JP5940473B2 - 建設機械の油圧駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械の油圧駆動装置に係わり、特に、油圧ポンプの吐出圧が複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう油圧ポンプの吐出流量を制御する油圧駆動装置に関する。
油圧ショベル等の建設機械の油圧駆動装置には、油圧ポンプの吐出圧が複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう油圧ポンプの吐出流量を制御するものがあり、この制御はロードセンシング制御と呼ばれている。このロードセンシング制御を行う油圧駆動装置は例えば特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載の油圧駆動装置は、エンジンと、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、油圧ポンプから複数のアクチュエータへ供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁と、油圧ポンプの吐出圧が高くなるにしたがって油圧ポンプの容量を減らし、油圧ポンプの吸収トルクが予め設定した最大トルクを超えないように制御するトルク制御部及び油圧ポンプの吐出圧が複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう油圧ポンプの容量を制御するロードセンシング制御部を有するポンプレギュレータと、油圧ポンプの吐出油を複数の流量制御弁に供給する油路に設けられ、油圧ポンプの吐出圧が最高負荷圧にアンロード設定圧を加算した圧力よりも高くなると開状態になって油圧ポンプの吐出油をタンクに戻し、油圧ポンプの吐出圧の上昇を制限するアンロード弁とを備えている。
また、ロードセンシング制御を行う油圧駆動装置であって排気ガス浄化装置を備えたものとして、特許文献２に記載のものがある。このものでは、排気管に設けられた排気ガス浄化装置に排気抵抗センサを設け、センサの検出値が所定レベル以上になったときに、制御装置から信号を出力して、メインポンプのレギュレータとアンロード弁を制御し、油圧ポンプの吐出量と吐出圧を同時に上昇させてエンジンに油圧的な負荷をかける。これによりエンジンの出力を高くして排気ガス温度を上昇させ、酸化触媒を活性化してフィルタ堆積物を燃焼させフィルタを再生する。
特開２００１−１９３７０５号公報 特許第３０７３３８０号公報
油圧ショベル等の建設機械はその駆動源としてディーゼルエンジンを搭載している。ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（以下ＰＭという）の排出量は、ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ等とともに年々規制が強化されてきている。このような規制に対して、エンジンに排気ガス浄化装置を設け、エンジン排気ガス浄化装置内のディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter ）と呼ばれるフィルタでＰＭを捕集して、外部へ排出されるＰＭの量を低減することが一般的に行われている。この排気ガス浄化装置では、フィルタのＰＭ補足量が増加してくるとフィルタは目詰まりを起こしてゆき、そのことによりエンジンの排圧が上昇して、エンジン出力の低下や燃費の悪化或いはエンジン寿命の低下等を誘発するため、フィルタに捕集したＰＭを適宜燃焼してフィルタの目詰まりを除去し、フィルタを再生することが必要である。
フィルタの再生には、通常、酸化触媒を用いる。酸化触媒はフィルタの上流側に配置される場合と、フィルタに直接担持される場合と、その両方の場合とがあるが、いずれの場合も酸化触媒を活性化するためには、排気ガスの温度が酸化触媒の活性温度よりも高くなければならず、そのために排気ガス温度を強制的に酸化触媒の活性温度よりも高い温度に上昇させる必要がある。
特許文献１に記載の油圧駆動装置では、可変容量型のメインの油圧ポンプはロードセンシング制御を行う構成となっているため、例えば全ての操作レバーが中立にあるときには、メインポンプの傾転角（容量）は最小となり、吐出流量も最少となる。また、メインポンプの吐出圧はアンロード弁により制御され、全ての操作レバーが中立にあるときはメインポンプの吐出圧はアンロード弁の設定圧とほぼ等しい最小圧力となる。その結果、メインポンプの吸収トルクも最小となる。操作レバーの操作量が小さい微操作時においても、同様にメインポンプの吐出流量が少なく吐出圧は低く、吸収トルクは小さくなる。
このようなロードセンシング制御を行う油圧駆動装置のエンジンに排気ガス浄化装置を設けた場合は、全ての操作レバーが中立にあるとき或いは操作レバーの操作量が小さいときは、エンジンの負荷は低くなり、エンジンの排気ガスの温度は低くなってしまう。その結果、排気ガス中のＰＭが燃焼されず、フィルタの目詰まりが解消せず、エンジンの排圧が上昇し、エンジン出力の低下や燃費の悪化或いはエンジン寿命の低下等をの不都合を生じるという問題があった。
特許文献２に記載の油圧駆動装置では、排気ガス浄化装置のフィルタの再生が必要になると、そのことを排気抵抗センサで検出し、メインポンプの吐出流量と吐出圧を同時に上昇させる制御（以下、ポンプ出力上昇制御という）を行うことでエンジンに油圧的な負荷をかけ、エンジンの出力を高くして排気ガス温度を上昇させ、酸化触媒を活性化してフィルタ堆積物を燃焼させている。このため全ての操作レバーが中立にあるときでも、メインポンプの吸収馬力は小さくならず、フィルタの再生を良好に行うことができる。
しかし、特許文献２記載の油圧駆動装置においては、油圧ポンプの吐出流量をアンロード弁を介してタンクへ戻しており、このことはメインポンプで発生した圧油のエネルギーを利用せずに無駄に捨てることであり、油圧駆動装置全体のエネルギー消費効率を低下させることになる。
本発明の目的は、ロードセンシング制御を行う油圧駆動装置において、油圧ポンプの吸収トルクを増大させて排気ガスの温度を上昇させることで、排気ガス浄化装置のフィルタ堆積物を効率的に燃焼除去することができるとともに、油圧ポンプからタンクへ排出される圧油のエネルギーを回収し、油圧ポンプで発生した圧油のエネルギーを有効利用することができる建設機械の油圧駆動装置を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明は、原動機と、この原動機により駆動される可変容量型のメインポンプと、このメインポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、前記メインポンプから前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れをそれぞれ制御する複数の流量制御弁と、前記メインポンプの吐出圧が高くなるにしたがって前記メインポンプの容量を減らし、前記メインポンプの吸収トルクが予め設定した最大トルクを超えないように制御するトルク制御部と、前記メインポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう前記メインポンプの容量を制御するロードセンシング制御部とを有するポンプ制御装置とを備えた建設機械の油圧駆動装置において、前記メインポンプから前記複数の流量制御弁に圧油を供給する圧油供給油路とタンクを接続する制御油路に配置され、前記メインポンプから吐出された圧油によって駆動可能な油圧モータと、この油圧モータの回転軸に連結された発電機と、前記エンジンの排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置と、前記メインポンプの吐出圧力が前記最高負荷圧に所定の値を加算した目標制御圧力に達すると前記メインポンプの吐出圧力の上昇が抑えられるよう前記発電機を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、更に、前記排気ガス浄化装置の再生処理が必要であるかどうかを判定し、前記排気ガス浄化装置の再生処理が必要であるとき、前記所定の値を前記再生処理に適した値に設定して前記メインポンプの吐出圧を上昇させる制御を行うとともに、前記ロードセンシング制御部のロードセンシング制御を無効として前記メインポンプの吐出流量を増加させる制御を行うものとする。
