(57)【要約】  指令手段で指令された指令値に応じて第１目標エンジン回転数を設定し、第１目標エンジン回転数に基づいて、第１目標エンジン回転数よりも低い回転数である第２目標エンジン回転数を設定する。操作レバーにより操作される油圧アクチュエータの種類又は操作レバーにより操作される複数の油圧アクチュエータの組合せに応じて、第１目標エンジン回転数に対する第２目標エンジン回転数の下げ幅が設定されている。
2011096382.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可変容量型の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、
前記油圧ポンプから吐出した圧油を制御して前記複数の油圧アクチュエータにそれぞれ給排する複数の制御弁と、
前記複数の制御弁を制御する少なくとも１つの操作レバーと、
前記油圧ポンプのポンプ容量を検出する検出手段と、
前記エンジンに供給する燃料を制御する燃料噴射装置と、
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目標エンジン回転数を設定し、前記第１目標エンジン回転数に基づいて、前記第１目標エンジン回転数よりも低い回転数である第２目標エンジン回転数を設定する第１設定手段と、
前記第２目標エンジン回転数を下限値として、ポンプ容量に対応した目標エンジン回転数を設定する第２設定手段と、
前記第２設定手段から求めた前記目標エンジン回転数となるように前記燃料噴射装置を制御する制御手段と、
を備え、
前記第１設定手段には、前記操作レバーにより操作される前記油圧アクチュエータの種類又は前記操作レバーにより操作される前記複数の油圧アクチュエータの組合せに応じて、前記第１目標エンジン回転数に対する前記第２目標エンジン回転数の下げ幅が設定されてなることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記下げ幅の値は、前記操作レバーにより操作される前記油圧アクチュエータの種類によって要求される最大要求流量又は前記操作レバーにより操作される前記複数の油圧アクチュエータの組合せによって要求される最大要求流量に応じて、設定されてなることを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記第２設定手段には、前記下げ幅が大きいほど、前記目標エンジン回転数を前記第２目標エンジン回転数より増加させるポンプ容量の値が小さくなるように設定されてなることを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
エンジン出力トルクを検出する検出手段を更に備え、
前記第２設定手段は、前記第２目標エンジン回転数を下限値として、ポンプ容量又はエンジン出力トルクに対応した目標エンジン回転数を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【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エンジン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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設機械では、ポンプ吸収トルクがエンジンの定格トルク以下の場合には、エンジン回転数とエンジン出力トルクとの関係を示すエンジン出力トルク特性ラインにおける高速制御領域でエンジン出力トルクとポンプ吸収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エンジン回転数が設定され、設定された目標エンジン回転数に対応した高速制御領域が定められる。【０００３】
あるいは、燃料ダイヤルでの設定に対応して高速制御領域が定められ、定められた高速制御領域に対応してエンジンの目標エンジン回転数が設定される。そして、定められた高速制御領域で、ポンプ吸収トルク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、目標エンジン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、エンジン出力トルク特性ライン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エンジン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なるように設定しておいたときには、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。【０００７】
即ち、建設機械の作業装置（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。【０００８】
このような問題を解決するため、出願人はエンジンの制御装置及びその制御方法（特許文献２）を既に出願している。このエンジン制御装置の発明によって、ポンプ容量及び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目標エンジン回転数よりも低回転域側にある第２目標エンジン回転数に基づいて、エンジンの駆動制御を行い、エンジンによって駆動される可変容量型油圧ポンプのポンプ容量又は検出したエンジン出力トルクに対応して予め設定した目標エンジン回転数となるように、エンジンの駆動制御を行うことができる。【０００９】
特に、上述したエンジン制御装置の発明によって、エンジンの燃費を向上させることができ、作業機が必要とするポンプ吐出量を確保しながらも、エンジン回転数を非常に滑らかに変化させることができる。しかも、エンジン回転音が不連続に変化する違和感を防止することができる、といった効果を奏する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−２７３９１９号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／１０４６３６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献２として紹介したエンジン制御装置の発明では、燃料指令ダイヤルなどで指示した第１目標エンジン回転数からエンジンの駆動制御を開始する代わりに、第１目標エンジン回転数より低い回転数である第２目標エンジン回転数からエンジンの駆動制御を開始させている。しかし、特許文献２の発明には、操作レバーで操作される油圧アクチュエータの種類や操作レバーで操作される複数の油圧アクチュエータの組合せに応じて、第２目標エンジン回転数を設定することに関する記載はない。【００１２】
特に、油圧ポンプにおけるポンプ容量の余裕度は、どの油圧アクチュエータを操作しているのか、或いは、どの油圧アクチュエータを複数同時に操作するのかによって異なっている。例えば、バケット操作とアーム操作とを同時に行わせるときには、それぞれの油圧アクチュエータに供給する圧油流量の総量としては、多くの圧油流量を必要とする。【００１３】
しかし、例えば、掘削作業をバケット単独で行わせるときには、バケットを作動する油圧アクチュエータに供給する圧油流量としてはそれ程多くを必要としない。そのため、同じエンジン回転数で油圧ポンプが回転駆動されていたとしても、油圧ポンプのポンプ容量を大きくさせる必要がない。【００１４】
本願発明は、上述した特許文献２の発明を更に改良することを目的としたものであり、第１目標エンジン回転数よりも低い回転数である第２目標エンジン回転数に基づいてエンジンの駆動制御を行っても、油圧アクチュエータの操作に悪影響を与えることなく、油圧アクチュエータの操作において必要とする圧油流量を確保することができ、しかも、より効率的にエンジンの駆動制御を低燃費で行えるエンジンの制御装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の課題は、エンジンの制御装置に係わる第１発明から第４発明により、好適に達成することができる。
