(57)【要約】【課題】建設機械のエンジン制御装置において、エンジン負荷トルクの大きさに係わらずエンジン回転を適切に制御できるようにする。【解決手段】エンジンコントローラ５０のレギュレーション特性設定部５０ｂは、高速領域用、中速領域用、アイドル領域用のレギュレーション特性をマトリックス関数ｆ（Ａ１），ｆ（Ａ２），ｆ（Ａ３）により予め設定しておき、基準目標回転数ＮＲに応じたものを選択し設定する。目標回転数演算部５０ｃは、基準目標回転数ＮＲ及びそのレギュレーション特性と、ポンプコントローラ４０で得たエンジン負荷トルクＴを入力し、エンジン１０の目標回転数ＮＯを算出し、目標燃料噴射量演算部５０ｄはその目標回転数ＮＯと回転数センサ５１により検出したエンジン１０の実回転数Ｎｄを入力し、目標燃料噴射量ＭＯを演算し、これにより電子燃料噴射装置１２を制御する。【選択図】　図４
2004011488.tif 000002
【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る建設機械のエンジン制御装置において、
前記エンジンの基準目標回転数を指示する入力手段と、
前記油圧ポンプの負荷トルクを演算する負荷演算手段と、
エンジン回転数とエンジン負荷トルクに応じたレギュレーション特性を予め設定しておき、このレギュレーション特性を用い、前記入力手段で指示した基準目標回転数及び前記負荷演算手段で演算した負荷トルクに基づき燃料噴射指令値を演算し、前記電子燃料噴射装置を制御する制御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、
前記制御手段は、前記レギュレーション特性に前記入力手段で指示した基準目標回転数及び前記負荷演算手段で演算した負荷トルクを参照して前記エンジンの目標回転数を計算する第１手段と、前記目標回転数に基づき目標燃料噴射量を計算し、前記燃料噴射指令値を演算する第２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１記載の建設機械のエンジン制御装置において、
前記制御手段は、前記レギュレーション特性を、エンジン負荷トルクの大きさに応じて勾配が異なりかつエンジン負荷トルクが増大するに従って勾配が大きくなる複数の直線の組み合わせにより設定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、
前記制御手段は、前記レギュレーション特性を、エンジン回転数の高速領域、中速領域、アイドル領域のそれぞれの領域に対応する複数の特性として設定し、前記入力手段で指示した基準目標回転数に応じてそれら特性の１つを選択し、この選択した特性と前記負荷演算手段で演算した負荷トルクとに基づき前記燃料噴射指令値を演算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５】
請求項４記載の建設機械のエンジン制御装置において、
前記制御手段は、前記高速領域のレギュレーション特性を、エンジン負荷トルクの大きさに応じて勾配が異なりかつエンジン負荷トルクが増大するに従って勾配が大きくなる複数の直線の組み合わせにより設定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６】
請求項４記載の建設機械のエンジン制御装置において、
前記制御手段は、前記アイドル領域のレギュレーション特性を、エンジン負荷トルクの大きさに係わらずエンジン回転数が一定となるよう勾配のない１本の直線により設定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７】
請求項１記載の建設機械のエンジン制御装置において、
外部選択スイッチを更に備え、
前記制御手段は、前記レギュレーション特性を、前記外部選択スイッチの選択信号に対応する複数の特性として設定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８】
請求項７記載の建設機械のエンジン制御装置において、
前記外部選択スイッチは、前記建設機械の作業モードを指示する手段であ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９】
請求項７記載の建設機械のエンジン制御装置において、
前記外部選択スイッチは、前記建設機械の作業部材の種類を指示する手段であ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１０】
請求項１記載の建設機械のエンジン制御装置において、
前記制御手段は、前記レギュレーション特性をエンジン回転数及びエンジン負荷トルクのマトリックスからなる関数により定義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１１】
請求項１記載の建設機械のエンジン制御装置において、
前記負荷演算手段は、前記油圧ポンプの吐出圧と傾転とに基づき前記油圧ポンプの負荷トルクを演算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】
