JP5124049B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、設定したエンジンの目標エンジン回転数に基づいてエンジンの駆動制御を行うエンジンの制御装置に関し、特に、エンジンの燃費消費量の改善を図ったエンジンの制御装置に関するものである。

建設機械では、ポンプ吸収トルクがエンジンの定格トルク以下の場合には、エンジン回転数とエンジン出力トルクとの関係を示すエンジン出力トルク特性ラインにおける高速制御領域でエンジン出力トルクとポンプ吸収トルクとのマッチングが行われている。例えば、燃料ダイヤルでの設定に対応して目標エンジン回転数が設定され、設定された目標エンジン回転数に対応した高速制御領域が定められる。

あるいは、燃料ダイヤルでの設定に対応して高速制御領域が定められ、定められた高速制御領域に対応してエンジンの目標エンジン回転数が設定される。そして、定められた高速制御領域で、ポンプ吸収トルクとエンジン出力トルクとをマッチングさせる制御が行われる。

一般的に多くの作業者は、作業量を上げるため、目標エンジン回転数をエンジンの定格回転数またはその近傍の回転数となるように設定することが多い。ところで、エンジンの燃料消費量が少ない領域、即ち、燃費の良い領域は、通常、エンジン出力トルク特性ライン上では中速回転数領域や高トルク領域に存在している。このため、無負荷ハイアイドル回転から定格回転の間で定められる高速制御領域は、燃費の面からみると効率の良い領域とはなっていない。

従来、エンジンを燃費の良い領域で駆動させるため、作業モード毎にエンジンの目標エンジン回転数の値とエンジンの目標出力トルクの値とを予め対応付けて設定し、複数の作業モードを選択できるようにした制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この種の制御装置では、作業者が、例えば、第２の作業モードを選択した場合には、第１の作業モードに比べて、エンジンの回転数を低く設定することができ、燃費を改善することができる。

しかしながら、上述したような作業モード切換方式を用いた場合には、作業者がモード切換手段を一々操作していかなければ、燃費の改善を行うことができない。また、第２の作業モードを選択したときのエンジン回転数を、第１の作業モードを選択したときのエンジン回転数に対して、一律に下げた回転数の値となるように設定しておいたときには、第２の作業モードが選択されると、次のような問題が起きてしまう。

即ち、建設機械の作業装置（以下、作業機という。）における最大速度は、第１の作業モードを選択した場合に比べて低下してしまう。この結果、第１の作業モードを選択したときの作業量に比べて、第２の作業モードを選択したときの作業量は少なくなってしまう。

このような問題を解決するため、出願人はエンジンの制御装置及びその制御方法（特許文献２参照）を既に出願している。このエンジン制御装置の発明によって、ポンプ容量及びエンジン出力トルクが低い状態のときには、設定した第１目標エンジン回転数よりも低回転域側にある第２目標エンジン回転数に基づいて、エンジンの駆動制御を行い、エンジンによって駆動される可変容量型油圧ポンプのポンプ容量又は検出したエンジン出力トルクに対応して、予め設定した目標エンジン回転数となるようにエンジンの駆動制御を行うことができる。

特に、上述したエンジン制御装置の発明によって、エンジンの燃費を向上させることができ、作業機が必要とするポンプ吐出量を確保しながらも、エンジン回転数を非常に滑らかに変化させることができる。しかも、エンジン回転音が不連続に変化する違和感を防止することができる、といった効果を奏する。

特開平１０−２７３９１９号公報 国際公開第２００９／１０４６３６号パンフレット

特許文献２として上述したエンジン制御装置の発明では、燃料指令ダイヤルなどで指示した第１目標エンジン回転数からエンジンの駆動制御を開始する代わりに、第１目標エンジン回転数よりも低い回転数である第２目標エンジン回転数からエンジンの駆動制御を開始させている。しかしながら、特許文献２の発明には、第１目標エンジン回転数をエンジンの定格回転数から下げていったとき、下げていった第１目標エンジン回転数に応じて第２目標エンジン回転数をどのように設定していくのかについて記載されていない。

ここで、第１目標エンジン回転数よりも低い回転数である第２目標エンジン回転数は、低い回転数に設定するほど燃費低減効果は大きい。
しかし、第１目標エンジン回転数をエンジンの定格回転数から下げていったとき、第１目標エンジン回転数の代わりに第２目標エンジン回転数を設定するときの下げ幅が一律であると、ポンプ流量不足を引き起こす場合が生じる。エンジン出力トルク特性ライン上の最大トルク点付近では、エンスト防止のために設定されているポンプ吸収トルク制限ラインによって、ポンプ容量が制限されてしまうからである。

本願発明は、上述した特許文献２の発明を更に改良することを目的としたものであり、特許文献２の発明においては開示されていない上記したような場合について、改良を加えた発明であり、より効率的にエンジン制御を低燃費で行え、かつ、油圧ポンプが必要とする吸収トルクを得ることができるようにしたエンジンの制御装置の提供を目的としている。

本発明の課題は、エンジンの制御装置に係わる第１発明から第４発明により、好適に達成することができる。
即ち、本願第１発明におけるエンジンの制御装置では、エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから吐出した圧油を制御して前記油圧アクチュエータに給排する制御弁と、前記油圧ポンプのポンプ容量を検出する検出手段と、前記エンジンに供給する燃料を制御する燃料噴射装置と、
可変に指令できる指令値の中から一つの指令値を選択して指令する指令手段と、前記指令手段で指令された指令値に応じて第１目標エンジン回転数を設定し、前記第１目標エンジン回転数に基づいて、前記第１目標エンジン回転数以下の回転数である第２目標エンジン回転数を設定する第１設定手段と、前記第２目標エンジン回転数を下限値として、ポンプ容量に対応した目標エンジン回転数を設定する第２設定手段と、前記第２設定手段から求めた目標エンジン回転数となるように前記燃料噴射装置を制御する制御手段と、を備え、
前記第１設定手段は、前記第１目標エンジン回転数を低くすると、前記第２目標エンジン回転数が一定又は低くなるように設定されるとともに前記第１目標エンジン回転数を前記第２目標エンジン回転数に下げる下げ幅が減少するよう設定されており、前記第１目標エンジン回転数が最大トルク点でのエンジン回転数以下となる場合には、前記下げ幅はゼロに設定されてなることを最も主要な特徴としている。

また、本願第２発明では、前記第１設定手段は、予め設定された前記第１目標エンジン回転数の範囲内では、前記第１目標エンジン回転数を低くすると、前記第２目標エンジン回転数は低くなるように設定されてなることを主要な特徴としている。

更に、本願第３発明では、前記第１設定手段は、前記第１目標エンジン回転数が、前記第１目標エンジン回転数をエンジンの定格回転数から低くさせていったときに前記油圧ポンプにおけるポンプ吸収トルク特性ラインが移動を開始するときのエンジン回転数以上に設定される場合には、前記第２目標エンジン回転数は、予め設定した一定の回転数に設定されてなることを主要な特徴としている。

更にまた、本願第４発明では、エンジン出力トルクを検出する検出手段を更に備え、前記第２設定手段は、前記第２目標エンジン回転数を下限値として、ポンプ容量又はエンジン出力トルクに対応した目標エンジン回転数を設定することを主要な特徴としている。

本発明におけるエンジンの制御装置では、設定した第１目標エンジン回転数に応じて第２目標エンジン回転数を設定することができる。そして、第１目標エンジン回転数を低く設定したときには、低く設定した第１目標エンジン回転数に対応させて、第２目標エンジン回転数を低く設定することができるので、燃料消費量を低減することができる。

しかも、第１目標エンジン回転数に対応させて、第２目標エンジン回転数を設定するときの下げ幅を減少することができる。
即ち、第１目標エンジン回転数を第２目標エンジン回転数に下げる下げ幅は、第１目標エンジン回転数を低くするのに伴って減少させる構成としている。

この構成により、指令手段で指令した第１目標エンジン回転数を下げていくのに伴って、第２目標エンジン回転数と第１目標エンジン回転数との差が少なくなり、ポンプ吸収トルク制限ラインによるポンプ吐出流量の制限が行われ難くなる。

更に、最大トルク点でのエンジン回転数以下の回転数に第１目標エンジン回転数を下げたときには、第２目標エンジン回転数は、そのときの第１目標エンジン回転数と同じ回転数に設定される。この構成によって、第１目標エンジン回転数と同じ回転数となった第２目標エンジン回転数からエンジン制御を開始するため、油圧ポンプは、第１目標エンジン回転数による制御と同じポンプ吸収トルクをエンジンの出力トルクから得ることができる。

