(57)【要約】  指令手段による指令値に応じて第１目標回転数Ｎhと高速制御の領域Ｆ1とを設定する。第１目標回転数Ｎhに基づいて低回転側の第２目標回転数Ｎ2と高速制御の領域Ｆ2とを設定する。高速制御の領域Ｆ2でのエンジン制御中に、第１の所定ポンプ容量である第１設定位置Aをエンジン負荷とエンジン出力トルクとのマッチング点が超えたとき、高速制御の領域Ｆ2を高速制御の領域Ｆ1側にシフトする。ポンプ吐出圧とアクチュエータの負荷圧との差圧が、ポンプ制御装置8でのロードセンシング差圧を満たすことになった高速制御の領域Ｆ3を新たな高速制御の領域として、高速制御の領域Ｆ3でのエンジンの制御を行い、ロードセンシング差圧を満たさないときには、高速制御の領域Ｆ1までシフトする。これにより、エンジンの燃費を向上させ、しかも、作業機の最大速度が必要とされる場合には、必要とされる作業機の最大速度を低下させずに与えられるエンジンの制御装置及びその制御方法が提供できる。
2008087847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンによって駆動される少なくとも１つの可変容量型油圧ポンプと、
前記可変容量型油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される少なくとも１つの油圧アクチュエータと、
前記可変容量型油圧ポンプから吐出した圧油を制御して前記油圧アクチュエータに給排する制御弁と、
前記可変容量型油圧ポンプのポンプ容量を検出するポンプ容量検出手段と、
を備えたエンジンの制御装置において、
可変に指令できる指令値の中から一つの指令値を選択して指令する指令手段と、
前記指令手段で指令された指令値に応じて第１目標回転数を設定し、設定した前記第１目標回転数に基づいて、前記第１目標回転数よりも低い回転数である第２目標回転数を設定する設定手段と、
を有し、
前記第２目標回転数に基づく前記エンジンの駆動制御時に、前記ポンプ容量検出手段で検出されたポンプ容量が第１の所定ポンプ容量以上に増大したときには、エンジンの目標回転数を前記第２目標回転数から、前記第２目標回転数よりも高い回転数であり前記第１目標回転数以下の回転数である第３目標回転数に変更してなることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記エンジンの目標回転数が、前記第３目標回転数に変更された後の所定時間の間は、前記第３目標回転数を更に変更することが禁止されてなることを特徴とする請求の範囲第１項記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記第３目標回転数と前記第１目標回転数とが、同一の回転数であることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
エンジンによって駆動される少なくとも１つの可変容量型油圧ポンプと、
前記可変容量型油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される少なくとも１つの油圧アクチュエータと、
前記可変容量型油圧ポンプから吐出した圧油を制御して前記油圧アクチュエータに給排する制御弁と、
前記可変容量型油圧ポンプのポンプ容量を検出するポンプ容量検出手段と、
を備えたエンジンの制御装置において、
可変に指令できる指令値の中から一つの指令値を選択して指令する指令手段と、
前記指令手段で指令された指令値に応じて第１目標回転数を設定し、設定した前記第１目標回転数に基づいて、前記第１目標回転数よりも低い回転数である第２目標回転数を設定する設定手段と、
を有し、
前記第１目標回転数に基づく前記エンジンの駆動制御時に、前記ポンプ容量検出手段で検出されたポンプ容量が第２の所定ポンプ容量よりも減少したときには、エンジンの目標回転数を前記第１目標回転数から、前記第１目標回転数よりも低い回転数であり前記第２目標回転数以上の回転数である第４目標回転数に変更してなることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記エンジンの目標回転数が、前記第４目標回転数に変更された後の所定時間の間は、前記第４目標回転数を更に変更することが禁止されてなることを特徴とする請求の範囲第４項記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
前記第４目標回転数と前記第２目標回転数とが、同一の回転数であることを特徴とする請求の範囲第４項または第５項記載のエンジンの制御装置。
【請求項７】
エンジンによって駆動される少なくとも１つの可変容量型油圧ポンプと、
前記可変容量型油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される少なくとも１つの油圧アクチュエータと、
前記可変容量型油圧ポンプから吐出した圧油を制御して前記油圧アクチュエータに給排する制御弁と、
前記可変容量型油圧ポンプのポンプ容量を検出するポンプ容量検出手段と、
を備えたエンジンの制御装置において、
可変に指令できる指令値の中から一つの指令値を選択して指令する指令手段と、
前記指令手段で指令された指令値に応じて第１目標回転数を設定し、設定した前記第１目標回転数に基づいて、前記第１目標回転数よりも低い回転数である第２目標回転数を設定する設定手段と、
を有し、
前記第２目標回転数に基づく前記エンジンの駆動制御時に、前記ポンプ容量検出手段で検出されたポンプ容量が第１の所定ポンプ容量以上に増大したときには、エンジンの目標回転数を前記第２目標回転数から、前記第２目標回転数よりも高い回転数であり前記第１目標回転数以下の回転数である第３目標回転数に変更してなり、
前記第３目標回転数に基づく前記エンジンの駆動制御時に、前記ポンプ容量検出手段で検出されたポンプ容量が第２の所定ポンプ容量よりも減少したときには、エンジンの目標回転数を前記第３目標回転数から、前記第３目標回転数よりも低い回転数であり前記第２目標回転数以上の回転数である第５目標回転数に変更してなることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項８】
前記エンジンの目標回転数が、前記第３目標回転数に変更された後の所定時間の間は、前記３目標回転数を更に変更することが禁止されてなり、
前記エンジンの目標回転数が、前記第５目標回転数に変更された後の所定時間の間は、前記第５目標回転数を更に変更することが禁止されてなることを特徴とする請求の範囲第７項記載のエンジンの制御装置。
【請求項９】
前記第３目標回転数と前記第１目標回転数とが、同一の回転数であり、及び／または、前記第５目標回転数と前記第２目標回転数とが、同一の回転数であることを特徴とする請求の範囲第７項または第８項記載のエンジンの制御装置。
【請求項１０】
エンジンによって駆動される少なくとも１つの可変容量型油圧ポンプと、
前記可変容量型油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される少なくとも１つの油圧アクチュエータと、
前記可変容量型油圧ポンプから吐出した圧油を制御して前記油圧アクチュエータに給排する制御弁と、
前記可変容量型油圧ポンプのポンプ容量を検出するポンプ容量検出手段と、
を備えた制御装置におけるエンジンの制御方法において、
可変に指令できる指令値の中から一つの指令値を選択し、選択した指令値に応じて第１目標回転数を設定すること、
設定した前記第１目標回転数に基づいて、前記第１目標回転数よりも低い回転数である第２目標回転数を設定すること、
前記第２目標回転数に基づく前記エンジンの駆動制御時において、前記ポンプ容量検出手段で検出されたポンプ容量が第１の所定ポンプ容量以上に増大したときには、エンジンの目標回転数を前記第２目標回転数から、前記第２目標回転数よりも高い回転数であり前記第１目標回転数以下の回転数である第３目標回転数に変更すること、
を特徴とするエンジンの制御方法。
【請求項１１】
前記エンジンの目標回転数を前記第３目標回転数に変更した後の所定時間の間は、前記３目標回転数の更なる変更を禁止すること、を特徴とする請求の範囲第１０項記載のエンジンの制御方法。
【請求項１２】
エンジン出力トルクの変化率、または、前記ポンプ容量の変化率に応じて、前記第１の所定ポンプ容量の値が変更可能であること、を特徴とする請求の範囲第１０項または第１１項記載のエンジンの制御方法。
【請求項１３】
エンジンによって駆動される少なくとも１つの可変容量型油圧ポンプと、
前記可変容量型油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される少なくとも１つの油圧アクチュエータと、
前記可変容量型油圧ポンプから吐出した圧油を制御して前記油圧アクチュエータに給排する制御弁と、
前記可変容量型油圧ポンプのポンプ容量を検出するポンプ容量検出手段と、
を備えた制御装置におけるエンジンの制御方法において、
可変に指令できる指令値の中から一つの指令値を選択し、選択した指令値に応じて第１目標回転数を設定すること、
設定した前記第１目標回転数に基づいて、前記第１目標回転数よりも低い回転数である第２目標回転数を設定すること、
前記第１目標回転数に基づく前記エンジンの駆動制御時において、前記ポンプ容量検出手段で検出されたポンプ容量が第２の所定ポンプ容量よりも減少したときには、エンジンの目標回転数を前記第１目標回転数から、前記第１目標回転数よりも低い回転数であり前記第２目標回転数以上の回転数である第４目標回転数に変更すること、
を特徴とするエンジンの制御方法。
【請求項１４】
前記エンジンの目標回転数を前記第４目標回転数に変更した後の所定時間の間は、前記４目標回転数の更なる変更を禁止すること、を特徴とする請求の範囲第１３項記載のエンジンの制御方法。
【請求項１５】
エンジン出力トルクの変化率、または、前記ポンプ容量の変化率に応じて、前記第２の所定ポンプ容量の値が変更可能であること、を特徴とする請求の範囲第１３項または第１４項記載のエンジンの制御方法。
【請求項１６】
エンジンによって駆動される少なくとも１つの可変容量型油圧ポンプと、
前記可変容量型油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される少なくとも１つの油圧アクチュエータと、
前記可変容量型油圧ポンプから吐出した圧油を制御して前記油圧アクチュエータに給排する制御弁と、
前記可変容量型油圧ポンプのポンプ容量を検出するポンプ容量検出手段と、
を備えた制御装置におけるエンジンの制御方法において、
可変に指令できる指令値の中から一つの指令値を選択し、選択した指令値に応じて第１目標回転数を設定すること、
設定した前記第１目標回転数に基づいて、前記第１目標回転数よりも低い回転数である第２目標回転数を設定すること、
前記第２目標回転数に基づく前記エンジンの駆動制御時において、前記ポンプ容量検出手段で検出されたポンプ容量が第１の所定ポンプ容量以上に増大したときには、エンジンの目標回転数を前記第２目標回転数から、前記第２目標回転数よりも高い回転数であり前記第１目標回転数以下の回転数である第３目標回転数に変更すること、
前記第３目標回転数に基づく前記エンジンの駆動制御時において、前記ポンプ容量検出手段で検出されたポンプ容量が第２の所定ポンプ容量よりも減少したときには、エンジンの目標回転数を前記第３目標回転数から、前記第３目標回転数よりも低い回転数であり前記第２目標回転数以上の回転数である第５目標回転数に変更すること、
