專利名稱：發(fā)動機輸出控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種根據負荷的變動來控制發(fā)動機輸出的裝置。
背景技術：
例如，在控制建筑機械的發(fā)動機輸出的裝置中，已知有以下技術，S卩，在計算出時刻發(fā)生變化的液壓馬達、空調機、液壓泵等各種負載設備的總負荷后，以在作業(yè)所需的主要輸出的基礎上增加總負荷的方式來設定發(fā)動機的總輸出(例如，專利文獻1)。在這樣的控制裝置中，即使在風扇或空調機等輔助設備的工作負荷發(fā)生變動的情況下，仍然能夠確保作業(yè)所需的主要輸出。專利文獻1 (日本)特開2005-98216號公報但是，在上述那樣的現有發(fā)動機輸出控制裝置中，當總負荷較大時，發(fā)動機的總輸出也要被設定為較大的值，因此，盡管能夠確保作業(yè)所需的動力，但導致燃耗上升。另外，為了降低燃耗，可以考慮對總輸出加以制限，但為了確保作業(yè)所需的主要輸出，就要削減對散熱器風扇等輸出可變的輔助設備的輸出，從而，產生例如過熱。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種控制發(fā)動機輸出功率的發(fā)動機輸出控制裝置， 其能夠確保作業(yè)所需的發(fā)動機輸出功率，并且防止發(fā)動機的燃耗上升。根據本發(fā)明的一個實施方式，在用于控制同時驅動至少一個主要設備與一個以上輔助設備的發(fā)動機的發(fā)動機輸出控制裝置中，具有總負荷值計算部，其計算出所述輔助設備所消耗的損失功率的值，并將用于確保分配給所述主要設備的所述發(fā)動機的主要輸出功率的目標值與所述損失功率的值相加，從而計算出應供給至所述主要設備與所述輔助設備的功率的總和，即總負荷功率；總輸出值控制部，其根據所述總負荷功率值來控制所述發(fā)動機本身所輸出的總輸出功率值；發(fā)動機驅動控制部，其根據所述總輸出值控制部對所述總輸出功率值的控制來控制所述發(fā)動機的驅動；所述總輸出值控制部判斷所述總負荷功率值處于規(guī)定的小功率區(qū)域還是大功率區(qū)域，當所述總負荷功率值處于所述小功率區(qū)域時， 控制所述發(fā)動機的總輸出功率值，以使所述發(fā)動機的總輸出功率值不小于所述總負荷功率值，當所述總負荷功率值處于所述大功率區(qū)域時，控制所述總輸出功率值，以使所述總輸出功率值小于所述總負荷功率值。根據上述結構，當上述總負荷功率值處于規(guī)定的小功率區(qū)域時，進行控制，以使總輸出功率值(即，用于確保分配給主要設備的發(fā)動機主要輸出功率的目標值與輔助設備所消耗的損失功率值之和)不小于總負荷功率值，因此，即使輔助設備所消耗的損失功率值發(fā)生變動，也能夠確保供給至主要設備的主要輸出功率的值為上述目標值。通過預先適當設定上述目標值，能夠使主要設備發(fā)揮所希望的性能。并且，當上述總負荷功率值處于大功率區(qū)域時，進行控制，以使總輸出功率值小于上述總負荷功率值，因此，總輸出功率值不會過大，能夠防止燃耗上升。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，當上述總負荷功率值處于大功率區(qū)域時，未對輔助設備的動作進行特別制限。其結果是，能夠使輔助設備充分發(fā)揮其性能，防止因輔助設備的性能不足而引起的問題，例如發(fā)動機過熱等。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述總輸出值控制部具有設定在總輸出功率值的可變范圍內的閾值，在比所述閾值大的所述總負荷功率值的區(qū)域內具有所述大功率區(qū)域，在比所述閾值小的所述總負荷功率值的區(qū)域內具有所述小功率區(qū)域。因此，當上述總負荷功率值超過上述閾值時，進行抑制，以使發(fā)動機的總輸出功率值小于上述總負荷功率值。通過適當設定上述閾值，能夠使因對總輸出功率進行上述抑制而引起的主要輸出功率的降低減小至實際上可以忽視的程度。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，當所述總負荷功率值處于所述大功率區(qū)域時，所述總輸出值控制部進行控制，以使所述總輸出功率值成為所述閾值。因此，通過根據發(fā)動機燃耗的期望值來適當設定所述閾值，即使在因輔助設備而產生的損失功率較大的情況下，也能夠使總輸出功率大于上述閾值，防止燃耗超過期望值。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，當所述總負荷功率值處于所述小功率區(qū)域時，所述總輸出值控制部進行控制，以使所述總輸出功率值成為所述總負荷功率值。