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发动机驱动机械、发动机驱动机械的控制装置及发动机的最大输出特性的控制方法

摘要

本发明提供一种发动机驱动机械、发动机驱动机械的控制装置及发动机的最大输出特性的控制方法,能够使发动机驱动机械输出所希望的功率但不产生违背操作人员意图的发动机转速变动。具有由发动机(101)驱动的多种负载装置的发动机驱动机械(1)具有:负载转矩计算部(1201),其算出从至少一种负载装置施加于发动机(101)的当前的负载转矩;以及控制部(1203),其根据算出的所述负载转矩,对所述发动机(101)的最大输出特性进行可变控制,以使在当前的发动机转速下发动机(101)能够输出的最大输出转矩成为算出的所述负载转矩以上的最大输出转矩。

著录项

  • 公开/公告号CN102037225A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2011-04-27

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 株式会社小松制作所;

    申请/专利号CN200980118330.8

  • 发明设计人 斋藤芳明;松本智;

    申请日2009-03-11

  • 分类号F02D29/00;

  • 代理机构北京市柳沈律师事务所;

  • 代理人岳雪兰

  • 地址 日本东京都

  • 入库时间 2023-12-18 02:13:30

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2014-05-07

    授权

    授权

  • 2011-06-15

    实质审查的生效 IPC(主分类):F02D29/00 申请日:20090311

    实质审查的生效

  • 2011-04-27

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机的最大输出特性的控制。

背景技术

作为具有由发动机驱动的多种负载装置的机械,例如有液压挖掘机、轮式装载机等作业车辆。作业车辆通常具有行驶装置和作业装置。

作为与作业车辆的发动机输出控制相关的技术,已知有例如专利文献1所公开的技术。根据该技术,在各时间点测定行驶装置和作业装置各自的消耗马力,当操作人员对作业装置的速度有要求时,设定以该速度使作业装置工作的发动机转速,另一方面,当操作人员对作业装置的速度没有要求时,设定在行驶装置和作业装置各自的消耗马力下油耗最低的发动机转速。

专利文献1:(日本)特开昭61-14447号公报

根据专利文献1的技术,确定设定与被测定的消耗马力相关的油耗最低的发动机转速,或者设定以操作人员所希望的速度使作业装置工作的发动机转速。因此,即便消耗马力不发生变动,也存在发动机转速违背操作人员的意图发生变动的情况。

在作业车辆停止的状态下进行作业时,违背操作人员意图的发动机转速变动可能不会存在问题。这是因为该情况下认为只是作业装置的速度发生变化。

然而,与在作业车辆停止的状态下进行作业时相比,当作业车辆一并进行行驶和作业时,违背操作人员意图的发动机转速变动存在大问题。这是因为虽想要以操作人员所希望的速度使作业车辆继续行驶,但若违背操作人员的意图导致发动机转速变动,则导致作业车辆的速度违背操作人员的意图发生变动。

发明内容

因此,本发明的目的在于能够使发动机驱动机械输出所希望的功率但不产生违背操作人员意图的发动机转速变动。具体而言,例如在一并进行行驶和作业的情况下,输出与作业相适应的功率但不产生违背操作人员意图的行驶速度的变化。

本发明的其他目的可从后述的说明中清楚地了解到。

在下面的记述中,括号内的附图标记例示与附图中记载的要素之间的对应关系,但这仅仅是用于进行说明的示例,其宗旨并非限定本发明的技术范围。

按照本发明第一观点的发动机驱动机械,其具有:负载转矩计算部(1201),其算出从至少一种负载装置施加于发动机(101)的当前的负载转矩;控制部(1203),其根据算出的所述负载转矩对所述发动机(101)的最大输出特性进行可变控制,以使在当前的发动机转速下发动机(101)能够输出的最大输出转矩成为算出的所述负载转矩以上的最大输出转矩。

由此,输出所希望的功率但不产生违背操作人员意图的发动机转速变动。

第二观点的发动机驱动机械,在第一观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述控制部(1203)构成为具有第一模式和第二模式,在所述第一模式下,所述控制部进行控制以使所述发动机(101)的最大输出特性与第一最大输出特性一致,在所述第二模式下,所述控制部进行控制以使所述发动机(101)的最大输出特性与第二最大输出特性一致。若算出的所述负载转矩适合于第一负载转矩条件,则所述控制部(1203)将所述发动机(101)的最大输出特性作为第一最大输出特性,若算出的所述负载转矩适合于第二负载转矩条件,则所述控制部(1203)将所述发动机(101)的最大输出特性作为第二最大输出特性。所述第一最大输出特性相比于所述第二最大输出特性,在规定的发动机转速范围内的最大输出转矩小。

第三观点的发动机驱动机械,在第二观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述第一负载转矩条件为算出的所述负载转矩在第一负载转矩阈值以下。所述第二负载转矩条件为算出的所述负载转矩在第二负载转矩阈值以上。所述第一负载转矩阈值比所述第二负载转矩阈值小。

第四观点的发动机驱动机械,在第三观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述第一负载转矩阈值及/或所述第二负载转矩阈值与发动机转速及/或油门开度无关,为一定值。

第五观点的发动机驱动机械,在第三观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述第一负载转矩阈值及/或所述第二负载转矩阈值为发动机转速及/或油门开度的函数。

第六观点的发动机驱动机械,在第二观点至第五观点中任一观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述发动机驱动机械为具有行驶系统(103)和液压装置系统(104)的作业车辆(1)。算出的所述负载转矩是从属于所述行驶系统(103)的种类的负载装置施加的第一种负载转矩、从属于所述液压装置系统(104)的种类的负载装置(例如一个或多个液压泵)施加的第二种负载转矩、基于所述第一种负载转矩及所述第二种负载转矩算出的第三种负载转矩中的至少一种。

