挖土的製造方法

2023-06-09 08:16:21 2

挖土的製造方法
【專利摘要】本發明提供一種挖土機，即使在難以根據需要增大增壓壓力的情況下，也能夠維持引擎輸出。本發明的實施例的挖土機包括具備可變噴嘴渦輪機(25)的引擎(11)、以及控制可變噴嘴渦輪機(25)的渦輪軸(25c)的轉速的控制器(30)。控制器(30)在施加液壓負荷之前增大渦輪軸(25c)的轉速來增大可變噴嘴渦輪機(25)的增壓壓力。控制器(30)通過減小噴嘴葉片(25a)的噴嘴開度來在施加液壓負荷之前增大渦輪軸(25c)的轉速。
【專利說明】挖土機

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種挖土機，將通過內燃機來驅動的液壓泵所吐出的工作油供給到液壓致動器來進行作業。

【背景技術】
[0002]近年來，作為液壓式挖土機的引擎，使用帶渦輪增壓機(渦輪式增壓機)的引擎的情況較多(例如參照專利文獻I)。渦輪增壓機將利用引擎的排氣使渦輪機迴轉而得到的壓力導入到引擎的吸氣系統，從而進行增壓來增大引擎輸出。
[0003]具體地說，若在挖土機運轉時開始動臂的驅動，則液壓負荷增大，對之前維持一定轉速的引擎的引擎負荷也增大。對於該引擎負荷的增大，引擎為了維持引擎轉速，通過增大增壓壓力(Boost pressure)及燃料噴射量來增大引擎輸出。
[0004]尤其是，專利文獻I所公開的輸出控制裝置為了迅速地應對引擎負荷的增大，在檢測到引擎負荷增大的作業時控制為，提高帶渦輪增壓機的引擎的增壓壓力，增大引擎輸出。
[0005]專利文獻1:日本特開2008-128107號公報
[0006]然而，專利文獻I所公開的輸出控制裝置在檢測到液壓負荷的增大的情況下增大增壓壓力。即，在挖掘反力等外力引起的液壓負荷增大某一程度之後增大增壓壓力。因此，在相對於引擎的輸出而言由於挖掘反力等外力而導致液壓負荷急劇增大的情況下，無法使增壓壓力的增大追隨該液壓負荷的增大，引起引擎輸出的不足，存在停止引擎的可能性。


【發明內容】

[0007]因此，希望提供一種即使在難以根據需要增大增壓壓力的情況下，也能夠維持引擎輸出的挖土機。
[0008]本發明的實施例的一種挖土機，具備:下部行走體；上部迴轉體，搭載在上述下部行走體上；動臂，安裝在上述上部迴轉體上；動臂缸，驅動上述動臂；鬥杆，安裝在上述動臂上；鬥杆缸，驅動上述鬥杆；液壓泵，搭載在上述上部迴轉體上，且向上述動臂缸及上述鬥杆缸供給工作油；內燃機，搭載在上述上部迴轉體上，具備增壓機，並且在與上述液壓泵連接的狀態下被控制為一定轉速；以及控制裝置，控制上述增壓機的轉速，上述控制裝置在施加液壓負荷之前增大上述增壓機的轉速來增大上述增壓機的增壓壓力。
[0009]發明效果:
[0010]根據上述方案，能夠提供即使在難以根據需要增大增壓壓力的情況下也能夠維持引擎輸出的挖土機。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的實施例的挖土機的側視圖。
[0012]圖2是表示圖1的挖土機的驅動系統的結構例的框圖。
[0013]圖3是表示圖1的挖土機上所搭載的液壓系統的結構例的概略圖。
[0014]圖4是表示圖1的挖土機上所搭載的增壓機的結構例的概略圖。
[0015]圖5是表示增壓壓力增大處理的流程的流程圖。
[0016]圖6是表示執行圖5的增壓壓力增大處理的情況下的各種物理量隨時間推移的圖。
[0017]圖7是表示其他增壓壓力增大處理的流程的流程圖。
[0018]圖8是表示其他增壓壓力增大處理的流程的流程圖。
[0019]圖9是表示執行圖8的增壓壓力增大處理的情況下的各種物理量隨時間推移的圖。
[0020]圖10是表示增壓機的其他結構例的概略圖。
[0021]符號說明
[0022]I...下部行走體
[0023]1A, IB..?行走用液壓馬達
[0024]2...旋轉機構
[0025]2A...旋轉用液壓馬達
[0026]3...上部迴轉體
[0027]4..?動臂
[0028]5..?鬥杆
[0029]6..?伊鬥
[0030]7...動臂缸
[0031]8...鬥杆缸
[0032]9...鏟鬥缸
[0033]10...駕駛室
[0034]11...引擎
[0035]Ila..?排氣口
[0036]13,13L, 13R..?調節器
[0037]14，14L, 14R...主泵
[0038]15...先導泵
[0039]17..?控制閥
[0040]18L, 18R..?負控節流閥
[0041]25...增壓機(可變噴嘴渦輪機)
[0042]25a...噴嘴葉片
[0043]25b...渦輪葉片
[0044]25c...渦輪軸
[0045]25d...壓縮機葉片
[0046]26...操作裝置
[0047]26A...動臂操作杆
[0048]29，29Α..?壓力傳感器
[0049]30...控制器
[0050]40L，40R..?中心旁通管路
[0051]41L，41R..?負控壓管路
[0052]50...開關
