DE112012000060B4 - Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung einer Arbeitsmaschine und Brennkraftmaschinensteuerungsverfahren für die Maschine - Google Patents

Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung einer Arbeitsmaschine und Brennkraftmaschinensteuerungsverfahren für die Maschine Download PDF

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Abstract

Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung einer Arbeitsmaschine (1), die Folgendes aufweist: eine Erfassungseinheit zum Erfassen eines Betriebszustands der Arbeitsmaschine (1); eine Berechnungseinheit (110) für eine maximale Nichtlastdrehzahl (np2) zum Berechnen einer maximalen Nichtlastdrehzahl auf der Grundlage des Betriebszustands, die eine Brennkraftmaschinendrehzahl ist, die auf einen maximalen Wert zu erhöhen ist, während eine Last der Arbeitsmaschine (1) freigegeben wird; eine Sollübereinstimmungsdrehzahlberechnungseinheit (160) zum Berechnen einer Sollübereinstimmungsdrehzahl (np1) auf der Grundlage des Betriebszustands, die eine Brennkraftmaschinendrehzahl ist, die zu erhöhen ist, während eine Last aufgebracht wird, getrennt von der maximalen Nichtlastdrehzahl (np2); eine Sollbrennkraftmaschinenausgabeberechnungseinheit (140) zum Berechnen einer Sollbrennkraftmaschinenausgabe (D240), die maximal ausgegeben werden kann, auf der Grundlage des Betriebszustands, wobei die Sollbrennkraftmaschinenausgabe (D240) als eine Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve (EL) definiert ist; und eine Brennkraftmaschinensteuerungseinheit zum Steuern der Brennkraftmaschinendrehzahl variabel zwischen der maximalen Nichtlastdrehzahl (np2) und der Sollübereinstimmungsdrehzahl (np1) gemäß einer Einschränkung der Sollbrennkraftmaschinenausgabe (D240) und zum Steuern der Brennkraftmaschinenausgabe entlang der Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve (EL) auf der Grundlage einer Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl in Erwiderung auf die Last der Arbeitsmaschine (1), wobei die Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve (EL) als eine Kurve mit äquivalenter Leistung in einem Drehmomentdiagramm angegeben ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung einer Arbeitsmaschine einschließlich einer Baumaschine, wie z. B. ein Bagger, eine Schubraupe, ein Kipplastwagen oder ein Radlader, und auf ein Brennkraftmaschinensteuerungsverfahren für die Maschine.
  • Hintergrund
  • Wenn der Benutzer einer Arbeitsmaschine eine Kraftstoffeinstellungsvorrichtung (Drosselklappenvorrichtung), die in einer Fahrerkabine vorgesehen ist, bei einer Brennkraftmaschinensteuerung einer Dieselbrennkraftmaschine beliebig einstellt, die für die Arbeitsmaschine verwendet wird (nachstehend als die Brennkraftmaschine bezeichnet), gibt ein Brennkraftmaschinensteuerungsgerät zu einem Kraftstoffeinspritzsystem ein Steuerungssignal zum Einspritzen einer Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit der Einstellung in die Brennkraftmaschine aus. Das Brennkraftmaschinensteuerungsgerät gibt dann zu dem Kraftstoffeinspritzsystem ein Steuerungssignal korrespondierend zu einer Änderung der Last eines Arbeitsgeräts, das an der Arbeitsmaschine angebracht ist, aus, um eine Sollbrennkraftmaschinendrehzahl zu erhalten, die durch die Kraftstoffeinstellungsvorrichtung (Drosselklappenvorrichtung) eingestellt wird, und stellt eine Brennkraftmaschinendrehzahl ein. Des Weiteren berechnet das Brennkraftmaschinensteuerungsgerät oder ein Pumpensteuerungsgerät das Sollaufnahmedrehmoment einer Hydraulikpumpe in Übereinstimmung mit der Sollbrennkraftmaschinendrehzahl. Das Sollaufnahmedrehmoment ist derart festgelegt, dass die Brennkraftmaschinenausgabeleistung proportional zu der Hydraulikpumpenaufnahmeleistung ist.
  • In Bezug auf 27 ist nachstehend eine normale Brennkraftmaschinensteuerung beschrieben (siehe z. B. JP 2007-120426 A ). Die Brennkraftmaschine wird gesteuert, so dass sie eine Brennkraftmaschinenausgabedrehmomentlinie TL einschließlich einer maximalen Brennkraftmaschinenausgabedrehmomentlinie P1 der Brennkraftmaschine und einer Brennkraftmaschinenabnahmelinie (engl. „engine droop line”) Fe nicht überschreitet, die von einer maximalen Brennkraftmaschinendrehzahl abgezogen wird. Wenn die Arbeitsmaschine ein Bagger oder dergleichen ist, erzeugt das Brennkraftmaschinensteuerungsgerät ein Steuerungssignal zum Ändern der Brennkraftmaschinendrehzahl in Übereinstimmung mit dem Betätigungsausmaß eines Betätigungshebels, der für einen Schwenkbetrieb einer oberen Struktur und einen Betrieb des Arbeitsgeräts betätigt wird, und mit den Lasten des Arbeitsgeräts und dergleichen. Zum Beispiel schaltet, wenn ein Betrieb zum Ausbaggern des Erdreichs und dergleichen in einem Zustand ausgeführt wird, in dem die Sollbrennkraftmaschinendrehzahl mit N2 festgelegt ist, die Brennkraftmaschine von einer Brennkraftmaschinendrehzahl zu der Zeit, wenn die Brennkraftmaschine einen Leerlaufbetrieb ausführt (Leerlaufbrennkraftmaschinendrehzahl N1), auf eine Sollbrennkraftmaschinendrehzahl N2. Zu diesem Zeitpunkt empfängt das Kraftstoffeinspritzsystem das Steuerungssignal von dem Brennkraftmaschinensteuerungsgerät und spritzt einen Kraftstoff in die Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit dem Schalten ein. Wenn der Betrieb des Arbeitsgeräts ausgeführt wird, und sich die Last erhöht, wird die Brennkraftmaschinendrehzahl derart geschaltet, dass die Brennkraftmaschinendrehzahl und das Brennkraftmaschinenausgabedrehmoment einen Übereinstimmungspunkt M1 korrespondierend zu einem Schnittpunkt einer Pumpenaufnahmedrehmomentlinie PL und der Brennkraftmaschinenausgabedrehmomentlinie TL einer Hydraulikpumpe mit variabler Verdrängung (üblicherweise eine Hydrauliktaumelscheibenpumpe) erreichen. Die Brennkraftmaschinenausgabe (Brennkraftmaschinenleistung) erreicht ihr Maximum in einem Nennpunkt P.
  • Um den Kraftstoffwirkungsgrad der Brennkraftmaschine und den Pumpenwirkungsgrad der Hydraulikpumpe zu verbessern, ist eine Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung vorgesehen, um eine Sollbrennkraftmaschinenbetriebslinie (Sollübereinstimmungsroute) ML bereitzustellen, die durch einen Bereich mit gutem spezifischem Kraftstoffverbrauch hindurchtritt, und um einen Übereinstimmungspunkt der Brennkraftmaschinenleistung (Brennkraftmaschinenausgabe) und des Pumpenaufnahmedrehmoments auf der Sollübereinstimmungsroute ML bereitzustellen, wie in 28 dargestellt ist. In 28 bezeichnen Kurven M ein spezifisches Kraftstoffverbrauchskennfeld der Brennkraftmaschine und wird, wenn man sich der Mitte (Auge (M1)) der Kurven M nähert, der spezifische Kraftstoffverbrauch besser. Des Weiteren bezeichnet eine Kurve J eine Kurve mit äquivalenter Leistung, bei der eine Leistung, die durch die Hydraulikpumpe aufgenommen wird, eine äquivalente Leistung ist. Daher wird, wenn die gleiche Leistung erhalten wird, der spezifische Kraftstoffverbrauch verbessert, wenn eine Übereinstimmung in einem Übereinstimmungspunkt pt2 auf der Sollübereinstimmungsroute ML vorliegt als wenn eine Übereinstimmung in einem Übereinstimmungspunkt pt1 auf der Brennkraftmaschinenabnahmelinie Fe vorliegt. Des Weiteren ist die Strömungsrate (Durchfluss) Q der Hydraulikpumpe das Produkt einer Brennkraftmaschinendrehzahl n und einer Pumpenförderleistung q (Q = n·q). Wenn die gleiche Strömungsrate des Hydrauliköls erhalten wird, ist der Pumpenwirkungsgrad verbessert, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl reduziert wird und die Pumpenförderleistung erhöht wird.
  • Wenn die Brennkraftmaschine mittels der vorstehend erwähnten Sollübereinstimmungsroute ML gesteuert wird, wenn eine Übereinstimmung in dem Übereinstimmungspunkt M1 bei einer Sollübereinstimmungsdrehzahl N1 auf der Sollübereinstimmungsroute ML ausgeführt wird, wie z. B. in einem Drehmomentdiagramm von 29 dargestellt ist, wird eine Brennkraftmaschinendrehzahl bei keiner Last bei einer niedrigen Drehzahl n2 bestimmt (z. B. in der Nähe von 1100 U/min), die durch eine Abnahmelinie DL1 begrenzt ist, die durch den Übereinstimmungspunkt M1 hindurchtritt. Wenn eine Last aufgebracht wird, erhöht sich das Brennkraftmaschinendrehmoment entlang der Abnahmelinie DL1, um in dem Übereinstimmungspunkt M1 übereinzustimmen. In anderen Worten sind, wenn es ein Bestreben ist, dass die Brennkraftmaschinenleistung (Brennkraftmaschinenausgabe) mit dem Pumpenaufnahmedrehmoment auf der Sollübereinstimmungsroute ML übereinstimmen soll, die Brennkraftmaschinenleistung (Sollübereinstimmungspunkt M1) und die Brennkraftmaschinendrehzahl (Brennkraftmaschinendrehzahl n2 bei keiner Last) zusammen durch die Abnahmelinie DL1 bestimmt.
  • Wenn eine Last auf das Arbeitsgerät bei einem Arbeitsvorgang z. B. während eines Bewegens eines großen Felsens durch eine Arbeitsmaschine aufgebracht wird, erhöht sich das Brennkraftmaschinendrehmoment entlang der Abnahmelinie DL1, die in 29 dargestellt ist, und wird ein Schalten (Verlagerung) zu dem Übereinstimmungspunkt M1 durchgeführt. Das ist für das Arbeiten (Arbeitsvorgang) zweckmäßig, da die Arbeitsgerätleistung erhalten wird; jedoch wird die Brennkraftmaschine bei niedrigen Brennkraftmaschinendrehzahlen angetrieben, die durch die Abnahmelinie DL1 begrenzt sind, selbst unmittelbar nachdem die Bewegung des großen Felsens abgeschlossen ist und die Last aufgehoben (freigegeben) wird. Eine Hydraulikpumpe dreht sich bei dieser niedrigen Drehzahl und der Taumelscheibenwinkel einer Taumelscheibe der Hydraulikpumpe wird nicht größer als ein vorbestimmter Wert (maximale Förderleistung); demgemäß wird die Strömungsrate des Hydrauliköls, das von der Hydraulikpumpe zugeführt wird, nicht ausreichend zu einem Hydraulikzylinder des Arbeitsgeräts zugeführt. Daher gibt es in einem derartigen Fall ein Problem, dass das Arbeitsgerät nicht auf die Absicht des Benutzers reagieren kann, um das Arbeitsgerät bei dem Arbeitsvorgang schnell zu bewegen, und es kann aufgrund des Betriebs ein unkomfortables Gefühl auftreten.
  • Als eine erste Maßnahme zum Lösen dieses Problem wird, wie in einem Drehmomentdiagramm von 30 dargestellt ist, die Brennkraftmaschinendrehzahl bei keiner Last auf eine hohe Brennkraftmaschinendrehzahl n11 festgelegt (z. B. in der Nähe von 2050 U/min) und wird eine Pumpenaufnahmedrehmomentlinie, die das maximale Drehmoment wiedergibt, das die Hydraulikpumpe in Erwiderung auf die Brennkraftmaschinendrehzahl aufnehmen kann, als PL1 festgelegt. Folglich stimmt, wenn eine Last leicht ist, die Brennkraftmaschinenausgabeleistung mit der Pumpenaufnahmeleistung in einem Übereinstimmungspunkt M11 überein. Daher ist, selbst wenn der Taumelscheibenwinkel der Hydraulikpumpe beliebig ist, die Brennkraftmaschinendrehzahl hoch; demgemäß wird die Strömungsrate des Hydrauliköls, das von der Hydraulikpumpe in den Hydraulikzylinder des Arbeitsgeräts abgegeben wird, sichergestellt und kann eine ausreichende Arbeitsgerätgeschwindigkeit unterstützt werden. Wenn eine Last anschließend auf das Arbeitsgerät aufgebracht wird, erhöht sich das Brennkraftmaschinendrehmoment entlang einer Abnahmelinie DL2 und eine Übereinstimmung tritt in einem Übereinstimmungspunkt M12 auf der gleichen Kurve mit äquivalenter Leistung EL1 wie der Übereinstimmungspunkt M1 auf; demgemäß ist es möglich, die gewünschte Leistung des Arbeitsgeräts zu erhalten. Jedoch gibt es ein vorhersehbares Problem, dass, wenn eine derartige Steuerung ausgeführt wird, die Brennkraftmaschine nicht an einer Stelle mit niedrigem Kraftstoffverbrauch angetrieben wird, wodurch man von dem Auge M1 des spezifischen Kraftstoffverbrauchskennfelds abweicht, das in 28 dargestellt ist.
