JP6042294B2

JP6042294B2 - 建設機械

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Publication number: JP6042294B2
Application number: JP2013182371A
Authority: JP
Inventors: 充弘中垣; 崇之白水; 田中　剛; 剛田中
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2033-09-03
Also published as: EP3043050A4; KR20160045898A; US9909281B2; KR101819652B1; CN105518277B; US20160215478A1; EP3043050A1; CN105518277A; EP3043050B1; JP2015048805A; WO2015033852A1

Description

本発明は、建設機械に関する。

従来、大気圧の低い高地での建設機械の使用は、吸気量の減少に伴ってエンジン出力が低下するため、油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの出力トルクを上回りエンストが発生する頻度が増大していた。そこで、油圧ポンプの吐出量（斜板角度）を制御して吸収トルクを低減させる建設機械が知られている。建設機械は、エンジンの実回転数と目標回転数とが一致するように油圧ポンプの斜板角度を制御することでエンストを防止するものである。例えば特許文献１の如くである。

特許文献１に記載の建設機械のエンジンは、油圧ポンプの斜板角度が制御された際に、急激なエンジンの回転数の変動によるエンジンの回転数ハンチングを防止するためドループ制御が行われている。従って、建設機械は、ドループ制御により必要な軸トルクが出力されるように所定の変化量に基づいてエンジンの回転数が制御される。このため、建設機械は、走行時において負荷変動が生じると、必要な軸トルクが出力されるようにエンジンの回転数が制御される。つまり、建設機械は、路面の状況によって走行速度が変動してしまう問題があった。

特開２０１１−１９６１１６号公報

本発明の目的は、作業内容に応じてエンジンの制御態様を選択しつつ、油圧ポンプの吐出量の制御によるエンジンの回転数のハンチングを防止することができる建設機械の提供を目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本発明においては、エンジンの実回転数とアクセル開度から算出される目標回転数との偏差に基づいて、エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプの斜板角度が制御される建設機械であって、エンジンの目標回転数が検出された大気圧におけるエンジンの最大トルクを出力可能な最大トルク回転数以上の場合、アイソクロナス制御によってエンジンが制御され、エンジンの目標回転数が検出された大気圧におけるエンジンの最大トルクを出力可能な最大トルク回転数未満の場合、ドループ制御によってエンジンが制御されるものである。

本発明においては、アイソクロナス制御によってエンジンが制御される場合に前記油圧ポンプの斜板角度の制御を開始する制御目標回転数と、ドループ制御によってエンジンが制御される場合に前記油圧ポンプの斜板角度の制御を開始する制御目標回転数と、が異なる値に設定されているものである。

本発明においては、前記エンジンの実回転数がエンジンのローアイドル回転数に到達した場合、アイソクロナス制御によってエンジンが制御されるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明においては、最大トルクが出力される場合のエンジンの回転数よりも低い回転数領域では、油圧ポンプの吸収トルクが増加した場合にドループ特性に基づいてエンジンの実回転数を緩やかに低下させる。また、油圧ポンプの斜板角度の制御によって油圧ポンプの吸収トルクが減少した場合にドループ特性に基づいてエンジンの実回転数を緩やかに上昇させる。これにより、エンジンの制御と油圧ポンプの斜板角度の制御との干渉によるエンジンの回転数のハンチングの発生を防止することができる。

本発明においては、エンジンの制御態様に応じて油圧ポンプの吐出量が制御される。これにより、エンジンの制御と油圧ポンプの斜板角度の制御との干渉によるエンジンの回転数のハンチングの発生を防止することができる。

本発明においては、油圧ポンプの吸収トルクが増加した場合にエンジンの実回転数の低下が抑制される。これにより、エンストを防止しつつ、エンジンの制御と油圧ポンプの斜板角度の制御との干渉によるエンジンの回転数のハンチングの発生を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る建設機械の全体的な構成を示す右側面図。本発明の一実施形態に係る建設機械の油圧回路を示す構成図。本発明の一実施形態に係る建設機械の油圧回路における流量調節装置を示す構成図。本発明の一実施形態に係る建設機械のエンジンの制御態様を表すフローチャートを示す図。本発明の一実施形態に係る建設機械の油圧ポンプの制御態様を表すフローチャートを示す図。本発明の他の実施形態に係る建設機械のエンジンのドループ制御の態様を表すグラフを示す図。本発明の他の実施形態に係る建設機械のエンジンのアイソクロナス制御の態様を表すグラフを示す図。本発明の一実施形態に係る建設機械の油圧ポンプの制御態様の別実施形態を表すフローチャートを示す図。

まず、図１から図３を用いて、本発明の建設機械の一実施形態であるバックホー１について説明する。以下の説明では矢印Ｆ方向をバックホー１の前方向、矢印Ｕ方向をバックホー１の上方向として前後左右上下方向を規定して説明する。なお、本実施形態においては、バックホー１を建設機械の一実施形態として説明するが、建設機械はこれに限るものではない。

