JP6550411B2 - 建設機械 - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンから排出された排ガスを浄化する排ガス浄化装置を備えた油圧ショベル等の建設機械に関する。
建設機械、例えば、油圧ショベルは、エンジンと、このエンジンによって駆動する油圧ポンプを備え、油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの出力トルクを超えないようにトルクを制御することが行われている。また、油圧ポンプの圧油が供給される油圧駆動回路を備え、この油圧駆動回路には、ブーム、アーム、及びバケット等の作業機を駆動させるブームシリンダ、アームシリンダ、及びバケットシリンダ等の油圧アクチュエータ、あるいは旋回体、走行体を駆動する旋回モータ、走行モータ等の油圧アクチュエータと、これらの油圧アクチュエータの作動を制御する方向制御弁等の油圧機器が含まれている。このような構成を有する油圧ショベルにあっては、昨今、エンジンから排出される排ガスを浄化することが要望されてきている。
このような排ガスの浄化に関する従来技術として、エンジンから排出される排ガス中の窒素酸化物を浄化する処理を行う排ガス制御手段に供給される尿素水を蓄える尿素水タンクと、この尿素水タンクに蓄えられた尿素水の残量を検出する残量検出手段とを備えると共に、尿素水の残量が第1所定量まで減少したときに点灯する警報ランプと、コントローラに備えられ、尿素水の残量が第1所定量から少なくなるに従って、その残量の減少に応じてエンジンの最高回転数を、油圧駆動回路に含まれる油圧アクチュエータの作動が可能となる範囲内の所定値まで徐々に低下させるエンジン回転数制限手段とを備えた建設機械が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
上述した特許文献1、2に開示された従来技術のように、排ガス制御手段を備えた建設機械では、エンジン回転数制限手段によって制限された範囲内ではあるが、オペレータは、建設機械に搭載された緊急動作ボタン等を押下することにより、油圧アクチュエータを用いた作業の継続が可能となる。
このような状況において、尿素水タンク内に尿素水が補給されることなく、油圧ポンプの駆動に伴って尿素水の残量が減少したり、あるいは作業中に後処理装置の再生が実行される等、排ガスの浄化処理に関連してエンジンの出力が低下すると、エンジンの回転数が減少して復帰するまでに時間がかかる現象、いわゆる、エンジン回転ダウンが増大したり、あるいはエンジンストール(以下、単に「エンスト」と略記する)の発生に繋がるため、油圧アクチュエータに対する操作性が悪化し、作業性が急激に損なわれることが問題になっている。
本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、油圧アクチュエータに対して良好な操作性を維持し、作業性を改善することができる建設機械を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明の建設機械は、エンジンと、前記エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプの傾転角を制御するレギュレータと、前記油圧ポンプから吐出された圧油によって動作する油圧アクチュエータを含む油圧駆動回路と、前記エンジンの出力トルクを超えないように、前記レギュレータを介して前記油圧ポンプの吸収トルクを制御するコントローラとを備えた建設機械において、前記エンジンから排出される排ガス中の窒素酸化物を除去する後処理装置、前記排ガス中の窒素酸化物を還元する還元剤、および前記還元剤を貯蔵する還元剤タンクを含む排ガス浄化装置と、前記エンジンの目標回転数を指定する目標回転数指定装置と、前記エンジンの実回転数を検出する回転数検出器と、前記還元剤タンクに貯蔵された前記還元剤の残量を検出する残量検出器とを備え、前記コントローラは、前記エンジンの目標回転数と前記油圧ポンプのベーストルクとの関係が予め記憶された記憶装置と、前記目標回転数指定装置によって指定された前記エンジンの目標回転数を前記記憶装置に記憶された前記関係に適用し、前記油圧ポンプのベーストルクを演算するベーストルク演算部と、前記排ガス浄化装置による前記排ガスの浄化処理に関連して前記エンジンの出力が制限された状態において、前記ベーストルク演算部によって演算された前