CN1208814A - 建筑机械的发动机控制设备 - Google Patents

Abstract

一种建筑机械的发动机控制设备,根据加速信号、泵输出压力、操作信号来计算泵最大吸收功率和泵所需功率,通过其最小值选择求出所需发动机功率,同时由加速信号、操作信号、发动机转速信号来计算泵所需转速并求出所需发动机转速。根据所需发动机功率求出使燃料消耗率最小的所需功率参照目标发动机转速。把所需发动机转速和目标发动机转速中较大的一方作为发动机目标转速,控制燃料喷射量和燃料喷射时间。

Description

建筑机械的发动机控制设备

本发明涉及建筑机械的发动机控制设备，特别是涉及靠柴油发动机旋转驱动液压泵，靠从该液压泵输出的压力油驱动液压执行器，进行所需的作业的液压挖掘机等建筑机械的发动机控制设备。

液压挖掘机等建筑机械，一般来说，备有靠柴油发动机旋转驱动，驱动多个执行器的至少一个变量式液压泵，柴油发电机根据预先设定的目标转速来控制燃料喷射量，控制转速。作为设定该发动机目标转速的方式，历来，主要以下2种是公知的。

一般方式

历来，一般来说，设置燃料节流杆等专用的操作装置，用该装置指令目标转速，控制发动机转速。

特公平3-9293号公报中记载的方式

在液压挖掘机等建筑机械中，在驱动动臂、斗柄等作业构件的液压回路一侧，设置指示这些动作的操作手柄装置，靠该操作手柄装置的操作信号来操作流量控制阀，控制液压执行器的驱动，同时，由于该操作信号的大小(操作量)对应着液压泵的所需流量，所以靠该操作信号直接或间接地控制液压泵的斜盘倾转量(排量)，控制着泵的输出流量。在特公平3-9293号公报中记载的控制装置中，利用该液压回路一侧的操作手柄装置的信号，靠此信号还决定柴油发动机的目标转速，用操作手柄装置控制泵输出流量和发动机转速两者。

在一般的历来方式中，如果靠专用的操作装置，例如燃料节流杆来作为发动机的目标转速指令最高目标转速，则即使在液压回路一侧的操作手柄装置的操作信号为0或者很小时，发动机也被以最高输出转速被驱动，噪声增大。相反，在指令比最高目标转速低的目标转速的场合，当加大操作手柄装置的操作信号时，不能把发动机的输出提高到高目标转速时的输出，不能得到靠操作手柄装置指令的液压泵的输出流量，不能驱动大的负载。因而，司机不得不根据操作手柄装置的操作量或液压泵的负载频繁地操作燃料节流杆，操作性差。

对于在特公平3-9293号公报中记载的历来技术而言，由于靠来自操作手柄装置的信号还决定柴油发动机的目标转速，用操作手柄装置控制泵输出流量和发动机转速两者，所以在非作业时和轻作业时，在低输出区内使用发动机，在液压泵的中负载作业时或在执行器的中速作业时，可以根据操作手柄装置的操作量自动地改变发动机的输出，在液压泵的高负载时或执行器的高速作业时，可以自动地进行在高输出区内使用发动机，可以谋求降低噪声和提高操作性。

但是，对于该历来技术而言，由于针对操作手柄装置的操作量单义地决定发动机的目标转速，所以在发动机的燃料消耗率方面不是最佳的控制。就是说，由于发动机的燃料消耗率由发动机的转速和这时的输出转矩决定其大小，所以即使根据操作手柄装置的操作量单义地控制发动机转速，也不一定能降低发动机的燃料消耗量。

本发明的目的在于，提供使提高操作性和降低噪声成为可能，且最佳地控制发动机的燃料消耗率，可以谋求降低燃料消耗率的建筑机械的发动机控制设备。

(1)为了实现上述目的，本发明的建筑机械的发动机控制设备备有：柴油发动机；靠该发动机旋转驱动，驱动多个执行器的至少一个变量式液压泵；指令所述液压泵的输出流量的流量指令装置；以及控制所述发动机的燃料喷射量的燃料喷射装置；在该建筑机械的发动机控制设备中，备有计算所述液压泵为了输出靠所述流量指令装置所指令的流量所需的第1发动机转速的第1装置，计算所述发动机受到的负载的第2装置，计算实现与所述负载相应的最佳的燃料消耗率的第2发动机转速的第3装置，根据所述第1和第2发动机转速确定目标发动机转速的第4装置，以及根据所述目标发动机转速确定目标燃料喷射量并控制所述燃料喷射装置的第5装置。