即ち、本願第１発明におけるエンジンの制御装置では、エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから吐出した圧油を制御して前記複数の油圧アクチュエータにそれぞれ給排する複数の制御弁と、前記複数の制御弁を制御する少なくとも１つの操作レバーと、前記油圧ポンプのポンプ容量を検出する検出手段と、前記エンジンに供給する燃料を制御する燃料噴射装置と、
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目標エンジン回転数を設定し、前記第１目標エンジン回転数に基づいて、前記第１目標エンジン回転数よりも低い回転数である第２目標エンジン回転数を設定する第１設定手段と、前記第２目標エンジン回転数を下限値として、ポンプ容量に対応した目標エンジン回転数を設定する第２設定手段と、前記第２設定手段から求めた前記目標エンジン回転数となるように前記燃料噴射装置を制御する制御手段と、を備え、
前記第１設定手段には、前記操作レバーにより操作される前記油圧アクチュエータの種類又は前記操作レバーにより操作される前記複数の油圧アクチュエータの組合せに応じて、前記第１目標エンジン回転数に対する前記第２目標エンジン回転数の下げ幅が設定されてなることを最も主要な特徴としている。【００１６】
本願第２発明では、前記下げ幅の値は、前記操作レバーにより操作される前記油圧アクチュエータの種類によって要求される最大要求流量又は前記操作レバーにより操作される前記複数の油圧アクチュエータの組合せによって要求される最大要求流量に応じて、設定されてなることを主要な特徴としている。【００１７】
本願第３発明では、前記第２設定手段には、前記下げ幅が大きいほど、前記目標エンジン回転数を前記第２目標エンジン回転数より増加させるポンプ容量の値が小さくなるように設定されてなることを主要な特徴としている。【００１８】
本願第４発明では、エンジン出力トルクを検出する検出手段を更に備え、前記第２設定手段は、前記第２目標エンジン回転数を下限値として、ポンプ容量又はエンジン出力トルクに対応した目標エンジン回転数を設定することを主要な特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明におけるエンジンの制御装置では、設定した第１目標エンジン回転数に基づいて、第１目標エンジン回転数よりも低い回転数である第２目標エンジン回転数を設定することができる。しかも、操作レバーにより操作される油圧アクチュエータの種類又は操作レバーにより操作される複数の油圧アクチュエータの組合せに応じて、第１目標エンジン回転数に対する第２目標エンジン回転数の下げ幅を設定している。即ち、操作される油圧アクチュエータの種類又は操作される複数の油圧アクチュエータの組合せ毎に、それぞれに対応した下げ幅を設定している。【００２０】
このように構成しておくことにより、エンジンの燃料消費量を低減させながら、油圧アクチュエータの操作に悪影響を与えることなく、油圧アクチュエータの操作を行える。しかも、操作される油圧アクチュエータが必要とする圧油流量は、第１目標エンジン回転数よりも低い第２目標エンジン回転数で油圧ポンプを回転駆動させることにより、得ることができる。更に、第１目標エンジン回転数よりも低い第２目標エンジン回転数でエンジンの駆動制御を行っても、油圧ポンプのポンプ容量を大きくしておくことによって、油圧アクチュエータの作動に必要な圧油流量を油圧ポンプから吐出させておくことができる。【００２１】
また、本願第２発明のように構成しておくことによって、常に、操作レバーで操作される油圧アクチュエータが必要とする圧油流量又は複数の油圧アクチュエータが必要とするトータルの圧油流量を、油圧ポンプから吐出させることができる。【００２２】
また、本願第３発明のように構成しておくことによって、ポンプ容量増加に対して素早くエンジン回転数を上昇させることができ、第１目標エンジン回転数よりも低い第２目標エンジン回転数を設定したことに起因する圧油流量の流量不足を補うことができる。【００２３】
また、本願第４発明のように構成しておくことによって、さらに、油圧アクチュエータの操作に悪影響を与えることなく、滑らかで効率の良い動作をさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係わる油圧回路図である。
【図２】エンジン出力トルク特性ラインである。
【図３】エンジン出力トルクを増加させるときのエンジン出力トルク特性ラインである。
【図４】コントローラのブロック図である。
【図５】操作レバーに応じて第２目標エンジン回転数を設定する説明図である。
【図６Ａ】第１目標エンジン回転数と第２目標エンジン回転数との関係を示す図である。
【図６Ｂ】第１目標エンジン回転数と第２目標エンジン回転数との関係を示す図である。
【図６Ｃ】第１目標エンジン回転数と第２目標エンジン回転数との関係を示す図である。
【図７】ポンプ容量に対する第１及び第２目標エンジン回転数との関係を示す図である。
【図８】ポンプ容量の割合に対する第１及び第２目標エンジン回転数との関係を示す図である。
【図９】本発明に係わる制御フロー図である。
【図１０Ａ】第１目標エンジン回転数と第２目標エンジン回転数との関係を示す図である。
【図１０Ｂ】ポンプ容量と目標エンジン回転数との関係を示す図である。
【図１０Ｃ】エンジン出力トルクと目標エンジン回転数との関係を示すである。
【図１１】ポンプ容量と目標エンジン回転数との関係を示した図である。
【図１２】エンジン出力トルクと目標エンジン回転数との関係を示した図である。
【図１３】エンジン回転数とエンジン出力トルクとの関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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は、油圧ショベル、ブルドーザ、ホイールローダなどの建設機械に搭載されるエンジンを制御する制御装置として好適に適用することができるものである。
【００２６】
また、本発明のエンジンの制御装置としては、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】
【００２７】
図１は、本発明の実施形態に係わるエンジンの制御装置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。【００２８】
エンジン2の出力軸5には可変容量型油圧ポンプ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。【００２９】
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、ポンプ圧と油圧アクチュエータ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から吐出された油圧が、油路27a、27bを介して供給されている。ＬＳ弁17は、油路27aの油圧（ポンプ吐出圧）とパイロット油路28の油圧（油圧アクチュエータ10の負荷圧）との差圧に応じて作動し、サーボピストン14を制御する構成となっている。【００３０】
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の操作量に応じて操作レバー装置11から出力されるパイロット圧によって制御弁9が制御されることで、油圧アクチュエータ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。【００３１】
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、油圧アクチュエータ10を作動させることができる。【００３２】
尚、油圧アクチュエータとしては、例示した油圧シリンダ型の油圧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、ロータリー型の油圧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と油圧アクチュエータ10とを２組だけ例示しているが、制御弁9と油圧アクチュエータ10との組は、３組以上で構成することもできる。また、１つの制御弁で複数の油圧アクチュエータを操作するように構成することもできる。【００３３】
例えば、操作レバー装置11として、操作レバー11aを作業者からみて前後及び左右の２つの操作方向に操作できるよう構成し、それぞれの操作方向によって、異なる制御弁を切り換えられるように構成することができる。【００３４】
