(57)【要約】【課題】エンジン回転数の負荷変動に対する応答を速くし、エンジン回転数の変化を小さくし、燃料消費を改善することができる、油圧作業機のエンジン制御装置を提供する。【解決手段】エンジン制御装置が、油圧作業機のエンジン制御器に指令信号を出力するコントローラと、このエンジン制御器により制御されるエンジンによって駆動される油圧ポンプの吐出ポンプ圧力を検出する圧力センサと、該油圧ポンプの吐出油が流れる回路のネガコン圧力を検出する圧力センサとを備え、該コントローラが、該吐出ポンプ圧力とネガコン圧力とから推定したエンジン負荷により補正したエンジン設定回転数に基づいた指令信号をエンジン制御器に出力する。【選択図】図１
2008267364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧作業機のエンジン制御器に指令信号を出力するコントローラと、
このエンジン制御器により制御されるエンジンによって駆動される油圧ポンプの吐出ポンプ圧力を検出する圧力センサと、
該油圧ポンプの吐出油が流れる回路のネガコン圧力を検出する圧力センサとを備え、
該コントローラが、
該吐出ポンプ圧力とネガコン圧力とから推定したエンジン負荷により補正したエンジン設定回転数に基づいた指令信号をエンジン制御器に出力する
ことを特徴する油圧作業機のエンジン制御装置。
【請求項２】
該エンジンのガバナ特性を選択可能に切換える切換手段を備え、
該コントローラはさらに、
選択されたガバナ特性に基づいてエンジン設定回転数を補正する
ことを特徴する請求項１記載の油圧作業機のエンジン制御装置。
【請求項３】
油圧作業機が該エンジンによって駆動される複数の油圧ポンプを備え、
複数の油圧ポンプの該吐出ポンプ圧力が導かれる１個の圧力センサおよび該ネガコン圧力が導かれる１個の圧力センサを備え、
これらの圧力センサそれぞれに該吐出ポンプ圧力あるいはネガコン圧力を導く信号油路それぞれにオリフィスを備えている
ことを特徴する請求項１または２記載の油圧作業機のエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば油圧ショベルのような油圧作業機のエンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルのような、エンジンによって駆動される油圧ポンプの吐出油によってアクチュエータを作動させ作業を遂行する、作業負荷の変動が大きい油圧作業機は、エンジンの出力を有効に利用するように、エンジンの目標回転数と実回転数との偏差に基づいて、エンジンの回転数、油圧ポンプの最大吸収トルクなどを制御する、いわゆるスピードセンシング制御のエンジン制御装置を備えている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０８１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したとおりの形態の従来の油圧作業機のエンジン制御装置には、次のとおりの解決すべき課題がある。
【０００５】
すなわち、エンジンの回転数はエンジンに負荷が加わってから変化するために、エンジンの実回転数を制御系にフィードバックしてエンジンを制御するスピードセンシング制御においては、特に作業負荷の変動が大きい油圧ショベルのような油圧作業機においては、負荷の変動に対してエンジン回転数の制御系の応答が遅くなり、結果としてエンジンの回転数の変化が大きくなり、燃料消費が悪くなる。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、エンジン回転数の負荷変動に対する応答を速くし、エンジン回転数の変化を小さくし、燃料消費を改善することができる、油圧作業機のエンジン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】
