JP5940473B2 - Hydraulic drive unit for construction machinery - 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。 The present invention relates to a hydraulic drive device for a construction machine such as a hydraulic excavator, and in particular, a hydraulic drive that controls a discharge flow rate of the hydraulic pump so that a discharge pressure of the hydraulic pump is higher than a maximum load pressure of a plurality of actuators by a target differential pressure. Relates to the device.
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。
Some hydraulic drive devices for construction machines such as excavators control the discharge flow rate of the hydraulic pump so that the discharge pressure of the hydraulic pump is higher by the target differential pressure than the maximum load pressure of multiple actuators. This is called sensing control. A hydraulic drive device that performs this load sensing control is described in
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。
The hydraulic drive device described in
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。 Moreover, there exists a thing of patent document 2 as a hydraulic drive apparatus which performs load sensing control, and was equipped with the exhaust gas purification apparatus. In this device, an exhaust resistance sensor is provided in the exhaust gas purification device provided in the exhaust pipe, and when the detected value of the sensor exceeds a predetermined level, a signal is output from the control device, and the regulator and amplifier of the main pump are output. The load valve is controlled to increase the discharge amount and discharge pressure of the hydraulic pump at the same time and apply a hydraulic load to the engine. As a result, the engine output is increased to increase the exhaust gas temperature, the oxidation catalyst is activated, the filter deposits are burned, and the filter is regenerated.
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。 Construction machines such as hydraulic excavators are equipped with a diesel engine as a drive source. The amount of particulate matter (hereinafter referred to as PM) discharged from diesel engines is being regulated more and more year by year along with NOx, CO, HC, and the like. In response to such regulations, an exhaust gas purification device is provided in the engine, and PM is collected by a filter called a diesel particulate filter (DPF) in the engine exhaust gas purification device and discharged to the outside. It is common practice to reduce the amount of PM. In this exhaust gas purifying device, when the amount of PM supplemented by the filter increases, the filter becomes clogged, and as a result, the exhaust pressure of the engine increases, resulting in a decrease in engine output, deterioration in fuel consumption or engine life. Therefore, it is necessary to regenerate the filter by appropriately burning PM collected in the filter to remove clogging of the filter.
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。 For the regeneration of the filter, an oxidation catalyst is usually used. The oxidation catalyst may be disposed upstream of the filter, directly supported by the filter, or both. In either case, in order to activate the oxidation catalyst, the temperature of the exhaust gas Must be higher than the activation temperature of the oxidation catalyst, and for this purpose, it is necessary to forcibly raise the exhaust gas temperature to a temperature higher than the activation temperature of the oxidation catalyst.
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。
In the hydraulic drive device described in
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。 When an exhaust gas purifying device is provided in an engine of a hydraulic drive device that performs such load sensing control, the load on the engine is low when all the operating levers are neutral or when the operating amount of the operating lever is small. The exhaust gas temperature of the engine will be low. As a result, PM in the exhaust gas is not burned, clogging of the filter is not eliminated, engine exhaust pressure increases, and inconveniences such as a decrease in engine output, a deterioration in fuel consumption, or a decrease in engine life occur. There was a problem.
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。 In the hydraulic drive device described in Patent Document 2, when it is necessary to regenerate the filter of the exhaust gas purification device, this is detected by an exhaust resistance sensor, and control for simultaneously increasing the discharge flow rate and the discharge pressure of the main pump (hereinafter, referred to as the following) By performing pump output increase control), a hydraulic load is applied to the engine, the engine output is increased to increase the exhaust gas temperature, the oxidation catalyst is activated, and the filter deposit is combusted. For this reason, even when all the operation levers are neutral, the absorption horsepower of the main pump is not reduced, and the filter can be regenerated satisfactorily.
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。 However, in the hydraulic drive device described in Patent Document 2, the discharge flow rate of the hydraulic pump is returned to the tank via the unload valve, which is useless without using the energy of the pressure oil generated by the main pump. That is, the energy consumption efficiency of the entire hydraulic drive device is reduced.
