WO2017119466A1 - 建設機械のエンジン制御装置 - Google Patents

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敦之 木下
藤本　浩明
英泰 村岡
和也 岩邊
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川崎重工業株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to an engine control device for a construction machine.
  • the purpose of the present disclosure is to more accurately determine the fuel injection amount required to achieve the target engine speed, suppress fluctuations in the actual engine speed with respect to the target engine speed, and achieve excellent fuel efficiency and operability. It is to provide an engine control device for a machine.
  • the present disclosure is configured as follows.
  • an engine control device for a construction machine that drives a hydraulic pump of the construction machine with an engine, and the correlation between the required torque of the engine, the actual rotational speed, and the appropriate fuel injection amount Storage means for storing the injection amount determination map shown, injection amount determination means for determining the fuel injection amount of the engine from the required torque and actual rotational speed based on the injection amount determination map, and actual rotation from the target rotational speed
  • a rotational speed deviation calculating means for calculating a rotational speed deviation obtained by subtracting the number; and an injection amount correcting means for correcting the fuel injection amount determined by the injection amount determining means so that the rotational speed deviation approaches 0.
  • the engine control device for a construction machine of the present disclosure it is possible to more accurately obtain the fuel injection amount necessary to achieve the target engine speed, suppress fluctuations in the actual engine speed with respect to the target engine speed, Can be improved.
  • an engine control device for a construction machine that drives a hydraulic pump of the construction machine with an engine, and a correlation among a required torque of the engine, an actual rotational speed, and an appropriate fuel injection amount.
  • Storage means for storing the injection amount determination map indicating the injection amount determination means for determining the fuel injection amount of the engine from the required torque and the actual rotational speed based on the injection amount determination map, and the actual amount from the target rotational speed.
  • An engine control device for construction machinery is provided.
  • the injection amount determination map is corrected so that the rotational speed deviation, which is the difference between the target rotational speed and the actual rotational speed, approaches zero.
  • the fuel injection amount required for realizing the target engine speed can be obtained more accurately, the fluctuation of the actual engine speed with respect to the target engine speed can be suppressed, and the fuel consumption and operability can be improved.
  • the injection amount correction means corrects the appropriate fuel injection amount of the injection amount determination map.
  • the third aspect of the present disclosure further includes an average rotational speed deviation calculating unit that calculates an average rotational speed deviation that is an average of the rotational speed deviations, and the injection amount correcting unit is configured such that the average rotational speed deviation approaches zero.
  • An engine control device for a construction machine which corrects an appropriate fuel injection amount in an injection amount determination map. In this way, the injection amount determination map is corrected so that the average rotational speed deviation, which is the average of a plurality of rotational speed deviations, approaches zero.
  • the fuel injection amount required for realizing the target engine speed can be obtained more accurately, the fluctuation of the actual engine speed with respect to the target engine speed can be suppressed, and the fuel consumption and operability can be improved.
  • the average rotational speed deviation calculating means classifies the rotational speed deviation calculated by the rotational speed deviation calculating means into a plurality of ranges of the actual rotational speed based on the corresponding actual rotational speed. When the number of classified rotation speed deviations reaches a predetermined number, the average rotation speed deviation in the range is calculated, and the injection amount correction unit is configured based on the average rotation speed deviation in the range.
  • An engine control device for a construction machine according to a third aspect, which corrects an appropriate fuel injection amount corresponding to an actual rotational speed.
  • the sampled rotation speed deviation is classified in the range of the actual rotation speed, and when the sampling speed in the range reaches a predetermined number, the average rotation speed deviation is calculated and used for correcting the fuel injection amount.
  • the fuel injection amount can be corrected with higher accuracy. Thereby, the fuel injection amount required for realizing the target engine speed can be obtained more accurately, the fluctuation of the actual engine speed with respect to the target engine speed can be suppressed, and the fuel consumption and operability can be improved.
  • the average rotational speed deviation calculating means classifies the rotational speed deviation calculated by the rotational speed deviation calculating means into a plurality of ranges of the required torque based on the corresponding required torque, When the number of the classified rotation speed deviations reaches a predetermined number, the average rotation speed deviation in the range is calculated, and the injection amount correction means calculates the required torque in the same range based on the average rotation speed deviation for each range.
  • the engine control device for a construction machine according to the third aspect or the fourth aspect is provided that corrects the appropriate fuel injection amount corresponding to.
  • the sampled rotation speed deviation is classified in the range of the required torque of the engine, and the average rotation speed deviation is calculated and used for correcting the fuel injection amount when the sampling number in the range reaches a predetermined number.
  • the fuel injection amount can be corrected with higher accuracy.
  • the fuel injection amount required for realizing the target engine speed can be obtained more accurately, the fluctuation of the actual engine speed with respect to the target engine speed can be suppressed, and the fuel consumption and operability can be improved.
  • the injection amount determination map is an injection amount determination map showing a correlation among required torque, actual rotational speed, engine water temperature, and appropriate fuel injection amount
  • the amount determining means determines the fuel injection amount of the engine from the required torque, the actual rotational speed and the engine water temperature based on the injection amount determining map, and the average rotational speed deviation calculating means is calculated by the rotational speed deviation calculating means.
  • the rotation speed deviation is classified into a plurality of ranges of engine water temperature based on the corresponding engine water temperature, and when the number of classified rotation speed deviations reaches a predetermined number, an average rotation speed deviation in the range is calculated.
