JPWO2011145600A1 - 油圧ショベル及び油圧ショベルの制御方法 - Google Patents

Abstract

油圧ショベルにおいて、コントローラ（４０）は、エンジン回転数に対するエンジン出力トルクの上限を規定する第１のエンジン出力トルク線（Ｐ１）に基づいてエンジン（２１）の出力を制御する。コントローラ（４０）は、作業機（４）への油圧負荷の大きい高油圧負荷操作と作業機への油圧負荷の小さい低油圧負荷操作とのいずれの操作が行われているかを判定する。また、コントローラ（４０）は、旋回体（３）を旋回させる操作と作業機（４）の低油圧負荷操作との複合操作が行われているときには、第２のエンジン出力トルク線（Ｅ１）に基づいてエンジン（２１）の出力を制御する。第２のエンジン出力トルク線（Ｅ１）は、第１のエンジン出力トルク線（Ｐ１）よりもエンジン出力トルクの低いエンジン出力トルク線である。

Description

本発明は、油圧ショベル、特に旋回体を旋回させる電動機を備えるハイブリット型の油圧ショベル、及び、油圧ショベルの制御方法に関する。

近年、特許文献１に示されているように、ハイブリッド型の油圧ショベルが開発されている。ハイブリッド型の油圧ショベルは、エンジンと油圧ポンプと電動機と作業機と旋回体とを備えている。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。作業機は、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。電動機は、電力によって駆動され、旋回体を旋回させる。

国際公開ＷＯ２００７／０５２５３８号パンフレット

上記のようなハイブリット型の油圧ショベルでは、旋回体の旋回の減速時に運動エネルギーを電気エネルギーとして回収して蓄える。そして、蓄えられた電気エネルギーによって電動機を駆動することによって旋回体を旋回させる。これによって、エンジンの燃費を向上させることができる。しかし、このようなハイブリット型の油圧ショベルにおいても、さらなる燃費の向上が望まれている。本発明の課題は、ハイブリット型の油圧ショベルにおいて燃費を向上させることにある。

本発明の第１の態様に係る油圧ショベルは、走行体と、旋回体と、エンジンと、油圧ポンプと、作業機と、蓄電装置と、発電電動機と、旋回電動機と、第１操作装置と、第２操作装置と、制御部とを備える。走行体は、車両を走行させる。旋回体は、走行体上に載置され、走行体に対して旋回可能に設けられる。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。作業機は、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。発電電動機は、エンジンからの駆動力によって駆動されることにより発電作用を行い、蓄電装置に電力を蓄積する。旋回電動機は、蓄電装置からの電力によって旋回体を旋回させる。なお、旋回電動機は、少なくとも蓄電装置からの電力によって旋回体を旋回させるものであればよく、発電電動機からの電力によって直接的に駆動されるときがあってもよい。第１操作装置は、旋回体の旋回を操作するための装置である。第２操作装置は、作業機を操作するための装置である。制御部は、第１のエンジン出力トルク線に基づいてエンジンの出力を制御する。第１のエンジン出力トルク線は、エンジン回転数に対するエンジン出力トルクの上限を規定する。制御部は、作業機への油圧負荷の大きい高油圧負荷操作と、作業機への油圧負荷の小さい低油圧負荷操作とのいずれの操作が行われているかを判定する。また、制御部は、旋回体を旋回させる操作と低油圧負荷操作との複合操作が行われているときには、第２のエンジン出力トルク線に基づいてエンジンの出力を制御する。第２のエンジン出力トルク線は、第１のエンジン出力トルク線よりもエンジン出力トルクの低いエンジン出力トルク線である。

本発明の第２の態様に係る油圧ショベルは、第１の態様の油圧ショベルであって、作業機は、ブームと、バケットと、アームとを有する。上記の低油圧負荷操作は、ブームを下げる操作である。

本発明の第３の態様に係る油圧ショベルは、第１の態様の油圧ショベルであって、作業機は、ブームと、バケットと、アームとを有する。上記の低油圧負荷操作は、バケットのダンプ操作である。

本発明の第４の態様に係る油圧ショベルは、第１の態様の油圧ショベルであって、作業機は、ブームと、バケットと、アームとを有する。上記の低油圧負荷操作は、アームのダンプ操作である。

本発明の第５の態様に係る油圧ショベルは、第１から第４の態様のいずれかの油圧ショベルであって、旋回体を旋回させる操作と低油圧負荷操作との複合操作が行われると、第１のエンジン出力トルク線に基づいてエンジンの出力が制御されているときよりもエンジン出力トルクが低い状態でエンジン回転数が増大する。

