JP2004150306A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発電電動機の最大出力を小さくすることにより、発電電動機を小型化にしコストを低減する。
【解決手段】単位時間当たりのレバー操作量ΔＳ／τから、回転指令値に上乗せすべき回転数増分ΔＮ（負荷増分予測値）が演算される。油機負荷ＬＲから目標回転数ＮＤが得られたならば、この目標回転数ＮＤに、回転数増分（負荷増分予測値）ΔＮを加算した回転指令値ＮＤ＋ΔＮ（Ｎ０＋ΔＮ）が生成され、この回転指令値ＮＤ＋ΔＮ（Ｎ０＋ΔＮ）がガバナ３に出力される。
【選択図】 図１２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの回転数制御装置に関し、特に駆動源としてエンジンと発電電動機とを併用するハイブリッドシステムに適用して好適なエンジン制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベル、ブルドーザ、ダンプトラック、ホイールローダなどの建設機械には、ディーゼルエンジンが搭載されている。
【０００３】
図１を用いて従来の建設機械１の構成を概略説明すると、同図１に示すように、ディーゼルエンジン２を駆動源として油圧ポンプ６が駆動される。油圧ポンプ６は可変容量型の油圧ポンプが用いられ、その斜板６ａの傾転角等を変化させることで容量Ｄ（ｃｃ／ｒｅｖ）が変化する。油圧ポンプ６から吐出圧Ｐ、流量Ｑ（ｃｃ／ｍｉｎ）で吐出された圧油は操作弁２１〜２５を介してブーム用油圧シリンダ３１等の各油圧アクチュエータ３１〜３５に供給される。これら各油圧アクチュエータ３１〜３５に圧油が供給されることで、各油圧アクチュエータ３１〜３５が駆動され、各油圧アクチュエータ３１〜３５に接続されたブーム、アーム、バケットからなる作業機、下部走行体が作動する。
【０００４】
上記操作弁２１〜２５のそれぞれに対応して操作レバーが設けられている。
【０００５】
操作レバーが中立位置から操作されることによって操作弁２１〜２５が開口し各油圧アクチュエータ３１〜３５に圧油が供給される。
【０００６】
建設機械１が稼動している間、作業機、下部走行体にかかる負荷は掘削土質、走行路勾配等に応じて絶えず変化する。これに応じて油圧機器（油圧ポンプ６）の負荷（以下油機負荷）、つまりエンジン２にかかる負荷が変化する。
【０００７】
ディーゼルエンジン２の出力（馬力；ｋｗ）の制御は、シリンダ内へ噴射する燃料量を調整して行われる。この調整はエンジン１の燃料噴射ポンプに付設したガバナ３を制御することで行われる。ガバナ３としては、一般的にオールスピード制御方式のガバナが用いられ、燃料ダイヤルで設定されたエンジン目標回転数が維持されるように、負荷に応じてエンジン回転数Ｎと燃料噴射量（トルクＴ）とが調整される。すなわちガバナ３は、目標回転数とエンジン回転数との差がなくなるよう燃料噴射量を増減する。
【０００８】
図１４はエンジン１のトルク線図を示しており横軸にエンジン回転数Ｎ（ｒｐｍ；ｒｅｖ／ｍｉｎ）をとり縦軸にトルクＴ（Ｎ・ｍ）をとっている。
【０００９】
図１４において最大トルク線Ｒ２で規定される領域がエンジン１が出し得る性能を示す。ガバナ３はトルクＴが最大トルク線Ｒ２を超えて排気煙限界とならないように、またエンジン回転数Ｎがハイアイドル回転数ＮＨを超えて過回転とならないようにエンジン２を制御する。最大トルク線Ｒ２上の定格点Ｖ２でエンジン２の出力（馬力）が最大になる。Ｊは油圧ポンプ６で吸収される馬力が等馬力になっている等馬力曲線を示している。
【００１０】
燃料ダイヤルで最大目標回転数が設定されると、ガバナ３は定格点Ｖ２とハイアイドル点ＮＨとを結ぶ最高速レギュレーションラインＦｅ上で調速を行う。
【００１１】
油機負荷が大きくなるにつれて、エンジン２の出力とポンプ吸収馬力とが釣り合うマッチング点は、最高速レギュレーションラインＦｅ上を定格点Ｖ２側に移動する。マッチング点が定格点Ｖ２側に移動するときエンジン回転数Ｎは徐々に減じられ定格点Ｖ２ではエンジン回転数Ｎは定格回転数ＮＲになる。
【００１２】
なお燃料ダイヤルで設定される目標回転数が小さくなるに伴ってレギュレーションラインＦｅ−１、Ｆｅ−２…が順次定められ、各レギュレーションライン上で調速が行われる。
【００１３】
ところで近年乗用車などにおいて、駆動源としてエンジンと電気モータを併用するハイブリッドシステムが実用化されており、建設機械などの作業機械の分野においてもハイブリッドシステムを取り入れる試みがされている。
【００１４】
たとえば特開２００１−９９１０３号公報には、油圧ポンプの駆動源にエンジンと電気モータを併用するハイブリッド油圧システムが開示されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した既存の建設機械の構成にハイブリッドシステムが組み込まれると、油機負荷がエンジンの出力を超えた場合に発電電動機の出力によってエンジン出力がアシストされることになる。なお本明細書において、油圧モータとの混同を避けるために発電作用とモータ作用を行う電気モータのことを発電電動機と称する。また本発明は、シリーズハイブリッドシステムではなく、エンジンの出力軸に発電電動機が連結され出力軸から動力を取り出すパラレルハイブリッドシステムを対象とする。
【００１６】
ここで発電電動機によってアシストする出力を小さくできれば、発電電動機を小型化することができ、発電電動機を取付けるスペースを小さくできコストを低減することができる。
【００１７】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、発電電動機の最大出力を小さくすることにより、発電電動機を小型化にしコストを低減することを解決課題とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段および作用効果】
本発明は、
エンジンの出力軸に連結され、発電作用と電動作用を行う発電電動機と、
前記出力軸が駆動されるに応じて作動する作業機と、
操作量に応じて、前記作業機の作動速度を変化させる作業機用操作子と、
前記作業機用操作子の単位時間当たりの操作量または操作量を計測し、この計測した単位時間当たりの操作量または操作量に基づいて前記出力軸にかかる負荷の増分を予測する負荷増分予測手段と、
前記負荷増分予測手段で予測した負荷増分に応じたエンジン出力が得られるようエンジンを制御するエンジン制御手段と
を具えたことを特徴とする。
【００１９】
図１１は建設機械１のエンジン出力、油機負荷（ポンプ吸収馬力）、バッテリ（キャパシタ）出力の状態を示すグラフであり横軸に時間をとり縦軸に出力（ｋＷ）をとっている。エンジン出力の特性をＫ１で示し油機負荷の特性をＫ２で示しバッテリ出力の特性をＫ３で示している。
【００２０】
図１１のＢ１に示すように、掘削作業が開始されると操作レバー４１ａが中立位置から操作され油機負荷Ｋ２が上昇するが、エンジン出力Ｋ１は油機負荷Ｋ２に遅れて立ち上がる。これは図３に示すように、油機負荷ＬＲを演算し（ステップ１０１）、この油機負荷ＬＲに対応するエンジン出力ＬＤを求め（ステップ１０４）、このエンジン出力ＬＤが得られるようガバナ３が動作し（ステップ１０６）、エンジン２の出力が実際に上昇するが、この間に時間遅れがあり、エンジン２の出力が実際に上昇したときには、既に実際の油機負荷は、演算した油機負荷以上に上昇しているからである。
【００２１】
図１１のＢ１に示される操作レバー投入時における油機負荷Ｋ２とエンジン出力Ｋ１との差は、下記（１１）式に示されるように発電電動機４の出力によって補填される。
【００２２】
発電電動機出力ＥＭ＝油機負荷ＬＲ−実際のエンジン出力Ｌｃ …（１１）
したがって操作レバー投入時における油機負荷Ｋ２とエンジン出力Ｋ１との差を小さくできれば、上記（１１）式より、発電電動機４の出力ＥＭを小さくでき、その分発電電動機４を小型化することができる。
【００２３】
図１２は操作レバー４１ａの操作特性Ｃを示しており横軸にレバー操作量Ｓをとり、縦軸に作業機（ブーム、アーム、バケット）の速度をとっている。
【００２４】
操作レバー４１ａが中立位置から操作されると、油圧ポンプ６の斜板６ａは最小傾転角から上昇し（容量Ｄが上昇し）、ポンプ吸収馬力が上昇する。オペレータは油機負荷の上昇分を予測し負荷上昇分に応じた速度で操作レバー４１ａを操作する。このため操作レバー４１ａを操作する速度から油機負荷ＬＲの増分を予測することができる。
【００２５】
具体的には、コントローラ７は、操作センサ４１ｂから操作レバー４１ａの操作量Ｓを示す信号を取り込み、図１２に示すように、中立位置から、しきい値Ｓｃまで到達する時間τを計測し、単位時間当たりのレバー操作量ΔＳ／τを演算する。
【００２６】
つぎに単位時間当たりのレバー操作量ΔＳ／τから、回転指令値に上乗せすべき回転数増分ΔＮ（負荷増分予測値）が演算される。
【００２７】
図３のステップ１０１で油機負荷ＬＲが演算され、この油機負荷ＬＲから目標回転数ＮＤが得られたならば（ステップ１０４）、この目標回転数ＮＤに、回転数増分（負荷増分予測値）ΔＮを加算した回転指令値ＮＤ＋ΔＮ（Ｎ０＋ΔＮ）が生成され（ステップ１０５）、この回転指令値ＮＤ＋ΔＮ（Ｎ０＋ΔＮ）がガバナ３に出力される。
【００２８】
この結果操作レバー投入に伴いエンジン出力が迅速に上昇することなり、操作レバー投入時における油機負荷Ｋ２とエンジン出力Ｋ１との差が小さくなる。このため発電電動機４で出し得る最大出力ＥＭを小さくでき、その分発電電動機４を小型化することができる。
【００２９】
また単位時間当たりのレバー操作量ΔＳ／τの代わりにレバー操作量ΔＳから、回転指令値に上乗せすべき回転数増分ΔＮ（負荷増分予測値）を演算してもよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００３１】
なお本実施形態では、油圧ショベル、ブルドーザ、ダンプトラック、ホイールローダなどの建設機械に搭載されるディーゼルエンジンを制御する場合を想定して説明する。
【００３２】
図１は実施形態の建設機械１の全体構成を示している。建設機械１は油圧ショベルを想定している。図２は図１に示すコントローラ７に入出力される信号を示している。
【００３３】
建設機械１は、上部旋回体Ｗ２と下部走行体を備え、下部走行体は左右の履帯からなる。車体にはブーム、アーム、バケットからなる作業機が取り付けられている。ブーム用油圧シリンダ３１が駆動することによりブームＷ１が作動し、アーム用油圧シリンダ３２が駆動することによりアームが作動し、バケット用油圧シリンダ３３が駆動することによりバケットが作動する。また左走行用油圧モータ３４、右走行用油圧モータ３５がそれぞれ駆動することにより左履帯、右履帯が回転する。
【００３４】
スイングマシナリ１２が駆動すると、スイングピニオン、スイングサークル等を介して上部旋回体Ｗ２が旋回する。
【００３５】
エンジン２はディーゼルエンジンであり、その出力（馬力；ｋｗ）の制御は、シリンダ内へ噴射する燃料量を調整することで行われる。この調整はエンジン２の燃料噴射ポンプに付設したガバナ３を制御することで行われる。
【００３６】
コントローラ７は後述するようにガバナ３に対して、エンジン回転数を目標回転数ＮＤにするための回転指令値Ｎ０を出力し、ガバナ３は、目標トルク線Ｌ１上で目標回転数ＮＤと、この目標回転数ＮＤに対応するエンジン出力ＬＤが得られるように燃料噴射量を増減する。
【００３７】
エンジン２の出力軸５には発電電動機４が連結されている。たとえば出力軸５にギア等を介して発電電動機４の駆動軸が連結される。発電電動機４は発電作用と電動作用を行う。つまり発電電動機４は電動機（モータ）として作動し、また発電機としても作動する。また発電電動機４はエンジン２を始動させるスタータとしても機能する。スタータスイッチがオンされると発電電動機４が電動作用し出力軸５を低回転（たとえば４００〜５００ｒｐｍ）で回転させエンジン２を始動させる。
【００３８】
発電電動機４は、インバータ８によってトルク制御される。インバータ８は後述するように、コントローラ７から出力されるトルク指令値ＴＤに応じて発電電動機４をトルク制御する。
【００３９】
スイングマシナリ１２の駆動軸には旋回用発電電動機１１が連結されている。
【００４０】
旋回用発電電動機１１は発電作用と電動作用を行う。つまり旋回用発電電動機１１は電動機（モータ）として作動し、また発電機としても作動する。上部旋回体Ｗ２が停止したときに上部旋回体Ｗ２のトルクが吸収され発電が行われる。
【００４１】
旋回用発電電動機１１はインバータ９によってトルク制御される。インバータ９はコントローラ７から出力されるトルク指令値に応じて旋回用発電電動機１１をトルク制御する。
【００４２】
インバータ８、インバータ９はそれぞれ直流電源線を介してバッテリ１０に電気的に接続されている。またインバータ８、インバータ９同士は直流電源線を介して直接電気的に接続されている。なおコントローラ７はバッテリ１０を電源として動作する。
【００４３】
バッテリ１０は、キャパシタや蓄電池などによって構成され、発電電動機７、旋回用発電電動機１１が発電作用した場合に発電した電力を蓄積する（充電する）。またバッテリ１０は同バッテリ１０に蓄積された電力をインバータ８、インバータ９に供給する。なお本明細書では静電気として電力を蓄積するキャパシタや鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の蓄電池（バッテリ）も含めて「蓄電器」と称するものとする。
