CN1201866A - 建筑机械的发动机控制装置 - Google Patents
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Abstract
在泵控制器40中,由油压泵1,2的偏转信号θ1,θ2及油压泵1,2的排出压力信号PD1,PD2,使用式子Tr1=K·θ1·PD1,Tr2=K·θ2·PD2(K是常数)求得负荷转矩Tr1,Tr2,把这些值加起来作为负荷转矩信号T。在发动机控制器50中,使用该信号T和发动机转数信号决定燃料喷射率并控制预置行程调节器70。同时,计算目标喷射时间以不改变燃料喷射开始时间,并控制时间调节器55。由此就能追踪负荷变动响应良好、高精度地控制燃料喷射率,在燃烧被改善的同时,因始终保持着燃料喷射时间的最佳角度范围,所以能谋求燃烧的最佳化,并能防止NOx、黑烟的发生等排气恶化现象。
Description
本发明涉及建筑机械的发动机控制装置,特别是关于把有电子燃料喷射装置(电子控制调节器)的柴油发动机用作原动机的油压铲等建筑机械的发动机控制装置。
油压铲等建筑机械一般至少配备一台油压泵以驱动多个执行机构,作为驱动该油压泵旋转的原动机使用柴油发动机。该柴油发动机依靠燃料喷装置控制其燃料喷射量和燃料喷射时间。尤其是最近,随着燃料喷射装置的电子控制化的进展,除控制燃料喷射量和喷射时间外燃料喷射率也能实现任意控制,由此实现了良好的燃烧,使发动机的宽范围的性能提高。
例如在特开平1-121560号公报上登载的柴油机的燃料喷射装置中,在低速、低负荷范围为达到喷射率的稳定把开阀压降低,在低速、高负荷范围为要提高喷射率、缩短喷射时间,以防止黑烟发生则进行控制来把开阀压提高。
再者,对燃料喷射时间也可以任意控制,根据发动机的旋转等状态量决定最佳喷射时间,这有助于良好的燃烧。
这里,燃料喷射时间早则喷射到气缸内的燃料的燃烧温度高,燃料效率也高。然而正如“建设的机械化”(1996 DECEMBER No.562)、“排出气体对策型柴油发动机的概要与检点、保养(其2)”第63页所述,一般情况下,因为在高速·高负荷时易于产生NO,NO2等总称为NOx的物质,它们被认为是光化学烟雾的成因,因此为了净化排气,在易产生NOx的高速·高负荷时就采取把燃料喷时间推迟的办法。
如上所述在现有的柴油发动机的电子燃料喷射装置中,根据发动机负荷和发动机转数控制燃料喷射率,以实现良好的燃烧。但是,现有技术一般都是根据发动机转数和燃料喷射量推算发动机的负荷的,而不是直接地准确地检测发动机所带的负荷。因此就不可能精确地控制燃料喷射率,从而限制了燃烧的效果的改善。
再有,用于油压铲等建筑机械中的柴油发动机,其驱动对象是油压泵,这个油压泵推动多个执行机构时,排出压力和排出流量频繁地变化,油压泵负荷也就是发动机负荷是变动负荷。因此,特别是在这样的柴油发动机中,根据发动机转数和燃料喷射量推算负荷进行喷射率控制时,就不可能追踪油压泵负荷的变动响应良好地控制喷射率,不能谋求充分的燃烧改善。
再有,现有的喷射时间控制是用推迟燃料喷射开始时间来使燃料喷射时间推迟的控制方式,因此燃料喷时间推迟就意味着燃料喷射终了时间也推迟,相当于燃料喷射时间相对于发动机旋转角整体向后移位的状态。因此,相对于发动机旋转角的燃料喷射时间偏离最佳的角度范围,这一点也限制了改善燃烧的效果。
本发明的第1个目的是提供一种建筑机械的发动机控制装置,它在旋转驱动油压泵的柴油发动机中,追踪负荷变动响应良好、高精度地控制燃料喷射率,由此改善燃烧,谋求发动机性能的提高。