本発明の第６の態様に係る油圧ショベルは、第１から第４の態様のいずれかの油圧ショベルであって、旋回体を旋回させる操作と低油圧負荷操作との複合操作が行われると、第１のエンジン出力トルク線に基づいてエンジンの出力が制御されているときよりも低い範囲でエンジン出力トルクが増大する。

本発明の第７の態様に係る油圧ショベルの制御方法は、走行体と、旋回体と、エンジンと、油圧ポンプと、作業機と、蓄電装置と、発電電動機と、旋回電動機と、第１操作装置と、第２操作装置とを備える油圧ショベルの制御方法である。走行体は、車両を走行させる。旋回体は、走行体上に載置され、走行体に対して旋回可能に設けられる。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。作業機は、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。発電電動機は、エンジンからの駆動力によって駆動されることにより発電作用を行い、蓄電装置に電力を蓄積する。旋回電動機は、蓄電装置からの電力によって旋回体を旋回させる。なお、旋回電動機は、少なくとも蓄電装置からの電力によって旋回体を旋回させるものであればよく、発電電動機からの電力によって直接的に駆動されるときがあってもよい。第１操作装置は、旋回体の旋回を操作するための装置である。第２操作装置は、作業機を操作するための装置である。そして、この油圧ショベルの制御方法では、第１のエンジン出力トルク線に基づいてエンジンの出力を制御する。作業機への油圧負荷の大きい高油圧負荷操作と作業機への油圧負荷の小さい低油圧負荷操作とのいずれの操作が行われているかを判定する。そして、旋回体を旋回させる操作と低油圧負荷操作との複合操作が行われているときには、第２のエンジン出力トルク線に基づいてエンジンの出力を制御する。第１のエンジン出力トルク線は、エンジン回転数に対するエンジン出力トルクの上限を規定する。第２のエンジン出力トルク線は、第１のエンジン出力トルク線よりもエンジン出力トルクの低いエンジン出力トルク線である。

本発明の第１の態様に係る油圧ショベルでは、旋回体を旋回させる操作と作業機の低油圧負荷操作との複合操作が行われているときには、第２のエンジン出力トルク線に基づいてエンジンの出力が制御される。第２のエンジン出力トルク線は、第１のエンジン出力トルク線よりもエンジン出力トルクの小さいエンジン出力トルク線である。この油圧ショベルでは、旋回体は旋回電動機によって駆動されるため、旋回体の旋回と作業機の駆動とが同時に行われる複合操作時には、油圧モータによって旋回体を旋回させる油圧ショベルと比べて、油圧負荷が小さい。また、旋回体を旋回させる操作と低油圧負荷操作との複合操作が行われているときには、油圧負荷が小さい状態である。このような状態で、第２のエンジン出力トルク線に基づいてエンジンが制御されることにより、エンジンの出力トルクの増大が抑えられる。このため、無駄な燃料噴射が抑えられることにより、燃費を向上させることができる。

本発明の第２の態様に係る油圧ショベルでは、旋回体を旋回させる操作と、ブームを下げる操作との複合操作時に、第２のエンジン出力トルク線に基づいてエンジンの出力が制御される。ブームが下げられるときは、掘削などの他の動作が行われるときと比べて油圧負荷が低い。このため、このような状態で、第２のエンジン出力トルク線に基づいてエンジンが制御されることにより、燃費を向上させることができる。

本発明の第３の態様に係る油圧ショベルでは、旋回体を旋回させる操作と、バケットのダンプ操作との複合操作時に、第２のエンジン出力トルク線に基づいてエンジンの出力が制御される。バケットのダンプ操作は、バケット内の物がバケットから排出されるようにバケットの先端を下方へ向けて移動させる操作である。従って、このような操作が行われるときには、掘削などの他の動作が行われるときと比べて油圧負荷が低い。このため、このような状態で、第２のエンジン出力トルク線に基づいてエンジンが制御されることにより、燃費を向上させることができる。

本発明の第４の態様に係る油圧ショベルでは、旋回体を旋回させる操作と、アームのダンプ操作とが行われている複合操作時に、第２のエンジン出力トルク線に基づいてエンジンの出力が制御される。アームのダンプ操作は、バケット内の物がバケットから排出されるように、アームの先端を上方へ向けて移動させる操作である。このような操作が行われているときには、掘削などの他の動作が行われるときと比べて油圧負荷が低い。従って、このような状態で、第２のエンジン出力トルク線に基づいてエンジンが制御されることにより、燃費を向上させることができる。

本発明の第５の態様に係る油圧ショベルでは、旋回体を旋回させる操作と低油圧負荷操作との複合操作が行われると、エンジン回転数が増大する。しかし、エンジン回転数は、第１のエンジン出力トルク線に基づいてエンジンの出力が制御されているときよりもエンジン出力トルクが低い状態で、増大する。このため、無駄な燃料噴射が抑えられることにより、燃費を向上させることができる。

