JP2007177719A - 油圧建設機械のエンジン及びポンプトルク制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧建設機械のエンジン・ポンプトルク制御装置において、目標回転数毎のトルクレギュレーション特性に同じ定格回転数を持たせるエンジン制御を行う場合でも、目標回転数毎にトルクレギュレーション特性を生成することができかつポンプトルク制御に対してスピードセンシング制御を行うことができるようにする。
【解決手段】車体コントローラ３０は外部入力に基づいてエンジン１の目標回転数をエンジンの無負荷時の回転数として演算し、エンジンコントローラ４０はその無負荷時の回転数としての目標回転数毎にトルクレギュレーション特性が生成されるよう電子ガバナ１ａを制御する。車体コントローラ３０は、無負荷時の回転数としての目標回転数を対応するトルクレギュレーション特性上の定格回転数に変換し、エンジンの実回転数とその定格回転数との偏差にによりポンプトルク制御に対するスピードセンシング制御を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、油圧建設機械のエンジン及びポンプトルク制御装置に係わり、特に、ディーゼルエンジンと、このエンジンにより回転駆動され、複数のアクチュエータを駆動する少なくとも１つの可変容量型の油圧ポンプと、エンジンの燃料噴射量を制御する電子燃料噴射装置（電子ガバナ）とを備えた油圧ショベル等の油圧建設機械のエンジン及びポンプトルク制御装置に関する。

油圧ショベル等の油圧建設機械では、一般に、原動機としてディーゼルエンジンを備え、このディーゼルエンジンにより少なくとも１つの可変容量型の油圧ポンプを駆動して、油圧ポンプから吐出される圧油によって複数の油圧アクチュエータを駆動し、必要な作業を行っている。ディーゼルエンジンには燃料噴射装置が備えられ、この燃料噴射装置により燃料噴射量を制御し、エンジン回転数と出力トルクを制御する。

このような燃料噴射装置の制御方式として、近年、メカニカルガバナと呼ばれる機械制御方式に代えて電子ガバナを用いる電子制御方式が広く用いられ初めている。電子ガバナを用いる電子制御方式では、機械制御方式に比べ種々の利点があるが、その利点の１つに、機械制御方式ではエンジントルクのレギュレーション特性は、その仕組み上、ドループ特性に限られていたものが、ドループ特性以外にも、アイソクロナス特性、逆ドループ特性、それらの組み合わせ等、エンジントルクのレギュレーション特性を自由に生成できるというという点がある。これにより、例えばアイソクロナス特性では、エンジン回転数の変動を押さえ低騒音を可能にする、排気ガス中の黒煙の発生を低減する等の効果が得られる。電子制御方式でドループ特性とアイソクロナス特性とを組み合わせたトルクレギュレーション特性を生成し得るようにした従来技術として、特開２００４−１１４８８号公報に記載のものがある。

一方、エンジンにより回転駆動される油圧ポンプに対しては、エンジン過負荷防止のためにポンプトルク制御が行われる。このポンプトルク制御は、油圧ポンプの負荷圧の上昇に応じて油圧ポンプの押しのけ容積を減少させ、油圧ポンプの最大トルクが設定値を超えないよう制御するものである。また、このポンプトルク制御には、エンジンの実回転数と目標回転数との偏差（回転数偏差）に応じて最大トルクの設定値を増減させるスピードセンシング制御を併用する場合が多い。このスピードセンシング制御では、エンジンの実回転数が目標回転数より低くなってマイナス側の回転数偏差が発生する場合は、最大トルクの設定値を小さくしてエンジンの動作点を目標回転数（定格回転数）に近づける制御（減トルク制御）を行うことでエンジンストールを防止し、エンジンの実回転数が目標回転数より高くなってプラス側の回転数偏差が発生した場合は、最大トルクの設定値を大きくしてエンジンの動作点を目標回転数（定格回転数）に近づける制御（増トルク制御）を行うことでエンジン出力の有効利用が図れる。スピードセンシング制御に係わる技術を開示するものとして、特開平１１−１０１１８３号公報、特開２００５−１６３９８号公報等がある。

特開２００４−１１４８８号公報 特開平１１−１０１１８３号公報 特開２００５−１６３９８号公報

以上のように従来のエンジン制御では、電子制御方式を用いることによりエンジントルクレギュレーション特性に変化を持たせ、機械制御方式では得られない利点を提供することができる。しかし、電子制御方式を用いる従来のエンジン制御には、定格回転数と燃費効率との点で改善の余地があった。

エンジン出力特性線図において、トルクレギュレーション特性と全負荷トルク特性との交点が燃料噴射量が最大となる点であり、この点の回転数が定格回転数となる。従来のエンジン制御では、目標回転数が指示された場合、目標回転数＝定格回転数を前提として目標回転数毎にトルクレギュレーション特性を設定していた。その結果、従来のエンジン制御では、目標回転数毎にトルクレギュレーション特性と定格回転数（＝目標回転数）が存在する。

ところで、油圧建設機械では、目標回転数を最大にして作業をする場合が多く、かつこのときが燃料を最も多く消費するため、通常のエンジン制御では、目標回転数が最大回転数であるときの定格回転数（＝目標回転数）でエンジンが動作する場合が、最も燃費効率が良くなるように設定されている。したがって、目標回転数が最大回転数でない場合は、最も燃費効率の良い定格回転数で運転できず、その分、燃費効率が低下する。

その問題は、目標回転数が最大回転数でない場合にも、目標回転数が最大回転数であるときの定格回転数と同じ定格回転数を持たせたトルクレギュレーション特性が得られるよう電子燃料噴射装置を制御をすることにより解決できる。しかし、従来のエンジン制御では、目標回転数＝定格回転数であるものとして目標回転数を認識し、目標回転数毎にトルクレギュレーション特性を生成する制御を行っているため、目標回転数毎のレギュレーション特性に同じ定格回転数を持たせた場合は、どのトルクレギュレーション特性を生成するよう制御すればよいか判断できなくなり、制御不能となる。

一方、従来のスピードセンシング制御では、上記のエンジン制御と同様に、目標回転数＝定格回転数を前提として、エンジンの実回転数と定格回転数（＝目標回転数）との偏差を計算し、この回転数偏差を用いて最大トルクの設定値を増減する制御をしている。このためエンジン制御と同様に、目標回転数毎のレギュレーション特性に同じ定格回転数を持たせた制御を行う場合は、従来のスピードセンシング制御の演算が成り立たなくなり、エンジン側と同様に制御不能となる。

本発明の第１の目的は、目標回転数毎のトルクレギュレーション特性に同じ定格回転数を持たせるエンジン制御を行う場合でも、目標回転数毎にトルクレギュレーション特性を生成することができる油圧建設機械のエンジン・ポンプトルク制御装置を提供することである。

本発明の第２の目的は、目標回転数毎のトルクレギュレーション特性に同じ定格回転数を持たせるエンジン制御を行う場合でも、ポンプトルク制御に対してスピードセンシング制御を行うことができる油圧建設機械のエンジン・ポンプトルク制御装置を提供することである。

本発明の第３の目的は、目標回転数が最大回転数以外にあるときも燃費効率の良いエンジン制御を行うことができる油圧建設機械のエンジン・ポンプトルク制御装置を提供することである。

（１）上記第１及び第２の目的を達成するために、本発明は、ディーゼルエンジンと、このエンジンにより回転駆動され、複数のアクチュエータを駆動する少なくとも１つの可変容量型の油圧ポンプと、前記エンジンの燃料噴射量を制御する電子燃料噴射装置と、前記油圧ポンプの負荷圧の上昇に応じて前記油圧ポンプの押しのけ容積を減少させ、前記油圧ポンプの最大トルクが設定値を超えないよう制御するポンプトルク制御手段とを備える油圧建設機械のエンジン及びポンプトルク制御装置において、外部入力に基づいて前記エンジンの目標回転数を前記エンジンの無負荷時の回転数として演算する目標回転演算手段と、前記無負荷時の回転数としての目標回転数毎にトルクレギュレーション特性が生成されるように前記電子燃料噴射装置を制御するエンジン制御手段と、前記無負荷時の回転数としての目標回転数をその目標回転数に対応するトルクレギュレーション特性上の定格回転数に変換し、前記エンジンの実回転数とその定格回転数との偏差に基づいて前記最大トルクの設定値を増減する制御値を求め、前記設定値を補正するスピードセンシング制御手段とを備えるものとする。