第七观点的发动机驱动机械,在第六观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述第一负载转矩条件及所述第二负载转矩条件分别对应于负载转矩的种类而设置。

第八观点的发动机驱动机械,在第六观点或第七观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,算出的所述负载转矩是所述第一种至第三种负载转矩中的至少两种负载转矩。若所述至少两种负载转矩中的不到一半的规定种类数的负载转矩分别适合于所述第二负载转矩条件,则所述控制部(1203)将所述发动机(101)的最大输出特性作为所述第二最大输出特性。

第九观点的发动机驱动机械,在第六观点或第七观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,算出的所述负载转矩是所述第一种至第三种负载转矩中的至少两种负载转矩。若所述至少两种负载转矩中的不到一半的规定种类数的负载转矩分别适合于所述第一负载转矩条件,则所述控制部(1203)将所述发动机(101)的最大输出特性作为所述第一最大输出特性。

第十观点的发动机驱动机械,在第二观点至第九观点中任一观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,即便算出的所述负载转矩不适合于所述第一负载转矩条件,若当前的发动机转速适合于第一转速条件,则所述控制部(1203)将所述发动机(101)的最大输出特性作为所述第一最大输出特性,而且/或者,即便算出的所述负载转矩不适合于所述第二负载转矩条件,若当前的发动机转速适合于第二转速条件,则所述控制部(1203)将所述发动机(101)的最大输出特性作为所述第二最大输出特性。

第十一观点的发动机驱动机械,在第十观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述第一转速条件为当前的发动机转速在第一转速阈值以下。所述第二转速条件为当前的发动机转速在第二转速阈值以上。所述第一转速阈值比所述第二转速阈值小。

第十二观点的发动机驱动机械,在第十一观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述第一转速阈值及/或所述第二转速阈值与施加于所述发动机(101)的负载转矩无关,为一定值。

第十三观点的发动机驱动机械,在第十一观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述第一转速阈值及/或所述第二转速阈值为施加于所述发动机(101)的负载转矩及/或油门开度的函数。

第十四观点的发动机驱动机械,在第一观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,还具有富余转矩计算部(1205)。所述富余转矩计算部(1205)对算出的所述负载转矩与当前发动机转速下的最大输出转矩的差即富余转矩进行计算。所述控制部(1203)根据算出的所述富余转矩,对所述发动机(101)的最大输出特性进行可变控制。

第十五观点的发动机驱动机械,在第十四观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述控制部(1203)构成为具有第一模式和第二模式,在所述第一模式下,所述控制部(1203)进行控制以使所述发动机(101)的最大输出特性与第一最大输出特性一致,在所述第二模式下,所述控制部(1203)进行控制以使所述发动机(101)的最大输出特性与第二最大输出特性一致。若算出的所述富余转矩适合于第一富余转矩条件,则所述控制部(1203)将所述发动机(101)的最大输出特性作为第一最大输出特性,若算出的所述富余转矩适合于第二富余转矩条件,则所述控制部(1203)将所述发动机(101)的最大输出特性作为第二最大输出特性。所述第一最大输出特性相比于所述第二最大输出特性,在规定的发动机转速范围内的最大输出转矩小。

第十六观点的发动机驱动机械,在第十五观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述第一富余转矩条件为算出的所述负载转矩在第一富余转矩阈值以上。所述第二富余转矩条件为算出的所述富余转矩在第二富余转矩阈值以下。所述第一富余转矩阈值比所述第二富余转矩阈值大。所述第一富余转矩阈值及/或所述第二富余转矩阈值可以与发动机转速及/或油门开度无关,为一定值,或者也可以是发动机转速及/或油门开度的函数。

第十七观点的发动机驱动机械,在第十四观点至第十六观点中任一观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述富余转矩为当前发动机转速及当前油门开度下的最大输出转矩与算出的所述负载转矩的差。

第十八观点的发动机驱动机械,在第一观点至第十七观点中任一观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述控制部(1203)对所述发动机(101)的最大输出特性进行可变控制,以使当前发动机转速下自发动机(101)输出并能够分配到所述至少一种负载装置的最大分配转矩成为算出的所述负载转矩以上。

第十九观点的发动机驱动机械,在第一观点至第十八观点中任一观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,算出的所述负载转矩以上指算出的所述负载转矩和规定大小的转矩之和以上。

按照本发明第二十观点的控制装置,其为具有由发动机(101)驱动的多种负载装置的发动机驱动机械的控制装置,该控制装置具有所述负载转矩计算部(1201)和所述控制部(1203)。

按照本发明第二十一观点的方法,其控制发动机(101)的最大输出特性,所述方法的特征在于,具有如下步骤:算出从由发动机(101)驱动的多种负载装置中的至少一种负载装置施加于所述发动机(101)的当前的负载转矩的步骤;以及根据算出的所述负载转矩对所述发动机(101)的最大输出特性进行可变控制,以使在当前的发动机转速下发动机(101)能够输出的最大输出转矩成为算出的所述负载转矩以上的最大输出转矩的步骤。

按照本发明第二十二观点的发动机驱动机械,具有:检测当前的发动机转速的转速检测部(11)、根据检测到的所述发动机转速对发动机(101)的最大输出特性进行可变控制的控制部(1203)。

