JP2014227948A - エンジン始動制御装置 - Google Patents

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啓 森田
孝夫 南條
Takao Nanjo
孝夫 南條
前川 智史
Tomohito Maekawa
智史 前川
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Abstract

【課題】エンジン始動時の衝撃音を抑制し、かつ、エンジン始動性の悪化を抑制する。【解決手段】エンジン11始動時に、圧力センサ37が検出した圧力P1が所定圧力P1b未満の場合(S21でNOの場合)、放出弁35の開度が第1開度A1となるように制御される(S25)。エンジン11始動時に、圧力センサ37が検出した圧力P1が所定圧力P1b以上の場合(S21でYESの場合)、放出弁35の上流側と下流側との差圧ΔPが所定差圧ΔPa未満の間は、第1開度A1よりも小さい第2開度A2となるように放出弁35の開度が制御される(S24)とともに、差圧ΔPが所定差圧ΔPa以上となった時には、放出弁35の開度が第2開度A2よりも大きくなるように制御される(S25)。【選択図】図2

Description

本発明は、エンジンの始動を制御するエンジン始動制御装置に関する。
特許文献1に、従来のエンジン始動制御装置が記載されている。このエンジン始動制御装置は、アキュームレータに蓄えられた油を用いて、油圧モータ(以下「回生モータ」)を駆動させ、この回生モータの駆動力によりエンジンを始動させる装置である。
(従来技術1)特許文献1に記載のエンジン始動制御装置では、アキュームレータと回生モータとの間の放出弁を開くことで、アキュームレータから回生モータに油が供給され、回生モータがエンジンを始動させる。この放出弁が開かれた時、放出弁の下流側の油路の圧力(回生モータの入口側の油路の圧力)が急激に上昇して、衝撃音が発生するという問題がある。
(従来技術2)特許文献2には、「前記流体圧ポンプと前記エネルギ貯蔵装置の間に設けた前記流量制御弁をゆっくり開弁させる」(特許文献2の請求項1参照)ことで、「配管内の油撃および油撃音の発生を抑え」る(同文献の要約の効果参照)ことを図っている。
特開2006−37820号公報 特開平8−133612号公報
上記従来技術1に対して上記従来技術2を適用すると、放出弁開放時の衝撃音を抑制できる。一方、アキュームレータの圧力が低い場合、放出弁の開放時に衝撃音が問題にならない場合もある。衝撃音が問題にならないにも関わらず、従来技術2の「前記流量制御弁をゆっくり開弁させる」という制御を行えば、回生モータに供給される油圧の立ち上がりが遅くなる。その結果、エンジンの始動性(始動の応答性、回転数上昇の早さ)が悪くなる。
そこで本発明は、エンジン始動時の衝撃音を抑制でき、かつ、エンジン始動性の悪化を抑制できる、エンジン始動制御装置を提供することを目的とする。
本発明のエンジン始動制御装置は、エンジンと、前記エンジンに接続される駆動力伝達機構と、前記駆動力伝達機構に接続される回生モータと、前記回生モータに作動油を供給するアキュームレータと、前記アキュームレータと前記回生モータとの間に設けられる放出弁と、前記アキュームレータに蓄えられた油の圧力を検出する圧力センサと、を備える。前記放出弁は、前記エンジンを停止状態から始動させるエンジン始動時に全閉状態から開かれる。前記エンジン始動時に、前記圧力センサが検出した圧力が所定圧力未満の場合、前記放出弁の開度が第1開度となるように制御される。前記エンジン始動時に、前記圧力センサが検出した圧力が前記所定圧力以上の場合、前記放出弁の上流側と下流側との差圧が所定差圧未満の間は、前記第1開度よりも小さい第2開度となるように前記放出弁の開度が制御されるとともに、前記差圧が前記所定差圧以上となった時には、前記放出弁の開度が前記第2開度よりも大きくなるように制御される。
上記構成により、エンジン始動時の衝撃音を抑制でき、かつ、エンジン始動性の悪化を抑制できる。
エンジン始動制御装置の回路図である。 図1に示すエンジン始動制御装置の動作のフローチャートである。 (a):図1に示す放出弁35の開度と時間との関係を示すグラフである。(b):始動用油路34bの圧力P2と時間との関係を示すグラフである。 変形例1の図1相当図である。 変形例1の図2相当図である。 変形例2の放出弁35の開度と時間との関係を示すグラフである。 変形例3の図1相当図である。 変形例3の図2相当図である。 変形例4の図1相当図である。 変形例4の図2相当図である。 変形例5の図1相当図である。 変形例5の図2相当図である。
