JP6177913B2 - ショベル及びショベルの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンにより駆動される油圧ポンプが吐出する作動油を油圧アクチュエータに供給して作業を行うショベル及びそのショベルの制御方法に関する。

近年、油圧式ショベルのエンジン（内燃機関）として、ターボチャージャ（ターボ式過給機）付きエンジンが用いられる場合が多い（例えば、特許文献１参照）。ターボチャージャは、エンジンの排気を利用してタービンを回転させて得られた圧力をエンジンの吸気系に導くことで過給を行ってエンジン出力を増大させる。

具体的には、ショベルの運転時にブームの駆動が開始されると、油圧負荷が増大し、それまで一定回転数を維持していたエンジンに対するエンジン負荷も増大する。このエンジン負荷の増大に対して、エンジンは、エンジン回転数を維持するために、過給圧（ブースト圧）及び燃料噴射量を増大させることでエンジン出力を増大させる。

特に、特許文献１に開示された出力制御装置は、エンジン負荷の増大に迅速に対応するために、エンジン負荷が増大するような作業を検出したときに、ターボチャージャ付きエンジンの過給圧を高くして、エンジン出力が増大するように制御する。

特開２００８−１２８１０７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された出力制御装置は、油圧負荷の増大を検出した場合に過給圧を増大させる。すなわち、掘削反力等の外力による油圧負荷がある程度大きくなった後に過給圧を増大させる。そのため、エンジンの出力に対して掘削反力等の外力により油圧負荷が急激に増大するような場合には、その油圧負荷の増大に過給圧の増大を追従させることができず、エンジン出力の不足を生じさせ、エンジンを停止させてしまうおそれがある。

そこで、過給圧を必要に応じて増大させることが困難な場合にもエンジン出力を維持できるショベル及びそのショベルの制御方法を提供することが望まれる。

本発明の実施例に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体上に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載される油圧アクチュエータと、前記上部旋回体に配置され、過給機を備えるとともに、一定回転数で制御される内燃機関と、前記内燃機関に連結された油圧ポンプと、前記油圧ポンプの吸収馬力を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記油圧アクチュエータの負荷が増大する前に前記油圧ポンプにより前記内燃機関の負荷を増大させる。

また、本発明の実施例に係るショベルの制御方法は、下部走行体と、前記下部走行体上に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載される油圧アクチュエータと、前記上部旋回体に配置され、過給機を備えるとともに、一定回転数で制御される内燃機関と、前記内燃機関に連結された油圧ポンプと、前記油圧ポンプの吸収馬力を制御する制御装置とを有するショベルの制御方法であって、前記油圧アクチュエータの負荷が増大する前に前記制御装置が前記油圧ポンプにより前記内燃機関の負荷を増大させる工程を有する。

上述の手段により、過給圧を必要に応じて増大させることが困難な場合にもエンジン出力を維持できるショベル及びそのショベルの制御方法が提供される。

本発明の実施例に係るショベルの側面図である。 図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。 図１のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図である。 メインポンプの吐出圧と吐出量との関係の例を示すグラフである。 吸収馬力増大処理の流れを示すフローチャートである。 図５の吸収馬力増大処理を実行する場合の各種物理量の時間的推移を示す図である。 別の吸収馬力増大処理の流れを示すフローチャートである。 さらに別の吸収馬力増大処理の流れを示すフローチャートである。 図８の吸収馬力増大処理を実行する場合の各種物理量の時間的推移を示す図である。 本発明の別の実施例に係るショベルに搭載されるコントローラの機能ブロック図である。 本発明のさらに別の実施例に係るショベルに搭載されるコントローラの機能ブロック図である。 油圧システムの別の構成例を示す概略図である。 油圧システムのさらに別の構成例を示す概略図である。 油圧システムのさらに別の構成例を示す概略図である。 油圧システムのさらに別の構成例を示す概略図である。 蓄圧・放圧処理の流れを示すフローチャートである。 図１５の油圧システムで実行される吸収馬力増大処理の流れを示すフローチャートである。 図１７の吸収馬力増大処理を実行する場合の各種物理量の時間的推移を示す図である。

最初に、図１を参照して、本発明の実施例に係るショベルについて説明する。なお、図１は、本実施例に係るショベルの側面図である。図１に示すショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端には、アーム５が取り付けられ、アーム５の先端にエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、且つエンジン１１等の動力源が搭載される。

図２は、図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図であり、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系をそれぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示す。

ショベルの駆動系は、主に、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、圧力センサ２９、コントローラ３０、大気圧センサＰ１、吐出圧センサＰ２、エンジン回転数検出器Ｐ６、及びエンジン回転数調整ダイヤル７５を含む。

エンジン１１は、ショベルの駆動源であり、例えば、所定の回転数を維持するように動作する内燃機関としてのディーゼルエンジンである。また、エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５の入力軸に接続される。なお、本実施例では、エンジン１１には過給機１１ａが設けられている。過給機１１ａは、例えば、エンジン１１からの排気を利用して吸気圧を増大させる（過給圧を発生させる）。なお、過給機１１ａは、エンジン１１の出力軸の回転を利用して過給圧を発生させてもよい。この構成により、エンジン１１は、負荷の増大に応じて過給圧を増大させ、エンジン出力を増大させることができる。

メインポンプ１４は、高圧油圧ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給するための装置であり、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。

レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御するための装置であり、例えば、メインポンプ１４の吐出圧、又はコントローラ３０からの制御信号等に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１４の吐出量を制御する。

パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して各種油圧制御機器に作動油を供給するための装置であり、例えば、固定容量型油圧ポンプである。

コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ１Ａ（左用）、走行用油圧モータ１Ｂ（右用）、及び旋回用油圧モータ２Ａのうちの１又は複数のものに対しメインポンプ１４が吐出する作動油を選択的に供給する。なお、以下では、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ１Ａ（左用）、走行用油圧モータ１Ｂ（右用）、及び旋回用油圧モータ２Ａを集合的に「油圧アクチュエータ」と称する。

操作装置２６は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置であり、パイロットラインを介して、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁のパイロットポートに供給する。なお、パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６のレバー又はペダル（図示せず。）の操作方向及び操作量に応じた圧力である。

圧力センサ２９は、操作装置２６を用いた操作者の操作内容を検出するためのセンサであり、例えば、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６のレバー又はペダルの操作方向及び操作量を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。なお、操作装置２６の操作内容は、圧力センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。

コントローラ３０は、ショベルを制御するための制御装置であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えたコンピュータで構成される。また、コントローラ３０は、吸収馬力増大要否判定部３００及び吸収馬力制御部（吐出量制御部）３０１のそれぞれに対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードし、それぞれに対応する処理をＣＰＵに実行させる。

具体的には、コントローラ３０は、圧力センサ２９等が出力する検出値を受信し、それら検出値に基づいて吸収馬力増大要否判定部３００及び吸収馬力制御部（吐出量制御部）３０１のそれぞれによる処理を実行する。その後、コントローラ３０は、吸収馬力増大要否判定部３００及び吸収馬力制御部（吐出量制御部）３０１のそれぞれの処理結果に応じた制御信号を適宜にレギュレータ１３等に対して出力する。

より具体的には、吸収馬力増大要否判定部３００は、メインポンプ１４の吸収馬力を増大させる必要があるか否かを判定する。そして、メインポンプ１４の吸収馬力を増大させる必要があると吸収馬力増大要否判定部３００が判定した場合、吸収馬力制御部（吐出量制御部）３０１は、レギュレータ１３を調節し、メインポンプ１４の吐出量を増大させる。

このように、コントローラ３０は、必要に応じてメインポンプ１４の吸収馬力を自発的に増大させるために、メインポンプ１４の吐出量を増大させる。「吸収馬力を自発的に増大させる」は、掘削反力等の外力によらずに吸収馬力を増大させることを意味する。具体的には、例えばエンドアタッチメントとしてのバケット６が作業対象物から受ける反力の増減にかかわらず油圧ポンプの吸収馬力を増大させることを意味する。

大気圧センサＰ１は、大気圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。また、吐出圧センサＰ２は、メインポンプ１４の吐出圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジン回転数を切り換えるための装置である。本実施例では、エンジン回転数調整ダイヤル７５は、３段階以上の段階でエンジン回転数を切り換えできるようにする。エンジン１１は、エンジン回転数調整ダイヤル７５で設定されたエンジン回転数で一定に回転数制御される。

エンジン回転数検出器Ｐ６は、エンジン１１の回転数を検出する装置であり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

ここで、図３を参照しながら、メインポンプ１４の吐出量を変化させる機構について説明する。なお、図３は、図１のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図であり、図２と同様に、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系を、それぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示す。

図３において、油圧システムは、エンジン１１によって駆動されるメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒから、センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒのそれぞれを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。なお、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒは、図２のメインポンプ１４に対応する。

センターバイパス管路４０Ｌは、コントロールバルブ１７内に配置された流量制御弁１７１、１７３、１７５及び１７７を通る高圧油圧ラインであり、センターバイパス管路４０Ｒは、コントロールバルブ１７内に配置された流量制御弁１７０、１７２、１７４、１７６及び１７８を通る高圧油圧ラインである。

流量制御弁１７３、１７４は、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、かつ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。なお、流量制御弁１７４は、ブーム操作レバー２６Ａが操作された場合に常に作動するスプール弁である。また、流量制御弁１７３は、ブーム操作レバー２６Ａが所定操作量以上で操作された場合にのみ作動するスプール弁である。

流量制御弁１７５、１７６は、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、かつ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。なお、流量制御弁１７５は、アーム操作レバー（図示せず。）が操作された場合に常に作動する弁である。また、流量制御弁１７６は、アーム操作レバーが所定操作量以上で操作された場合にのみ作動する弁である。

流量制御弁１７７は、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回用油圧モータ２Ａで循環させるために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

流量制御弁１７８は、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給し、かつ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出するためのスプール弁である。

レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出圧に応じてメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を制御する。なお、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、図２のレギュレータ１３に対応する。具体的には、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出圧が所定値以上となった場合にメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板傾転角を調節して吐出量を減少させる。吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４の吸収馬力がエンジン１１の出力馬力を超えないようにするためである。なお、以下では、この制御を「全馬力制御」と称する。

ブーム操作レバー２６Ａは、操作装置２６の一例であり、ブーム４を操作するために用いられる。また、ブーム操作レバー２６Ａは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用して、レバー操作量に応じた制御圧を流量制御弁１７４の左右何れかのパイロットポートに導入させる。なお、ブーム操作レバー２６Ａは、レバー操作量が所定操作量以上の場合には、流量制御弁１７３の左右何れかのパイロットポートにも作動油を導入させる。

圧力センサ２９Ａは、圧力センサ２９の一例であり、ブーム操作レバー２６Ａに対する操作者の操作内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作内容は、例えば、レバー操作方向、レバー操作量（レバー操作角度）等である。

左右走行レバー（又はペダル）、アーム操作レバー、バケット操作レバー、及び旋回操作レバー（何れも図示せず。）はそれぞれ、下部走行体１の走行、アーム５の開閉、バケット６の開閉、及び、上部旋回体３の旋回を操作するための操作装置である。これらの操作装置は、ブーム操作レバー２６Ａと同様に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用して、レバー操作量（又はペダル操作量）に応じた制御圧を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁の左右何れかのパイロットポートに導入させる。また、これらの操作装置のそれぞれに対する操作者の操作内容は、圧力センサ２９Ａと同様、対応する圧力センサによって圧力の形で検出され、検出値がコントローラ３０に対して出力される。

