JP6469646B2 - 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、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ない。その結果、燃料の不完全燃焼による黒煙の発生、エンジン出力の不足等を引き起こし、さらにはエンジンを停止させてしまうおそれがある。

上述に鑑み、過給圧の増大の遅れを防止できるショベル及びその制御方法を提供することが望ましい。

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、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、前記油圧ポンプが吐出する作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプが吐出する作動油の流れを制御する複数の流量制御弁を含むコントロールバルブと、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に負荷が掛かる前に、前記コントロールバルブにおける特定の流量制御弁を動作させて前記油圧ポンプが吐出する作動油の流れを制限或いは遮断することで、前記油圧ポンプの吐出圧を増大させて前記過給機による過給圧を増大させる。

上述の手段により、過給圧の増大の遅れを防止できるショベル及びその制御方法を提供できる。

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一例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。 吸収馬力増大処理の別の一例の流れを示すフローチャートである。 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る。 吸収馬力増大処理のさらに別の一例の流れを示すフローチャートである。 図９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建設機械としての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、太実線、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、圧力制御弁３１、大気圧センサＰ１、吐出圧センサＰ２、過給圧センサＰ３、及び切換操作部５０を含む。

エンジン１１は、ショベルの駆動源である。本実施例では、エンジン１１は、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タービンを回転させ、その回転力で遠心式圧縮機を駆動することにより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る。本実施例では、レギュレータ１３は、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操作装置２６及び圧力制御弁３１を含む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。具体的には、コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４が吐出する作動油の流れを制御する複数の流量制御弁を含む。そして、コントロールバルブ１７は、それら流量制御弁を通じ、メインポンプ１４が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給する。なお、油圧アクチュエータは、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を含む。

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る。本実施例では、操作装置２６は、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る。本実施例では、圧力センサ２９は、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る。本実施例では、コントローラ３０は、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、過給圧増大要否判定部３００及び吸収馬力制御部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、大気圧センサＰ１、吐出圧センサＰ２、過給圧センサＰ３、切換操作部５０等が出力する信号を受信する。そして、それらの信号に基づいて過給圧増大要否判定部３００及び吸収馬力制御部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、過給圧増大要否判定部３００及び吸収馬力制御部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、圧力制御弁３１等に対して出力する。

より具体的には、過給圧増大要否判定部３００は、過給圧を増大させる必要があるか否かを判定する。そして、過給圧を増大させる必要があると過給圧増大要否判定部３００が判定した場合、吸収馬力制御部３０１は、圧力制御弁３１を制御してメインポンプ１４の吐出圧を増大させる。また、吸収馬力制御部３０１は、追加的に、レギュレータ１３を調節してメインポンプ１４の吐出量を増大させてもよい。

圧力制御弁３１は、コントローラ３０が出力する指令に応じて動作する弁である。本実施例では、圧力制御弁３１は、コントローラ３０が出力する電流指令に応じてパイロットポンプ１５からコントロールバルブ１７内の特定の流量制御弁のパイロットポートに導入される制御圧を調整する電磁減圧弁である。コントローラ３０は、その特定の流量制御弁を作動させてメインポンプ１４が吐出する作動油の流れを制限することで、メインポンプ１４の吐出圧を増大させる。

このように、コントローラ３０は、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の吐出圧を増大させる。また、コントローラ３０は、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、追加的に、メインポンプ１４の吐出量を増大させてもよい。なお、「吸収馬力を自発的に増大させる」は、掘削反力等の外力とは無関係に吸収馬力を増大させること、すなわち油圧負荷の増大が無いにもかかわらず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。また、過給圧センサＰ３は、過給機１１ａが発生させる過給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。

切換操作部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機能（以下、「吸収馬力増大機能」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、切換操作部５０をオン位置に切り換えることで吸収馬力増大機能を作動させ、切換操作部５０をオフ位置に切り換えることで吸収馬力増大機能を停止させる。具体的には、コントローラ３０は、切換操作部５０がオフ位置に切り換えられると、過給圧増大要否判定部３００及び吸収馬力制御部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を参照しながら、メインポンプ１４の吸収馬力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る。図３は、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、太実線、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、パラレル管路４２Ｌ、４２Ｒ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る。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１７２、１７４、１７６及び１７８を通る高圧油圧ラインである。

