JP5325146B2 - 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、エンジンの燃料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目標エンジン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。）の最大速度は、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い回転数である第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、ポンプ容量又は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。

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つつ、作業機の最大速度を維持することができる、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

上述の特許文献２に記載されたエンジン制御装置の発明は、作業機の最大速度を維持させつつ燃料消費量を低減させている。

本願発明は、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、燃料消費量を低減させるために作業機の最大速度を低下させた場合であっても、更なる燃料消費量の低減を可能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、エンジン回転数とエンジン出力トルクとの関係を規定する第１エンジン出力トルク特性ラインに基づいてエンジンを制御する第１作業モードと、前記第１エンジン出力トルク特性ラインよりもエンジン出力トルクを低く規定する第２エンジン出力トルク特性ラインに基づいてエンジンを制御する第２作業モードと、を選択して指令できる作業モード設定手段と、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と前記作業モード設定手段で選択された作業モードに基づいて、前記第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前記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２目標エンジン回転数は、前記第１作業モードが選択されたときよりも前記第２作業モードが選択されたときの方が低い回転数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、前記作業モード設定手段によって前記第１作業モードが選択されたときは、前記油圧ポンプの吸収トルクを制限する第１ポンプ吸収トルク制限ラインが設定され、前記第２作業モードが選択されたときは、前記第１ポンプ吸収トルク制限ラインよりも低い回転数側に第２ポンプ吸収トルク制限ラインが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作業モードが選択されたときの前記第２目標エンジン回転数と、前記第２作業モードが選択されたときの前記第２目標エンジン回転数と、の回転数差は、前記第１エンジン出力トルク特性ラインと前記第１ポンプ吸収トルク制限ラインとの交点であるマッチング点での第１目標マッチング回転数と、前記第２エンジン出力トルク特性ラインと前記第２ポンプ吸収トルク制限ラインとの交点であるマッチング点での第２目標マッチング回転数と、の回転数差以下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、前記第１エンジン出力トルク特性ライン上における最大出力トルク点でのエンジン回転数と前記第１目標マッチング回転数との回転数差は、前記第２エンジン出力トルク特性ライン上における最大出力トルク点でのエンジン回転数と前記第２目標マッチング回転数との回転数差と等しい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は、第１目標エンジン回転数と選択された作業モードに基づいて、第２目標エンジン回転数を設定している。そして、エンジン出力トルクを低く抑えた第２作業モードが選択されたときには、第１作業モードが選択されたときに比べて、第２目標エンジン回転数を低い回転数に設定することができる。

本願第１発明はこのように構成されているので、第２作業モードが選択されたときは、第１作業モードが選択されたときに比べて燃費効率を大きく向上させることができる。

本願第２発明のように構成しておくことによって、第２作業モードが選択されたときは、第２目標エンジン回転数をより低い回転数に設定することができる。これにより、第２作業モードが選択されたときは、燃費効率をさらに向上させることができる。

本願第３発明のように構成しておくことによって、第２目標エンジン回転数は、ポンプ吸収トルク制限ラインで規制される目標マッチング回転数よりも高い回転数に設定しておくことができる。これにより、アクチュエータに供給される圧油は、流量不足を生じない。そして、作業者は、第２作業モードを選択しても、作業機の操作性に違和感がない。

本願第４発明のように構成しておくことによって、第１作業モードが選択された場合であっても、また、第２作業モードが選択された場合であっても、エンストが発生し易くなる最大出力トルク点でのエンジン回転数と目標マッチング回転数との間に、所望の回転数差を持たせておくことができる。これにより、目標マッチング回転数は最大出力トルク点での目標エンジン回転数よりも十分に高い回転数に設定することができるので、エンストの発生を確実に防止することができる。

本発明の実施形態に係わる油圧回路図である。（実施例） エンジン出力トルク特性ラインである。（実施例） 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。（実施例） コントローラのブロック図である。（実施例） 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対応関係を示す拡大図である。（実施例） エンジン出力トルク特性ラインとポンプ吸収トルク制限ラインとの関係を示した図である。（実施例） 本発明に係わる制御フロー図である。（実施例） 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。（実施例） 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。（実施例） 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。（実施例）