このように油圧モータと発電機と制御装置を設け、排気ガス浄化装置の再生処理が必要であるとき、所定の値を再生処理に適した値に設定してメインポンプの吐出圧を上昇させる制御を行うとともに、ロードセンシング制御部のロードセンシング制御を無効としてメインポンプの吐出流量を増加させる制御を行うことにより、排気ガス浄化装置の再生処理が必要であるときは、メインポンプ２の吸収トルクが増加し、それに応じてエンジンの負荷が高くなって排気温度が上昇するため、排気ガス浄化装置に設けられた酸化触媒が活性化し、排気ガス浄化装置のフィルタに堆積したＰＭを効率的に燃焼除去することができる。
また、メインポンプの吐出油によって油圧モータが駆動され、発電機は油圧モータによって駆動されて電気エネルギーを発生し、この電気エネルギーはバッテリに蓄積される。これによりメインポンプからタンクへ排出される圧油のエネルギーを回収し、メインポンプで発生した圧油のエネルギーを有効利用することができる。
前記制御装置は、好ましくは、前記再生処理が必要でないときは、前記所定の値を通常のアンロード制御に適した値に設定する。
これによりメインポンプの吐出圧は最高負荷圧に所定の値（通常のアンロード制御に適した値）を加算した圧力を超えないように制御されるため、従来のアンロード弁と同等の機能を果たすことができる。また、油圧モータが回転してメインポンプの吐出流量がタンクに戻されるときは、発電機が電気エネルギーを生成し、その電気エネルギーがバッテリに蓄えられるため、メインポンプからタンクへ排出される圧油のエネルギーを回収し、メインポンプで発生した圧油のエネルギーを有効利用することができる。
また、油圧駆動装置は、好ましくは、前記エンジンにより駆動されるパイロットポンプと、前記パイロットポンプに接続され、前記パイロットポンプの吐出油に基づいてパイロット一次圧を生成するパイロット油圧源と、前記パイロットポンプと前記パイロット油圧源の間に位置し、前記パイロットポンプの吐出油に基づいて前記エンジンの回転数に依存する油圧信号を生成するエンジン回転数検出弁とを更に備え、前記制御装置は、前記再生処理が必要でないときは、前記エンジン回転数検出弁が生成する油圧信号を前記ポンプ制御装置のロードセンシング制御部に導いて前記ロードセンシング制御の目標差圧を設定し、前記再生処理が必要であるときは、前記パイロットポンプの吐出圧を前記ポンプ制御装置のロードセンシング制御部に導いてロードセンシング制御を無効とし、前記メインポンプの吐出流量を増加させ制御を行う。
また、好ましくは、前記ポンプ制御装置のトルク制御部は、前記メインポンプの吐出圧と容量との関係を示す特性であって、最大容量一定特性と最大吸収トルク一定特性とで構成される特性が予め設定され、前記メインポンプの吐出圧が、前記最大容量一定特性から前記最大吸収トルク一定特性への移行点の圧力以下にあるときは、前記メインポンプの吐出圧が上昇しても前記メインポンプの最大容量を一定とし、前記メインポンプの吐出圧が前記移行点の圧力を超えて上昇すると、前記メインポンプの最大容量が前記最大吸収トルク一定特性に応じて減少するように前記メインポンプの容量を制御するように構成されており、前記制御装置が前記再生処理が必要であるときに前記所定の値として設定する前記再生処理に適した値は、前記移行点の圧力以上の値である。
これにより再生処理を行うとき、トルク制御部の吸収トルク一定制御を利用したポンプ出力上昇制御を確実に行うことができ、排気ガス浄化装置内のフィルタ堆積物を効率的に燃焼除去することができる。
本発明によれば、ロードセンシング制御を行う油圧駆動装置において、油圧ポンプの吸収トルクを増大させて排気ガスの温度を上昇させることで、排気ガス浄化装置のフィルタ堆積物を効率的に燃焼除去することができるとともに、油圧ポンプからタンクへ排出される圧油のエネルギーを回収し、油圧ポンプで発生した圧油のエネルギーを有効利用することができる。
本発明の第１の実施形態に係わる作業機械の油圧駆動装置を示す図である。 油圧ショベルの外観を示す図である。 トルク制御傾転アクチュエータによるメインポンプの吐出圧と容量（傾転角）との関係を示す図である。 トルク制御傾転アクチュエータのトルク制御の結果得られるメインポンプの吸収トルク特性を示す図である。 排気ガス浄化装置内のＰＭ堆積量と排気抵抗センサによって検出される排気抵抗（フィルタの前後差圧）との関係を示す図である。 制御装置の油圧モータ制御を示すフローチャートである。 制御装置の再生制御を示すフローチャートである。
〜構成〜
図１は本発明の一実施形態に係わる作業機械の油圧駆動装置を示す図である。
本実施形態における油圧駆動装置は、ディーゼルエンジン（以下単にエンジンという）１と、エンジン１によって駆動されるメインの油圧ポンプ（以下メインポンプという）２と、メインポンプ２と連動してエンジン１により駆動されるパイロットポンプ３と、メインポンプ２から吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータ５，６，７，８，９，１０，１１，１２と、メインポンプ２と複数のアクチュエータ５，６，７，８，９，１０，１１，１２との間に配置されたコントロールバルブ４と、パイロットポンプ３の吐出油が供給される圧油供給油路３aに接続されたエンジン回転数検出弁３０と、エンジン回転数検出弁３０の下流側に接続され、パイロット油路３１の圧力を一定に保つパイロットリリーフ弁３２を有するパイロット油圧源３３と、パイロット油路３１に接続され、パイロット油圧源３２の油圧を元圧として制御パイロット圧ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｄ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏ，ｐを生成するためのリモコン弁を備えた操作レバー装置３４a，３４b，３４c，３４d，３４e，３４f，３４g，３４hとを備えている。
本実施形態に係わる作業機械は、例えば油圧ミニショベルであり、アクチュエータ５は油圧ショベルの旋回モータであり、アクチュエータ６，８は左右の走行モータであり、アクチュエータ７はブレードシリンダであり、アクチュエータ９はスイングシリンダであり、アクチュエータ１０，１１，１２はそれぞれブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダである。
コントロールバルブ４は、メインポンプ２の吐出油が供給される第１圧油供給油路（配管）２aに第２圧油供給油路（バルブブロック内通路）４aを介して接続され、メインポンプ２から各アクチュエータに供給される圧油の方向と流量をそれぞれ制御する複数のバルブセクション１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０と、複数のアクチュエータ５，６，７，８，９，１０，１１，１２の負荷圧のうち最も高い負荷圧（以下、最高負荷圧という）ＰLmaxを選択して信号油路２１に出力する複数のシャトル弁２２a，２２b，２２c，２２d，２２e，２２f，２２gと、コントロールバルブ４の第２圧油供給油路４aに接続され、メインポンプ２の最高吐出圧（最高ポンプ圧）を制限する安全弁としてのメインリリーフ弁２３と、コントロールバルブ４の第２圧油供給油路４aに接続され、メインポンプ２の吐出圧Ｐdと最高負荷圧ＰLmaxとの差圧ＰLSを絶対圧として検出して出力する差圧減圧弁２４とを有している。メインリリーフ弁２３の排出側はコントロールバルブ２内のタンク油路２９に接続され、タンク油路２９はタンクＴに接続されている。
