CN105051293B - 工程机械的液压系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在具备多个执行器的工程机械中，每个执行器分别具备泵/马达，各执行器借助于相应泵/马达的控制而运转，各泵/马达从单一发动机接受提供动力并驱动的工程机械的液压系统及控制方法。本发明的工程机械的液压系统及控制方法涉及一种限制泵/马达的容积的方法，能够无发动机熄火(stall)或发动机转速低下(drop)地在设定的扭矩以下定速运转。另外，本发明的工程机械的液压系统及控制方法在以扭矩进行限制的情况下，把各执行器的吐出流量按既定比率减小，从而能够保持各执行器运转速度间的均衡(balance)。

Description

工程机械的液压系统及控制方法
技术领域
本发明涉及工程机械的液压系统及控制方法，更详细而言，涉及一种在具备多个执行器的工程机械中，每个执行器分别具备泵/马达，各执行器借助于相应泵/马达的控制而运转，各泵/马达从单一发动机接受提供动力并驱动的工程机械的液压系统及控制方法。
背景技术
一般而言，工程机械的液压系统包括：发动机，其使得产生动力；主液压泵，其接受传递发动机的动力并驱动，吐出工作油；多个执行器，其执行作业；操作部，其操作使得所需的作业机的执行器运转；主控制阀，其根据操作部的操作而把要求的工作油分配给相应执行器。
操作部根据作业者操作的操作变位而形成要求值(流量)，根据要求值，控制从液压泵吐出的工作油的流量。操作部例如有操纵杆、踏板等。如上所述，把控制工作油的流量称为液压系统的流量控制。
另外，如要使工作油从主液压泵吐出，则应使得在泵中形成旋转扭矩。这种扭矩称为泵扭矩。泵扭矩T通过泵容积与在工作油中形成的压力P之积进行计算。所述的泵容积是泵的轴每旋转1圈吐出的工作油的油量。
液压泵的容积可以因斜板的倾斜角度和发动机转速rpm而可变。斜板的倾斜角度越小，容积越小，斜板的倾斜角度越大，容积越大。斜板的倾斜角度由相应液压泵的泵控制部进行控制。另外，发动机转速rpm越快，流量越增加，发动机转速rpm越慢，流量越减小。同理，发动机转速rpm越快，从主液压泵吐出的工作油的压力越增加，发动机转速rpm越慢，从主液压泵吐出的工作油的压力越低。
当要在作业负载未作用于执行器的状态下使得快速运转时，借助于泵控制部而控制液压泵，使得流量增加。相反，在较大作业负载应用于执行器的状态下，为了与发动机的有限扭矩相适应，借助于泵控制部而控制液压泵，使得吐出流量减小。如上所述，把控制在液压泵中体现的泵扭矩的控制称为液压系统的马力控制。
如上所述的以往所知的液压系统是液压泵把从1个或2个主泵吐出的工作油根据主控制阀的控制而分配给各个执行器。即，从主控制阀吐出的工作油的压力在经由主控制阀和各种阀门的过程中，必然会发生压力损失，存在能源效率低的问题。
发明内容
技术课题
因此，本发明要实现的技术课题的目的在于提供一种工程机械的液压系统及控制方法，提供一种每个执行器具备有专用泵/马达的工程机械的液压系统，在液压系统中，当要求多个执行器的运转时，在发动机的可用扭矩范围内，把将在各个泵/马达中体现的扭矩除以既定比率，控制使得各泵/马达进行运转，使得能够防止发动机的熄火(engine stall)现象，稳定地运用液压系统。
本发明的另一目的在于提供一种在工程机械的液压系统中，在以扭矩进行限制的情况下，使得能够在各执行器运转速度间保持均衡的工程机械的液压系统。
课题解决方案
旨在达成所述技术课题的本发明的工程机械的液压系统可以包括：发动机扭矩tau，其由发动机转速w输入到发动机扭矩图210而生成；第1容积指令bcmd1、bcmd2、……、bcmdn，其由操作部120的要求值输入到要求-容积图220而生成；要求扭矩treq，其由多个泵/马达40的压力Dp1、Dp2、……、Dpn乘以所述多个泵/马达40的容积b1、b2、……、bn而生成；扭矩比率的扭矩常数a，其从所述发动机扭矩tau除以所述要求扭矩treq而生成；第2容积指令bcmdj1、bcmdj2、……、bcmdjn，其由所述第1容积指令bcmd1、bcmd2、……、bcmdn乘以所述扭矩常数a而生成；所述多个泵/马达40可以由最终生成的所述第2容积指令bcmdj1、bcmdj2、……、bcmdjn控制。
