发动机辅助装置及作业机械的制作方法_4

文档序号:9308281阅读:来源:国知局
图中,50是由图4的控制流程图的处理器S2运算了发动机负载转矩Tl的作为负载转矩运算单元的运算器。
[0093]基于由加速器调节刻度盘41设定的数值,利用函数表51设定最大辅助转矩Tam,并且利用函数表52设定辅助启动转矩Tas。
[0094]由减法器53求出由主蓄能器压力传感器47所检测的主蓄能器压力Pal与由辅助栗压力传感器49所检测的辅助栗排出压力Pa3之间的差压ΛΡ,由该差压ΛΡ,通过转矩运算器54并利用以下计算公式求出能够以主蓄能器压力Pal从发挥作为液压马达的功能的辅助栗16输出的辅助转矩Tal,并由最小值选择器55与最大辅助转矩Tam进行比较来选择并输出较小的转矩。
[0095]此外,如图8所示,在进行该辅助时,辅助栗16的排出侧经卸荷阀26而向工作油箱34开放,因此辅助栗排出压力Pa3可大致设为0,且可设为差压Δ P =主蓄能器压力Pal。
[0096]Tal= Δ P.Dpm.n t/2 π
[0097]Dpm:辅助栗16的栗最大容量
[0098]q t:转矩效率
[0099]另一方面,通过减法器56,求出由图4的控制流程图的处理器S2所求出的发动机负载转矩Tl与基于由加速器调节刻度盘41所设定的数值并利用函数表52所设定的辅助启动转矩Tas之差,并输入到加法器57。
[0100]另外,通过减法器59求出基于由加速器调节刻度盘41所指示的数值并利用函数表58所设定的发动机设定转速Ns与由发动机转速传感器42所检测的发动机实际转速Ne之间的偏差,利用PI控制运算器60进行比例积分控制(PI控制),并将PI控制的输出输入到加法器57,由该加法器57与来自减法器56的输出进行加法运算。
[0101]由最小值选择器61比较加法器57的输出和从最小值选择器55输出的转矩制限值,将较小的值作为所需辅助转矩Ta而输入到辅助栗斜盘角运算器62,利用下述运算公式运算所需的辅助栗容量D,由针对辅助栗最大容量Dpm所需的辅助栗容量D的比率,求出辅助栗16的斜盘角Φα,控制辅助栗16的斜盘控制装置16a,以得到该斜盘角Φα。
[0102]D= (2 JT.Ta) / ( Δ P.η t)
[0103]Φ a = D/Dpm
[0104]D:所需的辅助栗容量
[0105]Dpm:辅助栗最大容量
[0106]rit:转矩效率
[0107]另外,如图5所示,主栗校正单元40b通过加法器63加法运算由最小值选择器61所求出的所需辅助转矩Ta和辅助启动转矩Tas,通过减法器64从由运算器50所运算的发动机负载转矩Tl减去加法器63的输出,由下限限制器65提取正值,进而通过运算器66求出主栗校正转矩。
[0108]该主栗校正转矩输入到未图示的主栗转矩控制器,进而通过动力换挡控制阀32对主栗(前栗7、后栗8)的驱动转矩进行校正。
[0109]通过上述作用,当发动机负载转矩Tl大于辅助启动转矩Tas时,基于主蓄能器压力Pal等调整辅助栗16的斜盘角来对发动机6进行辅助,另外,当辅助栗16的辅助转矩Tal不足时,对主栗(前栗7、后栗8)的驱动转矩进行校正。
[0110](3)加载控制任务
[0111]如图6所示,在具备加载控制单元40c的加载控制任务的控制框图中,基于加速器调节刻度盘41并利用函数表67设定加载启动转矩Tcs,基于加速器调节刻度盘41并利用函数表68设定最大加载转矩Tcm。
[0112]由减法器69求出由图4的控制流程图的处理器S2所求出的发动机负载转矩Tl与加载启动转矩Tcs之差,由最小值选择器70比较该差和最大加载转矩Tcm,将值较小的转矩作为所需加载转矩Tc而输出。
[0113]另一方面,由减法器71求出由辅助栗压力传感器49所检测的辅助栗排出压力Pa3与通过副蓄能器压力传感器48所检测的副蓄能器压力Pa2之间的差压ΛΡ,将该差压ΔΡ和所需加载转矩Tc输入到该辅助栗斜盘角运算器72,利用下述运算公式运算所需的辅助栗容量D,并由针对辅助栗最大容量Dpm所需的辅助栗容量D的比率,求出辅助栗16的斜盘角Φα,控制辅助栗16的斜盘控制装置16a,以得到该斜盘角Φα。
[0114]D = 2 JT.Tc.n t/ Δ P
[0115]Φ a = D/Dpm
[0116]D:所需的辅助栗容量