バルブセクション１３は流量制御弁２６aと圧力補償弁２７aとから構成され、バルブセクション１４は流量制御弁２６bと圧力補償弁２７bとから構成され、バルブセクション１５は流量制御弁２６cと圧力補償弁２７cとから構成され、バルブセクション１６は流量制御弁２６dと圧力補償弁２７dとから構成され、バルブセクション１７は流量制御弁２６eと圧力補償弁２７eとから構成され、バルブセクション１８は流量制御弁２６fと圧力補償弁２７fとから構成され、バルブセクション１９は流量制御弁２６gと圧力補償弁２７gとから構成され、バルブセクション２０は流量制御弁２６hと圧力補償弁２７hとから構成されている。
流量制御弁２６a〜２６hは、メインポンプ２からそれぞれのアクチュエータ５〜１２に供給される圧油の方向と流量をそれぞれ制御し、圧力補償弁２７a〜２７hは流量制御弁２６a〜２６hの前後差圧をそれぞれ制御する。流量制御弁２６a〜２６hは、操作レバー装置３４a，３４b，３４c，３４d，３４e，３４f，３４g，３４hのリモコン弁によって生成される制御パイロット圧ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｄ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏ，ｐによってそれぞれ操作される。
圧力補償弁２７a〜２７hは、それぞれ、目標差圧設定用の開弁側受圧部２８a，２８b，２８c，２８d，２８e，２８f，２８g，２８hを有し、この受圧部２８a〜２８hには差圧減圧弁２４の出力圧が導かれ、油圧ポンプ圧Ｐdと最高負荷圧ＰLmaxとの差圧ＰLSの絶対圧により目標補償差圧が設定される。これにより流量制御弁２６a〜２６hの前後差圧は、全て同じ値（油圧ポンプ圧Ｐdと最高負荷圧ＰLmaxとの差圧ＰLS）となるように制御され、複数のアクチュエータを同時に駆動する複合操作時に、アクチュエータ５〜１２の負荷圧の大小に係わらず、流量制御弁２６a〜２６hの開口面積比に応じてメインポンプ２の吐出流量を分配し、複合操作性を確保することができる。また、メインポンプ２の吐出流量が要求流量に満たないサチュレーション状態になった場合は、差圧ＰLSはその供給不足の程度に応じて低下するため、これに対応して圧力補償弁２７a〜２７hが制御する流量制御弁２６a〜２６hの前後差圧が同じ割合で低下して流量制御弁２６a〜２６hの通過流量が減少し、この場合も流量制御弁２６a〜２６hの開口面積比に応じてメインポンプ２吐出流量を分配し、複合操作性を確保することができる。
エンジン回転数検出弁３０は、パイロットポンプ３の吐出油が供給される圧油供給油路３aをパイロット油路３１に接続する油路３０eと、この油路３０eに設けられた絞り要素（固定絞り）３０fと、油路３０e及び絞り要素３０fに並列に接続された流量検出弁３０aと、差圧減圧弁３０bとを有している。流量検出弁３０aは通過流量が増大するにしたがって開口面積を大きくする可変絞り部３０cを有し、パイロットポンプ３の吐出油は油路３０eの絞り要素３０fと流量検出弁３０aの可変絞り部３０cの両方を通過してパイロット油路３１側へと流れる。このとき、絞り要素３０fと可変絞り部３０cには圧油供給油路３aからパイロット油路３１へと流れる圧油の流量が増加するにしたがって大きくなる前後差圧が発生し、差圧減圧弁３０bはその前後差圧を絶対圧Ｐaとして検出して出力する。パイロットポンプ３の吐出流量はエンジン１の回転数によって変化するため、絞り要素３０f及び可変絞り部３０cの前後差圧を検出することにより、パイロットポンプ３の吐出流量を検出することができ、エンジン１の回転数を検出することができる。また、可変絞り部３０cは、通過流量が増大するにしたがって（前後差圧が高くなるにしたがって）開口面積を大きくすることにより、通過流量が増大するにしたがって前後差圧の上昇度合いが緩やかになるように構成されている。
メインポンプ２は可変容量型の油圧ポンプであり、その傾転角（容量）を制御するためのポンプ制御装置３５を備えている。ポンプ制御装置３５はトルク制御傾転アクチュエータ３５aを含むトルク制御部３５Ａと、ＬＳ制御弁３５b及びＬＳ制御傾転アクチュエータ３５cを含むロードセンシング制御部３５Ｂとを有している。
トルク制御傾転アクチュエータ３５aにはメインポンプ２の吐出圧が導かれ、メインポンプ２の吐出圧が高くなるとメインポンプ２の傾転角を減らして、メインポンプ２の入力トルクが予め設定した最大トルクを越えないように制限する。これによりトルク制御部３５Ａはメインポンプ２の消費馬力を制限し、過負荷によるエンジン１の停止を防止する。
ＬＳ制御弁３５bは対向する受圧部３５d，３５eを有し、受圧部３５dには油路３８を介してエンジン回転数検出弁３０の差圧減圧弁３０bから出力された絶対圧Ｐaがロードセンシング制御の目標差圧（目標LS差圧）として導かれ、受圧部３５eに差圧減圧弁２４から出力された差圧ＰLSの絶対圧がフィードバック圧力として油路３９を介して導かれ、差圧ＰLSの絶対圧が絶対圧Ｐaよりも高くなると（ＰLS＞Ｐa）、パイロット油圧源３３の圧力をＬＳ制御傾転アクチュエータ３５cに導いてメインポンプ２の傾転角を減らし、差圧ＰLSの絶対圧が絶対圧Ｐaよりも低くなると（ＰLS＜Ｐa）、ＬＳ制御傾転アクチュエータ３５cをタンクTに連通してメインポンプ２の傾転角を増やす。これによりメインポンプ２の吐出圧Ｐdが最高負荷圧ＰLmaxよりも絶対圧Ｐa（目標LS差圧）だけ高くなるようにメインポンプ２の傾転量（押しのけ容積）が制御される。ＬＳ制御弁３５b及びＬＳ制御傾転アクチュエータ３５cは、メインポンプ２の吐出圧Ｐdが複数のアクチユエータ５，６，７，８，９，１０，１１，１２の最高負荷圧ＰLmaxよりもロードセンシング制御の目標差圧（絶対圧Ｐa）だけ高くなるようメインポンプ２の傾転を制御するロードセンシング方式のポンプ制御装置を構成する。
ここで、絶対圧Ｐaはエンジン１の回転数に応じて変化する値であるため、絶対圧Ｐaをロードセンシング制御の目標差圧として用い、圧力補償弁２７a〜２７hの目標補償差圧をメインポンプ２の吐出圧Ｐdと最高負荷圧ＰLmaxとの差圧ＰLSの絶対圧により設定することにより、エンジン１の回転数に応じたアクチュエータスピードの制御が可能となる。また、前述したようにエンジン回転数検出弁３０の流量検出弁３０aの可変絞り部３０cは、通過流量が増大するにしたがって前後差圧の上昇度合いが緩やかになるように構成されており、これによりエンジン１の回転数に応じたサチュレーション現象の改善が図れ、エンジン１の回転数を低く設定した場合に良好な微操作性が得られる。
また、本実施の形態の油圧駆動装置は、その特徴的な構成として、第２圧油供給油路４aとタンクＴを接続する制御油路５１に配置され、メインポンプ２から吐出された圧油によって駆動可能な固定容量型の油圧モータ５２と、この油圧モータ５２の回転軸５２aに連結された発電機５３と、信号油路２１に接続され、最高負荷圧力ＰLmaxを検出する圧力センサ５４と、メインポンプ２の吐出圧力が最高負荷圧ＰLmaxに所定の値Pｂを加算した圧力Ｐun（目標制御圧力）に達するとメインポンプ２の吐出圧力の上昇が抑えられるよう発電機５３を制御する（本実施の形態では、メインポンプ２の吐出圧力が最高負荷圧ＰLmaxに所定の値Ｐbを加算した圧力Ｐun（目標制御圧力）よりも高くなるまでは油圧モータ５２の回転を阻止し、メインポンプ２の吐出圧力が当該圧力Ｐunよりも高くなると油圧モータ５２が回転するよう発電機５３の発電トルクを制御する）制御装置５５と、発電機５３で発生した交流電力を直流電力に変換するコンバータ５６と、発電機５３で発生しコンバータ５６で変換された直流電力を蓄えるバッテリ５７（蓄電装置）とを備えている。油圧モータ５２が配置される制御油路５１は第１圧油供給油路２aに接続されていてもよい。
また、本実施の形態の油圧駆動装置は、エンジン１の排気系を構成する排気管路６１に配置された排気ガス浄化装置６２と、排気ガス浄化装置６２内の排気抵抗を検出する排気抵抗センサ６３と、排気ガス浄化装置６２を強制的に再生することを指令する強制再生スイッチ６４と、エンジン回転数検出弁３０の差圧減圧弁３０bの出力圧である絶対圧ＰaをＬＳ制御弁３５bの受圧部３５dに導く信号油路３８に配置され、絶対圧Ｐaとパイロット油路３aの圧力（パイロットポンプ３の吐出圧）とを切り換えて、その一方の圧力をＬＳ制御弁３５bの受圧部３５dに出力する電磁切換弁６５とを備えている。