図１に示すように、バックホー１は、主として走行装置２、旋回装置４、および作業装置７を具備する。

走行装置２は、主として左右一対のクローラ３・３、左走行用油圧モータ３Ｌ、および右走行用油圧モータ３Ｒを具備する。走行装置２は、左走行用油圧モータ３Ｌにより機体左側のクローラ３を、右走行用油圧モータ３Ｒにより機体右側のクローラ３を、それぞれ駆動することで、バックホー１を前後進および旋回させることができる。

旋回装置４は、主として旋回台５、旋回モータ６、操縦部１４、およびエンジン１９等を具備する。旋回台５は、旋回装置４の主たる構造体となるものである。旋回台５は、走行装置２の上方に配置され、走行装置２に旋回可能に支持される。旋回装置４は、旋回モータ６を駆動することで、旋回台５を走行装置２に対して旋回させることができる。旋回台５には、作業装置７、操縦部１４、動力源となるエンジン１９、ＥＣＵ２２および油圧回路２３（図２参照）が設けられる。また、旋回台５には、大気圧Ｐを検出する大気圧センサ２１（図２参照）が設けられる。

作業装置７は、主としてブーム８、アーム９、アタッチメントの一種であるバケット１０、ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２、アタッチメント用シリンダ１３を具備する。

ブーム８は、その一端部が旋回台５の略中央前端部に回転自在に支持される。ブーム８は、伸縮自在に駆動するブームシリンダ１１によって一端部を回転中心として回転される。

アーム９は、その一端部がブーム８の他端部に回転自在に支持される。アーム９は、伸縮自在に駆動するアームシリンダ１２によって一端部を回転中心として回転される。

アタッチメントの一種であるバケット１０は、その一端部がアーム９の他端部に回転自在に支持される。バケット１０は、伸縮自在に駆動するアタッチメント用シリンダ１３によって一端部を回転中心として回転される。

このように、作業装置７は、バケット１０を用いて土砂等の掘削等を行う多関節構造を構成している。作業装置７には、ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２およびアタッチメント用シリンダ１３に作動油を供給するために図示しない油圧配管が設けられる。なお、本実施形態に係るバックホー１は、バケット１０を有して掘削作業を行う作業装置７としているが、これに限定するものではなく、例えばバケット１０の代わりに油圧ブレーカーを有して破砕作業を行う作業装置７であっても良い。

操縦部１４は、種々の操作具を備え、バックホー１を操作可能に構成される。操縦部１４は、旋回台５の左側前方に設けられる。操縦部１４は、キャビン１５内の略中央に操縦席１６が配置され、その左右両側に操作レバー装置１７（図２参照）が配置される。操作レバー装置１７は、作業装置７と旋回台５とを操作可能に構成される。

操縦部１４には、エンジン１９のスロットル開度Ｓｎを変更するアクセル１８（図２参照）が備えられる。操縦者は、アクセル１８を操作することによってエンジン１９の出力（エンジン１９の回転数）を変更することができる。

エンジン１９は、走行装置２、旋回装置４、および作業装置７に動力を供給するものである。具体的には、エンジン１９は、図２に示すように、走行装置２、旋回装置４、および作業装置７が具備する油圧機器に作動油を供給する後述の油圧ポンプ２９とパイロット油圧ポンプ３０とを駆動する。エンジン１９は、ＥＣＵ２２によって制御される。

エンジン１９には、エンジン１９の実回転数Ｎを検出する回転数検出センサ２０が設けられる。回転数検出センサ２０は、ロータリーエンコーダから構成され、エンジン１９の出力軸に設けられる。なお、回転数検出センサ２０は、本実施形態においては、ロータリーエンコーダから構成しているが、これは特に限定するものではなく、実回転数Ｎを検出することができるものであればよい。

次に、図２を用いて、バックホー１が具備するＥＣＵ２２について説明する。

ＥＣＵ２２は、エンジン１９等を制御するものである。ＥＣＵ２２は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。また、ＥＣＵ２２は、後述の制御装置３６と一体的に構成されてもよい。ＥＣＵ２２は、エンジン１９等を制御するために種々のプログラムが格納される。

ＥＣＵ２２は、エンジン１９の制御特性に関するプログラムとして、負荷の増減に伴ってエンジン１９の回転数を変動させるドループ特性と、負荷の増減に関わらずエンジン１９の回転数を一定とするアイソクロナス特性とに関するプログラムを格納する。また、排ガス規制値を満たすために、大気圧Ｐに基づいてエンジン１９の出力トルク特性Ｔｐを算出するための出力トルク特性マップＭ１を格納する。本実施形態において、出力トルク特性Ｔｐとは、大気圧Ｐの下、エンジン１９が排ガス規制値を満たした状態でのそれぞれのエンジン回転数（以下、単に「回転数」と記す）における出力可能範囲、すなわち各回転数における最大出力トルクを示すものである。

