JP2017172224A - 小型油圧ショベル - Google Patents

Abstract

【課題】 過給機付きエンジンが低回転数域で油圧ポンプから過負荷を受けるのを抑え、エンジンストールの発生を防ぐようにする。【解決手段】 ポンプ入カトルク設定装置３０Ｂは、エンジン回転数が規定回転数Ｎ２以下となる低回転数域で、エンジン１０の低域側出力トルクＴｅに対して所定の余裕代ΔＴａだけ下げた減トルク制御用のトルクを油圧ポンプ１２の低域側目標入力トルクＴａとして設定する。ポンプ容量制御装置３０Ｃは、低域側目標入力トルクＴａに基づいて定められる低域側目標トルク特性の範囲で、油圧ポンプ１２の吐出容量を吐出圧力に応じて可変に制御する制御信号をレギュレータ１６に出力する。これにより、油圧ポンプ１２の目標入力トルクＴ１，Ｔ２，Ｔａをエンジン１０の出力トルクＴよりも常に小さいトルク値に設定できる。【選択図】 図４

Description

本発明は、例えば市街地で土砂等の掘削作業を行うのに好適に用いられる小型油圧ショベルに関する。

一般に、油圧ショベルに代表される建設機械には、例えば鉱山で岩石の露天堀り（重掘削作業）等を行う大型機、これよりも小型で一般に標準機と呼ばれる中型機の他に、例えば市街地のように周囲に障害物が存在する狭い作業現場でも、小さな旋回半径内に収められて低騒音で掘削作業を行い得るようにしたミニショベルと呼ばれる小型油圧ショベルが知られている。油圧ショベルは、原動機となるディーゼルエンジンで可変容量型油圧ポンプを駆動して圧油を発生させ、作業装置は複数の油圧アクチュエータに圧油が給排されることにより掘削作業等を行う（例えば、特許文献１参照）。

このうち、小型油圧ショベルは、上部旋回体の旋回半径が下部走行体の車幅内に収まるようにした後方小旋回式油圧ショベルとして構成されている。小型油圧ショベルは、上部旋回体の旋回半径をできるだけ小さくするために、カウンタウエイトを旋回中心に接近させて配置し、かつ、カウンタウエイトの後面が旋回中心を中心とした円弧状に形成されている。また、上部旋回体は、旋回フレームの後部に油圧ポンプを駆動するためのエンジンを搭載し、前記旋回フレームの前側にキャブ、燃料タンク、作動油タンク等を搭載している（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−１８４６０４号公報 特開２０１３−２３７９８７号公報

ところで、本発明者等は、小型油圧ショベルの原動機として、過給機を備えたディーゼルエンジンを用いることで、エンジンの小型化と省エネルギ化を図ることを検討している。しかし、過給機付きのエンジンは、高回転数域で過給機が有効に働くが、エンジンの低回転数域では、吸入空気量が不足してトルクの減少率が大きくなる傾向がある。このため、過給機付きエンジンは、低回転数域で油圧ポンプを駆動するときに過負荷を受けることがあり、場合によってはエンジンストール（即ち、エンスト）を起こす虞れがある。

本発明は上述した問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、エンジンが低回転数域で油圧ポンプから過負荷を受けるのを抑え、エンジンストールの発生を防ぐことができるようにした小型油圧ショベルを提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明は、過給機が付設されたエンジンと、該エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出される圧油を油圧アクチュエータに供給する方向制御弁と、該方向制御弁を切換操作する操作装置と、外部からの操作により前記エンジンの目標回転数を指示する回転数指示装置と、該回転数指示装置による目標回転数に従って前記エンジンの回転数を制御し、前記油圧ポンプの吐出圧力と吐出容量との関係が前記エンジンの馬力曲線に基づいた特性となるように前記油圧ポンプの容量制御を行う制御装置と、を備えてなる小型油圧ショベルに適用される。

そして、本発明が採用する構成の特徴は、前記制御装置は、前記回転数指示装置による前記エンジンの目標回転数に基づいて前記エンジンの出力トルクを算出する出力トルク算出装置と、前記油圧ポンプの入力トルクを、前記出力トルク算出装置で算出した前記エンジンの出力トルクよりも小さな値に余裕代をもって設定するポンプ入力トルク設定装置と、該ポンプ入力トルク設定装置によって設定された前記入力トルクの範囲で前記油圧ポンプの吐出容量を吐出圧力に応じて可変に制御するポンプ容量制御装置とを含んで構成され、前記エンジンを無負荷に近い状態で回転させる最低回転数をＮ１、周囲環境の摂氏温度がマイナスで、それにより前記エンジンの温度が低く作動油の粘度が高い状態で前記操作装置を急に操作したときに前記エンジンがエンジンストールを起こすのを回避するための回転数をＮ２とし、該回転数Ｎ２以下の低い回転数の範囲で前記出力トルク算出装置により前記エンジンの目標回転数に基づいて算出される前記エンジンの低域側出力トルクをＴｅとした場合に、前記ポンプ入カトルク設定装置は、前記エンジンが低い回転数Ｎ１〜Ｎ２の範囲では、前記エンジンの低域側出力トルクＴｅに対して所定の余裕代ΔＴａだけ下げた減トルク制御用のトルクを前記油圧ポンプの低域側目標入力トルクＴａとして設定し、前記ポンプ容量制御装置は、前記ポンプ入力トルク設定装置による前記低域側目標入力トルクＴａに従って減トルク制御を行うため、前記低域側目標入力トルクＴａに基づいて定められる低域側目標トルク特性の範囲で前記油圧ポンプの吐出容量と前記吐出圧力とを可変に制御する構成としたことにある。

上述の如く、本発明によれば、過給機付きのエンジンが低回転数域（回転数Ｎ１〜Ｎ２）で油圧ポンプから過負荷を受けるのを抑え、エンジンストールの発生を防ぐことができる。

第１の実施の形態による小型油圧ショベルを示す正面図である。 図１中のキャブ、外装カバーの一部を取除いた状態で上部旋回体を拡大して示す一部破断の平面図である。 図２中のエンジン、油圧ポンプ、レギュレータおよび制御装置等を示す油圧モータ駆動用の制御回路図である。 レギュレータの制御を行う車体コントローラの内部構成を示す制御ブロック図である。 図４中の車体コントローラによるレギュレータの減トルク制御処理を示す流れ図である。 エンジン回転数に対するエンジンの出力トルクと油圧ポンプの目標入力トルクとの関係を示す特性線図である。 目標トルク特性の範囲で可変容量型油圧ポンプの吐出容量を吐出圧力に応じて制御するときの特性線図である。 第２の実施の形態によるレギュレータの減トルク制御処理を示す流れ図である。 第２の実施の形態によるエンジン回転数に対するエンジンの出力トルクと油圧ポンプの目標入力トルクとの関係を示す特性線図である。 第２の実施の形態による目標トルク特性の範囲で可変容量型油圧ポンプの吐出容量を吐出圧力に応じて制御するときの特性線図である。 比較例によるエンジン回転数とエンジンの出力トルクとの関係を示す特性線図である。

以下、本発明の実施の形態による小型油圧ショベルを、後方小旋回式の油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

ここで、図１ないし図７は第１の実施の形態を示している。図１において、小型油圧ショベル１（以下、油圧ショベル１という）は、種々の作業現場（一例として、市街地のように周囲に障害物が存在する狭い作業現場）で土砂等の掘削作業を行うときに用いられる。この油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回装置３を介して旋回可能に搭載され、該下部走行体２と共に車体を構成する上部旋回体４と、該上部旋回体４の前側に俯仰動可能に設けられた作業装置５とを含んで構成されている。

