KR20140039198A - 유압 작업 기계 - Google Patents

Abstract

엔진과 유압 펌프에 연결된 어시스트 전동기를 구비한 유압 작업 기계에 있어서, 유압 펌프의 부하 토크의 변동에 상관없이, 엔진의 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질의 배출량을 최소한으로 억제함과 동시에, 배기 가스 후처리 장치의 설치에 의한 비용 상승을 저감하고 또한 엔진의 신뢰성을 높인다. 대기 오염 물질의 배출량의 저감에 적합한 특정한 회전 속도를 기억해 두고, 특정한 회전 속도를 엔진(7)의 목표 회전 속도로서 엔진 제어한다. 유압 펌프(6)의 흡수 토크를 고역 통과 필터 처리하여 트렌드 성분을 제거한 고주파 성분을 구하고, 이 고주파 성분으로부터 목표 어시스트 토크를 연산해서 어시스트 전동기(10)를 역행/발전 제어한다. 대기 오염 물질의 배출량의 저감에 적합한 특정한 출력 토크 범위를 기억해 두고, 트렌드 성분이 특정한 출력 토크 범위를 일탈하지 않도록, 목표 어시스트 토크를 보정한다.

Description

유압 작업 기계{HYDRAULIC MACHINE}

본 발명은 유압 셔블이나 휠 로더, 그밖의 유압 작업 기계에 관한 것이며, 특히, 엔진 이외에 축전 장치에 의해 구동되는 어시스트 전동기를 구비한 하이브리드 구동식의 유압 작업 기계에 관한 것이다.

최근 들어, 엔진이 배출하는 배기 가스의 규제가 진행하고 있는데, 이 규제에 대응하기 위해서, 특히 배기 가스 중에 포함되는 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)에 대하여 삭감하기 위한 노력이 엔진 메이커 등에 의해 이루어지고 있고, 지금까지 연소 제어의 고도화 기술이 다수 개발되어 왔다. 한편, DPF(디젤 파티큘러 필터)나 요소 SCR 시스템 등의 배기 가스 후처리 장치를 엔진과 머플러 사이에 설치함으로써, 상기 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 포집 및 정화 처리를 행하는 기술도 개발되어 있고, 연소 제어의 고도화 기술과 적절히 조합하여 한층 엄격해지는 배기 가스 규제에 대응하고 있다.

그러나, 상기 DPF(디젤 파티큘러 필터)나 요소 SCR 시스템 등의 배기 가스 후처리 장치는 지금까지 엔진 시스템에는 부수되지 않고 있었던 장치이며, 이들 배기 가스 후처리 장치는 복잡 그리고 고가인 재료를 사용하고 있는 것이 통상이다. 예를 들어 DPF에 사용되는 촉매는 백금을 사용하고 있다. 또한 요소 SCR 시스템에는 요소를 저장해 두는 탱크와 요소 분사 장치를 구비할 필요가 있다. 이 때문에 배기 가스 후처리 장치를 구비한 엔진 시스템은 엔진 단체의 시스템에 비해 상당한 고비용이 된다.

그런데, 최근 유압 셔블 등의 유압 작업 기계의 분야에서도, 구동원으로서 엔진 이외에 배터리 등의 축전 장치에 의해 구동되는 어시스트 전동기를 구비한 하이브리드 구동식의 유압 작업 기계가 제안·개발되어 있다.

예를 들어 특허문헌 1에 제안되는 건설 기계(유압 작업 기계)는 엔진에 의해 구동되는 전동기를 구비함으로써, 엔진 출력의 잉여분을 전기 에너지로서 모아 에너지 절약을 도모하고, 엔진 출력 부족 시에, 그 모은 전기 에너지를 방출하여 전동기를 구동하여 필요한 펌프 흡수 토크를 유지하도록 한 것이다. 특허문헌 1은, 이와 같은 구성에 의해 건설 기계가 작업을 행할 때에 필요한 평균 마력 상당의 정격 출력을 갖는 소형 엔진의 채용을 가능하게 하고, 연비의 향상이나 배출 CO2의 삭감이 도모된다고 하고 있다.

특허문헌 2의 도 6에 제안되어 있는 작업 기계는, 엔진 및 전동기에 의해 유압 펌프를 구동하여 유압을 발생시키는 구성으로 하고, 엔진의 출력 증가율을 소정값으로 설정하고, 이 증가율의 소정값으로부터 구해지는 엔진의 출력 상한값과, 유압 펌프에 요구되는 유압 출력으로부터 구해진 요구 동력을 비교하고, 요구 동력이 출력 상한값을 초과했을 때에, 초과한 만큼의 출력을 전동기의 출력으로 보충하도록 한 것이다. 특허문헌 2는, 이와 같은 구성에 의해 유압 부하가 급격하게 증대했을 때에도, 엔진의 부하를 급격하게 증가하는 일이 없도록 제어하고, 엔진의 운전 조건을 적정한 범위로 유지할 수 있기 때문에, 연소 효율의 저하, 흑연의 발생, 엔진 정지를 피할 수 있다고 하고 있다.

특허 제4512283호 공보 특허 제4633813호 공보

유압 셔블 등의 유압 작업 기계는, 자동차 등과 달리, 엔진에 가해지는 부하 변동이 매우 크고, 엔진 정격 토크의 거의 0 내지 100％까지 순간적으로 변동한다. 그로 인해, 아무리 엔진의 연소 제어를 고도화해도 유압 작업 기계의 모든 작업 조건에 대하여 안정되게 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 배출량을 소정량 저감시키는 데는 한계가 있다. 통상은 큰 엔진 부하의 변동 및 회전수의 변동이 발생하면, 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 배출량은 정상 상태보다 증가하는 경향이 있다. 이로 인해, 대기 중에 방출되는 배기 가스 중에 포함되는 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)을 저감시키기 위해서는, DPF의 용량이나 요소 SCR 시스템의 탱크를 크게 하거나, 또는, 요소 SCR 시스템에 있어서 엔진의 연료 분사 상황에 따른 섬세하고 치밀한 요소 분사 제어 장치가 필요해져, 모두 고비용의 원인이 된다.

특허문헌 1 및 특허문헌 2의 도 6에 제안된 유압 작업 기계에 있어서는, 모두, 유압 펌프의 요구 토크(펌프 흡수 토크)가 엔진의 출력 토크를 초과한 엔진 출력 토크의 부족 시에 전동기를 역행 제어하여 토크를 보충함으로써 엔진 부하 토크가 급격하게 증대하지 않도록 하고 있다. 그러나, 엔진의 목표 회전수나 목표 출력 토크와 입자상 물질(PM)이나 질소산화물(NOx) 등의 대기 오염 물질의 배출량을 저감하는 영역을 관련지은 제어를 행하고 있지 않기 때문에, 연료 소비량의 저감에는 효과가 있지만, 입자상 물질(PM)이나 질소산화물(NOx) 등의 대기 오염 물질의 배출량의 저감을 적절하게 행할 수는 없었다.

본 발명의 목적은, 엔진과 유압 펌프에 연결된 어시스트 전동기를 구비한 유압 작업 기계에 있어서, 유압 펌프의 부하 토크의 변동에 상관없이, 엔진의 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질의 배출량을 최소한으로 억제할 수 있음과 동시에, 배기 가스 후처리 장치의 설치에 의한 비용 상승을 저감할 수 있고 또한 엔진의 신뢰성을 높이는 하이브리드 구동식의 유압 작업 기계를 제공하는 것이다.

(1) 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 엔진과, 상기 엔진에 의해 회전 구동되는 유압 펌프와, 상기 엔진과 상기 유압 펌프에 연결된 어시스트 전동기와, 상기 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 복수의 액추에이터와, 조작 부재를 갖고, 이 조작 부재의 조작에 따른 조작 신호를 출력하여 상기 복수의 액추에이터를 동작시키는 복수의 조작 장치를 구비한 하이브리드 구동식의 유압 작업 기계에 있어서, 상기 엔진의 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질의 배출량의 저감에 적합한 상기 엔진의 특정한 회전 속도를 기억한 기억 장치와, 상기 기억 장치에 기억한 상기 특정한 회전 속도를 상기 엔진의 목표 회전 속도로서 설정하는 엔진 회전 속도 설정 장치와, 상기 엔진의 목표 회전 속도에 기초하여 상기 엔진의 회전 속도를 제어하는 엔진 회전 속도 제어 장치와, 상기 유압 펌프의 흡수 토크와 상기 엔진의 목표 출력 토크와의 차분 토크를 연산하고, 이 차분 토크에 따라서 상기 어시스트 전동기를 역행 제어 및 발전 제어하는 전동기 제어 장치를 구비하는 것으로 한다.

이렇게 엔진의 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질의 배출량의 저감에 적합한 엔진의 특정한 회전 속도를 엔진의 목표 회전 속도로서 설정하고, 그 목표 회전 속도에 기초하여 상기 엔진의 회전 속도를 제어함으로써, 엔진 회전 속도가 대기 오염 물질의 배출량이 저감하는 회전 속도로 유지되도록 제어되기 때문에, 대기 오염 물질의 배출량을 저감하는 것이 가능하게 된다. 게다가, 그러한 엔진 회전 속도의 제어를 행하면서, 엔진에 작용하는 부하 토크와 엔진의 목표 출력 토크와의 차분 토크에 따라서 어시스트 전동기를 역행 제어 및 발전 제어함으로써, 유압 펌프의 부하 토크(펌프 흡수 토크)가 엔진의 출력 토크를 초과하는 경우 및 유압 펌프의 부하 토크(펌프 흡수 토크)가 엔진의 출력 토크보다 저하하는 경우에, 유압 펌프의 부하 토크의 급격한 변동이 엔진에 그대로 전해지는 것이 억제되어, 엔진의 출력 토크가 엔진의 목표 출력 토크 상당의 엔진의 출력 토크가 되도록 제어된다. 그 결과, 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질의 배출량을 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 엔진 회전 속도 제어와 어시스트 전동기의 제어로 대기 오염 물질의 배출량을 저감하므로, DPF나 요소 SCR 시스템 등의 배기 가스 후처리 장치를 소형화, 또는 불필요하게 할 수 있고, 배기 가스 후처리 장치의 설치에 의한 비용 상승을 저감할 수 있다.

또한, 어시스트 전동기를 역행 제어 및 발전 제어함으로써 엔진(7)에 가해지는 부하 변동이 저감하기 때문에, 엔진(7)의 수명이 연장되어, 엔진의 신뢰성이 높아진다는 효과도 있다.

(2) 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는

상기 전동기 제어 장치는, 상기 유압 펌프의 흡수 토크를 취득하는 펌프 흡수 토크 취득 장치와, 상기 펌프 흡수 토크 취득 장치에 의해 취득한 상기 유압 펌프의 흡수 토크를 상기 엔진의 목표 토크로서의 트렌드 성분과 그밖의 성분으로 분리하는 필터 장치를 갖고, 상기 전동기 제어 장치는, 상기 필터 장치로 분리한 상기 그밖의 성분을 상기 차분 토크로서 사용하고, 상기 트렌드 성분이 상기 엔진의 목표 출력 토크가 되도록 상기 어시스트 전동기를 역행 제어 및 발전 제어한다.

이에 의해 상기 (1)에서 설명한 바와 같이, 어시스트 전동기의 역행/발전 제어에 의해 엔진의 출력 토크가 엔진의 목표 출력 토크 상당의 엔진의 출력 토크가 되도록 제어되고, 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질의 배출량을 최소한으로 억제할 수 있음과 동시에, 배기 가스 후처리 장치의 설치에 의한 비용 상승을 저감할 수 있어 엔진의 신뢰성을 더욱 높일 수 있다.

(3) 상기 (2)에 있어서, 바람직하게는 상기 필터 장치는, 상기 펌프 흡수 토크 취득 장치에 의해 취득한 상기 유압 펌프의 흡수 토크로부터 상기 트렌드 성분을 제거하는 고역 통과 필터이다.

이에 의해 펌프 흡수 토크 취득 장치에 의해 취득한 유압 펌프의 흡수 토크로부터 차분 토크가 구해지고, 상기 (1)에서 설명한 바와 같이, 어시스트 전동기의 역행/발전 제어에 의해 엔진의 출력 토크가 엔진의 목표 출력 토크 상당의 엔진의 출력 토크가 되도록 제어되고, 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질의 배출량을 최소한으로 억제할 수 있음과 동시에, 배기 가스 후처리 장치의 설치에 의한 비용 상승을 저감할 수 있어 엔진의 신뢰성을 더욱 높일 수 있다.

(4) 상기 (2)에 있어서, 더 바람직하게는, 상기 기억 장치는, 상기 엔진의 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질의 배출량의 저감에 적합한 상기 엔진의 특정한 회전 속도와 특정한 출력 토크 범위를 기억하고 있고, 상기 전동기 제어 장치는, 상기 엔진의 목표 출력 토크가 상기 기억 장치에 기억한 상기 특정한 출력 토크 범위를 초과하지 않도록 상기 전동기의 목표 토크를 보정하는 토크 배분 보정 장치를 더 갖고, 상기 전동기 제어 장치는, 상기 토크 배분 보정 장치로 보정한 상기 전동기의 목표 토크에 기초하여 상기 어시스트 전동기를 역행 제어 및 발전 제어한다.