第二十三观点的发动机驱动机械,在第二十二观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述控制部(1203)构成为具有第一模式和第二模式,在所述第一模式下,所述控制部进(1203)行控制以使所述发动机(101)的最大输出特性与第一最大输出特性一致,在所述第二模式下,所述控制部(1203)进行控制以使所述发动机(101)的最大输出特性与第二最大输出特性一致。若检测到的所述发动机转速适合于第一转速条件,则所述控制部(1203)将所述发动机(101)的最大输出特性作为第一最大输出特性,若检测到的所述发动机转速适合于第二转速条件,则所述控制部(1203)将所述发动机(101)的最大输出特性作为第二最大输出特性。所述第一最大输出特性相比于所述第二最大输出特性,在规定的发动机转速范围内的最大输出转矩小。

第二十四观点的发动机驱动机械,在第二十三观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述第一转速条件为检测到的所述发动机转速在第一转速阈值以下。所述第二转速条件为算出到的所述发动机转速在第二转速阈值以上。所述第一转速阈值比所述第二转速阈值小。

第二十五观点的发动机驱动机械,在第二十四观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述第一转速阈值及/或所述转速阈值与施加于所述发动机(101)的负载转矩及/或油门开度无关,为一定值。

第二十六观点的发动机驱动机械,在第二十四观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述第一转速阈值及/或所述第二转速阈值为施加于所述发动机(101)的负载转矩及/或油门开度的函数。

第二十七观点的发动机驱动机械,在第二十三观点至第二十六观点中任一观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,即便检测到的所述发动机转速不适合于所述第一转速条件,若从由所述发动机(101)驱动的多种负载装置中的至少一种负载装置施加于所述发动机(101)的负载转矩适合于第一负载转矩条件,则所述控制部(1203)将所述发动机(101)的最大输出特性作为所述第一最大输出特性,即便检测到的所述发动机转速不适合于所述第二转速条件,若所述负载转矩适合于第二负载转矩条件,则所述控制部(1203)将所述发动机(101)的最大输出特性作为所述第二最大输出特性。

第二十八观点的发动机驱动机械,在第二十七观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述第一负载转矩条件为所述负载转矩在第一负载转矩阈值以下。所述第二负载转矩条件为所述负载转矩在第二负载转矩阈值以上。所述第一负载转矩阈值比所述第二负载转矩阈值小。

第二十九观点的发动机驱动机械,在第二十八观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述第一负载转矩阈值及/或所述第二负载转矩阈值与当前的发动机转速及/或油门开度无关,为一定值。

第三十观点的发动机驱动机械,在第二十八观点所述的发动机驱动机械的基础上,其特征在于,所述第一负载转矩阈值及/或所述第二负载转矩阈值为当前的发动机转速或油门开度的函数。

按照本发明第三十一观点的控制装置具有所述转速检测部(11)和根据检测到的所述发动机转速对发动机(101)的最大输出特性进行可变控制的控制部(1203)。

按照本发明第三十二观点的方法,其对发动机(101)的最大输出特性进行控制,该方法具有:检测当前的发动机转速的步骤;以及根据检测到的所述发动机转速对发动机(101)的最大输出特性进行可变控制的步骤。

上述发动机驱动机械例如为车辆。车辆既可以是不具有液压装置系统而具有行驶系统的乘用车,也可以是具有液压装置系统和行驶系统这两者的作业车辆。

上述各部分既可以通过手段,也可以通过硬件、计算机程序或它们的组合(例如一部分由计算机程序来实现,剩下的通过硬件来实现)来构筑。计算机程序被读入规定的处理器执行处理。而且,在计算机程序被读入处理器而进行信息处理时,也可以适当使用在存储器等硬件资源上存在的存储区域。而且,计算机程序既可以是自CD-ROM等存储介质安装于计算机的程序,也可以是经由通信网络下载到计算机的程序。

附图说明

图1表示适用本发明第一实施例的作业车辆的轮式装载机的整体结构。

图2A示意性表示控制装置的功能,图2B表示程序221的构成例。

图3表示第一实施例中的液压侧负载转矩(装载泵负载转矩)的算出步骤。

图4A是分别表示P模式最大输出特性和E模式最大输出特性的线图、图4B是表示行驶侧负载转矩和控制模式范围之间的关系的图。

图5A表示处于某发动机转速时算出的液压侧负载转矩和控制模式范围之间的关系,图5B表示处于该发动机转速时算出的总转矩(行驶侧负载转矩和液压侧负载转矩之和)和控制模式范围之间的关系。

图6A表示控制模式选择的流程,图6B是本发明第一实施例的第一变形例中的模式选择的说明图。

图7A是本发明第一实施例的第二变形例中的行驶侧负载转矩阈值的说明图,图7B是表示本发明第二实施例中的发动机转速和控制模式范围之间的关系的图。

图8A表示处于某负载转矩时发动机转速和控制模式范围之间的关系,图8B是本发明第二实施例的第一变形例中的发动机转速阈值的说明图。

图9A是本发明第二实施例的第二变形例中的控制模式选择的说明图,图9B表示本发明第三实施例的程序的构成例。

图10A表示随油门开度变化的输出限度的一例,图10B表示基于随油门开度变化的输出限度和E模式输出最大特性确定的当前最大输出特性。

图11A是算出富余转矩的说明图,图11B是表示富余转矩和控制模式范围之间的关系的图。

附图标记说明

1:轮式装载机、101:发动机、102:输出分配器、103:行驶系统、104:液压装置系统、110:离合器、111:变矩器、112:传动装置、113:车轴、120:装载泵、121:开关泵、122:转向泵、123:主阀、124:负载传感阀、128:大臂液压缸、129:铲斗液压缸、130:转向液压缸、200:控制装置

