CN1080798C - 泵的转矩控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明是能防止发动机失速又充分利用发动机转矩的泵的转矩控制装置。与输入控制器120的发动机规定转数N对应的发动机转矩T由函数功能121求出，在该值上加上转矩修正值，乘以常数，该积除以泵的排出压力，得出泵的排量q，由函数功能125求出与该q值对应的规定倾转量θ₁，与由负控制压力求得的规定倾转量θ₂比较，选择小的值作为规定倾转量θ₁₃输出。转矩修正值由输入装置15在EEPROM上任意设定，选为负值可防止发动机失速。

Description

泵的转矩控制装置

本发明涉及用由可变容量油压泵吐出的油驱动的各种装置进行工作时控制该可调容量油压泵的泵转矩控制装置。

油压挖土机等油压工作机器多数都带有可调容量油压泵(下面简称油压泵)，由油压泵的加压油驱动油压致动器进行所要做的工作。下面以油压挖土机为例说明这样的油压工作机器使用的油压回路。

图3是油压挖土机的油压回路图。在该图中，1是发动机，1a是指示发动机1的规定转速的节流杆，1b是指示发动机1的起动的键开关。节流杆1a具备未图示的规定转速发生器，该规定转速发生器输出与节流杆1a所指示的规定转速成比例的电信号。2是由发动机1驱动的油压泵，2a是斜板式和斜轴式等油压泵2的排量可调部(下面以斜板式代表)。3是控制斜板2a的调节器(regulator)，由驱动斜板2a的油压缸3a，及控制油压缸3a的驱动的功率控制用的滑阀(spool)3b和流量控制用的滑阀3c构成。

5是动臂缸(boom cylinder)，6是控制动臂缸5的驱动的流量控制阀。油压挖土机除了动臂缸5外，还具备摇臂(arm)缸、铲斗缸、回转电动机、行走电动机等油压致动器，对这些分别设置流量控制阀，但在图中省略、未图示出。7是中间位置旁通路(center by-pass)，从油压泵2通过处于中立位置的各流量控制阀通向油箱8。9是设置于处于中间位置旁通路7的最下游处的流量控制阀的更下游的节流阀。

10是检测油压泵2的排出压力Pd的泵排出压力传感器，11是检测节流阀9的上流侧的压力(负控制压力)Pn的负控制压力传感器。12是控制器，输入来自节流杆1a的规定转速、泵排出压力传感器10检测出的泵排出压力Pd，以及负控制压力传感器测出的负控制压力Pn，得到规定的控制信号。13是根据控制器12的输出信号而动作的比例电磁阀。

在上述结构中，操作某一流量控制阀，例如流量控制阀6时，在其操作量小的时候，中间位置旁通路7通过流量多，负控制压力Pn变高，反之，在操作量大的时候，负控制压力Pn变低。控制器12在负控制压力Pn高时，按照使油压泵2的排出压力减少的要求计算斜板2a的规定倾转量，在负控制压力Pn低时按照使油压泵2的排出压力增加的要求计算斜板2a的规定倾转量。根据这一计算结果决定油压功率，控制器12控制该油压功率不超过发动机1的功率的要求计算规定倾转量、进行功率控制。也就是说，控制器12把运算结果变换为用于驱动比例电磁阀13的电流指令值，未图示出的电源根据该指令值输出电流，调节器3据此驱动斜板2a，结果，从油泵2排出足以驱动动臂缸5的加压油。排出的加压油产生油压功率。

另一方面，发动机1一旦旋转，即在与油压泵2连结的轴上产生转矩，由这些产生的转矩与发动机1的转速决定发动机功率。于是发动机1必须产生只使上述油压功率发生的发动机功率。从油压泵2一侧看，控制器12必须控制规定倾转量，使其不发生超过发动机功率的油压功率。

图4是关于控制器12的功率控制的功能的说明图。该图中，1a₁是操作节流杆1a时输出相应于该操作量的规定转速的规定转速发生器，10是图2所示的泵排出压力传感器，输出油压泵2的排出压力Pd。121是存储规定转速N对发动机转矩T的数据映射(基本转矩)，决定与规定转速对应的发动机转矩的函数功能，122是常数设定功能，123是乘法功能，124是除法功能，125是存储除法功能124得到的油压泵2的排量q对目标倾转量θ₁的数据映射，决定与规定的倾转量对应的排量的函数功能。126是输入负控制压力Pn，求与此相应的规定倾转量θ₂的函数功能，127表示选择函数功能125取得的规定倾转量θ₁与函数功能126取得的规定倾转量θ₂当中小的一方的数值的最小值选择功能。θ₁₃表示向比例电磁阀13输出的、被选择的规定倾转量。

