专利名称：液压建筑机械的液压泵的转矩控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液压建筑机械的液压泵的转矩控制装置，特别是涉及作为原动机备有柴油发动机，靠由此一发动机来旋转驱动的液压泵所输出的压力油来驱动液压执行器，进行所需的作业的液压挖掘机等液压建筑机械的液压泵的转矩控制装置。
背景技术：
液压挖掘机等液压建筑机械，一般来说，作为原动机备有柴油发动机，由此一发动机来旋转驱动至少一个变量液压泵，靠从液压泵所输出的压力油来驱动液压执行器，进行所需的作业。在此一柴油发动机上备有油门操纵杆等指令目标转速的输入机构，根据此一目标转速来控制燃油喷射量，从而控制转速。
关于这样的液压建筑机械中的发动机与液压泵的控制，在日本专利公报昭和62-8618号公报中提出题为“包含内燃机和液压泵的驱动系统的控制方法”的控制方法。此一控制方法，是求出来自转速传感器的实际发动机转速对目标转速之差(转速偏差)，用此一转速偏差来控制液压泵的输入转矩，即所谓速度传感控制的例子。
此一控制的目的在于，在所检测的实际发动机转速相对于目标转速降低的场合，使液压泵的负载转矩(输入转矩)减小，防止发动机堵转，有效地利用发动机的输出功率。
发明的公开可是，发动机的输出功率减小，取决于发动机周围的环境。例如，在使用场所为高原的场合，由于大气压力的降低，发动机的输出转矩减小。
当发动机负载很轻时，燃油喷射装置(调速器机构)的调节曲线上的点成为发动机负载与输出转矩的匹配点，成为调速器机构的调节特性曲线上的，与环境的变化所致发动机输出功率减小无关的发动机转速比目标转速稍高的点。
在发动机负载增加的场合，与由发动机固有的发动机输出转矩特性决定的目标转速相对应的输出转矩，成为与发动机负载的匹配点，在此一匹配点处，如果环境的变化引起发动机输出功率减小，则上述速度传感控制根据发动机转速的降低来使液压泵的吸收转矩减小，在液压泵的吸收转矩与发动机的输出转矩相等的点处匹配。
因此，对上述现有技术而言，当发动机负载增加时，如果发动机输出功率由于环境的变化而减小，则随着发动机负载从轻载变成重载，发动机转速大幅度降低。例如，在液压建筑机械为液压挖掘机，用此一液压挖掘机在海拔高的地方进行挖掘作业的场合，虽然在铲斗空的状态下，发动机转速成为比操作者所输入的目标转速稍高的转速，但是一挖掘土砂，发动机转速就大幅度降低。
因此，噪声和起因于发动机转速的车体的振动变化，使作业者感到疲劳。
本发明的目的在于，提供一种即使在发动机输出功率因环境的变化而减小的场合、也可以减少重载时原动机转速的降低的、液压建筑机械的液压泵的转矩控制装置。
为了实现上述目的，本发明采用的结构和该结构所附带的特征如下。
(1)为了实现上述目的，本发明液压建筑机械的液压泵的转矩控制装置，备有原动机，由此一原动机所驱动的变量液压泵，指令前述原动机的目标转速的输入机构，检测前述原动机的实际转速的第1检测机构，以及算出前述目标转速与实际转速的偏差并根据该偏差来控制前述液压泵的最大吸收转矩的速度传感控制机构，其中，备有检测与前述原动机的环境有关的状态量的第2检测机构，以及根据此一第2检测机构的检测值、来修正由前述速度传感控制机构所控制的液压泵的最大吸收转矩的转矩修正机构。
这里，所谓第2检测机构检测的与原动机的环境有关的状态量，有冷却水温度、进气温度、发动机油温度、排气温度、大气压力、进气压力、排气压力等。
像这样由第2检测机构来检测与原动机的环境有关的状态量，根据此一检测值由转速修正机构来修正液压泵的最大吸收转矩，借此可以根据环境的变化所致原动机的输出功率减小量来预先减小液压泵的最大吸收转矩，即使发动机输出功率因环境的变化而减小，在最大转矩匹配点处的原动机转速也不大幅度降低，可以确保原动机转速的降低幅度小的良好的作业性。
(2)在上述(1)中，最好是，前述速度传感控制机构带有根据前述目标转速与转速偏差来计算前述液压泵的目标最大吸收转矩的机构，以及根据此一目标最大吸收转矩来限制控制前述液压泵的最大容量的机构，前述转矩修正机构根据前述第2检测机构的检测值来修正前述目标最大吸收转矩。
像这样修正目标最大吸收转矩，借此可以修正液压泵的最大吸收转矩。
(3)此外，在上述(1)中，最好是，前述转矩修正机构带有针对每个与前述原动机的环境有关的状态量、根据状态量与原动机的输出功率变化之间预定的关系、求出与当时的状态量的检测值相对应的输出功率变化的机构，以及根据此一输出功率变化来修正前述液压泵的最大吸收转矩的机构。
借此修正机构可以推测环境的变化所致发动机输出功率减小量，可以根据此一推测值来减小液压泵的最大吸收转矩。
(4)在上述(3)中，最好是，前述转矩修正机构还带有根据针对与原动机的环境有关的状态量的输出功率变化的预定的加权函数、求出与当时的原动机的输出功率变化相对应的修正值的机构，前述根据输出功率变化来修正液压泵的最大吸收转矩的机构，根据该修正值来修正液压泵的最大吸收转矩。
