JP3600204B2 - 建設機械のエンジン制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は建設機械のエンジン制御装置に関するものであり、特に、建設機械の油圧アクチュエータ操作開始時に於けるエンジンの燃費及び排気ガスの改善を図った建設機械のエンジン制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の此種建設機械のエンジン制御装置を図5乃至図9に従って説明する。図5に於いて、1は建設機械のエンジン制御装置を示し、該建設機械のエンジン制御装置1はエンジン2によって駆動されるメインポンプ3を有し、該メインポンプ3の吐出油路には油圧アクチュエータ用のコントロールバルブ4が接続されている。該コントロールバルブ4はリモコンバルブ5によって切り換え操作される。また、前記エンジン2はエンジンコントロール用アクチュエータ6によって燃料噴射量が調整されるととともに、回転センサ7によって回転数が検出される。該回転センサ7の検出信号はコントローラ8によって演算処理され、該コントローラ8から前記エンジンコントロール用アクチュエータ6に燃料流量制御信号が出力されている。尚、符号9は油圧源を示し、10はタンク、12はバツテリである。
【0003】
そして、前記コントローラ8による燃料流量制御信号に従って前記エンジンコントロール用アクチュエータ6が燃料流量を変化させることにより、前記エンジン2の出力トルクは図6に示す性能となるように設定されている。即ち、前記エンジン2の回転数に比例して該エンジン2の出力トルクは増大し、該エンジン2の出力トルクが前記メインポンプ3の最大トルク値を超えると、その後、目標回転数Nnまでは該最大トルク値以上の出力トルク値を維持するように設定されている。
【0004】
而して、オペレータが前記油圧アクチュエータ操作のため前記リモコンバルブ5の操作レバー13を急操作すると、前記コントロールバルブ4が切り換わり、図7に示す如く、前記メインポンプ3のトルクが急激に上昇し、これによって前記エンジン2の回転数が急低下する。そして、該回転数の低下は前記回転センサ7の検出信号として前記コントローラ8に伝達され、該コントローラ8は目標回転数Nnまで復帰させるべく、過渡的に燃料を大量に供給する信号を前記エンジンコントロール用アクチュエータ6に出力する。この信号に従って該エンジンコントロール用アクチュエータ6は過渡的に燃料を大量に供給する(同図中符号イで示す)が、該大量に供給された燃料が燃費の悪化及び排ガスの悪化を招いていた。また、前記メインポンプ3のトルクに対する前記エンジン2のトルクの余裕が少なくなる程、この悪化の程度が大きくなる。
【0005】
一方、オペレータが前記操作レバー13を緩操作した場合は、図8に示すように前記メインポンプ3のトルクは緩慢に上昇し、これに伴って前記コントローラ8の指令信号による前記エンジンコントロール用アクチュエータ6の供給燃料も緩慢に増量するため、前記エンジン2の回転数の低下はなく、従って、該エンジンコントロール用アクチュエータ6から過渡的に燃料を大量供給する現象は発生しない。
【0006】
このように、上記従来の建設機械のエンジン制御装置1は、オペレータが油圧アクチュエータ操作のためリモコンバルブ5の操作レバー13を急操作してコントロールバルブ4を切り換えると、メインポンプ3のトルクが急激に上昇してエンジン2の回転数が急低下するため、コントローラ8が目標回転数まで復帰させるべく過渡的に燃料を大量に供給する信号を出力し、これによって大量に供給された燃料が燃費の悪化及び排ガスの悪化を招くという欠陥があった。
【0007】
この欠陥を解消するために、本願出願人は、コントロールバルブのパイロット油路に圧力スイッチを設けてコントローラに接続し、メインポンプを電磁比例バルブによってトルク制御される可変ポンプとして構成し、前記油圧アクチュエータの無操作時はメインポンプを所定の低トルクに設定し、前記圧力スイッチによって油圧アクチュエータの操作開始を検出したときは、メインポンプの設定トルクを所定時間で前記所定の低トルクから所定の高トルクに変化させるように構成することにより、メインポンプのトルク設定を徐々に上昇させて過渡的な燃料の大量供給を抑止する発明を提案している(特願2000−086764号)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
