CN107407300B - 工程机械 - Google Patents

Abstract

在液压挖掘机上具备由来自液压泵(32)的动作油驱动的臂缸(34)、供从臂缸排出的动作油流动的出口流道(L4)、控制出口流道的动作油流量的控制阀(41)、检测作用于臂缸的负荷的压力传感器(SE5)、检测操作臂缸的操作装置(42)的操作量的压力传感器(SE3)以及控制器(44)。控制器择一地选择基于驱动器负荷和操作量控制控制阀的开口面积的通常动作模式和基于操作量控制控制阀的开口面积的代替动作模式，在选择代替动作模式时，与选择通常动作模式时相比，使液压泵的排出流量增加。

Description

工程机械

技术领域

本发明涉及具备液压驱动器的工程机械。

背景技术

液压挖掘机等工程机械一般具备由原动机驱动的液压泵、液压驱动器、控制相对于液压驱动器的动作油的给排的流量控制阀。各流量控制阀具有入口节流阀和出口节流阀，利用入口节流阀控制从泵向液压驱动器流入的动作油的流量，利用出口节流阀控制从液压驱动器向动作油箱排出的动作油的流量。作为液压挖掘机中的液压驱动器，具有驱动动臂的动臂缸和驱动臂的臂缸等。

在这种具备液压驱动器的工程机械中，液压驱动器的支撑对象物(例如如果是臂缸则包括臂及铲斗(附件))的自重作为与该液压驱动器的动作方向相同方向的负荷(以下称为“负”的负荷)起作用。在该情况下，有时该液压驱动器的动作速度增加，并且入口侧的的动作油的流量不足，有时产生换气现象(气穴)。换气现象有时成为工程机械的操作性的恶化和工程机械的损伤的原因。

为了解决这种问题，已知通过在从液压驱动器到动作油箱的附件通道上设置附件控制阀，根据缸压力调整该附件控制阀的开口面积，抑制缸速度并且防止换气的现象的结构(例如日本特开2010-14244号公报)。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2010-14244号公报

然而，在冬季、寒冷地外部气温低而无法充分暖机的状态下，动作油的粘度变大，在用于阀切换的先导压力的提升、其传递方面需要时间。由此，在利用先导压力控制出口控制阀的开口面积的情况下，在动作油低温时附件控制阀的控制性显著恶化，因此优选掌控出口控制阀的开口面积控制的方式。

在不进行出口控制阀的开口面积控制的情况下，出口控制阀固定于标准位置(在非控制状态下由按压卷轴/提升阀的弹力决定的位置)。此时，如上述文献所述，在出口控制阀具有标准开放特性(在标准位置获得最大开口的特性)的结构的情况下，出口侧的动作油的节流阀变宽。因此，在使液压缸向自重落下方向动作的情况下，无法获得充分的出口压力，缸速度上升，有时产生换气现象。

发明内容

本发明是鉴于上述事项发明的，其目的在于提供即使在由于低动作油温而进行出口控制阀的开口面积控制的情况下，也能防止液压驱动器的换气现象的工程机械。

本发明为了实现上述目的，在具备吸起箱内的动作油并排出的液压泵、由从上述液压泵排出的动作油驱动的液压驱动器、供从上述液压驱动器排出的动作油流动的出口流道、设于上述出口流道且通过改变开口面积控制上述出口流道的动作油流量的出口控制阀、检测作用于上述液压驱动器的负荷的负荷检测器、操作上述液压驱动器的操作装置以及检测上述操作装置的操作量的操作量检测器的工程机械中，具备控制装置，该控制装置构成为择一地选择基于上述负荷和上述操作量控制上述出口控制阀的开口面积的通常动作模式和基于上述操作量控制上述出口控制阀的开口面积的代替动作模式，在选择上述代替动作模式时，与选择上述通常动作模式时，上述控制装置使上述液压泵的排出流量增加。

本发明的效果如下。

根据本发明，即使在不进行出口控制阀的开口面积控制的情况下，也能通过比通常时增加泵流量，防止液压驱动器的换气现象。

附图说明

图1是本发明的工程机械的整体图。

图2是表示本发明的第一实施方式的液压回路和设备的结构的示意图。

图3是本发明的第一实施方式的动作模式切换控制的流程图。

图4是本发明的第一实施方式的液压泵和出口开口限制运算的控制方框线图。

图5是本发明的第一实施方式的电磁比例阀电流指示值运算的控制方框线图。

图6是本发明的第一实施方式的出口开口限制值运算图表。

图7是本发明的第一实施方式的泵流量修正值的决定方法。

图8是表示本发明的第二实施方式的液压回路和设备的结构的示意图。

图9是本发明的第二实施方式的动作模式切换控制的流程图。

图10是本发明的第三实施方式的动作模式切换控制的流程图。

图11是本发明的第三实施方式的液压泵和出口开口限制运算的控制方框线图。

图12是本发明的控制器的硬件结构图。

图13是表示本发明的第二实施方式的液压回路和设备的结构的示意图。

图14是本发明的第四实施方式的动作模式切换控制的流程图。

具体实施方式

下面，作为工程机械以液压挖掘机为例并使用附图对本发明的实施方式进行说明。

<第一实施方式>

在本实施方式中，说明在动作油温为低温且根据驱动器负荷调整出口开口面积的机构的应答性差的情况下的换气现象防止对策。

在图1中，液压挖掘机具备行驶体10、能旋转地设在行驶体10上的旋转体20以及装设在旋转体20上的前作业装置30。

行驶体10由一对履带11a、11b及履带机架12a、12b(在图1中只表示一侧)、独立地对各履带11a、11b进行驱动控制的一对行驶用液压马达13a、13b以及其减速机构等构成。

