DE102019118559A1

DE102019118559A1 - Steuerungssystem eines Verbrennungsmotors einer Baumaschine

Info

Publication number: DE102019118559A1
Application number: DE102019118559.9A
Authority: DE
Inventors: Hideki Aoki
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2018-07-12
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2020-01-16
Also published as: JP7059841B2; JP2020008008A

Abstract

Ein Verbrennungsmotorsteuerungssystem einer Baumaschine (1) hat eine Ladedrucksteuerung (14C, 14D) und eine Steuerung (50). Die Steuerung (50) ermittelt ein Anforderungsdrehmoment und stellt basierend auf dem ermittelten Anforderungsdrehmoment oder einem anforderungsdrehmomentbezogenen Betrag, welcher basierend auf dem ermittelten Anforderungsdrehmoment berechnet wird, einen Soll-Ladedruck ein. Die Steuerung (50) berechnet den anforderungsdrehmomentbezogenen Betrag derart, dass der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag zunimmt, während das ermittelte Anforderungsdrehmoment zunimmt, und stellt den Soll-Ladedruck derart ein, dass der Soll-Ladedruck zunimmt, während das Anforderungsdrehmoment oder der berechnete, anforderungsdrehmomentbezogene Betrag zunimmt. Die Steuerung (50) führt einen graduellen Verringerungsprozess derart aus, dass der Soll-Ladedruck graduell verringert wird, wenn der Soll-Ladedruck von dem derzeitigen Soll-Ladedruck zu einem verringerten Soll-Ladedruck entsprechend einem verringerten Anforderungsdrehmoment oder einem verringerten anforderungsdrehmomentbezogenen verringert wird.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verbrennungsmotorsteuerungssystem, das einen Verbrennungsmotor mit einem Lader steuert, der an einer Baumaschine montiert ist.
STAND DER TECHNIK
Die Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-223285 offenbart eine Schaufelvorrichtung, die eine Hydraulikpumpe und einen elektrischen Generator unter Verwendung eines Verbrennungsmotors mit einem Lader antreibt, was eine Schaufelvorrichtung der Hybridbauart beschreibt, die einen Arm und einen Ausleger durch Hydrauliköl und einen Drehmechanismus durch Elektrizität betreibt. Wenn ein Betätigungshebel für den Arm betätigt wird, betätigt eine Steuerung unmittelbar den elektrischen Generator, der vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, für einen kurzen Zeitraum, um eine kleine Last an den Verbrennungsmotor anzulegen, bevor eine große Last an die Hydraulikpumpe angelegt wird, um die Kraftstoffeinspritzmenge des Verbrennungsmotors zu erhöhen. Infolgedessen wird ein Abfallen der Drehzahl des Verbrennungsmotors, wenn eine große Last an die Hydraulikpumpe angelegt wird, unterdrückt, indem begonnen wird, den Ladedruck zu erhöhen, indem die Ist-Hydraulikdrucklast erhöht wird, bevor eine große Last an die Hydraulikpumpe angelegt wird.
Wenn ein Abfallen der Drehzahl des Verbrennungsmotors bei einer Baumaschine auftritt, die beispielsweise beim Ausheben ein großes Drehmoment erfordert, kann möglicherweise kein ausreichendes Drehmoment erzeugt werden, mit dem Ergebnis, dass die Arbeitseffizienz aufgrund der verschlechterten Bedienbarkeit verringert ist. Um in der Baumaschine, die mit einem Verbrennungsmotor mit Lader ausgestattet ist, ausreichend Drehmoment zu erzeugen, während die Drehzahl des Verbrennungsmotors gehalten wird, muss dem Verbrennungsmotor durch Erhöhen des Ladedrucks ausreichend Luft zugeführt werden und Kraftstoff entsprechend des Anforderungsdrehmoments eingespritzt werden. Bei der Schaufelvorrichtung der Veröffentlichung wird an den Verbrennungsmotor eine kleine Last durch den elektrischen Generator angelegt, der unmittelbar bevor die Last auf die Hydraulikpumpe ansteigt unverzüglich angetrieben werden kann, um das Erhöhen des Ladedrucks zu einem früheren Zeitpunkt als dem normalen Zeitpunkt zu beginnen, wodurch ein Abfallen der Drehzahl des Verbrennungsmotors unterdrückt wird.
In dem Fall, in dem der sukzessive Betrieb ausgeführt wird, in dem der Hochlastbetrieb und der Niederlastbetrieb abwechselnd wiederholt werden, steuert jedoch die Steuerung den Ladedruck derart, dass während des Hochlastbetriebs ein hoher Ladedruck bereitgestellt wird und dass während des Niederlastbetriebs ein geringerer Ladedruck bereitgestellt wird. Es wird angemerkt, dass eine vorbestimmte Zeitspanne erforderlich ist, um den Ladedruck von dem geringen Ladedruck während des Niederlastbetriebs auf den hohen Ladedruck während des Hochlastbetriebs zu erhöhen. Selbst wenn die Steuerung unter Verwendung der in der Veröffentlichung beschriebenen Schaufelvorrichtung das Erhöhen des Ladedrucks zu einem früheren Zeitpunkt als dem normalen Zeitpunkt beginnt, kann daher bei dem vorstehenden sukzessiven Betrieb ein Abfallen der Drehzahl des Verbrennungsmotors auftreten, wenn der Niederlastbetrieb auf den Hochlastbetrieb umgeschaltet wird. Insbesondere werden bei der durch einen erfahrenen Bediener bedienten Baumaschine häufig der Hochlastbetrieb und der Niederlastbetrieb in einer kurzen Zeit abwechselnd durchgeführt, sodass ein Abfallen der Drehzahl wahrscheinlich auftritt, wenn der Niederlastbetrieb auf den Hochlastbetrieb umgeschaltet wird.
Die vorliegende Offenbarung, die im Lichte des vorstehend beschriebenen Problems getätigt wurde, ist darauf gerichtet, ein Verbrennungsmotorsteuerungssystem einer Baumaschine bereitzustellen, an welcher ein Verbrennungsmotor mit einem Lader montiert ist, welcher ein Abfallen der Drehzahl des Verbrennungsmotors unterdrückt, welches auftritt, wenn der Niederlastbetrieb auf den Hochlastbetrieb umgeschaltet wird, selbst wenn der sukzessive Betrieb durchgeführt wird, in der der Hochlastbetrieb und der Niederlastbetrieb abwechselnd wiederholt werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verbrennungsmotorsteuerungssystem einer Baumaschine bereitgestellt, an welcher ein Verbrennungsmotor mit einem Lader montiert ist. Das Verbrennungsmotorsteuerungssystem hat eine Ladedrucksteuerung, welche konfiguriert ist, um einen Ladedruck zu steuern, sowie eine Steuerung, welche konfiguriert ist, um ein Anforderungsdrehmoment der Baumaschine zu ermitteln, um einen Soll-Ladedruck einzustellen, um den Verbrennungsmotor basierend auf dem ermittelten Anforderungsdrehmoment oder einem anforderungsdrehmomentbezogenen Betrag zu steuern, welcher basierend auf dem ermittelten Anforderungsdrehmoment berechnet wird, und um die Ladedrucksteuerung derart zu steuern, dass ein Ist-Ladedruck sich dem Soll-Ladedruck annähert. Die Steuerung berechnet den anforderungsdrehmomentbezogenen Betrag basierend auf dem Anforderungsdrehmoment derart, dass der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag zunimmt, während das Anforderungsdrehmoment zunimmt. Die Steuerung stellt den Soll-Ladedruck basierend auf dem Anforderungsdrehmoment oder dem berechneten, anforderungsdrehmomentbezogenen Betrag derart ein, dass der Soll-Ladedruck zunimmt, während das Anforderungsdrehmoment oder der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag zunimmt. Die Steuerung führt einen graduellen Verringerungsprozess derart aus, dass der Soll-Ladedruck graduell verringert wird, wenn der Soll-Ladedruck von dem derzeitigen Soll-Ladedruck zu einem verringerten Soll-Ladedruck entsprechend einem verringerten Anforderungsdrehmoment oder einem verringerten anforderungsdrehmomentbezogenen verringert wird.
Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, welche beispielhaft die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel von Hochlastbetrieben (Aushubbetrieb) eines sukzessiven Betriebs zeigt, in welchem eine Baumaschine wechselweise einen Hochlastbetrieb und einen Niederlastbetrieb wiederholt;
2 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der Hochlastbetriebe (Maschinendrehbetrieb) des sukzessiven Betriebs zeigt, welcher durch die Baumaschine durchgeführt wird;
3 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel der Niederlastbetriebe (Schaufeldrehbetrieb) des sukzessiven Betriebs zeigt, welcher durch die Baumaschine durchgeführt wird;
4 ist eine Ansicht, welche die Konfigurationen eines Verbrennungsmotors und eines Hydrauliksystems zeigt, welche an der Baumaschine montiert sind;
5 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel von Steuerungsprozessen beschreibt, welche durch eine Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung (einer Steuerung) gemäß einer ersten Ausführungsform ausgeführt werden;
6 ist ein Diagramm, welches Beispiele von Betriebswellenverläufen zeigt, wenn der sukzessive Betrieb gemäß dem Steuerungsprozess der in 5 gezeigten ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
7 ist ein Diagramm, welches Beispiele von Betriebswellenverläufen zeigt, wenn der sukzessive Betrieb gemäß dem Steuerungsprozess einer zweiten Ausführungsform durchgeführt wird; und
8 ist ein Diagramm, welches Beispiele von Betriebswellenverläufen zeigt, wenn der sukzessive Betrieb durch ein konventionelles Steuerungssystem durchgeführt wird, verglichen mit der ersten Ausführungsform in 6 und der zweiten Ausführungsform in 7.

DETAILLIETRTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
[Ein Beispiel des sukzessiven Betriebs einer Baumaschine 1 (FIG. 1 bis FIG. 3) und die Konfiguration eines Verbrennungsmotors und eines Hydrauliksystems, welche an der Baumaschine 1 montiert sind (FIG. 4)]
Nachfolgendes beschreibt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen. Als ein Beispiel der Baumaschine 1 wird der in 1, 2 und 3 gezeigte Bagger in der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die Baumaschine 1 hat einen unteren Fahrkörper 81 mit einer Raupe, einen oberen Drehkörper 82, einen Ausleger 83, einen Arm 84, eine Schaufel 85 und Ähnliches.
1, 2 und 3 zeigen entsprechend Beispiele eines Aushubbetriebs, eines Körperdrehbetriebs und eines Schaufeldrehbetriebs der Baumaschine 1. Zum Beispiel bedient ein Bediener die Baumaschine 1, um auf die Schaufel 85 geladenen Sand und Kies zu einem Träger eines Transportfahrzeugs zu bewegen, indem er den in 1 gezeigten Aushubbetrieb (ein Beispiel der Hochlastbetriebe), in welchem Sand und Kies auf die Schaufel geladen 85 werden, den Körperdrehbetrieb (ein Beispiel der Hochlastbetriebe), in welchem die Schaufel 85 zu einer Position oberhalb des Trägers des Transportfahrzeugs bewegt wird, und den Schaufeldrehbetrieb (ein Beispiel der Niederlastbetriebe) ausführt, in welchem der auf die Schaufel 85 geladene Sand und Kies zu dem Träger des Transportfahrzeugs bewegt wird. Durch ein Wiederholen der in 1 bis 3 gezeigten Betriebe ein sukzessiver Betrieb, in welchem die Hochlastbetriebe und die Betriebe geringerer Last einer nach dem anderen. Der Hochlastbetrieb und der Niederlastbetrieb entsprechen dem Betriebsmuster der Baumaschine der vorliegenden Offenbarung.
Bei der in 1 bis 3 gezeigten Baumaschine 1 wird die Raupe des unteren Fahrkörpers 81 durch einen Fahrhydraulikmotor 26A (4) angetrieben. Der obere Drehkörper 82 wird durch einen Drehhydraulikmotor 26B (4) relativ zu dem unteren Fahrkörper 81 gedreht. Der Ausleger 83 wird in der Vertikalrichtung durch einen Auslegerzylinder 25A relativ zu dem oberen Drehkörper 82 gedreht, der Arm 84 wird in der Vertikalrichtung durch einen Armzylinder 25B relativ zu dem Ausleger 83 gedreht und die Schaufel 85 wird in der Vertikalrichtung durch einen Schaufelzylinder 25C relativ zu dem Arm 84 gedreht. Der Bediener betätigt Steuerungsbauteile (z.B. einen Auslegerhebel 23A, einen Armhebel 23B und einen Schaufelhebel 23C, welche in 4 gezeigt sind), welche an einem Bedienersitz bereitgestellt sind, um die Baumaschine 1 unter Verwendung der Raupe des unteren Fahrkörpers 81 zu bewegen, um den oberen Drehkörper 82 zu drehen und um den Ausleger 83, den Arm 84 und die Schaufel 85 zu betätigen.
Nachfolgendes beschreibt mit Verweis auf 4 ein Beispiel der Konfiguration des Verbrennungsmotors und des Hydrauliksystems, welche an der Baumaschine 1 montiert sind. 4 zeigt ein Beispiel des Steuerungssystems, welches den Verbrennungsmotor 10 steuert, welcher einen Turbolader 14 für Baumaschinen aufweist. Das in 4 gezeigte Steuerungssystem hat den Verbrennungsmotor 10 mit dem Turbolader 14, eine durch den Verbrennungsmotor 10 angetriebene Hydraulikpumpe 21, eine Ventileinheit 22, welcher von der Hydraulikpumpe 21 Hydrauliköl zugeführt wird, verschiedene Steuerungsbauteile (z.B. einen Auslegerhebel 23A), durch welche Betriebe in die Ventileinheit 22 eingegeben werden, verschiedene Hydraulikölantriebsbauteile (z.B. einen Auslegerzylinder 25A), eine Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50, welche den Verbrennungsmotor 10 steuert, und eine Maschinensteuerungsvorrichtung 60, welche die Hydraulikpumpe 21 steuert. Es wird angemerkt, dass der Turbolader 14 dem Lader der vorliegenden Ausführungsform entspricht.
Zunächst wird der Verbrennungsmotor 10 ausgehend von der Einlassseite zu der Abgasseite des Verbrennungsmotors 10 beschrieben. Der in 4 gezeigte Verbrennungsmotor 10 ist ein Dieselmotor. Es wird angemerkt, dass stromabwärts eines Dieselpartikelfilters (DPF) 43 in einem Abgaskanal angeordnete Teile, wie ein selektiver Reduktionskatalysator, der Stickoxide (NOx) bereinigt, in der nachfolgenden Beschreibung weggelassen werden.
