KR100292671B1 - 유압건설 기계의 원동기와 유압펌프의 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 있어서는, 기준펌프유량 연산부(70a)에서, 유압펌프(1)쪽의 제어파일롯압(PL1)을 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜 기준토출유량(QR10)을 연산하고, 목표펌프유량 연산부(70c)에서, 기준토출유량(QR10)을 목표엔진회전수(NR1)와 최고회전수(NRC)의 비(NRC/NR1)로 나누어 목표토출유량(QR11)을 연산하며, 목표펌프경전 연산부(70e)에서, 목표토출유량(QR11)을 실엔진회전수(NE1)와 정수(K1)로 나누어 목표경전(θR1)을 산출하고, 솔레노이드 출력전류 연산부(70G)에서 목표경전(θR1)이 얻어지는 구동전류(SI1)를 구하여 솔레노이드 제어밸브(30)에 출력한다. 이에 따라, 조작지령수단의 입력변화에 따라 응답성 좋게 펌프토출유량을 제어할 수 있게 된다.

Description

유압건설기계의 원동기와 유압펌프의 제어장치

본 발명은 유압건설기계의 원동기와 유압펌프의 제어장치에 관한 것으로서, 특히 원동기로서 디젤엔진을 구비하고, 이 엔진에 의하여 회전 구동되는 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의하여 유압액츄에이터를 구동하여, 필요한 작업을 행하는 유압셔블 등의 유압건설기계의 원동기와 유압펌프의 제어장치에 관한 것이다.

유압셔블 등의 유압건설기계는, 일반적으로 원동기로서 디젤엔진을 구비하며, 이 엔진에 의하여 적어도 하나의 가변용량형의 유압펌프를 회전 구동하고, 유압펌프로부터 토출되는 압유에 의하여 복수의 유압액츄에이터를 구동하여, 필요한 작업을 행하고 있다. 이 디젤엔진에는 액셀러레이터 레버 등의 목표회전수를 지령하는 입력수단이 구비되고, 이 목표회전수에 따라 연료분사량이 제어되어, 회전수가 제어된다.

이와 같은 유압건설기계에 있어서의 원동기와 유압펌프의 제어에 관하여, 유압펌프의 제어에 대해서는, 예를 들어 일본국 특개 평3-189405호 공보에 기재된 바와 같이, 복수의 유압액츄에이터의 각각의 조작지령수단의 조작레버나 페달의 조작량에 따라 유압펌프의 목표경전위치를 계산하여, 유압펌프의 경전위치(tilting position)를 제어하는 포지티브 펌프경전 제어장치가 알려져 있다.

또, 원동기의 제어에 관해서는, 일본국 특개 평7-119506호 공보에 기재된 「유압건설기계의 원동기 회전수 제어장치」라고 제목을 붙인 것이 제안되어 있다. 이 제어장치는, 연료레버를 조작하여 기준이 되는 목표회전수를 입력함과 동시에, 복수의 유압액츄에이터의 각각의 조작지령수단의 조작레버나 페달의 조작방향(이하, 단순히 레버조작방향이라고 함) 및 조작량(이하, 단순히 레버조작량이라고 함)과 액츄에이터의 부하(펌프토출압)를 검출하며, 레버조작방향 및 조작량과 액츄에이터의 부하에 따라 엔진 회전수 보정치를 결정하고, 이 회전수 보정치를 사용하여 상기 목표회전수를 보정하여, 엔진의 회전수를 제어하고 있다. 이 경우, 레버조작량이 적을 때 및 액츄에이터 부하가 낮을 때에는 엔진의 목표회전수를 낮게 하여 에너지 절약효과를 노리고, 레버조작량이 크고 액츄에이터부하가 높을 때는 엔진의 목표회전수를 높게 하여, 작업성을 확보한다.

또한, 레버조작량의 신호를 입력하고, 원동기와 유압펌프를 링크하여 제어하는 것으로서 일본국 특개 소62-94622호 공보에 기재된 제어장치가 있다. 이 제어장치는, 작업기 조작레버의 조작량으로부터 작업에 필요한 유압유량을 산출하고, 얻어진 제어신호에 의하여 엔진의 회전수 및 엔진에 의하여 구동되는 가변펌프의 경전각 중의 적어도 한쪽을 제어하여, 경부하, 저유량시의 연비효율의 개선과 소음의 저감을 도모하고 있다. 또, 실엔진회전수가 목표엔진회전수보다 낮을 때에는 펌프경전을 낮추어 엔진 스톨을 방지하고 있다.

그러나, 상기 종래 기술에는 다음과 같은 문제가 있다.

일본국 특개 평3-189405호 공보에 기재된 바와 같은 유압펌프의 포지티브 펌프경전 제어장치에 있어서는, 조작지령수단의 조작레버나 페달을 조작하면 그 조작량에 따라 유압펌프의 경전이 증대하고, 펌프토출유량을 조작량(요구유량)에 따른 유량으로 늘리려고 한다. 그러나, 유압셔블 등의 유압건설기계의 액츄에이터에 걸리는 부하는 고부하인 경우가 많아, 조작량에 따라 펌프경전이 증대하면, 유압펌프의 입력토오크가 증대하고 엔진회전수가 목표회전수보다 일시적으로 저하한다. 이 엔진회전수의 저하는, 그 후 엔진의 거버너 제어에 의하여 목표회전수로 복귀하나, 펌프토출유량은 그 사이 레버조작량에 따른 목표유량에는 없고, 엔진회전수가 원래의 회전수 가까이 복귀하여 비로소 펌프토출유량은 목표유량에 도달한다. 이 때문에, 레버조작량의 입력변화에 따라 응답성 좋게 펌프토출유량이 변화하지 않아 조작성이 저하한다.

일본국 특개 평7-119506호 공보에 기재된 엔진제어에서는, 조작지령수단의 레버조작량이 변화하면, 그에 따라 목표회전수가 보정되고, 그 보정된 목표회전수가 되도록 엔진회전수가 제어된다. 이와 같은 원동기의 제어장치를 구비한 유압건설기계의 유압펌프의 제어에 포지티브 경전제어를 채용하였을 경우, 조작지령수단의 레버조작량이 변화하면, 그 조작량에 따라 목표회전수가 변화하여 엔진회전수도 제어되나, 이 엔진제어에도 부하에 의한 응답지연이 있기 때문에, 유압펌프의 제어와 엔진의 제어의 양면에서 엔진회전수가 일시적으로 목표회전수를 하회하는 상태가 발생한다. 이 때문에, 레버조작량의 입력변화에 대한 엔진제어의 응답지연이 보다 현저하게 되어 조작성이 더욱 저하한다. 또, 이 종래 기술에서는 액츄에이터의 부하(펌프토출압)가 변하여도 목표회전수가 변하기 때문에, 레버조작량의 입력변화가 없는데도 엔진제어의 응답지연으로 펌프토출유량이 변동한다는 문제도 있다.

일본국 특개 소62-94622호 공보에 기재된 종래 기술에서는, 실엔진회전수가 목표엔진회전수보다 낮을 때에는 펌프경전을 낮추어 엔진 스톨을 방지하고 있으나, 엔진회전수의 지연 변동에 의하여 펌프토출유량이 변동한다는 문제는 마찬가지로 생긴다.

본 발명의 목적은 조작지령수단의 입력변화에 따라 원동기의 회전수와 유압펌프의 경전을 제어할 때, 조작지령수단의 입력변화에 따라 응답성 좋게 펌프토출유량을 제어할 수 있는 원동기와 유압펌프의 제어장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 원동기와 유압펌프의 제어장치를 나타낸 도,

도 2는 도 1에 나타낸 유압펌프에 접속된 밸브장치 및 액츄에이터의 유압회로도,

도 3은 본 발명의 원동기와 유압펌프의 제어장치를 탑재한 유압셔블의 외관을 나타낸 도,

도 4는 도 2에 나타낸 유량제어밸브의 조작파일롯계를 나타낸 도,

도 5는 도 1에 나타낸 컨트롤러의 입출력관계를 나타낸 도,

도 6은 컨트롤러의 펌프제어부의 처리기능을 나타낸 기능블록도,

도 7은 컨트롤러의 엔진제어부의 처리기능을 나타낸 기능블록도.

(1) 상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 원동기와, 이 원동기에 의하여 구동되는 적어도 하나의 가변용량 유압펌프와, 이 유압펌프의 압유에 의하여 구동되는 복수의 유압액츄에이터와, 이 복수의 유압액츄에이터의 조작을 지령하는 조작지령수단과, 상기 원동기의 목표회전수를 설정하는 수단을 구비하며, 상기 목표회전수에 의거하여 상기 원동기의 회전수를 제어함과 동시에, 상기 조작지령수단의 지령신호에 따라 상기 유압펌프의 경전위치를 제어하는 유압건설기계의 원동기와 유압펌프의 제어장치에 있어서, 상기 원동기의 실회전수를 검출하는 회전수 검출수단과, 상기 조작지령수단의 지령신호에 따라 상기 유압펌프의 목표경전위치를 계산하여 유압펌프의 경전위치를 제어하는 포지티브 펌프 유량제어수단을 구비하고, 상기한 포지티브 펌프 유량제어수단은, 상기 지령신호에 따른 상기 유압펌프의 목표토출유량을 계산하고, 이 목표토출유량과 상기한 회전수 검출수단으로 검출한 원동기의 실회전수로부터 상기 유압펌프가 상기 목표토출유량을 토출하는 경전위치를 계산하여, 이 경전위치를 상기 목표경전위치로 하는 목표경전위치 결정수단을 가지는 것으로 한다.