【００４４】
エンジン２の出力軸５には油圧ポンプ６が接続されており、出力軸５が回転することにより油圧ポンプ６が駆動する。油圧ポンプ６は可変容量型の油圧ポンプであり、斜板６ａの傾転角が変化することで容量Ｄ（ｃｃ／ｒｅｖ）が変化する。
【００４５】
油圧ポンプ６から吐出圧Ｐ、流量Ｑ（ｃｃ／ｍｉｎ）で吐出された圧油は、ブーム用操作弁２１、アーム用操作弁２２、バケット用操作弁２３、左走行用操作弁２４、右走行用操作弁２５にそれぞれ供給される。
【００４６】
ブーム用操作弁２１、アーム用操作弁２２、バケット用操作弁２３、左走行用操作弁２４、右走行用操作弁２５から出力された圧油はそれぞれ、ブーム用油圧シリンダ３１、アーム用油圧シリンダ３２、バケット用油圧シリンダ３３、左走行用油圧モータ３４、右走行用油圧モータ３５に供給される。これによりブーム用油圧シリンダ３１、アーム用油圧シリンダ３２、バケット用油圧シリンダ３３、左走行用油圧モータ３４、右走行用油圧モータ３５にそれぞれ駆動され、ブームＷ１、アーム、バケット、左履帯、右履帯が作動する。
【００４７】
図２は各油圧アクチュエータ３１、３２、３３、３４、３５のうちブーム用油圧シリンダ３１を代表させて示し、ブーム用操作弁２１とブーム用操作レバー装置４１との接続態様を示している。操作レバー装置４１には操作レバー４１ａが設けられており、操作レバー４１ａが中立位置から操作されるに応じてその操作量Ｓに応じたパイロット圧が操作弁２１のパイロットポートに加えられる。
【００４８】
操作弁２１は流量方向制御弁であり、操作レバー４１ａの操作方向に応じた方向にスプールを移動させるとともに、操作レバー４１ａの操作量に応じた開口面積Ａだけ油路が開口するようにスプールを移動させる。
【００４９】
サーボ弁１３はＬＳ弁１４から出力される信号圧によって動作し、サーボピストンを介して油圧ポンプ６の斜板６ａを変化させる。
【００５０】
ＬＳ弁１４の対向するパイロットポートにはそれぞれ、油圧ポンプ６の吐出圧Ｐと、油圧シリンダ３１の負荷圧ＰＬＳとが加えられる。また負荷圧ＰＬＳが作用する側には、一定差圧ΔＰＬＳを付与するバネ１４ａが設けられている。
【００５１】
ＬＳ弁１４は、油圧ポンプ６の吐出圧Ｐと、油圧シリンダ３１の負荷圧ＰＬＳとの差圧ΔＰが一定差圧ΔＰＬＳとなるように動作し、弁位置に応じた信号圧をサーボ弁１３に出力する。これによりサーボ弁１３は油圧ポンプ６の斜板６ａを変化させて油圧ポンプ６の吐出圧Ｐを変化させ、油圧ポンプ６の吐出圧Ｐと油圧シリンダ３１の負荷圧ＰＬＳとの差圧ΔＰを一定差圧ΔＰＬＳに調整する。
【００５２】
操作弁２１のスプールの開口面積をＡ、抵抗係数をｃとすると、油圧ポンプ６の吐出流量Ｑは、下記（２）式で表される。
【００５３】
Ｑ＝Ｃ・Ａ・√（ΔＰ） …（２）
差圧ΔＰはＬＳ弁１４により一定になるのでポンプ流量Ｑは操作弁２１のスプールの開口面積Ａによってのみ変化する。
【００５４】
作業機用操作レバー４１ａを中立位置から操作すると操作量に応じて操作弁２１のスプールの開口面積Ａが増加し、開口面積Ａの増加に応じてポンプ流量Ｑが増加する。このときポンプ流量Ｑは油機負荷の大きさには影響を受けず作業機用操作レバー４１ａの操作量のみによって定まる。このようにＬＳ弁１４を設けたことにより、ポンプ流量Ｑは負荷によって増減することなくオペレータの意思通りに（操作レバーの操作位置に応じて）変化しファインコントロール性つまり中間操作領域における操作性が向上する。
【００５５】
なお油圧アクチュエータが１つの場合について説明したが、複数の油圧アクチュエータ３１〜３５が設けられている場合には、ＬＳ弁１４は、油圧ポンプ６の吐出圧Ｐと、油圧アクチュエータ３１〜３５の負荷圧（最大負荷圧）ＰＬＳとの差圧ΔＰが一定差圧ΔＰＬＳとなるように動作することになる。
【００５６】
また複数の操作弁２１〜２５が同時操作された場合に負荷の軽い油圧アクチュエータに多くの圧油が供給されないように圧力補償弁が設けられ、各操作弁２１〜２５の前後差圧ΔＰが同一に調整される。
【００５７】
操作レバー装置４１には、操作レバー４１ａの中立位置からの操作量Ｓ、中立位置に位置されたことを検出する操作センサ４１ｂが付設されており、操作センサ４１ｂで検出される操作量Ｓ、中立位置を示す操作信号はコントローラ７に入力される。
【００５８】
操作レバー４１ａのノブには、「掘削力アップ制御」のスイッチ４２が設けられている。スイッチ４２がオンされた場合には、オン信号ＯＮがコントローラ７に入力される。
【００５９】
モニタパネル５０には、オートデセルの各制御モード、停止制御モードを選択する選択スイッチ５１、５２、５３が配置されているとともに、作業モードとして「パワーモード」、「エコノミーモード」を選択する選択スイッチ５４、５５が配置されている。選択スイッチ５１、５２はオートデセルの制御モードとして「燃費優先モード」、「応答性優先モード」をそれぞれ選択するスイッチであり、選択スイッチ５３は「停止制御モード」を選択するスイッチである。選択スイッチ５４、５５は建設機械が行う作業モードとして「パワーモード」、「エコノミーモード」をそれぞれ選択するスイッチである。オートデセルの制御モードとして選択スイッチ５１、５２、５３のいずれかが選択操作されると、選択された内容を示す信号がコントローラ７に入力される。また作業モードとして選択スイッチ５４、５５のいずれかが選択操作されると、選択された内容を示す信号がコントローラ７に入力される。
【００６０】
燃料ダイヤル１７ではエンジン２の指示回転数が設定される。燃料ダイヤル１７を最大に操作すると指示回転数として定格回転数ＮＲが設定される。燃料ダイヤル１７の設定内容を示す信号はコントローラ７に入力される。
【００６１】
エンジン２の出力軸５にはエンジン２の現在の実回転数Ｎｃ（ｒｐｍ）を検出する回転センサ１５が付設されている。回転センサ１５で検出されるエンジン回転数Ｎｃを示す信号はコントローラ７に入力される。
【００６２】
油圧ポンプ６には、油圧ポンプ６の吐出圧Ｐを検出する吐出圧センサ６１が付設されているとともに、油圧ポンプ６の容量Ｄを斜板傾転角度として検出する斜板角センサ６２が付設されている。吐出圧センサ６１で検出される吐出圧Ｐを示す信号、斜板角センサ６２で検出される容量Ｄを示す信号はそれぞれコントローラ７に入力される。
【００６３】
上部旋回体Ｗ２の負荷つまり旋回負荷Ｌｅは、バッテリ１０とインバータ９とを接続する直流電源線の電圧を電圧センサ６０で検出することで、計測することができる。電圧センサ６０で検出される電圧を示す信号はコントローラ７に入力され入力された電圧から旋回負荷Ｌｅが演算される。なお上部旋回体Ｗ２にトルクセンサを付設することにより旋回負荷を直接検出してもよい。
【００６４】
バッテリ１０がキャパシタで構成されている場合には、バッテリ１０の電圧を電圧センサ１６で検出することで、バッテリ１０の現在の蓄積電力つまりバッテリ残量Ｅを検出することができる。電圧センサ１６で検出されるバッテリ１０の残量Ｅを示す信号はコントローラ７に入力される。
【００６５】
コントローラ７は、ガバナ３に対して、回転指令値Ｎ０を出力して、現在の油機負荷に応じた目標回転数が得られるように燃料噴射量を増減して、エンジン２の回転数ＮとトルクＴを調整する。
【００６６】
またコントローラ７は、インバータ８に発電電動機トルク指令値ＴＤを出力し発電電動機４を発電作用または電動作用させる。コントローラ７からインバータ８に対して負（−）極性のトルク指令値ＴＤが与えられると、インバータ８は発電電動機４が発電機として作動するように制御する。すなわちエンジン２で発生した出力トルクの一部は、エンジン出力軸５を介して発電電動機４の駆動軸に伝達されてエンジン２のトルクを吸収して発電が行われる。そして発電電動機４で発生した交流電力はインバータ８で直流電力に変換されて直流電源線を介してバッテリ１０に電力が蓄積される（充電される）。あるいは発電電動機４で発生した交流電力はインバータ８で直流電力に変換されて直流電源線を介して直接他のインバータ９に供給される。
【００６７】
またコントローラ７からインバータ８に対して正（＋）極性のトルク指令値ＴＤが与えられると、インバータ８は発電電動機４が電動機として作動するように制御する。すなわちバッテリ１０から電力が出力され（放電され）バッテリ１０に蓄積された直流電力がインバータ８で交流電力に変換されて発電電動機４に供給され、発電電動機４の駆動軸を回転作動させる。あるいは他のインバータ９から供給される直流電力がインバータ８で交流電力に変換されて発電電動機４に供給され、発電電動機４の駆動軸を回転作動させる。これにより発電電動機４でトルクが発生し、このトルクは、発電電動機４の駆動軸を介してエンジン出力軸５に伝達されて、エンジン２の出力トルクに加算される（エンジン２の出力がアシストされる）。この加算した出力トルクは、油圧ポンプ６で吸収される。
【００６８】
発電電動機４の発電量（吸収トルク量）、電動量（アシスト量；発生トルク量）は、上記トルク指令値ＴＤの内容に応じて変化する。
【００６９】
上部旋回体Ｗ２は図示しない旋回用操作レバーの操作によって操作される。
【００７０】
旋回用操作レバーの操作に応じてコントローラ７は上部旋回体Ｗ２を作動させる正極性のトルク指令値をインバータ９に出力する。コントローラ７からインバータ９に対して正（＋）極性のトルク指令値が与えられると、インバータ９は旋回用発電電動機１１が電動機として作動するように制御する。すなわちバッテリ１０に蓄積された直流電力あるいは他のインバータ８から供給される直流電力はインバータ９で交流電力に変換されて旋回用発電電動機１１に供給され、スイングマシナリ１２の駆動軸を回転作動させ上部旋回体Ｗ２を旋回作動させる。
【００７１】
上部旋回体Ｗ２が停止すると、スイングマシナリ１２で発生したトルクは、旋回用発電電動機１１の駆動軸に伝達、吸収され発電が行われる。そして旋回用発電電動機１１で発生した交流電力はインバータ９で直流電力に変換されて直流電源線を介してバッテリ１０に電力が蓄積される（充電される）。あるいは旋回用発電電動機１１で発生した交流電力はインバータ９で直流電力に変換されて直流電源線を介して直接他のインバータ８に供給される。
【００７２】
またコントローラ７は警報指令をブザー１９に出力してブザー１９を鳴動させ、表示指令をモニタパネル５０に出力してモニタパネル５０の表示画面５０ａに建設機械１の内部状態、制御状態、警報内容等を表示させる。
【００７３】
以下コントローラ７で実行される制御内容について説明する。
【００７４】
・第１の制御
図４はエンジン２のトルク線図を示しており横軸にエンジン回転数Ｎ（ｒｐｍ；ｒｅｖ／ｍｉｎ）をとり縦軸にトルクＴ（Ｎ・ｍ）をとっている。
【００７５】
図４において最大トルク線Ｒ１で規定される領域がエンジン２が出し得る性能を示す。ハイアイドル点ＮＨでエンジン２は無負荷になりエンジン回転数Ｎはハイアイドル回転数ＮＨとなる。ハイアイドル回転数ＮＨはエンジン２が無負荷のときの最大回転数である。最大トルク線Ｒ１上の定格点Ｖ１でエンジン２の出力（馬力）が最大になり、エンジン回転数Ｎは定格回転数ＮＲとなる。Ｊは油圧ポンプ６で吸収される馬力が等馬力になっている等馬力曲線を示している。
【００７６】
図４においてＭは等燃費曲線を示している。等燃費曲線Ｍの谷となるＭ１で燃費が最小となり、燃費最小点Ｍ１から外側に向かうにつれて燃費は大きくなる。なお、この場合の燃費とは、１時間、出力１ｋＷ当たりの燃料の消費量をいい、エンジン２の効率の一指標である。
【００７７】
オートデセル時のデセル点Ｎ１でエンジン２は無負荷になりエンジン回転数Ｎはデセル回転数Ｎ１となる。ここでオートデセルとは、操作レバー４１ａを含む全ての操作レバーが中立位置に戻されたときにエンジン回転数Ｎを中速のデセル回転数Ｎ１に低下させ、いずれかの操作レバーが中立位置から操作されるとエンジン回転数Ｎをデセル回転数Ｎ１から負荷に応じた回転数まで上昇させる制御のことである。
【００７８】
燃料ダイヤル１７が最大に操作されると、エンジン最大回転数が定格回転数ＮＲに設定され、この定格回転数ＮＲに対応する定格点Ｖ１と、燃費最小点Ｍ１と、オートデセル時のデセル点Ｎ１とを結ぶ線分が目標トルク線Ｌ１として設定される。
【００７９】
コントローラ７はガバナ３に対して、目標トルク線Ｌ１上に調速を行わせるための指示回転数指令値Ｎ０を出力する。これによりガバナ３は、油機負荷に応じて燃料噴射量を増減して、目標トルク線Ｌ１上の点でマッチンさせる。
【００８０】
油機負荷が大きくなるにつれて、エンジン２の出力とポンプ吸収馬力とが釣り合うマッチング点は、目標トルク線Ｌ１上を定格点Ｖ１側に移動する。マッチング点が定格点Ｖ１側に移動するときエンジントルクＴ、エンジン回転数Ｎは徐々に増加し定格点Ｖ１ではエンジン出力は最大になりエンジン回転数Ｎは定格回転数ＮＲになる。
【００８１】
燃料ダイヤル１７が操作され定格回転数ＮＲよりも小さい回転数Ｎ０がエンジン最大回転数として設定されると、この回転数Ｎ０に対応する点Ｖ０と、燃費最小点Ｍ１と、オートデセル時のデセル点Ｎ１とを結ぶ線分が目標トルク線として設定される。
【００８２】
コントローラ７がガバナ３に対して、回転数Ｎ０を上限の回転数として目標トルク線Ｌ１上の点にマッチングさせるために回転指令値Ｎ０を出力する。これによりガバナ３は、油機負荷に応じて燃料噴射量を増減して、回転数Ｎ０を上限の回転数として目標トルク線Ｌ１上でマッチング点を移動させる。
