CN102667081A - 液压作业机械的废气净化系统 - Google Patents

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石川广二
神谷象平
束田英信
中村刚志
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Abstract

本发明提供一种液压作业机械的废气净化系统。控制器(20)在排气阻力传感器(34)的输出值成为设定值ΔPa以上时，为使排气温度传感器(33)的输出值即废气的温度成为预先设定的值(Ta)，而使泵喷出压力增加装置(电磁比例阀)(38)工作，来进行排气温度上升控制，然后实施废气净化装置(32)的过滤器的再生控制。由此，能够不受工作环境影响地使废气温度上升而可靠地进行废气净化装置的再生处理，且能够将燃料消耗量控制在必要最小限度内。

Description

液压作业机械的废气净化系统
技术领域
本发明涉及液压作业机械的废气净化系统，尤其涉及一种在液压挖掘机等的液压作业机械中、燃烧除去蓄积在废气净化装置的过滤器上的堆积物而使过滤器再生的液压作业机械的废气净化系统。
背景技术
以往，作为对柴油发动机的废气进行净化的废气净化系统，例如有专利文献1以及专利文献2所记载的废气净化系统。专利文献1记载的废气净化系统，是在卡车等搬运车辆中，在发动机的排气系统中配置内置有被称为微粒过滤器(DPF：Diesel Particulate Filter)的过滤器的废气净化装置，并通过过滤器捕集废气中所含有的颗粒状物质(PM：Particulate Matter，以下称为PM)，从而降低排出到外部的PM量。另外，为了防止PM过滤器的网眼堵塞，例如能够进行如下的自动再生控制和手动再生控制，所述自动再生控制是指：在过滤器的上游侧配置氧化催化剂并检测过滤器的前后压差来推测过滤器的PM堆积量，当该PM堆积量超过规定值时自动地使废气的温度上升来使氧化催化剂活化而燃烧除去堆积在过滤器上的PM，所述手动再生控制是指：当PM堆积量超过规定值时，通过点亮警报灯来促进在车辆停车状态下的基于手动操作进行的再生控制的开始，当操作者将手动再生开关置于ON时，使废气的温度上升，从而使氧化催化剂活化而燃烧除去堆积在过滤器上的PM。
专利文献2记载的废气净化系统，在液压作业机械中于废气处理装置上设置排气阻力传感器，在自动再生控制时，通过检测网眼堵塞程度且在成为导致烧坏的堵塞之前使液压泵的喷出量和喷出压力同时上升来向发动机施加液压的负荷，从而提高发动机的输出而使废气温度上升，进而使过滤器堆积物燃烧，使过滤器再生。
专利文献1：日本特开2005-120895号公报
专利文献2：日本特许第3073380号公报
在卡车等的搬运车辆中广泛采用的是，如专利文献1所记载地搭载废气净化装置来进行废气的净化。近年，在液压挖掘机等所代表的液压作业机械中，从环境保护的观点考虑，废气限制也被逐级地加强，从而研发出各种如专利文献2所记载地关于废气净化系统的控制技术。
在专利文献2记载的技术中，在废气处理装置上设置排气阻力传感器，检测网眼堵塞程度并在成为导致烧坏的堵塞之前使液压泵的喷出量和喷出压力同时上升而使发动机负荷增大，从而使废气温度上升来进行过滤器的再生。
但是，实际的液压作业机械的工作环境由于气温为例如约-30℃～40℃，所以在气温高的情况下与其对应地废气温度也升高。由此，在专利文献1的技术中存在通过废气温度上升控制使废气温度过度上升而导致无谓地消耗燃料的问题。
另外，在专利文献2的技术中，由于希望在无操作时进行废气温度上升控制，所以该情况下作业的中断时间成为必须。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种能够不受工作环境影响地使废气温度上升而可靠地进行废气净化装置的再生处理，且能够将燃料消耗量控制在必要最小限度内的液压作业机械的废气净化系统。
本发明的第二目的是提供一种能够不受工作环境影响地使废气温度上升而可靠地进行废气净化装置的再生处理，且能够将燃料消耗量控制在必要最小限度内，并且，能够减少机械的作业中断频率液压作业机械的废气净化系统。
(1)为了实现上述第一目的，技术方案1记载的发明提供一种液压作业机械的废气净化系统，具有柴油发动机、设在该发动机的排气管上的废气净化装置、由所述发动机驱动的可变容量型的液压泵、控制该液压泵的容量的泵容量调整装置和借助从该液压泵喷出的液压油而被驱动的至少一个液压执行机构，其中，所述废气净化系统具有：排气阻力传感器，检测所述废气净化装置的排气阻力；排气温度传感器，检测废气净化装置的废气的温度；泵喷出压力增加装置，设在所述液压泵的供喷出油流动的油路上，使所述液压泵的喷出压力增加；和再生控制装置，在由所述排气阻力传感器检测出的排气阻力成为设定值以上时，燃烧除去蓄积在所述废气净化装置中的颗粒状物质，进行所述废气净化装置的再生，所述再生控制装置具有排气温度上升控制装置，在由所述排气阻力传感器检测出的排气阻力成为所述设定值以上时，排气温度上升控制装置对所述泵容量调整装置以及所述泵喷出压力增加装置中至少使所述泵喷出压力增加装置工作而使所述液压泵的吸收扭矩增加，使所述废气的温度上升，从而使得由所述排气温度传感器检测出的废气温度成为预先设定的值。
在这样构成的本发明中，由于在由排气阻力传感器检测出的排气阻力成为设定值以上时，至少使泵喷出压力增加装置工作而使废气温度上升，从而使得由排气温度传感器检测出的废气温度成为预先设定的值，所以能够不受工作环境影响地使废气温度上升而可靠地进行废气净化装置的再生处理，且能够将燃料消耗量控制在必要最小限度内而提高经济性。
(2)另外，为了实现上述第二目的，技术方案2记载的发明为，根据技术方案1所述的液压作业机械的废气净化系统，所述排气温度上升控制装置在所述泵容量调整装置以及所述泵喷出压力增加装置中至少对所述泵喷出压力增加装置的动作量进行控制，使得所述液压泵的吸收扭矩的增加量成为所述发动机的最大扭矩的20～30％。
本发明人等确认到，若使由泵容量调整装置和泵喷出压力增加装置所产生的液压吸收扭矩为发动机的最大扭矩的20～30％左右，就能够使废气温度上升到250～350℃左右且不会对驱动液压执行机构的液压作业机械的操作造成妨碍。本发明基于该认识，通过至少控制泵喷出压力增加装置的动作量使得液压泵的吸收扭矩的增加量成为发动机的最大扭矩的20～30％，从而能够避免废气温度过度上升，并能够将燃料消耗量控制在必要最小限度内而提高经济性。另外，即使在操作中也能够不对机械的操作造成妨碍地利用排气温度上升控制使废气温度上升而进行废气净化装置的再生处理，结果，能够使再生控制时的作业性提高且减少液压作业机械的作业中断频率而使作业效率提高。
(3)技术方案3记载的发明为，根据技术方案1或2所述的液压作业机械的废气净化系统，所述排气温度上升控制装置具有排气温度调整装置，在使由所述排气温度传感器检测出的废气温度上升到所述预先设定的值后，排气温度调整装置调整所述泵容量调整装置的动作量、所述泵喷出压力增加装置的动作量、所述发动机转速的增加量中的至少一个，使得所述废气温度收敛在预先设定的规定范围内。
这样，能够将废气的温度T可靠地控制在规定的温度范围内，并能够在操作中的再生控制中，将对操作的影响限制在最小。另外，能够在非操作中的再生控制中，避免发动机负荷的不必要的增加，并将燃料消耗量控制在必要最小限度内而提高经济性。
