JPH112144A - 建設機械のエンジン制御装置 - Google Patents
建設機械のエンジン制御装置Info
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- JPH112144A JPH112144A JP9155363A JP15536397A JPH112144A JP H112144 A JPH112144 A JP H112144A JP 9155363 A JP9155363 A JP 9155363A JP 15536397 A JP15536397 A JP 15536397A JP H112144 A JPH112144 A JP H112144A
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Abstract
の向上と騒音の低減を可能とし、かつエンジンの燃料消
費率を最適に制御し、燃料消費率の低減を図る。 【解決手段】ポンプコントローラ40でアクセル信号、
ポンプ吐出圧力、操作信号に応じてポンプ最大吸収馬力
とポンプ必要馬力を計算し、かつその最小値選択により
エンジン必要馬力PNを求めると共に、アクセル信号、
操作信号、エンジン回転数信号によりポンプ必要回転数
を計算してエンジン必要回転数NNを求め、エンジンコ
ントローラ40ではエンジン必要馬力PNから燃料消費
率を最小にする必要馬力参照目標エンジン回転数NKを
求め、エンジン必要回転数NNと目標エンジン回転数N
Kとの大きい方をエンジン目標回転数NZとして求め、
燃料噴射量と燃料噴射時期を制御することで、エンジン
トルクとエンジン出力回転数を制御する。
Description
制御装置に係わり、特にディーゼルエンジンにより油圧
ポンプを回転駆動し、この油圧ポンプから吐出される圧
油により油圧アクチュエータを駆動し、必要な作業を行
う油圧ショベル等の建設機械のエンジン制御装置に関す
る。
ディーゼルエンジンにより回転駆動され、複数のアクチ
ュエータを駆動する少なくとも1つの可変容量型の油圧
ポンプを備えており、ディーゼルエンジンは予め設定さ
れた目標回転数に応じて燃料噴射量が制御され、回転数
が制御される。このエンジンの目標回転数を設定する方
式としては、従来、主として次の2通りが知られてい
る。
作手段を設け、この操作手段により目標回転数を指令
し、エンジン回転数を制御している。
等の作業部材を駆動する油圧回路側にそれらの動作を指
示する操作レバー装置が設けられており、この操作レバ
ー装置の操作信号により流量制御弁を操作し、油圧アク
チュエータの駆動を制御すると共に、その操作信号の大
きさ(操作量)が油圧ポンプの要求流量に対応している
ことから、この操作信号により直接又は間接的に油圧ポ
ンプの斜板傾転量(押しのけ容積)を制御し、ポンプ吐
出流量を制御している。特公平3−9293号公報に記
載の制御装置では、その油圧回路側の操作レバー装置の
信号を利用し、この信号によってディーゼルエンジンの
目標回転数をも決定し、操作レバー装置でポンプ吐出流
量とエンジン回転数の両方を制御している。
は、専用の操作手段、例えば燃料スロットルレバーによ
りエンジンの目標回転数として最大目標回転数を指令す
ると、油圧回路側の操作レバー装置の操作信号が0若し
くは小さいときにも、エンジンが最高出力回転数出駆動
されて騒音が増大する。逆に、最大目標回転数に比して
低い目標回転数を指令した場合は、操作レバー装置の操
作信号を大きくすると、エンジンの出力を高い目標回転
数時の出力まで上げることができず、操作レバー装置に
よって指令された油圧ポンプの吐出流量を得ることがで
きず、大きな負荷を駆動することができない。従って、
運転者は操作レバー装置の操作量又は油圧ポンプの負荷
に応じて燃料スロットルレバーを頻繁に操作しなければ
ならず、操作性が悪い。
術では、操作レバー装置からの信号によってディーゼル
エンジンの目標回転数をも決定し、操作レバー装置でポ
ンプ吐出流量とエンジン回転数の両方を制御しているの
で、非作業時及び軽作業時には、エンジンを低出力領域
で使用し、油圧ポンプの中負荷作業時若しくはアクチュ
エータの中速作業時には操作レバー装置の操作量に応じ
てエンジンの出力を自動的に変えることができ、油圧ポ
ンプの高負荷時若しくはアクチュエータの高速作業時に
は、エンジンを高出力領域で使用することを自動的に行
うことができ、騒音低減と操作性の向上が図れる。
置の操作量に対してエンジンの目標回転数を一義的に決
めているため、エンジンの燃料消費率の面では最適な制
御とはなっていない。すなわち、エンジンの燃料消費率
はエンジンの回転数とそのときの出力トルクによって大
小が決まるため、操作レバー装置の操作量に応じてエン
ジン回転数を一義的に制御しても、必ずしもエンジンの
燃料消費率の低減にならない。
