(57)【要約】  本発明の実施例に係るショベルは、ブーム（４）を含むアタッチメントと、過給機付きディーゼルエンジン（１１）と、過給機付きディーゼルエンジン（１１）に連結されるメインポンプ（１４）と、メインポンプ（１４）の油圧負荷が増大する前に過給機の過給圧を増大させる負荷前ブースト機能を実行するコントローラ（３０）とを有する。アタッチメントの所定部位が到達可能な領域は、ブーム（４）が操作されたときに負荷前ブースト機能が実行される部分領域と、ブーム（４）が操作されたときに負荷前ブースト機能が実行されない部分領域とを含む。
2016104016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業体を含むアタッチメントと、
過給機付きディーゼルエンジンと、
前記過給機付きディーゼルエンジンに連結される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプの油圧負荷が増大する前に前記過給機の過給圧を増大させる負荷前ブースト機能を実行するコントローラと、を有し、
前記アタッチメントの所定部位が到達可能な領域は、前記作業体が操作されたときに前記負荷前ブースト機能が実行される部分領域と、前記作業体が操作されたときに前記負荷前ブースト機能が実行されない部分領域とを含む、
ショベル。
【請求項２】
前記コントローラは、前記アタッチメントの所定部位の位置が基準位置又は基準領域から離れるほど、前記負荷前ブースト機能の実行により実現される過給圧の増大の大きさを低減させる、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記コントローラは、前記アタッチメントの所定部位の位置が基準位置又は基準領域から離れるほど、前記負荷前ブースト機能の実行により実現される前記過給機付きディーゼルエンジンの負荷の増大の大きさを低減させる、
請求項１に記載のショベル。
【請求項４】
前記コントローラは、前記アタッチメントの所定部位の高さが前記基準位置より高いほど、或いは、前記アタッチメントの所定部位の深さが前記基準位置より深いほど、或いは、前記アタッチメントのリーチが長いほど、前記負荷前ブースト機能の実行により実現される過給圧の増大の大きさを低減させる、
請求項２に記載のショベル。
【請求項５】
前記過給機付きディーゼルエンジンに連結される電動発電機を有し、
前記コントローラは、前記油圧ポンプの油圧負荷が増大する前に前記電動発電機による発電量を増大させて前記過給機の過給圧を増大させる、
請求項１に記載のショベル。
【請求項６】
前記アタッチメントの姿勢を検出する姿勢検出装置を有し、
前記コントローラは、前記姿勢検出装置の出力に基づいて前記アタッチメントの所定部位の位置に関する情報を取得する、
請求項１に記載のショベル。
【請求項７】
前記作業体が操作されたときに前記負荷前ブースト機能が実行されない部分領域は、前記作業体が操作されたときに前記負荷前ブースト機能が実行される部分領域の上方、下方、及び遠方のうちの少なくとも１つに隣接する、
請求項１に記載のショベル。
【請求項８】
前記作業体が操作されたときに前記負荷前ブースト機能が実行される部分領域は、前記作業体が操作されたときに前記負荷前ブースト機能が実行されない部分領域よりも前記ショベルに近い、
請求項１に記載のショベル。
【請求項９】
前記作業体が操作されたときに前記負荷前ブースト機能が実行される部分領域よりも前記ショベルに近いところには、前記作業体が操作されたときに前記負荷前ブースト機能が実行されない別の部分領域がある、
請求項８に記載のショベル。
【請求項１０】
前記作業体が操作されたときは、ブーム上げ操作が行われたとき、アーム閉じ操作が行われたとき、又は、バケット閉じ操作が行われたときである、
請求項１に記載のショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は過給機付きディーゼルエンジンを搭載するショベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
過給機付きディーゼルエンジンに連結された油圧ポンプの油圧負荷が増大する前にそのエンジンに連結された発電機による発電を実行するショベルが知られている（特許文献１参照。）。このショベルは、油圧負荷が増大する前に発電負荷を積極的に増大させてエンジンの負荷ひいては過給圧を増大させておくことでその後に油圧負荷が急増した場合でもエンジンの回転数をほぼ一定に維持しながらエンジン出力を円滑に増大させることができる。なお、以下では、油圧負荷が増大する前に発電機による発電等を実行することで過給圧を増大させる機能を「負荷前ブースト機能」と称する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１６９５５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、負荷前ブースト機能を実行した後で油圧負荷の急増が発生しなかった場合にはその負荷前ブースト機能の実行による過給圧の増大が無駄になるおそれがある。【０００５】
上述に鑑み、より効率的に負荷前ブースト機能を実行するショベルの提供が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施例に係るショベルは、作業体を含むアタッチメントと、過給機付きディーゼルエンジンと、前記過給機付きディーゼルエンジンに連結される油圧ポンプと、前記油圧ポンプの油圧負荷が増大する前に前記過給機の過給圧を増大させる負荷前ブースト機能を実行するコントローラと、を有し、前記アタッチメントの所定部位が到達可能な領域は、前記作業体が操作されたときに前記負荷前ブースト機能が実行される部分領域と前記作業体が操作されたときに前記負荷前ブースト機能が実行されない部分領域とを含む。
【発明の効果】
【０００７】
上述の手段により、より効率的に負荷前ブースト機能を実行するショベルが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例に係るショベルの側面図である。
【図２】図１のショベルの駆動系の構成例を示す図である。
【図３】図１のショベルに搭載されるコントローラの構成例を示す機能ブロック図である。
【図４Ａ】掘削アタッチメント上の各点の位置を導き出す処理を説明する図である。
【図４Ｂ】掘削アタッチメント上の各点の位置を導き出す処理を説明する図である。
【図５】実作業領域を表すショベルの側面図である。
【図６】バケットピン距離と単位時間当たり発電量との関係の一例を示す図である。
【図７】負荷前ブースト要否判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図８】実作業領域を表すショベルの側面図である。
【図９】レバー操作量、発電量、油圧負荷、燃料消費量、過給圧、及びエンジン回転数の時間的推移を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
最初に、図１を参照し、本発明の実施例に係る建設機械の全体構成について説明する。なお、図１は本発明の実施例に係る建設機械としてのショベルの構成例を示す側面図である。但し、本発明は、ショベルに限らず、過給機付きディーゼルエンジンを搭載するものであれば、他の建設機械にも適用できる。