(4)技术方案4记载的发明为，根据技术方案1至3中任一项所述的液压作业机械的废气净化系统，所述再生控制装置为自动再生控制装置，该自动再生控制装置在由所述排气阻力传感器检测出的排气阻力成为所述设定值以上时自动地开始动作。
这样，即使在操作中且低负荷作业下也能够使废气温度上升，而可靠地进行废气净化装置的再生处理。
(5)技术方案5记载的发明为，根据技术方案4所述的液压作业机械的废气净化系统，所述废气净化系统还具有检测所述液压执行机构是否被驱动的操作检测机构，所述排气温度上升控制装置在所述液压执行机构被驱动时，通过对所述泵容量调整装置以及所述泵喷出压力增加装置中至少使所述泵喷出压力增加装置工作而使所述液压泵的吸收扭矩增加，从而使所述废气的温度上升。
这样，即使在操作中且低负荷作业下也能够使废气温度上升，而可靠地进行废气净化装置的再生处理。
(6)技术方案6记载的发明为，根据技术方案5所述的液压作业机械的废气净化系统，所述排气温度上升控制装置在所述液压执行机构未被驱动时，通过使所述泵容量调整装置以及所述泵喷出压力增加装置工作而使所述液压泵的吸收扭矩增加，并且使所述发动机的转速上升为预先设定的转速，从而使所述废气的温度上升。
这样，即使在非操作中，也能够通过液压泵的吸收扭矩增加控制和发动机转速上升控制的组合可靠地使废气温度上升，而可靠地进行废气净化装置的再生处理。
(7)技术方案7记载的发明为，根据技术方案1至3中任一项所述的液压作业机械的废气净化系统，所述废气净化系统还具有：检测所述液压作业机械是否处于操作许可状态的操作许可状态检测机构；和手动再生指示机构，所述再生控制装置为手动再生控制装置，在由所述排气阻力传感器检测出的排气阻力成为所述设定值以上时发出警告，并在所述操作许可状态检测机构的检测结果为所述液压作业机械不处于操作许可状态，且具有基于所述手动再生指示机构的指示时开始动作，所述排气温度上升控制装置通过使所述泵容量调整装置以及所述泵喷出压力增加装置工作而使所述液压泵的吸收扭矩增加，并且使所述发动机的转速上升为预先设定的转速，从而使所述废气的温度上升。
这样，即使在手动再生控制中，也能够不受工作环境影响地使废气温度上升而可靠地进行废气净化装置的再生处理，且能够将燃料消耗量控制在必要最小限度内而提高经济性。
(8)技术方案8记载的发明为，根据技术方案4至6中任一项所述的液压作业机械的废气净化系统，所述排气温度上升控制装置将用于判断是否有必要进行基于所述自动再生控制装置的所述废气净化装置的再生的排气阻力的阈值，作为发动机转速与发动机负荷的函数来预先储存，并将当前的发动机转速和发动机负荷与所述函数相参照(代入所述函数)来求出所述排气阻力的阈值，并将该值设定为所述设定值。
这样，能够将反映发动机的运转状况的合适的值设定为设定值，从而能够进行适当的再生控制。
(9)技术方案9记载的发明为，根据技术方案4所述的液压作业机械的废气净化系统，所述自动再生控制装置将在所述液压执行机构未被驱动时的所述排气阻力的设定值设定为小于在所述液压执行机构被驱动时的所述排气阻力的设定值。
这样，在废气温度比较低且颗粒状物质(PM)比较容易蓄积的非操作中(液压执行机构未被驱动时)，能够比操作中(液压执行机构被驱动时)更高频率地烧掉蓄积在废气净化装置上的PM，从而能够使废气净化装置高效地再生。
(10)技术方案10记载的发明为，根据技术方案1至3中任一项所述的液压作业机械的废气净化系统，所述再生控制装置包括：自动再生控制装置(20、20A)，在由所述排气阻力传感器(34)检测出的排气阻力成为所述设定值以上时自动地开始动作；和手动再生控制装置(36、20、20A)，在由所述排气阻力传感器检测出的排气阻力成为所述设定值以上时发出警告，并在所述操作许可状态检测机构的检测结果为所述液压作业机械不处于操作许可状态，且具有基于所述手动再生指示机构的指示时开始动作，将所述自动再生控制装置(20、20A)中的所述设定值设定为比所述手动再生控制装置(36、20、20A)的所述设定值小的值。
这样，由于通过将自动再生控制的设定值设定为比手动再生控制的设定值小的值，而使自动再生控制的动作频率增加，并使排气阻力传感器的输出值增加到第二设定值的频率降低，所以手动再生控制的频率变低，从而能够减少液压作业机械的作业中断频率。
根据本发明，能够不受工作环境影响地使废气温度上升而可靠地进行废气净化装置的再生处理，且能够将燃料消耗量控制在必要最小限度内而提高经济性。
另外，根据本发明，能够不受工作环境影响地使废气温度上升而可靠地进行废气净化装置的再生处理，且能够将燃料消耗量控制在必要最小限度内而提高经济性，并且，能够提高再生控制时的作业性且减少机械的作业中断频率，从而提高作业效率。
附图说明
图1是表示具有本发明的第一实施方式的废气净化系统的液压作业机械的液压驱动系统的图。
图2是表示控制器的正控制(positive control)和泵扭矩限制控制的运算处理内容的流程图。
图3是表示从泵扭矩限制控制的结果得到的液压泵的吸收扭矩特性的图。
图4是表示具有图1所示的液压驱动系统和废气净化系统的液压作业机械的一例即液压挖掘机的外观的图。
图5是表示液压作业机械处于操作许可状态时的自动再生控制的处理内容的整体流程的流程图。
图6是表示液压作业机械处于操作许可状态且处于操作中时的自动再生控制的处理内容的流程图。
图7是表示液压作业机械处于操作许可状态且处于非操作中时的自动再生控制的处理内容的流程图。
图8是表示液压作业机械处于操作禁止状态时的手动再生控制的处理内容的流程图。
图9是表示在额定发动机转速以及最大发动机负荷下的废气净化装置内的过滤器的PM堆积量与过滤器的排气阻力(过滤器的前后压差)的关系的图。
图10是表示图9所示的PM堆积量与排气阻力的关系的基于发动机转速以及发动机负荷所产生的变化的图。
图11是表示在图6的步骤S312中的废气温度上升控制的处理内容的流程图。
图12是表示在图7的步骤S412中包含废气温度上升控制的处理内容的流程图。
图13是表示具有本发明的第二实施方式的废气净化系统的液压作业机械的液压驱动系统的图。
图14是表示控制器进行的相对于液压泵的正控制的运算处理内容的流程图。
图15表示从泵扭矩限制控制的结果得到的液压泵的吸收扭矩特性，是与图3同样的图。
图16是表示操作中的自动再生控制的在图6的步骤S312中的废气温度上升控制的详细内容的流程图。
图17是表示基于本发明的第三实施方式的废气净化系统进行的操作中的自动再生控制的处理内容的流程图，是与第一实施方式的图6对应的图。
图18是表示基于本发明的第三实施方式的废气净化系统进行的非操作中的自动再生控制的处理内容的流程图，是与第一实施方式的图7对应的图。
图19是表示基于本发明的第三实施方式的废气净化系统进行的作业机械处于操作禁止状态时的手动再生控制的处理内容的流程图，是与第一实施方式的图8对应的图。
具体实施方式
利用附图说明本发明的实施方式。
图1是表示具有本发明的第一实施方式的废气净化系统的液压作业机械的液压驱动系统的图。
在图1中，液压驱动系统具有：柴油发动机(以下简称为发动机)1；由该发动机1驱动的可变容量型的主液压泵2以及先导泵3；借助来自液压泵2的喷出油而被驱动的液压执行机构25；对从液压泵2供给至液压执行机构25的液压油的流量和方向进行控制的流量方向控制阀4；对从液压泵2供给至未图示的其他液压执行机构的液压油的流量和方向进行控制的流量方向控制阀5；用于使液压执行机构25工作的操作杆装置8；和对液压泵2的喷出油路的最大压力进行限制的主溢流阀9。
