WO2023171295A1 - 建設機械の制御装置およびこれを備えた建設機械 - Google Patents
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- F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
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- F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
- F02D29/04—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving pumps
Definitions
- the present invention relates to a construction machine control device and a construction machine equipped with the same.
- construction machines include an engine, a hydraulic pump that discharges hydraulic oil using the driving force of the engine, and an actuator that is driven by receiving hydraulic oil from the hydraulic pump.
- the engine is driven to rotate so as to achieve the target rotation speed.
- the hydraulic pump receives a command value for a discharge amount (tilting command) and is driven to achieve the discharge amount.
- the hydraulic pump and the engine are connected via a coupling device such as a coupling.
- Patent Document 1 discloses an engine control technology that combines feedforward control and feedback control in order to improve the operability of such construction machinery.
- the engine control device includes a required load calculation means that calculates, as a required load, the output of the engine required to drive the hydraulic pump in accordance with the operation of the actuator, and an engine controller.
- the engine controller includes a feedforward control means for adding a fuel injection increase amount preset according to the required load to the fuel injection amount of the engine when the required load is calculated by the required load calculation means; When the fuel injection amount is increased by the control means, if the deviation between the peak value of the actual rotational speed and the target rotational speed exceeds a predetermined determination threshold, an injection that corrects the preset fuel injection increase amount by decreasing the fuel injection amount.
- Amount correction means is provided.
- An object of the present invention is to provide a control device for a construction machine that can quickly stabilize the engine speed, and a construction machine equipped with the same.
- the present invention provides an engine, an engine controller that controls the engine according to a rotational speed command signal, a variable displacement hydraulic pump that is driven by the engine and discharges hydraulic oil, and
- This is a control device for construction machinery including an actuator that operates in response to a supply of hydraulic oil.
- the control device includes a rotation speed detection section that detects the rotation speed of the engine, and a control section that corrects the input target rotation speed of the engine and inputs it to the engine controller as the rotation speed command signal.
- the control unit is capable of performing feedforward control and feedback control, respectively.
- the control unit calculates a load torque speed applied to the engine based on a discharge amount commanded to the hydraulic pump, and corrects the target rotation speed according to at least the load torque speed.
- the control section corrects the target rotation speed according to a deviation between the target rotation speed and the rotation speed detected by the rotation speed detection section.
- the load torque speed is a change over time in the load torque applied to the engine.
- the construction machine includes an engine, a variable displacement hydraulic pump that is driven by the engine and discharges hydraulic oil, an actuator that operates by receiving hydraulic oil discharged from the hydraulic pump, and a rotation speed of the engine. and the construction machine control device described above.
- FIG. 1 is a side view showing a construction machine equipped with a control device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram of a control device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a block diagram of a control section of a control device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a flowchart showing the processing of the control unit in the control device according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a graph showing changes in engine speed in a construction machine equipped with a control device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a graph showing the relationship between the operation amount of the control lever and the flow rate of the hydraulic pump in a construction machine equipped with a control device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 7 is a graph showing the relationship between load torque speed and engine rotation speed correction amount in a construction machine equipped with a control device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 1 shows a hydraulic excavator 100 (construction machine) equipped with an engine control device 100A (FIG. 2) according to an embodiment of the present invention.
- This hydraulic excavator 100 includes a crawler-type lower traveling body 1 that can run on a running surface, and is mounted on the lower traveling body 1 so as to be able to turn around a turning center axis perpendicular to the traveling surface.
- the rotating upper structure 2 aircraft body
- the rotating upper structure 2 includes a revolving upper structure 2 (aircraft body), and a work attachment 3 mounted on the revolving upper structure 2.
- the work attachment 3 includes a boom 4 that is supported by the upper revolving structure 2 so as to be able to raise and lower, an arm 5 that is rotatably connected to the tip of the boom 4, and a boom 4 that is rotatably connected to the tip of the arm 5.
- a bucket 6 is provided.
- the upper revolving body 2 has a revolving frame 2S and a cab 2A.
- the hydraulic excavator 100 includes a boom cylinder 7 that operates to raise and lower the boom 4 with respect to the upper revolving structure 2, and an arm cylinder that operates to rotate the arm 5 with respect to the boom 4. 8, and a bucket cylinder 9 that operates to rotate the bucket 6 with respect to the arm 5.
- FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram of the engine control device 100A (control device) according to the present embodiment.
- the engine control device 100A includes a first hydraulic pump 11 (hydraulic pump) and a second hydraulic pump 12 connected to the engine 10, a first pump pressure sensor 11P, and a second pump pressure sensor. 12P, tank T, pilot pump 20, boom cylinder 7, arm cylinder 8, boom control valve 15, arm control valve 16, first valve proportional valve 21, second valve proportional valve 22 , a third valve proportional valve 23, a fourth valve proportional valve 24, a lever lock valve 25, an operating section 30, a control section 50, and an ECU 55.
- FIG. 2 illustration of the swing motor provided in the bucket cylinder 9 and the swing frame 2S, and the hydraulic circuit related thereto is omitted.
- the engine 10 receives a fuel injection command signal, injects fuel in an amount corresponding to the signal, rotates, and generates driving force.
- the engine 10 includes an engine rotation speed sensor 101 (rotation speed detection section) and a supercharging pressure sensor 102.
- Engine rotation speed sensor 101 detects the rotation speed of engine 10 and inputs a signal according to the detection result to control unit 50 .
- the boost pressure sensor 102 detects the boost pressure of the engine 10 and inputs a signal according to the detection result to the control unit 50.
- the first hydraulic pump 11 mainly discharges hydraulic oil for operating the boom cylinder 7.
- the second hydraulic pump 12 discharges hydraulic oil for operating the arm cylinder 8.
- the pilot pump 20 supplies pilot oil to each proportional valve.
- the first hydraulic pump 11, the second hydraulic pump 12, and the pilot pump 20 are connected to the output shaft of the engine 10 via a coupling joint, and are driven by the engine 10. Note that in FIG. 2, illustration of the connection between the engine 10 and the pilot pump 20 is omitted.
- the first hydraulic pump 11 and the second hydraulic pump 12 are variable displacement hydraulic pumps.
- the first hydraulic pump 11 has the first pump proportional valve 111 and the second hydraulic pump 12 has the second hydraulic pump proportional valve 121. These proportional valves open in response to a command signal received from the control unit 50, and adjust the discharge amount (tilting) of the first hydraulic pump 11 and the second hydraulic pump 12.
- the first pump pressure sensor 11P pressure detection unit detects the pump pressure of the first hydraulic pump 11 (pressure of hydraulic oil discharged from the first hydraulic pump 11).
- the second pump pressure sensor 12P detects the pump pressure of the second hydraulic pump 12 (pressure of hydraulic fluid discharged from the second hydraulic pump 12). Signals corresponding to the pump pressures detected by these pump pressure sensors are input to the control section 50.
- the boom cylinder 7 is an actuator that operates to cause the boom 4 to perform a boom lowering operation and a boom raising operation by being supplied with hydraulic oil discharged by the first hydraulic pump 11.
- the boom cylinder 7 includes a cylinder body and a piston rod that includes a partition portion (piston portion) that partitions the cylinder body into a head chamber and a rod chamber and is movable relative to the cylinder body.
- a partition portion that partitions the cylinder body into a head chamber and a rod chamber and is movable relative to the cylinder body.
- the arm cylinder 8 is an actuator that operates to cause the arm 5 to perform an arm pushing operation and an arm pulling operation by being supplied with hydraulic oil discharged by the second hydraulic pump 12.
- the arm cylinder 8 also includes a cylinder body and a piston rod that includes a partition portion (piston portion) that partitions the cylinder body into a head chamber and a rod chamber, and is movable relative to the cylinder body.
- the boom cylinder 7 is equipped with a boom motion detection sensor 7S
- the arm cylinder 8 is equipped with an arm motion detection sensor 8S.
- the boom operation detection sensor 7S can detect the driving state of the boom 4 by detecting the expansion and contraction stroke of the boom cylinder 7.
- the arm motion detection sensor 8S can detect the driving state of the arm 5 by detecting the expansion and contraction stroke of the arm cylinder 8.
- the boom motion detection sensor 7S and the arm motion detection sensor 8S are stroke sensors, but in other embodiments they may be angle sensors that detect the angles of the boom 4 and the arm 5.
- the boom control valve 15 is interposed between the first hydraulic pump 11 and the boom cylinder 7 and opens and closes to change the flow rate of hydraulic oil supplied from the first hydraulic pump 11 to the boom cylinder 7.
- the boom control valve 15 is a pilot-operated three-position directional valve having a boom lowering pilot port 151 and a boom raising pilot port 152.
- the boom control valve 15 is maintained at a neutral position P2 when no pilot pressure is input to either the boom lowering pilot port 151 or the boom raising pilot port 151, 152, and cuts off between the first hydraulic pump 11 and the boom cylinder 7. do.
- a relief valve (not shown) is arranged between the first hydraulic pump 11 and the boom control valve 15.
- the boom control valve 15 When the boom lowering pilot pressure is input to the boom lowering pilot port 151, the boom control valve 15 is switched from the neutral position P2 to the boom lowering position P1 with a stroke corresponding to the magnitude of the boom lowering pilot pressure. This allows hydraulic oil to be supplied from the first hydraulic pump 11 to the rod chamber of the boom cylinder 7 at a flow rate corresponding to the stroke, and also prevents hydraulic oil from being discharged from the head chamber of the boom cylinder 7. Open the valve to allow. As a result, the boom cylinder 7 is driven in the boom lowering direction at a speed corresponding to the boom lowering pilot pressure.