이에 의해 상기 (1)에서 설명한 바와 같이, 엔진 회전수 제어와 어시스트 전동기의 역행/발전 제어에 의해 대기 오염 물질의 배출량을 억제할 수 있을 뿐만아니라, 엔진의 출력 토크를 대기 오염 물질의 배출량의 저감에 적합한 특정한 출력 토크 범위로 되도록 제어함으로써, 대기 오염 물질을 저감할 수 있다.

(5) 상기 (1) 또는 (4)에 있어서, 바람직하게는 상기 기억 장치는, 상기 엔진의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질(PM)의 배출량, 질소산화물(NOx), 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 총배출량, 입자상 물질(PM)의 배출량과 연료 소비량의 조합, 질소산화물(NOx)의 배출량과 연료 소비량의 조합, 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 총배출량과 연료 소비량의 조합을 포함하는 복수의 팩터 중 어느 하나의 저감에 적합한 상기 엔진의 특정한 회전 속도 또는 상기 엔진의 특정한 회전 속도와 특정한 출력 토크 범위를 기억하고 있다.

이에 의해 상기 (1) 및 (4)에 있어서, 어시스트 전동기의 역행/발전 제어에 의해 대기 오염 물질의 배출량을 억제할 수 있을 뿐만아니라, 엔진의 회전 속도와 출력 토크를 기억 장치에 기억한 특정한 회전 속도와 특정한 출력 토크 범위로 되도록 제어함으로써, 입자상 물질(PM)의 배출량, 질소산화물(NOx), 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 총배출량, 입자상 물질(PM)의 배출량과 연료 소비량의 조합, 질소산화물(NOx)의 배출량과 연료 소비량의 조합, 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 총배출량과 연료 소비량의 조합을 포함하는 복수의 팩터 중 어느 하나를 저감할 수 있다.

(6) 상기 (4)에 있어서, 또한 바람직하게는, 상기 기억 장치는, 상기 엔진의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질(PM)의 배출량, 질소산화물(NOx), 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 총배출량, 입자상 물질(PM)의 배출량과 연료 소비량의 조합, 질소산화물(NOx)의 배출량과 연료 소비량의 조합, 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 총배출량과 연료 소비량의 조합을 포함하는 복수의 팩터 중 적어도 2개의 팩터 각각의 저감에 적합한 상기 엔진의 특정한 회전 속도와 특정한 출력 토크 범위의 복수의 조합을 기억하고 있고, 상기 엔진의 특정한 회전 속도와 특정한 출력 토크 범위의 복수의 조합 중의 어느 것을 사용할지를 선택하는 절환 장치를 더 구비하고, 상기 엔진 회전 속도 설정 장치는, 상기 절환 장치에 의해 선택된 조합의 상기 특정한 회전 속도를 상기 엔진의 목표 회전 속도로서 설정하고, 상기 토크 배분 보정 장치는, 상기 절환 장치에 의해 선택된 조합의 상기 특정한 출력 토크 범위를 초과하지 않도록 상기 전동기의 목표 토크를 보정한다.

이에 의해 상기 (4)에서 설명한 바와 같이 대기 오염 물질을 저감하는 제어를 행할 때, 작업 환경이나 가동 에리어의 규제에 최적인 팩터의 저감에 적합한 엔진의 특정한 회전 속도와 특정한 출력 토크 범위의 조합을 선택할 수 있기 때문에, 작업 환경이나 가동 에리어의 규제에 따른 최적인 엔진 제어와 전동기 제어를 행할 수 있다.

(7) 상기 (2)에 있어서, 또한 바람직하게는, 상기 펌프 흡수 토크 취득 장치는, 상기 유압 펌프의 흡수 토크를 검출하는 토크 검출 장치와, 상기 토크 검출 장치의 검출값에 기초하여 상기 유압 펌프의 흡수 토크를 연산하는 토크 연산 장치를 갖는다.

이것에 의해 정확한 펌프 흡수 토크를 취득할 수 있고, 정밀도가 좋은 제어가 가능하게 된다.

(8) 상기 (2)에 있어서, 또한 바람직하게는, 상기 펌프 흡수 토크 취득 장치는, 상기 엔진의 실제 회전 속도를 검출하는 회전 검출 장치와, 상기 회전 검출 장치가 검출하는 상기 실제 회전 속도와 상기 목표 회전 속도와의 편차에 기초하여 상기 유압 펌프의 흡수 토크를 추정하는 토크 연산 장치를 갖는다.

이에 의해 범용성이 높은 회전수 검출 장치를 사용하여 펌프 흡수 토크를 취득할 수 있기 때문에, 시스템을 저렴하게 구성할 수 있다.

(9) 상기 (2)에 있어서, 또한 바람직하게는, 상기 펌프 흡수 토크 취득 장치는, 상기 복수의 조작 장치가 출력하는 조작 신호를 검출하는 조작 신호 검출 장치와, 상기 조작 신호 검출 장치가 검출하는 상기 조작 신호에 기초하여 상기 유압 펌프의 흡수 토크를 예측하는 토크 연산 장치를 갖는다.

이것에 있어 범용성이 높은 조작 신호 검출 장치를 사용하여 펌프 흡수 토크를 취득할 수 있기 때문에, 시스템을 저렴하게 구성할 수 있다.

(10) 또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 엔진과, 상기 엔진에 의해 회전 구동되는 유압 펌프와, 상기 엔진과 상기 유압 펌프에 연결된 어시스트 전동기와, 상기 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 복수의 액추에이터와, 조작 부재를 갖고, 이 조작 부재의 조작에 따른 조작 신호를 출력하여 상기 복수의 액추에이터를 동작시키는 복수의 조작 장치를 구비한 하이브리드 구동식의 유압 작업 기계에 있어서, 상기 엔진의 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질의 배출량의 저감에 적합한 상기 엔진의 특정한 회전 속도와 특정한 출력 토크를 기억한 기억 장치와, 상기 기억 장치에 기억한 상기 특정한 회전 속도를 상기 엔진의 목표 회전 속도로서 설정하는 엔진 회전 속도 설정 장치와, 상기 엔진의 목표 회전 속도에 기초하여 상기 엔진의 회전 속도를 제어하는 엔진 회전 속도 제어 장치와, 상기 유압 펌프의 흡수 토크와 상기 기억 장치에 기억한 상기 특정한 출력 토크와의 편차를 연산하고, 이 편차에 따라서 상기 어시스트 전동기를 역행 제어 및 발전 제어하는 전동기 제어 장치를 구비하는 것으로 한다.

이렇게 엔진의 목표 출력 토크로서 대기 오염 물질의 배출량의 저감에 적합한 특정한 출력 토크를 설정하고, 엔진 회전 속도의 제어를 행함과 동시에, 유압 펌프의 흡수 토크와 대기 오염 물질의 배출량의 저감에 적합한 특정한 출력 토크와의 편차에 따라서 어시스트 전동기를 역행 제어 및 발전 제어함으로써, 대기 오염 물질의 배출량의 저감에 적합한 특정한 출력 토크를 목표 출력 토크로 한 엔진 출력 토크의 제어가 행해지기 때문에, 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질의 배출량을 최소한으로 억제할 수 있음과 동시에, 배기 가스 후처리 장치의 설치에 의한 비용 상승을 저감할 수 있어 엔진의 신뢰성을 더 높일 수 있다.

(11) 상기 (10)에 있어서, 바람직하게는 상기 기억 장치에 기억한 상기 엔진의 특정한 회전 속도와 특정한 출력 토크는, 상기 엔진의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질(PM)의 배출량, 질소산화물(NOx), 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 총배출량, 입자상 물질(PM)의 배출량과 연료 소비량의 조합, 질소산화물(NOx)의 배출량과 연료 소비량의 조합, 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 총배출량과 연료 소비량의 조합을 포함하는 복수의 팩터 중 어느 하나의 저감에 적합한 회전 속도와 출력 토크이다.

이에 의해 상기 (10)에서 설명한 엔진 회전 속도 제어와 엔진 출력 토크 제어에 있어서, 입자상 물질(PM)의 배출량, 질소산화물(NOx), 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 총배출량, 입자상 물질(PM)의 배출량과 연료 소비량의 조합, 질소산화물(NOx)의 배출량과 연료 소비량의 조합, 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 총배출량과 연료 소비량의 조합을 포함하는 복수의 팩터 중 어느 하나를 저감할 수 있다.

본 발명에 따르면, 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질의 배출량을 최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 대기 오염 물질의 배출량을 저감하므로, DPF나 요소 SCR 시스템 등의 배기 가스 후처리 장치를 소형화, 또는 불필요하게 할 수 있고, 배기 가스 후처리 장치의 설치에 의한 비용 상승을 저감할 수 있다.

또한, 어시스트 전동기의 역행 제어 및 발전 제어로 엔진에 가해지는 부하 변동이 저감하기 때문에, 엔진의 수명이 연장되어, 엔진의 신뢰성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유압 셔블(유압 작업 기계)의 외관도이다.
도 2는 유압 셔블에 탑재되는 액추에이터 구동 제어 시스템의 구성도이다.
도 3은 어시스트 전동기를 구비하지 않고, 엔진만으로 유압 펌프를 구동하는 종래의 액추에이터 구동 제어 시스템에 있어서의, 유압 펌프에 가해지는 부하 토크 변동의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 어시스트 전동기에 의해 큰 펌프 흡수 토크 변동을 억제하는 방법을 나타낸 설명도이다.
도 5는 차체 컨트롤러가 행하는 속도 제어 및 토크 변동 억제 제어의 처리 내용을 도시하는 기능 블록도이다.
도 6은 고역 통과 필터 처리부의 처리 개념을 도시하는 도면이다.
도 7은 목표 어시스트 토크 변환 처리부의 처리 개념을 도시하는 도면이다.
도 8은 어시스트 전동기 역행/발전 연산부의 처리 개념을 도시하는 도면이다.
도 9는 목표 어시스트 토크 연산부와 어시스트 전동기 역행/발전 연산부의 처리 개념을 통합하여 도시하는 도면이다.
도 10은 엔진의 회전 속도와 출력 토크의 상관으로 나타낸, 엔진의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 배출량 각각의 맵을 나타내는 선도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 차체 컨트롤러가 행하는 속도 제어 및 토크 변동 억제 제어의 처리 내용을 도시하는 기능 블록도이다.
도 12는 엔진 출력 토크 연산부의 처리 개념을 도시하는 도면이다.
도 13은 목표 어시스트 토크 보정부의 처리 개념을 도시하는 도면이다.
도 14는 어시스트 전동기 역행/발전 연산부의 처리 개념을 도시하는 도면이다.
도 15는 엔진의 회전 속도와 출력 토크의 상관으로 나타낸, 엔진의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질(PM)의 배출량과 엔진의 연료 소비량 각각의 맵을 나타내는 선도이다.
도 16은 엔진의 회전 속도와 출력 토크의 상관으로 나타낸, 엔진의 배기 가스에 포함되는 질소산화물(NOx)의 배출량과 엔진의 연료 소비량 각각의 맵을 나타내는 선도이다.
도 17은 엔진의 회전 속도와 출력 토크의 상관으로 나타낸, 엔진의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질(PM) 및 질소산화물(NOx)의 배출량과 엔진의 연료 소비량 각각의 맵을 나타내는 선도이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 차체 컨트롤러가 행하는 속도 제어 및 토크 변동 억제 제어의 처리 내용을 도시하는 기능 블록도이다.
도 19는 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 유압 셔블에 탑재되는 액추에이터 구동 제어 시스템의 구성도이다.
도 20은 차체 컨트롤러가 행하는 속도 제어 및 토크 변동 억제 제어의 처리 내용을 도시하는 기능 블록도이다.
도 21은 엔진 회전수 편차 연산부와 펌프 흡수 토크 추정부의 처리 개념을 도시하는 도면이다.
도 22는 본 발명에 제5 실시 형태에 있어서의 액추에이터 구동 제어 시스템의 구성도이다.
도 23은 차체 컨트롤러가 행하는 속도 제어 및 토크 변동 억제 제어의 처리 내용을 도시하는 기능 블록도이다.
도 24는 비례 미분 처리부와 게인 처리부의 처리 개념을 도시하는 도면이다.
도 25는 본 발명의 제6 실시 형태에 있어서의 유압 셔블에 탑재되는 액추에이터 구동 제어 시스템의 구성도이다.
도 26은 차체 컨트롤러가 행하는 속도 제어 및 토크 변동 억제 제어의 처리 내용을 도시하는 기능 블록도이다.
도 27은 엔진의 회전 속도와 출력 토크의 상관으로 나타낸, 엔진의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질(PM)의 맵을 나타내는 선도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 사용하여 설명한다.

<제1 실시 형태>

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유압 셔블(유압 작업 기계)의 외관도이다.

