[go: up one dir, main page]

KR102017098B1 - 제어 시스템, 작업 기계, 및 제어 방법 - Google Patents

제어 시스템, 작업 기계, 및 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102017098B1
KR102017098B1 KR1020177035195A KR20177035195A KR102017098B1 KR 102017098 B1 KR102017098 B1 KR 102017098B1 KR 1020177035195 A KR1020177035195 A KR 1020177035195A KR 20177035195 A KR20177035195 A KR 20177035195A KR 102017098 B1 KR102017098 B1 KR 102017098B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydraulic
engine
hydraulic pump
state
flow rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020177035195A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190087685A (ko
Inventor
시몬 짐보
겐이치 기타무라
요시히로 구마가에
Original Assignee
가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 filed Critical 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Publication of KR20190087685A publication Critical patent/KR20190087685A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102017098B1 publication Critical patent/KR102017098B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2203—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/30—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2058—Electric or electro-mechanical or mechanical control devices of vehicle sub-units
    • E02F9/2062—Control of propulsion units
    • E02F9/2066—Control of propulsion units of the type combustion engines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2239—Control of flow rate; Load sensing arrangements using two or more pumps with cross-assistance
    • E02F9/2242—Control of flow rate; Load sensing arrangements using two or more pumps with cross-assistance including an electronic controller
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2246—Control of prime movers, e.g. depending on the hydraulic load of work tools
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2264—Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives
    • E02F9/2271—Actuators and supports therefor and protection therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2292—Systems with two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/222—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/04—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/16—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors
    • F15B11/17—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors using two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/18—Control of the engine output torque
    • F02D2250/26—Control of the engine output torque by applying a torque limit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/08—Servomotor systems incorporating electrically operated control means
    • F15B21/087—Control strategy, e.g. with block diagram
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20507—Type of prime mover
    • F15B2211/20523—Internal combustion engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20546—Type of pump variable capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20576—Systems with pumps with multiple pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/3056—Assemblies of multiple valves
    • F15B2211/3059—Assemblies of multiple valves having multiple valves for multiple output members
    • F15B2211/30595—Assemblies of multiple valves having multiple valves for multiple output members with additional valves between the groups of valves for multiple output members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40—Flow control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40—Flow control
    • F15B2211/405—Flow control characterised by the type of flow control means or valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6309—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a pressure source supply pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6313—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a load pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6316—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a pilot pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/633—Electronic controllers using input signals representing a state of the prime mover, e.g. torque or rotational speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6651—Control of the prime mover, e.g. control of the output torque or rotational speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6652—Control of the pressure source, e.g. control of the swash plate angle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F15B2211/7142—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders the output members being arranged in multiple groups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/86—Control during or prevention of abnormal conditions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

제어 시스템은, 엔진과, 엔진에 의해 구동되는 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프와, 제1 유압 펌프와 제2 유압 펌프를 접속하는 유로에 설치되고, 유로가 개방되는 합류 상태와 유로가 폐쇄되는 분류 상태를 전환 가능한 개폐 장치와, 분류 상태에 있어서 제1 유압 펌프로부터 토출된 작동유가 공급되는 제1 유압 액추에이터와, 분류 상태에 있어서 제2 유압 펌프로부터 토출된 작동유가 공급되는 제2 유압 액추에이터와, 엔진의 출력이 제한되고 있는지의 여부를 판정하는 판정부와, 엔진의 출력이 제한되고 있는 것으로 판정부가 판정했을 때, 합류 상태로 되도록 개폐 장치를 제어하는 합분류 제어부를 구비한다.

