CN104066894B - 工程机械 - Google Patents

Abstract

在运转中，进行发动机(10)的输出控制的控制装置(38)判定发动机(10)以及/或者废气净化装置(18)是否为失常。在判定为发动机(10)以及/或者废气净化装置(18)为失常的情况下，将发动机(10)的最高转速限制为比能够输出失常前的发动机最大转矩(Tm)的第一转速(Ns)高规定量(α)的第二转速(Nt)。该情况下，发动机(10)的最大燃料喷射量限制为在第一转速(Ns)时能够输出失常前的额定转矩(Tr)。

Description

工程机械

技术领域

本发明涉及搭载有例如电子控制式的发动机、废气净化装置的液压挖掘机、液压起重机等工程机械。

背景技术

在液压挖掘机、液压起重机等工程机械中，公知有搭载了被控制装置(控制器)电子控制的柴油发动机的技术(专利文献1、专利文献2)。在柴油发动机上设有对废气进行净化的废气净化装置(专利文献3)。

在此，废气净化装置构成为包含：对废气中所含的一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)等进行氧化除去的氧化催化剂(例如DieselOxidationCatalyst，也简称为DOC)；以及配置在该氧化催化剂的下游侧且对废气中的粒子状物质进行捕集并除去的粒子状物质除去过滤器(例如，DieselParticulateFilter，也简称为DPF)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5－280070号公报

专利文献2：日本特开平7－127605号公报(专利第3708563号公报)

专利文献3：日本特开2010－236363号公报

发明内容

然而，在发动机、废气净化装置成为因燃料特性、使用环境的影响而不能发挥所希望的性能的失常状态的情况下，若在该状态下继续运转则该失常严重化、或者粒子状物质过剩地堆积于废气净化装置的过滤器上，存在该过滤器熔损的可能。因此，在电子控制式的发动机中，构成为在该发动机、废气净化装置成为失常状态的情况下，进行保护模式运转、即、进行比通常时限制燃料的喷射量而使发动机输出降低的控制。

另一方面，例如在被称为小型挖掘机的小型液压挖掘机中，被发动机驱动的可变容量型的液压泵进行吐出压力(P)和吐出流量(Q)的积为固定的固定转矩控制。换言之，在小型液压挖掘机中，不进行增减液压泵的最大转矩那样的控制。该情况下，若利用保护模式运转使发动机输出下降，则发动机成为过负载状态，有可能引起发动机熄火。若发动机意外地停止，则有可能无法从作业现场自行移动到维修场所。

本发明是鉴于上述的现有技术的问题而提出的方案，目的在于提供一种工程机械，其是搭载进行固定转矩控制的液压泵的结构，在发动机、废气净化装置失常时也能够使其稳定地移动到维修场所。

(1).本发明的工程机械具备：能够自行的车体；搭载在该车体上且由控制装置实施电子控制的发动机；设置在该发动机的排气侧且对废气进行净化的废气净化装置；由上述发动机驱动且以吐出压力(P)和吐出流量(Q)的积为固定值的方式进行固定转矩控制的可变容量型的液压泵；以及利用从该液压泵吐出的压力油而被驱动的液压驱动器。

为了解决上述的课题，本发明采用的结构的特征在于，上述控制装置具备：失常判定单元，其判定上述发动机以及/或者废气净化装置是否为失常；以及发动机限制单元，其在由该失常判定单元判定为失常的情况下，将上述发动机的最高转速限制为比能够输出失常前的发动机最大转矩(Tm)的第一转速(Ns)高规定量(α)的第二转速(Nt)，而且，将上述发动机的最大燃料喷射量限制为在上述第一转速(Ns)时能够输出失常前的额定转矩(Tr)。

根据该结构，发动机限制单元将发动机的最高转速限制为第二转速(Nt)，而且将发动机的最大燃料喷射量限制为在第一转速(Ns)时能够输出失常前的额定转矩(Tr)。因此，在由失常判定单元判定为发动机、废气净化装置为失常的情况下，通过限制发动机的最高转速和输出转矩，从而能够实现发动机和废气净化装置的保护。该情况，由于能够输出额定转矩(Tr)，因此能够抑制发动机熄火。由此，即使失常时，也能够持续驱动实施了固定转矩控制的液压泵，能够使工程机械从作业现场稳定地移动到维修场所。其结果，能够在将工程机械从作业现场移动后的状态下，进行必要的修理、更换、保养等。

(2).根据本发明，上述规定量(α)设定为，与上述液压泵的峰值转矩施加于上述发动机引起的转速的暂时下降均衡的值。

根据该结构，将规定失常时的最高转速的规定量(α)设定为与液压泵的峰值转矩施加于发动机引起的转速的暂时下降均衡的值。因此，在失常时，即使因液压泵的峰值转矩引起的发动机的转速的下降，也能够在该转速下降的状态下输出额定转矩(Tr)。由此，在失常时能够高维地兼顾降低发动机的最大转速和抑制发动机熄火。其结果，能够保护发动机、废气净化装置，并且能够稳定地进行失常时的工程机械的移动。

(3).根据本发明，上述控制装置构成为，在由上述失常判定单元判定为失常的情况下，若经过预先设定的规定时间(Mt)则使上述发动机停止。根据该结构，通过适当地设定停止发动机的规定时间(Mt)，从而可兼顾能够使工程机械移动和降低失常的严重化这两者。

(4).根据本发明，上述控制装置构成为，在由上述失常判定单元判定为失常的情况下，若上述发动机的停止次数达到预先设定的规定次数(Ct)，则禁止上述发动机的起动。根据该结构，通过适当设定用于禁止发动机起动的发动机的停止的规定次数(Ct)，从而可兼顾能够使工程机械移动和不继续过度运转这两者。

(5).根据本发明，上述控制装置构成为，在由上述失常判定单元判定为失常的情况下，若经过预先设定的规定时间(Mt)则使上述发动机停止，而且，若上述发动机(10)的停止次数达到预先设定的规定次数(Ct)，则禁止上述发动机的起动。根据该结构，可实现能够使工程机械移动、降低失常的严重化、以及不继续过度运转这些所有课题。