  • the injection amount correction means corrects the appropriate fuel injection amount corresponding to the engine water temperature in the same range based on the average engine speed deviation for each range, according to any one of the third to fifth modes. Construction machinery To provide an engine control device. Thereby, the fuel injection amount required for realizing the target engine speed can be obtained more accurately, the fluctuation of the actual engine speed with respect to the target engine speed can be suppressed, and the fuel consumption and operability can be improved.
  • feedback control means for performing feedback control of the fuel injection amount determined by the injection amount determination means based on the rotation speed deviation calculated by the rotation speed deviation calculation means.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a construction machine 1 according to the present embodiment.
  • the construction machine 1 includes a hydraulic pump 2, an engine 3, an engine control unit (ECU) 4, and a control device 5. Various operations of the construction machine 1 are performed by driving the hydraulic pump 2 by the output of the engine 3. Control of the engine 3 is performed by the ECU 4.
  • the control device 5 is a controller for the entire construction machine 1 and controls the entire device configuration including the hydraulic pump 2 and the ECU 4. In such a configuration, the fuel injection amount output from the ECU 4 to the engine 3 is determined by the control device 5.
  • the control device 5 in the present embodiment performs feedforward control for determining the fuel injection amount using the injection amount determination map when determining the fuel injection amount of the engine 3.
  • the injection amount determination map is corrected based on the rotational speed deviation (average rotational speed deviation) that is the difference between the target rotational speed and the actual rotational speed.
  • Perform feedforward control e.g., specific feedforward control will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram for the control device 5 to determine the fuel injection amount.
  • the required load of the engine 3 is calculated (processing P1). Specifically, the load (kW) of the hydraulic pump 2 and other loads (kW) estimated using measured values measured by a predetermined measuring device (not shown) provided in the construction machine 1 are added. Thus, the required load (kW) of the engine 3 is calculated. Examples of other loads include loads related to various configurations of the construction machine 1 and include a charge pump (kW) and a cooling fan load (kW).
  • the required torque of the engine 3 is calculated (processing P2). Specifically, the required load (kW) of the engine 3 calculated in the process P1 is divided by the actual rotational speed (rpm) that is the actual rotational speed of the engine 3, and is calculated as the required torque (Nm) of the engine 3.
  • the actual rotational speed of the engine 3 is measured by a predetermined measuring device (not shown) provided in the construction machine 1.
  • process P3 the fuel injection amount to be output to the engine 3 is determined (processing P3). Specifically, in process P3, the fuel injection amount of the engine 3 is determined using the injection amount determination map. An example of the injection amount determination map is shown in FIG.
  • the injection amount determination map of the present embodiment is a map that defines an appropriate fuel injection amount (mg / cyc) with respect to the actual engine speed (rpm) and the required torque of the engine 3. is there.
  • a plurality of lines (required torque line T1 -required torque line T4) are shown as lines representing the appropriate fuel injection amount corresponding to the actual rotational speed of the engine 3.
  • an appropriate fuel injection amount can be determined for the actual engine speed and the required torque of the engine 3.
  • the required torque line may be selectively used depending on which line is applied according to the range of the value of the required torque calculated in the process P2.
  • the injection amount determination map shown in FIG. 3 is a map showing the correlation among the actual rotational speed of the engine 3, the required torque, and the appropriate fuel injection amount.
  • control device 5 refers to the corresponding appropriate fuel injection amount from the required torque of the engine 3 calculated in the process P ⁇ b> 2 and the actual rotational speed separately measured, and The fuel injection amount is determined.
  • the work performed by the construction machine 1 varies depending on the scene (for example, excavation work, leveling work, etc.).
  • a similar work is often performed for a certain period of time.
  • the fuel injection amount output to the engine 3 is corrected based on the real-time results of the construction machine 1, so that the fuel injection amount necessary for realizing the target rotational speed of the engine 3 can be more accurately determined.
  • the injection amount determination map used in process P3 is corrected (process P4).
  • FIG. 4 is a diagram showing a processing flow for correcting the injection amount determination map.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of sampling for calculating the average rotational speed deviation used for correcting the injection amount determination map.
  • the actual rotation speed, the required torque, and the rotation speed deviation of the engine 3 are used as information for correcting the injection amount determination map.
  • the rotational speed deviation is a value obtained by subtracting the actual rotational speed from the target rotational speed of the engine 3, and is an index indicating how far the actual rotational speed is away from the target rotational speed.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the sampled rotation speed deviation and the actual rotation speed and required torque at the time of sampling.
  • the axis of the required torque of the engine 3 is shown in a direction perpendicular to the paper surface.
  • sampling interval may be an arbitrary period such as every certain period.
  • the actual rotational speed (and required torque) of the engine 3 is divided for each predetermined range, and the average rotational speed deviation (average rotational speed deviation) for each range is calculated.
  • correction is performed when the number of samplings exceeds a threshold value for each range.
  • the threshold value may be variable for each range of the actual rotational speed.
  • the appropriate fuel injection amount corresponding to the actual rotational speed for each predetermined range is corrected.
