发动机的控制装置 【技术领域】
本发明涉及通过发动机驱动液压泵时所使用的发动机的控制装置。背景技术
以往， 液压挖掘机、 推土机、 自卸卡车、 轮式装载机等建筑机械中搭载有柴油发动机。 利用图 9 对以往的建筑机械 100 的概要结构进行说明。如图 9 所示， 建筑机械 100 以作为柴油发动机的发动机 2 为驱动源来驱动液压泵 3。液压泵 3 使用可变容量型液 压泵， 通过改变其斜板 3a 的倾转角等来使容量 q(cc/rev) 发生变化。从液压泵 3 以喷出压 力 PRP、 流量 Q(cc/min) 喷出的压力油经由操作阀 21 ～ 26 供给到动臂缸 31 等的各液压促 动器 31 ～ 36。各操作阀 21 ～ 26 在各操作杆 41、 42 的操作下工作。通过向各液压促动器 31 ～ 36 供给压力油， 驱动各液压促动器 31 ～ 36， 使由与各液压促动器 31 ～ 36 连接的动 臂、 斗杆、 铲斗构成的作业机、 下部行驶体、 上部旋转体工作。在建筑机械 100 工作期间， 在 作业机、 下部行驶体、 上部旋转体上施加的负载根据挖掘土质、 行驶路坡度等不断变化。由 此， 液压设备 ( 液压泵 3) 的负载 ( 以下称液机负载 ) 即施加给发动机 2 的负载发生变化。
发动机 2 的输出 P( 马力 ： kw) 的控制通过调节向缸内喷射的燃料量来进行。该调 节通过控制发动机 1 的燃料喷射泵上附设的调节器 4 来进行。 作为调节器 4， 一般使用全速 控制方式的调节器， 根据负载调节发动机转速 n 和燃料喷射量 ( 扭矩 T)， 以维持用燃料标度 盘设定的目标发动机转速。即， 调节器 4 增减燃料喷射量以消除目标转速和发动机转速之 差。
图 10 表示发动机 2 的扭矩线图， 横轴取发动机转速 n(rpm ： rev/min)， 纵轴取扭矩 T(N· m)。在图 10 中， 用最大扭矩线 R 限定的区域表示发动机 2 能够输出的性能。调节器 4 控制发动机 2， 以使扭矩 T 不超过最大扭矩线 R 而达到废气烟界线， 还使发动机转速 n 不超 过高怠速转速 nH 而达到过旋转。在最大扭矩线 R 上的额定点 V， 发动机 2 的输出 ( 马力 )P 达到最大。J 表示液压泵 3 所吸收的马力为等马力的等马力曲线。
在用燃料标度盘设定最大目标转速时， 调节器 4 在连接额定点 V 和高怠速点 nH 的 最高速控制线 Fe 上进行调速。
随着液压泵 3 的负载变大， 发动机 2 的输出和泵吸收马力平衡的匹配点在最高速 控制线 Fe 上向额定点 V 侧移动。在匹配点向额定点 V 侧移动时， 发动机转速 n 逐渐减小， 在额定点 V 发动机转速 n 达到额定转速。
这样， 在将发动机转速 n 固定在大致恒定的高转速进行作业时， 存在燃料消耗率 大 ( 差 )， 泵效率低的问题。此外， 燃料消耗率 ( 以下称为能耗率 ) 是指每千瓦时的燃料消 耗量， 是发动机 2 效率的一个指标。另外， 泵效率是指用容积效率、 扭矩效率限定的液压泵 3 的效率。
在图 10 中， M 表示等能耗率曲线。在等能耗率曲线 M 的谷即 M1 能耗率最小， 随着 从能耗率最小点 M1 朝向外侧， 能耗率变大。
从图 10 还可知， 控制线 Fe 相当于等能耗率曲线 M 上能耗率比较大的区域。因此， 以往的控制方法能耗率大 ( 差 )， 在发动机效率上并不优选。
另一方面， 采用可变容量型液压泵 3 时， 一般来说， 若是相同的喷出压力 PRP， 则泵 容量 q( 斜板倾转角度 ) 越大， 容积效率、 扭矩效率越高， 泵效率越高。
另外， 从下述 (1) 式还可知， 若从液压泵 3 喷出的压力油的流量 Q 相同， 则越使发 动机 2 的转速 n 低， 越能够增大泵容量 q。因此， 只要能够使发动机 2 低速化， 就能够提高泵 效率。
Q ＝ n·q… (1)
因而， 为了提高液压泵 3 的泵效率， 只要使发动机 2 在转速 n 低的低速区域内工作 即可。
但是， 从图 10 还可知， 控制线 F e 相当于发动机 2 的高旋转区域。因此， 以往的控 制方法存在泵效率低的问题。
另外， 若使发动机 2 在控制线 Fe 上工作， 则高负载时发动机转速降低， 所以有可能 导致发动机停止。
相对于这种与负载无关地将发动机转速大致固定的控制方法， 专利文献 1 中记载 了一种根据杆操作量及负载使发动机转速变化的控制方法。
在该专利文献 1 中， 如图 10 所示， 设定通过能耗率最小点 M1 的目标发动机运转线L0。 并且， 基于各操作杆 41、 42、 43、 44 的操作量等， 运算液压泵 3 的必要转速， 并运算 与该泵必要转速对应的第一发动机必要转速。另外， 基于各操作杆 41、 42、 43、 44 的操作量 等， 运算发动机必要马力， 并算出与该发动机必要马力对应的第二发动机必要转速。在此， 第二发动机必要转速作为图 10 的目标发动机运转线 L0 上的发动机转速而被算出。并且， 控制发动机转速及发动机扭矩， 以获得上述第一及第二发动机必要转速中大的发动机目标 转速。