像这样通过用第1装置计算为了液压泵输出靠流量指令装置所指令的流量所需的第1发动机转速，与特公平3-9293号公报中记载的历来技术同样，当靠流量指令装置所指令的泵输出流量小时降低发动机转速，降低噪声，如果靠流量指令装置所指令的泵输出流量加大，则与此相应地使发动机转速增高，可以在高输出区中使用发动机，操作性提高。

此外，通过在第2装置中计算发动机受到的负载，在第3装置中计算实现与该负载对应的最佳的燃料消耗率的第2发动机转速，在第4装置中根据第1和第2发动机转速确定目标发动机转速，可以在发动机转速不太必要的小流量的轻负载时以第2发动机转速为目标发动机转速，在燃料消耗率低的区域中使用发动机，此外在发动机转速为必要的大流量时使发动机转速优先，以第1发动机转速为目标发动机转速，提高发动机转速，可以确保作业性。

通过以上，使操作性的提高和噪声的降低成为可能，而且最佳地控制发动机的燃料消耗率，以便降低燃料消耗率。

(2)在上述(1)中，最好是，所述第2装置，作为所述负载；根据靠所述流量指令装置所指令的液压泵的输出流量和该液压泵的输出压力求出所需的发动机功率。

借此通过在第3装置中预先设定发动机等功率曲线与发动机等燃料消耗曲线与目标发动机转速的关系，可以容易地确定成为最低燃料消耗率的目标发动机转速(第2发动机转速)。

(3)在上述(1)中，最好是，所述第2装置带有：计算所述液压泵的最大吸收功率的装置，根据靠所述流量指令装置所指令的液压泵的输出流量和该液压泵的输出压力计算液压泵所需功率的装置，以及把所述液压泵的最大吸收功率和所需功率中较小的一方作为所需发动机功率来选择并把该所需发动机功率作为前述负载的装置。

借此求出在对液压泵进行功率控制的场合的所需发动机功率，可以确定发动机负载。

(4)在上述(3)中，最好是，进一步备有：指令发动机目标基准转速的装置，以及计算与该发动机目标基准转速相应的液压泵的最大吸收转矩的装置，所述计算液压泵的最大吸收功率的装置，根据所述最大吸收转矩和发动机目标基准转速来计算所述最大吸收功率。

借此可以确定设置指令发动机目标基准转速的装置并且对液压泵进行功率控制的场合的所需发动机功率。

(5)在上述(1)中，最好是，进一步备有指令发动机目标基准转速的装置，所述第1装置带有：用所述发动机目标基准转速来修正靠所述流量指令装置所指令的液压泵的输出流量的装置，以及把为了所述液压泵输出所述修正的指令流量所需要的发动机转速作为所述第1发动机转速来计算的装置，作为所述负载，所述第2装置根据所述修正的指令流量和液压泵的输出压力求出所需的发动机功率。

借此，由于成了第1和第2发动机转速也随着发动机目标基准转速改变，所以也可以靠指令发动机目标基准转速的装置来调整在第4装置中求出的目标发动机转速。

(6)此外，在上述(1)中，最好是，所述第2装置，乃是作为所述负载，根据靠所述流量指令装置所指令的液压泵输出流量和该液压泵的输出压力求出所需的发动机功率的装置，所述第3装置，带有预先设定发动机等功率曲线与发动机等燃料消耗曲线与目标发动机转速的关系的表格，根据该表格把成为最低燃料消耗率的目标发动机转速作为所述第2发动机转速确定。

借此如上述(2)中所述，成为最低燃料消耗率的目标发动机转速可以确定为第2发动机转速。

(7)进而，在上述(1)中，最好是，所述第4装置，把所述第1和第2发动机转速中较高的一方作为所述目标发动机转速确定。

借此，在发动机转速不太必要的小流量的轻负载时，第2发动机转速被选择为目标发动机转速，可以在燃料消耗率低的区域中使用发动机，另一方面，在发动机转速为必要的大流量时必定第1发动机转速被选择为目标发动机转速，提高发动机转速，可以确保作业性。

图1是与液压回路和泵控制系统同时表示依据本发明一实施例的建筑机械的发动机控制设备的总体构成的图。

图2是液压泵的调节器部分的放大图。

图3是表示电子燃料喷射装置的概略构成的图。

图4是表示泵控制器的处理内容的功能方块图。

图5，(a)是表示存储于在发动机目标转速运算部中使用的表格的函数关系的图，(b)是表示存储于在泵最大吸收转矩运算部中使用的表格的函数关系的图，(c)是表示存储于在第1、第2泵基准目标流量运算部中使用的表格的函数关系的图。