  • the appropriate fuel injection amount corresponding to the same range is corrected so that the rotational speed deviation shown in FIG. More specifically, when the average engine speed deviation is positive, the actual engine speed is smaller than the target engine speed, so that the corresponding appropriate fuel injection amount is corrected to be increased. In this case, the line position is moved upward in the graph of FIG.
  • the average engine speed deviation is negative, the actual engine speed is larger than the target engine speed, so that the corresponding appropriate fuel injection amount is corrected to be reduced. In this case, the position of the line is moved downward in the graph of FIG.
  • the correction amount may be increased as the absolute value
  • correction amount for is obtained in advance by experiments or the like.
  • the correction is completed by the processing flow as described above.
  • the example shown in FIG. 6 is schematic and does not correspond to the graph of FIG.
  • feedback control is performed (processing P5). Specifically, PID control is performed based on the rotational speed deviation with respect to the fuel injection amount determined based on the injection amount determination map corrected in the process P4. As a result, the final fuel injection amount is output to the engine 3.
  • the control device 5 includes a storage unit, an injection amount determination unit, a rotation speed deviation calculation unit, an average rotation number deviation calculation unit, and an injection amount correction unit. is doing.
  • the storage means is a means for storing an injection amount determination map indicating the correlation among the required torque of the engine 3, the actual rotational speed, and the appropriate fuel injection amount with respect to the process P3.
  • the injection amount determination means is means for determining the fuel injection amount of the engine 3 from the required torque and the actual rotational speed based on the injection amount determination map with respect to the process P3.
  • the rotational speed deviation calculating means is means for calculating a rotational speed deviation obtained by subtracting the actual rotational speed from the target rotational speed with respect to the process P4.
  • the average rotational speed deviation calculating means is a means for calculating an average rotational speed deviation that is an average of the rotational speed deviations regarding the process P4.
  • the injection amount correction unit corrects the fuel injection amount determined by the injection amount determination unit (particularly, the appropriate fuel injection amount of the injection amount determination map) so that the (average) rotation speed deviation approaches 0 with respect to the process P4. Means. More specifically, when the average engine speed deviation is positive, the fuel injection quantity determined by the injection quantity determining means is corrected so as to increase, and when the average engine speed deviation is negative, the injection quantity is determined. The fuel injection amount determined by the means is corrected so as to be reduced.
  • the control device 5 may include, for example, a memory and a processing circuit corresponding to a processor such as a CPU.
  • each of the storage means, the injection amount determination means, the rotation speed deviation calculation means, the average rotation speed deviation calculation means, and the injection amount correction means may be constituted by an integrated circuit that allows these elements to function. .
  • the fuel injection amount output to the engine 3 is corrected so that the rotational speed deviation, which is the difference between the target rotational speed and the actual rotational speed, approaches zero.
  • the fuel injection amount necessary for realizing the target rotational speed can be obtained more accurately, the fluctuation of the actual rotational speed with respect to the target rotational speed can be suppressed, and the fuel consumption and operability can be improved.
  • the appropriate fuel injection amount in the injection amount determination map is corrected. That is, the injection amount correction means is an injection amount determination map correction means for correcting the injection amount determination map.
  • the injection amount correction means is an injection amount determination map correction means for correcting the injection amount determination map.
  • the appropriate fuel injection amount in the injection amount determination map is corrected so that the average engine speed deviation, which is the average of engine speed deviations, approaches zero.
  • the fuel injection amount necessary for realizing the target rotational speed can be more accurately determined.
  • variation of the actual rotation speed with respect to target rotation speed can be suppressed, and a fuel consumption and operativity can be improved.
  • the calculated rotational speed deviation is classified into a plurality of ranges based on the corresponding actual rotational speed, and when the number of classified rotational speed deviations reaches a predetermined number, the average in the range Calculate the rotational speed deviation. Further, the appropriate fuel injection amount corresponding to the actual rotational speed in the same range is corrected based on the average rotational speed deviation for each range. As described above, the range of the actual rotational speed is classified, and when the sampling number in the range reaches a predetermined number, the average rotational speed deviation is calculated and used for the correction of the fuel injection amount. Correction can be made with high accuracy. Thereby, the fuel injection amount necessary for realizing the target rotational speed can be obtained more accurately, the fluctuation of the actual rotational speed with respect to the target rotational speed can be suppressed, and the fuel consumption and operability can be improved.
  • the present disclosure has been described with reference to the above-described embodiment, the present disclosure is not limited to the above-described embodiment.
  • the case where the appropriate fuel injection amount of the injection amount determination map is corrected in order to correct the fuel injection amount of the engine 3 has been described.
  • the present invention is not limited to such a case. Even if the fuel injection amount of the engine 3 is corrected by multiplying the fuel injection amount determined by the injection amount determination map by a gain coefficient instead of correcting the appropriate fuel injection amount of the injection amount determination map. Good.
  • the gain coefficient is corrected to 1 or more so that the actual fuel injection quantity is increased.
  • the average engine speed deviation is negative, the actual fuel injection quantity is You may correct
  • the injection amount determination map may not be corrected.
  • the injection amount determination map is corrected so that the average rotational speed deviation approaches 0
  • the average rotational speed deviation may be any average such as a simple average or a weighted average.
  • the injection amount determination map may be corrected so that the rotation speed deviation itself approaches 0 instead of the average rotation speed deviation. In this way, if the “rotational speed deviation” including the rotational speed deviation itself and the average rotational speed deviation is corrected so as to approach 0, the fuel injection amount necessary for realizing the target rotational speed can be obtained more accurately, It has the effect of suppressing fluctuations in the actual rotational speed with respect to the target rotational speed and improving fuel consumption and operability.
