(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンと、このエンジンにより回転駆動され、複数のアクチュエータを駆動する少なくとも１つの可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプの吐出流量を指令する流量指令手段と、前記エンジンの燃料噴射量を制御する電子燃料噴射装置とを備えた建設機械のエンジン制御装置において、
前記流量指令手段により指令される油圧ポンプの吐出流量が増大すると、これに応じて増大するよう、前記流量指令手段により指令される流量に応じた第１エンジン回転数を算出する第１手段と、
前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する検出手段と、
前記流量指令手段により指令される油圧ポンプの吐出流量と前記検出手段により検出された油圧ポンプの吐出圧力とから油圧ポンプに要求されるエンジン必要馬力を算出する第２手段と、
前記エンジン必要馬力に対し燃料消費率が最適となるエンジン回転数を第２エンジン回転数として求める第３手段と、
前記第１及び第２エンジン回転数のうちの大きい方を選択し目標エンジン回転数を決定する第４手段と、
前記目標エンジン回転数に基づいて目標燃料噴射量を決定し前記電子燃料噴射装置を制御する第５手段とを備えることを特徴とする建設機械のエンジン制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の建設機械のエンジン制御装置において、前記第２手段は、前記油圧ポンプの最大吸収馬力を算出する手段と、前記流量指令手段により指令される油圧ポンプの吐出流量と前記検出手段により検出された油圧ポンプの吐出圧力とから油圧ポンプの必要馬力を算出する手段と、前記油圧ポンプの最大吸収馬力と必要馬力の小さい方をエンジン必要馬力として選択する手段とを有することを特徴とする建設機械のエンジン制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の建設機械のエンジン制御装置において、操作入力部からのアクセル信号により決定されるエンジン目標回転数をエンジン目標基準回転数として指令する手段と、このエンジン目標基準回転数に応じた油圧ポンプの最大吸収トルクを算出する手段とを更に備え、前記油圧ポンプの最大吸収馬力を算出する手段は、前記最大吸収トルクとエンジン目標基準回転数とに基づき前記最大吸収馬力を算出することを特徴とする建設機械のエンジン制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の建設機械のエンジン制御装置において、操作入力部からのアクセル信号に応じたエンジン目標基準回転数を指令する手段を更に備え、前記第１手段は、前記流量指令手段により指令される油圧ポンプの吐出流量を前記エンジン目標基準回転数で補正する手段と、この補正した指令流量を前記油圧ポンプが吐出するのに必要なエンジン回転数を前記第１エンジン回転数として算出する手段とを有し、前記第２手段は、前記補正した指令流量と油圧ポンプの吐出圧力とから前記エンジン必要馬力を求めることを特徴とする建設機械のエンジン制御装置。
【請求項５】
請求項１記載の建設機械のエンジン制御装置において、前記第３手段は、エンジン等馬力曲線とエンジン等燃費線と目標エンジン回転数との関係を予め設定したテーブルを有し、このテーブルから最も小さな燃料消費率となる目標エンジン回転数を前記第２エンジン回転数として決定する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】
本発明は建設機械のエンジン制御装置に係わり、特にディーゼルエンジンにより油圧ポンプを回転駆動し、この油圧ポンプから吐出される圧油により油圧アクチュエータを駆動し、必要な作業を行う油圧ショベル等の建設機械のエンジン制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベル等の建設機械は、一般に、ディーゼルエンジンにより回転駆動され、複数のアクチュエータを駆動する少なくとも１つの可変容量型の油圧ポンプを備えており、ディーゼルエンジンは予め設定された目標回転数に応じて燃料噴射量が制御され、回転数が制御される。このエンジンの目標回転数を設定する方式としては、従来、主として次の２通りが知られている。
【０００３】
一般的な方式
従来、一般的には、燃料スロットルレバー等の専用の操作手段を設け、この操作手段により目標回転数を指令し、エンジン回転数を制御している。
【０００４】
特公平３−９２９３号公報に記載の方式
油圧ショベル等の建設機械においては、ブーム、アーム等の作業部材を駆動する油圧回路側にそれらの動作を指示する操作レバー装置が設けられており、この操作レバー装置の操作信号により流量制御弁を操作し、油圧アクチュエータの駆動を制御すると共に、その操作信号の大きさ（操作量）が油圧ポンプの要求流量に対応していることから、この操作信号により直接又は間接的に油圧ポンプの斜板傾転量（押しのけ容積）を制御し、ポンプ吐出流量を制御している。特公平３−９２９３号公報に記載の制御装置では、その油圧回路側の操作レバー装置の信号を利用し、この信号によってディーゼルエンジンの目標回転数をも決定し、操作レバー装置でポンプ吐出流量とエンジン回転数の両方を制御している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般的な従来の方式では、専用の操作手段、例えば燃料スロットルレバーによりエンジンの目標回転数として最大目標回転数を指令すると、油圧回路側の操作レバー装置の操作信号が０若しくは小さいときにも、エンジンが最高出力回転数出駆動されて騒音が増大する。逆に、最大目標回転数に比して低い目標回転数を指令した場合は、操作レバー装置の操作信号を大きくすると、エンジンの出力を高い目標回転数時の出力まで上げることができず、操作レバー装置によって指令された油圧ポンプの吐出流量を得ることができず、大きな負荷を駆動することができない。従って、運転者は操作レバー装置の操作量又は油圧ポンプの負荷に応じて燃料スロットルレバーを頻繁に操作しなければならず、操作性が悪い。