Ein Ansaugluftströmungsratendetektor 31 (z.B. ein Ansaugluftströmungsratensensor) ist an einem Einlass eines Ansaugrohrs 11A angeordnet. Der Ansaugluftströmungsratendetektor 31 gibt ein Messsignal, welches indikativ für die Strömungsrate einer Ansaugluft des Verbrennungsmotors 10 ist, an die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 aus.
Ein Auslass des Ansaugrohrs 11A ist mit einem Einlass eines Kompressors 14B verbunden und ein Auslass des Kompressors 14B ist mit einem Einlass des Ansaugrohrs 11B verbunden. Der Kompressor 14B ist integral mit einer Turbine 14A rotierbar, welche durch Abgas angetrieben wird, um zu rotieren, und komprimiert aus dem Ansaugrohr 11A angesogene Ansaugluft, um sie zu dem Ansaugrohr 11B zu befördern. Entsprechend wird eine Aufladung erreicht. Der Ladedruck wird durch einen Kompressor-stromabwärtigen Druckdetektor 32 gemessen, welcher in dem Ansaugrohr 11B stromabwärts des Kompressors 14B angeordnet ist. Der Kompressorstromabwärtige Druckdetektor 32 ist zum Beispiel als ein Drucksensor bereitgestellt, und gibt ein Messsignal, welches indikativ für den Druck in dem Ansaugrohr 11B ist, an die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 aus. Ein Einlass des Ansaugrohrs 11B ist mit dem vorstehend beschriebenen Kompressor 14B verbunden, und ein Auslass des Ansaugrohrs 11B ist mit einem Ansaugkrümmer 11C verbunden. Der Ansaugkrümmer 11C ist mit einem Einlass des Verbrennungsmotors 10 verbunden. Es wird angemerkt, dass die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 einen Atmosphärendruckdetektor 37 (z.B. einen Atmosphärendrucksensor) aufweist und ein Druckverhältnis (einen Ladedruck) ermitteln kann, indem sie den von dem Kompressor-stromabwärtigen Druckdetektor 32 gemessenen Druck durch den von dem Atmosphärendruckdetektor 37 gemessenen Atmosphärendruck teilt.
Der Verbrennungsmotor 10 weist eine Vielzahl von Zylindern auf, welche jeweils einen Injektor, nämlich Injektoren 41A, 41B, 41C, 41D haben. Die Injektoren 41A, 41B, 41C, 41D werden durch Steuerungssignale von der Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 angetrieben und spritzen Kraftstoff in ihre zugehörigen Zylinder ein. Der Verbrennungsmotor 10 treibt die Hydraulikpumpe 21 rotierend an.
Der Verbrennungsmotor 10 weist ferner eine Rotationsdetektionseinrichtung 33 und einen Kühlmitteltemperaturdetektor 34 auf. Die Rotationsdetektionseinrichtung 33 ist zum Beispiel durch einen Rotationssensor bereitgestellt und gibt ein Messsignal, welches indikativ für die Drehzahl einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10 (d.h., die Drehzahl des Motors) ist, an die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 aus. Der Kühlmitteltemperaturdetektor 34 ist zum Beispiel als ein Temperatursensor bereitgestellt, misst die Temperatur des Kühlmittels, welches in dem Verbrennungsmotor 10 zirkuliert wird, und gibt ein Messsignal an die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 aus, welches indikativ für die gemessene Kühlmitteltemperatur ist.
Ein Auslass des Verbrennungsmotors 10 ist mit einem Abgaskrümmer 12A verbunden, mit welchem ein Einlass eines Abgasrohrs 12B verbunden ist. Ein Auslass des Abgasrohrs 12B ist mit einem Einlass der Turbine 14A verbunden und ein Auslass der Turbine 14A ist mit einem Einlass eines Abgasrohrs 12C verbunden.
Die Turbine 14A wird durch Abgas, welches von dem Abgasrohr 12B zu dem Abgasrohr 12C strömt, angetrieben, um zu rotieren und um dadurch den Kompressor 14B anzutreiben, um zu rotieren. Die Turbine 14A hat eine variable Düse 14D, welche den Schließgrad (Öffnungsgrad) eines Abgaseinleitkanals anpassen kann, durch welchen aus dem Abgasrohr 12B gesogenes Abgas zu einem Turbinenrad 14E geleitet wird. Der Schließgrad (Öffnungsgrad) der variablen Düse 14D wird durch ein Düsenantriebsbauteil 14C (z.B. einen Elektromotor) angepasst. Das Düsenantriebsbauteil 14C wird durch ein Steuerungssignal von der Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 gesteuert. Die variable Düse 14D und das Düsenantriebsbauteil 14C entsprechen der Ladedrucksteuerung, welche konfiguriert ist, um den Ladedruck durch den Lader (Turbolader 14) der vorliegenden Offenbarung zu steuern.
Ein Auslass des Abgasrohrs 12C ist mit einem Einlass eines Oxidationskatalysators 42 verbunden und ein Auslass des Oxidationskatalysators 42 ist mit einem Einlass des Dieselpartikelfilters (DPF) 43 verbunden. Obwohl dies in der Abbildung nicht gezeigt ist, ist ein Auslass des DPF 43 mit einem Urea-selektiven katalytischen Reduktionssystem (Urea-SCR-System) verbunden, welches die Stickoxide (NOx) und Ähnliches bereinigt. Der Oxidationskatalysator 42 bereinigt und oxidiert Karbonmonoxide (CO) und Kohlenwasserstoff (HC) im Abgas und der DPF 43 sammelt Feinstaub im Abgas. Es wird angemerkt, dass das Urea-SCR-System nicht bereitgestellt werden muss.
Die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 entspricht der Steuerung, welche die Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors 10 basierend auf Messsignalen von verschiedenen Detektionsbauteilen erfasst, welche die vorstehend beschriebenen Detektionsbauteile aufweisen, und verschiedene Aktoren steuert, welche die Injektoren 41A, 41B, 41C, 41D und das Düsenantriebsbauteil 14C aufweisen. Die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 ist konfiguriert, um verschiedene Informationsteile über eine Kommunikationsleitung 50T an die Maschinensteuerungsvorrichtung 60 zu senden und von der Maschinensteuerungsvorrichtung 60 zu empfangen. Zum Beispiel empfängt die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 eine Anforderungsdrehmomentinformation, welche ein Anforderungsdrehmoment für die hydraulische Last des Auslegers und des Arms aufweist, und bestimmt das von dem Maschinenkörper angeforderte Drehmoment basierend auf dem Forderungsdrehmoment in der Forderungsdrehmomentinformation.
Nachfolgendes beschreibt das in 4 gezeigte, mit der Hydraulikpumpe 21 verbundene Hydrauliksystem. Die Hydraulikpumpe 21 wird durch die Rotationskraft des Verbrennungsmotors 10 angetrieben, um zu rotieren und führt einer Ventileinheit 22 durch ein Hydraulikölrohr 21A Hydrauliköl zu. Die Ventileinheit 22 hat eine Vielzahl von Schaltventilen, welche durch ein Betätigen der Betätigungsbauteile geschaltet werden, führt den verschiedenen Hydraulikdruckaktoren Hydrauliköl zu und führt Hydrauliköl von den verschiedenen Hydraulikdruckaktoren ab. Die Betätigungsbauteile weisen einen Auslegerhebel 23A, einen Armhebel 23B und einen Schaufelhebel 23C auf. Die Hydraulikaktoren weisen einen Auslegerzylinder 25A, einen Armzylinder 25B, einen Schaufelzylinder 25C, einen Fortbewegungshydraulikmotor 26A und einen Drehhydraulikmotor 26B auf. Zum Beispiel wird der Kanal des Hydrauliköls in der Ventileinheit 22 verändert und wird der Auslegerzylinder 25A betätigt, wenn der Bediener den Auslegerhebel 23A betätigt.