【００１０】
図１に示すショベルの下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載される。上部旋回体３には作業体としてのブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端には作業体としてのアーム５が取り付けられ、アーム５の先端には作業体及びエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられる。なお、エンドアタッチメントは、ブレーカ、グラップル等であってもよい。
【００１１】
ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。また、ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられる。
【００１２】
ブーム角度センサＳ１は、掘削アタッチメントの姿勢を検出する姿勢検出装置の一例であり、ブーム４の回動角度を検出する。本実施例では、水平面に対するブーム４の傾斜角（以下、「ブーム角度」とする。）を検出するポテンショメータである。具体的には、ブーム角度センサＳ１は上部旋回体３とブーム４とを連結するブームフートピン回りのブーム４の回動角度をブーム角度として検出する。
【００１３】
アーム角度センサＳ２は、掘削アタッチメントの姿勢を検出する姿勢検出装置の一例であり、アーム５の回動角度を検出する。本実施例では、水平面に対するアーム５の傾斜角（以下、「アーム角度」とする。）を検出するポテンショメータである。具体的には、アーム角度センサＳ２はブーム４とアーム５とを連結するアームピン回りのアーム５の回動角度をアーム角度として検出する。
【００１４】
バケット角度センサＳ３は、掘削アタッチメントの姿勢を検出する姿勢検出装置の一例であり、バケット６の回動角度を検出する。本実施例では、水平面に対するバケット６の傾斜角（以下、「バケット角度」とする。）を検出するポテンショメータである。具体的には、バケット角度センサＳ３はアーム５とバケット６を連結するバケットピン（アームトップピン）回りのバケット６の回動角度をバケット角度として検出する。
【００１５】
なお、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３の少なくとも１つは、加速度センサ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ等であってもよい。
【００１６】
図２は図１に示すショベルの駆動系の構成例を示す図である。図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示される。
【００１７】
エンジン１１はショベルの駆動源である。本実施例では、エンジン１１は過給機としてのターボチャージャーと燃料噴射装置とを備えるディーゼルエンジンであり、上部旋回体３に搭載される。なお、エンジン１１は、過給機としてスーパーチャージャーを備えていてもよい。また、エンジン１１はエンジン負荷の増減にかかわらずエンジン回転数を一定に維持するアイソクロナス制御を採用する。
【００１８】
電動発電機１２は、電動機及び発電機として機能する装置である。本実施例では、電動発電機１２は、エンジン１１の駆動をアシストする電動機として機能し、且つ、エンジン１１の駆動力を利用して発電する発電機として機能する。
【００１９】
エンジン１１と電動発電機１２は減速機１３の２つの入力軸にそれぞれ接続される。減速機１３の出力軸にはメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続される。メインポンプ１４には高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続される。また、パイロットポンプ１５にはパイロットライン２５を介して操作装置２６が接続される。
【００２０】
メインポンプ１４は１回転当たりの吐出量（押し退け容積）を可変とする可変容量型斜板式油圧ポンプである。１回転当たりの吐出量はポンプレギュレータによって制御される。メインポンプ１４の回転軸はエンジン１１の回転軸に連結されてエンジン１１の回転速度と同じ回転速度で回転する。また、メインポンプ１４の回転軸はフライホイールに連結される。エンジン出力トルクが変動したときの回転速度の変動を抑制するためである。
【００２１】
コントロールバルブ１７はショベルにおける油圧系の制御を行う油圧制御装置である。本実施例では、コントロールバルブ１７は高圧油圧ラインを介して右側走行用油圧モータ２Ａ、左側走行用油圧モータ２Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９等の各種油圧アクチュエータに接続される。
【００２２】
インバータ１８は電動発電機１２の運転制御を行う。本実施例では、インバータ１８は電動発電機１２と蓄電装置１２０との間に設けられ、コントローラ３０からの指令に基づいて電動発電機１２の運転制御を行う。具体的には、インバータ１８は、電動発電機１２を電動機として制御している際には、必要な電力を蓄電装置１２０から電動発電機１２に供給する。また、インバータ１８は、電動発電機１２を発電機として制御している際には、電動発電機１２が発電した電力を蓄電装置１２０に蓄電する。
【００２３】
インバータ２０は旋回用電動機２１の運転制御を行う。本実施例では、インバータ２０は旋回用電動機２１と蓄電装置１２０との間に設けられ、コントローラ３０からの指令に基づいて旋回用電動機２１の運転制御を行う。具体的には、インバータ２０は、旋回用電動機２１を電動機として制御している際には、必要な電力を蓄電装置１２０から旋回用電動機２１に供給する。また、インバータ２０は、旋回用電動機２１を発電機として制御している際には、旋回用電動機２１が発電した電力を蓄電装置１２０に蓄電する。
【００２４】
旋回用電動機２１は、下部走行体１に対して上部旋回体３を旋回させる装置であり、電動発電機１２と同様、電動機及び発電機として機能する。本実施例では、旋回用電動機２１は、上部旋回体３を旋回させる電動機として機能し、且つ、上部旋回体３の慣性モーメントを利用して発電する発電機として機能する。なお、旋回用電動機２１の出力軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回減速機２４が接続される。
【００２５】
蓄電装置１２０はインバータ１８とインバータ２０との間に配設される。これにより、電動発電機１２及び旋回用電動機２１の少なくとも一方が電動機として機能している場合すなわち力行運転を行っている場合にはその力行運転に必要な電力を供給する。また、少なくとも一方が発電機として機能している場合すなわち発電（回生）運転を行っている場合にはその発電（回生）運転によって発生した電力を蓄積する。
【００２６】
