WO2005014990A1

WO2005014990A1 - 油圧駆動制御装置およびそれを具備する油圧ショベル

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Publication number: WO2005014990A1
Application number: PCT/JP2004/011353
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Sawada
Original assignee: Komatsu Ltd.
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2005-02-17
Also published as: US20060235595A1; GB2421808A; KR20060033812A; CN100420840C; CN1833100A; GB0601944D0; GB2421808A8; GB2421808B; KR100739419B1; GB2421808B8; US7469535B2; JPWO2005014990A1

Abstract

　目標とする出力トルク点においてエンジンを安定的に運転させることができるとともに、軽負荷時における作業速度の低下を防止することができ、また低燃費化をも図ることのできる油圧駆動制御装置およびそれを具備する油圧ショベルを提供する。　エンジン制御装置２３はエンジン１６の出力特性がマッチング点Ｍ３に対応するエンジン回転数Ｎ３を含む所定のエンジン回転数領域（Ｎ２～Ｎ６）で等馬力特性または略等馬力特性となるようにエンジン１６の出力を制御するとともに、油圧ポンプ吸収トルク制御装置２７は、エンジン回転数の増減に伴い油圧ポンプ１７の吸収トルクを増減させてマッチング点Ｍ３に対応するエンジン１６の出力トルクＴ３と油圧ポンプ１７の吸収トルクとを一致させるように油圧ポンプ１７の吸収トルクを制御する。

Description

明細書

油圧駆動制御装置およびそれを具備する油圧ショベル

技術分野

[0001] 本発明は、作業機械の油圧駆動系を制御する油圧駆動制御装置およびそれを具備する油圧ショベルに関するものである。

背景技術

[0002] 従来、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油により作動される油圧ァクチユエ一タとを備え、作業モードに応じてエンジンの出力特性を設定し、かつその設定されたエンジン出力特性に対応させて油圧ポンプの特性を制御するように構成される油圧駆動制御装置およびそれを具備する油圧ショベルが知られている (例えば、特許文献 1参照。）。ここで、この特許文献 1にて提案されてレ、る油圧駆動制御装置においては、ポンプ負荷によるエンジン回転数変動を、ェンジン回転数センサからの実エンジン回転数信号と、燃料ダイヤルに付設のポテンショメータからのスロットノレ信号とで検出し、コントローラがそれら信号を受けて演算し、その結果を TVC (トルク ·バリアブル ·コントロール）弁へ信号として送り、かかる TVC弁による油圧ポンプの吐出油量の制御により、エンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとを常に最適にマッチングさせるようにされている。また、ポンプ負荷が過大になり、エンジン回転数が低下すると、所謂エンジン回転センシング制御によって油圧ポンプの吐出油量を減少させることにより、定格出力点に対応するエンジン回転数に実エンジン回転数を瞬時に復帰させて、油圧ポンプがエンジンの最大馬力を安定的に吸収して高効率で作業が行えるようにされている。

[0003] 特許文献 1 :特開平 2— 38630号公報

[0004] この種の従来の油圧駆動制御装置において、例えば、スピードとパワーの両方が必要とされる作業に対応させるベく設定されたアクティブモードでは、図 8に示されるように、エンジンの設定エンジン回転数 (無負荷最高回転数)が Nに設定され、これにより、レギュレーションライン Rを有するエンジン出力トルク特性ライン ELが設定さ

1 1 れる。このアクティブモードにおいては、エンジンの出力が最大となる出力トノレク点 M (以下、「マッチング点 M」と称する。）での出力トルク値 Tを油圧ポンプが吸収するよ

4 4

うに油圧ポンプ吸収トルク特性ライン PLが設定され、これにより、エンジンの出力トル

1

クと油圧ポンプの吸収トルクとをマッチング点 Mにおいて一致させるようにされている

4

。一方、燃費の低減を図りつつ通常の掘削作業に対応させるベく設定されたェコノミ一モードでは、同図に示されるように、設定エンジン回転数 (無負荷最高回転数）がアクティブモードにおける設定エンジン回転数 Nよりも所定回転数だけ低いエンジン回転数 Nに設定され、これにより、前記レギュレーションライン Rよりも低速側に設定

5 1

されるレギュレーションライン R を有するエンジン出力トルク特性ライン EL が設定さ

50 50 れる。このエコノミーモードでは、エンジンの燃費効率が比較的高い、言い換えればエンジンの燃料消費率 (gZkw'h)が比較的低い出力トルク点 M (以下、「マツチン

