(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプを駆動するエンジンの目標回転数を指示する回転数指示手段と、上記エンジンの実回転数を制御する回転数調整装置と、上記ポンプの吐出圧を検出する圧力検出手段と、
上記回転数指示手段から出力される信号、及び上記圧力検出手段から出力される信号を入力し、上記回転数調整装置を作動させる目標エンジン回転数を出力する制御をおこなうとともに、実エンジン回転数とエンジン出力トルクとの関係における当該エンジン出力トルクの変化に対しての当該実エンジン回転数の描く軌跡を、上記エンジンの構造に伴って決定される無負荷時の最高回転数よりも低い回転数領域内に位置するように予め設定する回転数軌跡設定手段を含むコントローラとを備えたポンプ駆動エンジンの回転数制御装置において、
上記コントローラに含まれる上記回転数軌跡設定手段は、最大トルク値よりも小さく設定された所定のトルク値よりも小さく、最小トルク値よりも大きい上記エンジン出力トルクに応じて上記実エンジン回転数を、上記エンジン出力トルクが最大の時の実エンジン回転数である定格回転数よりも高くさせ得るように、上記軌跡を設定する設定手段であることを特徴とするポンプ駆動エンジンの回転数制御装置。
【請求項２】
上記回転数軌跡設定手段は、上記エンジン出力トルクが所定の小さな値であるときの実エンジン回転数を、上記定格回転数に一致させるように上記軌跡を設定する設定手段であることを特徴とする請求項１記載のポンプ駆動エンジンの回転数制御装置。
【請求項３】
上記回転数軌跡設定手段は、上記エンジン出力トルクが所定の小さな値であるときの実エンジン回転数を、上記定格回転数よりも低くさせるように上記軌跡を設定する設定手段であることを特徴とする請求項１記載のポンプ駆動エンジンの回転数制御装置。
【請求項４】
上記回転数軌跡設定手段は、上記エンジン出力トルクが所定の小さな値であるときの実エンジン回転数を、上記定格回転数よりも高くさせるように上記軌跡を設定する設定手段であることを特徴とする請求項１記載のポンプ駆動エンジンの回転数制御装置。
【請求項５】
油圧ショベルに備えられることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のポンプ駆動エンジンの回転数制御装置。
【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などに備えられるポンプ駆動エンジンの回転数制御装置に係り、特に騒音を抑制できるポンプ駆動エンジンの回転数制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は本発明の対象とするポンプ駆動エンジンの回転数制御装置が備えられる油圧駆動装置の一例を示す油圧回路図、図１０は従来のポンプ駆動エンジンの回転数制御装置の要部を形成するコントローラの構成を示すブロック図、図１１は図９に示す油圧駆動装置において得られるポンプ吐出圧・ポンプ押しのけ容積特性、およびポンプ吐出圧・ポンプ入力トルク特性を示す図、図１２は図１０に示す従来技術によって得られる実エンジン回転数・エンジン出力トルク特性を示す図である。
【０００３】
これらの図９〜１２により、一般的な油圧駆動装置の構成と、このような油圧駆動装置に備えられる従来のポンプ駆動エンジンの回転数制御装置について説明する。
【０００４】
図９に示す油圧駆動装置は、例えば油圧ショベルに備えられるもので、エンジン４と、このエンジン４によって駆動する可変容量型の油圧ポンプすなわちメインポンプ５、及びパイロットポンプ６と、メインポンプ５の吐出量を制御する油圧レギュレータ１０と、メインポンプ５から吐出される圧油によって駆動するブームシリンダ、アームシリンダ等のアクチュエータ１３と、メインポンプ５からアクチュエータ１３に供給される圧油の流れを制御するメインスプール７と、このメインスプール７を切換操作する操作レバー１１と、この操作レバー１１の操作に応じて作動し、パイロットポンプ６の圧油をメインスプール７の両端部のいずれかの制御室に供給するパイロットバルブ１１ａ，１１ｂと、メインスプール７に一体に設けられ、メインスプール７の中立時にパイロットバルブ１１ａ，１１ｂと作動油タンク１２とを連通させるサブスプール８とを備えている。
【０００５】
また、メインポンプ５を駆動するエンジン４の目標回転数を指示する回転数指示手段、すなわちスロットル２と、メインポンプ５の吐出圧を検出する圧力検出手段、すなわちポンプ圧力センサ９と、エンジン４に供給される燃料の噴射量を調節するガバナ４ａと、このガバナ４ａを回動させるモータ３とを備えている。ガバナ４ａとモータ３とにより、エンジン４の実回転数を制御するいわゆるメカガバナより成る回転数調整装置が構成されている。
【０００６】