流量制御弁１７１は、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を走行用油圧モータ１Ａ（左用）へ供給し、且つ、走行用油圧モータ１Ａ（左用）が吐出する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。

流量制御弁１７２は、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を走行用油圧モータ１Ｂ（右用）へ供給し、且つ、走行用油圧モータ１Ｂ（右用）が吐出する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。

流量制御弁１７３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へ供給し、且つ、旋回用油圧モータ２Ａが吐出する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。

流量制御弁１７４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、且つ、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。

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ブームシリンダ７へ供給し、且つ、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。また、本実施例では、流量制御弁１７５は、ブーム４の上げ操作が行われた場合にのみ作動し、ブーム４の下げ操作が行われた場合には作動しない。具体的には、流量制御弁１７５は、ブーム４の上げ操作が行われた場合、中央の弁位置（Ｃ）から右側の弁位置（Ｒ）に向かって移動する。一方で、流量制御弁１７５は、ブーム４の下げ操作が行われた場合であっても、中央の弁位置（Ｃ）から左側の弁位置（Ｌ）に向かって移動せず、中央の弁位置（Ｃ）に留まる。したがって、流量制御弁１７５の左側の弁位置（Ｌ）は他の用途に利用可能である。そのため、コントローラ３０は、吸収馬力増大機能を作動させるために流量制御弁１７５の左側の弁位置（Ｌ）を利用する。

流量制御弁１７７、１７８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、且つ、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。

パラレル管路４２Ｌは、センターバイパス管路４０Ｌに並行する高圧油圧ラインである。パラレル管路４２Ｌは、流量制御弁１７１、１７３、１７５の何れかによってセンターバイパス管路４０Ｌを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の流量制御弁に作動油を供給する。また、パラレル管路４２Ｒは、センターバイパス管路４０Ｒに並行する高圧油圧ラインである。パラレル管路４２Ｒは、流量制御弁１７２、１７４、１７６の何れかによってセンターバイパス管路４０Ｒを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の流量制御弁に作動油を供給する。

本実施例では、パラレル管路４２Ｌの断面積はセンターバイパス管路４０Ｌの断面積より小さい。そのため、パラレル管路４２Ｌはセンターバイパス管路４０Ｌに比べて作動油が流れにくい。また、センターバイパス管路４０Ｌを通る作動油の流れが制限或いは遮断されてパラレル管路４２Ｌを通る作動油が増大した場合、メインポンプ１４Ｌの吐出圧は増大する。また、ネガティブコントロール絞り１８Ｌに至る作動油の流量も減少する。センターバイパス管路４０Ｒ及びパラレル管路４２Ｒについても同様である。

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。

アーム操作レバー２６Ａは、操作装置２６の一例であり、アーム５を操作するために用いられる。また、アーム操作レバー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１７７、１７８のパイロットポートに導入させる。具体的には、アーム操作レバー２６Ａは、アーム閉じ方向に操作された場合に、流量制御弁１７７の右側パイロットポート１７７Ｒに作動油を導入させ、且つ、流量制御弁１７８の左側パイロットポート１７８Ｌに作動油を導入させる。また、アーム操作レバー２６Ａは、アーム開き方向に操作された場合には、流量制御弁１７７の左側パイロットポート１７７Ｌに作動油を導入させ、且つ、流量制御弁１７８の右側パイロットポート１７８Ｒに作動油を導入させる。

ブーム操作レバー２６Ｂ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２６Ｂ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１７５、１７６のパイロットポートに導入させる。具体的には、ブーム操作レバー２６Ｂは、ブーム上げ方向に操作された場合に、流量制御弁１７５の右側パイロットポート１７５Ｒに作動油を導入させ、且つ、流量制御弁１７６の左側パイロットポート１７６Ｌに作動油を導入させる。一方、ブーム操作レバー２６Ｂは、ブーム下げ方向に操作された場合には、流量制御弁１７５の左側パイロットポート１７５Ｌに作動油を導入させることなく、流量制御弁１７６の右側パイロットポート１７６Ｒにのみ作動油を導入させる。