另外，如果所述发动机扭矩tau大于所述要求扭矩treq，则本发明的工程机械的液压系统的所述扭矩常数a可以设定为1(100％)值。
另外，本发明的工程机械的液压系统可以还包括：各泵/马达的要求容积bj1、bj2、……、bjn，其与各操纵杆的变位量相应；各泵/马达的转速w1、w2、……、wn；总要求容积bt，其将在所述发动机转速w中所述各泵/马达的转速w1、w2、……、wn的比率乘以所述各要求容积bj1、bj2、……、bjn，再加上所述各个要求容积bj1、bj2、……、bjn而求得；对于要求流量的容积比率常数c，其从容积限制值bl除以总要求容积bt而生成；决定常数d，其在所述扭矩常数a与所述容积比率常数c中选择较小值；及第2容积指令bcmdj1、bcmdj2、……、bcmdjn，其由所述第1容积指令bcmd1、bcmd2、……、bcmdn乘以所述决定常数d而生成；所述多个泵/马达40可以由最终生成的所述第2容积指令bcmdj1、bcmdj2、……、bcmdjn控制。
另外，如果所述容积限制值bl大于所述总要求容积bt，则本发明的工程机械的液压系统的所述容积比率常数c可以设定为1(100％)值。
旨在达成所述技术课题的本发明的工程机械的液压系统可以包括：发动机10，其产生动力；多个泵/马达40，其兼具借助于所述发动机而进行驱动的液压泵作用和当执行器内部的工作油借助于执行器的运动能或惯性能进行流动时产生旋转力而使得向所述发动机10提供旋转力的液压马达作用；动力分配单元20，其把所述发动机10产生的动力分配给所述多个泵/马达40；执行器70，其与所述各个泵/马达40对应地以液压方式连接，借助于从所述泵/马达40吐出的工作油而运转；操作部120，其操纵所述执行器70的运转；蓄压器80，其以补充泵30(Charging Pump)为媒介，以液压方式连接于所述多个泵/马达40，存储及排出通过所述补充泵30供应的工作油；及控制部100，其根据所述操作部120的操作，控制所述多个泵/马达40的工作油吐出流量。
另外，本发明的工程机械的液压系统在所述多个泵/马达40中，还可以包括检测从所述泵/马达40吐出的工作油的压力并提供给控制部110的压力传感器sp1、sp2、……、spn、以及检测所述各泵/马达40的斜板角度并提供给控制部110的斜板角传感器sq1、sq2、……、sqn；所述控制部100可以组合所述操作部120的操作信号、及所述压力传感器信号和所述斜板角传感器信号，生成控制所述泵/马达40的斜板角的容积指令信号。
旨在达成所述技术课题的本发明的工程机械的液压系统，在所述泵/马达40与蓄压器80之间可以安装有止回阀单元50，使得工作油从蓄压器80向泵/马达40或执行器70侧流动，或者相反地，使得工作油从泵/马达40或执行器70向蓄压器80侧流动；在所述泵/马达40与补充泵30之间可以安装有安全阀60，当在所述泵/马达40或执行器70中形成高于已设定压力的压力时，使得工作油的一部分向蓄压器80侧供应；及在所述补充泵30与蓄压器80之间可以安装有补充安全阀90，在向所述蓄压器80补充的工作油的压力形成高于已设定压力的压力时该补充安全阀90开放，使得工作油补充液压回路内的压力保持在设定压力。
旨在达成所述技术课题的本发明的工程机械的液压系统，在所述泵/马达40与蓄压器80之间可以安装有止回阀单元50，使得工作油从蓄压器80向泵/马达40或执行器70侧流动，或者相反地，使得工作油从泵/马达40或执行器70向蓄压器80侧流动。
旨在达成所述技术课题的本发明的工程机械的液压系统，在所述泵/马达40与补充泵30之间可以安装有安全阀60，当在所述泵/马达40或执行器70中形成高于已设定压力的压力时，使得工作油的一部分向蓄压器80侧供应。
