液壓建築機械的液壓泵的轉矩控制裝置的製作方法
2023-07-28 18:08:36 2
專利名稱：液壓建築機械的液壓泵的轉矩控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及液壓建築機械的液壓泵的轉矩控制裝置，特別是涉及作為原動機備有柴油發動機，靠由此一發動機來旋轉驅動的液壓泵所輸出的壓力油來驅動液壓執行器，進行所需的作業的液壓挖掘機等液壓建築機械的液壓泵的轉矩控制裝置。
背景技術：
液壓挖掘機等液壓建築機械，一般來說，作為原動機備有柴油發動機，由此一發動機來旋轉驅動至少一個變量液壓泵，靠從液壓泵所輸出的壓力油來驅動液壓執行器，進行所需的作業。在此一柴油發動機上備有油門操縱杆等指令目標轉速的輸入機構，根據此一目標轉速來控制燃油噴射量，從而控制轉速。
關於這樣的液壓建築機械中的發動機與液壓泵的控制，在日本專利公報昭和62-8618號公報中提出題為「包含內燃機和液壓泵的驅動系統的控制方法」的控制方法。此一控制方法，是求出來自轉速傳感器的實際發動機轉速對目標轉速之差(轉速偏差)，用此一轉速偏差來控制液壓泵的輸入轉矩，即所謂速度傳感控制的例子。
此一控制的目的在於，在所檢測的實際發動機轉速相對於目標轉速降低的場合，使液壓泵的負載轉矩(輸入轉矩)減小，防止發動機堵轉，有效地利用發動機的輸出功率。
發明的公開可是，發動機的輸出功率減小，取決於發動機周圍的環境。例如，在使用場所為高原的場合，由於大氣壓力的降低，發動機的輸出轉矩減小。
當發動機負載很輕時，燃油噴射裝置(調速器機構)的調節曲線上的點成為發動機負載與輸出轉矩的匹配點，成為調速器機構的調節特性曲線上的，與環境的變化所致發動機輸出功率減小無關的發動機轉速比目標轉速稍高的點。
在發動機負載增加的場合，與由發動機固有的發動機輸出轉矩特性決定的目標轉速相對應的輸出轉矩，成為與發動機負載的匹配點，在此一匹配點處，如果環境的變化引起發動機輸出功率減小，則上述速度傳感控制根據發動機轉速的降低來使液壓泵的吸收轉矩減小，在液壓泵的吸收轉矩與發動機的輸出轉矩相等的點處匹配。
因此，對上述現有技術而言，當發動機負載增加時，如果發動機輸出功率由於環境的變化而減小，則隨著發動機負載從輕載變成重載，發動機轉速大幅度降低。例如，在液壓建築機械為液壓挖掘機，用此一液壓挖掘機在海拔高的地方進行挖掘作業的場合，雖然在鏟鬥空的狀態下，發動機轉速成為比操作者所輸入的目標轉速稍高的轉速，但是一挖掘土砂，發動機轉速就大幅度降低。
因此，噪聲和起因於發動機轉速的車體的振動變化，使作業者感到疲勞。
本發明的目的在於，提供一種即使在發動機輸出功率因環境的變化而減小的場合、也可以減少重載時原動機轉速的降低的、液壓建築機械的液壓泵的轉矩控制裝置。
為了實現上述目的，本發明採用的結構和該結構所附帶的特徵如下。
(1)為了實現上述目的，本發明液壓建築機械的液壓泵的轉矩控制裝置，備有原動機，由此一原動機所驅動的變量液壓泵，指令前述原動機的目標轉速的輸入機構，檢測前述原動機的實際轉速的第1檢測機構，以及算出前述目標轉速與實際轉速的偏差並根據該偏差來控制前述液壓泵的最大吸收轉矩的速度傳感控制機構，其中，備有檢測與前述原動機的環境有關的狀態量的第2檢測機構，以及根據此一第2檢測機構的檢測值、來修正由前述速度傳感控制機構所控制的液壓泵的最大吸收轉矩的轉矩修正機構。
這裡，所謂第2檢測機構檢測的與原動機的環境有關的狀態量，有冷卻水溫度、進氣溫度、發動機油溫度、排氣溫度、大氣壓力、進氣壓力、排氣壓力等。
像這樣由第2檢測機構來檢測與原動機的環境有關的狀態量，根據此一檢測值由轉速修正機構來修正液壓泵的最大吸收轉矩，藉此可以根據環境的變化所致原動機的輸出功率減小量來預先減小液壓泵的最大吸收轉矩，即使發動機輸出功率因環境的變化而減小，在最大轉矩匹配點處的原動機轉速也不大幅度降低，可以確保原動機轉速的降低幅度小的良好的作業性。
(2)在上述(1)中，最好是，前述速度傳感控制機構帶有根據前述目標轉速與轉速偏差來計算前述液壓泵的目標最大吸收轉矩的機構，以及根據此一目標最大吸收轉矩來限制控制前述液壓泵的最大容量的機構，前述轉矩修正機構根據前述第2檢測機構的檢測值來修正前述目標最大吸收轉矩。
像這樣修正目標最大吸收轉矩，藉此可以修正液壓泵的最大吸收轉矩。
(3)此外，在上述(1)中，最好是，前述轉矩修正機構帶有針對每個與前述原動機的環境有關的狀態量、根據狀態量與原動機的輸出功率變化之間預定的關係、求出與當時的狀態量的檢測值相對應的輸出功率變化的機構，以及根據此一輸出功率變化來修正前述液壓泵的最大吸收轉矩的機構。
藉此修正機構可以推測環境的變化所致發動機輸出功率減小量，可以根據此一推測值來減小液壓泵的最大吸收轉矩。