旋转体20具备：旋转机架21；设于旋转机架21上的、作为原动机的发动机22；由发动机22旋转驱动且吸起动作油箱40(参照图2)内的动作油并排出的液压泵23；由从液压泵23排出的动作油驱动的液压驱动器(例如液压缸32、34、36)、具备将从液压泵23排出的动作油向各液压驱动器分配的、多个流量控制阀(例如图2的流量控制阀41)的控制阀单元24。另外，在旋转体20上具备旋转液压马达25以及其减速机构，旋转液压马达25相对于下部行驶体10对上部旋转体20(旋转机构21)进行旋转驱动。

另外，在旋转体20上搭载前作业装置30。前作业装置30由在基端部旋转自如地被轴支撑在旋转体20上的动臂31、用于驱动动臂31的动臂缸32、旋转自如地轴支撑于动臂31的前端部附近的臂33、用于驱动臂33的臂缸34、能旋转自如地轴支撑于臂33的前端的铲斗35以及用于驱动铲斗35的铲斗缸36等构成。

图2是在本发明的工程机械的液压控制装置的第一实施方式中，表示与臂缸34相关的液压回路和设备的结构的示意图。在以下，作为液压驱动器以臂缸34为例进行说明，但只要是利用液压驱动器的驱动对象的自重的动作方向和利用该液压驱动器的该驱动对象物的动作方向一致的液压驱动器，则本实施方式也能应用于以铲斗缸36为代表的其他液压驱动器。

在图2中，本发明的液压控制装置具备发动机22、由发动机22旋转驱动的液压泵23、作为向液压泵23的动作油供给源的动作油箱40、与液压泵23的排出线L1连接且控制向臂缸34供给的动作油的流量及方向的臂用操作装置即先导阀42。

发动机22的转数由拾音传感器SE1检测并输入控制器44。

液压泵23是可变容量型，具备基于来自控制器44的指令使液压泵23的推开容积(排出流量)变化的调节器(泵排出流量控制装置)23a。另外，液压泵23的排出压力由排出压力传感器SE2检测并输入控制器44。

控制阀41是中心分支型，中心分支部41a在中立位置A与中心分支线L2连接。中心分支线L2的下游侧与动作油箱40连接。另外，控制阀41具有泵口41b、箱口41c以及驱动器口41d、41e。泵口41b与排出线L1连接。箱口41c与箱40连接。驱动器口41d、41e通过驱动器线L3或L4与臂缸34的底侧油室或杆侧油室连接。

先导阀42具有操作杆42a和内置有一对减压阀(未图示)的先导压力产生部42b，先导压力产生部42b通过先导线L5、L6与控制阀41的先导压力受压部41f、41g连接。若对操作杆42a进行操作，则操作先导压力产生部42b根据其操作方向使一对减压阀的一方进行动作，将与该操作量相应的先导压力输出至先导线L5、L6的一方。在L5、L6上产生的操作先导压力由先导压力传感器SE3、SE4检测并输出至控制器44。

控制阀41作为其切换位置具有中立位置A、切换位置B及切换位置C。若通过先导线L5对受压部41f施加先导压力，则切换至图示左侧的切换位置B。此时，驱动器线L3为入口侧，L4为出口侧，向臂缸34的底侧油室供给动作油，臂缸34的活塞杆伸长。另一方面，若通过先导线L6对受压部41g施加先导压力，则切换至图示右侧的C位置。此时，驱动器线L4为入口侧，L3为出口侧，向臂缸34的杆侧油室供给动作油，臂缸34的活塞杆收缩。臂缸34的活塞杆的伸长与拉入臂的动作、即接地动作对应，臂缸34的活塞杆的收缩与推出臂的作业、即倾卸动作对应。

底侧油室的压力(以下称为底压力)能由压力传感器SE5检测，杆侧油室的压力(以下称为杆压力)能由压力传感器SE6检测，压力传感器SE5、SE6的检测压力被输入控制器44。在本实施方式中，将压力传感器S5用作检测作用于臂缸34的负荷的负荷检测器。

