CN106795706B - 挖土机 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例所涉及的挖土机具有：附件，包括动臂(4)；附带增压器的柴油引擎(11)；主泵(14)，与附带增压器的柴油引擎(11)连结；及控制器(30)，执行使增压器的增压压力在主泵(14)的液压负载增大之前增大的负载预提升功能。附件的规定部位能够到达的区域包括在动臂(4)被操作时执行负载预提升功能的局部区域和在动臂(4)被操作时不执行负载预提升功能的局部区域。

Description

挖土机
技术领域
本发明涉及一种搭载附带增压器的柴油引擎的挖土机。
背景技术
已知有一种在与附带增压器的柴油引擎连结的液压泵的液压负载增大之前执行基于与该引擎连结的发电机的发电的挖土机(参考专利文献1。)。该挖土机使发电负载在液压负载增大之前积极增大来使引擎的负载及增压压力增大，由此在之后液压负载急剧增大的情况下也能够将引擎的转速维持大致恒定的同时使引擎输出顺利增大。另外，以下将在液压负载增大之前执行基于发电机的发电等而使增压压力增大的功能称为“负载预提升功能”。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/169558号
发明内容
发明要解决的技术课题
然而，在执行负载预提升功能之后也未发生液压负载的急剧增大时，有可能导致通过执行该负载预提升功能而进行的增压压力的增大被浪费。
鉴于上述，期望提供一种更有效地执行负载预提升功能的挖土机。
用于解决技术课题的手段
本发明的实施例所涉及的挖土机具有：附件，包括工作机构；附带增压器的柴油引擎；液压泵，与所述附带增压器的柴油引擎连结；及控制器，执行使所述增压器的增压压力在所述液压泵的液压负载增大之前增大的负载预提升功能，所述附件的规定部位能够到达的区域包括在所述工作机构被操作时执行所述负载预提升功能的局部区域和在所述工作机构被操作时不执行所述负载预提升功能的局部区域。
发明效果
通过上述机构，可提供一种更有效地执行负载预提升功能的挖土机。
附图说明
图1为本发明的实施例所涉及的挖土机的侧视图。
图2为表示图1的挖土机的驱动系统的结构例的图。
图3为表示搭载于图1的挖土机的控制器的结构例的功能框图。
图4A为说明导出挖掘附件上的各点的位置的处理的图。
图4B为说明导出挖掘附件上的各点的位置的处理的图。
图5为表示实际工作区域的挖土机的侧视图。
图6为表示铲斗销距离与每单位时间的发电量的关系的一例的图。
图7为表示负载预提升与否判定处理的流程的一例的流程图。
图8为表示实际工作区域的挖土机的侧视图。
图9为表示杆操作量、发电量、液压负载、燃料消耗量、增压压力及引擎转速随时间的推移的时序图。
具体实施方式
首先，参考图1，对本发明的实施例所涉及的工程机械的整体结构进行说明。另外，图1为表示作为本发明的实施例所涉及的工程机械的挖土机的结构例的侧视图。但是，本发明并不限定于挖土机，若为搭载附带增压器的柴油引擎，则还能够应用于其他工程机械。
在图1所示的挖土机的下部行驶体1经由回转机构2搭载有上部回转体3。在上部回转体3安装有作为工作机构的动臂4。在动臂4的前端安装有作为工作机构的斗杆5，在斗杆5的前端安装有工作机构及作为端接附件的铲斗6。另外，端接附件可以为破碎机、抓斗等。
动臂4、斗杆5及铲斗6构成作为附件的一例的挖掘附件，并通过动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9分别被液压驱动。并且，在动臂4安装有动臂角度传感器S1，在斗杆5安装有斗杆角度传感器S2，在铲斗6安装有铲斗角度传感器S3。
动臂角度传感器S1为检测挖掘附件的姿势的姿势检测装置的一例，并检测动臂4的转动角度。本实施例中为检测动臂4相对于水平面的倾斜角(以下，称为“动臂角度”。)的电位计。具体而言，动臂角度传感器S1检测围绕动臂脚销的动臂4的转动角度来作为动臂角度，该动臂脚销连结上部回转体3和动臂4。
斗杆角度传感器S2为检测挖掘附件的姿势的姿势检测装置的一例，并检测斗杆5的转动角度。本实施例中为检测斗杆5相对于水平面的倾斜角度(以下，简称为“斗杆角度”。)的电位计。具体而言，斗杆角度传感器S2检测围绕斗杆销的斗杆5的转动角度来作为斗杆角度，该斗杆销连结动臂4和斗杆5。
铲斗角度传感器S3为检测挖掘附件的姿势的姿势检测装置的一例，并检测铲斗6的转动角度。本实施例中为检测铲斗6相对于水平面的倾斜角(以下，称为“铲斗角度”。)的电位计。具体而言，铲斗角度传感器S3检测围绕铲斗销(斗杆顶销)的铲斗6的转动角度来作为铲斗角度，该铲斗销连结斗杆5和铲斗6。
另外，动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2及铲斗角度传感器S3中的至少一个可以为加速传感器、检测相对应的液压缸的冲程量的冲程传感器、检测围绕连结销的转动角度的旋转编码器等。
图2为表示图1所示的挖土机的驱动系统的结构例的图。图2中，分别以双重线表示机械动力系统，以粗实线表示高压液压管路，以虚线表示先导管路，以细实线表示电驱动/控制系统。
引擎11为挖土机的驱动源。本实施例中，引擎11为具备作为增压器的涡轮增压器和燃料喷射装置的柴油引擎，并搭载于上部回转体3。另外，引擎11可以具备作为增压器的机械增压器。并且，引擎11采用与引擎负载的增减无关而将引擎转速维持恒定的无差控制。
