(57)【要約】【課題】建設機械の燃料節減用制御装置を提供する。【解決手段】建設機械の燃料節減用制御装置は、モード選択スイッチ１０１と、燃料節減モード選択スイッチ１０２と、複数の設定段階別に、燃料節減モード非選択時に基準となるエンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値からなる第１データを保存する第１データ保存手段と、第１データのエンジン速度よりも低い値のエンジン速度設定値と、第１データの油圧ポンプの最大の入力トルク値よりも高い値の油圧ポンプの最大の入力トルク値からなる第２データを保存する第２データ保存手段と、燃料節減モード選択スイッチ１０２による燃料節減モードの選択時に、エンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値のそれぞれは、モード選択スイッチ１０１が指示する設定段階の第２データを基準としてエンジン及び油圧ポンプを制御する燃料節減用制御器１０３と、を備える。【選択図】図１
2014530985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン及び前記エンジンに連結されて駆動する可変容積式の油圧ポンプを有する建設機械の燃料節減用制御装置において、
前記エンジン速度及び前記油圧ポンプの最大の入力トルクに対する複数の設定段階のうち、ユーザのキー操作に応じていずれか一つの設定段階を指示するモード選択スイッチと、
前記ユーザのキー操作に応じて燃料節減モードを選択する燃料節減モード選択スイッチと、
前記複数の設定段階別に、燃料節減モード非選択時に基準となる前記エンジン速度及び前記油圧ポンプの最大の入力トルク値からなる第１データを保存する第１データ保存手段と、
前記第１データのエンジン速度よりも低い値のエンジン速度設定値と、前記第１データの油圧ポンプの最大の入力トルク値よりも高い値の前記油圧ポンプの最大の入力トルク値からなる第２データを保存する第２データ保存手段と、
前記燃料節減モード選択スイッチによる燃料節減モードの選択時に、前記エンジン速度及び前記油圧ポンプの最大の入力トルク値のそれぞれは、前記モード選択スイッチが指示する設定段階の前記第２データを基準として前記エンジン及び前記油圧ポンプを制御し、前記燃料節減モード選択スイッチによる燃料節減モードの非選択時には、前記モード選択スイッチが指示する設定段階の前記第１データを基準として前記エンジン及び前記油圧ポンプを制御する燃料節減用制御器と、を備えることを特徴とする建設機械の燃料節減用制御装置。
【請求項２】
前記燃料節減用制御器は、前記燃料節減モード選択スイッチから燃料節減モード選択信号が入力されると、前記エンジン速度及び前記油圧ポンプの最大の入力トルク値のそれぞれが、前記モード選択スイッチの指示する設定段階の前記第２データを基準として前記エンジン及び前記油圧ポンプを制御する第１制御手段と、
前記燃料節減モード選択スイッチから燃料節減モード非選択信号が入力されると、前記エンジン速度及び前記油圧ポンプの最大の入力トルク値が、前記モード選択スイッチの指示する設定段階の第１データを基準として前記エンジン速度及び前記油圧ポンプを制御する第２制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の燃料節減用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械の燃料節減用制御装置に係り、さらに詳しくは、燃料節減モードスイッチを設け、これを介して燃料節減モードが選択されれば、エンジン及びポンプ入力トルクをポンプの最終出力馬力が同等なレベルにおいて効率よい区間に設定して、同等な作業量に比べて燃料節減効果を得ることのできる建設機械の燃料節減用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルクを設定するに当たって、作業量が優先視される作業においては、同等な出力馬力を基準としてエンジン速度を高めるとともにポンプ入力トルクを下げて、低負荷作業に際してもエンジン速度によるポンプ吐出流量を十分に得ることができる。
【０００３】
