CN105074175A - 工程机械的发动机转速控制装置 - Google Patents

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Abstract

在自发动机保持于怠速转速的状态起实施了将操作装置的操作量设定得小的特定作业时，减少返回到油箱的主泵排出流量。本发明具有：主控制器(20)，其能够将发动机(11)的转速控制成动臂(4)等作业工具能够进行通常作业的通常作业转速，并且在操作装置从操作位置返回到中立位置时，将发动机(11)的转速控制成比通常作业转速低的转速即怠速转速，当在发动机(11)的转速保持为怠速转速的状态下检测出实施了保持动臂用操作装置(16)等操作装置的小的操作量而进行的特定作业时，该主控制器(20)进行如下控制处理：使发动机(11)的转速为比怠速转速高、且比通常作业转速低的转速即特定作业转速。

Description

工程机械的发动机转速控制装置
技术领域
本发明涉及具有发动机以及主泵、主控制器的液压挖掘机等工程机械的发动机转速控制装置，其中，所述主控制器将发动机的转速控制成比通常作业转速低的转速即怠速转速。
背景技术
工程机械例如液压挖掘机具有：发动机；由该发动机驱动的主泵；以及对构成前作业机械的动臂、斗杆等作业工具进行驱动的动臂缸、斗杆缸等液压缸，其中，所述液压缸通过从主泵排出的压力油而动作。此外，液压挖掘机具有：对从主泵供给到液压缸的压力油的流动进行控制的动臂用方向控制阀、斗杆用方向控制阀等方向控制阀，以及对所述方向控制阀进行切换操作的动臂用操作装置、斗杆用操作装置等操作装置。
并且，对于像上述这样构成的液压挖掘机来说还会具有：主控制器，其能够将发动机的转速控制成作业工具能够进行通常作业的通常作业转速，并且在操作装置从操作位置返回到中立位置时，能够将发动机的转速控制成比通常作业转速低的转速即怠速转速。专利文献1公开了这种现有技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平3-115748号公报
发明内容
发明要解决的课题
如上所述在操作装置返回到中立位置时，主控制器将发动机转速控制成比通常作业转速低的怠速转速，对于具有这样的主控制器的液压挖掘机等工程机械来说，有时在发动机的转速保持为怠速转速的状态下对操作装置进行操作，并且将其操作量保持得小地实施轻负载作业等特定作业。在现有技术中，在进行该特定作业时，通过主控制器来进行这样的控制：使发动机的转速从怠速转速上升至能够进行使操作装置的操作量设定的大的通常作业的通常作业转速。主泵排出流量也与这样的发动机转速的上升成比例地上升。因此，主泵排出流量的大部分经由将切换量保持得小的方向控制阀而返回到油箱。即现有技术是在自保持为怠速转速的状态起使操作装置的操作量小地进行的上述特定作业时，从主泵排出所需以上的流量，从而产生了能量损失。
本发明是鉴于上述的现有技术中的实际情况而完成的，其目的在于提供一种工程机械的发动机转速控制装置，能够在自发动机保持为怠速转速的状态起实施了使操作装置的操作量小地进行的特定作业时，减少返回到油箱的主泵排出流量。
用于解决课题的手段
为了达成该目的，本发明的工程机械的发动机转速控制装置，其设置于具有以下部分的工程机械中：发动机、通过该发动机驱动的主泵、通过从该主泵排出的压力油而进行动作并驱动作业工具的液压缸、对从上述主泵供给到上述液压缸的压力油的流动进行控制的方向控制阀、以及对该方向控制阀进行切换操作的操作装置，上述工程机械的发动机转速控制装置具有：主控制器，其能够将上述发动机的转速控制成上述作业工具能够进行通常作业的通常作业转速，并且在上述操作装置从操作位置返回到中立位置时，将上述发动机的转速控制成比上述通常作业转速低的转速即怠速转速，本发明的特征在于，当在上述发动机的转速被保持为上述怠速转速的状态下检测出实施了保持上述操作装置的操作量小地进行的特定作业时，上述主控制器进行如下控制处理：使上述发动机的转速为比上述怠速转速高、且比上述通常作业转速低的转速即特定作业转速。
