WO2004113704A1

WO2004113704A1 - 建設機械のエンジン制御装置

Info

Publication number: WO2004113704A1
Application number: PCT/JP2004/009279
Authority: WO
Inventors: Kazunori Nakamura; Yasushi Arai; Yoichi Kowatari; Kouji Ishikawa; Hideo Karasawa
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2004-12-29
Also published as: KR100695970B1; JP3971348B2; US7255088B2; US20060118082A1; CN100410517C; JP2005016398A; KR20050047125A; EP1637718A4; EP1637718A1; EP1637718B1; CN1701172A

Description

建設機械のエンジン制御装置技術分野

本発明は建設機械のエンジン制御装置に係わり、特に、ディーゼルエンジンにより可変容量型の油圧ポンプを駆動して油圧ァクチユエ一夕を駆動する建設機械のエンジン制御装置に関する。背景技術

油圧ショベル等の建設機械は、一般に、エンジンと、このエンジンによって駆動される少なくとも 1つの可変容量油圧ポンプと、この油圧ポンプからの吐出油により駆動される複数の油圧ァクチユエ一夕と、油圧ポンプから複数の油圧ァクチユエ一夕に供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁と、複数の流量制御弁を操作する操作手段としての複数の操作レバー装置とを備えている。また、油圧ポンプを駆動するェンジンとしてはディーゼルエンジンが用いられ、このディーゼルエンジンはガバナと呼ばれる燃料噴射装置により燃料噴射量を制御し、回転数を制御している。

このような燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンにおいては、操作レバ一装置の操作レバ一を急操作し、流量制御弁を切り換えると、油圧ポンプの入力トルク（負荷）が急激に上昇し、エンジン回転数が急低下する。このエンジン回転. 数の急低下は燃費及び排ガスの悪化や、騒音の発生をもたらすという問題がある。このようなエンジン回転数の低下を低減する技術として、特開 2 0 0 0 - 1 5 4 8 0 3号公報ゃ特開 2 0 0 1 - 1 7 3 6 0 5号公報に記載のものがある。

特開 2 0 0 0— 1 5 4 8 0 3号公報に記載の技術は、油圧ポンプの負荷状態を検出し、油圧ポンプに負荷が投入されたことが検出されると、油圧ポンプの入力トルクの制限値を小さくして減トルク制御を行うことで、油圧ポンプの吸収トルク（エンジン負荷）を低減し、エンジン回転数の低下を低減するものである。特開 2 0 0 1— 1 7 3 6 0 5号公報に記載の技術は、操作レバーの操作速度を検出し、操作速度が所定値を超えるとコントローラからの指令信号によりェンジンに燃料を増量供給することでエンジン出力を増大し、エンジン回転数の低下を低減するものである。発明の開示

しかしながら、上記従来技術には次のような問題がある。

特開 2 0 0 0— 1 5 4 8 0 3号公報に記載の技術は、油圧ポンプの吸収トルクを低減することでエンジン回転数の低下を低減するため、その分、油圧ポンプの吐出流量が減少し、ァクチユエ一タ速度が減少する。このため作業量が低減し、作業が犠牲になる。

特開 2 0 0 1— 1 7 3 6 0 5号公報に記載の技術は、エンジンに燃料を増量供給することでエンジン出力を増大し、エンジン回転数の低下を低減するものである。しかし、燃料の増量ではエンジンの回転数が制御できず、必要以上に回転数が上昇する可能性があり、耐久性能上の回転数を超える場合もある。

本発明の目的は、作業を犠牲にすることなくエンジン負荷急増時のエンジン回転数の低下を低減することができ、かつエンジン回転数の上がり過ぎによる耐久性の低下を防止することができる建設機械のエンジン制御装置を提供することである。

( 1 ) 上記目的を達成するために、本発明は、エンジンと、このエンジンによつて駆動される少なくとも 1つの可変容量油圧ポンプと、この油圧ポンプからの吐出油により駆動される複数の油圧ァクチユエ一夕と、前記油圧ポンプから前記複数の油圧ァクチユエ一夕に供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁と、前記複数の流量制御弁を操作する操作手段と、前記エンジンの回転数を制御する燃料噴射装置と、前記エンジンの目標回転数を指令する入力手段と、前記目標回転数に基づいて目標燃料噴射量を演算し前記燃料噴射装置を制御する燃料噴射量制御手段とを備えた建設機械のエンジン制御装置において、前記油圧ポンプの負荷に係わる状態量を検出する状態量検出手段と、前記状態量の変化に基づいて前記入力手段の指令に基づく目標回転数から上昇し、その後緩やかにその入力手段の指令に基づく目標回転数へと戻るように制御用の目標回転数を演算する目標回転数補正手段とを備え、前記燃料噴射量制御手段はその制御用の目標回転数に基づいて前記目標燃料噴射量を演算するものとする。

このように状態量検出手段と目標回転数補正手段とを設け、油圧ポンプの負荷に係わる状態量の変化に基づいて制御用の目標回転数を上昇させることにより、それに応じて実際の回転数も上昇しょうとするため、エンジン負荷急増時のェンジン回転数の低下を低減することができる。また、エンジン回転数の制御であるため、油圧ポンプの吸収トルクは減少せず、作業が犠牲になることはない。更に、制御用の目標回転数は、状態量の変化に基づいて入力手段の指令に基づく目標回転数から上昇し、その後緩やかにその入力手段の指令に基づく目標回転数へと戻るようなものであり、その目標回転数に基づいてエンジン回転数を制御するため、必要以上にエンジン回転数が上昇することがなくなり、エンジン回転数の上がり過ぎによる耐久性の低下を防止することができる。