Die Betätigungszustände der Betätigungsbauteile werden von dem Betätigungsbauteil, z.B. dem Auslegerhebel 23A, in die Maschinensteuerungsvorrichtung 60 eingegeben. Zum Beispiel erfasst die Maschinensteuerungsvorrichtung 60 den Betätigungszustand der Betätigungsbauteile basierend auf dem Eingangssignal, berechnet den den Betätigungszuständen des Betätigungsbauteils entsprechenden Soll-Hydraulikdruck und steuert die Hydraulikpumpe 21 basierend auf dem berechneten Soll-Hydraulikdruck derart, dass der Druck des Hydrauliköls von der Hydraulikpumpe 21 angepasst wird. Anschließend berechnet die Maschinensteuerungsvorrichtung 60 das Anforderungsdrehmoment basierend auf dem Steuerungszustand der Hydraulikpumpe 21 und sendet die das Anforderungsdrehmoment aufweisende Anforderungsdrehmomentinformation über die Kommunikationsleitung 50T an die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50. Zudem wird ein Signal von einer Motorsteuerungswählvorrichtung 24 in die Maschinensteuerungsvorrichtung 60 eingegeben. Die Motorsteuerungswählvorrichtung 24 wird bereitgestellt, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors 10 einzustellen, was dem Gaspedal von Passagierfahrzeugen entspricht. Der Bediener stellt die Steuerungswählvorrichtung 24 auf die Drehzahl ein, welche das für den Betrieb der Baumaschine notwendige Drehmoment erzeugt. Die eingestellte Drehzahl, welche der an die Motorsteuerungswählvorrichtung 24 eingestellten Drehzahl entspricht, ist beispielsweise in der vorstehend genannten Anforderungsdrehmomentinformation enthalten.
[Beispiele des Steuerungsprozesses (FIG. 5) und des Betriebswellenverlaufs (FIG. 6) der Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 (Steuerung) gemäß der ersten Ausführungsform]
Nachfolgendes beschreibt mit Verweis auf das in 5 gezeigte Flussdiagramm ein Beispiel des Steuerungsprozesses der Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 (welche der Steuerung entspricht) gemäß der ersten Ausführungsform. Die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 aktiviert den in 5 gezeigten Steuerungsprozess in vorbestimmten Zeitintervallen (z.B. mehrere Millisekunden bis zu mehreren zehn Millisekunden) und der Prozess schreitet mit Schritt S010 fort. 6 zeigt ein Beispiel des Betriebswellenverlaufs, wenn der durch das Flussdiagramm in 5 gezeigte Steuerungsprozess ausgeführt wird.
In Schritt S010 ermittelt die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 das Anforderungsdrehmoment, die Drehzahl und den Ladedruck und der Prozess schreitet mit Schritt S015 fort. Zum Beispiel empfängt die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 die Anforderungsdrehmomentinformation von der Maschinensteuerungsvorrichtung 60, speichert das in der empfangenen Anforderungsdrehmomentinformation enthaltende Anforderungsdrehmoment, bestimmt die Drehzahl des Verbrennungsmotors basierend auf dem Messsignal von der Rotationsdetektionseinrichtung 33 und speichert die bestimmte Drehzahl und bestimmt ein Ladedruck basierend auf den Messsignalen von dem Kompressor-stromabwärtigen Druckdetektor 32 und dem Atmosphärendruckdetektor 37 und speichert den bestimmten Ladedruck. Es wird angemerkt, dass das Anforderungsdrehmoment nicht durch Empfangen der Anforderungsdrehmomentinformation ermittelt werden muss, sondern von der Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 gemessen oder berechnet werden kann.
Das in dem Betriebswellenverlauf in 6 gezeigte Anforderungsdrehmoment zeigt ein Beispiel des Anforderungsdrehmoments, welches in der durch die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 empfangenen Anforderungsdrehmomentinformation enthalten ist. In 6 werden die in 1 gezeigten Betriebe (der Aushubbetrieb) und der in 2 gezeigte Betrieb (der Drehbetrieb), welche dem Hochlastbetrieb entsprechen, für die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 (und die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t4, die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t5 und dem Zeitpunkt t6 sowie die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t7 und dem Zeitpunkt t8) ausgeführt und wird der in 3 gezeigte Betrieb (der Betrieb, in welchem Sand und Kies in der Schaufel transportiert werden), welcher dem Niederlastbetrieb entspricht, für die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3 (und die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t4 und dem Zeitpunkt t5, die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t6 und dem Zeitpunkt t7, und die Zeit nach dem Zeitpunkt t8) ausgeführt. In anderen Worten ausgedrückt, zeigt 6 ein Beispiel des sukzessiven Betriebs in welchem der Hochlastbetrieb (die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2, die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t4, die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t5 und dem Zeitpunkt t6 und die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t7 und dem Zeitpunkt t8) und der Niederlastbetrieb (die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3, die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t4 und dem Zeitpunkt t5, die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t6 und dem Zeitpunkt t7 und die Zeit nach dem Zeitpunkt t8) wechselweise wiederholt werden. In dem in 6 gezeigten Beispiel ist die Drehzahl Ns des Verbrennungsmotors auf der Motorsteuerungswählvorrichtung 24 auf 2000 U/min eingestellt.
In Schritt S015 berechnet die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 die Kraftstoffeinspritzmenge (die aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge) entsprechend dem Anforderungsdrehmoment und der Drehzahl und der Prozess schreitet mit Schritt S020 fort. Zum Beispiel berechnet und speichert die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 basierend auf dem Anforderungsdrehmoment und der Drehzahl die Kraftstoffeinspritzmenge (die aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge), welche notwendig ist, um das Anforderungsdrehmoment zu erzeugen. Es wird angemerkt, dass die berechnete Kraftstoffeinspritzmenge durch einen zu dem in 5 gezeigten Prozess unterschiedlichen Steuerungsprozess (nicht gezeigt) in die Zylinder des Verbrennungsmotors 10 einzuspritzen ist. Der in 6 gezeigte Betriebswellenverlauf der Kraftstoffeinspritzmenge repräsentiert ein Beispiel der durch die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 berechneten Kraftstoffeinspritzmenge, welche zum Erzeugen des Anforderungsdrehmoments aus 6 notwendig ist. Das Anforderungsdrehmoment wird für die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2, die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t4, die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t5 und dem Zeitpunkt t6 und die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t7 und dem Zeitpunkt t8 groß, während der der Hochlastbetrieb durchgeführt wird, sodass die Kraftstoffeinspritzmenge groß wird. Die Kraftstoffeinspritzmenge entspricht dem anforderungsdrehmomentbezogenen Betrag, um den Verbrennungsmotor zu steuern, welche basierend auf dem Anforderungsdrehmoment berechnet wird. Somit kann die dem Anforderungsdrehmoment entsprechende Kraftstoffeinspritzmenge berechnet werden. Es wird angemerkt, dass die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 die Kraftstoffeinspritzmenge (den anforderungsdrehmomentbezogen Betrag) derart berechnet, dass die Kraftstoffeinspritzmenge (der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag) zunimmt, wenn das Anforderungsdrehmoment zunimmt.