이와 같이 목표경전위치 결정수단에 의해 지령신호에 따른 목표토출유량을 구하고, 이 목표토출유량과 원동기의 실회전수로부터 유압펌프가 목표토출유량을 토출하는 경전위치를 계산함으로써, 조작지령수단의 입력변화에 의하여 목표회전수와 실회전수에 차가 생겼을 때, 원동기의 회전수 제어에 응답지연이 있더라도 조작지령수단의 입력변화에 따라 응답성 좋게 펌프토출유량을 제어할 수 있다.

(2) 또, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 원동기와, 이 원동기에 의하여 구동되는 적어도 하나의 가변용량 유압펌프와, 이 유압펌프의 압유에 의하여 구동되는 복수의 유압액츄에이터와, 이 복수의 유압액츄에이터의 조작을 지령하는 조작지령수단과, 이 조작지령수단의 지령신호를 검출하는 조작검출수단과, 상기한 복수의 유압액츄에이터의 부하를 검출하는 부하검출수단과, 상기 원동기의 기준목표회전수를 지령하는 입력수단을 구비하며, 상기한 조작검출수단 및 부하검출수단의 검출치에 의거하여 상기 기준목표회전수의 보정치를 계산하여, 이 보정치에 따라 상기 기준목표회전수에 보정을 가하여 목표회전수로 하고, 상기 원동기의 회전수를 제어하는 유압건설기계의 원동기와 유압펌프의 제어장치에 있어서, 상기 원동기의 실회전수를 검출하는 회전수 검출수단과, 상기 조작지령수단의 지령신호에 따라 상기 유압펌프의 목표경전위치를 계산하여, 유압펌프의 경전위치를 제어하는 포지티브 펌프 유량제어수단을 구비하고, 상기 포지티브 펌프 유량제어수단은, 상기 지령신호에 따른 상기 유압펌프의 목표토출유량을 계산하여, 이 목표토출유량과 상기한 회전수 검출수단으로 검출한 원동기의 실회전수로부터 상기 유압펌프가 상기 목표토출유량을 토출하는 경전위치를 계산하여, 이 경전위치를 상기 목표경전위치로 하는 목표경전위치 결정수단을 가지는 것으로 한다.

이에 따라, 조작검출수단이나 부하검출수단의 입력변화에 의하여 목표회전수가 변화하고, 원동기의 회전수 제어에 응답지연이 생기더라도, 조작지령수단의 입력변화에 따라 응답성 좋게 펌프토출유량을 제어할 수 있다.

(3) 또, 본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여, 원동기와, 이 원동기에 의하여 구동되는 적어도 하나의 가변용량 유압펌프와, 이 유압펌프의 압유에 의하여 구동되는 복수의 유압액츄에이터와, 이 복수의 유압액츄에이터의 조작을 지령하는 조작지령수단과, 상기 원동기의 목표회전수를 설정하는 수단을 구비하며, 상기 목표회전수에 의거하여 상기 원동기의 회전수를 제어함과 동시에, 상기 조작지령수단의 지령신호에 따라 상기 유압펌프의 경전위치를 제어하는 유압건설기계의 원동기와 유압펌프의 제어장치에 있어서, 상기 원동기의 실회전수를 검출하는 회전수 검출수단과, 상기 조작지령수단의 지령신호에 따라 상기 유압펌프의 목표경전위치를 계산하여 유압펌프의 경전위치를 제어하는 포지티브 펌프 유량제어수단과, 상기 목표회전수에 따른 유압펌프의 목표 최대흡수토오크를 계산하여, 상기 유압펌프의 최대흡수토오크가 그 목표 최대흡수토오크 이하로 되도록 유압펌프의 최대용량을 제한 제어하는 최대흡수토오크 제어수단을 구비하고, 상기한 포지티브 펌프 유량제어수단은, 상기 지령신호에 따른 상기 유압펌프의 목표토출유량을 계산하여, 이 목표토출유량과 상기한 회전수 검출수단에 의해 검출한 원동기의 실회전수로부터 상기 유압펌프가 상기 목표토출유량을 토출하는 경전위치를 계산하여, 이 경전위치를 상기 목표경전위치로 하는 목표경전위치 결정수단을 가지는 것으로 한다.

이에 따라, 상기 (1)에서 서술한 바와 같이, 조작지령수단의 입력변화에 의하여 목표회전수와 실회전수에 차가 생겼을 때, 원동기의 회전수 제어에 응답지연이 있더라도 조작지령수단의 입력변화에 따라 응답성 좋게 펌프토출유량을 제어할 수 있음과 동시에, 목표회전수와 실회전수에 차가 생기더라도 최대흡수토오크 제어수단에 의하여 유압펌프의 최대흡수토오크가 목표토오크 이하로 제어되므로, 유압펌프의 토출유량을 응답성 좋게 제어하면서 원동기의 스톨도 방지할 수 있다.

(4) 상기 (1) 내지 (3)에 있어서, 바람직하게는, 상기 목표경전위치 결정수단은, 상기 목표토출유량을 상기 원동기의 실회전수와 미리 설정한 정수로 나누어 상기 경전위치를 계산한다.

이에 따라 목표토출유량에 따른 경전위치가 신속하게 얻어진다.

(5) 또, 상기한 (1) 내지 (3)에 있어서, 바람직하게는, 상기 목표경전위치 결정수단은, 상기 지령신호에 따른 상기 유압펌프의 기준토출유량을 계산하고, 이 기준토출유량을 상기 원동기의 목표회전수로 보정하여 상기 유압펌프의 목표토출유량을 구한다.

이와 같이 목표경전위치 결정수단에 의해, 지령신호에 따른 기준토출유량을 원동기의 목표회전수로 보정하여 목표토출유량을 구함으로써, 원동기의 목표회전수에 따라 목표토출유량을 증감할 수 있다.

(6) 또한, 상기 (5)에 있어서, 바람직하게는, 상기한 목표경전위치 결정수단은, 상기 기준토출유량을 상기 원동기의 목표회전수와 미리 설정한 최고회전수의 비로 나누어 상기 유압펌프의 목표토출유량을 구한다.

이에 따라 원동기의 목표회전수에 따라 목표토출유량을 증감할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 이용하여 설명한다. 이하의 실시형태는, 본 발명을 유압셔블의 원동기와 유압펌프의 제어장치에 적용한 경우의 것이다.

도 1에 있어서, 부호 1 및 2는 예를 들어 경사판식의 가변용량형의 유압펌프이며, 유압펌프(1, 2)의 토출로(3, 4)에는 도 2에 나타낸 밸브장치(5)가 접속되고, 이 밸브장치(5)를 거쳐 복수의 액츄에이터(50 내지 56)에 압유를 보내어, 이들 액츄에이터를 구동한다.

부호 9는 고정용량형의 파일롯 펌프이며, 파일롯 펌프(9)의 토출로(9a)에는 파일롯 펌프(9)의 토출압력을 일정압으로 유지하는 파일롯 릴리프 밸브(9b)가 접속되어 있다.

유압펌프(1, 2) 및 파일롯 펌프(9)는 원동기(10)의 출력축(11)에 접속되고, 원동기(10)에 의하여 회전 구동된다.

밸브장치(5)의 상세를 설명한다.

도 2에 있어서, 밸브장치(5)는, 유량제어밸브(5a 내지 5d)와 유량제어밸브(5e 내지 5i)의 2개의 밸브그룹을 가지며, 유량제어밸브(5a 내지 5d)는 유압펌프(1)의 토출로(3)에 연결되는 센터바이패스라인(5j) 위에 위치하고, 유량제어밸브(5e 내지 5i)는 유압펌프(2)의 토출로(4)에 연결되는 센터바이패스라인(5k) 위에 위치하고 있다. 토출로(3, 4)에는 유압펌프(1, 2)의 토출압력의 최대압력을 결정하는 메인 릴리프 밸브(5m)가 설치되어 있다.

