【手続補正書】
【提出日】平成26年5月27日(2014.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
これらに対応するため、DPFの容量や尿素SCRシステムのタンクを大きくする、或いは、DPFにおいては燃料を余分に噴射し排気ガスの温度を上げることで堆積したPMを強制的に燃焼させる再生制御の起動間隔を短くする、尿素SCRシステムにおいてはエンジンの燃料噴射状況に応じたきめ細かい尿素噴射制御を行うなど、いずれもコスト高やさらなる燃費悪化の原因となる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
（３）上記（１）又は（２）のハイブリッド駆動式の油圧作業機械において、好ましくは、前記エンジン回転速度及びトルク設定装置は、前記油圧作業機械の作業負荷に応じて、前記エンジンの目標回転速度と目標トルクを前記所定の経路上の値として演算する第１演算部と、前記油圧作業機械の作業負荷が変化するとき、前記エンジンの回転速度とトルクが前記所定の経路に沿って変化し、かつ前記エンジンの回転速度とトルクのそれぞれの変化率が前記エンジンの燃焼状態を良好にする所定の範囲内に抑えられるよう、前記エンジンの目標回転速度と目標トルクのそれぞれの変化率を制限する第２演算部とを有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
（５）更に、上記（３）のハイブリッド駆動式の油圧作業機械において、好ましくは、前記第２演算部は、前記第１演算部で演算した前記エンジンの目標回転速度の変化率を所定の制限値以下に制限する第１レートリミッタと、前記第１演算部で演算した前記エンジンの目標トルクの変化率を所定の制限値以下に制限する第２レートリミッタとを有し、前記目標回転速度の変化率の前記所定の制限値と前記目標トルクの変化率の前記所定の制限値は、両者の比が、前記エンジンの回転速度とトルクが前記所定の経路に沿って変化するように設定されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態に係わる油圧ショベル(油圧作業機械)の外観図である。
【図２】油圧ショベルに搭載されるアクチュエータ駆動制御システムの構成図である。
【図３】車体コントローラが行うエンジンの回転速度とトルクの制御の処理内容を示す機能ブロック図である。
【図４】要求エンジン出力演算部が演算する内容を示したブロック図である。
【図５】エンジントルク制御部の一例を示すブロック図である。
【図６】回転速度とトルクに対するエンジンの燃費特性を示すマップであり、本発明の基本的な考え方を説明する概念図である。
【図７】図６の燃費が良い領域内の点Ａ１と点Ａ２の間の動作点の移動を表すタイムチャートである。
【図８Ａ】エンジン回転速度設定部とエンジントルク設定部の処理内容の詳細を示すブロック図である。
【図８Ｂ】エンジントルク設定部の他の例を示す図８Ａと同様な図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態におけるアクチュエータ駆動システムの車体コントローラが行うエンジンの回転速度とトルクの制御の処理内容を示す機能ブロック図である。
【図１０】回転速度とトルクに対するエンジンのPMの排出特性を示すマップであり、本発明の基本的な考え方を説明する概念図である。
【図１１】図１０の動作点の移動に関する動作を表すタイムチャートである。
【図１２】エンジン回転速度設定部とエンジントルク設定部の処理内容の詳細を示すブロック図である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
アシスト電動機１０は油圧ポンプ６とエンジン７の間に連結されている。このアシスト電動機１０は、エンジン７の出力を電気エネルギ(電力)に変換してインバータ１２に出力する発電機としての機能と、インバータ１２から供給される電気エネルギー(電力)により駆動され、油圧ポンプ６をアシスト駆動する電動機としての機能を有している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
