专利名称：发动机的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及基于设定的发动机的目标发动机转速进行发动机的驱动控制的发动机的控制装置，特别是，涉及实现发 动机的燃耗量的改善的发动机的控制装置。
背景技术：
在建筑机械中，在泵吸收转矩为发动机的额定转矩以下的情况下，在表示发动机转速和发动机输出转矩的关系的发动机输出转矩特性线图中的高速控制区域，进行发动机输出转矩和泵吸收转矩的匹配。例如，对应于燃料指示度盘上的设定，设定目标发动机转速，决定与所设定的目标发动机转速对应的高速控制区域。或者，对应于燃料指示度盘上的设定决定高速控制区域，对应于所决定的高速控制区域设定发动机的目标发动机转速。在所决定的高速控制区域，进行使泵吸收转矩和发动机输出转矩匹配的控制。通常，大多的操作者为了提高操作量，大多将目标发动机转速设定为发动机的额定转速或其附近的转速。但是，发动机的燃耗量少的区域、即燃耗良好的区域，通常在发动机输出转矩特性线图上存在于中速转速区域及高转矩区域。因此，由燃耗方面看，在无负荷高怠速旋转至额定旋转之间决定的高速控制区域不成为效率高的区域。以往，公知有如下的控制装置，即，由于在燃耗良好的区域驱动发动机，故而对各操作模式预先对应设定发动机的目标发动机转速值和发动机的目标输出转矩值，能够选择多个操作模式(例如，参照专利文献I)。在这种控制装置中，例如在操作者选择了第二操作模式的情况下，与第一操作模式相比，能够将发动机的转速设定得较低，能够改善燃耗率。但是，在使用了上述那样的操作模式切换方式的情况下，若操作者不一一操作模式切换装置，则不能够改善燃耗率。另外，在将选择了第二操作模式时的发动机转速设定为相对于选择了第一操作模式时的发动机转速一律下降的转速值时，若选择第二操作模式，则产生如下问题。S卩，建筑机械的操作装置(以下，称为操作机)中的最大速度比选择了第一操作模式时降低。其结果，与选择了第一操作模式时的操作量相比，选择了第二操作模式时的操作量减少。为了解决这样的问题，申请人已提出有发动机的控制装置及其控制方法(专利文献2 )。根据该发动机控制装置的发明，在泵容量及发动机输出转矩低的状态下，基于位于转速比设定的第一目标发动机转速低的低旋转区域侧的第二目标发动机转速，进行发动机的驱动控制，能够对应于由发动机驱动的可变容量型油压泵的泵容量或检测到的发动机输出转矩成为预先设定的目标发动机转速而进行发动机的驱动控制。特别是，根据上述发动机控制装置的发明，能够提高发动机的燃耗率，能够确保操作机所需的泵排出量，并且能够使发动机转速非常平滑地变化。并且，能够防止发动机旋转声音不连续变化的不适感。专利文献I :(日本)特开平10 - 273919号公报
专利文献2 :国际公开第2009 / 104636号小册子在作为专利文献2介绍的发动机控制装置的发明中，代替由燃料指令度盘等指示的第一目标发动机转速开始进行发动机的驱动控制，由转速比第一目标发动机转速低的第二目标发动机转速开始进行发动机的驱动控制。但是，在专利文献2的发明中，对于根据由操作杆操作的油压促动器的种类或由操作杆操作的多个油压促动器的组合设定第二目标发动机转速未作任何的记载。特别是，油压泵中的泵容量的余量由于如下情况而不同，S卩，操作哪个油压促动器？或同时地多个操作哪些油压促动器？例如，在同时进行铲斗操作和小臂操作时，作为向各油压促动器供给的压力油流量的总量，需要较多的压カ油流量。但是，例如在単独利用铲斗进行挖掘操作时，作为向使铲斗动作的油压促动器供给的压力油流量，无需那么多。因此，即使以相同的发动机转速旋转驱动油压泵，也无需增 大油压泵的泵容量。
发明内容
本发明的目的在于进ー步改进上述专利文献2的发明，提供一种发动机的控制装置，即使基于转速比第一目标发动机转速低的第二目标发动机转速进行发动机的驱动控制，也不对油压促动器的操作产生不良影响，能够确保油压促动器的操作所需的压力油流量，并且能够以低燃耗更有效地进行发动机的驱动控制。本发明的课题通过第一 第四方面的发动机的控制装置能够很好地实现。S卩，本发明第一方面的发动机的控制装置发动机的控制装置，包括可变容量型的油压泵，其由发动机驱动；多个油压促动器，其利用来自所述油压泵的排出压カ油驱动；多个控制阀，其对从所述油压泵排出的压カ油进行控制并将其分别向所述多个油压促动器供给、排出；至少ー个操作杆，其控制所述多个控制阀；检测装置，其检测所述油压泵的泵容量；燃料喷射装置，其对供给所述发动机的燃料进行控制；指令装置，其从可变地指示的指令值中选择ー个指令值而进行指示；第一设定装置，其根据由所述指令装置指示的指令值设定第一目标发动机转速，基于所述第一目标发动机转速设定转速比所述第一目标发动机转速低的第二目标发动机转速；第二设定装置，其以所述第二目标发动机转速为下限值，设定与泵容量对应的目标发动机转速；控制装置，其控制所述燃料喷射装置以达到由所述第ニ设定装置求出的所述目标发动机转速，所述第一设定装置根据由所述操作杆操作的所述油压促动器的种类或由所述操作杆操作的所述多个油压促动器的组合，设定所述第二目标发动机转速相对于所述第一目标发动机转速的下降幅度。本发明第二方面的发动机的控制装置中，所述下降幅度的值根据对应于由所述操作杆操作的所述油压促动器的种类而要求的最大要求流量、或对应于由所述操作杆操作的所述多个油压促动器的组合而要求的最大要求流量来设定。本发明第三方面的发动机的控制装置中，所述第二设定装置进行如下设定所述下降幅度越大，使所述目标发动机转速比所述第二目标发动机转速增加的泵容量的值越小。