【００８３】
油機負荷が大きくなるにつれてマッチング点は、目標トルク線Ｌ１上を定格点Ｖ１側に移動し点Ｖ０に到達する。
【００８４】
コントローラ７とガバナ３は、目標トルク線Ｌ１上の点でマッチングするようにエンジン２をつぎのように制御する。
【００８５】
コントローラ７には図１９に示す内容が設定、記憶されている。図１９は、図４に対応する図である。
【００８６】
図１９に示すように、コントローラ７には、目標トルク線Ｌ１上の各マッチング目標回転数Ｎ０ｔ、Ｎ１ｔ、…Ｎ１ｔ…ＮＲ（定格点）が設定されている。各マッチング目標回転数Ｎ０ｔ、Ｎ１ｔ、…Ｎ１ｔ…ＮＲ（定格点）には、各指示回転数Ｎ０ｄ、Ｎ１ｄ、…Ｎｎｄ…Ｎｅｄがそれぞれ対応づけられ設定されている。なおエンジン２には摩擦馬力が存在するため燃料噴射量が０になるポイントはトルク線図のエンジントルク０のラインよりも下方に存在する。
【００８７】
またトルク線図上のエンジンの最大トルク線Ｒ１と目標トルク線Ｌ１との間には、燃料の最大噴射量を規定する上限ラインＵが設定されている。
【００８８】
上限ラインＵ上の各上限回転数Ｎ０ｍ、Ｎ１ｍ、…Ｎｎｍ…Ｎｅｍは各指示回転数Ｎ０ｄ、Ｎ１ｄ、…Ｎｎｄ…Ｎｅｄに対応づけられて設定されている。
【００８９】
また各上限回転数Ｎ０ｍ、Ｎ１ｍ、…Ｎｎｍ…Ｎｅｍと、各マッチング目標回転数Ｎ０ｔ、Ｎ１ｔ、…Ｎ１ｔ…ＮＲ（定格点）と、各指示回転数Ｎ０ｄ、Ｎ１ｄ、…Ｎｎｄ…Ｎｅｄとをそれぞれ結ぶ各レギュレーションラインＦ０、Ｆ１、…Ｆｎ…Ｆｅ（最高速レギュレーションライン）が設定されている。
【００９０】
コントローラ７は、指示回転数、マッチング目標回転数、上限回転数が対応づけられたマップデータ（Ｎ０ｄ、Ｎ０ｔ、Ｎ０ｍ）、（Ｎ１ｄ、Ｎ１ｔ、Ｎ１ｍ）…（Ｎｎｄ、Ｎｎｔ、Ｎｎｍ）…を記憶テーブルに記憶している。
【００９１】
今、エンジン２にかかる負荷が小さくなり、エンジン２の実際の回転数Ｎｎｒがマッチング目標回転数Ｎｎｔよりも高くなった場合を想定する。
【００９２】
この場合、図２０に示すように、ガバナ３は、指示回転数Ｎｎｄと実際の回転数Ｎｎｒとの差に応じた噴射量α（Ｎｎｄ−Ｎｎｒ）の燃料をエンジン２に噴射する。
【００９３】
またコントローラ７は、マッチング目標回転数Ｎｎｔと実際の回転数Ｎｎｒとの差Ｎｎｔ−Ｎｎｒに応じた分だけ指示回転数ＮｎｄをＮ′ｎｄに変化させる指令をガバナ３に与える。
【００９４】
これによりレギュレーションラインはＦｎから、現在の回転数Ｎｎｒと同じ等馬力曲線Ｊ上にあって目標トルク線Ｌ１上を通るレギュレーションラインＦ′ｎに移行し、レギュレーションラインＦ′ｎ上のマッチング点Ｎ′ｎｔ（マッチング目標回転数Ｎ′ｎｔ）でマッチングする。このようにしてマッチング点は目標トルク線Ｌ１上の点Ｎｎｔから、より馬力の低い点Ｎ′ｎｔへと移動する。
【００９５】
エンジン２にかかる負荷が小さくなった場合について説明したが、エンジン２にかかる負荷が大きくなった場合も同様にして、負荷の変化に応じてマッチング点が目標トルク線Ｌ１に沿って移動する。
【００９６】
以上のようにして、エンジン２の負荷が変化するに応じて、目標トルク線Ｌ１に沿ってマッチング点を順次移動させることができる。
【００９７】
なお本実施形態では、上述したように「指示回転数Ｎｎｄと実際の回転数Ｎｎｒとの差に応じた噴射量α（Ｎｎｄ−Ｎｎｒ）の燃料をエンジン２に噴射する」制御と、「マッチング目標回転数Ｎｎｔと実際の回転数Ｎｎｒとの差Ｎｎｔ−Ｎｎｒに応じた分だけ指示回転数ＮｎｄをＮ′ｎｄに変化させる」制御とを行うようにしているが、「マッチング目標回転数Ｎｎｔと実際の回転数Ｎｎｒとの差Ｎｎｔ−Ｎｎｒに応じた分だけ指示回転数ＮｎｄをＮ′ｎｄに変化させる」制御は、両者の制御の干渉を防ぎ精度よくマッチングさせるために、「指示回転数Ｎｎｄと実際の回転数Ｎｎｒとの差に応じた噴射量α（Ｎｎｄ−Ｎｎｒ）の燃料をエンジン２に噴射する」制御に比較して十分遅く実行することが望ましい。
【００９８】
つぎにエンジン２の負荷が急激に大きくなった場合の動作について説明する。
【００９９】
図２１に示すように、エンジン２の負荷が急激に大きくなりエンジン２を加速させるとき、指示回転数Ｎｎｄと実際の回転数Ｎｎｒとの差Ｎｎｄ−Ｎｎｒが大きくなる。ここで、仮に要求された加速性を満足させるために、ガバナ３から、指示回転数Ｎｎｄと実際の回転数Ｎｎｒとの差に応じた大きな噴射量α（Ｎｎｄ−Ｎｎｒ）の燃料をエンジン２に噴射したとすると、燃料に対して相対的に空気量が不足してエンジン２の燃焼効率が悪化するとともに黒煙が排気されることになる。
【０１００】
そこで、指示回転数Ｎｎｄと実際の回転数Ｎｎｒとの差Ｎｎｄ−Ｎｎｒに応じた噴射量α（Ｎｎｄ−Ｎｎｒ）が、上限ラインＵにより規定される最大噴射量α（Ｎｎｄ−Ｎｎｍ）を超えた場合には、ガバナ３は制限した最大噴射量α（Ｎｎｄ−Ｎｎｍ）の燃料をエンジン２に噴射させることにし、コントローラ７は発電電動機４を電動作用させ、残りのトルク分（α（Ｎｎｄ−Ｎｎｒ）−α（Ｎｎｄ−Ｎｎｍ）＝α（Ｎｎｍ−Ｎｎｒ））を発電電動機４によってアシストさせる。
【０１０１】
具体的にはコントローラ７は、図２２に示すように、エンジン実回転数Ｎｎｒが上限回転数Ｎｎｍよりも低くなった場合に、噴射量α（Ｎｎｄ−Ｎｎｒ）が上限ラインＵで規定される最大噴射量α（Ｎｎｄ−Ｎｎｍ）を超えたと判断し、上限回転数Ｎｎｍと実回転数Ｎｎｒとの差Ｎｎｍ−Ｎｎｒに応じたトルク α（Ｎｎｍ−Ｎｎｒ）が発電電動機４で発生するようにインバータ８に対して正のトルク指令を与える。
【０１０２】
このように急負荷時にエンジン２の出力を発電電動機４によってアシストするようにしたので、加速性を維持しつつエンジン効率向上、黒煙減少を図ることができる。
【０１０３】
つぎに第１の制御の効果について説明する。
【０１０４】
図１４は従来のエンジン制御方法を示している。
【０１０５】
すなわち燃料ダイヤル１７で最大目標回転数が設定されると、ガバナ３は定格点Ｖ２とハイアイドル点ＮＨとを結ぶ最高速レギュレーションラインＦｅ上で調速を行う。油機負荷が大きくなるにつれて、マッチング点は、最高速レギュレーションラインＦｅ上を定格点Ｖ２側に移動する。マッチング点が定格点Ｖ２側に移動するときエンジン回転数Ｎは徐々に減じられ定格点Ｖ２ではエンジン回転数Ｎは定格回転数ＮＲになる。なお燃料ダイヤル１７で設定される目標回転数が小さくなるに伴ってレギュレーションラインＦｅ−１、Ｆｅ−２…が順次定められ、各レギュレーションライン上で調速が行われる。
【０１０６】
建設機械１のエンジン２に要求されるのは、油機負荷が高くなったときのエンジン２の応答性である。つまりレギュレーションラインＦｅ上でマッチング点が無負荷のハイアイドル点ＮＨから最大負荷の定格点Ｖ２まで移動するまでの時間が短時間であるほどエンジンの応答性がよい。
【０１０７】
この点、従来のエンジン制御方法では、上述したようにレギュレーションラインＦｅ上を高負荷側にマッチング点が移動するときエンジン回転数Ｎが徐々に減じられる。エンジン回転数Ｎが低下することでエンジン２のフライホイールに溜まっていた出力が瞬間的に外にでていき、エンジン２の実際の出力以上に見かけ上の出力が大きくなる。このため従来のエンジン制御方法は応答性が良いといわれている。
【０１０８】
上述したように従来のエンジン制御方法によれば、油機負荷に対して応答性よくエンジン２を追従させることができるのであるが、燃費が大きく（悪く）、ポンプ効率が低いという問題がある。ポンプ効率とは、容積効率、トルク効率で規定される油圧ポンプ６の効率のことである。
【０１０９】
図１４からも明らかなように、レギュレーションラインＦｅは、等燃費曲線Ｍ上で燃費が比較的大きい領域に相当する。このため従来のエンジン制御方法によれば燃費が大きく（悪く）エンジン効率上望ましくないという問題があった。
【０１１０】
一方、可変容量型の油圧ポンプ６の場合、一般的に、同じ吐出圧Ｐであればポンプ容量Ｄ（斜板傾転角度）が大きいほど容積効率、トルク効率が高くポンプ効率が高いということが知られている。
【０１１１】
また下記（１）式からも明らかなように、油圧ポンプ６から吐出される圧油の流量Ｑが同じであれば、エンジン２の回転数Ｎを低くすればするほどポンプ容量Ｄを大きくすることができる。このためエンジン２を低速化すればポンプ効率を高くすることができる。
【０１１２】
Ｑ＝Ｎ・Ｄ …（１）
したがって油圧ポンプ６のポンプ効率を高めるためには、エンジン２を回転数Ｎが低い低速領域で稼動させればよい。
【０１１３】
しかし図１４からも明らかなように、レギュレーションラインＦｅは、エンジン２の高回転領域に相当する。このため従来のエンジン制御方法によればポンプ効率が低いという問題があった。
【０１１４】
これに対して本第１の制御によれば、図４に示すように、等燃費曲線Ｍ上で燃費が比較的小さい領域に目標トルク線Ｌ１が設定され、この目標トルク線Ｌ１に沿ってマッチング点が移動する。
【０１１５】
このため第１の制御によれば、エンジン２が燃費が小さい（良い）領域で稼動するのでエンジン効率を高めることができる。
【０１１６】
また図４に示す目標トルク線Ｌ１は、図１４のレギュレーションラインＦｅと比較して、エンジン２の回転数Ｎが低くなり油圧ポンプ６の容量Ｄを大きくする領域に相当する。
【０１１７】
第１の制御によれば、エンジン２の回転数Ｎが低くなり油圧ポンプ６の容量Ｄを大きくする目標トルク線Ｌ１上をマッチング点が移動するので、油圧ポンプ６の効率を高めることができる。
【０１１８】
また本実施形態の場合にはＬＳ弁１４が設けられており、操作レバー４１ａの操作量Ｓが同じであれば流量Ｑが同じであり、上記（１）式（Ｑ＝Ｎ・Ｄ）より、エンジン２の回転数Ｎを低くすればするほどポンプ容量Ｄを大きくすることができ、ポンプ効率を高くすることができる。
【０１１９】
第１の制御によれば、エンジン２の回転数Ｎが低くなり油圧ポンプ６の容量Ｄを大きくする目標トルク線Ｌ１上をマッチング点が移動するので、エンジン２の低速化により、操作レバー４１ａの操作中、常にポンプ容量Ｄが高い状態を維持でき、ポンプ効率を高く維持することができる。このように第１の制御によれば、ＬＳ弁１４と組み合わせることによりファインコントロール性を向上させつつポンプ効率を高く維持できる操作特性が実現される。
【０１２０】
ところで図４で矢印で示すように目標トルク線Ｌ１上でマッチング点が、無負荷の状態から高負荷側つまり定格点Ｖ１側に移動するとき、図１４に示す従来のエンジン制御方法と異なりエンジン回転数Ｎは上昇する。
【０１２１】
ここで仮に目標トルク線Ｌ１上で無負荷の回転数を中速のデセル回転数Ｎ１ではなくて、極めて低い回転数に設定すると、つまりデセル点Ｎ１よりもローアイドル点ＮＬ側に移動すると、エンジン２のフライホイールを極低回転から高回転の定格回転数ＮＲに加速させるのに長時間を要することになり、エンジン２の応答性が低下する。逆に、無負荷の回転数を中速のデセル回転数Ｎ１よりも高く設定すると、つまりデセル点Ｎ１よりもハイアイドル点ＮＨ側に移動すると、定格回転数ＮＲに達するまでの時間を短くできエンジン２の応答性が向上する。しかし無負荷の回転数を高速側に設定すると従来（図１４）と同様に燃費の大きい（悪い）領域でエンジン２が稼動することになる。
【０１２２】
このようなトレードオフを考慮して、目標トルク線Ｌ１上における無負荷の回転数は、中速のデセル回転数Ｎ１に設定されている。
【０１２３】
デセル回転数Ｎ１（たとえば１４００ｒｐｍ）は、いずれかの操作レバーが中立位置から操作され油機負荷が投入された際に無負荷状態から定格回転数ＮＲに達するに短時間（たとえば１秒程度）で済むことが補償されている無負荷回転数である。
【０１２４】
したがってデセル回転数Ｎ１を無負荷時のエンジン回転数に設定することで、このデセル点Ｎ１から高負荷の定格点Ｖ１にマッチング点が移動するに短時間で済む。このため、上述したように燃費良好な領域でマッチング点を移動させることにより燃費向上を図りエンジン効率を高めるとともにエンジン２を低速化することによりポンプ効率を高めつつも、エンジン２の応答性の低下を防止することができる。
【０１２５】
・第２の制御
上記第１の制御では、定格点Ｖ１と、燃費最小点Ｍ１と、デセル点Ｎ１とを結ぶ線分を目標トルク線Ｌ１として設定し、この目標トルク線Ｌ１上でマッチングさせているが、厳密に燃費最小点Ｍ１を通過する線分でなくてもよく燃費最小点Ｍ１近傍を通過する線分を目標トルク線に設定し、この目標トルク線上でマッチングさせてもよい。また厳密にデセル点Ｎ１を通過する線分でなくてもよくデセル点Ｎ１近傍を通過する線分を目標トルク線に設定し、この目標トルク線上でマッチングさせてもよい。
【０１２６】
具体的には図５に示すように目標トルク線Ｌ１の近傍、エンジン回転数で概ね±３００ｒｐｍの領域Ａ１内に目標トルク線を設定すればよい。たとえば定格点Ｖ１と、燃費最小点Ｍ１と、燃費最小点Ｍ１と同一回転数の無負荷点とを結ぶ線分を目標トルク線Ｌ′１として設定することができる。領域Ａ１内で目標トルク線を設定すれば、第１の制御と同様の効果が得られる。
【０１２７】
・第３の制御
上記第１の制御では、定格点Ｖ１と、燃費最小点Ｍ１と、デセル点Ｎ１とを結ぶ線分を目標トルク線Ｌ１として設定し、この目標トルク線Ｌ１上でマッチングさせているが、定格点Ｖ１と、燃費最小点Ｍ１とを結ぶ線分を少なくとも含む目標トルク線であればよく、必ずしも図５に示すようなデセル点Ｎ１若しくはデセル点Ｎ１近傍を通過する目標トルク線でなくてもよい。