( 2 ) 上記（1 ) において、好ましくは、前記目標回転数補正手段は、前記状態量の変化が無くなると、その後一定時間、前記上昇した目標回転数を維持する。これによりより確実にエンジン負荷急増時のエンジン回転数の低下を低減することができる。

( 3 ) また、上記（1 ) において、好ましくは、前記目標回転数補正手段は、前記目標回転数の増加量を前記入力手段の指令に基づく目標回転数に依存した可変値として演算する。

これにより入力手段の指令に基づく目標回転数が変わってもそれに応じて目標回転数の増加量も変わるため、目標回転数如何に係わらず最適の目標回転数の増加量を演算することができる。

( 4 ) また、上記（1 ) において、好ましくは、前記目標回転数補正手段は、前記状態量の変化に基づいて 0から所定量増加し、その後緩やかに 0に戻るェンジン回転数補正値を演算する手段と、前記エンジン回転数補正値を前記入力手段の指令に基づく目標回転数に加算する手段とを有する。

これにより制御用の目標回転数は、状態量の変化に基づいて入力手段の指令に基づく目標回転数から上昇し、その後緩やかにその入力手段の指令に基づく目標回転数へと戻るようになる。 ( 5 ) 更に、上記（1 ) において、好ましくは、前記状態量検出手段は、前記油圧ポンプの負荷に係わる状態量として、前記操作手段の操作信号、前記油圧ポンプの吐出容量、前記油圧ポンプの吐出圧の少なくとも 1つを検出する。

これにより油圧ポンプの負荷状態を精度良く検出することができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施の形態に係わる油圧建設機械のエンジン制御装置を備えたエンジン ·ポンプ制御装置を示す図である。

図 2は、弁装置及びァクチユエ一夕の油圧回路図である。

図 3は、流量制御弁の操作パイロッ卜系を示す図である。

図 4は、ポンプレギユレ一夕の第 2サーポ弁によるポンプ吸収トルクの制御特性を示す図である。 .

図 5は、エンジン ·ポンプ制御装置の演算制御部を構成するコントローラ（車体コントローラ及びエンジン燃料噴射装置コントロ一ラ）とその入出力関係を示す図である。 '

図 6は、車体コントローラの処理機能を示す機能プロック図である。

図 7は、車体コントローラにおけるエンジン負荷増加量演算部の処理機能を示す機能ブロック図である。

図 8は、燃料噴射装置コントローラの処理機能を示す機能プロック図である。図 9は、従来技術における負荷投入時のエンジン回転数の変化を示すタイムチャ一トである。

図 1 0は、本発明の第 1の実施の形態における負荷投入時のエンジン回転数の変化を示すタイムチャートである。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。以下の実施の形態は、油圧ショベルのエンジン制御装置に本発明を適用した場合のものである。

まず、本発明の第 1の実施形態を図 1〜図 8により説明する。

図 1において、 1及び 2は例えば斜板式の可変容量型の油圧ポンプであり、 9 は固定容量型のパイロットポンプであり、油圧ポンプ 1， 2及びパイロットボンプ 9は原動機 1 0の出力軸 1 1に接続され、原動機 1 0により回転駆動される。油圧ポンプ 1， 2の吐出路 3， 4には図 2に示す弁装置 5が接続され、この弁装置 5を介して複数のァクチユエ一夕 5 0〜5 6に圧油を送り、これらァクチュェ一タを駆動する。パイロットポンプ 9の吐出路 9 aにはパイロットポンプ 9の吐出圧力を一定圧に保持するパイロットリリーフ弁 9 bが接続されている。弁装置 5の詳細を説明する。

図 2において、弁装置 5は、流量制御弁 5 a〜 5 dと流量制御弁 5 e〜 5 iの 2つの弁グループを有し、流量制御弁 5 a〜 5 dは油圧ポンプ 1の吐出路 3につながるセン夕バイパスライン 5 j上に位置し、流量制御弁 5 e〜5 iは油圧ボンプ 2の吐出路 4につながるセン夕バイパスライン 5 k上に位置している。吐出路 3， 4には油圧ポンプ 1 , 2の吐出圧力の最大圧力を決定するメインリリーフ弁 5 mが設けられている。

流量制御弁 5 a〜 5 d及び流量制御弁 5 e〜 5 iはセン夕バイパスタイプであり、油圧ポンプ 1， 2から吐出された圧油はこれらの流量制御弁によりァクチュエー夕 5 0〜5 6の対応するものに供給される。ァクチユエ一タ 5 0は走行右用の油圧モータ（右走行モ一夕）、ァクチユエ一夕 5 1はバケツト用の油圧シリンダ（バケツトシリンダ）、ァクチユエ一タ 5 2はブーム用の油圧シリンダ（ブ一ムシ'リンダ)、ァクチユエ一夕 5 3は旋回用の油圧モータ（旋回モータ）、ァクチユエ一夕 5 4はアーム用の油圧シリンダ（アームシリンダ）、ァクチユエ一夕 5 5は予備の油圧シリンダ、ァクチユエ一タ 5 6は走行左用の油圧モータ（左走行モ一夕）であり、流量制御弁 5 aは走行右用、流量制御弁 5 bはパケット用、流量制御弁 5 cは第 1ブーム用、流量制御弁 5 dは第 2アーム用、流量制御弁 5 e は旋回用、流量制御弁 5 f は第 1ァ一ム用、流量制御弁 5 gは第 2ブーム用、流量制御弁 5 hは予備用、流量制御弁 5 iは走行左用である。即ち、ブームシリンダ 5 2に対しては 2つの流量制御弁 5 g， 5 cが設けられ、アームシリンダ 5 4 に対しても 2つの流量制御弁 5 d， 5 fが設けられ、ブームシリンダ 5 2とァ一ムシリンダ 5 4のボトム側には、それぞれ、 2つの油圧ポンプ 1 , 2からの圧油が合流して供給可能になっている。流量制御弁 5 a〜 5 iの操作パイロット系を図 3に示す。