圧力センサ２９Ａ、２９Ｂは、圧力センサ２９の一例であり、アーム操作レバー２６Ａ、ブーム操作レバー２６Ｂ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）、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、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、アーム操作レバー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。

圧力制御弁３１は、コントローラ３０が出力する電流指令に応じてパイロットポンプ１５から流量制御弁１７５の左側パイロットポート１７５Ｌに導入される制御圧を調整する。したがって、流量制御弁１７５の左側の弁位置（Ｌ）への移動は、ブーム操作レバー２６Ｂを含む何れの操作レバーにも連動することなく、圧力制御弁３１が発生させるパイロット圧のみによってもたらされる。また、圧力制御弁３１は、流量制御弁１７５を中央の弁位置（Ｃ）から左側の弁位置（Ｌ）に移動させる際に、流量制御弁１７５を第１中間位置及び第２中間位置の２段階で停止できるように制御圧を調整可能である。具体的には、第１中間位置は、センターバイパス管路４０Ｌの開口面積が最大開口面積の７０％となる弁位置であり、第２中間位置は、センターバイパス管路４０Ｌの開口面積が最大開口面積の３０％となる弁位置である。なお、最大開口面積は、流量制御弁１７５が弁位置（Ｃ）にあるときの開口面積である。また、流量制御弁１７５が弁位置（Ｌ）にあるときの開口面積は０％である。

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失させ、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との関係の一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、過給圧増大要否判定部３００が過給圧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を増減させる。

より具体的には、過給圧増大要否判定部３００は、例えば、ショベルが待機モードにある場合に、過給圧を増大させる必要があると判定する。このとき、吸収馬力制御部３０１は、圧力制御弁３１を制御してメインポンプ１４の吐出圧を増大させる。本実施例では、吸収馬力制御部３０１は、流量制御弁１７５の左側パイロットポート１７５Ｌに作動油を導入させ、中央の弁位置（Ｃ）から左側の弁位置（Ｌ）に向かって流量制御弁１７５を移動させる。左側の弁位置（Ｌ）に向かって移動した流量制御弁１７５は、センターバイパス管路４０Ｌを流れる作動油の流量を制限してメインポンプ１４Ｌの吐出圧を増大させる。その結果、吸収馬力制御部３０１は、過給圧を増大させることができる。メインポンプ１４の吸収馬力が増大し、エンジン負荷が増大するためである。また、吸収馬力制御部３０１は、過給圧センサＰ３の出力に基づいて過給機１１ａによる過給圧が所望の過給圧となったか否かを監視する。

その後、吸収馬力制御部３０１は、現在の過給圧が所望の過給圧になっていない場合、レギュレータ１３Ｌに対して制御信号を出力し、レギュレータ１３Ｌを調節してメインポンプ１４Ｌの吐出量を追加的に調整してもよい。具体的には、吸収馬力制御部３０１は、現在の過給圧が所望の過給圧より低い場合、レギュレータ１３Ｌを調節してメインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させてメインポンプ１４Ｌの吸収馬力を増大させてもよい。また、吸収馬力制御部３０１は、現在の過給圧が所望の過給圧より高い場合、レギュレータ１３Ｌを調節してメインポンプ１４Ｌの吐出量を減少させてメインポンプ１４Ｌの吸収馬力を低下させてもよい。

次に、図５を参照して、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。）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、切換操作部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、過給圧増大要否判定部３００及び吸収馬力制御部３０１を有効に機能させることができる。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ない。その結果、燃料の不完全燃焼による黒煙の発生、エンジン出力の不足等を引き起こし、さらにはエンジンを停止させてしまうおそれがある。