【０１２８】
たとえば図６に示すように定格点Ｖ１と、燃費最小点Ｍ１とを結ぶ線分を延長した線分を目標トルク線Ｌ２として設定し、この目標トルク線Ｌ２上でマッチングさせてもよい。
【０１２９】
また図６に示すように目標トルク線Ｌ２の近傍、エンジン回転数で概ね±３００ｒｐｍの領域Ａ２内に目標トルク線を設定してもよい。
【０１３０】
第３の制御によれば、第１の制御と比較してエンジン２の応答性は多少低下するものの、第１の制御と同様に、エンジン２が燃費が小さい（良い）領域で稼動するのでエンジン効率を高めることができる。また第１の制御以上にエンジン２が低速化するため、よりポンプ効率が高い領域でエンジン２を稼動させることができ、油圧ポンプ６の効率を更に高めることができる。
【０１３１】
・第４の制御
上記第１の制御では、定格点Ｖ１と、燃費最小点Ｍ１と、デセル点Ｎ１とを結ぶ線分を目標トルク線Ｌ１として設定し、この目標トルク線Ｌ１上でマッチング点を移動させているが、図７に示すように定格点Ｖ１と、デセル点Ｎ１とを結ぶ線分を目標トルク線Ｌ３として設定し、この目標トルク線Ｌ３上でマッチングさせてもよい。
【０１３２】
また図７に示すように目標トルク線Ｌ３の近傍、エンジン回転数で概ね±３００ｒｐｍの領域Ａ３内に目標トルク線を設定してもよい。
【０１３３】
第４の制御によれば、第１の制御と比較してエンジン２がより高速化しているためポンプ効率の点で多少低下するもののエンジン２の応答性を更に向上させることができる。
【０１３４】
・第５の制御
上記第１の制御では、定格点Ｖ１と、燃費最小点Ｍ１と、デセル点Ｎ１とを結ぶ線分を目標トルク線Ｌ１として設定し、この目標トルク線Ｌ１上でマッチングさせているが、図８に示すように定格点Ｖ１と同一トルクが維持されるエンジン回転数軸に平行な線分を目標トルク線Ｌ４として設定し、この目標トルク線Ｌ４上でマッチングさせてもよい。
【０１３５】
第５の制御によれば、第１の制御と比較してエンジン２の応答性は低下するものの、第１の制御と同様に、エンジン２が燃費が小さい（良い）領域で稼動するのでエンジン効率を高めることができる。また第１の制御や第３の制御以上にエンジン２が低速化するため、よりポンプ効率が高い領域でエンジン２を稼動させることができ、油圧ポンプ６の効率を更に高めることができる。
【０１３６】
・第６の制御
上記第１の制御では、定格点Ｖ１と、燃費最小点Ｍ１と、デセル点Ｎ１とを結ぶ線分を目標トルク線Ｌ１として設定し、この目標トルク線Ｌ１上でマッチングさせているが、図１７に示すように、トルク線図の各等馬力曲線Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３…上で燃料消費率が最小となる燃費最小点Ｖ１、Ｖ１２、Ｖ１３…または当該燃費最小点Ｖ１、Ｖ１２、Ｖ１３…近傍を通る目標トルク線Ｌ１１を設定し、この目標トルク線Ｌ１１上の点でマッチングするように、エンジン２を上述した第１の制御と同様に制御してもよい。
【０１３７】
第６の制御によれば、エンジン２の負荷が変化するに応じて、目標トルク線Ｌ１１上をマッチング点が移動した場合に、常に燃費が最小あるいはほぼ最小な状態でエンジン２を稼動させることができるので、エンジン効率を高めることができる。
【０１３８】
・第７の制御
また図１８に示すように、トルク線図の各等馬力曲線Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３…上で燃料消費率が最小となる燃費最小点Ｖ１、Ｖ１２、Ｖ１３…または当該燃費最小点Ｖ１、Ｖ１２、Ｖ１３…近傍を通る第１の目標トルク線Ｌ１１に対して、エンジン２の回転数Ｎが低くなり油圧ポンプ６の容量Ｄが大きくなる第２の目標トルク線Ｌ１２を設定し、この目標トルク線Ｌ１２上の点でマッチングするように、エンジン２を上述した第１の制御と同様に制御してもよい。
【０１３９】
第２の目標トルク線Ｌ１２上の点でマッチングした場合には、第１の目標トルク線Ｌ１１上の点でマッチングさせた場合と比較して、燃費は大きくなるものの、より低回転となり油圧ポンプ６の容量Ｄを大きくできるので油圧ポンプ６の効率は向上するとともに、同じエンジン回転数であれば、より大きなエンジン馬力が得られる。この結果、エンジン２と油圧ポンプ６の総合的な効率が向上し、より大きなエンジンパワーで効率よく作業を行うことができる。
【０１４０】
・第８の制御
また図１８に示すように、トルク線図の各等馬力曲線Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３…上で燃料消費率が最小となる燃費最小点Ｖ１、Ｖ１２、Ｖ１３…または当該燃費最小点Ｖ１、Ｖ１２、Ｖ１３…近傍を通る第１の目標トルク線Ｌ１１を設定するとともに、この第１の目標トルク線Ｌ１１に対して、エンジン２の回転数Ｎが低くなり油圧ポンプ６の容量Ｄが大きくなる第２の目標トルク線Ｌ１２を設定し、両者を建設機械１が行う作業内容に応じて選択する実施も可能である。
【０１４１】
図２のモニタパネル５０上には「パワーモード」、「エコノミーモード」の選択スイッチ５４、５５が設けられている。選択スイッチ５４、５５により、第１の目標トルク線Ｌ１１および第２の目標トルク線Ｌ１２のいずれかが選択されると、コントローラ７は、選択された目標トルク線上の点でマッチングするように、ガバナ３に指令を与えエンジン２を制御する。
【０１４２】
第２の目標トルク線Ｌ１２が選択されると、第２の目標トルク線Ｌ１２上の点でマッチングする。第２の目標トルク線Ｌ１２上の点でマッチングする場合には、第１の目標トルク線Ｌ１１上の点でマッチングさせた場合と比較して、燃費は大きくなるものの、より低回転となり油圧ポンプ６の容量Ｄを大きくできるので油圧ポンプ６の効率は向上するとともに、同じエンジン回転数であれば、より大きなエンジン馬力が得られる。この結果、エンジン２と油圧ポンプ６の総合的な効率が向上し、より大きなエンジンパワーで効率よく作業を行うことができる（パワーモード）。
【０１４３】
また第１の目標トルク線Ｌ１１が選択されると、第１の目標トルク線Ｌ１１上の点でマッチングする。第１の目標トルク線Ｌ１１上の点でマッチングした場合には、第２の目標トルク線Ｌ１２上の点でマッチングさせた場合と比較して、エンジンパワーが低下し作業効率は低下するものの、常に燃費が最小あるいはほぼ最小な状態でエンジン２を稼動させることができエンジン効率を高めることができる（エコノミーモード）。
【０１４４】
このため作業状況が変化したとしても、選択により常に最適なモードでエンジン２を稼動させることができ、作業状況の変化に対処することができる。
【０１４５】
なお上述した第１の制御〜第８の制御は、図１、図２に示される駆動源としてエンジン２と発電電動機４とを併用するハイブリッドシステムにおいて実施されることを前提として説明したが、エンジン２のみを油機負荷の駆動源とするシステムにおいて上記第１の制御〜第８の制御を実施してもよい。
【０１４６】
・第９の制御
上述した第１の制御によれば、中速のデセル回転数Ｎ１を無負荷時のエンジン回転数に設定しているので目標トルク線Ｌ１上を高負荷側にマッチング点が移動するときのエンジン２の応答性を高くできるのであるが、発電電動機４によってエンジン出力をアシストすることでエンジン２の応答性を更に向上させてもよい。
【０１４７】
すなわち図４に矢印で示すように、目標トルク線Ｌ１上で、出力軸５にかかる油機負荷が大きくなる方向にマッチング点が移動することがコントローラ７で判断されると、コントローラ７からインバータ８に対して正（＋）極性のトルク指令値ＴＤが与えられ、発電電動機４が電動機として作動する。
【０１４８】
たとえばエンジン目標回転数（指示回転数）ＮＲと回転センサ１５で検出されるエンジン実回転数Ｎｃとの偏差を求め、この偏差から目標トルク線Ｌ１上で油機負荷が大きくなる方向にマッチング点が移動するものと判断することができる。
【０１４９】
また油機負荷ＬＲを計測し油機負荷ＬＲが上昇している場合に、目標トルク線Ｌ１上で油機負荷が大きくなる方向にマッチング点が移動するものと判断してもよく、操作センサ４１ｂで検出される操作レバー操作量Ｓが大きくなっている場合に、目標トルク線Ｌ１上で油機負荷が大きくなる方向にマッチング点が移動するものと判断してもよい。
【０１５０】
第９の制御では、無負荷のデセル点Ｎ１から高負荷の定格点Ｖ１にマッチング点が移動する際に発電電動機４の出力がエンジン２の出力に加算される。発電電動機４の出力によってエンジン出力がアシストされた分だけ、エンジン２のフライホイールを加速させる時間が短くなり、定格点Ｖ１まで短時間で移動させることができる。このため本第９の制御によれば、第１の制御と比較してエンジン２の応答性を更に高めることができる。
【０１５１】
また、この第９の制御は、上述した第２の制御、第３の制御、第４の制御、第５の制御、第６の制御、第７の制御、第８の制御のいずれかと組み合わせて実施することができる。すなわち図５、図６、図７に示される領域Ａ１、Ａ２、Ａ３内で設定される目標トルク線上を高負荷側にマッチング点が移動する際に発電電動機４の出力によってエンジン出力をアシストしてもよく、図８に示される目標トルク線Ｌ４上を高負荷側にマッチング点が移動する際に発電電動機４の出力によってエンジン出力をアシストしてもよい。また図１７に示される目標トルク線Ｌ１１上を高負荷側にマッチング点が移動する際に発電電動機４の出力によってエンジン出力をアシストしてもよい。また図１８に示される目標トルク線Ｌ１２上を高負荷側にマッチング点が移動する際に発電電動機４の出力によってエンジン出力をアシストしてもよい。
【０１５２】
ここで図１、図２の装置構成におけるエネルギーの関係式について説明する。
【０１５３】
発電電動機４の出力ＥＭ、油機負荷ＬＲ、エンジン出力ＬＤ（またはＬｃ）の間には、下記のエネルギー保存の関係式が成立する。
【０１５４】
発電電動機出力ＥＭ＝油機負荷ＬＲ−エンジン出力ＬＤ（Ｌｃ） …（１１）
ただし上記（１１）式で発電電動機４が電動作用しているときのＥＭの極性を正とする。上記（１１）式はつぎのように書き換えることができる。
【０１５５】
エンジン出力ＬＤ（Ｌｃ）＋発電電動機出力ＥＭ＝油機負荷ＬＲ …（１１ａ）
またバッテリ１０の出力ＣＤ、発電電動機４の出力ＥＭ、旋回用発電電動機１１の出力Ｌｅの間には、下記のエネルギー保存の関係式が成立する。
【０１５６】
バッテリ出力ＣＤ＝発電電動機出力ＥＭ＋旋回用発電電動機出力Ｌｅ …（１２）
ただし上記（１２）式でバッテリ１０が放電しているとき、つまりバッテリ１０から電力を出力しているときのＣＤの極性を正、発電電動機４が電動作用しているときのＥＭの極性を正、旋回用発電電動機１１が電動作用しているときのＬｅの極性を正とする。
【０１５７】
上記（１１）式（または（１１ａ）式）と（１２）式を用いて、発電電動機出力ＥＭを消去すると、エンジン２の出力ＬＤ、バッテリ１０の出力ＣＤ、油機負荷ＬＲ、旋回用発電電動機１１の出力Ｌｅの間には、下記のエネルギー保存の関係式が成立する。
【０１５８】
エンジン出力ＬＤ（Ｌｃ）＋バッテリ出力ＣＤ＝油機負荷ＬＲ＋旋回用発電電動機出力Ｌｅ …（１３）
なお旋回用発電電動機１１の出力Ｌｅは上部旋回体Ｗ２の負荷つまり旋回負荷Ｌｅを表す。
【０１５９】
上記（１１）〜（１３）式は上部旋回体Ｗ２が電気モータによって駆動されることを前提としているが、図１、図２の構成においてインバータ９、旋回用発電電動機１１を取り除き上部旋回体Ｗ２を他のブームＷ１等と同様に油圧アクチュエータによって作動させるようにした場合にも同様なエネルギー保存式の成立する。この場合には上記（１１）、（１２）、（１３）式それぞれに対応して下記（２１）、（２２）、（２３）式が成立する。
【０１６０】
発電電動機出力ＥＭ＝油機負荷ＬＲ−エンジン出力ＬＤ（Ｌｃ） …（２１）
バッテリ出力ＣＤ＝発電電動機出力ＥＭ …（２２）
エンジン出力ＬＤ（Ｌｃ）＋バッテリ出力ＣＤ＝油機負荷ＬＲ …（２３）
以下に説明する制御は、（１１）、（１２）、（１３）式が成立する場合を前提としているが、上部旋回体Ｗ２を油圧アクチュエータによって作動させることとし（２１）、（２２）、（２３）式が成立している場合にも同様に以下の制御を適用することができる。
【０１６１】
以下図３を併せ参照して説明する。
【０１６２】
・第１０の制御
つぎに図１、図２のハイブリッドシステムにおいてエネルギーロスを低減することができる実施例について説明する。
【０１６３】
すなわちコントローラ７では、電圧センサ６０で検出される電圧から旋回負荷つまり旋回用発電電動機１１の出力Ｌｅが演算される。また吐出圧センサ６１で検出される吐出圧Ｐ、斜板角センサ６２で検出される容量Ｄとに基づき油圧ポンプ６の吸収トルクが演算され、このポンプ吸収トルクと、回転センサ１５で検出される油圧ポンプ６の回転数Ｎｃ（エンジン２の回転数Ｎｃ）とに基づいて油圧ポンプ６の吸収馬力である油機負荷ＬＲが演算される（ステップ１０１）。
【０１６４】
ここで図１、図２の構成でバッテリ１０の充放電ロス、発電電動機４の発電ロス、モータロスを最小にしエネルギーロスを最小にするには、上記（１３）式（エンジン出力ＬＤ（Ｌｃ）＋バッテリ出力ＣＤ＝油機負荷ＬＲ＋旋回用発電電動機出力Ｌｅ）において、バッテリ出力ＣＤを最小にすればよく、上記（１３）式でバッテリ出力ＣＤを零にした下記（１４）式が成立すればよい。
【０１６５】