操作杆装置8内置有先导阀(减压阀)8a、8b，先导泵3将液压油供给至该先导阀8a、8b。先导泵3的喷出压被先导溢流阀10调整为恒定，若操作杆装置8的操作杆8c被操作，则与其操作量和操作方向对应地使先导阀8a、8b的任意一个工作而产生操作先导压，通过该操作先导压使流量方向控制阀4的滑阀滑动，从而使液压执行机构25工作。
另外，液压驱动系统具有：设在先导泵3的喷出油路上的先导切断阀11；设置在驾驶席的入口部分的被称为门锁杆的安全杆12；与该安全杆12联动地工作的开关13(操作许可状态检测机构)；调整液压泵3的倾转角(容量或者排量)的调节器14(泵容量调整装置)；作为操作杆装置8的操作量而检测由先导阀8a、8b产生的操作先导压的压力传感器16(操作检测机构)；检测液压泵2的喷出压的压力传感器17；检测发动机1的转速的旋转传感器18；输出对发动机1的目标转速进行指示的指令信号的发动机控制刻度盘19；和控制器20。
在压力传感器16检测操作先导压的信号路径上配置有包含往复滑阀21a、21b的多个往复滑阀(shuttle valve)，若在先导阀8a、8b的任何一个上产生操作先导压，则该操作先导压经由往复滑阀21a、21b被引导至压力传感器16，并被压力传感器16检测。另外，即使在未图示的其他的执行机构的操作杆装置被操作而产生操作先导压的情况下，该操作先导压也会经由未图示的往复滑阀和往复滑阀21b被引导至压力传感器16并被压力传感器16检测。
当使液压执行机构25工作时，控制器20分别通过压力传感器16和旋转传感器18检测操作杆装置8的操作量与此时的发动机转速，并通过正控制和泵扭矩限制控制(也称为泵马力控制)的运算处理来运算液压泵2的目标倾转角，且控制调节器14使得能够得到该目标倾转角，从而使液压泵2的倾转角变化。
安全杆12能够操作至操作许可位置和操作禁止位置，开关13在安全杆12处于操作许可位置时为ON状态，在安全杆12处于操作禁止位置时为OFF状态。控制器20对这样地与安全杆12联动地工作的开关13的ON、OFF状态进行检测，只在安全杆12位于操作许可状态、开关13成为ON的情况下，将先导切断阀11打开并向操作杆装置8的先导阀8a、8b供给液压油。
而且，发动机控制刻度盘19的指令信号被输入至控制器20，控制器20基于该指令信号和旋转传感器10的检测值(当前的发动机转速)对控制发动机1的燃料喷射量的电子调速器1a进行控制，控制发动机1的转速和扭矩。
利用图2说明控制器20进行的相对于液压泵2的正控制和泵扭矩限制控制的运算处理内容。图2是表示控制器20的正控制和泵扭矩限制控制的运算处理内容的流程图。
首先，控制器20通过压力传感器16检测操作杆装置8的操作量，计算正控制的要求流量Qr(步骤S10)。该计算例如通过对压力传感器16的检测值乘以规定的要求流量换算值来进行。接下来，控制器20运算用于使液压泵2喷出该要求流量Qr的液压泵2的目标倾转角qr(步骤S15)。该计算通过用要求流量Qr除以液压泵2的转速并乘以规定的换算系数来进行。液压泵2的转速从旋转检测器18的检测值求出。接下来，控制器20与从压力传感器17输入的液压泵2的喷出压Pp对应地运算泵扭矩限制控制的液压泵2的最大倾转角qmax(步骤S20)。该计算通过如下步骤来进行：预先设定液压泵2的最大吸收扭矩恒定特性，使液压泵2的喷出压Pp与该特性参照而求出对应的倾转角(最大倾转角)。接下来，控制器20比较目标倾转角qr与最大倾转角qmax(步骤S25)，在目标倾转角qr比最大倾转角qmax小的情况下，计算用于得到目标倾转角qr的控制信号，并将该控制信号输出至调节器14(步骤S30)。另外，在目标倾转角qr为最大倾转角qmax以上的情况下，计算用于得到最大倾转角qmax的控制信号，并将该控制信号输出至调节器14(步骤S35)。由此，调节器14在液压泵2的目标倾转角qr比最大倾转角qmax小时，以能够得到目标倾转角qr的方式使液压泵2的倾转角变化(正控制)，当液压泵2的目标倾转角qr为最大倾转角qmax以上时，以将液压泵2的倾转角限制为最大倾转角qmax的方式使液压泵2的倾转角变化(泵扭矩限制控制或者泵马力控制)。
图3是表示从上述泵扭矩限制控制的结果得到的液压泵2的吸收扭矩特性的图。横轴表示液压泵2的喷出压Pp，纵轴表示液压泵2的倾转角(容量)q。
在图3中，液压泵2的吸收扭矩特性由最大倾转角恒定的特性线Tp0和最大吸收扭矩恒定的特性线Tp1构成。
当液压泵2的喷出压P处于第一值P0以下，即处于从最大倾转角恒定的特性线Tp0移动至最大吸收扭矩恒定的特性线Tp1的拐点(转移点)的压力以下时，即使液压泵2的喷出压力P上升，液压泵2的最大倾转角(最大容量)qmax也恒定为液压泵2的机构所决定的值q0。此时，随着液压泵2的喷出压P上升，作为泵喷出压与泵倾转角之积的液压泵2的最大吸收扭矩增加。当液压泵2的喷出压P上升超过第一值P0时，液压泵2的最大倾转角qmax沿着最大吸收扭矩恒定的特性线Tp1减少，液压泵2的吸收扭矩保持在由特性线Tp1决定的最大扭矩Tmax。该部分是与上述步骤S25以及步骤S35的处理对应的控制部分。在此，特性线Tp1为双曲线的一部分，特性线Tp1规定的最大扭矩Tmax设定得比发动机1的限制扭矩TEL稍小。由此，当液压泵2的喷出压P上升超过第一值P0时，进行控制使得液压泵2的最大倾转角qmax减小、使液压泵2的吸收扭矩(输入扭矩)不超过预先设定的最大扭矩Tmax，从而控制成液压泵2的吸收扭矩不超过发动机1的限制扭矩TEL。
本实施方式的废气净化系统是设于这样的液压驱动系统的废气净化系统，其具有：废气净化装置32，配置在构成发动机1的排气系统的排气管路31上；排气温度传感器33，设在废气净化装置32的入口部，检测废气净化装置内的废气的温度；排气阻力传感器34，检测废气净化装置32内的过滤器的排气阻力；手动再生开关36，指示手动再生控制的开始；和警报灯37，将有必要进行手动再生处理的情况通知给操作者，此外这些输出值被输入至控制器20。另外，废气净化系统具有配置在液压泵2的喷出油路2a上的电磁比例阀38(泵喷出压力增加装置)。电磁比例阀38为使开口面积与赋予给电磁线圈的指令电流对应地变化的可变节流阀，指令电流最小(OFF)时处于图示的全开位置，随着指令电流增大使开口面积减少，当指令电流成为最大时开口面积为最小(全闭状态)。
废气净化装置32内置有过滤器，通过该过滤器捕集废气中所含有的颗粒状物质(PM)。另外，废气净化装置32具有氧化催化剂，当废气温度成为规定温度以上时氧化催化剂活化，使添加在废气中的未燃燃料燃烧，从而使废气温度上升，对被捕集并堆积于过滤器的PM进行燃烧处理。
具体地，废气净化装置32例如具有带有氧化催化剂的过滤器和配置在该过滤器的上游侧的氧化催化剂。在该情况下，使氧化催化剂活化的规定温度(再生开始温度)为例如约250℃，当废气温度成为约250℃以上时氧化催化剂活化，燃烧处理被过滤器捕集而堆积的PM。此外，废气净化装置32也可以仅由带有氧化催化剂的过滤器构成，在该情况下，使氧化催化剂活化的规定温度(再生开始温度)为例如约350℃。
排气阻力传感器34为例如对废气净化装置32的过滤器的上游侧和下游侧的前后压差(过滤器的压力损失)进行检测的压差检测装置。
图4是表示具有图1所示的液压驱动系统和废气净化系统的液压作业机械的一例即液压挖掘机的外观的图。