このように目標回転数演算手段でエンジンの目標回転数をエンジンの無負荷時の回転数として演算し、エンジン制御手段で、無負荷時の回転数としての目標回転数毎にトルクレギュレーション特性が生成されるように電子燃料噴射装置を制御することにより、無負荷時の回転数としての目標回転数から生成すべきトルクレギュレーション特性を判別することができるため、目標回転数毎のトルクレギュレーション特性に同じ定格回転数を持たせるエンジン制御を行う場合でも、目標回転数毎にトルクレギュレーション特性を生成し、適切なエンジン制御を行うことができる。

また、スピードセンシング制御手段において、目標回転数演算手段が演算する無負荷時の回転数としての目標回転数をその目標回転数に対応するトルクレギュレーション特性上の定格回転数に変換し、エンジンの実回転数とその定格回転数との偏差に基づいて最大トルクの設定値を増減する制御値を求め、設定値を補正することにより、目標回転数毎のトルクレギュレーション特性に同じ定格回転数を持たせるエンジン制御を行う場合でも、同じ定格回転数を持つトルクレギュレータが生成される目標回転数に対して、エンジン実回転数と定格回転数との偏差を演算することができ、ポンプトルク制御に対してスピードセンシング制御を行うことができる。

（２）また、本発明は、上記第３の目的を達成するために、上記（１）の油圧建設機械のエンジン及びポンプトルク制御装置において、前記エンジン制御手段は、前記無負荷時の回転数としての目標回転数が最大回転数を含む所定の回転数範囲にあるときは、前記無負荷時の回転数としての目標回転数毎にトルクレギュレーション特性が生成されかつそのトルクレギュレーション特性が同じ定格回転数を持つように前記電子燃料噴射装置を制御するものとする。

これにより目標回転数が最大回転数以外にあるときも、目標回転数が最大回転数にあるときと同じ定格回転数が得られるようエンジン制御を行うことができ、燃費効率の良いエンジン制御を行うことができる。

（３）上記（２）において、好ましくは、前記エンジン制御手段は、前記目標回転数毎のトルクレギュレーション特性として、低負荷側がアイソクロナス特性となり、高負荷側がドループ特性でかつそのドループ特性が同じ定格回転数を持つようにトルクレギュレーション特性を生成する。

これにより高負荷側では燃費効率の良い運転が可能となり、低負荷側ではエンジン回転数の変動の少ない低騒音の運転が可能となる。

また、高負荷側がドループ特性であるため、ポンプトルク制御のスピードセンシング制御により、ポンプトルク＞エンジン出力トルクで定格回転数＞実エンジン回転数のときの減トルク制御（エンジンストール防止）だけでなく、ポンプトルク＜エンジン出力トルクで定格回転数＜実エンジン回転数のときの増トルク制御が可能となり、エンジン出力の有効利用が可能となる。

（４）上記（２）において、前記エンジン制御手段は、前記目標回転数毎のトルクレギュレーション特性として、前記目標回転数に応じたゲインのドループ特性からなりかつそのドループ特性が同じ定格回転数を持つようにトルクレギュレーション特性を生成してもよい。

これにより燃費効率の良い運転が可能となる。また、トルクレギュレーション特性がドループ特性であるため、ポンプトルク制御のスピードセンシング制御により減トルク制御（エンジンストール防止）だけでなく増トルク制御が可能となり、エンジン出力の有効利用が可能となる。

（５）また、上記（１）において、前記エンジン制御手段は、前記無負荷時の回転数としての目標回転数が最大回転数を含む所定の回転数範囲にあるときは、前記目標回転数に応じたゲインのドループ特性からなりかつそのドループ特性が同じ定格回転数を持つトルクレギュレーション特性が生成されるように前記電子燃料噴射装置を制御し、前記スピードセンシング制御手段は、前記エンジンの実回転数と定格回転数との偏差を演算し、この偏差を前記最大トルクの設定値を増減するための制御値に変換するとともに、前記目標回転数毎に前記エンジン制御手段で生成されるトルクレギュレーション特性のドループ特性のゲインに応じて前記回転数偏差を前記制御値に変換するときのゲインを調整するものとする。

これにより目標回転数が最大回転数を含む所定の回転数範囲にあるとき、エンジン制御側で、目標回転数に応じて生成されたトルクレギュレーション特性のゲイン（ドループ特性のゲイン）が異なっても、ポンプトルク制御側では、トルクレギュレーション特性のゲイン（ドループ特性のゲイン）に合わせてスピードセンシング制御のゲインを調整することができ、トルクレギュレーション特性のゲインの変化に係わらずハンチングの生じ難いスピードセンシング制御が可能となる。

本発明によれば、目標回転数毎のトルクレギュレーション特性に同じ定格回転数を持たせるエンジン制御を行う場合でも、目標回転数毎にトルクレギュレーション特性を生成し、適切なエンジン制御を行うことができる。

また、本発明によれば、目標回転数毎のトルクレギュレーション特性に同じ定格回転数を持たせるエンジン制御を行う場合でも、ポンプトルク制御に対してスピードセンシング制御を行うことができ、スピードセンシング制御の利点を享受することができる。

また、本発明によれば、目標回転数毎のトルクレギュレーション特性に同じ定格回転数を持たせることで、目標回転数が最大回転数以外にあるときも燃費効率の良いエンジン制御を行うことができる。

また、本発明によれば、目標回転数毎のトルクレギュレーション特性として、同じ定格回転数を持ちかつゲインの異なるドループ特性を含むトルクレギュレーション特性を生成することで、ポンプトルク制御のスピードセンシング制御により減トルク制御（エンジンストール防止）だけでなく増トルク制御が可能となり、エンジン出力の有効利用が可能となる。

更に、本発明によれば、エンジン制御側でのトルクレギュレーション特性のゲイン（ドループ特性のゲイン）に合わせて、ポンプトルク制御側ではスピードセンシング制御のゲインを調整することで、エンジン制御側のトルクレギュレーション特性のゲインの変化に係わらずハンチングの生じ難いスピードセンシング制御を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係わる油圧建設機械（例えば油圧ショベル）のエンジン及びポンプトルク制御装置のシステム構成図である。

図１において、油圧ショベル等の油圧建設機械は、ディーゼルエンジン（以下「エンジン」という）１と、このエンジン１により回転駆動され、ブームシリンダ、アームシリンダ、旋回モータ等の各種油圧アクチュエータ（図示せず）に圧油を供給してこれらを駆動するメインの油圧ポンプ２と、エンジン１により回転駆動され、パイロット油圧源を構成するパイロット油圧ポンプ３とを備えている。

エンジン１は電子タイプの燃料噴射装置である電子ガバナ１ａを備え、エンジン１への指示回転や負荷状況に応じて電子ガバナ１ａの燃料噴射バルブを電子制御することで、燃料噴射量を制御し、エンジン回転数を制御する。電子ガバナ１ａに対しそのような制御を行わせるため、エンジン回転指示ダイヤル２１、エンジン回転センサ２２、車体コントローラ３０、エンジンコントローラ４０が設けられ、エンジンコントローラ４０は車体コントローラ３０から目標回転数を入力し、電子ガバナ１ａはエンジンコントローラ４０からの指令信号（電気信号）により作動する。

メイン油圧ポンプ２は可変容量型の油圧ポンプであり、メイン油圧ポンプ２から吐出された圧油はコントロールバルブ（図示せず）を介して上記各種油圧アクチュエータに供給され、それら油圧アクチュエータを駆動する。油圧アクチュエータからの戻り油は作動油タンク４に還流される。パイロット油圧ポンプ３は固定容量型の油圧ポンプであり、操作レバー装置６等の操作系の油圧信号や制御系（後述）の油圧信号を生成するためのパイロット油圧発生源となる。パイロットポンプ３の吐出ライン３ａにはパイロットリリーフ弁（図示せず）が設けられ、パイロットポンプ３の吐出圧（したがってパイロットポンプ３の吐出ライン３ａの圧力）はそのパイロットリリーフ弁により一定の値（例えば４０Ｋｇ／ｃｍ２）に保持されている。操作系で生成された油圧信号はコントロールバルブに導かれてコントロールバルブを操作し、対応する油圧アクチュエータを駆動する。