さらに、ＥＣＵ２２は、算出した出力トルク特性Ｔｐにおいて、目標回転数Ｎｔ（アクセル開度Ｓｎに対するエンジン１９が維持すべき回転数）を指標として、エンジン１９をドループ特性に基づいて制御するか（以下、単に「ドループ制御」と記す）、アイソクロナス特性に基づいて制御するか（以下、単に「アイソクロナス制御」と記す）を選択する制御特性マップＭ２を格納する。

ＥＣＵ２２は、エンジン１９に設けられる図示しない各種センサや燃料噴射装置に接続され、燃料噴射装置が噴射する燃料の噴射量等を制御することが可能である。

ＥＣＵ２２は、回転数検出センサ２０に接続され、回転数検出センサ２０が検出するエンジン１９の実回転数Ｎを取得することが可能である。

ＥＣＵ２２は、大気圧センサ２１に接続され、大気圧センサ２１が検出する大気圧Ｐを取得することが可能である。

ＥＣＵ２２は、取得した大気圧Ｐに基づいて、出力トルク特性マップＭ１からエンジン１９の出力トルク特性Ｔｐを算出することが可能である。

ＥＣＵ２２は、後述の制御装置３６に接続され、アクセル１８のアクセル開度Ｓｎに基づいて制御装置３６が算出する目標回転数Ｎｔを取得することが可能である。

ＥＣＵ２２は、取得した目標回転数Ｎｔおよび算出した出力トルク特性Ｔｐに基づいて、制御特性マップＭ２からアイソクロナス制御とドループ制御のうちエンジン１９に適用する制御特性を選択することが可能である。

具体的には、ＥＣＵ２２は、大気圧Ｐから設定されたエンジン１９の出力トルク特性Ｔｐにおいて、目標回転数Ｎｔが最大トルクを出力する最大トルク回転数Ｎｐ以上の場合にはアイソクロナス制御を選択する。一方、ＥＣＵ２２は、出力トルク特性Ｔｐにおいて、目標回転数Ｎｔが最大トルク回転数Ｎｐ未満の場合にはドループ制御を選択する。

次に、図２と図３とを用いて、バックホー１が具備する油圧回路２３について説明する。

図２に示すように、油圧回路２３は、旋回モータ用方向切換弁２４、ブームシリンダ用方向切換弁２５、アームシリンダ用方向切換弁２６、アタッチメント用方向切換弁２７、走行モータ用方向切換弁２８、油圧ポンプ２９、パイロット油圧ポンプ３０、制御装置３６、流量調節装置３２（図３参照）を具備する。

旋回モータ用方向切換弁２４、ブームシリンダ用方向切換弁２５、アームシリンダ用方向切換弁２６およびアタッチメント用方向切換弁２７は、パイロット油圧によってスプールが摺動されることにより旋回モータ６、ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２、およびアタッチメント用シリンダ１３に供給される作動油の流れを切り換えるパイロット式の方向切換弁である。

旋回モータ用方向切換弁２４は、旋回モータ６に供給される作動油の方向を切り換える。旋回モータ用方向切換弁２４が一のポジションのとき、旋回モータ６は作動油によって一方向に回転駆動される。旋回モータ用方向切換弁２４が他のポジションのとき、旋回モータ６は作動油によって他方向に回転駆動される。

ブームシリンダ用方向切換弁２５は、ブームシリンダ１１に供給される作動油の方向を切り換える。ブームシリンダ１１は、ブームシリンダ用方向切換弁２５の作用により伸縮し、ブーム１０が上方または下方に回動される。

アームシリンダ用方向切換弁２６は、アームシリンダ１２に供給される作動油の方向を切り換える。アームシリンダ１２は、アームシリンダ用方向切換弁２６の作用により伸縮し、アーム９がクラウド側またはダンプ側に回動される。

アタッチメント用方向切換弁２７は、アタッチメント用シリンダ１３に供給される作動油の方向を切り換える。アタッチメント用シリンダ１３は、アタッチメント用方向切換弁２７の作用により伸縮し、バケット１０がクラウド側またはダンプ側に回動される。

走行モータ用方向切換弁２８は、左走行用油圧モータ３Ｌ、および右走行用油圧モータ３Ｒ（以下、単に「走行モータ３Ｌ・３Ｒ」と記載する）に供給される作動油の方向を切り換える。走行モータ用方向切換弁２８が一のポジションのとき、走行モータ３Ｌ・３Ｒは作動油によって一方向に回転駆動される。走行モータ用方向切換弁２８が他のポジションのとき、走行モータ３Ｌ・３Ｒは作動油によって他方向に回転駆動される。

旋回モータ用方向切換弁２４、ブームシリンダ用方向切換弁２５、アームシリンダ用方向切換弁２６、アタッチメント用方向切換弁２７および走行モータ用方向切換弁２８は、操作レバー装置１７の操作に基づいてパイロット油圧によって各方向切換弁に供給される作動油の方向を切り換え可能に構成される。

油圧ポンプ２９は、エンジン１９によって駆動され、作動油を吐出するものである。油圧ポンプ２９は、可動斜板２９ａの斜板角度を変更することによって吐出量を変更可能な可変容量型のポンプである。油圧ポンプ２９から吐出された作動油は、各方向切換弁へと供給される。