【０００６】
特公平３−９２９３号公報に記載の従来技術では、操作レバー装置からの信号によってディーゼルエンジンの目標回転数をも決定し、操作レバー装置でポンプ吐出流量とエンジン回転数の両方を制御しているので、非作業時及び軽作業時には、エンジンを低出力領域で使用し、油圧ポンプの中負荷作業時若しくはアクチュエータの中速作業時には操作レバー装置の操作量に応じてエンジンの出力を自動的に変えることができ、油圧ポンプの高負荷時若しくはアクチュエータの高速作業時には、エンジンを高出力領域で使用することを自動的に行うことができ、騒音低減と操作性の向上が図れる。
【０００７】
しかし、この従来技術では、操作レバー装置の操作量に対してエンジンの目標回転数を一義的に決めているため、エンジンの燃料消費率の面では最適な制御とはなっていない。すなわち、エンジンの燃料消費率はエンジンの回転数とそのときの出力トルクによって大小が決まるため、操作レバー装置の操作量に応じてエンジン回転数を一義的に制御しても、必ずしもエンジンの燃料消費率の低減にならない。
【０００８】
本発明の目的は、操作性の向上と騒音の低減を可能とし、かつエンジンの燃料消費率を最適に制御し、燃料消費率の低減が図れる建設機械のエンジン制御装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、ディーゼルエンジンと、このエンジンにより回転駆動され、複数のアクチュエータを駆動する少なくとも１つの可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプの吐出流量を指令する流量指令手段と、前記エンジンの燃料噴射量を制御する電子燃料噴射装置とを備えた建設機械のエンジン制御装置において、前記流量指令手段により指令される油圧ポンプの吐出流量が増大すると、これに応じて増大するよう、前記流量指令手段により指令される流量に応じた第１エンジン回転数を算出する第１手段と、前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する検出手段と、前記流量指令手段により指令される油圧ポンプの吐出流量と前記検出手段により検出された油圧ポンプの吐出圧力とから油圧ポンプに要求されるエンジン必要馬力を算出する第２手段と、前記エンジン必要馬力に対し燃料消費率が最適となるエンジン回転数を第２エンジン回転数として求める第３手段と、前記第１及び第２エンジン回転数のうちの大きい方を選択し目標エンジン回転数を決定する第４手段と、前記目標エンジン回転数に基づいて目標燃料噴射量を決定し前記電子燃料噴射装置を制御する第５手段とを備えるものとする。
【００１０】
このように第１手段で、流量指令手段により指令される油圧ポンプの吐出流量が増大すると、これに応じて増大するよう、流量指令手段により指令される流量に応じた第１エンジン回転数を算出することにより、特公平３−９２９３号公報に記載の従来技術と同様、流量指令手段により指令されるポンプ吐出流量が少ないときはエンジン回転数を下げ、騒音を低減し、流量指令手段により指令されるポンプ吐出流量が増大すると、これに応じてエンジン回転数を増大させ、エンジンを高出力領域で使用でき、操作性が向上する。
【００１１】
また、第２手段で、流量指令手段により指令される油圧ポンプの吐出流量と前記検出手段により検出された油圧ポンプの吐出圧力とから油圧ポンプに要求されるエンジン必要馬力を算出し、第３手段で、エンジン必要馬力に対し燃料消費率が最適となるエンジン回転数を第２エンジン回転数として求め、第４手段で、第１及び第２エンジン回転数のうちの大きい方を選択し目標エンジン回転数を決定することにより、エンジン回転数があまり必要でない低流量の軽負荷時には第２エンジン回転数を目標エンジン回転数とし、燃料消費率の低い領域でエンジンを使うことができ、またエンジン回転数が必要な大流量時にはエンジン回転数を優先して第１エンジン回転数を目標エンジン回転数とし、エンジン回転数を高め、作業性を確保することができる。
また、第２手段で、流量指令手段により指令される油圧ポンプの吐出流量とこの油圧ポンプの吐出圧力とからエンジン必要馬力を算出することにより、第３手段でエンジン等馬力曲線とエンジン等燃費線と目標エンジン回転数との関係を予め設定しておくことで、最も小さな燃料消費率となる目標エンジン回転数（第２エンジン回転数）を容易に決定できる。
更に、第４手段で、第１及び第２エンジン回転数のうちの大きい方を目標エンジン回転数として決定することにより、エンジン回転数があまり必要でない低流量の軽負荷時には第２エンジン回転数が目標エンジン回転数として選択され、燃料消費率の低い領域でエンジンを使うことができる一方、エンジン回転数が必要な大流量時には必ず第１エンジン回転数が目標エンジン回転数として選択され、エンジン回転数を高め、作業性を確保することができる。
【００１２】
以上により、操作性の向上と騒音の低減を可能とし、かつエンジンの燃料消費率を最適に制御し、燃料消費率の低減が図れる。
