JP4437771B2 - Engine control device for traveling work machine - Google Patents
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本発明は走行式作業機械のエンジン制御装置に係わり、特に、掘削と走行どちらの作業も同程度使用するホイールローダーや、ホイールショベル等の走行式作業機械のエンジン制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control device for a traveling work machine, and more particularly to an engine control device for a traveling work machine such as a wheel loader or a wheel excavator that uses both excavation and traveling work to the same extent.
油圧ショベル等の建設機械やその他の走行式作業機械は、一般的に、動力源としてディーゼルエンジンを備えている。このディーゼルエンジンは油圧ポンプを回転駆動し、その吐出油により油圧アクチュエータを駆動し、種々の作業を行っている。ディーゼルエンジンには燃料噴射装置が備えられ、この燃料噴射装置により燃料噴射量を制御し、エンジン回転数と出力トルクを制御する。 Construction machines such as hydraulic excavators and other traveling work machines generally include a diesel engine as a power source. In this diesel engine, a hydraulic pump is driven to rotate, and a hydraulic actuator is driven by the discharged oil to perform various operations. A diesel engine is provided with a fuel injection device, and the fuel injection amount is controlled by the fuel injection device to control the engine speed and output torque.
燃料噴射装置にはメカニカルガバナと呼ばれる機械制御方式と電子ガバナを用いる電子制御方式とがある。電子ガバナを用いる電子制御方式では電子ガバナの制御にエンジンコントローラを用いる。このエンジンコントローラは、オペレータの指示に基づいて目標回転数を設定し、この目標回転数に基づいて燃料噴射量を制御し、エンジン回転数と出力トルクを制御する。 The fuel injection device includes a mechanical control system called a mechanical governor and an electronic control system using an electronic governor. In an electronic control system using an electronic governor, an engine controller is used to control the electronic governor. The engine controller sets a target rotational speed based on an instruction from the operator, controls the fuel injection amount based on the target rotational speed, and controls the engine rotational speed and output torque.
また、エンジンコントローラを電子ガバナコントローラと車体コントローラの2つのコントローラに分けるものがあり、この場合は、車体コントローラはオペレータの指示に基づいて目標回転数を設定し、その信号を電子ガバナコントローラに送り、電子ガバナコントローラは、その目標回転数に基づいて燃料噴射量を制御し、エンジン回転数と出力トルクを制御する。 In addition, there is a controller that divides the engine controller into two controllers, an electronic governor controller and a vehicle body controller. In this case, the vehicle body controller sets a target rotational speed based on an operator's instruction and sends the signal to the electronic governor controller. The electronic governor controller controls the fuel injection amount based on the target rotational speed, and controls the engine rotational speed and the output torque.
このように制御されるエンジンの出力トルク特性は、負荷トルクに応じて燃料噴射量が制御される燃料制御領域(部分負荷領域)と燃料噴射量が最大となる全負荷領域とに分けられ、燃料制御領域の特性(以下、適宜エンジン回転特性という)は、通常、ドループ特性に設定されている。このドループ特性はメカニカルガバナの特性を模擬したものであり、エンジントルク特性図において、燃料制御領域の最大トルク点(最大燃料噴射量点)を起点として右下がりに傾斜した一定勾配の直線で表される。このドループ特性では、負荷トルクが上昇するに従いエンジン出力トルクがその直線に沿って増大し、エンジン出力トルクの増大と共にエンジン回転数は低下する。 The engine output torque characteristic controlled in this way is divided into a fuel control region (partial load region) in which the fuel injection amount is controlled according to the load torque and a full load region in which the fuel injection amount is maximum. The characteristics of the control region (hereinafter referred to as engine rotation characteristics as appropriate) are usually set to droop characteristics. This droop characteristic simulates the characteristics of a mechanical governor, and is represented by a straight line with a constant slope that slopes downward from the maximum torque point (maximum fuel injection amount point) in the fuel control region in the engine torque characteristic diagram. The In this droop characteristic, the engine output torque increases along the straight line as the load torque increases, and the engine speed decreases as the engine output torque increases.
これに対し、近年、エンジン回転特性をドループ以外の特性に設定することが提案されている。ドループ以外の特性の代表例としてアイソクロナス特性がある。アイソクロナス特性とは、エンジントルク特性図において、勾配がゼロとなる垂直な直線で表される特性であり、このアイソクロナス特性では、エンジン負荷に係わらずエンジン回転数が目標回転数に維持される(変化しない)よう燃料噴射量が制御される。 On the other hand, in recent years, it has been proposed to set the engine rotation characteristic to a characteristic other than droop. A typical example of characteristics other than droop is isochronous characteristics. The isochronous characteristic is a characteristic represented by a vertical straight line with a gradient of zero in the engine torque characteristic diagram. In this isochronous characteristic, the engine speed is maintained at the target speed regardless of the engine load (change). The fuel injection amount is controlled.
ドループ特性を開示する公知文献として特公昭62−8618号公報、特開平11−101183号公報等がある。アイソクロナス特性を開示する公知文献として特開平10−89111号公報、WO03/001067A1等がある。 Japanese Patent Publication No. 62-8618, Japanese Patent Laid-Open No. 11-101183, and the like are publicly known documents disclosing droop characteristics. Known documents disclosing isochronous characteristics include Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-89111 and WO03 / 001067A1.
しかしながら、上記従来技術には次のような問題がある。 However, the above prior art has the following problems.
上述した従来技術では、燃料制御領域の特性(エンジン回転特性)をドループ特性かアイソクロナス特性の一方に固定するのが一般的である。しかし、ホイールショベル等の走行式作業機械の運転状態には、走行時と、掘削・旋回時とがあり、エンジン回転特性をドループ特性かアイソクロナス特性の一方に固定した場合は、運転状態によって不具合が生じる場合がある。 In the prior art described above, it is common to fix the characteristic of the fuel control region (engine rotation characteristic) to either the droop characteristic or the isochronous characteristic. However, the operating state of a traveling work machine such as a wheel excavator can be either during traveling or during excavation / turning. If the engine rotation characteristics are fixed to one of the droop characteristics or isochronous characteristics, problems may occur depending on the operating conditions. May occur.
(1)走行時にエンジン回転特性をアイソクロナス特性に固定した場合
(a)オペレータは、エンジン回転数の変化で、登坂・降坂状況を知り、ブレーキ制動距離を推測する。しかし、アイソクロナス特性だとエンジン回転数が変化しないためエンジン音も変化せず、登坂・降坂状況を把握し難い。
(1) When the engine rotation characteristic is fixed to the isochronous characteristic during traveling (a) The operator knows the uphill / downhill situation from the change in the engine speed, and estimates the brake braking distance. However, with isochronous characteristics, the engine speed does not change and the engine sound does not change, making it difficult to grasp the climbing and descending conditions.
(b)掘削より走行の方がエンジントルクを必要とするため、走行時のエンジン回転数をアイソクロナス特性で制御すると、定格回転数を掘削時より大きくしないと、要求される走行性能が出ない。よって、より大きな排気量のエンジンが必要となり、コストアヅプとなる。 (B) Since traveling requires more engine torque than excavation, if the engine speed during traveling is controlled with isochronous characteristics, the required traveling performance will not be achieved unless the rated rotational speed is set larger than during excavation. Therefore, an engine having a larger displacement is required, resulting in a cost increase.
(2)掘削・旋回時にエンジン回転特性をドループ特性に固定した場合
(a)掘削・旋回の作業負荷によってエンジン回転数が変動し、油圧ポンプからアクチュエータへの圧油の流量が変化する。このため掘削・旋回の動作速度が変化し、掘削・旋回速度を一定に保持することが困難となり、操作性が低下する。
(2) When the engine rotation characteristic is fixed to the droop characteristic during excavation / turning (a) The engine speed fluctuates depending on the excavation / turning work load, and the flow rate of pressure oil from the hydraulic pump to the actuator changes. For this reason, the operation speed of excavation / turning changes, it becomes difficult to keep the excavation / turning speed constant, and the operability is lowered.
(b)軽負荷の時、エンジン回転数が上昇し、エンジン騒音が増加する。特に、市街地等での作業は、静音性を要求されるため、エンジン騒音を低く抑える必要がある。 (B) When the load is light, the engine speed increases and the engine noise increases. In particular, since work in an urban area or the like requires quietness, it is necessary to keep engine noise low.
(c)軽負荷の時、エンジン回転数が上昇するため、アイソクロナス特性での制御に比べ、燃費が悪化する。 (C) When the load is light, the engine speed increases, so that the fuel consumption is deteriorated as compared with the control with isochronous characteristics.
本発明の目的は、走行時か掘削・旋回等の非走行時かに応じてエンジン回転特性を切り換えることで、走行時はエンジンの負荷状態に応じてエンジン音を変化させ、登坂・降坂状況を把握できるようにし、かつ発進加速が終了した後の定地走行時はエンジン回転数が要求される回転数まで高くなり、必要な走行速度を得ることができると共に、掘削・旋回等の非走行時は、掘削・旋回等の作業負荷が変動したときの動作速度の変動が少なく、操作性に優れ、しかもエンジン騒音を低く抑えかつ燃費を向上することができる走行式作業機械のエンジン制御装置を提供することである。 The purpose of the present invention is to change the engine rotation characteristics according to whether the vehicle is traveling or not traveling such as excavation / turning, so that the engine sound is changed according to the engine load state during traveling, and climbing / downhill conditions The engine speed increases to the required speed when running on land after start acceleration is completed, and the required speed can be obtained, and non-traveling such as excavation and turning The engine control device for a traveling work machine that has less fluctuations in operating speed when excavation / turning and other work loads fluctuate, has excellent operability, reduces engine noise, and improves fuel efficiency. Is to provide.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、エンジンと、このエンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプからの圧油により駆動される作業装置と、前記エンジンにより駆動され車体を走行させる走行装置とを備えた走行式作業機械のエンジン制御装置において、オペレータの指示に基づいて目標回転数を設定する第1エンジン制御手段と、前記目標回転数に基づいて燃料噴射量を制御し、前記エンジンの回転数を制御する第2エンジン制御手段と、前記車体の走行を検出する走行検出手段とを備え、前記第1エンジン制御手段は、前記走行検出手段の検出結果に基づいて前記車体の非走行時かどうかを判断し、前記車体の非走行時は、前記第2エンジン制御手段に対してエンジン回転特性としてアイソクロナス特性を指示し、前記車体の走行時は、前記第2エンジン制御手段に対してエンジン回転特性としてドループ特性を指示するエンジン特性指示手段を有し、前記第2エンジン制御手段は、前記第1エンジン制御手段の指示に応じてエンジン回転特性がアイソクロナス特性かドループ特性のいずれかになるように、前記燃料噴射量の制御特性を切り換える制御特性切換手段を有するものとする。 (1) To achieve the above Symbol object, the present invention includes an engine and a hydraulic pump driven by the engine, a working device driven by pressure oil from the hydraulic pump body driven by the engine In the engine control device for a traveling work machine having a traveling device for traveling the vehicle, a first engine control means for setting a target rotational speed based on an instruction from an operator, and a fuel injection amount based on the target rotational speed And second engine control means for controlling the rotational speed of the engine and travel detection means for detecting the travel of the vehicle body, wherein the first engine control means is based on the detection result of the travel detection means. It is determined whether the vehicle body is not running, and when the vehicle body is not running, an isochronous characteristic is instructed as an engine rotation characteristic to the second engine control means. When the vehicle is traveling, the vehicle has engine characteristic instruction means for instructing the second engine control means to have a droop characteristic as an engine rotation characteristic. The second engine control means is instructed by the first engine control means. Accordingly, control characteristic switching means for switching the control characteristic of the fuel injection amount is provided so that the engine rotation characteristic becomes either an isochronous characteristic or a droop characteristic.