如上构成的本发明，在检测出自保持为怠速转速的状态起实施了保持操作装置的操作量小地进行的特定作业的实施时，在主控制器中将发动机的转速控制成比能够进行使操作装置的操作量大地进行的通常作业的通常作业转速低的转速即特定作业转速。由此，能够使特定作业时的主泵排出量比通常作业时的主泵排出流量小，能够在实施特定作业时减少返回到油箱的主泵排出流量。
并且，本发明的特征在于，在上述发明中，上述主控制器根据上述操作装置的操作量、上述操作装置的操作速度、以及上述主泵的泵排出压力即泵排出压力中的至少一个来检测实施了上述特定作业。
此外，本发明的特征在于，在上述发明中，上述主控制器在检测出实施了上述特定作业而进行了使上述发动机转速为上述特定作业转速的控制处理时，在检测出实施了上述通常作业时，进行使上述发动机转速为上述通常作业转速的控制处理。
此外，本发明的特征在于，在上述发明中，上述主控制器这样进行控制处理：使上述发动机转速从上述特定作业转速缓缓地增加到上述通常作业转速。
发明效果
本发明在自发动机保持为怠速转速的状态起实施了使操作装置的操作量小地进行的特定作业时，通过主控制器将发动机的转速保持为比怠速转速高、比通常作业转速低的转速即特定作业转速。由此，本发明能够比通常作业时减少主泵排出流量，能减少返回到油箱的主泵排出流量，能够比现有技术减少能量损失。
附图说明
图1是表示作为工程机械的一个例子而列举的液压挖掘机的侧视图。
图2是表示图1所示的液压挖掘机所具有的本发明的实施方式1涉及的发动机转速控制装置的电气液压回路图。
图3是表示图2所示的本发明的实施方式1涉及的发动机转速控制装置所具有的主控制器的主要部分结构的图。
图4是表示图3所示的主控制器所包含的三个函数设定部的结构的图。
图5是表示本发明的其他实施方式所具有的主控制器的主要部分结构的图。
图6是表示图5所示的主控制器中的处理过程的流程图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明涉及的工程机械的发动机转速控制装置的实施方式进行说明。
图1是表示列举为工程机械的一例的液压挖掘机的侧视图。
如该图1所示，液压挖掘机具有：行走体1、配置于该行走体1上的旋转体2、以及能够在上下方向转动地安装于该旋转体2的前作业机械3。该前作业机械3具有：安装于旋转体2的动臂4、安装于该动臂4的末端的斗杆5、以及安装于该斗杆5的末端的挖斗6。各个动臂4、斗杆5、以及挖斗6构成作业工具。此外，前作业机械3还具有：驱动动臂4的动臂缸7、驱动斗杆5的斗杆缸8、以及驱动挖斗6的挖斗缸9等液压缸。
图2是表示图1所示的液压挖掘机所具有的本发明的实施方式1涉及的发动机转速控制装置的电气液压回路图。
该图2所示的电气液压电路是表示本发明的实施方式1涉及的发动机转速控制装置的主要部分的图，挖斗缸9等省略。
如该图2所示，本实施方式涉及的发动机转速控制装置具有：发动机11、由该发动机11驱动的主泵12、以及先导泵13。此外，本实施方式具有：上述的驱动动臂4的动臂缸7；以及驱动斗杆5的斗杆缸8；对从主泵12供给到动臂缸7、斗杆缸8的压力油的流动进行控制的动臂用方向控制阀14、斗杆用方向控制阀15等方向控制阀；以及对动臂用方向控制阀14、斗杆用方向控制阀15进行切换操作的动臂用操作装置16、斗杆用操作装置17等操作装置。