エンジン出力ＬＤ＝油機負荷ＬＲ＋旋回用発電電動機出力Ｌｅ …（１４）
そこで上記ステップ１０１で演算された油機負荷ＬＲと、旋回用発電電動機出力Ｌｅを加算したものをアクチュエータ側要求出力とみなし、これら油機負荷ＬＲ、旋回用発電電動機出力Ｌｅからなるアクチュエータ側要求出力を記（１４）式に代入して、エンジン出力ＬＤを求め、このエンジン出力ＬＤが得られるようにコントローラ７はエンジン２を制御する。
【０１６６】
なお上部旋回体Ｗ２を油圧アクチュエータによって作動させることにした場合には、上記（２３）式でバッテリ出力ＣＤを零にした下記（２４）式、
エンジン出力ＬＤ＝油機負荷ＬＲ …（２４）
が成立すればよく、上記ステップ１０１で演算された油機負荷ＬＲを上記（２４）式に代入して、エンジン出力ＬＤを求め、このエンジン出力ＬＤが得られるようにエンジン２を制御すればよい。
【０１６７】
具体的なエンジン制御内容は図３のステップ１０３、１０４、１０６を用いて説明される。
【０１６８】
エンジン２は図４に示す目標トルク線Ｌ１に沿って稼動されるものとする。
【０１６９】
すなわち目標トルク線Ｌ１はメモリに記憶されており、この目標トルク線Ｌ１が読み出され（ステップ１０３）、目標トルク線Ｌ１がエンジン出力線Ｇに変換される。つまりエンジン回転数ＮとトルクＴの対応関係Ｌ１は、エンジン出力ＬＤとエンジン目標回転数ＮＤの対応関係Ｇに変換される。そこで上記（１４）式から演算されたエンジン出力ＬＤに対応するエンジン目標回転数ＮＤが、エンジン出力線Ｇから求められる（ステップ１０４）。コントローラ７は、エンジン回転数Ｎをエンジン目標回転数ＮＤにする回転指令値Ｎ０をガバナ３に出力する。この結果、燃料噴射量が増減され目標トルク線Ｌ１上でマッチングしエンジン回転数Ｎがエンジン目標回転数ＮＤに一致しエンジン２でエンジン出力ＬＤが発生する（ステップ１０６）。
【０１７０】
上記（１２）式（バッテリ出力ＣＤ＝発電電動機出力ＥＭ＋旋回用発電電動機出力Ｌｅ）において、バッテリ出力ＣＤが零であるので、発電電動機４が発電作用している場合には発電電動機４で発生した電力はバッテリ１０に蓄積されることなく旋回用発電電動機１１の回転作動に直接使用される。すなわち発電電動機４で発電が行われると、発電電動機４で発生した交流電力はインバータ８で直流電力に変換されて直流電源線を介して直接他のインバータ９に供給され旋回用発電電動機１１が電動作用する。
【０１７１】
同様に旋回用発電電動機１１が発電作用している場合には旋回用発電電動機１１で発生した電力はバッテリ１０に蓄積されることなく発電電動機４の回転作動に直接使用される。すなわち旋回用発電電動機１１で発電が行われると、旋回用発電電動機１１で発生した交流電力はインバータ９で直流電力に変換されて直流電源線を介して直接他のインバータ８に供給され発電電動機４が電動作用する。
【０１７２】
このように第１０の制御によれば、バッテリ出力ＣＤが零になるようにエンジン２を制御しているので、バッテリ１０の充放電ロス、発電電動機４の発電ロス、モータロスを最小にしエネルギーロスを最小にでき、エンジン２の燃費を低くすることができる。
【０１７３】
・第１１の制御
つぎにエンジン２の小型化を図ることができる実施例について説明する。
【０１７４】
図４は本実施例におけるエンジン２の最大トルク線Ｒ１、従来のエンジンの最大トルク線Ｒ２（図１４参照）、本実施例の発電電動機４の最大トルク線を本実施例のエンジン２の最大トルク線Ｒ１に加算した最大トルク線Ｒ３、Ｒ′３を示している。最大トルク線Ｒ３は発電電動機４の１時間定格出力時の最大トルク線であり定格点Ｖ３で最大出力が得られる。最大トルク線Ｒ′３は発電電動機４の１分間定格出力時の最大トルク線であり定格点Ｖ′３で最大出力が得られる。
【０１７５】
同図４に示すように本実施例のエンジン２は従来のエンジンよりも小型化にされており、従来の定格点Ｖ２よりもエンジン出力が低い定格点Ｖ１で稼動する。この定格点Ｖ１におけるエンジン２の出力つまり出力上限をＬＭとする（図３のステップ１０４参照）。
【０１７６】
ステップ１０１で油機負荷ＬＲ、旋回用発電電動機出力Ｌｅが演算されると、上記（１４）式よりこれら油機負荷ＬＲ、旋回用発電電動機出力Ｌｅを加算したものをアクチュエータ側要求出力とみなし、このアクチュエータ側要求出力ＬＲ＋Ｌｅがエンジン出力ＬＤの上限ＬＭを超えているか否かが判断される。
【０１７７】
この結果、アクチュエータ側要求出力ＬＲ＋Ｌｅがエンジン出力ＬＤの上限ＬＭを超えた場合には、超えた負荷相当分の出力（ＬＲ＋Ｌｅ−ＬＭ）が発電電動機４の出力ＥＭとして得られるように、コントローラ７からインバータ８に正（＋）極性のトルク指令値ＴＤが与えられる。この結果、発電電動機４が電動機として作動し、発電電動機４では、エンジン出力上限ＬＭを超えた負荷相当分の出力（ＬＲ＋Ｌｅ−ＬＭ）が発電電動機出力ＥＭとして発生する。
【０１７８】
発電電動機４が１時間定格出力で連続稼動している場合には、負荷最大時に定格点Ｖ３でマッチングしエンジン２の出力をアシストしている。図４に示すように定格点Ｖ３では、従来のエンジンの定格点Ｖ２と比較してエンジン出力で同等かそれ以上の馬力を発生している。発電電動機４が１分間定格出力で短時間稼動している場合には、負荷最大時に定格点Ｖ′３でマッチングし１時間定格時の定格点Ｖ３よりも大きい馬力を発生するとともに、従来のエンジンよりも遙かに大きい馬力を発生する。
【０１７９】
なお上部旋回体Ｗ２を油圧アクチュエータによって作動させることにした場合には、上記（２４）式より油機負荷ＬＲをアクチュエータ側要求出力とみなし、このアクチュエータ側要求出力ＬＲがエンジン出力ＬＤの上限ＬＭを超えているか否かが判断される。そしてアクチュエータ側要求出力ＬＲがエンジン出力ＬＤの上限ＬＭを超えた場合には、超えた負荷相当分の出力（ＬＲ−ＬＭ）が発電電動機４の出力ＥＭとして得られるように、コントローラ７からインバータ８に正（＋）極性のトルク指令値ＴＤが与えられることになる。
【０１８０】
このように第１１の制御によれば、エンジン２の小型化により原価改善、後方視界改善、騒音低減を図りつつ、作業中に大きな負荷が発生した場合に適切に対処することができる。
【０１８１】
・第１２の制御
つぎにエンジン２の燃費を低減できる実施例について説明する。
【０１８２】
エンジン２の燃費を低減するには前述した第１の制御〜第８の制御で説明したように等燃費曲線Ｍ上で燃料消費率が小さい領域に目標トルク線を設定しこの目標トルク線上でマッチング点が移動するようにエンジン２を制御すればよい。
【０１８３】
以下目標トルク線として図４、図５に示す目標トルク線Ｌ１を想定する（図３のステップ１０３参照）。
【０１８４】
図１０に示すように、コントローラ７からガバナ３に回転数Ｎ０を指示する回転指令値Ｎ０が出力されると、エンジン２の回転数Ｎが回転数Ｎ０にされ目標トルク線Ｌ１上の点Ｖ０でマッチングし、エンジン２はエンジン出力Ｌｃを発生する。
【０１８５】
油機負荷ＬＲが小さく油機負荷ＬＲが実際のエンジン出力Ｌｃ以下である場合には、上記（１１）式または（２１）式（発電電動機出力ＥＭ＝油機負荷ＬＲ−エンジン出力Ｌｃ）より、コントローラ７は、それらの差分Ｌｃ−ＬＲに相当する出力が発電電動機４に吸収されるよう発電電動機４を制御する。
【０１８６】
これに対して図９に示すように、エンジン２が目標トルク線Ｌ１上のＶ０で稼動しているときに、作業中に大きな油機負荷ＬＲが発生し油機負荷ＬＲが実際のエンジン出力Ｌｃを超えると、上記（１１）式または（２１）式（発電電動機出力ＥＭ＝油機負荷ＬＲ−エンジン出力Ｌｃ）より、コントローラ７は、それらの差分ＬＲ−Ｌｃに相当する出力ＥＭを発電電動機４で発生させエンジン出力Ｌｃをアシストするように発電電動機４を制御する。
【０１８７】
具体的な制御内容は図３のステップ１０７、１０８、１０９、１１０を用いて説明される。
【０１８８】
コントローラ７には、回転センサ１５の検出値Ｎｃが取り込まれこのエンジン実回転数Ｎｃに対応する実際のエンジン出力Ｌｃがエンジン出力線Ｇから求められる（ステップ１０７）。
【０１８９】
つぎにステップ１０７で演算された実際のエンジン出力Ｌｃ、ステップ１０１で演算された油機負荷ＬＲが、上記（１１）式または（２１）式（発電電動機出力ＥＭ＝油機負荷ＬＲ−エンジン出力Ｌｃ）に代入されて、発電電動機出力ＥＭが演算される（ステップ１０８）。
【０１９０】
発電電動機４の実際の回転数Ｎｃ（エンジン実回転数Ｎｃ）と発電電動機４のトルクＴＤ（発生トルク（正）、吸収トルク（負））の対応関係は、発電電動機出力ＥＭの大きさ、極性（正、負）毎に各発電電動機一定曲線Ｕとしてメモリに記憶されている。
【０１９１】
そこで上記演算された発電電動機出力ＥＭの極性（正、負）と、ＥＭの大きさに応じた出力一定曲線が、各発電電動機出力一定曲線Ｕの中から選択される。そして回転センサ１５の検出値Ｎｃが取り込まれこの発電電動機実回転数Ｎｃに対応するトルクＴＤが、上記選択された出力一定曲線上から求められる。たとえば図３の１０９内で破線として示すように、油機負荷ＬＲが実際のエンジン出力Ｌｃよりも大きく、ＥＭの極性が正である場合にはこれらの差分ＬＲ−Ｌｃに相当する大きさのＥＭに相当する出力一定曲線Ｕ１が選択され、この選択された出力一定曲線Ｕ１上で発電電動機実回転数Ｎｃに対応する正のトルク値ＴＤ（発生トルク）が求められる（ステップ１０９）。
【０１９２】
つぎにステップ１０９で求められたトルク指令値ＴＤが、コントローラ７からインバータ８に出力される。すなわち油機負荷ＬＲが実際のエンジン出力Ｌｃ以下である場合には、発電電動機４にそれらの差分Ｌｃ−ＬＲに相当する出力を吸収させるための負のトルク指令値ＴＤがインバータ８に与えられる。この結果、発電電動機４は発電作用し、トルクＴＤを吸収し、差分Ｌｃ−ＬＲに相当する出力ＥＭを吸収する。
【０１９３】
これに対し油機負荷ＬＲが実際のエンジン出力Ｌｃを超えている場合には、発電電動機４でそれらの差分ＬＲ−Ｌｃに相当する出力を発生させるための正のトルク指令値ＴＤがインバータ８に与えられる。この結果、発電電動機４は電動作用し、トルクＴＤを発生し、差分ＬＲ−Ｌｃに相当する出力ＥＭを発生する。発電電動機４で発生した出力ＥＭが現在のエンジン出力Ｌｃが加算されてエンジン出力がアシストされる。発電電動機４によってエンジン２の出力がアシストされると図９に示すように、エンジン２と発電電動機４で発生した馬力と負荷はマッチング点Ｖ４でマッチングし、従来のエンジンと同等かそれ以上の馬力が発生して急増する負荷に対処することができる。
【０１９４】
このように第１２の制御によれば、エンジン２の燃費低減によりエンジン効率の向上を図りつつ、作業中に大きな油機負荷ＬＲが発生した場合に適切に対処することができる。
【０１９５】
なお、目標トルク線Ｌ１上でエンジン２が稼動する場合に（第１の制御）、発電電動機４の出力によってエンジン出力をアシストするものとして説明したが、本第１２の制御は、上述した第２の制御、第３の制御、第４の制御、第５の制御、第６の制御、第７の制御、第８の制御のいずれかと組み合わせて実施することができる。すなわち図５、図６、図７に示される領域Ａ１、Ａ２、Ａ３内で設定される目標トルク線上でエンジン２が稼動する場合に発電電動機４の出力によってエンジン出力をアシストしてもよく、図８に示される目標トルク線Ｌ４上でエンジン２が稼動する場合に発電電動機４の出力によってエンジン出力をアシストしてもよい。また図１７に示される目標トルク線Ｌ１１上を高負荷側にマッチング点が移動する際に発電電動機４の出力によってエンジン出力をアシストしてもよい。また図１８に示される目標トルク線Ｌ１２上を高負荷側にマッチング点が移動する際に発電電動機４の出力によってエンジン出力をアシストしてもよい。
【０１９６】
・第１３の制御
つぎに負荷急上昇時（急加速時）の燃費を低減できる実施例について説明する。
【０１９７】
すなわち上述した第１０の制御と同様にして、図３に示すように、油機負荷ＬＲ、旋回負荷Ｌｅが演算され（ステップ１０１）、これらアクチュエータ側要求出力ＬＲ＋Ｌｅに対応するエンジン出力ＬＤが求められ、このエンジン出力ＬＤに対応するエンジン２の目標回転数ＮＤがエンジン出力線Ｇから求められる（ステップ１０４）。
【０１９８】
このため本来であれば油機負荷ＬＲが急上昇している場合には、図３の１０５内でＨ１で示すように、ガバナ３に対してエンジン回転数Ｎを目標回転数ＮＤに急加速させる回転指令値ＮＤが出力されるのであるが、ターボラグを考慮して、エンジン２のシリンダ内への燃料供給を遅らせる急加速回避制御が実行される。すなわち急加速回避フィルタによって、破線Ｈ２に示すように、エンジン目標回転数ＮＤまでエンジン２の回転数Ｎを徐々に上昇させる回転指令値Ｎ０が生成される。たとえばエンジン目標回転数ＮＤに到達するまでの時間をたとえば０．５秒程度遅らせる回転指令値Ｎ０が生成される（ステップ１０５）。そしてガバナ３に回転指令値Ｎ０が出力される。この結果、エンジン２のシリンダ内への燃料供給が遅らされ、エンジン２の回転数Ｎが徐々に上昇して目標回転数ＬＤに到達しエンジン出力ＬＤが発生する（ステップ１０６）。
【０１９９】
このようにターボラグを考慮して、エンジン２のシリンダ内への燃料供給を遅らせる急加速回避制御が実行されるので、負荷急上昇時（急加速時）におけるエンジン２の燃費向上が図られる。
【０２００】
