专利名称：油压建筑机械的原动机和油压泵的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及油压建筑机械的原动机和油压泵的控制装置，特别涉及备有作为原动机的柴油发动机、由该发动机驱动旋转的油压泵、用从该油压泵排出的压力油驱动油压促动器进行所需作业的油压挖掘机等油压建筑机械的原动机和油压泵的控制装置。
油压挖掘机等的油压建筑机械，通常备有作为原动机的柴油发动机，该发动机驱动至少一个可变容量型油压泵，用油压泵排出的压力油驱动多个油压促动器，进行所需作业。该柴油发动机中，备有指令加速杆等目标转数的输入机构，根据该目标转数控制燃料喷射量，控制转数。
此种油压建筑机械中的原动机和油压泵的控制，关于油压泵的控制，例如有日本特开平3-189405号公报揭示的正泵倾转控制装置，该装置中，根据多个油压促动器各自的操作指令机构的操作杆或踏板的操作量，计算油压泵的目标倾转位置，控制油压泵的倾转位置。
关于原动机的控制，例如有日本特开平7-119506号公报揭示的“油压建筑机械的原动机转数控制装置”。该控制装置中，操作燃料杆，输入作为基准的目标转数，同时，检测多个油压促动器各自的操作指令机构的操作杆或踏板的操作方向(以下仅称为杆操作方向)及操作量(以下仅称为杆操作量)和促动器的负荷(泵排出压)，根据杆操作方向及操作量和促动器负荷，决定发动机转数修正值，用该转数修正值修正上述目标转数，控制发动机的转数。这时，当杆操作量少时以及促动器负荷低时，为了节能而降低发动机的目标转数，当杆操作量大、促动器负荷高时，提高发动机的目标转数，确保作业性。
另外，日本特开昭62-94622号公报揭示的控制装置中，输入杆操作量的信号，将原动机与油压泵连接控制。该控制装置，根据作业机操作杆的操作量，算出作业所需的压力油流量，借助得到的控制信号，至少控制发动机的转数或由发动机驱动的可变泵倾转角二者中的一方，以改善低负荷、低流量时的燃烧效率和降低噪音。另外，当实际的发动机转数低于目标发动机转数时，减小泵倾转，防止发动机熄火。
但是，上述现有技术存在以下问题。
特开平3-189405号公报记载的油压泵的正泵倾转控制装置中，当操作操作指令机构的操作杆或踏板时，与其操作量相应地，油压泵的倾转增大，使泵排出流量增加到与操作量(要求流量)相应的流量。但是，加在油压挖掘机等油压建筑机械的促动器上的负荷，通常是高负荷，当泵倾转与操作量相应地增大时，油压泵的输入转矩也增大，发动机转数暂时降低到目标转数以下。该发动机转数的降低，虽然在以后通过发动机的调速器控制能恢复到目标转数，但是，泵排出流量在该期间不成为与杆操作量相应的目标流量，只有在发动机转数恢复到接近基准转数时，泵排出流量才到达目标流量。因此，泵排出流量不能根据杆操作量的输入变化而应答良好地变化，操作性降低。
特开平7-119506号公报记载的发动机控制中，当操作指令机构的杆操作量变化时，与其相应地目标转数被修正，发动机转数被控制成为该修正后的目标转数。在备有该原动机控制装置的油压建筑机械的油压泵的控制中，采用正倾转控制时，当操作指令机构的杆操作量变化时，目标转数与其操作量相应地变化，发动机转数也被控制，但是，由于该发动机控制中，负荷的应答慢，所以，从油压泵的控制和发动机控制两方面，发动机转数产生暂时低于目标转数的状态。因此，对于杆操作量的输入变化，发动机控制的应答迟缓更显著，操作性更降低。另外，该现有技术中，即使促动器的负荷(泵排出压)变化，由于目标转数变化，而杆操作量的输入却不变化，存在着发动机控制的应答迟缓，泵排出流量变动的问题。
特开昭62-94622号公报记载的现有技术中，当实际发动机转数低于目标发动机转数时，虽然减少泵倾转，防止发动机熄火，但是，也同样存在着由于发动机转数的迟缓变动，使泵排出流量变动的问题。
本发明的目的是提供原动机和油压泵的控制装置，当根据操作指令机构的输入变化，控制原动机的转数和油压泵的倾转时，可以很好地应答操作指令机构的输入变化，控制泵排出流量。
(1)为了实现上述目的，本发明的油压建筑机械的原动机和油压泵的控制装置，备有原动机、被该原动机驱动的至少一个可变容量型油压泵、被该油压泵的压力油驱动的多个油压促动器、指令该多个油压促动器操作的操作指令机构、设定原动机目标转数的机构；根据上述目标转数，控制原动机的转数，同时，根据操作指令机构的指令信号，控制油压泵的倾转位置；其特征在于，还备有检测原动机实际转数的转数检测机构和正泵流量控制机构，该正泵流量控制机构根据操作指令的指令信号，计算油压泵的目标倾转位置，控制油压泵的倾转位置；上述正泵流量控制机构具有目标倾转位置决定机构，该目标倾转位置决定机构计算与指令信号相应的油压泵目标排出流量，从该目标检测流量和转数检测机构所检测出的原动机实际转数，计算油压泵排出目标排出流量的倾转位置，把该倾转位置作为目标倾转位置。
用该目标倾转位置决定机构求出与指令信号相应的目标排出流量，从该目标排出流量和原动机的实际转数，计算油压泵排出目标排出流量的倾转位置，因操作指令机构的输入变化使目标转数与实际转数产生差时，即使原动机的转数控制中应答迟缓，也能与操作指令机构的输入变化相应地、应答良好地控制泵排出流量。