本発明は油圧ショベル等の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、その吐出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的に原動機としてディーゼルエンジンを備え、このエンジンにより油圧ポンプを回転駆動し、その吐出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。ディーゼルエンジンは燃料噴射装置により燃料噴射量を制御し、エンジン回転数を制御するものであり、燃料噴射装置にはメカニカルガバナと呼ばれる機械制御方式と電子制御方式とがある。
【０００３】
メカニカルガバナはフライホイールとバネのつり合いによって燃料噴射量を調整するものであり、メカニカルガバナを備えたエンジンの出力トルク特性をエンジン回転数−エンジン出力トルク特性図で示した場合、ガバナ領域と呼ばれる燃料噴射量調整領域（レギュレーション領域）の特性は、目標回転数のそれぞれにおいて、フライホイールの慣性の影響で右下がりに傾斜した一定勾配の１本の直線で表されるものとなる。
【０００４】
無負荷時、エンジンの回転数は最高回転数Ｎｍａｘにあり、負荷トルクが増大するに従ってメカニカルガバナは燃料噴射量を増大させ、エンジン出力トルクを増大させ負荷トルクとバランスさせる。また、このとき、負荷トルクの増大に伴いエンジン回転数はガバナ領域の特性線に沿って低下し、負荷トルクが最大燃料噴射量相当のトルクを越えて増大すると全負荷特性の領域となり、負荷トルクが全負荷特性の最大出力トルクを越えるとエンジンストールとなる。
【０００５】
一方、電子制御方式の燃料制御システムはコンピュータにより燃料噴射装置を制御するものであり、この電子制御方式においても、例えば特開平１１−１０１１８３号公報の図７、図８等に示されるように、メカニカルガバナを備えたエンジンのガバナ領域と同様な出力特性が得られるように燃料噴射量を制御するのが一般的である。つまり、電子制御方式の燃料制御システムを備えたエンジンにおいても、ガバナ領域（レギュレーション領域）の特性は、エンジン回転数−エンジン出力トルク特性図において右下がりに傾斜した一定勾配の１本の直線で表されるものとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来のエンジン制御装置における燃料噴射装置においては、機械制御方式、電子制御方式のいずれも、ガバナ領域（レギュレーション領域）の特性はエンジン回転数−エンジン出力トルク特性図において右下がりに傾斜した一定勾配の１本の直線で表されるものとなる。このような燃料噴射装置を用いてエンジン回転数を制御した場合、エンジン回転数はガバナ領域の特性線に沿い負荷トルクに応じて変化するため、ガバナ領域の最大出力トルク付近のエンジン回転数に比べ無負荷時の回転数が増大し、騒音の増大及び燃費の悪化を生じる。また、車体毎に無負荷時のポンプ引きづりトルクの相違による回転数のバラツキが発生する。
【０００７】
更に、ガバナ領域の特性線の勾配は一定であるため、負荷トルクの変化に対するエンジン回転数の変化割合も一定となり、無負荷時の回転数増大を抑えるため、ガバナ領域の特性線の勾配が小さくなるよう設定すると、負荷トルクの変化に対するエンジン回転数の変化割合が小さくなるため、負荷トルクの増大に対する燃料噴射制御の応答遅れが顕著となり、制御系が不安定になり易い。
【０００８】
本発明の目的は、エンジン負荷トルクの大きさに係わらずエンジン回転を適切に制御することができ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る建設機械のエンジン制御装置において、前記エンジンの基準目標回転数を指示する入力手段と、前記油圧ポンプの負荷トルクを演算する負荷演算手段と、エンジン回転数とエンジン負荷トルクに応じたレギュレーション特性を予め設定しておき、このレギュレーション特性を用い、前記入力手段で指示した基準目標回転数及び前記負荷演算手段で演算した負荷トルクに基づき燃料噴射指令値を演算し、前記電子燃料噴射装置を制御する制御手段とを備えるものとする。
【００１０】
このように入力手段と負荷演算手段と制御手段を設け、エンジン回転数とエンジン負荷トルクに応じたレギュレーション特性を予め設定しておき、このレギュレーション特性を用い、入力手段で指示した基準目標回転数及び負荷演算手段で演算した負荷トルクに基づき燃料噴射指令値を演算し、電子燃料噴射装置を制御することにより、そのときのエンジン負荷トルクに応じた最適のレギュレーション特性により電子燃料噴射装置を制御することができ、エンジン負荷トルクの大きさに係わらずエンジン回転を適切に制御することができる。
【００１１】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記レギュレーション特性に前記入力手段で指示した基準目標回転数及び前記負荷演算手段で演算した負荷トルクを参照して前記エンジンの目標回転数を計算する第１手段と、前記目標回転数に基づき目標燃料噴射量を計算し、前記燃料噴射指令値を演算する第２手段とを有するものとする。
【００１２】
これにより制御手段は、予め設定したレギュレーション特性を用いて電子燃料噴射装置を制御することができる。
【００１３】
（３）また、上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記レギュレーション特性を、エンジン負荷トルクの大きさに応じて勾配が異なりかつエンジン負荷トルクが増大するに従って勾配が大きくなる複数の直線の組み合わせにより設定する。