排気ガス浄化装置６２はフィルタを内蔵しており、そのフィルタによって排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。また、排気ガス浄化装置６２は酸化触媒を備えており、排気ガス温度が所定温度以上になると酸化触媒が活性化し、その活性化した酸化触媒にて排気ガス中に添加された未燃燃料を燃焼させることで排気ガス温度を上昇させ、フィルタに捕集され堆積したＰＭを効率良く燃焼除去する。
排気抵抗センサ６３は、例えば、排気ガス浄化装置６２のフィルタの上流側と下流側の前後差圧（排気ガス浄化装置６２の排気抵抗）を検出する差圧検出装置である。
本実施の形態の油圧駆動装置は、更に、エンジン１とメインポンプ２との間に配設された動力分配器７０と、メインポンプ２に動力分配器７０を介してエンジン１と並列に接続された電動機７１と、バッテリ５７の直流電力を昇圧するチョッパ７２と、チョッパ７２によって昇圧した直流電力を交流電力に変換して電動機７１に供給するとともに、電動機７１が発電機として機能するときに発生した交流電力を直流電力に変換してバッテリ５７に蓄えるインバータ７３とを備えている。
制御装置５５は、上述した油圧モータ５２を制御する機能に加え、排気抵抗センサ６３の検出信号と強制再生スイッチ６４の指令信号を入力し、排気ガス浄化装置６２のフィルタの再生処理が必要なときに再生制御を行う機能と、インバータ７３を制御する機能を更に有している。
〜油圧ショベル〜
図２に油圧ショベルの外観を示す。
図２において、作業機械としてよく知られている油圧ショベルは、上部旋回体３００と、下部走行体３０１と、スイング式のフロント作業機３０２を備え、フロント作業機３０２は、ブーム３０６、アーム３０７、バケット３０８から構成されている。上部旋回体３００は下部走行体３０１に対して図１に示す旋回モータ５の回転によって旋回可能である。上部旋回体３００の前部にはスイングポスト３０３が取り付けられ、このスイングポスト３０３にフロント作業機３０２が上下動可能に取り付けられている。スイングポスト３０３は図１に示すスイングシリンダ９の伸縮により上部旋回体３００に対して水平方向に回動可能であり、フロント作業機３０２のブーム３０６、アーム３０７、バケット３０８は図１に示す示すブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２の伸縮により上下方向に回動可能である。下部走行体３０１は中央フレーム３０４を備え、この中央フレーム３０４には図１に示すブレードシリンダ７の伸縮により上下動作を行うブレード３０５が取り付けられている。下部走行体３０１は、図１に示す走行モータ６，８の回転により左右の履帯３１０，３１１を駆動することによって走行を行う。
〜メインポンプのトルク制御〜
図３Ａ及び図３Ｂを用いてトルク制御部３５Ａのトルク制御傾転アクチュエータ３５aのトルク制御の詳細を説明する。図３Ａはトルク制御傾転アクチュエータ３５aによるメインポンプ２の吐出圧と容量（傾転角）との関係（以下、Ｐｑ（圧力−ポンプ容量）特性という）を示す図であり、図３Ｂはトルク制御傾転アクチュエータ３５aのトルク制御の結果得られるメインポンプ２の吸収トルク特性を示す図である。図３Ａ及び図３Ｂの横軸はメインポンプ２の吐出圧Ｐを示している。図３Ａの縦軸はメインポンプ２の容量（或いは傾転角）ｑを示し、図３Ｂの縦軸はメインポンプ２の吸収トルクＴｐを示している。
図３Ａにおいて、メインポンプ２のＰｑ特性は、最大容量一定特性ＴＰ０と最大吸収トルク一定特性ＴＰ１，ＴＰ２とで構成されている。
メインポンプ２の吐出圧Ｐが、最大容量一定特性ＴＰ０から最大吸収トルク一定特性ＴＰ１，ＴＰ２に移行する折れ点（移行点）の圧力である第１の値Ｐ０（吸収トルク一定制御の開始圧力）以下にあるとき、メインポンプ２の吐出圧Ｐが上昇してもメインポンプ２の最大容量はｑmaxで一定である。このとき、図３Ｂに示すように、メインポンプ２の吐出圧Ｐが上昇するにしたがって、ポンプ吐出圧とポンプ容量との積であるメインポンプ２の最大吸収トルクは増加する。メインポンプ２の吐出圧Ｐが第１の値Ｐ０を超えて上昇すると、メインポンプ２の最大容量は最大吸収トルク一定特性ＴＰ１，ＴＰ２の特性線に沿って減少し、メインポンプ２の吸収トルクはＴＰ１，ＴＰ２の特性によって決まる最大トルクＴmaxに保たれる。ＴＰ１，ＴＰ２の特性線は吸収トルク一定曲線（双曲線）を近似するよう図示しない２つのバネによって設定されており、最大トルクＴmaxはほぼ一定である。また、その最大トルクＴmaxはエンジン１の制限トルクＴＥＬよりも小さくなるように設定されている。これによりメインポンプ２の吐出圧Ｐが第１の値Ｐ０を超えて上昇するとメインポンプ２の最大容量を減らして、メインポンプ２の吸収トルク（入力トルク）が予め設定した最大トルクＴmaxを超えないように制御し、その結果、メインポンプ２の吸収トルクがエンジン１の制限トルクＴＥＬを越えないように制御される。この特性ＴＰ１，ＴＰ２による最大吸収トルクの制御を吸収トルク一定制御（縦軸をポンプ吐出流量で表現した場合は吸収馬力一定制御）という。
〜再生制御のＰＭ堆積量と排気抵抗（フィルタの前後差圧）との関係〜
図４は、排気ガス浄化装置６２内のＰＭ堆積量と排気抵抗センサ６３によって検出される排気抵抗（フィルタの前後差圧）との関係を示す図である。
図４において、排気ガス浄化装置６２内のＰＭ堆積量が増加するにしたがって排気ガス浄化装置６２の排気抵抗は上昇する。図中、Ｗｂは自動再生制御が必要となるＰＭ堆積量であり、ΔＰｂはＰＭ堆積量がＷｂであるときの排気抵抗である。Ｗａは再生制御を終了させてもよいＰＭ堆積量であり、ΔＰａはＰＭ堆積量がＷａであるときの排気抵抗である。
制御装置５５の記憶装置（図示せず）には、ΔＰｂが自動再生制御を開始するためのしきい値として記憶され、ΔＰａが再生制御を終了させるためのしきい値として記憶されている。
〜制御フロー〜
図５Ａは、制御装置５５の油圧モータ５２の制御を示すフローチャートである。
＜ステップＳ１００＞
まず、制御装置５５は、再生フラグがＯＮであるかどうか（再生処理が必要であるかどうか）を判定する。再生フラグがＯＮであれば再生処理中であると判定し、再生フラグがＯＦＦであれば再生処理中でないと判定する。再生フラグについては後述する。
＜ステップＳ１１０＞
再生フラグがＯＮでない場合（再生処理が必要でない場合）、制御装置５５は、後述するステップＳ１５０Ａにおいて最高負荷圧ＰLmaxに加算する所定の値Ｐb（アンロード設定圧）を従来のアンロード弁の設定圧と同じ値（すなわち通常のアンロード制御に適した値）Ｐ１に設定する（Ｐb＝Ｐ１）。この値Ｐ１は例えば差圧減圧弁３０bから出力された絶対圧Ｐa、すなわちロードセンシング制御の目標差圧よりも少し高い圧力である。例えば差圧減圧弁３０bから出力された絶対圧Ｐa（ロードセンシング制御の目標差圧）が２ＭＰａである場合、Ｐ１は２．５〜３ＭＰａ程度である。なお、油圧モータ５２と発電機５３の慣性による回転の遅れなどを考慮し、予め定めた値Ｐbは絶対圧Ｐa（目標LS差圧）より低い値であってもよい。
＜ステップＳ１２０＞
再生フラグがＯＮである場合（再生処理が必要である場合）は、制御装置５５は、後述するステップＳ１５０Ａにおいて最高負荷圧ＰLmaxに加算する所定の値Ｐbを再生フラグがＯＮでない場合の値Ｐ１よりも大きな再生処理に適した値Ｐ２に設定する（Ｐb＝Ｐ２）。この値Ｐ２は、例えば、図３Ａに示したＰｑ（圧力−ポンプ容量）特性における吸収トルク一定制御の開始圧力Ｐ０付近の圧力（例えばＰ０に等しいか、それよりも少し高い圧力）に設定されている。
＜ステップＳ１３０＞
次いで、制御装置５５は圧力センサ５４によって検出された最高負荷圧ＰLmaxを入力する。
＜ステップＳ１４０＞
次いで、制御装置５５は、最高負荷圧ＰLmaxがメインリリーフ弁２３の設定圧力であるメインリリーフ圧Ｐmr（最高ポンプ圧）よりも少し低い所定の圧力Ｐmroに達したかどうかを判定する。
＜ステップＳ１５０Ａ＞
最高負荷圧ＰLmaxが所定の圧力Ｐmroに達しておらず、それより低い場合は、制御装置５５は、そのときの最高負荷圧ＰLmaxに所定の値Ｐbを加算した値を油圧モータ制御の目標制御圧力Ｐunとして設定する。