ここで、油圧ショベル１は、下部走行体２上で上部旋回体４を旋回駆動するときに、上部旋回体４の旋回半径が下部走行体２の車幅内に収まるようにした後方小旋回式油圧ショベルとして構成されている。作業装置５は、例えばスイングポスト式の作業装置として構成され、スイングポスト５Ａ、ブーム５Ｂ、アーム５Ｃ、作業具としてのバケット５Ｄ、スイングシリンダ（図示せず）、ブームシリンダ５Ｅ、アームシリンダ５Ｆおよびバケットシリンダ５Ｇ等を備えている。

上部旋回体４は、旋回フレーム６、外装カバー７、キャブ８およびカウンタウエイト９等により構成されている。旋回フレーム６は上部旋回体４の支持構造体を構成している。この旋回フレーム６は、旋回装置３を介して下部走行体２上に取付けられている。旋回フレーム６には、その後部側にカウンタウエイト９、エンジン１０が設けられ、左前側にはキャブ８が設けられている。また、旋回フレーム６には、キャブ８とカウンタウエイト９との間に位置して外装カバー７が設けられている。この外装カバー７は、旋回フレーム６、キャブ８およびカウンタウエイト９と共に、エンジン１０等を内部に収容する空間（機械室）を画成するものである。

キャブ８は旋回フレーム６の左前側に搭載されている。このキャブ８は、オペレータが搭乗する運転室を内部に画成している。また、キャブ８の内部には、オペレータが着座する運転席、各種の操作レバー（例えば、図３中に示す操作レバー２３Ａ）等が配設されている。カウンタウエイト９は上部旋回体４の一部を構成している。このカウンタウエイト９は、後述するエンジン１０の後側に位置して旋回フレーム６の後端部に取付けられ、作業装置５との重量バランスをとるものである。また、カウンタウエイト９の後面側は、図２に示すように円弧状をなして形成され、上部旋回体４の旋回半径を小さく収める構成となっている。

エンジン１０は、旋回フレーム６の後側に横置き状態で設けられ、カウンタウエイト９の前側に配置されている。このエンジン１０は、小型の油圧ショベル１に原動機として搭載されるため、例えば小型のディーゼルエンジンを用いて構成されている。図２、図３に示すように、エンジン１０には過給機１１が設けられている。この過給機１１は、排気管１０Ａ内を流れる排気ガスを利用してエンジン１０の各気筒内に空気（吸入空気）を強制的に送り込むタービンを含んで構成されている。これにより、過給機１１付きのエンジン１０は、燃料の燃焼効率が高められ、特に高回転数域で出力トルク（エンジン馬力としてのパワー）を増大することができる。

過給機１１付きエンジン１０は、例えば排気量が１．５Ｌ（リットル）程度のエンジンであっても、例えば２．２Ｌ程度のエンジン（過給機なし）と同等の出力特性を有している。このため、過給機１１付きエンジン１０を用いることは、原動機（エンジン）の小型化と省エネルギ化を図る上で有効な手段となる。しかし、このエンジン１０は、高回転数域（例えば、図６に示す特性線３２のうち回転数Ｎ３以上の領域）で過給機１１が有効に機能するが、エンジン１０の低回転域（例えば、図６中の規定回転数Ｎ２よりも低い領域）では、吸入空気量が不足してトルクの減少率が大きくなる傾向がある。このため、本実施の形態は、エンジン１０が低回転数域で油圧ポンプ１２から過負荷を受けることがない構成を後述の如く採用している。

例えば、上部旋回体４（車体）の後方からみて、エンジン１０の左側には可変容量型油圧ポンプ１２（以下、油圧ポンプ１２という）が設けられている。この油圧ポンプ１２は、作動油タンク１３（図３参照）と共にメインの油圧源を構成する。メインの油圧ポンプ１２は、可変容量型の斜板式、斜軸式またはラジアルピストン式油圧ポンプ等によって構成され、例えば斜板または斜軸等からなる容量可変部１２Ａを有している。油圧ポンプ１２は、エンジン１０の左側（即ち、出力軸側）に動力伝達装置（図示せず）を介して取付けられ、この動力伝達装置によりエンジン１０の回転出力が伝えられる。油圧ポンプ１２は、エンジン１０によって駆動されることにより後述の方向制御弁２２等に向けて圧油（作動油）を供給するものである。

熱交換器１４はエンジン１０の右側に位置して旋回フレーム６上に設けられている。この熱交換器１４は、例えばラジエータ、オイルクーラ、インタクーラ等を含んで構成され、エンジン１０等の冷却を行うと共に、作動油タンク１３に戻される圧油（作動油）を冷却する機能も有している。

排気ガス浄化装置１５は、エンジン１０の排気ガスに含まれる有害物質を除去して排気ガスを浄化する装置である。この排気ガス浄化装置１５は、図２に示すように、例えばエンジン１０の左側上部で、前記動力伝達装置の上側となる位置に配設されている。排気ガス浄化装置１５は、その上流側がエンジン１０の排気管１０Ａに接続されている。排気ガス浄化装置１５は、排気管１０Ａと共に排気ガス通路を構成し、上流側から下流側に排気ガスが流通する間に、この排気ガスに含まれる有害物質を除去して排気ガスの浄化を行う。

図３に示すように、メインの油圧ポンプ１２には容量制御用のレギュレータ１６が付設されている。このレギュレータ１６は、油圧ポンプ１２の容量可変アクチュエータを構成している。レギュレータ１６は、後述の車体コントローラ３０（ポンプ容量制御装置３０Ｃ）から出力される制御信号に従って油圧ポンプ１２の容量可変部１２Ａを駆動する。これによって、油圧ポンプ１２は、その吐出容量（押のけ容積）が可変に制御される。レギュレータ１６は、例えばソレノイド等の電磁アクチュエータまたは油圧アクチュエータにより構成される。

ここで、電磁アクチュエータでレギュレータ１６を構成する場合、例えば車体コントローラ３０（ポンプ容量制御装置３０Ｃ）から出力される制御信号の電流値に応じて、レギュレータ１６が図３中の小容量（Ｍｉｎ）と大容量（Ｍａｘ）との間で伸縮するように駆動される。これにより、油圧ポンプ１２は、容量可変部１２Ａが傾転駆動され、その吐出容量が小容量と大容量との間で可変に制御される。なお、レギュレータ１６を油圧アクチュエータで構成する場合には、パイロットポンプ１７からのパイロット圧が傾転制御圧としてレギュレータ１６に給排される。この場合、前記傾転制御圧は、車体コントローラ３０（ポンプ容量制御装置３０Ｃ）からの制御信号に従って可変に圧力調整され、レギュレータ１６は図３中の小容量（Ｍｉｎ）と大容量（Ｍａｘ）との間で伸縮するように駆動される構成とすればよい。

パイロットポンプ１７は作動油タンク１３と共にパイロット油圧源を構成している。このパイロットポンプ１７は、エンジン１０によりメインの油圧ポンプ１２と一緒に回転駆動される。パイロットポンプ１７の吐出側には、作動油タンク１３との間に低圧リリーフ弁１８が設けられている。この低圧リリーフ弁１８は、パイロットポンプ１７の吐出圧力を予め決められたリリーフ設定圧以下に抑えるものである。

メインの油圧ポンプ１２には、その吐出管路１９と作動油タンク１３との間に高圧リリーフ弁２０が設けられている。この高圧リリーフ弁２０は、油圧ポンプ１２に過剰圧が発生するのを防ぐため、油圧ポンプ１２の吐出圧力を予め決められたリリーフ設定圧以下に抑える。このリリーフ設定圧は、低圧リリーフ弁１８よりも十分に高い圧力に設定されている。