減を可能とし、かつエンジンの燃料消費率を最適に制御
し、燃料消費率の低減が図れる建設機械のエンジン制御
装置を提供することである。
ルエンジンと、このエンジンにより回転駆動され、複数
のアクチュエータを駆動する少なくとも1つの可変容量
型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプの吐出流量を指令す
る流量指令手段と、前記エンジンの燃料噴射量を制御す
る電子燃料噴射装置とを備えた建設機械のエンジン制御
装置において、前記流量指令手段により指令される流量
を前記油圧ポンプが吐出するのに必要な第1エンジン回
転数を算出する第1手段と、前記エンジンにかかる負荷
を算出する第2手段と、前記負荷に応じた最適の燃料消
費率を実現する第2エンジン回転数を算出する第3手段
と、前記第1及び第2エンジン回転数に基づいて目標エ
ンジン回転数を決定する第4手段と、前記目標エンジン
回転数に基づいて目標燃料噴射量を決定し前記電子燃料
噴射装置を制御する第5手段とを備えるものとする。
指令される流量を油圧ポンプが吐出するのに必要な第1
エンジン回転数を算出することにより、特公平3−92
93号公報に記載の従来技術と同様、流量指令手段によ
り指令されるポンプ吐出流量が少ないときはエンジン回
転数を下げ、騒音を低減し、流量指令手段により指令さ
れるポンプ吐出流量が増大すると、これに応じてエンジ
ン回転数を増大させ、エンジンを高出力領域で使用で
き、操作性が向上する。
に応じた最適の燃料消費率を実現する第2エンジン回転
数を算出し、第4手段で、第1及び第2エンジン回転数
に基づいて目標エンジン回転数を決定することにより、
エンジン回転数があまり必要でない低流量の軽負荷時に
は第2エンジン回転数を目標エンジン回転数とし、燃料
消費率の低い領域でエンジンを使うことができ、またエ
ンジン回転数が必要な大流量時にはエンジン回転数を優
先して第1エンジン回転数を目標エンジン回転数とし、
エンジン回転数を高め、作業性を確保することができ
る。
可能とし、かつエンジンの燃料消費率を最適に制御し、
燃料消費率の低減が図れる。
前記第2手段は、前記負荷として、前記流量指令手段に
より指令される油圧ポンプの吐出流量とこの油圧ポンプ
の吐出圧力とからエンジンの必要馬力を求める。
とエンジン等燃費線と目標エンジン回転数との関係を予
め設定しておくことにより、最も小さな燃料消費率とな
る目標エンジン回転数(第2エンジン回転数)を容易に
決定できる。
前記第2手段は、前記油圧ポンプの最大吸収馬力を算出
する手段と、前記流量指令手段により指令される油圧ポ
ンプの吐出流量とこの油圧ポンプの吐出圧力とから油圧
ポンプの必要馬力を算出する手段と、前記油圧ポンプの
最大吸収馬力と必要馬力の小さい方をエンジン必要馬力
として選択し、このエンジン必要馬力を前記負荷とする
手段とを有する。
のエンジン必要馬力が求まり、エンジン負荷を決定でき
る。
エンジン目標基準回転数を指令する手段と、このエンジ
ン目標基準回転数に応じた油圧ポンプの最大吸収トルク
を算出する手段とを更に備え、前記油圧ポンプの最大吸
収馬力を算出する手段は、前記最大吸収トルクとエンジ
ン目標基準回転数とに基づき前記最大吸収馬力を算出す
る。
する手段を設けかつ油圧ポンプを馬力制御した場合のエ
ンジン必要馬力を決定できる。
エンジン目標基準回転数を指令する手段を更に備え、前
記第1手段は、前記流量指令手段により指令される油圧
ポンプの吐出流量を前記エンジン目標基準回転数で補正
する手段と、この補正した指令流量を前記油圧ポンプが
吐出するのに必要なエンジン回転数を前記第1エンジン
回転数として算出する手段とを有し、前記第2手段は、
前記負荷として、前記補正した指令流量と油圧ポンプの
吐出圧力とからエンジンの必要馬力を求める。
じて第1及び第2エンジン回転数も変わることになるの
で、エンジン目標基準回転数を指令する手段によって
も、第4手段で求める目標エンジン回転数を調整でき
る。
くは、前記第2手段は、前記負荷として、前記流量指令
手段により指令される油圧ポンプの吐出流量とこの油圧
ポンプの吐出圧力とからエンジンの必要馬力を求める手
段であり、前記第3手段は、エンジン等馬力曲線とエン
ジン等燃費線と目標エンジン回転数との関係を予め設定
したテーブルを有し、このテーブルから最も小さな燃料
消費率となる目標エンジン回転数を前記第2エンジン回
転数として決定する。
も小さな燃料消費率となる目標エンジン回転数が第2エ
ンジン回転数として決定できる。
くは、前記第4手段は、前記第1及び第2エンジン回転
数のうちの大きい方を前記目標エンジン回転数として決
定する。
でない低流量の軽負荷時には第2エンジン回転数が目標
エンジン回転数として選択され、燃料消費率の低い領域
でエンジンを使うことができる一方、エンジン回転数が
