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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft eine Hydraulikantrieb-Steuerungsvorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines hydraulischen Antriebssystems einer Baumaschine wie beispielsweise eines Hydraulikbaggers.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Bei Baumaschinen, bei denen eine Mehrzahl von Arbeitsmaschinen (beispielsweise ein Arm, eine Schaufel, ein Ausleger, ein Drehturm und eine Fortbewegungsvorrichtung eines Hydraulikbaggers) und Hilfsmaschinen (beispielsweise ein Kraftmaschinenkühlungsventilator) durch Öl angetrieben werden, das unter Druck von einer Mehrzahl von durch eine Kraftmaschine angetriebenen Hydraulikpumpen zugeführt wird, ist ein Verfahren zur Festlegung einer Kraftmaschinenabtriebskennlinie (Drehzahl und Abtriebsdrehmoment) gemäß einem gewählten Arbeitsmodus, zum Steuern des Gesamtaufnahmedrehmomentes (Produkt aus den Öldurchflussmengen pro Umdrehung und den Öldrucken) der mehreren Hydraulikpumpen, um die vorbestimmte Kennlinie zu erzielen, und zum Steuern des Arbeitspunktes der Kraftmaschine auf einen Übereinstimmungspunkt des Abtriebsdrehmomentes der Kraftmaschine und des aufgenommenen Drehmomentes der Hydraulikpumpen bekannt (siehe beispielsweise japanische Patentanmeldung Offenlegungs-Nr.
JP H02-38 630 A , Seiten 2–9,
1–
7,
18–
21).
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11(a) und (b) sind Kraftmaschinenabtriebskennliniendiagramme, welche die Steuerung darstellen, die in verschiedenen Arbeitsmodi durchgeführt wird, die in der japanischen Patentanmeldung Offenlegungs-Nr.
JP H02-38 630 A beschrieben sind. Beispielsweise wird gemäß der japanischen Patentanmeldung Offenlegungs-Nr.
JP H02-38 630 A , wenn ein Schweraushubmodus als Arbeitsmodus bei einem Hydraulikbagger gewählt ist, dann die Position des Reglerpegels der Kraftmaschine so gesteuert, dass die maximale Kraftmaschinen-Solldrehzahl (nachfolgend als Hochleerlaufdrehzahl bezeichnet) die maximale Drehzahl N'A wird, wie in
11(a) dargestellt, und die Höchstdrehzahlregelungslinie LA ist dadurch festgelegt. Außerdem werden eine Mehrzahl von Hydraulikpumpen so gesteuert, dass eine Aufnahme des Drehmomentes auf einer Gleichleistungskennlinie AH erfolgt, die durch einen Maximalleistungspunkt PH hindurch auf der Höchstdrehzahlregelungslinie LA verläuft, und deren Gesamtaufnahmedrehmoment wird der in der Figur dargestellten Kennlinie A'H folgend gesteuert. Das Abtriebsdrehmoment der Kraftmaschine und das Aufnahmedrehmoment der Hydraulikpumpen werden auf diese Weise an einem Leistungspunkt PH zur Übereinstimmung gebracht. Außerdem wird, wenn beispielsweise ein leichter Aushubmodus (Sparmodus) gewählt ist, dann eine niedrigere Drehzahlregelungslinie LB dadurch festgelegt, dass die Hochleerlaufdrehzahl auf eine niedrigere Drehzahl N'B eingestellt wird, wie in
11(b) dargestellt, und das Gesamtaufnahmedrehmoment der Hydraulikpumpen wird entlang einer eine kleinere Leistung aufweisenden Gleichleistungskennlinie AS gesteuert. Als Ergebnis werden das Abtriebsdrehmoment der Kraftmaschine und das Aufnahmedrehmoment der Hydraulikpumpen am Leistungspunkt P'S auf der niedrigeren Drehzahlregelungslinie LB zur Übereinstimmung gebracht, und die Kraftmaschine arbeitet mit der Drehzahl NB. Im Schweraushubmodus kann, da eine große Leistung von der Kraftmaschine abgegeben werden kann, die Arbeit in effizienter Weise ausgeführt werden. Andererseits wird im Leichtaushubmodus, da die Abgabeleistung der Kraftmaschine verringert wird, der Treibstoffverbrauch verringert.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Jedoch bewegt sich bei der zuvor beschriebenen herkömmlichen Steuervorrichtung der zuvor erwähnte Übereinstimmungspunkt entlang der Regelungslinie, und die Drehzahl der Kraftmaschine ändert sich der Änderung des Abtriebsdrehmomentes folgend, das zum Antreiben der Lasten, wie beispielsweise Arbeitsmaschinen und Hilfsmaschinen, benötigt wird. Falls sich die Drehzahl der Kraftmaschine ändert, ändert sich der Abgabedurchsatz der Hydraulikpumpe, die bei Baumaschinen, wie beispielsweise einem Hydraulikbagger, durch die Kraftmaschine angetrieben wird. Daher ändert sich die Arbeitsgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine und das Antriebsdrehmoment ändert sich weiter. Das resultierende Problem besteht darin, dass sich die Arbeitsgeschwindigkeit oder das Antriebsdrehmoment (beispielsweise eine Aushubkraft) der Arbeitsmaschine, ungeachtet der Absichten der Bedienperson, während eines in demselben Arbeitsmodus erfolgenden Arbeitens ändert, wodurch die Bedienbarkeit beeinträchtigt wird.
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Demgemäß ist es ein Ziel der Erfindung, ein Steuern so durchzuführen, dass die gewünschte Arbeitsgeschwindigkeit oder das gewünschte Antriebsdrehmoment einer Arbeitsmaschine einer Baumaschine erzielt wird, wobei die Arbeitsmaschine durch den hydraulischen Druck einer durch eine Kraftmaschine angetriebenen Hydraulikpumpe angetrieben wird.
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Die Hydraulikantrieb-Steuerungsvorrichtung gemäß der Erfindung einer Baumaschine, die eine Kraftmaschine und eine Hydraulikpumpe für eine Arbeitsmaschine aufweist, die durch die Kraftmaschine angetrieben wird, ist eine Vorrichtung, die eine Operationszustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Operationszustands der Arbeitsmaschine und eine Steuerungseinrichtung zum Empfangen eines Signals von der Operationszustandserfassungseinrichtung und zum Steuern der Kraftmaschine und der Hydraulikpumpe für die Arbeitsmaschine aufweist. Die Steuerungseinrichtung empfängt das Signal von der Operationszustandserfassungseinrichtung, identifiziert einen Operationsmodus, der bezüglich der Arbeitsmaschine durchgeführt wird, bestimmt eine Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie und eine Pumpendrehmoment-Steuerungslinie, die einen gewünschten Übereinstimmungspunkt haben, gemäß dem identifizierten Operationsmodus so, dass unterschiedliche Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinien und unterschiedliche Pumpendrehmoment-Steuerungslinien für unterschiedliche Operationsmodi bezeichnet werden, steuert ein Abtriebsdrehmoment der Kraftmaschine basierend auf der bestimmten Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie, und steuert ein Aufnahmedrehmoment der Hydraulikpumpe für die Arbeitsmaschine basierend auf der bestimmten Pumpendrehmoment-Steuerungslinie.
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Mit einer derartigen Vorrichtung zum Steuern eines hydraulischen Antriebes kann die Abtriebsdrehmoment-Steuerungslinie der Kraftmaschine und die Drehmomentsteuerungslinie der Pumpe gemäß dem gerade ausgeführten Operationsmodus variieren. Das Abtriebsdrehmoment der Kraftmaschine wird entlang der Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie gesteuert, und das Aufnahmedrehmoment der Pumpe wird entlang der Pumpendrehmoment-Steuerungslinie gesteuert. Als Ergebnis arbeitet die Kraftmaschine an einem Übereinstimmungspunkt der Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie und der Pumpendrehmoment-Steuerungslinie. Durch geeignetes Festlegen der Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie und der Pumpendrehmoment-Steuerungslinie kann die Kraftmaschinendrehzahl oder das Abtriebsdrehmoment in gewünschter Weise gesteuert werden, beispielsweise für eine konstante Drehzahl oder für ein konstantes Drehmoment.
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Bei einem bevorzugten Modus zur Ausführung der Erfindung bestimmt die Steuerungseinrichtung die Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie und die Pumpendrehmoment-Steuerungslinie so, dass eine Kraftmaschinendrehzahl an einem Übereinstimmungspunkt von der bestimmten Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie und der bestimmten Pumpendrehmoment-Steuerungslinie für einen beliebigen identifizierten Operationsmodus einen im Wesentlichen konstanten vorbestimmten Wert annimmt, wenn der identifizierte Operationsmodus einem beliebigen von einer Mehrzahl von vorbestimmten Operationsmodi entspricht. Als Ergebnis wird die Kraftmaschinendrehzahl auf einem im Wesentlichen konstanten Pegel gehalten, und daher ist die Arbeitsgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine stabil, sogar wenn sich der Operationsmodus zwischen einer Mehrzahl von vorbestimmten Operationsmodi ändert.
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Bei einem weiteren bevorzugten Modus zur Ausführung der Erfindung bestimmt die Steuerungseinrichtung die Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie und die Pumpendrehmoment-Steuerungslinie so, dass ein Drehmoment an einem Übereinstimmungspunkt von der bestimmten Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie und der bestimmten Pumpendrehmoment-Steuerungslinie für einen beliebigen identifizierten Operationsmodus einen im Wesentlichen konstanten vorbestimmten Wert annimmt, wenn der identifizierte Operationsmodus einem beliebigen von einer Mehrzahl von vorbestimmten Operationsmodi entspricht. Als Ergebnis wird das von der Kraftmaschine an die Arbeitsmaschine abgegebene Drehmoment auf einem im Wesentlichen konstanten Pegel gehalten, und daher ist das Antriebsdrehmoment der Arbeitsmaschine stabil, sogar wenn sich der Operationsmodus zwischen der Mehrzahl von vorbestimmten Operationsmodi ändert.
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Bei noch einem weiteren bevorzugten Modus zur Ausführung der Erfindung bestimmt die Steuerungseinrichtung eine Pumpenaufnahmeleistung gemäß dem identifizierten Operationsmodus so, dass eine unterschiedliche Pumpenaufnahmeleistung für unterschiedliche Operationsmodi bezeichnet ist, und steuert das Abtriebsdrehmoment des Kraftmaschine unter Verwendung einer Gleichleistungslinie der bestimmten Pumpenaufnahmeleistung als Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie. Durch geeignetes Festlegen der Aufnahmeleistung der Pumpe gemäß dem Operationsmodus kann die Arbeitsgeschwindigkeit oder das Antriebsdrehmoment der Arbeitsmaschine stabilisiert werden, sogar wenn sich der Operationsmodus ändert.