油圧モータ２１は、油圧ショベル１に設ける複数の油圧アクチュエータの代表例を示している。この油圧モータ２１は、例えば油圧ショベル１の旋回用または走行用の油圧モータを構成する。なお、油圧アクチュエータとしては、油圧モータ２１に限らず、例えば作業装置５に設けられる前記スイングシリンダ、ブームシリンダ５Ｅ、アームシリンダ５Ｆおよびバケットシリンダ５Ｇ等を用いることができる。

方向制御弁２２は、油圧ポンプ１２、作動油タンク１３と油圧モータ２１との間に設けられている。この方向制御弁２２は、例えば６ポート３位置の油圧パイロット式方向制御弁からなり、左，右両側には油圧パイロット部２２Ａ，２２Ｂが設けられている。方向制御弁２２は、後述の操作弁２３から油圧パイロット部２２Ａ，２２Ｂにパイロット圧が供給されることにより、中立位置（Ｉ）から切換位置（II），（III）のいずれかに切換えられる。このとき、油圧ポンプ１２から吐出管路１９を介して油圧モータ２１に給排される圧油の流量は、方向制御弁２２のストローク量（即ち、後述する操作レバー２３Ａの傾転操作量）に対応して可変に制御される。

油圧モータ２１は、方向制御弁２２を介して減圧弁型のパイロット操作弁２３（以下、操作弁２３という）により遠隔操作される。この操作弁２３は、方向制御弁２２を切換操作する操作装置を構成している。操作弁２３は、例えば油圧ショベル１のキャブ８内に設けられ、オペレータによって傾転操作される操作レバー２３Ａを有している。操作弁２３は、そのポンプポートがパイロットポンプ１７の吐出側に接続され、タンクポートが作動油タンク１３に接続されている。操作弁２３の出力ポートは、パイロット管路２４Ａ，２４Ｂを介して方向制御弁２２の油圧パイロット部２２Ａ，２２Ｂに接続されている。

操作弁２３は、オペレータが操作レバー２３Ａを傾転操作したときに、その操作量に対応したパイロット圧をパイロット管路２４Ａ，２４Ｂを通じて方向制御弁２２の油圧パイロット部２２Ａ，２２Ｂに供給する。これにより、方向制御弁２２は、中立位置（Ｉ）から切換位置（II），（III）のいずれか一方に切換えられ、このときのストローク量（切換え量）は、操作レバー２３Ａの操作量に対応して増減される。

圧力センサ２５は、油圧ポンプ１２の吐出圧力（例えば、図７に示す吐出圧力Ｐ）を検出する圧力検出器である。この圧力センサ２５は、例えば油圧ポンプ１２と方向制御弁２２との間で吐出管路１９に接続され、この吐出管路１９内の圧力を吐出圧力Ｐとして検出する。圧力センサ２５からの検出信号は、後述する車体コントローラ３０のポンプ容量制御装置３０Ｃ（図４参照）に出力される。

ガバナ装置２６は、例えばエンジン１０に対する燃料供給量を可変に制御する電子ガバナにより構成されている。ガバナ装置２６は、後述の制御装置２８（エンジンコントローラ２９）から出力される制御信号に基づいてエンジン１０に供給すべき燃料の噴射量を可変に制御する。これにより、エンジン１０は、その回転数が前記制御信号による目標回転数Ｎｔ（図４参照）に対応した回転数となるように制御される。

回転センサ２７はエンジン１０の実際の回転数（実回転数）を検出する回転数検出装置である。この回転センサ２７は、エンジン１０の出力軸（例えば、クランク軸）の回転を検出し、その検出信号を回転数検出信号として制御装置２８のエンジンコントローラ２９に出力する。エンジンコントローラ２９は、エンジン１０の実回転数が目標回転数Ｎｔ（図４参照）に近付くように、例えば燃料噴射装置であるガバナ装置２６をフィードバック制御するものである。

制御装置２８は、例えばマイクロコンピュータ等により構成されている。この制御装置２８は、エンジンコントローラ２９と車体コントローラ３０とを含んで構成されている。制御装置２８は、その入力側に圧力センサ２５、回転センサ２７および回転数指示装置３１等が接続され、その出力側はレギュレータ１６およびガバナ装置２６等に接続されている。制御装置２８は、回転数指示装置３１による目標回転数Ｎｔ（図４参照）に従ってエンジン１０の回転数を制御する。また、制御装置２８は、油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐと吐出容量Ｑとの関係（図７参照）がエンジン１０の馬力曲線に基づいたＰ−Ｑ特性となるように、レギュレータ１６を介して油圧ポンプ１２の容量制御を行うものである。

回転数指示装置３１は、油圧ショベル１のキャブ８内に設けられ、オペレータによって手動で操作される操作ダイヤルにより構成されている。この回転数指示装置３１は、外部からのダイヤル操作によってエンジン１０の目標回転数Ｎｔを指示する装置である。なお、回転数指示装置３１は、前記操作ダイヤルに限られるものではなく、例えば公知のアップダウンスイッチまたはエンジンレバー（いずれも図示せず）によっても構成することができる。

制御装置２８のエンジンコントローラ２９および/または車体コントローラ３０は、例えば不揮発性メモリ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる記憶部（図示せず）を有している。この記憶部内には、後述の図５に示す目標入力トルクに従った減トルク制御用の処理プログラムと、エンジン１０の回転数Ｎと出力トルクＴとの関係を図６に示す特性線３２として記憶した出力トルク算出マップと、油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐと吐出容量Ｑ（流量）との関係（Ｐ−Ｑ特性）を図７に示す特性線３４〜３７として記憶したＰ−Ｑ特性マップ等とが格納されている。

図４に示すように、制御装置２８の車体コントローラ３０は、出力トルク算出装置３０Ａ、ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂおよびポンプ容量制御装置３０Ｃを含んで構成されている。出力トルク算出装置３０Ａは、回転数指示装置３１により指示されたエンジン１０の目標回転数Ｎｔに基づいて、例えば図６に示す特性線３２による出力トルク算出マップからエンジン１０の出力トルクＴを算出する。

ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂは、油圧ポンプ１２の入力トルク（例えば、入力トルクＴ１，Ｔ２，Ｔａ）を、出力トルク算出装置３０Ａで算出したエンジン１０の出力トルク（特性線３２で示す出力トルクＴ）よりも小さな値に余裕代（例えば、後述の余裕代ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴａ）をもって３段階の異なる目標入力トルクとして設定する。このように、油圧ポンプ１２の入力トルクを、エンジン１０の出力トルクよりも常に小さな値に設定しておくことにより、エンジン１０は油圧ポンプ１２からの油圧負荷を受けても、エンジンストールを起こす可能性を小さく減じることができる。

ポンプ容量制御装置３０Ｃは、ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂにより設定された入力トルクの範囲で、即ち油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐと吐出容量Ｑとの関係（Ｐ−Ｑ特性）が後述の目標トルク特性３４〜３７を越えないように、図７に示すＰ−Ｑ特性マップに基づき油圧ポンプ１２の吐出容量Ｑを吐出圧力Ｐに応じて可変に制御する制御信号をレギュレータ１６に出力する。油圧ポンプ１２の入力トルクＴｉ（ｉ＝１，２，…）は、油圧ポンプ１２の吐出容量Ｑと吐出圧力Ｐに対して、定数ｋとすると下記の数１式に示す関係にある。