(2)为了实现上述目的，本发明的油压建筑机械的原动机和油压泵的控制装置，备有原动机、被该原动机驱动的至少一个可变容量型油压泵、被该油压泵的压力油驱动的多个油压促动器、指令该多个油压促动器操作的操作指令机构、检测该操作指令机构的指令信号的操作检测机构、检测上述多个油压促动器负荷的负荷检测机构、指令原动机基准目标转数的输入机构，根据上述操作检测机构和负荷检测机构的检测值，计算上述基准目标转数的修正值，按照该修正值，对基准目标转数进行修正，作为目标转数，控制原动机的转数；其特征在于，还备有检测原动机实际转数的转数检测机构和正泵流量控制机构，该正泵流量控制机构根据操作指令机构的指令信号，计算油压泵的目标倾转位置，控制油压泵的倾转位置；上述正泵流量控制机构具有目标倾转位置决定机构，该目标倾转位置决定机构，计算与指令信号相应的油压泵目标排出流量，从该目标排出流量和转数检测机构所检测出的原动机实际转数，计算油压泵排出目标排出流量的倾转位置，将该倾转位置作为目标倾转位置。
这样，操作检测机构或负荷检测机构的输入变化使目标转数变化，即使在原动机转数控制中产生应答迟缓，也能与操作指令机构的输入变化相应地、应答良好地控制泵排出流量。
(3)为了实现上述目的，本发明的油压建筑机械的原动机和油压泵的控制装置，备有原动机、被该原动机驱动的至少一个可变容量型油压泵、被该油压泵的压力油驱动的多个油压促动器、指令该多个油压促动器操作的操作指令机构、设定原动机目标转数的机构；根据上述目标转数，控制原动机的转数，同时，根据操作指令机构的指令信号，控制油压泵的倾转位置；其特征在于，还备有检测原动机实际转数的转数检测机构、正泵流量控制机构和最大吸收转矩控制机构；正泵流量控制机构根据操作指令机构的指令信号，计算油压泵的目标倾转位置，控制油压泵的倾转位置；最大吸收转矩控制机构计算与目标转数相应的油压泵的目标最大吸收转矩，限制控制油压泵的最大容量，使油压泵的最大吸收转矩为其目标最大吸收转矩以下；上述正泵流量控制机构具有目标倾转位置决定机构，该目标倾转位置决定机构，计算与指令信号相应的油压泵目标排出流量，从该目标排出流量和转数检测机构所检测出的原动机实际转数，计算油压泵排出目标排出流量的倾转位置，将该倾转位置作为目标倾转位置。
这样，如上述(1)所述，因操作指令机构的输入变化而使目标转数与实际转数产生差时，即使在原动机转数控制中产生应答迟缓，也能与操作指令机构的输入变化相应地、应答良好地控制泵排出流量，并且，即使目标转数与实际转数产生差，由于由最大吸收转矩控制机构将油压泵的最大吸收转矩控制在目标转矩以下，所以，能应答良好地控制油压泵的排出流量，并防止原动机熄火。
(4)上述(1)至(3)中，上述目标倾转位置决定机构，用原动实际转数和预先设定的常数除目标排出流量，计算上述倾转位置。
这样，能迅速得到与目标排出流量相应的倾转位置。
(5)上述(1)至(3)中，上述目标倾转位置决定机构，计算与指令信号相应的油压泵基准排出流量，用原动机的目标转数修正该基准排出流量，求出油压泵的目标排出流量。
这样，用该目标倾转位置决定机构，用原动机目标转数修正与指令信号相应的基准排出流量，求出目标排出流量，可与原动机的目标转数相应地增减目标排出流量。
(6)上述(5)中，上述目标倾转位置决定机构，用原动机目标转数与预先设定的最高转数之比除上述基准排出流量，求出油压泵的目标排出流量。
这样，可与原动机的目标转数相应地增减目标排出流量。
图1是表示本发明一实施例中原动机和油压泵的控制装置的图。
图2是与图1所示油压泵连接的阀装置和促动器的油压回路图。
图3表示安装着本发明的原动机和油压泵的控制装置的油压挖掘机的外观图。
图4是表示图2所示流量控制阀的操作控制系统的图。
图5是表示图1所示控制器的输入输出关系的图。
图6是表示控制器的泵控制部处理功能的框图。
图7是表示控制器的发动机控制部处理功能的框图。
下面，参照
本发明的实施例。以下的实施例中，本发明适用于油压挖掘机的原动机和油压泵的控制装置。
图1中，1和2是斜板式可变容量型油压泵，油压泵1、2的排出路3、4与图2所示阀装置5连接，通过该阀装置5向多个促动器50～56送压力油，驱动这些促动器。
9是固定容量型先导泵，先导泵9的排出路9a上连接着将先导泵9的排出压力保持为一定的先导减压阀9b。
油压泵1、2和先导泵9与原动机10的输出轴11连接，被原动机10驱动旋转。
下面详细说明阀装置5。
图2中，阀装置5具有流量控制阀5a～5d和流量控制阀5e～5i这样2个阀组，流量控制阀5a～5d位于与油压泵1的排出路3相连的中央旁通线5j上，流量控制阀5e～5i位于与油压泵2的排出路4相连的中央旁通线5k上。在排出路3、4上，设有决定油压泵1、2的排出压力的最大压力的主减压阀5m。
流量控制阀5a～5d和流量控制阀5e～5i是中央旁通式，从油压泵1、2排出的压力油被这些流量控制阀供给到对应的促动器50～56。促动器50是右行走用油压马达(右行走马达)，促动器51是挖铲用油压缸(挖铲油缸)、促动器52是梁用油压缸(梁油缸)，促动器53是旋回用油压缸(旋回马达)、促动器54是臂用油压缸(臂油缸)，促动器55是备用油压缸，促动器56是左行走用油压马达(左行走马达)，流量控制阀5a是右行走用，流量控制阀5b是挖铲用，流量控制阀5c是第1梁用，流量控制阀5d是第2臂用，流量控制阀5e是旋回用，流量控制阀5f是第1臂用，流量控制阀5g是第2梁用，流量控制阀5h是备用，流量控制阀5i是左行走用。即，对于梁油缸52设有2个流量控制阀5g、5c，对于臂油缸54也设有2个流量控制阀5d、5f，从2个油压泵1、2出来的压力油合流后分别供给梁油缸52和臂油缸54。
