(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンによって駆動されるメインポンプを有し、該メインポンプの吐出油路に油圧アクチュエータ用のコントロールバルブを接続するとともに、該コントロールバルブをリモコンバルブによって操作可能にし、且つ、前記エンジンはコントローラからの指令信号により燃料流量が制御されるとともに、前記メインポンプはコントローラからの指令信号による電磁比例バルブの作動にて所定トルクとなるように構成された建設機械のエンジン制御装置に於いて、前記油圧アクチュエータの無操作時は、前記メインポンプを所定の低トルクに維持すべく前記電磁比例バルブへの指令信号を低レベルにし、前記油圧アクチュエータの操作開始時は、前記メインポンプの設定トルクを所定時間で前記所定の低トルクから所定の高トルクに変化させるべく、前記所定時間で前記電磁比例バルブへの指令信号を低レベルから高レベルへ漸増させ、一方、前記エンジンの回転数を回転センサにて検出し、コントローラは所定のエンジントルクとなるべき目標回転数を定め、該目標回転数と実回転数との差が規定値を超えたときは、前記電磁比例バルブに対する指令信号を一旦リセットして前記メインポンプの設定トルクをある基準値まで低下させ、再び、前記所定時間で前記電磁比例バルブへの指令信号を低レベルから高レベルへ漸増させるように構成されたことを特徴とする建設機械のエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は建設機械のエンジン制御装置に関するものであり、特に、建設機械の油圧アクチュエータ操作開始時に於けるエンジンの燃費及び排気ガスの改善を図った建設機械のエンジン制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の此種建設機械のエンジン制御装置を図５乃至図９に従って説明する。図５に於いて、１は建設機械のエンジン制御装置を示し、該建設機械のエンジン制御装置１はエンジン２によって駆動されるメインポンプ３を有し、該メインポンプ３の吐出油路には油圧アクチュエータ用のコントロールバルブ４が接続されている。該コントロールバルブ４はリモコンバルブ５によって切り換え操作される。また、前記エンジン２はエンジンコントロール用アクチュエータ６によって燃料噴射量が調整されるととともに、回転センサ７によって回転数が検出される。該回転センサ７の検出信号はコントローラ８によって演算処理され、該コントローラ８から前記エンジンコントロール用アクチュエータ６に燃料流量制御信号が出力されている。尚、符号９は油圧源を示し、１０はタンク、１２はバツテリである。
【０００３】
そして、前記コントローラ８による燃料流量制御信号に従って前記エンジンコントロール用アクチュエータ６が燃料流量を変化させることにより、前記エンジン２の出力トルクは図６に示す性能となるように設定されている。即ち、前記エンジン２の回転数に比例して該エンジン２の出力トルクは増大し、該エンジン２の出力トルクが前記メインポンプ３の最大トルク値を超えると、その後、目標回転数Ｎｎまでは該最大トルク値以上の出力トルク値を維持するように設定されている。
【０００４】
而して、オペレータが前記油圧アクチュエータ操作のため前記リモコンバルブ５の操作レバー１３を急操作すると、前記コントロールバルブ４が切り換わり、図７に示す如く、前記メインポンプ３のトルクが急激に上昇し、これによって前記エンジン２の回転数が急低下する。そして、該回転数の低下は前記回転センサ７の検出信号として前記コントローラ８に伝達され、該コントローラ８は目標回転数Ｎｎまで復帰させるべく、過渡的に燃料を大量に供給する信号を前記エンジンコントロール用アクチュエータ６に出力する。この信号に従って該エンジンコントロール用アクチュエータ６は過渡的に燃料を大量に供給する（同図中符号イで示す）が、該大量に供給された燃料が燃費の悪化及び排ガスの悪化を招いていた。また、前記メインポンプ３のトルクに対する前記エンジン２のトルクの余裕が少なくなる程、この悪化の程度が大きくなる。
【０００５】
一方、オペレータが前記操作レバー１３を緩操作した場合は、図８に示すように前記メインポンプ３のトルクは緩慢に上昇し、これに伴って前記コントローラ８の指令信号による前記エンジンコントロール用アクチュエータ６の供給燃料も緩慢に増量するため、前記エンジン２の回転数の低下はなく、従って、該エンジンコントロール用アクチュエータ６から過渡的に燃料を大量供給する現象は発生しない。
【０００６】