因此，當所述總負荷功率值較小而燃耗較低時，能夠分配給主要設備與輔助設備足夠的動力，從而使主要設備與輔助設備發(fā)揮所希望的性能。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述總負荷值計算部使用于確保所述主要輸出功率的目標值根據所述發(fā)動機的轉速而變化。通過使上述目標值根據發(fā)動機的轉速而適當變化，能夠根據發(fā)動機的轉速來適當控制供給至主要設備的主要輸出值。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，從分別檢測任一輔助設備的兩個以上的狀態(tài)值的多個傳感器向所述總負荷值計算部輸入表示兩個以上所述狀態(tài)值的信號，所述總負荷值計算部基于輸入的所述信號所表示的兩個以上所述狀態(tài)值，來確定所述任一輔助設備所消耗的功率的兩個以上的候選值，將所確定的兩個以上的所述候選值中的最大值作為所述任一輔助設備所消耗的損失功率值。這樣，在基于該輔助設備的不同種類的狀態(tài)值而分別推算出的該輔助設備的消耗功率的不同值中，選擇最大的消耗功率值，并將其用于上述總負荷功率值的計算。因此，降低了在控制計算中將因輔助設備而產生的損失功率(消耗功率)值推算為比實際上小很多的危險。從而，能夠適當地控制發(fā)動機的總輸出功率。


圖1是簡略表示自卸卡車的整體結構的框圖。圖2是表示本實施方式的總輸出功率的控制步驟的流程圖。圖3是表示進行本實施方式的總輸出控制時發(fā)動機的總輸出功率、主要輸出功率、損失功率之間關系的圖。圖4是說明損失功率的計算方法的說明圖。圖5是表示損失功率的詳細內容一例的圖。圖6是表示用于確定散熱器風扇的目標轉速而使用的控制圖表的圖。圖7是表示輔助設備所消耗的損失功率發(fā)生變化時、發(fā)動機的總輸出功率以及主要輸出功率的變化與發(fā)動機轉速的對應關系的圖。
附圖標記說明1自卸卡車 12發(fā)動機 13 PTO 14行駛裝置141轉矩變換器 142變速器143加速器144車輪15輔助設備151散熱器風扇泵157散熱器風扇 152后冷卻器風扇泵158后冷卻器風扇153變速器泵巧4轉向泵155制動器冷卻泵156空調機16制動器161制動器踏板162減速器操縱桿17散熱器18后冷卻器19渦輪增壓器 21發(fā)動機CTL211發(fā)動機驅動控制部22變速器CTL 222總負荷值計算部223總輸出值控制部31冷卻水溫度傳感器32T/C液壓油溫度傳感器33制動器冷卻油溫度傳感器34轉向液壓油溫度傳感器35壓縮空氣溫度傳感器 36減速器操縱桿操作量傳感器
具體實施例方式下面，參照附圖，以適用于一種建筑機械即自卸卡車的情況為例對本發(fā)明的實施方式進行說明。另外，本實施方式也能夠適用于除自卸卡車以外的其他種類的建筑機械或工程作業(yè)機械。圖1是簡略表示自卸卡車1作為一個例子的整體結構的框圖。自卸卡車1具有例如發(fā)動機12、用于使自卸卡車1行駛的行駛裝置14、各種液壓泵151 155、空調機156、將發(fā)動機12的輸出(輸出功率)分配給行駛裝置14以及液壓泵151 155的輸出分配器(PTO =Power Take Off) 13。利用發(fā)動機12的輸出來驅動行駛裝置14、液壓泵151 155以及空調機156。在本說明書中，術語“主要設備”、“輔助設備”、“總輸出功率”、“損失功率”以及“主要輸出功率”具有以下含義。在本實施方式中，由發(fā)動機的輸出來驅動的各種裝置，例如上述裝置14、151 155、156中，行駛裝置14是實現自卸卡車1的主要功能、即行駛功能的設備。實現該主要功能的裝置(在本實施方式中為行駛裝置14)被稱為“主要設備”(根據建筑機械、工程作業(yè)機械的種類不同，該建筑機械、工程作業(yè)機械的被稱為主要設備的部分也不同)。另一方面，除主要設備以外的由發(fā)動機的輸出來驅動的裝置，即本實施方式中的液壓泵151 155(也可包括由這些液壓泵驅動的裝置，如散熱器風扇157、后冷卻器風扇158 等)以及空調機156是實現除自卸卡車1的主要功能以外的輔助功能的設備。實現輔助功能的裝置(在本實施方式中為裝置151 155、156)被稱為“輔助設備” 15 (根據安裝有發(fā)動機的建筑機械、工程作業(yè)機械的種類不同，該建筑機械、工程作業(yè)機械的被稱為輔助設備的部分也不同)。并且，發(fā)動機12自身的輸出功率被稱為“總輸出功率”。并且，從主要設備14的角度看，從發(fā)動機12分配給輔助設備15 (在本實施方式中為液壓泵151 155以及空調機 156)并被這些輔助設備15消耗的功率相當于發(fā)動機輸出功率的損失，因此，這些輔助設備 15所消耗的功率被稱為“損失功率”。發(fā)動機12的總輸出功率減去損失功率所得到的功率， 即，分配給主要設備(在本實施方式中為行駛裝置14)的輸出功率被稱為“主要輸出功率”。