【００１４】
これにより高負荷トルク領域のレギュレーション特性は最も大きな勾配を持つので、負荷トルクの増大によるエンジン回転数の減少割合が大きく、操作時に力量感が得られる。
【００１５】
中負荷トルク領域のレギュレーション特性もある程度の勾配を持つので、オーバーランを少なくして燃費の良いエンジン制御が可能となるとともに、制御の安定性を確保できる。
【００１６】
低負荷トルク或いは無負荷領域のレギュレーション特性は勾配が最も少ないので、油圧ポンプの引きづりトルクに係わらずエンジン回転数の変動を最小にすることができる。
【００１７】
（４）更に、上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記レギュレーション特性を、エンジン回転数の高速領域、中速領域、アイドル領域のそれぞれの領域に対応する複数の特性として設定し、前記入力手段で指示した基準目標回転数に応じてそれら特性の１つを選択し、この選択した特性と前記負荷演算手段で演算した負荷トルクとに基づき前記燃料噴射指令値を演算する。
【００１８】
これにより入力手段の指示でエンジンの目標回転数が変化しても最適のレギュレーション特性により電子燃料噴射装置を制御することができ、エンジン負荷トルクの大きさとエンジン回転数領域に係わらずエンジン回転を適切に制御することができる。
【００１９】
（５）上記（４）において、好ましくは、前記制御手段は、前記高速領域のレギュレーション特性を、エンジン負荷トルクの大きさに応じて勾配が異なりかつエンジン負荷トルクが増大するに従って勾配が大きくなる複数の直線の組み合わせにより設定する。
【００２０】
これにより入力手段で指示した基準目標回転数が高速領域にあるときは、上記（３）で述べたように、高負荷トルク領域ではオーバーランを少なくして燃費の良いエンジン制御が可能となるとともに、制御の安定性を確保でき、中負荷トルク領域では負荷トルクの増大によりエンジン回転数が減少していき、操作時に力量感が得られ、低負荷トルク或いは無負荷領域では油圧ポンプの引きづりトルクに係わらずエンジン回転数の変動を最小にすることができる。
【００２１】
（６）また、上記（４）において、好ましくは、前記制御手段は、前記アイドル領域のレギュレーション特性を、エンジン負荷トルクの大きさに係わらずエンジン回転数が一定となるよう勾配のない１本の直線により設定する。
【００２２】
これによりアイドル領域では、油圧ポンプの引きづりトルクに係わらずエンジン回転数の変動を最小にすることができる。
【００２３】
（７）また、上記（１）において、好ましくは、外部選択スイッチを更に備え、前記制御手段は、前記レギュレーション特性を、前記外部選択スイッチの選択信号に対応する複数の特性として設定する。
【００２４】
これにより外部選択スイッチの操作に応じた最適のレギュレーション特性を設定し、エンジン負荷トルクや外部選択スイッチの操作に係わらずエンジン回転を適切に制御することができる。
【００２５】
（８）また、上記（７）において、好ましくは、前記外部選択スイッチは、前記建設機械の作業モードを指示する手段である。
【００２６】
これにより作業モードが変わっても最適のレギュレーション特性により電子燃料噴射装置を制御することができ、エンジン負荷トルクの大きさと作業モードに係わらずエンジン回転を適切に制御することができる。
【００２７】
（９）上記（７）において、好ましくは、前記外部選択スイッチは、前記建設機械の作業部材の種類を指示する手段である。
【００２８】
これにより作業部材の種類が変わっても最適のレギュレーション特性により電子燃料噴射装置を制御することができ、エンジン負荷トルク大きさと作業部材の種類に係わらずエンジン回転を適切に制御することができる。
【００２９】
（１０）更に、上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記レギュレーション特性をエンジン回転数及びエンジン負荷トルクのマトリックスからなる関数により定義する。
【００３０】
これによりエンジン回転数とエンジン負荷トルクに応じたレギュレーション特性を設定することができる。
【００３１】
（１１）また、上記（１）において、好ましくは、前記負荷演算手段は、前記油圧ポンプの吐出圧と傾転とに基づき前記油圧ポンプの負荷トルクを演算する。
【００３２】
これにより油圧ポンプの負荷トルクを正確に求めることができ、精度の良いエンジン制御が可能となる。
【００３３】
【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。
【００３４】
まず、本発明の第１の実施の形態を図１〜図１０により説明する。
【００３５】
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は弁装置３，４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弁装置３，４が操作され、アクチュエータ５，６の駆動が制御される。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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に連結され、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。