【００１５】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記第２手段は、前記油圧ポンプの最大吸収馬力を算出する手段と、前記流量指令手段により指令される油圧ポンプの吐出流量と前記検出手段により検出された油圧ポンプの吐出圧力とから油圧ポンプの必要馬力を算出する手段と、前記油圧ポンプの最大吸収馬力と必要馬力の小さい方をエンジン必要馬力として選択する手段とを有する。
【００１６】
これにより油圧ポンプを馬力制御した場合のエンジン必要馬力が求まり、エンジン負荷を決定できる。
【００１７】
（３）上記（２）において、好ましくは、操作入力部からのアクセル信号により決定されるエンジン目標回転数をエンジン目標基準回転数として指令する手段と、このエンジン目標基準回転数に応じた油圧ポンプの最大吸収トルクを算出する手段とを更に備え、前記油圧ポンプの最大吸収馬力を算出する手段は、前記最大吸収トルクとエンジン目標基準回転数とに基づき前記最大吸収馬力を算出する。
【００１８】
これによりエンジン目標基準回転数を指令する手段を設けかつ油圧ポンプを馬力制御した場合のエンジン必要馬力を決定できる。
【００１９】
（４）上記（１）において、好ましくは、操作入力部からのアクセル信号に応じたエンジン目標基準回転数を指令する手段を更に備え、前記第１手段は、前記流量指令手段により指令される油圧ポンプの吐出流量を前記エンジン目標基準回転数で補正する手段と、この補正した指令流量を前記油圧ポンプが吐出するのに必要なエンジン回転数を前記第１エンジン回転数として算出する手段とを有し、前記第２手段は、前記補正した指令流量と油圧ポンプの吐出圧力とから前記エンジン必要馬力を求める。
【００２０】
これにより、エンジン目標基準回転数に応じて第１及び第２エンジン回転数も変わることになるので、エンジン目標基準回転数を指令する手段によっても、第４手段で求める目標エンジン回転数を調整できる。
【００２１】
（５）また、上記（１）において、好ましくは、、前記第３手段は、エンジン等馬力曲線とエンジン等燃費線と目標エンジン回転数との関係を予め設定したテーブルを有し、このテーブルから最も小さな燃料消費率となる目標エンジン回転数を前記第２エンジン回転数として決定する。
【００２２】
これにより上記（１）で述べたように、最も小さな燃料消費率となる目標エンジン回転数が第２エンジン回転数として決定できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００２６】
まず、本発明の第１の実施形態を図１〜図６により説明する。
【００２７】
図１において、１及び２は可変容量型の油圧ポンプであり、油圧ポンプ１，２は流量制御弁装置３を介してアクチュエータ５，６に接続され、油圧ポンプ１，２が吐出した圧油によりアクチュエータ５，６は駆動される。アクチュエータ５，６は例えば油圧ショベルの上部旋回対を回転駆動する旋回モータや、作業フロントを構成するブーム、アーム等を動かす油圧シリンダであり、このアクチュエータ５，６が駆動されることにより所定の作業が行われる。アクチュエータ５，６の駆動指令は操作レバー装置３３，３４により与えられ、操作レバー装置３３，３４を操作することにより流量制御弁装置３に含まれる対応する流量制御弁が操作され、アクチュエータ５，６の駆動が制御される。
【００２８】
油圧ポンプ１，２は例えば斜板ポンプであり、容量可変機構である斜板１ａ，１ｂの傾転をレギュレータ７，８で制御することによりそれぞれのポンプ吐出流量が制御される。
【００２９】
９は固定容量型のパイロットポンプであり、油圧信号や制御用の圧油を生成するためのパイロット圧発生源となる。
【００３０】
油圧ポンプ１，２及びパイロットポンプ９は原動機１０の出力軸１１に接続され、原動機１０により回転駆動される。原動機１０はディーゼルエンジンであり、電子燃料噴射装置１２を備えている。また、その目標回転数はアクセル操作入力部３５により指令される。
【００３１】
油圧ポンプ１，２のレギュレータ７，８は、それぞれ、傾転アクチュエータ２０，２０と、ポジティブ傾転制御用の第１サーボ弁２１，２１と、入力トルク制限制御用の第２サーボ弁２２，２２とを備え、これらのサーボ弁２１，２２によりパイロットポンプ９から傾転アクチュエータ２０に作用する圧油の圧力を制御し、油圧ポンプ１，２の傾転が制御される。
【００３２】
油圧ポンプ１，２のレギュレータ７，８を拡大して図２に示す。各傾転アクチュエータ２０は、両端に大径の受圧部２０ａと小径の受圧部２０ｂとを有する作動ピストン２０ｃと、受圧部２０ａ，２０ｂが位置する受圧室２０ｄ，２０ｅとを有し、両受圧室２０ｄ，２０ｅの圧力が等しいときは作動ピストン２０ｃは図示右方向に移動し、これにより斜板１ａ又は２ａの傾転は小さくなりポンプ吐出流量が減少し、大径側の受圧室２０ｄの圧力が低下すると、作動ピストン２０ｃは図示左方向に移動し、これにより斜板１ａ又は２ａの傾転が大きくなりポンプ吐出流量が増大する。また、大径側の受圧室２０ｄは第１及び第２サーボ弁２１，２２を介してパイロットポンプ９の吐出管路に接続され、小径側の受圧室２０ｅは直接パイロットポンプ９の吐出管路に接続されている。
【００３３】
ポジティブ傾転制御用の各第１サーボ弁２１は、ソレノイド制御弁３０又は３１からの制御圧力により作動する弁であり、制御圧力が高いときは弁体２１ａが図示右方向に移動し、パイロットポンプ９からのパイロット圧を減圧せずに受圧室２０ｄに伝達し、油圧ポンプ１又は２の吐出流量を少なくし、制御圧力が低下するにしたがって弁体２１ａがバネ２１ｂの力で図示左方向に移動し、パイロットポンプ９からのパイロット圧を減圧して受圧室２０ｄに伝達し、油圧ポンプ１又は２の吐出流量を増大させる。
【００３４】