流量制御弁 5 i , 5 aは操作装置 35の操作パイロット装置 39 , 38からの操作パイ口ット圧 TR1, TR2及び TR3, TR4により、流量制御弁 5 b及び流量制御弁 5 c， 5 gは操作装置 36の操作パイロット装置 40， 41からの操作パイ口ット圧 BKC， BKD及び BOD, B0Uにより、流量制御弁 5 d， 5 f及び流量制御弁 5 eは操作装置 37の操作パイロット装置 42 , 43からの操作パイロット圧 ARC, ARD及び SW1， SW2により、流量制御弁 5 hは操作パイロット装置 44からの操作パイ口ット圧 AU1，AU2により、それぞれ切り換え操作される。

操作パイロット装置 38 ~ 44は、それぞれ、 1対のパイロット弁（減圧弁）

38 a, 38 b〜44 a, 44 bを有し、操作パイロット装置 38， 39, 44 はそれぞれ更に操作ペダル 38 c, 39 c、 44cを有し、操作パイロット装置 40, 41は更に共通の操作レバ一 40 cを有し、操作パイロット装置 42， 4 3は更に共通の操作レバ一 42 cを有している。操作ペダル 38 c， 39 c、 4

4 c及び操作レバー 40 c , 42 cを操作すると、その操作方向に応じて関連する操作パイ口ット装置のパイ口ッ卜弁が作動し、操作量に応じた操作パイ口ット圧が生成される。

また、操作パイロット装置 38〜44の各パイロット弁の出力ラインにはシャトル弁 61〜67、シャトル弁 68， 69， 100、シャトル弁 101， 102、シャトル弁 103が階層的に接続され、シャトル弁 61, 63， 64， 65， 6 8, 69, 101により操作パイロット装置 38, 40, 41, 42の操作パイロット圧の最高圧力が油圧ポンプ 1の制御パイロット圧 PP1として検出され、シャトル弁 62, 64, 65, 66， 67, 69， 100, 102, 103により操作パイロット装置 39， 41， 42, 43, 44の操作パイロット圧の最高圧力が油圧ポンプ 2の制御パイ口ット圧 PP2として検出される。

以上のような油圧駆動系に本発明のエンジン制御装置を備えたエンジン ·ボンプ制御装置が設けられている。以下、その詳細を説明する。

図 1において、油圧ポンプ 1， 2にはそれぞれレギユレ一夕 7，が備えられ、これらレギユレ一夕 7， 8で油圧ポンプ 1， 2の容量可変機構である斜板 1 a, 2 aの傾転位置を制御し、ポンプ吐出流量を制御する。油圧ポンプ 1 , 2のレギユレ一夕 7 , 8は、それぞれ、傾転ァクチユエ一夕 2 O A, 2 0 B (以下、適宜 2 0で代表する）と、図 3に示す操作パイロット装置 3 8〜 4 4の操作パイ口ット圧に基づいてポジティブ傾転制御をする第 1サーポ弁 2 1 A， 2 I B (以下、適宜 2 1で代表する）と、油圧ポンプ 1 , 2の全馬力制御をする第 2サーポ弁 2 2 A， 2 2 B (以下、適宜 2 2で代表する）とを備え、これらのサ一ポ弁 2 1 , 2 2によりパイロットポンプ 9から傾転ァクチユエ一夕 2 0に作用する圧油の圧力を制御し、油圧ポンプ 1 , 2の傾転位置を制御する。傾転ァクチユエ一夕 2 0、第 1及び第 2サーポ弁 2 1， 2 2の詳細を説明する。各傾転ァクチユエ一夕 2 0は、両端に大径の受圧部 2 0 aと小径の受圧部 2 0 bとを有する作動ビストン 2 0 cと、受圧部 2 0 a , 2 0 bが位置する大径の受圧室 2 0 d及び小径の受圧室 2 0 eとを有し、両受圧室 2 0 d , 2 0 eの圧力が等しいときは受圧面積差により作動ピストン 2 0 cは図示右方向に移動し、斜板 1 a又は 2 aの傾転を小さくしてポンプ吐出流量を減少させ、大径の受圧室 2 0 dの圧力が低下すると、作動ピストン 2 0 cを図示左方向に移動し、斜板 l a又は 2 aの傾転を大きくしてポンプ吐出流量を増大させる。また、大径の受圧室 2 0 dは第 1及び第 2サーポ弁 2 1， 2 2を介してパイロットポンプ 9の吐出路 9 aとタンク 1 2に至る戻り油路 1 3に選択的に接続され、小径の受圧室 2 0 は直接パイロットポンプ 9の吐出路 9 aに接続されている。

ポジティブ傾転制御用の各第 1サーポ弁 2 1は、ソレノィド制御弁 3 0又は 3 1からの制御圧力により作動し油圧ポンプ 1， 2の傾転位置を制御する弁であり、制御圧力が低いときはサ一ポ弁 2 1の弁体 2 1 aがバネ 2 1 bの力で図示左方向に移動し、傾転ァクチユエ一夕 2 0の大径の受圧室 2 0 dを戻り油路 1 3にを介してタンク 1 2に連通し、油圧ポンプ 1又は 2の傾転を大きくし、制御圧力が上昇するとサーポ弁 2 1の弁体 2 1 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大径の受圧室 2 0 dに導き、油圧ポンプ 1又は 2の傾転を小さくする。