を特徴とするエンジンの制御方法。
【請求項１７】
前記エンジンの目標回転数を前記第３目標回転数に変更した後の所定時間の間は、前記第３目標回転数の更なる変更を禁止すること、
前記エンジンの目標回転数を前記第５目標回転数に変更した後の所定時間の間は、前記第５目標回転数の更なる変更を禁止すること、
を特徴とする請求の範囲第１６項記載のエンジンの制御方法。
【請求項１８】
エンジン出力トルクの変化率、または、前記ポンプ容量の変化率に応じて、前記第２目標回転数から第３目標回転数に変更する基準となる前記第１の所定ポンプ容量の値が変更可能であること、
エンジン出力トルクの変化率、または、前記ポンプ容量の変化率に応じて、前記第３目標回転数から第５目標回転数に変更する基準となる前記第２の所定ポンプ容量の値が変更可能であること、
を特徴とする請求の範囲第１６項または第１７項記載のエンジンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設定したエンジンの目標回転数に基づいてエンジンの駆動制御を行うエンジンの制御装置及びその制御方法に関し、特に、エンジンの燃費消費量の改善を図ったエンジンの制御装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
作業車輌では、エンジン負荷がエンジンの定格トルク以下の場合には、トルク線図における高速制御の領域でエンジン出力トルクとのマッチングが行われている。例えば、燃料ダイヤルでの設定に対応して目標回転数が設定され、設定された目標回転数に対応した高速制御の領域が定められる。【０００３】
あるいは、燃料ダイヤルでの設定に対応して高速制御の領域が定められ、定められた高速制御の領域に対応してエンジンの目標回転数が設定される。そして、定められた高速制御の領域で、エンジン負荷とエンジン出力トルクとをマッチングさせる制御が行われる。【０００４】
一般的に多くの作業者は作業量を上げるため、目標回転数をエンジンの定格回転数またはその近傍の回転数となるように設定することが多い。ところで、エンジンの燃料消費量が少ない領域、即ち、燃費の良い領域は、通常、エンジンのトルク線図上では中速回転数領域や高トルク領域に存在している。このため、無負荷ハイアイドル回転から定格回転の間で定められる高速制御の領域は、燃費の面からみると効率の良い領域とはなっていない。【０００５】
従来、エンジンを燃費の良い領域で駆動させるため、作業モード毎にエンジンの目標回転数の値とエンジンの目標出力トルクの値とを予め対応付けて設定し、複数の作業モードを選択できるようにした制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この種の制御装置では、作業者が、例えば、第２の作業モードを選択した場合には、第１の作業モードに比べてエンジンの回転数を低く設定することができ、燃費を改善することができる。【０００６】
しかしながら、上述したような作業モード切換方式を用いた場合には、作業者がモード切換手段を一々操作していかなければ燃費の改善を行うことができない。また、第２の作業モードを選択したときのエンジン回転数を、第１の作業モードを選択したときのエンジン回転数に対して一律に下げた回転数の値として設定しておいたときに、第２の作業モードが選択されると、次のような問題が起きてしまう。即ち、作業車輌の作業装置（以下、作業機という。）における最大速度は、第１の作業モードを選択した場合に比べて低下してしまう。この結果、第１の作業モードを選択したときの作業量に比べて、第２の作業モードを選択したときの作業量は少なくなってしまう。
【特許文献１】特開平１０−２７３９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明では、上述したような従来技術の有していた課題を解決すべく、エンジン出力トルクが低い状態のときには、設定した第１目標回転数よりも低回転域側にある第２目標回転数に基づいてエンジンの駆動制御を行い、エンジン出力トルクが高い状態でエンジンを使用するときには、第１目標回転数側にシフトしてエンジンの駆動制御を行うことができるエンジンの制御装置及びその制御方法を提供する。特に、エンジンの燃費を向上させることができ、しかも、作業機の最大速度が必要とされる場合での、必要とされる作業機の最大速度を低下させずに与えることのできるエンジンの制御装置及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の課題は請求の範囲第１〜１８項に記載された各発明により達成することができる。
即ち、本願の第１特定発明では、エンジンによって駆動される少なくとも１つの可変容量型油圧ポンプと、前記可変容量型油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される少なくとも１つの油圧アクチュエータと、前記可変容量型油圧ポンプから吐出した圧油を制御して前記油圧アクチュエータに給排する制御弁と、前記可変容量型油圧ポンプのポンプ容量を検出するポンプ容量検出手段と、を備えたエンジンの制御装置において、
可変に指令できる指令値の中から一つの指令値を選択して指令する指令手段と、前記指令手段で指令された指令値に応じて第１目標回転数を設定し、設定した前記第１目標回転数に基づいて、前記第１目標回転数よりも低い回転数である第２目標回転数を設定する設定手段と、を有し、
前記第２目標回転数に基づく前記エンジンの駆動制御時に、前記ポンプ容量検出手段で検出されたポンプ容量が第１の所定ポンプ容量以上に増大したときには、エンジンの目標回転数を前記第２目標回転数から、前記第２目標回転数よりも高い回転数であり前記第１目標回転数以下の回転数である第３目標回転数に変更してなることを最も主要な特徴となしている。【０００９】
また、本願の第１特定発明では、エンジンの目標回転数を第３目標回転数に変更した後の所定時間の間は、第３目標回転数が更に変更されるのを禁止したことを主要な特徴となしている。
更に、本願の第１特定発明では、第３目標回転数と第１目標回転数との関係を特定したことを主要な特徴となしている。【００１０】
本願の第２特定発明では、エンジンによって駆動される少なくとも１つの可変容量型油圧ポンプと、前記可変容量型油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される少なくとも１つの油圧アクチュエータと、前記可変容量型油圧ポンプから吐出した圧油を制御して前記油圧アクチュエータに給排する制御弁と、前記可変容量型油圧ポンプのポンプ容量を検出するポンプ容量検出手段と、
を備えたエンジンの制御装置において、
可変に指令できる指令値の中から一つの指令値を選択して指令する指令手段と、前記指令手段で指令された指令値に応じて第１目標回転数を設定し、設定した前記第１目標回転数に基づいて、前記第１目標回転数よりも低い回転数である第２目標回転数を設定する設定手段と、を有し、
前記第１目標回転数に基づく前記エンジンの駆動制御時に、前記ポンプ容量検出手段で検出されたポンプ容量が第２の所定ポンプ容量よりも減少したときには、エンジンの目標回転数を前記第１目標回転数から、前記第１目標回転数よりも低い回転数であり前記第２目標回転数以上の回転数である第４目標回転数に変更してなることを他の最も主要な特徴となしている。【００１１】
また、本願の第２特定発明では、エンジンの目標回転数を第４目標回転数に変更した後の所定時間の間は、第４目標回転数が更に変更されるのを禁止したことを主要な特徴となしている。
更に、本願の第２特定発明では、第４目標回転数と第２目標回転数との関係を特定したことを主要な特徴となしている。【００１２】
本願の第３特定発明では、エンジンによって駆動される少なくとも１つの可変容量型油圧ポンプと、前記可変容量型油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される少なくとも１つの油圧アクチュエータと、前記可変容量型油圧ポンプから吐出した圧油を制御して前記油圧アクチュエータに給排する制御弁と、前記可変容量型油圧ポンプのポンプ容量を検出するポンプ容量検出手段と、を備えたエンジンの制御装置において、
可変に指令できる指令値の中から一つの指令値を選択して指令する指令手段と、前記指令手段で指令された指令値に応じて第１目標回転数を設定し、設定した前記第１目標回転数に基づいて、前記第１目標回転数よりも低い回転数である第２目標回転数を設定する設定手段と、を有し、
前記第２目標回転数に基づく前記エンジンの駆動制御時に、前記ポンプ容量検出手段で検出されたポンプ容量が第１の所定ポンプ容量以上に増大したときには、エンジンの目標回転数を前記第２目標回転数から、前記第２目標回転数よりも高い回転数であり前記第１目標回転数以下の回転数である第３目標回転数に変更してなり、
前記第３目標回転数に基づく前記エンジンの駆動制御時に、前記ポンプ容量検出手段で検出されたポンプ容量が第２の所定ポンプ容量よりも減少したときには、エンジンの目標回転数を前記第３目標回転数から、前記第３目標回転数よりも低い回転数であり前記第２目標回転数以上の回転数である第５目標回転数に変更してなることを別の最も主要な特徴となしている。【００１３】
また、本願の第３特定発明では、エンジンの目標回転数を第３目標回転数に変更した後の所定時間の間は、第３目標回転数が更に変更されるのを禁止し、また、エンジンの目標回転数を第５目標回転数に変更した後の所定時間の間は、第５目標回転数が更に変更されるのを禁止したことを主要な特徴となしている。
更に、本願の第３特定発明では、第３目標回転数と第１目標回転数との関係、及び／または、第４目標回転数と第２目標回転数との関係をそれぞれ特定したことを主要な特徴となしている。【００１４】
本願の第４特定発明では第１特定発明を用いた制御方法を最も主要な特徴となしている。
また、本願の第４特定発明では、エンジンの目標回転数を第２目標回転数から第３目標回転数に変更した後の所定時間の間は、第３目標回転数が更に変更されるのを禁止したことを主要な特徴となしている。
更に、本願の第４特定発明では、第１の所定ポンプ容量の値を変更させる条件を限定したことを主要な特徴となしている。【００１５】
本願の第５特定発明では第２特定発明を用いた制御方法を最も主要な特徴となしている。
また、本願の第５特定発明では、エンジンの目標回転数を第１目標回転数から第４目標回転数に変更した後の所定時間の間は、第４目標回転数が更に変更されるのを禁止したことを主要な特徴となしている。
更に、本願の第５特定発明では、第２の所定ポンプ容量の値を変更させる条件を限定したことを主要な特徴となしている。【００１６】
本願の第６特定発明では第３特定発明を用いた制御方法を最も主要な特徴となしている。
また、本願の第６特定発明では、エンジンの目標回転数を第２目標回転数から第３目標回転数に変更した後の所定時間の間は、第３目標回転数が更に変更されるのを禁止し、また、エンジンの目標回転数を第３目標回転数から第５目標回転数に変更した後の所定時間の間は、第５目標回転数が更に変更されるのを禁止したことを主要な特徴となしている。
