挖土机 |
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| 申请号 | CN201610892353.6 | 申请日 | 2012-06-06 | 公开(公告)号 | CN106884444B | 公开(公告)日 | 2019-08-13 |
| 申请人 | 住友建机株式会社; | 发明人 | 曲木秀人; 白谷龙二; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种 挖土机 ，即使在液压负载急剧增大时，也能够将引擎(11)的转速维持在大致恒定的同时使引擎(11)的输出增大。本发明的实施方式所涉及的挖土机具备引擎(11)、与引擎(11)连接的主 泵 (14)及 控制器 (30)。控制器(30)在使主泵(14)的负载增加之前使引擎(11)的输出增加。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种挖土机，具备： |
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| 说明书全文 | 挖土机技术领域背景技术[0004] 例如，在挖土机运行时作为液压工作要件例如开始驱动动臂，则液压负载急剧增大，向在此前维持恒定转速的引擎的负载急剧增大。针对该向引擎的负载的急剧增大，引擎为了维持转速而增大燃料喷射量来增大输出。 [0005] 因此提出有如下输出控制装置，即为了迅速应对向引擎的负载的急剧增大，在检测出向引擎的负载急剧增大的作业时，以提高带涡轮增压器的引擎的增压压力来使引擎的输出迅速增大的方式进行控制(例如，参考专利文献1)。 [0006] 现有技术文献 [0007] 专利文献 [0008] 专利文献1：日本特开2008-128107号公报 发明内容[0009] 发明要解决的技术课题 [0010] 专利文献1中公开的输出控制中，在检测出液压负载的增大之后使增压压力上升。即，在液压负载增大一定程度之后，使增压压力上升。在液压负载增大一定程度的时间点，向引擎的负载也已经增大，引擎转速在减少。为了从这种状态开始增大引擎输出来使转速上升，不仅为了增大引擎输出，还为了使转速上升而消耗燃料，并不得不大幅增大燃料喷射量。 [0011] 因此，希望开发即使在液压负载急剧增大时也能够将引擎转速维持在大致恒定的同时增大引擎输出的技术。 [0012] 用于解决技术课题的手段 [0013] 本发明的一实施方式所涉及的挖土机，具备：内燃机；与所述内燃机连接的液压泵；与所述液压泵连接的高压液压管路16；与所述高压液压管路16连接的控制阀；与所述控制阀连接的动臂缸、斗杆缸、铲斗缸；由所述动臂缸、斗杆缸、铲斗缸分别驱动的动臂、斗杆、铲斗；以及控制器，所述控制器在由所述动臂、斗杆、铲斗的动作引起的向所述液压泵的液压负载增加之前，对所述内燃机施加负载，预先使所述内燃机的增压压力上升，使所述内燃机的输出增加。 [0014] 发明效果 [0016] 图1是混合式挖土机的侧视图。 [0017] 图2是表示基于一实施方式的混合式挖土机的驱动系统的结构的框图。 [0018] 图3是蓄电系统的电路图。 [0019] 图4是表示进行基于本发明的第1实施方式的引擎控制时的各控制要件的变化的时序图。 [0020] 图5是表示进行基于本发明的第2实施方式的引擎控制时的各控制要件的变化的时序图。 [0022] 图7是表示液压挖土机的驱动系统的结构的框图。 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是作为适用本发明的挖土机的一例的混合式挖土机的侧视图。作为适用本发明的挖土机，不限于混合式挖土机，只要具有能够通过引擎驱动来向引擎施加负载的驱动要件(例如，发电机)，还能够适用于其他结构的挖土机。 [0025] 图1所示的混合式挖土机的下部行驶体1上经由回转机构2搭载有上部回转体3。上部回转体3上安装有动臂4。动臂4的前端安装有斗杆5，斗杆5的前端安装有铲斗6。动臂4、斗杆5及铲斗6分别通过动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9被液压驱动。上部回转体3上设置有驾驶室10且搭载有引擎等动力源。 [0026] 图2是表示图1所示的混合式挖土机的驱动系统的结构的框图。图2中，分别以双重线表示机械动力系统，以实线表示高压液压管路，以虚线表示先导管路，以实线表示电力驱动、控制系统。 [0027] 作为机械式驱动部的引擎11和作为辅助驱动部的电动发电机12分别连接于变速器13的2个输入轴。变速器13的输出轴上连接有主泵14及先导泵15作为液压泵。主泵14上经由高压液压管路16连接有控制阀17。液压泵14为可变容量式液压泵，能够通过控制斜板的角度(偏转角)来调整活塞的冲程长，并控制吐出流量。 [0028] 另外，本实施方式中，引擎11上设置有增压器11a。增压器11a能够通过利用来自引擎11的排气来使进气压力上升(产生增压压力)，由此使引擎11的输出上升。 [0029] 控制阀17为进行混合式挖土机中的液压系统的控制的控制装置。下部行驶体1用的液压马达1A(右用)及1B(左用)、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9经由高压液压管路连接于控制阀17。 [0030] 电动发电机12上经由逆变器18A连接有包含蓄电器的蓄电系统120。并且，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包含操纵杆26A、操纵杆26B及踏板 26C。操纵杆26A、操纵杆26B及踏板26C经由液压管路27及28分别连接于控制阀17及压力传感器29。压力传感器29连接于进行电力系统的驱动控制的控制器30。