[0117]Dpm:辅助栗最大容量
[0118]rit:转矩效率
[0119]通过上述作用,基于所需的加载转矩Tc而控制辅助栗16的转矩,同时对主蓄能器17进行加载,因此能够防止发动机6的过负载。
[0120]接着,对图示的实施方式的作用效果进行总结说明。
[0121]在发动机6或主栗7、8的输出轴直接连结具有发动机辅助用马达的功能和蓄能器蓄压用栗的功能的可变容量型的辅助栗16,通过与积蓄将从该辅助栗16所排出的高压的液压能量的主蓄能器17不同的、将从动臂油缸3a及回转马达9所流出的中压的回流压油暂时蓄压的副蓄能器18,向辅助栗16的入口及主蓄能器17进行供给,通过控制器40,由前栗压力Ppf及后栗压力Ppr和前栗斜盘角Of及后栗斜盘角Φγ所求出的发动机负载转矩Tl超过辅助启动转矩Tas时,基于发动机负载转矩Tl与辅助启动转矩Tas之间的转矩差以及主蓄能器压力Pal与辅助栗排出压力Pa3之间的差压(辅助栗排出压力Pa3可设为O),运算辅助栗16的辅助栗斜盘角Φα,并控制该辅助栗斜盘角Φ&,并且将蓄压油从主蓄能器17向辅助栗16的入口加压供给,将辅助栗16作为马达而驱动,由此对发动机6进行辅助,另外,当发动机负载转矩Tl低于加载启动转矩Tcs时,基于发动机负载转矩Tl与加载启动转矩Tcs之间的转矩差以及辅助栗排出压力Pa3与副蓄能器压力Pa2之间的差压,运算并控制辅助栗斜盘角Φ&,同时将从辅助栗16所供给的压油蓄压于主蓄能器17,因此按照主蓄能器17的蓄压状态和/或发动机负载转矩Tl的状态等,无需使用大容量的发电电动机、蓄电装置等而可以廉价提供能够从主蓄能器17或副蓄能器18进行稳定的能量再生的发动机辅助装置。
[0122]进而,在发动机6高负载时,通过利用主蓄能器压力Pal作为液压马达而驱动的辅助栗16对发动机6进行辅助,在发动机6低负载时,从动臂油缸3a及回转马达9经副蓄能器18的压力平滑作用而稳定供给的压油通过辅助栗16蓄压于主蓄能器17,因此能够使发动机6的负载平缓,能够改善燃料经济性,并且能够减少从发动机6产生的黑烟等废气。
[0123]控制器40按照发动机负载转矩Tl,对主蓄能器再生阀25和卸荷阀26进行开闭控制,同时控制辅助栗16、前栗7及后栗8,因此按照主蓄能器17的蓄压状态和/或发动机负载转矩Tl的状态等,能够在适当的定时将由副蓄能器18使压力变动平滑的压油加载于主蓄能器17,并且能够在适当的定时从主蓄能器17或副蓄能器18取出用于驱动辅助栗16的压油能量,其中,该控制器具备:辅助控制单元40a,当发动机负载转矩Tl超过通过加速器调节刻度盘41所设定的辅助启动转矩Tas时,对发动机6进行辅助;主栗校正单元40b,当辅助转矩Tal不足时,对前栗7及后栗8的转矩进行校正;及加载控制单元40c,当发动机负载转矩Tl下降时,使压油蓄压于主蓄能器17。
[0124]在发动机6的起动马达启动时,主蓄能器再生阀25及卸荷阀26联动地进行打开动作,由此在发动机启动时和/或从怠速停止到发动机重新启动时的情况下,能够利用蓄压于主蓄能器17的压油,使辅助栗16沿发动机旋转方向发挥辅助马达的功能,因此能够减小起动马达6s的负载,由此,能够实现起动马达6s的小型化、减少电池消耗、减少使用起动马达时的令人不快的齿轮声。
[0125]由于将动臂油缸3a、回转马达9、前栗7、后栗8、辅助栗16、主蓄能器17及副蓄能器18等作为液压设备而构成使用了液压系统的混合系统的作业机械,因此与使用由发电电动机和/或蓄电装置所构成的电气系统的混合系统相比,能够大幅降低成本,且维护较少,能够降低运转成本。另外,能够轻松地安装于现有的液压式的作业机械。
[0126]进而,能够经由副蓄能器18而有效地回收动臂下降及回转制动时从动臂油缸3a及回转马达9排放的中压的回流压油,因此能够减少至今作为热量而排放的液压装置的能量损失,能够抑制工作油的温度上升,因此能够将液压冷却装置小型化。
[0127]通过动臂头压力蓄压用单向阀20及动臂再生切换阀21,能够仅在动臂下降时将第2动臂油缸3a2的头侧腔室的压油回收至副蓄能器18侧并蓄压于主蓄能器17内,并且通过高压选择阀22、顺序阀23及回转压力蓄压用
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