JP5250145B2 - Engine control device - Google Patents
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Description
この発明は、エンジンによって油圧ポンプを駆動する場合に用いられるエンジンの制御装置に関するものである。 The present invention relates to an engine control device used when a hydraulic pump is driven by an engine.
従来から、油圧ショベル、ブルドーザ、ダンプトラック、ホイールローダなどの建設機械には、ディーゼルエンジンが搭載されている。 Conventionally, diesel engines are mounted on construction machines such as hydraulic excavators, bulldozers, dump trucks, and wheel loaders.
図21を用いて従来の建設機械100の概要構成について説明する。図21に示すように、建設機械100は、ディーゼルエンジンであるエンジン2を駆動源として油圧ポンプ3を駆動する。油圧ポンプ3は、可変容量型の油圧ポンプが用いられ、その斜板3aの傾転角等を変化させることで容量q(cc/rev)が変化する。油圧ポンプ3から吐出圧PRP、流量Q(cc/min)で吐出された圧油は、操作バルブ21〜26を介してブームシリンダ31等の各油圧アクチュエータ31〜36に供給される。各操作バルブ21〜26は、各操作レバー41、42の操作によって作動される。各油圧アクチュエータ31〜36に圧油が供給されることで、各油圧アクチュエータ31〜36が駆動され、各油圧アクチュエータ31〜36に接続されたブーム、アーム、バケットからなる作業機、下部走行体、上部旋回体が作動する。建設機械100が稼動している間、作業機、下部走行体、上部旋回体にかかる負荷は、掘削土質、走行路勾配等に応じて絶えず変化する。これに応じて油圧機器(油圧ポンプ3)の負荷(以下油機負荷)、つまりエンジン2にかかる負荷が変化する。
A schematic configuration of a
エンジン2の出力P(馬力;kw)の制御は、シリンダ内へ噴射する燃料量を調整して行われる。この調整は、エンジン1の燃料噴射ポンプに付設したガバナ4を制御することで行われる。ガバナ4としては、一般的にオールスピード制御方式のガバナが用いられ、燃料ダイヤルで設定された目標エンジン回転数が維持されるように、負荷に応じてエンジン回転数nと燃料噴射量(トルクT)とが調整される。すなわち、ガバナ4は、目標回転数とエンジン回転数との差がなくなるよう燃料噴射量を増減する。
The output P (horsepower; kw) of the
図22は、エンジン2のトルク線図を示しており、横軸にエンジン回転数n(rpm;rev/min)をとり、縦軸にトルクT(N・m)をとっている。図22において、最大トルク線Rで規定される領域が、エンジン2が出し得る性能を示す。ガバナ4は、トルクTが最大トルク線Rを超えて排気煙限界とならないように、またエンジン回転数nがハイアイドル回転数nHを超えて過回転とならないように、エンジン2を制御する。最大トルク線R上の定格点Vでエンジン2の出力(馬力)Pが最大になる。Jは、油圧ポンプ3で吸収される馬力が等馬力になっている等馬力曲線を示している。
FIG. 22 shows a torque diagram of the
燃料ダイヤルで最大目標回転数が設定されると、ガバナ4は定格点Vとハイアイドル点nHとを結ぶ最高速レギュレーションラインFe上で調速を行う。
When the maximum target rotational speed is set by the fuel dial, the
油圧ポンプ3の負荷が大きくなるにつれて、エンジン2の出力とポンプ吸収馬力とが釣り合うマッチング点は、最高速レギュレーションラインFe上を定格点V側に移動する。マッチング点が定格点V側に移動するときエンジン回転数nは徐々に減じられ、定格点Vではエンジン回転数nは定格回転数になる。
As the load on the
このようにエンジン回転数nをほぼ一定の高回転数に固定して作業を行うと、燃料消費率が大きく(悪く)、ポンプ効率が低いという問題がある。なお、燃料消費率(以下燃費)とは、1時間、出力1kW当たりの燃料の消費量をいい、エンジン2の効率の一指標である。またポンプ効率とは、容積効率、トルク効率で規定される油圧ポンプ3の効率のことである。
If the engine speed n is fixed at a substantially constant high speed in this way, there is a problem that the fuel consumption rate is large (poor) and the pump efficiency is low. The fuel consumption rate (hereinafter referred to as fuel consumption) refers to the amount of fuel consumed per hour and output of 1 kW, and is an index of the efficiency of the
図22において、Mは等燃費曲線を示している。等燃費曲線Mの谷となるM1で燃費が最小となり、燃費最小点M1から外側に向かうにつれて燃費は大きくなる。 In FIG. 22, M indicates an equal fuel consumption curve. The fuel consumption is minimized at M1 that is the valley of the equal fuel consumption curve M, and the fuel consumption increases toward the outside from the fuel consumption minimum point M1.
図22からも明らかなように、レギュレーションラインFeは、等燃費曲線M上で燃費が比較的大きい領域に相当する。このため、従来の制御方法によれば燃費が大きく(悪く)、エンジン効率上望ましくない。 As is clear from FIG. 22, the regulation line Fe corresponds to a region where the fuel consumption is relatively high on the equal fuel consumption curve M. For this reason, according to the conventional control method, fuel consumption is large (poor), which is not desirable in terms of engine efficiency.
一方、可変容量型の油圧ポンプ3の場合、一般的に、同じ吐出圧PRPであればポンプ容量q(斜板傾転角度)が大きいほど容積効率、トルク効率が高くポンプ効率が高いということが知られている。
On the other hand, in the case of the variable displacement
また下記(1)式からも明らかなように、油圧ポンプ3から吐出される圧油の流量Qが同じであれば、エンジン2の回転数nを低くすればするほどポンプ容量qを大きくすることができる。このためエンジン2を低速化すればポンプ効率を高くすることができる。
As is clear from the following equation (1), if the flow rate Q of the pressure oil discharged from the
Q=n・q …(1)
したがって油圧ポンプ3のポンプ効率を高めるためには、エンジン2を回転数nが低い低速領域で稼動させればよい。
Q = n · q (1)
Therefore, in order to increase the pump efficiency of the
しかし、図22からも明らかなように、レギュレーションラインFeは、エンジン2の高回転領域に相当する。このため従来の制御方法によればポンプ効率が低いという問題がある。
However, as is apparent from FIG. 22, the regulation line Fe corresponds to a high speed region of the
また、レギュレーションラインFe上でエンジン2を稼動させると、高負荷になるとエンジン回転数が低下するため、エンストに至るおそれがある。
In addition, when the
このような負荷にかからずエンジン回転数をほぼ固定とする制御方法に対して、レバー操作量および負荷に応じてエンジン回転数を変化させるという制御方法が特許文献1に記載されている。
この特許文献1では、図22に示すように、燃費最小点M1を通る目標エンジン運転線L0が設定される。
In
そして、各操作レバー41、42、43、44の操作量等に基づいて、油圧ポンプ3の必要回転数が演算され、このポンプ必要回転数に対応する第1のエンジン必要回転数が演算される。また、各操作レバー41、42、43、44の操作量等に基づいて、エンジン必要馬力が演算され、このエンジン必要馬力に対応する第2のエンジン必要回転数が算出される。ここで、第2のエンジン必要回転数は、図22の目標エンジン運転線L0上のエンジン回転数として算出される。そして、これら第1および第2のエンジン必要回転数のうち大きい方のエンジン目標回転数が得られるように、エンジン回転数およびエンジントルクが制御される。
Then, based on the operation amount of each operation lever 41, 42, 43, 44, etc., the required rotational speed of the
図22に示すように、目標エンジン運転線L0に沿って、エンジン2の回転数を制御すると、燃費、エンジン効率、ポンプ効率が向上する。これは、同じ馬力を出力させ、同じ要求流量を得る場合でも、レギュレーションラインFe上の点pt1でマッチングさせるよりも、同じ等馬力線J上の点であって目標エンジン運転線L0上の点pt2でマッチングさせた方が、高回転、低トルクから低回転、高トルクに移行して、ポンプ容量qが大となり、等燃費曲線M上の燃費最小点M1に近い点で運転されるからである。また低回転領域でエンジン2が稼動することにより騒音の向上が図られ、エンジンフリクション、ポンプアンロードロスなどが向上する。
As shown in FIG. 22, when the rotational speed of the
また、建設機械の分野で、発電電動機によってエンジンの駆動力をアシストするハイブリッド方式の建設機械が開発されつつあり、既に多くの特許出願がなされている。 In the field of construction machinery, a hybrid construction machine that assists the driving force of an engine with a generator motor is being developed, and many patent applications have already been filed.
たとえば、特許文献2では、図22を流用すると、燃料ダイヤルで設定された設定回転数に対応するレギュレーションラインFe0に沿ってエンジン2を制御している。レギュレーションラインFe0と目標エンジン運転線L0とが交差する点Aに対応する目標回転数nrを求め、エンジン目標回転数nrと現在のエンジン回転数nとの偏差が正である場合には、発電電動機を電動作用させてエンジン2の駆動力を、発電電動機で発生したトルクによってアシストし、同偏差が負である場合には、発電電動機を発電作用させて蓄電器に電力を蓄積させている。
For example, in
ところで、特許文献1記載の発明では、油圧ポンプ3の負荷に応じてエンジン目標回転数が定まる。そして、図22に示すように、油圧ポンプ3が高負荷になるほど、目標エンジン運転線L0上の高負荷側にマッチング点がB→Aと移動する。ここで、さらに作業機が硬い岩盤などに当たるなどの高負荷になると、ポンプ圧が急激に上がり、リリーフバルブが動作し、余分なエネルギーロスを招くため、従来では、油圧ポンプの斜板の制御によってポンプ容量を変化させ、これによって、リリーフ流量を下げるようにしていた。
By the way, in the invention described in
しかしながら、リリーフ流量を下げるためにポンプ容量を小さくすると、ポンプ効率が下がるという問題点があった。また、この場合、エンジン回転数は、最適エンジン回転数よりも高いエンジン回転数であるため、エンジンの効率も悪いという問題点があった。 However, when the pump capacity is reduced to reduce the relief flow rate, there is a problem that the pump efficiency is lowered. In this case, since the engine speed is higher than the optimum engine speed, there is a problem that the efficiency of the engine is poor.
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、リリーフ時などの高負荷時におけるポンプ効率およびエンジン効率を高めることができるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an engine control device that can improve pump efficiency and engine efficiency at high loads such as during relief.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるエンジンの制御装置は、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、各油圧アクチュエータを操作する操作手段と、前記エンジンの第1の目標回転数を設定する第1の目標回転数設定手段と、前記油圧ポンプの負荷圧が高くなるに従ってエンジンの最大目標回転数を制限する第2の目標回転数を演算する第2の目標回転数演算手段と、前記第1の目標回転数および前記第2の目標回転数のうちのいずれか低い目標回転数に一致するように、エンジン回転数を制御する回転数制御手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an engine control apparatus according to the present invention includes a hydraulic pump driven by the engine, a hydraulic actuator to which pressure oil discharged from the hydraulic pump is supplied, An operation means for operating each hydraulic actuator, a first target rotation speed setting means for setting a first target rotation speed of the engine, and a maximum target rotation speed of the engine are limited as the load pressure of the hydraulic pump increases. A second target rotational speed calculating means for calculating the second target rotational speed, and a lower target rotational speed that is one of the first target rotational speed and the second target rotational speed, And a rotational speed control means for controlling the engine rotational speed.
また、この発明にかかるエンジンの制御装置は、上記の発明において、前記第1の目標回転数設定手段は、前記操作手段の操作量に応じて、前記エンジンの第1の目標回転数を演算することを特徴とする。 In the engine control apparatus according to the present invention, in the above invention, the first target rotational speed setting means calculates a first target rotational speed of the engine according to an operation amount of the operating means. It is characterized by that.
また、この発明にかかるエンジンの制御装置は、上記の発明において、前記油圧ポンプの負荷圧が上昇するにしたがって、該油圧ポンプの吸収可能な馬力が低下するようにポンプ馬力制限値を演算する馬力制限値演算手段を備え、前記第2の目標回転数演算手段は、前記馬力制限値演算手段が演算した前記油圧ポンプの馬力制限値に応じて、エンジンの最大目標回転数を制限するように前記第2の目標回転数を演算することを特徴とする。 In the engine control device according to the present invention, the horsepower for calculating the pump horsepower limit value so that the horsepower that can be absorbed by the hydraulic pump decreases as the load pressure of the hydraulic pump increases. The second target rotation speed calculation means includes a limit value calculation means, and the second target rotation speed calculation means limits the maximum target rotation speed of the engine according to the horsepower limit value of the hydraulic pump calculated by the horsepower limit value calculation means. The second target rotational speed is calculated.
また、この発明にかかるエンジンの制御装置は、上記の発明において、前記油圧ポンプの負荷圧がリリーフ圧に対してあらかじめ設定された値より小さい値を超えた場合、該油圧ポンプの吸収可能な馬力が低下するようにポンプ馬力制限値を演算する馬力制限値演算手段を備え、前記第2の目標回転数演算手段は、前記馬力制限値演算手段が演算した前記油圧ポンプの馬力制限値に応じて、エンジンの最大目標回転数を制限するように前記第2の目標回転数を演算することを特徴とする。 Further, in the engine control device according to the present invention, in the above invention, when the load pressure of the hydraulic pump exceeds a value smaller than a preset value with respect to the relief pressure, the horsepower that can be absorbed by the hydraulic pump The second target rotational speed calculation means is responsive to the horsepower limit value of the hydraulic pump calculated by the horsepower limit value calculation means. The second target rotational speed is calculated so as to limit the maximum target rotational speed of the engine.