操作レバー装置11で操作される油圧アクチュエータとして、例えば、建設機械における油圧ショベルを例に挙げて説明すれば、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、油圧アクチュエータとして用いられることになる。図１ではこれらの各油圧アクチュエータのうちで、例えば、アーム用油圧シリンダとブーム用油圧シリンダとを代表させて示していることになる。【００３５】
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。【００３６】
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から油圧アクチュエータ10のボトム側に供給することができ、油圧アクチュエータ10のピストンを伸長させることができる。このとき、油圧アクチュエータ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。【００３７】
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から油圧アクチュエータ10のヘッド側に供給することができ、油圧アクチュエータ10のピストンを縮小させることができる。このとき、油圧アクチュエータ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。【００３８】
ここで、油圧アクチュエータ10のヘッド側とは、油圧シリンダのロッド側の油室をいう。また、油圧アクチュエータ10のボトム側とは、油圧シリンダのロッドの反対側の油室をいう。【００３９】
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。【００４０】
また、油圧アクチュエータ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バネの押圧力は、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押圧力と、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。【００４１】
ここで、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第１目標エンジン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第１目標エンジン回転数に応じて、ポンプ吸収トルクとエンジン出力トルクとをマッチングさせる高速制御領域を設定することができる。【００４２】
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目標エンジン回転数である目標エンジン回転数Nb（N´b）が設定されると、第１目標エンジン回転数Nb（N´b）に応じた高速制御領域Fbが選択されることになる。このとき、目標エンジン回転数は、回転数Nb（N´b）となる。【００４３】
尚、目標エンジン回転数N´bは、目標エンジン回転数を回転数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、目標エンジン回転数N´bとマッチング点Kbとを結んだ線を、高速制御領域Fbとして設定することになる。【００４４】
以下では、目標エンジン回転数N´bが目標エンジン回転数Nbよりも高回転側にある例を用いて説明を行うが、目標エンジン回転数N´bと目標エンジン回転数Nbとを一致させることも、目標エンジン回転数N´bを目標エンジン回転数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、例えば目標エンジン回転数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、上述した説明のとおりである。【００４５】
ここで、作業者が燃料ダイヤル4を操作して、最初に選択した第１目標エンジン回転数Nbより低い新たな第１目標エンジン回転数Ncを設定すると、高速制御領域としては低回転域側における高速制御領域Fcが設定されることになる。【００４６】
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で選択できる第１目標エンジン回転数に対応して、１つの高速制御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で示すように最大馬力点K1を通る高速制御領域Faと、同高速制御領域Faから低回転域側における複数の高速制御領域Fb、Fc、・・・の中から任意の高速制御領域、あるいは、これらの高速制御領域の中間にある任意の高速制御領域を設定することができる。【００４７】
図３のエンジン出力トルク特性ライン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。エンジン2の出力（馬力）が最大になるところは、最大トルク線R上の最大馬力点K1である。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。最大トルク線R上のK3は、エンジン2のトルクが最大になる最大トルク点を示している。【００４８】
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エンジン回転数である第１目標エンジン回転数N1が設定され、第１目標エンジン回転数N1に対応して、最大馬力点K1を通る高速制御領域F1が設定された場合を例に挙げて説明する。【００４９】
尚、図１で示した燃料ダイヤル4の指令値に対応して、エンジン回転数として定格回転数となる第１目標エンジン回転数N1（図２では、定格回転数をNhとして表示しているが、図３では第１目標エンジン回転数N1は定格回転数でもある。）が設定され、第１目標エンジン回転数N1に対応した最大馬力点K1を通る高速制御領域F1が、設定された場合についての説明を以下で行う。【００５０】
しかし、本発明は、最大馬力点K1を通る高速制御領域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目標エンジン回転数に対応した高速制御領域として、図２における複数の高速制御領域Fb、Fc、・・・の中から、あるいは、複数の高速制御領域Fb、Fc、・・・の中間における任意の高速制御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領域に対して本発明を好適に適用することができる。【００５１】
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いる。本願発明では、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目標エンジン回転数N1に応じて、高速制御領域F1を設定することができる。そして、第１目標エンジン回転数N1よりも低い回転数である第２目標エンジン回転数N2を設定し、第２目標エンジン回転数N2に応じた高速制御領域F2に基づいて、エンジンの駆動制御を開始させている。尚、第２目標エンジン回転数N2は、後述するように操作される油圧アクチュエータの種類・組合せに応じて設定される。【００５２】
コントローラ7は、例えば、プログラムメモリやワークメモリとして使用される記憶装置と、プログラムを実行するＣＰＵと、を有するコンピュータにより実現することができる。そして、コントローラ7の記憶装置には、図１０Ａ〜図１０Ｃに示すTable1〜Table3、図１１に示す対応関係、及び図１２のような対応関係等が記憶されている。【００５３】
次に、コントローラ7の制御について、図４のブロック図を用いて説明する。図４において、コントローラ7内の高速制御領域選択演算部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、ポンプトルク演算部31で演算した油圧ポンプ6が必要とするポンプトルクの指令値、油圧ポンプ6の斜板角に対応するポンプ容量及び操作される油圧アクチュエータの種類・組合せ判別部34からの判別結果が入力される。【００５４】