具体实施方式

以下,参照附图详细说明本发明的几个实施例。

(第一实施例)

以下,例举适用于作为作业车辆的轮式装载机的情况说明本发明的第一实施例。但是,本实施例也可以适用于轮式装载机以外的其他作业车辆。

图1是示意性表示轮式装载机的整体结构的说明图。

轮式装载机1具有发动机101、将发动机101的输出分配到行驶系统103及液压装置系统104的输出分配器(PTO:Power Take Off)102、用于使轮式装载机1行驶的行驶系统103以及主要用于驱动作业装置(例如大臂、铲斗)的液压装置系统104。

行驶系统103具有例如调制离合器(以下称为“离合器”)110、变矩器111、传动装置112、车轴113。离合器110的连接或分离例如通过液压来控制。具体而言,例如利用由来自控制装置200的离合器指令压(指定对于离合器110作用的液压的控制信号)指定的液压来控制离合器110。以下,将对于离合器13作用的压力称为“离合器压力”。为了便于说明,在图中将离合器简记为“MOD/C”,将变矩器简记为“T/C”,将传动装置简记为“T/M”。自发动机101输出的动力经由离合器110、变矩器111、传动装置112及车轴113传递到未图示的车轮。

液压装置系统104例如具有装载泵120、开关泵121、转向泵122、主阀123、负载传感载(转向)阀(图中的CLSS:Closed Center Load Sensing System:闭式中心负载传感系统)124、大臂液压缸128、铲斗液压缸129、转向液压缸130。

装载泵120是用于向大臂液压缸128及铲斗液压缸129供给液压油的泵。转向泵122是用于向转向液压缸130供给液压油的泵。开关泵121是用于向转向液压缸130或者大臂液压缸128及铲斗液压缸129中的任一方供给液压油的泵。各泵120,121例如分别作为斜盘型液压泵而构成,各斜盘的角度由来自控制装置200的控制信号控制。

负载传感阀124根据负载机械地控制自开关泵121排出的液压油的供给目的地及供给量。负载传感阀124也可以称为转向阀。在正常行驶时,自开关泵121排出的液压油经由负载传感阀124供给至转向液压缸130。即在行驶时,开关泵121对转向泵122进行援助,为了使转向液压缸130工作而工作。另外,在本实施例中,作为负载传感阀(或者转向阀)124的一例,采用CLSS阀,但也可以应用CLSS阀外的其他阀。

与此相对,在进行作业时,自开关泵121排出的液压油经由负载传感阀124及主阀123供给至大臂液压缸128。

主阀123根据自铲斗操纵杆或大臂操纵杆输入的先导压力,将自装载泵120(或者装载泵120及开关泵121这两个泵)排出的液压油供给至大臂液压缸128和铲斗液压缸129。

在液压装置系统104中替换上述泵120、121及122中的至少一个泵可以具有其他泵,或者在具有上述泵120、121及122中的至少一个泵之外还可以具有其他泵。例如,轮式装载机1可以具有用于驱动冷却风扇的泵、用于润滑传动装置112的泵、用于生成制动压力的泵等。

在轮式装载机1中作为各种各样的传感器例如设置有:检测发动机转速的发动机转速传感器11、检测离合器压力的离合器压力传感器12、检测离合器110的输出轴转速的离合器输出轴转速传感器13、检测传动装置112的输出轴转速的T/M输出转速传感器14、检测装载泵液压的装载泵液压传感器15及检测油门踏板2001的操纵量(以下称为“油门开度”)的油门开度传感器16。由各种传感器11~16检测到的各种状态分别如虚线箭头1001~1006所示,作为电信号输入到控制装置200。

另外,控制装置200(例如后述的控制程序1203)如单点划线箭头1021所示,将指定装载泵120的斜盘角度的控制信号发送到装载泵120,或者如单点划线箭头1022所示,将指定开关泵121的斜盘角度的控制信号发送到开关泵121,或者如单点划线1023所示,将离合器指令压发送到离合器110,或者如单点划线1024所示,将指定速度级的控制信号发送到传动装置112,或者如单点划线1025所示,将与后述最大输出特性中的油门开度对应的燃料喷射量信号向发动机101进行指令。

图2A表示控制装置200的构成例。

控制装置200作为例如具有运算部(例如CPU(Central Processing Unit:中央处理器))210、存储部(例如存储器)220和输入输出接口部230的电子电路而构成。

存储部220存储例如被读入运算部210而执行的程序221、运算部210所使用的参数222及表格223。

如图2B所示,程序221中包含例如负载转矩计算程序1201和控制程序1203。运算部210自存储部220读入并执行负载转矩计算程序1201,执行后述负载转矩的计算。而且,运算部210自存储部220读入并执行控制程序1203,从而选择最大输出特性,或者进行控制以使发动机101的最大输出特性与被选择的最大输出特性一致。在以下的说明中,当计算机程序作为主语时,实际上是执行该计算机程序的运算部210进行处理。

输入输出接口部230是在各种传感器11~16、离合器110、传动装置112、各泵120~122等之间收发电信号的电路。运算部210经由输入输出接口部230接收来自各种传感器11~16的信号。而且,运算部210经由输入输出接口部230向离合器110和各泵120~122输出控制信号。

另外,上述控制装置200的结构以理解和实施本发明所需的程度简化表示其结构,但本发明并不限于上述结构。

在本实施例中,控制装置200定期或者不定期地计算行驶侧负载转矩、液压侧负载转矩及它们的合计值(以下称为“合计转矩”),并基于算出的行驶侧负载转矩、液压侧负载转矩及合计转矩,选择如下的最大输出特性:在检测到的发动机转速下发动机101能够输出的最大输出转矩成为算出的发动机负载转矩以上的最大输出转矩。以下,详细说明控制装置200进行的各种处理。