如图 10 所示， 若沿着目标发动机运转线 L0 控制发动机 2 的转速， 则能耗率、 发动 机效率、 泵效率提高。 这是因为， 即使在输出相同马力， 获得相同的要求流量时， 与在控制线 Fe 上的点 pt1 处匹配相比， 在相同的等马力线 J 上的点即目标发动机运转线 L0 上的点 pt2 处匹配的话， 会从高旋转、 低扭矩转移到低旋转、 高扭矩， 泵容量 q 变大， 从而在接近等能耗 率曲线 M 上的能耗率最小点 M1 的点处运转。另外， 通过使发动机 2 在低旋转区域内工作， 能够改善噪音， 并改善发动机摩擦、 泵卸载损耗等。
另外， 在建筑机械领域， 已经开发出了通过发电电动机辅助发动机的驱动力的混 合动力方式的建筑机械， 并且已经提出了多个专利申请。
例如， 在专利文献 2 中， 利用图 10 说明， 沿着与用燃料标度盘设定的设定转速对应 的控制线 Fe0 控制发动机 2。求出与控制线 Fe0 和目标发动机运转线 L0 交叉形成的点 A 对 应的目标转速 nr， 在发动机目标转速 nr 与当前的发动机转速 n 的偏差为正时， 使发电电动 机发挥电动作用， 用发电电动机产生的扭矩辅助发动机 2 的驱动力， 在上述偏差为负时， 使 发电电动机发挥发电作用， 在蓄电器中蓄积电力。
【专利文献 1】 日本特开平 11-2144 号公报
【专利文献 2】 日本特开 2003-28071 号公报
另外， 在专利文献 2 记载的发明中， 沿着与用燃料标度盘设定的设定转速对应的 控制线 Fe0 控制发动机 2。在这种控制处理中， 当作业机遇到坚硬的岩石等而成为高负载 时， 泵压力急剧上升， 卸载阀工作， 招致多余的能量损耗， 所以在以往， 通过液压泵的斜板的 控制来改变泵容量， 由此降低卸载流量。
但是， 若为了降低卸载流量而减小泵容量， 则产生泵效率下降的问题。 另外， 此时， 由于发动机转速为高于最佳发动机转速的发动机转速， 所以产生发动机的效率也差的问 题。 发明内容 本发明鉴于上述问题而提出， 目的在于提供能够提高卸载时等高负载时的泵效率 及发动机效率的发动机的控制装置。
为了解决上述问题， 实现其目的， 本发明的发动机的控制装置， 其特征在于， 包括 ： 由发动机驱动的液压泵 ； 被供给从所述液压泵喷出的压力油的液压促动器 ； 操作各液压促 动器的操作机构 ； 通过发动机目标转速的设定标度盘设定所述发动机的第一目标转速的第 一目标转速设定机构 ； 随着所述液压泵的负载压力变高而运算限制发动机的最大目标转速 的第二目标转速的第二目标转速运算机构 ； 控制发动机转速使其与所述第一目标转速及所 述第二目标转速中低的目标转速一致的转速控制机构。
另外， 本发明的发动机的控制装置， 根据上述发明， 其特征在于， 还包括 ： 与所述发 动机的输出轴连接的发电电动机 ； 对所述发电电动机发出的电力进行蓄积并向发电电动机 供给电力的蓄电器 ； 控制机构， 其在所述液压泵的负载压力从高的状态急速切换到低的状 态时， 在所述发动机的实际转速相对于所述目标转速上升到预先设定的值以上之前， 对发 动机转速进行控制， 以借助所述发动发电机的发动机扭矩辅助作用使所述发动机的实际转 速与所述目标转速相一致。
另外， 本发明的发动机的控制装置， 根据上述发明， 其特征在于， 还包括 ： 与所述发 动机的输出轴连接的发电电动机 ； 对所述发电电动机发出的电力进行蓄积并向发电电动机 供给电力的蓄电器 ； 控制机构， 其在所述第二目标转速随着所述液压泵的负载压力从高的 状态向低的状态的减少而上升， 使得所述发动机的实际转速比所述目标转速小预先设定的 值时， 在所述发动机的实际转速上升到比所述目标转速小预先设定的值的值以上之前， 对 发动机转速进行控制， 以借助所述发动发电机的发动机扭矩辅助作用使所述发动机的实际 转速与所述目标转速相一致。
在本发明的发动机的控制装置中， 第一目标转速设定机构通过发动机目标转速的 设定标度盘设定发动机的第一目标转速， 第二目标转速运算机构随着液压泵的负载压力变 高而运算限制发动机的最大目标转速的第二目标转速， 转速控制机构控制发动机转速并降 低发动机转速使其与所述第一目标转速及所述第二目标转速中低的目标转速一致， 所以能 够提高卸载时等高负载时的泵效率及发动机效率。
附图说明
图 1 是表示本发明实施方式的建筑机械的概要结构的框图。 图 2 是表示图 1 所示的控制器的控制流程的图 ( 其一 )。图 3 是表示图 1 所示的控制器的控制流程的图 ( 其二 )。 图 4 是表示有无辅助判定部的处理流程的图。 图 5 是说明发动机加速时没有调制处理情况下的动作的图。 图 6 是说明发动机加速时有调制处理情况下的动作的图。 图 7 是说明发动机减速时没有调制处理情况下的动作的图。 图 8 是说明发动机减速时有调制处理情况下的动作的图。 图 9 是表示以往的建筑机械的概要结构的框图。 图 10 是为了说明以往技术而使用的扭矩线图。 符号说明 1 建筑机械 2 发动机 3 液压泵 4 发动机控制器 5 泵控制阀 6 控制器 7 ～ 9 液压传感器 10PTO 轴 11 发电电动机 12 蓄电器 31 ～ 36 液压促动器 41、 42 操作杆 43、 44 行驶杆 51 发动机转速设定部 52 卸载时发动机最大转速运算部 53 最小值选择部具体实施方式
以下， 参照附图说明本发明实施方式的发动机的控制装置。此外， 在该实施方式 中， 说明对液压挖掘机等建筑机械上搭载的柴油发动机及液压泵进行控制的情况。
图 1 是表示本发明实施方式的建筑机械 1 的整体结构的图。该建筑机械 1 为液压 挖掘机。