【００３９】
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。
【００４０】
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その面積差により作動ピストン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。
【００４１】
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。
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、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、上記設定値が大きくなり、油圧ポンプ１又は２の吐出圧力が高めの状態から油圧ポンプ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が小さくなり、油圧ポンプ１又は２の吐出圧力が低めの状態から油圧ポンプ１又は２の吐出流量を減少させる。
【００４２】
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これらから出力され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示す目標回転数が高くなるに従ってこれから出力される制御圧力が低くなるよう動作する（後述）。
【００４３】
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、弁装置３，４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。
【００４４】
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。
【００４５】
ポンプコントローラ４０は、圧力センサ４１，４２，４３，４４、位置センサ４５，４６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にエンジン負荷トルク信号を出力する。
【００４６】
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、位置センサ４５，４６はそれぞれ油圧ポンプ１，２の斜板１ａ，２ａの傾転を検出する。
【００４７】
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ポンプコントローラ４０からのエンジン負荷トルク信号を入力するとともに、エンジン１０の回転数を検出する回転数センサ５１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に制御電流を出力する。
【００４８】
ポンプコントローラ４０の処理内容を図３に機能ブロック図で示す。図３において、ポンプコントローラ４０は、目標傾転演算部４０ａ，４０ｂ、電流値演算部４０ｃ，４０ｄ、最大トルク演算部４０ｅ、電流値演算部４０ｆ、トルク演算部４０ｇ，４０ｈ、加算部４０ｉの各機能を有している。
【００４９】
目標傾転演算部４０ａ，４０ｂは、圧力センサ４１，４２からの検出信号（パイロットレバーセンサ信号Ｐ１及びＰ２）を入力してそれを油圧ポンプ１，２の目標傾転θ０１，θ０２に変換し、電流値演算部４０ｃ，４０ｄはその目標傾転θ０１，θ０２を更に電流値Ｉ１，Ｉ２に変換し、対応する制御電流をソレノイド制御弁３０，３１に出力する。
【００５０】
ここで、目標傾転演算部４０ａ，４０ｂにおけるセンサ信号Ｐ１，Ｐ２のパイロット圧と目標傾転θ０１，θ０２との関係は、それぞれ、パイロット圧が高くなるに従って目標傾転θ０１，θ０２が増大するように設定され、電流値演算部４０ｃ，４０ｄにおける目標傾転θ０１，θ０２と電流値Ｉ１，Ｉ２との関係は、それぞれ、目標傾転θ０１，θ０２が増大するに従って電流値Ｉ１，Ｉ２が増加するように設定されており、これにより前述したように、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これから出力され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制御圧力が低くなるよう動作する。
【００５１】
最大トルク演算部４０ｅは、アクセル操作入力部３５からのアクセル信号ＳＷを入力してそれを最大許容トルクＴｐに変換し、電流値演算部４０ｆはその最大許容トルクＴｐを電流値Ｉ３に変換し、対応する制御電流をソレノイド制御弁３２に出力する。アクセル操作入力部３５はオペレータにより操作されるものであり、オペレータの使用条件に応じてアクセル信号ＳＷが選択され、目標回転数が指令される。
【００５２】
ここで、最大トルク演算部４０ｅにおけるアクセル信号ＳＷと最大許容トルクＴｐとの関係は、アクセル信号が示す目標回転数が高くなるに従って最大許容トルクＴｐが増大するように設定され、電流値演算部４０ｆにおける最大許容トルクＴｐと電流値Ｉ３との関係は、最大許容トルクＴｐが増大するに従って電流値Ｉ３が増加するように設定されており、これにより前述したように、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示す目標回転数が高くなるに従ってこれから出力される制御圧力が低くなるよう動作する。