유량제어밸브(5a 내지 5d) 및 유량제어밸브(5e 내지 5i)는 센터바이패스타입이며, 유압펌프(1, 2)로부터 토출된 압유는 이들 유량제어밸브에 의하여 액츄에이터(50 내지 56)의 대응하는 것에 공급된다. 액츄에이터(50)는 주행 오른쪽용의 유압모터(오른쪽 주행모터), 액츄에이터(51)는 버킷용의 유압실린더(버킷 실린더), 액츄에이터(52)는 부움용의 유압실린더(부움 실린더), 액츄에이터(53)는 선회용의 유압모터(선회모터), 액츄에이터(54)는 아암용의 유압실린더(아암 실린더), 액츄에이터(55)는 예비의 유압실린더, 액츄에이터(56)는 주행 왼쪽용의 유압모터(왼쪽 주행모터)이며, 유량제어밸브(5a)는 주행 오른쪽용, 유량제어밸브(5b)는 버킷용, 유량제어밸브(5c)는 제 1 부움용, 유량제어밸브(5d)는 제 2 아암용, 유량제어밸브(5e)는 선회용, 유량제어밸브(5f)는 제 1 아암용, 유량제어밸브(5g)는 제 2 부움용, 유량제어밸브(5h)는 예비용, 유량제어밸브(5i)는 주행 왼쪽용이다. 즉, 부움 실린더(52)에 대해서는 2개의 유량제어밸브(5g, 5c)가 설치되고, 아암 실린더(54)에 대해서도 2개의 유량제어밸브(5d, 5f)가 설치되며, 부움 실린더(52)와 아암 실린더(54)에는 각각 2개의 유압펌프(1, 2)로부터의 압유가 합류하여 공급 가능하게 되어 있다.

도 3에 본 발명의 원동기와 유압펌프의 제어장치가 탑재되는 유압셔블의 외관을 나타낸다. 유압셔블은 하부주행체(100)와, 상부선회체(101)와, 프론트작업기(102)를 가지고 있다. 하부주행체(100)에는 좌우의 주행모터(50, 56)가 배치되고, 이 주행모터(50, 56)에 의하여 크롤러(100a)가 회전 구동되어, 앞쪽 또는 뒤쪽으로 주행한다. 상부선회체(101)에는 선회모터(53)가 탑재되고, 이 선회모터(53)에 의하여 상부선회체(101)가 하부주행체(100)에 대하여 오른쪽 방향 또는 왼쪽 방향으로 선회된다. 프론트작업기(102)는 부움(103), 아암(104), 버킷(105)으로 이루어지며, 부움(103)은 부움 실린더(52)에 의하여 상하 이동되고, 아암(104)은 아암 실린더(54)에 의하여 댐핑쪽(개방하는 쪽) 또는 크라우드쪽(긁어모으는 쪽)으로 조작되고, 버킷(105)은 버킷 실린더(51)에 의하여 댐핑쪽(개방하는 쪽) 또는 크라우드쪽(긁어모으는 쪽)으로 조작된다.

유량제어밸브(5a 내지 5i)의 조작파일롯계를 도 4에 나타낸다.

유량제어밸브(5i, 5a)는 조작장치(35)의 조작파일롯장치(39, 38)로부터의 조작파일롯압(TR1, TR2 및 TR3, TR4)에 의하여, 유량제어밸브(5b) 및 유량제어밸브(5c, 5g)는 조작장치(36)의 조작파일롯장치(40, 41)로부터의 조작파일롯압(BKC, BKD 및 BOD, BOU)에 의하여, 유량제어밸브(5d, 5f) 및 유량제어밸브(5e)는 조작장치(37)의 조작파일롯장치(42, 43)로부터의 조작파일롯압(ARC, ARD 및 SW1, SW2)에 의하여, 유량제어밸브(5h)는 조작파일롯장치(44)로부터의 조작파일롯압(AU1, AU2)에 의하여 각각 변환 조작된다.

조작파일롯장치(38 내지 44)는, 각각 1쌍의 파일롯 밸브(감압밸브)(38a, 38b 내지 44a, 44b)를 가지며, 조작파일롯장치(38, 39, 44)는 각각 조작페달(38c, 39c, 44c)을 더욱 가지며, 조작파일롯장치(40, 41)는 공통의 조작레버(40c)를 더욱 가지고, 조작파일롯장치(42, 43)는 공통의 조작레버(42c)를 더욱 가지고 있다. 조작페달(38c, 39c, 44c) 및 조작레버(40c, 42c)를 조작하면, 그 조작방향에 따라 관련되는 조작파일롯장치의 파일롯 밸브가 작동하고, 페달 또는 레버의 조작량에 따른 조작파일롯압이 생성된다.

또, 조작파일롯장치(38 내지 44)의 각 파일롯 밸브의 출력라인에는 셔틀밸브(61 내지 67)가 접속되고, 이들 셔틀밸브(61 내지 67)에는 또한 셔틀밸브(68, 69, 100 내지 103)가 계층적으로 접속되며, 셔틀밸브(61, 63, 64, 65, 68, 69, 101)에 의하여 조작파일롯장치(38, 40, 41, 42)의 조작파일롯압의 최고압력이 유압펌프(1)의 제어파일롯압(PL1)으로서 도출되고, 셔틀밸브(62, 64, 65, 66, 67, 69, 100, 102, 103)에 의하여 조작파일롯장치(39, 41, 42, 43, 44)의 조작파일롯압의 최고압력이 유압펌프(2)의 제어파일롯압(PL2)으로서 도출된다.

또, 셔틀밸브(61)에 의하여 조작파일롯장치(38)의 주행모터(56)에 대한 조작파일롯압(이하, 주행 2 조작파일롯압이라고 함)(PT2)이 도출되고, 셔틀밸브(62)에 의하여 조작파일롯장치(39)의 주행모터(50)에 대한 조작파일롯압(이하, 주행 1 조작파일롯압이라고 함)(PT1)이 도출되며, 셔틀밸브(66)에 의하여 조작파일롯장치(43)의 선회모터(53)에 대한 파일롯압(이하, 선회조작파일롯압이라고 함)(PWS)이 도출된다.

이상과 같은 유압구동계에 본 발명의 원동기와 유압펌프의 제어장치가 설치되어 있다. 이하, 그 상세를 설명한다.

도 1에 있어서, 유압펌프(1, 2)에는 각각 레귤레이터(7, 8)가 구비되며, 이들 레귤레이터(7, 8)에 의해 유압펌프(1, 2)의 용량가변기구인 경사판(1a, 2a)의 경전위치를 제어하고 펌프토출유량을 제어한다.

유압펌프(1, 2)의 레귤레이터(7, 8)는, 각각 경전액츄에이터(20A, 20B)(이하, 적당히 20으로 대표함)와, 도 4에 나타낸 조작파일롯장치(38 내지 44)의 조작파일롯압에 의거하여 포지티브 경전제어를 하는 제 1 서보밸브(21A, 21B)(이하, 적당히 21로 대표함)와, 유압펌프(1, 2)의 전 마력제어를 하는 제 2 서보밸브(22A, 22B)(이하, 적당히 22로 대표함)를 구비하며, 이들 서보밸브(21, 22)에 의하여 파일롯 펌프(9)로부터 경전액츄에이터(20)에 작용하는 압유의 압력을 제어하여 유압펌프(1, 2)의 경전위치가 제어된다.

경전액츄에이터(20), 제 1 및 제 2 서보밸브(21, 22)의 상세를 설명한다.

각 경전액츄에이터(20)는, 양단에 지름이 큰 수압부(20a)와 지름이 작은 수압부(20b)를 가지는 작동피스톤(20c)과, 수압부(20a, 20b)가 위치하는 수압실(20d, 20e)을 가지며, 양 수압실(20d, 20e)의 압력이 같을 때에는 작동피스톤(20c)은 도면에서의 오른쪽 방향으로 이동하고, 이에 따라 경사판(1a 또는 2a)의 경전은 작아져 펌프토출유량이 감소하며, 지름이 큰 쪽의 수압실(20d)의 압력이 저하하면, 작동피스톤(20c)은 도면에서의 왼쪽 방향으로 이동하고, 이에 따라 경사판(1a 또는 2a)의 경전이 커져 펌프토출유량이 증대한다. 또, 지름이 큰 쪽의 수압실(20d)은 제 1 및 제 2 서보밸브(21, 22)를 거쳐 파일롯 펌프(9)의 토출로(9a)에 접속되고, 지름이 작은 쪽의 수압실(20e)은 직접 파일롯 펌프(9)의 토출로(9a)에 접속되어 있다.

포지티브 경전제어용의 각 제 1 서보밸브(21)는, 솔레노이드 제어밸브(30 또는 31)로부터의 제어압력에 의하여 작동하여 유압펌프(1, 2)의 경전위치를 제어하는 밸브이며, 제어압력이 높을 때에는 밸브체(21a)가 도면에서의 오른쪽 방향으로 이동하고, 파일롯 펌프(9)로부터의 파일롯압을 감압하지 않고 수압실(20d)에 전달하여 유압펌프(1 또는 2)의 경전을 작게 하고, 제어압력이 저하함에 따라 밸브체(21a)가 스프링(21b)의 힘에 의해 도면에서의 왼쪽 방향으로 이동하고, 파일롯 펌프(9)로부터의 파일롯압을 감압하여 수압실(20d)에 전달하여 유압펌프(1 또는 2)의 경전을 크게 한다.