図1〜図3を参照してエンジン始動制御装置1について説明する。
エンジン始動制御装置1は、図1に示すように、作業機械の駆動源であるエンジン11の始動を制御する装置である。作業機械は、土木作業や建設作業を行うための機械である。作業機械は、例えば走行可能な走行作業車両であり、例えば油圧ショベル等である。エンジン始動制御装置1は、エンジン11と、駆動力伝達機構13と、アクチュエータ駆動機器群21〜27と、エンジン始動機器群31〜39と、電気機器群41,43と、を備える。
駆動力伝達機構13は、エンジン11に接続される。駆動力伝達機構13は、エンジン11に対して駆動力を伝達(入出力)する機構である。駆動力伝達機構13は、例えば、エンジン11の出力軸であるエンジン軸である。駆動力伝達機構13は、エンジン軸に接続されたギア等を備えてもよい。
アクチュエータ駆動機器群21〜27は、ポンプ21と、メイン油圧回路23と、アンロード油路25と、アンロード弁27と、を備える。
ポンプ21は、タンクT(作動油タンク)から油を吸い込み、油を吐出する、油圧ポンプである。ポンプ21は、駆動力伝達機構13に接続される。ポンプ21は、駆動力伝達機構13の回転力により駆動する。ポンプ21は、エンジン11に駆動される。ポンプ21は、駆動力伝達機構13に例えば2つ設けられる。ポンプ21の数は、1や3以上でもよい(アンロード弁27についても同様)。以下、図1に2つずつ示したポンプ21及びアンロード弁27のうち、図1における右側のポンプ21及びアンロード弁27について説明する。
メイン油圧回路23は、ポンプ21から供給された油によりアクチュエータ(図示なし)を動作させる回路である。メイン油圧回路23は、例えば、アクチュエータと、アクチュエータを制御するコントロールバルブ(図示なし)と、を備える。アクチュエータは、作業機械を動作させる。作業機械が油圧ショベルの場合、アクチュエータは、例えばアタッチメントの動作用の油圧シリンダ、作業機械の走行用の油圧モータ、上部旋回体の旋回用の油圧モータなどである。
アンロード油路25は、ポンプ21とメイン油圧回路23との間から分岐して、タンクTにつながれる。上記「間」とは、「間の油路」を意味する(以下同様)。
アンロード弁27は、ポンプ21の吐出油をほぼ無負荷でタンクTに流す(戻す)ための弁である。アンロード弁27は、アンロード油路25に設けられる。アンロード弁27の開度は、様々な手段により制御可能である。アンロード弁27の開度は、例えば図1に示すように電磁力により制御され、また例えばパイロット油圧などにより制御されてもよい(図示なし)。なお、アンロード弁27の開度がパイロット油圧により制御される場合は、アンロード弁27に入力されるパイロット油圧を電磁比例弁(図示なし)を用いて制御する。弁を様々な手段により制御可能である点は、後述する各弁についても同様である。
エンジン始動機器群31〜39は、回生モータ31と、アキュームレータ33と、始動用油路34と、放出弁35と、圧力センサ37と、蓄圧用油路38と、蓄圧切替弁39と、を備える。
回生モータ31は、油が供給されて駆動する油圧モータである。回生モータ31は、駆動力伝達機構13に接続される。回生モータ31は、駆動力伝達機構13を介してエンジン11を始動させる。回生モータ31は、エンジン11運転時の駆動力を、エンジン11始動時に回生させる(利用する)ためのモータである(回生については後述)。
アキュームレータ33は、供給された油(圧油)を蓄える蓄圧器である。アキュームレータ33は、回生モータ31に接続され、回生モータ31に作動油を供給する。アキュームレータ33は、ポンプ21(蓄圧手段)に接続され、ポンプ21から油が供給される。
始動用油路34は、アキュームレータ33と回生モータ31とをつなぐ油路である。始動用油路34のうち、放出弁35より上流側(アキュームレータ33側)を始動用油路34a、放出弁35より下流側(ポンプ21側)を始動用油路34bとする。
放出弁35は、アキュームレータ33と回生モータ31との間(すなわち始動用油路34)に設けられる。放出弁35は、アキュームレータ33から回生モータ31への油の供給の有無を切り替える切替弁である。すなわち、放出弁35は、始動用油路34を連通させた状態と遮断させた状態とに切り替え可能である。なお、油路を連通させた状態と遮断させた状態とに切り替え可能である点は、後述する各切替弁についても同様である。放出弁35は、全閉と全開との間である中間開度の制御が可能である。放出弁35は、エンジン11始動時(エンジン11を停止状態から始動させる時)に、全閉状態から開かれる(詳細は後述)。