电动发电机12为作为电动机及发电机而发挥功能的装置。本实施例中，电动发电机12作为协助引擎11的驱动的电动机而发挥功能，并且作为利用引擎11的驱动力发电的发电机而发挥功能。
引擎11和电动发电机12分别与减速机13的两个输入轴连接。减速机13的输出轴中连接有主泵14及先导泵15。主泵14中经由高压液压管路16连接有控制阀17。并且，先导泵15中经由先导管路25连接有操作装置26。
主泵14为可改变每旋转一次的吐出量(排出容积)的可变容量型斜板式液压泵。每旋转一次的吐出量由泵调节器控制。主泵14的旋转轴与引擎11的旋转轴连结并以与引擎11的转速相同的转速旋转。并且，主泵14的旋转轴与飞轮连结。这是为了抑制引擎输出转矩变动时的转速的变动。
控制阀17为进行挖土机中的液压系统的控制的液压控制装置。本实施例中，控制阀17经由高压液压管路与右侧行驶用液压马达2A、左侧行驶用液压马达2B、动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9等各种液压致动器连接。
逆变器18进行电动发电机12的运行控制。本实施例中，逆变器18设置在电动发电机12与蓄电装置120之间，并根据来自控制器30的命令进行电动发电机12的运行控制。具体而言，在作为电动机控制电动发电机12时，逆变器18从蓄电装置120向电动发电机12供给所需要的电力。并且，在作为发电机控制电动发电机12时，逆变器18将由电动发电机12发电的电力蓄电在蓄电装置120。
逆变器20进行回转用电动机21的运行控制。本实施例中，逆变器20设置在回转用电动机21与蓄电装置120之间，并根据来自控制器30的命令进行回转用电动机21的运行控制。具体而言，在作为电动机控制回转用电动机21时，逆变器20从蓄电装置120向回转用电动机21供给所需要的电力。并且，在作为发电机控制回转用电动机21时，逆变器20将由回转用电动机21发电的电力蓄电在蓄电装置120。
回转用电动机21为使上部回转体3相对于下部行驶体1回转的装置，并与电动发电机12相同，作为电动机及发电机而发挥功能。本实施例中，回转用电动机21作为使上部回转体3回转的电动机而发挥功能，并且作为利用上部回转体3的惯性力矩发电的发电机而发挥功能。另外，在回转用电动机21的输出轴21A连接有分解器22、机械制动器23及回转减速机24。
蓄电装置120配设于逆变器18与逆变器20之间。由此，当电动发电机12及回转用电动机21中的至少一个作为电动机而发挥功能时、即进行动力运行时，供给该动力运行中所需要的电力。并且，当至少一个作为发电机而发挥功能时、即进行发电(再生)运行时，蓄积通过该发电(再生)运行而产生的电力。
本实施例中，蓄电装置120包括电容器19、升降压转换器19a及DC总线19b。电容器19经由升降压转换器19a、DC总线19b及逆变器18与电动发电机12连接。并且，电容器19经由升降压转换器19a、DC总线19b及逆变器20与回转用电动机21连接。升降压转换器19a配置在电容器19与DC总线19b之间，并进行切换升压动作和降压动作的控制，以使根据电动发电机12及回转用电动机21的运行状态变动的DC总线19b的电压电平抑制在恒定范围内。DC总线19b配置在升降压转换器19a与逆变器18及逆变器20的各自之间，并能够实现电容器19、电动发电机12及回转用电动机21之间的电力的授受。
操作装置26为用于操作各种液压致动器的装置。本实施例中，操作装置26产生基于操作量、操作方向等操作内容的先导压力。并且，操作装置26经由液压管路27与控制阀17连接。控制阀17根据由操作装置26产生的先导压力驱动与各种液压致动器对应的滑阀(流量控制阀)，从而将由主泵14吐出的液压油供给到各种液压致动器。并且，操作装置26经由液压管路28与压力传感器29连接。压力传感器29将由操作装置26产生的先导压力转换为电信号，并向所转换的电信号输出到控制器30。
控制器30为进行挖土机的驱动控制的控制装置。本实施例中，控制器30为包括CPU及存储装置的运算处理装置。具体而言，控制器30使CPU执行存储在存储装置的驱动控制用程序来实现各种功能。各种功能包括判定负载预提升(Pre load boost)功能的执行与否的功能。
接着，参考图3，对控制器30判定负载预提升功能的执行与否的功能进行说明。另外，图3为控制器30的功能框图，并包括判定负载预提升功能的执行与否时所使用的功能要件。本实施例中，控制器30主要具有附件位置获取部31及负载预提升与否判定部32。
附件位置获取部31为获取附件的规定部位的位置的功能要件。本实施例中，附件位置获取部31根据动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2及铲斗角度传感器S3的各自的检测值导出挖掘附件的姿势。这是为了导出相对于基准位置的挖掘附件上的各点的位置。另外，挖掘附件上的各点包括铲斗销的位置、铲斗6的前端位置等。基准位置为导出挖掘附件上的各点的位置时成为基准的位置，例如为回转轴上的一点、驾驶室前端位置、驾驶座中心位置等。本实施例中，基准位置为回转轴与挖土机的接地面的交点。
在此，参考图4A及图4B，对由附件位置获取部31导出挖掘附件上的各点的位置的处理进行说明。另外，图4A为挖土机的侧视图，图4B为挖土机的俯视图。