借此转矩修正机构可以根据与原动机的环境有关的状态量的检测值来计算相当于原动机的输出功率减小量的修正值。
(5)进而，在上述(1)中，最好是，前述速度传感控制机构带有根据前述目标转速来计算泵基本转矩、同时根据前述转速偏差来计算速度传感转矩偏差、把速度传感转矩偏差量加到泵基本转矩上作为前述液压泵的目标最大吸收转矩的第1机构，以及根据此一目标最大吸收转矩来限制控制前述液压泵的最大容量的第2机构，前述转矩修正机构带有根据前述第2检测机构的检测值来计算针对前述目标最大吸收转矩的转矩修正值的第3机构，以及当由前述第1机构把速度传感转矩偏差量加到泵基本转矩上时减去此一转矩修正值，修正前述目标最大吸收转矩的第4机构。
像这样求出环境的变化所致发动机输出功率减小量作为转矩修正值，从泵基本转矩中减去此一转矩修正值而修正目标最大吸收转矩，借此可以修正液压泵的最大吸收转矩。
(6)此外，在上述(1)中，最好是，前述速度传感控制机构带有根据前述目标转速来计算泵基本转矩、同时从前述实际转速减去前述目标转速而求出前述转速偏差、根据此一转速偏差来修正前述泵基本转矩作为前述液压泵的目标最大吸收转矩的第1机构，以及根据此一目标最大吸收转矩来限制控制前述液压泵的最大容量的第2机构，前述转矩修正机构带有根据前述第2检测机构的检测值来计算针对前述目标转速的转速修正值的第3机构，以及当由前述第1机构从前述实际转速减去前述目标转速时再减去前述转速修正值。
像这样也可以求出环境的变化所致发动机输出功率减小量作为转速修正值，在此一场合，当从实际转速减去目标转速时再减去转速修正值，借此可以修正液压泵的目标最大吸收转矩。
附图的简要说明
图1是表示根据本发明的第1实施例的备有液压泵的转矩控制装置的发动机-泵控制装置的图。
图2是连接于图1中所示的液压泵的阀装置和执行器的液压回路图。
图3是表示图2中所示的流量控制阀的操作液控系统的图。
图4是表示图1中所示的控制器的输入输出关系的图。
图5是表示控制器的处理功能的一部分的功能方框图。
图6是表示控制器的处理功能的另一部分的功能方框图。
图7是表示根据第1实施例的速度传感控制引起的发动机输出转矩与泵吸收转矩的匹配点的图。
图8是表示现有的速度传感控制引起的发动机输出转矩与泵吸收转矩的匹配点的图。
图9是表示根据本发明的第2实施例的控制器的处理功能的一部分的功能方框图。
图10是表示控制器的处理功能的另一部分的功能方框图。
图11是表示根据第2实施例的速度传感控制引起的发动机输出转矩与泵吸收转矩的匹配点的图。
实施发明的最佳形态下面，用附图来说明本发明的实施例。以下的实施例，是把本发明用于液压挖掘机的发动机-泵控制装置的场合者。
首先，用图1～图8来说明本发明的第1实施例。
在图1中，1和2是例如斜盘式变量液压泵，在液压泵1、2的输出路3、4中，连接了图2中所示的阀装置5，经由此一阀装置5，把压力油送到多个执行器50～56，驱动这些执行器。
9是定量式液控泵，在液控泵9的输出路9a中连接了把液控泵9的输出压力保持为恒定压力的液控溢流阀9b。
液压泵1、2和液控泵9连接于原动机10的输出轴11，由原动机10来旋转驱动。12是冷却风扇。13是热交换器。
说明阀装置5的细节。
在图2中，阀装置5带有流量控制阀5a～5d和5e～5i两个阀组，流量控制阀5a～5d位于连接于液压泵1的输出路3的中位旁通管5j上，流量控制阀5e～5i位于连接于液压泵2的输出路4的中位旁通管5k上。在输出路3、4上设有决定液压泵1、2的输出压力的最高压力的主溢流阀5m。
流量控制阀5a～5d和流量控制阀5e～5i为中位旁通式，从液压泵1、2输出的压力油由这些流量控制阀供给执行器50～56的对应者。执行器50是行走右用液压马达(右行走马达)，执行器51是铲斗用的液压缸(铲斗缸)，执行器52是动臂用的液压缸(动臂缸)，执行器53是回转用的液压马达(回转马达)，执行器54是斗杆用的液压缸(斗杆缸)，执行器55是备用液压缸，执行器56是行走左用液压马达(左行走马达)，流量控制阀5a是行走右用，流量控制阀5b是铲斗用，流量控制阀5c是第1动臂用，流量控制阀5d是第2斗杆用，流量控制阀5e是回转用，流量控制阀5f是第1斗杆用，流量控制阀5g是第2动臂用，流量控制阀5h是备用，流量控制阀5i是行走左用。也就是说，针对动臂缸52设有两个流量控制阀5g、5c，针对斗杆缸54也设有两个流量控制阀5d、5f，在动臂缸52和斗杆缸54的底侧，可以分别由来自两个液压泵1、2的压力油合流后供给。
流量控制阀5a～5i的操作液控系统示于图3。