유압 셔블은, 수직 방향으로 각각 회동하는 붐(1a), 아암(1b) 및 버킷(1c) 으로 이루어지는 다관절형의 프론트 장치(1A)와, 상부 선회체(1d) 및 하부 주행체(1e)로 이루어지는 차체(1B)로 구성되고, 프론트 장치(1A)의 붐(1a)의 기단부는 상부 선회체(1d)의 전방부에 수직 방향으로 회동 가능하게 지지되어 있다. 붐(1a), 아암(1b), 버킷(1c), 상부 선회체(1d) 및 하부 주행체(1e)는 각각 붐 실린더(3a), 아암 실린더(3b), 버킷 실린더(3c), 선회 전동기(16)(도 2 참조) 및 좌우의 주행 모터(3e, 3f)에 의해 각각 구동된다. 붐(1a), 아암(1b), 버킷(1c), 상부 선회체(1d)의 동작은 조작 레버 장치(4a, 4b)(도 2 참조)의 유압 조작 신호(제어 파일럿 압력)에 의해 지시되고, 하부 주행체(1e)의 동작은 도시하지 않은 주행용의 조작 페달 장치의 유압 조작 신호(제어 파일럿 압력)에 의해 지시된다.

도 2는, 도 1에 도시한 유압 셔블에 탑재되는 액추에이터 구동 제어 시스템의 구성도이다.

도 2에 있어서, 본 실시 형태에 있어서의 액추에이터 구동 제어 시스템은, 조작 레버 장치(4a, 4b) 및 도시하지 않은 주행용의 조작 페달 장치와, 스풀형 방향 전환 밸브(5a 내지 5c, 5e, 5f)와, 메인의 유압 펌프(6)와, 엔진(7)과, 메인의 릴리프 밸브(8)와, 탱크(9)와, 셔틀 밸브 블록(25)을 구비하고 있다.

조작 레버 장치(4a, 4b) 및 조작 페달 장치는, 도시하지 않은 파일럿 펌프의 토출 오일에 의해 생성된 1차압을 조작 레버 장치(4a, 4b) 및 조작 페달 장치에 구비되는 감압 밸브(리모콘 밸브)의 조작 개방도에 따라서 2차압으로 감압하여 제어 파일럿 압력(유압 조작 신호)을 생성하고, 그 제어 파일럿 압력이 방향 전환 밸브(5a 내지 5c, 5e, 5f)의 수압부에 보내져, 방향 전환 밸브(5a 내지 5c, 5e, 5f)를 도시의 중립 위치로부터 전환 조작한다. 방향 전환 밸브(5a 내지 5c, 5e, 5f)는, 예를 들어 센터 바이패스 라인에 배치되는 오픈 센터 타입의 스풀 밸브이며, 제어 파일럿 압력에 의해 전환 조작됨으로써, 유압 펌프(6)가 토출하는 압유의 흐름(방향과 유량)을 제어하고, 유압 액추에이터(3a 내지 3c, 3e, 3f)의 구동을 제어한다. 유압 펌프(6)는 엔진(7)에 의해 회전 구동된다. 유압 펌프(6)의 토출 오일이 유도되는 유압 배관 내의 압력이 과도하게 상승한 경우에는, 릴리프 밸브(8)에서 압유를 탱크(9)로 내보내, 유압 배관 내의 압력의 과도한 상승을 방지한다.

셔틀 밸브 블록(25)은 조작 레버 장치(4a, 4b)가 생성하는 유압 조작 신호(제어 파일럿 압력) 중 선회 조작을 지시하는 유압 조작 신호 이외의 유압 조작 신호와, 도시하지 않은 조작 페달 장치가 생성하는 유압 조작 신호 중 가장 압력이 높은 유압 조작 신호를 선택하여 출력한다.

유압 펌프(6)는 가변 용량형의 펌프이며, 포지티브 제어 방식의 레귤레이터(6a)를 갖고, 셔틀 밸브 블록(25)이 출력하는 유압 조작 신호는 레귤레이터(6a)에 유도된다. 포지티브 제어 방식의 레귤레이터(6a)는 공지와 같이, 조작 레버 장치(4a, 4b) 및 조작 페달 장치의 조작 부재인 조작 레버 및 페달의 조작량(요구 유량)이 증가하고, 유압 조작 신호가 상승하는 것에 따라서 유압 펌프(6)의 경사판 틸팅각(용량)을 증가시켜, 유압 펌프(6)의 토출 유량을 증가시킨다.

또한, 유압 펌프(6)의 레귤레이터(6a)는 레귤레이터(6a)에 입력되는 신호 압력이 저하하는 것에 따라서 유압 펌프(6)의 틸팅각(용량)을 증대시키는 네거티브 제어 방식이어도 된다. 이 경우에는, 방향 전환 밸브(5a 내지 5c, 5e, 5f)를 통과하고, 탱크(9)에 이르는 센터 바이패스 라인의 최하류 부분에 조리개(교축 밸브)를 설치하고, 그 조리개(교축 밸브)의 입구 측의 압력을 신호 압력으로 하여 레귤레이터(6a)에 유도한다. 센터 바이패스 라인의 최하류 부분에 조리개(교축 밸브)를 설치한 경우, 그 조리개(교축 밸브)의 입구 측의 압력은, 조작 레버 장치(4a, 4b) 및 조작 페달 장치의 조작 부재인 조작 레버 및 페달의 조작량(요구 유량)이 증가하고, 방향 전환 밸브(5a 내지 5c, 5e, 5f)의 센터 바이패스 조리개(교축 밸브)의 통과 유량이 감소하는 것에 따라서 저하한다. 따라서, 조리개(교축 밸브)의 입구 측의 압력을 신호 압력으로 하여 레귤레이터(6a)에 입력하고, 그 신호 압력이 저하하는 것에 따라서 유압 펌프(6)의 틸팅각(용량)을 증대시킴으로써 조작 부재의 조작량이 증가하는 것에 따라서 유압 펌프(6)의 토출 유량을 증가시킬 수 있다.

또한, 방향 전환 밸브(5a 내지 5c, 5e, 5f)를 클로즈 타입의 스풀 밸브로 하고, 레귤레이터(6a)를 유압 펌프(6)의 토출 압력이 최고 부하압보다 소정 압력만큼 높아지도록 제어하는 로드 센싱 제어 방식으로 해도 상관없다.

또한, 레귤레이터(6a)는 공지와 같이, 유압 펌프(6)의 토출 압력이 높아지는 것에 따라서 유압 펌프(6)의 틸팅각(용량)을 저감시키고, 유압 펌프(6)의 흡수 토크를 미리 설정한 최대 토크를 초과하지 않도록 제어하는 토크 제한 제어 기능을 구비하고 있다.

본 실시 형태에 있어서의 액추에이터 구동 제어 시스템은, 또한, 어시스트 전동기(10)와, 차체 컨트롤러(11)와, 인버터(12, 13)와, 초퍼(14)와, 배터리(15)와, 압력 센서(17, 18)와, 토크 센서(19)와, 엔진 컨트롤 다이얼(20)과, 엔진(7)의 회전 속도를 검출하는 회전 센서(23)와, 엔진 컨트롤러(21)를 구비하고 있다.

어시스트 전동기(10)는 유압 펌프(6)와 엔진(7) 사이에 연결되어 있다. 이 어시스트 전동기(10)는 엔진(7)의 동력을 전기 에너지(전력)로 변환하여 인버터(12)에 출력하는 발전기로서의 기능과, 인버터(12)로부터 공급되는 전기 에너지(전력)에 의해 구동되어, 유압 펌프(6)를 어시스트 구동하는 전동기로서의 기능을 갖고 있다.

인버터(12)는 어시스트 전동기(10)가 발전기로서 기능할 때는, 어시스트 전동기(10)에서 생성한 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력하고, 어시스트 전동기(10)가 전동기로서 기능할 때는, 배터리(15)로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 어시스트 전동기(10)에 공급한다.

인버터(13)는 어시스트 전동기(10)가 생성하여 인버터(12)가 출력한 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 선회 전동기(16)에 공급한다. 또한, 인버터(13)는 선회 제동 시에 선회 전동기(16)가 발전기로서 기능하여 회생한 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력한다.

배터리(15)는 초퍼(14)를 개재하여 전압을 조정하고, 인버터(12, 13)에 전력을 공급하거나, 어시스트 전동기(10)가 발생한 전기 에너지나 선회 전동기(16)로부터의 전기 에너지를 축적해 둔다.

엔진 컨트롤 다이얼(20)은 오퍼레이터에 의해 조작되어, 오퍼레이터의 의도로 엔진(7)의 기본 회전 속도를 명령하는 것이며, 차체 컨트롤러(11)는 엔진 컨트롤 다이얼(20)의 명령 신호를 입력하고, 그 명령 신호에 기초하여 목표 회전 속도를 연산하여, 엔진 컨트롤러(21)에 출력한다. 엔진 컨트롤러(21)는 차체 컨트롤러(11)로부터의 목표 회전 속도와, 회전 센서(23)가 검출하는 엔진(7)의 실제 회전 속도의 편차를 연산하고, 이 회전 속도 편차에 기초하여 목표 연료 분사량을 연산하고, 대응하는 제어 신호를 엔진(7)에 구비되는 전자 거버너(7a)에 출력한다. 전자 거버너(7a)는 그 제어 신호에 의해 작동하여 목표 연료 분사량 상당의 연료를 분사하여 엔진(7)에 공급한다. 이에 의해 엔진(7)은 목표 회전 속도가 유지되도록 제어된다.

차체 컨트롤러(11)는 제어 연산 회로를 갖고 있으며, 이 제어 연산 회로에 있어서 어시스트 전동기(10) 및 선회 전동기(16)에 관한 하기의 제어를 행한다.

(1) 선회 전동기(16)의 구동 제어

압력 센서(17, 18)는 조작 레버 장치(4b)가 생성하는 유압 조작 신호 중 좌우 방향의 선회 조작을 지시하는 유압 조작 신호를 유도하는 파일럿 유로에 접속되어, 그 유압 조작 신호를 검출한다. 차체 컨트롤러(11)는 압력 센서(17, 18)의 검출 신호(전기 신호)를 입력하고, 검출한 유압 조작 신호에 따라서 선회 전동기(16)의 구동 제어를 행한다. 구체적으로는, 좌측 방향의 선회 조작을 지시하는 유압 조작 신호를 검출했을 때는, 그 유압 조작 신호에 기초하여 인버터(12)를 제어하여 어시스트 전동기(10)를 발전기로서 동작시키는 발전 제어를 행함과 동시에, 인버터(13)를 제어하여 선회 전동기(16)를 구동하는 역행 제어를 행하고, 유압 조작 신호에 대응한 속도로 상부 선회체(1d)가 좌선회하도록 선회 전동기(16)를 작동시킨다. 우측 방향의 선회 조작을 지시하는 유압 조작 신호를 검출했을 때는, 그 유압 조작 신호에 기초하여 인버터(12)를 제어하여 어시스트 전동기(10)를 발전기로서 동작시키는 발전 제어를 행함과 동시에, 인버터(13)를 제어하여 선회 전동기(16)를 구동하는 역행 제어를 행하고, 유압 조작 신호에 대응한 속도로 상부 선회체(1d)가 우선회하도록 선회 전동기(16)를 작동시킨다.

(2) 회수 전력의 축전 제어

차체 컨트롤러(11)는 선회 제동 시에 인버터(13)를 제어하여 선회 전동기(16)를 발전기로서 동작시키는 발전 제어를 행하고, 선회 전동기(16)로부터 전기 에너지를 회수함과 동시에, 회수한 전기 에너지를 배터리(15)에 축적하는 제어를 행한다.

(3) 어시스트 전동기(10)의 제어 1(배터리(15)의 축전 관리 제어)

차체 컨트롤러(11)는 유압 펌프(6)의 유압 부하(펌프 흡수 토크)가 가볍고 또한 배터리(15)의 축전 잔량이 적을 때는, 인버터(12)를 제어하여 어시스트 전동기(10)를 발전기로서 동작시키는 발전 제어를 행하고, 잉여의 전력을 발생시킴과 동시에, 발생한 잉여 전력을 배터리(15)에 축적하는 제어를 행한다. 반대로, 유압 펌프(6)의 유압 부하(펌프 흡수 토크)가 무겁고 또한 배터리(15)의 축전 잔량이 소정량 이상 있을 때는, 인버터(12)를 제어하여 어시스트 전동기(10)에 배터리(15)의 전력을 공급하여 어시스트 전동기(10)를 전동기로서 동작시키는 역행 제어를 행하고, 유압 펌프(6)를 어시스트 구동한다. 또한, 유압 펌프(6)의 유압 부하(펌프 흡수 토크)가 가볍고 또한 배터리(15)의 축전 잔량이 적을 때는, 제어(1)를 우선한다.

(4) 어시스트 전동기(10)의 제어 2(토크 변동 억제 제어)

토크 센서(19)는 유압 셔블의 유압 액추에이터(3a 내지 3c, 3e, 3f)에 가해지는 부하의 변동에 의해 변동하는 유압 펌프(6)의 부하 토크(펌프 흡수 토크)를 검출한다. 차체 컨트롤러(11)는 토크 센서(19)의 검출 신호(전기 신호)를 입력하고, 검출한 유압 펌프(6)의 부하 토크에 기초하여, 어시스트 전동기(10)를 전동기로서 동작시키는 역행 제어와 어시스트 전동기(10)를 발전기로서 동작시키는 발전 제어를 선택적으로 행하고, 엔진(7)의 출력 토크를 억제하는 제어를 행한다. 이에 의해 엔진(7)의 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질(입자상 물질(PM) 및 질소산화물(NOx))이 저감한다.