Description

제어 시스템, 작업 기계, 및 제어 방법
본 발명은, 제어 시스템, 작업 기계(work machine), 및 제어 방법에 관한 것이다.
작업기를 구비하는 작업 기계의 일종으로서 유압 셔블이 알려져 있다. 유압 셔블의 작업기(working unit)는, 유압(油壓) 실린더에 의해 구동된다. 유압 실린더는, 유압 펌프로부터 토출된 작동유에 의해 작동한다. 특허 문헌 1에는, 제1 유압 펌프로부터 토출된 작동유와 제2 유압 펌프로부터 토출된 작동유가 합류하는 합류 상태와 합류하지 않는 분류(分流) 상태를 전환하는 합분류(合分流) 밸브를 가지는 유압 제어 장치가 기재되어 있다. 분류 상태에 있어서는, 제1 유압 펌프로부터 토출된 작동유에 의해 제1 유압 액추에이터가 작동하고, 제2 유압 펌프로부터 토출된 작동유에 의해 제2 유압 액추에이터가 작동한다.
국제 공개 제2005/047709호
제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프는 각각, 엔진에 의해 구동된다. 엔진의 출력이 저하되면, 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프의 각각으로부터 토출(吐出)되는 작동유의 유량(流量)이 감소한다. 엔진의 출력이 저하되었을 때, 분류 상태가 유지되면, 제1 유압 액추에이터 및 제2 유압 액추에이터 각각에 공급되는 작동유의 유량이 감소한다. 그 결과, 작업기의 작동 속도가 저하되어, 작업 기계의 작업성이 저하될 가능성이 있다.
본 발명의 태양(態樣)은, 엔진의 출력이 저하되었을 때, 작업기의 작동 속도의 저하를 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 태양에 따르면, 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되는 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프와, 상기 제1 유압 펌프와 상기 제2 유압 펌프를 접속하는 유로(流路; flowpath)에 설치되고, 상기 유로가 개방되는 합류 상태와 상기 유로가 폐쇄되는 분류 상태를 전환 가능한 개폐 장치와, 상기 분류 상태에 있어서 상기 제1 유압 펌프로부터 토출된 작동유가 공급되는 제1 유압 액추에이터와, 상기 분류 상태에 있어서 상기 제2 유압 펌프로부터 토출된 작동유가 공급되는 제2 유압 액추에이터와, 상기 엔진의 출력이 제한되고 있는지의 여부를 판정하는 판정부와, 상기 엔진의 출력이 제한되고 있는 것으로 상기 판정부가 판정했을 때, 상기 합류 상태로 되도록 상기 개폐 장치를 제어하는 합분류 제어부를 구비하는 제어 시스템이 제공된다.
본 발명의 태양에 의하면, 엔진의 출력이 저하되었을 때, 작업기의 작동 속도의 저하를 억제할 수 있는 기술이 제공된다.
도 1은, 본 실시형태에 관한 작업 기계의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 2는, 본 실시형태에 관한 제어 시스템의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은, 본 실시형태에 관한 엔진 및 배기 가스 처리 장치의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는, 본 실시형태에 관한 유압 시스템의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5는, 본 실시형태에 관한 제어 장치의 일례를 나타낸 기능 블록도이다.
도 6은, 본 실시형태에 관한 엔진의 토크선도의 일례를 나타낸 도면이다.
도 7은, 본 실시형태에 관한 작업 기계의 제어 방법의 일례를 나타낸 플로우차트이다.
이하, 본 발명에 관한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 이하에서 설명하는 각각의 실시형태의 구성 요소는 적절히 조합시키는 것이 가능하다. 또한, 일부의 구성 요소를 이용하지 않을 경우도 있다.
[작업 기계]
도 1은, 본 실시형태에 관한 작업 기계(1)의 일례를 나타낸 사시도이다. 본 실시형태에 있어서는, 작업 기계(1)가 하이브리드 방식의 유압 셔블인 것으로 한다. 이하의 설명에 있어서는, 작업 기계(1)를 적절히, 유압 셔블(1)이라고 한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 유압 셔블(1)은, 작업기(10)와, 작업기(10)를 지지하는 상부 선회체(旋回體)(2)와, 상부 선회체(2)를 지지하는 하부 주행체(3)와, 엔진(4)과, 엔진(4)에 의해 구동되는 발전 전동기(27)와, 엔진(4)에 의해 구동되는 유압 펌프(30)와, 작업기(10)를 작동시키는 유압 실린더(20)와, 상부 선회체(2)를 선회(旋回)시키는 전동 모터(25)와, 하부 주행체(3)를 주행시키는 유압 모터(24)와, 작업기(10)를 조작하기 위한 조작 장치(5)와, 제어 장치(100)와, 엔진(4)의 배기 가스를 처리하는 배기 가스 처리 장치(200)를 구비한다.
엔진(4)은, 유압 셔블(1)의 동력원인 내연 기관이다. 엔진(4)은, 발전 전동기(27) 및 유압 펌프(30)와 연결되는 출력 샤프트(4S)를 가진다. 엔진(4)은, 예를 들면, 디젤 엔진이다. 엔진(4)은, 상부 선회체(2)의 기계실(7)에 수용된다.
발전 전동기(27)는, 엔진(4)의 출력 샤프트(4S)와 연결되고, 엔진(4)의 작동에 의해 발전한다. 발전 전동기(27)는, 예를 들면, 스위치드(switched) 릴럭턴스(reluctance) 모터이다. 그리고, 발전 전동기(27)는, PM(Permanent Magnet) 모터라도 된다.
유압 펌프(30)는, 엔진(4)의 출력 샤프트(4S)와 연결되고, 엔진(4)의 작동에 의해 작동유를 토출한다. 본 실시형태에 있어서, 유압 펌프(30)는, 출력 샤프트(4S)와 연결되고, 엔진(4)에 의해 구동되는 제1 유압 펌프(31)와, 출력 샤프트(4S)와 연결되고, 엔진(4)에 의해 구동되는 제2 유압 펌프(32)를 포함한다. 유압 펌프(30)는, 상부 선회체(2)의 기계실(7)에 수용된다.
작업기(10)는, 상부 선회체(2)에 지지된다. 작업기(10)는, 상대(相對) 이동 가능한 복수의 작업기 요소(work unit element)를 포함한다. 작업기(10)의 작업기 요소는, 버킷(bucket)(11)과, 버킷(11)에 연결되는 암(arm)(12)과, 암(12)에 연결되는 붐(boom)(13)을 포함한다. 버킷(11)은, 회전 가능하게 암(12)의 선단부에 연결된다. 암(12)은, 회전 가능하게 붐(13)의 선단부에 연결된다. 붐(13)은, 회전 가능하게 상부 선회체(2)에 연결된다.
유압 실린더(20)는, 유압 펌프(30)로부터 공급되는 작동유에 의해 작동한다. 유압 실린더(20)는, 작업기(10)를 작동시키기 위한 동력을 발생하는 유압 액추에이터이다. 작업기(10)는, 유압 실린더(20)가 발생하는 동력에 의해 작동 가능하다. 유압 실린더(20)는, 버킷(11)을 작동시키는 버킷 실린더(21)와, 암(12)을 작동시키는 암 실린더(22)와, 붐(13)을 작동시키는 붐 실린더(23)를 포함한다.
전동 모터(25)는, 발전 전동기(27)로부터 공급되는 전력에 의해 작동한다. 전동 모터(25)는, 상부 선회체(2)를 선회시키기 위한 동력을 발생하는 전동 액추에이터이다. 상부 선회체(2)는, 전동 모터(25)가 발생하는 동력에 의해 선회축(旋回軸) RX를 중심으로 선회 가능하다.
유압 모터(24)는, 유압 펌프(30)로부터 공급되는 작동유에 의해 작동한다. 유압 모터(24)는, 하부 주행체(3)를 주행시키기 위한 동력을 발생하는 유압 액추에이터이다. 하부 주행체(3)의 크롤러 벨트(crawler belt)(3C)는, 유압 모터(24)가 발생하는 동력에 의해 회전 가능하다.
상부 선회체(2)는, 연료를 수용하는 연료 탱크(8)와, 작동유를 수용하는 작동유 탱크(9)를 가진다. 연료 탱크(8)에 수용되어 있는 연료가 엔진(4)에 공급된다. 작동유 탱크(9)에 수용되어 있는 작동유가 유압 펌프(30)를 통하여 유압 실린더(20) 및 유압 모터(24)에 공급된다.
조작 장치(5)는, 운전실(6)에 배치된다. 조작 장치(5)는, 유압 실린더(20) 및 유압 모터(24)의 각각을 구동시키기 위해 조작된다. 조작 장치(5)는, 유압 셔블(1)의 운전자에 의해 조작되는 조작 부재를 포함한다. 조작 부재는, 조작 레버 또는 죠이스틱을 포함한다. 조작 장치(5)가 조작됨으로써, 작업기(10)가 작동한다.
[제어 시스템]
도 2는, 본 실시형태에 관한 제어 시스템(1000)의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다. 제어 시스템(1000)은, 유압 셔블(1)에 탑재되고, 유압 셔블(1)을 제어한다. 제어 시스템(1000)은, 제어 장치(100)와, 유압 시스템(1000A)과, 전동 시스템(1000B)을 포함한다.
유압 시스템(1000A)은, 유압 펌프(30)와, 유압 펌프(30)로부터 토출된 작동유가 흐르는 유압 회로(40)와, 유압 회로(40)를 통하여 유압 펌프(30)로부터 공급된 작동유에 의해 작동하는 유압 실린더(20)와, 유압 회로(40)를 통하여 유압 펌프(30)로부터 공급된 작동유에 의해 작동하는 유압 모터(24)를 가진다.
엔진(4)의 출력 샤프트(4S)는, 유압 펌프(30)와 연결된다. 엔진(4)이 구동함으로써, 유압 펌프(30)가 작동한다. 유압 실린더(20) 및 유압 모터(24)는, 유압 펌프(30)로부터 토출된 작동유에 기초하여 작동한다. 엔진(4)의 회전수[rpm]를 검출하는 엔진 회전수 센서(4R)가 엔진(4)에 설치된다.
유압 펌프(30)는, 가변(可變) 용량형 유압 펌프이다. 본 실시형태에 있어서, 유압 펌프(30)는, 경사판식 유압 펌프이다. 유압 펌프(30)의 경사판(30A)은, 서보 기구(機構)(30B)에 의해 구동된다. 서보 기구(30B)에 의해 경사판(30A)의 각도가 조정되는 것에 의해, 유압 펌프(30)의 용량[cc/rev]이 조정된다. 유압 펌프(30)의 용량이란, 유압 펌프(30)와 연결된 엔진(4)의 출력 샤프트(4S)가 1회전 했을 때 유압 펌프(30)로부터 토출되는 작동유의 토출량[cc/rev]을 말한다.
본 실시형태에 있어서, 유압 펌프(30)의 경사판(30A)은, 제1 유압 펌프(31)의 경사판(31A)과, 제2 유압 펌프(32)의 경사판(32A)을 포함한다. 서보 기구(30B)는, 제1 유압 펌프(31)의 경사판(31A)의 각도를 조정하는 서보 기구(31B)와, 제2 유압 펌프(32)의 경사판(32A)의 각도를 조정하는 서보 기구(32B)를 포함한다.
전동 시스템(1000B)은, 발전 전동기(27)와, 축전기(14)와, 변압기(14C)와, 제1 인버터(15G)와, 제2 인버터(15R)와, 발전 전동기(27)로부터 공급된 전력에 의해 작동하는 전동 모터(25)를 가진다.
엔진(4)의 출력 샤프트(4S)는, 발전 전동기(27)와 연결된다. 엔진(4)이 구동함으로써, 발전 전동기(27)가 작동한다. 엔진(4)이 구동되면, 발전 전동기(27)의 로터가 회전한다. 발전 전동기(27)의 로터가 회전함으로써, 발전 전동기(27)가 발전한다. 그리고, 발전 전동기(27)는, PTO(Power Take Off)와 같은 동력 전달 기구를 통하여 엔진(4)의 출력 샤프트(4S)와 연결되어도 된다.
전동 모터(25)는, 발전 전동기(27)로부터 출력된 전력에 기초하여 작동한다. 전동 모터(25)는, 상부 선회체(2)를 선회시키는 동력을 발생한다. 전동 모터(25)에 회전 센서(16)가 설치된다. 회전 센서(16)는, 예를 들면, 리졸버(resolver) 또는 로터리 인코더를 포함한다. 회전 센서(16)는, 전동 모터(25)의 회전 각도 또는 회전 속도를 검출한다.
운전실(6)에는, 운전자에 의해 조작되는 조작 장치(5), 스로틀 다이얼(33), 및 작업 모드 선택기(34)가 설치된다.
조작 장치(5)는, 하부 주행체(3)를 조작하는 조작 부재, 상부 선회체(2)를 조작하는 조작 부재, 및 작업기(10)를 조작하는 조작 부재를 포함한다. 하부 주행체(3)를 주행시키는 유압 모터(24)는, 조작 장치(5)의 조작에 기초하여 작동한다. 상부 선회체(2)를 선회시키는 전동 모터(25)는, 조작 장치(5)의 조작에 기초하여 작동한다. 작업기(10)를 작동시키는 유압 실린더(20)는, 조작 장치(5)의 조작에 기초하여 작동한다.
본 실시형태에 있어서, 조작 장치(5)는, 운전석(6S)에 착석한 운전자의 우측에 배치되는 우측 조작 레버(5R)와, 좌측에 배치되는 좌측 조작 레버(5L)를 포함한다.
또한, 조작 장치(5)는, 주행 레버(도시하지 않음)를 가진다. 주행 레버가 조작됨으로써, 유압 모터(24)가 구동된다.
제어 시스템(1000)은, 조작 장치(5)의 조작량을 검출하는 조작량 센서(90)를 가진다. 조작량 센서(90)는, 버킷(11)을 작동시키는 버킷 실린더(21)를 구동시키기 위해 조작된 조작 장치(5)의 조작량을 검출하는 버킷 조작량 센서(91)와, 암(12)을 작동시키는 암 실린더(22)를 구동시키기 위해 조작된 조작 장치(5)의 조작량을 검출하는 암 조작량 센서(92)와, 붐(13)을 작동시키는 붐 실린더(23)를 구동시키기 위해 조작된 조작 장치(5)의 조작량을 검출하는 붐 조작량 센서(93)를 포함한다.
스로틀 다이얼(33)은, 엔진(4)에 분사되는 연료 분사량을 설정하기 위한 조작 부재이다. 스로틀 다이얼(33)에 의해, 엔진(4)의 상한 회전수 Nmax[rpm]가 설정된다.
작업 모드 선택기(34)는, 엔진(4)의 출력 특성을 설정하기 위한 조작 부재이다. 작업 모드 선택기(34)에 의해, 엔진(4)의 최고 출력[kW]이 설정된다.
제어 장치(100)는, 컴퓨터 시스템을 포함한다. 제어 장치(100)는, CPU(Central Processing Unit)와 같은 프로세서를 포함하는 연산 처리 장치와, ROM(Read Only Memory) 또는 RAM(Random Access Memory)와 같은 메모리를 포함하는 기억 장치와, 입출력 인터페이스 장치를 가진다. 제어 장치(100)는, 유압 시스템(1000A) 및 전동 시스템(1000B)을 제어하는 지령 신호를 출력한다. 본 실시형태에 있어서, 제어 장치(100)는, 유압 시스템(1000A)을 제어하는 펌프 컨트롤러(100A)와 전동 시스템(1000B)을 제어하는 하이브리드 컨트롤러(100B)와, 엔진(4)을 제어하는 엔진 컨트롤러(100C)를 포함한다.
펌프 컨트롤러(100A)는, 하이브리드 컨트롤러(100B)로부터 송신된 지령 신호, 엔진 컨트롤러(100C)로부터 송신된 지령 신호, 및 조작량 센서(90)로부터 송신된 검출 신호 중 적어도 하나에 기초하여, 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)를 제어하는 지령 신호를 출력한다.
본 실시형태에 있어서, 펌프 컨트롤러(100A)는, 유압 펌프(30)의 용량[cc/rev]을 조정하기 위한 지령 신호를 출력한다. 펌프 컨트롤러(100A)는, 서보 기구(30B)에 지령 신호를 출력하여, 유압 펌프(30)의 경사판(30A)의 각도를 제어함으로써, 유압 펌프(30)의 용량[cc/rev]을 조정한다. 유압 펌프(30)는, 경사판(30A)의 각도를 검출하는 경사판각 센서(30S)를 가진다. 경사판각 센서(30S)는, 경사판(31A)의 각도를 검출하는 경사판각 센서(31S)와, 경사판(32A)의 각도를 검출하는 경사판각 센서(32S)를 포함한다. 경사판각 센서(30S)의 검출 신호는, 펌프 컨트롤러(100A)에 출력된다. 펌프 컨트롤러(100A)는, 경사판각 센서(30S)의 검출 신호에 기초하여, 서보 기구(30B)에 지령 신호를 출력하여, 경사판(30A)의 각도를 제어한다.
유압 펌프(30)는, 엔진(4)에 의해 구동된다. 엔진(4)의 회전수[rpm]가 높아져 유압 펌프(30)와 연결되어 있는 엔진(4)의 출력 샤프트(4S)의 단위 시간당의 회전수가 높아지는 것에 의해, 유압 펌프(30)로부터 토출되는 단위 시간당의 작동유의 토출 유량 Q[l/min]가 증대한다. 엔진(4)의 회전수[rpm]가 낮아져 유압 펌프(30)와 연결되어 있는 엔진(4)의 출력 샤프트(4S)의 단위 시간당의 회전수가 낮아지는 것에 의해, 유압 펌프(30)로부터 토출되는 단위 시간당의 작동유의 토출 유량 Q[l/min]가 감소한다.
유압 펌프(30)가 최대 용량[cc/rev]으로 조정된 상태로 엔진(4)이 최고 회전수[rpm]로 구동되었을 때, 유압 펌프(30)는, 최대 토출 유량 Qmax[l/min]로 작동유를 토출한다.
본 실시형태에 있어서, 펌프 컨트롤러(100A)는, 제1 유압 펌프(31)의 용량[cc/rev] 및 제2 유압 펌프(32)의 용량[cc/rev]의 각각을 조정하기 위한 지령 신호를 출력한다.
펌프 컨트롤러(100A)는, 경사판각 센서(31S)의 검출 신호에 기초하여 서보 기구(31B)에 지령 신호를 출력하여, 제1 유압 펌프(31)의 경사판(31A)의 각도를 제어함으로써, 제1 유압 펌프(31)의 용량[cc/rev]을 조정한다. 펌프 컨트롤러(100A)는, 경사판각 센서(32S)의 검출 신호에 기초하여 서보 기구(32B)에 지령 신호를 출력하여, 제2 유압 펌프(32)의 경사판(32A)의 각도를 제어함으로써, 제2 유압 펌프(32)의 용량[cc/rev]을 조정한다.
유압 펌프(30)로부터 토출되는 작동유의 토출 유량 Q[l/min]는, 제1 유압 펌프(31)로부터 토출되는 작동유의 토출 유량 Q1[l/min]와, 제2 유압 펌프(32)로부터 토출되는 작동유의 토출 유량 Q2[l/min]를 포함한다. 엔진(4)의 회전수가 높아져 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)와 연결되어 있는 엔진(4)의 출력 샤프트(4S)의 단위 시간당의 회전수가 높아지는 것에 의해, 제1 유압 펌프(31)의 토출 유량 Q1[l/min] 및 제2 유압 펌프(32)의 토출 유량 Q2[l/min]가 증대한다. 엔진(4)의 회전수가 낮아져 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)와 연결되어 있는 엔진(4)의 출력 샤프트(4S)의 단위 시간당의 회전수가 낮아지는 것에 의해, 제1 유압 펌프(31)의 토출 유량 Q1[l/min] 및 제2 유압 펌프(32)의 토출 유량 Q2[l/min]가 감소한다.
