所述各先导压与所述PC用目标泵容量qp1、qp2设定的关系式或映射来进行。

具体而言，所述假设目标泵容量运算部34存储图6所示的先导压与PC用目标泵容量的关系，基于该关系来决定与所述各先导压对应的PC用目标泵容量。图6所示的关系中，给出在泵容量下限qmin与上限qmax之间的范围内伴随先导压的增大而增大的PC用目标泵容量qp。

当连接于第一液压泵11及第二液压泵12的液压致动器各为一个时，即，当连接于第一液压泵11的液压致动器仅为所述液压缸14，且连接于所述第二液压泵12的液压致动器仅为所述液压马达16时，分别基于与该液压缸14及该液压马达16分别对应的遥控阀21、22的先导压Pt1、Pt2来决定与第一及第二液压泵11、12相关的PC用目标泵容量qp1、qp2。

与此相对，当在第一及第二液压泵11、12中的至少一方上连接有多个液压致动器时，计算根据分别对应于各液压致动器的先导压而决定的PC用目标泵容量的总和，以作为最终的PC用目标泵容量qp1、qp2。例如，当在第一液压泵11上连接有所述液压缸14及除此以外的其它液压致动器时，对于该第一液压泵11，计算与该液压缸14的先导压Pt1对应的PC用目标泵容量以及与该其它液压致动器的先导压对应的PC用目标泵容量的总和，以作为关于该第一液压泵11的PC用目标泵容量qp1。当该总和超过预先设定的PC用目标泵容量qp1的最大值时，无论该总和的值为何，均将该最大值设定为该PC用目标泵容量qp1。该运算在第二液压泵12的PC用目标泵容量qp2的计算时也同样适用。

(3-2)马力控制用目标泵容量qh的计算

所述假设目标泵容量运算部34根据对所述第一及第二液压泵11、12分别检测出的泵负荷压力Pp1、Pp2，来推断马力控制用目标泵容量qh、即用于进行将发动机马力确保在理想范围内的控制的目标泵容量。该计算是基于预先对所述泵负荷压力Pp1、Pp2与所述马力控制用目标泵容量qh给出的关系式或映射来进行。

具体而言，本实施方式所涉及的所述假设目标泵容量运算部34存储图7所示的泵负荷压力Pp1、Pp2与马力控制用目标泵容量qh的关系，并基于该关系来计算与所述各泵负荷压力Pp1、Pp2分别对应的马力控制用目标泵容量qh，例如将其平均值决定为最终的马力控制用目标泵容量qh。该决定的马力控制用目标泵容量qh如下文所述，共用于第一及第二液压泵11、12的泵容量控制。图7所示的关系中，给出在泵容量上限qmax以下的范围内伴随泵负荷压力Pp的增大而大致成反比地减少的马力控制用目标泵容量qh。

(3-3)假设目标泵容量qt1、qt2的决定

所述假设目标泵容量运算部34根据对所述第一及第二液压泵11、12分别计算出的PC用目标泵容量qp1、qp2与由所述第一及第二液压泵11、12共用的所述马力控制用目标泵容量qh，分别对该第一及第二液压泵11、12决定假设目标泵容量qt1、qt2。具体而言，将该第一及第二液压泵11、12各自的的PC用目标泵容量qp和所述马力控制用目标泵容量qh分别进行对比，并分别选择其中的较小值作为所述第一及第二液压泵11、12的假设目标泵容量qt1、qt2。即，第一及第二液压泵11、12的假设目标泵容量qt1、qt2分别由下述数式得出。

qt1＝min(qp1，qh)         (1A)

qt2＝min(qp2，qh)         (1B)

(4)最终目标发动机转速Nf及最终目标泵容量qf的计算(图3的步骤S4～S8)

控制器30的指令部36如下所述般计算最终目标发动机转速Nf，并且对第一及第二液压泵11、12分别计算最终目标泵容量qf1、qf2。

首先，若对所述第一及第二液压泵11、12分别计算出的所述假设目标泵容量qt1、qt2中的至少一方大于该液压泵11、12的最大泵容量qmax(步骤S4中为“否”)，则无法有效利用超过以往的通常控制的泵容量，因此如以往的控制那样，所述指令部36将假设目标泵容量qt1、qt2分别设定为最终目标泵容量qf1、qf2，并且将假设目标发动机转速Nt直接设定为最终目标发动机转速Nt(步骤S5)。