另外，控制阀41具有入口节流阀41h、41i以及出口节流阀41j、41k。这些节流阀41h、41i、41j、41k作为开口面积根据控制阀41的切换位置变化的可变节流阀起作用。出口节流阀41j、41k使控制阀41作为控制出口流道(驱动器线L4或L3)的动作油流量的出口控制阀起作用。在控制阀41位于切换位置B时，通过入口节流阀41h控制向臂缸34供给的动作油，通过出口节流阀41j控制来自臂缸34的返回流量。另一方面，在控制阀位于切换位置C时，通过入口节流阀41i控制向臂缸34供给的动作油，通过出口节流阀41k控制来自臂缸34的返回流量。

另外，本实施方式的工程机械的液压控制装置具备设置在先导线L5上的电磁比例阀43。电磁比例阀43基于从控制器44输入的电磁阀电流(控制信号)被驱动，作为控制控制阀41的出口节流阀41j的开口面积的控制装置(出口控制阀控制装置)起作用。输入电磁比例阀43的电磁阀电流值取作为零以上的电磁比例阀最小电流IMIN(例如100mA)和电磁比例阀最大电流IMAX(例如600mA)间的值，电磁阀电流值为IMIN时，电磁阀阀柱43a位于切换位置D，油路43b的开口为最大。此时，将由操作先导压力产生部42b产生的先导压力引导至直接受压部41f。在电磁阀电流值为IMAX时，电磁阀阀柱43a位于切换位置F，通过遮断油路43b，防止在先导线L5产生的先导压力被引导至受压部41f，并且，油路43c的开口为最大，将受压部41f的动作油向排出回路L7排出。在电磁阀电流值取IMIN和IMAX之间的控制区域的情况下，电磁比例阀43通过在切换位置D与切换位置E之间控制阀柱43a，对从操作先导压力产生部42b向受压部41f的油路43b进行节流，并且将受压部41f的动作油的一部分通过油路43c向排出回路L7排出。通过这样，能将由操作先导压力产生部42b产生的先导压力以下的任意的压力作为先导压力向受压部41f引导。

在动作油箱40上具备动作油温传感器(温度检测器)SE7，检测动作油箱40内的动作油温并输出至控制器44。

另外，本实施方式的工程机械的液压控制装置具备控制器44。控制器44由计算机构成，获得各传感器SE1-SE7的值，并且控制泵调节器23a及电磁比例阀43。

图12表示控制器44的硬件结构。控制器44具有输入部91、作为处理器的中央处理装置(CPU)92、作为存储装置的只读存储器(ROM)93及随机存取存储器(RAM)94、输出部95。输入部91输入来自各传感器SE1-SE7的信号，进行A/D转换。ROM93是存储了用于执行后述的图3等的流程的控制程序和对执行该流程必要的各种信息等的存储介质，CPU92根据ROM93所存储的控制程序相对于从输入部91及存储器93、94取入的信号进行预定的运算处理。输出部95制成根据CPU92中的运算结果的输出用的信号，通过将该信号输出至电磁比例阀43、泵调节器23a，能控制控制阀41的出口节流阀41j的开口面积、控制液压泵23的排出流量。另外，图12的控制器44作为存储装置具备ROM93及RAM94之类的半导体存储器，但只要是存储装置，则能代替，例如也可以具备硬盘等磁性存储装置。

图3表示第一实施方式的动作模式切换控制的流程图。流程图的开始时，键开关位于断开位置，作为车体的动作模式，选择通常动作模式。

在步骤S1中，通过操作员判断键开关是否被切换至接通位置(键接通)，若判断为键接通，则使控制器44起动，进入步骤S2。在步骤S2中，判断键开关是否从接通位置切换为开始位置，若判断为开始位置，则使发动机22起动，进入步骤S20。接着，在步骤S20中，控制器44获得由动作油温传感器SE7检测到的动作油温T0，进入步骤S21。

在步骤S21中，控制器44对动作油温T0、出口开口限制无效温度阈值T1和出口开口限制有效温度阈值T2进行比较。在出口开口限制无效温度阈值T1、出口开口限制有效温度阈值T2中存在T1<T2这一关系。例如，能将动作油的温度高且难以进行出口开口限制控制的温度范围的最高值设定为出口开口限制无效温度阈值T1，能将比该温度范围高的值设定为出口开口限制无效温度阈值T2。另外，T1与T2的差相对于动作油温的短期间变化量为充分大的值(例如T1＝0℃、T2＝5℃)。

在步骤S21中，在T0<T1的情况下，进入步骤S22。在T1≤T0＜T2的情况下，进入步骤S23，在T2≤T0的情况下，进入步骤S24。在步骤S22中，将车体的动作模式(初期值为通常动作模式)切换为代替动作模式(后述)，并返回步骤S20。在步骤S23中，维持此时的动作模式并返回至步骤S21。在步骤S24中，将动作模式切换为通常动作模式(后述)并返回步骤S20。

接着，使用图4、5对通常动作模式和代替动作模式中的、液压泵23的排出流量和电磁比例阀43的利用控制器44的控制进行说明。

在图4中，首先根据由先导压力传感器SE3检测到的臂接地操作先导压力(臂接地操作量)并使用图表T1决定泵23的流量基准值Q1。另外，根据以发动机转数不加减速的方式设定的泵输出基准值和臂接地操作量运算臂接地功率要求值POW1，通过以从泵排出压力传感器SE2检测到的泵排出压力除以臂接地功率要求值POW1，运算由马力决定的泵流量限制值Qlim。将流量基准值Q1和由马力决定的流量限制值Qlim的最小值最为泵流量要求值Q2。