コントローラ３０は、圧力センサ２９Ａ等の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに対して制御信号を出力し、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を変化させる。

スイッチ５０は、コントローラ３０がメインポンプ１４の吸収馬力を自発的に増大させる処理（以下、「吸収馬力増大処理」とする。）の作動・停止を切り換えるスイッチであり、例えばキャビン１０内に設置される。操作者は、スイッチ５０をオン位置に切り換えることで吸収馬力増大処理を作動させ、スイッチ５０をオフ位置に切り換えることで吸収馬力増大処理を停止させる。具体的には、コントローラ３０は、スイッチ５０がオフ位置に切り換えられると、吸収馬力増大要否判定部３００及び吸収馬力制御部（吐出量制御部）３０１の実行を停止させ、それらの機能を無効にする。

ここで、図３の油圧システムで採用されるネガティブコントロール制御（以下、「ネガコン制御」とする。）について説明する。

センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒは、最も下流にある流量制御弁１７７、１７８のそれぞれと作動油タンクとの間にネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒを備える。メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出した作動油の流れは、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒで制限される。そして、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒは、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを制御するための制御圧（以下、「ネガコン圧」とする。）を発生させる。

破線で示されるネガコン圧管路４１Ｌ、４１Ｒは、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒの上流で発生させたネガコン圧をレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに伝達するためのパイロットラインである。

レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、ネガコン圧に応じてメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を制御する。また、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、導入されるネガコン圧が大きいほどメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を減少させ、導入されるネガコン圧が小さいほどメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を増大させる。

具体的には、図３で示されるように、ショベルにおける油圧アクチュエータが何れも操作されていない場合（以下、「待機モード」とする。）、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油は、センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒを通ってネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒに至る。そして、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油の流れは、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油がセンターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。

一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する流量制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油の流れは、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒに至る量を減少或いは消滅させ、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を低下させる。その結果、低下したネガコン圧を受けるレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータの駆動を確かなものとする。

上述のような構成により、図３の油圧システムは、待機モードにおいては、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒにおける無駄なエネルギー消費を抑制することができる。なお、無駄なエネルギー消費は、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油がセンターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒで発生させるポンピングロスを含む。

また、図３の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒから必要十分な作動油を作動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できるようにする。

次に、図４を参照して、レギュレータ１３による全馬力制御とネガコン制御との関係について説明する。なお、図４は、メインポンプ１４の吐出量Ｑとメインポンプ１４の吐出圧Ｐ又はネガコン圧との関係の例を示すグラフである。

レギュレータ１３は、図４の実線で示す全馬力制御曲線にしたがってメインポンプ１４の吐出量Ｑを制御する。具体的には、レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吸収馬力がエンジン出力を上回らないよう、吐出圧Ｐが増大するにつれて吐出量Ｑを減少させる。また、レギュレータ１３は、全馬力制御とは別に、ネガコン圧に応じてメインポンプ１４の吐出量Ｑを制御する。具体的には、レギュレータ１３は、ネガコン圧が増大するにつれて吐出量Ｑを減少させ、ネガコン圧がさらに増大して所定値を上回った場合に、吐出量Ｑを許容最小吐出量としてのネガコン流量Ｑｎまで減少させる。その結果、ネガコン圧は所定圧Ｐｎまで減少するが、レギュレータ１３は、ネガコン圧がネガコン解除圧Ｐｒ（＜Ｐｎ）を下回るまでは、吐出量Ｑを増大させずにネガコン流量Ｑｎのままで推移させる。

さらに、本実施例では、レギュレータ１３は、全馬力制御及びネガコン制御とは別に、コントローラ３０からの制御信号に応じてメインポンプ１４の吐出量Ｑを制御する。具体的には、レギュレータ１３は、吸収馬力増大要否判定部３００がメインポンプ１４の吸収馬力を増大させる必要があると判定した場合にコントローラ３０が出力する制御信号に応じて、吐出量Ｑをネガコン流量Ｑｎより大きい吸収馬力増大時流量Ｑｓに調整する。この場合、レギュレータ１３は、ネガコン圧が増大した場合であっても、吐出量Ｑをネガコン流量Ｑｎまで減少させずに吸収馬力増大時流量Ｑｓのままで推移させる。

より具体的には、吸収馬力増大要否判定部３００は、例えば、ショベルが待機モードにある場合に、メインポンプ１４の吸収馬力を増大させる必要があると判定する。そして、吸収馬力制御部（吐出量制御部）３０１は、レギュレータ１３に対して制御信号を出力し、メインポンプ１４の吐出量Ｑが吸収馬力増大時流量Ｑｓに調整されるようにする。

次に、図５を参照して、本実施例に係るショベルのコントローラ３０が必要に応じてメインポンプ１４の吸収馬力を増大させる処理の例（以下、「吸収馬力増大処理」とする。）について説明する。なお、図５は、吸収馬力増大処理の流れを示すフローチャートであり、コントローラ３０は、所定周期で繰り返しこの吸収馬力増大処理を実行する。また、本実施例では、高地等の大気圧が低い環境にショベルがあり、スイッチ５０が手動でオン位置に切り換えられているため、コントローラ３０は、吸収馬力増大要否判定部３００及び吸収馬力制御部（吐出量制御部）３０１を有効に機能させることができる。

最初に、コントローラ３０の吸収馬力増大要否判定部３００は、ショベルが待機モードにあるか否かを判定する（ステップＳ１）。本実施例では、吸収馬力増大要否判定部３００は、メインポンプ１４の吐出圧が所定圧以上であるか否かに基づいて、ショベルが待機モードにあるか否かを判定する。例えば、吸収馬力増大要否判定部３００は、メインポンプ１４の吐出圧が所定圧未満であれば、ショベルが待機モードにあると判定する。なお、吸収馬力増大要否判定部３００は、油圧アクチュエータの圧力に基づいて、ショベルが待機モードにあるか否かを判定してもよい。

ショベルが待機モードにある（油圧負荷が存在しない）と吸収馬力増大要否判定部３００が判定した場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、ネガコン制御を停止させる（ステップＳ２）。そして、コントローラ３０は、メインポンプ１４の吐出量Ｑを、ネガコン流量Ｑｎより大きい吸収馬力増大時流量Ｑｓに調整する（ステップＳ３）。本実施例では、コントローラ３０の吸収馬力制御部（吐出量制御部）３０１は、レギュレータ１３に対して制御信号を出力する。その制御信号を受信したレギュレータ１３は、ネガコン圧に応じた斜板傾転角の調節を中断する。そして、所定の制御圧に応じて斜板傾転角を所定角度に調節し、メインポンプ１４の吐出量Ｑを吸収馬力増大時流量Ｑｓまで増大させる。これにより、待機モードであっても、過給圧を増大させるのに十分な負荷をエンジン１１に与えることができる。なお、所定の制御圧は、例えば、パイロットポンプ１５が吐出する作動油に基づいて生成される。

一方、ショベルが待機モードにない（油圧負荷が存在する）と吸収馬力増大要否判定部３００が判定した場合（ステップＳ１のＮＯ）、コントローラ３０は、ネガコン制御を作動させる（ステップＳ４）。そして、コントローラ３０は、メインポンプ１４の吐出量Ｑを、全馬力制御曲線（図４参照。）の範囲内で、ネガコン圧に応じた流量に調整する。

このようにして、コントローラ３０は、待機モードの際にメインポンプ１４の吸収馬力を増大させる。そのため、コントローラ３０は、エンジン１１に対して所定の負荷を自発的に掛けることで、掘削反力等の外力による油圧負荷が存在しない場合であっても、過給機１１ａにおける過給圧を増大させることができる。すなわち、エンジン１１及び過給機１１ａを直接制御することなく、外力による油圧負荷の増大に先だって過給圧を所定幅だけ予め増大させることができる。その結果、大気圧が低いために過給圧を迅速に増大させることができない場合であっても、エンジン回転数の低下（作業性の低下）やエンジン停止を引き起こす前に、増大する油圧負荷に見合う過給圧を発生させることができる。

次に、図６を参照して、吸収馬力増大処理を実行する場合の各種物理量の時間的推移について説明する。なお、図６は、それら各種物理量の時間的推移を示す図であり、上から順に、大気圧、レバー操作量、油圧負荷（メインポンプ１４の吸収馬力）、過給圧、燃料噴射量、及びエンジン回転数のそれぞれの時間的推移を示す。また、図６の破線で示す推移は、ショベルが低地（大気圧が比較的高い環境）にある場合に吸収馬力増大処理を実行しないときの推移を表し、図６の一点鎖線で示す推移は、ショベルが高地（大気圧が比較的低い環境）にある場合に吸収馬力増大処理を実行しないときの推移を表す。また、図６の実線で示す推移は、ショベルが高地（大気圧が比較的低い環境）にある場合に吸収馬力増大処理を実行するときの推移を表す。なお、高地等、大気圧が比較的低い環境では、油圧負荷の増大を検出した時点で過給圧を増大させようとしても、大気圧が比較的高い環境における場合のようには増大させることができず、エンジン出力の不足を生じさせ、エンジンを停止させてしまうおそれがある。

本実施例では、時刻ｔ１において、例えば、掘削のためにアーム５を動かすためのレバー操作が行われる場合を想定する。

まず、比較のために、ショベルが低地（大気圧が比較的高い環境）にある場合に吸収馬力増大処理を実行しないとき、及び、ショベルが高地（大気圧が比較的低い環境）にある場合に吸収馬力増大処理を実行しないときの各種物理量の時間的推移について説明する。

時刻ｔ１において、掘削動作を行うために、アーム操作レバーの操作が開始される。アーム操作レバーの操作量（操作レバーを傾ける角度）は時刻ｔ１から時刻ｔ２まで増大され、時刻ｔ２においてアーム操作レバーの操作量は一定に維持される。すなわち、時刻ｔ１からアーム操作レバーが操作されて傾けられ、時刻ｔ２においてアーム操作レバーの傾きは一定に保持される。時刻ｔ１においてアーム操作レバーの操作が開始されると、アーム５が動き始め、時刻ｔ２になると、アーム操作レバーが最も傾けられた状態になり、アーム５は最も傾けられた状態になる。

アーム操作レバーが最も傾けられた状態になった時刻ｔ２から、アーム５に加わる負荷によりメインポンプ１４の吐出圧が上昇し、メインポンプ１４の油圧負荷が上昇し始める。すなわち、メインポンプ１４の油圧負荷は、破線及び一点鎖線に示すように、時刻ｔ２付近から上昇し始める。また、メインポンプ１４の油圧負荷はエンジン１１の負荷に相当し、エンジン１１の負荷もメインポンプ１４の油圧負荷と共に上昇する。ここで、時刻ｔ１でレバー操作が開始されてから油圧負荷がピークとなるまでに要する時間は約１秒未満である。その結果、ショベルが低地（大気圧が比較的高い環境）にある場合には、エンジン１１の回転数は、破線で示すように所定回転数に維持されるが、ショベルが高地（大気圧が比較的低い環境）にある場合には、エンジン１１の回転数は、一点鎖線で示すように時刻ｔ２を過ぎたあたりから大きく低下していく。大気圧が比較的低い環境では過給圧が低くなり、エンジン１１の負荷に見合うエンジン出力を実現できないためである。