最初に、コントローラ３０の過給圧増大要否判定部３００は、過給圧を増大させる必要があるか否かを判定する。本実施例では、過給圧増大要否判定部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）。また、本実施例では、過給圧増大要否判定部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、過給圧増大要否判定部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、すなわち過給圧を増大させる必要があると判定する。なお、過給圧増大要否判定部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（油圧負荷が掛かっていない）と過給圧増大要否判定部３００が判定した場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、コントローラ３０の吸収馬力制御部３０１は、過給圧を増大させるために、メインポンプ１４の吸収馬力を増大させる（ステップＳ２）。本実施例では、吸収馬力制御部３０１は、圧力制御弁３１に対して電流指令を出力し、流量制御弁１７５の左側パイロットポート１７５Ｌに導入される制御圧を増大させる。左側パイロットポート１７５Ｌに導入される制御圧が増大すると、流量制御弁１７５は、中央の弁位置（Ｃ）から左側の弁位置（Ｌ）に向かって移動し、センターバイパス管路４０Ｌを流れる作動油の流量を制限してメインポンプ１４Ｌの吐出圧を増大させる。また、流量制御弁１７５は、ネガティブコントロール絞り１８Ｌに至る量を減少或いは消失させ、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ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は、メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させる。このようにして、吸収馬力制御部３０１は、メインポンプ１４Ｌの吐出圧及び吐出量を増大させてその吸収馬力を増大させる。この構成により、吸収馬力制御部３０１は、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、メインポンプ１４Ｌの吸収馬力が増大するとエンジン１１の回転負荷が増大するため、エンジン１１は、所定回転数を維持すべく燃料噴射量を増大させる。燃料噴射量の増大は、排気圧の増大、タービンの回転速度の増大、及び遠心式圧縮機の回転速度の増大をもたらし、ひいては過給圧の増大をもたらす。

その後、吸収馬力制御部３０１は、過給圧センサＰ３の出力に基づいて過給圧が所望の過給圧に達したか否かを監視しながら、メインポンプ１４Ｌの吸収馬力を微調整する（ステップＳ３）。本実施例では、吸収馬力制御部３０１は、レギュレータ１３Ｌ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１３Ｌ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、制御信号に応じて斜板傾転角を調節し、メインポンプ１４Ｌの吐出量を増減させる。その結果、吸収馬力制御部３０１は、圧力制御弁３１を用いて増大させたメインポンプ１４Ｌの吸収馬力を微調整して過給圧を微調整することで所望の過給圧を実現できる。但し、吸収馬力制御部３０１は、レギュレータ１３によるメインポンプ１４Ｌの吸収馬力の微調整を省略してもよい。

一方、ショベルが待機モードにない（油圧負荷が掛かっている）と過給圧増大要否判定部３００が判定した場合（ステップＳ１のＮＯ）、吸収馬力制御部３０１は、過給圧を増大させるためにメインポンプ１４Ｌの吸収馬力を増大させている場合にはその増大を中止させる（ステップＳ４）。油圧アクチュエータの作動によってメインポンプ１４の吸収馬力が増大することで過給圧が増大するため、自発的にメインポンプ１４Ｌの吸収馬力を増大させる必要がないためである。本実施例では、吸収馬力制御部３０１は、圧力制御弁３１に対して電流指令を出力している場合にはその出力を中止する。そして、吸収馬力制御部３０１は、流量制御弁１７５の左側パイロットポート１７５Ｌに導入される制御圧を増大させている場合にはその増大を中止させる。左側パイロットポート１７５Ｌに導入される制御圧の増大が中止されると、流量制御弁１７５は、左側の弁位置（Ｌ）から中央の弁位置（Ｃ）に向かって移動する。そして、センターバイパス管路４０Ｌを流れる作動油の流量の制限を解除してメインポンプ１４Ｌの吐出圧の増大を中止させる。また、流量制御弁１７５は、左側の弁位置（Ｌ）に向かって移動させられていた場合に比べ、ネガティブコントロール絞り１８Ｌに至る量を増大させ、ネガティブコントロール絞り１８Ｌの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、増大したネガコン圧を受けるレギュレータ１３Ｌは、メインポンプ１４Ｌの吐出量を低下させる。このようにして、吸収馬力制御部３０１は、メインポンプ１４Ｌの吐出圧及び吐出量の増大を中止させてその吸収馬力の増大を中止させる。なお、メインポンプ１４Ｌの吸収馬力の増大が中止されるとエンジン１１の回転負荷が吸収馬力増大前の状態に戻るため、エンジン１１は、燃料噴射量を吸収馬力増大前の状態に戻す。燃料噴射量が吸収馬力増大前の状態に戻ると、排気圧、タービンの回転速度、及び遠心式圧縮機の回転速度も吸収馬力増大前の状態に戻り、過給圧も吸収馬力増大前の状態に戻る。