また、本願第２発明のように、第１目標エンジン回転数を低くするのに伴って、第２目標エンジン回転数も低くなるよう設定することによって、燃料ダイヤルにより第１目標エンジン回転数を低くしたにも係わらず、第２目標エンジン回転数が低くならないといった違和感を作業者に与えることもない。

更に、本願第３発明のように、第１目標エンジン回転数が、第１目標エンジン回転数をエンジンの定格回転数から低くさせていったときに、油圧ポンプにおけるポンプ吸収トルク特性ラインが移動を開始するときのエンジン回転数以上の回転数に設定される場合には、第２目標エンジン回転数は、一定の回転数に設定しておくことができる。

このように構成しておいても、ポンプ吸収トルク制限ラインと第２目標エンジン回転数に対応した高速制御領域との関係は変わらない。そのため、油圧ポンプが必要とするポンプ吸収トルクを確保しておくことができる。そして、第１目標エンジン回転数を設定した作業者が意図している油圧アクチュエータの操作性に関しても、作業者の操作性に違和感を感じさせない。しかも、第１目標エンジン回転数を上げても第２目標エンジン回転数は、低い回転数にしておくことができるので、燃費効率を大きく向上させることができる。

また、本願第４発明のように構成しておくことによって、油圧アクチュエータの操作に悪影響を与えることがなく、更に滑らかで効率の良い動作を行わせることができる。

本発明の実施形態に係わる油圧回路図である。 コントローラのブロック図である。 エンジン回転数とエンジン出力トルクとの関係を示した図である。 エンジン出力トルク特性ラインである。 エンジン出力トルクを増加させるときのエンジン出力トルク特性ラインである。 目標エンジン回転数とポンプ吸収トルク制限ラインとの関係を説明する図である。 第２目標エンジン回転数を設定するための説明図である。 エンジン回転数とエンジン出力トルクとの関係を示した図である。 本発明に係わる制御フロー図である。 第１目標エンジン回転数と第２目標エンジン回転数との関係を示す図である。 ポンプ容量と目標エンジン回転数との関係を示す図である。 エンジン出力トルクと目標エンジン回転数との関係を示すである。 第１目標エンジン回転数と第２目標エンジン回転数の関係を示した図である。 ポンプ容量と目標エンジン回転数との関係を示した図である。 エンジン出力トルクと目標エンジン回転数との関係を示した図である。

本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて以下において具体的に説明する。本発明のエンジンの制御装置は、油圧ショベル、ブルドーザ、ホイールローダなどの建設機械に搭載されるエンジンを制御する制御装置として好適に適用することができるものである。

また、本発明のエンジンの制御装置としては、以下で説明する形状、構成以外にも本発明の課題を解決することができる形状、構成であれば、それらの形状、構成を採用することができるものである。このため、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、多様な変更が可能である。

図１は、本発明の実施形態に係わるエンジンの制御装置における油圧回路図である。エンジン2はディーゼルエンジンであり、そのエンジン出力トルクの制御は、エンジン2のシリンダ内に噴射する燃料の量を調整することによって行われる。この燃料の調整は、従来から公知の燃料噴射装置3によって行うことができる。

エンジン2の出力軸5には可変容量型油圧ポンプ6（以下、油圧ポンプ6という。）が連結されており、出力軸5が回転することにより油圧ポンプ6が駆動される。油圧ポンプ6の斜板6aの傾転角は、ポンプ制御装置8によって制御され、斜板6aの傾転角が変化することで油圧ポンプ6のポンプ容量D（cc／rev）が変化する。

ポンプ制御装置8は、斜板6aの傾転角を制御するサーボシリンダ12と、ポンプ圧と油圧アクチュエータ10の負荷圧との差圧に応じて制御されるＬＳ弁（ロードセンシング弁）17と、から構成されている。サーボシリンダ12は、斜板6aに作用するサーボピストン14を備えており、油圧ポンプ6からの吐出圧は、油路27a、27bを介して供給されている。ＬＳ弁17は、油路27aの油圧（ポンプ吐出圧）とパイロット油路28の油圧（油圧アクチュエータ10の負荷圧）との差圧に応じて作動し、サーボピストン14を制御する構成となっている。

サーボピストン14の制御によって、油圧ポンプ6における斜板6aの傾転角が制御される。また、操作レバー11aの操作量に応じて操作レバー装置11から出力されるパイロット圧によって制御弁9が制御されることで、油圧アクチュエータ10に供給する流量が制御されることになる。このポンプ制御装置8は、公知のロードセンシング制御装置によって構成することができる。

また、油路27aの油圧（ポンプ吐出圧）が供給されるＬＳ弁17の一端には、油路27aから分岐された油路から電磁比例弁16を介したパイロット圧が供給されている。電磁比例弁16は、コントローラ7からの指令値によって、ＬＳ弁17の一端に供給されるパイロット圧を調整できるよう構成されている。コントローラ7は、電磁比例弁16の指令値を制御することによって、油圧ポンプ6の斜板6aの角度（ポンプ容量に相当）を制限することができる。

従って、コントローラ7は、後述するポンプ吸収トルク制限ラインを設定することによって、エンジン回転センサ20で検出されるエンジン回転数に応じてポンプ吸収トルクを制限することができる。尚、ポンプ吸収トルクを制限する手段は、上記以外の手段によって構成することもできる。ポンプ吸収トルクを制限する手段は、従来から公知であるトルク制御弁を別途設けて制限してもよい。

油圧ポンプ6から吐出された圧油は、吐出油路25を通って制御弁9に供給される。制御弁9は、5ポート3位置に切換えることのできる切換弁として構成されており、制御弁9から出力する圧油を油路26a、26bに対して選択的に供給することで、油圧アクチュエータ10を作動させることができる。

尚、油圧アクチュエータとしては、例示した油圧シリンダ型の油圧アクチュエータに限定されて解釈されるものではなく、油圧モータでもよく、また、ロータリー型の油圧アクチュエータとして構成することもできる。また、制御弁9と油圧アクチュエータ10との組を１組だけ例示しているが、制御弁9と油圧アクチュエータ10との組を複数組構成しておくことも、１つの制御弁で複数の油圧アクチュエータを操作するように構成しておくこともできる。

即ち、例えば建設機械として油圧ショベルを例に挙げて油圧アクチュエータを説明すれば、ブーム用油圧シリンダ、アーム用油圧シリンダ、バケット用油圧シリンダ、左走行用油圧モータ、右走行用油圧モータ及び旋回モータ等が、油圧アクチュエータとして用いられることになる。図１ではこれらの各油圧アクチュエータのうちで、例えば、ブーム用油圧シリンダを代表させて示していることになる。

操作レバー11aを中立位置から操作したとき、操作レバー11aの操作方向及び操作量に応じて、操作レバー装置11からはパイロット圧が出力される。出力されたパイロット圧は、制御弁9の左右のパイロットポートのいずれかに加えられることになる。これにより、制御弁9は、中立位置である（II）位置から左右の（I）位置又は（III）位置に切換えられる。

制御弁9が（II）位置から（I）位置に切換えられると、油圧ポンプ6からの吐出圧油を、油路26bから油圧アクチュエータ10のボトム側に供給することができ、油圧アクチュエータ10のピストンを伸長させることができる。このとき、油圧アクチュエータ10のヘッド側における圧油は、油路26aから制御弁9を通ってタンク22に排出されることになる。

同様に、制御弁9が（III）位置に切換えられると、油圧ポンプ6からの吐出圧油は、油路26aから油圧アクチュエータ10のヘッド側に供給することができ、油圧アクチュエータ10のピストンを縮小させることができる。このとき、油圧アクチュエータ10のボトム側における圧油は、油路26bから制御弁9を通ってタンク22に排出されることになる。
ここで、油圧アクチュエータ10のヘッド側とは、油圧シリンダのロッド側の油室をいう。また、油圧アクチュエータ10のボトム側とは、油圧シリンダのロッドの反対側の油室をいう。

吐出油路25の途中からは、油路27cが分岐しており、油路27cにはアンロード弁15が配設されている。アンロード弁15はタンク22に接続しており、油路27cを遮断する位置と連通する位置とに切換えることができる。油路27cにおける油圧は、アンロード弁15を連通位置に切換える押圧力として作用する。

また、油圧アクチュエータ10の負荷圧が作用しているパイロット油路28のパイロット圧及びバネの押圧力は、アンロード弁15を遮断位置に切換える押圧力として作用する。そして、アンロード弁15は、パイロット油路28のパイロット圧及びバネの押圧力と、油路27cにおける油圧との差圧によって制御されることになる。