In Schritt S020 bestimmt die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50, ob die berechnete Kraftstoffeinspritzmenge (die aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge) gleich oder größer als eine Drehmomentbestimmungsschwelle Fs ist. Falls bestimmt wird, dass die berechnete Kraftstoffeinspritzmenge (die aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge) gleich oder größer als die Drehmomentbestimmungsschwelle Fs ist (Ja in Schritt S020), schreitet der Prozess mit Schritt S025A fort. Falls bestimmt wird, dass die berechnete Kraftstoffeinspritzmenge (die aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge) kleiner als die Drehmomentbestimmungsschwelle Fs ist (Nein in Schritt S020), schreitet der Prozess mit Schritt S025B fort.
Falls der Prozess mit Schritt S025A fortschreitet, addiert die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 ΔD1 zu dem gespeicherten Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks (dem vorherigen Wert des Indikators zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks), erneuert den Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks (den aktuellen Wert des Indikators zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks) und schreitet der Prozess mit Schritt S030 fort.
Falls der Prozess mit Schritt S025B fortschreitet, subtrahiert die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 ΔD2 von dem gespeicherten Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks (dem vorherigen Wert des Indikators zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks), erneuert den Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks (den aktuellen Wert des Indikators zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks) und schreitet der Prozess mit Schritt S030 fort.
Wie in 6 gezeigt, ist der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks ein Wert, welcher in vorbestimmten Intervallen (d.h., jedes Mal, wenn der in 5 gezeigte Steuerungsprozess ausgeführt wird) durch einen Hochzählprozess erhöht wird (Schritt S025A), wenn die Kraftstoffeinspritzmenge gleich oder größer als die Drehmomentbestimmungsschwelle Fs ist. Der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks wird in vorbestimmten Intervallen (d.h., jedes Mal, wenn der in 5 gezeigte Steuerungsprozess ausgeführt wird) durch einen Herunterzählprozess verringert (Schritt S025B), wenn die Kraftstoffeinspritzmenge niedriger als die Drehmomentbestimmungsschwelle Fs ist. Die Drehmomentbestimmungsschwelle Fs ist durch verschiedene Experimente und Simulationen bestimmt. In diesem Beispiel wird der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks während der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2, der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t4 und der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t5 und dem Zeitpunkt t6 erhöht und wird in der anderen Zeitspanne gesenkt. Es wird angemerkt, dass der Wert des erhöhten Betrags ΔD1 der gleiche Wert oder ein anderer Wert als der des gesenkten Betrags ΔD2 sein kann. Die Zunahme des Indikators zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks beim Erhöhen kann durch ein Anpassen des Werts von ΔD1 angepasst werden und eine Abnahme des Indikators zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks beim Senken kann durch ein Anpassen des Werts von ΔD2 angepasst werden.
Falls der Prozess mit Schritt S030 fortschreitet, bestimmt die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50, ob der gespeicherte Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks (der aktuelle Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks) gleich oder größer als die graduelle Verringerungsschwelle Ss ist. Falls bestimmt wird, dass der gespeicherte Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks (der aktuelle Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks) gleich oder größer als die graduelle Verringerungsschwelle Ss ist (Ja in Schritt S030), und schreitet der Prozess mit Schritt S035 fort. Falls bestimmt wird, dass der gespeicherte Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks (der aktuelle Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks) kleiner als die graduelle Verringerungsschwelle Ss ist (Nein in Schritt S030), schreitet der Prozess mit Schritt S040B fort. Der Wert der graduellen Verringerungsschwelle Ss ist durch die verschiedenen Experimente und Simulationen bestimmt.
Falls der Prozess mit Schritt S035 fortschreitet, bestimmt die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50, ob die gespeicherte Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks (die vorherige Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks) größer als die Kraftstoffeinspritzmenge (die aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge) ist. Falls bestimmt wird, dass die vorherige Soll-Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks größer als die aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge ist (Ja in Schritt S035), schreitet der Prozess mit Schritt S040A fort. Falls bestimmt wird, dass die vorherige Soll-Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks gleich oder kleiner als die aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge ist (Nein in Schritt S035), schreitet der Prozess mit Schritt S040B fort. Zum Beispiel, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge geändert wird, um zuzunehmen, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks während die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks graduell verringert wird überschritten wird, stellt die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 unmittelbar die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks als die Kraftstoffeinspritzmenge ein.
Falls der Prozess mit Schritt S040A fortschreitet, erneuert die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 die aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks unter Verwendung einer nachfolgend bereitgestellten Gleichung 1 und schreitet mit Schritt S045 fort. Mit solch einer Gleichung 1 kann die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des in 6 gezeigten Soll-Ladedrucks während der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3, der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t4 und dem Zeitpunkt t5, der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t6 und dem Zeitpunkt t7 graduell von der hohen Kraftstoffeinspritzmenge τH zu der niedrigeren Kraftstoffeinspritzmenge τL verringert werden. Der Wert für N in Gleichung 1 ist durch verschiedene Experimente und Simulationen bestimmt. Ein graduelles Verringern der Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks verringert graduell den Soll-Ladedruck, welcher basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks berechnet wird.
Der Prozess des Schritts S040A entspricht dem graduellen Verringerungsprozess, welcher derart ausgeführt wird, dass der Soll-Ladedruck graduell geändert wird, um von dem derzeitigen Soll-Ladedruck auf den verringerten Soll-Ladedruck zu sinken, welcher dem dem verringerten Anforderungsdrehmoment entsprechenden Betrag (dem Anforderungsdrehmoment oder dem anforderungsdrehmomentbezogenen Betrag) entspricht, wenn der dem Anforderungsdrehmoment entsprechende Betrag geändert wird, um verringert zu werden. Durch ein Ausführen des graduellen Verringerungsprozesses verringert die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 graduell den Soll-Ladedruck. Obwohl beschrieben wurde, dass als ein Beispiel des graduellen Verringerungsprozesses in der vorliegenden Ausführungsform der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag (d.h., der Soll-Ladedruck) kontinuierlich mit der Zeit graduell verringert wird, kann der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag (d.h., der Soll-Ladedruck) stufenweise mit der Zeit graduell verringert werden. Die graduelle Verringerung des Soll-Ladedrucks kann in verschiedene Mustern erreicht werden und ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Muster begrenzt, welche das Muster, in welchem der Soll-Ladedruck graduell (sukzessive) verringert wird, und das Muster, in welchem der Soll-Ladedruck stufenweise verringert wird, sind. $\begin{array}{l} Die aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks = die \\ vorherige Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks + (die aktuelle \\ Kraftstoffeinspritzmenge - die vorherige Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des \\ Soll-Ladedrucks) / N \end{array}$
Falls der Prozess mit Schritt S040B fortschreitet, verwendet die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 eine nachstehend bereitgestellte Gleichung 2, in welcher die in Schritt S015 berechnete aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge die aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks ersetzt, und schreitet der Prozess mit Schritt S045 fort. In Gleichung 2 ersetzt die aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge die aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks für die Zeit vor dem Zeitpunkt t1, die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2, die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3, die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t4, die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t5 und dem Zeitpunkt t6 und die Zeit nach dem Zeitpunkt t7 in der Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des in 6 gezeigten Soll-Ladedrucks. Der Prozess von Schritt S030 zu Schritt S040B entspricht dem Prozess, welcher die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks als die Kraftstoffeinspritzmenge einstellt (d.h., der Prozess des Einstellens des verringerten Soll-Ladedrucks als den Soll-Ladedruck), ohne den graduellen Verringerungsprozess zu verwenden (Schritt S040A), wenn der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks kleiner als die graduelle Verringerungsschwelle Ss ist und der dem Anforderungsdrehmoment zugehörige Wert (das Anforderungsdrehmoment oder der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag) geändert wird, um verringert zu werden (inklusive dem Fall, in welchem der dem Anforderungsdrehmoment zugehörige Betrag geändert wird, um zuzunehmen). $\begin{array}{l} Die aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks = die \\ aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge \end{array}$
Falls der Prozess mit Schritt S045 fortschreitet, berechnet die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 den Soll-Ladedruck basierend auf der aktuellen Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks und der Drehzahl und der Prozess schreitet mit Schritt S050 fort. Der Soll-Ladedruck kann basierend auf dem dem Anforderungsdrehmoment entsprechenden Wert (dem Anforderungsdrehmoment oder dem anforderungsdrehmomentbezogenen Betrag) und der Drehzahl berechnet werden. Der Soll-Ladedruck wird derart berechnet, dass der Soll-Ladedruck zunimmt, während der dem Anforderungsdrehmoment zugehörige Betrag zunimmt. In anderen Worten ausgedrückt, wird der Soll-Ladedruck derart eingestellt, dass der Soll-Ladedruck zunimmt, während der dem Anforderungsdrehmoment zugehörige Betrag zunimmt.