更に、本願の第６特定発明では、第１の所定ポンプ容量の値を変更させる条件及び第２の所定ポンプ容量の値を変更させる条件をそれぞれ限定したことを主要な特徴となしている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、指令手段によって指令した指令値に応じて、第１目標回転数を設定し、設定した第１目標回転数に基づいて低回転域側に第２目標回転数を設定することができる。そして、エンジン出力トルクが低い状態でエンジンを駆動制御するときには、第２目標回転数に基づいてエンジンの駆動制御を行うことができる。これにより、作業車輌における作業性能を実質変えることなく、エンジンを燃費効率の良い領域にシフトして使用することが可能となり、エンジンの燃料消費量を低減させることができる。【００１８】
しかも、第２目標回転数に基づいてエンジンの駆動制御を行っているときに、ポンプ容量検出手段で検出されたポンプ容量が第１の所定ポンプ容量以上に増大したときには、作業機の作業速度を増速させるため、エンジンの目標回転数を第２目標回転数から、第２目標回転数よりも高い回転数であって第１目標回転数以下の回転数である第３目標回転数に変更して、エンジンの駆動制御を行うことができる。【００１９】
これにより、作業者の求める作業機の操作状況に応じた最適な状態で、エンジンを回転駆動させることができ、可変容量型油圧ポンプとしては、最適状態で回転駆動しているエンジンにおける最大出力を吸収して圧油を吐出することができる。このため、重掘削作業等においてエンジンの最大出力を必要とする作業においては、従来と同じ作業性能を発揮することができる。【００２０】
第３目標回転数としては、第２目標回転数と第１目標回転数との間で予め固定された回転数として設定しておくことも、第２目標回転数と第１目標回転数との間で条件に応じて任意に設定される回転数としておくこともできる。あるいは、必要に応じて第３目標回転数と第１目標回転数とを一致させておくこともできる。【００２１】
条件に応じて任意に設定される回転数について以下で説明する。エンジンの目標回転数を第２目標回転数から第１目標回転数側に増速させていったときには、第２目標回転数において第１の所定ポンプ容量以上になっていたポンプ容量は、目標回転数が増加するのに伴って第１の所定ポンプ容量よりも減少していくことになる。【００２２】
第２目標回転数から第１目標回転数側に目標回転数をシフトしている途中で、例えば、ポンプ吐出圧とアクチュエータの負荷圧との差圧が、油圧ポンプのポンプ容量を制御するポンプ制御装置において設定された差圧（通常、ロードセンシング差圧と呼ばれている。）を満たすことになると、このときの回転数を第３目標回転数として設定することができる。【００２３】
言い換えると、それ以上第１目標回転数側に目標回転数をシフトすることが必要なくなる。そして、この第３目標回転数に基づいてエンジンの駆動制御を行っているときに、ポンプ容量検出手段で検出されたポンプ容量が第１の所定ポンプ容量以上に増大したときには、この第３目標回転数から第１目標回転数側に目標回転数を更にシフトしていくことになる。【００２４】
この第３目標回転数から第１目標回転数側に目標回転数をシフトしていく途中で、上述したようにポンプ吐出圧とアクチュエータの負荷圧との差圧が、ロードセンシング差圧を満たすことになると、このときの回転数が新たな第３目標回転数として設定されていくことになる。
このように、第３目標回転数を順次設定していくことができる。【００２５】
このように、作業機の最大速度が必要とされるエンジン出力トルクの範囲では、第３目標回転数に基づいてエンジンの駆動制御を行うことができる。しかも、第３目標回転数は、作業者の求める作業機の操作状況に応じた最適な状態で、エンジンを回転駆動させることのできる目標回転数となっており、最大で第１目標回転数となることができる。このため、第３目標回転数に基づくエンジンの駆動制御では、作業者が設定した第１目標回転数に基づいてエンジンの駆動制御を行った場合と同じ操作状態にて、作業機の操作を行うことができる。【００２６】
このように、本発明では、エンジン負荷とエンジン出力トルクとをマッチングさせる制御を行う上で、必要とするエンジン出力トルクに応じて、エンジンの目標回転数を第１目標回転数と第２目標回転数と第３目標回転数とに使い分けて使用することができる。
即ち、エンジン出力トルクが低い間あるいはエンジンで駆動される可変容量型油圧ポンプのポンプ容量が小さい間は、第２目標回転数においてエンジンの制御を行うことができる。そして、作業機の作業速度を高速にする必要のあるエンジン出力トルクの範囲では、最大で第１目標回転数まで高めることができる第３目標回転数に基づいてエンジンの駆動制御を行うことができる。【００２７】
また、本発明では、第１目標回転数に基づいてエンジンの駆動制御を行っているときに、ポンプ容量検出手段で検出されたポンプ容量が第２の所定ポンプ容量よりも減少したときには、エンジンの目標回転数を、第１目標回転数から、第１目標回転数よりも低い回転数であって第２目標回転数以上の回転数である第４目標回転数に変更している。【００２８】
これにより、高いエンジン出力トルクを必要としないときには、燃費効率の良い第４目標回転数（第４目標回転数としては、最小で第２目標回転数まで回転数を低下させることができる。）において、エンジンの駆動制御を行うことが可能となり、エンジンの燃料消費量を低減させることができる。【００２９】
更に、本発明では、第２目標回転数に基づいてエンジンの駆動制御を行っているときに、ポンプ容量検出手段で検出されたポンプ容量が第１の所定ポンプ容量以上に増大したときには、エンジンの目標回転数を第２目標回転数から第３目標回転数に変更することができ、また、第３目標回転数に基づいてエンジンの駆動制御を行っているときに、ポンプ容量検出手段で検出されたポンプ容量が第２の所定ポンプ容量よりも減少したときには、エンジンの目標回転数を第３目標回転数から第５目標回転数に変更することができる。
しかも、第３目標回転数としては、最大で第１目標回転数まで高めることができる目標回転数であり、第５目標回転数としては、最小で第２目標回転数まで低下させることができる目標回転数である。【００３０】
尚、第４目標回転数、第５目標回転数も上述した第３目標回転数と同様に、第１目標回転数と第２目標回転数との間、第３目標回転数と第２目標回転数との間で予め固定された回転数としてそれぞれ設定しておくこともできる。また、第１目標回転数と第２目標回転数との間、第３目標回転数と第２目標回転数との間で条件に応じてそれぞれの任意に設定される回転数としておくこともできる。あるいは、必要に応じて第４目標回転数、第５目標回転数を第２目標回転数に一致させておくこともできる。【００３１】
条件に応じて任意に設定される回転数について説明すると、第４目標回転数、第５目標回転数から第２目標回転数側に目標回転数をシフトしている途中で、例えば、ポンプ吐出圧とアクチュエータの負荷圧との差圧が、ロードセンシング差圧を上回ったときには、そのときの回転数を第３目標回転数として設定することができる。【００３２】
また、一旦設定された第４目標回転数、第５目標回転数においてエンジン制御を行っているときに、ポンプ容量が第２の所定ポンプ容量よりも減少したときには、第４目標回転数、第５目標回転数から第２目標回転数側に目標回転数を更にシフトさせることもできる。あるいは、一旦設定された第４目標回転数、第５目標回転数においてエンジン制御を行っているときに、ポンプ容量が第１の所定ポンプ容量よりも増大したときには、第４目標回転数、第５目標回転数から第１目標回転数側に目標回転数をシフトさせることもできる。【００３３】
このように、高いエンジン出力トルクを必要としないときには、目標回転数を第２目標回転数あるいは第５目標回転数とすることができるので、エンジンを燃費効率の良い領域にシフトして使用することが可能となり、エンジンの燃料消費量を低減させることができる。一方、高いエンジン出力トルクを必要とする作業、例えば、重掘削作業等においてエンジンの最大出力を必要とする作業においては、目標回転数を第３目標回転数または第１目標回転数まで上昇させて、従来と同じ作業性能を発揮させることができる。【００３４】
このように簡単な構成でありながら、可変容量型油圧ポンプにエンジンの最大出力を吸収させることを可能としつつ、エンジンの燃料消費量を低減させることができる。しかも、エンジンの目標回転数を第２目標回転数から第３目標回転数に変更する位置、第１目標回転数から第４目標回転数に変更する位置及び第３目標回転数から第５目標回転数に変更する位置は、可変容量ポンプのポンプ容量として予め設定しておくことができる。従って、これらの位置は、実験的に求めておくことも容易となる。【００３５】
尚、上述したこれらの位置を特定するためのポンプ容量としては、可変容量ポンプのポンプ容量自体を実測した値あるいはポンプ容量を表す関係式を用いて求めることができる。また、上述した位置を特定するためにポンプ容量の値をそのまま用いずに、可変容量型油圧ポンプからの吐出量が、可変容量型油圧ポンプから吐出し得る最大の吐出量となった状態、そのときのエンジン出力トルクの値やエンジン回転数の値、可変容量型油圧ポンプの斜板角を制御するポンプ制御装置において設定されている差圧（通常、ロードセンシング差圧と呼ばれている。）に対しての可変容量型油圧ポンプのポンプ吐出圧とアクチュエータの負荷圧との差圧の関係等、これらのパラメータの値を、ポンプ容量の値に対応する値としてポンプ容量の値を直接用いる代りに用いることもできる。【００３６】
従って、本願発明において上述した位置を特定するために用いているポンプ容量としては、上述したようなファクター、パラメータの値をも包含しているものである。
また、第１目標回転数〜第５目標回転数に基づいて、エンジンのＴ−Ｎ線図（エンジン出力トルク軸とエンジン回転数軸とからなるトルク線図）において、それぞれ対応した高速制御の領域を設定することができ、各高速制御の領域での制御を行うことができる。しかも、これらの高速制御の領域における制御も本願発明では、第１目標回転数〜第５目標回転数に基づいた各制御に包含されているものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係わる油圧回路図である。（実施例）
【図２】図２は、エンジンのトルク線図である。（実施例）
【図３】図３は、エンジン出力トルクを増加させるときのトルク線図である。（実施例）
【図４】図４は、エンジン出力トルクを減少させるときのトルク線図である。（実施例）
【図５】図５は、本発明に係わる制御フロー図である。（実施例）
【図６】図６は、コントローラのブロック図である。（実施例）
【図７】図７は、オープンセンタタイプとして構成された油圧回路図である。（実施例）
【図８】図８は、オープンセンタタイプのうちでネガティブコントロールタイプの油圧        回路図である。（実施例）
【図９】図９は、図８のネガティブコントロールタイプの制御特性を示す図である。（        実施例）
【図１０】図１０は、図８のネガティブコントロールタイプにおけるポンプ制御特性を        示す図である。（実施例）
【図１１】図１１は、オープンセンタタイプのうちでポジティブコントロールタイプの        油圧回路図である。（実施例）
【図１２】図１２は、図１１のポジティブコントロールタイプにおけるポンプ制御特性        を示す図である。（実施例）
【符号の説明】
【００３８】
２・・・エンジン
４・・・燃料ダイヤル
６・・・可変容量型油圧ポンプ
７・・・コントローラ
８・・・ポンプ制御装置
９・・・制御弁
１１・・・操作レバー装置
１２・・・サーボシリンダ
１７・・・ＬＳ弁
５０・・・可変容量型油圧ポンプ
５３・・・第三制御弁
５４・・・センターバイパス回路
５５・・・絞り
５７・・・サーボアクチュエータ
５８・・・サーボ案内弁
５９・・・ネガティブコントロール弁