(4)在上述(3)中，最好是，前述轉矩修正機構還帶有根據針對與原動機的環境有關的狀態量的輸出功率變化的預定的加權函數、求出與當時的原動機的輸出功率變化相對應的修正值的機構，前述根據輸出功率變化來修正液壓泵的最大吸收轉矩的機構，根據該修正值來修正液壓泵的最大吸收轉矩。
藉此轉矩修正機構可以根據與原動機的環境有關的狀態量的檢測值來計算相當於原動機的輸出功率減小量的修正值。
(5)進而，在上述(1)中，最好是，前述速度傳感控制機構帶有根據前述目標轉速來計算泵基本轉矩、同時根據前述轉速偏差來計算速度傳感轉矩偏差、把速度傳感轉矩偏差量加到泵基本轉矩上作為前述液壓泵的目標最大吸收轉矩的第1機構，以及根據此一目標最大吸收轉矩來限制控制前述液壓泵的最大容量的第2機構，前述轉矩修正機構帶有根據前述第2檢測機構的檢測值來計算針對前述目標最大吸收轉矩的轉矩修正值的第3機構，以及當由前述第1機構把速度傳感轉矩偏差量加到泵基本轉矩上時減去此一轉矩修正值，修正前述目標最大吸收轉矩的第4機構。
像這樣求出環境的變化所致發動機輸出功率減小量作為轉矩修正值，從泵基本轉矩中減去此一轉矩修正值而修正目標最大吸收轉矩，藉此可以修正液壓泵的最大吸收轉矩。
(6)此外，在上述(1)中，最好是，前述速度傳感控制機構帶有根據前述目標轉速來計算泵基本轉矩、同時從前述實際轉速減去前述目標轉速而求出前述轉速偏差、根據此一轉速偏差來修正前述泵基本轉矩作為前述液壓泵的目標最大吸收轉矩的第1機構，以及根據此一目標最大吸收轉矩來限制控制前述液壓泵的最大容量的第2機構，前述轉矩修正機構帶有根據前述第2檢測機構的檢測值來計算針對前述目標轉速的轉速修正值的第3機構，以及當由前述第1機構從前述實際轉速減去前述目標轉速時再減去前述轉速修正值。
像這樣也可以求出環境的變化所致發動機輸出功率減小量作為轉速修正值，在此一場合，當從實際轉速減去目標轉速時再減去轉速修正值，藉此可以修正液壓泵的目標最大吸收轉矩。
附圖的簡要說明
圖1是表示根據本發明的第1實施例的備有液壓泵的轉矩控制裝置的發動機-泵控制裝置的圖。
圖2是連接於圖1中所示的液壓泵的閥裝置和執行器的液壓迴路圖。
圖3是表示圖2中所示的流量控制閥的操作液控系統的圖。
圖4是表示圖1中所示的控制器的輸入輸出關係的圖。
圖5是表示控制器的處理功能的一部分的功能方框圖。
圖6是表示控制器的處理功能的另一部分的功能方框圖。
圖7是表示根據第1實施例的速度傳感控制引起的發動機輸出轉矩與泵吸收轉矩的匹配點的圖。
圖8是表示現有的速度傳感控制引起的發動機輸出轉矩與泵吸收轉矩的匹配點的圖。
圖9是表示根據本發明的第2實施例的控制器的處理功能的一部分的功能方框圖。
圖10是表示控制器的處理功能的另一部分的功能方框圖。
圖11是表示根據第2實施例的速度傳感控制引起的發動機輸出轉矩與泵吸收轉矩的匹配點的圖。
實施發明的最佳形態下面，用附圖來說明本發明的實施例。以下的實施例，是把本發明用於液壓挖掘機的發動機-泵控制裝置的場合者。
首先，用圖1～圖8來說明本發明的第1實施例。
在圖1中，1和2是例如斜盤式變量液壓泵，在液壓泵1、2的輸出路3、4中，連接了圖2中所示的閥裝置5，經由此一閥裝置5，把壓力油送到多個執行器50～56，驅動這些執行器。
9是定量式液控泵，在液控泵9的輸出路9a中連接了把液控泵9的輸出壓力保持為恆定壓力的液控溢流閥9b。
液壓泵1、2和液控泵9連接於原動機10的輸出軸11，由原動機10來旋轉驅動。12是冷卻風扇。13是熱交換器。
說明閥裝置5的細節。
在圖2中，閥裝置5帶有流量控制閥5a～5d和5e～5i兩個閥組，流量控制閥5a～5d位於連接於液壓泵1的輸出路3的中位旁通管5j上，流量控制閥5e～5i位於連接於液壓泵2的輸出路4的中位旁通管5k上。在輸出路3、4上設有決定液壓泵1、2的輸出壓力的最高壓力的主溢流閥5m。
流量控制閥5a～5d和流量控制閥5e～5i為中位旁通式，從液壓泵1、2輸出的壓力油由這些流量控制閥供給執行器50～56的對應者。執行器50是行走右用液壓馬達(右行走馬達)，執行器51是鏟鬥用的液壓缸(鏟鬥缸)，執行器52是動臂用的液壓缸(動臂缸)，執行器53是迴轉用的液壓馬達(迴轉馬達)，執行器54是鬥杆用的液壓缸(鬥杆缸)，執行器55是備用液壓缸，執行器56是行走左用液壓馬達(左行走馬達)，流量控制閥5a是行走右用，流量控制閥5b是鏟鬥用，流量控制閥5c是第1動臂用，流量控制閥5d是第2鬥杆用，流量控制閥5e是迴轉用，流量控制閥5f是第1鬥杆用，流量控制閥5g是第2動臂用，流量控制閥5h是備用，流量控制閥5i是行走左用。也就是說，針對動臂缸52設有兩個流量控制閥5g、5c，針對鬥杆缸54也設有兩個流量控制閥5d、5f，在動臂缸52和鬥杆缸54的底側，可以分別由來自兩個液壓泵1、2的壓力油合流後供給。
流量控制閥5a～5i的操作液控系統示於圖3。