圧力センサ37は、アキュームレータ33に蓄えられた油の圧力P1を検出する。圧力P1は、アキュームレータ33内の圧力であり、アキュームレータ33出口での圧力であり、始動用油路34aの圧力である。圧力センサ37は、例えば始動用油路34aに接続される。
蓄圧用油路38は、ポンプ21とアキュームレータ33とをつなぐ油路である。蓄圧用油路38により、ポンプ21はアキュームレータ33に油を供給(蓄圧)できる。これにより、メイン油圧回路23に(アクチュエータに)油を供給するためのポンプ21とは別に、アキュームレータ33に蓄圧するためのポンプを設ける必要がないので、コストを削減できる。
蓄圧切替弁39は、ポンプ21からアキュームレータ33への油の供給の有無を切り替える切替弁である。蓄圧切替弁39は、蓄圧用油路38に設けられる。
電気機器群41,43は、操作レバー41と、コントローラ43と、を備える。
操作レバー41は、建設機械の操作者が建設機械を操作するための操作手段であり、建設機械の運転室に設けられる。操作レバー41は、操作位置に応じた情報(操作信号)をコントローラ43に出力する。
コントローラ43は、各種信号の入出力および演算を行う。コントローラ43は、上述した各弁(アンロード弁27、放出弁35、蓄圧切替弁39)に制御信号を出力して、各弁の開度を制御する。コントローラ43は、後述する各ステップ(S1,S21,S27,S13)の判断を行う。コントローラ43には、次の(a)〜(c)の情報が入力される。(a)操作レバー41の操作信号。(b)エンジン11が始動しているか否かの情報。具体的には例えば、エンジン11の回転数の情報。(c)圧力センサ37の検出結果。
(動作)
次に、主に図2を参照して、エンジン始動制御装置1の動作を説明する。以下、上述したエンジン始動制御装置1の各構成要素については図1を参照し、各ステップS1〜S29については図2を参照して説明する。エンジン始動制御装置1の動作の概要は次の通りである。エンジン11始動時以外には(S1でNOの場合)、条件に応じてアキュームレータ33への蓄圧が行われる(S11〜S15)。エンジン11始動時には(S1でYESの場合)、アキュームレータ33の圧力P1に応じて放出弁35の開度が制御される(S21〜S29)。以下、動作の詳細を説明する。
ステップS1では、エンジン11を始動させるか否かが判断される。エンジン11を始動させない場合(エンジン11動作中、NOの場合)はステップS11に進み、エンジン11を始動させる場合(YESの場合)はステップS21に進む。
(エンジン11始動時以外(S11〜S15))
ステップS11では、蓄圧切替弁39の開度が調整される。
(作業時) 建設機械の作業時、すなわち、メイン油圧回路23のアクチュエータ(図示なし)を駆動させる時には、蓄圧切替弁39が全閉にされる(なお、「作業」には走行を含む。以下同様)。作業時であるか否かは、操作レバー41からコントローラ43に入力された操作信号に応じて判断される。作業時には、ポンプ21の吐出油は、メイン油圧回路23に供給される。そして、操作レバー41の操作に応じてメイン油圧回路23のアクチュエータ(図示なし)が動作する。なお、エンジン11始動時以外には、放出弁35は全閉にする。
(非作業時) 建設機械が作業を行わない時(非作業時、作業停止状態、待機状態)には、条件に応じてポンプ21からアキュームレータ33に油が供給される。蓄圧切替弁39は、例えば全開にされる。なお、この時、アンロード弁27の開度は、アキュームレータ33に油圧を蓄圧できるように、蓄圧用油路38の配管内圧が十分高くなるように、開度が制御される(全開よりも閉じられる)。
次にステップS13に進む。
ステップS13では、アキュームレータ33の圧力P1が蓄圧用設定圧力P1a以上か否かが判断される。圧力P1は、圧力センサ37の検出結果である。蓄圧用設定圧力P1aは、コントローラ43に予め設定(記憶)される。蓄圧用設定圧力P1aは、エンジン11始動の際の応答性を確保できるような大きさに設定される。蓄圧用設定圧力P1aは、例えば一定値に設定される。蓄圧用設定圧力P1aが一定値に設定される場合、エンジン11を始動する際の応答性を一定にすることができる。圧力P1が蓄圧用設定圧力P1a以上(YES)の場合、ステップS15に進む。圧力P1が蓄圧用設定圧力P1a未満(NO)の場合、ステップS11に戻る。
ステップS15では、蓄圧切替弁39を閉じて(全閉にして)、アキュームレータ33への蓄圧を終了する。なお、ステップS11〜S15では、圧力P1が蓄圧用設定圧力P1aになるように、アキュームレータ33に蓄圧された。しかし、アキュームレータ33への蓄圧を、蓄圧切替弁39の開放時からの経過時間(蓄圧時間)に基づいて行ってもよい。