  • the control device 5 determines the fuel injection amount and transmits it as a signal to the ECU 4 has been described.
  • the present invention is not limited to such a case.
  • the ECU 4 may determine the fuel injection amount, and the ECU 4 can be said to be a part of the engine control device of the construction machine 1.
  • the rotational speed deviation is classified into a plurality of ranges based on the actual rotational speed of the engine 3 . You may classify based on an element. Alternatively, the rotational speed deviation may be classified into a plurality of ranges based on both the actual rotational speed of the engine 3 and the required torque.
  • the required torque and the actual rotational speed are used as an index for determining the appropriate fuel injection amount of the engine 3 in the injection amount determination map.
  • An index other than the required torque and the actual rotational speed may be provided.
  • the coolant temperature (engine coolant temperature) for cooling the engine 3 may be added to the index for determining the appropriate fuel injection amount.
  • the present disclosure is applicable to any construction machine engine control device.

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Abstract

建設機械の油圧ポンプをエンジンにより駆動させる、建設機械のエンジン制御装置は、エンジンの要求トルクと、実回転数と、適正燃料噴射量との相関関係を示す噴射量決定用マップを記憶する記憶手段と、噴射量決定用マップに基づいて、要求トルクおよび実回転数から、エンジンの燃料噴射量を決定する噴射量決定手段と、目標回転数から実回転数を減算した回転数偏差を算出する回転数偏差算出手段と、回転数偏差が０に近付くように、噴射量決定手段によって決定される燃料噴射量を補正する噴射量補正手段と、を有することにより、目標回転数を実現するために必要な燃料噴射量をより正確に求め、目標回転数に対する実回転数の変動を抑制し、燃費・操作性に優れた建設機械のエンジン制御装置を提供する。

Description

建設機械のエンジン制御装置
　本開示は、建設機械のエンジン制御装置に関する。
　従来より、建設機械の油圧ポンプをエンジンで駆動する際に、エンジンの実回転数を計測するとともに、実回転数と目標回転数の回転数偏差に基づいて、燃料噴射量を補正するフィードバック制御が行われている。しかしながら、フィードバック制御のみでは、エンジンの実回転数が目標回転数から離れることが前提となるため、目標回転数を基準として回転数変動が生じる。
　これを踏まえて、フィードバック制御に加えて、フィードフォワード制御を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のフィードフォワード制御は、油圧ポンプの吐出圧力と吐出流量から油圧ポンプの負荷を求め、その求めた油圧ポンプの負荷からエンジンの要求負荷を推定し、当該要求負荷に応じて燃料噴射量を決定する。特許文献１のフィードフォワード制御では特に、エンジンの要求負荷に対して、エンジンの噴射増加量を比例させるように設定している。
特開２０１４－１２５９４９号
　しかしながら、特許文献１に記載のフィードフォワード制御によれば、要求負荷に対して燃料噴射増加量が比例するように設定されているため、ある程度の回転数変動を抑えられるが、要求負荷に対する必要な燃料噴射量の決定精度に欠ける。また、温度や燃料、操作により建設機械のエンジン状態は時々刻々変化していくものであり、そのような状態変化にも対応することができず、抑制できる回転数変動にも限界がある。
　従って、本開示の目的は、エンジンの目標回転数を実現するために必要な燃料噴射量をより正確に求め、目標回転数に対する実回転数の変動を抑制し、燃費・操作性に優れた建設機械のエンジン制御装置を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本開示は以下のように構成する。