图3是表示安装着本发明原动机和油压泵的控制装置的油压挖掘机的外观图。油压挖掘机备有下部行走体100、上部旋回体101和前作业机102。在下部行走体100上配置着左右行走马达50、56，由该行走马达50、56驱动履带100a转动，向前方或后方行走。在上部旋回体101上配置着旋回马达53，由该旋回马达53使上部旋回体101相对于下部行走体100朝右方向或左方向旋回。前作业机102由梁103、臂104和挖铲105构成。梁103被梁油缸52往上下驱动。臂104被臂油缸54朝卸载侧(打开侧)或地面侧(铲入侧)操作。挖铲105被挖铲油缸51朝卸载侧(打开侧)或地面侧(铲入侧)操作。
图4表示流量控制阀5a～5i的操作控制系统。
流量控制阀5a、5i，被操作装置35的操作控制装置39、38的操作先导压TR1、TR2和TR3、TR4切换操作。流量控制阀5b和流量控制阀5c、5g，被操作装置36的操作控制装置40、41的操作先导压BKC、BKD和BOD、BOU切换操作。流量控制阀5d、5f和流量控制阀5e，被操作装置37的操作控制装置42、43的操作先导压ARC、ARD和SW1、SW2切换操作。流量控制阀5h被操作控制装置44的操作先导压AU1、AU2切换操作。
操作控制装置38～44，分别有一对导阀(减压阀)38a、38b～44a、44b，操作控制装置38、39、44分别具有操作踏板38c、39c、44c。操作控制装置40、41具有共同的操作杆40c。操作控制装置42、43具有共同的操作杆42c。操作操作踏板38c、39c、44c和操作杆40c、42c时，与其操作方向相应地，关连的操作控制装置的先导阀动作，产生与踏板或杆的操作量相应的操作先导压。
另外，梭形滑阀61～67与操作控制装置38～44的各先导阀和输出线连接，在这些梭形滑阀61～67上，又阶层地连接着梭形滑阀68、69、100～103。由梭形滑阀61、63、64、65、68、69、101将操作控制装置38、40、41、42的操作先导压的最高压力作为油压泵1的控制先导压PL1导出，由梭形滑阀62、64、65、66、67、69、100、102、103将操作控制装置39、41、42、43、44的操作先导压的最高压力作为油压泵2的控制先导压PL2导出。
对于操作控制装置38的行走马达56的操作先导压(以下称为行走2操作先导压)PT2，由梭形滑阀61导出。对于操作控制装置39的行走马达50的操作先导压(以下称为行走1操作先导压)PT1，由梭形滑阀62导出。对于操作控制装置43的旋回马达53的先导压(以下称为旋回操作先导压)PWS，由梭形滑阀66导出。
在上述油压驱动系统中，设置了本发明的原动机和油压泵控制装置。下面，详细说明之。
图1中，油压泵1、2上分别备有调节器7、8，由这些调节器7、8控制油压泵1、2的容量可变机构即斜板1a、2a的倾转位置，控制泵排出流量。
油压泵1、2的调节器7、8，分别备有倾转促动器20A、20B(以下用20代表)、第1伺服阀21A、21B(以下用21代表)和第2伺服阀22A、22B(以下用22代表)。第1伺服阀21A、21B根据图4所示操作控制装置38～44的操作先导压，进行正倾转控制。第2伺服阀22A、22B进行油压泵1、2的全马力控制。由这些伺服阀21、22控制从先导泵9作用到倾转促动器20上的压力油压力，控制油压泵1、2的倾转位置。
下面详细说明倾转促动器20和第1、第2伺服阀21、22。
各倾转促动器20，具有作动活塞20c和承压室20d、20e。活塞20c的两端具有大直径承压部20a和小直径承压部20b，承压部20a、20b分别位于承压室20d、20e。当两承压室20d、20e的压力相等时，作动活塞20c向图中右方向移动，这样，斜板1a或2a的倾转减小，泵排出流量减小。当大直径侧承压室20d的压力降低时，作动活塞20c向图中左方向移动，这样，斜板1a或2a的倾转增大，泵排出流量增大。另外，大直径侧承压室20d通过第1和第2伺服阀21、22与先导泵9的排出路9a连接。小直径侧承压室20e直接与先导泵9的排出路9a连接。
正倾转控制用的各第1伺服阀21，由来自螺线管控制阀30或31的控制压力作动，控制油压泵1、2的倾转位置，当控制压力高时，阀体21a向图中右方向移动，使来自先导阀9的先导压不减压地传递到承压室20d，减小油压泵1或2的倾转，随着控制压力的降低，阀体21a被弹簧21b的力向图中左方向移动，使来自先导泵9的先导压减压后传递给承压室20d，加大油压泵1或2的倾转。
全马力控制用的各第2伺服阀22，由来自油压泵1、2的排出压力和螺线管控制阀32的控制压力作动，进行油压泵1、2的全马力控制，由螺线管控制阀32限制油压泵1、2的最大吸收转矩。
即，油压泵1、2的排出压力和螺线管控制阀32的控制压力，分别传递到操作驱动部的承压室22a、22b、22c，当油压泵1、2的排出压力的油压力之和，低于设定值(该设定值由弹簧22d的弹性力与导向承压室22c的控制压力的油压力之差决定)时，阀体22e向图中右方向移动，将来自先导泵9的先导压减压后，传递到承压室20d，加大油压泵1、2的倾转。随着油压泵1、2的排出压力的油压力之和变得高于该设定值，阀体22a向图中左方向移动，将来自先导泵9的先导压不减压地传递给承压室20d，减小油压泵1、2的倾转。另外，当来自螺线管控制阀32的控制压力低时，加大上述设定值，从油压泵1、2的高排出压力减少油压泵1、2的倾转，随着螺线管控制阀32的控制压力的增高，减小上述设定值，从油压泵1、2的低的排出压力减少油压泵1、2的倾转。