液压挖掘机具有下部行驶体100、上部旋转体101和前作业机102。下部行驶体100具有左右的履带式行驶装置103a、103b，由左右的行驶马达104a、104b驱动。上部旋转体101通过旋转马达105以能够旋转的方式搭载在下部行驶体100上，前作业机102以能够俯仰的方式安装在上部旋转体101的前部。上部旋转体101上具有发动机室106、驾驶室107，在发动机室106中配置有发动机1，在驾驶室107内的驾驶席的入口设有安全杆(门锁杆)12，在驾驶席的左右配置有操作杆装置。
前作业机102为具有动臂(boom)111、斗杆112和铲斗113的多关节构造，动臂111通过动臂液压缸113的伸缩而在上下方向上转动，斗杆112通过斗杆液压缸115的伸缩而在上下、前后方向上转动，铲斗113通过铲斗液压缸116的伸缩而在上下、前后方向上转动。
在图1中，液压执行机构25例如与旋转马达105对应，操作杆装置8为配置在驾驶席的左右的操作杆装置的一个。在图1中省略了行驶马达104a、104b、动臂液压缸114、斗杆液压缸115、铲斗液压缸116等的其他的液压执行机构和控制阀的图示。
下面，利用图5～图8一边说明控制器20的处理内容，一边说明本实施方式的废气净化系统的动作。
图5～图8是表示控制器20的过滤器再生运算处理的内容的流程图，图5表示液压作业机械(以下简称为机械)处于操作许可状态时的自动再生控制的处理内容的整体流程，图6表示机械处于操作许可状态且处于操作中时的自动再生控制的处理内容，图7表示机械处于操作许可状态且处于非操作中时的自动再生控制的处理内容，图8表示机械处于操作禁止状态时的手动再生控制的处理内容。图5～图8的处理均以预先设定的控制循环时间重复进行。
首先，利用图5说明机械处于操作许可状态时的自动再生控制的处理内容的整体流程。
控制器20首先检测与安全杆12联动地工作的开关13是否处于ON状态，判断安全杆12是否处于操作许可位置(步骤S100)。开关13处于OFF状态且安全杆12未处于操作许可位置的情况，即安全杆12处于操作禁止位置的情况为机械处于操作禁止状态的情况，在该情况下不进行任何处理而结束本次的控制循环的处理。开关13处于ON状态且安全杆12位于操作许可位置的情况为机械处于操作许可状态的情况，在该情况下前进至接下来的处理。
在接下来的处理中，控制器20基于压力传感器16的输出值检测包含操作杆装置8的全部操作杆装置的输出压，并通过观察该输出压是否达到表示操作杆装置被操作的情况的程度，来判断是否有任一操作杆装置被操作(步骤S200)。而且，任一操作杆装置被操作的情况为机械操作中，在该情况下执行操作中的自动再生控制(步骤S300)。另外，任何的操作杆装置均没有被操作的情况为机械的非操作中，在该情况下执行非操作中的自动再生控制(步骤S400)。
利用图6说明操作中的自动再生控制的详细内容。
首先，控制器20求出用于判断是否有必要进行自动再生控制的排气阻力的阈值ΔPa，将此值设定为第一设定值(步骤S305)。
在此，利用图9以及图10说明用于判断是否有必要进行自动再生控制的排气阻力的阈值ΔPa。
图9是表示在额定发动机转速以及最大发动机负荷下的废气净化装置32内的过滤器的PM堆积量与过滤器的排气阻力(过滤器的前后压差)的关系的图、图10是表示该PM堆积量与排气阻力的关系的基于发动机转速以及发动机负荷所产生的变化的图。
在图9中，随着过滤器的PM堆积量增加，过滤器的前后压差上升。图中，ΔPLIMIT为PM的极限堆积量WLIMIT下的排气阻力(极限排气阻力)。极限堆积量WLIMIT是指，若在过滤器上堆积PM超过该极限堆积量则有可能引起异常燃烧的堆积量。ΔPb是用于判断是否有必要进行手动再生控制的在PM堆积量Wb下的排气阻力的阈值(第二设定值)，该阈值被设定为尽可能地接近PM的排气阻力ΔPLIMIT的值。ΔPc是用于判断是否使再生控制结束的在PM堆积量Wc下的排气阻力的阈值。用于判断是否有必要进行自动再生控制的在PM堆积量Wa下的排气阻力的阈值ΔPa被设定为比手动再生控制的阈值(第二设定值)ΔPb低的值，例如为阈值ΔPb的40～60％左右的值(ΔPa＜ΔPb)。
图9所示的PM堆积量与排气阻力的关系是在额定发动机转速以及最大发动机负荷下的关系，该关系如图10所示地与发动机转速以及发动机负荷对应地变化。也就是说，由于即使过滤器的PM堆积量恒定，但若发动机转速或者发动机负荷增加，与此对应地电子调速器1a的燃料喷射量也增加而废气的流量也增大，所以导致过滤器的排气阻力增加。相反地，若发动机转速或者发动机负荷减少，与此对应地电子调速器1a的燃料喷射量减少而废气的流量减少，所以导致过滤器的排气阻力减少。该结果是，PM堆积量与排气阻力的关系也如图10所示地与发动机转速或发动机负荷的增减对应地变化。
控制器20基于图10所示的PM堆积量与排气阻力的关系，将用于判断是否有必要进行自动再生控制的排气阻力的阈值ΔPa作为发动机转速与发动机负荷的函数来预先存储，在步骤S305中，将当前的发动机转速和发动机负荷与该函数相参照(代入该函数)而求出排气阻力的阈值ΔPa。作为当前的发动机转速能够使用旋转传感器的检测值，作为当前的发动机负荷能够使用电子调速器1a的内部值即目标燃料喷射量。此外，还可以由液压泵2的倾转角和喷出压力运算液压泵2的吸收扭矩，将此作为发动机负荷来使用。
这样，通过由运算求出用于判断是否有必要进行自动再生控制的排气阻力的阈值ΔPa，并将其设定为第一设定值，从而能够设定反映发动机的运转状况的适合的阈值ΔPa，并能够适当地开始再生控制。
在接下来的处理中，控制器20基于排气阻力传感器34的输出值，检测废气净化装置32内的过滤器的排气阻力ΔP，并判断该排气阻力ΔP是否处于第一设定值ΔPa以上(步骤S310)。而且，在排气阻力ΔP未处于第一设定值ΔPa以上的情况下，由于废气净化装置32的过滤器的蓄积没有达到需要基于自动再生控制进行再生的程度，所以不进行任何处理而结束本次的控制循环的处理。在排气阻力ΔP处于第一设定值ΔPa以上的情况下，前进至接下来的处理。
控制器20在接下来的处理中开始自动再生控制。
在自动再生控制中，首先进行废气温度上升控制(步骤S312)。在该废气温度上升控制中进行液压吸收扭矩增加控制。也就是说，使电磁比例阀38工作来使开口面积变小，从而使液压泵2的喷出压力增加。另外，使液压泵2的倾转角(容量)增加来使液压泵2的喷出流量增加。通过使液压泵2的喷出压力和倾转角(容量)增加，而使液压泵2的吸收扭矩(液压吸收扭矩)增加，从而使发动机负荷增大。此时的液压泵2的吸收扭矩的增加量为发动机1的最大扭矩的20～30％，优选为30％左右。由此，发动机1能够与该增加量对应地多喷射燃料，而使废气温度上升。
利用图11说明液压吸收扭矩增加控制(步骤S312)的详细内容。图11是表示液压吸收扭矩增加控制的处理内容的流程图。
首先，控制器20取得在图2的步骤S15计算出的液压泵2的目标倾转角qr(步骤S50)。另外，在控制器20中预先设定有液压吸收扭矩增加控制的目标倾转角qco和目标压力Pco，控制器20对正控制的目标倾转角qr与液压吸收扭矩增加控制的目标倾转角qco进行比较(步骤S55)，在正控制的目标倾转角qr处于液压吸收扭矩增加控制的目标倾转角qco以下的情况下，使图2的流程图中的正控制和泵扭矩限制控制的运算处理无效(步骤S60)。接下来，控制器20计算用于得到液压吸收扭矩增加控制的目标倾转角qco的控制信号和用于得到液压吸收扭矩增加控制的目标压力Pco的控制信号，将前者的控制信号输出至调节器14，将后者的控制信号输出至电磁比例阀38(步骤S65)。另一方面，在正控制的目标倾转角qr比液压吸收扭矩增加控制的目标倾转角qco大的情况下，控制器20使图2的流程图中的正控制与泵扭矩限制控制的运算处理有效(步骤S70)。接下来，控制器20计算用于得到液压吸收扭矩增加控制的目标压力Pco的控制信号，并将该控制信号输出至电磁比例阀38(步骤S75)。