另外，根据臂接地操作先导压力(臂接地操作量)和由压力传感器SE5检测到的臂底压力(臂缸负荷)并使用图表T2运算出口节流阀41j的开口面积值(以下有时称为出口开口限制值)。图表T2为臂接地操作先导压力越大(臂速度越大)越增大出口开口限制值的特性。另外，图表T2中的箭头表示臂底压力的大小，图表T2为臂底压力越小(在臂缸34产生换气的可能性大时)越减小出口开口限制值的特性。臂底压力为最高的水准时的图表与控制阀41的出口开口特性A0(参照后述的图6)一致。

开关SW1的切换位置根据由图3的流程图决定的动作模式择一地切换。在通常动作模式中，开关SW1被切换至位置Ps1，将使用图表T2计算出的开口面积值输出至图5的图表T4。另一方面，在代替动作模式中，开关SW1被切换至位置Ps2，将不考虑臂底压力，控制阀41获取出口开口特性A0时的最大值Amax(参照后述的图6)向图5的图表T4输出。

在图5中，说明基于出口开口限制值决定向电磁比例阀43的控制信号(电磁比例阀电流指示值)的运算方法。首先，根据T2的出口开口限制值并使用图表T4运算电磁比例阀二次压力目标值(先导压力)。在此，图表T4为切换相对于受压部41f的压力的出口节流阀41j的开口特性的纵轴和横轴的图表。在向T4输入Amax的情况下(在代替动作模式中，在SW1位于Ps2时)，电磁比例阀二次压力目标值获取最大值。

接着，使用图表T5并根据T4的电磁比例阀二次压力目标值运算电磁阀电流指示值。在此，图表T5为切换电磁比例阀43的电流-二次压力特性(I-P特性)的纵轴和横轴的图表。在电磁比例阀二次压力目标值为最大值的情况下(在代替动作模式中，在SW1位于Ps2时)，电流值为零，因此，控制阀41被由操作先导压力产生部42b产生的先导压力驱动。另外，在此，在选择代替动作模式时，由图表T5计算出的电流指示值为零，但只要是电磁比例阀43被保持在标准位置的电流值的范围内，则可以是超过零的值。

通过以上使用图表T4、T5的运算，控制器44将T5的电磁阀电流指示值输出至电磁比例阀43，以出口节流阀41j的开口面积成为目标值的方式控制电磁比例阀43。

接着，返回图4，说明泵流量修正值△Q的运算方法。根据臂接地操作先导压力和臂底压力并使用图表T3计算泵流量修正值。图表T3为操作先导压力越大则泵流量修正值△Q越增加的特性。并且，图表T3中的箭头表示臂底压力的大小，图表T3为底压力(驱动器负荷)越小(在臂缸中存在产生换气的可能性的大时)越使泵流量修正值△Q增加的特性。另外，在底压力大的情况下(在臂缸没有产生换气的可能性时)，与底压力小的情况相比，为泵流量修正值△Q减少的特性。由图表T3计算出的泵流量修正值△Q向开关SW2输出。

开关SW2的切换位置根据由图3的流程图决定的动作模式择一地切换。在通常动作模式中，开关SW2被切换至位置Ps1，作为泵流量修正值△Q输出零。另一方面，在代替动作模式中，开关SW2被切换至位置Ps2，作为泵流量修正值△Q输出由图表T3计算出的值。

从开关SW2输出的泵流量修正值△Q加到泵流量要求值Q2上，决定最终的泵流量目标值Q3。根据泵流量目标值Q3生成向泵调节器23a的电流指示值。控制器44将该电流指示值向泵调节器23a输出，以液压泵23的排出流量成为目标值(Q2、或Q2+△Q)的方式控制泵调节器23a。由此，在选择代替动作模式时，Q2加上了比零大的泵流量修正值△Q，因此，与选择总是维持Q2的通常动作模式时相比，液压泵23的排出流量增加，缓和/消除入口侧的流量不足。

接着，使用图6说明图表T2的作用。图6是图表T2的示意图。图表T2在臂底压力的水平最高时，即在臂缸上难以产生换气现象时，出口开口限制值获得控制阀41的出口开口特性(图中A0)。此时，由于臂接地操作先导压力与电磁阀二次压力一致，因此，不进行先导压力的减压。在臂底压力低而存在产生换气现象的可能性的情况下，如图中A1所示，将从A0减去了一定程度开口的特性作为出口开口限制值。此时，由于对出口节流阀41j节流，因此臂缸先导压力上升，缸速度下降，从而防止换气。在臂底压力进一步下降了的情况下，将从A1继续减去开口的特性作为出口开口限制值。相对于臂底压力减去哪种程度开口通过实验导出。