図６に示す特性線３２は、エンジン１０の回転数Ｎと出力トルクＴとの関係を表している。これは、エンジン１０の性能試験等に基づいて予め知ることができる。図６中の最低回転数Ｎ１は、例えば方向制御弁２２に代表される全ての方向制御弁を中立位置（Ｉ）に戻してエンジン１０の油圧負荷を最小にした状態（即ち、油圧ポンプ１２およびパイロットポンプ１７を回転駆動するエンジン１０が無負荷に近い状態）でのアイドル回転数である。このときのエンジン１０の出力トルクＴは、例えば出力トルクＴe1として表される。

規定回転数Ｎ２は、最低回転数Ｎ１よりも高く、最大トルク発生回転数Ｎ３よりも低い回転数である。過給機１１付きエンジン１０は、回転数Ｎが規定回転数Ｎ２よりも低くなると、低温状態でエンジンストールを起こす可能性がある。このため、ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂによる設定値（例えば、入力トルクＴ２から入力トルクＴａ）の切替えを行い、低温状態でのエンジンストールを回避するための回転数として規定回転数Ｎ２を表している。

即ち、周囲環境の摂氏温度がマイナスで、それによりエンジン１０の温度が低い状態（例えば、冷却水温度が−２０℃以下となる状態）では、油圧ポンプ１２が作動油タンク１３から吸込む作動油の粘度が高い。この状態で、操作レバー２３Ａを急にフル操作し、方向制御弁２２が中立位置（Ｉ）から切換位置（II）または（III）に切換えられると、油圧モータ２１に圧油が供給されて油圧負荷が急増する。このため、エンジン１０は、油圧ポンプ１２から受ける負荷が急増し、エンジンストールを起こす可能性がある。規定回転数Ｎ２は、このような低温状態でのエンジンストールの可能性を回避するために予め決められた規定の回転数を表している。

この規定回転数Ｎ２は、ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂにより一定値に（回転数Ｎ２〜Ｎ３の範囲では）固定された目標入力トルクＴ２を、回転数Ｎ２以下では可変値となる目標入力トルクＴａに切替えるための回転数でもある。この目標入力トルクＴａは、傾斜線３３の如く回転数Ｎ１〜Ｎ２に応じて可変に設定される目標入力トルクである。規定回転数Ｎ２は、エンジン１０の性能試験等に基づいて予め決めることができる。図６中に示す特性線３２（特性線部３２Ｂ，３２Ｃの間）のように、エンジン回転数が規定回転数Ｎ２のときに、エンジン１０の出力トルクＴは、例えば出力トルクＴe2（Ｔe2＞Ｔe1）として表される。ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂは、後述の如く目標入力トルクＴａを可変に設定する構成である。このため、エンジン１０の回転数Ｎが規定回転数Ｎ２以下の場合でも、エンジン１０がエンジンストールを起こす可能性を小さく減じることができる。

図６に示すように、最大トルク発生回転数Ｎ３は、エンジン１０の出力トルクＴが最大トルクＴｍとなるときの回転数を表している。最高回転数Ｎ４は、エンジン１０の出力トルクＴが定格トルクＴｒのときの回転数Ｎｒよりもさらに高くなって、エンジン１０の回転数Ｎが最も高くなる回転数を表している。定格トルクＴｒは、最大トルクＴｍよりも小さく、前記出力トルクＴe2，Ｔe1よりも大きいトルク値（Ｔｍ＞Ｔｒ＞Ｔe2＞Ｔe1）である。

ここで、出力トルク算出装置３０Ａは、回転数指示装置３１により指示されたエンジン１０の目標回転数Ｎｔに基づいて、例えば図６に示す出力トルク算出マップ（特性線３２）からエンジン１０の出力トルクを算出する。即ち、目標回転数Ｎｔを最大トルク発生回転数Ｎ３以上に設定した場合、出力トルク算出装置３０Ａは、最大トルクＴｍ以下となるエンジン１０の出力トルクＴを、図６中の特性線３２（特性線部３２Ａ）に基づいて算出する。

目標回転数Ｎｔを回転数Ｎ２〜Ｎ３に設定した場合に、出力トルク算出装置３０Ａは、エンジン１０の出力トルクＴを図６中の特性線３２（特性線部３２Ｂ）に基づいて、例えば、出力トルクＴe2〜Ｔｍの範囲で算出する。目標回転数Ｎｔを回転数Ｎ１〜Ｎ２に設定した場合には、エンジン１０の出力トルクＴが、例えば図６中の出力トルクＴe1〜Ｔe2の範囲で、特性線３２の特性線部３２Ｃに基づいて算出される。このときの出力トルクＴe1〜Ｔe2を、低域側出力トルクＴｅ（即ち、Ｔｅ＝Ｔe1〜Ｔe2）として総称する。

ポンプ入カトルク設定装置３０Ｂは、エンジン１０が回転数Ｎ３〜Ｎ４の範囲では、エンジン１０の定格トルクＴｒに対して第１の余裕代ΔＴ１だけ下げた減トルク制御用のトルクを、油圧ポンプ１２の第１の目標入力トルクＴ１として設定する。エンジン１０が回転数Ｎ２〜Ｎ３の範囲では、エンジン１０の定格トルクＴｒに対して第１の余裕代ΔＴ１よりも大きい第２の余裕代ΔＴ２（ΔＴ２＞ΔＴ１）だけ下げた減トルク制御用のトルクを、油圧ポンプ１２の第２の目標入力トルクＴ２として設定する。

さらに、ポンプ入カトルク設定装置３０Ｂは、エンジン１０が低い回転数Ｎ１〜Ｎ２の範囲（低回転数域）で、エンジン１０の低域側出力トルクＴｅ（即ち、Ｔｅ＝Ｔe1〜Ｔe2）に対して所定の余裕代ΔＴａだけ下げた減トルク制御用のトルクを、油圧ポンプ１２の低域側目標入力トルクＴａとして設定する。この低域側目標入力トルクＴａは、エンジン１０が低い回転数Ｎ１〜Ｎ２の範囲で、低域側出力トルクＴｅに応じて変化（増減）するトルクであり、図６中に示す傾斜線３３に沿って可変に設定されている。この傾斜線３３は、特性線３２の特性線部３２Ｃに対してほぼ平行な特性線である。しかし、傾斜線３３は特性線部３２Ｃに対して必ずしも平行な直線である必要はなく、曲線であってもよく、実験データ等に基づいて決定すればよい。

油圧ポンプ１２の低域側目標入力トルクＴａは、エンジン１０の出力トルク値が出力トルクＴe2のとき、目標入力トルクＴa2（即ち、Ｔa2＝Ｔe2−ΔＴａ）に設定される。エンジン１０の出力トルク値が出力トルクＴe1まで低下したときには、油圧ポンプ１２の目標入力トルクＴａは、目標入力トルクＴa1（即ち、Ｔa1＝Ｔe1−ΔＴａ）として設定される。このときの目標入力トルクＴa1〜Ｔa2を、低域側目標入力トルクＴａ（即ち、Ｔａ＝Ｔa1〜Ｔa2）として総称する。

ポンプ容量制御装置３０Ｃは、ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂにより前記第１の目標入力トルクＴ１が設定されるときに、図７に示す目標トルク特性３４よりも小さい範囲で、油圧ポンプ１２の吐出容量Ｑを吐出圧力Ｐに応じて可変に制御する制御信号をレギュレータ１６に出力する。このときの目標トルク特性３４は、前記目標入力トルクＴ１に基づいて定められるトルク特性（前記数１式参照）である。また、ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂにより前記第２の目標入力トルクＴ２が設定されるときには、図７に示す目標トルク特性３５よりも小さい範囲で、油圧ポンプ１２の吐出容量Ｑは吐出圧力Ｐに応じて可変に制御される。目標トルク特性３５は、前記目標入力トルクＴ２に基づいて定められるトルク特性（前記数１式参照）である。