さらに、上述の回転数調整装置を構成するモータ３を作動させる目標エンジン回転数を出力する制御をおこなうとともに、実エンジン回転数とエンジン出力トルクとの関係における当該エンジン出力トルクの変化に対しての当該実エンジン回転数の描く軌跡を、エンジン４の構造に伴って決定される無負荷時の最高回転数よりも低い回転数領域内に位置するように予め設定する回転数軌跡設定手段を含むコントローラ１を備えている。
【０００７】
上述した各構成のうち、本発明の対象とするポンプ駆動エンジンの回転数制御装置は、主に、コントローラ１と、スロットル２と、モータ３と、ガバナ４ａと、ポンプ圧力センサ９とによって構成されている。
【０００８】
なお、同図９に示すメインポンプ５は図１１に示すように、ポンプ吐出圧Ｐの増加に応じてポンプ押しのけ容積ｑが小さくなる特性（Ｐ−ｑ線図）を有することが知られている。このＰ−ｑ線図に伴い、ポンプ吐出圧Ｐとポンプ入力トルクＴｐとの関係は、同図１１に示す山形を形成するＰ−Ｔｐ線図のようになる。
【０００９】
従来のポンプ駆動エンジンの回転数制御装置の要部を構成するコントローラ１は、図１０に示すように、ポンプ圧力センサ９で検出されたポンプ吐出圧Ｐに応じた大きさのポンプ入力トルクＴｐを求めて出力する関数発生器１ｂと、この関数発生器１ｂから出力されたポンプ入力トルクＴｐに応じたエンジン出力トルクＴを求める演算器１ｃと、この演算器１ｃから出力されたエンジン出力トルクＴに応じた大きさのエンジン回転数演算値ＮＡを求めて出力する関数発生器１ｄと、前述した図９に示すスロットル２から出力された指示信号、すなわちスロットル電圧Ｖに応じた大きさのエンジン回転数演算値ＮＢを求めて出力する関数発生器１ａと、上述の関数発生器１ｄから出力されたエンジン回転数演算値ＮＡと関数発生器１ａから出力されたエンジン回転数演算値ＮＢのうちの小さい方の値を選択して目標エンジン回転数とし、この目標エンジン回転数に相当する駆動信号をモータ３に出力する選択器１ｅとを備えている。
【００１０】
上述した各関数発生器のうちの関数発生器１ｄは、実エンジン回転数の描く軌跡を、無負荷時の最高回転数よりも小さい回転数領域内に位置するように予め設定する上述の回転数軌跡設定手段を構成するものであり、エンジン出力トルクＴの増加に応じて直線的に、すなわち比例して増加するエンジン回転数演算値ＮＡの関係が設定されている。エンジン出力トルクＴが例えばＴｍｉｎ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔｍａｘと増加するに従って、エンジン回転数演算値ＮＡは、Ｎｒ１、Ｎｒ２、Ｎｒ３、Ｎｒ４と増加する関係となっている。
【００１１】
上述したコントローラ１の構成を含む図９に示す油圧駆動装置では、エンジン４を作動させてメインポンプ５、パイロットポンプ６を駆動させている状態において操作レバー１１を操作し、例えばパイロットバルブ１１ｂが作動すると、パイロットポンプ６から吐出される圧油がメインスプール７の同図９の右側の制御室に与えられ、これによりメインスプール７は右位置に切換えられる。これに伴い、メインポンプ５から吐出される圧油がメインスプール７を介してアクチュエータ１３のボトム室１３ｂに与えられ、ピストン１３ａが伸長する。このピストン１３ａの伸長動作により該当するブーム、アーム等の作業機が作動し、掘削作業等が実施される。
【００１２】
このような動作の間、ポンプ圧力センサ９によってポンプ吐出圧Ｐが検出され、コントローラ１の関数発生器１ｂでポンプ吐出圧Ｐに応じたポンプ入力トルクＴｐが求められ、このポンプ入力トルクＴｐに応じて演算器１ｃでエンジン出力トルクＴが求められ、関数発生器１ｄでエンジン出力トルクＴに応じたエンジン回転数演算値ＮＡが求められる。ここで、スロットル２がフル操作され、関数発生器１ａでエンジン回転数演算値ＮＢがＮｒ４となっているような場合には、選択器１ｅでは、主に小さい値を形成するエンジン回転数演算値ＮＡが目標エンジン回転数として選択され、該当する値の駆動信号がモータ３に出力される。これによりモータ３が駆動してガバナ４ａを適宜回動させ、エンジン４に供給される燃料の噴射量が調節される。この調節に応じてエンジン４の実回転数が制御される。
【００１３】
なお、スロットル２によって出力されたスロットル電圧Ｖが例えばＶ１で、エンジン回転数演算値ＮＢが、前述したＮｒ１よりも小さくなるＮｍｉｎとなるような場合には、選択器１ｅではエンジン回転数演算値ＮＢが目標エンジン回転数として選択され、該当する値の駆動信号がモータ３に出力される。これにより、上述のようにモータ３が駆動し、ガバナ４ａが適宜回動し、燃料噴射量が調節され、エンジン４の実回転数が例えば負荷によりエンストを生じない最小回転数であるアイドル回転数に制御される。
【００１４】
