JPS63154874A - 可変容量型油圧ポンプの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エンジンによって駆動される可変容量型油圧
ポンプを制御する装置に関する。

〔従来の技術〕

パワーショベル等の建設機械には、エンジンで駆動され
る可変容量型油圧ポンプが設けられてぃる。そして、作
業モード（高負荷作業、軽負荷作業等）に応じて−に記
ポンプの吸収トルクを変化させる装置が特開昭６０−２
０４９８７号によって提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上記従来装置では、エンジンのオーバヒートに
対処できないという欠点をもつ。なお、上記オーバヒー
ト時の対応手段として、エンジンの出力馬力や回転数を
低下させることが考えられるが、エンジンの直接負荷で
ある上記ポンプの吸収馬力を何ら変化させないこの対応
手段では、エンジンがオーバヒート状態から正常な状態
に復帰するまでに長時間を要し、このため満足な作業が
できないばかりでなく、エンジンの寿命を低下させるこ
とになる。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、エンジンがオー
バヒートした場合に速やかに正常な状態に復帰させるこ
とができる装置を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数
検出手段と、上記エンジンによって駆動される可変容量
型油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、上
記エンジンのオーバヒートを検出するオーバヒート検出
手段と、負荷の大きさに対応した作業モードを指示する
作業モード指示手段と、上記作業モードに応じたポンプ
吸収馬力特性を設定し、かつ上記オーバヒートが検出さ
れた場合に現在設定されているポンプ吸収馬力特性に代
えて軽負荷作業モードについてのポンプ吸収馬力特性を
設定する吸収馬力特性設定手段と、上記設定された吸収
馬力特性、上記エンジンの回転数および上記ポンプの吐
出圧力に基づいて、該吸収馬力特性に従った上記ポンプ
の目標斜板傾転角を求める手段と、上記オーバヒートが
検出された場合に上記エンジンの回転数を低下させる手
段と、上記ポンプの斜板の傾転角が上記目標斜板傾転角
となるように上記斜板を制御する斜板制御手段とを供え
た構成をもつ。

〔作用〕

上記構成によれば、エンジンがオーバヒートした際に該
エンジンの回転数が低下され、かつポンプの吸収馬力が
低下される。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の実施例を示したブロック図である。

同図に示す可変容量型油圧ポンプ２は、エンジン１によ
って駆動され、斜板駆動用アクチュエータ３によってそ
の斜板２ａの傾転角を変化させることにより１回転当り
の吐出流量ｖが変化される。

なお、このポンプ１の吐出圧油は、図示されていない建
設機械の作業機等を駆動する油圧アクチュエータ（たと
えば油圧モータ、油圧シリンダ）に供給される。

同図に示すアクセルセンサ４はアクセルレバ−５の操作
量に対応した信号を、エンジン回転センサ６はエンジン
１の実際の回転数Ｎを示す信号を、圧力センサ７はポン
プ２の吐出圧力を示す信号を、さらに温度センサ８は、
エンジン１の油塵Ｔ（たとえば、冷却水温、排気温）を
示す信号をそれぞれ出力する。

作業モード切換スイッチ９は、作業状態に応じてオペレ
ータにより操作され、このスイッチ９によって高負荷作
業用のＨモード、中負荷作業用のＭモードおよび低負荷
作業用のしモードが選択指示される。

上記アクセルセンサ４より出力される信号は、コントロ
ーラ１０で増幅等の処理を施されたのち、目標エンジン
回転数Ｎｒを示す信号として、比例ソレノイド１１に入
力される。

比例ソレノイド１１は、第２図に示すごとく、カバナ１
２の燃料コントロールレバー１３を駆動するためのアク
チュエータとして設けられており、この比例ソレノイド
１１の付勢力による上記コントロールレバー１３の変位
によって燃料噴射量（エンジントルク）が変化される。