メイン油圧ポンプ２はポンプレギュレータ１１を備え、このポンプレギュレータ１１により押しのけ容積可変部材である斜板２ａの傾転角を調整することで押しのけ容積を調整し、ポンプ吐出流量を制御するとともに、ポンプ吸収トルク（以下適宜、単にポンプトルクという）を調整する。

ポンプレギュレータ１１は、斜板２ａを作動する傾転制御アクチュエータ１２と、このアクチュエータ１２を制御するトルク制御サーボ弁１３とポジション制御弁１４とを有している。傾転制御アクチュエータ１２は、斜板２ａに連係されかつ両端に設けられた受圧部の受圧面積が異なるポンプ傾転制御スプール１２ａと、このポンプ傾転制御スプール１２ａの小面積受圧部側に位置する傾転制御増トルク受圧室１２ｂと、大面積受圧部側に位置する傾転制御減トルク受圧室１２ｃとを備えている。傾転制御増トルク受圧室１２ｂはパイロットポンプ３の吐出ラインに直接、連通接続され、傾転制御減トルク受圧室１２ｃはパイロットポンプ３の吐出ライン３ａにトルク制御サーボ弁１３及びポジション制御弁１４を介して接続されている。

トルク制御サーボ弁１３は、トルク制御スプール１３ａと、トルク制御スプール１３ａの一端側に位置する設定バネ１３ｂと、トルク制御スプール１３ａの他端側に位置するＰＱ制御受圧室１３ｃ及び減トルク制御受圧室１３ｄとを備えている。ＰＱ制御受圧室１３ｃは油圧ポンプ２の吐出ライン２ｂに接続され、減トルク制御受圧室１３ｄはトルク制御弁１５の出力ポートに接続されている。トルク制御弁１５は電磁比例減圧弁であり、車体コントローラ３０からの指令信号（電気信号）により作動する。

ポジション制御弁１４は、ポジション制御スプール１４ａと、ポジション制御スプール１４ａの一端側に位置する位置保持用の弱いバネ１４ｂと、ポジション制御スプール１４ａの他端側に位置する制御受圧室１４ｃとを備えている。制御受圧室１４ｃは信号ライン１６を介して操作レバー装置６等の操作系のパイロットラインに接続され、操作系の操作量に応じた油圧信号（操作圧力）が制御受圧室１４ｃに導かれる。なお、図１では、操作レバー装置６及びパイロットラインを１つづつ示しているが、操作系には複数のコントロールバルブに対応する油圧信号を生成可能な複数の操作レバー装置と複数のパイロットラインが設けられており、制御受圧室１４ｃには複数のパイロットラインの油圧信号の最高圧力が選択されて導かれる。

ポンプレギュレータ１１の基本動作について説明する。

ポンプ傾転制御スプール１２ａは受圧室１２ｂ，１２ｃの圧油の圧力バランスで、メイン油圧ポンプ２の斜板の傾転角（押しのけ容積）を制御する。トルク制御サーボ弁１３のＰＱ制御受圧室１３ｃにメイン油圧ポンプ２の吐出油が流れ込み、その圧力（ポンプ吐出圧）が高くなる程、トルク制御スプール１３ａが図示左方に移動する。これにより受圧室１２ｃにパイロットポンプ３の吐出油が流れ込み、ポンプ傾転制御スプール１２ａを図示右方に移動し、メイン油圧ポンプ２の斜板２ａをポンプ押しのけ容積減少方向２ｄに駆動し、ポンプ押し除け容積を小さくしてポンプトルクを減少させる。メイン油圧ポンプ２の吐出圧が低くなる程、上記の逆動作が行われ、メイン油圧ポンプ２の斜板２ａをポンプ押しのけ容積増加方向２ｃに駆動し、ポンプ押し除け容積を大きくしてポンプトルクを増加させる。

図２は、ポンプレギュレータ１１の基本動作により得られるＰＱ制御（上側の図）とポンプトルク特性（下側の図）を示す図である。

図２において、ＰＱ制御を示す上側の図の横軸は油圧ポンプの吐出圧であり、縦軸は油圧ポンプの押しのけ容積である。また、２−１ａはポンプレギュレータ１１の基本動作により得られるメイン油圧ポンプ２のＰＱ制御線図（Ｍａｘポンプトルク線図）であり、２−１ｂは理想的なトルク一定線図（油圧ポンプの吐出圧の変化に対してポンプトルクが一定となる線図）である。ポンプトルク特性を示す下側の図の横軸は油圧ポンプの吐出圧であり、縦軸はポンプトルク（油圧ポンプの軸トルク）である。

トルク一定線図２−１ｂは、一定トルクをＴｐとすると以下の式で表される。

Ｔｐ＝（Ｐ＊ｑ）／（６２８＊ηｍ）
Ｔｐ：ポンプトルク（油圧ポンプの軸トルク）
Ｐ：油圧ポンプの吐出圧
ｑ：油圧ポンプの押しのけ容積
ηm：機械効率
ＰＱ制御線図２−１ａは、メイン油圧ポンプ２の吐出圧に対する最大のポンプ押しのけ容積を規定するポンプトルク特性を示しており、このポンプトルク特性はポンプレギュレータ１１の上記動作と設定ばね１３ｂの特性及び減トルク制御受圧室１３ｄで生じる油圧力によって実現される。この場合、設定ばね１３ｂのバネ力から減トルク制御受圧室１３ｄで生じる油圧力を差し引いた値（後述する馬力制御トルク演算部３０ｂ−１で演算される馬力制御トルクＴｂ）を最適化することでＰＱ制御線図２−１ａを理論線図であるトルク一定線図２−１ｂに近づけることができる。設定バネ１３ｂは作動位置が異なる２つのバネの組み合わせであり、その結果、２つのＰＱ制御Ｍａｘトルク点２−１ｃ、２−１ｅとＰＱ制御トルク落ち込み点２−１ｄが形成される。ＰＱ制御線図２−１ａを上記の式を用いてトルクに変換すると、図２の下側のポンプトルク線図２−２ａが得られる。この図から、油圧ポンプ２の吐出圧が上昇しても、ほぼ、一定のポンプトルクを得ることができることが分かる。

図３は、エンジン１に負荷される馬力制御トルクとエンジン１が出し得る最大出力トルクとの関係を示す図であり、実線３−１は馬力制御トルク線図、破線３−２はエンジン最大トルク線図である。図４は、減トルク制御受圧室１３ｄに導かれるトルク制御弁１５の出力圧を変化させた場合の油圧ポンプ２の最大ポンプトルクの変化を示す図である。

図３において、エンジン最大トルク線図３−２のトルクはエンジン回転数によって変化する。馬力制御トルク線図３−１のトルク（馬力制御トルク）はエンジン最大トルク線図３−２のトルク（エンジン最大トルク）より少し小さい値として割り当てられている。馬力制御トルクは、図１のエンジン回転指示ダイヤル２１の指示信号から演算される目標エンジン回転数から図３の馬力制御トルク線図３−１を用いて求められる（後述）。

例えば、目標エンジン回転数が低回転数３−４であるときはエンジン最大トルクは点３−８の値となり、馬力制御トルク３−６が求められる。この馬力制御トルク３−６を超えないようにポンプレギュレータ１１により図４のＰＱ制御線図４−１ａでＱＰ制御が行われる。また、例えば、目標エンジン回転数が高回転数３−３のときはエンジン最大トルクは点３−７の値となり、馬力制御トルク３−５が求められる。この馬力制御トルク３−５を超えないようにポンプレギュレータ１１により図４のＰＱ制御線図４−１ｂでＱＰ制御が行われる。