しかしながら、高負荷作業に際して作業量は当該設定馬力に制限されるが、このとき、エンジン速度が相対的に高い区間において動作し、ポンプ入力トルクが相対的に低い区間において作動するようにエンジンを駆動すれば、同等な出力馬力に対するエンジンの燃料消耗量が相対的に増大するという問題点が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上述した問題点を解消するために案出されたものであり、その課題は、作業者が燃料節減運転を要求するときに、同等なポンプ出力馬力を基準として駆動速度を下げるとともにポンプの最大の入力トルクを高めて、エンジンの燃料効率が良好な区間においてエンジンが作動するようにして、同等な作業量を基準として燃料消耗量を減らすことのできる建設機械の燃料節減用制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を達成するための本発明に係る建設機械の燃料節減用制御装置は、
エンジン及びエンジンに連結されて駆動する可変容積式油圧ポンプを有する建設機械の制御装置において、前記エンジンの速度及び前記油圧ポンプの最大の入力トルクに対する複数の設定段階のうち、ユーザのキー操作に応じていずれか一つの設定段階を指示するモード選択スイッチと、ユーザのキー操作に応じて燃料節減モードを選択する燃料節減モード選択スイッチと、前記複数の設定段階別に、燃料節減モード非選択時に基準となるエンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値からなる第１データを保存する第１データ保存手段と、前記第１データのエンジン速度よりも低い値のエンジン速度設定値と前記第１データの油圧ポンプの最大の入力トルク値よりも高い値の油圧ポンプの最大の入力トルク値からなる第２データを保存する第２データ保存手段と、前記燃料節減モード選択スイッチによる燃料節減モードの選択時に、エンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値のそれぞれは、前記モード選択スイッチが指示する設定段階の第２データを基準として前記エンジン及び油圧ポンプを制御し、前記燃料節減モード選択スイッチによる燃料節減モードの非選択時には、前記モード選択スイッチが指示する設定段階の第１データを基準として前記エンジン及び油圧ポンプを制御する燃料節減用制御器と、を備えることを特徴とする。 
【０００６】
好ましくは、前記燃料節減用制御器は、前記燃料節減モード選択スイッチから燃料節減モード選択信号が入力されると、エンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値のそれぞれが、前記モード選択スイッチの指示する設定段階の第２データを基準として前記エンジン及び油圧ポンプを制御する第１制御手段と、前記燃料節減モード選択スイッチから燃料節減モード非選択信号が入力されると、エンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値が、前記モード選択スイッチの指示する設定段階の第１データを基準として前記エンジン及び油圧ポンプを制御する第２制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、燃料節減モードの選択時に、エンジン及びポンプ入力トルクをポンプの最終出力馬力が同等なレベルにおいて効率よい区間に設定して、同等な作業量に比べて燃料節減効果を得ることができる。
【０００８】
すなわち、作業者が燃料節減運転を要求するときに、同等なポンプ出力馬力を基準として駆動速度を下げるとともにポンプの最大の入力トルクを高めて、エンジンの燃料効率が良好な区間においてエンジンが作動するようにして、同等な作業量を基準として燃料消耗量を減らすことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る建設機械の燃料節減用制御装置を示すブロック構成図である。
【図２】本発明に係る可変容量式油圧ポンプの最大トルク制限線図である。
【図３】本発明に係るエンジンの作動点及び燃料効率の比較線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面に基づき、本発明に係る建設機械の燃料節減用制御装置について説明する。
【００１１】
但し、後述する実施形態は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が発明を容易に実施できる程度に詳細に説明するためのものにすぎず、これによって本発明の保護範囲が限定されることを意味するのではない。
【００１２】
本発明を明確に説明するために、説明とは無関係な部分についての説明は省略し、明細書全体に亘って類似する部分に対しては類似する符号を附した。
【００１３】
明細書及び特許請求の範囲の全体に亘って、ある部分がある構成要素を備えるとしたとき、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素を備えてもよいということを意味する。
【００１４】