記油圧ポンプのベーストルクから、前記エンジンの目標回転数と実回転数との差分に応じて求められる補正トルクを差し引いて前記油圧ポンプの目標吸収トルクを演算する目標吸収トルク演算部と、前記目標吸収トルク演算部によって演算された前記油圧ポンプの目標吸収トルクに相当する駆動信号を前記レギュレータに出力する駆動信号出力部とを含み、前記目標吸収トルク演算部は、前記目標回転数指定装置によって指定された前記エンジンの目標回転数から前記回転数検出器によって検出された前記エンジンの実回転数を差し引いた回転数の差分が0未満である場合、前記回転数の差分が大きくなるに従って補正トルク量の絶対値を増大させるとともに、前記残量検出器によって検出された前記還元剤の残量が減少するに従って前記補正トルク量の絶対値を増大させることを特徴としている。
本発明の建設機械によれば、油圧アクチュエータに対して良好な操作性を維持し、作業性を改善することができる。前述した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、本発明に係る建設機械を実施するための形態を図に基づいて説明する。
[第1実施形態]
図1は本発明の第1実施形態に係る建設機械の一例として挙げた油圧ショベル100の構成を示す全体図である。
図1は本発明の第1実施形態に係る建設機械の一例として挙げた油圧ショベル100の構成を示す全体図である。
本発明の第1実施形態に係る建設機械は、例えば、図1に示す油圧ショベル100から成っている。この油圧ショベル100は、走行体11と、この走行体11の上側に旋回装置12Aを介して旋回可能に取り付けられた旋回体12と、この旋回体12の前方に取り付けられて上下方向に回動するフロント作業機13とから構成されている。
走行体11は、前後方向の一端のうち左右の両側にそれぞれ配置され、履帯11Aを駆動する走行モータ11Bを有している。旋回装置12Aは、内部に配置された旋回モータ(図示せず)を有している。これらの走行モータ11B及び旋回モータは、例えば油圧を動力源とする油圧モータから構成されている。
旋回体12は、車体の前部に配置され、オペレータが搭乗する運転室15と、車体の後部に配置され、車体のバランスを保つカウンタウェイト16と、これらの運転室15とカウンタウェイト16との間に配置され、原動機としてのエンジン21(図2参照)を格納する機械室17と、この機械室17の上部に設けられた車体カバー18と、この車体カバー18に取り付けられた尾管19とを有している。なお、旋回体12の内部の具体的な構成については後述する。
フロント作業機13は、基端が旋回体12に回動可能に取り付けられ、上下方向に回動するブーム13Aと、このブーム13Aの先端に回動可能に取り付けられ、上下方向に回動するアーム13Bと、このアーム13Bの先端に回動可能に取り付けられ、上下方向に回動するバケット13Cとを有している。
また、フロント作業機13は、旋回体12とブーム13Aとを接続し、伸縮することによってブーム13Aを回動させるブームシリンダ13aと、ブーム13Aの上側に配置されると共にブーム13Aとアーム13Bとを接続し、伸縮することによってアーム13Bを回動させるアームシリンダ13bと、アーム13Bとバケット13Cとを接続し、伸縮することによってバケット13Cを回動させるバケットシリンダ13cとを有している。
なお、油圧ショベル100には、バケット13C等の各種アタッチメントが存在し、バケット13Cは岩盤を掘削するブレーカ(図示せず)や岩石を破砕する小割機(図示せず)等に変更可能であり、作業の内容に適したアタッチメントを用いることにより、掘削や破砕を含む様々な作業を行うことができる。
図2は旋回体12の内部の構成を示す油圧回路図である。
図2に示すように、旋回体12は、前述のエンジン21と、このエンジン21によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ22とを備え、この油圧ポンプ22の吸収トルクが後述のコントローラ28によってエンジン21の出力トルクを超えないようにトルク制御されるようになっている。
また、旋回体12は、エンジン21の目標回転数を指定する目標回転数指定装置23と、油圧ポンプ22の回転軸に対する斜板の傾転角を制御し、油圧ポンプ22の押しのけ容積を調整するレギュレータ24と、油圧ポンプ22の最大吐出圧を規定するメインリリーフ弁25とを備えている。目標回転数指定装置23は、運転室15内に設置されており、オペレータが回転操作するダイヤル式の操作盤から構成されている。