ここで実エンジン回転数・エンジン出力トルク特性は図１２に示すものであり、エンジン４の構造に伴って決定される無負荷時、すなわち同図１２に示すエンジン出力トルクＴが最小のＴｍｉｎの時で、ガバナ４ａが最高の高さ位置であるガバナ位置Ｄとなるときに、実エンジン回転数が最高回転数Ｎ４となる。掘削作業等が中断されているときなどに、この状態になると、高いエンジン音が発生する。また、エンジン１を冷却するファンの音も高くなる。これらの相乗により騒音が発生し、オペレータや当該油圧ショベルの周囲に不快感を与えやすい。
【００１５】
なお、同図１２のガバナ位置Ｄにあって、エンジン出力トルクＴが最大のＴｍａｘのときに定格回転ポイント２０に至り、このときの実エンジン回転数が定格回転数Ｎ３となる。
【００１６】
上述した従来技術では、コントローラ１の関数発生器１ｄの設定により、エンジン出力トルクＴがＴｍｉｎのときには、ガハナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ａとして、エンジン回転数演算値ＮＡをＮｒ１と低い値となるように設定してある。すなわち、図１２のＴｍｉｎのラインと、ガバナ位置Ａのラインとの交点が定格回転数Ｎ３のライン上に位置するように予め設定されている。
【００１７】
また、エンジン出力トルクＴがＴｍｉｎよりも大きくなったＴ１のときには、ガバナ位置Ａよりも高くなるもののガバナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ｂとして、エンジン回転数演算値ＮＡをＮｒ１より高いＮｒ２となるように設定してある。すなわち、図１２のＴ１のラインとガバナ位置Ｂのラインとの交点が定格回転数Ｎ３のライン上に位置するように予め設定されている。
【００１８】
また、エンジン出力トルクＴがＴ１よりも大きくなったＴ２のときには、ガバナ位置Ｂよりも高くなるもののガバナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ｃとして、エンジン回転数演算値ＮＡをＮｒ２より高いＮｒ３となるように設定してある。すなわち、図１２のＴ２のラインとガバナ位置Ｃのラインとの交点が定格回転数Ｎ３のライン上に位置するように予め設定されている。
【００１９】
なお、関数発生器１ｄのエンジン回転数演算値Ｎｒ３よりも大きいＮｒ４は、図１２に示す定格回転数Ｎ３を与える回転数演算値である。
【００２０】
関数発生器１ｄにおいて、上述のようにエンジン出力トルクＴとエンジン回転数演算値ＮＡの関係を予め設定することにより、エンジン出力トルクＴの変化に対して実エンジン回転数が描く軌跡、すなわち図１２に示すエンジン回転数軌跡２１は、無負荷時の最高回転数Ｎ４よりも低い回転数領域内に位置する定格回転数Ｎ３上に保たれる。
【００２１】
これにより上述した図１０等に示す従来技術にあっては、エンジン出力トルクＴの変動にかかわらずエンジン４の実回転数を安定に保つことができるとともに、最高回転数Ｎ４よりも低い定格回転数Ｎ３でエンジン４を回転させることができるので、騒音を抑制させることができる。
【００２２】
上述した従来技術に相当する公知技術としては、特開平３−２１３６３２号公報に示されるものがある。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図１０等に示す従来の回転数制御装置では、エンジン出力トルクＴの変動にかかわらず実エンジン回転数を無負荷時の最高回転数Ｎ４よりも低い定格回転数Ｎ３とすることができるので騒音を抑制できる。しかしながら、本来出し得るエンジン回転数である最高回転数Ｎ４よりも低い回転数に常時保つことから、図９に示すメインポンプ５の吐出量に制約を受け、このため作業の種類によっては望ましい作業性が得られないことがある。
【００２４】
例えば、当該油圧ショベルで実施されるアームクラウド操作とか、加速動作終了後の旋回操作などの軽負荷時、例えばエンジン出力トルクＴが図１２のＴ１となるような時でも、実エンジン回転数が最高回転数Ｎ４よりも低い定格回転数Ｎ３であることから、メインポンプ５の吐出量を増量させることができず、このため該当する操作の速度が遅くなり、作業性の向上を見込めない問題がある。
【００２５】
本発明は、上記した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、騒音を低減できるとともに、軽負荷時におけるメインポンプの吐出量を増量させることができるポンプ駆動エンジンの回転数制御装置を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ポンプを駆動するエンジンの目標回転数を指示する回転数指示手段と、上記エンジンの実回転数を制御する回転数調整装置と、上記ポンプの吐出圧を検出する圧力検出手段と、上記回転数指示手段から出力される信号、及び上記圧力検出手段から出力される信号を入力し、上記回転数調整装置を作動させる目標エンジン回転数を出力する制御をおこなうとともに、実エンジン回転数とエンジン出力トルクとの関係における当該エンジン出力トルクの変化に対しての当該実エンジン回転数の描く軌跡を、上記エンジンの構造に伴って決定される無負荷時の最高回転数よりも低い回転数領域内に位置するように予め設定する回転数軌跡設定手段を含むコントローラとを備えたポンプ駆動エンジンの回転数制御装置において、上記コントローラに含まれる上記回転数軌跡設定手段は、最大トルク値よりも小さく設定された所定のトルク値よりも小さく、最小トルク値よりも大きい上記エンジン出力トルクに応じて上記実エンジン回転数を、上記エンジン出力トルクが最大の時の実エンジン回転数である定格回転数よりも高くさせ得るように、上記軌跡を設定する設定手段からなる構成にしてある。