另外，旨在达成所述技术课题的本发明的工程机械的液压系统控制方法涉及如下工程机械，具有：多个泵/马达40，其兼具借助于发动机而进行驱动的液压泵作用和借助于工作油而向所述发动机进一步提供旋转力的液压马达作用；执行器70，其与所述各个泵/马达40对应地以液压方式连接，借助于从所述泵/马达40吐出的工作油而运转；操作部120，其操纵所述执行器70的运转；所述工程机械的液压系统根据所述操作部120的操作而控制所述多个泵/马达40的工作油吐出流量；在所述工程机械的液压系统控制方法中，包括：根据操作部120的变位，算出与所述操作部120对应的泵/马达40的要求扭矩tau值的步骤；根据所述要求扭矩tau值设定所述泵/马达40的容积的第1容积指令生成步骤；及在所述要求扭矩tau值小于发动机的可用扭矩t值的情况下，生成以与所述要求扭矩tau值相应的第1容积指令值控制所述泵/马达40的斜板角的第2容积指令值，在所述要求扭矩tau值大于发动机的可用扭矩t值的情况下，在所述发动机可用扭矩t值以下，生成控制所述泵/马达40的斜板角的第2容积指令值的步骤。
另外，本发明的工程机械的液压系统控制方法可以是，当同时操作多个所述操作部120，所述各个要求扭矩tau值之和超过所述发动机的可用扭矩t值时，控制所述各个泵/马达40的斜板角的第2容积指令值，在所述发动机的可用扭矩t值范围内，根据所述多个要求扭矩tau值的比率进行分配。
另外，旨在达成所述技术课题的本发明的工程机械的液压系统控制方法可以是，生成与操作部120的变位量相应的驱动扭矩tau值，所述要求值提供给要求-容积图220，根据要求-容积图220中提示的相对于要求值的泵/马达容积线图，生成泵/马达容积设定用第1泵/容积指令，所述第1容积指令在驱动扭矩tau小于发动机可用扭矩t的情况下，用作控制泵/马达40的容积指令bcmd j，在驱动扭矩tau大于发动机可用扭矩t的情况下，用作在发动机可用扭矩t范围内控制泵/马达40的容积指令bcmd j。
另外，本发明的工程机械的液压系统控制方法可以是，当同时操作多个所述操作部120，根据所述多个操作部120的变位而生成的各个要求扭矩tau值之和大于发动机的可用扭矩t值时，所述第2容积指令值在发动机的可用扭矩t值的范围内，根据所述要求扭矩tau值的比率进行限制。
发明效果
如上所述构成的本发明的工程机械的液压系统及控制方法涉及限制泵/马达的容积的方法，能够无发动机熄火(stall)或发动机转速低下(drop)地在设定的扭矩以下定速运转。
另外，本发明的工程机械的液压系统及控制方法在以扭矩进行限制时，把各执行器的吐出流量按既定比率减小，从而能够保持各执行器运转速度间的均衡(balance)。
另外，本发明的工程机械的液压系统及控制方法在执行复杂动作的情况下，能够与以往已知的负流量控制型的液压系统及正流量控制型的液压系统中体现的执行器运转速度类似地体现，工程机械的操作性稳定。
另外，本发明的工程机械的液压系统及控制方法能够进行马力控制，因而可以体现工程机械中普遍化的多样的作业负载模式(例，重负载模式、标准负载模式、轻负载模式等)。
附图说明
图1是用于说明工程机械的液压系统的液压回路图。
图2是用于在工程机械的液压系统及控制方法中说明本发明第1实施例的泵/马达控制的图。
图3是用于在工程机械的液压系统及控制方法中说明本发明第2实施例的泵/马达控制的图。
图4是用于说明以往的正流量控制/负流量控制型液压系统的马力控制的图。
图5是用于说明本发明第1、2实施例的液压系统的马力控制的图。
符号说明
10－发动机，20－动力分配单元，30－补充泵(Charging Pump)，40－泵/马达，50－止回阀单元，60－安全阀单元，70－执行器，80－蓄压器(Accumulator)，90－补充安全阀，100－泵/马达控制部，110－控制部，120－操作部，pc1、pc2、……、pcn－各泵/马达控制部，sw－发动机转速传感器，sp1、sp2、……、spn－工作油压力传感器，sq1、sq2、……、sqn－斜板角传感器，w－发动机转速rpm，w1、w2、……、wn－各泵/马达的转速，b1、b2、……、bn－各泵/马达的容积，bj1、bj2、……、bjn－各要求值的要求容积，bcmd－对泵/马达的控制指令，bcmd1、bcmd2、……、bcmdn－对泵/马达的各容积指令，bcmdj1、bcmdj2、……、bcmdjn－对泵/马达的各最终容积指令，Dp1、Dp2、……、Dpn－各泵/马达出入口的压力差异。
具体实施方式
如果参照后面与附图一同详细叙述的实施例，本发明的优点及特征以及达成其的方法将更加明确。