すなわち、Ｐun＝ＰLmax＋Ｐb
＜ステップＳ１５０Ｂ＞
最高負荷圧ＰLmaxが所定の圧力Ｐmroに達した場合は、制御装置５５は、そのときの最高負荷圧ＰLmaxを目標制御圧力Ｐunとして設定する。
すなわち、Ｐun＝ＰLmax
＜ステップＳ１６０＞
次いで、制御装置５５は、メインポンプ２の吐出圧が目標制御圧力Ｐunに達した場合に油圧モータ５２に作用すると考えられる回転トルクＴmを計算する。この回転トルクＴmは，油圧モータ５２の容量をｑとすると、下記式で計算できる。
Ｔm＝Ｐun×ｑ
本明細書では、この回転トルクをアンロード回転トルクという。
＜ステップＳ１７０＞
次いで、制御装置５５は、油圧モータ５２のアンロード回転トルクＴmに打ち勝つ大きさの発電トルクＴgを演算する。油圧モータ５２のアンロード回転トルクＴmにに打ち勝つ大きさの発電トルクＴgとは、アンロード回転トルクＴmと大きさが同じかそれよりも少し大きくかつ回転方向が反対の回転トルクを意味する。
＜ステップＳ１８０＞
次いで、制御装置５５は、発電機５３が発電トルクＴgを生成するための発電電力を演算する。
＜ステップＳ１９０＞
次いで、制御装置５５は、その発電電力に対応する制御指令を発電機５３に出力し、発電機５３に、油圧モータ５２のアンロード回転トルクＴmに打ち勝つ大きさの発電トルクＴgを生成させる。
このように発電機５３を制御することにより、メインポンプ２の吐出圧が最高負荷圧ＰLmaxに所定の値Ｐbを加算した圧力Ｐun（目標制御圧力）に達するまでは、油圧モータ５２の回転を阻止し、メインポンプ２の吐出圧が最高負荷圧ＰLmaxに所定の値Ｐbを加算した圧力を超えると、油圧モータ５２が回転してメインポンプ２の吐出流量がタンクＴに戻される。これにより所定の値Ｐbを従来のアンロード弁の設定圧と同じ値Ｐ１に設定した場合は、メインポンプ２の吐出圧は最高負荷圧ＰLmaxにＰ１を加算した圧力を超えないように制御されるため、従来のアンロード弁と同等の機能を果たすことができる。また、所定の値ＰbをＰ１より大きな値Ｐ２に設定した場合は、メインポンプ２の吐出圧は最高負荷圧ＰLmaxにＰ２を加算した圧力を超えないように制御されるため、メインポンプ２の吐出圧をＰLmax＋Ｐ２の値まで上昇させることができる。
また、最高負荷圧ＰLmaxがメインリリーフ圧Ｐmrよりも少し低い所定の圧力Ｐmroに達した場合は、メインポンプ２の吐出流量がメインリリーフ弁２３を介してタンクに戻される前に、油圧モータ５２が回転してメインポンプ２の吐出流量がタンクＴに戻される。これによりメインポンプ２の吐出圧が過大に上昇することを防止することができる。
そして、上記いずれの場合も、油圧モータ５２が回転してメインポンプ２の吐出流量がタンクＴに戻されるときは、発電機５３が電気エネルギー（電力）を生成し、その電気エネルギーがバッテリ５７に蓄えられる。
図５Ｂは、制御装置５５の再生制御を示すフローチャートである。
＜ステップＳ２００＞
まず、プログラムがスタートすると、制御装置５５は次のような初期設定を行う。
（１ａ）電磁切換弁６５に出力する電気信号をＯＦＦにする。
（２ａ）再生フラグをＯＦＦにする。
（３ａ）排気ガス中に未燃燃料を供給する制御をＯＦＦにする。
上記（１ａ）のように電磁切換弁６５に出力する電気信号をＯＦＦにすることで、電磁切換弁６５は図示の位置に保持され、ＬＳ制御弁３５bの受圧部３５dには差圧減圧弁３０bから出力された絶対圧Ｐaが導かれる。これにより従来のロードセンシング制御の場合と同様に、絶対圧Ｐaがロードセンシング制御の目標差圧として設定される。
上記（２ａ）のように再生フラグをＯＦＦにすることにより、前述したように油圧モータ５２の制御において所定の値Ｐbが従来のアンロード弁の設定圧と同じ値Ｐ１に設定され（Ｐb＝Ｐ１）、油圧モータ５２は従来のアンロード弁と同等の機能を果たすことができる。
＜ステップＳ２１０＞
次いで、制御装置５５は、排気抵抗センサ６３からの検出信号と強制再生スイッチ６４からの指令信号に基づいて、排気ガス浄化装置６２内の排気抵抗ΔＰと自動再生制御を開始するためのしきい値ΔＰｂとを比較し、ΔＰ＞ΔＰｂかどうかを判定するとともに、強制再生スイッチ６４がＯＦＦからＯＮに切り換わったかどうかを判定する。ΔＰ＞ΔＰｂとなった場合、或いは強制再生スイッチ６４がＯＮの場合には、次の処理に進む。ΔＰ＞ΔＰｂでなく、強制再生スイッチ６４がＯＮでない場合は、何もせず、その判定処理を繰り返す。
＜ステップＳ２２０＞
ΔＰ＞ΔＰｂとなった場合、或いは強制再生スイッチ６４がＯＮの場合、制御装置５５は、次のように再生制御を開始する。
（１ｂ）電磁切換弁６５に出力する電気信号をＯＮにし、電磁切換弁６５を図示の位置から切り換える。
（２ｂ）再生フラグをＯＮにする。
（３ｂ）排気ガス中に未燃燃料を供給する制御をＯＮにする。
上記（１ｂ）のように電磁切換弁６５を図示の位置から切り換えることで、ＬＳ制御弁３５bの受圧部３５dにはパイロットポンプ３の吐出圧が導かれる。ここで、パイロットポンプ３の吐出圧は差圧減圧弁３０bから出力された絶対圧Ｐaにパイロット油圧源３３の圧力（パイロット油路３１の圧力）を加算した圧力であり、パイロット油圧源３３の圧力より高い圧力である。また、ＬＳ制御弁３５bの受圧部３５eに導かれる差圧減圧弁２４から出力される差圧ＰLSの絶対圧はその元圧であるパイロット油圧源３３の圧力よりも高くならない。よって、パイロットポンプ３の吐出圧がＬＳ制御弁３５bの受圧部３５dに導かれると、ＬＳ制御弁３５bは図示左側の位置に切り換わってロードセンシング制御が無効となり、メインポンプ２の吐出流量が増加する。
上記（２ｂ）のように再生フラグをＯＮにすることで、前述したように油圧モータ５２の制御において所定の値Ｐbが値Ｐ１よりも大きな再生処理に適した値Ｐ２に設定され（Ｐb＝Ｐ２）、メインポンプ２の吐出圧を最高負荷圧ＰLmaxにＰ２の値を加算した圧力まで上昇させることができる。
このようにメインポンプ２の吐出流量を増加させ、かつメインポンプ２の吐出圧を上昇させることにより、メインポンプ２の吸収トルクを増加させたポンプ吸収トルク上昇制御を行うことができる。
なお、上記（３ｂ）の制御は、例えば、エンジン１の電子ガバナ（図示せず）を制御して、エンジン主噴射後の膨張行程におけるポスト噴射（追加噴射）を実施することにより行う。なお、未燃燃料の供給は、排気管に再生制御用の燃料噴射装置を設け、この燃料噴射装置を作動させることにより行ってもよい。
＜ステップＳ２３０＞
制御装置５５は、再生制御の間、排気ガス浄化装置６２に設けられた排気抵抗センサ６３からの検出信号に基づいて、排気ガス浄化装置６２内の排気抵抗ΔＰと自動再生制御を終了するためのしきい値ΔＰａとを比較し、ΔＰ＜ΔＰａとなったかどうかを判定し、ΔＰ＜ΔＰａでない場合、その判定を繰り返し、再生制御を継続する。
＜ステップＳ２４０＞
ΔＰ＜ΔＰａとなると、制御装置５５は再生制御を終了する。すなわち、
（１ｃ）電磁切換弁６５に出力する電気信号をＯＦＦにし、電磁切換弁６５を図示の位置に切り換える。
（２ｃ）再生フラグをＯＦＦにする。
（３ｃ）排気ガス中に未燃燃料を供給する制御をＯＦＦにする。
〜動作〜
次に、本実施の形態の油圧駆動装置の動作を説明する。
＜再生処理が必要でない場合でかつ全ての操作レバーが中立であるとき＞
再生処理が必要でない場合は、図５ＢのステップＳ２１０の判定が否定され、再生フラグがＯＦＦである場合であり，この場合は、電磁切換弁６５にＯＦＦの電気信号が出力され、電磁切換弁６５は図示の位置にある。電磁切換弁６５が図示の位置にあるときは、エンジン回転数検出弁３０の差圧減圧弁３０bから出力された絶対圧ＰaがＬＳ制御弁３５bの受圧部３５dにロードセンシング制御の目標差圧として導かれる。また、制御装置５５は、所定の値Ｐbを従来のアンロード弁の設定圧と同じ値Ｐ１に設定し（Ｐb＝Ｐ１）、油圧モータ制御の目標制御圧力ＰunとしてＰLmax＋Ｐ１を設定する。