【００５３】
トルク演算部４０ｇは、位置センサ４５からの検出信号（油圧ポンプ１の傾転信号θ１）及び圧力センサ４３からの検出信号（油圧ポンプ１の吐出圧力信号ＰＤ１）を入力し、トルク演算部４０ｈは、位置センサ４６からの検出信号（油圧ポンプ２の傾転信号θ２）及び圧力センサ４４からの検出信号（油圧ポンプ２の吐出圧力信号ＰＤ２）を入力し、それぞれ以下の式により油圧ポンプ１，２の負荷トルクＴｒ１，Ｔｒ２を計算する。
【００５４】
Ｔｒ１＝Ｋ・θ１・ＰＤ１
Ｔｒ２＝Ｋ・θ２・ＰＤ２
（Ｋは定数）
加算部４０ｉはこれらの負荷トルクＴｒ１，Ｔｒ２を加算し、油圧ポンプ１，２の負荷トルクの合計を求める。これらの負荷トルクの合計はエンジン負荷トルクＴの信号としてエンジンコントローラ５０に出力される。
【００５５】
エンジンコントローラ５０の処理内容を図４に機能ブロック図で示す。図４において、エンジンコントローラ５０は、基準目標回転数演算部５０ａ、レギュレーション特性設定部５０ｂ、目標回転数演算部５０ｃ、目標燃料噴射量演算部５０ｄ、ガバナ指令値演算部５０ｅの各機能を有している。
【００５６】
基準目標回転数演算部５０ａ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１０の基準目標回転数ＮＲを算出する。ここで、基準目標回転数演算部５０ａにおけるアクセル信号Ｓｗと基準目標回転数ＮＲとの関係は、アクセル信号ＳＷが増大するに従って基準目標回転数ＮＲが増大するように設定されている。
【００５７】
レギュレーション特性設定部５０ｂは、基準目標回転数演算部５０ａで演算したエンジン１０の基準目標回転数ＮＲを入力し、その基準目標回転数ＮＲに応じたレギュレーション特性を選択する。レギュレーション特性には、エンジン回転数の高速領域用、中速領域用、アイドル領域用の３種類があり、それぞれエンジン回転数とエンジン出力トルクの関数ｆ（Ａ１），ｆ（Ａ２），ｆ（Ａ３）としてエンジンコントローラ５０の記憶部に記憶してあり、レギュレーション特性設定部５０ｂは、入力した基準目標回転数ＮＲが高速領域、中速領域、アイドル領域の何れにあるかを判断し、高速領域にあれば関数ｆ（Ａ１）を選択し、中速領域にあれば関数ｆ（Ａ２）を選択し、アイドル領域にあれば関数ｆ（Ａ３）を選択する。
【００５８】
図５に本発明のレギュレーション特性の設定方法を示す。
【００５９】
図５において、６０はエンジン回転数−エンジン出力トルク特性のレギュレーション領域（燃料噴射量調整領域）であり、６１は全負荷領域である。従来のレギュレーション領域６０の特性は右下がりに傾斜した１本の直線となるよう設定されている。全負荷領域はレギュレーション領域の特性に連続するなだらかな凸状の曲線で表される。本発明においては、少なくともエンジン回転数の高速領域でのレギュレーション領域６０の特性は、図示の如く、エンジン出力トルク範囲に応じて勾配の異なる複数（３本）の直線の組み合わせからなるものとして設定する。また、そのレギュレーション特性は、図示の如く、各直線の折れ曲げ点の座標値を基準点Ｒからの値（ａ，ｘ）、（ｂ，ｙ）、（ｃ，ｚ）で表した場合、その座標値のパラメータａ，ｂ，ｃ，ｘ，ｙ，ｚのマトリックスからなる関数ｆ（Ａ）により定義する。
【００６０】
【数１】
2004011488.tif 000003
【００６１】
本実施の形態では、基準点Ｒはレギュレーション特性線の立ち上がり点であり、この基準点Ｒはアクセル操作入力部３５のアクセル信号（ＮＲ）により与えられる（後述）。
【００６２】
図６にレギュレーション特性の具体例を示す。
【００６３】
図６ににおいて、本発明では、上述したようにレギュレーション特性としてエンジン回転数の高速領域用、中速領域用、アイドル領域用の３種類を設定する。これら３種類のレギュレーション特性は、それぞれ、上記の如くそれら特性を表す直線の折れ曲げ点の座標値のパラメータａ，ｂ，ｃ，ｘ，ｙ，ｚのマトリックスからなる関数ｆ（Ａ１），ｆ（Ａ２），ｆ（Ａ３）により定義する。
【００６４】
【数２】
2004011488.tif 000004
【００６５】
ここで、高速領域のレギュレーション特性（関数ｆ（Ａ１））は、負荷トルクが増大するに従って直線の勾配が大きくなるよう設定する。つまり、低出力トルク範囲Ａの直線の勾配はほぼゼロとし、直線をほぼ垂直に立て、中出力トルク範囲Ｂの直線の勾配はそれよりも大きくし、高出力トルク範囲Ｃの直線の勾配は最も大きくなるよう設定する。これにより下記の効果が得られる。
【００６６】
範囲Ａ：勾配をゼロにして垂直に立てることにより無負荷時の油圧ポンプ１，２の引きづりトルクに係わらず一定の回転を得ることができる。
【００６７】
範囲Ｂ：ある程度勾配を持たせることによりオーバーランを少なくして効率（燃費）を良くすると共に、制御の安定性を確保できる。
【００６８】
範囲Ｃ：勾配を最も大きくすることにより負荷トルクの増大による回転数の減少割合が増し、操作時に力量感がでる。
【００６９】
中速領域のレギュレーション特性（関数ｆ（Ａ２））も、負荷トルクが増大するに従って直線の勾配が大きくなるよう設定する。ただし、特性は２つの直線の組み合わせとする（ｃ＝０，ｚ＝０）。つまり、低、中出力トルク範囲Ｄの直線の勾配はほぼゼロとし、直線をほぼ垂直に立て、高出力トルク範囲Ｅの直線の勾配はそれよりも大きくなるよう設定する。これにより下記の効果が得られる。