ポンプトルク演算部31には、ポンプ圧力センサ38で検出した油圧ポンプ6から吐出したポンプ圧力（ポンプ吐出圧）と、斜板角センサ39で検出した油圧ポンプ6の斜板角とが入力される。ポンプトルク演算部31では、入力した油圧ポンプ6の斜板角と油圧ポンプ6のポンプ圧力とから、ポンプトルク（エンジン出力トルク）を演算する。
即ち、一般に、油圧ポンプ6のポンプ吐出圧P（ポンプ圧力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として表すことができる。【００５５】
尚、ポンプトルク演算部31、ポンプ圧力センサ38及び斜板角センサ39は、エンジン出力トルクを検出する検出手段としての機能を備えることになる。また、斜板角センサ39は、油圧ポンプのポンプ容量を検出する検出手段としての機能を備えることになる。【００５６】
操作される油圧アクチュエータの種類・組合せ判別部34では、図５に示すように複数の操作レバー装置11が操作されると、操作レバー装置11から出力されたパイロット圧を圧力センサ40で検出した信号が入力され、作業者によってどの油圧アクチュエータが操作されたのかを判別することができる。【００５７】
即ち、操作レバー11aが単独で操作されている場合には、どの操作レバー11aが操作されているのか、複数の操作レバー11aが操作されている場合には、どの組合せで操作レバー11aがそれぞれ操作されているのか、を判別することで、操作される油圧アクチュエータの種類、組合せを判別することができる。図５ではパイロット圧を圧力センサ40で検出しているが操作レバー11aの変位をポテンショメータ等によって検出してもよい。【００５８】
高速制御領域選択演算部32では、操作される油圧アクチュエータの種類・組合せ判別部34からの入力信号を基にして、図６Ａ〜図６Ｃで示すような第１目標エンジン回転数N1と第２目標エンジン回転数N2との対応関係を示した対応表の中から、操作される油圧アクチュエータの種類・組合せ判別部34からの入力信号に対応した対応表を選択することになる。そして、高速制御領域選択演算部32では、エンジン2の駆動制御を行わせる高速制御領域指令値33をエンジン2に指令させる。尚、図６Ａ〜図６Ｃで示した対応表は、例示であって建設機械等に応じた対応表を適宜設定することができる。【００５９】
図７には、油圧ポンプのポンプ容量Dに対する第１目標エンジン回転数N1と第２目標エンジン回転数N2との関係を示している。図７を用いて、操作される油圧アクチュエータの種類・組合せに応じて第２目標エンジン回転数N2を設定することについて説明する。
例えば、第１目標エンジン回転数N1として2100rpmが設定されたときに、操作される油圧アクチュエータの種類・組合せを考慮しない場合に、第２目標エンジン回転数N2として、例えば、1800rpmが設定された場合を例に挙げて説明を行う。即ち、第２目標エンジン回転数N2としては、一点鎖線で示す状態となる。【００６０】
このときには、走行用の油圧アクチュエータ（油圧モータ）に対して低速走行を行わせる操作が行われる場合でも、バケット掘削の操作が行われる場合でも、アーム掘削の操作が行われる場合でも、それぞれ実線の丸で囲んだように第２目標エンジン回転数N2としては、1800rpmに設定されることになる。【００６１】
尚、図７における1800rpmで示した一点鎖線上における実線の丸で囲んだ位置が異なっている。これは、第２目標エンジン回転数N2として1800rpmを設定したときに、それぞれの油圧アクチュエータを操作する上で必要とされるポンプ容量D、即ち最大要求流量が異なっているためである。
例えば、走行用の油圧アクチュエータに対して低速走行を行わせる操作を行うときの方が、アーム掘削の操作を行うときよりも圧油流量をそれほど多く必要としない。【００６２】
本願発明では、操作される油圧アクチュエータの種類・組合せに対応させて、第２目標エンジン回転数N2を更に低い回転数に設定している。即ち、走行用の油圧アクチュエータに対して低速走行を行わせる操作を行う場合には必要とされる最大要求流量が少ないので、図７に示すように、この操作において必要とされるポンプ容量Dには余裕がある。そのため、ポンプ容量Dを増大させることができる。そして、ポンプ容量Dを増大させることで、実線の丸で囲んだ位置から矢印線で示すように、第２目標エンジン回転数N2を1800rpmよりも低い1500rpmに設定して、点線の丸で囲んだ位置に移動させることができる。即ち、第２目標エンジン回転数N2としては、太線で示す状態となる。【００６３】
また、バケット掘削の操作が行われる場合にも、ポンプ容量Dを増大させることが可能ではあるが、低速走行の操作を行うときよりも必要とするポンプ容量D、即ち最大要求流量は大きい。そのため、第２目標エンジン回転数N2を1800rpmから1500rpmまでは低くすることができない。しかし、実線の丸で囲んだ位置から矢印線で示すように、第２目標エンジン回転数N2を1800rpmよりも低い1600rpmに設定して、点線の丸で囲んだ位置に移動させることはできる。即ち、第２目標エンジン回転数N2としては、細線で示す状態となる。【００６４】
アーム掘削の操作あるいは旋回とブーム下げの組合せ操作が行われる場合には、第２目標エンジン回転数N2をさらに低い回転数に設定すると、このアーム掘削の操作あるいは旋回とブーム下げの組合せ操作において必要とするポンプ容量Dが、所定の第１ポンプ容量D1以上になってしまう。そのため、ポンプ容量Dを増大させて第２目標エンジン回転数N2を更に低い回転数に設定することができない。そのため、第２目標エンジン回転数N2を更に低い回転数に設定せず、1800rpmのままに設定している。即ち、このとき第２目標エンジン回転数N2としては、一点鎖線で示す状態となる。【００６５】
第１ポンプ容量D1について説明すると、図３に示すように、エンジン2の駆動制御として、第２目標エンジン回転数N2（図７では、例えば1800rpmとする）に基づいた高速制御領域F2に沿った制御が行われているときには、図７で示すように油圧ポンプ6のポンプ容量Dが予め設定した第１ポンプ容量D1（図３では、第１設定位置Bとして、第１ポンプ容量D1となった状態を示している。）になるまでは、高速制御領域F2に沿った制御が行われる。【００６６】
そして、図７に示すように油圧ポンプ6のポンプ容量Dが、第１ポンプ容量D1以上となったときには、ポンプ容量Dと目標エンジン回転数Nとの対応関係に基づいて、エンジン2の目標エンジン回転数Nが求められることになる。油圧ポンプ6のポンプ容量Dが、第２ポンプ容量D2（図３では、第２設定位置Aとして、第２ポンプ容量D2となった状態を示している。）以上となったときには、高速制御領域F1に沿った制御が行われる。【００６７】
尚、図３において、第１設定位置Bと第２設定位置Aのエンジン出力トルクT方向（上下方向）の位置は、ポンプ圧力Pによって変動する。エンジン出力トルクTは、ポンプ圧力Pとポンプ容量Dによって、T＝P・D／200πとして表される。よって、第１ポンプ容量D1となった状態を示している第１設定位置Bは、油圧アクチュエータへの負荷により変動するポンプ圧力Pによって上下方向に変動することになる。第２ポンプ容量D2となった状態を示している第２設定位置Aも同様である。【００６８】
第１ポンプ容量D1について、図７を用いて更に説明する。図７において、走行用の油圧アクチュエータに対して低速走行を行わせる操作が行われた場合と、アーム掘削の操作が行われた場合とを例に挙げて説明する。第１ポンプ容量D1の値としては、走行用の油圧アクチュエータに対して低速走行を行わせる操作が行われた場合における第１ポンプ容量D1´の値は、アーム掘削の操作が行われた場合における第１ポンプ容量D1の値よりも小さく設定されている。【００６９】
このように設定しておくことにより、高速制御領域F2に沿った制御から高速制御領域F1に沿った制御への移行を、第２目標エンジン回転数N2を1800rpmよりも低い回転数である1500rpmに設定した場合でも、ポンプ容量の増加に対して素早くエンジン回転数を上昇させることができる。【００７０】
即ち、目標エンジン回転数Nを第２目標エンジン回転数N2より増加させる第１ポンプ容量D1の値は、第１目標エンジン回転数N1を第２目標エンジン回転数N2へ下げる下げ幅の値が大きいほど小さくなるように設定されている。【００７１】