いま、エンジン１の発生馬力をＷＥ、可変容量型油圧ポ
ンプ２の吸収馬力をＷ、とすると、これらはある負荷条
件下において次のように表わされる。

Ｗ　Ｅ−Ｗ　Ｐ　　−に、　　　−Ｐ−Ｑ−に２　　　
＊ｐ＊　　Ｎ　＊　　Ｖ・・・（１） ただし、Ｐ；ポンプの吐出圧（ｋｇ　／　ｃｉ　）Ｑ；
ポンプの吐出流Ｗ　（ｆｆ／ｌ１ｉｎ　）Ｎ；エンジン
の回転数（ｒｐｒＡ） Ｖ；ポンプの１回転当りの吐出流量 （ｃｃ／　ｒｅｖ　） Ｋ、、に２．定数 そして（１）式から ■−一一一一二一一一　　　　　　　・・・（２）Ｋ２
φＰΦＮ という関係が得られる。なお、周知の様にＶは斜板２ａ
の傾転角と１：１に対応し、したがって（２〉式に示す
Ｖは斜板傾転角を示唆している。

第３図において、符号Ａはエンジン１の定格馬力カーブ
、つまりアクセルレバ−５をフル位置に操作した状態で
の馬力カーブを示す。

通常、建設機械ではアクセルレバ−５をフル位置に操作
した状態で作業が行なわれ、このときのエンジン１の最
大馬力点はＰｌとなる。

同図に示すラインＢ、ＣおよびＤは、予め設定したポン
プの吸収馬力特性である。これらの馬力特性は、それぞ
れエンジン回転数Ｎにつ−１での単調増加関数ｆ＋　　
（Ｎ）、ｆ２　　（Ｎ）およびｉ３　（Ｎ）であり、Ｐ
ｌ、Ｐ２および２３点で各々エンジンの定格馬力カーブ
Ａと交差する。

メモリ１４には、これらの馬力特性が予め格納されてい
る。

（２）式に示したポンプ２の吸収馬力Ｗｐを上言己関数
ｆ１　（Ｎ）、ｆ２　　（Ｎ）およびｆ３　（Ｎ）ｌこ
従って変化させるには、それぞれ下式（３）　、　（４
）および（５）に示すＶが得られるようにポンプ２の斜
板傾転角を制御すればよい。

ｖ、ｆｌ（Ｎ）　　　　　　　　　　・・・（３）Ｋ２
譬Ｐ＠Ｎ ■−ｆ２（Σ工　　　　　　　　・・・（４）Ｋ２−Ｐ
ｌｌＮ ｖ−ｆ３ｃＮ＞　　　　　　　　　　・・・（５）Ｋ２
　＃Ｐ・Ｎ そして、スロットレバー５がフル位置に操作されている
状態下で上記（３）　、　（４）および（５）式に従っ
てポンプ２の斜板傾転角を制御した場合、エンジン１の
発生馬力Ｗ。とポンプ２の吸収馬力ＷＰがそれぞれ前記
ｐ１．ｐ２および２３点でマツチングすることになる。

また、スロットルレバー５の操作量が減少されて、目標
エンジン回転数がΔＮだけ低下された場合には、つまり
エンジン１の馬力カーブが第３図に符号Ａ′で示すごと
く設定された場合には、上記（３）　、　（４）および
（５−）式に従って斜板傾転角を制御することにより上
記エンジン１の発生馬力Ｗ　とポンプ２の吸収馬力Ｗｐ
がそれぞれＰ１′点、Ｐ２′点およびＰ３′でマツチン
グすることになる。

第５図は、第１図に示したコントローラー０の処理手段
を示す。

この手順では、まず作業モード切換スイッチ９によって
作業モードＬが指示されているか否かが判断され（ステ
ップ１００）、該モードＬが指示されていない場合には
、次のステップ１０１で作業モードＭが指示されている
か否かが判断される。

そしてモードＬ、Ｍが共に指示されていない場合には、
つまりモードＨが指示されている場合には、次のステッ
プ１０３でエンジン１がオーバヒートしているか否かが
判断され、その判断結果がＮＯのときには、メモリ１４
に格納された第３図に示す吸収馬力特性Ｂ、ＣおよびＤ
のうち、特性Ｂ−ｆ＋（Ｎ）が選択される（ステップ１
０８）。