本发明的第2个目的是提供一种建筑机械的发动机控制装置,它在旋转驱动油压泵的柴油发动机中,一面使相对于发动机旋转角的燃料喷射时间的角度范围变化最小,一面通过控制燃料喷射率如同改变了燃料喷射时间那样进行控制,由此改善燃烧并求得发动机性能的提高。
(1)为达到上述的第1个目的本发明的建筑机械的发动机控制装置具备柴油发动机,由该发动机驱动并驱动多个执行机构的至少一台容量可变式的油压泵,指示上述油压泵排出流量的流量指示装置以及控制上述发动机燃料喷量的电子燃料喷射装置,该电子燃料喷射装置具有控制发动机的燃料喷射率的喷射率控制调节器;并具备检测上述油压泵状态量的第1检测装置,根据该第1检测装置的检测值运算上述油压泵负荷的负荷运算装置,以及为得到依据上述油压泵负荷的燃料喷射率而使上述燃料喷射率控制调节器动作的喷射率运算控制装置。
这样在负荷运算装置中根据第1检测装置的检测值运算出油压泵的负荷,由此弄清发动机所带的正确负荷,再用喷射率运算控制装置为求得依据该油压泵负荷的燃料喷射率而使燃料喷射率控制调节器动作从而能高精度地控制燃料喷射率。再者,即使油压泵的排出流量和排出压力频繁地变化,油压泵的负荷(发动机负荷)也随之变动,也能追踪该负荷变动响应良好地控制喷射率。由此燃烧得以改善,发动机性能得以提高。
(2)在上述(1)中,理想的是上述第1检测装置有检测上述油压泵排出压力的装置和检测上述油压泵偏转位置的装置;上述负荷运算装置根据这些检测值运算油压泵的负荷。
由此清楚了发动机所带的正确负荷,就能如上述(1)所述的那样追踪负荷,响应良好、高精度地控制燃料喷射率。
(3)在上述(1)中,也可以是上述第1检测装置有检测上述油压泵的排出压力的装置;上述负荷运算装置根据该检测值和与上述流量指示装置指示的油压泵的排出量相当的目标偏转值运算油压泵的负荷。
这样用作为油压泵的排出流量实际变化之前的值的目标偏转运算油压泵的负荷,由此对于油压泵负荷(发动机负荷)变动的喷射率控制的追踪响应性将更好,能精度更好地进行喷射率控制,并能谋求燃烧的进一步改善。
(4)为达到上述第2个目的,本发明在上述(1)中还具有检测上述发动机转数的第2检测装置;上述喷射率运算控制装置,根据上述油压泵的负荷和发动机的转数,随着油压泵负荷的增大或随着转数的降低决定喷射率指令值以使燃料喷射率变小;上述电子燃料喷射装置具有这样的喷射时间控制装置,它进而不管上述喷射率如何使燃料喷射开始时间没有实质变化地进行控制。
这样依靠控制喷射率及喷射开始时间,再结合控制燃料喷射量,随着油压泵负荷(发动机负荷)的增大,喷射率到达峰值的时间推迟,而且燃料喷射的开始时间被控制得未推迟,就使相对于发动机旋转角的燃料喷射时间的角度范围变化最小,又能实现如同把燃料喷射时间推迟了那样的控制。因此就可以进行把燃料喷射时间保持在最佳角度范围不动的喷射时间控制,谋求NOx、黑烟发生的降低等,燃烧的进一步改善。
(5)再有,为达到上述的第2个目的,本发明在具有柴油发动机和控制该发动机的燃料喷射量的电子燃料喷射装置的建筑机械的发动机控制装置中具备:检测上述发动机负荷的装置,检测上述发动机转数的装置,和燃料喷射控制装置,它根据上述发动机的负荷和发动机的转数进行控制,使得随着发动机负荷的增大或随着发动机转数的减低燃料喷射率变小,并且不管上述喷射率如何,燃料喷射的开始时间不变。
由此如上(4)所述,一面使相对于发动机旋转角的燃料喷射时间的角度范围的变化最小,又能使如同把燃料喷射时间推迟了那样的控制成为可能;通过进行把燃料喷射时间保持在最佳角度范围不动的喷射时间控制,谋求NOx、黑烟发生的降低等,燃烧的进一步改善。
图1是一同表示本发明的第1实施形态的发动机控制装置的整体结构和油压回路以及泵控制系统的示图。
图2是油压泵的调节器部分的放大图。
