JP2566751B2 - エンジン駆動の可変容量型油圧ポンプの出力制御方法 - Google Patents

エンジン駆動の可変容量型油圧ポンプの出力制御方法

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JP2566751B2 JP60037642A JP3764285A JP2566751B2 JP 2566751 B2 JP2566751 B2 JP 2566751B2 JP 60037642 A JP60037642 A JP 60037642A JP 3764285 A JP3764285 A JP 3764285A JP 2566751 B2 JP2566751 B2 JP 2566751B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エンジンにて駆動される可変容量型油圧ポ
ンプの出力制御方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来の可変容量型油圧ポンプ(以下単に可変ポンプと
いう)及びエンジンの制御では、まずエンジンの出力は
第7図に示すエンジントルクカーブの一点、例えば定格
負荷点aにて定馬力制御し、可変ポンプだけを斜板制御
等により、負荷の変化に応じて吐出圧Pと吐出流量Qと
を第8図に示すように、等馬力カーブbに沿うように制
御するようにしていた。すなわち、エンジンの定格負荷
点aの近傍にて可変ポンプは一定のトルクを吸収するよ
うにマッチングさせていた。
第7図においてεはエンジンの等燃費カーブを示しこ
れは内側に向かう程低燃費領となる。この図において、
エンジントルクカーブとこの等燃費カーブεとを重ねて
考察すると、エンジンの最大トルク点付近が最も燃費効
率が高いことがわかるが、負荷が増大したときのエンス
トを回避するためには、可変ポンプの制御を、エンジン
トルクカーブの上記最大トルク点ではマッチングするこ
とができず、燃費効率が悪くても定格負荷点aに設定さ
れている。
一方第8図においてηは可変ポンプの等効率カーブを
示し、これも内側に向かう程高効率領域となる。この図
において示す可変ポンプの等馬力カーブbに沿う制御で
は、この可変ポンプの制御が、上記エンジントルクカー
ブにおける定格負荷点近傍においてのみ行なわれること
により、この等馬力カーブbは可変ポンプの等効率カー
ブηで示される高効率の領域内に得ることができなかっ
た。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来の技術にあっては、上記したように、エンジ
ンの制御において、可変ポンプのマッチングをエンジン
トルクカーブの定格負荷点aの近傍のみで行なっている
ことにより、燃費効率が最大トルク点より悪く、エンジ
ンの燃費効率に問題があった。
また上記エンジンにて駆動される可変ポンプも、この
エンジンの定格負荷点aの近傍のみでマッチングするよ
うに制御されているため、これのポンプの制御域を等効
率カーブの高効率領域側に近づけることがむずかしく、
効率的に問題があった。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕
本発明は上記のことにかんがみなされたもので、エン
ジンの燃費効率を向上できると共に、可変ポンプのポン
プ効率を向上できるようにしようとするもので、その制
御方法は可変容量型の油圧ポンプを駆動するエンジンの
出力を、油圧ポンプの最大吐出容量でマッチングする点
から負荷の増大方向へ負荷の変化に対して等馬力で変化
するように制御し、続いてこのエンジン制御域における
エンジン出力を一定に保持して、油圧ポンプを負荷の増
大に応じて等馬力制御するようにしており、エンジンと
可変ポンプのそれぞれの制御は等馬力複合制御となり、
エンジンは高負荷領域では高燃費領域で制御され、また
可変ポンプのポンプ制御域をポンプ効率の高い領域に移
行される。
〔実 施 例〕
本発明の実施例を図面を基づいて説明する。
第6図は本発明を適用しようとするエンジン、可変ポ
ンプの制御システムを概略的に示すもので、図中1はエ
ンジン、2a,2bは可変ポンプ、3a,3bはそれぞれの可変ポ
ンプ2a,2bにバルブ4a,4bを介して接続したアクチュエー
タである。5a,5bは上記各可変ポンプ2a,2bを制御するサ
ーボモータで、これらはそれぞれ制御バルブ6a,6bを介
して各可変ポンプ2a,2bの吐出側に接続されている。
7はマイコン内臓の制御装置であり、8a,8bはこれを