[0053]60...增壓壓力調整部(噴嘴致動器)
[0054]60a..?增壓機用電動馬達
[0055]75...引擎轉速調整旋鈕
[0056]170?178...流量控制閥
[0057]300...增壓壓力增大要否判定部
[0058]301...增壓壓力控制部
[0059]Pl...大氣壓傳感器
[0060]P2...吐出壓傳感器

【具體實施方式】
[0061]首先，參照圖1說明本發明的實施例的挖土機。另外，圖1是本實施例的挖土機的側視圖。在圖1所示的挖土機的下部行走體I上，經由旋轉機構2搭載有上部迴轉體3。在上部迴轉體3上安裝有作業附屬裝置。作業附屬裝置例如包括動臂4、鬥杆5及鏟鬥6。具體地說，在上部迴轉體3上安裝有動臂4，在動臂4的前端安裝有鬥杆5，在鬥杆5的前端安裝有鏟鬥6。動臂4、鬥杆5及鏟鬥6分別被動臂缸7、鬥杆缸8及鏟鬥缸9液壓驅動。在上部迴轉體3上設置有駕駛室10，且搭載有引擎11等動力源。
[0062]圖2是表示圖1的挖土機上所搭載的驅動系統的結構例的框圖，分別用雙重線、實線、虛線及點線表示機械動力系統、高壓液壓管路、先導管路及電控制系統。
[0063]挖土機的驅動系統主要包括引擎11、調節器13、主泵14、先導泵15、控制閥17、操作裝置26、壓力傳感器29、控制器30、大氣壓傳感器P1、吐出壓傳感器P2、增壓機25及引擎轉速調整旋鈕75。
[0064]引擎11是挖土機的驅動源，例如是作為以維持預定的轉速的方式動作的內燃機的柴油引擎。此外，引擎11的輸出軸與主泵14及先導泵15的輸入軸連接。在本實施例中，引擎11在其輸出軸與主泵14的輸入軸連接的狀態下被控制為一定轉速。
[0065]調節器13是用於控制主泵14的吐出量的裝置，例如根據主泵14的吐出壓、或來自控制器30的控制信號等調節主泵14的斜板傾轉角，從而控制主泵14的吐出量。
[0066]主泵14是用於經由高壓液壓管路向控制閥17供給工作油的液壓泵，例如為斜板式可變容量型液壓泵。
[0067]先導泵15是用於經由先導管路向各種液壓控制設備供給工作油的液壓泵，例如為固定容量型液壓泵。
[0068]控制閥17是控制挖土機中的液壓系統的液壓控制裝置。控制閥17例如向動臂缸7、鬥杆缸8、鏟鬥缸9、行走用液壓馬達IA (左用)、行走用液壓馬達IB (右用)及旋轉用液壓馬達2A中的I個或多個構件選擇性地供給主泵14吐出的工作油。另外，以下將動臂缸7、鬥杆缸8、鏟鬥缸9、行走用液壓馬達IA (左用)、行走用液壓馬達IB (右用)及旋轉用液壓馬達2A統稱為「液壓致動器」。
[0069]增壓機25是強制性地向引擎11送入空氣的裝置，例如利用來自引擎11的排放氣體增大吸氣壓(產生增壓壓力)。另外，增壓機25也可以利用引擎11的輸出軸的迴轉來產生增壓壓力。在本實施例中，增壓機25是能夠根據引擎11的轉速來控制排放氣體的流量的可變噴嘴渦輪機。另外，在後文詳細說明可變噴嘴渦輪機25。
[0070]操作裝置26是操作者為了操作液壓致動器而使用的裝置，經由先導管路向與各液壓致動器對應的流量控制閥的先導埠供給由先導泵15吐出的工作油。另外，向各先導埠供給的工作油的壓力(先導壓)是對應於與各液壓致動器對應的操作裝置26的杆或踏板(未圖示)的操作方向及操作量的壓力。
[0071]壓力傳感器29是用於檢測使用了操作裝置26的操作者的操作內容的傳感器，例如以壓力的形式檢測與各液壓致動器對應的操作裝置26的杆或踏板的操作方向及操作量，並對控制器30輸出檢測到的值。另外，操作裝置26的操作內容也可以使用壓力傳感器以外的其他傳感器來檢測。
[0072]控制器30是用於控制挖土機的控制裝置,例如由具備CPU(Central ProcessingUnit)、RAM (Random Access Memory) > ROM (Read Only Memory)等的計算機構成。此外，控制器30從ROM讀出與增壓壓力增大要否判定部300及增壓壓力控制部301分別對應的程序並加載到RAM，使CPU執行分別對應的處理。
[0073]具體地說，控制器30接收壓力傳感器29等輸出的檢測值，並根據這些檢測值，執行增壓壓力增大要否判定部300及增壓壓力控制部301各自的處理。之後，控制器30適當地對增壓機25等輸出與增壓壓力增大要否判定部300及增壓壓力控制部301各自的處理結果對應的控制信號。
[0074]更具體地說，增壓壓力增大要否判定部300判定是否需要增大增壓機25的增壓壓力。並且，在增壓壓力增大要否判定部300判定為需要增大增壓壓力的情況下，增壓壓力控制部301驅動後述的增壓壓力調整部60，調整增壓機25的增壓壓力。
[0075]大氣壓傳感器Pl是用於檢測大氣壓的傳感器，並對控制器30輸出檢測到的值。此夕卜，吐出壓傳感器P2是用於檢測主泵14的吐出壓的傳感器，並對控制器30輸出檢測到的值。
[0076]引擎轉速調整旋鈕75是用於切換引擎轉速的裝置。在本實施例中，引擎轉速調整旋鈕75能夠以3階段以上的階段切換引擎轉速。引擎11以通過引擎轉速調整旋鈕75設定的引擎轉速將轉速控制為一定。