　本開示の一態様によれば、建設機械の油圧ポンプをエンジンにより駆動させる、建設機械のエンジン制御装置であって、エンジンの要求トルクと、実回転数と、適正燃料噴射量との相関関係を示す噴射量決定用マップを記憶する記憶手段と、噴射量決定用マップに基づいて、要求トルクおよび実回転数から、エンジンの燃料噴射量を決定する噴射量決定手段と、目標回転数から実回転数を減算した回転数偏差を算出する回転数偏差算出手段と、回転数偏差が０に近付くように、噴射量決定手段によって決定される燃料噴射量を補正する噴射量補正手段と、を有する、建設機械のエンジン制御装置を提供する。
　本開示の建設機械のエンジン制御装置によれば、エンジンの目標回転数を実現するために必要な燃料噴射量をより正確に求め、目標回転数に対する実回転数の変動を抑制し、燃費・操作性を向上させることができる。
　本発明のこれらの態様と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。
実施の形態における建設機械の概略構成を示すブロック図 エンジンの燃料噴射量を決定するためのブロック線図 補正前の噴射量決定用マップを示す図 噴射量決定用マップを補正するための処理フローを示す図 平均回転数偏差を算出するためのサンプリングの一例を示す図 補正後の噴射量決定用マップを示す図
　本開示の第１態様によれば、建設機械の油圧ポンプをエンジンにより駆動させる、建設機械のエンジン制御装置であって、エンジンの要求トルクと、実回転数と、適正燃料噴射量との相関関係を示す噴射量決定用マップを記憶する記憶手段と、噴射量決定用マップに基づいて、要求トルクおよび実回転数から、エンジンの燃料噴射量を決定する噴射量決定手段と、目標回転数から実回転数を減算した回転数偏差を算出する回転数偏差算出手段と、回転数偏差が０に近付くように、噴射量決定手段によって決定される燃料噴射量を補正する噴射量補正手段と、を有する、建設機械のエンジン制御装置を提供する。このように、目標回転数と実回転数の差である回転数偏差が０に近付くように噴射量決定用マップを補正している。これにより、エンジンの目標回転数を実現するために必要な燃料噴射量をより正確に求め、目標回転数に対する実回転数の変動を抑制し、燃費・操作性を向上させることができる。
　本開示の第２態様によれば、噴射量補正手段は、噴射量決定用マップの適正燃料噴射量を補正する、第１態様に記載の建設機械のエンジン制御装置を提供する。このように、噴射量決定用マップの適正燃料噴射量を補正することで、簡易な方法で燃料噴射量を補正することができる。
　本開示の第３態様によれば、回転数偏差の平均である平均回転数偏差を算出する平均回転数偏差算出手段をさらに備え、噴射量補正手段は、平均回転数偏差が０に近付くように噴射量決定用マップの適正燃料噴射量を補正する、第２態様に記載の建設機械のエンジン制御装置を提供する。このように、複数の回転数偏差の平均である平均回転数偏差が０に近付くように噴射量決定用マップを補正している。これにより、エンジンの目標回転数を実現するために必要な燃料噴射量をより正確に求め、目標回転数に対する実回転数の変動を抑制し、燃費・操作性を向上させることができる。
　本開示の第４態様によれば、平均回転数偏差算出手段は、回転数偏差算出手段によって算出された回転数偏差を、対応する実回転数に基づいて、実回転数の複数の範囲に分類し、分類された回転数偏差の数が所定の数に達すると、当該範囲における平均回転数偏差を算出し、噴射量補正手段は、当該範囲ごとの平均回転数偏差に基づいて、同範囲の実回転数に対応する適正燃料噴射量を補正する、第３態様に記載の建設機械のエンジン制御装置を提供する。このように、サンプリングした回転数偏差を実回転数の範囲で分類し、当該範囲におけるサンプリング数が所定の数に達したときに平均回転数偏差を算出して燃料噴射量の補正に用いることで、燃料噴射量をより精度良く補正することができる。これにより、エンジンの目標回転数を実現するために必要な燃料噴射量をより正確に求め、目標回転数に対する実回転数の変動を抑制し、燃費・操作性を向上させることができる。
　本開示の第５態様によれば、平均回転数偏差算出手段は、回転数偏差算出手段によって算出された回転数偏差を、対応する要求トルクに基づいて、要求トルクの複数の範囲に分類し、分類された回転数偏差の数が所定の数に達すると、当該範囲における平均回転数偏差を算出し、噴射量補正手段は、当該範囲ごとの平均回転数偏差に基づいて、同範囲の要求トルクに対応する適正燃料噴射量を補正する、第３態様又は第４態様に記載の建設機械のエンジン制御装置を提供する。このように、サンプリングした回転数偏差をエンジンの要求トルクの範囲で分類し、当該範囲におけるサンプリング数が所定の数に達したときに平均回転数偏差を算出して燃料噴射量の補正に用いることで、燃料噴射量をより精度良く補正することができる。これにより、エンジンの目標回転数を実現するために必要な燃料噴射量をより正確に求め、目標回転数に対する実回転数の変動を抑制し、燃費・操作性を向上させることができる。
　本開示の第６態様によれば、噴射量決定用マップは、要求トルクと、実回転数と、エンジン水温と、適正燃料噴射量との相関関係を示す噴射量決定用マップであって、噴射量決定手段は、噴射量決定用マップに基づいて、要求トルク、実回転数およびエンジン水温から、エンジンの燃料噴射量を決定し、平均回転数偏差算出手段は、回転数偏差算出手段によって算出された回転数偏差を、対応するエンジン水温に基づいて、エンジン水温の複数の範囲に分類し、分類された回転数偏差の数が所定の数に達すると、当該範囲における平均回転数偏差を算出し、噴射量補正手段は、当該範囲ごとの平均回転数偏差に基づいて、同範囲のエンジン水温に対応する適正燃料噴射量を補正する、第３態様から第５態様のいずれか１つに記載の建設機械のエンジン制御装置を提供する。これにより、エンジンの目標回転数を実現するために必要な燃料噴射量をより正確に求め、目標回転数に対する実回転数の変動を抑制し、燃費・操作性を向上させることができる。
