JP4758877B2 - 建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置 - Google Patents
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Description
Tf=Tr−T3r
補正トルク演算部45は、第4油圧ポンプの吐出圧力から第3油圧ポンプ4の現在の吸収トルク(消費トルク)と第3ポンプ基準吸収トルクT3rとの差分を補正トルク値として算出するものであり、圧力センサ34から第3油圧ポンプ4の吐出圧力(第3ポンプ吐出圧力)の検出信号を入力し、これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、その第3ポンプ吐出圧力に対応する補正トルク値Tmを演算する。メモリのテーブルには、第3ポンプ吐出圧力がP0から吸収トルク制御の開始圧力P1までの範囲にあるときは、第3ポンプ吐出圧力が上昇するにしたがい補正トルク値TmがT0から0まで減少し、第3ポンプ吐出圧力が吸収トルク制御の開始圧力P1を超えると、補正トルク値Tmが第3ポンプ吐出圧力に応じた所定の負の値となるよう、第3ポンプ吐出圧力と補正トルク値Tmとの関係が設定されている。
Tm0=T3r−T3min
第3ポンプ吐出圧力がP0からP1まで上昇する間は、第3ポンプ吐出圧力が上昇するにしたがって補正トルク値Tmは直線GaのようにTm0から0まで比例的に減少し、第3ポンプ吐出圧力がP1を超えると、補正トルク値Tmは負の値となって、曲線Haのように変化する。すなわち、第3ポンプ吐出圧力が上昇するにしたがって補正トルク値Tmはそのアクチュエータの領域で0から徐々に減少し、第3ポンプ吐出圧力がP2に達すると補正トルク値Tmは最小となり、第3ポンプ吐出圧力がP2を超えると、補正トルク値Tmは逆に徐々に増加して0付近に戻る。
Tn=Tf+Tm
図7は、第3油圧ポンプ4の吐出圧力と目標吸収トルクTn(第1及び第2油圧ポンプ2,3で利用可能な最大吸収トルク)との関係を示す図である。図7中、一点鎖線はポンプベーストルク演算部42で演算されるポンプベーストルクTrを示し、二点鎖線は減算部44で演算される第1及び第2油圧ポンプ2,3で使用可能な最大吸収トルクの基準値Tfを示している。一点鎖線のポンプベーストルクTrはエンジン1の目標回転数がある値(例えば最大の定格回転数)にあるときに演算されたものである。二点鎖線の基準値Tfは一点鎖線のポンプベーストルクTrから第3ポンプ基準吸収トルクT3rを減算した値である(Tf=Tr−T3r)。
第3油圧ポンプ4に係わる油圧アクチュエータ、例えば油圧アクチュエータ12が作動していないとき、第3油圧ポンプ4の吐出圧力はタンク圧P0に低下しており、第3油圧ポンプ4はT3minの吸収トルクを消費している。
第3油圧ポンプ4に係わる油圧アクチュエータが作動し、第3油圧ポンプ4の吐出圧力が上昇するとき、コントローラの加算部46では第3ポンプ吐出圧力に応じた目標吸収トルクTnが演算される。
すなわち、第3ポンプ吐出圧力がP0〜P1の範囲にあるとき、第3油圧ポンプは図6(b)の直線Gで表されるT3min〜T3rの吸収トルクを消費する。
第3ポンプ吐出圧力がP1〜P2の範囲にあるときは、第3油圧ポンプは図6(b)の曲線H1で表されるT3r〜Tdの吸収トルクを消費する。
第3ポンプ吐出圧力がP2〜Pmaxの範囲にあるときは、第3油圧ポンプは図6(b)の曲線H2で表されるTd〜T3rの吸収トルクを消費する。
Tn=Tr−T3m
このように演算した目標吸収トルクTnは、第1の実施の形態と同様、電磁弁出力圧力演算部47及び電磁弁駆動電流演算部48により電磁比例弁35の駆動信号に変換し、電磁比例弁35より目標吸収トルクTnに応じた制御圧力を出力し、第1レギュレータの受圧部31eに導く。
Tn0=Tf+Tm
加算部54は、加算部46で演算した第1目標吸収トルクTn0にケイン乗算部53で演算したスピードセンシング制御のトルク補正値ΔNを加算し、第2目標吸収トルクTnを演算する。