下面参照附图，对本发明的实施例进行详细说明。以下说明的实施例是为帮助本发明的理解而示例性举出的，本发明应理解为可以与此处说明的实施例不同地多样地变形实施。不过，在说明本发明方面，当判断认可对相关公知功能或构成要素的具体说明可能会不必要地混淆本发明的要旨时，则省略该详细说明及具体图示。另外，附图为了帮助本发明的理解，并非按实际比例尺图示，一部分构成要素的大小可以夸张地图示。
另一方面，后述的术语作为考虑在本发明中的功能而设定的术语，其会根据生产者的意图或惯例而异，因而其定义应以本说明书通篇内容为基础作出。
在通篇说明书中，相同参照符号指称相同构成要素。
就工程机械的液压系统而言，以往的构成是从主泵为1个或2个的液压泵中吐出工作油，从液压泵吐出的工作油从主控制阀(MCV)向各个执行器分配工作油。但具备主控制阀的液压系统存在的问题是，在经由主控制阀的过程中发生压力损失，能源效率低。
作为用于改善能源效率的液压系统，开发了一种液压系统，每个执行器分别具备独立的泵/马达，通过控制泵/马达而使得控制相应执行器。
液压系统的各个执行器从各个双向形式的泵/马达接受流量供应并运转，由于没有另外的计量阀(控制阀)，所以在工作油通过各种阀门时没有阻抗，因而工作油的压力损失小，由此，实质上使得执行器运转的能源效率高。
以下记载的“液压系统”，意味着针对各个执行器分配了独立的双向泵/马达的液压系统，这参照附图1进行说明。附图1是用于说明工程机械的液压系统的液压回路图。
如图1所示，液压系统包括产生动力的发动机10、把发动机10产生的动力分配给多个泵/马达40的动力分配单元20、借助于各泵/马达40吐出的工作油而运转的执行器70。
泵/马达40是兼具液压泵作用和液压马达作用的液压构成要素。即，泵/马达40在要使执行器70运转时用作液压泵，相反，泵/马达40在工作油借助于执行器70的运动能或惯性能而流动时用作液压马达。
当泵/马达40用作液压马达时，会对借助于发动机10而驱动的扭矩有所帮助。如果对此拓展说明，发动机10的动力借助于动力分配单元20而使各泵/马达40的轴旋转，如果泵/马达40借助于执行器70生成的势能/惯性能而作为液压马达运转，则泵/马达40的轴向曾借助于发动机动力而旋转的方向进一步施加旋转力，因而具有降低发动机负载的效果。
另一方面，在多个泵/马达40的一侧配备有补充泵30(Charging Pump)，补充泵30吐出工作油，在蓄压器80中存储能量。其中，能量可以是作用于工作油的压力能。
如果如上所述的液压系统操作操作部120，则借助于操作部120的操作，生成使得控制执行器70的针对泵/马达40的第1容积指令bcmd1、bcmd2、……、bcmdn。
第1容积指令bcmd1、bcmd2、……、bcmdn提供给泵/马达控制部100。更详细而言，各控制指令bcmd1、bcmd2、……、bcmdn分别提供给各泵/马达控制部pc1、pc2、……、pcn，控制泵/马达40中配备的斜板的斜板角度。
另一方面，在各泵/马达40中，分别配备有工作油压力传感器sp1、sp2、……、spn和斜板角传感器sq1、sq2、……、sqn。
工作油压力传感器sp1、sp2、……、spn周期性地检测从各泵/马达40吐出的工作油的压力并提供给控制部110。由此，控制部110在每个瞬间计算各泵/马达40的出入口压力的差异Dp1、Dp2、……、Dpn，从而控制部110能够获知从各泵/马达40吐出的工作油压力。
斜板角传感器sq1、sq2、……、sqn周期性地检测各泵/马达40的斜板角度并提供给控制部110。斜板角度用作计算各泵/马达40的容积的信息。即，控制部110在每个瞬间计算各泵/马达40的容积b1、b2、……、bn，从而能够获知从各泵/马达40吐出的工作油吐出流量。
另外，在液压系统中导入有工作油补充液压回路(charging system)。工作油补充液压回路包括补充泵30、止回阀单元50、安全阀60、蓄压器80和补充安全阀90构成。
补充泵30借助于发动机动力而吐出工作油。从补充泵30吐出的工作油提供给蓄压器80。
止回阀单元50使得工作油从蓄压器80向泵/马达40或执行器70侧流动，或者相反，使得工作油从泵/马达40或执行器70向蓄压器80流动。
安全阀60用于限制泵/马达40或执行器70的最大压力，当形成高于设定压力的压力时开放，发挥把工作油的一部分排出到蓄压器80侧的作用。