在图3中，A点为在非操作中未进行液压吸收扭矩增加控制时的液压泵2的动作点。在任意操作杆装置均未被操作的非操作时，正控制的要求流量为零，液压泵2保持在A点的最小倾转角qmin。另外，在任意操作杆装置均未被操作的非操作时，全部的流量方向控制阀4、5处于图示的中立位置，液压泵2为A点的最小喷出压力Ppmin。在图3中，B点是在非操作中进行液压吸收扭矩增加控制时(后述)的液压泵2的动作点，在非操作中以及操作中的任一情况下，液压吸收扭矩增加控制的目标倾转角均被设定为qco，目标压力被设定为Pco。也就是说，在图11的步骤S65以及步骤S75中，使用B点的目标倾转角qco以及目标压力Pco来进行液压吸收扭矩增加控制。
在此，控制器20设定目标倾转角qco以及目标压力Pco，使得基于液压吸收扭矩增加控制的液压泵2的吸收扭矩的增加量成为发动机1的最大扭矩的20～30％，优选为30％左右，从而控制调节器14与电磁比例阀38的动作量。根据本发明人等的探讨确认到，即使在低负荷作业时，在使液压吸收扭矩增加发动机最大扭矩的20％左右的情况下，也能够使废气温度上升到250℃左右，在使液压吸收扭矩增加发动机最大扭矩的30％左右的情况下，还能够使废气温度上升到350℃左右。另外还确认到，若处于发动机最大扭矩的30％左右，即使在由电磁比例阀38产生液压吸收扭矩的状态对机械进行操作，在操作上也没有任何问题。
接下来，控制器20基于排气温度传感器33的输出值来判断废气净化装置32内的废气的温度T是否处于预先设定的阈值Ta以上(步骤S315)。而且，若废气的温度T没有在阈值Ta以上则重复进行该判断，若废气的温度T在阈值Ta以上则开始再生控制(步骤S320)。关于阈值Ta，例如在废气净化装置32为将氧化催化剂配置在上游侧的方式的情况下，该阈值Ta为该催化剂的活化温度即约250℃，在废气净化装置32为仅配置带有氧化催化剂的过滤器的方式的情况下，该阈值Ta为该催化剂的活化温度即约350℃，
另外，在步骤S320的再生控制中，控制发动机1的电子调速器1a，来进行发动机主喷射后的膨胀行程中的后喷射(post injection)(追加喷射)，通过该后喷射将未燃燃料供给至废气中，并通过利用活化了的氧化催化剂来燃烧该未燃燃料而使废气的温度上升，利用该高温的废气来燃烧除去堆积在过滤器上的PM。
接下来，控制器20求出用于判断是否使再生控制结束的排气阻力的阈值ΔPc并将其设定(步骤S340)。该阈值ΔPc的计算的考虑方式与阈值ΔPa的计算相同。也就是说，控制器20基于图10所示的PM堆积量与排气阻力的关系，将用于判断是否使再生控制结束的排气阻力的阈值ΔPc作为发动机转速与发动机负荷的函数来预先存储，在步骤S340中，将当前的发动机转速和发动机负荷与该函数相参照(代入该函数)而求出排气阻力的阈值ΔPc。由此，能够设定反映发动机的运转状况的适合的阈值ΔPa，并能够适当地使再生控制结束。
废气温度上升控制(液压吸收扭矩增加控制)与再生控制(燃料的追加喷射)进行到废气净化装置32的排气阻力ΔP低于阈值ΔPc为止，当废气净化装置32的排气阻力ΔP低于阈值ΔPc时使自动再生控制结束，并且使电磁比例阀38的工作停止而成为全开状态，从而结束废气温度上升控制(液压吸收扭矩增加控制)与再生控制(燃料的追加喷射)(步骤S320、S340、S345、S350)。
下面，利用图7说明非操作中的自动再生控制的详细内容。
液压作业机械(液压挖掘机)具有通常的自动怠速功能。自动怠速功能是指，当将操作杆装置8的操作杆8c从操作位置恢复至中立位置上时，若经过规定时间(例如五秒)则使发动机转速降低至怠速转速的技术。由此在非操作中，发动机1处于怠速转动状态的情况较多。因此，在非操作中的自动再生控制中，在废气温度上升控制中进行液压吸收扭矩增加控制和发动机转速上升控制(步骤S412)。液压吸收扭矩增加控制中的液压泵2的吸收扭矩的增加量与操作中的情况相同，为发动机1的最大扭矩的20～30％，优选为30％左右。另外，在发动机转速上升控制中，例如使发动机转速上升至1700rpm左右。
图12是表示在图7的步骤S412中包含液压吸收扭矩增加控制和发动机转速上升控制的处理内容的流程图。
控制器20计算用于得到上述的液压吸收扭矩增加控制的目标倾转角qco的控制信号和用于得到上述的液压吸收扭矩增加控制的目标压力Pco的控制信号，将前者的控制信号输出至调节器14，将后者的控制信号输出至电磁比例阀38(步骤S80)。由此，液压泵2在图3所示的动作点B动作。另外，控制器20进行使发动机转速上升到1700rpm左右的发动机转速上升控制(步骤S85)。
返回至图7，图7中的步骤S405、S410、S415、S420、S440、S445、S450的处理内容，与图6的步骤S305、S310、S315、S320、S340、S345、S350的处理内容相同。
此外，用于在非操作中开始自动再生控制的排气阻力的阈值(第一设定值)也可以比用于在操作中开始自动再生控制的阈值ΔPa小，在图7的步骤S405、S410中，用括号并用ΔPd表示该情况下的阈值(ΔPd＜ΔPa)。在图9中，阈值ΔPd被表示为在PM堆积量Wd下的排气阻力。由此，在废气温度比较低且PM比较容易蓄积的非操作中，能够比操作中更高频率地烧掉蓄积在过滤器上的PM，从而能够使过滤器高效地再生。
另外，在非操作中，由于即使使液压泵2的吸收扭矩大幅增大也不会有任何问题，所以在步骤S412的液压吸收扭矩增加控制中的液压泵2的吸收扭矩(液压吸收扭矩)的增加量，也可以比操作中的增加量即发动机最大扭矩的30％大。由此，能够尽快将非操作中的废气的温度上升，迅速地进行过滤器的再生处理。
下面，利用图8说明在机械处于操作禁止状态时所进行的手动再生控制。
控制器20首先基于排气阻力传感器34的输出值检测废气净化装置32的排气阻力ΔP，并判断该排气阻力ΔP是否处于第二设定值ΔPb以上(步骤S500)，该第二设定值ΔPb为用于判断是否有必要进行手动再生控制的作为排气阻力的阈值而预先设定的值。在手动再生控制中，因为发动机转速以及发动机负荷被控制为大致恒定(后述)，所以作为用于判断是否有必要进行手动再生控制的排气阻力的阈值，可以事先求出该值作为与该恒定的发动机转速以及发动机负荷对应的排气阻力，并将该值设定为恒定值即可。后述的用于判断是否使再生控制结束的排气阻力的阈值ΔPc也是同样的。
此外，如利用图9所说明地，第二设定值ΔPb相对于第一设定值ΔPa具有ΔPa＜ΔPb的关系，并被设定为尽可能地接近在PM的极限堆积量WLIMIT下的排气阻力ΔPLIMIT的值。
而且，在排气阻力ΔP未在第二设定值ΔPb以上的情况下，由于在废气净化装置32的过滤器上所蓄积的PM未达到需要基于手动再生控制进行再生的程度，所以不进行任何处理而结束本次的控制循环的处理。在排气阻力ΔP在第二设定值ΔPb以上的情况下，前进至接下来的处理。
在接下来的处理中，控制器20使警报灯37点亮，通知操作者有必要进行手动再生处理的情况(步骤S510)。
