JPH0893520A - 建設機械のエンジンおよびポンプの制御装置 - Google Patents

建設機械のエンジンおよびポンプの制御装置

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JPH0893520A
JPH0893520A JP23379594A JP23379594A JPH0893520A JP H0893520 A JPH0893520 A JP H0893520A JP 23379594 A JP23379594 A JP 23379594A JP 23379594 A JP23379594 A JP 23379594A JP H0893520 A JPH0893520 A JP H0893520A
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Yukio Sako
幸男 佐古
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業内容に応じて、エンジン回転数とポンプ
入力馬力とを自動制御することにより省エネを実現する
とともに、音声モニタ装置により制御内容を予告するこ
とにより操作性を向上させる。 【構成】 油圧ショベル等の建設機械において、ラック
センサ1によりラック変位量を検出する。そして、コン
トローラ3により前記ラック変位量を安定化処理し、実
効的エンジン負荷率を算出する。また、前記コントロー
ラ3にはエンジン回転数とポンプ入力馬力との組合せに
よる複数段階の作業モードが設定されており、該作業モ
ードは、前記実効的エンジン負荷率の値に応じて切り換
えられる。斯くして、前記コントローラ3よりエンジン
回転数設定器4および入力馬力設定用レギュレータ5に
対して、前記作業モードに基づく指令が出力されること
によりエンジン6およびポンプ7が制御される。また、
作業モード切り換え時にコントローラ3から音声モニタ
装置8へ信号が出力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベル等の建設
機械のエンジンとポンプの制御装置に関するものであ
り、特に、オールスピードガバナのラック変位により燃
料噴射量を増減させてエンジンの回転数を制御し、且
つ、入力馬力設定用レギュレータによりポンプの入力馬
力を制御する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来此種建設機械に於いては、作業内容
によって必要とされるエンジン回転数およびポンプ馬力
が相違するため、随時これらを適切な値に調節する必要
があり、不適切なエンジン回転数およびポンプ馬力で運
転がなされると、燃料ロスを招く。そこで、省エネを図
りつつ操作性を向上させるため、マイコンを搭載するこ
とによりエンジン回転数とポンプ入力馬力との組合せに
よる複数個の作業モードを設定し、そして、オペレータ
が作業内容に応じて、上記複数個の作業モードの中から
最適な作業モードを選択することによりエンジン回転数
とポンプ入力馬力とを制御する手段が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の制御手段に
おいては、オペレータ自身が各種作業内容に対していず
れの作業モードが最適であるかを判断しなければならな
い。しかし、実際の作業において、その判断は困難な場
合が多い。
【0004】一方、特開平3−164541の如く、エ
ンジン負荷率の表示手段を設けることにより作業モード
の選択を容易にする提案もなされている。しかし、オペ
レータが上記表示を逐次確認しながら作業をするのは困
難であり、有効な解決手段とは言い難い。
【0005】そこで、オペレータの負担を軽減するとと
もに、作業内容に応じてエンジン回転数およびポンプ入
力馬力を適切な値に制御することにより、省エネを実現
するために解決せらるべき技術的課題が生じてくるので
あり、本発明は該課題を解決することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために提案せられたものであり、オールスピード
ガバナのラックを変位させて、燃料噴射量を増減するこ
とによりエンジン回転数を制御し、且つ、該エンジンに
よりポンプを駆動するとともに入力馬力設定用レギュレ
ータによりポンプの入力馬力を制御する建設機械におい
て、ラックセンサにより変位量を検出するとともに前記
ラック変位量を安定化処理することにより、実効的エン
ジン負荷率を算出するコントローラを設け、且つ、前記
コントローラにはエンジン回転数とポンプ入力馬力との
組合せによる複数段階の作業モードが設定され、該コン
トローラの指令する作業モードに応じてエンジン回転数
設定器と入力馬力設定用レギュレータとが制御されると
ともに、前記複数段階の作業モードにおける中間の各作
業モードには次段階作業モードへの切換領域、安定領域
および前段階作業モードへの切換領域が設けられ、且
つ、最高段階の作業モードには安定領域および前段階作
業モードへの切換領域が設けられ、更に、最低段階の作
業モードには次段階作業モードへの切換領域および安定
領域が設けられるとともに、各作業モードにおける切換
領域は、該切換領域が指定する次段階または前段階作業
モードにおける安定領域と重複する部分を有し、一方、
前記実効的エンジン負荷率が所定値を超えるときであっ
て、且つ、一定時間以上いずれかの作業モードにおける
切換領域にあるときは、該切換領域が指定する次段階ま
たは前段階作業モードへ切り換えるように制御する建設