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掛かってい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ておくことができる。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（応答性及び作業性の低下）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（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。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す。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。

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の吐出圧が増大し、メインポンプ１４の油圧負荷が増大し始める。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付近から増大し始める。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の油圧負荷と共に増大する。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の増大に遅れが生じ、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、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、操作者は、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、切換操作部５０をオン位置に切り換えることで吸収馬力増大機能を作動させる。そして、コントローラ３０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の吸収馬力を増大させている。そのため、エンジン１１では、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、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において直ちに増大可能な状態にある。

このように、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てエンジン１１に負荷を加えておくことで、油圧負荷が増大し始める時刻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増大してエンジン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、エンジン回転数を増大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増大しているため、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の吸収馬力を増大させてエンジン１１に負荷を加えておくことで、油圧負荷が増大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。

なお、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、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の吸収馬力を増大させている。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メインポンプ１４の吸収馬力を自発的に高めておくことで、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、切換操作部５０が省略されており、コントローラ３０は、過給圧増大要否判定部３００及び吸収馬力制御部３０１を常に有効に機能させることができる。但し、切換操作部５０を省略せずに、切換操作部５０をオン位置に切り換えた構成であってもよい。

ステップＳ１１において、過給圧増大要否判定部３００は、過給圧を増大させる必要があるか否かを判定する。本実施例では、過給圧増大要否判定部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、すなわち高地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を実行してメインポンプ１４Ｌの吸収馬力を増大させ、且つ微調整する。

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を実行し、メインポンプ１４Ｌの吸収馬力を増大させている場合にはその増大を中止させる。大気圧が比較的高いため、過給圧を自発的に増大させる必要がないと判断できるためである。

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目標とする過給圧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目標とする過給圧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。そして、コントローラ３０は、圧力制御弁３１が発生させるパイロット圧、流量制御弁１７５の移動量、ひいてはメインポンプ１４Ｌの吐出圧を段階的に或いは無段階に制御し、目標とする過給圧を実現する。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。

また、コントローラ３０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等の測位装置の出力と地図情報とに基づいてショベルの現在位置の標高を導き出し、その標高に応じて目標とする過給圧の大きさを決定してもよい。

以上の構成により、コントローラ３０は、過給圧増大要否判定部３００が過給圧を増大させる必要があると判定した場合に、吸収馬力制御部３０１が圧力制御弁３１を制御してメインポンプ１４Ｌの吐出圧を増大させてその吸収馬力を自発的に増大させることができる。そして、メインポンプ１４Ｌの吸収馬力の増大は、エンジン１１の回転負荷の増大、燃料噴射量の増大、排気圧の増大、タービンの回転速度の増大、及び遠心式圧縮機の回転速度の増大を順にもたらし、最終的に過給機１１ａによる過給圧の増大をもたらす。そのため、コントローラ３０は、油圧負荷の増大が発生する前に過給機１１ａによる過給圧を増大させておくことで、油圧負荷の増大が発生したときにも過給圧の増大を追従させることができ、過給圧の増大の遅れを防止できる。その結果、コントローラ３０は、高地で作業する際の油圧アクチュエータの応答性及びショベルの作業性を改善できる。