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Bei einem weiteren bevorzugten Modus zur Ausführung der Erfindung weist die Baumaschine weiter eine Hydraulikpumpe für eine Hilfsmaschine auf, die durch die Kraftmaschine angetrieben wird und dazu dient, eine Hilfsmaschine (beispielsweise einen Kraftmaschinenkühlungsventilator) der Baumaschine anzutreiben. Die Steuerungseinrichtung bestimmt zum einen die Aufnahmeleistung der Pumpe für die Arbeitsmaschine, die von der Hydraulikpumpe für die Arbeitsmaschine aufzunehmen ist, gemäß dem identifizierten Operationsmodus so, dass für unterschiedliche Operationsmodi eine unterschiedliche Aufnahmeleistung der Pumpe für die Arbeitsmaschine bestimmt wird, und erfasst zum anderen einen vorbestimmten Zustandswert, der zu einer Operation der Hilfsmaschine in Bezug steht, und bestimmt eine Aufnahmeleistung der Pumpe für die Hilfsmaschine, die durch die Hydraulikpumpe für die Hilfsmaschine aufzunehmen ist, gemäß dem erfassten Zustandswert. Dann steuert die Steuerungseinrichtung die Kraftmaschine so, dass die Abtriebsleistung der Kraftmaschine eine Summe aus der bestimmten Aufnahmeleistung der Pumpe für die Arbeitsmaschine und der bestimmten Aufnahmeleistung der Pumpe für die Hilfsmaschine wird. Außerdem steuert die Steuerungseinrichtung die Hydraulikpumpe für die Arbeitsmaschine so, dass das Aufnahmedrehmoment der Hydraulikpumpe für die Arbeitsmaschine der vorbestimmten Pumpendrehmoment-Steuerungslinie folgt. Dann bestimmt die Steuerungseinrichtung eine Solldrehzahl der Hilfsmaschine gemäß dem erfassten Zustandswert und steuert den Durchsatz der Pumpe für die Hilfsmaschine so, dass die Hilfsmaschine mit der bestimmten Solldrehzahl angetrieben werden kann. Als Ergebnis kann eine große Leistung, die zum Antreiben der Arbeitsmaschine benötigt wird, der Arbeitsmaschine zugeführt werden, und die Arbeitsgeschwindigkeit oder das Antriebsdrehmoment der Arbeitsmaschine kann stabilisiert werden, sogar wenn die für die Arbeitsmaschine oder eine Hilfsmaschine benötigte Leistung vergrößert oder verringert wird. Gemäß der Erfindung lässt sich die Arbeitsgeschwindigkeit oder das Antriebsdrehmoment der Arbeitsmaschine einer Baumaschine problemlos auf einem gewünschten Wert steuern und die Bedienbarkeit wird verbessert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Blockdiagramm, das eine Gerätestruktur einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Steuerung eines Hydraulikantriebs gemäß der Erfindung darstellt;
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2 zeigt eine Ausgabekennlinie einer Kraftmaschine und einer Pumpe für eine Arbeitsmaschine, die dazu dient, das Steuerverfahren in einem aktiven Modus zu erläutern;
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3 zeigt Eingabedaten der Einstellungstabelle 50 und zugehörige Steuerwerte, die bei der Steuerung im aktiven Modus verwendet werden;
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4 zeigt eine Ausgabekennlinie einer Kraftmaschine und einer Pumpe für eine Arbeitsmaschine, die dazu dient, das Steuerverfahren in einem Sparmodus zu erläutern;
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5 zeigt Eingabedaten der Einstellungstabelle 50 und zugehörige Steuerwerte, die bei der Steuerung im Sparmodus verwendet werden;
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6 ein Ablaufdiagramm, welches die Steuerverarbeitung darstellt;
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7 erläutert das Übereinstimmungsmuster;
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8 ist ein Ablaufdiagramm, das das Steuerungsprinzip einer Hydraulikpumpe für einen Kühlungsventilator darstellt;
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9 zeigt eine Ausgabekennlinie einer Kraftmaschine und einer Pumpe für eine Arbeitsmaschine, die dazu dient, die Steuerung bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zu erläutern;
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10 zeigt Eingabedaten der Einstellungstabelle 50 und zugehörige Steuerwerte, die bei der Steuerung der zweiten Ausführungsform verwendet werden; und
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11 zeigt eine Kraftmaschinenabtriebskennlinie zur Erläuterung des Standes der Technik.
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BESTER MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Eine Ausführungsform der Vorrichtung zum Steuern eines hydraulischen Antriebs gemäß der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist ein Blockdiagramm, das die Gerätestruktur einer Ausführungsform der Hydrauliksteuerungsvorrichtung gemäß der Erfindung darstellt. 2 ist eine erläuternde Zeichnung der Kraftmaschinenabtriebskennlinie und einer Pumpen-Aufnahmedrehmomentkennlinie, welche die Funktionsweise der Hydrauliksteuerungsvorrichtung darstellt. Zuerst wird die Gerätestruktur mit Bezug auf die 1 und 2 erläutert. Dabei wird die Erläuterung mit Bezug auf einen Hydraulikbagger als Beispiel einer die Erfindung verwendenden Baumaschine gegeben.
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Wie in 1 dargestellt, sind eine Hydraulikpumpe 31 für eine Arbeitsmaschine und eine Hydraulikpumpe 41 für eine Hilfsvorrichtung über eine (nicht in der Figur dargestellte) Abtriebsverteilungsvorrichtung mit einer Abtriebswelle einer Kraftmaschine 21 verbunden. Das Öl, das unter Druck von der Hydraulikpumpe 31 an eine Arbeitsmaschine abgegeben wird, wird über ein Richtungsumschaltventil 33 einem hydraulischen Stellantrieb (beispielsweise einem Hydraulikzylinder oder einem Hydraulikmotor) 34 zum Antreiben der zugehörigen Arbeitsmaschine (beispielsweise einem Ausleger, einem Arm, einer Schaufel, einem Drehturm oder einer Fortbewegungsvorrichtung eines Hydraulikbaggers) zugeführt. Ein Abgabesteuerkanal eines Steuerdruckbedienventils 35 ist mit einem Steuerbetätigungsabschnitt des Richtungsumschaltventils 33 verbunden. Das Steuerdruckbedienventil 35 gibt an das Richtungsumschaltventil 33 einen Steuerdruck aus, der dem Betätigungsausmaß eines (nicht in der Figur dargestellten) Bedienhebels für die Arbeitsmaschine entspricht. Außerdem wird die von der Hydraulikpumpe 41 unter Druck gesetzte Steuerabgabe für eine Hilfsvorrichtung über ein Steuerventil 43 dem Hydraulikmotor 44 zugeführt, um die zugehörige Hilfsvorrichtung (beispielsweise einem Kraftmaschinenkühlungsventilator) 45 anzutreiben.
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Die zuvor beschriebenen Hydraulikpumpen
31,
41 sind vom Typ mit geregeltem Durchsatz, beispielsweise vom Taumelscheibendurchsatzregelungstyp. Die Taumelscheiben der Hydraulikpumpen
31,
41 werden durch die Taumelscheiben-Steuervorrichtungen
32 bzw.
42 angesteuert, und diese Taumelscheiben-Steuervorrichtungen
32,
42 werden durch eine Pumpensteuerungseinrichtung
10 gesteuert. Beispielsweise kann ein EPC-(Elektrischer Drucksteuerungs)-Elektromagnet oder eine Vorrichtung mit einer Struktur, die in der
japanischen Patentanmeldung Offenlegungs-Nr. 61-81587 beschrieben ist, für die Taumelscheiben-Steuervorrichtungen
32,
42 verwendet werden. In der nachstehenden Erläuterung wird davon ausgegangen, dass die Taumelscheiben-Steuervorrichtungen (
32,
42) EPC-Elektromagneten sind, die einen EPC-Strom als Taumelscheibensteuersignal von der Steuerungseinrichtung
10 empfangen.
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Hier ist in 1 lediglich eine einzige Hydraulikpumpe 31 für eine Arbeitsmaschine dargestellt, jedoch sind tatsächlich eine Mehrzahl von Hydraulikpumpen 31, 31, ... für Arbeitsmaschinen vorgesehen, um eine Mehrzahl von Arbeitsmaschinen anzutreiben (die nicht in der Figur dargestellt sind, beispielsweise den Ausleger, Arm, Schaufel, Drehturm und Fortbewegungsvorrichtung). Weiter sind die Taumelscheiben-Steuervorrichtung 32, das Steuerdruck-Betätigungsventil 35, das Richtungsumschaltventil 33 und der hydraulische Stellantrieb 34, die zuvor beschrieben wurden, für jede der Mehrzahl von Hydraulikpumpen 31, 31, ... für Arbeitsmaschinen vorgesehen. In ähnlicher Weise ist lediglich eine einzige Hydraulikpumpe 41 für eine Hilfsmaschine in 1 dargestellt, jedoch sind tatsächlich eine Mehrzahl von Hydraulikpumpen 41, 41, ... für Hilfsmaschinen vorgesehen, um eine Mehrzahl von Hilfsmaschinen, wie beispielsweise Kühlungsventilatoren 45, 45, ... für die Kühlung der Kraftmaschine oder eine Klimaanlage oder spezielle Arbeitsmaschinen-Zusatzeinrichtungen wie beispielsweise eine Rührvorrichtung vorgesehen. Dabei können die Hilfsmaschinen nicht nur die Kühlungsventilatoren 45, 45, ..., sondern auch Vorrichtungen anderer Typen beinhalten, jedoch wird die nachfolgende Erläuterung mit Bezug auf die Kühlungsventilatoren 45, 45, ... gegeben. Außerdem sind die Taumelscheiben-Steuervorrichtung 42, das Steuerventil 43 und der Hydraulikmotor 44, die zuvor beschrieben wurden, für jede der Mehrzahl von Hydraulikpumpen 41, 41, ... für Ventilatoren vorgesehen.