In Schritt S050 steuert die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 die Ladedrucksteuerung (in diesem Fall das Düsenantriebsbauteil 14C in 4) basierend auf dem aktuellen Ladedruck (der in Schritt S010 ermittelte Ladedruck) und dem Soll-Ladedruck derart, dass der aktuelle Ladedruck sich dem Soll-Ladedruck nähert.
Wie beschrieben wurde, verringert die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 graduell die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks von der aktuellen Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks auf die verringerte Kraftstoffeinspritzmenge durch ein Ausführen des graduellen Verringerungsprozesses (Schritt S040A), wenn die Kraftstoffeinspritzmenge geändert wird, um verringert zu werden, und der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks gleich oder größer als die graduelle Verringerungsschwelle Ss ist. Durch ein graduelles Verringern der Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks wird der Soll-Ladedruck graduell verringert. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge geändert wird, um verringert zu werden, und der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks kleiner als die graduelle Verringerungsschwelle Ss ist, stellt die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks als die verringerte Kraftstoffeinspritzmenge (Schritt S040B) ein. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge geändert wird, um zuzunehmen, stellt die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks als die verringerte Kraftstoffeinspritzmenge (Schritt S040B) ein.
Gemäß der in 8 gezeigten konventionellen Steuerungsvorrichtung wird der Soll-Ladedruck basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge und der Drehzahl berechnet. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge von der hohen Kraftstoffeinspritzmenge τH auf die niedrige Kraftstoffeinspritzmenge τL abfällt, zum Beispiel zu dem Zeitpunkt t4, fällt der Soll-Ladedruck unmittelbar von dem hohen Soll-Ladedruck TpH auf den niedrigen Soll-Ladedruck TpL ab (mit Verweis auf das Bezugszeichen P32 in 8). Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge zu dem Zeitpunkt t5 in 8 von der niedrigen Kraftstoffeinspritzmenge τL auf die hohe Kraftstoffeinspritzmenge τH steigt, steigt folglich der Soll-Ladedruck von dem niedrigen Soll-Ladedruck TpL auf den hohen Soll-Ladedruck TpH. Es liegt jedoch eine große Differenz zwischen dem niedrigen Soll-Ladedruck TpL und dem hohen Soll-Ladedruck TpH vor. Infolge dessen kann ein großer Abfall der Drehzahl N32 (Drehmomentabfall) aufgrund der langen Anstiegsdauer Td32 des Ist-Ladedrucks auftreten und einer Verzögerung bei einer Erhöhung des Drehmoments des Verbrennungsmotors, welche durch ein verspätetes Aufladen verursacht wird.
Gemäß der in 6 gezeigten ersten Ausführungsform, wird die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge und dem Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks durch die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 berechnet und entspricht der Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge zu dem Zeitpunkt t4 von der hohen Kraftstoffeinspritzmenge τH auf die niedrige Kraftstoffeinspritzmenge τL abfällt, fällt in der ersten Ausführungsform die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks nicht unmittelbar von der hohen Kraftstoffeinspritzmenge τH auf die niedrige Kraftstoffeinspritzmenge τL ab, sondern sinkt graduell von der hohen Kraftstoffeinspritzmenge τH auf die niedrige Kraftstoffeinspritzmenge τL, wie in 6 gezeigt ist. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge von der niedrigen Kraftstoffeinspritzmenge τL auf die hohe Kraftstoffeinspritzmenge τH steigt, steigt entsprechend der Soll-Ladedruck zu dem Zeitpunkt t5 ausgehend von dem zwischenliegenden Soll-Ladedruck TpG, welcher dann am Sinken ist, aber nicht ausgehend von dem niedrigen Soll-Ladedruck TpL auf den hohen Soll-Ladedruck TpH. Zu dem Zeitpunkt t5, zu welchem die Kraftstoffeinspritzmenge von der niedrigen Kraftstoffeinspritzmenge τL auf die hohe Kraftstoffeinspritzmenge τH steigt, steigt somit der Soll-Ladedruck gemäß der ersten Ausführungsform (6) um die kleine Differenz von dem zwischenliegenden Soll-Ladedruck TpG auf den hohen Soll-Ladedruck TpH, während der Soll-Ladedruck gemäß dem konventionellen Steuerungssystem (8) um die große Differenz von dem niedrigen Soll-Ladedruck TpL auf den hohen Soll-Ladedruck TpH steigt. Entsprechend ist die Anstiegszeit Td12 des Ist-Ladedrucks in 6 kürzer als die Anstiegszeit Td32 des Ist-Ladedrucks des konventionellen Steuerungssystems (8), was eine Verzögerung des Anstiegs des Drehmoments des Verbrennungs aufgrund des verzögerten Aufladens unterdrückt, wodurch ein großer Abfall der Drehzahl, wie in 6 durch N12 gezeigt, unterdrückt wird (ein in 8 durch N32 gezeigter Abfall ist niedriger als N12 in 6 und ein Drehmomentabfall wird unterdrückt).
[Zweite Ausführungsform (FIG. 7)]
Nachfolgendes beschreibt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Verweis auf 7. Gemäß dem Steuerungsprozess der zweiten Ausführungsform für die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50, welche in der Abbildung nicht gezeigt ist, sind der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks sowie die Schritte S020, S025A, S025B, S030 aus dem in 5 gezeigten Flussdiagramm weggelassen. Wenn das Anforderungsdrehmoment (oder der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag (Kraftstoffeinspritzmenge) geändert wird, um verringert zu werden, werden die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks und der Soll-Ladedruck, wie in 7 gezeigt, graduell verringert.