建筑机械 1 包括上部旋转体和下部行驶体， 下部行驶体包括左右履带。在车体上 安装有由动臂、 斗杆、 铲斗构成的作业机。在动臂缸 31 的驱动下动臂动作， 在斗杆缸 32 的 驱动下斗杆动作， 在铲斗缸 33 的驱动下铲斗动作。另外， 在行驶马达 36 及行驶马达 35 各 自的驱动下， 左履带及右履带分别旋转。另外， 在旋转马达 34 的驱动下， 回转机构被驱动， 通过回转小齿轮、 回转环等， 上部旋转体旋转。
发动机 2 为柴油发动机， 其输出 ( 马力 ： kw) 的控制通过调节向缸内喷射的燃料量 来进行。该调节通过控制在发动机 2 的燃料喷射泵上附设的调节器来进行， 发动机控制器 4 进行包括该调节器的控制在内的发动机的控制。节流标度盘 50 是相对于控制器 6 设定发动机 2 的目标转速的标度盘， 向控制器 6 输出表示该目标转速的信号 Throttle。
控制器 6 向发动机控制器 4 输出用于使发动机转速达到目标转速 ncom 的旋转指 令值， 发动机控制器 4 增减燃料喷射量以获得目标转速 n_com。另外， 发动机控制器 4 向控 制器 6 输出与发动机 2 相关的发动机数据 eng_data。
发动机 2 的输出轴通过 PTO 轴 10 与发电电动机 11 的驱动轴连接。发电电动机 11 进行发电作用和电动作用。即， 发电电动机 11 作为电动机 ( 马达 ) 工作， 还作为发电机工 作。另外， 发电电动机 11 还作为使发动机 2 起动的起动器发挥作用。在起动开关接通时， 发电电动机 11 发挥电动作用， 使发动机 2 的输出轴以低旋转 ( 例如 400 ～ 500rpm) 旋转， 使发动机 2 起动。
发电电动机 11 由变换器 13 进行扭矩控制。变换器 13 如后所述， 根据从控制器 6 输出的发电电动机指令值 GEN_com 对发电电动机 11 进行扭矩控制。
变换器 13 通过直流电源线与蓄电器 12 电连接。此外， 控制器 6 以蓄电器 12 为电 源进行动作。
蓄电器 12 由电容器或蓄电池等构成， 对发电电动机 11 进行发电作用时发出的电 力进行蓄积 ( 充电 )。另外， 蓄电器 12 将该蓄电器 12 所蓄积的电力向变换器 13 供给。此 外， 在本说明书中， 将作为静电蓄积电力的电容器或铅电池、 镍氢电池、 锂离子电池等蓄电 池也包括在内统称为 “蓄电器” 。 在发动机 2 的输出轴上通过 PTO 轴 10 连接有液压泵 3 的驱动轴， 通过发动机输出 轴的旋转来驱动液压泵 3。 液压泵 3 为可变容量型液压泵， 通过改变斜板的倾转角来使容量 q(cc/rev) 发生变化。
从液压泵 3 以喷出压力 PRp、 流量 Q(cc/min) 喷出的压力油分别向动臂用操作阀 21、 斗杆用操作阀 22、 铲斗用操作阀 23、 旋转用操作阀 24、 右行驶用操作阀 25、 左行驶用操 作阀 26 供给。由液压传感器 7 检测泵喷出压力 PRp， 向控制器 6 输入液压检测信号。
从操作阀 21 ～ 26 输出的压力油分别向动臂缸 31、 斗杆缸 32、 铲斗缸 33、 旋转马达 34、 右行驶用行驶马达 35、 左行驶用行驶马达 36 供给。由此， 动臂缸 31、 斗杆缸 32、 铲斗缸 33、 旋转马达 34、 行驶马达 35、 行驶马达 36 分别被驱动， 动臂、 斗杆、 铲斗、 上部旋转体、 下部 行驶体的左履带、 右履带工作。
在建筑机械 1 的驾驶席前方的右侧、 左侧分别设有作业·旋转用右操作杆 41、 作 业·旋转用左操作杆 42， 并设有行驶用右操作杆 43、 行驶用左操作杆 44。
作业·旋转用右操作杆 41 是用于使动臂、 铲斗动作的操作杆， 根据操作方向使动 臂、 铲斗动作， 并以与操作量对应的速度使动臂、 铲斗动作。
在操作杆 41 上设有检测操作方向、 操作量的传感器 45。传感器 45 向控制器 6 输 入表示操作杆 41 的操作方向、 操作量的杆信号。在操作杆 41 被向使动臂动作的方向操作 时， 根据操作杆 41 相对于中立位置的倾动方向、 倾动量， 向控制器 6 输入表示动臂提升操作 量、 动臂下降操作量的动臂杆信号 Lb0。另外， 在操作杆 41 被向使铲斗动作的方向操作时， 根据操作杆 41 相对于中立位置的倾动方向、 倾动量， 向控制器 6 输入表示铲斗挖掘操作量、 铲斗卸载操作量的铲斗杆信号 Lbk。
在操作杆 41 被向使动臂动作的方向操作时， 与操作杆 41 的倾动量对应的先导压
力 (PPC 压力 )PRbo 施加给动臂用操作阀 21 的各先导口中的与杆倾动方向 ( 动臂提升方向、 动臂下降方向 ) 对应的先导口 21a。
同样， 在操作杆 41 被向使铲斗动作的方向操作时， 与操作杆 41 的倾动量对应的先 导压力 (PPC 压力 )PRbk 施加给铲斗用操作阀 23 的各先导口中的与杆倾动方向 ( 铲斗挖掘 方向、 铲斗卸载方向 ) 对应的先导口 23a。
作业·旋转用左操作杆 42 是用于使斗杆、 上部旋转体动作的操作杆， 根据操作方 向使斗杆、 上部旋转体动作， 并且以与操作量对应的速度使斗杆、 上部旋转体动作。