차체 컨트롤러(11)가 행하는 토크 변동 억제 제어의 기능의 상세를 설명한다.

도 3은, 어시스트 전동기(10)를 구비하지 않고, 엔진(7)만으로 유압 펌프(6)를 구동하는 종래의 액추에이터 구동 제어 시스템에 있어서의, 유압 펌프(6)에 가해지는 부하 토크 변동의 일례를 나타내는 도면이며, 도 4는, 어시스트 전동기(10)에 의해 큰 펌프 흡수 토크 변동을 억제하는 방법을 나타낸 설명도이다. 여기서, 엔진(7)만으로 유압 펌프(6)를 구동하는 종래의 액추에이터 구동 제어 시스템에 있어서는, 유압 펌프(6)와 엔진(7)으로 이루어지는 회전체의 회전축은 공통이어서, 도 3에 도시하는 유압 펌프(6)에 가해지는 부하 토크 변동은 엔진(7)의 부하 토크 변동과 등가이다.

유압 셔블 등의 건설용 작업 기계는, 자동차 등과 달리, 도 3에 도시한 바와 같이, 액추에이터에 가해지는 부하의 변동에 의해 발생하는 유압 펌프의 부하 토크(펌프 흡수 토크)의 변동이 매우 크고, 그 결과, 엔진에 가해지는 부하 변동도 매우 커지고, 예를 들어 도 3에 도시하는 바와 같이 엔진(7)의 부하 토크는 거의 0 내지 100％까지 순간적으로 변동한다. 엔진은 그 기본 특성으로서, 일정 회전 속도/일정 토크 조건 하에서 동작하고 있는 상태에 대하여, 부하 토크에 큰 변동이 발생하면 엔진 회전 속도도 크게 변동하고, 배기 가스 중에 포함되는 대기 오염 물질인 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 배출량이 증가하는 경향이 있다.

따라서, 본 실시 형태에서는, 엔진(7)의 회전 속도를 설정된 회전 속도로 유지하도록 제어하면서, 도 4의 하단 우측에 나타나는 유압 펌프(6)에 걸리는 큰 부하 토크 변동(펌프 흡수 토크의 변동)을 엔진(7)에 전달하는 도중 경로의 어시스트 전동기(10)를 제어함으로써 완만한 부하 토크 변동으로 하고, 회전 속도/토크 변동에 기인하는 PM, NOx 배출량 증가를 억제한다. 즉, 미리 설정된 엔진 회전 속도를 유지하도록 엔진(7)이 제어되는 사이, 유압 펌프(6)의 부하 토크를 당해 부하 토크의 트렌드 성분(저주파 성분)과 그 이외의 성분인 고주파 성분(과도 성분)으로 분리하고, 후자의 고주파 성분을 제거하도록 어시스트 전동기(10)에 대하여 역행/발전의 제어 명령을 부여한다. 이에 의해 엔진(7)의 출력 토크가 소정의 범위(유압 펌프(6)의 부하 토크(펌프 흡수 토크)의 트렌드 성분에 대응하는 엔진(7)의 목표 출력 토크)로 유지되도록 제어되고, 배기 가스의 대기 오염 물질인 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 배출량을 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 된다.

도 5는, 차체 컨트롤러(11)가 행하는 속도 제어 및 토크 변동 억제 제어의 처리 내용을 도시하는 기능 블록도이다.

차체 컨트롤러(11)는 목표 회전 속도 연산부(11a)와, 펌프 흡수 토크 연산부(11b)와, 목표 어시스트 토크 연산부(11c)와, 어시스트 전동기 역행/발전 연산부(11d)의 각 기능과, 기억 장치(11f)를 갖고 있다.

기억 장치(11f)는 엔진(7)의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 배출량의 저감에 적합한 특정한 엔진 회전 속도로서, 엔진 회전 속도(Nea)(도 10 참조)를 기억하고 있다.

목표 회전 속도 연산부(11a)는 기억 장치(11f)에 기억한 엔진 회전 속도(Nea)를 판독하여 엔진(7)의 목표 회전 속도로서 설정하고, 그 값을 엔진 컨트롤러(21)에 출력한다. 엔진 컨트롤러(21)는 그 목표 회전 속도와, 회전 센서(23)가 검출하는 엔진(7)의 실제 회전 속도와의 편차를 연산하고, 이 편차에 따른 목표 연료 분사량을 연산하고, 대응하는 제어 신호를 전자 거버너(7a)에 출력하고, 엔진(7)은 목표 회전 속도가 유지되도록 제어된다.

또한, 도시는 하지 않지만, 차체 컨트롤러(11)는 엔진 컨트롤 다이얼(20)로부터의 명령 신호를 입력하고, 그 명령 신호에 기초하여 목표 회전 속도를 연산하는 다른 목표 회전수 연산부를 더 구비하고 있어도 되고, 이 경우에는, 모드 스위치를 설치하고, 목표 회전 속도 연산부(11a)가 엔진 컨트롤 다이얼(20)로부터의 명령 신호에 기초하여 연산하는 목표 회전 속도와 다른 목표 회전 속도 연산부가 설정하는 목표 회전 속도의 한쪽을 선택할 수 있도록 해도 된다.

펌프 흡수 토크 연산부(11b)는, 토크 센서(19)의 검출 신호(전기 신호)를 입력하여 유압 펌프(6)의 부하 토크(펌프 흡수 토크)를 산출한다.

목표 어시스트 토크 연산부(11c)는 고역 통과 필터 처리부(11c1)와 목표 어시스트 토크 변환 처리부(11c2)를 갖고 있다. 도 6은 고역 통과 필터 처리부(11c1)의 처리 개념을 나타내고, 도 7은 목표 어시스트 토크 변환 처리부(11c2)의 처리 개념을 나타내고 있다. 목표 어시스트 토크 연산부(11c)는 우선, 고역 통과 필터 처리부(11c1)에 있어서, 도 6에 도시한 바와 같이 펌프 흡수 토크 연산부(11b)에서 산출한 유압 펌프(6)의 부하 토크에 대하여 미리 설정한 차단 주파수에 기초하는 고역 통과 필터 처리를 행하고, 유압 펌프(6)의 변동하는 부하 토크로부터 차단 주파수 이하의 저주파 성분을 제거하여, 고주파 성분만을 취출한다.

여기서, 고역 통과 필터 처리부(11c1)에 있어서 유압 펌프(6)의 부하 토크로부터 제거되는 유압 펌프(6)의 부하 토크의 차단 주파수 이하의 저주파 성분은 유압 펌프(6)의 부하 토크의 시계열의 이동 평균을 나타내고, 이것을 본 명세서에서는 당해 부하 토크의 트렌드 성분이라고 한다. 계속해서, 목표 어시스트 토크 변환 처리부(11c2)에 있어서, 도 7에 도시한 바와 같이 유압 펌프(6)의 부하 토크의 고주파 성분으로부터 어시스트 전동기(10)의 목표 어시스트 토크를 산출한다.

도 8은, 어시스트 전동기 역행/발전 연산부(11d)의 처리 개념을 도시하는 도면이다. 어시스트 전동기 역행/발전 연산부(11d)는 도 8에 도시한 바와 같이, 목표 어시스트 토크 연산부(11c)의 목표 어시스트 토크 변환 처리부(11c2)에서 구한 어시스트 전동기(10)의 목표 어시스트 토크의 역행/발전의 각 값에 따라, 어시스트 전동기(10)에 명령하는 역행/발전 전력을 연산하고, 인버터(12)에 제어 신호를 보내어, 어시스트 전동기(10)를 역행/발전 제어한다.

도 9는, 목표 어시스트 토크 연산부(11c)와 어시스트 전동기 역행/발전 연산부(11d)의 처리 개념을 통합하여 도시하는 도면이다.

유압 펌프(6)의 부하 토크(펌프 흡수 토크)가 도 9의 좌측 실선과 같이 변동할 때, 어시스트 전동기(10)에 있어서, 도 9의 우측 아래에 도시한 바와 같이 역행 또는 발전을 행한다. 즉, 도 9의 좌측 점선으로 나타내는 기준이 되는 부하 토크의 트렌드 성분보다 유압 펌프(6)의 부하 토크가 큰 경우에는 어시스트 전동기(10)에 있어서 역행을 행하고, 유압 펌프(6)의 부하 토크의 증가에 대하여 카운터(역방향의 토크)를 부여함으로써, 유압 펌프(6)의 큰 부하 토크 변동이 엔진(7)에 그대로 전해지는 것을 억제한다. 반대로 도 9의 좌측 점선으로 나타내는 기준이 되는 부하 토크의 트렌드 성분보다 유압 펌프(6)의 부하 토크가 작은 경우에는 어시스트 전동기(10)에 있어서 발전을 행하고, 유압 펌프(6)의 부하 토크의 급격한 저하에 대하여 적당한 부하 토크를 어시스트 전동기(10)에 의해 부여함으로써, 유압 펌프(6)의 부하 토크가 증가할 경우와 마찬가지로, 유압 펌프(6)의 부하 토크의 급격한 변동이 엔진(7)에 그대로 전해지는 것을 억제한다. 이렇게 엔진(7)에 전해지는 부하 토크 변동이 억제되는 결과, 엔진(7)의 출력 토크는, 도 9의 우측 상단 측에 실선으로 나타낸 바와 같이, 도 9의 좌측 점선으로 나타내는 기준이 되는 부하 토크의 트렌드 성분과 거의 동등해지도록 제어된다. 즉, 목표 어시스트 토크 연산부(11c)와 어시스트 전동기 역행/발전 연산부(11d)는 도 9의 우측 점선으로 나타내는 유압 펌프(6)의 부하 토크의 트렌드 성분을 엔진(7)의 목표 출력 토크로 하고, 이 목표 출력 토크가 얻어지도록 어시스트 전동기(10)를 제어할 수 있다.

도 10은, 엔진(7)의 회전 속도와 출력 토크의 상관으로 나타낸, 엔진(7)의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 배출량 각각의 맵을 나타내는 선도이다. 이 도 10을 사용하여, 기억 장치(11f)에 기억하는 엔진 회전 속도(Nea)와 출력 토크 범위(Tea 내지 Teb)에 대하여 설명한다.

배기 가스 중에 포함되는 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 배출량은, 정상적으로는 도 10에 도시되는 바와 같이 엔진 회전 속도와 엔진 출력 토크의 상관에 있어서, 배출량이 많은 영역과 적은 영역이 존재한다. 엔진이 갖는 고유한 특성에 의해 이들 영역의 프로파일이나 절대값은 상이하지만, 일반적으로 PM과 NOx의 배출량은 상반된 관계에 있고, 배기 온도가 높아지는 고회전 속도 그리고 고토크 시에는 NOx가 많아지지만 PM은 적다. 배기 온도가 낮아지는 저회전 속도 그리고 저토크 시에는 NOx가 적어지지만 PM은 많아진다. 그러나, PM과 NOx의 총배출량에서 보면, 그 총배출량이 가장 적어지는 영역이 존재하고, 예를 들어 도 10에 타원으로 나타내는 엔진 회전 속도(Nea)와 출력 토크 범위(Tea 내지 Teb)의 영역이다.

본 실시 형태에서는, 기억 장치(11f)에 그 엔진 회전 속도(Nea)를 기억해 둔다. 그리고, 목표 회전 속도 연산부(11a)에 있어서, 엔진 회전 속도(Nea)를 엔진(7)의 목표 회전 속도로서 설정하고, 엔진 회전 속도를 PM과 NOx의 총배출량이 가장 적어지는 영역의 회전 속도(Nea)로 유지하는 제어를 행한다. 또한, 그러한 엔진 회전 속도의 제어를 행하면서, 목표 어시스트 토크 연산부(11c)에 있어서, 유압 펌프(6)에 걸리는 큰 부하 변동이 완만한 부하 토크 변동이 되도록 어시스트 전동기(10)를 역행/발전 제어하고, 토크 변동 억제 제어를 행하고, 엔진(7)의 출력 토크가 PM과 NOx의 총배출량이 가장 적어지는 영역의 출력 토크 범위(Tea 내지 Teb)의 부근 값으로 유지되도록 제어한다.

이상과 같이 구성한 본 실시 형태에 의하면, 엔진 회전 속도가 PM과 NOx의 총배출량이 가장 적어지는 영역의 회전 속도(Nea)로 유지되도록 제어되기 때문에, 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질인 PM과 NOx의 배출량을 저감하는 것이 가능하게 된다. 게다가, 그러한 엔진 회전 속도의 제어를 행하면서, 유압 펌프(6)의 부하 토크(펌프 흡수 토크)가 엔진(7)의 출력 토크를 초과하는 경우 및 유압 펌프(6)의 부하 토크(펌프 흡수 토크)가 엔진(7)의 출력 토크를 하회할 경우에, 유압 펌프(6)의 흡수 토크의 급격한 변동이 엔진(7)에 그대로 전해지는 것이 억제되어, 엔진(7)의 출력 토크가 소정 범위의 값, 즉 PM과 NOx의 총배출량이 가장 적어지는 영역의 출력 토크 범위(Tea 내지 Teb) 부근의 값으로 유지되도록 제어된다. 그 결과, 배기 가스에 포함되는 PM과 NOx의 배출량을 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 된다.