また、この発明にかかるエンジンの制御装置は、上記の発明において、前記馬力制限値演算手段が演算した前記油圧ポンプの馬力制限値に応じて、前記油圧ポンプの吸収可能な最大トルクを制御する最大吸収トルク制御手段を備えたことを特徴とする。 In the engine control apparatus according to the present invention, the maximum controllable torque that can be absorbed by the hydraulic pump is determined according to the horsepower limit value of the hydraulic pump calculated by the horsepower limit value calculating means. An absorption torque control means is provided.
また、この発明にかかるエンジンの制御装置は、上記の発明において、前記エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、前記発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、前記油圧ポンプの負荷圧が高い状態から低い状態に急に切り替わった際に、前記エンジンの実回転数が前記目標回転数に対してあらかじめ設定した値以上に上昇するまでは前記発電電動機のエンジントルクアシスト作用を用いて前記目標回転数に一致するように、エンジン回転数を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。 The engine control apparatus according to the present invention includes, in the above invention, a generator motor connected to the output shaft of the engine, a capacitor that stores electric power generated by the generator motor and supplies electric power to the generator motor. When the load pressure of the hydraulic pump is suddenly switched from a high state to a low state, the engine of the generator motor until the actual rotational speed of the engine rises to a value set in advance with respect to the target rotational speed And a control means for controlling the engine speed so as to coincide with the target speed by using a torque assist action.
また、この発明にかかるエンジンの制御装置は、上記の発明において、前記エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、前記発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、前記油圧ポンプの負荷圧が高い状態から低い状態に減少するに応じて、前記第2の目標回転数が上昇することにより、前記エンジンの実回転数が前記目標回転数よりもあらかじめ設定した値よりも小さい場合、前記実回転数が前記目標回転数よりもあらかじめ設定した値よりも小さい値以上に上昇するまでは、前記発電電動機のエンジントルクアシスト作用を用いて前記目標回転数に一致するように、エンジン回転数を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。 The engine control apparatus according to the present invention includes, in the above invention, a generator motor connected to the output shaft of the engine, a capacitor that stores electric power generated by the generator motor and supplies electric power to the generator motor. As the load pressure of the hydraulic pump decreases from a high state to a low state, the second target rotational speed increases so that the actual rotational speed of the engine is a value set in advance from the target rotational speed. If it is smaller than the target rotational speed, the actual rotational speed will be equal to the target rotational speed using the engine torque assist action of the generator motor until the actual rotational speed rises to a value smaller than a preset value. And a control means for controlling the engine speed.
この発明にかかるエンジンの制御装置は、第1の回転数設定手段が、前記エンジンの第1の目標回転数を設定し、第2の目標回転数演算手段が、油圧ポンプの負荷圧が高くなるに従ってエンジンの最大目標回転数を制限する第2の目標回転数を演算し、回転数制御手段が、前記第1の目標回転数および前記第2の目標回転数のうちのいずれか低い目標回転数に一致するように、エンジン回転数を制御し、エンジン回転数を低くするようにしているので、リリーフ時などの高負荷時におけるポンプ効率およびエンジン効率を高めることができる。 In the engine control apparatus according to the present invention, the first rotation speed setting means sets the first target rotation speed of the engine, and the second target rotation speed calculation means increases the load pressure of the hydraulic pump. And calculating a second target rotational speed for limiting the maximum target rotational speed of the engine, wherein the rotational speed control means is the lower target rotational speed of the first target rotational speed and the second target rotational speed. Since the engine speed is controlled so as to match the engine speed and the engine speed is lowered, the pump efficiency and the engine efficiency at the time of high load such as a relief time can be increased.
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態であるエンジンの制御装置について説明する。なお、この実施の形態では、油圧ショベルなどの建設機械に搭載されるディーゼルエンジンおよび油圧ポンプを制御する場合について説明する。 Hereinafter, an engine control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a case where a diesel engine and a hydraulic pump mounted on a construction machine such as a hydraulic excavator are controlled will be described.
図1は、この発明の実施の形態である建設機械1の全体構成を示す図である。この建設機械1は、油圧ショベルである。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a
建設機械1は、上部旋回体と下部走行体とを備え、下部走行体は左右の履帯からなる。車体にはブーム、アーム、バケットからなる作業機が取り付けられている。ブームシリンダ31が駆動することによりブームが作動し、アームシリンダ32が駆動することによりアームが作動し、バケットシリンダ33が駆動することによりバケットが作動する。また走行モータ36および走行モータ35がそれぞれ駆動することにより左履帯および右履帯がそれぞれ回転する。また、旋回モータ34が駆動することによりスイングマシナリが駆動し、スイングピニオン、スイングサークル等を介して上部旋回体が旋回する。
The
エンジン2は、ディーゼルエンジンであり、その出力(馬力;kw)の制御は、シリンダ内へ噴射する燃料量を調整することで行われる。この調整はエンジン2の燃料噴射ポンプに付設したガバナを制御することで行われ、エンジンコントローラ4は、このガバナの制御を含めたエンジンの制御を行う。
The
コントローラ6は、エンジンコントローラ4に対して、エンジン回転数を目標回転数ncomにするための回転指令値を出力し、エンジンコントローラ4は、目標トルク線L1で目標回転数n_comが得られるように燃料噴射量を増減する。また、エンジンコントローラ4は、エンジン2のエンジン回転数および燃料噴射量から推定されるエンジントルクを含むエンジンデータeng_dataをコントローラ6に出力する。
The
エンジン2の出力軸は、PTO軸10を介して発電電動機11の駆動軸に連結される。発電電動機11は発電作用と電動作用を行う。つまり、発電電動機11は電動機(モータ)として作動し、また発電機としても作動する。また発電電動機11はエンジン2を始動させるスタータとしても機能する。スタータスイッチがオンされると、発電電動機11が電動作用し、エンジン2の出力軸を低回転(たとえば400〜500rpm)で回転させ、エンジン2を始動させる。
The output shaft of the
発電電動機11は、インバータ13によってトルク制御される。インバータ13は後述するように、コントローラ6から出力される発電電動機指令値GEN_comに応じて発電電動機11をトルク制御する。
The
インバータ13は直流電源線を介して蓄電器12に電気的に接続されている。なおコントローラ6は蓄電器12を電源として動作する。
The
蓄電器12は、キャパシタや蓄電池などによって構成され、発電電動機11が発電作用した場合に発電した電力を蓄積する(充電する)。また蓄電器12は同蓄電器12に蓄積された電力をインバータ13に供給する。なお本明細書では静電気として電力を蓄積するキャパシタや鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の蓄電池も含めて「蓄電器」と称するものとする。
The
エンジン2の出力軸には、PTO軸10を介して油圧ポンプ3の駆動軸が連結されており、エンジン出力軸が回転することにより油圧ポンプ3が駆動する。油圧ポンプ3は可変容量型の油圧ポンプであり、斜板の傾転角が変化することで容量q(cc/rev)が変化する。
The drive shaft of the
油圧ポンプ3から吐出圧PRp、流量Q(cc/min)で吐出された圧油は、ブーム用の操作バルブ21、アーム用の操作バルブ22、バケット用の操作バルブ23、旋回用の操作バルブ24、右走行用の操作バルブ25、左走行用の操作バルブ26にそれぞれ供給される。ポンプ吐出圧PRpは、油圧センサ7で検出され、油圧検出信号がコントローラ6に入力される。
Pressure oil discharged from the
操作バルブ21〜26から出力された圧油はそれぞれ、ブームシリンダ31、アームシリンダ32、バケットシリンダ33、旋回モータ34、右走行用の走行モータ35、左走行用の走行モータ36に供給される。これにより、ブームシリンダ31、アームシリンダ32、バケットシリンダ33、旋回モータ34、走行モータ35、走行モータ36がそれぞれ駆動され、ブーム、アーム、バケット、上部旋回体、下部走行体の右履帯、左履帯が作動する。
The pressure oil output from the
建設機械1の運転席の前方の右側、左側にはそれぞれ、作業・旋回用右の操作レバー41、作業・旋回用左の操作レバー42が設けられているとともに、走行用右の操作レバー43、走行用左の操作レバー44が設けられている。
A
作業・旋回用右の操作レバー41は、ブーム、バケットを作動させるための操作レバーであり、操作方向に応じてブーム、バケットを作動させるとともに、操作量に応じた速度でブーム、バケットを作動させる。
The
操作レバー41には、操作方向、操作量を検出するセンサ45が設けられている。センサ45は、操作レバー41の操作方向、操作量を示すレバー信号をコントローラ6に入力する。操作レバー41がブームを作動させる方向に操作された場合には、操作レバー41の中立位置に対する傾動方向、傾動量に応じて、ブーム上げ操作量、ブーム下げ操作量を示すブームレバー信号Lb0がコントローラ6に入力される。また、操作レバー41がバケットを作動させる方向に操作された場合には、操作レバー41の中立位置に対する傾動方向、傾動量に応じて、バケット掘削操作量、バケットダンプ操作量を示すバケットレバー信号Lbkがコントローラ6に入力される。
The
操作レバー41がブームを作動させる方向に操作された場合には、操作レバー41の傾動量に応じたパイロット圧(PPC圧)PRboが、ブーム用の操作バルブ21の各パイロットポートのうちレバー傾動方向(ブーム上げ方向、ブーム下げ方向)に対応するパイロットポート21aに加えられる。
When the operating
同様に、操作レバー41がバケットを作動させる方向に操作された場合には、操作レバー41の傾動量に応じたパイロット圧(PPC圧)PRbkが、バケット用の操作バルブ23の各パイロットポートのうちレバー傾動方向(バケット掘削方向、バケットダンプ方向)に対応するパイロットポート23aに加えられる。
Similarly, when the
作業・旋回用左の操作レバー42は、アーム、上部旋回体を作動させるための操作レバーであり、操作方向に応じてアーム、上部旋回体を作動させるとともに、操作量に応じた速度でアーム、上部旋回体を作動させる。
The
操作レバー42には、操作方向、操作量を検出するセンサ46が設けられている。センサ46は、操作レバー42の操作方向、操作量を示すレバー信号をコントローラ6に入力する。操作レバー42がアームを作動させる方向に操作された場合には、操作レバー42の中立位置に対する傾動方向、傾動量に応じて、アーム掘削操作量、アームダンプ操作量を示すアームレバー信号Larがコントローラ6に入力される。また操作レバー42が上部旋回体を作動させる方向に操作された場合には、操作レバー42の中立位置に対する傾動方向、傾動量に応じて、右旋回操作量、左旋回操作量を示す旋回レバー信号Lswがコントローラ6に入力される。
The
操作レバー42がアームを作動させる方向に操作された場合には、操作レバー42の傾動量に応じたパイロット圧(PPC圧)PRarが、アーム用の操作バルブ22の各パイロットポートのうちレバー傾動方向(アーム掘削方向、アームダンプ方向)に対応するパイロットポート22aに加えられる。
When the
同様に、操作レバー42が上部旋回体を作動させる方向に操作された場合には、操作レバー42の傾動量に応じたパイロット圧(PPC圧)PRswが、旋回用の操作バルブ24の各パイロットポートのうちレバー傾動方向(右旋回方向、左旋回方向)に対応するパイロットポート24aに加えられる。
Similarly, when the
走行用右の操作レバー43、走行用左の操作レバー44はそれぞれ右履帯、左履帯を作動させるための操作レバーであり、操作方向に応じて履帯を作動させるとともに、操作量に応じた速度で履帯を作動させる。
The
操作レバー43の傾動量に応じたパイロット圧(PPC圧)PRtrが、右走行用の操作バルブ25のパイロットポート25aに加えられる。
A pilot pressure (PPC pressure) PRtr corresponding to the tilting amount of the
パイロット圧PRtrは、油圧センサ9で検出され、右走行量を示す右走行パイロット圧PRcrがコントローラ6に入力される。同様に、操作レバー44の傾動量に応じたパイロット圧(PPC圧)PRtlが、左走行用操作弁26のパイロットポート26aに加えられる。パイロット圧PRtlは、油圧センサ8で検出され、左走行量を示す左走行パイロット圧PRclがコントローラ6に入力される。
The pilot pressure PRtr is detected by the
各操作バルブ21〜26は流量方向制御弁であり、対応する操作レバー41〜44の操作方向に応じた方向にスプールを移動させるとともに、操作レバー41〜44の操作量に応じた開口面積だけ油路が開口するようにスプールを移動させる。
Each of the
ポンプ制御バルブ5は、コントローラ6から出力される制御電流pc-epcによって動作し、サーボピストンを介してポンプ制御バルブ5を変化させる。
The