流量控制閥5i、5a由來自操作裝置35的操作液控裝置39、38的操作液控壓力TR1、TR2和TR3、TR4來切換操作，流量控制閥5b和流量控制閥5c、5g由來自操作裝置36的操作液控裝置40、41的操作液控壓力BKC、BKD和BOD、BOU來切換操作，流量控制閥5d、5f和流量控制閥5e由來自操作裝置37的操作液控裝置42、43的操作液控壓力ARC、ARD和SW1、SW2來切換操作，流量控制閥5h由來自操作液控裝置44的操作液控壓力AU1、AU2來切換操作。
操作液控裝置38～44，分別帶有一對先導閥(減壓閥)38a、38b～44a、44b，操作液控裝置38、39、44還分別帶有操作踏板38c、39c、44c，操作液控裝置40、41還帶有共用的操作手柄40c，操作液控裝置42、43還帶有共用的操作手柄42c。一操作操作踏板38c、39c、44c和操作手柄40c、42c，有關的操作液控裝置的先導閥就根據其操作方向來動作，產生與操作量相對應的操作液控壓力。
此外，在操作液控裝置38～44的各先導閥的輸出管路上連接著梭閥61～67，進而在這些梭閥61～67上分級地連接著梭閥68、69、100～103，由梭閥61、63、64、65、68、69、101來檢測操作液控裝置38、40、41、42的操作液控壓力中的最高壓力作為液壓泵1的控制液控壓力PL1，由梭閥62、64、65、66、67、69、100、102、103來檢測操作液控裝置39、41、42、43、44的操作液控壓力中的最高壓力作為液壓泵2的控制液控壓力PL2。
在以上這樣的液壓驅動系統中設有備有本發明的液壓泵的轉矩控制裝置的發動機-泵控制裝置。以下，說明其細節。
在圖1中，液壓泵1、2分別備有調節器7、8，由這些調節器7、8來控制作為液壓泵1、2的變量機構的斜盤1a、2a的傾轉位置，從而控制泵輸出流量。
液壓泵1、2的調節器7、8分別備有傾轉執行器20A、20B(以下，酌情用20來代表)，以及根據圖3中所示的操作液控裝置38～44的操作液控壓力來進行正向傾轉控制的第1伺服閥21A、21B(以下，酌情用21來代表)，以及進行液壓泵1、2的全功率控制的第2伺服閥22A、22B(以下，酌情用22來代表)，由這些伺服閥21、22來控制從液控泵9作用於傾轉執行器20的壓力油的壓力，從而控制液壓泵1、2的傾轉位置。
說明傾轉執行器20、第1和第2伺服閥21、22的細節。
各傾轉執行器20帶有在兩端有大直徑的受壓部20a和小直徑的受壓部20b的動作活塞20c，以及受壓部20a、20b所處的受壓室20d、20e，當兩受壓室20d、20e的壓力相等時，動作活塞20c向圖示右方移動，藉此斜盤1a或2a的傾轉減小，泵輸出流量減小，大直徑一側的受壓室20d的壓力一降低，動作活塞20c就向圖示左方移動，藉此斜盤1a或2a的傾轉加大，泵輸出流量加大。此外，大直徑一側的受壓室20d經由第1和第2伺服閥21、22連接於液控泵9的輸出路9a，小直徑一側的受壓室20e直接連接於液控泵9的輸出路9a。
正向傾轉控制用的各第1伺服閥21是靠來自電磁鐵控制閥30或31的控制壓力來工作、以便控制液壓泵1、2的傾轉位置的控制閥，當控制壓力高時，閥芯21a向圖示右方移動，把來自液控泵9的液控壓力不減壓地傳遞到受壓室20d，減小液壓泵1或2的傾轉，隨著控制壓力的降低，閥芯21a靠彈簧21b的力向圖示左方移動，把來自液控泵9的液控壓力減壓後傳遞到受壓室20d，加大液壓泵1或2的傾轉。
全功率控制用的各第2伺服閥22是靠液壓泵1、2的輸出壓力和來自電磁鐵控制閥32的控制壓力來工作、以便進行液壓泵1、2的全功率控制的閥，由電磁鐵控制閥32來限制控制液壓泵1、2的最大吸收轉矩。
也就是說，液壓泵1、2的輸出壓力和來自電磁鐵控制閥32的控制壓力分別引到受壓室22a、22b、22c，當液壓泵1、2的輸出壓力的液壓力之和低於由彈簧22d的彈性力與引到受壓室22c的控制壓力的液壓力之差決定的設定值時，閥芯22e向圖示右方移動，把來自液控泵9的液控壓力減壓後傳遞到受壓室20d，加大液壓泵1、2的傾轉，隨著液壓泵1、2的輸出壓力的液壓力之和變成比該設定值要大，閥芯22a向圖示左方移動，把來自液控泵9的液控壓力不減壓地傳遞到受壓室20d，減小液壓泵1、2的傾轉。此外，當來自電磁鐵控制閥32的控制壓力低時，加大上述設定值，使液壓泵1、2的傾轉從液壓泵1、2的高輸出壓力開始減小，隨著來自電磁鐵控制閥32的控制壓力的升高，上述設定值減小，液壓泵1、2的傾轉從液壓泵1、2的低輸出壓力開始減小。
電磁鐵控制閥30、31、32是靠驅動電流SI1、SI2、SI3工作的比例減壓閥，其工作致使當驅動電流SI1、SI2、SI3最小時，輸出的控制壓力變成最高，而隨著驅動電流SI1、SI2、SI3的增大，輸出的控制壓力降低。驅動電流SI1、SI2、SI3由圖4中所示的控制器70輸出。
原動機10是柴油發動機，備有燃油噴射裝置14。此一燃油噴射裝置14帶有調速器機構，控制發動機轉速使之成為由來自圖4中所示的控制器70的輸出信號所確定的目標發動機轉速NR1。