- the boom control valve 15 When the boom-up pilot pressure is input to the boom-up pilot port 152, the boom control valve 15 is switched from the neutral position P2 to the boom-up position P3 with a stroke corresponding to the magnitude of the boom-up pilot pressure. This allows hydraulic oil to be supplied from the first hydraulic pump 11 to the head chamber of the boom cylinder 7 at a flow rate corresponding to the stroke, and also prevents hydraulic oil from being discharged from the rod chamber of the boom cylinder 7. Boom control valve 15 opens to allow. As a result, the boom cylinder 7 is driven in the boom-raising direction at a speed corresponding to the boom-raising pilot pressure.
- the arm control valve 16 is interposed between the second hydraulic pump 12 and the arm cylinder 8 and opens and closes to change the flow rate of hydraulic oil supplied from the second hydraulic pump 12 to the arm cylinder 8.
- the arm control valve 16 is a pilot-operated three-position directional valve having an arm push pilot port 161 and an arm pull pilot port 162.
- the arm control valve 16 is maintained at the neutral position P5 when no pilot pressure is input to either the arm push or arm pull pilot ports 161, 162, and blocks the connection between the second hydraulic pump 12 and the arm cylinder 8. Note that a relief valve (not shown) is arranged between the second hydraulic pump 12 and the arm control valve 16.
- the arm control valve 16 When the arm push pilot pressure is input to the arm push pilot port 161, the arm control valve 16 is switched from the neutral position P5 to the arm push position P4 with a stroke corresponding to the magnitude of the arm push pilot pressure. This allows hydraulic oil to be supplied from the second hydraulic pump 12 to the rod chamber of the arm cylinder 8 at a flow rate corresponding to the stroke, and also prevents hydraulic oil from returning from the head chamber of the arm cylinder 8 to the tank. The arm control valve 16 opens to allow this. As a result, the arm cylinder 8 is driven in the arm pushing direction at a speed corresponding to the arm pushing pilot pressure.
- the arm control valve 16 When the arm pull pilot pressure is input to the arm pull pilot port 162, the arm control valve 16 is switched from the neutral position P5 to the arm pull position P6 with a stroke corresponding to the magnitude of the arm pull pilot pressure. This allows the hydraulic oil to be supplied from the second hydraulic pump 12 to the head chamber of the arm cylinder 8 at a flow rate corresponding to the stroke, and also prevents the hydraulic oil from returning from the rod chamber of the arm cylinder 8 to the tank. Open the valve to allow. As a result, the arm cylinder 8 is driven in the arm pulling direction at a speed corresponding to the arm pulling pilot pressure.
- the operating unit 30 is disposed in the cab 2A, and receives various operations by the operator to operate the hydraulic excavator 100.
- the operating section 30 includes a boom operating section 31, an arm operating section 32, a dial switch 33, and a lever lock switch 34.
- the boom operation unit 31 receives a boom lowering operation and a boom raising operation to cause the boom 4 to perform a boom lowering operation and a boom raising operation, respectively.
- the boom operation section 31 includes a boom operation lever 31A that receives an operation for driving the boom cylinder 7, and a boom command output section 31B.
- the boom operation lever 31A is a member that can rotate in response to the boom lowering operation and the boom raising operation by the operator.
- the boom lowering operation and the boom raising operation are operations for rotating the boom operating lever 31A in opposite directions.
- the boom command output unit 31B inputs a command signal corresponding to the boom-up operation and the boom-down operation to the control unit 50 in conjunction with the boom-up operation and the boom-down operation applied to the boom operation lever 31A.
- the command signal includes information corresponding to the operating direction and operating amount of the boom operating lever 31A.
- the arm operating section 32 (operating device) receives an arm pushing operation and an arm pulling operation to cause the arm 5 to perform an arm pushing operation and an arm pulling operation, respectively.
- the arm operation section 32 includes an arm operation lever 32A that receives an operation for driving the arm cylinder 8, and an arm command output section 32B.
- the arm operating lever 32A is a member that can rotate in response to arm pushing and pulling operations by the operator.
- the arm pushing operation and the arm pulling operation are operations in which the arm operating lever 32A is rotated in opposite directions.
- the arm command output unit 32B inputs a command signal corresponding to one of the arm pushing operation and arm pulling operation applied to the arm operating lever 32A to the control unit 50.
- the command signal includes information corresponding to the operating direction and operating amount of the arm operating lever 32A.
- the dial switch 33 receives input of the target rotation speed of the engine 10.
- the dial switch 33 is a rotatable dial, and is operated (rotated) by the operator to set the target rotation speed of the engine 10 .
- the dial switch 33 includes an operation amount transmitter (not shown).
- the operation amount transmitting section inputs a signal (operation amount signal, rotation speed signal) corresponding to the target rotation speed to the control section 50 .
- the lever lock switch 34 is a switch for switching between supplying and cutting off pilot oil to the boom control valve 15 and arm control valve 16.
- pilot oil is allowed to be supplied to the first proportional valve 21, the second proportional valve 22, the third proportional valve 23, and the fourth proportional valve 24.
- a command signal (drive signal) is input to the lever lock valve 25.
- the lever lock switch 34 is set to OFF, the supply of pilot oil to the first valve proportional valve 21, the second valve proportional valve 22, the third valve proportional valve 23, and the fourth valve proportional valve 24 is blocked. Then, a command signal is input to the lever lock valve 25.
- pilot pressure corresponding to the operation input to the boom operation lever 31A of the boom operation section 31 is input from the pilot pump 20 to the boom control valve 15. It operates to allow this.
- pilot pressure corresponding to the operation input to the arm operating lever 32A of the arm operating section 32 is applied to the arm control valve 16 from the pilot pump 20. Open the valve to allow input.
- the boom operation section 31 and the arm operation section 32 have remote control valves, and the boom control valve 15 and the arm control valve 15 and the arm control valve 15 and An embodiment may also be adopted in which the pilot pressure of the valve 16 is directly adjusted.
- each lever may be an electric lever.
- the lever lock valve 25 is arranged to be interposed between the pilot pump 20 and each valve proportional valve.
- the lever lock valve 25 opens by receiving a signal (lock release signal) corresponding to the state of the lever lock switch 34 from the control unit 50, and is in a state where the supply of pilot oil to each valve proportional valve is permitted and cut off. The state changes.
- FIG. 3 is a block diagram of the control unit 50 of the engine control device 100A according to the present embodiment.
- the control unit 50 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory) that stores a control program, a RAM (Random Access Memory) that is used as a work area for the CPU, and the like.
- the control unit 50 functions to include functional units of a calculation unit 501, a determination unit 502, and a storage unit 503 when the CPU executes a control program stored in the ROM. These functional units do not have substance but correspond to units of functions executed by the control program. Note that all or part of the control unit 50 is not limited to being provided within the hydraulic excavator 100, and may be located at a different position from the hydraulic excavator 100 when the hydraulic excavator 100 is remotely controlled. .
- control program may be transmitted to and executed by the control unit 50 in the hydraulic excavator 100 from a remote server (management device) or cloud, or the control program may be executed on the server or cloud, Various generated command signals may be transmitted to the hydraulic excavator 100.
- the calculation unit 501 executes calculation processing required in various processes executed by the control unit 50.
- the determination unit 502 executes determination processing required in various processes executed by the control unit 50.
- the storage unit 503 stores parameters and threshold values required in various processes executed by the control unit 50.
- the control unit 50 also includes a boom operation lever 31A, an arm operation lever 32A, a dial switch 33, a lever lock switch 34, an engine speed sensor 101, a supercharging pressure sensor 102, a first pump pressure sensor 11P, and a second pump. Various signals are received from the pressure sensor 12P, the boom motion detection sensor 7S, and the arm motion detection sensor 8S. Furthermore, the control unit 50 includes an ECU 55, a first pump proportional valve 111, a second hydraulic pump proportional valve 121, a first valve proportional valve 21, a second valve proportional valve 22, a third valve proportional valve 23, and a fourth valve proportional valve. Various command signals are input to the lever lock valve 24 and the lever lock valve 25.
- control unit 50 converts the operating lever amount signal received from the operating unit 30 into a target pump discharge command signal, and inputs the signal to the first pump proportional valve 111 and the second hydraulic pump proportional valve 121.
- the control unit 50 also converts the operating lever amount signal received from the operating unit 30 into a target valve spool stroke amount command signal, and converts the control lever amount signal received from the operation unit 30 into a target valve spool stroke amount command signal, and The fourth valve is inputted to the proportional valve 24.
- control unit 50 converts the dial switch operation amount received by the dial switch 33 into a target engine rotation speed command signal.
- An ECU (Engine Control Unit) 55 receives a rotation speed command signal (command signal) from the control unit 50 and controls the engine to rotate the engine 10 at a predetermined actual rotation speed with a fuel injection amount according to the rotation speed command signal. Control 10.
- the control unit 50 can perform feedforward control and feedback control.
- the control section 50 determines the discharge amount Q (discharge amount command) of the first hydraulic pump 11 and the second hydraulic pump 12 according to the operation amount of the operation input to the operation section 30, and
- the time change in the load torque Tr applied to the engine 10 is determined from the discharge amount Q, the rotation speed Nr detected by the engine rotation speed sensor 101, and the pump pressure P detected by the first pump pressure sensor 11P and the second pump pressure sensor 12P.
- a load torque speed Trs is calculated, and a correction value for the target rotation speed of the engine 10 is set in accordance with at least the load torque speed.
- the control unit 50 controls the target rotation speed of the engine 10 according to the deviation between the target rotation speed Nd (rotation speed command) input through the dial switch 33 and the rotation speed Nr detected by the engine rotation speed sensor 101. Set the rotation speed correction value.
- FIG. 4 is a flowchart showing engine control processing executed by the control unit 50 in the engine control device 100A according to the present embodiment.
- FIG. 5 is a graph showing changes in engine speed in the hydraulic excavator 100 equipped with the engine control device 100A.
- the rotation speed command value to the ECU 55 is shown in a broken line graph, and the actual rotation speed of the engine 10 is shown in a solid line graph.