全馬力制御用の各第 2サ一ポ弁 2 2は、油圧ポンプ 1 , 2の吐出圧力とソレノィド制御弁 3 2からの制御圧力により作動して油圧ポンプ 1， 2の全馬力制御をする弁であり、ソレノイド制御弁 3 2にからの制御圧力より油圧ポンプ 1， 2の最大吸収トルクを制御する。

即ち、油圧ポンプ 1及び 2の吐出圧力とソレノィド制御弁 32からの制御圧力が第 2サーポ弁 22の受圧室 22 a, 22 b, 22 cにそれぞれ導かれ、油圧ポンプ 1, 2の吐出圧力の油圧力の和がバネ 22 dの力と受圧室 22 c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、傾転ァクチユエ一夕 20の大径の受圧室 20 dを戻り油路 13にを介してタンク 12に連通し、油圧ポンプ 1， 2の傾転を大きくし、油圧ポンプ 1, 2の吐出圧力の油圧力の和が同設定値よりも高くなるにしたがって弁体 22 aを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受圧室 20 dに伝達し、油圧ポンプ 1， 2の傾転を小さくする。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， 2の高めの吐出圧力から油圧ポンプ 1， 2の傾転を減少させ、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， 2の低めの吐出圧力から油圧ポンプ 1 , 2の傾転を減少させる。

図 4に第 2サーボ弁 22による吸収トルク制御の特性を示す。横軸は油圧ボンプ 1, 2の吐出圧力の平均値であり、縦軸は油圧ポンプ 1, 2の傾転（押しのけ容積）である。ソレノイド制御弁 32からの制御圧力が高くなる（バネ 22 dの力と受圧室 22 cの油圧力との差で決まる設定値が小さくなる）に従い第 2サーポ弁 22の吸収トルク特性は A 1， A 2, A 3と変化し、油圧ポンプ 1, 2の最大吸収トルクは Tl， Τ2, Τ 3と減少する。また、ソレノイド制御弁 32からの制御圧力が低くなる（バネ 22 dの力と受圧室 22 cの油圧力との差で決まる設定値が大きくなる）に従い第 2サーポ弁 22の吸収トルク特性は A 1, A4, A 5と変化し、油圧ポンプ 1， 2の最大吸収トルクは T 1, T4, T 5と増大する。つまり、制御圧力を高くし設定値を小さくすれば油圧ポンプ 1, 2の最大吸収トルクが減少し、制御圧力を低くし設定値を大きくすれば油圧ポンプ 1， 2の最大吸収トルクが増大する。

ソレノイド制御弁 30, 31, 32は駆動電流 Sn,SI2,SI3により作動する比例減圧弁であり、駆動電流 SI1,SI2，SI3が最小のときは、出力する制御圧力を最高にし、駆動電流 SI1,SI2,SI3が増大するに従って出力する制御圧力を低くするよう動作する。駆動電流 S 11 , S 12， S 13は図 5に示す車体コントローラ 7 0より出力される。

原動機 1 0はディーゼルエンジンであり、目標燃料噴射量 FN1の信号により作動する電子燃料噴射装置 1 4を備えている。指令信号は図 5に示す燃料噴射装置コントローラ 8 0より出力される。電子燃料噴射装置 1 4は原動機（以下、ェン

1 0の回転数と出力とを制御する。

0に対する目標回転数 NR1をオペレータが手動で入力する目標ェンジン回転数入力部 7 1が設けられ、その目標回転数 NR1の入力信号は車体コントローラ 7 0及びエンジン燃料噴射装置コントローラ 8 0に取り込まれる。目標ェンジン回転数入力部 7 1は例えばポテンショメ一夕のような電気的入力手段であり、ォペレ一夕が基準となる目標回転数（目標基準回転数）を指令するものである。

また、エンジン 1 0の実回転数 NE1を検出する回転数センサー 7 2と、油圧ポンプ 1， 2の制御パイロット圧 PP1，PP2を検出する圧力センサー 7 3 , 7 4 (図 3参照）と、油圧ポンプ 1， 2の傾転 SR1，SR2を検出する位置センサー 7 5， 7 6と、油圧ポンプ 1， 2の吐出圧 DPI , DP2を検出する圧力センサ一 7 7， 7 8が設けられている。

車体コントローラ 7 0及び燃料噴射装置コントローラ 8 0の全体の信号の入出力関係を図 5に示す。

車体コントローラ 7 0は目標エンジン回転数入力部 7 1からの目標回転数 NR1 の信号、圧力センサー 7 3 , 7 4からのポンプ制御パイロット圧 PP1 , PP2の信号、位置センサー 7 5 , 7 6からの傾転 SR1 , SR2の信号、圧力センサー 7 7， 7 8からのポンプ吐出圧 DPI , DP2の信号を入力し、所定の演算処理を行って駆動電流 S I 1 : S I 2, S I3をソレノィド制御弁 3 0〜3 2に出力するとともに、目標回転数 NR1の信号をエンジン燃料噴射装置コントローラ 8 0に出力する。エンジン燃料噴射装置コントローラ 8 0は車体コントローラ 7 0からの目標回転数 NR1の信号、回転数センサー 7 2の実回転数 NE1の信号を入力し、所定の演算処理を行って目標燃料噴射量 FN1の信号を電子燃料噴射装置 1 4に出力する。

車体コントローラ 7 0の油圧ポンプ 1， 2の制御及び目標回転数 NR1の算出に関する処理機能を図 6及び図 7に示す。

図 6において、車体コントローラ 7 0は、ポンプ目標傾転演算部 7 0 a , 7 0 b、ソレノイド出力電流演算部 7 0 c， 7 0 d、エンジン負荷増加量演算部 7 0 f、エンジン回転数増加ゲイン演算部 7 0 g、乗算部 7 0 h、エンジン回転数増分値選択部 7 0 i、一次遅れ要素 7 0 j、減算部 7 0 k、減算部 7 0 m、ゲイン乗算部 7 0 n、積分加算部 7 0 p、一次遅れ要素 7 0 q、補正値加算部 7 0 r、ベーストルク演算部 7 0 s、ソレノィド出力電流演算部 7 0 tの各機能を有している。