本願発明では、このように、操作される油圧アクチュエータの種類・組合せに対応させて、それぞれの場合において油圧アクチュエータ又は複数の油圧アクチュエータの組合せで必要とされるポンプ容量D、即ち最大要求流量を考慮することで、第２目標エンジン回転数N2を更に低い回転数に設定することができる。【００７２】
また、本願発明では、第１目標エンジン回転数N1と第２目標エンジン回転数N2との対応関係として、操作レバー11aで操作される油圧アクチュエータの種類又は操作される複数の油圧アクチュエータの組合せに対応させて、第１目標エンジン回転数N1よりも低い回転数である第２目標エンジン回転数N2に設定するときの下げ幅を決めることができる。そのため、例えば、図６Ａ〜図６Ｃで示すような対応表を作成することができる。【００７３】
図６Ａ〜図６Ｃの対応表における第１目標エンジン回転数N1及び第２目標エンジン回転数N2と、図７における第１目標エンジン回転数N1及び第２目標エンジン回転数N2との関係は、次のようになっている。【００７４】
例えば、図６Ａの対応表において第１目標エンジン回転数N1を図７に示した第１目標エンジン回転数N1（2100rpm）に一致させたときに、図６Ａの対応表における第２目標エンジン回転数N2が図７に示した第２目標エンジン回転数N2（1800rpm）と一致するように構成されている。【００７５】
そして、図６Ａ〜図６Ｃの対応表では、図７で示した第１目標エンジン回転数N1（2100rpm）と第２目標エンジン回転数N2（1800rpm、又は1600rpm、又は1500rpm）の対応関係を一致するように構成した上で、燃料ダイヤル4の操作によって、第１目標エンジン回転数N1を可変に変更していった場合について、可変に設定した第１目標エンジン回転数N1と第２目標エンジン回転数N2との対応関係が示されている。【００７６】
例えば、燃料ダイヤル4によって、第１目標エンジン回転数N1が2100rpmから1700rpmに設定された場合に、図６Ｃに示した対応表が選択されていると、第１目標エンジン回転数N1（1700rpm）に対応した第２目標エンジン回転数N2（1600rpm）を設定することができる。即ち、低い回転数に設定された第１目標エンジン回転数N1から更に低い回転数である第２目標エンジン回転数N2を設定するときの下げ幅を選択することができる。【００７７】
そして、操作する油圧アクチュエータの種類・組合せに応じて、それぞれに対応した対応表を選択することで、燃料ダイヤル4で設定された第１目標エンジン回転数N1に対応した第２目標エンジン回転数N2を設定することができる。【００７８】
このようにして、図６Ａ〜図６Ｃで示す対応表の中から選択した対応表に基づいて、図４に示すように、燃料ダイヤル4の指令値37で設定した第１目標エンジン回転数N1に対応した第２目標エンジン回転数N2を、高速制御領域選択演算部32において設定することになる。そのため、高速制御領域選択演算部32は、燃料ダイヤル4の指令値37で設定した第１目標エンジン回転数N1から第２目標エンジン回転数N2を設定する第１設定手段としての機能を備えている。【００７９】
例えば、アーム掘削だけの操作を単独で行う場合、アーム操作とバケット掘削の操作とを同時に行う場合、バケット掘削だけを単独で行う場合等に応じて、図６Ａ〜図６Ｃで示す対応表の中から該当する対応表を選択することができる。【００８０】
この対応表を用いることにより、第１目標エンジン回転数N1よりも低い回転数である第２目標エンジン回転数N2に設定することができる。そして、油圧アクチュエータを操作するときに、油圧ポンプのポンプ容量が最大ポンプ容量の例えば85％以下の状態で使用できるときには、第２目標エンジン回転数を、例えば、図６Ｃで示す対応表に基づいて更に低い回転数に設定することができる。【００８１】
図８は、別の実施例について説明しているものである。そして、図７には示していなかった、油圧ポンプ6の最大ポンプ容量に対するポンプ容量Dの割合を、図８では横軸として示している。そして、最大ポンプ容量に対するポンプ容量Dの割合と第１目標エンジン回転数N1及び第２目標エンジン回転数N2との関係を示している。【００８２】
この図８を用いて、図７の説明と一部重複するが、更に第２目標エンジン回転数N2に関する説明を続ける。図８に示すように、例えば、ある油圧アクチュエータに対する操作を行うときに、油圧アクチュエータの種類・組合せに係わらず第２目標エンジン回転数N2を設定した場合には、1800rpmが設定される場合を例に挙げて説明する。【００８３】
第２目標エンジン回転数N2を1800rpmに設定したとき、この操作で必要とする油圧ポンプのポンプ容量Dは、1800rpmの線上において実線の丸で囲んだ位置におけるポンプ容量Dであると仮定する。即ち、油圧ポンプのポンプ容量Dが最大ポンプ容量の85％ぐらいの状態において、この操作を行うことができるものとする。ここで、第１目標エンジン回転数N1である2100rpmから目標エンジン回転数Nが減少を開始するポンプ容量Dは95％（第２ポンプ容量D2）である。【００８４】
そこで、最大ポンプ容量の85％ぐらいまでしか使われていない油圧ポンプ6のポンプ容量Dを、最大ポンプ容量の、例えば88％まで増大させれば、第２目標エンジン回転数N2としては、例えば、1800rpmから1700rpmまで低くすることができる。【００８５】
ここで、図８の実施例では、第２目標エンジン回転数を更に低く設定するために、第１ポンプ容量D1と第２ポンプ容量D2を結ぶラインの傾きが大きくなっている。即ち、第２目標エンジン回転数を更に低い回転数に設定しても第１ポンプ容量D1の値は小さくしておらず、ほぼ同じ値となっている。
図８の実施例では、図７の実施例と比較して、第２目標エンジン回転数を更に低い回転数に設定することを重視した構成となっている。【００８６】
次に、図９で示した制御フローについて説明を行う。
図９のステップＳ１において、コントローラ7は、操作される操作レバーについての検出信号によって、操作される油圧アクチュエータの種類・組合せ判別部34からの情報を読み取ると、ステップＳ２に移る。
ステップＳ２では、操作される油圧アクチュエータの種類・組合せ判別部34からの情報に基づいて、図１０ＡのTable1又は図６Ａ〜図６Ｃに示した第１目標エンジン回転数N1、第２目標エンジン回転数N2の対応表候補の中から該当する対応表を選択する。【００８７】
第１目標エンジン回転数N1を、例えば、エンジンの定格回転数に固定したときには、この第１目標エンジン回転数N1に対応した第２目標エンジン回転数N2を、図７に示すように、操作する油圧アクチュエータの種類・組合せに応じて設定することができる。そこで、燃料ダイヤル4の操作によって、第１目標エンジン回転数N1が、例えば、エンジン2の定格回転数より低い回転数に設定された場合には、図１０ＡのTable1又は図６Ａ〜図６Ｃに示した対応表を用いることにより、可変とした第１目標エンジン回転数N1よりも低い第２目標エンジン回転数N2を設定するときの下げ幅を選択することができる。尚、図６Ａ〜図６Ｃは、図１０ＡのTable1を拡大したものである。【００８８】
即ち、操作する油圧アクチュエータの種類・組合せに応じて、それぞれに対応した対応表を選択することで、可変とした第１目標エンジン回転数N1に対応した第２目標エンジン回転数N2を選択することができる。対応表の選択を行うと、ステップＳ３に移る。【００８９】
ステップＳ３では、コントローラ7は燃料ダイヤル4の指令値37を読み取る。コントローラ7が燃料ダイヤル4の指令値37を読み取ると、ステップＳ４に移る。
ステップＳ４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37に応じて、第１目標エンジン回転数N1を設定し、設定した第１目標エンジン回転数N1に基づいて高速制御領域F1を設定する。【００９０】
尚、読み取った燃料ダイヤル4の指令値37に応じて、エンジン2の第１目標エンジン回転数N1を最初に設定する旨の説明を行っているが、最初に高速制御領域F1を設定して、設定した高速制御領域F1に対応して第１目標エンジン回転数N1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37に応じて、第１目標エンジン回転数N1と高速制御領域F1とを同時に設定することもできる。【００９１】
図３で示すように、第１目標エンジン回転数N1及び高速制御領域F1が設定されると、ステップＳ５に移る。