このように、上記従来の建設機械のエンジン制御装置１は、オペレータが油圧アクチュエータ操作のためリモコンバルブ５の操作レバー１３を急操作してコントロールバルブ４を切り換えると、メインポンプ３のトルクが急激に上昇してエンジン２の回転数が急低下するため、コントローラ８が目標回転数まで復帰させるべく過渡的に燃料を大量に供給する信号を出力し、これによって大量に供給された燃料が燃費の悪化及び排ガスの悪化を招くという欠陥があった。
【０００７】
この欠陥を解消するために、本願出願人は、コントロールバルブのパイロット油路に圧力スイッチを設けてコントローラに接続し、メインポンプを電磁比例バルブによってトルク制御される可変ポンプとして構成し、前記油圧アクチュエータの無操作時はメインポンプを所定の低トルクに設定し、前記圧力スイッチによって油圧アクチュエータの操作開始を検出したときは、メインポンプの設定トルクを所定時間で前記所定の低トルクから所定の高トルクに変化させるように構成することにより、メインポンプのトルク設定を徐々に上昇させて過渡的な燃料の大量供給を抑止する発明を提案している（特願２０００−０８６７６４号）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述した特願２０００−０８６７６４号の発明は、操作レバーが中立位置からの一気操作による過渡的なポンプトルクの制御には有効であるが、操作レバーを僅かに操作してコントロールバルブを少しストロークさせることにより、油圧アクチュエータを緩慢に操作させるという所謂インチング操作を行った後に、操作レバーを急操作した場合は、インチング操作で圧力スイッチが作動し、メインポンプを所定の高トルクにすべく、コントローラから電磁比例バルブに対して高レベルの指令信号を出力してしまう。
【０００９】
従って、図９に示すように、インチング操作後に操作レバーを急操作したときは、メインポンプに過渡的な高トルクｔ４が発生し、エンジンが一時的に回転数ｎから回転数ｎ２まで低下する。そして、コントローラがエンジン回転数を目標回転数ｎまで復帰させるべく過渡的に燃料を大量に供給する信号を出力するため、従来例と同様に過渡的な大量の燃料供給が行われて、燃費の悪化及び排ガスの悪化を招くことになる。
【００１０】
そこで、建設機械の油圧アクチュエータ操作開始時に於けるエンジン回転数の急速な低下を防ぐとともに、インチング操作後に油圧アクチュエータを急操作した場合に於いても、過渡的な燃料の大量供給を抑止して燃費及び排ガスの悪化を防止するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、エンジンによって駆動されるメインポンプを有し、該メインポンプの吐出油路に油圧アクチュエータ用のコントロールバルブを接続するとともに、該コントロールバルブをリモコンバルブによって操作可能にし、且つ、前記エンジンはコントローラからの指令信号により燃料流量が制御されるとともに、前記メインポンプはコントローラからの指令信号による電磁比例バルブの作動にて所定トルクとなるように構成された建設機械のエンジン制御装置に於いて、前記油圧アクチュエータの無操作時は、前記メインポンプを所定の低トルクに維持すべく前記電磁比例バルブへの指令信号を低レベルにし、前記油圧アクチュエータの操作開始時は、前記メインポンプの設定トルクを所定時間で前記所定の低トルクから所定の高トルクに変化させるべく、前記所定時間で前記電磁比例バルブへの指令信号を低レベルから高レベルへ漸増させ、一方、前記エンジンの回転数を回転センサにて検出し、コントローラは所定のエンジントルクとなるべき目標回転数を定め、該目標回転数と実回転数との差が規定値を超えたときは、前記電磁比例バルブに対する指令信号を一旦リセットして前記メインポンプの設定トルクをある基準値まで低下させ、再び、前記所定時間で前記電磁比例バルブへの指令信号を低レベルから高レベルへ漸増させるように構成された建設機械のエンジン制御装置を提供するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図４に従って詳述する。尚、説明の都合上、従来技術と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略するものとする。図１は建設機械のエンジン制御装置１４を示し、コントロールバルブ４にはメインポンプ１７の吐出油路が接続されるとともに、該コントロールバルブ４のスプールには、中立時にパイロット油路１５のパイロット圧をセンタバイパスさせるサブスプールが設けられている。該コントロールバルブ４が中立位置から他の位置に切り換えられときは、パイロット油路１５のパイロット圧の変化を圧力スイッチ１６により検出し、該圧力スイッチ１６の検出信号がコントローラ８に入力されるため、コントロールバルブ４の切り換え操作即ち油圧アクチュエータ（図示せず）の操作を前記コントローラ８が監視できるように構成されている。また、メインポンプ１７にはポンプトルクを調整するための電磁比例バルブ１８が設けられ、前記コントローラ８からの指令信号により該電磁比例バルブ１８が作動して、ポンプトルクが所定トルクとなるように制御される。