必要な大流量時には必ず第1エンジン回転数が目標エン
ジン回転数として選択され、エンジン回転数を高め、作
業性を確保することができる。
用いて説明する。
6により説明する。
圧ポンプであり、油圧ポンプ1,2は流量制御弁装置3
を介してアクチュエータ5,6に接続され、油圧ポンプ
1,2が吐出した圧油によりアクチュエータ5,6は駆
動される。アクチュエータ5,6は例えば油圧ショベル
の上部旋回対を回転駆動する旋回モータや、作業フロン
トを構成するブーム、アーム等を動かす油圧シリンダで
あり、このアクチュエータ5,6が駆動されることによ
り所定の作業が行われる。アクチュエータ5,6の駆動
指令は操作レバー装置33,34により与えられ、操作
レバー装置33,34を操作することにより流量制御弁
装置3に含まれる対応する流量制御弁が操作され、アク
チュエータ5,6の駆動が制御される。
り、容量可変機構である斜板1a,1bの傾転をレギュ
レータ7,8で制御することによりそれぞれのポンプ吐
出流量が制御される。
り、油圧信号や制御用の圧油を生成するためのパイロッ
ト圧発生源となる。
は原動機10の出力軸11に接続され、原動機10によ
り回転駆動される。原動機10はディーゼルエンジンで
あり、電子燃料噴射装置12を備えている。また、その
目標回転数はアクセル操作入力部35により指令され
る。
は、それぞれ、傾転アクチュエータ20,20と、ポジ
ティブ傾転制御用の第1サーボ弁21,21と、入力ト
ルク制限制御用の第2サーボ弁22,22とを備え、こ
れらのサーボ弁21,22によりパイロットポンプ9か
ら傾転アクチュエータ20に作用する圧油の圧力を制御
し、油圧ポンプ1,2の傾転が制御される。
拡大して図2に示す。各傾転アクチュエータ20は、両
端に大径の受圧部20aと小径の受圧部20bとを有す
る作動ピストン20cと、受圧部20a,20bが位置
する受圧室20d,20eとを有し、両受圧室20d,
20eの圧力が等しいときは作動ピストン20cは図示
右方向に移動し、これにより斜板1a又は2aの傾転は
小さくなりポンプ吐出流量が減少し、大径側の受圧室2
0dの圧力が低下すると、作動ピストン20cは図示左
方向に移動し、これにより斜板1a又は2aの傾転が大
きくなりポンプ吐出流量が増大する。また、大径側の受
圧室20dは第1及び第2サーボ弁21,22を介して
パイロットポンプ9の吐出管路に接続され、小径側の受
圧室20eは直接パイロットポンプ9の吐出管路に接続
されている。
1は、ソレノイド制御弁30又は31からの制御圧力に
より作動する弁であり、制御圧力が高いときは弁体21
aが図示右方向に移動し、パイロットポンプ9からのパ
イロット圧を減圧せずに受圧室20dに伝達し、油圧ポ
ンプ1又は2の吐出流量を少なくし、制御圧力が低下す
るにしたがって弁体21aがバネ21bの力で図示左方
向に移動し、パイロットポンプ9からのパイロット圧を
減圧して受圧室20dに伝達し、油圧ポンプ1又は2の
吐出流量を増大させる。
2は、油圧ポンプ1又は2の吐出圧力とソレノイド制御
弁32からの制御圧力により作動する弁であり、油圧ポ
ンプ1又は2の吐出圧力とソレノイド制御弁32からの
制御圧力が操作駆動部の受圧室22a,22b,22c
にそれぞれ導かれ、油圧ポンプ1又は2の吐出圧力がバ
ネ22dの弾性力と受圧室22cに導かれる制御圧力の
油圧力との差で決まる設定値より低いときは、弁体22
eは図示右方向に移動し、パイロットポンプ9からのパ
イロット圧を減圧せずに受圧室20dに伝達して、油圧
ポンプ1又は2の吐出流量を少なくし、油圧ポンプ1又
は2の吐出圧力が同設定値よりも高くなるにしたがって
弁体22aが図示左方向に移動し、パイロットポンプ9
からのパイロット圧を減圧して受圧室20dに伝達し、
油圧ポンプ1又は2の吐出流量を増大させる。また、ソ
レノイド制御弁32からの制御圧力が低いときは、上記
設定値を大きくし、油圧ポンプ1又は2の高めの吐出圧
力から油圧ポンプ1又は2の吐出流量を減少させ、ソレ
ノイド制御弁32からの制御圧力が高くなるにしたがっ
て上記設定値を小さくし、油圧ポンプ1又は2の低めの
吐出圧力から油圧ポンプ1又は2の吐出流量を減少させ
る。
れ、操作レバー装置33,34が中立位置にあるときに
は駆動電流が最小で、出力する制御圧力を最高にし、操
作レバー装置33,34が操作されると、その操作量が
増大するに従って駆動電流が増大し、出力する制御圧力
が低くなるよう動作する(後述)。また、ソレノイド制
御弁32はアクセル操作入力部35からのアクセル信号
が指示するエンジン目標基準回転数が高くなるに従って
駆動電流が増大し、出力する制御圧力が低くなるよう動
作する(後述)。
操作量が増大するに従って油圧ポンプ1,2の吐出流量
が増大し、流量制御弁装置3の要求流量に応じた吐出流
量が得られるよう油圧ポンプ1,2の傾転が制御される