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Die Pumpensteuerungseinrichtung 10 weist beispielsweise eine einen Mikrocomputer enthaltende Computervorrichtung auf. Die Pumpensteuerungseinrichtung 10 führt eine Informationsverarbeitung zum Steuern der Durchsatz der Hydraulikpumpen 31, 31, ... für Arbeitsmaschinen und der Hydraulikpumpen 41, 41, ... für Ventilatoren durch. Somit bestimmt die Pumpensteuerungseinrichtung 10 durch das nachstehend beschriebene Verfahren die Sollwerte des Gesamtaufnahmedrehmomentes einer Mehrzahl der zuvor erwähnten Hydraulikpumpen 31, 31, ... für Arbeitsmaschinen. Außerdem verteilt die Pumpensteuerungseinrichtung 10 die Sollwerte des Gesamtaufnahmedrehmomentes auf jede Hydraulikpumpe 31 für eine Arbeitsmaschine, bestimmt die Durchsatz einer jeden Hydraulikpumpe 31 für eine Arbeitsmaschine so, dass jede Hydraulikpumpe 31 für eine Arbeitsmaschine das verteilte Sollaufnahmedrehmoment aufnimmt, und gibt ein diesem Durchsatz entsprechendes Taumelscheibensteuersignal (EPC-Strom) an jede Taumelscheiben-Steuervorrichtung 32 aus, die einer jeder Hydraulikpumpe 31 für eine Arbeitsmaschine zugehörig ist. Jede Taumelscheiben-Steuervorrichtung 32 steuert den Taumelscheibenwinkel einer jeden Hydraulikpumpe 31 für eine Arbeitsmaschine reagierend auf das von der Pumpensteuerungseinrichtung 10 kommende Taumelscheibensteuersignal (EPC-Strom). Außerdem findet die Pumpensteuerungseinrichtung 10 durch das nachstehend beschriebene Verfahren die jeweiligen Solldrehzahlen der zuvor beschriebenen Mehrzahl von Ventilatoren 45, 45, ..., findet den Durchsatz einer jeden Hydraulikpumpe 41 für einen Ventilator, und zwar basierend auf jeder Solldrehzahl, und gibt dann ein diesem Durchsatz entsprechendes Taumelscheibensteuersignal (EPC-Strom) an jede Taumelscheiben-Steuervorrichtung 42 aus, die einer jeden Hydraulikpumpe 41 für einen Ventilator zugehörig ist. Jede Taumelscheiben-Steuervorrichtung 42 steuert den Taumelscheibenwinkel einer jeden Hydraulikpumpe 41 für einen Ventilator reagierend auf das Taumelscheibensteuersignal (EPC-Strom) von der Pumpensteuerungseinrichtung 10. Außerdem führt die Pumpensteuerungseinrichtung 10 auch eine Informationsverarbeitung zum Ausgeben eines Kraftmaschinenleistungs-Steuerbefehls an eine Kraftmaschinensteuerungseinrichtung 20 aus, wie nachfolgend beschrieben wird.
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Die Kraftmaschine 21 ist mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe 22 zum Regeln der Kraftstoffeinspritzmenge und einem Drehzahlsensor 23 zum Erfassen der Kraftmaschinendrehzahl versehen. Die Kraftstoffeinspritzpumpe 22 wird durch das von der Kraftmaschinensteuerung 20 kommende Einspritzmengensteuerungssignal gesteuert. Die Kraftmaschinensteuerungseinrichtung 20 weist beispielsweise eine einen Mikrocomputer enthaltende Computervorrichtung auf. Die Kraftmaschinensteuerungseinrichtung 20 steuert die Kraftstoffeinspritzmenge (Drosselklappenöffnungsgrad) der Kraftstoffeinspritzpumpe 22, so dass die durch die Pumpensteuerungseinrichtung 10 angegebene Kraftmaschinenleistung erzielt wird, und zwar reagierend auf den von der Pumpensteuerungseinrichtung 10 zugeführten Kraftmaschinenleistungs-Steuerungsbefehl, wobei dabei die Kraftmaschinendrehzahl durch eine Rückführung vom Drehzahlsensor 23 überwacht wird. Durch die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung der Kraftmaschinensteuerungseinrichtung 20 wird die Abtriebsleistung (Drehzahl multipliziert mit Abtriebsdrehmoment) der Kraftmaschine 21 so gesteuert, dass sie der Gleichleistungskennlinie folgt, die der Gesamtleistung entspricht, die für alle durch die Kraftmaschine 21 angetriebenen Hydraulikpumpen 31, 31, ..., 41, 41, ... benötigt wird.
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Die Ausgangsgröße einer Arbeitsmaschinen-Betriebszustandserfassungseinrichtung 11, welche den Betriebszustand einer Arbeitsmaschine, wie beispielsweise des Auslegers, des Arms, der Schaufel und des Drehturms erfasst, wird der Pumpensteuerungseinrichtung 10 zugeführt. Die Arbeitsmaschinen-Betriebszustandserfassungseinrichtung 11 weist beispielsweise einen Druckschalter auf, der angeschaltet ist, wenn ein Druck, der gleich groß oder größer als der vorbestimmte Druck ist, einem Abgabesteuerkanal eines jeden Steuerdruck-Betätigungsventils 35 für jede Arbeitsmaschine zugeführt wird. Basierend auf dem AN-/AUS-Zustand des Druckschalters bestimmt die Pumpensteuerungseinrichtung 10, ob eine jeweilige Arbeitsmaschine in Betrieb ist oder nicht. Alternativ weist die Arbeitsmaschinen-Betriebszustandserfassungseinrichtung 11 einen Drucksensor zum Erfassen des Steuerdrucks des Abgabesteuerkanals des Steuerdruckbedienventils 35 auf, und die Pumpensteuerungseinrichtung 10 kann überprüfen, ob der erfasste Druck des Drucksensors höher ist als der vorbestimmte Druck, oder nicht, und kann bestimmen, dass die Arbeitsmaschine momentan in Betrieb ist, wenn der erfasste Druck gleich groß oder größer als der vorbestimmte Druck ist. Basierend auf dem Signal der Arbeitsmaschinen-Betriebszustandserfassungseinrichtung 11 identifiziert die Pumpensteuerungseinrichtung 10 den Operationstyp (beispielsweise Operation des Drehturms, Auslegeranhebeoperation und Aushuboperation), der momentan von einer jeweiligen Arbeitsmaschine durchgeführt wird.
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Außerdem wird die Ausgangsgröße einer Fortbewegungsoperationszustands-Erfassungseinrichtung 12 zum Erfassen des Operationszustands der Fortbewegungsvorrichtung aller Arbeitsmaschinen ebenfalls der Pumpensteuerungseinrichtung 10 zugeführt. Die Fortbewegungsoperationszustands-Erfassungseinrichtung 12 weist beispielsweise einen Druckschalter oder einen Drucksensor auf, der der zuvor beschriebenen Einheit ähnlich ist und mit dem Abgabesteuerkanal des Steuerdruckbedienventils 35 für die Fortbewegungsmaschine verbunden ist, und die Pumpensteuerungseinrichtung 10 kann bestimmen, dass die Fortbewegungsmaschine momentan in Betrieb ist, wenn der Steuerdruck für die Fortbewegungsoperation gleich groß oder größer als der vorbestimmte Druck ist. Basierend auf dem Signal von der Fortbewegungsoperationszustands-Erfassungseinrichtung 12 identifiziert die Pumpensteuerungseinrichtung 10 den Operationstyp (beispielsweise ob das Fahrzeug nach vorn oder nach hinten fährt, und welches das Geschwindigkeitsniveau ist), der momentan bezogen auf die Fortbewegungsvorrichtung durchgeführt wird.
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Außerdem ist ein Kraftmaschinenwasser-Temperatursensor 13 an einem (nicht in der Figur dargestellten) Kühlwasserkanal der Kraftmaschine 21 angebracht. Ein Öltemperatursensor 14 ist an einem (nicht in der Figur dargestellten) Ablaufkanal der Hydraulikpumpe 31 angebracht. Ein Außenlufttemperatursensor 15 ist in einem Kanal für Kühlluft angeordnet, die von einem Ventilator 25 zur Kraftmaschinenkühlung der Kraftmaschine 21 oder einem (nicht in der Figur dargestellten) Kühler zugeführt wird. Die Erfassungssignale dieser Sensoren 13, 14, 15 werden auch der Pumpensteuerungseinrichtung 10 zugeführt.
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Außerdem ist eine Arbeitsmoduswähleinrichtung 16, beispielsweise ein Schalter, welcher der Bedienperson ermöglicht, einen Arbeitsmodus (Arbeitsprogramm oder Durchführungstyp) auszuwählen, an einer (nicht in der Figur dargestellten) Bedienkonsole im Inneren der Führerkabine eines Hydraulikbaggers vorgesehen. In der nachfolgenden Erläuterung geht man beispielsweise von zwei Typen von Arbeitsmodi aus: einem aktiven Modus und einem Sparmodus. Der Unterschied zwischen dem aktiven Modus und dem Sparmodus besteht darin, dass die maximale Leistung, die von der Kraftmaschine 21 abgegeben werden kann, unterschiedlich ist. Wie später noch beschrieben wird, wird im aktiven Modus die Kraftmaschine 21 so gesteuert, dass eine Abgabe einer größeren Leistung als beim Sparmodus ermöglicht wird. Der aktive Modus ist geeignet, um in effizienter Weise eine Arbeit wie beispielsweise eine Aushubarbeit und eine Ladungshandhabung durchzuführen, hingegen ist der Sparmodus zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs geeignet. Die Ausgangsgröße der Arbeitsmoduswähleinrichtung 16 wird der Pumpensteuerungseinrichtung 10 zugeführt, und die Pumpensteuerungseinrichtung 10 erkennt, ob der aktive Modus oder der Sparmodus ausgewählt wurde.