本実施例では、蓄電装置１２０は、キャパシタ１９と、昇降圧コンバータ１９ａと、ＤＣバス１９ｂとを含む。キャパシタ１９は昇降圧コンバータ１９ａ、ＤＣバス１９ｂ、及びインバータ１８を介して電動発電機１２に接続される。また、キャパシタ１９は昇降圧コンバータ１９ａ、ＤＣバス１９ｂ、及びインバータ２０を介して旋回用電動機２１に接続される。昇降圧コンバータ１９ａはキャパシタ１９とＤＣバス１９ｂとの間に配置され、電動発電機１２及び旋回用電動機２１の運転状態に応じて変動するＤＣバス１９ｂの電圧レベルが一定の範囲内に収まるように昇圧動作と降圧動作を切り替える制御を行う。ＤＣバス１９ｂは昇降圧コンバータ１９ａとインバータ１８及びインバータ２０のそれぞれとの間に配置され、キャパシタ１９、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１の間での電力の授受を可能にする。
【００２７】
操作装置２６は、各種油圧アクチュエータを操作するための装置である。本実施例では、操作装置２６は、操作量、操作方向等の操作内容に応じたパイロット圧を発生させる。また、操作装置２６は、油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７に接続される。コントロールバルブ１７は、操作装置２６が発生させたパイロット圧に応じて各種油圧アクチュエータに対応するスプール弁（流量制御弁）を動かし、メインポンプ１４が吐出する作動油を各種油圧アクチュエータに供給する。また、操作装置２６は、油圧ライン２８を介して圧力センサ２９に接続される。圧力センサ２９は、操作装置２６が発生させたパイロット圧を電気信号に変換し、変換した電気信号をコントローラ３０に対して出力する。
【００２８】
コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う制御装置である。本実施例では、コントローラ３０はＣＰＵ及び記憶装置を含む演算処理装置である。具体的には、コントローラ３０は、記憶装置に格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵに実行させて各種機能を実現する。各種機能は負荷前ブースト機能の実行の要否を判定する機能を含む。
【００２９】
次に、図３を参照し、コントローラ３０が負荷前ブースト機能の実行の要否を判定する機能について説明する。なお、図３は、コントローラ３０の機能ブロック図であり、負荷前ブースト機能の実行の要否を判定する際に用いられる機能要素を含む。本実施例では、コントローラ３０は、主に、アタッチメント位置取得部３１及び負荷前ブースト要否判定部３２を有する。
【００３０】
アタッチメント位置取得部３１は、アタッチメントの所定部位の位置を取得する機能要素である。本実施例では、アタッチメント位置取得部３１は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３のそれぞれの検出値に基づいて掘削アタッチメントの姿勢を導き出す。基準位置に対する掘削アタッチメント上の各点の位置を導き出すためである。なお、掘削アタッチメント上の各点はバケットピンの位置、バケット６の先端位置等を含む。基準位置は、掘削アタッチメント上の各点の位置を導き出す際の基準となる位置であり、例えば、旋回軸上の一点、キャビン前端位置、運転席中心位置等である。本実施例では、基準位置は旋回軸とショベルの接地面との交点である。
【００３１】
ここで、図４Ａ及び図４Ｂを参照し、掘削アタッチメント上の各点の位置をアタッチメント位置取得部３１が導き出す処理について説明する。なお、図４Ａはショベルの側面図であり、図４Ｂはショベルの上面図である。
【００３２】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、三次元直交座標系であるＸＹＺ座標系のＺ軸はショベルの旋回軸に相当し、基準位置としての原点Ｏは旋回軸とショベルの接地面との交点に相当する。
【００３３】
また、Ｚ軸と直交するＸ軸は掘削アタッチメントの延在方向に伸び、同じくＺ軸と直交するＹ軸は掘削アタッチメントの延在方向に垂直な方向に伸びる。なお、Ｘ軸及びＹ軸はショベルの旋回とともにＺ軸回りを回転する。
【００３４】
また、図４Ａに示すように、上部旋回体３に対するブーム４の取り付け位置は、ブーム回転軸としてのブームフートピンの位置であるブームフートピン位置Ｐ１で表される。同様に、ブーム４に対するアーム５の取り付け位置は、アーム回転軸としてのアームピンの位置であるアームピン位置Ｐ２で表される。また、アーム５に対するバケット６の取り付け位置は、バケット回転軸としてのバケットピンの位置であるバケットピン位置Ｐ３で表される。さらに、バケット６の爪６ａの先端位置はバケット先端位置Ｐ４で表される。
【００３５】
また、ブームフートピン位置Ｐ１とアームピン位置Ｐ２とを結ぶ線分ＳＧ１の長さはブーム長さとして所定値L1で表され、アームピン位置Ｐ２とバケットピン位置Ｐ３とを結ぶ線分ＳＧ２の長さはアーム長さとして所定値L2で表され、バケットピン位置Ｐ３とバケット先端位置Ｐ４とを結ぶ線分ＳＧ３の長さはバケット長さとして所定値L3で表される。なお、所定値L1、L2、L3は記憶装置Ｄ４等に予め記憶されている。
【００３６】
また、線分ＳＧ１と水平面との間に形成されるブーム角度はβ1で表され、線分ＳＧ２と水平面との間に形成されるアーム角度はβ2で表され、線分ＳＧ３と水平面との間に形成されるバケット角度はβ3で表される。なお、図４Ａにおいて、ブーム角度β1、アーム角度β2、バケット角度β3は、Ｘ軸に平行な線に関し反時計回り方向をプラス方向とする。
【００３７】
ここで、ブームフートピン位置Ｐ１の三次元座標を（X、Y、Z）＝（H0X、0、H0Z）とし、バケット先端位置Ｐ４の三次元座標を（X、Y、Z）＝（X4、Y4、Z4）とすると、Ｘ4、Ｚ4はそれぞれ式（１）及び式（２）で表される。
【００３８】
【数１】
2016104016.tif 000003
【００３９】
【数２】
2016104016.tif 000004
なお、Y4は０となる。バケット先端位置Ｐ４はＸＺ平面上に存在するためである。また、ブームフートピン位置Ｐ１が原点Ｏに対して相対的に不変であるため、ブーム角度β1が決まればアームピン位置Ｐ２の座標が一意に決まる。同様に、ブーム角度β1及びアーム角度β2が決まればバケットピン位置Ｐ３の座標が一意に決まり、ブーム角度β1、アーム角度β2、及びバケット角度β3が決まれば、バケット先端位置Ｐ４の座標が一意に決まる。
【００４０】
本実施例では、アタッチメント位置取得部３１は、基準位置としての原点Ｏに対するバケットピン位置Ｐ３の座標を導き出し、その座標を負荷前ブースト要否判定部３２に対して出力する。
【００４１】
負荷前ブースト要否判定部３２は、負荷前ブースト機能の実行の要否を判定する機能要素である。本実施例では、負荷前ブースト要否判定部３２は、ブーム上げ操作が行われた場合にバケットピン位置Ｐ３に基づいて負荷前ブースト機能を実行するか否かを判定する。具体的には、負荷前ブースト要否判定部３２は、圧力センサ２９の出力に基づいてブーム操作レバーが上げ方向に操作されたか否かを判断する。そして、ブーム操作レバーが上げ方向に操作されたと判断した場合にブーム上げ操作が行われたと判定する。なお、負荷前ブースト要否判定部３２は、例えば、ブーム上げ操作量が所定値を上回った場合にブーム操作レバーが上げ方向に操作されたと判断する。
【００４２】
ブーム上げ操作が行われたと判定した場合、負荷前ブースト要否判定部３２は、アタッチメント位置取得部３１が出力するバケットピン位置Ｐ３が所定の実作業領域内にあるか否かを判定する。