在操作杆 42 上设有检测操作方向、 操作量的传感器 46。传感器 46 向控制器 6 输 入表示操作杆 42 的操作方向、 操作量的杆信号。在操作杆 42 被向使斗杆动作的方向操作 时， 根据操作杆 42 相对于中立位置的倾动方向、 倾动量， 向控制器 6 输入表示斗杆挖掘操作 量、 斗杆卸载操作量的斗杆杆信号 Lar。 另外， 在操作杆 42 被向使上部旋转体动作的方向操 作时， 根据操作杆 42 相对于中立位置的倾动方向、 倾动量， 向控制器 6 输入表示右旋转操作 量、 左旋转操作量的旋转杆信号 Lsw。
在操作杆 42 被向使斗杆动作的方向操作时， 与操作杆 42 的倾动量对应的先导压 力 (PPC 压力 )PRar 施加给斗杆用操作阀 22 的各先导口中的与杆倾动方向 ( 斗杆挖掘方向、 斗杆卸载方向 ) 对应的先导口 22a。 同样， 在操作杆 42 被向使上部旋转体动作的方向操作时， 与操作杆 42 的倾动量对 应的先导压力 (PPC 压力 )PRsw 施加给旋转用操作阀 24 的各先导口中的与杆倾动方向 ( 右 旋转方向、 左旋转方向 ) 对应的先导口 24a。
行驶用右操作杆 43、 行驶用左操作杆 44 分别是用于使右履带、 左履带动作的操作 杆， 根据操作方向使履带动作， 并以与操作量对应的速度使履带动作。
与操作杆 43 的倾动量对应的先导压力 (PPC 压力 )PRtr 施加给右行驶用操作阀 25 的先导口 25a。
由液压传感器 9 检测先导压力 PRtr， 向控制器 6 输入表示右行驶量的右行驶先导 压力 PRcr。同样， 与操作杆 44 的倾动量对应的先导压力 (PPC 压力 )PRtl 施加给左行驶用 操作阀 26 的先导口 26a。由液压传感器 8 检测先导压力 PRtl， 向控制器 6 输入表示左行驶 量的左行驶先导压力 PRcl。
各操作阀 21 ～ 26 为流量方向控制阀， 使阀柱沿着与对应的操作杆 41 ～ 44 的操 作方向对应的方向移动， 并且以使油路开口与操作杆 41 ～ 44 的操作量对应的开口面积的 方式使阀柱移动。
泵控制阀 5 通过从控制器 6 输出的控制电流 pc-epc 动作， 通过伺服活塞使泵控制 阀 5 发生变化。
泵控制阀 5 控制液压泵 3 的斜板的倾转角， 以使液压泵 3 的喷出压力 PRp(kg/cm2) 与液压泵 3 的容量 q(cc/rev) 之积不超过与控制电流 pc-epc 对应的泵吸收扭矩 Tpcom。该 控制被称作 PC 控制。
在发电电动机 11 上附设有检测发电电动机 11 当前的实际转速 GEN_spd(rpm) 即 发动机 2 的实际转速的旋转传感器 14。向控制器 6 输入表示由旋转传感器 14 检测的实际 转速 GEN_spd 的信号。
另外， 在蓄电器 12 上设有检测蓄电器 12 的电压 BATT_volt 的电压传感器 15。向
控制器 6 输入表示由电压传感器 15 检测的电压 BATT_volt 的信号。
另外， 控制器 6 向变换器 13 输出发电电动机指令值 GEN_com， 使发电电动机 11 发 挥发电作用或发挥电动作用。若从控制器 6 向变换器 13 输出用于使发电电动机 11 作为发 电机动作的指令值 GEN_com， 则由发动机 2 产生的输出扭矩的一部分通过发动机输出轴传 递给发电电动机 11 的驱动轴， 吸收发动机 2 的扭矩而进行发电。并且， 由发电电动机 11 产 生的交流电力通过变换器 13 变换成直流电力， 并通过直流电源线在蓄电器 12 中蓄积电力 ( 充电 )。
另外， 若从控制器 6 向变换器 13 输出用于使发电电动机 11 作为电动机动作的指 令值 GEN_com， 则变换器 13 以使发电电动机 11 作为电动机动作的方式进行控制。即， 从蓄 电器 12 输出电力 ( 放电 )， 在蓄电器 12 中蓄积的直流电力通过变换器 13 变换成交流电力， 供给发电电动机 11， 使发电电动机 11 的驱动轴旋转动作。由此， 在发电电动机 11 产生扭 矩， 该扭矩通过发电电动机 11 的驱动轴传递给发动机输出轴， 与发动机 2 的输出扭矩相加 ( 辅助发动机 2 的输出 )。该加和的输出扭矩被液压泵 3 吸收。
发电电动机 11 的发电量 ( 吸收扭矩量 )、 电动量 ( 辅助量 ： 产生扭矩量 ) 根据上 述发电电动机指令值 GEN_com 的内容发生变化。
控制器 6 向包括调节器在内的发动机控制器 4 输出旋转指令值， 以获得与当前液 压泵 3 的负载对应的目标转速的方式增减燃料喷射量， 并调节发动机 2 的转速 n 和扭矩 T。
接着， 对控制器 6 的控制处理进行说明。图 2 是表示控制器 6 的控制流程的图。
发动机目标转速设定部 51 根据与由节流标度盘 50 指示的发动机节流阀 Throttle 的值对应的发动机目标转速 EngSpdCom 的函数关系 51a 设定发动机目标转速 EngSpdCom。 此外， 该函数关系 51a 存储在控制器 6 内的存储装置中。
另一方面， 卸载时发动机最大转速部 52 被输入液压泵 3 的喷出压力 PRp， 运算 相对于该液压泵 3 的喷出压力 PRp 的发动机最大转速 EngMaxSpd。该发动机最大转速 EngMaxSpd 用于限制成为卸载状态的喷出压力 PRp 附近的发动机最大转速， 发动机最大转 速 EngMaxSpd 相对于液压泵 3 的喷出压力 PRp 的函数关系存储在控制器 6 内的存储装置中。