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Die Pumpensteuerungseinrichtung 10 weist eine nicht-flüchtige Speichervorrichtung 17 auf, in der eine Einstellungstabelle 50 gespeichert ist, in der eine Vielzahl von Dateneinstellungen beschrieben sind, wobei diese Einstellungen zum Steuern der Leistung der Kraftmaschine 21 und des Durchsatzes der Hydraulikpumpen 31, 31, ... 41, 41, ... verwendet werden. Wie später noch detaillierter beschrieben wird, identifiziert die Pumpensteuerungseinrichtung 10 den aktuell gewählten Arbeitsmodus (mit anderen Worten, aktiver Modus oder Sparmodus) und den Typ der Operation, der momentan bezüglich des Auslegers, des Arms, der Schaufel, des Drehturms und der Fortbewegungsvorrichtung durchgeführt wird (beispielsweise welche von der Drehturmoperation, der Auslegeranhebeoperation und der Aushuboperation im Moment durchgeführt wird), und zwar basierend auf den Eingangssignalen von der Arbeitsmaschinenoperations-Erfassungseinrichtung 11, der Fortbewegungsoperations-Erfassungseinrichtung 12 und der Arbeitsmoduswähleinrichtung 16. Weiter berechnet die Pumpensteuerungseinrichtung 10 die Gesamtleistung (die Gesamtleistung, die durch die Hydraulikpumpen 31, 31, ... für Arbeitsmaschinen aufzunehmen ist), die den Hydraulikpumpen 31, 31, ... für Arbeitsmaschinen zugeführt werden muss, und zwar mit Bezug auf die Einstellungstabelle 50 gemäß dem identifizierten Arbeitsmodus und Operationstyp. Somit sind Definitionsdaten einer Mehrzahl von Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinien (beispielsweise T1, T2, T3, T4 und T5 wie dargestellt in 2 und 4), die verschiedenen Kombinationen (jede Kombination wird nachfolgend als ”Operationsmodus” bezeichnet) von Arbeitsmodi und Operationstypen zugehörig sind, in die Einstellungstabelle 50 eingegeben. Bei der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich beispielhaft bei den Definitionsdaten der Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinien um Daten, welche eine Mehrzahl von Leistungswerten angeben (beispielsweise P1, P2, P3, P4 und P5, wie dargestellt in 2 und in 4). Mit anderen Worten ist jede Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie als Gleichleistungslinie des zugehörigen Leistungswertes definiert. Ein einziger Leistungswert, der zu dem aktuellen Arbeitsmodus und Operationstyp gehört, wird durch die Pumpensteuerungseinrichtung 10 als Gesamtaufnahmeleistung der Hydraulikpumpen 31, 31, ... für Arbeitsmaschinen aus diesen Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinien, d. h. Leistungswerten, ausgewählt. Außerdem berechnet die Pumpensteuerungseinrichtung 10 die Gesamtleistung (Gesamtleistung, die durch die Hydraulikpumpen 41, 41, ... für Kühlungsventilatoren aufzunehmen ist), die den Hydraulikpumpen 41, 41, ... für die Kühlungsventilatoren im Moment zuzuführen ist, und zwar basierend auf den von den zuvor beschriebenen Temperatursensoren 13, 14, 15 stammenden Eingangssignalen. Die Pumpensteuerungseinrichtung 10 berechnet dann die Abtriebssollleistung der Kraftmaschine 21 durch Aufaddieren der berechneten Gesamtaufnahmeleistung der Hydraulikpumpen 31, 31, ... für die Arbeitsmaschinen und die Gesamtaufnahmeleistung der Hydraulikpumpen 41, 41, ... für die Kühlungsventilatoren, erzeugt einen Leistungssteuerungsbefehl, der die Abtriebsleistung der Kraftmaschine 21 auf die Abtriebssollleistung steuert, und gibt diesen Befehl an die Kraftmaschinensteuerungseinrichtung 20 aus. Die Kraftmaschinensteuerungseinrichtung 20 steuert die Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftmaschine 21 in einer im Wesentlichen stufenlosen, d. h. kontinuierlichen Weise, reagierend auf den Leistungssteuerungsbefehl. Als Ergebnis gibt die Kraftmaschine 21 die der zuvor erwähnten Abtriebssollleistung entsprechende Leistung ab.
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Weiter bestimmt die Pumpensteuerungseinrichtung 10 eine einzige Pumpendrehmoment-Steuerungslinie zum Steuern des Gesamtaufnahmedrehmomentes der Hydraulikpumpen 31, 31, ... für die Arbeitsmaschinen mit Bezug auf die Einstellungstabelle 50 gemäß dem identifizierten Operationsmodus (Kombination aus Arbeitsmodus und Operationstyp). Somit sind Definitionsdaten einer Mehrzahl von Pumpendrehmoment-Steuerungslinien (beispielsweise M1, M2, M3, M4, M5 und M6, wie dargestellt in 2 und 4), die einer jeweiligen von einer Vielzahl von Operationsmodi zugehörig sind, in die Einstellungstabelle 50 eingegeben, und eine einzige Pumpendrehmoment-Steuerungslinie, die dem aktuellen Operationsmodus entspricht, wird durch die Pumpensteuerungseinrichtung 10 unter diesen Pumpendrehmoment-Steuerungslinien ausgewählt. Die Pumpensteuerungseinrichtung 10 bestimmt dann den Sollwert des Gesamtaufnahmedrehmomentes der Hydraulikpumpen 31, 31, ... für die Arbeitsmaschinen, und zwar entsprechend der Kraftmaschinendrehzahl oder weiteren Faktoren gemäß der gewählten Pumpendrehmoment-Steuerungslinie, und verteilt diesen Gesamtwert des Gesamtaufnahmedrehmomentes an eine Mehrzahl von Hydraulikpumpen 31, 31, ... für die Arbeitsmaschinen, wodurch der Sollwert des Aufnahmedrehmomentes einer jeden Hydraulikpumpe 31 für eine Arbeitsmaschine bestimmt wird. Eine Verteilung gemäß dem jeweiligen Durchschnittsöldruck der Hydraulikpumpen 31, 31, ... für die Arbeitsmaschinen oder eine Verteilung anhand dem für jede Pumpe vorbestimmten Verteilungsverhältnis kann als Verteilungsmodus verwendet werden. Die Pumpensteuerungseinrichtung 10 steuert den Durchsatz (Taumelscheibenwinkel) einer jeden Hydraulikpumpe 31 für eine Arbeitsmaschine so, dass jede Hydraulikpumpe 31 für eine Arbeitsmaschine den verteilten Sollwert des Aufnahmedrehmomentes aufnimmt.
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Außerdem bestimmt die Pumpensteuerungseinrichtung 10 die Solldrehzahl eines jeden Kühlungsventilators 45 basierend auf den von den zuvor beschriebenen Temperatursensoren 13, 14, 15 kommenden Eingangssignalen und berechnet den Solldurchsatz einer jeder Hydraulikpumpe 41 für die Kühlungsventilatoren, um jeden Kühlungsventilator 45 mit dieser Solldrehzahl gemäß der aktuellen Kraftmaschinendrehzahl anzutreiben. Außerdem steuert die Pumpensteuerungseinrichtung 10 den Durchsatz (Taumelscheibenwinkel) einer jeden Hydraulikpumpe 41 für einen Kühlungsventilator so, dass der Solldurchsatz angenommen wird.
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Bei einer derartigen Steuerung wird die Kraftmaschine 21 in der Nähe des Punktes gestartet, bei dem das Abtriebsdrehmoment der Kraftmaschine 21 und das Gesamtaufnahmedrehmoment aller Hydraulikpumpen 31, 31, ..., 41, 41, ... miteinander übereinstimmen. Von der Abtriebsleistung der Kraftmaschine 21 in der Nähe dieses Übereinstimmungspunktes wird der Anteil, der den Hydraulikpumpen 41, 41, ... für die Kühlungsventilatoren zugeführt wird, auf einen Wert gesteuert, der im Wesentlichen gleich groß wie die Gesamtaufnahmeleistung der hydraulischen Ventilatoren 41, 41, ... für die Kühlungsventilatoren ist, die wie zuvor beschrieben berechnet wurde. Andererseits stimmt der Anteil der Abtriebsleistung der Kraftmaschine 21 in der Nähe des Übereinstimmungspunktes, welcher den Hydraulikpumpen 31, 31, ... für die Arbeitsmaschinen zugeführt wird, fast mit dem Leistungswert überein, welcher der Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinie entspricht, die aus der Einstellungstabelle 50 gemäß dem aktuellen Operationsmodus ausgewählt wurde. Weiter wird das Gesamtaufnahmedrehmoment der Hydraulikpumpen 31, 31, ... für die Arbeitsmaschinen so gesteuert, dass es der Pumpendrehmoment-Steuerungslinie folgt, die aus der Einstellungstabelle 50 entsprechend dem aktuellen Operationsmodus ausgewählt wurde. Daher ist der Übereinstimmungspunkt am Schnittpunkt der Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinie und der Pumpendrehmoment-Steuerungslinie positioniert, die aus der Einstellungstabelle 50 ausgewählt wurden. Dabei sind die zuvor erwähnte Mehrzahl von Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinien und Pumpendrehmoment-Steuerungslinien, die in die Einstellungstabelle 50 eingegeben sind, so festgelegt, dass in demselben Arbeitsmodus, sogar wenn die Operationsmodi unterschiedlich sind, die sich in einem Punkt von im Wesentlichen gleicher Kraftmaschinendrehzahl überkreuzen und übereinstimmen. Als Ergebnis kann, sofern derselbe Arbeitsmodus gewählt ist, die Kraftmaschine 21 fortlaufend bei im Wesentlichen der gleichen Drehzahl arbeiten, sogar wenn die Bedienperson unterschiedliche Operationen bezüglich der Arbeitsmaschine durchführt, oder sogar wenn sich die Solldrehzahl der Kühlungsventilatoren 45, 45, ... gemäß einer Temperaturänderung ändert.
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Das zuvor beschriebene Steuerverfahren wird nachfolgend detaillierter mit Bezug auf die 2–5 erläutert.
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Wie zuvor beschrieben, geht man von zwei Typen von Arbeitsmodi aus, d. h. einem aktiven Modus für eine schwere Belastung und einem Sparmodus für eine leichte Belastung. 2 zeigt eine Ausgabekennlinie der Kraftmaschine und der Pumpen für eine Arbeitsmaschine, wobei diese Kennlinie dazu dient, das Steuerverfahren im aktiven Modus zu erläutern. 3 zeigt die Eingabedaten der Einstellungstabelle 50 und der dazugehörigen Steuerwerte, die im aktiven Modus von der Steuerung verwendet werden. 4 zeigt eine Ausgabekennlinie der Kraftmaschine und der Pumpe für eine Arbeitsmaschine, wobei diese Kennlinie dazu dient, das Steuerverfahren im Sparmodus zu erläutern. 5 zeigt die Eingabedaten der Einstellungstabelle 50 und die dazugehörigen Steuerwerte, die im Sparmodus von der Steuerung verwendet werden.