如图4A及图4B所示，作为三维正交坐标系的XYZ坐标系的Z轴相当于挖土机的回转轴，作为基准位置的原点O相当于回转轴与挖土机的接地面的交点。
并且，与Z轴正交的X轴沿挖掘附件的延伸方向延伸，同样地与Z轴正交的Y轴沿与挖掘附件的延伸方向垂直的方向延伸。另外，X轴及Y轴与挖土机的回转一同围绕Z轴旋转。
并且，如图4A所示，动臂4相对于上部回转体3的安装位置由作为动臂旋转轴的动臂脚销的位置、即动臂脚销位置P1表示。同样地，斗杆5相对于动臂4的安装位置由作为斗杆旋转轴的斗杆销的位置、即斗杆销位置P2表示。并且，铲斗6相对于斗杆5的安装位置由作为铲斗旋转轴的铲斗销的位置、即铲斗销位置P3表示。而且，铲斗6的爪6a的前端位置由铲斗前端位置P4表示。
并且，连结动臂脚销位置P1与斗杆销位置P2的线段SG1的长度作为动臂长度由规定值L1表示，连结斗杆销位置P2与铲斗销位置P3的线段SG2的长度作为斗杆长度由规定值L2表示，连结铲斗销位置P3与铲斗前端位置P4的线段SG3的长度作为铲斗长度由规定值L3表示。另外，规定值L1、规定值L2、规定值L3预先存储在存储装置D4等。
并且，形成于线段SG1与水平面之间的动臂角度由β1表示，形成于线段SG2与水平面之间的斗杆角度由β2表示，形成于线段SG3与水平面之间的铲斗角度由β3表示。另外，图4A中，动臂角度β1、斗杆角度β2、铲斗角度β3将相对于与X轴平行的线逆时针旋转的方向作为正方向。
在此，将动臂脚销位置P1的三次元坐标设为(X、Y、Z)＝(H0X、0、H0Z)，将铲斗前端位置P4的三次元坐标设为(X、Y、Z)＝(X4、Y4、Z4)时，X4、Z4分别由式(1)及式(2)表示。
[数式1]
X4＝H0X+L1cosβ1+L2cosβ2+L3cosβ3…(1)
[数式2]
Z4＝H0Z+L1sinβ1+L2sinβ2+L3sinβ3…(2)
另外，Y4成为0。这是由于铲斗前端位置P4存在于XZ平面上的缘故。并且，动臂脚销位置P1相对于原点O相对不变，因此若确定动臂角度β1则唯一确定斗杆销位置P2的坐标。同样地，若确定动臂角度β1及斗杆角度β2则唯一确定铲斗销位置P3的坐标，若确定动臂角度β1、斗杆角度β2及铲斗角度β3，则唯一确定铲斗前端位置P4的坐标。
本实施例中，附件位置获取部31导出铲斗销位置P3相对于作为基准位置的原点O的坐标，并将该坐标输出到负载预提升与否判定部32。
负载预提升与否判定部32为判定负载预提升功能的执行与否的功能要件。本实施例中，负载预提升与否判定部32在进行动臂上升操作时根据铲斗销位置P3判定是否执行负载预提升功能。具体而言，负载预提升与否判定部32根据压力传感器29的输出判断动臂操作杆是否被向上升方向操作。接着，当判断为动臂操作杆被向上升方向操作了时判定进行了动臂上升操作。另外，负载预提升与否判定部32例如在动臂上升操作量大于规定值时判断为动臂操作杆被向上升方向操作。
当判定进行了动臂上升操作时，负载预提升与否判定部32判定由附件位置获取部31输出的铲斗销位置P3是否位于规定的实际工作区域内。
接着，当判定为铲斗销位置P3位于实际工作区域内时，负载预提升与否判定部32判定需要执行负载预提升功能。另一方面，当判定为铲斗销位置P3不在实际工作区域内时，负载预提升与否判定部32判定无需进行负载预提升功能。
“实际工作区域”为设定在挖土机的周边的区域。本实施例中，实际工作区域被设定为作为附件的规定部位的位置的铲斗销位置能够到达的区域内的局部区域。并且，与实际工作区域有关的信息预先存储在控制器30的存储装置等。另外，与实际工作区域有关的信息可以经由输入装置等而能够进行调整。
在此，参考图5，对实际工作区域的一例进行说明。另外，图5为挖土机的侧视图，并表示设定在XZ平面的实际工作区域WA。实际工作区域WA以利用距挖土机的接地面的距离(深度)D(≤0)设定的下限线、利用距挖土机的接地面的距离(高度)H(≥0)设定的上限线、利用距回转轴SX的距离(接近程度)C(≥0)设定的近位侧界限线及利用距回转轴SX的距离(远离程度)F(≥C)设定的远位侧界限线划分。另外，深度D例如为在挖土机的操作者落座驾驶座的状态下能够视认铲斗6的最大深度。并且，与深度D、高度H、接近程度C、远离程度F等实际工作区域WA有关的信息以能够调整的状态存储在控制器30的存储装置等。并且，接近程度C及远离程度F可以以驾驶室前端位置、驾驶座中心位置等回转轴SX以外的部分为基准而设定。
当附件位置获取部31导出了铲斗销位置P3a时，负载预提升与否判定部32判定铲斗销位置在实际工作区域WA内。接着，负载预提升与否判定部32判定需要执行负载预提升功能，并对逆变器18输出发电命令而执行基于电动发电机12的短时间的发电。这是为了积极增大引擎11的负载。在该情况下，成为增压压力在发生伴随动臂上升操作的液压负载的急剧增大之前增大的状态。因此，引擎11在之后发生了液压负载急剧增大的情况下也能够将转速维持大致恒定的同时使引擎输出顺利增大。这是因为不存在由于是较低的增压压力而限制燃料喷射量的情况的缘故。