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。また、作業モードは、作業モード設定手段44を操作することによって、エコノミーモード、パワーモード等を設定することができる。

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から吐出された圧油が、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。制御弁9は、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される。制御弁9が制御されることで、油圧アクチュエータ10に供給され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、エンジン回転数センサ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との組は、複数組構成されている。また、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することもできる。

また、操作レバー装置11は、例えば、操作レバー11aを作業者からみて前後及び左右の２つの操作方向に操作できるよう構成し、それぞれの操作方向によって、異なる制御弁を切り換えられるように構成しておくこともできる。

操作レバー装置11で操作される油圧アクチュエータとして、例えば、建設機械における油圧ショベルを例に挙げて説明すれば、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のロ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のロッド側に供給することができ、油圧アクチュエータ10のピストンを短縮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。

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。

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２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が設定されると、第１目標エンジン回転数Nbに応じた高速制御領域Fbが選択されることになる。

尚、エンジン回転数N´b は、目標エンジン回転数をNbに設定した場合における、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の回転数である。そして、目標エンジン回転数Nbが燃料ダイヤル4の操作に応じて設定されると、エンジン出力トルク特性ラインR上のエンジン回転数Nbにおける点Kbと無負荷時の点（エンジン回転数N´b）とを結んだ線が高速制御領域Fbとして設定されることになる。

尚、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として目標エンジン回転数N´bが設定され、第１目標エンジン回転数N´bに応じて高速制御領域Fbが設定されてもよい。

ここで、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い回転数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を選択することによって、例えば、図２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から低い回転数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３のエンジン出力トルク特性ラインにおいてエンジン出力トルク特性ライン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、エンジン出力トルク特性ラインR上の最大馬力点K1（以下、最大馬力点K1という。）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。エンジン出力トルク特性ラインR上のK3は、エンジン2のトルクが最大となる最大出力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２では、定格回転数をNhとして表示しているが、図３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。

しかし、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２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３には、エンジン出力トルクが増大していくときの様子が示されている。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、第２目標エンジン回転数N2は、後述するように選択した作業モードに応じて変更される。

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７に示すTable1〜Table3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４のブロック図を用いて説明する。図４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、斜板角センサ39により検出されるポンプ容量、及び作業モード判定部45からの判別結果が入力される。

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（ポンプ吐出圧）と、斜板角センサ39で検出した油圧ポンプ6の斜板角（ポンプ容量）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、ポンプトルク（エンジン出力トルク）を演算する。

尚、ポンプトルク演算部31、ポンプ圧力センサ38及び斜板角センサ39は、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。また、斜板角センサ39は、油圧ポンプのポンプ容量を検出する検出手段としての機能を備えることになる。

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。
作業モード設定手段44で選択された作業モードは、作業モード判定部45に入力され、作業者によってどの作業モードが選択されたのかを判別することができる。作業モードとしては、パワーモード（第１作業モード）と、エンジン出力トルクを低く規定するエコノミーモード（第２作業モード）とを設けておくことができる。また、必要に応じて、エコノミーモードとパワーモードとの中間における状態を、例えば、通常モードとして設けておくこともできる。

高速制御領域選択演算部32では、作業モード判定部45からの入力信号を基にして、図５（ａ）〜（ｃ）で示すような第１目標エンジン回転数と第２目標エンジン回転数との対応関係を示した対応表の中から、作業モード設定手段44で選択された作業モードの種類に対応した対応表を選択することになる。例えば、作業モード設定手段44でパワーモードが選択された場合には、図５（ａ）に示す対応表を選ぶことができ、エコノミーモードが選択された場合には、図５（ｃ）に示す対応表を選ぶことができる。そして、エコノミーモードとパワーモードとの中間に設けた通常モードが選択された場合には、図５（ｂ）に示す対応表を選ぶことができる。