本发明第四方面的发动机的控制装置中，还具有检测发动机输出转矩的检测装置，所述第二设定装置以所述第二目标发动机转速为下限值，设定对应于泵容量或发动机输出转矩的目标发动机转速。在本发明的发动机的控制装置中，能够基于设定的第一目标发动机转速，设定转速比第一目标发动机转速低的第二目标发动机转速。并且，根据由操作杆操作的油压促动器的种类或由操作杆操作的多个油压促动器的组合，设定第二目标发动机转速相对于第一目标发动机转速的下降幅度。即，对各个被操作的油压促动器的种类或者各个被操作的多个油压促动器的组合分别设定对应的下降幅度。通过这样构成，降低发动机的燃耗量且不对油压促动器的操作产生不良影响而进行油压促动器的操作。通过以转速比第一目标发动机转速低的第二目标发动机转速使油压泵旋转驱动，能够得到被操作的油压促动器所需的压力油流量。另外，即使以转速比第一目标发动机转速低的第二目标发动机转速进行发动机的驱动控制，通过增大油压泵的泵容量，也能够将油压促动器动作所需的压力油流量从油压泵排出。 另外，根据第二方面的构成，能够总是将由操作杆操作的油压促动器所需的压力油流量或多个油压促动器所需的总压力油流量从油压泵排出。另外，根据第三方面的构成，能够相对于泵容量的增加迅速地使发动机转速上升，能够对由于设定转速比第一目标发动机转速低的第二目标发动机转速而引起的压力油流量的流量不足进行补充。另外，根据第四方面的构成，不对油压促动器的操作产生不良影响，能够顺畅地高效动作。
图I是本发明实施方式的油压回路图；图2是发动机输出转矩特性线图；图3是使发动机输出转矩增加时的发动机输出转矩特性线图；图4是控制器的框图；图5是根据操作杆设定第二目标发动机转速的说明图；图6A是表示第一目标发动机转速和第二目标发动机转速的关系的图；图6B是表示第一目标发动机转速和第二目标发动机转速的关系的图；图6C是表示第一目标发动机转速和第二目标发动机转速的关系的图；图7是表不第一及第二目标发动机转速相对于泵容量的关系的图；图8是表示第一及第二目标发动机转速相对于泵容量的比例的关系的图；图9是本发明的控制流程图；图IOA是表示第一目标发动机转速和第二目标发动机转速的关系的图；图IOB是表示泵容量和目标发动机转速的关系的图；图IOC是表示发动机输出转矩和目标发动机转速的关系的图；图11是表示泵容量和目标发动机转速的关系的图；图12是表示发动机输出转矩和目标发动机转速的关系的图；图13是表示发动机转速和发动机输出转矩的关系的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的优选实施方式进行具体地说明。本发明的发动机的控制装置可作为对搭载于油压铲、推土机、轮式装载机等建筑机械的发动机进行控制的控制装置而适用。另外，本发明的发动机的控制装置除了以下说明的形状、构成以外，只要为能够解决发明课题的形状、构成，则均可以采用。因此，本发明不限于以下说明的实施例，可进行多种变更。〔实施例〕图I是本发明实施方式的发动机的控制装置的油压回路图。发动机2为柴油发动机，该发动机输出转矩的控制通过对向发动机2的缸内喷射的燃料量进行调整而进行。该燃料的调整能够通过以往公知的燃料喷射装置3来进行。可变容量型油压泵6 (以下，称为油压泵6)与发动机2的输出轴5连接，通过输出 轴5的旋转来驱动油压泵6。油压泵6的斜板6a的倾转角通过泵控制装置8来控制，通过使斜板6a的倾转角变化而使油压泵6的泵容量D (cc/rev)变化。泵控制装置8由控制斜板6a的倾转角的伺服液压缸12、根据泵压与油压促动器10的负荷压的压カ差被控制的LS阀(载荷传感器阀)17构成。伺服液压缸12具有作用于斜板6a的伺服活塞14，从油压泵6排出的油压经由油路27a、27b进行供给。LS阀17根据油路27a的油压(泵排出压力)与先导油路28的油压(油压促动器10的负荷压)的压カ差而动作，对伺服活塞14进行控制。通过伺服活塞14的控制，对油压泵6中的斜板6a的倾转角进行控制。另外，通过利用根据操作杆Ila的操作量从操作杆装置11输出的先导压来控制控制阀9，对向油压促动器10供给的流量进行控制。该泵控制装置8可由公知的载荷传感器控制装置构成。从油压泵6排出的压カ油通过排出油路25而向控制阀9供给。控制阀9构成为可切换到五ロ三位置的切换阀，通过将从控制阀9输出的压カ油相对于油路26a、26b有选择地供给，能够使油压促动器10动作。另外，作为油压促动器，不限定于示例的油压缸型的油压促动器，也可以是油压马达，另外，还可以作为旋转型的油压促动器构成。另外，仅示例了两组控制阀9和油压促动器10，但控制阀9和油压促动器10构成的组也可以为三组以上。另外，也可以利用ー个控制阀操作多个油压促动器而构成。例如，作为操作杆装置11，能够将操作杆Ila向从操作者方向看到的前后及左右两个操作方向操作而构成，能够根据各自的操作方向切換不同的控制阀。作为由操作杆装置11操作的油压促动器，若例如以建筑机械中的油压铲为例进行说明，则作为油压促动器，可使用大臂用油压缸、小臂用油压缸、铲斗用油压缸、左行进用油压马达、右行进用油压马达及旋转电动机等。图I中，在上述各油压促动器中，例如，以小臂用油压缸和大臂用油压缸为代表进行表示。在将操作杆Ila从中立位置操作时,根据操作杆Ila的操作方向及操作量,从操作杆装置11输出先导压。被输出的先导压施加给控制阀9的左右先导口中的任ー个。由此，控制阀9被从中立位置即(II)位置切換到左右的(I)位置或(III)位置。若将控制阀9从(II)位置切換到(I)位置，则能够将来自油压泵6的排出压カ油从油路26b向油压促动器10的底侧供给，能够使油压促动器10的活塞伸长。此时，油压促动器10的头侧的压力油从油路26a通过控制阀9而向罐22排出。