油圧作業機
【課題】排気ガス中の粒子状物質を燃焼させる際のエンジンに対する負荷を増加させるために用いられるエネルギを、電力として回収することができる油圧作業機の提供。
【解決手段】本発明は、エンジン２に作用する負荷を増加させて、排気ガス温度を上昇させる排気ガス温度上昇処理手段が、エンジン２に接続した電動アシストモータ５と、この電動アシストモータ５のトルクを調整するインバータ２０を含むと共に、アクチュエータ制御用制御弁８が非供給状態にあるかどうか判定する第１判定手段と、排気ガス浄化装置１７のフィルタに目詰まりを生じているかどうか判定する第２判定手段とを有し、第１判定手段で非供給状態と判定され、しかも第２判定手段でフィルタに目詰まりを生じていると判定されたとき、エンジン２に作用する負荷を増加させるように電動アシストモータ５を駆動させ、発電させるメインコントローラ１５を含む構成にしてある。
【解決手段】本発明は、エンジン２に作用する負荷を増加させて、排気ガス温度を上昇させる排気ガス温度上昇処理手段が、エンジン２に接続した電動アシストモータ５と、この電動アシストモータ５のトルクを調整するインバータ２０を含むと共に、アクチュエータ制御用制御弁８が非供給状態にあるかどうか判定する第１判定手段と、排気ガス浄化装置１７のフィルタに目詰まりを生じているかどうか判定する第２判定手段とを有し、第１判定手段で非供給状態と判定され、しかも第２判定手段でフィルタに目詰まりを生じていると判定されたとき、エンジン２に作用する負荷を増加させるように電動アシストモータ５を駆動させ、発電させるメインコントローラ１５を含む構成にしてある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンで生じた排気ガス中の粒子状物質を捕集する排気ガス浄化装置を備えた油圧ショベル等の油圧作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術として特許文献１に示されるものがある。この特許文献１に示される従来技術は、エンジンと、このエンジンの動力を伝達されて駆動する可変容量型油圧ポンプと、この可変容量型油圧ポンプから吐出される圧油で駆動する油圧アクチュエータとを備えている。また、可変容量型油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御し、可変容量型油圧ポンプから吐出された圧油を油圧アクチュエータに供給する供給状態と、油圧アクチュエータに供給せずに圧油を作動油タンクに戻す非供給状態に切り換え可能なアクチュエータ制御用制御弁と、エンジンで生じた排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを有する排気ガス浄化装置とを備えている。さらに、この従来技術は、アクチュエータ制御用制御弁が前述の非供給状態にあって、しかも排気ガス浄化装置のフィルタに目詰まりを生じているときに、エンジンに作用する負荷を増加させて、排気ガス温度を粒子状物質が燃焼するのに必要な温度まで上昇させる処理を行なう排気ガス温度上昇処理手段を備えている。この排気ガス温度上昇処理手段は、可変容量型油圧ポンプから吐出された圧油を作動油タンクに導く管路を連通、あるいは遮断するように開閉可能な切換弁を含む構成になっている。
【０００３】
この従来技術は、アクチュエータ用制御弁が非供給状態にあって、しかも排気ガス浄化装置のフィルタに目詰まりを生じているときには、切換弁が閉位置に切り換え制御され、これにより可変容量型油圧ポンプと作動油タンクとを連絡する管路が遮断され、切換弁と可変容量型油圧ポンプとを連絡する管路部分の圧力、すなわちポンプ吐出圧が高くなって、エンジンに作用する負荷が増加する。これによってエンジンの排気ガス温度が上昇して、排気ガス中に含まれる粒子状物質が燃焼するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３０７３３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した従来技術は、排気ガス中の粒子状物質の燃焼が必要なときには、エンジンに対する負荷を増加させて排気ガスの温度を上昇させ、排気ガス中の粒子状物質を燃焼させることができるが、アクチュエータ制御用制御弁の非供給時は、油圧アクチュエータの作動による作業が実施されない非作業時であり、このような非作業時にエンジンに対する負荷を増加させ、エンジンの出力を大きくすることは、省エネの観点から言えば望ましいものではない。このようなことから、アクチュエータ制御用制御弁の非供給時に粒子状物質を燃焼させるためにエンジンに対する負荷を増加させる際のエネルギロスを少なくすることが、従来から要望されていた。
【０００６】
また、前述のようにしてエンジンに対する負荷を増加させて排気ガス温度を上昇させる際には、粒子状物質が燃焼するのに足る必要最低温度まで排気ガス温度を上昇させることが望ましい。しかし、従来技術におけるように切換弁の閉制御によって管路部分の圧力を高める技術では、エンジンに対する負荷が必要以上に大きくなり、排気ガス温度が必要最低温度より高い温度まで上昇してしまう傾向にあった。この点でも従来技術はエネルギロスを生じやすかった。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、排気ガス中の粒子状物質を燃焼させる際のエンジンに対する負荷を増加させるために用いられるエネルギを、電力として回収することができる油圧作業機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明は、エンジンと、このエンジンの動力を伝達されて駆動する可変容量型油圧ポンプと、この可変容量型油圧ポンプから吐出される圧油で駆動する油圧アクチュエータと、前記可変容量型油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御し、前記可変容量型油圧ポンプから吐出された圧油を前記油圧アクチュエータに供給する供給状態と、前記油圧アクチュエータに供給せずに圧油を作動油タンクに戻す非供給状態に切り換え可能なアクチュエータ制御用制御弁と、前記エンジンで生じた排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを有する排気ガス浄化装置と、前記アクチュエータ制御用制御弁が前記非供給状態にあって、しかも前記フィルタに目詰まりを生じているときに、前記エンジンに作用する負荷を増加させて、排気ガス温度を前記粒子状物質が燃焼するのに必要な温度まで上昇させる処理を行なう排気ガス温度上昇処理手段とを備えた油圧作業機において、前記排気ガス温度上昇処理手段は、前記エンジンの出力軸に接続された電動アシストモータと、この電動アシストモータのトルクを調整するインバータと、このインバータを制御するインバータ制御装置とを含むと共に、前記アクチュエータ制御用制御弁が前記非供給状態にあるかどうか判定する第１判定手段と、前記排気ガス浄化装置の前記フィルタに目詰まりを生じているかどうか判定する第２判定手段とを有し、前記第１判定手段で前記非供給状態と判定され、しかも前記第２判定手段で前記フィルタに目詰まりを生じていると判定されたとき、前記エンジンに作用する負荷を増加させるように前記電動アシストモータを駆動させ、この電動アシストモータによって発電させる制御信号を前記インバータ制御装置に出力するメインコントローラを含むことを特徴としている。
【０００９】