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。 An object of the present invention is to efficiently remove the filter deposits of an exhaust gas purification device by increasing the absorption torque of a hydraulic pump and increasing the temperature of exhaust gas in a hydraulic drive device that performs load sensing control. Another object of the present invention is to provide a hydraulic drive device for a construction machine that can collect energy of pressure oil discharged from a hydraulic pump to a tank and can effectively use energy of pressure oil generated by the hydraulic pump.
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。 In order to solve the above problems, the present invention provides a prime mover, a variable displacement main pump driven by the prime mover, a plurality of actuators driven by pressure oil discharged from the main pump, and the main pump From a plurality of flow control valves that respectively control the flow of pressure oil supplied to the plurality of actuators, and the capacity of the main pump is reduced as the discharge pressure of the main pump increases, and the absorption torque of the main pump is reduced. A torque control unit for controlling so as not to exceed a preset maximum torque, and load sensing for controlling a capacity of the main pump so that a discharge pressure of the main pump is higher than a maximum load pressure of the plurality of actuators by a target differential pressure A hydraulic drive device for a construction machine comprising a pump control device having a control unit. A hydraulic motor that is disposed in a pressure oil supply oil passage that supplies pressure oil from the pump to the plurality of flow control valves and a control oil passage that connects a tank and that can be driven by the pressure oil discharged from the main pump, and the hydraulic pressure When the generator connected to the rotating shaft of the motor, the exhaust gas purification device for purifying the exhaust gas of the engine, and the discharge pressure of the main pump reach a target control pressure obtained by adding a predetermined value to the maximum load pressure A control device that controls the generator so that an increase in discharge pressure of the main pump is suppressed, the control device further determines whether or not regeneration processing of the exhaust gas purification device is necessary, and When regeneration processing of the exhaust gas purification device is necessary, the predetermined value is set to a value suitable for the regeneration processing and control is performed to increase the discharge pressure of the main pump, and And performs control for increasing the discharge flow rate of the main pump load sensing control over de sensing control unit as invalid.
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。 Control that increases the discharge pressure of the main pump by setting a predetermined value to a value suitable for the regeneration process when the exhaust gas purification device needs to be regenerated by providing the hydraulic motor, generator, and control device in this way When the exhaust gas purification device needs to be regenerated by performing the control to invalidate the load sensing control of the load sensing control unit and increase the discharge flow rate of the main pump, the absorption torque of the main pump 2 is increased. As the engine load increases and the exhaust temperature rises accordingly, the oxidation catalyst provided in the exhaust gas purification device is activated, and PM accumulated on the filter of the exhaust gas purification device is efficiently burned and removed can do.
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。 The hydraulic motor is driven by the discharge oil of the main pump, and the generator is driven by the hydraulic motor to generate electric energy, which is stored in the battery. Thereby, the energy of the pressure oil discharged from the main pump to the tank can be recovered, and the energy of the pressure oil generated by the main pump can be used effectively.
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。 The control device preferably sets the predetermined value to a value suitable for normal unload control when the regeneration process is not necessary.
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。 As a result, the discharge pressure of the main pump is controlled so as not to exceed the pressure obtained by adding a predetermined value (a value suitable for normal unload control) to the maximum load pressure. Can fulfill. In addition, when the hydraulic motor rotates and the discharge flow rate of the main pump is returned to the tank, the generator generates electrical energy, and the electrical energy is stored in the battery, so the pressure oil discharged from the main pump to the tank The energy of the pressure oil generated by the main pump can be effectively utilized.
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。 The hydraulic drive device is preferably a pilot pump driven by the engine, a pilot hydraulic source connected to the pilot pump and generating a pilot primary pressure based on discharge oil of the pilot pump, and the pilot pump And an engine speed detection valve that is located between the pilot hydraulic power source and generates a hydraulic signal that depends on the engine speed based on the discharge oil of the pilot pump. When processing is not required, the regeneration signal is required by setting the target differential pressure of the load sensing control by guiding the hydraulic signal generated by the engine speed detection valve to the load sensing control unit of the pump control device. When the discharge pressure of the pilot pump is transferred to the load sensing control unit of the pump control device There invalidates the load sensing control, performs control to increase the discharge flow rate of the main pump.