【００２７】
このように構成した本発明にあっては、基本的には、コントローラに含まれる回転数軌跡設定手段によって実エンジン回転数が描く軌跡を、無負荷時の最高回転数よりも低い領域内に保持するので、エンジンの回転数の上昇が制限され騒音を抑制することができる。また特に、回転数軌跡設定手段により、実エンジン回転数を定格回転数よりも高くさせ得るようにしてあることから、軽負荷時であってエンジン出力トルクが小さい場合に、定格回転数よりも高い実エンジン回転数とすることができ、ポンプの吐出量を増量させることができる。
【００２８】
なお、上述した回転数軌跡設定手段は、上記エンジン出力トルクが所定の小さな値であるときの実エンジン回転数を、上記定格回転数に一致させるように上記軌跡を設定する設定手段から成るものであってもよい。
【００２９】
また、上述した回転数軌跡設定手段は、上記エンジン出力トルクが所定の小さな値であるときの実エンジン回転数を、上記定格回転数よりも低くさせるように上記軌跡を設定する設定手段から成るものであってもよい。
【００３０】
また、上述した回転数軌跡設定手段は、上記エンジン出力トルクが所定の小さな値であるときの実エンジン回転数を、上記定格回転数よりも高くさせるように上記軌跡を設定する設定手段から成るものであってもよい。
【００３１】
このようなポンプ駆動エンジンの回転数制御装置は、ポンプから吐出される圧油に応じて駆動する作業機を有する機械、例えばブームやアームを有する油圧ショベルに設けるのに好適である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下，本発明のポンプ駆動エンジンの回転数制御装置の実施形態を図に基づいて説明する。
【００３３】
図１は本発明の第１実施形態の要部を形成するコントローラの構成を示すブロック図、図２は図１に示す第１実施形態によって得られる実エンジン回転数・エンジン出力トルク特性を示す図である。なお、本実施形態及び後述する各実施形態も例えば前述した図９に示すような油圧駆動装置に設けられるものであり、当該油圧駆動装置は、例えば油圧ショベルに備えられるようになっている。したがって、以下の説明にあっては、必要に応じて前述した図９に示す符号を用いて説明をおこなう。
【００３４】
また、図１は前述した図１０に対応させて描いてあり、図２は前述した図１２に対応させて描いてある。図１，２において前述したものと同等のものは同じ符号で示してある。
【００３５】
はじめに、前述と重複するが、この第１実施形態のポンプ駆動エンジン回転数制御装置の概略構成について説明する。
【００３６】
この第１実施形態も、メインポンプ５を駆動するエンジン４の目標回転数を指示する回転数指示手段、すなわちスロットル２と、メインポンプ５の吐出圧を検出する圧力検出手段、すなわちポンプ圧力センサ９と、エンジン４に供給される燃料の噴射量を調節するガバナ４ａと、このガバナ４ａを回動させるモータ３とを備えている。ガバナ４ａとモータ３とにより、エンジン４の実回転数を制御するいわゆるメカガバナから成る回転数調整装置が構成されている。また、この回転数調整装置を構成するモータ３を作動させる目標エンジン回転数を出力する制御をおこなうとともに、実エンジン回転数とエンジン出力トルクＴとの関係における当該エンジン出力トルクＴの変化に対しての当該実エンジン回転数の描く軌跡を、エンジン４の構造に伴なって決定される無負荷時の最高回転数Ｎ４よりも低い回転数領域内に位置するように予め設定する回転数軌跡設定手段を含むコントローラ１を備えている。
【００３７】
このコントローラ１は、図１に示すように、ポンプ圧力センサ９で検出されたポンプ吐出圧Ｐに応じた大きさのポンプ入力トルクＴｐを求めて出力する関数発生器１ｂと、この関数発生器１ｂから出力されたポンプ入力トルクＴｐに応じたエンジン出力トルクＴを求める演算器１ｃと、この演算器１ｃから出力されたエンジン出力トルクＴに応じた大きさのエンジン回転数演算値ＮＡを求めて出力する関数発生器１ｆ１と、スロットル２から出力された指示信号、すなわちスロットル電圧Ｖに応じた大きさのエンジン回転数演算値ＮＢを求めて出力する関数発生器１ａと、関数発生器１ｆ１から出力されたエンジン回転数演算値ＮＡと関数発生器１ａから出力されたエンジン回転数演算値ＮＢのうちの小さい方の値を選択して目標エンジン回転数とし、この目標エンジン回転数に相当する駆動信号をモータ３に出力する選択器１ｅとを備えている。
