JP2015151838A - Construction machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばディーゼルエンジンが搭載された油圧ショベル等の建設機械に関する。 The present invention relates to a construction machine such as a hydraulic excavator equipped with, for example, a diesel engine.
一般に、ディーゼルエンジンによって油圧ポンプを駆動する油圧ショベル等の建設機械が知られている(例えば、特許文献1参照)。このような建設機械では、軽油によってディーゼルエンジンを駆動すると共に、油圧ポンプからの圧油を油圧シリンダ、油圧モータ等の油圧アクチュエータに供給することによって、作業装置による掘削作業等を行っている。 In general, construction machines such as a hydraulic excavator that drives a hydraulic pump by a diesel engine are known (see, for example, Patent Document 1). In such a construction machine, a diesel engine is driven by light oil, and pressure oil from a hydraulic pump is supplied to a hydraulic actuator such as a hydraulic cylinder or a hydraulic motor to perform excavation work or the like by a work device.
ところで、近年、地球温暖化の進行を緩和させるために、二酸化炭素排出量の削減が望まれている。大気中への二酸化炭素排出の主要因は、軽油をはじめとした化石燃料の大量消費とされている。そのため、化石燃料に依らない非化石燃料の使用について世間のニーズは高まっている。しかし、非化石燃料は化石燃料とは異なる燃料性状を有しているため、使用に際して留意事項が存在する場合がある。 By the way, in recent years, in order to mitigate the progress of global warming, reduction of carbon dioxide emissions is desired. The main cause of carbon dioxide emissions into the atmosphere is a large consumption of fossil fuels such as light oil. Therefore, there is an increasing need for non-fossil fuels that do not rely on fossil fuels. However, since non-fossil fuels have fuel properties different from those of fossil fuels, there are cases where there are considerations in use.
例えば、軽油の代替燃料としての非化石燃料には、脂肪酸メチルエステルを主成分としたバイオディーゼル燃料が台頭しているが、この燃料の熱量は軽油よりも1割程度低い。そのため、バイオディーゼル燃料をディーゼルエンジンで燃焼させた場合、エンジンの仕事量は軽油と比べ減少する。 For example, as a non-fossil fuel as an alternative fuel for light oil, biodiesel fuel mainly composed of fatty acid methyl ester has emerged, but the heat quantity of this fuel is about 10% lower than that of light oil. Therefore, when biodiesel fuel is burned by a diesel engine, the work of the engine is reduced compared to light oil.
軽油と比べて熱量が低い燃料をディーゼルエンジンで燃焼させると、エンジンの仕事量が減少し、油圧ポンプから供給される圧油の流量や圧力が低下して、油圧アクチュエータによる作業性の低下を引き起こす可能性がある。また、所定の熱量を発生させるために、軽油よりも多量の燃料が必要となり燃料消費量が悪化する。それだけでなくディーゼルエンジンは軽油の燃焼に最適化したチューニングが行われているため、燃料性状が異なる他の燃料の場合は、オペレータが望んだ出力にディーゼルエンジンが制御できず、燃料噴射量が過多と不足を交互に繰り返し不安定な状態になる虞れもある。 When a diesel engine burns fuel that has a lower calorific value than light oil, the work of the engine is reduced, and the flow rate and pressure of the pressure oil supplied from the hydraulic pump are reduced, causing a decrease in workability by the hydraulic actuator. there is a possibility. In addition, in order to generate a predetermined amount of heat, a larger amount of fuel than light oil is required, and fuel consumption is deteriorated. Not only that, the diesel engine is tuned for light oil combustion, so for other fuels with different fuel properties, the diesel engine cannot be controlled to the output desired by the operator and the fuel injection amount is excessive. There is also a possibility that it becomes unstable due to repeated shortage and shortage.
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、ディーゼルエンジンに異なる種類の燃料を供給したときでも、油圧アクチュエータによる作業性の変動を低減することができる建設機械を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is a construction machine that can reduce fluctuations in workability due to a hydraulic actuator even when different types of fuel are supplied to a diesel engine. Is to provide.