本発明の第６の態様に係る油圧ショベルでは、旋回体を旋回させる操作と低油圧負荷操作との複合操作が行われると、エンジン出力トルクが増大する。しかし、エンジン出力トルクは、第１のエンジン出力トルク線に基づいてエンジンの出力が制御されているときよりも低い範囲で、増大する。このため、無駄な燃料噴射が抑えられることにより、燃費を向上させることができる。

本発明の第７の態様に係る油圧ショベルの制御方法では、旋回体を旋回させる操作と作業機の低油圧負荷操作との複合操作が行われているときには、第２のエンジン出力トルク線に基づいてエンジンの出力が制御される。第２のエンジン出力トルク線は、第１のエンジン出力トルク線よりもエンジン出力トルクの小さいエンジン出力トルク線である。この油圧ショベルでは、旋回体は旋回電動機によって駆動されるため、旋回体の旋回と作業機の駆動とが同時に行われる複合操作時には、油圧モータによって旋回体を旋回させる油圧ショベルと比べて、油圧負荷が小さい。また、旋回体を旋回させる操作と低油圧負荷操作との複合操作が行われているときには、油圧負荷が小さい状態である。このような状態で、第２のエンジン出力トルク線に基づいてエンジンが制御されることにより、エンジン出力トルクの増大を抑えることができる。このため、無駄な燃料噴射が抑えられることにより、燃費を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る油圧ショベルの斜視図。 油圧ショベルの制御系統の構成を示すブロック図。 エンジンの出力トルク線と油圧ポンプの吸収トルク線を示す図。 エンジンの出力トルク線の選択方法を示す図。 エンジンの出力トルク及びエンジン回転数の変化を示す図。 他の実施形態にかかる第２のエンジンの出力トルク線を示す図。 本発明の他の実施形態に係るエンジンの出力トルク線の選択方法を示す図。

本発明の一実施形態に係る油圧ショベル１００を図１に示す。この油圧ショベル１００は、車両本体１と作業機４とを備えている。

車両本体１は、走行体２と旋回体３とを有している。走行体２は、一対の走行装置２ａ，２ｂを有する。各走行装置２ａ，２ｂは、履帯２ｄ，２ｅを有している。走行装置２ａ，２ｂは、後述する右走行モータ３５及び左走行モータ３６（図２参照）によって履帯２ｄ，２ｅを駆動することによって、油圧ショベル１００を走行させる。

旋回体３は、走行体２上に載置されている。旋回体３は、走行体２に対して旋回可能に設けられており、後述する旋回電動機３２（図２参照）が駆動されることによって旋回する。また、旋回体３には運転室５が設けられている。旋回体３は、燃料タンク１４と作動油タンク１５とエンジン室１６とカウンタウェイト１８とを有している。燃料タンク１４は後述するエンジン２１（図２参照）を駆動するための燃料を貯留する。作動油タンク１５は、後述する油圧ポンプ２５（図２参照）から吐出される作動油を貯留する。エンジン室１６は、後述するようにエンジン２１や油圧ポンプ２５などの機器を収納する。カウンタウェイト１８は、エンジン室１６の後方に配置されている。

作業機４は、旋回体３の前部中央位置に取り付けられており、ブーム７、アーム８、バケット９、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２を有する。ブーム７の基端部は、旋回体３に回転可能に連結されている。また、ブーム７の先端部はアーム８の基端部に回転可能に連結されている。アーム８の先端部は、バケット９に回転可能に連結されている。ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２は、後述する油圧ポンプ２５から吐出された作動油によって駆動される油圧シリンダである。ブームシリンダ１０はブーム７を動作させる。アームシリンダ１１はアーム８を動作させる。バケットシリンダ１２は、バケット９を動作させる。これらのシリンダ１０，１１，１２が駆動されることによって作業機４が駆動される。

図２に油圧ショベル１００の制御系統の構成図を示す。エンジン２１はディーゼルエンジンであり、その出力馬力は、シリンダ内へ噴射する燃料量を調整することで制御される。この調整はエンジン２１の燃料噴射ポンプ２２に付設した電子ガバナ２３がコントローラ４０からの指令信号によって制御されることで行われる。ガバナ２３としては、一般的にオールスピード制御方式のガバナが用いられ、エンジン回転数が、後述する目標回転数となるように、負荷に応じてエンジン回転数と燃料噴射量とを調整する。すなわち、ガバナ２３は目標回転数と実際のエンジン回転数との偏差がなくなるように燃料噴射量を増減する。なお、エンジン２１の実回転数は回転センサ２４によって検出される。回転センサ２４で検出されたエンジン２１の実回転数は、検出信号として後述するコントローラ４０に入力される。