图3是电子燃料喷射装置的简要结构示图。
图4是喷射泵的详细示图。
图5是采用预置行程控制的喷射率控制原理的说明图。
图6是表示泵控制器的处理内容的功能框图。
图7是表示发动机控制器处理内容的功能框图。
图8是表示发动机控制器的喷射率运算部分的处理内容的功能框图。
图9是表示喷射率的类型的示图。
图10是一同表示本发明的第2实施形态的发动机控制装置的整体结构和油压回路以及泵控制系统的示图。
图11是表示泵控制器的处理内容的功能框图。
下面用附图说明本发明的实施形态。
首先用图1~图9说明本发明的第1实施形态。
在图1中的1和2是容量可变式的油压泵,油压泵1,2通过阀门3,4与执行机构5,6相连接,用油压泵1,2排出的压油驱动执行机构5,6。执行机构5,6是例如推动构成油压铲作业前端的吊杆和臂等的油压缸,通过驱动该执行机构5,6完成规定的作业。执行机构5,6的驱动指令由操作手柄装置33,34给出,用操作手柄装置33,34操纵阀门3,4去控制对执行机构5,6的驱动。
油压泵1,2是例如斜板泵,通过用调节器7,8控制作为容量可变机构的斜板1a,1b的偏转来控制各泵的排出流量。
9 是固定容量式的控制泵,是为生成油压信号和控制用压油的控制压发生源。
油压泵1,2及控制泵9与原动机10的输出轴11相连接,由原动机10旋转驱动。原动机10是柴油发动机,具有电子燃料喷射装置12。还有,其目标转数由加速器操作输入部35给出。
油压泵1,2的调节器7,8分别包括有偏转调节器20,20,正向偏转控制用的第1伺服阀21,21和控制输入转矩限制用的第2伺服阀22,22;通过这些伺服阀21,22对控制泵9作用到偏转调节器20上的压油的压力进行控制,从而控制油压泵1,2的偏转。
图2所示是油压泵1,2的调节器7,8的放大图。各偏转调节器20有在共两端有大经受压部20a和小径受压部20b的动作活塞20c,和受压部20a,20b所在的受压室20d,20e。当两个受压室20d,20e的压力相等时活塞20c因其面积差而向图示的右方移动,由此斜板1a和2a的偏转变小且泵的排出流量减少;当大径侧的受压室20d的压力下降时,动作活塞20c向图示的左方移动,由此斜板1a和2a的偏转变大,泵的排出流量增大。还有,大径侧的受压室20d通过第1和第2伺服阀21,22与控制泵9的排出管路相连接,小径侧的受压室20e直接接到控制泵9的排出管路中。
正向偏转控制用的第1伺服阀21是靠来自电磁阀30和31的控制压力而动作的阀,当控制压力高时阀体21a向图示的右方移动,来自控制泵9的控制压不减压地传递到受压室20d,使油压泵1和2的排出流量减少;随着控制压力的下降阀体21a由弹簧21b的弹力向图示的左方移动,来自控制泵9的控制压减压而传递到受压室20d,使油压泵1或2的排出流量增大。
控制输入转矩限制用的各第2伺服阀22是由油压泵1和2的排出压力以及来自电磁控制阀32的控制压力动作的阀,油压泵1和2的排出压力和来自电磁控制阀32的控制压力分别引导至操作驱动部的受压室22a,22b,22c;当基于油压泵1,2的排出压力的油压力之和比由弹簧22d的弹力和引导到受压室22c的控制压力的油压力之差所确定的设定值低时,阀体22e向图示的右方移动,来自控制泵9的控制压减压地传递到受压室20d,使油压泵1,2的排出流量增大;随着由油压泵1与2的排出压力所产生的油压力之和比该同一设定值的增高,阀体22e向图示的左方移动,来自控制泵9的控制压不降低地传递到受压室20d,使油压泵1或2的排出流量减少。另外,来自电磁控制阀32的控制压力低时,使上述设定值增大,从油压泵1和2的高的排出压力中使油压泵1和2的排出流量减少;随着来自电磁控制阀32控制压力的增高,使上述设定值减小,从油压泵1或2的低排出压力中使油压泵1或2的排出流量减少。