燃油噴射裝置的調速器機構的類型，有控制成由來自控制器的電氣信號所確定的目標發動機轉速的電子調速器控制裝置，和把電動機連接於機械式燃油噴射泵的調速器槓槓、根據來自控制器的指令值把電動機驅動到成為目標發動機轉速的預定位置、而控制調速器槓槓位置的機械式調速器控制裝置。本實施例的燃油噴射裝置，兩種類型都有效。
在原動機10上，設有由操縱者用手動來輸入目標發動機轉速的目標發動機轉速輸入部71，如圖4中所示該目標發動機轉速NR0的輸入信號取進控制器70，來自控制器70的目標轉速NR1的信號向燃油噴射裝置14輸出，控制原動機10的轉速。目標發動機轉速輸入部71，可以是由電位器這樣的電氣輸入機構直接向控制器70輸入的，也可以是操縱者選擇作為基準的發動機轉速的高低的。
此外，設有檢測原動機10的實際轉速NE1的轉速傳感器72，以及檢測液壓泵1、2的控制液控壓力PL1、PL2的壓力傳感器73、74(參照圖3)。
進而，作為檢測原動機10的環境的傳感器，設有大氣壓力傳感器75、燃油溫度傳感器76、冷卻水溫度傳感器77、進氣溫度傳感器78、進氣壓力傳感器79、排氣溫度傳感器80、排氣壓力傳感器81、發動機油溫度傳感器82，分別輸出大氣壓力傳感器信號TA、燃油溫度傳感器信號TF、冷卻水溫度傳感器信號TW、進氣溫度傳感器信號TI、進氣壓力傳感器信號PI、排氣溫度傳感器信號TO、排氣壓力傳感器信號PO、發動機油溫度傳感器信號TL。
控制器70的全體的信號的輸入輸出關係示於圖4。控制器70，如上所述輸入目標發動機轉速輸入部71的目標發動機轉速NR0的信號，向燃油噴射裝置14輸出目標轉速NR1的信號，控制原動機的轉速。此外，控制器70，輸入轉速傳感器72的實際轉速NE1的信號、壓力傳感器73、74的泵控制液控壓力PL1、PL2的信號、環境傳感器75～82的大氣壓力傳感器信號TA、燃油溫度傳感器信號TF、冷卻水溫度傳感器信號TW、進氣溫度傳感器信號TI、進氣壓力傳感器信號PI、排氣溫度傳感器信號TO、排氣壓力傳感器信號PO、發動機油溫度傳感器信號TL，進行規定的運算處理，向電磁鐵控制閥30～32輸出驅動電流SI1、SI2、SI3，從而控制液壓泵1、2的傾轉位置，即輸出流量。
控制器70的與液壓泵1、2的控制有關的處理功能示於圖5和圖6。
在圖5中，控制器70具有泵目標傾轉運算部70a、70b、電磁鐵輸出電流運算部70c、70d、基本轉矩運算部70e、轉速偏差運算部70f、轉矩變換部70g、極限運算部70h、速度傳感轉矩偏差修正部70i、基本轉矩修正部70j、電磁鐵輸出電流運算部70k等各種功能。
在圖6中，控制器70還具有修正增益運算部70m～70u、轉矩修正值運算部70v等各種功能。
在圖5中，泵目標傾轉運算部70a輸入液壓泵一側的控制液控壓力PL1的信號，把它與儲存在存儲器中的表格相參照，運算與當時的控制液控壓力PL1相對應的液壓泵1的目標傾轉θR1。此一目標傾轉θR1是針對液控操作裝置38、40、41、42的操作量的正向傾轉控制的基準流量度量，在存儲器的表格中，設定隨著控制液控壓力PL1的升高目標傾轉θR1也增大的PL1與θR1的關係。
電磁鐵(螺線管)輸出電流運算部70c，針對θR1求出能得到此一θR1的液壓泵1的傾轉控制用的驅動電流SI1，把它向電磁鐵控制閥30輸出。
在泵目標傾轉運算部70b、電磁鐵輸出電流運算部70d中也是，同樣從泵控制液控壓力PL2的信號算出液壓泵2的傾轉控制用的驅動電流SI2，把它向電磁鐵控制閥31輸出。
基本轉矩運算部70e輸入目標發動機轉速NR0的信號，把它與儲存在存儲器中的表格相參照，算出與當時的目標發動機轉速NR0相對應的泵基本轉矩TR0。在存儲器的表格中，設定隨著目標發動機轉速NR0的上升泵基本轉矩TR0增大的NR0與TR0的關係。
轉速偏差運算部70f，算出目標發動機轉速NR1與實際發動機轉速NE1之差的轉速偏差ΔN。
轉矩變換部70g把轉速偏差ΔN乘以速度傳感的增益KN，算出速度傳感轉矩偏差ΔT0。
極限運算部70h把速度傳感轉矩偏差ΔT0乘以上限下限極限，算出速度傳感轉矩偏差ΔT1。
速度傳感轉矩偏差修正部70i，從此一速度傳感轉矩偏差ΔT1減去在圖6的處理中所求出的轉矩修正值ΔTFL，算出轉矩偏差ΔTNL。
基本轉矩修正部70j，把該轉矩偏差ΔTNL加到在基本轉矩運算部70e中所求出的泵基本轉矩TR0上，算出吸收轉矩TR1。此一TR1成為液壓泵1、2的目標最大吸收轉矩。
電磁鐵輸出電流運算部70k，針對TR1求出能得到此一TR1的液壓泵1、2的最大吸收轉矩控制用的電磁鐵控制閥32的驅動電流SI3，把它向電磁鐵控制閥32輸出。
在圖6中，修正增益運算部70m輸入大氣壓力傳感器信號TA，把它與儲存在存儲器中的表格相參照，運算與當時的大氣壓力傳感器信號TA相對應的修正增益KTA。此一修正增益KTA是預先針對發動機個體的特性儲存事前把握的值者，以下所述的其他修正增益也是同樣的。
