CN107660257B - 控制系统、作业机械、以及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的控制系统具备：发动机；第一液压泵及第二液压泵，其由发动机驱动；开闭装置，其设置于连接第一液压泵和第二液压泵的流路，能够切换成流路被打开的合流状态或流路被关闭的分流状态；第一液压致动机构，其在分流状态下被供给从第一液压泵排出的液压油；第二液压致动机构，其在分流状态下被供给从第二液压泵排出的液压油；判定部，其判定发动机的输出是否被限制；以及合分流控制部，其在判定部判定为发动机的输出被限制的情况下，控制开闭装置以成为合流状态。

Description

控制系统、作业机械、以及控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制系统、作业机械、以及控制方法。
背景技术
作为一种具有作业机的作业机械已知液压挖掘机。液压挖掘机由液压缸驱动。液压缸由从液压泵排出的液压油驱动。在专利文献1中记载了一种液压控制装置，其具有切换成从第一液压泵排出的液压油和从第二液压泵排出的液压油合流的合流状态或不合流的分流状态的合分流阀。在分流状态下，由从第一液压泵排出的液压油驱动第一液压致动机构，由从第二液压泵排出的液压油驱动第二液压致动机构。
专利文献1：国际公开第2005/047709号公报
发明内容
第一液压泵及第二液压泵分别由发动机驱动。如果发动机的输出下降，则从第一液压泵及第二液压泵分别排出的液压油的流量减少。如果发动机的输出下降时维持分流状态，则分别供给到第一致动机构及第二致动机构的液压油的流量减少。其结果，有作业机的作业速度下降，从而作业机械的工作效率下降的可能性。
本发明的目的在于，提供一种在发动机的输出下降时也能够抑制作业机的作业速度下降的技术。
根据本发明，提供一种控制系统，其具备：发动机；第一液压泵及第二液压泵，其由上述发动机驱动；开闭装置，其设置于连接上述第一液压泵和上述第二液压泵的流路，能够切换成上述流路被打开的合流状态或上述流路被关闭的分流状态；第一液压致动机构，其在上述分流状态下被供给从上述第一液压泵排出的液压油；第二液压致动机构，其在上述分流状态下被供给从上述第二液压泵排出的液压油；判定部，其判定上述发动机的输出是否被限制；以及合分流控制部，其在上述判定部判定为上述发动机的输出被限制的情况下，控制上述开闭装置以成为上述合流状态。
根据本发明，提供一种在发动机的输出下降时也能够抑制作业机的作业速度下降的技术。
附图说明
图1是表示本实施方式涉及的作业机械的一个示例的立体图。
图2是示意性地表示本实施方式涉及的控制系统的一个示例的图。
图3是示意性地表示本实施方式涉及的发动机及废气处理装置的一个示例的图。
图4是表示本实施方式涉及的液压系统的一个示例的图。
图5是表示本实施方式涉及的控制装置的一个示例的功能框图。
图6是表示本实施方式涉及的发动机的转矩线图的一个示例的图。
图7是表示本实施方式涉及的作业机械的控制方法的一个示例的流程图。
符号说明
1液压挖掘机(作业机械)；2上部回转体；3下部行走体；3C履带；4发动机；4R发动机转速传感器；4S输出轴；5操作装置；5L左操作杆；5R右操作杆；6驾驶室；6S驾驶席；7机械室；8燃料箱；9液压油箱；10作业机；11铲斗；12斗杆；13动臂；14蓄电器；14C变压器；15G第一逆变器；15R第二逆变器；16旋转传感器；17燃料喷射装置；17A蓄压室；17B喷射器；18进气管；19排气管；20液压缸；21铲斗缸；21A第一铲斗流路；21B第二铲斗流路；21C盖侧空间；21L杆侧空间；22斗杆缸；22A第一斗杆流路；22B第二斗杆流路；22C盖侧空间；22L杆侧空间；23动臂缸；23A第一动臂流路；23B第二动臂流路；23C盖侧空间；23L杆侧空间；24液压马达；25电动马达；27发电电动机；29共轨控制部；30液压泵；30A斜盘；30S斜盘角度传感器；31第一液压泵；31A斜盘；31B伺服机构；31S斜盘角度传感器；32第二液压泵；32A斜盘；32B伺服机构；32S斜盘角度传感器；33节流拨盘；34作业模式