【００３８】
上述した関数発生器１ｆ１は、実エンジン回転数の描く軌跡を、無負荷時の最高回転数Ｎ４よりも小さい回転数領域内に位置するように予め設定するとともに、実エンジン回転数を、エンジン出力トルクＴが最大の時の実エンジン回転数である定格回転数Ｎ３よりも高くさせ得るように、上述の軌跡を設定する回転数軌跡設定手段を構成している。
【００３９】
同図１に示すように、関数発生器１ｆ１のエンジン出力トルクＴとエンジン回転数演算値ＮＡとの関係は、エンジン出力トルクＴがたとえばＴｍｉｎ、Ｔ３、Ｔ１、Ｔ２、Ｔｍａｘと増加するに伴って、エンジン回転数演算値ＮＡが、Ｎｒ１、Ｎｒ２、Ｎｒ３、Ｎｒ４と上に凸の曲線状に増加する関係にしてある。
【００４０】
このような関数発生器１ｆ１を設けたことにより、この第１実施形態にあっては、同図１に示すように、エンジン出力トルクＴがＴｍｉｎのときは、ガバナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ａとして、エンジン回転数演算値ＮＡをＮｒ１と低い値となるように設定してある。すなわち、図２のＴｍｉｎのラインと、ガバナ位置Ａのラインとの交点が定格回転数Ｎ３に一致するように予め設定されている。
【００４１】
そして、エンジン出力トルクＴがＴｍｉｎよりもわずかに大きくなったＴ３のときには、ガバナ位置Ａよりも高くなるもののガバナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ｂとして、エンジン回転数演算値ＮＡをＮｒ１より高いＮｒ２となるように設定してある。このとき、同図１の関数発生器１ｆ１のエンジン出力トルクＴとエンジン回転数演算値ＮＡの関係が上に凸の曲線であることにより、図２のＴ３のラインとガバナ位置Ｂのラインの交点である実エンジン回転数２３は、定格回転数Ｎ３より大きく、最高回転数Ｎ４より小さいＮ５となる。
【００４２】
また、エンジン出力トルクＴがＴ３よりも大きいＴ１のときには、ガバナ位置Ｂよりも高くなるもののガバナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ｃとして、エンジン回転数演算値ＮＡをＮｒ２より高いＮｒ３となるように設定してある。このとき、前述と同様に同図１の関数発生器１ｆ１のエンジン出力トルクＴとエンジン回転数演算値ＮＡの関係が上に凸となる曲線の関係であることから、図２のＴ１のラインとガバナ位置Ｃのラインの交点である実エンジン回転数は、前述の実エンジン回転数Ｎ５より大きく、最高回転数Ｎ４より小さいＮ６となる。
【００４３】
また、エンジン出力トルクＴがＴ１よりも大きいＴ２のときには、ガバナ位置Ｃよりも高くなる最高のガバナ位置Ｄとして、エンジン回転数演算値ＮＡをＮｒ３より高いＮｒ４となるように設定してある。すなわち、同図２のＴ２のラインとガバナ位置Ｄのラインの交点が、前述した実エンジン回転数Ｎ６のライン上に位置するように予め設定されている。
【００４４】
エンジン出力トルクＴがＴ２からＴｍａｘの間では、関数発生器１ｆ１のエンジン回転数演算値ＮＡはＮｒ４に保持される。すなわち、同図２の実エンジン回転数Ｎ６と定格回転数Ｎ３との間の実エンジン回転数となるように予め設定されている。
【００４５】
図２の２２は、この第１実施形態におけるエンジン回転数軌跡を示している。
【００４６】
このように構成した第１実施形態では、図９に示すエンジン４の駆動によりメインポンプ５から圧油を吐出させて該当する作業をおこなつている間、ポンプ圧力センサ９によってポンプ吐出圧Ｐが検出され、コントローラ１の関数発生器１ｂでポンプ吐出圧Ｐに応じたポンプ入力トルクＴｐが求められ、このポンプ入力トルクＴｐに応じて演算器１ｃでエンジン出力トルクＴが求められ、関数発生器１ｆ１でエンジン出力トルクＴに応じたエンジン回転数演算値ＮＡが求められる。ここで、スロットル２がフル操作され関数発生器１ａでエンジン回転数演算値ＮＢがＮｒ４となっているような場合には、選択器１ｅでは主に小さい方の値を形成するエンジン回転数演算値ＮＡが目標エンジン回転数として選択され、該当する値の駆動信号がモータ３に出力される。これによりモータ３が駆動してガバナ４ａを適宜回動させ、エンジン４に供給される燃料の噴射量が調節される。この調節に応じてエンジン４の実回転数が制御される。
【００４７】
なお、スロットル２によって出力されたスロットル電圧が例えばＶ１で、エンジン回転数演算値ＮＢがＮｒ１よりも小さくなるＮｍｉｎとなるような場合には、エンジン回転数演算値ＮＢが目標エンジン回転数として選択され、該当する値の駆動信号がモータ３に出力される。これにより上述のようにモータ３が駆動し、ガバナ４ａが適宜回動し、燃料噴射量が調節され、実エンジン回転数が例えば負荷によりエンストを生じない最小回転数であるアイドル回転数に制御される。