ポンプ目標傾転演算部 7 0 aは、油圧ポンプ 1側の制御パイロット圧 PP1の信号を入力し、これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、そのときの制御パイロット圧 PP1に応じた油圧ポンプ 1の目標傾転を演算する。この目標傾転 Θ R1はパイ口ット操作装置 3 8， 4 0 , 4 1 , 4 2の操作量に対するポジティブ傾転制御の基準流量メータリングであり、メモリのテ一ブルには制御パイ口ット圧 PP1が高くなるに従って目標傾転も増大するよう PP1との関係が設定されている。

ソレノィド出力電流演算部 7 0 cは、 0 R1に対してこの 0 R1が得られる油圧ポンプ 1の傾転制御用の駆動電流 S I Iを求め、これをソレノィド制御弁 3 0に出力する。

ポンプ目標傾転演算部 7 0 b、ソレノイド出力電流演算部 7 0 dでも、同様にポンプ制御パイロット圧 PP2の信号から油圧ポンプ 2の傾転制御用の駆動電流 SI 2 を算出し、これをソレノイド制御弁 3 1に出力する。

.エンジン負荷増加量演算部 7 0 f、エンジン回転数増加ゲイン演算部 7 0 g、乗算部 7 0 h、エンジン回転数増分値選択部 7 0 i、一次遅れ要素 7 0 j、減算部 7 0 k、減算部 7 0 m、ゲイン乗算部 7 0 n、積分加算部 7 0 p、一次遅れ要素 7 0 qは、油圧ポンプ 1， 2の負荷に係わる状態量である制御パイ口ット圧 PP 1 , PP2,、ポンプ傾転 SR1, SR2、ポンプ吐出圧 DPI, DP2の変化速度に基づいてェンジン回転数増加量を回転数補正値 Δ Τ 3として演算する手段 9 0 (以下、回転数補正値演算部という）を構成するものであり、補正値加算部 7 0 rはその回転数補正値 Δ Τ 3を入力部 7 1からの目標回転数 NR1に加算し、制御用の目標回転数指令 NR2としてベーストルク演算部 70 rに入力する。以下、その詳細を説明する。エンジン負荷増加量演算部 70 fは、油圧ポンプの負荷に係わる状態量を入力し、エンジン負荷増加量 ΔΤ1を演算する。

図 7はエンジン負荷増加量演算部 70 fの処理機能の詳細を示す図であり、ェンジン負荷増加量演算部 70 f は、一次遅れ要素 701 a， 701 b, 701 c, 701 d, 701 e, 701 f、.減算部 702 a， 702 b, 702 c, 702 d, 702 e, 702 f、'ゲイン乗算部 703 a, 703 b, 703 c, 703 d, 703 e, 703 f , フィルタ処理部 704 a, 704 b, 704 c, 70 4 d, 704 e, 704 f、加算部 705 a， 705 b, 705 c、フィルタ処理部 706の各機能を有している。

制御パイ口ット圧 PP1, PP2の信号、ポンプ傾転 SR1， SR2の信号、ポンプ吐出圧 D PI, DP 2の信号が入力され、各々、減算部 702 a〜702 f において前回の入力値との差分をとることでそれぞれの入力速度を演算する。この入力速度は各状態量の変化速度に相当する。次いで、ゲイン乗算部 703 a〜703 f においてそれぞれの入力速度に各ゲイン Knnを乗じた値を負荷増加量として求める。次いで、フィルタ処理部 704 a〜704 f においてそれらの負荷増加量が微少変化の場合はゼロとするフィルターを通過させ、加算部 705 a〜705 cにおいてそれらを全て合計し、フィルタ処理部 706において負荷増加方向の正の値のみを通過させ、その値を負荷増加量 ΔΤ1として演算する。

図 6に戻り、エンジン回転数増加ゲイン演算部 70 gは、入力された目標回転数 NR1の関数としてゲイン ΚΔΤ1を演算し、乗算部 7 Ohにおいて負荷増加量 ΔΤ 1にそのゲイン ΚΔΤ 1を掛けてエンジン回転数増加量 ΔΤ 2を算出する。エンジン回転数増加ゲイン演算部 70 gには、目標回転数 NR1が低くなるに従つてゲイン ΚΔΤ 1が小さくなるよう NR1と ΚΔΤ 1との関係が設定されており、目標回転数 NR1が低いときはゲイン K△ T 1を小さ目の値とすることで、乗算部 70 hで演算されるエンジン回転数増加量 ΔΤ2を小さ目の値とする。

減算部 70 kはエンジン回転数増加量 ΔΤ 2の今回値と一次遅れ要素 70 jからの前回値の差分をとり、判定値ひを生成する。判定値はエンジン回転数上昇量△ T 2の変化の有無及び変化方向に応じて正負、 0のいずれかの値を取る。つまり、エンジン回転数増加量 Δ Τ 2の変化が増加方向であれば判定値は正の値となり、減少方向であれば判定値ひは負の値となり、エンジン回転数増加量 ΔΤ 2の変化がなければ（一定であれば）判定値《は 0となる。