图6，(a)是表示存储于在第1、第2泵倾转控制输出部中使用的表格的函数关系的图，(b)是表示存储于在泵转矩控制输出部中使用的表格的函数关系的图。

图7是表示发动机控制器的处理内容的功能方块图。

图8是表示存储于所需功率参照目标发动机转速运算部中使用的表格的函数关系的图。

图9是表示发动机的等燃料消耗曲线与等功率曲线的关系，同时说明确定与所需发动机功率低燃料消耗匹配的转速曲线的方法的图。

图10是表示本发明的发动机转速与发动机转矩的匹配范围的图。

图11是表示历来的发动机转速与发动机转矩的匹配范围的图。

下面用附图说明本发明的实施例。

首先，根据图1～图6说明本发明的实施例。

在图1中，1和2是变量式液压泵，液压泵1、2经流量控制阀装置3与执行器5、6连接，执行器5、6靠液压泵1、2输出的压力油来驱动。执行器5、6是例如旋转驱动液压挖掘机的上部回转副的回转马达，和驱动构成作业前部的动臂、斗柄等的液压缸，通过该执行器5、6被驱动来进行规定的作业。执行器5、6的驱动指令靠操作手柄装置33、34给出，通过操作手柄装置33、34来操作流量控制阀装置3中所包含的对应的流量控制阀，控制执行器5、6的驱动。

液压泵1、2是例如斜盘泵，通过用调节器7、8控制作为变量机构的斜盘1a、1b的倾转，控制各个泵输出流量。

9是定量式控制泵，它是用于产生液压信号与控制用压力油的控制压发生源。

液压泵1、2和控制泵9与原动机10的输出轴11连接，靠原动机10来旋转驱动。原动机10是柴油发动机，备有电子燃料喷射装置12。此外，其目标转速靠加速操作输入部35来指令。

液压泵1、2的调节器7、8，分别备有倾转执行器20、20和定位倾转控制用的第1伺服阀21、21，以及输入转矩限制控制用的第2伺服阀22、22，靠这些伺服阀21、22控制由控制泵9作用于倾转执行器20上的压力油的压力，控制液压泵1、2的倾转。

把液压泵1、2的调节器7、8放大示于图2。各倾转执行器20，带有在两端带有大直径的、受压部20a和小直径的受压部20b的动作活塞20c，以及受压部20a、20b所处的受压室20d、20e，当两受压室20d、20e的压力相等时动作活塞20c朝图示右方向移动，借此，斜盘1a或2a的倾转变小，泵输出流量减少，如果大直径一侧的受压室20d的压力降低，则动作活塞20c朝图示左方向移动，借此，斜盘1a或2a的倾转变大，泵输出流量增加。此外，大直径一侧的受压室20d经第1和第2伺服阀21、22与控制泵9的输出管路连接，小直径一侧的受压室20e直接与控制泵9的输出管路连接。

正倾转控制用的各第1伺服阀21，是靠来自电磁控制阀30或31的控制压力来动作的阀，当控制压力高时阀芯21a朝图示右方向移动，把来自控制泵9的液控压力不减压地传递到受压室20d，减少液压泵1或2的输出流量，随着控制压力降低，阀芯21a靠弹簧21b的力朝图示左方向移动，把来自控制泵9的液控压力减压并传递到受压室20d，增加液压泵1或2的输出流量。

输入转矩限制控制用的各第2伺服阀22，是靠液压泵1和2的输出压力和来自电磁控制阀32的控制压力动作的阀，液压泵1或2的输出压力和来自电磁控制阀32的控制压力分别引入操作驱动部的受压室22a、22b、22c，当由液压泵1和2的输出压力引起的液压力之和，低于由弹簧22d的弹性力与引入受压室22c的控制压力引起的液压力之差决定的设定值时，阀芯22e朝图示右方向移动，把来自控制泵9的液控压力减压并传递到受压室20d，使液压泵1或2的输出流量增加，随着由液压泵1和2的输出压力引起的液压力之和变得高于该设定值，阀芯22e朝图示左方向移动，把来自控制泵9的液控压力不减压地传递到受压室20d，减少液压泵1或2的输出流量。此外，当来自电磁控制阀32的控制压力低时，加大上述设定值，由于液压泵1或2的提高的输出压力而使液压泵1或2的输出流量减少，随着来自电磁控制阀32的控制压力升高，减小上述设定值，由于液压泵1或2的降低的输出压力而使液压泵1或2的输出流量减少。

电磁控制阀30、31，分别在操作手柄装置33、34处于中立位置时驱动电流最小，使输出的控制压力最高，如果操作手柄装置33、34被操作，则驱动电流随着其操作量的增大而增大，进行使输出的控制压力变低的动作(后述)。此外，电磁控制阀32，随着来自加速操作输入部35的加速信号指示的发动机目标基准转速的升高，驱动电流增大，进行使输出的控制压力变低的动作(后述)。