図１は、本発明に係る建設機械の燃料節減用制御装置を示す図である。
【００１５】
図１に示すように、本発明に係る建設機械の燃料節減用制御装置は、大きくは、モード選択スイッチ１０１と、燃料節減モード選択スイッチ１０２と、第１データ保存手段（図示せず）と、第２データ保存手段（図示せず）と、燃料節減用制御器１０３と、を備えてなる。
【００１６】
すなわち、本発明に係る建設機械の燃料節減用制御装置は、エンジン及びエンジンに連結されて駆動する可変容積式油圧ポンプを有する建設機械の制御装置において、前記エンジンの速度及び前記油圧ポンプの最大の入力トルクに対する複数の設定段階のうち、ユーザのキー操作に応じていずれか一つの設定段階を指示するモード選択スイッチ１０１と、ユーザのキー操作に応じて燃料節減モードを選択する燃料節減モード選択スイッチ１０２と、前記複数の設定段階別に、燃料節減モード非選択時に基準となるエンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値からなる第１データを保存する第１データ保存手段（図示せず）と、前記第１データのエンジン速度よりも低い値のエンジン速度設定値と前記第１データの油圧ポンプの最大の入力トルク値よりも高い値の油圧ポンプの最大の入力トルク値からなる第２データを保存する第２データ保存手段（図示せず）と、前記燃料節減モード選択スイッチ１０２による燃料節減モードの選択時に、エンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値のそれぞれは、前記モード選択スイッチ１０１が指示する設定段階の第２データを基準として前記エンジン及び油圧ポンプを制御し、前記燃料節減モード選択スイッチ１０２による燃料節減モードの非選択時には、前記モード選択スイッチ１０１が指示する設定段階の第１データを基準として前記エンジン及び油圧ポンプを制御する燃料節減用制御器１０３と、を備えてなる。 
【００１７】
ここで、前記モード選択スイッチ１０１は、作業者が作業の種類に応じて適切な作業モードを選択できるように、エンジンの速度及び油圧ポンプの最大の入力トルクに対する複数の設定段階のうち、ユーザのキー操作に応じていずれか一つの設定段階を選択して、燃料節減用制御器１０３に指示するものである。前記複数の設定段階別に、燃料節減モードの非選択時に基準となるエンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値からなる第１データと、燃料節減モード選択時に基準となるエンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値からなる第２データが設定される。例えば、第１段階においては、第１データのエンジン速度が１８００、トルク値が１００であり、第１段階の第２データにおいてはエンジン速度が１７００、トルク値が１０５に設定されてもよく、第２段階においては、第１データのエンジン速度が１７００、トルク値が９５であり、第２段階の第２データにおいてはエンジン速度が１６００、トルク値が１００に設定されてもよい。
なお、エンジン速度の単位はｍｉｎ−１である。
【００１８】
燃料節減モード選択スイッチ１０２は、ユーザのキー操作に応じて燃料節減モードを選択するものであり、ユーザのキー操作に応じて燃料節減モードが選択されると、燃料節減モード選択信号を燃料節減用制御器に入力し、燃料節減モードが選択されなければ、燃料節減モード非選択信号を燃料節減用制御器に入力する。このような方式により、燃料節減モードに対するユーザの選択有無を燃料節減用制御器１０３に報知する。
【００１９】
第１データ保存手段（図示せず）は、前記複数の設定段階別に、燃料節減モードの非選択時に基準となるエンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値からなる第１データを保存するものである。
【００２０】
第２データ保存手段（図示せず）は、燃費の節減のために、前記第１データのエンジン速度よりも低い値のエンジン速度設定値と、前記第１データの油圧ポンプの最大の入力トルク値よりも高い値の油圧ポンプの最大の入力トルク値からなる第２データを保存するものである。例えば、第１段階においては、第１データのエンジン速度が１８００、トルク値が１００であり、第１段階の第２データにおいては、エンジン速度が１７００、トルク値が１０５に設定されてもよく、第２段階においては、第１データのエンジン速度が１７００、トルク値が９５であり、第２段階の第２データにおいては、エンジン速度が１６００、トルク値が１００に設定されてもよい。
【００２１】