目標トルク特性３４，３４は、油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐと吐出容量Ｑとの関係がそれぞれエンジン１０の馬力曲線（即ち、目標入力トルクＴ１，Ｔ２）に基づいたＰ−Ｑ特性となるように、レギュレータ１６を介して油圧ポンプ１２の容量制御を行うための特性である。これは、前記数１式を満たす関係である。なお、以下で説明する目標トルク特性３６〜３７も、これと同様である。

エンジン１０の低回転数域において、ポンプ容量制御装置３０Ｃは、ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂによる低域側目標入力トルクＴａに従って減トルク制御を行う。即ち、ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂにより低域側目標入力トルクＴａが設定されるときに、例えば図７に示す低域側目標トルク特性３６よりも小さい範囲で、油圧ポンプ１２の吐出容量Ｑは吐出圧力Ｐに応じて可変に制御される。低域側目標トルク特性３６は、低域側目標入力トルクＴａに基づいて定められる可変なトルク特性である。

この場合、低域側目標入力トルクＴａは、目標入力トルクＴa1〜Ｔa2の範囲で可変に設定されるトルク値である。このため、低域側目標トルク特性３６は、図７中に実線で示す目標トルク特性３５と、図７中に点線で示す目標トルク特性３７との間で、それぞれ矢印で示すように変化する可変な特性となっている。

具体的には、エンジン１０の目標回転数Ｎｔを最低回転数Ｎ１側から規定回転数Ｎ２に向けて増加させ、油圧ポンプ１２の低域側目標入力トルクＴａが、図６に示す目標入力トルクＴa2に近付くときには、図７中に実線で示す目標トルク特性３６は、目標トルク特性３５に漸次接近するように近付く。低域側目標入力トルクＴａが目標入力トルクＴa2と一致するときは、目標トルク特性３６が目標トルク特性３５と同じ特性となる。一方、エンジン１０の目標回転数Ｎｔを最低回転数Ｎ１に向けて低下させ、油圧ポンプ１２の目標入力トルクＴａが、図６に示す目標入力トルクＴa1に近付くときには、低域側目標トルク特性３６が図７中に点線で示す目標トルク特性３７に近付いた特性となる。目標入力トルクＴａが目標入力トルクＴa1と一致するときは、低域側目標トルク特性３６が目標トルク特性３７と同じ特性となる。

第１の実施の形態による小型の油圧ショベル１は、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。

まず、油圧ショベル１のオペレータは、上部旋回体４のキャブ８に搭乗し、エンジン１０を始動して油圧ポンプ１２とパイロットポンプ１７を駆動する。これにより、油圧ポンプ１２から吐出管路１９に向けて圧油が吐出され、この圧油は方向制御弁２２を介して油圧モータ２１に供給される。また、これ以外の方向制御弁（図示せず）からは他の油圧アクチュエータ（例えば、前記スイングシリンダ、ブームシリンダ５Ｅ、アームシリンダ５Ｆおよびバケットシリンダ５Ｇ等）へと供給される。

キャブ８に搭乗したオペレータが走行用の操作レバー（例えば、操作レバー２３Ａ）を操作したときには、方向制御弁２２を介して油圧モータ２１に圧油が供給される。これにより、下部走行体２を前進または後退させることができる。一方、キャブ８内のオペレータが作業用の操作レバー（図示せず）を操作することにより、作業装置５を俯仰動させて土砂の掘削作業等を行うことができる。油圧ショベル１は、小型で上部旋回体４による旋回半径が小さいため、例えば市街地等のように狭い作業現場でも、上部旋回体４を旋回駆動しながら作業装置５により側溝堀作業等を行うことができる。このような場合に、エンジン１０を負荷の軽い状態で稼働することにより騒音の低減化を図ることができる。

次に、第１の実施の形態による目標回転数に基づく出力トルクと目標入力トルクに従った減トルク制御処理について、図５を参照して説明する。

エンジン１０を稼働した状態で処理動作がスタートすると、ステップ１で回転数指示装置３１による目標回転数Ｎｔを読込む。次のステップ２では、目標回転数Ｎｔが最大トルク発生回転数Ｎ３よりも大きいか否かを判定する。ステップ２で「ＹＥＳ」と判定したときには、目標回転数Ｎｔが最大トルク発生回転数Ｎ３よりも大きいので、エンジン１０の出力トルクＴは、図６中の特性線３２のうち特性線部３２Ａに沿ったトルク値となる。

そこで、次のステップ３では、エンジン１０が回転数Ｎ３〜Ｎ４の範囲でのポンプ入力トルクをポンプ入カトルク設定装置３０Ｂにより第１の目標入力トルクＴ１として設定する。図６に示すように、第１の目標入力トルクＴ１は、エンジン１０の定格トルクＴｒに対して第１の余裕代ΔＴ１だけ下げた一定のトルク値として設定される。

次のステップ４では、第１の目標入力トルクＴ１に従った減トルク制御をレギュレータ１６で実行させる。即ち、ポンプ容量制御装置３０Ｃは、ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂにより第１の目標入力トルクＴ１が設定されたときの目標トルク特性３４を図７に示すように求める。このときの目標トルク特性３４は、前記目標入力トルクＴ１に基づいて定められるトルク特性である。この上で、ポンプ容量制御装置３０Ｃは、図７に示す目標トルク特性３４よりも小さい範囲で、即ち油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐと吐出容量Ｑとの関係（Ｐ−Ｑ特性）が目標トルク特性３４を越えることがないように、レギュレータ１６により油圧ポンプ１２の吐出容量Ｑを吐出圧力Ｐに応じて可変に制御する。

油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐは、例えば油圧モータ２１が受ける慣性負荷等に応じて変化するから、レギュレータ１６は、油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐと吐出容量Ｑとの関係が図７に示す目標トルク特性３４の範囲を越えないように、油圧ポンプ１２の容量可変部１２Ａを傾転制御するものである。その後は、次のステップ５でリターンし、ステップ１以降の処理を繰返すようにする。

ステップ２で「ＮＯ」と判定したときには、目標回転数Ｎｔが最大トルク発生回転数Ｎ３以下に設定されているので、次のステップ６では、目標回転数Ｎｔが規定回転数Ｎ２よりも大きいか否かを判定する。ステップ６で「ＹＥＳ」と判定したときには、目標回転数Ｎｔが最大トルク発生回転数Ｎ３以下で、規定回転数Ｎ２よりも大きくなっている。このとき、エンジン１０の出力トルクＴは、図６中の特性線３２のうち特性線部３２Ｂに沿ったトルク値となる。

そこで、次のステップ７では、エンジン１０が回転数Ｎ２〜Ｎ３の範囲でのポンプ入力トルクを、ポンプ入カトルク設定装置３０Ｂにより第２の目標入力トルクＴ２として設定する。図６に示すように、第２の目標入力トルクＴ２は、エンジン１０の定格トルクＴｒに対して第２の余裕代ΔＴ２だけ下げた一定のトルク値として設定される。

