JPH01237332A - 油圧式パワーショベルの灯油モード設定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、油圧式パワーショベルの灯油モード設定装置
に係わり、殊にエンジンの燃料として灯油を使用せざる
をえない作業現場における油圧式パワーショベルに好適
な油圧式パワーシヨヘルの灯油モード設定装置に関する
。

［従来の技術］ 従来２本発明に係わる構成のものは良く知られていない
。　そこで従来の可変容量型油圧ポンプを搭載した油圧
式パワーショベルについて以下説明する。　近年油圧式
パワーショベルの殆どは可変容量型油圧ポンプを搭載し
ている。

これはエンジン出力とポンプ吸収馬力とを効率良く適応
させるためのものであって、これを図面を参照して述べ
る。　第２図は従来の可変容量型油圧ポンプを搭載した
油圧式パワーショベルの油圧ポンプ制御例図（第２図（
ａ））と、この制御の説明図（第２図（ｂ））及び第３
図はポンプ吸収馬力曲線図である。

第２図（ａ）において、エンジン１の出力は可変容量型
油圧ポンプ５の吸収馬力となる。

そして作業負荷に変動が有ってもポンプ吸収馬力が一定
（油圧Ｘ流量＝ＰｘＱ＝一定）となるようコントローラ
７ａが可変容量型油圧ポンプ５の制御弁である電磁式サ
ーボ弁６に制御電流Ｉａを発信する。　コントローラ７
ａはエンジン燃料噴射ポンプのガバナ２に装着されたエ
ンジンセット回転数検知センサ３からの信号Ｎｓと、エ
ンジン出力軸に装着されたエンジン実際回転数検知セン
サ４からの信号Ｎとを入力して、前記制御電流Ｉａを電
磁式サーボ弁６に発信している。

前記では、ポンプ吸収馬力が一定（油圧Ｘ流量＝ＰｘＱ
＝一定ポンプ吸収馬力）となるようにと説明したが、換
言すれば、第３図に示すように、トルクが一定（油圧Ｘ
油圧ボン１１回転当たりの吐出油量＝Ｐ　ｘ　Ｖ＝一定
トルク）を意味している。　例えば、負荷作業時圧力Ｐ
が高くなると、エンジンのエンストを避けるためには、
油圧ボン１１回転当たりの吐出油量Ｖを減らす変化を与
えれば良く、そこで制御電流Ｉａが電磁式サーボ弁６に
発信される。　すなわち（ＰｘＱ＝ＰｘＶｘＮｓ＝一定
）、（Ｐ＝一定）、（■＝変化）の関係によれば、この
■の変化はエンジン実際回転数Ｎをエンジンセット回転
数Ｎｓにする作用となる。　更に換言すれば。

圧力Ｐが大きくなると油圧ポンプ傾斜角を変えて油圧ボ
ン１１回転当たりの吐出油量■を減らすことにより、エ
ンジン回転数を変更しないでポンプ吸収馬力を一定にす
る作用となる。

以上説明した作用が前記の通り２回転像号Ｎｓ、Ｎと、
この信号の検出手段３，４と、コントローラ７ａと、電
磁式サーボ弁６とで行われている。　次に、第２図（ｂ
）を参照して具体例で説明すると２例えは５図示のよう
に最大出力点（範囲Ｘの辺り）で燃料操作レバーを固定
した場合、軽油使用時のトルク曲線Ｔａと制御電流線Ｉ
ａとのマツチングポイントはＸｌである。

これを回転数で見ると、ＸＩは回転数Ｎｍとなる。　そ
こで燃料を灯油に変更すると、そのトルク曲線はＴｂと
なり、マツチングポイントもＸ２に代わる構成となって
いる。　本図（第２図（ｂ）について補足すると、制御
電流線１ａにおいて、範囲Ｘは制御電流域を、又範囲Ｘ
以外の域は定電流域を２図示上方は低電流を２図示上方
は高電流を示す。