  • Des Weiteren wird es als eine zweite Maßnahme zum Lösen des vorstehend erwähnten Problems angenommen, wie in dem Drehmomentdiagramm von 30 dargestellt ist, dass die Pumpenaufnahmedrehmomentlinie mit PL2 festgelegt ist und ein Übereinstimmungspunkt M13 auf der Sollübereinstimmungsroute ML anstatt des Übereinstimmungspunkts M12 festgelegt ist. Wenn eine Last auf das Arbeitsgerät aufgebracht wird, stimmt die Leistung (Ausgabe) der Brennkraftmaschine in dem Übereinstimmungspunkt M13 entlang der Aufnahmelinie DL2 von dem Übereinstimmungspunkt M11 überein. In diesem Fall tritt eine Übereinstimmung in einer Position nahe dem Auge M1 des spezifischen Kraftstoffverbrauchskennfelds auf; jedoch wird die Brennkraftmaschine mit einer Brennkraftmaschinenleistung auf einer Kurve mit äquivalenter Leistung EL2 angetrieben, die eine hohe Leistung wiedergibt. Demgemäß ist es zu berücksichtigen, dass mehr Energie verbraucht wird als es erforderlich ist, und somit kann sich ein Kraftstoffverbrauch verschlechtern verglichen zu dem Übereinstimmungspunkt M1 mit niedriger Brennkraftmaschinendrehzahl und geringer Leistung (Ausgabe).
  • Weitere bekannte Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtungen und -Verfahren einer Arbeitsmaschine sind in DE 698 17 921 T2 , DE 11 2006 002 935 T5 , US 2004/0 088 103 A1 , DE 11 2008 002 526 T5 , DE 692 19 080 T2 und DE 196 43 924 A1 gezeigt.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung einer Arbeitsmaschine, die sowohl einen niedrigen Kraftstoffverbrauch als auch eine Verbesserung der Arbeitsfähigkeit realisiert, und ein Brennkraftmaschinensteuerungsverfahren für die Maschine bereitzustellen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung einer Arbeitsmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine einer Arbeitsmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 6 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, sowohl einen niedrigen Kraftstoffverbrauch als auch eine Verbesserung des Arbeitsfähigkeit zu realisieren, da eine Brennkraftmaschinendrehzahl zwischen einer maximalen Nichtlastdrehzahl und einer Sollübereinstimmungsdrehzahl gemäß einer Einschränkung einer Sollbrennkraftmaschinenausgabe (Sollbrennkraftmaschinenleistung) gesteuert wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Perspektivansicht, die die gesamte Gestaltung eines Baggers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 2 ist ein schematisches Schaubild, das die Gestaltung eines Steuerungssystems des Baggers darstellt, der in 1 dargestellt ist.
  • 3 ist ein Drehmomentdiagramm zum Erläutern der Inhalte einer Brennkraftmaschinensteuerung durch ein Brennkraftmaschinensteuerungsgerät oder ein Pumpensteuerungsgerät.
  • 4 ist ein Drehmomentdiagramm zum Erläutern der Inhalte einer Brennkraftmaschinensteuerung durch das Brennkraftmaschinensteuerungsgerät oder das Pumpensteuerungsgerät.
  • 5 ist eine Ansicht, die einen gesamten Steuerungsablauf durch das Brennkraftmaschinensteuerungsgerät oder das Pumpensteuerungsgerät darstellt.
  • 6 ist eine Ansicht, die einen ausführlichen Steuerungsablauf eines Berechnungsblocks für eine maximale Nichtlastdrehzahl darstellt, der in 5 dargestellt ist.
  • 7 ist eine Ansicht, die einen ausführlichen Steuerungsablauf eines Berechnungsblocks für eine minimale Brennkraftmaschinenausgabe (Brennkraftmaschinenleistung) darstellt, der in 5 dargestellt ist.
  • 8 ist eine Ansicht, die einen ausführlichen Steuerungsablauf eines Berechnungsblocks für eine maximale Brennkraftmaschinenausgabe darstellt, der in 5 dargestellt ist.
  • 9 ist eine Ansicht, die einen ausführlichen Steuerungsablauf eines Berechnungsblocks einer Sollbrennkraftmaschinenausgabe darstellt, der in 5 dargestellt ist.
  • 10 ist eine Ansicht, die einen ausführlichen Steuerungsablauf eines Berechnungsblocks für eine minimale Übereinstimmungsdrehzahl darstellt, der in 5 dargestellt ist.
  • 11 ist eine Ansicht, die einen ausführlichen Steuerungsablauf eines Sollübereinstimmungsdrehzahlberechnungsblocks darstellt, der in 5 dargestellt ist.
  • 12 ist eine Ansicht, die einen ausführlichen Steuerungsablauf eines Brennkraftmaschinendrehzahlanweisungswertberechnungsblocks darstellt, der in 5 dargestellt ist.
  • 13 ist eine Ansicht, die einen ausführlichen Steuerungsablauf eines Pumpenaufnahmedrehmomentanweisungswertberechnungsblocks darstellt, der in 5 dargestellt ist.
  • 14 ist ein Drehmomentdiagramm zum Erläutern der Inhalte einer Brennkraftmaschinensteuerung durch das Brennkraftmaschinensteuerungsgerät oder das Pumpensteuerungsgerät.
  • 15 ist ein Drehmomentdiagramm, das den Zustand von Brennkraftmaschinenausgabevariationen aufgrund von Pumpenvariationen in einer konventionellen Brennkraftmaschinensteuerung darstellt.
  • 16 ist ein Drehmomentdiagramm, das den Zustand von Brennkraftmaschinenausgabevariationen aufgrund von Pumpenvariationen in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 17 ist ein Drehmomentdiagramm, das den Zustand eines Brennkraftmaschinenausgabeschaltens während einer Übergangsdauer in einer konventionellen Brennkraftmaschinensteuerung darstellt.
  • 18 ist ein Drehmomentdiagramm, das den Zustand eines Brennkraftmaschinenausgabeschaltens während einer Übergangsdauer in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 19 ist ein schematisches Schaubild, das die Gestaltung eines Steuerungssystems eines Hybridbaggers darstellt, das ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist.
  • 20 ist eine Ansicht, die einen gesamten Steuerungsablauf durch ein Brennkraftmaschinensteuerungsgerät, ein Pumpensteuerungsgerät oder ein Hybridsteuerungsgerät des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 21 ist eine Ansicht, die einen ausführlichen Steuerungsablauf eines Berechnungsblocks für eine maximale Nichtlastdrehzahl darstellt, der in 20 dargestellt ist.
  • 22 ist eine Ansicht, die einen ausführlichen Steuerungsablauf eines Berechnungsblocks für eine maximale Brennkraftmaschinenausgabe (Brennkraftmaschinenleistung) darstellt, der in 20 dargestellt ist.
  • 23 ist eine Ansicht, die einen ausführlichen Steuerungsablauf eines Berechnungsblocks für eine minimale Übereinstimmungsdrehzahl darstellt, der in 20 dargestellt ist.
  • 24 ist eine Ansicht, die einen ausführlichen Steuerungsablauf eines Sollübereinstimmungsdrehzahlberechnungsblocks darstellt, der in 20 dargestellt ist.
  • 25 ist eine Ansicht, die einen ausführlichen Steuerungsablauf eines Pumpenaufnahmedrehmomentanweisungswertberechnungsblocks darstellt, der in 20 dargestellt ist.
  • 26 ist ein Drehmomentdiagramm, das den Festlegungszustand einer Sollübereinstimmungsdrehzahl zu der Zeit einer Leistungserzeugung EIN/AUS darstellt.
  • 27 ist ein Drehmomentdiagramm zum Erläutern einer konventionellen Brennkraftmaschinensteuerung.
  • 28 ist ein Drehmomentdiagramm zum Erläutern der konventionellen Brennkraftmaschinensteuerung mittels einer Sollübereinstimmungsroute.
  • 29 ist ein Drehmomentdiagramm zum Erläutern der konventionellen Brennkraftmaschinensteuerung.
  • 30 ist ein Drehmomentdiagramm zum Erläutern der konventionellen Brennkraftmaschinensteuerung.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Nachstehend sind Ausführungsbeispiele zum Ausführen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • [Gesamte Gestaltung]
  • Zunächst stellen 1 und 2 die gesamte Gestaltung eines Baggers 1 dar, der ein Beispiel einer Arbeitsmaschine ist. Der Bagger 1 ist mit einer Fahrzeugbasismaschine 2 und einem Arbeitsgerät 3 vorgesehen. Die Fahrzeugbasismaschine 2 weist ein Fahrwerk 4 und eine obere Struktur 5 auf. Das Fahrwerk 4 weist ein Paar Fahrvorrichtungen 4a auf. Die Fahrvorrichtungen 4a weisen jeweils eine Raupenkette 4b auf. Die Fahrvorrichtungen 4a bewirken, dass der Bagger 1 durch Antreiben der Raupenketten 4b mit einem rechten Fahrmotor und einem linken Fahrmotor (Fahrmotoren 21) fährt oder sich dreht.
  • Die obere Struktur 5 ist auf dem Fahrwerk 4 in einer Weise vorgesehen, dass sie verschwenkt (gedreht) werden kann, und sie wird durch den Antrieb eines Schwenkhydraulikmotors 31 verschwenkt (gedreht). Des Weiteren ist die obere Struktur 5 mit einer Fahrerkabine 6 vorgesehen. Die Oberstruktur 5 weist einen Kraftstofftank 7, einen Hydrauliköltank 8, einen Brennkraftmaschinenraum 9 und ein Gegengewicht 10 auf. Der Kraftstofftank 7 speichert einen Kraftstoff zum Antreiben einer Brennkraftmaschine 17. Der Hydrauliköltank 8 speichert ein Hydrauliköl, das von einer Hydraulikpumpe 18 in Hydraulikzylindern wie z. B. einen Auslegerzylinder 14 und Hydraulikvorrichtungen wie z. B. dem Schwenkhydraulikmotor 31 und den Fahrmotoren 21 abgegeben wird. Der Brennkraftmaschinenraum 9 beinhaltet Vorrichtungen wie z. B. die Brennkraftmaschine 17 und die Hydraulikpumpe 18. Das Gegengewicht 10 ist an der hinteren Seite des Brennkraftmaschinenraums 9 angeordnet.
  • Das Arbeitsgerät 3 ist an der vorderen Mittenposition der oberen Struktur 5 angebracht und weist einen Ausleger 11, einen Arm 12, ein Schaufel 13, den Auslegerzylinder 14, einen Armzylinder 15 und einen Schaufelzylinder 16 auf. Ein Basisende des Auslegers 11 ist mit der oberen Struktur 5 drehbar gekoppelt. Des Weiteren ist ein distales Ende des Auslegers 11 mit einem Basisende des Arms 12 drehbar gekoppelt. Ein distales Ende des Arms 12 ist mit der Schaufel 13 drehbar gekoppelt. Der Auslegerzylinder 14, die Armzylinder 15 und der Schaufelzylinder 16 sind Hydraulikzylinder, die durch ein Hydrauliköl angetrieben werden, das von der Hydraulikpumpe 18 abgegeben wird. Der Auslegerzylinder 14 betätigt den Ausleger 11. Der Armzylinder 15 betätigt den Arm 12. Der Schaufelzylinder 16 betätigt die Schaufel 13.
  • In 2 weist der Bagger 1 die Brennkraftmaschine 17 und die Hydraulikpumpe 18 als Antriebsquellen auf. Eine Dieselbrennkraftmaschine wird als die Brennkraftmaschine 17 verwendet und eine Hydraulikpumpe mit variabler Verdrängung (z. B. eine Hydrauliktaumelscheibenpumpe) wird als die Hydraulikpumpe 18 verwendet. Eine Ausgabewelle der Brennkraftmaschine 17 ist mechanisch mit der Hydraulikpumpe 18 gekoppelt. Die Hydraulikpumpe 18 wird durch Antreiben der Brennkraftmaschine 17 angetrieben.
  • Ein Hydraulikantriebssystem wird in Übereinstimmung mit einem Betrieb der Betriebshebel (Betätigungshebel) 26 wie z. B. einem Arbeitsgeräthebel, einem Fahrhebel oder einem Schwenkhebel angetrieben, die in der Fahrerkabine 6 vorgesehen sind, die an der Fahrzeugbasismaschine 2 vorgesehen ist. Das Betätigungsausmaß (Betriebsausmaß) der Betätigungshebel (Betriebshebel) 26 wird durch eine Hebelbetriebsausmaßerfassungseinheit 27 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Die Hebelbetriebsausmaßerfassungseinheit 27 weist einen Drucksensor auf. Der Drucksensor erfasst einen Steuerdruck, der in Übereinstimmung mit einem Betrieb (Betätigung) des Betriebshebels erzeugt wird, und eine Spannung und dergleichen, die durch den Drucksensor ausgegeben werden, werden in ein Hebelbetriebsausmaß umgewandelt. Demgemäß wird das Hebelbetriebsausmaß erhalten. Das Hebelbetriebsausmaß wird zu einem Pumpensteuerungsgerät 33 als ein elektrisches Signal ausgegeben. Wenn der Betriebshebel 26 ein elektrischer Hebel ist, weist die Hebelbetriebsausmaßerfassungseinheit 27 eine elektrische Erfassungseinrichtung wie z. B. ein Potentiometer auf und wandelt eine Spannung und dergleichen um, die in Übereinstimmung mit einem Betriebshebelausmaß erzeugt werden, um das Hebelbetriebsausmaß zu erhalten.
  • Eine Kraftstoffeinstellungsvorrichtung (Drosselklappenvorrichtung) 28 und eine Modusumschalteinheit 29 sind in der Fahrerkabine 6 vorgesehen. Die Kraftstoffeinstellungsvorrichtung (Drosselklappenvorrichtung) 28 ist ein Schalter zum Festlegen der Kraftstoffmenge, die zu der Brennkraftmaschine 17 zuzuführen ist, und ein festgelegter Wert der Kraftstoffeinstellungsvorrichtung (Drosselklappenvorrichtung) 28 wird in ein elektrisches Signal umgewandelt, das zu einem Brennkraftmaschinensteuerungsgerät 30 ausgegeben wird.