ステップＳ５では、図１０ＡのTable1又は図６Ａ〜図６Ｃに示した対応表から選択した対応表に基づいて、第１目標エンジン回転数N1、高速制御領域F1に対応した第２目標エンジン回転数N2、目標エンジン回転数N2に対応した高速制御領域F2を設定する。
尚、図１０ＡのTable1及び図６Ａ〜図６Ｃで示している回転数の数値は、例示であって建設機械に応じて適宜設定することができるものである。
高速制御領域F2がコントローラ7によって決定されると、ステップＳ６に移る。【００９２】
ステップＳ６では、ポンプ容量Dから目標エンジン回転数Nを設定するTable2（図１０Ｂ）と、エンジン出力トルクTから目標エンジン回転数Nを設定するTable3（図１０Ｃ）とを以下のように補正する。【００９３】
図１０ＢのTable2及び図１０ＣのTable3における目標エンジン回転数Nは、第１目標エンジン回転数N1が上限値として設定され、第２目標エンジン回転数N2が下限値として設定される。その結果、図１０ＢのTable2及び図１０ＣのTable3は、操作される油圧アクチュエータの種類・組合せに応じて、図１１、図１２に示したような対応関係となるように補正される。【００９４】
ステップＳ７では、設定した第２目標エンジン回転数N2に応じた高速制御領域F2でエンジン2の駆動制御を開始して、ステップＳ８又はステップＳ１１に移る。
検出したポンプ容量Dに対応した目標エンジン回転数Nでエンジン2の駆動制御が行われるときには、ステップＳ８からステップＳ１０の制御が行われる。検出したエンジン出力トルクTに対応した目標エンジン回転数Nでエンジン2の駆動制御が行われるときには、ステップＳ１１からステップＳ１４の制御が行われる。【００９５】
最初に、ステップＳ８からステップＳ１０における、検出したポンプ容量に対応した目標エンジン回転数を求める制御ステップについて説明する。
ステップＳ８では、斜板角センサ39で検出した油圧ポンプ6のポンプ容量Dが読み取られる。ステップＳ８において、ポンプ容量Dが読み取られるとステップＳ９に移動する。【００９６】
ステップＳ９における、検出したポンプ容量Dに対応した目標エンジン回転数Nを求める制御の概略は次の通りである。即ち、図１１で示すように、エンジンの駆動制御が第２目標エンジン回転数N2に基づいて制御されているときには、油圧ポンプ6のポンプ容量Dが所定の第１ポンプ容量D1になるまでは、第２目標エンジン回転数N2に基づいた制御が行われる。【００９７】
検出した油圧ポンプ6のポンプ容量Dが、第１ポンプ容量D1以上となったときには、図１１で示すような予め設定したポンプ容量Dと目標エンジン回転数Nとの対応関係に基づいて、検出したポンプ容量Dに対応した目標エンジン回転数Nが求められることになる。そしてこのときには、エンジン2の駆動制御としては、求めた目標エンジン回転数Nnとなるように制御されることになる。【００９８】
そして、目標エンジン回転数Nnが、第１目標エンジン回転数N1又は第２目標エンジン回転数N2となるまでの間は、検出したポンプ容量Dnに対応した目標エンジン回転数Nnを常に求めていくことになり、求めた目標エンジン回転数Nnでエンジン2の駆動を常に制御することになる。尚、この制御において、高速制御領域選択演算部32は、第２目標エンジン回転数を下限値として、検出手段で検出されるポンプ容量に対応した目標エンジン回転数を設定する第２設定手段としての機能を備えている。【００９９】
例えば、現時点における検出したポンプ容量Dが、ポンプ容量Dnであるときには、目標エンジン回転数Nとしては目標エンジン回転数Nnとして求めることができる。そして、ポンプ容量Dnの状態からポンプ容量Dn+1の状態に変化したことが検出されれば、図１１からポンプ容量Dn+1に対応した目標エンジン回転数Nn+1が新たに求められる。そして、新たに求められた目標エンジン回転数Nn+1となるようにエンジン2に対する駆動制御が行われる。【０１００】
検出されたポンプ容量Dが、所定の第２ポンプ容量D2となったときには、第１目標エンジン回転数N1に基づいて、エンジン2の駆動制御が行われることになる。そして、第１目標エンジン回転数N1に基づいて、エンジン2の駆動制御が行われているときには、油圧ポンプ6のポンプ容量Dが第２ポンプ容量D2以下となるまでは、第１目標エンジン回転数N1に基づいて、エンジン2の駆動制御が行われ続けることになる。【０１０１】
図９に戻って、制御ステップＳ９についての説明を続ける。ステップＳ９において、図１０ＢのTable2で示す予め設定したポンプ容量Dと目標エンジン回転数Nとの対応関係に基づいて、検出したポンプ容量Dに対応した目標エンジン回転数Nが求められると、ステップＳ１０に移る。ステップＳ１０では、油圧ポンプ6のポンプ容量の変化率、ポンプ吐出圧力の変化率、あるいはエンジン出力トルクTの変化率に応じて、目標エンジン回転数Nの値を修正する。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、目標エンジン回転数Nを高め側に修正させることもできる。
尚、ステップＳ１０として、目標エンジン回転数Nの値を修正する制御ステップを記載しているが、ステップＳ１０の制御を飛ばすように構成しておくこともできる。【０１０２】
次に、ステップＳ１１からステップＳ１４における、検出したエンジン出力トルクに対応した目標エンジン回転数を求める制御ステップについて説明する。
ステップＳ１１において、斜板角センサ39からの検出信号とポンプ圧力センサ38からの検出信号を読み取ると、ステップＳ１２に移動する。
ステップＳ１２では、ステップＳ１１において読み取ったポンプ容量及びポンプ圧力の検出信号に基づいて、エンジン出力トルクTを算出する。エンジン出力トルクTが算出されるとステップＳ１３に移動する。【０１０３】
ステップＳ１３における、検出したエンジン出力トルクTに対応した目標エンジン回転数Nを求める制御の概略は次の通りである。即ち、図１２で示すように、エンジンの駆動制御が、第２目標エンジン回転数N2に基づいて制御されているときには、検出されたエンジン出力トルクTが、所定の第１エンジン出力トルクT1になるまでは、第２目標エンジン回転数N2に基づいた制御が行われる。【０１０４】
検出されたエンジン出力トルクTが、第１エンジン出力トルクT1以上となったときには、図１２で示すような予め設定したエンジン出力トルクTと目標エンジン回転数Nとの対応関係に基づいて、検出したエンジン出力トルクTに対応した目標エンジン回転数Nが求められることになる。そしてこのときには、エンジン2の駆動制御としては、求めた目標エンジン回転数Nとなるように制御されることになる。【０１０５】
そして、目標エンジン回転数Nが、第１目標エンジン回転数N1又は第２目標エンジン回転数N2となるまでの間は、検出したエンジン出力トルクTに対応した目標エンジン回転数Nが常に求められていくことになり、求めた目標エンジン回転数Nによってエンジン2の駆動制御が行われる。尚、この制御において、高速制御領域選択演算部32は、第２目標エンジン回転数を下限値として、検出手段で検出されるエンジン出力トルクに対応した目標エンジン回転数を設定する第２設定手段としての機能を備えている。【０１０６】
例えば、現時点における検出したエンジン出力トルクTが、エンジン出力トルクTnであるときには、目標エンジン回転数Nとしては目標エンジン回転数Nnが求められる。そして、エンジン出力トルクTが、エンジン出力トルクTnの状態からエンジン出力トルクTn+1の状態に変化したことが検出されれば、エンジン出力トルクTn+1に対応した目標エンジン回転数Nn+1が新たに求められる。そして、新たに求められた目標エンジン回転数Nn+1となるようにエンジン2に対する駆動制御が行われる。【０１０７】
検出されたエンジン出力トルクTが、所定の第２エンジン出力トルクT2となったときには、第１目標エンジン回転数N1に基づいてエンジン2の駆動制御が行われることになる。そして、第１目標エンジン回転数N1に基づいてエンジン2の駆動制御が行われているときには、検出したエンジン出力トルクTが、第２エンジン出力トルクT2以下となるまでは、第１目標エンジン回転数N1に基づいてエンジン2の駆動制御が行われ続けることになる。【０１０８】
この結果、検出されたエンジン出力トルクTに対応した目標エンジン回転数Nを求めてエンジン2の駆動制御を行うことにより、図１３で示すように、エンジン出力トルク特性ライン上でエンジン2が出し得る最大馬力点K1を通過させることができる。【０１０９】