<行驶侧负载转矩的计算>

“行驶侧负载转矩”是指从属于行驶系统103的种类的负载装置施加于发动机101的负载转矩。行驶侧负载转矩利用负载转矩计算程序1201进行计算。作为一例通过计算以下(式1)至(式4)来算出行驶侧负载转矩T4(kgm)。

T1=(主转矩系数)×(T/C输入转速)2×Q1    (式1)

T2=(离合器压力)×Q2    (式2)

T3=MIN(T1,T2)         (式3)

T4=T3÷(PTO中的行驶系统齿轮齿数比)     (式4)

T1是输入至变矩器111的转矩(以下称为“T/C输入转矩”)。“主转矩系数”是与变矩器111的性能相关的固有系数。(式1)中的主转矩系数是以速度比为基本(キ一)参照例如存储有速度比和主转矩系数之间的关系的表格而得到的值。“速度比”是变矩器111的输出转速(T/C输出转速)和输入转速(T/C输入转速)之比(具体而言为(T/C输出转速)/(T/C输入转速))。T/C输出转速是例如在由T/M输出轴转速传感器14检测到的输出轴转速上乘以当前速度级(自控制装置200指定的速度级或测量的速度级)的减速比而得到的值。(式1)中的T/C输入转速是由离合器输出轴转速传感器13检测到的离合器输出轴转速。(式1)中的Q1是用于进行单位换算的常数(例如10-6)。

T2是离合器转矩容量(kgm)。(式2)中的离合器压力是由离合器压力传感器12检测到的离合器压力(kg/cm2)。(式2)中的Q2是某离合器压力(例如25(kg/cm2))时的转矩容量(例如370(kgm))除以该离合器压力而算出的值。

根据(式3),T3是上述T1和T2中小的一方的值。

根据(式4),T3除以PTO102中的行驶系统的齿轮齿数比,算出行驶侧负载转矩T4。

<液压侧负载转矩的计算>

“液压侧负载转矩”是从属于液压装置系统104的种类的负载装置施加于发动机101的负载转矩。在本实施例中,属于液压装置系统104的种类的负载装置是指多个泵中的一个泵,具体而言,是装载泵120。因此,本实施例中的液压侧负载转矩是从装载泵120施加于发动机101的负载转矩(以下称为“装载泵负载转矩”)。装载泵负载转矩也通过负载转矩计算程序1201来计算。装载泵负载转矩(kgm)按照例如图3所示的步骤来计算(以下在该<液压侧负载转矩的计算>的说明中,“泵”指“装载泵”)。

即,首先算出泵流量(l/min)。泵流量例如通过计算下述(式5)来算出。

泵流量=发动机转速(rpm)×泵容量(cc/rev)×泵斜盘(%)    (式5)

(式5)中的发动机转速是由发动机转速传感器11检测到的发动机转速。(式5)中的泵容量是例如预先确定的值或者测量的值。(式5)中的泵斜盘例如是为了根据操作杆操纵量得到作业所需的油量,由来自控制装置200的控制信号指定的值。在(式5)的计算中,可以进一步乘以用于进行单位换算等的值。

接着,算出泵马力(PS)。泵马力例如通过下述(式6)来算出。

泵马力=泵流量(l/min)×泵压(kg/cm2)×泵容量效率(%)×泵转矩效率(%)    (式6)

(式6)中的泵流量是根据(式5)计算的值。(式6)中的泵压是由装载泵液压传感器15检测到的装载泵液压。(式6)中的泵容量效率及泵转矩效率例如分别是预先确定的值。在(式6)的计算中也可以进一步乘以用于进行单位换算等的值。

最后,算出装载泵负载转矩。装载泵负载转矩T5例如通过下述(式7)来算出。

T5=泵马力(PS)÷发动机转速(rpm)    (式7)

(式7)中的泵马力是通过计算(式6)而算出的值。(式7)中的发动机转速是(式5)所使用的发动机转速(由发动机转速传感器11检测到的发动机转速)。在(式7)的计算中,也可以进一步乘以用于进行单位换算(例如弧度换算)等的值(例如1/2π)。

<合计转矩的计算>

合计转矩(T6)是按照负载转矩计算程序1201算出的负载转矩,是行驶侧负载转矩(T4)和液压侧负载转矩(装载泵负载转矩)(T5)之和。

<最大输出特性的选择>

最大输出特性换言之是由各发动机转速下的各发动机最大输出转矩来定义的发动机性能。在本实施例中,作为能够选择的最大输出特性,例如有P模式最大输出特性和E模式最大输出特性两种。

图4A是分别表示P模式最大输出特性和E模式最大输出特性的线图。

P模式最大输出特性在图4A中由实线表示,由在P模式下能够输出的各发动机转速下的各发动机最大输出转矩来定义。另外,“P模式”指功率模式,是使功率优先于油耗的控制模式。

E模式最大输出特性在图4A中由实线和虚线的组合来表示,由在E模式下能够输出的各发动机转速下的各发动机最大输出转矩来定义。由图4A可知,E模式最大输出特性相比于P模式最大输出特性,在规定的发动机转速范围(在图4中自R1至R2的范围)内的最大输出转矩小。而且,根据E模式最大输出特性,在E模式下能够输出的最大发动机转速低于在P模式下能够输出的最大发动机转速。另外,“E模式”指经济模式,是使油耗优先于功率的控制模式。