７１・・・第一パイロット弁
７２・・・第二パイロット弁
７３・・・第三パイロット弁
７５・・・コントローラ
７６・・・ポンプ制御装置
Ｆ１〜Ｆ４・・・高速制御の領域
Ｆａ〜Ｆｃ・・・高速制御の領域
Ａ・・・第１設定位置
Ｂ・・・第２設定位置
Ｎｈ・・・定格回転数
Ｋ１・・・定格点
Ｒ・・・最大トルク線
Ｍ・・・等燃費曲線
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて以下において具体的に説明する。本発明のエンジンの制御装置及びエンジンの制御方法は、油圧ショベル、ブルドーザ、ホイールローダなどの作業車輌に搭載されるディーゼルエンジンを制御する制御装置及び制御方法として好適に適用することができるものである。【００４０】
また、本発明のエンジンの制御装置及びエンジンの制御方法としては、以下で説明する形状、構成以外にも本発明の課題を解決することができる形状、構成であれば、それらの形状、構成を採用することができるものである。このため、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、多様な変更が可能である。
【実施例】
【００４１】
図１は、本発明の実施形態に係わるエンジンの制御装置及びエンジンの制御方法における油圧回路図である。エンジン2はディーゼルエンジンであり、そのエンジン出力トルクの制御は、エンジン2のシリンダ内に噴射する燃料の量を調整することによって行われる。この燃料の調整は、従来から公知の燃料噴射装置3によって行うことができる。【００４２】
エンジン2の出力軸5には可変容量型の油圧ポンプ6（以下、油圧ポンプ6という。）が連結されており、出力軸5が回転することにより油圧ポンプ6が駆動される。油圧ポンプ6の斜板6aの傾転角は、ポンプ制御装置8によって制御され、斜板6aの傾転角が変化することで油圧ポンプ6のポンプ容量D（ｃｃ／ｒｅｖ）が変化する。【００４３】
ポンプ制御装置8は、斜板6aの傾転角を制御するサーボシリンダ12と、ポンプ圧とアクチュエータ10の負荷圧との差圧に応じて制御されるＬＳ弁（ロードセンシング弁）17と、から構成されている。サーボシリンダ12は、斜板6aに作用するサーボピストン14を備えており、油圧ポンプ6からの吐出圧は、油路27a、27bによって取り出すことができる。油路27aで取り出した吐出圧とパイロット油路28で取り出したアクチュエータ10の負荷圧との差圧に応じて、ＬＳ弁17が作動し、ＬＳ弁17の作動によってサーボピストン14を制御する構成となっている。【００４４】
サーボピストン14の制御によって、油圧ポンプ6における斜板6aの傾転角が制御される。また、操作レバー11aの操作量に応じて制御弁9が制御されることで、アクチュエータ10に供給する流量が制御されることになる。このポンプ制御装置8は、公知のロードセンシング制御装置によって構成することができる。【００４５】
油圧ポンプ6から吐出された圧油は、吐出油路25を通って制御弁9に供給される。制御弁9は、５ポート3位置に切換えることのできる切換弁として構成されており、制御弁9から出力する圧油を油路26a、26bに対して選択的に供給することで、アクチュエータ10を作動させることができる。【００４６】
尚、アクチュエータとしては、例示した油圧シリンダ型のアクチュエータに限定されて解釈されるものではなく、油圧モータでもよく、また、ロータリー型のアクチュエータとして構成することもできる。また、制御弁9とアクチュエータ10との組を１組だけ例示しているが、制御弁9とアクチュエータ10との組を複数組構成しておくことも、１つの制御弁で複数のアクチュエータを操作するように構成しておくこともできる。【００４７】
即ち、例えば作業車輌として油圧ショベルを例に挙げてアクチュエータを説明すれば、ブーム用油圧シリンダ、アーム用油圧シリンダ、バケット用油圧シリンダ、左走行用油圧モータ、右走行用油圧モータ及び旋回モータ等が、アクチュエータとして用いられることになる。図１ではこれらの各アクチュエータのうちで、例えば、ブーム用油圧シリンダを代表させて示していることになる。【００４８】
操作レバー11aを中立位置から操作したとき、操作レバー11aの操作方向及び操作量に応じて、操作レバー装置11からはパイロット圧が出力される。出力されたパイロット圧は、制御弁9の左右のパイロットポートのいずれかに加えられることになる。これにより、制御弁9は、中立位置である（II）位置から左右の（I）位置又は（III）位置に切換えられる。【００４９】
制御弁9が（II）位置から（I）位置に切換えられると、油圧ポンプ6からの吐出圧油を、油路26bからアクチュエータ10のボトム側に供給することができ、アクチュエータ10のピストンを伸長させることができる。このとき、アクチュエータ10のヘッド側における圧油は、油路26aから制御弁9を通ってタンク22に排出されることになる。【００５０】
同様に、制御弁9が（III）位置に切換えられると、油圧ポンプ6からの吐出圧油は油路26aからアクチュエータ10のヘッド側に供給することができ、アクチュエータ10のピストンを縮小させることができる。このとき、アクチュエータ10のボトム側における圧油は、油路26bから制御弁9を通ってタンク22に排出されることになる。【００５１】
吐出油路25の途中からは、油路27cが分岐しており、油路27cにはアンロード弁15が配設されている。アンロード弁15はタンク22に接続しており、油路27cを遮断する位置と連通する位置とに切換えることができる。油路27cにおける油圧は、アンロード弁15を連通位置に切換える押圧力として作用する。【００５２】
また、アクチュエータ10の負荷圧を取り出しているパイロット油路28のパイロット圧及び一定差圧を付与するバネのバネ力は、アンロード弁15を遮断位置に切換える押圧力として作用する。そして、アンロード弁15は、パイロット油路28のパイロット圧及びバネのバネ力と、油路27cにおける油圧との差圧によって制御されることになる。【００５３】
作業者が指令手段としての燃料ダイヤル4を操作して、可変に指令できる指令値の中から一つの指令値を選択すると、選択した指令値に対応した目標回転数を設定することができる。このようにして設定した目標回転数に応じて、エンジン負荷とエンジン出力トルクとをマッチングさせる高速制御の領域を設定することができる。【００５４】
即ち、図２で示すように、燃料ダイヤル4の操作に応じて第１目標回転数である目標回転数Ｎb（Ｎ´b）が設定されると、目標回転数Ｎb（Ｎ´b）に応じた高速制御の領域Ｆbが選択されることになる。このとき、エンジンの目標回転数は、回転数Ｎb（Ｎ´b）となる。【００５５】
尚、エンジンの目標回転数Ｎ´bは、エンジンの目標回転数を回転数Ｎbに制御するときにおける、無負荷時のエンジンの摩擦トルクと油圧系のロストルクとの合計値とエンジン出力トルクとがマッチングする点として定まることになる。そして、実際のエンジン制御においては、目標回転数Ｎ´bとマッチング点Ｐsとを結んだ線を、高速制御の領域Ｆbとして設定することになる。【００５６】
以下では、目標回転数Ｎ´bが目標回転数Ｎbよりも高回転側にある例を用いて説明を行うが、目標回転数Ｎ´bと目標回転数Ｎbとを一致させることも、目標回転数Ｎ´bを目標回転数Ｎbよりも低回転側に持ってくるように構成することもできる。また、以下の説明において、例えば目標回転数Ｎc（Ｎ´c）のように、ダッシュ付きの回転数Ｎ´cを記載するが、ダッシュ付きの回転数Ｎ´cは、上述した説明によるところのものである。【００５７】
ここで、作業者が燃料ダイヤル4を操作して、最初に選択した目標回転数Ｎb（Ｎ´b）とは異なる低い目標回転数Ｎc（Ｎ´c）を設定すると、高速制御の領域としては低回転域側における高速制御の領域Ｆcが設定されることになる。このとき設定された目標回転数Ｎc（Ｎ´c）が第１目標回転数となる。【００５８】
このように、燃料ダイヤル4が設定されることにより、燃料ダイヤル4で選択できる目標回転数に対応して１つの高速制御の領域を設定することができる。即ち、燃料ダイヤル4を選択することによって、例えば、図２で示すように定格点Ｋ1を通る高速制御の領域Ｆaと同高速制御の領域Ｆaから低回転域側における複数の高速制御の領域Ｆb、Ｆc、・・・の中から任意の高速制御の領域、あるいは、これらの高速制御の領域の中間にある任意の高速制御の領域を設定することができる。【００５９】
図３のトルク線図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している。最大トルク線Ｒ上の定格点Ｋ1でエンジン2の出力（馬力）が最大になる。Ｍはエンジン2の等燃費曲線を示しており、等燃費曲線の中心側が燃費最小領域となっている。【００６０】
以下では、燃料ダイヤル4の指令値に対応してエンジンの最大目標回転数である目標回転数Ｎh（Ｎ´h）が設定され、目標回転数Ｎh（Ｎ´h）に対応して定格点Ｋ1を通る高速制御の領域Ｆ1が設定された場合を例に挙げて説明する。即ち、第１目標回転数として、目標回転数Ｎh（Ｎ´h）が設定された場合について説明する。このとき、エンジン負荷とエンジン出力トルクとをマッチングさせながら高速制御の領域Ｆ1上を移動させる制御フローについては、主に図１、図３及び図４を参照しながら図５の制御フロー図及び図６のコントローラのブロック図を用いて説明を行うことにする。【００６１】
尚、燃料ダイヤル4の指令値に対応して、エンジン回転数としての最大目標回転数Ｎh（Ｎ´h）、定格点Ｋ1を通る高速制御の領域Ｆ1が第１目標回転数として設定された場合についての説明を以下で行うが、本発明は定格点Ｋ1を通る高速制御の領域Ｆ1が設定された場合に限定されるものではない。例えば、設定された第１目標回転数に応じて、図２における複数の高速制御の領域Ｆb、Ｆc、・・・の中から、あるいは、複数の高速制御の領域Ｆb、Ｆc、・・・の中間における任意の高速制御の領域を設定した場合であったとしても、設定した各高速制御の領域に対して本発明を好適に適用することができる。【００６２】
図３は、エンジン出力トルクが増大していくときの様子を示しており、図４は、エンジン出力トルクが減少していくときの様子を示している。また、図５は、制御フローを示している。また、図６において一点鎖線で囲んだところがコントローラ7を示している。【００６３】
図５のステップ１において、コントローラ7は燃料ダイヤル4の指令値を読み取る。コントローラ7が燃料ダイヤル4の指令値を読み取ると、ステップ２に移る。
ステップ２では、コントローラ7は読み取った燃料ダイヤル4の指令値に応じて、第１目標回転数としてエンジン2の目標回転数Ｎh（Ｎ´h）を設定し、設定した目標回転数Ｎh（Ｎ´h）に基づいて高速制御の領域Ｆ1を設定する。【００６４】
尚、読み取った燃料ダイヤル4の指令値に応じて、エンジン2の目標回転数Ｎh（Ｎ´h）を最初に設定する旨の説明を行っているが、最初に高速制御の領域Ｆ1を設定して、設定した高速制御の領域Ｆ1に対応して目標回転数Ｎh（Ｎ´h）を設定することもできる。あるいは、読み取った燃料ダイヤル4の指令値に応じて、目標回転数Ｎh（Ｎ´h）と高速制御の領域Ｆ1とを同時に設定することもできる。【００６５】
図３で示すように、第１目標回転数としての目標回転数Ｎh（Ｎ´h）及び高速制御の領域Ｆ1が設定されると、ステップ３に移る。
尚、図３において、最大目標回転数Ｎhのハイアイドル点Ｎ´hと定格点Ｋ1とを結ぶ線を高速制御の領域Ｆ1として示している。このハイアイドル点Ｎ´hは、図２を用いた高速制御の領域Ｆbの説明において既に説明したように、エンジンの目標回転数を最大目標回転数Ｎhに制御するときにおける、無負荷時のエンジンの摩擦トルクと油圧系のロストルクとの合計値とエンジン出力トルクとがマッチングする点として定めることができる。【００６６】