入力トルク制限制御用の各第２サーボ弁２２は、油圧ポンプ１又は２の吐出圧力とソレノイド制御弁３２からの制御圧力により作動する弁であり、油圧ポンプ１又は２の吐出圧力とソレノイド制御弁３２からの制御圧力が操作駆動部の受圧室２２ａ，２２ｂ，２２ｃにそれぞれ導かれ、油圧ポンプ１又は２の吐出圧力がバネ２２ｄの弾性力と受圧室２２ｃに導かれる制御圧力の油圧力との差で決まる設定値より低いときは、弁体２２ｅは図示右方向に移動し、パイロットポンプ９からのパイロット圧を減圧せずに受圧室２０ｄに伝達して、油圧ポンプ１又は２の吐出流量を少なくし、油圧ポンプ１又は２の吐出圧力が同設定値よりも高くなるにしたがって弁体２２ａが図示左方向に移動し、パイロットポンプ９からのパイロット圧を減圧して受圧室２０ｄに伝達し、油圧ポンプ１又は２の吐出流量を増大させる。また、ソレノイド制御弁３２からの制御圧力が低いときは、上記設定値を大きくし、油圧ポンプ１又は２の高めの吐出圧力から油圧ポンプ１又は２の吐出流量を減少させ、ソレノイド制御弁３２からの制御圧力が高くなるにしたがって上記設定値を小さくし、油圧ポンプ１又は２の低めの吐出圧力から油圧ポンプ１又は２の吐出流量を減少させる。
【００３５】
ソレノイド制御弁３０，３１は、それぞれ、操作レバー装置３３，３４が中立位置にあるときには駆動電流が最小で、出力する制御圧力を最高にし、操作レバー装置３３，３４が操作されると、その操作量が増大するに従って駆動電流が増大し、出力する制御圧力が低くなるよう動作する（後述）。また、ソレノイド制御弁３２はアクセル操作入力部３５からのアクセル信号が指示するエンジン目標基準回転数が高くなるに従って駆動電流が増大し、出力する制御圧力が低くなるよう動作する（後述）。
【００３６】
以上により、操作レバー装置３３，３４の操作量が増大するに従って油圧ポンプ１，２の吐出流量が増大し、流量制御弁装置３の要求流量に応じた吐出流量が得られるよう油圧ポンプ１，２の傾転が制御されると共に、油圧ポンプ１，２の吐出圧力が上昇するに従って、またアクセル制御入力部３５から入力される目標回転数が低くなるに従って油圧ポンプ１，２の吐出流量の最大値が小さく制限され、油圧ポンプ１の負荷が原動機１０の出力トルクを越えないように油圧ポンプ１，２の傾転が制御される。
【００３７】
図１に戻り、４０はポンプコントローラであり、５０はエンジンコントローラである。
【００３８】
ポンプコントローラ４０は、圧力センサ４１，４２，４３，４４、回転数センサ５１からの検出信号及びアクセル操作入力部３５からのアクセル信号を入力し、所定の演算処理を行い、ソレノイド制御弁３０，３１，３２へ制御電流を出力すると共に、エンジンコントローラ５０にエンジン必要馬力信号ＰＮ及びエンジン必要回転数信号ＮＮを出力する。
【００３９】
操作レバー装置３３，３４は操作信号としてパイロット圧を生成し出力する油圧パイロット方式であり、操作レバー装置３３，３４のパイロット回路にはそのパイロット圧を検出するシャトル弁３６，３７が設けられ、圧力センサ４１，４２は、それぞれ、そのシャトル弁３６，３７により検出されたパイロット圧を検出する。また、圧力センサ４３，４４はそれぞれ油圧ポンプ１，２の吐出圧力を検出し、回転数センサ５１はエンジン１０の回転数を検出する。
【００４０】
エンジンコントローラ５０は前記アクセル操作入力部３５からのアクセル信号及び回転数センサ５１からの検出信号、ポンプコントローラ４０からのエンジン必要馬力信号ＰＮ及びエンジン必要回転数信号ＮＮを入力すると共に、燃料噴射装置１２のリンク位置センサ５２、進角センサ５３からの検出信号を入力し、所定の演算処理を行い、燃料噴射装置１２のガバナアクチュエータ５４、タイマアクチュエータ５５に制御電流を出力する。
【００４１】
図３に電子燃料噴射装置１２及びその制御系の概要を示す。図３において、電子燃料噴射装置１２は、エンジン１０の各シリンダ毎に噴射ポンプ５６と噴射ノズル５７とガバナ機構５８とを有している。噴射ポンプ５６は、プランジャ６１と、このプランジャ６１の内部を上下動するプランジャバレル６２とを有し、カムシャフト５９が回転すると、この回転によりカムシャフト５９に設けられたカム６０がプランジャ６１を押し上げ燃料を加圧し、その加圧燃料がノズル５７に送出され、エンジンのシリンダ内に噴射される。カムシャフト５９はエンジン１０のクランクシャフトに連動して回転する。
【００４２】
また、ガバナ機構５８は、上記のガバナアクチュエータ５４と、このガバナアクチュエータ５４により位置制御されるリンク機構６４を有し、このリンク機構６４がプランジャ６１を回転させることによりプランジャ６１に設けられたリードとプランジャバレル６２に設けられた燃料吸入ポートとの位置関係を変化させ、プランジャ６１の有効圧縮ストロークを変化させて燃料噴射量を調整する。上記のリンク位置センサ５２はこのリンク機構に設けられており、そのリンク位置を検出する。ガバナアクチュエータ５４は例えば電磁ソレノイドある。
【００４３】
また、電子燃料噴射装置１２は上記のタイマアクチュエータ５５を有し、クランクシャフトに連結されたシャフト６５の回転に対してカムシャフト５９を進角することで位相調整し、燃料の噴射時期を調整する。このタイマアクチュエータ５５は、噴射ポンプ５６に駆動トルクを伝える必要があるため、位相調整に大きな力を必要とする。このためタイマアクチュエータ５５には油圧アクチュエータを内蔵したものが用いられると共に、エンジンコントローラ５０からの制御電流を油圧信号に変換するソレノイド制御弁６６が設けられ、油圧によって進角させる。上記の回転数センサ５１はシャフト６５の回転数を検出するよう設けられ、進角センサ５３はカムシャフト５９の回転数を検出するよう設けられている。
【００４４】