另一方面，当附件位置获取部31导出了铲斗销位置P3b、铲斗销位置P3c或铲斗销位置P3d时，负载预提升与否判定部32判定铲斗销位置不在实际工作区域WA内。接着，负载预提升与否判定部32判定无需执行负载预提升功能，并不对逆变器18输出发电命令。这是由于当挖掘附件较大地延伸时等，当铲斗销位置不在实际工作区域WA内时，推断迅速进行动臂上升动作的必要性较低的缘故。例如，这是由于当铲斗6位于较深的位置且挖土机的操作者无法视认铲斗6时，推断操作者并不希望迅速进行动臂上升动作的缘故。并且，这是由于当铲斗6位于较高的位置且操作者无法以自然的姿势视认铲斗6时，推断操作者并不希望进行迅速的动臂上升动作的缘故。并且，这是由于当铲斗6位于前方较远位置且挖土机的姿势不稳定时，推断操作者并不希望迅速进行动臂上升动作的缘故。其结果，能够抑制并不需要的负载预提升功能的执行，并能够提高燃料效率。
并且，负载预提升与否判定部32可以通过调整执行负载预提升功能时的基于电动发电机12的发电内容来调整通过执行负载预提升功能而实现的增压压力。例如，负载预提升与否判定部32可以根据铲斗销位置相对于回转轴SX的距离(以下，称为“铲斗销距离”。)改变每单位时间的发电量。具体而言，负载预提升与否判定部32可以通过在铲斗销距离越大时越减少每单位时间的发电量，来在铲斗销距离越大时越减少通过执行负载预提升功能而实现的增压压力的增大的大小。即，可以减少通过执行负载预提升功能而实现的引擎负载的积极增大的大小。
图6为表示铲斗销距离与每单位时间的发电量的关系的一例的图。如图6所示，负载预提升与否判定部32在铲斗销位置位于实际工作区域WA内的情况下，动臂上升操作开始时的铲斗销距离越大时越阶段性减少每单位时间的发电量。具体而言，负载预提升与否判定部32在铲斗销距离为D1以上且小于D2时，将每单位时间的发电量设为Q1。并且，铲斗销距离为D2以上且小于D3时，将每单位时间的发电量设为Q2(＜Q1)，铲斗销距离为D3以上且小于D4时，将每单位时间的发电量设为Q3(＜Q2)。另外，铲斗销距离为小于D1或D4以上时，铲斗销位置位于实际工作区域WA外，因此每单位时间的发电量成为0。
并且，上述实施例中，负载预提升与否判定部32在铲斗销距离越大时越阶段性减少每单位时间的发电量。然而，负载预提升与否判定部32可以在铲斗销距离越大时越线性减少每单位时间的发电量，也可以非线性减少。
并且，上述实施例中，负载预提升与否判定部32在铲斗销距离越大时越减少每单位时间的发电量。然而，关于负载预提升与否判定部32，可以在相对于挖土机的接地面的铲斗销位置的高度越大时越减少每单位时间的发电量，也可以在相对于挖土机的接地面的铲斗销位置的深度越大时越减少每单位时间的发电量。并且，可以在附件的伸展越长、即越延伸挖掘附件时越减少每单位时间的发电量。如此，当执行负载预提升功能时，负载预提升与否判定部32可以在铲斗销距离越大，或者相对于挖土机的接地面的铲斗销位置的高度或深度越大，或者附件的伸展越长时越减少通过执行负载预提升功能而实现的增压压力的增大的大小。
并且，负载预提升与否判定部32可以在铲斗销位置越远离基准区域越减少每单位时间的发电量。另外，基准区域例如为通过执行负载预提升功能而实现的增压压力的增大的大小最大时的实际工作区域WA内的局部区域。本实施例中，是通过执行负载预提升功能而实现的每单位时间的发电量最大时的实际工作区域WA内的局部区域。而且，实际工作区域WA内中，例如，铲斗销位置越远离基准区域，即越接近实际工作区域WA的边界时每单位时间的发电量越接近零，铲斗销位置越接近基准区域，即越远离实际工作区域WA的边界时每单位时间的发电量越接近最大值。
通过这种结构，控制器30能够抑制铲斗销位置在接近实际工作区域的边界的位置位于其内侧的情况和位于其外侧的情况下动臂上升动作的内容急剧变化。
接着，参考图7，对控制器30判定负载预提升功能的执行与否的处理(以下，称为“负载预提升与否判定处理”。)进行说明。另外，图7为表示负载预提升与否判定处理的流程的一例的流程图。控制器30在每一次开始动臂上升操作时执行该负载预提升与否判定处理。本实施例中，控制器30在动臂操作杆每一次从中立位置向上升方向以规定量以上操作时执行该负载预提升与否判定处理。
首先，控制器30导出端接附件位置(步骤ST1)。本实施例中，控制器30的附件位置获取部31根据动臂角度传感器S1及斗杆角度传感器S2的输出导出作为端接附件位置的铲斗销位置。另外，端接附件位置可以为连结端接附件(例如铲斗6)与斗杆5的销的位置(例如铲斗销位置)以外的端接附件上的位置。
并且，控制器30获取与实际工作区域有关的信息(步骤ST2)。本实施例中，控制器30的负载预提升与否判定部32获取与存储在控制器30的存储装置等的实际工作区域有关的信息。具体而言，从存储装置读取确定如图5所示的实际工作区域WA的深度D、高度H、接近程度C及远离程度F。另外，步骤ST1和步骤ST2的顺序不同，但也可以同时执行。
之后，控制器30判定端接附件位置是否位于实际工作区域内(步骤ST3)。本实施例中，负载预提升与否判定部32根据与从存储装置读取的实际工作区域有关的信息和附件位置获取部31所导出的铲斗销位置判定铲斗销位置是否位于实际工作区域内。
当判定为作为端接附件位置的铲斗销位置并不位于实际工作区域内时(步骤ST3为否)，负载预提升与否判定部32判定无需执行负载预提升功能，且不执行负载预提升功能就结束本次负载预提升与否判定处理。
另一方面，当判定为作为端接附件位置的铲斗销位置位于实际工作区域内时(步骤ST3为是)，负载预提升与否判定部32判定需要执行负载预提升功能，并执行负载预提升功能(步骤ST4)。本实施例中，负载预提升与否判定部32对逆变器18输出发电命令，从而开始进行基于电动发电机12的短时间的发电而使引擎11的负载积极增大。