エンジン1の出力トルクと第1〜第3油圧ポンプ2〜4の吸収トルクが図11のM1点でバランスした状態でエンジン1と第1〜第3油圧ポンプ2〜4が動作しているとする。この状態から第1及び第2油圧ポンプ2,3或いは第3油圧ポンプ4の負荷(吐出圧力)が急激に増大すると、燃料噴射装置25の制御の応答遅れによってエンジン1の回転数が過渡的に低下する。このような場合、図10の減算部52では回転数偏差ΔNを負の値として演算し、ゲイン乗算部53でもスピードセンシング制御のトルク補正値ΔTを負の値として演算し、加算部54では、第1目標吸収トルクTn0に負の値としてのトルク補正値ΔTを加算することで、第1目標吸収トルクTn0よりもトルク補正値ΔTの絶対値分だけ小さい第2目標吸収トルクTnを演算する。これにより第1レギュレータ31に設定される最大吸収トルクもΔT分だけ減少し、第1レギュレータ31により制御される第1及び第2油圧ポンプの吸収トルクも同様に減少する(減トルク制御)。すなわち、図11において、第1〜第3油圧ポンプ2〜4に対する吸収トルク制御の動作点は、エンジン1の出力トルクと第1〜第3油圧ポンプ2〜4の吸収トルクのバランス点M1からスピードセンシング制御ゲインKTの特性線Gに沿ってM2点へと移動する。このように第1〜第3油圧ポンプ2〜4の吸収トルクが減少する結果、エンジン1の回転数は速やかに上昇してエンジン性能の低下を防止し、作業性能を向上することができる。
エンジン1の出力トルクと第1〜第3油圧ポンプ2〜4の吸収トルクがバランスする図11のM1点では、図10の減算部52では、回転数偏差ΔNが正の値として演算され、ゲイン乗算部53で演算されるスピードセンシング制御のトルク補正値ΔTも正の値として演算され、加算部54において演算される第2目標吸収トルクTnは第1目標吸収トルクTn0よりもトルク補正値ΔTの絶対値分だけ増大する。その結果、第1レギュレータ31に設定される最大吸収トルクもΔT分だけ増大し、第1レギュレータ31により制御される第1及び第2油圧ポンプの吸収トルクもそれに応じて増大する(増トルク制御)。これによりベースポンプトルクTrをエンジン出力トルクTeに対して余裕を持って設定した場合でも、定常状態でのバランス点M1において、第1レギュレータ31の最大吸収トルク(第1及び第2油圧ポンプの吸収トルク)をベースポンプトルクTrよりも増大させた制御が可能となり、これによりエンジン出力の有効利用が可能となる。また、エンジン1の動作点が最大燃料噴射点Pに近づくため、燃費を向上することができる。
2 第1油圧ポンプ
3 第2油圧ポンプ
4 第3油圧ポンプ
6 コントロールバルブユニット
6a,6b,6c 弁グループ
7〜12 複数の油圧アクチュエータ
15,16,17 メインリリーフ弁
18 パイロットリリーフ弁
21 回転数指令操作装置
22 エンジン制御装置
23,23A,23B コントローラ
24 ガバナ制御モータ
25 燃料噴射装置
31 第1レギュレータ
31a,31b バネ
31c,31d,31e 受圧部
32 第2レギュレータ
34 圧力センサ
35 電磁比例弁
42 ポンプベーストルク演算部
43 第3ポンプ基準吸収トルク設定部
43A 第3ポンプ吸収トルク演算部
44 減算部
45 補正トルク演算部
46 加算部
46A 減算部
47 電磁弁出力圧力演算部
48 電磁弁駆動電流演算部
51 回転数センサ
52 減算部
53 ゲイン乗算部
54 加算部
131 第1レギュレータ
132 第2レギュレータ
112,212 傾転制御アクチュエータ
113,213 トルク制御サーボ弁113
113d 減トルク制御受圧室
114,214 ポジション制御弁
Claims (9)
- 原動機と、
前記原動機によって駆動される可変容量型の第1及び第2油圧ポンプと、
前記原動機によって駆動される可変容量型の第3油圧ポンプと、
前記原動機の目標回転数を指令する指令手段と、
前記指令手段により指令される目標回転数に基づいて前記原動機の回転数を制御する原動機制御装置と、
前記第1及び第2油圧ポンプの吐出圧力に基づいて前記第1及び第2油圧ポンプの容量を制御することで前記第1及び第2油圧ポンプの吸収トルクを制御する第1レギュレータと、
前記第3油圧ポンプの吐出圧力に基づいて前記第3油圧ポンプの容量を制御することで前記第3油圧ポンプの吸収トルクを制御する第2レギュレータとを備え、