当操作手柄装置33,34各自在中立位置时,电磁控制阀30,31分别使将要输出的控制压力达最高,当操作操作手柄装置33,34时,就使控制压力随着其操作量的增大而降低(后述)。此外,电磁阀32的动作使得将要输出的控制压力随着来自加速器操作输入部35的加速器信号所表示的目标转数的增高而降低(后述)。
综上所述,随着操作手柄装置33,34的操作量的增大油压泵1,2的排出流量增大,控制油压泵1,2的偏转以得到与阀门3,4的要求量相对应的排出流量,同时随着油压泵1,2的排出压力的上升,还随着由加速器操作输入部35输入的目标转数的减低,油压泵1,2的排出流量的最大值被限制得较小,控制油压泵1,2的偏转使其负荷不超过原动机10的输出转矩。
返回图1,40是泵控制器,50是发动机控制器。
泵控制器40将来自压力传感器41,42,43,44和来自位置传感器45,46的检测信号以及来自加速器输入部35的加速器信号输入并进行规定的运算处理,然后把控制电流输出给电磁控制阀30,31,和32,同时向发动机控制器50输出负荷转矩信号。
操作手柄装置33,34是生成并输出作为操作信号的控制压的油压控制方式,在操作手柄装置33,34的控制回路中设置有检测其控制压的梭式阀36、37,压力传感器41,42分别检测该梭式阀36,37检测的控制压。另外,压力传感器43,44分别检测油压泵1,2的排出压力,而位置传感器45,46分别检测油压泵1,2的斜板1a,2a的偏转。
发动机控制器50在输入来自上述加速器操作输入部35的加速器信号和来自泵控制器40的负荷转矩信号的同时,输入来自转数传感器51,连杆位置传感器52和超前角传感器53的检测信号并进行规定的运算处理,然后把控制电流输出给速度调节器54,时间调节器55和预置行程调节器70。转数传感器51检测发动机10的转数。
图3表示电子燃料喷射装置12及其控制系统的概要。在图3中,电子燃料喷射装置12中有发动机10的各个气缸喷射泵56和喷嘴57以及调速机构58。喷射泵56的基本件是柱塞61和该柱塞61在其内部上下运动的时间调整套筒62,当凸轮轴59旋转时,装在凸轮轴59上的凸轮60向上推柱塞61给燃料加压,该加压燃料被送出到喷嘴57,喷到发动机的气缸内。凸轮轴57与发动机10的曲柄轴连动而旋转。
再有,凸轮60是凹形凸轮,用该凸轮向上推塞柱61而给燃料加压的同时,由预置行程调节器70使时间调整套筒62上下方向移动,依靠这些组合控制喷射率(后述)。
另外,调速机构58包括上述速度调节器54和用该速度调节器54控制的位置连杆机构64;通过该连杆机构64转动柱塞61使设置于柱塞61上的导程73(参照图4)与设置于时间调整套筒62上的燃料吸入口74之间的位置关系发生变化,使柱塞61的有效压缩行程变化而调整燃料喷射量。上述的连杆位置传感器52设置在该连杆机构上并检测其连杆位置。速度调节器54是例如电磁螺线管式。
再有,电子燃料喷射装12设有上述时间调节器55,并相对于连结在曲轴上的轴65的旋转对凸轮轴59做超前角来调整相位,由此调整燃料的喷射时间。由于需要向喷射泵56传递驱动转矩,该时间调节器55在调整相位时需较大的力。为此在时间调节器55中使用了一个内藏油压调节器的装置,同时在这个时间调节器上还设置有电磁控制阀66,用它把来自发动机控制器50的控制电流变换成油压信号,靠油压产生超前角。上述转数传感器51是为检测轴65的转数而设的,超前角传感器53是为检测凸轮轴59的转数而设的。