同样地，若将控制阀9切换到(III)位置，则来自油压泵6的排出压力油能够从油路26a向油压促动器10的头侧供给，能够使油压促动器10的活塞缩短。此时，油压促动器10底侧的压力油从油路26b通过控制阀9而向罐22排出。在此，所谓油压促动器10的头侧是指油压缸的杆侧的油室。另外，所谓油压促动器10的底侧是指油压缸的杆相反侧的油室。油路27c从排出油路25的中途分岔，在油路27c配设有卸荷阀15。卸荷阀15与罐22连接，能够在将油路27c截断的位置和将油路27c连通的位置间进行切换。油路27c中的油压作为将卸荷阀15切换到连通位置的按压力而起作用。另外，获取油压促动器10的负荷压的先导油路28的先导压及弹簧的按压力作为将卸荷阀15切换到截断位置的按压力起作用。卸荷阀15根据先导油路28的先导压及弹 簧的按压力与油路27c中的油压的压力差而进行控制。在此，操作者对作为指令装置的燃料指示度盘4进行操作，从能够可变地指示的指令值中选择一个指令值的话，能够设定与所选择的指令值对应的第一目标发动机转速。能够根据这样设定的第一目标发动机转速来设定使泵吸收转矩和发动机输出转矩匹配的高速控制区域。S卩，如图2所示，若对应于燃料指示度盘4的操作来设定第一目标发动机转速即目标发动机转速Nb (N' b)，则选择对应于第一目标发动机转速Nb (N' b)的高速控制区域Fb。此时，目标发动机转速成为转速Nb (N' b)。另外，目标发动机转速N' b设定为将目标发动机转速控制为转速Nb时的、无负荷时的发动机的摩擦转矩和油压系统的损失转矩的合计值与发动机输出转矩匹配的点。在实际的发动机控制中，将连接目标发动机转速N' b和匹配点Kb的线设定为高速控制区域Fb0以下，使用目标发动机转速N' b比目标发动机转速Nb更靠高旋转侧的例子进行说明，但也可以使目标发动机转速N' b和目标发动机转速Nb —致，还可以使目标发动机转速N' b比目标发动机转速Nb更靠低旋转侧而构成。另外，在以下的说明中，例如目标发动机转速Ne (N' c)那样地记载带突进(夕''> 二付务)的转速N' c,但带突进的转速N' c如上述说明的那样。在此，操作者操作燃料指示度盘4，设定转速比最初选择的第一目标发动机转速Nb低的、新的第一目标发动机转速Ne的话，作为高速控制区域，设定低旋转域侧的高速控制区域Fe。这样，通过设定燃料指示度盘4，能够对应于可由燃料指示度盘4选择的第一目标发动机转速，设定一个高速控制区域。即，通过选择燃料指示度盘4，能够从例如图2所示地通过最大马力点Kl的高速控制区域Fa、和从该高速控制区域Fa偏向低旋转区域侧的多个高速控制区域Fb、Fc、…中，设定任意高速控制区域，或者能够设定位于这些高速控制区域中间的任意高速控制区域。在图3的发动机输出转矩特性线图中由最大转矩线R规定的区域表示发动机2可发挥的性能。发动机2的输出(马力)最大处为最大转矩线R上的最大马力点Kl。M表示发动机2的等燃耗曲线，等燃耗曲线的中心侧为燃耗最小区域。最大转矩线R上的K3表示发动机2的转矩最大的最大转矩点。以下，举例说明以对应于燃料指示度盘4的指令值设定发动机的最大目标发动机转速即第一目标发动机转速NI，对应于第一目标发动机转速NI设定通过最大马力点Kl的高速控制区域Fl的情況。以下，对对应于图I所示的燃料指示度盘4的指令值，作为发动机转速，设定成为额定转速的第一目标发动机转速NI (在图2中，将额定转速表示为Nh，但在图3中，第一目标发动机转速NI也为额定转速)，设定通过与第一目标发动机转速NI对应的通过最大马カ点Kl的高速控制区域Fl的情况进行说明。但本发明不限于设定通过最大马力点Kl的高速控制区域Fl的情況。例如，在作为与所设定的第一目标发动机转速对应的高速控制区域，即使设定有从图2中的多个高速控制区域Fb、Fc、…中选择的任意高速区域、或者多个高速控制区域Fb、Fc、…中间的任意高速控制区域的情况下，也能够对设定的各高速控制区域适用本发明。
图3表示将发动机输出转矩增大时的状态。在本发明中，能够根据对应于操作者在燃料指示度盘4指示的指令值设定的第一目标发动机转速NI来设定高速控制区域Fl。并且，设定转速比第一目标发动机转速NI低的转速即第二目标发动机转速N2，基于对应于第二目标发动机转速N2的高速控制区域F2开始发动机的驱动控制。另外，第二目标发动机转速N2根据如后所述地被操作的油压促动器的种类、组合而设定。控制器7可通过例如具有作为程序存储器及工作存储器使用的存储装置、执行程序的CPU的计算机来实现控制。在控制器7的存储装置中存储有图IOA 图IOC所示的表格I 表格3、图11所不的对应关系以及图12这样的对应关系等。接着，使用图4的框图对控制器7的控制进行说明。在图4中，对控制器7内的高速控制区域选择运算部32输入燃料指示度盘4的指令值37，并且输入由泵转矩运算部31计算出的油压泵6所需的泵转矩的指令值、对应于油压泵6的斜板角的泵容量及来自被操作的油压促动器的种类、组合判别部34的判别結果。向泵转矩运算部31输入由泵压カ传感器38检测到的从油压泵6排出的泵压カ(泵排出压力)、由斜板角传感器39检测到的油压泵6的斜板角。在泵转矩运算部31，由输入的油压泵6的斜板角和油压泵6的泵压カ计算泵转矩(发动机输出转矩)。S卩，通常，油压泵6的泵排出压カP (泵压力P)、排出容量D (泵容量D)和发动机输出转矩T的关系能够表示为T = PXD/200 。另外，泵转矩运算部31、泵压カ传感器38及斜板角传感器39具有作为检测发动机输出转矩的检测装置的功能。另外，斜板角传感器39具有作为检测油压泵的泵容量的检测装置的功能。在被操作的油压促动器的种类、组合判别部34，若如图5所示地操作多个操作杆装置11，则输入由压カ传感器40检测出的从操作杆装置11输出的先导压的信号，能够判别操作者操作了哪个油压促动器。即，通过在单独操作操作杆I Ia的情况下判别操作了哪个操作杆I la，在操作了多个操作杆Ila的情况下判别以怎样的组合分别操作了操作杆11a，从而能够判别被操作的油压促动器的种类、组合。在图5中，由压カ传感器40检测先导压，但也可以通过电位计等检测操作杆Ila的位移。