另外，操作装置26为电动式时，可代替从先导压力传感器29输出的信号，使用从操作装置26输出的电信号作为操作状态检测部的检测值。 [0031] 图2所示的混合式挖土机为将回转机构设为电动的挖土机，为了驱动回转机构2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连接于蓄电系统120。回转用电动机21的旋转轴21A上连接有分解器22、机械制动器23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及回转变速器24构成电负载驱动系统。 [0032] 控制器30为作为进行混合式挖土机的驱动控制的主控制部的控制装置。控制器30由包含CPU(Central Processing Unit)及内部存储器的运算处理装置构成，是通过CPU执行存储于内部存储器的驱动控制用程序来实现的装置。 [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)进行驱动控制来进行电容器19的充放电控制。控制器30根据电容器19的充电状态进行升降压转换器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根据通过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] 另外，控制器30通常根据电负载的需求判断是否需要发电，判断为需要发电时，根据电负载的需求量进行电动发电机12的发电控制。在此，电负载的需求例如表示电容器19的充电需求及向回转用电动机21的动力运行的需求。 [0036] 图3是蓄电系统120的电路图。蓄电系统120包含作为蓄电器的电容器19、升降压转换器100及DC母线110。DC母线110控制电容器19、电动发电机12及回转用电动机21之间的电力授受。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及用于检测电容器电流值的电容器电流检测部113。通过电容器电压检测部112和电容器电流检测部113检测的电容器电压值和电容器电流值被供给至控制器30。 [0037] 升降压转换器100根据电动发电机12及回转用电动机21的运行状态以使DC母线电压值落在恒定范围内的方式进行切换升压动作与降压动作的控制。DC母线110配设于作为驱动控制部的逆变器18A及20与升降压转换器100之间，进行电容器19、电动发电机12及回转用电动机21之间的电力授受。 [0038] 升降压转换器100的升压动作与降压动作的切换控制根据通过DC母线电压检测部111检测的DC母线电压值、通过电容器电压检测部112检测的电容器电压值及通过电容器电流检测部113检测的电容器电流值进行。 [0039] 在如上结构中，由作为辅助马达的电动发电机12发电的电力经由逆变器18A供给至蓄电系统120的DC母线110，并经由升降压转换器100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供给至蓄电系统120的DC母线110，并经由升降压转换器100供给至电容器19。 [0040] 升降压转换器100具备电抗器101、升压用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)102A、降压用IGBT102B、用于连接电容器19的电源连接端子104、用于连接逆变器18A、20的输出端子106及并列插入于一对输出端子106的平滑用电容器107。升降压转换器100的输出端子106与逆变器18A、20之间通过DC母线110连接。 [0041] 电抗器101的一端连接于升压用IGBT102A及降压用IGBT102B的中间点，另一端连接于电源连接端子104。电抗器101为了将伴随升压用IGBT102A的开/关而产生的感应电动势供给至DC母线110而设置。 [0042] 升压用IGBT102A及降压用IGBT102B由将MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)组装于栅极部的双极晶体管构成，是能够实现大功率的高速转换的半导体元件(转换元件)。升压用IGBT102A及降压用IGBT102B通过由控制器30向栅极端子外加PWM电压而被驱动。升压用IGBT102A及降压用IGBT102B上串联连接有作为整流元件的二极管102a及102b。 [0043] 电容器19是能够进行充放电的蓄电器即可，以便能够经由升降压转换器100进行与DC母线110之间的电力授受。另外，图4中作为蓄电器示出了电容器19，但是可代替电容器19使用锂离子电池等能够进行充放电的二次电池、锂离子电容器或能够实现电力授受的其他形态的电源。 [0044] 电源连接端子104及输出端子106只要是能够连接电容器19及逆变器18A、20的端子即可。一对电源连接端子104之间连接有检测电容器电压的电容器电压检测部112。一对输出端子106之间连接有检测DC母线电压的DC母线电压检测部111。 [0045] 电容器电压检测部112检测电容器19的电压值Vcap。DC母线电压检测部111检测DC母线110的电压值Vdc。平滑用电容器107被插入于输出端子106的正极端子与负极端子之间，是用于使DC母线电压平滑化的蓄电元件。通过该平滑用电容器107，DC母线110的电压被维持在预先设定的电压。 [0046] 电容器电流检测部113为检测在电容器19的正极端子(P端子)侧流向电容器19的电流的值的检测构件，且包含电流检测用的电阻器。即，电容器电流检测部113检测流向电容器19的正极端子的电流值I1。另一方面，电容器电流检测部117为检测在电容器负极端子(N端子)侧流向电容器19的电流的值的检测构件，且包含电流检测用的电阻器。