このように構成した本発明は、メインコントローラの第１判定手段でアクチュエータ制御用制御弁が非供給状態、すなわち当該油圧作業機が作業を実施していない非作業状態にあると判定され、第２判定手段で排気ガス浄化装置のフィルタに目詰まりを生じていることが判定されたとき、メインコントローラは、エンジンに作用する負荷を増加させるように電動アシストモータを駆動させる。このとき電動アシストモータによって発電が行なわれる。したがって、その発電による電力、すなわち排気ガス中の粒子状物質を燃焼させる際のエンジンに対する負荷を増加させるために用いられるエネルギを、電力として回収することができ、その電力を当該油圧作業機の駆動のために活用することができる。また、排気ガス中の粒子状物質が燃焼するに足る最低の排気ガス温度、すなわち必要最低温度は、エンジンに対する負荷の大きさに依存するが、エンジンに対する負荷の大きさは電動アシストモータのトルク制御により高精度に制御することができる。すなわち本発明は、前述のようにして排気ガス中の粒子状物質を燃焼させる際に、粒子状物質を燃焼させるに足る必要最低温度を維持できるようにエンジンに対する負荷を高精度に制御することができる。
【００１０】
また本発明は、前記発明において、前記電動アシストモータで発生させた電力を蓄えるキャパシタを備えたことを特徴としている。このように構成した本発明は、キャパシタに蓄えられた電力を、インバータを介して電動アシストモータに供給することにより、エンジンの駆動補助のために電動アシストモータを駆動させることができる。
【００１１】
また本発明は、前記発明において、前記排気ガス浄化装置に設けられ、前記排気ガス中の粒子状物質を燃焼させる抵抗線と、前記インバータと、前記キャパシタ及び前記抵抗線のいずれかとを選択的に接続する電流分岐装置と、前記メインコントローラに接続され、前記電流分岐装置の作動を制御する分岐制御装置とを備えると共に、前記メインコントローラは、前記キャパシタが過充電かどうか判定する第３判定手段を含み、この第３判定手段で前記キャパシタが過充電であると判定されたとき、前記メインコントローラは、前記インバータと前記抵抗線とを接続させるように前記分岐制御装置を制御する処理を行なうことを特徴としている。
【００１２】
このように構成した本発明は、キャパシタの蓄電容量が限界容量を超えたときには、電動アシストモータで発生した電力によって、排気ガス浄化装置に設けた抵抗線を発熱させることができる。したがって、この抵抗線の発熱によっても排気ガス中の粒子状物質を燃焼させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、排気ガス温度上昇処理手段が、エンジンの出力軸に接続された電動アシストモータと、この電動アシストモータのトルクを調整するインバータと、このインバータを制御するインバータ制御装置と、このインバータ制御装置を制御するメインコントローラとを含む構成にしてあることから、排気ガス中の粒子状物質を燃焼させる際のエンジンに対する負荷を増加させるために用いられるエネルギを電動アシストモータの発電により得られる電力として回収することができる。したがって、この電力を当該油圧作業機の駆動に活用させることができ、粒子状物質を燃焼させるためにエンジンに対する負荷を増加させる際のエネルギロスを従来に比べて少なくすることができる。また、排気ガス中の粒子状物質の燃焼に際して、インバータを介して電動アシストモータを制御することによってエンジンの出力を排気ガス中の粒子状物質を燃焼させるに足る必要最低温度とするように高精度に制御することができる。この点でも、粒子状物質を燃焼させるためにエンジンに対する負荷を増加させる際のエネルギロスを従来に比べて少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】油圧作業機の一実施形態である油圧ショベルを示す側面図である。
【図２】本実施形態に係る油圧ショベルに備えられる駆動装置を示す回路図である。
【図３】図２に示す駆動装置の要部構成を示すブロック図である。
【図４】図２に示す駆動装置に備えられるメインコントローラにおける処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る油圧作業機の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１６】
図１は油圧作業機の一実施形態である油圧ショベルを示す側面図である。この図１に示すように、本実施形態に係る油圧ショベルは、走行体３０と、この走行体３０上に配置される旋回体３１と、この旋回体３１に上下方向の回動可能に取り付けられる作業装置３２とを備えている。作業装置３２は、旋回体３１に上下方向の回動可能に取り付けられるブーム３３と、このブーム３３の先端に上下方向の回動可能に取り付けられるアーム３４と、このアーム３４の先端に上下方向の回動可能に取り付けられるバケット３５とを含んでいる。また、作業装置３２は、ブーム３３を作動させるブームシリンダ３３ａ、アーム３４を作動させるアームシリンダ３４ａ、バケット３５を作動させるバケットシリンダ３５ａ等の油圧シリンダ、すなわち油圧アクチュエータを含んでいる。旋回体３１の前側位置には運転室３６を配置してあり、後側位置にはカウンタウエイト３７を配置してある。運転室３６とカウンタウエイト３７の間には、後述するエンジン２や可変容量型油圧ポンプ４等が収容される機械室３８を配置してある。
【００１７】
図２は本実施形態に係る油圧ショベルに備えられる駆動装置を示す回路図、図３は図２に示す駆動装置の要部構成を示すブロック図である。
【００１８】
図２に示すように、本実施形態に係る油圧ショベルに備えられる駆動装置１は、エンジンコントローラ３により燃料噴射量を電子制御されるエンジン２と、このエンジン２の動力を伝達されて駆動される可変容量型油圧ポンプ４、及びパイロットポンプ６とを備えている。また、駆動装置１は、可変容量型油圧ポンプ４から吐出される圧油で駆動する油圧アクチュエータ７と、可変容量型油圧ポンプ４から油圧アクチュエータ７に供給される圧油の流れを制御し、可変容量型油圧ポンプ４から吐出された圧油を油圧アクチュエータ７に供給する供給状態と、油圧アクチュエータ７に供給せずに圧油を作動油タンク９に戻す非供給状態に切り換え可能なアクチュエータ制御用制御弁８とを備えている。ここで、当該油圧ショベルには、前述したブームシリンダ３３ａ、アームシリンダ３４ａ等の油圧シリンダの他、図示しない旋回モータ、走行モータ等の各種の油圧アクチュエータが備えられているが、説明を容易にするために１つの油圧アクチュエータ７だけを示してある。これに伴って実際は各油圧アクチュエータ毎に設けられるアクチュエータ制御用制御弁も、説明を容易にするために１つのアクチュエータ制御用制御弁８だけを示してある。
【００１９】
アクチュエータ制御用制御弁８は３位置弁である。これら３つの弁位置のうちの中立位置Ｓのときにアクチュエータ制御用制御弁８は、同図１に示すように可変容量型油圧ポンプ４から吐出された圧油を作動油タンク９に戻す非供給状態となり、中立位置Ｓの左右両側の弁位置Ｌ，Ｒのそれぞれのときに可変容量型油圧ポンプ４から吐出された圧油を油圧アクチュエータ７に供給する供給状態となる。
【００２０】
アクチュエータ制御用制御弁８は油圧パイロット弁である。このアクチュエータ制御用制御弁８に与えるパイロット圧力は、パイロット弁を含む操作装置１０によって、パイロットポンプ６の吐出圧を一次圧として生成される。アクチュエータ制御用制御弁８は操作装置１０から第１パイロットライン１１を介してパイロット圧力が第１受圧部８ａに与えられることによって、中立位置Ｓから弁位置Ｌ方向に切り換わり、逆に、操作装置１０により生成されたパイロット圧力を第２パイロットライン１２を介して第２受圧部８ｂに与えることによって、中立位置Ｓから弁位置Ｒに切り換わる。
【００２１】
第１，第２パイロットライン１１，１２は、高圧選択弁１３に接続されている。高圧選択弁１３が選択した高圧側の圧力は、圧力センサ１４により検出される。この圧力センサ１４は検出圧力Ｐｐをパイロット圧力信号（電気信号）に変換するようになっていて、このパイロット圧力信号はメインコントローラ１５に入力されるようになっている。
【００２２】