接下来，控制器20检测与安全杆12联动地工作的开关13是否处于OFF状态，并判断安全杆12是否处于操作禁止位置(步骤S520)。开关13处于ON状态且安全杆12未处于操作禁止位置的情况，即安全杆12处于操作许可位置的情况是，机械处于操作许可状态的情况，由于机械处于不适合进行手动再生控制的状态，所以在该情况下不作任何处理，而结束本次的控制循环的处理。开关13处于OFF状态且安全杆12处于操作禁止位置的情况是，机械处于禁止操作状态的情况，在该情况下前进至接下来的处理。
在接下来的处理中，控制器20判断手动再生开关36是否被ON操作(步骤S530)，在手动再生开关36未被进行ON操作的情况下，不进行任何处理而结束本次的控制循环的处理。在手动再生开关36被ON操作的情况下，前进至接下来的处理。
在接下来的处理中，控制器20将警报灯37熄灭(步骤S540)，而且与图7所示的自动再生控制的情况同样地，进行基于液压吸收扭矩增加控制与发动机转速上升控制的废气温度上升控制(步骤S545)。
也就是说，在手动再生控制的情况下，由于安全杆处于操作禁止位置，先导切断阀11被关闭，机械处于不能操作的状态，所以发动机1肯定处于怠速旋转状态。因此，在步骤S545，与图7所示的非操作中的自动再生控制中的步骤S412同样地，进行液压吸收扭矩增加控制(发动机1的最大扭矩的20～30％，优选为30％左右)和发动机转速上升控制(例如1700rpm左右)，从而促进废气的温度上升。
此外，即使在机械处于不能操作的状态的情况下，大幅增大液压泵2的吸收扭矩也不会有任何问题。因此，与图7所示的未操作中的自动再生控制下的步骤S412的情况同样地，即使使步骤S545的液压吸收扭矩增加控制中的液压泵2的吸收扭矩(液压吸收扭矩)的增加量多于操作中的增加量即发动机最大扭矩的30％也行。由此，能够加快在机械处于不能操作的状态的情况下的废气的温度上升，并能够进行高效的过滤器的再生控制。
在上述中，电磁比例阀38设在供液压泵2的喷出油流动的油路2a上，构成使液压泵2的喷出压力增加的泵喷出压力增加装置，控制器20的图6的步骤S305～S350、图7的步骤S405～S450以及图8的步骤S500～S610的各自的处理功能构成再生控制装置，该再生控制装置在由排气阻力传感器34检测出的排气阻力成为设定值ΔPa或者ΔPb以上时，燃烧除去蓄积在废气净化装置32中的颗粒状物质并进行废气净化装置32的再生。
控制器20的图6的步骤S312、S315、控制器20的图7的步骤S412、S415以及图8的步骤S545以及S550的各自的处理功能构成排气温度上升控制装置，该排气温度上升控制装置在由排气阻力传感器34检测出的排气阻力成为设定值ΔPa或者ΔPb以上时，为使由排气温度传感器33检测出的废气温度成为预先设定的值，而在调节器14(泵容量调整装置)以及电磁比例阀38(泵喷出压力增加装置)中至少使电磁比例阀38工作而使液压泵2的吸收扭矩增加，从而使废气温度上升。在此，排气温度上升控制装置至少控制电磁比例阀38的动作量，使得液压泵2的吸收扭矩的增加量成为发动机1的最大扭矩的20～30％。
控制器20的图6的步骤S305～S350以及图7的步骤S405～S450构成自动再生控制装置，该自动再生控制装置在由排气阻力传感器34检测出的排气阻力成为设定值ΔPa以上时，自动地开始动作。
开关13构成检测液压作业机械是否处于操作许可状态的操作许可状态检测机构，手动再生开关36构成手动再生指示机构，该手动再生指示机构和控制器20的图8的步骤S500～S610的处理功能构成手动再生控制装置，该手动再生控制装置在由排气阻力传感器34检测出的排气阻力成为设定值ΔPb以上时发生警告，在开关13(操作许可状态检测机构)的检测结果为液压作业机械的操作不处于操作许可状态，且具有基于手动再生开关36(手动再生指示机构)的指示时开始动作。
在以上那样构成的本实施方式中，液压作业机械的工作环境即大气温例如在约-30℃～40℃变化，虽然废气温度与其对应地进行变化，但由于以使排气温度传感器33的输出值即废气温度成为预先设定的值Ta的方式使电磁比例阀38工作而使废气温度上升，因此能够不受工作环境影响地使废气温度上升，可靠地进行废气净化装置的再生处理，且能够将燃料消耗量控制在必要最小限度内而提高经济性。
另外，本发明人等确认到，若由液压吸收扭矩增加装置产生的液压吸收扭矩为上述发动机的最大扭矩的20～30％左右，则能够使废气温度上升到250～350℃左右且不会对驱动液压执行机构的液压作业机械的操作造成妨碍，则通过控制电磁比例阀38的动作量使得液压泵2的吸收扭矩的增加量成为发动机1的最大扭矩的20～30％，能够避免使废气温度过度上升，并能够将燃料消耗量控制在必要最小限度内而提高经济性。另外，即使在操作中也能够不对机械的操作造成妨碍地使废气温度上升而进行过滤器的再生处理，该结果为，能够使再生控制时的作业性提高且减少机械的作业中断频率，提高作业效率。
另外，在操作中的自动再生控制、非操作中的自动再生控制、手动再生控制的任意一个中，均能够得到可以使废气温度上升而可靠地进行过滤器的再生处理，且能够不受工作环境影响地将燃料消耗量控制在必要最小限度内的效果。
另外，在自动再生控制中，在将在液压执行机构25未被驱动时的排气阻力的设定值设定为比液压执行机构25被驱动时的排气阻力的设定值ΔPa小的值ΔPd的情况下，能够在废气温度比较低且颗粒状物质(PM)比较容易蓄积的非操作中(液压执行机构未被驱动时)，比在操作中(液压执行机构被驱动时)高频率地烧掉蓄积在废气净化装置32的过滤器上的PM，从而能够将废气净化装置32的过滤器高效地再生。
而且，因为将自动再生控制的设定值ΔPa设定为比手动再生控制的设定值ΔPb小的值，所以自动再生控制的动作频率增加，使排气阻力传感器34的输出值增加到设定值ΔPb的频率降低，因此手动再生控制的频率变低，从而在该点上也能够使液压作业机械的作业中断频率变低。
另外，在操作中的自动再生控制中，由于通过运算求出并设定用于判断是否有必要进行自动再生控制的排气阻力的阈值ΔPa以及用于判断是否使再生控制结束的排气阻力的阈值ΔPc，所以能够设定反映发动机的运转状况的合适的阈值ΔPa、ΔPc，而能够适当地进行再生控制。
利用图13～图16说明本发明的第二实施方式。本实施方式为在不使用控制器而在调节器中直接进行泵扭矩控制的情况下的示例。
图13是表示具有第二实施方式的废气净化系统的液压作业机械的液压驱动系统的图，在与图1所示的要素同等的构件上标注相同的附图标记。在该图13中，本实施方式的液压驱动系统具有：经由油路41引导液压泵2的喷出压的调节器14A；控制器20A；和电磁比例阀42，通过控制器20A的控制信号进行工作，向调节器14A输出对液压泵2的目标倾转角qr进行指示的控制压力。
当使液压执行机构25工作时，控制器20A分别通过压力传感器16和旋转传感器18检测操作杆装置8的操作量和此时的发动机转速，并通过正控制的运算处理运算液压泵2的目标倾转角，向电磁比例阀42输出控制信号使得能够得到该目标倾转角。电磁比例阀42输出与该控制信号对应的控制压力，控制器14A通过该控制压力使液压泵2的倾转角变化。
图14是表示控制器20A进行的相对于液压泵2的正控制的运算处理内容的流程图。图中，在与图2相同的程序上标注相同的附图标记。如从图2与图14的比较中能够明白的那样，在本实施方式中，控制器20A构成为只进行正控制的步骤S10、步骤S15、步骤S30的处理。在步骤S30中向电磁比例阀42输出用于得到目标倾转角qr的控制信号。