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、熱量の異なる複数種類の燃料が供給されるディーゼルエンジンと、前記ディーゼルエンジンによって駆動する油圧ポンプと、前記ディーゼルエンジンによって回転駆動するアシスト発電モータと、前記アシスト発電モータに電気的に接続された蓄電装置と、前記アシスト発電モータを制御するコントローラとを備えた建設機械において、前記ディーゼルエンジンに供給する燃料の種類を選択する燃料選択装置をさらに備え、前記コントローラは、前記燃料選択装置によって選択された燃料の種類に応じて、前記蓄電装置から前記アシスト発電モータに供給する電力を制御し、低熱量の燃料が選択されたときに、高熱量の燃料に比べて不足する前記ディーゼルエンジンの出力トルクを前記アシスト発電モータによって補うことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of
請求項2の発明では、前記ディーゼルエンジンは、軽油またはバイオディーゼル燃料を含む軽油以外の非軽油燃料によって駆動し、前記コントローラは、前記燃料選択装置によって非軽油燃料を選択したときには、軽油を選択したときに比べて、前記アシスト発電モータに供給する電力を増加させている。
In the invention of
請求項3の発明では、前記ディーゼルエンジンはエンジンコントロールダイヤルによって指示された回転数で回転駆動し、前記ディーゼルエンジンの実際の回転数を計測する回転数センサと、前記ディーゼルエンジンの負荷を計測する負荷センサとをさらに備え、前記コントローラは、前記燃料選択装置によって非軽油燃料を選択したときには、前記回転数センサによって計測した回転数と前記負荷センサによって計測した負荷とに応じて、前記蓄電装置から前記アシスト発電モータに供給する電力を調整している。 According to a third aspect of the present invention, the diesel engine is rotationally driven at a rotational speed designated by an engine control dial, and a rotational speed sensor that measures the actual rotational speed of the diesel engine, and a load that measures the load of the diesel engine. And when the non-light oil fuel is selected by the fuel selection device, the controller selects the non-light oil fuel from the power storage device according to the rotational speed measured by the rotational speed sensor and the load measured by the load sensor. The power supplied to the assist generator motor is adjusted.
請求項4の発明では、前記コントローラは、前記ディーゼルエンジンがエンジンコントロールダイヤルによって指示された回転数および負荷と、前記回転数センサおよび前記負荷センサによって計測された実際の回転数と負荷との乖離値を補うように、前記蓄電装置から前記アシスト発電モータに供給する電力を調整している。 According to a fourth aspect of the present invention, the controller is a deviation value between the rotational speed and load of the diesel engine designated by the engine control dial and the actual rotational speed and load measured by the rotational speed sensor and the load sensor. Power supplied from the power storage device to the assist power generation motor is adjusted.
請求項5の発明では、前記コントローラは、前記蓄電装置の蓄電残量が所定値を下回った場合には、非軽油燃料を選択したときであっても蓄電残量が前記所定値に達するまで前記アシスト発電モータから前記蓄電装置に電力を供給し、前記蓄電残量が前記所定値に達した以降は再び前記アシスト発電モータに電力を供給するようにしている。
In the invention of
請求項1の発明によれば、ディーゼルエンジンに熱量の異なる複数種類の燃料を供給すると、燃料の種類に応じてディーゼルエンジンの出力トルクが変化する。このとき、コントローラは、燃料選択装置によって選択された燃料の種類に応じて、蓄電装置から前記アシスト発電モータに供給する電力を制御する。このため、低熱量の燃料が選択されたときには、高熱量の燃料に比べて不足するディーゼルエンジンの出力トルクをアシスト発電モータによって補うことができる。この結果、ディーゼルエンジンに熱量の異なる複数種類の燃料を供給したときでも、燃料の種類に関係なく、例えば熱量の高い燃料を使用したときとほぼ同じ出力トルクで油圧ポンプを駆動することができる。これにより、燃料の種類に関係なく、油圧ポンプに接続された油圧シリンダ、油圧モータ等の油圧アクチュエータをほぼ一定の操作性をもって駆動することができる。 According to the first aspect of the present invention, when a plurality of types of fuel having different amounts of heat are supplied to the diesel engine, the output torque of the diesel engine changes according to the type of fuel. At this time, the controller controls the power supplied from the power storage device to the assist power generation motor in accordance with the type of fuel selected by the fuel selection device. For this reason, when the low heat quantity fuel is selected, the output torque of the diesel engine that is insufficient compared to the high heat quantity fuel can be compensated by the assist power generation motor. As a result, even when a plurality of types of fuel having different heat amounts are supplied to the diesel engine, the hydraulic pump can be driven with substantially the same output torque as when, for example, a fuel having a high amount of heat is used, regardless of the type of fuel. As a result, regardless of the type of fuel, hydraulic actuators such as hydraulic cylinders and hydraulic motors connected to the hydraulic pump can be driven with substantially constant operability.