(１)旋回電動機１６の駆動制御
圧力センサ１７，１８は操作レバー装置４bが生成する油圧操作信号のうち左右方向の旋回操作を指示する油圧操作信号を導くパイロット油路に接続され、その油圧操作信号を検出する。車体コントローラ１１は、圧力センサ１７，１８の検出信号(電気信号)を入力し、検出した油圧操作信号に応じて旋回電動機１６の駆動制御を行う。具体的には、左方向の旋回操作を指示する油圧操作信号を検出したときは、その油圧操作信号に基づいてインバータ１２を制御してアシスト電動機１０を発電機として動作させる発電制御を行うとともに、インバータ１３を制御して旋回電動機１６を駆動する力行制御を行い、油圧操作信号に対応した速度で上部旋回体１dが左旋回するように旋回電動機１６を作動させる。右方向の旋回操作を指示する油圧操作信号を検出したときは、その油圧操作信号に基づいてインバータ１２を制御してアシスト電動機１０を発電機として動作させる発電制御を行うとともに、インバータ１３を制御して旋回電動機１６を駆動する力行制御を行い、油圧操作信号に対応した速度で上部旋回体１dが右旋回するように旋回電動機１６を作動させる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
図５は、エンジントルク制御部１１dの一例を示すブロック図である。エンジントルク制御部１１dは、エンジン７のトルクを目標トルクに一致させるように、減算部１１d３にてエンジン目標トルクに対する実際のエンジントルクの偏差を取り、ＰＩ制御部１１d２にて積分を含むＰＩ制御演算を行う。また、エンジントルク制御部１１dは、トルクの応答性を確保するため、Ｐ制御１１d１にてＰ制御演算を行い、ＰＩ制御演算とＰ制御演算の演算結果を加算部１１d４にて組み合わせ、その演算の結果得られるPWM信号をインバータ１２に出力し、アシスト電動機１０を力行制御あるいは発電制御する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
図７は、図６の燃費がよい領域Ｒ１内の点Ａ１と点Ａ２の間の動作点の移動を表すタイムチャートである。まず、エンジン７に要求される出力がＰ１からＰ２にステップ的に増加したとする。これは掘削など油圧ショベルが行う作業では一般的である。このとき、エンジン７に要求される出力が増加するのに対応して、目標回転速度はＮ１からＮ２に増加し、エンジン７の目標トルクはＴ１からＴ２に増加する。これらの増加の変化率は点Ａ１から点Ａ２への経路Ｆが、燃費の良い領域Ｒ１内の点Ａ１と点Ａ２の間の点線を通過し（エンジン回転数とエンジントルクが燃費が良い点Ａ１と点Ａ２の間の点線の経路Ｆに沿って領域Ｒ１内で変化し）、かつ変化の速度（変化率）は燃費が良い範囲内に抑えるように決める。このとき、図３及び図５のエンジントルク制御部１１dの制御を用いてアシスト電動機１０を動かすと、出力Ｐ１の定常運転ではアシスト電動機１０はトルクを発生しないが、エンジン７に要求される出力の立ち上がりとほぼ同時にアシスト電動機１０を力行制御し、エンジン７を助勢する。エンジン７の出力が増加するにしたがって、アシスト電動機１０のトルクは減少し、出力Ｐ２の定常運転ではアシスト電動機１０のトルクは０に戻る。タイムチャートの後半はエンジン７に要求される出力がＰ２からＰ１に減少する場合を示している。この場合も、点Ａ２から点Ａ１に至る経路Ｆが燃費の良い点Ａ１と点Ａ２の間の点線を通り、急激なトルクの変化が発生しないようにエンジン７の目標回転速度と目標トルクはそれぞれ、Ｎ２からＮ１，Ｔ２からＴ１1まで所定の変化率で変化させる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