最 小 值 选 择 部 53 选 择 从 发 动 机 目 标 转 速 设 定 部 51 输 出 的 发 动 机 目 标 转 速 EngSpdCom 和从卸载时发动机最大转速部 52 输出的发动机最大转速 EngMaxSpd 中小的发动 机目标转速， 并输出该选择的发动机目标转速 n_com。
控制器 6 向发动机控制器 4 输出用于使发动机转速 n 达到目标转速 n_com 的旋转 指令值， 发动机控制器 4 增减燃料喷射量， 以获得发动机目标转速 n_com。
在此， 进一步参照图 3 及图 4， 说明建筑机械 1 的控制器 6 进行的辅助控制处理。
在图 3 所示的辅助控制处理中， 输入由图 2 所示的最小值选择部 53 选择的发动机 目标转速 n_com。
此外， 以下是在将发动机转速、 发动机目标转速分别变换为发电电动机转速、 发电 电动机目标转速的基础上进行运算处理， 但在下述说明中， 也可以将发电电动机转速、 发电 电动机目标转速分别置换为发动机转速、 发动机目标转速进行同样的运算处理来实施。
发电电动机目标转速运算部 96 通过下式运算与当前的发动机目标转速 n_com 对 应的发电电动机 11 的目标转速 Ngen_com。
Ngen_com ＝ ncom×K2… (4)其中， K2 是 PTO 轴 10 的减速比。
有无辅助判定部 90 基于发电电动机 11 的目标转速 Ngen_com、 由旋转传感器 14 检 测的发电电动机 11 当前的实际转速 GEN_spd 和由电压传感器 15 检测的蓄电器 12 当前的 电压 BATT_volt， 判定是否由发电电动机 11 辅助发动机 2( 有无辅助 )。
有无辅助判定部 90 如图 4 所示， 首先， 由偏差运算部 91 运算发电电动机目标转速 Ngen_com 与发电电动机实际转速 GEN_spd 的偏差 Δgen_spd。
接着， 第一判定部 92 在发电电动机目标转速 Ngen_com 与发电电动机实际转速 GEN_spd 的偏差 Δgen_spd 达到第一阈值 ΔGC1 以上时， 判定为使发电电动机 11 发挥电动 作用， 将辅助标志 assist_flag 置于 T， 在发电电动机目标转速 Ngen_com 与发电电动机实际 转速 GEN_spd 的偏差 Δgen_spd 变为小于第一阈值 ΔGC1 的第二阈值 ΔGC2 以下时， 判定 为不使发电电动机 11 发挥电动作用 ( 其中， 根据需要使发电电动机 11 发挥发电作用， 在蓄 电器 12 中蓄积电力 )， 将辅助标志置于 F。
另外， 在发电电动机目标转速 Ngen_com 与发电电动机实际转速 GEN_spd 的偏差 Δgen_spd 变为第三阈值 ΔGC3 以下时， 判定为使发电电动机 11 发挥发电作用， 将辅助标志 assist_flag 置于 T， 在发电电动机目标转速 Ngen_com 与发电电动机实际转速 GEN_spd 的 偏差 Δgen_spd 达到大于第三阈值 ΔGC3 的第四阈值 ΔGC4 以上时， 判定为不使发电电动 机 11 发挥发电作用 ( 其中， 根据需要使发电电动机 11 发挥发电作用， 在蓄电器 12 中蓄积 电力 )， 将辅助标志置于 F。 这样， 若转速偏差 Δgen_spd 以 “+” 符号大到一定程度以上时， 使发电电动机 11 发挥电动作用来辅助发动机 2， 这是为了在当前的发动机转速与目标转速偏离时， 使发动机 转速迅速朝向发动机目标转速上升。
在此， 例如， 在液压泵的负载压力从高的状态向低的状态急速切换时， 在发动机的 实际转速相对于发动机的目标转速上升到预先设定的值以上之前， 对发动机转速进行控 制， 以借助发动发电机的发动机扭矩辅助作用使发动机的实际转速与目标转速相一致。 即， 在液压泵的负载压力从高的状态向低的状态急速切换时， 第四发动机目标转速变高， 与实 际转速的偏差变大， 此时发挥发动机扭矩辅助作用。
此外， 如上所述， 在第四发动机目标转速随着液压泵的负载压力从高的状态向低 的状态的减少而上升， 使得发动机的实际转速比发动机的目标转速小预先设定的值时， 在 发动机的实际转速上升到比目标转速小预先设定的值的值以上之前， 对发动机转速进行控 制， 以借助发动发电机的发动机扭矩辅助作用使发动机的实际转速与所述目标转速相一 致。
另外， 在转速偏差 Δgen_spd 以符号 “-” 大到一定程度以上时， 使发电电动机 11 发挥发电作用并使发动机 2 发挥反向辅助作用， 这是为了在发动机转速的减速时发挥发电 作用， 使发动机转速迅速降低， 并使发动机 2 的能量再生。
另外， 通过在第一阈值 ΔGC1 与第二阈值 ΔGC2 之间具有滞后， 并且在第三阈值 ΔGC3 与第四阈值 ΔGC4 之间具有滞后， 防止控制上的波动。
对于第二判定部 93 而言， 在蓄电器 12 的电压 BATT_volt 收敛于规定范围 BC1 ～ BC4(BC2 ～ BC3) 内时， 将辅助标志 assist_flag 置于 T， 处于规定范围外时， 将辅助标志 assist_flag 置于 F。
对于电压值 BATT_volt， 设定第一阈值 BC1、 第二阈值 BC2、 第三阈值 BC3、 第四阈值 BC4。按照第一阈值 BC1、 第二阈值 BC2、 第三阈值 BC3、 第四阈值 BC4 的顺序增大。