パイロット油圧ポンプ３０は、エンジン１９によって駆動され、作動油を吐出することにより、油路３０ａ及び油路３０ｂ内にパイロット油圧を発生させる（図３参照）。油路３０ａは、電磁比例減圧弁３５を介して圧力サーボ弁３４の第二パイロットポート３４ｃに接続される。油路３０ａ及び油路３０ｂ内のパイロット油圧は、リリーフ弁３１により所定の圧力に保持される。

図３に示すように、流量調節装置３２は、油圧ポンプ２９の吐出量を調節するものである。流量調節装置３２は、主として、流量制御アクチュエータ３３、圧力サーボ弁３４、電磁比例減圧弁３５を具備する。

流量制御アクチュエータ３３は、油圧ポンプ２９の可動斜板２９ａに連結され、可動斜板２９ａの斜板角度を変更することで、油圧ポンプ２９の吐出量を制御するものである。流量制御アクチュエータ３３のボトム室は、油路３３ａを介して圧力サーボ弁３４と接続される。

圧力サーボ弁３４は、流量制御アクチュエータ３３に供給される作動油の流量を変更するものである。圧力サーボ弁３４は、油路２９ｃを介して油路２９ｂと接続される。圧力サーボ弁３４の第一パイロットポート３４ａは、油路３４ｂを介して油路２９ｂと接続される。圧力サーボ弁３４の第二パイロットポート３４ｃは、油路３０ａ、電磁比例減圧弁３５を介してパイロット油圧ポンプ３０と接続される。圧力サーボ弁３４は、スプールの摺動によりポジション３４Ｘ、又はポジション３４Ｙに切り換わることが可能である。

圧力サーボ弁３４がポジション３４Ｘにある場合、油圧ポンプ２９の吐出圧力は、流量制御アクチュエータ３３のボトム室に付与されず、ボトム室内の作動油は油路３３ａ、圧力サーボ弁３４、及び油路３４ｄを介して作動油タンクに戻される。この結果、流量制御アクチュエータ３３は、油圧ポンプ２９の吐出量を増加させるように油圧ポンプ２９の可動斜板２９ａの角度を変更する。

圧力サーボ弁３４がポジション３４Ｙにある場合、油圧ポンプ２９の吐出圧力は、流量制御アクチュエータ３３のボトム室に付与される。この結果、流量制御アクチュエータ３３は、油圧ポンプ２９の吐出量を減少させるように油圧ポンプ２９の可動斜板２９ａの角度を変更する。

電磁比例減圧弁３５は、圧力サーボ弁３４に付与されるパイロット油圧を減圧するものである。電磁比例減圧弁３５は油路３０ａの中途部に配置される。電磁比例減圧弁３５は、圧力サーボ弁３４の第二パイロットポート３４ｃに付与されるパイロット油圧を減圧させて圧力サーボ弁３４のポジションをポジション３４Ｘに切り換え可能に構成される。

制御装置３６は、流量調節装置３２によって油圧ポンプ２９の吐出量を制御するものである。制御装置３６は、アクセル開度Ｓｎに基づいて目標回転数Ｎｔを算出するための目標回転数マップＭ３、算出した目標回転数Ｎｔに基づいて電磁比例減圧弁３５の制御を行う基準となる制御目標回転数Ｎｃを算出するための制御目標回転数マップＭ４、実回転数Ｎと制御目標回転数Ｎｃとの偏差ΔＮに基づいて電磁比例減圧弁３５の制御を行うための種々のプログラムが格納される。目標回転数Ｎｔは、アクセル開度Ｓｎに対するエンジン１９が維持すべき回転数である。制御目標回転数Ｎｃは、油圧ポンプ２９の吐出量を変更する制御を開始する基準となる回転数である。

制御装置３６は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。

制御装置３６は、操作レバー装置１７に接続され、操作レバー装置１７からの操作信号を取得することが可能である。

制御装置３６は、アクセル１８に接続され、アクセル１８からの操作信号であるエンジン１９のアクセル開度Ｓｎを取得することが可能である。

制御装置３６は、電磁比例減圧弁３５に接続され、電磁比例減圧弁３５に制御信号を伝達することが可能である。

制御装置３６は、ＥＣＵ２２に接続され、ＥＣＵ２２が後述の回転数検出センサ２０から取得したエンジン１９の実回転数Ｎおよび算出した出力トルク特性Ｔｐを取得することが可能である。

制御装置３６は、取得したアクセル開度Ｓｎに基づいて、目標回転数マップＭ３からエンジン１９の目標回転数Ｎｔを算出することが可能である。

制御装置３６は、算出した目標回転数Ｎｔに基づいて、制御目標回転数マップＭ４から制御目標回転数Ｎｃを算出することが可能である。

具体的には、制御装置３６は、エンジン１９の目標回転数Ｎｔに基づいて異なる制御目標回転数Ｎｃを算出する。また、制御装置３６は、目標回転数Ｎｔが最大トルク回転数Ｎｐ未満の場合の制御目標回転数Ｎｃよりも目標回転数Ｎｔが最大トルク回転数Ｎｐ以上の場合の制御目標回転数Ｎｃのほうが大きく（目標回転数Ｎｔと制御目標回転数Ｎｃとの偏差が小さく）なるように算出する。すなわち、制御装置３６は、エンジン１９の制御がドループ制御である場合の制御目標回転数Ｎｃよりもアイソクロナス制御である場合の制御目標回転数Ｎｃのほうが大きくなるように算出する。