选择器；35空气滤清器；40液压回路；41第一液压泵流路；42第二液压泵流路；43第一供给流路；44第二供给流路；45第三供给流路；46第四供给流路；47第一分支流路；48第二分支流路；49第三分支流路；50第四分支流路；51第五分支流路；52第六分支流路；53排出流路；55合流流路；60主操作阀；61第一主操作阀；62第二主操作阀；63第三主操作阀；67第一合分流阀(开闭装置)；68第二合分流阀；69卸荷阀；70压力补偿阀；71、72、73、74、75、76压力补偿阀；80负荷压力传感器；81铲斗负荷压力传感器；81C、81L铲斗负荷压力传感器；82斗杆负荷压力传感器；82C、82L斗杆负荷压力传感器；83动臂负荷压力传感器；83C、83L动臂负荷压力传感器；90操作量传感器；91铲斗操作量传感器；92斗杆操作量传感器；93动臂操作量传感器；100控制装置；100A泵控制器；100B混合控制器；100C发动机控制器；101运算处理装置；102存储装置；103输入输出接口装置；112分配流量计算部；114决定部；116判定部；118合分流控制部；120废气处理控制部；122发动机控制部；200废气处理装置；201过滤器单元；202管路；203还原催化剂；204还原剂供给装置；205还原剂罐；206供给管；207供给泵；208喷射嘴；209还原剂传感器；300废气传感器；301NOx传感器；302压力传感器；303温度传感器；304压力传感器；305进气流量传感器；306大气压传感器；307外部气温传感器；308冷却液温度传感器；701梭阀；702梭阀；800排出压力传感器；801排出压力传感器；802排出压力传感器；1000控制系统；1000A液压系统；1000B电动系统；Br1第一分支部；Br 2第二分支部；Br 3第三分支部；Br 4第四分支部；R还原剂；Rx回转轴
具体实施方式
下面，参照附图对本发明涉及的实施方式进行说明，不过本发明不局限于此。以下说明的各实施方式的结构要素能够适当组合。此外，也存在不使用一部分结构要素的情况。
作业机械
图1是表示本实施方式涉及的作业机械1的一个示例的立体图。在本实施方式中，作业机械1是混合动力式的液压挖掘机。在以下的说明中，可将作业机械1称为液压挖掘机1。
如图1所示，液压挖掘机1包括：作业机10、支承作业机10的上部回转体2、支承上部回转体2的下部行走体3、发动机4、由发动机4驱动的发电电动机27、由发动机4驱动的液压泵30、驱动作业机10的液压缸20、使上部回转体2回转的电动马达25、使下部行走体3行走的液压马达24、用于对作业机10进行操作的操作装置5、控制装置100、以及对发动机4的废气进行处理的废气处理装置200。
发动机4是液压挖掘机1的动力源即内燃机。发动机4具有与发电电动机27及液压泵30连接的输出轴4S。发动机4例如是柴油发动机。发动机4收纳在上部回转体2的机械室7中。
发电电动机27与发动机4的输出轴4S连接，通过发动机4的驱动进行发电。发电电动机27例如是开关式磁阻马达。另外，发电电动机27也可以是PM(Permanent Magnet，永磁式)马达。
液压泵30与发动机4的输出轴4S连接，通过发动机4的驱动排出液压油。在本实施方式中，液压泵30包括与输出轴4S连接且由发动机4驱动的第一液压泵31和与输出轴4S连接且由发动机4驱动的第二液压泵32。液压泵30收纳在上部回转体2的机械室7中。
作业机10支承于上部回转体2。作业机10包括可相对移动的多个作业机部件。作业机10的作业机部件包括：铲斗11、与铲斗11连接的斗杆12、与斗杆12连接的动臂13。铲斗11旋转自由地与斗杆12的前端部连接。斗杆12旋转自由地与动臂13的前端部连接。动臂13旋转自由地与上部回转体2连接。
液压缸20通过从液压泵30供给的液压油进行动作。液压缸20是液压致动机构，产生用于使作业机10进行动作的动力。作业机10能够通过液压缸20产生的动力进行动作。液压缸20包括使铲斗11进行动作的铲斗缸21、使斗杆12进行动作的斗杆缸22以及使动臂13进行动作的动臂缸23。