請求項2の発明によれば、燃料選択装置によって非軽油燃料を選択したときには、軽油を選択したときに比べて、アシスト発電モータに供給する電力を増加させる。これにより、軽油に比べて非軽油燃料の熱量が低く、ディーゼルエンジンの出力トルクが不足するときでも、アシスト発電モータの回転トルクを増加して、出力トルクの不足分を補うことができる。このため、燃料の種類によって変動するエンジンの出力トルクを、軽油の出力トルクを基準として平滑にすることができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、エンジンの出力トルクを平滑化するために、ディーゼルエンジンは、エンジンコントロールダイヤルによって指示された回転数と負荷の認識に加え、実際の回転数と負荷を測定するための回転数センサと負荷センサを備えている。このため、これらのセンサの計測結果に応じてアシスト発電モータから供給される電力量を調節することができる。 According to the invention of claim 3, in order to smooth the output torque of the engine, the diesel engine measures the actual rotational speed and the load in addition to the recognition of the rotational speed and the load indicated by the engine control dial. Rotation speed sensor and load sensor. For this reason, the electric energy supplied from an assist electric power generation motor can be adjusted according to the measurement result of these sensors.
請求項4の発明によれば、エンジンコントロールダイヤルによって指示されたディーゼルエンジンの回転数および負荷と、ディーゼルエンジンの実際の回転数および負荷とを比較し、その乖離値を補うように、蓄電装置からアシスト発電モータに電力が供給させる仕組みになっている。このため、軽油とは熱量が異なる非軽油燃料をディーゼルエンジンに供給した場合であっても、エンジンの出力トルクが不足することがなく、建設機械の仕様通りの作業性能を確保することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the speed and load of the diesel engine instructed by the engine control dial are compared with the actual speed and load of the diesel engine, so that the deviation value is compensated from the power storage device. The power is supplied to the assist generator motor. For this reason, even when a non-light oil fuel having a calorific value different from that of light oil is supplied to the diesel engine, the output torque of the engine is not insufficient, and work performance according to the specifications of the construction machine can be ensured.
請求項5の発明によれば、非軽油燃料を選択していても蓄電装置の蓄電残量が所定値を下回った場合は、自動的に所定値までアシスト発電モータが蓄電装置を充電する。このため、蓄電装置は常に所定値以上の残量が確保されるように制御されるので、蓄電残量が少ない場合に生じる過放電による蓄電装置の寿命低下が抑制できる。 According to the fifth aspect of the present invention, even when the non-light oil fuel is selected, if the remaining amount of power stored in the power storage device falls below a predetermined value, the assist power generation motor automatically charges the power storage device to the predetermined value. For this reason, since the power storage device is controlled so that a remaining amount equal to or greater than a predetermined value is always secured, it is possible to suppress a reduction in the life of the power storage device due to overdischarge that occurs when the remaining power amount is small.
以下、本発明の実施の形態による建設機械としてハイブリッド式油圧ショベルを例に挙げて、添付図面に従って説明する。 Hereinafter, a hybrid hydraulic excavator will be described as an example of a construction machine according to an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