【００４８】
このように構成した第１実施形態にあっては、図２のエンジン回転数軌跡２２で示すように、エンジン出力トルクＴの変動にかかわらず、実エンジン回転数を、無負荷時に得られる最高回転数Ｎ４よりも低い回転数とすることができ、これにより騒音を抑制でき、オペレータや当該油圧ショベルの周囲に与える不快感を軽減できる。
【００４９】
また、当該油圧ショベルで実施されるアームクラウド操作とか、加速動作終了後の旋回操作などの軽負荷時、たとえばエンジン出力トルクＴが図２のＴ１となるときでも、実エンジン回転数を定格回転数Ｎ３より大きいＮ６とすることができる。これによりメインポンプ５の吐出量を増量させることができ、該当する動作の速度を速くして、作業性を向上させることができる。
【００５０】
図３は本発明の第２実施形態の要部を形成するコントローラの構成を示すブロック図、図４は図３に示す第２実施形態によって得られる実エンジン回転数・エンジン出力トルク特性を示す図である。
【００５１】
この第２実施形態は、コントローラ１に含まれる回転数軌跡設定手段、すなわち関数発生器１ｆ２だけが、前述した第１実施形態と異なっている。他の構成は前述した第１実施形態と同等である。
【００５２】
この第２実施形態における関数発生器１ｆ２は、実エンジン回転数の描く軌跡を、無負荷時の最高回転数Ｎ４よりも小さい回転数領域内に位置するように予め設定するとともに、実エンジン回転数を、定格回転数Ｎ３よりも高くさせ得るように、かつ、エンジン出力トルクが所定の小さな値、すなちＴ４の時の実エンジン回転数を、定格回転数Ｎ３よりも低くさせるように、上述の軌跡を設定するものである。
【００５３】
同図３に示すように、関数発生器１ｆ２のエンジン出力トルクＴとエンジン回転数演算値ＮＡの関係は、エンジン出力トルクＴがたとえばＴ４，Ｔ３，Ｔ１と増加するに従って、エンジン回転数演算値ＮＡが、Ｎｒ５，Ｎｒ２，Ｎｒ３と上に凸の曲線状に増加し、エンジン出力トルクＴがＴ１からＴ２と増加するに従って、エンジン回転数演算値ＮＡが、Ｎｒ３からＮｒ４に直線的に、すなわち比例して増加し、エンジン出力トルクＴがＴ２からＴｍａｘと増加するに従って、一定のエンジン回転数Ｎｒ４をとる関係となっている。
【００５４】
このような関数発生器１ｆ２を設けたことにより、この第２実施形態にあっては、同図３に示すように、エンジン出力トルクＴがＴ４のときには、ガバナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ａ１、すなわち前述した第１実施形態に係る図２に示すガバナ位置Ａよりもさらに低いガバナ位置Ａ１として、エンジン回転数演算値ＮＡを前述した第１実施形態に係る図１の関数発生器１ｆ１のＮｒ１よりもさらに低いＮｒ５となるように設定してある。すなわち、図４のＴ４のラインと、ガバナ位置Ａ１のラインとの交点である実エンジン回転数２５が、定格回転数Ｎ３よりも低いＮ７となるように予め設定されている。
【００５５】
エンジン出力トルクＴがＴ４よりも大きいＴ３のときには、ガバナ位置Ａ１よりも高くなるもののガバナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ｂとして、エンジン回転数演算値ＮＡをＮｒ５より高いＮｒ２となるように設定してある。このとき、同図３の関数発生器１ｆ２中に示すエンジン出力トルクＴとエンジン回転数演算値ＮＡの関係が上に凸の曲線であることにより、図４のＴ３のラインとガバナ位置Ｂのラインの交点である実エンジン回転数は、定格回転数Ｎ３より大きく、最高回転数Ｎ４より小さいＮ５となる。
【００５６】
また、エンジン出力トルクＴがＴ３よりも大きいＴ１のときには、ガバナ位置Ｂよりも高くなるもののガバナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ｃとして、エンジン回転数演算値ＮＡをＮｒ２より高いＮｒ３となるように設定してある。このとき、前述と同様に同図３の関数発生器１ｆ２中に示すエンジン出力トルクＴとエンジン回転数演算値ＮＡの関係が上に凸の曲線であることから、図２のＴ２のラインとガバナ位置Ｃのラインの交点である実エンジン回転数は、前述の実エンジン回転数Ｎ５より大きく、最高回転数Ｎ４より小さいＮ６となる。
【００５７】
また、エンジン出力トルクＴがＴ１からＴ２の間では、エンジン回転数演算値ＮＡはＮｒ３からＮｒ４の間で比例的に増加するようになっている。すなわち、図４のＴ２のラインとガバナ位置Ｄのラインの交点である実エンジン回転数が、前述したＮ６上に位置するように予め設定されている。
【００５８】
エンジン出力トルクがＴ２からＴｍａｘの間では、エンジン回転数演算値ＮＡはＮｒ４に保持される。すなわち、図４の実エンジン回転数Ｎ６と定格回転数Ｎ３との間の実エンジン回転数となるように予め設定されている。
【００５９】