附图说明

图1是表示适用于本发明的第一实施方式的液压挖掘机的主视图。

图2是以拆除了图1中的上部回转体中的驾驶室、外装罩的一部分的状态放大表示液压挖掘机的局部剖切的俯视图。

图3是表示发动机、液压泵、控制阀、液压驱动器、废气净化装置、控制装置等的结构图。

图4是表示图3中的控制装置的控制内容的流程图。

图5是将发动机转速和输出转矩的关系表示为通常时和失常时的转矩曲线的特性线图。

图6是表示液压泵的吐出压力和吐出流量的关系的特性线图。

图7是表示液压转矩和发动机转速的时间变化的一个例子的特性线图。

图8是表示第二实施方式的控制装置的控制内容的流程图。

图9是表示第三实施方式的控制装置的控制内容的流程图。

具体实施方式

以下，以适用于被称为小型挖掘机的小型的液压挖掘机的情况为例，参照附图对本发明的工程机械的实施方式进行详细说明。

图1至图7表示本发明的工程机械的第一实施方式。

图中，符号1是砂土的挖掘作业、排土作业等所使用的小型液压挖掘机。该液压挖掘机1大致包括：能够自行的履带式下部行驶体2；经由回转装置3能够回转地搭载在该下部行驶体2上且与该下部行驶体2一起构成车体的上部回转体4；以及以能够仰俯动作的方式设置在该上部回转体4的前侧的作业装置5。

在此，作业装置5作为摇摆支柱式的作业装置而构成，例如具备摇摆支柱5A、起重臂5B、悬臂5C、作为作业工具的铲斗5D、使作业装置5向左、右摇动的摇摆缸5E(参照图2)、起重臂缸5F、悬臂缸5G以及铲斗缸5H。上部回转体4由后述的回转框架6、外装罩7、驾驶室8以及配重9等构成。

回转框架6形成上部回转体4的构造体，该回转框架6经由回转装置3安装在下部行驶体2上。在回转框架6上，在其后部侧设有后述的配重9、发动机10，在左前侧设有后述的驾驶室8。在回转框架6上设有外装罩7，其位于驾驶室8和配重9之间，该外装罩7与回转框架6、驾驶室8以及配重9一起划分形成容纳发动机10、液压泵15、换热器17、废气净化装置18等的空间。

驾驶室8搭载于回转框架6的左前侧，该驾驶室8在内部划分形成供操作员搭乘的操作室。在驾驶室8的内部配设有供操作员就座的驾驶席8A、后述的各种操作杆30A、报知装置37(参照图3参照)等。

配重9用于取得与作业装置5的重量平衡，该配重9位于后述的发动机10的后侧并安装于回转框架6的后端部。如图2所示，配重9的后面侧形成为圆弧状，成为将配重9纳入下部行驶体2的车体宽度内的结构。

符号10是以横置状态配置在回转框架6的后侧的发动机，该发动机10作为原动机搭载于小型的液压挖掘机1，例如使用小型的柴油发动机而构成。在发动机10设有吸入外部空气的吸气管11(参照图3)、和构成排出废气的废气通路的一部分的排气管12。吸气管11是外部空气(空气)朝向发动机10流通的部件，在其前端侧连接有对外部空气进行净化的空气过滤器13。在吸气管11的中途设有后述的吸气节流阀23。另一方面，在排气管12连接地设有后述的废气净化装置18。

在此，发动机10由电子控制式发动机构成，燃料的供给量由具有电子控制式燃料喷射装置的电子调节器14(参照图3)可变地控制。即、电子调节器14基于从后述的发动机控制装置40输出的控制信号而可变地控制向发动机10的缸体(未图示)内喷射的燃料的喷射量(燃料喷射量)。由此，发动机10的转速(旋转速度)被控制为与基于来自发动机控制装置40的控制信号的目标转速对应的转速。

液压泵15设置在发动机10的左侧，该液压泵15与工作油箱(未图示)一起构成主液压源。如图2所示，在发动机10的左侧安装有动力传递装置16，液压泵15经由该动力传递装置16传递发动机10的旋转输出。液压泵15通过被发动机10驱动，而朝向后述的控制阀28等吐出压力油(工作油)。

在此，液压泵15使用容量可变型的液压泵，其以吐出压力P和吐出流量Q的积为大致固定值的方式进行固定转矩控制，以便能够有效利用发动机10的有限的输出功率。即、液压泵15被控制为，压力油的吐出压力(吐出压力)P和吐出流量(吐出量)Q的关系满足后述的图6中所示的特性线43的“P－Q特性”(沿着特性线43)。

因此，液压泵15例如由容量可变型的斜板式、斜轴式或径向活塞式液压泵构成。液压泵15的容量可变部15A为以如下方式倾斜转动驱动的结构，即，若压力油的吐出压力P变高，则与之相应地使吐出量Q减少，反之，若压力油的吐出压力P降低，则与之相应地使吐出量Q增大。

换热器17位于发动机10的右侧并设置在回转框架6上，该换热器17构成为包括例如散热器、油冷却器、中间冷却器。即、换热器17进行发动机10的冷却的同时，也进行返回上述工作油箱的压力油(工作油)的冷却。

接着，对发动机10的结构、净化从该发动机10排出的废气的废气净化装置18、由液压泵15驱动的液压系统、以及各种传感器进行说明。

即、符号18表示设置在发动机10的排气侧的废气净化装置。如图2所示，该废气净化装置18配设在发动机10的上部左侧、例如配设在成为动力传递装置16的上侧的位置，在其上游侧连接有发动机10的排气管12。废气净化装置18与排气管12一起构成废气通路，在废气从上游侧向下游侧流通期间，除去该废气中所含的有害物质。更为具体而言，利用后述的粒子状物质除去过滤器21对从发动机10排出的废气中的粒子状物质进行捕集。

即、由柴油发动机构成的发动机10效率高而且耐久性也优良。但是，在发动机10的废气中含有粒子状物质(PM)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)等有害物质。因此，如图3所示，安装于排气管12的废气净化装置18构成为包含对废气中的一氧化碳(CO)等进行氧化并除去的后述的氧化催化剂20、和对废气中的粒子状物质(PM)进行捕集并除去的后述的粒子状物质除去过滤器21。