(エンジン11始動時(S21〜S29))
エンジン11始動時の動作の概要は次の通りである。放出弁35が開かれると、アキュームレータ33から回生モータ31に油が供給されて、回生モータ31が回転駆動する。そして、回生モータ31が駆動力伝達機構13を介してエンジン11を始動させる。すなわち、エンジン始動制御装置1は、エンジン11運転時(始動後)のエンジン11の動力を、エンジン11の始動のために回生させる(利用する)。さらに詳しくは、エンジン11の動力(運動エネルギー)によりポンプ21が駆動して、アキュームレータ33に圧油(油圧エネルギー)が蓄えられる。そして、アキュームレータ33から供給された油により回生モータ31が駆動して、回生モータ31がエンジン11を始動させる。このように、エンジン11運転時の駆動力をエンジン11始動時に回生させるので、エネルギの有効利用ができる。なお、回生モータ31から吐出された油はタンクTに流れる(戻る)。以下、エンジン11始動時の動作の詳細を説明する。
ステップS21では、アキュームレータ33の圧力P1(圧力センサ37が検出した圧力)が所定圧力P1b以上か否かが判断される。圧力P1は、上述したように圧力センサ37の検出結果である。所定圧力P1bは、コントローラ43に予め記憶される。所定圧力P1bは、例えば、放出弁35が開かれた時の始動用油路34bでの衝撃音が問題になるかならないかの境界(付近)等に設定される。圧力P1が所定圧力P1b以上(YES)の場合、ステップS23に進む。圧力P1が所定圧力P1b未満(NO)の場合、放出弁35の開度が第1開度A1となるように制御される(ステップS25)。第1開度A1は、エンジン11の始動性を良くするために、最大開度(全開)であることが好ましい。なお、圧力P1が所定圧力P1b未満となる場合としては例えば、エンジン11始動後のエンジン11運転時間が短く、アキュームレータ33への蓄圧時間が短い場合などがある。
ステップS23では、放出弁35が第2開度A2となるように制御される。放出弁35は、全閉から第2開度A2に開かれる。第2開度A2は、第1開度A1(例えば全開)よりも小さい、中間開度である。第2開度A2は、コントローラ43に予め記憶される。第2開度A2は、始動用油路34bでの衝撃音を十分に抑制できるような開度に設定される。第2開度A2は、例えば一定値(1つの値)である。なお、この時(放出弁35が開かれる時)、ポンプ21に掛かる負荷を軽減させるために、アンロード弁27が全開にされる。次に、ステップS24に進む。
ステップS24では、放出弁35の開度が第2開度に保持される(図3(a)参照)。放出弁35の上流側(始動用油路34a)の圧力と、放出弁35の下流側(始動用油路34b)との差圧を差圧ΔPとする。差圧ΔPが所定差圧ΔPa未満の間は、放出弁35の開度は、第2開度A2に保持される。所定差圧ΔPaが小さいほど、始動用油路34bでの衝撃音を抑制できる。所定差圧ΔPaは、例えば約ゼロなどである。
(差圧ΔPの推定) 差圧ΔPは、放出弁35が全閉状態から開かれた時(S23)からの経過時間Δt(図3参照)に基づいて算出(推定)される。すなわち、差圧ΔPが所定差圧ΔPa以上か否かの判定は、経過時間Δtが所定経過時間Δtaに達したか否かに基づいて推定される。所定経過時間Δtaは、コントローラ43に予め設定される。
所定経過時間Δtaは、圧力P1に応じて変えてもよい。所定経過時間Δtaは、圧力P1が所定圧力P1bに近いほど(圧力P1が小さいほど)短くしてもよい。この理由は、始動用油路34bで生じる衝撃音は、圧力P1が所定圧力P1bに近いほど(圧力P1が小さいほど)小さいからである。このように所定経過時間Δtaを短くした場合は、エンジン11の始動性をより向上させる事ができる。
(ΔP≧ΔPaの時の動作) 差圧ΔPが所定差圧ΔPaとなった時(経過時間Δtが所定経過時間Δtaに達した時)には、放出弁35の開度が第2開度A2よりも大きくなるように、放出弁35が制御される。この時、放出弁35は、例えば第1開度A1(例えば全開)となるように制御される(ステップS25)。
ステップS25では、上述したように、放出弁35の開度が例えば全開となるように制御される。放出弁35の開度を全開にすれば、放出弁35での圧力損失を抑制でき、また、エンジン11の始動性を向上させることができる。次に、ステップS27に進む。