  • Das Brennkraftmaschinensteuerungsgerät 30 weist eine Arithmetikeinheit wie z. B. eine CPU (numerischer Datenprozessor) und einen Speicher (Speicherungsvorrichtung) auf. Das Brennkraftmaschinensteuerungsgerät 30 erzeugt ein Steuerungsanweisungssignal auf der Grundlage des festgelegten Werts der Kraftstoffeinstellungsvorrichtung (Drosselklappenvorrichtung) 28. Eine Common-Rail-Steuerungseinheit 32 empfängt das Steuerungssignal und stellt die Kraftstoffmenge ein, die in die Brennkraftmaschine 17 eingespritzt wird. In anderen Worten ist die Brennkraftmaschine 17 eine Brennkraftmaschine, die eine elektrische Common-Rail-Steuerung aufweisen kann, eine gewünschte Ausgabe durch Steuern einer Kraftstoffeinspritzmenge geeignet erzeugen kann und ein Drehmoment frei festlegen kann, das bei einer gewissen Brennkraftmaschinendrehzahl zu einem gewissen Zeitpunkt ausgegeben werden kann.
  • Die Modusumschalteinheit 29 ist ein Abschnitt, der den Arbeitsmodus des Baggers 1 zu einem Leistungsmodus oder einem Wirtschaftlichkeitsmodus festlegt, und weist einen Betriebsknopf und einen Schalter oder ein Berührungsbedienungsfeld auf, die/das in der Fahrerkabine 6 vorgesehen sind/ist. Der Benutzer des Baggers 1 kann den Arbeitsmodus durch Betätigen dieses Betriebsknopfs und dergleichen umschalten. Der Leistungsmodus ist ein Arbeitsmodus zum Ausführen einer Brennkraftmaschinensteuerung und einer Pumpensteuerung, bei denen ein Kraftstoffverbrauch unterdrückt wird, während ein großes Arbeitsausmaß aufrechterhalten wird. Der Wirtschaftlichkeitsmodus ist ein Arbeitsmodus zum Ausführen einer Brennkraftmaschinensteuerung und einer Pumpensteuerung zum Sicherstellen der Betriebsgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts 3 bei einer Leichtlastarbeit, während ein Kraftstoffverbrauch weiter verringert ist. Bei dem Festlegen (Umschalten des Arbeitsmodus) durch die Modusumschalteinheit 29 wird ein elektrisches Signal zu dem Brennkraftmaschinensteuerungsgerät 30 und dem Pumpensteuerungsgerät 33 ausgegeben. In dem Leistungsmodus stimmen das Ausgabedrehmoment der Brennkraftmaschine 17 und das Aufnahmedrehmoment der Hydraulikpumpe 18 in einem Bereich überein, in dem die Brennkraftmaschinendrehzahl und das Ausgabedrehmoment der Brennkraftmaschine 17 relativ hoch sind. Des Weiteren wird in dem Wirtschaftlichkeitsmodus ein Übereinstimmen bei einer Brennkraftmaschinenausgabe ausgeführt, die niedriger ist als in dem Fall des Leistungsmodus.
  • Das Pumpensteuerungsgerät 33 empfängt Signale, die von dem Brennkraftmaschinensteuerungsgerät 30, der Modusumschalteinheit 29, der Hebelbetätigungsausmaßerfassungseinheit 27 übertragen werden, und erzeugt ein Steuerungsanweisungssignal zum Steuern der Hydraulikpumpe 18, um deren Taumelscheibe zu neigen, und zum Einstellen des Abgabeausmaßes des Hydrauliköls von der Hydraulikpumpe 18. Ein Signal von einem Taumelscheibenwinkelsensor 18a, der den Winkel der Taumelscheibe der Hydraulikpumpe 18 erfasst, wird in das Pumpensteuerungsgerät 33 eingegeben. Der Taumelscheibenwinkelsensor 18a erfasst den Taumelscheibenwinkel; demgemäß ist es möglich, die Pumpenförderleistung der Hydraulikpumpe 18 zu errechnen. Eine Pumpendruckerfassungseinheit 20a zum Erfassen des Pumpenabgabedrucks der Hydraulikpumpe 18 ist in einem Steuerungsventil 20 vorgesehen. Der erfasste Pumpenabgabedruck wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und in das Pumpensteuerungsgerät 33 eingegeben. Das Brennkraftmaschinensteuerungsgerät 30 und das Pumpensteuerungsgerät 33 sind mit einem fahrzeugeigenen LAN wie z. B. einem CAN (Steuerungsdatennetz) verbunden, um gegenseitig Informationen zu übertragen und zu empfangen.
  • [Überblick der Brennkraftmaschinensteuerung]
  • Zunächst ist ein Überblick einer Brennkraftmaschinensteuerung mit Bezug auf ein Drehmomentdiagramm beschrieben, das in 3 dargestellt ist. Das Brennkraftmaschinensteuerungsgerät 30 ermittelt eine Information (Signale, die die Betriebszustände wiedergeben) wie z. B. ein Hebelbetriebsausmaß, den Arbeitsmodus und den festgelegten Wert der Kraftstoffeinstellungsvorrichtung (Drosselklappenvorrichtung) 28 und die Schwenkgeschwindigkeit (Drehgeschwindigkeit) der oberen Struktur 5 und erhält einen Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswert. Der Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswert gibt eine Kurve mit äquivalenter Leistung (Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve) EL in dem Drehmomentdiagramm wieder und ist eine Kurve, die die Brennkraftmaschinenausgabe einschränkt.
  • Wenn eine Last auf das Arbeitsgerät 3 aufgebracht wird, wird die Brennkraftmaschinenausgabe durch die Abnahmelinie nicht eingeschränkt, und wird das Arbeitsgerät 3 durch eine Übereinstimmung der Brennkraftmaschinenausgabe mit der Hydraulikpumpenausgabe in einem Schnittpunkt (Übereinstimmungspunkt) MP1 der Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve EL und der Pumpenaufnahmedrehmomentlinie PL betrieben. Es ist bevorzugt, dass der Übereinstimmungspunkt MP1 auf der Sollübereinstimmungsroute ML liegt. Die Brennkraftmaschinendrehzahl in dem Sollübereinstimmungspunkt MP1 ist eine Sollübereinstimmungsdrehzahl np1 und liegt z. B. in 3 in der Nähe von 1000 U/min. Folglich kann das Arbeitsgerät 3 eine ausreichende Ausgabe (Leistung) erhalten und wird die Brennkraftmaschine 17 bei niedrigen Drehzahlen angetrieben; demgemäß ist es möglich, einen Kraftstoffverbrauch niedrig zu halten.
  • Andererseits bestimmt, wenn die Last des Arbeitsgeräts 3 freigegeben wird und die Strömungsrate des Hydrauliköls zu den Hydraulikzylindern 14, 15 und 16 des Arbeitsgeräts 3 notwendig ist, in anderen Worten, es erforderlich ist, dass die Betriebsgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts 3 sichergestellt wird, das Brennkraftmaschinensteuerungsgerät 30 eine maximale Nichtlastdrehzahl np2 (z. B. in der Nähe von 2050 U/min in 3), die zu der Information wie z. B. dem Hebelbetätigungsausmaß, der Schwenkgeschwindigkeit der oberen Struktur 5 und dem festgelegten Wert der Kraftstoffeinstellungsvorrichtung (Drosselklappenvorrichtung) 28 korrespondiert, und treibt die Brennkraftmaschine 17 durch Steuern einer Brennkraftmaschinenabnahme innerhalb einer Brennkraftmaschinendrehzahl zwischen der Sollübereinstimmungsdrehzahl np1 und der maximalen Nichtlastdrehzahl np2 an. Durch Ausführen einer derartigen Steuerung wird ein Schalten (Verlagern) von dem Übereinstimmungspunkt MP1 an der Niedrigdrehzahlseite zu einem Übereinstimmungspunkt MP2 an der Hochdrehzahlseite ausgeführt, wenn ein Schalten von einem Zustand, in dem eine Last auf das Arbeitsgerät 3 aufgebracht wird, zu einem Zustand ausgeführt wird, in dem die Last freigegeben wird. Demgemäß kann eine ausreichende Strömungsrate des Hydrauliköls, das von der Hydraulikpumpe 18 abgegeben wird, zu den Hydraulikzylindern 14, 15 und 16 zugeführt werden und kann die Betriebsgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts 3 sichergestellt werden. Des Weiteren ist die Brennkraftmaschinenausgabe durch die Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve EL begrenzt; demgemäß wird Energie nicht verschwenderisch verbraucht. Die maximale Nichtlastdrehzahl np2 ist nicht auf eine maximale Drehzahl begrenzt, die die Brennkraftmaschine ausgeben kann.
  • Wenn die Last des Arbeitsgeräts 3 weiter freigegeben wird, wenn die Brennkraftmaschine 17 weiter in dem Hochdrehzahlbereich angetrieben wird, wird Kraftstoff verbraucht, so dass sich der Kraftstoffverbrauch verschlechtert. Daher wird, wenn die Last freigegeben wird und keine hohe Strömungsrate des Hydrauliköls und kein hoher Abgabedruck des Hydrauliköls von der Hydraulikpumpe 18 erforderlich sind, z. B. wenn nur die Schaufel 13 betrieben wird, in anderen Worten wenn die Pumpenförderleistung nicht voll ist, eine Steuerung derart ausgeführt, dass die Abnahmelinie DL in dem Hochdrehzahlbereich zu dem Niedrigdrehzahlbereich geschaltet (verlagert) wird, wie in 4 dargestellt ist. Wie vorstehend beschrieben ist, wird die Pumpenförderleistung durch den Taumelscheibenwinkelsensor 18a erfasst und wird die Abnahmelinie DL gemäß der Stärke des erfassten Werts geschaltet. Zum Beispiel ist, wenn es erfasst wird, dass die Pumpenförderleistung größer ist als ein vorbestimmter Wert, die Strömungsrate des Hydrauliköls notwendig; demgemäß wird die Abnahmelinie DL zu dem Hochdrehzahlbereich geschaltet, um die Brennkraftmaschinendrehzahl zu erhöhen. Wenn es erfasst wird, dass die Pumpenförderleistung geringer ist als der vorbestimmte Wert, ist die Strömungsrate des Hydrauliköls nicht notwendig; demgemäß wird die Abnahmelinie DL zu dem Niedrigdrehzahlbereich geschaltet, um die Brennkraftmaschinendrehzahl zu reduzieren. Durch ein Ausführen einer derartigen Steuerung ist es möglich, einen verschwenderischen Kraftstoffverbrauch aufgrund des Brennkraftmaschinenantriebs in dem Hochdrehzahlbereich zu verhindern.
  • [Details der Brennkraftmaschinensteuerung]
  • 5 stellt einen gesamten Steuerungsablauf durch das Brennkraftmaschinensteuerungsgerät 30 oder das Pumpensteuerungsgerät 33 dar. Das Brennkraftmaschinensteuerungsgerät 30 oder das Pumpensteuerungsgerät 33 berechnet schließlich einen Brennkraftmaschinendrehzahlanweisungswert und einen Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswert als Brennkraftmaschinensteuerungsanweisungen und berechnet einen Pumpenaufnahmedrehmomentanweisungswert als eine Pumpensteuerungsanweisung.
  • Ein Berechnungsblock für eine maximale Nichtlastdrehzahl 110 berechnet eine maximale Nichtlastdrehzahl D210 (np2), die ein Wert ist, der eine obere Grenze des Brennkraftmaschinendrehzahlanweisungswerts ist, durch einen ausführlichen Steuerungsablauf, der in 6 dargestellt ist. In einem Zustand, in dem die Pumpenförderleistung der Hydraulikpumpe 18 maximal ist, ist die Strömungsrate der Hydraulikpumpe 18 (Hydraulikpumpenabgabeströmungsrate) das Produkt der Brennkraftmaschinendrehzahl und der Pumpenförderleistung und ist die Strömungsrate der Hydraulikpumpe 18 (Hydraulikpumpenabgabeströmungsrate) proportional zu der Brennkraftmaschinendrehzahl. Demgemäß stehen die maximale Nichtlastdrehzahl D210 und die Strömungsrate der Hydraulikpumpe 18 (maximale Pumpenabgabeströmungsrate) in einem proportionalen Verhältnis. Daher wird zunächst die Gesamtsumme von Nichtlastdrehzahlen, die durch Hebelwertsignale D100 (Hebelbetriebsausmaße) erhalten wird, durch eine Summenbildungseinheit 212 als ein Vorschlagswert der maximalen Nichtlastdrehzahl D210 erhalten. Die Hebelwertsignale D100 (Signale, die Hebelbetätigungsausmaße anzeigen) umfassen einen Schwenkhebelwert, einen Auslegerhebelwert, einen Armhebelwert, einen Schaufelhebelwert, einen rechten Fahrhebelwert, einen linken Fahrhebelwert und einen Servicehebelwert. Der Servicehebelwert ist ein Wert, der in einem Fall, in dem ein Hydraulikkreis umfasst ist, mit dem ein neues Hydraulikstellglied verbunden werden kann, ein Hebelbetätigungsausmaß anzeigt, das das Hydraulikstellglied betreibt (betätigt). Die Hebelwertsignale werden in Nichtlastdrehzahlen durch eine Hebelwert-/Nichtlastdrehzahl-Umwandlungstabelle 211 umgewandelt, die in 6 dargestellt ist. Eine Nichtlastdrehzahl der Gesamtsumme der umgewandelten Werte, die durch die Summenbildungseinheit 212 erhalten wird, wird zu einer Minimalwertauswahleinheit (MIN Auswahl) 214 ausgegeben.