エンジン２には、排気ガスを当該油圧ショベルの外部に導く排気管１６が設けられている。この排気管１６の途中には、エンジン２における燃焼で生じた排気ガス中の粒子状物質をフィルタにより捕集する排気ガス浄化装置１７が設けられている。
【００２３】
排気管１６には、排気ガス浄化装置１７のフィルタの目詰まりを検出する検出手段、すなわち、上流側の排気ガス圧と下流側の排気ガス圧の差圧を検出する差圧センサ１８が設けられている。排気ガス浄化装置１７のフィルタの目詰まり量が増加すると、排気ガスの流路抵抗が増加して上流側の排気ガス圧が下流側の排気ガス圧よりも高くなるため、差圧センサ１８は上流側の排気ガス圧が下流側の排気ガス圧よりも高い圧力であることを示す差圧を検出する。この差圧センサ１８は、検出差圧ΔＰｅを差圧信号（電気信号）に変換するようになっている。この差圧信号は、メインコントローラ１５に入力される。
【００２４】
可変容量型油圧ポンプ４は、押し退け容積を可変にする押し退け容積可変機構部４ａと、この押し退け容積可変機構部４ａを制御する油圧パイロット式のレギュレータ４ｂとを有する。レギュレータ４ｂに与えるパイロット圧力は、押し退け容積制御用制御弁１９により生成される。この押し退け容積制御用制御弁１９はパイロットポンプ６の吐出圧を一次圧として、そのパイロット圧力を生成する。また、この押し退け容積制御用制御弁１９は電磁弁であり、メインコントローラ１５からの押し退け容積制御信号（電流）に応じて、レギュレータ４ｂに与えるパイロット圧力を変化させる。
【００２５】
また、本実施形態に係る油圧ショベルは、アクチュエータ制御用制御弁８が非供給状態にあって、しかも排気ガス浄化装置１７のフィルタに目詰まりを生じているときに、エンジン２に作用する負荷を増加させて、排気ガス温度を、排気ガス中に含まれる粒子状物質が燃焼するのに必要な温度まで上昇させる処理を行なう排気ガス温度上昇処理手段を備えている。この排気ガス温度上昇処理手段は、エンジン２の出力軸に接続された電動アシストモータ５と、この電動アシストモータ５のトルクを調整するインバータ２０と、メインコントローラ１５から出力される信号Ｉｅによって駆動し、インバータ２０を制御するインバータ制御装置２１と、前述のメインコントローラ１５とを含んでいる。メインコントローラ１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを有しており、これらのＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭによって構成され、アクチュエータ制御用制御弁８が非供給状態にあるかどうか判定する第１判定手段と、排気ガス浄化装置１７のフィルタに目詰まりを生じているかどうか判定する第２判定手段とを備えており、第１判定手段で非供給状態と判定され、しかも第２判定手段でフィルタに目詰まりを生じていると判定されたとき、エンジン２に作用する負荷を増加させるように電動アシストモータ５を駆動させ、この電動アシストモータ５によって発電させる制御信号をインバータ制御装置２１に出力する。
【００２６】
インバータ２０は、電動アシストモータ５で発電した交流電流を直流電流に変換するとともに、メインコントローラ１５からのインバータ制御装置２１を介しての電気信号により電動アシストモータ５の発電量を制御する。
【００２７】
また、本実施形態に係る油圧ショベルは、電動アシストモータ５で発生させた電力を蓄えるキャパシタ２４と、排気ガス浄化装置１７に設けられ、排気ガス中の粒子状物質を加熱、燃焼させる抵抗線（電熱線）２６とを備えると共に、インバータ２０と、キャパシタ２４及び抵抗線２６のいずれかとを選択的に接続する電流分岐装置２２と、メインコントローラ１５に接続され、電流分岐装置２２の作動を制御する分岐制御装置２３とを備えている。また、メインコントローラ１５は、キャパシタ２４が過充電かどうか判定する第３判定手段を含み、この第３判定手段でキャパシタ２４が過充電であると判定されたとき、インバータ２０と抵抗線２６とを接続させるように分岐制御装置２３を制御する処理を行なう。
【００２８】
メインコントローラ１５は、前述したようにアクチュエータ制御用制御弁８が非供給状態にあるかどうかを判定する第１判定手段を備えているが、この第１判定手段は、圧力センサ１４からのパイロット圧力信号により示された検出圧力Ｐｐが、アクチュエータ制御用制御弁８を作動させる設定圧力Ｐｐｓ未満かどうかを、すなわち、アクチュエータ制御用制御弁８の状態が可変容量型油圧ポンプ４からの圧油を油圧アクチュエータ７に供給する供給状態なのか、供給しない非供給状態なのかを判定する。供給状態は当該油圧ショベルによって作業が実施される作業状態に相当し、非供給状態は当該油圧ショベルによって作業が実施されない非作業状態に相当する。つまり、高圧選択弁１３と圧力センサ１４とメインコントローラ１５とによって、当該油圧ショベルの作業状態と非作業状態とが検知されるようになっている。
【００２９】
また、メインコントローラ１５は、前述したように排気ガス浄化装置１７のフィルタに目詰まりを生じているかどうか判定する第２判定手段を備えているが、この第２判定手段は、差圧センサ１８からの差圧信号により示された検出差圧ΔＰｅが、あらかじめ設定された基準差圧ΔＰｅｓ以上であるかどうかを判定する。検出差圧ΔＰｅは、排気ガス浄化装置１７のフィルタの目詰まりに伴い排気ガスの流路抵抗が大きくなることにより増加する。つまり、差圧センサ１８とメインコントローラ１５とによって、排気ガス浄化装置１７のフィルタの目詰まりを検知するようになっている。
【００３０】
なお、メインコントローラ１５は、エンジン回転数指令手段も備えている。このエンジン回転数指令手段は、あらかじめ設定された第１目標回転数信号Ｒ１をエンジンコントローラ３に与える。第１目標回転数は、省エネを目的として、駆動装置１に含まれる油圧回路の冷却及び潤滑に必要な最低吐出量の圧油を可変容量型油圧ポンプ４が吐出するのに必要な大きさまで、エンジン２の回転数を低下させるために設定された回転数である。
【００３１】
また、メインコントローラ１５は、押し退け容積制御用制御弁制御手段も備えている。この押し退け容積制御用制御弁制御手段は、あらかじめ設定された第１押し退け容積に相応する第１押し退け容積制御信号ＤＳ１を押し退け容積制御用制御弁１９に与える。押し退け容積制御用制御弁１９が第１押し退け容積制御信号ＤＳ１に応じてパイロット圧力をレギュレータ４ｂに与えると、レギュレータ４ｂは押し退け容積可変機構部４ａを操作し、可変容量型油圧ポンプ４の押し退け容積を第１押し退け容積に設定する。可変容量型油圧ポンプ４は第１押し退け容積に設定された状態において、前述した第１目標回転数で動作するエンジン２により駆動されると、前述の最小吐出量を吐出する。
【００３２】
また、メインコントローラ１５は、前述したようにキャパシタ２４が過充電かどうか判定する第３判定手段を備えている。この第３判定手段は、キャパシタ制御装置２５からの蓄電量信号Ｃｅの値Ｗｅが限界蓄電量Ｗｅｓ以上であるかどうかを判断する。つまり、メインコントローラ１５とキャパシタ制御装置２５によって、キャパシタ２４が完全に蓄電している状態を検知する。
【００３３】
図４は図２に示す駆動装置に備えられるメインコントローラにおける処理手順を示すフローチャートである。
【００３４】
メインコントローラ１５は、はじめにアクチュエータ制御用制御弁８が非供給状態にあるかどうかを判定する第１判定手段として機能し、圧力センサ１４からのパイロット圧力信号により示された検出圧力Ｐｐが設定圧力Ｐｐｓ未満かどうかを判定する（手順Ｓ１）。メインコントローラ１５は、この手順Ｓ１の第１判定手段における判定を、検出圧力Ｐｐが設定圧力Ｐｐｓ未満にならない限り、すなわち当該油圧ショベルが非作業状態と見做し得るまで、繰り返し実行する。
【００３５】
第１判定手段の判定結果がイエスとなり、非作業状態となると、メインコントローラ１５は、エンジン回転数指令手段、及び押し退け容積制御用制御弁制御手段として機能し、エンジンコントローラ３に第１目標回転数信号Ｒ１を与えると共に、押し退け容積制御用制御弁１９に第１押し退け容積制御信号ＤＳ１を与える（手順Ｓ２）。このとき、アクチュエータ制御用制御弁８の弁位置は中立位置Ｓである。したがって、エンジン２の回転数が第１目標回転数になり、かつ、押し退け容積が第１押し退け容積になると、可変容量形油圧ポンプ４は駆動装置１に含まれる油圧回路の冷却及び潤滑に必要な最低吐出圧、及び最低吐出量の圧油を吐出する状態となる。
【００３６】
このような状態において、メインコントローラ１５は、排気ガス浄化装置１７のフィルタに目詰まりを生じているかどうか判定する第２判定手段として機能し、差圧センサ１８からの差圧信号により示された検出差圧ΔＰｅが基準差圧ΔＰｅｓ以上であるかどうかを判定する（手順Ｓ３）。排気ガス浄化装置１７のフィルタに目詰まりを生じていないときは、手順Ｓ１→手順Ｓ２→手順Ｓ３→手順Ｓ１が繰り返される。
【００３７】
手順Ｓ３で検出差圧ΔＰｅが基準差圧ΔＰｅｓ以上と判定され、排気ガス浄化装置１７のフィルタに目詰まりを生じたときには、メインコントローラ１５はインバータ制御装置２１に電動アシストモータ目標トルク信号Ｉｅを与えて、電動アシストモータ５のトルクをあらかじめ設定された目標トルクまで上昇させる（手順Ｓ４）。この電動アシストモータ５のトルクが上昇することにより、エンジン２に対する負荷が増加して、エンジン２からの排気ガスの温度は、例えば、排気ガス浄化装置１７のフィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させるのに必要な最低温度まで上昇する。この間、電動アシストモータ５は、エンジン２へ負荷をかけることにより発電し、その交流電力はインバータ２０によって直流に変換され、キャパシタ２４へ蓄電される。
【００３８】
このような状態において、メインコントローラ１５は、キャパシタ２４が過充電かどうか判定する第３判定手段として機能し、キャパシタ２４の検出蓄電容量Ｗｅが限界蓄電容量Ｗｅｓを超えたとき、メインコントローラ１５は分岐制御装置２３に制御信号を与え、電流分岐装置２２を介してインバータ２０と、排気ガス浄化装置１７に設けた抵抗線２６とを接続する制御を行なう（手順Ｓ６）。これにより抵抗線２６が発熱し、排気ガス浄化装置１７のフィルタに目詰まりした排気ガス中の粒子状物質の燃焼に活用される。この手順Ｓ６の後は、再び手順Ｓ１に戻り、上述した各判定、及び各制御が継続される。
【００３９】
このように構成した本実施形態に係る油圧ショベルによれば、前述したように、メインコントローラ１５の第１判定手段でアクチュエータ制御用制御弁８が非供給状態、すなわち当該油圧ショベルが非作業状態にあると判定され、第２判定手段で排気ガス浄化装置１７のフィルタに目詰まりを生じていることが判定されたとき、メインコントローラ１５は、エンジン２に作用する負荷を増加させるように電動アシストモータ５を駆動させる。このとき電動アシストモータ５によって発電が行なわれる。したがって、その発電による電力、すなわち排気ガス中の粒子状物質を燃焼させる際のエンジン２に対する負荷を増加させるために用いられたエネルギを、電力として回収することができる。したがって、その電力を当該油圧作業機の駆動のために活用することができ、粒子状物質を燃焼させるためにエンジン２に対する負荷を増加させる際のエネルギロスを少なくすることができる。また、排気ガス中の粒子状物質が燃焼するに足る最低の排気ガス温度、すなわち必要最低温度は、エンジン２に対する負荷の大きさに依存するが、エンジン２に対する負荷の大きさは電動アシストモータ５のトルク制御により高精度に制御することができる。すなわち本実施形態は、前述のようにして排気ガス中の粒子状物質を燃焼させる際に、粒子状物質を燃焼させるに足る必要最低温度を維持できるようにエンジン２に対する負荷の大きさを制御することができる。この点でも、粒子状物質を燃焼させるためにエンジン２に対する負荷を増加させる際のエネルギロスを少なくすることができる。
【００４０】
また、本実施形態は、キャパシタ２４に蓄えられた電力を、インバータ２０を介して電動アシストモータ５に供給することにより、エンジン２の駆動補助のために電動アシストモータ５を駆動させることができる。すなわち、粒子状物質を燃焼させる際のエンジン２に対する負荷を増加させるために要したエネルギを、キャパシタ２４において電力として蓄え、その電力を有効に活用することができる。
【００４１】
また、本実施形態は、キャパシタ２４の蓄電容量Ｗｅが限界蓄電容量Ｗｅｓを超えたときには、電動アシストモータ５で発生した電力によって、排気ガス浄化装置１７に設けた抵抗線２６を発熱させることができる。したがって、この抵抗線２６の発熱によっても排気ガス中の粒子状物質を燃焼させることができ、排気ガス中の粒子状物質の燃焼効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１ 駆動装置
２ エンジン
４ 可変容量型油圧ポンプ
５ 電動アシストモータ
７ 油圧アクチュエータ
８ アクチュエータ制御用制御弁
９ 作動油タンク
１０ 操作装置
１１ 第１パイロットライン
１２ 第２パイロットライン
１３ 高圧選択弁
１４ 圧力センサ
１５ メインコントローラ
１６ 排気管
１７ 排気ガス浄化装置
１８ 差圧センサ
２０ インバータ
２１ インバータ制御装置
２２ 電流分岐装置
２３ 分岐制御装置
２４ キャパシタ
２５ キャパシタ制御装置
２６ 抵抗線
３０ 走行体
３１ 旋回体
３２ 作業装置
Ｗｅ 蓄電容量
Ｗｅｓ 限界蓄電容量
Ｐｐ 検出圧力
Ｐｐｓ 設定圧力
ΔＰｅ 検出差圧
ΔＰｅｓ 基準差圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンで生じた排気ガス中の粒子状物質を捕集する排気ガス浄化装置を備えた油圧ショベル等の油圧作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術として特許文献１に示されるものがある。この特許文献１に示される従来技術は、エンジンと、このエンジンの動力を伝達されて駆動する可変容量型油圧ポンプと、この可変容量型油圧ポンプから吐出される圧油で駆動する油圧アクチュエータとを備えている。また、可変容量型油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御し、可変容量型油圧ポンプから吐出された圧油を油圧アクチュエータに供給する供給状態と、油圧アクチュエータに供給せずに圧油を作動油タンクに戻す非供給状態に切り換え可能なアクチュエータ制御用制御弁と、エンジンで生じた排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを有する排気ガス浄化装置とを備えている。さらに、この従来技術は、アクチュエータ制御用制御弁が前述の非供給状態にあって、しかも排気ガス浄化装置のフィルタに目詰まりを生じているときに、エンジンに作用する負荷を増加させて、排気ガス温度を粒子状物質が燃焼するのに必要な温度まで上昇させる処理を行なう排気ガス温度上昇処理手段を備えている。この排気ガス温度上昇処理手段は、可変容量型油圧ポンプから吐出された圧油を作動油タンクに導く管路を連通、あるいは遮断するように開閉可能な切換弁を含む構成になっている。
【０００３】
この従来技術は、アクチュエータ用制御弁が非供給状態にあって、しかも排気ガス浄化装置のフィルタに目詰まりを生じているときには、切換弁が閉位置に切り換え制御され、これにより可変容量型油圧ポンプと作動油タンクとを連絡する管路が遮断され、切換弁と可変容量型油圧ポンプとを連絡する管路部分の圧力、すなわちポンプ吐出圧が高くなって、エンジンに作用する負荷が増加する。これによってエンジンの排気ガス温度が上昇して、排気ガス中に含まれる粒子状物質が燃焼するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３０７３３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した従来技術は、排気ガス中の粒子状物質の燃焼が必要なときには、エンジンに対する負荷を増加させて排気ガスの温度を上昇させ、排気ガス中の粒子状物質を燃焼させることができるが、アクチュエータ制御用制御弁の非供給時は、油圧アクチュエータの作動による作業が実施されない非作業時であり、このような非作業時にエンジンに対する負荷を増加させ、エンジンの出力を大きくすることは、省エネの観点から言えば望ましいものではない。このようなことから、アクチュエータ制御用制御弁の非供給時に粒子状物質を燃焼させるためにエンジンに対する負荷を増加させる際のエネルギロスを少なくすることが、従来から要望されていた。
【０００６】
また、前述のようにしてエンジンに対する負荷を増加させて排気ガス温度を上昇させる際には、粒子状物質が燃焼するのに足る必要最低温度まで排気ガス温度を上昇させることが望ましい。しかし、従来技術におけるように切換弁の閉制御によって管路部分の圧力を高める技術では、エンジンに対する負荷が必要以上に大きくなり、排気ガス温度が必要最低温度より高い温度まで上昇してしまう傾向にあった。この点でも従来技術はエネルギロスを生じやすかった。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、排気ガス中の粒子状物質を燃焼させる際のエンジンに対する負荷を増加させるために用いられるエネルギを、電力として回収することができる油圧作業機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明は、エンジンと、このエンジンの動力を伝達されて駆動する可変容量型油圧ポンプと、この可変容量型油圧ポンプから吐出される圧油で駆動する油圧アクチュエータと、前記可変容量型油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御し、前記可変容量型油圧ポンプから吐出された圧油を前記油圧アクチュエータに供給する供給状態と、前記油圧アクチュエータに供給せずに圧油を作動油タンクに戻す非供給状態に切り換え可能なアクチュエータ制御用制御弁と、前記エンジンで生じた排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを有する排気ガス浄化装置と、前記アクチュエータ制御用制御弁が前記非供給状態にあって、しかも前記フィルタに目詰まりを生じているときに、前記エンジンに作用する負荷を増加させて、排気ガス温度を前記粒子状物質が燃焼するのに必要な温度まで上昇させる処理を行なう排気ガス温度上昇処理手段とを備えた油圧作業機において、前記排気ガス温度上昇処理手段は、前記エンジンの出力軸に接続された電動アシストモータと、この電動アシストモータのトルクを調整するインバータと、このインバータを制御するインバータ制御装置とを含むと共に、前記アクチュエータ制御用制御弁が前記非供給状態にあるかどうか判定する第１判定手段と、前記排気ガス浄化装置の前記フィルタに目詰まりを生じているかどうか判定する第２判定手段とを有し、前記第１判定手段で前記非供給状態と判定され、しかも前記第２判定手段で前記フィルタに目詰まりを生じていると判定されたとき、前記エンジンに作用する負荷を増加させるように前記電動アシストモータを駆動させ、この電動アシストモータによって発電させる制御信号を前記インバータ制御装置に出力するメインコントローラを含むことを特徴としている。
【０００９】
このように構成した本発明は、メインコントローラの第１判定手段でアクチュエータ制御用制御弁が非供給状態、すなわち当該油圧作業機が作業を実施していない非作業状態にあると判定され、第２判定手段で排気ガス浄化装置のフィルタに目詰まりを生じていることが判定されたとき、メインコントローラは、エンジンに作用する負荷を増加させるように電動アシストモータを駆動させる。このとき電動アシストモータによって発電が行なわれる。したがって、その発電による電力、すなわち排気ガス中の粒子状物質を燃焼させる際のエンジンに対する負荷を増加させるために用いられるエネルギを、電力として回収することができ、その電力を当該油圧作業機の駆動のために活用することができる。また、排気ガス中の粒子状物質が燃焼するに足る最低の排気ガス温度、すなわち必要最低温度は、エンジンに対する負荷の大きさに依存するが、エンジンに対する負荷の大きさは電動アシストモータのトルク制御により高精度に制御することができる。すなわち本発明は、前述のようにして排気ガス中の粒子状物質を燃焼させる際に、粒子状物質を燃焼させるに足る必要最低温度を維持できるようにエンジンに対する負荷を高精度に制御することができる。
【００１０】
また本発明は、前記発明において、前記電動アシストモータで発生させた電力を蓄えるキャパシタを備えたことを特徴としている。このように構成した本発明は、キャパシタに蓄えられた電力を、インバータを介して電動アシストモータに供給することにより、エンジンの駆動補助のために電動アシストモータを駆動させることができる。
【００１１】
また本発明は、前記発明において、前記排気ガス浄化装置に設けられ、前記排気ガス中の粒子状物質を燃焼させる抵抗線と、前記インバータと、前記キャパシタ及び前記抵抗線のいずれかとを選択的に接続する電流分岐装置と、前記メインコントローラに接続され、前記電流分岐装置の作動を制御する分岐制御装置とを備えると共に、前記メインコントローラは、前記キャパシタが過充電かどうか判定する第３判定手段を含み、この第３判定手段で前記キャパシタが過充電であると判定されたとき、前記メインコントローラは、前記インバータと前記抵抗線とを接続させるように前記分岐制御装置を制御する処理を行なうことを特徴としている。
【００１２】
このように構成した本発明は、キャパシタの蓄電容量が限界容量を超えたときには、電動アシストモータで発生した電力によって、排気ガス浄化装置に設けた抵抗線を発熱させることができる。したがって、この抵抗線の発熱によっても排気ガス中の粒子状物質を燃焼させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、排気ガス温度上昇処理手段が、エンジンの出力軸に接続された電動アシストモータと、この電動アシストモータのトルクを調整するインバータと、このインバータを制御するインバータ制御装置と、このインバータ制御装置を制御するメインコントローラとを含む構成にしてあることから、排気ガス中の粒子状物質を燃焼させる際のエンジンに対する負荷を増加させるために用いられるエネルギを電動アシストモータの発電により得られる電力として回収することができる。したがって、この電力を当該油圧作業機の駆動に活用させることができ、粒子状物質を燃焼させるためにエンジンに対する負荷を増加させる際のエネルギロスを従来に比べて少なくすることができる。また、排気ガス中の粒子状物質の燃焼に際して、インバータを介して電動アシストモータを制御することによってエンジンの出力を排気ガス中の粒子状物質を燃焼させるに足る必要最低温度とするように高精度に制御することができる。この点でも、粒子状物質を燃焼させるためにエンジンに対する負荷を増加させる際のエネルギロスを従来に比べて少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】油圧作業機の一実施形態である油圧ショベルを示す側面図である。
【図２】本実施形態に係る油圧ショベルに備えられる駆動装置を示す回路図である。
【図３】図２に示す駆動装置の要部構成を示すブロック図である。
【図４】図２に示す駆動装置に備えられるメインコントローラにおける処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る油圧作業機の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１６】