即，电容器电流检测部117检测流向电容器19的负极端子的电流值I2。 [0047] 升降压转换器100中，对DC母线110进行升压时，向升压用IGBT102A的栅极端子施加PWM电压，伴随升压用IGBT102A的开/关而在电抗器101中产生的感应电动势经由并联连接于降压用IGBT102B的二极管102b供给至DC母线110。由此，DC母线110被升压。 [0048] 对DC母线110进行降压时，向降压用IGBT102B的栅极端子外加PWM电压，经由降压用IGBT102B、逆变器105供给的再生电力从DC母线110供给至电容器19。由此，蓄积在DC母线110的电力被充电到电容器19，DC母线110被降压。在此，电力蓄积在电容器19时(充电时)，电容器19相对于电动发电机12作为电负载发挥作用。 [0049] 本实施方式中，将电容器19的正极端子连接于升降压转换器100的电源连接端子104的电源线路114上设置有继电器130-1作为能够阻断该电源线路114的阻断器。继电器 130-1配置于电容器电压检测部112向电源线路114的连接点115与电容器19的正极端子之间。继电器130-1根据来自控制器30的信号而动作，阻断来自电容器19的电源线路114，由此能够从升降压转换器100切断电容器19。 [0050] 并且，将电容器19的负极端子连接于升降压转换器100的电源连接端子104的电源线路117上设置有继电器130-2作为能够阻断该电源线路117的阻断器。继电器130-2配置于电容器电压检测部112向电源线路117的连接点118与电容器19的负极端子之间。继电器130-2根据来自控制器30的信号而动作，阻断来自电容器19的电源线路117，由此能够从升降压转换器100切断电容器19。另外，可设为将继电器130-1和130-2作为一个继电器来同时阻断正极端子侧的电源线路114和负极端子侧的电源线路117这两者从而切断电容器。 [0051] 另外，实际上，在控制器30与升压用IGBT102A及降压用IGBT102B之间存在生成驱动升压用IGBT102A及降压用IGBT102B的PWM信号的驱动部，但是图3中省略驱动部的图示。这种驱动部通过电子电路或运算处理装置中的任一个均能实现。 [0052] 本实施方式中，如上述结构的混合式挖土机中，在因液压负载的增大而引起的向引擎11的负载的增大开始之前，预先对引擎11施以负载来增大引擎输出。由此，即使因液压负载的增大而引起向引擎11的负载的增大开始，也能够在维持引擎转速的状态下迅速增大引擎输出，并且能够降低引擎11的燃料消耗量。本实施方式中，利用以引擎11驱动的电动发电机12作为预先向引擎11施以负载的构件。 [0053] 图4是表示进行基于本实施方式的引擎控制时的各控制要件的变化的时序图。图4中，实线表示进行基于本实施方式的引擎控制时的各控制要件的变化，单点划线表示不进行基于本实施方式的引擎控制时的各控制要件的变化。为了与进行基于本实施方式的引擎控制时的各控制要件的变化进行比较，示出不进行引擎控制时的各控制要件的变化(单点划线)。 [0054] 图4中，(a)表示操作杆(斗杆操作杆)的操作量的变化，(b)表示电动发电机12的输出(发电电力)的变化，(c)表示施加于引擎11的液压实际负载(由斗杆的驱动产生的负载)的变化，(d)表示引擎11的燃料消耗量的变化，(e)表示由增压器产生的增压压力(升高压力)的变化，(f)表示引擎转速的变化。 [0055] 图4所示的例子是在由挖土机进行的挖掘动作中，在时刻t1操作斗杆操作杆，之后在提升动臂动作中，在时刻t7操作动臂操作杆时的例子。 [0056] 首先，为了比较，对不进行基于本实施方式的引擎控制时的各控制要件的变化进行说明。 [0057] 在时刻t1，为了进行挖掘动作，开始斗杆操作杆的操作。斗杆操作杆的操作量(使操作杆倾斜的角度)从时刻t1增大至时刻t2，在时刻t2，斗杆操作杆的操作量被维持为恒定。即，斗杆操作杆从时刻t1被操作而倾斜，在时刻t2，斗杆操作杆的倾斜保持为恒定。若在时刻t1开始斗杆操作杆的操作，则斗杆5开始动作，到了时刻t2，斗杆操作杆成为最大程度倾斜的状态，斗杆5成为最大程度倾斜的状态。 [0058] 从斗杆操作杆成为最大程度倾斜的状态的时刻t2开始，主泵14的吐出压力因施加于斗杆5的负载而上升，主泵14的液压负载开始上升。即，如图4(c)所示，主泵14的液压负载从时刻t2附近开始上升。主泵14的液压负载相当于向引擎11的负载，向引擎11的负载也与主泵14的液压负载一同上升。其结果，如图4(f)中以单点划线表示，引擎11的转速从经过时刻t2的时刻附近起开始大幅下降。另外，没有液压负载时，引擎11的转速被控制成维持为规定转速Nc。 [0059] 若检测出向引擎11的负载增大且引擎转速偏离规定转速Nc，则引擎11的控制进行工作，增大引擎11的燃料喷射量。由此，如图4(d)中以单点划线表示的那样，引擎11的燃料消耗量从时刻t3开始上升。即，在时刻t3，发出增加引擎11的燃料喷射量的指令，根据该指令增大供给至引擎11的燃料的量，燃料消耗量开始上升。 [0060] 若在时刻t3，燃料喷射量增大，则如图4(f)中以单点划线表示的那样，处于下降状态的引擎转速转为上升。并且，若向引擎11的负载增大，则如图4(e)中以单点划线表示的那样，在时刻t4，增压压力(升高压力)开始上升。由此，引擎11的燃烧效率得以提高，能够有效地增大引擎11的输出。 [0061] 若引擎转速持续上升而达到规定转速Nc，则用于将引擎转速维持为规定转速Nc的控制进行工作，但是引擎转速并不会立刻稳定在规定转速Nc，而是即使超过规定转速也持续上升。并且，到了时刻t5，引擎转速开始下降，伴随于此，燃料消耗量也开始下降。如此，引擎转速即使达到规定转速Nc，也不会立刻稳定在规定转速Nc而产生超速。