図1ないし図3は本発明の実施の形態を示している。図1において、1はディーゼルエンジン6とアシスト発電モータ7を併用したハイブリッド式油圧ショベル(以下、油圧ショベル1という)を示している。この油圧ショベル1は、自走可能なクローラ式の下部走行体2と、下部走行体2上に設けられ後述の旋回モータ12によって旋回駆動する旋回装置3と、下部走行体2上に旋回装置3を介して旋回可能に搭載された上部旋回体4と、上部旋回体4の前側に設けられ掘削作業等を行う作業装置5とにより構成されている。
1 to 3 show an embodiment of the present invention. In FIG. 1,
また、作業装置5は、例えばブーム5A、アーム5B、バケット5Cと、これらを駆動する油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ5D、アームシリンダ5E、バケットシリンダ5Fとによって構成されている。ブーム5A、アーム5B、バケット5Cは、互いにピン結合されると共に、シリンダ5D〜5Fを伸長または縮小することによって、俯仰動する。
Further, the
6は上部旋回体4に搭載されたディーゼルエンジンであり、このディーゼルエンジン6にはアシスト発電モータ7と油圧ポンプ8が接続されている。また、ディーゼルエンジン6は、燃料タンク9に接続され、燃料タンク9から熱量の異なる複数種類の燃料が供給される。具体的には、ディーゼルエンジン6は、燃料タンク9から軽油または非軽油燃料が供給され、これらの燃料によって駆動する。このとき、非軽油燃料は、例えばバイオディーゼル燃料を含む軽油以外の燃料である。
Reference numeral 6 denotes a diesel engine mounted on the upper swing body 4, and an assist
また、ディーゼルエンジン6には、出力軸の回転数Nを計測する回転数センサ10が取付けられると共に、ディーゼルエンジン6の回転トルク(出力トルクT)を計測する負荷センサとしてのトルクセンサ11が取付けられている。なお、トルクセンサ11は、ディーゼルエンジン6の出力トルクTを直接的に計測するものでもよく、油圧ポンプ8の吐出圧力や吐出流量に基づいて間接的に計測するものでもよい。
The diesel engine 6 is provided with a
また、アシスト発電モータ7は、発電時には、ディーゼルエンジン6によって回転駆動して発電電力を後述の蓄電装置16に供給する。一方、アシスト発電モータ7は、アシスト駆動時には、蓄電装置16からの電力供給によって回転駆動してディーゼルエンジン6をアシストする。さらに、油圧ポンプ8は、ディーゼルエンジン6によって駆動し、作業装置5のシリンダ5D〜5Fに向けて圧油を吐出する。
In addition, the assist
12は旋回装置3を駆動する旋回モータであり、この旋回モータ12は、例えば電動モータ13と油圧アクチュエータとしての油圧モータ14とによって構成されている。ここで、電動モータ13と油圧モータ14の回転軸は、相互に連結されている。旋回モータ12は、減速機構(図示せず)を介して旋回装置3を駆動する。上部旋回体4を旋回駆動するときには、電動モータ13は蓄電装置16からの電力供給によって回転駆動し、油圧モータ14による旋回駆動をアシストする。一方、上部旋回体4の旋回を停止するときには、電動モータ13は回生動作を行い、回生電力を蓄電装置16に向けて出力する。これにより、蓄電装置16は充電される。なお、旋回モータ12は、例えば油圧モータ14を省いて、電動モータ13だけを用いて構成してもよい。
旋回モータ12の油圧モータ14および作業装置5のシリンダ5D〜5Fは、コントロールバルブ15を介して油圧ポンプ8に接続されている。このコントロールバルブ15は、旋回モータ12および作業装置5を制御する複数個の油圧制御弁により形成されている。そして、コントロールバルブ15は、油圧ポンプ8から供給される圧油の供給と排出を、例えば操作レバー、操作ペダル等(いずれも図示せず)のような操作手段の操作に応じて切り換える。これにより、コントロールバルブ15は、上部旋回体4の旋回動作や作業装置5の俯仰動を制御する。
The
16は上部旋回体4に設けられた蓄電装置であり、この蓄電装置16は、例えば電気二重層キャパシタによって構成されている。蓄電装置16は、発電時にはアシスト発電モータ7から供給される電荷を蓄電し、アシスト駆動時にはアシスト発電モータ7に向けて駆動電力を供給する。また、蓄電装置16は、回生動作時には電動モータ13から供給される電荷を蓄電し、旋回アシスト駆動時には電動モータ13に向けて駆動電力を供給する。なお、蓄電装置16は、リチウムイオン電池等の充電池によって構成してもよい。
17は蓄電装置16とアシスト発電モータ7との間に設けられた電力変換装置を示している。この電力変換装置17は、直流電力と交流電力とを相互に変換可能なインバータ18,19と、直流電圧の昇圧や降圧を行うチョッパ20とを含んで構成されると共に、後述のコントローラ22によってその動作が制御される。インバータ18はアシスト発電モータ7に接続され、インバータ19は旋回モータ12の電動モータ13に接続され、チョッパ20は蓄電装置16に接続される。インバータ18,19およびチョッパ20は、直流母線21A,21Bを介して相互に接続される。なお、蓄電装置16を充電池(二次電池)によって構成する場合には、チョッパ20を省いて蓄電装置16を直流母線21A,21Bに直接的に接続してもよい。
アシスト発電モータ7の発電時には、電力変換装置17は、アシスト発電モータ7から供給される三相交流電力を直流電力に変換すると共に、この直流電力を降圧して蓄電装置16に供給し、蓄電装置16を充電する。一方、アシスト発電モータ7のモータ駆動時(アシスト駆動時)には、電力変換装置17は、蓄電装置16から供給される直流電力を昇圧した後、三相交流電力に変換してアシスト発電モータ7に供給する。