图4表示喷射泵56的详细情况。在柱塞61上形成有连通到高压室71的进气孔72和导程73,在时间调整套筒62上形成有燃料吸入口74。时间调整套筒62置于燃料室75内,柱塞61被插进到该时间调整套筒62中。预置行程调节器70通过控制杆76与时间调整套筒62相连结,使时间调整套筒62相对于柱塞61能在上下方向调节,从而能实现柱塞61的预置行程(到开始喷射的行程量)可变的控制。即当时间调整套筒62的上下方向的位置变更时,则柱塞向上移动时的关闭进气孔72的行程位置改变,预置行程发生变化。这里,预置行程变短时,喷射时间提早;预置行程增长时,喷射时间推迟。77是气缸,78是曲柄轴。
图5表示由凹形凸轮60和预置行程控制的组合来进行燃料喷射率控制的原理。
凹形凸轮60具有象是把图示的斜线部分的一部分挖取后的变形侧面。如果做成这样的变形侧面则对应于凸轮角度(发动机旋转)的送油率特性,就成为具有斜度缓的部分C1和斜度陡的部分C2;如果将这种特性和据预置行程量的变化而改变喷射时间的控制组合起来,送油率特性的使用范围就如A,B,C那样地变化,喷射率就变化。即在A中上升变位块,喷射率变高,C是上升变位慢,喷射率变低,B的喷射率在其中间。
泵控制器40的处理内容由图6的功能框图表示。在图6中,来自压力传感器41,42的检测信号(操作手柄传感器信号P1和P2)由目标偏转运算部分40a,40b变换成油压泵1,2的目标偏转θ01,θ02,然后由电流运算部分40c,40d变换成电流值I1,I2,并把相应的控制电流输出给电磁控制阀30,31。
在此,将运算部分40a,40b中的传感器信号P1,P2的控制压和目标偏转的关系,分别设定成随着控制压的增高而增大目标偏转θ01,θ02;将运算部分40c,40d中的目标偏转θ01,θ02和电流值I1,I2的关系,分别设定成随着目标偏转θ01,θ02的增大而增加电流值I1,I2;因此,如前所述,电磁控制阀30,31,分别是操作手柄装置33,34在中立位置时分别使将要输出的控制压力达最高,当操作手柄33,34被操作时,其动作使控制压力随着其操作量的增大而变低。
还有,来自加速器操作输入部35的加速器信号由最大转矩运算部分40e变换成最大允许转矩TP,再由电流值变换部40f变换成电流值I3,并把相应的控制电流输出到电磁控制阀32。加速器操作输入部35是操作人员所操纵的,依据操作人员的使用条件选择出加速器信号,并指定目标转数。
这里,在运算部分40e中,加速器信号与最大允许转矩TP的关系被设定成最大允许转TP随着加速器信号所示的目标转数的增高而增大;在运算部分40f中,最大允许转矩TP与电流值I3的关系被设定成电流值I3随着最大允许转矩TP的增大而增大;由此,如前所述,电磁控制阀32的动作使将要输出的控制压力随着从加速器操作输入部35来的加速器信号所示的目标转数的增高而变低。
再有,来自位置传感器45的检测信号(油压泵1的偏转信号θ1)和来自压力传感器43的检测信号(油压泵1的排出压力信号PD1)输入到转矩运算部分40g;来自位置传感器46的检测信号(油压泵2的偏转信号θ2)和由压力传感器44来的检测信号(油压泵2的排出压力信号PD2)输入到转矩运算部分40h,在这些运算部分40g,40h中用以下的式子计算出油压泵1,2的负荷转矩Tr1,Tr2。
Tr1=K·θ1·PD1
Tr2=K·θ2·PD2
(K是常数)把这些负荷转矩Tr1,Tr2在加法部进行相加就求得油压泵1,2的合成负荷转矩。把这些负荷的合成转矩作为发动机的负荷转矩信号T输出给发动机控制器50。