并且，燃料消耗量的变化也相对喷射指令产生迟延，因此即使引擎转速达到规定转速Nc，燃料消耗量也不会立刻下降。 [0062] 若在时刻t5，燃料消耗量开始下降，则引擎转速的上升也停止，之后引擎转速下降至规定转速Nc并稳定维持。 [0063] 在时刻t6，操作员为了结束挖掘动作而开始将斗杆操作杆恢复到中间位置。这样，基于斗杆5的液压负载减少，主泵14的液压负载也下降。随着该液压负载的下降，向引擎11的负载也减少，因此燃料消耗量及增压压力几乎消失。 [0064] 接着，在燃料消耗量及增压压力开始下降之后，在时刻t7，此次为了进行提升动臂动作，操作员操作动臂操作杆。如图4(a)所示，动臂操作杆的操作量从时刻t7开始开始增大，在时刻t8，操作量被维持为恒定。 [0065] 由于斗杆5的动作结束而处于下降状态的液压实际负载在经过时刻t7之后为了动臂4的动作而再次开始上升。即，若在时刻t7开始动臂操作杆的操作，则动臂4开始动作，到了时刻t8，动臂操作杆成为最大程度倾斜的状态。 [0066] 从动臂操作杆成为最大程度倾斜的状态的时刻t8开始，主泵14的吐出压力因施加于动臂4的负载而上升，主泵14的液压负载开始上升。即，如图4(c)所示，主泵14的液压负载从经过时刻t8的时间点开始上升。主泵14的液压负载相当于向引擎11的负载，向引擎11的负载也与主泵14的液压负载一同上升。其结果，如图4(f)中以单点划线表示的那样，引擎11的转速从大约经过时刻t8起开始大幅下降。 [0067] 若检测出向引擎11的负载增大且引擎转速偏离规定转速Nc，则引擎11的控制进行工作，增大引擎11的燃料喷射量。由此，如图4(d)中以单点划线表示的那样，引擎11的燃料消耗量从时刻t9开始上升。即，在时刻t9，发出增加引擎11的燃料喷射量的指令，根据该指令增大供给至引擎11的燃料的量，燃料消耗量开始上升。 [0068] 若在时刻t9，燃料喷射量增大，则如图4(f)中以单点划线表示的那样，处于下降状态的引擎转速转为上升。并且，若向引擎11的负载增大，则如图4(e)中以单点划线表示的那样，在时刻t10，增压压力(升高压力)开始上升。由此，引擎11的燃烧效率得以提高，能够有效地增大引擎11的输出。 [0069] 若引擎转速持续上升而达到规定转速，则用于将引擎转速维持在规定转速Nc的控制进行工作，但是引擎转速并不会立刻稳定在规定转速Nc，而是即使超过规定转速也持续上升。并且，到了时刻t11，引擎转速开始下降，伴随于此，燃料消耗量也开始下降。如此，即使引擎转速达到规定转速Nc，也不会立刻稳定在规定转速Nc而产生超速。并且，燃料消耗量的变化也相对喷射指令产生迟延，因此即使引擎转速达到规定转速Nc，燃料消耗量也不会立刻下降。 [0070] 若在时刻t11，燃料消耗量开始下降，则引擎转速的上升也停止，之后引擎转速下降至规定转速Nc并稳定维持。 [0071] 如上，根据一般的挖土机的引擎控制，引擎转速随着液压实际负载的增大而大幅降低，为了恢复引擎转速，燃料消耗量大幅增大(由图4(d)的时刻t3至t5及时刻t9至t11的单点划线表示的那样)。 [0072] 因此，基于本实施方式的引擎控制中，抑制引擎转速的降低，极力降低为了恢复引擎转速而使用的燃料量。 [0073] 接着，参考图4对进行基于本实施方式的引擎控制时的各控制要件的变化进行说明。图4中，以实线表示进行基于本实施方式的引擎控制时的各控制要件的变化。 [0074] 如上述，作为操作员的操纵杆操作，在时刻t1，为了进行挖掘动作而开始斗杆操作杆的操作。斗杆操作杆的操作量(使操作杆倾斜的角度)从时刻t1增大至t2，在时刻t2，斗杆操作杆的操作量被维持为恒定。即，斗杆操作杆从时刻t1开始被操作而倾斜，在时刻t2，斗杆操作杆的倾斜被保持为恒定。若在时刻t1开始斗杆操作杆的操作，则斗杆5开始动作，到了时刻t2，斗杆操作杆成为最大程度倾斜的状态。 [0075] 在此，基于本实施方式的引擎控制中，若在时刻t1检测到斗杆操作杆被操作，则控制器30立刻使电动发电机12进行发电运行。使电动发电机12进行发电运行的时间例如为仅0.1秒左右的短时间即可。电动发电机12通过引擎11的输出被驱动来进行发电运行，因此通过发电运行对引擎11施加负载。其结果，如图4(f)中以实线表示的那样，引擎转速从时刻t1开始下降。 [0076] 若引擎转速开始下降，则欲将引擎转速维持为规定转速Nc的控制进行工作，燃料喷射量增大，从而燃料消耗量增大。使电动发电机12进行发电运行的时间为短时间，且发电量也设定为较小，因此如图4(f)中以实线表示的那样，引擎转速从时刻t1开始下降，但是由于燃料喷射量立刻增大，因此引擎转速立刻转为上升，并再次恢复到规定转速Nc。 [0077] 如此，在时刻t1，对引擎11预先施加有负载，因此如图4(e)中以实线表示的那样，在斗杆操作杆成为最大程度倾斜的状态的时刻t2，增压压力立刻开始上升。之后，电动发电机12的发电运行结束，引擎转速恢复到规定转速Nc，因此已增大的燃料消耗量会降低。 [0078] 如上，根据操作杆的操作，使电动发电机12仅进行短时间的发电运行来对引擎11施加负载，由此能够在液压实际负载开始上升的时刻t2开始增大增压压力。即，检测或判断主泵14的液压负载根据操作杆的操作量开始增大的现象，若检测出液压负载在增大，则使电动发电机12进行发电运行。由此，能够在液压负载实际增大之前增大电动发电机12的发电负载，从而对引擎11施加负载。对引擎11施加负载的理由是为了预先使引擎11的增压压力上升，以便能够迅速应对因液压实际负载(即，主泵14的液压负载)的增大而引起的引擎11的负载的增大。 [0079] 若经过时刻t2，液压实际负载上升，向引擎11的负载也增大。并且，在时刻t3，发出增大燃料喷射量的指令。这样，如图4(d)所示，燃料消耗量逐渐增加。此时的燃料消耗量的增加量仅为与液压实际负载的增大对应的量。