如图3所示，废气净化装置18例如具有在前后能够装卸地连结多个筒体而构成的筒状的壳体19。在该壳体19内以能够卸下的方式容纳有氧化催化剂20、和作为过滤器的粒子状物质除去过滤器21。

氧化催化剂20例如由具有与壳体19的内径尺寸相同的外径尺寸的陶瓷制的蜂窝状筒体构成。在氧化催化剂20内在其轴向形成有多个贯通孔(未图示)，在其内表面涂敷有贵金属。在规定的温度下使废气在各贯通孔内流通，从而氧化催化剂20对该废气中所含的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)等进行氧化除去，将氮氧化物(NO)作为二氧化氮(NO2)除去。

另一方面，粒子状物质除去过滤器21在壳体19内配置于氧化催化剂20的下游侧。粒子状物质除去过滤器21对从发动机10排出的废气中的粒子状物质进行捕集，并且使所捕集的粒子状物质燃烧除去，由此进行废气的净化。因此，粒子状物质除去过滤器21由蜂窝状筒体构成，该蜂窝状筒体例如在由陶瓷材料构成的多孔部件上沿轴向设置多个小孔(未图示)而成。由此，粒子状物质除去过滤器21经由多个小孔来捕集粒子状物质，所捕集的粒子状物质由后述的再生处理而被燃烧除去。其结果，粒子状物质除去过滤器21得以再生。

排出口22设置在废气净化装置18的下游侧，该排出口22位于比粒子状物质除去过滤器21更靠下游侧，与壳体19的出口侧连接。排出口22构成为包含例如将净化处理后的废气向大气中放出的烟囱、消音器。

吸气节流阀23设置在发动机10的吸气管11侧，该吸气节流阀23构成废气净化装置18中的进行粒子状物质除去过滤器21的再生处理的再生装置。即、吸气节流阀23根据来自后述的发动机控制装置40的控制信号在通常时保持为开阀状态(例如，与燃料喷射量对应的开度、或者全开状态)。另一方面，在进行粒子状物质除去过滤器21的再生处理时，根据来自发动机控制装置40的控制信号，吸气节流阀23向节流流路的方向被驱动。

由此，吸气节流阀23以空气和燃料的空燃比成为变浓倾向的方式对吸入空气量进行节流。此时，在发动机10的燃烧室内，使空燃比成为变浓倾向的燃料燃烧，从而向排气管12侧排出的废气的温度上升，能够使被粒子状物质除去过滤器21捕集的粒子状物质燃烧除去。

排气温度传感器24用于检测废气的温度。如图3所示，排气温度传感器24安装在废气净化装置18的壳体19上，检测例如从排气管12侧排出的废气的温度。由排气温度传感器24检测出的温度作为检测信号输出至后述的发动机控制装置40。

压力传感器25、26设置在废气净化装置18的壳体19上。如图3中例示的那样，这些压力传感器25、26以相互分离的方式配置在粒子状物质除去过滤器21的上游侧(入口侧)和下游侧(出口侧)，将各自的检测信号输出至后述的发动机控制装置40。

发动机控制装置40按照下述数学式1，并根据由压力传感器25检测出的上游侧的压力P1和由压力传感器26检测出的下游侧的压力P2，运算出两者的压力差ΔP。发动机控制装置40根据压力差ΔP的运算结果推定附着在粒子状物质除去过滤器21上的粒子状物质、未燃烧残留物等的堆积量、即捕集量。在该情况下，在上述捕集量少时，上述压力差ΔP为小的压力值，随着上述捕集量增加而成为高的压力值。

数学式1

ΔP＝P1-P2

多个液压驱动器27(图3中仅图示了一个)利用从液压泵15吐出的压力油被驱动。该液压驱动器27构成为包含作业装置5的摇摆缸5E、起重臂缸5F、悬臂缸5G或者铲斗缸5H。作为搭载于液压挖掘机1的液压驱动器27，还包含行驶用的液压马达、回转用的液压马达、排土板用的升降缸(均未图示)。

多个控制阀28(图3中仅图示了一个)构成液压驱动器27用的方向控制阀。该控制阀28分别设置在工作油箱、液压泵15与各液压驱动器27之间，可变地控制向各液压驱动器27供给的压力油的流量和方向。即、各控制阀28通过从后述的操作阀30供给先导压，而从中立位置切换到左、右的切换位置(均未图示)。

先导泵29是与工作油箱一起构成辅助液压源的辅助液压泵。如图3所示，先导泵29与主液压泵15一起由发动机10而被旋转驱动。先导泵29通过将从工作油箱内吸入的工作油朝向后述的先导操作阀30等吐出而产生后述的先导压。

先导操作阀30(以下称为操作阀30)是减压阀型的先导操作阀。操作阀30设置在液压挖掘机1的驾驶室8内，具有由操作员倾斜转动操作的操作杆30A。操作阀30为了对多个液压驱动器27分别进行远程操作而以与多个控制阀28对应的个数配置。即、在操作员对操作杆30A进行了倾斜转动操作时，各操作阀30将与该操作量对应的先导压供给至各控制阀28的液压先导部(未图示)。

由此，控制阀28从中立位置切换至切换位置的任一个位置。当控制阀28切换到一方切换位置时，则来自液压泵15的压力油向一个方向供给，液压驱动器27向相应的方向被驱动。当控制阀28切换到另一方切换位置时，来自液压泵15的压力油向另一个方向供给，液压驱动器27向相反方向被驱动。

起动器31用于进行发动机10的起动，该起动器31由对发动机10的曲柄轴进行旋转驱动的电动马达(均未图示)构成。若操作员对设置在液压挖掘机1的驾驶室8内的起动开关32(参照图3)进行手动操作(即、钥匙接通)，则起动器31进行发动机10的起动，由此，发动机10被起动。