エンジン回転数増分値選択部 70 iは、判定値ひの正負或いは 0かどうかを判断し、その判断結果に応じて減算部 70mに与えるエンジン回転数の増分値 ΔΤ 2 Aを切り換えるものであり、 α≥0であれば（エンジン回転数増加量 ΔΤ 2の変化が増加方向であるか ΔΤ 2の変化がなければ）状態 Bのエンジン回転数増加量 ΔΤ 2を選択して、減算部 70 mに与える増分値 ΔΤ 2 Aをエンジン回転数増加量 ΔΤ2とし、 α<0であれば（エンジン回転数増加量 ΔΤ 2の変化が減少方向であれば）状態 Αの 0を選択して、減算部 7 Omに与える増分値 ΔΤΑを 0とする。ただし、状態 Bから状態 Aに切り換えるときは一定時間（例えば 3秒）の遅れを持たせ、前回値を維持するホ一ルド機能を有している。

減算部 7 Omは、エンジン回転数増分値選択部 70 iで選択した増分値 ΔΤ 2 Aから前回の回転数補正値 ΔΤ 4を差し引いて偏差 ΔΔΤ 2を求める。

ゲイン乗算部 70 nは偏差 ΔΔΤ 2に対して一次遅れを持たせるものであり、この一次遅れのゲインは増加方向（ΔΔΤ2≥) を 1とし、減少方向（ΔΔΤ2 <0) はそれより小さな値とし、 ΔΔΤ2にそのゲインを乗じて偏差 ΔΔΤ4を得る。

積分加算部 70 ρは、一次遅れ要素 70 qからの回転数補正値 Δ T 4の前回値に△ Δ T 4を加算して今回の回転数補正値 Δ T 3とする。

以上のようにして演算された回転数補正値 ΔΤ3は補正値加算部 70 rに与えられ、補正値加算部 70 rは目標回転数 NR1にその回転数補正値 ΔΤ 3を加え、制御用の目標回転数指令 NR2を得る。

ベーストルク演算部 70 sは、補正値加算部 70 rからの目標回転数指令 NR2 を入力し、これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、そのときの目標回転数指令 NR2に応じたポンプべ一ストルク TROを算出する。ソレノィド出力電流演算部 70 tは、第 2サーポ弁 22により制御される油圧ポンプ 1, 2の最大吸収トルクが TROとなるようソレノィド制御弁 32の駆動電流 SI3を求め、これをド制御弁 32に出力する。このようにして駆動電流 SI 3を受けたソレノィド制御弁 3 2は駆動電流 S13に応じた制御圧力を出力し、第 2サーポ弁 2 2の設定値を制御し、油圧ポンプ 1 , 2の最大吸収トルクが TR0になるよう制御する。

燃料噴射装置コントローラ 8 0の処理機能を図 8に示す。

燃料噴射装置コントローラ 8 0は、回転数偏差演算部 8 0 a、燃料噴射量変換部 8 0 b、積分加算部 8 0 c、リミツ夕演算部 8 0 d、一次遅れ要素 8 0 eの各制御機能を有している。

回転数偏差演算部 8 0 aは、目標回転数 NR2と実回転数 NE1とを比較して回転数偏差 Δ Ν (=NR2 -NEl) を算出し、燃料噴射量変換部 8 0 bはその回転数偏差厶 Nにゲイン KFを掛けて目標燃料噴射量の増分 AFNを演算し、積分加算部 8 0 cは一次遅れ要素 8 0 eからの目標燃料噴射量 FN1の前回値 FN2にその増分 AFN を加算して新たな目標燃料噴射量 FN3を演算し、リミッ夕演算部 8 0 dはその目標燃料噴射量 FN3に上限 ·下限リミッタを掛け、目標燃料噴射量 FN1とする。この目標燃料噴射量 FN1は制御電流に変換され、電子燃料噴射装置 1 4に出力され燃料噴射量を制御する。これにより実回転数 NE1が目標回転数 NR2より小さいとき (回転数偏差 Δ Νが正のとき）は目標燃料噴射量 FN1を増大させ、実回転数 NE1 が目標回転数 NR2より大きくなると（回転数偏差 Δ Νが負になると）目標燃料噴射量 FN1を減少させるよう、つまり目標回転数 NR2と実回転数 NE1との偏差 Δ Νが 0になるよう積分演算により目標燃料噴射量 FN1を演算し、実回転数 NE1が目標回転数 NR2に一致するよう燃料噴射量が制御される。

次に、以上のように構成した本実施の形態の動作の特徴を図 9及び図 1 0を用いて説明する。

図 9は、従来技術における操作入力変化に対するエンジン回転数の変化を示すタイムチャートであり、図 1 0は、本実施の形態における操作入力変化に対するエンジン回転数の変化を示すタイムチャートである。図 9及び図 1 0において、上から順番にポンプ制御パイロット圧 PP1又は PP2 (PPで代表）、ポンプ吐出圧 DPI , DP2 (DPで代表）、ポンプ傾転 SR1 , SR2 (SRで代表)、目標回転数 NR1 (図 9 ) 又は N 2 (図 1 0 )、実エンジン回転数 NE1を示している。ポンプ制御パイロット圧 PPは図 3に示した操作パイロット装置 3 8〜 4 4のいずれかのレパー操作量に対応する値である。また、入力部 7 1からの目標回転数 NR1を一定とし、時刻 t 1で微操作を行い、時刻 t 2で操作レバ一を急操作し、時刻 t 3でレバー操作を停止した場合を想定し、時刻 t 1〜 t 2間、 t 2〜 t 3間のポンプ制御パイ口ット圧 PP、ポンプ吐出圧 DP、ポンプ傾転 SRの変化速度は一定であると仮定している。