コントローラ7は、例えば、プログラムメモリやワークメモリとして使用される記憶装置と、プログラムを実行するＣＰＵと、を有するコンピュータにより実現することができる。そして、コントローラ7の記憶装置には、図１０Ａ〜図１０Ｃに示すTable1〜Table3、図１２に示す対応関係、及び図１３のような対応関係等が記憶されている。

次に、コントローラ7の制御について、図２のブロック図を用いて説明する。図２において、コントローラ7内の高速制御領域選択演算部32には、燃料ダイヤル4の指令値37が入力されるとともに、ポンプトルク演算部31で演算した油圧ポンプ6が必要とするポンプトルクの指令値、油圧ポンプ6の斜板角に対応するポンプ容量が入力される。

ポンプトルク演算部31には、ポンプ圧力センサ38で検出した油圧ポンプ6から吐出したポンプ圧力と、油圧ポンプ6の斜板角を指令する斜板角指令値演算部30で演算した油圧ポンプ6の斜板角とが入力される。ポンプトルク演算部31では、入力した油圧ポンプ6の斜板角と油圧ポンプ6のポンプ圧力とから、油圧ポンプ6が必要とするポンプトルクの指令値（エンジン出力トルクの指令値）を演算する。
即ち、一般に、油圧ポンプ6のポンプ吐出圧P（ポンプ圧力P）と吐出容量D（ポンプ容量D）とエンジン出力トルクTとの関係は、T＝P・D／200πとして表すことができる。

この関係式から、斜板角指令値演算部30では、エンジン2によって駆動されている油圧ポンプ6の回転数をエンジン回転数として検出し、油圧ポンプ6からの吐出圧であるポンプ圧力をポンプ圧力センサ38によって検出することで、エンジン出力トルク（ポンプトルク）を演算することができる。

ポンプトルク演算部31において演算する油圧ポンプ6が必要とするポンプトルクの指令値（エンジン出力トルクの指令値）は、ポンプ圧力の検出値と斜板角指令値演算部30で演算した指令値とを用いて演算する代わりに、ポンプ圧力の検出値と斜板角センサ39の検出値とを用いて演算することもできる。
ポンプ圧力の検出値と斜板角センサ39の検出値とを用いてポンプトルク演算部31で演算する方法は、図２においては点線矢印を用いて示している。

斜板角指令値演算部30での演算は、ポンプ圧力センサ38で検出したポンプ圧力Pと、エンジン回転センサ20からの検出値とを用いて演算することができる。斜板角指令値演算部30での演算結果は、ポンプトルク演算部31に入力されることになる。即ち、ポンプ圧力Pと油圧ポンプ6の回転数とから、そのときの油圧ポンプ6のポンプ容量Dを演算することができ、ポンプ容量Dに対応したポンプ斜板角を演算することができる。
高速制御領域選択演算部32では、エンジン2の駆動制御を行わせる高速制御領域指令値33をエンジン2に指令させる。

尚、ポンプ圧力センサ38は、例えば、図１の吐出油路25におけるポンプ圧力を検出できるように配設しておくことができる。また、斜板角センサ39は、油圧ポンプ6の斜板角を検出するセンサとして構成しておくことができる。

ポンプトルク演算部31では、図３に示したようなエンジン出力トルクTとエンジン回転数Nとの関係図等を用いて、ポンプトルク演算部31に入力された値を用いてエンジン出力トルク（ポンプトルク）を演算することができる。

即ち、図３で示すように、その時点における目標エンジン回転数Nn、即ち、目標エンジン回転数Nnに対応して燃料ダイヤル4の指令値37によって設定された高速制御領域Fn上において、エンジン回転センサ20で検出したその時点でのエンジン回転数Nrとの交点から、その時点におけるエンジンの推定トルクTgを求めることができる。

尚、ポンプトルク演算部31では、コントローラ7に設けた図示せぬエンジン出力トルク指令値とエンジン回転センサ20で検出したエンジン回転数とから、その時点におけるエンジン出力トルクを演算することもできる。

ポンプトルク演算部31では、斜板角センサ39で検出したポンプ容量と、ポンプ圧力センサ38で検出したポンプ吐出圧とから、油圧ポンプ6の出力トルクを演算し、同演算した出力トルクを、その時点でのエンジン出力トルクとして求めることができる。

尚、ポンプトルク演算部31、ポンプ圧力センサ38、斜板角指令値演算部30、エンジン回転センサ20、及び斜板角センサ39は、これらの組合せによって、油圧ポンプのポンプ容量を検出する検出手段と、エンジン出力トルクを検出する検出手段としての機能を備えることになる。

ここで、作業者が指令手段としての燃料ダイヤル4を操作して、可変に指令できる指令値の中から一つの指令値を選択すると、選択した指令値に対応した第１目標エンジン回転数を設定することができる。このようにして設定した第１目標エンジン回転数に応じて、ポンプ吸収トルクとエンジン出力トルクとをマッチングさせる高速制御領域を設定することができる。

即ち、図４で示すように、燃料ダイヤル4の操作に応じて第１目標エンジン回転数である目標エンジン回転数Nb（N´b）が設定されると、第１目標エンジン回転数Nb（N´b）に応じた高速制御領域Fbが選択されることになる。このとき、エンジンの目標エンジン回転数は、回転数Nb（N´b）となる。

尚、第１目標エンジン回転数N´bは、目標エンジン回転数を回転数Nbに制御するときにおける、無負荷時のエンジンの摩擦トルクと油圧系のロストルクとの合計値とエンジン出力トルクとがマッチングする点として定まることになる。そして、実際のエンジン制御においては、第１目標エンジン回転数N´bとマッチング点Kbとを結んだ線を、高速制御領域Fbとして設定することになる。

以下では、目標エンジン回転数N´bが目標エンジン回転数Nbよりも高回転側にある例を用いて説明を行うが、目標エンジン回転数N´bと目標エンジン回転数Nbとを一致させることも、目標エンジン回転数N´bを目標エンジン回転数Nbよりも低回転側に持ってくるように構成することもできる。また、以下の説明において、例えば目標エンジン回転数Nc（N´c）のように、ダッシュ付きの回転数N´cを記載するが、ダッシュ付きの回転数N´cは、上述した説明のとおりである。

また、作業者が燃料ダイヤル4を操作して、最初に選択した第１目標エンジン回転数Nbより低い新たな第１目標エンジン回転数Ncを設定すると、高速制御領域としては低回転域側における高速制御領域Fcが設定されることになる。

このように、燃料ダイヤル4が設定されることにより、燃料ダイヤル4で選択できる第１目標エンジン回転数に対応して、１つの高速制御領域を設定することができる。即ち、燃料ダイヤル4を設定することによって、例えば、図４で示すように最大馬力点K1を通る高速制御領域Faと、同高速制御領域Faから低回転域側における複数の高速制御領域Fb、Fc、・・・の中から任意の高速制御領域、あるいは、これらの高速制御領域の中間にある任意の高速制御領域を設定することができる。

図５のエンジン出力トルク特性ラインにおいて最大トルク線Rで規定される領域が、エンジン2が出し得る性能を示している。エンジン2の出力（馬力）が最大になるところは、最大トルク線R上の最大馬力点K1である。Mはエンジン2の等燃費曲線を示しており、等燃費曲線の中心側が燃費最小領域となっている。最大トルク線R上のK3は、エンジン２のトルクが最大となる最大トルク点を示している。

以下では、燃料ダイヤル4の指令値37に対応してエンジンの最大目標エンジン回転数である第１目標エンジン回転数N1が設定され、第１目標エンジン回転数N1に対応して、最大馬力点K1を通る高速制御領域F1が設定された場合を例に挙げて説明する。

尚、図１で示した燃料ダイヤル4の指令値37に対応して、エンジン回転数として定格回転数となる第１目標エンジン回転数N1（図４では、定格回転数をNhとして表示しているが、図５では第１目標エンジン回転数N1は定格回転数でもある。）、第１目標エンジン回転数N1に対応した最大馬力点K1を通る高速制御領域F1が、設定された場合についての説明を以下で行うが、本発明は最大馬力点K1を通る高速制御領域F1が設定された場合に限定されるものではない。

例えば、設定された第１目標エンジン回転数に対応した高速制御領域として、図４における複数の高速制御領域Fb、Fc、・・・の中から、あるいは、複数の高速制御領域Fb、Fc、・・・の中間における任意の高速制御領域を設定した場合であったとしても、設定した各高速制御領域に対して本発明を好適に適用することができる。

図５は、エンジン出力トルクが増大していくときの様子を示している。本願発明では、作業者が燃料ダイヤル4での指令値に対応して設定した第１目標エンジン回転数N1に応じて、高速制御領域F1を設定することができる。そして、第１目標エンジン回転数N1よりも低い回転数である第２目標エンジン回転数N2を設定し、第２目標エンジン回転数N2に応じた高速制御領域F2に基づいて、エンジンの駆動制御を開始させている。