ポンプレギュレータ１１は、このような制御を、トルク制御サーボ弁１３の減トルク制御受圧室１３ｄに導かれるトルク制御弁１５の出力圧を変化させることにより行う。

つまり、トルク制御サーボ弁１３の減トルク制御受圧室１３ｄは設定バネ１３ｂに対向して位置しており、設定バネ１３ｂのバネ力から減トルク制御受圧室１３ｄで生じる油圧力を差し引いた値によって最大ポンプトルクが設定される。減トルク制御受圧室１３ｄの圧力（トルク制御弁１５の出力圧）を変化させることで最大ポンプトルクの設定値が変化し、図４のＰＱ制御線図４−１ａ，４−１ｂで示すように最大ポンプトルクが変化する。例えば、減トルク制御受圧室１３ｄの圧力（トルク制御弁１５の出力圧）を増大させると設定バネ１３ｂのバネ力から減トルク制御受圧室１３ｄで生じる油圧力を差し引いた値は小さくなるため、最大ポンプトルクの設定値も減少し、油圧ポンプ２の最大ポンプトルクは図４のＰＱ制御線図４−１ａのように変化する。減トルク制御受圧室１３ｄの圧力（トルク制御弁１５の出力圧）を減少させると設定バネ１３ｂのバネ力から減トルク制御受圧室１３ｄで生じる油圧力を差し引いた値は大きくなるため、最大吸収トルクの設定値も増大し、油圧ポンプ２の最大ポンプトルクは図４のＰＱ制御線図４−１ｂのように変化する。

以上のように馬力制御は、エンジン１が出せるトルク以上にポンプトルクがならないように目標エンジン回転から求められた馬力制御トルクを使って、ＰＱ制御を行うことである。

図５は、図２に示したトルク制御サーボ弁１３によるＰＱ制御とポジション制御弁１４によるポジション制御との関係を示す図であり、図６は、ポジション制御弁によるポジション制御線図（ポジション制御における操作信号（操作圧力）とポンプ押しのけ容積との関係）を示す図である。

図１において、ポジション制御弁１４では、操作レバー装置６等の操作系の操作量が操作圧力として制御受圧室１４ｃに導かれ、ポジション制御スプール１４ａに与えられる。ポジション制御スプール１４ａは、操作圧力が上昇する程、図示右方に動き、メイン油圧ポンプ２の斜板２ａをポンプ押しのけ容積増加方向２ｃに駆動し、ポンプ押し除け容積を増大する。この動作は図５に示すように変化する。つまり、メイン油圧ポンプ２の吐出圧が図５における５−３にあるときを例にすると、非操作時５−５の押しのけ容積 から操作圧力 が上がると、５−２のように油圧ポンプ２の押しのけ容積が上昇する。このとこのパイロット圧に対するポンプ押しのけ容積の関係は図６に示すようになる。

ただし、ポジション制御弁１４とトルク制御サーボ弁１３との接続は、図１に示す通りタンデム回路となっている。このため、ポンプ押しのけ容積はトルク制御サーボ弁１３で作る図５のＰＱ線図５−１と、ポジション制御弁１４で作るポジション制御線図５−２の小さい方の押しのけ容積が優先となって、ポンプ押しのけ容積（＝ポンプ傾転）が実現される。このことによって、油圧ポンプ２の吐出圧力でのＰＱ制御と、操作系に応じたポジション制御とを実現し、車体負荷状況と操作状況に最適なポンプトルク制御を得ることができる。

次に、車体コントローラ３０及びエンジンコントローラ４０の制御機能について説明する。

図７は車体コントローラ３０の制御機能を示す機能ブロック図である。車体コントローラ３０は、目標回転数演算部３０ａ、ポンプトルク制御演算部３０ｂ、指令電流演算出力部３０ｃの各制御機能を有している。

目標回転数演算部３０ａは、外部入力であるエンジン回転指示ダイヤル２１からの指示信号に基づいてエンジン１の目標回転数を演算する。回転指示ダイヤル２１からの指示信号とエンジン１の目標回転数との関係は、回転指示ダイヤル２１からの指示信号が増大するにしたがってエンジン１の目標回転数が増大するように設定されている。また、目標回転数演算部３０ａにおいては、そのエンジン１の目標回転数はエンジン１の無負荷時の回転数として演算する。

ポンプトルク制御演算部３０ｂは、目標回転数演算部３０ａで演算されたエンジン１の無負荷時の回転数としての目標回転数と実回転数とに基づいて上記ＰＱ制御線図（Ｍａｘポンプトルク線図）で示されるメイン油圧ポンプ２の最大吸収トルクを計算する。この演算内容の詳細は後述する。

指令電流演算出力部３０ｃは、設定バネ１３ｂのバネ力と減トルク制御受圧室１３ｄで生じる油圧力とで設定されるポンプ吸収トルクがポンプトルク制御演算部３０ｂで演算された最大吸収トルクとなるようトルク制御弁１５の指令電流を演算し、トルク制御弁１５のソレノイドに出力する。

また、目標回転数演算部３０ａで演算されたエンジン１の無負荷時の回転数としての目標回転数はエンジンコントローラ４０に送信される。

図８はエンジンコントローラ４０の制御機能を示す機能ブロック図である。エンジンコントローラ４０は、トルクレギュレーション設定部４０ａ、目標燃料噴射量演算部４０ｂ、ガバナ指令値演算部４０ｃの各制御機能を有している。

トルクレギュレーション設定部４０ａは、目標回転数演算部３０ａで演算された目標回転数から予め設定したエンジン１のトルクレギュレーション特性を生成するための燃料噴射量演算ロジックを決定する。

図９は、トルクレギュレーション設定部４０ａにより生成されるトルクレギュレーション特性を示す図である。図中、横軸はエンジン回転数であり、縦軸はエンジン出力トルクである。ＦＴはエンジン１の全負荷トルク特性である。

図９において、９−１〜９−４，９−８，９−９は目標回転数演算部３０ａから無負荷（例えばエンジン負荷トルクＴ１）時の回転数として与えられる目標回転数に対応して生成されるトルクレギュレーション特性であり、目標回転数が最大回転数であるときのトルクレギュレータ特性９−１を含むトルクレギュレーション特性９−１〜９−３は点９−５上に同じ定格回転数を持つ低負荷トルク側のアイソクロナス特性と高負荷トルク側のドループ特性との組み合わせであり、トルクレギュレーション特性９−４，９−８，９−９，…は、それぞれ、点９−５，９−６，９−７上に異なる定格回転数を持つアイソクロナス特性である。ドループ特性はエンジン負荷が減少するにしたがってエンジン回転数が増大し、その増加割合であるドループ特性の傾き（ゲイン）は、トルクレギュレーション特性９−１〜９−３では同じである。アイソクロナス特性では、エンジン負荷に係わらずエンジン回転数がほぼ一定である。

これらトルクレギュレーション特性９−１〜９−３，９−４，９−８，９−９，…において、無負荷（例えばエンジン負荷トルクＴ１）時の回転数が目標回転数演算部３０ａから与えられる目標回転数に対応しており、目標回転数演算部３０ａから最大目標回転数が与えられると、特性９−１を生成するための燃料噴射量演算ロジックを決定し、目標回転数演算部３０ａから目標回転数として特性９−２の無負荷時の回転数が与えられると、特性９−２を生成するための燃料噴射量演算ロジックを決定する。それ以下の目標回転数についても同様である。

特性９−１〜９−３（アイソクロナス特性とドループ特性との組み合わせ）を生成するための燃料噴射量演算ロジックには、例えば次のようなものがある。

１．そのときの負荷情報に基づいて低負荷トルク側のアイソクロナス特性と高負荷トルク側のドループ特性のいずれかを選択する。

２．アイソクロナス特性では、エンジン１の目標回転数と実回転数との偏差が生じるとその偏差に基づいて実回転数を目標回転数に近づけるための目標燃料噴射量を演算する。

３．ドループ特性では、定格回転数と実回転数との偏差にドループ特性の傾き（ゲイン）に対応する適当なゲインをかけて目標燃料噴射量を演算する。

特性９−４〜９−９（アイソクロナス特性）を生成するための燃料噴射量演算ロジックは、例えば、上記２と同じである。

説明上、図９では共通の定格回転数を持つトルクレギュレーション特性として４本のトルクレギュレーション特性９−１〜９−４を示したが、実際は、特性９−１と特性９−２の間、特性９−２と特性９−３の間、特性９−３と特性９−４の間には、無数のトルクレギュレーション特性が存在し、それらは、同一の定格回転数９−５を持つ。また、特性９−４と特性９−８の間、特性９−８と特性９−９の間、特性９−９より低回転数側にも無数のトルクレギュレーション特性が存在する。定格回転数は全負荷トルク領域ＦＴ上にあり、このとき電子ガバナ１ａの燃料噴射量は最大となる。