- FIG. 6 is a graph showing the relationship between the operating amount of the operating lever and the flow rate of the hydraulic pump in the hydraulic excavator 100 equipped with the engine control device 100A.
- FIG. 7 is a graph showing the relationship between the load torque speed and the rotation speed correction amount of the engine 10 in the hydraulic excavator 100 equipped with the engine control device 100A.
- the engine 10 is started by the operator turning the engine key inside the cab 2A (step S1 in FIG. 4).
- the dial switch 33 is set to the default setting (Low idle)
- the lever lock switch 34 is in the OFF state
- the pilot hydraulic circuit is closed by the lever lock valve 25. That is, the operation unit 30 is in an unoperated state.
- the engine 10 is rotating at an idle speed.
- step S3 the determination unit 502 of the control unit 50 determines whether the lever lock switch 34 has been operated to the ON state.
- the lever lock switch 34 is turned on, the pilot hydraulic circuit is opened (YES in step S3).
- the determination unit 502 repeats the determination in step S3 until the lever lock switch 34 is turned on.
- the engine 10 in the no-load state is rotating at the target rotation speed (actual rotation speed).
- the determination unit 502 determines whether there is a lever operation input to the boom operation lever 31A of the operation unit 30 (step S4). Here, if there is a lever operation input (YES in step S4), the control unit 50 starts forward forward control (FF control). Note that if there is no lever operation input (NO in step S4), the determination unit 502 repeats the determination in step S4.
- the calculation unit 501 calculates the load torque speed (step S6). At this time, the calculation unit 501 calculates the required pump flow rate Q (L/min) from the operation amount received by the operation lever 31A of the operation unit 30 and the map information shown in FIG. 6 stored in the storage unit 503 in advance. decide. Furthermore, the calculation unit 501 calculates the required pump displacement q (cc /rev).
- a command signal corresponding to the required pump tilting q is input to the first pump proportional valve 111 of the first hydraulic pump 11, and the discharge amount (tilting) of the first hydraulic pump 11 is adjusted.
- a command signal is input to the first valve proportional valve 21 or the second valve proportional valve 22 according to the operation amount input to the boom operation lever 31A, and the movement amount (stroke amount) of the spool of the boom control valve 15 is is adjusted.
- the calculation unit 501 calculates the latest first hydraulic pump from the required pump tilt q calculated based on Equation 1 and the actual pump pressure P (MPa) (pump pressure) detected by the first pump pressure sensor 11P.
- the output torque of No. 11, that is, the load torque Tr (Nm) is calculated based on the following equation 2.
- the calculation unit 501 calculates the load torque speed Trs (Nm/sec) by differentiating the load torque Tr calculated by Equation 2 with respect to the sampling time ⁇ t (sec) as shown in Equation 3 below.
- the calculation unit 501 determines a correction value ⁇ Nff for the target rotation speed command of the engine 10 from the characteristic value map shown in FIG. (Step S7).
- the correction value is set such that the larger the calculated load torque speed Trs, the larger the correction value ⁇ Nff of the target rotational speed command.
- a regression equation for a graph such as that shown in FIG. 7 may be stored in advance in the storage unit 503, and the calculation unit 501 may calculate the correction value ⁇ Nff based on the regression equation.
- the engine control device 100A can acquire information corresponding to the boost pressure detected by the boost pressure sensor 102 of the engine 10. For this reason, it is desirable that the storage unit 503 stores a plurality of characteristic value maps depending on the boost pressure (a plurality of pressure regions) of the engine 10.
- the possible output is determined by the amount of supercharging pressure. Therefore, as described above, by setting the correction value ⁇ Nff according to the boost pressure, more stable rotation speed control can be performed.
- the control unit 50 inputs to the ECU 55 a command signal in which the correction value ⁇ Nff determined as described above is reflected in the target rotation speed input to the dial switch 33 (step S8, FF rotation speed command correction). .
- the ECU 55 corrects the fuel injection amount command value and the like in accordance with the correction amount, and increases the actual rotation speed of the engine 10.
- the control unit 50 inputs a command signal to the ECU 55 so as to maintain the maximum value of the target rotation speed correction value for a certain period of time.
- the determination unit 502 of the control unit 50 determines whether the actuator (ACT), that is, the boom cylinder 7 has accelerated (step S9). In other words, in response to the discharge command to the first pump proportional valve 111 of the first hydraulic pump 11 and the valve stroke command to the boom control valve 15, hydraulic oil flows into the boom cylinder 7, and the boom 4 is driven. It is determined whether or not it has been done.
- the control unit 50 ends execution of the feedforward control (step S10) and shifts to feedback control (FB control) (step S11). Note that if the boom cylinder 7 is not accelerating in step S9 (NO in step S9), the storage unit 503 repeats the acceleration determination of the boom cylinder 7 in step S9.
- the calculation unit 501 calculates the rotation speed deviation (step S12). At this time, the calculation unit 501 calculates the deviation between the target rotation speed Nd (rpm) of the engine 10 set by the dial switch 33 and the actual engine rotation speed Nr (rpm) detected by the engine rotation speed sensor 101. . Further, the calculation unit 501 calculates a rotation speed correction command value in feedback control based on the deviation calculated above (step S13). In the present embodiment, as shown in Equation 4 below, the deviation between the target rotation speed Nd (rpm) and the actual engine rotation speed Nr (rpm) is directly used as the rotation speed correction value ⁇ Nfb.
- control unit 50 inputs a command signal (corrected engine rotation speed command) according to the calculated rotation speed correction value ⁇ Nfb to the ECU 55 (step S14, arrow E in FIG. 5).
- the ECU 55 corrects the fuel injection amount command, etc. according to the correction amount, thereby controlling the rotation speed of the engine 10 to approach the target rotation speed (arrow F in FIG. 5).
- step S15 determines whether the lever lock switch 34 has been switched to the OFF state.
- the control unit 50 ends the feedforward control (step S16) and ends the engine control in FIG. 4.
- step S15 if the lever lock switch 34 remains in the ON state (NO in step S15), the control unit 50 repeats the processing from step S12 onwards. That is, feedback control continues to be executed so that the deviation between the actual engine speed and the target engine speed becomes zero.
- control unit 50 performs feedforward control and Feedforward control can be performed respectively.
- the feedforward control executed by the control unit 50 suppresses the amount of reduction in the rotation speed of the engine 10 with respect to the load torque of the first hydraulic pump 11, and the rotation speed of the engine 10 is early reduced by the feedback control.
- the rotation speed can be statically fixed to the target rotation speed.
- the command correction amount in feedforward control is determined according to the load torque speed, under conditions where the input speed is slow and the amount of rotational speed reduction is small even with the same load torque, it is possible to determine the optimum rotational speed while suppressing the correction amount. Since correction control becomes possible, the rotational speed of the engine 10 can be stabilized at an early stage, and the fuel consumption of the engine 10 can be suppressed more than in conventional engine control devices.
- the pump discharge amount command input by the control unit 50 to the first pump proportional valve 111 does not change according to fluctuations in engine speed
- the pump discharge amount is determined by the operation amount input by the operator to the boom operation lever 31A.
- a command is set, and flow rate compensation according to the manipulated variable becomes possible.
- the rotation speed of the engine 10 can be adjusted simply by inputting a command signal corresponding to the corrected target rotation speed to the ECU 55.
- the correction control of the rotation speed of the engine 10 does not intervene in the control parameters on the ECU 55 side, it is not necessary to change the design of the engine 10 and the ECU 55 for the rotation speed control, and the development period and cost can be shortened. Ru.
- the control unit 50 controls the set pump discharge amount Q, the rotation speed Nr detected by the engine rotation speed sensor 101, and the first pump pressure sensor 11P detected by the first pump pressure sensor 11P.
- the load torque speed Trs is calculated from the pump pressure P of the hydraulic pump 11.
- the latest load torque speed can be easily calculated from the actual rotational speed of the engine 10 and the discharge pressure of the first hydraulic pump 11.
- the engine control device 100A further includes a boom operation detection sensor 7S (operation detection section) that detects that the boom cylinder 7 is operating. Then, when the boom operation detection sensor 7S detects that the boom cylinder 7 is operating after the boom operation lever 31A receives an operation for driving the boom cylinder 7, the control unit 50 controls the feedforward control. Stop execution.
- a boom operation detection sensor 7S operation detection section
- the correction value of the target rotation speed is set such that the larger the calculated load torque speed is, the larger the correction value of the target rotation speed becomes.
- the control unit 50 sets the maximum value of the correction value of the target rotation speed of the engine 10 according to the load torque speed, and sets the target so that the maximum value is maintained for a certain period of time. Correct the rotation speed.
- the rotation speed command value for the ECU 55 is held in a high range, and the rotation speed reduction amount immediately after load torque is generated. can be further reduced.
- the engine control device 100A further includes a boost pressure sensor 102 (supercharging pressure detection section) that detects the boost pressure of the engine 10. Then, in the feedforward control, the control unit 50 corrects the target rotation speed according to the load torque speed and the boost pressure detected by the boost pressure sensor 102.
- a boost pressure sensor 102 supercharging pressure detection section
- the present invention is not limited thereto, and can take, for example, the following modified embodiments.
- the boom operation lever 31A is operated and the load torque of the first hydraulic pump 11 is applied to the engine 10.
- the operation speed or amount of operation of the boom 4, arm 5, and bucket 6 calculated by the control unit 50 to operate the work attachment 3 based on the target position, target surface, target posture, target trajectory, etc. in the work. It may be calculated as an operation command, and the discharge amount of the first hydraulic pump 11 or the second hydraulic pump 12 may be controlled based on the operation command.
- the dial switch 33 is a rotatable dial, and the description is given in a manner in which the operator operates (rotates) the dial switch 33 in order to set the target rotation speed of the engine 10.
- the control unit 50 may set the target rotation speed based on the work performed by the shovel 100, the operation, the state of the machine, etc., instead of the rotation of the dial switch 33.