このように構成した本発明においては、車体の走行時はエンジン回転特性がドループ特性となるため、エンジンの負荷状態に応じてエンジン音を変化させ、登坂・降坂状況を把握できるようにし、かつ発進加速が終了した後の定地走行時はエンジン回転数が要求される回転数まで高くなり、必要な走行速度を得ることができる。また、前記作業装置による作業(掘削・旋回等)を行う非走行時は、エンジン回転特性がアイソクロナス特性となるため、掘削・旋回等の作業負荷が変動したときの動作速度の変動が少なく、操作性に優れ、しかもエンジン騒音を低く抑えかつ燃費を向上することができる。 In the present invention configured as described above, since the engine rotation characteristic becomes a droop characteristic during traveling of the vehicle body, the engine sound is changed according to the load state of the engine so that the uphill / downhill situation can be grasped, and When the vehicle is traveling on the ground after the start acceleration is completed, the engine speed increases to the required speed, and the required travel speed can be obtained. Also, during non-running work (excavation / turning, etc.) using the work device, the engine rotation characteristics are isochronous, so there is little fluctuation in the operating speed when the work load such as excavation / turning fluctuates. In addition, the engine noise can be reduced and the fuel consumption can be improved.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記第1エンジン制御手段は、前記エンジン特性指示手段が前記第2エンジン制御手段に対してエンジン回転特性をアイソクロナス特性とドループ特性との間で切り換えるよう指示するとき、その切り換えを徐々に行うよう指示する手段を更に有し、前記第2エンジン制御手段は、前記制御特性切換手段が前記制御特性を切り換えるとき、前記第1エンジン制御手段の指示に応じて前記エンジン回転特性がアイソクロナス特性とドループ特性との間で徐々に切り換わるように前記制御特性の変化を制御する手段を更に有する。 ( 2 ) In the above ( 1 ), preferably, the first engine control means causes the engine characteristic indicating means to switch the engine rotation characteristic between the isochronous characteristic and the droop characteristic with respect to the second engine control means. When instructing, it further has means for instructing the switching to be performed gradually, and the second engine control means responds to the instruction of the first engine control means when the control characteristic switching means switches the control characteristic. And a means for controlling the change of the control characteristic so that the engine rotation characteristic is gradually switched between the isochronous characteristic and the droop characteristic.
これによりドループ特性からアイソクロナス特性或いはその逆に切り換わるとき、その切換が徐々に行われ、エンジン回転数変化による車体のショックを低減することができる。 Thus, when the droop characteristic is switched to the isochronous characteristic or vice versa, the switching is gradually performed, and the shock of the vehicle body due to the change in the engine speed can be reduced.
(3)上記(1)において、好ましくは、前記作業装置による作業を検出する作業検出手段を更に備え、前記第1エンジン制御手段は、前記走行検出手段と作業検出手段の検出結果に基づいて前記車体の走行と前記作業装置による作業を同時に行う複合動作時かどうかを判断し、前記エンジン特性指示手段が前記第2エンジン制御手段に対してエンジン回転特性としてドループ特性を指示するとき、前記複合動作時は、その走行と作業の複合度合いに応じて前記ドループ特性の傾きが変わるよう指示する手段を更に有し、前記第2エンジン制御手段は、前記制御特性切換手段が前記エンジン回転特性をドループ特性とするよう前記制御特性を切り換えるとき、前記第1エンジン制御手段の指示に応じて前記ドループ特性の傾きが変化するように燃料噴射特性を可変的に制御する手段を更に有する。 ( 3 ) In the above ( 1 ), preferably, it further comprises work detection means for detecting work by the work device, wherein the first engine control means is based on detection results of the travel detection means and work detection means. It is determined whether or not a combined operation in which traveling of the vehicle body and work by the work device are performed at the same time, and when the engine characteristic instruction unit instructs the droop characteristic as the engine rotation characteristic to the second engine control unit, the combined operation And the second engine control means includes a means for instructing the slope of the droop characteristic to change in accordance with the combined degree of travel and work. The slope of the droop characteristic changes in accordance with an instruction from the first engine control means. In addition, there is further provided means for variably controlling the fuel injection characteristics.
これにより走行と掘削・旋回等の作業装置による作業を同時に行う複合動作時には、その複合度合いに応じてドループ特性の傾きが変わり、作業状況に対応した最適なエンジン制御特性が得られる。 As a result, at the time of combined operation in which work by excavation / turning and other work devices is performed simultaneously, the slope of the droop characteristic changes according to the combined degree, and optimal engine control characteristics corresponding to the work situation can be obtained.
(4)上記(1)において、好ましくは、前記作業装置による作業を検出する作業検出手段と、ドループ特性の傾きを調整するための外部信号を入力する操作手段とを更に備え、前記第1エンジン制御手段は、前記走行検出手段と作業検出手段の検出結果に基づいて前記車体の走行と前記作業装置による作業を同時に行う複合動作時かどうかを判断し、前記エンジン特性指示手段が前記第2エンジン制御手段に対してエンジン回転特性としてドループ特性を指示するとき、前記複合動作時は、その走行と作業の複合度合いと前記外部信号に応じて前記ドループ特性の傾きが変わるよう指示する手段を更に有し、前記第2エンジン制御手段は、前記制御特性切換手段が前記エンジン回転特性をドループ特性とするよう前記制御特性を切り換えるとき、前記第1エンジン制御手段の指示に応じて前記ドループ特性の傾きが変化するように燃料噴射特性を可変的に制御する手段を更に有する。 ( 4 ) In the above ( 1 ), preferably, the first engine further includes a work detection means for detecting a work by the work device, and an operation means for inputting an external signal for adjusting the slope of the droop characteristic. The control means determines based on the detection results of the travel detection means and the work detection means whether or not it is a complex operation in which travel of the vehicle body and work by the work device are performed simultaneously, and the engine characteristic instruction means is the second engine When the droop characteristic is instructed to the control means as the engine rotation characteristic, there is further provided means for instructing the slope of the droop characteristic to change according to the composite degree of the running and work and the external signal during the combined operation. The second engine control means switches the control characteristic so that the control characteristic switching means uses the engine rotation characteristic as a droop characteristic. And a means for variably controlling the fuel injection characteristic so that the slope of the droop characteristic changes in accordance with an instruction from the first engine control means.
これにより走行の単独動作時或いは走行と掘削・旋回等の作業装置による作業を同時に行う複合動作時に、作業現場や作業の種類、或いはオペレータの好みに応じて最適なドループ特性の傾きを設定することができ、作業効率を向上させ、かつオペレータの操作疲労を軽減することができる。 This makes it possible to set the optimum slope of droop characteristics according to the work site, type of work, or operator's preference during single operation of traveling or combined operation in which traveling and excavation / turning work are performed simultaneously. It is possible to improve work efficiency and reduce operator fatigue.
本発明によれば、走行の単独動作時或いは走行と掘削・旋回等の作業装置による作業を同時に行う複合動作時に、作業現場や作業の種類、或いはオペレータの好みに応じて最適なドループ特性の傾きを設定することができ、作業効率を向上させ、かつオペレータの操作疲労を軽減することができる。 According to the present invention, the optimum droop characteristic slope according to the work site, the type of work, or the operator's preference, during a single operation of traveling or in a combined operation of simultaneously performing operations by a working device such as traveling and excavation / turning. Can be set, work efficiency can be improved, and operator fatigue can be reduced.
また、本発明によれば、ドループ特性からアイソクロナス特性或いはその逆に切り換わるとき、その切換が徐々に行われ、エンジン回転数変化による車体のショックを低減することができる。 Further, according to the present invention, when the droop characteristic is switched to the isochronous characteristic or vice versa, the switching is performed gradually, and the shock of the vehicle body due to the engine speed change can be reduced.
また、本発明によれば、走行と掘削・旋回等の作業装置による作業を同時に行う複合動作時には、その複合度合いに応じてドループ特性の傾きが変わり、作業状況に対応した最適なエンジン制御特性が得られる。 Further, according to the present invention, during the combined operation in which the operation by the working device such as traveling and excavation / turning is performed simultaneously, the slope of the droop characteristic changes according to the combined degree, and the optimum engine control characteristic corresponding to the work situation is obtained. can get.
また、本発明によれば、走行の単独動作時或いは走行と掘削・旋回等の作業装置による作業を同時に行う複合動作時に、作業現場や作業の種類、或いはオペレータの好みに応じて最適なドループ特性の傾きを設定することができ、作業効率を向上させ、かつオペレータの操作疲労を軽減することができる。 Further, according to the present invention, the optimum droop characteristic according to the work site, the type of work, or the operator's preference at the time of a single operation of traveling or a combined operation of simultaneously performing operations by working devices such as traveling and excavation / turning Can be set, work efficiency can be improved, and operator fatigue can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施の形態に係わるエンジン制御装置を搭載した建設機械の油圧回路を含むシステム構成図である。 FIG. 1 is a system configuration diagram including a hydraulic circuit of a construction machine equipped with an engine control apparatus according to a first embodiment of the present invention.