以下では、上述の如く構成されるバックホー１のエンジン１９および油圧ポンプ２９の制御態様について説明する。

制御装置３６は、制御装置３６から取得したアクセル開度Ｓｎに基づいて目標回転数マップＭ３から目標回転数Ｎｔを算出する。

ＥＣＵ２２は、出力トルク特性マップＭ１からエンジン１９の出力トルク特性Ｔｐを算出する。そして、ＥＣＵ２２は、算出した出力トルク特性Ｔｐにおいて、目標回転数Ｎｔに基づいて制御特性マップＭ２からエンジン１９の制御特性をドループ制御とアイソクロナス制御とのうちいずれか一方を選択する。

制御装置３６は、算出した目標回転数Ｎｔに基づいて、制御目標回転数マップＭ４から制御目標回転数Ｎｃを算出する。そして、制御装置３６は、ＥＣＵ２２から取得したエンジン１９の実回転数Ｎと算出した制御目標回転数Ｎｃとから偏差ΔＮ（＝Ｎｃ−Ｎ）を算出し、０以上か否か判断する。

偏差ΔＮが０よりも大きい場合、制御装置３６は、電磁比例減圧弁３５によって圧力サーボ弁３４をポジション３４Ｙにするように制御する。この結果、流量制御アクチュエータ３３によって油圧ポンプ２９の吐出量（吸収トルク）が減少するように油圧ポンプ２９の可動斜板２９ａの角度が変更される。偏差ΔＮが０未満の場合、制御装置３６は、電磁比例減圧弁３５によって圧力サーボ弁３４をポジション３４Ｘにするように制御する。この結果、流量制御アクチュエータ３３によって油圧ポンプ２９の吐出量（吸収トルク）が増加するように油圧ポンプ２９の可動斜板２９ａの角度が変更される。

以下では、図４から図７を用いて、ＥＣＵ２２と制御装置３６とにおけるエンジン１９と油圧ポンプ２９との制御態様について具体的に説明する。説明の都合上、図４に示すＥＣＵ２２によるエンジンの制御態様を説明した後に、図５に示す制御装置３６による油圧ポンプ２９の制御態様を説明するが、制御の優劣を示すものではなくＥＣＵ２２と制御装置３６とが相互に連携してエンジン１９と油圧ポンプ２９とを制御している。

図４に示すように、ステップＳ１１０において、ＥＣＵ２２は、大気圧センサ２１が検出する大気圧Ｐを取得し、ステップをステップＳ１２０に移行させる。

ステップＳ１２０において、ＥＣＵ２２は、回転数検出センサ２０からエンジン１９の実回転数Ｎを取得し、ステップをステップＳ１３０に移行させる。

ステップＳ１３０において、ＥＣＵ２２は、取得した大気圧Ｐに基づいて出力トルク特性マップＭ１から出力トルク特性Ｔｐを算出し、算出した出力トルク特性Ｔｐを大気圧Ｐにおけるエンジンの出力トルク特性として設定する。同時に、ＥＣＵ２２は、算出した出力トルク特性Ｔｐから最大トルク回転数Ｎｐを算出し、ステップをステップＳ１４０に移行させる。

ステップＳ１４０において、ＥＣＵ２２は、制御装置３６から目標回転数Ｎｔを取得し、ステップをステップＳ１５０に移行させる。

ステップＳ１５０において、ＥＣＵ２２は、算出した取得した目標回転数Ｎｔが最大トルク回転数Ｎｐ未満であるか否か判定する。
その結果、目標回転数Ｎｔが最大トルク回転数Ｎｐ未満であると判定した場合、ＥＣＵ２２はステップをステップＳ１６０に移行させる。
一方、目標回転数Ｎｔが最大トルク回転数Ｎｐ未満でないと判断した場合、すなわち、目標回転数Ｎｔが最大トルク回転数Ｎｐ以上であると判断した場合、ＥＣＵ２２はステップをステップＳ２６０に移行させる。

ステップＳ１６０において、ＥＣＵ２２は、算出した取得した目標回転数Ｎｔがローアイドル回転数Ｎｌｏｗであるか否か判定する。
その結果、目標回転数Ｎｔがローアイドル回転数Ｎｌｏｗであると判定した場合、ＥＣＵ２２はステップをステップＳ１７０に移行させる。
一方、目標回転数Ｎｔがローアイドル回転数Ｎｌｏｗないと判定した場合、ＥＣＵ２２はステップをステップＳ３７０に移行させる。