図４の２４は、この第２実施形態におけるエンジン回転数軌跡を示している。
【００６０】
このように構成した第２実施形態にあっても、前述した第１実施形態におけるのと同様に、騒音の抑制による不快感の軽減と、メインポンプ５の吐出量の増量による作業性の向上を実現できる。特に、エンジン出力トルクＴが所定の小さい値であるＴ４のときには、実エンジン回転数を定格回転数Ｎ３よりもさらに小さな回転数Ｎ７とすることができ、騒音の抑制に貢献し、当該油圧ショベルの非操作時の燃費を低減させることができる。
【００６１】
図５は本発明の第３実施形態の要部を形成するコントローラの構成を示すブロック図、図６は図５に示す第３実施形態によって得られる実エンジン回転数・エンジン出力トルク特性を示す図である。
【００６２】
この第３実施形態も、コントローラ１に含まれる回転数軌跡設定手段、すなわち関数発生器１ｆ３だけが、前述した第１，第２実施形態と異なっている。他の構成は前述した第１，第２実施形態と同等である。
【００６３】
この第３実施形態における関数発生器１ｆ３は、実エンジン回転数の描く軌跡を、無負荷時の最高回転数Ｎ４よりも小さい回転数領域内に位置するように予め設定するとともに、実エンジン回転数を、定格回転数Ｎ３よりも高くさせ得るように、かつ、エンジン出力トルクが所定の小さい値、すなわちＴ３の時の実エンジン回転数を、定格回転数Ｎ３よりも高くさせるように、上述の軌跡を設定するものである。
【００６４】
同図５に示すように、関数発生器１ｆ３のエンジン出力トルクＴとエンジン回転数演算値ＮＡとの関係は、エンジン出力トルクＴが、前述した図１０に示す関数発生器１ｄのエンジン出力トルクＴの最小値Ｔｍｉｎよりもわずかに大きいＴ３、Ｔ３より大きいＴ１、Ｔ１より大きいＴ２と増加するに従って、エンジン回転数演算値ＮＡが、Ｎｒ２，Ｎｒ３，Ｎｒ４と直線的に、すなわち比例して増加し、エンジン出力トルクＴがＴ２からＴｍａｘと増加するに従って、一定のエンジン回転数演算値Ｎｒ４をとる関係となっている。
【００６５】
このような関数発生器１ｆ３を設けたことにより、この第３実施形態にあっては、同図５に示すように、エンジン出力トルクＴが所定の小さな値Ｔ３のときには、ガバナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ｂとして、エンジン回転数演算値ＮＡを、Ｎｒ２となるように設定してある。すなわち、図６のＴ３のラインと、ガバナ位置Ｂのラインとの交点である実エンジン回転数２７が、定格回転数Ｎ３よりもわずかに高いＮ５となるように予め設定されている。
【００６６】
エンジン出力トルクＴがＴ３よりも大きくなったＴ１のときには、ガバナ位置Ｂよりも高くなるもののガバナ位置Ｄに比べて低いガバナ位置Ｃとして、エンジン回転数演算値ＮＡをＮｒ２より高いＮｒ３となるように設定してある。このとき、同図５の関数発生器１ｆ３中に示すエンジン出力トルクＴとエンジン回転数演算値ＮＡの関係が比例関係であることにより、図６のＴ１のラインと、ガバナ位置Ｃのラインの交点は、前述した実エンジン回転数Ｎ５のライン上に位置する。すなわち、このときの実エンジン回転数はＮ５に保たれる。
【００６７】
また、エンジン出力トルクＴがＴ１よりも大きいＴ２のときには、ガバナ位置Ｄとして、エンジン回転数演算値ＮＡをＮｒ３より高いＮｒ４となるように設定してある。このとき、前述したように同図５の関数発生器１ｆ３中に示すエンジン出力トルクＴとエンジン回転数演算値ＮＡの関係が比例関係であることにより、図６のＴ２のラインと、ガバナ位置Ｄのラインの交点は、実エンジン回転数Ｎ５のライン上に位置する。このときも実エンジン回転数はＮ５に保たれる。
【００６８】
エンジン出力トルクＴがＴ２からＴｍａｘの間では、エンジン回転数演算値ＮＡはＮｒ４に保持される。すなわち、図６の実エンジン回転数Ｎ５と定格回転数Ｎ３との間の実エンジン回転数となるように予め設定されている。
【００６９】
図６の２６は、この第３実施形態におけるエンジン回転数軌跡を示している。
【００７０】
このように構成した第３実施形態にあっても、前述した第１実施形態におけるのと同様に、騒音の抑制による不快感の軽減と、メインポンプ５の吐出量の増量による作業性の向上を実現できる。特に、エンジン出力トルクＴが比較的小さいＴ１前後にあっては、エンジン出力トルクＴの変動にかかわらず、実エンジン回転数がＮ５に保たれることから、メインポンプ５の吐出量を安定して供給でき、微操作作業等において精度の高い作業を実現できる。
【００７１】
図７は本発明の第４実施形態の要部を形成するコントローラの構成を示すブロック図である。
【００７２】
この第４実施形態では、メインポンプが複数、例えば２つのポンプから成り、それぞれのポンプの吐出圧を検出するポンプ圧センサを設けてある。コントローラ１は、２つのポンプ圧センサから出力されるポンプ吐出圧のうちの大きい方を選択する選択器１ｇを備え、この選択器１ｇで選択されたポンプ吐出圧Ｐが関数発生器１ｂに出力されるようになっている。その他の構成は前述した第１実施形態と同等である。