流量控制阀5i、5a由来自操作装置35的操作液控装置39、38的操作液控压力TR1、TR2和TR3、TR4来切换操作，流量控制阀5b和流量控制阀5c、5g由来自操作装置36的操作液控装置40、41的操作液控压力BKC、BKD和BOD、BOU来切换操作，流量控制阀5d、5f和流量控制阀5e由来自操作装置37的操作液控装置42、43的操作液控压力ARC、ARD和SW1、SW2来切换操作，流量控制阀5h由来自操作液控装置44的操作液控压力AU1、AU2来切换操作。
操作液控装置38～44，分别带有一对先导阀(减压阀)38a、38b～44a、44b，操作液控装置38、39、44还分别带有操作踏板38c、39c、44c，操作液控装置40、41还带有共用的操作手柄40c，操作液控装置42、43还带有共用的操作手柄42c。一操作操作踏板38c、39c、44c和操作手柄40c、42c，有关的操作液控装置的先导阀就根据其操作方向来动作，产生与操作量相对应的操作液控压力。
此外，在操作液控装置38～44的各先导阀的输出管路上连接着梭阀61～67，进而在这些梭阀61～67上分级地连接着梭阀68、69、100～103，由梭阀61、63、64、65、68、69、101来检测操作液控装置38、40、41、42的操作液控压力中的最高压力作为液压泵1的控制液控压力PL1，由梭阀62、64、65、66、67、69、100、102、103来检测操作液控装置39、41、42、43、44的操作液控压力中的最高压力作为液压泵2的控制液控压力PL2。
在以上这样的液压驱动系统中设有备有本发明的液压泵的转矩控制装置的发动机-泵控制装置。以下，说明其细节。
在图1中，液压泵1、2分别备有调节器7、8，由这些调节器7、8来控制作为液压泵1、2的变量机构的斜盘1a、2a的倾转位置，从而控制泵输出流量。
液压泵1、2的调节器7、8分别备有倾转执行器20A、20B(以下，酌情用20来代表)，以及根据图3中所示的操作液控装置38～44的操作液控压力来进行正向倾转控制的第1伺服阀21A、21B(以下，酌情用21来代表)，以及进行液压泵1、2的全功率控制的第2伺服阀22A、22B(以下，酌情用22来代表)，由这些伺服阀21、22来控制从液控泵9作用于倾转执行器20的压力油的压力，从而控制液压泵1、2的倾转位置。
说明倾转执行器20、第1和第2伺服阀21、22的细节。
各倾转执行器20带有在两端有大直径的受压部20a和小直径的受压部20b的动作活塞20c，以及受压部20a、20b所处的受压室20d、20e，当两受压室20d、20e的压力相等时，动作活塞20c向图示右方移动，借此斜盘1a或2a的倾转减小，泵输出流量减小，大直径一侧的受压室20d的压力一降低，动作活塞20c就向图示左方移动，借此斜盘1a或2a的倾转加大，泵输出流量加大。此外，大直径一侧的受压室20d经由第1和第2伺服阀21、22连接于液控泵9的输出路9a，小直径一侧的受压室20e直接连接于液控泵9的输出路9a。
正向倾转控制用的各第1伺服阀21是靠来自电磁铁控制阀30或31的控制压力来工作、以便控制液压泵1、2的倾转位置的控制阀，当控制压力高时，阀芯21a向图示右方移动，把来自液控泵9的液控压力不减压地传递到受压室20d，减小液压泵1或2的倾转，随着控制压力的降低，阀芯21a靠弹簧21b的力向图示左方移动，把来自液控泵9的液控压力减压后传递到受压室20d，加大液压泵1或2的倾转。
全功率控制用的各第2伺服阀22是靠液压泵1、2的输出压力和来自电磁铁控制阀32的控制压力来工作、以便进行液压泵1、2的全功率控制的阀，由电磁铁控制阀32来限制控制液压泵1、2的最大吸收转矩。
也就是说，液压泵1、2的输出压力和来自电磁铁控制阀32的控制压力分别引到受压室22a、22b、22c，当液压泵1、2的输出压力的液压力之和低于由弹簧22d的弹性力与引到受压室22c的控制压力的液压力之差决定的设定值时，阀芯22e向图示右方移动，把来自液控泵9的液控压力减压后传递到受压室20d，加大液压泵1、2的倾转，随着液压泵1、2的输出压力的液压力之和变成比该设定值要大，阀芯22a向图示左方移动，把来自液控泵9的液控压力不减压地传递到受压室20d，减小液压泵1、2的倾转。此外，当来自电磁铁控制阀32的控制压力低时，加大上述设定值，使液压泵1、2的倾转从液压泵1、2的高输出压力开始减小，随着来自电磁铁控制阀32的控制压力的升高，上述设定值减小，液压泵1、2的倾转从液压泵1、2的低输出压力开始减小。
电磁铁控制阀30、31、32是靠驱动电流SI1、SI2、SI3工作的比例减压阀，其工作致使当驱动电流SI1、SI2、SI3最小时，输出的控制压力变成最高，而随着驱动电流SI1、SI2、SI3的增大，输出的控制压力降低。驱动电流SI1、SI2、SI3由图4中所示的控制器70输出。
原动机10是柴油发动机，备有燃油喷射装置14。此一燃油喷射装置14带有调速器机构，控制发动机转速使之成为由来自图4中所示的控制器70的输出信号所确定的目标发动机转速NR1。