  • Andererseits verwendet ein Nichtlastdrehzahlgrenzwertauswahlblock 210 vier Teile von Informationen der Betätigungsausmaße der Hebelwertsignale D100, von Pumpendrücken D104 und D105, die Abgabedrücke der Hydraulikpumpe 18 sind, und von einem Arbeitsmodus D103, der durch die Modusumschalteinheit 29 festgelegt wird, um zu bestimmen, welches Betriebsmuster (Arbeitsmuster) der Benutzer des Baggers 1 derzeit ausführt, und wählt einen voreingestellten Nichtlastdrehzahlgrenzwert für das Betriebsmuster aus und bestimmt diesen. Der bestimmte Nichtlastdrehzahlgrenzwert wird zu der Minimalwertauswahleinheit 214 ausgegeben. In Bezug auf die Bestimmung des Betriebsmusters (Arbeitsmusters) wird es z. B., wenn der Armhebel in Richtung einer Richtung zum Ausbaggern geneigt ist/wird und ferner der Pumpendruck höher ist als ein gewisser festgelegter Wert, bestimmt, dass es beabsichtigt ist, dass der Bagger 1 eine schwere Baggerarbeit ausführen wird. In einem Fall von zusammengesetzten Betrieben, in denen der Schwenkhebel geneigt ist und der Auslegerhebel in Richtung einer Hubrichtung geneigt ist/wird, wird es bestimmt, dass es beabsichtigt ist, dass der Bagger eine Hebelschwenkarbeit ausführen wird. In diesem Fall dient die Bestimmung des Betriebsmusters (Arbeitsmusters) zum Vorhersagen des Betriebs, von dem es beabsichtigt ist, dass der Benutzer diesen zu diesem Zeitpunkt ausführt. Der Hebelschwenkbetrieb ist eine Arbeit zum Ausbaggern des Erdreichs mit der Schaufel 13, zum Schwenken der oberen Struktur 5, während der Ausleger 11 angehoben wird, und zum Entfernen des Erdreichs in der Schaufel 13 in einer gewünschten Schwenkstoppposition.
  • Andererseits wird ein Vorschlagswert der maximalen Nichtlastdrehzahl von dem Festlegungszustand (festgelegter Wert) der Kraftstoffeinstellungsvorrichtung 18 (Drosselklappenvorrichtung D102) bestimmt. In anderen Worten wird ein Signal, das den festgelegten Wert der Kraftstoffeinstellungsvorrichtung 28 (Drosselklappenvorrichtung D102) wiedergibt, empfangen und wird der festgelegte Wert in einem Vorschlagswert der maximalen Nichtlastdrehzahl durch eine Drosselklappenvorrichtung/Nichtlastdrehzahl-Umwandlungstabelle 213 umgewandelt, um zu der Minimalwertauswahleinheit 214 ausgegeben zu werden.
  • Die Minimalwertauswahleinheit 214 wählt einen minimalen Wert aus drei Werten einer Nichtlastdrehzahl, die von den Hebelwertsignalen D100 erhalten wird, der Nichtlastdrehzahlgrenze, die durch den Nichtlastdrehzahlgrenzwertauswahlblock 210 erhalten wird, und der Nichtlastdrehzahl aus, die von dem festgelegten Wert der Drosselklappenvorrichtung D102 erhalten wird, und gibt die maximale Nichtlastdrehzahl D210 (np2) aus.
  • 7 ist ein ausführlicher Steuerungsablauf eines Berechnungsblocks für eine minimale Brennkraftmaschinenausgabe 120. Wie in 7 dargestellt ist, berechnet der Berechnungsblock für eine minimale Brennkraftmaschinenausgabe 120 eine minimale Brennkraftmaschinenausgabe (Brennkraftmaschinenleistung) D220, die ein Wert ist, der eine untere Grenze des Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswerts ist. Ähnlich wie die Berechnung der maximalen Nichtlastdrehzahl wandelt eine Hebelwert/Minimalbrennkraftmaschinenausgabe-Umwandlungstabelle 220 die Hebelwertsignale D100 jeweils in minimale Brennkraftmaschinenausgaben (Brennkraftmaschinenleistungen) um und gibt eine Summenbildungseinheit 221 die Gesamtsumme davon zu einer Minimalwertauswahleinheit (MIN Auswahl) 223 aus.
  • Andererseits gibt ein Maximalwertauswahlblock 222 der minimalen Brennkraftmaschinenausgabe zu der Minimalwertauswahleinheit 223 einen oberen Grenzwert korrespondierend zu dem Arbeitsmodus D103 aus, der durch die Modusumschalteinheit 29 festgelegt ist/wird. Die Minimalwertauswahleinheit 223 vergleicht die Gesamtsumme der minimalen Brennkraftmaschinenausgaben korrespondierend zu den Hebelwertsignalen D100 mit dem oberen Grenzwert korrespondierend zu dem Arbeitsmodus D103 und wählt einen minimalen Wert aus, um diesen als die minimale Brennkraftmaschinenausgabe (Brennkraftmaschinenleistung) D220 auszugeben.
  • 8 ist ein ausführlicher Steuerungsablauf eines Berechnungsblocks für eine maximale Brennkraftmaschinenausgabe (Brennkraftmaschinenleistung) 130. Wie in 8 dargestellt ist, berechnet der Berechnungsblock für eine maximale Brennkraftmaschinenausgabe 130 eine maximale Brennkraftmaschinenausgabe (Brennkraftmaschinenleistung) D230, die ein Wert ist, der eine obere Grenze des Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswert ist. Ähnlich wie die Berechnung des Berechnungsblocks für eine maximale Nichtlastdrehzahl 110 verwendet ein Pumpenausgabegrenzwertauswahlblock 230 eine Information der Betriebsausmaße der Hebelwertsignale D100, der Pumpendrücke D104 und D105 des festgelegten Werts des Arbeitsmodus D103 zum Bestimmen eines derzeitigen Betriebsmusters und wählt einen Pumpenausgabegrenzwert für jedes Betriebsmuster aus. Eine Additionseinheit 233 addiert den ausgewählten Pumpenausgabegrenzwert zu einer Lüfterleistung hinzu, die durch einen Lüfterleistungsberechnungsblock 233 von einer Brennkraftmaschinendrehzahl D107 berechnet wird, die durch einen nicht dargestellten Drehzahlsensor erfasst wird. Der addierte Wert (nachstehend auch als ein Additionswert bezeichnet) und der Brennkraftmaschinenausgabegrenzwert, der durch eine Drosselklappenvorrichtung/Brennkraftmaschinenausgabegrenz-Umwandlungstabelle 233 in Übereinstimmung mit dem festgelegten Wert der Kraftstoffeinstellungsvorrichtung 28 (D102) umgewandelt wird, werden zu einer Minimalwertauswahleinheit (MIN Auswahl) 234 ausgegeben. Die Minimalwertauswahleinheit 234 wählt einen minimalen Wert zwischen dem Additionswert und dem Brennkraftmaschinenausgabegrenzwert aus und gibt dem minimalen Wert als die maximale Brennkraftmaschinenausgabe (Brennkraftmaschinenleistung) D230 aus. Der Lüfter ist ein Lüfter, der in der Nähe eines Kühlers zum Kühlen der Brennkraftmaschine 17 vorgesehen ist, dient zum Anblasen von Luft auf den Kühler und wird durch Drehen in Verbindung mit einem Antrieb der Brennkraftmaschine 17 angetrieben. Die Lüfterleistung wird durch eine einfache Berechnung mittels der nachstehenden Gleichung erhalten: Lüfterleistung = Lüfternennleistung × (Brennkraftmaschinendrehzahl/Brennkraftmaschinendrehzahl bei der Lüfternennleistung)^3
  • 9 ist ein ausführlicher Steuerungsablauf eines Sollbrennkraftmaschinenausgabeberechnungsblocks 140. Wie in 9 dargestellt ist, berechnet der Sollbrennkraftmaschinenausgabeberechnungsblock 140 eine Sollbrennkraftmaschinenausgabe (Sollbrennkraftmaschinenleistung) D240. Eine Subtraktionseinheit 243 subtrahiert einen Brennkraftmaschinenausgabeadditionszielverlagerungswert 241, der als ein fixierter Wert festgelegt ist, von einer vorangegangen Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240, die durch eine vorangegangene Berechnung erhalten wird. Eine Subtraktionseinheit 244 erhält eine Abweichung, bei der die tatsächliche Brennkraftmaschinenausgabe, die durch einen Berechnungsblock für eine tatsächliche Brennkraftmaschinenausgabe 242 berechnet wird, von dem subtrahierten Wert subtrahiert wird. Eine Multiplikationseinheit 245 multipliziert die Abweichung mit einem Wert, der durch eine gewisse Verstärkung (–Ki) multipliziert wird. Eine Integrationseinheit 246 integriert den multiplizierten Wert. Eine Additionseinheit 247 addiert zu dem integrierten Wert die minimale Brennkraftmaschinenausgabe D220, die durch die Berechnung durch den Berechnungsblock für eine minimale Brennkraftmaschinenausgabe 120 erhalten wird. Eine Minimalwertauswahleinheit (MIN Auswahl) 248 gibt einen minimalen Wert zwischen dem addierten Wert und der maximalen Brennkraftmaschinenausgabe D230, die durch die Berechnung durch dem Berechnungsblock für eine maximale Brennkraftmaschinenausgabe 130 erhalten wird, als die Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 aus. Die Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 wird als der Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswert der Brennkraftmaschinensteuerungsanweisung verwendet, wie in 5 dargestellt ist. Die Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 zeigt die Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve EL an, die in 3 oder 4 dargestellt ist. Der Berechnungsblock für eine tatsächliche Brennkraftmaschinenausgabe 242 führt eine Berechnung mittels der nachstehenden Gleichung: Tatsächliche Brennkraftmaschinenausgabe (kW) = 2π ÷ 60 × Brennkraftmaschinendrehzahl × Brennkraftmaschinendrehmoment ÷ 1000 auf der Grundlage einer Kraftstoffeinspritzmenge und einer Brennkraftmaschinendrehzahl, die durch das Brennkraftmaschinensteuerungsgerät 30 angewiesen werden, des Brennkraftmaschinendrehmoments D106, das aus einer Lufttemperatur und dergleichen abgeschätzt wird, und der Brennkraftmaschinendrehzahl D107 aus, die durch einen nicht dargestellten Drehzahlsensor erfasst wird, und erhält somit die tatsächliche Brennkraftmaschinenausgabe.
  • 10 ist ein ausführlicher Steuerungsablauf eines Berechnungsblocks für eine minimale Übereinstimmungsdrehzahl 150. Wie in 10 dargestellt ist, berechnet der Berechnungsblock für eine minimale Übereinstimmungsdrehzahl 150 eine minimale Übereinstimmungsdrehzahl D150, die eine Brennkraftmaschinendrehzahl ist, die das Minimum ist, das bei einem Arbeitsvorgang (Arbeit) zu erhöhen ist. Mit Bezug auf die minimale Übereinstimmungsdrehzahl D150 werden Werte, die Hebelwertsignale D100 sind, die durch eine Hebelwert-/Minimalübereinstimmungsdrehzahl-Umwandlungstabelle 251 umgewandelt werden, als Vorschläge der minimalen Übereinstimmungsdrehzahl D150 festgelegt und werden jeweils zu einer Maximalwertauswahleinheit (MAX Auswahl) 255 ausgegeben.
  • Andererseits wandelt ähnlich wie die Sollübereinstimmungsdrehzahl np1 eine Nichtlastdrehzahl/Übereinstimmungsdrehzahl-Umwandlungstabelle 252 die maximale Nichtlastdrehzahl D210 (np2), die durch den Berechnungsblock für eine maximale Nichtlastdrehzahl 110 erhalten wird, um und gibt diese aus und legt als eine Übereinstimmungsdrehzahl np2' eine Brennkraftmaschinendrehzahl in einem Schnittpunkt der Abnahmelinie DL und der Sollübereinstimmungsroute ML fest, die sich bei der maximalen Nichtlastdrehzahl np2 schneiden (siehe 14). Des Weiteren wird eine niedrige Verlagerungsdrehzahl von der Übereinstimmungsdrehzahl np2' subtrahiert und wird der Wert, der als ein Ergebnis erhalten wird, als der Vorschlagswert der minimalen Übereinstimmungsdrehzahl D150 zu der Maximalwertauswahleinheit MAX-Auswahl 255 ausgegeben. Die Signifikanz der Verwendung einer niedrigen Verlagerungsdrehzahl und der Stärke dieses Werts sind nachstehend beschrieben.
  • Des Weiteren wandelt eine Schwenkgeschwindigkeit/Minimalübereinstimmungsdrehzahl-Umwandlungstabelle 250 eine Schwenkgeschwindigkeit D101 als den Vorschlagswert der minimalen Übereinstimmungsdrehzahl D150 um, um zu der Maximalwertauswahleinheit 255 ausgegeben zu werden. Die Schwenkgeschwindigkeit D103 ist ein Wert, bei der die Schwenkdrehzahl (Geschwindigkeit) des Schwenkhydraulikmotors 31 von 2 durch einen Drehzahlsensor wie z. B. einem Drehgeber oder einem Drehmelder erfasst wird. Die Schwenkgeschwindigkeit/Übereinstimmungsdrehzahl-Umwandlungstabelle 250 erhöht die minimale Übereinstimmungsdrehzahl, wenn die Schwenkgeschwindigkeit D101 null ist, wie in 10 dargestellt ist, und wandelt die Schwenkgeschwindigkeit D101 mit einer Charakteristik um, dass sich die minimale Übereinstimmungsdrehzahl bei einer Erhöhung der Schwenkgeschwindigkeit D101 reduziert. Die Maximalwertauswahleinheit 255 wählt einen maximalen Wert von diesen minimalen Übereinstimmungsdrehzahlen aus und gibt den maximalen Wert als die minimale Übereinstimmungsdrehzahl D150 aus.