- the hydraulic excavator 100 includes the first hydraulic pump 11 and the second hydraulic pump 12, but the present invention is not limited to this, and the first hydraulic pump 11 and the second hydraulic pump One of the pumps 12 may be omitted. In such a case, the hydraulic oil discharged from the other hydraulic pump is supplied to the boom cylinder 7 and also to the arm cylinder 8.
- the tip attachment of the work attachment 3 is not limited to a bucket, but may be other tip attachments such as a grapple, crusher, breaker, or fork.
- the construction machine on which the control device of the present invention is mounted is not limited to the hydraulic excavator, but may be another construction machine.
- the fuselage is the undercarriage 1, but the fuselage is not limited to one that can travel like the undercarriage 1, but is installed at a specific location and drives the upper revolving structure 2. It may also be a supporting base.
- correcting a predetermined command value such as the rotation speed may be performed by correcting the command value and then inputting a signal corresponding to the corrected command value to an input destination, or by inputting a signal corresponding to the corrected command value to an input destination,
- the signal corresponding to a predetermined command value may be corrected and then input to the input destination.
- the correction target may be the command value itself or the value (magnitude) of the signal corresponding thereto.
- the present invention provides an engine, an engine controller that controls the engine according to a rotational speed command signal, a variable displacement hydraulic pump that is driven by the engine and discharges hydraulic oil, and
- This is a control device for construction machinery including an actuator that operates in response to a supply of hydraulic oil.
- the control device includes a rotation speed detection section that detects the rotation speed of the engine, and a control section that corrects the input target rotation speed of the engine and inputs it to the engine controller as the rotation speed command signal.
- the control unit is capable of performing feedforward control and feedback control, respectively.
- the control unit calculates a load torque speed applied to the engine based on a discharge amount commanded to the hydraulic pump, and corrects the target rotation speed according to at least the load torque speed.
- the control section corrects the target rotation speed according to a deviation between the target rotation speed and the rotation speed detected by the rotation speed detection section.
- the load torque speed is a change over time in the load torque applied to the engine.
- the feedforward control executed by the control unit suppresses the amount of decrease in the engine rotation speed relative to the load torque of the hydraulic pump, and the feedback control quickly stabilizes the engine rotation speed to the target rotation speed. I can do it.
- the amount of correction of the target rotational speed is determined according to the load torque speed, so under conditions where the input speed is slow and the amount of rotational speed reduction is small even with the same load torque, it is necessary to suppress the correction amount. This makes it possible to stabilize the engine speed at an early stage and suppress engine fuel consumption more than with conventional engine control devices.
- the controller further includes a pressure detection section that detects the pump pressure of the hydraulic pump, and the control section detects the discharge amount, the rotation speed detected by the rotation speed detection section, and the pressure detection section. It is desirable to calculate the load torque speed based on the pump pressure.
- the latest load torque speed can be easily calculated from the actual engine speed and the pump pressure of the hydraulic pump.
- the above configuration further includes an operation detection section that detects that the actuator is operating, and when the operation detection section detects that the actuator is operating, the control section controls the feedforward control. It is desirable to stop the execution of .
- control unit corrects the target rotational speed in the feedforward control such that the larger the calculated load torque speed, the larger the target rotational speed.
- the control unit sets a maximum value of the correction value of the target rotation speed according to the load torque speed, and controls the target rotation speed so that the maximum value is maintained for a certain period of time. It is desirable to correct the numbers.
- the rotation speed command to the engine is maintained in a high range, further reducing the rotation speed drop immediately after load torque is generated. be able to.
- control unit further includes a boost pressure detection unit that detects the boost pressure of the engine, and in the feedforward control, the control unit detects the load torque speed and the boost pressure detected by the boost pressure detection unit. It is desirable to correct the target rotational speed according to the boost pressure.