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Zuerst wird die Steuerung im aktiven Modus mit Bezug auf die 2 und 3 erläutert.
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Im aktiven Modus, wie dargestellt in der linken Spalte in 3, sind die Operationstypen, die mit Bezug auf die Arbeitsmaschine durchgeführt werden können, beispielsweise in vier Typen von Operationsmodi A1–A4 unterteilt, und diese Operationsmodi A1–A4 unterscheiden sich in Abhängigkeit von der Leistung, die der Hydraulikpumpe 31 für eine Arbeitsmaschine zuzuführen ist. In 3 ist der in der obersten Zeile dargestellte Operationsmodus A1 ein Operationsmodus, bei dem der Hydraulikpumpe 31 für eine Arbeitsmaschine die größte Leistung zugeführt werden muss, und die Leistung, die der Hydraulikpumpe 31 für eine Arbeitsmaschine zuzuführen ist, nimmt sukzessive mit dem Übergang auf die Operationsmodi der unteren Zeilen ab, und am niedrigsten ist die zuzuführende Leistung bei dem in der untersten Zeile dargestellten Operationsmodus A4. Die Pumpensteuerungseinrichtung 10 beurteilt, welche der Operationsmodi A1–A4 aktuell gewählt ist, und zwar basierend auf den Erfassungssignalen der Arbeitsmaschinenoperations-Erfassungseinrichtung 11 und der Fortbewegungsoperations-Erfassungseinrichtung 12, die in 1 dargestellt sind.
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Wie in 3 dargestellt, gehören unterschiedliche Pumpendrehmoment-Steuerungslinien (Kennlinien, denen vom Gesamtaufnahmedrehmoment der Pumpen 31, 31, ... für eine Arbeitsmaschine zu folgen ist) M1–M4 und unterschiedliche Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinien T0–T3 jeweils zu unterschiedlichen Operationsmodi A1–A4 und sind in die Einstellungstabelle 50 eingegeben. Diese Pumpendrehmoment-Steuerungslinien M1–M4 und Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinien T0–T3 sind beispielsweise derart beschaffen, wie in 2 dargestellt.
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Wie in 2 dargestellt, sind die Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinien T0–T3 dadurch bestimmt, dass angenommen wird, dass die jeweiligen Kraftmaschinenabtriebsdrehmomente abnehmende Funktionen der Kraftmaschinendrehzahl sind. Beispielsweise handelt es sich bei der vorliegenden Ausführungsform bei diesen Linien um Gleichleistungslinien, die jeweils den unterschiedlichen Leistungswerten P0–P3 entsprechen. Dabei ist der Leistungswert P0 äquivalent zur maximalen Leistung, die von der Kraftmaschine 21 ausgegeben werden kann. In der Einstellungstabelle 50 können die Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinien T0–T3 beispielsweise anhand des Prozentsatzes der jeder Linie zugehörigen Leistung P0–P3 zur maximalen Abtriebsleistung P0 der Kraftmaschine bestimmt werden, d. h. T0 ist 100%, T1 – 90%, T2 – 80% und T3 – 70%. Andererseits ist bei jeder Pumpendrehmoment-Steuerungslinie M1–M4 das Kraftmaschinendrehmoment eine abnehmende Funktion der Kraftmaschinendrehzahl, so dass eine Herstellung einer Übereinstimmung zu jeder Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinie T0–T3 erleichtert wird. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Arbeitspunkt, in dem sich die Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinien T0–T3 und die den jeweiligen Operationsmodi entsprechenden Pumpendrehmoment-Steuerungslinien M1–M4 schneiden (mit anderen Worten, übereinstimmen), die Kraftmaschinendrehzahl (Übereinstimmungsdrehzahl) für jeden beliebigen Operationsmodus A1–A4 den gleichen Wert N1 hat. Durch Ausführen der zuvor beschriebenen Steuerung unter Verwendung der Kombinationen der Pumpendrehmoment-Steuerungslinien M1–M4 und der Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinien T0–T3, die wie zuvor beschrieben festgelegt sind, wird eine im Wesentlichen konstante Drehzahl der Kraftmaschine 21 im Bereich nahe bei der Übereinstimmungsdrehzahl N1 beibehalten, sogar wenn der Operationsmodus umgeschaltet wird.
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Wenn beispielsweise der Operationsmodus A1 ausgeführt wird (wenn beispielsweise die Drehturmoperation und die Auslegeranhebeoperation gleichzeitig ausgeführt werden und eine große Kraftmaschinenabtriebsleistung benötigt wird), werden die Pumpendrehmoment-Steuerungslinie M2 und die Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinie T1 aus der in 3 dargestellten Einstellungstabelle 50 ausgewählt. Die ausgewählte Pumpendrehmoment-Steuerungslinie M2 bezeichnet eine Kennlinie, der vom Gesamtaufnahmedrehmoment der Hydraulikpumpen 31, 31, ... für die Arbeitsmaschinen zu folgen ist. Die gewählte Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinie T1 bezeichnet den Gesamtwert des Drehmomentes (mit anderen Worten, den Gesamtwert des zum Antreiben aller Arbeitsmaschinen erforderlichen Drehmomentes), das von den Pumpen 31, 31, ... für die Arbeitsmaschinen aufzunehmen ist. Außerdem wird zusätzlich zu dem zum Antreiben der Arbeitsmaschinen benötigten Drehmoment ein Zusatzdrehmoment zum Antreiben der Hilfsmaschinen, wie beispielsweise der Kühlungsventilatoren 45, 45, ..., benötigt. Dabei wird die Leistung ΣLf zum Antreiben der Hilfsmaschine basierend auf der aktuellen Betätigungsöltemperatur und der Kraftmaschinenwassertemperatur berechnet (dabei bedeutet ΣLf die Gesamtleistung, die durch Aufaddieren der Leistungen Lf1, Lf2, ... erhalten wird, die von einer Mehrzahl von Kühlungsventilatoren 45, 45, ... benötigt wird). Weiter werden, wie in der rechten Spalte von 3 dargestellt, die Kraftmaschinenabtriebsleistung P1 am in 2 dargestellten Übereinstimmungspunkt A'2 (mit anderen Worten, eine Kraftmaschinenabtriebsleistung zum Antreiben der Arbeitsmaschine) und die berechnete Kraftmaschinenabtriebsleistung ΣLf zum Antreiben der Hilfsmaschine aufaddiert, und die auf diese Weise erhaltene Summe P1 + ΣLf wird als Sollwert der Kraftmaschinenabtriebsleistung festgelegt. Die Steuerung der Abtriebsleistung der Kraftmaschine 21 wird so ausgeführt, dass die tatsächliche Abtriebsleistung der Kraftmaschine 21 mit dem Sollwert P1 + ΣLf übereinstimmt. Gleichzeitig wird der jeweilige Durchsatz (Taumelscheibenwinkel der Hydraulikpumpen 31, 31, ...) für die Arbeitsmaschinen gemäß der Kraftmaschinendrehzahl und weiteren Faktoren so gesteuert, dass das Gesamtaufnahmedrehmoment der Pumpen 31, 31, ... für die Kraftmaschinen der zuvor erwähnten ausgewählten Pumpendrehmoment-Steuerungslinie M1 folgt. Außerdem wird gleichzeitig der Durchsatz (Taumelscheibenwinkel der Hydraulikpumpen 41, 41, ...) für die Kühlungsventilatoren so gesteuert, dass die Kühlungsventilatoren 45, 45, ... mit einer Solldrehzahl angetrieben werden, die der aktuellen Betriebsöltemperatur, der Kraftmaschinenwassertemperatur oder der Außenlufttemperatur entspricht. Als Ergebnis arbeitet, wenn ein Operationsmodus A2 ausgeführt wird, wie dargestellt in 2, die Kraftmaschine 21 in der Nähe des Arbeitspunktes A'2, bei dem die Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinie T1 zum Antreiben der Arbeitsmaschine und die Pumpendrehmoment-Steuerungslinie M2 miteinander übereinstimmen. Daher ergibt sich eine Drehzahl der Kraftmaschine 21 in der Nähe der Übereinstimmungsdrehzahl N1.
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Dabei ist, wie in 3 dargestellt, beim Operationsmodus A2, wenn die Leistung ΣLf zum Antreiben der Hilfsmaschine gleich groß oder größer als der Sollwert Ls ist, (mit anderen Worten, die Summe P1 + ΣLf die maximal abgebbare Leistung P0 übersteigt), der Sollwert der Kraftmaschinenabtriebsleistung auf die maximale Leistung P0 festgelegt, und zwar ungeachtet der Leistung ΣLf zum Antreiben der Hilfsmaschine.
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Außerdem werden, wenn ein Operationsmodus A3 ausgeführt wird (wenn beispielsweise die Dreh- und die Armaushuboperation gleichzeitig durchgeführt werden und eine mittlere Leistung benötigt wird), eine Pumpendrehmoment-Steuerungslinie M3 und eine Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinie T2 aus der in 3 dargestellten Einstellungstabelle 50 ausgewählt. Dabei wird, in gleicher Weise wie zuvor beschrieben, die Abtriebsleistung der Kraftmaschine 21 am Übereinstimmungspunkt so gesteuert, dass sie den Sollwert P2 + ΣLf annimmt, und gleichzeitig wird das Gesamtaufnahmedrehmoment der Hydraulikpumpen 31, 31, ... für die Arbeitsmaschinen so gesteuert, dass es der Pumpendrehmoment-Steuerungslinie M2 folgt. Weiter wird der Durchsatz der Hydraulikpumpen 41, 41, ... für die Kühlungsventilatoren in ähnlicher Weise gesteuert. Als Ergebnis arbeitet die Kraftmaschine 21 in der Nähe des in 2 dargestellten Übereinstimmungspunktes, und daher ist die Drehzahl der Kraftmaschine 21 nahe der zuvor erwähnten Übereinstimmungsdrehzahl N1.
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Wenn der Operationsmodus A4 ausgeführt wird (wenn das ausreichende Kraftmaschinen-Antriebsdrehmoment geringer ist als der zuvor beschriebene Wert), werden eine Pumpendrehmoment-Steuerungslinie M4 und eine Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie T3 aus der in 3 dargestellten Einstellungstabelle 50 gewählt. Die Steuerung wird dann in gleicher Weise wie zuvor beschrieben ausgeführt, die Kraftmaschine 21 arbeitet in der Nähe eines in 2 dargestellten Übereinstimmungspunktes A'4, und die Drehzahl der Kraftmaschine 21 erreicht somit einen Wert nahe der Übereinstimmungsdrehzahl N1.