【００７０】
範囲Ｄ：範囲Ａと同様、無負荷時の油圧ポンプ１，２の引きづりトルクに係わらず一定の回転を得ることができる。また、ある程度の負荷トルクまではエンジン回転がダウンせず、軽快感を得ることができる。
【００７１】
範囲Ｅ：範囲Ｃと同様、負荷トルクの増大により回転が減少していき操作時に力量感がでる。
【００７２】
アイドル領域のレギュレーション特性（関数ｆ（Ａ３））は、図示する如く、勾配をほぼゼロにして垂直に立てた１本の直線により設定する（ｂ＝ｃ＝０，ｙ＝ｚ＝０）。これにより範囲Ａと同様に、油圧ポンプ１，２の引きづりトルクによらず一定の回転を得ることができる。
【００７３】
図４に戻り、目標回転数演算部５０ｃは、基準目標回転数演算部５０ａで演算したエンジン１０の基準目標回転数ＮＲとレギュレーション特性設定部５０ｂで設定したレギュレーション特性とポンプコントローラ４０の加算部４０ｉで得たエンジン負荷トルクＴを入力し、エンジン１０の目標回転数ＮＯを算出する。
【００７４】
目標回転数ＮＯの算出方法の一例として、予め設定した全負荷領域６１（図５参照）の特性に基準目標回転数ＮＲを基準点Ｒとしてレギュレーション特性設定部５０ｂで得たレギュレーション特性を合成し、図４の目標回転数演算部５０ｃに示すようなエンジン回転数−エンジン出力トルク特性を設定し、次いで、この特性にエンジン負荷トルクＴを参照させ、レギュレーション特性線とエンジン負荷トルクＴとの交点におけるエンジン回転数を目標回転数ＮＯとする。
【００７５】
図７に目標回転数ＮＯの算出方法の他の例を示す。目標回転数演算部５０ｃはエンジン回転数補正値演算部５０ｇと加算部５０ｈを有している。エンジン回転数補正値演算部５０ｇではレギュレーション特性設定部５０ｂで得たレギュレーション特性にエンジン負荷トルクＴを参照させ、レギュレーション特性線とエンジン負荷トルクＴとの交点におけるエンジン回転数をエンジン回転数補正値ＮＡとして求める。加算部５０ｈでは、エンジン１０の基準目標回転数ＮＲにエンジン回転数補正値ＮＡを加算し、その値を目標回転数ＮＯとする。
【００７６】
目標燃料噴射量演算部５０ｄは、目標回転数ＮＯと回転数センサ５１により検出したエンジン１０の実回転数Ｎｄを入力し、目標燃料噴射量ＭＯを演算する。目標燃料噴射量ＭＯの算出方法の一例として、目標回転数ＮＯから実回転数Ｎｄを減算した回転数偏差ΔＮを求め、回転数偏差ΔＮに係数Ｋをかけて目標燃料噴射量の増分ΔＭを求め、この増分ΔＭを前回計算した目標燃料噴射量Ｍに加算し、新しい目標燃料噴射量ＭＯを求める。これにより回転数偏差ΔＮが正の値であれば目標燃料噴射量ＭＯを増大させ、ΔＮが負の値であれば目標燃料噴射量ＭＯを減少させると共に、ΔＮの絶対値が増大するに従って目標燃料噴射量ＭＯの変化量を増大させる。
【００７７】
ガバナ指令値演算部５０ｅは、目標燃料噴射量ＭＯに応じたガバナ指令値を演算し、電子燃料噴射装置１２に対応する制御電流を出力する。
【００７８】
以上のように構成した本実施の形態によれば、次のような効果が得られる。
【００７９】
１．エンジン負荷トルクの大きさに係わらずエンジン回転を適切に制御することができる。つまり、例えば、基準目標回転数を高速領域に設定したとき、高負荷トルク領域では負荷トルクの増大によるエンジン回転数の減少割合が大きく、操作時に力量感が得られる。中負荷トルク領域ではオーバーランを少なくして燃費の良いエンジン制御が可能となるとともに、制御の安定性を確保できる。低負荷トルク或いは無負荷領域では油圧ポンプ１，２の引きづりトルクに係わらずエンジン回転数の変動を最小にすることができる。
【００８０】
２．エンジン負荷トルクの大きさとエンジン回転数領域に係わらずエンジン回転を適切に制御することができる。つまり、上記のように基準目標回転数を高速領域に設定したときは、高速領域に適したエンジン回転制御が行える。基準目標回転数を中速領域に設定したときは、低負荷トルク或いは無負荷時には油圧ポンプ１，２の引きづりトルクに係わらず一定の回転を得ることができる。また、ある程度の負荷トルクまではエンジン回転がダウンせず、軽快感を得ることができる。それよりも負荷トルクが増大すると、負荷トルクの増大により回転が減少していき操作時に力量感がでる。基準目標回転数をアイドル領域に設定したときは、油圧ポンプ１，２の引きづりトルクによらず一定の回転を得ることができる。
【００８１】
本発明の第２の実施の形態を図８〜図１０により説明する。図８中、図１に示した部材と同等のものには同じ符号を付している。
【００８２】
図８において、ポンプコントローラ４０Ａは、圧力センサ４１，４２，４３，４４、位置センサ４５，４６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に加え、外部選択スイッチ７０の選択信号を入力し、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にエンジン負荷トルク信号を出力する。
【００８３】
エンジンコントローラ５０Ａは、アクセル操作入力部３５からのアクセル信号、ポンプコントローラ４０Ａからのエンジン負荷トルク信号、回転数センサ５１の検出信号に加え、外部選択スイッチ７０の選択信号を入力し、所定の演算処理を行い、燃料噴射装置１２に制御電流を出力する。