エンジン２１の出力軸には、油圧ポンプ２５の駆動軸が連結されている。油圧ポンプ２５は、エンジン２１の出力軸が回転することにより駆動される。油圧ポンプ２５は可変容量型の油圧ポンプであり、斜板２６の傾転角が変化することで容量が変化する。

ポンプ制御弁２７は、コントローラ４０から入力される指令信号によって動作し、サーボピストンを介して油圧ポンプ２５を制御する。ポンプ制御弁２７は、油圧ポンプ２５の吐出圧と油圧ポンプ２５の容量の積が、コントローラ４０からポンプ制御弁２７に入力される指令信号の指令値（指令電流値）に対応するポンプ吸収トルクを超えないように、斜板２６の傾転角を制御する。すなわち、ポンプ制御弁２７は、入力される指令電流値に応じて油圧ポンプ２５の吸収トルクを制御する。

油圧ポンプ２５から吐出された作動油は、操作弁２８を介して、各種の油圧アクチュエータに供給される。具体的には、作動油は、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２、右走行モータ３５、及び、左走行モータ３６に供給される。これによりブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２、右走行モータ３５、左走行モータ３６がそれぞれ駆動され、ブーム７、アーム８、バケット９、走行体２の履帯２ｄ，２ｅが作動する。なお、油圧ポンプ２５の吐出圧は、油圧センサ３９で検出され、検出信号としてコントローラ４０に入力される。

操作弁２８は、各油圧アクチュエータ１０−１２，３５，３６に対応する複数の制御弁を有する流量方向制御弁である。操作弁２８は、後述する操作装置５１−５４の操作方向に応じて、対応する油圧アクチュエータ１０−１２，３５，３６に作動油を供給する。また、操作弁２８は、操作装置５１−５４の操作量に応じた開口面積だけ油路が開口するようにスプールを移動させる。

また、エンジン２１の出力軸には、発電電動機２９の駆動軸が連結されている。発電電動機２９は、発電作用と電動作用を行う。発電電動機２９は、インバータ３３を介して、旋回電動機３２と、蓄電装置としてのキャパシタ３４とに接続されている。発電電動機２９が発電作用を行うことによりキャパシタ３４に電力が蓄積される。キャパシタ３４は、旋回電動機３２に電力を供給する。また、発電電動機２９が電動作用を行うときには、キャパシタ３４は発電電動機２９に電力を供給する。旋回電動機３２は、キャパシタ３４から電力を供給されることによって駆動され、上述した旋回体３を旋回させる。

発電電動機２９のトルクは、コントローラ４０によって制御される。発電電動機２９が発電作用を行うように制御されるときには、エンジン２１で発生した出力トルクの一部が、発電電動機２９の駆動軸に伝達されてエンジン２１のトルクを吸収して発電が行われる。発電電動機２９で発生した交流電力はインバータ３３で直流電力に変換されてキャパシタ３４に供給される。発電電動機２９が電動作用を行うように制御されるときには、キャパシタ３４に蓄積された直流電力が、インバータ３３で交流電力に変換されて発電電動機２９に供給される。これにより、発電電動機２９の駆動軸が回転駆動され、発電電動機２９でトルクが発生する。このトルクは、発電電動機２９の駆動軸からエンジンの出力軸に伝達されて、エンジン２１の出力トルクに加算される。発電電動機２９の発電量（吸収トルク量）、電動量（アシスト量；発生トルク量）は、コントローラ４０からの指令信号に応じて制御される。

インバータ３３は、発電電動機２９が発電作用した場合には発電した電力を、またはキャパシタ３４に蓄積された電力を、旋回電動機３２に適合する所望の電圧、周波数、相数の電力に変換して旋回電動機３２に供給する。なお、旋回体３の旋回動作が、減速或いは制動等された場合には、旋回体３の運動エネルギーが電気エネルギーに変換される。この電気エネルギーは、回生電力として、キャパシタ３４に蓄電されるか、発電電動機２９の電動作用のための電力として供給される。

運転室５には、各種の操作装置５１−５６及び表示入力装置４３が設けられている。各種の操作装置５１−５６は、第１作業操作装置５１、第２作業操作装置５２、第１走行操作装置５３、第２走行操作装置５４、目標回転数設定装置５６を有する。