ポンプ制御バルブ5は、油圧ポンプ3の吐出圧PRp(kg/cm2)と油圧ポンプ3の容量q(cc/rev)の積が制御電流pc-epcに対応するポンプ吸収トルクTpcomを超えないように、油圧ポンプ3の斜板の傾転角を制御する。この制御は、PC制御と呼ばれている。
The
発電電動機11には発電電動機11の現在の実回転数GEN_spd(rpm)、つまりエンジン2の実回転数を検出する回転センサ14が付設されている。回転センサ14で検出される実回転数GEN_spdを示す信号はコントローラ6に入力される。
The
また、畜電器12には、畜電器12の電圧BATT_voltを検出する電圧センサ15が設けられている。電圧センサ15で検出される電圧BATT_voltを示す信号はコントローラ6に入力される。
In addition, the
また、コントローラ6は、インバータ13に発電電動機指令値GEN_comを出力し、発電電動機11を発電作用または電動作用させる。コントローラ6からインバータ13に対して、発電電動機11を発電機として作動させるための指令値GEN_comが出力されると、エンジン2で発生した出力トルクの一部は、エンジン出力軸を介して発電電動機11の駆動軸に伝達されてエンジン2のトルクを吸収して発電が行われる。そして、発電電動機11で発生した交流電力はインバータ13で直流電力に変換されて直流電源線を介して蓄電器12に電力が蓄積される(充電される)。
In addition, the
またコントローラ6からインバータ13に対して、発電電動機11を電動機として作動させるための指令値GEN_comが出力されると、インバータ13は発電電動機11が電動機として作動するように制御する。すなわち蓄電器12から電力が出力され(放電され)蓄電器12に蓄積された直流電力がインバータ13で交流電力に変換されて発電電動機11に供給され、発電電動機11の駆動軸を回転作動させる。これにより発電電動機11でトルクが発生し、このトルクは、発電電動機11の駆動軸を介してエンジン出力軸に伝達されて、エンジン2の出力トルクに加算される(エンジン2の出力がアシストされる)。この加算した出力トルクは、油圧ポンプ3で吸収される。
Further, when a command value GEN_com for operating the
発電電動機11の発電量(吸収トルク量)、電動量(アシスト量;発生トルク量)は、上記発電電動機指令値GEN_comの内容に応じて変化する。
The power generation amount (absorption torque amount) and the motor drive amount (assist amount; generated torque amount) of the
コントローラ6は、ガバナを含むエンジンコントローラ4に対して、回転指令値を出力して、現在の油圧ポンプ3の負荷に応じた目標回転数が得られるように燃料噴射量を増減して、エンジン2の回転数nとトルクTを調整する。
The
つぎに、コントローラ6による制御処理について説明する。図2は、コントローラ6による制御フローを示す図である。図3は、図2に示した目標流量演算部の処理フローを示す図である。また、図4は、図2に示したエンジン目標回転数加算値演算部の処理を示すフローチャートである。さらに、図6は、図2に示したポンプ出力制限演算部の処理フローを示す図である。
Next, control processing by the
まず、図2および図3に示すように、目標流量演算部50では、ブームレバー信号Lbo、アームレバー信号Lar、バケットレバー信号Lbk、旋回レバー信号Lsw、右走行パイロット圧PRcr、左走行パイロット圧PRclが入力され、これらの値に基づいて、対応するブームシリンダ31の目標流量Qbo、アームシリンダ32の目標流量Qar、バケットシリンダ33の目標流量Qbk、旋回モータ34の目標流量Qsw、右走行用の走行モータ35の目標流量Qcr、左走行用の走行モータ36毎の目標流量Qclが演算される。
First, as shown in FIGS. 2 and 3, in the target flow
コントローラ6内の記憶装置には、各油圧アクチュエータ毎に、操作量と目標流量との関数関係51a、52a、53a、54a、55a、56aがデータテーブル形式で記憶されている。
In the storage device in the
ブーム目標流量演算部51は、現在のブーム上げ方向の操作量若しくはブーム下げ方向の操作量Lboに対応するブーム目標流量Qboを関数関係51aに従って演算する。
The boom target flow
アーム目標流量演算部52は、現在のアーム掘削方向の操作量若しくはアームダンプ方向の操作量Larに対応するアーム目標流量Qaをが関数関係52aに従って演算する。
The arm target flow
バケット目標流量演算部53は、現在のバケット掘削方向の操作量若しくはバケットダンプ方向の操作量Lbkに対応するバケット目標流量Qbkを関数関係53aに従って演算する。
The bucket target flow
旋回目標流量演算部54は、現在の右旋回方向の操作量若しくは左旋回方向の操作量Lswに対応する旋回目標流量Qswを関数関係54aに従って演算する。
The turning target flow
右走行目標流量演算部55は、現在の右走行パイロット圧PRcrに対応する右走行目標流量Qcrを関数関係55aに従って演算する。
The right travel target flow
左走行目標流量演算部56は、現在の左走行パイロット圧PRclに対応する左走行目標流量Qclを関数関係56aに従って演算する。
The left travel target flow
なお、演算処理上、ブーム上げ操作量、アーム掘削操作量、バケット掘削操作量、右旋回操作量は、プラス符号の操作量として扱い、ブーム下げ操作量、アームダンプ操作量、バケットダンプ操作量、左旋回操作量は、マイナス符合の操作量として扱うものとする。 For calculation processing, the boom raising operation amount, arm excavation operation amount, bucket excavation operation amount, and right turn operation amount are handled as plus operation amounts, and the boom lowering operation amount, arm dump operation amount, bucket dump operation amount. The left turn operation amount is treated as a minus sign operation amount.
ポンプ目標吐出流量演算部60は、油圧アクチュエータ目標流量演算部50で演算された各油圧アクチュエータ目標流量Qbo、Qar、Qbk、Qsw、Qcr、Qclの総和を、ポンプ目標吐出流量Qsumとして、下記のようにして求める処理を実行する。
The pump target discharge flow
Qsum=Qbo+Qar+Qbk+Qsw+Qcr+Qcl …(2)
ここで、各油圧アクチュエータの目標流量の総和をポンプ目標吐出流量としているが、各油圧アクチュエータ目標流量Qbo、Qar、Qbk、Qsw、Qcr、Qclのうちで最大の目標流量を、油圧ポンプ3の目標吐出流量としてもよい。
Qsum = Qbo + Qar + Qbk + Qsw + Qcr + Qcl (2)
Here, the sum of the target flow rates of the hydraulic actuators is used as the pump target discharge flow rate. The maximum target flow rate among the hydraulic actuator target flow rates Qbo, Qar, Qbk, Qsw, Qcr, Qcl is set as the target of the
第1のエンジン目標回転数演算部61は、目標流量演算部50によって演算出力されたポンプ目標吐出流量Qsumに対応する第1のエンジン目標回転数ncom1を演算する。ここで、コントローラ6の記憶装置には、ポンプ目標吐出流量Qsumの増加に応じて第1のエンジン目標回転数ncom1が増加する関数関係61aがデータテーブル形式で記憶されている。この第1のエンジン目標回転数ncom1は、下記に示すように、変換定数をαとして、油圧ポンプ3を最大容量qmaxで作動させた際にポンプ目標吐出流量Qsumを吐出することができる最小のエンジン回転数として与えられる。
The first engine
ncom1=Qsum/qmax・α …(3)
第1のエンジン回転数演算部61では、現在のポンプ目標吐出流量Qsumに対応する第1のエンジン目標回転数ncom1が関数関係61a、つまり上記(3)式に従って演算される。
ncom1 = Qsum / qmax · α (3)
In the first engine
コントローラ6の判定部62は、現在のポンプ目標吐出流量Qsumが所定の流量Qminよりも大きいか否かを判定する。ここで、しきい値となる所定の流量は、各操作レバー41〜44が中立位置から操作されたか否かを判断するための流量に設定される。
The
コントローラ6内の第3のエンジン目標回転数設定部68では、判定部62の判定の結果、現在のポンプ目標吐出流量Qsumが所定の流量Qmin以下、つまり判定結果がNOである場合には、第3のエンジン目標回転数ncom3が、エンジン2のローアイドル回転数nL付近の回転数nJ(たとえば1000rpm)に設定される。これに対して現在のポンプ目標吐出流量Qsumが所定の流量Qminよりも大きい、つまり判定結果がYESである場合には、第3のエンジン目標回転数ncom3が、エンジン2のローアイドル回転数nLよりも大きい回転数nM(たとえば1400rpm)に設定される。
In the third engine target
一方、エンジンコントローラ4からコントローラ6には、エンジン2の現在のエンジン回転数Neと、燃料噴射量から推定されたエンジン2のエンジントルクTeとが入力される。コントローラ6内のフィルタ101は、時定数0.5(sec)を有したフィルタであり、入力されたエンジントルクTeの値をフィルタリングしたエンジントルクTe_fを出力する。コントローラ6内のエンジン出力演算部102は、エンジンコントローラ4から入力されたエンジン回転数Neとフィルタ101から出力されたエンジントルクTe_fとを乗算し、さらに変換定数Constを乗算したエンジン出力(馬力)Peを算出する。
On the other hand, the
コントローラ6内の目標エンジン出力演算部103は、後述するエンジン目標回転数加算値ncom_addが加算された第2のエンジン目標回転数ncom2に対する目標エンジン出力(馬力)Pe_aimを関数関係103aをもとに演算する。なお、第2のエンジン目標回転数ncom2の初期値は、第1のエンジン目標回転数ncom1である。ここで、コントローラ6内の記憶装置には、関数関係103aが記憶されており、目標エンジン出力演算部103は、この関数関係103aを用いて目標エンジン出力Pe_aimを出力する。
A target engine
ここで、関数関係103aは、図22に示した目標エンジン運転線L0と同じである図7に示した目標トルク線L1に、そのときのエンジン回転数を乗算した目標馬力線から、所定馬力分、下げた負荷感知境界線である。
Here, the
コントローラ6内のエンジン目標回転数加算値演算部104は、図4に示したフローチャートに従ってエンジン目標回転数加算値ncom_addを出力する。図4において、エンジン目標回転数加算値演算部104は、まず、初期値として、ncom_add「0」に設定する(ステップS101)。その後、エンジン出力演算部102からエンジン出力Peと、目標エンジン出力演算部103から目標エンジン出力Pe_aimとを取得する(ステップS102)。ここで、目標エンジン出力演算部103は、初期値として第1のエンジン目標回転数ncom1を用いて目標エンジン出力Pe_aimを出力し、その後の演算では、第2のエンジン目標回転数ncom2を用いて順次目標エンジン出力Pe_aimを出力する。
The engine target rotational speed addition
さらに、エンジン目標回転数加算値演算部104は、このエンジン出力Peから目標エンジン出力Pe_aimを除算した値に変換係数Ieを乗算した値Iaddを算出する(ステップS103)。この値Iaddは、エンジン回転数に変換された値である。
Further, the engine target rotational speed addition
その後、エンジン目標回転数加算値演算部104は、目標流量演算部50が出力するポンプ吐出流量目標値Qsumの値が増加方向に変化しているか、あるいは増加後に値が固定している状態であるか否かを判断する(ステップS104)。ポンプ吐出流量目標値Qsumの値が増加方向に変化、あるいは増加後に固定している状態でない場合(ステップS104,No)には、値Iaddをエンジン目標回転数加算値ncom_addに加算する処理を行う(ステップS106)。
Thereafter, the engine target rotational speed addition
一方、ポンプ吐出流量目標値Qsumの値が増加方向に変化、あるいは増加後に固定している状態である場合(ステップS104,Yes)には、さらに、値Iaddが負であるか否かを判断する(ステップS105)。値Iaddが負でない場合(ステップS105,No)には、ステップS106に移行して、値Iaddをエンジン目標回転数加算値ncom_addに加算する処理を行う。一方、値Iaddが負である場合(ステップS105,Yes)には、値Iaddの加算処理を行わずに、ステップS107に移行する。 On the other hand, when the value of the pump discharge flow rate target value Qsum changes in the increasing direction or is fixed after being increased (step S104, Yes), it is further determined whether or not the value Iadd is negative. (Step S105). When the value Iadd is not negative (No at Step S105), the process proceeds to Step S106, and processing for adding the value Iadd to the engine target rotational speed addition value ncom_add is performed. On the other hand, if the value Iadd is negative (step S105, Yes), the process proceeds to step S107 without performing the addition process of the value Iadd.
すなわち、このステップS104〜106の処理では、目標流量演算部50が出力するポンプ吐出流量目標値Qsumの値が増加方向に変化しているか、あるいは増加後に値が固定している状態である場合であって、値Iaddが負である場合には、値Iaddをエンジン目標回転数加算値ncom_addに加算する処理を行わないようにしている。具体的には、図5に示すように、ポンプ吐出流量目標値Qsumの増加分ΔQsumが0以上である場合に、値Iaddが負になっても、エンジン目標回転数加算値ncom_addから値Iaddの絶対値分を減じる処理を行わず、現在の第2のエンジン目標回転数ncom2を維持する処理を行う。これは、ポンプ吐出流量目標値Qsumが0以上である場合、たとえ値Iaddが負になっても、レバー操作によって操作者がパワーを減じる意思があるまでエンジン目標回転数を下げないようにして制御系を安定させるためである。
That is, in the processing of steps S104 to S106, the pump discharge flow rate target value Qsum output by the target flow
その後、エンジン目標回転数加算値ncom_addが正であるか否かを判断する(ステップS107)。エンジン目標回転数加算値ncom_addが正である場合(ステップS107,Yes)には、さらに、全レバー入力(レバーポテンショ信号)がニュートラル状態あるいはその近傍であるか否かを判断する(ステップS108)。全レバー入力がニュートラル状態あるいはその近傍でない場合(ステップS108,No)には、さらに、後述するアシストフラグassist_flagがTrueであるか否かを判断する(ステップS109)。 Thereafter, it is determined whether or not the engine target rotational speed addition value ncom_add is positive (step S107). If the engine target rotational speed addition value ncom_add is positive (step S107, Yes), it is further determined whether or not all lever inputs (lever potentiometer signals) are in the neutral state or in the vicinity thereof (step S108). If all lever inputs are not in the neutral state or the vicinity thereof (step S108, No), it is further determined whether or not an assist flag assist_flag described later is true (step S109).