유압 펌프(30)의 최대 토출 유량 Qmax[l/min]는, 제1 유압 펌프(31)의 최대 토출 유량 Q1max[l/min]와 제2 유압 펌프(32)의 최대 토출 유량 Q2max[l/min]를 포함한다. 제1 유압 펌프(31)가 최대 용량[cc/rev]으로 조정된 상태로 엔진(4)이 최고 회전수로 구동되었을 때, 제1 유압 펌프(31)는, 최대 토출 유량 Q1max로 작동유를 토출한다. 마찬가지로, 제2 유압 펌프(32)가 최대 용량[cc/rev]으로 조정된 상태로 엔진(4)이 최고 회전수로 구동되었을 때, 제2 유압 펌프(32)는, 최대 토출 유량 Q2max로 작동유를 토출한다. 본 실시형태에 있어서, 최대 토출 유량 Q1max와 최대 토출 유량 Q2max와는 같다.
하이브리드 컨트롤러(100B)는, 회전 센서(16)의 검출 신호에 기초하여, 전동 모터(25)를 제어한다. 전동 모터(25)는, 발전 전동기(27) 또는 축전기(14)로부터 공급된 전력에 기초하여 작동한다. 본 실시형태에 있어서, 하이브리드 컨트롤러(100B)는, 변압기(14C)와 제1 인버터(15G) 및 제2 인버터(15R) 사이에서의 전력 수수(授受)의 제어와, 변압기(14C)와 축전기(14) 사이에서의 전력 수수의 제어를 실시한다.
또한, 하이브리드 컨트롤러(100B)는, 발전 전동기(27), 전동 모터(25), 축전기(14), 제1 인버터(15G), 및 제2 인버터(15R)의 각각에 설치된 온도 센서의 검출 신호에 기초하여, 발전 전동기(27), 전동 모터(25), 축전기(14), 제1 인버터(15G), 및 제2 인버터(15R)의 각각의 온도를 조정한다. 또한, 하이브리드 컨트롤러(100B)는, 축전기(14)의 충방전 제어, 발전 전동기(27)의 발전 제어, 및 발전 전동기(27)에 의한 엔진(4)의 어시스트 제어를 행한다.
엔진 컨트롤러(100C)는, 스로틀 다이얼(33)의 설정값에 기초하여 지령 신호를 생성하여, 엔진(4)에 설치되어 있는 코먼 레일 제어부(common rail control unit)(29)에 출력한다. 코먼 레일 제어부(29)는, 엔진 컨트롤러(100C)로부터 송신된 지령 신호에 기초하여, 엔진(4)에 대한 연료 분사량을 조정한다.
[엔진 및 배기 가스 처리 장치]
도 3은, 본 실시형태에 관한 엔진(4) 및 배기 가스 처리 장치(200)의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다. 배기 가스 처리 장치(200)는, 엔진(4)의 배기 가스를 처리한다. 본 실시형태에 있어서, 배기 가스 처리 장치(200)는, 선택 촉매와 환원제(還元劑; reducing agent)를 이용하여 배기 가스에 포함되는 질소산화물(NOx)을 환원하여 정화하는 요소 SCR(Selective Catalytic Reduction) 시스템을 포함한다.
엔진(4)은, 연료 분사 장치(17)를 가진다. 연료 분사 장치(17)는, 엔진(4)의 연소실에 연료를 분사한다. 본 실시형태에 있어서, 연료 분사 장치(17)는, 축압실(蓄壓室)(17A)과 인젝터(injector)(17B)를 포함하는 코먼 레일 방식이다. 연료 분사 장치(17)는, 코먼 레일 제어부(29)를 통하여 제어 장치(100)에 의해 제어된다.
엔진(4)은, 흡기관(18) 및 배기관(19)의 각각과 접속된다. 흡기관(18)의 입구는, 공기 중의 이물질을 회수하는 에어클리너(35)와 접속된다. 흡기관(18)의 출구는, 엔진(4)의 흡기구와 접속된다. 배기 가스 처리 장치(200)는, 배기관(19)을 통하여, 엔진(4)의 배기구와 접속된다.
배기 가스 처리 장치(200)는, 엔진(4)으로부터 배출된 배기 가스를 정화한다. 배기 가스 처리 장치(200)는, 배기 가스에 포함되는 NOx(질소산화물)를 저감시킨다. 배기 가스 처리 장치(200)는, 배기관(19)과 접속되고, 배기 가스에 포함되는 미립자를 회수하는 필터 유닛(201)과, 관로(管路)(202)를 통하여 필터 유닛(201)과 접속되고, 배기 가스에 포함되는 NOx를 환원하는 환원 촉매(203)와, 환원제(R)를 공급하는 환원제 공급 장치(204)를 가진다.
필터 유닛(201)은, 미립자 포집 필터(Diesel Particulate Filter: DPF)를 포함하고, 배기 가스에 포함되는 미립자를 회수한다.
환원 촉매(203)는, 환원제 공급 장치(204)로부터 공급된 환원제(R)에 의해 배기 가스에 포함되는 NOx를 환원한다. 환원 촉매(203)는, 환원제(R)에 의해 NOx를 질소와 물로 변환한다. 환원 촉매(203)로서, 예를 들면, 바나듐계 촉매 또는 제올라이트계 촉매가 사용된다.
환원제 공급 장치(204)는, 관로(202)에 환원제(R)를 공급한다. 환원제(R)는 요소[요소수(尿素水; aqueous urea)]이다. 환원제 공급 장치(204)는, 환원제(R)를 수용하는 환원제 탱크(205)와, 환원제 탱크(205)에 접속되는 공급관(206)과, 공급관(206)에 설치되는 공급 펌프(207)와, 공급 펌프(207)에 접속되는 분사 노즐(208)을 가진다. 공급 펌프(207)는, 환원제 탱크(205)에 수용되어 있는 환원제(R)를 분사 노즐(208)에 압송(壓送)한다. 분사 노즐(208)은, 환원제 탱크(205)로부터 공급된 환원제(R)를 관로(202)의 내부에 분사한다.
환원제 공급 장치(204)에 의한 환원제(R)의 공급량(분사량)은, 제어 장치(100)에 의해 제어된다. 관로(202)의 내부에 공급된 환원제(R)는, 배기 가스의 열에 의해 분해되어 암모니아로 변화된다. 환언 촉매(203)에 있어서, NOx와 암모니아가 촉매 반응을 일으켜, 질소와 물로 변환된다.
본 실시형태에 있어서, 환원제 공급 장치(204)의 환원제 탱크(205)에는, 환원제(R)의 양(수위)을 검출하는 환원제 센서(209)가 설치된다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 제어 시스템(1000)은, 엔진(4) 상태를 검출하기 위한 배기 가스 센서(300)를 구비한다. 배기 가스 센서(300)는, 엔진(4)으로부터의 배기 가스 상태를 검출함으로써, 엔진(4) 상태를 검출한다. 배기 가스 상태는, 배기 가스에 포함되는 NOx의 농도, 배기 가스의 압력, 배기 가스의 온도, 및 배기 가스의 유량 중 하나 이상을 포함한다. 환원제 공급 장치(204)는, 배기 가스 센서(300)의 검출 신호에 기초하여, 환원 촉매(203)에 공급하는 환원제(R)의 공급량을 조정한다.
본 실시형태에 있어서, 배기 가스 센서(300)는, 배기 가스에 포함되는 NOx의 농도를 검출하는 NOx 센서(301)와, 배기 가스의 압력을 검출하는 압력 센서(302) 및 압력 센서(304)와, 배기 가스의 온도를 검출하는 온도 센서(303)를 포함한다.
NOx 센서(301)는, 배기관(19)에 있어서 배기 가스의 NOx의 농도를 검출한다. 압력 센서(302)는, 관로(202)에 있어서 배기 가스의 압력을 검출한다. 온도 센서(303)는, 관로(202)에 있어서 배기 가스의 온도를 검출한다. 압력 센서(304)는, 환원 촉매(203)를 통과한 배기 가스의 압력을 검출한다.
또한, 배기 가스 센서(300)는, 흡기관(18)을 통하여 엔진(4)에 흡입되는 공기의 유량을 검출하는 흡기 유량 센서(305)를 포함한다. 엔진(4)에 흡입되는 공기의 유량에 기초하여, 배기 가스의 유량이 결정된다. 흡기 유량 센서(305)는, 배기 가스 유량 센서로서 기능한다.
NOx 센서(301)의 검출 신호, 압력 센서(302)의 검출 신호, 온도 센서(303)의 검출 신호, 압력 센서(304)의 검출 신호, 및 흡기 유량 센서(305)의 검출 신호는, 제어 장치(100)에 출력된다.
제어 장치(100)는, 적어도 NOx 센서(301)의 검출 신호 및 압력 센서(302)의 검출 신호에 기초하여, 환원 촉매(203)에 공급하는 환원제(R)의 공급량을 제어한다. 예를 들면, 제어 장치(100)는, 압력 센서(302)의 검출 신호에 기초하여, 관로(202)로부터 환원 촉매(203)에 공급되는 배기 가스의 유량을 산출한다. 제어 장치(100)는, 관로(202)에서의 배기 가스의 유량과 NOx 센서(301)에 의해 검출된 배기 가스의 NOx의 농도에 기초하여, 관로(202)에서의 NOx의 유량을 산출한다. 제어 장치(100)는, 관로(202)에서의 NOx의 유량에 기초하여, 환원 촉매(203)에 공급하는 환원제(R)의 공급량을 결정한다.
그리고, 제어 장치(100)는, 흡기 유량 센서(305)의 검출 신호와, 연료 분사 장치(17)로부터 엔진(4)에 공급되는 연료 분사량에 기초하여, 관로(202)에서의 배기 가스의 유량을 산출해도 된다.
그리고, 제어 장치(100)는, NOx 센서(301)의 검출 신호와, 압력 센서(302)의 검출 신호와, 온도 센서(303)의 검출 신호와, 압력 센서(304)의 검출 신호에 기초하여, 환원 촉매(203)에 공급하는 환원제(R)의 공급량을 제어해도 된다.
또한, 배기 가스 센서(300)는, 대기압 센서(306)와, 외기 온도 센서(307)와, 냉각액 온도 센서(308)를 포함한다. 대기압 센서(306)는, 엔진(4) 및 배기 가스 처리 장치(200)가 사용되는 환경 압력인 대기압을 검출한다. 엔진(4) 및배기 가스 처리 장치(200)가 사용되는 환경 온도인 외기 온도를 검출한다. 냉각액 온도 센서(308)는, 엔진(4)을 냉각시키는 냉각액의 온도를 검출한다.
NOx 센서(301)는, 엔진(4)이 시동(始動)하여 NOx 센서(301)가 기동한 시점(時点)으로부터 NOx를 검출 가능한 상태로 될 때까지 어느 정도의 시간을 요한다. NOx 센서(301)는, 구조상, 센싱부를 고온도로 유지할 필요가 있다. 그러므로, 엔진(4)이 시동하고 나서 NOx 센서(301)가 NOx의 농도를 검출 가능한 상태로 될 때까지 시간을 요한다. NOx 센서(301)를 사용하여 NOx의 농도를 검출할 수 없는 기간에 있어서는, 제어 장치(100)는, 예를 들면, 엔진 회전수 센서(4R)의 검출 신호와, 대기압 센서(306)의 검출 신호와, 외기 온도 센서(307)의 검출 신호와, 냉각액 온도 센서(308)의 검출 신호에 기초하여, NOx의 농도를 추측하고, 추측된 NOx의 농도에 기초하여, 환원제 공급 장치(204)로부터 환원 촉매(203)에 공급되는 환원제(R)의 공급량을 제어한다.
[유압 시스템]
도 4는, 본 실시형태에 관한 유압 시스템(1000A)의 일례를 나타낸 도면이다. 유압 시스템(1000A)은, 작동유를 토출하는 유압 펌프(30)와, 유압 펌프(30)로부터 토출된 작동유가 흐르는 유압 회로(40)와, 유압 회로(40)를 통하여 유압 펌프(30)로부터 토출된 작동유가 공급되는 유압 실린더(20)와, 유압 실린더(20)에 공급되는 작동유의 방향 및 작동유의 배분 유량(distribution flow) Qa을 조정하는 주조작(主操作) 밸브(60)와 압력 보상 밸브(70)를 구비한다.
유압 펌프(30)는, 제1 유압 펌프(31)와 제2 유압 펌프(32)를 포함한다. 유압 실린더(20)는, 버킷 실린더(21)와 암 실린더(22)와 붐 실린더(23)를 포함한다.
주조작 밸브(60)는, 유압 펌프(30)로부터 버킷 실린더(21)에 공급되는 작동유의 방향 및 작동유의 배분 유량 Qabk를 조정하는 제1 주조작 밸브(61)와, 유압 펌프(30)로부터 암 실린더(22)에 공급되는 작동유의 방향 및 작동유의 배분 유량 Qaar을 조정하는 제2 주조작 밸브(62)와, 유압 펌프(30)로부터 붐 실린더(23)에 공급되는 작동유의 방향 및 작동유의 배분 유량 Qabm을 조정하는 제3 주조작 밸브(63)를 포함한다. 주조작 밸브(60)는, 슬라이드 스풀(slide spool) 방식의 방향 제어 밸브이다.
압력 보상 밸브(70)는, 압력 보상 밸브(71)와 ,압력 보상 밸브(72)와, 압력 보상 밸브(73)와, 압력 보상 밸브(74)와, 압력 보상 밸브(75)와, 압력 보상 밸브(76)를 포함한다.
또한, 유압 시스템(1000A)은, 제1 유압 펌프(31)와 제2 유압 펌프(32)를 접속하는 합류 유로(55)에 설치되고, 합류 유로(55)가 개방되는 합류 상태와 합류 유로(55)가 폐쇄되는 분류 상태를 전환 가능한 개폐 장치인 제1 합분류 밸브(67)를 구비한다.
유압 회로(40)는, 제1 유압 펌프(31)와 접속되는 제1 유압 펌프 유로(41)와, 제2 유압 펌프(32)와 접속되는 제2 유압 펌프 유로(42)를 가진다.
유압 회로(40)는, 제1 유압 펌프 유로(41)와 접속되는 제1 공급 유로(43) 및 제2 공급 유로(44)와, 제2 유압 펌프 유로(42)와 접속되는 제3 공급 유로(45) 및 제4 공급 유로(46)를 가진다.
제1 유압 펌프 유로(41)는, 제1 분기부 Br1에 있어서, 제1 공급 유로(43)와 제2 공급 유로(44)로 분기(分岐)된다. 제2 유압 펌프 유로(42)는, 제4 분기부 Br4에 있어서, 제3 공급 유로(45)와 제4 공급 유로(46)로 분기된다.
유압 회로(40)는, 제1 공급 유로(43)와 접속되는 제1 분기 유로(47) 및 제2 분기 유로(48)와, 제2 공급 유로(44)와 접속되는 제3 분기 유로(49) 및 제4 분기 유로(50)를 가진다. 제1 공급 유로(43)는, 제2 분기부 Br2에 있어서, 제1 분기 유로(47)와 제2 분기 유로(48)로 분기된다. 제2 공급 유로(44)는, 제3 분기부 Br3에 있어서, 제3 분기 유로(49)와 제4 분기 유로(50)로 분기된다.
유압 회로(40)는, 제3 공급 유로(45)와 접속되는 제5 분기 유로(51)와, 제4 공급 유로(46)와 접속되는 제6 분기 유로(52)를 가진다.
제1 주조작 밸브(61)는, 제1 분기 유로(47) 및 제3 분기 유로(49)와 접속된다. 제2 주조작 밸브(62)는, 제2 분기 유로(48) 및 제4 분기 유로(50)와 접속된다. 제3 주조작 밸브(63)는, 제5 분기 유로(51) 및 제6 분기 유로(52)와 접속된다.
유압 회로(40)는, 제1 주조작 밸브(61)와 버킷 실린더(21)의 캡측 공간(21C)을 접속하는 제1 버킷 유로(21A)와, 제1 주조작 밸브(61)와 버킷 실린더(21)의 로드 측 공간(21L)을 접속하는 제2 버킷 유로(21B)를 가진다.
유압 회로(40)는, 제2 주조작 밸브(62)와 암 실린더(22)의 로드 측 공간(22L)을 접속하는 제1 암 유로(22A)와 제2 주조작 밸브(62)와 암 실린더(22)의 캡측 공간(22C)을 접속하는 제2 암 유로(22B)을 가진다.
유압 회로(40)는, 제3 주조작 밸브(63)와 붐 실린더(23)의 캡측 공간(23C)을 접속하는 제1 붐 유로(23A)와, 제3 주조작 밸브(63)와 붐 실린더(23)의 로드 측 공간(23L)을 접속하는 제2 붐 유로(23B)를 가진다.
유압 실린더(20)의 캡측 공간이란, 실린더 헤드 커버와 피스톤과의 사이의 공간이다. 유압 실린더(20)의 로드 측 공간이란, 피스톤 로드가 배치되는 공간이다.
버킷 실린더(21)의 캡측 공간(21C)에 작동유가 공급되고, 버킷 실린더(21)가 신장되는 것에 의해, 버킷(11)은 굴삭 동작(excavating operation)한다. 버킷 실린더(21)의 로드 측 공간(21L)에 작동유가 공급되고, 버킷 실린더(21)가 축퇴(縮退)함으로써, 버킷(11)은 덤핑 동작(dumping operation)한다.
암 실린더(22)의 캡측 공간(22C)에 작동유가 공급되고, 암 실린더(22)가 신장되는 것에 의해, 암(12)은 굴삭 동작한다. 암 실린더(22)의 로드 측 공간(22L)에 작동유가 공급되고, 암 실린더(22)가 축퇴함으로써, 암(12)은 덤핑 동작한다.
붐 실린더(23)의 캡측 공간(23C)에 작동유가 공급되고, 붐 실린더(23)가 신장되는 것에 의해, 붐(13)은 상승 동작한다. 붐 실린더(23)의 로드 측 공간(23L)에 작동유가 공급되고, 붐 실린더(23)가 축퇴함으로써, 붐(13)은 하강 동작한다.
제1 주조작 밸브(61)는, 버킷 실린더(21)에 작동유를 공급하고, 버킷 실린더(21)로부터 배출된 작동유를 회수한다. 제1 주조작 밸브(61)의 스풀(spool)은, 버킷 실린더(21)에 대한 작동유의 공급을 정지하여 버킷 실린더(21)를 정지시키는 정지(停止) 위치 PT0와, 캡측 공간(21C)에 작동유가 공급되도록 제1 분기 유로(47)와 제1 버킷 유로(21A)를 접속하여 버킷 실린더(21)를 신장시키는 제1 위치 PT1와, 로드 측 공간(21L)에 작동유가 공급되도록 제3 분기 유로(49)와 제2 버킷 유로(21B)를 접속하여 버킷 실린더(21)를 축퇴시키는 제2 위치 PT2를 이동할 수 있다. 버킷 실린더(21)가 정지 상태, 신장(伸長) 상태, 및 축퇴 상태 중 적어도 하나로 되도록, 제1 주조작 밸브(61)가 조작된다.
제2 주조작 밸브(62)는, 암 실린더(22)에 작동유를 공급하고, 암 실린더(22)로부터 배출된 작동유를 회수한다. 제2 주조작 밸브(62)는, 제1 주조작 밸브(61)와 동등한 구조이다. 제2 주조작 밸브(62)의 스풀은, 암 실린더(22)에 대한 작동유의 공급을 정지하여 암 실린더(22)를 정지시키는 정지 위치와, 캡측 공간(22C)에 작동유가 공급되도록 제4 분기 유로(50)와 제2 암 유로(22B)를 접속하여 암 실린더(22)를 신장시키는 제2 위치와, 로드 측 공간(22L)에 작동유가 공급되도록 제2 분기 유로(48)와 제1 암 유로(22A)를 접속하여 암 실린더(22)를 축퇴시키는 제1 위치를 이동할 수 있다. 암 실린더(22)가 정지 상태, 신장 상태, 및 축퇴 상태 중 적어도 하나로 되도록, 제2 주조작 밸브(62)가 조작된다.
제3 주조작 밸브(63)는, 붐 실린더(23)에 작동유를 공급하고, 붐 실린더(23)로부터 배출된 작동유를 회수한다. 제3 주조작 밸브(63)는, 제1 주조작 밸브(61)와 동등한 구조이다. 제3 주조작 밸브(63)의 스풀은, 붐 실린더(23)에 대한 작동유의 공급을 정지하여 붐 실린더(23)를 정지시키는 정지 위치와, 캡측 공간(23C)에 작동유가 공급되도록 제5 분기 유로(51)와 제1 붐 유로(23A)를 접속하여 붐 실린더(23)를 신장시키는 제1 위치와, 로드 측 공간(23L)에 작동유가 공급되도록 제6 분기 유로(52)와 제2 붐 유로(23B)를 접속하여 붐 실린더(23)를 축퇴시키는 제2 위치를 이동할 수 있다. 붐 실린더(23)가 정지 상태, 신장 상태, 및 축퇴 상태 중 적어도 하나로 되도록, 제3 주조작 밸브(63)가 조작된다.
제1 주조작 밸브(61)는, 조작 장치(5)에 의해 조작된다. 조작 장치(5)가 조작되는 것에 의해, 조작 장치(5)의 조작량에 기초하여 결정되는 파일럿압이 제1 주조작 밸브(61)에 작용한다. 제1 주조작 밸브(61)에 파일럿압이 작용함으로써, 제1 주조작 밸브(61)로부터 버킷 실린더(21)에 공급되는 작동유의 방향 및 작동유의 배분 유량 Qabk가 결정된다. 버킷 실린더(21)의 로드는, 공급되는 작동유의 방향에 대응하는 이동 방향으로 이동하고, 공급되는 작동유의 배분 유량 Qabk에 대응하는 실린더 속도로 작동한다. 버킷 실린더(21)가 작동함으로써, 버킷 실린더(21)의 이동 방향 및 실린더 속도에 기초하여 버킷(11)이 작동한다.