此外，本实施方式还具有：主控制器20，其能够将发动机11的转速控制成动臂4、斗杆5等作业工具能够进行通常作业的通常作业转速，并且在动臂用操作装置16等操作装置从操作位置返回到中立位置时，将发动机11的转速控制成比通常作业转速低的转速即怠速转速。并且，特别是本实施方式所具有的主控制器20，在检测出发动机11的转速保持为怠速转速的状态下实施使操作装置的操作量小地进行的轻负载作业等特定作业时，进行如下控制处理：将发动机11的转速设定成比怠速转速高、比通常作业转速低的转速即特定作业转速。
图3是表示图2所示的本发明的实施方式1涉及的发动机转速控制装置所具有的主控制器的主要部分结构的图，图4是表示图3所示的主控制器所包含的三个函数设定部的结构的图。
主控制器20根据操作装置的操作量、操作装置的操作速度、以及作为主泵12的排出压力的泵排出压力中的至少一个来检测实施了上述的特定作业。例如在本实施方式中，构成为根据作为三个检测要素的操作装置的操作量、操作装置的操作速度、以及泵排出压力的全部来检测实施了特定作业。
如图2、3所示，本实施方式具有：对动臂用操作装置16、斗杆用操作装置17等操作装置的操作量进行检测的压力传感器18；包含于主控制器20中的、根据从压力传感器18输出的信号来运算操作装置的操作速度的运算部20c；以及检测泵排出压力的排出压力传感器19。
此外，如图3、4所示，在主控制器20分别包含第一函数设定部20a、第二函数设定部20d以及第三函数设定部20e，其中：第一函数设定部20a，其对由压力传感器18检测出的操作量即杆操作量与目标发动机转速的关系进行设定；第二函数设定部20d，其对由运算部20c运算出的操作速度与目标发动机转速的关系进行设定；以及第三函数设定部20e，其对由排出压力传感器19检测出的泵排出压力与目标发动机转速的关系进行设定。
在上述的运算部20c中，根据本次从压力传感器18输出的信号、存储于主控制器20的存储器20b中的上一次从压力传感器18输出的信号，来运算出操作装置的操作速度即杆操作速度。
如图4的(a)图所示，第一函数设定部20a包含：第一操作量阈值α1，其相当于视为对操作装置进行操作的操作量；以及第二操作量阈值α2，其是比该第一操作量阈值α1大的值，所述第二操作量阈值α2相当于视为操作装置操作量从特定作业时操作量变化为通常作业时操作量的操作量。将相当于特定作业转速的目标发动机转速NF设定成：比相当于怠速转速的目标发动机转速NI高、比相当于通常作业转速的目标发动机转速NG低的值。
另外，还可以设定为具有如下设定关系：将该第一函数设定部20a设为包括比第二操作量阈值α2大的值的第三操作量阈值α3，如图4的(a)图的虚线所示，按照操作装置的操作量从第二操作量阈值α2向第三操作量阈值α3增加而使目标发动机转速缓缓地增加。
此外，如图4的(b)图所示，第二函数设定部20d包括：操作速度阈值β，其相当于视为操作装置操作速度从特定作业时操作速度变化为通常作业时操作速度时的操作速度。
此外，如图4的(c)图所示，第三函数设定部20e包括：第一排出压力阈值γ1，其相当于泵排出压力被视为操作装置从中立位置被操作时的排出压力；以及第二排出压力阈值γ2，其是比该第一排出压力阈值γ1大的值，相当于被视为泵排出压力从特定作业时排出压力变化为通常作业时排出压力时的排出压力。
另外，也可以设定为具有如下设定关系：将该第三阈值设定部20e设为包括比第二排出压力阈值γ2大的值的第三排出压力阈值γ3，如图4的(c)图虚线所示，按照泵排出压力从第二排出压力阈值γ2向第三排出压力阈值γ3增加而使目标发动机转速缓缓地增加。
此外，本实施方式具有：最大值选择部20f，其包含于主控制器20中，选择出从第一函数设定部20a输出的目标发动机转速、从第二函数设定部20d输出的目标发动机转速、从第三函数设定部20e输出的目标发动机转速中的最大值；以及发动机控制器21，其根据从该最大值选择部20f输出的目标发动机转速的最大值来控制发动机11的转速。