[0077]在此，參照圖3說明圖1的挖土機上所搭載的液壓系統。另外，圖3是表示圖1的挖土機上所搭載的液壓系統的結構例的概略圖，與圖2同樣，分別用雙重線、實線、虛線及點線表示機械動力系統、高壓液壓管路、先導管路及電控制系統。
[0078]在圖3中，液壓系統使工作油從由引擎11驅動的主泵14L、14R分別經由中心旁通管路40L、40R到工作油箱進行循環。另外，主泵14L、14R對應於圖2的主泵14。
[0079]中心旁通管路40L是經過配置在控制閥17內的流量控制閥171、173、175及177的高壓液壓管路，中心旁通管路40R是經過配置在控制閥17內的流量控制閥170、172、174、176及178的高壓液壓管路。
[0080]流量控制閥173、174是為了將主泵14L、14R吐出的工作油向動臂缸7供給、且將動臂缸7內的工作油向工作油箱排出而切換工作油的流動的滑閥。另外，流量控制閥174是在動臂操作杆26A被操作的情況下始終工作的滑閥。此外，流量控制閥173是僅在動臂操作杆26A以預定操作量以上被操作的情況下工作的滑閥。
[0081]流量控制閥175、176是為了將主泵14L、14R吐出的工作油向鬥杆缸8供給、且將鬥杆缸8內的工作油向工作油箱排出而切換工作油的流動的滑閥。另外，流量控制閥175是在鬥杆操作杆(未圖示)被操作的情況下始終工作的閥。此外，流量控制閥176是僅在鬥杆操作杆以預定操作量以上被操作的情況下工作的閥。
[0082]流量控制閥177是為了使主泵14L吐出的工作油在旋轉用液壓馬達2A中循環而切換工作油的流動的滑閥。
[0083]流量控制閥178是用於將主泵14R吐出的工作油向鏟鬥缸9供給、且將鏟鬥缸9內的工作油向工作油箱排出的滑閥。
[0084]調節器13L、13R根據主泵14L、14R的吐出壓來調節主泵14L、14R的斜板傾轉角，從而控制主泵14L、14R的吐出量。另外，調節器13L、13R對應於圖2的調節器13。具體地說，調節器13L、13R在主泵14L、14R的吐出壓達到預定值以上的情況下，調節主泵14L、14R的斜板傾轉角，從而減小吐出量。這是為了防止用吐出壓與吐出量之積表示的主泵14的吸收馬力超過引擎11的輸出馬力。另外，將該控制稱為「全馬力控制」。
[0085]動臂操作杆26A是操作裝置26的一例，為了操作動臂4而使用。此外，動臂操作杆26A利用先導泵15吐出的工作油，使與杆操作量對應的控制壓導入到流量控制閥174的左右某一個先導埠。另外，動臂操作杆26A在杆操作量為預定操作量以上的情況下，向流量控制閥173的左右任何先導埠都導入工作油。
[0086]壓力傳感器29A是壓力傳感器29的一例，以壓力的形式檢測操作者對動臂操作杆26A的操作內容，並對控制器30輸出檢測到的值。操作內容例如是杆操作方向、杆操作量(杆操作角度)等。
[0087]左右行走杆(或踏板)、鬥杆操作杆、鏟鬥操作杆及旋轉操作杆(均未圖示)分別是用於操作下部行走體I的行走、鬥杆5的開閉、鏟鬥6的開閉及上部迴轉體3的旋轉的操作裝置。這些操作裝置與動臂操作杆26A同樣，利用先導泵15吐出的工作油，使與杆操作量(或踏板操作量)對應的控制壓導入到與各液壓致動器對應的流量控制閥的左右某一個先導埠。此外，操作者對這些操作裝置各自的操作內容與壓力傳感器29A同樣，由所對應的壓力傳感器以壓力的形式檢測出來，檢測值輸出到控制器30。
[0088]控制器30接收壓力傳感器29A等的輸出，根據需要對調節器13L、13R輸出控制信號，改變主泵14L、14R的吐出量。
[0089]開關50是切換控制器30增大增壓機25的增壓壓力的處理(以下稱為「增壓壓力增大處理」)的工作/停止的開關，例如設置在駕駛室10內。操作者通過將開關50切換到接通位置，使得執行增壓壓力增大處理，通過將開關50切換到斷開位置，使得不執行增壓壓力增大處理。具體地說，若開關50被切換到斷開位置，則控制器30禁止增壓壓力增大要否判定部300及增壓壓力控制部301的執行，將它們的功能設為無效。
[0090]在此，說明圖3的液壓系統中所採用的負控控制。
[0091]中心旁通管路40L、40R在位於最下遊的各流量控制閥177、178與工作油箱之間具備負控節流閥18L、18R。主泵14L、14R吐出的工作油的流動被負控節流閥18L、18R限制。並且，負控節流閥18L、18R產生用於控制調節器13L、13R的控制壓(以下稱為「負控壓」)。
[0092]用虛線表示的負控壓管路41L、41R是用於將在負控節流閥18L、18R的上遊產生的負控壓傳遞到調節器13L、13R的先導管路。
[0093]調節器13L、13R根據負控壓來調節主泵14L、14R的斜板傾轉角，從而控制主泵14L、14R的吐出量。此外，所導入的負控壓越大，調節器13L、13R越減小主泵14L、14R的吐出量，所導入的負控壓越小，越增大主泵14L、14R的吐出量。