마찬가지로, 제2 주조작 밸브(62)는, 조작 장치(5)에 의해 조작된다. 조작 장치(5)가 조작되는 것에 의해, 조작 장치(5)의 조작량에 기초하여 결정되는 파일럿압이 제2 주조작 밸브(62)에 작용한다. 제2 주조작 밸브(62)에 파일럿압이 작용함으로써, 제2 주조작 밸브(62)로부터 암 실린더(22)에 공급되는 작동유의 방향 및 작동유의 배분 유량 Qaar가 결정된다. 암 실린더(22)의 로드는, 공급되는 작동유의 방향에 대응하는 이동 방향으로 이동하고, 공급되는 작동유의 배분 유량 Qaar에 대응하는 실린더 속도로 작동한다. 암 실린더(22)가 작동함으로써, 암 실린더(22)의 이동 방향 및 실린더 속도에 기초하여 암(12)이 작동한다.
마찬가지로, 제3 주조작 밸브(63)는, 조작 장치(5)에 의해 조작된다. 조작 장치(5)가 조작되는 것에 의해, 조작 장치(5)의 조작량에 기초하여 결정되는 파일럿압이 제3 주조작 밸브(63)에 작용한다. 제3 주조작 밸브(63)에 파일럿압이 작용함으로써, 제3 주조작 밸브(63)로부터 붐 실린더(23)에 공급되는 작동유의 방향 및 작동유의 배분 유량 Qabm이 결정된다. 붐 실린더(23)의 로드는, 공급되는 작동유의 방향에 대응하는 이동 방향으로 이동하고, 공급되는 작동유의 배분 유량 Qabm에 대응하는 실린더 속도로 작동한다. 붐 실린더(23)가 작동함으로써, 붐 실린더(23)의 이동 방향 및 실린더 속도에 기초하여 붐(13)이 작동한다.
버킷 실린더(21), 암 실린더(22), 및 붐 실린더(23)의 각각으로부터 배출된 작동유는, 배출 유로(53)를 통하여 작동유 탱크(9)에 회수된다.
제1 유압 펌프 유로(41)와 제2 유압 펌프 유로(42)는, 합류 유로(55)에 의해 접속된다. 합류 유로(55)는, 제1 유압 펌프(31)와 제2 유압 펌프(32)를 접속하는 유로이다. 합류 유로(55)는, 제1 유압 펌프 유로(41)와 제2 유압 펌프 유로(42)를 통하여 제1 유압 펌프(31)와 제2 유압 펌프(32)를 접속한다.
제1 합분류 밸브(67)는, 합류 유로(55)를 개폐하는 개폐 장치이다. 제1 합분류 밸브(67)는, 합류 유로(55)를 개폐함으로써, 합류 유로(55)가 개방되는 합류 상태와 합류 유로(55)가 폐쇄되는 분류 상태를 전환한다. 본 실시형태에 있어서, 제1 합분류 밸브(67)는, 전환 밸브이다. 그리고, 합류 유로(55)를 개폐 가능하면, 합류 유로(55)를 개폐하는 개폐 장치는, 전환 밸브가 아니어도 된다.
제1 합분류 밸브(67)의 스풀은, 합류 유로(55)를 개방하여 제1 유압 펌프 유로(41)와 제2 유압 펌프 유로(42)를 접속하는 합류 위치와, 합류 유로(55)를 폐쇄하여 제1 유압 펌프 유로(41)와 제2 유압 펌프 유로(42)를 분리하는 분류 위치를 이동할 수 있다. 제어 장치(100)는, 제1 유압 펌프 유로(41)와 제2 유압 펌프 유로(42)가 합류 상태 및 분류 상태 중 어느 한쪽으로 되도록, 제1 합분류 밸브(67)를 제어한다.
합류 상태란, 제1 유압 펌프 유로(41)와 제2 유압 펌프 유로(42)를 접속하는 합류 유로(55)가 제1 합분류 밸브(67)에 있어서 개방되는 것에 의해, 제1 유압 펌프 유로(41)와 제2 유압 펌프 유로(42)가 합류 유로(55)를 통하여 접속되고, 제1 유압 펌프 유로(41)로부터 토출된 작동유와 제2 유압 펌프 유로(42)로부터 토출된 작동유가 제1 합분류 밸브(67)에 있어서 합류하는 상태를 말한다. 합류 상태에 있어서는, 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)의 양쪽으로부터 토출된 작동유가, 버킷 실린더(21), 암 실린더(22), 및 붐 실린더(23)의 각각에 공급된다.
분류 상태란, 제1 유압 펌프 유로(41)와 제2 유압 펌프 유로(42)를 접속하는 합류 유로(55)가 제1 합분류 밸브(67)에 의해 폐쇄되는 것에 의해, 제1 유압 펌프 유로(41)와 제2 유압 펌프 유로(42)가 분리되고, 제1 유압 펌프 유로(41)로부터 토출된 작동유와 제2 유압 펌프 유로(42)로부터 토출된 작동유가 분리된 상태를 말한다. 분류 상태에 있어서는, 제1 유압 펌프(31)로부터 토출된 작동유가 버킷 실린더(21) 및 암 실린더(22)에 공급되고, 제2 유압 펌프(32)로부터 토출된 작동유가 붐 실린더(23)에 공급된다.
즉, 본 실시형태에 있어서는, 분류 상태에 있어서 제1 유압 펌프(31)로부터 토출된 작동유가 공급되는 제1 유압 액추에이터는, 버킷(11)을 구동시키는 버킷 실린더(21) 및 암(12)을 구동시키는 암 실린더(22)이다. 분류 상태에 있어서 제2 유압 펌프(32)로부터 토출된 작동유가 공급되는 제2 유압 액추에이터는, 붐(13)을 구동시키는 붐 실린더(23)이다. 분류 상태에 있어서는, 제1 유압 펌프(31)로부터 토출된 작동유는, 붐 실린더(23)에는 공급되지 않는다. 분류 상태에 있어서는, 제2 유압 펌프(32)로부터 토출된 작동유는, 버킷 실린더(21) 및 암 실린더(22)에는 공급되지 않는다.
합류 상태에 있어서는, 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)의 각각으로부터 토출된 작동유는, 제1 유압 펌프 유로(41), 제2 유압 펌프 유로(42), 제1 주조작 밸브(61), 제2 주조작 밸브(62), 및 제3 주조작 밸브(63)의 각각을 통과한 후, 버킷 실린더(21), 암 실린더(22), 및 붐 실린더(23)의 각각에 공급된다.
분류 상태에 있어서는, 제1 유압 펌프(31)로부터 토출된 작동유는, 제1 유압 펌프 유로(41), 제1 주조작 밸브(61), 및 제2 주조작 밸브(62)의 각각을 통과한 후, 버킷 실린더(21) 및 암 실린더(22)에 공급된다. 또한, 분류 상태에 있어서는, 제2 유압 펌프(32)로부터 토출된 작동유는, 제2 유압 펌프 유로(42), 및 제3 주조작 밸브(63)를 통과한 후, 붐 실린더(23)에 공급된다.
유압 시스템(1000A)은, 제1 주조작 밸브(61)와 제2 주조작 밸브(62)와의 사이에 설치된 셔틀 밸브(701)와, 제2 합분류 밸브(68)와 제3 주조작 밸브(63)와의 사이에 설치된 셔틀 밸브(702)를 가진다. 또한, 유압 시스템(1000A)은, 셔틀 밸브(701) 및 셔틀 밸브(702)와 접속되는 제2 합분류 밸브(68)를 가진다.
제2 합분류 밸브(68)는, 셔틀 밸브(701) 및 셔틀 밸브(702)에 의해, 버킷 실린더(21), 암 실린더(22), 및 붐 실린더(23)의 각각에 공급되는 작동유를 감압한 로드 센싱압(LS압)의 최대 압력을 선택한다. 로드 센싱압이란, 압력 보상에 사용되는 파일럿압이다.
제2 합분류 밸브(68)가 합류 상태일 때는, 버킷 실린더(21)로부터 붐 실린더(23) 중 최대 LS압이 선택되고, 버킷 실린더(21)로부터 붐 실린더(23) 각각의 압력 보상 밸브(70)와 제1 유압 펌프(31)의 서보 기구(31B) 및 제2 유압 펌프(32)의 서보 기구(32B)에 공급된다.
제2 합분류 밸브(68)가 분류 상태일 때는, 버킷 실린더(21)와 암 실린더(22)와의 최대 LS압이 버킷 실린더(21)와 암 실린더(22)의 압력 보상 밸브(70)와 제1 유압 펌프(31)의 서보 기구(31B)에 공급되고, 붐 실린더(23)의 LS압이 붐 실린더(23)의 압력 보상 밸브(70)와 제2 유압 펌프(32)의 서보 기구(32B)에 공급된다.
셔틀 밸브(701) 및 셔틀 밸브(702)는, 제1 주조작 밸브(61), 제2 주조작 밸브(62), 및 제3 주조작 밸브(63)로부터 출력된 파일럿압 중, 최대값을 나타내는 파일럿압을 선택한다. 선택된 파일럿압은, 압력 보상 밸브(70)와, 유압 펌프(30)[31, 32]의 서보 기구(31B, 32B)에 공급된다.
<압력 센서>
유압 시스템(1000A)은, 유압 실린더(20)의 작동유의 압력 PL을 검출하는 부하 압력 센서(80)를 가진다. 유압 실린더(20)의 작동유의 압력 PL은, 유압 실린더(20)에 공급되는 작동유의 부하 압력이다. 부하 압력 센서(80)의 검출 신호는, 제어 장치(100)에 출력된다.
본 실시형태에 있어서, 부하 압력 센서(80)는, 버킷 실린더(21)의 작동유의 압력 PLbk를 검출하는 버킷 부하 압력 센서(81)와, 암 실린더(22)의 작동유의 압력 PLar을 검출하는 암 부하 압력 센서(82)와, 붐 실린더(23)의 작동유의 압력 PLbm을 검출하는 붐 부하 압력 센서(83)를 포함한다.
버킷 부하 압력 센서(81)는, 제1 버킷 유로(21A)에 설치되고, 버킷 실린더(21)의 캡측 공간(21C)의 작동유의 압력 PLbkc를 검출하는 버킷 부하 압력 센서(81C)와, 제2 버킷 유로(21B)에 설치되고, 버킷 실린더(21)의 로드 측 공간(21L)의 작동유의 압력 PLbkl을 검출하는 버킷 부하 압력 센서(81L)를 포함한다.
암 부하 압력 센서(82)는, 제2 암 유로(22B)에 설치되고, 암 실린더(22)의 캡측 공간(22C)의 작동유의 압력 PLarc를 검출하는 암 부하 압력 센서(82C)와, 제1 암 유로(22A)에 설치되고, 암 실린더(22)의 로드 측 공간(22L)의 작동유의 압력 PLarl을 검출하는 암 부하 압력 센서(82L)를 포함한다.
붐 부하 압력 센서(83)는, 제1 붐 유로(23A)에 설치되고, 붐 실린더(23)의 캡측 공간(23C)의 작동유의 압력 PLbmc를 검출하는 붐 부하 압력 센서(83C)와, 제2 붐 유로(23B)에 설치되고, 붐 실린더(23)의 로드 측 공간(23L)의 작동유의 압력 PLbml을 검출하는 붐 부하 압력 센서(83L)를 포함한다.
또한, 유압 시스템(1000A)은, 유압 펌프(30)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P를 검출하는 토출 압력 센서(800)를 가진다. 토출 압력 센서(800)의 검출 신호는, 제어 장치(100)에 출력된다.
토출 압력 센서(800)는, 제1 유압 펌프(31)와 제1 유압 펌프 유로(41)와의 사이에 설치되고, 제1 유압 펌프(31)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P1을 검출하는 토출 압력 센서(801)와, 제2 유압 펌프(32)와 제2 유압 펌프 유로(42)와의 사이에 설치되고, 제2 유압 펌프(32)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P2를 검출하는 토출 압력 센서(802)를 포함한다.
<압력 보상 밸브>
압력 보상 밸브(70)는, 연통과 흐름 제한(throttling)과 차단을 선택하기 위한 선택 포트를 가진다. 압력 보상 밸브(70)는, 자기압(self pressure)에 의해 차단과 흐름 제한과, 연통과의 전환을 가능하게 하는, 스로틀 밸브를 포함한다. 압력 보상 밸브(70)는, 각각의 유압 실린더(20)의 부하압이 상이하게 되어 있어도, 각각의 주조작 밸브(60)의 미터링 개구 면적의 비율에 따라, 유량 분배를 보상하는 것을 목적으로 하고 있다. 압력 보상 밸브(70)가 없는 경우, 저부하측의 유압 실린더(20)에 대부분의 작동유가 흘러버린다. 압력 보상 밸브(70)는, 저부하압의 유압 실린더(20)의 주조작 밸브(60)의 출구 압력이, 최대 부하압의 유압 실린더(20)의 주조작 밸브(60)의 출구 압력과 동등하게 되도록, 저부하압의 유압 실린더(20)에 압력 손실을 작용시킴으로써, 각각의 주조작 밸브(60)의 출구 압력이 동일해지므로, 유량 분배의 기능을 실현한다.
압력 보상 밸브(70)는, 제1 주조작 밸브(61)에 접속되는 압력 보상 밸브(71) 및 압력 보상 밸브(72)와, 제2 주조작 밸브(62)에 접속되는 압력 보상 밸브(73) 및 압력 보상 밸브(74)와, 제3 주조작 밸브(63)에 접속되는 압력 보상 밸브(75) 및 압력 보상 밸브(76)를 포함한다.
압력 보상 밸브(71)는, 캡측 공간(21C)에 작동유가 공급되도록 제1 분기 유로(47)와 제1 버킷 유로(21A)가 접속된 상태에 있어서 제1 주조작 밸브(61)의 전후 차압(差壓)(미터링 차압)을 보상한다. 압력 보상 밸브(72)는, 로드 측 공간(21L)에 작동유가 공급되도록 제3 분기 유로(49)와 제2 버킷 유로(21B)가 접속된 상태에 있어서 제1 주조작 밸브(61)의 전후 차압(미터링 차압)을 보상한다.
압력 보상 밸브(73)는, 로드 측 공간(22L)에 작동유가 공급되도록 제2 분기 유로(48)와 제1 암 유로(22A)가 접속된 상태에 있어서 제2 주조작 밸브(62)의 전후 차압(미터링 차압)을 보상한다. 압력 보상 밸브(74)는, 캡측 공간(22C)에 작동유가 공급되도록 제4 분기 유로(50)와 제2 암 유로(22B)가 접속된 상태에 있어서 제2 주조작 밸브(62)의 전후 차압(미터링 차압)을 보상한다.
그리고, 주조작 밸브(60)의 전후 차압(미터링 차압)이란, 주조작 밸브(60)의 유압 펌프(30) 측에 대응하는 입구 포트의 압력과, 유압 실린더(20) 측에 대응하는 출구 포트의 압력과의 차이를 말하며, 유량을 계측(metering)하기 위한 차압이다.
압력 보상 밸브(70)에 의해, 버킷 실린더(21) 및 암 실린더(22)의 한쪽의 유압 실린더(20)에 경부하가 작용하고, 다른 쪽의 유압 실린더(20)에 고부하가 작용한 경우에도, 버킷 실린더(21) 및 암 실린더(22)의 각각에, 조작 장치(5)의 조작량에 따른 유량으로 작동유를 분배할 수 있다.
압력 보상 밸브(70)는, 복수의 유압 실린더(20)의 부하에 의하지 않고, 조작에 기초한 유량을 공급 가능하게 한다. 예를 들면, 버킷 실린더(21)에 고부하가 작용하고, 암 실린더(22)에 경부하가 작용하는 경우, 경부하 측에 배치된 압력 보상 밸브(70)[73, 74]는, 제1 주조작 밸브(61)로부터 버킷 실린더(21)에 작동유가 공급되어 발생하는 미터링 차압 ΔP1에 관계없이, 제2 주조작 밸브(62)로부터 암 실린더(22)에 작동유가 공급될 때, 제2 주조작 밸브(62)의 조작량에 기초한 유량이 공급되도록, 경부하 측인 암 실린더(22) 측의 미터링 차압 ΔP2가 버킷 실린더(21) 측의 미터링 차압 ΔP1와 대략 동일한 압력으로 되도록 보상한다.
암 실린더(22)에 고부하가 작용하고, 버킷 실린더(21)에 경부하가 작용하는 경우, 경부하 측에 배치된 압력 보상 밸브(70)[71, 72]는, 제2 주조작 밸브(62)로부터 암 실린더(22)에 작동유가 공급되고 발생하는 미터링 차압 ΔP2에 관계없이, 제1 주조작 밸브(61)로부터 버킷 실린더(21)에 작동유가 공급될 때, 제1 주조작 밸브(61)의 조작량에 기초한 유량이 공급되도록, 경부하 측의 미터링 차압 ΔP1을 보상한다.
<언로드 밸브>
유압 회로(40)는, 언로드 밸브(69)를 가진다. 유압 회로(40)에 있어서는, 유압 실린더(20)를 구동하고 있지 않을 때 있어서도, 유압 펌프(30)로부터는 최소 용량에 상당하는 유량의 작동유가 토출된다. 유압 실린더(20)를 구동하고 있지 않을 때 있어서 유압 펌프(30)로부터 토출된 작동유는, 언로드 밸브(69)를 통하여 배출(언로드)된다.
[제어 장치]
도 5는, 본 실시형태에 관한 제어 장치(100)의 일례를 나타낸 기능 블록도이다. 제어 장치(100)는, 컴퓨터 시스템을 포함한다. 제어 장치(100)는, 연산 처리 장치(101)와, 기억 장치(102)와, 입출력 인터페이스 장치(103)를 가진다.
제어 장치(100)는, 제1 합분류 밸브(67) 및 제2 합분류 밸브(68)와 접속되고, 제1 합분류 밸브(67) 및 제2 합분류 밸브(68)에 지령 신호를 출력한다.
또한, 제어 장치(100)는, 연료 분사 장치(17)[코먼 레일 제어부(29)]와 접속되고, 연료 분사 장치(17)에 지령 신호를 출력한다.
또한, 제어 장치(100)는, 유압 실린더(20)의 압력 PL을 검출하는 부하 압력 센서(80), 유압 펌프(30)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P를 검출하는 토출 압력 센서(800), 조작 장치(5)의 조작량 S을 검출하는 조작량 센서(90), 엔진 회전수 센서(4R), 환원제 센서(209), 및 배기 가스 센서(300)의 각각과 접속된다.
본 실시형태에 있어서, 조작량 센서(90)[91, 92, 93]는, 압력 센서이다. 버킷 실린더(21)를 구동시키기 위해 조작 장치(5)가 조작되었을 때, 그 조작 장치(5)의 조작량 Sbk에 기초하여, 제1 주조작 밸브(61)에 작용하는 파일럿압이 변화한다. 또한, 암 실린더(22)를 구동시키기 위해 조작 장치(5)가 조작되었을 때, 그 조작 장치(5)의 조작량 Sar에 기초하여, 제2 주조작 밸브(62)에 작용하는 파일럿압이 변화한다. 또한, 붐 실린더(23)를 구동시키기 위해 조작 장치(5)가 조작되었을 때, 그 조작 장치(5)의 조작량 Sbm에 기초하여, 제3 주조작 밸브(63)에 작용하는 파일럿압이 변화한다. 버킷 조작량 센서(91)는, 버킷 실린더(21)를 구동시키기 위해 조작 장치(5)가 조작되었을 때 제1 주조작 밸브(61)에 작용하는 파일럿압을 검출한다. 암 조작량 센서(92)는, 암 실린더(22)를 구동시키기 위해 조작 장치(5)가 조작되었을 때 제2 주조작 밸브(62)에 작용하는 파일럿압을 검출한다. 붐 조작량 센서(93)는, 붐 실린더(23)를 구동시키기 위해 조작 장치(5)가 조작되었을 때 제3 주조작 밸브(63)에 작용하는 파일럿압을 검출한다.
연산 처리 장치(101)는, 배분 유량(distribution flow) 산출부(112)와, 결정부(114)와, 판정부(116)와, 합분류 제어부(118)와, 배기 가스 처리 제어부(120)와, 엔진 제어부(122)를 가진다.
<배분 유량 산출부>
배분 유량 산출부(112)는, 복수의 유압 실린더(20)의 각각의 작동유의 압력 PL과, 복수의 유압 실린더(20)의 각각을 구동시키기 위해 조작되는 조작 장치(5)의 조작량 S에 기초하여, 복수의 유압 실린더(20)의 각각에 공급되는 작동유의 배분 유량을 산출한다. 본 실시형태에 있어서, 배분 유량 산출부(112)는, 유압 실린더(20)의 작동유의 압력 PL과, 조작 장치(5)의 조작량 S과, 유압 펌프(30)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P에 기초하여, 배분 유량을 산출한다.