蓄压器80用于存储工作油，正如前面所作的说明，存储作用于工作油的压力能。
补充安全阀90在补充的工作油的压力形成高于设定压力的压力时开放，使得在工作油补充液压回路内保持设定的压力。
未说明符号sw为发动机转速传感器，未说明符号w为发动机转速rpm，未说明符号w1、w2、……、wn为各泵/马达的转速。发动机转速rpm是当计算扭矩时利用的信息。另外，tau是发动机10当前能体现的最大扭矩。
下面参照图2，说明工程机械的液压系统及控制方法中的本发明第1实施例的泵/马达控制。
图2是用于在工程机械的液压系统及控制方法中说明本发明第1实施例的泵/马达控制的图。
液压系统的驱动扭矩应控制在发动机10的可用扭矩内。在超过发动机10的可用扭矩的情况下，发动机转速rpm急剧降低，甚至会发生发动机熄火(engine stall)现象。即，需要在发动机10能够体现的可用扭矩tau内控制液压系统的驱动扭矩。这是为了燃油经济性，有助于最佳运转。
发动机10的可用扭矩tau从发动机扭矩图(210)中提示的发动机特性线图求得。即，可以设定为给定发动机转速w中的最大扭矩或小于最大扭矩的任意值。
液压系统的驱动扭矩如数学式1所示计算。
【数学式1】
t：发动机启动扭矩
η：泵/马达及动力分配单元的统合机械效率
w：发动机转速rpm
w1、w2、……、wn：各泵/马达的转速
b1、b2、……、bn：各泵/马达的容积
Dp1、Dp2、……、Dpn：各泵/马达出入口的压力差异
控制液压系统的驱动扭矩的方法参照图4进行说明。
如果操作操作部120，例如，如果操作操纵杆，则生成与操作的变位量相应的要求值。要求值提供给要求-容积图(220)，根据要求-容积图(220)中提示的相对于要求值的泵/马达容积线图，设定泵/马达容积。设定为泵/马达容积的值是第1泵/容积指令。如果操纵杆的操作变位量增加，则泵/马达40的容积增加，执行器70的运转速度更快。
即，第1容积指令在驱动扭矩tau小于发动机可用扭矩t的情况下，用作使得不受任何制约地直接控制泵/马达40的容积指令bcmd j。
但是，在驱动扭矩tau超过发动机可用扭矩t的情况下，应限制为更小的值。要求的要求扭矩treq通过各泵/马达的容积b1、b2、……、bn和泵/马达压力Dp1、Dp2、……、Dpn而计算(230)。
各泵/马达的容积b1、b2、……、bn是与要求值bj1、bj2、……、bjn相应的值。各泵/马达压力Dp1、Dp2、……、Dpn是根据通过各工作油压力传感器sp1、sp2、……、spn检测的值而求得的值。
要求扭矩treg根据如下数学式2计算。
【数学式2】
treq：要求扭矩
η：泵/马达及动力分配单元的统合机械效率
w：发动机转速rpm
w1、w2、……、wn：各泵/马达的转速
bj1、bj2、……、bjn：与各操纵杆角度相应的泵/马达的容积
Dp1、Dp2、……、Dpn：各泵/马达出入口的压力差异
在液压系统当前要求的要求扭矩treq超过发动机可用扭矩t的情况下，如以下数学式3所示，计算将在发动机可用扭矩t的范围内驱动的扭矩常数a，(240)。
【数学式3】
If，
else a＝1
t：发动机可用扭矩
treq：要求扭矩
a：选择的扭矩值
即，如果要求扭矩treq小于发动机可用扭矩t，则选择的扭矩常数a确定为1(250)。
例如，假定要求扭矩treq值为12，发动机可用扭矩t为10，则为10/12，因而是小于1的数。此时，扭矩常数a根据数学式3而提示的值确定为10/12。
相反，如果要求扭矩treq小于发动机可用扭矩t，例如，假定要求扭矩treq值为8，发动机可用扭矩t为10，则扭矩常数a为10/8，因而大于1。此时选择的扭矩常数a选择1与10/8中较小的数，因而为1。
把选择的扭矩常数a乘以在要求-容积图(220)中指定的泵/马达容积值，如此求得的减小的泵/马达容积成为第2容积指令bcmd j(260)。
如果对此拓展说明，在多个执行器70运转的情况下，各执行器70的运转速度与要求扭矩treq相对于发动机可用扭矩t的比率相应地减小。根据要求值决定的各执行器70的运转速度减小为低速，但各执行器70间的运转速度保持相同的比率。
