作業(yè)機械的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及例如液壓挖掘機等的作業(yè)機械，尤其涉及能夠通過發(fā)動機以及電動發(fā)電機來驅動液壓栗的作業(yè)機械。
【背景技術】
[0002]近年，在這種液壓挖掘機等的作業(yè)機械中，以節(jié)能化(低油耗化)或降低從發(fā)動機排出的具有環(huán)境負擔的廢氣(例如二氧化碳、氮氧化物、顆粒狀物質等)的量為目的，提出了在發(fā)動機的基礎上將電動發(fā)電機作為動力源的所謂的混合動力式工程機械。這種具有電動發(fā)電機的混合動力式工程機械在栗吸收動力高于發(fā)動機輸出上限值的情況下，進行由電動發(fā)電機的動力來補充栗吸收動力與發(fā)動機輸出上限值之間的差量的控制，由此使發(fā)動機的動力增加速度成為規(guī)定值以下。
[0003]作為關于這種混合動力式工程機械的以往技術而公開有專利文獻I，其目的在于，避免發(fā)動機燃燒效率的降低、防止具有環(huán)境負擔的廢氣特別是黑煙的發(fā)生。在該專利文獻I中，計算使發(fā)動機的動力增加速度成為規(guī)定增加率以下的發(fā)動機輸出的上限值，并且在栗吸收動力高于發(fā)動機輸出上限值的情況下，以將栗吸收動力的上限值抑制到發(fā)動機輸出上限值為止，而使發(fā)動機的動力增加速度成為規(guī)定值以下的方式控制液壓栗或者電動發(fā)電機來避免發(fā)動機的動力急劇地增加。
[0004]現(xiàn)有專利文獻
[0005]專利文獻I:日本專利4633813號公報
[0006]在上述專利文獻I中，依照以規(guī)定增加率增加的發(fā)動機的輸出上限值，以不會使發(fā)動機的動力急劇增加的方式限制增加速度并實現(xiàn)廢氣的抑制。但是，在專利文獻I所公開的以往技術的情況下，不僅沒有監(jiān)視向電動發(fā)電機供給電力的蓄電裝置的狀態(tài)，也沒有進行液壓栗的控制。因此，在蓄電裝置的蓄電余量不足而不能充分地向電動發(fā)電機供給電力的情況下，擔心不僅變得不能夠避免發(fā)動機燃燒效率的降低，而且因急劇的栗吸收動力的增加而使發(fā)動機動力急劇地變動從而導致發(fā)動機熄火。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是根據(jù)上述以往技術的實際狀況而做出的，其目的在于提供一種作業(yè)機械，其能夠抑制發(fā)動機動力的急劇變動。
[0008]為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明的特征在于，具有:發(fā)動機；由所述發(fā)動機驅動的液壓栗；由從所述液壓栗排出的液壓油驅動的液壓作業(yè)部;使所述液壓栗驅動的電動發(fā)電機;在與所述電動發(fā)電機之間交接電力的蓄電裝置;運算所述發(fā)動機的負荷動力的負荷運算部;管理包括所述蓄電裝置的狀態(tài)在內(nèi)的車身狀態(tài)的車身狀態(tài)管理部;發(fā)動機目標動力運算部，其基于由所述負荷運算部所運算的負荷動力以及由所述車身狀態(tài)管理部所管理的車身狀態(tài)來運算用于限制所述發(fā)動機的動力的增加量以及減少量的發(fā)動機目標動力;液壓動力限制部，其基于由所述發(fā)動機目標動力運算部所運算的發(fā)動機目標動力來限制所述液壓栗的動力；和輔助動力限制部，其基于由所述發(fā)動機目標動力運算部所運算的發(fā)動機目標動力來限制所述電動發(fā)電機的動力。
[0009]發(fā)明的效果
[0010]本發(fā)明構成為，基于由負荷運算部所運算的發(fā)動機的負荷動力以及由車身狀態(tài)管理部所管理的車身狀態(tài)，由發(fā)動機目標動力運算部來運算用于限制發(fā)動機動力的增加量以及減少量的發(fā)動機目標動力，并基于該發(fā)動機目標動力由液壓動力限制部來限制液壓栗的動力，并且由輔助動力限制部來限制電動發(fā)電機的動力。通過該構成，本發(fā)明基于用于限制發(fā)動機動力的增加量以及減少量的發(fā)動機目標動力來限制液壓栗的動力，并且限制電動發(fā)電機的動力，由此能夠抑制發(fā)動機動力的急劇變動。并且，通過以下的實施方式的說明更加明確上述以外的課題、構成以及效果。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是本發(fā)明的第一實施方式的液壓挖掘機的側視圖。