또한, 종래는, 도 2에 일점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, DPF(디젤 파티큘러 필터)나 요소 SCR 시스템 등의 배기 가스 후처리 장치를 엔진(7)과 도시하지 않은 머플러 사이의 배기관에 설치함으로써, 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 포집 및 정화 처리가 이루어져 있다.

본 실시 형태에서는, 상기와 같이 유압 펌프(6)의 부하 토크와 이 부하 토크의 트렌드 성분(엔진의 목표 출력 토크)과의 차분 토크인 유압 펌프(6)의 부하 토크의 고주파 성분의 플러스/마이너스에 따라서 어시스트 전동기(10)를 역행 제어 및 발전 제어함으로써, 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 배출량을 억제할 수 있기 때문에, DPF의 용량이나 요소 SCR 시스템의 탱크를 소형화할 수 있고, 나아가, 상황에 따라서 배기 가스 후처리 장치를 불필요하게 할 수 있다.

또한, 어시스트 전동기(10)를 역행 제어 및 발전 제어함으로써 엔진(7)에 가해지는 부하 변동이 저감하기 때문에, 엔진(7)의 수명이 연장되어, 엔진의 신뢰성이 높아지는 효과도 있다.

<제2 실시 형태>

본 발명의 제2 실시 형태를 도 11 내지 도 14를 사용하여 설명한다. 본 실시 형태는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 토크 변동 억제 제어를 행함과 동시에, 엔진(7)의 회전 속도와 엔진 출력 토크 범위를, 엔진(7)의 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질인 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 배출량의 저감에 적합한 영역으로 설정함으로써, PM, NOx 배출량을 더 효과적으로 억제하도록 한 것이다.

도 11은, 본 실시 형태에 있어서의 차체 컨트롤러(11A)가 행하는 속도 제어 및 토크 변동 억제 제어의 처리 내용을 도시하는 기능 블록도이다.

본 실시 형태에 있어서의 차체 컨트롤러(11A)는, 목표 회전 속도 연산부(11a)와, 펌프 흡수 토크 연산부(11b)와, 목표 어시스트 토크 연산부(11c)와, 토크 배분 보정부(11e)와, 어시스트 전동기 역행/발전 연산부(11d)의 각 기능과, 기억 장치(11fA)를 갖고 있다.

목표 회전 속도 연산부(11a), 펌프 흡수 토크 연산부(11b) 및 목표 어시스트 토크 연산부(11c)의 처리 내용은 제1 실시 형태의 것과 동일하므로, 설명을 생략한다.

기억 장치(11fA)는, 엔진(7)의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 배출량의 저감에 적합한 특정한 엔진 회전 속도와 특정한 엔진 출력 토크 범위로 하고, 도 10에 도시한 엔진 회전 속도(Nea)와 출력 토크 범위(Tea 내지 Teb)를 기억하고 있다.

토크 배분 보정부(11e)는 엔진 출력 토크 연산부(11e1)와 목표 어시스트 토크 보정부(11e2)를 갖고 있다. 도 12는 엔진 출력 토크 연산부(11e1)의 처리 개념을 나타내고, 도 13은 목표 어시스트 토크 보정부(11e2)의 처리 개념을 나타내고 있다. 토크 배분 보정부(11e)는 우선, 엔진 출력 토크 연산부(11e1)에 있어서, 도 12에 도시한 바와 같이 펌프 흡수 토크 연산부(11b)에서 구한 유압 펌프(6)의 부하 토크(펌프 흡수 토크)로부터 목표 어시스트 토크 연산부(11c)에서 구한 목표 어시스트 토크를 감산하여, 엔진 출력 토크를 산출한다. 이 엔진 출력 토크는 도 9 등에 있어서 점선으로 나타낸 기준이 되는 부하 토크의 트렌드 성분에 상당하는 값이다. 계속해서, 목표 어시스트 토크 보정부(11e2)에 있어서, 기억 장치(11fA)에 기억한 도 10에 도시하는 출력 토크 범위(Tea 내지 Teb)를 판독하고, 도 13에 도시한 바와 같이 엔진의 목표 출력 토크가 출력 토크 범위(Tea 내지 Teb)를 일탈하는 값이 되어 버렸을 경우, 엔진의 목표 출력 토크가 출력 토크 범위(Tea 내지 Teb) 내에 수용되도록 엔진의 목표 출력 토크를 보정하고, 보정 전의 엔진의 목표 출력 토크의 일탈량을 목표 어시스트 토크 연산부(11c)에서 구한 목표 어시스트 토크에 추가한다.

도 14는, 어시스트 전동기 역행/발전 연산부(11d)의 처리 개념을 도시하는 도면이다. 어시스트 전동기 역행/발전 연산부(11d)는 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 도 14에 도시한 바와 같이, 토크 배분 보정부(11e)에서 구한 목표 어시스트 토크의 역행/발전의 각 값에 따라, 어시스트 전동기(10)에 명령하는 역행/발전 전력을 연산하고, 인버터(12)에 제어 신호를 보내고, 어시스트 전동기(10)를 역행/발전 제어한다. 토크 배분 보정부(11e)에 있어서의 목표 어시스트 토크의 보정에 맞춰서 어시스트 전동기 제어량도 보정된다.

본 실시 형태에 있어서는, 기억 장치(11fA)에 도 10에 도시한 엔진 회전 속도(Nea)와 출력 토크 범위(Tea 내지 Teb)를 기억해 둔다. 그리고, 목표 회전 속도 연산부(11a)에 있어서, 엔진 회전 속도(Nea)를 엔진(7)의 목표 회전 속도로서 설정하고, 엔진 회전 속도를 PM과 NOx의 총배출량이 가장 적어지는 영역의 회전 속도(Nea)로 유지하는 제어를 행한다. 또한, 그러한 엔진 회전 속도의 제어를 행하면서, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 목표 어시스트 토크 연산부(11c) 및 어시스트 전동기 역행/발전 연산부(11d)에 있어서, 유압 펌프(6)에 걸리는 큰 부하 변동이 완만한 부하 토크 변동이 되도록 어시스트 전동기(10)를 역행/발전 제어하여, 토크 변동 억제 제어를 행한다. 또한 본 실시 형태에서는, 토크 배분 보정부(11e)에 있어서, 토크 변동 억제 제어에 의한 엔진(7)의 출력 토크가 출력 토크 범위(Tea 내지 Teb)를 일탈할 경우의 목표 엔진 출력 토크의 보정을 행하고, 엔진(7)의 출력 토크가 PM과 NOx의 총배출량이 가장 적어지는 영역의 출력 토크 범위(Tea 내지 Teb)에 수용되도록 제어한다.

이렇게 본 실시 형태에서는, 엔진(7)의 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질인 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 배출량의 저감에 적합한 특정한 엔진 회전 속도(Nea)와 특정한 엔진 출력 토크 범위(Tea 내지 Teb)를 미리 정해 두고, 그 특정한 엔진 회전 속도(Nea)를 목표 엔진 회전 속도로서 제어하면서, 특정한 엔진 출력 토크 범위(Tea 내지 Teb)를 엔진(7)의 목표 출력 토크의 상하한 값으로 하여 제어하는 것이며, 이에 의해 엔진(7)의 회전 속도와 출력 토크는 도 10에 도시하는 PM과 NOx의 총배출량이 가장 적어지는 영역에 수용되도록 제어되어, PM 및 NOx의 배출량을 더욱 억제할 수 있다.

<제2 실시 형태의 변형>

상술한 제2 실시 형태에서는, 엔진(7)의 목표 회전 속도와 출력 토크 범위를 PM과 NOx의 총배출량이 가장 적어지는 영역에 설정하였다. 그러나, PM과 NOx의 총배출량 이외의 팩터에 기초하여, 또는 그 이외의 팩터를 추가하여 엔진(7)의 목표 회전 속도와 출력 토크 범위를 설정해도 된다. 그러한 팩터로서는, 예를 들어 PM의 배출량과 엔진(7)의 연료 소비량의 조합, NOx의 배출량과 연료 소비량의 조합, PM과 NOx의 총배출량과 연료 소비량의 조합, PM의 배출량의 배출량만, NOx의 배출량만 등이 있다.

우선, PM의 배출량과 연료 소비량의 조합을 엔진(7)의 목표 회전 속도와 출력 토크 범위의 설정에 사용하는 경우에 대하여 설명한다.

도 15는, 엔진(7)의 회전 속도와 출력 토크의 상관으로 나타낸, 엔진(7)의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질(PM)의 배출량의 맵(우측)과 엔진(7)의 연료 소비량의 맵(좌측)을 나타내는 선도이다. 도 15의 우측의 PM의 배출량의 맵은 도 10(우측)에 나타낸 것과 같다. 엔진(7)의 연료 소비량은, 도 15의 좌측에 도시한 바와 같이, 회전 속도와 출력 토크의 상관에 있어서, 연료 소비량이 많은 영역과 적은 영역이 존재한다. PM의 배출량과 연료 소비량의 관계를 비교하면, 양자의 조합으로 PM의 배출량과 연료 소비량이 가장 적어지는 영역이 존재하고, 예를 들어 도 15에 타원으로 나타내는 엔진 회전 속도(Nec)와 출력 토크 범위(Tee 내지 Tef)의 영역이다.

따라서, 도 11에 도시한 차체 컨트롤러(11A)의 기억 장치(11fA)에 그 엔진 회전 속도(Nec)와 출력 토크 범위(Tee 내지 Tef)를 기억해 둔다. 목표 회전 속도 연산부(11a)에서는, 엔진 회전 속도(Nec)를 엔진(7)의 목표 회전 속도로서 설정한다. 토크 배분 보정부(11e)의 목표 어시스트 토크 보정부(11e2)에서는, 엔진(7)의 목표 출력 토크가 출력 토크 범위(Tee 내지 Tef)를 일탈할 경우, 엔진의 목표 출력 토크가 출력 토크 범위(Tee 내지 Tef) 내에 수용되도록 엔진의 목표 출력 토크를 보정하고, 보정 전의 엔진의 목표 출력 토크의 일탈량을 목표 어시스트 토크 연산부(11c)에서 구한 목표 어시스트 토크에 추가한다. 이에 의해 엔진 회전 속도가 PM의 배출량과 연료 소비량의 가장 적은 영역의 회전 속도(Nec)로 유지되어, 엔진 출력 토크가 PM의 배출량과 연료 소비량의 가장 적은 영역의 출력 토크 범위(Tee 내지 Tef)에 수용되도록 제어된다.

이에 의해 어시스트 전동기(10)의 역행/발전 제어에 의해 PM 및 NOx의 배출량을 억제할 수 있을 뿐만아니라, 엔진(7)의 목표 회전 속도와 출력 토크 범위가 적절한 설정에 의해 PM 배출량을 더 억제하고 또한 연료 소비량도 적게 할 수 있다.

NOx의 배출량과 연료 소비량의 조합을 엔진(7)의 목표 회전 속도와 출력 토크 범위의 설정에 사용하는 경우에 대하여 설명한다.

도 16은, 엔진(7)의 회전 속도와 출력 토크의 상관으로 나타낸, 엔진(7)의 배기 가스에 포함되는 질소산화물(NOx)의 배출량의 맵(우측)과 엔진(7)의 연료 소비량의 맵(좌측)을 나타내는 선도이다. NOx의 배출량과 연료 소비량의 맵은 도 10(좌측) 및 도 15(좌측)에 나타낸 것과 같다. NOx의 배출량과 연료 소비량의 관계를 비교하면, 양자의 조합에서 NOx의 배출량과 연료 소비량이 가장 적어지는 영역이 존재하고, 예를 들어 도 16에 타원으로 나타내는 엔진 회전 속도(Ned)와 출력 토크 범위(Teg 내지 Teh)의 영역이다.

따라서, 도 11에 도시한 차체 컨트롤러(11A)의 기억 장치(11fA)에 그 엔진 회전 속도(Ned)와 출력 토크 범위(Teg 내지 Teh)를 기억해 둔다. 목표 회전 속도 연산부(11a)에서는, 엔진 회전 속도(Ned)를 엔진(7)의 목표 회전 속도로서 설정한다. 토크 배분 보정부(11e)의 목표 어시스트 토크 보정부(11e2)에서는, 엔진(7)의 목표 출력 토크가 출력 토크 범위(Teg 내지 Teh)를 일탈할 경우, 엔진의 목표 출력 토크가 출력 토크 범위(Teg 내지 Teh) 내에 수용되도록 엔진의 목표 출력 토크를 보정하고, 보정 전의 엔진의 목표 출력 토크의 일탈량을 목표 어시스트 토크 연산부(11c)에서 구한 목표 어시스트 토크에 추가한다. 이에 의해 엔진 회전 속도가 NOx의 배출량과 연료 소비량의 가장 적은 영역의 회전 속도(Ned)로 유지되어, 엔진 출력 토크가 NOx의 배출량과 연료 소비량의 가장 적은 영역의 출력 토크 범위(Teg 내지 Teh)에 수용되도록 제어된다.