3

グ点 M」と称する。）に対応する出力トルク値 Tを油圧ポンプが吸収してエンジンを

3 3

効率良く運転させるために、その油圧ポンプの吸収トルクを等馬力特性ライン PL に

50 沿って制御するようにされ、エンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トノレクとをマツチング点 Mにおレ、て一致させることができるようにされてレ、る。

3

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

し力、しながら、前記従来の油圧駆動制御装置では、アクティブモードからエコノミーモードに切り替えることで省燃費化を図ることができるものの、かかるモードの切り替えにより設定エンジン回転数が N力 Nに低下するために、軽負荷作業時において

7 5

油圧ポンプの吐出油量がその低下した設定エンジン回転数の差分 (N— N )に比例

7 5 して減少してしまい、作業速度が遅くなるという問題点がある。また、急激な負荷変動があった場合、エンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとがマッチング点 M

3 において安定的に一致するまでに、等馬力特性ライン PL とエンジン出力トルク特

50

性ライン EL とで囲まれる部分（図 8中においてハッチングで示される部分）の面積

50

に相当するエンジン出力が余分に出力されるため、無駄な燃料消費がなされるという問題点がある。また、特にマッチング点 M近傍のエンジン回転数領域において、等

3

馬力特性ライン PL およびエンジン出力トルク特性ライン EL 力エンジン回転数の

50 50

増減変化に対し油圧ポンプの吸収トルクおよびエンジンの出力トルクをそれぞれ減増させるといった具合に、互いに同特性となっているために、油圧ポンプの吸収トノレクを等馬力特性ライン PL に沿うように制御しても、かかる制御ではエンジンの出力ト

50

ルクと油圧ポンプの吸収トルクとをマッチング点 Mにおいて一致させる上での精度お

3

よび安定性に問題があり、このため、目標とする出力トルク点、つまりマッチング点 M

3 においてエンジンを安定的に運転させることが難しいという問題点がある。

[0006] 本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、目標とする出力トルク点においてエンジンを安定的に運転させることができるとともに、軽負荷時における作業速度の低下を防止することができ、また低燃費化をも図ることのできる油圧駆動制御装置およびそれを具備する油圧ショベルを提供することを目的とするものである課題を解決するための手段

[0007] 前記目的を達成するために、第 1発明による油圧駆動制御装置は、

エンジンと、このエンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油により作動される油圧ァクチユエータと、前記エンジンの出力を制御するェンジン制御手段と、前記油圧ポンプの吸収トルクを制御する油圧ポンプ吸収トルク制御手段とを備える油圧駆動制御装置において、

前記エンジンの出力トルクと前記油圧ポンプの吸収トルクとを一致させるマッチング点を作業内容に応じて予め定め、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの出力特性が、前記マッチング点に対応するエンジン回転数を含む所定のエンジン回転数領域で等馬力特性または略等馬力特性となるように前記エンジンの出力を制御するとともに、前記油圧ポンプ吸収トルク制御手段は、エンジン回転数の増減に伴い前記油圧ポンプの吸収トルクを増減させて前記マッチング点に対応する前記エンジンの出力トルクと前記油圧ポンプの吸収トノレクとを一致させるように前記油圧ポンプの吸収トルクを制御することを特徴とするものである。

[0008] 第 1発明において、前記エンジンの出力トノレクとエンジン回転数との関係を記憶する記憶手段と、前記エンジンの実エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段とが設けられ、前記エンジン制御手段は、前記記憶手段に記憶されている前記ェンジンの出力トノレクとエンジン回転数との関係と、前記エンジン回転数検出手段により検出される実エンジン回転数とから、前記エンジンに出力させるべきトルク値を求め、この求められたトルク値に基づいて前記エンジンの出力を制御するのが好ましい（第 2発明）。