  • In dem Ausführungsbeispiel erhöht sich, wenn die Last freigegeben wird, die Brennkraftmaschinendrehzahl maximal bis auf die maximale Nichtlastdrehzahl np2 und, wenn eine ausreichende Last aufgebracht wird, wird die Brennkraftmaschinendrehzahl auf die Sollübereinstimmungsdrehzahl np1 reduziert. In diesem Fall schwankt die Brennkraftmaschinendrehzahl außerordentlich gemäß der Stärke der Last. Der Benutzer des Baggers 1 kann diese große Schwankung der Brennkraftmaschinendrehzahl als ein unkomfortables Gefühl (Gefühl, das es an Leistung mangelt) wahrnehmen, so dass der Benutzer meint, dass der Bagger 1 seine Leistung nicht ausüben kann. Daher wird, wie in 14 dargestellt ist, eine niedrige Verlagerungsdrehzahl verwendet, um den Bereich der Schwankungen der Brennkraftmaschinendrehzahl gemäß der Stärke der niedrigen Verlagerungsdrehzahl, die festgelegt ist, zu ändern; demgemäß ist es möglich, das unkomfortable Gefühl zu beseitigen. In anderen Worten wird, wenn die niedrige Verlagerungsdrehzahl reduziert wird, der Bereich der Schwankungen der Brennkraftmaschinendrehzahl verkleinert und, wenn die niedrige Verlagerungsdrehzahl erhöht wird, wird der Bereich der Schwankungen der Brennkraftmaschinendrehzahl vergrößert. Das unkomfortable Gefühl des Bedieners variiert abhängig von dem Betriebszustand des Baggers 1 wie z. B. gemäß einem Zustand, in dem die obere Struktur 5 verschwenkt (gedreht) wird oder in dem das Arbeitsgerät 3 eine Arbeit zum Ausbaggern ausführt, selbst wenn die Bereiche der Schwankungen der Brennkraftmaschinendrehzahl gleich sind. Es ist für den Benutzer unwahrscheinlicher, dass er einen Mangel an Leistung in dem Zustand erfährt, in dem die obere Struktur 5 verschwenkt (gedreht) wird, als in dem Zustand, in dem das Arbeitsgerät 3 eine Arbeit zum Ausbaggern ausführt, selbst wenn sich die Brennkraftmaschinendrehzahl ein wenig verringert. Demgemäß gibt es kein Problem beim Festlegen einer Brennkraftmaschinendrehzahl zum weiteren Reduzieren in einem Zustand, in dem die obere Struktur 5 verschwenkt wird, als in dem Zustand, in dem das Arbeitsgerät 3 eine Arbeit zum Ausbaggern ausführt. In diesem Fall wird die Brennkraftmaschinendrehzahl reduziert; demgemäß verbessert sich der Kraftstoffverbrauch. Es ist möglich, den Bereich der Schwankungen der Brennkraftmaschinendrehzahl in Übereinstimmung mit keiner Einschränkung auf ein Verschwenken sondern mit dem Betrieb eines weiteren Stellglieds auf ähnliche Weise festzulegen.
  • Nachstehend ist das Drehmomentdiagramm, das in 14 dargestellt ist, ergänzend beschrieben. HP1 bis HP5, die in dem Diagramm von 14 dargestellt sind, korrespondieren zu der Linie mit äquivalenter Leistung 3, die in 28 dargestellt ist. ps gibt die Einheit der Leistung (ps) wieder. Die Leistung erhöht sich mit einem progressiven Schalten von HP1 bis HP5. Die fünf Kurven sind beispielhaft dargestellt. Eine Kurve mit äquivalenter Leistung (Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve) EL wird erhalten und abhängig von einem Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswert, der erhalten wird, festgelegt. Infolgedessen gibt es eine unendliche Anzahl von Kurven mit äquivalenter Leistung (Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurven) EL, die nicht auf fünf Kurven von HP1 bis HP5 beschränkt sind, und wird eine Auswahl aus diesen gemacht. 14 stellt einen Fall dar, in dem die Kurve mit äquivalenter Leistung (Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve) EL, bei der eine Leistung zwischen HP3 ps und HP4 ps fällt, erhalten wird und festgelegt ist.
  • 11 ist ein ausführlicher Steuerungsablauf eines Sollübereinstimmungsdrehzahlberechnungsblocks 160. Wie in 11 dargestellt ist, berechnet der Sollübereinstimmungsdrehzahlberechnungsblock 160 die Sollübereinstimmungsdrehzahl np1 (D260), die in 3 dargestellt ist. Die Sollübereinstimmungsdrehzahl D260 ist eine Brennkraftmaschinendrehzahl, die die Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 (Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve EL) mit der Sollübereinstimmungsroute ML schneidet. Die Sollübereinstimmungsroute ML ist so festgelegt, dass sie durch einen Punkt mit gutem spezifischer Kraftstoffverbrauch hindurch tritt, wenn die Brennkraftmaschine 17 mit einer gewissen Brennkraftmaschinenausgabe (Brennkraftmaschinenleistung) betrieben wird. Daher ist es bevorzugt, dass die Sollübereinstimmungsdrehzahl D260 in einem Schnittpunkt mit der Sollübereinstimmungsausgabe D240 auf der Sollübereinstimmungsroute ML bestimmt wird. Folglich empfängt eine Sollbrennkraftmaschinenausgabe/Sollübereinstimmungsdrehzahl-Umwandlungstabelle 260 die Eingabe der Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 (Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve EL), die durch den Sollbrennkraftmaschinenausgabeberechnungsblock 140 erhalten wird, erhält eine Sollübereinstimmungsdrehzahl in einem Schnittpunkt der Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 (Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve EL) und der Sollübereinstimmungsroute ML und gibt die Sollübereinstimmungsdrehzahl zu einer Maximalwertauswahleinheit (MAX-Auswahl) 261 aus.
  • Jedoch wird gemäß der Berechnung, die durch den Berechnungsblock für eine minimale Übereinstimmungsdrehzahl 150 ausgeführt wird, der in 10 dargestellt ist, wenn der Bereich der Schwankungen der Brennkraftmaschinendrehzahl verkleinert wird, die minimale Übereinstimmungsdrehzahl D150 höher als die Übereinstimmungsdrehzahl, die durch die Sollbrennkraftmaschinenausgabe/Sollübereinstimmungsdrehzahl-Umwandlungstabelle 260 erhalten wird. Folglich vergleicht die Maximalwertauswahleinheit (MAX-Auswahl) 261 die minimale Übereinstimmungsdrehzahl D150 mit der Übereinstimmungsdrehzahl, die von der Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 erhalten wird, und wählt einen maximalen Wert aus, der als ein Vorschlagswert der Sollübereinstimmungsdrehzahl D260 festgelegt wird. Demgemäß wird eine untere Grenze der Sollübereinstimmungsdrehzahl begrenzt. In 14 tritt, wenn die Niedrigverlagerungsdrehzahl niedrig ist, eine Abweichung von der Sollübereinstimmungsroute ML auf. Jedoch ist der Sollübereinstimmungspunkt nicht auf MP1 sondern auf MP1' festgelegt und wird die Sollübereinstimmungsdrehzahl D260 nicht MP1 sondern MP1'. Des Weiteren wird ähnlich wie die maximale Nichtlastdrehzahl D210, die durch den Berechnungsblock für eine maximale Nichtlastdrehzahl 110 erhalten wird, eine obere Grenze der Sollübereinstimmungsdrehzahl D260 ferner durch den festgelegten Wert der Kraftstoffeinstellungsvorrichtung 28 (Drosselklappenvorrichtung D102) begrenzt. In anderen Worten empfängt eine Drosselklappenvorrichtung/Sollübereinstimmungsdrehzahl-Umwandlungstabelle 262 die Eingabe des festgelegten Werts der Kraftstoffeinstellungsvorrichtung 28 (Drosselklappenvorrichtung D102) und gibt einen Vorschlagswert der Sollübereinstimmungsdrehzahl D260 aus, die in eine Übereinstimmungsdrehzahl in einem Schnittpunkt einer Abnahmelinie korrespondierend zu dem festgelegten Wert der Kraftstoffeinstellungsvorrichtung 28 (Drosselklappenvorrichtung D102) (Abnahmelinie, die von einer Brennkraftmaschinendrehzahl korrespondierend zu dem festgelegten Wert der Kraftstoffeinstellungsvorrichtung 28 (Drosselklappenvorrichtung D102) in dem Drehmomentdiagramm subtrahiert werden kann) und der Sollübereinstimmungsroute ML umgewandelt wird. Der ausgegebene Vorschlagswert der Sollübereinstimmungsdrehzahl D260 wird durch eine Minimalwertauswahleinheit (MIN Auswahl) 263 mit dem Vorschlagswert der Sollübereinstimmungsdrehzahl D260 verglichen, die durch die Maximalwertauswahleinheit 261 ausgewählt wird. Ein minimaler Wert wird ausgewählt, um die endgültige Sollübereinstimmungsdrehzahl D260 auszugeben.
  • 12 ist ein ausführlicher Steuerungsablauf eines Brennkraftmaschinenanweisungswertberechnungsblocks 170. Eine nachstehende Beschreibung bezieht sich auf das Drehmomentdiagramm, das in 4 dargestellt ist. Wie in 12 dargestellt ist, berechnet der Brennkraftmaschinendrehzahlanweisungswertberechnungsblock 170 auf der Grundlage der Pumpenförderleistungen D110 und D111 die auf der Grundlage der Taumelscheibenwinkel erhalten werden, die durch die Taumelscheibenwinkelsensoren 18a der zwei Hydraulikpumpen 18 erfasst werden, eine Durchschnittspumpenförderleistung, bei der eine Durchschnittseinheit 270 einen Durchschnitt der Pumpenförderleistungen D110 und D111 ermittelt. Ein Brennkraftmaschinendrehzahlanweisungsauswahlblock 272 erhält einen Brennkraftmaschinendrehzahlanweisungswert D270 (maximale Nichtlastdrehzahl np2) in Übereinstimmung mit der Stärke der Durchschnittspumpenförderleistung. In anderen Worten versucht, wenn die Durchschnittspumpenförderleistung größer ist als ein gewisser festgelegter Wert (Grenzwert), der Brennkraftmaschinendrehzahlanweisungsauswahlblock 272, den Brennkraftmaschinendrehzahlanweisungswert D270 nahe an der maximalen Nichtlastdrehzahl np2 (D210) zu bringen. Kurz gesagt wird die Brennkraftmaschinendrehzahl erhöht. Andererseits wird, wenn die Durchschnittspumpenförderleistung kleiner wird als der gewisse festgelegte Wert, es versucht, den Brennkraftmaschinendrehzahlanweisungswert D270 nahe an eine Brennkraftmaschinendrehzahl nm1 zu bringen, die nachstehend beschrieben ist, in anderen Worten wird die Brennkraftmaschinendrehzahl reduziert. Unter der Annahme, dass eine Brennkraftmaschine korrespondierend zu einer Position, in der ein Brennkraftmaschinendrehmoment von einem Schnittpunkt der Sollübereinstimmungsdrehzahl np1 (D260) und dem Drehmoment in dem Sollübereinstimmungspunkt MP1 in Richtung null entlang der Abnahmelinie als eine Nichtlastdrehzahl np1a gebracht werden, wird die Brennkraftmaschinendrehzahl nm1 als ein Wert erhalten, bei dem ein unterer Grenzdrehzahlverlagerungswert Δnm zu der Nichtlastdrehzahl np1a hinzugefügt wird. Eine Umwandlung zu einer Nichtlastdrehzahl korrespondierend zu der Sollübereinstimmungsdrehzahl D260 wird durch eine Übereinstimmungsdrehzahl/Nichtlastdrehzahl-Umwandlungstabelle 271 ausgeführt. Daher wird der Brennkraftmaschinendrehzahlanweisungswert 270 zwischen der minimalen Nichtlastdrehzahl nm1 und der maximalen Nichtlastdrehzahl np2 abhängig von dem Zustand der Pumpenförderleistung bestimmt. Der untere Grenzverlagerungswert Δnm ist ein voreingestellter Wert und wird in dem Speicher des Brennkraftmaschinensteuerungsgeräts 30 gespeichert.
  • Genauer erläutert wird der Brennkraftmaschinendrehzahlanweisungswert D270 nahe an die maximale Nichtlastdrehzahl np2 gebracht, wenn die Durchschnittspumpenförderleistung größer ist als ein gewisser festgelegter Wert q_com1, und wird nahe an einen Wert gebracht, der mittels der nachstehenden halten wird, wenn die Durchschnittspumpenförderleistung kleiner ist als der gewisse festgelegte Wert q_com1.
  • Brennkraftmaschinenanweisungswert D270 = Drehzahl np1a, bei der die Sollübereinstimmungsdrehzahl np1 zu einer Nichtlastdrehzahl umgewandelt wird + unterer Grenzdrehzahlverlagerungswert Δnm
  • Es ist möglich, die Abnahmelinie mit dem Brennkraftmaschinendrehzahlanweisungswert D270 zu steuern, der auf diese Weise erhalten wird, und, wenn die Pumpenförderleistung nicht voll ist (wenn die Durchschnittspumpenförderleistung kleiner ist als der gewisse festgelegte Wert), ist es möglich, die Brennkraftmaschinendrehzahl zu reduzieren (die Brennkraftmaschinendrehzahl auf nm1 zu reduzieren (minimale Nichtlastdrehzahl)), wie in 4 dargestellt ist, und es ist möglich, einen Kraftstoffverbrauch zu verringern und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Der festgelegte Wert q_com1 ist ein voreingestellter Wert und ist in dem Speicher des Pumpensteuerungsgeräts 33 gespeichert. Mit Bezug auf den festgelegten Wert q_com1 kann eine Brennkraftmaschinendrehzahlerhöhungsseite und eine Brennkraftmaschinendrehzahlreduktionsseite aufgeteilt werden, um zwei verschieden festgelegte Werte vorzusehen und um einen Bereich vorzusehen, in dem sich die Brennkraftmaschinendrehzahl nicht ändert.