即，引擎转速已维持为规定转速Nc，因此无需用于使引擎转速上升的燃料消耗量。并且，在时刻t3，增压压力已上升至规定值，因此即使液压实际负载增大，也能够有效地增大引擎11的输出，并能够抑制燃料消耗量的增大。该效果以图4(d)中时刻t3至时刻t5之间的单点划线(不进行基于本实施方式的引擎控制的情况)与实线(进行基于本实施方式引擎控制的情况)之差来表示。 [0080] 在时刻t6，操作员为了结束挖掘动作而开始将斗杆操作杆恢复到中间位置。这样，基于斗杆5的液压负载减少，主泵14的液压负载也下降。随着该液压负载的下降，向引擎11的负载也减少，因此燃料消耗量及增压压力也开始减少。 [0081] 接着，在燃料消耗量及增压压力开始下降之后，在时刻t7，此次为了进行提升动臂动作，操作员对动臂操作杆进行操作。如图4(a)所示，动臂操作杆的操作量从时刻t7开始增大，在时刻t8，操作量被维持为恒定。 [0082] 在此，基于本实施方式的引擎控制中，若在时刻t7检测到动臂操作杆被操作，则控制器30立刻使电动发电机12进行发电运行。使电动发电机12进行发电运行的时间例如为仅0.1秒左右的短时间即可。电动发电机12通过引擎11的输出而被驱动来进行发电运行，因此通过发电运行对引擎11施加负载。其结果，如图4(f)中以实线表示的那样，引擎转速从时刻t7开始下降。 [0083] 若引擎转速开始下降，则欲将引擎转速维持为规定转速Nc的控制进行工作，燃料喷射量增大，从而燃料消耗量增大。使电动发电机12进行发电运行的时间为短时间，且发电量也设定为较小，因此如图4(f)中以实线表示的那样，引擎转速从时刻t7开始下降，但是由于燃料喷射量立刻增大，因此引擎转速立刻转为上升，再次恢复到规定转速Nc。 [0084] 如此，在时刻t7，对引擎11预先施加有负载，因此如图4(e)中以实线表示的那样，若经过时刻t7，则增压压力开始上升，在时刻t8，上升至规定值。之后，电动发电机12的发电运行结束，引擎转速恢复到规定转速Nc，因此已增大的燃料消耗量会降低。 [0085] 如上，根据操作杆的操作使电动发电机12仅进行短时间的发电运行来对引擎11施加负载，由此能够在液压实际负载开始上升的时间点之前开始增压压力的增大。 [0086] 若经过时刻t8，则液压实际负载上升，向引擎11的负载也增大。并且，在时刻t9，发出增大燃料喷射量的指令。这样，如图4(d)所示，燃料消耗量逐渐增加。此时的燃料消耗量的增加量仅为与液压实际负载的增大对应的量。即，引擎转速已维持为规定转速Nc，因此无需用于使引擎转速上升的燃料消耗量。并且，在时刻t9，增压压力已上升至规定值，因此即使液压实际负载增大，也能够有效地增大引擎11的输出，并能够抑制燃料消耗量的增大。此效果以图4(d)中时刻t9至时刻t11之间的单点划线(不进行基于本实施方式的引擎控制的情况)与实线(进行基于本实施方式的引擎控制的情况)之差来表示。 [0087] 如上，本实施方式中，根据操作杆的操作检测或判断液压实际负载(主泵14的液压负载)开始增大的现象，在液压实际负载增大之前增大电动发电机12的发电负载。由此，在向引擎11的负载实际增大之前或增大时，引擎11的转速成为规定转速Nc，且还能够事先使引擎11的增压压力上升。即，能够防止引擎11的增压压力变得低于规定值。因此，引擎转速不会大幅降低，无需为了使引擎转速上升而消耗燃料。通常，在电容器19的充电率下降时增大电动发电机12的发电负载，但是本实施方式中，不管有无基于电负载的向电动发电机12的发电需求，即使在没有基于电负载的发电需求时，也增大电动发电机12的发电负载来控制引擎11的驱动。 [0088] 接着，对基于第2实施方式的引擎控制进行说明。 [0089] 图5是表示进行基于第2实施方式的引擎控制时的各控制要件的变化的时序图。图5中，实线表示进行基于本实施方式的引擎控制时的各控制要件的变化，单点划线表示不进行基于本实施方式的引擎控制时的各控制要件的变化。为了与进行基于本实施方式的引擎控制时的各控制要件的变化进行比较，示出不进行基于本实施方式的引擎控制时的各控制要件的变化(单点划线)。 [0090] 图5中，(a)表示操作杆(斗杆操作杆)的操作量的变化，(b)表示电动发电机12的输出(发电电力)的变化，(c)表示施加于引擎11的液压实际负载(因斗杆的驱动产生的负载)的变化，(d)表示引擎11的燃料消耗量的变化，(e)表示由增压器产生的增压压力(升高压力)的变化，(f)表示引擎转速的变化，(g)表示引擎输出的变化。 [0091] 图5所示的例子是在由挖土机进行的挖掘动作中，在时刻t1斗杆操作杆被操作之后回到中间位置，之后在时刻t7斗杆操作杆被再次操作时的例子。 [0092] 首先，为了比较，对不进行基于本实施方式的引擎控制时的各控制要件的变化进行说明。另外，时刻t1至时刻t6为止的动作与图4中的时刻t1至时刻t6为止的动作相同。 [0093] 在时刻t1，为了进行挖掘动作，开始斗杆操作杆的操作。斗杆操作杆的操作量(使操作杆倾斜的角度)从时刻t1增大至时刻t2，在时刻t2，斗杆操作杆的操作量被维持为恒定。即，斗杆操作杆从时刻t1被操作而倾斜，在时刻t2，斗杆操作杆的倾斜被保持为恒定。若在时刻t1开始斗杆操作杆的操作，则斗杆5开始动作，到了时刻t2，斗杆操作杆成为最大程度倾斜的状态。 [0094] 从斗杆操作杆成为最大程度倾斜的状态的时刻t2开始，主泵14的吐出压力因施加于斗杆5的负载而上升，主泵14的液压负载开始上升。即，如图5(c)所示，主泵14的液压负载从时刻t2附近开始上升。主泵14的液压负载相当于向引擎11的负载，向引擎11的负载也与主泵14的液压负载一同上升。其结果，如图5(f)中以单点划线表示的那样，引擎11的转速从经过时刻t2的时刻附近开始大幅下降。另外，没有液压负载时，引擎11的转速被控制成维持为规定转速Nc。 [0095] 若检测出向引擎11的负载增大且引擎转速偏离规定转速Nc，则引擎11的控制进行工作，增大引擎11的燃料喷射量。由此，如图5(d)中以单点划线表示的那样，引擎11的燃料消耗量从时刻t3开始上升。即，在时刻t3，发出增加引擎11的燃料喷射量的指令，根据该指令增大供给至引擎11的燃料的量，燃料消耗量开始上升。 [0096] 若在时刻t3，燃料喷射量增大，则如图5(f)中以单点划线表示的那样，处于下降状态的引擎转速转为上升。并且，若向引擎的负载增大，则如图5(e)中以单点划线表示的那样，在时刻t4，增压压力(升高压力)开始上升。由此，引擎11的燃烧效率得以提高，能够有效地增大引擎11的输出。 [0097] 若引擎转速持续上升而达到规定转速，则用于将引擎转速维持为规定转速Nc的控制进行工作，但是引擎转速并不会立刻稳定在规定转速Nc，而是即使超过规定转速也持续上升。并且，到了时刻t5，引擎转速开始下降，伴随于此，燃料消耗量也开始下降。如此，即使引擎转速达到规定转速Nc，也不会立刻稳定在规定转速Nc而产生超速。并且，燃料消耗量的变化也相对喷射指令产生迟延，因此即使引擎转速达到规定转速Nc，燃料消耗量也不会立刻下降。 [0098] 若在时刻t5，燃料消耗量开始下降，则引擎转速的上升也停止，之后引擎转速下降至规定转速Nc并稳定维持。 [0099] 在时刻t6，操作员为了结束挖掘动作而开始将斗杆操作杆恢复到中间位置。这样，基于斗杆5的液压负载减少，主泵14的液压负载也下降。随着该液压负载的下降，向引擎11的负载也减少，因此燃料消耗量及增压压力也开始减少，若操纵杆操作量变成零，则燃料消耗量及增压压力恢复到原来的值。 [0100] 图5所示的例子中，斗杆操作杆恢复之后，例如仅中断挖掘动作2秒钟，在时刻t7重新开始。因此，在时刻t7，斗杆操作杆的操作重新开始，斗杆操作杆的操作量(使操作杆倾斜的角度)从时刻t7增大至时刻t8，在时刻t8，斗杆操作杆的操作量被维持为恒定。即，斗杆操作杆从时刻t7被操作而倾斜，在时刻t8，斗杆操作杆的倾斜被保持为恒定。若在时刻t7开始斗杆操作杆的操作，则斗杆5开始再次动作，若到了时刻t8，则斗杆操作杆成为最大程度倾斜的状态。 [0101] 从斗杆操作杆成为最大程度倾斜的状态的时刻t8开始，主泵14的吐出压力因施加于斗杆5的负载而上升，主泵14的液压负载开始上升。即，如图5(c)所示，主泵14的液压负载从时刻t8附近开始上升。主泵14的液压负载相当于向引擎11的负载，向引擎11的负载也与主泵14的液压负载一同上升。其结果，如图5(f)中以单点划线表示的那样，引擎11的转速从经过时刻t8的时刻附近开始大幅下降。另外，没有液压负载时，引擎11的转速被控制成维持为规定转速Nc。 [0102] 若检测出向引擎11的负载增大且引擎转速偏离所设定的转速，则引擎11的控制进行工作，增大引擎11的燃料喷射量。由此，如图5(d)中以单点划线表示的那样，引擎11的燃料消耗量从时刻t9开始上升。即，在时刻t9，发出增加引擎11的燃料喷射量的指令，根据该指令增大供给至引擎11的燃料的量，燃料消耗量开始上升。 [0103] 若在时刻t9，燃料喷射量增大，则如图5(f)中以单点划线表示的那样，处于下降状态的引擎转速转为上升。并且，若向引擎的负载增大，则如图5(e)中以单点划线表示的那样，在时刻t10，增压压力(升高压力)开始上升。由此，引擎11的燃烧效率得以提高，能够有效地增大引擎11的输出。 [0104] 若引擎转速持续上升而达到规定转速，则用于将引擎转速维持为规定转速Nc的控制进行工作，但是引擎转速并不会立刻稳定在规定转速Nc，而是即使超过规定转速也持续上升。并且，到了时刻t11，引擎转速开始下降，伴随于此，燃料消耗量也开始下降。如此，即使引擎转速达到规定转速Nc，也不会立刻稳定在规定转速Nc而产生超速。并且，燃料消耗量的变化也相对喷射指令产生迟延，因此即使引擎转速达到规定转速Nc，燃料消耗量也不会立刻下降。 [0105] 若在时刻t11，燃料消耗量开始下降，则引擎转速的上升也停止，之后引擎转速下降至规定转速Nc并稳定维持。 [0106] 以上是针对不进行基于本实施方式的引擎控制的情况的说明，为了与进行基于本实施方式的引擎控制的情况进行比较而进行了说明。 [0107] 接着，同样参考图5对进行基于本实施方式的引擎控制时的各控制要件的变化进行说明。图5中，以实线表示进行基于本实施方式的引擎控制时的各控制要件的变化。 [0108] 如上述，作为操作员的操作杆操作，在时刻t1，为了进行挖掘动作而开始斗杆操作杆的操作。斗杆操作杆的操作量(使操作杆倾斜的角度)从时刻t1开始增大至时刻t2，在时刻t2，斗杆操作杆的操作量被维持为恒定。即，斗杆操作杆从时刻t1被操作而倾斜，在时刻t2，斗杆操作杆的倾斜被保持为恒定。若在时刻t1开始斗杆操作杆的操作，则斗杆5开始动作，到了时刻t2，斗杆操作杆成为最大程度倾斜的状态。 [0109] 在此，基于本实施方式的引擎控制中，若在时刻t1检测到斗杆操作杆被操作，则控制器30立刻使电动发电机12进行发电运行。使电动发电机12进行发电运行的时间例如为仅0.1秒左右的短时间即可。电动发电机12通过引擎11的输出被驱动来进行发电运行，因此通过发电运行对引擎11施加负载。其结果，如图5(f)中以实线表示的那样，引擎转速从时刻t1开始下降。 [0110] 若引擎转速开始下降，则欲将引擎转速维持为规定转速Nc的控制进行工作，燃料喷射量增大，从而燃料消耗量增大。使电动发电机12进行发电运行的时间为短时间，且发电量也设定为较小，因此如图5(f)中以实线表示的那样，引擎转速从时刻t1开始下降，但是由于燃料喷射量立刻增大，因此引擎转速立刻转为上升，再次恢复到规定转速Nc。 [0111] 如此，在时刻t1，预先对引擎11施加有负载，因此如图5(e)中以实线表示的那样，在斗杆操作杆成为最大程度倾斜的状态的时刻t2，增压压力立刻开始上升。