螺线管控制阀30、31、32是由驱动电流SI1、SI2、SI3作动的比例减压阀，当驱动电流SI1、SI2、SI3为最小时，输出的控制压力最高，随着驱动电流SI1、SI2、SI3的增大，输出的控制压力减低。驱动电流SI1、SI2、SI3由图5所示控制器70输出。
原动机10是柴油发动机，备有燃料喷射装置14。该燃料喷射装置14具有调速机构，根据图5所示控制器70的输出信号，控制发动机转数，使其成为目标发动机转数NR1。
燃料喷射装置的调速机构的型式，有电子调速控制装置和机械式调速控制装置，本实施例的燃料喷射装置14，对任一种型式都有效。上述电子调速控制装置是根据来自控制器的电气信号，控制发动机转数，使其成为目标转数。机械式调速控制装置中，将马达与机械式燃料喷射泵的调速杆连接，根据来自控制器的指令值，驱动预定位置的马达，使其成为目标转数，控制调速器位置。
原动机10上，如图5所示，设有供操作者手动地输入目标发动机转数的目标发动机转数输入部71，该基准目标发动机转数NRO的输入信号被取入控制器70。目标发动机转数输入部71可由电位计等电气输入机构直接输入控制器70，操作者选择作为基准的发动机转数的大小。该基准目标发动机转数NRO，在重挖掘作业中为大值，在轻作业中为小值。
如图1所示，设有检测原动机10实际转数NE1的转数传感器72、检测油压泵1、2排出压力PD1、PD2的压力传感器75、76。如图4所示，设有检测油压泵1、2的控制先导压PL1、PL2的压力传感器73、74、检测臂铲入操作先导压PAC的压力传感器77、检测梁上举操作先导压PBU的压力传感器78、检测旋回操作先导压PWS的压力传感器79、检测行走1操作先导压PT1的压力传感器80、检测行走2操作先导压PT2的压力传感器81。
图5表示控制器70的全部的信号输入输出关系。如上所述，目标发动机转数输入部71的基准目标发动机转数NRO的信号、转数传感器72的实际转数NE1的信号、压力传感器73、74的泵控制先导压PL1、PL2的信号、压力传感器75、76的油压泵1、2的排出压力PD1、PD2的信号、压力传感器77～81的臂铲入操作先导压PAC、梁上举操作先导压PBU、旋回操作先导压PWS、行走1操作先导压PAC、行走2操作先导压PT2的各信号输入到控制器70内，进行预定的计算处理后，将驱动电流SI1、SI2、SI3输出到螺线管控制阀30～32，控制油压泵1、2的倾转位置、即排出流量。同时，将目标发动机转数NR1的信号输出到燃料喷射装置14，控制发动机转数。
图6表示控制器70对油压泵1、2控制的处理功能。
图6中，控制器70具有基准泵流量计算部70a、70b、目标泵流量计算部70c、70d、目标泵倾转计算部70e、70f、螺线管输出电流计算部70g、70h、泵最大吸收转矩计算部70i、螺线管输出电流计算部70j各功能。
基准泵流量计算部70a，输入油压泵1侧的控制先导压PL1的信号，将它与储存在存储器内的数据对照，计算与这时的控制先导压PL1相应的油压泵1的基准排出流量QR10。该基准排出流量QR10是相对于控制操作装置38、40、41、42的操作量的正倾转控制的基准流量计数。存储器的数值中，PL1与QR10的关系设定为随着控制先导压PL1的增高，基准排出流量QR10增大。
目标泵流量计算部70c，输入目标发动机转数NR1(后述)的信号，用该目标发动机转数NR1与预先存储在存储器中的最高旋转数NRC之比(NRC/NR1)去除基准排出流量QR10，计算油压泵1的目标排出流量QR11。该计算的目的是，根据操作的意愿进行输入的目标发动机转数的泵流量修正，算出与目标发动机转数NR1相应的目标泵排出流量。即，把目标发动机转数NR1设定得大时，作为泵排出流量也希望是大流量，所以，使目标排出流量QR11也相应地增大。把目标发动机转数NR1设定得小时，作为泵排出流量也希望是小流量，所以，使目标排出流量QR11也相应地减少。
目标泵倾转计算部70e，输入实际发动机转数NE1，用实际发动机转数NE1去除目标排出流量QR11，再用预先存在存储器中的常数K1除该数，算出油压泵1的目标倾转θR1。该计算的目的是，在发动机控制中，即使对于目标发动机转数NR1的变化应答迟缓、实际发动机转数不立即成为NR1时，通过用实际发动机转数NE1去除目标排出流量QR11而得到目标倾转θR1，可以不应答迟缓而很快地得到目标排出流量QR11。
螺线管输出电流计算部70g，求出能得到目标倾转θR1的油压泵1的倾转控制用驱动电流SI1，并将其输入到螺线管控制阀30。
在基准泵流量计算部70b、目标泵流量计算部70d、目标泵倾转计算部70f、螺线管输出电流计算部70h，也都同样地从泵控制信号PL2、目标发动机转数NR1和实际发动机转数NE1算出油压泵2的倾转控制用驱动电流SI2，并将其输出给螺线管控制阀31。
泵最大吸收转矩计算部70i，输入目标发动机转数NR1的信号，将其与存储在存储器中的数值对照，算出与这时的目标发动机转数NR1相应的油压泵1、2的最大吸收转矩TR。该最大吸收转矩TR，是与以目标发动机转数NR1旋转的发动机10的输出转矩特性匹配的油压泵1、2的目标最大吸收转矩。在存储器的数据中NR1与TR的关系这样设定随着目标发动机转数NR1上升，泵最大吸收转矩TR增大。
螺线管输出电流计算部70j，求出能得到泵最大吸收转矩TR的油压泵1、2的最大吸收转矩控制用的螺线管控制阀32的驱动电流SI3，并将其输出到螺线管控制阀32。
图7表示控制器70对发动机10的控制功能。