[0009] 次に、第 3発明による油圧ショベルは、

第 1発明または第 2発明に係る油圧駆動制御装置を具備することを特徴とするものである。

発明の効果

[0010] 第 1発明においては、エンジンの出力トノレクと油圧ポンプの吸収トルクとを一致させるマッチング点が作業内容に応じて予め設定される。また、エンジンの出力トノレク特性は、エンジン制御手段によるエンジンの出力制御により、マッチング点に対応するエンジン回転数を含む所定のエンジン回転数領域においてエンジン回転数の増加 /減少に伴いエンジンの出力トルクを等馬力特性または略等馬力特性に従って減少/増加させる特性とされる。一方、油圧ポンプの吸収トルク特性は、油圧ポンプ吸収トルク制御手段による油圧ポンプの吸収トルク制御により、マッチング点に対応するエンジンの出力トルクと、油圧ポンプの吸収トルクとを一致させ、かつエンジン回転数の増減に伴い油圧ポンプの吸収トルクを増減させる特性とされる。したがって、ェンジンの出力トルク特性と油圧ポンプの吸収トルク特性とがマッチング点において交差されることになる。このように、エンジン回転数の変化に感応し、かつそのエンジン回転数の変化に対して互いに逆特性を成すエンジン出力トルク特性および油圧ボンプ吸収トルク特性がマッチング点において交差されることにより、作業負荷の高まりに応じてエンジンの出力トルクがマッチング点に向けて増加傾向にある場合、マツチング点に対応するエンジン回転数にエンジンの実回転数が収束されることになる。この際、エンジンの出力トルクはエンジンそれ自身の等馬力特性または略等馬力特性に従って変化されるので、エンジン回転数の変動に対してエンジンの出力トルクの変動が緩やかなものになる。したがって、エンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとがマッチング点において正確かつ安定的に一致されるので、目標とする出力トノレク点、つまりマッチング点においてエンジンを安定的に運転させることができる。さらに、マッチング点に対応するエンジン回転数に実エンジン回転数が収束される際には、エンジンの出力がそのマッチング点において必要とされるエンジン出力に保たれるから、エンジンが出力過剰に陥ることはない。したがって、低燃費化を図ることができる。

[0011] また、第 1発明においては、エンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとがマツチング点で一致されている状態で作業負荷が減少傾向に転じると、実エンジン回転数は一旦エンジンそれ自身の等馬力特性または略等馬力特性に従って増加され、更に作業負荷が減少すると、実エンジン回転数は無負荷最高回転数 (設定エンジン回転数）に向けて上昇される。このため、等馬力特性または略等馬力特性によるェンジン回転数の増分を見込んで設定エンジン回転数を比較的高く設定することが可能になるので、軽負荷時における作業速度の低下を防止することができる。

[0012] 第 2発明の構成を採用することにより、エンジンの出力制御の自由度を向上させること力 Sできる。

[0013] 第 3発明によれば、目標とする出力トルク点、つまりマッチング点においてエンジンを安定的に運転させることができるとともに、軽負荷時における作業速度の低下を防止することができ、また低燃費化をも図ることのできる油圧ショベルを提供することができる。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]図 1は本発明の一実施形態に係る油圧ショベルの側面図である。

[図 2]図 2は本実施形態における油圧駆動制御装置の概略システム構成図である。

[図 3]図 3はアクティブモード時におけるエンジン出力トルク特性マップである。

[図 4]図 4はエコノミーモード時におけるエンジン出力トルク特性マップである。

[図 5]図 5は油圧ポンプ吸収トルク特性マップである。

[図 6]図 6はアクティブモード時におけるエンジン出力トルク特性と油圧ポンプ吸収トルク特性との関係を表わす図である。

[図 7]図 7はエコノミーモード時におけるエンジン出力トルク特性と油圧ポンプ吸収トルク特性との関係を表わす図である。

[図 8]図 8は従来の油圧駆動制御装置に係るエンジン出力トノレク特性と油圧ポンプ吸収トルク特性との関係を表わす図である。

符号の説明 [0015] 1 油圧ショべノレ

2a 走行用油圧モータ

2b 走行装置

3 旋回装置

3a 旋回用油圧モータ

5 作業機

10 ブームシリンダ

11 アームシリンダ

12 バケツトシリンダ

15 油圧駆動制御装置

16 エンジン

17 油圧ポンプ

19 燃料噴射装置

20 コントローラ

20a 記憶装置

21 燃料ダイヤル

21a ポテンショメータ

22 エンジン回転数センサ

23 エンジン制御装置

27 油圧ポンプ吸収トルク制御装置

M マッチング点（エコノミーモード）

3

M マッチング点（アクティブモード)

4

発明を実施するための最良の形態

[0016] 次に、本発明による油圧駆動制御装置およびそれを具備する油圧ショベルの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

[0017] 図 1には、本発明の一実施形態に係る油圧ショベルの側面図が示されている。また

、図 2には、本実施形態における油圧駆動制御装置の概略システム構成図が示されている。 [0018] 本実施形態の油圧ショベル 1は、図 1に示されるように、走行用油圧モータ 2aにより駆動される走行装置 2bを備えてなる下部走行体 2と、旋回用油圧モータ 3aにより駆動される旋回装置 3と、この旋回装置 3を介して前記下部走行体 2上に配される上部旋回体 4と、この上部旋回体 4の前部中央位置に取着される作業機 5と、その上部旋回体 4の前部左方位置に設けられる運転室 6を備えて構成されている。前記作業機 5 は、上部旋回体 4側から順にブーム 7、アーム 8およびバケツト 9がそれぞれ回動可能に連結されてなり、これらブーム 7、アーム 8およびバケツト 9のそれぞれに対応するように油圧シリンダ（ブームシリンダ 10、アームシリンダ 11およびバケツトシリンダ 12)が配置されている。

