JP4355610B2

JP4355610B2 - エンジン制御装置

Info

Publication number: JP4355610B2
Application number: JP2004141443A
Authority: JP
Inventors: 英之河崎
Original assignee: Caterpillar Japan Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2024-05-11
Also published as: JP2005320946A

Description

本発明は、アクセル設定手段によってエンジン回転速度（以下、回転速度を「回転数」という）を複数段階に設定可能なエンジン制御装置に関する。

油圧ショベルにおいては、その作業内容によって必要とするエンジン回転数領域が異なっているため、オペレータがアクセルダイヤルを操作し、ダイヤル値（No.１〜No.10）を選択することにより、エンジンの使用回転数領域を変化させている（例えば、特許文献１参照）。

これを図４にて説明すると、アクセルダイヤルＡによりダイヤル値（No.１〜No.10）を選択すると、エンジン目標回転数は、選択されたダイヤル値に対応するある決まった回転数に設定される。ただし、従来の制御では、ダイヤル値すなわちエンジン目標回転数に関わらず、エンジンＥの燃料噴射装置（インジェクタ）Ｐに対する燃料噴射量および噴射タイミング信号は、エンジンコントローラＣに内蔵された１つの制御マップ（エンジン出力特性曲線）Ｍに基づいて制御されている。

その場合、図５に示されるように、通常使用される高速回転域のダイヤル値（例えばNo.８〜No.10など）では、エンジン回転数の減少により出力トルクが上昇するトルクライズＴriを十分（１０〜２０％）に確保できる理想的な領域で運転できるが、低速回転域のダイヤル値（例えばNo.１〜No.３など）では、必然的にトルクライズＴriの無い状態で運転することとなってしまう。

このトルクライズＴriは、エンジンＥの「粘り」に影響し、基本的にはトルクライズＴriを大きくとると、急負荷を掛けた時のエンジン回転数の落ち込みが小さく、復帰も早くなる。逆に、このトルクライズＴriが小さいと、エンジン回転数の落ち込みが大きく復帰も遅い、負荷変動に弱いエンジンになってしまう。
特公昭６２−８６２０号公報（第３頁、第３図）

油圧ショベルによる通常の掘削作業では高速回転域を使うので問題はないが、軽負荷の繊細な作業やトラックへの積み込み作業などでは低速回転域を使うことがあり、このような作業時では、１つの制御マップＭの中からアクセルダイヤルＡのダイヤル値に対応するエンジン回転数を選択してエンジンＥの燃料噴射装置Ｐを制御するので、低速回転域のダイヤル値においてトルクライズＴriの無いまたは小さい状態での、負荷変動に弱いエンジン制御になってしまう問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、低速回転域を使う軽負荷の作業時にもエンジン回転速度の安定した粘りのあるエンジン制御が可能なエンジン制御装置を提供することを目的とするものである。

請求項１記載の発明は、エンジン回転速度を電子制御可能なエンジンと、目標とするエンジン回転速度を複数のダイヤル値で複数段階に設定可能なアクセル設定手段と、少なくとも最も低速側の複数のダイヤル値で設定される低速回転域でダイヤル値ごとにエンジン回転速度の減少に伴ない出力トルクにトルクライズを生じさせるエンジン出力特性が得られるようにエンジン燃料制御信号を指令する複数の制御マップを内蔵したエンジンコントローラとを具備したエンジン制御装置であり、そして、エンジンコントローラに内蔵された複数の制御マップによって、少なくとも最も低速側の複数のダイヤル値で設定される低速回転域でダイヤル値ごとにエンジン回転速度の減少に伴ない出力トルクにトルクライズを生じさせるエンジン出力特性が得られるようにエンジン燃料制御信号を指令するので、低速回転域のダイヤル値を使う作業時にも、エンジン回転速度の安定した、粘りのあるエンジン制御が可能となる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のエンジン制御装置におけるエンジンが、燃料噴射量および噴射タイミングを制御可能な燃料噴射装置を備え、エンジンコントローラの制御マップは、エンジン回転速度の減少に伴ない出力トルクにトルクライズを生じさせるように燃料噴射量および噴射タイミング信号を燃料噴射装置に指令するエンジン制御装置であり、そして、エンジンコントローラに内蔵された複数の制御マップによって、低速回転域でもダイヤル値ごとにトルクライズを生じさせるようにエンジン燃料制御信号としての燃料噴射量および噴射タイミング信号を燃料噴射装置に指令することで、低速回転域のダイヤル値を使う作業時にも、トルクライズの大きな、負荷変動に強いエンジン制御が可能となる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のエンジン制御装置が油圧ショベルに搭載されたものであり、そして、油圧ショベルによる軽負荷の繊細な作業やトラックへの積み込み作業では低速回転域を使うことがあり、このような作業時でも、エンジン回転速度の安定した、粘りのあるエンジン制御、言い換えるとトルクライズの大きな、負荷変動に強いエンジン制御が可能となる。