また、旋回体12は、エンジン21の実回転数を検出する回転数検出器としての回転数センサ26と、エンジン21の回転数を制御する回転制御部27と、目標回転数指定装置23によって指定されたエンジン21の目標回転数に応じた制御信号を回転制御部27に出力すると共に、レギュレータ24を駆動させる駆動信号を出力するコントローラ28とを備えている。
回転制御部27は、例えば図示されないが、ガバナ制御モータ及び燃料噴射装置から構成されている。コントローラ28は、目標回転数指定装置23からの指令信号を入力して所定の演算処理を行い、ガバナ制御モータに対して制御信号を出力する。ガバナ制御モータは、その制御信号に応じて回動し、目標回転数指定装置23が指定する目標回転数が得られるように燃料噴射装置の燃料噴射量を制御する。
図3はこのような演算処理を行うコントローラ28のハードウェア構成を模式的に示すブロック図である。
図3に示すように、コントローラ28は、例えば図示されないが、車体の動作全体を制御するための各種の演算を行うCPU(Central Processing Unit)28Aと、CPU28Aによる演算を実行するためのプログラムを格納するROM(Read Only Memory)28B1やHDD(Hard Disk Drive)28B2等の記憶装置28Bと、CPU28Aがプログラムを実行する際の作業領域となるRAM(Random Access Memory)28Cと、外部の装置との間で各種の情報や信号の入出力を行う入出力インターフェース28Dとを含むハードウェアから構成されている。
このようなハードウェア構成において、ROM28B1やHDD28B2、もしくは図示しない光学ディスク等の記録媒体に格納されたプログラムがRAM28Cに読出され、CPU28Aの制御に従って動作することによりプログラム(ソフトウェア)とハードウェアとが協働して、コントローラ28の機能を実現する機能ブロックが構成される。なお、本発明の第1実施形態の特徴をなすコントローラ28の機能構成の詳細については後述する。
さらに、旋回体12は、油圧ポンプ22から吐出される圧油が供給される油圧駆動回路31を有している。この油圧駆動回路31には、ブーム13A、アーム13B、及びバケット13C等のフロント作業機13を駆動させるブームシリンダ13a、アームシリンダ13b、及びバケットシリンダ13c等の油圧アクチュエータ、あるいは旋回体12、走行体11を駆動する旋回モータ、走行モータ11B等の油圧アクチュエータと、これらの油圧アクチュエータの作動を制御する方向制御弁(図示せず)等の油圧機器が含まれている。
また、旋回体12は、エンジン21の排出口(図示せず)に接続された排気管(配管)32を有し、この排気管32は、エンジン21から排出された排ガスを尾管19へ導き、この尾管19から外部へ放出するようにしている。このとき、エンジン21から排出される排ガスには、有害な物質である窒素酸化物(NOx)が含まれていることから、油圧ショベル100にはエンジン21から排出される排ガス中の窒素酸化物を除去する後処理装置(図示せず)を含む排ガス浄化装置33が設けられている。
具体的には、排ガス浄化装置33は、排ガスに含まれる窒素酸化物を還元する還元剤と、この還元剤を貯蔵する還元剤タンクと、エンジン21の内部に搭載され、排ガスの浄化処理を実行する後述の排ガス処理部334とを含んでいる。還元剤タンク内の還元剤は、例えば、アンモニアから成り、還元剤タンクは、例えば、アンモニアを尿素水331の水溶液の状態で貯蔵する尿素水タンク332から成っている。この尿素水タンク332には、当該尿素水タンク332に貯蔵された尿素水331の残量を検出する残量検出器333が取り付けられており、残量検出器333はコントローラ28に電気的に接続されている。
残量検出器333は、例えば図示されないが、尿素水タンク332内の尿素水331の表面に浮遊するフロートと、このフロートの径方向の動きを規制して当該フロートを鉛直方向へ案内する円柱状のガイドとから構成されている。そして、フロートが尿素水タンク332内の尿素水331の減少に伴ってガイドに案内され、尿素水331の表面に浮遊するフロートの高さ位置に応じた電流がコントローラ28に出力されることにより、尿素水タンク332内の尿素水331の残量を検出することが可能となる。
排ガス処理部334は、例えば図示されないが、排気管32に設けられた還元触媒と、排気管32のうち還元触媒よりも上流側に配設され、尿素水331を排気管32内へ噴射する尿素水噴射装置と、この尿素水噴射装置へ尿素水331を供給する尿素水ポンプと、一端が尿素水ポンプに接続され、他端が尿素水タンク332内の尿素水331に浸された供給管とから構成されている。
したがって、尿素水ポンプは、尿素水タンク332内の尿素水331を供給管を通して汲み上げることにより、尿素水噴射装置へ尿素水331を供給し、この尿素水噴射装置から排気管32内へ噴射された尿素水331がエンジン21から排出された排ガスの熱で加水分解される。そして、生成したアンモニアが還元触媒において排ガス中の窒素酸化物と還元反応することによって窒素酸化物を無害な水と窒素に分解して浄化している。
ここで、本発明の第1実施形態では、エンジン21は油圧ポンプ22の駆動源となるため、油圧ポンプ22の駆動に伴ってエンジン21が稼働し続けることにより、排ガス浄化装置33によって尿素水331が消費されるので、尿素水タンク332内の尿素水331が減少する。このとき、尿素水タンク332内の尿素水331が所定値まで減少すると、エンジン21の出力が抑制されて制限されることになるが、オペレータは、運転室15に搭載された緊急動作ボタン(図示せず)等を押下することにより、エンジン21の出力の範囲内で油圧アクチュエータを用いた作業の継続が可能となる。
次に、本発明の第1実施形態の特徴をなす排ガスの浄化処理に係るコントローラ28の具体的な機能構成について、図4を参照しながら詳細に説明する。図4は本発明の第1実施形態に係るコントローラ28の機能構成を示すブロック図である。
図4に示すように、コントローラ28は、ベーストルク演算部281、回転数差分演算部282、補正トルク演算部283、補正係数演算部284、乗算部285、加算部286、及び駆動信号出力部287を含んで構成されている。
ベーストルク演算部281は、油圧ポンプ22の吸収トルクがエンジン21の出力トルクを超えないように、当該油圧ポンプ22の目標吸収トルクをベーストルク(基準トルク)として算出するものである。具体的には、ベーストルク演算部281は、目標回転数指定装置23からエンジン21の目標回転数の指令信号を入力し、これを記憶装置28Bに予め記憶されているテーブルAに適用することにより、その目標回転数に対応する油圧ポンプ22のベーストルクを演算する。
記憶装置28BのテーブルAには、エンジン21の目標回転数と油圧ポンプ22のベーストルクとの関係として、エンジン21の目標回転数が高くなるに従って油圧ポンプ22のベーストルクが増加し、エンジン21の目標回転数が所定値を超えると、油圧ポンプ22のベーストルクが減少する関数関係が示されている。この場合、図4に示すテーブルAの横軸はエンジン21の目標回転数となり、縦軸は油圧ポンプ22のベーストルクとなる。
回転数差分演算部282は、回転数センサ26によって検出されたエンジン21の実回転数から目標回転数指定装置23によって指定されたエンジン21の目標回転数を減算する。
補正トルク演算部283は、排ガス浄化装置33による排ガスの浄化処理に関連してエンジン21の出力が制限された状態において、油圧ポンプ22のベーストルクを補正するための補正トルクを演算する。具体的には、補正トルク演算部283は、回転数差分演算部282からエンジン21の実回転数と目標回転数の差分を入力し、これを記憶装置28Bに予め記憶されているテーブルBに適用することにより、その差分に対応する補正トルクを演算する。
記憶装置28BのテーブルBには、エンジン21の実回転数と目標回転数の差分が0以上であるとき、補正トルクが0となり、エンジン21の実回転数と目標回転数の差分が0未満であるとき、エンジン21の実回転数と目標回転数の差分が小さくなるに従って補正トルクが減少する関数関係が示されている。この場合、図4に示すテーブルBの横軸はエンジン21の実回転数と目標回転数の差分となり、縦軸は補正トルクとなる。
補正係数演算部284は、残量検出器333によって検出された尿素水331の残量に応じて、補正トルク演算部283によって演算された補正トルクの補正量を変更するものである。具体的には、補正係数演算部284は、残量検出器333によって検出された尿素水331の残量を入力し、これを記憶装置28Bに予め記憶されているテーブルCに適用することにより、その尿素水331の残量に対応する補正トルクの補正係数(トルク比)を演算する。