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。 Preferably, the torque control unit of the pump control device has a characteristic indicating a relationship between a discharge pressure and a capacity of the main pump, and a characteristic composed of a maximum capacity constant characteristic and a maximum absorption torque constant characteristic. When the discharge pressure of the main pump is lower than the pressure at the transition point from the maximum capacity constant characteristic to the maximum absorption torque constant characteristic, even if the discharge pressure of the main pump increases, When the discharge pressure of the main pump rises above the pressure at the transition point, the capacity of the main pump is reduced so that the maximum capacity of the main pump decreases according to the maximum absorption torque constant characteristic. A value suitable for the reproduction process that is set as the predetermined value when the control apparatus needs the reproduction process is a value that is suitable for the transfer process. Is the pressure above the value of the point.
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。 Thus, when performing the regeneration process, the pump output increase control using the constant absorption torque control of the torque control unit can be reliably performed, and the filter deposits in the exhaust gas purification device can be efficiently burned and removed. .
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。 According to the present invention, in a hydraulic drive device that performs load sensing control, the absorption torque of the hydraulic pump is increased to raise the temperature of the exhaust gas, thereby efficiently removing the filter deposits of the exhaust gas purification device. In addition, the energy of the pressure oil discharged from the hydraulic pump to the tank can be recovered, and the energy of the pressure oil generated by the hydraulic pump can be used effectively.
〜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。
~Constitution~
FIG. 1 is a diagram showing a hydraulic drive device for a work machine according to an embodiment of the present invention.
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。
The hydraulic drive apparatus according to the present embodiment is driven by the
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。
The work machine according to this embodiment is, for example, a hydraulic mini excavator, the
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。
The control valve 4 is connected to a first pressure oil supply oil passage (pipe) 2a to which discharge oil of the main pump 2 is supplied via a second pressure oil supply oil passage (valve block passage) 4a. A plurality of
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。
The
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。
The flow rate control valves 26a to 26h respectively control the direction and flow rate of the pressure oil supplied from the main pump 2 to the
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。
Each of the
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。
The engine
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。
The main pump 2 is a variable displacement hydraulic pump, and includes a
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。
The discharge pressure of the main pump 2 is guided to the torque
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。
The
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。
Here, since the absolute pressure Pa is a value that changes in accordance with the rotational speed of the
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。
In addition, the hydraulic drive apparatus according to the present embodiment is arranged in a control oil passage 51 connecting the second pressure oil
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。
The hydraulic drive apparatus according to the present embodiment includes an exhaust gas purification device 62 disposed in an
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。 The exhaust gas purification device 62 has a built-in filter that collects particulate matter (PM) contained in the exhaust gas. Further, the exhaust gas purification device 62 includes an oxidation catalyst. When the exhaust gas temperature reaches a predetermined temperature or higher, the oxidation catalyst is activated, and the activated oxidation catalyst burns unburned fuel added to the exhaust gas. As a result, the exhaust gas temperature is raised, and the PM collected and deposited on the filter is efficiently burned and removed.
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。
The
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。
The hydraulic drive device according to the present embodiment is further connected in parallel with the
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。
The
~ Hydraulic excavator ~
FIG. 2 shows the external appearance of the hydraulic excavator.
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。
In FIG. 2, a hydraulic excavator well known as a work machine includes an
~ Main pump torque control ~
Details of torque control of the torque
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。 In FIG. 3A, the Pq characteristic of the main pump 2 is composed of a maximum capacity constant characteristic TP0 and maximum absorption torque constant characteristics TP1, TP2.