【００４３】
そして、バケットピン位置Ｐ３が実作業領域内にあると判定した場合、負荷前ブースト要否判定部３２は負荷前ブースト機能の実行が必要であると判定する。一方で、バケットピン位置Ｐ３が実作業領域内にないと判定した場合、負荷前ブースト要否判定部３２は負荷前ブースト機能の実行が不要であると判定する。
【００４４】
「実作業領域」は、ショベルの周辺に設定される領域である。本実施例では、実作業領域はアタッチメントの所定部位の位置としてのバケットピン位置が到達可能な領域内の部分領域として設定される。また、実作業領域に関する情報はコントローラ３０の記憶装置等に予め記憶されている。なお、実作業領域に関する情報は入力装置等を介して調整可能であってもよい。
【００４５】
ここで図５を参照し、実作業領域の一例について説明する。なお、図５は、ショベルの側面図であり、ＸＺ平面に設定された実作業領域ＷＡを示す。実作業領域ＷＡは、ショベルの接地面からの距離（深さ）Ｄ（≦０）を用いて設定される下限線、ショベルの接地面からの距離（高さ）Ｈ（≧０）を用いて設定される上限線、旋回軸ＳＸからの距離（近さ）Ｃ（≧０）を用いて設定される近位側限界線、及び、旋回軸ＳＸからの距離（遠さ）Ｆ（≧Ｃ）を用いて設定される遠位側限界線で区切られる。なお、深さＤは、例えば、ショベルの操作者が運転席に着座した状態でバケット６を視認できる最大の深さである。また、深さＤ、高さＨ、近さＣ、遠さＦ等の実作業領域ＷＡに関する情報はコントローラ３０の記憶装置等に調整可能な状態で記憶されている。また、近さＣ及び遠さＦは、キャビン前端位置、運転席中心位置等、旋回軸ＳＸ以外を基準として設定されてもよい。
【００４６】
アタッチメント位置取得部３１がバケットピン位置Ｐ３ａを導き出した場合、負荷前ブースト要否判定部３２はバケットピン位置が実作業領域ＷＡ内にあると判定する。そして、負荷前ブースト要否判定部３２は負荷前ブースト機能の実行が必要であると判定し、インバータ１８に発電指令を出力して電動発電機１２による短時間の発電を実行させる。エンジン１１の負荷を積極的に増大させるためである。この場合、ブーム上げ操作に伴う油圧負荷の急増が発生する前に過給圧が増大した状態となる。そのため、エンジン１１はその後に油圧負荷の急増がした場合にも回転数をほぼ一定に維持しながらエンジン出力を円滑に増大させることができる。低い過給圧のために燃料噴射量が制限されることがないためである。
【００４７】
一方、アタッチメント位置取得部３１がバケットピン位置Ｐ３ｂ、Ｐ３ｃ、又はＰ３ｄを導き出した場合、負荷前ブースト要否判定部３２はバケットピン位置が実作業領域ＷＡ内にないと判定する。そして、負荷前ブースト要否判定部３２は負荷前ブースト機能の実行が不要であると判定し、インバータ１８に発電指令を出力しない。掘削アタッチメントが大きく延ばされた場合等、バケットピン位置が実作業領域ＷＡ内にない場合には迅速なブーム上げ動作の必要性が低いと推定されるためである。例えば、バケット６が深いところにありショベルの操作者がバケット６を視認できないような場合、操作者は迅速なブーム上げ動作を望まないと推定されるためである。また、バケット６が高いところにあり操作者が自然な姿勢でバケット６を視認できないような場合、操作者は迅速なブーム上げ動作を望まないと推定されるためである。また、バケット６が前方の遠いところにありショベルの姿勢が不安定な場合、操作者は迅速なブーム上げ動作を望まないと推定されるためである。その結果、不要な負荷前ブースト機能の実行を抑制でき、燃費を向上させることができる。
【００４８】
また、負荷前ブースト要否判定部３２は、負荷前ブースト機能を実行する際の電動発電機１２による発電の内容を調整することで、負荷前ブースト機能の実行により実現される過給圧を調整してもよい。例えば、負荷前ブースト要否判定部３２は、バケットピン位置の旋回軸ＳＸに対する距離（以下、「バケットピン距離」とする。）に応じて単位時間当たりの発電量を変化させてもよい。具体的には、負荷前ブースト要否判定部３２は、バケットピン距離が大きいほど単位時間当たりの発電量を低減させることで、バケットピン距離が大きいほど、負荷前ブースト機能の実行により実現される過給圧の増大の大きさを低減させてもよい。すなわち、負荷前ブースト機能の実行により実現されるエンジン負荷の積極的な増大の大きさを低減させてもよい。
【００４９】
図６は、バケットピン距離と単位時間当たり発電量の関係の一例を示す図である。負荷前ブースト要否判定部３２は、図６に示すように、バケットピン位置が実作業領域ＷＡ内にある場合にブーム上げ操作が開始されたときのバケットピン距離が大きいほど単位時間当たり発電量を段階的に低減させる。具体的には、負荷前ブースト要否判定部３２は、バケットピン距離がＤ１以上Ｄ２未満の場合に単位時間当たり発電量をＱ１とする。また、バケットピン距離がＤ２以上Ｄ３未満の場合に単位時間当たり発電量をＱ２（＜Ｑ１）とし、バケットピン距離がＤ３以上Ｄ４未満の場合に単位時間当たり発電量をＱ３（＜Ｑ２）とする。なお、バケットピン距離がＤ１未満又はＤ４以上の場合には、バケットピン位置が実作業領域ＷＡ外となるため、単位時間当たり発電量は０となる。
【００５０】
また、上述の実施例では、負荷前ブースト要否判定部３２は、バケットピン距離が大きいほど単位時間当たり発電量を段階的に低減させる。しかしながら、負荷前ブースト要否判定部３２は、バケットピン距離が大きいほど単位時間当たり発電量を線形的に低減させてもよく、非線形的に低減させてもよい。
【００５１】
また、上述の実施例では、負荷前ブースト要否判定部３２は、バケットピン距離が大きいほど単位時間当たり発電量を低減させる。しかしながら、負荷前ブースト要否判定部３２は、ショベルの接地面に対するバケットピン位置の高さが大きいほど単位時間当たり発電量を低減させてもよく、ショベルの接地面に対するバケットピン位置の深さが大きいほど単位時間当たり発電量を低減させてもよい。また、アタッチメントのリーチが長いほど、すなわち掘削アタッチメントを伸ばすほど単位時間当たり発電量を低減させてもよい。このように、負荷前ブースト要否判定部３２は、負荷前ブースト機能を実行する場合、バケットピン距離が大きいほど、或いは、ショベルの接地面に対するバケットピン位置の高さ若しくは深さが大きいほど、或いは、アタッチメントのリーチが長いほど、負荷前ブースト機能の実行により実現される過給圧の増大の大きさを低減させてもよい。
【００５２】
また、負荷前ブースト要否判定部３２は、バケットピン位置が基準領域から離れるほど単位時間当たり発電量を低減させてもよい。なお、基準領域は、例えば、負荷前ブースト機能の実行により実現される過給圧の増大の大きさが最大となるときの実作業領域ＷＡ内の部分領域である。本実施例では、負荷前ブースト機能の実行により実現される単位時間当たり発電量が最大となるときの実作業領域ＷＡ内の部分領域である。そして、実作業領域ＷＡ内では、例えば、バケットピン位置が基準領域から遠いほど、すなわち実作業領域ＷＡの境界に近いほど単位時間当たり発電量がゼロに近づき、バケットピン位置が基準領域に近いほど、すなわち実作業領域ＷＡの境界から遠いほど単位時間当たり発電量が最大値に近づく。
【００５３】