一方、ステップ１０１の判断結果がＹＥＳの場合には、
ステップ１０９でエンジン１がオーバヒートしているか
否かが判断され、オーバヒートしていない場合にはステ
ップ１０４で第３図に示した特性Ｃ−ｆ２　　（Ｎ）が
選択される。またステップ１００の判断結果がＹＥＳの
場合には、ステ・ツブ１１１で第３図に示した特性Ｄ＝
ｆ３　（Ｎ）が選択される。

なお、ステップ１０２．１０９におけるオー／くヒート
の判断は、前記温度センサ８の出力に基づいて行なわれ
る。

ステップ１０８，１０９および１１１のいずれかにおけ
る選択処理が実行されたのち、前記エンジン回転センサ
６の出力に基づいてエンジン２の回転数Ｎが、また前記
圧力センサ７の出力に基づいてポンプ１の吐出圧力Ｐが
各々検出される（ステップ１０５）。

そして、ステップ１０８で特性Ｂ＝ｆ＋（Ｎ）が選択さ
れた場合には、その特性ｆ＋（Ｎ）とステップ１０５で
検出されたＮ、Ｐとに基づいて前記（３）式に示した演
算がステップ１０６で実行され、これによってポンプ２
の吸収馬力Ｗｐをｆ＋（Ｎ）に従った値にするポンプ吐
出流量Ｖが求められる。

また、ステップ１０４で特性Ｃ−ｆ　２　　（Ｎ）が選
択された場合およびステップ１１１で特性Ｄ−ｆ３　（
Ｎ）が選択された場合には、それぞれステップ１０６で
前記（２）および（３）式に示した演算が実行され、こ
れによってポンプ２の吸収馬力ＷＰをｆ２　　（Ｎ）お
よびｆ３　（Ｎ）に従った値にさせるポンプ吐出流ｍＶ
がそれぞれ求められる。

つぎのステップ１０７では、ステップ１０６で求められ
たポンプ吐出流ｍＶを得るための斜板傾転角指令（Ｖに
対応した値となる）が作成され、かつこの指令が前記斜
板駆動用アクチュエータ３に出力される。

この結果、アクセルレバ−５がフル位置にセットされ、
かつエンジン１がオーバヒートしていない場合には、特
性Ｂ＝　ｆ　１　（Ｎ）、Ｃ−ｆ２　　（Ｎ）およびＤ
−ｆ３　　（Ｎ）が選択された際に、それぞれ第３図に
示したＰ、、Ｐ２および２３点において発生ポンプ２の
吸収馬力とエンジン１の発生馬力がマツチングすること
になる。

つまり、モードＨが選択されて高負荷作業が行なわれる
場合には、１１点の馬力がポンプ２に吸収される。また
、モードＭが選択された中負荷作業が行なわれる場合お
よびモードＬが選択された軽負荷作業が行なわれる場合
には、それぞれ２２点および２３点の馬力がポンプ２に
吸収される二とになる。

ところで、モードＨまたはモードＭで作業が行なわれて
いるときには、負荷の増大のためにエンジン１がオーバ
ヒートする場合がある。

第５図に示した手順では、モードＨが指示されていると
きのオーバヒートがステップ１０２で判断された場合、
ステップ１０３でエンジン回転数をΔＮだけ下げる処理
が実行され、かつステップ１０４で吸収馬力特性Ｃ−ｆ
２　（Ｎ）が選択される。

またモードＭが指示されているときのオーバヒートがス
テップ１０９で判断された場合、ステップ１１０で同じ
くエンジン回転数をΔＮだけ下げる処理が実行されると
ともに、ステップ１１１で吸収馬力特性Ｄ−ｆ３　（Ｎ
）が選択される。

なお、ステップ１０３あるいは１１０における処理は、
前記比例ソレノイド１１に加えられている目標エンジン
回転数Ｎ　を示す信号を回転数「 Ｎ　−ΔＮを示す信号に変更させることを意味し、「 これによってエンジン１の馬力カーブは第３図に示した
Ａ′となる。