接着，使用图7的数式说明图表T3的导出方法。以往，若通过实验决定图表T2，则对防止换气现象必要的出口压力pMO(在此，与臂缸先导压力一致)如(1)式那样导出。在此，Q(PI)是与操作先导压力PI对应的泵基准流量，c是流量系数，A1(PI)与图5的A1的特性对应。在代替动作模式中，由于未限制出口开口，因此出口节流阀开口的特性为控制阀41的出口开口特性A0。为了防止换气现象，即使在代替动作模式中，也需要维持与通常动作模式相同的出口压力。在此，由于A1比A0小，因此，如(2)式所示，只要在泵基准流量Q上加上正值的泵修正流量△Q即可。泵修正流量△Q根据(1)、(2)式如(3)式那样一意地决定。

另外，在上述说明中，为图3的流程图、即根据动作油温自动选择一个动作模式，但也可以构成为设置动作模式的切换开关(未图示)，利用该开关与操作人员所期望的动作模式一致地改变开关SW1及开关SW2的切换位置。

如上所述，在本实施方式中，在具备吸起动作油箱40内的动作油并排出的液压泵23、由从液压泵23排出的动作油驱动的臂缸34、供从臂缸34排出的动作油流动的出口流道L4、设于出口流道L4且通过改变节流阀41j的开口面积而控制出口流道L4的动作油流量的控制阀41、检测作用于臂缸34的负荷(驱动器负荷)的压力传感器SE5、操作臂缸34的操作装置42以及检测操作装置42的操作量的压力传感器SE3的液压挖掘机中，具备控制器44，该控制器44以择一地选择基于由传感器SE5得到的驱动器负荷和由传感器SE3得到的操作量控制节流阀41j的开口面积的通常动作模式以及不考虑驱动器负荷而只根据由传感器SE3得到的操作量控制节流阀41j的开口面积的代替动作模式而控制节流阀41j的开口面积。另外，在控制器44选择代替动作模式时，与选择通常动作模式时相比，在相同的操作量的情况下，增加液压泵23的排出流量。

根据这样构成的液压挖掘机，在通过控制控制阀41的节流阀41j的开口面积，从而不根据驱动器负荷控制出口流道L4的动作油流量的情况(即选择代替动作模式的情况)下，与选择通常动作模式时相比，液压泵23的排出流量增加，能避免入口流道L3的动作油流量不足，因此，能防止在臂缸(液压驱动器)34中的换气现象的产生。由此，能防止液压挖掘机的操作性恶化和液压设备的损伤。

另外，在本实施方式中，通过具备图表T3，在控制器44选择代替动作模式时，驱动器负荷越小，越增加液压泵23的排出流量，操作量越大，液压泵23的排出流量越增加。

根据这样构成的液压挖掘机，驱动器负荷越小且换气现象的产生可能性越高，则液压泵23的排出流量越增加，因此，能提高防止换气现象的产生的可靠性。

另外，在本实施方式中，还具备检测动作油箱40内的动作油温的温度传感器SE7，在温度传感器SE7获得的动作油温T0小于阈值T1的情况下，控制器44选择代替动作模式，在动作油温到达阈值T1以上的值(T2)的情况下，选择通常动作模式。

根据这样构成的液压挖掘机，在由于外部气温等，动作油温下降，动作油的粘度变高到控制出口开口限制控制(通过控制控制阀41的节流阀41j的开口面积，根据驱动器负荷控制出口流道L4的动作油流量)困难的程度的情况下，自动地切换代替动作模式，能避免出口开口限制控制的执行，并且液压泵23的流量增加。由此，根据动作油温自动地选择是否执行与负荷相应的出口流量控制，并且在不执行出口流量控制的情况下，也能防止在臂缸(液压驱动器)34的换气现象的产生，因此，能防止液压挖掘机的操作性的恶化和液压设备的损伤。

<第二实施方式>

接着，说明本发明的第二实施方式。图8是本实施方式的液压回路和设备的构成图。本实施方式的液压回路和设备的构成除了动作油温传感器SE7之外与第一实施方式的构成不同，但其他构成相同，因此省略说明。

图13是本实施方式的液压泵和出口开口限制运算的控制方框线图。图13中的T2表示图4中的图表T2，T4、T5表示图5中的图表T4、T5。与图4、5的控制方框图不同点在于代替开关SW1，具备开关SW3。开关SW3的切换位置根据由后述的图9的流程图决定的动作模式择一地切换。在通常动作模式下，开关SW3被切换至位置Ps1，将使用图表T2、T4、T5计算出的电流指示值输出至电磁比例阀43。另一方面，在代替动作模式中，开关SW3被切换至位置Ps2，切断控制器44与电磁比例阀43的电连接。由此，不进行向电磁比例阀43的电流输出(即电流指示值为零)，电磁比例阀43在标准位置为最大开口。其结果，控制阀41无论驱动器负荷如何，均由在操作先导压力产生部42b产生的先导压力驱动。