と共に、油圧ポンプ1,2の吐出圧力が上昇するに従っ
て、またアクセル制御入力部35から入力される目標回
転数が低くなるに従って油圧ポンプ1,2の吐出流量の
最大値が小さく制限され、油圧ポンプ1の負荷が原動機
10の出力トルクを越えないように油圧ポンプ1,2の
傾転が制御される。
あり、50はエンジンコントローラである。
1,42,43,44、回転数センサ51からの検出信
号及びアクセル操作入力部35からのアクセル信号を入
力し、所定の演算処理を行い、ソレノイド制御弁30,
31,32へ制御電流を出力すると共に、エンジンコン
トローラ50にエンジン必要馬力信号PN及びエンジン
必要回転数信号NNを出力する。
てパイロット圧を生成し出力する油圧パイロット方式で
あり、操作レバー装置33,34のパイロット回路には
そのパイロット圧を検出するシャトル弁36,37が設
けられ、圧力センサ41,42は、それぞれ、そのシャ
トル弁36,37により検出されたパイロット圧を検出
する。また、圧力センサ43,44はそれぞれ油圧ポン
プ1,2の吐出圧力を検出し、回転数センサ51はエン
ジン10の回転数を検出する。
操作入力部35からのアクセル信号及び回転数センサ5
1からの検出信号、ポンプコントローラ40からのエン
ジン必要馬力信号PN及びエンジン必要回転数信号NN
を入力すると共に、燃料噴射装置12のリンク位置セン
サ52、進角センサ53からの検出信号を入力し、所定
の演算処理を行い、燃料噴射装置12のガバナアクチュ
エータ54、タイマアクチュエータ55に制御電流を出
力する。
系の概要を示す。図3において、電子燃料噴射装置12
は、エンジン10の各シリンダ毎に噴射ポンプ56と噴
射ノズル57とガバナ機構58とを有している。噴射ポ
ンプ56は、プランジャ61と、このプランジャ61の
内部を上下動するプランジャバレル62とを有し、カム
シャフト59が回転すると、この回転によりカムシャフ
ト59に設けられたカム60がプランジャ61を押し上
げ燃料を加圧し、その加圧燃料がノズル57に送出さ
れ、エンジンのシリンダ内に噴射される。カムシャフト
59はエンジン10のクランクシャフトに連動して回転
する。
クチュエータ54と、このガバナアクチュエータ54に
より位置制御されるリンク機構64を有し、このリンク
機構64がプランジャ61を回転させることによりプラ
ンジャ61に設けられたリードとプランジャバレル62
に設けられた燃料吸入ポートとの位置関係を変化させ、
プランジャ61の有効圧縮ストロークを変化させて燃料
噴射量を調整する。上記のリンク位置センサ52はこの
リンク機構に設けられており、そのリンク位置を検出す
る。ガバナアクチュエータ54は例えば電磁ソレノイド
ある。
マアクチュエータ55を有し、クランクシャフトに連結
されたシャフト65の回転に対してカムシャフト59を
進角することで位相調整し、燃料の噴射時期を調整す
る。このタイマアクチュエータ55は、噴射ポンプ56
に駆動トルクを伝える必要があるため、位相調整に大き
な力を必要とする。このためタイマアクチュエータ55
には油圧アクチュエータを内蔵したものが用いられると
共に、エンジンコントローラ50からの制御電流を油圧
信号に変換するソレノイド制御弁66が設けられ、油圧
によって進角させる。上記の回転数センサ51はシャフ
ト65の回転数を検出するよう設けられ、進角センサ5
3はカムシャフト59の回転数を検出するよう設けられ
ている。
に機能ブロック図で示す。ポンプコントローラ40は、
エンジン目標基準回転数演算部40a、ポンプ最大吸収
トルク演算部40b、ポンプ最大吸収馬力演算部40
c、第1ポンプ基準目標流量演算部40d、第1ポンプ
目標流量演算部40e、第1ポンプ目標傾転演算部40
f、第1ポンプ必要馬力演算部40g、第1ポンプ必要
回転数演算部40h、第2ポンプ基準目標流量演算部4
0i、第2ポンプ目標流量演算部40j、第2ポンプ目
標傾転演算部40k、第2ポンプ必要馬力演算部40
m、第2ポンプ必要回転数演算部40n、加算部4p、
最小値選択部40q、最大値演算部40r、第1、第2
ポンプ傾転制御出力部40s,40t、ポンプトルク制
御出力部40uの各機能を有している。
クセル操作入力部35からのアクセル信号SWを入力
し、これに基づいてエンジン目標基準回転数NRを算出
する。この計算に用いるクセル信号SWとエンジン目標
基準回転数NRとの関係を図5(a)に示す。図5
(a)において、アクセル信号SWが増大すれば、これ
に応じてエンジン目標基準回転数NRが増加するようS
WとNRとの関係が設定されている。
算部40aで計算したエンジン目標基準回転数NRを入
力し、これに基づいてポンプ最大吸収トルクTRを算出
する。この計算に用いるエンジン目標基準回転数NRと
ポンプ最大吸収トルクTRとの関係を図5(b)に示