- control unit further includes an operating device for operating the actuator, and an input unit for inputting a target rotation speed of the engine, and the control unit controls the operating amount of the operating device according to the operating amount of the operating device.
- the discharge amount to be commanded to the hydraulic pump may be set.
- the feedforward control executed by the control unit suppresses the amount of reduction in the engine rotational speed relative to the load torque of the hydraulic pump, and the feedback control quickly increases the rotational speed of the engine.
- the number of revolutions can be statically fixed to the target number of revolutions.
- the construction machine includes an engine, a variable displacement hydraulic pump that is driven by the engine and discharges hydraulic oil, an actuator that operates by receiving hydraulic oil discharged from the hydraulic pump, and a rotation speed of the engine. and the construction machine control device described above.
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Abstract
制御装置(100A)は、回転数検出部(101)と、制御部(50)とを備える。制御部(50)は、油圧ポンプ(11)に対して指令される吐出量(Q)に基づいてエンジン(10)にかかる負荷トルク速度(Trs)を演算し、少なくとも負荷トルク速度に応じて目標回転数を補正するフィードフォワード制御と、エンジンの目標回転数(Nd)と回転数検出部(101)によって検出された回転数(Nr)との偏差に応じて目標回転数を補正するフィードバック制御とをそれぞれ実行する。
Description
本発明は、建設機械の制御装置およびこれを備えた建設機械に関するものである。
従来、エンジンと、当該エンジンの駆動力によって作動油を吐出する油圧ポンプと、油圧ポンプから作動油の供給を受けることで駆動するアクチュエータとを有する建設機械が知られている。エンジンは、目標回転数を達成するように回転駆動される。一方、油圧ポンプは吐出量(傾転指令)の指令値を受け付け、当該吐出量を達成するように駆動する。油圧ポンプとエンジンとはカップリング等の継手装置を介して接続されている。作業者がアクチュエータを駆動するための操作を行うと、油圧ポンプのトルクがエンジンに対する負荷トルクとなる。この結果、エンジンの回転数が目標回転数を維持することができなくなり、作業者の操作に応じた望ましい操作性を確保できなくなる場合がある。
特許文献1には、このような建設機械における操作性を改善するために、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを組み合わせたエンジン制御技術が開示されている。具体的に、当該エンジン制御装置は、アクチュエータの作動に応じて油圧ポンプを駆動させるのに必要なエンジンの出力を要求負荷として演算する要求負荷演算手段と、エンジンコントローラと、を備える。前記エンジンコントローラは、前記要求負荷演算手段により要求負荷が演算された際に、要求負荷に応じて予め設定した燃料噴射増加量をエンジンの燃料噴射量に加算するフィードフォワード制御手段と、前記フィードフォワード制御手段により燃料噴射量が増加された際に、実回転数のピーク値と目標回転数との偏差が所定の判定閾値を超えた場合に、予め設定した前記燃料噴射増加量を減少補正する噴射量補正手段と、を備える。
特許文献1に記載された技術では、負荷トルクとエンジン回転数の補正指令量との関係が予め固定されているため、負荷トルクの速度(時間変化)に関わらず前記補正量が目標回転数に加算される。このため、負荷トルクの大きさが変わらない限り、指令補正量が目標回転数に加算された状態が維持されるため、負荷トルクが静定してもエンジンの回転数が目標回転数に静定せず、燃費が悪化するという問題があった。
本発明の目的は、早期にエンジンの回転数を静定させることが可能な建設機械の制御装置およびこれを備えた建設機械を提供することにある。
本発明により提供されるのは、エンジンと、回転数指令信号に応じて前記エンジンを制御するエンジンコントローラと、前記エンジンによって駆動され作動油を吐出する可変容量式の油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの作動油の供給を受けて作動するアクチュエータとを含む建設機械の制御装置である。当該制御装置は、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出部と、入力された前記エンジンの目標回転数を補正し、前記回転数指令信号として前記エンジンコントローラに入力する制御部とを備える。前記制御部は、フィードフォワード制御とフィードバック制御とをそれぞれ実行することが可能である。フィードフォワード制御では、前記制御部は、前記油圧ポンプに対して指令される吐出量に基づいて前記エンジンにかかる負荷トルク速度を演算し、少なくとも前記負荷トルク速度に応じて前記目標回転数を補正する。フィードバック制御では、前記制御部は、前記目標回転数と前記回転数検出部によって検出された前記回転数との偏差に応じて前記目標回転数を補正する。前記負荷トルク速度は、前記エンジンにかかる負荷トルクの時間変化である。
また、本発明によって提供されるのは、建設機械である。当該建設機械は、エンジンと、前記エンジンによって駆動され作動油を吐出する可変容量式の油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される作動油を受け入れることで作動するアクチュエータと、前記エンジンの回転数を制御する、上記に記載の建設機械の制御装置とを備える。
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るエンジン制御装置100A(図2)が搭載される油圧ショベル100(建設機械)を示す。この油圧ショベル100は、走行面上を走行可能なクローラ式の下部走行体1と、前記走行面に対して垂直な旋回中心軸まわりに旋回可能となるように下部走行体1の上に搭載される上部旋回体2(機体)と、この上部旋回体2に搭載される作業アタッチメント3と、を備える。当該作業アタッチメント3は、前記上部旋回体2に起伏可能に支持されるブーム4と、当該ブーム4の先端に回動可能に連結されるアーム5と、当該アーム5の先端に回動可能に連結されるバケット6とを備える。上部旋回体2は、旋回フレーム2Sと、キャブ2Aとを有する。
前記油圧ショベル100は、前記上部旋回体2に対して前記ブーム4を起伏動作させるように作動するブームシリンダ7と、当該ブーム4に対して前記アーム5を回動動作させるように作動するアームシリンダ8と、当該アーム5に対して前記バケット6を回動動作させるように作動するバケットシリンダ9と、を更に備える。
図2は、本実施形態に係るエンジン制御装置100A(制御装置)の油圧回路図である。図2に示すように、当該エンジン制御装置100Aは、エンジン10に接続される第1油圧ポンプ11(油圧ポンプ)および第2油圧ポンプ12と、第1ポンプ圧センサ11Pと、第2ポンプ圧センサ12Pと、タンクTと、パイロットポンプ20と、前記ブームシリンダ7と、前記アームシリンダ8と、ブームコントロールバルブ15と、アームコントロールバルブ16と、第1バルブ比例弁21と、第2バルブ比例弁22と、第3バルブ比例弁23と、第4バルブ比例弁24と、レバーロック弁25と、操作部30と、制御部50と、ECU55と、を備える。なお、図2では、バケットシリンダ9および旋回フレーム2Sに設けられる旋回モータおよびこれらに関係する油圧回路の図示を省略している。
エンジン10は、燃料噴射指令信号を受けて、当該信号に応じた燃料噴射量の燃料が噴射されることで回転し、駆動力を発生する。エンジン10は、エンジン回転数センサ101(回転数検出部)と、過給圧力センサ102とを有する。エンジン回転数センサ101は、エンジン10の回転数を検出し、当該検出結果に応じた信号を制御部50に入力する。同様に、過給圧力センサ102は、エンジン10の過給圧力を検出し、当該検出結果に応じた信号を制御部50に入力する。
第1油圧ポンプ11は、主として、ブームシリンダ7を作動させるための作動油を吐出する。第2油圧ポンプ12は、アームシリンダ8を作動させるための作動油を吐出する。パイロットポンプ20は、各バルブ比例弁にパイロット油を供給する。第1油圧ポンプ11、第2油圧ポンプ12およびパイロットポンプ20は、エンジン10の出力軸にカップリング継手を介して接続され、エンジン10によって駆動される。なお、図2では、エンジン10とパイロットポンプ20との接続の図示を省略している。
本実施形態では、第1油圧ポンプ11および第2油圧ポンプ12は、可変容量式の油圧ポンプである。換言すれば、第1油圧ポンプ11は第1ポンプ比例弁111を有し、第2油圧ポンプ12は第2油圧ポンプ比例弁121を有する。これらの比例弁は制御部50から受け付ける指令信号に応じて開弁し、第1油圧ポンプ11および第2油圧ポンプ12の吐出量(傾転)を調整する。
第1ポンプ圧センサ11P(圧力検出部)は、第1油圧ポンプ11のポンプ圧(第1油圧ポンプ11から吐出される作動油の圧力)を検出する。同様に、第2ポンプ圧センサ12Pは、第2油圧ポンプ12のポンプ圧(第2油圧ポンプ12から吐出される作動油の圧力)を検出する。これらのポンプ圧センサによって検出されたポンプ圧に対応する信号は、制御部50に入力される。
ブームシリンダ7は、前記第1油圧ポンプ11により吐出される作動油の供給を受けることによりブーム4にブーム下げ動作とブーム上げ動作とを行わせるように作動するアクチュエータである。ブームシリンダ7は、シリンダ本体と、前記シリンダ本体をヘッド室とロッド室とに仕切る仕切部(ピストン部)を含みシリンダ本体に対して相対移動可能なピストンロッドとを有する。ブームシリンダ7では、第1油圧ポンプ11により吐出される作動油をヘッド室に受け入れることでブーム4に前記ブーム上げ動作を行わせるように伸長することが可能である一方、第1油圧ポンプ11により吐出される作動油をロッド室に受け入れることでブーム4に前記ブーム下げ動作を行わせるように収縮することが可能である。
アームシリンダ8は、第2油圧ポンプ12により吐出される作動油の供給を受けることによりアーム5にアーム押し動作とアーム引き動作とを行わせるように作動するアクチュエータである。アームシリンダ8も、シリンダ本体と、前記シリンダ本体をヘッド室とロッド室とに仕切る仕切部(ピストン部)を含み、シリンダ本体に対して相対移動可能なピストンロッドとを有する。
なお、図2に示すように、ブームシリンダ7にはブーム動作検出センサ7Sが装着され、アームシリンダ8にはアーム動作検出センサ8Sが装着されている。ブーム動作検出センサ7Sは、ブームシリンダ7の伸縮ストロークを検出することでブーム4の駆動状態を検出することができる。同様に、アーム動作検出センサ8Sは、アームシリンダ8の伸縮ストロークを検出することでアーム5の駆動状態を検出することができる。本実施形態では、ブーム動作検出センサ7Sおよびアーム動作検出センサ8Sはストロークセンサであるが、他の実施形態においてブーム4およびアーム5の角度を検出する角度センサであってもよい。