전 마력제어용의 각 제 2 서보밸브(22)는, 유압펌프(1, 2)의 토출압력과 솔레노이드 제어밸브(32)로부터의 제어압력에 의하여 작동하고 유압펌프(1, 2)의 전 마력제어를 하는 밸브이며, 솔레노이드 제어밸브(32)에 의하여 유압펌프(1, 2)의 최대흡수토오크가 제한 제어된다.

즉, 유압펌프(1 및 2)의 토출압력과 솔레노이드 제어밸브(32)로부터의 제어압력이 조작구동부의 수압실(22a, 22b, 22c)로 각각 유도되고, 유압펌프(1, 2)의 토출압력의 유압력의 합이 스프링(22d)의 탄성력과 수압실(22c)로 유도되는 제어압력의 유압력과의 차로 결정되는 설정치보다 낮을 때에는, 밸브체(22e)는 도면에서의 오른쪽 방향으로 이동하고, 파일롯 펌프(9)로부터의 파일롯압을 감압하여 수압실(20d)에 전달하여 유압펌프(1, 2)의 경전을 크게 하고, 유압펌프(1, 2)의 토출압력의 유압력의 합이 동(同) 설정치보다 높아짐에 따라 밸브체(22a)가 도면에서의 왼쪽 방향으로 이동하고, 파일롯 펌프(9)로부터의 파일롯압을 감압하지 않고 수압실(20d)에 전달하여 유압펌프(1, 2)의 경전을 작게 한다. 또, 솔레노이드 제어밸브(32)로부터의 제어압력이 낮을 때에는, 상기 설정치를 크게 하여, 유압펌프(1, 2)의 높은 듯한 토출압력으로부터 유압펌프(1, 2)의 경전을 감소시키고, 솔레노이드 제어밸브(32)로부터의 제어압력이 높아짐에 따라 상기 설정치를 작게 하여, 유압펌프(1, 2)의 낮은 듯한 토출압력으로부터 유압펌프(1, 2)의 경전을 감소시킨다.

솔레노이드 제어밸브(30, 31, 32)는 구동전류(SI1, SI2, SI3)에 의하여 작동하는 비례감압밸브이며, 구동전류(SI1, SI2, SI3)가 최소일 때에는 출력하는 제어압력이 최고로 되고, 구동전류(SI1, SI2, SI3)가 증대함에 따라 출력하는 제어압력이 낮아지도록 동작한다. 구동전류(SI1, SI2, SI3)는 도 5에 나타낸 컨트롤러(70)로부터 출력된다.

원동기(10)는 디젤엔진이며, 연료분사장치(14)를 구비하고 있다. 이 연료분사장치(14)는 거버너기구를 가지며, 도 5에 나타낸 컨트롤러(70)로부터의 출력신호에 의한 목표엔진회전수(NR1)가 되도록 엔진회전수를 제어한다.

연료분사장치의 거버너기구의 타입은, 컨트롤러로부터의 전기적인 신호에 의한 목표엔진회전수가 되도록 제어하는 전자 거버너 제어장치나, 기계식의 연료분사펌프의 거버너 레버에 모터를 연결하고, 컨트롤러로부터의 지령치에 의거하여 목표엔진회전수가 되도록 미리 정해진 위치에 모터를 구동하여, 거버너 레버 위치를 제어하는 기계식 거버너 제어장치가 있다. 본 실시형태의 연료분사장치(14)는 어느 쪽의 타입도 유효하다.

원동기(10)에는, 도 5에 나타낸 바와 같이 목표엔진회전수를 오퍼레이터가 수동으로 입력하는 목표엔진회전수 입력부(71)가 설치되고, 그 기준목표엔진회전수(NR0)의 입력신호가 컨트롤러(70)에 받아들여진다. 목표엔진회전수 입력부(71)는 포텐쇼미터와 같은 전기적 입력수단에 의하여 직접 컨트롤러(70)에 입력하는 것이어도 되고, 오퍼레이터가 기준이 되는 엔진회전수의 대소를 선택하는 것이다. 이 기준목표엔진회전수(NR0)는 일반적으로는 중굴삭에서는 대, 경작업에서는 소이다.

또, 도 1에 나타낸 바와 같이, 원동기(10)의 실회전수(NE1)를 검출하는 회전수센서(72)와, 유압펌프(1, 2)의 토출압력(PD1, PD2)을 검출하는 압력센서(75, 76)가 설치되고, 도 4에 나타낸 바와 같이, 유압펌프(1, 2)의 제어파일롯압(PL1, PL2)을 검출하는 압력센서(73, 74)와, 아암 크라우드 조작 파일롯압(PAC)을 검출하는 압력센서(77)와, 부움 올림 조작 파일롯압(PBU)을 검출하는 압력센서(78)와, 선회조작 파일롯압(PWS)을 검출하는 압력센서(79)와, 주행 1 조작 파일롯압(PT1)을 검출하는 압력센서(80)와, 주행 2 조작 파일롯압(PT2)을 검출하는 압력센서(81)가 설치되어 있다.

컨트롤러(70)의 전체의 신호의 입출력관계를 도 5에 나타낸다. 컨트롤러(70)는 상기와 같이 목표엔진회전수 입력부(71)의 기준목표엔진회전수(NR0)의 신호, 회전수센서(72)의 실회전수(NE1)의 신호, 압력센서(73, 74)의 펌프제어 파일롯압(PL1, PL2)의 신호, 압력센서(75, 76)의 유압펌프(1, 2)의 토출압력(PD1, PD2)의 신호, 압력센서(77 내지 81)의 아암 크라우드 조작 파일롯압(PAC), 부움 올림 조작 파일롯압(PBU), 선회조작 파일롯압(PWS), 주행 1 조작 파일롯압(PT1), 주행 2 조작 파일롯압(PT2)의 각 신호를 입력하고, 소정의 연산처리를 행하여 구동전류(SI1, SI2, SI3)를 솔레노이드 제어밸브(30 내지 32)에 출력하여, 유압펌프(1, 2)의 경전위치, 즉 토출유량을 제어함과 동시에, 목표엔진회전수(NR1)의 신호를 연료분사장치(14)에 출력하여, 엔진회전수를 제어한다.

컨트롤러(70)의 유압펌프(1, 2)의 제어에 관한 처리기능을 도 6에 나타낸다.

도 6에 있어서, 컨트롤러(70)는, 기준펌프유량 연산부(70a, 70b), 목표펌프유량 연산부(70c, 70d), 목표펌프경전 연산부(70e, 70f), 솔레노이드 출력전류 연산부(70g, 70h), 펌프 최대흡수토오크 연산부(70i), 솔레노이드 출력전류 연산부(70j)의 각 기능을 가지고 있다.

기준펌프유량 연산부(70a)는, 유압펌프(1)쪽의 제어파일롯압(PL1)의 신호를 입력하고, 이것을 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜, 그 때의 제어파일롯압(PL1)에 따른 유압펌프(1)의 기준토출유량(QR10)을 연산한다. 이 기준토출유량(QR10)은 파일롯조작장치(38, 40, 41, 42)의 조작량에 대한 포지티브 경전제어의 기준유량 미터링이다. 메모리의 테이블에는 제어파일롯압(PL1)이 높아짐에 따라 기준토출유량(QR10)이 증대하도록 PL1과 QR10의 관계가 설정되어 있다.

목표펌프유량 연산부(70c)는, 목표엔진회전수(NR1)(후기)의 신호를 입력하고, 기준토출유량(QR10)을 그 목표엔진회전수(NR1)와 미리 메모리에 기억되어 있는 최고회전수(NRC)의 비(NRC/NR1)로 나누어, 유압펌프(1)의 목표토출유량(QR11)을 연산한다. 이 연산의 목적은, 오퍼레이터의 의지에 의한 입력의 목표엔진회전수만큼의 펌프유량보정을 행하여, 목표엔진회전수(NR1)에 따른 목표의 펌프토출유량을 산출하는 것이다. 즉, 목표엔진회전수(NR1)를 크게 설정할 경우에는, 펌프토출유량으로서도 대유량을 원하고 있는 경우이므로 목표토출유량(QR11)도 그것에 따라 증대시키고, 목표엔진회전수(NR1)를 작게 설정할 경우에는, 펌프토출유량으로서도 소유량을 원하고 있는 경우이므로 목표토출유량(QR11)도 그것에 따라 감소시킨다.

목표펌프경전 연산부(70e)는, 실엔진회전수(NE1)의 신호를 입력하고, 목표토출유량(QR11)을 실엔진회전수(NE1)로 나누고, 다시 이것을 미리 메모리에 기억되어 있는 정수(K1)로 나누어 유압펌프(1)의 목표경전(θR1)을 산출한다. 이 연산의 목적은, 목표엔진회전수(NR1)의 변화에 대하여 엔진제어에 응답지연이 있어 실엔진회전수가 바로 NR1이 되지 않더라도, 실엔진회전수(NE1)로 목표토출유량(QR11)을 나누어 목표경전(θR1)으로 함으로써, 목표토출유량(QR11)이 응답지연 없이 신속하게 얻어지도록 하는 것이다.