燃油喷射装置的调速器机构的类型，有控制成由来自控制器的电气信号所确定的目标发动机转速的电子调速器控制装置，和把电动机连接于机械式燃油喷射泵的调速器杠杠、根据来自控制器的指令值把电动机驱动到成为目标发动机转速的预定位置、而控制调速器杠杠位置的机械式调速器控制装置。本实施例的燃油喷射装置，两种类型都有效。
在原动机10上，设有由操纵者用手动来输入目标发动机转速的目标发动机转速输入部71，如图4中所示该目标发动机转速NR0的输入信号取进控制器70，来自控制器70的目标转速NR1的信号向燃油喷射装置14输出，控制原动机10的转速。目标发动机转速输入部71，可以是由电位器这样的电气输入机构直接向控制器70输入的，也可以是操纵者选择作为基准的发动机转速的高低的。
此外，设有检测原动机10的实际转速NE1的转速传感器72，以及检测液压泵1、2的控制液控压力PL1、PL2的压力传感器73、74(参照图3)。
进而，作为检测原动机10的环境的传感器，设有大气压力传感器75、燃油温度传感器76、冷却水温度传感器77、进气温度传感器78、进气压力传感器79、排气温度传感器80、排气压力传感器81、发动机油温度传感器82，分别输出大气压力传感器信号TA、燃油温度传感器信号TF、冷却水温度传感器信号TW、进气温度传感器信号TI、进气压力传感器信号PI、排气温度传感器信号TO、排气压力传感器信号PO、发动机油温度传感器信号TL。
控制器70的全体的信号的输入输出关系示于图4。控制器70，如上所述输入目标发动机转速输入部71的目标发动机转速NR0的信号，向燃油喷射装置14输出目标转速NR1的信号，控制原动机的转速。此外，控制器70，输入转速传感器72的实际转速NE1的信号、压力传感器73、74的泵控制液控压力PL1、PL2的信号、环境传感器75～82的大气压力传感器信号TA、燃油温度传感器信号TF、冷却水温度传感器信号TW、进气温度传感器信号TI、进气压力传感器信号PI、排气温度传感器信号TO、排气压力传感器信号PO、发动机油温度传感器信号TL，进行规定的运算处理，向电磁铁控制阀30～32输出驱动电流SI1、SI2、SI3，从而控制液压泵1、2的倾转位置，即输出流量。
控制器70的与液压泵1、2的控制有关的处理功能示于图5和图6。
在图5中，控制器70具有泵目标倾转运算部70a、70b、电磁铁输出电流运算部70c、70d、基本转矩运算部70e、转速偏差运算部70f、转矩变换部70g、极限运算部70h、速度传感转矩偏差修正部70i、基本转矩修正部70j、电磁铁输出电流运算部70k等各种功能。
在图6中，控制器70还具有修正增益运算部70m～70u、转矩修正值运算部70v等各种功能。
在图5中，泵目标倾转运算部70a输入液压泵一侧的控制液控压力PL1的信号，把它与储存在存储器中的表格相参照，运算与当时的控制液控压力PL1相对应的液压泵1的目标倾转θR1。此一目标倾转θR1是针对液控操作装置38、40、41、42的操作量的正向倾转控制的基准流量度量，在存储器的表格中，设定随着控制液控压力PL1的升高目标倾转θR1也增大的PL1与θR1的关系。
电磁铁(螺线管)输出电流运算部70c，针对θR1求出能得到此一θR1的液压泵1的倾转控制用的驱动电流SI1，把它向电磁铁控制阀30输出。
在泵目标倾转运算部70b、电磁铁输出电流运算部70d中也是，同样从泵控制液控压力PL2的信号算出液压泵2的倾转控制用的驱动电流SI2，把它向电磁铁控制阀31输出。
基本转矩运算部70e输入目标发动机转速NR0的信号，把它与储存在存储器中的表格相参照，算出与当时的目标发动机转速NR0相对应的泵基本转矩TR0。在存储器的表格中，设定随着目标发动机转速NR0的上升泵基本转矩TR0增大的NR0与TR0的关系。
转速偏差运算部70f，算出目标发动机转速NR1与实际发动机转速NE1之差的转速偏差ΔN。
转矩变换部70g把转速偏差ΔN乘以速度传感的增益KN，算出速度传感转矩偏差ΔT0。
极限运算部70h把速度传感转矩偏差ΔT0乘以上限下限极限，算出速度传感转矩偏差ΔT1。
速度传感转矩偏差修正部70i，从此一速度传感转矩偏差ΔT1减去在图6的处理中所求出的转矩修正值ΔTFL，算出转矩偏差ΔTNL。
基本转矩修正部70j，把该转矩偏差ΔTNL加到在基本转矩运算部70e中所求出的泵基本转矩TR0上，算出吸收转矩TR1。此一TR1成为液压泵1、2的目标最大吸收转矩。
电磁铁输出电流运算部70k，针对TR1求出能得到此一TR1的液压泵1、2的最大吸收转矩控制用的电磁铁控制阀32的驱动电流SI3，把它向电磁铁控制阀32输出。
在图6中，修正增益运算部70m输入大气压力传感器信号TA，把它与储存在存储器中的表格相参照，运算与当时的大气压力传感器信号TA相对应的修正增益KTA。此一修正增益KTA是预先针对发动机个体的特性储存事前把握的值者，以下所述的其他修正增益也是同样的。