【００１３】
ここで、前記メインポンプ１７を低トルクに設定した場合と、高トルクに設定した場合とに於ける、油圧アクチュエータの操作時のポンプトルク、エンジン回転数及び燃料流量等の特性を図２に示す。図２（ａ）は、前記電磁比例バルブ１８に所定大電流ｉ２が入力されて前記メインポンプ１７が所定の高トルクｔ２に設定されている場合に於いて、前記エンジン２が回転数ｎで回転している状態で前記油圧アクチュエータ操作開始によって負荷がかかると、該メインポンプ１７に過渡的トルクｔ４が発生し、エンジン２は一時的に回転数ｎから回転数ｎ２まで低下する。この状態は前記回転センサ７に検出され、エンジン２を前記回転数ｎまで復帰させるために、コントローラ８からエンジンコントロール用アクチュエータ６に指令信号が出力され、従来と同様に、過渡的な大量の燃料供給が行われる。
【００１４】
一方、図２（ｂ）に示すように、前記電磁比例バルブ１８に所定小電流ｉ１が入力されて前記メインポンプ１７が所定の低トルクｔ１に設定されている場合に於いて、前記エンジン２が回転数ｎで回転している状態で前記油圧アクチュエータ操作開始によって負荷がかかると、該メインポンプ１７に過渡的ポンプトルクｔ３が発生する。然しながら、該過渡的ポンプトルクｔ３は前記過渡的ポンプトルクｔ４に比較して低トルクであるため、これによって前記エンジン２の回転数低下を招くことがなく、従来のように過渡的な大量の燃料供給もない。
【００１５】
この特性を利用して図３に示すように、前記油圧アクチュエータの無操作時は前記電磁比例バルブ１８に所定小電流ｉ１を入力して前記メインポンプ１７を所定の小トルクｔ１に設定し、そして、前記圧力スイッチ１６で前記油圧アクチュエータが操作開始されたことを検出したら、その時点から前記電磁比例バルブ１８を所定時間Ｔで所定小電流ｉ１から所定大電流ｉ２に上昇させ、それによって、前記メインポンプ１７の設定トルクを所定時間Ｔで前記所定の低トルクｔ１から所定の高トルクｔ２に変化させるように構成する。
【００１６】
而して、前記油圧アクチュエータ無操作時、前記電磁比例バルブ１８の電流を所定小電流ｉ１に制御し、前記メインポンプ１７を所定の低トルクｔ１に設定しておき、前記油圧アクチュエータ操作のため前記操作レバー１３が急操作されると、該操作レバー１３が設けられたリモコンバルブ５により前記コントロールバルブ４が切り換えられ、油圧アクチュエータが操作されるとともに該コントロールバルブ４の前記パイロット油路１５は遮断される。該パイロット油路１５の遮断により、該パイロット油路１５に接続された前記圧力スイッチ１６に圧力がかかり、該圧力スイッチ１６は「ＯＮ」となって、該「ＯＮ」信号は前記コントローラ８に入力される。そして、該コントローラ８は電磁比例バルブ１８に所定時間Ｔで前記所定小電流ｉ１から所定大電流ｉ２に変化する信号を出力し、これによって前記メインポンプ１７の設定トルクを所定時間Ｔで前記所定の低トルクｔ１から所定の高トルクｔ２に変化させる。
【００１７】
従って、前記油圧アクチュエータの操作開始の時点で該メインポンプ１７は前記所定の低トルクｔ１に設定されているので前記エンジン２の回転数は低下することはなく、従来例の過渡的な燃料の大量供給もなく燃費及び排ガスの悪化も発生しない。又、所定時間Ｔ経過後、前記電磁比例バルブ１８の電流は所定大電流ｉ２となり、これによって前記メインポンプ１７も高トルクｔ２に設定されるため前記油圧アクチュエータの操作は円滑に行える。
【００１８】
尚、前記油圧アクチュエータの操作の際に前記操作レバー１３の操作が緩操作で行われた場合も前記圧力スイッチ１６は該操作レバー１３による前記コントロールバルブ４の切り換えを感知して「ＯＮ」となり、前記コントローラ８は前記メインポンプ１７の設定トルクを所定時間Ｔで所定の低トルクｔ１から所定の高トルクｔ２に変化させるが、前記操作レバー１３の急操作時と同様に前記油圧アクチュエータが操作開始されるとき前記メインポンプ１７は前記所定の低トルクｔ１に設定されているので前記エンジン２の回転数の低下もなく、従って、燃費や排ガスの悪化を招くことはない。
【００１９】
次に、前記操作レバー１３を僅かに操作してコントロールバルブ４を少しストロークさせることにより、油圧アクチュエータを緩慢に操作させるという所謂インチング操作を行う場合について説明する。従来は図９にて説明したように、インチング操作後に操作レバー１３を急操作したときは、メインポンプに過渡的な高トルクｔ４が発生して、エンジンが一時的に回転数ｎから回転数ｎ２まで低下し、エンジン回転数を目標回転数ｎまで復帰させるべく過渡的に大量の燃料供給が行われたが、本発明に於いては、コントローラ８は所定のエンジントルクとなるべきエンジンの目標回転数を定め、前記回転センサ７にて検出された実回転数と目標回転数とを常に比較する。