記憶装置28BのテーブルCには、尿素水タンク332内の尿素水331の残量が少なくなるに従って補正トルクの補正係数が増加する関数関係が示されている。この場合、図4に示すテーブルCの横軸は尿素水タンク332内の尿素水331の残量となり、縦軸は補正トルクの補正係数となる。
乗算部285は、補正トルク演算部283によって演算された補正トルクに対して、補正係数演算部284によって演算された補正トルクの補正係数を乗じることにより、補正トルクの補正量(負の値)、すなわち、油圧ポンプ22のベーストルクに対する補正量(以下、単に「減トルク量」と略記する)を演算する。これにより、残量検出器333によって検出された尿素水331の残量が減少するに従って減トルク量の絶対値が増大することになる。
加算部286は、ベーストルク演算部281によって演算された油圧ポンプ22のベーストルクと乗算部285によって演算された減トルク量を加算することにより、油圧ポンプ22の目標吸収トルクを演算する。駆動信号出力部287は、加算部286によって演算された油圧ポンプ22の目標吸収トルクに相当する駆動信号をレギュレータ24に出力する。
したがって、回転数差分演算部282、補正トルク演算部283、補正係数演算部284、乗算部285、及び加算部286が、排ガス浄化装置33による排ガスの浄化処理に関連してエンジン21の出力が制限された状態において、ベーストルク演算部281によって演算された油圧ポンプ22のベーストルクから、エンジン21の実回転数と目標回転数の差分に応じて求められる補正トルクを差し引いて油圧ポンプ22の目標吸収トルクを演算する目標吸収トルク演算部として機能する。
このように構成した本発明の第1実施形態に係る油圧ショベル100によれば、油圧ポンプ22の駆動に伴って尿素水タンク332内の尿素水331の残量が減少した状況において、オペレータが運転室15内の緊急動作ボタン等を押下して作業を継続させても、ベーストルク演算部281によって演算された油圧ポンプ22のベーストルクに対して、尿素水331の残量を考慮した補正を適切に行うことができる。
したがって、本発明の第1実施形態のように、尿素水331の残量に応じて制限されるエンジン21の出力状態が異なる場合に、油圧駆動回路31の負荷がかかることによってエンジン21の回転数が変動しても、尿素水331の残量に対応して減トルク量を増減させること、つまり、スピードセンシング制御のゲインを可変とすることにより、エンジン21の回転数が減少して復帰するまでに時間がかかる現象、いわゆる、エンジン回転ダウンを減少させると共に、エンストの発生を未然に防止することができる。これにより、油圧アクチュエータに対して良好な操作性を維持し、作業性を改善することができる。
また、本発明の第1実施形態に係る油圧ショベル100では、補正係数演算部284による補正トルクの補正係数の演算において、記憶装置28Bに予め記憶されたテーブルCが用いられることにより、残量検出器333によって検出された尿素水331の残量が減少するに従って減トルク量の絶対値が増大するので、尿素水タンク332内の尿素水331が僅かになっても、エンジン21に不具合が発生することなく、オペレータが油圧アクチュエータを円滑に操作することができる。これにより、油圧ショベル100による作業の能率を向上させることができる。
[第2実施形態]
図5は本発明の第2実施形態に係るコントローラ28の機能構成を示すブロック図である。
図5は本発明の第2実施形態に係るコントローラ28の機能構成を示すブロック図である。
本発明の第2実施形態が前述した第1実施形態と異なるのは、第1実施形態に係るコントローラ28は、図4に示すように、補正トルク演算部283、補正係数演算部284、及び乗算部285を含んでいるのに対し、第2実施形態に係るコントローラ28は、これらの補正トルク演算部283、補正係数演算部284、及び乗算部285の代わりに、例えば図5に示すように、選択部288及び補正トルク演算部283A〜283Cを含んでいることである。
この場合、選択部288は、残量検出器333によって検出された尿素水331の残量が第1所定量aより大きいとき、補正トルク演算部283Aによる補正トルクの演算処理を選択する。また、選択部288は、残量検出器333によって検出された尿素水331の残量が第1所定量a以下であり、かつ、残量検出器333によって検出された尿素水331の残量が第1所定量aよりも小さく設定された第2所定量b以上であるとき、補正トルク演算部283Bによる補正トルクの演算処理を選択する。さらに、選択部288は、残量検出器333によって検出された尿素水331の残量が第2所定量bより小さいとき、補正トルク演算部283Cによる補正トルクの演算処理を選択する。