通过以上，随着操作手柄装置33、34的操作量增大，液压泵1、2的输出流量增大，液压泵1、2的倾转被控制成能得到与流量控制阀装置3的所需流量对应的输出流量，同时随着液压泵1、2的输出压力的上升，此外随着从加速操作输入部35输入的目标转速的降低，液压泵1、2的输出流量的最大值被限制成小的，液压泵1、2的倾转被控制成液压泵1、2的负载不超过原动机10的输出转矩。

回到图1，40是泵控制器，50是发动机控制器。

泵控制器40，输入来自压力传感器41、42、43、44与转速传感器51的检测信号和来自加速操作输入部35的加速信号，进行预定的运算处理，向电磁控制阀30、31、32输出控制电流，同时向发动机控制器50输出所需发动机功率信号PN和所需发动机转速信号NN。

操作手柄装置33、34是作为操作信号生成液控压力并将其输出的液压先导式，在操作手柄装置33、34的先导回路中设有检测该液控压力的梭阀36、37，压力传感器41、42分别检测靠该梭阀36、37所检出的液控压力。此外，压力传感器43、44分别检测液压泵1、2的输出压力，转速传感器51检测发动机10的转速。

发动机控制器50输入来自所述加速操作输入部35的加速信号和来自转速传感器51的检测信号，来自泵控制器40的所需发动机功率信号PN和所需发动机转速信号NN，同时输入来自燃料喷射装置12的联杆位置传感器52、提前角53的检测信号，进行预定的运算处理，向燃料喷射装置12的调速器执行器54、正时器执行器55输出控制电流。

图3中表示电子燃料喷射装置12和其控制系统的概要。在图3中，电子燃料喷射装置12在发动机10的各气缸的每个中带有喷油泵56和喷油嘴57和调速器机构58。喷油泵56带有柱塞61，和该柱塞61在其内部上下运动的柱塞套62，如果凸轮轴59旋转，则设在凸轮轴59上的凸轮60就靠该旋转把柱塞61往上推而对燃料加压，该加压燃料被向喷油嘴57送出，向发动机的气缸内喷射。凸轮轴59联动于发动机10的曲轴而旋转。

此外，调速器机构58带有上述调速器执行器54和靠该调速器执行器54控制位置的联杆机构64，该联杆机构64通过使柱塞61转动，使设在柱塞61上的斜槽与设在柱塞套62上的燃料吸入孔的位置关系变化，使柱塞61的有效压缩行程变化，调整燃料喷射量。上述联杆位置传感器52设在该联杆机构上，检测该联杆位置。调速器执行器54是例如电磁铁。

此外，电子燃料喷射装置12带有上述正时器执行器55，通过使凸轮轴59相对于与曲轴连接的轴65的旋转有提前角来调整相位，调整燃料的喷射时间。由于该正时器执行器55有必要向喷油泵56传递驱动转矩，所以相位调整需要较大的力。因此，在正时器执行器55中使用内藏液压执行器者，同时设置把来自发动机控制器50的控制电流变换成液压信号的电磁控制阀66，靠油压来设定提前角。上述转速传感器51设置成检测轴65的转速，提前角传感器53设置成检测凸轮轴59的转速。

在图4中用功能方块图表示泵控制器40的处理内容。泵控制器40，具有发动机目标基准转速运算部40a、泵最大吸收转矩运算部40b、泵最大吸收功率运算部40c、第1泵基准目标流量运算部40d、第1泵目标流量运算部40e、第1泵目标倾转运算部40f、第1泵所需功率运算部40g、第1泵所需转速运算部40h、第2泵基准目标流量运算部40i、第2泵目标流量运算部40j、第2泵目标倾转运算部40k、第2泵所需功率运算部40m、第2泵所需转速运算部40n、加法部40p、最小值选择部40q、最大值运算部40r、第1、第2泵倾转控制输出部40s、40t、泵转矩控制输出部40u的各功能。

发动机目标基准转速运算部40a输入来自加速操作输入部35的加速信号SW，据此计算发动机目标基准转速NR。该计算中使用的加速信号SW与发动机目标基准转速NR的关系示于图5(a)。在图5(a)中，SW与NR的关系被设定成如果加速信号SW增大，则与此相对应，发动机目标基准转速NR增加。

泵最大吸收转矩运算部40b输入在运算部40a中计算出的发动机目标基准转速NR，据此计算泵最大吸收转矩TR。该计算中使用的发动机目标基准转速NR与泵最大吸收转矩TR的关系示于图5(b)。在图5(b)中，NR与TR的关系被设定成如果发动机目标基准转速NR增加，则与此相对应，泵最大吸收转矩TR增大。泵转矩控制输出部40u根据该泵最大吸收转矩TR向电磁控制阀32输出驱动电流(后述)。