具体的には、エンジン１１の負荷が増大すると、通常、エンジン１１の制御が働き、燃料噴射量が増大する。これにより、排気ガスの流量が増大することで過給圧も増大し、エンジン１１の燃焼効率が高められ、エンジン１１の出力も増大する。しかしながら、過給圧が低い間は燃料噴射量の増大が制限され、エンジン１１の燃焼効率を十分に高めることができない。その結果、エンジン１１の負荷に見合うエンジン出力を実現できず、エンジン１１の回転数を低下させてしまう。

そこで、コントローラ３０は、ショベルが高地（大気圧が比較的低い環境）にある場合には、吸収馬力増大処理を実行することによって、レバー操作が行われる前に過給圧を高めるようにする。

なお、ここでは、ショベルが高地（大気圧が比較的低い環境）にある場合に吸収馬力増大処理を実行するときの各種物理量の時間的推移について、同じく図６を参照しながら説明する。図６において、ショベルが高地（大気圧が比較的低い環境）にある場合に吸収馬力増大処理を実行するときの各種物理量の時間的推移は実線で示される。

オペレータのレバー操作としては上述のように、時刻ｔ１において、掘削動作を行うために、アーム操作レバーの操作が開始される。アーム操作レバーの操作量（操作レバーを傾ける角度）は時刻ｔ１から時刻ｔ２まで増大され、時刻ｔ２においてアーム操作レバーの操作量は一定に維持される。すなわち、時刻ｔ１からアーム操作レバーが操作されて傾けられ、時刻ｔ２においてアーム操作レバーの傾きは一定に保持される。時刻ｔ１においてアーム操作レバーの操作が開始されると、アーム５が動き始め、時刻ｔ２になると、アーム操作レバーが最も傾けられた状態になる。

吸収馬力増大処理を実行する場合、コントローラ３０は、時刻ｔ１以前に、すなわち、レバー操作が行われる前に、メインポンプ１４の吐出量Ｑをネガコン流量Ｑｎより大きい吸収馬力増大時流量Ｑｓに調整している。そのため、エンジン回転数を所定回転数に維持しようとする制御が働き、ネガコン制御が作動状態であるときよりも燃料噴射量が増大した状態にある。その結果、過給圧は、ショベルが低地（大気圧が比較的高い環境）にある場合と同様の比較的高い状態にある。また、アーム操作レバーが最も傾けられた状態となる時刻ｔ２において直ちに上昇可能な状態にある。

このように、メインポンプ１４の吐出量Ｑをネガコン流量Ｑｎより大きい吸収馬力増大時流量Ｑｓに調整してエンジン１１に負荷を加えておくことで、油圧負荷が上昇し始める時刻ｔ２において過給圧を直ちに増大させることができる。

時刻ｔ２を過ぎると油圧負荷が上昇してエンジン１１の負荷も増大し、燃料噴射量をさらに増大する指示が出され、燃料消費量が徐々に増加する。このときの燃料消費量の増加分は、油圧負荷の増大に対応する分だけである。エンジン回転数はすでに所定回転数に維持されており、エンジン回転数を上昇させるための燃料消費量が必要ないためである。また、時刻ｔ３では、過給圧が所定値以上に上昇しているため、油圧負荷が増大しても、エンジン１１は、効率的にエンジン出力を増大できる状態にある。

以上のように、レバー操作が行われる前に、メインポンプ１４の吐出量Ｑをネガコン流量Ｑｎより大きい吸収馬力増大時流量Ｑｓに調整してエンジン１１に負荷を加えておくことで、油圧負荷が上昇し始める時点より前に過給圧の増大を開始させることができる。

上述の通り、大気圧が比較的高い環境では、吸収馬力増大処理を実行しなくとも、過給圧（破線参照。）は、時刻ｔ１において既に比較的高い状態にある。

そのため、吸収馬力増大処理を実行しなくとも、過給機１１ａは、過給圧を迅速に増大させることができる状態にある。また、エンジン１１は、エンジン回転数の低下（作業性の低下）やエンジン停止を引き起こすことなく、外力による油圧負荷に見合う駆動力を供給することができる状態にある。

しかしながら、大気圧が比較的低い環境では、吸収馬力増大処理を実行しない場合、過給圧（一点鎖線参照。）は、時刻ｔ２においても比較的低い状態にある。また、大気圧が比較的低い環境にあるため、過給機１１ａは、過給圧を迅速に増大させることができない。具体的には、本実施例では、過給機１１ａは、時刻ｔ３になるまで十分な過給圧を実現できず、エンジン１１は、燃料噴射量を十分に増大させることができない。

その結果、エンジン１１は、エンジン回転数を一定に維持するだけの駆動力を出力できず、エンジン回転数（一点鎖線参照。）を低下させ、場合によってはエンジン回転数を増大させることができずそのまま停止してしまう。

そこで、コントローラ３０は、大気圧が比較的低い環境では、吸収馬力増大処理を実行することによって、時刻ｔ１以前に、すなわち、レバー操作が行われる前に、メインポンプ１４の吐出量Ｑをネガコン流量Ｑｎより大きい吸収馬力増大時流量Ｑｓに調整している。そのため、メインポンプ１４の吸収馬力である油圧負荷は比較的高い状態にあり、過給圧（実線参照。）も時刻ｔ２において既に比較的高い状態にある。

その結果、大気圧が比較的低い環境であっても、過給機１１ａは、大気圧が比較的高い環境の場合と同様に、過給圧を迅速に増大させることができる状態にある。また、エンジン１１は、エンジン回転数の低下（作業性の低下）やエンジン停止を引き起こすことなく、外力による油圧負荷に見合う駆動力を供給することができる状態にある。

この場合、時刻ｔ２において、アーム５が地面に接すると掘削反力の増大に応じて油圧負荷が増大する。そして、メインポンプ１４の吸収馬力に相当するこの油圧負荷の増大に応じてエンジン１１の負荷も増大する。このとき、エンジン１１は、所定のエンジン回転数を維持するため、過給機１１ａにより過給圧を迅速に増大させることができる。

このように、コントローラ３０は、大気圧が比較的低い場合には、レバー操作が行われる前に油圧負荷を自発的に高めておくことで、すなわち、油圧アクチュエータの負荷が増大する前にエンジン負荷を増大させることで、過給圧を比較的高いレベルで維持し、レバー操作が行われた後に過給圧を遅滞なく増大させることができる。その結果、レバー操作が行われたときにエンジン回転数が低下したり、エンジンが停止したりするのを防止できる。

次に、図７を参照して、吸収馬力増大処理の別の実施例について説明する。なお、図７は、本実施例に係る吸収馬力増大処理の流れを示すフローチャートである。本実施例に係る吸収馬力増大処理は、ステップＳ１１における判定条件が、図５の吸収馬力増大処理におけるステップＳ１の判定条件と相違するが、ステップＳ１２〜Ｓ１４は、図５の吸収馬力増大処理のステップＳ２〜Ｓ４と同じである。そのため、ステップＳ１１を詳細に説明し、他のステップの説明を省略する。また、本実施例では、スイッチ５０が省略されており、コントローラ３０は、吸収馬力増大要否判定部３００及び吸収馬力制御部（吐出量制御部）３０１を常に有効に機能させることができる。

ステップＳ１１において、吸収馬力増大要否判定部３００は、ショベルが待機モードにあり且つショベル周辺の大気圧が所定圧未満であるという条件を満たすか否かを判定する。なお、本実施例では、コントローラ３０は、ショベルに搭載される大気圧センサＰ１の出力に基づいてショベル周辺の大気圧が所定圧未満であるか否かを判定する。

そして、上述の条件を満たすと判定された場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、ステップＳ１２及びＳ１３を実行する。

一方、上述の条件を満たさないと判定された場合（ステップＳ１１のＮＯ）、コントローラ３０は、ステップＳ１４を実行する。

これにより、コントローラ３０は、図５の吸収馬力増大処理の場合と同様の効果を実現できる。

また、大気圧センサＰ１の出力を用いる本実施例では、コントローラ３０は、大気圧の大きさに応じて吸収馬力増大時流量Ｑｓの大きさを決定してもよい。この場合、コントローラ３０は、大気圧の大きさに応じて吸収馬力増大時流量Ｑｓの大きさを段階的に設定してもよく、無段階に設定してもよい。この構成により、コントローラ３０は、待機モードにおける増大後の吸収馬力の大きさを段階的に或いは無段階に制御でき、無駄なエネルギー消費をさらに抑制することができる。

次に、図８を参照して、吸収馬力増大処理のさらに別の実施例について説明する。なお、図８は、本実施例に係る吸収馬力増大処理の流れを示すフローチャートである。本実施例に係る吸収馬力増大処理は、大気圧の大小にかかわらず、レバー操作が開始された時点でメインポンプ１４の吸収馬力を一時的に且つ自発的に増大させる。そのため、本実施例では、スイッチ５０が省略されており、コントローラ３０は、吸収馬力増大要否判定部３００及び吸収馬力制御部（吐出量制御部）３０１を常に有効に機能させることができる。但し、スイッチ５０又は大気圧センサＰ１を用い、大気圧が比較的低い場合に限り、本実施例に係る吸収馬力増大処理を機能させるようにしてもよい。

最初に、コントローラ３０の吸収馬力増大要否判定部３００は、ショベルが待機モードにあるか否かを判定する（ステップＳ２１）。本実施例では、図５の吸収馬力増大処理と同様、吸収馬力増大要否判定部３００は、メインポンプ１４の吐出圧が所定圧以上であるか否かに基づいて、ショベルが待機モードにあるか否かを判定する。

ショベルが待機モードにある（油圧負荷が存在しない）と吸収馬力増大要否判定部３００が判定した場合（ステップＳ２１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、レバー操作が開始されたか否かを判定する（ステップＳ２２）。本実施例では、コントローラ３０は、圧力センサ２９の出力に基づいて、レバー操作が開始されたか否かを判定する。

レバー操作が開始されたと判定した場合（ステップＳ２２のＹＥＳ）、コントローラ３０は、ネガコン制御を停止させる（ステップＳ２３）。そして、コントローラ３０は、メインポンプ１４の吐出量Ｑを、ネガコン流量Ｑｎより大きい吸収馬力増大時流量Ｑｓに調整する（ステップＳ２４）。

一方、レバー操作が開始されていないと判定した場合（ステップＳ２２のＮＯ）、コントローラ３０は、ネガコン制御を作動させる（ステップＳ２５）。メインポンプ１４の吐出量Ｑを、全馬力制御曲線（図４参照。）の範囲内で、ネガコン圧に応じた流量に調整するためである。

また、ショベルが待機モードにない（油圧負荷が存在する）と吸収馬力増大要否判定部３００が判定した場合（ステップＳ２１のＮＯ）、例えば、メインポンプ１４の吐出圧が所定圧以上であると判定した場合にも、コントローラ３０は、ネガコン制御を作動させる（ステップＳ２５）。