[0019] この油圧ショベル 1に具備される油圧駆動制御装置 15は、図 2に示されるように、デイーゼル式のエンジン 16と、このエンジン 16により駆動される油圧ポンプ（可変容量型斜板式ピストンポンプ） 17と、前記運転室 6内に設置されるモニタパネル 18を備えている。

[0020] 前記エンジン 16には、蓄圧（コモンレール）式の燃料噴射装置 19が付設されている。この燃料噴射装置 19は、それ自体公知のものであって、図示による説明は省略する力燃料圧送ポンプによりコモンレール室に燃料を蓄圧し、電磁弁の開閉によりインジヱクタから燃料を噴射する方式のものであり、コントローラ 20から前記電磁弁への駆動信号 (指令電流）により燃料噴射特性が決定され、エンジン 16の低速域から高速域まで任意の噴射特性を得ることができるようにされてレ、る。本実施形態では、燃料噴射装置 19、コントローラ 20および各種センサ類を含む機器にて所謂電子制御噴射システムが構築されており、力かる電子制御噴射システムでは、目標噴射特性をデジタル値でマップ化することにより、図 3および図 4のそれぞれに示されるようなエンジン出力トノレク特性を得ることができるようにされている。

[0021] ここで、エンジン 16のスロットノレ量を設定するために燃料ダイヤル 21が設けられ、この燃料ダイヤル 21に付設されるポテンショメータ 21aからのスロットル信号はコント口ーラ 20に入力される。また、エンジン 16の実エンジン回転数はエンジン回転数センサ（本発明における「エンジン回転数検出手段」に相当する。） 22にて検出され、その検出信号はコントローラ 20に入力される。また、図 3において記号 ELのラインで示されるエンジン出力トルク特性では、設定エンジン回転数 (無負荷最高回転数)が N₇とされ、エンジン回転数 Nと出力トルク値 Tとで特定される出力トルク点 Mにおいてェ

4 4 4 ンジン 16の出力（馬力）が最大となり、エンジン回転数が Nのときに最大出力トルク

1

値 Tとなり、エンジン回転数 Nをやや超えてから設定エンジン回転数 Nまでの間の

1 4 7 エンジン回転数領域おいてレギュレーションライン Rが設定されている。一方、図 4に

1

おいて記号 ELのラインで示されるエンジン出力トルク特性では、設定エンジン回転

2

数 (無負荷最高回転数）が Nとされ、エンジン回転数が Nのときの出力トノレク値が T

7 3 3 とされ、エンジン回転数 Nを含む所定のエンジン回転数領域（N— N )においてェ

3 2 6

ンジン回転数の変化に対しエンジン出力を略一定に保つようにエンジン出力トノレクを変化させる特性の等馬力特性ライン TLが設定され、エンジン回転数 Nから設定ェン

6

ジン回転数 Nまでの間のエンジン回転数領域において前記レギュレーションライン R と基本的に同様のレギュレーションライン R ' が設定されている。なお、ここで、燃料

1 1

噴射装置 19、コントローラ 20、ポテンショメータ 21aおよびエンジン回転数センサ 22 を含んでなるエンジン制御装置 23が本発明における「エンジン制御手段」に相当する。

[0022] 前記油圧ポンプ 17は、図 2に示されるように、コントロールバルブ 24を介して各油圧ァクチユエータ（走行用油圧モータ 2a、旋回用油圧モータ 3a、ブームシリンダ 10、アームシリンダ 11およびバケツトシリンダ 12) 25に接続されている。また、このコント口ールバルブ 24においては、運転室 6内に配される各種操作レバー 26の操作により所定の油路切換動作が行われるようにされており、運転者によるそれら操作レバー 2 6の所定の操作にて下部走行体 2の走行動作や、上部旋回体 4の旋回動作、作業機 5の屈曲起伏動作が行われるようになってレ、る。