なお急加速回避フィルタは、加速時にのみ使用され減速時には使用されない。また加速時であっても急加速時のみに使用される。たとえばエンジン最大トルクの１０％程度をしきい値とし、目標回転数ＮＤと現在のエンジン回転数Ｎとの差分に相当するトルク増分が、このしきい値を超えている場合に急加速であると判断される。
【０２０１】
急加速回避フィルタを使用しエンジン目標回転数ＮＤまでエンジン２の回転数Ｎを徐々に上昇させる急加速回避制御を実行すると、急加速回避制御実行中、急激に増加する油機負荷ＬＲに対してエンジン出力が追いつかなくなる。すなわち図３の１０５内に示すように、エンジン目標回転数ＮＤと現在ガバナ３に指示されている回転指令値Ｎ０との回転数差分ΔＨに相当するエンジン出力が不足する。
【０２０２】
そこで上述した第１２の制御と同様にして、コントローラ７は、上記回転数差分ΔＨに相当する出力差分ＬＲ−Ｌｃを求め、上記（１１）式または（２１）式（発電電動機出力ＥＭ＝油機負荷ＬＲ−エンジン出力Ｌｃ）より、出力差分ＬＲ−Ｌｃに相当する出力ＥＭが発電電動機４で発生しエンジン出力Ｌｃをアシストするように発電電動機４を制御する。
【０２０３】
具体的には、実際のエンジン出力Ｌｃがエンジン出力線Ｇから演算され（ステップ１０７）、このステップ１０７で演算された実際のエンジン出力Ｌｃ、ステップ１０１で演算された油機負荷ＬＲが、上記（１１）式または（２１）式（発電電動機出力ＥＭ＝油機負荷ＬＲ−エンジン出力Ｌｃ）に代入されて、発電電動機出力ＥＭが演算される（ステップ１０８）。そしてこのステップ１０８で演算された発電電動機出力ＥＭに対応するトルク指令値ＴＤが求められ（ステップ１０９）、このステップ１０９で求められたトルク指令値ＴＤがインバータ８に出力されて発電電動機４が電動作用する（ステップ１１０）。この結果発電電動機４から上記回転数差分ΔＨに相当する出力ＥＭ（＝ＬＲ−Ｌｃ）が発生し、エンジン２の出力がアシストされる。
【０２０４】
このように第１３の制御によれば、負荷急上昇時の燃費の低減を図りつつ、急激に増加する負荷に対するエンジン出力の不足分を補填することができる。
【０２０５】
・第１４の制御
つぎにバッテリ１０の残量を確保することができる実施例について説明する。
【０２０６】
第１０の制御で説明したように、エンジン出力ＬＤがアクチュエータ側要求出力に一致するようにエンジン２が制御されている場合、つまり下記（１４）式、
エンジン出力ＬＤ＝アクチュエータ側要求出力（旋回用電動機負荷Ｌｅ＋油機 負荷ＬＲ） …（１４）
あるいは、下記（２４）式、
エンジン出力ＬＤ＝アクチュエータ側要求出力（油機負荷ＬＲ） …（２４）
が成立している場合には、エンジン２は発電電動機４を発電作用させる馬力の余裕がなく、バッテリ１０の残量Ｅ（電力蓄積量）が不足するおそれがある。
【０２０７】
本実施例の制御は、図３のステップ１１１、１１２、１１３、１０１、１０２、１０３、１０４、１０６を用いて説明される。
【０２０８】
まず電圧センサ１６の検出値Ｅがバッテリ１０の現残量Ｅとしてコントローラ７に取り込まれ（ステップ１１１）、バッテリ１０の目標残量Ｅｐと現残量Ｅとの残量偏差ΔＥＧが演算される（ステップ１１２）。
【０２０９】
ここで残留偏差ΔＥＧは、遅れフィルタを用いて求められる。たとえば過去２秒間の残量Ｅの平均値を求め、目標残量Ｅｐとこの平均値との偏差が残量偏差ΔＥＧとされる。これはバッテリ残量Ｅは短時間で大きく変動するため遅れフィルタにより変動を吸収して安定した値を得るためである。また図２３に示すように目標残量Ｅｐに所定幅ΔＥ（Ｅｐに対して±１／２ΔＥｐ）の不感帯を設けてもよい。現残量Ｅが目標残量範囲Ｅｐ±１／２ΔＥｐ内に入っている場合には残量偏差ΔＥＧは０とみなされる（ステップ１１４）。
【０２１０】
つぎにエンジン出力ＬＤが、アクチュエータ側要求出力（上記（１４）式におけるＬｅ＋ＬＲ）に、残量偏差相当分の出力ΔＥＧを加えた値となるように、上記（１４）式が下記（１４）′式のように修正され、
エンジン出力ＬＤ＝旋回用電動機負荷Ｌｅ＋油機負荷ＬＲ＋バッテリ残量偏差ΔＥＧ …（１４）′
この（１４）′式に、上記ステップ１０１で演算された油機負荷ＬＲ、旋回用発電電動機出力Ｌｅ、ステップ１１２で得られた残量偏差相当分の出力ΔＥＧが代入されて、エンジン出力ＬＤが求められる（ステップ１０２）。
【０２１１】
以下第１０の制御と同様に、ステップ１０２で求められたエンジン出力ＬＤが得られるようにコントローラ７はガバナ３に回転指令値Ｎ０を出力してエンジン２を制御する（ステップ１０３、１０４、１０６）。
【０２１２】
なお上部旋回体Ｗ２を油圧アクチュエータによって作動させることにした場合には、上記（２４）式を、エンジン出力ＬＤが、アクチュエータ側要求出力（上記（２４）式におけるＬＲ）に、残量偏差相当分の出力ΔＥＧを加えた値となるように修正した下記（２４）′式、
エンジン出力ＬＤ＝油機負荷ＬＲ＋バッテリ残量偏差ΔＥＧ …（２４）′
を用いてエンジン出力ＬＤを求め、このエンジン出力ＬＤが得られるようにエンジン２を制御すればよい。
【０２１３】
この結果、負荷に対して、バッテリ１０の残量偏差ΔＥＧに相当する余裕をもったエンジン出力が発生する。残量偏差ΔＥＧ相当分の出力は発電電動機４に吸収され、インバータ８を介してバッテリ１０に残量偏差ΔＥＧ相当分の電力が蓄積される。このためバッテリ１０の残量が常時、目標残量Ｅｐ近辺あるいは図２３の目標残量範囲Ｅｐ±１／２ΔＥｐに維持される。
【０２１４】
このため油機負荷ＬＲ、旋回負荷Ｌｅが増大し実際のエンジン出力Ｌｃを超えた際には、バッテリ１０から電力が発電電動機４に確実に供給され、発電電動機４が電動作用し発電電動機４の出力ＥＭによってエンジン２の出力をアシストすることが保証される。
【０２１５】
このように第１４の制御によれば、バッテリ１０の残量を常時一定レベル以上に保持することができるので、負荷増大時には、発電電動機４によってエンジン出力を確実にアシストすることができる。
【０２１６】
またこの第１４の制御は、前述した第１１の制御、第１２の制御、第１３の制御と適宜組み合わせて実施することができる。
【０２１７】
上述した説明ではアクチュエータ側要求出力を演算しているが、アクチュエータ側要求出力を演算しない実施も可能である。
【０２１８】
この場合は、演算残量偏差ΔＥＧ相当分の出力を発生させるトルク指令がコントローラ７からインバータ８に与えられる。このため発電電動機４によってエンジン２にかかる負荷は、バッテリ残量偏差ΔＥＧに応じたものとなる。エンジン２はガバナ３の動作により、図２０で説明したのと同様に目標トルク線Ｌ１上でエンジン２の出力と負荷とが釣り合いマッチングする。すなわちエンジン出力ＬＤは、アクチュエータ側要求出力（旋回用電動機負荷Ｌｅ＋油機負荷ＬＲ）と発電電動機４の負荷（バッテリ残量偏差ΔＥＧ）とを加算した負荷に釣り合い目標トルク線Ｌ１上でマッチングすることになる。
【０２１９】
具体的な制御内容について図２２を参照して説明する。
【０２２０】
・上限ラインＵを超えた場合
図２２で既に説明したように、エンジン実回転数Ｎｎｒが上限回転数Ｎｎｍよりも低くなった場合には、噴射量α（Ｎｎｄ−Ｎｎｒ）が上限ラインＵで規定される最大噴射量α（Ｎｎｄ−Ｎｎｍ）を超えたと判断し、上限回転数Ｎｎｍと実回転数Ｎｎｒとの差Ｎｎｍ−Ｎｎｒに応じたトルク α（Ｎｎｍ−Ｎｎｒ）が発電電動機４で発生するようにインバータ８に対して正のトルク指令を与える。すなわちバッテリ残量偏差ΔＥＧの値いかんにかかわらず、不足したトルク分α（Ｎｎｍ−Ｎｎｒ）を発生させる正のトルク指令がコントローラ７からインバータ８に与えられる。このため発電電動機４が電動作用しエンジン出力がアシストされる。
【０２２１】
ただし演算残量偏差ΔＥＧが負の場合には目標残量Ｅｐに対して現残量Ｅが大きくバッテリ１０の蓄電量に余裕がある場合なので、不足したトルク分α（Ｎｎｍ−Ｎｎｒ）に、残量偏差ΔＥＧ分を加算した出力を発生させる正のトルク指令をインバータ８に与え発電電動機４のアシスト量を増やしてもよい。
【０２２２】
・上限ラインＵを超えない場合
エンジン実回転数Ｎｎｒが上限回転数Ｎｎｍ以上の場合には、噴射量α（Ｎｎｄ−Ｎｎｒ）が上限ラインＵで規定される最大噴射量α（Ｎｎｄ−Ｎｎｍ）以下と判断し、演算残量偏差ΔＥＧ相当分の正負の出力を発生させるトルク指令がインバータ８に対して与えられる。このため演算残量偏差ΔＥＧが正である場合には、演算残量偏差ΔＥＧ相当分のトルクを吸収させる負のトルク指令がインバータ８に与えられて、発電電動機４で演算残量偏差ΔＥＧ相当分のトルクが吸収され発電電動機４が発電作用する。
【０２２３】
また演算残量偏差ΔＥＧが負である場合には、演算残量偏差ΔＥＧ相当分のトルクを発生させる正のトルク指令がインバータ８に与えられて、発電電動機４が電動作用し、発電電動機４で演算残量偏差ΔＥＧ相当分のトルクが発生する。
【０２２４】
・第１５の制御
つぎにバッテリ１０の残量が下限を下回った場合に緊急措置をとることができる実施例について説明する。
【０２２５】
本実施例におけるエンジン２は、第１１の制御で説明したのと同様に、図４に示すように従来のエンジンの定格点Ｖ２よりもエンジン出力が低い定格点Ｖ１で稼動する小型のエンジン２が使用される。
【０２２６】
同図４に示すように本実施例のエンジン２の定格点Ｖ１は従来のエンジンの定格点Ｖ２よりも等燃費曲線Ｍ上で燃費が小さい（良好な）領域に存在する。
【０２２７】
本実施例の制御は、図３のステップ１１１、１１２、１１３、１１４、１０１、１０２、１０３、１０４、１０６を用いて説明される。
【０２２８】
すなわち第１１の制御と同様にして、バッテリ１０の目標残量Ｅｐと現残量Ｅとの残量偏差ΔＥＧが演算される（ステップ１１１、１１２、１１３）。つぎに残量偏差ΔＥＧが残量偏差しきい値ΔＥ０よりも大きいか否かが判断される。つまりバッテリ１０の現残量Ｅが下限値Ｅ０を下回っているか否かが判断される（ステップ１１４）。この結果、バッテリ残量Ｅが下限値Ｅ０以上であると判断された場合には（ステップ１１４の判断ＮＯ）、ステップ１０２に移行され、以下第１１の制御と同様の制御が実行される。このとき図４に示すように、エンジン２は、第１１の制御で説明したように、定格点をＶ１としエンジン出力の上限値を第１の上限値ＬＭとして、エンジン２が制御される（ステップ１０３、１０４、１０６）。これにより通常、エンジン２は、従来のエンジン（定格点Ｖ２）よりもエンジン出力が小さいものの燃費が良好な定格点Ｖ１で稼動する。
【０２２９】
しかしエンジン出力が不足しがちの定格点Ｖ１でエンジン２が常時稼動していると、バッテリ１０への電力蓄積が不足しがちとなりバッテリ残量Ｅが下限値Ｅ０を下回り、バッテリ１０から発電電動機４に電力が供給されなくなるおそれがある。
【０２３０】
そこで、バッテリ残量Ｅが下限値Ｅ０を下回っていると判断された場合には（ステップ１１４の判断ＹＥＳ）、エンジン２の出力の上限値が第１の上限値ＬＭよりも大きい第２の上限値Ｌ′Ｍとなるように、目標トルク線Ｌ１が修正され、エンジン出力線Ｇも書き換えられる。すなわち図４に示すように定格回転数ＮＲを、より高い定格回転数Ｎ′Ｒに上昇させ、定格点Ｖ１を、より高いエンジン出力Ｌ′Ｍが得られる定格点Ｖ′１に移行させ（図４参照、ステップ１１５）、定格点Ｖ′１と燃費最小点Ｍ１とデセル点Ｎ１とを結ぶ線分が新たな目標トルク線として設定され、この目標トルク線に応じたエンジン出力線が新たに求められる（ステップ１０３、１０４）。
【０２３１】
これにより燃費の点では悪化するものの高いエンジン出力Ｌ′Ｍが得られる定格点Ｖ′１でエンジン２が稼動する（ステップ１０６）。この結果、上昇した分のエンジン出力が発電電動機４に吸収され、発電電動機４で発電された電力が、インバータ８を介してバッテリ１０に蓄積される。
【０２３２】
このように第１５の制御によれば、通常はエンジン２を燃費が良好な定格点Ｖ１で稼動させつつも、バッテリ１０の残量が下限を下回った場合には、定格点Ｖ１を定格点Ｖ′１に移行させて燃費は悪化するもののエンジン出力を高くする緊急措置をとることで、バッテリ１０で電力が蓄積できるようにし、バッテリ１０から発電電動機４に供給する電力が不足するという事態を回避することができる。
【０２３３】
またこの第１５の制御は、前述した第１２の制御、第１３の制御と適宜組み合わせて実施することができる。
【０２３４】
また上述したエンジン２の出力の上限値を短期的に上昇させる制御は、手動操作で行うようにしてもよい。すなわちオペレータは作業中にエンジン出力の不足を感じると、操作レバー４１ａのノブに設けられたスイッチ４２をオン操作する。コントローラ７に、スイッチ４２がオンされたことを示すオン信号ＯＮが入力されると、コントローラ７では上述したのと同様に目標トルク線、エンジン出力線を修正する処理が行われ（図３のステップ１１５、１０３、１０４）、エンジン２の出力上限値がＬＭからＬ′Ｍに移行され、より高いエンジン出力が得られる定格点Ｖ′１でエンジン２が稼動する（ステップ１０６）。
【０２３５】
なおバッテリ残量Ｅが下限値Ｅ０を下回っていると判断された場合には（ステップ１１４の判断ＹＥＳ）、その旨をオペレータ等に知らしめるべく、コントローラ７からモニタパネル５０に表示指令が出力され、モニタパネル５０の表示画面５０ａに、「バッテリ１０の残量が不足している」旨の警告表示がなされる。
【０２３６】
・第１６の制御
上述した第１５の制御では、バッテリ残量Ｅが下限値Ｅ０を下回っている場合にエンジン２の出力の上限値を短期的に上昇させる緊急措置をとるようにしているが、エンジン２の出力の上限値を上げることで対処するのではなく、建設機械１のアクチュエータの出力を制限することで対処してもよい。