[0094]具體地說，如圖3所示，在挖土機的任何液壓致動器都沒有被操作的情況下(以下稱為「待機模式」)，主泵14L、14R吐出的工作油通過中心旁通管路40L、40R到達負控節流閥18L、18R。並且，主泵14L、14R吐出的工作油的流動使在負控節流閥18L、18R的上遊產生的負控壓增大。其結果，調節器13L、13R將主泵14L、14R的吐出量減小到容許最小吐出量，抑制吐出的工作油通過中心旁通管路40L、40R時的壓力損失(泵壓損失)。
[0095]另一方面，在某個液壓致動器被操作的情況下，主泵14L、14R吐出的工作油經由與操作對象的液壓致動器對應的流量控制閥，流入操作對象的液壓致動器。並且，主泵14L、14R吐出的工作油的流動使到達負控節流閥18L、18R的量減小或消失，降低在負控節流閥18L、18R的上遊產生的負控壓。其結果，接受下降的負控壓的調節器13L、13R使主泵14L、14R的吐出量增大，使足夠的工作油循環到操作對象的液壓致動器，切實地驅動操作對象的液壓致動器。
[0096]通過上述結構，圖3的液壓系統在待機t旲式下，能夠抑制王慄14L、14R中的能量浪費。另外，能量浪費包括主泵14L、14R吐出的工作油在中心旁通管路40L、40R上產生的泵壓損失。
[0097]此外，圖3的液壓系統在使液壓致動器工作的情況下能夠切實地從主泵14L、14R向工作對象的液壓致動器供給必要充分的工作油。
[0098]接著，參照圖4說明作為增壓機的可變噴嘴渦輪機25的功能。另外，圖4是表示可變噴嘴渦輪機25的結構例的概略圖。
[0099]可變噴嘴渦輪機25主要包括噴嘴葉片25a、渦輪葉片25b、渦輪軸25c及壓縮機葉片 25d。
[0100]噴嘴葉片25a是控制從引擎11的排氣口 Ila向渦輪葉片25b流動的排放氣體的流量的構件。在本實施例中，噴嘴葉片25a被作為增壓壓力調整部的噴嘴致動器60控制，以增減噴嘴開度(開口面積)。
[0101]渦輪葉片25b是接受引擎11的排放氣體而迴轉的構件，經由渦輪軸25c與壓縮機葉片25d結合。因此，渦輪葉片25b的迴轉經由渦輪軸25c的迴轉傳遞到壓縮機葉片25d。
[0102]壓縮機葉片25d是壓縮外氣並向引擎11的吸氣口供給的構件，和渦輪葉片25b —起迴轉而使外氣強制性地流入引擎11的吸氣口。
[0103]噴嘴致動器60是增壓壓力調整部的I例，同時驅動多個噴嘴葉片25a來同時控制多個噴嘴葉片25a各自的噴嘴開度。
[0104]具體地說，噴嘴致動器60以引擎11的轉速越高則使噴嘴開度越大的方式驅動噴嘴葉片25a。圖4中的上圖表示處於引擎轉速比較高、噴嘴開度比較大的狀態的可變噴嘴渦輪機25。在這種情況下，通過噴嘴葉片25a的排放氣體的排氣壓力維持比噴嘴開度比較小的情況低的狀態，通過渦輪葉片25b的排放氣體的相對流速也維持比較低的狀態。另外，通過渦輪葉片25b的排放氣體的相對流速是指，通過引擎11的排氣口 Ila的排放氣體的流速與通過渦輪葉片25b的排放氣體的流速之差。
[0105]另一方面，圖4中的下圖表示處於引擎轉速比較低、噴嘴開度比較小的狀態的可變噴嘴渦輪機25。在這種情況下，通過噴嘴葉片25a的排放氣體的排氣壓力維持比噴嘴開度大的情況高的狀態，通過渦輪葉片25b的排放氣體的相對流速也維持比較高的狀態。其結果，即使通過引擎11的排氣口 Ila的排放氣體的流速相同，噴嘴開度越小，通過渦輪葉片25b的排放氣體的相對流速越大，渦輪葉片25b的轉速也增大。並且，經由渦輪軸25c與渦輪葉片25b結合的壓縮機葉片25d的轉速也增大。其結果，壓縮機葉片25d使增壓壓力增大，將更多的空氣供給到引擎11的吸氣口。
[0106]另外，圖4中的上圖中，用細實線的箭頭表示由於噴嘴葉片25a間的流路比較寬，因此通過渦輪葉片25b的排放氣體的相對流速比較小的狀態。此外，圖4中的上圖中用細實線的箭頭分別表示渦輪軸25c的迴轉比較慢的狀態及通過壓縮機葉片25d的空氣的流速比較小的狀態。另一方面，圖4中的下圖中，用粗實線的箭頭表示由於噴嘴葉片25a間的流路比較窄，因此通過渦輪葉片25b的排放氣體的相對流速比較大的狀態。此外，圖4中的下圖中用粗實線的箭頭分別表示渦輪軸25c的迴轉比較快的狀態及通過壓縮機葉片25d的空氣的流速比較大的狀態。此外，以下將如上所述的由噴嘴致動器60進行的與引擎轉速對應的噴嘴開度的控制稱為「通常控制」。通過該通常控制，控制器30在引擎轉速低的情況下，能夠提高增壓效率，此外在引擎轉速高的情況下，能夠降低排氣壓力。
[0107]也可以具備轉速傳感器作為引擎轉速檢測單元。控制器也可以根據檢測到的引擎轉速進行將引擎轉速維持預定的值的所謂一定轉速控制。也可以構築速度(轉速)反饋控制這樣的控制迴路。根據這種結構，即使引擎轉速下降而產生目標引擎轉速與所檢測的引擎轉速之間的偏差，也能夠增加燃料噴射量來維持引擎轉速。也可以代替引擎轉速而使用與引擎連接的電動發電機的轉速(速度)。
[0108]此外，噴嘴致動器60除了通常控制以外，在增壓壓力增大要否判定部300判定為需要增大增壓壓力的情況下，根據控制器30輸出的控制信號，將噴嘴開度A調整為比通常控制時的噴嘴開度小的增壓壓力增大時噴嘴開度As。另外，以下將由噴嘴致動器60進行的該噴嘴開度的控制稱為「增壓壓力增大控制」。