由此，当同时使多个执行器70运转时，如果最终进行驱动的扭矩之和要求超过发动机可用扭矩t的负载，那么各执行器70的运转速度按既定比率，具体而言，按扭矩常数a减缓，各执行器70间的相对运转速度比率不变。
下面参照图3，说明液压系统及控制方法中的本发明第2实施例的泵/马达控制。
附图图3是用于在工程机械的液压系统及控制方法中说明本发明第2实施例的泵/马达控制的图。在本发明的第2实施例中，针对与第1实施例相同的构成要素赋予相同的符号，省略重复的说明。
与以往已知的正流量控制方式液压系统或负流量控制方式的液压系统相比，液压系统具备更多数量的泵/马达40，更具体而言，具备3个以上的泵/马达40，因而能够吐出的工作油的量，即，整体容积很大。
特别是当是同时促动多个执行器的运转时，即使液压系统与以往已知的液压系统使用相同水平的扭矩，液压系统的整体容积也会大于以往已知的液压系统。这意味着多个执行器以相对更快的运转速度运转。
即，搭载了本发明的液压系统的工程机械会显示出与搭载以往已知的液压系统的工程机械不同形态的运转状态。
但是，对于熟悉以往工程机械的使用者而言，在作业机以更快速度移动时会不知所措，与改善作业性相比，反而出现难以控制工程机械的问题。
因此，需要控制得使液压系统的整体容积不超过以往已知的正流量控制型的液压系统或负流量控制型的液压系统的整体容积的液压系统控制。
本发明第2实施例的工程机械的液压系统要在容积指令bcmd j中反映以扭矩及容积限制的值。
如图3所示，要求的总要求容积计算(310)把各个要求容积值bj1、bj2、……、bjn全部相加而计算(310)。更具体而言，使用容积指令，如数学式4所示计算总要求容积(310)。
【数学式4】
bt：总要求容积
w：发动机转速rpm
w1、w2、……、wn：各泵/马达的转速
bj1、bj2、……、bjn：与各操纵杆的变位量相应的各泵/马达的要求容积
然后，总要求流量相对于容积限制值bl的比率的容积比率常数c如数学式5所示计算(320)。
【数学式5】
c：对计算的要求流量的容积比率常数
bt：总要求容积
bl：容积限制值
然后，设定作为容积比率常数c与扭矩常数a中较小值的决定常数d(330)。其中，扭矩常数a是第1实施例中说明的扭矩常数a。即，该值使得在相对于要求扭矩treg的发动机可用扭矩t中，在要求扭矩treq大于发动机可用扭矩t的情况下选择计算的比率值，在要求扭矩treq小于发动机可用扭矩t的情况下选择1。
然后，把决定常数d乘以与各操纵杆角度相应的各泵/马达的要求容积bj1、bj2、……、bjn，生成使得最终控制泵/马达40的第2容积指令bcmd j：bcmdj1、bcmdj2.……、bcmdjn。
即，最终生成的容积指令bcmd j是以扭矩和容积限制的值。如果液压系统根据以扭矩和容积限制的容积指令bcmd j进行运用，那么，既具有与以往已知的液压系统类似的作业性，又能够使用更低的扭矩。进而，通过使用低扭矩，可以改善燃油经济性。
下面，参照图4及图5，说明以往已知的液压系统的马力控制和液压系统的马力控制。
附图图4是用于说明以往的正流量控制/负流量控制型液压系统的马力控制的图。附图图5是用于说明本发明第1、2实施例的液压系统的马力控制的图。
以往已知的正流量控制PFC型液压系统或负流量控制NFC型液压系统的马力控制如图4的(a)所示，借助于操纵杆的操作，会存在第1液压泵Pump1需要马力多而第2液压泵Pump2的要求马力相对少的情形。此时，要求的马力的总和会大于发动机可用马力Pmax，此时，使得进行马力控制(扭矩控制)。
以往已知的正流量控制型液压系统或负流量控制型液压系统的马力控制方式，根据两泵的吐出压力的平均(1/2(p1+p2))而决定最大允许的限制流量(容积、Qlimit)。
第1液压泵Pump1由于超过限制流量Qlimit，因而将从第1液压泵Pump1吐出的流量被限制为限制流量Qlimit。
但是，第2液压泵Pump2的流量由于在限制流量Qlimit的范围内，因而依然保持。
由此，如果通过马力控制而调节，则如图4的(b)所示，将吐出的工作油的流量变化。特别是如果把第1液压泵Pump1的泵马力和第2液压泵Pump2的泵马力相加，则小于发动机可用马力Pmax。