そして、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をエンジン2に指令させる。尚、図５（ａ）〜（ｃ）で示した対応表は、例示であって建設機械等に応じた対応表を適宜設定することができる。

また、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構成されている。そして、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されている。

このように、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N1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N1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F1を設定することができる。

また、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との対応関係は、図５（ａ）〜（ｃ）の対応表の中から、選択した作業モードに対応した対応表を選択することができる。例えば、作業モードとしてパワーモードが選択されたときには、例えば、図５（ａ）の対応表を選択することができる。また、エコノミーモードが選択されたときには、例えば、図５（ｃ）の対応表を選択することができる。

作業モードとしてパワーモードが選択されたときには、図５（ａ）に示すように、第１目標エンジン回転数N1が2000rpmよりも大きな回転数から2000rpmまでの間における回転数に設定されているときには、第２目標エンジン回転数N2としては、一定の1800rpmに設定される。

そして、設定された第１目標エンジン回転数が2000rpm以下であって、最大馬力点K3（図３参照。）でのエンジン回転数1500rpmとの間に設定されたときには、設定された第１目標エンジン回転数N1が減少するのに対応して、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も、図５（ａ）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。

尚、図５（ａ）〜（ｃ）において示した第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の具体的な数値は、例示であって本願発明は、図５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、設定した各作業モードにおいて、燃料ダイヤル4の指令値によって設定した第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の指令値が低いほど、即ち、第１目標エンジン回転数N1を低く設定しても、第２目標エンジン回転数N2も同じように低く設定することができる。

このように、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との対応関係を設定することができるので、設定した各作業モードにおいて、燃料ダイヤル4の指令値に対応して第１目標エンジン回転数N1を設定すれば、燃費効率を大きく向上させることができる。

本願発明では、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との 対応関係を、図１、図４で示す作業モード設定手段44によって選択された作業モードに対応させて、図５（ａ）〜図５（ｃ）等で示す対応表を作成している。そして、図５（ａ）〜図５（ｃ）で示す対応表の中から選択した対応表に基づいて、燃料ダイヤル4の指令値で設定した第１目標エンジン回転数N1に対応した第２目標エンジン回転数N2を、図４で示す高速制御領域選択演算部32において設定することになる。

このため、高速制御領域選択演算部32は、燃料ダイヤル4で指令された指令値に応じて第１目標エンジン回転数N1を設定し、第１目標エンジン回転数N1と作業モード設定手段44で選択された作業モードに基づいて、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を設定する第１設定手段としての機能を備えている。

次に、図６を用いて、作業モード設定手段によってパワーモードが選択された場合と、作業モード設定手段によってエコノミーモードが選択された場合について、第２目標エンジン回転数の決定方法についてそれぞれ説明する。パワーモードが選択された場合は、エンジン2は、第１エンジン出力トルク特性ラインRP（点線で示す）に基づいて制御される。第１エンジン出力トルク特性ラインRPは、最大出力トルク点をK3P、最大馬力点をK1Pとして規定されている。

エコノミーモードが選択された場合は、エンジン2は、第１エンジン出力トルク特性ラインRPよりもエンジン出力トルクが低く制限された第２エンジン出力トルク特性ラインRE（実線で示す）に基づいて制御される。第２エンジン出力トルク特性ラインREは、最大出力トルク点をK3E、最大馬力点をK1Eとして規定されている。

また、油圧ポンプ6は、ポンプ吸収トルク制限ライン（PcP、PcE）に基づいて制御される。ポンプ吸収トルク制限ラインは、エンジン馬力の調整とエンストの防止のために設けられている。コントローラ7は、エンジン回転数センサ20によって計測されたエンジン回転数に応じて、エンジン出力トルクがポンプ吸収トルク制限ラインを超えないように油圧ポンプ6の斜板6aの角度を制御する。

従って、コントローラ7は、設定されたポンプ吸収トルク制限ラインを越えない範囲で油圧ポンプ6の斜板を制御する。そして、油圧ポンプ6の容量の上限が制限されることによって、エンジン回転数とエンジン出力トルクとを制御することができる。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、エンジン回転数が高いほどエンジン出力トルクが高くなる単調増加関数になるように設計されている。