ステップＳ１７０において、ＥＣＵ２２は、エンジン１９の制御としてアイソクロナス制御を選択しステップをステップＳ１１０に戻す。

ステップＳ２６０において、ＥＣＵ２２は、エンジン１９の制御としてアイソクロナス制御を選択しステップをステップＳ１１０に戻す。

ステップＳ３７０において、ＥＣＵ２２は、エンジン１９の制御としてドループ制御を選択しステップをステップＳ１１０に戻す。

次に、図５に示すように、ステップＳ４１０において、制御装置３６は、アクセル１８からの操作信号であるアクセル開度Ｓｎを取得し、ステップをステップＳ４２０に移行させる。

ステップＳ４２０において、制御装置３６は、取得したアクセル開度Ｓｎからエンジン１９の目標回転数Ｎｔを算出し、ステップをステップＳ４３０に移行させる。

ステップＳ４３０において、制御装置３６は、ＥＣＵ２２から実回転数Ｎを取得し、ステップをステップＳ４４０に移行させる。

ステップＳ４４０において、制御装置３６は、算出した目標回転数Ｎｔに基づいて制御目標回転数マップＭ４から制御目標回転数Ｎｃを算出し、ステップをステップＳ４５０に移行させる。

ステップＳ４５０において、制御装置３６は、取得した実回転数Ｎと算出した制御目標回転数Ｎｃとから偏差ΔＮ（Ｎｃ−Ｎ）を算出し、ステップをステップＳ４６０に移行させる。

ステップＳ４６０において、制御装置３６は、算出した偏差ΔＮが算出した０よりも大きいか否か判定する。
その結果、偏差ΔＮが０よりも大きいと判定した場合、制御装置３６はステップをステップＳ４７０に移行させる。
一方、偏差ΔＮが０よりも大きくないと判定した場合、すなわち、偏差ΔＮが０未満であると判定した場合、制御装置３６はステップをステップＳ５７０に移行させる。

ステップＳ４７０において、制御装置３６は、電磁比例減圧弁３５によって圧力サーボ弁３４をポジション３４Ｙにするように制御し、すなわち、油圧ポンプ２９の吐出量を減少させてステップＳ４１０に戻す。

ステップＳ５７０において、制御装置３６は、電磁比例減圧弁３５によって圧力サーボ弁３４をポジション３４Ｘにするように制御し、油圧ポンプ２９の吐出量を増加させてステップＳ４１０に戻す。

例えば、図６と図７とに示すように、ＥＣＵ２２は、大気圧Ｐ１に基づいて出力トルク特性マップＭ１から算出した出力トルク特性Ｔｐ１を出力トルク特性として設定する。

図６に示すように、ＥＣＵ２２は、目標回転数Ｎｔが最大トルク回転数Ｎｐ１未満の場合、エンジン１９の制御としてドループ制御を選択する。制御装置３６は、負荷トルク（油圧ポンプ２９の吸収トルク）の増加に伴ってドループ制御によりエンジン１９の実回転数Ｎを緩やかに低下させる。制御装置３６は、偏差ΔＮが０よりも大きくなると電磁比例減圧弁３５によって圧力サーボ弁３４をポジション３４Ｙにするように制御して油圧ポンプ２９の吐出量を減少させる。すなわち、制御装置３６は、油圧ポンプ２９の吸収トルクＴｈがそのときのエンジン１９の出力トルクＴａ未満になるように電磁比例減圧弁３５を制御する。制御目標回転数Ｎｃは、ＥＣＵ２２がエンジン１９をドループ制御可能な程度に設定されている。

図７に示すように、ＥＣＵ２２は、目標回転数Ｎｔが最大トルク回転数Ｎｐ１以上の場合、エンジン１９の制御としてアイソクロナス制御を選択する。制御装置３６は、負荷トルクの増加に伴ってアイソクロナス制御によりエンジン１９の出力トルクを増加させる。ＥＣＵ２２は、エンジン１９の出力トルクが目標回転数Ｎｔにおける最大トルクに到達すると実回転数Ｎを低下させて出力トルクを増加させる。制御装置３６は、実回転数Ｎが低下することにより偏差ΔＮが０よりも大きくなると、油圧ポンプ２９の吸収トルクＴｈがそのときのエンジン１９の出力トルクＴｂ未満になるように電磁比例減圧弁３５によって圧力サーボ弁３４をポジション３４Ｘにするように制御する。制御目標回転数Ｎｃは、エンジン１９がＥＣＵ２２によってアイソクロナス制御されていることから、ドループ制御での制御目標回転数Ｎｃよりも大きく設定されている。

また、ＥＣＵ２２は、目標回転数Ｎｔが最大トルク回転数Ｎｐ１未満の場合でも実回転数Ｎがローアイドル回転数Ｎｌｏｗに到達するとエンジン１９の制御としてアイソクロナス制御を選択する。従って、制御装置３６は、エンジン１９の制御態様がアイソクロナス制御に切り替わると、制御目標回転数Ｎｃをローアイドル回転数Ｎｌｏｗにおけるアイソクロナス制御に対応した制御目標回転数Ｎｃに切り替えて油圧ポンプ２９の斜板角度を制御する。