また、本実施の形態においても、要求エンジン出力演算部１１aと、エンジン回転速度設定部１１Ａbと、エンジントルク設定部１１Ａcは、油圧ショベル（油圧作業機械）の作業負荷の変化に応じて、エンジン７の回転速度とトルクが、エンジン７の回転速度とトルクとから決定される運転領域に定義したエンジン７の燃焼状態を良好にする所定の経路Ｇ１，Ｇ２（図１０参照）に沿って変化するよう、エンジン７の目標回転速度と目標トルクを設定するエンジン回転速度及びトルク設定装置を構成し、エンジンコントローラ２１は、エンジン回転速度及びトルク設定装置で設定した目標回転速度が得られるようエンジン７を制御する第１制御装置を構成し、エンジントルク制御部１１dは、エンジン回転速度及びトルク設定装置で設定した目標トルクが得られるようアシスト電動機１０のトルクを制御する第２制御装置を構成する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
本実施の形態は、エンジン７の燃焼状態を良好にする所定の経路Ｇ１，Ｇ２をエンジン７の燃費特性を考慮しかつエンジン７の排出ガスに含まれる大気汚染物質の排出特性に基づいて決めることで、燃費の悪化が抑えられかつ排気ガス中の大気汚染物質（例えばPM）の排出量を減らす経路（図１０の点Ａ１と点Ａａと点Ａ２の間の点線の経路Ｇ１，Ｇ２）を設定したものである。また、本実施の形態は、エンジン７の目標回転速度の変化率の所定の制限値と目標トルクの変化率の所定の制限値を、それぞれ、エンジン７の燃費特性を考慮しかつエンジン７の排出ガスに含まれる大気汚染物質の排出特性に基づいて決めることで、エンジン７の回転速度とトルクのそれぞれの変化率を燃費の悪化が抑えられかつ排気ガス中の大気汚染物質（例えばPM）の排出量が増加しない範囲に抑えられるよう制限するものである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
図１１は、図１０の動作点の移動に関する動作を表すタイムチャートである。まず、エンジン７に要求される出力がＰ１からＰ２にステップ的に増加したとする。動作点をＡ１からＡａに移動し、さらにＡａからＡ２に移動するため、エンジン７の目標回転速度をＮ１からＮａに増加させるとともにエンジン７の目標トルクをＴ１からＴａに減少させる。回転速度がＮａになったら、エンジン７の目標回転速度をＮａからＮ２に増加させ、同時にエンジン７の目標トルクをＴａからＴ２に増加させる。回転速度とトルクが目標値の通りに変化すれば、エンジン７の出力は単調に増加するので、アシスト電動機１０のトルクは、時間とともに減少し、動作点がＡ２に到達すれば０になる。タイムチャートの後半はエンジン７に要求される出力がＰ２からＰ１に減少する場合を示している。この場合、動作点をＡ２からＡａに移動し、さらにＡａからＡ１に移動するため、エンジン７の目標回転速度をＮ２からＮａに減少させるとともにエンジン７の目標トルクをＴ２からＴａまで大きく減少させる。回転速度がＮａになったら、エンジン７の目標回転速度をＮａからＮ１に減少させ、同時にエンジン７の目標トルクをＴａからＴ１に増加させる。
図１２は、エンジン回転速度設定部１１Ａbとエンジントルク設定部１１Ａcの詳細を示すブロック図である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
エンジン回転速度設定部１１Ａbは目標回転速度マップ１１b３と中間値保持部１１b４とレートリミッタ１１b５とを備え、エンジントルク設定部１１Ａcは目標トルクマップ１１c３と中間値保持部１１c４とレートリミッタ１１c５とを備えている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
中間値保持部１１b４及び１１c４は、エンジン７に要求される出力がＰ１とＰ２の間で短時間に変化するとき、実際の回転速度がＮａになるまで、目標回転速度と目標トルクをＮａとＴａに保持し、動作点が必ず点Ａａを通るようにするものである。例えば、中間値保持部１１b４及び１１c４は、図１１のようにエンジン７に要求される出力がＰ１からＰ２まで短時間で変化（増加）するとき、実際の回転速度がＮａになるまでは、目標回転速度としてＮａ、目標トルクとしてＴａを出力し、実際の回転速度がＮａになるとＮａ，Ｎｂの保持制御を解除し、目標回転速度としてＮ２、目標トルクとしてＴ２を出力する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