ブームコントロールバルブ15は、第1油圧ポンプ11とブームシリンダ7との間に介在し、第1油圧ポンプ11からブームシリンダ7に供給される作動油の流量を変化させるように開閉動作する。具体的に、ブームコントロールバルブ15は、ブーム下げパイロットポート151及びブーム上げパイロットポート152を有するパイロット操作式の3位置方向切換弁からなる。
ブームコントロールバルブ15は、前記ブーム下げ及び前記ブーム上げパイロットポート151,152の何れにもパイロット圧が入力されないときは中立位置P2に保たれ、第1油圧ポンプ11とブームシリンダ7との間を遮断する。なお、第1油圧ポンプ11とブームコントロールバルブ15との間の部位には、図略のリリーフ弁が配置されている。
ブームコントロールバルブ15は、ブーム下げパイロットポート151にブーム下げパイロット圧が入力されると、そのブーム下げパイロット圧の大きさに対応したストロークで中立位置P2からブーム下げ位置P1に切り換えられる。これにより、第1油圧ポンプ11からブームシリンダ7のロッド室に前記ストロークに応じた流量で作動油が供給されることを許容するとともに、ブームシリンダ7のヘッド室から作動油が排出されることを許容するように、開弁する。これにより、ブームシリンダ7は前記ブーム下げパイロット圧に対応した速度で前記ブーム下げ方向に駆動される。
ブームコントロールバルブ15は、ブーム上げパイロットポート152にブーム上げパイロット圧が入力されると、そのブーム上げパイロット圧の大きさに対応したストロークで中立位置P2からブーム上げ位置P3に切り換えられる。これにより、第1油圧ポンプ11からブームシリンダ7のヘッド室に前記ストロークに応じた流量で作動油が供給されることを許容するとともに、ブームシリンダ7のロッド室から作動油が排出されることを許容するように、ブームコントロールバルブ15が開弁する。これにより、ブームシリンダ7は前記ブーム上げパイロット圧に対応した速度で前記ブーム上げ方向に駆動される。
アームコントロールバルブ16は、第2油圧ポンプ12とアームシリンダ8との間に介在し、第2油圧ポンプ12からアームシリンダ8に供給される作動油の流量を変化させるように開閉動作する。具体的に、アームコントロールバルブ16は、アーム押しパイロットポート161及びアーム引きパイロットポート162を有するパイロット操作式の3位置方向切換弁からなる。
アームコントロールバルブ16は、アーム押し及びアーム引きパイロットポート161,162の何れにもパイロット圧が入力されないときは中立位置P5に保たれ、第2油圧ポンプ12とアームシリンダ8との間を遮断する。なお、第2油圧ポンプ12とアームコントロールバルブ16との間の部位には、図略のリリーフ弁が配置されている。
アームコントロールバルブ16は、アーム押しパイロットポート161にアーム押しパイロット圧が入力されるとそのアーム押しパイロット圧の大きさに対応したストロークで中立位置P5からアーム押し位置P4に切換えられる。これにより、第2油圧ポンプ12からアームシリンダ8のロッド室に前記ストロークに応じた流量で作動油が供給されることを許容するとともに、アームシリンダ8のヘッド室からタンクに作動油が戻ることを許容するように、アームコントロールバルブ16が開弁する。これにより、アームシリンダ8は前記アーム押しパイロット圧に対応した速度で前記アーム押し方向に駆動される。
アームコントロールバルブ16は、アーム引きパイロットポート162にアーム引きパイロット圧が入力されるとそのアーム引きパイロット圧の大きさに対応したストロークで中立位置P5からアーム引き位置P6に切換えられる。これにより、第2油圧ポンプ12からアームシリンダ8のヘッド室に前記ストロークに応じた流量で作動油が供給されることを許容するとともに、アームシリンダ8のロッド室からタンクに作動油が戻ることを許容するように、開弁する。これにより、アームシリンダ8は前記アーム引きパイロット圧に対応した速度で前記アーム引き方向に駆動される。
操作部30は、キャブ2Aに配置され、オペレータによって油圧ショベル100を作動させるための各種の操作を受け付ける。操作部30は、ブーム操作部31と、アーム操作部32と、ダイヤルスイッチ33と、レバーロックスイッチ34とを有する。
ブーム操作部31(操作装置)は、ブーム4にブーム下げ動作及びブーム上げ動作をそれぞれ行わせるためのブーム下げ操作及びブーム上げ操作を受ける。具体的に、ブーム操作部31は、ブームシリンダ7を駆動するための操作を受けるブーム操作用レバー31Aと、ブーム用指令出力部31Bと、を有する。
ブーム操作用レバー31Aは、オペレータによる前記ブーム下げ操作及び前記ブーム上げ操作を受けて回動することが可能な部材である。前記ブーム下げ操作及び前記ブーム上げ操作は、ブーム操作用レバー31Aを互いに逆向きに回動させる操作である。
ブーム用指令出力部31Bは、ブーム操作用レバー31Aに与えられる前記ブーム上げ操作及び前記ブーム下げ操作に連動して、当該操作に対応する指令信号を制御部50に入力する。前記指令信号は、ブーム操作用レバー31Aの操作方向および操作量に対応する情報を含む。
アーム操作部32(操作装置)は、アーム5にアーム押し動作及びアーム引き動作をそれぞれ行わせるためのアーム押し操作及びアーム引き操作を受ける。具体的に、アーム操作部32は、アームシリンダ8を駆動するための操作を受けるアーム操作用レバー32Aと、アーム用指令出力部32Bと、を有する。
アーム操作用レバー32Aは、オペレータによるアーム押し操作及びアーム引き操作を受けて回動することが可能な部材である。アーム押し操作及びアーム引き操作はアーム操作用レバー32Aを互いに逆向きに回動させる操作である。
アーム用指令出力部32Bは、アーム操作用レバー32Aに与えられるアーム押し操作及びアーム引き操作の一方の操作に連動して、当該操作に対応する指令信号を制御部50に入力する。前記指令信号は、アーム操作用レバー32Aの操作方向および操作量に対応する情報を含む。
ダイヤルスイッチ33は、エンジン10の目標回転数の入力を受ける。本実施形態では、ダイヤルスイッチ33は、回転可能なダイヤルであり、オペレータがエンジン10の目標回転数を設定するために操作(回転)される。ダイヤルスイッチ33は、不図示の操作量送信部を含む。当該操作量送信部は、オペレータがダイヤルスイッチ33を回転させ目標回転数を設定することで、当該目標回転数に応じた信号(操作量信号、回転数信号)が制御部50に入力される。
レバーロックスイッチ34は、ブームコントロールバルブ15およびアームコントロールバルブ16に対するパイロット油の供給および遮断を切り換えるためのスイッチである。レバーロックスイッチ34がオンに設定されると、第1バルブ比例弁21、第2バルブ比例弁22、第3バルブ比例弁23および第4バルブ比例弁24に対するパイロット油の供給を許容するように、レバーロック弁25に対して指令信号(駆動信号)が入力される。一方、レバーロックスイッチ34がオフに設定されると、第1バルブ比例弁21、第2バルブ比例弁22、第3バルブ比例弁23および第4バルブ比例弁24に対するパイロット油の供給を阻止するように、レバーロック弁25に対して指令信号が入力される。
第1バルブ比例弁21および第2バルブ比例弁22は、ブーム操作部31のブーム操作用レバー31Aに入力される操作に対応するパイロット圧がブームコントロールバルブ15に対してパイロットポンプ20から入力されることを許容するように作動する。同様に、第3バルブ比例弁23および第4バルブ比例弁24は、アーム操作部32のアーム操作用レバー32Aに入力される操作に対応するパイロット圧がアームコントロールバルブ16に対してパイロットポンプ20から入力されることを許容するように開弁する。なお、他の実施形態において、ブーム操作部31およびアーム操作部32がリモコン弁を有し、ブーム操作用レバー31Aおよびアーム操作用レバー32Aが受ける操作量に応じて、ブームコントロールバルブ15およびアームコントロールバルブ16のパイロット圧が直接調整される態様でもよい。また、各レバーは電気式のレバーでもよい。
レバーロック弁25は、パイロットポンプ20と各バルブ比例弁との間に介在するように配置される。レバーロック弁25は、レバーロックスイッチ34の状態に応じた信号(ロック解除信号)を制御部50から受け付けることで開弁し、各バルブ比例弁へのパイロット油の供給を許容する状態と遮断する状態とに切り換わる。
制御部50は、ダイヤルスイッチ33に入力された目標回転数の補正値を設定し、当該補正値に応じた指令信号をECU55に入力する。図3は、本実施形態に係るエンジン制御装置100Aの制御部50のブロック図である。
制御部50は、CPU(Central Processing Unit)、制御プログラムを記憶するROM(Read Only Memory)、CPUの作業領域として使用されるRAM(Random Access Memory)等から構成されている。制御部50は、前記CPUがROMに記憶された制御プログラムを実行することにより、演算部501、判定部502および記憶部503の各機能部を備えるように機能する。これらの機能部は、実体を有するものではなく、前記制御プログラムによって実行される機能の単位に相当する。なお、制御部50のすべてまたは一部は、油圧ショベル100内に設けられるものに限定されず、油圧ショベル100がリモート制御される場合には、油圧ショベル100とは異なる位置に配置されても良い。また、前記制御プログラムは遠隔地のサーバ(管理装置)やクラウドなどから油圧ショベル100内の制御部50に送信され実行されるものでもよいし、前記サーバやクラウド上で前記制御プログラムが実行され、生成された各種の指令信号が油圧ショベル100に送信されるものでもよい。
演算部501は、制御部50が実行する各種の処理において必要とされる演算処理を実行する。判定部502は、制御部50が実行する各種の処理において必要とされる判定処理を実行する。記憶部503は、制御部50が実行する各種の処理において必要とされるパラメータ、閾値を記憶する。
また、制御部50は、ブーム操作用レバー31A、アーム操作用レバー32A、ダイヤルスイッチ33、レバーロックスイッチ34、エンジン回転数センサ101、過給圧力センサ102、第1ポンプ圧センサ11P、第2ポンプ圧センサ12P、ブーム動作検出センサ7Sおよびアーム動作検出センサ8Sから各種の信号を受け入れる。更に、制御部50は、ECU55、第1ポンプ比例弁111、第2油圧ポンプ比例弁121、第1バルブ比例弁21、第2バルブ比例弁22、第3バルブ比例弁23、第4バルブ比例弁24およびレバーロック弁25に各種の指令信号を入力する。
特に、制御部50は、操作部30から受信した操作レバー量信号を目標ポンプ吐出指令信号に変換し、第1ポンプ比例弁111、第2油圧ポンプ比例弁121に入力する。また、制御部50は、操作部30から受信した操作レバー量信号を目標バルブスプールストローク量指令信号に変換し、第1バルブ比例弁21、第2バルブ比例弁22、第3バルブ比例弁23および第4バルブ比例弁24に入力する。更に、制御部50は、ダイヤルスイッチ33が受けたダイヤルスイッチ操作量を目標エンジン回転数指令信号に変換する。
ECU(Engine Control Unit)55は、制御部50から回転数指令信号(指令信号)を受け入れ、当該回転数指令信号に応じた燃料噴射量でエンジン10を所定の実回転数で回転させるようにエンジン10を制御する。
本実施形態では、制御部50は、フィードフォワード制御およびフィードバック制御を実行することが可能である。フィードフォワード制御では、制御部50は、操作部30に入力される前記操作の操作量に応じて第1油圧ポンプ11および第2油圧ポンプ12の吐出量Q(吐出量指令)を決定し、当該吐出量Qとエンジン回転数センサ101によって検出された回転数Nrと第1ポンプ圧センサ11P、第2ポンプ圧センサ12Pによって検出されたポンプ圧Pとから、エンジン10にかかる負荷トルクTrの時間変化である負荷トルク速度Trsを演算し、少なくとも前記負荷トルク速度に応じてエンジン10の目標回転数の補正値を設定する。一方、フィードバック制御では、制御部50は、ダイヤルスイッチ33を通じて入力された目標回転数Nd(回転数指令)とエンジン回転数センサ101によって検出された回転数Nrとの偏差に応じてエンジン10の目標回転数の補正値を設定する。