燃料節減用制御器１０３は、燃料節減モード選択スイッチ１０２による燃料節減モードの選択時に、エンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値のそれぞれは、前記モード選択スイッチ１０１が指示する設定段階の第２データを基準として前記エンジン及び油圧ポンプを制御し、前記燃料節減モード選択スイッチ１０２による燃料節減モードの非選択時には、前記モード選択スイッチ１０１が指示する設定段階の第１データを基準として前記エンジン及び油圧ポンプを制御するものである。具体的な構造において、前記燃料節減用制御器１０３は、前記燃料節減モード選択スイッチ１０２から燃料節減モード選択信号が入力されると、エンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値のそれぞれが、前記モード選択スイッチ１０１の指示する設定段階の第２データを基準として前記エンジン及び油圧ポンプを制御する第１制御手段と、前記燃料節減モード選択スイッチ１０２から燃料節減モード非選択信号が入力されると、エンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値が、前記モード選択スイッチ１０１の指示する設定段階の第１データを基準として前記エンジン及び油圧ポンプを制御する第２制御手段と、を備えることができる。
【００２２】
以下、図１に基づき、本発明に係る建設機械の燃料節減用制御装置の動作について説明する。
【００２３】
先ず、本発明においては、モード選択スイッチ１０１を介して作業者が作業の種類に応じて適切な作業モードを選択できるように、エンジンの速度及び油圧ポンプの最大の入力トルクに対する複数の設定段階のうち、ユーザのキー操作に応じていずれか一つの設定段階を選択して燃料節減用制御器１０３に指示する。
【００２４】
次いで、燃料節減用制御器１０３は、燃料節減モード選択スイッチ１０２による燃料節減モードの選択時に、エンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値のそれぞれが、前記モード選択スイッチ１０１の指示する設定段階の第２データを基準として前記エンジン及び油圧ポンプを制御する。
【００２５】
そして、前記燃料節減モード選択スイッチ１０２による燃料節減モードの非選択時には、前記モード選択スイッチ１０１が指示する設定段階の第１データを基準として前記エンジン及び油圧ポンプを制御する。
【００２６】
すなわち、燃料節減モード選択スイッチ１０２から燃料節減モード選択信号が入力されると、エンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値のそれぞれは、前記モード選択スイッチ１０１が指示する設定段階の第２データを基準として前記エンジン及び油圧ポンプを制御する。
【００２７】
そして、前記燃料節減モード選択スイッチ１０２から燃料節減モード非選択信号が入力されると、エンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値は、前記モード選択スイッチ１０１が指示する設定段階の第１データを基準として前記エンジン及び油圧ポンプを制御する。
【００２８】
前記燃料節減モード選択スイッチ１０２は、ユーザのキー操作に応じて燃料節減モードを選択するものであり、ユーザのキー操作に応じて燃料節減モードが選択されると、燃料節減モード選択信号を燃料節減用制御器１０３に入力し、燃料節減モードが選択されなければ、燃料節減モード非選択信号を燃料節減用制御器１０３に入力する。
【００２９】
このような方式により燃料節減モードに対するユーザの選択有無を燃料節減用制御器１０３に報知する。
【００３０】
前記第１データは、前記複数の設定段階別に、燃料節減モードの非選択時に基準となるエンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値からなるものである。
【００３１】
そして、前記第２データは、燃費の節減のために、前記第１データのエンジン速度よりも低い値のエンジン速度設定値と前記第１データの油圧ポンプの最大の入力トルク値よりも高い値の油圧ポンプの最大の入力トルク値からなるものである。
【００３２】
例えば、第１段階においては、第１データのエンジン速度が１８００、トルク値が１００であり、第１段階の第２データにおいては、エンジン速度が１７００、トルク値が１０５に設定されてもよく、第２段階においては、第１データのエンジン速度が１７００、トルク値が９５であり、第２段階の第２データにおいては、エンジン速度が１６００、トルク値が１００に設定されてもよい。
【００３３】