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Wie zuvor beschrieben wird, sogar wenn der Operationsmodus geändert wird, die Drehzahl der Kraftmaschine 21 auf einem im Wesentlichen konstanten Pegel in der Nähe der in 3 dargestellten Übereinstimmungsdrehzahl N1 gehalten. Weiter kann, sogar wenn sich die Leistung ΣLf für eine Hilfsmaschine ändert, die Drehzahl der Kraftmaschine 21 weiterhin auf einem im Wesentlichen konstanten Pegel in der Nähe der Übereinstimmungsdrehzahl N1 gehalten werden.
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Die Steuerung im Sparmodus wird nachfolgend mit Bezug auf 4 und 5 erläutert.
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Wie in 5 dargestellt, sind im Sparmodus die Operationstypen der Arbeitsmaschinen beispielsweise in zwei Operationsmodi E1, E2 unterteilt. Diese Operationsmodi E1, E2 unterscheiden sich durch die Leistung zum Antrieb der Arbeitsmaschine, und die Leistung zum Antreiben der Arbeitsmaschine im Operationsmodus E2 ist geringer als die im Operationsmodus E1. Unterschiedliche Pumpendrehmoment-Steuerungslinien M5, M6 und unterschiedliche Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinien T4, T5 sind in die Einstellungstabelle 50 für die Operationsmodi E1 bzw. E2 eingegeben. Dabei sind die Pumpendrehmoment-Steuerungslinien M5, M6 für den Sparmodus beispielsweise wie in 4 dargestellt, und dessen Kennlinien sind identisch oder nahe denen der Pumpendrehmoment-Steuerungslinien M1, M2 für den in 2 dargestellten aktiven Modus. Außerdem sind die Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinien T4, T5 für den Sparmodus beispielsweise wie dargestellt in 4, und dessen Kennlinien sind identisch oder nahe denen der Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinien T2, T3 für den in 2 dargestellten aktiven Modus. Beispielsweise sind in der vorliegenden Ausführungsform die Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinien T4, T5 Gleichleistungslinien, die den Leistungswerten P4, P5 entsprechen.
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Hier sei angemerkt, dass, wie in 4 dargestellt, die Kraftmaschinendrehzahl in Übereinstimmungspunkten E'1, E'2, an denen sich die Pumpendrehmoment-Steuerungslinien M5, M6 und die Kraftmaschinenabtriebsdrehzahlsteuerungslinien T4, T5 schneiden, konstant auf der Drehzahl N6 liegt. Diese Übereinstimmungsdrehzahl N6 ist um den vorbestimmten Wert (beispielsweise ca. 100 U/min) niedriger als die Übereinstimmungsdrehzahl N1 in dem in 2 dargestellten aktiven Modus.
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Wenn einer der Operationsmodi E1, E2 des Sparmodus ausgeführt wird, wird die Steuerung mittels des gleichen Verfahrens ausgeführt, wie es verwendet würde, wenn einer der Operationsmodi A1–A4 des zuvor beschriebenen aktiven Modus ausgeführt würde. Als Ergebnis arbeitet im Operationsmodus E1 die Kraftmaschine 21 in der Nähe des in 4 dargestellten Übereinstimmungspunktes E'1, und im Operationsmodus E2 arbeitet die Kraftmaschine in der Nähe des in 4 dargestellten Übereinstimmungspunktes E'2. Daher wird, sogar wenn der Operationsmodus zwischen den Operationsmodi E1, E2 umgeschaltet wird, und sogar wenn sich die Leistung ΣLf zum Antreiben einer Hilfsmaschine ändert, die Drehzahl der Kraftmaschine 21 auf einem im Wesentlichen konstanten Pegel in der Nähe der zuvor erwähnten Übereinstimmungsdrehzahl N6 gehalten.
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Nun wird ein Verfahren zum Berechnen der Kraftmaschinenabtriebsleistung zum Antreiben der Hilfsmaschinen, wie beispielsweise der zuvor beschriebenen Kühlungsventilatoren 45, 45, ... beschrieben. Ein Ventilator 45 zur Kraftmaschinenkühlung wird anhand eines Beispiels erläutert. In der Pumpensteuerungseinrichtung 10 wird die zum Kühlen der Kraftmaschine 21 benötigte Solldrehzahl des Kühlungsventilators 45 basierend auf der aktuellen Kraftmaschinenwassertemperatur, der Betriebsöltemperatur, der Außenlufttemperatur und der Kraftmaschinendrehzahl berechnet, die durch den Kraftmaschinenwasser-Temperatursensor 13, den Öltemperatursensor 14, den Außenlufttemperatursensor 15 und den Drehzahlsensor 23 erfasst werden, die in 1 dargestellt sind. Ein spezielles Verfahren zum Berechnen der Solldrehzahl wird nachfolgend mit Bezug auf 8 erläutert. Die Leistung Lf, die dem Kühlungsventilator 45 zuzuführen ist, wird aus der Solldrehzahl beispielsweise durch das Berechnungsverfahren ”Lf = pfan·qfan/450/ηt/ηv/0,98” gefunden. Bei dieser Berechnungsformel ist pfan ein Öldruck, der dem Hydraulikmotor 44 für den Kühlungsventilator 45 zuzuführen ist, qfan ist ein Durchsatz der Hydraulikpumpe 41 für den Kühlungsventilator, der der Solldrehzahl entspricht, ηt ist ein Drehmomentwirkungsgrad, und ηv ist ein Durchsatzwirkungsgrad. Die benötigte Leistung Lf wird ebenfalls mittels des gleichen Verfahrens, mit Bezug auf die anderen Hilfsmaschinen (beispielsweise einen Kühlungsventilator oder eine Klimaanlage) außer dem Ventilator 45 zum Kühlen der Kraftmaschine berechnet. Die benötigte Leistung Lf aller Hilfsmaschinen, die auf diese Weise berechnet wurde, wird aufaddiert, und die Gesamtleistung ΣLf zum Antreiben der Hilfsmaschinen wird gefunden. Anstelle der zuvor beschriebenen Berechnungen wird eine Verweistabelle, welche die Korrelation der Kraftmaschinenwassertemperatur, der Betriebsöltemperatur, der Außenlufttemperatur und der Kraftmaschinendrehzahl zum Ventilatordurchsatz und der Ventilatordrehzahl definiert, oder eine Verwelstabelle, welche die Korrelation der Ventilatordrehzahl zur Ventilatorantriebsleistung definiert, vorab in der in 1 dargestellten Speichervorrichtung 17 gespeichert, und die Ventilatorantriebsleistung, die der aktuellen Betriebsöltemperatur sowie Wassertemperatur entspricht, kann durch Bezugnahme auf diese Verweistabellen gefunden werden.
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Die zuvor beschriebene Steuerung wird ausgeführt, wenn sich die Kraftmaschine 21 nicht im überhitzten Zustand befindet (dieser Zustand wird dadurch beurteilt, dass überprüft wird, ob die vom Öltemperatursensor 14 erfasste Temperatur die vorbestimmte Temperatur T0 überschreitet). Wenn die Kraftmaschine 21 sich in überhitztem Zustand befindet, kann eine allgemein bekannte andere Steuerung ausgeführt werden.
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6 ist eine Verarbeitungsprozedur der zuvor beschriebenen Steuerung, die von der Pumpensteuerungseinrichtung 10 und der Kraftmaschinensteuerungseinrichtung 20 ausgeführt wird.
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Wie in 6 dargestellt, ruft bei Schritt S1 die Pumpensteuerungseinrichtung 10 Signale aus der Arbeitsmoduswähleinrichtung 16, der Arbeitsmaschinenoperationszustands-Erfassungseinrichtung 11 und der Fortbewegungsoperationszustands-Erfassungseinrichtung 12 ab und identifiziert, welcher Arbeitsmodus aktuell gewählt ist und welcher Operationstyp aktuell in einer Arbeitsmaschine wie beispielsweise einer Schaufel, einem Arm, einem Ausleger, einem Drehturm und einer Fortbewegungseinheit ausgeführt wird. Dann wird bei Schritt S2 bestimmt, welcher Operationsmodus (von A1–A8, E1–E5, wie dargestellt in 3 und 5) dem gewählten Arbeitsmodus und Operationstyp entspricht. Wenn der bestimmte Operationsmodus ein beliebiger von den Operationsmodi A1–A4, E1–E2 ist, wird eine Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie (eine beliebige von T0–T5, wie dargestellt in 3 und 5) und eine Pumpendrehmoment-Steuerungslinie (eine beliebige von M1–M6, wie dargestellt in 3 und 5) entsprechend dem Operationsmodus aus der Einstellungstabelle 50 ausgewählt.
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Weiter werden die Schritte S3–S5 parallel zu den Schritten S1–S2 ausgeführt. Bei Schritt S3 ruft die Pumpensteuerungseinrichtung 10 Signale vom Kraftmaschinenwasser-Temperatursensor 13, dem Öltemperatursensor 14, dem Außenlufttemperatursensor 15 und dem Drehzahlsensor 23 ab und erfasst die Kraftmaschinenwassertemperatur, die Betriebsöltemperatur, die Außenlufttemperatur und die Kraftmaschinendrehzahl. Die Drehzahl eines jeden Kühlungsventilators 45 wird danach basierend auf diesen erfassten Werten bei Schritt S4 festgelegt. Kurz gesagt, wird die Arbeitsdrehzahl oder die Leistung einer jeden Hilfsmaschine festgelegt. Dann wird bei Schritt S5 die Gesamtaufnahmeleistung ΣLf aller Hydraulikpumpen 41, 41, ... für die Kühlungsventilatoren durch das bereits zuvor erläuterte Verfahren gefunden, und zwar basierend auf der festgelegten Solldrehzahl (d. h. der Arbeitsdrehzahl oder der Leistung aller Hilfsmaschinen) aller Kühlungsventilatoren 45, 45, ....