目標燃料噴射量演算部４０ｂは、トルクレギュレーション設定部４０ａで決定した燃料噴射量演算ロジックに基づいて目標燃料噴射量を演算する。その演算で用いるエンジン１の負荷情報としては、例えばコモンレール圧、メイン油圧ポンプ２の負荷（ポンプ吐出圧とポンプ吐出流量の積）を用いることができる。エンジン１の実回転数はエンジン回転数センサ２２の検出信号から得られる。

ガバナ指令値演算部４０ｃは、目標燃料噴射量に応じたガバナ指令値を演算し、電子ガバナ１ａに対応する制御電流を出力する。

以上のトルクレギュレーション設定部４０ａ、目標燃料噴射量演算部４０ｂ、ガバナ指令値演算部４０ｃは、車体コントローラ３０の目標回転数演算部３０ａから与えられる無負荷時の回転数としての目標回転数毎にトルクレギュレーション特性９−１〜９−４が生成されるように電子ガバナ（電子燃料噴射装置）１ａを制御するエンジン制御手段を構成する。

図１０は、車体コントローラ３０のポンプトルク制御演算部３０ｂの制御機能の詳細を示す機能ブロック図である。図中、目標回転数演算部３０ａで演算された目標回転数をＮｒ、エンジン回転センサ２２で検出されたエンジン１の実回転数をＮｅ、図９で示した定格回転数をＮｒ′で示している。

図１０において、ポンプトルク制御演算部３０ｂは馬力制御トルク演算部３０ｂ−１、目標回転数変換部３０ｂ−２、回転数偏差演算部３０ｂ−３、スピードセンシングトルク演算部３０ｂ−４、最大ポンプトルク演算部３０ｂ−５の各制御機能を有している。

馬力制御トルク演算部３０ｂ−１は、目標回転数演算部３０ａで演算された目標回転数Ｎｒに基づいて馬力制御トルクＴｂを演算する。目標回転数Ｎｒと馬力制御トルクＴｂとの関係は図３の馬力制御トルク線図３−１と一致する。

目標回転数変換部３０ｂ−２は、変換テーブルを用いて、目標回転数演算部３０ａで演算された目標回転数Ｎｒを定格回転数Ｎｒ′に変換する演算を行う。上述したように、目標回転数演算部３０ａで演算される目標回転数Ｎｒは、図９のトルクレギュレーション特性図における無負荷（例えばエンジン負荷トルクＴ１）時の回転数に対応している。目標回転数変換部３０ｂ−２の変換テーブルには、目標回転数Ｎｒと定格回転数Ｎｒの関係として、図９における無負荷時の回転数と定格回転数Ｎｒ′との関係が設定されており、その関係から目標回転数Ｎｒに対応する定格回転数Ｎｒ′を算出する。

回転数偏差演算部３０ｂ−３は、エンジン回転センサ２２で検出されたエンジン１の実回転数をＮｅと定格回転数Ｎｒ′との偏差ΔＮ（＝ΔＮｅ−ΔＮｒ′）を算出する。

スピードセンシングトルク演算部３０ｂ−４は、エンジン回転偏差 ΔN から予め設定したスピードセンシングトルク線図を用いて、スピードセンシングトルクΔTを 算出する。スピードセンシングトルク線図は実回転数Ｎｅと定格回転数Ｎｒ′の偏差ΔＮから、エンジン１を定格回転数Ｎｒ′で回動するためポンプトルクを増減するための値を演算するためのものであり、偏差ΔＮがプラス側に増大するにしたがって（定格回転数Ｎｒ′よりも実回転数Ｎｅが増大するにしたがって）スピードセンシングトルクΔTがプラス側に増大し、偏差ΔＮがマイナス側に減少するにしたがって（定格回転数Ｎｒ′よりも実回転数Ｎｅが低減するにしたがって）、スピードセンシングトルクΔTがマイナス側に減少するように、ΔＮとΔＴとの関係が設定されている。また、ΔＴの変化割合（特性直線の傾き、つまりゲイン）は、スピードセンシング制御によるポンプトルク制御がエンジン制御と干渉することでハンチングを生じないように、図９のトルクレギュレーション特性９−１〜９−３の傾き（ドループ特性の傾き、つまりゲイン）に合わせた適切な値に設定されている。

最大ポンプトルク演算部３０ｂ−５は、馬力制御トルクＴｂにスピードセンシングトルクΔTを加算し、ポンプトルクＴ（＝Ｔｂ ＋ ΔＴ）を算出する。

最大ポンプトルク演算部３０ｂ−５で算出されたポンプトルクＴは、図７の指令電流演算出力部３０ｃに送られ、指令電流演算出力部３０ｃは、設定バネ１３ｂのバネ力と減トルク制御受圧室１３ｄで生じる油圧力とで設定されるポンプトルク（最大ポンプトルクの設定値）がポンプトルクＴとなるようトルク制御弁１５の指令電流を演算し、トルク制御弁１５のソレノイドに出力する。これによりポンプトルクＴの増減に応じて図４のＰＱ制御線図４−１ａ，４−１ｂで示したのと同様に最大ポンプトルクが変化する。

以上より、メイン油圧ポンプ２のポンプトルク＞エンジン１の出力トルクのときは、定格回転数Ｎｒ′＞実エンジン回転数Ｎｅとなるため、馬力制御トルクＴｂをΔＴで減トルクし、最大ポンプトルクを図４の４−１ａのように減らすことで実エンジン回転Ｎｅを定格回転数Ｎｒ′に近づける制御を行う（減トルク制御）。また、メインの油圧ポンプ２のポンプトルク＜エンジン１の出力トルクのときは、定格回転数Ｎｒ′＜実エンジン回転数Ｎｅとなるため、馬力制御トルクＴｂをΔＴで増トルクし、最大ポンプトルクを図４の４−１ｂのように増やすことで実エンジン回転Ｎｅを定格回転数Ｎｒ′に近づける制御を行う（増トルク制御）。

以上において、図１０の馬力制御トルク演算部３０ｂ−１は、図７の指令電流演算出力部３０ｃ、図１のトルク制御弁１５及びポンプレギュレータ１１のトルク制御サーボ弁１３とともに、メイン油圧ポンプ２の吐出圧の上昇に応じてメインポンプ２の押油圧しのけ容積を減少させ、メインポンプ２の最大トルクが設定値（設定ばね１３ｂのバネ力から減トルク制御受圧室１３ｄで生じる油圧力を差し引いた値）を超えないよう制御するポンプトルク制御手段として機能する。

また、目標回転数変換部３０ｂ−２、回転数偏差演算部３０ｂ−３、スピードセンシングトルク演算部３０ｂ−４、最大ポンプトルク演算部３０ｂ−５は、車体コントローラ３０の目標回転数演算部３０ａが演算する無負荷時の回転数としての目標回転数Ｎｒをその目標回転数Ｎｒに対応するトルクレギュレーション特性の定格回転数Ｎｒ′に変換し、エンジン１の実回転数Ｎｅとその定格回転数Ｎｒ′との偏差ΔＮに基づいてポンプレギュレータ１１で用いる最大トルクの設定値（トルク制御サーボ弁１３の設定バネ１３ｂのバネ力から減トルク制御受圧室１３ｄで生じる油圧力を差し引いた値）を増減する制御値ΔＴを求め、その設定値を補正するスピードセンシング制御手段を構成する。また、回転数偏差演算部３０ｂ−３、スピードセンシングトルク演算部３０ｂ−４、最大ポンプトルク演算部３０ｂ−５により馬力制御トルク演算部３０ｂ−１で演算された馬力制御トルクＴｂを増減する制御を、スピードセンシング制御といい、そのための演算をスピードセンシング制御演算という。