【００８４】
外部選択スイッチ７０は、例えば油圧ショベルの作業モードを指示する手段であり、この場合、油圧ショベルの作業モードとしては、例えば普通モード、微操作モード、重掘削モードがある。また、外部選択スイッチ７０は油圧ショベルの作業フロントの作業部材であるフロントアタッチメントの種類を指示する手段であってもよく、この場合、フロントアタッチメントの種類としては、バックホーとして使用するバケット、破砕機、その他がある。
【００８５】
図９にエンジンコントローラ５０Ａの処理内容を機能ブロック図で示す。図４に示すエンジンコントローラ５０の処理内容との相違点は、レギュレーション特性設定部５０ｂがレギュレーション特性設定部５０Ａｂに置き換わっている点である。
【００８６】
レギュレーション特性設定部５０Ａｂは、基準目標回転数演算部５０ａで演算したエンジン１０の基準目標回転数ＮＲと外部選択スイッチ７０の選択信号を入力し、その選択信号或いは選択信号と基準目標回転数ＮＲに応じたレギュレーション特性を選択するとともに、選択信号に応じた基準目標回転数を選択する。
【００８７】
外部選択スイッチ７０が油圧ショベルの作業モードを指示する手段である場合、レギュレーション特性には、エンジン回転数の高速領域用、中速領域用、アイドル領域用の特性に加え、微操作モード用、重掘削モード用の特性があり、高速領域用、中速領域用、アイドル領域用の特性は関数ｆ（Ａ１），ｆ（Ａ２），ｆ（Ａ３）として、また微操作モード用、重掘削モード用の特性は関数ｆ（Ａ４），ｆ（Ａ５）としてエンジンコントローラ５０Ａの記憶部に記憶されている。
【００８８】
微操作モード用のレギュレーション特性の関数ｆ（Ａ４）及び重掘削モード用のレギュレーション特性の関数ｆ（Ａ５）は、関数ｆ（Ａ１），ｆ（Ａ２），ｆ（Ａ３）と同様、それら特性を表す直線の折れ曲げ点の座標値のパラメータａ，ｂ，ｃ，ｘ，ｙ，ｚのマトリックスにより表現する。
【００８９】
微操作モード用の特性（関数ｆ（Ａ４））は例えばアイドル領域用の特性（関数ｆ（Ａ３））と同様に設定することができ、重掘削モード用の特性（関数ｆ（Ａ５））は例えば高速領域用の特性（関数ｆ（Ａ１））と同様に設定することができる。
【００９０】
レギュレーション特性設定部５０Ａｂは、入力した外部選択スイッチ７０の選択信号が普通モードを指示しているかどうかを判断し、普通モードを指示している場合、さらに入力した基準目標回転数ＮＲが高速領域、中速領域、アイドル領域の何れにあるかを判断し、高速領域にあれば関数ｆ（Ａ１）を選択し、中速領域にあれば関数ｆ（Ａ２）を選択し、アイドル領域にあれば関数ｆ（Ａ３）を選択する。また、入力した外部選択スイッチ７０の選択信号が微操作モードを指示している場合、微操作削モード用の関数ｆ（Ａ４）を選択し、重掘削モードを指示している場合は、重掘削モード用の関数ｆ（Ａ５）を選択する。
【００９１】
また、レギュレーション特性設定部５０Ａｂは、入力した外部選択スイッチ７０の選択信号が普通モードを指示している場合は、基準目標回転数演算部５０ａで演算した基準目標回転数ＮＲをそのまま選択し、微操作モードを指示している場合は、微操作モード用の基準目標回転数ＮＲａと基準目標回転数演算部５０ａで演算した基準目標回転数ＮＲの小さな方を選択し、重掘削モードを指示している場合は、重掘削モード用の基準目標回転数ＮＲｂを選択する。
【００９２】
これにより外部選択スイッチ７０の選択信号が普通モードを指示している場合は、第１の実施の形態と同様にエンジン回転を制御することができる。
【００９３】
外部選択スイッチ７０の選択信号が微操作モードを指示している場合は、微操作モードに適したレギュレーション特性が設定され、エンジン回転数ＮＲａ或いはそれ以下の回転数領域で微操作モードに適したエンジン回転制御が行える。
【００９４】
外部選択スイッチ７０の選択信号が重掘削モードを指示している場合は、重掘削モードに適したレギュレーション特性が設定され、エンジン回転数ＮＲｂにおいて重掘削モードに適したエンジン回転制御が行える。
【００９５】
本実施の形態によれば、作業モードが変わっても最適のレギュレーション特性により電子燃料噴射装置１２を制御することができ、エンジン負荷トルクの大きさとエンジン回転数領域、更には作業モードに係わらずエンジン回転を適切に制御することができる。
【００９６】
外部選択スイッチ７０が油圧ショベルのフロントアタッチメントの種類を指示する手段である場合、レギュレーション特性には、エンジン回転数の高速領域用、中速領域用、アイドル領域用の特性に加え、破砕機用、その他用の特性があり、高速領域用、中速領域用、アイドル領域用の特性は関数ｆ（Ａ１），ｆ（Ａ２），ｆ（Ａ３）として、また破砕機用、その他用の特性は関数ｆ（Ａ４），ｆ（Ａ５）としてエンジンコントローラ５０Ａの記憶部に記憶されている。
【００９７】
図１０に破砕機用のレギュレーション特性の一例を示す。破砕機用のレギュレーション特性（関数ｆ（Ａ４））は、図示する如く、勾配をほぼゼロにした垂直に立てた１本の直線により設定する（ｂ＝ｃ＝０，ｙ＝ｚ＝０）。これにより負荷によらずエンジン回転数が一定（ポンプ流量が一定）となるため、一定の時間間隔で安定した破砕処理が行える。
【００９８】