泵最大吸收功率运算部40c输入在运算部40a中计算出的发动机目标基准转速NR和在运算部40b中计算出的泵最大吸收转矩TR，据此计算泵最大吸收功率PR。这按以下计算进行：

泵最大吸收功率PR

=泵最大吸收转矩TR×发动机目标基准转速NR×系数(1)

第1泵基准目标流量运算部40d作为来自操作手柄装置33的操作信号输入靠压力传感器41检测的液控压力P1，据此计算液压泵1的基准目标流量QR1。该计算中使用的液控压力(操作信号)P1与基准目标流量QR1的关系示于图5(c)。在图5(c)中，P1与QR1的关系被设定成如果液控压力P1增高，则与此相对应，基准目标流量QR1增大。

第1泵目标流量运算部40e输入在运算部40a中计算出的发动机目标基准转速NR和在运算部40e中计算出的基准目标流量QR1，用发动机目标基准转速NR修正基准目标流量QR1，计算泵目标流量Q1。这按根据预先设定的常数发动机最高转速Nmax用其比率计算泵目标流量Q1的以下计算进行：

泵目标流量Q1

=泵基准目标流量QP1/发动机目标基准转速NR/发动机最高转速Nmax(预先设定的常数)    (2)

通过像这样算出泵目标流量Q1，由于随着靠加速操作输入部35来指令，在运算部40a中算出的发动机目标基准转速NR与发动机最高转速Nmax相比而成为小的，泵目标流量Q1减少，所以可以与发动机目标基准转速NR对应地(与来自加速操作输入部35的加速信号SW对应地)改变流量控制阀装置3的节流特性。

第1泵目标倾转运算部40f输入在运算部40e计算出的泵目标流量Q1和用转速传感器51检测出的发动机10的实际转速Ne，据此计算液压泵1的泵目标倾转Q1。这按以下计算进行：

泵目标倾转Q1=泵目标流量Q1/发动机实际转速Ne/系数(3)

第1泵倾转控制输出部40s根据该泵目标倾转Q1向电磁控制阀30输出驱动电流(后述)。

第1泵所需功率运算部40g输入在运算部40e中计算出的泵目标流量Q1和用压力传感器43检测出的液压泵1的输出压力PD1，据此计算液压泵1的旋转驱动所需的泵所需功率PS1。这按以下计算进行：

泵所需功率PS1=泵目标流量Q1×泵输出压力PD1×系数(4)

第1泵所需转速运算部40h输入在运算部40e中计算出的泵目标流量Q1，据此计算液压泵1的旋转驱动所需的泵所需转速NR1。这按以下计算进行：

泵所需转速NR1=泵目标流量Q1/泵最大倾转(预定的常数)(5)

在第2泵基准目标流量运算部40i、第2泵目标流量运算部40j、第2泵目标倾转运算部40k、第2泵所需功率运算部40m、第2泵所需转速运算部40n中也是针对液压泵2进行同样的运算。

就是说，第2泵基准目标流量运算部40i作为来自操作手柄装置34的操作信号输入靠压力传感器42检测到的液控压力P2，据此从图5(c)中所示的关系计算液压泵2的基准目标流量QR2。

第2泵目标流量运算部40j输入在运算部40a中计算出的发动机目标基准转速NR和在运算部40i中计算出的基准目标流量QR2，运用与上述式(2)同样的公式用发动机目标基准转速NR修正基准目标流量QR2，计算泵目标流量Q2。

第2泵目标倾转运算部40k输入在运算部40j中计算出的泵目标流量Q2和用转速传感器51检测到的发动机10的实际转速Ne，据此运用与上述式(3)同样的公式计算液压泵2的泵目标倾转Q2。第2泵倾转控制输出部40t根据该泵目标倾转Q2向电磁控制阀31输出驱动电流(后述)。

第2泵所需功率运算部40m输入在运算部40j中计算出的目标流量Q2和用压力传感器44检测到的液压泵2的输出压力PD2，据此运用与上述式(4)同样的公式计算液压泵2的旋转驱动所需的泵所需功率PS2。

第2泵所需转速运算部40n输入在运算部40j中计算出的泵目标流量Q2，据此运用与上述式(5)同样的公式计算液压泵2的旋转驱动所需的泵所需转速NR2。

加法部40p把泵所需功率PS1与泵所需功率PS2相加，求出作为液压泵1、2的旋转驱动所需的合计值的泵所需功率PS12。

最小值选择部40q选择该泵所需功率PS12和在运算部40c中计算出的泵最大吸收功率PR中较小的一方，求出最终的所需发动机功率PN，把这些送往发动机控制器50。

最大值运算部40r选择在运算部40h中计算出的液压泵1的泵所需转速NR1和在运算部40n中计算出的液压泵2的泵所需转速NR2中较大的一方，计算最终的流量控制所需发动机转速NN，把这些送往发动机控制器50。