この構成により、コントローラ３０は、バケットピン位置が実作業領域の境界に近いところでその内側にある場合とその外側にある場合とでブーム上げ動作の内容が急変してしまうのを抑制できる。
【００５４】
次に、図７を参照し、コントローラ３０が負荷前ブースト機能の実行の要否を判定する処理（以下、「負荷前ブースト要否判定処理」とする。）について説明する。なお、図７は、負荷前ブースト要否判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。コントローラ３０は、ブーム上げ操作が開始される度にこの負荷前ブースト要否判定処理を実行する。本実施例では、コントローラ３０は、ブーム操作レバーが中立位置から上げ方向に所定量以上操作される度にこの負荷前ブースト要否判定処理を実行する。
【００５５】
最初に、コントローラ３０はエンドアタッチメント位置を導き出す（ステップＳＴ１）。本実施例では、コントローラ３０のアタッチメント位置取得部３１は、ブーム角度センサＳ１及びアーム角度センサＳ２の出力に基づいてエンドアタッチメント位置としてのバケットピン位置を導き出す。なお、エンドアタッチメント位置は、エンドアタッチメント（例えばバケット６）とアーム５とを連結するピンの位置（例えばバケットピン位置）以外のエンドアタッチメント上の位置であってもよい。
【００５６】
また、コントローラ３０は実作業領域に関する情報を取得する（ステップＳＴ２）。本実施例では、コントローラ３０の負荷前ブースト要否判定部３２は、コントローラ３０の記憶装置等に記憶された実作業領域に関する情報を取得する。具体的には、図５に示すような実作業領域ＷＡを定める深さＤ、高さＨ、近さＣ、及び遠さＦを記憶装置から読み出す。なお、ステップＳＴ１とステップＳＴ２とは順不同であり、同時に実行されてもよい。
【００５７】
その後、コントローラ３０はエンドアタッチメント位置が実作業領域内にあるかを判定する（ステップＳＴ３）。本実施例では、負荷前ブースト要否判定部３２は、記憶装置から読み出した実作業領域に関する情報とアタッチメント位置取得部３１が導き出したバケットピン位置とに基づいてバケットピン位置が実作業領域内にあるか否かを判定する。
【００５８】
エンドアタッチメント位置としてのバケットピン位置が実作業領域内にないと判定した場合（ステップＳＴ３のＮＯ）、負荷前ブースト要否判定部３２は、負荷前ブースト機能の実行が不要であると判定し、負荷前ブースト機能を実行することなく今回の負荷前ブースト要否判定処理を終了させる。
【００５９】
一方、エンドアタッチメント位置としてのバケットピン位置が実作業領域内にあると判定した場合（ステップＳＴ３のＹＥＳ）、負荷前ブースト要否判定部３２は、負荷前ブースト機能の実行が必要であると判定し、負荷前ブースト機能を実行する（ステップＳＴ４）。本実施例では、負荷前ブースト要否判定部３２は、インバータ１８に対して発電指令を出力し、電動発電機１２による短時間の発電を開始させてエンジン１１の負荷を積極的に増大させる。
【００６０】
この構成により、コントローラ３０は、エンドアタッチメント位置としてのバケットピン位置が実作業領域内にある場合には、ブーム上げ操作に伴う油圧負荷の急増が発生する前に過給圧を増大させる。そのため、油圧負荷が急増した場合にもエンジン１１の回転数をほぼ一定に維持しながらエンジン出力を円滑に増大させることができ、ブーム上げ動作の立ち上がりの応答性を向上させることができる。
【００６１】
また、コントローラ３０は、エンドアタッチメント位置としてのバケットピン位置が実作業領域内にない場合には、ブーム上げ操作が開始された場合であってもエンジン１１の負荷を積極的に増大させることはない。そのため、ブーム上げ動作の立ち上がりの応答性が不必要に高まるのを防止できる。また、電動発電機１２による発電を開始させることもないため燃料消費量が不必要に増大するのを防止できる。
【００６２】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００６３】
例えば、上述の実施例では、負荷前ブースト要否判定部３２は、バケットピン位置に基づいて負荷前ブースト機能の実行の要否を判定する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、負荷前ブースト要否判定部３２は、アームピン位置が所定の対応する実作業領域内にあるか否かに基づいて負荷前ブースト機能の実行の要否を判定してもよい。また、負荷前ブースト要否判定部３２は、バケット先端位置が所定の対応する実作業領域内にあるか否かに基づいて負荷前ブースト機能の実行の要否を判定してもよい。
【００６４】
また、上述の実施例では、負荷前ブースト要否判定部３２は、ブーム上げ操作が行われた場合に負荷前ブースト機能の実行の要否を判定する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、負荷前ブースト要否判定部３２は、ブーム下げ操作、アーム閉じ操作等、ブーム上げ操作以外の他の操作が行われた場合に負荷前ブースト機能の実行の要否を判定してもよい。この場合、図３の圧力センサ２９の出力である「各種操作量」は、ブーム操作レバー、アーム操作レバー、バケット操作レバー等の操作量を含む。
【００６５】
また、上述の実施例では、負荷前ブースト要否判定部３２は、バケットピン位置Ｐ３が実作業領域内にあると判定した場合に負荷前ブースト機能の実行が必要であると判定する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、負荷前ブースト要否判定部３２は、バケットピン位置Ｐ３が非実作業領域内にあると判定した場合に負荷前ブースト機能の実行が不要であると判定してもよい。「非実作業領域」は、「実作業領域」と同様、ショベルの周辺に設定される、バケットピン位置が到達可能な領域内の部分領域として設定される。実作業領域は、原則的に、非実作業領域よりもショベルに近いところにある。また、非実作業領域に関する情報はコントローラ３０の記憶装置等に予め記憶され、入力装置等を介して調整可能であってもよい。また、非実作業領域が設定される場合には実作業領域の設定は省略される。非実作業領域と実作業領域は相補的な関係を有するためである。また、非実作業領域は、ショベルから見て実作業領域の上方、下方、及び遠方の少なくとも１つに隣接していてもよい。本実施例では、非実作業領域は、図５に示すように実作業領域ＷＡの上方（図５の＋Ｚ方向）、下方（−Ｚ方向）、及び遠方（＋Ｘ方向）のそれぞれに隣接する。また、実作業領域よりも旋回軸ＳＸに近い部分領域が非実作業領域であってもよい。例えば、アーム５が最大限に閉じられた状態でバケット６がキャビンの正面にあるような場合には迅速なブーム上げ動作の必要性が低いと推定されるためである。
【００６６】
また、複数の実作業領域が設定されてもよい。例えば、比較的高い過給圧を実現させる第１負荷前ブースト機能を実行させるための第１実作業領域、及び、比較的低い過給圧を実現させるための第２負荷前ブースト機能を実行させるための第２実作業領域が設定されてもよい。この場合、負荷前ブースト要否判定部３２は、バケットピン位置Ｐ３が第１実作業領域内にあると判定した場合に第１負荷前ブースト機能の実行が必要であると判定し、バケットピン位置Ｐ３が第２実作業領域内にあると判定した場合に第２負荷前ブースト機能の実行が必要であると判定する。