図1において、1はディーゼルエンジン(以下「エンジン」という)であり、エンジン1はメインポンプである油圧ポンプ2とパイロットポンプ3を回転駆動する。油圧ポンプ2はコントロールバルブ4,5を介して油圧アクチュエータ6,7に接続され、コントロールバルブ4,5が図示の中立位置から操作されると、油圧ポンプ2からの吐出油はコントロールバルブ3,4を介して油圧アクチュエータ6,7に供給され、油圧アクチュエータ6,7を駆動する。コントロールバルブ3,4はセンターバイパスタイプの制御弁であり、コントロールバルブ3,4が図示の中立位置にあるとき、油圧ポンプ2の吐出油はセンターバイパスライン8と各コントロールバルブ3,4内のセンターバイパス通路を介してタンクライン9からタンク10へと還流される。
In FIG. 1,
油圧ポンプ2は可変容量型であり、ポンプレギュレータ11を備えている。ポンプレギュレータ11は、例えば入力トルク制限制御を行うトルクレギュレータであり、油圧ポンプ2の吐出圧力を入力し、油圧ポンプ2の吐出圧力の変化に対して油圧ポンプ2の入力トルクが予め設定した最大トルクを超えないように油圧ポンプ2の押しのけ容積(傾転)を制御する。
The
パイロットポンプ3は固定容量型の油圧ポンプであり、パイロットポンプ3の吐出ラインにはパイロットリリーフ弁12が接続され、パイロットポンプ3の吐出圧を一定の値(例えば40Kg/cm2)に保持している。パイロットポンプ3の吐出ラインはパイロット操作系の油圧源を構成する。
The
13,14は上記パイロット操作系に設けられた操作レバー装置13,14であり、操作レバー装置13,14は、それぞれ、操作レバー13a,14aと1対の比例減圧弁13b,13c;14b,14cとから構成されている。操作レバー13aを操作するとその操作方向に応じて比例減圧弁13b,13cのいずれかが作動し、操作レバー14aを操作するとその操作方向に応じて比例減圧弁14b,14cのいずれかが作動し、それぞれ、その操作量に応じたパイロット圧を出力する。これらのパイロット圧は、それぞれ、パイロットライン15a,15b;16a,16bを介してコントロールバルブ4,5に伝えられ、コントロールバルブ4,5を中立位置から切り換える。
油圧アクチュエータ6は掘削に係わるアクチュエータであり、油圧アクチュエータ7は走行に係わるアクチュエータである。建設機械がホイール式の油圧ショベルである場合、掘削に係わるアクチュエータ(油圧アクチュエータ6)はブームを駆動するブームシリンダ、アームを駆動するアームシリンダ、バケットを駆動するバケットシリンダ、旋回体を旋回させる旋回モータのいずれかであり、走行に係わるアクチュエータ(油圧アクチュエータ7)は走行モータである。以下の説明では、適宜、油圧アクチュエータ6を掘削アクチュエータといい、油圧アクチュエータ7を走行アクチュエータという。
The
本実施の形態に係わるエンジン制御装置は以上のような油圧システムに設けられるものであり、エンジン回転指示コントローラ21と、エンジン回転制御コントローラ22と、電子ガバナ23と、エンジンコントロールダイヤル24と、走行パイロット圧センサ25と、シャトル弁26、エンジン回転数センサ27とを有している。
The engine control apparatus according to the present embodiment is provided in the hydraulic system as described above, and includes an engine
エンジン回転指示コントローラ21は、エンジンコントロールダイヤル24と走行パイロット圧センサ25からの信号を入力し、所定の演算処理を行い、エンジン回転制御コントローラ22にエンジン1の目標回転数の指示信号とエンジン回転特性の指示信号を送信する。エンジン回転制御コントローラ22は、その目標回転数の指示信号及びエンジン回転特性の指示信号とエンジン回転数センサ27の検出信号とに基づいて電子ガバナ23を制御し、エンジン1の燃料噴射量を制御する。エンジン1は、この燃料噴射制御によりエンジン回転数と出力トルクが制御される。
The engine
エンジンコントロールダイヤル24はエンジンの目標回転数を指示するためオペレータにより操作されるものであり、その操作位置に応じた操作信号(電圧信号)を出力する。走行パイロット圧センサ25はシャトル弁26の出力圧を検出し、その出力圧を示す検出信号(電圧信号)を出力する。シャトル弁26はパイロットライン16a,16bから分岐した検出ライン28a,28bに設けられ、操作レバー装置14の操作時に出力されるパイロット圧を検出する。
The
図2はホイール式油圧ショベル(ホイールショベル)の外観を示す図である。ホイール式油圧ショベルは、下部走行体101と、下部走行体101の上部に回転可能に搭載された上部旋回体102と、フロント作業機103とを備えている。下部走行体101は前輪105と後輪106を備え、これらの車輪105,106は図1に示した走行アクチュエータ7により駆動される。
FIG. 2 is a view showing an appearance of a wheel-type hydraulic excavator (wheel excavator). The wheel-type hydraulic excavator includes a
上部旋回体102は旋回フレーム109と、この旋回フレーム109上の運転室110及び機械室111とを有し、機械室111に図1に示したエンジン1、油圧ポンプ2、パイロットポンプ3等の油圧機器が配置されている。旋回フレーム109は図示しない旋回モータにより駆動され、下部走行体101上を旋回する。
The
フロント作業機103は、旋回フレーム109に回動可能に連結されたブーム113と、ブーム113の先端に回動可能に連結されたアーム114と、アーム114の先端に回動可能に結合されたバケット115を備え、ブーム113、アーム114、及びバケット115は、それぞれ、ブームシリンダ116、アームシリンダ117及びバケットシリンダ118により駆動される。前述したように、図1に示した掘削アクチュエータ6は、ブームシリンダ116、アームシリンダ117及びバケットシリンダ118と図示しない旋回モータのいずれかである。
The
図3は、エンジン回転指示コントローラ21とエンジン回転制御コントローラ22のそれぞれの制御機能の概略を示す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the control functions of the engine
エンジン回転指示コントローラ21は、目標回転数演算部31と、エンジン回転特性演算部32と、通信制御部33とを有している。エンジン回転制御コントローラ22は、通信制御部34と、切換制御部35と、アイソクロナス制御部36と、ドループ制御部37と、出力部38とを有し、通信制御部33と通信制御部34は通信線39を介して接続されている。
The engine
目標回転数演算部31はエンジンコントロールダイヤル24からの操作信号を入力し、その操作信号に基づいて目標回転数を演算する。この目標回転数は、そのまま通信制御部33に送ってもよいし、必要に応じて(例えばオートアイドル制御等の目的で)補正した後、通信制御部33に送ってもよい。
The target rotational
エンジン回転特性演算部32は走行パイロット圧センサ25からの検出信号(走行パイロット圧)を入力し、その信号に基づいて走行状態の有無を判定し、走行時は燃料制御領域の特性(エンジン回転特性)をドループ特性とし、非走行時は燃料制御領域の特性(エンジン回転特性)をアイソクロナス特性とするようにエンジン回転特性ゲインを切り換える。
The engine rotation
図4は、本実施の形態のエンジン制御装置により制御されるエンジン1の出力トルク特性(エンジントルク特性)を示す図である。図中、横軸はエンジン回転数であり、縦軸はエンジン出力トルクである。
FIG. 4 is a diagram showing an output torque characteristic (engine torque characteristic) of the
エンジン1の出力トルク特性は、直線41−1或いは直線41−2で表される燃料制御領域(部分負荷領域)の特性と曲線42で表される全負荷領域の特性とに分けられる。燃料制御領域は電子ガバナ23の燃料噴射量が最大(100%)以下であって、エンジン1の負荷トルクに応じて燃料噴射量を制御することで出力トルクを制御する領域であり、全負荷領域は電子ガバナ23の燃料噴射量が最大(100%)に達した状態であって、負荷トルクの増大に対してエンジン回転数を低下させることで出力トルクとバランスさせる領域である。図4中、直線41−1は直線の傾斜が0であるアイソクロナス特性であり、直線41−2は直線がある勾配で傾いているドループ特性である。また、本明細書中では、直線41−1或いは直線41−2の特性を総称して「エンジン回転特性」と言う。
The output torque characteristic of the
図5は、エンジン回転特性演算部32の機能の詳細を示す図である。エンジン回転特性演算部32は、アイソクロナスゲイン設定部32aと、ドループゲイン設定部32bと、走行状態判定部32cと、切換部32dとを有している。アイソクロナスゲイン設定部32aには、エンジン回転特性ゲインとして直線41−1のゲイン例えば「0」が設定されている。ドループゲイン設定部32bにはエンジン回転特性ゲインとして直線41−2のゲイン例えば「3」が設定されている。走行状態判定部32cは、走行パイロット圧センサ25からの信号(走行パイロット圧)がOFFのときは切換部32dを図示のOFF位置のままとし、走行パイロット圧センサ25からの信号がONになると(走行パイロット圧センサ25からの信号(電圧)が所定値(不感帯)を超えると)ON信号を出力し、切換部32dをON位置に切り換える。切換部32dは、図示のOFF位置にあるときはアイソクロナスゲイン設定部32aのゲイン(例えば「0」)を出力し、OFF位置に切り換わるとドループゲイン設定部32bのゲイン(例えば「3」)を出力する。
FIG. 5 is a diagram showing details of the function of the engine rotation
図3に戻り、通信制御部33は、目標回転数演算部31で演算された目標回転数とエンジン回転特性演算部32で演算されたエンジン回転特性ゲインをCAN通信によって通信可能なデータに変換し、そのデータを通信線39を介してエンジン回転制御コントローラ22の通信制御部34に送信する。通信制御部34は受信したデータから目標回転数とエンジン回転特性ゲインを取り出し、切換制御部35に送る。切換制御部35は、エンジン回転特性ゲインが「0」であるかどうかを判定し、「0」であれば目標回転数をアイソクロナス制御部36に送り、「0」でなければ目標回転数をドループ制御部37に送る。
Returning to FIG. 3, the communication control unit 33 converts the target rotation number calculated by the target rotation
アイソクロナス制御部36は、エンジン回転特性がアイソクロナス特性となるよう燃料噴射量を制御し、ドループ制御部37は、エンジン回転特性がドループ特性となるよう燃料噴射量を制御する。これにより切換制御部35は、燃料噴射量の制御特性がアイソクロナス制御とドループ制御のいずれかになるように切り換える。
The isochronous control unit 36 controls the fuel injection amount so that the engine rotation characteristic becomes the isochronous characteristic, and the droop control unit 37 controls the fuel injection amount so that the engine rotation characteristic becomes the droop characteristic. As a result, the switching
図6は、アイソクロナス制御部36の制御特性(機能)の詳細を示すフローチャートである。まず、エンジン回転数センサ27で検出したエンジン1の回転数(実回転数)と目標回転数との偏差(実回転数−目標回転数)ΔNを演算し、ΔN>0かどうか(実回転数が目標回転数より大きいかどうか)を判断し(ステップS100)、ΔN>0であれば実回転数を下げる必要があるので、目標燃料噴射量を減らすよう制御する(ステップS120)。この制御は、例えば、目標燃料噴射量を一定割合減らす積分制御であってもよいし、積分制御と微分制御との組み合わせであってもよい。ΔN>0でない場合は、ΔN<0かどうか(実回転数が目標回転数より小さいかどうか)を更に判断し(ステップS110)、ΔN<0であれば実回転数を上げる必要があるので、目標燃料噴射量を増やすよう制御する(ステップS130)。この制御も積分制御であってもよいし、積分制御と微分制御との組み合わせであってもよい。ΔN<0でもなく、ΔN<0でもない場合は、ΔN=0であり、実回転数が目標回転数と等しいので、現在の目標燃料噴射量を維持する(ステップS140)。
FIG. 6 is a flowchart showing details of the control characteristic (function) of the isochronous control unit 36. First, a deviation (actual rotational speed−target rotational speed) ΔN between the rotational speed (actual rotational speed) of the
アイソクロナス制御部36は、このように演算した目標燃料噴射量を出力部38に送る。出力部38は、その目標燃料噴射量を電子ガバナ23の制御量に変換して、電子ガバナ23に指令信号(電気信号)を出力する。これによりエンジン1の回転数は負荷トルクに係わらず目標回転数に維持されるように制御される(アイソクロナス制御)。
The isochronous control unit 36 sends the target fuel injection amount calculated in this way to the
図7は、以上のように演算された目標燃料噴射量によりエンジン1が制御された場合のエンジン1の出力トルク特性(エンジン回転特性)を示す図である。図中、図4に示す部分と同等のものには同じ符号を付している。直線41−1a〜41−1dは目標回転数がそれぞれ例えば2200rpm、2000rpm、1800rpm、1600rpmの場合のエンジン回転特性である。これらのエンジン回転特性は直線の傾斜が0であるアイソクロナス特性となる。
FIG. 7 is a diagram showing an output torque characteristic (engine rotation characteristic) of the
図8は、目標回転数が1600rpmである場合にドループ制御部37で演算に使用するテーブルの燃料噴射特性(エンジン回転数(実回転数)と目標燃料噴射量の関係)を示す図である。図中、横軸はエンジン回転数(実回転数)であり、縦軸は目標燃料噴射量である。エンジン回転制御コントローラ22のメモリには、エンジン回転指示コントローラ21から送られてくる目標回転数毎に燃料噴射特性を設定したテーブルが記憶されており、ドループ制御部37は、そのときの目標回転数に対応するテーブルを選択し、このテーブルの燃料噴射特性にそのときの実回転数を参照して目標燃料噴射量を算出する。
FIG. 8 is a diagram showing the fuel injection characteristics (relationship between the engine speed (actual speed) and the target fuel injection amount) of the table used for calculation by the droop control unit 37 when the target speed is 1600 rpm. In the figure, the horizontal axis represents the engine speed (actual speed), and the vertical axis represents the target fuel injection amount. The memory of the engine
目標回転数が1600rpmである場合、図8の直線45に示すよう、実回転数が目標回転数の1600rpmより大きい例えば1800rpmでは目標燃料噴射量は最小(MIN)であり、実回転数がそれより低下するに従い目標燃料噴射量が増大し、実回転数が目標回転数の1600rpmに低下すると、目標燃料噴射量が最大(MAX)となるように実回転数と目標燃料噴射量の関係が設定されている。エンジン回転指示コントローラ21から送られてくる目標回転数が2200rpm、2000rpm、1800rpm、1600rpmである場合、目標回転数2200rpm、2000rpm、1800rpmのテーブルにも目標回転数1600rpmの図8に示したテーブルと同様にエンジン回転数(実回転数)と目標燃料噴射量の関係が設定されている。
When the target rotational speed is 1600 rpm, as shown by a
ドループ制御部37は、このようなテーブルを用いて演算した目標燃料噴射量を出力部38に送る。出力部38は、その目標燃料噴射量を電子ガバナ23の制御量に変換して、電子ガバナ23に指令信号(電気信号)を出力する。これによりエンジン1の回転数は、目標回転数に対し負荷トルクが低下するに従い増加するように制御される(ドループ制御)。
The droop control unit 37 sends the target fuel injection amount calculated using such a table to the
図9は、以上のように演算された目標燃料噴射量によりエンジン1が制御された場合のエンジン1の出力トルク特性(エンジン回転特性)を示す図である。図中、図4に示す部分と同等のものには同じ符号を付している。エンジン回転特性を示す直線41−2a〜41−2dは目標回転数がそれぞれ例えば2200rpm、2000rpm、1800rpm、1600rpmの場合のものである。エンジン回転特性は、直線41−2a〜41−2dで表されるように、ある傾き(勾配)を持つドループ特性となる。そのドループ特性の傾きは、各目標回転数毎に設定されたテーブルの直線(目標回転数が1600rpmである場合は、図8の燃料噴射特性を示す直線)の傾きと対応するものとなる。
FIG. 9 is a diagram showing an output torque characteristic (engine rotation characteristic) of the
以上において、図3に示したフロント作業機103や旋回フレーム109は、油圧ポンプ2からの圧油により駆動される作業装置を構成し、エンジン回転指示コントローラ21、エンジン制御コントローラ22は、オペレータの指示に基づいて目標回転数を設定し、この目標回転数に基づいて燃料噴射量を制御し、エンジン1の回転数を制御するエンジン制御手段を構成し、走行パイロット圧センサ25は、車体(下部走行体101及び上部旋回体102)の走行を検出する走行検出手段を構成し、エンジン回転指示コントローラ21のエンジン回転特性演算部32と、エンジン制御コントローラ22の切換制御部35、アイソクロナス制御部36、ドループ制御部37は、前記走行検出手段の検出結果に基づいて車体の非走行時かどうかを判断し、車体の非走行時はエンジン回転特性がアイソクロナス特性となり、車体の走行時はエンジン回転特性がドループ特性となるように、燃料噴射量の制御特性を切り換える制御特性切換手段を構成する。
In the above, the
また、エンジン回転指示コントローラ21は、オペレータの指示に基づいて目標回転数を設定する第1エンジン制御手段を構成し、エンジン回転制御コントローラ22は、前記目標回転数に基づいて燃料噴射量を制御し、エンジン1の回転数を制御する第2エンジン制御手段を構成する。エンジン回転指示コントローラ21のエンジン回転特性演算部32は、前記走行検出手段(走行パイロット圧センサ25)の検出結果に基づいて車体の非走行時かどうかを判断し、車体の非走行時は、前記第2エンジン制御手段(エンジン回転制御コントローラ22)に対してエンジン回転特性としてアイソクロナス特性を指示し、車体の走行時は、前記第2エンジン制御手段に対してエンジン回転特性としてドループ特性を指示するエンジン特性指示手段を構成し、エンジン制御コントローラ22の切換制御部35、アイソクロナス制御部36、ドループ制御部37は、前記第1エンジン制御手段(エンジン回転指示コントローラ21)の指示に応じてエンジン回転特性がアイソクロナス特性かドループ特性のいずれかになるように、燃料噴射量の制御特性を切り換える制御特性切換手段を構成する。
The engine
次に、以上のように構成した本実施の形態の動作を説明する。 Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described.