以下では、操作部30のブーム操作部31が操作されることに伴って、第1油圧ポンプ11が作動油をブームシリンダ7に向かって吐出するとともに、エンジン10の回転数が調整される態様について説明する。図4は、本実施形態に係るエンジン制御装置100Aにおける制御部50が実行するエンジン制御処理を示すフローチャートである。図5は、エンジン制御装置100Aを備える油圧ショベル100におけるエンジン回転数の推移を示すグラフである。なお、図5では、ECU55への回転数指令値が破線のグラフで示され、エンジン10の実回転数が実線のグラフで示されている。図6は、エンジン制御装置100Aを備える油圧ショベル100における操作レバーの操作量と油圧ポンプの流量との関係を示すグラフである。図7は、エンジン制御装置100Aを備える油圧ショベル100における負荷トルク速度とエンジン10の回転数補正量との関係を示すグラフである。
油圧ショベル100において、オペレータがキャブ2A内のエンジンキーをスタートすることで、エンジン10が始動する(図4のステップS1)。この際、ダイヤルスイッチ33は、デフォルト設定(Lowアイドル)とされ、レバーロックスイッチ34はOFF状態であり、パイロット油圧回路はレバーロック弁25によって閉じられている。すなわち、操作部30は、無操作状態である。この際、図5の矢印Aで示すように、エンジン10はアイドル回転数で回転している。
次に、オペレータがダイヤルスイッチ33操作し、エンジン10の目標回転数を設定する(ステップS2)。次に、制御部50の判定部502が、レバーロックスイッチ34がON状態に操作されたか否かを判定する(ステップS3)。ここで、レバーロックスイッチ34がON状態とされると、パイロット油圧回路が開放される(ステップS3でYES)。なお、レバーロックスイッチ34がOFF状態の場合(ステップS3でNO)、レバーロックスイッチ34がON状態とされるまで、判定部502はステップS3の判定を繰り返す。この際、この際、図5の矢印Bで示すように、無負荷状態のエンジン10は目標回転数(実回転数)で回転している。
レバーロックスイッチ34がON状態とされると、判定部502は、操作部30のブーム操作用レバー31Aに対するレバー操作入力の有無を判定する(ステップS4)。ここで、レバー操作の入力がある場合(ステップS4でYES)、制御部50はフォードフォワード制御(FF制御)を開始する。なお、レバー操作の入力がない場合(ステップS4でNO)、判定部502はステップS4の判定を繰り返す。
フィードフォワード制御が開始されると(ステップS5)、演算部501が負荷トルク速度を演算する(ステップS6)。この際、演算部501は、操作部30の操作用レバー31Aが受ける操作量と、予め記憶部503に記憶された図6に示されるマップ情報とから、必要ポンプ流量Q(L/min)を決定する。更に、演算部501は、エンジン回転数センサ101が検出するエンジン10の実エンジン回転数Nr(rpm)と上記の必要ポンプ流量Qとから、下記の式1に基づいて必要ポンプ傾転q(cc/rev)を演算する。
当該必要ポンプ傾転qに対応する指令信号が第1油圧ポンプ11の第1ポンプ比例弁111に入力され、第1油圧ポンプ11の吐出量(傾転)が調整される。また、ブーム操作用レバー31Aに入力される操作量に応じて、第1バルブ比例弁21または第2バルブ比例弁22に指令信号が入力され、ブームコントロールバルブ15のスプールの移動量(ストローク量)が調整される。
更に、演算部501は、式1に基づいて演算した必要ポンプ傾転qと、第1ポンプ圧センサ11Pが検出する実ポンプ圧P(MPa)(ポンプ圧力)とから、最新の第1油圧ポンプ11の出力トルク、すなわち負荷トルクTr(Nm)を、以下の式2に基づいて演算する。
また、演算部501は、式2によって演算した負荷トルクTrを下記の式3のようにサンプリング時間Δt(sec)で微分することによって、負荷トルク速度Trs(Nm/sec)を演算する。
次に、演算部501は、式3によって演算した負荷トルク速度Trsに対して、予め記憶部503に記憶された図7の特性値マップから、エンジン10の目標回転数指令の補正値ΔNffを決定する(ステップS7)。当該特性値マップでは、演算された負荷トルク速度Trsが大きいほど目標回転数指令の補正値ΔNffが大きくなるように当該補正値が設定される。なお、図7に示されるようなグラフの回帰式が予め記憶部503に格納され、演算部501は当該回帰式に基づいて、補正値ΔNffを演算してもよい。
本実施形態では、エンジン制御装置100Aはエンジン10の過給圧力センサ102が検出する過給圧力に対応する情報を取得することができる。このため、記憶部503には、エンジン10の過給圧力(複数の圧力領域)に応じて、複数の特性値マップが格納されていることが望ましい。エンジン10が過給式エンジンの場合には、過給圧力の大きさによって可能な出力が決まっている。このため、上記のように、過給圧力に応じた補正値ΔNffを設定することで、より安定した回転数制御を行うことができる。
次に、制御部50は、上記のように決定された補正値ΔNffをダイヤルスイッチ33に入力された目標回転数に反映させた指令信号をECU55に入力する(ステップS8、FF回転数指令補正)。このような補正された回転数に対応する指令信号を受けたECU55は、その補正量に対応して燃料噴射量指令値などを補正し、エンジン10の実回転数を上昇させる。なお、本実施形態では、図5の矢印Cで示すように、制御部50は、目標回転数の補正値の最大値を一定時間維持するように、ECU55に指令信号を入力する。
やがて、ブーム操作用レバー31Aの操作開始直後における実負荷トルクの急上昇により、エンジン10の回転数が図5の矢印Dで示すように一時的にダウンするが、予めフィードフォワード制御により回転数指令値が高い状態に保持されているため、高燃料噴射状態が保持され、エンジン10の回転数ダウンを抑制することができる。
ECU55に対する回転数指令を行った後、制御部50の判定部502は、アクチュエータ(ACT)、すなわち、ブームシリンダ7が加速したか否かを判定する(ステップS9)。換言すれば、前述の第1油圧ポンプ11の第1ポンプ比例弁111への吐出指令およびブームコントロールバルブ15へのバルブストローク指令に応じて、ブームシリンダ7に作動油が流入し、ブーム4が駆動したか否かが判定される。ここで、ブームシリンダ7が加速している場合(ステップS9でYES)、制御部50はフィードフォワード制御の実行を終了し(ステップS10)、フィードバック制御(FB制御)に移行する(ステップS11)。なお、ステップS9においてブームシリンダ7が加速していない場合(ステップS9でNO)、記憶部503はステップS9においてブームシリンダ7の加速判定を繰り返す。
ステップS11においてフィードバック制御が開始されると、演算部501が、回転数偏差を演算する(ステップS12)。この際、演算部501は、ダイヤルスイッチ33で設定されたエンジン10の目標回転数Nd(rpm)と、エンジン回転数センサ101で検出された実エンジン回転数Nr(rpm)との偏差を演算する。更に、演算部501は、上記で演算された偏差に基づいて、フィードバック制御における回転数補正指令値を演算する(ステップS13)。なお、本実施形態では、下記の式4で示すように、目標回転数Nd(rpm)と実エンジン回転数Nr(rpm)との偏差をそのまま、回転数補正値ΔNfbとする。
そして、制御部50は、演算された回転数補正値ΔNfbに応じた指令信号(補正エンジン回転数指令)をECU55に入力する(ステップS14、図5の矢印E)。指令信号を受けたECU55は、その補正量に応じて、燃料噴射量指令等を補正することで、エンジン10の回転数が目標回転数に近づくように制御される(図5の矢印F)。
更に、制御部50の判定部502はレバーロックスイッチ34がOFF状態に切り換えられたか否かを判定する(ステップS15)。ここで、レバーロックスイッチ34がOFF状態の場合(ステップS15でYES)、制御部50は、フィードフォワード制御を終了し(ステップS16)、図4のエンジン制御を終了する。一方、ステップS15において、レバーロックスイッチ34がON状態のままである場合(ステップS15でNO)、制御部50はステップS12以降の処理を繰り返す。すなわち、実エンジン回転数と目標エンジン回転数の偏差が0になるようにフィードバック制御が実行され続ける。
以上のように、本実施形態では、ブーム操作用レバー31Aが操作され、第1油圧ポンプ11の回転に伴う負荷トルクがエンジン10に作用することに対応して、制御部50がフィードフォワード制御およびフィードフォワード制御をそれぞれ実行することができる。
このような構成によれば、制御部50が実行するフィードフォワード制御によって第1油圧ポンプ11の負荷トルクに対するエンジン10の回転数ダウン量を抑制するとともに、フィードバック制御によって早期にエンジン10の回転数を目標回転数に静定させることができる。特に、負荷トルク速度に応じてフィードフォワード制御における指令補正量を決定するため、同じ負荷トルクでも入力速度が遅く回転数ダウン量が小さくなるような条件では、前記補正量を抑えつつ最適な回転数補正制御が可能になるため、早期にエンジン10の回転数を静定させ、従来のエンジン制御装置よりもエンジン10の燃費を抑制することができる。また、制御部50が第1ポンプ比例弁111に入力するポンプ吐出量指令がエンジン回転数の変動に応じて変化することがないため、オペレータがブーム操作用レバー31Aに入力する操作量によってポンプ吐出指令が設定され、操作量に応じた流量補償が可能になる。また、補正後の目標回転数に応じた指令信号をECU55に入力するだけでエンジン10の回転数を調整することができる。この結果、エンジン10の回転数の補正制御がECU55側の制御パラメータに介入しないため、当該回転数制御についてエンジン10およびECU55の設計変更を要することがなく、開発期間の短縮やコスト低減が実現される。
更に、本実施形態では、制御部50は、フィードフォワード制御において、設定したポンプの吐出量Qとエンジン回転数センサ101によって検出された回転数Nrと第1ポンプ圧センサ11Pによって検出された第1油圧ポンプ11のポンプ圧Pとから負荷トルク速度Trsを演算する。
このため、エンジン10の実回転数と第1油圧ポンプ11の吐出圧とから最新の負荷トルク速度を容易に演算することができる。
また、本実施形態では、エンジン制御装置100Aが、ブームシリンダ7が作動していることを検出するブーム動作検出センサ7S(作動検出部)を更に備えている。そして、制御部50は、ブーム操作用レバー31Aがブームシリンダ7を駆動するための操作を受けた後、ブームシリンダ7が作動していることをブーム動作検出センサ7Sが検出した場合、フィードフォワード制御の実行を停止する。
このため、油圧ショベル100の作業中における負荷トルク速度の変動に応じたフィードフォワード制御の実行を防止し、エンジン10の過剰な回転数変動を抑制することができる。
また、本実施形態では、前記フィードフォワード制御において、前記演算された負荷トルク速度が大きいほど目標回転数の補正値が大きくなるように当該補正値を設定する。
このような構成によれば、エンジン10に作用する負荷トルク速度が大きい場合でも、目標回転数の補正値を大きく設定することで、急激なエンジン10の回転数ダウン量を低減することができる。
更に、本実施形態では、制御部50は、フィードフォワード制御において、負荷トルク速度に応じてエンジン10の目標回転数の補正値の最大値を設定し、当該最大値を一定時間維持するように目標回転数を補正する。
このような構成によれば、フィードフォワード制御における回転数補正値の最大値が一定時間保持されることにより、ECU55に対する回転数指令値が高い領域に保持され、負荷トルク発生直後の回転数ダウン量を更に低減することができる。
更に、本実施形態では、エンジン制御装置100Aは、エンジン10の過給圧力を検出する過給圧力センサ102(過給圧検出部)を更に備えている。そして、制御部50は、フィードフォワード制御において、負荷トルク速度および過給圧力センサ102によって検出された過給圧力に応じて目標回転数を補正する。