なお、上述の実施例では、操作者は、ショベルが高地（大気圧が比較的低い環境）にある場合に切換操作部５０をオン位置に切り換えることで吸収馬力増大機能を作動させる。或いは、ショベルは、大気圧が所定圧未満の場合に自動的に吸収馬力増大機能を作動させる。そのため、コントローラ３０は、レバー操作が行われる前にメインポンプ１４の吸収馬力を自発的に増大させておくことで、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。しかしながら、操作者は、ショベルが高地にある場合以外にも、切換操作部５０をオン位置に切り換えて吸収馬力増大機能を作動させてもよい。例えば、操作者は、燃料の不完全燃焼に起因する黒煙の発生を検知した場合に切換操作部５０をオン位置に切り換えることで吸収馬力増大機能を作動させてもよい。この場合、コントローラ３０は、レバー操作が行われる前に吸収馬力を自発的に高めておくことで、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、コントローラ３０は、黒煙の発生を抑制或いは防止することができる。

また、上述の実施例では、吸収馬力制御部３０１は、ショベルが待機モードにあると過給圧増大要否判定部３００が判定した場合、過給圧を増大させるためにメインポンプ１４の吸収馬力を増大させる。但し、吸収馬力制御部３０１は、油圧アクチュエータの操作が中止された直後の待機モードでは、所定時間が経過するまではメインポンプ１４の吸収馬力を増大させないようにしてもよい。具体的には、吸収馬力制御部３０１は、操作中の油圧アクチュエータに対応する操作レバーが中立位置に戻ってから所定時間が経過するまでは圧力制御弁３１に対して電流指令を出力しないようにしてもよい。過給圧は、立ち上がり及び立ち下がりが共に遅く、所定時間が経過するまでは依然として高い状態にあるためである。なお、吸収馬力制御部３０１は、過給圧センサＰ３の出力（過給圧）が所定値を下回るまでは圧力制御弁３１に対して電流指令を出力しないようにしてもよい。

また、上述の実施例では、吸収馬力増大機能は、コントロールバルブ１７における別の用途で既に用いられている流量制御弁の未使用の弁位置を利用して実現される。具体的には、ブームシリンダ７に対応する流量制御弁１７５の左側の弁位置（Ｌ）を利用して実現される。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、吸収馬力増大機能は、コントロールバルブ１７における未使用の流量制御弁を利用して実現されてもよい。

また、上述の実施例では、吸収馬力制御部３０１は、圧力制御弁３１を制御して流量制御弁１７５を動かし、メインポンプ１４Ｌの吐出圧を増大させることでその吸収馬力を増大させる。しかしながら、吸収馬力制御部３０１は、圧力制御弁３１を制御して別の流量制御弁を動かし、メインポンプ１４Ｒの吐出圧を増大させることでその吸収馬力を増大させてもよい。また、吸収馬力制御部３０１は、圧力制御弁３１を制御して１又は複数の流量制御弁を動かし、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの双方の吐出圧を増大させることでそれらの吸収馬力を同時に増大させてもよい。

図８は、別の流量制御弁を含む油圧システムの構成例を示す概略図である。具体的には、図８の油圧システムは、左側の弁位置（Ｌ）のない流量制御弁１７５、流量制御弁１７９、及びリリーフ弁１８０Ｌ、１８０Ｒを有する点で図３の油圧システムと相違する。但し、その他の構成は図１の油圧システムと共通する。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。

本実施例では、吸収馬力制御部３０１は、流量制御弁１７９のパイロットポートに作動油を導入させて右側の弁位置から左側の弁位置に向かって流量制御弁１７９を移動させる。左側の弁位置に向かって移動した流量制御弁１７９は、センターバイパス管路４０Ｌを流れる作動油の流量を制限してメインポンプ１４Ｌの吐出圧を増大させる。