即，即使发动机可用马力Pmax存在富余，也发生无法充分利用发动机可用马力Pmax的情形。如果对此拓展说明，以往已知的正流量控制型液压系统或负流量控制型液压系统的马力控制无法保持液压泵间的流量比率，如同上述示例那样，存在浪费了最大发动机可用马力中不使用的扭矩的问题。
与此相反，液压系统的马力控制使得在各液压泵40间，流量比率按既定比率减小地进行控制。
即，如图5的(a)所示，根据操纵杆的操作，会存在第1液压泵Pump1需要马力多而第2液压泵Pump2要求马力相对少的情形。此时，要求的马力总和可能会大于发动机可用马力Pmax，此时，使得进行马力控制(扭矩控制)。
进行液压系统的马力控制后，如图5的(b)所示，在所有液压泵40中体现的马力按相同比率减小。
特别是在进行马力控制后，使得各液压泵40的马力，即，第1液压泵Pump1马力与第2液压泵Pump2马力相加的马力总和与发动机可用马力Pmax相同。
因此，本发明的液压系统使得能够全部利用发动机中体现的马力(扭矩)，因而能源效率与以往已知的液压系统相比会提高。
如上所述构成的本发明的工程机械的液压系统及控制方法限制泵/马达的容积而控制泵/马达，从而可以无发动机熄火(stall)或发动机转速低下(drop)地在设定的扭矩以下定速运转。
另外，本发明的工程机械的液压系统及控制方法在以扭矩进行限制的情况下，把各执行器的吐出流量按既定比率减小，从而能够保持各执行器运转速度间的均衡(balance)。
另外，本发明的工程机械的液压系统及控制方法在执行复杂动作的情况下，能够与以往已知的负流量控制型的液压系统和正流量控制型的液压系统中体现的执行器运转速度类似地体现，工程机械的操作性稳定。
另外，本发明的工程机械的液压系统及控制方法可以进行马力控制，因而可以体现在工程机械中普遍化的多样的作业负载模式(例，重负载模式、标准负载模式、轻负载模式等。
以上参照附图，说明了本发明的实施例，但本发明所属技术领域的技术人员可以理解，本发明在不变更其技术思想或必需特征的前提下，可以以其它具体形态实施。
因此，以上记述的实施例应理解为在所有方面只是示例而非限定，本发明的范围由后述权利要求书代表，从专利权利要求书的意义及范围以及其等价概念导出的所有变更或变形的形态应解释为包含于本发明的范围。
工业实用性
本发明的工程机械的液压系统及控制方法可以用于，对每个执行器分别具备专用泵/马达并使得执行器借助于泵/马达的控制而运转的液压系统进行控制。

Claims (8)

1.一种工程机械的液压系统，其特征在于，包括：
发动机(10)，其产生动力；
多个泵/马达(40)，其兼具借助于所述发动机而进行驱动的液压泵作用和当执行器内部的工作油借助于执行器的运动能或惯性能进行流动时产生旋转力而使得向所述发动机(10)进一步提供旋转力的液压马达作用；
动力分配单元(20)，其把所述发动机(10)产生的动力分配给所述多个泵/马达(40)；
执行器(70)，其与所述多个泵/马达(40)的各个对应地以液压方式连接，借助于从所述泵/马达(40)吐出的工作油而运转；
操作部(120)，其操纵所述执行器(70)的运转；
蓄压器(80)，其以补充泵(30)为媒介，以液压方式连接于所述多个泵/马达(40)，存储及排出通过所述补充泵(30)供应的工作油；及
控制部(110)，其根据所述操作部(120)的操作，控制所述多个泵/马达(40)的工作油吐出流量，
在所述多个泵/马达(40)中，还包括检测从所述泵/马达(40)吐出的工作油的压力并提供给控制部(110)的压力传感器(sp1、sp2、……、spn)、以及检测所述各泵/马达(40)的斜板角度并提供给控制部(110)的斜板角传感器(sq1、sq2、……、sqn)，
所述控制部(110)组合所述操作部(120)的操作信号、所述压力传感器信号、及所述斜板角传感器信号，生成控制所述泵/马达(40)的斜板角的容积指令信号。
2.根据权利要求1所述的工程机械的液压系统，其特征在于，
在所述泵/马达(40)与蓄压器(80)之间安装有止回阀单元(50)，使得工作油从蓄压器(80)向泵/马达(40)或执行器(70)侧流动，或者相反地，使得工作油从泵/马达(40)或执行器(70)向蓄压器(80)侧流动；
在所述泵/马达(40)与补充泵(30)之间安装有安全阀(60)，当在所述泵/马达(40)或执行器(70)中形成高于已设定压力的压力时，使得工作油 的一部分向蓄压器(80)侧供应；及