制御する電気レバーである。9は電子ガバナ付の燃料噴
射装置であり、10はそのスロットルレバー位置を検出す
るガバナポテンショ装置、11はラック位置検出装置、12
はエンジン1の回転数を検出する回転センサであり、こ
れらの検出値及び上記サーボモータ5a,5bの位置検出信
号が制御装置7に印加されるようになっている。
そしてエンジン1の出力制御は、従来のメカニカルオ
ールスピードガバナタイプから電子ガバナに代えて、回
転センサ12、ガバナポテンショ装置10の信号を制御装置
7のマイコンで処理し、適正なラック位置信号を出力し
て燃料の噴射量を調整して第1図に示すように制御す
る。
すなわち、油圧ポンプが吐出量最大となるのに必要な
回転数とトルクが得られる定格負荷点Aから、エンジン
を等馬力に制御した状態で負荷を増大したときにおける
エンジントルクカーブCで上記定格負荷点Aより高いあ
る負荷点Bまで電子ガバナ制御によりエンジン出力を制
御する。
エンジントルクが上記B点になった状態からさらに負
荷が増大すると、油圧ポンプの吐出圧力信号とこのとき
のエンジン回転数信号を検出してこれをマイコン処理
し、その結果により、それ以後は、エンジントルクを一
定に保ちつつ、ポンプ斜板角を制御して等馬力制御す
る。その結果油圧ポンプは第2図に示すように曲線BCに
沿って制御される。
すなわち、エンジントルクがAからBへ増大する間
は、第2図に示すように、可変ポンプの斜板角は最大斜
板角で一定となり、ポンプ吐出圧はA→Bと変化する。
エンジントルクがB点になった状態では、エンジント
ルクはその状態で保持され、そのかわり、ポンプ斜板角
が小さくなるように制御され、その結果、エンジントル
クが高負荷点Bの状態での可変ポンプの吐出圧はB→C
と変化する。
なお従来の可変ポンプの制御では、第2図においてA
−Bの部分の制御が行なわれないで可変ポンプの斜板角
制御だけでポンプ制御されるため、このときの制御曲線
は第2図のA−Dに示すようになる。
このように、エンジンのA−Bに至る等馬力制御を行
なうことにより、第2図に示すように、このポンプ制御
曲線B−Cは、従来の制御曲線A−Dよりポンプの等効
率曲線の内側、つまり、高効率側へ△T0だけ移行される
ことになる。
なおこのB−Cに沿うポンプ制御において、その両端
のB,C部分では上記ポンプの等効率曲線で示す高効率領
域からはずれているが、使用頻度の高いポンプ制御の中
間部分が高効率領域にあるので、従来のポンプ制御(A
−D)に比べて十分ポンプ効率を高めることができる。
このときのポンプ吐出圧とポンプ吐出量の関係を示す
ポンプ出力性能は第3図に示すようになり、エンジン側
の制御域A−Bと、ポンプ側の制御域B−Cとを複合し
た範囲となり、この図において、A−Bの範囲では斜板
角固定でエンジンの燃料噴射装置を制御することにより
制御され、B−Cの範囲では、エンジントルクをB点で
保持しつつ、ポンプの斜板角を変えることにより制御さ
れる。
本発明に係る制御系について第4図、第5図に示すブ
ロック線図を用いて説明する。
まずスロットルレバーにてエンジン出力が回転数Nrに
セットされていて、ポンプ負荷とエンジン出力とが第5
図(及び第1図)のA点にてマッチングしているものと
する。そして上記状態でポンプ負荷が増大した場合、第
5図で曲線A→A′→Bのようにエンジン出力が等馬力
制御していく方法を第4図を用いて説明する。
ポンプ吐出圧検出器15により実ポンプ吐出圧を信号P
として出力し、かつそのときの実ポンプ吐出量をポンプ
斜板の傾転角を傾転量検出器16により信号Xとして出力
し、第1の演算器17に入力する。第1の演算器17でポン
プの負荷トルクを演算する。第1の演算器17で演算され
たポンプ負荷トルクを信号Tとして、またスロットルレ
バーにてあらかじめセットされた目標回転数Nr時のトル
ク信号T0とを第2の演算器18に入力する。第2の演算器
18にてトルクアップしている場合のみ、そのトルク差を
トルク偏差信号△T(=T0−T)として出力する。信号
△Tを第1の関数発生器19に入力して回転数偏差信号△
Nに変換出力する。ここで第1の関数発生器19の△Tと
△Nの相関は第1図に示す曲線AB、すなわち等馬力線
(T0+△T)×(Nr−△N)=T0×Nr=一定となるよう
にあらかじめ記憶された関数に基づいている。つまり、
第5図についていえば、今ポンプ負荷が△Tだけ増加し
た場合、エンジン回転数が△Nだけダウンしてエンジン
等馬力制御におけるエンジン出力トルクカーブAB上の一
点A′にてマッチングするようにエンジン制御がなされ
る。