【０００７】
本発明によれば上記技術的課題を解決する油圧作業機のエンジン制御装置として、油圧作業機のエンジン制御器に指令信号を出力するコントローラと、このエンジン制御器により制御されるエンジンによって駆動される油圧ポンプの吐出ポンプ圧力を検出する圧力センサと、該油圧ポンプの吐出油が流れる回路のネガコン圧力を検出する圧力センサとを備え、該コントローラが、該吐出ポンプ圧力とネガコン圧力とから推定したエンジン負荷により補正したエンジン設定回転数に基づいた指令信号をエンジン制御器に出力することを特徴する油圧作業機のエンジン制御装置が提供される。
【０００８】
好適には、該エンジンのガバナ特性を選択可能に切換える切換手段を備え、該コントローラはさらに、選択されたガバナ特性に基づいてエンジン設定回転数を補正する。また、油圧作業機が該エンジンによって駆動される複数の油圧ポンプを備え、複数の油圧ポンプの該吐出ポンプ圧力が導かれる１個の圧力センサおよび該ネガコン圧力が導かれる１個の圧力センサを備え、これらの圧力センサそれぞれに該吐出ポンプ圧力あるいはネガコン圧力を導く信号油路それぞれにオリフィスを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に従って構成された油圧作業機のエンジン制御装置は、コントローラがエンジン制御器に、エンジンによって駆動される油圧ポンプの吐出ポンプ圧力とネガコン圧力とから予め推定したエンジン負荷により補正したエンジン設定回転数に基づいた指令信号を出力する。
【００１０】
したがって、従来の、エンジンの実回転数を制御系にフィードバックしてエンジンを制御するスピードセンシング制御に比べて、予め推定したエンジン負荷により補正したエンジン設定回転数に基づいたフィードフォワード信号をエンジン制御器に出力するので、エンジン回転数の負荷変動に対する応答を速くし、エンジン回転数の変化を小さくし、燃料消費を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に従って構成された油圧作業機のエンジン制御装置について好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【００１２】
図１を参照して説明する。全体を番号２０で示すエンジン制御装置は、エンジン１のエンジン制御器１ａを制御するコントローラ１３と、エンジン１により駆動される一対の油圧ポンプ３，４の吐出ポンプ圧力Ｐｐを検出してコントローラ１３に入力する圧力センサ１０と、油圧ポンプ３，４の吐出油が流れる回路のネガコン圧力Ｐｎを検出してコントローラ１３に入力する圧力センサ１２を備えている。
【００１３】
エンジン１の出力軸はポンプドライブ２を介して油圧ポンプ３，４に連結されている。一方の油圧ポンプ３には、操縦などの制御系に主として用いるパイロット油圧を吐出するパイロットポンプ５が連結されている。エンジン１とポンプドライブ２の間には、エンジン１の実回転数を検出してコントローラ１３に入力する回転センサ１４を備えている。
【００１４】
油圧ポンプ３、４は斜板型可変容量ポンプである。油圧ポンプ３は斜板制御器３ａを、油圧ポンプ４は斜板制御器４ａをそれぞれ備えている。この斜板制御器３ａ、４ａには、コントローラ１３からの出力により制御されポンプの斜板角度を制御する、電磁比例制御弁８からのパイロット制御油が接続されている。
【００１５】
油圧ポンプ３，４それぞれの吐出油が流れる回路に備えた、油圧アクチュエータの作動を制御する多連のコントロールバルブ６のセンタバイパス通路の出口側には、周知の、油圧ポンプの吐出流量を制御するネガティブコントロール用のネガコン圧力を発生させるリリーフ弁７ａ、７ｂが備えられている。リリーフ弁７ａの上流側の圧力で規定されるネガコン圧力が信号油路７ｃによって斜板制御器３ａに、リリーフ弁７ｂの上流側のネガコン圧力が信号油路７ｄによって斜板制御器４ａに接続されている。