ポンプコントローラ４０の処理内容を図４に機能ブロック図で示す。ポンプコントローラ４０は、エンジン目標基準回転数演算部４０ａ、ポンプ最大吸収トルク演算部４０ｂ、ポンプ最大吸収馬力演算部４０ｃ、第１ポンプ基準目標流量演算部４０ｄ、第１ポンプ目標流量演算部４０ｅ、第１ポンプ目標傾転演算部４０ｆ、第１ポンプ必要馬力演算部４０ｇ、第１ポンプ必要回転数演算部４０ｈ、第２ポンプ基準目標流量演算部４０ｉ、第２ポンプ目標流量演算部４０ｊ、第２ポンプ目標傾転演算部４０ｋ、第２ポンプ必要馬力演算部４０ｍ、第２ポンプ必要回転数演算部４０ｎ、加算部４ｐ、最小値選択部４０ｑ、最大値演算部４０ｒ、第１、第２ポンプ傾転制御出力部４０ｓ，４０ｔ、ポンプトルク制御出力部４０ｕの各機能を有している。
【００４５】
エンジン目標基準回転数演算部４０ａはアクセル操作入力部３５からのアクセル信号ＳＷを入力し、これに基づいてエンジン目標基準回転数ＮＲを算出する。この計算に用いるクセル信号ＳＷとエンジン目標基準回転数ＮＲとの関係を図５（ａ）に示す。図５（ａ）において、アクセル信号ＳＷが増大すれば、これに応じてエンジン目標基準回転数ＮＲが増加するようＳＷとＮＲとの関係が設定されている。
【００４６】
ポンプ最大吸収トルク演算部４０ｂは、演算部４０ａで計算したエンジン目標基準回転数ＮＲを入力し、これに基づいてポンプ最大吸収トルクＴＲを算出する。この計算に用いるエンジン目標基準回転数ＮＲとポンプ最大吸収トルクＴＲとの関係を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）において、エンジン目標基準回転数ＮＲが増大すれば、これに応じてポンプ最大吸収トルクＴＲが増大するようにＮＲとＴＲとの関係が設定されている。ポンプトルク制御出力部４０ｕはこのポンプ最大吸収トルクＴＲに基づきソレノイド制御弁３２へ駆動電流を出力する（後述）。
【００４７】
ポンプ最大吸収馬力演算部４０ｃは、演算部４０ａで計算したエンジン目標基準回転数ＮＲと演算部４０ｂで計算したポンプ最大吸収トルクＴＲを入力し、これらに基づきポンプ最大吸収馬力ＰＲを算出する。これは、
ポンプ最大吸収馬力ＰＲ＝ポンプ最大吸収トルクＴＲ×エンジン目標基準回転数ＮＲ×係数…（１）
の計算により行う。
【００４８】
第１ポンプ基準目標流量演算部４０ｄは、操作レバー装置３３からの操作信号として圧力センサ４１により検出したパイロット圧力Ｐ１を入力し、これに基づいて油圧ポンプ１の基準目標流量ＱＲ１を算出する。この計算に用いるパイロット圧力（操作信号）Ｐ１と基準目標流量ＱＲ１との関係を図５（ｃ）に示す。図５（ｃ）において、パイロット圧力Ｐ１が増大すれば、これに応じて基準目標流量ＱＲ１が増大するようにＰ１とＱＲ１との関係が設定されている。
【００４９】
第１ポンプ目標流量演算部４０ｅは、演算部４０ａで計算したエンジン目標基準回転数ＮＲと演算部４０ｄで計算した基準目標流量ＱＲ１を入力し、基準目標流量ＱＲ１をエンジン目標基準回転数ＮＲで補正してポンプ目標流量Ｑ１を算出する。これは、予め設定された定数のエンジン最大回転数Ｎｍａｘを基にその比率でポンプ目標流量Ｑ１を算出する下記の計算により行う。
【００５０】
ポンプ目標流量Ｑ１＝ポンプ基準目標流量ＱＲ１／エンジン目標基準回転数ＮＲ／エンジン最大回転数Ｎｍａｘ（予め設定された定数）            …（２）
このようにポンプ目標流量Ｑ１を算出することにより、アクセル操作入力部３５により指令され、演算部４０ａで計算したエンジン目標基準回転数ＮＲがエンジン最大回転数Ｎｍａｘに比して小さくなるに従って、ポンプ目標流量Ｑ１が減少するので、エンジン目標基準回転数ＮＲに応じて（アクセル操作入力部３５からのアクセル信号ＳＷに応じて）流量制御弁装置３のメータリング特性を変えることができる。
【００５１】
第１ポンプ目標傾転演算部４０ｆは、演算部４０ｅで計算したポンプ目標流量Ｑ１と回転数センサ５１で検出したエンジン１０の実回転数Ｎｅを入力し、これらに基づいて油圧ポンプ１のポンプ目標傾転θ１を算出する。これは、
ポンプ目標傾転θ１＝ポンプ目標流量Ｑ１／エンジン実回転数Ｎｅ／係数…（３）
の計算により行う。ポンプ傾転制御出力部４０ｓはこのポンプ目標傾転θ１に基づきソレノイド制御弁３０へ駆動電流を出力する（後述）。
【００５２】
第１ポンプ必要馬力演算部４０ｇは、演算部４０ｅで計算したポンプ目標流量Ｑ１と圧力センサ４３で検出した油圧ポンプ１の吐出圧力ＰＤ１を入力し、これらに基づき油圧ポンプ１の回転駆動に必要なポンプ必要馬力ＰＳ１を算出する。これは、
ポンプ必要馬力ＰＳ１＝ポンプ目標流量Ｑ１×ポンプ吐出圧力ＰＤ１×係数…（４）
の計算により行う。
【００５３】
第１ポンプ必要回転数演算部４０ｈは、演算部４０ｅで計算したポンプ目標流量Ｑ１を入力し、これに基づいて油圧ポンプ１の回転駆動に必要なポンプ必要回転数ＮＲ１を計算する。これは、
ポンプ必要回転数ＮＲ１＝ポンプ目標流量Ｑ１／ポンプ最大傾転（予め定められた定数）…（５）
の計算により行う。
【００５４】
第２ポンプ基準目標流量演算部４０ｉ、第２ポンプ目標流量演算部４０ｊ、第２ポンプ目標傾転演算部４０ｋ、第２ポンプ必要馬力演算部４０ｍ、第２ポンプ必要回転数演算部４０ｎにおいても、油圧ポンプ２に対して同様の演算を行う。
【００５５】
すなわち、第２ポンプ基準目標流量演算部４０ｉは、操作レバー装置３４からの操作信号として圧力センサ４２により検出したパイロット圧力Ｐ２を入力し、これに基づいて図５（ｃ）に示すような関係から油圧ポンプ２の基準目標流量ＱＲ２を算出する。
【００５６】
第２ポンプ目標流量演算部４０ｊは、演算部４０ａで計算したエンジン目標基準回転数ＮＲと演算部４０ｉで計算した基準目標流量ＱＲ２を入力し、上記（２）式と同様の式を用いて基準目標流量ＱＲ２をエンジン目標基準回転数ＮＲで補正し、ポンプ目標流量Ｑ２を算出する。