かかる従来の構成の可変容量型油圧ポンプをを搭載した
油圧式パワーショベルにおける従来の灯油使用時の対応
策について以下に述べる。

従来油圧式パワーショベル用ディーゼルエンジンは、燃
料として軽油を対象に出力設定されている。　そのため
油圧ポンプもまた。そのポンプ吸収馬力は軽油使用時の
エンジン出力に対応したマツチングを行うよう設定され
ている。

ところが、使用者によっては又は作業現場によっては軽
油ではなく灯油をエンジンの燃料として使用する場合が
あり、この時、エンジンは軽油使用時に対し灯油では出
力が低下してしまい、マツチングポイントが変化してし
まうため。

超過負荷作業時にはエンジンがエンストしてしまうか又
はパワー不足を感じてしまうか等の欠点があった。

そこで、第４図のエンジントルク曲線図に示すように、
エンスト防止としては、トルクライスの大きい軽油使用
時のトルク曲線Ｔａが灯油の使用によってトルクライス
が小さくなったトルク曲線Ｔｂに対して、灯油使用時の
トルクライスを高めるために、エンジン燃料噴射ポンプ
のカパナ内のトルクスプリング等を調整して５図示のよ
うにトルク曲線Ｔｂ２に変更して対応していたものであ
った。　そしてこのような調整としては、灯油の使用に
先立ち事前にカバナを調整するマニアル法と、灯油モー
ド切り替え手段、コントローラ及びガバナスプリング等
のばね定数変更アクチュエータを使ってカバナ性能を自
動制御法とによる構成かあった。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記従来の構成のものでは次に掲げる欠点
がある。

（１）マニアルによるガバナ調整 軽油を使用してのエンジン出力の低下の程度はエンジ毎
に、又外気温度、すなわち灯油温度等の諸条件によって
異なる。　又エンジンメーカ或いは油圧式パワーショベ
ルメーカではかかる諸条件を考慮したガバナ調整用デー
タを準備してないのが一般であるため、マニアルによる
ガバナ調整の実施は困難であった。

（２）自動制御によるガバナ調整 灯油モード切り替え手段とコントローラとカバナスプリ
ング等のばね定数変更アクチュエータとを使ってカバナ
性能を自動制御する構成ともまた。前記（１）と同一の
理由により、何十何百機種に対しては実現不可能若しく
は不経済の理由によって具現化が困難といえる。　但し
、数機種についてのみであれば実現はさほど困難ではな
いと推定される。

（３）従来の油圧式パワーショベルの構成のままで放置
する場合 油圧式パワーショベルのガバナは普通自動車のガバナ等
と異なりオールスピードガバナであるため、普通自動車
のようにエンジン出力が不足しているからといつアクセ
ルベダ等によって自在にエンジン出力を上昇させること
ができない、いわゆる燃料レバーの所望位置での固定方
式である。　そこで例えば［従来の技術］で説明したよ
うに、軽油から灯油に変更すると、エンジン出力の低下
は勿論のこと、エンジン回転数の低下（第２図（ｂ）に
おいて２回転数ＮｍからＮｔと低下する。　Ｎｔ＜Ｎｍ
）により制御電流域Ｘの下限となって最高トルク点に近
くなるため、急激な作業負荷変動に対し、制御が追従で
きずエンジンがエンストする事態に至ってしまう。

本発明は、かかる従来の問題点に着目し、エンジンの燃
料として灯油を使用せざるをえない作業現場における油
圧式パワーショベルに対して油圧ポンプの吸収馬力を灯
油使用時のエンジン出力に適応させて超負荷作業時のエ
ンジンのエンスト及びエンジン出力低下によるパワー不
足の感覚を解消する油圧式パワーショベルの灯油モード
設定装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために２本発明に係わる油圧式パワ
ーショベルの灯油モード設定装置は、第１図（ａ）にお
いて、可変容量型油圧ポンプ５を搭載した油圧式パワー
ショベルにおいて、灯油モード切り替え手段８と、コン
トローラ７ｂとを備え、エンジン１の燃料が灯油である
場合、前記モード切り替え手段８を灯油モードに切り替
えることにより、前記コントローラ７ｂがこの灯油モー
ド切り替え手段８からの信号を得て前記可変容量型油圧
ポンプ５のポンプ吸収馬力を灯油使用時のエンジン出力
に適応させた構成である。