Obwohl das Anforderungsdrehmoment oder der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag (Kraftstoffeinspritzmenge) während der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3 geändert wird, um verringert zu werden, werden in der in 6 gezeigten ersten Ausführungsform die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks und der Soll-Ladedruck nicht graduell verringert, da der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks kleiner als die graduelle Verringerungsschwelle Ss ist, sodass ein Abfall der Drehzahl auftreten kann, wie durch das Bezugszeichen N11 gezeigt ist. Da der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks in der in 7 gezeigten zweiten Ausführungsform weggelassen wird, werden andererseits die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks und der Soll-Ladedruck während der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3 sowie der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t4 und dem Zeitpunkt t5 und der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t6 und dem Zeitpunkt t7 graduell verringert. Entsprechend tritt ein Abfall der Drehzahl zu dem Zeitpunkt t3 nicht auf, wie durch das Bezugszeichen N21 gezeigt ist. Die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks und der Soll-Ladedruck werden sowohl in 6 (erste Ausführungsform) als auch in 7 (zweite Ausführungsform) während der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t4 und dem Zeitpunkt t5 und der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t6 und dem Zeitpunkt t7 graduell verringert, ein Abfall der Drehzahl wird unterdrückt (N12, N13 in 6 und N22, N23 in 7).
Gemäß der in 7 gezeigten zweiten Ausführungsform stellt die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 eine erhöhte Kraftstoffeinspritzmenge, welche der Kraftstoffeinspritzmenge nachdem sie erhöht ist entspricht, als die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks ein (Schritt S040B in 5), wenn die Kraftstoffeinspritzmenge geändert wird, um zuzunehmen (Zeitpunkte t1, t3, t5 und t7). Zudem führt die Verbrennungsmotorsteuerungsvorrichtung 50 den graduellen Verringerungsprozess aus (Schritt S040A in 5), wenn die Kraftstoffeinspritzmenge geändert wird, um verringert zu werden (die Zeitpunkte t2, t4, t6 und t8), und verringert graduell die aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks hin zu der verringerten Kraftstoffeinspritzmenge, welche der Kraftstoffeinspritzmenge nachdem sie verringert ist entspricht. Dies kann einen Abfall der Drehzahl selbst in einem Fall unterdrücken, in welchem das Anforderungsdrehmoment geändert wird, um zuzunehmen, nachdem es geändert wurde, um verringert zu werden.
[Effekte]
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Verbrennungsmotorsteuerungssystem der Baumaschine wird selbst in dem Fall, in welchem ein erfahrender Bediener den sukzessiven Betrieb durchführt, in welchem der Hochlastbetrieb und der Niederlastbetrieb in einer kurzen Zeit wechselweise wiederholt werden, ein Abfall der Drehzahl des Verbrennungsmotors (Abfall des Drehmoments) unterdrückt, indem der Soll-Ladedruck graduell verringert wird, wenn der Betrieb von dem Niederlastbetrieb zu dem Hochlastbetrieb wechselt, und kann die Betriebseffizienz erhöht werden.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird der graduelle Verringerungsprozess derart ausgeführt, dass eine Änderung des Soll-Ladedrucks graduell wird, wenn der Soll-Ladedruck von dem derzeitigen Soll-Ladedruck auf den verringerten Soll-Ladedruck reduziert wird, welcher dem dem verringerten Anforderungsdrehmoment entsprechenden Betrag (dem Anforderungsdrehmoment oder dem anforderungsdrehmomentbezogenen Betrag) entspricht, wenn der dem Anforderungsdrehmoment zugehörige Betrag geändert wird, um verringert zu werden. In anderen Worten ausgedrückt, wird für das nächste Mal, wenn das Anforderungsdrehmoment oder der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag geändert wird, um zu steigen, der Ladedruck graduell auf den verringerten Soll-Ladedruck verringert, wenn das Anforderungsdrehmoment oder der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag geändert wird, um verringert zu werden, anstelle eines unmittelbaren Verringerns des Soll-Ladedrucks auf den verringerten Soll-Ladedruck. Entsprechend kann selbst wenn der sukzessive Betrieb ausgeführt wird, in welchem der Niederlastbetrieb und der Hochlastbetrieb wechselweise wiederholt werden, ein Abfall der Drehzahl des Verbrennungsmotors unterdrückt werden, wenn der Niederlastbetrieb zu dem Hochlastbetrieb gewechselt wird, mit dem Ergebnis, dass die Arbeitseffizient erhöht werden kann.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann der Ladedruck angemessen verringert werden, indem der Soll-Ladedruck während des graduellen Verringerungsprozesses sukzessiv graduell oder stufenweise graduell verringert wird.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks, welcher sich auf das Betriebsmuster der Baumaschine bezieht, verwendet, um zu bestimmen, ob der graduelle Verringerungsprozess ausgeführt wird, wenn das Anforderungsdrehmoment oder der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag geändert wird, um verringert zu werden. In einem Fall, in welchem der graduelle Verringerungsprozess nicht ausgeführt wird, ist bestimmt, dass das Betriebsmuster ein Muster ist, bei welchem die Baumaschinen nicht darauf vorbereitet sein muss, dass das Anforderungsdrehmoment oder der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag sich ändert, um zu steigen. In diesem Fall wird der Soll-Ladedruck gemäß der Verringerung des Anforderungsdrehmoments oder des anforderungsdrehmomentbezogenen Betrags derart verringert, dass die mechanischen Belastungen verschiedener Bauteile des Laders verringert werden können.
Gemäß der ersten Ausführungsform kann ein angemessener Indikator zum Aufrechterhalten des Ladedrucks gemäß den Betriebsmustern der Baumaschinen relativ einfach ermittelt werden.
Gemäß der zweiten Ausführungsform kann der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag angemessen und einfach ermittelt werden. Der Soll-Ladedruck wird basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks eingestellt, welcher graduell verringert wird, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge (der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag) geändert wird, um verringert zu werden, mit dem Ergebnis, dass eine graduelle Verringerung des Soll-Ladedrucks einfach erreicht werden kann.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks, welcher sich auf das Betriebsmuster der Baumaschine bezieht, verwendet, um zu bestimmen, ob der graduelle Verringerungsprozess ausgeführt wird, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge geändert wird, um verringert zu werden. Somit kann eine graduelle Verringerung des Soll-Ladedrucks einfach erreicht werden. In einem Fall, in welchem der graduelle Verringerungsprozess nicht ausgeführt wird, ist bestimmt, dass das Betriebsmuster ein Muster ist, bei welchem die Baumaschinen nicht für eine Änderung, um zuzunehmen, des Anforderungsdrehmoments oder des anforderungsdrehmomentbezogenen Betragsvorbereitet sein müssen. In diesem Fall wird der Soll-Ladedruck gemäß der Verringerung des Anforderungsdrehmoments oder des anforderungsdrehmomentbezogenen Betrags derart verringert, dass die mechanischen Belastungen von verschiedenen Bauteilen des Laders verringert werden können.
Das Verbrennungsmotorsteuerungssystem der Baumaschine der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Konfiguration, die Struktur des Steuerungsprozesses und die Betriebswellenverläufe begrenzt, sondern kann im Rahmen der vorliegenden Offenbarung modifiziert, erweitert oder reduziert werden. Zum Beispiel ist die Berechnung für die graduelle Verringerung nicht auf das vorstehend beschriebene Berechnungsverfahren begrenzt. Jedes geeignete Berechnungsverfahren ist anwendbar, solange der Wert graduell verringert wird. Die Baumaschine ist nicht auf den Bagger begrenzt, sondern kann verschiedene Baumaschinen (ein Industriefahrzeug oder ein Betriebsfahrzeug) betreffen.