另一方面，若所述假设目标泵容量qt1、qt2均为液压泵11、12的最大泵容量qmax以下(步骤S4中为“是”)，指令部36执行最大限度地利用液压泵11、12的泵容量来降低目标发动机转速的运算控制。

首先，指令部36根据所述假设目标发动机转速Nt及假设目标泵容量qt1、qt2，分别运算出根据上述发动机转速及泵容量应获得的第一及第二液压泵11、12的目标泵喷出量Qp1、Qp2(步骤S6)。这些目标泵喷出量Qp1、Qp2由下述数式得出。

Qp1＝Nt×qt1         (2A)

Qp2＝Nt×qt2         (2B)

只要分别满足这些目标泵喷出量Qp1、Qp2，即便使实际的泵容量大于所述PC用目标泵容量qp1、qp2或马力控制用目标泵容量qh(例如设定为最大泵容量qmax)，也能够通过相应地降低目标发动机转速来执行事实上的正控制或马力控制。换言之，既能执行相当于该正控制或马力控制的控制，又能通过有效利用泵容量来降低目标发动机转速而实现燃耗的改善。

因此，指令部36根据所述各目标泵喷出量Qp及所述最大泵容量qmax来倒算第一及第二液压泵11、12的暂定目标发动机转速Nf1、Nf2，将这些暂定目标发动机转速Nf1、Nf2及预先设定的最小目标发动机转速Nmin中的最大值决定为最终目标发动机转速Nf(步骤S7)。即，最终目标发动机转速Nf由下述数式得出。

Nf1＝Qp1/qmax           (3A)

Nf2＝Qp2/qmax           (3B)

Nf＝max(Nf1、Nf2，Nmin) (3C)

此处，除了暂定目标发动机转速Nf1、Nf2以外还将最小目标发动机转速Nmin加到选项中，是为了防止目标发动机转速的过度下降，例如防止目标发动机转速下降到反而会导致燃耗变差的程度。如图8所示，发动机的燃耗率在特定的发动机转速Nopt下达到最小，因此将所述最小目标发动机转速Nmin设定为该特定的发动机转速Nopt或其附近的转速。

然后，指令部36基于所述最终目标发动机转速Nf及所述目标泵喷出量Qp1、Qp2，计算出关于第一及第二液压泵11、12的最终目标泵容量qf1、qf2(步骤S8)。这些最终目标泵容量qf1、qf2由下述数式得出。

qf1＝Qp1/Nf       (4A)

qf2＝Qp2/Nf       (4B)

由这些数式(4A)及(4B)及所述数式(2A)及(2B)可知，由最终目标发动机转速Nf及最终目标泵容量qf1、qf2获得的第一及第二液压泵11、12的泵喷出量(Qp1＝Nf×qf1、Qp2＝Nf×qf2)等于由所述假设目标发动机转速Nt及假设目标泵容量qt1、qt2获得的泵容量。

指令部36将分别包含以此方式运算出的最终目标发动机转速Nf及最终目标泵容量qf1、qf2的发动机转速指令以及第一及第二泵容量指令分别输入至所述发动机ECU19及调节器11a、12a。由此，执行既能确保用于实现正控制或马力控制的泵喷出量，又能改善发动机10的燃耗的发动机转速控制及泵容量控制。

图4的时间图表示了与下述情况下的操作杆21a、22a的操作对应的各值的时间变化，即，第一及第二液压泵11、12相关的先导压分别仅为先导压Pt1、Pt2，泵负荷压力Pp1、Pp2相对较低且马力控制用目标泵容量qh为qmax，且油门杆20的操作量Ls为最大的情况。此时，假设目标泵容量qt1、qt2受正控制用目标泵容量qp1、qp2支配，因而主要对应于先导压Pt1、Pt2而变化。因而，在先导压Pt1、Pt2低的期间，即在操作杆21a、22a的操作量小的期间，假设目标泵容量qt1、qt2及目标泵喷出量Qp1、Qp2均达到最小值。当从该状态开始逐渐增加操作杆21a、22a的操作量时，所述假设目标泵容量qt1、qt2分别逐渐变大，但通过设定比该假设目标泵容量qt1、qt2大的最终目标泵容量qf1、qf2(图4的最下段)，从而最终目标发动机转速Nf长期维持为最小目标发动机转速(例如燃耗达到最小的发动机转速Nopt)，由此，实现有效利用了第一及第二液压泵11、12所具备的泵容量的燃耗的降低。