水温传感器33用于检测发动机10的温度状态，该水温传感器33检测发动机10的冷却水温度，并将该检测信号输出至后述的车体控制装置39。

旋转传感器34用于检测发动机10的转速(旋转速度)，该旋转传感器34检测发动机转速N，并将该检测信号输出至后述的发动机控制装置40。发动机控制装置40基于发动机转速N的检测信号，监视发动机10的实际转速，按照由后述的转速设定装置36设定的目标转速对发动机转速N进行控制。

开度传感器35用于检测吸气节流阀23的开阀状态，该开度传感器35检测吸气节流阀23的开度，并将该检测信号输出至后述的发动机控制装置40。

转速设定装置36用于设定发动机10的目标转速。该转速设定装置36设置在液压挖掘机1的驾驶室8(参照图1)内，包括由操作员手动操作的操作标度盘、升降开关或发动机杆(均未图示)。转速设定装置36将按照操作员操作的目标转速的指令信号输出至后述的车体控制装置39。

报知装置37在驾驶室8内设置在驾驶席的附近。报知装置37与后述的控制装置38(的车体控制装置39)连接，基于来自该控制装置38(车体控制装置39或发动机控制装置40)的指令(报知信号)对操作员报知发动机10、废气净化装置18存在失常的意思，并报知根据失常进行运转限制的意思。在此，报知装置37能够由发出报知音的蜂鸣器、发出音声的扬声器、声音合成装置、显示报知内容的灯或监视器等构成。在由控制装置38判定为存在失常的情况下，报知装置37基于来自控制装置38的指令(报知信号)发出报知音、报知显示，从而对操作员报知该意思。

接着，对用于控制发动机10、液压挖掘机1的主体的控制装置38进行说明。

即、符号38是液压挖掘机1的控制装置，该控制装置38如图3所示，构成为包含车体控制装置39和发动机控制装置40。就控制装置38而言，例如车体控制装置39的输入侧与起动开关32、水温传感器33、转速设定装置36、发动机控制装置40等连接。车体控制装置39的输出侧与起动器31、报知装置37、发动机控制装置40等连接。

控制装置38的车体控制装置39在对起动开关32进行了钥匙接通操作时，将起动器31起动，进行发动机10的起动控制。车体控制装置39还具有按照从转速设定装置36等输出的信号向发动机控制装置40输出设定发动机10的目标转速的指令信号的功能。

发动机控制装置40基于从车体控制装置39输出的指令信号、和从旋转传感器34输出的发动机转速N的检测信号等进行规定的运算处理，并向发动机10的电子调节器14输出指示目标燃料喷射量的控制信号。发动机10的电子调节器14根据该控制信号增加或减少应该向发动机10的燃烧室(未图示)内喷射供给的燃料的喷射量，或者停止燃料的喷射。其结果，发动机10的转速被控制为与来自车体控制装置39的指令信号所指示的目标转速对应的转速。由此，发动机控制装置40能够按照转速设定装置36设定的设定值(目标转速)来控制发动机10的转速。

发动机控制装置40具有下述功能，即、在发动机10、废气净化装置18为失常状态、即由于燃料特性、使用环境的影响而成为不能发挥所希望的性能的失常状态的情况下，与通常时(失常前)相比限制发动机10的最高转速和最大燃料喷射量的功能(保护模式运转功能)。此外，作为发动机10、废气净化装置18的失常状态，例如可列举下述情况：在吸气节流阀23、排气温度传感器24、压力传感器25、26、水温传感器33、旋转传感器34、开度传感器35等发生误动作、故障等引起的障碍的情况；发动机冷却水、燃料的温度过度上升的情况；在废气净化装置18的粒子状物质除去过滤器21上过剩地堆积有粒子状物质的情况等。

在此，发动机控制装置40的输入侧与排气温度传感器24、压力传感器25、26、旋转传感器34、开度传感器35、车体控制装置39等连接。发动机控制装置40的输出侧与发动机10的电子调节器14、吸气节流阀23、车体控制装置39等连接。发动机控制装置40具有由ROM、RAM、非易失性存储器构成的存储部(未图示)，在该存储部内储存有用于进行后述的图4所示的发动机10的输出控制等的处理程序、预先设定的通常时以及失常时的转矩曲线(图5的特性线41、42)等。

发动机控制装置40按照图4所示的处理程序，进行判定发动机10以及/或者废气净化装置18是否为失常的失常判定处理。发动机控制装置40在判定为存在失常的情况下，进行限制发动机10的最高转速和最大燃料喷射量的运转限制处理。

在此，就发动机10的输出转矩Te而言，通常运转时，相对于发动机转速N，具有图5所示的特性线41(通常时转矩曲线)那样的转矩特性。此外，特性线41与以通常时的最大燃料喷射量进行运转的情况下的发动机10的转矩特性对应。在该通常运转时，当发动机转速N为第一转速Ns时，发动机10的输出转矩Te成为最大转矩Tm，当发动机转速N为比第一转速Ns高的额定转速(通常时的最高转速)Nm时，发动机10的输出转矩Te成为额定转矩Tr。

即、图5中的特性线41整体成为大致山形状(朝向上方呈凸状)的转矩曲线。就特性线41而言，伴随着发动机转速N朝向第一转速Ns而变高(增大)，输出转矩Te变大，在第一转速Ns时成为最大转矩输出点41A。伴随着发动机转速N变得比第一转速Ns更高，输出转矩Te变小，在成为通常时的最高转速的额定转速Nm时，成为额定转矩输出点41B。

与此相对，在发动机10、废气净化装置18成为失常状态的情况下，进行用于保护这些发动机10、废气净化装置18的保护模式运转、即进行相比通常时限制燃料的喷射量使发动机输出下降的控制。具体而言，如图5中所示的特性线42(失常时转矩曲线)那样，限制失常时的最高转速和最大燃料喷射量。此外，特性线42与以失常时的最大燃料喷射量进行运转的情况下的发动机10的转矩特性对应。