行駛裝置14具有例如轉矩變換器(T/C) 141、變速器(T/M) 142、加速器143、車輪 144。發(fā)動機12分配給行駛裝置14的動力經由轉矩變換器141、變速器142以及加速器143 而被供給至車輪144。各種液壓泵151 155包括例如散熱器風扇泵151、后冷卻器風扇泵152、變速器泵153、轉向泵154以及制動器冷卻泵155。散熱器風扇泵151以及后冷卻器風扇泵152在本實施方式中例如為可變容量液壓泵。另一方面，變速器泵153、轉向泵154以及制動器冷卻泵155在本實施方式中例如為固定容量液壓泵。變速器泵153是用于向轉矩變換器141以及變速器142供給液壓油的液壓泵。轉向泵IM是用于向轉向機構(未圖示)以及卡車的起重機構(未圖示)供給液壓油的液壓泵。制動器冷卻泵1 是用于向制動器16 (減速器制動器)供給制動器冷卻油的液壓泵。散熱器風扇泵151是用于向進行散熱器17冷卻的散熱器風扇157供給液壓油的液壓泵。散熱器17是用于對發(fā)動機12的冷卻水進行冷卻的裝置。除了冷卻發(fā)動機12以外，冷卻水還能夠對制動器冷卻油、轉矩變換器141及變速器142的液壓油(以下稱為“T/ C液壓油”)、轉向機構及起重機構的液壓油(以下稱為“轉向液壓油”)進行冷卻。通過例如油冷卻器(未圖示)來進行冷卻水對制動器冷卻油等的冷卻。后冷卻器風扇泵152是用于向冷卻后冷卻器18的后冷卻器風扇158供給液壓油的液壓泵。后冷卻器18是用于使從渦輪增壓器19吸入至發(fā)動機12的壓縮空氣的溫度降低并使發(fā)動機12的氣缸室內的氧氣充填效率提高的裝置。制動器16根據制動器踏板161的操作來執(zhí)行腳剎車動作，并且，根據減速器操縱桿162的操作量來執(zhí)行減速器剎車動作。自卸卡車1具有兩個控制裝置，例如發(fā)動機控制器(以下記作“發(fā)動機CTL”)21 和變速器控制器(以下記作“變速器CTL” ) 22。發(fā)動機CTL21主要對發(fā)動機12進行控制， 變速器CTL22主要對變速器142進行控制。在本實施方式中，變速器CTL22除了對變速器 142進行控制以外，還對發(fā)動機12的總輸出功率控制所使用的主要信息進行處理。但是，這僅為例示，也可由發(fā)動機CTL21對總輸出功率控制所使用的主要信息進行處理，或者另外設置用于處理該信息的追加控制器。兩控制器21、22例如構成為具有處理器以及存儲器的電路。發(fā)動機CTL21的處理器通過執(zhí)行存儲在發(fā)動機CTL21的存儲器中的規(guī)定程序來實現發(fā)動機驅動控制部211的功能。發(fā)動機驅動控制部211用于控制發(fā)動機12的驅動。在本實施方式中，發(fā)動機驅動控制部211通過向例如發(fā)動機12的燃料噴射裝置發(fā)送指示燃料噴射量的信號來控制發(fā)動機12的燃料噴射量。因此，能夠調節(jié)發(fā)動機12的輸出轉矩與轉速(即，能夠調節(jié)發(fā)動機12的總輸出功率)。發(fā)動機驅動控制部211基于來自總輸出控制機構223的、表示后述發(fā)動機12的總輸出功率值控制結果的指令來調節(jié)發(fā)動機12的燃料噴射量。變速器CTL22的處理器通過執(zhí)行存儲在變速器CTL22的存儲器中的規(guī)定程序來實現速度擋控制部221、總負荷值計算部222以及總輸出值控制部223的功能。通過速度擋控制部221來對變速器142進行控制。具體地說，速度擋控制部221通過向變速器142發(fā)送指示速度擋的信號來控制變速器142的速度擋切換。通過變速器CTL22的總負荷值計算部 222及總輸出值控制部223、所述發(fā)動機CTL21的發(fā)動機驅動控制部211來進行符合本發(fā)明原理的、對發(fā)動機12的總輸出功率的控制(以下稱為“總輸出控制”)。隨后對總輸出控制進行詳細說明。在自卸卡車1中設置有各種傳感器31 36，用于實時檢測由發(fā)動機12驅動的上述各種負載設備(特別是輔助設備15)的各種狀態(tài)值。這些傳感器31 36檢測出的各種狀態(tài)值被變速器CTL22用于總輸出控制。具體地說，例如設置有檢測冷卻水的水溫(以下稱為“冷卻水溫度”)的冷卻水溫度傳感器31、檢測T/C液壓油的油溫(以下稱為“T/C液壓油溫度”)的T/C液壓油溫度傳感器32、檢測制動器冷卻油的油溫(以下稱為“制動器冷卻油溫度”)的制動器冷卻油溫度傳感器33、檢測轉向液壓油的油溫(以下稱為“轉向液壓油溫度”)的轉向液壓油溫度傳感器34、檢測壓縮空氣的溫度的壓縮空氣溫度傳感器35、檢測減速器操縱桿162的操作量的減速器操縱桿操作量傳感器36。如各箭頭(1) (6)所示， 由這些傳感器31 36檢測出的各種狀態(tài)值被作為電信號而輸入至變速器CTL22。