このように構成することで、バックホー１は、エンジン１９の目標回転数Ｎｔが最大トルク回転数Ｎｐ１未満の場合、負荷トルクの増加に伴いドループ特性に基づいてエンジン１９の実回転数Ｎを緩やかに低下させる。これにより、バックホー１は、エンジン１９の出力トルクがその実回転数Ｎにおける最大トルクを上回る前に偏差ΔＮが０よりも大きくなり、油圧ポンプ２９の吐出量（吸収トルク）が減少するように流量制御アクチュエータ３３を制御する。

すなわち、バックホー１は、エンジン１９の目標回転数Ｎｔが最大トルク回転数Ｎｐ未満の場合、エンジン１９のドループ制御に加え、油圧ポンプ２９の吐出量を制御することにより、急激なエンジン１９の実回転数Ｎの変動を防止することができる。従って、バックホー１は、作業内容に応じてエンジン１９の制御態様を選択しつつ、ＥＣＵ２２によるエンジン１９の制御と制御装置３６による油圧ポンプ２９の制御との干渉によるエンジン１９の回転数のハンチングの発生を防止することができる。

また、バックホー１は、エンジン１９の制御がドループ制御である場合の制御目標回転数Ｎｃよりもアイソクロナス制御である場合の制御目標回転数Ｎｃのほうが大きくなるように算出する。さらに、エンジン１９の目標回転数Ｎｔがローアイドル回転数の場合にアイソクロナス制御が適用される。これにより、バックホー１は、エンジン１９の制御態様に応じて油圧ポンプ２９の吐出量が制御される。従って、バックホー１は、ＥＣＵ２２によるエンジン１９の制御と制御装置３６による油圧ポンプ２９の制御とのバランスがとれて、エンジンの出力を有効活用し、エンストを防止することができる。

また、バックホー１は、目標回転数Ｎｔが最大トルク回転数Ｎｐ以上の場合、ＥＣＵ２２が制御装置３６からクレーン走行モードが選択された旨の信号を取得すると、エンジンの目標回転数Ｎｔを最大トルク回転数Ｎｐ未満に変更する。すなわち、ＥＣＵ２２は、エンジン１９の制御としてドループ制御を選択するとともに、クレーン作業可能な吊り走行速度までエンジンの目標回転数Ｎｔを低下させる。これにより、バックホー１は、エンジン１９の実回転数Ｎを低下させるための回路素子、入出力ポート、バックホー１の走行速度を低下させるためのスイッチ等が不要になる。

次に、図６から図８を用いて、本発明に係るバックホー１のエンジン１９および油圧ポンプ２９の制御態様ついて具体的に説明する。なお、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。

制御装置３６は、流量調節装置３２によって油圧ポンプ２９の吐出量を制御するものである。制御装置３６は、アクセル開度Ｓｎに基づいて目標回転数Ｎｔを算出するための目標回転数マップＭ３、算出した目標回転数Ｎｔに基づいて基準偏差ΔＮｓを算出するための基準偏差マップＭ４Ａ、実回転数Ｎと目標回転数Ｎｔとの偏差ΔＮ１（Ｎｔ−Ｎ）に基づいて電磁比例減圧弁３５の制御を行うための種々のプログラムが格納される。目標回転数Ｎｔは、アクセル開度Ｓｎに対するエンジン１９が維持すべき回転数である。基準偏差ΔＮｓは、油圧ポンプ２９の吐出量を変更する制御を開始する基準となる目標回転数Ｎｔと実回転数Ｎとの偏差をいう。

制御装置３６は、算出した目標回転数Ｎｔに基づいて、基準偏差マップＭ４Ａから基準偏差ΔＮｓを算出することが可能である。

具体的には、制御装置３６は、エンジン１９の目標回転数Ｎｔに基づいて異なる基準偏差ΔＮｓを算出する。また、制御装置３６は、目標回転数Ｎｔが最大トルク回転数Ｎｐ未満の場合の基準偏差ΔＮｓよりも目標回転数Ｎｔが最大トルク回転数Ｎｐ以上の場合の基準偏差ΔＮｓのほうが小さくなるように算出する。すなわち、制御装置３６は、エンジン１９の制御がドループ制御である場合の基準偏差ΔＮｓよりもアイソクロナス制御である場合の基準偏差ΔＮｓのほうが小さくなるように算出する。

制御装置３６は、算出した目標回転数Ｎｔに基づいて、基準偏差マップＭ４Ａから基準偏差ΔＮｓを算出する。そして、制御装置３６は、ＥＣＵ２２から取得したエンジン１９の実回転数Ｎと算出した目標回転数Ｎｔとから偏差ΔＮ１（＝Ｎｔ−Ｎ）を算出し、基準偏差ΔＮｓと比較する。