【００７３】
このように複数のメインポンプを備えた第４実施形態であっても、メインポンプの吐出圧のうちの最大のものを選択することにより、前述した第１実施形態と同等の作用効果が得られる。
【００７４】
図８は本発明の第５実施形態の要部を形成するコントローラの構成を示すブロック図である。
【００７５】
この第５実施形態では、コントローラ１が、ポンプ吐出圧Ｐに基づいてメインポンプ５の押しのけ容積ｑを求める演算をおこなう関数発生器１ｈと、ポンプ吐出圧Ｐ、及び関数発生器１ｈから出力される押しのけ容積ｑに基づいてポンプ入力トルクＴｐを演算する演算器１ｉとを備え、この演算器１ｉで演算されたポンプ入力トルクＴｐが、演算器１ｃに出力されるようになっている。その他の構成は前述した第１実施形態と同等である。
【００７６】
このようにポンプ入力トルクＴｐを、ポンプ吐出圧Ｐと押しのけ容積ｑとから演算するように構成したものも、前述した第１実施形態と同等の作用効果が得られる。
【００７７】
なお、上記各実施形態にあっては、エンジン４の実回転数を制御する回転数調整装置を、モータ３とガバナ４ａによって構成してあるが、本発明は、このように構成することには限られず、電子ガバナによって構成してもよい。
【００７８】
【発明の効果】
本願の各請求項に係る発明によれば、騒音を抑制できるとともに、軽負荷時におけるメインポンプの吐出量を増量させることができ、これにより騒音による不快感を軽減できるとともに、従来に比べて軽負荷時の作業性を向上させることができる。
【００７９】
特に請求項３に係る発明によれば、騒音の抑制にさらに貢献するとともに、非操作時の燃費を低減させることができる。
【００８０】
また、請求項４に係る発明によれば、微操作を伴う作業等において精度の高い作業を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポンプ駆動エンジンの回転数制御装置の第１実施形態の要部を形成するコントローラの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す第１実施形態によって得られる実エンジン回転数・エンジン出力トルク特性を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態の要部を形成するコントローラの構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示す第２実施形態によって得られる実エンジン回転数・エンジン出力トルク特性を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態の要部を形成するコントローラの構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示す第３実施形態によって得られる実エンジン回転数・エンジン出力トルク特性を示す図である。
【図７】本発明の第４実施形態の要部を形成するコントローラの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第５実施形態の要部を形成するコントローラの構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の対象とするポンプ駆動エンジンの回転数制御装置が備えられる油圧駆動装置の一例を示す油圧回路図である。
【図１０】従来のポンプ駆動エンジンの回転数制御装置の要部を形成するコントローラの構成を示すブロック図である。
【図１１】図９に示す油圧駆動装置において得られるポンプ吐出圧・ポンプ押しのけ容積特性、及びポンプ吐出圧・ポンプ入力トルク特性を示す図である。
【図１２】図１０に示す従来技術によって得られる実エンジン回転数・エンジン出力トルク特性を示す図である。
【符号の説明】
１      コントローラ
１ａ    関数発生器
１ｂ    関数発生器
１ｃ    演算器
１ｅ    選択器
１ｆ１  関数発生器（回転数軌跡設定手段）
１ｆ２  関数発生器（回転数軌跡設定手段）
１ｆ３  関数発生器（回転数軌跡設定手段）
１ｇ    選択器
１ｉ    演算器
１ｈ    関数発生器
２      スロットル（回転数指示手段）
３      モータ（回転数調整装置）
４      エンジン
４ａ    ガバナ（回転数調整装置）
５      メインポンプ
２０    定格回転ポイント
２２    エンジン回転数軌跡
２４    エンジン回転数軌跡
２６    エンジン回転数軌跡
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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