[0012]圖2是表示搭載在上述液壓挖掘機上的液壓驅動裝置的構成圖。
[0013]圖3是表示上述液壓驅動裝置的控制器的構成的概略圖。
[0014]圖4是表示在上述控制器的負荷運算部的處理的概略圖。
[0015]圖5是表示基于上述控制器的模式判斷部的模式選擇而產(chǎn)生的可變速率限制器的變化的圖。
[0016]圖6是表示基于由上述控制器的蓄電裝置管理部所運算的可動力運行量而得到的可變速率限制器的增加率的變化的圖。
[0017]圖7是表示基于由上述控制器的蓄電裝置管理部所運算的可再生量而得到的可變速率限制器的減少率的變化的圖。
[0018]圖8是表示上述控制器的輔助動力運算部的運算的圖，(a)是電動發(fā)電機由扭矩控制所驅動的情況，(b)是電動發(fā)電機由速度控制所驅動的情況。
[0019]圖9表示在上述控制器中的運算過程的活動圖。
[0020]圖10是使用上述控制器進行連續(xù)挖掘動作的情況的時序圖，(a)是發(fā)動機動力與栗吸收動力的關系，(b)是電動發(fā)電機的動力，(C)是蓄電裝置的蓄電余量。
[0021]圖11是表示在本發(fā)明的第二實施方式的液壓挖掘機的控制器的負荷運算部的處理的概略圖。
[0022]圖12是由上述專利文獻I所述的工程機械進行連續(xù)挖掘動作的情況的時序圖，(a)是發(fā)動機動力與栗吸收動力的關系，(b)是電動發(fā)電機的動力，(c)是蓄電裝置的蓄電余量。
【具體實施方式】
[0023]以下，基于【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0024][第一實施方式]
[0025]圖1是本發(fā)明的第一實施方式的液壓挖掘機I的側視圖。圖2是表示搭載在液壓挖掘機上的液壓驅動裝置的構成圖。圖3是表示液壓挖掘機的控制器的構成的概略圖。圖4是表示控制器的負荷運算部的處理的概略圖。
[0026]〈構成〉
[0027]作為本發(fā)明的作業(yè)機械的第一實施方式的液壓挖掘機I，為所謂的混合動力式挖掘機，如圖1所示，其具有:具有履帶式行駛裝置2a的下部行駛體2;和能夠旋轉地安裝在下部行駛體2上的上部旋轉體3。下部行駛體2和上部旋轉體3經(jīng)由旋轉裝置4能夠旋轉地安裝。
[0028]在上部旋轉體3的前側設有用于供駕駛員搭乘并操作液壓挖掘機I的駕駛室3a，在駕駛室3a的前側能夠轉動地安裝有動臂5的基端部。動臂5經(jīng)由動臂液壓缸5a動作，該動臂液壓缸5a由作為所供給的流體的動作油(液壓油)來驅動。斗桿6的基端部能夠轉動地安裝在動臂5的前端部。斗桿6經(jīng)由斗桿液壓缸6a動作。鏟斗7的基端部能夠轉動地安裝在斗桿6的前端部。鏟斗7經(jīng)由鏟斗液壓缸7a動作。通過這些動臂5、動臂液壓缸5a、斗桿6、斗桿液壓缸6a、鏟斗7以及鏟斗液壓缸7a構成了例如用于進行挖掘作業(yè)等的作為動作部的前作業(yè)機8。
[0029]在上部旋轉體3上搭載有用于使液壓挖掘機I驅動的液壓驅動裝置10。液壓驅動裝置10是用于前作業(yè)機8、旋轉裝置4以及行駛裝置2a等的驅動的液壓驅動控制裝置。如圖2所示，液壓驅動裝置10具有作為動力源的發(fā)動機U。在此，雖然對于發(fā)動機11、液壓系統(tǒng)、各種電裝部件等也由后述的控制器15實施某種控制，但是由于與本發(fā)明沒有直接的關聯(lián)所以在圖2中未圖示。
[0030]在發(fā)動機11上安裝有:渦輪增壓器(未圖示)；作為傳感裝置來檢測發(fā)動機轉速的轉速傳感器I Ia;調整發(fā)動機11的燃料噴出量的調節(jié)器I Ib。在發(fā)動機11的驅動軸I Ic上安裝有由發(fā)動機11驅動的可變?nèi)萘啃偷囊簤豪?2。在液壓栗12和發(fā)動機11之間安裝有電動發(fā)電機13，其機械連接在發(fā)動機11的驅動軸11 c上并進行發(fā)動機11的動力輔助。液壓栗12由發(fā)動機11以及電動發(fā)電機13驅動。在電動發(fā)電機13上作為傳感裝置安裝有例如解析器等的旋轉角傳感器13a。旋轉角傳感器13a計測電動發(fā)電機13的旋轉角，并將關于該所計測的旋轉角的傳感器信息向控制器15輸出。