在高速控制区域选择运算部32，基于来自被操作的油压促动器的种类、组合判别部34的输入信号，从表不图6A 图6C所不的第一目标发动机转速NI和第二目标发动机转速N2的对应关系的对应表中，选择与来自被操作的油压促动器的种类、组合判别部34的输入信号对应的对应表。并且，在高速控制区域选择运算部32，向发动机2发出进行发动机2的驱动控制的高速控制区域指令值33。另外，图6A 图6C所示的对应表为示例，可适当设定对应于建筑机械等的对应表。在图7中，表示了第一目标发动机转速NI和第二目标发动机转速N2相对于油压泵的泵容量D的关系。使用图7，对根据被操作的油压促动器的种类、组合设定第二目标发动机转速N2的情况进行说明。举例说明例如在作为第一目标发动机转速NI设定了 2100rpm时，在不考虑被操作的油压促动器的种类、组合的情况下，作为第二目标发动机转速N2，例如设定了 ISOOrpm的情况。即，作为第二目标发动机转速N2，成为由点划线所示的状态。此时，不论在对行进用的油压促动器(油压马达)进行低速行进操作的情况下，还 是在进行铲斗掘削操作的情况下，还是在进行小臂掘削操作的情况下，作为第二目标发动机转速N2，分别以由实线圆包围的方式设定为1800rpm。图7中的1800rpm所示的点划线上的实线圆包围的位置不同。这是因为，在作为第二目标发动机转速N2设定了 ISOOrpm时，在操作各自的油压促动器所需的泵容量D、即最大要求流量不同。例如，在对行进用的油压促动器进行低速行进操作时，无需使压力油流量比进行小臂掘削操作时更多。在本发明中，对应于被操作的油压促动器的种类、组合而将第二目标发动机转速N2设定为更低的转速。即，由于在对行进用油压促动器进行低速行进操作的情况下所需的最大要求流量少，故而如图7所示，该操作所需的泵容量D有余量。因此，能够使泵容量D增大。通过使泵容量D增大，如箭头标记所示地，能够将第二目标发动机转速N2设定为比1800rpm低的1500rpm，从由实线圆包围的位置移动到由虚线圆包围的位置。即，作为第二目标发动机转速N2,成为粗线所示的状态。另外，在进行铲斗掘削操作的情况下也能够使泵容量D增大，但与进行低速行进操作时相比，所需的泵容量D、即最大要求流量大。因此，不能够将第二目标发动机转速N2从1800rpm降低到1500rpm。但是,如箭头标记线所示地，能够将第二目标发动机转速N2设定为比1800rpm低的1600rpm，从由实线圆包围的位置移动到由虚线圆包围的位置。S卩，作为第二目标发动机转速N2，成为由细线所示的状态。在进行小臂掘削操作或旋转和大臂下降的组合操作的情况下，若将第二目标发动机转速N2设定为更低的转速，则在该小臂掘削操作或旋转和大臂下降的组合操作中所需的泵容量D达到规定的第一泵容量Dl以上。因此，不能够使泵容量D增大而将第二目标发动机转速N2设定为更低的转速。因此，不将第二目标发动机转速N2设定为更低的转速，而维持在1800rpm。S卩,此时,作为第二目标发动机转速N2,成为点划线所示的状态。对第一泵容量Dl进行说明，如图3所示，作为发动机2的驱动控制，基于第二目标发动机转速N2 (在图7中，例如为1800rpm)进行沿高速控制区域F2的控制时，进行沿高速控制区域F2的控制，直到如图7所示地，使油压泵6的泵容量D达到预先设定的第一泵容量Dl (在图3中，作为第一设定位置B,表不成为第一泵容量Dl的状态)。如图7所示，在油压泵6的泵容量D达到第一泵容量Dl以上时，基于泵容量D与目标发动机转速N的对应关系求出发动机2的目标发动机转速N。在油压泵6的泵容量D达到第二泵容量D2 (在图3中，作为第二设定位置A，表示成为第二泵容量D2的状态)以上时，进行沿高速控制区域Fl的控制。另外，在图3中，第一设定位置B和第二设定位置A在发动机输出转矩T方向(上下方向)的位置根据泵压力P而变动。发动机输出转矩T利用泵压カP和泵容量D而表示为T = PXD / 200 。由此，表示成为第一泵容量Dl的状态的第一设定位置B利用根据向油压促动器的负荷而变动的泵压カP，在上下方向上变动。表示成为第二泵容量D2的状态的第二设定位置A也同样。使用图7对第一泵容量Dl进ー步说明。在图7中，举例说明对行进用的油压促动 器进行低速行进操作的情况、和进行小臂掘削操作的情況。作为第一泵容量Dl的值，对行进用的油压促动器进行低速行进操作时的第一泵容量Dl'的值设定得比进行小臂掘削操作时的第一泵容量Dl的值小。通过这样地设定，在从沿高速控制区域F2的控制向沿高速控制区域Fl的控制的过渡中，即使在将第二目标发动机转速N2设定为比1800rpm低的转速即1500rpm的情况下，也能够使发动机转速比泵容量的增加更迅速地上升。S卩，使目标发动机转速N自第二目标发动机转速N2増加的第一泵容量Dl的值设定为，使第一目标发机转速NI向第二目标发动机转速N2下降的下降幅度的值越大，该第一泵容量Dl的值越小。在本发明中，通过这样地对应于被操作的油压促动器的种类、组合而在各情况下考虑油压促动器或多个油压促动器的组合所需的泵容量D、即最大要求流量，能够将第二目标发动机转速N2设定为更低的转速。