［実施例］ 以下に本発明に係わる油圧式パワーショベルの灯油モー
ド設定装置の実施例を第１図を参照して説明する。　本
図の（ａ）は全体制御の構成を説明する図、（ｂ）は制
御電流Ｉとエンジン回転数Ｎとの関係図、（Ｃ）はこの
制御の説明図である。尚［従来の技術］で示した構成と
同一の構成のものには同一番号を付して説明を省略する
。

第１図（ａ）の本実施例の全体制御の構成は、従来の構
成（第２図（ａ乃に灯油モード切り替えスイッチ８と、
コントローラ７ｂとを追加したものである。　灯油モー
ド切り替えスイッチ８はオペレータ室の操作盤に配置さ
れ手動の０Ｎ−ＯＦＦ切り替え方式のスイッチで、ＯＮ
は灯油使用時の灯油モード、ＯＦＦは軽油使用時の軽油
モードとなっている。　そしてこの灯油モード切り替え
スイッチ８は電気配線によってコントローラ７ｂに接続
され、モード信号をコントローラ７ｂに発信しモード切
り替えを行っている。　他のコントローラ７ｂの入出力
は従来と同様であって２人力としてはエンジン燃料噴射
ポンプのガバナ２に装着されたエンジンセット回転数検
知センサ３からの信号Ｎｓと。

エンジン出力軸に装着されたエンジン実際回転数検知セ
ンサ４からの信号Ｎとがあり、出力としては可変容量型
油圧ポンプ５の吐出油量を変更するための電磁式サーボ
弁６への制御電流Ｉである。　尚、制御電流■は、軽油
使用時にはＩａとし、灯油使用時にはＩｂとして以下説
明する。

第１図（ｂ）において、　制御電流１ａ及びＩｂは全く
同一のものであることが分かる。

すなわち、第１図（Ｃ）でこれを説明すると。

［従来の技術］で説明した軽油使用時でのマツチングポ
イントＸ１は、灯油使用時には従来のようにマツチング
ポイントＸ２とはならず、新たなマツチングポイントＸ
３となる。　これは灯油モード切り替えスイッチ８のＯ
Ｎへの切り替えによって、この信号がコントローラ７ｂ
に入力され、ここで位相を起こし、電磁式サーボ弁６へ
と出力去れるものである。　そしてこの位相は以下の通
りコントローラ７ｂで実施される。　例えば２図示のよ
うに最大出力点（範囲Ｘの辺り）で燃料操作レバーを固
定した場合で説明すると、灯油使用開始時に一旦軽油モ
ードで稼働させ（この稼働はコントローラが比較演算す
るだけの時間であり数秒でもことたりる）で灯油使用時
のマツチングポイントＸ２におけるエンジン回転数Ｎｔ
を読み込み、これを既に記憶しである軽油使用時のマツ
チングポイントＸ１におけるエンジン回転数Ｎｍと比較
演算（Ｎｍ−Ｎｔ＝ｎ）する。　次に、灯油モードに切
り替えると、エンジン回転数差ｎ分のみ、エンジン回転
数の高回転側、すなわちエンジン回転数Ｎｍに制御電流
の低電流が位置するように位相して制御電流線Ｉｂとな
る。この演算の必要性を説明する。　これまでは最大エ
ンジン出力を例としているが、実際の油圧式パワーショ
ベルの使用においては、常時本例のように最大エンジン
出力だけで使用されろものではなく。