　本開示の第７態様によれば、回転数偏差算出手段によって算出された回転数偏差に基づいて、噴射量決定手段によって決定された燃料噴射量をフィードバック制御するフィードバック制御手段を、さらに有する、第１態様から第６態様のいずれか１つに記載の建設機械のエンジン制御装置を提供する。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態）
　図１は、本実施の形態にかかる建設機械１の概略構成を示す。
　建設機械１は、油圧ポンプ２と、エンジン３と、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４と、制御装置５と、を備える。エンジン３の出力によって油圧ポンプ２を駆動させることで、建設機械１の各種作業を行う。エンジン３の制御は、ＥＣＵ４によって行われる。制御装置５は、建設機械１全体のコントローラであり、油圧ポンプ２およびＥＣＵ４を含む装置構成全体の制御を行う。このような構成において、ＥＣＵ４からエンジン３に出力する燃料噴射量は、制御装置５によって決定される。
　本実施の形態における制御装置５は、エンジン３の燃料噴射量を決定する際に、噴射量決定用マップを用いて燃料噴射量を決定するフィードフォワード制御を行う。特に、エンジン３の実回転数を目標回転数に精度良く近付けるために、目標回転数と実回転数の差である回転数偏差（平均回転数偏差）に基づいて噴射量決定用マップを補正するフィードフォワード制御を行う。以下、具体的なフィードフォワード制御について、図２を用いて説明する。図２は、制御装置５が燃料噴射量を決定するためのブロック線図である。
　図２に示すように、まず、エンジン３の要求負荷を算出する（処理Ｐ１）。具体的には、建設機械１に設けられた所定の測定機器（図示せず）により測定した測定値を用いて推定した油圧ポンプ２の負荷（ｋＷ）およびその他の負荷（ｋＷ）を加算することで、エンジン３の要求負荷（ｋＷ）として算出する。その他の負荷としては、建設機械１の様々な構成に関する負荷が含まれ、チャージポンプ（ｋＷ）や冷却ファンの負荷（ｋＷ）などが挙げられる。
　次に、エンジン３の要求トルクを算出する（処理Ｐ２）。具体的には、処理Ｐ１で算出したエンジン３の要求負荷（ｋＷ）を、エンジン３の回転数実績である実回転数（ｒｐｍ）により除算し、エンジン３の要求トルク（Ｎｍ）として算出する。エンジン３の実回転数は、建設機械１に設けられた所定の測定機器（図示せず）により測定される。
　次に、エンジン３に出力する燃料噴射量を決定する（処理Ｐ３）。具体的には、処理Ｐ３では、噴射量決定用マップを用いてエンジン３の燃料噴射量を決定する。噴射量決定用マップの一例を図３に示す。
　図３に示すように、本実施の形態の噴射量決定用マップは、エンジン３の実回転数（ｒｐｍ）および要求トルクに対して、適正な燃料噴射量（ｍｇ／ｃｙｃ）を定めたマップである。図３では、エンジン３の実回転数に対応する適正燃料噴射量を表すラインとして、複数のライン（要求トルクラインＴ１－要求トルクラインＴ４）が示されている。これらのライン間を線形補完することによりエンジン３の実回転数および要求トルクに対して、適正な燃料噴射量を定められる。また、要求トルクラインは、処理Ｐ２で算出した要求トルクの値の範囲に応じてどのラインを適用するかが使い分けられても良い。例えば、要求トルクが所定の範囲内である場合には、ある１つの要求トルクラインを使用するように予め定められている。これより、図３に示す噴射量決定用マップは、エンジン３の実回転数と、要求トルクと、適正燃料噴射量との相関関係を示すマップである。
　制御装置５は、図３に示す噴射量決定用マップに基づいて、処理Ｐ２で算出したエンジン３の要求トルクと、別途測定した実回転数から、対応する適正燃料噴射量を参照し、エンジン３の燃料噴射量として決定する。
　ここで、建設機械１が行う作業は場面に応じて様々である（例えば、掘削作業、地均し作業など）。また、一度作業が決まれば、ある程度の期間類似の作業を行われることが多い。これを受けて、建設機械１のリアルタイムな実績に基づいて、エンジン３に出力する燃料噴射量を補正することで、エンジン３の目標回転数を実現するために必要な燃料噴射量をより正確に求め、目標回転数に対する実回転数の変動を抑制し、燃費・操作性を向上させることができる。そこで、本実施の形態では、処理Ｐ３で使用した噴射量決定用マップの補正を行う（処理Ｐ４）。具体的な補正方法について、図４、図５を用いて説明する。
　図４は、噴射量決定用マップを補正するための処理フローを示す図である。図５は、噴射量決定用マップの補正に用いる平均回転数偏差を算出するためのサンプリングの一例を示す図である。図４に示すように、本実施の形態では、噴射量決定用マップを補正するための情報として、エンジン３の実回転数と、要求トルクと、回転数偏差とを用いる。回転数偏差とは、エンジン３の目標回転数から実回転数を減算した値であり、実回転数が目標回転数からどの程度離れているかを表す指標である。
　これらの情報を用いて、図５に示すように回転数偏差のサンプリングを行う。図５は、サンプリングされた回転数偏差と、そのサンプリング時の実回転数および要求トルクとの関係を示す図である。図示の都合上、エンジン３の要求トルクの軸を紙面に垂直な方向で表している。