前述した特願2000−086764号の発明は、操作レバーが中立位置からの一気操作による過渡的なポンプトルクの制御には有効であるが、操作レバーを僅かに操作してコントロールバルブを少しストロークさせることにより、油圧アクチュエータを緩慢に操作させるという所謂インチング操作を行った後に、操作レバーを急操作した場合は、インチング操作で圧力スイッチが作動し、メインポンプを所定の高トルクにすべく、コントローラから電磁比例バルブに対して高レベルの指令信号を出力してしまう。
【0009】
従って、図9に示すように、インチング操作後に操作レバーを急操作したときは、メインポンプに過渡的な高トルクt4が発生し、エンジンが一時的に回転数nから回転数n2まで低下する。そして、コントローラがエンジン回転数を目標回転数nまで復帰させるべく過渡的に燃料を大量に供給する信号を出力するため、従来例と同様に過渡的な大量の燃料供給が行われて、燃費の悪化及び排ガスの悪化を招くことになる。
【0010】
そこで、建設機械の油圧アクチュエータ操作開始時に於けるエンジン回転数の急速な低下を防ぐとともに、インチング操作後に油圧アクチュエータを急操作した場合に於いても、過渡的な燃料の大量供給を抑止して燃費及び排ガスの悪化を防止するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、エンジンによって駆動されるメインポンプを有し、該メインポンプの吐出油路に油圧アクチュエータ用のコントロールバルブを接続するとともに、該コントロールバルブをリモコンバルブによって操作可能にし、且つ、前記エンジンはコントローラからの指令信号により燃料流量が制御されるとともに、前記メインポンプはコントローラからの指令信号による電磁比例バルブの作動にて所定トルクとなるように構成された建設機械のエンジン制御装置に於いて、前記油圧アクチュエータの無操作時は、前記メインポンプを所定の低トルクに維持すべく前記電磁比例バルブへの指令信号を低レベルにし、前記油圧アクチュエータの操作開始時は、前記メインポンプの設定トルクを所定時間で前記所定の低トルクから所定の高トルクに変化させるべく、前記所定時間で前記電磁比例バルブへの指令信号を低レベルから高レベルへ漸増させ、一方、前記エンジンの回転数を回転センサにて検出し、コントローラは所定のエンジントルクとなるべき目標回転数を定め、該目標回転数と実回転数との差が規定値を超えたときは、前記電磁比例バルブに対する指令信号を一旦リセットして前記メインポンプの設定トルクをある基準値まで低下させ、再び、前記所定時間で前記電磁比例バルブへの指令信号を低レベルから高レベルへ漸増させるように構成された建設機械のエンジン制御装置を提供するものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図1乃至図4に従って詳述する。尚、説明の都合上、従来技術と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略するものとする。図1は建設機械のエンジン制御装置14を示し、コントロールバルブ4にはメインポンプ17の吐出油路が接続されるとともに、該コントロールバルブ4のスプールには、中立時にパイロット油路15のパイロット圧をセンタバイパスさせるサブスプールが設けられている。該コントロールバルブ4が中立位置から他の位置に切り換えられときは、パイロット油路15のパイロット圧の変化を圧力スイッチ16により検出し、該圧力スイッチ16の検出信号がコントローラ8に入力されるため、コントロールバルブ4の切り換え操作即ち油圧アクチュエータ(図示せず)の操作を前記コントローラ8が監視できるように構成されている。また、メインポンプ17にはポンプトルクを調整するための電磁比例バルブ18が設けられ、前記コントローラ8からの指令信号により該電磁比例バルブ18が作動して、ポンプトルクが所定トルクとなるように制御される。
【0013】
ここで、前記メインポンプ17を低トルクに設定した場合と、高トルクに設定した場合とに於ける、油圧アクチュエータの操作時のポンプトルク、エンジン回転数及び燃料流量等の特性を図2に示す。図2(a)は、前記電磁比例バルブ18に所定大電流i2が入力されて前記メインポンプ17が所定の高トルクt2に設定されている場合に於いて、前記エンジン2が回転数nで回転している状態で前記油圧アクチュエータ操作開始によって負荷がかかると、該メインポンプ17に過渡的トルクt4が発生し、エンジン2は一時的に回転数nから回転数n2まで低下する。この状態は前記回転センサ7に検出され、エンジン2を前記回転数nまで復帰させるために、コントローラ8からエンジンコントロール用アクチュエータ6に指令信号が出力され、従来と同様に、過渡的な大量の燃料供給が行われる。