这里，由于大气压力一降低发动机的输出功率就减小这一事实，在存储器的表格中，与此相对应地设定大气压力传感器信号TA与修正增益KTA的关系，以便使随着大气压力传感器信号TA的减小而修正增益KTA加大。
修正增益运算部70n输入燃油温度传感器信号TF，把它与储存在存储器中的表格相参照，运算与当时的燃油温度传感器信号TF相对应的修正增益KTF。
这里，由于在燃油温度低的场合或高的场合输出功率均减小这一事实，在存储器的表格中，与此相对应地设定燃油温度传感器信号TF与修正增益KTF的关系，以便使随着燃油温度传感器信号TF的减小而修正增益KTF加大，而且随着燃油温度传感器信号TF的加大而修正增益KTF加大。
修正增益运算部70p输入冷却水温度传感器信号TW，把它与储存在存储器中的表格相参照，运算与当时的冷却水温度传感器信号TW相对应的修正增益KTW。
这里，由于在冷却水温度低的场合或高的场合输出功率均减小这一事实，在存储器的表格中，与此相对应地设定冷却水温度传感器信号TW与修正增益KTW的关系，以便使随着冷却水温度传感器信号TW的减小而修正增益KTW加大，而且随着冷却水温度传感器信号TW的加大而修正增益KTW加大。
修正增益运算部70q输入进气温度传感器信号TI，把它与储存在存储器中的表格相参照，运算与当时的进气温度传感器信号TI相对应的修正增益KTI。
这里，由于在进气温度低的场合或高的场合输出功率均减小这一事实，在存储器的表格中，与此相对应地设定进气温度传感器信号TI与修正增益KTI的关系，以便使随着进气温度传感器信号TI的减小而修正增益KTI加大，而且随着进气温度传感器信号TI的加大而修正增益KTI加大。
修正增益运算部70r输入进气压力传感器信号PI，把它与储存在存储器中的表格相参照，运算与当时的进气压力传感器信号PI相对应的修正增益KPI。
这里，由于在进气压力低的场合或高的场合输出功率均减小这一事实，在存储器的表格中，与此相对应地设定进气压力传感器信号PI与修正增益KPI的关系，以便使随着进气压力传感器信号PI的减小而修正增益KPI加大，而且随着进气压力传感器信号PI的加大而修正增益KPI加大。
修正增益运算部70s输入排气温度传感器信号TO，把它与储存在存储器中的表格相参照，运算与当时的排气温度传感器信号TO相对应的修正增益KTO。
这里，由于在排气温度低的场合或高的场合输出功率均减小这一事实，在存储器的表格中，与此相对应地设定排气温度传感器信号TO与修正增益KTO的关系，以便使随着排气温度传感器信号TO的减小而修正增益KTO加大，而且随着排气温度传感器信号TO的加大而修正增益KTO加大。
修正增益运算部70t输入排气压力传感器信号PO，把它与储存在存储器中的表格相参照，运算与当时的排气压力传感器信号PO相对应的修正增益KPO。
这里，由于随着排气压力的上升输出功率均减小这一事实，在存储器的表格中，与此相对应地设定排气压力传感器信号PO与修正增益KPO的关系，以便使随着排气压力传感器信号PO的加大而修正增益KPO加大。
修正增益运算部70u输入发动机油温度传感器信号TL，把它与储存在存储器中的表格相参照，运算与当时的发动机油温度传感器信号TL相对应的修正增益KTL。
这里，由于在发动机油温度低的场合或高的场合输出功率均减小这一事实，在存储器的表格中，与此相对应地设定发动机油温度传感器信号TL与修正增益KTL的关系，以便使随着发动机油温度传感器信号TL的减小而修正增益KTL加大，而且随着发动机油温度传感器信号TL的加大而修正增益KTL加大。
转矩修正运算部70v把在上述修正增益运算部70m～70u中分别运算的修正增益加权，算出转速修正值ΔTFL。此一计算方法，预先针对发动机固有的性能，事前把握与各自的修正增益相对应的输出功率减小的量，把针对待求的转矩修正值ΔTFL的基准的转矩修正值ΔTB作为常数储存在内部。进而，预先把握各自的修正增益的加权数，把该加权的修正量作为矩阵元素A、B、C、D、E、F、G、H储存在控制器内部。用这些值按图6的转矩修正值运算方框中所示的计算算出转矩修正值ΔTFL。
虽然图6的计算公式用一次式来表达，但是由于其目的在于算出最终转矩修正值ΔTFL，所以即使例如用二次式等来计算效果也相同。
收到如上所述生成的驱动电流SI3的电磁铁控制阀32，如前所述地控制液压泵1、2的最大吸收转矩。
在以上所述中，目标发动机转速输入部71构成指令原动机(发动机)10的目标转速的输入机构，转速传感器72构成检测原动机的实际转速的第1检测机构，基本转矩运算部70e、转速偏差运算部70f、转矩变换部70g、极限运算部70h、基本转矩修正部70j、电磁铁输出电流运算部70k、电磁铁控制阀32、第2伺服阀22A、22B，构成上述算出目标转速与实际转速的偏差并根据该偏差来控制液压泵1、2的最大吸收转矩的速度传感控制机构。