이에 의해 어시스트 전동기(10)의 역행/발전 제어에 의해 PM 및 NOx의 배출량을 억제할 수 있을 뿐만아니라, 엔진(7)의 목표 회전 속도와 출력 토크 범위가 적절한 설정에 의해 NOx 배출량을 더욱 억제하고 또한 연료 소비량도 적게 할 수 있다.

PM과 NOx의 총배출량과 연료 소비량의 조합을 엔진(7)의 목표 회전 속도와 출력 토크 범위의 설정에 사용하는 경우에 대하여 설명한다.

도 17은, 엔진(7)의 회전 속도와 출력 토크의 상관으로 나타낸, 엔진(7)의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질(PM)의 맵(중앙) 및 질소산화물(NOx)의 배출량의 맵(우측)과 엔진(7)의 연료 소비량의 맵(좌측)을 나타내는 선도이다. PM과 NOx의 배출량과 연료 소비량의 맵은 도 10 및 도 15(좌측)에 나타낸 것과 같다. PM 및 MOx의 배출량과 연료 소비량의 관계를 비교하면, PM 및 MOx의 총배출량과 연료 소비량과의 조합에 있어서, 그들의 값이 가장 적어지는 영역이 존재하고, 예를 들어 도 17에 타원으로 나타내는 엔진 회전 속도(Nee)와 출력 토크 범위(Tei 내지 Tej)의 영역이다.

따라서, 도 11에 도시한 차체 컨트롤러(11A)의 기억 장치(11fA)에 그 엔진 회전 속도(Nee)와 출력 토크 범위(Tei 내지 Tej)를 기억해 둔다. 목표 회전 속도 연산부(11a)에서는, 엔진 회전 속도(Nee)를 엔진(7)의 목표 회전 속도로서 설정한다. 토크 배분 보정부(11e)의 목표 어시스트 토크 보정부(11e2)에서는, 엔진(7)의 목표 출력 토크가 출력 토크 범위(Tei 내지 Tej)를 일탈할 경우, 엔진의 목표 출력 토크가 출력 토크 범위(Tei 내지 Tej) 내에 수용되도록 엔진의 목표 출력 토크를 보정하고, 보정 전의 엔진의 목표 출력 토크의 일탈량을 목표 어시스트 토크 연산부(11c)에서 구한 목표 어시스트 토크에 추가한다. 이에 의해 엔진 회전 속도가 PM 및 MOx의 총배출량과 연료 소비량의 가장 적은 영역의 회전 속도(Nee)로 유지되어, 엔진 출력 토크가 PM 및 MOx의 총배출량과 연료 소비량의 가장 적은 영역의 출력 토크 범위(Tei 내지 Tej)에 수용되도록 제어된다.

이에 의해 어시스트 전동기(10)의 역행/발전 제어에 의해 PM 및 NOx의 배출량을 억제할 수 있을 뿐만아니라, 엔진(7)의 목표 회전 속도와 출력 토크 범위가 적절한 설정에 의해 PM과 NOx의 배출량을 더욱 억제하고 또한/또는 연료 소비량도 적게 할 수 있다.

PM의 배출량만, NOx의 배출량만을 엔진(7)의 목표 회전 속도와 출력 토크 범위의 설정에 사용하는 경우에 대해서는, 상세한 것은 생략하는데, 상기 팩터의 경우와 마찬가지로, PM, 또는 NOx의 배출량이 가장 적어지는 특정한 엔진 회전 속도(Nef 또는 Neg)와 특정한 엔진 출력 토크 범위(Tek 내지 Tel 또는 Tem 내지 Ten)를 정하여 기억 장치(11fA)에 기억하고, 엔진 회전 속도와 엔진 출력 토크를 제어할 수 있다.

이상은, 제2 실시 형태의 변형으로서, 도 11에 도시한 차체 컨트롤러(11A)의 기억 장치(11fA)에 제2 실시 형태와 다른 특정한 회전 속도와 특정한 출력 토크를 기억하고, 엔진의 회전 속도 제어를 전동기의 어시스트 토크 제어를 행한 경우를 설명했지만, 제1 실시 형태의 변형으로서, 도 5에 도시한 차체 컨트롤러(11)의 기억 장치(11f)에 마찬가지의 회전 속도를 기억하고, 엔진 회전 속도의 제어와 전동기의 어시스트 토크 제어를 행해도 된다.

<제3 실시 형태>

본 발명의 제3 실시 형태를 도 18을 사용하여 설명한다. 제2 실시 형태 및 그 변형에서는, PM과 NOx의 총배출량, PM의 배출량과 연료 소비량의 조합, NOx의 배출량과 연료 소비량의 조합, PM과 NOx의 총배출량과 연료 소비량의 조합, PM의 배출량만, NOx의 배출량만 중 어느 하나를 가장 적게 하는 엔진 회전 속도와 출력 토크 범위를 기억 장치(11fA)에 기억하여 엔진의 회전 속도 제어와 전동기의 어시스트 토크 제어를 행하였다. 본 실시 형태는, 그들의 모든 엔진 회전 속도와 출력 토크 범위를 기억 장치(11fB)에 기억하고, 그들의 어느 하나를 선택할 수 있도록 한 것이다.

도 18은, 본 실시 형태에 있어서의 차체 컨트롤러(11B)가 행하는 속도 제어 및 토크 변동 억제 제어의 처리 내용을 도시하는 기능 블록도이다.

본 실시 형태에 있어서의 차체 컨트롤러(11B)는, 목표 회전 속도 연산부(11aB)와, 펌프 흡수 토크 연산부(11b)와, 목표 어시스트 토크 연산부(11c)와, 토크 배분 보정부(11eB)와, 어시스트 전동기 역행/발전 연산부(11d)의 각 기능과, 기억 장치(11fB)를 갖고 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 유압 셔블은, 제1 내지 제6 모드의 어느 것을 선택할지를 전환하는 모드 전환 스위치(22)를 구비하고 있다. 제1 모드는 PM과 NOx의 총배출량을 가장 적게 하는 모드, 제2 모드는 PM의 배출량과 연료 소비량의 조합에서 각각을 가장 적게 하는 모드, 제3 모드는 NOx의 배출량과 연료 소비량의 조합에서 각각을 가장 적게 하는 모드, 제4 모드는 PM과 NOx의 총배출량과 연료 소비량의 조합에서 각각을 가장 적게 하는 모드, 제5 모드는 PM의 배출량만을 가장 적게 하는 모드, 제6 모드는 NOx의 배출량만을 가장 적게 하는 모드이다. 모드 전환 스위치(22)는 작업 기계의 제조자 또는 관리자를 조작할 수 있는 개소에 설치되어 있다. 모드 전환 스위치(22)의 명령 신호는 목표 회전 속도 연산부(11aB) 및 토크 배분 보정부(11eB)의 목표 어시스트 토크 보정부(11e2B)에 입력된다.

기억 장치(11fB)는, 제1 내지 제6 모드의 엔진 회전 속도와 출력 토크 범위로 하고, 상술한 엔진 회전 속도(Nea, Nec, Ned, Nee, Nef, Neg) 및 출력 토크 범위(Tea 내지 Teb, Tee 내지 Tef, Teg 내지 Teh, Tei 내지 Tej, Tek 내지 Tel, Tem 내지 Ten) 모두를 기억하고 있다.

목표 회전 속도 연산부(11aB)는, 모드 전환 스위치(22)로부터의 명령 신호를 입력하고, 기억 장치(11fB)에 기억한 엔진 회전 속도(Nea, Nec, Ned, Nee, Nef, Neg)가 대응하는 것을 판독하여 엔진(7)의 목표 회전 속도로서 설정하고, 그 값을 엔진 컨트롤러(21)에 출력한다.

펌프 흡수 토크 연산부(11b) 및 목표 어시스트 토크 연산부(11c)의 처리 내용 및 토크 배분 보정부(11eB)의 엔진 출력 토크 연산부(11e1)의 처리 내용은 제1 및 제2 실시 형태의 것과 동일하므로, 설명을 생략한다.

토크 배분 보정부(11eB)의 목표 어시스트 토크 보정부(11e2B)는, 모드 전환 스위치(22)로부터의 명령 신호를 입력하고, 기억 장치(11fB)에 기억한 Tea 내지 Teb, Tee 내지 Tef, Teg 내지 Teh, Tei 내지 Tej, Tek 내지 Tel, Tem 내지 Ten이 대응하는 것을 판독하여 설정하고, 도 13에 나타낸 경우와 마찬가지로, 엔진의 목표 출력 토크가 설정한 출력 토크 범위 출력 토크 범위(Tea 내지 Teb 또는 Tee 내지 Tef 또는 Teg 내지 Teh 또는 Tei 내지 Tej 또는 Tek 내지 Tel 또는, Tem 내지 Ten)를 일탈하는 값이 되어버렸을 경우, 엔진의 목표 출력 토크가 설정한 출력 토크 범위 내에 수용되도록 엔진의 목표 출력 토크를 보정하고, 보정 전의 엔진의 목표 출력 토크의 일탈량을 목표 어시스트 토크 연산부(11c)에서 구한 목표 어시스트 토크에 추가한다.

본 실시 형태에 의하면, 모드 전환 스위치(22)에 의해 제1 내지 제6 모드의 임의의 1개를 선택할 수 있도록 했으므로, 유압 셔블의 작업 환경이나 가동 에리어의 규제에 따라, PM과 NOx의 총배출량, PM의 배출량과 연료 소비량의 조합, NOx의 배출량과 연료 소비량의 조합, PM과 NOx의 총배출량과 연료 소비량의 조합, PM의 배출량만, NOx의 배출량만 중 최적의 팩터를 선택하고, 작업 환경이나 가동 에리어의 규제에 따른 최적의 엔진 회전 속도 제어와 전동기의 어시스트 토크 제어를 행할 수 있다.

또한, 제3 실시 형태에서는, 제2 실시 형태와 같이 토크 배분 보정부(11eB)를 구비하는 차체 컨트롤러(11B)에 모드 전환 스위치(22)를 설치하고, 엔진 회전 속도와 출력 토크 범위를 선택할 수 있도록 했지만, 도 5에 도시한 제1 실시 형태와 같이 토크 배분 보정부를 구비하지 않는 차체 컨트롤러(11)에 모드 전환 스위치(22)를 설치하고, 엔진 회전 속도를 선택할 수 있도록 해도 된다. 이와 같이 한 경우도, 유압 셔블의 작업 환경이나 가동 에리어의 규제에 따라서 최적인 팩터를 선택하고, 작업 환경이나 가동 에리어의 규제에 따른 최적인 엔진의 회전 속도 제어를 행할 수 있음과 동시에, 펌프 흡수 토크의 고역 통과 필터 처리에 의한 전동기의 어시스트 토크 제어를 행할 수 있다.

<제4 실시 형태>

본 발명의 제4 실시 형태를 도 19 내지 도 21을 사용하여 설명한다. 본 실시 형태는, 펌프 흡수 토크의 다른 연산 방법을 나타내는 것이다.

도 19는, 본 실시 형태에 있어서의 액추에이터 구동 제어 시스템의 구성도이다. 도 19에 있어서, 본 실시 형태에 있어서의 액추에이터 구동 제어 시스템은, 토크 센서(19)를 구비하고 있지 않고, 토크 센서(19)의 검출 신호에 대신하여, 회전 센서(23)의 검출 신호가 차체 컨트롤러(11C)에 입력된다.

도 20은, 본 실시 형태에 있어서의 차체 컨트롤러(11C)가 행하는 속도 제어 및 토크 변동 억제 제어의 처리 내용을 도시하는 기능 블록도이다.

본 실시 형태에 있어서의 차체 컨트롤러(11C)는, 목표 회전 속도 연산부(11a)와, 펌프 흡수 토크 연산부(11bC)와, 목표 어시스트 토크 연산부(11c)와, 토크 배분 보정부(11e)와, 어시스트 전동기 역행/발전 연산부(11d)의 각 기능과, 기억 장치(11fA)를 갖고 있다.

펌프 흡수 토크 연산부(11bC) 이외의 요소의 처리 내용 및 구성은 제1 및 제2 실시 형태의 것과 동일하므로, 설명을 생략한다.

펌프 흡수 토크 연산부(11bC)는 엔진 회전 속도 편차 연산부(11bC1)와 펌프 흡수 토크 추정부(11bC2)를 갖고 있다. 회전 센서(23)의 검출 신호는 엔진 회전 속도 편차 연산부(11bC1)에 입력된다.

도 21은, 엔진 회전 속도 편차 연산부(11bC1)와 펌프 흡수 토크 추정부(11bC2)의 처리 개념을 도시하는 도면이다.

우선, 엔진 회전 속도 편차 연산부(11bC1)는, 목표 엔진 회전 속도와 실제로 엔진 회전 속도와의 차인 엔진 회전 속도 편차를 연산한다. 목표 엔진 회전 속도는 목표 엔진 회전 속도 연산부(11a)로부터 입력한다. 실제로 엔진 회전 속도는 회전 센서(23)의 검출값이다.