ステップS27では、エンジン11が始動しているか否かが判断される。この判断は、例えばエンジン11の回転数に基づいて判断される。「エンジン11が始動している」とは、エンジン11外部からの動力を利用することなく、エンジン11内部での燃料の爆発により、エンジン11が駆動している(自立運転している)状態である。エンジン11が始動していない場合(NOの場合)、エンジン11が始動するまで、放出弁35が第1開度A1になるように制御される。エンジン11が始動している場合(YESの場合)、ステップS29に進む。
ステップS29では、放出弁35が全閉にされる。なお、放出弁35の開度が第1開度A1に達する前にエンジン11が始動した場合、放出弁35の開度を第1開度A1にすることなく、放出弁35を全閉にしてもよい。
(効果1)
次に、図1に示すエンジン始動制御装置1による効果を説明する(各ステップS1〜29については図2参照)。エンジン始動制御装置1は、エンジン11と、エンジン11に接続される駆動力伝達機構13と、駆動力伝達機構13に接続される回生モータ31と、回生モータ31に作動油を供給するアキュームレータ33と、アキュームレータ33と回生モータ31との間に設けられる放出弁35と、アキュームレータ33に蓄えられた油の圧力を検出する圧力センサ37と、を備える。放出弁35は、エンジン11を停止状態から始動させるエンジン11始動時に全閉状態から開かれる。
(1−a)エンジン11始動時に、圧力センサ37が検出した圧力P1が所定圧力P1b未満の場合(S21でNOの場合)、放出弁35の開度が第1開度A1となるように制御される(S25)。
(1−b)エンジン11始動時に、圧力センサ37が検出した圧力P1が所定圧力P1b以上の場合(S21でYESの場合)、
(1−b1)放出弁35の上流側と下流側との差圧ΔPが所定差圧ΔPa未満の間は、第1開度A1よりも小さい第2開度A2となるように放出弁35の開度が制御される(S24)とともに、
(1−b2)差圧ΔPが所定差圧ΔPa以上となった時には、放出弁35の開度が第2開度A2よりも大きくなるように制御される(S25)。
上記「(1−a)」のように、エンジン11始動時に圧力P1が所定圧力P1b未満の場合(S21でNOの場合)、放出弁35の開度が第1開度A1となるように制御される。よって、第1開度A1を十分大きい開度に設定すれば、アキュームレータ33から回生モータ31に油を十分供給できる。よって、放出弁35の開度を小さくしすぎる(例えば第2開度A2等にする)ことによるエンジン11の始動性の悪化を抑制できる。
上記「(1−b)」及び「(1−b1)」のように、エンジン11始動時に圧力P1が所定圧力P1b以上の場合に(S21でYESの場合に)、差圧ΔPが所定差圧ΔPa未満の間は、第1開度A1よりも小さい第2開度A2となるように放出弁35の開度が制御される(S24)。よって、エンジン11始動時に放出弁35を第1開度A1に開く場合に比べ、放出弁35の下流側の油路(始動用油路34b)で差圧ΔPが急激に高くなることによる衝撃音の発生を抑制できる(図3(b)参照)。
上記「(1−b)」及び「(1−b2)」のように、エンジン11始動時に圧力P1が所定圧力P1b以上の場合に(S21でYESの場合に)、差圧ΔPが所定差圧ΔPa以上となった時には、放出弁35の開度が第2開度A2よりも大きくなるように制御される(S25参照)。よって、放出弁35を第2開度A2のままにしておく場合に比べ、アキュームレータ33から回生モータ31に油を多く供給できる。よって、エンジン11の始動性(応答性)の悪化を抑制できる。
(効果2)
差圧ΔPは、放出弁35が全閉状態から開かれた時からの経過時間Δt(図3参照)に基づいて算出される。
ここで、差圧ΔPは、油圧の振動等により確実な測定ができない場合がある。一方、差圧ΔPに比べ、経過時間Δtは確実な測定ができる。この経過時間Δtに基づいて、放出弁35の開度の制御が行われるので、確実な制御ができる。
(変形例1)
図4及び図5を参照して、変形例1のエンジン始動制御装置101(図4参照)について、上記実施形態のエンジン始動制御装置1(図1参照)との相違点を説明する(以下、エンジン始動制御装置101が備える機器については図4参照、変形例1の各ステップについては図5参照)。上記実施形態のステップS24(図2参照)では、差圧ΔPは経過時間Δtから算出(推定)された。一方、変形例1のステップS124(図5参照)では、差圧ΔPは、上流側の圧力センサ37が検出した圧力P1と下流側圧力センサ137が検出した圧力P2との差(P1−P2)である。図4に示すように、下流側圧力センサ137は、放出弁35と回生モータ31との間(始動用油路34b)の圧力を検出する。
(効果3)
エンジン始動制御装置101は、放出弁35と回生モータ31との間の圧力P2を検出する下流側圧力センサ137を備える。差圧ΔPは、圧力センサ37と下流側圧力センサ137とが検出した圧力の差(P1−P2)である。