유압 실린더(20)의 작동유의 압력 PL은, 부하 압력 센서(80)에 의해 검출된다. 배분 유량 산출부(112)는, 버킷 부하 압력 센서(81)로부터 버킷 실린더(21)의 작동유의 압력 PLbk를 취득하고, 암 부하 압력 센서(82)로부터 암 실린더(22)의 작동유의 압력 PLar을 취득하고, 붐 부하 압력 센서(83)로부터 붐 실린더(23)의 작동유의 압력 PLbm을 취득한다.
조작 장치(5)의 조작량 S은, 조작량 센서(90)에 의해 검출된다. 배분 유량 산출부(112)는, 버킷 조작량 센서(91)로부터 버킷 실린더(21)를 구동시키기 위해 조작되는 조작 장치(5)의 조작량 Sbk를 취득하고, 암 조작량 센서(92)로부터 암 실린더(22)를 구동시키기 위해 조작되는 조작 장치(5)의 조작량 Sar을 취득하고, 붐 조작량 센서(93)로부터 붐 실린더(23)를 구동시키기 위해 조작되는 조작 장치(5)의 조작량 Sbm을 취득한다.
유압 펌프(30)의 작동유의 토출 압력 P는, 토출 압력 센서(800)에 의해 검출된다. 배분 유량 산출부(112)는, 토출 압력 센서(801)로부터 제1 유압 펌프(31)의 작동유의 토출 압력 P1을 취득하고, 토출 압력 센서(802)로부터 제2 유압 펌프(32)의 작동유의 토출 압력 P2를 취득한다.
배분 유량 산출부(112)는, 복수의 유압 실린더(20)[21, 22, 23]의 각각의 작동유의 압력 PL[PLbk, PLar, PLbm]과 복수의 유압 실린더(20)[21, 22, 23]의 각각을 구동시키기 위해 조작되는 조작 장치(5)의 조작량 S[Sbk, Sar, Sbm]에 기초하여, 복수의 유압 실린더(20)[21, 22, 23]의 각각에 공급되는 작동유의 배분 유량[Qabk, Qaar, Qabm]을 산출한다.
배분 유량 산출부(112)는, (1)식에 기초하여 배분 유량을 산출한다.
Qa=Qd×√{(P―PL)/ΔPC} … (1)
(1)식에 있어서, Qd는, 유압 실린더(20)의 작동유의 요구 유량이다. P는, 유압 펌프(30)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력이다. PL은, 유압 실린더(20)의 작동유의 부하 압력이다. ΔPC는, 주조작 밸브(60)의 입구측과 출구측과의 설정 차압이다. 본 실시형태에 있어서, 주조작 밸브(60)의 입구측과 출구측과의 차압이 설정 차압 ΔPC로 설정된다. 설정 차압 ΔPC는, 제1 주조작 밸브(61), 제2 주조작 밸브(62), 및 제3 주조작 밸브(63)의 각각에 대하여 미리 설정되고, 기억 장치(102)에 기억되어 있다.
버킷 실린더(21)의 배분 유량 Qabk, 암 실린더(22)의 배분 유량 Qaar, 및 붐 실린더(23)의 배분 유량 Qabm의 각각은, (2)식, (3)식, 및 (4)식에 기초하여 산출된다.
Qabk=Qdbk×√{(P―PLbk)/ΔPC} … (2)
Qaar=Qdar×√{(P―PLar)/ΔPC} … (3)
Qabm=Qdbm×√{(P―PLbm)/ΔPC} … (4)
(2)식에 있어서, Qdbk는, 버킷 실린더(21)의 작동유의 요구 유량이다. PLbk는, 버킷 실린더(21)의 작동유의 압력이다. (3)식에 있어서, Qdar은, 암 실린더(22)의 작동유의 요구 유량이다. PLar은, 암 실린더(22)의 작동유의 압력이다. (4)식에 있어서, Qdbm은, 붐 실린더(23)의 작동유의 요구 유량이다. PLbm은, 붐 실린더(23)의 작동유의 부하 압력이다. 본 실시형태에 있어서, 제1 주조작 밸브(61)의 입구측과 출구측과의 설정 차압 ΔPC와 제2 주조작 밸브(62)의 입구측과 출구측과의 설정 차압 ΔPC와 제3 주조작 밸브(63)의 입구측과 출구측과의 설정 차압 ΔPC란, 같은 값이다.
요구 유량 Qd[Qdbk, Qdar, Qdbm]는, 조작 장치(5)의 조작량 S[Sbk, Sar, Sbm]에 기초하여 산출된다. 본 실시형태에 있어서, 요구 유량 Qd[Qdbk, Qdar, Qdbm]는, 조작량 센서(90)[91, 92, 93]에 의해 검출된 파일럿압에 기초하여 산출된다. 조작 장치(5)의 조작량 S[Sbk, Sar, Sbm]과 조작량 센서(90)[91, 92, 93]에 의해 검출된 파일럿압과는 1 대 1로 대응한다. 배분 유량 산출부(112)는, 조작량 센서(90)에 의해 검출된 파일럿압을 주조작 밸브(60)의 스풀 스트로크로 변환하여, 스풀 스트로크에 기초하여 요구 유량 Qd를 산출한다. 파일럿압과 주조작 밸브(60)의 스풀 스트로크와의 관계를 나타내는 제1 상관 데이터, 및 주조작 밸브(60)의 스풀 스트로크와 요구 유량 Qd와의 관계를 나타내는 제2 상관 데이터는, 기지(旣知) 데이터이며, 기억 장치(102)에 기억되어 있다. 파일럿압과 주조작 밸브(60)의 스풀 스트로크와의 관계를 나타내는 제1 상관 데이터, 및 주조작 밸브(60)의 스풀 스트로크와 요구 유량 Qd와의 관계를 나타내는 제2 상관 데이터의 각각은, 변환 테이블 데이터를 포함한다.
배분 유량 산출부(112)는, 제1 주조작 밸브(61)에 작용하는 파일럿압을 검출한 버킷 조작량 센서(91)의 검출 신호를 취득한다. 배분 유량 산출부(112)는, 기억 장치(102)에 기억되어 있는 제1 상관 데이터를 사용하여, 제1 주조작 밸브(61)에 작용하는 파일럿압을 제1 주조작 밸브(61)의 스풀 스트로크로 변환한다. 이로써, 버킷 조작량 센서(91)의 검출 신호와 기억 장치(102)에 기억되어 있는 제1 상관 데이터에 기초하여, 제1 주조작 밸브(61)의 스풀 스트로크가 산출된다. 또한, 배분 유량 산출부(112)는, 기억 장치(102)에 기억되어 있는 제2 상관 데이터를 사용하여, 산출된 제1 주조작 밸브(61)의 스풀 스트로크를 버킷 실린더(21)의 요구 유량 Qdbk로 변환한다. 이로써, 배분 유량 산출부(112)는, 버킷 실린더(21)의 요구 유량 Qdbk를 산출할 수 있다.
배분 유량 산출부(112)는, 제2 주조작 밸브(62)에 작용하는 파일럿압을 검출한 암 조작량 센서(92)의 검출 신호를 취득한다. 배분 유량 산출부(112)는, 기억 장치(102)에 기억되어 있는 제1 상관 데이터를 사용하여, 제2 주조작 밸브(62)에 작용하는 파일럿압을 제2 주조작 밸브(62)의 스풀 스트로크로 변환한다. 이로써, 암 조작량 센서(92)의 검출 신호와 기억 장치(102)에 기억되어 있는 제1 상관 데이터에 기초하여, 제2 주조작 밸브(62)의 스풀 스트로크가 산출된다. 또한, 배분 유량 산출부(112)는, 기억 장치(102)에 기억되어 있는 제2 상관 데이터를 사용하여, 산출된 제2 주조작 밸브(62)의 스풀 스트로크를 암 실린더(22)의 요구 유량 Qdar로 변환한다. 이로써, 배분 유량 산출부(112)는, 암 실린더(22)의 요구 유량 Qdar을 산출할 수 있다.
배분 유량 산출부(112)는, 제3 주조작 밸브(63)에 작용하는 파일럿압을 검출한 붐 조작량 센서(93)의 검출 신호를 취득한다. 배분 유량 산출부(112)는, 기억 장치(102)에 기억되어 있는 제1 상관 데이터를 사용하여, 제3 주조작 밸브(63)에 작용하는 파일럿압을 제3 주조작 밸브(63)의 스풀 스트로크로 변환한다. 이로써, 붐 조작량 센서(93)의 검출 신호와 기억 장치(102)에 기억되어 있는 제1 상관 데이터에 기초하여, 제3 주조작 밸브(63)의 스풀 스트로크가 산출된다. 또한, 배분 유량 산출부(112)는, 기억 장치(102)에 기억되어 있는 제2 상관 데이터를 사용하여, 산출된 제3 주조작 밸브(63)의 스풀 스트로크를 붐 실린더(23)의 요구 유량 Qdbm로 변환한다. 이로써, 배분 유량 산출부(112)는, 붐 실린더(23)의 요구 유량 Qdbm을 산출할 수 있다.
그리고, 전술한 바와 같이, 버킷 부하 압력 센서(81)는, 버킷 부하 압력 센서(81C)와 버킷 부하 압력 센서(81L)를 포함하고, 버킷 실린더(21)의 작동유의 압력 PLbk는, 버킷 실린더(21)의 캡측 공간(21C)의 작동유의 압력 PLbkc와 버킷 실린더(21)의 로드 측 공간(21L)의 작동유의 압력 PLbkl을 포함한다. (2)식을 이용하여 배분 유량 Qabk를 산출할 때, 배분 유량 산출부(112)는, 제1 주조작 밸브(61)의 스풀의 이동 방향에 기초하여 압력 PLbkc 및 압력 PLbkl 중 어느 한쪽을 선택한다. 예를 들면, 제1 주조작 밸브(61)의 스풀이 제1 방향으로 이동하는 경우, 배분 유량 산출부(112)는, 버킷 부하 압력 센서(81C)에 의해 검출된 압력 PLbkc를 사용하여, (2)식에 기초하여 배분 유량 Qabk를 산출한다. 제1 주조작 밸브(61)의 스풀이 제1 방향과는 반대 방향인 제2 방향으로 이동하는 경우, 배분 유량 산출부(112)는, 버킷 부하 압력 센서(81L)에 의해 검출된 압력 PLbkl을 사용하여, (2)식에 기초하여 배분 유량 Qabk를 산출한다.
마찬가지로, 암 부하 압력 센서(82)는, 암 부하 압력 센서(82C)와 암 부하 압력 센서(82L)를 포함하고, 암 실린더(22)의 작동유의 압력 PLar은, 암 실린더(22)의 캡측 공간(22C)의 작동유의 압력 PLarc와, 암 실린더(22)의 로드 측 공간(22L)의 작동유의 압력 PLarl을 포함한다. (3)식을 이용하여 배분 유량 Qaar을 산출할 때, 배분 유량 산출부(112)는, 제2 주조작 밸브(62)의 스풀의 이동 방향에 기초하여 압력 PLarc 및 압력 PLarl 중 어느 한쪽을 선택한다. 예를 들면, 제2 주조작 밸브(62)의 스풀이 제1 방향으로 이동하는 경우, 배분 유량 산출부(112)는, 암 부하 압력 센서(82C)에 의해 검출된 압력 PLarc를 사용하여, (3)식에 기초하여 배분 유량 Qaar을 산출한다. 제2 주조작 밸브(62)의 스풀이 제1 방향과는 반대 방향인 제2 방향으로 이동하는 경우, 배분 유량 산출부(112)는, 암 부하 압력 센서(82L)에 의해 검출된 압력 PLarl을 사용하여, (3)식에 기초하여 배분 유량 Qaar을 산출한다.
마찬가지로, 붐 부하 압력 센서(83)는, 붐 부하 압력 센서(83C)와 붐 부하 압력 센서(83L)를 포함하고, 붐 실린더(23)의 작동유의 압력 PLbm은, 붐 실린더(23)의 캡측 공간(23C)의 작동유의 압력 PLbmc와 붐 실린더(23)의 로드 측 공간(23L)의 작동유의 압력 PLbml을 포함한다. (4)식을 이용하여 배분 유량 Qabm을 산출할 때, 배분 유량 산출부(112)는, 제3 주조작 밸브(63)의 스풀의 이동 방향에 기초하여 압력 PLbmc 및 압력 PLbml 중 어느 한쪽을 선택한다. 예를 들면, 제3 주조작 밸브(63)의 스풀이 제1 방향으로 이동하는 경우, 배분 유량 산출부(112)는, 붐 부하 압력 센서(83C)에 의해 검출된 압력 PLbmc를 사용하여, (4)식에 기초하여 배분 유량 Qabm을 산출한다. 제3 주조작 밸브(63)의 스풀이 제1 방향과는 반대 방향인 제2 방향으로 이동하는 경우, 배분 유량 산출부(112)는, 붐 부하 압력 센서(83L)에 의해 검출된 압력 PLbml을 사용하여, (4)식에 기초하여 배분 유량 Qabm을 산출한다.
본 실시형태에 있어서는, 유압 펌프(30)로부터 토출되는 작동유의 토출 압력 P는, 토출 압력 센서(800)에 의해 검출된다. 그리고, (1)식으로부터 (4)식에 있어서, 유압 펌프(30)가 토출되는 작동유의 토출 압력 P이 미지(未知)인 경우, 배분 유량 산출부(112)는, (5)식이 수속하도록 반복 수치 계산을 실시하여, 배분 유량 Qabk, Qaar, Qabm을 산출해도 된다.
Qlp=Qabk＋Qaar＋Qabm … (5)
(5)식에 있어서, Qlp는, 펌프 제한 유량이다. 펌프 제한 유량 Qlp는, 유압 펌프(30)의 최대 토출 유량 Qmax, 제1 유압 펌프(31)의 목표 출력에 기초하여 결정되는 제1 유압 펌프(31)의 목표 토출 유량 Qt1, 및 제2 유압 펌프(32)의 목표 출력에 기초하여 결정되는 제2 유압 펌프(32)의 목표 토출 유량 Qt2 중 가장 작은 값이다.
그리고, 본 실시형태에 있어서는, 조작 장치(5)는 파일럿압 방식의 조작 레버를 포함하고, 조작량 센서(90)[91, 92, 93]로서 압력 센서가 사용된다. 조작 장치(5)가 전기 방식의 조작 레버를 포함해도 된다. 조작 장치(5)가 전기 방식의 조작 레버를 포함하는 경우, 조작량 센서(91, 92, 93)로서 조작 레버의 스트로크를 나타내는 레버 스트로크를 검출 가능한 스트로크 센서가 사용된다. 배분 유량 산출부(112)는, 조작량 센서(90)에 의해 검출된 레버 스트로크를 주조작 밸브(60)의 스풀 스트로크로 변환하여, 스풀 스트로크에 기초하여 요구 유량 Qd를 산출할 수 있다. 배분 유량 산출부(112)는, 미리 정해져 있는 변환 테이블을 사용하여, 레버 스트로크를 스풀 스트로크로 변환할 수 있다.
<결정부>
결정부(114)는, 배분 유량 산출부(112)에 의해 산출된 배분 유량에 기초하여, 합류 상태로 하는 것 또는 분류 상태로 하는 것을 결정한다. 본 실시형태에 있어서, 결정부(114)는, 배분 유량 산출부(112)에 의해 산출된 배분 유량과 임계값 Qs라는 비교 결과에 기초하여, 합류 상태로 하는 것 또는 분류 상태로 하는 것을 결정한다.
임계값 Qs는, 유압 실린더(20)의 배분 유량에 대한 임계값이다. 배분 유량 산출부(112)에 의해 산출된 배분 유량이 임계값 Qs 이하일 때, 결정부(114)는, 분류 상태로 하는 것을 결정한다. 배분 유량 산출부(112)에 의해 산출된 배분 유량이 임계값 Qs보다도 많을 때, 결정부(114)는, 합류 상태로 하는 것을 결정한다.
본 실시형태에 있어서, 임계값 Qs는, 제1 유압 펌프(31) 및 제2 유압 펌프(32)의 각각이 토출 가능한 작동유의 최대 토출 유량 Qmax이다. 즉, 본 실시형태에 있어서, 결정부(114)는, 배분 유량과 최대 토출 유량 Qmax라는 비교 결과에 기초하여, 합류 상태로 하는 것 또는 분류 상태로 하는 것을 결정한다. 배분 유량이 최토출 유량 Qmax 이하일 때, 결정부(114)는, 분류 상태로 하는 것을 결정한다. 배분 유량이 최대 토출 유량 Qmax보다도 많을 때, 결정부(114)는, 합류 상태로 하는 것을 결정한다.
본 실시형태에 있어서는, 버킷 실린더(21)에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qabk와 암 실린더(22)에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qaar와의 합이 제1 유압 펌프(31)의 최대 토출 유량 Q1max 이하, 또한, 붐 실린더(23)에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qabm이 제2 유압 펌프(32)의 최대 토출 유량 Q2max 이하일 때, 결정부(114)는, 분류 상태로 하는 것을 결정한다. 버킷 실린더(21)에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qabk와 암 실린더(22)에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qaar와의 합이 제1 유압 펌프(31)의 최대 토출 유량 Q1max보다도 많을 때, 또는 붐 실린더(23)에 공급되는 작동유의 배분 유량 Qabm이 제2 유압 펌프(32)의 최대 토출 유량 Q2max보다도 많을 때, 결정부(114)는, 합류 상태로 하는 것을 결정한다.
이하의 설명에 있어서는, 배분 유량 산출부(112)에 의해 산출된 배분 유량이 임계값 Qs 이하이며, 결정부(114)가 분류 상태로 하는 것을 결정할 수 있는 조건이 성립한 것을 적절히, 분류 조건 성립이라고 한다.
<판정부>
판정부(116)는, 엔진(4)의 출력이 제한되고 있는지의 여부를 판정한다. 판정부(116)는, 배기 가스 처리 장치(200)가 이상(異常) 상태인 것으로 판정했을 때, 엔진(4)의 출력이 제한되고 있는 것으로 판정한다. 또한, 판정부(116)는, 배기 가스 센서(300)가 이상 상태인 것으로 판정했을 때, 엔진(4)의 출력이 제한되고 있는 것으로 판정한다. 판정부(116)는, 엔진(4)의 보호를 할 수 없게 되었을 때, 예를 들면, 배기 가스 센서(300)의 일부인 외기 온도 센서(307), 냉각액 온도 센서(308), 및 도시하지 않은 엔진 유압 센서 중 1개 이상이 이상 상태인 것으로 판정했을 때, 엔진(4)의 출력이 제한되고 있는 것으로 판정한다.
배기 가스 처리 장치(200)가 이상 상태라는 것은, 배기 가스 처리 장치(200)에 의한 배기 가스의 처리 능력[정화 능력(淨化能力)]이 저하되거나, 또는 저하될 가능성이 있는 사상(事象)이 생긴 상태를 말한다. 예를 들면, 환원제 탱크(205)에 수용되어 있는 환원제(R)의 양이 사용에 의해, 또는 새고 등에 의해 허용값보다도 감소하는 사상이 생겼을 때, 배기 가스 처리 장치(200)에 의한 배기 가스의 처리 능력(정화 능력)이 저하되거나, 또는 저하될 가능성이 있다. 환원제 탱크(205)에 수용되어 있는 환원제(R)의 양은, 환원제 센서(209)에 의해 검출된다. 판정부(116)는, 환원제 센서(209)의 검출 신호에 기초하여, 환원제 탱크(205)에 수용되어 있는 환원제(R)의 양이 허용값보다도 감소하고 있는 것으로 판정했을 때, 엔진(4)의 출력이 제한되고 있는 것으로 판정한다.
배기 가스 센서(300)가 이상 상태라는 것은, 배기 가스 센서(300)에 의한 배기 가스의 상태의 검출 정밀도가 저하되는 사상 또는 배기 가스의 상태의 검출할 수 없는 사상이 생긴 상태를 말한다. 예를 들면, NOx 센서(301)가 고장났을 경우, NOx 센서(301)가 고장난 것을 나타내는 이상 신호가 판정부(116)에 송신된다. 판정부(116)는, 취득한 이상 신호에 기초하여, NOx 센서(301)가 NOx의 농도의 검출을 할 수 없는 것으로 판정했을 때, 엔진(4)의 출력이 제한되고 있는 것으로 판정한다. 또한, 흡기 유량 센서(305)가 고장나거나 대기압 센서(306)가 고장나거나 경우에도, 이상 신호가 판정부(116)에 송신된다. 판정부(116)는, 취득한 이상 신호에 기초하여, 흡기 유량 센서(305)의 검출 신호에 기초하여 NOx의 유량을 산출할 수 없는 것으로 판정했을 때, 또는 대기압 센서(306)의 검출 신호에 기초하여 NOx의 유량을 추측할 수 없는 것으로 판정했을 때, 엔진(4)의 출력이 제한되고 있는 것으로 판정한다.
<합분류 제어부>
합분류 제어부(118)는, 결정부(114)의 결정 결과 및 판정부(116)의 판정 결과에 기초하여, 제1 합분류 밸브(67)를 제어하는 지령 신호를 출력한다. 합분류 제어부(118)는, 엔진(4)의 출력이 제한되어 있으므로, 판정부(116)가 판정했을 때, 합류 상태로 되도록, 제1 합분류 밸브(67)를 제어하는 지령 신호를 제1 합분류 밸브(67)에 출력한다.