図９に戻って、制御ステップＳ１３についての説明を続ける。ステップＳ１３において、予め設定したエンジン出力トルクTと目標エンジン回転数Nとの対応関係を示したTable3（図１０Ｃ）に基づいて、検出したエンジン出力トルクTに対応した目標エンジン回転数Nが求められると、ステップＳ１４に移る。【０１１０】
ステップＳ１４では、油圧ポンプ6のポンプ容量の変化率、ポンプ吐出圧力の変化率、あるいはエンジン出力トルクＴの変化率に応じて、目標エンジン回転数Nの値を修正する。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、目標エンジン回転数Nを高め側に修正させることもできる。
尚、ステップＳ１４として、目標エンジン回転数Nの値を修正する制御ステップを記載しているが、ステップＳ１４の制御を飛ばすように構成しておくこともできる。【０１１１】
検出したポンプ容量Dに対応した目標エンジン回転数Nと、検出したエンジン出力トルクTに対応した目標エンジン回転数Nとのうちで、高い方の目標エンジン回転数を使う場合には、ステップＳ８〜ステップＳ１０の制御とステップＳ１１〜ステップＳ１４の両方が行われる。この場合には、ステップＳ１０及びステップＳ１４のステップが終了した後にステップＳ１５の制御が行われる。【０１１２】
検出したポンプ容量Dに対応した目標エンジン回転数Nによってエンジン2の駆動制御を行う場合や、検出したエンジン出力トルクTに対応した目標エンジン回転数Nによってエンジン2の駆動制御を行う場合には、ステップＳ１５の制御をスキップしてステップＳ１６に移動する。即ち、ステップＳ８〜ステップＳ１０の制御又はステップＳ１２〜ステップＳ１４の制御のいずれか一方のみを行う場合には、ステップＳ１５の制御をスキップしてステップＳ１６に移動する。【０１１３】
ステップＳ１５では、検出したポンプ容量Dに対応した目標エンジン回転数Nと、検出したエンジン出力トルクTに対応した目標エンジン回転数Nとのうちで、高い方の目標エンジン回転数が選択される。高い方の目標エンジン回転数が選択されると、ステップＳ１６に移動する。【０１１４】
ステップＳ１６は、目標エンジン回転数Nを用いてエンジンの駆動制御を行わせるため、図４で示す高速制御領域選択演算部32から高速制御領域指令値33が出力されるようにする。尚、この制御において、高速制御領域選択演算部32は、第２設定手段から求めた目標エンジン回転数となるように燃料噴射装置3を制御する制御手段としての機能を備えている。ステップＳ１６での制御が行われるとステップＳ１での制御に戻って制御が繰り返し行われることになる。【０１１５】
次に、作業時における制御について、図１を用いて概説する。即ち、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、ポンプ容量Dを検出して行う制御について説明を行う。エンジン出力トルクTを検出して行う制御についての説明は省略するが、ポンプ容量Dを検出する制御と同様の制御が行われることになる。【０１１６】
図１における操作レバー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、吐出油路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Dを増大する方向に作動する。【０１１７】
従って、操作される油圧アクチュエータで必要とされる要求流量は、操作レバー11aに対応する制御弁9の開口面積9aによって決定することができる。そして、操作される油圧アクチュエータで必要とされる最大要求流量は、操作レバー11aにより操作される制御弁9の最大開口面積によって決定することができる。また、操作される複数の油圧アクチュエータで必要とされる要求流量は、１つ又は複数の操作レバー11aに対応する複数の制御弁9の開口面積9aの総和によって決定することができる。そして、操作される複数の油圧アクチュエータで必要とされる最大要求流量は、操作される複数の制御弁9それぞれの最大開口面積の総和によって決定することができる。【０１１８】
尚、第１ポンプ容量D1は、油圧ポンプ6における最大ポンプ容量より小さいポンプ容量として設定しておくことができる。以下では、第１ポンプ容量D1として所定の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のポンプ容量が第１ポンプ容量D1状態にまで増大すると、目標エンジン回転数Nを、第２目標エンジン回転数N2から図１１で示すような検出したポンプ容量Dに対応した目標エンジン回転数Nの制御が行われる。【０１１９】
第１目標エンジン回転数N1や高速制御領域F1は、燃料ダイヤル4の設定によって設定することができる。そして、例えば、エンジンの定格回転とした第１目標エンジン回転数N1と第２目標エンジン回転数N2との対応関係は、操作レバー11aによって操作される油圧アクチュエータの種類・組合せに応じて設定することができる。【０１２０】
操作レバー11aによって操作される油圧アクチュエータの種類・組合せが決まり、燃料ダイヤル4の設定によって第１目標エンジン回転数N1が選択されたときには、図１０ＡのTable１における対応表を用いて、第２目標エンジン回転数N2への下げ幅を設定することができる。【０１２１】
このようにして設定した第１目標エンジン回転数N1と第２目標エンジン回転数N2との対応関係から、図１０ＢのTable2及び図１０ＣのTable3における第１目標エンジン回転数N1と第２目標エンジン回転数N2とを補正することができる。【０１２２】
そして、第２目標エンジン回転数N2に対応した高速制御領域F2に沿ってエンジン駆動制御を行うことができる。高速制御領域F2において油圧ポンプ6のポンプ容量が、第１ポンプ容量D1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、図１２に示すような検出したポンプ容量Dに対応した目標エンジン回転数Nとなるように、エンジン2の駆動制御が行われることになる。そして、このとき、高速制御領域F2から高速制御領域F1の間で、順次最適な高速制御領域にシフトする制御が行われることになる。【０１２３】
第１ポンプ容量D1や第２ポンプ容量D2の値としては、操作される油圧アクチュエータの種類・組合せに応じてそれぞれ設定しておくことができる。また、第１ポンプ容量D1の値としては、第１目標エンジン回転数N1よりも低い回転数である第２目標エンジン回転数N2を設定するときの下げ幅が大きいほど、小さくすることができる。【０１２４】
高速制御領域F1までのシフトが行われた後で、油圧アクチュエータ10の負荷が増大した場合、エンジン出力トルクは上昇する。高速制御領域F1において、油圧アクチュエータ10の負荷が増大した場合には、エンジン出力トルクは最大馬力点K1まで上昇する。また、高速制御領域F1と高速制御領域F2との間で、油圧アクチュエータ10の負荷が増大して、エンジン出力トルクTが最大トルク線Rまで上昇した場合や、高速制御領域F1から最大馬力点K1まで上昇した場合には、その後は、最大トルク線R上でエンジン回転数とエンジン出力トルクとがマッチングする。【０１２５】
このように推移することができるので、高速制御領域F1までのシフトが行われた場合には、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。
即ち、高速制御領域F2から高速制御領域F1にシフトした場合には、例えば、図３の点線L1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、点線L2の状態は、高速制御領域F2から高速制御領域F1にシフトしている途中の高速制御領域Fnから直接最大トルク線Rに向かって上昇する制御を示している。点線L3の矢印で示した状態が、従来から行われている高速制御領域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。尚、高速制御領域Fnは、検出したポンプ容量D又は検出したエンジン出力トルクTの値によって、目標エンジン回転数Nが変動するため、高速制御領域Fnも変動することになる。【０１２６】
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。【０１２７】