在该失常时，将最高转速限制为比能够输出失常前(通常时)的发动机最大转矩Tm的第一转速Ns高规定量α的第二转速Nt，而且，将失常时的发动机10的最大燃料喷射量限制为在第一转速Ns时能够输出失常前的额定转矩Tr。即、作为失常时的转矩曲线的特性线42在第一转速Ns时成为最大转矩输出点42A，在该最大转矩输出点42A，能够输出额定转矩Tr。最高转速限制为比第一转速Ns高规定量α的第二转速Nt，规定量α是与液压泵15的峰值转矩施加于发动机10引起的发动机转速N的暂时下降均衡的值。

接着，对将发动机10失常时的转矩特性(转矩曲线)限制为图5所示的特性线42的宗旨进行说明。

图6表示液压挖掘机1的液压泵15的P－Q特性。液压泵15如图6中所示的特性线43那样，以吐出压力P和吐出流量Q的积为大致固定值(等功率)的方式进行固定转矩控制(等功率控制)。即、图6中的特性线43是与液压泵15的液压最大转矩对应的等功率线，液压泵15被控制为沿着特性线43。

与这种液压泵15的特性线43相对地，图6中的特性线44表示发动机10的额定转矩输出时的等功率线。即、发动机10在额定转矩输出时的等功率线(特性线44)相对于与液压泵15的液压最大转矩对应的等功率线(特性线43)大某种程度(具有富余)。由此，构成为，相对于液压泵15的液压最大转矩而言，通过用发动机10输出额定转矩Tr，不会使发动机10发生发动机熄火。

因此，在第一实施方式中，将发动机10、废气净化装置18为失常时的保护模式运转设为，在能够输出发动机10的最大转矩的第一转速Ns输出额定转矩Tr，在保护模式运转时下发动机10也不会发生发动机熄火。

另一方面，根据保护发动机10的观点，失常时的发动机10的最高转速优选尽可能地变小。因此考虑例如将失常时的发动机10的最高转速限制为能够输出发动机10的最大转矩的第一转速Ns，能够以该第一转速Ns输出额定转矩Tr。即、失常时，考虑使发动机10在特性线42中的最大转矩输出点42A运转。

但是，这样，若在失常时使发动机10在最大转矩输出点42A运转，则在液压泵15的峰值转矩施加于发动机10时，存在发动机熄火的可能。即、如图7所示的特性线45那样，，在液压泵15例如从无负载状态、具体而言，从图3所示的液压驱动器27全部停止、所有的控制阀28保持于中立位置的状态(断开的状态)，在驱动了液压驱动器27时，液压泵15的液压转矩Tp暂时上升到超过最大转矩的值(峰值转矩)。如图7所示的特性线46那样，发动机10的转速N因施加液压泵15的峰值转矩而暂时下降。

该情况下，若将失常时的发动机10的最高转速限制为第一转速Ns，并在特性线42中的最大转矩输出点42A运转，则在发动机转速N暂时下降时，发动机10的输出转矩Te从图5的最大转矩输出点42A的位置如箭头Y1所示向输出点42B移动。由此，发动机10的输出转矩Te下降，因此引起发动机熄火的可能性变高。

相对于此，在第一实施方式中，使失常时的发动机10的最高转速为比第一转速Ns高的值、即比第一转速Ns高规定量α的第二转速Nt。该情况下，如图6以及图7所示，规定量α设定为，与液压泵15的峰值转矩施加于发动机10引起的该发动机10的转速的暂时下降均衡的值。即、如图7所示，规定量α与伴随着液压泵15的峰值转矩引起的发动机10的转速的暂时下降量几乎相同。

在这种第一实施方式中，失常时，通过使发动机10以第二转速Nt运转，从而在该第二转速Nt中，输出转矩Te成为输出点42C，比额定转矩Tr稍小。但是，即使因施加液压泵15的峰值转矩引起的发动机10的转速N暂时下降，发动机10的输出转矩Te也从图5的特性线42的输出点42C的位置如箭头Y2所示向最大转矩输出点42A移动。由此，发动机10的转速下降，并且发动机10的输出转矩Te变大，施加了峰值转矩时，能够从发动机10输出作为失常时的最大转矩的额定转矩Tr。其结果，即使在失常时为了进行保护模式运转而限制发动机10的最高转速和最大燃料喷射量，也能够使发动机10具有相对于发动机熄火的韧性，能够难以发生发动机熄火。

第一实施方式的小型液压挖掘机1具有如上所述的结构，以下对其动作进行说明。

液压挖掘机1的操作员搭乘于上部回转体4的驾驶室8，起动发动机10，驱动液压泵15和先导泵29。由此，从液压泵15吐出压力油，该压力油经由控制阀28供给至液压驱动器27。从其以外的控制阀(未图示)向其他液压驱动器(例如、行驶用、回转用的液压马达、或者其他液压缸等)供给。在搭乘于驾驶室8的操作员操作了行驶用的操作杆(未图示)时，能够通过下部行驶体2使车辆前进或后退。

另一方面，驾驶室8内的操作员操作作业用的操作杆、例如图3所示的操作阀30的操作杆30A，便能够使作业装置5进行仰俯动作来进行砂土的挖掘作业等。小型液压挖掘机1由于上部回转体4的回转半径小，因此即使在例如市区那样狭窄的作业现场，也能够一边对上部回转体4进行回转驱动一边利用作业装置5进行侧沟挖掘作业等。这种情况下，通过使发动机10以负载轻的状态工作，从而能够实现噪音的降低。

在发动机10运转时，从其排气管12排出作为有害物质的粒子状物质。此时，废气净化装置18能够通过氧化催化剂20对废气中的碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NO)、一氧化碳(CO)进行氧化除去。粒子状物质除去过滤器21捕集废气中所含的粒子状物质，并对捕集的粒子状物质进行燃烧除去(再生)。由此，能够将净化后的废气从下游侧的排出口22向外部排出。

另外，发动机10、废气净化装置18存在因燃料特性、使用环境的影响而成为不能发挥所希望的性能的失常状态的情况。例如存在如下情况：在吸气节流阀23、排气温度传感器24、压力传感器25、26、水温传感器33、旋转传感器34、开度传感器35等发生了故障的情况；发动机冷却水、燃料的温度过度上升了的情况，；在废气净化装置18的粒子状物质除去过滤器21上过剩地堆积有粒子状物质的情况等成为失常状态的情况。该情况下，若照旧继续运转，则存在该失常严重化等的可能。