Die Wellenformen der vorliegenden Ausführungsformen sind nicht auf in 6 gezeigte Beispiele begrenzt. Der Steuerungsprozess ist nicht auf das in 5 gezeigte Flussdiagramm begrenzt. Die Ladedrucksteuerung ist nicht auf die variable Düse und das Düsenantriebsbauteil begrenzt, sondern kann durch ein Bypass-Rohr, welches eine Turbine umgeht, und ein Steuerungsventil, welches den Öffnungsgrad des Bypass-Rohrs steuert, bereitgestellt werden. Der Lader ist nicht auf den in den vorliegenden Ausführungsformen beschriebenen mechanischen Turbolader begrenzt.
Obwohl der Soll-Ladedruck und der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen unter Verwendung der Kraftstoffeinspritzmenge (dem anforderungsdrehmomentbezogenen Betrag) berechnet werden, können der Soll-Ladedruck und der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks unter Verwendung des dem Anforderungsdrehmoment zugehörigen Betrags (dem Anforderungsdrehmoment oder dem anforderungsdrehmomentbezogenen Betrag) berechnet werden.
Einige Implementationen sind in Verbindung mit Schwellen und anderen Arten von Werten beschrieben. Dabei kann sich ein Erfüllen auf größer sein als, mehr als, höher als, gleich oder größer als, weniger als, niedriger als oder gleich oder kleiner als beziehen. Werte, welche in der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform verwendet sind, sind Beispiele und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016223285 [0002]

Claims

Verbrennungsmotorsteuerungssystem einer Baumaschine (1), an welcher ein Verbrennungsmotor (10) mit einem Lader (14) montiert ist, mit: einer Ladedrucksteuerung (14C, 14D), welche konfiguriert ist, um einen Ladedruck zu steuern; und einer Steuerung (50), welche konfiguriert ist, um ein Anforderungsdrehmoment der Baumaschine (1) zu ermitteln, um einen Soll-Ladedruck, um den Verbrennungsmotor (10) zu steuern, basierend auf dem ermittelten Anforderungsdrehmoment oder einem anforderungsdrehmomentbezogenen Betrag einzustellen, welcher basierend auf dem ermittelten Anforderungsdrehmoment berechnet wird, und um die Ladedrucksteuerung (14C, 14D) derart zu steuern, dass ein Ist-Ladedruck sich dem Soll-Ladedruck nähert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (50) den anforderungsdrehmomentbezogenen Betrag basierend auf dem Anforderungsdrehmoment derart berechnet, dass der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag zunimmt, wenn das ermittelte Anforderungsdrehmoment zunimmt, die Steuerung (50) den Soll-Ladedruck basierend auf dem Anforderungsdrehmoment oder dem berechneten, anforderungsdrehmomentbezogenen Betrag derart einstellt, dass der Soll-Ladedruck zunimmt, während das Anforderungsdrehmoment oder der berechnete, anforderungsdrehmomentbezogene Betrag zunimmt, und die Steuerung (50) einen graduellen Verringerungsprozess derart ausführt, dass der Soll-Ladedruck graduell verringert wird, wenn der Soll-Ladedruck von einem aktuellen Soll-Ladedruck zu einem verringerten Soll-Ladedruck entsprechend einem verringerten Anforderungsdrehmoment oder einem verringerten, anforderungsdrehmomentbezogenen Betrag verringert wird, wenn das Anforderungsdrehmoment oder der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag geändert wird, um zu sinken.
Verbrennungsmotorsteuerungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (50) den Soll-Ladedruck kontinuierlich oder stufenweise mit der Zeit von dem derzeitigen Soll-Ladedruck zu dem verringerten Soll-Ladedruck verringert, wenn der graduelle Verringerungsprozess durchgeführt wird.
Verbrennungsmotorsteuerungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (50) basierend auf dem Anforderungsdrehmoment oder dem anforderungsdrehmomentbezogenen Betrag einen Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks berechnet, welcher sich auf ein Betriebsmuster der Baumaschine (1) bezieht, die Steuerung (50) den graduellen Verringerungsprozess ausführt, durch welchen der Soll-Ladedruck graduell verringert wird, wenn der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks gleich oder größer als eine graduelle Verringerungsschwelle ist und das Anforderungsdrehmoment oder der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag geändert wird, um verringert zu werden, und die Steuerung (50) nicht den graduellen Verringerungsprozess ausführt und den verringerten Soll-Ladedruck als den Soll-Ladedruck einstellt, wenn der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks kleiner als die graduelle Verringerungsschwelle ist und das Anforderungsdrehmoment oder der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag geändert wird, um verringert zu werden.
Verbrennungsmotorsteuerungssystem gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (50) einen Hochzählprozess in vorbestimmten Intervallen ausführt, durch welchen der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks erhöht wird, wenn das Anforderungsdrehmoment oder der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag gleich oder größer als eine Drehmomentbestimmungsschwelle ist, und die Steuerung (50) in den vorbestimmten Intervallen einen Herunterzählprozess ausführt, durch welchen der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks verringert wird, wenn das Anforderungsdrehmoment oder der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag kleiner als die Drehmomentbestimmungsschwelle ist.
Verbrennungsmotorsteuerungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag eine Kraftstoffeinspritzmenge ist, die Steuerung (50) die Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend dem Anforderungsdrehmoment derart berechnet, dass die Kraftstoffeinspritzmenge zunimmt, während das ermittelte Anforderungsdrehmoment zunimmt, die Steuerung (50) eine erhöhte Kraftstoffeinspritzmenge, welche der Kraftstoffeinspritzmenge nachdem sie erhöht wurde entspricht, als die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen eines Soll-Ladedrucks einstellt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge geändert wird, um zu steigen, die Steuerung (50) den graduellen Verringerungsprozess ausführt, durch welchen die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks von einer aktuellen Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks zu einer verringerten Kraftstoffeinspritzmenge, welche der Kraftstoffeinspritzmenge nachdem sie verringert wurde entspricht, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge geändert wird, um verringert zu werden, graduell verringert wird, und die Steuerung (50) den Soll-Ladedruck basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks einstellt.
Verbrennungsmotorsteuerungssystem gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der anforderungsdrehmomentbezogene Betrag eine Kraftstoffeinspritzmenge ist, die Steuerung (50) die Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend dem Anforderungsdrehmoment derart berechnet, dass die Kraftstoffeinspritzmenge zunimmt, während das ermittelte Anforderungsdrehmoment zunimmt, die Steuerung (50) eine erhöhte Kraftstoffeinspritzmenge, welche der Kraftstoffeinspritzmenge nachdem sie erhöht wurde entspricht, als die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen eines Soll-Ladedrucks einstellt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge geändert wird, um zu steigen, die Steuerung (50) eine verringerte Kraftstoffeinspritzmenge, welche der Kraftstoffeinspritzmenge nachdem sie verringert wurde entspricht, als die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks einstellt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge geändert wird, um verringert zu werden und der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks kleiner als die graduelle Verringerungsschwelle ist, die Steuerung (50) den graduellen Verringerungsprozess ausführt, durch welchen die Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Ladedrucks von der aktuellen Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Ladedrucks zu der verringerten Kraftstoffeinspritzmenge graduell verringert wird, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge geändert wird, um verringert zu werden, und der Indikator zum Aufrechterhalten des Soll-Ladedrucks gleich oder größer als die graduelle Verringerungsschwelle ist, und die Steuerung (50) den Soll-Ladedruck basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge zum Berechnen des Soll-Ladedrucks einstellt.