なお、吸収馬力増大要否判定部３００は、メインポンプ１４の吐出圧が所定圧以上であるか否か、ネガコン制御を停止させた後に所定時間が経過したか否か、ネガコン圧が所定圧を下回ったか否か、或いは、それらの組み合わせに基づいて、ショベルが待機モードにあるか否かを判定してもよい。

このようにして、コントローラ３０は、レバー操作が開始された場合に、一時的に且つ自発的にメインポンプ１４の吸収馬力を増大させる。すなわち、油圧アクチュエータの負荷が増大する前にエンジン負荷を増大させる。そのため、コントローラ３０は、エンジン１１に対して所定の負荷を掛けることで、外力による油圧負荷が未だ発生していない場合であっても、過給機１１ａの過給圧を増大させることができる。すなわち、エンジン１１及び過給機１１ａを直接制御することなく、外力による油圧負荷の増大に先だって過給圧を所定幅だけ増大させることができる。その結果、過給機１１ａは、外力による油圧負荷が急激に増大する場合であっても、エンジン回転数の低下（作業性の低下）やエンジン停止を引き起こす前に、外力に応じて増大する油圧負荷に見合う過給圧を発生させることができる。なお、過給圧の増大が外力による油圧負荷（エンジン負荷）の増大に追いつかない場合、エンジン１１は、燃料噴射量を十分に増大させることができず、エンジン回転数を低下させ、場合によってはエンジン回転数を増大させることができずそのまま停止してしまう。

次に、図９を参照して、図８の吸収馬力増大処理を実行する場合の各種物理量の時間的推移について説明する。なお、図９は、それら各種物理量の時間的推移を示す図であり、上から順に、レバー操作量、油圧負荷（メインポンプ１４の吸収馬力）、過給圧、燃料噴射量、及びエンジン回転数のそれぞれの時間的推移を示す。また、図９の実線で示す推移は、図８の吸収馬力増大処理を実行するときの推移を表し、図９の破線で示す推移は、図８の吸収馬力増大処理を実行しないときの推移を表す。

本実施例では、時刻ｔ１において、例えば、掘削のためにアーム５を動かすためのレバー操作が開始された場合を想定する。

まず、比較のために、図８の吸収馬力増大処理を実行しないときの各種物理量の時間的推移について説明する。なお、アーム操作レバーのレバー操作量の時間的推移は、図６の場合と同様であるため、その説明を省略する。

図８の吸収馬力増大処理を実行しない場合、油圧負荷（破線参照。）は、時刻ｔ２となるまで増大しないまま推移する。その後、時刻ｔ２において、アーム５が地面に接すると掘削反力の増大に応じて油圧負荷が増大する。

また、過給圧（破線参照。）も、時刻ｔ２となるまで増大しないまま推移し、時刻ｔ２においても比較的低い状態にある。そのため、過給機１１ａは、時刻ｔ２後の油圧負荷の増大に過給圧の増大を追従させることができない。その結果、エンジン１１は、燃料噴射量を十分に増大させることができずにエンジン出力の不足を生じさせ、エンジン回転数（破線参照。）を維持できずに低下させてしまい、場合によってはエンジン回転数を増大させることができずそのまま停止してしまう。

これに対し、図８の吸収馬力増大処理を実行する場合、油圧負荷（実線参照。）は、時刻ｔ１において増大し始め、時刻ｔ２になる前に所定レベルまで増大する。つまり、コントローラ３０は、時刻ｔ１においてアーム操作レバーの操作の開始を検出すると、油圧アクチュエータに負荷が掛かる前にレギュレータ１３を制御して所定の時間にわたってメインポンプ１４の吐出流量を増大させる。この所定の時間とは、時刻ｔ１から時刻ｔ２の時間よりも十分に短い僅かな時間（例えば約０．３秒未満）である。これにより、アーム５に加わる負荷によってメインポンプ１４の吐出圧が上昇する前に、メインポンプ１４の吸収馬力を増大させることができる。そして、メインポンプ１４の吸収馬力に相当するこの油圧負荷の増大に応じてエンジン１１の負荷も増大する。このとき、エンジン１１は、所定のエンジン回転数を維持するため、過給機１１ａにより過給圧を増大させる。そのため、過給圧（実線参照。）は、時刻ｔ１において増大し始め、時刻ｔ２になる前に所定レベルまで増大する。そのため、過給機１１ａは、時刻ｔ２後においても、油圧負荷の増大に大きな遅れを取ることなく、過給圧を増大させることができる。その結果、エンジン１１は、エンジン出力の不足を生じさせることなく、エンジン回転数（実線参照。）を維持できる。具体的には、エンジン回転数（実線参照。）は、油圧負荷の自発的な増大に起因する時刻ｔ１から時刻ｔ２の間での僅かな低下を除き、一定に維持される。

このように、コントローラ３０は、レバー操作が開始された後、掘削反力等の外力による油圧負荷が増大する前に、外力によらない油圧負荷を自発的に高めておく。そして、コントローラ３０は、メインポンプ１４の吸収馬力を増大させ、エンジン負荷を増大させることによって、エンジン１１の過給機１１ａに間接的に影響を与え、過給圧を比較的高いレベルまで増大させる。その結果、コントローラ３０は、掘削反力等の外力による油圧負荷が急増した場合にも、既に比較的高いレベルにある過給圧を迅速に増大させることができる。また、過給圧を増大させる際に、エンジン回転数の低下（作業性の低下）、エンジン１１の停止等を引き起こすこともない。

次に、図１０を参照して、本発明の別の実施例に係るショベルについて説明する。本実施例に係るショベルは、ポジティブコントロール制御を採用する点で、ネガティブコントロール制御を採用する図１〜図９に示す実施例に係るショベルと相違する。なお、ポジティブコントロール制御は、各油圧アクチュエータの操作に必要とされる単位時間当たりの作動油量の合計を算出し、メインポンプ１４の吐出量がその合計作動油量となるように調整する制御である。

図１０は、本実施例に係るショベルに搭載されるコントローラ３０の機能ブロック図であり、コントローラ３０は、レギュレータ１３に対して流量指令ＱＣを出力し、メインポンプ１４の吐出量を制御する。

本実施例では、コントローラ３０は、主に、流量指令生成部３１ａ〜３１ｅ、流量指令算出部３２、吸収馬力増大時流量指令生成部３３、及び最大値選択部３４を含む。

流量指令生成部３１ａ〜３１ｅは、レバー操作量としてのレバー操作角度θａ〜θｅに応じた流量指令Ｑａ〜Ｑｅを生成する機能要素である。本実施例では、流量指令生成部３１ａ〜３１ｅは、ＲＯＭ等に予め登録されたレバー操作角度と流量指令との関係を定める対応表を参照して、各レバー操作角度に対応する流量指令を出力する。なお、レバー操作角度θａ〜θｅはそれぞれ、ブーム操作レバー、アーム操作レバー、バケット操作レバー、旋回操作レバー、走行レバーに対応する。また、レバー操作量は、パイロット圧に基づくものであってもよい。

流量指令算出部３２は、流量指令生成部３１ａ〜３１ｅのそれぞれが出力する流量指令Ｑａ〜Ｑｅを合計して総流量指令Ｑｔを算出する機能要素である。

吸収馬力増大時流量指令生成部３３は、上述の吸収馬力増大処理において吸収馬力を増大させる際に用いる吸収馬力増大時流量指令Ｑｓを生成する機能要素である。本実施例では、吸収馬力増大時流量指令生成部３３は、ＲＯＭ等に予め登録された値である吸収馬力増大時流量指令Ｑｓを出力する。

最大値選択部３４は、総流量指令Ｑｔ及び吸収馬力増大時流量指令Ｑｓの大きい方を流量指令ＱＣとして選択し、選択した流量指令ＱＣを出力する機能要素である。

以上の構成により、コントローラ３０は、吸収馬力増大要否判定部３００がメインポンプ１４の吸収馬力を増大させる必要がないと判定した場合には、総流量指令Ｑｔを流量指令ＱＣとして選択する。一方で、吸収馬力増大要否判定部３００がメインポンプ１４の吸収馬力を増大させる必要があると判定した場合には、吸収馬力増大時流量指令Ｑｓを流量指令ＱＣとして選択する。このようにして、コントローラ３０は、必要に応じて、メインポンプ１４の吐出量を自発的に増大させてメインポンプ１４の吸収馬力を増大させることができる。その結果、コントローラ３０は、図１〜図９に示す実施例におけるコントローラ３０と同様の機能を実現できる。

次に、図１１を参照して、本発明のさらに別の実施例に係るショベルについて説明する。本実施例に係るショベルは、ロードセンシング制御を採用する点で、ネガティブコントロール制御を採用する図１〜図９に示す実施例に係るショベル、及び、ポジティブコントロール制御を採用する図１０に示す実施例に係るショベルの何れとも相違する。なお、ロードセンシング制御は、メインポンプ１４の吐出圧が最大負荷圧Ｐｍａｘ（各油圧アクチュエータの負荷圧のうちの最大のもの）に対して所定の目標差圧ΔＰだけ高くなるようにメインポンプ１４の吐出量を調整する制御である。

図１１は、本実施例に係るショベルに搭載されるコントローラ３０の機能ブロック図であり、コントローラ３０は、レギュレータ１３に対して流量指令Ｑｃを出力し、メインポンプ１４の吐出量を制御する。

本実施例では、コントローラ３０は、主に、目標差圧生成部３５、吸収馬力増大時目標差圧生成部３６、目標差圧選択部３７、目標吐出圧算出部３８、及び流量指令算出部３９を含む。

目標差圧生成部３５は、通常時目標差圧ΔＰａを生成する機能要素である。本実施例では、目標差圧生成部３５は、ＲＯＭ等に予め登録された値である通常時目標差圧ΔＰａを出力する。

吸収馬力増大時目標差圧生成部３６は、吸収馬力を増大させる場合に用いる吸収馬力増大時目標差圧ΔＰｂを生成する機能要素である。なお、吸収馬力増大時目標差圧ΔＰｂは、通常時目標差圧ΔＰａよりも大きい値である。本実施例では、吸収馬力増大時目標差圧生成部３６は、ＲＯＭ等に予め登録された値である吸収馬力増大時目標差圧ΔＰｂを出力する。

目標差圧選択部３７は、通常時目標差圧ΔＰａ及び吸収馬力増大時目標差圧ΔＰｂのうちの一方を目標差圧ΔＰとして選択して出力する機能要素である。本実施例では、上述の吸収馬力増大処理において吸収馬力を増大させる場合に吸収馬力増大時目標差圧ΔＰｂを選択し、それ以外の場合に通常時目標差圧ΔＰａを選択して出力する。

目標吐出圧算出部３８は、最大負荷圧Ｐｍａｘに目標差圧ΔＰを加算して目標吐出圧Ｐｐを算出する機能要素である。

流量指令算出部３９は、目標吐出圧Ｐｐに基づいて流量指令Ｑｃを算出する機能要素である。本実施例では、流量指令算出部３９は、ＲＯＭ等に予め登録された、目標吐出圧Ｐｐと流量指令Ｑｃとの関係を定める対応表を参照して、目標吐出圧Ｐｐに対応する流量指令Ｑｃを出力する。