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Dann wird bei Schritt S6 die Abtriebssollleistung der Kraftmaschine 21 durch Aufaddieren der Kraftmaschinenabtriebsleistung (eine beliebige von P0–P5) entsprechend der Kraftmaschinenabtriebsdrehzahlsteuerungslinie (eine beliebige von T0–T5), die bei Schritt S2 festgelegt wurde, und die Gesamtaufnahmeleistung ΣLf der Hydraulikpumpen 41, 41, ... für die Kühlungsventilatoren, die bei Schritt S5 festgelegt wurde, festgelegt, und ein Leistungssteuerungsbefehl, welcher der festgelegten Abtriebssollleistung entspricht, wird der Kraftmaschinensteuerungseinrichtung 20 zugeführt. Die Kraftmaschinensteuerungseinrichtung 20 steuert die Kraftmaschine 21 auf der Gleichleistungslinie der Abtriebssollleistung dadurch an, dass sie die Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftmaschine 21 gemäß dem Leistungssteuerungsverfahren steuert.
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Bei Schritt S7 wird das Gesamtaufnahmedrehmoment der Hydraulikpumpen 31, 31, ... für die Arbeitsmaschinen entsprechend der Kraftmaschinendrehzahl auf der Pumpendrehzahlsteuerungslinie (eine beliebige von M1–M6) gesteuert, die bei Schritt S2 ausgewählt wurde. Für das Verfahren zur Steuerung des Durchsatzes (Taumelscheibenwinkel) der Hydraulikpumpe 31 für eine Arbeitsmaschine, um das Gesamtaufnahmedrehmoment der Hydraulikpumpen 31, 31, ... für die Arbeitsmaschinen auf eine einzige gewählte, Pumpendrehmoment-Steuerungslinie zu steuern, kann zu diesem Zweck ein allgemein bekanntes Verfahren verwendet werden. Somit wird der Sollwert des Gesamtaufnahmedrehmomentes der Hydraulikpumpen 31, 31, ... für die Arbeitsmaschinen gemäß der Kraftmaschinendrehzahl und weiteren Faktoren auf die gewählte Pumpendrehmoment-Steuerungslinie festgelegt, der Sollwert des Gesamtaufnahmedrehmomentwertes wird auf jede der Hydraulikpumpen 31, 31, ... für die Arbeitsmaschinen verteilt, und dann wird der Durchsatz (Taumelscheibenwinkel) einer jeden Hydraulikpumpe 31 für eine Arbeitsmaschine gemäß dem Öldruck einer jeden Hydraulikpumpe 31 für eine Arbeitsmaschine oder einem anderen Faktor gesteuert, so dass das Aufnahmedrehmoment einer jeden Hydraulikpumpe 31 für eine Arbeitsmaschine den Sollwert des dieser zugeteilten Aufnahmedrehmomentes erreicht.
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Weiter wird in Schritt S8 der Solldurchsatz einer jeden Hydraulikpumpe 41 für einen Kühlungsventilator gemäß der Kraftmaschinendrehzahl berechnet, und der Durchsatz (Taumelscheibenwinkel) einer jeden Hydraulikpumpe 41 für einen Kühlungsventilator wird zum Erreichen des berechneten Durchsatzes so gesteuert, dass jeder Kühlungsventilator 45 mit der bei Schritt S3 bestimmten Solldrehzahl angetrieben wird (mit anderen Worten so, dass jede Hilfsmaschine mit einer bei Schritt S3 bestimmten Arbeitsdrehzahl oder -leistung betrieben wird). Eine Leistung, die im Wesentlichen gleich dem in Schritt S5 gefundenen berechneten Wert ΣLf ist, wird somit durch alle Hydraulikpumpen für die Kühlungsventilatoren (Hydraulikpumpen für Hilfsmaschinen) 41, 41, ... aufgenommen. Daher wird eine Leistung, die durch Subtrahieren dieser Gesamtaufnahmeleistung (≈ ΣLf) von der Abtriebsleistung der Kraftmaschine 21 erhalten wird, d. h. eine Leistung, die im Wesentlichen gleich der Aufnahmeleistung ist, die bei Schritt S2 aus der Einstellungstabelle 50 ausgewählt wurde, den Hydraulikpumpen 31, 31, ... für die Arbeitsmaschine zugeführt.
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Ein auf der zuvor beschriebenen Steuerung basierendes Übereinstimmungsmuster wird in 7 erläutert.
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Beispielsweise sei der Fall angenommen, bei dem A2 der aktuelle Operationsmodus ist. In diesem Fall sind die Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie T1 (beispielsweise eine mit dem Leistungswert P1 übereinstimmende Gleichleistungslinie) und die dem Operationsmodus A2 entsprechende Pumpendrehmoment-Steuerungslinie M2 ausgewählt. Die berechnete Gesamtaufnahmeleistung ΣLf der Hydraulikpumpen 41, 41, ... für die Kühlungsventilatoren wird zu dem Leistungswert P1 am Übereinstimmungspunkt A'2 der zwei Linien T1 und M2 hinzuaddiert, und die Abtriebssollleistung P1 + ΣLf wird gefunden. Die Kraftmaschine 21 wird so gesteuert, dass sie auf der Gleichleistungslinie arbeitet, die der in 7 dargestellten Abtriebssollleistung P1 + ΣLf entspricht. Weiter werden die Hydraulikpumpen 41, 41, ... für die Kühlungsventilatoren so betrieben, dass sie insgesamt die Leistung ΣLf aufnehmen. Daher wird die Leistung ΣLf, die ein Anteil der Abtriebsleistung P1 + ΣLf der Kraftmaschine 21 am Übereinstimmungspunkt A'2 ist, von den Hydraulikpumpen 41, 41, ... für die Kühlungsventilatoren aufgenommen, und die verbleibende Leistung P1 wird den Arbeitspumpen 31, 31, ... zugeführt. Daher wird mit Bezug auf die Arbeitspumpen 31, 31, ..., die Kraftmaschine 21 auf der in 7 dargestellten Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie T1 (der Leistung P1 entsprechende Gleichleistungslinie) betrieben. Weiter wird das Gesamtaufnahmedrehmoment der Arbeitspumpen 31, 31, ... auf der Drehmoment-Steuerungslinie M2 gesteuert. Als Ergebnis arbeitet die Kraftmaschine 21 stabil auf dem Übereinstimmungspunkt A'2, in dem sich die Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie T1 und die Drehmoment-Steuerungslinie M2 schneiden.
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Im aktiven Modus, wie dargestellt in 2, sind die Übereinstimmungspunkte A'1–A'4, die den Operationsmodi A1–A4 entsprechen, an Positionen mit der gleichen Kraftmaschinendrehzahl N1 gewählt. Im Sparmodus, wie dargestellt in 4, sind die Übereinstimmungspunkte E'1–E'2, die den Operationsmodi E1–E2 entsprechen, an den Positionen mit der gleichen Kraftmaschinendrehzahl N6 gewählt. Daher arbeitet, sogar wenn der Operationstyp der Arbeitsmaschine zwischen den Operationsmodi A1–A4 des aktiven Modus wechselt, oder sogar wenn er zwischen den Operationsmodi E1 und E2 des Sparmodus wechselt, die Kraftmaschine 21 dauernd mit im Wesentlichen konstanter Drehzahl. Da Außerdem die Abtriebssollleistung der Kraftmaschine 21 den berechneten Gesamtleistungswert ΣLf enthält, der zum Antreiben der Kühlungsventilatoren 45, 45, ... benötigt wird, arbeitet die Kraftmaschine 21, sogar wenn die zum Antreiben der Kühlungsventilatoren 45, 45, ... benötigte Leistung zunimmt, weiterhin bei einer im Wesentlichen konstanten Drehzahl. Als Ergebnis kann eine gute Bedienbarkeit erzielt werden.
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8 zeigt ein spezielles Beispiel einer Steuerungsverarbeitung des Durchsatzes der zuvor beschriebenen Hydraulikpumpen 41, 41, ... für die Kühlungsventilatoren.
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Der in 8 dargestellte Schritt S11 entspricht den in 6 dargestellten Schritten S3–S4. Bei diesem wird die Solldrehzahl der Hydraulikpumpe 41 für einen Kühlungsventilator bestimmt. Daher sind die in 8 dargestellten Verweistabellen 60 und 62 in der Pumpensteuerungseinrichtung 10 gespeichert. Die bevorzugte Ventilatordrehzahl ist in der Verweistabelle 60 entsprechend der Kraftmaschinenwassertemperatur, der Betriebsöltemperatur und der Außenlufttemperatur definiert. Andererseits ist die bevorzugte Ventilatordrehzahl in der Verweistabelle 62 entsprechend der Kraftmaschinendrehzahl definiert. Die Ventilatordrehzahl ist in beiden Verweistabellen 60, 62 vollständig auf der sicheren Seite festgelegt. Bei Schritt S11 werden die bevorzugten Ventilatordrehzahlen, die jeder von der aktuellen Kraftmaschinenwassertemperatur, der Betriebsöltemperatur und der Außenlufttemperatur entsprechen, aus der Verweistabelle 60 ausgelesen, die bevorzugte Ventilatordrehzahl, die der aktuellen Kraftmaschinendrehzahl entspricht, wird aus der Verweistabelle 62 ausgelesen, und die niedrigste von diesen ausgelesenen Ventilatordrehzahlen wird als Solldrehzahl des Ventilators 45 festgelegt.
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Dann wird bei Schritt S12 der Durchsatz qfan einer jeden Hydraulikpumpe 41 für einen Kühlungsventilator entsprechend der Solldrehzahl eines jeden Kühlungsventilators 45 gemäß der aktuellen Kraftmaschinendrehzahl 64 berechnet. Diese Berechnung erfolgt beispielsweise mittels der folgenden Formel. (Ventilatormotordurchsatz × (Ventilatorsolldrehzahl)/(Ventilatormotordurchsatzeffizienz) = (Kraftmaschinendrehzahl) × (Durchsatz qfan einer Hydraulikpumpe für Kühlungsventilator) × (Pumpenwellenuntersetzungsverhältnis) × (Pumpendurchsatzeffizienz)
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Dann wird bei Schritt S13 der Taumelscheibenwinkel einer jeden Hydraulikpumpe 41 für einen Kühlungsventilator so gesteuert, dass der Durchsatz einer jeden Hydraulikpumpe 41 für einen Kühlungsventilator zum jeweiligen berechneten Durchsatz qfan wird. Daher ist eine Verweistabelle 64, die die Beziehung zwischen dem Durchsatz qfan und dem EPC-Strom(Taumelscheibensteuersignal)-Wert definiert, beispielsweise wie dargestellt in 8, in der Pumpensteuerungseinrichtung 10 gespeichert, der EPC-Strom-(Taumelscheibensteuersignal)-Wert, der einem jeweiligen berechneten Durchsatz qfan entspricht, wird aus der Verweistabelle 64 ausgelesen, und jeder ausgelesene Wert des EPC-Strom-(Taumelscheibensteuersignal)-Wertes wird einer jeweiligen Taumelscheiben-Steuerungsvorrichtung (EPC-Elektromagnet) 42, der jeder Hydraulikpumpe 41 für einen Kühlungsventilator zugehörig ist, zugeführt. Als Ergebnis wird der Durchsatz einer jeden Hydraulikpumpe 41 für einen Kühlungsventilator auf einem jeweiligen berechneten Durchsatz qfan gesteuert.