调节器14A构成为，进行基于电磁比例阀42的输出压力(控制压力)的正控制，并且基于经由油路41引导的液压泵2的喷出压在自身进行泵扭矩限制控制。也就是说，当电磁比例阀42输出的控制压力变化时，调节器14A控制液压泵2的倾转角使得能够得到该控制压力所指示的目标倾转角qr(正控制)。另外，当液压泵2的喷出压上升，控制压力所指示的目标倾转角qr成为泵扭矩限制控制的最大倾转角qmax以上时，调节器14A控制液压泵2的倾转角以将液压泵2的倾转角限制为该最大倾转角qmax(泵扭矩限制控制或者泵马力控制)。这样的调节器14A是公知的。
图15表示从上述泵扭矩限制控制的结果得到的液压泵2的吸收扭矩特性，为与图3同样的图。横轴表示液压泵2的喷出压Pp，纵轴表示液压泵2的倾转角(容量)q。
在图15中，液压泵2的吸收扭矩特性由最大倾转角恒定的特性线Tp0和最大吸收扭矩恒定的特性线Tp2、Tp3构成。处于液压泵2的喷出压P为第一值P0以下的最大倾转角恒定的特性线Tp0上时的液压泵2的倾转角的控制，与图3的情况相同。当液压泵2的喷出压Pp上升超过第一值P0时，液压泵2的最大倾转角qmax沿着最大吸收扭矩恒定的特性线Tp2、Tp3减少，而液压泵2的吸收扭矩保持在由特性线Tp2、Tp3决定的最大扭矩Tmax。最大吸收扭矩恒定的特性线Tp2、Tp3是通过内置在调节器14A中的两个弹簧而设定的特性线。在此，特性线Tp2、Tp3具有模拟双曲线的形状，特性线Tp2、Tp3规定的最大扭矩Tmax设定得比发动机1的控制扭矩TEL稍小。由此，当液压泵2的喷出压Pp上升超过第一值P0时，进行控制使得液压泵2的最大倾转角qmax减小而使液压泵2的吸收扭矩(输入扭矩)不超过预先设定的最大扭矩Tmax，从而控制成使液压泵2的吸收扭矩不超过发动机1的限制扭矩TEL。
图16是表示在操作中的自动再生控制的图6的步骤S312中的液压吸收扭矩增加控制的详细内容的流程图。图中，在与图1相同的程序上标注相同的附图标记。如从图11与图16的比较中明白的那样，在本实施方式中，控制器20A由于只进行正控制的运算处理，所以在步骤S60A使控制器20A的正控制的运算处理无效，在步骤S70A使控制器20A的正控制的运算处理有效。与非操作中的自动再生控制相关的图7的步骤S412中的液压吸收扭矩增加控制的详细内容、以及与在机械处于操作禁止状态时进行的手动再生控制相关的图8的步骤S545中的液压吸收扭矩增加控制的详细内容，与第一实施方式的图12没有变更。
根据本实施方式，对于在调节器14A中直接进行泵扭矩控制的液压作业机械，能够得到与第一实施方式同样的效果。
利用图17～图19说明本发明的第三实施方式。本实施方式表示废气温度上升控制的其他例。图17是表示操作中的自动再生控制的处理内容的流程图，图18是表示非操作中的自动再生控制的处理内容的流程图，图19是表示液压作业机械处于操作禁止状态时的手动再生控制的处理内容的流程图，图17～图19是分别与第一实施方式的图6～图8对应的图。
在第一以及第二实施方式中，当通过废气温度上升控制使废气的温度T成为阈值Ta后，只进行再生控制(燃料的追加喷射)，而不进行废气的温度T的微调整。本实施方式中，即使在通过废气温度上升控制使废气的温度T成为阈值Ta以上后，也精细地进行液压吸收扭矩增加控制和/或发动机转速上升控制，并进行调整使得废气的温度T能够相对于阈值Ta收敛在规定的温度范围内。
也就是说，在图17中，在步骤S312进行废气温度上升控制(液压吸收扭矩增加控制)后，基于排气温度传感器33的输出值，判断废气净化装置32内的废气的温度T是否处于预先决定的规定的温度范围即基准温度Ta1与Ta2的范围内(步骤S365)，若废气的温度T处于规定的温度范围内，则开始再生控制(燃料的追加喷射)(步骤S320)。在废气的温度T不在规定的温度范围内的情况下，调整液压吸收扭矩增加控制的扭矩增加量(步骤S370)，并重复进行扭矩增加量的调整直到废气的温度T收敛到规定的温度范围内(步骤S365→S370)。
在此，规定的温度范围即基准温度Ta1和Ta2具有Ta1＜Ta2的关系，Ta1例如与第一以及第二实施方式中的阈值Ta相等地设定，Ta2设定为比Ta1稍高的温度，例如比Ta1高5～50℃，优选高10～30℃左右的温度。
另外，关于液压吸收扭矩增加控制中的扭矩增加量的调整，在正控制的目标倾转角qr处于液压吸收扭矩增加控制的目标倾转角qco以下的情况下，通过对液压吸收扭矩增加控制的目标倾转角qco以及目标压力Pco的至少一方进行规定量增减而进行上述扭矩增加量的调整，在正控制的目标倾转角qr比液压吸收扭矩增加控制的目标倾转角qco大的情况下，为了避免对正控制带来影响，通过对液压吸收扭矩增加控制的目标压力Pco进行规定量增减而进行上述扭矩增加量的调整。通过将目标倾转角qco来控制调节器14的动作量增减规定量，从而控制液压泵2的倾转角(容量)。通过将目标压力Pco来控制电磁比例阀38的动作量(开口面积)增减规定量，从而控制液压泵2的喷出压力。因此，能够通过将液压吸收扭矩增加控制的目标倾转角qco以及目标压力Pco的至少一方增减规定量，控制液压泵2的吸收扭矩，使发动机负荷增减，从而对废气温度进行调整。
在图18以及图19的步骤S465、S470(图18)以及步骤S665、S671(图19)中，也进行与图17的步骤S365、S370实质上同样地处理。但是，在图18以及图19的情况下，由于均为非操作中的控制，所以不需要考虑对正控制带来的影响，在步骤S470、S670中，始终通过对液压吸收扭矩增加控制的目标倾转角qco以及目标压力Pco的至少一方进行规定量增减，来进行液压吸收扭矩增加控制中的扭矩增加量的调整即可。另外，还可以通过与液压吸收扭矩增加控制中的扭矩增加量的调整进行组合，或将其代替而进行发动机转速上升控制中的发动机转速的增减，来调整废气温度。
在以上内容中，控制器20A的图17的步骤S305～S350、S365以及S370、图18的步骤S405～S450、S465以及S470和图19的步骤S500～S610、S665以及S670的各自的处理功能构成再生控制装置，该再生控制装置在由排气阻力传感器34检测出的排气阻力成为设定值ΔPa或者ΔPb以上的情况下，燃烧除去蓄积在废气净化装置32中的颗粒状物质，而进行废气净化装置32的再生。
控制器20A的图17的步骤S312、S3645以及S370、图18的步骤S412、S465以及S470、图19的步骤S545、S665以及S670的各自的处理功能构成排气温度上升控制装置，该排气温度上升控制装置在由排气阻力传感器34检测出的排气阻力成为设定值ΔPa或者ΔPb以上时，为使由排气温度传感器33检测出的废气温度成为预先设定的值，而使调节器14(泵容量调整装置)以及电磁比例阀38(泵喷出压力增加装置)中的至少电磁比例阀38工作来使液压泵2的吸收扭矩增加，使废气温度上升。
另外，利用步骤S365、S370(图17)、步骤S465、S470(图18)以及步骤S665、S670(图19)构成排气温度调整装置，该排气温度调整装置在使由排气温度传感器33检测出的废气温度上升至成为预先设定的值Ta1后，对调节器14或者14A(泵容量调整装置)的动作量、电磁比例阀38(泵喷出压力增加装置)的动作量、发动机转速的增加量中的至少一个进行调整，使得废气温度收敛收敛在预先设定的规定范围内Ta1～Ta2。
在如以上那样构成的本实施方式中，由于对液压吸收扭矩增加控制中的扭矩增加量和/或发动机转速上升控制中的发动机转速的增加量进行微调整，使得废气的温度T收敛在规定的温度范围内，所以能够将废气的温度T可靠地控制在规定的温度范围内。该结果是，操作中的再生控制能够将对操作带来的影响限制在最小。另外，非操作中的再生控制能够避免发动机负荷的不必要的增加，不受工作环境影响地将燃料消耗量控制在必要最小限度内，使经济性进一步地提高。