因此，在第一实施方式中，发动机控制装置40运转时(工作时)，判定发动机10以及/或者废气净化装置18是否为失常。另外，在发动机控制装置40判定为失常的情况下，与通常时相比，限制发动机10的最高转速和最大燃料喷射量。具体而言，发动机控制装置40通过实行图4所示的处理，来进行失常判定处理和运转限制处理(发动机限制处理)。

若开始图4所示的处理动作，则在步骤1中，判定起动开关32是否被“钥匙接通”。在该步骤1中，在“否”、即判定为未被“钥匙接通”的情况下，返回刚要开始步骤1之前，重复步骤1的处理。在该步骤1中，在“是”、即、判定为被“钥匙接通”的情况下，进入下一步骤2，使起动器31工作，进行发动机10的起动。

在接下来的步骤3中，判定发动机10以及/或者废气净化装置18是否为失常。该判定例如能够通过下述方法来进行，即、在对各传感器24、25、26、33、34、35等给与规定的信号(自检信号)的情况下，从这些各传感器24、25、26、33、34、35是否返回规定的信号，或者/以及在规定的运转状态下是否从各传感器24、25、26、33、34、35得到规定的检测结果(自我诊断)。

在步骤3中，在“否”、即判定为发动机10以及废气净化装置18不是失常(为通常状态)的情况下，进入步骤4，将发动机10的最高转速(最高发动机转速)设定为额定转速Nm，并且，在步骤5中，将最大燃料喷射量设定为在额定转速Nm时能够输出额定转矩Tr。即、在步骤4以及步骤5中，为进行通常时的发动机输出控制，将发动机10的转矩特性设定为图5所示的特性线41(通常时的转矩曲线)。

由此，在发动机10以及废气净化装置18没有失常时，发动机10控制为图5所示的特性线41。该情况下，如果操作员例如将转速设定装置36的设定为转速变得最高的高怠速(ハイアイドル)转速，则发动机10在特性线41的额定转矩输出点41B运转。

如果在步骤4以及步骤5中设定通常时的发动机10的转矩特性，则进入步骤6，判定起动开关32是否被“钥匙断开”。在该步骤6中，在“否”、即判定为未被“钥匙断开”的情况下，返回到步骤3的跟前，重复步骤3以后的处理。

另一方面，在步骤3中，在“是”、即、在判定为发动机10以及/或者废气净化装置18为失常的情况下，进入步骤7。在该步骤7中，将发动机10的最高转速(最高发动机转速)限制为第二转速Nt、即比第一转速Ns高规定量α的第二转速Nt(＝Ns+α)。接着，在步骤8中，将最大燃料喷射量控制为在第一转速Ns时能够输出额定转矩Tr。即、在步骤7以及步骤8中，将发动机10的转矩特性设定为图5所示的特性线42(失常时的转矩曲线)，以便进行发动机10的输出限制控制(以保护模式运转)。

由此，在发动机10以及/或者废气净化装置18存在失常时，发动机10被控制为图5所示的特性线42。在情况下，如果操作员将转速设定装置36的设定例如为转速变得最高的高怠速转速，则发动机10在特性线42的输出点42C运转。

由此，即使发动机10的转速N由于液压泵15的峰值转矩而如图7所示暂时下降，发动机10的输出转矩Te也从图5的特性线42的输出点42C的位置如箭头Y2所示向最大转矩输出点42A移动。因此，即使为了在失常时保护发动机10、废气净化装置18而限制发动机10的最高转速和最大燃料喷射量，也能够不容易发生发动机熄火。

在步骤7以及步骤8中设定失常时的发动机10的转矩特性后，进入步骤9，向操作员报知发动机10以及/或者废气净化装置18为失常的意思、和因失常而限制发动机10的输出的意思。即、从控制装置38输出向报知装置37发出报知音、报知显示等的意思的报知信号，对操作员报知存在失常的意思、和限制发动机10的输出的意思(以保护模式运转的意思)。接着，进入步骤6。

在步骤6中，在“是”、即判定为被“钥匙断开”的情况下，进入步骤10，停止发动机10。该情况，经由返回，返回到开始，重复步骤1以后的处理。

这样，根据第一实施方式，在步骤7以及步骤8中，将发动机10的最高转速限制为第二转速Nt，而且，将发动机10的最大燃料喷射量控制为在第一转速Ns时能够输出失常前的额定转矩Tr。因此，在步骤3中，在判定为发动机10、废气净化装置18为失常的情况下，通过限制发动机10的最高转速和输出转矩而能够实现发动机10、废气净化装置18的保护。该情况下，由于能够输出额定转矩Tr，从而能够抑制发动机熄火。由此，即使在失常时，也能够持续驱动实施了固定转矩控制的液压泵15，能够使液压挖掘机1从作业现场稳定地移动到维修场所。其结果，能够在使液压挖掘机1从作业现场移动的状态下，进行必要的修理、更换、保养等。

根据第一实施方式，将规定失常时的最高转速的规定量α设定为，与液压泵15的峰值转矩施加于发动机10引起的转速的暂时下降均衡的值。因此，在失常时，即使有液压泵15的峰值转矩引起的发动机10的转速下降，也能够在该转速下降的状态下输出额定转矩Tr。由此，在失常时能够高维地兼顾降低最大转速和抑制发动机熄火这两者。其结果，能够保护发动机10、废气净化装置18，并且能够稳定地进行失常时的液压挖掘机1的移动。

并且，根据第一实施方式，通过在失常时将发动机10的转矩特性限制为图5的特性线42，从而也能够抑制粒子状物质过剩地堆积在废气净化装置18的粒子状物质除去过滤器21上。即、图5分别表示300℃的等排气温度线为特性线47、400℃的等排气温度线为特性线48、500℃的等排气温度线为特性线49。从这些各特性线47、48、49可知，在失常时使发动机10在特性线42中的输出点42C运转，从而能够将排气温度保持为400℃至500℃之间。由此，能够促进由粒子状物质除去过滤器21捕集的粒子状物质的燃烧(再生)，能够抑制粒子状物质过剩地堆积在粒子状物质除去过滤器21上。