そして、エンジン目標回転数加算値ncom_addが正であって(ステップS107,Yes)、全レバー入力がニュートラル状態あるいはその近傍でなくて(ステップS108,No)、アシストフラグassist_flagがTrueでない場合(ステップS109,No)に、エンジン目標回転数加算値ncom_addを第1のエンジン目標回転数ncom1に付加する処理を行って(ステップS110)、第2のエンジン目標回転数ncom2(補正エンジン目標回転数に相当)を生成し、ステップS102に移行し、上述した処理を繰り返す。 If the engine target rotational speed addition value ncom_add is positive (Yes at Step S107), all lever inputs are not in the neutral state or its vicinity (No at Step S108), and the assist flag assist_flag is not True (Step S109). , No), a process of adding the engine target rotational speed addition value ncom_add to the first engine target rotational speed ncom1 is performed (step S110), and the second engine target rotational speed ncom2 (corresponding to the corrected engine target rotational speed). Is generated, the process proceeds to step S102, and the above-described processing is repeated.
一方、エンジン目標回転数加算値ncom_addが正でない場合(ステップS107,No)、全レバー入力がニュートラル状態あるいはその近傍である場合(ステップS108,Yes)、あるいはアシストフラグassist_flagがTrueである場合(ステップS109,Yes)には、エンジン目標回転数加算値ncom_addを第1のエンジン目標回転数ncom1に付加する処理を行わずに、現在の第1のエンジン目標回転数ncom1をそのまま第2のエンジン目標回転数(補正エンジン目標回転数に相当)として出力し、ステップS102に移行し、上述した処理を繰り返す。 On the other hand, when the engine target rotational speed addition value ncom_add is not positive (step S107, No), when all lever inputs are in the neutral state or in the vicinity thereof (step S108, Yes), or when the assist flag assist_flag is True (step) In S109, Yes), without adding the engine target rotational speed addition value ncom_add to the first engine target rotational speed ncom1, the current first engine target rotational speed ncom1 is directly used as the second engine target rotational speed. Is output as a number (corresponding to the corrected engine target speed), the process proceeds to step S102, and the above-described processing is repeated.
これは、エンジン目標回転数加算値ncom_addが正でない場合、負荷感知境界線に近づいておらず、負荷が大きくないことを意味し、エンジン回転数を増大させる必要がないからである。また、全レバー入力がニュートラル状態あるいはその近傍である場合には、操作者の意思を優先するからである。さらに、アシストフラグassist_flagがTrueである場合、エンジン回転数を増大させるまでもなく、電動モータによってアシストされるからである。 This is because if the engine target rotational speed addition value ncom_add is not positive, it means that the load sensing boundary line is not approached and the load is not large, and it is not necessary to increase the engine rotational speed. In addition, when all lever inputs are in the neutral state or in the vicinity thereof, the operator's intention is given priority. Further, when the assist flag assist_flag is True, it is assisted by the electric motor without increasing the engine speed.
このようにして出力されるエンジン目標回転数加算値ncom_addは、加算部105によって第1のエンジン目標回転数ncom1に加算され、第2のエンジン目標回転数ncom2として出力される。また、この第2のエンジン目標回転数ncom2は、分岐部106を介して目標エンジン出力演算部103に出力される。
The engine target rotational speed addition value ncom_add output in this way is added to the first engine target rotational speed ncom1 by the adding
コントローラ6内の最大値選択部64は、第2のエンジン目標回転数ncom2、第3のエンジン目標回転数ncom3のうちのいずれか高い方のエンジン目標回転数ncom23を選択する。
The maximum
一方、ポンプ出力制限演算部70は、図6に示すフローに従って処理する。なお、以下では、判断結果TRUEをTと略記するとともに、判断結果FALSEをFと略記する。
On the other hand, the pump output
複数の油圧アクチュエータ21〜26の作業パターンは、「走行操作」という操作パターン(1)であると判断し、その「走行操作」という作業パターンに適合するように、油圧ポンプ3の出力制限値Pplimitが、Pplimit1に設定される。
It is determined that the work pattern of the plurality of
ポンプ出力制限演算部70では、複数の油圧アクチュエータ21〜26の作業パターンに応じて、油圧ポンプ3の出力(馬力)制限値Pplimitが演算される。
The pump output
油圧ポンプ3の出力制限値として、予めPplimit1、Pplimit3、Pplimit4、Pplimit5、Pplimit6が演算される。油圧ポンプ3の出力制限値の大きさは、図9に示すトルク線図上で示されるように、Pplimit1、Pplimit2、Pplimit3、Pplimit4、Pplimit5、Pplimit6の順番で順次小さくなるものとして設定されているものとする。
As output limit values of the
すなわち、右走行パイロット圧Prcrが所定の圧力Kcよりも大きいか、または左走行パイロット圧Prclが所定の圧力Kcよりも大きい場合には(ステップ71の判断T)、複数の油圧アクチュエータ21〜26の作業パターンは、「走行操作」という作業パターン(1)であると判断し、その「走行操作」という作業パターンに適合するように、油圧ポンプ3の出力制限値Pplimitが、Pplimit1に設定される。
That is, when the right traveling pilot pressure Prcr is larger than the predetermined pressure Kc or when the left traveling pilot pressure Prcl is larger than the predetermined pressure Kc (determination T in step 71), the plurality of
以下、同様にして、各ステップ72〜79では以下のような判断が行われる。すなわち、ステップ72では、右旋回操作量Lswが所定の操作量Kswよりも大きく、左旋回操作量Lswが所定の操作量−Kswよりも小さいか否かが判断される。
In the same manner, the following determinations are made in
ステップ73では、ブーム下げ操作量Lboが所定の操作量−Kboよりも小さいか否かが判断される。
In
ステップ74では、ブーム上げ操作量Lboが所定の操作量Kboよりも大きいか否か、または、アーム掘削操作量Laが所定の操作量Kaよりも大きいか否か、または、アームダンプ操作量Laが所定の操作量−Kaよりも小さいか否か、または、バケット掘削操作量Lbkが所定の操作量Kbkよりも大きいか否か、または、バケットダンプ操作量Lbkが所定の操作量−Kbkよりも小さいか否かが判断される。
In
ステップ75では、アーム掘削操作量Laが所定の操作量Kaよりも大きいか否かが判断される。
In
ステップ76では、バケット掘削操作量Lbkが所定の操作量Kbkよりも大きいか否かが判断される。
In
ステップ77では、油圧ポンプ3の吐出圧PRpが所定の圧力Kp1よりも小さいか否かが判断される。
In
ステップ78では、アームダンプ操作量Laが所定の操作量−Kaよりも小さいか否かが判断される。
In
ステップ79では、バケットダンプ操作量Lbkが所定の操作量−Kbkよりも小さいか否かが判断される。
In
ステップ80では、油圧ポンプ3の吐出圧PRpが所定の圧力Kp2よりも大きいか否かが判断される。
In
ステップ81では、油圧ポンプ3の吐出圧PRpが所定の圧力Kp3よりも大きいか否かが判断される。
In
ステップ71の判断がFでステップ72の判断がTでステップ73の判断がTである場合には、複数の油圧アクチュエータ21〜26の作業パターンは、「旋回操作とブーム下げ操作」という作業パターン(2)であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ3の出力制限値Pplimitが、Pplimit6に設定される。
When the determination at
ステップ71の判断がFでステップ72の判断がTでステップ73の判断がFでステップ74の判断がTである場合には、複数の油圧アクチュエータ21〜26の作業パターンは、「旋回操作とブーム下げ以外の作業機操作」という作業パターン(3)であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ3の出力制限値Pplimitが、Pplimit1に設定される。
When the judgment of
ステップ71の判断がFでステップ72の判断がTでステップ73の判断がFでステップ74の判断がFである場合には、複数の油圧アクチュエータ21〜26の作業パターンは、「旋回操作の単独操作」という作業パターン(4)であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ3の出力制限値Pplimitが、Pplimit6に設定される。
When the judgment at
ステップ71の判断がFでステップ72の判断がFでステップ75の判断がTでステップ76の判断がTでステップ77の判断がTである場合には、複数の油圧アクチュエータ21〜26の作業パターンは、「アーム掘削操作とバケット掘削操作で負荷が小さいとき(たとえば土砂を抱え込む作業)」という作業パターン(5)であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ3の出力制限値Pplimitが、Pplimit2に設定される。
When the judgment of
ステップ71の判断がFでステップ72の判断がFでステップ75の判断がTでステップ76の判断がTでステップ77の判断がFである場合には、複数の油圧アクチュエータ21〜26の作業パターンは、「アーム掘削操作とバケット掘削操作で負荷が大きいとき(たとえばアームとバケットの同時操作による掘削作業)」という作業パターン(6)であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ3の出力制限値Pplimitが、Pplimit1に設定される。
When the judgment of
ステップ71の判断がFでステップ72の判断がFでステップ75の判断がTでステップ76の判断がFである場合には、複数の油圧アクチュエータ21〜26の作業パターンは、「アーム掘削操作」という作業パターン(7)であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ3の出力制限値Pplimitが、Pplimit1に設定される。
When the judgment of
ステップ71の判断がFでステップ72の判断がFでステップ75の判断がFでステップ78の判断がTでステップ79の判断がTでステップ80の判断がTである場合には、複数の油圧アクチュエータ21〜26の作業パターンは、「アーム排土操作とバケット排土操作で負荷が大きいとき(たとえばアームとバケットの同時排土操作による土砂押し作業)」という作業パターン(8)であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ3の出力制限値Pplimitが、Pplimit3に設定される。
If the determination in
ステップ71の判断がFでステップ72の判断がFでステップ75の判断がFでステップ78の判断がTでステップ79の判断がTでステップ80の判断がFである場合には、複数の油圧アクチュエータ21〜26の作業パターンは、「アーム排土操作とバケット排土操作で負荷が小さいとき(たとえば空中でアームとバケットを同時に返す作業)」という作業パターン(9)であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ3の出力制限値Pplimitが、Pplimit5に設定される。
If the judgment of
ステップ71の判断がFでステップ72の判断がFでステップ75の判断がFでステップ78の判断がTでステップ79の判断Fでステップ81の判断がTである場合には、複数の油圧アクチュエータ21〜26の作業パターンは、「アーム単独排土操作で負荷が大きいとき(たとえばアーム排土作業による土砂押し作業)」という作業パターン(10)であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ3の出力制限値Pplimitが、Pplimit3に設定される。
If the determination in
ステップ71の判断がFでステップ72の判断がFでステップ75の判断がFでステップ78の判断がTでステップ79の判断Fでステップ81の判断がFである場合には、複数の油圧アクチュエータ21〜26の作業パターンは、「アーム単独排土操作で負荷が小さいとき(たとえば空中でアームを返す作業)」という作業パターン(11)であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ3の出力制限値Pplimitが、Pplimit5に設定される。
If the judgment of
ステップ71の判断がFでステップ72の判断がFでステップ75の判断がFでステップ78の判断がFである場合には、複数の油圧アクチュエータ21〜26の作業パターンは、「その他の作業」という作業パターン(12)であると判断し、その作業パターンに適合するように、油圧ポンプ3の出力制限値Pplimitが、Pplimit1に設定される。
When the judgment of
一方、リリーフ時ポンプ出力制限値演算部500には、油圧ポンプ3の吐出圧PRpが入力され、この油圧ポンプ3の吐出圧PRpに対する油圧ポンプ3の出力制限値Pplimitが演算される。この出力制限値Pplimitは、リリーフ時に急なポンプ出力の変動を起こさないように、吐出圧PRpに対する出力制限値Pplimitの関数関係500aをもとに出力制限値Pplimitを演算している。この関数関係は、コントローラ6の記憶装置に記憶される。
On the other hand, the relief pump output limit
その後、最小選択部501は、ポンプ出力制限値演算部70から出力された出力制限値Pplimitとリリーフ時ポンプ出力制限値演算部500から出力された出力制限値Pplimitとのいずれか小さい出力制限値Pplimitを選択出力する。
Thereafter, the
つぎに、コントローラ6内の第4のエンジン目標回転数演算部63は、最小選択部501によって選択された出力制限値Pplimitに対応する第4のエンジン目標回転数ncom4を演算する。
Next, the fourth engine
コントローラ6内の記憶装置には、油圧ポンプ3の出力制限値Pplimitの増加に応じて第3のエンジン目標回転数ncom3が増加する関数関係63aがデータテーブル形式で記憶されている。
In the storage device in the
第4のエンジン回転数演算部63では、現在の複数の油圧アクチュエータ21〜26の作業パターン、つまり油圧ポンプ3の出力制限値Pplimitに対応する第4のエンジン目標回転数ncom4が関数関係63aにしたがって演算される。
In the fourth engine
最小値選択部65では、最大値選択部64で選択されたエンジン目標回転数ncom23と、第4のエンジン目標回転数ncom4のうちのいずれか低い方のエンジン目標回転数ncomが選択される。
The minimum
コントローラ6は、エンジンコントローラ4に対して、エンジン回転数nを目標回転数ncomにするための回転指令値を出力し、コントローラ4は、図7に示す目標トルク線L1上でエンジン目標回転数ncomが得られるように燃料噴射量を増減する。
The
ここで、図7に示すように、エンジン回転数nの減少に伴いポンプ吸収トルクTpcomが小さくなる目標トルク線L1にしたがってエンジン2および油圧ポンプ3を制御すると、燃費、エンジン効率、ポンプ効率の向上が図られ、騒音が低減され、エンストが防止されるなどの効果が得られるものの、エンジン2の応答性が悪いという問題がある。たとえば掘削作業を開始しようとして操作レバー41等を中立位置から倒してエンジン2が低回転から上昇させようとしても、レバー倒し始めの初期の段階(過渡状態)では油圧ポンプ3の負荷が急激に上昇するためにエンジン出力がポンプ吸収馬力分のパワーに対して余裕がなくエンジン2を加速するためのパワーが不足する。このためエンジン2を目標回転数まで上昇させられないか、あるいは極めて緩慢にしか上昇しないことがある。
Here, as shown in FIG. 7, when the
この点、この実施の形態では、現在のポンプ目標吐出流量Qsumに適合する第1のエンジン目標回転数ncom1にエンジン目標回転数加算値ncom_addが加算された第2のエンジン目標回転数ncom2を設定する一方で、現在のポンプ目標吐出流量Qsumが所定の流量(たとえば10(L/min))よりも大きいことが判定された場合には、エンジンローアイドル回転数nLよりも大きい回転数nM(たとえば1400rpm)が第3のエンジン目標回転数ncom3として設定される。そして、第3のエンジン目標回転数ncom3が、第2のエンジン目標回転数ncom2以上であれば、第3のエンジン目標回転数ncom3が得られるようにエンジン回転数が制御される。 In this regard, in this embodiment, the second engine target speed ncom2 is set by adding the engine target speed addition value ncom_add to the first engine target speed ncom1 that matches the current pump target discharge flow rate Qsum. On the other hand, when it is determined that the current pump target discharge flow rate Qsum is larger than a predetermined flow rate (for example, 10 (L / min)), the rotation speed nM (for example, 1400 rpm) larger than the engine low idle rotation speed nL. ) Is set as the third engine target speed ncom3. If the third engine target speed ncom3 is equal to or higher than the second engine target speed ncom2, the engine speed is controlled so that the third engine target speed ncom3 is obtained.