[0109]更具體地說，增壓壓力增大要否判定部300例如在高地上的挖土機處於待機模式的情況下，判定為需要增大增壓壓力。並且，增壓壓力控制部301對噴嘴致動器60輸出控制信號，使得噴嘴葉片25a的噴嘴開度A被調整為增壓壓力增大時噴嘴開度As。
[0110]接著，參照圖5說明本實施例的挖土機的控制器30根據需要增大增壓壓力的處理(以下稱為「增壓壓力增大處理」)。另外，圖5是表示增壓壓力增大處理的流程的流程圖，控制器30以預定周期反覆執行該增壓壓力增大處理。此外，在本實施例中，挖土機處於高地等大氣壓低的環境，開關50通過手動被切換到接通位置，因此控制器30能夠使增壓壓力增大要否判定部300及增壓壓力控制部301有效地發揮作用。
[0111]首先，控制器30的增壓壓力增大要否判定部300判定挖土機是否處於待機模式(步驟SI)。在本實施例中，增壓壓力增大要否判定部300根據主泵14的吐出壓是否為預定壓以上來判定挖土機是否處於待機模式。例如，若主泵14的吐出壓小於預定壓，則增壓壓力增大要否判定部300判定為挖土機處於待機模式。另外，增壓壓力增大要否判定部300也可以根據液壓致動器的壓力來判定挖土機是否處於待機模式。
[0112]在增壓壓力增大要否判定部300判定為挖土機處於待機模式(不存在液壓負荷)的情況下(步驟SI的是)，控制器30停止噴嘴開度的通常控制(步驟S2)。並且，控制器30啟動噴嘴開度的增壓壓力增大控制，將噴嘴葉片25a的噴嘴開度A調整為比通常控制時的噴嘴開度小的增壓壓力增大時噴嘴開度As (步驟S3)。在本實施例中，控制器30的增壓壓力控制部301對噴嘴致動器60輸出控制信號。接收到該控制信號的噴嘴致動器60中斷噴嘴開度的通常控制。並且，將噴嘴葉片25a的噴嘴開度減小到增壓壓力增大時噴嘴開度As。由此，能夠增大通過渦輪葉片25b的排放氣體的相對流速，提高渦輪軸25c的轉速，增大通過壓縮機葉片25d的空氣的流速來增大增壓壓力。
[0113]另一方面，增壓壓力增大要否判定部300判定為挖土機沒有處於待機模式(存在液壓負荷)的情況下(步驟SI的否)，控制器30停止噴嘴開度的增壓壓力增大控制，啟動噴嘴開度的通常控制(步驟S4)。並且，控制器30根據引擎轉速改變噴嘴葉片25a的噴嘴開度A。
[0114]這樣，控制器30在待機模式時增大增壓壓力。因此，控制器30能夠在因外力而導致液壓負荷增大之前預先將增壓壓力增大預定幅度。其結果，即使在因大氣壓低而無法迅速增大增壓壓力的情況下，也能夠在引起引擎轉速下降(作業性下降)或引擎停止之前，產生與增大的液壓負荷相應的增壓壓力。
[0115]接著，參照圖6說明執行增壓壓力增大處理的情況下的各種物理量隨時間的推移。另外，圖6是表示這些各種物理量的時間推移的圖，從上依次表示大氣壓、杆操作量、液壓負荷(吸收馬力)、噴嘴開度、增壓壓力、燃料噴射量及引擎轉速各自的時間推移。此外，圖6中用虛線表示的推移表示挖土機位於低地(大氣壓比較高的環境)的情況下不執行增壓壓力增大處理時的推移，圖6中用單點劃線表示的推移表示挖土機位於高地(大氣壓比較低的環境)的情況下不執行增壓壓力增大處理時的推移。此外，圖6中用實線表示的推移表示挖土機位於高地(大氣壓比較低的環境)的情況下執行增壓壓力增大處理時的推移。用這3種線表示的推移用於以容易理解的方式說明增壓壓力增大處理的效果。具體地說，挖土機在高地等大氣壓比較低的環境下，在不執行增壓壓力增大處理的情況下，即使在檢測到了液壓負荷增大的時點要增大增壓壓力，也無法像處於大氣壓比較高的環境中的情況那樣增大增壓壓力，引發引擎輸出的不足，存在使引擎停止的可能性。而在高地等大氣壓比較低的環境下執行增壓壓力增大處理的情況下，挖土機能夠防止發生引擎輸出的不足。
[0116]在本實施例中，假設在時刻tl例如為了進行挖掘而進行了用於移動鬥杆5的杆操作的情況。
[0117]首先，為了進行比較，說明挖土機處於低地(大氣壓比較高的環境)的情況下不執行增壓壓力增大處理時、以及挖土機處於高地(大氣壓比較低的環境)的情況下不執行增壓壓力增大處理時的各種物理量的時間推移。
[0118]在時刻tl，為了進行挖掘動作，開始鬥杆操作杆的操作。鬥杆操作杆的操作量(使操作杆傾斜的角度)從時刻tl到時刻t2增大，在時刻t2，鬥杆操作杆的操作量維持一定。即，從時刻tl起，鬥杆操作杆被操作而傾斜，在時刻t2，鬥杆操作杆的斜率保持一定。
[0119]從鬥杆操作杆成為最為傾斜的狀態的時刻t2起，由於對鬥杆5施加的負荷，主泵14的吐出壓上升，主泵14的液壓負荷開始上升。即，主泵14的液壓負荷如虛線及單點劃線所示那樣，從時刻t2附近開始上升。此外，主泵14的液壓負荷相當於引擎11的負荷，弓丨擎11的負荷也和主泵14的液壓負荷一起上升。其結果，在挖土機處於低地(大氣壓比較高的環境)的情況下，引擎11的轉速如虛線所示那樣維持預定轉速，但是在挖土機處於高地(大氣壓比較低的環境)的情況下，引擎11的轉速如單點劃線所示那樣過了時刻t2後不久開始大幅下降。這是因為，在大氣壓比較低的環境下，增壓壓力降低，無法實現與引擎11的負荷相應的引擎輸出。