<掘削・旋回時>
パイロットポンプ3は常に圧油を操作レバー装置13に供給しており、掘削アクチュエータ6用の操作レバー装置13を操作することでコントロールバルブ4が動き、掘削アクチュエータ6に圧油が流入し、掘削アクチュエータ6のピストンが動くことでフロント作業機103が動き、掘削・旋回作業が行われる。
<Drilling and turning>
The
このとき、走行アクチュエータ7用の操作レバー装置14は操作されておらず、走行用パイロット圧は発生していないため、走行パイロット圧センサ25の検出信号はOFFである。
At this time, since the operating
走行パイロット圧センサ25の検出信号がOFFであるとき、エンジン回転指示コントローラ21のエンジン回転特性演算部32はアイソクロナスゲイン設定部32aのゲイン(例えば「0」)を出力する。その結果、エンジン回転制御コントローラ22の切換制御部35は、目標回転数をアイソクロナス制御部36に送り、アイソクロナス制御部36は、上記のように、そのときの目標回転数に基づいて図6に示すアルゴリズム(制御特性)により目標燃料噴射量を演算する。これによりエンジン1の回転数と出力トルクが図9の直線41−1a〜41−1dに示すように制御され、それぞれの目標回転数においてエンジン回転特性がアイソクロナス特性となるように制御される(アイソクロナス制御)。
When the detection signal of the traveling
<走行時>
走行アクチュエータ7用の操作レバー装置14を操作すると、コントロールバルブ5が動き、走行アクチュエータ6に7油が流入し、走行アクチュエータ7が回転し、走行動作が行われる。
<During driving>
When the operating
また、走行アクチュエータ7用の操作レバー装置14を操作すると、走行パイロット圧センサ25でパイロット圧が検出され、その検出信号(ON)がエンジン回転指示コントローラ21に入力される。
When the operating
走行パイロット圧センサ25の検出信号がONであるとき、エンジン回転指示コントローラ21のエンジン回転特性演算部32はドループゲイン設定部32bのゲイン(例えば「3」)を出力する。その結果、エンジン回転制御コントローラ22の切換制御部35は、目標回転数をドループ制御部37に送り、ドループ制御部37は、上記のように、そのときの目標回転数に対応する図8に示す燃料噴射特性に従って目標燃料噴射量を演算する。これによりエンジン1の回転数と出力トルクが図9の直線41−2a〜41−2dに示すように制御され、それぞれの目標回転数においてエンジン回転特性がドループ特性となるように制御される(ドループ制御)。
When the detection signal of the traveling
以上のように構成した本実施の形態によれば次の効果が得られる。
(1)掘削時のアイソクロナス制御の効果
(a)掘削負荷によってエンジン回転数が変動しないので、掘削・旋回の動作速度も変動しない。このためオペレータは掘削負荷を考えること無く、フロント作業機(例えばバケット)の動作速度を操作レバー装置13の操作で調整することができ、優れた操作性が得られる。
According to the present embodiment configured as described above, the following effects can be obtained.
(1) Effect of isochronous control during excavation (a) Since the engine speed does not fluctuate depending on the excavation load, the excavation / turning speed does not fluctuate. Therefore, the operator can adjust the operating speed of the front working machine (for example, bucket) by operating the
(b)掘削負荷によってエンジン回転数が変動しないので、エンジン1の出す騒音を低く抑えることができる。
(B) Since the engine speed does not fluctuate due to the excavation load, noise generated by the
(c)掘削負荷によってエンジン回転数が変動しないので、軽負荷時のエンジン回転数を低く抑えることで燃費を向上することができる。
(2)走行時のドループ制御の効果
(a)走行負荷が低いときはエンジン回転数が高くなり、走行負荷が高いときはエンジン回転が低くなる。このためオペレータは、エンジン回転数の変化によるエンジン音の変化で登坂・降坂状況を知ることができ、ブレーキやアクセルの踏み込み操作の必要性を判断し、車体速度を調整することができる。
(C) Since the engine speed does not fluctuate due to the excavation load, fuel consumption can be improved by keeping the engine speed at a light load low.
(2) Effects of droop control during travel (a) When the travel load is low, the engine speed is high, and when the travel load is high, the engine speed is low. For this reason, the operator can know the uphill / downhill situation by the change of the engine sound due to the change of the engine speed, and can determine the necessity of the brake or accelerator depressing operation and adjust the vehicle body speed.
(b)発進加速が終了し一定速度になったときのエンジン回転数や、定地走行時(軽負荷走行時)のエンジン回転数を高くすることができ、必要な速度を得ることができる。このため排気量の小さいエンジンを採用することができる。 (B) It is possible to increase the engine speed at the time when the start acceleration is finished and the engine speed reaches a constant speed, and the engine speed at the time of constant land travel (light load travel), and a necessary speed can be obtained. For this reason, an engine with a small displacement can be employed.
本発明の第2の実施の形態を図10〜図12を用いて説明する。図10中、図5に示す部分と同等のものには同じ符号を付し、図11及び図12中、図8及び図9に示す部分と同等のものには同じ符号を付している。本実施の形態のエンジン制御装置における油圧システムを含めた全体構成及び制御システムの構成は図1及び図3に示した第1の実施の形態と同等であり、以下の説明では、適宜、図1及び図3を参照する。本実施の形態は、アイソクロナス特性とドループ特性を切り換えるとき、その切り換えを徐々に行い、エンジン回転数変化による車体のショックを低減するものである。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10, parts that are the same as the parts shown in FIG. 5 are given the same reference numerals. In FIGS. 11 and 12, parts that are the same as the parts shown in FIGS. 8 and 9 are given the same reference numerals. The overall configuration including the hydraulic system and the configuration of the control system in the engine control apparatus of the present embodiment are the same as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 3, and in the following description, FIG. Reference is also made to FIG. In the present embodiment, when switching between the isochronous characteristic and the droop characteristic, the switching is performed gradually to reduce the shock of the vehicle body due to the change in the engine speed.