在该例中,能够选择的最大输出特性为P模式最大输出特性和E模式最大输出特性这两个特性,但也可以为三个以上的特性。而且,一个最大输出特性通过分多阶段地或者不分阶段地改变,可以得到多个最大输出特性。而且,最大输出特性并不限于图4A中例示的折线,也可以局部或全部为曲线。

在本实施例中,基于算出的T4、T5及T6即行驶系统负载转矩、液压系负载转矩(装载泵负载转矩)及合计转矩,通过控制程序1203选择P模式和E模式中的任一模式。控制程序1203进行控制以使发动机101的最大输出特性与对应于选择的控制模式的最大输出特性一致。具体而言,例如控制程序1203控制燃料喷射量,以使由传感器11检测到的发动机转速下的发动机输出转矩不超过选择的最大输出性能中的该发动机转速下的最大输出转矩。

因此,选择控制模式是指从能够选择的多个最大输出特性中选择一个最大输出特性。具体而言,选择P模式是指选择P模式最大输出特性,选择E模式是指选择E模式最大输出特性。

以下,详细说明在何种情况下选择P模式最大输出特性,在何种情况下选择E模式最大输出特性。

在本实施例中,对于算出的各种负载转矩(T4、T5及T6),设置一个以上的负载转矩阈值,例如两个负载转矩阈值。

图4B表示T4和控制模式范围之间的关系。

设置有第一T4阈值(Th41)和比第一T4阈值大的第二T4阈值(Th42)。无论是Th41还是Th42,都与发动机转速大小无关,为一定值。

根据图4B,发动机输出转矩自0至不到Th41的范围为E模式范围,Th41以上至Th42以下的范围为死区,比Th42大的范围为P模式范围。若T4超过Th42,则属于P模式范围,若不到Th41,则属于E模式范围,若为除此之外的情况,则属于死区。例如即便T4自超过Th42的值下降到不到Th42,只要在Th41以上,则维持属于P模式范围的状态,但若进一步下降到不到Th41,则从属于P模式范围的状态过渡到属于E模式范围的状态。反之,即便T4自不到Th41的值上升到超过Th41的值,只要在Th42以下,则维持属于E模式范围的状态,但若进一步上升到超过Th42的值,则从属于E模式范围的状态过渡到属于P模式范围的状态。如果处于T4属于P模式范围的状态,例如控制程序1203写入(例如写入存储部220或运算部210内的寄存器)表示该情况的信息(例如信号,以下称为“P模式信号”),另一方面,如果出于T4属于E模式范围的状态,例如写入表示该情况的信息(例如信号,以下称为“E模式信号”)。

对于T5及T6而言,也分别与T4相同。即,T5及T6也设置一个以上的负载转矩阈值,例如图5A和图5B所示的两个负载转矩阈值。与T5相关的两个负载转矩阈值Th51及Th52、与T6相关的两个负载转矩阈值Th61及Th62与发动机转速无关,均为一定值。

图5A表示处于某发动机转速的情况下算出的T5和控制模式范围之间的关系,图5B表示处于该发动机转速的情况下算出的T6和控制模式范围之间的关系(其中,在本实施例中,由于T5及T6无论在哪一发动机转速下都为相同的值,因此,无论在哪一发动机转速下都构成图示的关系)。

根据图5A,在某发动机转速下,即便T5自超过第二T5阈值(Th52)的值下降到不到Th52,只要在比Th52低的第一T5阈值(Th51)以上,则维持属于P模式范围的状态,但若进一步下降到不到Th51,则从属于P模式范围的状态过渡到属于E模式范围的状态(例如P模式信号被解除,写入E模式信号)。反之,即便T5自不到Th51的值上升到超过Th51的值,只要在Th52以下,则维持属于E模式范围的状态,但若进一步上升到超过Th52的值,则从属于E模式范围的状态过渡到属于P模式范围的状态(例如E模式信号被解除,写入P模式信号)。

同样地,根据图5B,在相同发动机转速下,即便T6自超过第二T6阈值(Th62)的值下降到不到Th62,只要在比Th62低的第一T6阈值(Th61)以上,则维持属于P模式范围的状态,但若进一步下降到不到Th61,则从属于P模式范围的状态过渡到属于E模式范围的状态(例如P模式信号被解除,写入E模式信号)。反之,即便T6自不到Th61的值上升到超过Th61的值,只要在Th62以下,则维持属于E模式范围的状态,但若进一步上升到超过Th62的值,则从属于E模式范围的状态过渡到属于P模式范围的状态(例如E模式信号被解除,写入P模式信号)。

图6A表示控制模式选择的流程。

控制程序1203在T4、T5及T6中的任一转矩下若P模式信号被写入时(在步骤S3011中为“是”)选择P模式(即选择P模式最大输出特性)(S3012)。另一方面,控制程序1203在T4、T5及T6中的任一转矩下都未写入P模式信号时(换言之,对于所有的T4、T5及T6都写入E模式信号时)(在步骤S3011为“否”)选择E模式(即选择E模式最大输出特性)(S3013)。

以上是对于第一实施例的说明。

根据本实施例,算出行驶侧负载转矩、液压侧负载转矩(装载泵负载转矩)及合计转矩,对于算出的各种负载转矩,准备P模式范围和E模式范围。另外,若为行驶侧负载转矩、液压侧负载转矩及合计转矩中的任一个属于P模式范围的状态,则选择P模式最大输出特性。