发动机控制器50的处理内容由图7的功能框图表示。在图7中,来自加速器操作输入部35的加速器信号,来自转数传感器51的检测信号(发动机转数信号),来自连杆位置传感器52的检测信号(连杆位置信号)由燃料喷射量运算部分50a变换成燃料喷射量指令,并将对应的控制电流输出给速度调节器54。这里,在燃料喷射量运算部分50a中处理的内容是众所周知的;加速器信号所示的目标转数和转数传感器51检测的发动机转数的无论那个有变化,总是由目标转数减去检测的转数的转数之差ΔN控制调整连杆的位置,当ΔN为正时则调整连杆机构64的位置使燃料喷射量增大;ΔN为负时则调整连杆机构64的位置使燃料喷射量减少。连杆位置的信号是用于反馈控制的。
再有,来自转数传感器51的检测信号(发动机转数信号),来自泵控制器40的发动机负荷转矩信号T,来自超前角传感器53的检测信号(超前角信号)由燃料喷射率运算部分50b变换成预置行程控制指令和燃料喷射时间指令,并把对应的控制电流输出给预置行程调节器70和时间调节器55的电磁控制阀66。
图8表示燃料喷射率运算部分50b的处理内容的详细情况。在图8中,来自转数传感器51的检测信号(发动机转数信号)和来自泵控制器40的发动机负荷转矩信号T,输入到喷射率类型选择部分50c,根据发动机的转数和负荷转矩选定喷射率的类型。
在此,作为对应于发动机转数和发动机负荷转矩的喷射率的类型设定有以图9(a)~(d)所示的A,B,C的三个类型。这些类型的燃料喷射开始时间(旋转角)差不多都一样,按类型A,B,C的顺序其燃料喷射率减小;如果发动机的转数一定,则如图9(a)所示在低负荷转矩(低负荷)时选择类型A(高喷射率),在中负荷转矩(中负荷)时选择类型B(中喷射率),在高负荷转矩(高负荷)时选择类型C(低喷射率);如果负荷转矩一定时则如图9(b),(c),(d)所示,随着发动机转数的下降即使在较低的负荷,也选择中喷射率的类型B或低喷射率类型C。换句话说,就是随着发动机负荷转矩的增大或者随着发动机转数的减少按类型A(高喷射率),类型B(中喷射率),类型C(低喷射率)的顺序来选择。
在喷射率类型选择部分50c选定喷射率类型后再由预置行程控制量运算部分50d运算出为得到该喷射率的预置行程控制量。该预置行程控制量变换成作为预置行程控制指令的控制电流,输出给预置行程调节器70。
另一方面,为变更喷射率的预置行程控制伴随着喷射时间的变化,为了实现上述类型A,B,C必须使燃料喷射开始时间(旋转角)基本上同时。因此要在目标喷射时间运算部分50e中修正基于预置行程控制的喷射时间的变化,运算出使燃料喷射开始时间(旋转角)总是一定的喷射时间的修正量,将该修正量与基本喷射时间相加计算出目标喷射时间。
在减法部50f中求得该目标喷射时间与来自超前角传感器53的检测信号(超前角信号)的差值,用该差值在指令值运算部分50g中运算出喷射时间指令。再把该喷射时间指令变换成控制电流,并输出给时间调节器55的电磁控制阀66。
在此,如上所述,按类型A(高喷射率)、类型B(中喷射率)、类型C(低喷射率)的顺序选择喷射率(参照图9)并控制喷射率。其结果是喷射率达到峰值的时间按类型A、B、C依次推迟。这与随着发动机负荷转矩的增大,燃料喷射时间推迟具有同样效果。而且由于燃料喷射的开始时间基本上都相同,所以燃料喷射的终了时间也大致一样,所以相对于发动机旋转角的燃料喷射时间的角度变化范围也抑制得最小。因此就能够进行把燃料喷射时间保持在最佳角度范围不动的喷射时间控制。
如果采用上述结构的本实施形态,在泵控制器40中计算出油压泵1,2的负荷转矩Tr1,Tr2,把它们合起来作为发动机负荷转矩,由此直接而正确地计算出发动机所带的负荷,并在发动机控制器50中使用该发动机负荷转矩和发动机转数决定喷射率类型。因此能够正确地决定根据发动机的负荷和发动机的转数的喷射率的指令值(行程控制量),并且即使当执行机构5,6驱动时油压泵1,2的排出流量和排出压力频繁地变化,油压泵的负荷即发动机负荷也变动时,也能追踪这种负荷变动响应良好地控制喷射率。其结果能得到燃料喷射率的最佳控制,使燃烧改善,实现发动机性能的提高。