すなわち、レートリミッタ１１b５は、目標回転速度が急激に変化するとき、目標回転速度の変化率を所定の制限値以下に抑制し、エンジンコントローラ２１に出力する。レートリミッタ１１c５は、中間値保持部１１c４と協調して目標トルクの変化率を所定の制限値以下に抑制し、エンジンコントローラ２１に出力する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
レートリミッタ１１b５とレートリミッタ１１c５が変化率を制限する制限値は、それぞれ、エンジン７の回転速度とトルクで表される動作点（以下単にエンジン７の動作点という）が、図１０で定義した点Ａ１と点Ａａと点Ａ２の間の点線の経路Ｇ１，Ｇ２を燃費の悪化が抑えられかつPMの排出が増加しない速度で移動するように決められている。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
すなわち、エンジン７の動作点の経路は目標回転速度の変化率と目標トルクの変化率の比で決まるため、レートリミッタ１１b５とレートリミッタ１１c５においては、エンジン７の動作点が、燃費を考慮しかつ図１０のPM排出特性のマップで定義したPMの排出が多い領域Ｒ２を避けた点Ａ１と点Ａａと点Ａ２の間の点線の経路Ｇ１，Ｇ２を移動するように、目標回転速度の変化率の制限値と目標トルクの変化率の制限値の比が決められている。また、エンジン７の動作点の移動速度（回転速度及びトルクの変化速度）と燃費とPMの排出量との関係を予め求めておき、その関係に基づいて燃費の悪化が抑えられかつPMの排出が増加しない移動速度となるよう目標回転速度の変化率の制限値と目標トルクの変化率の制限値が決められている。レートリミッタ１１b５及びレートリミッタ１１c５にはそのような制限値が設定されている。これによりエンジン７の動作点は図１０で定義した燃費の悪化が抑えられかつ排気ガス中の大気汚染物質の排出量を減らす点Ａ１と点Ａａと点Ａ２の間の点線の経路Ｇ１，Ｇ２から外れずに、燃費の悪化が抑えられかつPMの排出が増加しない速度で移動するようになる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
３a  ブームシリンダ
３b  アームシリンダ
３c  バケットシリンダ
３e，３f  左右の走行モータ
４a，４b  操作レバー装置
５a〜５c，５e，５f  方向切換弁
６  油圧ポンプ
６a  レギュレータ
７  エンジン
７a  電子ガバナ
８  リリーフ弁
９  タンク
１０  アシスト電動機
１１  車体コントローラ
１１a  要求エンジン出力演算部
１１b，１１Ａb  エンジン回転速度設定部
１１c，１１Ａc  エンジントルク設定部
１１d  エンジントルク制御部
１１a１，１１a２，１１a７  マップ
１１a３  最小値選択部
１１a４，１１a５  乗算部
１１a６  除算部
１１d１  Ｐ制御部
１１d２  ＰＩ制御部
１１d３  減算部
１１d４  加算部
１１b１  マップ
１１c１  除算部
１１c１Ａ  マップ
１１b２，１１c２  レートリミッタ
１１b３，１１c３  マップ
１１b４，１１c４  中間値保持部
１１b５，１１c５  レートリミッタ
１２，１３  インバータ
１４  チョッパ
１５  バッテリ
１６  旋回電動機
１７，１８  圧力センサ
１９  圧力センサ
２１  エンジンコントローラ
２３  回転センサ
２５  シャトル弁ブロック
２６  圧力センサ
Ｒ１  燃費の良い領域
Ｒ２  PM排出量が特に多い領域
Ｆ  燃費の良い経路
Ｇ１，Ｇ２  燃費の悪化が抑えられかつ排気ガス中の大気汚染物質の排出量を減らす経路
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2014009525.tif 000001