このため、たとえば掘削作業を開始しようとして操作レバー41等を中立位置から倒した場合に、油圧ポンプ3の負荷が急激に上昇する前にエンジン回転数が予め上昇してエンジントルクが上昇するためエンジン2を加速するためのパワーに余裕が生じる。このためエンジン2を低回転域から目標回転数まで迅速に上昇させることができエンジン2の応答性が向上する。
For this reason, for example, when the
また、この実施の形態では、エンジン目標回転数加算値演算部104によって、第1のエンジン目標回転数ncom1にエンジン目標回転数加算値ncom_addを加算するようにしている。エンジン目標回転数加算値演算部104は、第2のエンジン目標回転数ncom2に対応する目標エンジン出力Pe_aimに比して現在のエンジン出力Peが大きくなった場合に、その差に応じたエンジン目標回転数加算値ncom_addを第1のエンジン目標回転数ncom1に加算して、エンジン回転数を増速するようにしている。
Further, in this embodiment, the engine target revolution speed addition
図7および図8を参照して、エンジン目標回転数加算値演算部104によるエンジン回転数の増速処理を説明する。なお、説明の便宜上、馬力ではなくトルク線図を用いて説明する。図7は、エンジン回転数に対するエンジントルクの変化を示すトルク線図である。このトルク線図は、図22に示したトルク線図と同じであり、目標エンジン運転線L0が目標トルク線L1に相当する。負荷感知トルク境界線L2は、目標トルク線L1よりも所定トルク分低くした線であり、これにエンジン回転数を乗算した線が負荷感知境界線となり、目標エンジン出力演算部103の関数関係103aとなる。負荷感知トルク境界線L2は、目標トルク線L1と負荷感知トルク線L2とによって囲まれる領域を負荷感知領域Eとし、この負荷感知領域Eの境界であることを示している。すなわち、負荷感知領域Eを、目標トルク線L1に、ある程度近づいた領域として定義し、この負荷感知領域Eに近づいた場合、建設機械が出力を要求しているとみなして、エンジン回転数を増速するようにしている。
With reference to FIG. 7 and FIG. 8, the engine speed increasing process by the engine target speed addition
図8は、レバー入力があった場合におけるエンジン回転数とトルクの時間変化を示した図である。図7および図8において、状態「1」は、アイドル状態であり、エンジン回転数はGOV_1である。時点T1でレバー入力が開始すると、エンジン回転数は、レバー操作に応じて増速し、状態「2」となり、レバーが固定された状態の時点T2で、エンジン回転数はGOV_2となる。この状態「2」のとき、トルクは時間の経過とともに徐々に増大し、状態「2」の終わりの時点T3で、エンジン回転数およびトルクは、負荷感知トルク境界線L2を超える。すなわち、エンジン回転数は、負荷感知トルク境界線L2のエンジン回転数以下となり、トルクは、負荷感知トルク境界線L2のトルク以上となる。この負荷感知トルク境界線L2を超えて負荷感知領域Eに入った状態が状態「3」であり、この状態「3」のときに、エンジン目標回転数加算値演算部104は、エンジン目標回転数加算値ncom_addを第1のエンジン目標回転数ncom1に付加して増速を図る。この結果、状態「3」の後半には、エンジン回転数が増速され、トルクも減少し、状態「3」の終わりの時点T4で、エンジン回転数およびトルクは、負荷感知トルク境界線L2を下回り、エンジン目標回転数加算値演算部104による増速処理が行われなくなる。
FIG. 8 is a diagram showing temporal changes in engine speed and torque when there is a lever input. 7 and 8, the state “1” is an idle state, and the engine speed is GOV_1. When lever input starts at time T1, the engine speed increases in accordance with the lever operation and becomes the state “2”. At time T2 when the lever is fixed, the engine speed becomes GOV_2. In this state “2”, the torque gradually increases as time passes, and at the time T3 at the end of the state “2”, the engine speed and the torque exceed the load sensing torque boundary line L2. That is, the engine speed is equal to or less than the engine speed of the load sensing torque boundary line L2, and the torque is equal to or greater than the torque of the load sensing torque boundary line L2. The state of entering the load sensing region E beyond the load sensing torque boundary line L2 is the state “3”, and in this state “3”, the engine target revolution speed addition
このようにして、この実施の形態では、エンジン回転数およびトルクの状態が負荷感知領域Eに入ったときに、出力の増大が要求されているとして、エンジン回転数を増大させている。特に、レバー操作後にかかる負荷に対して再度レバー操作を行わずに、自動的にエンジン回転数を増大させて出力増大を行うようにしているので、オペレータにかかる操作性を改善することができる。すなわち、大きな負荷がかかった場合に、自動的に出力増大を行うようにしている。 Thus, in this embodiment, when the engine speed and the torque state enter the load sensing region E, the engine speed is increased assuming that an increase in output is required. In particular, since the engine speed is automatically increased to increase the output without performing the lever operation again for the load applied after the lever operation, the operability for the operator can be improved. That is, the output is automatically increased when a large load is applied.
また、この実施の形態では、現在のポンプ目標吐出流量Qsumに適合する第1のエンジン目標回転数ncom1にエンジン目標回転数加算値ncom_addが加算された第2のエンジン目標回転数ncom2を設定する一方で、複数の油圧アクチュエータ21〜26の作業パターンに応じて設定された油圧ポンプ3の出力制限値Pplimitと、リリーフ時の高負荷圧状態を考慮した油圧ポンプ3の吐出圧に対するのに対する出力制限値Pplimitとのうちの最小の出力制限値Pplimitが選択され、この選択された出力制限値Pplimitに対応する第4のエンジン目標回転数ncom4が設定される。第4のエンジン目標回転数ncom4がエンジン目標回転数ncom23以下であれば第4のエンジン目標回転数ncom4が得られるようにエンジン回転数が制御される。
In this embodiment, the second engine target speed ncom2 obtained by adding the engine target speed addition value ncom_add to the first engine target speed ncom1 that matches the current pump target discharge flow rate Qsum is set. Thus, the output limit value Pplimit of the
すなわち、この実施の形態では、リリーフ時ポンプ出力制限値演算部500と第4のエンジン目標回転数演算部63とによって、リリーフ状態になった場合に、ポンプ吸収トルクを制限するのではなく、エンジン回転数を下げる制御を行っている。この場合、ポンプ吸収トルクを制限する場合と同等のポンプ出力を得ることができるとともに、エンジン回転数を下げるようにしているので、ポンプ効率を下げず、エンジン効率も良くなることから省エネルギー化を達成でき、かつ騒音の改善も図ることができる。
That is, in this embodiment, when the relief state is established by the relief pump output limit
なお、この実施の形態では、ポンプ出力制限演算部70とリリーフ時ポンプ出力制限値演算部500との出力制限値のうちの最小値を選択した後に、第4のエンジン目標回転数を決定するようにしているが、これに限らず、ポンプ出力制限値演算部70→最小値選択部501→第4のエンジン目標回転数演算部63の処理ルートとは別に、リリーフ時ポンプ出力制限値演算部500と第4のエンジン目標回転数演算部63とをまとめて、吐出圧に対する第4のエンジン目標回転数に対応する第5のエンジン目標回転数を直接、演算出力して最小値選択部65に出力するようにしてもよい。
In this embodiment, the fourth engine target speed is determined after selecting the minimum value of the output limit values of the pump output
ここで、さらに図10および図11を参照して、建設機械1のコントローラ6によるアシスト制御処理について説明する。
Here, with reference to FIG. 10 and FIG. 11, the assist control process by the
図10に示すアシスト制御処理には、図2に示した最小値選択部65で選択されたエンジン目標回転数ncomが入力される。
The engine target speed ncom selected by the minimum
なお、以下ではエンジン回転数、エンジン目標回転数をそれぞれ、発電電動機回転数、発電電動機目標回転数に変換した上で演算処理を行うようにしているが、下記の説明において発電電動機回転数、発電電動機目標回転数をそれぞれエンジン回転数、エンジン目標回転数に置換して同様の演算処理を行う実施も可能である。 In the following, calculation processing is performed after converting the engine speed and the engine target speed to the generator motor speed and the generator motor target speed, respectively. However, in the following explanation, the generator motor speed and power generation It is also possible to perform the same calculation process by replacing the motor target rotational speed with the engine rotational speed and the engine target rotational speed, respectively.
発電電動機目標回転数演算部96では、現在のエンジン目標回転数ncomに対応する発電電動機11の目標回転数Ngen_comが次式によって演算される。
In the generator motor target rotational
Ngen_com=ncom×K2 …(4)
ただし、K2は、PTO軸10の減速比である。
Ngen_com = ncom × K2 (4)
Here, K2 is a reduction ratio of the
アシスト有無判定部90では、発電電動機11の目標回転数Ngen_comと、回転センサ14で検出される発電電動機11の現在の実回転数GEN_spdと電圧センサ15で検出される畜電器12の現在の電圧BATT_voltとに基づいて、発電電動機11によってエンジン2をアシストするか否か(アシスト有無)が判定される。
In the assist presence /
アシスト有無判定部90は、図11に示すように、まず、偏差演算部91で、発電電動機目標回転数Ngen_comと発電電動機実回転数GEN_spdとの偏差Δgen_spdが演算される。
As shown in FIG. 11, in the assist presence /
つぎに、第1の判定部92では、発電電動機目標回転数Ngen_comと発電電動機実回転数GEN_spdとの偏差Δgen_spdが第1のしきい値ΔGC1以上になった場合に、発電電動機11を電動作用すると判定し、アシストフラグassist_flagをTにし、発電電動機目標回転数Ngen_comと発電電動機実回転数GEN_spdとの偏差Δgen_spdが第1のしきい値ΔGC1よりも小さい第2のしきい値ΔGC2以下になった場合に、発電電動機11を電動作用しない(ただし、必要に応じて発電作用させて蓄電器12に電力を蓄える)と判定し、アシストフラグをFにする。
Next, in the
また、発電電動機目標回転数Ngen_comと発電電動機実回転数GEN_spdとの偏差Δgen_spdが第3のしきい値ΔGC3以下になった場合に、発電電動機11を発電作用すると判定し、アシストフラグassist_flagをTにし、発電電動機目標回転数Ngen_comと発電電動機実回転数GEN_spdとの偏差Δgen_spdが第3のしきい値ΔGC3よりも大きい第4のしきい値ΔGC4以上になった場合に、発電電動機11を発電作用しない(ただし、必要に応じて発電作用させて蓄電器12に電力を蓄える)と判定し、アシストフラグをFにする。
Further, when the deviation Δgen_spd between the generator motor target rotation speed Ngen_com and the generator motor actual rotation speed GEN_spd is equal to or less than the third threshold value ΔGC3, it is determined that the
このように、回転数偏差Δgen_spdが符号プラスで、ある程度以上大きくなると、発電電動機11を電動作用させエンジン2をアシストさせるようにしているのは、現在のエンジン回転数と目標回転数とが離れている場合にエンジン目標回転数に向けて迅速にエンジン回転数を上昇させるためである。
As described above, when the rotational speed deviation Δgen_spd is a plus sign and becomes larger than a certain level, the
ここで、たとえば、油圧ポンプの負荷圧が高い状態から低い状態に急に切り替わった際に、エンジンの実回転数がエンジン目標回転数に対してあらかじめ設定した値以上に上昇するまでは発電電動機のエンジントルクアシスト作用を用いて目標回転数に一致するように、エンジン回転数を制御するようにしている。すなわち、油圧ポンプの負荷圧が高い状態から低い状態に急に切り替わった場合、第4のエンジン目標回転数が高くなって実回転数との偏差が大きくなるが、この場合にエンジントルクアシスト作用が働く。 Here, for example, when the load pressure of the hydraulic pump is suddenly switched from a high state to a low state, until the actual engine speed increases to a value set in advance with respect to the target engine speed, the generator motor The engine rotational speed is controlled so as to coincide with the target rotational speed by using the engine torque assist action. That is, when the load pressure of the hydraulic pump is suddenly switched from a high state to a low state, the fourth engine target rotational speed increases and the deviation from the actual rotational speed increases. work.