并且，如箭頭(7)所示，由發(fā)動機CTL21測量出的發(fā)動機12的轉速(單位時間的轉數)值被作為電信號而從發(fā)動機CTL21輸入至變速器CTL22，并且，如箭頭(8)所示，表示空調機156的0N/0FF的狀態(tài)值被作為電信號而從空調機156輸入至變速器CTL22。這些輸入信號也被用于總輸出控制。變速器CTL22的總負荷值計算部222及總輸出值控制部223、發(fā)動機CTL21的發(fā)動機驅動控制部211基于所輸入的電信號((1) (8))所代表的各種狀態(tài)值對總輸出進行控制。以下，對本實施方式的總輸出控制進行具體說明。圖2是表示本實施方式的用于總輸出控制的信息處理的流程圖。該信息處理是以實質上一直持續(xù)進行的方式(例如在以0.01秒為周期的短周期內反復進行)進行的。首先，總負荷值計算部222基于被作為電信號(圖1的(1) (8))輸入的各種狀態(tài)值來計算出損失功率值(輔助設備15所消耗的功率值)(步驟Si)。在本實施方式中，液壓泵151 155以及空調機156的各消耗功率值的總和為損失功率值。隨后參照圖4對損失功率值的計算方法進行說明。之后，總負荷值計算部222確定發(fā)動機12的總輸出功率的臨時值(以下稱為“臨時輸出值”)(步驟S》。具體地說，例如總負荷值計算部222計算出應分配給各種負載設備的發(fā)動機輸出功率值的合計值(以下稱為“總負荷值”)，將計算出的總負荷值確定為上述臨時輸出值。上述總負荷值是應分配給主要設備14以及輔助設備15的功率值的合計值。 其中，使用在上述步驟Sl中計算出的損失功率值(輔助設備15當前消耗的功率值)作為應分配給輔助設備15的功率值。另一方面，使用預先設定的主要輸出功率的目標值(以下， 稱為“目標主要輸出值”)作為應分配給主要設備(在本實施方式中為行駛裝置)14的功率值。其中，目標主要輸出值被設定為滿足下述要求。即，在分配給主要設備的主要輸出功率值(以下稱為“主要輸出值”)與目標主要輸出值相等的情況下，能夠使主要設備充分發(fā)揮其功能(例如使行駛裝置14充分發(fā)揮行駛性能)?？傊繕酥饕敵鲋凳侵饕敵龉β实钠谕?。目標主要輸出值被設定為發(fā)動機12的轉速的函數，其根據發(fā)動機轉速而發(fā)生變化(參照圖7)。目標主要輸出值被存儲在例如變速器CTL22的存儲器中。因此，總負荷值計算部222將在步驟Sl中計算出的損失功率值存儲在存儲器中， 并將與當前發(fā)動機轉速相對應的目標主要輸出值與該損失功率值相加，從而確定出總負荷值，即臨時輸出值。另外，在變形例中，也可根據主要設備(在以自卸卡車為例的本實施方式中，主要設備為行駛裝置14，但在挖土機或輪式裝載機等其他種類的建筑機械中，主要設備也可為使起重大臂或鏟斗等動作的工作裝置與行駛裝置這兩者)不同的工作狀態(tài)(例如挖掘、起重臂揚起、鏟斗傾卸等當前正在進行的作業(yè)種類)來可變地設定上述目標主要輸出值。其后，總輸出值控制部223判斷在步驟S2中確定的臨時輸出值是否在預先設定的調節(jié)輸出上限值以下(步驟S3)。其中，調節(jié)輸出上限值在發(fā)動機12能夠輸出的總輸出功率的可變范圍內，并被設定為滿足如下要求。該要求是指，在發(fā)動機12的總輸出值在調節(jié)輸出上限值以下的情況下，能夠使發(fā)動機12的燃耗在優(yōu)選的規(guī)定值以下。調節(jié)輸出上限值存儲在例如變速器CTL22的存儲器中。在臨時輸出值在調節(jié)輸出上限值以下的情況下(步驟S3 :YES)，總輸出值控制部 223將臨時輸出值設定為調節(jié)后的總輸出值(以下稱為“調節(jié)輸出值”)(步驟S4)。另一方面，在臨時輸出值大于調節(jié)輸出上限值的情況下(步驟S3 :N0)，總輸出值控制部223將調節(jié)輸出上限值設定為調節(jié)輸出值(步驟SQ。通過步驟S4與步驟S5，能夠在調節(jié)輸出上限值以下的范圍內根據總負荷值來可變地設定調節(jié)輸出值，不會使調節(jié)輸出值超過調節(jié)輸出上限值。其后，對發(fā)動機12的燃料噴射量進行控制(步驟S6)，以使從發(fā)動機12輸出的實際總輸出值成為在步驟S4或步驟S5中設定的調節(jié)輸出值。具體地說，總輸出值控制部223 向發(fā)動機驅動控制部211發(fā)送指令信號，指示以使發(fā)動機12的實際總輸出值成為設定的調節(jié)輸出值的方式進行控制。收到該指令信號的發(fā)動機驅動控制部211對燃料噴射裝置進行控制，調節(jié)發(fā)動機12的燃料噴射量，其結果是將發(fā)動機12的實際總輸出值調節(jié)為設定的調節(jié)輸出值。以上為總輸出控制的整體流程。