솔레노이드 출력전류 연산부(70g)는, 목표경전(θR1)이 얻어지는 유압펌프(1)의 경전제어용의 구동전류(SI1)를 구하고, 이것을 솔레노이드 제어밸브(30)에 출력한다.

기준펌프유량 연산부(70b), 목표펌프유량 연산부(70d), 목표펌프경전 연산부(70f), 솔레노이드 출력전류 연산부(70h)라도, 마찬가지로 펌프제어신호(PL2)와 목표엔진회전수(NR1)와 실엔진회전수(NE1)로부터 유압펌프(2)의 경전제어용의 구동전류(SI2)를 산출하여, 이것을 솔레노이드 제어밸브(31)에 출력한다.

펌프 최대흡수토오크 연산부(70i)는, 목표엔진회전수(NR1)의 신호를 입력하고, 이것을 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜, 그 때의 목표엔진회전수(NR1)에 따른 유압펌프(1, 2)의 최대흡수토오크(TR)를 산출한다. 이 최대흡수토오크(TR)는 목표엔진회전수(NR1)로 회전하는 엔진(10)의 출력토오크특성에 매칭하는 유압펌프(1, 2)의 목표로 하는 최대흡수토오크이다. 메모리의 테이블에는, 목표엔진회전수(NR1)가 상승함에 따라 펌프 최대흡수토오크(TR)가 증대하도록 NR1과 TR의 관계가 설정되어 있다.

솔레노이드 출력전류 연산부(70j)는, 펌프 최대흡수토오크(TR)가 얻어지는 유압펌프(1, 2)의 최대흡수토오크 제어용의 솔레노이드 제어밸브(32)의 구동전류(SI3)를 구하여, 이것을 솔레노이드 제어밸브(32)에 출력한다.

컨트롤러(70)의 엔진(10)의 제어에 관한 처리기능을 도 7에 나타낸다.

도 7에 있어서, 컨트롤러(70)는, 기준회전수 저하 보정량 연산부(700a), 기준회전수 상승 보정량 연산부(700b), 최대치 선택부(700c), 엔진회전수 보정게인 연산부(700d1 내지 700d6), 최소치 선택부(700e), 히스테리시스 연산부(700f), 조작파일롯압 엔진회전수 보정량 연산부(700g), 제 1 기준목표엔진회전수 보정부(700h), 최대치 선택부(700i), 히스테리시스 연산부(700j), 펌프토출압신호 보정부(700k), 보정게인 연산부(700m), 최대치 선택부(700n), 보정게인 연산부(700p), 제 1 펌프토출압 엔진회전수 보정량 연산부(700q), 제 2 펌프토출압 엔진회전수 보정량 연산부(700r), 최대치 선택부(700s), 제 2 기준목표엔진회전수 보정부(700t), 리미터 연산부(700u)를 가지고 있다.

기준회전수 저하 보정량 연산부(700a)는, 목표엔진회전수 입력부(71)의 기준목표엔진회전수(NR0)의 신호를 입력하고, 이것을 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜, 그 때의 NR0에 따른 기준회전수 저하 보정량(DNL)을 산출한다. 이 DNL은 조작파일롯장치(38 내지 44)의 조작레버 또는 페달의 입력변화(조작파일롯압의 변화)에 의한 엔진회전수 보정의 기준폭이 되는 것으로서, 목표엔진회전수가 낮아짐에 따라 회전수 보정량은 작게 하고 싶기 때문에, 메모리의 테이블에는 목표기준엔진회전수(NR0)가 낮아짐에 따라 기준회전수 저하 보정량(DNL)이 작아지도록 NR0과 DNL의 관계가 설정되어 있다.

기준회전수 상승 보정량 연산부(700b)는, 연산부(700a)와 동일하게, 기준목표엔진회전수(NR0)의 신호를 입력하고, 이것을 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜, 그 때의 NR0에 따른 기준회전수 상승 보정량(DNP)을 산출한다. 이 DNP는 펌프토출압의 입력변화에 의한 엔진회전수 보정의 기준폭이 되는 것으로서, 목표엔진회전수가 낮아짐에 따라 회전수 보정량은 작게 하고 싶기 때문에, 메모리의 테이블에는 목표기준엔진회전수(NR0)가 낮아짐에 따라 기준회전수 상승 보정량(DNP)이 작아지도록 NR0과 DNP의 관계가 설정되어 있다. 단, 엔진회전수는 고유의 최대회전수 이상으로는 상승할 수 없기 때문에, 목표기준엔진회전수(NR0)의 최대치 부근에서의 상승보정량(DNP)은 감소시키고 있다.

최대치 선택부(700c)는, 주행 1 조작 파일롯압(PT1)과 주행 2 조작 파일롯압(PT2)의 고압쪽을 선택하여, 주행조작파일롯압(PTR)으로 한다.

엔진회전수 보정게인 연산부(700d1 내지 700d6)는, 각각 부움 올림 조작 파일롯압(PBU), 아암 크라우드 조작 파일롯압(PAC), 선회조작 파일롯압(PSW), 주행조작 파일롯압(PTR), 펌프제어 파일롯압(PL1, PL2)의 각 신호를 입력하고, 이것을 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜, 그 때의 각 조작파일롯압에 따른 엔진회전수 보정게인(KBU, KAC, KSW, KTR, KL1, KL2)을 산출한다. 이들 보정게인은, 기준목표엔진회전수(NR0)에 대하여 감산하는 회전수 보정성분(엔진회전수 저하 보정량 DND)을 구하는 것으로서(후기), 보정게인이 커질수록 얻어지는 목표회전수는 낮아진다. 또, 파일롯압의 증가에 따라 목표회전수가 높아지도록 보정할 필요가 있기 때문에, 모든 보정게인(KBU, KAC, KSW, KTR, KL1, KL2)은 파일롯압이 0일 때에는 최대인 1로 되어 있다.

여기에서, 연산부(700d1 내지 700d4)는, 조작하는 액츄에이터마다 조작레버 또는 페달의 입력변화(조작파일롯압의 변화)에 대한 엔진회전수의 변화를 미리 설정하여 조작을 하기 쉽게 하는 것으로서, 각각 다음과 같이 엔진회전수 보정게인(KBU, KAC, KSW, KTR, KL1, KL2)이 설정되어 있다.

부움 올림은 적하작업이나 평토작업의 위치맞춤과 같이 미조작영역에서의 사용이 많으므로, 미조작영역에서는 엔진회전수를 낮게 하고 또한 게인의 경사를 없게 한다.

아암 크라우드는 굴삭작업에서 사용할 때 조작레버를 풀(full)로 조작하여 행하는 일이 많아, 풀 레버 부근에서의 회전수 변동을 작게 하기 위하여, 풀 레버 부근에서의 게인의 경사를 없게 한다.

선회는 중간회전영역에서의 변동을 작게 하기 위하여, 중간회전영역에서의 게인의 경사를 없게 한다.

주행은 미조작으로부터 힘의 강도가 필요하여, 미조작으로부터 엔진회전수를 높은 듯하게 한다.

풀 레버에서의 엔진회전수도 액츄에이터마다 바꿀 수 있도록 한다. 예를 들어, 부움 올림이나 아암 크라우드는 유량이 많기 때문에, 엔진회전수는 높은 듯하게 하고, 그 이외에는 엔진회전수를 낮은 듯하게 한다. 주행은 차속을 빠르게 하기 위하여 엔진회전수를 높은 듯하게 한다.

연산부(700d1 내지 700d4)의 메모리의 테이블에는, 이상의 조건에 대응하여 조작파일롯압과 보정게인(KBU, KAC, KSW, KTR)의 관계가 설정되어 있다.

즉, 연산부(700d1)의 메모리의 테이블에는, 부움 올림 조작 파일롯압(PBU)이 낮은 영역에서는, 파일롯압(PBU)이 낮아짐에 따라 작은 경사로 보정게인(KBU)이 1을 향하여 커지고, 부움 올림 조작 파일롯압(PBU)이 최고압 부근의 값이 되면 보정게인(KBU)이 0으로 되도록, PBU와 KBU의 관계가 설정되어 있다.

연산부(700d2)의 메모리 테이블에는, 아암 크라우드 조작 파일롯압(PAC)이 높은 영역에서는, 파일롯압(PAC)이 높아짐에 따라 작은 경사로 보정게인(KAC)이 0을 향하여 작아지도록 PAC와 KAC의 관계가 설정되어 있다.

연산부(700d3)의 메모리 테이블에는, 선회조작 파일롯압(PSW)이 중간압 부근이 되는 영역에서는, 파일롯압(PSW)이 높아짐에 따라 작은 경사로 보정게인(KSW)이 0.2를 향하여 작아지도록 PSW와 KSW의 관계가 설정되어 있다.