【００１６】
ネガコン圧力Ｐｎを検出してコントローラ１３に入力する圧力センサ１２は１個備えられ、この圧力センサ１２に油圧ポンプ３，４の吐出油が流れる回路のネガコン圧力Ｐｎがそれぞれ、信号油路７ｃ、７ｄを分岐した信号油路７ｅ、７ｆを介して導かれている。信号油路７ｅにはオリフィス１１ａが、信号油路７ｆにはオリフィス１１ｂが備えられている。
【００１７】
吐出ポンプ圧力Ｐｐを検出してコントローラ１３に入力する圧力センサ１０は１個備えられ、この圧力センサ１０に油圧ポンプ３，４の吐出ポンプ圧力Ｐｐがそれぞれ、信号油路３ｂ、３ｃを介して導かれている。信号油路３ｂにはオリフィス９ａが、信号油路３ｃにはオリフィス９ｂが備えられている。
【００１８】
コントローラ１３にはまた、アクセルダイヤル１５、およびエンジン１のガバナ特性を選択可能に切換える切換手段を構成するモード設定器１６が接続されている。
【００１９】
図２を参照してコントローラ１３について、先ず演算回路について説明する。なお図２は、エンジン制御機１ａへの指令信号の演算回路を示しており、前述の斜板制御器３ａ、４ａを制御する電磁比例弁８への信号の演算回路については省略されている。
【００２０】
コントローラ１３は、圧力センサ１２のネガコン圧力の信号に基づいてポンプ容量を出力するポンプ容量テーブルＳ１、アクセルダイヤル１５の信号に基づいて最大トルクを設定する最大トルク設定テーブルＳ２、ポンプ容量テーブルＳ１の出力と圧力センサ１０の吐出ポンプ圧力の信号を掛け合わせてポンプトルク推定値を求める乗算器Ｓ３、および乗算器Ｓ３の出力と最大トルク設定テーブルＳ２の出力の最小値を選択する最小値選択器Ｓ４を備えている。
【００２１】
コントローラ１３はまた、圧力センサ１２の信号によってエンジン設定回転数の補正値を出力するエンジン回転数補正値テーブルＳ５、エンジン１のガバナ特性を選択可能に切換える切換手段としての、前述のモード設定器１６およびその信号によって係数Ｓ７ａ（＋１）、Ｓ７ｂ（０）、Ｓ７ｃ（−１）を切換える切換器Ｓ６、ならびに切換器Ｓ６の出力とンジン回転数補正値テーブルＳ５の出力を掛け合わせる乗算器Ｓ８を備えている。
【００２２】
コントローラ１３はさらに、アクセルダイヤル１５に基づいてエンジン設定回転数を出力するエンジン回転数設定器Ｓ９、エンジン回転数設定器Ｓ９の出力に乗算器Ｓ８から出力されるエンジン回転数補正値を加算する加算器Ｓ１０、加算器Ｓ１０で設定されるエンジン設定回転数とエンジン回転センサ１４で検出されるエンジン回転数の回転数偏差を求める減算器Ｓ１１、減算器Ｓ１１の出力に基づいてＰＩＤなどの制御演算を行う制御器Ｓ１２、前記の最小値選択器Ｓ４の出力のゲイン設定器Ｓ１３、および制御器Ｓ１２の出力とゲイン設定器Ｓ１３の出力を加算してエンジン制御器１ａに指令信号を出力する加算器Ｓ１４を備えている。
【００２３】
次に図２とともに図３を参照してコントローラ１３の作用について説明する。
【００２４】
（１）ネガコン圧力の圧力センサ１２の信号に基づいてポンプ容量テーブルＳ１でポンプ容量を推定する。
（２）アクセルダイヤル１５の信号によって最大トルク設定テーブルＳ２で最大トルクを設定する。
（３）乗算器Ｓ３で圧力センサ１０の吐出ポンプ圧力とポンプ容量テーブルＳ１から出力されるポンプ容量とを掛け合わせてポンプトルク推定値を求める。
（４）最小値選択器Ｓ４で乗算器Ｓ３の出力と最大トルク設定テーブルＳ２の出力の最小値を選択する。
【００２５】
（５）エンジン回転数補正値テーブルＳ５で圧力センサ１２のネガコン圧力によってエンジン設定回転数の補正値を求める。