従来技術では、図 9に示すように、時刻 t 1において操作レバ一を微操作した場合はエンジン回転数の低下は少ないが、時刻 t 2で操作レバーを急操作すると、それに応じてポンプ吐出圧 DP及びポンプ傾転 SRは急増し、実エンジン回転数 NE1 は急低下する。また。その低下量も大きい。

これに対し、本実施の形態では、時刻 t 2で操作レバ一を急操作すると、上述した回転数補正値演算部 9 0により、目標回転数指令 NR2は入力部 7 1からの目標回転数 NR1から上昇させ、その後緩やかにその目標回転数 NR1へと戻るように補正されるため、実エンジン回転数 NE1の急低下は防止されかつその低下量も小さくなる。その詳細は次の通りである。

時刻 t 1〜 t 2 ：

操作レバーの微操作時であるため、ポンプ制御パイロット圧 pp、ポンプ吐出圧 DP, ポンプ傾転 SRの変化速度は小さく、図 7に示したエンジン負荷増加量演算部 7 0 fのフィルタ処理部 7 0 4 a〜7 0 4 f においてそれらがゼロとなるようフィル夕一処理される。よって、この場合、エンジン負荷増加量演算部 7 0 fで演算される負荷増加量 Δ Τ 1は 0であり、回転数補正値 Δ Τ 3も 0となるため、目標回転数 NR2 (=NR1) は一定となる。よって、実エンジン回転数 NE1は従来と同様に変化する。

時刻 t 2〜 t 3 ：

操作レバーの急操作時であるため、エンジン負荷増加量演算部 7 0 において負荷増加量 Δ Τ 1が演算され、乗算部 7 0 hでその負荷増加量 Δ Τ 1とそのときの目標回転数 NR1に応じたエンジン回転数増加量 Δ Τ 2がされる。

このとき、時刻 t 2の最初の演算処理においては、エンジン回転数増加量 Δ Τ 2の前回値はゼロであるので、減算部 7 0 kにおいて正の判定値が演算され、エンジン回転数増分値選択部 7 0 iは状態 Bとなり、乗算部 7 0 hで演算されたエンジン回転数増加量△ T 2が増分値 Δ T 2 Aとして減算部 7 0 mに与えられる。また、減算部 70mにおいては、補正回転数 ΔΤ 3の前回値はゼロであるので、増分値 ΔΤ2Α (=エンジン回転数増加量 ΔΤ2) が偏差 ΔΔΤ2となり、ゲイン乗算部 7 O nで偏差 ΔΔΤ2にゲイン 1を乗じた値が偏差 ΔΔΤ4 (=△△ T2) として演算され、積分加算部 70 pに与えられる。このとき、補正回転数 △ T 3の前回値はゼロであるので、偏差 ΔΔΤ4が補正回転数 ΔΤ3となる。これにより図 10に示すように、目標回転数 NR2は時刻 t 2において ΔΤ 3分だけ増加する。

ここで、時刻 t 2〜 t 3の間はポンプ制御パイ口ット圧 PP、ポンプ吐出圧 DP、ポンプ傾転 SRの変化速度は一定であるので、各演算処理において、図 7の減算部 702 a〜702 f において演算される入力速度は同じ値が演算され、負荷増加量 ΔΤ 1も同じ値が演算され、エンジン回転数増加量 ΔΤ 2も同じ値が演算される。このため、減算部 70 kでは判定値 α=0が演算され、エンジン回転数増分値選択部 70 iは状態 Bを維持し、乗算部 70 hで演算されたエンジン回転数増加量 ΔΤ 2が増分値 ΔΤ 2 Aとして減算部 7 Omに与えられる。

よって、二度目以降の演算処理では、補正回転数 ΔΤ 3の前回値は今回演算された増分値 ΔΤ 2 Aと等しくなるため、減算部 70111にぉぃては偏差八丁2 = 0が演算され、ゲイン乗算部 7 Onでも偏差 ΔΔΤ4 = 0が演算され、補正回転数 ΔΤ 3の前回値が維持される。これにより図 10に示すように時刻 t 2〜t 3 の間は増加後の目標回転数 NR2が維持される。

時刻 t 3〜 t 4 ：

時刻 t 3でレバ一操作を停止すると、ポンプ制御パイロット圧 PP、ポンプ吐出圧 DP、ポンプ傾転 SRは一定となり、図 7の減算部 702 a〜702 f において演算される入力速度は負の値が演算され、負荷増加量 ΔΤ 1も負の値となり、ェンジン回転数増加量 ΔΤ 2も負の値となる。このため、減算部 7 O kでは負の判定値ひが演算され、エンジン回転数増分値選択部 70 iは一定時間（例えば 3秒）の間、前回値を維持する。よって、その間は、上記 t 2〜t 3の間と同様、補正回転数 ΔΤ 3の前回値が維持され、図 10に示すように t 3後も一定時間、増加後の目標回転数 NR2が維持される。

時刻 t 4〜 t 5 ：上記一定時間が経過して時刻 t 4に達すると、エンジン回転数増分値選択部 7 0 iは状態 Bから状態 Aに切り換わり、増分値 ΔΤ2Αを 0にする。このため減算部 70mにおいては、補正回転数 ΔΤ 3の前回値の負の値が偏差 ΔΔΤ 2として演算され、ゲイン乗算部 7 O nで偏差 ΔΔΤ 2にゲイン 1よりも小さなゲインを乗じた値が偏差 ΔΔΤ4 (く 0) として演算され、積分加算部 7 O pに与えられる。よって、積分加算部 7 O pで演算される補正回転数 ΔΤ 3は前回値より小さくなり、目標回転数 NR2も前回値より小さくなる。これにより図 10に示すように時刻 t 4以降は目標回転数 NR2は徐々に小さくなる。