【０２３７】
たとえばバッテリ残量Ｅが下限値Ｅ０を下回っていると判断された場合に、油圧ポンプ６の斜板６ａの最大傾転角を制限しポンプ吸収馬力を制限することが考えられる。また図２４に示すように油圧ポンプ６のＰ−ＱカーブＬＮ１を、より低い吸収馬力となるＰ−ＱカーブＬＮ２に設定してポンプ吸収馬力を制限することが考えられる。またバッテリ残量Ｅが下限値Ｅ０を下回っていると判断された場合に、旋回用電動機１１の出力上限値を低い値に制限することが考えられる。
【０２３８】
これにより油機負荷ＬＲ、旋回負荷Ｌｅが減少し、その減少分だけエンジン２の出力に発電電動機４を発電させる余裕が発生し、発電電動機４で吸収したエンジン出力をバッテリ１０に電力として蓄積することができる。
【０２３９】
・第１７の制御
図１１は建設機械１のエンジン２の出力Ｌｃ、油機負荷（ポンプ吸収馬力）ＬＲ、バッテリ（キャパシタ）１０の出力ＣＤの状態を示すグラフであり横軸に時間をとり縦軸に出力（ｋＷ）をとっている。図１１は図３に示す制御内容を実施した場合を示している。
【０２４０】
図１１において、エンジン出力Ｌｃの特性をＫ１で示し油機負荷ＬＲの特性をＫ２で示しバッテリ出力ＣＤの特性をＫ３で示している。
【０２４１】
図１１に示すＢ２ではブーム用操作レバー４１ａを最大操作量まで操作して重負荷の掘削作業が行われており、油機負荷Ｋ２がエンジン出力Ｋ１を上回っている。このときバッテリ１０で放電が行われ発電電動機４が電動作用しており油機負荷Ｋ２に対して不足しているエンジン出力を発電電動機４の出力でアシストしている。
【０２４２】
図１１に示すＢ３ではブーム用操作レバー４１ａが戻されて比較的軽負荷の作業が行われており、エンジン出力Ｋ１が油機負荷Ｋ２を上回っている。このとき発電電動機４が発電作用しており、残量偏差ΔＥＧ相当分の電力がバッテリ１０に充電される。エンジン出力Ｋ１が油機負荷Ｋ２を大きく上回ると、Ｂ５に示すようにバッテリ１０への充電量が大きくなる。
図１１に示すＢ４では旋回用操作レバーが操作され旋回作業が行われており、エンジン出力Ｋ１が油機負荷Ｋ２を上回っている。このとき発電電動機４が発電作用しており、発電電動機４から電力が旋回用発電電動機１１に供給され旋回用発電電動機１１が電動作用している。
【０２４３】
図１１のＢ１に示すように、掘削作業が開始されると操作レバー４１ａが中立位置から操作され油機負荷Ｋ２が上昇するが、エンジン出力Ｋ１は油機負荷Ｋ２に遅れて立ち上がる。これは図３に示すように、油機負荷ＬＲを演算し（ステップ１０１）、この油機負荷ＬＲに対応するエンジン出力ＬＤを求め（ステップ１０２）、このエンジン出力ＬＤに対応する目標回転数ＮＤを求め（ステップ１０４）、この目標回転数ＮＤが得られるようガバナ３が動作することで（ステップ１０５、１０６）、エンジン２の出力が実際に、演算したエンジン出力ＬＤまで上昇するが、この間に時間遅れがあり、エンジン２の出力が実際に上昇したときには、既に実際の油機負荷は、演算した油機負荷ＬＲ以上に上昇しているからである。
【０２４４】
こうした操作レバー投入時における油機負荷Ｋ２とエンジン出力Ｋ１との差は、上記（１１）式（発電電動機出力ＥＭ＝油機負荷ＬＲ−実際のエンジン出力Ｌｃ）に示されるように発電電動機４の出力ＥＭによって補填されている。つまりバッテリ１０で放電が行われて発電電動機４が電動作用し発電電動機出力ＥＭが発生し、この発電電動機出力ＥＭによって、図１１にＢ１で示す実際の油機負荷Ｋ２と実際のエンジン出力Ｋ１との差分がアシストされる。
【０２４５】
このため操作レバー投入時の油機負荷Ｋ２とエンジン出力Ｋ１との差分に相当する最大出力が得られるよう発電電動機４を設計する必要がある。
【０２４６】
したがって操作レバー投入時における油機負荷Ｋ２とエンジン出力Ｋ１との差を小さくすることができれば、発電電動機４の最大出力を小さくでき、その分発電電動機４を小型化することができる。
【０２４７】
以下、発電電動機４を小型化することができる実施例について説明する。
【０２４８】
図１２は操作レバー４１ａの操作特性Ｃを示しており横軸にレバー操作量Ｓをとり、縦軸に作業機（ブーム）の速度をとっている。なおブーム以外のアーム、バケットについても同様である。
【０２４９】
操作レバー４１ａが中立位置から操作されると、油圧ポンプ６の斜板６ａは最小傾転角から上昇し（容量Ｄが上昇し）、ポンプ吸収馬力が上昇する。オペレータは油機負荷の上昇分を予測し負荷上昇分に応じた速度で操作レバー４１ａを操作する。このため操作レバー４１ａを操作する速度から油機負荷ＬＲの増分を予測することができる。
【０２５０】
コントローラ７は、操作センサ４１ｂから操作レバー４１ａの操作量Ｓを示す信号を取り込み、図１２に示すように、中立位置から、しきい値Ｓｃまで到達する時間τを計測し、単位時間当たりのレバー操作量ΔＳ／τを演算する。
【０２５１】
つぎに単位時間当たりのレバー操作量ΔＳ／τから、回転指令値Ｎ０に上乗せすべき回転数増分ΔＮ（負荷増分予測値）が演算される。
【０２５２】
図３のステップ１０１で油機負荷ＬＲが演算され、この油機負荷ＬＲから目標回転数ＮＤが得られたならば（ステップ１０４）、この目標回転数ＮＤに、回転数増分（負荷増分予測値）ΔＮを加算した回転指令値ＮＤ＋ΔＮ（Ｎ０＋ΔＮ）が生成され（ステップ１０５）、この回転指令値ＮＤ＋ΔＮ（Ｎ０＋ΔＮ）がガバナ３に出力される。
【０２５３】
この結果操作レバー投入に伴いエンジン出力が迅速に上昇することなり、操作レバー投入時における油機負荷Ｋ２とエンジン出力Ｋ１との差が小さくなる。このため発電電動機４で出し得る最大出力ＥＭを小さくでき、その分発電電動機４を小型化することができる。
【０２５４】
なお実施例の制御は、操作レバー投入時など負荷が急上昇する場合に行うことが望ましい。このため回転数増分（負荷増分予測値）ΔＮにしきい値が設定され、回転数増分（負荷増分予測値）ΔＮがしきい値（たとえばエンジン出力で２０ｋｗ／秒相当の増加）を超えた場合に本実施例の制御が行われる。
【０２５５】
また単位時間当たりのレバー操作量ΔＳ／τの代わりにレバー操作量ΔＳから、回転指令値に上乗せすべき回転数増分ΔＮ（負荷増分予測値）を演算してもよい。
【０２５６】
さて図１５はオートデセルの制御内容を説明する図であり、横軸に操作レバーの状態の時間変化（秒）をとり縦軸にエンジン回転数Ｎをとっている。オートデセルの制御は、エンジン回転数Ｎがデセル回転数Ｎ１（１４００ｒｐｍ）以上になっているときに実行される。また図１５は燃料ダイヤル１７で定格回転数ＮＲに設定されている場合を基準としている。
【０２５７】
すなわち同図１５に示すように、全ての操作レバーが中立位置に戻されると、エンジン回転数Ｎは、Δｔ１秒で燃料ダイヤル１７で設定されている定格回転数ＮＲよりも約１００ｒｐｍ低い第１デセル回転数まで低下する。さらにΔｔ２秒経過するとエンジン回転数Ｎは第１デセル回転数よりも低い第２デセル回転数Ｎ１（以下単にデセル回転数という；１４００ｒｐｍ）までΔｔ３秒で低下し、いずれかの操作レバーが操作されるまでそのデセル回転数Ｎ１を維持する。
【０２５８】
エンジン回転数Ｎがデセル回転数Ｎ１に維持されている状態で、いずれかの操作レバーが中立位置から操作されると、エンジン回転数ＮはΔｔ０（たとえば１秒）で燃料ダイヤル１７で設定されている定格回転数ＮＲまで上昇する。
【０２５９】
デセル回転数Ｎ１の１４００ｒｐｍという回転数は、ローアイドル回転数ＮＬの１０００ｒｐｍとハイアイドル回転数ＮＨの２２００ｒｐｍとの中間の中速の回転数として設定される。この理由は操作レバーが中立位置から操作されたときのエンジン２の応答性を確保するためである。建設機械を設計する際には、操作レバーが中立から操作され油機負荷が投入された際に無負荷状態から定格回転数ＮＲに達するに所定時間Δｔ０（たとえば１秒）以内であるということが、品質保証上要求される。デセル回転数Ｎ１を低く設定すると上記要求に応えられないことから、デセル回転数Ｎ１をローアイドル回転数ＮＬよりも高い中速の回転数に設定して、操作レバー操作開始時におけるエンジン２の高い応答性を確保している。
【０２６０】
しかし燃費低減の点からみると、デセル回転数Ｎ１を中速回転数（１４００ｒｐｍ）に設定することは、必ずしも適切であるとは言い難い。
【０２６１】
図１６は建設機械で積込み掘削作業を所定のサイクルタイム行ったときの燃費を計測したデータを例示している。図１６の横軸は時間（ｓｅｃ）を示し縦軸は単位時間当たりの燃料消費量（ｋｇ／ｈ）を示している。
【０２６２】
同図１６に示すように掘削積込作業機の消費燃料は、横軸の時間と横軸の燃料消費率を積算した面積ＦＬ１で表され、デセル時つまり全操作レバーが中立位置に戻されデセル回転数Ｎ１に維持されている時の消費燃料は同様にして積算した面積ＦＬ２で表される。作業時の全消費燃料はＦＬ１とＦＬ２とを合計したものである。、全消費燃料ＦＬ１＋ＦＬ２に占めるデセル時の消費燃料ＦＬ２の割合ＦＬ２／（ＦＬ１＋ＦＬ２）は、油圧ポンプの連れ回りトルクもあることから、５〜１０％に達する。以上は燃費について述べたが騒音に関しても同様である。
【０２６３】
以下、操作レバーが中立位置に戻されたときの燃費、騒音を従来よりも低減させつつ、操作レバーが中立位置から操作されたときにエンジンを短時間（たとえば１秒）で目標回転数（定格回転数ＮＲ）に上昇させることができる実施例について説明する。
【０２６４】
・第１８の制御
まずオペレータは図２に示すモニタパネル５０上で「燃費優先モード」、「応答性優先モード」のいずれかを、選択スイッチ５１、５２のいずれかを選択操作することによって選択する。選択スイッチ５１はデセル回転数Ｎ′１をローアイドル回転数ＮＬよりも低い回転数（たとえば７００ｒｐｍ）に設定する選択スイッチであり、選択スイッチ５２はデセル回転数Ｎ′１を上記選択スイッチ５１で選択される回転数よりも高めの回転数に設定する選択スイッチである。
【０２６５】
選択スイッチ５１、５２のいずれかが選択操作されると、選択された内容を示す信号がコントローラ７に入力される。
【０２６６】
一方、コントローラ７には、ブーム用操作レバー４１ａの操作センサ４１ｂを含む各操作センサから操作信号が取り込まれる。
【０２６７】
コントローラ７では操作信号に基づき、全ての操作レバーが中立位置に戻されたか否かが判断される。この結果、全ての操作レバーが中立位置に戻されたと判断された場合には、図１５と同様にして、エンジン回転数Ｎが、選択スイッチ５１、５２によって選択されたデセル回転数Ｎ′１（たとえば７００ｒｐｍ）まで低下させるようガバナ３に回転指令値を出力し、いずれかの操作レバーが操作されるまでそのデセル回転数Ｎ′１を維持する。このため操作レバー中立時における燃費が従来よりも向上する。
【０２６８】
エンジン回転数Ｎがデセル回転数Ｎ′１に維持されている状態で、いずれかの操作レバーが中立位置から操作されたと判断された場合には、コントローラ７はガバナ３に対して、エンジン回転数Ｎを現在の負荷に応じたエンジン回転数ＮＤまで（燃料ダイヤル１７で設定されている定格回転数ＮＲまで）上昇させるよう回転指令値を出力するとともに、インバータ８に対して正（＋）極性のトルク指令値ＴＤを出力し発電電動機４を電動機として作動させる。
【０２６９】
このため無負荷のデセル点Ｎ′１から高負荷の定格点Ｖ１にマッチング点が移動する際に発電電動機４の出力がエンジン２の出力に加算される。発電電動機４の出力によってエンジン出力がアシストされるため、従来と同様に短時間（たとえば約１秒）で応答性よく定格点Ｖ１まで移動する。
【０２７０】
図１３を用いて本実施例の効果について説明する。
【０２７１】
図１３は従来のエンジンの最大トルク線Ｒ２、エンジン２の最大トルク線Ｒ１に発電電動機４の最大トルク線を加算した本実施例の最大トルク線Ｒ３（１時間定格）、Ｒ′３（１分間定格）を比較して示している。
【０２７２】
操作レバー操作時にエンジンを加速させる時間は、図１３（ｂ）に示すように最大トルク線から油機負荷γを減算したハッチングで示す面積で規定される。最大トルク線から油機負荷γを減算した面積が大きいほど、エンジンを加速させるトルクの余裕が大きいということであり、より短時間で目標回転数ＮＲまで到達させることができる。
【０２７３】
従来最大トルク線Ｒ２から油機負荷γを減算した面積はε１であるのに対して、本実施例の最大トルク線Ｒ′３（１分間定格）から油機負荷γを減算した面積はε１にε３を加算した面積であり、エンジン２を加速させるトルク余裕が従来のエンジンよりも大きい。同様に本実施例の最大トルク線Ｒ３（１時間定格）から油機負荷γを減算した面積はε１にε２を加算した面積であり、エンジン２を加速させるトルク余裕が従来のエンジンよりも大きい。
【０２７４】
しかも発電電動機４はエンジン２と比較して低回転で大きなトルクを発生するのでエンジン回転の立ち上がり時に大きなトルク余裕が生じている。
【０２７５】
このためデセル回転数Ｎ′１を、従来のデセル回転数Ｎ１（１４００ｒｐｍ）よりも低くし更にアイドル回転数ＮＬよりも低い極低速の回転数Ｎ１′（たとえば７００ｒｐｍ）に設定したとしても、本実施例の場合には操作レバー４１ａが中立位置から操作されると、加速トルク軌跡αにて示すようにエンジン回転数Ｎは迅速に立ち上がり従来と同様に短時間（たとえば１秒以下）で定格点Ｖ１に到達する。
【０２７６】