この構成でも、上記「(効果1)」を実現できる。
(変形例2)
主に図6を参照して、放出弁35(図1参照)の開度制御についての変形例を説明する。上記実施形態のステップS24(図2参照)では、経過時間Δt(図3参照)から推定した差圧ΔPに基づいて、放出弁35が制御された。一方、経過時間Δt、及び、圧力(圧力P1、圧力P2、または差圧ΔP)に基づいて、放出弁35が制御されてもよい。例えば、放出弁35の開度は次の(a)及び(b)のように制御されてもよい。
(a)図4に示す放出弁35を全閉状態から開くと、圧力P1は徐々に下がり、圧力P2は徐々に上がり、差圧ΔPは徐々に小さくなる。そこで例えば、差圧ΔP(または圧力P1)が小さくなるにしたがって、図6に示すように第2開度A2を徐々に大きくしていく。また例えば、圧力P2が大きくなるにしたがって、第2開度A2を徐々に大きくしていく。
(b)そして、放出弁35が開かれた時からの経過時間Δtが、所定経過時間Δtaに達した時に、放出弁35の開度を第2開度A2よりも大きくする(例えば第1開度A1、例えば全開にする)。
このように、経過時間Δt及び圧力(圧力P1、圧力P2、または差圧ΔP)に基づいて、放出弁35を制御することで、放出弁35を絞りすぎることによるエンジン11の始動性の悪化をより抑制できる。
以下の変形例3〜5では、アキュームレータ33への蓄圧についての変形例を説明する。
(変形例3)
図7及び図8を参照して、変形例3のエンジン始動制御装置301(図7参照)について、上記実施形態のエンジン始動制御装置1(図1参照)との相違点を説明する(以下、エンジン始動制御装置301が備える機器については図7参照、変形例3の各ステップについては図8参照)。図1に示すように、上記実施形態では、ポンプ21の吐出油は、メイン油圧回路23を介さずに(アクチュエータを介さずに)、アキュームレータ33に供給された。一方、図7に示すように、変形例3では、アクチュエータ323の吐出油が、アキュームレータ33に供給される。すなわち、アクチュエータ323の動力を利用して、アキュームレータ33への蓄圧が行われる。以下、上記相違点の詳細を説明する。
エンジン始動制御装置301は、アクチュエータ323と、切替弁324と、を備える。
アクチュエータ323は、上述したように、作業機械を動作させる油圧アクチュエータである。アクチュエータ323は、蓄圧用油路38に接続される。
切替弁324は、アクチュエータ323の吐出油をタンクTに流すか否かを切り替える弁である。
(動作)
次に、変形例3のエンジン始動制御装置301の動作(図8参照)と、上記実施形態のエンジン始動制御装置1の動作(図2参照)と、の相違点を説明する。相違点は、図8に示すステップS310〜ステップS315である。
ステップS310では、建設機械が作業をしているか否か、すなわちアクチュエータ323を駆動させているか否かが判断される。建設機械が作業をしている場合(YESの場合)、ステップS311aに進む。建設機械が作業をしていない場合(NOの場合)、アキュームレータ33への蓄圧をしないので、蓄圧切替弁39を全閉にする(S315)。
ステップS311a及びステップS311bと、上記実施形態のステップS11(図2参照)との相違点は以下の通りである。ステップS311aでは、アンロード弁27(アクチュエータ323につながれたアンロード弁27)の開度が、所定の開度以下となるように調整される。これにより、アンロード弁27の開度に応じて、ポンプ21の吐出油がアクチュエータ323に供給される。次に、ステップS311bに進む。
ステップS311bでは、蓄圧切替弁39が開かれる(例えば全開)。この時、切替弁324は全閉にされる。これにより、アクチュエータ323の吐出油は、蓄圧切替弁39を介して、アキュームレータ33に供給される。このように、通常であればタンクTに捨てられるアクチュエータ323の吐出油(戻り油)が、アキュームレータ33に供給される。よって、エネルギの有効利用ができ、建設機械の燃費を向上させることができる。次にステップS313に進む。
ステップS313と、上記実施形態のステップS13(図2参照)との相違点は次の通りである。圧力P1が蓄圧用設定圧力P1a未満(NO)の場合、ステップS310に戻る。圧力P1が蓄圧用設定圧力P1a以上(YES)の場合ステップS315に進む。