此外，环境传感器75～82构成检测与原动机10的环境有关的状态量的第2检测机构，修正增益运算部70m～70u、转矩修正值运算部70v、速度传感转矩偏差修正部70i，构成根据第2检测机构的检测值来修正上述在速度传感控制机构中所控制的液压泵1、2的最大吸收转矩的转矩修正机构。
于是，以上的速度传感控制机构、第2检测机构、转矩修正机构，构成本发明的液压泵的转矩控制装置。
下面，说明像以上这样构成的本实施例的工作的特征。
图7是表示本发明的转矩控制装置引起的发动机输出转矩与泵吸收转矩的匹配点的图。图8是为了比较而表示现有的转矩控制装置引起的发动机输出转矩与液压泵吸收转矩的匹配点的图。这些匹配点都是在使目标转速恒定的场合，发动机的输出转矩正常时和环境的变化引起输出功率减小时的匹配点。
这里假定，对现有的速度传感控制来说，没有图5的速度传感转矩偏差修正部70i，把在极限运算部70h中所得到的速度传感转矩偏差ΔT1在基本转矩修正部70j中直接加到泵基本转矩TR0上，以此作为目标最大吸收转矩。
首先，发动机的输出功率减小，因发动机周围的环境而变化。例如，在使用高度为高原的场合，因大气压力降低而发动机输出功率从曲线A减小成曲线B。
当发动机负载(液压泵的吸收转矩)轻时，燃油喷射装置(调速器机构)的调节曲线上的点成为发动机负载与输出转矩的匹配点，在令目标转速为Na的场合，轻载时与发动机的输出功率减小无关的发动机转速稍高于Na，调速器机构的调节特性曲线上的点成为Na0。这些，图7的本实施例和图8的现有技术都是相同的。
在发动机负载增加的场合，发动机输出转矩曲线A、B上的点成为发动机负载与输出转矩的匹配点。把此一点称为最大转矩匹配点。
当正常输出功率时，最大转矩匹配点是发动机输出转矩曲线A上的与目标转速Na相对应的点。在液压挖掘机的作业中，随着负载从轻载变成重载，发动机转速从Na0降低到Na。这一点，对于图7的本实施例和图8的现有技术也是相同的。
当环境的变化引起发动机输出功率减小时，在现有技术的场合，速度传感控制根据发动机转速的降低(转速偏差ΔN的增大)来使液压泵的吸收转矩减小。此时，与发动机转速的降低(转速偏差ΔN的增大)相对应的液压泵最大吸收转矩的减小的比例由图5中所示的转矩变换部70g的增益K来决定。把该增益称为泵最大吸收转矩的速度传感增益，图8的‘C’的特性与此相当。
对现有的速度传感控制而言，由于没有图5的速度传感转矩偏差修正部70i，所以即使发动机输出功率因为环境的变化而减小，此一速度传感控制增益C也是恒定的。因此，当发动机负载增加时，发动机输出功率一从曲线A减小成曲线B，速度传感控制就根据发动机转速的降低来使液压泵的吸收转矩沿着增益C的特性减小，在Ma1点处液压泵的吸收转矩与发动机的输出转矩相等，匹配。也就是说，匹配点从Ma点移动到Ma1点。
根据以上所述，在发动机输出功率因环境的变化而减小的场合，在液压挖掘机的作业中，随着负载从轻载变成重载，发动机转速从Na0大幅度地降低到Na1(＜Na)。
例如，在海拔高的地方进行挖掘作业的场合，虽然在铲斗空的状态下，发动机转速成为比目标转速Na稍高的Na0，但是一挖掘土砂，发动机转速就降低成Na1。
因此，噪声和起因于发动机转速的车体的振动变化，使作业者感到疲劳。
与以上的现有技术相反，在本实施例的场合，环境的变化一引起发动机的输出功率减小，传感器75～82就检测该环境的变化，修正增益运算部70m～70u和转矩修正值运算部70v输入该信号并作为转矩修正值ΔTFL估计发动机输出功率的减小，在速度传感转矩偏差修正部70i和基本转矩修正部70j中把从速度传感转矩偏差ΔTI减去转矩修正值ΔTFL的转矩偏差ΔTNL加到泵基本转矩TR0上，进行求出吸收转矩TR1(目标最大吸收转矩)的处理。此一处理，在作为转矩修正值ΔTFL计算环境的变化所致发动机的输出功率减小量，按此一量减小泵基本转矩TR0这一点上，相当于预先减小目标最大吸收转矩TR1，随着发动机输出功率的减小(随着转矩修正值ΔTFL的增加)，图8中所示的泵最大吸收转矩的速度传感的增益C的特性，按转矩修正值ΔTFL的量向下方移动。
结果，发动机输出功率减小时的与泵吸收转矩的匹配点成为Ma2点，发动机转速与正常输出功率时的Na没有变化，可以确保发动机转速的降低幅度小的良好的作业性。
像以上这样根据本实施例，即使在发动机输出功率因环境的变化而减小的场合，也可以减少在重载时发动机转速的降低，可以确保良好的作业性。
此外，像现有技术那样始终进行根据转速偏差来控制液压泵的吸收转矩的速度传感，即使在突然施加负载时或意外事件所致发动机输出功率减小的情况下，也可以防止发动机堵转。
进而，由于进行着速度传感控制，所以没有必要预先留有余地设定液压泵的吸收转矩，可以像现有技术那样有效地利用发动机输出功率。即使发动机输出功率，因为例如，机器之间的性能差异或者随着时间的性能变化而减小，也可以防止重载时的发动机堵转。