  • 13 ist ein ausführlicher Steuerungsablauf eines Pumpenaufnahmedrehmomentanweisungswertberechnungsblocks 180. Wie in 13 dargestellt ist, erhält der Pumpenaufnahmedrehmomentanweisungswertberechnungsblock 180 einen Pumpenaufnahmedrehmomentanweisungswert D280 mittels einer derzeitigen Brennkraftmaschinendrehzahl D107, der Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 und der Sollübereinstimmungsdrehzahl D260. Ein Lüfterleistungsberechnungsblock 280 berechnet eine Lüfterleistung mittels der Brennkraftmaschinendrehzahl D107. Die Lüfterleistung wird mittels der vorstehend erwähnten Formel erhalten. Eine Subtraktionseinheit 281 gibt in einen Sollpumpenübereinstimmungsdrehzahl und Drehmomentberechnungsblock 282 eine Ausgabe (Sollaufnahmeleistung) ein, die die erhaltene Lüfterleistung von der Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 subtrahiert, die durch den Sollbrennkraftmaschinenausgabeberechnungsblock 140 erhalten wird. Die Sollübereinstimmungsdrehzahl D260, die durch den Sollübereinstimmungsdrehzahlberechnungsblock 160 erhalten wird, wird des Weiteren in den Sollpumpenübereinstimmungsdrehzahl und Drehmomentberechnungsblock 282 eingegeben. Die Sollübereinstimmungsdrehzahl D260 wird als eine Sollübereinstimmungsdrehzahl der Hydraulikpumpe 18 (Sollpumpenübereinstimmungsdrehzahl) festgelegt. Der Sollpumpenübereinstimmungsdrehzahl und Drehmomentberechnungsblock 282 führt eine Berechnung aus, wie in der nachstehenden Gleichung angezeigt ist: Sollpumpenübereinstimmungsdrehmoment = (60 × 1000 × (Sollbrennkraftmaschinenausgabe – Lüfterleistung)/(2π × Sollübereinstimmungsdrehzahl)
  • Das erhaltene Sollpumpenübereinstimmungsdrehmoment wird zu einem Pumpenaufnahmedrehmomentberechnungsblock 283 ausgegeben.
  • Das Sollpumpenübereinstimmungsdrehmoment, das von dem Sollpumpenübereinstimmungsdrehzahl und Berechnungsblock 282 ausgegeben wird, die Brennkraftmaschinendrehzahl D107, die durch den Drehzahlsensor erfasst wird, und die Sollübereinstimmungsdrehzahl D260 werden in den Pumpenaufnahmedrehmomentberechnungsblock 283 eingegeben. In dem Pumpenaufnahmedrehmomentberechnungsblock 283 wird eine Berechnung ausgeführt, wie in der nachstehenden Gleichung angezeigt ist, und wird der Pumpenaufnahmedrehmomentwert D280, der das Berechnungsergebnis ist, ausgegeben. Pumpenaufnahmedrehmoment = Sollpumpenübereinstimmungsdrehmoment – Kp × (Sollübereinstimmungsdrehzahl – Brennkraftmaschinendrehzahl)
  • Wobei hier Kp eine Steuerungsverstärkung ist.
  • Durch Ausführen eines derartigen Steuerablaufs, wie aus der vorstehenden Gleichung erkannt werden kann, erhöht sich, wenn die tatsächliche Brennkraftmaschinendrehzahl D107 größer ist als die Sollübereinstimmungsdrehzahl D260, der Pumpenaufnahmedrehmomentanweisungswert D280. Im Gegensatz dazu verringert sich, wenn die tatsächliche Brennkraftmaschinendrehzahl D107 kleiner ist als die Sollübereinstimmungsdrehzahl D260, der Pumpenaufnahmedrehmomentanweisungswert D280. Andererseits wird die Brennkraftmaschinenausgabe derart gesteuert, dass die Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 die obere Grenze ist. Als Ergebnis wird die Brennkraftmaschinendrehzahl in der Nähe der Sollübereinstimmungsdrehzahl D260 stabilisiert und wird die Brennkraftmaschine 17 angetrieben.
  • Wie nachstehend beschrieben ist, ist in dem Brennkraftmaschinendrehzahlanweisungswertberechnungsblock 170 ein minimaler Wert des Brennkraftmaschinenanweisungswerts D270 ein Wert, der durch die nachstehende Gleichung erhalten wird: Brennkraftmaschinendrehzahlanweisungswert = Drehzahl np1a, bei der die Sollübereinstimmungsdrehzahl np1 in eine Nichtlastdrehzahl umgewandelt wird + oberer Grenzdrehzahlverlagerungswert Δnm und wird die Abnahmelinie der Brennkraftmaschine auf eine hohe Drehzahl, bei der ein unterer Grenzdrehzahlverlagerungswert Δnm bei dem Minimum hinzugefügt wird, zu der Sollübereinstimmungsdrehzahl festlegt. Folglich wird gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, selbst wenn das tatsächliche Aufnahmedrehmoment der Hydraulikpumpe 18 (tatsächliches Pumpenaufnahmedrehmoment) korrespondierend zu der Pumpenaufnahmedrehmomentanweisung ein wenig Variiert, ein Übereinstimmungsvorgang in einem Bereich ausgeführt, der nicht auf die Abnahmelinie fällt. Demgemäß wird die Brennkraftmaschinenausgabe an der Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve EL begrenzt und wird die Sollbrennkraftmaschinenausgabe auf einen konstanten Wert gesteuert, selbst wenn die Übereinstimmungsdrehzahl der Brennkraftmaschine 17 ein wenig schwankt. Infolgedessen ist es möglich, die Schwankungen der Brennkraftmaschinenausgabe zu verringern, selbst wenn das tatsächliche Aufnahmedrehmoment (tatsächliche Pumpenaufnahmedrehmoment) relativ zu der Pumpenaufnahmedrehmomentanweisung variiert. Als Ergebnis ist es möglich, Variationen in dem Kraftstoffverbrauch gering zu halten und die Anforderungen an den Kraftstoffverbrauch des Baggers 1 zufrieden zu stellen. Die Spezifikation (Anforderung) des Kraftstoffverbrauchs ist z. B. eine Spezifikation (Anforderung), dass ein Kraftstoffverbrauch verglichen zu dem konventionellen Bagger um 10% reduziert werden kann.
  • In anderen Worten ist, wie in 15 dargestellt ist, ein Schnittpunkt der Pumpenaufnahmedrehmomentlinie PL und der Sollübereinstimmungsdrehzahl üblicherweise als der Sollübereinstimmungspunkt MP1 festgelegt; demgemäß variiert, wenn die fortlaufende Leistungsabfrage der Hydraulikpumpe außerordentlich variiert, die Brennkraftmaschinenausgabe demgemäß auf der Abnahmelinie TL. Als Ergebnis variiert der Kraftstoffverbrauch außerordentlich und es ist schwierig, die Spezifikationen des Kraftstoffverbrauchs für den Bagger 1 in einigen Fällen zu erfüllen. Im Gegensatz dazu ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie in 16 dargestellt ist, ein Schnittpunkt der Pumpenaufnahmedrehmomentlinie PL und der Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertlinie EL, die die Kurve mit äquivalenter Leistung ist und die obere Grenze der Brennkraftmaschinenausgabe anzeigt, als der Sollübereinstimmungspunkt MP1 festgelegt. Selbst wenn die fortlaufende Leistungsabfrage der Hydraulikpumpe außerordentlich variiert, variieren die Sollübereinstimmungspunkte MP1 entlang der Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve EL. Folglich tritt im Wesentlichen keine Variation der Brennkraftmaschinenausgabe auf und als Ergebnis gibt es im Wesentlichen keine Variation des Kraftstoffverbrauchs.
  • Bei einer konventionellen Brennkraftmaschinensteuerung verläuft, wie in 17 dargestellt ist, während einer Übergangsdauer, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl erhöht wird und die Brennkraftmaschinenausgabe zu dem Sollübereinstimmungspunkt MP1 aus einem Zustand bewegt wird, in dem die Brennkraftmaschine 17 eine Leerlaufdrehung ausführt, die Brennkraftmaschinenausgabe über die Maximalausgabedrehmomentlinie TL und die Abnahmelinie DL, die durch den Sollübereinstimmungspunkt MP1 hindurchtritt. Demgemäß ist die Brennkraftmaschineausgabe während der Übergangsdauer außerordentlich größer als die Sollbrennkraftmaschinenausgabe, wie durch einen umschlossenen Bereich A in 17 angezeigt ist. Somit verschlechtert sich der Kraftstoffverbrauch. Im Gegensatz dazu ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie in 18 dargestellt ist, der Schnittpunkt der Pumpenaufnahmedrehmomentlinie PL und der Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve EL als der Sollübereinstimmungspunkt MP1 festgelegt. Demgemäß schaltet (verlagert sicht) während der Übergangsdauer, wie durch einen umschlossenen Abschnitt A' in 18 angezeigt ist, die Brennkraftmaschinenausgabe zu dem Sollübereinstimmungspunkt MP1 entlang der Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve EL. Folglich kann selbst während der Übergangsdauer die gleiche Brennkraftmaschinenausgabe als die Sollbrennkraftmaschinenausgabe erhalten werden. Somit verbessert sich der Kraftstoffverbrauch.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • Das erste Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel, in dem die vorliegende Erfindung bei dem Bagger 1 angewandt wird, der eine Struktur hat, bei der die obere Struktur 5 mit dem Hydraulikmotor (Schwenkhydraulikmotor 31) verschwenkt (gedreht) wird und das Arbeitsgerät 3 durch die Hydraulikzylinder 14, 15 und 16 angetrieben wird. Jedoch ist ein zweites Ausführungsbeispiel ein Beispiel, in dem die vorliegende Erfindung bei dem Bagger 1 angewandt wird, der eine Struktur hat, bei der die obere Struktur 5 mit einem Elektroschwenkmotor verschwenkt (gedreht) wird. Nachstehend ist der Bagger 1 als der Hybridbagger 1 beschrieben. Wenn es nachstehend nicht anders beschrieben ist, weisen das zweite Ausführungsbeispiel und das erste Ausführungsbeispiel dieselben Gestaltungen auf.
  • Der Hybridbagger 1 hat dieselben Hauptgestaltungen wie z. B. die obere Struktur 5, das Fahrwerk 4 und das Arbeitsgerät 3 verglichen zu dem Bagger 1, der in dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Jedoch ist in dem Hybridbagger 1 wie in 19 dargestellt ist, die Ausgabewelle der Brennkraftmaschine 17 mechanisch mit einem Generator 19 zusätzlich zu der Hydraulikpumpe 18 gekoppelt und werden die Hydraulikpumpe 18 und der Generator 19 durch einen Antrieb der Brennkraftmaschine 17 angetrieben. Der Generator 19 kann mechanisch direkt mit der Ausgabewelle der Brennkraftmaschine 17 gekoppelt sein oder kann durch Drehen über eine Übertragungseinrichtung wie z. B. einen Gurt und eine Kette, die an der Ausgabewelle der Brennkraftmaschine 17 angebracht sind, angetrieben werden. Des Weiteren kann ein elektrisch angetriebener Schwenkmotor 24 anstelle des Schwenkhydraulikmotors 31 verwendet werden, der ein Hydraulikmotor eines Hydraulikantriebssystems ist. Einhergehend damit sind ein Kondensator 22 und ein Inverter 23 als ein elektrisches Antriebssystem vorgesehen. Ein elektrischer Strom (elektrische Leistung), der (die) durch den Generator 19 erzeugt wird, oder ein elektrischer Strom (elektrische Leistung), der (die) von dem Kondensator 22 abgegeben wird, wird zu dem Schwenkmotor 24 über ein Stromkabel zugeführt, um die obere Struktur 5 zu verschwenken (drehen). In anderen Worten wird der Schwenkmotor 24 aufgrund einer Stromzufuhr durch einen elektrischen Strom, der von dem Generator 19 zugeführt wird (von diesem erzeugt wird) oder durch einen elektrischen Strom, der von dem Kondensator 22 zugeführt wird (von diesem abgegeben wird), angetrieben und gedreht. Der Schwenkmotor 24 versorgt (lädt) den Kondensator 22 mit elektrischem Strom aufgrund eines regenerativen Betriebs während einer Drehzahlreduktion bei einem Verschwenken. Zum Beispiel wird ein SR-Motor (geschalteter Reluktanzmotor) als der Generator 19 verwendet. Der Generator 19 ist mechanisch mit der Ausgabewelle der Brennkraftmaschine 17 gekoppelt. Eine Rotorwelle des Generators 19 wird durch den Antrieb der Brennkraftmaschine 17 gedreht. Zum Beispiel wird ein elektrischer Doppelschichtkondensator als der Kondensator 22 verwendet. Eine Nickel-Metallhydrid-Batterie oder Lithiumionen-Batterie kann anstelle des Kondensators 22 verwendet werden. Der Schwenkmotor 24 ist mit einem Drehzahlsensor 25 vorgesehen, der die Drehzahl des Schwenkmotors 24 erfasst und sie in ein elektrisches Signal umwandelt und das elektrische Signal zu einem Hybridsteuerungsgerät 23a ausgibt, das in dem Inverter 23 vorgesehen ist. Zum Beispiel wird ein Innenpermanentmagnetsynchronmotor als der Schwenkmotor 24 verwendet. Zum Beispiel wird ein Drehmelder oder Drehgeber als der Drehzahlsensor 25 verwendet. Das Hybridsteuerungsgerät 23a weist eine CPU (Arithmetikeinheit wie z. B. einen numerischen Datenprozessor), einen Speicher (Speichervorrichtung) und dergleichen auf. Das Hybridsteuerungsgerät 23a empfängt Signale von erfassten Werten durch Thermistoren und Temperatursensoren wie z. B. Thermoelementen, die an dem Generator 19, dem Schwenkmotor 24, dem Kondensator 22 und dem Inverter 23 vorgesehen sind, handhabt eine außerordentliche Erhöhung der Temperatur jeder Vorrichtung wie z. B. des Kondensators 22 sowie führt eine Lade/Entladesteuerung des Kondensators 22, eine Leistungserzeugungs-/Brennkraftmaschinenunterstützungssteuerung durch den Generator 19 und eine Leistungssteuerung und regenerative Steuerung des Schwenkmotors 24 aus.
  • Die Brennkraftmaschinensteuerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen dieselbe wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel und nachstehend sind die unterschiedlichen Steuerungspunkte beschrieben. 20 stellt den gesamten Steuerungsablauf der Brennkraftmaschinensteuerung des Hybridbaggers 1 dar. Punkte, die von dem gesamten Steuerungsablauf, der in 5 dargestellt ist, verschieden sind, sind eine Schwenkmotordrehzahl D301 und ein Schwenkmotordrehmoment D302 des Schwenkmotors 24, die als Eingabeparameter anstelle der Schwenkgeschwindigkeit D101 des Schwenkhydraulikmotors 31 festgelegt werden, und des Weiteren eine Generatorausgabe D303, die als ein Eingabeparameter hinzugefügt wird. Die Schwenkmotordrehzahl D301 des Schwenkmotors 24 wird in den Berechnungsblock für eine maximale Nichtlastdrehzahl 110 und in den Berechnungsblock für die maximale Brennkraftmaschinenausgabe 130 zusätzlich zu dem Berechnungsblock für eine minimale Übereinstimmungsdrehzahl 150 eingegeben. Das Schwenkmotordrehmoment D302 wird in den Berechnungsblock für eine maximale Brennkraftmaschinenausgabe 130 eingegeben. Des Weiteren wird die Generatorausgabe D303 in den Berechnungsblock für eine maximale Brennkraftmaschinenausgabe 130, den Berechnungsblock für eine minimale Übereinstimmungsdrehzahl 150, den Sollübereinstimmungsdrehzahlberechnungsblock 160 und den Pumpenaufnahmedrehmomentanweisungswertberechnungsblock 180 eingegeben.
  • 21 stellt einen Steuerungsablauf des Berechnungsblocks für eine maximale Nichtlastdrehzahl 110 in einem zweiten Ausführungsbeispiel dar, der zu 6 korrespondiert. Der Hybridbagger 1, der mit dem elektrisch angetriebenen Schwenkmotor 24 ausgestattet ist, erfordert keinen Hydraulikdruck als eine Antriebsquelle für ein Verschwenken (Drehen). Folglich kann bei dem Hydrauliköl, das von der Hydraulikpumpe 18 abgegeben wird, die Abgabeströmungsrate des Hydrauliköls von der Hydraulikpumpe 18, die für den Antrieb zum Verschwenken (Drehen) dient, reduziert werden. Daher subtrahiert eine Subtraktionseinheit 311 ein Nichtlastdrehzahlreduktionsausmaß, das durch eine Schwenkmotordrehzahl/Nichtlastdrehzahlreduktionsausmaß-Umwandlungstabelle 310 erhalten wird, von der Schwenkmotordrehzahl D301, und eine Nichtlastdrehzahl, die durch die Drosselklappenvorrichtung/Nichtlastdrehzahl-Umwandlungstabelle 213 erhalten wird, von dem festgelegten Wert der Kraftstoffeinstellungsvorrichtung 28 (Drosselklappenvorrichtung D102). Die erhaltene Drehzahl wird als ein Vorschlagswert der maximalen Nichtlastdrehzahl D210 festgelegt. Eine Maximalwertauswahleinheit (MAX Auswahl) 313 wählt einen maximalen Wert in Bezug auf einen Nullwert 312 aus, um einen Zustand zu verhindern, in dem eine maximale Nichtlastdrehzahl ein negativer Wert als Ergebnis wird, dass das Nichtlastdrehzahlreduktionsausmaß größer ist als die maximale Nichtlastdrehzahl, die von dem festgelegten Wert der Kraftstoffeinstellungsvorrichtung 28 (Drosselklappenvorrichtung D102) erhalten wird, und ein Wert, der in die Maximalwertauswahleinheit 313 eingegeben wird, ein negativer Wert wird, und tritt durch eine Minimalwertauswahleinheit (MIN Auswahl) 314 zum Vergleichen mit einem Nichtlastdrehzahlgrenzwert hindurch, der durch den Nichtlastdrehzahlgrenzwertauswahlblock 210 ausgegeben wird. Die Maximalwertauswahleinheit 313 verhindert, dass die Minimalwertauswahleinheit 314 mit dem negativen Wert versorgt wird.
  • 22 stellt einen Steuerungsablauf des Berechnungsblocks für eine maximale Brennkraftmaschinenausgabe 130 in dem zweiten Ausführungsbeispiel dar, der zu 8 korrespondiert. In dem Berechnungsblock für eine maximale Brennkraftmaschinenausgabe 130 berechnet ein Schwenkleistungsberechnungsblock 330 eine Schwenkleistung mittels der Schwenkmotordrehzahl D301 und dem Schwenkmotordrehmoment D302 als die Eingabeparameter und berechnet ein Lüfterleistungsberechnungsblock 335 eine Lüfterleistung mittels der Brennkraftmaschinendrehzahl D107. Die Schwenkleistung und die Lüfterleistung werden zu einem Pumpenausgabegrenzwert über eine Subtraktionseinheit 331 und eine Additionseinheit 336 entsprechend hinzugefügt. Des Weiteren wird die Generatorausgabe D107 des Generators 19 zu dem Pumpenausgabegrenzwert über eine Subtraktionseinheit 334 hinzugefügt. Die Schwenkleistung kann durch Ausführen der nachstehenden Gleichung erhalten werden: Schwenkleistung (kW) = 2π ÷ 60 × Schwenkmotordrehzahl × Schwenkmotordrehmoment ÷ 1000 × Koeffizient (festgelegter Wert)
  • Eine Addition der Schwenkleistung und der Pumpenausgabegrenzwert der Generatorausgabe resultiert in einer Subtraktion, wie in 22 dargestellt ist. Der Hybridbagger 1 verwendet den Schwenkmotor 24, der durch eine Stromantriebsquelle elektrisch angetrieben wird, die von der Antriebsquelle der Brennkraftmaschine 17 verschieden ist. Demgemäß ist es erforderlich, die Schwenkleistung zu erhalten und ein Schwenkäquivalentausmaß von dem Pumpenausgabegrenzwert zu subtrahieren. Mit Bezug auf die Generatorausgabe ist, wenn der Generator 19 einen elektrischen Strom erzeugt, das positive und negative Vorzeichen eines Werts als negatives Vorzeichen definiert. Eine Minimalwertauswahleinheit 333 führt einen Vergleich in Bezug auf einen Nullwert 332 aus und der negative Wert wird von dem Pumpenausgabegrenzwert abgezogen, wodurch sich praktisch eine Addition ergibt. Wenn der Generator 19 die Ausgabe der Brennkraftmaschine 17 unterstützt, wird die Generatorausgabe ein Wert mit einem positiven Vorzeichen. Wenn der Generator 19 einen elektrischen Strom erzeugt, ist die Generatorausgabe ein negativer Wert. Daher wird, nachdem ein minimaler Wert mit Bezug auf den Nullwert 332 ausgewählt ist, die negative Generatorausgabe von der Pumpenausgabegrenze subtrahiert und wird die Generatorausgabe praktisch zu der Pumpenausgabegrenze hinzugefügt. In anderen Worten wird eine Addition nur dann ausgeführt, wenn die Generatorausgabe D303 ein negativer Wert ist. Der Generator 19 unterstützt die Brennkraftmaschine 17, um das Ansprechverhalten des Arbeitsgeräts 3 zu erhöhen, wenn es erforderlich ist, dass die Brennkraftmaschinendrehzahl von einer vorbestimmten Drehzahl auf eine höhere Drehzahl zu erhöhen ist. Jedoch führt, wenn eine Ausgabe, die gleich groß wie die zur Unterstützung für die Brennkraftmaschine 17 ist, als eine Brennkraftmaschinenausgabe in diesem Punkt entfernt wird, dies nicht zu einer Verbesserung des Ansprechverhaltens des Arbeitsgeräts 3. Daher wird, selbst wenn die Brennkraftmaschine 17 unterstützt wird, die maximale Brennkraftmaschinenausgabe nicht subtrahiert. In anderen Worten wird, selbst wenn eine positive Generatorausgabe in die Minimalwertauswahleinheit 333 eingegeben wird, der Wert „null” von der Minimalwertauswahleinheit 333 durch die Auswahl eines minimalen Werts in Bezug auf den Nullwert 332 ausgegeben. Eine maximale Brennkraftmaschinenausgabe 230 wird ohne eine Subtraktion von der Pumpenausgabegrenze erhalten.
  • 23 stellt einen Steuerungsablauf des Berechnungsblocks für eine minimale Übereinstimmungsdrehzahl 150 in dem zweiten Ausführungsbeispiel dar, der zu 10 korrespondiert. Da ein Grenzwert eines Drehmoments, das der Generator 19 maximal erzeugen kann (maximales Generatordrehmoment), festgelegt ist, ist es erforderlich, eine Brennkraftmaschinendrehzahl zu erhöhen, um einen elektrischen Strom bei der Ausgabe, die groß ist, in einem gewissen Ausmaß zu erzeugen. Folglich wird eine Generatorausgabe/Übereinstimmungsdrehzahl-Umwandlungstabelle 351 verwendet, um die Brennkraftmaschinendrehzahl zu erhalten, bei der es erforderlich ist, diese bei dem Minimum zu erhöhen, von der Stärke der Generatorausgabe, die zu jeder Zeit erforderlich ist. Die erhaltene Brennkraftmaschinendrehzahl wird zu einer Maximalwertauswahleinheit (MAX Auswahl) 352 als ein Vorschlagswert der minimalen Übereinstimmungsdrehzahl D150 ausgegeben. Ein Gate 350, das in einem späteren Abschnitt der Generatorausgabe D303 angeordnet ist, ist vorgesehen, um die Generatorausgabe D303 in einen positiven Wert umzuwandeln, da die Generatorausgabe 303 negativ ist.
  • 24 stellt einen Steuerungsablauf des Sollübereinstimmungsdrehzahlberechnungsblocks 130 in einem zweiten Ausführungsbeispiel dar, der zu 11 korrespondiert. Zunächst ist die Sollübereinstimmungsdrehzahl D260 grundsätzlich eine Drehzahl in einem Schnittpunkt der Sollbrennkraftmaschinenausgabe und der Sollübereinstimmungsroute ML. Jedoch ist die maximale Brennkraftmaschinenausgabe D230 ein Wert, bei dem die Lüfterleistung und die Generatorleistung zu dem Pumpenausgabegrenzwert hinzugefügt werden, wie in 22 dargestellt ist, um die Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 mittels der maximalen Brennkraftmaschinenausgabe D230 zu bestimmen, wie in 9 dargestellt ist. Des Weiteren wird, wie in 24 dargestellt ist, die Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 in den Sollübereinstimmungsdrehzahlberechnungsblock 160 eingegeben, um die Sollübereinstimmungsdrehzahl D260 zu bestimmen. Jedoch variiert der Wert der Sollübereinstimmungsdrehzahl D260 gemäß der Generatorausgabe D303, die von dem Generator 19 angefordert wird.
  • Wenn der Generator 19 einen elektrischen Strom (elektrische Leistung) mit einem kleinen Leistungserzeugungsdrehmoment erzeugt, ist der Wirkungsgrad nicht gut. Folglich wird, wenn der Generator 19 einen elektrischen Strom erzeugt, eine Steuerung ausgeführt, um einen elektrischen Strom mit einem minimalen voreingestellten Leistungserzeugungsdrehmoment oder höher zu erzeugen. Als Ergebnis wird bei einem Umschalten von einem Zustand, in dem der Generator 19 einen elektrischen Strom nicht erzeugt (Leistungserzeugung AUS), zu einem Zustand, in dem ein elektrischer Strom erzeugt wird (Leistungserzeugung EIN), ein EIN-Schalten und ein AUS-Schalten der Leistungserzeugung bei einem minimalen Leistungserzeugungsdrehmoment als die Grenze bewirkt. Demgemäß ändert sich die Generatorausgabe diskontinuierlich. Kurz gesagt wird ein Übereinstimmungspunkt in dem Schnittpunkt der Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 und der Sollübereinstimmungsroute ML bestimmt; demgemäß schwankt die Sollübereinstimmungsdrehzahl D260 außerordentlich aufgrund des Umschaltens der Leistungserzeugung EIN/AUS in Übereinstimmung mit den diskontinuierlichen Veränderungen der Generatorausgabe D303.
  • Folglich bewirkt, wenn ein Berechnungsblock für eine minimale Leistungserzeugungsausgabe 362 die Brennkraftmaschinendrehzahl D107 verwendet, um die nachstehende Gleichung auszuführen: Minimale Leistungserzeugungsausgabe (kW) = 2π ÷ 60 × Brennkraftmaschinendrehzahl × minimales Leistungserzeugungsdrehmoment (festgelegter Wert, dessen Wert negativ ist) ÷ 1000, und eine minimale Leistungserzeugungsausgabe erhält und die angeforderte Leistungsausgabe kleiner ist als die erhaltene minimale Leistungserzeugungsausgabe, der Sollübereinstimmungsdrehzahlberechnungsblock 160, dass eine Additionseinheit 365 zu der Sollbrennkraftmaschinenausgabe eine Ausgabe hinzufügt, die gleich wie ein Fehlbetrag der minimalen Leistungserzeugungsausgabe ist, verwendet er die addierte Sollbrennkraftmaschinenausgabe zum Ausführen einer Berechnung als einen Vorschlagswert der Sollübereinstimmungsdrehzahl mit der Sollbrennkraftmaschinenausgabe/Sollübereinstimmungsdrehzahlumwandlungstabelle 260 und verhindert er Schwankungen der Drehzahl, die durch die Leistungserzeugung EIN/AUS verursacht werden. Eine Minimalwertauswahleinheit (MIN Auswahl) 361 in einem späteren Abschnitt der Generatorausgabe D303 führt einen Vergleich mit dem Nullwert 360 durch, um einen Wert „null” auszugeben, wenn es keine angeforderte Generatorausgabe gibt (wie z. B. wenn die Ausgabe der Brennkraftmaschine 17 unterstützt wird). Daher wird nichts zu der Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 hinzugefügt. Des Weiteren gibt es mit Bezug auf die Maximalwertauswahleinheit (MAX Auswahl) 364, wenn die angeforderte Generatorausgabe gleich wie die minimale Leistungserzeugungsausgabe oder größer ist, keinen Fehlbetrag der minimalen Leistungserzeugungsausgabe. Demgemäß ist eine Addition zu der Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 nicht erforderlich. Infolgedessen wird ein negativer Wert in die Maximalwertauswahleinheit 364 eingegeben, wird null, der ein maximaler Wert ist, im Vergleich zu einem Nullwert 363 ausgewählt und gibt die Maximalwertauswahleinheit 364 null aus.