請求項１記載の発明によれば、エンジンコントローラに内蔵された複数の制御マップによって、少なくとも最も低速側の複数のダイヤル値で設定される低速回転域でダイヤル値ごとにエンジン回転速度の減少に伴ない出力トルクにトルクライズを生じさせるエンジン出力特性が得られるようにエンジン燃料制御信号を指令するので、低速回転域のダイヤル値を使う作業時にも、エンジン回転速度の安定した、粘りのあるエンジン制御を実現できる。

請求項２記載の発明によれば、エンジンコントローラに内蔵された複数の制御マップによって、低速回転域でもダイヤル値ごとにトルクライズを生じさせるようにエンジン燃料制御信号としての燃料噴射量および噴射タイミング信号を燃料噴射装置に指令することで、低速回転域のダイヤル値を使う作業時にも、トルクライズの大きな、負荷変動に強いエンジン制御を実現できる。

請求項３記載の発明によれば、油圧ショベルによる軽負荷の繊細な作業やトラックへの積み込み作業では低速回転域を使うことがあり、このような作業時でも、エンジン回転速度の安定した、粘りのあるエンジン制御、言い換えるとトルクライズの大きな、負荷変動に強いエンジン制御を実現できる。

以下、本発明を図１乃至図３に示された実施の形態を参照して詳細に説明する。

図３は、本エンジン制御装置が搭載された作業機械としての油圧ショベルを示し、下部走行体11に旋回軸受部12を介して上部旋回体13が旋回可能に設けられ、この上部旋回体13の前部一側上にキャブ14が搭載され、上部旋回体13の前部他側上には、掘削作業などをするための作業装置15が搭載され、また、上部旋回体13の後部上には、エンジン16およびこのエンジン16により駆動される油圧ポンプなどの動力装置が搭載され、動力装置カバー17により覆われている。

エンジン16は、電子ガバナを有し、この電子ガバナによりエンジン回転速度（以下、回転速度を「回転数」という）を電子制御可能なディーゼルエンジンであり、このエンジン16により駆動される油圧ポンプは、走行系の油圧モータ、旋回系の油圧モータ、作業装置の油圧シリンダに作動油を供給し、作業内容に応じて異なる負荷圧を受けるので、エンジン16の負荷も作業内容に応じて異なる。

図１は、上記油圧ショベルに搭載されたエンジン制御装置を示し、目標とするエンジン回転数を複数のダイヤル値（No.１〜No.10）で複数段階に設定可能なアクセル設定手段としてのアクセルダイヤル21が、キャブ14内に設置され、また、アクセルダイヤル21からのアクセルダイヤル信号すなわちダイヤル値選択信号を受けて、対応する制御マップ22，23，24，25からエンジン16に対して最適なエンジン燃料制御信号を指令するエンジンコントローラ26が設置されている。

このエンジンコントローラ26は、中央処理装置およびメモリなどを備え、メモリには制御マップ22，23，24，25が組込まれている。

複数の制御マップ22，23，24は、低速回転域の複数のダイヤル値（No.１、No.２、No.３）にそれぞれ対応する最適なエンジン出力特性（すなわち、エンジン回転数と出力トルクとの関係を表わす特性曲線）が得られるようにエンジン燃料制御信号をエンジン16に対して指令し、また、制御マップ25は、高速回転域での最適なエンジン出力特性が得られるようにエンジン燃料制御信号をエンジン16に対して指令する。