另外,采用本实施形态的喷射率控制,根据发动机负荷转矩(油压泵负荷转矩)和发动机转数,并且随着发动机负荷转矩的增大和随着发动机转数的减低而决定喷射率的类型,以使燃料喷射率减小,而且不管喷射率如何进行了控制使燃料喷射开始时间没有实质性的变化,该控制的结果是随着发动机负荷转矩的增大,喷射率达到峰值的时间推迟,而且燃料喷射开始的时间没有推迟;因此既使相对于发动机旋转角的燃料喷射时间的角度范围的变化达最小,又能控制得如同推迟了燃料喷射时间那样。因此就能实现把燃料喷射时间保持在最佳角度范围不动的喷射时间控制,得到了燃烧的最佳化,改善了燃烧效率,降低了燃料消耗,同时使抑制了NOx和黑烟的发生的净化排气成为可能,从而使发动机性能进一步提高。再者,能抑制发动机燃烧室内的温度上升,也就提高了发动机的可靠性。
本发明的第2实施形态用图10及图11予以说明。本实施形态是采用泵的目标偏转计算油压泵的负荷转矩的装置。图中的符号与图1和图6所示的部件或功能相同的部分附以同样的符号。
在图10中本实施形态在油压泵1,2上不设置位置传感器来检测斜板1a,2a的偏转,而只是在泵控制器40A上输入来自压力传感器41,42,43,和44的检测信号和来自加速器操作输入部35的加速器信号。
泵控制器40A的处理内容由图11的功能框图表示。在图11中目标偏转运算部分40a,40b,电流值运算部分40c,40d,最大转矩运算部分40e和电流值变换部40f的处理内容与图6所示的第1实施形态完全相同。
把由目标偏转运算部分40a计算出来的油压泵1的目标偏转θ01及来自压力传感器43的检测信号(油压泵1的排出压力信号PD1)输入到转矩运算部分40Ag;把由目标偏转运算部分40b计算出来的油压泵2的目标偏转θ02及来自压力传感器44的检测信号(油压泵2的排出压力信号PD2)输入到转矩运算部分40Ah;在这些运算部分40Ag和40Ah中用下式计算油压泵1,2的负荷转矩Tr1,Tr2
Tr1=K·θ01·PD1
Tr2=K·θ02·PD2
(K是常数)把这些负荷转矩Tr1,Tr2在加法部40i上相加就求得油压泵1,2的合成负荷转矩Tr12。把该泵负荷转矩Tr12和由最大转矩运算部分40e运算出的最大允许转矩TP一同输入到最小值选择部分40j选择出这两者中的小者。
如上所述,油压泵1,2的偏转用调节器7,8控制,随着油压泵1,2排出压力的上升和随着由加速器控制输入部35输入的目标转数的降低油压泵1,2的排出流量的最大值变小,以免油压泵1,2的负荷超越原动机10的输出转矩。即在目标偏转运算部分40a,40b中计算出来的油压泵1,2的目标偏转θ01,θ02增大时,假定油压泵1,2的负荷转矩要超过最大允许转矩TP,控制得使油压泵1,2的偏转不进一步增大。为此通过在最小值选择部分40j中选择出泵负荷转矩Tr12和最大允许转矩TP中的小者,求得与油压泵1,2的实际负荷转矩相当的值。
在最小值选择部分40j中选择的负荷转矩作为发动机的负荷转矩信号T0输出给发动机控制器50。
如果采用本实施形态,由于是用油压泵1,2的排出流量实际变化之前的值作为泵的目标偏转而求得油压泵1,2的负荷转矩(发动机负荷转矩)的,所以对于因油压泵1,2的排出流量的变化而使发动机负荷变动的喷射率追踪控制的响应性进一步改善,能更精确地控制喷射率,燃烧也进一步改善。另外因为不用检测油压泵1,2的斜板位置的位置传感器,所以控制装置的成本降低了。