このように本発明では、エンジンの燃費効率を高めて、燃料ダイヤル4での指令値に対応して設定した第１目標エンジン回転数N1に応じて、高速制御領域F1を設定し、設定した第１目標エンジン回転数N1、高速制御領域F1に応じて予め設定した低回転域側の第２目標エンジン回転数N2及び高速制御領域F2を設定し、第２目標エンジン回転数N2または高速制御領域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。【０１２８】
しかも、作業者が操作する操作レバー11aの種類又は操作レバー11aで操作される油圧アクチュエータの組合せに応じて予め設定した対応表を用いて、第１目標エンジン回転数N1を第２目標エンジン回転数N2に下げるときの下げ幅を設定することができる。【０１２９】
このように本願発明では、大きなポンプ容量を必要としない領域又は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目標エンジン回転数N2に基づいて、エンジンの回転を制御することができ、しかも、操作レバー11aで操作される油圧アクチュエータの種類又は同時に操作される操作レバー11aで操作される油圧アクチュエータの組合せによって、第１目標エンジン回転数N1よりも低い第２目標エンジン回転数N2を設定するときの下げ幅を選択することができる。これによって、エンジンの燃費効率を大いに高めることができる。【０１３０】
また、大きなポンプ容量又は高いエンジン出力トルクを必要とする領域では、検出したポンプ容量D又はエンジン出力トルクTに応じて予め設定した目標エンジン回転数Nとなるように、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、油圧ポンプの大容量状態からポンプ容量Dを減少させていくとき、又は、エンジンの高出力状態からエンジン出力トルクTを減少させていくときにも、検出したポンプ容量D又はエンジン出力トルクTに応じて、予め設定した目標エンジン回転数Nとなるように、エンジンの駆動制御を行わせることで、燃費の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明は、建設機械の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。
【符号の説明】
【０１３３】
２・・・エンジン、３・・・燃料噴射装置、４・・・燃料ダイヤル（指令手段）、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、１０・・・油圧アクチュエータ、１１・・・操作レバー装置、１１ａ・・・操作レバー、１２・・・サーボシリンダ、１７・・・ＬＳ弁、３２・・・高速制御領域選択演算部、３４・・・操作される油圧アクチュエータの種類・組合せ判別部、４０・・・圧力センサ、Ｆ１，Ｆ２，Ｆａ〜Ｆｃ・・・高速制御領域、Ａ・・・第２設定位置、Ｂ・・・第１設定位置、Ｎｈ・・・定格回転数、Ｋ１・・・最大馬力点、Ｋ３・・・最大トルク点、Ｒ・・・最大トルク線、Ｍ・・・等燃費曲線。
【図１】
2011096382.tif 000003
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
2011096382.tif 000014
【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年12月13日(2012.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、
前記油圧ポンプから吐出した圧油を制御して前記複数の油圧アクチュエータにそれぞれ給排する複数の制御弁と、
前記複数の制御弁を制御する少なくとも１つの操作レバーと、
前記油圧ポンプのポンプ容量を検出する検出手段と、
前記エンジンに供給する燃料を制御する燃料噴射装置と、
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目標エンジン回転数を設定し、前記第１目標エンジン回転数に基づいて、前記第１目標エンジン回転数よりも低い回転数である第２目標エンジン回転数を設定する第１設定手段と、
前記第１目標エンジン回転数を上限値とし、前記第２目標エンジン回転数を下限値として、ポンプ容量に対応した目標エンジン回転数を設定する第２設定手段と、
前記第２設定手段から求めた前記目標エンジン回転数となるように前記燃料噴射装置を制御する制御手段と、を備え、
前記第１設定手段には、前記操作レバーにより操作される前記油圧アクチュエータの種類又は前記操作レバーにより操作される前記複数の油圧アクチュエータの組合せに応じて、前記第１目標エンジン回転数に対する前記第２目標エンジン回転数の下げ幅が設定されてなることを特徴とするエンジンの制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
エンジン出力トルクを検出する検出手段を更に備え、
前記第２設定手段は、前記第１目標エンジン回転数を上限値とし、前記第２目標エンジン回転数を下限値として、前記ポンプ容量に対応した目標エンジン回転数と前記エンジン出力トルクに対応した目標エンジン回転数とのうちで高い方の目標エンジン回転数を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の課題は、エンジンの制御装置に係わる第１発明から第４発明により、好適に達成することができる。
即ち、本願第１発明におけるエンジンの制御装置では、エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの吐出圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから吐出した圧油を制御して前記複数の油圧アクチュエータにそれぞれ給排する複数の制御弁と、前記複数の制御弁を制御する少なくとも１つの操作レバーと、前記油圧ポンプのポンプ容量を検出する検出手段と、前記エンジンに供給する燃料を制御する燃料噴射装置と、
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目標エンジン回転数を設定し、前記第１目標エンジン回転数に基づいて、前記第１目標エンジン回転数よりも低い回転数である第２目標エンジン回転数を設定する第１設定手段と、前記第１目標エンジン回転数を上限値とし、前記第２目標エンジン回転数を下限値として、ポンプ容量に対応した目標エンジン回転数を設定する第２設定手段と、前記第２設定手段から求めた前記目標エンジン回転数となるように前記燃料噴射装置を制御する制御手段と、を備え、
前記第１設定手段には、前記操作レバーにより操作される前記油圧アクチュエータの種類又は前記操作レバーにより操作される前記複数の油圧アクチュエータの組合せに応じて、前記第１目標エンジン回転数に対する前記第２目標エンジン回転数の下げ幅が設定されてなることを最も主要な特徴としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本願第４発明では、エンジン出力トルクを検出する検出手段を更に備え、前記第２設定手段は、前記第１目標エンジン回転数を上限値とし、前記第２目標エンジン回転数を下限値として、前記ポンプ容量に対応した目標エンジン回転数と前記エンジン出力トルクに対応した目標エンジン回転数とのうちで高い方の目標エンジン回転数を設定することを主要な特徴としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
図３で示すように、第１目標エンジン回転数N1及び高速制御領域F1が設定されると、ステップＳ５に移る。
ステップＳ５では、図１０ＡのTable1又は図６Ａ〜図６Ｃに示した対応表から選択した対応表に基づいて、第１目標エンジン回転数N1、高速制御領域F1に対応した第２目標エンジン回転数N2、第２目標エンジン回転数N2に対応した高速制御領域F2を設定する。
尚、図１０ＡのTable1及び図６Ａ〜図６Ｃで示している回転数の数値は、例示であって建設機械に応じて適宜設定することができるものである。
高速制御領域F2がコントローラ7によって決定されると、ステップＳ６に移る。
【国際調査報告】
2011096382.tif 000020
2011096382.tif 000021