ステップS315と、上記実施形態のステップS15(図2参照)との相違点は次の通りである。上記実施形態のステップS15(図2参照)では、図1に示す蓄圧切替弁39が全閉にされて、ポンプ21からアキュームレータ33への油の供給が停止された。一方、変形例3のステップS315(図8参照)では、図7に示す蓄圧切替弁39が全閉にされるとともに、切替弁324が開かれる(開度が調整される)。これにより、アクチュエータ323からアキュームレータ33への油の供給が停止されるとともに、アクチュエータ323からタンクTに油が流れる。
(変形例4)
図9及び図10を参照して、変形例4のエンジン始動制御装置401(図9参照)について、上記実施形態のエンジン始動制御装置1(図1参照)との相違点を説明する(以下、エンジン始動制御装置401が備える機器については図9参照、変形例4の各ステップについては図10参照)。上記実施形態では、図1に示すポンプ21の吐出油がアキュームレータ33に供給された。一方、変形例4では、図9に示す回生モータ431がポンプとして動作可能である。ポンプとして動作する回生モータ431の吐出油は、方向切替弁435を介して、アキュームレータ33に供給される。以下、上記相違点をさらに説明する。
方向切替弁435(放出弁)は、上記実施形態の放出弁35と同じ機能と、方向切り替え弁としての機能と、を備える。方向切替弁435は、例えば4ポートを備える。方向切替弁435は、放出位置435aと、全閉位置435bと、蓄圧位置435cと、の3つの切り替え位置を備える。放出位置435aは、上記実施形態の放出弁35(図1参照)が開いた状態と同様に動作(作用、機能)する。全閉位置435b(中立位置)は、上記実施形態の放出弁35(図1参照)が全閉の状態と同様に動作する。蓄圧位置435cは、回生モータ431とアキュームレータ33とを連通する位置である(後述)。
(動作)
次に、変形例4のエンジン始動制御装置401の動作(図10参照)と、上記実施形態のエンジン始動制御装置1の動作(図2参照)と、の相違点を説明する。相違点は、ステップS411、S415、S423、S424、S425及びS429である。
ステップS411と、上記実施形態のステップS11(図2参照)との相違点は次の通りである。上記実施形態のステップS11(図2参照)では、蓄圧切替弁39(図1参照)の開度が調整された。一方、変形例4のステップS411(図10参照)では、図9に示す方向切替弁435が蓄圧位置435cに切り替えられて、開度が調整される。これにより、回生モータ431の吐出油は、蓄圧位置435cを介して、アキュームレータ33に供給される。このように、蓄圧用のポンプ(回生モータ431)は、図1に示すメイン油圧回路23への圧油供給用の(アクチュエータ動作用の)ポンプ21と独立して駆動可能である。よって、作業機械の作業内容に関わらず、図10に示すアキュームレータ33への蓄圧ができる。また、図1に示す蓄圧用油路38が不要になる。よって、部品点数の削減が可能となる。よって、省スペース化による装置レイアウトの自由度の増加、及び、コストの低減が可能となる。
ステップS415と、上記実施形態のステップS15(図2参照)との相違点は次の通りである。上記実施形態のステップS15(図2参照)では、図1に示す蓄圧切替弁39が全閉にされた。一方、変形例4のステップS415(図10参照)では、図9に示す方向切替弁435が全閉位置435bに切り替えられる。
ステップS423、S424、S425、及びS429と、上記実施形態のステップS23、S24、S25、及びS29(図2参照)との相違点は次の通りである。上記実施形態のステップS23及びS24(図2参照)では、図1に示す放出弁35が第2開度A2となるように制御された(開度が保持された)。一方、変形例4のステップS423及びS424(図10参照)では、図9に示す方向切替弁435が放出位置435aで第2開度A2となるように制御される(開度が保持される)。上記実施形態のステップS25(図2参照)では放出弁35が第1開度A1にされた。一方、変形例4のステップS425(図10参照)では、図9に示す方向切替弁435が放出位置435aで第1開度A1(例えば全開)となるように制御される。上記実施形態のステップS29(図2参照)では放出弁35が全閉にされた。一方、変形例4のステップS429(図10参照)では、図9に示す方向切替弁435が全閉位置435bに切り替えられる。
(変形例5)
図11及び図12を参照して、変形例5のエンジン始動制御装置501(図11参照)について、上記実施形態のエンジン始動制御装置1(図1参照)との相違点を説明する(以下、エンジン始動制御装置501が備える機器については図11参照、変形例5の各ステップについては図12参照)。上記実施形態では、図1に示すポンプ21の吐出油はアキュームレータ33に供給された。変形例5では、図11に示す回生モータ531はポンプとして動作可能であり、回生モータ531からアキュームレータ33に油が供給される。さらに、回生モータ531は傾転が逆転可能に構成される。すなわち、回生モータ531は、油の流れの向きと、回転方向と、の関係を逆転可能に構成される。エンジン11始動時の回生モータ531の傾転は、アキュームレータ33への蓄圧時の傾転に対して逆転される。