從流程圖中可知，在本實施方式的總輸出功率控制中，當各種輔助設備15所消耗的損失功率值與預先設定的目標主要輸出值的合計值即上述總負荷值(=上述臨時輸出值)在預先設定的調節(jié)輸出上限值以下時(以下將這樣的總負荷值的區(qū)域稱為“小功率區(qū)域”)，進行控制以使發(fā)動機12的總輸出功率值等于該總負荷值。其結果是，即使各種輔助設備15所消耗的損失功率值發(fā)生變動，也能夠確保分配至主要設備(例如行駛裝置14)的主要輸出值為預先確定的目標主要輸出值。因此，能夠使主要設備發(fā)揮其自身具有的預先設定的性能(例如行駛裝置14的行駛性能)。另一方面，當總負荷值(損失功率值與目標主要輸出值的合計值)大于調節(jié)輸出上限值時(以下將這樣的總負荷值的區(qū)域稱為“大功率區(qū)域”)，使發(fā)動機12的總輸出功率值與調節(jié)輸出上限值一致。其結果是，即使各種輔助設備15所消耗的損失功率值很大，發(fā)動機12的總輸出值也不會達到超過調節(jié)輸出上限值的過大值。因此，能夠防止發(fā)動機12 的燃耗上升。在本實施方式中，即使是在大功率區(qū)域，也不會對輔助設備15的驅動進行制限。 由此，能夠使輔助設備15維持所希望的工作狀態(tài)。其結果是，能夠防止因輔助設備15的性能降低而引起的問題，例如過熱等。圖3是表示進行本實施方式的總輸出控制時的發(fā)動機12的總輸出功率值、主要輸出功率值(縱軸)、損失功率值(橫軸)之間關系的圖。圖3的實線表示如何根據損失功率值來控制總輸出值。并且，圖3的點劃線表示主要輸出值如何對應損失功率值而發(fā)生變化。 并且，圖3的虛線表示總負荷值(損失功率值與目標主要輸出值的合計值)如何對應損失功率值而發(fā)生變化。另外，在圖3中，發(fā)動機12的轉速保持一定(如后述圖7所示，如果發(fā)動機12的轉速發(fā)生變化，則目標主要輸出值發(fā)生變化)。在小功率區(qū)域(總負荷值小于調節(jié)輸出上限值的區(qū)域)內，如圖3的實線所示，以使總輸出值等于總負荷值的方式進行調節(jié)。因此，總輸出值隨損失功率的增大而增大。從而，如圖3的點劃線所示，分配給主要設備(例如行駛裝置14)的主要輸出值與損失功率值無關而保持于能夠使主要設備充分發(fā)揮性能的值，即目標主要輸出值。如果損失功率進一步增大，則總負荷值也同樣進一步增大，并最終超過調節(jié)輸出上限值(即，進入大功率區(qū)域)。在大功率區(qū)域內，總輸出值與損失功率值的增減無關而保持為一定的值(調節(jié)輸出上限值)。S卩，總輸出值被抑制為小于圖中的虛線所示的總負荷值的值。從而，能夠防止發(fā)動機12的燃耗上升。此時，由于未對輔助設備15的動作進行制限，因此能夠向輔助設備15供給足夠的動力，從而使其維持所希望的動作狀態(tài)。另一方面， 如點劃線所示，主要輸出值隨損失功率的增大而減小。如此，在本實施方式中，作為防止燃耗上升的代價，需要使分配給主要裝置(例如行駛裝置14)的主要輸出值稍微降低。但是， 通過將調節(jié)輸出上限值以及目標主要輸出值設定為適當的值，即使在主要輸出值降低的情況下，仍然能夠使主要裝置(例如行駛裝置14)發(fā)揮性能(例如行駛性能)而實際上不造成影響。并且，由于能夠使輔助設備15維持所希望的動作狀態(tài)，因此不會產生因其性能降低而產生的過熱等問題。圖4是說明損失功率的計算方法的說明圖。本實施方式的損失功率(各種輔助設備15所消耗的功率)是指散熱器風扇泵151 的消耗功率、后冷卻器風扇泵152的消耗功率、變速器泵153的消耗功率、轉向泵154的消耗功率、制動器冷卻泵155的消耗功率、空調機156的消耗功率的總和。另外，該消耗功率的具體內容例如表示在圖5中。并且，在圖5的示例中，發(fā)動機轉速為2000rpm，在該示例中，由于空調機156的消耗功率較小，因此其圖示省略。如上所述，在本實施方式中，變速器泵153、轉向泵巧4以及制動器冷卻泵155為固定容量液壓泵。固定容量液壓泵的消耗功率值主要是基于發(fā)動機12的轉速來確定的。因此，總負荷值計算部222能夠基于被作為電信號(圖1的(7))輸入的發(fā)動機12的轉速來計算出變速器泵153的消耗功率、轉向泵154的消耗功率值以及制動器冷卻泵155的消耗功率值。另一方面，如上所述，散熱器風扇泵151以及后冷卻器風扇泵152為可變容量液壓泵。因此，散熱器風扇泵151以及后冷卻器風扇泵152的消耗功率值主要是基于由其各自的液壓泵151、152所驅動的風扇的轉速(即散熱器風扇157以及后冷卻器風扇158的轉速) 與發(fā)動機12的轉速來確定的。之所以要參照發(fā)動機12的轉速是考慮到從發(fā)動機12傳遞至泵151、152的動力傳遞效率根據發(fā)動機12的轉速而發(fā)生變化(根據發(fā)動機12的轉速而發(fā)生變化)。