엔진 회전 속도 편차 연산부(11bC1)에서 연산된 엔진 회전 속도 편차는 엔진 컨트롤러(21)에 입력된다. 엔진 컨트롤러(21)는 엔진 회전 속도 편차가 적어지도록 목표 연료 분사량을 연산하고, 대응하는 제어 신호를 엔진(7)에 구비된 전자 거버너(7a)에 출력한다. 전자 거버너(7a)는 그 제어 신호에 의해 작동하여 목표 연료 분사량 상당의 연료를 분사한다. 이에 의해 엔진은 목표 회전 속도가 유지되도록 제어되고, 엔진(7)의 출력 토크도 조절된다.

엔진(7), 어시스트 전동기(10), 유압 펌프(6)로 이루어지는 회전체에는, 엔진(7)의 출력 토크(Te) 외에, 유압 펌프(6)의 부하 토크(펌프 흡수 토크)(Tp)와 인버터(12)에 의해 제어되는 어시스트 전동기(10)의 역행 또는 회생 토크(Tm)가 작용하고, 회전체를 가감속한다. 엔진(7), 어시스트 전동기(10), 유압 펌프(6)로 이루어지는 회전체의 회전축은 공통이어서, 회전체의 회전 속도(ω)가 실제 엔진 회전 속도이다. 이 실제 엔진 회전 속도는 엔진 회전 속도 편차로서 엔진 컨트롤러(21)에 피드백된다. 도 21에서는 회전체의 가속 방향의 토크를 플러스로 정의하고 있으므로, 펌프 흡수 토크(Tp)는 마이너스이며, 어시스트 전동기(10)의 토크(Tm)는 역행 시는 플러스, 회생 시는 마이너스이다.

우선, 펌프 흡수 토크(Tp)와 어시스트 전동기(10)의 역행 또는 회생 토크(Tm)가 0인 경우를 생각하자. 회전체를 관성(J)으로 근사하면, 엔진 토크(Te)를 첨가했을 때의 회전체의 속도(ω)는, 미분을 s로 하여, ω=(1/Js)×Te로 나타낼 수 있다. 반대로, 회전체의 속도로부터, 인가한 엔진 토크(Te)의 추정값(Te')을, Te'=Js×ω로 나타낼 수 있고, 추정값(Te')은 실제의 엔진 토크(Te)에 가까운 값이 된다.

Tp 및 Tm이 0이 아닌 경우에는, 속도(ω)가 이들의 영향을 받으므로, Te'는 Tp 및 Tm을 포함한 값이 되어, Te와의 괴리가 발생한다. 즉, 실제의 엔진 토크(Te)와, 속도로부터 추정한 엔진 토크(Te')와의 차가 Tp 및 Tm이 된다. 이들의 관계를 펌프 흡수 토크에 대하여 통합하여, 펌프 흡수 토크를, Tp'=Js×ω-Te-Tm으로 나타낼 수 있다. 단, 미분은 노이즈 등을 고려하여 차분 또는 저역 통과 필터 포함의 차분으로 근사한다.

여기서, 엔진 토크(Te)는, 다음과 같이 구해진다. 엔진 컨트롤러(21)는 엔진(7)의 목표 연료 분사량을 연산하고, 전자 거버너(7a)의 연료 분사량을 증감시킴으로써 엔진(7)의 출력 토크를 조절하고 있다. 연료 분사량은 출력 토크에 거의 비례한다. 따라서, 엔진 컨트롤러(21)가 연산하는 목표 연료 분사량으로부터 엔진 토크(Te)가 구해진다. 또한, 어시스트 전동기(10)의 역행 또는 회생 토크(Tm)는 차체 컨트롤러(11C)가 인버터(12)의 제어로 연산하는 값이다. 회전체의 속도(ω)는 실제로 엔진 회전 속도와 다름없고, 회전 센서(23)에 의해 검출된 값이다. 회전체의 관성(J)는 기지이다.

펌프 흡수 토크 추정부(11bC2)는, 엔진 컨트롤러(21)가 연산하는 목표 연료 분사량으로부터 엔진 토크(Te)를 구하고, 차체 컨트롤러(11C)의 내부 연산값인 어시스트 전동기(10)의 역행 또는 회생 토크(Tm), 회전 센서(23)의 검출값인 실제 엔진 회전 속도(ω), 기지의 값인 회전체의 관성(J)을 사용하여 Tp'=Js×ω-Te-Tm의 연산을 행하고, 펌프 흡수 토크(Tp')를 추정한다.

본 실시 형태에 의하면, 토크 센서 대신에, 기존의 회전 센서를 사용하여 펌프 흡수 토크를 연산하기 때문에, 시스템을 저렴하게 구성할 수 있다.

<제5 실시 형태>

본 발명의 제5 실시 형태를 도 22 내지 도 24를 사용하여 설명한다. 본 실시 형태는, 펌프 흡수 토크의 또 다른 연산 방법을 나타내는 것이다.

도 22는, 본 실시 형태에 있어서의 액추에이터 구동 제어 시스템의 구성도이다. 도 22에 있어서, 본 실시 형태에 있어서의 액추에이터 구동 제어 시스템은, 토크 센서(19) 대신에, 셔틀 밸브 블록(25)과 압력 센서(26)를 구비하고, 압력 센서(26)의 검출 신호가 차체 컨트롤러(11D)에 입력된다.

도 23은, 본 실시 형태에 있어서의 차체 컨트롤러(11D)가 행하는 속도 제어 및 토크 변동 억제 제어의 처리 내용을 도시하는 기능 블록도이다.

본 실시 형태에 있어서의 차체 컨트롤러(11D)는, 목표 회전 속도 연산부(11a)와, 펌프 흡수 토크 예측부(11bD)와, 목표 어시스트 토크 연산부(11c)와, 토크 배분 보정부(11e)와, 어시스트 전동기 역행/발전 연산부(11d)의 각 기능과, 기억 장치(11fA)를 갖고 있다.

펌프 흡수 토크 예측부(11bD) 이외 요소의 처리 내용 및 구성은 제1 및 제2 실시 형태의 것과 동일하므로, 설명을 생략한다.

펌프 흡수 토크 연산부(11bD)는 비례 미분 처리부(11bD1)와 게인 처리부(11bD2)를 갖고 있다. 압력 센서(26)의 검출 신호는 비례 미분 처리부(11bD1)에 입력된다.

도 24는, 비례 미분 처리부(11bD1)와 게인 처리부(11bD2)의 처리 개념을 도시하는 도면이다.

비례 미분 처리부(11bD1)는, 압력 센서(26)의 검출값인 셔틀 블록(25)의 출력 압력(가장 압력이 높은 유압 조작 신호)에 미분 성분을 더해 넣어 보정함으로써, 액추에이터 구동 제어 시스템의 피구동체의 관성에 의한 오차분을 보정한다. 게인 처리부(11bD2)는, 그 유압 조작 신호의 비례 미분 처리 값에 소정의 게인(K)을 곱하여 펌프 흡수 토크의 예측값을 구한다.

유압 펌프(6)의 제어 장치인 레귤레이터(6a)에 포지티브 제어 방식 또는 네거티브 제어 방식을 사용하고 있을 경우, 조작 레버 장치(4a, 4b) 또는 조작 페달 장치의 조작 부재의 조작량이 증가하면 유압 펌프(6)의 토출 유량이 증가하고, 그때의 피구동 부재의 부하(프론트 장치(1A)의 부하 또는 하부 주행체(1e)의 부하)에 따라서 유압 펌프(6)의 부하 토크인 펌프 흡수 토크가 증가한다. 그 피구동 부재의 부하의 크기는 피구동 부재의 관성의 영향을 받는다. 따라서, 조작 레버 장치(4a, 4b) 또는 조작 페달 장치가 생성하는 유압 조작 신호에 미분 성분을 더해 넣어 보정함으로써, 대강, 펌프 흡수 토크에 비례한 값을 예측할 수 있다.

본 실시 형태에 의하면, 토크 센서 대신에, 범용적으로 입수 가능한 압력 센서를 사용하여 펌프 흡수 토크를 예측하기 때문에, 시스템을 저렴하게 구성할 수 있다.

<제6 실시 형태>

본 발명의 제6 실시 형태를 도 25 내지 도 27을 사용하여 설명한다. 본 실시 형태는, 엔진에 작용하는 부하 토크 대신에 엔진의 출력 토크를 사용하여, 또한 그 출력 토크가 엔진의 목표 출력 토크가 되게 제어하는 것이다.

도 25는, 본 실시 형태에 있어서의 액추에이터 구동 제어 시스템의 구성도이다. 도 25에 있어서, 본 실시 형태에 있어서의 액추에이터 구동 제어 시스템은, 토크 센서(19)를 구비하고 있지 않고, 토크 센서(19)의 검출 신호 대신에, 회전 센서(23)의 검출 신호가 차체 컨트롤러(11E)에 입력된다. 또한, 엔진 컨트롤러(21)로부터 그 내부 연산값인 목표 연료 분사량의 신호가 차체 컨트롤러(11E)에 입력된다.

도 26은, 본 실시 형태에 있어서의 차체 컨트롤러(11E)가 행하는 속도 제어 및 토크 변동 억제 제어의 처리 내용을 도시하는 기능 블록도이다.

본 실시 형태에 있어서의 차체 컨트롤러(11E)는, 목표 회전 속도 연산부(11a)와, 엔진 토크 연산부(11g)와, 목표 어시스트 토크 연산부(11h)와, 어시스트 전동기 역행/발전 연산부(11d)의 각 기능과, 기억 장치(11fE)를 갖고 있다.

기억 장치(11fE)는, 예를 들어 엔진(7)의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질(PM)의 배출량의 저감에 적합한 특정한 엔진 회전 속도와 특정한 엔진 출력 토크로서, 엔진 회전 속도(Nep)와 출력 토크(Tep)를 기억하고 있다.

도 27은, 엔진(7)의 회전 속도와 출력 토크의 상관으로 나타낸, 엔진(7)의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질(PM)의 맵을 나타내는 선도이다. 이 도 27에 도시한 바와 같이, 기억 장치(11fE)에 기억한 엔진 회전 속도(Nep)와 출력 토크(Tep)는 PM 배출량의 가장 적은 원형의 영역에 설정되어 있다.

목표 회전 속도 연산부(11a)는 기억 장치(11fE)에 기억한 엔진 회전 속도(Nep)를 판독하여 엔진(7)의 목표 회전 속도로서 설정하고, 그 값을 엔진 컨트롤러(21)에 출력한다. 전술한 바와 같이, 엔진 컨트롤러(21)는 그 목표 회전 속도와, 회전 센서(23)가 검출하는 엔진(7)의 실제 회전 속도와의 편차를 연산하고, 이 편차에 따른 목표 연료 분사량을 연산하고, 대응하는 제어 신호를 전자 거버너(7a)에 출력하고, 엔진(7)은 목표 회전 속도가 유지되도록 제어된다

엔진 토크 연산부(11g)는 엔진 컨트롤러(21)의 내부 연산값인 목표 연료 분사량의 신호를 입력하고, 이 목표 연료 분사량에 기초하여 엔진(7)의 출력 토크를 연산한다.

목표 어시스트 토크 연산부(11h)는 토크 편차 연산부(11h1)와 목표 어시스트 토크 변환 처리부(11h2)를 갖고 있다. 토크 편차 연산부(11h1)는, 기억 장치(11fE)에 기억한 엔진 출력 토크(Tep)를 엔진(7)의 목표 출력 토크로서 판독하고, 이 목표 출력 토크(Tep)로부터 엔진 토크 연산부(11g)에서 연산한 엔진 출력 토크를 차감하여 토크 편차를 연산한다. 목표 어시스트 토크 변환 처리부(11h2)는, 토크 편차 연산부(11h1)에서 연산한 토크 편차로부터 어시스트 전동기(10)의 목표 어시스트 토크를 산출한다.

어시스트 전동기 역행/발전 연산부(11d)는 목표 어시스트 토크 연산부(11h)의 목표 어시스트 토크 변환 처리부(11h2)에서 구한 어시스트 전동기(10)의 목표 어시스트 토크의 역행/발전의 각 값에 따라, 어시스트 전동기(10)에 명령하는 역행/발전 전력을 연산하고, 인버터(12)에 제어 신호를 보내고, 어시스트 전동기(10)를 역행/발전 제어한다.

이렇게 구성한 본 실시 형태에 있어서도, 엔진(7)의 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질인 입자상 물질(PM)의 배출량의 저감에 적합한 특정한 엔진 회전 속도(Nep)와 특정한 엔진 출력 토크(Tep)를 미리 정해 두고, 그 특정한 엔진 회전 속도(Nep)와 특정한 엔진 출력 토크(Tep)가 각각 목표 엔진 회전 속도 및 목표 엔진 출력 토크가 되도록 제어함으로써, 엔진(7)의 회전 속도와 출력 토크가 도 27에 나타내는 PM의 배출량이 가장 적어지게 제어되어, PM의 배출량을 억제할 수 있다.