第１作業操作装置５１は、アーム８、旋回体３を作動させるためにオペレータによって操作されるレバーなどの操作部材を有している。第１作業操作装置５１は、操作方向に応じてアーム８又は旋回体３を作動させる。また、第１作業操作装置５１は、操作量に応じた速度でアーム８又は旋回体３を作動させる。第１作業操作装置５１の操作方向及び操作量を示す操作信号は、コントローラ４０に入力される。第１作業操作装置５１がアーム８を作動させる方向に操作された場合には、第１作業操作装置５１の中立位置に対する操作方向及び操作量に応じて、アーム掘削操作量、又は、アームダンプ操作量を示すアーム操作信号がコントローラ４０に入力される。なお、アーム掘削操作は、アーム８の先端を下方に移動させる操作を意味する。アームダンプ操作は、アーム８の先端を上方に移動させる操作を意味する。また、第１作業操作装置５１が旋回体３を作動させる方向に操作された場合には、第１作業操作装置５１の中立位置に対する操作方向及び操作量に応じて、右旋回操作量、又は、左旋回操作量を示す旋回操作信号がコントローラ４０に入力される。

また、第１作業操作装置５１がアーム８を作動させる方向に操作された場合には、第１作業操作装置５１の操作量に応じたパイロット圧（ＰＰＣ圧）が、操作方向（アーム掘削方向、又は、アームダンプ方向）に対応する操作弁２８のパイロットポートに加えられる。第１作業操作装置５１からのパイロット圧は、油圧センサ６１によって検出され、検出信号としてコントローラ４０に送られる。

第２作業操作装置５２は、ブーム７又はバケット９を作動させるためにオペレータによって操作されるレバーなどの操作部材を有している。第２作業操作装置５２は、操作方向に応じてブーム７又はバケット９を作動させる。また、第２作業操作装置５２は、操作量に応じた速度でブーム７又はバケット９を作動させる。第２作業操作装置５２がブーム７を作動させる方向に操作された場合には、第２作業操作装置５２の中立位置に対する操作方向及び操作量に応じて、ブーム上げ操作量、又は、ブーム下げ操作量を示すブーム操作信号がコントローラ４０に入力される。なお、ブーム上げ操作は、ブーム７の先端を上方に移動させる操作を意味する。ブーム下げ操作は、ブーム７の先端を下方に移動させる操作を意味する。また、第２作業操作装置５２がバケット９を作動させる方向に操作された場合には、第２作業操作装置５２の中立位置に対する操作方向及び操作量に応じて、バケット掘削操作量、又は、バケットダンプ操作量を示すバケット操作信号がコントローラ４０に入力される。バケット掘削操作は、バケット９の先端を下方に移動させる操作を意味する。バケットダンプ操作は、バケット９の先端を上方に移動させる操作を意味する。

第２作業操作装置５２がブーム７を作動させる方向に操作された場合には、第２作業操作装置５２の操作量に応じたパイロット圧（ＰＰＣ圧）が、操作方向（ブーム上げ、又は、ブーム下げ）に対応する操作弁２８のパイロットポートに加えられる。また、第２作業操作装置５２がバケット９を作動させる方向に操作された場合には、第２作業操作装置５２の操作量に応じたパイロット圧（ＰＰＣ圧）が、操作方向（バケット掘削方向、又は、バケットダンプ方向）に対応する操作弁２８のパイロットポートに加えられる。ブーム７を操作するための第２作業操作装置５２からのパイロット圧は、油圧センサ６２によって検出され、検出信号としてコントローラ４０に送られる。バケット９を操作するための第２作業操作装置５２からのパイロット圧は、油圧センサ６３によって検出され、検出信号としてコントローラ４０に送られる。

第１走行操作装置５３、及び、第２走行操作装置５４はそれぞれ履帯２ｄ，２ｅを作動させるためにオペレータによって操作されるレバーなどの操作部材を有している。第１走行操作装置５３、及び、第２走行操作装置５４は、操作方向に応じて履帯２ｄ，２ｅを作動させるとともに、操作量に応じた速度で履帯２ｄ，２ｅを作動させる。第１作業操作装置５１及び第２作業操作装置５２と同様に、第１走行操作装置５３、及び、第２走行操作装置５４の操作量に応じたパイロット圧（ＰＰＣ圧）が、操作方向に対応する操作弁２８のパイロットポートに加えられる。これらのパイロット圧（ＰＰＣ圧）は、油圧センサ６４，６５で検出され、検出信号としてコントローラ４０に入力される。

目標回転数設定装置５６は、後述するエンジン２１の目標回転数を設定するための装置である。目標回転数設定装置５６は、例えばダイヤルなどの操作部材を有している。オペレータは、目標回転数設定装置５６を操作することにより、エンジン２１の目標回転数を手動で設定することができる。目標回転数設定装置５６の操作内容は操作信号としてコントローラ４０に入力される。