其中，對于風扇157、158，基于各風扇的冷卻對象(當有多個冷卻對象時為其全部或者一部分)的當前狀態(tài)值(例如溫度值)來確定各風扇的轉速的目標值(以下稱為“目標轉速”)，進行控制以使各風扇的轉速達到該目標轉速。因此，總負荷值計算部222基于風扇157、158的冷卻對象的當前狀態(tài)值(例如溫度值)來計算出風扇157、158的目標轉速， 并基于該計算出的目標轉速以及被作為電信號(圖1的(7))輸入的發(fā)動機12的轉速來計算出散熱器風扇泵151以及后冷卻器風扇泵152的消耗功率。下面，對散熱器風扇157的目標轉速的確定方法進行說明。如上所述，由散熱器風扇157冷卻的散熱器17在對冷卻水進行冷卻的同時，通過冷卻水對制動器冷卻油、T/C液壓油以及轉向液壓油進行冷卻。即，散熱器風扇157對散熱器17進行直接冷卻，對冷卻水、 制動器冷卻油、T/C液壓油以及轉向液壓油進行間接冷卻。即，散熱器風扇157的冷卻對象為散熱器17、冷卻水、制動器冷卻油、T/C液壓油以及轉向液壓油。因此，總負荷值計算部 222基于例如被作為電信號(圖1的⑴ G))輸入的冷卻水溫度、制動器冷卻油溫度、T/ C液壓油溫度以及轉向液壓油溫度的全部或一部分來計算出散熱器風扇157的目標轉速。 并且，制動器冷卻油溫度隨減速器制動器的動作而上升。因此，總負荷值計算部222也可以取代制動器冷卻油溫度或在制動器冷卻油溫度的基礎上，參照被作為電信號(圖1的(6)) 輸入的減速器操縱桿操作量來計算出目標轉速。并且，在散熱器17附近配置有空調機156 的冷凝器，該冷凝器由散熱器風扇157冷卻。空調機156的冷凝器在空調機156為ON時需要冷卻。因此，總負荷值計算部222也可以參照被作為電信號(圖1的(8))輸入的表示空調機0N/0FF的狀態(tài)來計算目標轉速。以下，將作為用于確定散熱器風扇157的目標轉速的基礎來使用的狀態(tài)值稱為“基礎狀態(tài)值”。在本實施方式中，冷卻對象即冷卻水的溫度、制動器冷卻油溫度、T/C液壓油溫度以及轉向液壓油溫度、減速器操縱桿操作量、空調機的狀態(tài) (0N/0FF)均為基礎狀態(tài)值。下面，參照圖6，對如何基于這些基礎狀態(tài)值來確定散熱器風扇 157的目標轉速進行具體說明。圖6表示用于確定散熱器風扇157的目標轉速而使用的控制圖表。發(fā)動機12在從低速空轉轉速NeL至高速空轉轉速NeH的范圍內旋轉。上限轉速 S是根據(從設備強度角度出發(fā)的)散熱器風扇157自身的設計而設定的轉速上限值(不會使散熱器風扇157以上限轉速S以上的轉速旋轉)。粗實線所表示的最大轉速線LNmax 是在使散熱器風扇泵151的容量保持于預先設定的用于控制該泵151的最大容量(通常， 小于泵151自身的最大容量)時表示散熱器風扇157的轉速的控制用數據，其被定義為發(fā)動機轉速Ne的函數。在發(fā)動機轉速Ne高于規(guī)定的閾值Neth的范圍內，最大轉速線LNmax 與上述上限轉速S —致。在發(fā)動機轉速Ne低于上述閾值Neth的范圍內，最大轉速線LNmax 是發(fā)動機轉速Ne的增函數，并且其值低于上述上限轉速S。另一條粗實線所表示的最小轉速線LNmin是在使散熱器風扇泵151的容量保持于預先設定的用于控制該泵151的最小容量(可以與泵151自身的最小容量相同)時表示散熱器風扇157的轉速的控制用數據，其也被定義為發(fā)動機轉速Ne的增函數。最大轉速線 LNmax與最小轉速線LNmin之間的區(qū)域(陰影區(qū)域)下面被稱為所述的輔助設備(在本實施方式中為散熱器風扇泵151)的“動作區(qū)域”R。在散熱器風扇泵151的動作區(qū)域R內，根據上述一個以上的基礎狀態(tài)值來確定散熱器風扇157的目標轉速。例如，當發(fā)動機轉速為Nel時，在從最大轉速線LNmax上的A點到最小轉速線LNmin上的B點的范圍內確定目標轉速。同樣，當發(fā)動機轉速為Ne2時，在從最大轉速線LNmax上的C點到最小轉速線LNmin上的D點的范圍內確定目標轉速。
在圖6的示例中，為了便于說明，僅示出了冷卻水溫度、制動器冷卻油溫度、減速器操縱桿操作量三個狀態(tài)值作為用于確定散熱器風扇157的目標轉速的基礎狀態(tài)值，但在本實施方式中，如圖4所示，也可以使用其他的狀態(tài)值(T/C液壓油溫度、轉向液壓油溫度以及空調機的狀態(tài)(0N/0FF))。如圖6所示，動作區(qū)域R內的從轉速的最大值(上限轉速S)到最小值(下限轉速 T)范圍內的各值與各基礎狀態(tài)值的可變范圍內的各值(例如，從最高溫度到最低溫度范圍內的各值，或者，從最大操作量到最小操作量范圍內的各值)一一對應。轉速較高的值與各基礎狀態(tài)值較高的值對應。