在所述补充泵(30)与蓄压器(80)之间安装有补充安全阀(90)，在向所述蓄压器(80)补充的工作油的压力形成高于已设定压力的压力时该补充安全阀(90)开放，使得工作油补充液压回路内的压力保持在设定压力。
3.根据权利要求1所述的工程机械的液压系统，其特征在于，
在所述泵/马达(40)与蓄压器(80)之间安装有止回阀单元(50)，使得工作油从蓄压器(80)向泵/马达(40)或执行器(70)侧流动，或者相反地，使得工作油从泵/马达(40)或执行器(70)向蓄压器(80)侧流动。
4.根据权利要求3所述的工程机械的液压系统，其特征在于，
在所述泵/马达(40)与补充泵(30)之间安装有安全阀(60)，当在所述泵/马达(40)或执行器(70)中形成高于已设定压力的压力时，使得工作油的一部分向蓄压器(80)侧供应。
5.一种工程机械的液压系统，其特征在于，包括：
发动机(10)，其产生动力；
多个泵/马达(40)，其兼具借助于所述发动机而进行驱动的液压泵作用和当执行器内部的工作油借助于执行器的运动能或惯性能进行流动时产生旋转力而使得向所述发动机(10)进一步提供旋转力的液压马达作用；
动力分配单元(20)，其把所述发动机(10)产生的动力分配给所述多个泵/马达(40)；
执行器(70)，其与所述多个泵/马达(40)的各个对应地以液压方式连接，借助于从所述泵/马达(40)吐出的工作油而运转；
操作部(120)，其操纵所述执行器(70)的运转；
蓄压器(80)，其以补充泵(30)为媒介，以液压方式连接于所述多个泵/马达(40)，存储及排出通过所述补充泵(30)供应的工作油；
控制部(110)，其根据所述操作部(120)的操作，控制所述多个泵/马达(40)的工作油吐出流量；
发动机扭矩(tau)，其由所述发动机的转速(w)输入到发动机扭矩图(210)而生成；
第1容积指令(bcmd1、bcmd2、……、bcmdn)，其由所述操作部(120) 的要求值输入到要求-容积图(220)而生成；
要求扭矩(treq)，其由所述多个泵/马达(40)的压力(Dp1、Dp2、……、Dpn)乘以所述多个泵/马达(40)的容积(b1、b2、……、bn)而生成；
扭矩比率的扭矩常数(a)，其从所述发动机扭矩(tau)除以所述要求扭矩(treq)而生成；以及
第2容积指令(bcmdj1、bcmdj2、……、bcmdjn)，其由所述第1容积指令(bcmd1、bcmd2、……、bcmdn)乘以所述扭矩常数(a)而生成；
所述多个泵/马达(40)由最终生成的所述第2容积指令(bcmdj1、bcmdj2、……、bcmdjn)控制。
6.根据权利要求5所述的工程机械的液压系统，其特征在于，
如果所述发动机扭矩(tau)大于所述要求扭矩(treq)，则所述扭矩常数(a)设定为1(100％)值。
7.根据权利要求5所述的工程机械的液压系统，其特征在于，还包括：
所述泵/马达各个的要求容积(bj1、bj2、……、bjn)，其与所述操作部(120)的变位量相应；
所述泵/马达各个的转速(w1、w2、……、wn)；
总要求容积(bt)，其将在所述发动机的转速(w)中所述泵/马达各个的转速(w1、w2、……、wn)的比率乘以所述要求容积(bj1、bj2、……、bjn)，再加上所述要求容积(bj1、bj2、……、bjn)而求得；
对于要求流量的容积比率常数(c)，其从容积限制值(bl)除以总要求容积(bt)而生成；
决定常数(d)，其在所述扭矩常数(a)与所述容积比率常数(c)中选择较小值；及
第2容积指令(bcmdj1、bcmdj2、……、bcmdjn)，其由所述第1容积指令(bcmd1、bcmd2、……、bcmdn)乘以所述决定常数(d)而生成；
所述多个泵/马达(40)由最终生成的所述第2容积指令(bcmdj1、bcmdj2、……、bcmdjn)控制。
8.根据权利要求7所述的工程机械的液压系统，其特征在于，
如果所述容积限制值(bl)大于所述总要求容积(bt)，则所述容积比率常 数(c)设定为1(100％)值。
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