[0023] 前記油圧ポンプ 17には、油圧ポンプ吸収トルク制御装置 (本発明における「油圧ポンプ吸収トルク制御手段」に相当する。） 27が付設されている。この油圧ポンプ吸収トルク制御装置 27は、油圧ポンプ 17の斜板の傾転角を調整するサーボ弁 28に対して圧油を供給する油圧回路中に、作業負荷〔油圧作動部（走行装置 2b、旋回装置 3、作業機 5)に係わる負荷〕を感知し吐出油量を制御するロードセンシング弁 29 (以下、「LS弁 29」という。）と、作業負荷がエンジン馬力（ポンプ出力）を超えないように制御するパワーコントロール弁 30 (以下、「PC弁 30」という。）と、コントローラ 20からの指令電流を受けてその指令電流に応じたパイロット圧を前記 LS弁 29に付与して油圧ポンプ 17の吐出油量の大きさを決定する電磁比例制御弁 31 (以下、「LS-EPC弁 3 1」という。）と、コントローラ 20からの指令電流を受けてその指令電流に応じたパイ口ット圧を前記 PC弁 30に付与して油圧ポンプ 17の吸収トルクを制御する電磁比例制御弁 32 (以下、「PC— EPC弁 32」という。）とが組み込まれて構成されている。なお、前記 LS—EPC弁 31および PC—EPC弁 32には、それぞれ、油圧ポンプ 17とコント口ールバルブ 24との間の流路に介揷される自己圧減圧弁 33によって調圧された圧油が供給されるようになっている。

[0024] ここで、前記 LS弁 29は、油圧ポンプ 17の吐出圧（自己圧） PPとコントロールバルブ 24の出口圧力 PLSとの差圧 A PLS ( = PP— PLS ;以下、「LS差圧」と称する。）により、油圧ポンプ 17の吐出油量 Qを制御する。この LS弁 29には、油圧ポンプ 17の吐出圧 PP、コントロールバルブ 24の出口圧力 PLS、および LS—EPC弁 31からのパイロット圧が入力され、 LS差圧 A PLSと吐出油量 Qとの関係は、コントローラ 20の LS— EPC弁 31に対する指令電流値に応じて変化されるようになっている。一方、前記 PC 弁 30は、油圧ポンプ 17の吐出圧 PPが高いときには、コントロールバルブ 24の操作ストロークがいかに増大しても、吐出圧 PPに応じて所定の流量以上は流れないように制御して、油圧ポンプ 17が吸収している馬力がエンジン 16の馬力を超えないように等馬力制御を行う弁である。つまり、作業中負荷が大きくなり油圧ポンプ 17の吐出圧 PPが上昇すると、油圧ポンプ 17の吐出油量 Qを減少させる、一方、油圧ポンプ 17の吐出圧 PPが低下すると、油圧ポンプ 17の吐出油量 Qを増加させる。この場合、油圧ポンプ 17の吐出圧 PPと油圧ポンプ 17の吐出油量 Qとの関係は、コントローラ 20から PC— EPC弁 32に与えられる指令電流値をパラメータとして変化されるようになっている。

[0025] また、コントローラ 20は、エンジン回転数センサ 22により実エンジン回転数をセンシングし、作業負荷の増大により実エンジン回転数が低下すると、油圧ポンプ 17の吐出油量を減少させてエンジン回転数を回復させるような機能を持っている。すなわち、作業負荷が増大し実エンジン回転数が設定値よりも低下すると、コントローラ 20からの PC— EPC弁 32への指令電流がエンジン回転数の低下量に応じて増大し、油圧ポンプ 17の斜板角が減少する。要するに、油圧ポンプ吸収トルク制御装置 27は、油圧ポンプ 17の吸収トルクが所定値に到達し更に増加傾向にある場合に、油圧ポンプ 17の吸収トルクをエンジン 16の設定エンジン回転数（無負荷最高回転数）と実ェンジン回転数との偏差の増加/減少に応じて減少 Z増加させる、つまり油圧ポンプ 17 の吸収トルクをエンジン回転数の増加 Z減少に伴い増加/減少する。

[0026] こうして、油圧ポンプ吸収トルク制御装置 27による油圧ポンプ 17の吸収トルクの制御により、油圧ポンプ 17の吸収トルク特性力 S、例えば、後述するマッチング点 Mに対

4 応するエンジン 16の出力トルク Tと、油圧ポンプ 17の吸収トルクとを一致させ、かつ

4

エンジン回転数の増減に伴い油圧ポンプ 17の吸収トルクを増減させる特性とされる（図 5中記号 PLで示される油圧ポンプ吸収トルク特性ラインを参照）。また、例えば、