機械のエンジンおよびポンプ制御装置、および上記コン
トローラが作業モードを切り換えるとき、該切換動作を
報知するための音声モニタ装置を設けた建設機械のエン
ジン及びポンプ制御装置を提供するものである。
【0007】
【作用】ラックセンサによりラック変位量を検出する。
そして、コントローラによって上記ラック変位量の安定
化処理を行い、実効的エンジン負荷率を算出する。而し
て、該実効的エンジン負荷率が安定領域にある場合は作
業モードの切換は行われない。一方、実効的エンジン負
荷率が一定時間以上、次段階作業モードの切換領域にあ
る場合は次段階作業モードへ切り換えられ、該実効的エ
ンジン負荷率は該次段階作業モードにおける安定領域に
位置するようになる。また、反対に実効的エンジン負荷
率が一定時間以上前段階作業モードへの切換領域にある
場合は、前段階作業モードへ切り換えられ、該実効的エ
ンジン負荷率は該前段階作業モードにおける安定領域に
位置するようになる。尚、実効的エンジン負荷率が所定
値以下である場合は、上述した作業モードの切り換えを
行わない。
【0008】斯くして、コントローラより切り換え後の
作業モードによる指令が、エンジン回転数設定器と入力
馬力設定用レギュレータとに出力されることにより、エ
ンジンおよびポンプは該切り換え後の作業モードに格納
されている回転数および馬力に夫々追値するように制御
される。
【0009】また、作業モードを切り換える場合、事前
にコントローラより音声モニタ装置へ信号が出力され、
音声により切換動作を予告する。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1乃至図3に従
って詳述する。図1において1はラックセンサであり、
オールスピードガバナ2に取り付けられコントローラ3
に信号が出力されている。該コントローラ3にはエンジ
ン回転数とポンプ入力馬力との組合せによる複数段階の
作業モードが設定されている。そして、該作業モードに
よる指令がエンジン回転数設定器4および入力馬力設定
用レギュレータ5に出力され、エンジン6およびポンプ
7が制御される。
【0011】而して、図2に図示せる如く、エンジン負
荷率Pとラック変位量Rとは一定の対応関係を有してい
る。従って、ラックセンサ1によってラック変位量Rを
読み込むことにより、エンジン負荷率Pを検知すること
ができる。一方、油圧ショベル等の建設機械において
は、上記エンジン負荷率Pがなだらかに推移することは
稀で、多くの場合、短時間間隔で激しく上下する。従っ
て、このようなエンジン負荷率Pの変動にそのまま追従
した制御を行おうとすると過剰応答となり、不安定状態
に陥るおそれがある。そこで、エンジン負荷率Pをより
有効なファクタにして安定的制御を行うために、コント
ローラ3において前記ラック変位量Rを所定の読み込み
回数ごとに算術平均したり、またはローパスフィルタに
より所定の周波数以上の変動を遮断する等の安定化処理
を行い、実効的エンジン負荷率Peff を算出する。
【0012】而して、該実効的エンジン負荷率Peff を
パラメータとして作業内容の軽重を判断し、作業モード
を切り換える。尚、本実施例においては、図3に図示せ
る如く、作業モードをエンジン回転数設定値およびポン
プ入力馬力設定値の大きい順からH,S,Lの三段階に
設定している。
【0013】そして、最高段階の作業モードHは、実効
的エンジン負荷率Peff の大きい側から安定領域およ
び前段階作業モードSへの切換領域の二領域に分割さ
れている。また、中間段階の作業モードSは実効的エン
ジン負荷率Peff の大きい側から次段階作業モードHへ
の切換領域、安定領域および前段階作業モードLへ
の切換領域の三領域に分割されている。更に、最低段
階の作業モードLは、実効的エンジン負荷率Peff の大
きい側から次段階作業モードSへの切換領域および安
定領域の二領域に分割されている。そして、作業モー
ドHにおける作業モードSへの切換領域は作業モード
Sにおける安定領域と実効的エンジン負荷率Peff に
対して重複する部分を有している。同様にして、作業
モードSにおける作業モードHへの切換領域は作業モ
ードHにおける安定領域と、作業モードSにおける作
業モードLへの切換領域は作業モードLにおける安定
領域と、作業モードLにおける作業モードSへの切換
領域は作業モードSにおける安定領域と、それぞれ
実効的エンジン負荷率Peff に対して重複する部分を有
している。
【0014】而して、図3において、実効的エンジン負
荷率Peff が作業モードSの安定領域に位置すると
き、作業内容に適合したエンジン回転数およびポンプ入
力馬力による運転状態にあるので、作業モードの切り換
えは行われない。そして、作業内容がより重作業になる
ことにより実効的エンジン負荷率Peff が増加して切換
領域へ移行すると、一点鎖線矢印aに示した如く作業
モードがSからHへ切り換えられ、実効的エンジン負荷
率Peff は作業モードHの安定領域に位置するように
なる。また、反対に作業内容がより軽作業になることに
より、実効的エンジン負荷率Peff が安定領域から切
換領域へ移行すると、一点鎖線矢印bに示した如く作
業モードがSからLへ切り換えられ、実効的エンジン負
荷率Peffは作業モードLの安定領域に位置するよう
になる。このようにして、作業内容の変化に応じてコン
トローラの自動制御により作業モードが切り換えられ
る。そして、該コントローラ3より切り換え後の作業モ
ードによる指令がエンジン回転数設定器4と入力馬力設