本実施の形態に係わるエンジン制御装置は、第1の実施の形態と同様、エンジン回転指示コントローラ21とエンジン回転制御コントローラ22とを有しており(図1)、エンジン回転指示コントローラ21は、目標回転数演算部31と、エンジン回転特性演算部32と、通信出力部33とを有し、エンジン回転制御コントローラ22は、通信入力部34と、切換制御部35と、アイソクロナス制御部36と、ドループ制御部37と、出力部38とを有し、通信出力部33と通信入力部34は通信線39を介して接続されている(図3)。ただし、エンジン回転指示コントローラ21のエンジン回転特性演算部32の機能とエンジン回転制御コントローラ22のドループ制御部37の機能が第1の実施の形態と異なっている。その相違点は次のようである。
As in the first embodiment, the engine control apparatus according to the present embodiment includes an engine
図10は、本実施の形態に係わるエンジン回転特性演算部32の機能の詳細を示す図である。エンジン回転特性演算部32は、アイソクロナスゲイン設定部32aと、ドループゲイン設定部32bと、走行状態判定部32cと、切換部32dとに加え、ローパスフィルタ部32eとエンジン回転特性ゲイン変換部32fとを有している。
FIG. 10 is a diagram showing details of the function of the engine rotation
ローパスフィルタ部32eは、切換部32dにおいてエンジン回転特性ゲインをアイソクロナス特性のゲインからドループ特性のゲインに切り換えるとき、或いはドループ特性のゲインからアイソクロナス特性のゲインに切り換えるとき、そのゲインの変化に遅れを持たせ、切り替わり(変化)をなだらかにする。
When the
エンジン回転特性ゲイン変換部32fは、ローパスフィルタ部32eで処理されたゲインを、エンジン回転制御コントローラ22のアイソクロナス制御部36とドループ制御部37(図3)で使用可能なエンジン回転特性ゲインに変換する。図示の例では、エンジン回転特性ゲインとして「0」、「1」、「2」、「3」の4つのゲインが設定されている。ゲイン「0」はアイソクロナス制御用であり、ゲイン「1」、「2」、「3」はドループ制御用である。
The engine rotation characteristic gain conversion unit 32f converts the gain processed by the low pass filter unit 32e into an engine rotation characteristic gain that can be used by the isochronous control unit 36 and the droop control unit 37 (FIG. 3) of the engine
エンジン制御コントローラ22のドループ制御部37は、ゲイン「1」、「2」、「3」に対応してドループ特性の傾きを変える機能を有している。
The droop control unit 37 of the
図11は、目標回転数が2200rpmである場合にドループ制御部37(図3)で演算に使用するテーブルの燃料噴射特性(エンジン回転数(実回転数)と目標燃料噴射量の関係)を示す図である。図中、横軸はエンジン回転数(実回転数)であり、縦軸は目標燃料噴射量である。エンジン回転制御コントローラ22のメモリには、エンジン回転指示コントローラ21から送られてくる目標回転数毎(例えば1600rpm、1800rpm、2000rpm、2200rpm毎)に、異なるエンジン回転特性ゲイン毎の燃料噴射特性を設定したテーブルが記憶されており、ドループ制御部37(図3)は、そのときの目標回転数に対応するテーブルを選択し、このテーブルにエンジン回転指示コントローラ21から送られてくるエンジン回転特性ゲインを参照して対応する燃料噴射特性を選択し、この燃料噴射特性にそのときの実回転数を参照して目標燃料噴射量を算出する。
FIG. 11 shows the fuel injection characteristics (relationship between the engine speed (actual speed) and the target fuel injection amount) of the table used for calculation by the droop control unit 37 (FIG. 3) when the target speed is 2200 rpm. FIG. In the figure, the horizontal axis represents the engine speed (actual speed), and the vertical axis represents the target fuel injection amount. In the memory of the engine
図11において、直線45−1,45−2,45−3は、それぞれ、エンジン回転特性ゲインが「3」、「2」、「1」の場合のものである。目標回転数が2200rpmである場合、エンジン回転特性ゲインが「3」のときは、直線45−1に示すよう、実回転数が目標回転数の2200rpmより大きい例えば2400rpmで目標燃料噴射量が最小(MIN)であり、実回転数がそれより低下するに従い目標燃料噴射量が増大し、実回転数が目標回転数の2200rpmまで低下すると、目標燃料噴射量が最大(MAX)となるように実回転数と目標燃料噴射量の関係が設定されている。エンジン回転特性ゲインが「2」のときは、直線45−2に示すよう、実回転数が目標回転数の2200rpmより大きい例えば2340rpmで目標燃料噴射量が最小(MIN)であり、エンジン回転特性ゲインが「1」のときは、直線45−1に示すよう、実回転数が目標回転数の2200rpmより大きい例えば2270rpmでは標燃料噴射量が最小(MIN)であり、それぞれ、実回転数がそれより低下するに従い目標燃料噴射量が増大し、実回転数が目標回転数の2200rpmまで低下すると、目標燃料噴射量が最大(MAX)となるように実回転数と目標燃料噴射量の関係が設定されている。目標回転数2000rpm、1800rpm,1600rpのテーブルにも目標回転数2200rpmのテーブルと同様に、エンジン回転特性ゲイン毎のエンジン回転数(実回転数)と目標燃料噴射量の関係が設定されている。
In FIG. 11, straight lines 45-1, 45-2, and 45-3 are obtained when the engine rotation characteristic gain is “3”, “2”, and “1”, respectively. When the target engine speed is 2200 rpm and the engine speed characteristic gain is “3”, the target fuel injection amount is minimum (for example, 2400 rpm, where the actual engine speed is larger than the
図12は、目標回転数が2200rpmである場合にアイソクロナス特性からドループ特性に切り換わるとき、或いはドループ特性からアイソクロナス特性に切り換わるときのエンジン1の出力トルク特性におけるドループ特性の変化を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a change in the droop characteristic in the output torque characteristic of the
図12において、直線41−1aは傾斜が0であるアイソクロナス特性であり、直線41−2a〜41−4aは直線がある勾配で傾いているドループ特性である。また、直線41−1a〜41−4aは、それぞれ、エンジン回転特性ゲインが「0」、「3」、「2」、「1」のときのものであり、直線41−2a〜41−4aのドループ特性は、傾きが徐々に増加している。 In FIG. 12, a straight line 41-1a is an isochronous characteristic with an inclination of 0, and straight lines 41-2a to 41-4a are droop characteristics inclined with a certain slope. The straight lines 41-1a to 41-4a are obtained when the engine rotation characteristic gain is “0”, “3”, “2”, and “1”, respectively. In the droop characteristic, the slope gradually increases.
以上において、エンジン回転指示コントローラ21のエンジン回転特性演算部32におけるローパスフィルタ部32e及びエンジン回転特性ゲイン変換部32fと、エンジン回転制御コントローラ22の図11に示すテーブルを備えたドループ制御部37は、制御特性を切り換えるとき、エンジン回転特性がアイソクロナス特性とドループ特性との間で徐々に切り換わるように制御特性の変化を制御する手段を構成する。
In the above, the low-pass filter unit 32e and the engine rotation characteristic gain conversion unit 32f in the engine rotation
また、エンジン回転指示コントローラ21のエンジン回転特性演算部32におけるローパスフィルタ部32e及びエンジン回転特性ゲイン変換部32fは、上記第2エンジン制御手段(エンジン回転制御コントローラ22)に対してエンジン回転特性をアイソクロナス特性とドループ特性との間で切り換えるよう指示するとき、その切り換えを徐々に行うよう指示する手段を構成し、エンジン回転制御コントローラ22の図11に示すテーブルを備えたドループ制御部37は、制御特性を切り換えるとき、上記第1エンジン制御手段(エンジン回転指示コントローラ21)の指示に応じてエンジン回転特性がアイソクロナス特性とドループ特性との間で徐々に切り換わるように制御特性の変化を制御する手段を構成する。
In addition, the low-pass filter unit 32e and the engine rotation characteristic gain conversion unit 32f in the engine rotation
第1の実施の形態において、エンジン回転特性がドループ特性からアイソクロナス特性或いはその逆に切り換わるとき、エンジン1の回転数が変動し、このエンジン回転数の変動は、操作時の負荷トルクが低い程大きくなるため、エンジン回転特性が切り換わるとき、エンジン回転数の変化が車体のショックとしてオペレータに伝わる可能性がある。本実施の形態は、その点を改善し、アイソクロナス特性とドループ特性が切り換わるとき、その切換を徐々に行い、エンジン回転特性の変化による車体のショックを低減するものである。
In the first embodiment, when the engine rotational characteristic is switched from the droop characteristic to the isochronous characteristic or vice versa, the rotational speed of the
つまり、本実施の形態においては、走行パイロット圧センサ25の検出信号がOFFからONに切り換わってアイソクロナス特性からドループ特性に切り換わるとき、或いは走行パイロット圧センサ25の検出信号がONからOFFに切り換わってドループ特性からアイソクロナス特性に切り換わるとき、ローパスフィルタ部32eとエンジン回転特性ゲイン変換部32fによりエンジン回転指示コントローラ21が指示するエンジン回転特性ゲインは「0」→「1」→「2」→「3」の順、或いはその逆の順に徐々に変化する。エンジン回転制御コントローラ22のドループ制御部37では、そのエンジン回転特性ゲインの変化に対応して燃料噴射特性を選択し、目標燃料噴射量を演算する。その結果、ドループ特性の傾きは、図12の直線41−2a〜41−4aに示すように徐々に変化する。これによりドループ特性からアイソクロナス特性或いはその逆に切り換わるとき、その切り換わりが徐々に行われ、エンジン回転特性の変化による車体のショックを低減することができる。
That is, in this embodiment, when the detection signal of the traveling
本発明の第3の実施の形態を図13〜図16を用いて説明する。本実施の形態は、走行と掘削・旋回の複合時にその複合度合いによってドループ特性の傾きを変えることができるようにしたものである。 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the slope of the droop characteristic can be changed depending on the degree of combination of traveling and excavation / turning.
図13は、本発明の第2の実施の形態に係わるエンジン制御装置を搭載した建設機械の油圧回路を含むシステム構成図である。図13中、図1に示す部分と同等のものには同じ符号を付している。 FIG. 13 is a system configuration diagram including a hydraulic circuit of a construction machine equipped with an engine control apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 13, the same components as those shown in FIG.
図13において、本実施の形態に係わるエンジン制御装置は、エンジン回転指示コントローラ21Aとエンジン回転制御コントローラ22Aとを有している。また、図1に示した第1の実施の形態の構成に対して掘削パイロット圧センサ45とシャトル弁46とが付加されている。シャトル弁46はパイロットライン15a,15bから分岐した検出ライン47a,47bに設けられ、操作レバー装置13の操作時に出力されるパイロット圧を検出する。エンジン回転指示コントローラ21Aは、エンジンコントロールダイヤル24と走行パイロット圧センサ25と掘削パイロット圧センサ45からの信号を入力し、所定の演算処理を行い、エンジン回転制御コントローラ22Aにエンジン1の目標回転数の指示信号とエンジン回転特性の指示信号を送信する。
In FIG. 13, the engine control apparatus according to the present embodiment includes an engine
第1の実施の形態と同様、エンジン回転指示コントローラ21Aは、目標回転数演算部31と、エンジン回転特性演算部32と、通信出力部33とを有し、エンジン回転制御コントローラ22Aは、通信入力部34と、切換制御部35と、アイソクロナス制御部36と、ドループ制御部37と、出力部38とを有し(図3)、通信出力部33と通信入力部34は通信線39を介して接続されている。ただし、エンジン回転指示コントローラ21Aのエンジン回転特性演算部32の機能とエンジン回転制御コントローラ22Aのドループ制御部37の機能が第1の実施の形態と異なっている。その相違点は次のようである。
As in the first embodiment, the engine
図14は、エンジン回転指示コントローラ21Aにおけるエンジン回転特性演算部32(図3)の機能の詳細を示す図である。エンジン回転特性演算部32は、走行パイロット圧ゲイン演算部32hと、掘削パイロット圧ゲイン演算部32iと、最小値選択部32jと、エンジン回転特性ゲイン変換部32kとを有している。
FIG. 14 is a diagram showing details of the function of the engine rotation characteristic calculation unit 32 (FIG. 3) in the engine
走行パイロット圧ゲイン演算部32hは、走行パイロット圧センサ25からの信号(走行パイロット圧)を入力し、これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、そのときの信号が示す走行パイロット圧に対応するエンジン回転特性ゲインを演算する。メモリのテーブルには、走行パイロット圧が0のときはゲインも0であり、走行パイロット圧が増大するにしたがってゲインが増大するように両者の関係が設定されている。走行パイロット圧が最大付近に達したときのゲインは最大の例えば「3」である。
The traveling pilot pressure
掘削パイロット圧ゲイン演算部32iは、掘削パイロット圧センサ45からの信号(掘削パイロット圧)を入力し、これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、そのときの信号が示す走行パイロット圧に対応するエンジン回転特性ゲインを演算する。メモリのテーブルには、掘削パイロット圧が増大するにしたがってゲインが減少し、掘削パイロット圧が最大付近に達するとゲインが0になるように両者の関係が設定されている。掘削パイロット圧が0付近にあるときののゲインは例えば「3」である。