在蓄电器 12 的电压值 BATT_volt 处于第三阈值 BC3 以下时， 将辅助标志 assist_ flag 置 于 T， 在 蓄 电 器 12 的 电 压 值 BATT_volt 处 于 第 四 阈 值 BC4 以 上 时， 将辅助标志 assist_flag 置于 F。另外， 在蓄电器 12 的电压值 BATT_volt 处于第二阈值 BC2 以上时， 将 辅助标志 assist_flag 置于 T， 在蓄电器 12 的电压值 BATT_volt 处于第一阈值 BC1 以下时， 将辅助标志 assist_flag 置于 F。
这样， 只是在蓄电器 12 的电压 BATT_volt 收敛于规定范围 BC1 ～ BC4(BC2 ～ BC3) 内时进行辅助， 这是为了在规定范围外的低电压、 高电压时不进行辅助， 由此避免给蓄电器 12 带来的过充电或完全放电等不良影响。
另外， 通过在第一阈值 BC1 与第二阈值 BC2 之间具有滞后， 并且在第三阈值 BC3 与 第四阈值 BC4 之间具有滞后， 防止控制上的波动。
对于与电路 94 而言， 在通过第一判定部 92 得到的辅助标志 assist_flag 和通过 第二判定部 93 得到的辅助标志 assist_flag 均为 T 时， 最终将辅助标志 assist_flag 的内 容设为 T， 除此之外的情况， 最终将辅助标志 assist_flag 的内容设为 F。 辅助标志判定部 95 判定从有无辅助判定部 90 输出的辅助标志 assist_flag 的内 容是否为 T。
发电电动机指令值切换部 87 根据辅助标志判定部 95 的判定结果是否为 T(F)， 将 需要施加给变换器 13 的发电电动机指令值 GEN_com 的内容切换为目标转速或目标扭矩。
发电电动机 11 通过变换器 13 由转速控制或扭矩控制进行控制。
在此， 转速控制是指， 作为发电电动机指令值 GEN_com 施加目标转速， 以获得目标 转速的方式对发电电动机 11 的转速进行调节的控制。另外， 扭矩控制是指， 作为发电电动 机指令值 GEN_com 施加目标扭矩， 以获得目标扭矩的方式对发电电动机 11 的扭矩进行调节 的控制。
调制处理部 97 运算并输出发电电动机 11 的目标转速。另外， 发电电动机扭矩运 算部 68 运算并输出发电电动机 11 的目标扭矩。
即， 调制处理部 97 输出对于通过发电电动机目标转速运算部 96 得到的发电电动 机目标转速 Ngen_com， 按照特性 97a 实施了调制处理的转速 Ngen_com。不是直接输出从发 电电动机目标转速运算部 96 输入的发电电动机目标转速 Ngen_com， 而是在时间 t 的范围内 使转速逐渐增大， 达到从发电电动机目标转速运算部 96 输入的发电电动机目标转速 Ngen_ com。
参照图 5 ～图 8 所示的扭矩线图， 相对于没有进行调制处理的情况来说明进行了 调制处理时的效果。
图 5 是说明发动机加速时没有调制处理的情况下的调节器动作的图， 图 6 是说明 发动机加速时有调制处理的情况下的调节器动作的图。图 7 是说明发动机减速时没有调制 处理的情况下的调节器动作的图， 图 8 是说明发动机减速时有调制处理的情况下的调节器 动作的图。 作为调节器使用机械调节器时， 存在相比实际的发动机转速， 调节器指定的转速 慢的问题。
如图 5 及图 6 所示， 考虑液压泵 3 的负载大时， 从低旋转的匹配点 P0 向高旋转侧
使发动机 2 加速的情况。在图 5 及图 6 中， P2 对应发动机扭矩， 在发动机扭矩上加上辅助 量的扭矩所得的扭矩成为发动机 2 和发电电动机 11 合在一起的全扭矩 P3。P1 对应泵吸收 扭矩， 在泵吸收扭矩上加上加速扭矩所得的扭矩对应于全扭矩 P3。
如图 5 所示没有调制处理的情况下， 产生与发动机目标转速和发动机实际转速的 偏差对应的辅助扭矩。在偏差大时， 与该大的偏差对应地， 发电电动机 11 所带来的辅助扭 矩变大。因此， 与调节器的动作相比， 发动机 2 快速加速， 实际转速变得比调节器指定的转 速大。在发动机 2 快速加速时， 在调节器的调节下， 燃料喷射量减少， 发动机扭矩减小。因 此， 尽管发动机 2 由发电电动机 11 进行辅助， 但发动机 2 仍然产生摩擦， 造成发动机 2 的加 速度无法提高。因此， 在使燃料喷射量减少、 发动机扭矩减小的同时， 发动机 2 发生损耗， 发 动机 2 产生加速， 导致造成能量损耗且发动机 2 加速不充分的结果。
与之相对， 如图 6 所示有调制处理的情况下， 对发动机目标转速实施调制处理， 发 动机目标转速和发动机实际转速的偏差变小， 与之对应地， 由发电电动机 11 产生小的辅助 扭矩。 因此， 调节器的动作追随发动机 2 的加速， 调节器指定的转速与实际转速一致。 因此， 能量损耗减少， 发动机 2 充分加速。
接着， 对使发动机 2 减速的情况进行说明。如图 7 及图 8 所示， 考虑在液压泵 3 的 负载大时， 从高旋转的匹配点 P0 向低旋转侧使发动机 2 减速的情况。 在图 7 及图 8 中， P2 对应于发动机扭矩， 在发动机扭矩上加上再生扭矩所得的扭 矩成为发动机 2 和发电电动机 11 合在一起的全扭矩 P3。P1 对应于泵吸收扭矩， 在泵吸收 扭矩上加上减速扭矩所得的扭矩对应于全扭矩 P3。