第1泵倾转控制输出部40s输入在运算部40f中计算出的液压泵1的目标倾转θ1，据此算出对电磁控制阀30的驱动电流I1，向电磁控制阀30输出。该计算中使用的泵目标倾转θ1与驱动电流I1的关系示于图6(a)。在图6(a)中，θ1与I1的关系被设定成如果泵目标倾转θ1增大，则与此相对应，驱动电流I1的电流值增大。

第2泵倾转控制输出部40t也是同样地输入在运算部40k中计算出的液压泵2的泵目标倾转θ2，据此计算对电磁控制阀31的驱动电流I2，向电磁控制阀31输出。

借此，电磁控制阀30、31，像前述那样，当操作手柄装置33、34处于中立位置时驱动电流最小，使输出的控制压力最高，如果操作手柄装置33、34操作，则驱动电流就随着其操作量的增大而增大，进行输出的控制压力变低的动作。

泵转矩控制输出部40u输入在运算部40b中计算出的泵最大吸收转矩TR，据此计算电磁控制阀32的驱动电流13，并输出之。该计算中使用的泵最大吸收转矩TR与驱动电流I3的关系示于图6(b)。在图6(b)中，TR与I3的关系被设定成如果泵最大吸收转矩TR增大，则与此相对应，驱动电流13的电流值增大。借此，电磁控制阀32，像前述那样，随着来自加速操作输入部35的加速信号SW所指示的发动机目标基准转速NR的升高，驱动电流I3增大，进行输出的控制压力变低的动作。

在发动机控制器50中，通过根据在泵控制器40中计算出的所需发动机功率PN和流量控制所需发动机转速NN控制燃料喷射量和燃料喷射时间，来控制发动机转矩和发动机输出转速。

在图7中用功能方块图表示发动机控制器50的处理内容。发动机控制器50，具有所需功率参照目标发动机转速运算部50a、最大值选择部50b、燃料喷射量运算部50c、调速器指令值运算部50d、燃料喷射时间运算部50e、正时器指令值运算部50f的各功能。

所需功率参照目标发动机转速运算部50a输入来自泵控制器40的上述所需发动机功率PN，作为所需功率参照目标发动机转速NK求出与此对应的燃料消耗率最低的发动机转速。这例如在控制器50中预先设定如图8中所示的所需功率参照目标发动机转速参照表，用该表来进行。

就是说，在图8中，在所需功率参照目标发动机转速参照表中预先设定从发动机输出转矩特性图和发动机的等燃料消耗曲线和发动机的等功率曲线求出的用粗线表示的“与所需发动机功率对应的低燃料消耗匹配转速曲线”X，在该曲线X上参照与当时的所需发动机功率PN对应的燃料消耗率最低的发动机转速，以此作为所需功率参照目标发动机转速NK。

图9中表示该发动机的等燃料消耗曲线与发动机的等功率曲线的关系。该等燃料消耗曲线是与发动机的种类有关的固有的特性，靠预先实验事先把握。据此确定相同功率时燃料消耗率最低的转速和转矩，通过把这些点连成曲线而求出“与发动机输出功率对应的低燃料消耗匹配转速曲线”，以此为“与所需发动机功率对应的低燃料消耗匹配转速曲线”。

最大值选择部50b输入在运算部50a中计算出的所需功率参照目标发动机转速NK和来自泵控制器40的上述流量控制所需发动机转速NN，选择这些中的较大的一方，作为发动机目标转速NZ。

燃料喷射量运算部50c输入在最大值选择部50b中求出的发动机目标转速NZ和用转速传感器51检测到的发动机实际转速Ne，计算目标燃料喷射量。这是这样计算的，即取发动机目标转速NZ与发动机实际转速Ne的偏差，令它为ΔN，如果该偏差ΔN为负(ΔN＜0)，则增大目标燃料喷射量，如果偏差ΔN为正(ΔN＞0)，则减少目标燃料喷射量，如果偏差ΔN为0(ΔN=0)，则保持目前的目标燃料喷射量。

调速器指令运算部50d输入在燃料喷射量运算部50c中计算出的目标燃料喷射量和来自位置传感器52的检测信号(联杆位置信号)，计算与目标燃料喷射量相应的调速器指令值，向调速器执行器54输出对应的控制电流。借此使发动机目标转速NZ与发动机实际转速Ne一致地调整燃料喷射量。联杆位置信号用于反馈控制。

燃料喷射时间运算部50e输入在最大值选择部50b中求出的发动机目标转速NZ，据此计算目标燃料喷射时间。该计算是公知的，计算的目标是喷射时间，当发动机转速慢时针对发动机旋转相对地减慢喷射时间，随着发动机转速的上升而加快喷射时间。