During power generation by the assist
また、電動モータ13の回生時には、電力変換装置17は、電動モータ13による回生電力を直流電力に変換すると共に、この直流電力を降圧して蓄電装置16に供給し、蓄電装置16を充電する。一方、電動モータ13による旋回アシスト駆動時には、電力変換装置17は、蓄電装置16からの直流電力を交流の駆動電力に変換し、電動モータ13に供給する。
Further, during regeneration of the
22は電力変換装置17を制御するコントローラで、このコントローラ22は、例えばマイクロコンピュータ等によって構成されている。ここで、コントローラ22には、回転数センサ10およびトルクセンサ11が接続されている。これに加え、コントローラ22には、ディーゼルエンジン6に対する所望の回転数N0およびトルクT0を指示するためのエンジンコントロールダイヤル23が接続されると共に、ディーゼルエンジン6に供給する燃料の種類を選択する燃料選択装置24が接続されている。また、コントローラ22は、蓄電装置16にも接続されており、蓄電残量を監視して、残量に応じた電力変換装置17の制御を行う。
エンジンコントロールダイヤル23は、例えば図4中の特性線26に示すように、軽油を使用したときの回転数NとトルクTとの関係に基づいて、回転数N0およびトルクT0を指示する。このとき、エンジンコントロールダイヤル23は、例えば重負荷と軽負荷とに応じて、指示する回転数N0およびトルクT0を高い値と低い値の2つの値で切り換える。なお、エンジンコントロールダイヤル23は、回転数N0およびトルクT0を、3つ以上の値で切り換えてもよく、連続的な値で切り換えてもよい。回転数N0とトルクT0との関係が予め明らかな場合には、エンジンコントロールダイヤル23は、回転数N0だけを指示してもよい。
The
燃料選択装置24は、例えば燃料の種類に応じて選択可能な複数(例えば2個)のボタン24A,24Bを備えている。具体的には、ボタン24Aを押したときには軽油が選択され、ボタン24Bを押したときには非軽油燃料が選択される。なお、図3は、燃料選択装置24が2個のボタン24A,24Bを備えた場合を例示しているが、例えばバイオディーゼル燃料の濃度が異なる複数種類の非軽油燃料を用いる場合には、燃料選択装置24は、これらの燃料の種類に応じてボタンの個数を増加させてもよい。また、軽油と非軽油燃料の2種類だけしか使用しない場合には、燃料選択装置24は単一のボタンを備え、このボタンを押したか否かによって、非軽油燃料か否かを判断してもよい。
The
そして、コントローラ22は、後述するように、回転数センサ10およびトルクセンサ11によって計測された実際の回転数Nと出力トルクTと、エンジンコントロールダイヤル23からの指示信号および燃料選択装置24からの選択信号とに基づいて、アシスト発電モータ7のアシスト駆動を制御する。
The
次に、燃料の種類に応じたアシスト発電モータ7のアシスト駆動について、コントローラ22による具体的な制御動作について説明する。
Next, a specific control operation by the
まず、オペレータによってエンジンコントロールダイヤル23からディーゼルエンジン6に向けて所定の回転数N0とトルクT0が指示されると、これらの指示値を満たすために必要な量の燃料(例えば軽油)が燃料タンク9からディーゼルエンジン6に供給される。このとき、ディーゼルエンジン6は軽油の供給量に応じて駆動すると共に、油圧ポンプ8はディーゼルエンジン6の出力トルクTに応じて回転駆動し、圧油を吐出する。これにより、圧油が油圧アクチュエータとなるシリンダ5D〜5Fや油圧モータ14に供給され、作業装置5が俯仰動すると共に、上部旋回体4が旋回駆動する。
First, when a predetermined rotational speed N0 and torque T0 are instructed from the
ここで、エンジンコントロールダイヤル23によって指示される回転数N0とトルクT0は、ディーゼルエンジン6の燃料に軽油を使用することを前提に設定されている。具体的には、指示される回転数N0およびトルクT0は、軽油を使用したときのディーゼルエンジン6の回転数NとトルクTとの関係に基づいて、例えば図4中の特性線26に従った値が設定される。このため、軽油を使用した場合には、実際の回転数N等に基づいてディーゼルエンジン6に供給する軽油の供給量を調整することによって、エンジンコントロールダイヤル23によって指示された回転数N0およびトルクT0で、ディーゼルエンジン6を駆動することができる。
Here, the rotational speed N0 and the torque T0 instructed by the
一方、バイオディーゼル燃料を含んだ非軽油燃料は、軽油に比べて熱量が低い。このため、ディーゼルエンジン6の燃料に非軽油燃料を使用した場合には、軽油を使用した場合に比べて、ディーゼルエンジン6の出力トルクTが低下する。従って、非軽油燃料を使用した場合には、実際の回転数NとトルクTは、非軽油燃料を使用したときのディーゼルエンジン6の回転数NとトルクTとの関係に基づいて、図4中の特性線27に従った回転数N1とトルクT1になる。この結果、非軽油燃料を使用した場合には、エンジンコントロールダイヤル23によって指示された回転数N0およびトルクT0と、実際に計測される回転数N1およびトルクT1との間には、乖離値ΔN,ΔTが発生する。