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Nachfolgend wird die zweite Ausführungsform der Vorrichtung zum Steuern eines Hydraulikantriebs gemäß der Erfindung erläutert. Die Gerätestruktur der Steuervorrichtung dieser Ausführungsform ist im Wesentlichen identisch zu der in 1 dargestellten Struktur. 9 zeigt eine Ausgabekennlinie der Kraftmaschine und einer Hydraulikpumpe von einer Arbeitsmaschine, die das Steuerungsverfahren dieser Ausführungsform illustriert. 10 zeigt die Eingabedaten der Einstellungstabelle 50 und die dazugehörigen Steuerwerte, die zur Steuerung bei dieser Ausführungsform verwendet werden.
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In der vorhergehenden Ausführungsform wurde die Steuerung derart ausgeführt, dass die Drehzahl der Kraftmaschine 21 im Wesentlichen konstant gehalten wurde, und zwar ungeachtet der Schwankung der von der Last, wie beispielsweise einer Arbeitsmaschine oder einer Hilfsmaschine, benötigten Leistung. Im Gegensatz dazu wird, wenn beispielsweise eine Erdbodenschiebeoperation mit einem Bulldozer oder einem Hydraulikbagger durchgeführt wird, eine bessere Beibehaltung einer stabilen Erdbodenabschiebekraft, und daher eine gute Bedienbarkeit erzielt, wenn anstelle einer konstanten Drehzahl ein konstantes Drehmoment ausgegeben wird. Die Steuerung der vorliegenden Ausführungsform folgt diesem Lösungsansatz. Daher werden, wie in 8 dargestellt, die Kraftmaschine 21 und die Hydraulikpumpen 31, 31, ..., 41, 41, ... so gesteuert, dass das Abtriebsdrehmoment, das der Arbeitsmaschine von der Kraftmaschine 21 zugeführt wird, auf einem konstanten Wert T0 gehalten wird, sogar wenn die für die Arbeitsmaschine oder Hilfsmaschine benötigte Leistung zunimmt oder abnimmt.
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Wie in 10 dargestellt, können die Operationstypen der Arbeitsmaschine beispielsweise in drei Typen von Operationsmodi B1, B2, B3 unterteilt werden, die sich im Wert der Arbeitsmaschinenantriebsleistung unterscheiden. Der Operationsmodus B1 entspricht einem Operationstyp, der die höchste Leistung erfordert (beispielsweise eine Erdbodenschiebearbeit, die bei einem hohen Gang des Getriebes der Fortbewegungseinrichtung durchgeführt wird). Der nächste Operationsmodus B2 entspricht einem mittlere Leistung erfordernden Operationstyp (beispielsweise der Erdbodenschiebearbeit, die mit einem mittleren Gang durchgeführt wird), und der letzte Operationsmodus B3 entspricht dem Operationstyp, der die geringste Leistung erfordert (beispielsweise der Erdbodenschiebearbeit, die in einem niedrigen Gang durchgeführt wird). Unterschiedliche Pumpendrehmoment-Steuerungslinien M11, M12, M13 und unterschiedliche Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinien T11, T12, T13 sind in die Einstellungstabelle 50 eingegeben, so dass sie jeweiligen Operationsmodi B1, B2 und B3 zugehörig sind. Spezielle Pumpendrehmoment-Steuerungslinien M11, M12, M13 und Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinien T11, T12, T13 sind in 9 dargestellt. Beispielsweise sind in der vorliegenden Ausführungsform die Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinien T11, T12, T13 Gleichleistungslinien, die den Leistungswerten P11, P12, P13 entsprechen. Die Pumpendrehmoment-Steuerungslinien M11, M12, M13 sind dadurch definiert, dass das Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment als zunehmende Funktion der Kraftmaschinendrehzahl betrachtet wird, so dass die Herstellung einer Übereinstimmung mit den Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinien T11, T12, T13 erleichtert wird. Es sei angemerkt, dass das Abtriebsdrehmoment an den Übereinstimmungspunkten einer jeweiligen Pumpendrehmoment-Steuerungslinie M11, M12, M13 und den Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinien T11, T12, T13 auf einen konstanten Wert T0 festgelegt ist.
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Nachfolgend wird die Steuerungssequenz der vorliegenden Ausführungsform erläutert.
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Basierend auf den Signalen von der Arbeitsmoduswähleinrichtung 16 der Arbeitsmaschinenoperations-Erfassungseinrichtung 11 und der Fortbewegungsoperations-Erfassungseinrichtung 12 beurteilt die Pumpensteuerungseinrichtung 10, welcher der zuvor beschriebenen Operationsmodi B1, B2, B3 ausgeführt wird. Die Pumpendrehmoment-Steuerungslinie M11, M12 oder M13 und die Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinien T11, T12 oder T13 (beispielsweise der Leistungswert P11, P12 oder P13) werden entsprechend dem identifizierten Operationsmodus aus der Einstellungstabelle 50 ausgewählt. Die Gesamtaufnahmeleistung ΣLf der Hydraulikpumpen 41, 41, ... für die Kühlungsventilatoren wird aus der Betriebsöltemperatur, der Kraftmaschinenwassertemperatur, der Außenlufttemperatur und der Kraftmaschinendrehzahl in gleicher Weise wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform berechnet. Die auf diese Weise berechnete Gesamtaufnahmeleistung ΣLf der Hydraulikpumpen 41, 41, ... für die Kühlungsventilatoren wird zum Leistungswert P11, P12 oder P13 am Übereinstimmungspunkt der gewählten Pumpendrehmoment-Steuerungslinie M11, M12 oder M13 und der Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinien T11, T12 oder T13 hinzuaddiert, und die Abtriebssollleistung der Kraftmaschine 21 wird gefunden. Der Leistungssteuerungsbefehl, welcher der Abtriebssollleistung entspricht, wird der Kraftmaschinensteuerungseinrichtung 20 zugeführt, und die Kraftmaschinensteuerungseinrichtung 20 steuert die Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftmaschine 21. Als Ergebnis wird die Kraftmaschine 21 auf einer der Abtriebssollleistung entsprechenden Gleichleistungslinie betrieben. Gleichzeitig wird das Gesamtaufnahmedrehmoment der Hydraulikpumpen 31, 31, ... für die Arbeitsmaschinen entsprechend der Kraftmaschinendrehzahl auf der gewählten Pumpendrehmoment-Steuerungslinie M11, M12 oder M13 gesteuert. Außerdem werden die Hydraulikpumpen 41, 41, ... für die Kühlungsventilatoren mittels des gleichen Verfahrens wie bei der vorhergehenden Ausführungsform gesteuert. Als Ergebnis wird die Kraftmaschine 21 in der Nähe der Übereinstimmungspunkte B'1, B'2 oder B'3 der gewählten Kraftmaschinenabtriebsdrehmomentlinien T11, T12 oder T13 und der gewählten Pumpendrehmoment-Steuerungslinien M11, M12 oder M13 betrieben. Daher wird eine Beibehaltung des Abtriebsdrehmomentes des der Arbeitsmaschine zugeführten Abtriebsdrehmoment der Kraftmaschine 21 ohne bedeutende Schwankungen in der Nähe des Übereinstimmungsdrehmomentwertes T0 erzielt, sogar wenn der Operationstyp zwischen den Operationsmodi B1, B2, B3 wechselt und sogar wenn sich die Aufnahmeleistung der Hydraulikpumpen 41, 41, ... für die Kühlungsventilatoren ändert.
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Im Vorhergehenden wurden die Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, jedoch sind diese Ausführungsformen lediglich Beispiele, die dazu dienen, die Erfindung zu illustrieren, und es versteht sich, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen eingeschränkt ist. Die Erfindung kann in einer Vielzahl von anderen Formen realisiert sein, ohne dass von ihren Hauptmerkmalen abgewichen wird.
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Beispielsweise wurde bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform jede Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie als eine einer gewissen Leistung entsprechende Gleichleistungslinie definiert, jedoch ist dies nicht immer erforderlich. Eine Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie kann auch als eine solche Kennlinie definiert sein, dass sich die Kraftmaschinenabtriebsleistung in Abhängigkeit von der Kraftmaschinendrehzahl ändert. In jedem Fall kann die Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinie und die Pumpendrehmoment-Steuerungslinie so definiert sein, dass die gewünschte Kennlinie gewährleistet wird, beispielsweise derart, dass die Kraftmaschinendrehzahl oder das Abtriebsdrehmoment an den Übereinstimmungspunkten der Kraftmaschinenabtriebsdrehmoment-Steuerungslinien und der Pumpendrehmoment-Steuerungslinien, die den unterschiedlichen Operationsmodi entsprechen, ungeachtet des Operationsmodus konstant sind.
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Außerdem entsprachen bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Operationsmodus jeweils einer Vielzahl von Kombinationen aus Arbeitsmodi und Operationstypen, jedoch ist dies nicht immer erforderlich. Der Operationsmodus kann einfach verschiedenen Operationstypen entsprechen.
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Außerdem wurde bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen eine Hydraulikpumpe vom Taumelscheibensystem und vom Typ mit veränderlichem Durchsatz verwendet, jedoch ist die Erfindung auch auf Hydraulikpumpen vom Typ mit veränderlichem Durchsatz und einem anderen System als dem Taumelscheibensystem anwendbar.
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Außerdem wurden bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen die Pumpendrehmoment-Steuerungslinie und die Kraftmaschinenabtriebsleistungssteuerungslinie basierend auf den Einstellungsdaten festgelegt, die vorab in der Speicherungsvorrichtung gespeichert wurden, jedoch können auch andere Verfahren verwendet werden, beispielsweise ein Verfahren zum Aufruf einer Berechnungsfunktion.
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Die Hilfsmaschinen können nicht nur Kühlungsventilatoren beinhalten, sondern auch Vorrichtungen anderen Typs, beispielsweise Generatoren oder gewisse Arbeitsmaschinenzusatzgeräte.