ステップ３では、コントローラ7は設定手段を用いて、第１目標回転数Ｎh（Ｎ´h）、高速制御の領域Ｆ1に対応して予め設定してある低回転域側にある第２目標回転数としての目標回転数Ｎ2（Ｎ´2）、目標回転数Ｎ2（Ｎ´2）に対応した高速制御の領域Ｆ2を決定する。
高速制御の領域Ｆ2としては、例えば、油圧ショベルの作業機レバー11aを操作したときに、高速制御の領域Ｆ1で制御した場合に比べても、ロードセンシング制御によって操作速度が殆ど低下することのない高速制御の領域として予め設定しておくことができる。【００６７】
即ち、高速制御の領域Ｆ2に応じた目標回転数Ｎ2を、高速制御の領域Ｆ1に応じた目標回転数Ｎhに対して、例えば１０％低くなるように設定することができる。仮に目標回転数を１０％低くなるように設定した場合を例に挙げて説明したが、ここで挙げている数値は、例示であって、本発明はこの数値に限定されるものではない。【００６８】
このようにして、燃料ダイヤル4で設定できる各高速制御の領域Ｆ1に対応して、同高速制御の領域Ｆ1よりも低回転域側にある高速制御の領域Ｆ2を、予めそれぞれの高速制御の領域Ｆ1に対応した高速制御の領域として設定しておくことができる。
高速制御の領域Ｆ2がコントローラ7によって決定され、ステップ４に移る。【００６９】
ステップ４では、操作レバー11aが操作されると、図３の細かい点線で示すように、コントローラ7はエンジン負荷とエンジン出力トルクとのマッチングが高速制御の領域Ｆ2上で行われるように、燃料噴射装置3の制御を行う。
作業者が操作レバー11aを操作して、油圧ショベルの作業機速度を増速させる制御が開始されると、ステップ５に移る。【００７０】
ステップ５では、高速制御の領域Ｆ2において油圧ポンプ6からの吐出量が、油圧ポンプ6から吐出し得る最大の吐出量となったのか否かの判断が行われる。
ここで、作業者が操作レバー11aを深く操作して、油圧ショベルの作業機速度を増速させようとした場合について説明する。操作レバー11aが深く操作され、これによって制御弁9が例えば（I）位置に切り換えられたとすると、制御弁9の（I）位置における開口面積9aは増大し、油路25におけるポンプ吐出圧とパイロット油路28における負荷圧との差圧は低下する。このとき、ロードセンシング制御装置として構成されているポンプ制御装置8は、油圧ポンプ6のポンプ容量を増大する方向に作動する。【００７１】
第１の所定ポンプ容量は、油圧ポンプ6における最大ポンプ容量の値を用いて設定しておくことも、最大ポンプ容量以下のポンプ容量として設定しておくこともできる。以下では、第１の所定ポンプ容量として最大ポンプ容量を設定した場合を例に挙げて説明を行うことにする。油圧ポンプ6のポンプ容量が最大ポンプ容量状態にまで増大すると、高速制御の領域Ｆ2において油圧ポンプ6からの吐出量は、高速制御の領域Ｆ2において油圧ポンプ6から吐出し得る最大の吐出量となっている。【００７２】
この油圧ポンプ6からの吐出量が最大となった状態は、次に説明するような各種パラメータの値を用いて検出することができ、ポンプ容量検出手段としては、以下で説明する種々のパラメータの値を検出することのできる検出手段として構成することができる。【００７３】
最初に、油圧ポンプ6からの吐出量が最大となった状態を検出することのできるパラメータの値として、エンジン出力トルクの値を用いた場合について説明する。
コントローラ7は、コントローラ7に記憶されているトルク線図に基づいて、回転センサ20により検出されているエンジン回転数から、同エンジン回転数に対応した高速制御の領域Ｆ2上の位置を特定することができる。特定された位置に基づいて、そのときのエンジン出力トルクの値を求めることができる。このようにして、エンジン出力トルクの値をパラメータの値として用いることで、高速制御の領域Ｆ2において油圧ポンプ6からの吐出量が、油圧ポンプ6から吐出し得る最大の吐出量となった状態を検出できる。【００７４】
また、油圧ポンプ6のポンプ容量をパラメータの値として用いた場合には、油圧ポンプ6の吐出圧Pと吐出容量D（ポンプ容量D）とエンジン出力トルクTとの関係は、T＝P・D／200πとして表せることができる。この関係式を用いたD＝200π・T／Pの式から、そのときの油圧ポンプ6のポンプ容量を求めることができる。エンジン出力トルクTとしては、例えば、コントローラ内部に保持されているエンジン出力トルクの指令値を用いることもできる。【００７５】
あるいは、油圧ポンプ6に斜板角センサ（図示せず）を装着して、油圧ポンプ6のポンプ容量を直接計測することによって、油圧ポンプ6のポンプ容量を求めることもできる。このようにして求めた油圧ポンプ6のポンプ容量で、高速制御の領域Ｆ2において油圧ポンプ6からの吐出量が、油圧ポンプ6から吐出し得る最大の吐出量となった状態を検出できる。
このように、油圧ポンプ6のポンプ容量やエンジン出力トルクを把握して得られた値等を用いることで、高速制御の領域Ｆ2において油圧ポンプ6が吐出し得る最大の吐出量となった状態を検出することができる。【００７６】
高速制御の領域Ｆ2において油圧ポンプ6が吐出し得る最大の吐出量となった状態から、作業機速度を増速させるために作業者が操作レバー11aを更に深く操作したときには、高速制御の領域Ｆ2から高速制御の領域Ｆ1に向けてシフトする制御を行うことになり、このときの高速制御の領域Ｆ2上での位置を第１設定位置A（即ち、第１の所定ポンプ容量）とすることができる。【００７７】
即ち、高速制御の領域Ｆ2でエンジン回転数が、第１設定位置Aを特定する値となったときに、あるいは油圧ポンプ6のポンプ容量やエンジン出力トルクを把握して得られた値が第１設定位置Aを特定する値となったときに、作業者が更に操作レバー11aを更に深く操作した場合には、作業機速度を増速させるために高速制御の領域Ｆ2から高速制御の領域Ｆ1側に向けてシフトする制御を行うことになる。
第１設定位置Aが検出されると、ステップ6に移る。検出されないときには、ステップ11に移ることになる。【００７８】
尚、第１設定位置Aは、エンジン出力トルクＴの変化率、または、油圧ポンプ6のポンプ容量の変化率に応じてその位置を変更させることもできる。また、油圧ポンプ6の吐出圧Pと吐出容量D（ポンプ容量D）とエンジン出力トルクTとの関係は、上述したようにT＝P・D／200πとして表すことができるので、第１設定位置Aとしては、油圧ポンプ6の吐出圧Pの変化率に応じてその位置を変更させることもできる。【００７９】
即ち、これらの変化率、即ち、増加する度合いが高いときには、第１設定位置Aの位置をエンジン出力トルクが低い側に設定し、早めに高速制御の領域Ｆ1側へのシフトを行わせることもできる。【００８０】
ステップ６では、高速制御の領域Ｆ2でエンジン回転数が、第１設定位置Aを特定する値となったときに、あるいは油圧ポンプ6のポンプ容量やエンジン出力トルクを把握して得られた値が第１設定位置Aを特定する値となったときに、作業者が操作レバー11aを更に深く操作した場合には、作業機速度を増速させるために高速制御の領域Ｆ2から高速制御の領域Ｆ1に向けてシフトする制御を行うことになる。【００８１】
この場合、高速制御の領域Ｆ2から高速制御の領域Ｆ1側にシフトしている途中で、ポンプ吐出圧とアクチュエータ10の負荷圧との差圧が、ポンプ制御装置8で設定された差圧（通常、ロードセンシング差圧と呼ばれている。以下、ロードセンシング差圧という。）を満たすことになると、高速制御の領域としては、その位置を通る高速制御の領域が新たな高速制御の領域Ｆ3として設定されることになる。
即ち、それ以上高速制御の領域Ｆ1側にシフトすることが必要なくなる。この場合、図３の一点鎖線で示す高速制御の領域Ｆ3での制御が行われることになる。【００８２】
高速制御の領域Ｆ2から高速制御の領域Ｆ1側にシフトしている途中におけるエンジン回転数では、油圧ポンプ6からの吐出圧とアクチュエータ10の負荷圧との差圧が、前記ロードセンシング差圧を満たさない場合には、高速制御の領域は更に高回転域側にある高速制御の領域Ｆ1までシフトする制御が行われる。そして、エンジン回転数を、最大目標回転数Ｎhまで増速する制御が行われることになる。【００８３】
このときに行われているコントローラ7の制御について、図６を用いて説明する。図６において、コントローラ7内の燃料ダイヤル指令値演算部32には、燃料ダイヤル4の指令値37が入力されるとともに、油圧ポンプ6のポンプ容量を演算するポンプ容量演算部33から出力されたポンプ容量が入力される。また、ポンプ圧とアクチュエータ10の負荷圧との差圧を検出する差圧センサ36からの検出信号、又はポンプ容量センサ39（共に図１では不図示）からの検出信号を、燃料ダイヤル指令値演算部32に入力させることもできる。【００８４】
図６では、差圧センサ36から燃料ダイヤル指令値演算部32に出力される検出信号、及び油圧ポンプ6からポンプ容量センサ39への検出信号とポンプ容量センサ39から燃料ダイヤル指令値演算部32に出力される検出信号を、それぞれ破線を用いて示している。これは、これらの検出手段は、以下で説明するようにポンプ容量演算部33の代替手段として用いることができるのを示すため、破線を用いて示している。また、差圧センサ36とポンプ容量センサ39とは、独立して用いることができる。【００８５】
ポンプ容量演算部33は、ポンプ圧力センサ38により検出した油圧ポンプ6のポンプ圧力と、例えば、回転センサ20で検出した高速制御の領域におけるエンジン回転数とを用いてエンジンのトルク線図から求めたエンジントルク34が、ポンプ容量演算部33に入力されている。ポンプ容量演算部33ではこれらの入力された値から、ポンプ容量を演算して燃料ダイヤル指令値演算部32に出力することになる。ポンプ圧力センサ38は、例えば、図１の吐出油路25におけるポンプ圧力を検出できるように配設しておくことができる。【００８６】
尚、ポンプ容量演算部33から出力されるポンプ容量を用いる代りに、ポンプ容量センサ39からの検出信号を、燃料ダイヤル指令値演算部32に入力する構成としておくこともできる。ポンプ容量センサ39は、油圧ポンプ6の斜板角を検出するセンサ等として構成しておくことができる。【００８７】
燃料ダイヤル指令値演算部32は、次のような条件が満たされていることを判断すると、高速制御の領域Ｆ2から高速制御の領域Ｆ1側に向けてシフトする制御を行わせるべく、新燃料ダイヤル指令値35を設定する。そして、設定した新燃料ダイヤル指令値35をエンジン2の燃料噴射装置3に指令する。【００８８】
高速制御の領域Ｆ2から高速制御の領域Ｆ1側に向けてシフトする制御を行わせるための条件としては、ポンプ容量演算部33から出力されたポンプ容量、又はポンプ容量センサ39から検出されたポンプ容量によって、油圧ポンプ6のポンプ容量が最大ポンプ容量状態にまで増大したことが検知された場合、あるいは、差圧センサ36からの検出信号で、ポンプ吐出圧とアクチュエータ10の負荷圧との差圧が、ポンプ制御装置8で設定されたロードセンシング差圧を下回ったことが検知された場合などである。【００８９】
そして、高速制御の領域Ｆ2から高速制御の領域Ｆ1側に向けてシフトする制御を行っている間に、例えば、差圧センサ36からの検出信号で、ポンプ吐出圧とアクチュエータ10の負荷圧との差圧が、ポンプ制御装置8で設定されたロードセンシング差圧を満たすことになったことが検知されると、そのときの燃料ダイヤル指令値の値が新燃料ダイヤル指令値35となり、その位置を通る高速制御の領域が新たな高速制御の領域Ｆ3として設定されることになる。【００９０】