なお、上述したように、油圧ポンプの負荷圧が高い状態から低い状態に減少するに応じて、第4のエンジン目標回転数が上昇することにより、エンジンの実回転数がエンジン目標回転数よりもあらかじめ設定した値よりも小さい場合、実回転数がエンジン目標回転数よりもあらかじめ設定した値よりも小さい値以上に上昇するまでは、発電電動機のエンジントルクアシスト作用を用いて前記目標回転数に一致するように、エンジン回転数が制御される。 Note that, as described above, as the load pressure of the hydraulic pump decreases from a high state to a low state, the fourth engine target speed increases, so that the actual engine speed becomes higher than the engine target speed. If it is smaller than the preset value, the engine speed assist action of the generator motor will be used to match the target speed until the actual speed rises to a value smaller than the preset value than the target engine speed. Thus, the engine speed is controlled.
また、回転数偏差Δgen_spdが符号マイナスである程度以上大きくなると、発電電動機11を発電作用させエンジン2を逆アシストさせるようにしているのは、エンジン回転数の減速時に発電作用させてエンジン回転数を迅速に低下させるとともにエンジン2のエネルギーを回生するためである。
Further, when the rotational speed deviation Δgen_spd is larger than a certain value with a minus sign, the
また第1のしきい値ΔGC1と第2のしきい値ΔGC2との間にヒステリシスをもたせるとともに、第3のしきい値ΔGC3と第4のしきい値ΔGC4との間にヒステリシスをもたせることで、制御上のハンチングを防止している。 Further, by providing hysteresis between the first threshold value ΔGC1 and the second threshold value ΔGC2, and by providing hysteresis between the third threshold value ΔGC3 and the fourth threshold value ΔGC4, Control hunting is prevented.
第2の判定部93では、蓄電器12の電圧BATT_voltが所定の範囲BC1〜BC4(BC2〜BC3)内に収まっている場合に、アシストフラグassist_flagをTにし、所定の範囲外である場合には、アシストフラグassist_flagをFにする。
In the
電圧値BATT_voltに、第1のしきい値BC1、第2のしきい値BC2、第3のしきい値BC3、第4のしきい値BC4を設定する。第1のしきい値BC1、第2のしきい値BC2、第3のしきい値BC3、第4のしきい値BC4の順序で大きくなるものとする。 The first threshold value BC1, the second threshold value BC2, the third threshold value BC3, and the fourth threshold value BC4 are set to the voltage value BATT_volt. It is assumed that the first threshold value BC1, the second threshold value BC2, the third threshold value BC3, and the fourth threshold value BC4 increase in this order.
蓄電器12の電圧値BATT_voltが第3のしきい値BC3以下になるとアシストフラグassist_flagをTにし、蓄電器12の電圧値BATT_voltが第4のしきい値BC4以上になるとアシストフラグassist_flagをFにする。また、蓄電器12の電圧値BATT_voltが第2のしきい値BC2以上になるとアシストフラグassist_flagをTにし、蓄電器12の電圧値BATT_voltが第1のしきい値BC1以下になるとアシストフラグassist_flagをFにする。
When the voltage value BATT_volt of the
このように蓄電器12の電圧BATT_voltが所定の範囲BC1〜BC4(BC2〜BC3)内に収まっているときのみに、アシストさせるようにしているのは、所定範囲外の低電圧、高電圧のときにアシストさせないようにすることで蓄電器12に与える過充電や完全放電等の悪影響を回避するためである。
As described above, only when the voltage BATT_volt of the
また第1のしきい値BC1と第2のしきい値BC2との間にヒステリシスをもたせるとともに、第3のしきい値BC3と第4のしきい値BC4との間にヒステリシスをもたせることで、制御上のハンチングを防止している。 Further, by providing a hysteresis between the first threshold value BC1 and the second threshold value BC2, and providing a hysteresis between the third threshold value BC3 and the fourth threshold value BC4, Control hunting is prevented.
アンド回路94では、第1の判定部92で得られたアシストフラグassist_flagと第2の判定部93で得られたアシストフラグassist_flagがともにTである場合に、最終的にアシストフラグassist_flagの内容をTとし、それ以外である場合に、最終的にアシストフラグassist_flagの内容をFにする。
In the AND
このアシスト有無判定部90から出力されたアシストフラグassist_flagは、エンジン目標回転数加算値演算部104に出力され、エンジン目標回転数加算値演算部104は、アシストフラグassist_flagがTrueである場合、エンジン目標回転数加算値ncom_addの付加出力を行わないようにしている。
The assist flag assist_flag output from the assist presence /
アシストフラグ判定部95では、アシスト有無判定部90から出力されるアシストフラグassist_flagの内容がTであるか否かが判定される。
The assist
発電電動機指令値切り替え部87では、アシストフラグ判定部95の判定結果がTであるか否か(F)に応じて、インバータ13に与えるべき発電電動機指令値GEN_comの内容を、目標回転数か、目標トルクかに切り替える。
In the generator motor command
発電電動機11は、インバータ13を介して回転数制御若しくはトルク制御によって制御される。
The
ここで、回転数制御とは、発電電動機指令値GEN_comとして目標回転数を与えて目標回転数が得られるように発電電動機11の回転数を調整する制御のことである。また、トルク制御とは、発電電動機指令値GEN_comとして目標トルクを与えて目標トルクが得られるように発電電動機11のトルクを調整する制御のことである。
Here, the rotation speed control is control for adjusting the rotation speed of the
モジュレーション処理部97では、発電電動機11の目標回転数が演算され出力される。また、発電電動機トルク演算部68では、発電電動機11の目標トルクが演算され出力される。
In the
すなわち、モジュレーション処理部97は、発電電動機目標回転数演算部96で得られた発電電動機目標回転数Ngen_comに対して、特性97aにしたがいモジュレーション処理が施された回転数Ngen_comを出力する。発電電動機目標回転数演算部96より入力された発電電動機目標回転数Ngen_comをそのまま出力するのではなくて、時間tをかけて徐々に回転数を増大させて、発電電動機目標回転数演算部96より入力された発電電動機目標回転数Ngen_comに到達させる。
That is, the
図12〜図15に示したトルク線図を参照してモジュレーション処理を行わなかった場合に対してモジュレーション処理を行った場合の効果について説明する。 With reference to the torque diagrams shown in FIG. 12 to FIG. 15, effects when the modulation process is performed with respect to the case where the modulation process is not performed will be described.
図12は、エンジン加速時にモジュレーション処理無しの場合のガバナの動きを説明する図であり、図13は、エンジン加速時にモジュレーション処理有りの場合のガバナの動きを説明する図である。図14は、エンジン減速時にモジュレーション処理無しの場合のガバナの動きを説明する図であり、図15は、エンジン減速時にモジュレーション処理有りの場合のガバナの動きを説明する図である。ガバナとしてメカガバナを使用すると、実際のエンジン回転数よりもガバナが指定する回転数が遅れるという問題がある。 FIG. 12 is a diagram for explaining the movement of the governor when there is no modulation processing during engine acceleration, and FIG. 13 is a diagram for explaining the motion of the governor when there is modulation processing during engine acceleration. FIG. 14 is a diagram for explaining the movement of the governor when the modulation process is not performed when the engine is decelerated, and FIG. 15 is a diagram for explaining the movement of the governor when the modulation process is performed when the engine is decelerated. When a mechanical governor is used as the governor, there is a problem that the speed specified by the governor is delayed from the actual engine speed.
図12および図13に示すように、油圧ポンプ3の負荷が大きいときに低回転のマッチング点P0から高回転側にエンジン2を加速させる場合を考える。図12および図13において、P2はエンジントルクに対応し、エンジントルクにアシスト分のトルクを加えたものが、エンジン2と発電電動機11を合わせた全トルクP3となる。P1はポンプ吸収トルクに対応し、ポンプ吸収トルクに加速トルクを合わせたものが全トルクP3に対応している。
Consider a case where the
図12に示すようにモジュレーション処理無しの場合には、エンジン目標回転数とエンジン実回転数との偏差に応じたアシストトルクが発生する。偏差が大きい場合には、その大きな偏差に対応して、発電電動機11によるアシストトルクが大きくなる。このためガバナの動きよりもエンジン2が早く加速して、ガバナが指定する回転数よりも実回転数の方が大きくなる。エンジン2が早く加速するとガバナの調整により燃料噴射量が減りエンジントルクが減少する。このためエンジン2を発電電動機11によってアシストしているにもかかわらずエンジン2がフリクションとなってしまい、エンジン2の加速度が上がらないことになる。このため燃料噴射量を減らしながら、エンジントルクを減少させながら、エンジン2がロスとなってエンジン2が加速することなり、エネルギーロスを招くとともに、エンジン2が十分に加速しないという結果を招く。
As shown in FIG. 12, when there is no modulation processing, an assist torque corresponding to the deviation between the target engine speed and the actual engine speed is generated. When the deviation is large, the assist torque by the
これに対して図13に示すようにモジュレーション処理有りの場合には、エンジン目標回転数にモジュレーション処理が施されて、エンジン目標回転数とエンジン実回転数との偏差が小さくなり、これに応じて、発電電動機11で小さいアシストトルクが発生する。このためガバナの動きがエンジン2の加速に追従し、ガバナが指定する回転数が実回転数に一致する。このためエネルギーロスが低減され、エンジン2が十分に加速する。
On the other hand, as shown in FIG. 13, in the case where there is a modulation process, the modulation process is performed on the target engine speed, and the deviation between the target engine speed and the actual engine speed becomes small. A small assist torque is generated in the
つぎにエンジン2を減速させる場合について説明する。図14および図15に示すように、油圧ポンプ3の負荷が大きいときに高回転のマッチング点P0から低回転側にエンジン2を減速させる場合を考える。
Next, a case where the
図14および図15において、P2はエンジントルクに対応し、エンジントルクに回生トルクを加えたものが、エンジン2と発電電動機11を合わせた全トルクP3となる。P1はポンプ吸収トルクに対応し、ポンプ吸収トルクに減速トルクを合わせたものが全トルクP3に対応している。
14 and 15, P2 corresponds to the engine torque, and the total torque P3 of the
図14に示すようにモジュレーション処理無しの場合には、エンジン目標回転数とエンジン実回転数との偏差に応じた回生トルクが発生する。偏差が大きい場合には、その大きな偏差に対応して、発電電動機11による回生トルクが大きくなる。このためガバナの動きよりもエンジン2が早く減速して、ガバナが指定する回転数よりも実回転数の方が小さくなる。エンジン2が早く減速するとガバナの調整により燃料噴射量が増加しエンジントルクが増大する。このためエンジン2はトルクを増加させつつ発電電動機11で発電しながらエンジン2が減速することになる。この結果、エンジン2がトルクを上げつつ、発電電動機11によって、増加するエンジンエネルギーを回収しながら、エンジン2が減速することになり、無駄な発電が行われ、燃料を無駄に消費することになる。
As shown in FIG. 14, when there is no modulation processing, regenerative torque is generated according to the deviation between the target engine speed and the actual engine speed. When the deviation is large, the regenerative torque by the
これに対して図15に示すようにモジュレーション処理有りの場合には、エンジン目標回転数にモジュレーション処理が施されて、エンジン目標回転数とエンジン実回転数との偏差が小さくなり、これに応じて、発電電動機11で小さい回生トルクが発生する。このためガバナの動きがエンジン2の減速に追従し、ガバナが指定する回転数が実回転数に一致する。このためエンジン2のトルクが負になり、発電電動機11によってエンジン2の速度エネルギーを回収しながらエンジン2が減速する。このため無駄なエネルギー消費を招くことなく効率よくエンジン2を減速させることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 15, when the modulation process is performed, the modulation process is performed on the target engine speed, and the deviation between the target engine speed and the actual engine speed becomes small. A small regenerative torque is generated in the
発電電動機トルク演算部68では、電圧センサ15で検出される畜電器12の現在の電圧BATT_voltに基づいて、電圧BATT_voltに対応する目標トルクTgen_comが演算される。
In the generator motor
記憶装置には、蓄電器12の電圧BATT_voltの上昇68bに応じて目標トルクTgen_comが減少し、蓄電器12の電圧BATT_voltの下降68cに応じて目標トルクTgen_comが増加するというヒステリシスをもたせた関数関係68aがデータテーブル形式で記憶されている。この関数関係68aは、発電電動機11の発電量を調整することで蓄電器12の電圧値を所望の範囲内に維持するために設定されている。
The storage device has a
発電電動機トルク演算部68では、蓄電器12の現在の電圧BATT_voltに対応する目標トルクTgencomが関数関係68aにしたがい出力される。
In the generator motor
アシストフラグ判定部95でアシストフラグassit_flagの内容がTであると判定されると、発電電動機指令値切り替え部87が、モジュレーション処理部97側に切り替えられ、モジュレーション処理部97から出力される発電電動機目標回転数Ngen_comが発電電動機指令値GEN_comとしてインバータ13に出力されて、発電電動機11が回転数制御され、発電電動機11が電動作用若しくは発電作用をする。