另外，当泵负荷压力Pp1、Pp2高时，马力控制用目标泵容量qh成为支配性的参数，该马力控制用目标泵容量qh被选择为假设目标泵容量qt1、qt2。若此时也无条件地将最终目标泵容量设定为最大泵容量或与此接近的值，则液压泵11、12的吸收扭矩有可能会超过允许值而导致发动机10超负荷，因而不理想。

因而，较为理想的是，所述指令部36在与所述最终目标泵容量qf1、qf2对应的泵吸收扭矩不超过预先设定的最大扭矩的范围内分别设定该最终目标泵容量qf1、qf2。由此，防止该泵吸收扭矩过度上升而产生发动机停止等。具体而言，如图9所示，与能够避免发动机10超负荷的最大扭矩(限制扭矩)Tlimit对应的限制泵容量qlimit随着泵负荷压力Pp的增加而减少，因此较为理想的是在该限制泵容量qlimit以下的范围内计算最终目标泵容量qf。具体而言，该限制泵容量qlimit由下述数式得出。

qlimit＝Tlimit×2π/Pp1(或Pp2)

使用图10及图11所示的事例来说明限制该吸收扭矩的具体优点。图10表示未对泵吸收扭矩进行任何限制而使最终目标泵容量增加以实现目标发动机转速的下降的例子。本例中，假定当与油门杆20的操作量对应的假设目标发动机转速Nt对应于发动机转速最大值Nmax时，使泵容量无条件地增加而使最终目标发动机转速Nf下降至使燃耗达到最小的发动机转速Nopt的情况。此时，即使从发动机扭矩原本就小的点40A开始降低发动机转速也不会产生故障，但若从发动机扭矩原本就大的点40B开始降低发动机转速，则发动机扭矩会达到最大(点42B)，从而处于容易因发动机10超负荷产生问题的状态。

与此相对，当如图11所示般对泵吸收扭矩给予限制时，即，仅在泵吸收扭矩为最大扭矩(限制扭矩Tlimit)以下的范围内设定最终目标泵容量qf时，从点40B开始的发动机转速的下降被限制在发动机扭矩不超过Tlimit的范围内(点41B)，因此可防患因发动机10超负荷造成的问题于未然。

图3的流程图所示的运算控制中，最大泵容量qmax被设定为最终目标泵容量qf来作为比假设目标泵容量qt1、qt2大的泵容量，但本发明所涉及的最终目标泵容量的设定值未必是所述最大泵容量qmax，例如也可为将其乘以稍小于1的系数所得的值。此时，通过联合该最终目标泵容量来计算能获得目标泵喷出量的最终目标发动机转速(＜假设目标发动机转速)，从而也能够执行正控制或马力控制。

而且，本发明中，也可对上述的泵容量的增加即进行比假设目标泵容量大的最终目标泵容量的设定施加其它限制。例如，在所述操作杆21a、22a位于中立位置或其附近的状态下，工程机械几乎不进行工作，因而未必需要与以往同等的泵喷出量，在此状态下进行上述增加并不是理想的。因此在此种情况下，也可例外地，当致动器操作部件接近中立位置时，进行使泵容量接近最小容量qmin的修正。此时，由最终目标发动机转速及最终目标泵容量获得的泵喷出量略少于目标泵喷出量，但不会对操作性造成大的影响。

而且，较为理想的是，本发明所涉及的指令部在最终目标发动机转速达到设定值以上时，例如在达到接近最大发动机转速的值时，无论所述假设目标泵容量的变动如何，均进行抑制所述最终目标发动机转速变动的控制。该控制在致动器操作部件的操作量或泵负荷压力频繁变动时，能够消除因发动机转速追随于其发生变动而导致操作性恶化的问题。具体而言，较佳的是，在从最终目标发动机转速达到设定值以上的时刻开始到经过设定时间为止，即使处于要降低最终目标发动机转速的运转条件下也不降低发动机转速而持续的控制，或者将最终目标发动机转速的时间变化增益限制为设定值以下的控制。

本发明所涉及的液压驱动装置所具备的液压泵的台数不受限定。例如，当该装置仅具备单个液压泵时，当然对于所述PC用目标泵容量、所述假设目标泵容量、所述目标泵喷出量及最终目标泵容量仅分别计算单个值。