通过该结构，当作为端接附件位置的铲斗销位置位于实际工作区域内时，控制器30使增压压力在发生伴随动臂上升操作的液压负载的急剧增大之前增大。因此，在液压负载急剧增大的情况下也能够将引擎11的转速维持大致恒定的同时使引擎输出顺利增大，并能够提高动臂上升动作的上升的响应性。
并且，当作为端接附件位置的铲斗销位置不在实际工作区域内时，控制器30在动臂上升操作已开始的状态下也不使引擎11的负载积极增大。因此，能够防止动臂上升动作的上升的响应性过度提高。并且，还不会开始基于电动发电机12的发电，因此能够防止燃料消耗量过度增大。
以上，对本发明的优选实施例进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例，在不脱离本发明的范围的情况下能够对上述实施例施加各种变形及取代。
例如，上述实施例中，负载预提升与否判定部32根据铲斗销位置判定负载预提升功能的执行与否。然而，本发明并不限定于该结构。例如，负载预提升与否判定部32可以根据斗杆销位置是否位于规定的相对应的实际工作区域内来判定负载预提升功能的执行与否。并且，负载预提升与否判定部32可以根据铲斗前端位置是否位于规定的相对应的实际工作区域内来判定负载预提升功能的执行与否。
并且，上述实施例中，负载预提升与否判定部32在进行了动臂上升操作时判定负载预提升功能的执行与否。然而，本发明并不限定于该结构。例如，负载预提升与否判定部32可以在进行了动臂下降操作、斗杆关闭操作等动臂上升操作以外的其他操作时判定负载预提升功能的执行与否。在该情况下，作为图3的压力传感器29的输出的“各种操作量”包括动臂操作杆、斗杆操作杆、铲斗操作杆等的操作量。
并且，上述实施例中，负载预提升与否判定部32在判定为铲斗销位置P3位于实际工作区域内时判定需要执行负载预提升功能。然而，本发明并不限定于该结构。例如，负载预提升与否判定部32可以在判定为铲斗销位置P3位于非实际工作区域内时判定无需执行负载预提升功能。“非实际工作区域”与“实际工作区域”同样，作为被设定在挖土机的周边的铲斗销位置能够到达的区域内的局部区域而被设定。实际工作区域在原则上位于比非实际工作区域更接近挖土机的位置。并且，与非实际工作区域有关的信息可以预先存储在控制器30的存储装置等，并能够经由输入装置等而调整。并且，当非实际工作区域被设定时可省略实际工作区域的设定。这是由于非实际工作区域和实际工作区域具有互补性关系的缘故。并且，从挖土机观察时，非实际工作区域可以与实际工作区域的上方、下方及远方中的至少一个相邻。本实施例中，如图5所示，非实际工作区域分别与实际工作区域WA的上方(图5的+Z方向)、下方(-Z方向)及远方(+X方向)相邻。并且，比实际工作区域更接近回转轴SX的局部区域可以为非实际工作区域。例如，这是由于推断在斗杆5最大限度地关闭的状态下铲斗6位于驾驶室的正面时迅速进行动臂上升动作的必要性较低的缘故。
并且，可以设定有多个实际工作区域。例如，可以设定有用于执行实现相对较高的增压压力的第1负载预提升功能的第1实际工作区域及用于执行实现相对较低的增压压力的第2负载预提升功能的第2实际工作区域。在该情况下，负载预提升与否判定部32在判定为铲斗销位置P3位于第1实际工作区域内时判定需要执行第1负载预提升功能，在判定为铲斗销位置P3位于第2实际工作区域内时判定需要执行第2负载预提升功能。
并且，上述实施例中，实际工作区域作为矩形区域而设定，但也可以利用曲线来确定。
并且，上述实施例中，负载预提升功能在液压负载增大之前执行基于电动发电机12的短时间发电，由此使引擎11的负载以及增压压力积极增大。然而，本发明并不限定于该结构。
例如，关于负载预提升功能，可以在引擎11的增压器为可变喷嘴涡轮时，在液压负载增大之前暂时缩小控制从引擎11的排气口流入涡轮叶片的排气气体的流量的喷嘴叶片的喷嘴开度，从而使增压压力积极增大。具体而言，可以缩小喷嘴叶片的喷嘴开度来使涡轮叶片的转速及压缩机叶片的转速增大，由此使增压压力积极增大。
或者，关于负载预提升功能，可以在液压负载增大之前暂时增大主泵14的吐出量来使引擎11的负载及增压压力积极增大。具体而言，可以以比利用负调控控制、正调控控制、负载传感控制等各种流量控制方式确定的吐出量(与杆操作量对应的吐出量)更大的规定吐出量驱动主泵14，由此使引擎11的负载及增压压力积极增大。
或者，关于负载预提升功能，可以在液压负载增大之前暂时增大与引擎11连结的其他液压泵的吐出量来使引擎11的负载及增压压力积极增大。具体而言，可以增大具有比主泵14更高的响应性的其他液压泵的吐出量来使引擎11的负载及增压压力积极增大。另外，可以将由其他液压泵吐出的液压油直接排出到液压油罐。
或者，关于负载预提升功能，可以在液压负载增大之前暂时增大主泵14的吐出压力来使引擎11的负载及增压压力积极增大。具体而言，可以控制配置于主泵14的吐出侧溢流阀、切换阀等来增大主泵14的吐出压力，由此使引擎11的负载及增压压力积极增大。或者，可以向主泵14的吐出侧供给蓄积在蓄能器的液压油来增大主泵14的吐出压力，由此使引擎11的负载及增压压力积极增大。