1

油圧ポンプ 17の吸収トルク特性力後述するマッチング点 Mに対応するエンジン 16

3

の出力トルク Tと、油圧ポンプ 17の吸収トルクとを一致させ、かつエンジン回転数の

3

増減に伴い油圧ポンプ 17の吸収トルクを増減させる特性とされる（図 5中記号 PLで

2 示される油圧ポンプ吸収トルク特性ラインを参照）。

[0027] 前記モニタパネル 18には、作業内容に応じて設定されるアクティブモードおよびェコノミーモードの各モードに対応するようにアクティブモード選択スィッチ 34およびェコノミーモード選択スィッチ 35がそれぞれ設けられている。ここで、アクティブモードは、スピードとパワーの両方が必要とされる作業に対応させるベく設定された作業モードであり、一方、エコノミーモードは、燃費の低減を図りつつ通常の掘削作業に対応させるべく設定された作業モードである。

[0028] 前記コントローラ 20は、各種センサやスィッチ類からの入力信号を変換'整形する入力インターフェイス（図示省略）と、決められた手順に従って入力データの算術演算または論理演算を行うマイクロコンピュータ（図示省略）と、その演算結果をァクチユエータ駆動信号に変換し更にそのァクチユエータ駆動信号を電力増幅したものを指令電流として出力する出力インターフェイス（図示省略)と、記憶装置 (本発明における「記憶手段」に相当する。） 20aとを備えて構成されている。前記記憶装置 20aは、主に、所定プログラムや各種テーブル、各種マップ等を記憶する読み出し専用メモリ（ROM)と、所定プログラムを実行するに必要なワーキングメモリとしての書き込み可能メモリ（RAM)とより構成されている。この記憶装置 20aには、例えば、図 3において記号 ELのラインで示されるエンジン出力トルク特性のマップデータや、図 4にお

1

いて記号 ELのラインで示されるエンジン出力トルク特性のマップデータ、図 5におい

2

て記号 PLのラインで示される油圧ポンプ吸収トノレク特性のマップデータ、図 5にお

1

いて記号 PLのラインで示される油圧ポンプ吸収トルク特性のマップデータなどが記

2

憶されている。

[0029] このコントローラ 20には、前記各種作業モード選択スィッチ 34, 35の ON操作により出力される各種作業モード選択信号が入力されるようになっている。そして、コントローラ 20は、例えば、作業モード選択スィッチ 34の ON操作によってアクティブモードが選択されるとともに、燃料ダイヤル 21によってスロットル量がフルに設定されている場合、記憶装置 20aに記憶されている図 3に示されるエンジン出力トルク特性マツプを読み出し、この図 3に示されるエンジン出力トルク特性マップと、エンジン回転数センサ 22により検出される実エンジン回転数とから、エンジン 16に出力させるべきトルク値を求め、この求められたトルク値に基づいて燃料噴射装置 19に噴射させるベき燃料噴射量を求め、この求められた燃料噴射量を満足するような駆動信号 (指令電流）を燃料噴射装置 19における電磁弁に向けて出力する。また、コントローラ 20は、例えば、作業モード選択スィッチ 35の ON操作によってエコノミーモードが選択されるとともに、燃料ダイヤル 21によってスロットル量がフルに設定されている場合、記憶装置 20aに記憶されている図 4に示されるエンジン出力トルク特性マップを読み出し、この図 4に示されるエンジン出力トルク特性マップと、エンジン回転数センサ 22により検出される実エンジン回転数とから、エンジン 16に出力させるべきトルク値を求め、この求められたトルク値に基づいて燃料噴射装置 19に噴射させるべき燃料噴射量を求め、この求められた燃料噴射量を満足するような駆動信号 (指令電流)を燃料噴射装置 19における電磁弁に向けて出力する。

[0030] また、コントローラ 20は、作業モード選択スィッチ 34の ON操作によってアクティブモードが選択されると、記憶装置 20aに記憶されている図 5において記号 PLのライ

1 ンで示される油圧ポンプ吸収トルク特性マップを読み出し、この図 5において記号 PL のラインで示される油圧ポンプ吸収トルク特性マップと、エンジン回転数センサ 22により検出される実エンジン回転数とに基づいて、 PC— EPC弁 32に対する指令電流を制御して油圧ポンプ 17の斜板角を調整する。また、コントローラ 20は、作業モード選択スィッチ 35の ON操作によってエコノミーモードが選択されると、記憶装置 20aに記憶されている図 5において記号 PLのラインで示される油圧ポンプ吸収トルク特性マ

2

ップを読み出し、この図 5において記号 PLのラインで示される油圧ポンプ吸収トノレク

2

特性マップと、エンジン回転数センサ 22により検出される実エンジン回転数とに基づいて、 PC— EPC弁 32に対する指令電流を制御して油圧ポンプ 17の斜板角を調整する。