また、全ての操作レバー装置３４a〜３４hの操作レバーが中立位置にある場合、全ての流量制御弁２６a〜２６hは中立位置にあり、シャトル弁２２a〜２２gにより検出される最高負荷圧ＰLmaxはタンク圧（ほぼ０ＭＰａ）であり、制御装置５５が設定する目標制御圧力ＰunはＰ１となり、メインポンプ２の吐出圧は、油圧モータ５２と発電機５３の制御によってＰ１まで上昇するよう制御される。この制御は従来のアンロード弁の制御と同等である。また、差圧減圧弁２４から出力される差圧ＰLSの絶対圧はメインポンプ２の吐出圧と同じ圧力となり、この圧力Ｐ１がＬＳ制御弁３５bの受圧部３５eに導かれる。この圧力Ｐ１はエンジン回転数検出弁３０の差圧減圧弁３０bから出力される絶対圧Ｐaよりも少し高いため、ＬＳ制御弁３５bは図示右側の位置に切り換わる。このときの油圧駆動装置の動作は従来と同様であり、メインポンプ２の傾転角（容量）は最小ｑminとなり、吐出流量も最少Ｑminとなる。
また、油圧モータ５２は従来のアンロード弁と同等の機能を果たすように動作し、メインポンプ２の吸収トルクは最小Ｔminとなる。このときのメインポンプ２の動作点を図３Ａ及び図３ＢにＡ点で示す。
また、その際、メインポンプ２の吐出油によって油圧モータ５２が駆動され、発電機５３は油圧モータ５２によって駆動されて電気エネルギーを発生し、この電気エネルギーはコンバータ５６を介してバッテリ４１に蓄積される。
＜再生処理が必要でない場合でかつ操作レバーを操作したとき＞
例えばブーム上げ動作を意図してブーム用操作レバー装置３４fの操作レバーを図示左方向（ブーム上げ方向）にフルストロークで操作した場合は、ブーム用の流量制御弁２６fが切り換わり、ブームシリンダ１０に圧油が供給され、ブームシリンダ１０が駆動される。
流量制御弁２６fを流れる流量は、流量制御弁２６fのメータイン絞りの開口面積とメータイン絞りの前後差圧によって決まり、メータイン絞りの前後差圧は圧力補償弁２７fによって差圧減圧弁２４の出力圧である差圧ＰLSの絶対圧と等しくなるように制御されるため、流量制御弁２６fを流れる流量（したがってブームシリンダ１０の駆動速度）は操作レバーの操作量に応じて制御される。
ブームシリンダ１０が動き始めると、一時的にメインポンプの吐出圧が低下する。このとき、ブームシリンダ１０の負荷圧がシャトル弁２２a〜２２gによって最高負荷圧として検出され、メインポンプの吐出圧とブームシリンダ１０の負荷圧の差が、差圧減圧弁２４の出力圧として出力されるため、差圧減圧弁２４から出力される差圧ＰLSの絶対圧が低下し、この低下した差圧ＰLSの絶対圧がＬＳ制御弁３５bの受圧部３５eに導かれる。そして、差圧ＰLSの絶対圧がＬＳ制御弁３５bの受圧部３５dに導かれる差圧減圧弁３０bの出力圧である絶対圧Ｐaよりも低下すると、ＬＳ制御弁３５bは図示左側の位置に切り換わり、ＬＳ制御傾転アクチュエータ３５cの圧油をタンクに戻してメインポンプ２の傾転角が増加するよう制御し、メインポンプ２の吐出流量が増加する。このメインポンプ２の吐出流量の増加は、差圧ＰLSの絶対圧が絶対圧Ｐaと等しくなるまで継続され、メインポンプ２の吐出圧（第１及び第２圧油供給油路２a，４aの圧力）が最高負荷圧ＰLmaxよりもエンジン回転数検出弁３０から出力される絶対圧Ｐa（目標LS差圧）だけ高くなるよう制御され、ブーム用の流量制御弁２６fが要求する流量をブームシリンダ１０に供給する、いわゆるロードセンシング制御が行われる。
また、この操作中に過渡的にメインポンプ２の吐出圧Ｐdが最高負荷圧ＰLmaxに所定の値Ｐb（＝Ｐ１）を加算した圧力Ｐunよりも高くなった場合、油圧モータ５２は回転して（駆動され）メインポンプ２の吐出油をタンクＴに戻し、メインポンプ２の吐出圧が最高負荷圧ＰLmaxに所定の値Ｐb（＝Ｐ１）を加算した圧力Ｐunよりも高くならないように制御される。すなわち、この場合も、油圧モータ５２は従来のアンロード弁と同等の機能を果たすように動作する。
また、その際、メインポンプ２の吐出油によって油圧モータ５２が駆動され、発電機５３は油圧モータ５２によって駆動されて電気エネルギーを発生し、この電気エネルギーはコンバータ５６を介してバッテリ４１に蓄積される。
２つ以上のアクチュエータの操作レバー装置、例えばブーム用の操作レバー装置３４fとアーム用の操作レバー装置３４gの操作レバーを操作した場合も、単独操作の場合と同様に、ＬＳ制御弁３５bと油圧モータ５２が動作して、メインポンプ２の吐出流量と吐出圧が制御される。また、発電機５３が油圧モータ５２によって駆動されて電気エネルギーを発生し、この電気エネルギーはコンバータ５６を介してバッテリ４１に蓄積される。
また、２つ以上のアクチュエータの操作レバー装置の操作レバーを操作した場合、差圧減圧弁２４の出力圧は圧力補償弁２７a〜２７hに目標補償差圧として導かれ、圧力補償弁２７f，２７gは、流量制御弁２６f，２６gの前後差圧を、メインポンプ２の吐出圧と最高負荷圧ＰLmaxとの差圧に等しくなるように制御するため、ブームシリンダ１０とアームシリンダ１１の負荷圧の大小に係わらず、流量制御弁２６f，２６gのメータイン絞り部の開口面積に応じた比率でブームシリンダ１０とアームシリンダ１１に圧油を供給することができる。
このとき、メインポンプ２の吐出流量が流量制御弁２６f，２６gが要求する流量に満たないサチュレーション状態になった場合は、サチュレーションの程度に応じて差圧減圧弁２４の出力圧（メインポンプ２の吐出圧と最高負荷圧ＰLmaxとの差圧）が低下し、これに伴って圧力補償弁２７a〜２７hの目標補償差圧も小さくなるので、メインポンプ２の吐出流量を流量制御弁２６f，２６gが要求する流量の比に再分配でき、良好な複合操作性を得ることができる。
＜操作レバーを中立へ戻した場合＞
例えばブーム上げ動作からブームの停止を意図してブーム用の操作レバー装置３４fの操作レバーをフルストロークから中立位置へ戻すよう操作すると、パイロット油圧源３３の圧油がカットされ流量制御弁２６fを操作するための制御パイロット圧kの生成が止まり、流量制御弁３６fは中立位置に戻る。メインポンプ２から吐出された圧油は、流量制御弁２６fが中立位置に戻ったため、ブームシリンダ１０へ流入しなくなる。
このとき、メインポンプ２の吐出圧Ｐdは一時的に圧力が上昇するが、メインポンプ２の吐出圧Ｐdが最高負荷圧ＰLmaxに所定の値Ｐb（＝Ｐ１）を加算した圧力Ｐunよりも高くなると、油圧モータ５２が回転してメインポンプ２の吐出油がタンクＴに戻され、メインポンプ２の吐出圧が最高負荷圧ＰLmaxに所定の値Ｐb（＝Ｐ１）を加算した圧力Ｐunよりも高くならないように制御される。また、発電機５３が油圧モータ５２によって駆動されて電気エネルギーを発生し、この電気エネルギーはコンバータ５６を介してバッテリ４１に蓄積される。
＜再生処理が必要である場合でかつ全ての操作レバーが中立であるとき＞
全ての操作レバー装置３４a〜３４hの操作レバーが中立位置にあるときに、排気ガス浄化装置６２の再生が必要となり、図５ＢのステップＳ２１０の判定が肯定されて再生フラグがＯＮになった場合は、電磁切換弁６５はＯＮの電気信号により図示の位置から切り換えられ、パイロットポンプ３０の吐出圧がＬＳ制御弁３５bの受圧部３５dに導かれる。また、制御装置５５は、所定の値Ｐbを再生処理に適した値Ｐ２に設定し（Ｐb＝Ｐ２）、油圧モータ制御の目標制御圧力ＰunとしてＰLmax＋Ｐ２を設定する。
ここで、ＬＳ制御弁３５bの受圧部３５dに導かれるパイロットポンプ３の吐出圧は差圧減圧弁３０bから出力される絶対圧Ｐaにパイロット油圧源３３の圧力（パイロット油路３１の圧力）を加算した圧力であり、パイロット油圧源３３の圧力よりも高い圧力である。また、ＬＳ制御弁３５bの受圧部３５eに導かれる差圧減圧弁２４から出力される差圧ＰLSの絶対圧はその元圧であるパイロット油圧源３３の圧力よりも高くならない。よって、パイロットポンプ３の吐出圧がＬＳ制御弁３５bの受圧部３５dに導かれると、ＬＳ制御弁３５bは図示左側の位置に切り換わってロードセンシング制御が無効となり、メインポンプ２の容量は最大容量ｑmaxに増加し、メインポンプ２の吐出流量も最大まで増加する。
また、全ての操作レバー装置３４a〜３４hの操作レバーが中立位置にある場合は、前述したように、シャトル弁２２a〜２２gにより検出される最高負荷圧ＰLmaxはタンク圧（ほぼ０ＭＰａ）であり、制御装置５５が設定する目標制御圧力ＰunはＰ２となり、メインポンプ２の吐出圧は、油圧モータ５２と発電機５３の制御によってＰ２まで上昇するよう制御される。