此外，第一实施方式中，图4所示的步骤3的处理是作为本发明的构成要件的失常判定单元的具体例，步骤7、8的处理表示作为本发明的构成要件的发动机限制单元的具体例。

其次，图8表示本发明的第二实施方式。第二实施方式的特征在于，在失常判定单元判定为失常的情况下，经过预先设定的规定时间Mt后，使发动机自动停止。此外，在第二实施方式中，对于与上述的第一实施方式相同的构成要素标注相同符号，并省略其说明。

若开始图8所示的处理动作，则与第一实施方式的图4的步骤1～步骤3相同地进行步骤11～步骤13的处理。在第二实施方式中，在步骤13中，在“否”、即、判定为发动机10以及废气净化装置18没有失常(为通常状态)的情况下，进入步骤14，判定是否为失常状态经过时间M的计数中。即、在步骤14中，在比这次处理靠前的处理(上次处理)中，判定为发动机10以及/或者废气净化装置18为失常，在后述的步骤20的处理中，判定是否已经开始失常状态经过时间M的计数。

在该步骤14中，在“否”、即、判定为不是失常状态经过时间M的计数中(未开始计数)的情况下，不经由步骤15，进入步骤16。步骤16以及步骤17与第一实施方式的图4的步骤4以及步骤5相同，为进行通常时的发动机输出控制，而将发动机10的转矩特性设定为图5所示的特性线41(通常时的转矩曲线)。在接下来的步骤18中，与第一实施方式的图4的步骤6相同，判定起动开关32是否被“钥匙断开”。

另一方面，在步骤14中，在“是”、即、判定为失常状态经过时间M的计数中(计数已经开始)的情况下，进入步骤15，停止失常状态经过时间M的计数，并且将失常状态经过时间M重置为0。即、在步骤14中，在判定为“是”的情况下，虽然判定为在上次的处理中发动机10以及/或者废气净化装置18为失常，但在这次的处理中，相当于判定为发动机10以及废气净化装置18为正常的情况。

在这种情况下，在上次的处理中，例如由于传感器24、25、26、33、34、35等误动作等引起的暂时性的失常，而判定为发动机10以及/或者废气净化装置18失常，但在这次的处理中考虑恢复为通常状态(正常)。因此，在步骤15中，停止失常状态经过时间M的计数，并且将失常状态经过时间M重置为0。接着，进入步骤16，进行通常时的发动机输出控制。

另一方面，在步骤13中，在“是”、即、判定为发动机10以及/或者废气净化装置18为失常的情况下，进入步骤19，判定是否为失常状态经过时间M的计数中。在该步骤19中，在“否”、即、判定为不是失常状态经过时间M的计数中(未开始计数)的情况下，计入步骤20，开始失常状态经过时间M的计数后，进入步骤21。另一方面，在步骤19中，在“是”、即、判定为失常状态经过时间M的计数中(计数已经开始)的情况下，不经由步骤20，进入步骤21。

步骤21以及步骤22与第一实施方式的图4的步骤7以及步骤8相同，为进行发动机10的输出限制控制(以保护模式运转)，而将发动机10的转矩特性设定为图5所示的特性线42(失常时的转矩曲线)。在接下来的步骤23中，与第一实施方式的图4的步骤9相同，对操作员报知存在失常的意思和限制发动机10的输出的意思。

在步骤24中，判定失常状态经过时间M是否超过了预先设定的规定时间Mt(M>Mt)，即、从判定为失常之后是否经过了规定时间Mt(例如，15分钟)。此外，该规定时间Mt例如基于预先实验、计算、模拟等将该值设定可兼顾能够使液压挖掘机1移动和降低失常的严重化这两者。

在步骤24中，在“否”、即、判定为失常状态经过时间M未超过规定时间Mt(M≤Mt)的情况下，进入步骤18。在步骤18中，在“否”、即判定为未被“钥匙断开”的情况下，返回刚要开始步骤13之前，重复步骤13以后的处理。在步骤18中，在“是”即、判定为被“钥匙断开”的情况下，进入步骤25，停止发动机10。该情况下，经由返回，返回到开始，重复步骤1以后的处理。

另一方面，在步骤24中，在“是”、即、判定为失常状态经过时间M超过了规定时间Mt(M＞Mt)的情况下，不经由步骤18，进入步骤25，自动停止发动机10。

第二实施方式中，如上所述，利用图8所示的处理，进行发动机10的输出控制，关于其基本作用，与上述的第一实施方式的作用没有特别差异。

尤其是，在第二实施方式的情况下，做成如下结构，即、在判定为发动机10以及/或者废气净化装置18为失常的情况下，若经过预先设定的规定时间Mt则自动停止发动机10。因此，通过适当设定规定时间Mt，可兼顾能够使液压挖掘机1移动和降低失常的严重化这两者。

此外，在第二实施方式中，图8所示的步骤13的处理是作为本发明的构成要件的失常判定单元的具体例，步骤21、22的处理表示作为本发明的构成要件的发动机限制单元的具体例。

其次，图9表示本发明的第三实施方式。第三实施方式的特征在于，在判定为失常判定单元为失常的情况下，若发动机的停止次数达到预先设定的规定次数Ct则禁止发动机的起动。此外，在第三实施方式中，对于与上述的第一实施方式相同的构成要标注相同符号，并省略其说明。

若开始图9所示的处理动作，则在步骤31，与第一实施方式的图4的步骤1相同地，判定起动开关32是否被“钥匙接通”。在该步骤31中，在“是”、即判定为被“钥匙接通”的情况下，进入步骤32。在该步骤32中，判定从判定为失常之后使发动机10停止的次数即失常停止次数C是否达到了预先设定的规定次数Ct(例如，三次)，即、判定失常停止次数C是否为不满规定次数Ct(C<Ct)。此外，该规定次数Ct例如基于预先实验、计算、模拟等将该值设定为可兼顾能够使液压挖掘机1移动和不继续过度运转这两者。