[0031]電動發(fā)電機13在與發(fā)動機11之間能夠進行扭矩傳遞，其經(jīng)由作為電動發(fā)電機控制部的逆變器14a與蓄電裝置14電連接。從蓄電裝置14供給電力并驅動電動發(fā)電機13，由電動發(fā)電機13發(fā)電的電力供給到蓄電裝置14并充電。蓄電裝置14是能夠進行充放電的蓄電池或電容器等的二次電池。在蓄電裝置14上，作為用于計測蓄電裝置14的狀態(tài)的計測部即傳感裝置而安裝有:電流傳感器14b，其檢測從蓄電裝置14輸出的電力的電流；電壓傳感器14c，其檢測從蓄電裝置14輸出的電力的電壓;和溫度傳感器14d，其檢測蓄電裝置14的溫度。逆變器14a控制蓄電裝置14以及電動發(fā)電機13并根據(jù)需要進行蓄電裝置14和電動發(fā)電機13的電力交接。
[0032]在逆變器14a上連接有作為控制部的控制器15，其控制該逆變器14a并控制電動發(fā)電機13的扭矩?？刂破?5控制調節(jié)器11b并調整向發(fā)動機11的燃料噴射量來控制發(fā)動機轉速。
[0033]在液壓栗12上安裝有供給從液壓栗12所排出的動作油的閥裝置16。在閥裝置16上安裝有作為液壓作業(yè)部的液壓致動器17。液壓致動器17通過從液壓栗12排出的動作油驅動，并通過基于閥裝置16的控制來控制液壓致動器17的驅動。作為液壓致動器17例如相當于圖1所示的動臂液壓缸5a、斗桿液壓缸6a、鏟斗液壓缸7a、行駛裝置2a和旋轉裝置4等的各種液壓致動器。
[0034]液壓栗12具有用于調整栗容積的斜盤12a，并安裝有控制斜盤12a的傾轉角的調整器12b和使調整器12b驅動的電磁比例閥12c。液壓栗12相對于所設定的任意的吸收動力由控制器15運算向電磁比例閥12c的驅動信號，并通過與該驅動信號相對應的控制壓經(jīng)由調整器12b控制斜盤12a的傾轉角來操作液壓栗12的栗容積并調整吸收動力。
[0035]在液壓栗12和閥裝置16之間連接有:排出壓傳感器12d，其計測從液壓栗12所排出的動作液壓力(排出壓)；和流量傳感器12e，其作為計測所通過的動作油的流量(排出流量)的流量儀。在液壓栗12上安裝有用于計測斜盤12a的傾轉角的傾轉角傳感器(未圖示)。由排出壓傳感器12d、流量傳感器12e以及傾轉角傳感器檢測的排出壓、流量、傾轉角等的傳感器信息輸出到控制器15。
[0036]在控制器15上安裝有模式開關18，其用于切換為了使液壓挖掘機I的前作業(yè)機8等強勁動作的作為第一模式的動力模式、和與基于前作業(yè)機8的挖掘力相比優(yōu)先提高燃料消耗率的作為第二模式的節(jié)能模式等的多種模式。模式開關8安裝在能夠由駕駛室3a內(nèi)的駕駛員操作的位置上。
[0037]如圖3所示，控制器15具有:負荷運算部21，其運算發(fā)動機11的驅動軸Ila上的負荷動力;車身狀態(tài)管理部22，其管理包括蓄電裝置14的狀態(tài)在內(nèi)的車身狀態(tài);和發(fā)動機動力變動限制部23，其生成限制發(fā)動機動力的變化率(增加率以及減少率)的發(fā)動機目標動力(第二目標動力)?？刂破?5具有液壓動力限制部24以及輔助動力運算部25，液壓動力限制部24依照負荷運算部21以及車身狀態(tài)管理部22的運算結果來運算液壓栗12的吸收動力的限制值，輔助動力運算部25依照負荷運算部21以及車身狀態(tài)管理部22的運算結果來運算電動發(fā)電機13的動力指令值。
[0038]在控制器15上安裝有使平準化控制的實施啟動停止的啟停開關19，該平準化控制為，根據(jù)車身狀況來變更發(fā)動機目標動力變化率而使發(fā)動機動力平準化。該平準化控制由負荷運算部21、車身狀態(tài)管理部22、發(fā)動機動力變動限制部23、液壓動力限制部24以及輔助動力運算部25來實施。另外，啟停開關19安裝在能夠由駕駛室3a內(nèi)的駕駛員操作的位置上。
[0039]負荷運算部21