図３Ａに示すメインポンプ２のＰｑ（圧力−ポンプ容量）特性において、通常、油圧ショベルなどの建設機械の場合、吸収トルク一定制御の開始圧力Ｐ０は、１０ＭＰａ程度に設定することが多い。前述したようにＰ２はＰ０付近の圧力（例えばＰ０に等しいか、それよりも少し高い圧力）に設定されているため、結果的に、電磁切換弁６５を図示位置から切り換えたときのメインポンプ２の吐出圧は、メインポンプ２のＰｑ特性の折れ点付近の圧力となり、図３ＡのＢ点に示すように、メインポンプ２の容量は、トルク制御傾転アクチュエータ３５aによる吸収トルク一定制御により決まる値ｑｂとなる。また、このときのメインポンプ２の吸収トルクは、図３ＢにＢ点で示すように最大トルクＴmaxとなる。
このように油圧モータ制御の目標制御圧力ＰunをＰLmax＋Ｐ２に設定しかつ電磁切換弁６５を切り換えることでメインポンプ２の吸収トルクは吸収トルク一定制御の最大トルクＴmaxまで上昇し、トルク制御傾転アクチュエータ３５aによる吸収トルク一定制御を利用した最大トルクＴmaxでのポンプ吸収トルク上昇制御を行うことができる。
このようにメインポンプ２の吸収トルクが上昇すると、それに応じてエンジン１の負荷が高くなって、排気温度が上昇するため、排気ガス浄化装置６２に設けられた酸化触媒が活性化し、このような状況下で排気ガス中に未燃燃料を供給することにより、未燃燃料が活性化した酸化触媒によって燃焼して排気ガスの温度を上昇させ、その高温の排気ガスによりフィルタに堆積したＰＭを効率的に燃焼除去することができる。
このポンプ吸収トルク上昇制御は、排気ガス浄化装置４２に設けられた排気抵抗センサ４３で検出した排気ガス浄化装置４２内の排気抵抗ΔＰがしきい値ΔＰａより小さくなるまで継続される。
また、その際、メインポンプ２の吐出油によって油圧モータ５２が駆動され、発電機５３は油圧モータ５２によって駆動されて電気エネルギーを発生し、この電気エネルギーはコンバータ５６を介してバッテリ４１に蓄積される。
＜再生処理が必要である場合でかつ操作レバーを操作したとき＞
例えばブーム上げ動作を意図してブーム用操作レバー装置３４fの操作レバーを図示左方向（ブーム上げ方向）にフルストロークで操作した場合は、ブーム用の流量制御弁２６fが切り換わり、ブームシリンダ１０に圧油が供給され、ブームシリンダ１０が駆動される。
このとき、ブームシリンダ１０の負荷圧がシャトル弁２２a〜２２gによって最高負荷圧ＰLmaxとして検出され、制御装置５５は、油圧モータ制御の目標制御圧力ＰunとしてＰLmax＋Ｐ２を設定し、メインポンプ２の吐出圧は、油圧モータ５２と発電機５３の制御によってＰLmax＋Ｐ２まで上昇するよう制御される。
また、このときも、操作レバーを操作していないときと同様、電磁切換弁６５は図示の位置から切り換えられパイロットポンプ３０の吐出圧がＬＳ制御弁３５bの受圧部３５dに導かれるため、ロードセンシング制御が無効となって、メインポンプ２の吐出流量はトルク制御部３５Ａの制限の範囲内で増加するよう制御される。
図３Ａ及び図３ＢのＣ点はこのときのメインポンプ２の動作点の一例を示している。メインポンプ２の吐出圧は油圧モータ５２と発電機５３の制御によってＰrcまで上昇しており、メインポンプ２の吸収トルクは、トルク制御傾転アクチュエータ３５aの吸収トルク一定制御により最大トルクＴmaxを超えないように制御され、メインポンプ２の容量は、トルク制御傾転アクチュエータ３５aによる吸収トルク一定制御により決まる値ｑｃとなり、メインポンプ２の吐出流量はｑｃに応じた流量となる。
ここで、メインポンプ２がＢ点で動作するときとＣ点で動作するときとでポンプ吸収トルクの大きさは概ね同じであり、操作レバーを操作してアクチュエータを動作させたときも、アクチュエータ動作の影響を受けることなく、アクチュエータを動作させる前と同様のポンプ吸収トルク上昇制御を行うことができる。
このように排気ガス浄化装置６２の再生処理中に操作レバーを操作してアクチュエータを動作させた場合も、アクチュエータを動作させない場合と同様、吸収トルク一定制御を利用したポンプ吸収トルク上昇制御を行うことができ、エンジン１の負荷を増加させて排気温度を上昇させ、その高温の排気ガスによりフィルタに堆積したＰＭを効率的に燃焼除去することができる。
また、その際、メインポンプ２の吐出油によって油圧モータ５２が駆動され、発電機５３は油圧モータ５２によって駆動されて電気エネルギーを発生し、この電気エネルギーはコンバータ５６を介してバッテリ４１に蓄積される。
また、ブームシリンダ１０の負荷圧（最高負荷圧）がメインリリーフ弁２３のリリーフ圧Ｐmrより少し低い所定の圧力Ｐmroに達した場合は、メインポンプ２の吐出流量がメインリリーフ弁２３を介してタンクに戻される前に、油圧モータ５２が回転してメインポンプ２の吐出流量がタンクに戻される。これによりメインポンプ２の吐出圧が過大に上昇することを防止しながら、油圧モータ５２が回転して発電機５３が電気エネルギーを生成し、その電気エネルギーがバッテリ５７に蓄えられる。これによりメインポンプ２からタンクへ排出される圧油のエネルギーを回収し、メインポンプ２で発生した圧油のエネルギーを有効利用することができる。
〜効果〜
以上のように本実施の形態によれば、ロードセンシング制御を行う油圧駆動装置において、排気ガス浄化装置６２の再生処理が必要である場合は、メインポンプ２の吸収トルクを増大させて排気ガスの温度を上昇させることで、排気ガス浄化装置６２のフィルタ堆積物を効率的に燃焼除去することができるとともに、油圧モータ５２が回転して発電機が電気エネルギーを生成し、その電気エネルギーがバッテリ５７に蓄えられるため、メインポンプ２からタンクＴへ排出される圧油のエネルギーを回収し、メインポンプ２で発生した圧油のエネルギーを有効利用することができる。
また、排気ガス浄化装置６２の再生処理が必要でない場合は、所定の値を通常のアンロード制御に適した値に設定するため、メインポンプ２の吐出圧は最高負荷圧に所定の値（通常のアンロード制御に適した値）を加算した圧力を超えないように制御され、従来のアンロード弁と同等の機能を果たすことができる。また、油圧モータ５２が回転して発電機が電気エネルギーを生成し、その電気エネルギーがバッテリ５７に蓄えられるため、このときもメインポンプ２からタンクへ排出される圧油のエネルギーを回収し、メインポンプ２で発生した圧油のエネルギーを有効利用することができる。
更に、最高負荷圧がメインリリーフ弁２３のリリーフ圧Ｐmrより少し低い所定の圧力Ｐmroに達した場合は、メインポンプ２の吐出流量がメインリリーフ弁２３を介してタンクに戻される前に、油圧モータ５２が回転してメインポンプ２の吐出流量がタンクに戻されるため、メインポンプ２の吐出圧が過大に上昇することを防止しながら、油圧モータ５２が回転して発電機５３が電気エネルギーを生成し、その電気エネルギーがバッテリ５７に蓄えられ、このときもメインポンプからタンクへ排出される圧油のエネルギーを回収し、メインポンプで発生した圧油のエネルギーを有効利用することができる。
また、本実施の形態では、メインポンプ２を駆動する原動機としてエンジン１と電動機７１を設け、上記のようにバッテリ５７に蓄えた電気エネルギーで電動機７１を駆動するようにしたので、発電機５３によって回収したエネルギーを油圧駆動装置の動力として利用することができ，システム全体の省エネルギー化を図ることができる。
＜その他＞
以上の実施の形態は本発明の精神の範囲内で種々の変更が可能である。
例えば、上記の実施の形態では、電磁切換弁６５を設け、再生処理が必要である場合に電磁切換弁６５を切り換えて、ＬＳ制御弁３５bの受圧部３５dのパイロットポンプ３の吐出圧を導くことで、ＬＳ制御を無効としたが、信号油路２１に電磁切換弁を設け、再生処理が必要である場合に、その切換弁を切り換えてＬＳ制御弁３５bの受圧部３５eをタンクに連通させることで、ロードセンシング制御を無効とし、メインポンプ２の容量が増加するよう制御するしてもよい。