接着，参考图8，对实际工作区域的另一例进行说明。图8为挖土机的侧视图，并表示设定在XZ平面的实际工作区域WA1、实际工作区域WA2及实际工作区域WA3。以点线包围的实际工作区域WA1为在进行了动臂上升操作的情况下由负载预提升与否判定部32判定是否执行负载预提升功能时参照的区域，并与图5的实际工作区域WA对应。以单点划线包围的实际工作区域WA2为在进行了斗杆关闭操作的情况下由负载预提升与否判定部32判定是否执行负载预提升功能时参照的区域。以双点划线包围的实际工作区域WA3为在进行了铲斗关闭操作的情况下由负载预提升与否判定部32判定是否执行负载预提升功能时参照的区域。
本实施例中，实际工作区域WA2被设定在比实际工作区域WA1更远离回转轴SX的位置。因此，在进行了斗杆关闭操作的情况下由附件位置获取部31导出了铲斗销位置P3d时，负载预提升与否判定部32会带来与进行了动臂上升操作时的判定结果不同的判定结果。即，判定为铲斗销位置位于实际工作区域WA2内而判定需要执行负载预提升功能。
并且，实际工作区域WA3被设定成包括实际工作区域WA1及实际工作区域WA2。因此，当进行了铲斗关闭操作时，负载预提升与否判定部32有时带来与进行了动臂上升操作或斗杆关闭操作时的判定结果不同的判定结果。即，即使在判定为铲斗销位置不在实际工作区域WA1及实际工作区域WA2中的任一区域时，有时判定为位于实际工作区域WA3内而判定需要执行负载预提升功能。例如，实际工作区域WA3可以被设定为包括铲斗销位置P3c的区域，以使在深层挖掘之际进行了铲斗关闭操作时执行负载预提升。该情况下，当附件位置获取部31导出了铲斗销位置P3c时，负载预提升与否判定部32判定需要执行负载预提升功能。
接着，参考图9，对在进行了包括斗杆关闭操作和铲斗关闭操作的复合操作之后进行动臂上升操作时的多个物理量随时间的推移进行说明。图9(a)～图9(f)为表示杆操作量、发电量、液压负载、燃料消耗量、增压压力及引擎转速随时间的推移的时序图。图9的实线表示执行负载预提升时的各物理量随时间的推移，单点划线表示不执行负载预提升时的各物理量随时间的推移。为了清楚起见，图9以实线与单点划线并不相互重叠的方式表示。但是，实线与单点划线并行的部分是指两者沿相同轨迹前进。
如图9(a)所示，挖土机的操作者在时刻t1向关闭方向操作斗杆操作杆，在时刻t6向中立方向操作，在时刻t7向上升方向操作动臂操作杆。并且，操作者在斗杆操作杆向关闭方向的操作开始之后向关闭方向操作铲斗操作杆，并在大致与斗杆操作杆返回到中立位置的时刻相同的时刻使铲斗操作杆返回到中立位置。另外，图9(a)中为了清楚起见，省略铲斗操作杆的杆操作量的推移的图示。
首先，参考以单点划线表示的推移，对不执行负载预提升时的各物理量的变化进行说明。
若在时刻t1开始进行斗杆关闭操作，则斗杆操作杆的杆操作量(例如，杆操作角度)从时刻t1至时刻t2期间增大。而且，在时刻t2杆操作量达到最大值。
如图9(c)所示，主泵14的吐出压力根据作用于斗杆5的挖掘反作用力的增大而增大，随此主泵14的液压负载增大。引擎负载也与液压负载的增大一同增大。其结果，如图9(f)的单点划线所示，引擎转速从过了时刻t2时开始大幅降低。
控制器30在检测出引擎负载增大而引擎转速从规定转速Nc偏离时，使引擎11的燃料喷射量增大。其结果，如图9(d)的单点划线所示那样引擎11的燃料消耗量在时刻t3增大。在燃料喷射量增大后不久，如图9(f)的单点划线所示那样引擎的转速转入上升。
若引擎转速转入上升，则如图9(e)的单点划线所示，在时刻t4增压压力开始上升。其结果，控制器30能够提高引擎11的燃烧效率，并有效地增大引擎11的输出。
之后，控制器30欲通过无差控制以规定转速Nc维持引擎转速。然而，由于燃料消耗量已增大，因此引擎转速在达到规定转速Nc之后也不会即刻变稳定而超过规定转速Nc并继续上升。燃料消耗量减少后不久引擎转速停止上升，在时刻t5时引擎转速开始降低。如此，引擎转速的变化比燃料喷射量的变化延迟。因此，引擎转速达到规定转速Nc时即使停止燃料喷射量的增大，引擎转速也会超过规定转速Nc而导致过冲。
之后，在时刻t6，操作者为了停止斗杆5的关闭动作而使斗杆操作杆开始返回到中立位置。其结果，挖掘反作用力减少，如图9(c)所示那样主泵14的液压负载降低。伴随该液压负载的降低引擎负载也减少，因此如图9(d)所示那样燃料消耗量也减少，并如图9(e)所示那样增压压力也降低。
之后，在时刻t7，操作者为了进行动臂4的上升动作而向上升方向操作动臂操作杆。动臂操作杆的杆操作量如图9(a)所示那样在时刻t7开始增大，且在时刻t8达到最大值。
斗杆5的动作停止而下降的液压负载在过时刻t7后不久为了动臂4的动作而再次开始上升。具体而言，通过施加于动臂4的负载而主泵14的吐出压力上升，如图9(c)所示那样主泵14的液压负载从过时刻t8时开始上升。引擎负载也与液压负载一同上升。其结果，如图9(f)的单点划线所示，引擎转速从过时刻t8时开始降低。
控制器30在检测出引擎负载增大且引擎转速从规定转速Nc偏离时，使引擎11的燃料喷射量增大。其结果，如图9(d)的单点划线所示那样引擎11的燃料消耗量在时刻t9增大。燃料喷射量增大后不久，如图9(f)的单点划线所示那样引擎转速转入上升。
若引擎转速转入上升，则如图9(e)的单点划线所示，在时刻t10增压压力开始上升。其结果，控制器30能够提高引擎11的燃烧效率，并有效地增大引擎11的输出。