正时器指令值运算部50f输入在燃料喷射时间运算部50e中计算出的目标燃料喷射时间和来自提前角传感器53的检测信号(提前角信号)，计算与目标燃料喷射时间相应的正时器指令值，向正时器控制用电磁控制阀66输出对应的控制电流。提前角信号用于反馈控制。

用像以上这样构成的发动机控制装置实现的发动机转矩匹配范围示于图10。此外，作为比较例，用特公平3-9293号中记载的历来技术实现的发动机转矩匹配范围示于图11。

首先，在特公平3-9293号中记载的历来技术中，像前述那样利用液压回路一侧的操作手柄装置的信号，设定与该信号相应的目标转速。这些，可以认为与上述的本实施例中，仅用图7中所示的流量控制所需发动机转速NN进行发动机控制者等效。在此场合，发动机的目标转速根据操作手柄装置的信号(操作量)像图11的输出转矩特性曲线那样确定。

在图11中，NNa、NNmax是靠操作手柄装置的信号，与操作手柄装置的操作量相应地设定的发动机的目标转速(相当于流量控制所需发动机转速NN)，可以对应于目标转速NNa、NNmax设定与操作手柄信号相应的输出转矩特性曲线。由于发动机输出转矩依存于负载而变化，所以发动机在与操作手柄信号相应的输出转矩特性曲线上的某个位置上工作。

由于像这样靠来自操作手柄装置的信号确定发动机的目标转速，用操作手柄装置可以控制泵输出流量和发动机转速两者，所以当非作业时和轻作业时，在低输出区使用发动机，当液压泵中负载作业时或执行器中速作业时，能与操作手柄装置的操作量相应地自动改变发动机的输出，当液压泵高负载时或执行器高速作业时，能自动地进行在高输出区使用发动机，可以谋求降低噪声和提高操作性。

像以上这样，在历来的发动机控制装置中，与操作手柄装置的操作量相应地设定目标转速，依存于负载，发动机在与操作手柄信号相应的输出转矩特性曲线上的某个位置工作。但是，输出转矩特性曲线与最小燃料消耗曲线(相当于“与所需发动机功率对应的低燃料消耗匹配转速曲线”X)不一致，即使在轻负载时也不一定在燃料消耗率低的区域中使用发动机。例如当用操作手柄装置的信号确定的目标转速为图11中所示的NNa时，如令输出转矩特性曲线与最小燃料消耗曲线的交点为A，则在该点A的输出转矩Ta以外，燃料消耗率不为最小。因此，特别是，在操作手柄装置的操作量减少，发动机转速为不太需要的低流量时，即使在图示最小燃料消耗曲线上侧的轻负载区，发动机也以由操作手柄装置的操作量设定的目标转速工作，不能在燃料消耗率低的区域使用发动机。

例如用操作手柄装置的信号来确定的目标转速为上述的NNa，如令与这时的负载对应的等功率曲线为Pa，则发动机在B点工作。但是，等功率曲线Pa上的燃料消耗率最小的发动机转速为等功率曲线Pa与低燃料消耗匹配转速曲线X的交点C的转速，在B点的转速NNa不能得到最小的燃料消耗率。

在本发明中，所谓流量控制所需发动机转速NN，要另外求出与所需发动机功率PN对应的燃料消耗率最低的所需功率参照目标发动机转速NK，求出两者中较大的一方作为发动机目标转速NZ。因此，发动机目标转速NZ被设定于图10中所示的低燃料消耗匹配转速曲线X的下侧，在所需发动机转速NN低的区域中能以最小的燃料消耗率使用发动机。

例如当由操作手柄装置的信号所确定的流量控制所需发动机转速NN与上述相同为图10中所示的NNa时，如果同样令输出转矩特性曲线与低燃料消耗匹配转速曲线X的交点为A，则在该点的输出转矩Ta以下的发动机输出转矩的区域里，所需功率参照目标发动机转速NK成为此低燃料消耗匹配转速曲线X上的点A的转速(=NNa)更低的转速(在图上所见点A左侧的转速)NK1，由于NNa＞NK1，所以NNa被选择成发动机目标转速NZ。这与图11中所示的历来的相同。

另一方面，如果发动机负载增大，发动机输出转矩成为Ta以上，则所需功率参照目标发动机转速NK成为比低燃料消耗匹配转速曲线X上的点A的转速(=NNa)更高的转速(图上所见点A右侧的转速)NK2，由于NNa＜NN2，所以NK2作为发动机目标转速被设定。因此，可以在燃料消耗率低的区域中使用发动机。