The excavation pilot pressure gain calculation unit 32i inputs a signal (excavation pilot pressure) from the excavation
最小値選択部32jは、走行パイロット圧ゲイン演算部32hで演算したゲインと掘削パイロット圧ゲイン演算部32iで演算したゲインの小さい方を選択し、エンジン回転特性ゲイン変換部32kに出力する。
The minimum
エンジン回転特性ゲイン変換部32kは、図10に示した第2の実施の形態のものと同じであり、最小値選択部32jで選択したゲインを、エンジン回転制御コントローラ22のアイソクロナス制御部36とドループ制御部37(図3)で使用可能なエンジン回転特性ゲインに変換する。図示の例では、図10に示した第2の実施の形態の場合と同様、エンジン回転特性ゲインとして「0」、「1」、「2」、「3」の4つのゲインが設定されている。ゲイン「0」はアイソクロナス制御用であり、ゲイン「1」、「2」、「3」はドループ制御用である。
The engine rotation characteristic
エンジン制御コントローラ22Aのドループ制御部37は第2の実施の形態のものと同様の機能を有し、ゲイン「1」、「2」、「3」に対応して図11に示したように燃料噴射特性(エンジン回転数(実回転数)と目標燃料噴射量の関係)を設定したテーブルを用いて目標燃料噴射量を演算し、図12に示したようにドループ特性の傾きを変える機能を有している。
The droop control unit 37 of the
以上において、エンジン回転指示コントローラ21A、エンジン制御コントローラ22Aは、オペレータの指示に基づいて目標回転数を設定し、この目標回転数に基づいて燃料噴射量を制御し、エンジン1の回転数を制御するエンジン制御手段を構成し、エンジン回転指示コントローラ21Aのエンジン回転特性演算部32と、エンジン制御コントローラ22Aの切換制御部35、アイソクロナス制御部36、ドループ制御部37(図3)は、走行検出手段(走行パイロット圧センサ25)の検出結果に基づいて車体の非走行時かどうかを判断し、車体の非走行時はエンジン回転特性がアイソクロナス特性となり、車体の走行時はエンジン回転特性がドループ特性となるように、燃料噴射量の制御特性を切り換える制御特性切換手段を構成する。
In the above, the engine
掘削パイロット圧センサ45は、作業装置(フロント作業機103及び旋回フレーム109)による作業を検出する作業検出手段を構成し、エンジン回転指示コントローラ21Aのエンジン回転特性演算部32における走行パイロット圧ゲイン演算部32h、掘削パイロット圧ゲイン演算部32i、最小値選択部32j、エンジン回転特性ゲイン変換部32k、エンジン回転制御コントローラ22Aの図11に示したテーブルを有するドループ制御部37は、走行検出手段と作業検出手段の検出結果に基づいて車体の走行と作業装置による作業を同時に行う複合動作時かどうかを判断し、複合動作時は、走行と作業の複合度合いに応じてドループ特性の傾きが変化するように燃料噴射特性を可変的に制御する手段を構成する。
The excavation
また、エンジン回転指示コントローラ21Aは、オペレータの指示に基づいて目標回転数を設定する第1エンジン制御手段を構成し、エンジン回転制御コントローラ22Aは、前記目標回転数に基づいて燃料噴射量を制御し、エンジン1の回転数を制御する第2エンジン制御手段を構成する。エンジン回転指示コントローラ21Aのエンジン回転特性演算部32は、前記走行検出手段(走行パイロット圧センサ25)の検出結果に基づいて車体の非走行時かどうかを判断し、車体の非走行時は、前記第2エンジン制御手段に対してエンジン回転特性としてアイソクロナス特性を指示し、車体の走行時は、前記第2エンジン制御手段に対してエンジン回転特性としてドループ特性を指示するエンジン特性指示手段を構成し、エンジン制御コントローラ22Aの切換制御部35、アイソクロナス制御部36、ドループ制御部37(図3)は、前記第1エンジン制御手段の指示に応じてエンジン回転特性がアイソクロナス特性かドループ特性のいずれかになるように、燃料噴射量の制御特性を切り換える制御特性切換手段を構成する。
The engine
エンジン回転指示コントローラ21Aのエンジン回転特性演算部32における走行パイロット圧ゲイン演算部32h、掘削パイロット圧ゲイン演算部32i、最小値選択部32j、エンジン回転特性ゲイン変換部32kは、走行検出手段と作業検出手段の検出結果に基づいて車体の走行と作業装置による作業を同時に行う複合動作時かどうかを判断し、上記第2エンジン制御手段(エンジン回転制御コントローラ22A)に対してエンジン回転特性としてドループ特性を指示するとき、複合動作時は、その走行と作業の複合度合いに応じてドループ特性の傾きが変わるよう指示する手段を更に構成し、エンジン回転制御コントローラ22Aの図11に示したテーブルを有するドループ制御部37は、エンジン回転特性をドループ特性とするよう制御特性を切り換えるとき、上記第1エンジン制御手段(エンジン回転指示コントローラ21A)の指示に応じてドループ特性の傾きが変化するように燃料噴射特性を可変的に制御する手段を構成する。
The traveling pilot pressure
以上のように構成した本実施の形態においては、操作レバー13のみを操作して行う掘削・旋回の単独作業では、掘削パイロット圧センサ45が掘削パイロット圧を検出し、エンジン回転指示コントローラ21のエンジン回転特性演算部32では、走行パイロット圧ゲイン演算部32hにおいて「0」のエンジン回転特性ゲインが演算され、掘削パイロット圧ゲイン演算部32iにおいて最大以下のエンジン回転特性ゲインが演算されるため、最小値選択部32jでは「0」のエンジン回転特性ゲインが選択され、エンジン回転特性ゲイン変換部32kでは「0」のエンジン回転特性ゲインを設定する。
In the present embodiment configured as described above, in a single excavation / turning operation performed by operating only the
エンジン回転制御コントローラ22Aでは、エンジン回転特性ゲインが「0」であるため、アイソクロナス制御部36(図3)において、そのときの目標回転数に基づいて図6に示すアルゴリズムにより目標燃料噴射量が算出され、燃料噴射量が制御される。これにより燃料制御領域が図12の直線41−1aで示すアイソクロナス特性となるように制御される。
In the
操作レバー14のみを操作して行う走行単独の動作では、走行パイロット圧センサ25が走行パイロット圧を検出し、エンジン回転指示コントローラ21のエンジン回転特性演算部32では、走行パイロット圧ゲイン演算部32hにおいて「0」以上のエンジン回転特性ゲインが演算され、掘削パイロット圧ゲイン演算部32iにおいて最大のエンジン回転特性ゲインが演算されるため、最小値選択部32jでは最大のエンジン回転特性ゲインが選択され、エンジン回転特性ゲイン変換部32kでは「3」のエンジン回転特性ゲインを設定する。
In the traveling-only operation performed only by operating the
エンジン回転制御コントローラ22Aでは、エンジン回転特性ゲインが「3」であるため、ドループ制御部37(図3)において、そのときの目標回転数が2200rpmである場合は図11の直線45−1で示される燃料噴射特性により目標燃料噴射量が算出され、燃料噴射量が制御される。これによりドループ特性の傾きは図12の直線41−2aで示すように最大となり、燃料制御領域が最大勾配のドループ特性となるように制御される。
In the
一方、操作レバー装置13,14を同時に操作して行う走行と掘削・旋回の複合時は、走行パイロット圧センサ25が走行パイロット圧を検出し、掘削パイロット圧センサ45が掘削パイロット圧を検出し、エンジン回転指示コントローラ21では、エンジン回転特性演算部32の走行パイロット圧ゲイン演算部32hと掘削パイロット圧ゲイン演算部32iのそれぞれにおいて、走行パイロット圧と掘削パイロット圧に応じたエンジン回転特性ゲインが演算され、最小値選択部32jでそのうちの小さい方が選択され、エンジン回転特性ゲイン変換部32kで、その選択したゲインに応じた「1」、「2」のいずれかのエンジン回転特性ゲインに変換される。つまり、走行と掘削・旋回の複合度合いに応じたエンジン回転特性ゲインが設定される。
On the other hand, when traveling and excavation / turning are performed by operating the
エンジン回転制御コントローラ22Aでは、ドループ制御部37(図3)において、上記のように、そのときの目標回転数とエンジン回転特性ゲインに応じた燃料噴射特性により目標燃料噴射量が演算され、燃料噴射量が制御される。これにより走行と掘削・旋回の複合度合いに応じてドループ特性の傾きは図12の直線41−3a、41−4aに示すように変化する。つまり、掘削・旋回より走行の複合度合いが大きい場合(操作レバー装置13の操作量より操作レバー装置14の操作量の方が大きい場合)は、走行単独の直線41−2aより傾きの小さい直線41−3aのドループ特性となり、走行より掘削・旋回の複合度合いが大きい場合(操作レバー装置14の操作量より操作レバー装置13の操作量の方が大きい場合)は、直線41−3aより更に傾きの小さい直線41−4aのドループ特性となる。
In the
第1の実施の形態においては、走行パイロット圧の有無で走行時(走行パイロット圧有り)をドループ特性とし、非走行時(走行パイロット圧なし)をアイソクロナス特性としたため、走行と掘削・旋回の複合時は、走行パイロット圧有りであるため、ドループ特性となり、掘削・旋回フィーリングが悪くなる可能性がある。 In the first embodiment, since the droop characteristic is set when the vehicle is traveling with or without the traveling pilot pressure (with the traveling pilot pressure), and the isochronous characteristic is used when the vehicle is not traveling (without the traveling pilot pressure), the combined traveling, excavation and turning are performed. Since there is a traveling pilot pressure, the drooping characteristic may occur and the excavation / turning feeling may deteriorate.
本実施の形態によれば、走行と掘削・旋回の複合動作時には、その複合度合いによってドループ特性の傾きが変わり、作業状況に対応した最適なエンジン制御特性が得られる。 According to the present embodiment, during the combined operation of traveling and excavation / turning, the slope of the droop characteristic changes depending on the degree of combination, and the optimum engine control characteristic corresponding to the work situation can be obtained.
なお、上記実施の形態では、走行パイロット圧と掘削パイロット圧のそれぞれに対応するゲインを演算し、その最小値を選択することで走行と掘削・旋回の複合度合いに応じたゲインを設定したが、それ以外の方法で走行と掘削・旋回の複合度合いに応じたゲインを求めてもよい。例えば、走行パイロット圧と掘削パイロット圧の比を求め、この比に応じたゲインを演算することで、走行と掘削・旋回の複合度合いに応じたゲインを求めてもよい。また、走行と掘削・旋回の複合時は走行速度が遅めになることに着目し、走行速度を求め、この走行速度からゲインを演算してもよい。更に、走行パイロット圧と掘削パイロット圧の比と走行速度を組み合わせて走行と掘削・旋回の複合度合いに応じたゲインを求めてもよい
本発明の第4の実施の形態を図15〜図18を用いて説明する。図15及び図16中、図13、図14に示した部分と同等のものには同じ符号を付し、図17及び図18中、図8及び図9に示した部分と同等のものには同じ符号を付している。本実施の形態のエンジン制御装置における油圧システムを含めた全体構成は図13に示した第3の実施の形態と同じであり、制御システムの構成は図3に示した第1の実施の形態と同等である。本実施の形態は、走行と掘削・旋回の複合時のドループ特性の傾きをオペレータの好みや作業の種類に応じて変えることができるようにしたものである。
In the above embodiment, the gain corresponding to each of the traveling pilot pressure and the excavation pilot pressure is calculated, and the gain corresponding to the combined degree of traveling and excavation / turning is set by selecting the minimum value. You may obtain | require the gain according to the compounding degree of driving | running | working and excavation / turning by other methods. For example, a gain corresponding to the combined degree of traveling and excavation / turning may be obtained by calculating a ratio between the traveling pilot pressure and the excavating pilot pressure and calculating a gain corresponding to the ratio. In addition, when traveling and excavation / turning are combined, it is noted that the traveling speed is slow, and the traveling speed may be obtained and the gain may be calculated from the traveling speed. Further, the gain according to the combined degree of traveling and excavation / turning may be obtained by combining the ratio of the traveling pilot pressure and the excavating pilot pressure and the traveling speed. The fourth embodiment of the present invention is shown in FIGS. It explains using. 15 and 16, parts that are the same as the parts shown in FIGS. 13 and 14 are given the same reference numerals. In FIGS. 17 and 18, parts that are the same as the parts shown in FIGS. The same reference numerals are attached. The overall configuration including the hydraulic system in the engine control apparatus of the present embodiment is the same as that of the third embodiment shown in FIG. 13, and the configuration of the control system is the same as that of the first embodiment shown in FIG. It is equivalent. In the present embodiment, the slope of the droop characteristic when traveling and excavation / turning are combined can be changed according to the preference of the operator and the type of work.