次のステップ８では、第２の目標入力トルクＴ２に従った減トルク制御をレギュレータ１６で実行させる。即ち、ポンプ容量制御装置３０Ｃは、ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂにより第２の目標入力トルクＴ２が設定されたときの目標トルク特性３５を図７に示すように求める。このときの目標トルク特性３５は、前記目標入力トルクＴ２に基づいて定められるトルク特性である。この上で、ポンプ容量制御装置３０Ｃは、図７に示す目標トルク特性３５よりも小さい範囲で、即ち油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐと吐出容量Ｑとの関係（Ｐ−Ｑ特性）が目標トルク特性３５を越えることがないように、レギュレータ１６により油圧ポンプ１２の吐出容量Ｑを吐出圧力Ｐに応じて可変に制御する。その後は、次のステップ５でリターンし、ステップ１以降の処理を繰返すようにする。

次に、ステップ６で「ＮＯ」と判定したときには、目標回転数Ｎｔが規定回転数Ｎ２以下に設定されているので、次のステップ９では、目標回転数Ｎｔに基づくエンジン１０の低域側出力トルクＴｅを、図６中に示す特性線３２の特性線部３２Ｃに沿ったトルク値（例えば、出力トルクＴe1〜Ｔe2の間のトルク値）として算出する。即ち、出力トルク算出装置３０Ａは、目標回転数Ｎｔが低い回転数Ｎ１〜Ｎ２の間で任意の回転数に設定された場合に、このときの低域側出力トルクＴｅを、特性線３２の特性線部３２Ｃによる出力トルクＴe1〜Ｔe2の範囲で任意のトルク値として、それぞれの場合毎に逐一的に算出する。

次のステップ１０では、エンジン１０が低回転数域（回転数Ｎ１〜Ｎ２）でのポンプ入力トルクを低域側目標入力トルクＴａとしてポンプ入カトルク設定装置３０Ｂにより設定する。図６に示すように、低域側目標入力トルクＴａ（即ち、Ｔａ＝Ｔa1〜Ｔa2）は、エンジン１０の低域側出力トルクＴｅ（即ち、Ｔｅ＝Ｔe1〜Ｔe2）に対して所定の余裕代ΔＴａだけ下げたトルク値として設定される。即ち、油圧ポンプ１２の低域側目標入力トルクＴａは、エンジン１０の低回転数域（回転数Ｎ１〜Ｎ２）で、図６中に示す傾斜線３３に沿って可変に設定されるトルク値である。

次のステップ１１では、低域側目標入力トルクＴａ（即ち、Ｔａ＝Ｔa1〜Ｔa2）に従った減トルク制御をレギュレータ１６で実行させる。即ち、ポンプ容量制御装置３０Ｃは、ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂにより低域側目標入力トルクＴａが設定されたときの目標トルク特性３６を図７に示すように求める。このときの目標トルク特性３６は、前記目標入力トルクＴａに基づいて定められる低域側トルク特性である。しかも、低域側目標入力トルクＴａは、目標入力トルクＴa1〜Ｔa2の範囲で可変に設定されるトルク値であるため、低域側目標トルク特性３６は、図７中に実線で示す目標トルク特性３５と図７中に点線で示す目標トルク特性３７との間で、それぞれ矢印で示すように変化する可変な特性となっている。

具体的には、エンジン１０の目標回転数Ｎｔを最低回転数Ｎ１側から規定回転数Ｎ２に向けて増加させ、油圧ポンプ１２の低域側目標入力トルクＴａが、図６に示す目標入力トルクＴa2に近付くときには、図７中に実線で示す低域側目標トルク特性３６は、目標トルク特性３５に漸次接近するように近付く。そして、低域側目標入力トルクＴａが目標入力トルクＴa2と一致するときは、目標トルク特性３５と同じ特性となる。一方、エンジン１０の目標回転数Ｎｔを最低回転数Ｎ１に向けて低下させ、油圧ポンプ１２の目標入力トルクＴａが、図６に示す目標入力トルクＴa1に近付くときには、低域側目標トルク特性３６が図７中に点線で示す目標トルク特性３７に近付いた特性となる。目標入力トルクＴａが目標入力トルクＴa1と一致するときは、目標トルク特性３７と同じ特性となる。

この上で、ポンプ容量制御装置３０Ｃは、図７に示す低域側目標トルク特性３６（図７中に実線で示す目標トルク特性３５と図７中に点線で示す目標トルク特性３７との間の特性）よりも小さい範囲で、レギュレータ１６により油圧ポンプ１２の吐出容量Ｑを吐出圧力Ｐに応じて可変に制御する。油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐは、例えば油圧モータ２１が受ける慣性負荷等に応じて変化するから、レギュレータ１６は、油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐと吐出容量Ｑとの関係が前述の如く可変な低域側目標トルク特性３６の範囲を越えないように、油圧ポンプ１２の容量可変部１２Ａを傾転制御する。その後は、次のステップ５でリターンし、ステップ１以降の処理を繰返すようにする。

ところで、小型でコンパクトな構造となった小旋回式（小型）の油圧ショベル１は、大型、中型の機種等に比較して作業装置５による土砂の掘削力が相対的に小さくなっており、エンジン１０も可能な限り小型化したいという要求がある。このため、本実施の形態では原動機となるエンジン１０には過給機１１付きのエンジンを用い、該過給機１１によって燃料の燃焼効率を高めることにより、高回転数域での出力トルクを増大できるようにしている。

図１１は比較例によるエンジンの回転数Ｎと出力トルクＴとの関係を示している。比較例によるエンジン（過給機なし）は、図１１に示すように、低回転域でも出力トルクが大きく減少することはなく、定格トルクＴｒと同等以上のトルクとなっている。このため、油圧ポンプ入力トルクＴｐは、定格トルクＴｒに対して約１０％くらい小さい一定のトルク値に設定すればよく、低回転数域でもエンジンストールを起こす虞れはない。

これに対し、第１の実施の形態では、過給機１１付きエンジン１０を用いることにより、例えば排気量が１．５Ｌ（リットル）程度のエンジンであっても、例えば２．２Ｌ程度のエンジン（過給機なし）と同等の出力特性を有しているために、エンジン１０の小型化と省エネルギ化を図ることができる。しかし、過給機１１付きのエンジン１０は、エンジン１０の低回転域（例えば、図６中の規定回転数Ｎ２よりも低い領域）で、吸入空気量が不足してトルクの減少率が大きくなる傾向がある。このため、エンジン１０は、低回転数域で油圧ポンプ１２を駆動するときに過負荷を受けることがあり、場合によってはエンジンストールを起こす虞れがある。

そこで、第１の実施の形態では、エンジン１０の回転数Ｎ（エンジン回転数）が最大トルク発生回転数Ｎ３以上となる高回転数域では、エンジン１０の定格トルクＴｒに対して第１の余裕代ΔＴ１だけ下げたトルクを油圧ポンプ１２の第１の目標入力トルクＴ１として設定する。エンジン回転数が回転数Ｎ２〜Ｎ３の範囲（中域回転数）では、前記定格トルクＴｒに対して第２の余裕代ΔＴ２（ΔＴ２＞ΔＴ１）だけ下げたトルクを第２の目標入力トルクＴ２として設定する。さらに、エンジン回転数が規定回転数Ｎ２以下となる低回転数域（回転数Ｎ１〜Ｎ２）では、エンジン１０の低域側出力トルクＴｅ（即ち、Ｔｅ＝Ｔe1〜Ｔe2）に対して所定の余裕代ΔＴａだけ下げたトルク値（ポンプ入力トルク）を低域側目標入力トルクＴａとして設定する。