例如，与上述例子同样，由操作手柄装置的信号所决定的目标转速为NNa，如令与此时的负载对应的等功率曲线为Pa，则发动机不在B点，而在低燃料消耗匹配转速曲线X上的C点工作，得到最小的燃料消耗率。

此外，例如在满幅地操作操作手柄装置，流量控制所需发动机转速NN被设定成图10中所示的NNmax的场合，由于通常NNmax＞NK，所以NNmax即与操作手柄装置的操作量相应的目标转速通常作为发动机目标转速NZ被选择，确保作业性。

如果像以上这样根据本实施例，则当操作手柄装置的操作量很小，发动机转速为不大需要的小流量的轻负载时，可以在燃料消耗率低的区域中使用发动机，此外，当操作手柄装置的操作量大，高发动机转速为必要的大流量的大负载时，可以优先保证发动机转速，确保高作业性。因此，最佳地控制发动机的燃料消耗率，以求降低燃料消耗率。此外，与历来技术同样，可以提高操作性降低噪声。

再者，虽然在以上实施例中分别设置泵控制器和发动机控制器，但是当然也可以在一个控制器中构成它们。

此外，虽然使用电子燃料喷射装置作为发动机10的燃料喷射装置，但是这也可以是机械式燃料喷射装置，此场合同样也可以得到运用本发明同样的效果。

进而，虽然用压力传感器43、44直接检测液压泵1、2的输出压力，但是由于液压执行器5、6的负载压力与液压泵1、2的输出压力有一定的关系，所以也可以检测液压执行器5、6的负载压力，根据该负载压力推定液压泵1、2的输出压力。

如以上说明，根据本发明，则使操作性的提高和噪声的降低成为可能，而且最佳地控制发动机的燃料消耗率，以便降低燃料消耗率。

Claims (7)

1．一种建筑机械的发动机控制设备，该设备备有：柴油发动机，靠该发动机旋转驱动、驱动多个执行器的至少一个变量式液压泵，指令所述液压泵的输出流量的流量指令装置，以及控制所述发动机的燃料喷射量的燃料喷射装置，其特征在于，其中备有

计算所述液压泵为了输出靠所述流量指令装置所指令的流量所需的第1发动机转速的第1装置，

计算所述发动机受到的负载的第2装置，

计算实现与所述负载相应的最佳的燃料消耗率的第2发动机转速的第3装置，

根据所述第1和第2发动机转速确定目标发动机转速的第4装置，以及

根据所述目标发动机转速确定目标燃料喷射量并控制所述燃料喷射装置的第5装置。

2．权利要求1中所述的建筑机械的发动机控制设备，其特征在于，其中所述第2装置，作为所述负载，根据靠所述流量指令装置所指令的液压泵的输出流量和该液压泵的输出压力求出所需的发动机功率。

3．权利要求1中所述的建筑机械的发动机控制设备，其特征在于，其中所述第2装置带有：计算所述液压泵的最大吸收功率的装置，根据靠所述流量指令装置所指令的液压泵的输出流量和该液压泵的输出压力计算液压泵所需功率的装置，以及把所述液压泵的最大吸收功率和所需功率中较小的一方作为所需发动机功率来选择并把该所需发动机功率作为所述负载的装置。

4．权利要求3中所述的建筑机械的发动机控制设备，其特征在于，进一步备有：指令发动机目标基准转速的装置，以及计算与该发动机目标基准转速相应的液压泵的最大吸收转矩的装置，所述计算液压泵的最大吸收功率的装置，根据所述最大吸收转矩和发动机目标基准转速来计算所述最大吸收功率。

5．权利要求1中所述的建筑机械的发动机控制设备，其特征在于，进一步备有指令发动机目标基准转速的装置，所述第1装置带有：用所述发动机目标基准转速来修正靠所述流量指令装置所指令的液压泵的输出流量的装置，以及把为了所述液压泵输出所述修正的指令流量所需要的发动机转速作为所述第1发动机转速来计算的装置，作为所述负载，所述第2装置根据所述修正的指令流量和液压泵的输出压力求出所需的发动机功率。

6．权利要求1中所述的建筑机械的发动机控制装置，其特征在于，所述第2装置，乃是作为所述负载，根据靠所述流量指令装置所指令的液压泵输出流量和液压泵的输出压力求出所需的发动机功率的装置，所述第3装置，带有预先设定发动机等功率曲线与发动机等燃料消耗曲线与目标发动机转速的关系的表格，根据该表格把成为最低燃料消耗率的目标发动机转速作为所述第2发动机转速确定。

7．权利要求1中所述的建筑机械的发动机控制装置，其特征在于，其中所述第4装置，把所述第1和第2发动机转速中较高的一方作为所述目标发动机转速确定。

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