图9表示第一实施方式的动作模式切换控制的流程图。对与之前的流程图相同的处理标注相同的符号，并省略重复的说明。

在步骤S1中，如果能确认键开关为接通位置，则使控制器44起动，进入步骤S30。

在S30中，控制器44进行前一次键断开时的动作模式是否是代替动作模式。前一次键断开时的动作模式存储于控制器44的ROM93，控制器44基于该信息进行S30的判断。在S30中判断为代替动作模式的情况下，在S34中切换为通常动作模式并进入S2。另一方面，在S30中判断为通常动作模式的情况下进入S2。

在步骤S3中输出控制器44通过图13所示的控制决定的电磁比例阀电流指示值I。在步骤S4中，控制器44利用控制器44内的电流传感器检测输出至电磁比例阀43的电流(反馈电流值)IFB，并进入步骤S5。另外，在步骤S3中检测电磁比例阀电流指示值I的输出要求的有无，在有输出的情况下进入步骤S4，在没有输出的情况下返回步骤S3(参照后述的步骤S40)。

在步骤S5中，判断S4的电磁比例阀反馈电流值IFB是否超过反馈电流上限阈值Ith1(例如900mA)或者是否小于反馈电流下限阈值Ith2(例如50mA)。在此，Ith1是比电磁比例阀最大电流IMAX大的值，为能判断电磁比例阀43的螺线管或布线是否短路的电流值。另外，Ith2是比电磁比例阀最小电流IMIN小的零以上的值，是能判断电磁比例阀43的螺线管或布线是否断线的电流值。即，在步骤S5中，判断伴随电磁比例阀43的短路、断线的故障。在步骤S5中，在电磁比例阀反馈电流值IFB超过反馈电流上限阈值Ith1或小于反馈电流下限阈值Ith2的情况下(即有可能短路、断线的情况)，进入步骤S6。

在步骤S6中，在计时Ta(初始值为零)上加上控制器44的运算周期(例如0.01sec)，进入步骤S8。

另一方面，在S5中电磁比例阀反馈电流值IFB为反馈电流上限阈值Ith1以下的情况和反馈电流下线阈值Ith2以上的情况下，进入步骤S7。在步骤S7中，使计时Ta为零并进入步骤S8。

在步骤S8中，对计时Ta和计时阈值Tth(例如5sec)进行比较，在计时Ta为计时阈值Tth以下时，进入步骤S9，在计时Ta比计时阈值Tth大时，判断为电磁比例阀43(出口控制阀控制装置)产生异常，进入步骤S10。

在步骤S9中，使车体的动作模式为通常动作模式，判断键开关是否处于断开位置(S36)。在S36中，在键断开的情况下，使发动机22及控制器44停止并结束处理，在键接通的情况下返回步骤S3。

在步骤S10中，控制器44将车体的动作模式切换为代替动作模式，将开关SW3切换至位置Ps2。其结果，在步骤S11中，将电磁比例阀电流指示值I设定为零(即，控制阀41由在操作先导压力产生部42b产生的先导压力驱动)，结束处理。由此，在切换为代替动作模式的情况下，只要不进行下一次键断开、键接通，均不切换为通常动作模式。

另外，在上述中，对预先存储前一次键断开时的动作模式，在S30中确认这一模式的情况进行说明，但也可以采用省略动作模式的存储和S30、S34，图9的流程的开始时的动作模式为通常动作模式的构成。

顺便，若在电磁比例阀43上产生不良状况、故障，则难以利用电磁比例阀43输出二次压力，因此，不能进行与驱动器负荷相应的适当的出口流量控制。

因此，在上述那样构成的本实施方式中，以下述方式构成液压挖掘机：基于从控制器44输入的电磁比例阀电流指示值I(控制信号)进行驱动，在控制器44检测到作为控制控制阀41的节流件41j的开口面积的出口控制阀控制装置起作用的电磁比例阀43异常的情况下，终止向电磁比例阀43的电流输出，作为动作模式选择代替动作模式。

若这样构成液压挖掘机，则在由于电磁比例阀43的故障而无法进行出口流量控制的情况下，自动地切换为代替动作模式，泵流量增加，因此能防止换气现象。

另外，在上述中，为了防止由于电磁比例阀43及其周边设备的故障引起电流错误地向电磁比例阀43输出，在代替动作模式中通过SW3断开电磁比例阀43与控制器44的连接，但也可以代替图13的电磁比例阀43的控制，与第一实施方式相同地基于图4、5进行。

<第三实施方式>

接着，说明本发明的第三实施方式。在第三实施方式中，在用于出口开口限制运算的传感器产生故障的情况下也能防止换气现象。下面，作为用于出口开口限制运算的传感器以臂缸底压力传感器SE5为例进行说明。本发明的液压回路和设备的结构与第二实施方式相同。

图11表示本实施方式中的通常动作模式和代替动作模式中的、液压泵23的排出流量和电磁比例阀43的控制方法。液压泵23的排出流量和电磁比例阀43的控制方法与第一实施方式大致相同，但只有不使用臂底压力，只根据操作先导压力运算泵修正流量△Q(图表T3a)不同。在该例子的图表T3a中，利用图4的图表T3中臂底压力为最小时的特性。