図５の制御フローに戻って説明を続ける。高速制御の領域Ｆ2から高速制御の領域Ｆ1側に向けてシフトする制御において、高速制御の領域Ｆ2から高速制御の領域Ｆ3にシフトさせずに、高速制御の領域Ｆ1へ直接シフトさせる制御を行うことも可能である。この場合には、高速制御の領域Ｆ1におけるエンジン回転数が、高速制御の領域Ｆ3におけるエンジン回転数よりも高くなる分だけ、油圧ポンプ6からのポンプ吐出量も多くなる。【００９１】
これにより、ロードセンシング差圧としては、ポンプ制御装置8で設定されている設定値よりも高くなる。このため、ポンプ制御装置8におけるロードセンシングの機能によって、高速制御の領域Ｆ3のときよりも油圧ポンプ6のポンプ容量は小さくなり、油圧ポンプ6からは所定のポンプ吐出量を吐出することになる。また同様に、高速制御の領域Ｆ2から高速制御の領域Ｆ3にシフトした場合にも、油圧ポンプ6のポンプ容量は最大ポンプ容量からそれよりも小さなポンプ容量に減少して、油圧ポンプ6からは所定のポンプ吐出量を吐出することになる。【００９２】
高速制御の領域Ｆ3あるいは高速制御の領域Ｆ1までのシフトが行われた後で、アクチュエータ10の負荷が更に増大していくと、エンジン出力トルクは上昇する。高速制御の領域Ｆ1においてアクチュエータ10の負荷が更に増大した場合には、油圧ポンプ6のポンプ容量は最大ポンプ容量まで増大するとともに、エンジン出力トルクは定格トルク点Ｋ1まで上昇する。また、高速制御の領域Ｆ3においてアクチュエータ10の負荷が更に増大した場合には、油圧ポンプ6のポンプ容量は最大ポンプ容量まで増大するとともに、エンジン出力トルクは高速制御の領域Ｆ3に沿って最大トルク線Rまで上昇する。【００９３】
高速制御の領域Ｆ3あるいは高速制御の領域Ｆ1において、更に負荷が増大すると、最大トルク線R上でエンジン出力トルクとマッチングする。このように推移することができるので、作業機は従来どおりに最大馬力を吸収することができる。【００９４】
即ち、高速制御の領域Ｆ2から高速制御の領域Ｆ1にシフトした場合には、図３の細かい点線に沿って最大トルク線Rに向かって上昇する制御が行われることになる。また、高速制御の領域Ｆ2から高速制御の領域Ｆ1にシフトした場合の制御状態を示している図３の細かい点線の途中から分岐して、直接最大トルク線Rに向かって上昇する制御が、高速制御の領域Ｆ2から高速制御の領域Ｆ3にシフトした後の制御を示している。【００９５】
一点鎖線で示す制御は、高速制御の領域Ｆ3における制御を示しており、太い点線の矢印で示した状態が、従来から行われている高速制御の領域Ｆ1の状態のままで制御が行われた場合の様子を示している。【００９６】
第１の所定ポンプ容量として最大ポンプ容量を設定した場合について上述したが、第１の所定ポンプ容量としては、最大ポンプ容量以下のポンプ容量の値を第１の所定ポンプ容量として設定しておくこともできる。このときの第１の所定ポンプ容量としては、予め実験的に設定しておくことができる。【００９７】
例えば、高速制御の領域Ｆ2上において油圧ポンプ6のポンプ容量が最大ポンプ容量の９０％まで達し、更に、増大傾向にあるときは、９０％に達した点を第１設定位置Aとして設定しておくことができる。この場合では、油圧ポンプ6のポンプ容量が９０％に達した直後に１００％に達するものと予測して、高速制御の領域Ｆ2から高回転域側の高速制御の領域へシフトさせる制御を行わせることができる。【００９８】
高速制御の領域Ｆ2を高回転域側へシフトさせるときの油圧ポンプ6のポンプ容量を最大ポンプ容量の何％になったときにしたらよいのかについては、油圧ポンプ6のポンプ容量の増加によってもたらされる作業機速度の増加割合と、エンジン回転数の増加によってもたらされる作業機速度の増加割合とが滑らかに接続できるのは、何％あるいは何％〜何％の間のときであるのかを実験的に求めておくことができる。【００９９】
第１設定位置Aを決定する他の手段としては、次のような手段も存在する。即ち、油圧ポンプ6からの吐出圧とアクチュエータ10の負荷圧との差圧が、ロードセンシング差圧を下回った場合には、油圧ポンプ6からの吐出流量が不足していることを示していると判断して、油圧ポンプ6の吐出圧とアクチュエータ10の負荷圧との差圧が、ロードセンシング差圧と一致している状態から減少傾向になったときを、第１設定位置Aを決定する手段として用いることもできる。【０１００】
このとき、高速制御の領域Ｆ2上ではポンプ吐出流量が不足している状態になっており、言い換えると、油圧ポンプ6が最大ポンプ容量状態になったと判断することができる。従って、エンジンを高回転域で回転させることができるように、高速制御の領域Ｆ2を高回転域側にシフトさせる制御を行わせる。【０１０１】
上述の実施例では、油圧回路としてロードセンシング制御装置を備えた油圧回路の例で説明を行った。しかし、油圧ポンプ9のポンプ容量をエンジン回転数の実測値とエンジンのトルク線図から求める方法や、ポンプ斜板角センサで直接ポンプ容量を求める方法においては、図７で示すような油圧回路がオープンセンタタイプとして構成されていた場合であっても、同様に行うことができる。【０１０２】
油圧ショベル等の建設機械に用いられている油圧回路としては、従来からオープンセンタタイプのものが知られている。この油圧回路の一例としては、図７に示すような油圧回路がある。図７において、符号8で示す装置は、公知のポンプ容量制御装置であって、その詳細は例えば特公平６−５８１１１号公報で開示されているような構成となっている。図７におけるポンプ制御装置8の概略を述べれば、制御弁9のセンターバイパス回路に設けた絞り30の上流圧が、パイロット油路28を介して可変容量型油圧ポンプ6のポンプ制御装置8に導かれている。【０１０３】
そして、制御弁9が中立位置（II）から（I）位置または（III）位置に方向に操作されていくと、制御弁9のセンターバイパス回路を通過する流量が、徐々に低減していくことになり、絞り30上流側の圧力も徐々に低減していく。絞り30上流側の圧力に反比例する形で、可変容量型油圧ポンプ6のポンプ容量は増加していく。制御弁9が（I）位置または（III）位置へ完全に切換えられると、センターバイパス回路は、ブロックされた状態となるので、絞り30上流側の圧力は、タンク22と同じレベルの圧力となる。【０１０４】
このとき、可変容量型油圧ポンプ6は、最大ポンプ容量となる構成となっている。そこで、パイロット油路28の圧力がタンク22の圧力となったことを検出することで、エンジン回転数を制御することが可能となる。
あるいは、可変容量型油圧ポンプ6のポンプ容量を、エンジン回転数の実測値とエンジン出力トルクとから求める方法や、ポンプ斜板角センサで直接ポンプ容量を求める方法を用いても、エンジン回転数を制御することも可能である。
従って、本発明における油圧回路としては、ロードセンシングタイプの油圧回路に限定されるものではない。【０１０５】
図５の制御フローに戻って説明を続ける。アクチュエータ10の負荷が増大した状態から減少してくると、コントローラ4は、最大トルク線R上でエンジン出力トルクとマッチングさせながら下降させる。ステップ６において、目標回転数が第２目標回転数から第３目標回転数にシフトされているときには、即ち、高速制御の領域を高速制御の領域Ｆ3にシフトさせたときには、最大トルク線Rと高速制御の領域Ｆ3とのマッチング点から高速制御の領域Ｆ3を下降することになる。【０１０６】
また、ステップ６において、目標回転数が第２目標回転数から第１目標回転数にシフトされているときには、即ち、高速制御の領域を高速制御の領域Ｆ1までシフトさせたときには、エンジン出力トルクを定格トルク点Ｋ1まで下降させることになる。【０１０７】
そして、操作レバー11aが深く操作されていた状態から戻されると油圧ポンプ6の斜板角は小さくなり、コントローラ7は、燃料噴射装置3を制御して燃料噴射量を下げる。このように、高速制御の領域Ｆ3または高速制御の領域Ｆ1では、エンジン負荷とエンジン出力トルクとをマッチングさせながら油圧ポンプ6のポンプ容量を最大ポンプ容量状態から減少させる制御が行われることになる。
ステップ６での制御が行われると、ステップ７に移ることになる。【０１０８】
ステップ７では、高速制御の領域Ｆ2を高回転域側の新たな高速制御の領域Ｆ3（最も高回転域側にシフトさせた場合には、高速制御の領域Ｆ3が高速制御の領域Ｆ1と一致することになる。）にシフトさせた制御を行ってから所定時間が経過したか否かの判断を行う。所定時間が経過するまでの間は、コントローラ7は高速制御の領域Ｆ3から次の高速制御の領域側へのシフトが行われないように制御する。
所定時間としては、予め実験等により求めておくことも、制御フローにおける１サイクルの時間等として設定しておくことができる。
ステップ７では、所定時間が経過するまでは、ステップ７での制御を繰り返し、所定時間が経過した後にはステップ８に移ることになる。【０１０９】
尚、高速制御の領域Ｆ2から高速制御の領域Ｆ3にシフトすることで、エンジン回転数が上昇し、油圧ポンプ6からの吐出流量を増大させることができる。従って、油圧ポンプ6のポンプ容量としては、高速制御の領域Ｆ2におけるポンプ容量よりもシフト時の高速制御の領域Ｆ3におけるポンプ容量の方が小さくなる。【０１１０】
このため、高速制御の領域Ｆ2から高速制御の領域Ｆ3へのシフトが完了後、所定時間が経過して、油圧ポンプ6のポンプ容量が再び第１の所定ポンプ容量以上、（例えば、油圧ポンプ6の最大ポンプ容量）になった場合には、高速制御の領域Ｆ3から高速制御の領域Ｆ1側にある別の高速制御の領域にシフトさせることができる。そして、前記別の高速制御の領域へのシフト後に、油圧ポンプ6のポンプ容量が再び第１の所定ポンプ容量以上になった場合には、更に高速制御の領域Ｆ1側にある他の高速制御の領域にシフトさせていくことを順次繰り返すことができる。【０１１１】
ステップ８では、コントローラ7が、高速制御の領域Ｆ3または高速制御の領域Ｆ1でエンジン負荷とエンジン出力トルクとをマッチングさせながらエンジン出力トルクを減少させる制御を行っているときに、油圧ポンプ6のポンプ容量が第２の所定ポンプ容量よりも減少して、油圧ポンプ6のポンプ容量が更に減少傾向にあるとき、高速制御の領域Ｆ3または高速制御の領域Ｆ1から高速制御の領域Ｆ2側へのシフトが行われる。【０１１２】
このときの高速制御の領域Ｆ3または高速制御の領域Ｆ1上の点を第２設定位置B（即ち、第２の所定ポンプ容量）として設定しておくことができる。第２の所定ポンプ容量としては、油圧ポンプ６の最大ポンプ容量として設定しておくことも、最大ポンプ容量以下の値として設定しておくこともできる。【０１１３】
第２設定位置Bとしては、油圧ポンプ6のポンプ容量が第２の所定ポンプ容量よりも減少して、油圧ポンプ6のポンプ容量が減少傾向にあるときの位置として設定しておくこと以外にも、次のようにして設定しておくことができる。即ち、油圧ポンプ6の吐出圧とアクチュエータ10の負荷圧との差圧が、ポンプ制御装置8で設定されているロードセンシング差圧よりも上回ったときにおける高速制御の領域Ｆ3または高速制御の領域Ｆ1上の点を、第２設定位置Bとして設定しておくこともできる。【０１１４】
また、例えば、高速制御の領域Ｆ1または高速制御の領域Ｆ3で制御を行ったときのアクチュエータ10の作動速度と、高速制御の領域Ｆ4または高速制御の領域Ｆ5（それぞれ高速制御の領域Ｆ1または高速制御の領域Ｆ3からシフトした高速制御の領域であって、最も低回転域側にまでシフトしたときには高速制御の領域Ｆ2となる。）で制御を行ったときのアクチュエータ10の作動速度とが、略遜色のない状態として得ることのできる位置として、第２設定位置Bを設定しておくこともできる。【０１１５】