前記第2レギュレータは、前記第3油圧ポンプで使用可能な最大吸収トルクを設定するバネ手段を有する建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置において、
前記第3油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力センサと、
前記指令手段により指令される目標回転数と前記圧力センサにより検出された前記第3油圧ポンプの吐出圧力とに基づいて前記第1及び第2油圧ポンプで使用可能な最大吸収トルクを演算し、その演算結果に応じた制御信号を出力する制御手段とを備え、
前記第1レギュレータは、前記制御信号に基づいて、前記第1及び第2油圧ポンプの吸収トルクが前記制御手段で演算した最大吸収トルクを超えないよう前記第1及び第2油圧ポンプの容量を制御することを特徴とする建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置。 - 原動機と、
前記原動機によって駆動される可変容量型の第1及び第2油圧ポンプと、
前記原動機によって駆動される可変容量型の第3油圧ポンプと、
前記原動機の目標回転数を指令する指令手段と、
前記指令手段により指令される目標回転数に基づいて前記原動機の回転数を制御する原動機制御装置と、
前記第1及び第2油圧ポンプの吐出圧力に基づいて前記第1及び第2油圧ポンプの容量を制御することで前記第1及び第2油圧ポンプの吸収トルクを制御する第1レギュレータと、
前記第3油圧ポンプの吐出圧力に基づいて前記第3油圧ポンプの容量を制御することで前記第3油圧ポンプの吸収トルクを制御する第2レギュレータとを備え、
前記第2レギュレータは、前記第3油圧ポンプで使用可能な最大吸収トルクを設定するバネ手段を有する建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置において、
前記第3油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力センサと、
前記原動機の実回転数を検出する回転数センサと、
前記指令手段により指令される目標回転数と前記回転数センサにより検出される前記原動機の実回転数との偏差を演算し、この回転数偏差と、前記指令手段により指令された目標回転数と前記圧力センサにより検出された前記第3油圧ポンプの吐出圧力とに基づいて前記第1及び第2油圧ポンプで使用可能な最大吸収トルクを演算し、その演算結果に応じた制御信号を出力する制御手段とを備え、
前記第1レギュレータは、前記制御信号に基づいて、前記第1及び第2油圧ポンプの吸収トルクが前記制御手段で演算した最大吸収トルクを超えないよう前記第1及び第2油圧ポンプの容量を制御することを特徴とする建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置。 - 請求項1又は2記載の建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置において、
前記制御手段は、前記目標回転数に基づいて前記第1、第2及び第3油圧ポンプで使用可能な合計の最大吸収トルクであるポンプベーストルクを演算する第1手段と、前記第3油圧ポンプの基準吸収トルクを予め設定した第2手段と、前記第3油圧ポンプの吐出圧力に基づいて前記第3油圧ポンプの現在の吸収トルクと前記基準吸収トルクの差分を補正トルク値として演算する第3手段と、前記第1手段で演算したポンプベーストルクと前記第2手段に設定した第2油圧ポンプの基準吸収トルクと前記第3手段で演算した補正トルク値とを用いて前記第1及び第2油圧ポンプで使用可能な最大吸収トルクを演算する第4手段とを有することを特徴とする建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置。 - 請求項3記載の建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置において、
前記第2手段は、前記第3油圧ポンプの基準吸収トルクとして、前記第2レギュレータによる吸収トルク制御が実施される前記第3油圧ポンプの吐出圧力範囲の最小吐出圧力における前記第3油圧ポンプの吸収トルクを設定することを特徴とする建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置。 - 請求項3記載の建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置において、