图10表示本实施方式的动作模式切换控制的流程图。步骤S1、S2与第一实施方式相同。接着，在步骤S12中，检测臂底压力传感器SE5的输出电压V0，进入步骤S13。在步骤S13中，判断缸压力传感器电压V0小于缸压力传感器电压最小值VMIN或者大于缸压力传感器电压最大值VMAX。缸压力传感器最小值VMIN为能够检测在缸压力传感器短路时的情况的值。另外，缸压力传感器最大值VMAX为能检测缸压力传感器断线的情况的值。在缸压力传感器电压V0小于缸压力传感器电压最小值VMIN或大于缸压力传感器电压最大值VMAX的情况下进入步骤S14，在不是这种情况的情况下进入步骤S15。

在步骤S14中，在计时Ta(初始值为零)上加上控制器44的运算周期，进入步骤S16。

在步骤S15中，使计时Ta为零进入步骤S16。

在步骤S16中，对计时Ta和计时阈值Tth(例如5sec)进行比较，在计时Ta为计时阈值Tth以下时，进入步骤S17，在计时Ta比计时阈值Tth大时，进入步骤S18。

在步骤S17中，使车体的动作模式为通常动作模式(初期状态下为正常模式)，进入步骤S36。

另一方面，在步骤S18中，将车体的动作模式切换为代替动作模式，进入步骤S19。在步骤S19中，使电磁阀43的电流指示值为最小值(是电磁阀43保持在标准位置的电流值，例如能选择零)，并结束处理。

顺便地，在缸压力传感器SE5等、用于控制控制阀41的动作的传感器产生了故障的情况下，难以适当地调整为了防止换气现象而必要的出口节流阀开口。由此，在该情况下，至少不应该以现有的方法进行出口流量控制。

因此，在本实施方式中，以控制器44在检测到传感器SE5的异常的情况下选择代替动作模式的方式构成液压挖掘机。

若这样构成液压挖掘机，则即使在用于出口流量控制的传感器产生了故障，用以往的方法无法控制控制阀41的情况下，也能通过增加泵流量而防止换气现象。

尤其在图11的图表T3a中，利用在图4的图表T3中臂底压力为最小时的特性(即产生换气的可能性最大的情况下的特性)。若这样运算泵修正流量△Q，则在底压力传感器SE5产生了异常的情况下，也将最大限地确保入口侧的动作油，因此能防止产生换气现象。

<第四实施方式>

接着，说明本发明的第四实施方式。在第四实施方式中，在出口控制阀控制装置的异常恢复，输入了允许从代替动作模式向通常动作模式的改变的允许信号时，从代替动作模式切换为通常动作模式。

图14是本发明的第四实施方式的动作模式切换控制的流程图。其他结构与第二实施方式相同，省略已述的结构的说明。

在步骤S8中，对计时Ta与计时阈值Tth(例如5sec)进行比较，在计时Ta为计时阈值Tth以下时，进入步骤S42。

在步骤S42中，控制器44判断现在的动作模式是否是通常动作模式。在通常动作模式的情况下，进入步骤S9，在代替动作模式的情况下，进入步骤S44。

在步骤S44中，将用于判断电磁比例阀43的故障是否恢复的标志(称为正常标志)设定为1，进入步骤S36。在正常标志为0时，表示在电磁比例阀43上产生异常，在正常标志为1时，表示电磁比例阀43的异常恢复了。

在步骤S36中，判定为键开关位于断开位置，在保证了前作业装置30的非操作的情况下，在步骤S48中判断正常标志是否为1。在正常标志为1时，将动作模式从代替动作模式改变为通常动作模式并结束处理。在正常标志为0时，维持通常动作模式并结束处理。在步骤S36中，键开关是否位于断开位置根据在将键开关切换至断开位置的情况下输入控制器44的信号(称为“允许信号”)进行判定。允许信号是允许从代替动作模式向通常动作模式改变的信号。

顺便地，若只将电磁比例阀43的异常恢复了作为触发点并将动作模式从代替动作模式向通常动作模式恢复，则在前作业装置30的操作中改变动作模式，有可能损坏操作人员的操作拟合。

但是，在如上那样构成的液压挖掘机中，将在电磁比例阀43产生的异常恢复了的情况、将键开关切换至断开位置的而保证前作业装置30的非操作的情况作为触发点使动作模式恢复为通常动作模式。因此，避免在前作业装置30的操作中改变动作模式，能良好地维持操作人员的操作拟合。另外，在电磁比例阀43的异常恢复了的情况下，能迅速地恢复为通常动作模式。

另外，在上述中，说明了在将键开关切换至断开位置的情况下向控制器44输出允许信号，但只要是保证了前作业装置30的非操作的状况，也能在其他情况下输出允许信号。例如，能在将键开关切换至接通位置或开始位置的情况下、使控制从先导阀42向控制阀41的先导压力的输出的有无的闸门锁定杆(未图示)立起的情况(切换至先导压力的断开位置的情况)、开始了发动机22的控制的情况、在预定时间未进行操作杆42a的操作的情况等输出允许信号。另外，也可以在驾驶室内设置允许信号输出用的专用开关，在操作人员的期望的操作时机输出允许信号。在该情况下，本实施方式的控制也能应用于第一实施方式。