在发动机101上施加有除行驶侧负载转矩和液压侧负载转矩(装载泵负载转矩)之外的负载转矩。例如,在本实施例中,作为液压侧负载转矩,算出来自多个泵中的一个泵即装载泵的负载转矩,但也从除该泵之外的泵对发动机101施加负载。而且,也从除泵之外的负载装置对发动机101施加负载。因此,考虑到比行驶侧负载转矩和液压侧负载转矩(装载泵负载转矩)的合计值(即合计转矩)高的负载转矩施加于发动机101,因此,优选使当前的发动机转速(检测到的发动机转速)下的发动机最大输出转矩成为比合计转矩高的负载转矩以上。

于是,在本实施例中,如上所述,若为行驶侧负载转矩、液压侧负载转矩及合计转矩中的任一个属于P模式范围的状态,则选择P模式最大输出特性。因此,可以期待提高使实际施加于发动机101的负载转矩以上的转矩成为最大输出转矩的可靠性。换言之,可以期待提高在当前的发动机转速下自发动机101输出并能够分配到行驶系统103和装载泵120的最大分配转矩成为算出的行驶侧负载转矩或装载泵负载转矩以上的可靠性。

另外,在第一实施例中,可考虑以下几个变形例。

在第一变形例中,如图6B所示,选择P模式最大输出特性,以使在当前的发动机转速下特定种类的负载转矩Tk与规定的加算转矩Ta的合计以上的转矩成为最大输出转矩。根据图6B,若使特定种类的负载转矩Tk以上的转矩成为最大输出转矩,则也可以选择E模式输出特性,但如前所述,由于发动机101也具有特定种类的负载转矩Tk之外的负载转矩,因此,选择P模式最大输出特性,以使在特定种类的负载转矩Tk上加上规定的加算转矩TA得到的值以上的转矩成为最大输出转矩。于是,加算转矩Ta根据当前的发动机转速(被检测到的发动机转速)和特定种类的负载转矩Tk,被调整为使实际上施加于发动机101的负载转矩以上的转矩成为最大输出转矩这样的值。加算转矩Ta也可以是发动机转速的函数(即也可以因发动机转速不同而使其值不同)。而且,特定种类的负载转矩Tk例如是多种负载转矩中的一种或两种以上的负载转矩的合计值。

在第二变形例中,与T4、T5及T6中的至少一个相关的一个或多个负载转矩阈值可以是发动机转速的函数。图7A表示与T4相关的两个负载转矩阈值Th41及Th42成为发动机转速的函数的一例。表示负载转矩阈值的线如图7A所例示的那样,不需要全部都是曲线,也可以构成为一部分或全部为直线。

在第三变形例中,作为油耗优先,若多种负载转矩中的不到一半的规定数量的负载转矩(根据上述例,为T4、T5及T6中的一种负载转矩)属于E模式范围的状态,则可以选择E模式最大输出特性。

在第四变形例中,算出来自替代装载泵120的一个或者多个其他泵(例如开关泵121)的负载转矩,或者来自装载泵120和一个或多个其他泵(例如开关泵121)的负载转矩。当考虑包括或者不包括装载泵120的多个泵时,作为一例,液压侧负载转矩按照如下算出。即,对应各泵,算出泵流量,并基于算出的泵流量,算出泵马力。之后,将与多个泵对应的多个泵马力求和来算出总泵马力,并且,通过算出的总泵马力除以当前的发动机转速等,算出液压侧负载转矩(T5)。

在第五变形例中,判断选择P模式最大输出特性和E模式最大输出特性中的哪一个时所考虑的负载转矩的种类不限于上述三种,可以不到三种,也可以多于三种。具体而言,可以考虑例如仅是T4、T5和T6中的一个,或者仅是它们中的两个。

(实施例2)

以下,说明本发明的第二实施例。此时,以与第一实施例的不同点为主进行说明,对于与第一实施例的共通点,省略或简略说明(在之后的第三实施例的说明中也一样)。

在第二实施例中,替代算出的负载转矩,基于检测到的发动机转速,选择最大输出特性。

图7B是表示发动机转速和控制模式范围之间的关系的图。

如图7B所示,设置一个以上的转速阈值例如两个转速阈值Rh1及Rh2。在本实施例中,转速阈值Rh1及Rh2均与施加于发动机101的负载转矩(以下称为“发动机负载转矩”)无关,为一定值。

图8A表示某发动机负载转矩下的发动机转速与控制模式范围之间的关系(在本实施例中,如前所述,由于Rh1及Rh2无论在哪一发动机负载转矩下都为相同的值,因此,无论在哪一发动机负载转矩下都构成图示的关系)。

根据图7B及图8A,即便发动机转速自超过Rh2的值下降到不到Rh2的值,只要在Rh1以上,则维持属于P模式范围的状态,但若进一步下降到不到Rh1,则从属于P模式范围的状态过渡到属于E模式范围的状态(例如P模式信号被解除,写入E模式信号)。反之,即便发动机转速自不到Rh1的值上升到超过Rh1的值,只要在Rh2以下,则维持属于E模式范围的状态,但若进一步上升到超过Rh2的值,则自属于E模式范围的状态过渡到属于P模式范围的状态(例如E模式信号被解除,写入P模式信号)。

在本实施例中,控制程序1203在发动机转速属于P模式范围时选择P模式(选择P模式最大输出特性),在发动机转速属于E模式范围时选择E模式(选择E模式最大输出特性)。

以上是对第二实施例的说明。

本实施例例如可认为在即便所要求的转矩低也要重视确保快的行驶速度这一用途(例如乘用车)方面是有用的。与此相对,上述第一实施例可认为在即便发动机转速低也要使所要求的转矩高这一用途方面是有用的。