对于如上构成的本实施方式来说，在操作装置例如动臂用操作装置16保持于中立位置时，动臂用操作装置16的杆操作量比第一函数设定部20a的第一操作量阈值α1小，杆操作速度比第二函数设定部20d的操作速度阈值β小，主泵12的泵排出压力比第三函数设定部20e的第一阈值γ1小，从最大值选择部20f将相当于怠速转速的目标发动机转速NI输出至发动机控制器21。由此，以怠速转速驱动发动机11，将其保持于作业停止状态。
此外，为了实施砂土的挖掘作业等通常作业，例如在动臂用操作装置16被从中立位置操作得大时，动臂用操作装置16的杆操作量比第一函数设定部20a的第二操作量阈值α2大，杆操作速度比第二函数设定部20d的操作速度阈值β大，主泵12的泵排出压力比第三函数设定部20e的第二排出压力阈值γ2大，将相当于通常作业转速的目标发动机转速NG从最大值选择部20f输出至发动机控制器21。由此，以通常作业转速驱动发动机11，主泵12以较大的驱动力被驱动并将较大的排出流量经由动臂用方向控制阀14供给给动臂缸7，进行所希望的通常作业。
此外，为了实施例如砂土平整作业等轻负载作业即特定作业，在比通常作业时小地操作例如动臂用操作装置16时，动臂用操作装置16的杆操作量保持于第一函数设定部20a的第一操作量阈值α1与第二操作量阈值α2之间，杆操作速度保持得比第二函数设定部20d的操作速度阈值β小，主泵12的泵排出压力保持于第三函数设定部20e的第一排出压力阈值γ1与第二排出压力阈值γ2之间，将相当于特定作业转速的目标发动机转速NF从最大值选择部20f输出至发动机控制器21。由此，以比通常作业转速小的转速即特定作业转速驱动发动机11，以比通常作业时小的驱动力驱动主泵12，将较小的排出流量经由动臂用方向控制阀14供给给动臂缸7，进行所希望的通常作业。
根据如上构成的本实施方式，在实施自保持为怠速转速的状态起使操作装置的操作量小地进行的特定作业时，如上所述通过主控制器20将发动机11的转速保持为比低速高、比通常作业转速低的转速即特定作业转速。由此，本实施方式实现：主泵12的排出流量比通常作业时小，能够减少经由动臂用方向控制阀16等方向控制阀而返回到油箱的主泵12的排出流量，能够减少能量损失。
另外，如图4的(a)图的虚线所示，构成为通过主控制器20的第一函数设定部20a来设定第三操作量阈值α3，从第二操作量阈值α2到第三操作量阈值α3为止的杆操作量的增加期间，使目标发动机转速缓缓地增加，并且，如图4的(c)图的虚线所示，构成为通过第三函数设定部20e来设定第三排出压力阈值γ3，从第二排出压力阈值γ2到第三排出压力阈值γ3为止的泵排出压力的增加期间，使目标发动机转速缓缓地增加，在这样的情况下，从使操作装置的操作量保持得小地进行的特定作业向使操作装置的操作量大地进行的通常作业过渡时，能够抑制目标发动机转速的剧烈变化。由此，能够抑制发动机11转速的急剧上升，能够一边确保驱动动臂4等作业工具的动臂缸7等液压缸的稳定的操作性一边顺畅地从特定作业向通常作业过渡，能够确保优良的作业性。
图5是表示本发明的其他实施方式所具有的主控制器的主要部分结构的图。