[0120]具體地說，若引擎11的負荷增大，則在通常情況下，引擎11的控制起作用，燃料噴射量增大。由此，增壓壓力也增大，引擎11的燃燒效率提高，引擎11的輸出也增大。然而，在增壓壓力低的期間，燃料噴射量的增大被限制，無法充分提高引擎11的燃燒效率。其結果，無法實現與引擎11的負荷相應的引擎輸出，導致引擎11的轉速降低。
[0121]因此，控制器30在挖土機處於高地(大氣壓比較低的環境)的情況下，通過執行增壓壓力增大處理，在進行杆操作之前提高增壓壓力。
[0122]另外，在此，關於挖土機處於高地(大氣壓比較低的環境)的情況下執行增壓壓力增大處理時的各種物理量隨時間的推移，同樣參照圖6進行說明。在圖6中，用實線來表示挖土機處於高地(大氣壓比較低的環境)的情況下執行增壓壓力增大處理時的各種物理量隨時間的推移。另外，在圖6中，挖土機到時刻tl為止處於無負荷狀態，且處於待機模式。
[0123]作為操作員進行的杆操作，如上所述，在時刻tl，為了進行挖掘動作，開始鬥杆操作杆的操作。鬥杆操作杆的操作量(使操作杆傾斜的角度)從時刻tl到時刻t2增大，在時刻t2，鬥杆操作杆的操作量維持一定。S卩，從時刻tl起，鬥杆操作杆被操作而傾斜，在時刻t2，鬥杆操作杆的斜率保持一定。若在時刻tl開始鬥杆操作杆的操作，則鬥杆5開始移動，若達到時刻t2，則鬥杆操作杆成為最傾斜的狀態。
[0124]在執行增壓壓力增大處理的情況下，控制器30在時刻tl以前，即進行杆操作之前，將噴嘴葉片25a的噴嘴開度A調整為比通常控制時的噴嘴開度小的增壓壓力增大時噴嘴開度As。因此，增壓壓力處於與挖土機位於低地(大氣壓比較高的環境)的情況同樣的比較高的狀態。此外，處於能夠在鬥杆操作杆成為最傾斜的狀態的時刻t2立即上升的狀態。此外，控制器30若主泵14的液壓負荷在時刻t2上升，則判定為挖土機沒有處於待機模式，停止噴嘴開度的增壓壓力增大控制，啟動通常控制。其結果，噴嘴開度被控制為與引擎轉速對應的值。另外，在圖6中，為了便於理解，通常控制時的噴嘴開度被表示為以一定的值推移，但是實際上其根據引擎轉速等發生變動。
[0125]通過這樣將噴嘴葉片25a的噴嘴開度A調整為比通常控制時的噴嘴開度小的增壓壓力增大時噴嘴開度As，能夠在液壓負荷開始上升的時刻t2使增壓壓力立即增大。
[0126]若過了時刻t2，則液壓負荷上升，從而引擎11的負荷也增大，發出進一步增大燃料噴射量的指示，燃料消耗量逐漸增加。此時的燃料消耗量的增加量僅是與液壓負荷的增大對應的量。這是因為，引擎轉速已維持在預定轉速，不需要使引擎轉速上升的燃料消耗量。此外，在時刻t3，增壓壓力上升到預定值以上，因此即使液壓負荷增大，引擎11也處於能夠有效地增大引擎輸出的狀態。
[0127]如上所述，在進行杆操作之前，將噴嘴葉片25a的噴嘴開度A調整為比通常控制時小的增壓壓力增大時噴嘴開度As，由此能夠在液壓負荷開始上升的時點之前增大增壓壓力。
[0128]此外，如上所述，在大氣壓比較高的環境下，即使不執行增壓壓力增大處理，增壓壓力(參照虛線)在時刻tl也已經處於比較高的狀態。
[0129]因此，即使不執行增壓壓力增大處理，可變噴嘴渦輪機25也處於能夠迅速增大增壓壓力的狀態。此外，引擎11處於不會引起引擎轉速下降(作業性下降)或引擎停止而能夠供給與外力引起的液壓負荷相應的驅動力的狀態。
[0130]然而，在大氣壓比較低的環境下，在不執行增壓壓力增大處理的情況下，增壓壓力(參照單點劃線)在時刻t2也處於比較低的狀態。此外，由於處於大氣壓比較低的環境，因此可變噴嘴渦輪機25無法迅速增大增壓壓力。具體地說，可變噴嘴渦輪機25到時刻t3為止無法實現足夠的增壓壓力，引擎11無法充分增大燃料噴射量。
[0131]其結果，引擎11無法輸出使引擎轉速維持一定的驅動力，而是降低引擎轉速(參照單點劃線)，根據情況，無法增大引擎轉速而直接停止。
[0132]因此，控制器30在大氣壓比較低的環境下，通過執行增壓壓力增大處理，在時刻tl以前，即進行杆操作之前，將噴嘴葉片25a的噴嘴開度調整為比通常控制時小的增壓壓力增大時噴嘴開度As。因此，增壓壓力(參照實線)在時刻t2已處於比較高的狀態。
[0133]其結果，即使在大氣壓比較低的環境下，可變噴嘴渦輪機25也與大氣壓比較高的環境的情況同樣處於能夠迅速增大增壓壓力的狀態。此外，引擎11處於不會引起引擎轉速下降(作業性下降)或引擎停止而能夠供給與因外力引起的液壓負荷相應的驅動力的狀態。
[0134]在這種情況下，若在時刻t2，鬥杆5接觸到地面，則與挖掘反力的增大相應地，液壓負荷增大。並且，對應於與主泵14的吸收馬力相當的該液壓負荷的增大，引擎11的負荷也增大。此時，引擎11為了維持預定的引擎轉速，能夠通過可變噴嘴渦輪機25迅速增大增壓壓力。
[0135]這樣，控制器30在大氣壓比較低的情況下，在進行杆操作之前減小噴嘴開度，由此能夠將增壓壓力維持比較高的水平，在進行杆操作之後沒有延遲地增大增壓壓力。其結果，能夠防止在進行了杆操作時引擎轉速下降或引擎停止。