燃料操作レバーが他の中間位置、いわゆるパーシャルロ
ード位置にあることが多い。　そこで本油圧式パワーシ
ョベルの構成例においては。

制御電流線Ｉａはトルクに対して一定の関係。

すなわちパーシャルロードにおいて、軽油使用時の制御
電流線Ｉａは図示Ａの状態で横軸に対し平行移動するも
のであるため、灯油使用時においても位相した分（制御
電流線Ｉｂ）も図示Ｂの状態で横軸に対し平行移動する
よう制御されなければならない。　そこで−旦軽油モー
ドになると、パーシャルロードにおいても、先ず軽油使
用時におけマツチングポイントＸ２が読み込まれ２次に
このＸ２のエンジン回転数Ｎｔが確認されてこれに記憶
済みのエンジン回転数差ｎが加算されたエンジン回転数
でマツチングさせること可能となる。

以上の本実施例の構成及び作用により、軽油から灯油に
変更しても、軽油によるエンジン出力から灯油によるエ
ンジン出力への実質的出力の目減りは生じるが、エンジ
ン回転数は変化しないため、エンジン出力の低下は従来
と比較して大幅に低下しない。更にこエンジン回転数が
変化しないため、多少トルクライスが小さな灯油の使用
でも、第１図（Ｃ）に示すようζこ、マツチングポイン
）Ｘ３は制御御電流域Ｘの図示上限にあって最高トルク
点から遠いため、急激な作業負荷変動に対しても、制御
の追従に十分な余裕があるため、エンジンのエンストを
防止することが可能となっている。　このように。

たとえエンジンの燃料として灯油を使用せざるをえない
作業現場における油圧式パワーショベルに対しても２本
例の装置を装着すれば、油圧ポンプの吸収馬力を灯油使
用時のエンジン出力に適応させて超負荷作業時のエンジ
ンのエンスト及びエンジン出力低下によるパワー不足の
感覚を解消することが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように５本発明によれば、エンジンの燃料
として灯油を使用せざるをえない作業現場における油圧
式パワーショベルに対して、油圧ポンプの吸収馬力を灯
油使用時のエンジン出力に適応させて超負荷作業時のエ
ンジンのエンスト及びエンジン出力低下によるパワー不
足の感覚を解消することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図・・・（ａ）図は全体制御の構成を説明する図、
（ｂ）図は制御電流■とエンジン回転数Ｎとの関係図、
（Ｃ）図はこの制御の説明図である。 第２図・・・（ａ）図は従来の可変容量型油圧ポンプを
搭載した油圧式パワーショベルの油圧ボン制御例図、（
ｂ）図はこの制御の説明図。 第３図・・・ポンプ吸収馬力曲線図。 第４図・・・エンジントルク曲線図。 １・・・エンジン ２・・・ガバす ３・・・エンジンセット回転数検知センサ４・・・エン
ジン実際回転数検知センサ５・・・可変容量型油圧ポン
プ ６・・・電磁式サーボ弁 ７ａ・・・従来構成に係わるコントローラ７ｂ・・・本
発明に係わるコントローラ８・・・灯油モード切り替え
手段 Ｔａ・・・軽油使用時のトルク曲線 Ｔｂ・・・灯油使用時のトルク曲線 Ｘ１・・・軽油使用時のマツチングポイントＸ２・・・
灯油使用時のマツチングポイントＸ３・・・本発明に係
わる灯油使用時のマツチングポイント 第１図 第３図 Ｎ２　ＮモＮｗ＋　Ｎｚ （ｂ） 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　可変容量型油圧ポンプ５を搭載した油圧式パワーショ
   ベルにおいて、灯油モード切り替え手段８と、コントロ
   ーラ７ｂとを備え、エンジン１の燃料が灯油である場合
   、前記モード切り替え手段８を灯油モードに切り替える
   ことにより、前記コントローラ７ｂがこの灯油モード切
   り替え手段８からの信号を得て前記可変容量型油圧ポン
   プ５のポンプ吸収馬力を灯油使用時のエンジン出力に適
   応させたことを特徴とする油圧式パワーショベルの灯油
   モード設定装置。