JPH03253787A - 油圧ポンプの出力電子制御装置 - 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） 本発明は油圧ポンプの出力の電子制御装置に関するもの
である。

（従来技術） 従来の油圧ポンプの出力制御装置には以下に示すような
問題があった。

イ）エンジンの出力トルクはエンジン回転数によって変
化するが、油圧ポンプの制御装置の機構上このトルク特
性に対する補償が困難なため、現状の制御装置は使用回
転数範囲内の最低の軸トルクを基準に設計されている。

このため、最低トルク時の回転数以外の範囲ではエンジ
ン出力に余裕ができ、充分にその出力が活用できていな
い。

一方アイドリング付近での軸トルクは極端に低いので、
この領域は使用範囲外として設計されるが、実作業にお
いてはアイドリング付近でも使用されるため、エンスト
を起すというトラブルが発生している。

口）エンジン水温に対して補償できないので、エンジン
が冷えている時はエンストしやすい。

ハ）高地での使用時や燃料の質による出力低下を補償で
きないので、出力低下分を見込んだレギュレータの設計
が必要となり、この点においてもエンジン出力が充分に
利用できない。

二）上記イ２２ロ、ハ問題を解決するためにエンジン回
転数を検出し、その目標回転数との偏差で過負荷状態を
判断し、負荷側を制御する方法が知られている（特開昭
６１−２１５４７８号）。

しかしこの方法でもガバナの精度」二、目標回転数と実
働回転数を全領域で一致させることは難しく、通常は定
格回転数付近でのみこの方法は有効である。その他の回
転数のときは、かなり余裕度を持った目標回転数が設定
されており、エンジン出力を有効に利用できていない。

ホ）エンジンのトルク特性を記憶させておき、それに基
いて制御する方法もあるが、個々のエンジンの個体差や
特性変化への対応か薙しい。

（発明により解決しようとする課題） 上記従来技術の問題点に鑑み、 （１）エンジンの全回転領域で、その出力トルクを最大
限に有効利用することができること、（２）エンジンの
個体差、高地運転、燃料の質等に関らず、エンジンの出
力トルクを最大限に有効利用することができること、 及び（３）エンジンが冷えている時でもエンストをしな
い様にすること、を可能とする油圧ポンプの出力制御装
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） 可変容量ポンプを駆動するエンジンの回転数を検出する
手段と、エンジンの負荷を検出・演算す− る手段と、エンジンの負荷特性を記憶する手段と、エン
ジンの負荷特性から目標負荷を設定し、その差に応じて
エンジンの負荷を制御する手段とで制御装置を構成した
。

この場合負荷特性を記憶する手段がエンジンの冷却水の
水温を検出し、これによる目標負荷を変更することがで
きるようにした。

又負荷特性を記憶する手段がエンジンの使用状況に応じ
て負荷特性を変更することができるようにした。

さらに記憶器に実働状態でのトルク特性が記憶され、エ
ンジンの回転数を任意に設定することができるようにし
た。

さらに又記憶器にエンジンの負荷を徐々に変化させる手
段を設けた。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図に基いて説明する。

第１図において、工は可変容量ポンプ、２はポンプ１の
吐出量を外部信号にて任意に制御できる制御装置である
。３はボンプエを駆動するためのエンジン、４はエンジ
ン３のスロットル位置を制御する装置、５はエンジン３
の回転数Ｎの検出器である。６はポンプ１の押しのけ容
積りを検出する検出器、７は同しくポンプｌの吐出圧力
Ｐの検出器、８はエンジン３の冷却水温度０の検出器で
ある。９は制御装置であり、下記の各部分から構成され
ている。

圧力Ｐおよび押しのけ容ｆｉ￥Ｄからポンプ出力を演算
し、エンジン３の負荷トルクＴＬを求める演算部１０と
、エンジン３の回転数Ｎおよび同しく冷却水温度Ｏから
目標トルクＴｏを出力するためのエンジン３の１−ルク
特性を記憶している記憶器１１と、負荷トルクＴＬと目
標トルクＴｏとを比較し、偏差△Ｔ　（＝Ｔ　ｏ　　Ｔ
　Ｌ）を出力する比較器１２と、偏差△Ｔからポンプ吐
出量を求め、制御装置２への制御指令Ｕを演算する制御
演算部１３とで構成されている。