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。
A first value P0 (starting pressure of constant absorption torque control) that is the pressure at the break point (transition point) at which the discharge pressure P of the main pump 2 shifts from the maximum capacity constant characteristic TP0 to the maximum absorption torque constant characteristics TP1, TP2. When the pressure is below, the maximum capacity of the main pump 2 is constant at qmax even if the discharge pressure P of the main pump 2 increases. At this time, as shown in FIG. 3B, as the discharge pressure P of the main pump 2 increases, the maximum absorption torque of the main pump 2 that is the product of the pump discharge pressure and the pump capacity increases. When the discharge pressure P of the main pump 2 rises above the first value P0, the maximum capacity of the main pump 2 decreases along the characteristic line of the maximum absorption torque constant characteristics TP1 and TP2, and the absorption torque of the main pump 2 is The maximum torque Tmax determined by the characteristics of TP1 and TP2 is maintained. The characteristic lines of TP1 and TP2 are set by two springs (not shown) so as to approximate a constant absorption torque curve (hyperbola), and the maximum torque Tmax is substantially constant. Further, the maximum torque Tmax is set to be smaller than the limit torque TEL of the
~ Relationship between PM accumulation amount and exhaust resistance (differential pressure across the filter) ~
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the amount of PM accumulated in the exhaust gas purification device 62 and the exhaust resistance (differential pressure across the filter) detected by the
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。 In FIG. 4, the exhaust resistance of the exhaust gas purification device 62 increases as the PM deposition amount in the exhaust gas purification device 62 increases. In the figure, Wb is the PM deposition amount that requires automatic regeneration control, and ΔPb is the exhaust resistance when the PM deposition amount is Wb. Wa is a PM deposition amount that may terminate the regeneration control, and ΔPa is an exhaust resistance when the PM deposition amount is Wa.
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。
In a storage device (not shown) of the
~ Control flow ~
FIG. 5A is a flowchart showing control of the
<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。
<Step S100>
First, the
<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。
<Step S110>
When the regeneration flag is not ON (when regeneration processing is not necessary), the
<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。
<Step S120>
When the regeneration flag is ON (when regeneration processing is necessary), the
<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。
<Step S130>
Next, the
<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。
<Step S140>
Next, the
<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。
<Step S150A>
When the maximum load pressure PLmax does not reach the predetermined pressure Pmro and is lower than that, the
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。
That is, Pun = PLmax + Pb
<Step S150B>
When the maximum load pressure PLmax reaches a predetermined pressure Pmro, the
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。
That is, Pun = PLmax
<Step S160>
Next, the
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。
Tm = Pun × q
In this specification, this rotational torque is called unload rotational torque.
<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。
<Step S170>
Next, the
<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。
<Step S180>
Next, the
<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。
<Step S190>
Next, the
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。
By controlling the
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。
When the maximum load pressure PLmax reaches a predetermined pressure Pmro that is slightly lower than the main relief pressure Pmr, before the discharge flow rate of the main pump 2 is returned to the tank via the
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。
In any of the above cases, when the
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。
FIG. 5B is a flowchart showing the regeneration control of the
<Step S200>
First, when the program starts, the
(1a)電磁切換弁65に出力する電気信号をOFFにする。
(1a) The electrical signal output to the
(2a)再生フラグをOFFにする。 (2a) Turn off the regeneration flag.
(3a)排気ガス中に未燃燃料を供給する制御をOFFにする。 (3a) Turn off the control for supplying unburned fuel into the exhaust gas.
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。
By turning off the electrical signal output to the
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。
By turning off the regeneration flag as in (2a) above, the predetermined value Pb is set to the same value P1 as the set pressure of the conventional unload valve in the control of the
<Step S210>
Next, based on the detection signal from the
<Step S220>
When ΔP> ΔPb or when the forced
(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。
(1b) The electric signal output to the
(2b)再生フラグをONにする。 (2b) Turn on the regeneration flag.
(3b)排気ガス中に未燃燃料を供給する制御をONにする。 (3b) Turn on the control for supplying unburned fuel into the exhaust gas.
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。
By switching the
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。
By turning on the regeneration flag as in (2b) above, the predetermined value Pb is set to a value P2 suitable for regeneration processing larger than the value P1 in the control of the
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。 Thus, by increasing the discharge flow rate of the main pump 2 and increasing the discharge pressure of the main pump 2, it is possible to perform pump absorption torque increase control in which the absorption torque of the main pump 2 is increased.
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。
The control (3b) is performed, for example, by controlling an electronic governor (not shown) of the
<Step S230>
During the regeneration control, the
<Step S240>
When ΔP <ΔPa, the
(1c) The electrical signal output to the
(2c)再生フラグをOFFにする。 (2c) Turn off the regeneration flag.
(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。
(3c) Turn off the control for supplying unburned fuel into the exhaust gas.
~ Operation ~
Next, the operation of the hydraulic drive device according to the present embodiment will be described.