该图5所示的本发明的其他实施方式也具有与上述实施方式相同的对操作装置的操作量进行检测的压力传感器18、包含于主控制器20中并根据从压力传感器18输出的信号运算出操作装置的操作速度的运算部20c、以及检测出泵排出压力的压力传感器19。该其他的实施方式尤其是，主控制器20分别具有所述第一设定部20g、第二设定部20h、以及第三设定部20i，其中：第一设定部20g，其对相当于通常作业转速的目标发动机转速进行设定；第二设定部20h，其对比通常作业转速低的转速即特定作业转速进行设定；以及第三设定部20i，其对比特定作业转速还低的怠速转速进行设定。此外，该其他实施方式具有：开关部20j，其根据由压力传感器18检测出的操作装置的操作量、由运算部20c运算出的操作装置的操作速度、由排出压力传感器19检测出的泵排出压力，来选择输出由第一设定部20g设定的目标发动机转速、由第二设定部20h设定的目标发动机转速、以及由第三设定部设定的目标发动机转速中的某一个；以及发动机控制器21，其根据从该开关部20j输出的目标发动机转速来控制发动机11的转速。其他的结构与上述的图1、2所示的结构相同。
图6是表示图5所示的主控制器中的处理过程的流程图。
如该图6所示，在该其他的实施方式中，在主控制器20中最初判断是否对操作装置进行了操作(过程S1)。根据从压力传感器18输出的信号来进行该判断。在该判断为否时，即在判断为没有对操作装置进行操作时，开关部20j进行将设定于第三设定部20i中的怠速转速输出至发动机控制器21的处理(过程S2)。由此，发动机11以怠速转速而被驱动，保持为作业停止状态。
在过程S1的判断为是时，即视为操作装置从中立位置被进行了操作时，判断操作装置的操作量是否是预定的阈值α以下(过程S3)。该阈值α相当于视为从轻负载作业等特定作业时操作量变化为挖掘作业等通常作业操作量的作业量。因此，在过程S3的判断为否时，即在判断为有意进行通常操作地对操作装置进行较大操作时，开关部20j进行如下处理(过程S4)：将设定于第一设定部20g中的通常作业转速输出给发动机控制器21。由此，发动机11以通常作业转速而被驱动，主泵12的排出流量变大，进行挖掘作业等通常作业。
在过程S3的判断为是时，即在判断为操作装置的杆操作量是预定的阈值α以下时，判断操作装置的操作速度是否是预定的阈值β以下(过程S5)。该阈值β相当于视为从特定作业时操作速度变化为通常作业时操作速度的操作速度。因此，在过程S5的判断为否时，即在判断为操作装置的操作速度比阈值β大时，开关部20j进行如下处理(过程S4)：将设定于第一设定部20g中的通常作业转速输出给发动机控制器21。由此，如上所述以通常作业转速驱动发动机11。
在过程S5的判断为是时，即在操作装置的操作速度为阈值β以下时，判断主泵12的泵排出压力是否为阈值Px以下(过程S6)。该阈值Px相当于视为从特定作业时泵排出压力变化为通常作业时泵排出压力的泵排出压力。因此，在过程S6的判断为否时，即在判断为操作装置的泵排出压力比阈值Px大时，开关部20j进行如下处理(过程S4)：将由设定于第一设定部20g中的通常作业转速输出给发动机控制器21。由此，如上所述以通常作业转速驱动发动机11。
在过程S6的判断为是时，即在判断为操作装置的泵排出压力是阈值Px以下时，视为实施了特定作业，开关部20j进行如下处理(过程S7)：将设定于第二设定部20h中的特定作业转速输出给发动机控制器21。由此，发动机11以特定作业转速而被驱动，主泵12的排出流量被抑制得比通常作业时小，进行平整作业等轻负载作业，即特定作业。这样构成的其他实施方式也能够获得与上述实施方式相同的效果。
另外，在上述的其他实施方式中，还可以构成为在主控制器20的开关部20j与发动机控制器21之间设置低通滤波器。
在这样构成的实施方式中，从使操作装置的操作量保持得小地进行的特定作业向使操作装置的操作量大地进行的通常做特过渡时，能够通过低通滤波器保持延迟时间地将从开关部20j输出的目标发动机转速输出给发动机控制部21。由此，能够抑制发动机11转速的急剧上升，能够一边确保驱动动臂4等作业工具的动臂缸7等液压缸的稳定的操作性一边顺畅地从特定作业向通常作业过渡，能够确保优良的作业性。