[0136]接著，參照圖7說明增壓壓力增大處理的其他實施例。另外，圖7是表示本實施例的增壓壓力增大處理的流程的流程圖。圖7的增壓壓力增大處理中，步驟Sll中的判定條件與圖5的增壓壓力增大處理中的步驟SI的判定條件不同，但步驟S12?S14與圖5的增壓壓力增大處理的步驟S2?S4相同。因此，詳細說明步驟S11，省略其他步驟的說明。此夕卜，在本實施例中，省略了開關50，控制器30能夠使增壓壓力增大要否判定部300及增壓壓力控制部301始終有效地發揮作用。
[0137]在步驟Sll中，增壓壓力增大要否判定部300判定是否滿足挖土機處於待機模式且挖土機周邊的大氣壓小於預定壓的條件。另外，在本實施例中，控制器30根據挖土機上所搭載的大氣壓傳感器Pl的輸出，判定挖土機周邊的大氣壓是否小於預定壓。
[0138]並且，在判定為滿足上述條件的情況下(步驟Sll的是)，控制器30執行步驟S12及 S13。
[0139]而在判定為不滿足上述條件的情況下(步驟Sll的否)，控制器30執行步驟S14。
[0140]由此，控制器30能夠實現與圖5的增壓壓力增大處理的情況相同的效果。
[0141 ] 此外，在使用大氣壓傳感器Pl的輸出的本實施例中，控制器30還可以根據大氣壓的大小來決定增壓壓力增大時噴嘴開度As的大小。具體地說,大氣壓越低,控制器30越減小增壓壓力增大時噴嘴開度As。在這種情況下，控制器30根據大氣壓的大小，既可以將增壓壓力增大時噴嘴開度As的大小分階段設定，也可以無階段地設定。通過該結構，控制器30能夠將待機模式中的減小後的噴嘴開度的大小分階段或無階段地控制，能夠進一步抑制能量浪費。
[0142]接著，參照圖8說明增壓壓力增大處理的其他實施例。另外，圖8是表示本實施例的增壓壓力增大處理的流程的流程圖。圖8的增壓壓力增大處理與大氣壓的大小無關地，在杆操作開始的時點，暫時減小噴嘴葉片25a的噴嘴開度。因此，在本實施例中，省略了開關50，控制器30能夠使增壓壓力增大要否判定部300及增壓壓力控制部301始終有效地發揮作用。但是，也可以使用開關50或大氣壓傳感器P1，只要是大氣壓比較低的情況，就使本實施例的增壓壓力增大處理髮揮作用。
[0143]首先，控制器30的增壓壓力增大要否判定部300判定挖土機是否處於待機模式(步驟S21)。在本實施例中，與圖5的增壓壓力增大處理同樣，增壓壓力增大要否判定部300根據主泵14的吐出壓是否為預定壓以上，來判定挖土機是否處於待機模式。
[0144]在增壓壓力增大要否判定部300判定為挖土機處於待機模式(不存在液壓負荷)的情況下(步驟S21的是)，控制器30判定杆操作是否已開始(步驟S22)。在本實施例中，控制器30根據壓力傳感器29的輸出，判定杆操作是否已開始。
[0145]在判定為杆操作已開始的情況下(步驟S22的是)，控制器30停止噴嘴開度的通常控制(步驟S23)。並且，控制器30啟動噴嘴開度的增壓壓力增大控制，將噴嘴葉片25a的噴嘴開度調整為比通常控制時小的增壓壓力增大時噴嘴開度As (步驟S24)。
[0146]而在判定為杆操作沒有開始的情況下(步驟S22的否)，控制器30不啟動噴嘴開度的增壓壓力增大控制，而是啟動噴嘴開度的通常控制(步驟S25)。這是為了將噴嘴葉片25a的噴嘴開度調整為與引擎轉速對應的噴嘴開度。
[0147]此外，在增壓壓力增大要否判定部300判定為挖土機沒有處於待機模式(存在液壓負荷)的情況下(步驟S21的否)，例如判定為主泵14的吐出壓為預定壓以上的情況下，控制器30也不啟動噴嘴開度的增壓壓力增大控制，或停止噴嘴開度的增壓壓力增大控制，啟動噴嘴開度的通常控制(步驟S25)。
[0148]另外，增壓壓力增大要否判定部300也可以根據主泵14的吐出壓是否為預定壓以上，或停止噴嘴開度的通常控制之後是否經過了預定時間，或它們的組合，來判定挖土機是否處於待機模式。
[0149]這樣，控制器30在杆操作已開始的情況下，暫時降低噴嘴葉片25a的噴嘴開度。因此，控制器30即使在尚未發生因外力引起的液壓負荷的情況下，也能夠增大可變噴嘴渦輪機25的增壓壓力。即，能夠在因外力引起的液壓負荷增大之前將增壓壓力增大預定幅度。其結果，可變噴嘴渦輪機25即使在因外力引起的液壓負荷急劇增大的情況下，也能夠在引起引擎轉速下降(作業性下降)或引擎停止之前，產生與根據外力增大的液壓負荷相應的增壓壓力。另外，在增壓壓力的增大跟不上因外力引起的液壓負荷(引擎負荷)的增大的情況下，引擎11無法充分增大燃料噴射量，降低引擎轉速，根據情況，無法增大引擎轉速而直接停止。
[0150]接著，參照圖9說明執行圖8的增壓壓力增大處理的情況下的各種物理量隨時間的推移。另外，圖9是表示這些各種物理量隨時間推移的圖，從上依次表示杆操作量、液壓負荷(吸收馬力)、噴嘴開度、增壓壓力、燃料噴射量及引擎轉速各自的時間推移。此外，圖9中用實線表示的推移表示執行圖8的增壓壓力增大處理時的推移，圖9中用虛線表示的推移表示不執行圖8的增壓壓力增大處理時的推移。
[0151]在本實施例中，假設在時刻tl例如為了進行挖掘而進行了用於移動鬥杆5的杆操作的情況。