【００２０】
そして、図４に示すように、前記メインポンプ１７の設定トルクを所定時間Ｔで前記所定の低トルクｔ１から所定の高トルクｔ２に変化させた後に、該目標回転数と実回転数との差が規定値ｎｊを超えたときは、前記電磁比例バルブ１８に対する指令信号を一旦リセットして所定大電流ｉ２から所定小電流ｉ１に戻し、メインポンプ１７の設定トルクをある基準値まで低下させる。然る後に、再び、前記メインポンプ１７の設定トルクを所定時間Ｔで前記所定の低トルクｔ１から所定の高トルクｔ２に漸増させる。即ち、インチング操作後に操作レバー１３を急操作したときは、メインポンプ１７の設定トルクを一旦低トルクｔ１程度に低下させ、その後、高トルクｔ２まで漸増させることにより、過渡的な燃料の大量供給を抑止して、燃費及び排ガスの悪化を防止することができる。
【００２１】
尚、図１に示した構成は、圧力スイッチ１６によりパイロット油路１５のパイロット圧の変化を検出して、リモコンバルブ５の操作即ち油圧アクチュエータの操作を検出しているが、前述したインチング操作後の急操作に関する制御では、エンジン２の目標回転数と実回転数との差を検出するため、前記圧力スイッチ１６は必要不可欠のものではない。
【００２２】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は上記一実施の形態に詳述したように、油圧アクチュエータの無操作時と操作時とでは、コントローラから電磁比例バルブへの指令信号のレベルを異にしてメインポンプの設定トルクを変化させるので、エンジンの回転数低下を防止しつつ、従来例の過渡的な大量の燃料増量供給を抑止して、燃費及び排ガスの悪化を防止することができる。
【００２４】
また、コントローラは所定のエンジントルクとなるべき目標回転数を定め、該目標回転数と実回転数との差が規定値を越えたときは、前記電磁比例バルブに対する指令信号を一旦リセットするため、メインポンプのトルクが過渡的な高トルクとなるのを抑止でき、インチング操作後に油圧アクチュエータを急操作した場合に於いても、過渡的な燃料の大量供給を抑止して燃費及び排ガスの悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示し、建設機械のエンジン制御装置の回路図。
【図２】油圧アクチュエータ操作時のポンプトルク、エンジン回転数及び燃料流量等の特性を示し、（ａ）電磁比例バルブの電流が所定大電流の場合のグラフ、（ｂ）電磁比例バルブの電流が所定小電流の場合のグラフ。
【図３】油圧アクチュエータの無操作時から操作開始時に至るまでの各種検出値を示すグラフ。
【図４】油圧アクチュエータのインチング操作後の急操作時に至るまでの各種検出値を示すグラフ。
【図５】従来例を示し、建設機械のエンジン制御装置の回路図。
【図６】従来例を示し、エンジン出力トルク及びメインポンプ最大トルクとエンジン回転数との関係を示すグラフ。
【図７】従来例を示し、油圧アクチュエータの急操作時に於ける各種検出値を示すグラフ。
【図８】従来例を示し、油圧アクチュエータの緩操作時に於ける各種検出値を示すグラフ。
【図９】従来例を示し、油圧アクチュエータのインチング操作後の急操作時に至るまでの各種検出値を示すグラフ。
【符号の説明】
２              エンジン
４              コントロールバルブ
５              リモコンバルブ
６              エンジンコントロール用アクチュエータ
８              コントローラ
１４              建設機械のエンジン制御装置
１７              メインポンプ
ｔ１                低トルク
ｔ２                高トルク
ｎｊ                              回転差の規定値
【図１】
0003600204.tif 000002
【図２】
0003600204.tif 000003
【図３】
0003600204.tif 000004
【図４】
0003600204.tif 000005
【図５】
0003600204.tif 000006
【図６】
0003600204.tif 000007
【図７】
0003600204.tif 000008
【図８】
0003600204.tif 000009
【図９】
0003600204.tif 000010