另外,在第二实施例中可考虑以下几个变形例。

在第一变形例中,如图8B所示,一个或多个转速阈值(例如上述Rh1及Rh2)为发动机负载转矩的函数。

第二变形例是第二实施例与上述第一实施例的组合。具体而言,例如如图9A所示,若控制程序1203与负载转矩和发动机转速这两者相关而选择P模式(S4011为“是”),则选择P模式(S4012);若控制程序1203与负载转矩和发动机转速中的至少一方相关而选择E模式(S4011为“否”),则选择E模式。这种情况可认为例如在想尽量不设为P模式这一用途(例如相比作业性能更重视油耗这一用途)方面是有用的。

另外,也可以替换上述方式而采用如下方式,即,若控制程序1203与负载转矩相关而选择P模式,并且控制程序1203与负载转矩和发动机转速中的任一个相关而选择P模式,则选择P模式;若控制程序1203与负载转矩和发动机转速这两者相关而选择E模式,则选择E模式。

(实施例3)

图9B表示第三实施例中的程序221′的构成例。

在程序221′中,替代上述控制程序1203包含基于后述的富余转矩选择控制模式的控制程序1203′,或者除上述控制程序1203之外,还包含基于后述的富余转矩选择控制模式的控制程序1203′。而且,在程序221′中还包含富余转矩算出程序1205。富余转矩算出程序1205算出后述的富余转矩。

以下说明在第三实施例中进行的处理。

图10A中双点划线表示的随油门开度变化的输出限度如图10A中虚线箭头所示,随着油门开度的大小发生变化。在此,“输出限度”是指在哪一发动机转速下最大能够输出哪种程度的转矩。油门开度的指令并不限于基于油门踏板2001产生的指令,也可以通过刻度盘(ダイヤル)或按钮(未图示)进行的指令。

控制程序1203′基于被选择的最大输出特性和随当前的油门开度变化的输出限度,定义当前的最大输出特性。具体而言,例如在被选择的最大输出特性为E模式输出特性时,如图10B所示,E模式最大输出特性和随当前油门开度变化的输出限度中各发动机转速下最大输出转矩小的一方被采用的最大输出特性成为当前的最大输出特性。因此,根据图10B,粗实线为当前的最大输出特性。例如,以E模式最大输出特性,在某发动机转速下进行作业时,若油门开度被变更,则变更为与油门开度对应的最大输出特性。

如图11A所示,富余转矩算出程序1205根据当前的最大输出特性求出当前的发动机转速(检测到的发动机转速)Rc下的当前最大输出转矩(Tcx)。接着,富余转矩算出程序1205算出Tcx与当前负载转矩(Tc)的差。该差为富余转矩(Tcm)。顺便提及的是,上述Tc例如为上述T4、T5及T6中的任一个。如果存在多个Tc(例如上述T4、T5及T6中的两种以上的负载转矩分别为Tc时),则算出的Tcm也具有多个。

控制程序1203′基于算出的Tcm,选择控制模式。例如,若Tcm不到第一Tcm阈值(ThCm1),则控制程序1203′选择P模式,若超过比ThCm1大的第二Tcm阈值(ThCm2),则选择E模式。具体而言,例如如图11B所示,即便Tcm自超过ThCm2的值下降到不到ThCm2,只要在ThCm1以上,则维持属于E模式范围的状态,但若进一步下降至不到ThCm1,则自属于E模式范围的状态过渡到属于P模式范围的状态(例如E模式信号被解除,写入P模式信号)。反之,即便Tcm自不到ThCm1的值上升至超过ThCm1的值,只要在ThCm2以下,则维持属于P模式范围的状态,但若进一步上升至超过ThCm2的值,则自属于P模式范围的状态过渡到属于E模式范围的状态(例如P模式信号被解除,写入E模式信号)。

以上是对第三实施例的说明。另外,当算出多个Tcm时,对于各个Tcm,执行参照图11B已说明那样的处理,其结果是,若多个Tcm中的不到一半(例如一个)具有P模式信号,则可以选择P模式,或者,多个Tcm中的不到一半(例如一个)具有E模式信号,则也可以选择E模式。而且,至少一个富余转矩阈值可以是发动机转速及/或油门开度的函数。

以上,虽然说明了本发明的几个实施例,但这些实施例仅是用于说明本发明的例示,其宗旨并非仅将本发明的范围限定于这些实施例。本发明在不脱离其主旨的范围可以实施其他各种形态。

例如,在第一实施例至第三实施例中的至少一个实施例中,负载转矩阈值可以是替代发动机转速的油门开度的函数,或是发动机转速及油门开度的函数。而且,在第二实施例中,转速阈值可以是替代负载转矩的油门开度的函数,或是负载转矩及油门开度的函数。

而且,虽然例如基于负载转矩、发动机转速或者富余转矩与阈值之间的关系来选择P模式和E模式中的某一模式,但也可以基于是否适合于除此之外的条件来进行选择。

而且,例如也可以将上述多个实施例、变形例中的两个以上的实施例及/或变形例进行组合。

而且,例如某实施例、变形例或两个以上的实施例及/或变形例的组合可以通过操作人员的手动或者基于作业状况等自动选择,并可以实施被选择的实施例、变形例或它们的组合。具体而言,例如如作业优先模式、速度优先模式、油耗优先模式等那样准备有能够选择的多种模式,当作业优先模式被选择时,例如可以执行参照图4B至图6A已说明的处理,当速度优先模式被选择时,可以执行参照图7B及图8A已说明的处理,当作业优先模式被选择时,可以执行参照图9A已说明的处理。

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