专利名称：发动机输出控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据负荷的变动来控制发动机输出的装置。
背景技术：
例如，在控制建筑机械的发动机输出的装置中，已知有以下技术，S卩，在计算出时刻发生变化的液压马达、空调机、液压泵等各种负载设备的总负荷后，以在作业所需的主要输出的基础上增加总负荷的方式来设定发动机的总输出(例如，专利文献1)。在这样的控制装置中，即使在风扇或空调机等辅助设备的工作负荷发生变动的情况下，仍然能够确保作业所需的主要输出。专利文献1 (日本)特开2005-98216号公报但是，在上述那样的现有发动机输出控制装置中，当总负荷较大时，发动机的总输出也要被设定为较大的值，因此，尽管能够确保作业所需的动力，但导致燃耗上升。另外，为了降低燃耗，可以考虑对总输出加以制限，但为了确保作业所需的主要输出，就要削减对散热器风扇等输出可变的辅助设备的输出，从而，产生例如过热。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种控制发动机输出功率的发动机输出控制装置， 其能够确保作业所需的发动机输出功率，并且防止发动机的燃耗上升。根据本发明的一个实施方式，在用于控制同时驱动至少一个主要设备与一个以上辅助设备的发动机的发动机输出控制装置中，具有总负荷值计算部，其计算出所述辅助设备所消耗的损失功率的值，并将用于确保分配给所述主要设备的所述发动机的主要输出功率的目标值与所述损失功率的值相加，从而计算出应供给至所述主要设备与所述辅助设备的功率的总和，即总负荷功率；总输出值控制部，其根据所述总负荷功率值来控制所述发动机本身所输出的总输出功率值；发动机驱动控制部，其根据所述总输出值控制部对所述总输出功率值的控制来控制所述发动机的驱动；所述总输出值控制部判断所述总负荷功率值处于规定的小功率区域还是大功率区域，当所述总负荷功率值处于所述小功率区域时， 控制所述发动机的总输出功率值，以使所述发动机的总输出功率值不小于所述总负荷功率值，当所述总负荷功率值处于所述大功率区域时，控制所述总输出功率值，以使所述总输出功率值小于所述总负荷功率值。根据上述结构，当上述总负荷功率值处于规定的小功率区域时，进行控制，以使总输出功率值(即，用于确保分配给主要设备的发动机主要输出功率的目标值与辅助设备所消耗的损失功率值之和)不小于总负荷功率值，因此，即使辅助设备所消耗的损失功率值发生变动，也能够确保供给至主要设备的主要输出功率的值为上述目标值。通过预先适当设定上述目标值，能够使主要设备发挥所希望的性能。并且，当上述总负荷功率值处于大功率区域时，进行控制，以使总输出功率值小于上述总负荷功率值，因此，总输出功率值不会过大，能够防止燃耗上升。
在本发明的优选实施方式中，当上述总负荷功率值处于大功率区域时，未对辅助设备的动作进行特别制限。其结果是，能够使辅助设备充分发挥其性能，防止因辅助设备的性能不足而引起的问题，例如发动机过热等。在本发明的优选实施方式中，所述总输出值控制部具有设定在总输出功率值的可变范围内的阈值，在比所述阈值大的所述总负荷功率值的区域内具有所述大功率区域，在比所述阈值小的所述总负荷功率值的区域内具有所述小功率区域。因此，当上述总负荷功率值超过上述阈值时，进行抑制，以使发动机的总输出功率值小于上述总负荷功率值。通过适当设定上述阈值，能够使因对总输出功率进行上述抑制而引起的主要输出功率的降低减小至实际上可以忽视的程度。在本发明的优选实施方式中，当所述总负荷功率值处于所述大功率区域时，所述总输出值控制部进行控制，以使所述总输出功率值成为所述阈值。因此，通过根据发动机燃耗的期望值来适当设定所述阈值，即使在因辅助设备而产生的损失功率较大的情况下，也能够使总输出功率大于上述阈值，防止燃耗超过期望值。在本发明的优选实施方式中，当所述总负荷功率值处于所述小功率区域时，所述总输出值控制部进行控制，以使所述总输出功率值成为所述总负荷功率值。因此，当所述总负荷功率值较小而燃耗较低时，能够分配给主要设备与辅助设备足够的动力，从而使主要设备与辅助设备发挥所希望的性能。在本发明的优选实施方式中，所述总负荷值计算部使用于确保所述主要输出功率的目标值根据所述发动机的转速而变化。通过使上述目标值根据发动机的转速而适当变化，能够根据发动机的转速来适当控制供给至主要设备的主要输出值。在本发明的优选实施方式中，从分别检测任一辅助设备的两个以上的状态值的多个传感器向所述总负荷值计算部输入表示两个以上所述状态值的信号，所述总负荷值计算部基于输入的所述信号所表示的两个以上所述状态值，来确定所述任一辅助设备所消耗的功率的两个以上的候选值，将所确定的两个以上的所述候选值中的最大值作为所述任一辅助设备所消耗的损失功率值。这样，在基于该辅助设备的不同种类的状态值而分别推算出的该辅助设备的消耗功率的不同值中，选择最大的消耗功率值，并将其用于上述总负荷功率值的计算。因此，降低了在控制计算中将因辅助设备而产生的损失功率(消耗功率)值推算为比实际上小很多的危险。从而，能够适当地控制发动机的总输出功率。
图1是简略表示自卸卡车的整体结构的框图。图2是表示本实施方式的总输出功率的控制步骤的流程图。图3是表示进行本实施方式的总输出控制时发动机的总输出功率、主要输出功率、损失功率之间关系的图。图4是说明损失功率的计算方法的说明图。图5是表示损失功率的详细内容一例的图。图6是表示用于确定散热器风扇的目标转速而使用的控制图表的图。图7是表示辅助设备所消耗的损失功率发生变化时、发动机的总输出功率以及主要输出功率的变化与发动机转速的对应关系的图。
附图标记说明1自卸卡车 12发动机 13 PTO 14行驶装置141转矩变换器 142变速器143加速器144车轮15辅助设备151散热器风扇泵157散热器风扇 152后冷却器风扇泵158后冷却器风扇153变速器泵巧4转向泵155制动器冷却泵156空调机16制动器161制动器踏板162减速器操纵杆17散热器18后冷却器19涡轮增压器 21发动机CTL211发动机驱动控制部22变速器CTL 222总负荷值计算部223总输出值控制部31冷却水温度传感器32T/C液压油温度传感器33制动器冷却油温度传感器34转向液压油温度传感器35压缩空气温度传感器 36减速器操纵杆操作量传感器
具体实施例方式下面，参照附图，以适用于一种建筑机械即自卸卡车的情况为例对本发明的实施方式进行说明。另外，本实施方式也能够适用于除自卸卡车以外的其他种类的建筑机械或工程作业机械。图1是简略表示自卸卡车1作为一个例子的整体结构的框图。自卸卡车1具有例如发动机12、用于使自卸卡车1行驶的行驶装置14、各种液压泵151 155、空调机156、将发动机12的输出(输出功率)分配给行驶装置14以及液压泵151 155的输出分配器(PTO =Power Take Off) 13。利用发动机12的输出来驱动行驶装置14、液压泵151 155以及空调机156。在本说明书中，术语“主要设备”、“辅助设备”、“总输出功率”、“损失功率”以及“主要输出功率”具有以下含义。在本实施方式中，由发动机的输出来驱动的各种装置，例如上述装置14、151 155、156中，行驶装置14是实现自卸卡车1的主要功能、即行驶功能的设备。实现该主要功能的装置(在本实施方式中为行驶装置14)被称为“主要设备”(根据建筑机械、工程作业机械的种类不同，该建筑机械、工程作业机械的被称为主要设备的部分也不同)。另一方面，除主要设备以外的由发动机的输出来驱动的装置，即本实施方式中的液压泵151 155(也可包括由这些液压泵驱动的装置，如散热器风扇157、后冷却器风扇158 等)以及空调机156是实现除自卸卡车1的主要功能以外的辅助功能的设备。实现辅助功能的装置(在本实施方式中为装置151 155、156)被称为“辅助设备” 15 (根据安装有发动机的建筑机械、工程作业机械的种类不同，该建筑机械、工程作业机械的被称为辅助设备的部分也不同)。并且，发动机12自身的输出功率被称为“总输出功率”。并且，从主要设备14的角度看，从发动机12分配给辅助设备15 (在本实施方式中为液压泵151 155以及空调机 156)并被这些辅助设备15消耗的功率相当于发动机输出功率的损失，因此，这些辅助设备 15所消耗的功率被称为“损失功率”。发动机12的总输出功率减去损失功率所得到的功率， 即，分配给主要设备(在本实施方式中为行驶装置14)的输出功率被称为“主要输出功率”。
行驶装置14具有例如转矩变换器(T/C) 141、变速器(T/M) 142、加速器143、车轮 144。发动机12分配给行驶装置14的动力经由转矩变换器141、变速器142以及加速器143 而被供给至车轮144。各种液压泵151 155包括例如散热器风扇泵151、后冷却器风扇泵152、变速器泵153、转向泵154以及制动器冷却泵155。散热器风扇泵151以及后冷却器风扇泵152在本实施方式中例如为可变容量液压泵。另一方面，变速器泵153、转向泵154以及制动器冷却泵155在本实施方式中例如为固定容量液压泵。变速器泵153是用于向转矩变换器141以及变速器142供给液压油的液压泵。转向泵IM是用于向转向机构(未图示)以及卡车的起重机构(未图示)供给液压油的液压泵。制动器冷却泵1 是用于向制动器16 (减速器制动器)供给制动器冷却油的液压泵。散热器风扇泵151是用于向进行散热器17冷却的散热器风扇157供给液压油的液压泵。散热器17是用于对发动机12的冷却水进行冷却的装置。除了冷却发动机12以外，冷却水还能够对制动器冷却油、转矩变换器141及变速器142的液压油(以下称为“T/ C液压油”)、转向机构及起重机构的液压油(以下称为“转向液压油”)进行冷却。通过例如油冷却器(未图示)来进行冷却水对制动器冷却油等的冷却。后冷却器风扇泵152是用于向冷却后冷却器18的后冷却器风扇158供给液压油的液压泵。后冷却器18是用于使从涡轮增压器19吸入至发动机12的压缩空气的温度降低并使发动机12的气缸室内的氧气充填效率提高的装置。制动器16根据制动器踏板161的操作来执行脚刹车动作，并且，根据减速器操纵杆162的操作量来执行减速器刹车动作。自卸卡车1具有两个控制装置，例如发动机控制器(以下记作“发动机CTL”)21 和变速器控制器(以下记作“变速器CTL” ) 22。发动机CTL21主要对发动机12进行控制， 变速器CTL22主要对变速器142进行控制。在本实施方式中，变速器CTL22除了对变速器 142进行控制以外，还对发动机12的总输出功率控制所使用的主要信息进行处理。但是，这仅为例示，也可由发动机CTL21对总输出功率控制所使用的主要信息进行处理，或者另外设置用于处理该信息的追加控制器。两控制器21、22例如构成为具有处理器以及存储器的电路。发动机CTL21的处理器通过执行存储在发动机CTL21的存储器中的规定程序来实现发动机驱动控制部211的功能。发动机驱动控制部211用于控制发动机12的驱动。在本实施方式中，发动机驱动控制部211通过向例如发动机12的燃料喷射装置发送指示燃料喷射量的信号来控制发动机12的燃料喷射量。因此，能够调节发动机12的输出转矩与转速(即，能够调节发动机12的总输出功率)。发动机驱动控制部211基于来自总输出控制机构223的、表示后述发动机12的总输出功率值控制结果的指令来调节发动机12的燃料喷射量。变速器CTL22的处理器通过执行存储在变速器CTL22的存储器中的规定程序来实现速度挡控制部221、总负荷值计算部222以及总输出值控制部223的功能。通过速度挡控制部221来对变速器142进行控制。具体地说，速度挡控制部221通过向变速器142发送指示速度挡的信号来控制变速器142的速度挡切换。通过变速器CTL22的总负荷值计算部 222及总输出值控制部223、所述发动机CTL21的发动机驱动控制部211来进行符合本发明原理的、对发动机12的总输出功率的控制(以下称为“总输出控制”)。随后对总输出控制进行详细说明。在自卸卡车1中设置有各种传感器31 36，用于实时检测由发动机12驱动的上述各种负载设备(特别是辅助设备15)的各种状态值。这些传感器31 36检测出的各种状态值被变速器CTL22用于总输出控制。具体地说，例如设置有检测冷却水的水温(以下称为“冷却水温度”)的冷却水温度传感器31、检测T/C液压油的油温(以下称为“T/C液压油温度”)的T/C液压油温度传感器32、检测制动器冷却油的油温(以下称为“制动器冷却油温度”)的制动器冷却油温度传感器33、检测转向液压油的油温(以下称为“转向液压油温度”)的转向液压油温度传感器34、检测压缩空气的温度的压缩空气温度传感器35、检测减速器操纵杆162的操作量的减速器操纵杆操作量传感器36。如各箭头(1) (6)所示， 由这些传感器31 36检测出的各种状态值被作为电信号而输入至变速器CTL22。并且，如箭头(7)所示，由发动机CTL21测量出的发动机12的转速(单位时间的转数)值被作为电信号而从发动机CTL21输入至变速器CTL22，并且，如箭头(8)所示，表示空调机156的0N/0FF的状态值被作为电信号而从空调机156输入至变速器CTL22。这些输入信号也被用于总输出控制。变速器CTL22的总负荷值计算部222及总输出值控制部223、发动机CTL21的发动机驱动控制部211基于所输入的电信号((1) (8))所代表的各种状态值对总输出进行控制。以下，对本实施方式的总输出控制进行具体说明。图2是表示本实施方式的用于总输出控制的信息处理的流程图。该信息处理是以实质上一直持续进行的方式(例如在以0.01秒为周期的短周期内反复进行)进行的。首先，总负荷值计算部222基于被作为电信号(图1的(1) (8))输入的各种状态值来计算出损失功率值(辅助设备15所消耗的功率值)(步骤Si)。在本实施方式中，液压泵151 155以及空调机156的各消耗功率值的总和为损失功率值。随后参照图4对损失功率值的计算方法进行说明。之后，总负荷值计算部222确定发动机12的总输出功率的临时值(以下称为“临时输出值”)(步骤S》。具体地说，例如总负荷值计算部222计算出应分配给各种负载设备的发动机输出功率值的合计值(以下称为“总负荷值”)，将计算出的总负荷值确定为上述临时输出值。上述总负荷值是应分配给主要设备14以及辅助设备15的功率值的合计值。 其中，使用在上述步骤Sl中计算出的损失功率值(辅助设备15当前消耗的功率值)作为应分配给辅助设备15的功率值。另一方面，使用预先设定的主要输出功率的目标值(以下， 称为“目标主要输出值”)作为应分配给主要设备(在本实施方式中为行驶装置)14的功率值。其中，目标主要输出值被设定为满足下述要求。即，在分配给主要设备的主要输出功率值(以下称为“主要输出值”)与目标主要输出值相等的情况下，能够使主要设备充分发挥其功能(例如使行驶装置14充分发挥行驶性能)。总之，目标主要输出值是主要输出功率的期望值。目标主要输出值被设定为发动机12的转速的函数，其根据发动机转速而发生变化(参照图7)。目标主要输出值被存储在例如变速器CTL22的存储器中。因此，总负荷值计算部222将在步骤Sl中计算出的损失功率值存储在存储器中， 并将与当前发动机转速相对应的目标主要输出值与该损失功率值相加，从而确定出总负荷值，即临时输出值。另外，在变形例中，也可根据主要设备(在以自卸卡车为例的本实施方式中，主要设备为行驶装置14，但在挖土机或轮式装载机等其他种类的建筑机械中，主要设备也可为使起重大臂或铲斗等动作的工作装置与行驶装置这两者)不同的工作状态(例如挖掘、起重臂扬起、铲斗倾卸等当前正在进行的作业种类)来可变地设定上述目标主要输出值。其后，总输出值控制部223判断在步骤S2中确定的临时输出值是否在预先设定的调节输出上限值以下(步骤S3)。其中，调节输出上限值在发动机12能够输出的总输出功率的可变范围内，并被设定为满足如下要求。该要求是指，在发动机12的总输出值在调节输出上限值以下的情况下，能够使发动机12的燃耗在优选的规定值以下。调节输出上限值存储在例如变速器CTL22的存储器中。在临时输出值在调节输出上限值以下的情况下(步骤S3 :YES)，总输出值控制部 223将临时输出值设定为调节后的总输出值(以下称为“调节输出值”)(步骤S4)。另一方面，在临时输出值大于调节输出上限值的情况下(步骤S3 :N0)，总输出值控制部223将调节输出上限值设定为调节输出值(步骤SQ。通过步骤S4与步骤S5，能够在调节输出上限值以下的范围内根据总负荷值来可变地设定调节输出值，不会使调节输出值超过调节输出上限值。其后，对发动机12的燃料喷射量进行控制(步骤S6)，以使从发动机12输出的实际总输出值成为在步骤S4或步骤S5中设定的调节输出值。具体地说，总输出值控制部223 向发动机驱动控制部211发送指令信号，指示以使发动机12的实际总输出值成为设定的调节输出值的方式进行控制。收到该指令信号的发动机驱动控制部211对燃料喷射装置进行控制，调节发动机12的燃料喷射量，其结果是将发动机12的实际总输出值调节为设定的调节输出值。以上为总输出控制的整体流程。从流程图中可知，在本实施方式的总输出功率控制中，当各种辅助设备15所消耗的损失功率值与预先设定的目标主要输出值的合计值即上述总负荷值(=上述临时输出值)在预先设定的调节输出上限值以下时(以下将这样的总负荷值的区域称为“小功率区域”)，进行控制以使发动机12的总输出功率值等于该总负荷值。其结果是，即使各种辅助设备15所消耗的损失功率值发生变动，也能够确保分配至主要设备(例如行驶装置14)的主要输出值为预先确定的目标主要输出值。因此，能够使主要设备发挥其自身具有的预先设定的性能(例如行驶装置14的行驶性能)。另一方面，当总负荷值(损失功率值与目标主要输出值的合计值)大于调节输出上限值时(以下将这样的总负荷值的区域称为“大功率区域”)，使发动机12的总输出功率值与调节输出上限值一致。其结果是，即使各种辅助设备15所消耗的损失功率值很大，发动机12的总输出值也不会达到超过调节输出上限值的过大值。因此，能够防止发动机12 的燃耗上升。在本实施方式中，即使是在大功率区域，也不会对辅助设备15的驱动进行制限。 由此，能够使辅助设备15维持所希望的工作状态。其结果是，能够防止因辅助设备15的性能降低而引起的问题，例如过热等。图3是表示进行本实施方式的总输出控制时的发动机12的总输出功率值、主要输出功率值(纵轴)、损失功率值(横轴)之间关系的图。图3的实线表示如何根据损失功率值来控制总输出值。并且，图3的点划线表示主要输出值如何对应损失功率值而发生变化。 并且，图3的虚线表示总负荷值(损失功率值与目标主要输出值的合计值)如何对应损失功率值而发生变化。另外，在图3中，发动机12的转速保持一定(如后述图7所示，如果发动机12的转速发生变化，则目标主要输出值发生变化)。在小功率区域(总负荷值小于调节输出上限值的区域)内，如图3的实线所示，以使总输出值等于总负荷值的方式进行调节。因此，总输出值随损失功率的增大而增大。从而，如图3的点划线所示，分配给主要设备(例如行驶装置14)的主要输出值与损失功率值无关而保持于能够使主要设备充分发挥性能的值，即目标主要输出值。如果损失功率进一步增大，则总负荷值也同样进一步增大，并最终超过调节输出上限值(即，进入大功率区域)。在大功率区域内，总输出值与损失功率值的增减无关而保持为一定的值(调节输出上限值)。S卩，总输出值被抑制为小于图中的虚线所示的总负荷值的值。从而，能够防止发动机12的燃耗上升。此时，由于未对辅助设备15的动作进行制限，因此能够向辅助设备15供给足够的动力，从而使其维持所希望的动作状态。另一方面， 如点划线所示，主要输出值随损失功率的增大而减小。如此，在本实施方式中，作为防止燃耗上升的代价，需要使分配给主要装置(例如行驶装置14)的主要输出值稍微降低。但是， 通过将调节输出上限值以及目标主要输出值设定为适当的值，即使在主要输出值降低的情况下，仍然能够使主要装置(例如行驶装置14)发挥性能(例如行驶性能)而实际上不造成影响。并且，由于能够使辅助设备15维持所希望的动作状态，因此不会产生因其性能降低而产生的过热等问题。图4是说明损失功率的计算方法的说明图。本实施方式的损失功率(各种辅助设备15所消耗的功率)是指散热器风扇泵151 的消耗功率、后冷却器风扇泵152的消耗功率、变速器泵153的消耗功率、转向泵154的消耗功率、制动器冷却泵155的消耗功率、空调机156的消耗功率的总和。另外，该消耗功率的具体内容例如表示在图5中。并且，在图5的示例中，发动机转速为2000rpm，在该示例中，由于空调机156的消耗功率较小，因此其图示省略。如上所述，在本实施方式中，变速器泵153、转向泵巧4以及制动器冷却泵155为固定容量液压泵。固定容量液压泵的消耗功率值主要是基于发动机12的转速来确定的。因此，总负荷值计算部222能够基于被作为电信号(图1的(7))输入的发动机12的转速来计算出变速器泵153的消耗功率、转向泵154的消耗功率值以及制动器冷却泵155的消耗功率值。另一方面，如上所述，散热器风扇泵151以及后冷却器风扇泵152为可变容量液压泵。因此，散热器风扇泵151以及后冷却器风扇泵152的消耗功率值主要是基于由其各自的液压泵151、152所驱动的风扇的转速(即散热器风扇157以及后冷却器风扇158的转速) 与发动机12的转速来确定的。之所以要参照发动机12的转速是考虑到从发动机12传递至泵151、152的动力传递效率根据发动机12的转速而发生变化(根据发动机12的转速而发生变化)。其中，对于风扇157、158，基于各风扇的冷却对象(当有多个冷却对象时为其全部或者一部分)的当前状态值(例如温度值)来确定各风扇的转速的目标值(以下称为“目标转速”)，进行控制以使各风扇的转速达到该目标转速。因此，总负荷值计算部222基于风扇157、158的冷却对象的当前状态值(例如温度值)来计算出风扇157、158的目标转速， 并基于该计算出的目标转速以及被作为电信号(图1的(7))输入的发动机12的转速来计算出散热器风扇泵151以及后冷却器风扇泵152的消耗功率。下面，对散热器风扇157的目标转速的确定方法进行说明。如上所述，由散热器风扇157冷却的散热器17在对冷却水进行冷却的同时，通过冷却水对制动器冷却油、T/C液压油以及转向液压油进行冷却。即，散热器风扇157对散热器17进行直接冷却，对冷却水、 制动器冷却油、T/C液压油以及转向液压油进行间接冷却。即，散热器风扇157的冷却对象为散热器17、冷却水、制动器冷却油、T/C液压油以及转向液压油。因此，总负荷值计算部 222基于例如被作为电信号(图1的⑴ G))输入的冷却水温度、制动器冷却油温度、T/ C液压油温度以及转向液压油温度的全部或一部分来计算出散热器风扇157的目标转速。 并且，制动器冷却油温度随减速器制动器的动作而上升。因此，总负荷值计算部222也可以取代制动器冷却油温度或在制动器冷却油温度的基础上，参照被作为电信号(图1的(6)) 输入的减速器操纵杆操作量来计算出目标转速。并且，在散热器17附近配置有空调机156 的冷凝器，该冷凝器由散热器风扇157冷却。空调机156的冷凝器在空调机156为ON时需要冷却。因此，总负荷值计算部222也可以参照被作为电信号(图1的(8))输入的表示空调机0N/0FF的状态来计算目标转速。以下，将作为用于确定散热器风扇157的目标转速的基础来使用的状态值称为“基础状态值”。在本实施方式中，冷却对象即冷却水的温度、制动器冷却油温度、T/C液压油温度以及转向液压油温度、减速器操纵杆操作量、空调机的状态 (0N/0FF)均为基础状态值。下面，参照图6，对如何基于这些基础状态值来确定散热器风扇 157的目标转速进行具体说明。图6表示用于确定散热器风扇157的目标转速而使用的控制图表。发动机12在从低速空转转速NeL至高速空转转速NeH的范围内旋转。上限转速 S是根据(从设备强度角度出发的)散热器风扇157自身的设计而设定的转速上限值(不会使散热器风扇157以上限转速S以上的转速旋转)。粗实线所表示的最大转速线LNmax 是在使散热器风扇泵151的容量保持于预先设定的用于控制该泵151的最大容量(通常， 小于泵151自身的最大容量)时表示散热器风扇157的转速的控制用数据，其被定义为发动机转速Ne的函数。在发动机转速Ne高于规定的阈值Neth的范围内，最大转速线LNmax 与上述上限转速S —致。在发动机转速Ne低于上述阈值Neth的范围内，最大转速线LNmax 是发动机转速Ne的增函数，并且其值低于上述上限转速S。另一条粗实线所表示的最小转速线LNmin是在使散热器风扇泵151的容量保持于预先设定的用于控制该泵151的最小容量(可以与泵151自身的最小容量相同)时表示散热器风扇157的转速的控制用数据，其也被定义为发动机转速Ne的增函数。最大转速线 LNmax与最小转速线LNmin之间的区域(阴影区域)下面被称为所述的辅助设备(在本实施方式中为散热器风扇泵151)的“动作区域”R。在散热器风扇泵151的动作区域R内，根据上述一个以上的基础状态值来确定散热器风扇157的目标转速。例如，当发动机转速为Nel时，在从最大转速线LNmax上的A点到最小转速线LNmin上的B点的范围内确定目标转速。同样，当发动机转速为Ne2时，在从最大转速线LNmax上的C点到最小转速线LNmin上的D点的范围内确定目标转速。
在图6的示例中，为了便于说明，仅示出了冷却水温度、制动器冷却油温度、减速器操纵杆操作量三个状态值作为用于确定散热器风扇157的目标转速的基础状态值，但在本实施方式中，如图4所示，也可以使用其他的状态值(T/C液压油温度、转向液压油温度以及空调机的状态(0N/0FF))。如图6所示，动作区域R内的从转速的最大值(上限转速S)到最小值(下限转速 T)范围内的各值与各基础状态值的可变范围内的各值(例如，从最高温度到最低温度范围内的各值，或者，从最大操作量到最小操作量范围内的各值)一一对应。转速较高的值与各基础状态值较高的值对应。利用该各基础状态值的各值与目标转速的各值之间的对应关系，基于一个以上的状态值与发动机的转速值，在动作区域R内确定目标转速。例如，假设当前发动机转速为Nel。此时，能够在与当前发动机转速Nel相对应的动作区域R内的容许范围A-B内确定目标转速。如果制动器冷却油温度的当前值为W，则与值W相对应的转速为E。该值E存在于上述容许范围A-B内，而且，该值E被作为根据制动器冷却油温度推导出的目标转速的一个候选值。另一方面，如果制动器冷却油温度的当前值为X，则与值X对应的转速值为F。但是，由于该值F在上述容许范围A-B以外(值F超过值A)，因此值F不能被作为目标转速的候选值。由此，在容许范围A-B内最接近值F的值 A被作为基于制动器冷却油温度推导出的目标转速的一个候选值。对于其他的基础状态值，例如冷却水温度以及减速器操纵杆操作量，也是通过与上述同样的方法，基于各状态值来确定目标转速的候选值。例如，当前发动机转速为Nel 时，如果制动器冷却油温度的当前值为W、冷却水温度的当前值为Y、减速器操纵杆操作量的当前值为Z，则与值W相对应的转速值E、与值Y相对应的转速值G、与值Z相对应的转速值H被分别作为目标转速的候选值。这样，根据不同的基础状态值而选择不同的转速值作为目标转速的候选值。其后， 基于这些不同的目标转速的候选值来确定目标转速。典型的是，选择不同的目标转速的候选值中的最大值作为目标转速。通过使用该最大的目标值来控制辅助设备(在本实施方式中为散热器风扇泵151)的动作，能够有效防止因辅助设备的性能不足而产生的问题，例如过热。并且，在上述实施方式中，为了确定辅助设备的动作速度的目标值(例如散热器风扇157的目标转速)，不仅要使用该辅助设备的功能的作用对象的状态值(例如，散热器风扇157的冷却功能的作用对象为制动器冷却油温度或冷却水温度)，而且还要使用作为引起该对象状态值未来变化的原因的状态值(例如，用于调节减速器制动器的制动功率的减速器操纵杆操作量)。通过使用该原因状态值，能够预先控制辅助设备的动作，事先防止出现意外状态。返回图4。下面，对后冷却器风扇158的目标转速确定方法进行说明。如上所述， 由后冷却器风扇158冷却的后冷却器18对压缩空气进行冷却。即，后冷却器风扇158在直接冷却后冷却器158的同时，间接冷却压缩空气。即，后冷却器风扇158的冷却对象为后冷却器18以及压缩空气。因此，总负荷值计算部222基于例如被作为电信号(图1的(5)) 输入的压缩空气温度来计算后冷却器风扇158的目标转速。与散热器风扇157同样，利用图6所示的控制图表来确定后冷却器风扇158的目标转速。基于空调机的工作状态(S卩，0N/0FF)来确定空调机156的消耗功率。因此，总负荷值计算部222能够基于被作为电信号(图1的(8))输入的表示空调机0N/0FF的状态值来计算空调机156的消耗功率。如上所述，在确定了各种辅助设备的动作状态的目标值后，对辅助设备的运转进行控制以使各辅助设备的实际动作状态达到其各自的目标值。并且，通过总负荷值计算部 222，基于各辅助设备的动作状态的目标值，计算出各辅助设备所消耗的功率。而且，通过总负荷值计算部222对计算出的各辅助设备的消耗功率进行累加来确定损失功率。图7是表示将泵151 155或空调机156等辅助设备15所消耗的损失功率发生变化时、发动机12的总输出功率以及主要输出功率的变化与发动机转速的对应关系的图。在图7中，细实线表示损失功率为最小值时(S卩，各种辅助设备15的消耗功率为最小时)的总负荷值(S卩，损失功率与目标主要输出值之和，其也为图2所示的临时输出值)。此时，总负荷值未超过上述规定的调节输出的上限值。因此，进行控制以使发动机12 的总输出值成为与上述总负荷值一致的值。其结果是，如图7中的细虚线所示，分配给主要设备(例如行驶装置14)的发动机12的主要输出功率被控制为用总负荷值减去损失功率值后得到的值，其与目标主要输出值相等。同样，当损失功率较小而使总负荷值在调节输出上限值以下(处于小功率区域内)时，将发动机12的主要输出功率控制为与目标主要输出值一致。从而，能够使主要设备(例如，行驶装置14)充分发挥其性能。在图7中，点划线表示损失功率为最大值时(即，各种辅助设备15的消耗功率为最大时)的总负荷值(即，损失功率与目标主要输出值之和，其也为图2所示的临时输出值)。此时，发动机转速在高于某一值V的范围内，总负荷值超过上述规定的调节输出上限值。因此，当发动机转速高于该值V时，发动机12的总输出值不再是上述总负荷值，而是被限制为较低的调节输出上限值。在图7中，由粗实线表示受到如此制限后的总输出值。其结果是，如图7中的粗虚线所示，分配给主要设备(例如，行驶装置14)的发动机12的主要输出值为用受到制限的总输出值减去最大损失功率值后得到的值，其要比细虚线所示的目标主要输出值(处于小功率区域时的主要输出值)稍小。但是，由于主要输出值与目标主要输出值的差距并不是很大，主要设备(例如行驶装置14)性能的降低较小，实际上可以忽略。同样，当损失功率较大而使总负荷值超过调节输出上限值(处于大功率区域)时，将总输出值限制为调节输出上限值。从而，能够防止燃耗高于所希望的值。上述本发明的实施方式仅是用于说明本发明的例示，并不是将本发明的范围限定于该实施方式。在不脱离本发明主要思想的范围内，能够对本发明进行各种变更。在本实施方式中是将行驶装置14作为主要设备，但也可以将行驶装置14以外的装置(例如，向起重机构供给液压油的转向泵巧4等)作为主要设备。并且，也可使用其他的辅助设备15作为用于进行损失功率计算的辅助设备15，在损失功率计算中，也可以不考虑消耗功率较小的辅助设备15 (例如，空调机156)。在本实施方式中，在小功率区域内，将总输出值调节为总负荷值，在大功率区域内，将总输出值调节为调节输出上限值。作为变形例，例如，也可以在小功率区域内，将总输出值调节至总负荷功率值以上的值，在大功率区域内，将总输出值调节至调节输出上限值以下的值。这样控制后，在小功率区域内，能够确保使主要输出功率充分发挥主要设备性能的值(例如目标主要输出值以上)，在大功率区域内，能够防止燃耗上升。
权利要求
1.一种发动机输出控制装置(1)，其用于控制同时驱动至少一个主要设备(14)与一个以上辅助设备(1 的发动机(12)，所述发动机输出控制装置(1)的特征在于，具有总负荷值计算部022)，其计算出所述辅助设备(15)所消耗的损失功率的值，并将用于确保分配给所述主要设备(14)的所述发动机(12)的主要输出功率的目标值与所述损失功率的值相加，从而计算出应供给至所述主要设备(14)与所述辅助设备(15)的功率的总和，即总负荷功率值；总输出值控制部023)，其根据所述总负荷功率值来控制所述发动机(1 本身所输出的总输出功率值；发动机驱动控制部011)，其根据所述总输出值控制部(22 对所述总输出功率值的控制来控制所述发动机(1 的驱动；所述总输出值控制部(22 具有设定在所述总输出功率值的可变范围内的阈值，当所述总负荷功率值小于所述阈值时，进行控制，使所述发动机的总输出功率值成为所述总负荷功率值，当所述总负荷功率值大于所述阈值时，进行控制，使所述总输出功率值成为所述阈值。
2.根据权利要求1所述的发动机输出控制装置，其特征在于，所述总负荷值计算部 (222)使用于确保所述主要输出功率的所述目标值根据所述发动机(1 的转速发生变化。
3.根据权利要求1或2所述的发动机输出控制装置，其特征在于，从分别检测任一辅助设备(巧)的两个以上状态值的多个传感器(31、32、33、34、35或36)输入表示两个以上所述状态值的信号，所述总负荷值计算部(22 基于输入的所述信号所表示的两个以上所述状态值来确定所述任一辅助设备(1 所消耗的功率的两个以上的候选值，将所确定的两个以上所述候选值中的最大值作为所述任一辅助设备(15)所消耗的损失功率值。
全文摘要
提供一种发动机输出控制装置，其对分配给至少一个主要设备(14)以及一个以上辅助设备(15)的发动机(12)的总输出功率进行控制，以使主要设备(14)充分发挥其性能并防止发动机(12)的燃耗上升。总负荷值计算部(222)计算出辅助设备(15)所消耗的损失功率值，并将用于确保分配给主要设备(14)的发动机(12)的主要输出功率的目标值与该损失功率值相加，从而计算出应供给主要设备(14)以及辅助设备(15)的功率的总和，即总负荷功率值。当总负荷功率值小于规定的阈值时，总输出值控制部(223)进行控制，以使发动机的总输出功率值成为总负荷功率值，当总负荷功率值大于所述阈值时，总输出值控制部(223)进行控制，以使总输出功率值成为阈值。
文档编号F02D29/00GK102301112SQ20108000587
公开日2011年12月28日 申请日期2010年1月15日 优先权日2009年1月30日
发明者菅野幸夫, 镇目克 申请人:株式会社小松制作所