尚、図２で示した高速制御領域選択演算部32は、燃料ダイヤル4の指令値37で設定した第１目標エンジン回転数N1から第２目標エンジン回転数N2を設定する第１設定手段としての機能を備えている。

以下では、第１目標エンジン回転数N1を設定したときに、第１目標エンジン回転数N1より低い回転数である第２目標エンジン回転数N2をどのようにして設定するのかについて、説明する。

ところで、油圧ポンプの制御では、エンストの防止及び過度のエンジン馬力低下の防止を目的としてエンジンが予め定める回転数以下に下がらないようにポンプ吸収トルク制限ラインが設けられている。即ち、ポンプ吸収トルク制限ラインは、油圧ポンプが吸収できるエンジン出力トルクの量を制限するラインとして設けられている。そして、ポンプ吸収トルク制限ラインによって、油圧ポンプの容量が制限されることになる。

例えば、図６に示すように、燃料ダイヤル4で選択された第１目標エンジン回転数N1が、エンジン2の定格回転数から減少した回転数N20、N21・・・に設定されると、ポンプ吸収トルク制限ラインPcは、Pc20、Pc21・・・のように低回転・高トルク側に移動するように構成されている。即ち、第１目標エンジン回転数N1の減少に伴って、ポンプ吸収トルク制限ラインPcを一律に低回転側に下げていくように構成されている。このように、ポンプ吸収トルク制限ラインPcが設定されることによって、エンスト防止とエンジン馬力調整を行っている。

また、ポンプ吸収トルク制限ラインは、第１目標エンジン回転数が最大トルク点K3における回転数に近づくと、急激に低トルク側に移動するように構成されている。これは、エンジン回転数が最大トルク点K3における回転数より下がってしまって、エンストが発生するのを防止するためである。

そして、第１目標エンジン回転数が回転数N22のように最大トルク点K3における回転数に近付いていくと、第１目標エンジン回転数N22に対応したポンプ吸収トルク制限ラインPc22によって、油圧ポンプ6が吸収できるエンジン出力トルクに制限が加わる。

言い換えると、油圧ポンプ6が吸収できるエンジン出力トルクは、第１目標エンジン回転数N22に対応した高速制御領域F22とポンプ吸収トルク制限ラインPc22との交点であるマッチング点K´22におけるエンジン出力トルクとなり、高速制御領域F22と最大トルク線Rとの交点である出力トルク点K22におけるエンジン出力トルクよりもかなり低く抑えられることになる。

このようにポンプ吸収トルク制限ラインが最大トルク線R上から急激に低トルク側に下がると、目標エンジン回転数を更に低い回転数に設定した場合に、ポンプ容量を増大させてポンプ吐出流量を確保することができなくなる。

そこで、本願発明では、第１目標エンジン回転数を最大トルク点K3における回転数に近付けたときには、第１目標エンジン回転数N1と第２目標エンジン回転数N2とは同一の目標エンジン回転数となるように構成している。

そして、本願発明では、燃料ダイヤル4で設定される第１目標エンジン回転数が低くなるほど、第１目標エンジン回転数N1を第２目標エンジン回転数N2に下げる下げ幅が減少するように構成している。また、燃料ダイヤル4で設定される第１目標エンジン回転数N1が最大トルク点K3でのエンジン回転数以下となる場合には、第１目標エンジン回転数N1を第２目標エンジン回転数N2に下げる下げ幅を、ゼロに設定している。

ここで、本実施形態においては、ポンプ吸収トルク制限ラインは、エンジン回転数を変数として、エンジン回転数が低いほどトルクが小さくなる単調増加関数になるように設計されている。そして、ポンプ吸収トルク制限ラインは、燃料ダイヤル4での指令値に対応した第１目標エンジン回転数に応じて設定されている。例えば、図７に示すように、第１目標エンジン回転数がN1のときには、ポンプ吸収トルク制限ラインとしてはPc1が設定されている。

第１目標エンジン回転数が予め定められた回転数以下の回転数に設定されると、ポンプ吸収トルク制限ラインも図７に示した矢印のように、第１目標エンジン回転数に応じてPc1からPc2のように移動するように設計されている。即ち、第１目標エンジン回転数が予め定められた回転数以下の回転数に設定されると、ポンプ吸収トルク制限ラインは低回転高トルク側に移動する。そして、建設機械の型式等が変更されたとしても、同じ燃料ダイヤル指令では同じような馬力を出力できるように構成している。

尚、ポンプ吸収トルク制限ラインPc1としては、例えば、第１目標エンジン回転数が予め定められた回転数N10以下の回転数に設定されるまで、図７に示した矢印の方向に移動しないように設定することができる。そして、第１目標エンジン回転数として回転数N10以下の回転数に設定するまでは、第２目標エンジン回転数としては、N2で示される回転数に一定状態で設定しておくことができる。

このように構成することで、第１目標エンジン回転数がN10以上の回転数の場合には、ポンプ吸収トルク制限ラインPc1と最大トルク線Rとの交点における回転数N2付近まで、第２目標エンジン回転数をより低く設定することができる。

図７に示すように、目標エンジン回転数N2における高速制御領域F2に沿ってエンジン2の駆動制御が行われているときに、エンジン2の出力トルクが最大トルク線Rにまで達したとしても、高速制御領域F2と最大トルク線Rとの交点である出力トルク点K2が、ポンプ吸収トルク制限ラインPc1と最大トルク線Rとの交点上または交点よりも最大馬力点K1側に来ていれば、油圧ポンプ6は出力トルク点K2でのエンジン出力トルクを吸収することができる。これによって、油圧ポンプ6は、出力トルク点K2におけるエンジン馬力によって駆動することができる。

しかし、第１目標エンジン回転数N1が設定されたことによって、ポンプ吸収トルク制限ラインとしてPc1で示すポンプ吸収トルク制限ラインが設定されているときに、高速制御領域F12でのエンジンの駆動制御が行われると、高速制御領域F12とポンプ吸収トルク制限ラインPc1との交点であるLxにおけるエンジン出力トルクよりも大きなエンジン出力トルクを油圧ポンプ6では吸収することができない。このため、油圧ポンプ6は、Lxにおけるエンジン馬力に基づく駆動に制限されることになる。そのため、エンジンの出力トルクが交点LXまで上昇すると、ポンプ容量は低減され、油圧アクチュエータへ供給される流量が減少することになる。

即ち、図７において高速制御領域F2に沿ってエンジンの駆動制御が行われているとき、例えば、エンジンがL1点におけるエンジン出力トルクを出力しているときに、急負荷が加わったときには、油圧ポンプ6が吸収できるエンジン出力トルクを、L1のエンジン出力トルク状態からK2のエンジン出力トルク状態にまで増大させることができる。従って、油圧ポンプ6で吸収できるエンジン出力トルクを急増させることができるので、急負荷が加わったときでも油圧アクチュエータへ供給される圧油の流量は減少しない。

しかし、高速制御領域F12に沿ってエンジンの駆動制御が行われているとき、例えば、L1点と同じエンジン出力トルクが出ているL2点において急負荷が加わったときには、油圧ポンプ6が吸収できるエンジン出力トルクとしては、L2のエンジン出力トルク状態からポンプ吸収トルク制限ラインPc1で規制されているLxのエンジン出力トルク状態までである。このため、高速制御領域F2に沿ってエンジンの駆動制御が行われているときのように出力トルク点K2までエンジン出力トルクを増大させ、大きなエンジン馬力を油圧ポンプ6に吸収させることはできない。このため、油圧ポンプ6は急負荷が加わったときに吐出流量は減少し、油圧アクチュエータへ供給される圧油の流量が減少する。その結果、作業者の操作性に違和感を生じさせてしまう。

そこで、第２目標エンジン回転数としては、例えば、ポンプ吸収トルク制限ラインPc1と最大トルク線Rとの交点またはこの交点よりも最大馬力点側のエンジン回転数を使用することが好ましい。図示例では、ポンプ吸収トルク制限ラインPc1と最大トルク線Rとの交点でのエンジン回転数を、第２目標エンジン回転数N2とした例を示している。
言い換えると、ポンプ吸収トルク制限ラインと最大トルク線Rのマッチング点における回転数の増減に合わせて第２目標エンジン回転数を設定することが好ましい。