表示入力装置４３は、エンジン回転数や作動油温など、油圧ショベル１００の各種の情報を表示する表示装置として機能する。また、表示入力装置４３は、タッチパネル式のモニタを有しており、オペレータによって操作される入力装置としても機能する。

コントローラ４０は、ＲＡＭ，ＲＯＭなどのメモリ及びＣＰＵなどの装置を有するコンピュータによって実現される。コントローラ４０は、図３のＰ１で示すようなエンジン出力トルク線に基づいてエンジン２１の制御を行う。エンジン出力トルク線は、エンジン２１が回転数に応じて出力できるトルク上限値を表す。すなわち、エンジン出力トルク線は、エンジン回転数と、エンジン２１の出力トルクの最大値との関係を規定するものである。ガバナ２３は、エンジン２１の出力トルクがエンジン出力トルク線を越えないようにエンジン２１の出力を制御する。エンジン出力トルク線は、図示しない記憶装置に記憶されている。コントローラ４０は、設定された目標回転数に応じてエンジン出力トルク線を変更する。コントローラ４０は、エンジン回転数が、設定された目標回転数となるように、指令信号をガバナ２３に送る。なお、図３のＦｅは、目標回転数が最大目標回転数であるときの定格点Ｐとハイアイドル点ＮＨとを結ぶ最高速レギュレーションラインを示している。図３に示す第１のエンジン出力トルク線Ｐ１は、例えばエンジン２１の定格又は最大のパワー出力に相当する。

また、コントローラ４０は、エンジン２１の目標回転数に応じた油圧ポンプ２５の目標吸収トルクを算出する。この目標吸収トルクは、エンジン２１の出力馬力と油圧ポンプ２５の吸収馬力とが釣り合うように設定される。コントローラ４０は、図３のＬｐで示されるようなポンプ吸収トルク線に基づいて目標吸収トルクを算出する。ポンプ吸収トルク線は、エンジン回転数と、油圧ポンプ２５の吸収トルクとの関係を規定するものであり、記憶装置に記憶されている。

コントローラ４０は、操作装置５１−５４の操作量と油圧負荷に応じて自動的にエンジン２１の回転数を変化させる。例えば、図３に示すようにエンジンの目標回転数がＮ１に設定されている状態で掘削操作が行われたときは、エンジンの目標回転数がＮ１からＮ２に変更される。これにより、エンジン回転数が増大するように、コントローラ４０からガバナに指令信号が送られる。その結果、エンジン回転数とエンジン出力トルクとは、マッチング点Ｍ１を目指して、軌跡Ｌｔ１に沿って増大する。

また、コントローラ４０は、操作装置５１−５４の操作内容に応じて、エンジン出力トルク線を変更する。具体的には、旋回体３の旋回操作と作業機４の操作との複合操作が行われたときには、図４に示すフローチャートのように処理が行われる。まず、ステップＳ１において、旋回体３の旋回操作と、ブーム７を下げる操作との複合操作（以下、「旋回且つブーム下げ」操作、と呼ぶ）が行われているか否かが判断される。「旋回且つブーム下げ」操作が行われている時には、ステップＳ２において、第２のエンジン出力トルク線Ｅ１（Ｅ１カーブ）が選択される。図５に示すように、第２のエンジン出力トルク線Ｅ１は、上述した第１のエンジン出力トルク線Ｐ１よりもエンジン出力トルクが小さいエンジン出力トルク線である。具体的には、ローアイドル回転数より大きい所定のエンジン回転数の範囲において、第２のエンジン出力トルク線Ｅ１のエンジン出力トルクは、第１のエンジン出力トルク線Ｐ１のエンジン出力トルクよりも小さい。

また、図４に示すように、上記の操作以外の複合操作が行われたときには、ステップＳ３において、第１のエンジン出力トルク線Ｐ１（Ｐ１カーブ）が選択される。例えば、上述した掘削操作など油圧負荷の大きい操作（以下、「高油圧負荷操作」と呼ぶ）と旋回体３の旋回操作とが行われたときには、第１のエンジン出力トルク線Ｐ１が選択される。なお、コントローラ４０は、操作装置５１−５４からのパイロット圧の大きさに基づいて、高油圧負荷操作が行われているか否か、及び、低油圧負荷操作が行われているか否かの判定を行う。なお、ここでいう低油圧負荷及び高油圧負荷は、作業機４が実際に作業を行っており土砂などの作業対象物から負荷を受けている状態で想定される油圧負荷の大小を意味するものであり、必ずしも、作業対象物から負荷を受けていない状態での油圧負荷の大小を意味するものではない。