這裡，由於大氣壓力一降低發動機的輸出功率就減小這一事實，在存儲器的表格中，與此相對應地設定大氣壓力傳感器信號TA與修正增益KTA的關係，以便使隨著大氣壓力傳感器信號TA的減小而修正增益KTA加大。
修正增益運算部70n輸入燃油溫度傳感器信號TF，把它與儲存在存儲器中的表格相參照，運算與當時的燃油溫度傳感器信號TF相對應的修正增益KTF。
這裡，由於在燃油溫度低的場合或高的場合輸出功率均減小這一事實，在存儲器的表格中，與此相對應地設定燃油溫度傳感器信號TF與修正增益KTF的關係，以便使隨著燃油溫度傳感器信號TF的減小而修正增益KTF加大，而且隨著燃油溫度傳感器信號TF的加大而修正增益KTF加大。
修正增益運算部70p輸入冷卻水溫度傳感器信號TW，把它與儲存在存儲器中的表格相參照，運算與當時的冷卻水溫度傳感器信號TW相對應的修正增益KTW。
這裡，由於在冷卻水溫度低的場合或高的場合輸出功率均減小這一事實，在存儲器的表格中，與此相對應地設定冷卻水溫度傳感器信號TW與修正增益KTW的關係，以便使隨著冷卻水溫度傳感器信號TW的減小而修正增益KTW加大，而且隨著冷卻水溫度傳感器信號TW的加大而修正增益KTW加大。
修正增益運算部70q輸入進氣溫度傳感器信號TI，把它與儲存在存儲器中的表格相參照，運算與當時的進氣溫度傳感器信號TI相對應的修正增益KTI。
這裡，由於在進氣溫度低的場合或高的場合輸出功率均減小這一事實，在存儲器的表格中，與此相對應地設定進氣溫度傳感器信號TI與修正增益KTI的關係，以便使隨著進氣溫度傳感器信號TI的減小而修正增益KTI加大，而且隨著進氣溫度傳感器信號TI的加大而修正增益KTI加大。
修正增益運算部70r輸入進氣壓力傳感器信號PI，把它與儲存在存儲器中的表格相參照，運算與當時的進氣壓力傳感器信號PI相對應的修正增益KPI。
這裡，由於在進氣壓力低的場合或高的場合輸出功率均減小這一事實，在存儲器的表格中，與此相對應地設定進氣壓力傳感器信號PI與修正增益KPI的關係，以便使隨著進氣壓力傳感器信號PI的減小而修正增益KPI加大，而且隨著進氣壓力傳感器信號PI的加大而修正增益KPI加大。
修正增益運算部70s輸入排氣溫度傳感器信號TO，把它與儲存在存儲器中的表格相參照，運算與當時的排氣溫度傳感器信號TO相對應的修正增益KTO。
這裡，由於在排氣溫度低的場合或高的場合輸出功率均減小這一事實，在存儲器的表格中，與此相對應地設定排氣溫度傳感器信號TO與修正增益KTO的關係，以便使隨著排氣溫度傳感器信號TO的減小而修正增益KTO加大，而且隨著排氣溫度傳感器信號TO的加大而修正增益KTO加大。
修正增益運算部70t輸入排氣壓力傳感器信號PO，把它與儲存在存儲器中的表格相參照，運算與當時的排氣壓力傳感器信號PO相對應的修正增益KPO。
這裡，由於隨著排氣壓力的上升輸出功率均減小這一事實，在存儲器的表格中，與此相對應地設定排氣壓力傳感器信號PO與修正增益KPO的關係，以便使隨著排氣壓力傳感器信號PO的加大而修正增益KPO加大。
修正增益運算部70u輸入發動機油溫度傳感器信號TL，把它與儲存在存儲器中的表格相參照，運算與當時的發動機油溫度傳感器信號TL相對應的修正增益KTL。
這裡，由於在發動機油溫度低的場合或高的場合輸出功率均減小這一事實，在存儲器的表格中，與此相對應地設定發動機油溫度傳感器信號TL與修正增益KTL的關係，以便使隨著發動機油溫度傳感器信號TL的減小而修正增益KTL加大，而且隨著發動機油溫度傳感器信號TL的加大而修正增益KTL加大。
轉矩修正運算部70v把在上述修正增益運算部70m～70u中分別運算的修正增益加權，算出轉速修正值ΔTFL。此一計算方法，預先針對發動機固有的性能，事前把握與各自的修正增益相對應的輸出功率減小的量，把針對待求的轉矩修正值ΔTFL的基準的轉矩修正值ΔTB作為常數儲存在內部。進而，預先把握各自的修正增益的加權數，把該加權的修正量作為矩陣元素A、B、C、D、E、F、G、H儲存在控制器內部。用這些值按圖6的轉矩修正值運算方框中所示的計算算出轉矩修正值ΔTFL。
雖然圖6的計算公式用一次式來表達，但是由於其目的在於算出最終轉矩修正值ΔTFL，所以即使例如用二次式等來計算效果也相同。
收到如上所述生成的驅動電流SI3的電磁鐵控制閥32，如前所述地控制液壓泵1、2的最大吸收轉矩。
在以上所述中，目標發動機轉速輸入部71構成指令原動機(發動機)10的目標轉速的輸入機構，轉速傳感器72構成檢測原動機的實際轉速的第1檢測機構，基本轉矩運算部70e、轉速偏差運算部70f、轉矩變換部70g、極限運算部70h、基本轉矩修正部70j、電磁鐵輸出電流運算部70k、電磁鐵控制閥32、第2伺服閥22A、22B，構成上述算出目標轉速與實際轉速的偏差並根據該偏差來控制液壓泵1、2的最大吸收轉矩的速度傳感控制機構。