また、本願発明では、図７に示すように、第１目標エンジン回転数N1を回転数N10以下に設定するまでは、第２目標エンジン回転数としては、N2で示される一定の回転数に設定されている。即ち、燃料ダイヤル4での指令値によって設定された第１目標エンジン回転数によって、高速制御領域としてはF1で示す高速制御領域からF10で示す高速制御領域までの間で対応した高速制御領域が選択されているときには、第２目標エンジン回転数としては、N2の目標エンジン回転数が設定されることになる。そして、第２目標エンジン回転数N2に対応した高速制御領域F2に沿って、エンジンの駆動制御が開始されることになる。

この状態を、横軸に第１目標エンジン回転数を示し、縦軸に第２目標エンジン回転数を示している図１１を用いて説明すれば、第１目標エンジン回転数を2000rpm（図７では、回転数N10として示している。）よりも高い回転数から2000rpmまでの間における回転数に設定したときには、第２目標エンジン回転数としては、一定の1800rpm（図７では、回転数N2として示している。）に設定される。

図７に戻って説明を続けると、第１目標エンジン回転数が回転数N10以下であって、最大トルク点K3でのエンジン回転数N3以上の回転数に設定されると、このとき設定した第１目標エンジン回転数に対応したポンプ吸収トルク制限ラインがPc2に移動したときには、ポンプ吸収トルク制限ラインPc2と最大トルク線Rとの交点である出力トルク点K12での目標エンジン回転数N12以上の回転数を、第２目標エンジン回転数として設定することが好ましい。図示例では、第２目標エンジン回転数として回転数N12が設定された場合を示している。

この状態を、図１１を用いて説明すれば、第１目標エンジン回転数がエンジン回転数2000rpm以下となり、最大トルク点K3でのエンジン回転数1500rpmに向かって低くなるのに対応して、第１目標エンジン回転数を第２目標エンジン回転数N12に下げるときの下げ幅も、図１１の実線で示すように、直線状に減少するように設定されている。そして、図１１においてエンジン回転数1500rpmからエンジン回転数2000rpmの間で設定された第１目標エンジン回転数に対応した第２目標エンジン回転数を設定することができる。

図７に戻って説明を続けると、第１目標エンジン回転数が回転数N3以下で設定された場合には、第２目標エンジン回転数としては、第１目標エンジン回転数と一致させている。即ち、下げ幅をゼロに設定している。

この状態を、図１１を用いて説明すれば、第１目標エンジン回転数がエンジン回転数1500rpm以下であるときには、第１目標エンジン回転数を第２目標エンジン回転数に下げるときの下げ幅をゼロにして、第２目標エンジン回転数を第１目標エンジン回転数に一致させている。

尚、図１１において示した第１目標エンジン回転数及び第２目標エンジン回転数の具体的な数値は、例示であって本願発明は、図１１で示した数値に限定されるものではない。建設機械に搭載したエンジンや油圧ポンプ等の特性に応じて適宜変更することができるものである。

このように構成しておくことによって、燃料ダイヤル4の指令値37によって設定した第１目標エンジン回転数から第２目標エンジン回転数を設定するときの条件を決定することができる。しかも、燃料ダイヤル4の指令値37が低いほど、即ち、第１目標エンジン回転数を低く設定するほど、第１目標エンジン回転数と第２目標エンジン回転数との差を小さくすることができる。従って、第１目標エンジン回転数が低くなるのに応じて第２目標エンジン回転数を更に低く設定することが可能となるので、さらなる燃費低減を図ることができる。

更に、第１目標エンジン回転数を第２目標エンジン回転数に下げるときの下げ幅も、連続的（直線状）に減少するよう設定することによって、燃料ダイヤルにより第１目標エンジン回転数を減少させたにも係わらず、第２目標エンジン回転数が下がらないといった違和感を作業者が感じることもない。

また、燃料ダイヤル4の指令値37が予め設定した一定値以下では、即ち、第１目標エンジン回転数を最大トルク点K3でのエンジン回転数以下に設定するときには、第２目標エンジン回転数を第１目標エンジン回転数に一致させた回転数に設定することができる。従って、エンジンの駆動制御は第１目標エンジン回転数に基づいた制御になるため、作業者は操作性に違和感がない。

更に、第１目標エンジン回転数を変更したときにポンプ吸収トルク制限ラインが移動するまでは、第１目標エンジン回転数の値に係わらず、第２目標エンジン回転数を予め設定した一定の回転数に設定しておくことができる。

このように、第１目標エンジン回転数と第２目標エンジン回転数との関係を設定することができるので、燃料ダイヤル4の指令値37に対応して第２目標エンジン回転数を設定すれば、燃費効率を大きく向上させながら、油圧ポンプが必要とするポンプ吸収トルクを十分に確保することができる。

また、燃料ダイヤル4の指令値37で指令した第１目標エンジン回転数が、最大トルク点K3での回転数N3に近づくと、エンスト防止のためポンプ吸収トルク制限ラインを低トルク側に下げなければならない。そこで、単に一定の下げ幅で第１目標エンジン回転数から第２目標エンジン回転数を設定していると、急負荷が発生した際に、エンジン出力トルクの上昇に伴ってポンプ吸収トルク制限ラインによってポンプ流量が制限されてしまう。

これに対して、本願発明では、第１目標エンジン回転数を第２目標エンジン回転数に下げるときの下げ幅を、第１目標エンジン回転数が低くなるのにともなって連続的に減少する下げ幅に設定している。
しかも、第１目標エンジン回転数が最大トルク点K3での回転数N3になったときには、下げ幅をゼロに設定している。ここでは、第１目標エンジン回転数が最大トルク点K3での回転数N3になったときには、第１目標エンジン回転数の高速制御領域上にポンプ吸収トルク制限ラインが設定される。従って、第１目標エンジン回転数よりも低い第２目標エンジン回転数を設定すると、急負荷時にポンプ流量不足が生じるからである。

次に、図５及び図１２を用いて、第２目標エンジン回転数N2における高速制御領域F2に沿って行われるエンジンの駆動制御について説明する。
エンジン2の駆動制御として、第２目標エンジン回転数N2に基づいた高速制御領域F2に沿った制御が行われているときには、油圧ポンプ6のポンプ容量Dが予め設定した第２のポンプ容量D2になるまでは、高速制御領域F2に沿った制御が行われる。例えば、エンジンの出力トルクがB点に達するまでは、高速制御領域F2に沿った制御が行われる。

そして、油圧ポンプ6のポンプ容量Dが、第２のポンプ容量D2以上となったときには、予め設定してあるポンプ容量Dと目標エンジン回転数Nとの対応関係に基づいて、エンジン2の目標エンジン回転数Nが求められることになる。

このようにして、エンジン2は目標エンジン回転数Nによって、高速制御領域F2から高速制御領域F1に移行していく制御が行われる。そして、エンジン2によって駆動されている油圧ポンプ6のポンプ容量Dが、予め設定した第１のポンプ容量D1（D1＞D2）となったときには、第１目標エンジン回転数N1に基づいた高速制御領域F1に沿ったエンジン2の駆動制御が行われることになる。例えば、エンジンの出力トルクが第１設定位置であるA点に達すると、高速制御領域F1に沿った制御が行われる。

尚、図５では、油圧ポンプ6のポンプ容量Dが第２のポンプ容量D2となった位置を、第２設定位置Bとして示しており、第１のポンプ容量D1となった位置を、第１設定位置Aとして示している。

高速制御領域F1までのシフトが行われた後で、油圧アクチュエータ10の負荷が増大していくと、高速制御領域F1に沿ってエンジン出力トルクは上昇する。高速制御領域F1において、油圧アクチュエータ10の負荷が増大した場合には、エンジン出力トルクは最大馬力点K1まで上昇する。

また、高速制御領域F1と高速制御領域F2との間で、油圧アクチュエータ10の負荷が増大して、エンジン出力トルクTが最大トルク線Rまで上昇した場合や、高速制御領域F1から最大馬力点K1まで上昇した場合には、その後は、最大トルク線R上でエンジン回転数とエンジン出力トルクとがマッチングする。
このように推移することができるので、高速制御領域F1までのシフトが行われた場合には、作業機は従来どおりに最大馬力を吸収することができる。

エンジンの出力トルクが高速制御領域に沿って下降している制御が行われているときにも、上述したエンジンの出力トルクが高速制御領域を上昇しているときにおける制御と同様の制御を行うことができる。これらの制御に関しては、上述した国際公開第２００９／１０４６３６号パンフレットに詳述している。

次に、図９で示した制御フローについて説明を行う。
図９のステップＳ１において、コントローラ7は燃料ダイヤル4の指令値37を読み取る。コントローラ7が燃料ダイヤル4の指令値37を読み取ると、ステップＳ２に移る。

ステップＳ２では、コントローラ7は読み取った燃料ダイヤル4の指令値37に応じて、第１目標エンジン回転数N1を設定し、設定した第１目標エンジン回転数N1に基づいて高速制御領域F1を設定する。

尚、読み取った燃料ダイヤル4の指令値37に応じて、エンジン2の第１目標エンジン回転数N1を最初に設定する旨の説明を行っているが、コントローラ7は最初に高速制御領域F1を設定して、設定した高速制御領域F1に対応して第１目標エンジン回転数N1を設定することもできる。あるいは、コントローラ7は読み取った燃料ダイヤル4の指令値37に応じて、第１目標エンジン回転数N1と高速制御領域F1とを同時に設定することもできる。

図５で示すように、第１目標エンジン回転数N1及び高速制御領域F1が設定されると、ステップＳ３に移る。
ステップＳ３では、図２で示す高速制御領域選択演算部32は、第１目標エンジン回転数N1に対応して予め低回転域側に設定してある第２目標エンジン回転数N2と、目標エンジン回転数N2に対応した高速制御領域F2を設定する。

即ち、図１０ＡのTable1に示している第１目標エンジン回転数N1と第２目標エンジン回転数N2との対応関係から、第２目標エンジン回転数N2及び高速制御領域F2を設定することができる。
尚、図１０ＡのTable1の拡大図は、図１１に示している。また、図１０ＡのTable1及び図１１で示している回転数の数値は、例示であって建設機械に応じて適宜設定することができるものである。

このようにして、図１０ＡのTable1を用いて、燃料ダイヤル4で設定できる各高速制御領域F1に対応して、同高速制御領域F1よりも低回転域側にある高速制御領域F2を、予めそれぞれの高速制御領域F1に対応した高速制御領域として設定しておくことができる。
高速制御領域F2がコントローラ7によって設定され、ステップＳ４に移る。

ステップＳ４では、設定した第１目標エンジン回転数N1及び第２目標エンジン回転数N2に応じて、ポンプ容量から目標エンジン回転数を設定するTable2（図１０Ｂ）、エンジン出力トルクから目標エンジン回転数を設定するTable3（図１０Ｃ）を用いて目標エンジン回転数の算出を行えるようにして、ステップＳ５に移る。

即ち、ステップＳ４では、図１０ＢのTable2及び図１０ＣのTable3における第１目標エンジン回転数N1（上限値）及び第２目標エンジン回転数N2（下限値）が、それぞれステップＳ３で設定した第１目標エンジン回転数N1及び第２目標エンジン回転数N2となるように補正する。従って、図１０ＢのTable2及び図１０ＣのTable3における目標エンジン回転数の上限値として第１目標エンジン回転数N1が設定されることになり、下限値として第２目標エンジン回転数N2が設定されることになる。

図１０ＢのTable2及び図１０ＣのTable3における第１目標エンジン回転数N1及び第２目標エンジン回転数N2を補正したときには、図１０ＢのTable2及び図１０ＣのTable3における第１目標エンジン回転数N1と第２目標エンジン回転数N2との間における曲線部の形状としては、例えば、第１目標エンジン回転数N1と第２目標エンジン回転数N2との回転数差に対応した相似形として設定しておくことができる。あるいは、第１目標エンジン回転数N1及び第２目標エンジン回転数N2の組合せに応じた曲線形状として、予め設定しておくこともできる。その他、適宜の方法で設定しておくこともできる。

ステップＳ５では、設定した第２目標エンジン回転数N2に応じた高速制御領域F2でエンジン2の駆動制御を開始して、ステップＳ６又はステップＳ９に移る。
検出したポンプ容量Dに対応した目標エンジン回転数Nでエンジン2の駆動制御が行われるときには、ステップＳ６からステップＳ８の制御が行われる。
検出したエンジン出力トルクTに対応した目標エンジン回転数Nでエンジン2の駆動制御が行われるときには、ステップＳ９からステップＳ１２の制御が行われる。

最初に、ステップＳ６からステップＳ８における、検出したポンプ容量に対応した目標エンジン回転数を求める制御ステップについて説明する。
ステップＳ６では、斜板角センサ39で検出した油圧ポンプ6のポンプ容量Dが読み取られる。ステップＳ６において、ポンプ容量Dが読み取られるとステップＳ７に移動する。尚、ポンプ容量Dの求め方としては、上述したようにポンプ吐出圧Pと吐出容量D（ポンプ容量D）とエンジン出力トルクTとの関係等から求めることもできる。

ステップＳ７における、検出したポンプ容量Dに対応した目標エンジン回転数Nを求める制御の概略は次の通りである。即ち、図１２で示すように、エンジンの駆動制御は、油圧ポンプ6のポンプ容量Dが第２の所定ポンプ容量D2になるまでは、第２目標エンジン回転数N2に基づいた制御が行われる。

検出した油圧ポンプ6のポンプ容量Dが、第２の所定ポンプ容量D2以上となったときには、図１２で示すような予め設定したポンプ容量Dと目標エンジン回転数Nとの対応関係に基づいて、検出したポンプ容量Dに対応した目標エンジン回転数Nが求められることになる。そしてこのときには、エンジン2の駆動制御としては、求めた目標エンジン回転数Nnとなるように制御されることになる。

そして、目標エンジン回転数Nnが、第１目標エンジン回転数N1まで高くなるか、又は、第２目標エンジン回転数N2まで低くなるまでの間は、検出したポンプ容量Dnに対応した目標エンジン回転数Nnを常に求めていくことになり、求めた目標エンジン回転数Nnでエンジン2の駆動を常に制御することになる。尚、この制御において、高速制御領域選択演算部32は、第２目標エンジン回転数を下限値として、ポンプ容量と対応した目標エンジン回転数を設定する第２設定手段としての機能を備えている。

例えば、現時点における検出したポンプ容量Dが、ポンプ容量Dnであるときには、目標エンジン回転数Nとしては目標エンジン回転数Nnとして求めることができる。そして、ポンプ容量Dnの状態からポンプ容量Dn+1の状態に変化したことが検出されれば、図１２からポンプ容量Dn+1に対応した目標エンジン回転数Nn+1が新たに求められる。そして、新たに求められた目標エンジン回転数Nn+1となるようにエンジン2に対する駆動制御が行われる。

検出されたポンプ容量Dが、第１の所定ポンプ容量D1となったときには、第１目標エンジン回転数N1に基づいて、エンジン2の駆動制御が行われることになる。そして、第１目標エンジン回転数N1に基づいて、エンジン2の駆動制御が行われているときには、油圧ポンプ6のポンプ容量Dが第１の所定ポンプ容量D1以下となるまでは、第１目標エンジン回転数N1に基づいて、エンジン2の駆動制御が行われ続けることになる。

また、検出されたポンプ容量Dが、第１の所定ポンプ容量D1と第２の所定ポンプ容量D2との間の状態のまま、図５で示すように最大トルク線Rにまで達した場合には、最大トルク線Rに沿ったエンジン制御が行われることになる。

図９に戻って、制御ステップＳ７についての説明を続ける。ステップＳ７において、図１０ＢのTable2で示す予め設定したポンプ容量Dと目標エンジン回転数Nとの対応関係に基づいて、検出したポンプ容量Dに対応した目標エンジン回転数Nが求められると、ステップＳ８に移る。

ステップＳ８では、油圧ポンプ6のポンプ容量の変化率、ポンプ吐出圧力の変化率、あるいはエンジン出力トルクTの変化率に応じて、目標エンジン回転数Nの値を修正する。即ち、これらの変化率、即ち、増加する度合いが高いときには、目標エンジン回転数Nを高め側に修正させることもできる。
尚、ステップＳ８として、目標エンジン回転数Nの値を修正する制御ステップを記載しているが、ステップＳ８の制御をスキップするように構成しておくこともできる。

次に、ステップＳ９からステップＳ１２における、検出したエンジン出力トルクに対応した目標エンジン回転数を求める制御ステップについて説明する。
ステップＳ９からステップＳ１２では、図２における斜板角指令値演算部30からの指令値信号とポンプ圧力センサ38からの検出信号によって、ポンプトルク演算部31からエンジン出力トルクT（ポンプトルクT）が出力される構成にしておくことができる。しかし、上述したようにエンジン出力トルクTを検出する構成としては、斜板角センサ39からの検出信号とポンプ圧力センサ38からの検出信号を用いた構成にしておくこともできる。

ステップＳ９において、例えば、斜板角センサ39からの検出信号とポンプ圧力センサ38からの検出信号を読み取ると、ステップＳ１０に移動する。
ステップＳ１０では、ステップＳ９において読み取ったポンプ容量及びポンプ圧力の検出信号に基づいて、エンジン出力トルクTを算出する。エンジン出力トルクTが算出されるとステップＳ１１に移動する。