再者，虽然对上述实施例而言，在速度传感转矩偏差修正部70i中，从速度传感转矩偏差ΔTI减去转矩修正值ΔTFL，但是也可以在基本转矩修正部70j中，从转矩偏差ΔTNL减去转矩修正值ΔTFL，这是当然的。
用图9～图11来说明本发明的第2实施例。图中，与图5～图7中所示者相同的东西带有相同的标号。
在图9中，控制器具有泵目标倾转运算部70a、70b、电磁铁输出电流运算部70c、70d、基本转矩运算部70e、转速偏差运算部70Af、转矩变换部70g、极限运算部70h、基本转矩修正部70j、电磁铁输出电流运算部70k等各种功能。
转速偏差运算部70Af求出目标发动机转速NR1与实际发动机转速NE1之差，进而减去在图10的处理中所求出的转速修正值ΔNFL，算出转速偏差ΔN。
在转矩变换部70g中，把此一转速偏差ΔN乘以速度传感的增益KN，算出速度传感转矩偏差ΔT0，然后在极限运算部70h中，把速度传感转矩偏差ΔT0乘以上限下限极限，算出速度传感转矩偏差ΔT1，在基本转矩修正部70j中，从此一速度传感转矩偏差ΔT1和泵基本转矩TR0求出吸收转矩TR1(目标最大吸收转矩)。
除了这些以外，与图5中所示的第1实施例相同。
在图10中，控制器还具有修正增益运算部70m～70u，转速修正值运算部70Av等各种功能。
在修正增益运算部70m～70u中的处理与图6中所示的第1实施例相同。
转速修正值运算部70Av把在修正增益运算部70m～70u中分别运算的修正增益加权，算出转速修正值ΔNFL。此一计算方法，预先针对发动机固有的性能，事前把握与各自的修正增益相对应的输出功率减小的量，把针对待求的转速修正值ΔNFL的基准的转速修正值ΔNB作为常数储存在内部。进而，预先把握各自的修正增益的加权数，把该加权的修正量作为矩阵元素A、B、C、D、E、F、G、H储存在控制器内部。用这些值按图10的转速修正值运算方框中所示的计算算出转速修正值ΔTFL。
此一场合，图6的计算公式即使例如用二次式等来计算效果也是相同。
在电磁铁输出电流运算部70j中所生成的驱动电流SI3向图1中所示的电磁铁控制阀32输出，如前所述地控制液压泵1、2的最大吸收转矩。
在以上所述中，对本实施例而言，修正增益运算部70m～70u、转速修正值运算部70Av、转速偏差运算部70Af，构成根据第2检测机构(环境传感器75～82)的检测值来修正靠速度传感控制机构(基本转矩运算部70e、转速偏差运算部70f、转矩变换部70g、极限运算部70h、基本转矩修正部70j、电磁铁输出电流运算部70k、电磁铁控制阀32、第2伺服阀22A、22B)中来控制的液压泵1、2的最大吸收转矩的转矩修正机构。
在像以上这样构成的本实施例中，当环境的变化引起发动机的输出功率减小时，输入传感器75～82的信号，在修正增益运算部70m～70u和转速修正值运算部70Av中作为转速修正值ΔNFL估计发动机输出功率的减小，在转速偏差运算部70Af中，从目标发动机转速NR1与实际发动机转速NE1的偏差再减去转速修正值ΔNFL，从此一相减的转速偏差ΔN求出速度传感转矩修正值ΔTNL，进行求出吸收转矩TR1(目标最大吸收转矩)的处理。此一处理，在作为转速修正值ΔNFL计算环境的变化所致发动机的输出功率减小量，按此一量减小目标发动机转速NR0这一点上，相当于预先减小目标最大吸收转矩TR1，随着发动机输出功率的减小(随着转速修正值ΔTFL的增加)，图11中所示的泵最大吸收转矩的速度传感的增益C的特性，按转速修正值ΔNFL的量向图示左方移动。
结果，发动机输出功率减小时的与泵吸收转矩的匹配点，与图7中所示的第1实施例相同，成为Ma2点，发动机转速与正常输出功率时的Na没有变化。
因而，根据本实施例，可以得到与第1实施例相同的效果，即可以确保发动机转速的降低小的良好的作业性，同时即使在突然施加负载时或意外事件所致发动机输出功率减小的情况下，也可以防止发动机堵转等。
再者，虽然对上述实施例而言，在转速偏差运算部70Af中，从目标发动机转速NR1与实际发动机转速NE1的偏差再减去转速修正值ΔNFL，但是这与从实际发动机转速NE1减去目标发动机转速NR1与转速修正值ΔNFL之和是相同的，也可以设置把转速修正值ΔNFL加到目标发动机转速NR1上的机构，在转速偏差运算部70Af中从实际发动机转速NE1减去此一和。
工业实用性根据本发明，即使在发动机输出功率因环境的变化而减小的场合，也可以减少在重载时发动机转速的降低，可以确保良好的作业性。
此外，由于像现有技术那样进行着速度传感控制，所以即使在突然施加负载时或意外事件所致发动机输出功率减小的情况下，也可以防止发动机堵转。
进而，由于进行着速度传感控制，所以没有必要留有余地地设定液压泵的吸收转矩，可以像现有技术那样有效地利用发动机输出功率。即使发动机输出功率因为，例如，机器之间的性能差异或者随着时间的性能变化而减小，也可以防止重载时的发动机堵转。