规定转速N一输入，即由函数功能121求与之对应的发动机转矩T，由乘法功能123把求得的发动机转矩T与常数设定功能122设定的常数相乘，用除法功能122将其计算结果除以输入的泵排出压力Pd，以此得出排量q。与该排量q对应的斜板2a的规定倾转量θ₁由函数功能125求得，该规定倾转量θ₁与用函数功能126根据最小值选择功能127得到的规定倾转量θ₂相比较，较小的值作为最后的规定倾转量θ₁₃向比例电磁阀13输出，借助于此，可以进行功率控制，控制油压功率，使其不超过发动机功率。

到获得上述排出q为止的功能用数式表示如下。以η_m表示油压泵2的机械效率，η_v表示容积效率，则油泵2的总效率η_p

η_p＝η_m·η_v                               ……(1)

这里设L_E为发动机功率，L_p为油压功率，则：

L_P＝η_P·L_E                                 ……(2)

又以Q为油压泵2的流量，T与上面所述同样表示发动机转矩，油压泵2的排出压力与上面所述一样记为P_d，则：

L_E＝N·T/716                                  ……(3)

L_P＝P_d·Q/450                               ……(4)

根据式(2)、(3)、(4)得出：

T＝P_d·Q/(0.628·η_p·N)                    ……(5)在(5)式中，流量Q在油压泵2的排量与上面所述一样记为q时为：

Q＝η_v·N·q/1000                         ……(6)因此，将式(6)代入式(5)求排量q则得出

q＝628·η_m·T/P_d                       ……(7)在(7)式中，发动机转矩T为根据函数功能121可得到的值，系数(628·η_m)为常数设定功能122设定的值。

在控制器12由电脑构成的情况下，函数功能121是将规定转速N对发动机转矩T的数据映射(基本转矩)存储于存储器的规定区域中，取出与规定转速N对应的发动机转矩T的功能，函数功能125是将排量q对规定倾转量θ₁的数据映射存储于存储器的其他规定区域，取出与规定排量q对应的规定倾转量θ₁的功能，同样，函数功能126是将负控制压力P_n对规定倾转量θ₂的数据映射存储于存储器的又一规定的区域，取出与规定的负控制压力P_n对应的规定倾转量θ₂的功能。还有，常数设定功能122是将常数存储于上述各区域以外的规定区域的功能。而乘法功能123、除法功能124、以及最小值选择功能127是电脑通常具有的运算功能。

如上所述，由控制器12进行恰当的功率控制。但是在发动机长期使用的情况下或用于发动机的燃料并非质量良好的燃料的情况下，在上述功率控制的情况下，工作中经常发生发动机失速，在那样的情况下，无法顺利工作。反之，在使用新的发动机的情况下，有能够发生比规定的发动机转矩大的发动机转矩的情况，在这种情况下，采用上述功能控制好不容易得来的大发动机转矩却不能有效使用。

本发明的目的在于，解决上述已有技术中存在问题，提供能够防止发生发动机失速，并且能够充分利用发动机转矩的泵转矩控制装置。

为了达到上述目的，泵的转矩控制装置具备以下部分：由发动机驱动的可调容量油压泵、决定该可调容量油压泵的单位时间排出量的排量可调部、控制该排量可调部的倾转量的调节器、检测所述可调容量油压泵的排出压力的泵排出压力检测部、指示所述发动机的规定转速的转速指示部、求与该转速指示部指示的规定转速相应的所述发动机的转矩，根据该求得的转矩控制所述调节器的控制部。本发明的特征在于，设置根据设定部所设定的设定值修正上述求得的发动机转矩的修正部。

图1是关于本发明的实施形态涉及的控制器的功率控制的功能的说明图。

图2说明图1所示的加法机能得出的加法运算结果。

图3是油压挖土机的油压回路图。

图4是说明关于图3所示的控制器的功率控制功能的说明图。

下面根据图1及图2所示的实施形态对本发明加以说明。

图1是关于本发明的实施形态涉及的控制器的功率控制的功能的说明图。在该图中，与图4所示部分相同或等价的部分标以相同符号并省略其说明。120是本实施形态的控制器，128是设定用于修正由函数功能121得到的转矩T的值的转矩修正值设定功能，129是把由函数功能121得到的转矩T与转矩修正值设定功能128设定的转矩修正值相加的加法运算功能。在控制器120由电脑构成的情况下，转矩修正值设定功能128是存储转矩修正值的功能，为了实现这一功能，使用了EEPROM(电可擦可编程序只读存储器)。又，加法功能129是电脑通常具有的运算功能。15是用电脑构成的便携式输入装置，借助于上述EEPROM一侧的插接件14a与输入装置一侧的插接件14b的连接，被连接于该EEPROM上。151是输入装置15的显示部，152表示键盘。