す。図5(b)において、エンジン目標基準回転数NR
が増大すれば、これに応じてポンプ最大吸収トルクTR
が増大するようにNRとTRとの関係が設定されてい
る。ポンプトルク制御出力部40uはこのポンプ最大吸
収トルクTRに基づきソレノイド制御弁32へ駆動電流
を出力する(後述)。
部40aで計算したエンジン目標基準回転数NRと演算
部40bで計算したポンプ最大吸収トルクTRを入力
し、これらに基づきポンプ最大吸収馬力PRを算出す
る。これは、 ポンプ最大吸収馬力PR =ポンプ最大吸収トルクTR×エンジン目標基準回転数NR×係数 …(1) の計算により行う。
操作レバー装置33からの操作信号として圧力センサ4
1により検出したパイロット圧力P1を入力し、これに
基づいて油圧ポンプ1の基準目標流量QR1を算出す
る。この計算に用いるパイロット圧力(操作信号)P1
と基準目標流量QR1との関係を図5(c)に示す。図
5(c)において、パイロット圧力P1が増大すれば、
これに応じて基準目標流量QR1が増大するようにP1
とQR1との関係が設定されている。
部40aで計算したエンジン目標基準回転数NRと演算
部40dで計算した基準目標流量QR1を入力し、基準
目標流量QR1をエンジン目標基準回転数NRで補正し
てポンプ目標流量Q1を算出する。これは、予め設定さ
れた定数のエンジン最大回転数Nmaxを基にその比率で
ポンプ目標流量Q1を算出する下記の計算により行う。
アクセル操作入力部35により指令され、演算部40a
で計算したエンジン目標基準回転数NRがエンジン最大
回転数Nmaxに比して小さくなるに従って、ポンプ目標
流量Q1が減少するので、エンジン目標基準回転数NR
に応じて(アクセル操作入力部35からのアクセル信号
SWに応じて)流量制御弁装置3のメータリング特性を
変えることができる。
部40eで計算したポンプ目標流量Q1と回転数センサ
51で検出したエンジン10の実回転数Neを入力し、
これらに基づいて油圧ポンプ1のポンプ目標傾転θ1を
算出する。これは、 ポンプ目標傾転θ1=ポンプ目標流量Q1/エンジン実回転数Ne/係数 …(3) の計算により行う。ポンプ傾転制御出力部40sはこの
ポンプ目標傾転θ1に基づきソレノイド制御弁30へ駆
動電流を出力する(後述)。
部40eで計算したポンプ目標流量Q1と圧力センサ4
3で検出した油圧ポンプ1の吐出圧力PD1を入力し、
これらに基づき油圧ポンプ1の回転駆動に必要なポンプ
必要馬力PS1を算出する。これは、 ポンプ必要馬力PS1=ポンプ目標流量Q1×ポンプ吐出圧力PD1×係数 …(4) の計算により行う。
算部40eで計算したポンプ目標流量Q1を入力し、こ
れに基づいて油圧ポンプ1の回転駆動に必要なポンプ必
要回転数NR1を計算する。これは、 ポンプ必要回転数NR1 =ポンプ目標流量Q1/ポンプ最大傾転(予め定められた定数) …(5) の計算により行う。
2ポンプ目標流量演算部40j、第2ポンプ目標傾転演
算部40k、第2ポンプ必要馬力演算部40m、第2ポ
ンプ必要回転数演算部40nにおいても、油圧ポンプ2
に対して同様の演算を行う。
40iは、操作レバー装置34からの操作信号として圧
力センサ42により検出したパイロット圧力P2を入力
し、これに基づいて図5(c)に示すような関係から油
圧ポンプ2の基準目標流量QR2を算出する。
部40aで計算したエンジン目標基準回転数NRと演算
部40iで計算した基準目標流量QR2を入力し、上記
(2)式と同様の式を用いて基準目標流量QR2をエン
ジン目標基準回転数NRで補正し、ポンプ目標流量Q2
を算出する。
部40jで計算したポンプ目標流量Q2と回転数センサ
51で検出したエンジン10の実回転数Neを入力し、
これらに基づいて油圧ポンプ2のポンプ目標傾転θ2を
上記(3)式と同様な式を用いて算出する。ポンプ傾転
制御出力部40tはこのポンプ目標傾転θ2に基づきソ
レノイド制御弁31へ駆動電流を出力する(後述)。
部40jで計算したポンプ目標流量Q2と圧力センサ4
4で検出した油圧ポンプ2の吐出圧力PD2を入力し、
これらに基づき上記(4)式と同様な式を用いてき油圧
ポンプ2の回転駆動に必要なポンプ必要馬力PS2を算
出する。
算部40jで計算したポンプ目標流量Q2を入力し、こ
れに基づいて上記(5)式と同様の式を用いて油圧ポン
プ2の回転駆動に必要なポンプ必要回転数NR2を計算
する。
ンプ必要馬力PS2を加算し、油圧ポンプ1,2の回転
駆動に必要な合計値としてのポンプ必要馬力PS12を
求める。
力PS12と演算部40cで計算したポンプ最大吸収馬
力PRの小なる方を選択して、最終的なエンジン必要馬
力PNを求め、これをエンジンコントローラ50へ送
る。
算した油圧ポンプ1のポンプ必要回転数NR1と演算部
40nで計算した油圧ポンプ2のポンプ必要回転数NR