また、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。具体的には、ネガコン圧を迅速に低減させることができるように、センターバイパス管路４０Ｌの最下流、すなわち、流量制御弁１７９の下流側で且つネガティブコントロール絞り１８Ｌの上流側に配置される。但し、流量制御弁１７９は、コントロールバルブ１７内において、流量制御弁１７１、１７３、１７５、１７７のうちの何れかの上流側に配置されてもよい。具体的には、流量制御弁１７９は、流量制御弁１７１、１７３、１７５のうちの何れかの下流側に配置されてもよく、流量制御弁１７１とメインポンプ１４Ｌとの間に配置されてもよい。なお、配置場所がメインポンプ１４Ｌに近いほどメインポンプ１４Ｌの吐出圧をより迅速に高めることができる。

リリーフ弁１８０Ｌ、１８０Ｒは、油圧システム内の作動油の圧力を所定のリリーフ圧以下に維持するための弁である。具体的には、リリーフ弁１８０Ｌ、１８０Ｒは油圧システム内の作動油の圧力が所定のリリーフ圧以上となった場合に開いて作動油を作動油タンクに排出する。例えば、リリーフ弁１８０Ｌは、流量制御弁１７９によってセンターバイパス管路４０Ｌが遮断されてメインポンプ１４Ｌの吐出圧が所定のリリーフ圧以上となった場合に開いて作動油を作動油タンクに排出する。

また、上述の実施例では、吸収馬力制御部３０１は、圧力制御弁３１を制御してセンターバイパス管路４０Ｌ上にある流量制御弁１７５を動かし、メインポンプ１４Ｌの吐出圧を増大させることでその吸収馬力を増大させる。しかしながら、吸収馬力制御部３０１は、圧力制御弁３１を制御してセンターバイパス管路４０Ｒ上にある別の流量制御弁を動かし、メインポンプ１４Ｒの吐出圧を増大させることでその吸収馬力を増大させてもよい。

また、上述の実施例では、吸収馬力制御部３０１は、圧力制御弁３１を制御して３位置スプール弁としての流量制御弁１７５を動かし、メインポンプ１４Ｌの吐出圧を増大させることでその吸収馬力を増大させる。しかしながら、吸収馬力制御部３０１は、圧力制御弁３１を制御して４位置スプール弁としての別の流量制御弁を動かし、メインポンプ１４Ｌの吐出圧を増大させることでその吸収馬力を増大させてもよい。４位置スプール弁は、例えば、３位置スプール弁としての流量制御弁１７１に吸収馬力増大処理用の１位置を追加した流量制御弁である。

次に、図９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９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、切換操作部５０が省略されており、コントローラ３０は、過給圧増大要否判定部３００及び吸収馬力制御部３０１を常に有効に機能させることができる。但し、切換操作部５０を省略せずに、切換操作部５０をオン位置に切り換えた構成であってもよい。

具体的には、本実施例に係る吸収馬力増大処理は、ステップＳ２１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Ｓ２２〜Ｓ２４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Ｓ２１を詳細に説明し、他のステップの説明を省略する。

ステップＳ２１において、過給圧増大要否判定部３００は、過給圧を増大させる必要があるか否かを判定する。本実施例では、過給圧増大要否判定部３００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、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。

そして、上述の条件を満たすと判定された場合（ステップＳ２１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、ステップＳ２２及びＳ２３を実行してメインポンプ１４Ｌの吸収馬力を増大させ、且つ微調整する。

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Ｓ２１のＮＯ）、コントローラ３０は、ステップＳ２４を実行し、メインポンプ１４Ｌの吸収馬力を増大させている場合にはその増大を中止させる。レバー操作が開始されていないため、過給圧を自発的に増大させる必要がないと判断できるためである。

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１０を参照して、図９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１０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１０の実線で示す推移は、図９の吸収馬力増大処理を実行するときの推移を表し、図１０の破線で示す推移は、図９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９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９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９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圧力制御弁３１を制御して所定の時間にわたってメインポンプ１４の吐出圧を増大させる。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。なお、コントローラ３０は、追加的に、レギュレータ１３を調節してメインポンプ１４の吐出量を増大させてもよい。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。