この油圧ショベル１００では、「旋回且つブーム下げ」操作が行われて、エンジンの目標回転数がＮ１からＮ２に増大されると、上述したように、エンジン回転数及びエンジン出力トルクが増大するように、コントローラ４０からガバナに指令信号が送られる。ただし、図５に示すように、エンジン出力トルク線として第２のエンジン出力トルク線Ｅ１が選択される。このため、エンジン回転数とエンジン出力トルクとは、マッチング点Ｍ２を目指して、軌跡Ｌｔ２に沿って増大する。図５から明らかなように、軌跡Ｌｔ２では、上述した軌跡Ｌｔ１よりもエンジン出力トルクが低い状態でエンジン回転数が増大する。また、マッチング点Ｍ２は、マッチング点Ｍ１よりもエンジン出力トルクが低い。従って、軌跡Ｌｔ２では、上述した軌跡Ｌｔ１よりも低い範囲でエンジン出力トルクが増大する。バケット９のダンプ操作が単独で行われた場合も、上記と同様にエンジン出力トルク線として第２のエンジン出力トルク線Ｅ１が選択される。これにより、エンジン出力トルクが低い状態でエンジン回転数が増大する。

以上のように、この油圧ショベル１００では、油圧負荷が小さい上記のような所定操作（以下、「低油圧負荷操作」と呼ぶ）と旋回体３の旋回操作との複合操作が行われたときには、他の複合操作すなわち高油圧負荷操作と旋回体３の旋回操作との複合操作が行われたときよりも、エンジン出力トルクの上限を低く抑えるようにエンジンの出力が制御される。これにより、無駄な燃料噴射を抑えることができ、エンジン２１の燃費を向上させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

コントローラ４０は複数のコンピュータによって実現されてもよい。蓄電装置は、キャパシタに限らずバッテリーなどの他の装置が用いられてもよい。

低油圧負荷操作が行われているか否かの判定は、操作装置５１−５４からのパイロット圧に限らず他の判定パラメータに基づいて行われてもよい。例えば、旋回体３の旋回動作を検知する旋回センサからの検知信号に基づいて、旋回操作が行われているか否かが判定されてもよい。

第２のエンジン出力トルク線は、図５に示すような第２のエンジン出力トルク線Ｅ１に限らない。例えば、図６に示すような第２のエンジン出力トルク線Ｅ１が用いられてもよい。この第２のエンジン出力トルク線Ｅ１は、エンジン回転数が低いときにはトルク差が小さく、エンジン回転数が高いときにはトルク差が大きくなるように、設定されている。トルク差は、第１のエンジン出力トルクと第２のエンジン出力トルクとの間のエンジンの出力トルクの差である。つまり、この第２のエンジン出力トルク線Ｅ１では、エンジン回転数が低いときには、第１のエンジン出力トルクに対するエンジンの出力トルクの低減量が小さくなっている。また、エンジン回転数が高いときにはエンジンの出力トルクの低減量が大きくなっている。

作業機４の操作は、その操作方向に応じて低油圧負荷操作と高油圧負荷操作とに分けられてもよい。例えばブーム下げ操作は低油圧負荷操作であり、ブーム上げ操作は高油圧負荷操作であってもよい。また、バケット９のダンプ操作は低油圧負荷操作であり、バケット９の掘削操作は高油圧負荷操作であってもよい。さらに、アーム８のダンプ操作は低油圧負荷操作であり、アーム８の掘削操作は高油圧負荷操作であってもよい。

従って、複合操作が行われたときには、図７に示すフローチャートのように、エンジン出力トルク線を選択する処理が行われてもよい。具体的には、まずステップＳ１１において、「旋回且つブーム下げ」操作が行われているか否かが判断される。「旋回且つブーム下げ」操作が行われている時には、ステップＳ１４において、第２のエンジン出力トルク線Ｅ１（Ｅ１カーブ）が選択される。上述したように、第２のエンジン出力トルク線Ｅ１は、上述した第１のエンジン出力トルク線Ｐ１よりもエンジン出力トルクが小さいエンジン出力トルク線である（図５参照）。具体的には、ローアイドル回転数より大きい所定のエンジン回転数の範囲において、第２のエンジン出力トルク線Ｅ１のエンジン出力トルクは、第１のエンジン出力トルク線Ｐ１のエンジン出力トルクよりも小さい。「旋回且つブーム下げ」操作が行われていないときにはステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、旋回体３の旋回操作と、バケットダンプ操作との複合操作（以下、「旋回且つバケットダンプ」操作、と呼ぶ）が行われているか否かが判断される。「旋回且つバケットダンプ」操作が行われている時には、ステップＳ１４において、第２のエンジン出力トルク線Ｅ１（Ｅ１カーブ）が選択される。「旋回且つバケットダンプ」操作が行われていないときにはステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、旋回体３の旋回操作と、アームダンプ操作との複合操作（以下、「旋回且つアームダンプ」操作、と呼ぶ）が行われているか否かが判断される。「旋回且つアームダンプ」操作が行われているときには、ステップＳ１４において、第２のエンジン出力トルク線Ｅ１（Ｅ１カーブ）が選択される。「旋回且つアームダンプ」操作が行われていないときにステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、第１のエンジン出力トルク線Ｐ１（Ｐ１カーブ）が選択される。すなわち、「旋回且つブーム下げ」操作と「旋回且つバケットダンプ」操作と「旋回且つアームダンプ」操作と以外の複合操作が行われたときには、第１のエンジン出力トルク線Ｐ１が選択される。