此外，環境傳感器75～82構成檢測與原動機10的環境有關的狀態量的第2檢測機構，修正增益運算部70m～70u、轉矩修正值運算部70v、速度傳感轉矩偏差修正部70i，構成根據第2檢測機構的檢測值來修正上述在速度傳感控制機構中所控制的液壓泵1、2的最大吸收轉矩的轉矩修正機構。
於是，以上的速度傳感控制機構、第2檢測機構、轉矩修正機構，構成本發明的液壓泵的轉矩控制裝置。
下面，說明像以上這樣構成的本實施例的工作的特徵。
圖7是表示本發明的轉矩控制裝置引起的發動機輸出轉矩與泵吸收轉矩的匹配點的圖。圖8是為了比較而表示現有的轉矩控制裝置引起的發動機輸出轉矩與液壓泵吸收轉矩的匹配點的圖。這些匹配點都是在使目標轉速恆定的場合，發動機的輸出轉矩正常時和環境的變化引起輸出功率減小時的匹配點。
這裡假定，對現有的速度傳感控制來說，沒有圖5的速度傳感轉矩偏差修正部70i，把在極限運算部70h中所得到的速度傳感轉矩偏差ΔT1在基本轉矩修正部70j中直接加到泵基本轉矩TR0上，以此作為目標最大吸收轉矩。
首先，發動機的輸出功率減小，因發動機周圍的環境而變化。例如，在使用高度為高原的場合，因大氣壓力降低而發動機輸出功率從曲線A減小成曲線B。
當發動機負載(液壓泵的吸收轉矩)輕時，燃油噴射裝置(調速器機構)的調節曲線上的點成為發動機負載與輸出轉矩的匹配點，在令目標轉速為Na的場合，輕載時與發動機的輸出功率減小無關的發動機轉速稍高於Na，調速器機構的調節特性曲線上的點成為Na0。這些，圖7的本實施例和圖8的現有技術都是相同的。
在發動機負載增加的場合，發動機輸出轉矩曲線A、B上的點成為發動機負載與輸出轉矩的匹配點。把此一點稱為最大轉矩匹配點。
當正常輸出功率時，最大轉矩匹配點是發動機輸出轉矩曲線A上的與目標轉速Na相對應的點。在液壓挖掘機的作業中，隨著負載從輕載變成重載，發動機轉速從Na0降低到Na。這一點，對於圖7的本實施例和圖8的現有技術也是相同的。
當環境的變化引起發動機輸出功率減小時，在現有技術的場合，速度傳感控制根據發動機轉速的降低(轉速偏差ΔN的增大)來使液壓泵的吸收轉矩減小。此時，與發動機轉速的降低(轉速偏差ΔN的增大)相對應的液壓泵最大吸收轉矩的減小的比例由圖5中所示的轉矩變換部70g的增益K來決定。把該增益稱為泵最大吸收轉矩的速度傳感增益，圖8的『C』的特性與此相當。
對現有的速度傳感控制而言，由於沒有圖5的速度傳感轉矩偏差修正部70i，所以即使發動機輸出功率因為環境的變化而減小，此一速度傳感控制增益C也是恆定的。因此，當發動機負載增加時，發動機輸出功率一從曲線A減小成曲線B，速度傳感控制就根據發動機轉速的降低來使液壓泵的吸收轉矩沿著增益C的特性減小，在Ma1點處液壓泵的吸收轉矩與發動機的輸出轉矩相等，匹配。也就是說，匹配點從Ma點移動到Ma1點。
根據以上所述，在發動機輸出功率因環境的變化而減小的場合，在液壓挖掘機的作業中，隨著負載從輕載變成重載，發動機轉速從Na0大幅度地降低到Na1(＜Na)。
例如，在海拔高的地方進行挖掘作業的場合，雖然在鏟鬥空的狀態下，發動機轉速成為比目標轉速Na稍高的Na0，但是一挖掘土砂，發動機轉速就降低成Na1。
因此，噪聲和起因於發動機轉速的車體的振動變化，使作業者感到疲勞。
與以上的現有技術相反，在本實施例的場合，環境的變化一引起發動機的輸出功率減小，傳感器75～82就檢測該環境的變化，修正增益運算部70m～70u和轉矩修正值運算部70v輸入該信號並作為轉矩修正值ΔTFL估計發動機輸出功率的減小，在速度傳感轉矩偏差修正部70i和基本轉矩修正部70j中把從速度傳感轉矩偏差ΔTI減去轉矩修正值ΔTFL的轉矩偏差ΔTNL加到泵基本轉矩TR0上，進行求出吸收轉矩TR1(目標最大吸收轉矩)的處理。此一處理，在作為轉矩修正值ΔTFL計算環境的變化所致發動機的輸出功率減小量，按此一量減小泵基本轉矩TR0這一點上，相當於預先減小目標最大吸收轉矩TR1，隨著發動機輸出功率的減小(隨著轉矩修正值ΔTFL的增加)，圖8中所示的泵最大吸收轉矩的速度傳感的增益C的特性，按轉矩修正值ΔTFL的量向下方移動。
結果，發動機輸出功率減小時的與泵吸收轉矩的匹配點成為Ma2點，發動機轉速與正常輸出功率時的Na沒有變化，可以確保發動機轉速的降低幅度小的良好的作業性。
像以上這樣根據本實施例，即使在發動機輸出功率因環境的變化而減小的場合，也可以減少在重載時發動機轉速的降低，可以確保良好的作業性。
此外，像現有技術那樣始終進行根據轉速偏差來控制液壓泵的吸收轉矩的速度傳感，即使在突然施加負載時或意外事件所致發動機輸出功率減小的情況下，也可以防止發動機堵轉。
進而，由於進行著速度傳感控制，所以沒有必要預先留有餘地設定液壓泵的吸收轉矩，可以像現有技術那樣有效地利用發動機輸出功率。即使發動機輸出功率，因為例如，機器之間的性能差異或者隨著時間的性能變化而減小，也可以防止重載時的發動機堵轉。