以上の構成により、コントローラ３０は、吸収馬力増大要否判定部３００がメインポンプ１４の吸収馬力を増大させる必要がないと判定した場合には、通常時目標差圧ΔＰａ（＜ΔＰｂ）を目標差圧ΔＰとして選択する。一方で、吸収馬力増大要否判定部３００がメインポンプ１４の吸収馬力を増大させる必要があると判定した場合には、吸収馬力増大時目標差圧ΔＰｂ（＞ΔＰａ）を目標差圧ΔＰとして選択する。このようにして、コントローラ３０は、必要に応じて、メインポンプ１４の吐出量を自発的に増大させてメインポンプ１４の吸収馬力を増大させることができる。その結果、コントローラ３０は、図１〜図９に示す実施例におけるコントローラ３０及び図１０に示す実施例におけるコントローラ３０と同様の機能を実現できる。

また、コントローラ３０は、エンジン１１に接続された別の油圧ポンプの吐出量を増大させることでエンジン１１の負荷を増大させてもよい。

ここで、図１２を参照しながら、別の油圧ポンプを用いてエンジン１１の負荷を変化させる構成について説明する。なお、図１２は、図１のショベルに搭載される油圧システムの別の構成例を示す概略図であり、図３に対応する。

図１２の油圧システムは、メインポンプ１４Ａ、レギュレータ１３Ａ、及び流量制御弁１７９を備える点で図３の油圧システムと相違するが、その他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。

メインポンプ１４Ａは、エンジン１１の駆動力を利用して作動油を吐出する装置であり、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。本実施例では、メインポンプ１４Ａは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒと同様、メインポンプ１４の構成要素であり、その入力軸がエンジン１１の出力軸に接続される。また、メインポンプ１４Ａは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒよりも高い応答性を備える。本実施例では、メインポンプ１４Ａは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒよりも小さい最大吐出量を有することでメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒよりも高い応答性を実現する。具体的には、メインポンプ１４Ａは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒよりも小型であり慣性が小さいため、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒよりも高い応答性を実現する。但し、メインポンプ１４Ａは、最大吐出量以外の他の特性によって高い応答性を実現してもよい。

レギュレータ１３Ａは、メインポンプ１４Ａの吐出量を制御するための装置である。本実施例では、レギュレータ１３Ａは、コントローラ３０からの制御信号に応じてメインポンプ１４Ａの斜板傾転角を調節してメインポンプ１４Ａの吐出量を制御する。

流量制御弁１７９は、通常の制御において、メインポンプ１４Ａが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給するか否かを切り換えるスプール弁である。本実施例では、流量制御弁１７９は、コントロールバルブ１７内に配置される。そして、ブーム操作レバー２６Ａが所定操作量以上で操作された場合にメインポンプ１４Ａが吐出する作動油を流量制御弁１７４の上流でメインポンプ１４Ｒが吐出する作動油に合流させるように作動する。

本実施例では、コントローラ３０は、ショベルが待機モードにあり、且つ、レバー操作が開始されたと判定した場合にレギュレータ１３Ａに対して制御信号を出力し、所定の時間だけメインポンプ１４Ａの吐出量を増大させる。

この構成により、コントローラ３０は、油圧アクチュエータに負荷が掛かる前にメインポンプ１４の吸収馬力を一時的に且つ自発的に増大させることができる。すなわち、油圧アクチュエータの負荷が増大する前にエンジン負荷を増大させることができる。また、ネガコン制御を停止させてメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量Ｑを吸収馬力増大時流量Ｑｓに調整する場合よりも迅速にエンジン負荷を増大させることができる。メインポンプ１４Ａは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒよりも応答性が高く、吐出量をより迅速に増大させてメインポンプ１４Ａの吸収馬力をより迅速に増大させることができるためである。

その結果、コントローラ３０は、図３の油圧システムを用いて図８の吸収馬力増大処理を実行する場合の効果に加え、より迅速にエンジン負荷を増大できるという追加的な効果を実現する。

なお、本実施例では、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ａの吐出量を増大させると共に、ネガコン制御を停止させてメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量Ｑを吸収馬力増大時流量Ｑｓに調整する。しかしながら、コントローラ３０は、ネガコン制御の停止を省略してもよい。

また、コントローラ３０は、メインポンプ１４の吐出圧を増大させることでエンジン１１の負荷を増大させてもよい。

ここで、図１３及び図１４を参照しながら、メインポンプ１４の吐出圧を増大させることでエンジン１１の負荷を増大させる構成について説明する。なお、図１３及び図１４はそれぞれ、図１のショベルに搭載される油圧システムのさらに別の構成例の一部を示す概略図であり、図３のメインポンプ１４Ｌの周辺部分を拡大した図に対応する。また、図１３及び図１４のそれぞれに示す構成は、メインポンプ１４Ｌの吐出側に配置されるが、メインポンプ１４Ｒの吐出側に配置されてもよく、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒのそれぞれの吐出側に配置されてもよい。

最初に、図１３の油圧システムについて説明する。図１３の油圧システムは、センターバイパス管路４０Ｌとバイパス管路４２Ｌとの分岐点ＢＰの上流側にリリーフ弁６０及び切換弁６１を備える点で図３の油圧システムと相違するが、その他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。

バイパス管路４２Ｌは、コントロールバルブ１７内に配置された走行直進弁である流量制御弁１７０を通ってセンターバイパス管路４０Ｌと平行に延びる高圧油圧ラインである。

リリーフ弁６０は、メインポンプ１４Ｌの吐出圧が所定のリリーフ圧を超えるのを防止するための弁である。具体的には、メインポンプ１４Ｌの吐出圧が所定のリリーフ圧に達した場合に、メインポンプ１４Ｌの吐出側の作動油を作動油タンクに排出する。

切換弁６１は、メインポンプ１４Ｌから流量制御弁１７０、１７１への作動油の流れを制御する弁である。本実施例では、切換弁６１は、２ポート２位置の電磁弁であり、コントローラ３０からの制御指令に応じて弁位置を切り換える。また、パイロット圧で動作する比例弁であってもよい。具体的には、切換弁６１は、第１位置及び第２位置を弁位置として有する。第１位置は、メインポンプ１４Ｌと流量制御弁１７０、１７１とを連通させる弁位置である。また、第２位置は、メインポンプ１４Ｌと流量制御弁１７０、１７１との間の連通を遮断する弁位置である。なお、図中の括弧内の数字は、弁位置の番号を表す。他の切換弁についても同様である。

コントローラ３０は、ショベルが待機モードにあり、且つ、レバー操作が開始されたと判定した場合に切換弁６１に対して制御指令を出力し、所定の時間だけ切換弁６１の弁位置を第１位置から第２位置に切り換える。その結果、メインポンプ１４Ｌの吐出圧は所定のリリーフ圧まで上昇する。そして、メインポンプ１４Ｌの吐出圧が所定のリリーフ圧に達するとリリーフ弁６０が開き、メインポンプ１４Ｌの吐出側の作動油が作動油タンクに排出される。

この構成により、コントローラ３０は、油圧アクチュエータに負荷が掛かる前に吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４の吸収馬力を一時的に且つ自発的に増大させることができる。すなわち、油圧アクチュエータの負荷が増大する前にエンジン負荷を増大させることができる。その結果、コントローラ３０は、図３の油圧システムを用いて図８の吸収馬力増大処理を実行する場合と同様の効果、すなわち、メインポンプ１４の吐出量を増大させることによってメインポンプ１４の吸収馬力を一時的に且つ自発的に増大させる場合と同様の効果を実現できる。

次に、図１４の油圧システムについて説明する。図１４の油圧システムは、センターバイパス管路４０Ｌとバイパス管路４２Ｌとの分岐点ＢＰの下流側に切換弁６２を備える点で図３の油圧システムと相違するが、その他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。

切換弁６２は、メインポンプ１４Ｌから流量制御弁１７１への作動油の流れを制御する弁である。本実施例では、切換弁６２は、２ポート２位置の電磁弁であり、コントローラ３０からの制御指令に応じて弁位置を切り換える。また、パイロット圧で動作する比例弁であってもよい。具体的には、切換弁６２は、第１位置及び第２位置を弁位置として有する。第１位置は、メインポンプ１４Ｌと流量制御弁１７１のＰＴポートとを連通させる弁位置である。また、第２位置は、メインポンプ１４Ｌと流量制御弁１７１のＰＴポートとの間の連通を遮断する弁位置である。

コントローラ３０は、ショベルが待機モードにあり、且つ、レバー操作が開始されたと判定した場合に切換弁６２に対して制御指令を出力し、所定の時間だけ切換弁６２の弁位置を第１位置から第２位置に切り換える。その結果、メインポンプ１４Ｌと流量制御弁１７１のＰＴポートとの間の連通が遮断され、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油はバイパス管路４２Ｌに流入する。本実施例では、バイパス管路４２Ｌの管径は、センターバイパス管路４０Ｌの管径よりも小さい。そのため、メインポンプ１４Ｌの吐出圧は上昇する。

この構成により、コントローラ３０は、油圧アクチュエータに負荷が掛かる前に吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４の吸収馬力を一時的に且つ自発的に増大させることができる。すなわち、油圧アクチュエータの負荷が増大する前にエンジン負荷を増大させることができる。その結果、コントローラ３０は、図３の油圧システムを用いて図８の吸収馬力増大処理を実行する場合と同様の効果、すなわち、メインポンプ１４の吐出量を増大させることによってメインポンプ１４の吸収馬力を一時的に且つ自発的に増大させる場合と同様の効果を実現できる。

次に、図１５を参照しながら、メインポンプ１４の吐出圧を増大させることでエンジン１１の負荷を増大させるさらに別の構成について説明する。なお、図１５は、図１のショベルに搭載される油圧システムのさらに別の構成例の一部を示す概略図である。

図１５に示す油圧システムは、主に、旋回制御部８０、アキュムレータ部８１、第１蓄圧部８２、第２蓄圧部８３、及び放圧部８４を含む。

旋回制御部８０は、主に、旋回用油圧モータ２Ａ、リリーフ弁８００Ｌ、８００Ｒ、及び逆止弁８０１Ｌ、８０１Ｒを含む。

リリーフ弁８００Ｌは、旋回用油圧モータ２Ａの第１ポート２ＡＬ側の作動油の圧力が所定の旋回リリーフ圧を超えるのを防止するための弁である。具体的には、第１ポート２ＡＬ側の作動油の圧力が所定の旋回リリーフ圧に達した場合に、第１ポート２ＡＬ側の作動油を作動油タンクに排出する。

同様に、リリーフ弁８００Ｒは、旋回用油圧モータ２Ａの第２ポート２ＡＲ側の作動油の圧力が所定の旋回リリーフ圧を超えるのを防止するための弁である。具体的には、第２ポート２ＡＲ側の作動油の圧力が所定の旋回リリーフ圧に達した場合に、第２ポート２ＡＲ側の作動油を作動油タンクに排出する。

逆止弁８０１Ｌは、第１ポート２ＡＬ側の作動油の圧力が作動油タンク圧未満になるのを防止するための弁である。具体的には、第１ポート２ＡＬ側の作動油の圧力が作動油タンク圧まで低下した場合に、作動油タンク内の作動油を第１ポート２ＡＬ側に供給する。