【００５７】
第２ポンプ目標傾転演算部４０ｋは、演算部４０ｊで計算したポンプ目標流量Ｑ２と回転数センサ５１で検出したエンジン１０の実回転数Ｎｅを入力し、これらに基づいて油圧ポンプ２のポンプ目標傾転θ２を上記（３）式と同様な式を用いて算出する。ポンプ傾転制御出力部４０ｔはこのポンプ目標傾転θ２に基づきソレノイド制御弁３１へ駆動電流を出力する（後述）。
【００５８】
第２ポンプ必要馬力演算部４０ｍは、演算部４０ｊで計算したポンプ目標流量Ｑ２と圧力センサ４４で検出した油圧ポンプ２の吐出圧力ＰＤ２を入力し、これらに基づき上記（４）式と同様な式を用いてき油圧ポンプ２の回転駆動に必要なポンプ必要馬力ＰＳ２を算出する。
【００５９】
第２ポンプ必要回転数演算部４０ｎは、演算部４０ｊで計算したポンプ目標流量Ｑ２を入力し、これに基づいて上記（５）式と同様の式を用いて油圧ポンプ２の回転駆動に必要なポンプ必要回転数ＮＲ２を計算する。
【００６０】
加算部４ｐは、ポンプ必要馬力ＰＳ１とポンプ必要馬力ＰＳ２を加算し、油圧ポンプ１，２の回転駆動に必要な合計値としてのポンプ必要馬力ＰＳ１２を求める。
【００６１】
最小値選択部４０ｑは、このポンプ必要馬力ＰＳ１２と演算部４０ｃで計算したポンプ最大吸収馬力ＰＲの小なる方を選択して、最終的なエンジン必要馬力ＰＮを求め、これをエンジンコントローラ５０へ送る。
【００６２】
最大値演算部４０ｒは、演算部４０ｈで計算した油圧ポンプ１のポンプ必要回転数ＮＲ１と演算部４０ｎで計算した油圧ポンプ２のポンプ必要回転数ＮＲ２の大なる方を選択して、最終的な流量制御エンジン必要回転数ＮＮを算出し、これをエンジンコントローラ５０へ送る。
【００６３】
第１ポンプ傾転制御出力部４０ｓは、演算部４０ｆで計算した油圧ポンプ１の目標傾転θ１を入力し、これに基づいてソレノイド制御弁３０への駆動電流Ｉ１を算出し、ソレノイド制御弁３０へ出力する。この計算に用いるポンプ目標傾転θ１と駆動電流Ｉ１との関係を図６（ａ）に示す。図６（ａ）において、ポンプ目標傾転θ１が増大すれば、これに応じて駆動電流Ｉ１の電流値が増大するようにθ１とＩ１との関係が設定されている。
【００６４】
第２ポンプ傾転制御出力部４０ｔも、同様に、演算部４０ｋで計算した油圧ポンプ２の目標傾転θ２を入力し、これに基づいてソレノイド制御弁３１への駆動電流Ｉ２を算出し、ソレノイド制御弁３１へ出力する。
【００６５】
これによりソレノイド制御弁３０，３１は、前述したように、操作レバー装置３３，３４が中立位置にあるときには駆動電流が最小で、出力する制御圧力を最高にし、操作レバー装置３３，３４が操作されると、その操作量が増大するに従って駆動電流が増大し、出力する制御圧力が低くなるよう動作する。
【００６６】
ポンプトルク制御出力部４０ｕは、  演算部４０ｂで計算したポンプ最大吸収トルクＴＲを入力し、これに基づいてソレノイド制御弁３２の駆動電流Ｉ３を計算し、出力する。この計算に用いるポンプ最大吸収トルクＴＲと駆動電流Ｉ３との関係を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）において、ポンプ最大吸収トルクＴＲが増大すれば、これに応じて駆動電流Ｉ３の電流値が増大するようにＴＲとＩ３との関係が設定されている。これによりソレノイド制御弁３２は、前述したように、アクセル操作入力部３５からのアクセル信号ＳＷが指示するエンジン目標基準回転数ＮＲが高くなるに従って駆動電流Ｉ３が増大し、出力する制御圧力が低くなるよう動作する。
【００６７】
エンジンコントローラ５０では、ポンプコントローラ４０で計算したエンジン必要馬力ＰＮと流量制御エンジン必要回転数ＮＮを基に燃料噴射量と燃料噴射時期を制御することで、エンジントルクとエンジン出力回転数を制御する。
【００６８】
エンジンコントローラ５０の処理内容を図７に機能ブロック図で示す。エンジンコントローラ５０は、必要馬力参照目標エンジン回転数演算部５０ａ、最大値選択部５０ｂ、燃料噴射量演算部５０ｃ、ガバナ指令値演算部５０ｄ、燃料噴射時期演算部５０ｅ、タイマ指令値演算部５０ｆの各機能を有している。
【００６９】
必要馬力参照目標エンジン回転数演算部５０ａは、ポンプコントローラ４０からの上記エンジン必要馬力ＰＮを入力し、これに対応する燃料消費率の最も低いエンジン回転数を必要馬力参照目標エンジン回転数ＮＫとして求める。これは、例えばコントローラ５０に図８に示すような必要馬力参照目標エンジン回転数参照テーブルを予め設定しておき、このテーブルを用いて行う。
【００７０】
すなわち、図８において、必要馬力参照目標エンジン回転数参照テーブルにはエンジン出力トルク特性図とエンジンの等燃費曲線とエンジンの等馬力線図とから求めた太線で示すような「エンジン必要馬力に対する低燃費マッチング回転数線図」Ｘが予め設定されており、この線図Ｘ上でその時のエンジン必要馬力ＰＮに対応する燃料消費率の最も低いエンジン回転数を参照し、これを必要馬力参照目標エンジン回転数ＮＫとする。
【００７１】
図９にそのエンジンの等燃費曲線とエンジンの等馬力線図の関係を示す。この等燃費曲線はエンジンの種類によって固有のものであり予め実験によって事前に把握されている。これを基に同じ馬力なら燃料消費率の最も低くなる回転数とトルクを決定し、これらの点をプロットすることにより「エンジン出力馬力に対する低燃費マッチング回転数線図」が求まり、これを「エンジン必要馬力に対する低燃費マッチング回転数線図」とする。
【００７２】
最大値選択部５０ｂは、演算部５０ａで計算した必要馬力参照目標エンジン回転数ＮＫとポンプコントローラ４０からの上記流量制御エンジン必要回転数ＮＮを入力し、これらの大なる方を選択し、エンジン目標回転数ＮＺとする。