下面说明本实施形态的动作。通常对于工作机器，维修保养人员定期巡回，或根据用户要求派出维修保养人员，进行必要的维修保养检查。而在工作中，发动机停机或似乎要停机的现象可以判断为是由于发动机1的转矩低下，函数功能121存储的基本转矩与发动机1实际能够发挥的转矩之间差距变大引起的。

因此，维修保养员在听到使用人员的“发动机停机或好像要停止”的诉说时，或维修保养员在维修保养检查中发现那样的事态时，用插接件14a和插接件14b把携带型输入装置15连接在上述EEPROM上，向EEPROM输入规定的数值，将其作为转矩修正值存储。该转矩修正值设定为维修保养员在观察工作机器处于工作状态中的发动机1的状态，而凭经验认为不会使发动机停机的这个值。这样，在应付发动机停止的情况时，转矩修正值取负值，而反之，在发动机为新发动机，被认为能够发生更大的转矩的情况下，则取正值。

图2是说明图1所示的加法功能129得出的加法运算结果的图。在该图中，T表示由函数功能121存储的发动机转矩(基本转矩)的特性曲线。在图1中，由函数功能121得到的发动机转矩T借助于加法功能129与设定于EEPROM的转矩修正值相加。现在，一旦设定于EEPROM的转矩修正值取用于应付发动机停止的负值，则输出的发动机转矩T由加法功能129只减去转矩修正值。其结果是，由函数功能121得到的各规定转速下的发动机转矩，如图2中曲线Ti所示，相对于基本转矩特性曲线T一样减少。因此，规定倾转量θ₁也减少，可以防止发动机1停止。反之，在发动机1为新的，被认为能够发生更大的转矩的情况下，为了应付这种情况，设定正的转矩修正值，于是，输出的发动机转矩T由加法功能129只加上转矩修正值，由函数功能121得到各规定转速下的发动机转矩，如图2的曲线T₂所示，相对于基本转矩特性曲线T一样增加，规定倾转量θ₁也增加，能够充分利用发动机转矩。

还有，在图2中，转矩修正值，即曲线T与曲线T₁的差，以及曲线T与曲线T₂的差为了容易理解，被画得夸张了。

这样，在本实施例中，对应于发动机的状态，用转矩修正值修正基本转矩，因此，在担心发动机失速的情况下，借助于设定转矩修正值为负值，可以防止发动机失速，反之，在发动机转矩大的情况下，借助于设定转矩修正值为正值，可以充分利用发动机转矩。由于在转矩修正值的设定上使用EEPROM，对应于发动机功能的下降，可以依次将转矩修正值改为合适的值，在最大限定地利用发动机的功能的同时，有效地防止发生发动机失速。

在上述说明中工作机器以油压挖土机为例，但是，显然本发明也适用于其他工作机器。又，上面对用电脑构成的控制器的情况作出了说明，但是，当然也可以用模拟回路构成。在该情况下，取代EEPROM，使用能够设定任意转矩修正值的设定器。还有，转矩修正值也并不一定要改变，在该情况下，转矩修正值的设定使用固定的存储器或设定器。

如上所述，在本发明中，用转矩修正值修正基本转矩，因此，在担心发动机失速的情况下，将转矩修正值设定为负值可以防止发生发动机失速，反之，在发动机转矩大的情况下，将转矩修正值设定为正值可以充分利用发动机转矩。

Claims (4)

1.一种泵的转矩控制装置，具备：由发动机驱动的可调容量油压泵、决定该可调容量油压泵的单位时间排出量的排量可调部、控制该排量可调部的倾转量的调节器、检测所述可调容量油压泵的排出压力的泵排出压力检测部、指示所述发动机的规定转速的转速指示部、求与该转速指示部指示的规定转速相应的所述发动机的转矩，根据该求得的转矩控制所述调节器的控制部；其特征在于，设置根据设定部所设定的设定值修正上述求得的发动机转矩的修正部。

2.根据权利要求1所述的泵的转矩控制装置，其特征在于，所述修正部是在所述求得的发动机的转矩上加上所述设定值或减去所述设定值的手段。

3.根据权利要求1所述的泵的转矩控制装置，其特征在于，所述设定部设定的设定值可以任意改变。

4.根据权利要求3所述的泵的转矩控制装置，其特征在于，所述设定部是EEPROM。

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