On the other hand, non-light oil fuel containing biodiesel fuel has a lower calorific value than light oil. For this reason, when non-light oil fuel is used for the fuel of the diesel engine 6, the output torque T of the diesel engine 6 is lower than when light oil is used. Therefore, when non-light oil fuel is used, the actual rotational speed N and torque T are based on the relationship between the rotational speed N and torque T of the diesel engine 6 when non-light oil fuel is used. The rotational speed N1 and the torque T1 according to the characteristic line 27 of FIG. As a result, when non-light oil fuel is used, the difference value ΔN, between the rotational speed N0 and torque T0 instructed by the
このとき、本実施の形態による油圧ショベル1は、燃料選択装置24を備えており、ディーゼルエンジン6に供給された燃料が軽油かバイオディーゼル燃料を含む非軽油燃料なのかを、それぞれに対応させたボタン24A,24Bを押すことで判断できる。図3に示すように、オペレータが燃料選択装置24によって非軽油燃料を選択した場合、即ちオペレータが非軽油燃料に対応したボタン24Bを押した場合は、コントローラ22は、以下の制御動作を行う。
At this time, the
まず、本発明が適用されることをオペレータに伝達するために、ランプ25が点灯する。続いてコントローラ22は、ディーゼルエンジン6の実際の回転数NおよびトルクTをそれぞれ測定し、これらの測定値とエンジンコントロールダイヤル23によって指示された回転数N0およびトルクT0とを比較する。非軽油燃料を用いた場合、実際の回転数NとトルクTは、図4中の特性線27に従った回転数N1とトルクT1となるから、コントローラ22は、図4中の特性線27に従った回転数N1およびトルクT1と、図4中の特性線26に従った回転数N0およびトルクT0とを比較する。
First, the
比較した結果、各々の回転数N0,N1とトルクT0,T1の間に乖離が認められた場合、コントローラ22は、例えばトルクTの乖離値ΔTを補うために必要な電力量を算出する。コントローラ22は、算出した電力量に基づいて電力変換装置17を制御し、蓄電装置16からアシスト発電モータ7に向けて算出した電力量に応じた電力を供給する。
As a result of the comparison, when a deviation is recognized between each of the rotational speeds N0 and N1 and the torques T0 and T1, the
アシスト発電モータ7は、この供給電力に応じた出力トルクを発生させ、ディーゼルエンジン6による油圧ポンプ8の駆動をアシストする。これにより、乖離した分のエンジン出力を補うことができ、軽油とは熱量が異なる非軽油燃料を燃焼させた場合においても、油圧ポンプ8を軽油使用時のトルクT0で駆動することができる。この結果、軽油とは熱量が異なる非軽油燃料をディーゼルエンジン6に供給した場合であっても、油圧ショベル1に予め設定された仕様通りの作業性能を確保することができる。
The
なお、コントローラ22は、トルクTの乖離値ΔTを補う電力をアシスト発電モータ7に供給する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、コントローラ22は、トルクTの乖離値ΔTに加えて、回転数Nの乖離値ΔNも小さくなるように、アシスト発電モータ7に電力を供給してもよい。即ち、コントローラ22は、非軽油燃料を使用したときでも、回転数NとトルクTとの特性が、軽油を使用したときの図4中の特性線26に近付くように、アシスト発電モータ7に供給する電力を制御すればよい。
In addition, although the
かくして、本実施の形態によれば、コントローラ22は、燃料選択装置24によって選択された燃料の種類に応じて、蓄電装置16からアシスト発電モータ7に供給する電力を制御する。具体的には、燃料選択装置24によって非軽油燃料を選択したときには、軽油を選択したときに比べて、アシスト発電モータ7に供給する電力を増加させる。
Thus, according to the present embodiment, the
このため、低熱量の非軽油燃料が選択されたときには、高熱量の軽油に比べて不足するディーゼルエンジン6の出力トルクTをアシスト発電モータ7によって補うことができる。これにより、燃料の種類によって変動するディーゼルエンジン6の出力トルクTを、軽油使用時の出力トルクT0に近付けることができる。この結果、ディーゼルエンジン6に熱量の異なる複数種類の燃料を供給したときでも、燃料の種類に関係なく、軽油使用時とほぼ同じ出力トルクT0で油圧ポンプ8を駆動することができ、シリンダ5D〜5F、油圧モータ14等の油圧アクチュエータをほぼ一定の操作性をもって駆動することができる。
For this reason, when the low heat quantity non-light oil fuel is selected, the output torque T of the diesel engine 6 which is insufficient compared to the high heat quantity light oil can be compensated by the assist