본 실시형태에 있어서, 합분류 제어부(118)는, 분류 상태로 하는 것을 결정부(114)가 결정해도, 엔진(4)의 출력이 제한되고 있는 것으로 판정부(116)가 판정했을 때, 합류 상태로 되도록, 제1 합분류 밸브(67)를 제어하는 지령 신호를 제1 합분류 밸브(67)에 출력한다.
합분류 제어부(118)는, 엔진(4)의 출력이 제한되어 있지 않은 것으로 판정부(116)가 판정했을 때, 결정부(114)의 결정 결과에 기초하여, 합류 상태 및 분류 상태 중 어느 한쪽으로 되도록, 제1 합분류 밸브(67)를 제어하는 지령 신호를 제1 합분류 밸브(67)에 출력한다.
<배기 가스 처리 제어부>
배기 가스 처리 제어부(120)는, 배기 가스 처리 장치(200)를 제어하는 지령 신호를 출력한다. 배기 가스 처리 제어부(120)는, 배기 가스 센서(300)의 검출 신호를 취득하고, 배기 가스 센서(300)의 검출 신호에 기초하여, 환원 촉매(203)에 공급하는 환원제(R)의 공급량을 결정한다. 배기 가스 처리 제어부(120)는, 결정한 공급량으로 환원제(R)가 공급되도록, 예를 들면, 공급 펌프(207)를 제어하는 지령 신호를 출력한다.
<엔진 제어부>
엔진 제어부(122)는, 엔진(4)의 출력을 제어한다. 엔진 제어부(122)는, 연료 분사 장치(17)에 지령 신호를 출력하여 엔진(4)에 대한 연료 분사량을 제어함으로써, 엔진(4)의 출력을 제어한다.
본 실시형태에 있어서, 엔진 제어부(122)는, 배기 가스 처리 장치(200)가 이상 상태일 때, 엔진(4)에 대한 연료 분사량을 제어하여, 엔진(4)의 출력을 제한한다. 또한, 엔진 제어부(122)는, 배기 가스 센서(300)가 이상 상태일 때, 엔진(4)에 대한 연료 분사량을 제어하여, 엔진(4)의 출력을 제한한다. 엔진 제어부(122)는, 연료 분사 장치(17)로부터 분사되는 연료 분사량을 감소시킴으로써, 엔진(4)의 출력을 저감시킨다. 또한, 엔진 제어부(122)는, 배기 가스가 정상(正常) 상태로 제어 되지 않을 때, 엔진(4)의 출력을 제한한다. 또한, 엔진 제어부(122)는, 엔진(4)의 보호를 할 수 없게 되었을 때, 예를 들면, 배기 가스 센서(300)의 일부인 외기 온도 센서(307), 냉각액 온도 센서(308), 및 도시하지 않은 엔진 유압 센서 중 1개 이상이 이상 상태일 때, 엔진(4)의 출력을 제한한다.
전술한 바와 같이, 배기 가스 처리 장치(200)가 이상 상태라는 것은, 배기 가스 처리 장치(200)에 의한 배기 가스의 처리 능력(정화 능력)이 저하되거나, 또는 저하될 가능성이 있는 사상이 생긴 상태를 말한다. 배기 가스 처리 장치(200)가 이상 상태임에도 불구하고, 엔진(4)을 고출력으로 작동시켜 해버리면, 엔진(4)으로부터 배출된 다량의 배기 가스를 충분히 정화할 수 없다. 그 결과, 충분히 정화되어 있지 않은 다량의 배기 가스가 대기 공간으로 방출된다. 그러므로, 배기 가스 처리 장치(200)가 이상 상태인 것으로 판정했을 때, 엔진 제어부(122)는, 엔진(4)에 대한 연료 분사량을 감소시켜, 엔진(4)의 출력을 제한한다. 예를 들면, 엔진 제어부(122)는, 환원제 센서(209)의 검출 신호에 기초하여, 환원제 탱크(205)에 수용되어 있는 환원제(R)의 양이 허용값보다도 감소하고 있는 것으로 판정했을 때, 엔진(4)의 출력을 저감시킨다. 이로써, 엔진(4)으로부터 배출되는 배기 가스가 소량으로 되고, 충분히 정화되어 있지 않은 다량의 배기 가스가 대기 공간으로 방출되어 버리는 것이 억제된다.
전술한 바와 같이, 배기 가스 센서(300)가 이상 상태라는 것은, 배기 가스 센서(300)에 의한 배기 가스의 상태의 검출 정밀도가 저하되는 사상 또는 배기 가스의 상태의 검출할 수 없는 사상이 생긴 상태를 말한다. 배기 가스 센서(300)가 이상 상태이면, 배기 가스 처리 제어부(120)는, 배기 가스 센서(300)의 검출 신호에 기초하여, 환원 촉매(203)에 공급하는 적정한 환원제(R)의 공급량을 결정하는 것이 곤란해진다. 예를 들면, 공급되는 환원제(R)가 과다하면, 배기 가스와 함께 암모니아가 대기 공간으로 방출될 가능성이 높아진다. 한편, 공급되는 환원제(R)가 과소(過少)이면, NOx가 충분히 저감되지 않아, 대기 공간으로 방출될 가능성이 높아진다. 그러므로, 배기 가스 센서(300)가 이상 상태인 것으로 판정했을 때, 엔진 제어부(122)는, 엔진(4)에 대한 연료 분사량을 감소시켜, 엔진(4)의 출력을 제한한다. 예를 들면, 엔진 제어부(122)는, NOx 센서(301)가 고장난 것을 나타내는 이상 신호를 취득했을 때, 엔진(4)의 출력을 저감시킨다. 배기 가스 처리 제어부(120)는, 출력이 저감된 엔진(4)으로부터의 배기 가스에 포함되는 NOx의 유량을 추측하여, 암모니아가 방출되지 않고, 또한 배기 가스에 포함되는 NOx가 저감되도록, 환원제(R)의 공급량을 결정할 수 있다.
도 6은, 본 실시형태에 관한 엔진(4)의 토크선도의 일례를 나타낸 도면이다. 엔진(4)의 상한 토크 특성이, 도 6에 나타낸 최대 출력 토크선(torque line) La에 의해 규정된다. 엔진(4)의 드르프 특성(droop characteristic)이, 도 6에 나타낸 엔진 드르프 선 Lb에 의해 규정된다. 엔진 목표 출력이, 도 6에 나타낸 등출력선(等出力線) Lc에 의해 규정된다.
엔진 제어부(122)는, 상한 토크 특성, 드르프 특성, 및 엔진 목표 출력에 기초하여, 엔진(4)을 제어한다. 엔진 제어부(122)는, 엔진(4)의 회전수 및 토크가, 최대 출력 토크선 La, 엔진 드르프 선 Lb, 및 등출력선 Lc를 초과하지 않도록, 엔진(4)을 제어한다.
즉, 엔진 제어부(122)는, 엔진(4)의 회전수 및 토크가, 최대 출력 토크선 La과 엔진 드르프 선 Lb와 등출력선 Lc에 의해 규정되는 엔진 출력 토크선(torque line) Lt을 초과하지 않도록, 엔진(4)에 대한 연료 분사량을 제어하는 지령 신호를 출력한다.
엔진(4)의 출력이 제한되지 않을 때, 엔진 제어부(122)는, 엔진(4)의 출력을, 등출력선 Lc1로 나타내는 목표 출력으로 설정한다. 엔진(4)의 출력이 제한되지 않을 때, 엔진 제어부(122)는, 엔진(4)의 회전수 및 토크가, 등출력선 Lc1을 초과하지 않도록, 엔진(4)에 대한 연료 분사량을 조정한다.
배기 가스 처리 장치(200) 및 배기 가스 센서(300) 중 적어도 한쪽이 이상 상태로 되고, 엔진(4)의 출력을 제한할 필요가 생겼을 때, 엔진 제어부(122)는, 엔진(4)의 출력을, 등출력선 Lc2로 나타내는 목표 출력으로 설정한다. 등출력선 Lc2로 나타내는 엔진(4)의 출력은, 등출력선 Lc1로 나타내는 엔진(4)의 출력보다도 작다. 엔진(4)의 출력을 제한할 때, 엔진 제어부(122)는, 엔진(4)의 회전수 및 토크가, 등출력선 Lc2를 초과하지 않도록, 엔진(4)에 대한 연료 분사량을 조정한다.
[제어 방법]
도 7은, 본 실시형태에 관한 유압 셔블(1)의 제어 방법의 일례를 나타낸 플로우차트이다. 배분 유량 산출부(112)는, 배분 유량[Qabk, Qaar, Qabm]을 산출한다(스텝 SP10).
결정부(114)는, 배분 유량 산출부(112)에 의해 산출된 배분 유량과 임계값 Qs를 비교하여, 분류 상태로 하는 것을 결정할 수 있는 분류 조건이 성립했는지의 여부를 판정한다(스텝 SP20).
스텝 SP20에 있어서, 분류 조건이 성립하고 있지 않는 것으로 판정되었을 때(스텝 SP20: No), 결정부(114)는, 합류 상태로 하는 것을 결정한다. 합분류 제어부(118)는, 합류 상태로 되도록, 제1 합분류 밸브(67)에 지령 신호를 출력한다. 이로써, 유압 시스템(1000A)은, 합류 상태로 작동한다(스텝 SP40).
그리고, 스텝 SP20에 있어서, 분류 조건이 성립하고 있는지의 여부의 판정에 있어서, 유압 시스템(1000A)이 합류 상태로 작동하고 있을 때, 합분류 제어부(118)는, 합류 상태가 유지되도록, 제1 합분류 밸브(67)를 제어한다. 분류 조건이 성립하고 있는지의 여부의 판정에 있어서, 유압 시스템(1000A)이 분류 상태로 작동하고 있을 때, 합분류 제어부(118)는, 분류 상태로부터 합류 상태로 전환되도록, 제1 합분류 밸브(67)를 제어한다.
스텝 SP20에 있어서, 분류 조건이 성립하고 있는 것으로 판정되었을 때(스텝 SP20: Yes), 결정부(114)는, 분류 상태로 하는 것을 결정한다. 판정부(116)는, 엔진(4)의 출력이 제한되어 있는지의 여부를 판정한다(스텝 SP30).
예를 들면, 환원제 탱크(205)에 수용되어 있는 환원제(R)의 양이 허용값보다도 적은 경우, 배기 가스 처리 장치(200)가 이상 상태인 것을 나타내는 이상 신호가 판정부(116)에 송신된다. 또한, 배기 가스 센서(300)가 이상 상태일 때, 배기 가스 센서(300)가 이상 상태인 것을 나타내는 이상 신호가 판정부(116)에 송신된다. 이들 이상 신호는, 엔진(4)의 출력이 제한되고 있는 것을 나타내는 제한 신호이다. 판정부(116)는, 제한 신호를 취득했을 때, 엔진(4)의 출력이 제한되고 있는 것으로 판정한다.
스텝 SP30에 있어서, 엔진(4)의 출력이 제한되어 있지 않은 것으로 판정되었을 때(스텝 SP30: No), 합분류 제어부(118)는, 분류 상태로 되도록, 제1 합분류 밸브(67)에 지령 신호를 출력한다. 이로써, 유압 시스템(1000A)은, 분류 상태로 작동한다(스텝 SP50).
스텝 SP30에 있어서, 엔진(4)의 출력이 제한되어 있는 것으로 판정되었을 때(스텝 SP30: Yes), 합분류 제어부(118)는, 합류 상태로 되도록, 제1 합분류 밸브(67)에 지령 신호를 출력한다. 이로써, 유압 시스템(1000A)은, 합류 상태로 작동한다(스텝 SP40).
그리고, 유압 시스템(1000A)이 합류 상태로 작동하고 있을 때로서 엔진(4)의 출력이 제한되어 있는 것으로 판정되었을 때, 합분류 제어부(118)는, 합류 상태가 유지되도록, 제1 합분류 밸브(67)를 제어한다. 유압 시스템(1000A)이 분류 상태로 작동하고 있을 때, 스텝 SP30에 있어서 엔진(4)의 출력이 제한되어 있는 것으로 판정되었을 때, 합분류 제어부(118)는, 분류 상태로부터 합류 상태로 전환되도록, 제1 합분류 밸브(67)를 제어한다.
유압 시스템(1000A)이 합류 상태로 작동할 때(스텝 SP40), 제1 유압 펌프(31)로부터 토출된 작동유 및 제2 유압 펌프(32)로부터 토출된 작동유는, 버킷 실린더(21), 암 실린더(22), 및 붐 실린더(23)의 각각에 공급된다.
유압 시스템(1000A)이 분류 상태로 작동할 때(스텝 SP50), 제1 유압 펌프(31)로부터 토출된 작동유는, 버킷 실린더(21) 및 암 실린더(22)에 공급되고, 제2 유압 펌프(32)로부터 토출된 작동유는, 붐 실린더(23)에 공급된다.
[효과]
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 합류 상태와 분류 상태를 전환 가능한 제어 시스템(1000)에 있어서, 엔진(4)의 출력(회전수)이 제한될 때, 유압 시스템(1000A)은 합류 상태로 된다. 엔진(4)의 출력이 저하되었을 때, 유압 시스템(1000A)이 분류 상태로 되면, 예를 들면, 버킷 실린더(21) 및 암 실린더(22)의 각각에 공급되는 작동유의 유량이 감소한다. 그 결과, 버킷(21)의 작동 속도 또는 암 실린더(22)의 작동 속도가 저하되어, 유압 셔블(1)의 작업성이 저하될 가능성이 있다. 본 실시형태에 있어서는, 엔진(4)의 출력이 제한될 때, 유압 시스템(1000A)이 분류 상태로 되는 것이 제한되어 합류 상태로 되므로, 버킷 실린더(21) 및 암 실린더(22)의 각각에 공급되는 작동유의 유량이 감소하는 것이 억제된다. 그러므로, 유압 셔블(1)의 작업성의 저하가 억제된다.
또한, 엔진(4)의 출력(회전수)이 저하되어 있을 때 유압 시스템(1000A)이 분류 상태로 되어도, 분류 조건이 불성립으로 되고, 분류 상태로부터 합류 상태로 복귀하기 용이해진다. 분류 상태로부터 합류 상태로 되돌아올 때, 제1 유압 펌프(31)로부터 토출 작동유의 압력과 제2 유압 펌프(32)로부터 토출 작동유의 압력과의 차이가 크면, 쇼크가 발생할 가능성이 있다. 본 실시형태에 있어서는, 엔진(4)의 출력이 저하될 때는, 유압 시스템(1000A)이 합류 상태로 되므로, 쇼크의 발생이 억제된다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 배기 가스 처리 장치(200)가 이상 상태일 때, 엔진(4)의 출력이 제한되고 있는 것으로 판정된다. 배기 가스 처리 장치(200)가 이상 상태일 때, 엔진(4)의 출력이 제한되고 있는 것에 의해, 다량의 NOx가 대기 공간으로 방출되는 것이 억제된다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 배기 가스 센서(300)가 이상 상태일 때, 엔진(4)의 출력이 제한된다. 배기 가스 센서(300)가 이상 상태일 때, 엔진(4)의 출력이 제한되고 있는 것에 의해, 암모니아 또는 NOx가 대기 공간으로 방출되는 것이 억제된다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 분류 조건이 성립해도, 엔진(4)의 출력이 제한되고 있는 것으로 판정되었을 때, 유압 시스템(1000A)은 합류 상태로 된다. 그러므로, 버킷 실린더(21) 및 암 실린더(22)의 각각에 공급되는 작동유의 유량이 감소하는 것이 억제되고, 유압 셔블(1)의 작업성의 저하가 억제된다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 엔진(4)에 대한 연료 분사량이 저감되는 것에 의해, 엔진(4)의 출력이 제한된다. 이로써, 발생하는 NOx의 양이 저감된다.
그리고, 전술한 실시형태에 있어서는, 제1 합분류 밸브(67)를 작동시키는지의 여부를 결정할 때 사용되는 임계값 Qs는, 최대 토출 유량 Qmax인 것으로 했다. 임계값 Qs는, 최대 토출 유량 Qmax보다도 작은 값이라도 된다.
그리고, 전술한 실시형태에 있어서는, 작업 기계(1)는, 하이브리드 방식의 유압 셔블(1)인 것으로 하였다. 작업 기계(1)는, 하이브리드 방식의 유압 셔블(1)이 아니어도 된다. 전술한 실시형태에 있어서는, 상부 선회체(2)는 전동 모터(25)에 의해 선회하고 있었지만, 유압 모터에 의해 선회하도록 해도 된다. 유압 모터는, 제1 유압 액추에이터 또는 제2 유압 액추에이터 중 어느 하나에 선회 모터를 포함하여, 배분 유량과 펌프 출력을 산출해도 된다.
그리고, 전술한 실시형태에 있어서는, 제어 시스템(1000)이 유압 셔블(1)에 적용되는 것으로 하였다. 제어 시스템(1000)이 적용되는 작업 기계는, 유압 셔블(1)에 한정되지 않고, 유압 셔블 이외의 유압 구동의 작업 기계에 널리 적용 가능하다.
1: 유압 셔블(작업 기계), 2: 상부 선회체, 3: 하부 주행체, 3C: 크롤러 벨트, 4: 엔진, 4R: 엔진 회전수 센서, 4S: 출력 샤프트, 5: 조작 장치, 5L: 좌측 조작 레버, 5R: 우측 조작 레버, 6: 운전실, 6S: 운전석, 7: 기계실, 8: 연료 탱크, 9: 작동유 탱크, 10: 작업기, 11: 버킷, 12: 암, 13: 붐, 14: 축전기, 14C: 변압기, 15G: 제1 인버터, 15R: 제2 인버터, 16: 회전 센서, 17: 연료 분사 장치, 17A: 축압실, 17B: 인젝터, 18: 흡기관, 19: 배기관, 20: 유압 실린더, 21: 버킷 실린더, 21A: 제1 버킷 유로, 21B: 제2 버킷 유로, 21C: 캡측 공간, 21L: 로드 측 공간, 22: 암 실린더, 22A: 제1 암 유로, 22B: 제2 암 유로, 22C: 캡측 공간, 22L: 로드 측 공간, 23: 붐 실린더, 23A: 제1 붐 유로, 23B: 제2 붐 유로, 23C: 캡측 공간, 23L: 로드 측 공간, 24: 유압 모터, 25: 전동 모터, 27: 발전 전동기, 29: 코먼 레일 제어부, 30: 유압 펌프, 30A: 경사판, 30S: 경사판각 센서, 31: 제1 유압 펌프, 31A: 경사판, 31B: 서보 기구, 31S: 경사각 센서, 32: 제2 유압 펌프, 32A: 경사판, 32B: 서보 기구, 32S: 경사각 센서, 33: 스로틀 다이얼, 34: 작업 모드 선택기, 35: 에어클리너, 40: 유압 회로, 41: 제1 유압 펌프 유로, 42: 제2 유압 펌프 유로, 43: 제1 공급 유로, 44: 제2 공급 유로, 45: 제3 공급 유로, 46: 제4 공급 유로, 47: 제1 분기 유로, 48: 제2 분기 유로, 49: 제3 분기 유로, 50: 제4 분기 유로, 51: 제5: 분기 유로, 52: 제6: 분기 유로, 53: 배출 유로, 55: 합류 유로, 60: 주조작 밸브, 61: 제1 주조작 밸브, 62: 제2 주조작 밸브, 63: 제3 주조작 밸브, 67: 제1 합분류 밸브(개폐 장치), 68: 제2 합분류 밸브, 69: 언로드 밸브, 70: 압력 보상 밸브, 71, 72, 73, 74, 75, 76: 압력 보상 밸브, 80: 부하 압력 센서, 81: 버킷 부하 압력 센서, 81C, 81L: 버킷 부하 압력 센서, 82: 암 부하 압력 센서, 82C, 82L: 암 부하 압력 센서, 83: 붐 부하 압력 센서, 83C, 83L: 붐 압력 센서, 90: 조작량 센서, 91: 버킷 조작량 센서, 92: 암 조작량 센서, 93: 붐 조작량 센서, 100: 제어 장치, 100A: 펌프 컨트롤러, 100B: 하이브리드 컨트롤러, 100C: 엔진 컨트롤러, 101: 연산 처리 장치, 102: 기억 장치, 103: 입출력 인터페이스 장치, 112: 배분 유량 산출부, 114: 결정부, 116: 판정부, 118: 합분류 제어부, 120: 배기 가스 처리 제어부, 122: 엔진 제어부, 200: 배기 가스 처리 장치, 201: 필터 유닛, 202: 관로, 203: 환원 촉매, 204: 환원제 공급 장치, 205: 환원제 탱크, 206: 공급관, 207: 공급 펌프, 208: 분사 노즐, 209: 환원제 센서, 300: 배기 가스 센서, 301: NOX 센서, 302: 압력 센서, 303: 온도 센서, 304: 압력 센서, 305: 흡기 유량 센서, 306: 대기압 센서, 307: 외기 온도 센서, 308: 냉각액 온도 센서, 701: 셔틀 밸브, 702: 셔틀 밸브, 800: 토출 압력 센서, 801: 토출 압력 센서, 802: 토출 압력 센서, 1000: 제어 시스템, 1000A: 유압 시스템, 1000B: 전동 시스템, Br1: 제1 분기부, Br2: 제2 분기부, Br3: 제3 분기부, Br4: 제4 분기부, R: 환원제, RX: 선회축.