レギュレーション特性設定部５０Ａｂは、入力した外部選択スイッチ７０の選択信号がバックホーとしての使用を指示しているかどうかを判断し、バックホーとしての使用を指示している場合、さらに入力した基準目標回転数ＮＲが高速領域、中速領域、アイドル領域の何れにあるかを判断し、高速領域にあれば関数ｆ（Ａ１）を選択し、中速領域にあれば関数ｆ（Ａ２）を選択し、アイドル領域にあれば関数ｆ（Ａ３）を選択し、それぞれ選択した関数によりレギュレーション特性を設定する。また、入力した外部選択スイッチ７０の選択信号が破砕機の使用を指示している場合、破砕機用の関数ｆ（Ａ４）を選択し、その他のフロントアタッチメントの使用を指示している場合は、その他用の関数ｆ（Ａ５）を選択する。
【００９９】
また、レギュレーション特性設定部５０Ａｂは、入力した外部選択スイッチ７０の選択信号がバックホーの使用を指示している場合は、基準目標回転数演算部５０ａで演算した基準目標回転数ＮＲをそのまま選択し、破砕機の使用を指示している場合は、破砕機用の目標回転数ＮＲａと基準目標回転数演算部５０ａで演算した基準目標回転数ＮＲの小さな方を選択し、その他のフロントアタッチメントの使用を指示している場合は、その他用の目標回転数ＮＲｂを選択する。
【０１００】
これにより外部選択スイッチ７０の選択信号がバックホーとしての使用を指示している場合は、第１の実施の形態と同様にエンジン回転を制御することができる。
【０１０１】
外部選択スイッチ７０の選択信号が破砕機の使用を指示している場合は、図１０に示した破砕機に適したレギュレーション特性が設定され、エンジン回転数ＮＲａ或いはそれ以下の回転数領域で破砕機に適したエンジン回転制御が行える。
【０１０２】
外部選択スイッチ７０の選択信号がその他のフロントアタッチメントの使用を指示している場合は、その他のフロントアタッチメントに適したレギュレーション特性が設定され、エンジン回転数ＮＲｂにおいてその他のフロントアタッチメントに適したエンジン回転制御が行える。
【０１０３】
本実施の形態によれば、使用するフロントアタッチメントの種類が変わっても最適のレギュレーション特性により電子燃料噴射装置１２を制御することができ、エンジン負荷トルクの大きさとエンジン回転数領域、更にはフロントアタッチメントに種類に係わらずエンジン回転を適切に制御することができる。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジン負荷トルクの大きさに係わらずエンジン回転を適切に制御することができる。
【０１０５】
また、本発明によれば、エンジン負荷トルクの大きさとエンジン回転数領域に係わらずエンジン回転を適切に制御することができる。
【０１０６】
更に、本発明によれば、エンジン負荷トルクの大きさと作業モードに係わらずエンジン回転を適切に制御することができる。
【０１０７】
また、本発明によれば、エンジン負荷トルクの大きさと作業部材の種類に係わらずエンジン回転を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１の実施の形態によるエンジン制御装置の全体構成をポンプ制御装置と共に示す図である。
【図２】ポンプ制御装置のレギュレータ部分の拡大図である。
【図３】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４】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５】本発明のレギュレーション特性の設定方法を示す図である。
【図６】レギュレーション特性の具体例を示す図である。
【図７】基準目標回転数とレギュレーション特性とエンジン出力トルクとから目標回転数ＮＯを算出する他の例を示す図である。
【図８】
本発明の第２の実施の形態によるエンジン制御装置の全体構成をポンプ制御装置と共に示す図である。
【図９】
第２の実施の形態における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１０】
第２の実施の形態における破砕機用のレギュレーション特性の具体例を示す図である。
【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，４０ｂ　目標傾転演算ブロック
４０ｃ，４０ｄ　電流値演算ブロック
４０ｅ　最大トルク演算ブロック
４０ｆ　電流値変換部
４０ｇ，４０Ｈ　トルク演算ブロック
４０ｉ　加算部
５０　エンジンコントローラ
５０ａ　基準目標回転数演算部
５０ｂ　レギュレーション特性設定部
５０ｃ　目標回転数演算部
５０ｄ　目標燃料噴射量演算部
５０ｅ　ガバナ指令値演算部
【図１】
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【図２】
2004011488.tif 000006
【図３】
2004011488.tif 000007
【図４】
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【図５】
2004011488.tif 000009
【図６】
2004011488.tif 000010
【図７】
2004011488.tif 000011
【図８】
2004011488.tif 000012
【図９】
2004011488.tif 000013
【図１０】
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