之后，控制器30欲通过无差控制以规定转速Nc维持引擎转速。然而，由于燃料消耗量已增大，因此引擎转速在达到规定转速Nc之后也不会即刻变稳定而超过规定转速Nc并继续上升。燃料消耗量减少后不久引擎转速停止上升，在时刻t11时引擎转速开始降低。如此，引擎转速的变化比燃料喷射量的变化延迟。因此，引擎转速达到规定转速Nc时即使停止燃料喷射量的增大，引擎转速也会超过规定转速Nc而导致过冲。
如以上，当不执行负载预提升时，伴随液压负载的增大而引擎转速大幅降低，为了使其恢复而导致燃料消耗量大幅增大。
于是，本实施例中执行负载预提升来抑制引擎转速降低，从而用于使引擎转速恢复的燃料消耗量极力减少。
具体而言，负载预提升与否判定部32检测出在时刻t1斗杆操作杆被操作时，判定由附件位置获取部31输出的铲斗销位置P3是否位于实际工作区域WA2(参考图8。)内。
接着，当判定为铲斗销位置P3位于实际工作区域WA2内时，负载预提升与否判定部32判定需要执行负载预提升功能，并使电动发电机12即刻发电运行。使动发电机12发电运行的时间例如可以为0.1秒钟左右的短时间。电动发电机12通过引擎11被驱动而进行发电运行，因此通过发电运行对引擎11施加负载。其结果，如图9(f)的实线所示，引擎转速从时刻t1开始降低。
若引擎转速开始降低，控制器30通过无差控制增大燃料喷射量来使引擎转速增大。但是，使电动发电机12发电运行的时间为短时间，发电量也被设为较小，并且燃料喷射量也立即增大。因此，引擎转速如图9(f)的实线所示那样在时刻t1开始降低，但立即转入上升，从而再次返回到规定转速Nc。由于引擎转速返回到规定转速Nc，因此如图9(d)的实线所示，已增大的燃料消耗量也恢复到原来的量。
如此，控制器30根据斗杆操作杆的关闭操作只在短时间内使电动发电机12发电运行而对引擎11施加负载。其结果，如图9(e)的实线所示，在液压负载开始上升的时刻t2能够使增压压力开始增大。即，根据斗杆操作杆的杆操作量预测主泵14的液压负载的增大而使电动发电机12发电运行。由此，能够在液压负载实际增大之前，使电动发电机12的发电负载增大而对引擎11施加负载。对引擎11施加负载的理由为如下，使引擎11的增压压力在液压负载增大之前预先上升，以使能够迅速对应于因液压负载的增大而引起的引擎负载的增大。
若过时刻t2则液压负载上升而引擎负载也增大。而且，控制器30在时刻t3输出燃料喷射量的增大命令。其结果，如图9(d)所示，燃料消耗量逐渐增加。此时的燃料消耗量的增加量与液压负载的增大对应。引擎转速已成为规定转速Nc，因此无需为了使引擎转速上升而消耗燃料。在时刻t3，增压压力已上升至规定值，因此引擎11在液压负载增大的情况下也能够有效地增大输出，并能够抑制燃料消耗量的增大。该效果作为图9(d)的时刻t3至时刻t5之间的单点划线(不执行负载预提升时的推移)与实线(执行负载预提升时的推移)之差而表示。
之后，在时刻t6，操作者为了停止斗杆5的关闭动作而使斗杆操作杆开始返回中立位置。其结果，挖掘反作用力减少，主泵14的液压负载也降低。伴随该液压负载的降低而引擎负载也减少，因此如图9(d)的实线所示那样燃料消耗量也减少，且如图9(e)的实线所示那样增压压力也降低。
液压负载的降低还有可能在继续进行斗杆关闭操作时发生。这是由于例如通过斗杆5的关闭动作而斗杆5从地面被拔出时挖掘反作用力减少，且在斗杆5露出于空中之后挖掘反作用力消失的缘故。
之后，在时刻t7，操作者为了动臂4的上升动作而向上升方向操作动臂操作杆。动臂操作杆的杆操作量如图9(a)的实线所示那样在时刻t7开始增大，且在时刻t8达到最大值。
若检测到动臂操作杆被向上升方向操作，则负载预提升与否判定部32判定由附件位置获取部31输出的铲斗销位置P3是否位于实际工作区域WA1(参考图8。)内。本实施例中，与斗杆关闭操作是否在继续进行无关，负载预提升与否判定部32在检测到了动臂操作杆被向上升方向操作时判定铲斗销位置P3是否位于实际工作区域WA1(参考图8。)内。如上述，这是由于在斗杆关闭操作继续进行的情况下也有可能引起液压负载降低的缘故。从而，并不限定于单独进行动臂上升操作的情况，在进行包括斗杆关闭操作和动臂上升操作的复合操作时也可执行负载预提升。关于进行包括铲斗关闭操作和动臂上升操作的复合操作时也同样。但是，负载预提升与否判定部32在主泵14的吐出压力为规定压力以上时可以省略该判定。即，可以省略执行负载预提升。这是由于能够推定增压压力已充分高的缘故。
而且，当判定为铲斗销位置P3位于实际工作区域WA1内时，负载预提升与否判定部32判定需要执行负载预提升功能，并使电动发电机12即刻发电运行。使电动发电机12发电运行的时间例如可以为0.1秒钟左右的短时间。电动发电机12通过引擎11被驱动而进行发电运行，因此通过发电运行对引擎11施加负载。其结果，如图9(f)的实线所示，引擎转速从时刻t7开始降低。
若引擎转速开始降低，则控制器30通过无差控制控制燃料喷射量而使引擎转速增大。本实施例中，控制器30如图9(d)的实线所示那样停止燃料消耗量的减少。可以根据需要增大燃料消耗量。但是，使电动发电机12发电运行的时间为短时间，且发电量也设定为较小。因此，引擎转速如图9(f)的实线所示那样在时刻t7开始减少，但立即转入上升，并再次返回到规定转速Nc。由于引擎转速返回到规定转速Nc，因此如图9(d)的实线所示那样燃料消耗量再次开始减少。