图7中，控制器70备有基准转数降低修正量计算部700a、基准转数上升修正量计算部700b、最大值选择部700c、发动机转数修正增益计算部700d1～700d6、最小值选择部700e、迟滞计算部700f、操作先导压发动机转数修正量计算部700g、第1基准目标发动机转数修正部700h、最大值选择部700i、迟滞计算部700j、泵排出压信号修正部700k、修正增益计算部700m、最大值选择部700n、修正增益计算部700p、第1泵排出压发动机转数修正量计算部700q、第2泵排出压发动机转数修正量计算部700r、最大值选择部700s、第2基准目标发动机转数修正部700t、限幅计算部700u。
基准转数降低修正量计算部700a，输入目标发动机转数输入部71的基准目标发动机转数NRO的信号，将它与存储在存储器中的数据对照，算出与这时的NRO相应的基准转数降低修正量DNL。该DNL是操作控制装置38～44的操作杆或踏板的输入变化(操作先导压的变化)决定的发动机转数修正的基准幅度，由于随着目标发动机转数降低，希望转数修正量减小，所以，存储器的数据中，NRO与DNL的关系这样设定随着目标基准发动机转数HRO降低，基准转数降低修正量DNL减小。
基准转数上升修正量计算部700b，与计算部700a同样地，输入基准目标发动机转数NRO的信号，将它与存储在存储器中的数据对照，算出与这时的NRO相应的基准转数上升修正量DNP。该DNP是泵排出压的输入变化决定的发动机转数修正量的基准幅度，由于随着目标发动机转数的降低，希望转数修正量减小，所以，存储器的数据中，NRO与DNP的关系这样设定随着目标基准发动机转数NRO的降低，基准转数上升修正量DNP减小。但是，由于发动机转数不能上升到固有的最大转数以上，所以，在目标基准发动机转数NRO的最大值附近的上升修正量DNP减少。
最大值选择部700c，选择行走1操作先导压PT1和行走操作先导压PT2中高的一方，作为行走操作先导压PTR。
发动机转数修正增益计算部700d1～700d6，分别输入梁上举操作先导压PBU、臂铲入操作先导压PAC、旋回操作先导压PSW、行走操作先导压PTR、泵控制先导压PL1、PL2各信号，并把它与存储在存储器中的数据对照，算出与这时的各操作先导压相应的发动机转数修正增益KBU、KAC、KSW、KTR、KL1、KL2。这些修正增益是对基准目标发动机转数NRO求出减算后的转数修正成分(发动机转数降低修正量DND)(后述)，修正增益越大，目标转数越低。另外，必须使目标转数随着先导压的增加而升高，所以，全部修正增益KBU、KAC、KSW、KTR、KL1、KL2在先导压为0时，成为最大值1。
这里，计算部700d1～700d4，对每个操作促动器，预先设定相对于操作杆或踏板的输入变化(操作先导压的变化)的发动机转数变化，使操作容易。分别如下述地设定发动机转数修正增益KBU、KAC、KSW、KTR、KL1、KL2。
梁的上举，多用于起吊作业或整平作业的对位，在微操作区域使用。所以，在微操作区域，降低发动机转数，并使增益的倾斜为横平。
臂铲入，多用于挖掘作业时，将操作杆全负荷操作，在全负荷杆操作附近的转数变动小，所以，在全负荷杆操作附近的增益倾斜为横平。
旋回时，是在中间旋转区域的变动小，所以，在中间旋转区域的增益倾斜为横平。
行走时需要从微操作增强力，从微操作提高发动机转数。
全负荷杆操作时的发动机转数，对每个促动器也是变化的。例如，在梁举起或臂铲入时，由于流量大，发动机转数提高，其余时发动机转数降低。行走时为了提高车速，要提高发动机转数。
计算部700d1～700d4的存储器的数据中，与以上条件对应地设定操作先导压与修正增益KBU、KAC、KSW、KTR的关系。
即，在计算部700d1的存储器数据中，PBU与KBU的关系这样设定在梁上举操作先导压PBU低的区域，随着先导压PBU降低，修正增益KBU以小的倾斜朝1增大，当梁上举操作先导压PBU达到最高压附近值时，修正增益KBU为0。
在计算部700d2的存储器数据中，PAC与KAC的关系这样设定在臂铲入操作先导压PAC高的区域，随着先导压PAC升高，修正增益KAC以小的倾斜朝0减小。
在计算部700d3的存储器数据中，PSW与KSW的关系这样设定在旋回操作先导压PSW为中间压附近区域时，随着先导压PSW升高，修正增益KSW以小的倾斜朝0.2减小。
在计算部700d4的存储器数据中，PTR与KTR的关系这样设定当行走操作压PTR在等于和高于微操作区域的区域时，修正增益为0。
另外，输入到计算部700d5、700d6的泵控制先导压PL1、PL2，是相关的操作先导压的最高压，用该泵控制先导压PL1、PL2代表全部的操作先导压，计算发动机转数修正增益KL1、KL2。
通常，操作先导压(操作杆或踏板的操作量)越高，希望发动机转数越高，所以，在计算部700d5、700d6中的存储器数据中，与其对应地设定泵控制先导压PL1、PL2与修正增益KL1、KL2的关系。另外，在最小值选择部700e，优先选择计算部700d1～700d4的修正增益，所以，在泵控制先导压PL1、PL2的最高压附近的修正增益KL1、KL2设定为大值0.2。
最小值选择部700e，选择在计算部700d1～700d6计算出的修正增益的最小值，作为KMAX。这里，在梁上举、臂铲入、旋回、行走以外的操作时，由泵控制先导压PL1、PL2为代表，计算发动机转数修正增益KL1、KL2，作为KMAX。