これにより、ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂは、ポンプ入力トルクを第１，第２の目標入力トルクＴ１，Ｔ２と低域側目標入力トルクＴａとの３段階で設定することができる。また、ポンプ容量制御装置３０Ｃは、ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂにより低域側目標入力トルクＴａが設定されたときの目標トルク特性３６を図７に示すように求める。しかも、低域側目標入力トルクＴａは、目標入力トルクＴa1〜Ｔa2の範囲で可変に設定されるため、低域側目標トルク特性３６は、図７中に実線で示す目標トルク特性３５と図７中に点線で示す目標トルク特性３７との間で、それぞれ矢印で示すように変化する可変な特性となっている。

従って、図６に示すように、特性線３２によるエンジン１０の出力トルクＴに対して、油圧ポンプ１２の目標入力トルクＴ１，Ｔ２，Ｔａを出力トルクＴよりも小さく設定することができ、エンジン１０が油圧ポンプ１２を駆動するときの油圧負荷が、エンジン１０に対し過剰な負荷となって作用するのを防ぐことができる。このため、過給機１１付きエンジン１０を用いて、該エンジン１０の小型化と省エネルギ化を図ることができる上に、エンジン１０の低回転数域でもエンジンストールの発生を抑えることができる。

この場合、油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐは、例えば油圧モータ２１が受ける慣性負荷等に応じて変化する。しかし、レギュレータ１６は、制御装置２８（ポンプ容量制御装置３０Ｃ）からの制御信号に従って、油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐと吐出容量Ｑとの関係が前述の如く可変な低域側目標トルク特性３６の範囲を越えないように、油圧ポンプ１２の容量可変部１２Ａを傾転制御する。このため、エンジン１０の低回転数域（回転数Ｎ１〜Ｎ２）でも、油圧ポンプ１２からエンジン１０が過負荷を受けるのを抑えることができ、エンジンストールの発生を防ぐことができる。

次に、図８ないし図１０は第２の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、ポンプ入力トルク設定装置によりポンプ入力トルクを、第３の目標入力トルクＴ３（一定値に固定された目標入力トルク）と低域側目標入力トルクＴａとの２段階で設定する構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

ここで、ポンプ入カトルク設定装置３０Ｂは、エンジン１０が規定回転数Ｎ２よりも大きい範囲（Ｎ２〜Ｎ４）で、エンジン１０の定格トルクＴｒに対して第３の余裕代ΔＴ３だけ下げたトルクを油圧ポンプ１２の第３の目標入力トルクＴ３として設定する。エンジン１０が規定回転数Ｎ２以下となる低回転数域（Ｎ１〜Ｎ２）の範囲では、前述した第１の実施の形態と同様に低域側目標入力トルクＴａが設定される。

第３の目標入力トルクＴ３は、定格トルクＴｒに対する余裕代ΔＴ３を、第１の実施の形態で述べた第２の余裕代ΔＴ２と等しい値に設定してもよく、これとは異なる値に設定してもよい。換言すると、規定回転数Ｎ２は、エンジン１０が低温状態で操作レバー２３Ａ等の急操作時にエンジンストールを起す可能性を回避できる回転数であればよい。このため、規定回転数Ｎ２は、最低回転数Ｎ１よりも高く、最大トルク発生回転数Ｎ３よりも低い回転数であって、前述の如き条件下でエンジン１０のエンジンストールを回避できる回転数であれば、任意の回転数を規定の回転数Ｎ２とすることができる。

ポンプ容量制御装置３０Ｃは、ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂにより第３の目標入力トルクＴ３が設定されるときに、当該目標入力トルクＴ３に基づいて定められる目標トルク特性４１の範囲で、油圧ポンプ１２の吐出容量Ｑを吐出圧力Ｐに応じて可変に制御する。即ち、レギュレータ１６は、油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐと吐出容量Ｑとの関係が目標トルク特性４１の範囲を越えないように、油圧ポンプ１２の容量可変部１２Ａを傾転制御する。

次に、第２の実施の形態による目標回転数Ｎｔに基づく出力トルクの算出と目標入力トルクに従った減トルク制御処理について、図８を参照して説明する。

エンジン１０を稼働した状態で図８の処理動作がスタートすると、ステップ２１で回転数指示装置３１による目標回転数Ｎｔを読込む。次のステップ２２では、目標回転数Ｎｔが規定回転数Ｎ２よりも大きいか否かを判定する。ステップ２２で「ＹＥＳ」と判定したときには、目標回転数Ｎｔが規定回転数Ｎ２よりも大きいので、エンジン１０の出力トルクＴは、図９中の特性線３２のうち特性線部３２Ａ，３２Ｂに沿ったトルク値となる。

そこで、次のステップ２３では、エンジン１０が回転数Ｎ２〜Ｎ４の範囲でのポンプ入力トルクを、ポンプ入カトルク設定装置３０Ｂにより第３の目標入力トルクＴ３として設定する。図９に示すように、第３の目標入力トルクＴ３は、エンジン１０の定格トルクＴｒに対して第３の余裕代ΔＴ３だけ下げた一定のトルク値として設定される。

次のステップ２４では、第３の目標入力トルクＴ３に従った減トルク制御をレギュレータ１６で実行させる。即ち、ポンプ容量制御装置３０Ｃは、ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂにより第３の目標入力トルクＴ３が設定されたときの目標トルク特性４１を図１０に示すように求める。このときの目標トルク特性４１は、前記目標入力トルクＴ３に基づいて定められるトルク特性である。この上で、ポンプ容量制御装置３０Ｃは、図１０に示す目標トルク特性４１よりも小さい範囲で、即ち油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐと吐出容量Ｑとの関係（Ｐ−Ｑ特性）が目標トルク特性４１を越えることがないように、レギュレータ１６により油圧ポンプ１２の吐出容量Ｑを吐出圧力Ｐに応じて可変に制御する。その後は、次のステップ２５でリターンし、ステップ２１以降の処理を繰返すようにする。

ステップ２２で「ＮＯ」と判定したときには、目標回転数Ｎｔが規定回転数Ｎ２以下に設定されているので、エンジン１０の回転数Ｎは低回転数域となる。このため、次のステップ２６〜２８にわたる処理を、前述した第１の実施の形態による図５のステップ９〜１１にわたる処理と同様に行う。その後は、次のステップ２５でリターンし、ステップ２１以降の処理を繰返すようにする。

エンジン１０の低回転数域において、ポンプ容量制御装置３０Ｃは、図１０に示す低域側目標トルク特性４２（即ち、図１０中に実線で示す目標トルク特性４１と図１０中に点線で示す目標トルク特性４３との間の特性）よりも小さい範囲で、レギュレータ１６により油圧ポンプ１２の吐出容量Ｑを吐出圧力Ｐに応じて可変に制御する。油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐは、例えば油圧モータ２１が受ける慣性負荷等に応じて変化するから、レギュレータ１６は、油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐと吐出容量Ｑとの関係が前述の如く可変な低域側目標トルク特性４３の範囲を越えないように、油圧ポンプ１２の容量可変部１２Ａを傾転制御する。

かくして、このように構成された第２の実施の形態においても、過給機１１付きのエンジン１０を用いて、該エンジン１０の小型化と省エネルギ化を図ることができる上に、エンジン１０の低回転数域でもエンジンストールの発生を抑えることができ、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

特に、第２の実施の形態では、ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂによりポンプ入力トルクを、第３の目標入力トルクＴ３（一定値の目標入力トルク）と低域側目標入力トルクＴａとの２段階で設定する構成としている。このため、ポンプ入力トルク設定装置３０Ｂによるポンプ入力トルク（目標入力トルク）の設定処理を簡素化することができ、制御処理全体の単純化、効率化を図ることができる。
できる。