再者，雖然對上述實施例而言，在速度傳感轉矩偏差修正部70i中，從速度傳感轉矩偏差ΔTI減去轉矩修正值ΔTFL，但是也可以在基本轉矩修正部70j中，從轉矩偏差ΔTNL減去轉矩修正值ΔTFL，這是當然的。
用圖9～圖11來說明本發明的第2實施例。圖中，與圖5～圖7中所示者相同的東西帶有相同的標號。
在圖9中，控制器具有泵目標傾轉運算部70a、70b、電磁鐵輸出電流運算部70c、70d、基本轉矩運算部70e、轉速偏差運算部70Af、轉矩變換部70g、極限運算部70h、基本轉矩修正部70j、電磁鐵輸出電流運算部70k等各種功能。
轉速偏差運算部70Af求出目標發動機轉速NR1與實際發動機轉速NE1之差，進而減去在圖10的處理中所求出的轉速修正值ΔNFL，算出轉速偏差ΔN。
在轉矩變換部70g中，把此一轉速偏差ΔN乘以速度傳感的增益KN，算出速度傳感轉矩偏差ΔT0，然後在極限運算部70h中，把速度傳感轉矩偏差ΔT0乘以上限下限極限，算出速度傳感轉矩偏差ΔT1，在基本轉矩修正部70j中，從此一速度傳感轉矩偏差ΔT1和泵基本轉矩TR0求出吸收轉矩TR1(目標最大吸收轉矩)。
除了這些以外，與圖5中所示的第1實施例相同。
在圖10中，控制器還具有修正增益運算部70m～70u，轉速修正值運算部70Av等各種功能。
在修正增益運算部70m～70u中的處理與圖6中所示的第1實施例相同。
轉速修正值運算部70Av把在修正增益運算部70m～70u中分別運算的修正增益加權，算出轉速修正值ΔNFL。此一計算方法，預先針對發動機固有的性能，事前把握與各自的修正增益相對應的輸出功率減小的量，把針對待求的轉速修正值ΔNFL的基準的轉速修正值ΔNB作為常數儲存在內部。進而，預先把握各自的修正增益的加權數，把該加權的修正量作為矩陣元素A、B、C、D、E、F、G、H儲存在控制器內部。用這些值按圖10的轉速修正值運算方框中所示的計算算出轉速修正值ΔTFL。
此一場合，圖6的計算公式即使例如用二次式等來計算效果也是相同。
在電磁鐵輸出電流運算部70j中所生成的驅動電流SI3向圖1中所示的電磁鐵控制閥32輸出，如前所述地控制液壓泵1、2的最大吸收轉矩。
在以上所述中，對本實施例而言，修正增益運算部70m～70u、轉速修正值運算部70Av、轉速偏差運算部70Af，構成根據第2檢測機構(環境傳感器75～82)的檢測值來修正靠速度傳感控制機構(基本轉矩運算部70e、轉速偏差運算部70f、轉矩變換部70g、極限運算部70h、基本轉矩修正部70j、電磁鐵輸出電流運算部70k、電磁鐵控制閥32、第2伺服閥22A、22B)中來控制的液壓泵1、2的最大吸收轉矩的轉矩修正機構。
在像以上這樣構成的本實施例中，當環境的變化引起發動機的輸出功率減小時，輸入傳感器75～82的信號，在修正增益運算部70m～70u和轉速修正值運算部70Av中作為轉速修正值ΔNFL估計發動機輸出功率的減小，在轉速偏差運算部70Af中，從目標發動機轉速NR1與實際發動機轉速NE1的偏差再減去轉速修正值ΔNFL，從此一相減的轉速偏差ΔN求出速度傳感轉矩修正值ΔTNL，進行求出吸收轉矩TR1(目標最大吸收轉矩)的處理。此一處理，在作為轉速修正值ΔNFL計算環境的變化所致發動機的輸出功率減小量，按此一量減小目標發動機轉速NR0這一點上，相當於預先減小目標最大吸收轉矩TR1，隨著發動機輸出功率的減小(隨著轉速修正值ΔTFL的增加)，圖11中所示的泵最大吸收轉矩的速度傳感的增益C的特性，按轉速修正值ΔNFL的量向圖示左方移動。
結果，發動機輸出功率減小時的與泵吸收轉矩的匹配點，與圖7中所示的第1實施例相同，成為Ma2點，發動機轉速與正常輸出功率時的Na沒有變化。
因而，根據本實施例，可以得到與第1實施例相同的效果，即可以確保發動機轉速的降低小的良好的作業性，同時即使在突然施加負載時或意外事件所致發動機輸出功率減小的情況下，也可以防止發動機堵轉等。
再者，雖然對上述實施例而言，在轉速偏差運算部70Af中，從目標發動機轉速NR1與實際發動機轉速NE1的偏差再減去轉速修正值ΔNFL，但是這與從實際發動機轉速NE1減去目標發動機轉速NR1與轉速修正值ΔNFL之和是相同的，也可以設置把轉速修正值ΔNFL加到目標發動機轉速NR1上的機構，在轉速偏差運算部70Af中從實際發動機轉速NE1減去此一和。
工業實用性根據本發明，即使在發動機輸出功率因環境的變化而減小的場合，也可以減少在重載時發動機轉速的降低，可以確保良好的作業性。
此外，由於像現有技術那樣進行著速度傳感控制，所以即使在突然施加負載時或意外事件所致發動機輸出功率減小的情況下，也可以防止發動機堵轉。
進而，由於進行著速度傳感控制，所以沒有必要留有餘地地設定液壓泵的吸收轉矩，可以像現有技術那樣有效地利用發動機輸出功率。即使發動機輸出功率因為，例如，機器之間的性能差異或者隨著時間的性能變化而減小，也可以防止重載時的發動機堵轉。