本発明は、ハイブリット型の油圧ショベルにおいて燃費を向上させることができる。

２ 走行体
３ 旋回体
４ 作業機
７ ブーム
８ アーム
９ バケット
２１ エンジン
２５ 油圧ポンプ
２９ 発電電動機
３２ 旋回電動機
４０ コントローラ（制御部）
５１ 第１作業操作装置（第１操作装置）
５２ 第２作業操作装置（第２操作装置）
１００ 油圧ショベル

Claims (7)

1. 車両を走行させる走行体と、
   前記走行体上に載置され、前記走行体に対して旋回可能に設けられた旋回体と、
   エンジンと、
   前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される作業機と、
   蓄電装置と、
   前記エンジンからの駆動力によって駆動されることにより発電作用を行い、前記蓄電装置に電力を蓄積する発電電動機と、
   前記蓄電装置からの電力によって前記旋回体を旋回させる旋回電動機と、
   前記旋回体の旋回を操作するための第１操作装置と、
   前記作業機を操作するための第２操作装置と、
   エンジン回転数に対するエンジン出力トルクの上限を規定する第１のエンジン出力トルク線に基づいて前記エンジンの出力を制御し、前記作業機への油圧負荷の大きい高油圧負荷操作と前記作業機への油圧負荷の小さい低油圧負荷操作とのいずれの操作が行われているかを判定し、前記旋回体を旋回させる操作と前記低油圧負荷操作との複合操作が行われているときには前記第１のエンジン出力トルク線よりもエンジン出力トルクの低い第２のエンジン出力トルク線に基づいて前記エンジンの出力を制御する制御部と、
   を備える油圧ショベル。
2. 前記作業機は、ブームと、バケットと、アームとを有し、
   前記低油圧負荷操作は、前記ブームを下げる操作である、
   請求項１に記載の油圧ショベル。
3. 前記作業機は、ブームと、バケットと、アームとを有し、
   前記低油圧負荷操作は、前記バケットのダンプ操作である、
   請求項１に記載の油圧ショベル。
4. 前記作業機は、ブームと、バケットと、アームとを有し、
   前記低油圧負荷操作は、前記アームのダンプ操作である、
   請求項１に記載の油圧ショベル。
5. 前記旋回体を旋回させる操作と前記低油圧負荷操作との複合操作が行われると、前記第１のエンジン出力トルク線に基づいて前記エンジンの出力が制御されているときよりも前記エンジン出力トルクが低い状態で前記エンジン回転数が増大する、
   請求項１から４のいずれかに記載の油圧ショベル。
6. 前記旋回体を旋回させる操作と前記低油圧負荷操作との複合操作が行われると、前記第１のエンジン出力トルク線に基づいて前記エンジンの出力が制御されているときよりも低い範囲で前記エンジン出力トルクが増大する、
   請求項１から４のいずれかに記載の油圧ショベル。
7. 車両を走行させる走行体と、前記走行体上に載置され、前記走行体に対して旋回可能に設けられた旋回体と、エンジンと、前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される作業機と、蓄電装置と、前記エンジンからの駆動力によって駆動されることにより発電作用を行い、前記蓄電装置に電力を蓄積する発電電動機と、前記蓄電装置からの電力によって前記旋回体を旋回させる旋回電動機と、前記旋回体の旋回を操作するための第１操作装置と、前記作業機を操作するための第２操作装置と、を備える油圧ショベルの制御方法であって、
   エンジン回転数に対するエンジン出力トルクの上限を規定する第１のエンジン出力トルク線に基づいて前記エンジンの出力を制御し、
   前記作業機への油圧負荷の大きい高油圧負荷操作と前記作業機への油圧負荷の小さい低油圧負荷操作とのいずれの操作が行われているかを判定し、
   前記旋回体を旋回させる操作と前記低油圧負荷操作との複合操作が行われているときには前記第１のエンジン出力トルク線よりもエンジン出力トルクの低い第２のエンジン出力トルク線に基づいて前記エンジンの出力を制御する、
   油圧ショベルの制御方法。
   

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