図１は油圧作業機の一実施形態である油圧ショベルを示す側面図である。この図１に示すように、本実施形態に係る油圧ショベルは、走行体３０と、この走行体３０上に配置される旋回体３１と、この旋回体３１に上下方向の回動可能に取り付けられる作業装置３２とを備えている。作業装置３２は、旋回体３１に上下方向の回動可能に取り付けられるブーム３３と、このブーム３３の先端に上下方向の回動可能に取り付けられるアーム３４と、このアーム３４の先端に上下方向の回動可能に取り付けられるバケット３５とを含んでいる。また、作業装置３２は、ブーム３３を作動させるブームシリンダ３３ａ、アーム３４を作動させるアームシリンダ３４ａ、バケット３５を作動させるバケットシリンダ３５ａ等の油圧シリンダ、すなわち油圧アクチュエータを含んでいる。旋回体３１の前側位置には運転室３６を配置してあり、後側位置にはカウンタウエイト３７を配置してある。運転室３６とカウンタウエイト３７の間には、後述するエンジン２や可変容量型油圧ポンプ４等が収容される機械室３８を配置してある。
【００１７】
図２は本実施形態に係る油圧ショベルに備えられる駆動装置を示す回路図、図３は図２に示す駆動装置の要部構成を示すブロック図である。
【００１８】
図２に示すように、本実施形態に係る油圧ショベルに備えられる駆動装置１は、エンジンコントローラ３により燃料噴射量を電子制御されるエンジン２と、このエンジン２の動力を伝達されて駆動される可変容量型油圧ポンプ４、及びパイロットポンプ６とを備えている。また、駆動装置１は、可変容量型油圧ポンプ４から吐出される圧油で駆動する油圧アクチュエータ７と、可変容量型油圧ポンプ４から油圧アクチュエータ７に供給される圧油の流れを制御し、可変容量型油圧ポンプ４から吐出された圧油を油圧アクチュエータ７に供給する供給状態と、油圧アクチュエータ７に供給せずに圧油を作動油タンク９に戻す非供給状態に切り換え可能なアクチュエータ制御用制御弁８とを備えている。ここで、当該油圧ショベルには、前述したブームシリンダ３３ａ、アームシリンダ３４ａ等の油圧シリンダの他、図示しない旋回モータ、走行モータ等の各種の油圧アクチュエータが備えられているが、説明を容易にするために１つの油圧アクチュエータ７だけを示してある。これに伴って実際は各油圧アクチュエータ毎に設けられるアクチュエータ制御用制御弁も、説明を容易にするために１つのアクチュエータ制御用制御弁８だけを示してある。
【００１９】
アクチュエータ制御用制御弁８は３位置弁である。これら３つの弁位置のうちの中立位置Ｓのときにアクチュエータ制御用制御弁８は、同図１に示すように可変容量型油圧ポンプ４から吐出された圧油を作動油タンク９に戻す非供給状態となり、中立位置Ｓの左右両側の弁位置Ｌ，Ｒのそれぞれのときに可変容量型油圧ポンプ４から吐出された圧油を油圧アクチュエータ７に供給する供給状態となる。
【００２０】
アクチュエータ制御用制御弁８は油圧パイロット弁である。このアクチュエータ制御用制御弁８に与えるパイロット圧力は、パイロット弁を含む操作装置１０によって、パイロットポンプ６の吐出圧を一次圧として生成される。アクチュエータ制御用制御弁８は操作装置１０から第１パイロットライン１１を介してパイロット圧力が第１受圧部８ａに与えられることによって、中立位置Ｓから弁位置Ｌ方向に切り換わり、逆に、操作装置１０により生成されたパイロット圧力を第２パイロットライン１２を介して第２受圧部８ｂに与えることによって、中立位置Ｓから弁位置Ｒに切り換わる。
【００２１】
第１，第２パイロットライン１１，１２は、高圧選択弁１３に接続されている。高圧選択弁１３が選択した高圧側の圧力は、圧力センサ１４により検出される。この圧力センサ１４は検出圧力Ｐｐをパイロット圧力信号（電気信号）に変換するようになっていて、このパイロット圧力信号はメインコントローラ１５に入力されるようになっている。
【００２２】
エンジン２には、排気ガスを当該油圧ショベルの外部に導く排気管１６が設けられている。この排気管１６の途中には、エンジン２における燃焼で生じた排気ガス中の粒子状物質をフィルタにより捕集する排気ガス浄化装置１７が設けられている。
【００２３】
排気管１６には、排気ガス浄化装置１７のフィルタの目詰まりを検出する検出手段、すなわち、上流側の排気ガス圧と下流側の排気ガス圧の差圧を検出する差圧センサ１８が設けられている。排気ガス浄化装置１７のフィルタの目詰まり量が増加すると、排気ガスの流路抵抗が増加して上流側の排気ガス圧が下流側の排気ガス圧よりも高くなるため、差圧センサ１８は上流側の排気ガス圧が下流側の排気ガス圧よりも高い圧力であることを示す差圧を検出する。この差圧センサ１８は、検出差圧ΔＰｅを差圧信号（電気信号）に変換するようになっている。この差圧信号は、メインコントローラ１５に入力される。
【００２４】
可変容量型油圧ポンプ４は、押し退け容積を可変にする押し退け容積可変機構部４ａと、この押し退け容積可変機構部４ａを制御する油圧パイロット式のレギュレータ４ｂとを有する。レギュレータ４ｂに与えるパイロット圧力は、押し退け容積制御用制御弁１９により生成される。この押し退け容積制御用制御弁１９はパイロットポンプ６の吐出圧を一次圧として、そのパイロット圧力を生成する。また、この押し退け容積制御用制御弁１９は電磁弁であり、メインコントローラ１５からの押し退け容積制御信号（電流）に応じて、レギュレータ４ｂに与えるパイロット圧力を変化させる。
【００２５】
また、本実施形態に係る油圧ショベルは、アクチュエータ制御用制御弁８が非供給状態にあって、しかも排気ガス浄化装置１７のフィルタに目詰まりを生じているときに、エンジン２に作用する負荷を増加させて、排気ガス温度を、排気ガス中に含まれる粒子状物質が燃焼するのに必要な温度まで上昇させる処理を行なう排気ガス温度上昇処理手段を備えている。この排気ガス温度上昇処理手段は、エンジン２の出力軸に接続された電動アシストモータ５と、この電動アシストモータ５のトルクを調整するインバータ２０と、メインコントローラ１５から出力される信号Ｉｅによって駆動し、インバータ２０を制御するインバータ制御装置２１と、前述のメインコントローラ１５とを含んでいる。メインコントローラ１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを有しており、これらのＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭによって構成され、アクチュエータ制御用制御弁８が非供給状態にあるかどうか判定する第１判定手段と、排気ガス浄化装置１７のフィルタに目詰まりを生じているかどうか判定する第２判定手段とを備えており、第１判定手段で非供給状態と判定され、しかも第２判定手段でフィルタに目詰まりを生じていると判定されたとき、エンジン２に作用する負荷を増加させるように電動アシストモータ５を駆動させ、この電動アシストモータ５によって発電させる制御信号をインバータ制御装置２１に出力する。
【００２６】
インバータ２０は、電動アシストモータ５で発電した交流電流を直流電流に変換するとともに、メインコントローラ１５からのインバータ制御装置２１を介しての電気信号により電動アシストモータ５の発電量を制御する。
【００２７】
また、本実施形態に係る油圧ショベルは、電動アシストモータ５で発生させた電力を蓄えるキャパシタ２４と、排気ガス浄化装置１７に設けられ、排気ガス中の粒子状物質を加熱、燃焼させる抵抗線（電熱線）２６とを備えると共に、インバータ２０と、キャパシタ２４及び抵抗線２６のいずれかとを選択的に接続する電流分岐装置２２と、メインコントローラ１５に接続され、電流分岐装置２２の作動を制御する分岐制御装置２３とを備えている。また、メインコントローラ１５は、キャパシタ２４が過充電かどうか判定する第３判定手段を含み、この第３判定手段でキャパシタ２４が過充電であると判定されたとき、インバータ２０と抵抗線２６とを接続させるように分岐制御装置２３を制御する処理を行なう。