このような構成によれば、エンジン10のブースト状態によりエンジン10の出力特性が変化する構成であっても、過給圧力に応じて適切な目標回転数の補正量を設定することが可能となり、高過給時の無駄な補正による回転数のオーバーシュート(燃費悪化)を防止することができる。
以上、本発明に係るエンジン制御装置100Aおよびこれを備えた油圧ショベル100について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば以下のような変形実施形態をとることができる。
(1)上記の実施形態では、ブーム操作用レバー31Aが操作され、第1油圧ポンプ11の負荷トルクがエンジン10に掛かる態様にて説明したが、自動運転を行う機械においては、操作レバーの操作量ではなく、制御部50が作業における目標位置、目標面、目標姿勢もしくは目標軌跡等に基づき作業アタッチメント3を作動させるために算出したブーム4、アーム5及びバケット6それぞれの作動速度もしくは作動量を作動指令として演算し、当該作動指令に基づいて第1油圧ポンプ11もしくは第2油圧ポンプ12の吐出量を制御してもよい。
(2)また、上記の実施形態では、ダイヤルスイッチ33は、回転可能なダイヤルであり、オペレータがエンジン10の目標回転数を設定するために当該ダイヤルスイッチ33を操作(回転)する態様にて説明したが、自動運転を行う機械においては、ダイヤルスイッチ33の回転ではなく、制御部50がショベル100の行う作業、動作及び機械の状態等に基づいて目標回転数を設定してもよい。
(3)上記の実施形態では、ブーム操作用レバー31Aが操作され、第1油圧ポンプ11の負荷トルクがエンジン10に掛かる態様にて説明したが、第2油圧ポンプ12についても同様である。また、ブーム操作用レバー31Aおよびアーム操作用レバー32Aの両方が操作され、第1油圧ポンプ11および第2油圧ポンプ12の負荷トルクがそれぞれエンジン10に掛かる場合は、各ポンプの負荷トルクの和に基づいて、上記と同様の演算処理が実行されればよい。
(4)また、上記の実施形態では、油圧ショベル100が第1油圧ポンプ11と第2油圧ポンプ12とを備えているが、本発明はこれに限られず、第1油圧ポンプ11及び第2油圧ポンプ12の一方が省略されてもよい。かかる場合、他方の油圧ポンプから吐出される作動油が前記ブームシリンダ7に供給されるとともに前記アームシリンダ8に供給される。
(5)また、作業アタッチメント3の先端アタッチメントは、バケットに限られず、例えばグラップル、圧砕機、ブレーカ、フォークなどの他の先端アタッチメントであってもよい。また、本発明の制御装置が搭載される建設機械は、前記油圧ショベルに限られず、他の建設機械であってもよい。
(6)先の実施形態では、機体が下部走行体1であるが、前記機体は下部走行体1のように走行可能なものに限定されず、特定の場所に設置されて上部旋回体2を支持する基台であってもよい。
(7)本発明において、回転数など所定の指令値を補正することは、前記指令値を補正した後、当該補正後の指令値に対応する信号を入力先に入力するものでもよいし、前記所定の指令値に対応する信号を補正した後、入力先に入力するものでもよい。換言すれば、補正対象は、指令値自体でも良いし、これに対応する信号の値(大きさ)でもよい。
本発明により提供されるのは、エンジンと、回転数指令信号に応じて前記エンジンを制御するエンジンコントローラと、前記エンジンによって駆動され作動油を吐出する可変容量式の油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの作動油の供給を受けて作動するアクチュエータとを含む建設機械の制御装置である。当該制御装置は、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出部と、入力された前記エンジンの目標回転数を補正し、前記回転数指令信号として前記エンジンコントローラに入力する制御部とを備える。前記制御部は、フィードフォワード制御とフィードバック制御とをそれぞれ実行することが可能である。フィードフォワード制御では、前記制御部は、前記油圧ポンプに対して指令される吐出量に基づいて前記エンジンにかかる負荷トルク速度を演算し、少なくとも前記負荷トルク速度に応じて前記目標回転数を補正する。フィードバック制御では、前記制御部は、前記目標回転数と前記回転数検出部によって検出された前記回転数との偏差に応じて前記目標回転数を補正する。前記負荷トルク速度は、前記エンジンにかかる負荷トルクの時間変化である。
本構成によれば、制御部が実行するフィードフォワード制御によって油圧ポンプの負荷トルクに対するエンジンの回転数ダウン量を抑制するとともに、フィードバック制御によって早期にエンジンの回転数を目標回転数に静定させることができる。特に、フィードフォワード制御では、負荷トルク速度に応じて目標回転数の補正量を決定するため、同じ負荷トルクでも入力速度が遅く回転数ダウン量が小さくなるような条件では、前記補正量を抑えることが可能になり、早期にエンジンの回転数を静定させ、従来のエンジン制御装置よりもエンジンの燃費を抑制することができる。
上記の構成において、前記油圧ポンプのポンプ圧を検出する圧力検出部を更に備え、前記制御部は、前記吐出量と前記回転数検出部によって検出された前記回転数と前記圧力検出部によって検出された前記ポンプ圧とに基づいて前記負荷トルク速度を演算することが望ましい。
本構成によれば、エンジンの実回転数と油圧ポンプのポンプ圧とから最新の負荷トルク速度を容易に演算することができる。
上記の構成において、前記アクチュエータが作動していることを検出する作動検出部を更に備え、前記制御部は、前記アクチュエータが作動していることを前記作動検出部が検出した場合、前記フィードフォワード制御の実行を停止することが望ましい。
本構成によれば、建設機械の作業中には負荷トルク速度の変動に応じたフィードフォワード制御の実行を防止し、エンジンの過度な回転数変動を抑制することができる。
上記の構成において、前記制御部は、前記フィードフォワード制御において、前記演算された負荷トルク速度が大きいほど前記目標回転数が大きくなるように当該目標回転数を補正することが望ましい。
本構成によれば、エンジンに作用する負荷トルクの速度が大きい場合でも、目標回転数の補正値を大きく設定することで、急激なエンジンの回転数ダウンを低減することができる。
上記の構成において、前記制御部は、前記フィードフォワード制御において、前記負荷トルク速度に応じて前記目標回転数の補正値の最大値を設定し、当該最大値を一定時間維持するように前記目標回転数を補正することが望ましい。
本構成によれば、フィードフォワード制御における回転数補正値の最大値が一定時間維持されることにより、エンジンに対する回転数指令が高い領域に維持され、負荷トルク発生直後の回転数ダウンを更に低減することができる。
上記の構成において、前記エンジンの過給圧力を検出する過給圧検出部を更に備え、前記制御部は、前記フィードフォワード制御において、前記負荷トルク速度および前記過給圧検出部によって検出された前記過給圧力に応じて前記目標回転数を補正することが望ましい。
本構成によれば、エンジンのブースト状態に応じてエンジンの出力特性が変化する構成であっても、過給圧力に応じて適切に目標回転数を補正することが可能となり、高過給時の無駄な補正による回転数のオーバーシュート(燃費悪化)を防止することができる。
上記の構成において、前記アクチュエータを操作するための操作装置と、前記エンジンの目標回転数を入力するための入力部と、を更に備え、前記制御部は、前記操作装置の操作量に応じて前記油圧ポンプに指令する前記吐出量を設定するものでもよい。
本構成によれば、作業者によるアクチュエータの操作に対して、制御部が実行するフィードフォワード制御によって油圧ポンプの負荷トルクに対するエンジンの回転数ダウン量を抑制するとともに、フィードバック制御によって早期にエンジンの回転数を目標回転数に静定させることができる。
また、本発明によって提供されるのは、建設機械である。当該建設機械は、エンジンと、前記エンジンによって駆動され作動油を吐出する可変容量式の油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される作動油を受け入れることで作動するアクチュエータと、前記エンジンの回転数を制御する、上記に記載の建設機械の制御装置とを備える。
本構成によれば、早期にエンジンの回転数を静定させることが可能な建設機械を提供することができる。
本発明によれば、早期にエンジンの回転数を静定させることが可能な建設機械の制御装置およびこれを備えた建設機械を提供することができる。
Claims (8)
- エンジンと、回転数指令信号に応じて当該エンジンを制御するエンジンコントローラと、前記エンジンによって駆動される可変容量式の油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの作動油の供給を受けて作動するアクチュエータとを含む建設機械の制御装置であって、
前記エンジンの回転数を検出する回転数検出部と、
入力された前記エンジンの目標回転数を補正し、前記回転数指令信号として前記エンジンコントローラに入力する制御部であって、前記油圧ポンプに対して指令される吐出量に基づいて前記エンジンにかかる負荷トルク速度を演算し、前記負荷トルク速度に応じて前記目標回転数を補正するフィードフォワード制御と、前記目標回転数と前記回転数検出部によって検出された前記回転数との偏差に応じて前記目標回転数を補正するフィードバック制御とを実行する制御部と、を備える、建設機械の制御装置。 - 請求項1に記載の建設機械の制御装置であって、
前記油圧ポンプのポンプ圧を検出する圧力検出部を更に備え、
前記制御部は、前記吐出量と前記回転数検出部によって検出された前記回転数と前記圧力検出部によって検出された前記ポンプ圧とに基づいて前記負荷トルク速度を演算する、建設機械の制御装置。 - 請求項1または2に記載の建設機械の制御装置であって、
前記アクチュエータが作動していることを検出する作動検出部を更に備え、
前記制御部は、前記アクチュエータが作動していることを前記作動検出部が検出した場合、前記フィードフォワード制御の実行を停止する、建設機械の制御装置。 - 請求項1乃至3の何れか1項に記載の建設機械の制御装置であって、
前記制御部は、前記フィードフォワード制御において、前記演算された負荷トルク速度が大きいほど前記目標回転数が大きくなるように当該目標回転数を補正する、建設機械の制御装置。 - 請求項1乃至4の何れか1項に記載の建設機械の制御装置であって、
前記制御部は、前記フィードフォワード制御において、前記負荷トルク速度に応じて前記目標回転数の補正値の最大値を設定し、当該最大値を一定時間維持するように前記目標回転数を補正する、建設機械の制御装置。 - 請求項1乃至5の何れか1項に記載の建設機械の制御装置であって、
前記エンジンの過給圧力を検出する過給圧検出部を更に備え、
前記制御部は、前記フィードフォワード制御において、前記負荷トルク速度および前記過給圧検出部によって検出された前記過給圧力に応じて前記目標回転数を補正する、建設機械の制御装置。 - 請求項1乃至6の何れか1項に記載の建設機械の制御装置であって、
前記アクチュエータを操作するための操作装置と、
前記エンジンの目標回転数を入力するための入力部と、
を更に備え、
前記制御部は、前記操作装置の操作量に応じて前記油圧ポンプに指令する前記吐出量を設定する、建設機械の制御装置。 - エンジンと、
前記エンジンによって駆動され作動油を吐出する可変容量式の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出される作動油を受け入れることで作動するアクチュエータと、
前記エンジンの回転数を制御する、請求項1乃至7の何れか1項に記載の建設機械の制御装置と、
を備える、建設機械。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 23766475 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |