挖土机以及挖土机的控制方法
【专利摘要】本发明提供一种挖土机以及挖土机的控制方法，其课题在于在挖土机中，即使在液压负载急剧增大的情况下，也抑制引擎转速下降，并使引擎输出顺畅地上升。挖土机具有转速被控制为恒定的引擎（11）、与引擎连接的主泵（14）、与引擎连接的电动发电机（12）以及对电动发电机进行控制的控制部（30）。当主泵（14）的负载增大时，控制部（30）使电动发电机（12）进行发电运行，从而增大施加于引擎（11）的负载。
【专利说明】挖土机以及挖土机的控制方法
【技术领域】
[0001]本申请主张基于2013年2月26日申请的日本专利申请第2013-036300号的优先权。该申请的所有内容通过参考援用于本说明书中。
[0002]本发明涉及一种将由通过引擎驱动的液压泵产生的液压供给至液压工作要件来进行工作的挖土机。
【背景技术】
[0003]若在挖土机运行时，作为液压工作要件例如动臂开始被驱动，则液压负载急剧增大，为了驱动液压泵而施加于引擎的负载急剧增大。因此，提出了一种为了即使在液压负载急剧增大的情况下，也抑制施加于引擎的负载急剧增大，从液压负载开始增大起，将液压泵的输出抑制预定时间的方法(例如，参考专利文献I)。
[0004]专利文献1:日本特开2000-154803号公报
[0005]在专利文献I所公开的输出控制中，抑制了液压泵的负载急剧增大(即，增大液压泵的输出限制)。但是，刚降低液压泵的负载后不久，引擎转矩就急剧上升并恢复。随此，暂时下降了的引擎转速也立刻上升并恢复。因此，在进行了恒定转速控制的引擎中，引擎的输出控制发挥作用，引擎转矩再次下降。在该情况下，由于呈液压泵的输出限制未恢复至通常的输出限制而被大幅地限制输出的状态，因此施加于引擎的负载仍然较小。因此，如不进行使喷射于引擎的燃料喷射量增大的控制，使液压泵的输出增大，则导致引擎转速大幅下降。
[0006]因此，希望开发一种即使在液压负载急剧增大的情况下，也能够抑制引擎转速大幅下降，同时能够增大引擎转矩的技术。
【发明内容】
[0007]根据本发明的一实施方式，提供一种挖土机，其具有:引擎，其转速被控制为恒定；液压泵，其与该引擎连接；发电机，其与所述引擎连接；以及控制部，其对该发电机进行控制，当所述液压泵的负载增大时，所述控制部使所述发电机进行发电运行。
[0008]根据本发明的其他实施方式，提供一种挖土机的控制方法，所述挖土机具有:弓丨擎，其转速被控制为恒定；液压泵，其与该引擎连接；以及发电机，其与所述引擎连接，其中，当所述液压泵的负载增大时，所述挖土机的控制方法使所述发电机进行发电运行。
[0009]发明效果:
[0010]根据上述发明，即使在液压负载急剧增大的情况下，也能够抑制引擎转速大幅下降，并能够使引擎输出顺畅地上升。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是挖土机的侧视图。
[0012]图2是表示基于一实施方式的挖土机的驱动系统的结构的框图。
[0013]图3是蓄电系统的电路图。[0014]图4是用于说明在液压负载增大时产生的引擎转速下降的时序图。
[0015]图5是用于说明在泵负载上升时使电动发电机进行发电运行的情况下的引擎转速的变化的时序图。
[0016]图6是引擎转速控制处理的一例的流程图。
[0017]图7是用于说明在液压负载增大时产生的引擎转速下降的时序图。
[0018]图8是用于说明在泵输出限制被控制成变小时使电动发电机进行发电运行的情况下的引擎转速的变化的时序图。
[0019]图9是引擎转速控制处理的其他例子的流程图。
[0020]图10是表示由回转液压马达对回转机构进行驱动的结构的挖土机的驱动系统的结构的框图。
[0021]图11是表示液压挖土机的驱动系统的结构的框图。
[0022]图中:1-下部行走体，1A、1B_液压马达，2-回转机构，2A-回转液压马达，3-上部回转体，4-动臂，5-斗杆，6-铲斗，7-动臂缸，8-斗杆缸，9-铲斗缸，10-驾驶室，11-引擎，IIa-增压器，12-电动发电机，12A-旋转检测器，13-变速器，14-主泵，15-先导泵，16-高压液压管路，17-控制阀，18A、20-逆变器，19-电容器，21-回转用电动机，22-分解器，23-机械制动器，24-回转变速器，25-先导管路，26-操作装置，26A、26B-操纵杆，26C-踏板，27-液压管路，28-液压管路，29-压力传感器，30-控制器，100-升降压转换器，110-DC母线，Ill-DC母线电压检测部，112-电容器电压检测部，113-电容器电流检测部，120-蓄电系统，200-发电机，210-驱动控制部，220-蓄电系统。
【具体实施方式】
[0023]接着，参考附图对实施方式进行说明。
[0024]图1是应用本发明的挖土机的侧视图。作为应用本发明的挖土机，不限于图1所示的结构的挖土机，只要具有能够利用引擎驱动并对引擎施加负载的驱动要件(例如，发电机)，则也能够应用于其他结构的挖土机。
[0025]在图1所示的挖土机的下部行走体I上经由回转机构2搭载有上部回转体3。在上部回转体3上安装有动臂4。在动臂4的前端安装有斗杆5，在斗杆5的前端安装有铲斗
6。动臂4、斗杆5以及铲斗6分别通过动臂缸7、斗杆缸8以及铲斗缸9而被液压驱动。在上部回转体3上设置有驾驶室10，并且搭载有引擎等动力源。
[0026]图2是表示图1所示的挖土机的驱动系统的结构的框图。在图2中，分别用双重线表示机械动力系统，用粗实线表示高压液压管路，用虚线表示先导管路，用细实线表示电力驱动/控制系统。
[0027]作为机械式驱动部的引擎11以及作为辅助驱动部的电动发电机12分别与变速器13的2个输入轴连接。在变速器13的输出轴上连接有作为液压泵的主泵14以及先导泵
15。在主泵14上经由高压液压管路16连接有控制阀17。
[0028]控制阀17为进行挖土机中的液压系统的控制的控制装置。下部行走体I用的液压马达IA (右侧用)以及IB (左侧用)、动臂缸7、斗杆缸8以及铲斗缸9经由高压液压管路与控制阀17连接。
[0029]在电动发电机12上经由逆变器18A连接有包括蓄电器的蓄电系统120。在电动发电机12上设置有检测其转速的旋转检测器12A。旋转检测器12A检测出的电动发电机12的转速被供给至控制器30。
[0030]在先导泵15上经由先导管路25连接有操作装置26。操作装置26包括操纵杆26A、操纵杆26B以及踏板26C。操纵杆26A、操纵杆26B以及踏板26C经由液压管路27以及28分别与控制阀17以及压力传感器29连接。压力传感器29与进行电力系统的驱动控制的控制器30连接。并且，当操作装置26为电动式的情况下，也可以将从操作装置26输出的电信号用作操作状态检测部的检测值，以代替从先导压力传感器29 (压力传感器29)输出的信号。
[0031]图2所示的挖土机，将回转机构2设为电动式，因此为了对回转机构2进行驱动而设置有回转用电动机21。作为电动工作要件的回转用电动机21经由逆变器20与蓄电系统120连接。在回转用电动机21的旋转轴21A连接有分解器22、机械制动器23以及回转变速器24。由回转用电动机21、逆变器20、分解器22、机械制动器23以及回转变速器24构成负载驱动系统。
[0032]控制器30是作为进行挖土机的驱动控制的主控制部的控制装置。控制器30由包括CPU (Central Processing Unit)以及内部存储器在内的运算处理装置构成,且为通过由CPU执行储存于内部存储器中的驱动控制用的程序来实现控制的装置。
[0033]控制器30将从压力传感器29供给的信号转换为速度指令，进行回转用电动机21的驱动控制。从压力传感器29供给的信号相当于表示为了使回转机构2回转而对操作装置26进行操作时的操作量的信号。
[0034]控制器30进行电动发电机12的运行控制(电动(辅助)运行或发电运行的切换)，并且通过对作为升降压控制部的升降压转换器100 (参考图3)进行驱动控制来控制电容器19的充放电。控制器30根据电容器19的充电状态、电动发电机12的运行状态(电动(辅助)运行或发电运行)以及回转用电动机21的运行状态(动力运行或再生运行)，进行升降压转换器100的升压动作与降压动作的切换控制，由此进行电容器19的充放电控制。并且，控制器30根据由蓄电器电压检测部检测的蓄电器电压值计算蓄电器(电容器)的充电率SOC。
[0035]图3是蓄电系统120的电路图。蓄电系统120包括作为蓄电器的电容器19、升降压转换器以及DC母线110。DC母线110对电容器19、电动发电机12以及回转用电动机21之间的电力的授受进行控制。在电容器19上设置有用于检测电容器电压值的电容器电压检测部112和用于检测电容器电流值的电容器电流检测113。通过电容器电压检测部112检测的电容器电压值和通过电容器电流检测部113检测的电容器电流值被供给至控制器30。
[0036]升降压转换器100根据电动发电机12以及回转用电动机21的运行状态，进行为了将DC母线电压值限制在恒定的范围内而切换升压动作与降压动作的控制。DC母线110配设在作为驱动控制部的逆变器18A、20与升降压转换器100之间，并进行电容器19、电动发电机12以及回转用电动机21之间的电力的授受。
[0037]根据由DC母线电压检测部111检测的DC母线电压值、由电容器电压检测部112检测的电容器电压值以及由电容器电流检测部113检测的电容器电流值，进行升降压转换器100的升压动作与降压动作的切换控制。
[0038]在如以上结构中，作为辅助马达的电动发电机12进行发电的电力经由逆变器18A被供给至蓄电系统120的DC母线110，且经由升降压转换器100被供给至电容器19。回转用电动机21进行再生运行而生成的再生电力经由逆变器20被供给至蓄电系统120的DC母线110，且经由升降压转换器100被供给至电容器19。
[0039]电容器19只要是能够以经由升降压转换器100在与DC母线110之间能够进行电力授受的方式进行充放电的蓄电器即可。另外，在图3中，作为蓄电器示出了电容器19，但也可以使用锂离子电池等能够充放电的二次电池、锂离子电容器或者能够进行电力的授受的其他形式的电源来代替电容器19。
[0040]在如以上结构的挖土机中，当增大主泵14的输出时，通过使电动发电机12进行发电运行，从而能够对引擎11施加负载。由此，能够抑制在液压负载急剧增大时产生的引擎转速下降，并使引擎转矩顺畅地上升。以下，对这种挖土机的控制方法进行说明。
[0041]图4是用于说明以往技术中的液压负载增大时产生的引擎转速下降的时序图。图4 (a)是表示泵负载的变化的曲线图，图4 (b)是表示引擎转矩的变化的曲线图，图4 (c)是表示引擎转速的变化的曲线图。
[0042]如图4 (a)所示，在时刻tl，泵负载开始上升。泵负载是指，为了对作为液压泵的主泵14进行驱动而施加于引擎11的负载。由于在操作例如动臂4、斗杆5以及铲斗6等液压工作要件时，为了对动臂缸7、斗杆缸8以及铲斗缸9等供给高压工作油而对主泵14进行驱动，因此会使泵负载上升。
[0043]若在时刻tl泵负载开始上升，则如图4 (b)所示，为了对主泵14进行驱动，引擎转矩急剧上升。随此，如图4 (c)所示，无法将引擎转速维持成设定转速R1，导致引擎转速下降。但是，若引擎转矩上升某种程度，则引擎转速也上升，在时刻t2引擎转速恢复至设定转速R1。另外，通过恒定转速控制来控制引擎11的转速，在挖土机的运行过程中，燃料喷射量被控制成始终维持为设定转速Rl。
[0044]由于到时刻tl为止液压泵未被驱动，因此引擎11呈怠速状态，引擎转矩成为无负载时转矩τ?。由于在时刻tl之后泵负载上升，因此增大喷射于引擎11的燃料喷射量，以便引擎转矩也上升。由于时刻tl之后的引擎转矩的上升比泵负载的上升急剧，因此引擎转矩在短时间内上升至某种程度的等级。因此，呈相对于泵负载能够输出充分的引擎转矩的状态，在该状态下，引擎转速恢复至设定转速R1。如此一来，由于呈引擎转矩充分大于泵负载的状态，因此导致在时刻tl之后增大了的喷射于引擎11的燃料喷射量受到抑制(降低)。由此，在时刻t2之后，引擎转矩如图4 (b)所示急剧下降。
[0045]但是，在时刻t2之后泵负载仍继续上升，引擎转矩弱于泵负载而使引擎转速再次下降。在该情况下，在引擎11中，为了使已下降的引擎转矩再次上升而增大燃料喷射量，但是无法立刻追随泵负载的上升。因此，暂时持续引擎转矩相对于泵负载不充分的状态，无法阻止引擎转速下降，如图4 (C)所示，导致引擎转速大幅下降。
[0046]如以上说明的由泵负载的上升引起的引擎转速的大幅下降导致用于使引擎转速恢复的燃料喷射量过度增大，成为使引擎11的油耗增加的主要原因。因此，在本实施方式中，当泵负载上升时，使电动发电机12进行发电运行来调节施加于引擎11的负载，从而抑制引擎转速大幅下降。
[0047]图5是用于说明在本实施方式的泵负载上升时使电动发电机12进行发电运行的情况下的引擎转速的变化的时序图。图5 (a)是表示泵负载的变化的曲线图，图5 (b)是表示引擎转矩的变化的曲线图，图5 (c)是表示引擎转速的变化的曲线图。并且，图5 Cd)是表示电动发电机12的输出的变化的曲线图。在图5 (d)的纵轴中，负侧(零的下侧)表示发电输出，正侧表示动力输出。图5 (a)所示的泵负载的上升与图4 (a)所示的泵负载的上升相同。
[0048]如图5 Ca)以及图5 (d)所示，在本实施方式中，若在时刻t3泵负载达到预定大小的设定负载LI，则尽管是在泵负载上升的期间，也使电动发电机12进行发电运行。由于电动发电机12的发电运行以引擎11的输出为驱动源，因此将通过电动发电机12进行发电运行而产生的负载施加于引擎11，施加于引擎11的负载在时刻t3之后仍适当地增大。因此，在引擎11中，为了在时刻t3之后也对应负载而增大燃料喷射量，由此引擎转矩如图5(b)所示在时刻t3之后仍继续上升。
[0049]由于在时刻t3之后引擎转矩仍继续上升，因此引擎11不会弱于泵负载，如图5(c)所示，引擎转速在时刻t3之后仍以向设定转速Rl恢复的方式上升。而且，在引擎转速恢复至设定转速Rl之后，也仍然维持成设定转速R1。如此，在时刻t3之后，引擎转速不会下降而被维持成设定转速R1，从而能够抑制如上所述那样引擎转速大幅下降。
[0050]另外，使电动发电机12进行发电运行的时刻t3为泵负载上升至预定的设定负载LI时的时刻，是引擎转速恢复至设定转速Rl的时刻(图4 (c)中的时刻t2)之前的时刻。
[0051]在本实施方式中，如后所述将电动发电机12设为速度控制(或者转速控制)，并将电动发电机12的目标转速设定为比相当于引擎11的设定转速Rl的转速稍微小的值，从而使电动发电机12进行发电运行。
[0052]在时刻t3之后，引擎转矩继续上升，如图5 (b)所示，在时刻t4引擎转矩达到设定转矩τ2。设定转矩τ2被设定为比在将泵负载设定为最大时引擎11所能够输出的转矩小预定值的转矩值。具体而言，设定转矩τ 2被设定为如下转矩值，即只要引擎转矩达到该转矩值，则之后仅通过引擎11的转速控制就能够使引擎转矩可靠地上升的转矩值。
[0053]若在时刻t4引擎转矩达到设定转矩τ 2，则如图5 (d)所示解除电动发电机12的发电运行，并停止电动发电机12的发电运行。引擎转速在时刻t4之前已经达到设定转速Rl，并在时刻t4之后也被维持成设定转速Rl。
[0054]图6是通过上述控制方法进行引擎转速控制处理的流程图。图6所示的引擎转速控制处理主要是通过控制器30进行的。
[0055]若开始进行引擎转速控制处理，则首先在步骤SI中，判定引擎转矩是否小于设定转矩τ2。当引擎转矩大于等于设定转矩τ 2时(步骤SI的“否”)，不进行引擎转速控制处理而结束。当引擎转矩小于设定转矩τ 2时(步骤SI的“是”)，处理进入步骤S2。
[0056]在步骤S2中，判定泵负载是否为设定负载LI以上。当泵负载小于设定负载LI时(步骤S2的“否”)，处理反复进行步骤S2，等待泵负载成为设定负载LI以上。若在步骤S2中判定泵负载为设定负载LI以上(步骤S2的“是”)，则处理进入步骤S3。在图5 (a)所示的例子中，判定在时刻t3泵负载为设定负载LI以上。在此，也可以根据主泵的吐出压力和电流或者吐出压力和工作油流量等推定并求出泵负载。
[0057]在步骤S3中，将电动发电机12的目标转速设定为比相当于引擎11的设定转速Rl的转速稍微小的值。具体而言，预先设定比相当于引擎11的设定转速Rl的转速稍微小的值，并且从相当于引擎11的设定转速Rl的转速减去该设定值，从而设定电动发电机12的目标转速。在此，电动发电机12例如在时刻tl预先切换为速度控制。因此，电动发电机12呈以高于目标转速的转速旋转的状态，为了抑制旋转使转速接近目标转速的方式，对引擎11施加负载而进行发电运行。在图5 (d)所示的例子中，在时刻t3电动发电机12开始进行发电运行。
[0058]接着,在步骤S4中，利用速度控制对电动发电机12进行控制，发电输出有所增大。弓I擎转速在时刻t3之后仍上升而接近设定转速Rl，因此电动发电机12的转速也接近目标转速，由电动发电机12产生的发电量变小。
[0059]并且，在步骤S5中，判定引擎转矩是否为设定转矩τ2以上。当引擎转矩没有达到设定转矩τ 2时(步骤S5的“否”)，处理返回步骤S4，继续进行电动发电机12的速度控制。即，继续进行电动发电机12的发电运行。
[0060]另一方面，当判定引擎转矩达到设定转矩τ 2时(步骤S5的“是“)，解除电动发电机12的速度控制，以便电动发电机12停止发电运行。在图5 (d)所示的例子中，在引擎转矩达到设定转矩τ 2的时刻t4，发电量几乎为零。因此，在本实施方式中，在引擎转矩达到设定转矩τ 2的时刻t4，将电动发电机12的控制切换为通常的转矩控制，从而停止电动发电机12的发电运行。如上所述，在时刻t4之后，能够通过引擎11的恒定转数控制使引擎转矩上升。
[0061]通过利用以上控制方法对引擎11的转速进行控制，能够抑制泵负载急剧上升时引擎转速大幅下降，并能够消除因引擎转速大幅下降而产生的问题。
[0062]另外，在上述步骤S2中，判定泵负载为设定负载LI以上，使电动发电机12进行发电运行，但是还能够通过其他方法确定开始进行电动发电机12的发电运行的定时。作为其他方法，例如也可以以主泵14的马力(流量X压力)为负载进行监控，在马力达到预定值的时刻，使电动发电机12进行发电运行。或者，也可以以主泵14的吐出压力为负载进行监控，在吐出压力达到预定值的时刻，使电动发电机12进行发电运行。并且，并非根据主泵14的负载判断发电运行开始时刻，也可以在引擎转速恢复至设定转速Rl附近的预定转速的时刻，开始进行电动发电机12的发电运行。
[0063]接着，对将可变容量式液压泵用作主泵14时的实施方式进行说明。
[0064]在本实施方式中，主泵14为可变容量式液压泵，能够通过对斜板的角度(偏转角)进行控制来调整活塞的行程长度，从而控制吐出流量。并且，在本实施方式中，在引擎11上设置有增压器11a。增压器Ila能够通过利用来自引擎11的排气使进气压力上升(产生增压压力)，从而使引擎11的输出上升。
[0065]可变容量式液压泵为能够通过对泵电流进行控制并改变斜板的偏转角来变更泵的输出限制的液压泵。由于泵的输出相当于泵负载，因此能够通过对泵的输出限制(即，泵电流)进行监控，确定电动发电机12的发电运行的开始定时和停止定时。
[0066]图7是用于说明液压负载增大时产生的引擎转速的下降的时序图。图7 (a)为表示泵吐出压力的变化的曲线图，图7 (b)为表示泵电流(泵输出限制)的变化的曲线图。并且，图7 (c)为表示引擎转矩的变化的曲线图，图7 (d)为表示引擎转速的变化的曲线图。
[0067]如图7 (a)所示，在时刻tl泵吐出压力开始上升。由于在操作例如动臂4、斗杆5以及铲斗6等液压工作要件时，为了对动臂缸7、斗杆缸8以及铲斗缸9等供给高压工作油而对主泵14进行驱动，因此会使泵吐出压力上升。[0068]若在时刻tl施加较大的液压负载，主泵14的泵负载上升，如图7 (a)所示泵吐出压力上升，则如图7 (b)所示，泵电流被降低而减小泵输出限制。时刻tl之前的泵输出限制为最大限制，在时刻tl之后急剧降低。若将泵输出限制设为最大100%，则例如在时刻tl之后，泵输出限制例如降低至50%。泵输出限制变小意味着泵能够输出更大的输出。
[0069]若在时刻tl之后泵输出限制变小，而主泵14以输出较大的输出的方式被驱动，则如图7 (c)所示，为了对主泵14进行驱动而使引擎转矩急剧上升。随此，如图7 (d)所示，无法将引擎转速维持成恒定，若引擎转速下降，而引擎转矩上升某种程度，则在时刻t2引擎转速恢复至设定转速R1。另外，通过恒定转速控制对引擎11的转速进行控制，在挖土机运行过程中，以始终维持成设定转速Rl的方式控制燃料喷射量。
[0070]由于到时刻tl为止液压工作要件未被驱动，因此主泵14呈待机状态。因此，引擎11呈怠速状态，引擎转矩成为无负载时转矩Tl。由于在时刻tl之后泵负载上升，因此为了使引擎转矩也上升而增大喷射于引擎11的燃料喷射量。在时刻tl之后的引擎转矩的上升急剧，引擎转矩在短时间内上升至某种程度的等级。因此，呈能够相对于泵输出、输出充分的引擎转矩的状态，在该状态下，引擎转速恢复至设定转速R1。如此一来，呈相对于泵输出、引擎转矩充分大的状态，导致在时刻tl之后增大的喷射于引擎11的燃料喷射量受到抑制(降低)。由此，在时刻t2之后，如图7 (C)所示引擎转矩急剧下降。
[0071]但是，在时刻t2之后泵负载仍继续上升，引擎转矩弱于泵输出而使引擎转速再次下降。在该情况下，在引擎11中，为了使已下降的引擎转矩再次上升而增大燃料喷射量，但是无法立刻追随泵输出的上升。因此，暂时持续引擎转矩相对于泵输出不充分的状态，无法阻止引擎转速下降，如图7 (d)所示导致引擎转速大幅下降。
[0072]如以上说明的那样，由泵负载的上升引起的引擎转速的大幅下降导致用于使引擎转速恢复的燃料喷射量过度增大，成为使引擎11的油耗增加的主要原因。因此，在本实施方式中，当液压泵的输出限制在暂时变小之后逐渐变大时，通过使电动发电机12进行发电运行，向引擎11施加适当的负载，从而抑制引擎转速大幅下降。
[0073]图8是用于说明在泵输出限制被控制成变小时使电动发电机12进行发电运行的情况下的引擎转速的变化的时序图。图8 (a)是表示泵吐出压力的变化的曲线图，图8 (b)是表示泵电流(泵输出限制)的变化的曲线图。图8 (C)是表示引擎转矩的变化的曲线图，图8 (d)是表示引擎转速的变化的曲线图。并且，图8 (e)是表示电动发电机12的输出的变化的曲线图。在图8 (e)的纵轴中，负侧(零的下侧)表不发电输出，正侧表不动力输出。图8 (a)所示的泵吐出压力的上升以及图8 (b)所示的泵电流的下降与图7 (a)所示的泵负载的上升以及图7 (b)所示的泵电流的下降相同。
[0074]如图8 (a)以及图8 (e)所示，在本实施方式中，若在时刻t3泵吐出压力达到预定的设定压力P1，则尽管是如图8 (b)所示解除泵输出限制的期间(输出限制正变小的状态)，也使电动发电机12进行发电运行。由于电动发电机12的发电运行以引擎11的输出为驱动源，因此施加通过电动发电机12进行发电运行而产生的负载，施加于引擎11的负载在时刻t3之后也适当地增大。因此,在引擎11中，为了在时刻t3之后也对应负载而增大燃料喷射量。由此引擎转矩如图8 (c)所示在时刻t3之后仍继续上升。
[0075]由于在时刻t3之后引擎转矩仍继续上升，因此引擎11不会弱于泵负载，如图8(d)所示，引擎转速在时刻t3之后仍以向设定转速Rl恢复的方式上升。而且，在引擎转速恢复至设定转速Rl之后，也仍然维持成设定转速R1。如此，在时刻t3之后，引擎转速不会下降而被维持成设定转速Rl，从而抑制了如上述那样弓I擎转速大幅下降。
[0076]另外，使电动发电机12进行发电运行的时刻t3为泵吐出压力上升至预定的设定压力Pl时的时刻，是引擎转速恢复至设定转速Rl的时刻(图7 (d)中的时刻t2)之前的时刻。
[0077]在本实施方式中，如后所述将电动发电机12设为速度控制，并将电动发电机12的目标转速设定为比相当于引擎11的设定转速Rl的转速稍微小的值，从而使电动发电机12进行发电运行。
[0078]在时刻t3之后，引擎转矩继续上升，如图8 (c)所示，在时刻t4引擎转矩达到设定转矩τ2。设定转矩τ2被设定为比在将泵输出限制设定为最大时引擎11所输出的转矩稍微小的转矩值。具体而言，设定转矩τ 2被设定为如下转矩值，即只要引擎转矩达到其转矩值，则之后仅通过引擎11的转速控制就能够使引擎转矩可靠地上升的转矩值。
[0079]若在时刻t4引擎转矩达到设定转矩τ 2，则如图8 (e)所示，解除电动发电机12的发电运行，并停止电动发电机12的发电运行。引擎转速在时刻t4之前已经达到设定转速Rl，在时刻t4之后也维持成设定转速Rl。
[0080]图9是通过上述控制方法进行的引擎转速控制处理的流程图。图9所示的引擎转速控制处理主要是通过控制器30进行的。
[0081]若开始进行引擎转速控制处理，则首先在步骤Sll中，判定引擎转矩是否小于设定转矩τ2。当引擎转矩大于等于设定转矩τ 2时(步骤Sll的“否”)，不进行控制处理而结束。当引擎转矩小于设定转矩τ 2时(步骤Sll的“是”)，处理进入步骤S12。
[0082]在步骤S12中，判定泵吐出压力是否为设定压力Pl以上。当泵吐出压力小于设定压力Pl时(步骤S12的“否”)，处理反复进行步骤S12，等待泵吐出压力成为设定压力Pl以上。若在步骤S12中判定泵吐出压力为设定压力Pl以上(步骤S12的“是”)，则处理进入步骤S13。在图8 (a)所示的例子中，判定在时刻t3泵吐出压力为设定压力Pl以上。
[0083]在步骤S13中，将电动发电机12的目标转速设定为比相当于引擎11的设定转速Rl的转速稍微小的值。具体而言，预先设定比相当于引擎11的设定转速Rl的转速稍微小的值，并且从相当于引擎11的设定转速Rl的转速减去该设定值，从而设定电动发电机12的目标转速。在此，电动发电机12例如在时刻tl预先切换为速度控制(转速控制)。因此，电动发电机12呈以高于目标转速的转速旋转的状态，为了抑制旋转使转速接近目标转速，对引擎11施加负载而进行发电运行。在图8 (e)所示的例子中，在时刻t3电动发电机12开始进行发电运行。
[0084]接着，在步骤S14中，利用速度控制对电动发电机12进行控制，发电输出有所增大。由于引擎转速在时刻t3之后仍上升而接近设定转速Rl，因此电动发电机12的转速也接近目标转速，由电动发电机12产生的发电量变小。
[0085]并且，在步骤S15中，判定泵电流是否为最大限制电流。当泵电流没有达到最大限制电流时(步骤S15的“否”)，处理返回步骤S14，继续进行电动发电机12的速度控制。SP，继续进行电动发电机12的发电运行。
[0086]另一方面，当判定泵电流达到最大限制电流时(步骤S15的“是”)，解除电动发电机12的速度控制(转速控制)，以便电动发电机12停止发电运行。在图8 (e)所示的例子中，在泵电流达到最大限制电流的时刻t4，发电量几乎为零。因此，在本实施方式中，在泵电流达到最大限制电流的时刻t4，将电动发电机12的控制切换为通常的转矩控制，从而停止电动发电机12的发电运行。如上所述，在时刻t4之后，能够通过引擎11的恒定转速控制使引擎转矩上升。
[0087]通过利用以上控制方法对引擎11的转速进行控制，能够抑制泵输出限制变大时引擎转速大幅下降，并能够消除因引擎转速大幅下降而产生的问题。
[0088]另外，在上述步骤S12中，判定泵吐出压力为设定压力Pl以上，使电动发电机12进行发电运行，但是还能够通过其他方法确定开始进行电动发电机12的发电运行的定时。作为其他方法，例如也可以在泵电流暂时下降之后开始上升而成为预定的泵电流值(图8(b)的时刻t3时的泵电流值)的时刻，使电动发电机12进行发电运行。或者，也可以以主泵14的吐出压力为负载进行监控，在吐出压力达到预定值的时刻，使电动发电机12进行发电运行。并且，并非根据主泵14的负载判断发电运行开始时刻，也可以在引擎转速恢复至设定转速Rl附近的预定转速的时刻，开始进行电动发电机12的发电运行。
[0089]并且，作为停止电动发电机12的发电运行的定时，如在图6的步骤S5中已说明，也可以在引擎转矩达到设定转矩τ 2的时刻，解除电动发电机12的速度控制，以便电动发电机12停止发电运行。
[0090]另外，在上述实施方式中，回转机构2为电动式，但回转机构2有时不是电动式而是液压驱动式。图10是表示将图2所示的挖土机的回转机构设为液压驱动式时的驱动系统的结构的框图。在图10所示的挖土机中，回转液压马达2Α代替回转用电动机21而与控制阀17连接，通过回转液压马达2Α对回转机构2进行驱动。即使在这种结构的挖土机中，也如上述实施方式那样，能够通过使电动发电机12进行发电运行而对引擎11施加负载，从而抑制弓I擎转速下降，并抑制燃料消耗量增大。
[0091]并且，在上述实施方式中，对在将引擎11和电动发电机12与作为液压泵的主泵14连接并对主泵14进行驱动的方式的挖土机中应用本发明的例子进行了说明。本发明除了应用于这种方式的挖土机以外，还能够应用于如图11所示那样通过引擎11对主泵14进行驱动的挖土机。在该情况下，由于没有电动发电机12，因此设置用于对引擎11施加负载的发电机200。发电机200进行发电运行而获得的电力经由电压调节器或逆变器等发电机用的驱动控制部210，被供给并蓄积至蓄电系统220。蓄电系统220只要是用于对例如空调等电气安装件进行驱动而设置即可。
[0092]在图11所示的结构的挖土机中，发电机200发挥上述实施方式中的电动发电机12的作用。即，在增大主泵14的输出时，能够通过使发电机200进行发电运行来对引擎11施加负载。由此，能够抑制引擎转速下降，并使引擎转矩顺畅地上升。
【权利要求】
1.一种挖土机，其特征在于，具有: 引擎，其转速被控制为恒定； 液压泵，其与该引擎连接； 发电机，其与所述引擎连接；以及 控制部，其对该发电机进行控制， 当所述液压泵的负载增大时，所述控制部使所述发电机进行发电运行。
2.根据权利要求1所述的挖土机，其特征在于， 通过对所述发电机进行转速控制，使所述发电机进行所述发电运行。
3.根据权利要求2所述的挖土机，其特征在于， 所述发电机的设定转速小于所述引擎的设定转速。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的挖土机，其特征在于， 在所述液压泵的负载成为预定值以上时，所述控制部使所述发电机开始进行所述发电运行。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的挖土机，其特征在于， 在所述引擎的转速恢复至预定转速时，所述控制部使所述发电机开始进行所述发电运行。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的挖土机，其特征在于， 在所述液压泵的输出限制恢复至预定值时，所述控制部使所述发电机开始进行所述发电运行。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的挖土机，其特征在于， 在所述引擎的输出转矩恢复至预定值时，所述控制部使所述发电机停止进行所述发电运行。
8.根据权利要求1至6中的任一项所述的挖土机，其特征在于， 在所述液压泵的输出限制恢复至最大值时，所述控制部使所述发电机停止进行所述发电运行。
9.一种挖土机的控制方法，所述挖土机具有: 引擎，其转速被控制为恒定； 液压泵，其与该引擎连接；以及 发电机，其与所述引擎连接， 所述挖土机的控制方法的特征在于， 当所述液压泵的负载增大时，使所述发电机进行发电运行。
10.根据权利要求9所述的挖土机的控制方法，其特征在于， 通过对所述发电机进行转速控制，使所述发电机进行所述发电运行。
【文档编号】E02F9/20GK104005445SQ201310722148
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年2月26日
【发明者】佐野公则 申请人:住友建机株式会社