另外，在本发明中，作为第一目标发动机转速NI和第二目标发动机转速N2的对应关系，能够与被操作杆Ila操作的油压促动器的种类或被操作的多个油压促动器的组合对应，决定设定为转速比第一目标发动机转速NI低的转速即第二目标发动机转速N2时的下降幅度。因此，能够制成例如图6A 图6C所示的对应表。图6A 图6C的对应表中的第一目标发动机转速NI及第二目标发动机转速N2、和图7中的第一目标发动机转速NI及第二目标发动机转速N2的关系如下。例如,在图6A的对应表中，在使第一目标发动机转速NI与图7所不的第一目标发动机转速NI (2100rpm)—致时，图6A的对应表中的第二目标发动机转速N2与图7所示的第二目标发动机转速N2 (1800rpm) 一致。在图6A 图6C的对应表中，在使图7所示的第一目标发动机转速NI (2100rpm)和第二目标发动机转速N2 (1800rpm、或1600rpm、或1500rpm)的对应关系一致的方式构成的基础上，通过燃料指示度盘4的操作，可变地改变第一目标发动机转速NI的情况而言，表示可变地设定的第一目标发动机转速NI和第二目标发动机转速N2的对应关系。例如，在通过燃料指示度盘4将第一目标发动机转速NI从2100rpm设定为1700rpm的情况下，若选择图6C所示的对应表，则能够设定与第一目标发动机转速NI(1700rpm)对应的第二目标发动机转速N2 (1600rpm)。即，能够选择设定第二目标发动机转速N2时的下降幅度，该第二目标发动机转速N2为比设定为低转速的第一目标发动机转速NI更低的转速。通过根据操作的油压促动器的种类、组合来选择分别对应的对应表，能够设定与由燃料指示度盘4设定的第一目标发动机转速NI对应的第二目标发动机转速N2。这样,基于从图6A 图6C所不的对应表中 选择的对应表,如图4所不,在高速控制区域选择运算部32设定与以燃料指示度盘4的指令值37设定的第一目标发动机转速NI对应的第二目标发动机转速N2。因此，高速控制区域选择运算部32具有作为第一设定装置的功能，该第一设定装置由根据燃料指示度盘4的指令值37设定的第一目标发动机转速NI设定第二目标发动机转速N2。例如，能够根据仅单独进行小臂掘削的操作的情况，同时进行小臂操作和铲斗掘削的操作的情况下，仅单独进行铲斗掘削的情况等，从图6A 图6C所示的对应表中选择相应的对应表。通过使用该对应表，能够设定为转速比第一目标发动机转速NI低的第二目标发动机转速N2。在操作油压促动器时，能够在油压泵的泵容量为最大泵容量的例如85%以下的状态下使用时，例如，能够基于图6C所示的对应表将第二目标发动机转速设定为更低的转速。图8对其他实施例进行说明。图8中的横轴表不图7未表不的、泵容量D相对于油压泵6的最大泵容量的比例。并且，表示泵容量D相对于最大泵容量的比例和第一目标发动机转速NI及第二目标发动机转速N2的关系。虽然与图7的说明一部分重复，但使用该图8继续对第二目标发动机转速N2进一步地说明。如图8所示，举例说明例如在对某一油压促动器进行操作时，在不论油压促动器的种类、组合如何都设定第二目标发动机转速N2的情况下，设定为ISOOrpm的情况。在将第二目标发动机转速N2设定为1800rpm时，该操作所需的油压泵的泵容量D假定为在ISOOrpm的线上由实线圆包围的位置中的泵容量D。即，在油压泵的泵容量D为最大泵容量的85%左右的状态下，能够进行该操作。在此，目标发动机转速N从第一目标发动机转速NI的2100rpm开始减少的泵容量D为95% (第二泵容量D2)。因此，若将仅使用至最大泵容量的85%左右的油压泵6的泵容量D增大到最大泵容量的例如88%，则作为第二目标发动机转速N2，能够例如从1800rpm降低到1700rpm。在此，在图8的实施例中，为了更低地设定第二目标发动机转速，将第一泵容量Dl和第二泵容量D2连接的线的斜度变大。即，即使将第二目标发动机转速设定成更低的转速，第一泵容量Dl的值也不减小，成为大致相同的值。在图8的实施例中，与图7的实施例相比，构成为重视将第二目标发动机转速设定成更低的转速的结构。接着，对图9所示的控制流程进行说明。在图9的步骤SI中，控制器7若根据关于被操作的操作杆的检测信号读取来自被操作的油压促动器的种类、组合判别部34的信息，则进入步骤S2。在步骤S2中，基于来自被操作的油压促动器的种类、组合判别部34的信息，从图IOA的表I或图6A 图6C所示的第一目标发动机转速NI、第二目标发动机转速N2的对应表候补中选择相应的对应表。
在将第一目标发动机转速NI例如固定为发动机的额定转速时，能够如图7所示地，根据操作的油压促动器的种类、组合设定对应于该第一目标发动机转速NI的第二目标发动机转速N2。因此，在通过燃料指示度盘4的操作，将第一目标发动机转速NI例如设定为转速比发动机2的额定转速低的转速的情况下，通过使用图IOA的表I或图6A 图6C所示的对应表，能够选择设定比可变的第一目标发动机转速NI低的第二目标发动机转速N2时的下降幅度。另外，图6A 图6C为将图IOA的表I扩大的图示。S卩，通过根据操作的油压促动器的种类、组合来选择分别对应的对应表，能够选择与可变的第一目标发动机转速NI对应的第二目标发动机转速N2。若进行对应表的选择，则进入步骤S3。在步骤S3中，控制器7读取燃料指示度盘4的指令值37。若控制器7读取燃料指示度盘4的指令值37，则进入步骤S4。在步骤S4中，控制器7根据读取到的燃料指示度盘4的指令值37设定第一目标发动机转速NI，基于设定的第一目标发动机转速NI设定高速控制区域F1。 另外，对根据读取到的燃料指示度盘4的指令值37，最初设定发动机2的第一目标发动机转速NI的情况进行说明，但也能够最初设定高速控制区域F1，对应于设定的高速控制区域Fl设定第一目标发动机转速NI。