[0152]首先，為了進行比較，說明不執行圖8的增壓壓力增大處理時的各種物理量隨時間的推移。另外，鬥杆操作杆的杆操作量隨時間的推移與圖6的情況相同，因此省略其說明。
[0153]在不執行圖8的增壓壓力增大處理的情況下，液壓負荷(參照虛線)到時刻t2為止不增大而是不變地推移。之後，若在時刻t2，鬥杆5接觸到地面，則與挖掘反力的增大相應地，液壓負荷增大。
[0154]此外，增壓壓力(參照虛線)也是到時刻t2為止不增大而是不變地推移，在時刻t2也處於比較低的狀態。因此，可變噴嘴渦輪機25無法使增壓壓力的增大追隨時刻t2後的液壓負荷的增大。其結果，引擎11無法充分增大燃料噴射量，引起引擎輸出的不足，無法維持引擎轉速而降低引擎轉速，有時無法增大引擎轉速而直接停止。
[0155]而在執行圖8的增壓壓力增大處理的情況下，噴嘴葉片25a的噴嘴開度(參照實線)在時刻tl開始減小，在到時刻t2之前減小到預定水平。因此，增壓壓力(參照實線)在時刻tl開始增大，在到時刻t2之前增大到預定水平。因此，可變噴嘴渦輪機25在時刻t2之後，也能夠不大幅延遲於液壓負荷的增大地增大增壓壓力。其結果，引擎11不會引發引擎輸出的不足，能夠維持引擎轉速(參照實線)。
[0156]此外，若在時刻t2，主泵14的液壓負荷上升，則控制器30判定為挖土機沒有處於待機模式，停止噴嘴開度的增壓壓力增大控制，啟動通常控制。其結果，噴嘴開度被控制為與引擎轉速對應的值。另外，在圖9中，為了便於理解，通常控制時的噴嘴開度被表示為以一定的值推移，但是實際上根據引擎轉速等發生變動。
[0157]這樣，控制器30在杆操作開始之後，在挖掘反力等外力引起的液壓負荷增大之前，減小噴嘴葉片25a的噴嘴開度，從而將增壓壓力增大到比較高的水平。其結果，控制器30即使在因挖掘反力等外力引起的液壓負荷急增的情況下，也能夠迅速增大已處於比較高的水平的增壓壓力。此外，在增大增壓壓力時，還不會引起引擎轉速下降(作業性下降)、引擎11停止等。
[0158]以上，詳細說明了本發明的優選實施例，但本發明不限於上述實施例，在不脫離本發明的範圍的情況下能夠對上述實施例實施各種變形及置換。
[0159]例如，在上述實施例中，壓縮機葉片25d和受到引擎11的排放氣體而迴轉的渦輪葉片25b —起迴轉來使外氣強制性地流入引擎11的吸氣口。然而，本發明不限於該結構。壓縮機葉片25d的迴轉例如如圖10所示，也可以由增壓機用電動馬達60a控制。具體地說，增壓機用電動馬達60a根據來自增壓壓力調整部60的控制信號改變轉速。在這種情況下，通過引擎11的排氣口 Ila的排放氣體不需要使渦輪葉片迴轉。
[0160]此外，在上述實施例中，主泵14的吐出量根據負控控制而被控制，但也可以根據正控控制、負載傳感控制等而被控制。
[0161]此外，在上述實施例中，旋轉機構2為液壓式，但旋轉機構2也可以是電動式。
[0162]此外，在上述實施例中，說明了在僅通過引擎11驅動主泵14的挖土機中適用了本發明的例子，但本發明還能夠適用於將引擎11及電動發電機連接到主泵14來驅動主泵14的挖土機。在這種情況下，挖土機能夠將引擎11的迴轉動力通過電動發電機轉換為電能，並在蓄電裝置中蓄積該電能。進一步，能夠將蓄電裝置中所蓄積的電能通過電動發電機轉換為迴轉動力來驅動主泵14。
【權利要求】
1.一種挖土機，具備: 下部行走體； 上部迴轉體，搭載在上述下部行走體上； 動臂，安裝在上述上部迴轉體上； 動臂缸，驅動上述動臂； 鬥杆，安裝在上述動臂上； 鬥杆缸，驅動上述鬥杆； 液壓泵，搭載在上述上部迴轉體上，且向上述動臂缸及上述鬥杆缸供給工作油； 內燃機，搭載在上述上部迴轉體上，具備增壓機，並且在與上述液壓泵連接的狀態下被控制為一定轉速；以及 控制裝置，控制上述增壓機的轉速， 上述控制裝置在施加液壓負荷之前增大上述增壓機的轉速來增大上述增壓機的增壓壓力。
2.根據權利要求1所述的挖土機,其中， 上述增壓機是可變噴嘴渦輪機， 上述控制裝置通過減小上述可變噴嘴渦輪機中的可變噴嘴的噴嘴開度，增大施加液壓負荷之前的上述增壓機的轉速。
3.根據權利要求1或2所述的挖土機，其中， 上述增壓機的轉速由增壓機用馬達來控制。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的挖土機，其中， 具有開關，切換施加液壓負荷之前的上述增壓機的轉速的調整的工作/停止。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的挖土機，其中， 上述控制裝置根據大氣壓來控制施加液壓負荷之前的上述增壓機的轉速。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的挖土機，其中， 上述控制裝置根據杆操作來開始進行施加液壓負荷之前的上述增壓機的轉速的調整。
【文檔編號】E02F9/22GK104420496SQ201410400101
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月14日 優先權日:2013年9月5日
【發明者】森田健司 申請人:住友建機株式會社