また、図９及び図１０で説明した吸収馬力増大処理は、図３の油圧システム及び図８の油圧システムの何れで実行されてもよい。

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、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。さらに、本発明は、クレーン、リフティングマグネット機、アスファルトフィニッシャ等、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油圧ポンプとを搭載する他の任意の建設機械に適用されてもよい。

また、本願は、２０１４年２月２４日に出願した日本国特許出願２０１４−０３３３１６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・・・アーム操作レバー ２６Ｂ・・・ブーム操作レバー ２９、２９Ａ、２９Ｂ・・・圧力センサ ３０・・・コントローラ ３１・・・圧力制御弁 ４０Ｌ、４０Ｒ・・・センターバイパス管路 ４１Ｌ、４１Ｒ・・・ネガコン圧管路 ５０・・・切換操作部 ７５・・・過給圧切り換えスイッチ １７１〜１７９・・・流量制御弁 １８０Ｌ、１８０Ｒ・・・リリーフ弁 ３００・・・過給圧増大要否判定部 ３０１・・・吸収馬力制御部 Ｐ１・・・大気圧センサ Ｐ２・・・吐出圧センサ Ｐ３・・・過給圧センサ

Claims (11)

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、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、
   前記油圧ポンプが吐出する作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、
   前記油圧ポンプが吐出する作動油の流れを制御し、それぞれがスプール弁で構成されている複数の流量制御弁を含むコントロールバルブと、
   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における負荷が増大する前に、特定の流量制御弁を動作させて前記油圧ポンプが吐出する作動油の流れを制限或いは遮断することで、前記油圧ポンプの吐出圧を増大させて前記過給機による過給圧を増大させ、
   前記特定の流量制御弁は、前記複数の流量制御弁のうちの一つの流量制御弁、及び、前記油圧アクチュエータに関する前記複数の流量制御弁よりも下流側に配置される流量制御弁、及び、前記油圧アクチュエータに関する前記複数の流量制御弁の間に配置される流量制御弁のうちの何れかである、
   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、前記油圧ポンプの吐出量を増減させて前記過給機による過給圧を微調整する、
   請求項１に記載のショベル。
4. 前記制御装置は、待機モードにおける前記油圧ポンプの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に負荷が掛かる前に、前記過給機による過給圧を増大させる、
   請求項１に記載のショベル。
5. 前記制御装置が前記油圧ポンプの吐出圧を増大させる機能の作動・停止を切り換える切換操作部を有する、
   請求項１に記載のショベル。
6. 前記特定の流量制御弁は、前記油圧アクチュエータに関する流量制御弁よりも下流側に配置される、
   請求項１に記載のショベル。
7. 前記特定の流量制御弁は、前記油圧アクチュエータに関する流量制御弁と前記油圧ポンプとの間に配置される、
   請求項１に記載のショベル。
8. 前記特定の流量制御弁は、ブームの上げ操作が行われた場合にのみ作動し、ブームの下げ操作が行われた場合には作動しないスプール弁である、
   請求項１に記載のショベル。
9. 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に負荷が掛かる前の前記過給機による過給圧を制御する、
   請求項１に記載のショベル。
10. 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、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、
    前記油圧ポンプが吐出する作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、
    前記油圧ポンプが吐出する作動油の流れを制御し、それぞれがスプール弁で構成されている複数の流量制御弁を含むコントロールバルブと、
    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、
    前記制御装置が、前記油圧アクチュエータにおける負荷が増大する前に、特定の流量制御弁を動作させて前記油圧ポンプが吐出する作動油の流れを制限或いは遮断することで、前記油圧ポンプの吐出圧を増大させて前記過給機による過給圧を増大させるステップ、を有し、
    前記特定の流量制御弁は、前記複数の流量制御弁のうちの一つの流量制御弁、及び、前記油圧アクチュエータに関する前記複数の流量制御弁よりも下流側に配置される流量制御弁、及び、前記油圧アクチュエータに関する前記複数の流量制御弁の間に配置される流量制御弁のうちの何れかである、
    ショベルの制御方法。
11. 前記ステップにおいて、前記制御装置は、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１０に記載のショベルの制御方法。

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