また、上記実施の形態では、差圧減圧弁２４の出力圧（メインポンプ２の吐出圧と最高負荷圧との差圧の絶対圧）を圧力補償弁２７a〜２７hとＬＳ制御弁３５bに導いたが、メインポンプ２の吐出圧と最高負荷圧を個別に圧力補償弁２７a〜２７hとＬＳ制御弁３５bに導いてもよい。
また、上記の実施の形態では、エンジン１の回転数の検出をエンジン回転数検出弁３０により油圧的に行い、エンジン１の回転数信号（差圧減圧弁３０bから出力される絶対圧Ｐa）を用いた目標LS差圧の設定をＬＳ制御弁３５dにより油圧的に行ったが、エンジン１或いはメインポンプ２の回転数を検出する回転センサを設け、そのセンサ信号から目標差圧を計算し、電磁弁を制御することで、ロードセンシング制御を電気的に行ってもよい。
また、上実施の形態では、メインポンプ２の吐出圧力が最高負荷圧ＰLmaxに予め定めた値Ｐbを加算した目標制御圧力Ｐunより高くなるまでは、油圧モータ５２が回転しないよう発電機５３を発電制御したが、メインポンプ２の吐出圧力が最高負荷圧ＰLmaxに予め定めた値Ｐbを加算した目標制御圧力Ｐunより高くない場合であっても、わずかであれば油圧モータ５２を回転させてもよい。これによりメインポンプ２の吐出圧力が最高負荷圧ＰLmaxに予め定めた値Ｐbを加算した目標制御圧力Ｐunより高くなったときに応答遅れなく油圧モータ５２及び発電機５３を回転させメインポンプ２の吐出圧の過渡的な上昇を抑えた制御が可能となる。また、油圧モータ５２に常時圧油が流れることで、油圧モータ５２を常時適切に潤滑し、油圧モータ５２を長持ちさせることができるなどの効果も得られる。
更に、上記実施の形態は、建設機械が油圧ショベルである場合について説明したが、油圧ショベル以外建設機械（例えば油圧クレーン、ホイール式ショベル等）であっても、ディーゼルエンジンと排気ガス浄化装置を備え、かつロードセンシング制御とトルク制御を行う油圧駆動システムを搭載するものであれば、上記実施の形態と同様に本発明を適用し、同様の効果が得られる。
１ エンジン
２ メインポンプ
２a 第１圧油供給油路
３ パイロツトポンプ
３a 圧油供給油路
４ コントロールバルブ
４ａ 第２圧油供給油路
５〜１２ アクチュエータ
１３〜２０ バルブセクション
２１ 信号油路
２２a〜２２g シャトル弁
２３ メインリリーフ弁
２４ 差圧減圧弁
２６a〜２６h 流量制御弁(メインスプール)
２７a〜２７h 圧力補償弁
３０ エンジン回転数検出弁
３０a 流量検出弁
３０b 差圧減圧弁
３０c 可変絞り部
３０f 絞り要素
３１ パイロット油路
３２ パイロットリリーフ弁
３３ パイロット油圧源
３４a〜３４h 操作レバー装置
３５ ポンプ制御装置
３５Ａ トルク制御部
３５Ｂ ロードセンシング制御部
３５a トルク制御傾転アクチュエータ
３５b ＬＳ制御弁
３５c ＬＳ制御傾転アクチュエータ
３５d，３５e 受圧部
３８，３９ 油路
５１ 制御油路
５２ 油圧モータ
５３ 発電機
５４ 圧力センサ
５５ 制御装置
５６ コンバータ
５７ バッテリ
６１ 排気管路
６２ 排気ガス浄化装置
６３ 排気抵抗センサ
６４ 強制再生スイッチ
６５ 電磁切換弁
７０ 動力分配器
７１ 電動機
７２ チョッパ
３００ 上部旋回体
３０１ 下部走行体
３０２ フロント作業機
３０３ スイングポスト
３０４ 中央フレーム
３０５ ブレード
３０６ ブーム
３０７ アーム
３０８ バケット
３１０，３１１ 履帯

Claims (4)

  1. エンジンと、
    このエンジンにより駆動される可変容量型のメインポンプと、
    このメインポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、
    前記メインポンプから前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れをそれぞれ制御する複数の流量制御弁と、
    前記メインポンプの吐出圧が高くなるにしたがって前記メインポンプの容量を減らし、前記メインポンプの吸収トルクが予め設定した最大トルクを超えないように制御するトルク制御部と、前記メインポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう前記メインポンプの容量を制御するロードセンシング制御部とを有するポンプ制御装置とを備えた建設機械の油圧駆動装置において、
    前記メインポンプから前記複数の流量制御弁に圧油を供給する圧油供給油路とタンクを接続する制御油路に配置され、前記メインポンプから吐出された圧油によって駆動可能な油圧モータと、
    この油圧モータの回転軸に連結された発電機と、
    前記エンジンの排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置と、
    前記メインポンプの吐出圧力が前記最高負荷圧に所定の値を加算した目標制御圧力に達すると前記メインポンプの吐出圧力の上昇が抑えられるよう前記発電機を制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、更に、前記排気ガス浄化装置の再生処理が必要であるかどうかを判定し、前記排気ガス浄化装置の再生処理が必要であるとき、前記所定の値を前記再生処理に適した値に設定して前記メインポンプの吐出圧を上昇させる制御を行うとともに、前記ロードセンシング制御部のロードセンシング制御を無効として前記メインポンプの吐出流量を増加させる制御を行うことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
  2. 請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置において、
    前記制御装置は、前記再生処理が必要でないときは、前記所定の値を通常のアンロード制御に適した値に設定することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
  3. 請求項１又は２記載の建設機械の油圧駆動装置において、
    前記エンジンにより駆動されるパイロットポンプと、
    前記パイロットポンプに接続され、前記パイロットポンプの吐出油に基づいてパイロット一次圧を生成するパイロット油圧源と、
    前記パイロットポンプと前記パイロット油圧源の間に位置し、前記パイロットポンプの吐出油に基づいて前記エンジンの回転数に依存する油圧信号を生成するエンジン回転数検出弁とを更に備え、
    前記制御装置は、前記再生処理が必要でないときは、前記エンジン回転数検出弁が生成する油圧信号を前記ポンプ制御装置のロードセンシング制御部に導いて前記ロードセンシング制御の目標差圧を設定し、前記再生処理が必要であるときは、前記パイロットポンプの吐出圧を前記ポンプ制御装置のロードセンシング制御部に導いてロードセンシング制御を無効とし、前記メインポンプの吐出流量を増加させ制御を行うことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の建設機械の油圧駆動装置において、
    前記ポンプ制御装置のトルク制御部は、前記メインポンプの吐出圧と容量との関係を示す特性であって、最大容量一定特性と最大吸収トルク一定特性とで構成される特性が予め設定され、前記メインポンプの吐出圧が、前記最大容量一定特性から前記最大吸収トルク一定特性への移行点の圧力以下にあるときは、前記メインポンプの吐出圧が上昇しても前記メインポンプの最大容量を一定とし、前記メインポンプの吐出圧が前記移行点の圧力を超えて上昇すると、前記メインポンプの最大容量が前記最大吸収トルク一定特性に応じて減少するように前記メインポンプの容量を制御するように構成されており、
    前記制御装置が前記再生処理が必要であるときに前記所定の値として設定する前記再生処理に適した値は、前記移行点の圧力以上の値であることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
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