上記△Nの信号をさらに第2、第3、第4の関数発生
器20,21,22のそれぞれに入力する。第2の関数発生器20
ではラック変位信号Mに変換され、第3の関数発生器21
では燃料噴射時間信号t(タイミング)に変換して燃料
噴射量Yを設定する。第2、第3の関数発生器20,21で
は第1の関数発生器19と同じようにエンジン出力が第5
図に示す曲線ABになるようにあらかじめセットしてお
く。
次にポンプ負荷がさらに増大して第5図(第1図)の
B点にきた場合について説明する。
B点にきてトルク偏差信号△T=△T0、回転数偏差信
号△N=△N0を出力した場合は、それ以上のトルク変動
(△T>△T0)が生じても、回転数偏差信号△N=△N0
を出力し続け、それに従い、ラック変位もM=M0、燃料
噴射時間もt=t0を出力し続ける。従ってエンジンはB
点で示される出力を力し続ける。
△T>△T0時にはエンジン制御しない代りに、ポンプ
吐出量を制御する。
つまり、信号△Nを第4の関数発生器22にも入力し、
ポンプ傾転量信号Xに変換する。このとき、△N≦△N0
では一定値X0を、△N>△N0では△Nの増加に伴い減少
する信号Xを出力する。X0時はポンプ傾転量は最大と
し、X<X0では、ポンプ傾転量が減り、従ってポンプ吐
出量も減少するようにセットする。
このようにすれば、第5図のB点時でのエンジン出力
は一定のままで、大きな負荷変動をポンプ制御によりカ
バーできる。またB点以下ではエンジン制御によりカバ
ーできる(第3図)。
〔発明の効果〕
本発明によれば、エンジンにて駆動される可変ポンプ
において、この可変ポンプに作用する作業機負荷が増大
するに従って、まずエンジンが等馬力制御され、さらに
作業機負荷が増大した状態ではエンジン出力は一定に保
持され、それ以後は可変ポンプの斜板角制御にてポンプ
の吸収トルクが制御されることになり、その結果、上記
エンジンが等馬力制御される際に、負荷の増大側で高い
燃費効率領域で作動されることになり、エンジンの燃費
効率を向上することができ、また、可変ポンプの吸収ト
ルクの制御をポンプ効率の良い方へ移行することができ
てポンプ効率の向上を図ることができる。
また上記したように、可変ポンプの吸収トルク制御
が、エンジンによる制御域と可変ポンプによる制御域の
2重構造となっていることにより、この可変ポンプの吸
収トルク制御を制御域を広くすることができ、エンジン
出力の有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はエンジンによる制御線図、第2図は可変ポンプ
による制御線図、第3図は可変ポンプの出力性能線図、
第4図はブロック線図、第5図はエンジンによる制御線
図の拡大説明図、第6図は本発明の適用例を示す回路
図、第7図は従来のメカニカルガバナによるエンジンの
制御状態図、第8図は従来の可変ポンプの出力線図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−163701(JP,A) 特開 昭56−121826(JP,A) 特公 昭60−5777(JP,B1)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可変容量型の油圧ポンプを駆動するエンジ
    ンの出力を、油圧ポンプの最大吐出容量でマッチングす
    る点から負荷の増大方向へ負荷の変化に対して等馬力で
    変化するように制御し、続いてこのエンジン制御域にお
    けるエンジン出力を一定に保持して、油圧ポンプを負荷
    の増大に応じて等馬力制御するようにしたことを特徴と
    するエンジン駆動の可変容量型油圧ポンプの出力制御方
    法。
JP60037642A 1985-02-28 1985-02-28 エンジン駆動の可変容量型油圧ポンプの出力制御方法 Expired - Lifetime JP2566751B2 (ja)

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US06/832,806 US4773369A (en) 1985-02-28 1986-02-25 Method of controlling an output of an internal combustion engine and/or a variable displacement hydraulic pump driven by the engine
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