연산부(700d4)의 메모리 테이블에는, 주행조작 파일롯압(PTR)이 미조작영역을 포함시켜 그것보다도 높은 영역에서는 보정게인(KTR)이 0이 되도록 PTR과 KTR의 관계가 설정되어 있다.

또, 연산부(700d5, 700d6)에 입력되는 펌프제어 파일롯압(PL1, PL2)은 관련되는 조작파일롯압의 최고압으로서, 모든 조작파일롯압에 대하여 이 펌프제어 파일롯압(PL1, PL2)으로 대표하여 엔진회전수 보정게인(KL1, KL2)을 연산한다.

여기서, 일반적으로는 조작파일롯압(조작레버 또는 페달의 조작량)이 높아지면 높아질수록 엔진회전수를 높게 하고 싶기 때문에, 연산부(700d5, 700d6)의 메모리의 테이블에는, 그것에 대응하여 펌프제어 파일롯압(PL1, PL2)과 보정게인(KL1, KL2)의 관계가 설정되어 있다. 또, 최소치 선택부(700e)에서 연산부(700d1 내지 700d4)의 보정게인을 우선하여 선택하기 위하여, 펌프제어 파일롯압(PL1, PL2)의 최고압 부근에서의 보정게인(KL1, KL2)은 큰 듯한 0.2로 설정되어 있다.

최소치 선택부(700e)는, 연산부(700d1 내지 700d6)에서 연산된 보정게인의 최소치를 선택하여 KMAX로 한다. 여기서, 부움 올림, 아암 크라우드, 선회, 주행 이외를 조작하였을 경우에는, 펌프제어 파일롯압(PL1, PL2)으로 대표하여 엔진회전수 보정게인(KL1, KL2)이 연산되어 KMAX로서 선택된다.

히스테리시스 연산부(700f)는, 그 KMAX에 대하여 히즈테리시스를 설치하고, 그 결과를 조작파일롯압에 의한 엔진회전수 보정게인(KNL)으로 한다.

조작파일롯압 엔진회전수 보정량 연산부(700g)는, 엔진회전수 보정게인(KNL)에 상기의 기준회전수 저하 보정량(DNL)을 곱하여, 조작파일롯압의 입력변화에 의한 엔진회전수 저하 보정량(DND)을 산출한다.

제 1 기준목표엔진회전수 보정부(700h)는, 기준목표엔진회전수(NR0)로부터 엔진회전수 저하 보정량(DND)을 감산하여 목표회전수(NR00)로 한다. 이 목표회전수(NR00)는 조작파일롯압에 의한 보정후의 엔진목표회전수이다.

최대치 선택부(700i)는, 유압펌프(1, 2)의 토출압력(PD1, PD2)의 신호를 입력하고 토출압력(PD1, PD2)의 고압쪽을 선택하여 펌프토출압 최대치 신호(PDMAX)로 한다.

히스테리시스 연산부(700j)는, 그 펌프토출압신호(PDMAX)에 대하여 히스테리시스를 설치하고, 그 결과를 펌프토출압에 의한 회전수 보정게인(KNP)으로 한다.

펌프토출압 신호 보정부(700k), 회전수 보정게인(KNP)에 상기의 기준회전수 상승 보정량(DNP)을 곱하여, 펌프토출압에 의한 엔진회전 기본 보정량(KNPH)으로 한다.

보정게인 연산부(700m)는, 아암 크라우드의 조작파일롯압(PAC)의 신호를 입력하고, 이것을 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜, 그 때의 조작파일롯압(PAC)에 따른 엔진회전수 보정게인(KACH)을 산출한다. 아암 크라우드의 조작량이 늘어나면 늘어날수록 큰 유량을 필요로 하기 때문에, 메모리의 테이블에는 이것에 대응하여 아암 크라우드의 조작파일롯압(PAC)이 상승함에 따라 보정게인(KACH)이 커지도록 PAC와 KACH의 관계가 설정되어 있다.

최대치 선택부(700n)는, 최대치 선택부(700c)와 동일하게, 주행 1 조작 파일롯압(PT1)과 주행 2 조작파일롯압(PT2)의 고압쪽을 선택하여 주행조작 파일롯압(PTR)으로 한다.

보정게인 연산부(700p)는, 주행의 조작파일롯압(PTR)의 신호를 입력하고, 이것을 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜, 그 때의 주행의 조작파일롯압(PTR)에 따른 엔진회전수 보정게인(KTRH)을 산출한다. 이 경우에도, 주행의 조작량이 늘어나면 늘어날수록 큰 유량을 필요로 하기 때문에, 메모리의 테이블에는 이것에 대응하여 주행의 조작파일롯압(PTR)이 상승함에 따라 보정게인(KTRH)이 커지도록 PTR과 KTRH의 관계가 설정되어 있다.

제 1 및 제 2 펌프토출압 엔진회전수 보정량 연산부(700q, 700r)는, 상기의 펌프토출압 엔진회전 기본 보정량(KNPH)에 보정게인(KACH, KTRH)을 곱하여 엔진회전수 보정량(KNAC, KNTR)을 구한다.

최대치 선택부(700s)는, 엔진회전수 보정량(KNAC, KNTR)의 큰 쪽을 선택하여 보정량(DNH)으로 한다. 이 보정량(DNH)은 펌프토출압과 조작파일롯압의 입력변화에 의한 엔진회전수 상승 보정량이다.

여기서, 연산부(700q, 700r)에서 엔진회전 기본 보정량(KNPH)에 보정게인(KACH 또는 KTRH)을 곱하여 엔진회전수 보정량(KNAC, KNTR)을 구하는 것은, 아암 크라우드 조작 및 주행시에만 펌프토출압에 의한 엔진회전수 상승 보정을 하는 것을 의미한다. 이에 따라, 액츄에이터 부하가 증대하면 엔진회전수를 높게 하고 싶은 조작인 아암 크라우드 조작이나 주행시에만, 펌프토출압의 상승에 의해서도 엔진회전수를 상승시킬 수 있다.

제 2 기준목표엔진회전수 보정부(700t)는, 상기의 목표회전수(NR00)에 엔진회전수 상승 보정량(DNH)을 가산하여 목표엔진회전수(NR01)를 산출한다.

리미터 연산부(700u)는, 그 목표엔진회전수(NR01)에 엔진 고유의 최고회전수와 최저회전수에 의한 리미터를 알려주고, 목표엔진회전수(NR1)를 산출하여 연료분사장치(14)(도 1 참조)로 보낸다. 또, 이 목표엔진회전수(NR1)는, 동일한 컨트롤러(70) 내의 유압펌프(1, 2)의 제어에 관한 펌프 최대흡수토오크 연산부(70e)(도 6 참조)에도 보내진다.

이상에 있어서, 조작파일롯장치(38 내지 44)는 복수의 유압액츄에이터(50 내지 56)의 조작을 지령하는 조작지령수단을 구성하고, 목표엔진회전수 입력부(71), 압력센서(73 내지 81), 연산부(700a 내지 700u)는, 원동기(10)의 목표회전수를 설정하는 수단을 구성하고, 그 목표회전수에 의거하여 원동기(10)의 회전수를 제어함과 동시에, 조작지령수단의 지령신호에 따라 유압펌프(1, 2)의 경전위치를 제어한다.

또, 압력센서(73, 74, 77 내지 81)는, 상기 조작지령수단의 지령신호를 검출하는 조작검출수단을 구성하고, 압력센서(75, 76)는, 복수의 유압액츄에이터(75, 76)의 부하를 검출하는 부하검출수단을 구성하며, 목표엔진회전수 입력부(71)는, 원동기(10)의 기준목표회전수를 지령하는 입력수단을 구성하고, 조작검출수단 및 부하검출수단의 검출치에 의거하여 상기 기준목표회전수의 보정치를 계산하여, 이 보정치에 따라 기준목표회전수에 보정을 가하여 목표회전수로 하고, 원동기의 회전수를 제어한다.

그리고, 회전수센서(72)는, 원동기의 실회전수를 검출하는 회전수 검출수단을 구성하고, 기준펌프유량 연산부(70a, 70b), 목표펌프유량 연산부(70c, 70d), 목표펌프경전 연산부(70e, 70f), 솔레노이드 출력전류 연산부(70g, 70h), 솔레노이드 제어밸브(30, 31), 제 1 서보밸브(21A, 21B)는, 상기 조작지령수단의 지령신호에 따라 유압펌프(1, 2)의 목표경전위치를 계산하여 유압펌프(1, 2)의 경전위치를 제어하는 포지티브 펌프 유량제어수단을 구성하고, 그 중 기준펌프유량 연산부(70a, 70b), 목표펌프유량 연산부(70c, 70d), 목표펌프경전 연산부(70e, 70f), 솔레노이드 출력전류 연산부(70g, 70h)는, 상기 지령신호에 따른 유압펌프의 기준토출유량을 계산하여, 이 기준토출유량을 원동기의 목표회전수로 보정하여 유압펌프의 목표토출유량을 구하고, 이 목표토출유량과 상기한 회전수 검출수단으로 검출한 원동기의 실회전수로부터 유압펌프가 목표토출유량을 토출하는 경전위치를 계산하여, 이 경전위치를 목표경전위치로 하는 목표경전위치결정수단을 구성한다.