次に、以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。

まず、本実施の形態におけるエンジン制御の効果を説明する。

図１１は、従来のエンジン制御で生成されるトルクレギュレーション特性の一例を示す図である。図中、横軸はエンジン回転数であり、縦軸はエンジン出力トルクである。また、ＦＴはエンジン１の全負荷トルク特性であり、１１−１〜１１−４はトルクレギュレーション特性である。

図１１の例では、トルクレギュレーション特性１１−１〜１１−４はドループ特性であり、このドループ特性１１−１〜１１−４では、それぞれに動作点１１−６〜１１−８の定格回転数が存在する。この場合、エンジン回転指示ダイヤル２１からの指示信号に基づいて生成される目標回転数は定格回転数１１−６〜１１−８に対応し、目標回転数を定格回転数１１−６〜１１−８としてエンジンコントローラに指示すると、目標回転数毎にトルクレギュレーション特性１１−１〜１１−４が生成されるようエンジン制御を行う。

図１２は、図１１の従来例で、目標回転数が最大であるときに生成されるトルクレギュレーション特性１１−１を示す図である。目標回転数が最大であり、トルクレギュレーション特性１１−１が生成されるとき、エンジンに与えられるトルクがＴ３→Ｔ２→Ｔ１と上昇すると、エンジン回転はＮ３（点１２−３）→Ｎ２（点１２−２）→Ｎ１（点１２−１）と徐々に低くなっていく。点１２−２の回転数が定格回転数であり、エンジンはこの定格回転数で動作する場合が、最も燃費効率が良くなる。

図１１に示したトルクレギュレーション特性を有する従来のエンジンでは、目標回転数が最大であり、トルクレギュレーション特性１１−１が生成されるよう制御される場合は、定格回転数で燃費効率の良い運転が可能である。しかし、目標回転数が下がり、トルクレギュレーション特性１１−２〜１１−４が生成されるよう制御される場合は、点１１−６〜１１−８の定格回転数は最も燃費効率の良い点１１−５からずれてしまい、燃費効率が低下する。

これに対し、本実施の形態では、図９を用いて説明したように、トルクレギュレーション特性９−１〜９−４は点９−５に同じ定格回転数を有している。このため目標回転数が最大であって、トルクレギュレーション特性９−１が生成されるよう制御される場合だけでなく、目標回転数が下がり、トルクレギュレーション特性９−２，９−３，９−４が生成されるよう制御される場合も、最も燃費効率の良い点９−５の定格回転数で動作し、広い目標回転数範囲で燃費効率の良い運転が可能である。

次に、本実施の形態におけるポンプトルク制御の効果を説明する。

図１３は、エンジン制御で図１１に示したようなトルクレギュレーション特性が設定される場合の従来のポンプトルク制御演算部の制御機能を示す機能ブロック図である。図中、図１０に示した本実施の形態のポンプトルク制御演算部３０ｂの部分と同等のものには同じ符号を付している。

図１３から分かるように、従来のポンプトルク制御演算部は、図１０に示した本実施の形態のポンプトルク制御演算部３０ｂにおける目標回転数変換部３０ｂ−２を備えておらず、回転数偏差演算部３０ｂ−３には、車体コントローラ３０の目標回転数演算部３０ａで演算された目標回転数Ｎｒが直接入力され、エンジン回転センサ２２で検出されたエンジン１の実回転数をＮｅとその目標回転数Ｎｒとの偏差ΔＮ（＝ΔＮｅ−ΔＮｒ）が算出され、この偏差ΔＮからスピードセンシングトルク演算部３０ｂ−４でスピードセンシングトルクΔTが算出され、馬力制御トルクＴｂに加算される。

この場合も、メイン油圧ポンプのポンプトルク＞エンジンの出力トルクのときは、目標回転数Ｎｒ（＝定格回転数）＞実エンジン回転数Ｎｅとなるため、馬力制御トルクＴｂをΔＴで減トルクし（図４の４−１ａ）、実エンジン回転Ｎｅを定格回転数（＝目標回転数Ｎｒ）に近づける制御を行う（減トルク制御）。また、メインの油圧ポンプのポンプトルク＜エンジンの出力トルクのときは、目標回転数Ｎｒ（＝定格回転数）＜実エンジン回転数Ｎｅとなるため、馬力制御トルクＴｂをΔＴで増トルクし（図４の４−１ｂ）、実エンジン回転Ｎｅを定格回転数（＝目標回転数Ｎｒ）に近づける制御を行う（増トルク制御）。

このようにメイン油圧ポンプのポンプトルク＞エンジンの出力トルクで、目標回転数Ｎｒ（＝定格回転数）＞実エンジン回転数Ｎｅとなるときは、減トルク制御を行うことにより、エンジン過負荷によるエンジンストールを防止することができる。また、メインの油圧ポンプのポンプトルク＜エンジンの出力トルクで、目標回転数Ｎｒ（＝定格回転数）＜実エンジン回転数Ｎｅとなるときは、増トルク制御を行うことにより、馬力制御トルク演算部３０ｂ−１で設定される馬力制御トルクを、図３に示したようにエンジン最大トルク線図３−２のトルクに対して余裕を持って設定した場合に、その余裕分の利用が可能となり、エンジン出力の有効利用が可能となる。

ところで、図１１を用いて説明したように、従来のエンジン制御では、各目標回転がそれぞれトルクレギュレーション特性１１−１〜１１−４と定格回転１１−５〜１１−８を持ち、目標回転数を定格回転数としてエンジン１に指示すると、図１１に示すように目標回転数毎にそれぞれのトルクレギュレーション特性１１−１〜１１−４が生成されるよう制御される。つまり、定格回転数毎にトルクレギュレーション特性が存在する。また、図１３に示した従来のポンプトルク制御におけるスピードセンシング制御演算では、目標回転数毎にそれぞれのトルクレギュレーション特性１１−１〜１１−４が存在し、目標回転数＝定格回転数であることを前提として、実回転数と目標回転数（＝定格回転数）との偏差からポンプトルクの増減を行っていた。

しかしながら、本発明のエンジン制御では、図９に示したように、点９−５の１つの定格回転数に対して複数のトルクレギュレーション特性９−１〜９−４が設定されるよう制御を行うものであり、この場合は、従来のスピードセンシング制御演算が成り立たない。

つまり、本発明のエンジン制御では、目標回転数を演算する場合、従来と同様に定格回転数として目標回転数を演算すると、エンジンコントローラ４０は、トルクレギュレーション特性９−１〜９−４に関してどのトルクレギュレーション特性を設定して電子ガバナ１ａを作動させればよいかが判断できない。本実施の形態では、そのために、目標回転数を無負荷時の回転数として演算しており、これによりエンジンコントローラ４０は対応するトルクレギュレーション特性を認識し、エンジン制御（燃料噴射量制御）を行うことができる。一方、スピードセンシング制御演算では、回転数偏差を実回転数と定格回転数との偏差として計算する必要があり、図１３で示した従来のスピードセンシング制御演算では、目標回転数＝定格回転数であったため、実回転数と目標回転数（＝定格回転数）との偏差からポンプトルクの増減を行っていた。しかし、本発明のように目標回転数を無負荷時の回転数として演算する場合は、図１３の従来のスピードセンシング制御演算を用いると、実回転数と定格回転数（≠目標回転数）との偏差が演算できないためスピードセンシング制御を行うことができない。

これに対し、本実施の形態では、図１０を用いて説明したように、目標回転数変換部３０ｂ−２を設け、演算した目標回転数（＝無負荷エンジン回転）を定格回転数に変換するため、実回転数と定格回転数との偏差を求め、その偏差からポンプトルクの増減を行うことができる。これにより従来と同様のスピードセンシング制御が可能であり、全てのトルクレギュレーション特性９−１〜９−４，９−８，９−９において減トルク制御でエンジン過負荷によるエンジンストールを防止し、かつドループのあるトルクレギュレーション特性９−１〜９−３において増トルク制御でエンジン出力を有効に利用することが可能となる。