在该步骤32中，在“是”、即、判定为失常停止次数C未达到规定次数Ct(失常停止次数C不满规定次数Ct)的情况下，进入步骤33，与第一实施方式的图4的步骤2相同地，使起动器31工作，进行发动机10的起动。在接下来的步骤34中，与第一实施方式的图4的步骤3相同地，判定发动机10以及/或者废气净化装置18是否为失常。

在该步骤34中，在“否”、即、判定为发动机10以及废气净化装置18没有失常(为通常状态)的情况下，进入步骤35，将失常停止次数C重置为0。即、步骤35是即使在上次的处理中判定为失常的状态下使发动机10停止来对失常停止次数C进行计数，在这次的处理中判定为没有失常的情况下也用于将失常停止次数C重置为0。即、在该步骤35的处理中，在从暂时性的失常恢复到通常状态(正常)的情况下，即使对失常停止次数C进行计数，也将该失常停止次数C重置为0次。原本失常停止次数C为0的情况下，即使重置仍然为0。在步骤35中，如果失常停止次数C重置为0，则进入步骤36。

此外，图9的步骤36～步骤42的处理与第一实施方式的图4的步骤4～步骤10的处理相同，因此省略图9的步骤36～步骤42的处理的说明。

在步骤42中，发动机10停止后，则在步骤43中，在刚要停止发动机10之前的步骤34的处理中判定为失常的状态下判定发动机10是否停止。在该步骤43中，在“否”、即、在判定为失常的状态下判定为发动机10未停止的情况下，不经由步骤44，进入返回，返回到开始。另一方面，在步骤43中，在“是”、即、在判定为失常的状态下判定为发动机10停止的情况下，进入步骤44，在失常停止次数C上加上1后，进入返回，返回到开始。此外，失常停止次数C的初始值为0。

并且，在上述步骤32中，在“否”、即、判定为失常停止次数C达到了规定次数Ct(失常停止次数C为规定次数Ct以上)的情况下，不进入步骤33以后的处理(不使发动机10起动)，进入步骤45。在步骤45中，禁止发动机10的起动，进入返回。由此，无法使发动机10。

第三实施方式如上所述，根据图9所示的处理来进行发动机10的输出控制，关于其基本的作用，与上述的第一实施方式的作用没有特别差异。

尤其是，在第三实施方式的情况下，做成如下结构，即、在判定为发动机10以及/或者废气净化装置18为失常的判定的情况下，若发动机10的失常停止次数C达到预先设定的规定次数Ct，则禁止发动机10的起动。因此，通过适当地设定规定次数Ct，可兼顾能够使液压挖掘机1移动和不继续过度运转这两者。

此外，在第三实施方式中，图9所示的步骤34的处理是作为本发明的构成要件的失常判定单元的具体例，步骤39、40的处理表示作为本发明的构成要件的发动机限制单元的具体例。

在上述的第二实施方式中，以做成下述结构的情况为例进行了说明，即、从判定为失常之后，若经过规定时间Mt则停止发动机10，在上述的第三实施方式中，以做成下述结构的情况为例进行了说明，即、从判定为失常之后，若发动机10的停止次数达到规定次数Ct，则禁止发动机10的起动。但是，本发明并不限于此，例如，也可以做成组合以下两种结构双方的结构，即从判定为失常之后，若经过规定时间Mt则停止发动机10的结构、以及从判定为失常之后，若发动机10的停止次数达到规定次数Ct，则禁止发动机10的起动的结构。

在上述的各实施方式中，以由氧化催化剂20和粒子状物质除去过滤器21构成废气净化装置18的情况为例进行了说明。但是，本发明并不限于此，例如，也可以做成除了氧化催化剂和粒子状物质除去过滤器以外，还组合尿素喷射阀、选择性还原催化剂装置等来使用的结构。

并且，在上述的各实施方式中，以将废气净化装置18搭载于小型液压挖掘机1的情况为例进行了说明。但是，具备本发明的废气净化装置的工程机械并不限于此，例如也可以应用于中型以上的液压挖掘机。另外，也能够广泛应用于具备轮式的下部行驶体的液压挖掘机、轮式装载机、叉式升降车、液压起重机等工程机械。

符号的说明

1—液压挖掘机(工程机械)，2—下部行驶体(车体)，4—上部回转体(车体)，10—发动机，14—电子调节器，15—液压泵，18—废气净化装置，27—液压驱动器，38—控制装置。

Claims (4)

1.一种工程机械，具备：能够自行的车体；搭载在该车体上且由控制装置实施电子控制的发动机；设置在该发动机的排气侧且对废气进行净化的废气净化装置；由上述发动机驱动且以吐出压力(P)和吐出流量(Q)的积为固定值的方式进行固定转矩控制的可变容量型的液压泵；以及利用从该液压泵吐出的压力油而被驱动的液压驱动器，上述工程机械的特征在于，

上述控制装置具备：

失常判定单元，其判定上述发动机与上述废气净化装置中的至少一方是否为失常；以及

发动机限制单元，其在由该失常判定单元判定为失常的情况下，将上述发动机的最高转速限制为比能够输出失常前的发动机最大转矩(Tm)的第一转速(Ns)高预定量(α)的第二转速(Nt)，而且，将上述发动机的最大燃料喷射量限制为在上述第一转速(Ns)时能够输出失常前的额定转矩(Tr)，

上述预定量(α)设定为，与上述液压泵的峰值转矩施加于上述发动机引起的转速的暂时下降均衡的值。

2.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，

上述控制装置构成为，在由上述失常判定单元判定为失常的情况下，若经过预先设定的预定时间(Mt)则使上述发动机停止。

3.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，

上述控制装置构成为，在由上述失常判定单元判定为失常的情况下，若上述发动机的停止次数达到预先设定的预定次数(Ct)，则禁止上述发动机的起动。

4.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，

上述控制装置构成为，在由上述失常判定单元判定为失常的情况下，若经过预先设定的预定时间(Mt)则使上述发动机停止，而且，若上述发动机的停止次数达到预先设定的预定次数(Ct)，则禁止上述发动机的起动。