權利要求
1．一種液壓建築機械的液壓泵的轉矩控制裝置，該轉矩控制裝置備有原動機(10)、由此一原動機所驅動的變量液壓泵(1或2)、指令前述原動機的目標轉速的輸入機構(71)、檢測前述原動機的實際轉速的第1檢測機構(72)、以及算出前述目標轉速與實際轉速的偏差(ΔN)並根據該偏差來控制前述液壓泵的最大吸收轉矩的速度傳感控制機構(70e～70h、70j、70k、32、22A、22B)，其特徵在於，其中備有檢測與前述原動機(10)的環境有關的狀態量的第2檢測機構(75～82)，以及根據此一第2檢測機構的檢測值，來修正由前述速度傳感控制機構(70e～70h、70j、70k、32、22A、22B)所控制的液壓泵(1或2)的最大吸收轉矩的轉矩修正機構(70m～70u、70v、70i；70m～70u、70Av、70Af)。
2．權利要求1中所述的液壓建築機械的液壓泵的轉矩控制裝置，其特徵在於，前述速度傳感控制機構帶有根據前述目標轉速與轉速偏差來計算前述液壓泵(1或2)的目標最大吸收轉矩的機構(70e～70h、70j)，以及根據此一目標最大吸收轉矩來限制控制前述液壓泵的最大容量的機構(70k、32、22A、22B)，前述轉矩修正機構(70m～70u、70v、70i；70m～70u、70Av、70Af)根據前述第2檢測機構(75～82)的檢測值來修正前述目標最大吸收轉矩(TR1)。
3．權利要求1中所述的液壓建築機械的液壓泵的轉矩控制裝置，其特徵在於，前述轉矩修正機構帶有針對每個與前述原動機的環境有關的狀態量、根據狀態量與原動機的輸出功率變化之間預定的關係求出與當時的狀態量的檢測值相對應的輸出功率變化的機構(70m～70u)，以及根據此一輸出功率變化來修正前述液壓泵(1或2)的最大吸收轉矩的機構(70i；70Af)。
4．權利要求3中所述的液壓建築機械的液壓泵的轉矩控制裝置，其特徵在於，前述轉矩修正機構還帶有根據針對與原動機的環境有關的狀態量的輸出功率變化的預定的加權函數、求出與當時的原動機的輸出功率變化相對應的修正值(ΔTFL；ΔNFL)的機構(70v；70Av)，前述根據輸出功率變化來修正液壓泵(1或2)的最大吸收轉矩的機構(70i；70Af)，根據該修正值(ΔTFL；ΔNFL)來修正液壓泵的最大吸收轉矩。
5．權利要求1中所述的液壓建築機械的液壓泵的轉矩控制裝置，其特徵在於，前述速度傳感控制機構帶有根據前述目標轉速來計算泵基本轉矩(TR0)、同時根據前述轉速偏差(ΔN)來計算速度傳感轉矩偏差(ΔT1)、把速度傳感轉矩偏差量加到泵基本轉矩上作為前述液壓泵(1或2)的目標最大吸收轉矩(TR1)的第1機構(70e～70h、70j)，以及根據此一目標最大吸收轉矩來限制控制前述液壓泵的最大容量的第2機構(70k、32、22A、22B)，前述轉矩修正機構帶有根據前述第2檢測機構(75-82)的檢測值來計算針對前述目標最大吸收轉矩的轉矩修正值(ΔTFL)的第3機構(70m～70u、70v)，以及當由前述第1機構把速度傳感轉矩偏差量加到泵基本轉矩上時減去此一轉矩修正值(ΔTFL)，修正前述目標最大吸收轉矩(TR1)的第4機構(70i)。
6．權利要求1中所述的液壓建築機械的液壓泵的轉矩控制裝置，其特徵在於，前述速度傳感控制機構帶有根據前述目標轉速來計算泵基本轉矩(TR0)、同時從前述實際轉速減去前述目標轉速而求出前述轉速偏差(ΔN)、根據此一轉速偏差來修正前述泵基本轉矩作為前述液壓泵(1或2)的目標最大吸收轉矩(TR1)的第1機構(70e～70h、70j)，以及根據此一目標最大吸收轉矩來限制控制前述液壓泵的最大容量的第2機構(70k、32、22A、22B)，前述轉矩修正機構帶有根據前述第2檢測機構(75～82)的檢測值來計算針對前述目標轉速的轉速修正值(ΔNFL)的第3機構(70m～70u、70Av)，以及當由前述第1機構從前述實際轉速減去前述目標轉速時再減去前述轉速修正值的第4機構(70Af)。
全文摘要
當環境的變化引起發動機的輸出功率減小時,輸入傳感器75－82的信號,在修正增益運算部70m－70u和轉矩修正值運算部70v中作為轉矩修正值△TFL估計發動機輸出功率的減小,在速度傳感轉矩偏差修正部70i中從速度傳感轉矩偏差△TI減去轉矩修正值△TFL,把此一相減的轉矩偏差△TNL加到泵基本轉矩TRO上,求出吸收轉矩TR1(目標最大吸收轉矩),向電磁鐵控制閥32輸出信號。電磁鐵控制閥32控制全功率控制用的伺服閥22,從而控制液壓泵1、2的最大吸收轉矩。藉此,即使在原動機輸出功率因環境的變化而減小的場合,也可以減少在重載時發動機轉速的降低。
文檔編號F04B49/00GK1237229SQ98801252
公開日1999年12月1日 申請日期1998年9月21日 優先權日1997年9月29日
發明者中村和則 申請人:日立建機株式會社