補正トルク演算部283Aは、選択部288によって補正トルク演算部283Aによる補正トルクの演算処理が選択されたとき、回転数差分演算部282からエンジン21の実回転数と目標回転数の差分を入力し、これを記憶装置28Bに予め記憶されているテーブルDに適用することにより、その差分に対応する補正トルクを演算する。
記憶装置28BのテーブルDには、テーブルBと同様に、エンジン21の実回転数と目標回転数の差分が0以上であるとき、補正トルクが0となり、エンジン21の実回転数と目標回転数の差分が0未満であるとき、エンジン21の実回転数と目標回転数の差分が小さくなるに従って補正トルクが減少する関数関係が示されている。この場合、図5に示すテーブルDの横軸はエンジン21の実回転数と目標回転数の差分となり、縦軸は補正トルクとなる。
補正トルク演算部283Bは、選択部288によって補正トルク演算部283Bによる補正トルクの演算処理が選択されたとき、回転数差分演算部282からエンジン21の実回転数と目標回転数の差分を入力し、これを記憶装置28Bに予め記憶されているテーブルEに適用することにより、その差分に対応する補正トルクを演算する。
記憶装置28BのテーブルEには、テーブルBと同様に、エンジン21の実回転数と目標回転数の差分が0以上であるとき、補正トルクが0となり、エンジン21の実回転数と目標回転数の差分が0未満であるとき、エンジン21の実回転数と目標回転数の差分が小さくなるに従って補正トルクが減少し、その減少率がテーブルDよりも大きい関数関係が示されている。この場合、図5に示すテーブルEの横軸はエンジン21の実回転数と目標回転数の差分となり、縦軸は補正トルクとなる。
補正トルク演算部283Cは、選択部288によって補正トルク演算部283Cによる補正トルクの演算処理が選択されたとき、回転数差分演算部282からエンジン21の実回転数と目標回転数の差分を入力し、これを記憶装置28Bに予め記憶されているテーブルFに適用することにより、その差分に対応する補正トルクを演算する。
記憶装置28BのテーブルFには、テーブルBと同様に、エンジン21の実回転数と目標回転数の差分が0以上であるとき、補正トルクが0となり、エンジン21の実回転数と目標回転数の差分が0未満であるとき、エンジン21の実回転数と目標回転数の差分が小さくなるに従って補正トルクが減少し、その減少率がテーブルEよりも大きい関数関係が示されている。この場合、図5に示すテーブルFの横軸はエンジン21の実回転数と目標回転数の差分となり、縦軸は補正トルクとなる。
その他の第2実施形態の構成は、第1実施形態の構成と同じであり、同一又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。このように構成した本発明の第2実施形態に係る油圧ショベル100においても、上述した第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
[第3実施形態]
図6は本発明の第3実施形態に係るコントローラ28の機能構成を示すブロック図である。
図6は本発明の第3実施形態に係るコントローラ28の機能構成を示すブロック図である。
本発明の第3実施形態が前述した第1実施形態と異なるのは、第1実施形態に係るコントローラ28は、図4に示すように、補正係数演算部284及び乗算部285を含んでいるのに対し、第3実施形態に係るコントローラ28は、これらの補正係数演算部284及び乗算部285の代わりに、例えば図6に示すように、補正トルク演算部283D、再生処理部289、再生処理実行判断部290、ON・OFF切換部291、及び最小値選択部292を含んでいることである。
この場合、補正トルク演算部283Dは、回転数差分演算部282からエンジン21の実回転数と目標回転数の差分を入力し、これを記憶装置28Bに予め記憶されているテーブルGに適用することにより、その差分に対応する補正トルクを演算する。
記憶装置28BのテーブルGには、テーブルBと同様に、エンジン21の実回転数と目標回転数の差分が0以上であるとき、補正トルクが0となり、エンジン21の実回転数と目標回転数の差分が0未満であるとき、エンジン21の実回転数と目標回転数の差分が小さくなるに従って補正トルクが減少し、その減少率がテーブルBよりも大きい関数関係が示されている。この場合、図6に示すテーブルGの横軸はエンジン21の実回転数と目標回転数の差分となり、縦軸は補正トルクとなる。