【００６７】
また、上述の実施例では、実作業領域は矩形領域として設定されるが、曲線を用いて定められてもよい。
【００６８】
また、上述の実施例では、負荷前ブースト機能は、油圧負荷が増大する前に電動発電機１２による短時間の発電を実行することでエンジン１１の負荷ひいては過給圧を積極的に増大させる。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。
【００６９】
例えば、負荷前ブースト機能は、エンジン１１の過給機が可変ノズルターボである場合には、油圧負荷が増大する前にエンジン１１の排気口からタービン翼に流れる排気ガスの流量を制御するノズルベーンのノズル開度を一時的に小さくすることで過給圧を積極的に増大させてもよい。具体的には、ノズルベーンのノズル開度を小さくしてタービン翼の回転速度ひいてはコンプレッサ翼の回転速度を増大させることで過給圧を積極的に増大させてもよい。
【００７０】
或いは、負荷前ブースト機能は、油圧負荷が増大する前にメインポンプ１４の吐出量を一時的に増大させることでエンジン１１の負荷ひいては過給圧を積極的に増大させてもよい。具体的には、ネガティブコントロール制御、ポジティブコントロール制御、ロードセンシング制御等の各種流量制御方式を用いて決定される吐出量（レバー操作量に応じた吐出量）より大きい所定の吐出量でメインポンプ１４を駆動させることでエンジン１１の負荷ひいては過給圧を積極的に増大させてもよい。
【００７１】
或いは、負荷前ブースト機能は、油圧負荷が増大する前に、エンジン１１に連結された別の油圧ポンプの吐出量を一時的に増大させることでエンジン１１の負荷ひいては過給圧を積極的に増大させてもよい。具体的には、メインポンプ１４よりも高い応答性を有する別の油圧ポンプの吐出量を増大させることでエンジン１１の負荷ひいては過給圧を積極的に増大させてもよい。なお、別の油圧ポンプが吐出する作動油はそのまま作動油タンクに排出されてもよい。
【００７２】
或いは、負荷前ブースト機能は、油圧負荷が増大する前にメインポンプ１４の吐出圧を一時的に増大させることでエンジン１１の負荷ひいては過給圧を積極的に増大させてもよい。具体的には、メインポンプ１４の吐出側に配置されるリリーフ弁、切換弁等を制御してメインポンプ１４の吐出圧を増大させることでエンジン１１の負荷ひいては過給圧を積極的に増大させてもよい。或いは、アキュムレータに蓄積された作動油をメインポンプ１４の吐出側に供給してメインポンプ１４の吐出圧を増大させることでエンジン１１の負荷ひいては過給圧を積極的に増大させてもよい。
【００７３】
次に図８を参照し、実作業領域の別の例について説明する。図８はショベルの側面図であり、ＸＺ平面に設定された実作業領域ＷＡ１、実作業領域ＷＡ２、及び実作業領域ＷＡ３を示す。点線で囲まれた実作業領域ＷＡ１は、ブーム上げ操作が行われた場合に負荷前ブースト要否判定部３２が負荷前ブースト機能を実行するか否かを判定する際に参照する領域であり、図５の実作業領域ＷＡに対応する。一点鎖線で囲まれた実作業領域ＷＡ２は、アーム閉じ操作が行われた場合に負荷前ブースト要否判定部３２が負荷前ブースト機能を実行するか否かを判定する際に参照する領域である。二点鎖線で囲まれた実作業領域ＷＡ３は、バケット閉じ操作が行われた場合に負荷前ブースト要否判定部３２が負荷前ブースト機能を実行するか否かを判定する際に参照する領域である。
【００７４】
本実施例では、実作業領域ＷＡ２は実作業領域ＷＡ１よりも旋回軸ＳＸから離れた位置に設定される。そのため、負荷前ブースト要否判定部３２は、アーム閉じ操作が行われた場合にアタッチメント位置取得部３１がバケットピン位置Ｐ３ｄを導き出したときには、ブーム上げ操作が行われた場合の判定結果とは異なる判定結果をもたらす。すなわち、バケットピン位置が実作業領域ＷＡ２内にあると判定して負荷前ブースト機能の実行が必要であると判定する。
【００７５】
また、実作業領域ＷＡ３は実作業領域ＷＡ１及び実作業領域ＷＡ２を含むように設定されている。そのため、負荷前ブースト要否判定部３２は、バケット閉じ操作が行われた場合には、ブーム上げ操作又はアーム閉じ操作が行われた場合の判定結果とは異なる判定結果をもたらす場合がある。すなわち、バケットピン位置が実作業領域ＷＡ１及び実作業領域ＷＡ２の何れの領域内にもないと判定する場合であっても、実作業領域ＷＡ３内にあると判定して負荷前ブースト機能の実行が必要であると判定するときがある。例えば、実作業領域ＷＡ３は、深掘り掘削の際にバケット閉じ操作が行われたときに負荷前ブーストが実行されるよう、バケットピン位置Ｐ３ｃを含む領域として設定されてもよい。この場合、負荷前ブースト要否判定部３２は、アタッチメント位置取得部３１がバケットピン位置Ｐ３ｃを導き出した場合に、負荷前ブースト機能の実行が必要であると判定する。
【００７６】
次に図９を参照し、アーム閉じ操作とバケット閉じ操作を含む複合操作が行われた後にブーム上げ操作が行われる場合の複数の物理量の時間的推移について説明する。図９（ａ）〜図９（ｆ）はレバー操作量、発電量、油圧負荷、燃料消費量、過給圧、及びエンジン回転数の時間的推移を示すタイムチャートである。図９の実線は負荷前ブーストを実行する場合の各物理量の時間的推移を示し、一点鎖線は負荷前ブーストを実行しない場合の各物理量の時間的推移を示す。明瞭化のため、図９は実線と一点鎖線とが互いに重ならないように示す。但し、実線と一点鎖線とが並行する部分は両者が同じ軌跡を辿ることを意味する。
【００７７】
図９（ａ）に示すように、ショベルの操作者は、時刻ｔ１でアーム操作レバーを閉じ方向に操作し、時刻ｔ６で中立方向に操作し、時刻ｔ７でブーム操作レバーを上げ方向に操作する。また、操作者は、アーム操作レバーの閉じ方向への操作を開始した後でバケット操作レバーを閉じ方向に操作し、アーム操作レバーを中立位置に戻すのとほぼ同じタイミングでバケット操作レバーを中立位置に戻す。なお、図９（ａ）は明瞭化のためバケット操作レバーのレバー操作量の推移の図示を省略する。
【００７８】
まず、一点鎖線で示す推移を参照し、負荷前ブーストを実行しない場合の各物理量の変化について説明する。
【００７９】
時刻ｔ１においてアーム閉じ操作が開始されると、アーム操作レバーのレバー操作量（例えばレバー操作角度）は時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて増大する。そして、時刻ｔ２においてレバー操作量は最大値に至る。
【００８０】
メインポンプ１４の油圧負荷は、図９（ｃ）に示すように、アーム５に作用する掘削反力の増大に応じてメインポンプ１４の吐出圧が増大するにつれて増大する。エンジン負荷も油圧負荷の増大と共に増大する。その結果、図９（ｆ）の一点鎖線で示すように、エンジン回転数は時刻ｔ２を過ぎたあたりから大きく低下していく。
【００８１】
コントローラ３０は、エンジン負荷が増大してエンジン回転数が所定回転数Ｎｃからずれたことを検出すると、エンジン１１の燃料噴射量を増大させる。その結果、図９（ｄ）の一点鎖線で示すようにエンジン１１の燃料消費量は時刻ｔ３で増大する。燃料噴射量が増大してしばらくすると、図９（ｆ）の一点鎖線で示すようにエンジン回転数は上昇に転じる。
【００８２】