Claims (8)

  1. 엔진;
    상기 엔진에 의해 구동되는 제1 유압(油壓) 펌프 및 제2 유압 펌프;
    상기 제1 유압 펌프와 상기 제2 유압 펌프를 접속하는 유로(flowpath)에 설치되고, 상기 유로가 개방되는 합류 상태와 상기 유로가 폐쇄되는 분류(分流) 상태를 전환 가능한 개폐 장치;
    상기 분류 상태에 있어서 상기 제1 유압 펌프로부터 토출된 작동유가 공급되는 제1 유압 액추에이터;
    상기 분류 상태에 있어서 상기 제2 유압 펌프로부터 토출된 작동유가 공급되는 제2 유압 액추에이터;
    상기 엔진의 출력이 제한되고 있는지의 여부를 판정하는 판정부; 및
    상기 제1 유압 액추에이터 및 상기 제2 유압 액추에이터의 각각에 공급되는 상기 작동유의 배분 유량을 산출하고, 상기 배분 유량에 기초하여 상기 분류 상태로 하는 것을 결정하여도, 상기 엔진의 출력이 제한되고 있는 것으로 상기 판정부가 판정했을 때, 상기 합류 상태로 되도록 상기 개폐 장치를 제어하는 합분류(合分流) 제어부;
    를 포함하는 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엔진의 배기 가스를 처리하는 배기 가스 처리 장치를 더 포함하고,
    상기 판정부는, 상기 배기 가스 처리 장치가 이상(異常) 상태인 것으로 판정했을 때, 상기 엔진의 출력이 제한되고 있는 것으로 판정하는, 제어 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 엔진 상태를 검출하기 위한 배기 가스 센서를 더 포함하고,
    상기 판정부는, 상기 배기 가스 센서가 이상 상태인 것으로 판정했을 때, 상기 엔진의 출력이 제한되고 있는 것으로 판정하는, 제어 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 유압 액추에이터 및 상기 제2 유압 액추에이터 각각을 구동시키기 위해 조작되는 조작 장치의 조작량에 기초하여, 상기 제1 유압 액추에이터 및 상기 제2 유압 액추에이터 각각에 공급되는 상기 작동유의 배분 유량(distribution flow rate)을 산출하는 배분 유량 산출부; 및
    상기 배분 유량에 기초하여, 상기 분류 상태로 하는 것을 결정하는 결정부;를 더 포함하고,
    상기 합분류 제어부는, 상기 분류 상태로 하는 것을 상기 결정부가 결정해도, 상기 엔진의 출력이 제한되고 있는 것으로 상기 판정부가 판정했을 때, 상기 합류 상태로 되도록 상기 개폐 장치를 제어하는, 제어 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 엔진에 대한 연료 분사량을 제어하여 상기 엔진의 출력을 제한하는 엔진 제어부를 더 포함하는, 제어 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 기재된 제어 시스템을 포함하는 작업 기계(work machine).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 유압 액추에이터에 의해 구동되는 제1 작업기 요소(first work unit element) 및 상기 제2 유압 액추에이터에 의해 구동되는 제2 작업기 요소를 포함하는 작업기를 더 포함하고,
    상기 제1 작업기 요소는, 버킷(bucket) 및 상기 버킷에 연결되는 암(arm)을 구비하고,
    상기 제2 작업기 요소는, 상기 암에 연결되는 붐(boom)을 구비하고,
    상기 제1 유압 액추에이터는, 상기 버킷을 구동시키는 버킷 실린더 및 상기 암을 구동시키는 암 실린더를 구비하고,
    상기 제2 유압 액추에이터는, 상기 붐을 구동시키는 붐 실린더를 구비하는, 작업 기계.
  8. 제1 유압 펌프 및 제2 유압 펌프를 구동하는 엔진의 출력이 제한되고 있는 것을 나타내는 제한 신호를 취득했을 때, 상기 제1 유압 펌프와 상기 제2 유압 펌프를 접속하는 유로가 개방되는 합류 상태와 상기 유로가 폐쇄되는 분류 상태를 전환 가능한 개폐 장치에, 상기 합류 상태로 되도록 지령 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 합류 상태에 있어서, 상기 제1 유압 펌프로부터 토출된 작동유 및 상기 제2 유압 펌프로부터 토출된 작동유를, 제1 유압 액추에이터 및 제2 유압 액추에이터 각각에 공급하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 제1 유압 액추에이터 및 상기 제2 유압 액추에이터의 각각에 공급되는 상기 작동유의 배분 유량을 산출하고, 상기 배분 유량에 기초하여 상기 분류 상태로 하는 것을 결정하여도, 상기 엔진의 출력이 제한되는 것을 나타내는 상기 제한 신호를 취득한 때는, 상기 개폐 장치에, 상기 합류 상태가 되도록 상기 지령 신호를 출력하는,
    제어 방법.
KR1020177035195A 2017-07-27 2017-07-27 제어 시스템, 작업 기계, 및 제어 방법 Active KR102017098B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2017/027340 WO2017188460A1 (ja) 2017-07-27 2017-07-27 制御システム、作業機械、及び制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190087685A KR20190087685A (ko) 2019-07-25
KR102017098B1 true KR102017098B1 (ko) 2019-09-02