ところで、本発明の第3実施形態に係る排ガス浄化装置33による排ガスの浄化処理を運用するにあたり、尿素水331の使用に伴って排気管32内に白色の生成物から成る残留物が堆積する。この残留物は、排気管32内の排ガスの通路を閉塞することにより、エンジン21が不具合を引き起こす可能性がある。そこで、本発明の第3実施形態では、再生処理部289が、排気管32内に堆積した残留物を除去する後処理装置の再生処理、いわゆる、パージ制御を所定の頻度で行うようにしている。
具体的には、再生処理部289は、例えば、30時間に1回の頻度で排気行程において回転制御部27の燃料噴射装置から燃料を噴射し、未燃燃料を酸化触媒で酸化反応させて排ガスを強制的に昇温することにより、この排ガスの熱によって排気管32内の残留物を除去することができる。
再生処理実行判断部290は、再生処理部289による後処理装置の再生処理の実行の有無を判断するものであり、例えば、再生処理部289が上述した後処理装置の再生処理を終了した時点から時間を計測し、計測した時間が30時間を経過すると、再生処理部289による後処理装置の再生処理が実行されたと判断し、計測した時間が30時間を経過していなければ、再生処理部289による後処理装置の再生処理が実行されていないと判断する。
ON・OFF切換部291は、再生処理実行判断部290によって再生処理部289による後処理装置の再生処理が実行されたと判断されたとき、ON状態に切り換わって補正トルク演算部283Dによる補正トルクの演算結果を最小値選択部292に出力し、再生処理実行判断部290によって再生処理部289による後処理装置の再生処理が実行されていないと判断されたとき、OFF状態に切り換わって補正トルク演算部283Dによる補正トルクの演算結果を最小値選択部292に出力しないようにしている。
最小値選択部292は、補正トルク演算部283によって演算された補正トルクと補正トルク演算部283Dによって演算された補正トルクとを比較し、これらの補正トルクのうち小さい方、すなわち、最小値を選択して加算部286に出力する。その他の第3実施形態の構成は、第1実施形態の構成と同じであり、同一又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
このように構成した本発明の第3実施形態に係る油圧ショベル100によれば、上述した第1実施形態と同様の作用効果が得られる他、作業中に後処理装置の再生処理に伴ってエンジン21の出力が急激に低下した場合でも、ベーストルク演算部281によって演算された油圧ポンプ22のベーストルクに対して、後処理装置の再生処理の影響を考慮した補正を適切に行うことができる。これにより、油圧アクチュエータに対して優れた操作性を実現すると共に、排ガス浄化装置33による排ガスの浄化処理を継続できるので、油圧ショベル100の作業において高い信頼性を確保することができる。
なお、上述した本発明の各実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。
また、本発明の第3実施形態では、再生処理実行判断部290は、再生処理部289が後処理装置の再生処理を終了した時点から時間を計測することで再生処理部289による後処理装置の再生処理の実行の有無を判断した場合について説明したが、本発明はこの場合に限らず、再生処理実行判断部290は、後処理装置の前後の差圧を計測することで再生処理部289による後処理装置の再生処理の実行の有無を判断してもよい。
11…走行体、11B…走行モータ、12…旋回体、13…フロント作業機、13a…ブームシリンダ、13b…アームシリンダ、13c…バケットシリンダ、15…運転室、18…車体カバー、19…尾管
21…エンジン、22…油圧ポンプ、23…目標回転数指定装置、24…レギュレータ、25…メインリリーフ弁、26…回転数センサ(実回転数検出器)、27…回転制御部、28…コントローラ、28A…CPU、28B…記憶装置、28B1…ROM、28B2…HDD、28C…RAM、28D…入出力インターフェース、31…油圧駆動回路、32…排気管、33…排ガス浄化装置