同様に、逆止弁８０１Ｒは、第２ポート２ＡＲ側の作動油の圧力が作動油タンク圧未満になるのを防止するための弁である。具体的には、第２ポート２ＡＲ側の作動油の圧力が作動油タンク圧まで低下した場合に、作動油タンク内の作動油を第２ポート２ＡＲ側に供給する。

アキュムレータ部８１は、油圧システム内の作動油を蓄積し、必要に応じてその蓄積した作動油を放出する機能要素である。具体的には、アキュムレータ部８１は、旋回減速中に旋回用油圧モータ２Ａの制動側（吐出側）の作動油を蓄積する。また、アキュムレータ部８１は、ブーム下げ操作中にブームシリンダ７が排出する作動油を蓄積する。そして、アキュムレータ部８１は、例えば油圧アクチュエータが操作されたときに、その蓄積した作動油をメインポンプ１４の下流側（吐出側）に放出する。

本実施例では、アキュムレータ部８１は、主に、アキュムレータ８１０を含む。アキュムレータ８１０は、油圧システム内の作動油を蓄積し、必要に応じてその蓄積した作動油を放出する装置である。本実施例では、アキュムレータ８１０は、バネの復元力を利用するバネ型アキュムレータである。

第１蓄圧部８２は、旋回制御部８０（旋回用油圧モータ２Ａ）とアキュムレータ部８１との間の作動油の流れを制御する機能要素である。本実施例では、第１蓄圧部８２は、主に、第１切換弁８２０及び第１逆止弁８２１を含む。

第１切換弁８２０は、アキュムレータ部８１の蓄圧（回生）動作の際に、旋回制御部８０からアキュムレータ部８１への作動油の流れを制御する弁である。本実施例では、第１切換弁８２０は、３ポート３位置の電磁弁であり、コントローラ３０からの制御指令に応じて弁位置を切り換える。また、パイロット圧で動作する比例弁であってもよい。具体的には、第１切換弁８２０は、第１位置、第２位置、及び第３位置を弁位置として有する。

第１位置は、第１ポート２ＡＬとアキュムレータ部８１とを連通させる弁位置である。また、第２位置は、旋回制御部８０とアキュムレータ部８１との間の連通を遮断する弁位置である。また、第３位置は、第２ポート２ＡＲとアキュムレータ部８１とを連通させる弁位置である。

第１逆止弁８２１は、アキュムレータ部８１から旋回制御部８０に作動油が流れるのを防止する弁である。

第２蓄圧部８３は、コントロールバルブ１７とアキュムレータ部８１との間の作動油の流れを制御する機能要素である。本実施例では、第２蓄圧部８３は、ブームシリンダ７に対応する流量制御弁１７４と作動油タンクとアキュムレータ部８１との間に配置され、主に、第２切換弁８３０及び第２逆止弁８３１を含む。なお、流量制御弁１７４は、アームシリンダ８に対応する流量制御弁１７５等の１又は複数の他の流量制御弁であってもよい。

第２切換弁８３０は、アキュムレータ部８１の蓄圧（回生）動作の際に、油圧アクチュエータからアキュムレータ部８１への作動油の流れを制御する弁である。本実施例では、第２切換弁８３０は、３ポート２位置の電磁弁であり、コントローラ３０からの制御指令に応じて弁位置を切り換える。また、パイロット圧で動作する比例弁であってもよい。具体的には、第２切換弁８３０は、第１位置及び第２位置を弁位置として有する。第１位置は、流量制御弁１７４のＣＴポートと作動油タンクとを連通させ、且つ、流量制御弁１７４のＣＴポートとアキュムレータ部８１との間の連通を遮断する弁位置である。また、第２位置は、流量制御弁１７４のＣＴポートとアキュムレータ部８１とを連通させ、流量制御弁１７４のＣＴポートと作動油タンクとの間の連通を遮断する弁位置である。

第２逆止弁８３１は、アキュムレータ部８１から第２切換弁８３０に作動油が流れるのを防止する弁である。

放圧部８４は、メインポンプ１４とコントロールバルブ１７とアキュムレータ部８１との間の作動油の流れを制御する機能要素である。本実施例では、放圧部８４は、主に、第３切換弁８４０及び第３逆止弁８４１を含む。

第３切換弁８４０は、アキュムレータ部８１の放圧（力行）動作の際に、アキュムレータ部８１からメインポンプ１４の下流側の合流点への作動油の流れを制御する弁である。本実施例では、第３切換弁８４０は、２ポート２位置の電磁弁であり、コントローラ３０からの制御指令に応じて弁位置を切り換える。また、パイロット圧で動作する比例弁であってもよい。具体的には、第３切換弁８４０は、第１位置及び第２位置を弁位置として有する。第１位置は、メインポンプ１４の下流側の合流点とアキュムレータ部８１との間の連通を遮断する弁位置である。また、第２位置は、メインポンプ１４の下流側の合流点とアキュムレータ部８１とを連通させる弁位置である。

第３逆止弁８４１は、メインポンプ１４からアキュムレータ部８１に作動油が流れるのを防止する弁である。

ここで、図１６を参照しながら、通常の制御においてコントローラ３０がアキュムレータ部８１の蓄圧及び放圧を制御する処理（以下、「蓄圧・放圧処理」とする。）について説明する。なお、図１６は、蓄圧・放圧処理の流れを示すフローチャートであり、コントローラ３０は、所定周期で繰り返しこの蓄圧・放圧処理を実行する。

最初に、コントローラ３０は、ショベルの状態を検出するための各種センサの出力に基づいて、油圧アクチュエータの操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ３１）。本実施例では、コントローラ３０は、圧力センサ２９の出力に基づいて油圧アクチュエータの操作が行われたか否かを判定する。

油圧アクチュエータの操作が行われたと判定すると（ステップＳ３１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、その操作が回生操作又は力行操作の何れであるかを判定する（ステップＳ３２）。本実施例では、コントローラ３０は、圧力センサ２９の出力に基づいて、旋回減速操作、ブーム下げ操作等の回生操作が行われたか、或いは、旋回加速操作、ブーム上げ操作等の力行操作が行われたかを判定する。

回生操作が行われたと判定すると（ステップＳ３２のＹＥＳ）、コントローラ３０は、その回生操作が旋回減速操作であるか或いはそれ以外の回生操作であるかを判定する（ステップＳ３３）。

そして、回生操作が旋回減速操作であると判定すると（ステップＳ３３のＹＥＳ）、コントローラ３０は、アキュムレータ部８１が蓄圧可能な状態にあるか否かを判定する（ステップＳ３４）。本実施例では、コントローラ３０は、圧力センサＰ３Ｌ又は圧力センサＰ３Ｒが出力する旋回用油圧モータ２Ａの制動側（吐出側）の圧力Ｐｓｏと、圧力センサＰ５が出力するアキュムレータ圧力Ｐａとに基づいてアキュムレータ部８１が蓄圧可能な状態にあるか否かを判定する。具体的には、コントローラ３０は、圧力Ｐｓｏがアキュムレータ圧力Ｐａを上回る場合にアキュムレータ部８１が蓄圧可能な状態にあると判定し、圧力Ｐｓｏがアキュムレータ圧力Ｐａ以下の場合に、アキュムレータ部８１が蓄圧可能な状態にないと判定する。

そして、アキュムレータ部８１が蓄圧可能な状態にあると判定すると（ステップＳ３４のＹＥＳ）、コントローラ３０は、油圧システムの状態を「旋回蓄圧」の状態にする（ステップＳ３５）。

具体的には、「旋回蓄圧」の状態では、コントローラ３０は、第１切換弁８２０を第１位置又は第３位置とし、第１蓄圧部８２を通じて旋回制御部８０とアキュムレータ部８１とを連通させる。また、コントローラ３０は、第２切換弁８３０を第１位置とし、流量制御弁１７４のＣＴポートと作動油タンクとを連通させ、且つ、流量制御弁１７４のＣＴポートとアキュムレータ部８１との間の連通を遮断する。また、コントローラ３０は、第３切換弁８４０を第１位置とし、メインポンプ１４の下流側の合流点とアキュムレータ部８１との間の連通を遮断する。

その結果、「旋回蓄圧」の状態では、旋回用油圧モータ２Ａの制動側の作動油が第１蓄圧部８２を通じてアキュムレータ部８１に流れてアキュムレータ８１０に蓄積される。また、第２切換弁８３０及び第３切換弁８４０がそれぞれアキュムレータ部８１から見て遮断状態にあるため、旋回用油圧モータ２Ａの制動側の作動油がアキュムレータ部８１以外の場所に流入することはない。

また、ステップＳ３３において、回生操作が旋回減速操作以外の回生操作であると判定すると（ステップＳ３３のＮＯ）、コントローラ３０は、アキュムレータ部８１が蓄圧可能な状態にあるか否かを判定する（ステップＳ３６）。本実施例では、コントローラ３０は、圧力センサＰ４が出力するブームシリンダ７のボトム側油室の圧力Ｐｂｂと、圧力センサＰ５が出力するアキュムレータ圧力Ｐａとに基づいてアキュムレータ部８１が蓄圧可能な状態にあるか否かを判定する。具体的には、コントローラ３０は、圧力Ｐｂｂがアキュムレータ圧力Ｐａを上回る場合にアキュムレータ部８１が蓄圧可能な状態にあると判定し、圧力Ｐｂｂがアキュムレータ圧力Ｐａ以下の場合に、アキュムレータ部８１が蓄圧可能な状態にないと判定する。

そして、アキュムレータ部８１が蓄圧可能な状態にあると判定すると（ステップＳ３６のＹＥＳ）、コントローラ３０は、油圧システムの状態を「油圧シリンダ蓄圧」の状態にする（ステップＳ３７）。本実施例では、コントローラ３０は、回生操作がブーム下げ操作であると判定すると、油圧システムの状態を「油圧シリンダ蓄圧」の状態にする。

具体的には、「油圧シリンダ蓄圧」の状態では、コントローラ３０は、第１切換弁８２０を第２位置とし、第１蓄圧部８２を通じた旋回制御部８０とアキュムレータ部８１との間の連通を遮断する。また、コントローラ３０は、第２切換弁８３０を第２位置とし、流量制御弁１７４のＣＴポートとアキュムレータ部８１とを連通させ、且つ、流量制御弁１７４のＣＴポートと作動油タンクとの間の連通を遮断する。なお、第３切換弁８４０の状態は、「旋回蓄圧」のときの状態と同じであるため、説明を省略する。

その結果、「油圧シリンダ蓄圧」の状態では、ブームシリンダ７のボトム側の作動油が第２蓄圧部８３を通じてアキュムレータ部８１に流れてアキュムレータ８１０に蓄積される。また、第１切換弁８２０及び第３切換弁８４０がそれぞれアキュムレータ部８１から見て遮断状態にあるため、ブームシリンダ７のボトム側の作動油がアキュムレータ部８１以外の場所に流入することはない。

また、ステップＳ３２において、回生操作ではなく力行操作であると判定すると（ステップＳ３２のＮＯ）、コントローラ３０は、アキュムレータ圧力Ｐａが、吐出圧センサＰ２の出力である吐出圧Ｐｄ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３８）。本実施例では、コントローラ３０は、圧力センサＰ５の出力に基づいて、アキュムレータ圧力Ｐａが吐出圧Ｐｄ未満であるか否かを判定する。