このように本実施例によれば、操作レバー中立時のデセル回転数を極低速の回転数Ｎ１′（たとえば７００ｒｐｍ）に設定して、操作レバー操作時のエンジン２の加速を発電電動機４で発生するトルクによってアシストするようにしたので、操作レバーが中立位置に戻されたときの燃費、騒音を従来よりも低減させつつ、操作レバーが中立位置から操作されたときにエンジン２を短時間（たとえば１秒）で目標回転数（定格回転数ＮＲ）に上昇させることができる。
【０２７７】
ただし選択スイッチ５１によって低めのデセル回転数Ｎ′１が設定された場合には燃費は向上するもののエンジン２の応答性は相対的に悪化し、選択スイッチ５２によって高めのデセル回転数Ｎ′１が設定された場合にはエンジン２の応答性は向上するものの燃費は相対的に悪化する。
【０２７８】
なお選択スイッチ５１、５２によってデセル回転数Ｎ′１を２段階に変化させているが、ダイヤル等によって連続的にデセル回転数Ｎ′１を変化させるようにしてもよい。
【０２７９】
また気象状態やエンジン暖気状態等の条件によってデセル回転数Ｎ′１を低く設定することが望ましくない場合があるので、条件に応じてデセル回転数Ｎ′１を高めに変化させてもよい。
【０２８０】
たとえばエンジン２の冷却水温が検出され冷却水温が規定値（たとえば７０゜Ｃ）以下ではデセル回転数Ｎ′１が高めの回転数に設定される。またバッテリ１０の残量が検出されバッテリ残量が規定値（たとえばＳＯＣ ２０％）以下ではデセル回転数Ｎ′１が高めの回転数に設定される。また大気圧が検出され大気圧が規定値（たとえば７００ｍｍＨｇ）以下ではデセル回転数Ｎ′１が高めの回転数に設定される。またエンジン２に吸入される空気の温度が検出され吸入空気温度が規定値（たとえば４５゜Ｃ）以上ではデセル回転数Ｎ′１が高めの回転数に設定される。
【０２８１】
・第１９の制御
上述した第１８の制御では、操作レバー中立時にエンジン２を回転させているが、エンジン２を停止させてもよい。
【０２８２】
この場合、オペレータは図２に示すモニタパネル５０上で選択スイッチ５３を選択操作して「停止制御モード」を選択する。
【０２８３】
選択スイッチ５３が選択操作されると、停止制御を実行すべきことを示す信号がコントローラ７に入力される。ただし選択スイッチ５３の選択操作は、１回の停止制御のみ有効であることが望ましい。つまり１回の停止制御が実行された後は、再度選択スイッチ５４を選択操作しなければ次回の停止制御を実行しないようにすることが望ましい。なお、ここで「停止制御」とは全ての操作レバーが中立位置に戻された場合にエンジン２を停止させいずれかの操作レバーが中立位置から操作された場合にエンジン２を始動させて負荷に応じた回転数まで上昇させる一連の制御内容のことである。
【０２８４】
一方、コントローラ７には、ブーム用操作レバー４１ａの操作センサ４１ｂを含む各操作センサから操作信号が取り込まれる。
【０２８５】
コントローラ７では操作信号に基づき、全ての操作レバーが中立位置に戻されたか否かが判断される。この結果、全ての操作レバーが中立位置に戻されたと判断された場合には、エンジン２を停止させるよう、つまり燃料供給を停止するようガバナ３に指令を出力し、いずれかの操作レバーが操作されるまでエンジン停止状態を維持する。このため操作レバー中立時における燃費が従来よりも大幅に向上する。
【０２８６】
エンジン２が停止している状態で、いずれかの操作レバーが中立位置から操作されたと判断された場合には、コントローラ７はガバナ３に対して、エンジン回転数Ｎを現在の負荷に応じたエンジン回転数ＮＤまで（燃料ダイヤル１７で設定されている定格回転数ＮＲまで）上昇させるよう回転指令値を出力するとともに、インバータ８に対して正（＋）極性のトルク指令値ＴＤを出力し発電電動機４を電動機として作動させる。
【０２８７】
このため発電電動機４が回転することによってエンジン２が始動し、発電電動機４で発生した出力によってエンジン出力がアシストされて、定格点Ｖ１まで従来と同様に短時間（たとえば約１秒）で応答性よく移動する。
【０２８８】
ここで、図１３（ｂ）に示すように発電電動機４はエンジン２と比較して発電電動機４の起動時（エンジン２の始動時）から大きなトルクを発生するので、エンジン回転の立ち上がり時に大きなトルク余裕が生じている。
【０２８９】
したがってエンジン２を停止させたとしても、操作レバー４１ａが中立位置から操作されると、エンジン回転数Ｎは迅速に立ち上がり従来と同様に短時間（たとえば１秒以下）で定格点Ｖ１に到達することを担保することができる。
【０２９０】
このように本実施例によれば、操作レバー中立時にエンジン２を停止させ、操作レバー操作時に発電電動機４で回転させてエンジン２を始動させエンジン２の加速を発電電動機４で発生するトルクによってアシストするようにしたので、操作レバーが中立位置に戻されたときの燃費、騒音を従来よりも低減させつつ、操作レバーが中立位置から操作されたときにエンジン２を短時間（たとえば１秒）で目標回転数（定格回転数ＮＲ）に上昇させることができる。
【０２９１】
また発電電動機４は、エンジン始動用のスタータの機能を兼用しているので、スタータを別に設ける必要がなくなり部品点数削減、コスト低減が図られる。また既存のスタータを、エンジン２の出力をアシストできるよう改変して発電電動機４を構成すれば、既存の装置に大きな改変を加えることなく本実施形態のシステムを構成することができる。
【０２９２】
ところで停止制御が実行されるとエンジン２が自動的に停止しエンジン２が自動的に始動するため、オペレータおよび周囲の人間に注意を喚起する必要がある。
【０２９３】
そこで停止制御の実行が開始されると、コントローラ７からブザー１９に対して警報指令が出力され、ブザー１９が鳴動する。これによりオペレータおよび建設機械１の周囲の人間に、「停止制御実行中；操作レバーが操作されたときに作業機が動くので危険である」旨の注意が喚起される。なおスピーカ等でメロディや音声を発生させてもよい。またコントローラ７からモニタパネル５０に表示指令が出力されモニタパネル５０の表示画面５０ａに、同様に「停止制御実行中」であることを示す表示がなされる。また建設機械１の外部に設けた表示器に同様の表示を行うようにしてもよい。表示は単にパイロットランプを点灯ないしは点滅させるだけでもよく、文字、符号、絵などを点灯ないしは点滅させるようにしてもよい。
【０２９４】
また選択スイッチ５３が選択操作されてから停止制御が終了するに至るまで、音または表示で警報を発生させてもよく、エンジン２が停止して待機しているときのみ、音または表示で警報を発生させてもよい。
【０２９５】
また気象状態やエンジン暖気状態等の条件によってエンジン２を停止することが望ましくない場合があるので、条件に応じてエンジン２を停止させないようにしてもよい。
【０２９６】
たとえばエンジン冷却水温が規定値（たとえば７０゜Ｃ）以下の場合、バッテリ残量が規定値（たとえばＳＯＣ ２０％）以下の場合、大気圧が規定値（たとえば７００ｍｍＨｇ）以下の場合、エンジン吸入空気温度が規定値（たとえば４５゜Ｃ）以上の場合には、全ての操作レバーが中立位置に戻されたとしてもエンジン２は停止されず、その代わりに、上述した第１６の制御が実行され、エンジン回転数がデセル回転数Ｎ′１まで低下される。
【０２９７】
・第２０の制御
つぎの上述した第１９の制御の変形例について説明する。
【０２９８】
本実施形態の装置は図２に示すようにＬＳ弁１４を備えている。ＬＳ弁１４は、油圧ポンプ６の吐出圧Ｐと、油圧シリンダ３１の負荷圧ＰＬＳとの差圧ΔＰが一定差圧ΔＰＬＳとなるように動作する。
【０２９９】
操作弁２１のスプールの開口面積をＡ、抵抗係数をｃとすると、油圧ポンプ６の吐出流量Ｑは、前述した（２）式（Ｑ＝Ｃ・Ａ・√（ΔＰ））で表される。
【０３００】
差圧ΔＰはＬＳ弁１４により一定になるのでポンプ流量Ｑは操作弁２１のスプールの開口面積Ａによってのみ変化する。
【０３０１】
作業機用操作レバー４１ａを中立位置から操作すると操作量に応じて操作弁２１のスプールの開口面積Ａが増加し、開口面積Ａの増加に応じてポンプ流量Ｑが増加する。このときポンプ流量Ｑは油機負荷の大きさには影響を受けず作業機用操作レバー４１ａの操作量のみによって定まる。このようにＬＳ弁１４を設けたことにより、ポンプ流量Ｑは負荷によって増減することなくオペレータの意思通りに（操作レバーの操作位置に応じて）変化しファインコントロール性つまり中間操作領域における操作性が向上する。
【０３０２】
油圧ポンプ６の吐出流量Ｑとエンジン２の回転数Ｎと油圧ポンプ６の容量Ｄとの間には、前述した（１）式（Ｑ＝Ｎ・Ｄ）なる関係が成立する。
【０３０３】
ここで油圧ポンプ６の斜板６ａの傾転角に制限がなく最大傾転角で最大容量が得られるものと仮定する。
【０３０４】
作業機用操作レバー４１ａが操作されると、上記（２）式よりスプール開口面積Ａが増大し油圧ポンプ６から、増大した開口面積Ａに応じた大流量Ｑを吐出しようとする。ところが作業機用操作レバー４１ａの操作開始時点ではエンジン停止状態にあり、上記（１）式（Ｑ＝Ｎ・Ｄ）より、エンジン回転立ち上がり時で回転数がほぼ０の極低回転数Ｎにもかかわらず要求される大流量Ｑを吐出させるべくポンプ容量Ｄは最大容量に維持される。
【０３０５】
操作レバー操作時にはエンジン２の加速が発電電動機４で発生するトルクによってアシストされるものの、油圧ポンプ６を最大容量に維持して操作レバー４１ａの操作量に応じた大流量Ｑの圧油を吐出しようとするため、エンジン２のトルクはエンジン２の加速に使われる分の余裕がなく油圧ポンプ６に吸収されて、エンジン回転立ち上がり時の加速性が悪化する。
【０３０６】
そこで本第２０の制御では、作業機用操作レバー４１ａが中立位置から操作された場合には、所定時間に達するまで、またはエンジン回転数が所定回転数に達するまでは、油圧ポンプ６の容量を最大容量よりも小さい値に制限する。具体的には油圧ポンプ６の斜板６ａの傾転角を最大傾転角よりも小さな傾転角に制限する。
【０３０７】
これにより油圧ポンプ６で要求される流量Ｑが制限され、エンジン２のトルクに余裕が生じ、そのトルク余裕分がエンジン２の加速に使われエンジン回転立ち上がり時の加速性が向上する。
【０３０８】
以上のように本第２０の制御によれば、操作レバーのファインコントロール性を向上させつつ、エンジン停止状態から操作レバー投入時のエンジンの加速性を向上させることができる。
【０３０９】
なお第１８の制御、第１９の制御、第２０の制御は、前述した第１、第２、第４、第６〜第１７の制御と適宜組み合わせて実施することができる。すなわち図４等に示されるデセル点Ｎ１が、より回転数の低いデセル点Ｎ′１に変更されて、目標トルク線Ｌ１など、デセル点を通る目標トルク線が設定され、各種制御が実行される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施形態の構成を示す図である。
【図２】図２は図１に示すコントローラに入出力される信号を説明する図である。
【図３】図３は図１に示すコントローラで実行される制御内容を示す図である。
【図４】図４はエンジンのトルク線図を示す図である。
【図５】図５はエンジンのトルク線図を示す図である。
【図６】図６はエンジンのトルク線図を示す図である。
【図７】図７はエンジンのトルク線図を示す図である。
【図８】図８はエンジンのトルク線図を示す図である。
【図９】図９はエンジンのトルク線図を示す図である。
【図１０】図１０はエンジンのトルク線図を示す図である。
【図１１】図１１は図３の制御内容を実行した結果を説明する図である。
【図１２】図１２は操作レバーの操作特性を示す図である。
【図１３】図１３（ａ）、（ｂ）はトルク線図を示す図でエンジンが加速される様子を説明する図である。
【図１４】図１４は従来のエンジンのトルク線図を示す図である。
【図１５】図５はオートデセルを説明する図である。
【図１６】図１６は従来のオートデセル実行時の燃料消費率を説明する図である。
【図１７】図１７はエンジンのトルク線図を示す図である。
【図１８】図１８はエンジンのトルク線図を示す図である。
【図１９】図１９はエンジンのトルク線図を示す図である。
【図２０】図２０はエンジンのトルク線図を示す図である。
【図２１】図２１はエンジンのトルク線図を示す図である。
【図２２】図２２はエンジンのトルク線図を示す図である。
【図２３】図２３はバッテリの目標残量範囲を示す図である。
【図２４】図２４は油圧ポンプのＰ−Ｑカーブを示す図である。
【符号の説明】
２ エンジン
４ 発電電動機
５ 出力軸
６ 油圧ポンプ
７ コントローラ
１０ バッテリ
１１ 旋回用発電電動機
１４ ＬＳ弁
１９ ブザー
４１ａ 操作レバー
５０ａ 表示画面
５１、５２、５３ 選択スイッチ

Claims (1)

1. エンジンの出力軸に連結され、発電作用と電動作用を行う発電電動機と、
   前記出力軸が駆動されるに応じて作動する作業機と、
   操作量に応じて、前記作業機の作動速度を変化させる作業機用操作子と、
   前記作業機用操作子の単位時間当たりの操作量または操作量を計測し、この計測した単位時間当たりの操作量または操作量に基づいて前記出力軸にかかる負荷の増分を予測する負荷増分予測手段と、
   前記負荷増分予測手段で予測した負荷増分に応じたエンジン出力が得られるようエンジンを制御するエンジン制御手段と
   を具えたことを特徴とするエンジンの制御装置。

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