或者，也能够根据读取到的燃料指示度盘4的指令值37，同时设定第一目标发动机转速NI和高速控制区域Fl。如图3所示，若设定第一目标发动机转速NI及高速控制区域Fl，进入步骤S5。在步骤S5中，基于从图IOA的表格I或图6A 图6C所示的对应表选择的对应表，设定与第一目标发动机转速NI、高速控制区域Fl对应的第二目标发动机转速N2、与目标发动机转速N2对应的高速控制区域F2。另外，图IOA的表格I及图6A 图6C所示的转速的数值为示例，能够根据建筑机械而适当设定。若通过控制器7决定高速控制区域F2，则进入步骤S6。在步骤S6中，如下地修正由泵容量D设定目标发动机转速N的表格2 (图10B)、和由发动机输出转矩T设定目标发动机转速N的表格3 (图10C)。图IOB的表格2及图IOC的表格3中的目标发动机转速N将第一目标发动机转速NI设定为上限值，将第二目标发动机转速N2设定为下限值。其結果，以根据被操作的油压促动器的种类、组合成为图11、图12所示的对应关系的方式对图IOB的表格2及图IOC的表格3进行修正。在步骤S7中，在与设定的第二目标发动机转速N2对应的高速控制区域F2开始发动机2的驱动控制，进入步骤S8或步骤SI I。在以与检测到的泵容量D对应的目标发动机转速N进行发动机2的驱动控制吋，进行步骤S8 步骤SlO的控制。在以与检测到的发动机输出转矩T对应的目标发动机转速N进行发动机2的驱动控制时，进行步骤Sll 步骤S14的控制。最初，对步骤S8 步骤SlO中的、求出与检测到的泵容量对应的目标发动机转速的控制步骤进行说明。在步骤S8中，读取由斜板角传感器39检测到的油压泵6的泵容量D。在步骤S8中，若读取泵容量D，则进入步骤S9。
步骤S9中求出与检测到的泵容量D对应的目标发动机转速N的控制的概略如下。即，如图11所示，在基于第二目标发动机转速N2进行发动机的驱动控制时，进行基于第二目标发动机转速N2的控制，直至油压泵6的泵容量D达到规定的第一泵容量D1。在检测到的油压泵6的泵容量D达到第一泵容量Dl以上时，基于图11所示的预先设定的泵容量D和目标发动机转速N的对应关系，求出与检测到的泵容量D对应的目标发动机转速N。此时,作为发动机2的驱动控制，以成为求出的目标发动机转速Nn的方式进行控制。在目标发动机转速Nn达到第一目标发动机转速NI或第二目标发动机转速N2期间，总是求出与检测到的泵容量Dn对应的目标发动机转速Nn，总是以求出的目标发动机转速Nn控制发动机2的驱动。另外，在该控制中，高速控制区域选择运算部32具有作为以第二目标发动机转速为下限值，设定与检测装置检测的泵容量对应的目标发动机转速的第二设定装置的功能。
例如，在该时刻的检测到的泵容量D为泵容量Dn时，作为目标发动机转速N，可作为目标发动机转速Nn求出。若检测到从泵容量Dn的状态变化到泵容量Dn + I的状态的情况，则从图11新求出与泵容量Dn + I对应的目标发动机转速Nn + I。并且，以成为新求出的目标发动机转速Nn + I的方式进行对发动机2的驱动控制。在检测到的泵容量D成为规定的第二泵容量D2时，基于第一目标发动机转速NI进行发动机2的驱动控制。而且，在基于第一目标发动机转速NI进行发动机2的驱动控制时，基于第一目标发动机转速NI持续进行发动机2的驱动控制，直到油压泵6的泵容量D为第二泵容量D2以下。返回图9继续进行对控制步骤S9的说明。在步骤S9中，基于图IOB的表格2所示的预先设定的泵容量D和目标发动机转速N的对应关系，求出与检测到的泵容量D对应的目标发动机转速N的话，进入步骤SlO。在步骤SlO中，根据油压泵6的泵容量的变化率、泵排出压力的变化率或者发动机输出转矩T的变化率，修正目标发动机转速N的值。S卩，在这些变化率、即增加的程度高时，也能够将目标发动机转速N向高侧修正。另外，作为步骤S10，记载了修正目标发动机转速N的值的控制步骤，但也能够以跳过步骤SlO的控制的方式构成。接着，对步骤Sll 步骤S14中的、求出与检测到的发动机输出转矩对应的目标发动机转速的控制步骤进行说明。在步骤Sll中，若读取来自斜板角传感器39的检测信号和来自泵压力传感器38的检测信号，则进入步骤S12。在步骤S12中，基于步骤Sll中读取到的泵容量及泵压力的检测信号算出发动机输出转矩T。若算出发动机输出转矩T，则进入步骤S13。步骤S13中的、求出与检测到的发动机输出转矩T对应的目标发动机转速N的控制的概略如下。即，如图12所示在基于第二目标发动机转速N2进行发动机的驱动控制时，进行基于第二目标发动机转速N2的控制，直到检测到的发动机输出转矩T达到规定的第一发动机输出转矩Tl。在检测到的发动机输出转矩T达到第一发动机输出转矩Tl以上时，基于图12所示的预先设定的发动机输出转矩T和目标发动机转速N的对应关系，求出与检测到的发动机输出转矩T对应的目标发动机转速N。此时，作为发动机2的驱动控制，以成为求出的目标发动机转速N的方式进行控制。在目标发动机转速N达到第一目标发动机转速NI或第二目标发动机转速N2的期间，总是求出与检测到的发动机输出转矩T对应的目标发动机转速N，根据求到的目标发动机转速N进行发动机2的驱动控制。另外，在该控制中，高速控制区域选择运算部32具有作为以第二目标发动机转速为下限值，设定与由检测装置检测的发动机输出转矩对应的目标发动机转速的第二设定装置的功能。例如，在该时刻的检测到的发动机输出转矩T为发动机输出转矩Tn时，作为目标发动机转速N，求出目标发动机转速Nn。若检测到发动机输出转矩T从发动机输出转矩Tn的状态变化到发动机输出转矩Tn + I的状态，则重新求出与发动机输出转矩Tn + I对应的目标发动机转速Nn+ I。