此外，在上述实施方式中，通过发动机主喷射后的膨胀行程中的后喷射(追加喷射)进行用于再生控制的燃料喷射，但也可以在排气管上设置再生控制用的燃料喷射装置，通过使该燃料喷射装置工作而进行用于再生控制的燃料喷射。
另外，为了在再生控制中向发动机施加用于废气温度上升的负荷，而在液压泵2的喷出油路2a中设置电磁比例阀38，通过控制该电磁比例阀38的动作量(开口面积)来进行液压吸收扭矩增加控制，但电磁比例阀38也可以设在贯穿流量方向控制阀4的中央旁通油路的最下游。另外，也可以通过其他的方法向发动机施加负荷。
而且，在上述实施方式中，说明了将本发明适用于作为液压作业机械的液压挖掘机中的情况，但本发明也可以适用于液压挖掘机以外的液压作业机械中。作为液压挖掘机以外的液压作业机械例如有轮式挖掘机、吊车等，在该情况下也能够得到与上述实施方式同样的效果。
附图标记说明
1发动机
1a电子调速器
2主液压泵
2a喷出油路
3先导泵
4、5流量方向控制阀
8操作杆装置
8a、8b先导阀
9主溢流阀
10先导溢流阀
11先导切断阀
12安全杆(门锁杆)
13开关
14、14A调节器
16压力传感器
17压力传感器
18旋转传感器
19发动机控制刻度盘
20、20A控制器
21a、21b往复滑阀
25液压执行机构
31排气管
32废气净化装置
33排气温度传感器
34排气阻力传感器
36手动再生开关
37警报灯
38电磁比例阀(液压吸收扭矩增加装置)
41油路
42电磁比例阀

Claims (10)

1.一种液压作业机械的废气净化系统，具有柴油发动机(1)、设在该发动机的排气管(31)上的废气净化装置(32)、由所述发动机驱动的可变容量型的液压泵(2)、控制该液压泵(2)的容量的泵容量调整装置(14、14A)和借助从该液压泵喷出的液压油而被驱动的至少一个液压执行机构(25)，其特征在于，所述废气净化系统具有：
排气阻力传感器(34)，检测所述废气净化装置(32)的排气阻力；
排气温度传感器(33)，检测废气净化装置(32)的废气的温度；
泵喷出压力增加装置(38)，设在所述液压泵(2)的供喷出油流动的油路(2a)上，使所述液压泵的喷出压力增加；和
再生控制装置(20、20A)，在由所述排气阻力传感器检测出的排气阻力成为设定值以上时，燃烧除去蓄积在所述废气净化装置中的颗粒状物质，进行所述废气净化装置的再生，
所述再生控制装置具有排气温度上升控制装置(20、20A)，在由所述排气阻力传感器检测出的排气阻力成为所述设定值以上时，排气温度上升控制装置(20、20A)对所述泵容量调整装置(14、14A)以及所述泵喷出压力增加装置(38)中至少使所述泵喷出压力增加装置(38)工作而使所述液压泵的吸收扭矩增加，使所述废气的温度上升，从而使得由所述排气温度传感器检测出的废气温度成为预先设定的值。
2.根据权利要求1所述的液压作业机械的废气净化系统，其特征在于，所述排气温度上升控制装置(20、20A)在所述泵容量调整装置(14、14A)以及所述泵喷出压力增加装置(38)中至少对所述泵喷出压力增加装置的动作量进行控制，使得所述液压泵(2)的吸收扭矩的增加量成为所述发动机(1)的最大扭矩的20～30％。
3.根据权利要求1或2所述的液压作业机械的废气净化系统，其特征在于，所述排气温度上升控制装置(20、20A)具有排气温度调整装置，在使由所述排气温度传感器(33)检测出的废气温度上升到所述预先设定的值后，排气温度调整装置调整所述泵容量调整装置(14、14A)的动作量、所述泵喷出压力增加装置(38)的动作量、所述发动机转速的增加量中的至少一个，使得所述废气温度收敛在预先设定的规定范围内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的液压作业机械的废气净化系统，其特征在于，所述再生控制装置为在由所述排气阻力传感器检测出的排气阻力成为所述设定值以上时自动地开始动作的自动再生控制装置(20、20A)。
5.根据权利要求4所述的液压作业机械的废气净化系统，其特征在于，所述废气净化系统还具有检测所述液压执行机构(25)是否被驱动的操作检测机构(16)，
所述排气温度上升控制装置(20、20A)在所述液压执行机构(25)被驱动时，通过对所述泵容量调整装置(14、14A)以及所述泵喷出压力增加装置(38)中至少使所述泵喷出压力增加装置(38)工作而使所述液压泵的吸收扭矩增加，从而使所述废气的温度上升。
6.根据权利要求5所述的液压作业机械的废气净化系统，其特征在于，所述排气温度上升控制装置(20、20A)在所述液压执行机构(25)未被驱动时，通过使所述泵容量调整装置(14、14A)以及所述泵喷出压力增加装置(38)工作而使所述液压泵(2)的吸收扭矩增加，并且使所述发动机的转速上升为预先设定的转速，从而使所述废气的温度上升。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的液压作业机械的废气净化系统，其特征在于，所述废气净化系统还具有：检测所述液压作业机械是否处于操作许可状态的操作许可状态检测机构(13)；和
手动再生指示机构(36)，
所述再生控制装置为手动再生控制装置(36、20、20A)，所述手动再生控制装置(36、20、20A)在由所述排气阻力传感器(34)检测出的排气阻力成为所述设定值以上时发出警告，并在所述操作许可状态检测机构的检测结果为所述液压作业机械不处于操作许可状态，且具有基于所述手动再生指示机构的指示时开始动作，
所述排气温度上升控制装置(20、20A)通过使所述泵容量调整装置(14、14A)以及所述泵喷出压力增加装置(38)工作而使所述液压泵(2)的吸收扭矩增加，并且使所述发动机的转速上升为预先设定的转速，从而使所述废气的温度上升。
8.根据权利要求4至6中任一项所述的液压作业机械的废气净化系统，其特征在于，所述排气温度上升控制装置(20、20A)将用于判断是否有必要进行基于所述自动再生控制装置(20、20A)的所述废气净化装置的再生的排气阻力的阈值，作为发动机转速与发动机负荷的函数来预先储存，将当前的发动机转速和发动机负荷与所述函数相参照来求出所述排气阻力的阈值，并将该值设定为所述设定值。
9.根据权利要求4所述的液压作业机械的废气净化系统，其特征在于，所述自动再生控制装置(20、20A)将在所述液压执行机构未被驱动时的所述排气阻力的设定值设定为小于在所述液压执行机构被驱动时的所述排气阻力的设定值。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的液压作业机械的废气净化系统，其特征在于，所述再生控制装置包括：自动再生控制装置(20、20A)，在由所述排气阻力传感器检测出的排气阻力成为所述设定值以上时自动地开始动作；和手动再生控制装置(36、20、20A)，在由所述排气阻力传感器(34)检测出的排气阻力成为所述设定值以上时发出警告，并在所述操作许可状态检测机构的检测结果为所述液压作业机械不处于操作许可状态，且具有基于所述手动再生指示机构的指示时开始动作，
将所述自动再生控制装置(20、20A)中的所述设定值设定为比所述手动再生控制装置(36、20、20A)的所述设定值小的值。
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