When the assist
また、アシストフラグ判定部95でアシストフラグassit_flagの内容がFであると判定されると、発電電動機指令値切り替え部87が、発電電動機トルク演算部68側に切り替えられ、発電電動機トルク演算部68から出力される発電電動機目標トルクTgen_comが発電電動機指令値GEN_comとしてインバータ13に出力されて、発電電動機11がトルク制御され、発電電動機11が発電作用をする。
When the assist
ポンプ吸収トルク指令値切り替え部88では、アシストフラグ判定部95の判定結果がTであるか否か(F)に応じて、制御電流演算部67に与えるべきポンプ目標吸収トルクTの内容を、第1のポンプ目標吸収トルクTp_com1か、第2のポンプ目標吸収トルクTp_com2かに切り替える。
The pump absorption torque command
第1のポンプ目標吸収トルクTp_com1は、第1のポンプ目標吸収トルク演算部66で演算される。
The first pump target absorption torque Tp_com1 is calculated by the first pump target absorption
すなわち、第1のポンプ目標吸収トルクTpcom1は、図18のトルク線図における第1の目標トルク線L1上のトルク値として与えられる。第1の目標トルク線L1は、エンジン目標回転数nが低下するに応じて油圧ポンプ3の目標吸収トルクTp_com1が小さくなるような目標トルク線として設定されている。
That is, the first pump target absorption torque Tpcom1 is given as a torque value on the first target torque line L1 in the torque diagram of FIG. The first target torque line L1 is set as a target torque line such that the target absorption torque Tp_com1 of the
第2のポンプ目標吸収トルクTpcom2は、第2のポンプ目標吸収トルク演算部85で演算される。すなわち、第2のポンプ目標吸収トルクTp_com2は、図18のトルク線図における第1の目標トルク線L1に対して、低回転領域でポンプ目標吸収トルクが大きくなる第2の目標トルク線L12上のトルク値として与えられる。
The second pump target absorption torque Tpcom2 is calculated by the second pump target absorption
第1のポンプ目標吸収トルク演算部66では、エンジン目標回転数ncomに対応する油圧ポンプ3の第1のポンプ目標吸収トルクTpcom1が演算される。
The first pump target
記憶装置には、エンジン目標回転数n_comの増加に応じて油圧ポンプ3の第1の目標吸収トルクTp_com1が増加する関数関係66aがデータテーブル形式で記憶されている。この関数66aは、図16に示すトルク線図上の第1の目標トルク線L1に対応するカーブである。
In the storage device, a
図16は、エンジン2のトルク線図を示しており横軸にエンジン回転数n(rpm;rev/min)をとり縦軸にトルクT(N・m)をとっている。関数66aは、図16に示すトルク線図上の目標トルク線L1に対応している。
FIG. 16 shows a torque diagram of the
第1のポンプ目標吸収トルク演算部66では、現在のエンジン目標回転数n_comに対応する第1のポンプ目標吸収トルクTp_com1が関数関係66aにしたがい演算される。
In the first pump target absorption
第2のポンプ目標吸収トルク演算部85では、発電電動機回転数GEN_spd(エンジン実回転数)に対応する油圧ポンプ3の第2のポンプ目標吸収トルクTp_com2が演算される。
In the second pump target absorption
記憶装置には、発電電動機回転数GEN_spd(エンジン実回転数)に応じて油圧ポンプ3の第2の目標吸収トルクTp_com2が変化する関数関係85aがデータテーブル形式で記憶されている。この関数85aは、図16に示すトルク線図上の第2の目標トルク線L12に対応するカーブであり、第1の目標トルク線L1に対して、低回転領域でポンプ目標吸収トルクが大きくなるような特性を有している。たとえば第2の目標トルク線L12は、等馬力線に相当するカーブであり、エンジン回転数の上昇に応じてトルクが低下するように特性を採用することができる。
In the storage device, a
第2のポンプ目標吸収トルク演算部85では、現在の発電電動機回転数GEN_spd(エンジン実回転数)に対応する第2のポンプ目標吸収トルクTp_com2が関数関係85aにしたがい演算される。
In the second pump target absorption
アシストフラグ判定部95でアシストフラグassit_flagの内容がTであると判定されると、ポンプ吸収トルク指令値切り替え部88が、第2のポンプ目標吸収トルク演算部85側に切り替えられ、第2のポンプ目標吸収トルク演算部85から出力される第2のポンプ目標吸収トルクTp_com2がポンプ目標吸収トルクTp_comとして、後段のフィルタ処理部89に出力される。
When the assist
また、アシストフラグ判定部95でアシストフラグassit_flagの内容がFであると判定されると、ポンプ吸収トルク指令値切り替え部88が、第1のポンプ目標吸収トルク演算部66側に切り替えられ、第1のポンプ目標吸収トルク演算部66から出力される第1のポンプ目標吸収トルクTp_com1がポンプ目標吸収トルクTp_comとして、後段のフィルタ処理部89に出力される。
When the assist
以上のようにしてポンプ吸収トルク指令値切り替え部88では、油圧ポンプ3の目標吸収トルクTp_com1、Tp_com2、つまり図16の目標トルク線L1、L12の選択が切り替えられる。
As described above, the pump absorption torque command
フィルタ処理部89では、目標トルク線L1、L12の選択が切り替えられた場合に、切り替え前の目標トルク線(たとえば第2の目標トルク線L12)上のポンプ目標吸収トルク(第2のポンプ目標吸収トルクTp_com2)から、切り替え後の目標トルク線(第1の目標トルク線L1)上のポンプ目標吸収トルク(第2のポンプ目標吸収トルクTp_com1)へ、徐々に変化させるフィルタ処理が行われる。
In the
すなわち、フィルタ処理部89は、目標トルク線L1、L12の選択が切り替えられた場合に、特性89aにしたがいフィルタ処理が施された目標トルク値Tp_comを出力する。目標トルク線L1、L12の選択が切り替えられた場合に、切り替え前の目標トルク線(たとえば第2の目標トルク線L12)上のポンプ目標吸収トルク(第2のポンプ目標吸収トルクTp_com2)から、切り替え後の目標トルク線(第1の目標トルク線L1)上のポンプ目標吸収トルク(第2のポンプ目標吸収トルクTp_com1)へとそのまま切り替え出力するのではなくて、時間tをかけて徐々に切り替え前の目標トルク線(第2の目標トルク線L12)上のポンプ目標吸収トルク(第2のポンプ目標吸収トルクTp_com2)から、切り替え後の目標トルク線(第1の目標トルク線L1)上のポンプ目標吸収トルク(第2のポンプ目標吸収トルクTp_com1)へと滑らかに到達させる。
That is, when the selection of the target torque lines L1 and L12 is switched, the
図16を用いて説明すると、第2の目標トルク線L12上の点Gにおける第2のポンプ目標吸収トルクTp_com2から、第1の目標トルク線L1上の点Hにおける第1のポンプ目標吸収トルクTp_com1に向けて徐々に時間をかけて変化する。 Referring to FIG. 16, from the second pump target absorption torque Tp_com2 at the point G on the second target torque line L12, the first pump target absorption torque Tp_com1 at the point H on the first target torque line L1. It gradually changes over time.
これによりトルクが急激に変化することでオペレータや車体に与えるショックを抑制するとともに、操作感覚上の違和感をなくすことができる。 As a result, it is possible to suppress a shock applied to the operator and the vehicle body due to a sudden change in torque, and to eliminate a sense of incongruity in the operational feeling.
フィルタ処理は、アシストフラグ判定部95の判定結果がTからFに切り替わった場合、同判定結果がFからTに切り替わった場合の両方の場合に行うようにしてもよく、どちらか一方の切り替えが行われたときのみフィルタ処理を行うようにしてもよい。特に、アシストフラグ判定部95の判定結果がTからFに切り替わり第2の目標トルク線L12から第1の目標トルク線L1に切り替わる場合に、フィルタ処理を行わないものとするとトルクが急激に低下してオペレータに大きな操作感覚の違和感を与えることが多い。このため、判定結果がTからFに切り替わり第2の目標トルク線L12から第1の目標トルク線L1に切り替わる場合にはフィルタ処理を施すことが望ましい。
The filter process may be performed in both cases where the determination result of the assist
フィルタ処理部89から出力されたポンプ目標吸収トルクTp_comは、制御電流演算部67に与えられる。制御電流演算部67では、ポンプ目標吸収トルクTp_comに対応する制御電流pc-epcが演算される。
The pump target absorption torque Tp_com output from the
記憶装置には、ポンプ目標吸収トルクTp_comの増加に応じて制御電流pc-epcが増加する関数関係67aがデータテーブル形式で記憶されている。
In the storage device, a
制御電流演算部67では、現在のポンプ目標吸収トルクTp_comに対応する制御電流pc-epcが関数関係67aにしたがい演算される。
In the control
コントローラ6からポンプ制御バルブ5に対して制御電流pc-epcが出力されてサーボピストンを介してポンプ制御バルブ5を変化させる。ポンプ制御バルブ5は、油圧ポンプ3の吐出圧PRp(kg/cm2)と油圧ポンプ3の容量q(cc/rev)の積が制御電流pc-epcに対応するポンプ吸収トルクTp_comを超えないように、油圧ポンプ3の斜板の傾転角をPC制御する。
A control current pc-epc is output from the
この実施の形態によれば、図16に示すように、エンジン目標回転数が低下するに応じて油圧ポンプ3の目標吸収トルクが小さくなる第1の目標トルク線L1が設定される。また、第1の目標トルク線L1に対して、低回転領域でポンプ目標吸収トルクが大きくなる第2の目標トルク線L12が設定される。
According to this embodiment, as shown in FIG. 16, the first target torque line L1 is set, in which the target absorption torque of the
そして、エンジン目標回転数に一致するように、エンジン回転数が制御される。たとえば各操作レバー41〜44の操作量から油圧ポンプ3の負荷が小さいと判断されるときには、エンジン目標回転数が低い回転数nDに設定され、各操作レバー41〜44の操作量から油圧ポンプ3の負荷が大きいと判断されるときには、エンジン目標回転数が高い回転数nEに設定される。
Then, the engine speed is controlled so as to coincide with the engine target speed. For example, when it is determined that the load of the
そして、エンジン目標回転数とエンジン2の実際の回転数との偏差が所定のしきい値以上になっているか否かが、つまり発電電動機11によってエンジン2をアシストすべきか否かが判定される。
Then, it is determined whether or not the deviation between the target engine speed and the actual engine speed is equal to or greater than a predetermined threshold value, that is, whether or not the
エンジン目標回転数とエンジン2の実際の回転数との偏差が所定のしきい値以上になっていない場合には、第1の目標トルク線L1が選択され、エンジン目標回転数に対応する第1の目標トルク線L1上のポンプ目標吸収トルクが得られるように、油圧ポンプ3の容量が制御される。
When the deviation between the engine target speed and the actual engine speed is not equal to or greater than a predetermined threshold value, the first target torque line L1 is selected, and the first target speed corresponding to the engine target speed is selected. The capacity of the
このためエンジン目標回転数が低回転nDに設定されているときには、ガバナは、エンジン目標回転数nDに対応するレギュレーションラインFeD上において、第1の目標トルク線L1と交差する点Dを上限トルク値として、エンジン2と油圧ポンプ吸収トルクがつりあうように燃料噴射量を増減する。静的には第1の目標トルク線L1上の点Dでマッチングする。
For this reason, when the engine target speed is set to the low speed nD, the governor sets the upper limit torque value at a point D that intersects the first target torque line L1 on the regulation line FeD corresponding to the engine target speed nD. The fuel injection amount is increased or decreased so that the
またエンジン目標回転数が高回転nEに設定されているときには、ガバナは、エンジン目標回転数nEに対応するレギュレーションラインFeE上において、第1の目標トルク線L1と交差する点Eを上限トルク値として、エンジン2と油圧ポンプ吸収トルクがつりあうように燃料噴射量を増減する。静的には第1の目標トルク線L1上の点Eでマッチングする。
When the target engine speed is set to the high engine speed nE, the governor sets a point E that intersects the first target torque line L1 on the regulation line FeE corresponding to the engine target engine speed nE as the upper limit torque value. The fuel injection amount is increased or decreased so that the
このため発電電動機11によるアシストが行われていないときには、比較例と同様に、エンジン2は目標トルク線L1に沿って制御されるため、燃費向上、ポンプ効率およびエンジン効率の向上、騒音低減、エンスト防止等の効果が得られる。
Therefore, when the assist by the
エンジン目標回転数とエンジン3の実際の回転数との偏差が所定のしきい値以上になっている場合には、発電電動機11が電動作用される。発電電動機11が電動作用された結果、図16に破線で示すトルク分がエンジントルクに加算される。
When the deviation between the target engine speed and the actual engine speed is equal to or greater than a predetermined threshold value, the
また、同しきい値以上になっている場合には、第2の目標トルク線L12が選択され、エンジン回転数に対応する第2の目標トルク線L12上のポンプ目標吸収トルクが得られるように、油圧ポンプ3の容量が制御される。
When the threshold value is equal to or greater than the threshold value, the second target torque line L12 is selected so that the pump target absorption torque on the second target torque line L12 corresponding to the engine speed can be obtained. The capacity of the
ここで、たとえば掘削作業を開始すべく操作レバー41等を中立位置から倒した場合を考える。この場合、エンジン回転数を低回転から高回転の高負荷のマッチング点Eまで上昇させる必要がある。
Here, for example, consider a case where the
アシスト制御を行わない場合には、図17の経路LN1に沿ってエンジン2が加速する。掘削作業開始の初期の段階では、エンジン回転を上昇(過渡時)させながら作業機等を作動させる必要がある。発電電動機2によるアシストや第2の目標トルク線L12への移行がない場合、エンジン回転上昇時の初期の段階で、油圧ポンプ3の吸収トルクが小さくなってしまう。このため操作レバーの動きに対して作業機の動きだしが遅くなり、作業効率の低下を招くとともに、オペレータに操作感覚の違和感を与える。
When the assist control is not performed, the