  • 25 stellt einen Steuerungsablauf des Pumpenaufnahmedrehmomentanweisungswertberechnungsblock 180 in dem zweiten Ausführungsbeispiel dar, der zu 13 korrespondiert. In diesem Fall wird eine Ausgabe, bei der nicht nur die Lüfterleistung sondern auch die Generatorausgabe D303 von der Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 (Sollpumpenaufnahmeleistung) subtrahiert wird, zu dem Sollpumpenübereinstimmungsdrehzahl und Drehmomentberechnungsblock 282 ausgegeben. Ein Vorzeichen des Werts der angeforderten Generatorausgabe ist negativ. Demgemäß wird ein minimaler Wert durch eine Minimalwertauswahleinheit (MIN Auswahl) 381 im Vergleich zu einem Nullwert 380 ausgewählt und wird der ausgewählte Wert durch eine Berechnungseinheit 382 zu der Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 hinzugefügt, woraus es sich praktisch ergibt, dass die Generatorausgabe D303 von der Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 subtrahiert wird.
  • Wie in 26 dargestellt ist, ist in einem Fall der Leistungserzeugung AUS ein Schnittpunkt einer Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve ELa, die die Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 in einem Fall der Leistungserzeugung AUS wiedergibt, und der Sollübereinstimmungsroute ML ein Sollübereinstimmungspunkt Ma und ist in diesem Punkt die Sollübereinstimmungsdrehzahl D260, die durch den Sollübereinstimmungsdrehzahlberechnungsblock 160 berechnet wird, eine Sollübereinstimmungsdrehzahl npa. Des Weiteren stellt, wenn ein elektrischer Strom mit einer minimalen Leistungserzeugungsausgabe Pm erzeugt wird, eine Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve ELb die Sollbrennkraftmaschinenausgabe D240 zum Erfüllen der minimalen Leistungserzeugungsausgabe Pm dar. Ein Schnittpunkt der Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve ELb und der Sollübereinstimmungsroute ML ist ein Sollübereinstimmungspunkt Mb, was zu einer Sollübereinstimmungsdrehzahl npa' in diesem Punkt führt.
  • Wenn die Brennkraftmaschinensteuerung, die in 24 dargestellt ist, nicht ausgeführt wird, ist die tatsächliche Leistungserzeugungsausgabe in dem Fall niedrig, in dem die Leistungserzeugung geringer ist als die minimale Leistungserzeugungsausgabe Pm. Demgemäß werden Schaltvorgänge (Verlagerungen) häufig zwischen den Schaltübereinstimmungspunkten Ma und Mb durch eine Leistungserzeugung EIN/AUS ausgeführt und ändert sich auch häufig die Sollübereinstimmungsdrehzahl in diesem Punkt. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist, wenn ein elektrischer Strom erzeugt wird, wenn die Ausgabe kleiner ist als die minimale Leistungserzeugungsausgabe Pm, die Sollübereinstimmungsdrehzahl mit npa' zu der Zeit der Leistungserzeugung AUS voreingestellt. Daher gibt es keine Schwankung bei der Sollübereinstimmungsdrehzahl aufgrund der Leistungserzeugung EIN/AUS. Der Sollübereinstimmungspunkt zu der Zeit der Leistungserzeugung AUS ist ein Schnittpunkt Ma' der Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve ELa und der Sollübereinstimmungsdrehzahl npa'. Daher wird, wenn die Brennkraftmaschinensteuerung, die in 24 dargestellt ist, nicht ausgeführt wird, bei einer Erhöhung der Generatorausgabe der Übereinstimmungspunkt von Ma über Mb zu Mc verlagert. Jedoch wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Übereinstimmungspunkt von Ma' über Mb bis Mc bei einer Erhöhung der Generatorausgabe verlagert und es gibt keine Schwankung der Sollübereinstimmungsdrehzahl in einem Fall der Generatorausgabe in diesem Ausmaß, bei dem eine Leistungserzeugung zwischen EIN und AUS umgeschaltet wird. Als Ergebnis tritt für den Benutzer des Hybridbaggers 1 ein unkomfortables Gefühl nicht auf.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Bagger, Hybridbagger
    2
    Fahrzeugbasismaschine
    3
    Arbeitsgerät
    4
    Fahrwerk
    5
    obere Struktur
    11
    Ausleger
    12
    Arm
    13
    Schaufel
    14
    Auslegerzylinder
    15
    Armzylinder
    16
    Schaufelzylinder
    17
    Brennkraftmaschine
    18
    Hydraulikpumpe
    18a
    Taumelscheibenwinkelsensor
    19
    Generator
    20
    Steuerungsventil
    20a
    Pumpendruckerfassungseinheit
    21
    Fahrmotor
    22
    Kondensator
    23
    Inverter
    23a
    Hybridsteuerungsgerät
    24
    Schwenkmotor
    25
    Drehzahlsensor
    26
    Betriebshebel (Betätigungshebel)
    27
    Hebelbetriebsausmaßerfassungseinheit (Hebelbetätigungsausmaßerfassungseinheit)
    28
    Kraftstoffeinstellungsvorrichtung
    29
    Modusumschalteinheit
    30
    Brennkraftmaschinensteuerungsgerät
    31
    Schwenkhydraulikmotor
    32
    Common-Rail-Steuerungseinheit
    33
    Pumpensteuerungsgerät

Claims (7)

  1. Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung einer Arbeitsmaschine (1), die Folgendes aufweist: eine Erfassungseinheit zum Erfassen eines Betriebszustands der Arbeitsmaschine (1); eine Berechnungseinheit (110) für eine maximale Nichtlastdrehzahl (np2) zum Berechnen einer maximalen Nichtlastdrehzahl auf der Grundlage des Betriebszustands, die eine Brennkraftmaschinendrehzahl ist, die auf einen maximalen Wert zu erhöhen ist, während eine Last der Arbeitsmaschine (1) freigegeben wird; eine Sollübereinstimmungsdrehzahlberechnungseinheit (160) zum Berechnen einer Sollübereinstimmungsdrehzahl (np1) auf der Grundlage des Betriebszustands, die eine Brennkraftmaschinendrehzahl ist, die zu erhöhen ist, während eine Last aufgebracht wird, getrennt von der maximalen Nichtlastdrehzahl (np2); eine Sollbrennkraftmaschinenausgabeberechnungseinheit (140) zum Berechnen einer Sollbrennkraftmaschinenausgabe (D240), die maximal ausgegeben werden kann, auf der Grundlage des Betriebszustands, wobei die Sollbrennkraftmaschinenausgabe (D240) als eine Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve (EL) definiert ist; und eine Brennkraftmaschinensteuerungseinheit zum Steuern der Brennkraftmaschinendrehzahl variabel zwischen der maximalen Nichtlastdrehzahl (np2) und der Sollübereinstimmungsdrehzahl (np1) gemäß einer Einschränkung der Sollbrennkraftmaschinenausgabe (D240) und zum Steuern der Brennkraftmaschinenausgabe entlang der Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve (EL) auf der Grundlage einer Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl in Erwiderung auf die Last der Arbeitsmaschine (1), wobei die Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve (EL) als eine Kurve mit äquivalenter Leistung in einem Drehmomentdiagramm angegeben ist.
  2. Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren Folgendes aufweist: eine Schwankungsbereichfestlegungseinheit zum Voreinstellen eines Bereichs von Schwankungen der Brennkraftmaschinendrehzahl; und eine Berechnungseinheit (150) für eine minimale Übereinstimmungsdrehzahl zum Festlegen einer Brennkraftmaschinendrehzahl, die um eine Brennkraftmaschinendrehzahl, die gleich zu dem Bereich der Schwankungen ist, von der maximalen Nichtlastdrehzahl (np2) reduziert wird, als einen minimalen Drehzahlgrenzwert und zum Berechnen einer minimalen Übereinstimmungsdrehzahl (D150), die eine Brennkraftmaschinendrehzahl ist, die bei dem Minimum zu erhöhen ist, während eine Last aufgebracht wird, auf der Grundlage des Betriebszustands, wobei die Brennkraftmaschinensteuerungseinheit die Brennkraftmaschinendrehzahl variabel zwischen der maximalen Nichtlastdrehzahl (np2) und der minimalen Übereinstimmungsdrehzahl (D150) gemäß der Einschränkung der Sollbrennkraftmaschinenausgabe (D240) steuert und die Brennkraftmaschinenausgabe entlang der Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve (EL) auf der Grundlage einer Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl in Erwiderung auf die Last der Arbeitsmaschine (1) steuert.
  3. Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Brennkraftmaschinensteuerungseinheit eine Brennkraftmaschinendrehzahl, der ein unterer Grenzdrehzahlverlagerungswert zu der Sollübereinstimmungsdrehzahl (np1) hinzugefügt wird, als einen Brennkraftmaschinendrehzahlanweisungswert (D270) ausgibt.
  4. Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die des Weiteren Folgendes aufweist: eine Hydraulikpumpe (18) mit variabler Verdrängung; und eine Förderleistungserfassungseinheit (18a) zum Erfassen einer Pumpenförderleistung der Hydraulikpumpe (18) mit variabler Verdrängung, wobei die Brennkraftmaschinensteuerungseinheit die Brennkraftmaschinendrehzahl erhöht, während die Pumpenförderleistung gleich wie ein Grenzwert ist oder höher ist, und einen Brennkraftmaschinendrehzahlanweisungswert (D270) ausgibt, dass die Brennkraftmaschinendrehzahl reduziert wird, während die Pumpenförderleistung geringer ist als der Grenzwert.
  5. Brennkraftmaschinensteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Berechnungseinheit (150) für eine minimale Übereinstimmungsdrehzahl (D150) auf der Grundlage des Betriebszustands die minimale Übereinstimmungsdrehzahl erhöht, während ein erfasster Wert durch eine Drehzahlerfassungseinheit zum Erfassen einer Drehzahl einer Drehstruktur der Arbeitsmaschine (1) nahe null liegt, einen Wert, bei dem die minimale Übereinstimmungsdrehzahl (D150) reduziert wird, als einen minimalen Drehzahlgrenzwert, bei einer Erhöhung des erfassten Werts durch die Drehzahlerfassungseinheit festlegt, und die minimale Übereinstimmungsdrehzahl (D150) berechnet, die eine Brennkraftmaschinendrehzahl ist, die bei dem Minimum zu erhöhen ist, während eine Last auf das Arbeitsgerät aufgebracht wird.
  6. Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine einer Arbeitsmaschine (1), das folgende Schritte aufweist: einen Erfassungsschritt zum Erfassen eines Betriebszustands der Arbeitsmaschine; einen Berechnungsschritt für eine maximale Nichtlastdrehzahl zum Berechnen einer maximalen Nichtlastdrehzahl (np2) auf der Grundlage des Betriebszustands, die eine Brennkraftmaschinendrehzahl ist, die auf einen maximalen Wert zu erhöhen ist, während eine Last der Arbeitsmaschine (1) freigegeben wird; einen Sollübereinstimmungsdrehzahlberechnungsschritt zum Berechnen einer Sollübereinstimmungsdrehzahl (np1) auf der Grundlage des Betriebszustands, die eine Brennkraftmaschinendrehzahl ist, die zu erhöhen ist, während eine Last auf die Arbeitsmaschine (1) aufgebracht wird, getrennt von der maximalen Nichtlastdrehzahl (np2); einen Sollbrennkraftmaschinenausgabeberechnungsschritt zum Berechnen einer Sollbrennkraftmaschinenausgabe (D240), die maximal ausgegeben werden kann, auf der Grundlage des Betriebszustands, wobei die Sollbrennkraftmaschinenausgabe (D240) als eine Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve (EL) definiert ist; und einen Brennkraftmaschinensteuerungsschritt zum Steuern der Brennkraftmaschinendrehzahl variabel zwischen der maximalen Nichtlastdrehzahl (np2) und der Sollübereinstimmungsdrehzahl (np1) gemäß einer Einschränkung der Sollbrennkraftmaschinenausgabe (D240) und zum Steuern der Brennkraftmaschinenausgabe entlang der Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve (EL) auf der Grundlage einer Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl in Erwiderung auf die Last der Arbeitsmaschine (1), wobei die Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve (EL) als eine Kurve mit äquivalenter Leistung in einem Drehmomentdiagramm angegeben ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, das des Weiteren folgende Schritte aufweist: einen Schwankungsbereichfestlegungsschritt zum Voreinstellen eines Bereichs von Schwankungen der Brennkraftmaschinendrehzahl; und einen Berechnungsschritt für eine minimale Übereinstimmungsdrehzahl zum Festlegen einer Brennkraftmaschinendrehzahl, die um eine Brennkraftmaschinendrehzahl, die gleich zu dem Bereich der Schwankungen ist, von der maximalen Nichtlastdrehzahl (np2) reduziert wird, als einen minimalen Drehzahlgrenzwert (D150) und zum Berechnen einer minimalen Übereinstimmungsdrehzahl, die eine Brennkraftmaschinendrehzahl ist, die bei dem Minimum zu erhöhen ist, während eine Last auf die Arbeitsmaschine (1) aufgebracht wird, auf der Grundlage des Betriebszustands, wobei der Brennkraftmaschinensteuerungsschritt die Brennkraftmaschinendrehzahl variabel zwischen der maximalen Nichtlastdrehzahl (np2) und der minimalen Übereinstimmungsdrehzahl (D150) gemäß der Einschränkung der Sollbrennkraftmaschinenausgabe (D240) steuert und die Brennkraftmaschinenausgabe entlang der Brennkraftmaschinenausgabeanweisungswertkurve (EL) auf der Grundlage einer Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl in Erwiderung auf die Last der Arbeitsmaschine (1) steuert.
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