尚制御装置２は第２図の如〈従来の抽圧パイロッＩ一方
式の足動力制御機構にさらにポンプ吐出量を調整する機
構を付加した構成でもよい。第２図て１４は足動力制御
機構、１５は電気信号に応した圧力を発生する電油変換
弁であり、これによりポンプ吐出量を調整する。

さて記憶器１１には第３図のように実働状態でのトルク
特性が記憶されており、制御装置９はエンジン３の回転
数Ｎを検出して、Ｎにおける最大へ トルクＴｏを求める。この目標トルクＴＯは特性の器１
１に記憶されている。

一方、ポンプ１の押しのけ容積りと吐出圧力Ｐからポン
プ入力軸トルク、すなわちエンジン３の負荷トルクＴＬ
を演算郷土Ｏで求めるＴＬ＝ｈ＊Ｉ）＊■）。目標トル
クＴｏと負荷トルクＴＬどの差Δ′Ｆを比較器１２にて
求め、ΔＴ　”　Ｔ　ｏ　　Ｔ　Ｌ、この結果を基に演
算部１３は以下のように作用する。

第４図はエンジンのあるスロットル位置での＋ヘルク特
性図に上記手順で求めた目標トルクＴＯを重ねた図であ
る。この図において、 （１）ＴＬ＜ＴＯ（△Ｔ＜Ｏ）のとき；例えばＡ点で動
作しているとすると、演算部１３はエンジン３に余裕が
あると判断し、ポンプの押しのけ容積りを増す方向に指
令Ｕを出す。これによりエンジン３の負荷トルクは増し
、回転数が減少し、動作点が目標トルクの点Ｃへ向って
移動する。

（２）ＴＬ＞Ｔｏ　（△Ｔ＞Ｏ）のとき；例えばＢ点で
動作しているとすると、演算部１３はエンジン３にとっ
て過負荷と判断し、ポンプの押しのけ容積りを減らす方
向に指令Ｕを出す。これによりエンジン３の負荷トルク
は減り、回転数が増加し、動作点が目標トルクの点Ｃへ
向って移動する。この方式により全回転数領域でエンジ
ン出力を最大限に利用できるようになる。

さらに第５図はエンジン、冷却水温度θを考慮したとき
の記憶器１１の内容を示している。例えば低温時Ｄｏ、
常温時θ１、高温時θ２におけるトルク特性を記憶して
おき、水温０を第１図の温度検出器８により検出し、そ
の値によってこの中か＝７ ら１つのトルク特性を取り出すようにする。目標トルク
の設定等以下の手順は前述同様に行なうとすれば、これ
によりエンジン冷却水の水温Ｏが低い時でもエンストし
ないシステｌ＼となる。

なおここでトルク特性を何本持たせるかは、各々のシス
テムによって異なり、３本に限定されるものではない。

高地での使用や代替燃料使用による出力低下に対しては
記憶されているトルク特性にある比率η％を乗しること
で、使用状況に応した特性に変更１、００ ここでηは複数個用意されており、使用状況にを定め以
下同様に制御することにより、使用状況の違いにも対応
でき、エンジン出力が有効に利用できる。ηはポテンシ
ョ等で任意設定可能としても良い。