【００７３】
燃料噴射量演算部５０ｃは、最大値選択部５０ｂで求めたエンジン目標回転数ＮＺと回転数センサ５１で検出したエンジン実回転数Ｎｅを入力し、目標燃料噴射量を計算する。これは、エンジン目標回転数ＮＺとエンジン実回転数Ｎｅとの偏差をとり、これをΔＮとし、この偏差ΔＮが負（ΔＮ＜０）ならば、目標燃料噴射量を増大させ、偏差ΔＮが正（ΔＮ＞０）ならば、目標燃料噴射量を減少させ、偏差ΔＮが０（ΔＮ＝０）ならば、現在の目標燃料噴射量を維持するように計算する。
【００７４】
ガバナ指令値演算部５０ｄは、燃料噴射量演算部５０ｃで計算した目標燃料噴射量とリンク位置センサ５２からの検出信号（リンク位置信号）を入力し、目標燃料噴射量に応じたガバナ指令値を算出し、ガバナアクチュエータ５４に対応する制御電流を出力する。これによりエンジン目標回転数ＮＺとエンジン実回転数Ｎｅが一致するように燃料噴射量が調整される。リンク位置信号はフィードバック制御用である。
【００７５】
燃料噴射時期演算部５０ｅは、最大値選択部５０ｂで求めたエンジン目標回転数ＮＺを入力し、これに基づいて目標燃料噴射時期を算出する。この計算は公知であり、エンジン回転数が遅いときはエンジン回転に対して相対的に噴射時期を遅めとし、エンジン回転数が上昇するに従って噴射時期を早めるように目標となる噴射時期を演算する。
【００７６】
タイマ指令値演算部５０ｆは、燃料噴射時期演算部５０ｅで計算した目標燃料噴射時期と進角センサ５３からの検出信号（進角信号）を入力し、目標燃料噴射時期に応じたタイマ指令値を算出し、タイマ制御用のソレノイド制御弁６６に対応する制御電流を出力する。進角信号はフィードバック制御用である。
【００７７】
以上のように構成したエンジン制御装置によるエンジントルクマッチング領域を図１０に示す。また、比較例として、特公平３−９２９３号に記載の従来技術によるエンジントルクマッチング領域を図１１に示す。
【００７８】
まず、特公平３−９２９３号に記載の従来技術では、前述したように油圧回路側の操作レバー装置の信号を利用し、この信号に応じた目標回転数を設定している。これは、上述した本実施形態において、図７に示す流量制御エンジン必要回転数ＮＮのみでエンジン制御するのと等価と考えられる。この場合は、エンジンの目標回転数は操作レバー装置の信号（操作量）に応じて図１１の出力トルク特性線のように決まる。
【００７９】
図１１において、ＮＮａ，ＮＮｍａｘは操作レバー装置の信号により操作レバー装置の操作量に応じて設定されたエンジンの目標回転数（流量制御エンジン必要回転数ＮＮに相当）であり、目標回転数ＮＮａ，ＮＮｍａｘに対応して操作レバー信号に応じた出力トルク特性線が設定される。エンジン出力トルクは負荷に依存して変化するため、エンジンは操作レバー信号に応じた出力トルク特性線上のいずれかの位置で動作する。
【００８０】
このように操作レバー装置からの信号によってエンジンの目標回転数が決定され、操作レバー装置でポンプ吐出流量とエンジン回転数の両方が制御されるため、非作業時及び軽作業時には、エンジンを低出力領域で使用し、油圧ポンプの中負荷作業時若しくはアクチュエータの中速作業時には操作レバー装置の操作量に応じてエンジンの出力を自動的に変えることができ、油圧ポンプの高負荷時若しくはアクチュエータの高速作業時には、エンジンを高出力領域で使用することを自動的に行うことができ、騒音低減と操作性の向上が図れる。
【００８１】
以上のように、従来のエンジン制御装置では、操作レバー装置の操作量に応じて目標回転数が設定され、負荷に依存してエンジンは操作レバー信号に応じた出力トルク特性線上のいずれかの位置で動作する。しかし、出力トルク特性線と最小燃費線図（「エンジン必要馬力に対する低燃費マッチング回転数線図」Ｘに相当）は一致しておらず、軽負荷時においても必ずしも燃料消費率の低い領域でエンジンを使うとは限らない。例えば操作レバー装置の信号で決まる目標回転数が図１１に示すＮＮａであるとき、出力トルク特性線が最小燃費線図と交わる点をＡとすると、この点Ａの出力トルクＴａ以外では燃料消費率は最小とならない。このため、特に、操作レバー装置の操作量が少なく、エンジン回転数があまり必要でない低流量時であって、最小燃費線より図示上側の軽負荷時にも操作レバー装置の操作量により設定される目標回転数でエンジンが作動し、燃料消費率の低い領域でエンジンを使うことができない。
【００８２】
本発明では、流量制御エンジン必要回転数ＮＮとは別に、エンジン必要馬力ＰＮに対応する燃料消費率の最も低い必要馬力参照目標エンジン回転数ＮＫを求め、両者の大なる方をエンジン目標回転数ＮＺとして求める。このため、エンジン目標回転数ＮＺは図１０に示す低燃費マッチング回転数線図Ｘより下側に設定され、エンジン必要回転数ＮＮが低い領域では最小の燃料消費率でエンジンを使用できる。
【００８３】
例えば操作レバー装置の信号で決まる流量制御エンジン必要回転数ＮＮが上記と同じ図１０に示すＮＮａであるとき、出力トルク特性線が低燃費マッチング回転数線図Ｘと交わる点をＡとすると、この点の出力トルクＴａ以下のエンジン出力トルクの領域では必要馬力参照目標エンジン回転数ＮＫは低燃費マッチング回転数線図Ｘ上の点Ａの回転数（＝ＮＮａ）より低い回転数（図で見て点Ａの左側の回転数）になり、ＮＮａ＞ＮＫなので、ＮＮａがエンジン目標回転数ＮＺとして選択される。これは図１１に示す従来と同じである。
【００８４】
一方、エンジン負荷が増大し、エンジン出力トルクがＴａ以上になると、必要馬力参照目標エンジン回転数ＮＫは低燃費マッチング回転数線図Ｘ上の点Ａの回転数（＝ＮＮａ）より高い回転数（図で見て点Ａの右側の回転数）になり、ＮＮａ＜ＮＫとなるので、ＮＫがエンジン目標回転数ＮＺとして設定される。このため、燃料消費率の低い領域でエンジンを使うことができる。