本発明の第２の実施の形態を図１、図７、図８、図１４及び図１５を用いて説明する。本実施の形態は、同じ定格回転数を持つトルクレギュレーション特性の他の設定例と、その場合のスピードセンシング制御演算の変更例を示すものである。

図１４は、本実施の形態におけるエンジンコントローラ４０のトルクレギュレーション設定部４０ａで生成されるトルクレギュレーション特性を示す図である。

図１４において、１４−１〜１４−４，１４−８，１４−９は目標回転数演算部３０ａから無負荷（例えばエンジン負荷トルクＴ１）時の回転数として与えられる目標回転数に対応して生成されるトルクレギュレーション特性であり、目標回転数が最大回転数であるときのトルクレギュレータ特性１４−１を含むトルクレギュレーション特性１４−１〜１４−３は点１４−５上に同じ定格回転数を持ちかつ直線の傾き（ゲイン）が異なるドループ特性であり、トルクレギュレーション特性１４−４，１４−８，１４−９，…は、それぞれ、点１４−５，１４−６，１４−７上に異なる定格回転数を持つアイソクロナス特性である。ドループ特性ではエンジン負荷が減少するにしたがってエンジン回転数が増大し、その増加割合は、ドループ特性の直線の傾き（ゲイン）が緩やかになるほど大きくなる。アイソクロナス特性では、エンジン負荷に係わらずエンジン回転数がほぼ一定である。

これらトルクレギュレーション特性１４−１〜１４−３，１４−４，１４−８，１４−９，…において、無負荷（例えばエンジン負荷トルクＴ１）時の回転数が目標回転数演算部３０ａから与えられる目標回転数に対応しており、目標回転数演算部３０ａから最大目標回転数が与えられると、特性１４−１を生成するための燃料噴射量演算ロジックを決定し、目標回転数演算部３０ａから目標回転数として特性１４−２の無負荷時の回転数が与えられると、特性１４−２を生成するための燃料噴射量演算ロジックを決定する。それ以下の目標回転数についても同様である。

特性１４−１〜１４−３（ドループ特性）を生成するための燃料噴射量演算ロジックとしては、例えば、定格回転数と実回転数との偏差にドループ特性の傾き（ゲイン）に対応する適当なゲインをかけて目標燃料噴射量を演算する方法がある。特性１４−４〜１４−９（アイソクロナス特性）を生成するための燃料噴射量演算ロジックとしては、例えば、エンジン１の目標回転数と実回転数との偏差が生じるとその偏差に基づいて実回転数を目標回転数に近づけるための目標燃料噴射量を演算する方法がある。

本実施の形態でも、図１４では６本のレギュレーション特性１４−１〜１４−４，１４−８，１４−９を示したが、各レギュレーション特性の間、或いは特性１４−９より低回転数側には無数のトルクレギュレーション特性が存在する。

図１５は、本実施の形態における車体コントローラ３０のポンプトルク制御演算部３０ｂの制御機能の詳細を示す機能ブロック図である。図中、図１０に示した部分と同等のものには同じ符号を付している。

図１５において、本実施の形態では、図１０に示したスピードセンシングトルク演算部２０ｂ−４の代わりに選択部３０ｂ−６と４つのスピードセンシングトルク演算部３０ｂ−４ａ〜３０ｂ−４ｄを備えている。スピードセンシングトルク演算部３０ｂ−４ａ〜３０ｂ−４ｄは、それぞれ、エンジン回転偏差 ΔN から予め設定したスピードセンシングトルク線図を用いて、スピードセンシングトルクΔTを 算出するものであり、エンジンコントローラ４０のトルクレギュレーション設定部４０ａで生成されるトルクレギュレーション特性１４−１〜１４−４，１４−８，１４−９のゲインに合わせてΔＴの変化割合（特性直線の傾き、つまりゲイン）が互いに異なっている。つまり、スピードセンシングトルク演算部３０ｂ−４ａはエンジンコントローラ４０のトルクレギュレーション設定部４０ａでトルクレギュレーション特性１４−１〜１４−２（特性１４−２を除く）が生成された場合のものであり、ΔＴの変化割合（ゲイン）は最も大きく（特性直線の傾きは最もきつく）、スピードセンシングトルク演算部３０ｂ−４ｂはエンジンコントローラ４０のトルクレギュレーション設定部４０ａでトルクレギュレーション特性１４−２〜１４−３（特性１４−３を除く）が生成された場合のものであり、ΔＴの変化割合（ゲイン）はその次に大きく（特性直線の傾きはその次にきつく）、スピードセンシングトルク演算部３０ｂ−４ｃはエンジンコントローラ４０のトルクレギュレーション設定部４０ａでトルクレギュレーション特性１４−３〜１４−４（特性１４−４を除く）が生成された場合のものであり、ΔＴの変化割合（ゲイン）はその次に大きく（特性直線の傾きはその次にきつく）、スピードセンシングトルク演算部３０ｂ−４ｄはエンジンコントローラ４０のトルクレギュレーション設定部４０ａでトルクレギュレーション特性１４−４，１４−８，１４−９，…が生成された場合のものであり、ΔＴの変化割合（ゲイン）は最も小さい（特性直線の傾きは最も緩やかである）。

選択部３０ｂ−６は、エンジンコントローラ４０のトルクレギュレーション設定部４０ａでトルクレギュレーション特性１４−１〜１４−２（特性１４−２を除く）が生成された場合はスピードセンシングトルク演算部３０ｂ−４ａを選択し、トルクレギュレーション特性１４−２〜１４−３（特性１４−３を除く）が生成された場合はスピードセンシングトルク演算部３０ｂ−４ｂを選択し、トルクレギュレーション特性１４−３〜１４−４（特性１４−４を除く）が生成された場合はスピードセンシングトルク演算部３０ｂ−４ｃを選択し、トルクレギュレーション特性１４−４，１４−８，１４−９，…が生成された場合はスピードセンシングトルク演算部３０ｂ−４ｄを選択する。

以上のように構成した本実施の形態においても、エンジン制御では、トルクレギュレーション特性１４−１〜１４−４は同じ定格回転数を有し、最も燃費効率の良い点９−５の定格回転数で動作するため、広い目標回転数範囲で燃費効率の良い運転が可能である。
また、目標回転数変換部３０ｂ−２で目標回転数（＝無負荷エンジン回転）を定格回転数に変換し、実回転数と定格回転数との偏差からポンプトルクの増減を行い、常にエンジン１が定格回転数付近で動作するようにするため、全てのトルクレギュレーション特性１４−１〜１４−４，１４−８，１４−９において減トルク制御でエンジン過負荷によるエンジンストールを防止し、かつドループのあるトルクレギュレーション特性１４−１〜１４−３において増トルク制御でエンジン出力を有効に利用することが可能となる。

また、上記のようにトルクレギュレーション特性１４−１〜１４−３でドループ特性の傾き（ゲイン）を変えた場合は、スピードセンシングトルク演算部にけるΔＴの変化割合（ゲイン）が図１０の演算部３０ｂ−４のように１つしか設定されていないと、スピードセンシング制御によるポンプトルク制御がエンジン制御と干渉しハンチングが生じ易くなる可能性がある。

本実施の形態では、エンジン制御のトルクレギュレーション特性の傾き（ゲイン）に応じてΔＴの変化割合（ゲイン）を異ならせた複数のスピードセンシング線図を設定し、設定されるトルクレギュレーション特性に応じてスピードセンシング線図を切り換えるので、トルクレギュレーション特性に係わらず、常に、ハンチングの生じ難いスピードセンシング制御によるポンプトルク制御が可能である。

以上に本発明の幾つかの実施の形態を説明したが、本発明は、これらの実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神の範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、メインの油圧ポンプ２が１つであるとしたが、特開平１１−１０１１８３号公報、特開２００５−１６３９８号公報等に示されるように複数の油圧ポンプであってもよく、この場合にも本発明を適用し、同様の効果が得られる。