【００２８】
メインコントローラ１５は、前述したようにアクチュエータ制御用制御弁８が非供給状態にあるかどうかを判定する第１判定手段を備えているが、この第１判定手段は、圧力センサ１４からのパイロット圧力信号により示された検出圧力Ｐｐが、アクチュエータ制御用制御弁８を作動させる設定圧力Ｐｐｓ未満かどうかを、すなわち、アクチュエータ制御用制御弁８の状態が可変容量型油圧ポンプ４からの圧油を油圧アクチュエータ７に供給する供給状態なのか、供給しない非供給状態なのかを判定する。供給状態は当該油圧ショベルによって作業が実施される作業状態に相当し、非供給状態は当該油圧ショベルによって作業が実施されない非作業状態に相当する。つまり、高圧選択弁１３と圧力センサ１４とメインコントローラ１５とによって、当該油圧ショベルの作業状態と非作業状態とが検知されるようになっている。
【００２９】
また、メインコントローラ１５は、前述したように排気ガス浄化装置１７のフィルタに目詰まりを生じているかどうか判定する第２判定手段を備えているが、この第２判定手段は、差圧センサ１８からの差圧信号により示された検出差圧ΔＰｅが、あらかじめ設定された基準差圧ΔＰｅｓ以上であるかどうかを判定する。検出差圧ΔＰｅは、排気ガス浄化装置１７のフィルタの目詰まりに伴い排気ガスの流路抵抗が大きくなることにより増加する。つまり、差圧センサ１８とメインコントローラ１５とによって、排気ガス浄化装置１７のフィルタの目詰まりを検知するようになっている。
【００３０】
なお、メインコントローラ１５は、エンジン回転数指令手段も備えている。このエンジン回転数指令手段は、あらかじめ設定された第１目標回転数信号Ｒ１をエンジンコントローラ３に与える。第１目標回転数は、省エネを目的として、駆動装置１に含まれる油圧回路の冷却及び潤滑に必要な最低吐出量の圧油を可変容量型油圧ポンプ４が吐出するのに必要な大きさまで、エンジン２の回転数を低下させるために設定された回転数である。
【００３１】
また、メインコントローラ１５は、押し退け容積制御用制御弁制御手段も備えている。この押し退け容積制御用制御弁制御手段は、あらかじめ設定された第１押し退け容積に相応する第１押し退け容積制御信号ＤＳ１を押し退け容積制御用制御弁１９に与える。押し退け容積制御用制御弁１９が第１押し退け容積制御信号ＤＳ１に応じてパイロット圧力をレギュレータ４ｂに与えると、レギュレータ４ｂは押し退け容積可変機構部４ａを操作し、可変容量型油圧ポンプ４の押し退け容積を第１押し退け容積に設定する。可変容量型油圧ポンプ４は第１押し退け容積に設定された状態において、前述した第１目標回転数で動作するエンジン２により駆動されると、前述の最小吐出量を吐出する。
【００３２】
また、メインコントローラ１５は、前述したようにキャパシタ２４が過充電かどうか判定する第３判定手段を備えている。この第３判定手段は、キャパシタ制御装置２５からの蓄電量信号Ｃｅの値Ｗｅが限界蓄電量Ｗｅｓ以上であるかどうかを判断する。つまり、メインコントローラ１５とキャパシタ制御装置２５によって、キャパシタ２４が完全に蓄電している状態を検知する。
【００３３】
図４は図２に示す駆動装置に備えられるメインコントローラにおける処理手順を示すフローチャートである。
【００３４】
メインコントローラ１５は、はじめにアクチュエータ制御用制御弁８が非供給状態にあるかどうかを判定する第１判定手段として機能し、圧力センサ１４からのパイロット圧力信号により示された検出圧力Ｐｐが設定圧力Ｐｐｓ未満かどうかを判定する（手順Ｓ１）。メインコントローラ１５は、この手順Ｓ１の第１判定手段における判定を、検出圧力Ｐｐが設定圧力Ｐｐｓ未満にならない限り、すなわち当該油圧ショベルが非作業状態と見做し得るまで、繰り返し実行する。
【００３５】
第１判定手段の判定結果がイエスとなり、非作業状態となると、メインコントローラ１５は、エンジン回転数指令手段、及び押し退け容積制御用制御弁制御手段として機能し、エンジンコントローラ３に第１目標回転数信号Ｒ１を与えると共に、押し退け容積制御用制御弁１９に第１押し退け容積制御信号ＤＳ１を与える（手順Ｓ２）。このとき、アクチュエータ制御用制御弁８の弁位置は中立位置Ｓである。したがって、エンジン２の回転数が第１目標回転数になり、かつ、押し退け容積が第１押し退け容積になると、可変容量形油圧ポンプ４は駆動装置１に含まれる油圧回路の冷却及び潤滑に必要な最低吐出圧、及び最低吐出量の圧油を吐出する状態となる。
【００３６】
このような状態において、メインコントローラ１５は、排気ガス浄化装置１７のフィルタに目詰まりを生じているかどうか判定する第２判定手段として機能し、差圧センサ１８からの差圧信号により示された検出差圧ΔＰｅが基準差圧ΔＰｅｓ以上であるかどうかを判定する（手順Ｓ３）。排気ガス浄化装置１７のフィルタに目詰まりを生じていないときは、手順Ｓ１→手順Ｓ２→手順Ｓ３→手順Ｓ１が繰り返される。
【００３７】
手順Ｓ３で検出差圧ΔＰｅが基準差圧ΔＰｅｓ以上と判定され、排気ガス浄化装置１７のフィルタに目詰まりを生じたときには、メインコントローラ１５はインバータ制御装置２１に電動アシストモータ目標トルク信号Ｉｅを与えて、電動アシストモータ５のトルクをあらかじめ設定された目標トルクまで上昇させる（手順Ｓ４）。この電動アシストモータ５のトルクが上昇することにより、エンジン２に対する負荷が増加して、エンジン２からの排気ガスの温度は、例えば、排気ガス浄化装置１７のフィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させるのに必要な最低温度まで上昇する。この間、電動アシストモータ５は、エンジン２へ負荷をかけることにより発電し、その交流電力はインバータ２０によって直流に変換され、キャパシタ２４へ蓄電される。
【００３８】
このような状態において、メインコントローラ１５は、キャパシタ２４が過充電かどうか判定する第３判定手段として機能し、キャパシタ２４の検出蓄電容量Ｗｅが限界蓄電容量Ｗｅｓを超えたとき、メインコントローラ１５は分岐制御装置２３に制御信号を与え、電流分岐装置２２を介してインバータ２０と、排気ガス浄化装置１７に設けた抵抗線２６とを接続する制御を行なう（手順Ｓ６）。これにより抵抗線２６が発熱し、排気ガス浄化装置１７のフィルタに目詰まりした排気ガス中の粒子状物質の燃焼に活用される。この手順Ｓ６の後は、再び手順Ｓ１に戻り、上述した各判定、及び各制御が継続される。
【００３９】
このように構成した本実施形態に係る油圧ショベルによれば、前述したように、メインコントローラ１５の第１判定手段でアクチュエータ制御用制御弁８が非供給状態、すなわち当該油圧ショベルが非作業状態にあると判定され、第２判定手段で排気ガス浄化装置１７のフィルタに目詰まりを生じていることが判定されたとき、メインコントローラ１５は、エンジン２に作用する負荷を増加させるように電動アシストモータ５を駆動させる。このとき電動アシストモータ５によって発電が行なわれる。したがって、その発電による電力、すなわち排気ガス中の粒子状物質を燃焼させる際のエンジン２に対する負荷を増加させるために用いられたエネルギを、電力として回収することができる。したがって、その電力を当該油圧作業機の駆動のために活用することができ、粒子状物質を燃焼させるためにエンジン２に対する負荷を増加させる際のエネルギロスを少なくすることができる。また、排気ガス中の粒子状物質が燃焼するに足る最低の排気ガス温度、すなわち必要最低温度は、エンジン２に対する負荷の大きさに依存するが、エンジン２に対する負荷の大きさは電動アシストモータ５のトルク制御により高精度に制御することができる。すなわち本実施形態は、前述のようにして排気ガス中の粒子状物質を燃焼させる際に、粒子状物質を燃焼させるに足る必要最低温度を維持できるようにエンジン２に対する負荷の大きさを制御することができる。この点でも、粒子状物質を燃焼させるためにエンジン２に対する負荷を増加させる際のエネルギロスを少なくすることができる。