この実施の形態では、発電電動機11によるアシストを加えているので、経路LN2に沿ってエンジン2が加速する。この場合、発電電動機2によるアシストがあるため、エンジン回転上昇時の初期の段階で、油圧ポンプ3の吸収トルクが大きくなる。このため操作レバーの動きに対して作業機の動きだしが早くなり、作業効率の低下を抑制でき、オペレータに与える操作感覚の違和感を軽減できる。
In this embodiment, since the assist by the
実施の形態の場合には、図18の経路LN3に沿ってエンジン2が加速する。実施の形態によれば、低回転から第2の目標トルク線L12上の点Fを経てE点に到達する。すなわち操作レバー41等を倒した直後に即座に油圧ポンプ吸収トルクが高トルクとなる点Fに達するため、操作レバーの動きに対して作業機の動きだしが早くなる。このためエンジン2を加速させつつ作業機を、操作レバーの動きに遅れなく、瞬時に力強く動かすことができる。これにより作業効率が向上し、オペレータに操作感覚の違和感を与えることがない。なお、仮に、発電電動機11によるアシストなくして(図18に示す斜線部分なくして)、第2の目標トルク線L12に移行させようとすると、エンジン2に過負荷がかかるおそれがある。この実施の形態では、発電電動機11によるアシストを前提として、第2の目標トルク線L12への移行を保証している。
In the case of the embodiment, the
特に、リリーフ時の高負荷圧状態においてエンジン回転数を下げるようにしているので、エンジン目標回転数と実エンジン回転数との偏差が大きくなり、リリーフ解放状態に移行した直後、エンジン目標回転数は、上昇するが、実エンジン回転数は低い状態のままとなり、実エンジン回転数がエンジン目標回転数に移行するまで時間がかかる。この実施の形態では、この大きな偏差が生じた場合にアシスト制御を行うようにしているので、迅速に実エンジン回転数をエンジン目標回転数に復帰させることができ、作業量の低下をほとんど感じることなく、作業を行うことができる。 In particular, since the engine speed is decreased in the high load pressure state at the time of relief, the deviation between the engine target speed and the actual engine speed becomes large, and immediately after shifting to the relief release state, the engine target speed is However, the actual engine speed remains low, and it takes time until the actual engine speed shifts to the engine target speed. In this embodiment, since the assist control is performed when this large deviation occurs, the actual engine speed can be quickly returned to the engine target speed, and the reduction in the work amount is almost felt. Work can be done.
この実施の形態では、エンジン効率、ポンプ効率等の向上を図りつつ、オペレータの意思通りに応答性よく作業機等を作動させることができる。 In this embodiment, the work implement or the like can be operated with high responsiveness as intended by the operator while improving the engine efficiency, the pump efficiency, and the like.
なお、この実施の形態は、図21に示した建設機械のように、発電機/モータおよび蓄電器をもたず、アシスト作用を有しない建設機械にも適用できる。図19は、この発明の実施の形態の変形例にかかる建設機械の概要構成を示すブロック図である。また、図20は、図19に示したコントローラの制御フローを示す図である。この建設機械は、発電機/モータおよび蓄電器をもたず、これらに関する制御以外は、図2に示したコントローラと同じ制御フローを行う。 This embodiment can also be applied to a construction machine that does not have an assisting function and does not have a generator / motor and a capacitor, like the construction machine shown in FIG. FIG. 19 is a block diagram showing a schematic configuration of a construction machine according to a modification of the embodiment of the present invention. FIG. 20 is a diagram showing a control flow of the controller shown in FIG. This construction machine does not have a generator / motor and a capacitor, and performs the same control flow as the controller shown in FIG.
なお、この建設機械では、図20に示したポンプ吸収トルク演算部66が、エンジン目標回転数n_comに対応する油圧ポンプ3の目標吸収トルクTp_comを演算する。
In this construction machine, the pump absorption
コントローラ6内の記憶装置には、エンジン目標回転数n_comの増加に応じて油圧ポンプ3の目標吸収トルクTp_comが増加する関数関係66aがデータテーブル形式で記憶されている。この関数66aは、図7に示すトルク線図上の目標トルク線L1に対応するカーブである。
In a storage device in the
図7は、図22と同様にエンジン2のトルク線図を示しており、横軸にエンジン回転数n(rpm;rev/min)をとり、縦軸にトルクT(N・m)をとっている。関数66aは、図7に示すトルク線図上の目標トルク線L1に対応している。
FIG. 7 shows a torque diagram of the
ポンプ吸収トルク演算部66では、現在のエンジン目標回転数n_comに対応する油圧ポンプ3の目標吸収トルクTp_comが、関数66aにしたがって演算される。
In the pump
制御電流演算部67では、ポンプ目標吸収トルクTp_comに対応する制御電流pc-epcが演算される。
In the control
コントローラ6内の記憶装置には、ポンプ目標吸収トルクTp_comの増加に応じて制御電流pc-epcが増加する関数関係67aがデータテーブル形式で記憶されている。
The storage device in the
制御電流演算部67では、現在のポンプ目標吸収トルクTp_comに対応する制御電流pc-epcが関数関係67aにしたがって演算される。
In the control
コントローラ6からポンプ制御バルブ5に対して制御電流pc-epcが出力されてサーボピストンを介してポンプ制御バルブ5を変化させる。ポンプ制御バルブ5は、油圧ポンプ3の吐出圧PRp(kg/cm2)と油圧ポンプ3の容量q(cc/rev)の積が制御電流pc-epcに対応するポンプ吸収トルクTp_comを超えないように、油圧ポンプ3の斜板の傾転角をPC制御する。
A control current pc-epc is output from the
なお、この実施の形態は、建設機械1の上部旋回体を電動アクチュエータで旋回作動させる電動旋回システムを搭載した建設機械にも適用できる。
Note that this embodiment can also be applied to a construction machine equipped with an electric turning system in which the upper turning body of the
なお、上述した実施の形態において、操作手段41〜44が非操作の状態から操作状態に切り替わったことの判定は、これに限定されるわけではなく、操作手段41〜44の操作量が所定のしきい値よりも大きい場合に、操作手段41〜44が非操作の状態から操作状態に切り替わったものと判定してもよい。 In the above-described embodiment, the determination that the operation means 41 to 44 is switched from the non-operation state to the operation state is not limited to this, and the operation amount of the operation means 41 to 44 is a predetermined amount. When larger than a threshold value, you may determine with the operation means 41-44 having switched from the non-operation state to the operation state.
1 建設機械
2 エンジン
3 油圧ポンプ
4 エンジンコントローラ
5 ポンプ制御バルブ
6 コントローラ
7〜9 油圧センサ
10 PTO軸
11 発電電動機
12 蓄電器
31〜36 油圧アクチュエータ
41,42 操作レバー
43,44 走行レバー
50 目標流量演算部
61 第1のエンジン目標回転数演算部
63 第4のエンジン目標回転数演算部
64 最大値選択部
65,501 最小値選択部
70 ポンプ出力制限演算部
101 フィルタ
102 エンジン出力演算部
103 目標エンジン出力演算部
104 エンジン目標回転数加算値演算部
105 加算部
106 分岐部
500 リリーフ時ポンプ出力制限値演算部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、
各油圧アクチュエータを操作する操作手段と、
前記エンジンの第1の目標回転数を設定する第1の目標回転数設定手段と、
前記油圧ポンプの負荷圧が高くなるに従ってエンジンの最大目標回転数を制限する第2の目標回転数を演算する第2の目標回転数演算手段と、
前記第1の目標回転数および前記第2の目標回転数のうちのいずれか低い目標回転数に一致するように、エンジン回転数を制御する回転数制御手段と、
前記エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、
前記発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、
前記油圧ポンプの負荷圧が高い状態から低い状態に急に切り替わった際に、前記エンジンの実回転数が前記目標回転数に対してあらかじめ設定した値以上に上昇するまでは前記発電電動機のエンジントルクアシスト作用を用いて前記目標回転数に一致するように、エンジン回転数を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。 A hydraulic pump driven by an engine;
A hydraulic actuator to which pressure oil discharged from the hydraulic pump is supplied;
Operating means for operating each hydraulic actuator;
First target speed setting means for setting a first target speed of the engine;
Second target speed calculating means for calculating a second target speed for limiting the maximum target speed of the engine as the load pressure of the hydraulic pump increases;
A rotational speed control means for controlling the engine rotational speed so as to coincide with the lower target rotational speed of the first target rotational speed and the second target rotational speed;
A generator motor coupled to the output shaft of the engine;
A capacitor that accumulates the power generated by the generator motor and supplies the power to the generator motor;
When the load pressure of the hydraulic pump is suddenly switched from a high state to a low state, the engine torque of the generator motor is increased until the actual rotational speed of the engine rises above a preset value with respect to the target rotational speed. Control means for controlling the engine speed so as to match the target speed using an assist action;
An engine control device comprising:
前記油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、
各油圧アクチュエータを操作する操作手段と、
前記エンジンの第1の目標回転数を設定する第1の目標回転数設定手段と、
前記油圧ポンプの負荷圧が高くなるに従ってエンジンの最大目標回転数を制限する第2の目標回転数を演算する第2の目標回転数演算手段と、
前記第1の目標回転数および前記第2の目標回転数のうちのいずれか低い目標回転数に一致するように、エンジン回転数を制御する回転数制御手段と、
前記エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、
前記発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、
前記油圧ポンプの負荷圧が高い状態から低い状態に減少するに応じて、前記第2の目標回転数が上昇することにより、前記エンジンの実回転数が前記目標回転数よりもあらかじめ設定した値よりも小さい場合、前記実回転数が前記目標回転数よりもあらかじめ設定した値よりも小さい値以上に上昇するまでは、前記発電電動機のエンジントルクアシスト作用を用いて前記目標回転数に一致するように、エンジン回転数を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。 A hydraulic pump driven by an engine;
A hydraulic actuator to which pressure oil discharged from the hydraulic pump is supplied;
Operating means for operating each hydraulic actuator;
First target speed setting means for setting a first target speed of the engine;
Second target speed calculating means for calculating a second target speed for limiting the maximum target speed of the engine as the load pressure of the hydraulic pump increases;
A rotational speed control means for controlling the engine rotational speed so as to coincide with the lower target rotational speed of the first target rotational speed and the second target rotational speed;
A generator motor coupled to the output shaft of the engine;
A capacitor that accumulates the power generated by the generator motor and supplies the power to the generator motor;
As the load pressure of the hydraulic pump decreases from a high state to a low state, the second target rotational speed increases, so that the actual rotational speed of the engine is greater than a preset value than the target rotational speed. If the engine speed is smaller than the target rotational speed, the actual rotational speed becomes equal to the target rotational speed using the engine torque assist action of the generator motor until the actual rotational speed rises to a value smaller than a preset value. Control means for controlling the engine speed;
An engine control device comprising:
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