エンジン回転数が上昇に転じると、図９（ｅ）の一点鎖線で示すように、時刻ｔ４において過給圧が上昇し始める。その結果、コントローラ３０は、エンジン１１の燃焼効率を高め、エンジン１１の出力を効率的に増大できる。
【００８３】
その後、コントローラ３０はアイソクロナス制御によりエンジン回転数を所定回転数Ｎｃで維持しようとする。しかしながら、燃料消費量が増大していたため、エンジン回転数は所定回転数Ｎｃに達しても直ちに安定することはなく所定回転数Ｎｃを超えて上昇し続ける。燃料消費量が減少してしばらくするとエンジン回転数の上昇が止まり、時刻ｔ５になるとエンジン回転数は低下し始める。このように、エンジン回転数は燃料噴射量の変化に遅れて変化する。そのため、エンジン回転数が所定回転数Ｎｃに到達したときに燃料噴射量の増大を止めてもエンジン回転数は所定回転数Ｎｃを超えてオーバーシュートしてしまう。
【００８４】
その後、時刻ｔ６において操作者はアーム５の閉じ動作を止めるためにアーム操作レバーを中立位置に戻し始める。その結果、掘削反力が減少し、図９（ｃ）に示すようにメインポンプ１４の油圧負荷が低下する。この油圧負荷の低下に伴ってエンジン負荷も減少するので、図９（ｄ）に示すように燃料消費量も減少し、図９（ｅ）に示すように過給圧も低下する。
【００８５】
その後、時刻ｔ７において操作者はブーム４の上げ動作を行うためにブーム操作レバーを上げ方向に操作する。ブーム操作レバーのレバー操作量は、図９（ａ）に示すように時刻ｔ７で増大し始め、時刻ｔ８で最大値に至る。
【００８６】
アーム５の動作が止まって低下していた油圧負荷は、時刻ｔ７を過ぎてからしばらくするとブーム４の動作のために再び上昇し始める。具体的には、ブーム４に掛かる負荷によりメインポンプ１４の吐出圧が上昇し、図９（ｃ）に示すようにメインポンプ１４の油圧負荷は時刻ｔ８を過ぎたあたりから上昇し始める。エンジン負荷も油圧負荷と共に上昇する。その結果、図９（ｆ）の一点鎖線で示すように、エンジン回転数は時刻ｔ８を過ぎたあたりから低下していく。
【００８７】
コントローラ３０は、エンジン負荷が増大し、エンジン回転数が所定回転数Ｎｃからずれたことを検出すると、エンジン１１の燃料噴射量を増大させる。その結果、図９（ｄ）の一点鎖線で示すようにエンジン１１の燃料消費量は時刻ｔ９で増大する。燃料噴射量が増大してしばらくすると、図９（ｆ）の一点鎖線で示すようにエンジン回転数は上昇に転じる。
【００８８】
エンジン回転数が上昇に転じると、図９（ｅ）の一点鎖線で示すように、時刻ｔ１０において過給圧が上昇し始める。その結果、コントローラ３０は、エンジン１１の燃焼効率を高め、エンジン１１の出力を効率的に増大できる。
【００８９】
その後、コントローラ３０はアイソクロナス制御によりエンジン回転数を所定回転数Ｎｃで維持しようとする。しかしながら、燃料消費量が増大していたため、エンジン回転数は所定回転数Ｎｃに達しても直ちに安定することはなく所定回転数Ｎｃを超えて上昇し続ける。燃料消費量が減少してしばらくするとエンジン回転数の上昇が止まり、時刻ｔ１１になるとエンジン回転数は低下し始める。このように、エンジン回転数は燃料噴射量の変化に遅れて変化する。そのため、エンジン回転数が所定回転数Ｎｃに到達したときに燃料噴射量の増大を止めてもエンジン回転数は所定回転数Ｎｃを超えてオーバーシュートしてしまう。
【００９０】
以上のように、負荷前ブーストを実行しない場合、油圧負荷の増大に伴ってエンジン回転数が大きく落ち込み、それを回復させるために燃料消費量が大きく増大してしまう。
【００９１】
そこで、本実施例では負荷前ブーストを実行してエンジン回転数の落ち込みを抑制し、エンジン回転数を回復させるために使用される燃料消費量を極力低減する。
【００９２】
具体的には、負荷前ブースト要否判定部３２は、時刻ｔ１においてアーム操作レバーが操作されたことを検知したら、アタッチメント位置取得部３１が出力するバケットピン位置Ｐ３が実作業領域ＷＡ２（図８参照。）内にあるか否かを判定する。
【００９３】
そして、バケットピン位置Ｐ３が実作業領域ＷＡ２内にあると判定した場合、負荷前ブースト要否判定部３２は負荷前ブースト機能の実行が必要であると判定し、電動発電機１２を直ちに発電運転させる。電動発電機１２を発電運転させる時間は、例えば０．１秒程度の短時間でよい。電動発電機１２はエンジン１１によって駆動されて発電運転を行うので、発電運転によりエンジン１１に負荷が加わる。その結果、図９（ｆ）の実線で示すように、時刻ｔ１からエンジン回転数は低下し始める。
【００９４】
エンジン回転数が低下し始めると、コントローラ３０は、アイソクロナス制御によって燃料噴射量を増大させてエンジン回転数を増大させる。但し、電動発電機１２を発電運転させる時間は短時間であり、発電量も小さく設定され、且つ、燃料噴射量がすぐに増大される。そのため、エンジン回転数は、図９（ｆ）の実線で示すように時刻ｔ１で低下し始めるが、すぐに上昇に転じ、再び所定回転数Ｎｃに戻る。エンジン回転数が所定回転数Ｎｃに戻るので、図９（ｄ）の実線で示すように、増大された燃料消費量も元に戻る。
【００９５】
このように、コントローラ３０は、アーム操作レバーの閉じ操作に応じて短時間だけ電動発電機１２を発電運転させてエンジン１１に負荷を加える。その結果、図９（ｅ）の実線で示すように、油圧負荷が上昇し始める時刻ｔ２において過給圧の増大を開始できる。すなわち、アーム操作レバーのレバー操作量に基づいてメインポンプ１４の油圧負荷の増大を予測して電動発電機１２を発電運転させる。これにより、油圧負荷が実際に増大する前に、電動発電機１２の発電負荷を増大させてエンジン１１に負荷を加えることができる。エンジン１１に負荷を加える理由は、油圧負荷の増大によるエンジン負荷の増大に迅速に対応できるように、エンジン１１の過給圧を油圧負荷の増大に先立って予め上昇させておくためである。
【００９６】
時刻ｔ２を過ぎると油圧負荷が上昇してエンジン負荷も増大する。そして、コントローラ３０は時刻ｔ３において燃料噴射量の増大指令を出力する。その結果、図９（ｄ）に示すように、燃料消費量は徐々に増加する。このときの燃料消費量の増加分は油圧負荷の増大に対応する。エンジン回転数は既に所定回転数Ｎｃになっているので、エンジン回転数を上昇させるために燃料を消費する必要はない。時刻ｔ３では、過給圧が既に所定値まで上昇しているため、エンジン１１は、油圧負荷が増大しても出力を効率的に増大でき、燃料消費量の増大を抑制できる。この効果は、図９（ｄ）の時刻ｔ３から時刻ｔ５の間における一点鎖線（負荷前ブーストを実行しない場合の推移）と実線（負荷前ブーストを実行する場合の推移）との差として示されている。
【００９７】
その後、時刻ｔ６において、操作者はアーム５の閉じ動作を停止させるためにアーム操作レバーを中立位置に戻し始める。その結果、掘削反力は減少し、メインポンプ１４の油圧負荷も低下する。この油圧負荷の低下に伴ってエンジン負荷も減少するので、図９（ｄ）の実線で示すように燃料消費量も減少し、図９（ｅ）の実線で示すように過給圧も低下する。
【００９８】
油圧負荷の低下はアーム閉じ操作が継続している場合にも起こり得る。例えば、アーム５の閉じ動作によってアーム５が地面から抜け出ようとするときには掘削反力が減少し、アーム５が空中に出た後は掘削反力が消失するためである。
【００９９】