　サンプリングの手法としては、エンジン３を動作させているときに、リアルタイムでサンプリングすることで、随時データを蓄積していく。サンプリングの間隔は一定期間ごとなど、任意の期間であってもよい。
　本実施の形態では、エンジン３の実回転数（および要求トルク）を所定範囲ごとに区切り、当該範囲ごとの回転数偏差の平均値（平均回転数偏差）を算出している。噴射量決定用マップの更新条件として、当該範囲ごとにサンプリング数が閾値以上になったら補正を行う。閾値は、実回転数のそれぞれの範囲ごとに可変であってもよい。
　補正後の噴射量決定用マップの一例を図６に示す。図６に示すように、所定範囲ごとの実回転数に対応する適正燃料噴射量を補正する。具体的には、図５に示した回転数偏差が０に近付くように、同範囲に対応する適正燃料噴射量を補正する。より具体的には、平均回転数偏差が正の場合、目標回転数に対して実回転数が小さいため、対応する適正燃料噴射量を多くするように補正する。この場合、図６のグラフにおいて、ラインの位置を上方に移動させる。一方で、平均回転数偏差が負の場合には、目標回転数に対して実回転数が大きいため、対応する適正燃料噴射量を少なくするように補正する。この場合、図６のグラフにおいて、ラインの位置を下方に移動させる。
　噴射量決定用マップの適正燃料噴射量を補正する際には、平均回転数偏差の絶対値｜Δｒａｖｅ｜が大きいほど補正量を大きくしてもよい。｜Δｒａｖｅ｜に対する補正量は、実験などにより予め求められている。
　以上のような処理フローにより、補正が完了する。なお、図６に示す例は模式的なものであり、図５のグラフとは対応していない。
　次に、フィードバック制御を行う（処理Ｐ５）。具体的には、処理Ｐ４で補正した噴射量決定用マップに基づき決定された燃料噴射量に対して、回転数偏差に基づいてＰＩＤ制御を行う。これにより、最終的な燃料噴射量をエンジン３に出力する。
　なお、上記では説明を省略したが、制御装置５はその内部に、記憶手段と、噴射量決定手段と、回転数偏差算出手段と、平均回転数偏差算出手段と、噴射量補正手段とを有している。具体的には、記憶手段は、処理Ｐ３に関して、エンジン３の要求トルクと、実回転数と、適正燃料噴射量との相関関係を示す噴射量決定用マップを記憶する手段である。噴射量決定手段は、処理Ｐ３に関して、噴射量決定用マップに基づいて、要求トルクおよび実回転数から、エンジン３の燃料噴射量を決定する手段である。回転数偏差算出手段は、処理Ｐ４に関して、目標回転数から実回転数を減算した回転数偏差を算出する手段である。平均回転数偏差算出手段は、処理Ｐ４に関して、回転数偏差の平均である平均回転数偏差を算出する手段である。噴射量補正手段は、処理Ｐ４に関して、（平均）回転数偏差が０に近付くように、噴射量決定手段によって決定される燃料噴射量（特に噴射量決定用マップの適正燃料噴射量）を補正する手段である。より具体的には、平均回転数偏差が正の場合には、噴射量決定手段によって決定される燃料噴射量を多くなるように補正し、平均回転数偏差が負の場合には、噴射量決定手段によって決定される燃料噴射量を少なくなるように補正する。
　制御装置５は例えば、メモリと、ＣＰＵなどのプロセッサに対応する処理回路とを備えてもよい。また制御装置５内において、記憶手段、噴射量決定手段、回転数偏差算出手段、平均回転数偏差算出手段、噴射量補正手段のそれぞれは、これらの要素を機能させる集積回路により構成してもよい。
　上述したように、本実施の形態では、目標回転数と実回転数の差である回転数偏差が０に近付くように、エンジン３に出力する燃料噴射量を補正している。これにより、目標回転数を実現するために必要な燃料噴射量をより正確に求め、目標回転数に対する実回転数の変動を抑制し、燃費・操作性を向上させることができる。
　特に本実施の形態では、噴射量決定用マップの適正燃料噴射量を補正している。すなわち、噴射量補正手段は、噴射量決定用マップを補正する噴射量決定用マップ補正手段である。このように、噴射量決定用マップの適正燃料噴射量を補正することで、より簡易な方法で燃料噴射量を補正することができる。
　また本実施の形態では、回転数偏差の平均である平均回転数偏差が０に近付くように噴射量決定用マップの適正燃料噴射量を補正している。このように、回転数偏差の中でも特に平均回転数偏差を用いて噴射量決定用マップの適正燃料噴射量を補正することにより、目標回転数を実現するために必要な燃料噴射量をより正確に求めることができる。これにより、目標回転数に対する実回転数の変動を抑制し、燃費・操作性を向上させることができる。
　また本実施の形態では、算出された回転数偏差を、対応する実回転数に基づいて複数の範囲に分類し、分類された回転数偏差の数が所定の数に達すると、当該範囲における平均回転数偏差を算出する。さらに、当該範囲ごとの平均回転数偏差に基づいて、同範囲の実回転数に対応する適正燃料噴射量を補正している。このように実回転数の範囲を分類して、当該範囲におけるサンプリング数が所定の数に達したときに平均回転数偏差を算出して燃料噴射量の補正に用いることで、燃料噴射量をより精度良く補正することができる。これにより、目標回転数を実現するために必要な燃料噴射量をより正確に求め、目標回転数に対する実回転数の変動を抑制し、燃費・操作性を向上させることができる。