如上所述，根据本发明，提供一种工程机械的液压驱动装置，其具备发动机及由该发动机驱动的可变容量型的液压泵，且该工程机械的液压驱动装置能够进行与以往的正控制或马力控制相当的控制，并且能够有效利用所述液压泵的泵容量来改善所述发动机的燃耗。该装置包括：发动机；至少一个液压泵，是可变容量型的液压泵，由所述发动机驱动而喷出工作油；液压致动器，被供应所述液压泵喷出的工作油而工作；发动机操作部件，接受用于指定所述发动机的目标转速的操作；致动器操作部件，接受用于指定所述液压致动器的工作速度的操作；泵负荷压力检测器，检测所述液压泵的负荷压力；发动机操作检测器，检测所述发动机操作部件的操作量；致动器操作检测器，检测所述致动器操作部件的操作量；以及控制器，基于所述泵负荷压力检测器检测出的泵负荷压力与所述发动机操作检测器及所述致动器操作检测器分别检测出的操作量，输出关于所述至少一个液压泵的泵容量的指令及关于所述发动机的转速的指令，其中，所述控制器包括：假设目标发动机转速运算部，计算与所述发动机操作部件的操作量对应的假设目标发动机转速；假设目标泵容量运算部，分别计算与所述致动器操作部件的操作量对应的第一控制用目标泵容量及与所述泵负荷压力对应的第二控制用目标泵容量，并选定其中的较小值作为所述至少一个液压泵的假设目标泵容量；以及指令部，根据所述假设目标发动机转速及所述假设目标泵容量来计算最终目标发动机转速及最终目标泵容量，并基于所述最终目标发动机转速及最终目标泵容量来输出关于所述发动机的转速及所述泵容量的指令，在所述假设目标泵容量大于所述至少一个液压泵的最大泵容量时，所述指令部将所述最终目标发动机转速设定为所述假设目标发动机转速，并将所述最终目标泵容量设定为所述最大泵容量，在所述假设目标泵容量小于等于所述至少一个液压泵的最大泵容量时，所述指令部基于所述假设目标发动机转速与所述假设目标泵容量来运算关于所述至少一个液压泵的工作油的喷出量的目标泵喷出量，将所述最终目标泵容量设定为大于所述假设目标泵容量且小于等于所述最大泵容量的容量，将所述最终目标发动机转速设定为满足以下条件的发动机转速：所述发动机转速小于所述假设目标发动机转速，并且，通过所述最终目标发动机转速与所述最终目标泵容量能够获得与所述目标泵喷出量相同的泵喷出量。

该装置中，能够有效利用可变容量型的液压泵的泵容量来实现发动机的燃耗改善。例如，在操作员大幅操作发动机操作部件而致动器操作部件的操作量小、不要求大的致动器速度的情况下，在液压泵的最终目标泵容量不超过泵最大容量的范围内计算比假设目标泵容量(即基于致动器操作部件的操作量及泵负荷压力计算出的目标泵容量)大的最终目标泵容量，并计算出相应地比与所述发动机操作部件对应的假设目标发动机转速小的最终目标发动机转速。这样，实际的发动机转速自动受到抑制而实现燃耗的改善。并且，所述最终泵容量及所述最终目标发动机转速被设定成，根据它们获得的所述液压泵的泵喷出量与基于所述假设目标泵容量及所述假设目标发动机转速而运算出的目标泵喷出量等同，因此，既能通过所述泵容量的增加来实现所述发动机转速的抑制及燃耗的改善，又能确保执行与基于致动器操作部件的操作量的控制(所谓的正控制)或基于泵负荷压力的控制(所谓的马力控制)相当的控制。

另外，较为理想的是，在所述假设目标泵容量小于等于所述至少一个液压泵的最大泵容量时，所述指令部将所述目标泵喷出量除以所述最大泵容量所得的值设定为所述最终目标发动机转速。由此，能够最大限度地利用所述至少一个液压泵的泵容量来抑制发动机转速及改善燃耗。

另一方面，较为理想的是，所述指令部在所述最终目标发动机转速不低于预先设定的最低目标发动机转速的范围内设定该最终目标发动机转速。由此，能防止因泵容量设定得大导致所述发动机转速过度下降，例如能防止所述发动机转速反而下降到使发动机的燃耗恶化的程度。

而且，较为理想的是，所述指令部在与所述最终目标泵容量对应的泵吸收扭矩不超过预先设定的最大扭矩的范围内设定该最终目标泵容量。由此，能够防患该泵吸收扭矩过度上升而产生发动机停止等问题于未然。