权利要求
1．一种液压建筑机械的液压泵的转矩控制装置，该转矩控制装置备有原动机(10)、由此一原动机所驱动的变量液压泵(1或2)、指令前述原动机的目标转速的输入机构(71)、检测前述原动机的实际转速的第1检测机构(72)、以及算出前述目标转速与实际转速的偏差(ΔN)并根据该偏差来控制前述液压泵的最大吸收转矩的速度传感控制机构(70e～70h、70j、70k、32、22A、22B)，其特征在于，其中备有检测与前述原动机(10)的环境有关的状态量的第2检测机构(75～82)，以及根据此一第2检测机构的检测值，来修正由前述速度传感控制机构(70e～70h、70j、70k、32、22A、22B)所控制的液压泵(1或2)的最大吸收转矩的转矩修正机构(70m～70u、70v、70i；70m～70u、70Av、70Af)。
2．权利要求1中所述的液压建筑机械的液压泵的转矩控制装置，其特征在于，前述速度传感控制机构带有根据前述目标转速与转速偏差来计算前述液压泵(1或2)的目标最大吸收转矩的机构(70e～70h、70j)，以及根据此一目标最大吸收转矩来限制控制前述液压泵的最大容量的机构(70k、32、22A、22B)，前述转矩修正机构(70m～70u、70v、70i；70m～70u、70Av、70Af)根据前述第2检测机构(75～82)的检测值来修正前述目标最大吸收转矩(TR1)。
3．权利要求1中所述的液压建筑机械的液压泵的转矩控制装置，其特征在于，前述转矩修正机构带有针对每个与前述原动机的环境有关的状态量、根据状态量与原动机的输出功率变化之间预定的关系求出与当时的状态量的检测值相对应的输出功率变化的机构(70m～70u)，以及根据此一输出功率变化来修正前述液压泵(1或2)的最大吸收转矩的机构(70i；70Af)。
4．权利要求3中所述的液压建筑机械的液压泵的转矩控制装置，其特征在于，前述转矩修正机构还带有根据针对与原动机的环境有关的状态量的输出功率变化的预定的加权函数、求出与当时的原动机的输出功率变化相对应的修正值(ΔTFL；ΔNFL)的机构(70v；70Av)，前述根据输出功率变化来修正液压泵(1或2)的最大吸收转矩的机构(70i；70Af)，根据该修正值(ΔTFL；ΔNFL)来修正液压泵的最大吸收转矩。
5．权利要求1中所述的液压建筑机械的液压泵的转矩控制装置，其特征在于，前述速度传感控制机构带有根据前述目标转速来计算泵基本转矩(TR0)、同时根据前述转速偏差(ΔN)来计算速度传感转矩偏差(ΔT1)、把速度传感转矩偏差量加到泵基本转矩上作为前述液压泵(1或2)的目标最大吸收转矩(TR1)的第1机构(70e～70h、70j)，以及根据此一目标最大吸收转矩来限制控制前述液压泵的最大容量的第2机构(70k、32、22A、22B)，前述转矩修正机构带有根据前述第2检测机构(75-82)的检测值来计算针对前述目标最大吸收转矩的转矩修正值(ΔTFL)的第3机构(70m～70u、70v)，以及当由前述第1机构把速度传感转矩偏差量加到泵基本转矩上时减去此一转矩修正值(ΔTFL)，修正前述目标最大吸收转矩(TR1)的第4机构(70i)。
6．权利要求1中所述的液压建筑机械的液压泵的转矩控制装置，其特征在于，前述速度传感控制机构带有根据前述目标转速来计算泵基本转矩(TR0)、同时从前述实际转速减去前述目标转速而求出前述转速偏差(ΔN)、根据此一转速偏差来修正前述泵基本转矩作为前述液压泵(1或2)的目标最大吸收转矩(TR1)的第1机构(70e～70h、70j)，以及根据此一目标最大吸收转矩来限制控制前述液压泵的最大容量的第2机构(70k、32、22A、22B)，前述转矩修正机构带有根据前述第2检测机构(75～82)的检测值来计算针对前述目标转速的转速修正值(ΔNFL)的第3机构(70m～70u、70Av)，以及当由前述第1机构从前述实际转速减去前述目标转速时再减去前述转速修正值的第4机构(70Af)。
全文摘要
当环境的变化引起发动机的输出功率减小时,输入传感器75－82的信号,在修正增益运算部70m－70u和转矩修正值运算部70v中作为转矩修正值△TFL估计发动机输出功率的减小,在速度传感转矩偏差修正部70i中从速度传感转矩偏差△TI减去转矩修正值△TFL,把此一相减的转矩偏差△TNL加到泵基本转矩TRO上,求出吸收转矩TR1(目标最大吸收转矩),向电磁铁控制阀32输出信号。电磁铁控制阀32控制全功率控制用的伺服阀22,从而控制液压泵1、2的最大吸收转矩。借此,即使在原动机输出功率因环境的变化而减小的场合,也可以减少在重载时发动机转速的降低。
文档编号F04B49/00GK1237229SQ98801252
公开日1999年12月1日 申请日期1998年9月21日 优先权日1997年9月29日
发明者中村和则 申请人:日立建机株式会社