そして、コントローラ３０は、アキュムレータ圧力Ｐａが吐出圧Ｐｄ以上であると判定すると（ステップＳ３８のＹＥＳ）、コントローラ３０は、油圧システムの状態を「下流側放圧」の状態にする（ステップＳ３９）。

具体的には、「下流側放圧」の状態では、コントローラ３０は、第１切換弁８２０を第２位置とし、第１蓄圧部８２を通じた旋回制御部８０とアキュムレータ部８１との間の連通を遮断する。また、コントローラ３０は、第２切換弁８３０を第１位置とし、流量制御弁１７４のＣＴポートと作動油タンクとを連通させ、且つ、流量制御弁１７４のＣＴポートとアキュムレータ部８１との間の連通を遮断する。また、コントローラ３０は、第３切換弁８４０を第２位置とし、メインポンプ１４の下流側の合流点とアキュムレータ部８１とを連通させる。

その結果、「下流側放圧」の状態では、アキュムレータ部８１内の作動油が、放圧部８４を通じて、メインポンプ１４の下流側の合流点で放出される。また、第１切換弁８２０及び第２切換弁８３０がそれぞれアキュムレータ部８１から見て遮断状態にあるため、アキュムレータ部８１内の作動油がメインポンプ１４の下流側の合流点以外の場所で放出されることはない。

また、ステップＳ３８において、アキュムレータ圧力Ｐａが吐出圧Ｐｄ未満であると判定すると（ステップＳ３８のＮＯ）、コントローラ３０は、油圧システムの状態を「タンク供給」の状態にし（ステップＳ４０）、アキュムレータ部８１からの作動油の放出を禁止する。

具体的には、「タンク供給」の状態では、コントローラ３０は、第３切換弁８４０を第１位置とし、メインポンプ１４の下流側の合流点とアキュムレータ部８１との間の連通を遮断する。なお、第１切換弁８２０及び第２切換弁８３０の状態は、「下流側放圧」のときの状態と同じであるため、説明を省略する。

その結果、「タンク供給」の状態では、メインポンプ１４は、作動油タンクから吸い込んだ作動油を操作中の油圧アクチュエータに対して供給する。また、第１切換弁８２０、第２切換弁８３０、及び第３切換弁８４０がそれぞれアキュムレータ部８１から見て遮断状態にあるため、アキュムレータ部８１内の作動油が蓄積或いは放出されることはない。但し、第１切換弁８２０、第２切換弁８３０は、アキュムレータ部８１が作動油を蓄積できるように切り換えられてもよい。

また、ステップＳ３１において、油圧アクチュエータの操作が行われていないと判定すると（ステップＳ３１のＮＯ）、コントローラ３０は、油圧システムの状態を「待機」の状態にする（ステップＳ４１）。

具体的には、「待機」の状態では、第１切換弁８２０、第２切換弁８３０、及び第３切換弁８４０の状態は、「タンク供給」のときの状態と同じである。その結果、「待機」の状態では、アキュムレータ部８１内の作動油が蓄積或いは放出されることはない。

また、ステップＳ３４において、アキュムレータ部８１が蓄圧可能な状態にないと判定した場合にも（ステップＳ３４のＮＯ）、コントローラ３０は、油圧システムの状態を「待機」の状態にする（ステップＳ４１）。この場合、第１切換弁８２０が第２位置となるため、旋回用油圧モータ２Ａの制動側（吐出側）の作動油は、リリーフ弁８００Ｌ又はリリーフ弁８００Ｒを経由して作動油タンクに排出される。

また、ステップＳ３６において、アキュムレータ部８１が蓄圧可能な状態にないと判定した場合にも（ステップＳ３６のＮＯ）、コントローラ３０は、油圧システムの状態を「待機」の状態にする（ステップＳ４１）。この場合、第２切換弁８３０が第１位置となるため、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油は、流量制御弁１７４及び第２切換弁８３０を経由して作動油タンクに排出される。

次に、図１７を参照して、図１５の油圧システムで実行される吸収馬力増大処理について説明する。なお、図１７は、図１５の油圧システムで実行される吸収馬力増大処理の流れを示すフローチャートである。図１７の吸収馬力増大処理は、図８の吸収馬力増大処理と同様、大気圧の大小にかかわらず、レバー操作が開始された時点でメインポンプ１４の吸収馬力を一時的に且つ自発的に増大させる。そのため、本実施例では、スイッチ５０が省略されており、コントローラ３０は、吸収馬力増大要否判定部３００及び吸収馬力制御部（吐出量制御部）３０１を常に有効に機能させることができる。但し、スイッチ５０又は大気圧センサＰ１を用い、大気圧が比較的低い場合に限り、本実施例に係る吸収馬力増大処理を機能させるようにしてもよい。

最初に、コントローラ３０の吸収馬力増大要否判定部３００は、ショベルが待機モードにあるか否かを判定する（ステップＳ５１）。本実施例では、図８の吸収馬力増大処理と同様、吸収馬力増大要否判定部３００は、メインポンプ１４の吐出圧が所定圧以上であるか否かに基づいて、ショベルが待機モードにあるか否かを判定する。

ショベルが待機モードにある（油圧負荷が存在しない）と吸収馬力増大要否判定部３００が判定した場合（ステップＳ５１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、アキュムレータ圧力Ｐａが最小値Ｐｍｉｎ以上であるか否かを判定する（ステップＳ５２）。本実施例では、コントローラ３０は、圧力センサＰ５が出力するアキュムレータ圧力Ｐａが予め設定された値である最小値Ｐｍｉｎ以上であるか否かを判定する。

アキュムレータ圧力Ｐａが最小値Ｐｍｉｎ以上であると判定した場合（ステップＳ５２のＹＥＳ）、コントローラ３０は、レバー操作が開始されたか否かを判定する（ステップＳ５３）。本実施例では、コントローラ３０は、圧力センサ２９の出力に基づいて、レバー操作が開始されたか否かを判定する。

レバー操作が開始されたと判定した場合（ステップＳ５３のＹＥＳ）、コントローラ３０は、所定の時間だけメインポンプ１４の下流側の合流点とアキュムレータ８１０とを連通させる（ステップＳ５４）。具体的には、コントローラ３０は、第３切換弁８４０を第２位置とし、メインポンプ１４の下流側の合流点とアキュムレータ８１０とを連通させる。そして、コントローラ３０は、ネガコン制御を停止させ、メインポンプ１４の吐出量Ｑを、ネガコン流量Ｑｎより大きい吸収馬力増大時流量Ｑｓに調整する（ステップＳ５５）。なお、コントローラ３０は、ネガコン制御を停止させずに、ネガコン流量Ｑｎをそのまま維持してもよい。

一方、レバー操作が開始されていないと判定した場合（ステップＳ５３のＮＯ）、コントローラ３０は、メインポンプ１４の下流側の合流点とアキュムレータ８１０との間の連通を遮断する（ステップＳ５６）。具体的には、コントローラ３０は、第３切換弁８４０を第１位置とし、メインポンプ１４の下流側の合流点とアキュムレータ８１０との連通を遮断する。そして、コントローラ３０は、ネガコン制御を停止させている場合には、ネガコン制御を開始させる。メインポンプ１４の吐出量Ｑを、全馬力制御曲線（図４参照。）の範囲内で、ネガコン圧に応じた流量に調整するためである。

また、アキュムレータ圧力Ｐａが最小値Ｐｍｉｎ未満であると判定した場合にも（ステップＳ５２のＮＯ）、コントローラ３０は、メインポンプ１４の下流側の合流点とアキュムレータ８１０との間の連通を遮断し（ステップＳ５６）、ネガコン制御を停止させている場合には、ネガコン制御を開始させる。

また、ショベルが待機モードにない（油圧負荷が存在する）と吸収馬力増大要否判定部３００が判定した場合（ステップＳ５１のＮＯ）、例えば、メインポンプ１４の吐出圧が所定圧以上であると判定した場合にも、コントローラ３０は、メインポンプ１４の下流側の合流点とアキュムレータ８１０との間の連通を遮断し（ステップＳ５６）、ネガコン制御を停止させている場合には、ネガコン制御を開始させる。

なお、吸収馬力増大要否判定部３００は、メインポンプ１４の吐出圧が所定圧以上であるか否か、ネガコン制御を停止させた後に所定時間が経過したか否か、ネガコン圧が所定圧を下回ったか否か、或いは、それらの組み合わせに基づいて、ショベルが待機モードにあるか否かを判定してもよい。

このようにして、コントローラ３０は、レバー操作が開始された場合に、アキュムレータ圧力Ｐａをメインポンプ１４の吐出側に作用させてその吐出圧を増大させることで一時的に且つ自発的にメインポンプ１４の吸収馬力を増大させる。そのため、コントローラ３０は、エンジン１１に対して所定の負荷を掛けることで、外力による油圧負荷が未だ発生していない場合であっても、過給機１１ａの過給圧を増大させることができる。すなわち、エンジン１１及び過給機１１ａを直接制御することなく、外力による油圧負荷の増大に先だって過給圧を所定幅だけ増大させることができる。その結果、過給機１１ａは、外力による油圧負荷が急激に増大する場合であっても、エンジン回転数の低下（作業性の低下）やエンジン停止を引き起こす前に、外力に応じて増大する油圧負荷に見合う過給圧を発生させることができる。なお、過給圧の増大が外力による油圧負荷（エンジン負荷）の増大に追いつかない場合、エンジン１１は、燃料噴射量を十分に増大させることができず、エンジン回転数を低下させ、場合によってはエンジン回転数を増大させることができずそのまま停止してしまう。

次に、図１８を参照して、図１７の吸収馬力増大処理を実行する場合の各種物理量の時間的推移について説明する。なお、図１８は、それら各種物理量の時間的推移を示す図であり、上から順に、レバー操作量、アキュムレータ圧力、ポンプ吐出圧、油圧負荷（メインポンプ１４の吸収馬力）、過給圧、燃料噴射量、及びエンジン回転数のそれぞれの時間的推移を示す。また、図１８の実線で示す推移は、図１７の吸収馬力増大処理を実行するときの推移を表し、図１８の破線で示す推移は、図１７の吸収馬力増大処理を実行しないときの推移を表す。

本実施例では、時刻ｔ１において、例えば、掘削のためにアーム５を動かすためのレバー操作が開始された場合を想定する。

まず、比較のために、図１７の吸収馬力増大処理を実行しないときの各種物理量の時間的推移について説明する。なお、アーム操作レバーのレバー操作量の時間的推移は、図６及び図９の場合と同様であるため、その説明を省略する。

図１７の吸収馬力増大処理を実行しない場合、アキュムレータ圧力（破線参照。）は、値Ｐａ１のまま推移する。レバー操作が開始された場合であっても、コントローラ３０がメインポンプ１４の下流側の合流点とアキュムレータ８１０とを連通させることがないためである。また、ポンプ吐出圧及び油圧負荷（破線参照。）は、時刻ｔ２となるまで増大しないまま推移する。その後、時刻ｔ２において、アーム５が地面に接すると掘削反力の増大に応じてポンプ吐出圧及び油圧負荷が増大する。