迟滞计算部700f，对于其KMAX设置迟滞，将其结果作为操作先导压决定的发动机转数修正增益KNL。
操作先导压发动机转数修正量计算部700g，将上述基准转数降低修正量DNL与发动机转数修正增益KNL相乘，求出由操作先导压的输入变化引起的发动机转数降低修正量DND。
第1基准目标发动机转数修正部700h，从基准目标发动机转数NRO中减去发动机转数降低修正量DND，作为目标转数NROO。该目标转数NROO是由操作先导压决定的修正后发动机目标转数。
最大值选择部700i，输入油压泵1、2的排出压力PD1、PD2的信号，选择排出压力PD1、PD2中高的一方，作为泵排出压最大值信号PDMAX。
迟滞计算部700j，对于泵排出压信号设置迟滞，将其结果作为泵排出压决定的转数修正增益KNP。
泵排出压信号修正部700k，将上述基准转数上升修正量DNP与转数修正增益KNP相乘，作为由泵排出压决定的发动机转数基本修正量KNPH。
修正增益计算部700m，输入臂铲入操作先导压PAC的信号，并把它与存储在存储器中的数据对照，算出与这时的操作先导压PAC相应的发动机转数修正增益KACH。臂铲入操作量越大，越需要大流量，所以，在存储数据中，与此相应地将PAC与KACH的关系设定为随着臂铲入操作先导压PAC上升，修正增益KACH增大。
最大值选择部700n，与最大值选择700c同样地，选择行走1操作先导压PT1和行走2操作先导压PT2中高的一方，作为行走操作先导压PTR。
修正增益计算部700P，输入行走操作先导压PTR的信号，将它与存储在存储器中的数据对照，计算与这时的行走操作先导压PTR相应的发动机转数修正增益KTRH。这时也同样地，行走操作量越大，越需要大流量，所以，存储器数据中与此对应地，将PTR与KTRH的关系设定为随着行走操作先导压PTR的上升，修正增益KTRH增大。
第1及第2泵排出压发动机转数修正量计算部700q、700r，将修正增益KACH、KTRH与上述泵排出压发动机旋转基本修正量KNPH相乘，求出发动机转数修正量KNAC、KNTR。
最大值选择部700s，选择发动机转数修正量KNAC、KTRH之中大的一方，作为修正量DNH。该修正量DNH是由泵排出压和操作先导压的输入变化决定的发动机转数上升修正量。
这里，计算部700q、700r，将修正增益KACH或KTRH与发动机旋转基本修正量KNPH相乘，求出发动机转数修正量KNAC、KNTR，意味着仅在臂铲入操作和行走时，由泵排出压进行发动机转数上升修正。这样，在促动器负荷增大、希望发动机转数增高的操作即仅在臂铲入操作、或行走时，即使泵排出压上升，也能使发动机转数上升。
第2基准目标发动机转数修正部700t，将发动机转数上升修正量DNH加在上述目标转数NROO上，算出目标发动机转数NR01。
限幅计算部700u，在其目标发动机转数NR01上，限定发动机固有的最高转数和最低转数，算出目标发动机转数NR1，送到燃料喷射装置14(图1)。该目标发动机转数NR1，也送到同一控制器70内的与油压泵1、2的控制有关的泵最大吸收转矩计算部70e(图6)。
上述中，操作控制装置38～44，构成指令多个油压促动器50～56的操作的操作指令机构。目标发动机转数输入部71、压力传感器73～81、计算部700a～700u构成设定原动机10的目标转数的机构，根据该目标转数，控制原动机10的转数，同时，根据操作指令机构的指令信号，控制油压泵1、2的倾转位置。
压力传感器73、74、77～81，构成检测上述操作指令机构的指令信号的操作检测机构。压力传感器75、76，构成检测多个油压促动器75、76的负荷的负荷检测机构。目标发动机转数输入部71，构成指令原动机10的基准目标转数的输入机构，根据操作检测机构和负荷检测机构的检测值，计算上述基准目标转数的修正值，按照该修正值对基准目标转数进行修正，作为目标转数，控制原动机的转数。
转数传感器72，构成检测原动机实际转数的转数检测机构。基准泵流量计算部70a、70b、目标泵流量计算部70c、70d、目标泵倾转计算部70e、70f、螺线管输出电流计算部70g、70h、螺线管控制阀30、31、第1伺服阀21A、21B，构成正泵流量控制机构。该正泵流量控制机构根据上述操作指令机构的指令信号，计算油压泵1、2的目标倾转位置，控制油压泵1、2倾转位置。其中，基准泵流量计算部70a、70b、目标泵流量计算部70c、70d、目标泵倾转计算部70e、70f、螺线管输出电流计算部70g、70h，构成目标倾转位置决定机构。该目标倾转位置决定机构计算与上述指令信号相应的油压泵基准排出流量，用原动机的目标转数修正该基准排出流量，求出油压泵的目标排出流量，从该目标排出流量和转数检测机构所检测出的原动机实际转数，计算油压泵排出目标排出流量的倾转位置，把该倾转位置作为目标倾转位置。
另外，泵最大吸收转矩计算部70i、螺线管输出电流计算部70j、螺线管控制阀32、第2伺服阀22A、22B，构成最大吸收转矩控制机构。该最大吸收转矩控制机构计算与上述目标转数相应的油压泵1、2的目标最大吸收转矩，控制油压泵的最大容量，将油压泵的最大吸收转矩限制在其目标最大吸收转矩以下。
上述构造的本实施例，具有以下效果。