【００４０】
また、本実施形態は、キャパシタ２４に蓄えられた電力を、インバータ２０を介して電動アシストモータ５に供給することにより、エンジン２の駆動補助のために電動アシストモータ５を駆動させることができる。すなわち、粒子状物質を燃焼させる際のエンジン２に対する負荷を増加させるために要したエネルギを、キャパシタ２４において電力として蓄え、その電力を有効に活用することができる。
【００４１】
また、本実施形態は、キャパシタ２４の蓄電容量Ｗｅが限界蓄電容量Ｗｅｓを超えたときには、電動アシストモータ５で発生した電力によって、排気ガス浄化装置１７に設けた抵抗線２６を発熱させることができる。したがって、この抵抗線２６の発熱によっても排気ガス中の粒子状物質を燃焼させることができ、排気ガス中の粒子状物質の燃焼効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１ 駆動装置
２ エンジン
４ 可変容量型油圧ポンプ
５ 電動アシストモータ
７ 油圧アクチュエータ
８ アクチュエータ制御用制御弁
９ 作動油タンク
１０ 操作装置
１１ 第１パイロットライン
１２ 第２パイロットライン
１３ 高圧選択弁
１４ 圧力センサ
１５ メインコントローラ
１６ 排気管
１７ 排気ガス浄化装置
１８ 差圧センサ
２０ インバータ
２１ インバータ制御装置
２２ 電流分岐装置
２３ 分岐制御装置
２４ キャパシタ
２５ キャパシタ制御装置
２６ 抵抗線
３０ 走行体
３１ 旋回体
３２ 作業装置
Ｗｅ 蓄電容量
Ｗｅｓ 限界蓄電容量
Ｐｐ 検出圧力
Ｐｐｓ 設定圧力
ΔＰｅ 検出差圧
ΔＰｅｓ 基準差圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、このエンジンの動力を伝達されて駆動する可変容量型油圧ポンプと、この可変容量型油圧ポンプから吐出される圧油で駆動する油圧アクチュエータと、前記可変容量型油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御し、前記可変容量型油圧ポンプから吐出された圧油を前記油圧アクチュエータに供給する供給状態と、前記油圧アクチュエータに供給せずに圧油を作動油タンクに戻す非供給状態に切り換え可能なアクチュエータ制御用制御弁と、前記エンジンで生じた排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを有する排気ガス浄化装置と、前記アクチュエータ制御用制御弁が前記非供給状態にあって、しかも前記フィルタに目詰まりを生じているときに、前記エンジンに作用する負荷を増加させて、排気ガス温度を前記粒子状物質が燃焼するのに必要な温度まで上昇させる処理を行なう排気ガス温度上昇処理手段とを備えた油圧作業機において、
前記排気ガス温度上昇処理手段は、
前記エンジンの出力軸に接続された電動アシストモータと、この電動アシストモータのトルクを調整するインバータと、このインバータを制御するインバータ制御装置とを含むと共に、
前記アクチュエータ制御用制御弁が前記非供給状態にあるかどうか判定する第１判定手段と、前記排気ガス浄化装置の前記フィルタに目詰まりを生じているかどうか判定する第２判定手段とを有し、前記第１判定手段で前記非供給状態と判定され、しかも前記第２判定手段で前記フィルタに目詰まりを生じていると判定されたとき、前記エンジンに作用する負荷を増加させるように前記電動アシストモータを駆動させ、この電動アシストモータによって発電させる制御信号を前記インバータ制御装置に出力するメインコントローラを含むことを特徴とする油圧作業機。
【請求項２】
請求項１に記載の油圧作業機において、
前記電動アシストモータで発生させた電力を蓄えるキャパシタを備えたことを特徴とする油圧作業機。
【請求項３】
請求項２に記載の油圧作業機において、
前記排気ガス浄化装置に設けられ、前記排気ガス中の粒子状物質を燃焼させる抵抗線と、
前記インバータと、前記キャパシタ及び前記抵抗線のいずれかとを選択的に接続する電流分岐装置と、
前記メインコントローラに接続され、前記電流分岐装置の作動を制御する分岐制御装置とを備えると共に、
前記メインコントローラは、前記キャパシタが過充電かどうか判定する第３判定手段を含み、この第３判定手段で前記キャパシタが過充電であると判定されたとき、前記インバータと前記抵抗線とを接続させるように前記分岐制御装置を制御する処理を行なうことを特徴とする油圧作業機。
【請求項１】
エンジンと、このエンジンの動力を伝達されて駆動する可変容量型油圧ポンプと、この可変容量型油圧ポンプから吐出される圧油で駆動する油圧アクチュエータと、前記可変容量型油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御し、前記可変容量型油圧ポンプから吐出された圧油を前記油圧アクチュエータに供給する供給状態と、前記油圧アクチュエータに供給せずに圧油を作動油タンクに戻す非供給状態に切り換え可能なアクチュエータ制御用制御弁と、前記エンジンで生じた排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタを有する排気ガス浄化装置と、前記アクチュエータ制御用制御弁が前記非供給状態にあって、しかも前記フィルタに目詰まりを生じているときに、前記エンジンに作用する負荷を増加させて、排気ガス温度を前記粒子状物質が燃焼するのに必要な温度まで上昇させる処理を行なう排気ガス温度上昇処理手段とを備えた油圧作業機において、
前記排気ガス温度上昇処理手段は、
前記エンジンの出力軸に接続された電動アシストモータと、この電動アシストモータのトルクを調整するインバータと、このインバータを制御するインバータ制御装置とを含むと共に、
前記アクチュエータ制御用制御弁が前記非供給状態にあるかどうか判定する第１判定手段と、前記排気ガス浄化装置の前記フィルタに目詰まりを生じているかどうか判定する第２判定手段とを有し、前記第１判定手段で前記非供給状態と判定され、しかも前記第２判定手段で前記フィルタに目詰まりを生じていると判定されたとき、前記エンジンに作用する負荷を増加させるように前記電動アシストモータを駆動させ、この電動アシストモータによって発電させる制御信号を前記インバータ制御装置に出力するメインコントローラを含むことを特徴とする油圧作業機。
【請求項２】
請求項１に記載の油圧作業機において、
前記電動アシストモータで発生させた電力を蓄えるキャパシタを備えたことを特徴とする油圧作業機。
【請求項３】
請求項２に記載の油圧作業機において、
前記排気ガス浄化装置に設けられ、前記排気ガス中の粒子状物質を燃焼させる抵抗線と、
前記インバータと、前記キャパシタ及び前記抵抗線のいずれかとを選択的に接続する電流分岐装置と、
前記メインコントローラに接続され、前記電流分岐装置の作動を制御する分岐制御装置とを備えると共に、
前記メインコントローラは、前記キャパシタが過充電かどうか判定する第３判定手段を含み、この第３判定手段で前記キャパシタが過充電であると判定されたとき、前記インバータと前記抵抗線とを接続させるように前記分岐制御装置を制御する処理を行なうことを特徴とする油圧作業機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−５２４４２（Ｐ２０１２−５２４４２Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９４１９３（Ｐ２０１０−１９４１９３）
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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