以後、ステップ１０５，１０６および１０７において前
述した各処理が実行されるので、モードＨが指示されて
いる状態下でオーバヒートが生じた場合には、ポンプ２
の吸収馬力Ｗｐとエンジン１の発生馬力ＷＥとのマツチ
ングポイントが第３図における１１点からＰ２’点に移
行され、またモードＭが指示されている状態下でオーバ
ヒートが生じた場合には、上記マツチングポイントが２
２点から２３点へと移行される。

なお、目標エンジン回転数をΔＮ低下させるステップ１
０３の処理は、オーバヒート状態が解消するまで継続さ
れる。

マツチングポイントが１１点からＰ２’　に変更される
と、あるいは２２点からＰ３′点に変更されると、エン
ジン１の負荷が大幅に軽減される。

したがって、エンジン１はオーバヒート状態から正常な
状態に速やかに復帰することができる。そして、上記の
ような処理を実行している間においても、ポンプ１の斜
板制御が継続されることから、エンジン回転数が大幅に
ダウンする等の不都合を伴うことなく作業を続行するこ
とができる。

なお、実施例では第３図に示した特性Ｂ、ＣおよびＤを
メモリ１４に格納しているが、これらの特性に従ったポ
ンプ吸収馬力をコントローラ１０に演算させることも可
能である。

また、上記実施例では、アクセルレバ−５がフル位置に
操作されているときの実施態様を示したが、もちろんレ
バー５が中間操作位置に操作されている場合でも上記と
同様の制御が可能である。

この場合には、もちろん個々の中間位置についての特性
ｆ１　（Ｎ）、ｆ２　（Ｎ）およびｆ３　　（Ｎ）がメ
モリ１４に格納される。

さらに、実施例では、ポンプの吸収馬力特性Ｃ−ｆ２　
　（Ｎ）、Ｄ植ｆ３　（Ｎ）をそれぞれエンジン回転数
Ｎについての単調増加関数としているが、第４図に示す
ようにこれらの特性としてＮに対して一定な関数（等馬
力特性）を採用して実用上何ら差しつかえない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、エンジンのオーバーヒート時に該エン
ジンの負荷モードが変更されるので、オーバーヒートに
よるエンジンの損傷や作業性の低下を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る制御装置の一実施例を概念的に示
したブロック図、第２図は燃料コントロールレバーに対
する比例ソレノイドの配置態様を示した概念図、第３図
および第４図はそれぞれ工１・・・エンジン、２・・・
可変容量型油圧ポンプ、２ａ・・・斜板、３・・・斜板
駆動用アクチュエータ、４・・・アクセルセンサ１．６
・・・エンジン回転センサ、７・・・圧力センサ、８・
・・温度センサ、９・・・作業モード切換スイッチ、１
０・・・コントローラ、１１・・・比例ソレノイド、１
２・・・ガバナ、１４・・・メモリ。 第１図 第２図 工〕シ１１ヒ数 第３図 エンジン回転数 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンによって駆動される可変容量型油圧ポンプを制
   御する装置であって、 上記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手
   段と、 上記ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、 上記エンジンのオーバヒートを検出するオーバヒート検
   出手段と、 負荷の大きさに対応した作業モードを指示する作業モー
   ド指示手段と、 上記作業モードに応じたポンプ吸収馬力特性を設定し、
   かつ上記オーバヒートが検出された場合に現在設定され
   ているポンプ吸収馬力特性に代えて軽負荷作業モードに
   ついてのポンプ吸収馬力特性を設定する吸収馬力特性設
   定手段と、 上記設定された吸収馬力特性、上記エンジンの回転数お
   よび上記ポンプの吐出圧力に基づき、該吸収馬力特性に
   従った吸収馬力を得るための上記ポンプの斜板傾転角指
   令を求める手段と、 上記オーバヒートが検出された場合に上記エンジンの回
   転数を低下させる手段と 上記ポンプの斜板の傾転角が上記斜板傾転角指令に従っ
   た大きさとなるように上記斜板を制御する斜板制御手段 とを備えることを特徴とする可変容量型油圧ポンプの制
   御装置。