[0031] 次に、前記各作業モードにおける油圧駆動制御装置 15の作動について、図 6および図 7を用いて以下に説明する。なお、以下の説明では、燃料ダイヤル 21によってエンジン 16のスロットル量がフルに設定されているものとする。

[0032] (アクティブモードが選択された場合：図 6参照）

運転者がアクティブモード選択スィッチ 34を ONすると、図 6に示されるように、レギユレーシヨンライン Rを有するエンジン出力トノレク特性ライン ELが設定される。また、

1 1

エンジン 16の出力が最大となる出力トルク点においてエンジン 16の出力トルクと油圧ポンプ 17の吸収トルクとを一致させるベく図 6中記号 Mで示されるマッチング点が

4

設定される。また、このマッチング点 Mにおいてエンジン 16の出力トルク Tと油圧ポ

4 4 ンプの吸収トルクとを一致させる油圧ポンプ吸収トルク特性ライン PLが設定される。

1

[0033] このアクティブモードが選択されている状態において、作業負荷が軽く油圧ポンプ 1 7の吐出圧（負荷圧）が低い間は、エンジン 16力その負荷の大きさに応じてェンジン出力トルク特性ライン ELにおけるレギュレーションライン Rの線上で運転される。

1 1

作業負荷が増大し油圧ポンプ 17の負荷圧が高まると、遂にはエンジン 16の出力が最大となるマッチング点 Mにおいてエンジン 16の出力トルク Tと油圧ポンプ 17の吸

4 4

収トルクとがー致され、油圧ポンプ 17がエンジン 16の最大馬力を吸収して作業が行われる。こうして、スピードとパワーの両方が必要とされる作業を良好に行うことができる。

[0034] (エコノミーモードが選択された場合：図 7参照）運転者がエコノミーモード選択スィッチ 35を ONすると、図 7に示されるように、ェンジン 16の設定エンジン回転数が前述のアクティブモード時と同様に Nに設定される。また、エンジン 16の出力トノレクと油圧ポンプ 17の吸収トルクとを一致させるベく図 7 中記号 Mで示されるマッチング点が設定され、このマッチング点 Mに対応するェン

3 3

ジン回転数 Nを含む所定のエンジン回転数領域（N N )において、エンジン回転

3 2 6

数の変化に対しエンジン出力を略一定に保つようにエンジン 16の出力トノレクを変化させる特性の等馬力特性ライン TLが設定される。こうして、エンジン回転数が Nから

2

Nにおいては等馬力特性ライン TLに従って出力トノレクが変化し、エンジン回転数が

6

N力、ら Nまでは前記レギュレーションライン Rと基本的に同特性のレギュレーション

6 7 1

ライン R ' に従って出力トルクが変化する特性のエンジン出力トノレク特性ライン EL

1 2 が設定される。また、このエコノミーモードにおいては、マッチング点 Mに対応するェ

3

ンジン 16の出力トルク Tと、油圧ポンプ 17の吸収トルクとを一致させ、かつエンジン

3

回転数の増減に伴レ、油圧ポンプ 17の吸収トルクを増減させる特性の油圧ポンプ吸収トルク特性ライン PLが設定される。つまり、エンジン回転数の変化に感応し、かつ

2

そのエンジン回転数の変化に対して互いに逆特性を成す油圧ポンプ吸収トルク特性ライン PLおよび等馬力特性ライン TLがマッチング点 Mにおいて交差される。

2 3

このエコノミーモードが選択されている状態において、作業負荷が軽く油圧ポンプ 1 7の吐出圧（負荷圧）が低い間は、エンジン 16力その負荷の大きさに応じてェンジン出力トルク特性ライン ELにおけるレギュレーションライン R

2 1 ' の線上で運転される

。作業負荷が増大し油圧ポンプ 17の負荷圧が高まると、エンジン 16が、その負荷の大きさに応じてエンジン出力トルク特性ライン ELにおける等馬力特性ライン TLの線

2

上で運転される。その後、更に作業負荷が増大して油圧ポンプ 17の負荷圧がより高まると、遂にはマッチング点 Mにおいてエンジン 16の出力トルクと油圧ポンプ 17の

3

吸収トルクとがー致され、エンジン回転数 Nにおけるエンジン馬力を油圧ポンプ 17

3

が吸収して作業が行われる。このマッチング点 Mにおいてエンジン 16の出力トルク

3

と油圧ポンプ 17の吸収トルクとがー致された状態で何らかの外乱により、 (1)マッチング点 Mに対応するエンジン回転数 N力実エンジン回転数が上昇した場合、ェ

3 3

ンジン 16の出力トルクが減少するので油圧ポンプ 17の吸収トルクに負けて実ェンジン回転数が低下する、一方、（2)エンジン回転数 N力実エンジン回転数が低下し

3

た場合、エンジン 16の出力トルクが増加するので油圧ポンプ 17の吸収トノレクに勝つてエンジン回転数が上昇することになる。このように、常にマッチング点 Mに戻ろうと