또한, 제6 실시 형태에서는, 엔진(7)의 목표 회전 속도와 출력 토크를 PM 배출량이 가장 적은 영역에 있는 엔진 회전 속도(Nep)와 출력 토크(Tep)로 설정했지만, 전술한 제2 실시 형태의 변형과 같이, PM과 NOx의 총배출량, PM의 배출량과 엔진(7)의 연료 소비량의 조합, NOx의 배출량과 연료 소비량의 조합, PM과 NOx의 총배출량과 연료 소비량의 조합, NOx의 배출량 중 어느 하나를 가장 적게 하는 영역의 엔진 회전 속도와 출력 토크를 설정해도 된다. 또한, 전술한 제3 실시 형태와 같이, 그들의 엔진 회전 속도와 출력 토크 모두를 기억 장치에 기억하고 또한 모드 전환 스위치를 설치하여, 최적의 엔진 회전 속도와 출력 토크 범위를 적절히 선택할 수 있도록 해도 된다.

<그 외>

또한, 본 발명은 상기 실시예 1 내지 6에 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 차체의 선회체를 구동하는 액추에이터에 대해서는 전동기에 의한 선회 시스템으로 했지만, 유압에 의한 통상의 선회 모터를 사용한 시스템이어도 된다. 목표의 엔진 회전 속도는 1개로 설정했지만, 유압 작업 기계의 작업 내용이나 작업 조건, 유저 설정 등에 의해 목표의 엔진 회전 속도를 복수 설정하고, 적절히 목표를 전환하여 제어하는 구성으로 해도 된다. 조작 레버 장치는 유압 조작 신호를 출력함으로써 했지만, 전기 신호를 출력하는 것이어도 된다. 전동기는 엔진과 유압 펌프의 중간에 직렬로 연결되는 방식으로 했지만, 기어 기구를 개재하여 엔진에 대하여 유압 펌프와 전동기를 병렬로 연결해도 된다. 유압 펌프의 부하 토크(펌프 흡수 토크)에 대하여 고역 통과 필터 처리를 행했지만, 저역 통과 필터 처리를 행하고, 필터 처리 후의 값(트렌드 성분)을 펌프 흡수 토크로부터 차감함으로써 고주파 성분을 구해도 된다. 유압 펌프의 부하 토크의 트렌드 성분이나 고주파 성분을 연산할 때, 연산 주기의 어떤 사이클이든 앞의 연산값에 대하여 미분 등의 처리를 행함으로써, 향후의 값을 예측하여 피드 포워드 제어를 조합해도 된다. 또한, 본 발명은 유압 셔블에 한하지 않고, 휠 로더, 주행 크레인, 불도져 등 기타의 유압 작업 기계에도 마찬가지로 적용 가능하다.

3a 붐 실린더
3b 아암 실린더
3c 버킷 실린더
3e, 3f 좌우의 주행 모터
4a, 4b 조작 레버 장치
5a 내지 5c), 5e, 5f 방향 전환 밸브
6 유압 펌프
6a 레귤레이터
7 엔진
7a 전자 거버너
8 릴리프 밸브
9 탱크
10 어시스트 전동기
11 차체 컨트롤러
11a 목표 회전 속도 연산부
11b 펌프 흡수 토크 연산부
11c 목표 어시스트 토크 연산부
11c1 고역 통과 필터 처리부
11c2 목표 어시스트 토크 변환 처리부
11d 어시스트 전동기 역행/발전 연산부
11f 기억 장치
11A 차체 컨트롤러
11e 토크 배분 보정부
11e1 엔진 출력 토크 연산부
11e2 목표 어시스트 토크 보정부
11fA 기억 장치
11B 차체 컨트롤러
11aB 목표 회전 속도 연산부
11fB 기억 장치
11eB 토크 배분 보정부
11e2B 목표 어시스트 토크 보정부
11C 차체 컨트롤러
11bC 펌프 흡수 토크 연산부
11bC1 엔진 회전 속도 편차 연산부
11bC2 펌프 흡수 토크 추정부
11D 차체 컨트롤러
11bD 펌프 흡수 토크 예측부
11bD1 비례 미분 처리부
11bD2 게인 처리부
11E 차체 컨트롤러
11fE 기억 장치
11g 엔진 토크 연산부
11h 목표 어시스트 토크 연산부
11h1 토크 편차 연산부
11h2 목표 어시스트 토크 변환 처리부
12, 13 인버터
14 초퍼
15 배터리
16 선회 전동기
17, 18 압력 센서
19 토크 센서
20 엔진 컨트롤 다이얼
21 엔진 컨트롤러
22 모드 전환 스위치
23 회전 센서
26 압력 센서

Claims (11)

1. 엔진(7)과,
   상기 엔진에 의해 회전 구동되는 유압 펌프(6)와,
   상기 엔진과 상기 유압 펌프에 연결된 어시스트 전동기(10)와,
   상기 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 복수의 액추에이터(3a 내지 3c, 3e, 3f)와,
   조작 부재를 갖고, 이 조작 부재의 조작에 따른 조작 신호를 출력하여 상기 복수의 액추에이터를 동작시키는 복수의 조작 장치(4a, 4b)를 구비한 하이브리드 구동식의 유압 작업 기계에 있어서,
   상기 엔진의 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질의 배출량의 저감에 적합한 상기 엔진의 특정한 회전 속도를 기억한 기억 장치(11f; 11fA; 11fB)와,
   상기 기억 장치에 기억한 상기 특정한 회전 속도를 상기 엔진의 목표 회전 속도로서 설정하는 엔진 회전 속도 설정 장치(11a; 11aB)와,
   상기 엔진의 목표 회전 속도에 기초하여 상기 엔진의 회전 속도를 제어하는 엔진 회전 속도 제어 장치(21)와,
   상기 유압 펌프의 흡수 토크와 상기 엔진의 목표 출력 토크와의 차분 토크를 연산하고, 이 차분 토크에 따라서 상기 어시스트 전동기를 역행 제어 및 발전 제어하는 전동기 제어 장치(11; 11A; 11B; 11C; 11D)를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동식의 유압 작업 기계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전동기 제어 장치(11A; 11B; 11C; 11D)는
   상기 유압 펌프(6)의 흡수 토크를 취득하는 펌프 흡수 토크 취득 장치(11b; 11bC; 11bD)와,
   상기 펌프 흡수 토크 취득 장치에 의해 취득한 상기 유압 펌프의 흡수 토크를 상기 엔진의 목표 토크로서의 트렌드 성분과 그밖의 성분으로 분리하는 필터 장치(11c1)를 갖고,
   상기 전동기 제어 장치는, 상기 필터 장치로 분리한 상기 그밖의 성분을 상기 차분 토크로서 사용하고, 상기 트렌드 성분이 상기 엔진의 목표 출력 토크가 되도록 상기 어시스트 전동기(10)를 역행 제어 및 발전 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동식의 유압 작업 기계.
3. 제2항에 있어서,
   상기 필터 장치(11c1)는 상기 펌프 흡수 토크 취득 장치(11b; 11bC; 11bD)에 의해 취득한 상기 유압 펌프(6)의 흡수 토크로부터 상기 트렌드 성분을 제거하는 고역 통과 필터인 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동식의 유압 작업 기계.
4. 제2항에 있어서,
   상기 기억 장치(11fA; 11fB)는 상기 엔진(7)의 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질의 배출량의 저감에 적합한 상기 엔진의 특정한 회전 속도와 특정한 출력 토크 범위를 기억하고 있고,
   상기 전동기 제어 장치(11A; 11B; 11C; 11D)는 상기 엔진의 목표 출력 토크가 상기 기억 장치에 기억한 상기 특정한 출력 토크 범위를 초과하지 않도록 상기 어시스트 전동기(10)의 목표 토크를 보정하는 토크 배분 보정 장치(11e; 11eB)를 더 갖고,
   상기 전동기 제어 장치는, 상기 토크 배분 보정 장치로 보정한 상기 어시스트 전동기의 목표 토크에 기초하여 상기 어시스트 전동기를 역행 제어 및 발전 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동식의 유압 작업 기계.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 기억 장치(11fA; 11fB)는 상기 엔진(7)의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질(PM)의 배출량, 질소산화물(NOx), 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 총배출량, 입자상 물질(PM)의 배출량과 연료 소비량의 조합, 질소산화물(NOx)의 배출량과 연료 소비량의 조합, 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 총배출량과 연료 소비량의 조합을 포함하는 복수의 팩터 중 어느 하나의 저감에 적합한 상기 엔진의 특정한 회전 속도 또는 상기 엔진의 특정한 회전 속도와 특정한 출력 토크 범위를 기억하고 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동식의 유압 작업 기계.
6. 제4항에 있어서,
   상기 기억 장치(11fB)는 상기 엔진(7)의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질(PM)의 배출량, 질소산화물(NOx), 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 총배출량, 입자상 물질(PM)의 배출량과 연료 소비량의 조합, 질소산화물(NOx)의 배출량과 연료 소비량의 조합, 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 총배출량과 연료 소비량의 조합을 포함하는 복수의 팩터 중 적어도 2개의 팩터 각각의 저감에 적합한 상기 엔진의 특정한 회전 속도와 특정한 출력 토크 범위의 복수의 조합을 기억하고 있고,
   상기 엔진의 특정한 회전 속도와 특정한 출력 토크 범위의 복수의 조합 중의 어느 것을 사용할지를 선택하는 절환 장치(22)를 더 구비하고,
   상기 엔진 회전 속도 설정 장치(11aB)는 상기 절환 장치에 의해 선택된 조합의 상기 특정한 회전 속도를 상기 엔진의 목표 회전 속도로서 설정하고,
   상기 토크 배분 보정 장치(11eB)는 상기 절환 장치에 의해 선택된 조합의 상기 특정한 출력 토크 범위를 초과하지 않도록 상기 어시스트 전동기(10)의 목표 토크를 보정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동식의 유압 작업 기계.
7. 제2항에 있어서,
   상기 펌프 흡수 토크 취득 장치(11b)는
   상기 유압 펌프(6)의 흡수 토크를 검출하는 토크 검출 장치(19)와,
   상기 토크 검출 장치의 검출값에 기초하여 상기 유압 펌프의 흡수 토크를 연산하는 토크 연산 장치(11b)를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동식의 유압 작업 기계.
8. 제2항에 있어서,
   상기 펌프 흡수 토크 취득 장치(11bC)는
   상기 엔진(7)의 실제 회전 속도를 검출하는 회전 검출 장치(23)와,
   상기 회전 검출 장치가 검출하는 상기 실제 회전 속도와 상기 목표 회전 속도와의 편차에 기초하여 상기 유압 펌프(6)의 흡수 토크를 추정하는 토크 연산 장치(11bC)를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동식의 유압 작업 기계.
9. 제2항에 있어서,
   상기 펌프 흡수 토크 취득 장치(11bD)는
   상기 복수의 조작 장치(4a, 4b)가 출력하는 조작 신호를 검출하는 조작 신호 검출 장치(26)와,
   상기 조작 신호 검출 장치가 검출하는 상기 조작 신호에 기초하여 상기 유압 펌프(6)의 흡수 토크를 예측하는 토크 연산 장치(11bD)를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동식의 유압 작업 기계.
10. 엔진(7)과,
    상기 엔진에 의해 회전 구동되는 유압 펌프(6)와,
    상기 엔진과 상기 유압 펌프에 연결된 어시스트 전동기(10)와,
    상기 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 복수의 액추에이터(3a 내지 3c, 3e, 3f)와,
    조작 부재를 갖고, 이 조작 부재의 조작에 따른 조작 신호를 출력하여 상기 복수의 액추에이터를 동작시키는 복수의 조작 장치(4a, 4b)를 구비한 하이브리드 구동식의 유압 작업 기계에 있어서,
    상기 엔진의 배기 가스에 포함되는 대기 오염 물질의 배출량의 저감에 적합한 상기 엔진의 특정한 회전 속도와 특정한 출력 토크를 기억한 기억 장치(11fE)와,
    상기 기억 장치에 기억한 상기 특정한 회전 속도를 상기 엔진의 목표 회전 속도로서 설정하는 엔진 회전 속도 설정 장치(11a)와,
    상기 엔진의 목표 회전 속도에 기초하여 상기 엔진의 회전 속도를 제어하는 엔진 회전 속도 제어 장치(21)와,
    상기 유압 펌프의 흡수 토크와 상기 기억 장치에 기억한 상기 특정한 출력 토크와의 편차를 연산하고, 이 편차에 따라서 상기 어시스트 전동기를 역행 제어 및 발전 제어하는 전동기 제어 장치(11E)를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동식의 유압 작업 기계.
11. 제10항에 있어서,
    상기 기억 장치(11fE)에 기억한 상기 엔진(7)의 특정한 회전 속도와 특정한 출력 토크는, 상기 엔진의 배기 가스에 포함되는 입자상 물질(PM)의 배출량, 질소산화물(NOx), 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 총배출량, 입자상 물질(PM)의 배출량과 연료 소비량의 조합, 질소산화물(NOx)의 배출량과 연료 소비량의 조합, 입자상 물질(PM)과 질소산화물(NOx)의 총배출량과 연료 소비량의 조합을 포함하는 복수의 팩터 중 어느 하나의 저감에 적합한 회전 속도와 출력 토크인 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동식의 유압 작업 기계.
    

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