定用レギュレータ5とに出力される。斯くして、該エン
ジン回転数設定器4によりエンジン6は、該切り換え後
の作業モードに格納されている回転数設定値に追値する
ように制御される。また、該入力馬力設定用レギュレー
タ5によりポンプ7は該切り換え後の作業モードに格納
されている入力馬力設定値に追値するように制御され
る。
【0015】尚、前記切換動作は、実効的エンジン負荷
率Peff が安定領域から切換領域へ移行した直後に行う
ことはせず、該実効的エンジン負荷率Peff が一定時間
以上切換領域に位置していた場合に、作業モードを切り
換える。また、前記した如く切り換え後の実効的エンジ
ン負荷率Peff は、切り換え後の作業モードの安定領域
に位置するようになる。従って、作業モードの切り換え
直後に再び元へ作業モードへ逆切り換えされることはな
く、過剰な応答を回避でき制御を安定させることができ
る。
【0016】更に、実効的エンジン負荷率Peff が所定
値C以下である場合は、上述した作業モードの切り換え
動作を行わない。これによって、負荷が間欠的に発生す
るような作業の場合に無負荷作業工程での無駄な切り換
え動作をバイパスすることができる。
【0017】また、作業モードを切り換える場合に、コ
ントローラ3より音声モニタ装置8へ信号を出力し、音
声により切換動作の予告をした後に作業モードを切り換
えるようにすると、自動制御による運転状態の不意の変
化を事前に知ることができ、操作性を向上させることが
できる。
【0018】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該
改変されたものに及ぶことは当然である。
【0019】
【発明の効果】本発明は、上記一実施例にて詳述せる如
く、コントローラの自動制御により作業内容に応じて作
業モードが切り換えられ、エンジン回転数とポンプ入力
馬力が調節されることにより燃料ロスを抑え、省エネを
実現している。従って、従来の如く、オペレータが自ら
作業中に適切な作業モードを選択する必要がなく、操作
性が向上するとともに作業内容と作業モードとの関連性
について熟知している必要もない。
【0020】また、ラック変位量を安定化処理して算出
した実効的エンジン負荷率をもとに切換動作を行い、且
つ、切り換え後は前記実効的エンジン負荷率が安定領域
に位置するようにして、切り換え直後の逆切り換えが起
きないようにするとともに無駄な切換動作をバイパスす
るように構成されているので、過剰応答による逆省エネ
効果を回避することができ安定、且つ、効率的な制御を
行うことができる。
【0021】更に、オペレータは音声モニタ装置によっ
て事前に切換動作を知ることができるので、操作性がよ
り一層向上する等、正に諸種の効果を奏する発明であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示し、そのブロック図。
【図2】各作業モードにおけるエンジン回転数と、エン
ジン負荷率またはラック変位量の関係を示したものであ
り、横軸上方はエンジン特性、横軸下方はガバナ特性を
示す線図。
【図3】本発明の一実施例によるエンジン特性を示す線
図。
【符号の説明】
1 ラックセンサ 2 オールスピードガバナ 3 コントローラ 4 エンジン回転数設定器 5 入力馬力設定用レギュレータ 6 エンジン 7 ポンプ 8 音声モニタ装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オールスピードガバナのラックを変位さ
    せて、燃料噴射量を増減することによりエンジン回転数
    を制御し、且つ、該エンジンによりポンプを駆動すると
    ともに入力馬力設定用レギュレータによりポンプの入力
    馬力を制御する建設機械において、ラックセンサにより
    変位量を検出するとともに前記ラック変位量を安定化処
    理することにより、実効的エンジン負荷率を算出するコ
    ントローラを設け、且つ、前記コントローラにはエンジ
    ン回転数とポンプ入力馬力との組合せによる複数段階の
    作業モードが設定され、該コントローラの指令する作業
    モードに応じてエンジン回転数設定器と入力馬力設定用
    レギュレータとが制御されるとともに、前記複数段階の
    作業モードにおける中間の各作業モードには次段階作業
    モードへの切換領域、安定領域および前段階作業モード
    への切換領域が設けられ、且つ、最高段階の作業モード
    には安定領域および前段階作業モードへの切換領域が設
    けられ、更に、最低段階の作業モードには次段階作業モ
    ードへの切換領域および安定領域が設けられるととも
    に、各作業モードにおける切換領域は、該切換領域が指
    定する次段階または前段階作業モードにおける安定領域
    と重複する部分を有し、一方、前記実効的エンジン負荷
    率が所定値を超えるときであって、且つ、一定時間以上
    いずれかの作業モードにおける切換領域にあるときは、
    該切換領域が指定する次段階または前段階作業モードへ
    切り換えるように制御することを特徴とする建設機械の
    エンジンおよびポンプ制御装置。
  2. 【請求項2】 上記コントローラが作業モードを切り換
    えるとき、該切換動作を報知するための音声モニタ装置
    を設けたことを特徴とする請求項1記載の建設機械のエ
    ンジン及びポンプ制御装置。
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