利用該各基礎狀態(tài)值的各值與目標轉速的各值之間的對應關系，基于一個以上的狀態(tài)值與發(fā)動機的轉速值，在動作區(qū)域R內確定目標轉速。例如，假設當前發(fā)動機轉速為Nel。此時，能夠在與當前發(fā)動機轉速Nel相對應的動作區(qū)域R內的容許范圍A-B內確定目標轉速。如果制動器冷卻油溫度的當前值為W，則與值W相對應的轉速為E。該值E存在于上述容許范圍A-B內，而且，該值E被作為根據制動器冷卻油溫度推導出的目標轉速的一個候選值。另一方面，如果制動器冷卻油溫度的當前值為X，則與值X對應的轉速值為F。但是，由于該值F在上述容許范圍A-B以外(值F超過值A)，因此值F不能被作為目標轉速的候選值。由此，在容許范圍A-B內最接近值F的值 A被作為基于制動器冷卻油溫度推導出的目標轉速的一個候選值。對于其他的基礎狀態(tài)值，例如冷卻水溫度以及減速器操縱桿操作量，也是通過與上述同樣的方法，基于各狀態(tài)值來確定目標轉速的候選值。例如，當前發(fā)動機轉速為Nel 時，如果制動器冷卻油溫度的當前值為W、冷卻水溫度的當前值為Y、減速器操縱桿操作量的當前值為Z，則與值W相對應的轉速值E、與值Y相對應的轉速值G、與值Z相對應的轉速值H被分別作為目標轉速的候選值。這樣，根據不同的基礎狀態(tài)值而選擇不同的轉速值作為目標轉速的候選值。其后， 基于這些不同的目標轉速的候選值來確定目標轉速。典型的是，選擇不同的目標轉速的候選值中的最大值作為目標轉速。通過使用該最大的目標值來控制輔助設備(在本實施方式中為散熱器風扇泵151)的動作，能夠有效防止因輔助設備的性能不足而產生的問題，例如過熱。并且，在上述實施方式中，為了確定輔助設備的動作速度的目標值(例如散熱器風扇157的目標轉速)，不僅要使用該輔助設備的功能的作用對象的狀態(tài)值(例如，散熱器風扇157的冷卻功能的作用對象為制動器冷卻油溫度或冷卻水溫度)，而且還要使用作為引起該對象狀態(tài)值未來變化的原因的狀態(tài)值(例如，用于調節(jié)減速器制動器的制動功率的減速器操縱桿操作量)。通過使用該原因狀態(tài)值，能夠預先控制輔助設備的動作，事先防止出現意外狀態(tài)。返回圖4。下面，對后冷卻器風扇158的目標轉速確定方法進行說明。如上所述， 由后冷卻器風扇158冷卻的后冷卻器18對壓縮空氣進行冷卻。即，后冷卻器風扇158在直接冷卻后冷卻器158的同時，間接冷卻壓縮空氣。即，后冷卻器風扇158的冷卻對象為后冷卻器18以及壓縮空氣。因此，總負荷值計算部222基于例如被作為電信號(圖1的(5)) 輸入的壓縮空氣溫度來計算后冷卻器風扇158的目標轉速。與散熱器風扇157同樣，利用圖6所示的控制圖表來確定后冷卻器風扇158的目標轉速?；诳照{機的工作狀態(tài)(S卩，0N/0FF)來確定空調機156的消耗功率。因此，總負荷值計算部222能夠基于被作為電信號(圖1的(8))輸入的表示空調機0N/0FF的狀態(tài)值來計算空調機156的消耗功率。如上所述，在確定了各種輔助設備的動作狀態(tài)的目標值后，對輔助設備的運轉進行控制以使各輔助設備的實際動作狀態(tài)達到其各自的目標值。并且，通過總負荷值計算部 222，基于各輔助設備的動作狀態(tài)的目標值，計算出各輔助設備所消耗的功率。而且，通過總負荷值計算部222對計算出的各輔助設備的消耗功率進行累加來確定損失功率。圖7是表示將泵151 155或空調機156等輔助設備15所消耗的損失功率發(fā)生變化時、發(fā)動機12的總輸出功率以及主要輸出功率的變化與發(fā)動機轉速的對應關系的圖。在圖7中，細實線表示損失功率為最小值時(S卩，各種輔助設備15的消耗功率為最小時)的總負荷值(S卩，損失功率與目標主要輸出值之和，其也為圖2所示的臨時輸出值)。此時，總負荷值未超過上述規(guī)定的調節(jié)輸出的上限值。因此，進行控制以使發(fā)動機12 的總輸出值成為與上述總負荷值一致的值。其結果是，如圖7中的細虛線所示，分配給主要設備(例如行駛裝置14)的發(fā)動機12的主要輸出功率被控制為用總負荷值減去損失功率值后得到的值，其與目標主要輸出值相等。同樣，當損失功率較小而使總負荷值在調節(jié)輸出上限值以下(處于小功率區(qū)域內)時，將發(fā)動機12的主要輸出功率控制為與目標主要輸出值一致。從而，能夠使主要設備(例如，行駛裝置14)充分發(fā)揮其性能。在圖7中，點劃線表示損失功率為最大值時(即，各種輔助設備15的消耗功率為最大時)的總負荷值(即，損失功率與目標主要輸出值之和，其也為圖2所示的臨時輸出值)。此時，發(fā)動機轉速在高于某一值V的范圍內，總負荷值超過上述規(guī)定的調節(jié)輸出上限值。因此，當發(fā)動機轉速高于該值V時，發(fā)動機12的總輸出值不再是上述總負荷值，而是被限制為較低的調節(jié)輸出上限值。