このように、本発明は、燃料節減モード選択スイッチ１０２による燃料節減モードの非選択時には、前記モード選択スイッチ１０１が指示する設定段階の第１データを基準として前記エンジン及び油圧ポンプを制御し、燃料節減モード選択スイッチ１０２による燃料節減モードの選択時に、エンジン速度及び油圧ポンプの最大の入力トルク値のそれぞれは、前記モード選択スイッチ１０１が指示する設定段階の第２データ（すなわち、前記第１データのエンジン速度よりも低い値のエンジン速度設定値と、前記第１データの油圧ポンプの最大の入力トルク値よりも高い値の油圧ポンプの最大の入力トルク値からなるもの）を基準として前記エンジン及び油圧ポンプを制御することにより、作業者が燃料節減運転を要求するときに、同等なポンプ出力馬力を基準として駆動速度を下げるとともにポンプの最大の入力トルクを高めて、エンジンの燃料効率が良好な区間においてエンジンが作動するようにして、同等な作業量を基準として燃料消耗量を減らすことが可能になる。
【００３４】
図２は、本発明に係る可変容量式油圧ポンプの最大トルク制限線図である。
【００３５】
メインコントロールバルブの開閉に応じて作業装置に圧油を供給する可変容積式ポンプの吐出容積率は、メインコントロールバルブの操作量に比例して吐出容積率が増大するように制御される。作業装置の負荷に応じて、作業装置に設けられた油圧シリンダを駆動するポンプの圧力が所定値以下である場合には、コントロールバルブを最大に操作するときに作業装置の速度は最大となり、これは、ポンプの駆動速度に比例する。
【００３６】
建設機械のポンプを駆動するエンジンの最大の出力仕様が制限されているため、ポンプの最大駆動トルクはエンジンの最大トルク以下に制限される。また、作業者の作業状況に応じて作業速度を調節できるように、エンジン速度とポンプ入力トルクを設定可能なエンジン制御モード選択手段を提供して作業速度を調節し、これに伴い燃料節減効果が得られるようにしている。このとき、低負荷作業時には、各モードに応じてエンジン速度が高いほどポンプの最大流量が高くなるため、作業速度が相対的に速く、高負荷作業時にはエンジン速度とポンプの最大の入力トルクとの積が高いほど、作業速度が相対的に速くなる。ここで、通常作業量と燃料消耗量にモードに応じて所定量だけ差等を与えるために出力を比例的に制限し、エンジン速度とポンプ入力トルクを段階的にそれぞれ差等を与えて設定する。
【００３７】
これにより、ポンプは、所定値以下の入力トルクを制限する制御手段によって制御され、その特性の一例は、図２に示す通りである。低負荷作業（圧力値がＡ以下）において、コントロールバルブの最大操作時には、エンジンの速度とポンプの最大の吐出容積率に比例する流量でポンプ流量が吐出されるが、高負荷作業時には作業装置に働く圧力が増大するにつれて、ポンプの最大吐出流量は図２に示すように漸減して作業装置の速度が遅くなる。
【００３８】
図３は、本発明に係るエンジンの作動点及び燃料効率の比較線図である。
【００３９】
もし、図３において、所定値の出力に制限するためにポンプの最大駆動トルクを点１に設定して駆動する場合、高負荷作業時にはエンジンの燃料効率が４１％となる。同じ出力設定を基準としてエンジン速度を所定値に下げ、同等な馬力が出力可能にポンプの最大の入力トルクを高めて点２に設定して駆動する場合には、エンジンの燃料効率が４３％となって、同じ作業量を基準として点１の設定よりも約４．７％だけ燃料効率の向上を期待することができる。すなわち、低負荷においてはエンジン速度を下げた分だけの作業速度の低下は予想されるが、油圧ポンプのトルクの制限を受ける圧力以上に作動する高負荷においては、同等な作業量に比べて燃料消耗量が減って燃料効率が向上されるのである。
【００４０】
本発明は、建設機械の燃料節減用制御装置に使用可能なものであり、さらに詳しくは、燃料節減モードスイッチを設け、これを介して燃料節減モードが選択されれば、エンジン及びポンプ入力トルクをポンプの最終出力馬力が同等なレベルにおいて効率よい区間に設定して、同等な作業量に比べて燃料節減効果を得ることのできる建設機械の燃料節減用制御装置に使用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０１  モード選択スイッチ
１０２  燃料節減モード選択スイッチ
１０３  燃料節減用制御器
【図１】
2014530985.tif 000003
【図２】
2014530985.tif 000004
【図３】
2014530985.tif 000005
【国際調査報告】
2014530985.tif 000006
2014530985.tif 000007
2014530985.tif 000008
2014530985.tif 000009