（６）モード設定器１６および切換器Ｓ６によって係数Ｓ７ａ（＋１）、Ｓ７ｂ（０）あるいはＳ７ｃ（−１）を選択し、乗算器Ｓ８で切換器Ｓ６の出力とエンジン回転数補正値テーブルＳ５の出力を掛け合わせる。図３に示すように、係数がＳ７ｂ（０）の場合は、エンジン設定回転数は一定となりアイソクロナウス制御（一点鎖線で示す）になり、係数がＳ７ａ（＋１）の場合は、プラスドループ制御（実線で示す）になり、係数がＳ７ｃ（−１）の場合は、マイナスドループ制御（点線で示す）になる。
【００２６】
（７）アクセルダイヤル１５の信号に基づいてエンジン回転数設定器Ｓ９でエンジン設定回転数を出力し、加算器Ｓ１０でエンジン回転数設定器Ｓ９の出力に乗算器Ｓ８から出力されるエンジン回転数補正値を加算する。
（８）減算器Ｓ１１によって、加算器Ｓ１０で設定されたエンジン設定回転数とエンジン回転数センサ１４で検出されたエンジン回転数の回転数偏差を求める。
（９）制御器Ｓ１２で減算器Ｓ１１の出力に基づいてＰＩＤなどの制御演算を行う。
（１０）一方、ゲイン設定器Ｓ１３で、最小値選択器Ｓ４から出力されたポンプトルク推定値にゲインを乗じて制御器Ｓ１２の出力に、加算器Ｓ１４で加算し、エンジン制御器１ａに指令信号として出力する。
【００２７】
上述したとおりの油圧作業機のエンジン制御装置２０の作用効果について説明する。
【００２８】
エンジン制御装置２０は、エンジン制御器１ａに指令信号を出力するコントローラ１３が、吐出ポンプ圧力Ｐｐとネガコン圧力Ｐｎとから予め推定したエンジン負荷によって補正したエンジン設定回転数に基づいた指令信号をエンジン制御器１ａに出力する。
【００２９】
したがって、従来の、エンジンの実回転数を制御系にフィードバックしてエンジンを制御するスピードセンシング制御に比べて、予め推定したエンジン負荷によりエンジン設定回転数に基づいたフィードフォワード信号をエンジン制御器に出力するので、エンジン回転数の負荷変動に対する応答を速くし、エンジン回転数の変化を小さくし、燃料消費を改善することができる。
【００３０】
また、エンジン１のガバナ特性を選択可能に切換える切換手段としてのモード設定器１６および切換器Ｓ６を備え、コントローラ１３はさらに、選択されたこのガバナ特性に基づいてエンジン設定回転数を補正する。したがって、作業に応じた運転モードを選択することができ、燃費の向上を図ることができる。
【００３１】
さらに、油圧作業機がエンジン１によって駆動される複数の油圧ポンプ３，４を備え、複数の油圧ポンプ３，４の吐出ポンプ圧力Ｐｐが導かれる１個の圧力センサ１０およびネガコン圧力Ｐｎが導かれる１個の圧力センサ１２を備え、これらの圧力センサ１０，１２それぞれに吐出ポンプ圧力Ｐｐあるいはネガコン圧力Ｐｎを導く信号油路３ｂ、３ｃ、７ｅ、７ｆそれぞれにオリフィス９ａ、９ｂ、１１ａ、１１ｂを備えている。
【００３２】
したがって、吐出ポンプ圧力Ｐｐおよびネガコン圧力Ｐｎを、信号油路３ｂ、３ｃ、７ｅ、７ｆに備えたオリフィス９ａ、９ｂ、１１ａ、１１ｂを介して検出するので、負荷変動の大きい油圧作業機の平均した圧力を検出することができる。また、圧力センサの個数を減らすことができ、システムを簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に従って構成された油圧作業機のエンジン制御装置の制御回路図。
【図２】図１に示すコントローラの演算回路図。
【図３】モード設定器により選択されるエンジンのガバナ特性線図。
【符号の説明】
【００３４】
１：エンジン
１ａ：エンジン制御器
３，４：油圧ポンプ
３ｂ、３ｃ：信号油路
６：切換器（切換手段）
７ｅ、７ｆ：信号油路
９ａ、９ｂ：オリフィス
１０：吐出ポンプ圧力を検出する圧力センサ
１１ａ、１１ｂ：オリフィス
１２：ネガコン圧力を検出する圧力センサ
１６：モード設定器（切換手段）
２０：エンジン制御装置
【図１】
2008267364.tif 000003
【図２】
2008267364.tif 000004
【図３】
2008267364.tif 000005