在圖7中，由粗實線表示受到如此制限后的總輸出值。其結果是，如圖7中的粗虛線所示，分配給主要設備(例如，行駛裝置14)的發(fā)動機12的主要輸出值為用受到制限的總輸出值減去最大損失功率值后得到的值，其要比細虛線所示的目標主要輸出值(處于小功率區(qū)域時的主要輸出值)稍小。但是，由于主要輸出值與目標主要輸出值的差距并不是很大，主要設備(例如行駛裝置14)性能的降低較小，實際上可以忽略。同樣，當損失功率較大而使總負荷值超過調節(jié)輸出上限值(處于大功率區(qū)域)時，將總輸出值限制為調節(jié)輸出上限值。從而，能夠防止燃耗高于所希望的值。上述本發(fā)明的實施方式僅是用于說明本發(fā)明的例示，并不是將本發(fā)明的范圍限定于該實施方式。在不脫離本發(fā)明主要思想的范圍內，能夠對本發(fā)明進行各種變更。在本實施方式中是將行駛裝置14作為主要設備，但也可以將行駛裝置14以外的裝置(例如，向起重機構供給液壓油的轉向泵巧4等)作為主要設備。并且，也可使用其他的輔助設備15作為用于進行損失功率計算的輔助設備15，在損失功率計算中，也可以不考慮消耗功率較小的輔助設備15 (例如，空調機156)。在本實施方式中，在小功率區(qū)域內，將總輸出值調節(jié)為總負荷值，在大功率區(qū)域內，將總輸出值調節(jié)為調節(jié)輸出上限值。作為變形例，例如，也可以在小功率區(qū)域內，將總輸出值調節(jié)至總負荷功率值以上的值，在大功率區(qū)域內，將總輸出值調節(jié)至調節(jié)輸出上限值以下的值。這樣控制后，在小功率區(qū)域內，能夠確保使主要輸出功率充分發(fā)揮主要設備性能的值(例如目標主要輸出值以上)，在大功率區(qū)域內，能夠防止燃耗上升。
權利要求
1.一種發(fā)動機輸出控制裝置(1)，其用于控制同時驅動至少一個主要設備(14)與一個以上輔助設備(1 的發(fā)動機(12)，所述發(fā)動機輸出控制裝置(1)的特征在于，具有總負荷值計算部022)，其計算出所述輔助設備(15)所消耗的損失功率的值，并將用于確保分配給所述主要設備(14)的所述發(fā)動機(12)的主要輸出功率的目標值與所述損失功率的值相加，從而計算出應供給至所述主要設備(14)與所述輔助設備(15)的功率的總和，即總負荷功率值；總輸出值控制部023)，其根據所述總負荷功率值來控制所述發(fā)動機(1 本身所輸出的總輸出功率值；發(fā)動機驅動控制部011)，其根據所述總輸出值控制部(22 對所述總輸出功率值的控制來控制所述發(fā)動機(1 的驅動；所述總輸出值控制部(22 具有設定在所述總輸出功率值的可變范圍內的閾值，當所述總負荷功率值小于所述閾值時，進行控制，使所述發(fā)動機的總輸出功率值成為所述總負荷功率值，當所述總負荷功率值大于所述閾值時，進行控制，使所述總輸出功率值成為所述閾值。
2.根據權利要求1所述的發(fā)動機輸出控制裝置，其特征在于，所述總負荷值計算部 (222)使用于確保所述主要輸出功率的所述目標值根據所述發(fā)動機(1 的轉速發(fā)生變化。
3.根據權利要求1或2所述的發(fā)動機輸出控制裝置，其特征在于，從分別檢測任一輔助設備(巧)的兩個以上狀態(tài)值的多個傳感器(31、32、33、34、35或36)輸入表示兩個以上所述狀態(tài)值的信號，所述總負荷值計算部(22 基于輸入的所述信號所表示的兩個以上所述狀態(tài)值來確定所述任一輔助設備(1 所消耗的功率的兩個以上的候選值，將所確定的兩個以上所述候選值中的最大值作為所述任一輔助設備(15)所消耗的損失功率值。
全文摘要
提供一種發(fā)動機輸出控制裝置，其對分配給至少一個主要設備(14)以及一個以上輔助設備(15)的發(fā)動機(12)的總輸出功率進行控制，以使主要設備(14)充分發(fā)揮其性能并防止發(fā)動機(12)的燃耗上升?？傌摵芍涤嬎悴?222)計算出輔助設備(15)所消耗的損失功率值，并將用于確保分配給主要設備(14)的發(fā)動機(12)的主要輸出功率的目標值與該損失功率值相加，從而計算出應供給主要設備(14)以及輔助設備(15)的功率的總和，即總負荷功率值。當總負荷功率值小于規(guī)定的閾值時，總輸出值控制部(223)進行控制，以使發(fā)動機的總輸出功率值成為總負荷功率值，當總負荷功率值大于所述閾值時，總輸出值控制部(223)進行控制，以使總輸出功率值成為閾值。
文檔編號F02D29/00GK102301112SQ20108000587
公開日2011年12月28日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權日2009年1月30日
發(fā)明者菅野幸夫, 鎮(zhèn)目克 申請人:株式會社小松制作所