之后，电动发电机12的发电运行结束，引擎转速恢复到规定转速Nc，因此已增大的燃料消耗量会降低。 [0112] 如上，根据操作杆的操作使电动发电机12仅进行短时间的发电运行来对引擎11施加负载，由此能够在液压实际负载开始上升的时刻t2开始增大增压压力。 [0113] 若经过时刻t2，则液压实际负载上升，向引擎11的负载也增大。并且，在时刻t3，发出增大燃料喷射量的指令。这样，如图5(d)所示，燃料消耗量逐渐增加。此时的燃料消耗量的增加量仅为与液压实际负载的增大对应的量。即，引擎转速已经被维持为规定转速Nc，因此无需用于使引擎转速上升的燃料消耗量。并且，在时刻t3，增压压力已上升至规定值，因此即使液压实际负载增大，也能够有效地增大引擎11的输出，并能够抑制燃料消耗量的增大。此效果以图5(d)中从时刻t3至时刻t5之间的单点划线(不进行基于本实施方式的引擎控制的情况)与实线(进行基于本实施方式的引擎控制的情况)之差来表示。 [0114] 在时刻t6，操作员为了中断挖掘动作而开始将斗杆操作杆恢复到中间位置。这样，基于斗杆5的液压负载减少，主泵14的液压负载也下降。随着该液压负载的下降，向引擎11的负载也减少，因此燃料消耗量及增压压力也开始减少。 [0115] 在此，基于本实施方式的引擎控制中，若在时刻t6检测出使斗杆操作杆恢复到中间位置的操作，则控制器30立刻使电动发电机12进行发电运行。使电动发电机12进行发电运行的时间例如为3秒左右。电动发电机12通过引擎11的输出被驱动来进行发电运行，因此通过发电运行对引擎11施加负载。其结果，如图5(f)中以实线表示的那样，引擎转速从时刻t6开始下降。 [0116] 然而，若对引擎11施加基于发电运行的负载，则如图5(e)中以实线表示的那样，增压压力在时刻t6之后暂且下降之后再次上升而恢复到规定值。并且，随着引擎转速的下降，欲将引擎转速维持为规定转速Nc的控制进行工作，燃料喷射量不会恢复到原来，而是以某种程度的喷射量维持为恒定。因此，如图5(d)中以实线表示的那样，燃料消耗量从时刻t6开始下降，但是不会恢复到原来的水平，而是在某种程度的燃料消耗量的状态下成为恒定。 [0117] 接着，在时刻t7，为了继续进行挖掘动作，操作员再次操作斗杆操作杆。斗杆操作杆的操作量(使操作杆倾斜的角度)从时刻t7增大至时刻t8，在时刻t8，斗杆操作杆的操作量被维持为恒定。即，斗杆操作杆从时刻t7被操作而倾斜，在时刻t8，斗杆操作杆的倾斜被保持为恒定。若在时刻t7开始斗杆操作杆的操作，则斗杆5开始动作，到了时刻t8，斗杆操作杆成为最大程度倾斜的状态。 [0118] 因此，若经过时刻t8，则液压实际负载上升，向引擎11的负载也增大。并且，在时刻t9发出增大燃料喷射量的指令。于是，如图5(d)中以实线表示的那样，燃料消耗量逐渐增加。此时的燃料消耗量的增加量仅为与液压实际负载的增大对应的量。即，引擎转速已经被维持为规定转速Nc，因此无需用于使引擎转速上升的燃料消耗量。并且，在时刻t9，增压压力已被维持在规定值，因此即使液压实际负载增大，也能够有效地增大引擎11的输出，并能够抑制燃料消耗量的增大。此效果以图5(d)中从时刻t9至时刻t11之间的单点划线(不进行基于本实施方式的引擎控制的情况)与实线(进行基于本实施方式的引擎控制的情况)之差来表示。 [0119] 如上，本实施方式中，即使在操纵杆操作暂时消失而液压负载变成零那样的情况下，若检测到操纵杆操作消失，则仍使电动发电机12仅进行规定时间的发电运行来对引擎11施加负载。由此，抑制增压压力的下降来恢复到规定值，并在规定时间内重新开始操纵杆操作时，不消耗不必要的燃料，就能够在将引擎转速维持为规定转速Nc的状态下使引擎输出上升。 [0120] 在以上的控制例中，根据操作杆的操作量检测或判断主泵14的液压负载减少而变成零的现象，但是该检测或判断也可根据液压实际负载的变化、增压压力的变化、引擎输出的变化等或它们的组合来进行。例如，若在时刻t6，斗杆操作杆朝向中间位置恢复，则如图5(c)所示，液压实际负载(即，主泵14的液压负载)立刻开始减少，因此能够通过液压实际负载开始减少来预先判断液压负载会变成零的情况。或者，若在时刻t6，斗杆操作杆朝向中间位置恢复，则如图5(e)所示，引擎11的增压压力立刻开始减少，因此能够通过增压压力开始减少来预先判断液压负载会变成零的情况。而且，若在时刻t6，斗杆操作杆朝向中间位置恢复，则如图5(g)所示，对应于液压实际负载而立刻开始减少引擎输出，因此能够通过引擎输出开始减少来预先判断液压负载会变成零。 [0121] 另外，本实施方式中，将从时刻t6使电动发电机12进行发电运行的时间预先设定为3秒左右，但是只要使电动发电机12的发电运行继续至在时刻t7再次操作斗杆操作杆为止即可。能够将进行发电运行的时间设定为任意时间，但是在发电运行中发电的电力被充电至蓄电系统120的电容器19中，因此需在电容器的充电率(SOC)不超过上限值的范围内进行设定。即，需将从时刻t7开始使电动发电机12进行发电运行的时间设为电容器19的充电率(SOC)成为上限值之前的时间。 [0122] 如此，增大电动发电机12的发电负载的情况，通常发生在电容器19的充电率降低时，但是本实施方式中，不管有无基于电负载的向电动发电机12的发电需求，即使在没有基于电负载的发电需求时，也增大电动发电机12的发电负载来控制引擎11的驱动。由此，能够防止引擎11的增压压力变得低于规定值的情况。 [0123] 另外，上述实施方式中，回转机构2为电动式，但是有时回转机构2不是电动而是液压驱动。图6是表示将图2所示的混合式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。图6所示的混合式液压挖土机中，代替回转用电动机21，回转液压马达2A连接于控制阀17，回转机构2通过回转液压马达2A驱动。