偏差ΔＮ１が基準偏差ΔＮｓ以上の場合、制御装置３６は、電磁比例減圧弁３５を電磁比例減圧弁３５によって圧力サーボ弁３４をポジション３４Ｙにするように制御する。この結果、流量制御アクチュエータ３３によって油圧ポンプ２９の吐出量（吸収トルク）が減少するように油圧ポンプ２９の可動斜板２９ａの角度が変更される。偏差ΔＮ１が基準偏差ΔＮｓ未満の場合、制御装置３６は、電磁比例減圧弁３５によって圧力サーボ弁３４をポジション３４Ｘにするように制御する。この結果、流量制御アクチュエータ３３によって油圧ポンプ２９の吐出量（吸収トルク）が増加するように油圧ポンプ２９の可動斜板２９ａの角度が変更される。

以下では、図８を用いて、ＥＣＵ２２と制御装置３６とにおけるエンジン１９と油圧ポンプ２９との制御態様について具体的に説明する。

次に、図８に示すように、ステップＳ４４１において、制御装置３６は、算出した目標回転数Ｎｔと取得した実回転数Ｎから偏差ΔＮ１を算出し、ステップをステップＳ４５１に移行させる。

ステップＳ４５１において、制御装置３６は、算出した目標回転数Ｎｔに基づいて、基準偏差マップＭ４から基準偏差ΔＮｓを算出し、ステップをステップＳ４６１に移行させる。

ステップＳ４６１において、制御装置３６は、算出した偏差ΔＮ１が算出した基準偏差ΔＮｓ以上か否か判定する。
その結果、偏差ΔＮ１が基準偏差ΔＮｓ以上と判定した場合、制御装置３６はステップをステップＳ４７０に移行させる。
一方、偏差ΔＮ１が基準偏差ΔＮｓ以上でないと判定した場合、すなわち、偏差ΔＮ１が基準偏差ΔＮｓ未満であると判定した場合、制御装置３６はステップをステップＳ５７０に移行させる。

図６に示すように、制御装置３６は、偏差ΔＮ１が基準偏差ΔＮｓ以上になると電磁比例減圧弁３５によって圧力サーボ弁３４をポジション３４Ｙにするように制御して油圧ポンプ２９の吐出量を減少させる。すなわち、制御装置３６は、油圧ポンプ２９の吸収トルクＴｈがそのときのエンジン１９の出力トルクＴａ未満になるように電磁比例減圧弁３５を制御する。基準偏差ΔＮｓは、ＥＣＵ２２がエンジン１９をドループ制御可能な程度に設定されている。

図７に示すように、制御装置３６は、実回転数Ｎが低下することにより偏差ΔＮ１が基準偏差ΔＮｓ以上になると、油圧ポンプ２９の吸収トルクＴｈがそのときのエンジン１９の出力トルクＴｂ未満になるように電磁比例減圧弁３５によって圧力サーボ弁３４をポジション３４Ｙにするように制御する。基準偏差ΔＮｓは、エンジン１９がＥＣＵ２２によってアイソクロナス制御されていることから、ドループ制御での基準偏差ΔＮｓよりも小さく設定されている。

また、制御装置３６は、エンジン１９の制御態様がアイソクロナス制御に切り替わると、基準偏差ΔＮｓをローアイドル回転数Ｎｌｏｗにおけるアイソクロナス制御に対応した基準偏差ΔＮｓに切り替えて油圧ポンプ２９の斜板角度を制御する。

このように構成することで、バックホー１は、エンジン１９の出力トルクがその実回転数Ｎにおける最大トルクを上回る前に偏差ΔＮ１が基準偏差ΔＮｓよりも大きくなり、油圧ポンプ２９の吐出量（吸収トルク）が減少するように流量制御アクチュエータ３３を制御する。また、バックホー１は、エンジン１９の制御がドループ制御である場合の基準偏差ΔＮｓよりもアイソクロナス制御である場合の基準偏差ΔＮｓのほうが小さくなるように算出する。

１バックホー
１９エンジン
２９油圧ポンプ
Ｓｎアクセル開度
Ｎ実回転数
Ｎｔ目標回転数
ΔＮ偏差
Ｎｐ最大トルク回転数

Claims

エンジンの実回転数とアクセル開度から算出される目標回転数との偏差に基づいて、エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプの斜板角度が制御される建設機械であって、
エンジンの目標回転数が検出された大気圧におけるエンジンの最大トルクを出力可能な最大トルク回転数以上の場合、アイソクロナス制御によってエンジンが制御され、
エンジンの目標回転数が検出された大気圧におけるエンジンの最大トルクを出力可能な最大トルク回転数未満の場合、ドループ制御によってエンジンが制御される建設機械。
アイソクロナス制御によってエンジンが制御される場合に前記油圧ポンプの斜板角度の制御を開始する制御目標回転数と、ドループ制御によってエンジンが制御される場合に前記油圧ポンプの斜板角度の制御を開始する制御目標回転数と、が異なる値に設定されている請求項１に記載の建設機械。
前記エンジンの実回転数がエンジンのローアイドル回転数に到達した場合、アイソクロナス制御によってエンジンが制御される請求項１または請求項２に記載の建設機械。