2の大なる方を選択して、最終的な流量制御エンジン必
要回転数NNを算出し、これをエンジンコントローラ5
0へ送る。
部40fで計算した油圧ポンプ1の目標傾転θ1を入力
し、これに基づいてソレノイド制御弁30への駆動電流
I1を算出し、ソレノイド制御弁30へ出力する。この
計算に用いるポンプ目標傾転θ1と駆動電流I1との関
係を図6(a)に示す。図6(a)において、ポンプ目
標傾転θ1が増大すれば、これに応じて駆動電流I1の
電流値が増大するようにθ1とI1との関係が設定され
ている。
に、演算部40kで計算した油圧ポンプ2の目標傾転θ
2を入力し、これに基づいてソレノイド制御弁31への
駆動電流I2を算出し、ソレノイド制御弁31へ出力す
る。
は、前述したように、操作レバー装置33,34が中立
位置にあるときには駆動電流が最小で、出力する制御圧
力を最高にし、操作レバー装置33,34が操作される
と、その操作量が増大するに従って駆動電流が増大し、
出力する制御圧力が低くなるよう動作する。
部40bで計算したポンプ最大吸収トルクTRを入力
し、これに基づいてソレノイド制御弁32の駆動電流I
3を計算し、出力する。この計算に用いるポンプ最大吸
収トルクTRと駆動電流I3との関係を図6(b)に示
す。図6(b)において、ポンプ最大吸収トルクTRが
増大すれば、これに応じて駆動電流I3の電流値が増大
するようにTRとI3との関係が設定されている。これ
によりソレノイド制御弁32は、前述したように、アク
セル操作入力部35からのアクセル信号SWが指示する
エンジン目標基準回転数NRが高くなるに従って駆動電
流I3が増大し、出力する制御圧力が低くなるよう動作
する。
ントローラ40で計算したエンジン必要馬力PNと流量
制御エンジン必要回転数NNを基に燃料噴射量と燃料噴
射時期を制御することで、エンジントルクとエンジン出
力回転数を制御する。
7に機能ブロック図で示す。エンジンコントローラ50
は、必要馬力参照目標エンジン回転数演算部50a、最
大値選択部50b、燃料噴射量演算部50c、ガバナ指
令値演算部50d、燃料噴射時期演算部50e、タイマ
指令値演算部50fの各機能を有している。
0aは、ポンプコントローラ40からの上記エンジン必
要馬力PNを入力し、これに対応する燃料消費率の最も
低いエンジン回転数を必要馬力参照目標エンジン回転数
NKとして求める。これは、例えばコントローラ50に
図8に示すような必要馬力参照目標エンジン回転数参照
テーブルを予め設定しておき、このテーブルを用いて行
う。
標エンジン回転数参照テーブルにはエンジン出力トルク
特性図とエンジンの等燃費曲線とエンジンの等馬力線図
とから求めた太線で示すような「エンジン必要馬力に対
する低燃費マッチング回転数線図」Xが予め設定されて
おり、この線図X上でその時のエンジン必要馬力PNに
対応する燃料消費率の最も低いエンジン回転数を参照
し、これを必要馬力参照目標エンジン回転数NKとす
る。
ンの等馬力線図の関係を示す。この等燃費曲線はエンジ
ンの種類によって固有のものであり予め実験によって事
前に把握されている。これを基に同じ馬力なら燃料消費
率の最も低くなる回転数とトルクを決定し、これらの点
をプロットすることにより「エンジン出力馬力に対する
低燃費マッチング回転数線図」が求まり、これを「エン
ジン必要馬力に対する低燃費マッチング回転数線図」と
する。
算した必要馬力参照目標エンジン回転数NKとポンプコ
ントローラ40からの上記流量制御エンジン必要回転数
NNを入力し、これらの大なる方を選択し、エンジン目
標回転数NZとする。
50bで求めたエンジン目標回転数NZと回転数センサ
51で検出したエンジン実回転数Neを入力し、目標燃
料噴射量を計算する。これは、エンジン目標回転数NZ
とエンジン実回転数Neとの偏差をとり、これをΔNと
し、この偏差ΔNが負(ΔN<0)ならば、目標燃料噴
射量を増大させ、偏差ΔNが正(ΔN>0)ならば、目
標燃料噴射量を減少させ、偏差ΔNが0(ΔN=0)な
らば、現在の目標燃料噴射量を維持するように計算す
る。
演算部50cで計算した目標燃料噴射量とリンク位置セ
ンサ52からの検出信号(リンク位置信号)を入力し、
目標燃料噴射量に応じたガバナ指令値を算出し、ガバナ
アクチュエータ54に対応する制御電流を出力する。こ
れによりエンジン目標回転数NZとエンジン実回転数N
eが一致するように燃料噴射量が調整される。リンク位
置信号はフィードバック制御用である。
部50bで求めたエンジン目標回転数NZを入力し、こ
れに基づいて目標燃料噴射時期を算出する。この計算は
公知であり、エンジン回転数が遅いときはエンジン回転
に対して相対的に噴射時期を遅めとし、エンジン回転数
が上昇するに従って噴射時期を早めるように目標となる
噴射時期を演算する。
期演算部50eで計算した目標燃料噴射時期と進角セン