而且，较为理想的是，在所述最终目标发动机转速大于等于设定值时，例如在达到接近最大发动机转速的值时，无论所述假设目标泵容量的变动如何，所述指令部均进行抑制所述最终目标发动机转速的变动的控制，例如，到经过设定时间为止，进行不使发动机转速下降的控制或将最终目标发动机转速的时间变化增益限制为设定值以下的控制。该控制在致动器操作部件的操作量或泵负荷压力频繁变动时，能够消除因发动机转速追随于其发生变动而导致操作性恶化的问题。

本发明所涉及的液压驱动装置也可具备多个液压泵以作为所述至少一个液压泵。此时，所述控制器可对于该多个液压泵，分别各别地运算所述第一控制用目标泵容量、所述假设目标泵容量、所述目标泵喷出量及所述最终目标泵容量。

Claims (6)

1.一种工程机械的液压驱动装置，其特征在于包括：

发动机；

至少一个液压泵，是可变容量型的液压泵，由所述发动机驱动而喷出工作油；

液压致动器，被供应所述液压泵喷出的工作油而工作；

发动机操作部件，接受用于指定所述发动机的目标转速的操作；

致动器操作部件，接受用于指定所述液压致动器的工作速度的操作；

泵负荷压力检测器，检测所述液压泵的负荷压力；

发动机操作检测器，检测所述发动机操作部件的操作量；

致动器操作检测器，检测所述致动器操作部件的操作量；以及

控制器，基于所述泵负荷压力检测器检测出的泵负荷压力与所述发动机操作检测器及所述致动器操作检测器分别检测出的操作量，输出关于所述至少一个液压泵的泵容量的指令及关于所述发动机的转速的指令，其中，

所述控制器包括：假设目标发动机转速运算部，计算与所述发动机操作部件的操作量对应的假设目标发动机转速；假设目标泵容量运算部，分别计算与所述致动器操作部件的操作量对应的第一控制用目标泵容量及与所述泵负荷压力对应的第二控制用目标泵容量，并选定其中的较小值作为所述至少一个液压泵的假设目标泵容量；以及指令部，根据所述假设目标发动机转速及所述假设目标泵容量来计算最终目标发动机转速及最终目标泵容量，并基于所述最终目标发动机转速及最终目标泵容量来输出关于所述发动机的转速及所述泵容量的指令，

在所述假设目标泵容量大于所述至少一个液压泵的最大泵容量时，所述指令部将所述最终目标发动机转速设定为所述假设目标发动机转速，并将所述最终目标泵容量设定为所述最大泵容量，

在所述假设目标泵容量小于等于所述至少一个液压泵的最大泵容量时，所述指令部基于所述假设目标发动机转速与所述假设目标泵容量来运算关于所述至少一个液压泵的工作油的喷出量的目标泵喷出量，将所述最终目标泵容量设定为大于所述假设目标泵容量且小于等于所述最大泵容量的容量，将所述最终目标发动机转速设定为满足以下条件的发动机转速：所述发动机转速小于所述假设目标发动机转速，并且，通过所述最终目标发动机转速与所述最终目标泵容量能够获得与所述目标泵喷出量相同的泵喷出量。

2.根据权利要求1所述的工程机械的液压驱动装置，其特征在于：

在所述假设目标泵容量小于等于所述至少一个液压泵的最大泵容量时，所述指令部将所述目标泵喷出量除以所述最大泵容量所得的值设定为所述最终目标发动机转速。

3.根据权利要求1所述的工程机械的液压驱动装置，其特征在于：

所述指令部在所述最终目标发动机转速不低于预先设定的最低目标发动机转速的范围内设定该最终目标发动机转速。

4.根据权利要求1所述的工程机械的液压驱动装置，其特征在于：

所述指令部在与所述最终目标泵容量对应的泵吸收扭矩不超过预先设定的最大扭矩的范围内设定该最终目标泵容量。

5.根据权利要求1所述的工程机械的液压驱动装置，其特征在于：

在所述最终目标发动机转速大于等于设定值时，无论所述假设目标泵容量的变动如何，所述指令部均进行抑制所述最终目标发动机转速的变动的控制。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的工程机械的液压驱动装置，其特征在于：

所述至少一个液压泵包含多个液压泵，所述控制器对所述多个液压泵的每一个，分别运算所述第一控制用目标泵容量、所述假设目标泵容量、所述目标泵喷出量及所述最终目标泵容量。