以成为新求出的目标发动机转速Nn + I的方式对发动机2进行驱动控制。在检测到的发动机输出转矩T达到规定的第二发动机输出转矩T2时，基于第一目 标发动机转速NI进行发动机2的驱动控制。在基于第一目标发动机转速NI进行发动机2的驱动控制时，基于第一目标发动机转速NI持续进行发动机2的驱动控制，直到检测到的发动机输出转矩T为第二发动机输出转矩T2以下。結果，通过求出与检测到的发动机输出转矩T对应的目标发动机转速N并进行发动机2的驱动控制，如图13所示，能够在发动机输出转矩特性线图上通过发动机2可发挥的最大马力点Kl。返回图9继续对控制步骤S13进行说明。在步骤S13中，基于表示预先设定的发动机输出转矩T和目标发动机转速N的对应关系的表格3 (图10C)，求出与检测到的发动机输出转矩T对应的目标发动机转速N的话，则进入步骤S14。在步骤S14中，根据油压泵6的泵容量的变化率、泵排出压カ的变化率、或者发动机输出转矩T的变化率，修正目标发动机转速N的值。即，在上述变化率、即增加的程度高吋，也能够将目标发动机转速N向高侧修正。另外，作为步骤S14，记载有对目标发动机转速N的值进行修正的控制步骤，但也可以以跳过步骤S14的控制的方式构成。在与检测到的泵容量D对应的目标发动机转速N和与检测到的发动机输出转矩T对应的目标发动机转速N中，使用较高的目标发动机转速的情况下，进行步骤S8 步骤SlO的控制和步骤Sll 步骤S14 二者。此时，在步骤SlO及步骤S14的步骤结束之后进行步骤S15的控制。在根据与检测到的泵容量D对应的目标发动机转速N进行发动机2的驱动控制的情况、及根据与检测到的发动机输出转矩T对应的目标发动机转速N进行发动机2的驱动控制的情况下，跳过步骤S15的控制而进入步骤S16。即，在仅进行步骤S8 步骤SlO的控制或步骤S12 步骤S14的控制中的任一方的情况下，跳过步骤S15的控制而进入步骤S16。在步骤S15中，在与检测到的泵容量D对应的目标发动机转速N和与检测到的发动机输出转矩T对应的目标发动机转速N中，选择较高的目标发动机转速。若选择了较高的目标发动机转速，则进入步骤S16。
步骤S16由于使用目标发动机转速N进行发动机的驱动控制，故而从图4所示的高速控制区域选择运算部32输出高速控制区域指令值33。另外，在该控制中，高速控制区域选择运算部32具有作为以成为由第二设定装置求出的目标发动机转速的方式控制燃料喷射装置3的控制装置的功能。若进行步骤S16的控制，则返回步骤SI的控制而反复进行控制。接着，使用图I对操作时的控制进行概述。即，关于操作者进一步操作操作杆Ila而使油压铲的操作机速度增速的情况，对检测泵容量D进行的控制进行说明。省略对检测发动机输出转矩T进行的控制的说明，但进行与检测泵容量D的控制同样的控制。进一步操作图I中的操作杆11a，由此，将控制阀9切换到例如(I)位置的话，则控制阀9的(I)位置的开口面积9a增大，排出油路25中的泵排出压力与先导油路28中的负荷压的压力差降低。此时，作为载荷传感器控制装置构成的泵控制装置8向增大油压泵6的泵容量D的方向动作。因此，被操作的油压促动器所需的要求流量能够通过与操作杆Ila对应的控制阀 9的开口面积9a决定。并且，被操作的油压促动器所需的最大要求流量能够通过由操作杆Ila操作的控制阀9的最大开口面积决定。另外，被操作的多个油压促动器所需的要求流量能够由与一个或多个操作杆Ila对应的多个控制阀9的开口面积9a的总和决定。被操作的多个油压促动器所需的最大要求流量能够通过被操作的多个控制阀9各自的最大开口面积的总和决定。另外，第一泵容量Dl能够设定为比油压泵6中的最大泵容量小的泵容量。以下，举例说明作为第一泵容量Dl设定规定的泵容量的情况。若油压泵6的泵容量增大到第一泵容量Dl状态,则进行目标发动机转速N从第二目标发动机转速N2成为与图11所示的检测到的泵容量D对应的目标发动机转速N的控制。第一目标发动机转速NI及高速控制区域Fl能够通过燃料指示度盘4的设定来设定。而且，例如，设为发动机的额定旋转的第一目标发动机转速NI和第二目标发动机转速N2的对应关系根据由操作杆Ila操作的油压促动器的种类、组合来设定。决定由操作杆Ila操作的油压促动器的种类、组合，能够在根据燃料指示度盘4的设定选择了第一目标发动机转速NI时,使用图IOA的表格I中的对应表设定向第二目标发动机转速N2的下降幅度。由这样设定的第一目标发动机转速NI和第二目标发动机转速N2的对应关系，能够对图IOB的表格2及图IOC的表格3中的第一目标发动机转速NI和第二目标发动机转速N2进行修正。能够沿与第二目标发动机转速N2对应的高速控制区域F2进行发动机驱动控制。在高速控制区域F2，为了使操作机速度增速，操作者从油压泵6的泵容量为第一泵容量Dl的状态进一步地操作操作杆Ila时，以成为图12所示那样的与检测到的泵容量D对应的目标发动机转速N的方式进行发动机2的驱动控制。此时，在自高速控制区域F2到高速控制区域Fl之间，进行依次向最佳的高速控制区域转换的控制。作为第一泵容量Dl及第二泵容量D2的值，能够根据被操作的油压促动器的种类、组合分别设定。另外，作为第一泵容量Dl的值，能够设定为，设定转速比第一目标发动机转速NI低的第二目标发动机转速N2时的下降幅度越大，第一泵容量Dl的值越小。