另外，图1～4所示的实施方式、以及图5、6所示的其他实施方式都根据操作装置的操作量、操作装置的操作速度、以及泵排出压力这三个检测要素来检测实施了特定作业，但是本发明不限于以上述方式检测实施了特定作业。即，也可以根据操作装置的操作量、操作装置的操作速度、以及泵排出压力中的某一个或者两个来检测实施了特定作业。
符号说明
3前作业机械
4动臂(作业工具)
5斗杆(作业工具)
6挖斗(作业工具)
7动臂缸(液压缸)
8斗杆缸(液压缸)
11发动机
12主泵
13先导泵
14动臂用方向控制阀
15斗杆用方向控制阀
16动臂用操作装置
17斗杆用操作装置
18压力传感器
19排出压力传感器
20主控制器
20a第一函数设定部
20b存储器
20c运算部
20d第二函数设定部
20e第三函数设定部
20f最大值选择部
20g第一设定部
20h第二设定部
20i第三设定部
20j开关部
21发动机控制器
α1第一操作量阈值
α2第二操作量阈值
α3第三操作量阈值
β操作速度阈值
γ1第一排出压力阈值
γ2第二排出压力阈值
γ3第三排出压力阈值

Claims (6)

1.一种工程机械的发动机转速控制装置，其设置于具有以下部分的工程机械中：发动机(11)、通过该发动机(11)驱动的主泵(12)、通过从该主泵(12)排出的压力油而进行动作并驱动作业工具(4、5)的液压缸(7、8)、对从上述主泵(12)供给到上述液压缸(7、8)的压力油的流动进行控制的方向控制阀(14、15)、以及对该方向控制阀(14、15)进行切换操作的操作装置(16、17)，
上述工程机械的发动机转速控制装置具有：主控制器(20)，其能够将上述发动机(11)的转速控制成上述作业工具(4、5)能够进行通常作业的通常作业转速，并且在上述操作装置(16、17)从操作位置返回到中立位置时，将上述发动机(11)的转速控制成比上述通常作业转速低的转速即怠速转速，
上述工程机械的发动机转速控制装置的特征在于，
当在上述发动机(11)的转速被保持为上述怠速转速的状态下检测出实施了保持上述操作装置(16、17)的操作量小地进行的特定作业时，上述主控制器(20)进行如下控制处理：使上述发动机(11)的转速为比上述怠速转速高、且比上述通常作业转速低的转速即特定作业转速。
2.根据权利要求1所述的工程机械的发动机转速控制装置，其特征在于，
上述主控制器(20)根据上述操作装置(16、17)的操作量、上述操作装置(16、17)的操作速度、以及上述主泵(12)的泵排出压力即泵排出压力中的至少一个来检测实施了上述特定作业。
3.根据权利要求1所述的工程机械的发动机转速控制装置，其特征在于，
上述主控制器(20)在检测出实施了上述特定作业而进行了使上述发动机转速为上述特定作业转速的控制处理时，在检测出实施了上述通常作业时，进行使上述发动机转速为上述通常作业转速的控制处理。
4.根据权利要求2所述的工程机械的发动机转速控制装置，其特征在于，
上述主控制器(20)在检测出实施了上述特定作业而进行了使上述发动机转速为上述特定作业转速的控制处理时，在检测出实施了上述通常作业时，进行使上述发动机转速为上述通常作业转速的控制处理。
5.根据权利要求3所述的工程机械的发动机转速控制装置，其特征在于，
上述主控制器(20)这样进行控制处理：使上述发动机转速从上述特定作业转速缓缓地增加到上述通常作业转速。
6.根据权利要求4所述的工程机械的发动机转速控制装置，其特征在于，
上述主控制器(20)这样进行控制处理：使上述发动机转速从上述特定作业转速缓缓地增加到上述通常作业转速。
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