前記第4手段は、前記第1手段で演算したポンプベーストルクから前記第2手段に設定した第2油圧ポンプの基準吸収トルクを減算して前記第1及び第2油圧ポンプで使用可能な最大吸収トルクの基準値を演算し、この最大吸収トルクの基準値に前記第3手段で演算した補正トルク値を加算して前記第1及び第2油圧ポンプで使用可能な最大吸収トルクを演算することを特徴とする建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置。 - 請求項1又は2記載の建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置において、
前記制御手段は、前記目標回転数に基づいて前記第1、第2及び第3油圧ポンプで使用可能な合計の最大吸収トルクであるポンプベーストルクを演算する第1手段と、前記第3油圧ポンプの吐出圧力に基づいて前記第3油圧ポンプの現在の吸収トルクを演算する第2手段と、前記第1手段で演算したポンプベーストルクから前記第2手段で演算した第3油圧ポンプの現在の吸収トルクを減算して前記第1及び第2油圧ポンプで使用可能な最大吸収トルクを演算する第3手段とを有することを特徴とする建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置。 - 請求項2記載の建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置において、
前記制御手段は、前記指令手段により指令される目標回転数と前記圧力センサにより検出された前記第3油圧ポンプの吐出圧力とに基づいて前記第1及び第2油圧ポンプで使用可能な最大吸収トルクの第1目標値を演算する第5手段と、前記回転数偏差に基づいてトルク補正値を演算する第6手段と、前記第5手段で演算した最大吸収トルクの第1目標値に前記トルク補正値を加算して前記第1及び第2油圧ポンプで使用可能な最大吸収トルクの第2目標値を演算する第7手段とを有し、この第7手段で演算した第2目標値に基づいて前記制御信号を出力することを特徴とする建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置。 - 請求項7記載の建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置において、
前記第5手段は、前記目標回転数に基づいて前記第1、第2及び第3油圧ポンプで使用可能な合計の最大吸収トルクであるポンプベーストルクを演算する第1手段と、前記第3油圧ポンプの基準吸収トルクを予め設定した第2手段と、前記第3油圧ポンプの吐出圧力に基づいて前記第3油圧ポンプの現在の吸収トルクと前記基準吸収トルクの差分をトルク補正値として演算する第3手段と、前記第1手段で演算したポンプベーストルクと前記第2手段に設定した第2油圧ポンプの基準吸収トルクと前記第3手段で演算したトルク補正値とを用いて前記第1及び第2油圧ポンプで使用可能な最大吸収トルクの第1目標値を演算する第4手段とを有することを特徴とする建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置。 - 請求項7記載の建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置において、
前記5手段は、前記目標回転数に基づいて前記第1、第2及び第3油圧ポンプで使用可能な合計の最大吸収トルクであるポンプベーストルクを演算する第1手段と、前記第3油圧ポンプの吐出圧力に基づいて前記第3油圧ポンプの現在の吸収トルクを演算する第2手段と、前記第1手段で演算したポンプベーストルクから前記第2手段で演算した第3油圧ポンプの現在の吸収トルクを減算して前記第1及び第2油圧ポンプで使用可能な最大吸収トルクの第1目標値を演算する第3手段とを有することを特徴とする建設機械用3ポンプシステムのトルク制御装置。
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