如此，与进行了斗杆关闭操作时相同，控制器30根据动臂操作杆的上升操作只在短时间内使电动发电机12发电运行而对引擎11施加负载。其结果，如图9(e)的实线所示，能够在液压负载开始上升之前开始增大增压压力。即，根据动臂操作杆的杆操作量预测主泵14的液压负载的增大来使电动发电机12发电运行。由此，在液压负载实际增大之前，使电动发电机12的发电负载增大，从而能够对引擎11施加负载。对引擎11施加负载的理由为如下，使引擎11的增压压力在液压负载增大之前上升，以迅速对应于由液压负载的增大引起的引擎负载的增大。
若过时刻t8则液压负载上升而引擎负载也增大。而且，控制器30在时刻t9输出燃料喷射量的增大命令。其结果，如图9(d)的实线所示那样燃料消耗量逐渐増加。此时的燃料消耗量的增加量与液压负载的增大对应。即，引擎转速已成为规定转速Nc，因此无需为了使引擎转速上升而消耗燃料。在时刻t9，增压压力已上升至规定值，因此引擎11在液压负载增大的情况下也能够有效地增大输出，并能够抑制燃料消耗量的增大。该效果作为图9(d)的时刻t9至时刻t11之间的单点划线(不执行负载预提升时的推移)与实线(执行负载预提升时的推移)之差而表示。
如此，控制器30根据操作杆的操作预测液压负载的增大，并使电动发电机12的发电负载在液压负载增大之前增大。其结果，在引擎负载实际增大时，控制器30能够将引擎转速设为规定转速Nc且使引擎11的增压压力上升。即，能够防止引擎11的增压压力小于规定值。从而，不会使引擎转速大幅降低，也不会消耗用于使引擎转速上升的燃料。使电动发电机12的发电负载增大的情况通常在电容器19的充电率降低时，但本实施例中，在不存在来自电负载的发电要求时也使电动发电机12的发电量增大而控制引擎11的驱动。
与图9有关的说明在进行包括斗杆关闭操作和铲斗关闭操作的复合操作之后进行动臂上升操作时应用，但也可以在单独进行斗杆关闭操作之后进行动臂上升操作时应用。并且，还可以在单独进行铲斗关闭操作之后进行动臂上升操作时应用。
本申请主张基于2014年12月26日申请的日本专利申请2014-266378号的优先权，该日本专利申请的全部内容通过参考援用于本申请中。
符号说明
1-下部行驶体，2A、2B-行驶用液压马达，2-回转机构，3-上部回转体，4-动臂，5-斗杆，6-铲斗，7-动臂缸，8-斗杆缸，9-铲斗缸，11-引擎，12-电动发电机，13-减速机，14-主泵，15-先导泵，16-高压液压管路，17-控制阀，18-逆变器，19-电容器，19a-升降压转换器，19b-DC总线，20-逆变器，21-回转用电动机，21A-输出轴，22-分解器，23-机械制动器，24-回转减速机，25-先导管路，26-操作装置，27、28-液压管路，29-压力传感器，30-控制器，31-附件位置获取部，32-负载预提升与否判定部，120-蓄电装置，S1-动臂角度传感器，S2-斗杆角度传感器，S3-铲斗角度传感器。

Claims (10)

1.一种挖土机，具有：
附件，包括工作机构；
附件位置获取部，根据动臂角度传感器及斗杆角度传感器的检测值，获取所述附件的规定部分的位置；
附带增压器的柴油引擎；
液压泵，与所述附带增压器的柴油引擎连结；及
控制器，执行负载预提升功能，该负载预提升功能指的是，在所述液压泵的液压负载增大之前使所述增压器的增压压力增大，
所述附件的规定部位能够到达的区域包括在所述工作机构被操作时执行所述负载预提升功能的局部区域和在所述工作机构被操作时不执行所述负载预提升功能的局部区域。
2.根据权利要求1所述的挖土机，其中，
所述附件的规定部位的位置越远离基准位置或基准区域，所述控制器越减少通过执行所述负载预提升功能而实现的增压压力的增大的大小。
3.根据权利要求1所述的挖土机，其中，
所述附件的规定部位的位置越远离基准位置或基准区域，所述控制器越减少通过执行所述负载预提升功能而实现的所述附带增压器的柴油引擎的负载的增大的大小。
4.根据权利要求2所述的挖土机，其中，
所述附件的规定部位的高度越比所述基准位置高，或者所述附件的规定部位的深度越比所述基准位置深，或者所述附件的伸展越长，所述控制器越减少通过执行所述负载预提升功能而实现的增压压力的增大的大小。
5.根据权利要求1所述的挖土机，其中，
具有与所述附带增压器的柴油引擎连结的电动发电机，
所述控制器通过使所述电动发电机的发电量在所述液压泵的液压负载增大之前增大来使所述增压器的增压压力增大。
6.根据权利要求1所述的挖土机，其中，
具有检测所述附件的姿势的姿势检测装置，
所述控制器根据所述姿势检测装置的输出获取与所述附件的规定部位的位置有关的信息。
7.根据权利要求1所述的挖土机，其中，
在所述工作机构被操作时不执行所述负载预提升功能的局部区域与在所述工作机构被操作时执行所述负载预提升功能的局部区域的上方、下方及远方中的至少一个相邻。
8.根据权利要求1所述的挖土机，其中，
在所述工作机构被操作时执行所述负载预提升功能的局部区域比在所述工作机构被操作时不执行所述负载预提升功能的局部区域更接近所述挖土机。
9.根据权利要求8所述的挖土机，其中，
比在所述工作机构被操作时执行所述负载预提升功能的局部区域更接近所述挖土机的部位包含在所述工作机构被操作时不执行所述负载预提升功能的另一局部区域。
10.根据权利要求1所述的挖土机，其中，
所述工作机构被操作时是指进行了动臂上升操作时、进行了斗杆关闭操作时或进行了铲斗关闭时。
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