또한, 펌프 최대흡수토오크 연산부(70i), 솔레노이드 출력전류 연산부(70j), 솔레노이드 제어밸브(32), 제 2 서보밸브(22A, 22B)는, 상기 목표회전수에 따른 유압펌프(1, 2)의 목표 최대흡수토오크를 계산하여, 유압펌프의 최대흡수토오크가 그 목표 최대흡수토오크 이하로 되도록 유압펌프의 최대용량을 제한 제어하는 최대흡수토오크 제어수단을 구성한다.

이상과 같이 구성한 본 실시형태에 의하면 다음의 효과가 얻어진다.

(1) 도 6에 나타낸 펌프제어부에 있어서, 조작파일롯압의 변화에 의한 유압펌프(1, 2)의 제어파일롯압(PL1, PL2)의 변화에 의해, 기준펌프유량 연산부(70a, 70b) 및 목표펌프유량 연산부(70c, 70d)에서 연산되는 유압펌프(1, 2)의 목표토출유량(QR11, QR21)이 변화하였을 때, 목표펌프경전 연산부(70e, 70f)에서 목표토출유량(QR11)을 실엔진회전수(NE1)로 나누어 목표경전(θR1, θR2)을 산출하므로, 유압펌프(1, 2)의 토출유량은 목표토출유량(QR11)을 따른 유량으로 되고, 엔진(10)의 목표회전수(NR1)와 실회전수(NE1)에 차가 생겼을 때, 엔진회전수의 제어에 응답지연이 있더라도 조작파일롯압의 변화(목표토출유량 QR11, QR21의 변화)에 따라 유압펌프(1, 2)의 토출유량을 응답성 좋게 제어할 수 있어, 뛰어난 조작성이 얻어진다.

(2) 특히, 본 실시형태에서는, 도 7에 나타낸 엔진제어부에서는, 조작파일롯압이 변화하면 회전수 저하 보정량(DND)에 의하여 목표엔진회전수(NR1)를 보정하고, 아암 크라우드 조작이나 주행시의 조작으로 펌프토출압이 변화하면 회전수 상승 보정량(DNH)에 의하여 목표엔진회전수(NR1)를 보정하여, 에너지 절약효과와 양호한 조작성을 확보하고 있다(후기). 이와 같이 조작파일롯압이나 펌프토출압의 변화에 의해 목표엔진회전수(NR1)를 바꾸는 경우에는, 조작파일롯압의 변화에 대한 엔진제어의 응답지연이 보다 현저하게 되거나 또는 조작파일롯압이 변화하지 않는데도 펌프토출압의 변화에 의하여 목표회전수가 변하게 된다. 본 실시형태에서는, 이와 같은 목표회전수의 변화에 의해 회전수 편차가 생겼을 경우라도, 엔진회전수의 제어에 응답지연에 대하여, 조작파일롯압의 변화(목표토출유량 QR11, QR21의 변화)에 따라 유압펌프(1, 2)의 토출유량을 응답성 좋게 제어할 수 있다.

(3) 기준펌프유량 연산부(70a, 70b)에서 계산된 기준토출유량(QR10, QR20)을 그대로 목표토출유량으로 하는 것이 아니라, 목표펌프유량 연산부(70c, 70d)에서 그 기준토출유량(QR10, QR20)을 목표엔진회전수(NR1)에 따른 목표토출유량(QR11, QR21)으로 변환하므로, 기준토출유량(QR10, QR20)의 기준유량 미터링에 대하여 오퍼레이터의 의지에 의한 입력의 목표엔진회전수만큼의 펌프유량보정을 행할 수 있다. 이 때문에, 오퍼레이터가 미조작을 의도하여 목표엔진회전수(NR1)를 작게 설정하였을 경우에는 펌프토출유량은 소유량으로 되고, 목표엔진회전수(NR1)를 크게 설정하였을 경우에는 펌프토출유량은 대유량으로 되며, 더욱이 어느 경우나 레버조작량의 전 범위에서 미터링특성을 확보할 수 있다.

(4) 또한, 본 실시형태에서는, 목표회전수(NR1)와 실회전수(NE1)에 차가 생기더라도, 펌프 최대흡수토오크 연산부(70i)에서 목표 펌프최대흡수토오크를 계산하고, 솔레노이드 출력전류 연산부(70j), 솔레노이드 제어밸브(32), 제 2 서보밸브(22A, 22B)에 의하여 유압펌프(1, 2)의 최대흡수토오크가 그 목표토오크 이하로 제어되므로, 상기한 (1) 및 (2)에서 서술한 바와 같이 유압펌프(1, 2)의 토출유량을 응답성 좋게 제어하면서 엔진(10)의 스톨도 방지할 수 있다.

(5) 한편, 도 7에 나타낸 엔진제어부에서는, 아암 크라우드 조작이나 주행조작에 있어서, 회전수 보정량 연산부(700g)에서 조작파일롯압에 의한 회전수 저하 보정량(DND)이 연산됨과 동시에, 연산부(700q, 700r) 및 최대치 선택부(700s)에서 펌프토출압에 의한 회전수 보정게인(KNP)을 조작파일롯압에 의한 보정게인(KACH 또는 KTRH)으로 보정한 펌프토출압에 의한 회전수 상승 보정량(DNH)이 연산되고, 그 회전수 저하 보정량(DND)과 회전수 상승 보정량(DNH)에 의하여 기준목표엔진회전수(NR0)가 보정되어 엔진회전수가 제어되기 때문에, 조작레버 또는 페달의 조작량의 증대에 의하여 엔진회전수가 상승할 뿐만 아니라 펌프토출압의 상승에 의해서도 엔진회전수가 상승하게 되어, 아암 크라우드 조작에서는 강력한 굴삭작업을 행할 수 있고, 주행시에는 고속주행 또는 강력한 주행이 가능하게 된다.

한편, 아암 크라우드나 주행 이외의 조작에서는, 보정게인(KACH 또는 KTRH)은 0으로 되고, 기준목표엔진회전수(NR0)는 조작파일롯압에 의한 회전수 저하 보정량(DND)에 의해서만 보정되어 엔진회전수가 제어되므로, 예를 들어 부움 올림과 같이 프론트작업기의 자세로 펌프토출압이 변동하는 조작에서는, 펌프토출압이 변동하여도 엔진회전수는 변화하지 않으므로, 양호한 조작성을 확보할 수 있다. 또, 조작량이 적을 때에는 엔진회전수가 저하하고 에너지 절약효과가 크다.

(6) 오퍼레이터가 기준목표회전수(NR0)를 낮게 설정하였을 경우에는, 기준회전수 저하 보정량 연산부(700a) 및 기준회전수 상승 보정량 연산부(700b)에서 기준회전수 저하 보정량(DNL) 및 기준회전수 상승 보정량(DNP)이 각각 작은 값으로서 연산되고, 기준목표엔진회전수(NR0)에 대한 보정량(DND 및 DNH)이 작아진다. 이 때문에, 평토작업이나 적하작업과 같이 오퍼레이터가 엔진회전수를 낮은 영역에서 사용하는 작업에서는, 엔진목표회전수의 보정폭이 자동적으로 작아져, 세밀한 작업이 행하기 쉬워진다.

(7) 보정게인 연산부(700d1 내지 700d4)에 있어서, 조작하는 액츄에이터마다 조작레버 또는 페달의 입력변화(조작파일롯압의 변화)에 대한 엔진회전수의 변화를 보정게인으로서 미리 설정하였으므로, 액츄에이터의 특성에 따른 양호한 작업성이 얻어진다.

예를 들어, 부움 올림의 연산부(700d1)에서는 미조작영역에서의 보정게인(KBU)의 경사가 없으므로, 미조작영역에서의 엔진회전수 저하 보정량(DND)의 변화가 적어진다. 이 때문에, 적하작업이나 평토작업의 위치맞춤과 같이 부움 올림의 미조작영역에서 행하는 작업이 하기 쉬워진다.

아암 크라우드의 연산부(700d2)에서는 풀 레버 부근에서의 보정게인(KAC)의 경사가 없으므로, 풀 레버 부근에서의 엔진회전수 저하 보정량(DND)의 변화가 적어진다. 이 때문에, 아암 크라우드 조작에 의하여 풀 레버 부근에서 엔진회전수의 변동을 적게 한 굴삭작업을 행할 수 있다.

선회의 연산부(700d3)에서는 중간회전영역에서의 게인의 경사가 없으므로, 중간회전영역에서의 엔진회전수의 변동을 작게 한 선회를 행할 수 있다.

주행의 연산부(700d4)에서는 미조작으로부터 보정게인(KTR)을 작게 하였으므로, 주행의 미조작으로부터 엔진회전수가 상승하여 강력한 주행이 가능하게 된다.