如图 7 所示没有调制处理的情况下， 产生与发动机目标转速和发动机实际转速的 偏差对应的再生扭矩。在偏差大时， 与该大的偏差对应地， 发电电动机 11 所带来的再生扭 矩变大。因此， 与调节器的动作相比， 发动机 2 快速减速， 实际转速变得比调节器指定的转 速小。在发动机 2 快速减速时， 在调节器的调节下， 燃料喷射量增加， 发动机扭矩增大。因 此， 在发动机 2 增加扭矩的同时， 发电电动机 11 进行发电， 发动机 2 减速。其结果， 发动机 2 提高扭矩， 同时通过发电电动机 11 将增加的发动机能量回收， 发动机 2 减速， 造成进行无 端的发电， 无端地耗费燃料。
与之相对， 如图 8 所示有调制处理的情况下， 对发动机目标转速实施调制处理， 发 动机目标转速和发动机实际转速的偏差变小， 与之对应地， 由发电电动机 11 产生小的再生 扭矩。 因此， 调节器的动作追随发动机 2 的减速， 调节器指定的转速与实际转速一致。 因此， 发动机 2 的扭矩变负， 通过发电电动机 11 将发动机 2 的速度能量回收， 同时发动机 2 减速。 因此， 不会导致无端的能量消耗， 能够有效地使发动机 2 减速。
发电电动机扭矩运算部 68 基于由电压传感器 15 检测的蓄电器 12 当前的电压 BATT_volt， 运算与电压 BATT_volt 对应的目标扭矩 Tgen_com。
在存储装置中以数据表形式存储有带有滞后的函数关系 68a， 该滞后是指根据蓄 电器 12 的电压 BATT_volt 的上升 68b， 目标扭矩 Tgen_com 减小， 根据蓄电器 12 的电压 BATT_volt 的下降 68c， 目标扭矩 Tgen_com 增大。该函数关系 68a 是为了通过调节发电电 动机 11 的发电量而将蓄电器 12 的电压值维持在期望的范围内而设定的。
发电电动机扭矩运算部 68 按照函数关系 68a 输出与蓄电器 12 当前的电压 BATT_ volt 对应的目标扭矩 T_gencom。
在由辅助标志判定部 95 判定辅助标志 assit_flag 的内容为 T 时， 发电电动机 指令值切换部 87 切换到调制处理部 97 侧， 从调制处理部 97 输出的发电电动机目标转速 Ngen_com 作为发电电动机指令值 GEN_com 向变换器 13 输出， 发电电动机 11 被进行转速控 制， 使发电电动机 11 发挥电动作用或发电作用。
另外， 在由辅助标志判定部 95 判定辅助标志 assit_flag 的内容为 F 时， 发电电动 机指令值切换部 87 切换到发电电动机扭矩运算部 68 侧， 从发电电动机扭矩运算部 68 输出 的发电电动机目标扭矩 Tgen_com 作为发电电动机指令值 GEN_com 向变换器 13 输出， 发电 电动机 11 被进行扭矩控制， 使发电电动机 11 发挥发电作用。
泵吸收扭矩指令值切换部 88 根据辅助标志判定部 95 的判定结果是否为 T(F)， 将 需要施加给控制电流运算部 67 的泵目标吸收扭矩 T 的内容切换为第一泵目标吸收扭矩 Tp_ com1 或第二泵目标吸收扭矩 Tp_com2。
第一泵目标吸收扭矩 Tp_com1 由第一泵目标吸收扭矩运算部 66( 与图 2 所示的泵 吸收扭矩运算部 66 相同的结构 ) 运算。
即， 第一泵目标吸收扭矩 Tpcom1 被赋予图 11 的扭矩线图上的第一目标扭矩线 L1 上的扭矩值。第一目标扭矩线 L1 设定成随着发动机目标转速 n 的降低、 液压泵 3 的目标吸 收扭矩 Tp_com1 变小的目标扭矩线。
第二泵目标吸收扭矩 Tpcom2 由第二泵目标吸收扭矩运算部 85 运算。即， 第二泵 目标吸收扭矩 Tp_com2 被赋予第二目标扭矩线 L12 上的扭矩值， 该第二目标扭矩线 L12 相 对于图 11 的扭矩线图上的第一目标扭矩线 L1， 在低旋转区域泵目标吸收扭矩变大。
第一泵目标吸收扭矩运算部 66 运算与发动机目标转速 ncom 对应的液压泵 3 的第 一泵目标吸收扭矩 Tpcom1。
在存储装置中以数据表形式存储有随着发动机目标转速 ncom 的增加、 液压泵 3 的 第一目标吸收扭矩 Tp_com1 增加的函数关系 66a。该函数 66a 是与图 19 所示的扭矩线图上 的第一目标扭矩线 L1 对应的曲线。
图 19 表示发动机 2 的扭矩线图， 横轴取发动机转速 n(rpm ； rev/min)， 纵轴取扭矩 T(N·m)。函数 66a 与图 9 所示的扭矩线图上的目标扭矩线 L1 对应。
第一泵目标吸收扭矩运算部 66 按照函数关系 66a 运算与当前的发动机目标转速 ncom 对应的第一泵目标吸收扭矩 Tp_com1。
第二泵目标吸收扭矩运算部 85 运算与发电电动机转速 GEN_spd( 发动机实际转 速 ) 对应的液压泵 3 的第二泵目标吸收扭矩 Tp_com2。
在存储装置中以数据表形式存储有液压泵 3 的第二目标吸收扭矩 Tp_com2 根据发 电电动机转速 GEN_spd( 发动机实际转速 ) 变化的函数关系 85a。该函数 85a 是与图 9 所示 的扭矩线图上的第二目标扭矩线 L12 对应的曲线， 相对于第一目标扭矩线 L1， 具有在低旋 转区域泵目标吸收扭矩变大的特性。例如， 第二目标扭矩线 L12 是与等马力线相当的曲线， 能够采用随着发动机转速的上升， 扭矩降低的特性。