<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。
<When regeneration processing is not required and all control levers are neutral>
If the regeneration process is not necessary, the determination in step S210 of FIG. 5B is negative and the regeneration flag is OFF. In this case, an OFF electrical signal is output to the
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。
When the operation levers of all the
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。
Further, the
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。
At this time, the
<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。
<When playback is not required and the control lever is operated>
For example, when the operation lever of the boom
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。
The flow rate through the
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。
When the
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。
If the discharge pressure Pd of the main pump 2 transiently becomes higher than the pressure Pun obtained by adding a predetermined value Pb (= P1) to the maximum load pressure PLmax during this operation, the
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。
At this time, the
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。
When the operation lever devices of two or more actuators, for example, the
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。
When the operation levers of the operation lever devices of two or more actuators are operated, the output pressure of the differential
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。
At this time, when a saturation state occurs in which the discharge flow rate of the main pump 2 is less than the flow rate required by the
<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。
<When the control lever is returned to neutral>
For example, when the operation lever of the boom
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。
At this time, the discharge pressure Pd of the main pump 2 temporarily increases, but when the discharge pressure Pd of the main pump 2 becomes higher than the pressure Pun obtained by adding a predetermined value Pb (= P1) to the maximum load pressure PLmax. The
<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。
<When regeneration is required and all control levers are neutral>
When the operation levers of all the
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。
Here, the discharge pressure of the
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。
Further, when the operation levers of all the
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。
In the Pq (pressure-pump capacity) characteristics of the main pump 2 shown in FIG. 3A, in general, in the case of a construction machine such as a hydraulic excavator, the starting pressure P0 for constant absorption torque control is often set to about 10 MPa. As described above, since P2 is set to a pressure in the vicinity of P0 (for example, a pressure equal to or slightly higher than P0), as a result, the main pump 2 when the
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。
Thus, by setting the target control pressure Pun of the hydraulic motor control to PLmax + P2 and switching the
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。
When the absorption torque of the main pump 2 increases in this way, the load on the
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。 This pump absorption torque increase control is continued until the exhaust resistance ΔP in the exhaust gas purification device 42 detected by the exhaust resistance sensor 43 provided in the exhaust gas purification device 42 becomes smaller than the threshold value ΔPa.
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。
At this time, the
<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。
<When playback processing is required and the control lever is operated>
For example, when the operation lever of the boom
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。
At this time, the load pressure of the
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。
Also at this time, as in the case where the operation lever is not operated, the
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。
The point C in FIGS. 3A and 3B shows an example of the operating point of the main pump 2 at this time. The discharge pressure of the main pump 2 is increased to Prc by the control of the
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。 Here, when the main pump 2 operates at the point B and when it operates at the point C, the magnitude of the pump absorption torque is substantially the same, and when the actuator is operated by operating the operation lever, the actuator operation is also performed. The pump absorption torque increase control similar to that before operating the actuator can be performed without being affected by the above.
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。
As described above, when the actuator is operated by operating the operation lever during the regeneration process of the exhaust gas purifying device 62, the pump absorption torque increase control using the constant absorption torque control is performed as in the case where the actuator is not operated. The exhaust temperature can be increased by increasing the load of the
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。
At this time, the
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。
When the load pressure (maximum load pressure) of the
~effect~
As described above, according to the present embodiment, when the regeneration processing of the exhaust gas purification device 62 is necessary in the hydraulic drive device that performs load sensing control, the absorption torque of the main pump 2 is increased to increase the exhaust gas. By raising the temperature, the filter deposits of the exhaust gas purifying device 62 can be efficiently burned and removed, and the
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。
Further, when the regeneration process of the exhaust gas purification device 62 is not necessary, the discharge pressure of the main pump 2 is set to a predetermined value (usually normal pressure) in order to set the predetermined value to a value suitable for normal unload control. It is controlled so as not to exceed a pressure obtained by adding a value suitable for unloading control), and can perform the same function as a conventional unloading valve. Further, since the
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。
Further, when the maximum load pressure reaches a predetermined pressure Pmro that is slightly lower than the relief pressure Pmr of the
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。
In the present embodiment, the
<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。
<Others>
Various modifications can be made to the above embodiment within the spirit of the present invention.