サ53からの検出信号(進角信号)を入力し、目標燃料
噴射時期に応じたタイマ指令値を算出し、タイマ制御用
のソレノイド制御弁66に対応する制御電流を出力す
る。進角信号はフィードバック制御用である。
よるエンジントルクマッチング領域を図10に示す。ま
た、比較例として、特公平3−9293号に記載の従来
技術によるエンジントルクマッチング領域を図11に示
す。
技術では、前述したように油圧回路側の操作レバー装置
の信号を利用し、この信号に応じた目標回転数を設定し
ている。これは、上述した本実施形態において、図7に
示す流量制御エンジン必要回転数NNのみでエンジン制
御するのと等価と考えられる。この場合は、エンジンの
目標回転数は操作レバー装置の信号(操作量)に応じて
図11の出力トルク特性線のように決まる。
バー装置の信号により操作レバー装置の操作量に応じて
設定されたエンジンの目標回転数(流量制御エンジン必
要回転数NNに相当)であり、目標回転数NNa,NNm
axに対応して操作レバー信号に応じた出力トルク特性線
が設定される。エンジン出力トルクは負荷に依存して変
化するため、エンジンは操作レバー信号に応じた出力ト
ルク特性線上のいずれかの位置で動作する。
ってエンジンの目標回転数が決定され、操作レバー装置
でポンプ吐出流量とエンジン回転数の両方が制御される
ため、非作業時及び軽作業時には、エンジンを低出力領
域で使用し、油圧ポンプの中負荷作業時若しくはアクチ
ュエータの中速作業時には操作レバー装置の操作量に応
じてエンジンの出力を自動的に変えることができ、油圧
ポンプの高負荷時若しくはアクチュエータの高速作業時
には、エンジンを高出力領域で使用することを自動的に
行うことができ、騒音低減と操作性の向上が図れる。
は、操作レバー装置の操作量に応じて目標回転数が設定
され、負荷に依存してエンジンは操作レバー信号に応じ
た出力トルク特性線上のいずれかの位置で動作する。し
かし、出力トルク特性線と最小燃費線図(「エンジン必
要馬力に対する低燃費マッチング回転数線図」Xに相
当)は一致しておらず、軽負荷時においても必ずしも燃
料消費率の低い領域でエンジンを使うとは限らない。例
えば操作レバー装置の信号で決まる目標回転数が図11
に示すNNaであるとき、出力トルク特性線が最小燃費
線図と交わる点をAとすると、この点Aの出力トルクT
a以外では燃料消費率は最小とならない。このため、特
に、操作レバー装置の操作量が少なく、エンジン回転数
があまり必要でない低流量時であって、最小燃費線より
図示上側の軽負荷時にも操作レバー装置の操作量により
設定される目標回転数でエンジンが作動し、燃料消費率
の低い領域でエンジンを使うことができない。
NNとは別に、エンジン必要馬力PNに対応する燃料消
費率の最も低い必要馬力参照目標エンジン回転数NKを
求め、両者の大なる方をエンジン目標回転数NZとして
求める。このため、エンジン目標回転数NZは図10に
示す低燃費マッチング回転数線図Xより下側に設定さ
れ、エンジン必要回転数NNが低い領域では最小の燃料
消費率でエンジンを使用できる。
制御エンジン必要回転数NNが上記と同じ図10に示す
NNaであるとき、出力トルク特性線が低燃費マッチン
グ回転数線図Xと交わる点をAとすると、この点の出力
トルクTa以下のエンジン出力トルクの領域では必要馬
力参照目標エンジン回転数NKは低燃費マッチング回転
数線図X上の点Aの回転数(=NNa)より低い回転数
(図で見て点Aの左側の回転数)になり、NNa>NK
なので、NNaがエンジン目標回転数NZとして選択さ
れる。これは図11に示す従来と同じである。
力トルクがTa以上になると、必要馬力参照目標エンジ
ン回転数NKは低燃費マッチング回転数線図X上の点A
の回転数(=NNa)より高い回転数(図で見て点Aの
右側の回転数)になり、NNa<NKとなるので、NK
がエンジン目標回転数NZとして設定される。このた
め、燃料消費率の低い領域でエンジンを使うことができ
る。
し、流量制御エンジン必要回転数NNが図10に示すN
Nmaxに設定された場合は、常にNNmax>NKとなるの
で、NNmax、つまり操作レバー装置の操作量に応じた
目標回転数が常にエンジン目標回転数NZとして選択さ
れる。
示す低燃費マッチング回転数線図Xより下側にあるとき
には、特公平3−9293号に記載の従来技術と同様、
操作レバー装置からの信号応じてエンジン目標回転数N
Zが設定され、騒音低減と操作性の向上が図れる。
バー装置の操作量が少なく、エンジン回転数があまり必
要でない低流量の軽負荷時には燃料消費率の低い領域で
エンジンを使うことができ、また、操作レバー装置の操
作量が大きく、高エンジン回転数が必要な大流量の高負
荷時にはエンジン回転数を優先して高め作業性を確保す
ることができる。このため、エンジンの燃料消費率を最
適に制御し、燃料消費率の低減が図れる。また、従来技