(1)在图6所示控制部中，操作先导压的变化引起油压泵1、2的控制先导压PL1、PL2变化，由于该控制先导压PL1、PL2的变化，基准泵流量计算部70a、70b和目标泵流量计算部70c、70d所计算的油压泵1、2的目标排出量QR11、QR21变化时，在目标泵倾转计算部70e、70f，用实际发动机转数NE1除目标排出流量QR11，算出目标倾转θR1、θR2，所以，油压泵1、2的排出流量成为与目标排出流量QR11相应的流量。当发动机10的目标转数NR1与实际转数NE1产生差时，即使发动机转数控制中产生应答迟缓，也能与操作先导压的变化(目标排出流量QR11、QR21的变化)相应地，应答良好地控制油压泵1、2的排出流量，得到优良的操作性。
(2)本实施例中，在图7所示的控制部，操作先导压变化时，用转数降低修正量DND修正目标发动机转数NR1，当由臂铲入操作或行走时的操作使泵排出压变化时，用转数上升修正量DNH修正目标发动机转数NR1，可确保节能效果和良好的操作性(后述)。这样，用操作先导压或泵排出压的变化而改变目标发动机转数NR1时，对于操作先导压的变化，发动机控制的应答迟缓更显著，或者虽然操作先导压未变化可是泵排出压的变化使目标转数变化。本实施例中，由于这样的目标转数的变化即使产生转数偏差时，对于发动机转数控制的应答迟缓，与操作先导压的变化(目标排出流量QR11、QR21的变化)相应地，可应答良好地控制油压泵1、2的排出流量。
(3)不是把由基准泵流量计算部70a、70b计算的基准排出流量QR10、QR20直接作为目标排出流量，而是在目标泵流量计算部70c、70d，将该基准排出流量QR10、QR20变换为与目标发动机转数NR1相应的目标排出流量QR11、QR21，所以，对于基准排出流量QR10、QR20的基准流量计数，可根据操作者的意愿进行输入目标发动机转数的泵流量修正。因此，操作者在进行微操作时，将目标转数NR1设定得小时，泵排出流量为小流量，将目标转数NR1设定得大时，泵排出流量为大流量，而且，无论何种情形，都可在杆操作量的全范围内确保计数特性。
(4)本实施例中，即使目标转数NR1与实际转数NE1产生差，由于在泵最大吸收转矩计算部70j计算目标泵最大吸收转矩，油压泵1、2的最大吸收转矩被螺线管输出电流计算部70j、螺线管控制阀32、第2伺服阀22A、22B控制为在其目标转矩以下，所以，如上述(1)和(2)所述，能应答良好地控制油压泵1、2的排出流量，并可防止发动机10熄火。
(5)在图7所示的控制部，当进行臂铲入操作或行走操作时，在转数修正量计算部700g，计算因操作先导压引起的转数降低修正量DND，同时，在计算部700q、700r和最大值选择部700s，用操作先导压决定的修正增益KACH或KT RH修正泵排出压决定的转数修正增益KNP，计算出该修正后泵排出压决定的转数上升修正量DNH，用其转数降低修正量DND和转数上升修正量DNH修正基准目标发动机转数NR0，控制发动机转数，所以，发动机转数不仅因操作杆或踏板的操作量增大而上升，而且也因泵排出压的上升而上升，因此，可在臂铲入操作时进行强力的挖掘作业，在行走时进行高速行走或强力行走。
另一方面，在臂铲入和行走以外的操作时，修正增益KACH或KTPH成为0，基准目标发动机转数NRO仅用由先导压决定的转数降低修正量DND修正，控制发动机转数，所以，例如，以梁上举这样的前作业机的姿势、泵排出压变动的操作中，即使泵排出压变动，发动机转数也不变化，所以可确保良好的操作性。另外，操作量小时，发动机转数减低，节能效果好。
(6)当操作者把基准目标转数NRO设定得低时，在基准转数降低修正量计算部700a和基准转数上升修正量计算部700b，分别计算基准转数降低修正量DNL和基准转数上升修正量DNP，作为小值，相对于基准目标发动机转数NRO的修正量DND和SNH减小。因此，如整平作业或起吊作业那样地、操作者在降低发动机转数的区域作业时，目标发动机转数的修正幅度自动减小，可容易进行精细作业。
(7)在修正增益计算部700d1～700d4，对每个操作的促动器，把相对于操作杆或踏板的输入变化(操作先导压的变化)的发动机转数变化，作为修正增益预先设定，所以，能得到与促动器特性相应的良好作业性。
例如，在梁上举计算部700d1中，在微操作区域的修正增益KBU的倾斜是横卧的，所以，在微操作区域的发动机转数降低修正量DND的变化减小。因此，如起吊作业或整平作业的对位那样，在梁上举的微操作区域，容易作业。
在臂铲入计算部700d2中，在全负荷杆操作附近的修正增益KAC的倾斜是横卧的，所以，在全负荷杆操作附近的发动机转数降低修正量DND的变化减少。因此，由臂铲入操作，在全负荷杆操作附近可进行发动机转数变动少的挖掘作业。
在旋回计算部700d3中，在中间旋转区域的增益的倾斜是横卧的，所以，可进行在中间旋转区域的发动机转数变动小的旋回。
在行走计算部700d4中，从微操作减小修正增益KTR，所以，发动机转数从微操作上升，可用强力行走。
另外，在全负荷杆操作时的发动机转数也可对每个促动器变化。例如，在梁上举或臂铲入计算部700d1、700d2中，由于把全负荷杆操作时的修正增益KBU、KAC定为0，所以，发动机转数提高，油压泵1、2的排出流量增多。因此，用梁上举可起吊或放下重物，用臂铲入进行强力的挖掘作业。另外，在行走计算部700d4，也把全负荷杆操作时的修正增益KTR定为0，所以，同样地，发动机转数提高，可加速行走车速。在其余的操作中，由于全负荷杆操作时的修正增益大于0，所以，发动机转数稍稍降低，可得到节能效果。
(8)在上述以外的操作中，用计算部700d5、700d6修正增益PL1、PL2代表，修正发动机转数。