エンジン16は、燃料噴射量および噴射タイミングを制御可能な燃料噴射装置（インジェクタ）27を備え、エンジンコントローラ26の各制御マップ22，23，24，25は、図２に示されるように、エンジン回転数の減少に伴ない出力トルクにトルクライズＴr1，Ｔr2，Ｔr3，Ｔriを生じさせるエンジン出力特性が得られるような燃料噴射量および噴射タイミング信号をエンジン16の燃料噴射装置27に対して指令する。

次に、この実施の形態の作用効果を説明する。

メカニカルガバナ制御式エンジンでは、機械的な要素により一義的にエンジン出力特性が決まっていたが、電子制御可能なエンジン16では、独立した自由な制御が可能であるから、アクセルダイヤル21の各ダイヤル値（No.１、No.２、No.３、高速回転域）ごとに最適なエンジン出力特性の制御マップ22，23，24，25を自動的に選択することによって、高速回転域の性能を犠牲にすることなく、低速回転域でも理想的なエンジン出力特性を得ることが可能である。

そして、エンジンコントローラ26に内蔵された複数の制御マップ22，23，24，25によって、少なくとも低速回転域で各ダイヤル値（No.１、No.２、No.３）ごとに最適なエンジン出力特性が得られるようにエンジン燃料制御信号を指令するので、低速回転域のダイヤル値（No.１、No.２、No.３）を使う作業時にも、エンジン回転数の安定した、粘りのあるエンジン制御を実現できる。

その際、エンジンコントローラ26に内蔵された複数の制御マップ22，23，24により、低速回転域でもダイヤル値（No.１、No.２、No.３）ごとにトルクライズＴr1，Ｔr2，Ｔr3を生じさせるようにエンジン燃料制御信号としての燃料噴射量および噴射タイミング信号を燃料噴射装置27に指令することで、低速回転域のダイヤル値（No.１、No.２、No.３）を使う作業時にも、トルクライズの大きな、負荷変動に強いエンジン制御を実現できる。

例えば、油圧ショベルによる軽負荷の繊細な作業やトラックへの積み込み作業では低速回転域を使うことがあり、このような作業時でも、エンジン回転数の安定した、粘りのあるエンジン制御、言い換えるとトルクライズの大きな、負荷変動に強いエンジン制御を実現できる。

このように、本発明は、電子制御エンジンにおけるマルチ出力コントロールを可能とする建設機械、作業機械に適用できる。

本発明に係るエンジン制御装置の一実施の形態を示すブロック図である。同上制御装置のエンジンコントローラに内蔵された複数の制御マップを１つにまとめて表わしたエンジン出力特性図である。油圧ショベルの側面図である。従来のエンジン制御装置を示すブロック図である。従来のエンジンコントローラに内蔵された制御マップを示すエンジン出力特性図である。

符号の説明

16 エンジン
21 アクセル設定手段としてのアクセルダイヤル
22〜25 複数の制御マップ
26 エンジンコントローラ
27 燃料噴射装置

Claims

エンジン回転速度を電子制御可能なエンジンと、
目標とするエンジン回転速度を複数のダイヤル値で複数段階に設定可能なアクセル設定手段と、
少なくとも最も低速側の複数のダイヤル値で設定される低速回転域でダイヤル値ごとにエンジン回転速度の減少に伴ない出力トルクにトルクライズを生じさせるエンジン出力特性が得られるようにエンジン燃料制御信号を指令する複数の制御マップを内蔵したエンジンコントローラと
を具備したことを特徴とするエンジン制御装置。
エンジンは、燃料噴射量および噴射タイミングを制御可能な燃料噴射装置を備え、
エンジンコントローラの制御マップは、
エンジン回転速度の減少に伴ない出力トルクにトルクライズを生じさせるように燃料噴射量および噴射タイミング信号を燃料噴射装置に指令する
ことを特徴とする請求項１記載のエンジン制御装置。
油圧ショベルに搭載された
ことを特徴とする請求項１または２記載のエンジン制御装置。