(動作)
次に、変形例5のエンジン始動制御装置501の動作(図12参照)と、上記実施形態のエンジン始動制御装置1の動作(図2参照)と、の相違点を説明する。相違点は、ステップS511、S515、S520及びS530である。
ステップS511及びS515と、上記実施形態のステップS11及びS15(図2参照)との相違点は次の通りである。上記実施形態のステップS11及びS15(図2参照)では、図1に示す蓄圧切替弁39の開度の調整等がされた。一方、変形例5のステップS511(図12参照)では、図11に示す放出弁35の開口が調整され、ステップS515では、放出弁35が全閉にされる。なお、アキュームレータ33への蓄圧時の回生モータ531の回転方向を「正転」とする。
(ステップS520) ステップS1でエンジン11を始動させる場合(YESの場合)、ステップS520で回生モータ531の傾転を逆転させる。これにより、エンジン11始動時とアキュームレータ33への蓄圧時とで、回生モータ531での油の流れの向きは逆向きであるが、回生モータ531の回転方向は同じ向きとなる。この構成では、図9に示す変形例4の方向切替弁435が不要であるので、変形例4に比べ部品点数をさらに削減できる。図12に示すステップS520の次に、ステップS21に進む。
(ステップS530) ステップS29で放出弁35を全閉にした時以後に、ステップS530で回生モータ531の傾転が元に戻される(「正転」に戻される)。
(その他の変形例)
上記実施形態および各変形例は、様々に変形できる。例えば、上記実施形態および各変形例の構成の一部同士を組み合わせてもよい。例えば、変形例3〜5の構成に対し、変形例1(図4参照)のように差圧ΔPを下流側圧力センサ137を用いて測定する構成を適用してもよい。
また例えば、図2等に示す動作のフローの順は様々に変更できる。例えば、上記実施形態では、図2に示すように、ステップS11の後にステップS13が行われたが、これらのステップの順を前後逆にしてもよい。例えば、ステップS13でNOの場合にステップS11に進み、ステップS13でYESの場合にステップS11を通らずにステップS15に進んでもよい。すなわち、圧力P1が蓄圧用設定圧力P1a以上の場合、蓄圧切替弁39を開くことなく、蓄圧切替弁39を全閉としてもよい。
1、101、301、401、501 エンジン始動制御装置
13 駆動力伝達機構
31、431、531 回生モータ
33 アキュームレータ
35 放出弁
37 圧力センサ
137 下流側圧力センサ
A1 第1開度
A2 第2開度
P1b 所定圧力
ΔPa 所定差圧
Δt 経過時間

Claims (3)

  1. エンジンと、
    前記エンジンに接続される駆動力伝達機構と、
    前記駆動力伝達機構に接続される回生モータと、
    前記回生モータに作動油を供給するアキュームレータと、
    前記アキュームレータと前記回生モータとの間に設けられる放出弁と、
    前記アキュームレータに蓄えられた油の圧力を検出する圧力センサと、
    を備え、
    前記放出弁は、前記エンジンを停止状態から始動させるエンジン始動時に、全閉状態から開かれ、
    前記エンジン始動時に、前記圧力センサが検出した圧力が所定圧力未満の場合、
    前記放出弁の開度が第1開度となるように制御され、
    前記エンジン始動時に、前記圧力センサが検出した圧力が前記所定圧力以上の場合、
    前記放出弁の上流側と下流側との差圧が所定差圧未満の間は、前記第1開度よりも小さい第2開度となるように前記放出弁の開度が制御されるとともに、前記差圧が前記所定差圧以上となった時には、前記放出弁の開度が前記第2開度よりも大きくなるように制御される、
    エンジン始動制御装置。
  2. 前記差圧は、前記放出弁が全閉状態から開かれた時からの経過時間に基づいて算出される、
    請求項1に記載のエンジン始動制御装置。
  3. 前記放出弁と前記回生モータとの間の圧力を検出する下流側圧力センサを備え、
    前記差圧は、前記圧力センサと前記下流側圧力センサとが検出した圧力の差である、
    請求項1に記載のエンジン始動制御装置。
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