また、過給圧（破線参照。）も、時刻ｔ２となるまで増大しないまま推移し、時刻ｔ２においても比較的低い状態にある。そのため、過給機１１ａは、時刻ｔ２後の油圧負荷の増大に過給圧の増大を追従させることができない。その結果、エンジン１１は、燃料噴射量を十分に増大させることができずにエンジン出力の不足を生じさせ、エンジン回転数を維持できずに低下させてしまい、場合によってはエンジン回転数を増大させることができずそのまま停止してしまう。なお、図１８の例では、燃料噴射量（破線参照。）は、時刻ｔ２において増大し始め、比較的低い状態にある過給圧で制限された状態で徐々に増大する。その結果、エンジン回転数（破線参照。）は、時刻ｔ２において低下し始め、時刻ｔ３において極小値に至った後、時刻ｔ４で元のエンジン回転数に復帰する。

これに対し、図１７の吸収馬力増大処理を実行する場合、時刻ｔ１において、アキュムレータ圧力（実線参照。）が値Ｐａ１から減少し始め、最小値Ｐｍｉｎを下回るまで減少する。レバー操作が開始されたと判定した場合に、コントローラ３０がメインポンプ１４の下流側の合流点とアキュムレータ８１０とを連通させるためである。その結果、ポンプ吐出圧及び油圧負荷（実線参照。）は、油圧アクチュエータに負荷が掛かる前の時刻ｔ１において増大し始め、時刻ｔ２になる前に所定レベルまで増大する。そして、メインポンプ１４の吸収馬力に相当するこの油圧負荷の増大に応じてエンジン１１の負荷も増大する。このとき、エンジン１１は、所定のエンジン回転数を維持するため、過給機１１ａにより過給圧を増大させる。そのため、過給圧（実線参照。）は、時刻ｔ１において増大し始め、時刻ｔ２になる前に所定レベルまで増大する。そのため、過給機１１ａは、時刻ｔ２後においても、油圧負荷の増大に大きな遅れを取ることなく、過給圧を増大させることができる。その結果、エンジン１１は、エンジン出力の不足を生じさせることなく、エンジン回転数（実線参照。）を維持できる。なお、図１８の例では、燃料噴射量（実線参照。）は、時刻ｔ１において増大し始め、時刻ｔ２後においても、過給圧による制限を受けることなく応答性よく増大する。その結果、エンジン回転数（実線参照。）は、メインポンプ１４の吸収馬力の自発的な増大に起因する時刻ｔ１〜時刻ｔ２での僅かな低下を除き一定で推移する。

このように、バケット６が作業対象物から受ける反力の増減にかかわらず、コントローラ３０は、レバー操作が開始された後、掘削反力等の外力による油圧負荷が増大する前に、アキュムレータ８１０に蓄積された作動油を利用してメインポンプ１４の吐出圧を高めることで、外力によらない油圧負荷を自発的に高めておく。そして、コントローラ３０は、メインポンプ１４の吸収馬力を増大させ、エンジン負荷を増大させることによって、エンジン１１の過給機１１ａに間接的に影響を与え、過給圧を比較的高いレベルまで増大させる。その結果、コントローラ３０は、掘削反力等の外力による油圧負荷が急増した場合にも、既に比較的高いレベルにある過給圧を迅速に増大させることができる。また、過給圧を増大させる際に、エンジン回転数の低下（作業性の低下）、エンジン１１の停止等を引き起こすこともない。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例では旋回機構２が油圧式であったが、旋回機構２は電動式であってもよい。

また、上述の実施例では、コントローラ３０は、レギュレータ１３に対して制御信号を出力することでネガコン制御を停止させる。具体的には、ネガコン圧より高い制御圧を発生させることでネガコン制御を実質的に無効にしてネガコン圧とは無関係に吐出量を制御できるようにする。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、コントローラ３０は、ネガコン圧管路４１Ｌ、４１Ｒに配置された電磁弁（図示せず。）に対して制御指令を出力し、ネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒとレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒとの間の連通を遮断することでネガコン制御を停止させてもよい。具体的には、ネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒとレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒとの間の連通を遮断することでネガコン制御を実質的に無効にしてネガコン圧とは無関係に吐出量を制御できるようにしてもよい。

また、上述の実施例では、油圧式ショベルに本発明を適用した例について説明したが、本発明は、エンジン１１と電動発電機とをメインポンプ１４に接続してメインポンプ１４を駆動するいわゆるハイブリッド式ショベルにも適用することもできる。

また、本願は、２０１３年７月２４日に出願した日本国特許出願２０１３−１５３８８４号に基づく優先権を主張するものであり、これらの日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。

１・・・下部走行体 １Ａ、１Ｂ・・・走行用油圧モータ ２・・・旋回機構 ２Ａ・・・旋回用油圧モータ ３・・・上部旋回体 ４・・・ブーム ５・・・アーム ６・・・バケット ７・・・ブームシリンダ ８・・・アームシリンダ ９・・・バケットシリンダ １０・・・キャビン １１・・・エンジン １１ａ・・・過給機 １３、１３Ｌ、１３Ｒ・・・レギュレータ １４、１４Ｌ、１４Ｒ・・・メインポンプ １５・・・パイロットポンプ １７・・・コントロールバルブ １８Ｌ、１８Ｒ・・・ネガティブコントロール絞り ２６・・・操作装置 ２６Ａ・・・ブーム操作レバー ２９、２９Ａ・・・圧力センサ ３０・・・コントローラ ３１ａ〜３１ｅ・・・流量指令生成部 ３２・・・流量指令算出部 ３３・・・吸収馬力増大時流量指令生成部 ３４・・・最大値選択部 ３５・・・目標差圧生成部 ３６・・・吸収馬力増大時目標差圧生成部 ３７・・・目標差圧選択部 ３８・・・目標吐出圧算出部 ３９・・・流量指令算出部 ４０Ｌ、４０Ｒ・・・センターバイパス管路 ４１Ｌ、４１Ｒ・・・ネガコン圧管路 ５０・・・スイッチ ７５・・・エンジン回転数調整ダイヤル １７０〜１７８・・・流量制御弁 ３００・・・吸収馬力増大要否判定部 ３０１・・・吸収馬力制御部（吐出量制御部） Ｐ１・・・大気圧センサ Ｐ２・・・吐出圧センサ Ｐ３Ｌ、Ｐ３Ｒ、Ｐ４、Ｐ５・・・圧力センサ Ｐ６・・・エンジン回転数検出器

Claims (15)

1. 下部走行体と、
   前記下部走行体上に搭載される上部旋回体と、
   前記上部旋回体に搭載される油圧アクチュエータと、
   前記上部旋回体に配置され、過給機を備えるとともに、一定回転数で制御される内燃機関と、
   前記内燃機関に連結された油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプの吸収馬力を制御する制御装置と、を有し、
   前記制御装置は、前記油圧アクチュエータの掘削負荷が増大する前に、前記油圧ポンプにより前記内燃機関の負荷を増大させることにより前記過給機の過給圧を増大させる、
   ショベル。
2. エンドアタッチメントを備え、
   前記エンドアタッチメントが作業対象物から受ける反力の増減にかかわらず前記油圧ポンプの吸収馬力を増大させる、
   請求項１に記載のショベル。
3. 前記制御装置は、前記油圧ポンプの待機モードにおける吐出量を増大させることによって、前記油圧アクチュエータの掘削負荷が増大する前の前記油圧ポンプの吸収馬力を増大させる、
   請求項１又は２に記載のショベル。
4. 前記吐出量の増大は、前記油圧ポンプのレギュレータの調節によって実現され、
   前記レギュレータの調節は、前記制御装置からの指令に応じて実行され、
   前記レギュレータの調節は、ネガコン制御を停止させることを含む、
   請求項３に記載のショベル。
5. 前記油圧ポンプは、第１可変容量型油圧ポンプと該第１可変容量型油圧ポンプより高い応答性を備えた第２可変容量型油圧ポンプとを含み、
   前記制御装置は、前記第２可変容量型油圧ポンプのレギュレータの調節によって前記油圧アクチュエータの掘削負荷が増大する前の前記油圧ポンプの吸収馬力を増大させる、
   請求項３に記載のショベル。
6. 前記制御装置は、前記油圧ポンプの待機モードにおける吐出圧を増大させることによって、前記油圧アクチュエータの掘削負荷が増大する前の前記油圧ポンプの吸収馬力を増大させる、
   請求項１又は２に記載のショベル。
7. 前記油圧ポンプが吐出する作動油の流れを制限する弁を有し、
   前記制御装置は、前記弁を制御して前記油圧ポンプの待機モードにおける吐出圧を増大させる、
   請求項６に記載のショベル。
8. 前記油圧アクチュエータから排出される作動油を蓄積し、且つ、前記油圧ポンプの吐出側に作動油を放出可能なアキュムレータを有し、
   前記制御装置は、前記アキュムレータから作動油を放出させて前記油圧ポンプの待機モードにおける吐出圧を増大させる、
   請求項６に記載のショベル。
9. 前記制御装置は、前記油圧アクチュエータの掘削負荷が増大する前に前記油圧ポンプにより前記内燃機関の負荷を増大させ、前記油圧アクチュエータの掘削負荷が増大する前に燃料噴射量を増大させる、
   請求項１乃至８の何れかに記載のショベル。
10. 前記制御装置は、前記油圧アクチュエータが操作されていないときのモードである待機モードのとき、又は、待機モードにおいて前記油圧アクチュエータの操作が開始された後の所定時間内で前記油圧アクチュエータの掘削負荷が増大する前に、前記内燃機関の負荷を増大させる、
    請求項１乃至９の何れかに記載のショベル。
11. 前記制御装置は、大気圧に応じて、前記油圧アクチュエータの掘削負荷が増大する前の前記油圧ポンプの吸収馬力を制御する、
    請求項１又は２に記載のショベル。
12. 下部走行体と、前記下部走行体上に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載される油圧アクチュエータと、前記上部旋回体に配置され、過給機を備えるとともに、一定回転数で制御される内燃機関と、前記内燃機関に連結された油圧ポンプと、前記油圧ポンプの吸収馬力を制御する制御装置とを有するショベルの制御方法であって、
    前記油圧アクチュエータの掘削負荷が増大する前に、前記制御装置が前記油圧ポンプにより前記内燃機関の負荷を増大させることにより前記過給機の過給圧を増大させる工程を有する、
    ショベルの制御方法。
13. 前記制御装置は、
    前記油圧ポンプの待機モードにおける吐出量を増大させることによって、前記油圧アクチュエータの掘削負荷が増大する前の前記油圧ポンプの吸収馬力を増大させ、或いは、前記油圧ポンプの待機モードにおける吐出圧を増大させることによって、前記油圧アクチュエータの掘削負荷が増大する前の前記油圧ポンプの吸収馬力を増大させる、
    請求項１２に記載のショベルの制御方法。
14. 前記制御装置は、前記油圧アクチュエータの掘削負荷が増大する前に前記油圧ポンプにより前記内燃機関の負荷を増大させ、前記油圧アクチュエータの掘削負荷が増大する前に燃料噴射量を増大させる、
    請求項１２又は１３に記載のショベルの制御方法。
15. 前記制御装置は、前記油圧アクチュエータが操作されていないときのモードである待機モードのとき、又は、待機モードにおいて前記油圧アクチュエータの操作が開始された後の所定時間内で前記油圧アクチュエータの掘削負荷が増大する前に、前記内燃機関の負荷を増大させる、
    請求項１２乃至１４の何れかに記載のショベルの制御方法。

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