第二泵目标吸收扭矩运算部 85 按照函数关系 85a 运算与当前的发电电动机转速 GEN_spd( 发动机实际转速 ) 对应的第二泵目标吸收扭矩 Tp_com2。
在由辅助标志判定部 95 判定辅助标志 assit_flag 的内容为 T 时， 泵吸收扭矩指 令值切换部 88 切换到第二泵目标吸收扭矩运算部 85 侧， 从第二泵目标吸收扭矩运算部 85输出的第二泵目标吸收扭矩 Tp_com2 作为泵目标吸收扭矩 Tp_com 向后级的滤波处理部 89 输出。
另外， 在由辅助标志判定部 95 判定辅助标志 assit_flag 的内容为 F 时， 泵吸收扭 矩指令值切换部 88 切换到第一泵目标吸收扭矩运算部 66 侧， 从第一泵目标吸收扭矩运算 部 66 输出的第一泵目标吸收扭矩 Tp_com1 作为泵目标吸收扭矩 Tp_com 向后级的滤波处理 部 89 输出。
如上所述， 泵吸收扭矩指令值切换部 88 切换液压泵 3 的目标吸收扭矩 Tp_com1、 Tp_com2， 也就是说图 9 的目标扭矩线 L1、 L12 的选择。
在切换了目标扭矩线 L1、 L12 的选择时， 滤波处理部 89 进行从切换前的目标扭矩 线 ( 例如第二目标扭矩线 L12) 上的泵目标吸收扭矩 ( 第二泵目标吸收扭矩 Tp_com2) 向切 换后的目标扭矩线 ( 第一目标扭矩线 L1) 上的泵目标吸收扭矩 ( 第二泵目标吸收扭矩 Tp_ com1) 逐渐变化的滤波处理。
即， 在切换了目标扭矩线 L1、 L12 的选择时， 滤波处理部 89 输出按照特性 89a 实施 了滤波处理的目标扭矩值 Tp_com。在切换了目标扭矩线 L1、 L12 的选择时， 不是从切换前 的目标扭矩线 ( 例如第二目标扭矩线 L12) 上的泵目标吸收扭矩 ( 第二泵目标吸收扭矩 Tp_ com2) 向切换后的目标扭矩线 ( 第一目标扭矩线 L1) 上的泵目标吸收扭矩 ( 第二泵目标吸 收扭矩 Tp_com1) 直接切换并输出， 而是随着时间 t 逐渐地从切换前的目标扭矩线 ( 第二目 标扭矩线 L12) 上的泵目标吸收扭矩 ( 第二泵目标吸收扭矩 Tp_com2) 平滑地到达切换后的 目标扭矩线 ( 第一目标扭矩线 L1) 上的泵目标吸收扭矩 ( 第二泵目标吸收扭矩 Tp_com1)。
结合图 9 说明如下 ： 从第二目标扭矩线 L12 上的点 G 处的第二泵目标吸收扭矩 Tp_ com2 向第一目标扭矩线 L1 上的点 H 处的第一泵目标吸收扭矩 Tp_com2 逐渐地随时间变化。
由此， 能够抑制扭矩的急剧变化给操作员及车体带来的冲击， 并能够消除操作感 觉上的不谐调感。
既可以在辅助标志判定部 95 的判定结果从 T 切换到 F 时和上述判定结果从 F 切 换到 T 时的两种情况下进行滤波处理， 也可以只在进行任一方切换时进行滤波处理。特别 是， 在辅助标志判定部 95 的判定结果从 T 切换到 F， 且从第二目标扭矩线 L12 切换到第一目 标扭矩线 L1 时， 如果不进行滤波处理， 则多数情况下扭矩急剧降低， 给操作员带来很大程 度的操作感觉的不谐调感。因此， 在判定结果从 T 切换到 F 且从第二目标扭矩线 L12 切换 到第一目标扭矩线 L1 时， 优选实施滤波处理。
从滤波处理部 89 输出的泵目标吸收扭矩 Tp_com 被施加给控制电流运算部 67。 控 制电流运算部 67 运算与泵目标吸收扭矩 Tp_com 对应的控制电流 pc-epc。
在存储装置中以数据表形式存储有随着泵目标吸收扭矩 Tp_com 的增加、 控制电 流 pc-epc 增加的函数关系 67a。
控制电流运算部 67 按照函数关系 67a 运算与当前的泵目标吸收扭矩 Tp_com 对应 的控制电流 pc-epc。
从控制器 6 向泵控制阀 5 输出控制电流 pc-epc， 通过伺服活塞使泵控制阀 5 发生 变化。 泵控制阀 5 对液压泵 3 的斜板的倾转角进行 PC 控制， 使液压泵 3 的喷出压力 PRp(kg/ 2 cm ) 与液压泵 3 的容量 q(cc/rev) 之积不超过与控制电流 pc-epc 对应的泵吸收扭矩 Tp_ com。在该实施方式中， 在成为卸载状态时， 不是限制泵吸收扭矩， 而是进行降低发动机 转速的控制。此时， 由于能够获得与限制泵吸收扭矩时同等的泵输出， 并且降低发动机转 速， 所以不会降低泵效率， 发动机效率也良好， 因而能够实现节能化， 且改善噪音。
特别是， 由于在卸载时的高负载压力状态下降低发动机转速， 所以发动机目标转 速与实际发动机转速的偏差变大， 转移到卸载释放状态后， 虽然发动机目标转速随即上升， 但实际发动机转速保持低的状态， 实际发动机转速转移到发动机目标转速需要时间。在该 实施方式中， 由于在产生了该大的偏差时进行辅助控制， 因此能够迅速地使实际发动机转 速复原到发动机目标转速， 能够在基本感觉不到作业量降低的情况下进行作业。
此外， 该实施方式还能够应用于搭载了用电动促动器使建筑机械 1 的上部旋转体 旋转动作的电动旋转系统的建筑机械。