本システムの機能としてさらに重要なことは記憶器１］
に実働状態でのトルク特性が記憶されていることである
。トルク特性は以下の手順で記憶される。

（１）エンジンスロットル位置制御装置４によりエンジ
ンスロットルを操作し、エンジン回転数をある値にセッ
トする。

（２）演算部１３よりポンプ吐出量が最小になるように
指令Ｕを出す。

（３）このときのエンジン回転数をＮＯとする。

（４）温度検出器８によりエンジン回転数を検出しなが
ら、ポンプ吐出量を徐々に増していく。

（５）回転数がＮｏよりある定った値△Ｎだけ減少した
とき、その時点のエンジン回転数Ｎ、負荷圧力Ｐおよび
ポンプ押しのけ容積りを読込む。

（６）上記（５）で得たＰとＤから負荷１−ルクＴＬ＝
ｈ＊Ｐ＊Ｄを求め、ＮとＴＬを記憶器１１へ記憶する。

（７）上記（１）〜（６）を複数のエンジン回転数につ
いて実施し、第６図のようなトルク特性を得る。

エンジン負荷を変化させる手段として、上記の（４）で
はポンプ吐出量を変化させたが、ポンプ吐出量を一定（
Ｄ　＝ｃｏｎｓｔ、）にして、吐出圧力Ｐを変化させる
方法もある。この場合は例えばリリーフ弁の設定を徐々
に変える。このときエンジン冷却水温度０を検出してお
き、ある温度範囲毎に特性を記憶すれば、前記第５図の
特性となる。

以上の方法により各システム毎に実働状態でのトルク特
性が記憶でき、エンジン個体差による特性のバラツキに
対応できる。

（効果） 可変容量ポンプを開動するエンジンの回転数を検出する
手段と、エンジンの負荷を検出・演算する手段と、エン
ジンの負荷特性を記憶する手段とエンジンの負荷特性か
ら目標負荷を設定しその差に応じてエンジンの負荷を制
御する手段、とを備え、これらによりポンプ吐出量を制
御するようにしたので、エンジンの全回転領域で、その
出力トルクを最大限に有効利用することができる。

又エンジンの個体差、高地運転、燃料の質に関らず、エ
ンジンの出力トルクを最大限に有効利用することができ
る。

さらにエンジンが冷えている時もエンストしない機制御
することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の油圧ポンプの出力制御装置の配線図。 第２図は吐出量制御装置の別の例を示す。 第３図は実働状態でのトルク特性図。 第４図はあるスロットル位置でのトルク特性図に目標ト
ルクを重ねた図。 第５図はエンジン冷却水温度を考慮したときの記憶器の
内容を示す図。 第６図は複数のエンジン回転数について実施したトルク
特性図。 第７図は従来の油圧ポンプ用エンジンの回転数−軸トル
クの関係を表す図。 図において； ｌ　可変容量ポンプ　２　制御装置 ３　エンジン　　　　　４　制御装置 ５．６，７．８　　検出器　９　制御装置１０　　演算
部　　　　　１１　　記憶器１１− ２ １２　　比較器　　　　　１３　　演算部１４　　足動
力制御機構　１５　　電油変換弁以上

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）可変容量ポンプ（１）を駆動するエンジン（３）
   の回転数（Ｎ）を検出する手段と、エンジンの負荷を検
   出・演算する手段と、エンジンの負荷特性を記憶する手
   段と、エンジンの負荷特性から目標負荷を設定しその差
   に応じてエンジンの負荷を制御する手段とからなること
   を特徴とする油圧ポンプの出力電子制御装置。
2. （２）エンジンの負荷特性を記憶する手段がエンジンの
   冷却水の水温（θ）を検出し、これによる目標負荷を変
   更することができるようにしたことを特徴とする請求項
   （１）記載の油圧ポンプの出力電子制御装置。
3. （３）エンジンの負荷特性を記憶する手段がエンジンの
   使用状況に応じて負荷特性を変更することができるよう
   にしたことを特徴とする請求項（１）記載の油圧ポンプ
   の出力電子制御装置。
4. （４）エンジンの負荷特性を記憶する手段に実働状態で
   のトルク特性が記憶され、エンジンの回転数を任意に設
   定することができるようにしたことを特徴とする請求項
   （１）記載の油圧ポンプの出力電子制御装置。
5. （５）エンジンの負荷特性を記憶する手段にエンジンの
   負荷を徐々に変化させる手段を設けたことを特徴とする
   請求項（１）記載の油圧ポンプの出力電子制御装置。