(9)另外，在如上述地控制发动机转数时，发动机转数因操作先导压或泵排出压的变化而变动，但是，在图6所示泵最大吸收转矩计算部70e，计算最大吸收转矩TR，作为该被修正的目标发动机转数NR1的函数，控制油压泵1、2的最大吸收转矩，所以，即使发动机转数变动，也能有效地利用发动机的功率。
上述实施例中，本发明适用的控制装置，是根据操作指令机构的输入变化或负荷检测机构的输入变化，修正原动机的目标转数的控制装置。但是，仅用目标发动机转数输入部71设定原动机10的目标转数时，当变更油压泵的倾转时，促动器负荷使发动机转数偏离目标转数时，由于把发动机转数控制成为目标转数的调速机构的应答迟缓，泵排出流量变动，所以，把本发明用于这样的控制装置，也能得到同样的效果。
如上所述，根据本发明，当因环境变化，原动机的输入降低时，在高负荷时，可减少原动机的转数降低，确保良好的作业性。
另外，速度读出控制与已往同样地进行，所以，当作用了急负荷或者产生意外事情导致原动机输入降低时，也能防止原动机的停止。
另外，由于进行速度读出控制，不必预先留有富余地设定油压泵的吸收转矩，所以，可与已往同样地有效利用原动机的输出。例如，即使因机器性能的偏差或长年使用等原因原动机输出降低时，也能防止高负荷时原动机停止。
权利要求
1．油压建筑机械的原动机和油压泵的控制装置，备有原动机、被该原动机驱动的至少一个可变容量型油压泵、被该油压泵的压力油驱动的多个油压促动器、指令该多个油压促动器操作的操作指令机构、设定原动机目标转数的机构；根据上述目标转数，控制原动机的转数，同时，根据操作指令机构的指令信号，控制油压泵的倾转位置；其特征在于，还备有检测原动机实际转数的转数检测机构和正泵流量控制机构，该正泵流量控制机构根据操作指令机构的指令信号，计算油压泵的目标倾转位置，控制油压泵的倾转位置；上述正泵流量控制机构具有目标倾转位置决定机构，该目标倾转位置决定机构计算与指令信号相应的油泵目标排出流量，从该目标检测流量和转数检测机构所检测出的原动机实际转数，计算油压泵排出目标排出流量的倾转位置，把该倾转位置作为目标倾转位置。
2．油压建筑机械的原动机和油压泵的控制装置，备有原动机、被该原动机驱动的至少一个可变容量型油压泵、被该油压泵的压力油驱动的多个油压促动器、指令该多个油压促动器操作的操作指令机构、检测该操作指令机构的指令信号的操作检测机构、检测上述多个油压促动器负荷的负荷检测机构、指令原动机基准目标转数的输入机构，根据上述操作检测机构和负荷检测机构的检测值，计算上述基准目标转数的修正值，按照该修正值，对基准目标转数进行修正，作为目标转数，控制原动机的转数；其特征在于，还备有检测原动机实际转数的转数检测机构和正泵流量控制机构，该正泵流量控制机构根据操作指令机构的指令信号，计算油压泵的目标倾转位置，控制油压泵的倾转位置；上述正泵流量控制机构具有目标倾转位置决定机构，该目标倾转位置决定机构，计算与指令信号相应的油压泵目标排出流量，从该目标排出流量和转数检测机构所检测出的原动机实际转数，计算油压泵排出目标排出流量的倾转位置，将该倾转位置作为目标倾转位置。
3．油压建筑机械的原动机和油压泵的控制装置，备有原动机、被该原动机驱动的至少一个可变容量型油压泵、被该油压泵的压力油驱动的多个油压促动器、指令该多个油压促动器操作的操作指令机构、设定原动机目标转数的机构；根据上述目标转数，控制原动机的转数，同时，根据操作指令机构的指令信号，控制油压泵的倾转位置；其特征在于，还备有检测原动机实际转数的转数检测机构、正泵流量控制机构和最大吸收转矩控制机构；正泵流量控制机构根据操作指令机构的指令信号，计算油压泵的目标倾转位置，控制油压泵的倾转位置；最大吸收转矩控制机构计算与目标转数相应的油压泵的目标最大吸收转矩，限制控制油压泵的最大容量，使油压泵的最大吸收转矩为其目标最大吸收转矩以下；上述正泵流量控制机构具有目标倾转位置决定机构，该目标倾转位置决定机构，计算与指令信号相应的油压泵目标排出流量，从该目标排出流量和转数检测机构所检测出的原动机实际转数，计算油压泵排出目标排出流量的倾转位置，将该倾转位置作为目标倾转位置。
4．如权利要求1至3中任一项所述的原动机和油压泵的控制装置，其特征在于，上述目标倾转位置决定机构，用原动实际转数和预先设定的常数除目标排出流量，计算上述倾转位置。
5．如权利要求1至3中任一项所述的原动机和油压泵的控制装置，其特征在于，上述目标倾转位置决定机构，计算与指令信号相应的油压泵基准排出流量，用原动机的目标转数修正该基准排出流量，求出油压泵的目标排出流量。
6．如权利要求5所述的原动机和油压泵的控制装置，其特征在于，上述目标倾转位置决定机构，用原动机目标转数与预先设定的最高转数之比除上述基准排出流量，求出油压泵的目标排出流量。
全文摘要
在基准泵流量计算部,将油压泵1侧的控制先导压与存储在存储器中的数据对照,计算基准排出流量;在目标泵流量计算部,用目标发动机转数NR1与最高转数NRC之比(NRC/NR1)除基准排出流量,计算目标排出流量;在目标泵倾转计算部,用实际发动机转数和常数除目标排出流量,算出目标倾转;在螺线管输出电流计算部,求出能得到目标倾转的驱动电流,将其向螺线管控制阀输出。这样,可与操作指令机构的输入变化相应地,应答良好地控制泵排出流量。
文档编号F15B11/00GK1213728SQ9811944
公开日1999年4月14日 申请日期1998年10月8日 优先权日1997年10月8日
发明者中村和则, 高桥咏, 丰冈司, 石川广二, 中村刚志, 古渡阳一, 岛村忠利, 杉山玄六, 平田东一 申请人:日立建机株式会社