【0014】
一方、図2(b)に示すように、前記電磁比例バルブ18に所定小電流i1が入力されて前記メインポンプ17が所定の低トルクt1に設定されている場合に於いて、前記エンジン2が回転数nで回転している状態で前記油圧アクチュエータ操作開始によって負荷がかかると、該メインポンプ17に過渡的ポンプトルクt3が発生する。然しながら、該過渡的ポンプトルクt3は前記過渡的ポンプトルクt4に比較して低トルクであるため、これによって前記エンジン2の回転数低下を招くことがなく、従来のように過渡的な大量の燃料供給もない。
【0015】
この特性を利用して図3に示すように、前記油圧アクチュエータの無操作時は前記電磁比例バルブ18に所定小電流i1を入力して前記メインポンプ17を所定の小トルクt1に設定し、そして、前記圧力スイッチ16で前記油圧アクチュエータが操作開始されたことを検出したら、その時点から前記電磁比例バルブ18を所定時間Tで所定小電流i1から所定大電流i2に上昇させ、それによって、前記メインポンプ17の設定トルクを所定時間Tで前記所定の低トルクt1から所定の高トルクt2に変化させるように構成する。
【0016】
而して、前記油圧アクチュエータ無操作時、前記電磁比例バルブ18の電流を所定小電流i1に制御し、前記メインポンプ17を所定の低トルクt1に設定しておき、前記油圧アクチュエータ操作のため前記操作レバー13が急操作されると、該操作レバー13が設けられたリモコンバルブ5により前記コントロールバルブ4が切り換えられ、油圧アクチュエータが操作されるとともに該コントロールバルブ4の前記パイロット油路15は遮断される。該パイロット油路15の遮断により、該パイロット油路15に接続された前記圧力スイッチ16に圧力がかかり、該圧力スイッチ16は「ON」となって、該「ON」信号は前記コントローラ8に入力される。そして、該コントローラ8は電磁比例バルブ18に所定時間Tで前記所定小電流i1から所定大電流i2に変化する信号を出力し、これによって前記メインポンプ17の設定トルクを所定時間Tで前記所定の低トルクt1から所定の高トルクt2に変化させる。
【0017】
従って、前記油圧アクチュエータの操作開始の時点で該メインポンプ17は前記所定の低トルクt1に設定されているので前記エンジン2の回転数は低下することはなく、従来例の過渡的な燃料の大量供給もなく燃費及び排ガスの悪化も発生しない。又、所定時間T経過後、前記電磁比例バルブ18の電流は所定大電流i2となり、これによって前記メインポンプ17も高トルクt2に設定されるため前記油圧アクチュエータの操作は円滑に行える。
【0018】
尚、前記油圧アクチュエータの操作の際に前記操作レバー13の操作が緩操作で行われた場合も前記圧力スイッチ16は該操作レバー13による前記コントロールバルブ4の切り換えを感知して「ON」となり、前記コントローラ8は前記メインポンプ17の設定トルクを所定時間Tで所定の低トルクt1から所定の高トルクt2に変化させるが、前記操作レバー13の急操作時と同様に前記油圧アクチュエータが操作開始されるとき前記メインポンプ17は前記所定の低トルクt1に設定されているので前記エンジン2の回転数の低下もなく、従って、燃費や排ガスの悪化を招くことはない。
【0019】
次に、前記操作レバー13を僅かに操作してコントロールバルブ4を少しストロークさせることにより、油圧アクチュエータを緩慢に操作させるという所謂インチング操作を行う場合について説明する。従来は図9にて説明したように、インチング操作後に操作レバー13を急操作したときは、メインポンプに過渡的な高トルクt4が発生して、エンジンが一時的に回転数nから回転数n2まで低下し、エンジン回転数を目標回転数nまで復帰させるべく過渡的に大量の燃料供給が行われたが、本発明に於いては、コントローラ8は所定のエンジントルクとなるべきエンジンの目標回転数を定め、前記回転センサ7にて検出された実回転数と目標回転数とを常に比較する。
【0020】
そして、図4に示すように、前記メインポンプ17の設定トルクを所定時間Tで前記所定の低トルクt1から所定の高トルクt2に変化させた後に、該目標回転数と実回転数との差が規定値njを超えたときは、前記電磁比例バルブ18に対する指令信号を一旦リセットして所定大電流i2から所定小電流i1に戻し、メインポンプ17の設定トルクをある基準値まで低下させる。然る後に、再び、前記メインポンプ17の設定トルクを所定時間Tで前記所定の低トルクt1から所定の高トルクt2に漸増させる。即ち、インチング操作後に操作レバー13を急操作したときは、メインポンプ17の設定トルクを一旦低トルクt1程度に低下させ、その後、高トルクt2まで漸増させることにより、過渡的な燃料の大量供給を抑止して、燃費及び排ガスの悪化を防止することができる。