図15は、本実施の形態に係わるエンジン制御装置のシステム構成を示す図である。本実施の形態に係わるエンジン制御装置はエンジン回転指示コントローラ21Bとエンジン回転制御コントローラ22Bとを有し、エンジン回転指示コントローラ21Bにはドループ傾き調整装置としての外部設定端末51が接続されている。外部設定端末51はテンキー51aと表示画面51bを持つ入力装置であり、テンキー51aを押すことで対応する信号がエンジン回転指示コントローラ21Bに入力される。
FIG. 15 is a diagram showing a system configuration of the engine control apparatus according to the present embodiment. The engine control apparatus according to the present embodiment has an engine rotation instruction controller 21B and an engine rotation control controller 22B, and an
第1の実施の形態と同様、エンジン回転指示コントローラ21Bは、目標回転数演算部31と、エンジン回転特性演算部32と、通信出力部33とを有し、エンジン回転制御コントローラ22Bは、通信入力部34と、切換制御部35と、アイソクロナス制御部36と、ドループ制御部37と、出力部38とを有し(図3)、通信出力部33と通信入力部34は通信線39を介して接続されている。ただし、エンジン回転指示コントローラ21Bのエンジン回転特性演算部32の機能とエンジン回転制御コントローラ22Bのドループ制御部37の機能が第1の実施の形態と異なっている。その相違点は次のようである。
As in the first embodiment, the engine rotation instruction controller 21B includes a target rotation
図16は、エンジン回転特性指示コントローラ21Bにおけるエンジン回転特性演算部32の機能の詳細を示す図である。エンジン回転特性演算部32は、図14に示した第3の実施の形態の構成に対してゲイン調整比設定部32mと乗算部32nとを更に備えている。また、エンジン回転特性ゲイン変換部32kに代えてエンジン回転特性ゲイン変換部32pを備えている。
FIG. 16 is a diagram showing details of the function of the engine rotation
ゲイン調整比設定部32mは、外部設定端末51から入力されたテンキー信号に応じて0〜1のゲイン調整比を設定し、乗算部32nは、そのゲイン調整比を走行パイロット圧ゲイン演算部32hで演算されたゲインに乗じ、その乗算値を最小値選択部32jに出力する。最小値選択部32jは、乗算部32nの乗算値と掘削パイロット圧ゲイン演算部32iで演算したゲインの小さい方を選択し、エンジン回転特性ゲイン変換部32pに出力する。
The gain adjustment
エンジン回転特性ゲイン変換部32pは、最小値選択部32jで選択したゲインを、エンジン回転制御コントローラ22Aのアイソクロナス制御部36とドループ制御部37(図3)で使用可能なエンジン回転特性ゲインに変換する。図示の例では、エンジン回転特性ゲインとして「0」、「0.5」、「1」、「1.5」、「2」、「2.5」、「3」の7つのゲインが設定されている。ゲイン「0」はアイソクロナス制御用であり、ゲイン「0.5」、「1」、「1.5」、「2」、「2.5」、「3」はドループ制御用である。
The engine rotation characteristic
エンジン制御コントローラ22Bのドループ制御部37は、ゲイン「0.5」、「1」、「1.5」、「2」、「2.5」、「3」に対応してドループ特性の傾きを変える機能を有している。 The droop control unit 37 of the engine controller 22B adjusts the slope of the droop characteristic corresponding to the gains “0.5”, “1”, “1.5”, “2”, “2.5”, “3”. It has a function to change.
図17は、目標回転数が1600rpmである場合にドループ制御部37(図3)で演算に使用するテーブルの燃料噴射特性(エンジン回転数(実回転数)と目標燃料噴射量の関係)を示す図である。図中、横軸はエンジン回転数(実回転数)であり、縦軸は目標燃料噴射量である。エンジン回転制御コントローラ22Bのメモリには、エンジン回転指示コントローラ21Bから送られてくる目標回転数毎(例えば1600rpm、1800rpm、2000rpm、2200rpm毎)に、異なるエンジン回転特性ゲイン毎の燃料噴射特性を設定したテーブルが記憶されており、ドループ制御部37(図3)は、そのときの目標回転数に対応するテーブルを選択し、このテーブルにエンジン回転指示コントローラ21から送られてくるエンジン回転特性ゲインを参照して対応する燃料噴射特性を選択し、この燃料噴射特性にそのときの実回転数を参照して目標燃料噴射量を算出する。
FIG. 17 shows the fuel injection characteristics (relationship between engine speed (actual speed) and target fuel injection amount) of the table used for calculation by the droop control unit 37 (FIG. 3) when the target speed is 1600 rpm. FIG. In the figure, the horizontal axis represents the engine speed (actual speed), and the vertical axis represents the target fuel injection amount. In the memory of the engine rotation control controller 22B, fuel injection characteristics for different engine rotation characteristic gains are set for each target rotation speed (for example, every 1600 rpm, 1800 rpm, 2000 rpm, and 2200 rpm) sent from the engine rotation instruction controller 21B. The table is stored, and the droop control unit 37 (FIG. 3) selects a table corresponding to the target rotation speed at that time, and refers to the engine rotation characteristic gain sent from the engine
図17において、直線45−1d,45−2d,45−3dは、それぞれ、エンジン回転特性ゲインが「3」、「2」、「1」の場合の燃料噴射特性であり、それらの直線とアイソクロナス特性の直線との間の3本の直線がエンジン回転特性ゲインが「2.5」、「1.5」、「0.5」の場合の燃料噴射特性である。目標回転数が1600rpmである場合、エンジン回転特性ゲインが「3」のときは、直線45−1dに示すよう、実回転数が目標回転数の1600rpmより大きい例えば1800rpmで目標燃料噴射量が最小(MIN)であり、実回転数がそれより低下するに従い目標燃料噴射量が増大し、実回転数が目標回転数の1600rpmまで低下すると、目標燃料噴射量が最大(MAX)となるように実回転数と目標燃料噴射量の関係が設定されている。エンジン回転特性ゲインが「2」のときは、直線45−2dに示すよう、実回転数が目標回転数の1600rpmより大きい例えば1730rpmで目標燃料噴射量は最小(MIN)であり、エンジン回転特性ゲインが「1」のときは、直線45−1dに示すよう、実回転数が目標回転数の1600rpmより大きい例えば1660rpmで目標燃料噴射量は最小(MIN)であり、それぞれ、実回転数がそれより低下するに従い目標燃料噴射量が増大し、実回転数が目標回転数の1600rpmまで低下すると、目標燃料噴射量が最大(MAX)となるように実回転数と目標燃料噴射量の関係が設定されている。エンジン回転特性ゲインが「2.5」、「1.5」、「0.5」の場合もそれぞれ同様に、目標燃料噴射量が最小となる実回転数が順次小さくなるように燃料噴射特性が設定されている。目標回転数2200rpm、2000rpm、1800rpmのテーブルにも目標回転数1600rpmのテーブルと同様に、エンジン回転特性ゲイン毎の燃料噴射特性が設定されている。
In FIG. 17, straight lines 45-1d, 45-2d, and 45-3d are fuel injection characteristics when the engine rotation characteristic gain is “3”, “2”, and “1”, respectively. Three straight lines between the characteristic straight lines are the fuel injection characteristics when the engine rotational characteristic gain is “2.5”, “1.5”, and “0.5”. When the target rotational speed is 1600 rpm and the engine rotational characteristic gain is “3”, the target fuel injection amount is minimum (for example, 1800 rpm, where the actual rotational speed is larger than the target rotational speed of 1600 rpm, as shown by a straight line 45-1d ( MIN), the target fuel injection amount increases as the actual rotational speed decreases, and when the actual rotational speed decreases to the target rotational speed of 1600 rpm, the actual fuel injection amount reaches the maximum (MAX). The relationship between the number and the target fuel injection amount is set. When the engine speed characteristic gain is “2”, as shown by a straight line 45-2d, the actual fuel speed is larger than the
図18は、目標回転数が1600rpmである場合にエンジン回転特性ゲインが「3」、「2.5」、「2」、「1.5」、「1」、「0.5」と変わるときのエンジン1の出力トルク特性におけるドループ特性の変化を示す図である。
FIG. 18 shows the case where the engine speed characteristic gain changes to “3”, “2.5”, “2”, “1.5”, “1”, “0.5” when the target rotational speed is 1600 rpm. It is a figure which shows the change of the droop characteristic in the output torque characteristic of the
図18において、直線41−2d〜41−4d及びそれらの間の直線及びアイソクロナス特性の直線41−1d(傾斜0)との間の直線は、それぞれ、エンジン回転特性ゲインが「3」、「2.5」、「2」、「1.5」、「1」、「0.5」のときのドループ特性を示しており、それぞれ、傾きが徐々に減少している。 In FIG. 18, the straight lines 41-2d to 41-4d, the straight line between them, and the straight line between them and the straight line 41-1d (inclination 0) of the isochronous characteristic have engine rotation characteristic gains of “3” and “2”, respectively. .5 "," 2 "," 1.5 "," 1 ", and" 0.5 ", the droop characteristics are shown, and the slope gradually decreases.
以上において、外部設定端末51は、ドループ特性の傾きを調整するための外部信号を入力する操作手段を構成し、エンジン回転指示コントローラ21Bのエンジン回転特性演算部32における走行パイロット圧ゲイン演算部32h、掘削パイロット圧ゲイン演算部32i、最小値選択部32j、ゲイン調整比設定部32m、乗算部32n、最小値選択部32j、エンジン回転特性ゲイン変換部32p、エンジン回転制御コントローラ22の図17に示したテーブルを有するドループ制御部37は、走行検出手段(走行パイロット圧センサ25)と作業検出手段(掘削パイロット圧センサ)の検出結果に基づいて車体の走行と作業装置による作業を同時に行う複合動作時かどうかを判断し、複合動作時は、走行と作業の複合度合いと外部信号に応じてドループ特性の傾きが変化するように燃料噴射特性を可変的に制御する手段を構成する。
In the above, the
また、エンジン回転指示コントローラ21Bのエンジン回転特性演算部32における走行パイロット圧ゲイン演算部32h、掘削パイロット圧ゲイン演算部32i、最小値選択部32j、ゲイン調整比設定部32m、乗算部32n、最小値選択部32j、エンジン回転特性ゲイン変換部32pは、走行検出手段と作業検出手段の検出結果に基づいて車体の走行と作業装置による作業を同時に行う複合動作時かどうかを判断し、上記第2エンジン制御手段(エンジン回転制御コントローラ22B)に対してエンジン回転特性としてドループ特性を指示するとき、複合動作時は、その走行と作業の複合度合いと外部信号に応じてドループ特性の傾きが変わるよう指示する手段を構成し、エンジン回転制御コントローラ22Bの図17に示したテーブルを有するドループ制御部37は、エンジン回転特性をドループ特性とするよう制御特性を切り換えるとき、第1エンジン制御手段(エンジン回転指示コントローラ21B)の指示に応じてドループ特性の傾きが変化するように燃料噴射特性を可変的に制御する手段を構成する。
Further, the traveling pilot pressure
以上のように構成した本実施の形態においては、オペレータが外部設定端末51のテンキー51aを操作して、ゲイン調整比設定部32mに設定されるゲイン調整比を0〜1の間で順次小さくすることにより、走行の単独動作時或いは走行と掘削・旋回の複合時、乗算部32nで得られる走行パイロット圧ゲイン演算部32hで演算されたゲインとの乗算値はゲイン調整比に応じて小さくなり、最小値選択部32jでそのゲインが選択される場合は、その選択されたゲインも同様に小さくなり、エンジン回転特性ゲイン変換部32pで換算されるゲインもそれに応じて小さくなる。これによりドループ制御部37の燃料噴射特性の傾きは図17矢印Cに示すように徐々に小さくなり、ドループ特性の傾きも、図18の矢印Dに示すように徐々に小さくなる。このように本実施の形態においては、オペレータが外部設定端末51のテンキー51aを操作することでドループ特性の傾きを変えることができる。
In the present embodiment configured as described above, the operator operates the numeric keypad 51a of the
第1の実施の形態では、走行の単独動作時、ドループ特性の傾きは固定である。また、第3の実施の形態では、走行と掘削・旋回の複合度合いによってドループ特性の傾きを変え、掘削・旋回フィーリングを改善したが、ドループ特性(傾き)が作業の種類やオペレータの好みとマッチせず、作業フィーリングが悪いと感じる場合がある。 In the first embodiment, the slope of the droop characteristic is fixed at the time of traveling alone. In the third embodiment, the slope of the droop characteristic is changed depending on the combined degree of traveling and excavation / turning to improve the excavation / turning feeling. However, the droop characteristic (tilt) depends on the type of work and the preference of the operator. There is a case that it doesn't match and the work feeling is bad.