还有,在上述的实施形态中,泵控制器和发动机控制器是分别设计的,当然也可以采用一个控制器来构成它们。
还有,燃料喷射率预先设定了多个喷射率的类型,以决定喷射率,也可以预先准备发动机负荷,发动机转数和喷射率的三维图;从发动机负荷和发动机转数计算出对应的喷射率。
再者,在上述实施形态中喷射泵采用凸轮推动柱塞的所谓串列式,把凹形凸轮和预置行程控制组合起来控制喷射率,当然喷射率的控制方法不限于此,可以根据喷射泵的形式等做适当的变更。例如在具有公用供油管的方式中就可以通过给电磁燃料喷射阀的线圈中流入与喷射率类型相对应波形的电流自由地变换喷射率。
还有,油压泵1,2的排出压力是用压力传感器43,44直接检测的,但是由于油压执行机构5,6的负荷压力与油压泵1,2的排出压力有一定的关系,所以也可以检测出油压执行机构5,6的负荷压力,再依据这个负荷压力推算油压泵1,2的排出压力。
如上所述,采用本发明由于正确地计算发动机所带的负荷并控制发动机的燃料喷射率,所以就能追踪发动机的负荷变动响应快速、精度良好地控制喷射率,从而能够最佳地控制喷射率。因此,燃烧得以改善,并能够谋求发动机性能的提高。
另外,如果采用本发明,因为利用喷射率控制和喷射时间控制的组合,随着发动机负荷的增大,既能使相对于发动机旋转角的燃料喷射时间的角度范围变化最小,又能实现如同把燃料喷射时间推迟的控制,所以能进行把燃料喷射时间保持在最佳角度不动的喷射时间的控制。因此能求得燃烧的最佳化,并能提高燃烧效率、降低燃料消耗,同时使抑制了NOx和黑烟的发生的净化排气成为可能,并求得发动机性能的提高。而且能抑制发动机燃烧室内的温度上升,这就也使发动机的可靠性提高。
Claims (5)
1.一种建筑机械的发动机控制装置,备有柴油发动机,由该发动机所旋转驱动并驱动多个执行机构的至少一台容量可变式的油压泵,指示上述油压泵排出流量的指示装置和控制上述发动机的燃料喷射量的电子燃料喷射装置;该电子燃料喷射装置具有控制发动机的燃料喷射率的喷射率控制调节器;其特征是具有:
检测上述油压泵状态量的第1检测装置,
根据该第1检测装置的检测值运算上述油压泵负荷的负荷运算装置。
和喷射率运算控制装置,它使上述燃料喷射率控制调节器工作以得到依据上述油压泵负荷的燃料喷射率。
2.按权利要求1所述的建筑机械的发动机控制装置,其特征是:上述第1检测装置具有检测上述油压泵排出压力的装置和检测上述油压泵偏转位置的装置;上述负荷运算装置从这些检测值运算出油压泵的负荷。
3.按权利要求1所述的建筑机械的发动机控制装置,其特征是:上述第1检测装置有检测上述油压泵排出压力的装置;上述负荷运算装置从该检测值和相当于上述流量指示装置指示的油压泵排出流量的目标偏转运算油压泵的负荷。
4.按权利要求1所述的建筑机械的发动机控制装置,其特征是:
还具有检测上述发动机转数的第2检测装置,
上述喷射率运算控制装置根据上述油压泵负荷和发动机转数决定喷射率指令值,使得随着油压泵负荷的增大,或随着发动机转数的降低而燃料喷射率减小;上述电子燃料喷射装置还具有喷射时间控制装置,该控制装置不管以前的喷射率如何而进行控制使燃料喷射开始时间实际上不变化。
5.一种建筑机械的发动机控制装置,具有柴油发动机和控制该柴油发动机的燃料喷射量的电子燃料喷射装置,其特征是具有:
检测上述发动机负荷的装置,
检测上述发动机转数的装置,
和燃料喷射控制装置,它根据上述发动机的负荷和发动机的转数进行控制,使得随着发动机的负荷的增大,或随着发动机转数的降低而燃料喷射率减小,并且不论以前的喷射率如何燃料喷射开始时间实际上不变化。
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