本实施方式也能应用于第三实施方式的传感器(例如传感器SE5)的异常恢复了的情况。

<附记>

在上述中，将检测臂缸34的底压力的压力传感器SE5用作臂缸34的负荷检测器，但除了压力传感器SE5外，也能将压力传感器SE6用作负荷检测器。在该情况下，能根据压力传感器SE5与SE6的差检测臂缸34的负荷。另外，也可以代替压力传感器SE5，将检测泵排出压力的压力传感器SE2用作负荷检测器。

在第一实施方式中，从防止在阈值T1附近动作油温在短时间频繁地变动且动作模式也频繁地改变的观点出发，在动作油温T0小于阈值T1的情况下，选择代替动作模式，在动作油温T0到达阈值T0以上的值(T2)的情况下选择通常动作模式。即，使用T1及T2两个阈值，但如果是在具有动作油温变化单调地增加或减小的倾向的环境下的使用等，则可以只使用一个阈值。另外，列举使难以进行出口开口限制控制的温度范围的最高值为T1的例子，但并未限定于此，能够根据动作油粘度将期望的值设定为T1。

在上述的各实施方式的流程图中，把将键开关切换至开始位置的时机(S1、S2)作为实质的处理的开始时机，但可以省略S1、S2并在控制器起动后并且发动机起动后的适当时机开始处理。另外，各流程的处理顺序只要得到的结果相同，则可以适当改变。

在上述说明中，通过控制阀41内的节流阀41j进行出口流道(驱动器线)L4的流量控制，但出口流量的控制系统并未限定于此，能进行多种改变。例如，可以在驱动器线L4上连接其他流道，控制该其他流道所具备的可变节流阀的开口面积。另外，可以利用该可变节流阀与节流阀41j的开口面积的合计值控制出口流量。

符号说明

10—行驶体，11—履带，12—履带机架，13—行驶用液压马达，20—旋转体，21—旋转机架，22—发动机，23—液压泵，23a—泵调节器，24—控制阀单元，25—旋转液压马达，30—前作业装置，31—动臂，32—动臂缸，33—臂，34—臂缸(液压驱动器)，35—铲斗，36—铲斗缸，40—动作油箱，41—控制阀(出口控制阀)，42—先导阀(操作装置)，43—电磁比例阀，44—控制器(控制装置)，SE1—发动机转数拾音中心传感器，SE2—泵排出压力传感器，SE3—操作先导压力传感器(臂接地操作)，SE4—操作先导压力传感器(臂倾斜操作)，SE5—臂底压力传感器，SE6—臂杆压力传感器，SE7—动作油温传感器，SW1—开关，SW2—开关，SW3—开关，L1—排出线，L2—中心分支线，L3—驱动器线(臂底侧)，L4—驱动器线(臂杆侧、出口流道)，L5—先导线(臂接地)，L6—先导线(臂倾斜)，L7—排出油路。

Claims (6)

1.一种工程机械，其具备：

吸起箱内的动作油并排出的液压泵；

由从上述液压泵排出的动作油驱动的液压驱动器；

供从上述液压驱动器排出的动作油流动的出口流道；

设于上述出口流道且通过改变开口面积来控制上述出口流道的动作油流量的出口控制阀；

检测作用于上述液压驱动器的负荷的负荷检测器；

操作上述液压驱动器的操作装置；以及

检测上述操作装置的操作量的操作量检测器，

该工程机械的特征在于，

具备控制装置，该控制装置构成为择一地选择通常动作模式和代替动作模式，该通常动作模式基于上述负荷和上述操作量控制上述出口控制阀的开口面积，该代替动作模式基于上述操作量控制上述出口控制阀的开口面积，并且与选择上述通常动作模式时相比，使上述液压泵的排出流量增加。

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，在选择上述代替动作模式时，上述负荷越小越增加上述液压泵的排出流量，上述操作量越大越增加上述液压泵的排出流量。

3.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，

还具备检测上述箱内的动作油温的温度检测器，

上述控制装置构成为，在上述动作油温小于阈值的情况下，选择上述代替动作模式，在上述动作油温到达了上述阈值以上的值的情况下，则选择上述通常动作模式。

4.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，

还具备出口控制阀控制装置，该出口控制阀控制装置基于从上述控制装置输入的控制信号而被驱动，并控制上述出口控制阀的开口面积，

上述控制装置构成为，在检测到上述出口控制阀控制装置的异常的情况下，选择上述代替动作模式。

5.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，在检测到上述负荷检测器的异常的情况下，选择上述代替动作模式。

6.根据权利要求4所述的工程机械，其特征在于，

上述控制装置构成为，在暂时选择了上述代替动作模式后上述异常恢复了时，并且输入了允许从上述代替动作模式向上述通常动作模式的变更的允许信号时，代替上述代替动作模式而选择上述通常动作模式。