本実施の形態によれば、走行の単独動作時或いは走行と掘削・旋回の複合動作時に、作業現場や作業の種類、或いはオペレータの好みに応じて最適なドループ特性の傾きを設定することができ、作業効率を向上させ、かつオペレータの操作疲労を軽減することができる。 According to the present embodiment, it is possible to set the optimum slope of the droop characteristic according to the work site, the type of work, or the operator's preference at the time of single operation of traveling or combined operation of traveling and excavation / turning. The working efficiency can be improved, and the operator's operational fatigue can be reduced.
図19及び図20は上記第4の実施の形態の変形例を示す図である。この変形例では、ドループ傾き調整装置としてテンキー型の外部設定端末51に代え、ダイヤル式の調整スイッチ52を設けている。エンジン回転特性指示コントローラ21Cにおけるエンジン回転特性演算部32は、図16のゲイン調整比設定部32mに代え、ゲイン調整比演算部32qを有している。ゲイン調整比演算部32qは、調整スイッチ52からの調整ダイヤル電圧信号に応じて0〜1のゲイン調整比を演算し、そのゲイン調整比を乗算部32nにおいて走行パイロット圧ゲイン演算部32hで演算されたゲインに乗じる。それ以外の処理は、第4の実施の形態と同じである。
19 and 20 are diagrams showing a modification of the fourth embodiment. In this modification, a dial
本実施の形態においても、第4の実施の形態と同様の効果が得られる。 Also in this embodiment, the same effect as that of the fourth embodiment can be obtained.
以上において、本発明の幾つかの実施の形態を説明したが、本発明は、これらの実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神の範囲内で種々の変形が可能である。 While several embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made within the spirit of the present invention.
例えば、上記実施の形態では、走行検出手段、掘削検出手段としてパイロット圧センサを用いたが、操作レバー装置の動きを検出するセンサを用いてもよいし、コントロールバルブの動きを検出するセンサを用いてもよい。操作レバー装置が電気ればである場合は、コントローラに入力した操作信号電圧を検出してもよい。 For example, in the above embodiment, the pilot pressure sensor is used as the travel detection unit and the excavation detection unit. However, a sensor that detects the movement of the operation lever device may be used, or a sensor that detects the movement of the control valve is used. May be. If the operation lever device is electricity, the operation signal voltage input to the controller may be detected.
また、上記の実施の形態では、エンジン回転指示コントローラとエンジン回転制御コントローラの2つのコントローラを用いたが、これらを統合して1つのコントローラとしてもよいことも勿論である。 In the above embodiment, the two controllers, the engine rotation instruction controller and the engine rotation control controller, are used, but it is needless to say that these may be integrated into one controller.
更に、上記の実施の形態では、エンジン回転特性をアイソクロナス特性とドループ特性との間で切り換えたり、ドループ特性の傾きを変更するのにエンジン回転特性ゲインを用い、このエンジン回転特性ゲインに応じて燃料噴射量の制御特性を切り換えたり、燃料噴射特性を選択したが、エンジン回転特性ゲインに代え、燃料制御領域のエンジン回転特性を含むエンジン出力トルク特性を特定する複数の点(例えば6点)の座標値を用い、この複数点の座標値でエンジン回転特性を指示してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the engine rotation characteristic is used for switching the engine rotation characteristic between the isochronous characteristic and the droop characteristic, or the slope of the droop characteristic is changed, and the fuel according to the engine rotation characteristic gain is used. Coordinates of a plurality of points (for example, 6 points) that specify the engine output torque characteristics including the engine rotation characteristics in the fuel control area instead of the engine rotation characteristics gain, although the injection quantity control characteristics are switched or the fuel injection characteristics are selected. A value may be used to indicate the engine rotation characteristic with the coordinate values of the plurality of points.
1 ディーゼルエンジン(エンジン)
2 油圧ポンプ
3 パイロットポンプ
4,5 コントロールバルブ
6,7 油圧アクチュエータ
8 センターバイパスライン
9 タンクライン
10 タンク
11 ポンプレギュレータ
12 パイロットリリーフ弁
13,14 操作レバー装置
15a,15b;16a,16b パイロットライン
21 エンジン回転指示コントローラ
22 エンジン回転制御コントローラ
23 電子ガバナ
24 エンジンコントロールダイヤル
25 走行パイロット圧センサ
26 シャトル弁
27 エンジン回転数センサ
28a,28b 検出ライン
31 目標回転数演算部
32 エンジン回転特性演算部
32a アイソクロナスゲイン設定部
32b ドループゲイン設定部
32c 走行状態判定部
32d 切換部
32e ローパスフィルタ部32e
32h 走行パイロット圧ゲイン演算部
32i 掘削パイロット圧ゲイン演算部
32j 最小値選択部
32k エンジン回転特性ゲイン変換部
32m ゲイン調整比設定部
32n 乗算部
32p エンジン回転特性ゲイン変換部
32q ゲイン調整比演算部32q
33 通信制御部
34 通信制御部
35 切換制御部
36 アイソクロナス制御部
37 ドループ制御部
38 出力部
41−1 燃料制御領域の特性(アイソクロナス特性)を示す直線
41−2 燃料制御領域の特性(ドループ特性)を示す直線
42 全負荷領域の特性を示す曲線
45 掘削パイロット圧センサ
46 シャトル弁
47a,47b 検出ライン
51 外部設定端末
51a テンキー
52 ダイヤル式の調整スイッチ
1 Diesel engine (engine)
2
32h Traveling pilot pressure gain calculation unit 32i Excavation pilot pressure
33 communication control unit 34
Claims (4)
オペレータの指示に基づいて目標回転数を設定する第1エンジン制御手段と、
前記目標回転数に基づいて燃料噴射量を制御し、前記エンジンの回転数を制御する第2エンジン制御手段と、
前記車体の走行を検出する走行検出手段とを備え、
前記第1エンジン制御手段は、前記走行検出手段の検出結果に基づいて前記車体の非走行時かどうかを判断し、前記車体の非走行時は、前記第2エンジン制御手段に対してエンジン回転特性としてアイソクロナス特性を指示し、前記車体の走行時は、前記第2エンジン制御手段に対してエンジン回転特性としてドループ特性を指示するエンジン特性指示手段を有し、
前記第2エンジン制御手段は、前記第1エンジン制御手段の指示に応じてエンジン回転特性がアイソクロナス特性かドループ特性のいずれかになるように、前記燃料噴射量の制御特性を切り換える制御特性切換手段を有することを特徴とするエンジン制御装置。 Engine control of a traveling work machine comprising an engine, a hydraulic pump driven by the engine, a working device driven by pressure oil from the hydraulic pump, and a traveling device driven by the engine to travel the vehicle body In the device
First engine control means for setting a target rotational speed based on an operator instruction;
Second engine control means for controlling a fuel injection amount based on the target rotational speed and controlling the rotational speed of the engine;
Traveling detection means for detecting the traveling of the vehicle body,
The first engine control means determines whether or not the vehicle body is not running based on the detection result of the running detection means, and when the vehicle body is not running, the engine rotation characteristic with respect to the second engine control means An engine characteristic indicating means for instructing an isochronous characteristic, and for instructing a droop characteristic as an engine rotation characteristic to the second engine control means during traveling of the vehicle body,
The second engine control means includes control characteristic switching means for switching the control characteristic of the fuel injection amount so that the engine rotation characteristic becomes either an isochronous characteristic or a droop characteristic in accordance with an instruction from the first engine control means. An engine control device comprising:
前記第1エンジン制御手段は、前記エンジン特性指示手段が前記第2エンジン制御手段に対してエンジン回転特性をアイソクロナス特性とドループ特性との間で切り換えるよう指示するとき、その切り換えを徐々に行うよう指示する手段を更に有し、
前記第2エンジン制御手段は、前記制御特性切換手段が前記制御特性を切り換えるとき、前記第1エンジン制御手段の指示に応じて前記エンジン回転特性がアイソクロナス特性とドループ特性との間で徐々に切り換わるように前記制御特性の変化を制御する手段を更に有することを特徴とするエンジン制御装置。 In the engine control device of the traveling work machine according to claim 1 ,
The first engine control means instructs the second engine control means to gradually change the engine rotation characteristic when switching the engine rotation characteristic between the isochronous characteristic and the droop characteristic. Further comprising means for
In the second engine control means, when the control characteristic switching means switches the control characteristic, the engine rotation characteristic is gradually switched between an isochronous characteristic and a droop characteristic in accordance with an instruction from the first engine control means. Thus, the engine control apparatus further comprises means for controlling the change in the control characteristic.
前記作業装置による作業を検出する作業検出手段を更に備え、
前記第1エンジン制御手段は、前記走行検出手段と作業検出手段の検出結果に基づいて前記車体の走行と前記作業装置による作業を同時に行う複合動作時かどうかを判断し、前記エンジン特性指示手段が前記第2エンジン制御手段に対してエンジン回転特性としてドループ特性を指示するとき、前記複合動作時は、その走行と作業の複合度合いに応じて前記ドループ特性の傾きが変わるよう指示する手段を更に有し、
前記第2エンジン制御手段は、前記制御特性切換手段が前記エンジン回転特性をドループ特性とするよう前記制御特性を切り換えるとき、前記第1エンジン制御手段の指示に応じて前記ドループ特性の傾きが変化するように燃料噴射特性を可変的に制御する手段を更に有することを特徴とするエンジン制御装置。 In the engine control device of the traveling work machine according to claim 1 ,
It further comprises work detection means for detecting work by the work device,
The first engine control means determines whether or not it is a combined operation in which traveling of the vehicle body and work by the work device are simultaneously performed based on detection results of the travel detection means and the work detection means, and the engine characteristic instruction means When the droop characteristic is instructed as the engine rotation characteristic to the second engine control means, there is further provided means for instructing the slope of the droop characteristic to change according to the combined degree of travel and work during the combined operation. And
The second engine control means changes the slope of the droop characteristic in response to an instruction from the first engine control means when the control characteristic switching means switches the control characteristic so that the engine rotation characteristic becomes the droop characteristic. An engine control apparatus further comprising means for variably controlling the fuel injection characteristic.
前記作業装置による作業を検出する作業検出手段と、
ドループ特性の傾きを調整するための外部信号を入力する操作手段とを更に備え、
前記第1エンジン制御手段は、前記走行検出手段と作業検出手段の検出結果に基づいて前記車体の走行と前記作業装置による作業を同時に行う複合動作時かどうかを判断し、前記エンジン特性指示手段が前記第2エンジン制御手段に対してエンジン回転特性としてドループ特性を指示するとき、前記複合動作時は、その走行と作業の複合度合いと前記外部信号に応じて前記ドループ特性の傾きが変わるよう指示する手段を更に有し、
前記第2エンジン制御手段は、前記制御特性切換手段が前記エンジン回転特性をドループ特性とするよう前記制御特性を切り換えるとき、前記第1エンジン制御手段の指示に応じて前記ドループ特性の傾きが変化するように燃料噴射特性を可変的に制御する手段を更に有することを特徴とするエンジン制御装置。 In the engine control device of the traveling work machine according to claim 1 ,
Work detection means for detecting work by the work device;
An operation means for inputting an external signal for adjusting the slope of the droop characteristic;
The first engine control means determines whether or not it is a combined operation in which traveling of the vehicle body and work by the work device are simultaneously performed based on detection results of the travel detection means and the work detection means, and the engine characteristic instruction means When instructing the droop characteristic as the engine rotation characteristic to the second engine control means, instructing the slope of the droop characteristic to change according to the composite degree of traveling and work and the external signal during the combined operation. Further comprising means,
The second engine control means changes the slope of the droop characteristic in response to an instruction from the first engine control means when the control characteristic switching means switches the control characteristic so that the engine rotation characteristic becomes the droop characteristic. An engine control apparatus further comprising means for variably controlling the fuel injection characteristic.
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