【0021】
尚、図1に示した構成は、圧力スイッチ16によりパイロット油路15のパイロット圧の変化を検出して、リモコンバルブ5の操作即ち油圧アクチュエータの操作を検出しているが、前述したインチング操作後の急操作に関する制御では、エンジン2の目標回転数と実回転数との差を検出するため、前記圧力スイッチ16は必要不可欠のものではない。
【0022】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【0023】
【発明の効果】
本発明は上記一実施の形態に詳述したように、油圧アクチュエータの無操作時と操作時とでは、コントローラから電磁比例バルブへの指令信号のレベルを異にしてメインポンプの設定トルクを変化させるので、エンジンの回転数低下を防止しつつ、従来例の過渡的な大量の燃料増量供給を抑止して、燃費及び排ガスの悪化を防止することができる。
【0024】
また、コントローラは所定のエンジントルクとなるべき目標回転数を定め、該目標回転数と実回転数との差が規定値を越えたときは、前記電磁比例バルブに対する指令信号を一旦リセットするため、メインポンプのトルクが過渡的な高トルクとなるのを抑止でき、インチング操作後に油圧アクチュエータを急操作した場合に於いても、過渡的な燃料の大量供給を抑止して燃費及び排ガスの悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示し、建設機械のエンジン制御装置の回路図。
【図2】油圧アクチュエータ操作時のポンプトルク、エンジン回転数及び燃料流量等の特性を示し、(a)電磁比例バルブの電流が所定大電流の場合のグラフ、(b)電磁比例バルブの電流が所定小電流の場合のグラフ。
【図3】油圧アクチュエータの無操作時から操作開始時に至るまでの各種検出値を示すグラフ。
【図4】油圧アクチュエータのインチング操作後の急操作時に至るまでの各種検出値を示すグラフ。
【図5】従来例を示し、建設機械のエンジン制御装置の回路図。
【図6】従来例を示し、エンジン出力トルク及びメインポンプ最大トルクとエンジン回転数との関係を示すグラフ。
【図7】従来例を示し、油圧アクチュエータの急操作時に於ける各種検出値を示すグラフ。
【図8】従来例を示し、油圧アクチュエータの緩操作時に於ける各種検出値を示すグラフ。
【図9】従来例を示し、油圧アクチュエータのインチング操作後の急操作時に至るまでの各種検出値を示すグラフ。
【符号の説明】
2 エンジン
4 コントロールバルブ
5 リモコンバルブ
6 エンジンコントロール用アクチュエータ
8 コントローラ
14 建設機械のエンジン制御装置
17 メインポンプ
t1 低トルク
t2 高トルク
nj 回転差の規定値
Claims (1)
- エンジンによって駆動されるメインポンプを有し、該メインポンプの吐出油路に油圧アクチュエータ用のコントロールバルブを接続するとともに、該コントロールバルブをリモコンバルブによって操作可能にし、且つ、前記エンジンはコントローラからの指令信号により燃料流量が制御されるとともに、前記メインポンプはコントローラからの指令信号による電磁比例バルブの作動にて所定トルクとなるように構成された建設機械のエンジン制御装置に於いて、前記油圧アクチュエータの無操作時は、前記メインポンプを所定の低トルクに維持すべく前記電磁比例バルブへの指令信号を低レベルにし、前記油圧アクチュエータの操作開始時は、前記メインポンプの設定トルクを所定時間で前記所定の低トルクから所定の高トルクに変化させるべく、前記所定時間で前記電磁比例バルブへの指令信号を低レベルから高レベルへ漸増させ、一方、前記エンジンの回転数を回転センサにて検出し、コントローラは所定のエンジントルクとなるべき目標回転数を定め、該目標回転数と実回転数との差が規定値を超えたときは、前記電磁比例バルブに対する指令信号を一旦リセットして前記メインポンプの設定トルクをある基準値まで低下させ、再び、前記所定時間で前記電磁比例バルブへの指令信号を低レベルから高レベルへ漸増させるように構成されたことを特徴とする建設機械のエンジン制御装置。
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