即ち、エンジン出力トルクを減少させながら、エンジン負荷とエンジン出力トルクとをマッチングさせながら高速制御の領域Ｆ1または高速制御の領域Ｆ3上を移動させた場合におけるアクチュエータ10の作業機速度の減少割合と、高速制御の領域Ｆ4または高速制御の領域Ｆ5にシフトさせて行ったときのアクチュエータ10の作業機速度の減少割合とが、どのような条件を満たせば滑らかな接続として実現することができるのかを実験的に求めておき、滑らかな接続ができる位置を第２設定位置Bとして設定しておくこともできる。【０１１６】
上述した第１設定位置Aを特定するために用いた各種パラメータの値を用いて、これらのパラメータの値が予め第２設定位置Bを特定する値となったときを検出することもできる。
第２設定位置Bが検出されるまでは、ステップ８での制御が繰り返されることになり、第２設定位置Bが検出されるとステップ９に移る。【０１１７】
ステップ９では、コントローラ7はエンジン回転数を減少させて、高速制御の領域Ｆ1（ステップ6において、高速制御の領域Ｆ3が設定された場合には、高速制御の領域Ｆ1の代りに高速制御の領域Ｆ3となる。）を低回転域側である高速制御の領域Ｆ2側へシフトさせる制御を行う。高速制御の領域Ｆ1または高速制御の領域Ｆ3から高速制御の領域Ｆ2側へのシフト制御を行っているときに、油圧ポンプ6のポンプ容量が再び第１の所定ポンプ容量以上、あるいは油圧ポンプ6の最大ポンプ容量になったとき、あるいは、油圧ポンプ６の吐出圧とアクチュエータ10の負荷圧との差圧が、ロードセンシング差圧を上回ったときには、そのときの高速制御の領域を新たな高速制御の領域Ｆ4（高速制御の領域Ｆ3からのシフトの場合は、高速制御の領域Ｆ5となるが、高速制御の領域Ｆ5は不図示。）として設定することができる。【０１１８】
即ち、このようにして設定された高速制御の領域Ｆ4または高速制御の領域Ｆ5が、高速制御の領域Ｆ1または高速制御の領域Ｆ3と高速制御の領域Ｆ2との間にあることになったとしても、この新たな高速制御の領域Ｆ4または高速制御の領域Ｆ5を保持することになる。上述したような状況が起きなかったときには、高速制御の領域Ｆ2までシフトすることになる。【０１１９】
新たな高速制御の領域Ｆ4または高速制御の領域Ｆ5での制御において、別の高速制御の領域側へのシフトを行うことが必要となったときには、高速制御の領域Ｆ4または高速制御の領域Ｆ5から別の高速制御の領域へのシフトが行われることになる。ただし、高速制御の領域Ｆ4または高速制御の領域Ｆ5へのシフトが行われてから、所定時間が経過するまでは、後述するステップ１０によって、これらの高速制御の領域から別の高速制御の領域側へのシフトは禁止される。【０１２０】
また、このときのシフトを行う条件としては、上述した第２設定位置Bを検出するのと同様の状態が生じたときに行うことができる。ステップ１０における所定時間としては、ステップ７における所定時間と同様に、予め実験等により求めておくことも、制御フローにおける１サイクルの時間等として設定しておくことができる。【０１２１】
高速制御の領域Ｆ1から高速制御の領域Ｆ2にシフトした場合には、図４において、細かい点線に沿った制御が行われることになる。また、高速制御の領域Ｆ1から高速制御の領域Ｆ2へのシフトの途中で、新たな高速制御の領域Ｆ4での制御が行われた場合には、図４の細かい点線の途中から分岐して、エンジン回転数をＮ’4とする新たな高速制御の領域Ｆ4に沿った制御が行われることになる。高速制御の領域Ｆ4での制御は、図４では一点鎖線で示している。また、従来から行われている高速制御の領域Ｆ1の状態のままで制御が行われている場合には、太い点線の矢印で示したような制御が行われることになる。【０１２２】
尚、図４では、高速制御の領域Ｆ3から高速制御の領域Ｆ5（不図示）へシフトする様子は省略してあるが、不図示の高速制御の領域Ｆ5は、高速制御の領域Ｆ3と高速制御の領域Ｆ2との間に、高速制御の領域Ｆ4を描いたと同様に図示することができる。【０１２３】
これにより、高速制御の領域Ｆ1または高速制御の領域Ｆ3よりも低回転域側にある新たな高速制御の領域Ｆ4または高速制御の領域Ｆ5（最も低回転域側にシフトしたときには、高速制御の領域Ｆ4及び高速制御の領域Ｆ5は、高速制御の領域Ｆ2となる。）において、エンジン負荷とエンジン出力トルクとをマッチングさせる制御を行うことができるようになる。従って、エンジン2を低回転域側で回転させることができるようになり、エンジン2の燃費向上を図ることができる。【０１２４】
尚、第１設定位置Aを判断するポンプ容量の値と第２設定位置Bを判断するポンプ容量の値とは、同じ値として設定しておくことも異なる値として設定しておくこともできる。また、高速制御の領域Ｆ1から高速制御の領域Ｆ2側にシフトさせる第２設定位置Bと、高速制御の領域Ｆ3から高速制御の領域Ｆ2側にシフトさせる第２設定位置Bと、を同じ値として設定しておくことも異なる値として設定しておくこともできる。【０１２５】
また、第２設定位置Bは、エンジン出力トルクＴの変化率、油圧ポンプ6のポンプ容量の変化率、または油圧ポンプ6の吐出圧Pの変化率に応じてその位置を変更させることもできる。即ち、これらの変化率、即ち、減少する度合いが高いときには、第２設定位置Bの位置としてエンジン出力トルクの高い位置側に設定し、早めに高速制御の領域Ｆ2側へのシフトを行わせることもできる。
ステップ９での制御が行われると、ステップ１０に移ることになる。【０１２６】
ステップ１０では、高速制御の領域Ｆ1または高速制御の領域Ｆ3を、低回転域側の新たな高速制御の領域Ｆ4または高速制御の領域Ｆ5にシフトさせた制御を行ってから所定時間が経過したか否かの判断を行う。所定時間が経過するまでは、コントローラ7は高速制御の領域Ｆ4または高速制御の領域Ｆ5から更に別の高速制御の領域へのシフトが行わないように制御する。【０１２７】
所定時間が経過するまでの間に更に高回転域側にある高速制御の領域へのシフトや低回転域側にある高速制御の領域へのシフトが行われると、高速制御の領域間でのシフトが頻繁に起きてしまうことになる。異なる高速制御の領域間でのシフトが頻繁に行われると、エンジンの回転数に変動を来たし、アクチュエータの作動速度に変調を起させてしまう恐れがある。
そのため、ステップ１０では、所定時間が経過するまでは、ステップ１０での制御を繰り返し、所定時間が経過した後にはステップ１１に移ることになる。【０１２８】
ステップ１１では、コントローラ7は、燃料ダイヤル4での指令値に対応する第１目標回転数を確認し、確認が終わるとステップ１２に移る。
ステップ１２では、燃料ダイヤル4での指令値に対応する第１目標回転数の値が、他の目標回転数の値に変更されているか否かの判断を行う。第１目標回転数の値が変更されているときには、ステップ２に戻り、ステップ２以降の制御が行われることになる。また、第１目標回転数の値が変更されていないときには、ステップ５に戻り、ステップ５以降の制御が順次行われることになる。
尚、ステップ１１及びステップ１２の制御は必ずしも必要な制御ステップではないので、これらのステップを省略して制御フローを構成することもできる。【０１２９】
本発明によって、エンジンの燃費効率を高めて、作業者が燃料ダイヤル4での指令値に対応して設定した第１目標回転数に応じて高速制御の領域Ｆ1を設定し、設定した第１目標回転数、高速制御の領域Ｆ1に応じて予め設定した低回転域側の第２目標回転数及び高速制御の領域Ｆ2を設定し、第２目標回転数または高速制御の領域Ｆ2に基づいて、エンジンの駆動制御を開始することができる。【０１３０】
これにより、高いエンジン出力トルクを必要としない領域では、低回転域側の第２目標回転数に基づいてエンジンの回転を制御することができ、エンジンの燃費効率を高めることができる。また、高いエンジン出力トルクを必要とする領域では、高回転域側の高速制御の領域にシフトしてエンジンの駆動制御を行わせることができ、作業機を操作する上で必要とする作業速度を充分に得ることができる。【０１３１】
また、エンジンの高出力状態からエンジン出力トルクを減少させていくときには、低回転域側の第４目標回転数（高速制御の領域Ｆ4）または第５目標回転数（高速制御の領域Ｆ5）にシフトしてエンジンの駆動制御を行うことができるので、燃費の向上を図ることができる。【０１３２】
ところで、図７を用いてオープンセンタタイプの油圧回路においても、本願発明を好適に適用することができる旨の説明を行ったが、オープンセンタタイプの油圧回路としては、ネガティブコントロールタイプの油圧回路とポジティブコントロールタイプの油圧回路とが知られている。そこで、ネガティブコントロールタイプの油圧回路及びポジティブコントロールタイプの油圧回路における実施例について、更に詳述することにする。【０１３３】
ネガティブコントロールタイプの油圧回路を用いた実施例について、図８を用いて説明を行う。また、図８で示したネガティブコントロールタイプにおけるネガティブコントロール弁59の制御特性については、図９を用いてその説明を行い、同じく図８で示したネガティブコントロールタイプにおけるポンプ制御特性については、図１０を用いてその説明を行う。【０１３４】
図８に示すように、ネガティブコントロールタイプの油圧回路では、図示せぬエンジンによって可変容量型油圧ポンプ50が回転駆動され、可変容量型油圧ポンプ50から吐出した吐出流量は、第一制御弁51、第二制御弁52及び第三制御弁53に供給される。第三制御弁53は、アクチュエータ60を操作する操作弁として構成されており、アクチュエータの符号についての記載は省略しているが、第一制御弁51及び第二制御弁52もそれぞれアクチュエータを操作する操作弁として構成されている。【０１３５】
また、図８では、各第一制御弁51〜第三制御弁53をそれぞれ操作するパイロット弁の構成は、後述するポジティブコントロールタイプの油圧回路を示す図１１のように構成しておくことができるが、図８ではパイロット弁の図示は省略している。【０１３６】
第一制御弁51のセンターバイパス回路54aは、第二制御弁52のセンターバイパス回路54bに接続しており、第二制御弁52のセンターバイパス回路54bは、第三制御弁53のセンターバイパス回路54cに接続している。第三制御弁53のセンターバイパス回路54cは、タンク22に連通したセンターバイパス回路54に接続しており、センターバイパス回路54には、絞り55が設けられている。【０１３７】
絞り55の上流側における圧力Ptは、油路63によって取り出され、絞り55の下流側における圧力Pdは、油路64によって取り出される。絞り55の前後差圧（Pt−Pd）、即ち、油路63と油路64との間における圧力差は、圧力センサ62によって検出することができる。【０１３８】
図示せぬエンジンの駆動によって、パイロット油圧ポンプ56が回転駆動される構成となっている。パイロット油圧ポンプ56からの吐出流量は、ネガティブコントロール弁59とサーボ案内弁58とに供給されている。また、パイロット油圧ポンプ56からの吐出圧は、リリーフ弁67によって所定の圧力以上に上昇しないように圧力調整されている。【０１３９】
可変容量型油圧ポンプ50のポンプ容量を制御する斜板50aの斜板角は、サーボアクチュエータ57、サーボ案内弁58及びネガティブコントロール弁59によって制御される。ネガティブコントロール弁59は、二位置３ポートの切換弁として構成されており、ネガティブコントロール弁59の一端側には、バネ力とセンターバイパス回路54に設けた絞り55の下流側の圧力Pdが油路64を介して作用している。【０１４０】