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。
For example, in the above embodiment, the
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。
In the above embodiment, the output pressure of the differential pressure reducing valve 24 (the absolute pressure of the differential pressure between the discharge pressure of the main pump 2 and the maximum load pressure) is led to the
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。
Further, in the above-described embodiment, the rotation speed of the
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。
In the above embodiment, the
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。 Furthermore, although the said embodiment demonstrated the case where a construction machine was a hydraulic excavator, even if it is construction machines (for example, a hydraulic crane, a wheeled shovel, etc.) other than a hydraulic excavator, a diesel engine and an exhaust gas purification apparatus are provided. And if it mounts the hydraulic drive system which performs load sensing control and torque control, this invention is applied similarly to the said embodiment, and the same effect is acquired.
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
DESCRIPTION OF
27a to 27h
Claims (4)
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。 Engine,
A variable displacement main pump driven by this engine;
A plurality of actuators driven by pressure oil discharged from the main pump;
A plurality of flow control valves that respectively control the flow of pressure oil supplied from the main pump to the plurality of actuators;
A torque control unit that reduces the capacity of the main pump as the discharge pressure of the main pump increases and controls the absorption torque of the main pump not to exceed a preset maximum torque; and a discharge pressure of the main pump A hydraulic drive device for a construction machine, comprising: a pump control device having a load sensing control unit that controls a capacity of the main pump so as to be higher by a target differential pressure than a maximum load pressure of the plurality of actuators;
A hydraulic motor that is disposed in a control oil passage that connects a tank with a pressure oil supply oil passage that supplies pressure oil from the main pump to the plurality of flow control valves, and that can be driven by the pressure oil discharged from the main pump;
A generator connected to the rotating shaft of the hydraulic motor;
An exhaust gas purification device for purifying the exhaust gas of the engine;
A controller for controlling the generator so that an increase in the discharge pressure of the main pump is suppressed when the discharge pressure of the main pump reaches a target control pressure obtained by adding a predetermined value to the maximum load pressure;
The control device further determines whether or not regeneration processing of the exhaust gas purification device is necessary, and when the regeneration processing of the exhaust gas purification device is necessary, the predetermined value is suitable for the regeneration processing. A construction machine that performs control to increase the discharge pressure of the main pump by setting the value to a value and disables the load sensing control of the load sensing control unit to increase the discharge flow rate of the main pump Hydraulic drive device.
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。 The hydraulic drive device for a construction machine according to claim 1,
The control device sets the predetermined value to a value suitable for normal unload control when the regeneration process is not necessary.
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。 The hydraulic drive device for a construction machine according to claim 1 or 2,
A pilot pump driven by the engine;
A pilot hydraulic power source connected to the pilot pump and generating a pilot primary pressure based on discharge oil of the pilot pump;
An engine speed detection valve that is located between the pilot pump and the pilot hydraulic power source and generates a hydraulic signal that depends on the engine speed based on the discharge oil of the pilot pump;
When the regeneration process is not required, the control device guides a hydraulic signal generated by the engine speed detection valve to a load sensing control unit of the pump control device to set a target differential pressure of the load sensing control, When the regeneration process is required, the discharge pressure of the pilot pump is led to the load sensing control unit of the pump control device to invalidate the load sensing control, and the discharge flow rate of the main pump is increased to perform control. A hydraulic drive device for a construction machine.
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。 The hydraulic drive device for a construction machine according to any one of claims 1 to 3,
The torque control unit of the pump control device is a characteristic indicating a relationship between the discharge pressure and the capacity of the main pump, and a characteristic constituted by a maximum capacity constant characteristic and a maximum absorption torque constant characteristic is preset, When the discharge pressure of the main pump is equal to or lower than the pressure at the transition point from the maximum capacity constant characteristic to the maximum absorption torque constant characteristic, the maximum capacity of the main pump is constant even if the discharge pressure of the main pump increases. And when the discharge pressure of the main pump rises above the pressure at the transition point, the capacity of the main pump is controlled so that the maximum capacity of the main pump decreases according to the constant maximum absorption torque characteristic. Configured,
A hydraulic drive device for a construction machine, wherein a value suitable for the regeneration processing set as the predetermined value when the control device requires the regeneration processing is a value equal to or higher than the pressure at the transition point .
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