3 する収束力を効果的に働かせることができるので、作業負荷の高まりによりエンジン 1

6の出力トルクがマッチング点 Mに対応する出力トルク値 Tに向けて増加傾向にあ

3 3

る場合、マッチング点 Mに対応するエンジン回転数 Nにエンジン 16の実エンジン

3 3

回転数が収束されることになる。この際、エンジン 16の出力トルクはエンジン 16それ自身の等馬力特性ライン TLに従って変化されるので、エンジン回転数の変動に対してエンジン 16の出力トルクの変動が緩やかなものとなる。したがって、エンジン 16の出力トルクと油圧ポンプ 17の吸収トルクとがマッチング点 Mにおいて正確かつ安定

3

的に合致されることになり、目標とする出力トルク点（マッチング点 M )においてェン

3

ジン 16を安定的に運転させることができる。

[0036] 本実施形態におけるエコノミーモードでは、作業負荷が増大してエンジン 16の実ェンジン回転数がマッチング点 Mに対応するエンジン回転数 Nに収束される際に、ェ

3 3

ンジン 16が等馬力特性ライン TLの線上で運転され、エンジン 16の出力（馬力）がそのマッチング点 Mにおいて必要とされるエンジン出力（エンジン馬力）に保たれるの

3

で、エンジン 16が出力過剰に陥ることはない。したがって、当該エコノミーモードによれば、アクティブモードと比較して総量として燃費低減を図ることができる。

[0037] また、本実施形態におけるエコノミーモードにおいては、エンジン 16の出力トルクと油圧ポンプ 17の吸収トルクとがマッチング点 Mで一致されている状態で作業負荷が

3

減少傾向に転じると、実エンジン回転数は一旦エンジン 16それ自身の等馬力特性ライン TLに従って N力 Nにまで増加され、更に作業負荷が減少すると、実エンジン

3 6

回転数はレギュレーションライン R

1 ' に従って Nから設定エンジン回転数 Nに向け

6 7 て上昇される。このため、従来のエコノミーモードでは、設定エンジン回転数が Nよりも所定回転数低い Nであるのに対し、本実施形態におけるエコノミーモードでは、等

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馬力特性ライン TLによるエンジン回転数の増分を見込んで、エンジン 16の設定ェンジン回転数を前述のアクティブモードでのそれと同じ Nに設定することが可能になり、軽負荷時における作業速度の低下を防止することができる。産業上の利用可能性

油圧ショベルは勿論のこと、その他、ホイールローダ、農業用トラクタ、産業車両など、エンジンを駆動源とする油圧駆動系を備える作業機械の油圧駆動制御装置として禾 U用することできる。

Claims

請求の範囲

[1] エンジンと、このエンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油により作動される油圧ァクチユエータと、前記エンジンの出力を制御するェンジン制御手段と、前記油圧ポンプの吸収トルクを制御する油圧ポンプ吸収トルク制御手段とを備える油圧駆動制御装置において、

前記エンジンの出力トルクと前記油圧ポンプの吸収トルクとを一致させるマッチング点を作業内容に応じて予め定め、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの出力特性が、前記マッチング点に対応するエンジン回転数を含む所定のエンジン回転数領域で等馬力特性または略等馬力特性となるように前記エンジンの出力を制御するとともに、前記油圧ポンプ吸収トルク制御手段は、エンジン回転数の増減に伴レ、前記油圧ポンプの吸収トルクを増減させて前記マッチング点に対応する前記エンジンの出力トルクと前記油圧ポンプの吸収トノレクとを一致させるように前記油圧ポンプの吸収トルクを制御することを特徴とする油圧駆動制御装置。

[2] 前記エンジンの出力トルクとエンジン回転数との関係を記憶する記憶手段と、前記エンジンの実エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段とが設けられ、前記エンジン制御手段は、前記記憶手段に記憶されてレ、る前記エンジンの出力トノレクとエンジン回転数との関係と、前記エンジン回転数検出手段により検出される実ェンジン回転数とから、前記エンジンに出力させるべきトルク値を求め、この求められたトルク値に基づレ、て前記エンジンの出力を制御する請求項 1に記載の油圧駆動制御装置。

[3] 請求項 1または 2に記載の油圧駆動制御装置を具備することを特徴とする油圧ショベノレ。