【００８５】
また、例えば操作レバー装置をフルに操作し、流量制御エンジン必要回転数ＮＮが図１０に示すＮＮｍａｘに設定された場合は、常にＮＮｍａｘ＞ＮＫとなるので、ＮＮｍａｘ、つまり操作レバー装置の操作量に応じた目標回転数が常にエンジン目標回転数ＮＺとして選択される。
【００８６】
一方、エンジン目標回転数ＮＺが図１０に示す低燃費マッチング回転数線図Ｘより下側にあるときには、特公平３−９２９３号に記載の従来技術と同様、操作レバー装置からの信号応じてエンジン目標回転数ＮＺが設定され、騒音低減と操作性の向上が図れる。
【００８７】
以上のように本実施形態によれば、操作レバー装置の操作量が少なく、エンジン回転数があまり必要でない低流量の軽負荷時には燃料消費率の低い領域でエンジンを使うことができ、また、操作レバー装置の操作量が大きく、高エンジン回転数が必要な大流量の高負荷時にはエンジン回転数を優先して高め作業性を確保することができる。このため、エンジンの燃料消費率を最適に制御し、燃料消費率の低減が図れる。また、従来技術と同様、操作性を向上し騒音を低減できる。
【００８８】
なお、以上の実施形態では、ポンプコントローラとエンジンコントローラを別々に設けたが、これらを１つのコントローラで構成しても良いことは勿論である。
【００８９】
【発明の効果】
本発明によれば、操作性の向上と騒音の低減を可能とし、かつエンジンの燃料消費率を最適に制御し、燃料消費率の低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による建設機械のエンジン制御装置の全体構成を油圧回路及びポンプ制御系と共に示す図である。
【図２】油圧ポンプのレギュレータ部分の拡大図である。
【図３】電子燃料噴射装置の概略構成を示す図である。
【図４】ポンプコントローラの処理内容を示す機能ブロック図である。
【図５】（ａ）はエンジン目標基準回転数演算部で用いるテーブルに記憶した関数関係を示す図であり、（ｂ）はポンプ最大吸収トルク演算部で用いるテーブルに記憶した関数関係を示す図であり、（ｃ）は第１、第２ポンプ基準目標流量演算部で用いるテーブルに記憶した関数関係を示す図である。
【図６】（ａ）は第１、第２ポンプ傾転制御出力部で用いるテーブルに記憶した関数関係を示す図であり、（ｂ）はポンプトルク制御出力部で用いるテーブルに記憶した関数関係を示す図である。
【図７】エンジンコントローラの処理内容を示す機能ブロック図である。
【図８】必要馬力参照目標エンジン回転数演算部で用いるテーブルに記憶した関数関係を示す図である。
【図９】エンジンの等燃費線図と等馬力線図の関係を示し、合わせてエンジン必要馬力に対する低燃費マッチング回転数線図の決め方を説明する図である。
【図１０】本発明のエンジン回転数とエンジントルクのマッチング領域を示す図である。
【図１１】従来のエンジン回転数とエンジントルクのマッチング領域を示す図である。
【符号の説明】
１，２  油圧ポンプ
３，４  弁装置
４，５  油圧アクチュエータ
７，８  レギュレータ
９  パイロットポンプ
１０  ディーゼルエンジン
１１  出力軸
１２  電子燃料噴射装置
３０〜３２  ソレノイド制御弁
３３，３４  操作レバー装置
３５  アクセル操作入力部
３６，３７  シャトル弁
４０  ポンプコントローラ
４０ａ    エンジン目標基準回転数演算部
４０ｂ  ポンプ最大吸収トルク演算部
４０ｃ    ポンプ最大吸収馬力演算部
４０ｄ  第１ポンプ基準目標流量演算部
４０ｅ  第１ポンプ目標流量演算部
４０ｆ  第１ポンプ目標傾転演算部
４０ｇ    第１ポンプ必要馬力演算部
４０ｈ  第１ポンプ必要回転数演算部
４０ｉ  第２ポンプ基準目標流量演算部
４０ｊ    第２ポンプ目標流量演算部
４０ｋ    第２ポンプ目標傾転演算部
４０ｍ    第２ポンプ必要馬力演算部
４０ｎ    第２ポンプ必要回転数演算部
４０ｐ    加算部
４０ｑ    最小値選択部
４０ｒ    最大値選択部
４０ｓ    第１ポンプ傾転制御出力部
４０ｔ    第２ポンプ傾転制御出力部
４０ｕ  ポンプトルク制御出力部
４１〜４４  圧力センサ
５０  エンジンコントローラ
５０ａ  必要馬力参照目標エンジン回転数演算部
５０ｂ    最大値選択部
５０ｃ  燃料噴射量演算部
５０ｄ  ガバナ指令値演算部
５０ｅ    燃料噴射時期演算部
５０ｆ    タイマ指令値演算部
５１  回転数センサ
５２  リンク位置センサ
５３  進角センサ
５４  ガバナアクチュエータ
５５  タイマアクチュエータ
５６  噴射ポンプ
５７  噴射ノズル
５８  ガバナ機構
５９  カムシャフト
６０  カム
６１  プランジャ
６２  プランジャバレル
６４  リンク機構
６５  シャフト
６６  ソレノイド制御弁
【図１】
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【図２】
0003587957.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003587957.tif 000005
【図５】
0003587957.tif 000006
【図６】
0003587957.tif 000007
【図７】
0003587957.tif 000008
【図８】
0003587957.tif 000009
【図９】
0003587957.tif 000010
【図１０】
0003587957.tif 000011
【図１１】
0003587957.tif 000012