その後、時刻ｔ７において操作者はブーム４の上げ動作を行うためにブーム操作レバーを上げ方向に操作する。ブーム操作レバーのレバー操作量は図９（ａ）の実線で示すように時刻ｔ７で増大し始め、時刻ｔ８で最大値に至る。
【０１００】
負荷前ブースト要否判定部３２は、ブーム操作レバーが上げ方向に操作されたことを検知したら、アタッチメント位置取得部３１が出力するバケットピン位置Ｐ３が実作業領域ＷＡ１（図８参照。）内にあるか否かを判定する。本実施例では、負荷前ブースト要否判定部３２は、アーム閉じ操作が継続しているか否かにかかわらず、ブーム操作レバーが上げ方向に操作されたことを検知した場合にバケットピン位置Ｐ３が実作業領域ＷＡ１（図８参照。）内にあるか否かを判定する。上述の通り、アーム閉じ操作が継続している場合にも油圧負荷の低下が起こり得るためである。したがって、ブーム上げ操作が単独で行われる場合に限らず、アーム閉じ操作とブーム上げ操作を含む複合操作が行われる場合にも負荷前ブーストが実行され得る。バケット閉じ操作とブーム上げ操作を含む複合操作が行われる場合についても同様である。但し、負荷前ブースト要否判定部３２は、メインポンプ１４の吐出圧が所定圧力以上の場合にはこの判定を省略してもよい。すなわち、負荷前ブーストの実行を省略してもよい。既に過給圧が十分に高いと推定できるためである。
【０１０１】
そして、バケットピン位置Ｐ３が実作業領域ＷＡ１内にあると判定した場合、負荷前ブースト要否判定部３２は負荷前ブースト機能の実行が必要であると判定し、電動発電機１２を直ちに発電運転させる。電動発電機１２を発電運転させる時間は、例えば０．１秒程度の短時間でよい。電動発電機１２はエンジン１１によって駆動されて発電運転を行うので、発電運転によりエンジン１１に負荷が加わる。その結果、図９（ｆ）の実線で示すように、時刻ｔ７からエンジン回転数は低下し始める。
【０１０２】
エンジン回転数が低下し始めると、コントローラ３０は、アイソクロナス制御によって燃料噴射量を制御してエンジン回転数を増大させる。本実施例では、コントローラ３０は、図９（ｄ）の実線で示すように燃料消費量の減少を止める。必要に応じて燃料消費量を増大させてもよい。但し、電動発電機１２を発電運転させる時間は短時間であり、発電量も小さく設定される。そのため、エンジン回転数は、図９（ｆ）の実線で示すように時刻ｔ７で低下し始めるが、すぐに上昇に転じ、再び所定回転数Ｎｃに戻る。エンジン回転数が所定回転数Ｎｃに戻るので、図９（ｄ）の実線で示すように燃料消費量の減少が再開される。
【０１０３】
このように、コントローラ３０は、アーム閉じ操作が行われた場合と同様に、ブーム操作レバーの上げ操作に応じて短時間だけ電動発電機１２を発電運転させてエンジン１１に負荷を加える。その結果、図９（ｅ）の実線で示すように、油圧負荷が上昇し始めるのに先立って過給圧の増大を開始できる。すなわち、ブーム操作レバーのレバー操作量に基づいてメインポンプ１４の油圧負荷の増大を予測して電動発電機１２を発電運転させる。これにより、油圧負荷が実際に増大する前に、電動発電機１２の発電負荷を増大させて、エンジン１１に負荷を加えることができる。エンジン１１に負荷を加える理由は、油圧負荷の増大によるエンジン負荷の増大に迅速に対応できるように、エンジン１１の過給圧を油圧負荷の増大に先立って予め上昇させておくためである。
【０１０４】
時刻ｔ８を過ぎると油圧負荷が上昇してエンジン負荷も増大する。そして、コントローラ３０は時刻ｔ９において燃料噴射量の増大指令を出力する。その結果、図９（ｄ）の実線で示すように燃料消費量は徐々に増加する。このときの燃料消費量の増加分は油圧負荷の増大に対応する。すなわち、エンジン回転数は既に所定回転数Ｎｃになっているので、エンジン回転数を上昇させるために燃料を消費する必要はない。時刻ｔ９では、過給圧が既に所定値まで上昇しているため、エンジン１１は油圧負荷が増大しても出力を効率的に増大でき、燃料消費量の増大を抑制できる。この効果は、図９（ｄ）の時刻ｔ９から時刻ｔ１１の間における一点鎖線（負荷前ブーストを実行しない場合の推移）と実線（負荷前ブーストを実行する場合の推移）との差として示されている。
【０１０５】
このように、コントローラ３０は、操作レバーの操作に基づいて油圧負荷の増大を予測し、油圧負荷が増大する前に電動発電機１２の発電負荷を増大させる。その結果、コントローラ３０は、エンジン負荷が実際に増大するときには、エンジン回転数を所定回転数Ｎｃにし且つエンジン１１の過給圧を上昇させておくことができる。すなわち、エンジン１１の過給圧が所定値よりも低くなることを防止できる。したがって、エンジン回転数を大きく低下させることがなく、エンジン回転数を上昇させるための燃料を消費することもない。電動発電機１２の発電負荷を増大させるのは、通常、キャパシタ１９の充電率が低下したときであるが、本実施例では、電気負荷からの発電要求が無いときでも電動発電機１２の発電量を増大させてエンジン１１の駆動を制御する。
【０１０６】
図９に関する説明は、アーム閉じ操作とバケット閉じ操作を含む複合操作が行われた後にブーム上げ操作が行われる場合に適用されるが、アーム閉じ操作が単独で行われた後にブーム上げ操作が行われる場合にも適用され得る。また、バケット閉じ操作が単独で行われた後にブーム上げ操作が行われる場合にも適用され得る。
【０１０７】
本願は、２０１４年１２月２６日に出願した日本国特許出願２０１４−２６６３７８号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。
【符号の説明】
【０１０８】
１・・・下部走行体  ２Ａ、２Ｂ・・・走行用油圧モータ  ２・・・旋回機構  ３・・・上部旋回体  ４・・・ブーム  ５・・・アーム  ６・・・バケット  ７・・・ブームシリンダ  ８・・・アームシリンダ  ９・・・バケットシリンダ  １１・・・エンジン  １２・・・電動発電機  １３・・・減速機  １４・・・メインポンプ  １５・・・パイロットポンプ  １６・・・高圧油圧ライン  １７・・・コントロールバルブ  １８・・・インバータ  １９・・・キャパシタ  １９ａ・・・昇降圧コンバータ  １９ｂ・・・ＤＣバス  ２０・・・インバータ  ２１・・・旋回用電動機  ２１Ａ・・・出力軸  ２２・・・レゾルバ  ２３・・・メカニカルブレーキ  ２４・・・旋回減速機  ２５・・・パイロットライン  ２６・・・操作装置  ２７、２８・・・油圧ライン  ２９・・・圧力センサ  ３０・・・コントローラ  ３１・・・アタッチメント位置取得部  ３２・・・負荷前ブースト要否判定部  １２０・・・蓄電装置  Ｓ１・・・ブーム角度センサ  Ｓ２・・・アーム角度センサ  Ｓ３・・・バケット角度センサ
【図１】
2016104016.tif 000005
【図２】
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【図３】
2016104016.tif 000007
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
2016104016.tif 000011
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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