また、ディーゼルエンジン6の出力トルクTを平滑化する、即ち軽油使用時の出力トルクT0に近付けるために、ディーゼルエンジン6は、エンジンコントロールダイヤル23によって指示された回転数N0とトルクT0(負荷)の認識に加え、実際の回転数NとトルクTを測定するための回転数センサ10とトルクセンサ11を備えている。これに加え、コントローラ22は、エンジンコントロールダイヤル23によって指示された回転数N0およびトルクT0と、ディーゼルエンジン6による実際の回転数NとトルクTを比較し、例えば乖離値ΔTを補うように、蓄電装置16からアシスト発電モータ7に電力を供給する。
Further, in order to smooth the output torque T of the diesel engine 6, that is, to approach the output torque T 0 when using light oil, the diesel engine 6 has the rotational speed N 0 and the torque T 0 (load) indicated by the
このため、例えば燃料を給油する度に非軽油燃料のバイオディーゼル燃料の濃度が異なり、熱量の異なる非軽油燃料を使用する場合でも、これらのセンサ10,11の計測結果に応じてアシスト発電モータ7から供給される電力量を調節することができる。この結果、軽油とは熱量が異なる複数種類の非軽油燃料をディーゼルエンジン6の燃料に用いた場合であっても、ディーゼルエンジン6の出力トルクTが不足することがなく、油圧ショベル1の仕様通りの作業性能を確保することができる。
For this reason, for example, even when a non-light oil fuel having a different concentration of biodiesel fuel and a different amount of heat is used every time fuel is supplied, the
さらに、コントローラ22は、蓄電装置16の蓄電残量を監視しており、残量が所定値を下回った場合には、非軽油燃料を選択したときであっても蓄電残量が所定値に達するまでアシスト発電モータ7から蓄電装置16に電力を供給して充電し、蓄電残量が所定値に達した以降は再びアシスト発電モータ7に電力を供給するようにしている。これにより、蓄電装置16は常に所定値以上の残量が確保されるように制御されるので、蓄電残量が少ない場合に生じる過放電による蓄電装置16の寿命低下を抑制できる。充電の際には、非軽油燃料を選択していてもアシスト発電モータ7がアシスト動作をしないことを報知するために、ランプ25は通常の点灯状態から点滅状態に切り換わるようにしてもよい。この場合、蓄電装置16の蓄電残量が所定値に達したら、コントローラ22は再びアシスト発電モータ7に電力を供給してアシスト動作を行い、ランプ25は点滅状態から点灯状態に切り換わる。
Furthermore, the
なお、前記実施の形態では、コントローラ22は、回転数センサ10とトルクセンサ11によって計測した回転数NとトルクTに基づいて、アシスト発電モータ7に供給する電力を調整する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば非軽油燃料を使用したときの回転数とトルクの特性が予め分かっている場合には、燃料を選択するだけで、回転数に応じた不足トルクが分かるため、この不足トルクに応じた電力をアシスト発電モータ7に供給してもよい。この場合、トルクセンサを省くことができる。
In the embodiment, the
また、前記実施の形態では、燃料選択装置24は、ボタン24A,24Bをオペレータが手動操作することによって、燃料の種類を選択した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば燃料タンク9に設けた燃料判別センサによって燃料選択装置を構成してもよい。この場合、燃料判別センサは、燃料タンク9に充填された燃料の種類を自動的に判別し、燃料の種類に応じた選択信号をコントローラ22に出力する。
In the above embodiment, the
また、前記実施の形態では、建設機械としてクローラ式のハイブリッド油圧ショベル1を例に挙げて説明したが、ホイール式のハイブリッド油圧ショベルやハイブリッドホイールローダに適用してもよく、ディーゼルエンジンと油圧ポンプの駆動をアシストするアシスト発電モータを備えた各種の建設機械に適用することができる。
In the above embodiment, the crawler type hybrid
1 ハイブリッド式油圧ショベル
2 下部走行体
3 旋回装置
4 上部旋回体
5 作業装置
6 ディーゼルエンジン
7 アシスト発電モータ
8 油圧ポンプ
10 回転数センサ
11 トルクセンサ
12 旋回モータ
13 電動モータ
14 油圧モータ
16 蓄電装置
17 電力変換装置
22 コントローラ
23 エンジンコントロールダイヤル
24 燃料選択装置
24A,24B ボタン
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ディーゼルエンジンによって駆動する油圧ポンプと、
前記ディーゼルエンジンによって回転駆動するアシスト発電モータと、
前記アシスト発電モータに電気的に接続された蓄電装置と、
前記アシスト発電モータを制御するコントローラとを備えた建設機械において、
前記ディーゼルエンジンに供給する燃料の種類を選択する燃料選択装置をさらに備え、
前記コントローラは、前記燃料選択装置によって選択された燃料の種類に応じて、前記蓄電装置から前記アシスト発電モータに供給する電力を制御し、