100…油圧ショベル(建設機械)、281…ベーストルク演算部、282…回転数差分演算部(目標吸収トルク演算部)、283,283A〜283D…補正トルク演算部(目標吸収トルク演算部)、284…補正係数演算部(目標吸収トルク演算部)、285…乗算部(目標吸収トルク演算部)、286…加算部(目標吸収トルク演算部)、287…駆動信号出力部、288…選択部、289…再生処理部、290…再生処理実行判断部、291…ON・OFF切換部、292…最小値選択部
331…尿素水(還元剤)、332…尿素水タンク(還元剤タンク)、333…残量検出器、334…排ガス処理部
21…エンジン、22…油圧ポンプ、23…目標回転数指定装置、24…レギュレータ、25…メインリリーフ弁、26…回転数センサ(実回転数検出器)、27…回転制御部、28…コントローラ、28A…CPU、28B…記憶装置、28B1…ROM、28B2…HDD、28C…RAM、28D…入出力インターフェース、31…油圧駆動回路、32…排気管、33…排ガス浄化装置
100…油圧ショベル(建設機械)、281…ベーストルク演算部、282…回転数差分演算部(目標吸収トルク演算部)、283,283A〜283D…補正トルク演算部(目標吸収トルク演算部)、284…補正係数演算部(目標吸収トルク演算部)、285…乗算部(目標吸収トルク演算部)、286…加算部(目標吸収トルク演算部)、287…駆動信号出力部、288…選択部、289…再生処理部、290…再生処理実行判断部、291…ON・OFF切換部、292…最小値選択部
331…尿素水(還元剤)、332…尿素水タンク(還元剤タンク)、333…残量検出器、334…排ガス処理部
Claims (2)
- エンジンと、前記エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプの傾転角を制御するレギュレータと、前記油圧ポンプから吐出された圧油によって動作する油圧アクチュエータを含む油圧駆動回路と、前記エンジンの出力トルクを超えないように、前記レギュレータを介して前記油圧ポンプの吸収トルクを制御するコントローラとを備えた建設機械において、
前記エンジンから排出される排ガス中の窒素酸化物を除去する後処理装置、前記排ガス中の窒素酸化物を還元する還元剤、および前記還元剤を貯蔵する還元剤タンクを含む排ガス浄化装置と、
前記エンジンの目標回転数を指定する目標回転数指定装置と、
前記エンジンの実回転数を検出する回転数検出器と、
前記還元剤タンクに貯蔵された前記還元剤の残量を検出する残量検出器と
を備え、
前記コントローラは、
前記エンジンの目標回転数と前記油圧ポンプのベーストルクとの関係が予め記憶された記憶装置と、
前記目標回転数指定装置によって指定された前記エンジンの目標回転数を前記記憶装置に記憶された前記関係に適用し、前記油圧ポンプのベーストルクを演算するベーストルク演算部と、
前記排ガス浄化装置による前記排ガスの浄化処理に関連して前記エンジンの出力が制限された状態において、前記ベーストルク演算部によって演算された前記油圧ポンプのベーストルクから、前記エンジンの目標回転数と実回転数との差分に応じて求められる補正トルクを差し引いて前記油圧ポンプの目標吸収トルクを演算する目標吸収トルク演算部と、
前記目標吸収トルク演算部によって演算された前記油圧ポンプの目標吸収トルクに相当する駆動信号を前記レギュレータに出力する駆動信号出力部とを含み、
前記目標吸収トルク演算部は、前記目標回転数指定装置によって指定された前記エンジンの目標回転数から前記回転数検出器によって検出された前記エンジンの実回転数を差し引いた回転数の差分が0未満である場合、前記回転数の差分が大きくなるに従って補正トルク量の絶対値を増大させるとともに、前記残量検出器によって検出された前記還元剤の残量が減少するに従って前記補正トルク量の絶対値を増大させることを特徴とする建設機械。 - 請求項1に記載の建設機械において、
前記コントローラは、
前記還元剤の使用に伴って前記排ガス浄化装置内の配管内に堆積した残留物を除去する前記後処理装置の再生処理を行う再生処理部と、
前記再生処理部による前記後処理装置の再生処理の実行の有無を判断する再生処理実行判断部とを有し、
前記目標吸収トルク演算部は、前記再生処理実行判断部によって前記後処理装置の再生処理が実行されたと判断されたとき、前記補正トルクの補正量の絶対値を増大させることを特徴とする建設機械。
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