また、上記の実施の形態では、車体コントローラとエンジンコントローラの２つのコントローラを用いたが、これらを統合して１つのコントローラとしてもよい。

また、図１５に示した実施の形態では、４つのスピードセンシングトルク演算部３０ｂ−４ａ〜３０ｂ−４ｄを設けたが、１つのスピードセンシングトルク演算部を設け、そのスピードセンシングゲインをエンジン制御のトルクレギュレーション特性のゲインの変化に合わせて連続的に変化させてもよい

本発明の一実施の形態に係わる油圧建設機械（例えば油圧ショベル）のエンジン及びポンプトルク制御装置のシステム構成図である。 ポンプレギュレータの基本動作により得られるＰＱ制御（上側の図）とポンプトルク特性（下側の図）を示す図である。 エンジン１に負荷される馬力制御トルクとエンジン１が出し得る最大出力トルクとの関係を示す図である。 トルク制御サーボ弁の減トルク制御受圧室に導かれるトルク制御弁の出力圧を変化させることにより得られるＰＱ制御線図の変化を示す図である。 図２に示したトルクサーボ弁によるＰＱ制御とポジション制御弁によるポジション制御との関係を示す図である。 ポジション制御弁によるポジション制御線図（ポジション制御における操作信号（操作圧力）とポンプ押しのけ容積との関係）を示す図である。 車体コントローラの制御機能を示す機能ブロック図である エンジンコントローラの制御機能を示す機能ブロック図である。 トルクレギュレーション設定部で生成されるトルクレギュレーション特性を示す図である。 車体コントローラのポンプトルク制御演算部の制御機能の詳細を示す機能ブロック図である。 従来のエンジン制御で設定されるトルクレギュレーション特性の一例を示す図である。 図１１の従来例で、目標回転数が最大であるときのトルクレギュレーション特性を示す図である。 エンジン制御で図１２に示したようなトルクレギュレーション特性が設定される場合の従来のポンプトルク制御演算部の制御機能を示す機能ブロック図である。 本発明の第２の実施の形態におけるエンジンコントローラのトルクレギュレーション設定部で設定されるトルクレギュレーション特性を示す図である。 第２の実施の形態における車体コントローラのポンプトルク制御演算部の制御機能の詳細を示す機能ブロック図である

符号の説明

１ ディーゼルエンジン
１ａ 電子ガバナ（電子燃料噴射装置）
２ メイン油圧ポンプ
２ａ 斜板
２ｂ 吐出ライン
２ｃ ポンプ押しのけ容積増加方向
２ｄ ポンプ押しのけ容積減少方向
３ パイロット油圧ポンプ
３ａ 吐出ライン
４ 作動油タンク
６ 操作レバー装置
１１ ポンプレギュレータ
１２ 傾転制御アクチュエータ
１２ａ ポンプ傾転制御スプール
１２ｂ 傾転制御増トルク受圧室
１２ｃ 傾転制御減トルク受圧室
１３ トルク制御サーボ弁
１３ａ トルク制御スプール
１３ｂ 設定バネ
１３ｃ ＰＱ制御受圧室
１３ｄ 減トルク制御受圧室
１４ ポジション制御弁
１４ａ ポジション制御スプール
１４ｂ 位置保持用バネ
１４ｃ 制御受圧室
１５ トルク制御弁
１６ 信号ライン
２１ エンジン回転指示ダイヤル
２２ エンジン回転センサ
３０ 車体コントローラ
３０ａ 目標回転数演算部
３０ｂ ポンプトルク制御演算部
３０ｂ−１ 馬力制御トルク演算部
３０ｂ−２ 目標回転数変換部
３０ｂ−３ 回転数偏差演算部
３０ｂ−４ スピードセンシングトルク演算部
３０ｂ−４ａ〜３０ｂ−４ｄ スピードセンシングトルク演算部
３０ｂ−５ 最大ポンプトルク演算部
３０ｂ−６ 選択部
３０ｃ 指令電流演算出力部
４０ エンジンコントローラ
４０ａ ルクレギュレーション設定部
４０ｂ 目標燃料噴射量演算部
４０ｃ ガバナ指令値演算部
２−１ａ ＰＱ制御線図（Ｍａｘポンプトルク線図）
２−１ｂ 理想的なトルク一定線図
２−２ａ ポンプトルク線図
３−１ 馬力制御トルク線図
３−２ エンジン最大トルク線図
４−１ａ、４−１ｂ ＰＱ制御線図
５−１ ＰＱ制御線図
５−２ ポンプ圧５−３でのポジション制御線図
９−１〜９−４，９−８，９−９ トルクレギュレーション特性
９−５〜９−７ 定格回転数での動作点
１４−１〜１４−４，１４−８，１４−９ トルクレギュレーション特性
１４−５〜１４−７ 定格回転数での動作点

Claims (5)

1. ディーゼルエンジンと、このエンジンにより回転駆動され、複数のアクチュエータを駆動する少なくとも１つの可変容量型の油圧ポンプと、前記エンジンの燃料噴射量を制御する電子燃料噴射装置と、前記油圧ポンプの負荷圧の上昇に応じて前記油圧ポンプの押しのけ容積を減少させ、前記油圧ポンプの最大トルクが設定値を超えないよう制御するポンプトルク制御手段とを備える油圧建設機械のエンジン及びポンプトルク制御装置において、
   外部入力に基づいて前記エンジンの目標回転数を前記エンジンの無負荷時の回転数として演算する目標回転演算手段と、
   前記無負荷時の回転数としての目標回転数毎にトルクレギュレーション特性が生成されるように前記電子燃料噴射装置を制御するエンジン制御手段と、
   前記無負荷時の回転数としての目標回転数をその目標回転数に対応するトルクレギュレーション特性上の定格回転数に変換し、前記エンジンの実回転数とその定格回転数との偏差に基づいて前記最大トルクの設定値を増減する制御値を求め、前記設定値を補正するスピードセンシング制御手段とを備えることを特徴とする油圧建設機械のエンジン及びポンプトルク制御装置。
2. 請求項１記載の油圧建設機械のエンジン及びポンプトルク制御装置において、
   前記エンジン制御手段は、前記無負荷時の回転数としての目標回転数が最大回転数を含む所定の回転数範囲にあるときは、前記無負荷時の回転数としての目標回転数毎にトルクレギュレーション特性が生成されかつそのトルクレギュレーション特性が同じ定格回転数を持つように前記電子燃料噴射装置を制御することを特徴とする油圧建設機械のエンジン及びポンプトルク制御装置。
3. 請求項２記載の油圧建設機械のエンジン及びポンプトルク制御装置において、
   前記エンジン制御手段は、前記目標回転数毎のトルクレギュレーション特性として、低負荷側がアイソクロナス特性となり、高負荷側がドループ特性でかつそのドループ特性が同じ定格回転数を持つようにトルクレギュレーション特性を生成することを特徴とする油圧建設機械のエンジン及びポンプトルク制御装置。
4. 請求項２記載の油圧建設機械のエンジン及びポンプトルク制御装置において、
   前記エンジン制御手段は、前記目標回転数毎のトルクレギュレーション特性として、前記目標回転数に応じたゲインのドループ特性からなりかつそのドループ特性が同じ定格回転数を持つようにトルクレギュレーション特性を生成することを特徴とする油圧建設機械のエンジン及びポンプトルク制御装置。
5. 請求項１記載の油圧建設機械のエンジン及びポンプトルク制御装置において、
   前記エンジン制御手段は、前記無負荷時の回転数としての目標回転数が最大回転数を含む所定の回転数範囲にあるときは、前記目標回転数に応じたゲインのドループ特性からなりかつそのドループ特性が同じ定格回転数を持つトルクレギュレーション特性が生成されるように前記電子燃料噴射装置を制御し、
   前記スピードセンシング制御手段は、前記エンジンの実回転数と定格回転数との偏差を演算し、この偏差を前記最大トルクの設定値を増減するための制御値に変換するとともに、前記目標回転数毎に前記エンジン制御手段で生成されるトルクレギュレーション特性のドループ特性のゲインに応じて前記回転数偏差を前記制御値に変換するときのゲインを調整することを特徴とする油圧建設機械のエンジン及びポンプトルク制御装置。

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