Family

ID=60159705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177035195A Active KR102017098B1 (ko) 2017-07-27 2017-07-27 제어 시스템, 작업 기계, 및 제어 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11047112B2 (ko)
JP (1) JP6511148B2 (ko)
KR (1) KR102017098B1 (ko)
CN (1) CN107660257B (ko)
DE (1) DE112017000037B4 (ko)
WO (1) WO2017188460A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11047112B2 (en) * 2017-07-27 2021-06-29 Komatsu Ltd. Control system, work machine, and control method
CN109070787B (zh) * 2018-04-11 2022-10-18 株式会社小松制作所 作业车辆
JP7061504B2 (ja) 2018-04-16 2022-04-28 株式会社小松製作所 作動油の監視システム及び作動油の監視方法
JP7086764B2 (ja) * 2018-07-12 2022-06-20 日立建機株式会社 作業機械
CN109403413B (zh) * 2018-11-01 2021-01-08 上海华兴数字科技有限公司 一种挖掘机动作能耗计算方法及装置
KR102811305B1 (ko) 2019-09-24 2025-05-21 두산 밥캣 노스 아메리카, 인크. 사이클 시간 관리를 위한 시스템 및 방법
US12180672B2 (en) 2020-03-02 2024-12-31 Doosan Bobcat North America, Inc. Electrically powered power machine
WO2023034572A1 (en) 2021-09-02 2023-03-09 Clark Equipment Company Lift arm arrangements for power machines

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009150553A (ja) * 2003-08-20 2009-07-09 Komatsu Ltd 油圧駆動制御装置
WO2015025537A1 (ja) * 2014-02-18 2015-02-26 株式会社小松製作所 作業車両及び作業車両用表示装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5516484Y2 (ko) * 1974-09-24 1980-04-17
JPS55116932A (en) * 1979-03-05 1980-09-08 Kobe Steel Ltd Controling method of hydraulic shovel
JP3526488B2 (ja) 1995-04-12 2004-05-17 株式会社小松製作所 クレーンの油圧回路
DE19753915A1 (de) 1996-12-05 1998-06-10 Mannesmann Rexroth Ag Einrichtung zur Druckmittelversorgung von hydraulischen Verbrauchern
CN100451353C (zh) 2003-11-14 2009-01-14 株式会社小松制作所 建设机械的油压控制装置
JP2006207473A (ja) * 2005-01-28 2006-08-10 Hitachi Ltd 排気ガス診断システムおよび車両制御システム
KR100975266B1 (ko) * 2005-05-18 2010-08-11 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 건설기계의 유압제어장치
DE112011100048B4 (de) * 2010-05-20 2013-09-26 Komatsu Ltd. Arbeitsfahrzeug und Steuerverfahren für ein Arbeitsfahrzeug
CN103764922B (zh) * 2011-09-07 2016-02-03 日立建机株式会社 工程机械
JP5928065B2 (ja) * 2012-03-27 2016-06-01 コベルコ建機株式会社 制御装置及びこれを備えた建設機械
JP5578209B2 (ja) * 2012-08-22 2014-08-27 トヨタ自動車株式会社 車両用電力制御装置
KR102015141B1 (ko) * 2013-03-29 2019-08-27 두산인프라코어 주식회사 건설기계 유압펌프 제어 장치 및 방법
DE112014000011T5 (de) * 2014-02-26 2015-06-25 Komatsu Ltd. Baufahrzeug
EP3213950B1 (en) * 2014-10-27 2020-12-02 Yanmar Power Technology Co., Ltd. Tractor
WO2015088048A1 (ja) * 2014-12-26 2015-06-18 株式会社小松製作所 作業機械の状態情報表示装置、作業機械の警告表示方法、及び作業機械の警告表示プログラム
US20170058490A1 (en) 2015-09-01 2017-03-02 Komatsu Ltd. Working vehicle and working vehicle control method
JP6929026B2 (ja) * 2016-07-22 2021-09-01 株式会社クボタ 作業車
DE112016000103B4 (de) * 2016-07-29 2019-08-14 Komatsu Ltd. Steuersystem, Arbeitsmaschine und Steuerverfahren
US11047112B2 (en) * 2017-07-27 2021-06-29 Komatsu Ltd. Control system, work machine, and control method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009150553A (ja) * 2003-08-20 2009-07-09 Komatsu Ltd 油圧駆動制御装置
WO2015025537A1 (ja) * 2014-02-18 2015-02-26 株式会社小松製作所 作業車両及び作業車両用表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2017188460A1 (ja) 2018-05-24
DE112017000037T5 (de) 2018-04-05
DE112017000037B4 (de) 2021-12-16
US11047112B2 (en) 2021-06-29
CN107660257B (zh) 2020-06-16
WO2017188460A1 (ja) 2017-11-02
JP6511148B2 (ja) 2019-05-15
KR20190087685A (ko) 2019-07-25
CN107660257A (zh) 2018-02-02
US20190032306A1 (en) 2019-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102017098B1 (ko) 제어 시스템, 작업 기계, 및 제어 방법
US9080481B2 (en) Construction machine hydraulic drive system having exhaust gas purifying device
KR101992510B1 (ko) 건설 기계
US8919109B2 (en) Hydraulic drive system for construction machine having exhaust gas purification device
JP4799624B2 (ja) 油圧駆動制御装置
KR101921757B1 (ko) 하이브리드식 건설 기계
KR101942603B1 (ko) 건설 기계
US9932999B2 (en) Hydraulic circuit for construction machine
KR102004391B1 (ko) 제어 시스템 및 작업 기계
JP2012246631A5 (ko)
KR20170068471A (ko) 쇼벨
CN102162267A (zh) 工程机械的液压驱动装置
KR101874507B1 (ko) 제어 시스템, 작업 기계, 및 제어 방법
KR20160034251A (ko) 쇼벨 및 쇼벨의 제어방법
CN111727305B (zh) 包括发动机的工程机械
US20170203748A1 (en) Control device for hybrid work machine, hybrid work machine, and control method for hybrid work machine
CN108138805B (zh) 控制系统、作业机械及控制方法
JP6484188B2 (ja) 建設機械の油圧駆動システム
KR101920291B1 (ko) 제어 시스템, 작업 기계, 및 제어 방법
JP5454439B2 (ja) 油圧ショベルの油圧制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0105 International application

Patent event date: 20171206

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20190201

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20190805

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20190827

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20190827

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20220718

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20230718

Start annual number: 5

End annual number: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20240722

Start annual number: 6

End annual number: 6