在进行了直至高速控制区域Fl的转换之后，在油压促动器10的负荷増大的情况下，发动机输出转矩上升。在高速控制区域Fl中，在油压促动器10的负荷増大的情况下，发动机输出转矩上升到最大马力点K1。另外，在高速控制区域Fl与高速控制区域F2之间，油压促动器10的负荷増大，发动机输出转矩T上升到最大转矩线R的情况下、以及从高速控制区域Fl上升到最大马力点Kl的情况下，之后，在最大转矩线R上，发动机转速和发动机输出转矩匹配。由于能够这样地推移，故而在进行直到高速控制区域Fl的转换的情况下，操作机能够如以往那样地吸收最大马カ。S卩，在从高速控制区域F2向高速控制区域Fl转换的情况下，例如进行沿图3的虚线LI向最大转矩线R上升的控制。另外，虚线L2的状态表示从高速控制区域F2向高速控制区域Fl转换的途中的高速控制区域Fn直接向最大转矩线R上升的控制。虚线L3的箭头标记所不的状态表不在以往进行的闻速控制区域Fl的状态下进行控制的情况。另外，尚速控制区域Fn根据检测到的泵容量D或检测到的发动机输出转矩T的值使目标发动机转速N变动，故而高速控制区域Fn也变动。在上述实施例中，作为油压回路，以具有载荷传感器控制装置的油压回路为例进行了说明。但是，在油压回路作为中立全开型(オープンセンタタイプ)而构成的情况下，也能够同样地进行。在本发明中，能够提高发动机的燃耗率，根据与燃料指示度盘4的指令值对应而设定的第一目标发动机转速NI，设定高速控制区域F1，根据设定的第一目标发动机转速NI、高速控制区域F1，设定预先设定的低旋转区域侧的第二目标发动机转速N2及高速控制区域F2，基于第二目标发动机转速N2或高速控制区域F2，能够开始发动机的驱动控制。并且，能够使用根据操作者操作的操作杆Ila的种类或由操作杆Ila操作的油压促动器的组合而预先设定的对应表，设定第一目标发动机转速NI向第二目标发动机转速N2降低时的下降幅度。在本发明中，在无需较大的泵容量的区域或无需较高的发动机输出转矩的区域，能够基于低旋转区域侧的第二目标发动机转速N2控制发动机的旋转，并且能够根据由操作杆Ila操作的油压促动器的种类或由被同时操作的操作杆Ila操作的油压促动器的组合，选择设定转速比第一目标发动机转速NI低的第二目标发动机转速N2时的下降幅度。由 此，能够较大地提高发动机的燃耗率。另外，在需要较大的泵容量或较高的发动机输出转矩的区域，能够以成为根据检测到的泵容量D或发动机输出转矩T而预先设定的目标发动机转速N的方式，进行发动机的驱动控制，能够充分得到在操作操作机时所需的操作速度。另外，在从油压泵的大容量状态减少泵容量D时，或从发动机的高输出状态减少发动机输出转矩T时，也以根据检测到的泵容量D或发动机输出转矩T，成为预先设定的目标发动机转速N的方式，通过进行发动机的驱动控制，能够实现燃耗的提高。产业上的可利用性本发明的技术思想可适用于对建筑机械的发动机的发动机控制。附图标记说明2:发动机
3:燃料喷射装置4 :燃料指示度盘(指令装置)6:可变容量型油压泵7:控制器8 :泵控制装置9:控制阀10:油压促动器11 :操作杆装置
Ila:操作杆12 :伺服液压缸17 :LS 阀32 :高速控制区域选择运算部34 :被操作的油压促动器的种类、组合判别部40 :压カ传感器Fl、F2、Fa Fe :高速控制区域A :第二设定位置B :第一设定位置Nh :额定转速Kl :最大马力点K3 :最大转矩点R :最大转矩线M :等燃耗曲线
权利要求
1.一种发动机的控制装置，其特征在于，包括 可变容量型的油压泵，其由发动机驱动； 多个油压促动器，其利用来自所述油压泵的排出压カ油驱动； 多个控制阀，其对从所述油压泵排出的压カ油进行控制并将其分别向所述多个油压促动器供给、排出； 至少ー个操作杆，其控制所述多个控制阀； 检测装置，其检测所述油压泵的泵容量； 燃料喷射装置，其对供给所述发动机的燃料进行控制； 指令装置，其从可变地指示的指令值中选择ー个指令值而进行指示； 第一设定装置，其根据由所述指令装置指示的指令值设定第一目标发动机转速，基于所述第一目标发动机转速设定转速比所述第一目标发动机转速低的第二目标发动机转速； 第二设定装置，其以所述第二目标发动机转速为下限值，设定与泵容量对应的目标发动机转速； 控制装置，其控制所述燃料喷射装置以达到由所述第二设定装置求出的所述目标发动机转速， 所述第一设定装置根据由所述操作杆操作的所述油压促动器的种类或由所述操作杆操作的所述多个油压促动器的组合，设定所述第二目标发动机转速相对于所述第一目标发动机转速的下降幅度。
2.如权利要求I所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述下降幅度的值根据对应于由所述操作杆操作的所述油压促动器的种类而要求的最大要求流量、或对应于由所述操作杆操作的所述多个油压促动器的组合而要求的最大要求流量来设定。
3.如权利要求I或2所述的发动机的控制装置，其特征在于，所述第二设定装置进行如下设定所述下降幅度越大，使所述目标发动机转速比所述第二目标发动机转速增加的泵容量的值越小。
4.如权利要求I 3中任一项所述的发动机的控制装置，其特征在于，还具有检测发动机输出转矩的检测装置， 所述第二设定装置以所述第二目标发动机转速为下限值，设定对应于泵容量或发动机输出转矩的目标发动机转速。
全文摘要
一种发动机的控制装置，根据由指令装置指示的指令值设定第一目标发动机转速，基于第一目标发动机转速设定转速比第一目标发动机转速低的第二目标发动机转速。根据由操作杆操作的油压促动器的种类或由操作杆操作的多个油压促动器的组合，设定第二目标发动机转速相对于第一目标发动机转速的下降幅度。
文档编号E02F9/22GK102770645SQ20118000822
公开日2012年11月7日 申请日期2011年2月1日 优先权日2010年2月3日
发明者大井健, 市原将志, 秋山照夫 申请人:株式会社小松制作所