術と同様、操作性を向上し騒音を低減できる。
ローラとエンジンコントローラを別々に設けたが、これ
らを1つのコントローラで構成しても良いことは勿論で
ある。
低減を可能とし、かつエンジンの燃料消費率を最適に制
御し、燃料消費率の低減が図れる。
制御装置の全体構成を油圧回路及びポンプ制御系と共に
示す図である。
る。
ック図である。
るテーブルに記憶した関数関係を示す図であり、(b)
はポンプ最大吸収トルク演算部で用いるテーブルに記憶
した関数関係を示す図であり、(c)は第1、第2ポン
プ基準目標流量演算部で用いるテーブルに記憶した関数
関係を示す図である。
いるテーブルに記憶した関数関係を示す図であり、
(b)はポンプトルク制御出力部で用いるテーブルに記
憶した関数関係を示す図である。
ロック図である。
るテーブルに記憶した関数関係を示す図である。
し、合わせてエンジン必要馬力に対する低燃費マッチン
グ回転数線図の決め方を説明する図である。
マッチング領域を示す図である。
ッチング領域を示す図である。
Claims (7)
- 【請求項1】ディーゼルエンジンと、このエンジンによ
り回転駆動され、複数のアクチュエータを駆動する少な
くとも1つの可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポン
プの吐出流量を指令する流量指令手段と、前記エンジン
の燃料噴射量を制御する電子燃料噴射装置とを備えた建
設機械のエンジン制御装置において、 前記流量指令手段により指令される流量を前記油圧ポン
プが吐出するのに必要な第1エンジン回転数を算出する
第1手段と、 前記エンジンにかかる負荷を算出する第2手段と、 前記負荷に応じた最適の燃料消費率を実現する第2エン
ジン回転数を算出する第3手段と、 前記第1及び第2エンジン回転数に基づいて目標エンジ
ン回転数を決定する第4手段と、 前記目標エンジン回転数に基づいて目標燃料噴射量を決
定し前記電子燃料噴射装置を制御する第5手段とを備え
ることを特徴とする建設機械のエンジン制御装置。 - 【請求項2】請求項1記載の建設機械のエンジン制御装
置において、前記第2手段は、前記負荷として、前記流
量指令手段により指令される油圧ポンプの吐出流量とこ
の油圧ポンプの吐出圧力とからエンジンの必要馬力を求
めることを特徴とする建設機械のエンジン制御装置。 - 【請求項3】請求項1記載の建設機械のエンジン制御装
置において、前記第2手段は、前記油圧ポンプの最大吸
収馬力を算出する手段と、前記流量指令手段により指令
される油圧ポンプの吐出流量とこの油圧ポンプの吐出圧
力とから油圧ポンプの必要馬力を算出する手段と、前記
油圧ポンプの最大吸収馬力と必要馬力の小さい方をエン
ジン必要馬力として選択し、このエンジン必要馬力を前
記負荷とする手段とを有することを特徴とする建設機械
のエンジン制御装置。 - 【請求項4】請求項3記載の建設機械のエンジン制御装
置において、エンジン目標基準回転数を指令する手段
と、このエンジン目標基準回転数に応じた油圧ポンプの
最大吸収トルクを算出する手段とを更に備え、前記油圧
ポンプの最大吸収馬力を算出する手段は、前記最大吸収
トルクとエンジン目標基準回転数とに基づき前記最大吸
収馬力を算出することを特徴とする建設機械のエンジン
制御装置。 - 【請求項5】請求項1記載の建設機械のエンジン制御装
置において、エンジン目標基準回転数を指令する手段を
更に備え、前記第1手段は、前記流量指令手段により指
令される油圧ポンプの吐出流量を前記エンジン目標基準
回転数で補正する手段と、この補正した指令流量を前記
油圧ポンプが吐出するのに必要なエンジン回転数を前記
第1エンジン回転数として算出する手段とを有し、前記
第2手段は、前記負荷として、前記補正した指令流量と
油圧ポンプの吐出圧力とからエンジンの必要馬力を求め
ることを特徴とする建設機械のエンジン制御装置。 - 【請求項6】請求項1記載の建設機械のエンジン制御装
置において、前記第2手段は、前記負荷として、前記流
量指令手段により指令される油圧ポンプの吐出流量とこ
の油圧ポンプの吐出圧力とからエンジンの必要馬力を求
める手段であり、前記第3手段は、エンジン等馬力曲線
とエンジン等燃費線と目標エンジン回転数との関係を予
め設定したテーブルを有し、このテーブルから最も小さ
な燃料消費率となる目標エンジン回転数を前記第2エン
ジン回転数として決定することを特徴とする建設機械の
エンジン制御装置。 - 【請求項7】請求項1記載の建設機械のエンジン制御装
置において、前記第4手段は、前記第1及び第2エンジ
ン回転数のうちの大きい方を前記目標エンジン回転数と
して決定することを特徴とする建設機械のエンジン制御
装置。
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