なお、前記第２の実施の形態では、定格トルクＴｒに対する第３の余裕代ΔＴ３を、例えば第１の実施の形態で述べた第２の余裕代ΔＴ２と等しい値に設定する場合を図示して説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、第３の余裕代ΔＴ３および第３の目標入力トルクＴ３は、これとは異なる値に設定してもよい。即ち、規定回転数Ｎ２は、エンジン１０が低温状態で操作レバー２３Ａ等の急操作時にエンジンストールを起すのを回避可能な回転数であればよい。このため、規定回転数Ｎ２は、最低回転数Ｎ１よりも高く、最大トルク発生回転数Ｎ３よりも低い回転数であって、前述の如き条件下でエンジン１０のエンジンストールを回避できる回転数であれば、任意の回転数を規定の回転数Ｎ２とすることができる。従って、第３の目標入力トルクＴ３（第３の余裕代ΔＴ３）は、規定回転数Ｎ２をどのような回転数に規定（選択）するかに応じて変更できるものである。

また、前記各実施の形態では、小型油圧ショベルとしてスイングポスト式の作業装置５を用いる構成とした後方小旋回式の油圧ショベル１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばスイングアーム式の作業装置を用いる型式の小型油圧ショベルに適用してもよい。また、キャブ８に替えてキャノピを用いて運転席を上方から覆う型式の油圧ショベルであってもよい。

１ 油圧ショベル
２ 下部走行体
４ 上部旋回体
５ 作業装置
６ 旋回フレーム
９ カウンタウエイト
１０ エンジン
１１ 過給機
１２ 油圧ポンプ
１２Ａ 容量可変部
１３ 作動油タンク
１４ 熱交換器
１６ レギュレータ（容量可変アクチュエータ）
１７ ケーシング
２１ 油圧モータ（油圧アクチュエータ）
２２ 方向制御弁
２３ 操作弁（操作装置）
２３Ａ 操作レバー
２５ 圧力センサ（圧力検出器）
２６ ガバナ装置
２７ 回転センサ（回転数検出装置）
２８ 制御装置
２９ エンジンコントローラ
３０ 車体コントローラ
３０Ａ 出力トルク算出装置
３０Ｂ ポンプ入力トルク算出装置
３０Ｃ ポンプ容量制御装置
３１ 回転数指示装置
３４〜３７，４１〜４３ 目標トルク特性
Ｎ１ 最低回転数
Ｎ２ 規定回転数
Ｎ３ 最大トルク発生回転数
Ｎ４ 最高回転数
Ｔ１ 第１の目標入力トルク
Ｔ２ 第２の目標入力トルク
Ｔ３ 第３の目標入力トルク
Ｔａ 低域側目標入力トルク
Ｔｅ 低域側出力トルク
ΔＴ１ 第１の余裕代
ΔＴ２ 第２の余裕代
ΔＴ３ 第３の余裕代
ΔＴａ 余裕代

Claims (4)

1. 過給機が付設されたエンジンと、該エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出される圧油を油圧アクチュエータに供給する方向制御弁と、該方向制御弁を切換操作する操作装置と、外部からの操作により前記エンジンの目標回転数を指示する回転数指示装置と、該回転数指示装置による目標回転数に従って前記エンジンの回転数を制御し、前記油圧ポンプの吐出圧力と吐出容量との関係が前記エンジンの馬力曲線に基づいた特性となるように前記油圧ポンプの容量制御を行う制御装置と、を備えてなる小型油圧ショベルにおいて、
   前記制御装置は、
   前記回転数指示装置による前記エンジンの目標回転数に基づいて前記エンジンの出力トルクを算出する出力トルク算出装置と、
   前記油圧ポンプの入力トルクを、前記出力トルク算出装置で算出した前記エンジンの出力トルクよりも小さな値に余裕代をもって設定するポンプ入力トルク設定装置と、
   該ポンプ入力トルク設定装置によって設定された前記入力トルクの範囲で前記油圧ポンプの吐出容量を吐出圧力に応じて可変に制御するポンプ容量制御装置とを含んで構成され、
   前記エンジンを無負荷に近い状態で回転させる最低回転数をＮ１、周囲環境の摂氏温度がマイナスで、それにより前記エンジンの温度が低く作動油の粘度が高い状態で前記操作装置を急に操作したときに前記エンジンがエンジンストールを起こすのを回避するための回転数をＮ２とし、該回転数Ｎ２以下の低い回転数の範囲で前記出力トルク算出装置により前記エンジンの目標回転数に基づいて算出される前記エンジンの低域側出力トルクをＴｅとした場合に、
   前記ポンプ入カトルク設定装置は、
   前記エンジンが低い回転数Ｎ１〜Ｎ２の範囲では、前記エンジンの低域側出力トルクＴｅに対して所定の余裕代ΔＴａだけ下げた減トルク制御用のトルクを前記油圧ポンプの低域側目標入力トルクＴａとして設定し、
   前記ポンプ容量制御装置は、
   前記ポンプ入力トルク設定装置による前記低域側目標入力トルクＴａに従って減トルク制御を行うため、前記低域側目標入力トルクＴａに基づいて定められる低域側目標トルク特性の範囲で前記油圧ポンプの吐出容量と前記吐出圧力とを可変に制御することを特徴とする小型油圧ショベル。
2. 前記ポンプ入カトルク設定装置により設定される前記油圧ポンプの低域側目標入力トルクＴａは、前記エンジンの低い回転数Ｎ１〜Ｎ２の範囲で、前記エンジンの低域側出力トルクＴｅに応じて変化するトルクとしてなる請求項１に記載の小型油圧ショベル。
3. 前記エンジンの最大トルク発生回転数をＮ３、前記エンジンの最高回転数をＮ４とした場合に、
   前記ポンプ入カトルク設定装置は、
   前記エンジンが回転数Ｎ３〜Ｎ４の範囲では、前記エンジンの定格トルクＴｒに対して第１の余裕代ΔＴ１だけ下げたトルクを前記油圧ポンプの第１の目標入力トルクＴ１として設定し、
   前記エンジンが回転数Ｎ２〜Ｎ３の範囲では、前記エンジンの定格トルクＴｒに対して前記第１の余裕代ΔＴ１よりも大きい第２の余裕代ΔＴ２だけ下げたトルクを前記油圧ポンプの第２の目標入力トルクＴ２として設定し、
   前記ポンプ容量制御装置は、
   前記ポンプ入力トルク設定装置により前記第１の目標入力トルクＴ１が設定されるときに、前記第１の目標入力トルクＴ１に基づいて定められる目標トルク特性の範囲で前記油圧ポンプの吐出容量を前記吐出圧力に応じて可変に制御し、
   前記ポンプ入力トルク設定装置により前記第２の目標入力トルクＴ２が設定されるときには、前記第２の目標入力トルクＴ２に基づいて定められる目標トルク特性の範囲で前記油圧ポンプの吐出容量を前記吐出圧力に応じて可変に制御する構成としてなる請求項１に記載の小型油圧ショベル。
4. 前記エンジンの最高回転数をＮ４とした場合に、
   前記ポンプ入カトルク設定装置は、
   前記エンジンが回転数Ｎ２〜Ｎ４の範囲では、前記エンジンの定格トルクＴｒに対して第３の余裕代ΔＴ３だけ下げたトルクを前記油圧ポンプの第３の目標入力トルクＴ３として設定し、
   前記ポンプ容量制御装置は、
   前記ポンプ入力トルク設定装置により前記第３の目標入力トルクＴ３が設定されるときに、前記第３の目標入力トルクＴ３に基づいて定められる目標トルク特性の範囲で前記油圧ポンプの吐出容量を前記吐出圧力に応じて可変に制御する構成としてなる請求項１に記載の小型油圧ショベル。

Images