低熱量の燃料が選択されたときに、高熱量の燃料に比べて不足する前記ディーゼルエンジンの出力トルクを前記アシスト発電モータによって補うことを特徴とする建設機械。 A diesel engine that is supplied with multiple types of fuel with different calories;
A hydraulic pump driven by the diesel engine;
An assist generator motor that is rotationally driven by the diesel engine;
A power storage device electrically connected to the assist generator motor;
In a construction machine comprising a controller for controlling the assist generator motor,
A fuel selection device for selecting a type of fuel to be supplied to the diesel engine;
The controller controls the power supplied from the power storage device to the assist power generation motor according to the type of fuel selected by the fuel selection device,
A construction machine characterized in that, when a low heat quantity fuel is selected, the output torque of the diesel engine, which is insufficient compared to a high heat quantity fuel, is compensated by the assist power generation motor.
前記コントローラは、前記燃料選択装置によって非軽油燃料を選択したときには、軽油を選択したときに比べて、前記アシスト発電モータに供給する電力を増加させてなる請求項1に記載の建設機械。 The diesel engine is driven by non-light oil fuel other than light oil including light oil or biodiesel fuel,
2. The construction machine according to claim 1, wherein when the non-light oil fuel is selected by the fuel selection device, the controller increases the power supplied to the assist power generation motor as compared to when the light oil is selected.
前記ディーゼルエンジンの実際の回転数を計測する回転数センサと、前記ディーゼルエンジンの負荷を計測する負荷センサとをさらに備え、
前記コントローラは、前記燃料選択装置によって非軽油燃料を選択したときには、前記回転数センサによって計測した回転数と前記負荷センサによって計測した負荷とに応じて、前記蓄電装置から前記アシスト発電モータに供給する電力を調整してなる請求項2に記載の建設機械。 The diesel engine is driven to rotate at a rotational speed designated by an engine control dial,
A rotation speed sensor for measuring an actual rotation speed of the diesel engine; and a load sensor for measuring a load of the diesel engine,
When the non-light oil fuel is selected by the fuel selection device, the controller supplies the assist power generation motor from the power storage device according to the rotational speed measured by the rotational speed sensor and the load measured by the load sensor. The construction machine according to claim 2, wherein the electric power is adjusted.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014029471A JP2015151838A (en) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | Construction machine |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US12085216B2 (en) | 2022-02-17 | 2024-09-10 | Arctic Cat Inc. | Multi-use fuel filler tube |
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2014
- 2014-02-19 JP JP2014029471A patent/JP2015151838A/en active Pending
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