以下、作業モード設定手段44によって、パワーモードが選択された場合について説明する。パワーモードが選択された場合は、燃料ダイヤル4の指令値に応じて設定される第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N2Pが設定される。エンジン2は、第２目標エンジン回転数N2Pに応じた高速制御領域F2Pに沿って制御され、ポンプ容量又はエンジン出力トルクが所定値より大きくなると第１目標エンジン回転数N1に応じた高速制御領域F1に沿って制御される。

第２目標エンジン回転数N2Pは、以下のように設定するのが好ましい。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は、低いほど燃料消費量の低減効果は大きい。しかし、第２目標エンジン回転数が所定回転数よりも低く設定された場合、油圧アクチュエータは、供給される流量が不足し作動不良を起こす恐れがある。

図６において説明すると、第２目標エンジン回転数がN2Pよりも低い回転数であるN2Eが設定された場合、エンジン2がL2E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を考える。このときエンジン2は、L2E点におけるエンジン出力トルク状態から急にK2E点に向けてエンジン出力トルクが増大する。しかし、エンジン出力トルクはX点で第１ポンプ吸収トルク特性ラインPcPに干渉する。その結果、油圧ポンプ6のポンプ吸収トルクが制限されるので、ポンプ容量が制限されることになる。従って、油圧アクチュエータ10は、供給される流量が減少し作動不良を起こす。

そこで、第２目標エンジン回転数は、第１エンジン出力トルク特性ラインRPと第１ポンプ吸収トルク制限ラインPcPとの交点Y2Pにおけるエンジン回転数N2P（N2P近傍を含む）以上であることが好ましい。更に、燃料消費量の低減を考慮すれば、第２目標エンジン回転数は、N2P（N2P近傍を含む）が好ましい。

次に、以下、作業モード設定手段44によって、エコノミーモードが選択された場合について説明する。エコノミーモードが選択された場合は、燃料ダイヤル4の指令値に応じて設定される第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は以下のように設定される。エコノミーモードが選択された場合は、第１エンジン出力トルク特性ラインRPよりもエンジン出力トルクを低く規定する第２エンジン出力トルク特性ラインREに基づいてエンジンが制御される。

従って、パワーモードが選択された場合と同じ第１ポンプ吸収トルク制限ラインPcPが設定される場合、第２目標エンジン回転数は、第２エンジン出力トルク特性ラインREと第１ポンプ吸収トルク制限ラインPcPとの交点Y2E´におけるエンジン回転数N2E´に設定することが好ましい。そして、エンジン2はエンジン回転数N2E´に応じた高速制御領域F2E´に沿って制御される。

ここで、エコノミーモードは、パワーモードよりも作業性を低下させる代わりに、燃料消費量を低減させるモードである。従って、ポンプ吸収トルク制限ラインとエンジン出力トルク制限ラインの交点であるマッチング回転数は、パワーモードよりも低い回転数であって、燃費効率の良いところに設定することができる。従って、エコノミーモードは、第１ポンプ吸収トルク制限ラインPcPより低い回転数側に第２ポンプ吸収トルク制限ラインPcEを設定することもできる。

このように、第２目標エンジン回転数は、第２エンジン出力トルク特性ラインREと第２ポンプ吸収トルク制限ラインPcEとの交点Y2Eにおけるエンジン回転数N2Eまで低減しても油圧アクチュエータ10への圧油流量は不足しない。即ち、第２目標エンジン回転数はN2E（N2E近傍を含む）以上であることが好ましい。更に、燃料消費量の低減考慮すれば、第２目標エンジン回転数は、N2E（N2E近傍を含む）が好ましい。そして、エンジン2は、N2Eに応じた高速制御領域F2Eに沿って制御される。

パワーモードが選択されたときの第２目標エンジン回転数N2Pと、エコノミーモードが選択されたときの第２目標エンジン回転数N2Eとの回転数差は、第１エンジン出力トルク特性ラインRPと第１ポンプ吸収トルク制限ラインPcPとの交点であるマッチング点Y2Pでの第１目標マッチング回転数と、第２エンジン出力トルク特性ラインREと第２ポンプ吸収トルク制限ラインPcEとの交点であるマッチング点Y2Eでの第２目標マッチング回転数と、の回転数差以下に設定されることが好ましい。

このように構成しておくことによって、第２目標エンジン回転数は、ポンプ吸収トルク制限ラインで規制される目標マッチング回転数よりも高い回転数に設定しておくことができる。これにより、アクチュエータに供給される圧油は、流量不足を生じない。そして、作業者は、エコノミーモードを選択しても、作業機の操作性に違和感がない。

また、第１エンジン出力トルク特性ライン上RPにおける最大出力トルク点K3Pでのエンジン回転数と第１目標マッチング回転数N2Pとの回転数差は、第２エンジン出力トルク特性ラインREにおける最大出力トルク点K3Eでのエンジン回転数と第２目標マッチング回転数N2Eとの回転数差と等しい（略等しいことを含む）ことが好ましい。

このように構成しておくことによって、パワーモードが選択された場合であっても、また、エコノミーモードが選択された場合であっても、エンストが発生し易くなる最大出力トルク点でのエンジン回転数と目標マッチング回転数との間に、所望の回転数差を持たせておくことができる。これにより、目標マッチング回転数は、最大出力トルク点での目標エンジン回転数よりも十分に高い回転数に設定することができるので、エンストの発生が確実に防止できる。

このように、作業モードとしてエコノミーモードを選択しても、アクチュエータの操作に悪影響を与えることなく、エンジン回転数を下げた状態からエンジンの駆動制御を開始することができるので、燃費低減効果を大きくすることができる。そして、燃費低減効果を大きくするために、第２目標エンジン回転数を低下させても、第２目標エンジン回転数を低下させたことに起因した流量不足が生じるのを防止しておくことができる。

次に、図３を用いて、エンジンの駆動制御について説明する。
以下においては、作業モードとしてパワーモードが選択された場合について、図３を用いた説明を行うが、作業モードとしてエコノミーモードが選択された場合でも、作業モードとしてパワーモードが選択された場合と同様にエンジンの駆動制御を行うことができる。

即ち、以下の説明において、作業モードとしてエコノミーモードが選択された場合には、図６に示すように、第２目標エンジン回転数としてN2Eが設定され、高速制御領域としてはF2Eが設定されることになる。また、図６に示しているパワーモードでの符号をエコノミーモードでの符号に読み替えることで、エコノミーモードが選択された場合についての説明を行うことができる。

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１ポンプ容量D1（図３では、第１設定位置Bとして、第１ポンプ容量D1となった状態を示している。）になるまでは、高速制御領域F2に沿った制御が行われる。即ち、エンジン出力トルクが第１設定位置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１ポンプ容量D1以上となったときには、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、ポンプ容量に対応する目標エンジン回転数Nに応じて、高速制御領域F2から高速制御領域F1に移行するように制御される。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２ポンプ容量D2（D2＞D1）（図３では、第２設定位置Aとして、第２ポンプ容量D2となった状態を示している。）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。即ち、エンジン出力トルクが第２設定位置Aに達すると、高速制御領域F1に沿った制御が行われる。

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、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との間を移行中に、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がエンジン出力トルク特性ライン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、エンジン出力トルク特性ライン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。

次に、図７で示した制御フローについて説明を行う。
尚、以下における制御フローの説明では、作業モードとしてエコノミーモードが選択された場合について説明を行っている。しかし、パワーモードが選択された場合には、図６において第２目標エンジン回転数N2Eを、第２目標エンジン回転数N2Pに読み替え、高速制御領域F2Eを高速制御領域F2Pに読み替え、また、図６に示しているエコノミーモードでの符号をパワーモードでの符号に読み替えることで、エコノミーモードが選択された場合と同様の制御を行うことができる。そのため、パワーモードが選択された場合については、その説明を省略している。

図７のステップＳ１において、コントローラ7が、作業モード設定手段44で選択された作業モードの情報を作業モード判定部45で読み取ると、ステップＳ２に移る。
ステップＳ２では、作業モード判定部45からの情報に基づいて、Table1又は図５に示した第１目標エンジン回転数と第２目標エンジン回転数との対応表候補の中から、作業モード設定手段44で選択された作業モードに該当する対応表を選択する。対応表の選択を行うと、ステップＳ３に移る。

ステップＳ３では、コントローラ7は選択した対応表に応じて、目標マッチング点を設定する。即ち、図６に示すように、第１エンジン出力トルク特性ラインRP上におけるマッチング点Y2Pにおけるエンジン回転数N2Pと最大出力トルク点K3Pにおけるエンジン回転数との回転数差が、第２エンジン出力トルク特性ラインRE上におけるマッチング点Y2Eにおけるエンジン回転数と最大出力トルク点K3Eにおけるエンジン回転数との回転数差と等しく（略等し状態を含む）なるように、目標マッチング点Y2Eを設定する。

目標マッチング点Y2Eは、第２エンジン出力トルク特性ラインREとポンプ吸収トルク制限ラインPcEとの交点として設定することができるので、目標マッチング点Y2Eを設定することは、ポンプ吸収トルク制限ラインPcEを設定することでもある。また、目標マッチング点Y2Eが設定されると、第２目標エンジン回転数の好ましい回転数が決定できることになる。

ステップＳ３において、目標マッチング点を設定すると、ステップＳ４に移る。
ステップＳ４では、コントローラ7は燃料ダイヤル4の指令値を読み取る。指令値を読み取ると、ステップ５に移る。

ステップＳ５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、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、読み取った燃料ダイヤル4の指令値に応じて、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３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Ｓ６に移る。
ステップＳ６では、コントローラ7は、Table1又は図５に示した対応表から選択した対応表に基づいて、第１目標エンジン回転数N1、高速制御領域F1に対応した第２目標エンジン回転数N2E、第２目標エンジン回転数N2Eに対応した高速制御領域F2Eを設定する。このとき、第２目標エンジン回転数N2Eは、ステップＳ３で設定した目標マッチング点での目標マッチング回転数、または、目標マッチング回転数に近い回転数となるように設定される。

尚、Table1及び図５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。
高速制御領域F2Eがコントローラ7によって設定されると、ステップＳ７に移る。

ステップＳ７では、ポンプ容量から目標エンジン回転数を設定するTable2、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において、第１目標エンジン回転数N1が上限値となり第２目標エンジン回転数N2Eが下限値となるように補正を行う。そして、ステップＳ８に移る。

ステップＳ８では、設定した第２目標エンジン回転数N2Eに応じた高速制御領域F2Eに沿ったエンジン2の駆動制御を開始して、ステップＳ９又はステップＳ１２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Ｓ９からステップＳ１１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Ｓ１２からステップＳ１５の制御が行われる。

最初に、ステップＳ９からステップＳ１１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Ｓ９では、斜板角センサ39で検出した斜板角に基づいて油圧ポンプ6のポンプ容量Dが読み取られる。ステップＳ９において、ポンプ容量Dが読み取られるとステップＳ１０に移動する。

ステップＳ１０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８で示すように、エンジンが第２目標エンジン回転数N2Eに基づいて制御されているときには、油圧ポンプ6のポンプ容量Dが所定の第１ポンプ容量D1になるまでは、第２目標エンジン回転数N2Eに基づいて制御される。

検出したポンプ容量Dが、第１ポンプ容量D1以上となったときには、図８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又は第２目標エンジン回転数N2Eとなるまでの間は、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N2E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８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、所定の第２ポンプ容量D2となったときには、第１目標エンジン回転数N1に基づき、高速制御領域F1に沿ってエンジン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２ポンプ容量D2以下となるまでは、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続けることになる。

図７に戻って、制御ステップＳ１０についての説明を続ける。ステップＳ１０において、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Ｓ１１に移る。

ステップＳ１１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Ｓ１１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Ｓ１１の制御を飛ばすように構成しておくこともできる。

次に、ステップＳ１２からステップＳ１５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Ｓ１２において、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Ｓ１３に移動する。
ステップＳ１３では、ステップＳ１２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Ｓ１４に移動する。

ステップＳ１４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９で示すように、エンジンが第２目標エンジン回転数N2E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が所定の第１エンジン出力トルクT1になるまで、エンジンは第２目標エンジン回転数N2Eに基づいて制御される。

検出されたエンジン出力トルクTが、第１エンジン出力トルクT1以上となったときには、図９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N2E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、所定の第２エンジン出力トルクT2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に沿って、エンジン2の駆動制御が行われることになる。そして、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ているときには、検出したエンジン出力トルクTが、第２エンジン出力トルクT2以下となるまでは、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続けることになる。

また、検出され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を求めてエンジン2の駆動制御を行うことにより、図１０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K1Eを通過させることができる。

また、検出され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を求めてエンジン2の駆動制御を行うことにより、図１０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を通過させることができる。

図７に戻って、制御ステップＳ１４についての説明を続ける。ステップＳ１４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Ｓ１５に移る。

ステップＳ１５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Ｓ１５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Ｓ１５の制御を飛ばすように構成しておくこともできる。

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Ｓ９〜ステップＳ１１の制御とステップＳ１２〜ステップＳ１５の制御とが両方が行われる。この場合には、ステップＳ１１及びステップＳ１５のステップが終了した後にステップＳ１６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Ｓ１６の制御をスキップしてステップＳ１７に移動する。

ステップＳ１６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Ｓ１７に移動する。

ステップＳ１７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４で示す高速制御領域選択演算部32から高速制御領域指令値が出力されるようにする。ステップＳ１７の制御が行われると、ステップＳ１の制御に戻り、ステップＳ１から始まる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、例えば、作業者が作業モードとしてパワーモードを選択し、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を例に挙げて、ポンプ容量Dを検出して行う制御について説明を行う。

尚、図３、図６（図６は、より構成を明確にするため。）を用いた以下の説明では、作業モードとしてパワーモードが選択された場合について説明を行っている。しかし、エコノミーモードが選択された場合には、図６における第２目標エンジン回転数N2Pを、第２目標エンジン回転数N2Eに読み替え、高速制御領域F2Pを高速制御領域F2Eに読み替え、また、図６に示しているパワーモードでの符号をエコノミーモードでの符号に読み替えることで、パワーモードが選択された場合と同様の制御を行うことができる。そのため、エコノミーモードが選択された場合については、その説明を省略している。

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。また、作業モードとしてエコノミーモードが選択された場合には、第２目標エンジン回転数が低く設定されるが、第２目標エンジン回転数から開始されるエンジンの駆動制御は、パワーモードが選択された場合と同様の駆動制御が行われることになる。

図１における作業モード設定手段44でパワーモードが選択され、操作レバー11aが深く操作されたときに、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。そしてこのときには、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。また、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。

第１目標エンジン回転数N1や高速制御領域F1は、燃料ダイヤル4の設定によって設定することができる。そして、例えば、エンジンの定格回転とした第１目標エンジン回転数N1と第２目標エンジン回転数N2（図６では、N2P）の対応関係は、作業モード設定手段44で選択された作業モードに応じて設定することができる。

高速制御領域F2（図６では、F2P）において油圧ポンプ6のポンプ容量が、第１ポンプ容量D1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、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（図６では、F2P）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、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（図６では、F2P）との間で、油圧アクチュエータ10の負荷が更に増大して、エンジン出力トルクTがエンジン出力トルク特性ライン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、エンジン出力トルク特性ライン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で駆動することができる。
即ち、高速制御領域F2（図６では、F2P）から高速制御領域F1にシフトした場合には、図３の点線L1に示すようにエンジン出力トルク特性ライン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L2に示した態は、高速制御領域F2（図６では、F2P）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から直接エンジン出力トルク特性ラインRに向かって上昇する制御を示している。点線L3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又は検出したエンジン出力トルクT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。

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。

このように本願発明では、エンジンの燃費効率を高めて、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及び作業モード設定手段44で選択された作業モードに応じて、予め設定した低い回転数側の第２目標エンジン回転数N2（図６では、N2E）及び高速制御領域F2（図６では、F2E）を設定し、第２目標エンジン回転数N2（図６では、N2E）または高速制御領域F2（図６では、F2E）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、作業モード設定手段44で選択された作業モードに応じて予め設定した、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（図６では、N2E）との対応表を用いて、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（図６では、N2E）に下げるときの下げ幅を設定することができる。

このように本願発明では、高いエンジン出力トルクを必要としない領域では、低い回転数側の第２目標エンジン回転数N2（図６では、N2E）に基づいて、エンジンの回転を制御することができ、しかも、作業モード設定手段44でエコノミーモードが選択された場合には、パワーモードを選択した場合に比べて第２目標エンジン回転数を低く設定することができる。これによって、エコノミーモードが選択された場合には、エンジンの燃費効率を大いに高めておくことができる。

また、大きなポンプ容量または高いエンジン出力トルクを必要とする領域では、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、ディーゼルエンジンに対する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、１１・・・操作レバー装置、１１ａ・・・操作レバー、１２・・・サーボシリンダ、１７・・・ＬＳ弁、３２・・・高速制御領域選択演算部、４４・・・作業モード設定手段、４５・・・作業モード判定部、F1，F2，F2P，F2E，F2E´、Fa〜Fc・・・高速制御領域、A・・・第２設定位置、B・・・第１設定位置、Nh・・・定格回転数、K1・・・最大馬力点、K3,K3P,K3E・・・最大出力トルク点、RP・・・第１エンジン出力トルク特性ライン、RE・・・第２エンジン出力トルク特性ライン、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、
   エンジン回転数とエンジン出力トルクとの関係を規定する第１エンジン出力トルク特性ラインに基づいてエンジンを制御する第１作業モードと、前記第１エンジン出力トルク特性ラインよりもエンジン出力トルクを低く規定する第２エンジン出力トルク特性ラインに基づいてエンジンを制御する第２作業モードと、を選択して指令できる作業モード設定手段と、
   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と前記作業モード設定手段で選択された作業モードに基づいて、前記第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前記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２目標エンジン回転数は、前記第１作業モードが選択されたときよりも前記第２作業モードが選択されたときの方が低い回転数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. 前記作業モード設定手段によって前記第１作業モードが選択されたときは、前記油圧ポンプの吸収トルクを制限する第１ポンプ吸収トルク制限ラインが設定され、前記第２作業モードが選択されたときは、前記第１ポンプ吸収トルク制限ラインよりも低い回転数側に第２ポンプ吸収トルク制限ラインが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作業モードが選択されたときの前記第２目標エンジン回転数と、前記第２作業モードが選択されたときの前記第２目標エンジン回転数と、の回転数差は、前記第１エンジン出力トルク特性ラインと前記第１ポンプ吸収トルク制限ラインとの交点であるマッチング点での第１目標マッチング回転数と、前記第２エンジン出力トルク特性ラインと前記第２ポンプ吸収トルク制限ラインとの交点であるマッチング点での第２目標マッチング回転数と、の回転数差以下に設定されてなることを特徴とする請求項２記載のエンジンの制御装置。
4. 前記第１エンジン出力トルク特性ライン上における最大出力トルク点でのエンジン回転数と前記第１目標マッチング回転数との回転数差は、前記第２エンジン出力トルク特性ライン上における最大出力トルク点でのエンジン回転数と前記第２目標マッチング回転数との回転数差と等しいことを特徴とする請求項３記載のエンジンの制御装置。

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