また、ネガティブコントロール弁59の他端側には、絞り55の上流側の圧力Ptが油路63を介して作用するとともに、ネガティブコントロール弁59からの出力圧Pnが作用している。出力圧Pnは、油路65を介して供給されたパイロット油圧ポンプ56からの吐出圧を元圧として、ネガティブコントロール弁59によって制御された出力圧であって、圧力センサ61によって検出することができる。【０１４１】
ネガティブコントロール弁59は、通常、バネ力によって油路65を介して供給されたパイロット油圧ポンプ56からの吐出流量を出力する切換え位置に切換わっているが、絞り55の前後差圧（Pt−Pd）が大きくなると、ネガティブコントロール弁59からの出力流量を減少させる切換え位置に切換わることになる。【０１４２】
即ち、ネガティブコントロール弁59は、絞り55の前後差圧（Pt−Pd）に応じた制御を行う。そして、前後差圧（Pt−Pd）が大きくなったときには、ネガティブコントロール弁59からの出力流量を減少させる制御を行い、前後差圧（Pt−Pd）が小さくなったときには、ネガティブコントロール弁59からの出力流量を増大させる制御を行う。【０１４３】
サーボ案内弁58は、三位置４ポートの切換弁として構成されており、ネガティブコントロール弁59から出力した出力圧Pnが、サーボスプールの一端側に作用し、バネ力が、サーボスプールの他端側に作用している。また、パイロット油圧ポンプ56からの吐出流量が、サーボ案内弁58のサーボ作動部を介して供給されている。そして、サーボ案内弁58のサーボ作動部は、可変容量型油圧ポンプ50の斜板50aを回動させるサーボアクチュエータ57のサーボピストン57aと連動部材66を介して連結している。【０１４４】
サーボ案内弁58のサーボ作動部を介して、サーボ案内弁58のポートとサーボアクチュエータ57の油圧室とが接続している。そして、サーボアクチュエータ57のサーボピストン57aは、バネの付勢力によって斜板50aを最小斜板方向に付勢している。【０１４５】
次に、可変容量型油圧ポンプ50のポンプ容量を制御する作動について説明する。例えば、第三制御弁53が、図示せぬパイロット弁によって操作されることで、中立位置（II）から（I）位置又は、（III）位置に操作されていくと、第三制御弁53のセンターバイパス回路54cは徐々に絞られていく。同時に、アクチュエータ60に接続する回路が徐々に開かれていき、アクチュエータ60に作動を行わせることができる。また、センターバイパス回路54cが徐々に絞られていくのに伴って、センターバイパス回路54を流れる流量が減少し、絞り55の前後差圧（Pt−Pd）は減少する。【０１４６】
絞り55の前後差圧（Pt−Pd）が減少すると、絞り55の前後差圧（Pt−Pd）が作用しているネガティブコントロール弁59は、バネの付勢力によって図８の右側の切換え位置に切換わっていくことになる。即ち、図９で示すように、絞り55の前後差圧（Pt−Pd）は減少するのにともなって、ネガティブコントロール弁59から出力される出力圧Pnは、上昇していくことになる。
尚、図９では、横軸に絞り55の前後差圧（Pt−Pd）を示し、縦軸にネガティブコントロール弁59から出力される出力圧Pnを示している。【０１４７】
出力圧Pnが上昇すると、サーボ案内弁58のスプールは図８の左方向に摺動して、サーボ案内弁58を図８における右側の切換え位置に切換えていくことになる。そして、サーボ案内弁58に供給されていたパイロット油圧ポンプ56からの吐出流量は、サーボ案内弁58からサーボアクチュエータ57の右側の油圧室に導入される。【０１４８】
これによって、サーボアクチュエータ57のサーボピストン57aは、バネに抗して図８の左方向に摺動することになり、可変容量型油圧ポンプ50のポンプ容量を増大させるように斜板50aは回動させられる。そして、可変容量型油圧ポンプ50から吐出する吐出流量が、アクチュエータ60を作動させるのに必要な流量となるように、可変容量型油圧ポンプ50における斜板角の制御が行われる。【０１４９】
サーボピストン57aが図８の左方向に摺動することによって、連動部材66を介してサーボ案内弁58のサーボ作動部は、図８の左方向に摺動させられることになり、サーボ案内弁58を中立位置に戻していくことになる。【０１５０】
そして、ネガティブコントロール弁59からの出力圧Pnが、絞り55の前後差圧（Pt−Pd）に応じた出力圧となったときに、サーボ案内弁58はバランスして中立位置に維持されることになる。このとき、サーボアクチュエータ57のサーボピストン57aにおける摺動位置は、出力圧Pnに応じた位置となり、図１０で示すように、可変容量型油圧ポンプ50のポンプ容量Dとしては、出力圧Pnに応じたポンプ容量D、即ち、絞り55の前後差圧（Pt−Pd）に応じたポンプ容量Dになることができる。
尚、図１０では、横軸にネガティブコントロール弁59から出力される出力圧Pnを示し、縦軸に可変容量型油圧ポンプ50のポンプ容量Dを示している。【０１５１】
前述したように、図７で示したオープンセンタタイプの油圧回路を用いた説明において、油圧ポンプのポンプ容量を求める方法として、エンジン回転数の実測値とエンジンのトルク線図から求める方法や、油圧ポンプの斜板角センサで直接ポンプ容量を求める方法について説明した。また、パイロット油路28における圧力が、タンク圧となったことを検出することで、エンジン回転数を制御することの説明を行ったが、図８のようなネガティブコントロールタイプの油圧回路においては、更に、ネガティブコントロール弁59から出力される出力圧Pnを検出する圧力センサ61を設け、図１０の特性図を利用して可変容量型油圧ポンプのポンプ容量を指令する指令値Dを知ることができる。【０１５２】
更にまた、絞り55の前後差圧（Pt−Pd）を検出する圧力センサ62を設けることによって、図９、図１０の特性図を利用すれば、可変容量型油圧ポンプ50のポンプ容量を指令する指令値Dを知ることもできる。【０１５３】
従って、ネガティブコントロールタイプの油圧回路においても、可変容量型油圧ポンプ50のポンプ容量を指令する指令値Dが分かるので、エンジン回転数を制御することが可能となる。そして、このようにして求めた値を図１で示したコントローラ7に入力することによって、エンジン回転数の制御を行わせることができる。【０１５４】
尚、図８において可変容量型油圧ポンプ50を駆動する図示せぬエンジンの回転数を低速側に設定した場合には、センターバイパス回路54の絞り55を通過するセンターバイパス流量が減少することになる。これによって、絞り55の前後差圧（Pt−Pd）が小さくなり、図９に示すようにネガティブコントロール弁59から出力される出力圧Pnが増加することになる。そして、図１０の特性図に基づいて、可変容量型油圧ポンプ50のポンプ容量Dは増加していくことになる。【０１５５】
このように、エンジンの回転数を低速側に設定した場合であったとしても、エンジン回転数を低速側以外の状態に設定した場合と同様に、ポンプ容量Dの制御を行うことができる。これは、ロードセンシングタイプにおける油圧回路の場合と同様に、エンジン回転数を低速側に設定しても、低速側以外に設定した場合と同様に、ポンプ容量Dの制御を行うことができることを意味している。【０１５６】
次に、ポジティブコントロールタイプの油圧回路を用いた実施例について、図１１を用いて説明を行う。図１１で示したポジティブコントロールタイプにおけるポンプ制御特性については、図１２を用いてその説明を行う。また、ポジティブコントロールタイプの油圧回路において、図８で示したネガティブコントロールタイプの油圧回路と同じ構成部材については、図８で用いた部材符号を用いることで、同部材についての説明を省略する。【０１５７】
図１１に示すように、ポジティブコントロールタイプの油圧回路では、第一制御弁51、第二制御弁52及び第三制御弁53を、それぞれ操作する第一パイロット弁71、第二パイロット弁72及び第三パイロット弁73を図示している。第一パイロット弁71〜第三パイロット弁73をそれぞれ操作することで、パイロット油圧ポンプ56からの吐出圧油を破線に示す配管を介して、第一制御弁51〜第三制御弁53の各スプールに作用させることができる。【０１５８】
そして、第一パイロット弁71〜第三パイロット弁73におけるそれぞれの操作量及び操作方向に応じて、対応する第一制御弁51〜第三制御弁53をそれぞれ制御することができる。【０１５９】
第一パイロット弁71〜第三パイロット弁73におけるそれぞれの操作量は、第一パイロット弁71〜第三パイロット弁73と第一制御弁51〜第三制御弁53とを接続する破線で示した各配管にそれぞれ設けた圧力センサ74a〜74fによって検出することができる。【０１６０】
各圧力センサ74a〜74fで検出した検出圧は、ａ〜ｆで示すハーネスを介してコントローラ75に入力される。第一制御弁51〜第三制御弁53に対して複数の操作が行われたときには、検出した圧力センサ74a〜74fからの検出圧が、それぞれコントローラ75に入力されることになる。コントローラ75では、入力した複数の検出圧の合計値が演算され、図１２の横軸に示す検出圧の合計値から、同合計値に対応したポンプ容量の指令値Dが決定される。【０１６１】
そして、決定されたポンプ容量の指令値Dが、ポンプ制御装置76に出力されて、可変容量型油圧ポンプ50のポンプ容量が指令値Dとなるように、ポンプ制御装置76が制御される。例えば、第一パイロット弁71と第二パイロット弁72とが操作されている場合には、可変容量型油圧ポンプ50からの吐出流量は、第一制御弁51及び第二制御弁52を通して、図示しないアクチュエータに供給される。【０１６２】
また、上述の例の場合に、第一パイロット弁71と第二パイロット弁72が、フルストロークまで操作されていなければ、第一パイロット弁71と第二パイロット弁72とでそれぞれ操作される第一制御弁51と第二制御弁52ともフルストローク位置に切換わっていないので、余剰油はセンターバイパス回路54を通って、タンク22に還流されることになる。【０１６３】
従って、このようなポジティブコントロールタイプの油圧回路においても、各第一パイロット弁71〜第三パイロット弁73をそれぞれ操作することによって、各第一パイロット弁71〜第三パイロット弁73によって操作されるそれぞれのアクチュエータの速度制御を行うことができる。【０１６４】
しかも、上述したポジティブコントロールタイプにおけるポンプ容量の指令値Dは、コントローラ75によって決定されるので、コントローラ75で決定されたポンプ容量の指令値Dを用いることで、エンジン回転数を制御することが可能となる。【０１６５】
従って、本発明における油圧回路としては、ロードセンシングタイプの油圧回路に限定されるものではなく、オープンセンタタイプの油圧回路であっても、しかも、オープンセンタタイプの油圧回路におけるネガティブコントロールタイプの油圧回路やポジティブコントロールタイプの油圧回路であっても、好適に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６６】
本発明は、ディーゼルエンジンに対するエンジン制御に対して、本発明の技術思想を適用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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