即使是这种混合式挖土机，也能够通过设为上述实施方式来使电动发电机12进行发电运行，从而对引擎11施加负载，由此抑制引擎转速的降低，并抑制燃料消耗量的增大。 [0124] 并且，上述实施方式中，对将本发明适用于将引擎11及电动发电机12连接于作为液压泵的主泵14来驱动主泵14的所谓混合式挖土机的例子进行了说明。但是本发明不仅适用于混合式，如图7所示，还能够适用于由引擎11驱动主泵14的挖土机。此时，由于没有电动发电机12，所以预先设置用于对引擎11施加负载的发电机200。发电机200进行发电运行来得到的电力经由电压调节器或逆变器等发电机用驱动控制部210供给并蓄积至作为电负载的蓄电系统220。蓄电系统220也可为例如为了驱动空调等电气安装件而设置。 [0125] 在以上结构中，发电机200发挥上述实施方式中的电动发电机12的作用。即，若检测到操作杆的操作，则能够通过使发电机200进行发电运行，对引擎11施加负载。由此，能够抑制引擎转速的降低，并抑制燃料消耗量的增大。 [0127] 本申请主张基于2011年6月9日申请的日本专利申请第2011-129504号的优先权，其全部内容援用于本申请。 [0128] 产业上的可利用性 [0129] 本发明能够适用于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作业的挖土机。 [0130] 第1方案的挖土机，具有：内燃机；连结于该内燃机的液压泵；连结于所述内燃机的发电机；及控制该发电机的控制部，所述控制部在所述液压泵的液压负载增大之前增大所述发电机的发电负载。 [0131] 第2方案的挖土机为，根据第1方案所记载的挖土机，具有被供给由所述发电机发电的电力的电负载，所述控制部不管有无基于该电负载的需求的发电需求都增大所述发电机的发电负载。 [0132] 第3方案的挖土机为，根据第1方案或第2方案所记载的挖土机，所述控制部通过增大所述发电机的发电负载来增大向所述内燃机的负载，由此使所述内燃机的基于增压器的增压压力上升或维持在规定值以上的值。 [0133] 第4方案的挖土机为，根据第1方案或第2方案所记载的挖土机，在所述挖土机的作业期间，在所述液压泵的液压负载从向所述液压泵施加有液压负载的状态开始降低时，所述控制部通过驱动所述发电机来向所述内燃机施加负载。 [0134] 第5方案的挖土机为，根据第4方案所记载的挖土机，在检测出向所述液压泵的液压负载降低之后，从超过规定值起经过规定时间时，所述控制部通过驱动所述发电机来降低向所述内燃机施加的负载或终止向所述内燃机施加负载。 [0135] 第6方案的挖土机为，根据第4方案所记载的挖土机，所述控制部根据用于驱动液压工作要件的操作杆的操作量、所述液压泵的吐出压力、所述内燃机的增压压力及所述内燃机的输出中的至少任意一个检测向所述液压泵的液压负载的变动。 [0136] 第7方案的挖土机为，根据第3方案所记载的挖土机，在用于驱动液压工作要件的操作杆被操作时，所述控制部通过驱动所述发电机来向所述内燃机施加负载，并使通过所述增压器产生的增压压力上升。 [0137] 第8方案的挖土机为，根据第7方案所记载的挖土机，在所述操作杆的操作量超过规定值后经过规定时间时，所述控制部通过驱动所述发电机来降低向所述内燃机施加的负载或终止向所述内燃机施加负载。 [0138] 第9方案的挖土机为，根据第1方案或第2方案所记载的挖土机，还具有蓄积通过驱动所述发电机而得到的电力的蓄电部。 [0139] 第10方案的挖土机的控制方法，判断连结于内燃机的液压泵的液压负载的变动，在所述液压泵的液压负载增大之前增大连结于所述内燃机的发电机的发电负载。 [0140] 第11方案的挖土机的控制方法，根据第10方案所记载的挖土机的控制方法，不管有无基于被供给由所述发电机发电的电力的电负载的发电需求都增大连结于所述内燃机的发电机的发电负载。 [0141] 第12方案的挖土机的控制方法，根据第10方案或第11方案所记载的挖土机的控制方法，通过增大所述发电机的发电负载来增大向所述内燃机的负载，由此使所述内燃机的基于增压器的增压压力上升或维持在规定值以上的值。 [0142] 第13方案的挖土机的控制方法，根据第10方案或第11方案所记载的挖土机的控制方法，在所述液压泵的液压负载从向所述液压泵施加有液压负载的状态开始下降时，通过驱动所述发电机来向所述内燃机施加负载。 [0143] 第14方案的挖土机的控制方法，根据第13方案所记载的挖土机的控制方法，在检测出向所述液压泵的液压负载的降低之后，从超过规定值起经过规定时间时，通过驱动所述发电机来降低向所述内燃机施加的负载或终止向所述内燃机施加负载。 [0144] 第15方案的挖土机的控制方法，根据第13方案所记载的挖土机的控制方法，在用于驱动液压工作要件的操作杆被操作时，通过驱动所述发电机来向所述内燃机施加负载，并使通过所述增压器产生的增压压力上升。 [0145] 符号的说明： [0146] 1-下部行驶体，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，11a-增压器， 12-电动发电机，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，26D-按钮开关，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，111-DC母线电压检测部， 112-电容器电压检测部，113、116-电容器电流检测部、114、117-电源线路，115、118-连接点，120-蓄电系统，130-1、130-2-继电器，200-发电机，210-驱动控制部，220-蓄电系统。 |
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