　以上、上述の実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示は上述の実施の形態に限定されない。本実施の形態では、エンジン３の燃料噴射量を補正するために、噴射量決定用マップの適正燃料噴射量を補正する場合について説明したが、このような場合に限らない。噴射量決定用マップの適正燃料噴射量を補正するのではなく、噴射量決定用マップによって決定された燃料噴射量に対してゲイン係数を乗じることで、エンジン３の燃料噴射量を補正してもよい。この場合、平均回転数偏差が正の場合には、実際の燃料噴射量が多くなるようにゲイン係数を１以上に補正し、平均回転数偏差が負の場合には、実際の燃料噴射量が少なくなるようにゲイン係数を１以下に補正してもよい。このように、噴射量決定用マップを補正しない場合であってもよい。
　また本実施の形態では、平均回転数偏差が０に近付くように噴射量決定用マップを補正する場合について説明したが、平均回転数偏差は単純平均や加重平均など、任意の平均であってもよい。さらには、平均回転数偏差ではなく、回転数偏差自体が０に近付くように噴射量決定用マップを補正してもよい。このように、回転数偏差自体や平均回転数偏差などを含む「回転数偏差」が０に近付くように補正すれば、目標回転数を実現するために必要な燃料噴射量をより正確に求め、目標回転数に対する実回転数の変動を抑制し、燃費・操作性を向上させる効果を奏する。
　また本実施の形態では、制御装置５が燃料噴射量を決定し、ＥＣＵ４に信号として送信する場合について説明したが、このような場合に限らない。例えば、ＥＣＵ４が燃料噴射量を決定してもよく、ＥＣＵ４も建設機械１のエンジン制御装置の一部といえる。
　また本実施の形態では、エンジン３の実回転数に基づいて、回転数偏差を複数の範囲に分類する場合について説明したが、このような場合に限らず、エンジン３の要求トルクなどのその他の要素に基づいて分類してもよい。あるいは、エンジン３の実回転数と要求トルクの両方に基づいて、回転数偏差を複数の範囲に分類してもよい。
　また本実施の形態では、噴射量決定用マップにおいて、エンジン３の適正燃料噴射量を決定するための指標として要求トルクと実回転数を用いる場合について説明したが、このような場合に限らず、要求トルクと実回転数以外の指標を設けてもよい。例えば、エンジン３を冷却するための冷却水の水温（エンジン水温）を、適正燃料噴射量を決定するための指標に加えてもよい。
　なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
　本開示は、建設機械のエンジン制御装置であれば適用可能である。
　本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

Claims (7)

  1. 　建設機械の油圧ポンプをエンジンにより駆動させる、建設機械のエンジン制御装置であって、
    　エンジンの要求トルクと、実回転数と、適正燃料噴射量との相関関係を示す噴射量決定用マップを記憶する記憶手段と、
    　噴射量決定用マップに基づいて、要求トルクおよび実回転数から、エンジンの燃料噴射量を決定する噴射量決定手段と、
    　目標回転数から実回転数を減算した回転数偏差を算出する回転数偏差算出手段と、
    　噴射量補正手段回転数偏差が０に近付くように、噴射量決定手段によって決定される燃料噴射量を補正する噴射量補正手段と、
    　を有する、建設機械のエンジン制御装置。
  2. 　噴射量補正手段は、噴射量決定用マップの適正燃料噴射量を補正する、請求項１に記載の建設機械のエンジン制御装置。
  3. 　回転数偏差の平均である平均回転数偏差を算出する平均回転数偏差算出手段をさらに備え、
    　噴射量補正手段は、平均回転数偏差が０に近付くように噴射量決定用マップの適正燃料噴射量を補正する、請求項２に記載の建設機械のエンジン制御装置。
  4. 　平均回転数偏差算出手段は、回転数偏差算出手段によって算出された回転数偏差を、対応する実回転数に基づいて、実回転数の複数の範囲に分類し、分類された回転数偏差の数が所定の数に達すると、当該範囲における平均回転数偏差を算出し、
    　噴射量補正手段は、当該範囲ごとの平均回転数偏差に基づいて、同範囲の実回転数に対応する適正燃料噴射量を補正する、請求項３に記載の建設機械のエンジン制御装置。
  5. 　平均回転数偏差算出手段は、回転数偏差算出手段によって算出された回転数偏差を、対応する要求トルクに基づいて、要求トルクの複数の範囲に分類し、分類された回転数偏差の数が所定の数に達すると、当該範囲における平均回転数偏差を算出し、
    　噴射量補正手段は、当該範囲ごとの平均回転数偏差に基づいて、同範囲の要求トルクに対応する適正燃料噴射量を補正する、請求項３又は４に記載の建設機械のエンジン制御装置。
  6. 　噴射量決定用マップは、要求トルクと、実回転数と、エンジン水温と、適正燃料噴射量との相関関係を示す噴射量決定用マップであって、
    　噴射量決定手段は、噴射量決定用マップに基づいて、要求トルク、実回転数およびエンジン水温から、エンジンの燃料噴射量を決定し、
    　平均回転数偏差算出手段は、回転数偏差算出手段によって算出された回転数偏差を、対応するエンジン水温に基づいて、エンジン水温の複数の範囲に分類し、分類された回転数偏差の数が所定の数に達すると、当該範囲における平均回転数偏差を算出し、
    　噴射量補正手段は、当該範囲ごとの平均回転数偏差に基づいて、同範囲のエンジン水温に対応する適正燃料噴射量を補正する、請求項３から５のいずれか１つに記載の建設機械のエンジン制御装置。
  7. 　回転数偏差算出手段によって算出された回転数偏差に基づいて、噴射量決定手段によって決定された燃料噴射量をフィードバック制御するフィードバック制御手段を、さらに有する、請求項１から６のいずれか１つに記載の建設機械のエンジン制御装置。
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