ステップＳ１１における、検出したエンジン出力トルクTに対応した目標エンジン回転数Nを求める制御の概略は次の通りである。即ち、図１３で示すように、エンジンの駆動制御が、第２目標エンジン回転数N2に基づいて制御されているときには、検出されたエンジン出力トルクTが、第２の所定のエンジン出力トルクT2になるまでは、第２目標エンジン回転数N2に基づいた制御が行われる。

検出されたエンジン出力トルクTが、第２の所定のエンジン出力トルクT2以上となったときには、図１３で示すような予め設定したエンジン出力トルクTと目標エンジン回転数Nとの対応関係に基づいて、検出したエンジン出力トルクTに対応した目標エンジン回転数Nが求められることになる。そしてこのときには、エンジン2の駆動制御としては、求めた目標エンジン回転数Nとなるように制御されることになる。

そして、目標エンジン回転数Nが、第１目標エンジン回転数N1又は第２目標エンジン回転数N2となるまでの間は、検出したエンジン出力トルクTに対応した目標エンジン回転数Nが常に求められていくことになり、求めた目標エンジン回転数Nによってエンジン2の駆動制御が行われる。

例えば、現時点における検出したエンジン出力トルクTが、エンジン出力トルクTnであるときには、目標エンジン回転数Nとしては目標エンジン回転数Nnが求められる。そして、エンジン出力トルクTが、エンジン出力トルクTnの状態からエンジン出力トルクTn+1の状態に変化したことが検出されれば、エンジン出力トルクTn+1に対応した目標エンジン回転数Nn+1が新たに求められる。そして、新たに求められた目標エンジン回転数Nn+1となるようにエンジン2に対する駆動制御が行われる。

検出されたエンジン出力トルクTが、第１の所定のエンジン出力トルクT1となったときには、第１目標エンジン回転数N1に基づいてエンジン2の駆動制御が行われることになる。そして、第１目標エンジン回転数N1に基づいてエンジン2の駆動制御が行われているときには、検出したエンジン出力トルクTが、第１の所定のエンジン出力トルクT1以下となるまでは、第１目標エンジン回転数N1に基づいてエンジン2の駆動制御が行われ続けることになる。

このように、検出されたエンジン出力トルクTが、第１の所定のエンジン出力トルクT1となったときには、第１目標エンジン回転数N1に基づいてエンジン2の駆動制御を行うことにより、図８で示すように、エンジン出力トルク特性ライン上でエンジン2が出し得る最大馬力点K1を通過させることができる。

図９に戻って、制御ステップＳ１１についての説明を続ける。ステップＳ１１において、予め設定したエンジン出力トルクTと目標エンジン回転数Nとの対応関係を示したTable3（図１０Ｃ）に基づいて、検出したエンジン出力トルクTに対応した目標エンジン回転数Nが求められると、ステップＳ１２に移る。

ステップＳ１２では、油圧ポンプ6のポンプ容量の変化率、ポンプ吐出圧力の変化率、あるいはエンジン出力トルクＴの変化率に応じて、目標エンジン回転数Nの値を修正する。即ち、これらの変化率、即ち、増加する度合いが高いときには、目標エンジン回転数Nを高め側に修正させることもできる。
尚、ステップＳ１２として、目標エンジン回転数Nの値を修正する制御ステップを記載しているが、ステップＳ１２の制御をスキップするように構成しておくこともできる。

ステップＳ６〜ステップＳ８の制御及びステップＳ９〜ステップＳ１２の制御は、検出したポンプ容量Dに対応した目標エンジン回転数Nと、検出したエンジン出力トルクTに対応した目標エンジン回転数Nとのうちで、回転数の高い方の目標エンジン回転数を使う場合には、ステップＳ６〜ステップＳ８の制御とステップＳ９〜ステップＳ１２の制御とが両方行われる。この場合には、ステップＳ８及びステップＳ１２に引き続いてステップＳ１３の制御が行われる。

検出したポンプ容量Dに対応した目標エンジン回転数Nによって、エンジン2の駆動制御を行う場合や、検出したエンジン出力トルクTに対応した目標エンジン回転数Nによって、エンジン2の駆動制御を行う場合には、ステップＳ１３の制御をスキップしてステップＳ１４に移動する。即ち、ステップＳ６〜ステップＳ８の制御又はステップＳ９〜ステップＳ１２の制御のいずれか一方のみを行う場合には、ステップＳ１３の制御をスキップしてステップＳ１４に移動する。

ステップＳ１３では、検出したポンプ容量Dに対応した目標エンジン回転数Nと、検出したエンジン出力トルクTに対応した目標エンジン回転数Nとのうちで、回転数の高い方の目標エンジン回転数が選択される。高い方の目標エンジン回転数が選択されると、ステップＳ１４に移動する。
ステップＳ１４は、目標エンジン回転数Nを用いてエンジンの駆動制御を行わせるため、図２で示す高速制御領域選択演算部32から指令値が出力されるようにする。尚、この制御において、高速制御領域選択演算部32は、第２設定手段から求めた目標エンジン回転数となるように燃料噴射装置を制御する制御手段としての機能を備えている。ステップＳ１４での制御が行われるとステップＳ１での制御に戻って制御が繰り返し行われることになる。

次に、作業時における制御について、図１を用いて概説する。即ち、作業者が燃料ダイヤル4を操作して第１目標エンジン回転数N1を設定すると、図１１に示した第１目標エンジン回転数N1と第２目標エンジン回転数N2との対応関係に基づいて、第２目標エンジン回転数N2が設定される。そして、第２目標エンジン回転数N2に対応した高速制御領域F2に沿ったエンジンの駆動制御を行うことができるようになる。

この状態から、作業者が操作レバー11aを深く操作して、油圧ショベルの作業機速度を増速させようとした場合について、ポンプ容量Dを検出して行う制御についての説明を行
う。エンジン出力トルクTを検出して行う制御についての説明は省略するが、ポンプ容量Dを検出する制御と同様の制御が行われることになる。

図１における操作レバー11aが深く操作され、これによって制御弁9が例えば（I）位置に切り換えられたとすると、制御弁9の（I）位置における開口面積9aは増大し、吐出油路25におけるポンプ吐出圧とパイロット油路28における負荷圧との差圧は低下する。このとき、ロードセンシング制御装置として構成されているポンプ制御装置8は、油圧ポンプ6のポンプ容量Dを増大する方向に作動する。

尚、第２の所定ポンプ容量D2は、油圧ポンプ6における最大ポンプ容量より小さいポンプ容量として設定しておくことができる。以下では、第２の所定ポンプ容量D2として所定ポンプ容量を設定した場合を例に挙げて説明を行うことにする。油圧ポンプ6のポンプ容量が第２の所定ポンプ容量D2状態にまで増大すると、目標エンジン回転数Nを、第２目標エンジン回転数N2から図１２で示すような検出したポンプ容量Dに対応した目標エンジン回転数Nの制御が行われる。

油圧ポンプ6のポンプ容量が第２の所定ポンプ容量D2となった状態は、次に説明するような各種パラメータの値を用いて検出することができる。ポンプ容量の検出手段としては、以下で説明する種々のパラメータの値を検出することのできる検出手段として構成することができる。

油圧ポンプ6のポンプ容量Dを検出することのできるパラメータの値として、エンジン出力トルクTの値を用いた場合には、コントローラ7は、コントローラ7に記憶されているエンジン出力トルク特性ラインに基づいて、エンジン回転センサ20により検出されているエンジン回転数から、同エンジン回転数に対応した高速制御領域F2上の位置を特定することができる。

特定された位置に基づいて、そのときのエンジン出力トルクの値を求めることができる。このようにして、エンジン出力トルクの値をパラメータの値として用いることで、高速制御領域F2において油圧ポンプ6からの吐出量が、油圧ポンプ6から吐出し得る最大の吐出量となった状態を検出できる。

また、油圧ポンプ6のポンプ容量をパラメータの値として用いた場合には、油圧ポンプ6の吐出圧Pと吐出容量D（ポンプ容量D）とエンジン出力トルクTとの関係は、T＝P・D／200πとして表せることができる。この関係式を用いたD＝200π・T／Pの式から、そのときの油圧ポンプ6のポンプ容量を求めることができる。エンジン出力トルクTとしては、例えば、コントローラ内部に保持されているエンジン出力トルクの指令値を用いることもできる。
このようにして求めた油圧ポンプ6のポンプ容量で、高速制御領域F2において油圧ポンプ6のポンプ容量が、第２の所定ポンプ容量D2となった状態を検出できる。

高速制御領域F2において油圧ポンプ6のポンプ容量が、第２の所定ポンプ容量D2となった状態から、作業機速度を増速させるために作業者が操作レバー11aを更に深く操作したときには、図１２に示すような検出したポンプ容量Dに対応した目標エンジン回転数Nとなるように、エンジン2の駆動制御が行われることになる。そして、このとき、高速制御領域F2から高速制御領域F1の間で、順次最適な高速制御領域にシフトする制御が行われることになる。

高速制御領域F1までのシフトが行われた後で、油圧アクチュエータ10の負荷が増大していくと、エンジン出力トルクは上昇する。高速制御領域F1において、油圧アクチュエータ10の負荷が増大した場合には、油圧ポンプ6のポンプ容量Dは最大ポンプ容量まで増大するとともに、エンジン出力トルクは最大馬力点K1まで上昇する。また、高速制御領域F1と高速制御領域F2との間で、油圧アクチュエータ10の負荷が増大して、エンジン出力トルクTが最大トルク線Rまで上昇した場合や、高速制御領域F1から最大馬力点K1まで上昇した場合には、その後は、最大トルク線R上でエンジン回転数とエンジン出力トルクとがマッチングする。

このように推移することができるので、高速制御領域F1までのシフトが行われた場合には、作業機は従来どおりに最大馬力を吸収することができる。
即ち、高速制御領域F2から高速制御領域F1にシフトした場合には、図５の点線L51に沿って最大トルク線Rに向かって上昇する制御が行われることになる。また、点線L52の状態は、高速制御領域F2から高速制御領域F1にシフトしている途中の高速制御領域Fnから直接最大トルク線Rに向かって上昇する制御を示している。点線L53の矢印で示した状態が、従来から行われている高速制御領域F1の状態のままで制御が行われた場合の様子を示している。尚、高速制御領域Fnは、検出したポンプ容量Dの値によって、目標エンジン回転数Nが変動するため、高速制御領域Fnも変動することになる。

第２設定位置Bを決定する他の手段としては、次のような手段も存在する。即ち、油圧ポンプ6からの吐出圧と油圧アクチュエータ10の負荷圧との差圧が、ロードセンシング差圧を下回った場合には、油圧ポンプ6からの吐出流量が不足していることを示していると判断して、油圧ポンプ6の吐出圧と油圧アクチュエータ10の負荷圧との差圧が、ロードセンシング差圧と一致している状態から減少傾向になったときを、第２設定位置Bを決定する手段として用いることもできる。

このとき、高速制御領域F2上では、ポンプ吐出流量が不足している状態になっており、言い換えると、油圧ポンプ6が第２の所定ポンプ容量D2状態になったと判断することができる。従って、エンジンを高回転域で回転させることができるように、高速制御領域F2を高回転域側にシフトさせる制御を行わせる。

上述の実施例では、油圧回路としてロードセンシング制御装置を備えた油圧回路の例で説明を行った。しかし、油圧ポンプ6のポンプ容量を、エンジン回転数の実測値とエンジン出力トルク特性ラインから求める方法や、ポンプの斜板角センサで直接ポンプ容量を求める方法においては、油圧回路がオープンセンタタイプとして構成されていた場合であっても、同様に行うことができる。

このように本発明では、エンジンの燃費効率を高めて、作業者が燃料ダイヤル4での指令値に対応して設定した第１目標エンジン回転数N1に応じて、高速制御領域F1を設定し、設定した第１目標エンジン回転数N1、高速制御領域F1に応じて予め設定した低回転域側の第２目標エンジン回転数N2及び高速制御領域F2を設定し、第２目標エンジン回転数N2または高速制御領域F2に基づいて、エンジンの駆動制御を開始することができる。

しかも、第１目標エンジン回転数N1と第２目標エンジン回転数N2との関係は、図１１に示したような関係としておくことができる。尚、図１１では、第１目標エンジン回転数N1の減少に伴って第２目標エンジン回転数が直線状に減少する構成例を示しているが、第１目標エンジン回転数N1の減少に伴って第２目標エンジン回転数を曲線状に減少させることもできる。

また、図１１において、第１目標エンジン回転数が1500rpmから2000rpmの範囲において、二点鎖線に示すように下り始めてから暫くすると一定となる関係に第２目標エンジン回転数を設定することもできる。しかし、第１目標エンジン回転数を2000rpmから1500rpmの範囲内において、第１目標エンジン回転数N1を第２目標エンジン回転数N2に下げるときの下げ幅としては、連続的に減少する値として設定しておくことが好ましい。燃料ダイヤル4で指令値37（図２参照）の値を下げているのに、第２目標エンジン回転数を一定とした領域ではエンジン回転数が下がらなくなり、作業者に違和感を与えるからである。

本願発明では、大きなポンプ容量を必要としない領域では、低回転域側の第２目標エンジン回転数N2に基づいて、エンジンの回転を制御することができ、エンジンの燃費効率を高めることができる。また、検出したポンプ容量Dに応じて予め設定した目標エンジン回転数Nとなるように、エンジンの駆動制御を行わせることができ、作業機を操作する上で必要とする作業速度を充分に得ることができる。

また、エンジンの高出力状態からエンジン出力トルクTを減少させていくときにも、検出したポンプ容量Dに応じて、予め設定した目標エンジン回転数Nとなるように、エンジンの駆動制御を行わせることで、燃費の向上を図ることができる。

本発明は、建設機械のエンジン制御に対して、本発明の技術思想を適用することができる。

２・・・エンジン、３・・・燃料噴射装置、４・・・燃料ダイヤル（指令手段）、６・・・可変容量型油圧ポンプ、７・・・コントローラ、８・・・ポンプ制御装置、９・・・制御弁、１０・・・油圧アクチュエータ、１１・・・操作レバー装置、１２・・・サーボシリンダ、１７・・・ＬＳ弁、３０・・・斜板角指令値演算部、３１・・・ポンプトルク演算部、３２・・・高速制御領域選択演算部、３３・・・高速制御領域指令値、Ｆ１〜Ｆ３，Ｆ１０，Ｆ１２，Ｆ２０〜Ｆ２２，Ｆａ〜Ｆｃ・・・高速制御領域、Ｐｃ、Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ２０〜Ｐｃ２２・・・ポンプ吸収トルク制限ライン、Ａ・・・第１設定位置、Ｂ・・・第２設定位置、Ｎｈ・・・定格回転数、Ｋ１・・・最大馬力点、Ｋ３・・・最大トルク点、Ｒ・・・最大トルク線、Ｍ・・・等燃費曲線。

Claims (4)

1. エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される油圧アクチュエータと、
   前記油圧ポンプから吐出した圧油を制御して前記油圧アクチュエータに給排する制御弁と、
   前記油圧ポンプのポンプ容量を検出する検出手段と、
   前記エンジンに供給する燃料を制御する燃料噴射装置と、
   可変に指令できる指令値の中から一つの指令値を選択して指令する指令手段と、
   前記指令手段で指令された指令値に応じて第１目標エンジン回転数を設定し、前記第１目標エンジン回転数に基づいて、前記第１目標エンジン回転数以下の回転数である第２目標エンジン回転数を設定する第１設定手段と、
   前記第１目標エンジン回転数を上限値とし前記第２目標エンジン回転数を下限値として、ポンプ容量に対応した目標エンジン回転数を設定する第２設定手段と、
   前記第２設定手段から求めた目標エンジン回転数となるように前記燃料噴射装置を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記第１設定手段は、前記第１目標エンジン回転数を低くすると、前記第２目標エンジン回転数が一定又は低くなるように設定されるとともに前記第１目標エンジン回転数からの前記第２目標エンジン回転数の下げ幅が減少するよう設定されており、前記第１目標エンジン回転数が最大トルク点でのエンジン回転数以下となる場合には、前記下げ幅はゼロに設定されてなることを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 前記第１設定手段は、予め設定された第１目標エンジン回転数の範囲内では、前記第１目標エンジン回転数を低くすると、前記第２目標エンジン回転数は低くなるように設定されてなることを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
3. 前記第１設定手段は、前記第１目標エンジン回転数が、前記第１目標エンジン回転数をエンジンの定格回転数から低くさせていったときに前記油圧ポンプにおけるポンプ吸収トルク特性ラインが移動を開始するときのエンジン回転数以上に設定される場合には、前記第２目標エンジン回転数は、予め設定した一定の回転数に設定されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエンジンの制御装置。
4. エンジン出力トルクを検出する検出手段を更に備え、
   前記第２設定手段は、前記第１目標エンジン回転数を上限値とし前記第２目標エンジン回転数を下限値として、エンジン出力トルクに対応した目標エンジン回転数を設定し、当該エンジン出力トルクに対応した目標エンジン回転数と前記ポンプ容量に対応した目標エンジン回転数とのうち回転数の高い方を最終的な目標エンジン回転数とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。

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