또한, 풀 레버에서의 엔진회전수도 액츄에이터마다 바꿀 수 있다. 예를 들어, 부움 올림이나 아암 크라우드의 연산부(700d1, 700d2)에서는 풀 레버에서의 보정게인(KBU, KAC)은 0으로 하였으므로, 엔진회전수는 높은 듯하게 되고, 유압펌프(1, 2)의 토출유량은 많아진다. 이 때문에, 부움 올림으로 중량물을 매달거나, 아암 크라우드에 의한 강력한 굴삭작업을 행할 수 있다. 또, 주행의 연산부(700d4)도 풀 레버에서의 보정게인(KTR)을 0으로 하였으므로, 마찬가지로 엔진회전수는 높은 듯하게 되고, 주행의 차속을 빠르게 할 수 있다. 그 이외의 조작에서는 풀 레버에서의 보정게인은 0보다 크게 하였으므로, 엔진회전수는 약간 낮은 듯하게 되어, 에너지 절약효과가 얻어진다.

(8) 상기 이외의 조작에서는, 연산부(700d5, 700d6)의 보정게인(PL1, PL2)으로 대표하여 엔진회전수가 보정된다.

(9) 또, 상기와 같이 엔진회전수를 제어할 때, 조작파일롯압 또는 펌프토출압의 변화에 의하여 엔진회전수는 변동하나, 도 6에 나타낸 펌프 최대흡수토오크 연산부(70e)에서는, 그 보정된 목표엔진회전수(NR1)의 함수로서 펌프 최대흡수토오크(TR)를 연산하여 유압펌프(1, 2)의 최대흡수토오크를 제어하기 때문에, 엔진회전수가 변동하여도 엔진출력을 유효하게 이용할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 원동기의 목표회전수를 조작지령수단의 입력변화나 부하검출수단의 입력변화에 따라 보정하는 제어장치에 본 발명을 적용하였으나, 목표엔진회전수 입력부(71)만으로 원동기(10)의 목표회전수를 설정하는 경우에도, 유압펌프의 경전을 변경할 때에 액츄에이터 부하에 의하여 엔진회전수가 목표회전수에서 어긋나면, 엔진회전수를 목표회전수로 제어하는 거버너기구의 응답지연으로 펌프토출유량이 변동하므로, 이와 같은 제어장치에 본 발명을 적용하여도 동일한 효과가 얻어진다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 환경의 변화로 원동기의 출력이 저하하였을 경우에도, 고부하시에 있어서 원동기의 회전수의 저하를 적게 할 수 있고, 양호한 작업성을 확보할 수 있다.

또, 스피드 센싱 제어는 종래대로 행하고 있으므로, 급부하가 걸렸을 때나 예기치 않은 일에 의한 원동기의 출력저하에 대해서도 원동기의 정지를 방지할 수 있다.

또한, 스피드 센싱 제어를 하고 있으므로 유압펌프의 흡수토오크를 미리 여유를 가지고 설정할 필요가 없이, 원동기 출력을 종래대로 유효하게 이용할 수 있다. 예를 들어 기기의 성능의 불규칙이나 경년 변화 등에 의해 원동기 출력이 저하해도 고부하시의 원동기의 정지를 방지할 수 있다.

Claims (6)

1. 원동기와, 이 원동기에 의하여 구동되는 적어도 하나의 가변용량 유압펌프와, 이 유압펌프의 압유에 의하여 구동되는 복수의 유압액츄에이터와, 이 복수의 유압액츄에이터의 조작을 지령하는 조작지령수단과, 상기 원동기의 목표회전수를 설정하는 수단을 구비하며, 상기 목표회전수에 의거하여 상기 원동기의 회전수를 제어함과 동시에, 상기 조작지령수단의 지령신호에 따라 상기 유압펌프의 경전위치를 제어하는 유압건설기계의 원동기와 유압펌프의 제어장치에 있어서,

   상기 원동기의 실회전수를 검출하는 회전수 검출수단과,

   상기 조작지령수단의 지령신호에 따라 상기 유압펌프의 목표경전위치를 계산하여 유압펌프의 경전위치를 제어하는 포지티브 펌프 유량제어수단을 구비하고,

   상기한 포지티브 펌프 유량제어수단은, 상기 지령신호에 따른 상기 유압펌프의 목표토출유량을 계산하고, 이 목표토출유량과 상기한 회전수 검출수단으로 검출한 원동기의 실회전수로부터 상기 유압펌프가 상기 목표토출유량을 토출하는 경전위치를 계산하여, 이 경전위치를 상기 목표경전위치로 하는 목표경전위치 결정수단을 가지는 것을 특징으로 하는 원동기와 유압펌프의 제어장치.
2. 원동기와, 이 원동기에 의하여 구동되는 적어도 하나의 가변용량 유압펌프와, 이 유압펌프의 압유에 의하여 구동되는 복수의 유압액츄에이터와, 이 복수의 유압액츄에이터의 조작을 지령하는 조작지령수단과, 이 조작지령수단의 지령신호를 검출하는 조작검출수단과, 상기한 복수의 유압액츄에이터의 부하를 검출하는 부하검출수단과, 상기 원동기의 기준목표회전수를 지령하는 입력수단을 구비하며, 상기 조작검출수단 및 부하검출수단의 검출치에 의거하여 상기 기준목표회전수의 보정치를 계산하여, 이 보정치에 따라 상기 기준목표회전수에 보정을 가하여 목표회전수로 하고, 상기 원동기의 회전수를 제어하는 유압건설기계의 원동기와 유압펌프의 제어장치에 있어서,

   상기 원동기의 실회전수를 검출하는 회전수 검출수단과,

   상기 조작지령수단의 지령신호에 따라 상기 유압펌프의 목표경전위치를 계산하여, 유압펌프의 경전위치를 제어하는 포지티브 펌프 유량제어수단을 구비하고,

   상기한 포지티브 펌프 유량제어수단은, 상기 지령신호에 따른 상기 유압펌프의 목표토출유량을 계산하여, 이 목표토출유량과 상기한 회전수 검출수단으로 검출한 원동기의 실회전수로부터 상기 유압펌프가 상기 목표토출유량을 토출하는 경전위치를 계산하여, 이 경전위치를 상기 목표경전위치로 하는 목표경전위치 결정수단을 가지는 것을 특징으로 하는 원동기와 유압펌프의 제어장치.
3. 원동기와, 이 원동기에 의하여 구동되는 적어도 하나의 가변용량 유압펌프와, 이 유압펌프의 압유에 의하여 구동되는 복수의 유압액츄에이터와, 이 복수의 유압액츄에이터의 조작을 지령하는 조작지령수단과, 상기 원동기의 목표회전수를 설정하는 수단을 구비하며, 상기 목표회전수에 의거하여 상기 원동기의 회전수를 제어함과 동시에, 상기 조작지령수단의 지령신호에 따라 상기 유압펌프의 경전위치를 제어하는 유압건설기계의 원동기와 유압펌프의 제어장치에 있어서,

   상기 원동기의 실회전수를 검출하는 회전수 검출수단과,

   상기 조작지령수단의 지령신호에 따라 상기 유압펌프의 목표경전위치를 계산하여 유압펌프의 경전위치를 제어하는 포지티브 펌프 유량제어수단과,

   상기 목표회전수에 따른 유압펌프의 목표 최대흡수토오크를 계산하여, 상기 유압펌프의 최대흡수토오크가 그 목표 최대흡수토오크 이하로 되도록 유압펌프의 최대용량을 제한 제어하는 최대흡수토오크 제어수단을 구비하고,

   상기한 포지티브 펌프 유량제어수단은, 상기 지령신호에 따른 상기 유압펌프의 목표토출유량을 계산하여, 이 목표토출유량과 상기한 회전수 검출수단에 의해 검출한 원동기의 실회전수로부터 상기 유압펌프가 상기 목표토출유량을 토출하는 경전위치를 계산하여, 이 경전위치를 상기 목표경전위치로 하는 목표경전위치 결정수단을 가지는 것을 특징으로 하는 원동기와 유압펌프의 제어장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 목표경전위치 결정수단은, 상기 목표토출유량을 상기 원동기의 실회전수와 미리 설정한 정수로 나누어 상기 경전위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 원동기와 유압펌프의 제어장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기한 목표경전위치 결정수단은, 상기 지령신호에 따른 상기 유압펌프의 기준토출유량을 계산하고, 이 기준토출유량을 상기 원동기의 목표회전수로 보정하여 상기 유압펌프의 목표토출유량을 구하는 것을 특징으로 하는 원동기와 유압펌프의 제어장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기한 목표경전위치 결정수단은, 상기 기준토출유량을 상기 원동기의 목표회전수와 미리 설정한 최고회전수의 비로 나누어 상기 유압펌프의 목표토출유량을 구하는 것을 특징으로 하는 원동기와 유압펌프의 제어장치.