時刻 t 5以降：

時刻 t 5で補正回転数 ΔΤ 3 = 0になると、減算部 7 Omにおいて演算される偏差 ΔΔΤ2も 0となるため、補正回転数 ΔΤ 3は 0を維持する。このため時刻 t 5以降は、目標回転数 NR2は NR1に復帰する。

以上のように本実施の形態によれば、圧力センサー 73， 74、位置センサー 75, 76、圧力センサ一 77, 78からなる油圧ポンプ 1， 2の負荷に係わる状態量を検出する状態量検出手段と、目標回転数補正値演算部 90及び補正値加算部 70 rからなる目標回転数補正手段を設け、状態量の変化に基づいて入力部 7 1からの目標回転数 NR1から上昇し、その後緩やかにその目標回転数 NR1へと戻るように制御用の目標回転数 NR2を演算し、その制御用の目標回転数 NR2に基づいて目標燃料噴射量 FN1を演算し燃料噴射量を制御するようにしたので、ェンジン負荷急増時のエンジン回転数の低下を低減することができるとともに、必要以上にエンジン回転数が上昇することがなくなり、エンジン回転数の上がり過ぎによる耐久性の低下を防止することができる。

また、油圧ポンプ 1， 2の吸収トルクは減少せず、エンジン回転数の制御であるため、油圧ポンプ 1， 2は制御のないときと同様の最大吐出流量を維持することができ、作業が犠牲になることはない。

更に、状態量の変化に基づいて入力部 7 1からの目標回転数 NR1から上昇し、状態量の変化が無くなるとその後一定時間、上昇した目標回転数を維持し、その後緩やかにその目標回転数 NR1へと戻るように制御用の目標回転数 NR2を演算して制御するので、確実にェンジン負荷急増時のエンジン回転数の低下を低減することができる。

また、エンジン回転数増加ゲイン演算部 7 0 gを設け、目標回転数の増加量である回転数補正値 Δ Τ 3を入力部 7 1の指令に基づく目標回転数 NR1に依存した可変値として演算するので、入力部 7 1の指令に基づく目標回転数 NR1が変わるとそれに応じて目標回転数の増加量（回転数補正値 Δ Τ 3 ) も変わるため、目標回転数 NR1如何に係わらず最適の目標回転数の増加量（回転数補正値 Δ Τ 3 ) を演算することができ、エンジン回転数の上がり過ぎを起こさずに適切にエンジン回転数の低下低減制御が行える。

また、油圧ポンプ 1 , 2の負荷に係わる状態量として、制御パイロット圧 PP1， PP2 (レバー操作量)、ポンプ傾転 SR1 , SR2、ポンプ吐出圧 DPI , DP2を検出し制御に用いるので、油圧ポンプ 1 , 2の負荷状態を精度良く把握することができ、この点でも適切にェンジン回転数の低下低減制御が行える。産業上の利用可能性

本発明によれば、作業を犠牲にすることなくエンジン負荷急増時のエンジン回転数の低下を低減することができ、かつエンジン回転数の上がり過ぎによる耐久性の低下を防止することができる。

Claims

請求の範囲

1 . エンジン（10)と、このエンジンによって駆動される少なくとも 1つの可変容量油圧ポンプ（1 , 2)と、この油圧ポンプからの吐出油により駆動される複数の油圧ァクチユエ一夕（50-56)と、前記油圧ポンプから前記複数の油圧ァクチユエ一夕に供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁 (5a- 5 i)と、前記複数の流量制御弁を操作する操作手段 (38-44)と、前記エンジンの回転数を制御する燃料噴射装置 (14)と、前記エンジンの目標回転数 (NR1)を指令する入力手段 (71) と、前記目標回転数に基づいて目標燃料噴射量 (FN1)を演算し前記燃料噴射装置を制御する燃料噴射量制御手段 (80)とを備えた建設機械のエンジン制御装置において、

前記油圧ポンプ (1 , 2)の負荷に係わる状態量を検出する状態量検出手段 (73 - 78) と、

前記状態量の変化に基づいて前記入力手段 (71)の指令に基づく目標回転数 (NR 1)から上昇し、その後緩やかにその入力手段の指令に基づく目標回転数へと戻るように制御用の目標回転数 (NR2)を演算する目標回転数補正手段 (70 f-70r)とを備え、前記燃料噴射量制御手段 (80)はその制御用の目標回転数に基づいて前記目標燃料噴射量 (FN1)を演算することを特徴とする建設機械のエンジン制御装置。

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、前記目標回転数補正手段（70 f- 70r ; 70i , 70j , 70k)は、前記状態量の変化が無くなると、その後一定時間、前記上昇した目標回転数 (NR2)を維持することを特徴とする建設機械のェンジン制御装置。

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、前記目標回転数補正手段 (70f-70r； 70g, 70 )は、前記目標回転数 (NR2)の増加量を前記入力手段（71) の指令に基づく目標回転数 (NR1 )に依存した可変値として演算することを特徴とする建設機械のェンジン制御装置。 ·

4 . 請求項 1記載の建設機械のエンジン制御装置において、前記目標回転数捕正手段 (70 f-70r)は、前記状態量の変化に基づいて 0から所定量増加し、その後緩やかに 0に戻るエンジン回転数補正値（ΔΤ3)を演算する手段（70 f- 70q)と、前記エンジン回転数補正値を前記入力手段の指令に基づく目標回転数 (NR1)に加算する手段 (70r)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。

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、前記状態量検出手段 (73-78)は、前記油圧ポンプ (1 , 2)の負荷に係わる状態量として、前記操作手段 (38- 44)の操作信号、前記油圧ポンプの吐出容量、前記油圧ポンプの吐出圧の少なくとも 1つを検出することを特徴とする建設機械のエンジン制御装置。