电动马达25通过从发电电动机27供给的电力进行动作。电动马达25是液电动致动机构，产生用于使上部回转体2回转的动力。上部回转体2能够通过电动马达25产生的动力以回转轴RX为中心回转。
液压马达24通过从液压泵30供给的液压油进行动作。液压马达24是液压致动机构，产生用于使下部行走体3行走的动力。下部行走体3的履带3C能够通过液压马达24产生的动力旋转。
上部回转体2具有用于收纳燃料的燃料箱8、以及用于收纳液压油的液压油箱9。收纳在燃料箱8中的燃料供给到发动机4。收纳在液压油箱9中的液压油经由液压泵30供给到液压缸20及液压马达24。
操作装置5配置于驾驶室6内。对操作装置5进行操作来分别驱动液压缸20及液压马达24。操作装置5包括由液压挖掘机1的驾驶员操作的操作部件。操作部件包括操作杆或控制杆(joystick)。操作装置5被操作则作业机10进行动作。
控制系统
图2是示意性地表示本实施方式涉及的控制系统1000的一个示例的图。控制系统1000搭载于液压挖掘机1，对液压挖掘机1进行控制。控制系统1000包括控制装置100、液压系统1000A以及电动系统1000B。
液压系统1000A具有：液压泵30、供从液压泵30排出的液压油流动的液压回路40、通过经由液压回路40从液压泵30供给的液压油来进行动作的液压缸20、以及通过经由液压回路40从液压泵30供给的液压油来进行动作的液压马达24。
发动机4的输出轴4S与液压泵30连接。由发动机4进行驱动，液压泵30进行动作。液压杆20及液压马达24基于从液压泵30排出的液压油进行动作。发动机4设置有用于检测发动机4的转速(rpm)的发动机转速传感器4R。
液压泵30是可变容量型液压泵。在本实施方式中，液压泵30是斜盘式液压泵。液压泵30的斜盘30A由伺服机构30B驱动。通过伺服机构30B调整斜盘30A的角度，来调整液压泵30的泵容量(cc/rev)。液压泵30的容量是指连接到液压泵30的发动机4的输出轴4S进行一个旋转时从液压泵30排出的液压油的排出量(cc/rev)。
在本实施方式中，液压泵30的斜盘30A包括第一液压泵31的斜盘31A和第二液压泵32的斜盘32A。伺服机构30B包括对第一液压泵31的斜盘31A的角度进行调整的伺服机构31B和对第二液压泵32的斜盘32A的角度进行调整的伺服机构32B。
电动系统1000B具有：发电电动机27、蓄电器14、变压器14C、第一逆变器15G、第二逆变器15R以及通过从发电电动机27供给的电力进行动作的电动马达25。
发动机4的输出轴4S与发电电动机27连接。由发动机4进行驱动，发电电动机27进行动作。发动机4进行驱动则发电电动机27的转子旋转。通过发电电动机27的转子旋转，发电电动机27进行发电。此外，发电电动机27也可以经由如PTO(Power Take Off：动力输出)这样的动力传递机构与发动机4的输出轴4S连接。
电动马达25基于从发电电动机27输出的电力进行动作。电动马达25产生使上部回转体2回转的动力。在电动马达25上设置旋转传感器16。旋转传感器16例如包括旋转变压器或旋转编码器。旋转传感器16检测电动马达25的旋转角度或转速。
在驾驶室6内设置有由驾驶员操作的操作装置5、节流拨盘33以及作业模式选择器34。
操作装置5包括：用于操作下部行走体3的操作部件、用于操作上部回转体2的操作部件以及用于操作作业机10的操作部件。使下部行走体3行走的液压马达24基于操作装置5的操作进行动作。使上部回转体2回转的电动马达25基于操作装置5的操作进行动作。使作业机10进行动作的液压缸20基于操作装置5的操作进行动作。
在本实施方式中，操作装置5包括：在坐在驾驶席6S上的驾驶员的右侧所配置的右操作杆5R、以及在左侧所配置的左操作杆5L。
此外，操作装置5具有行走杆(未图示)。通过操作行走杆，驱动液压马达24。
控制系统1000具有检测操作装置5的操作量的操作量传感器90。操作量传感器90包括：铲斗操作量传感器91，其检测为了驱动使铲斗11动作的铲斗缸21而被操作的操作装置5的操作量；斗杆操作量传感器92；其检测为了驱动使斗杆12动作的斗杆缸22而被操作的操作装置5的操作量以及动臂操作量传感器93，其检测为了驱动使动臂13动作的动臂缸23而被操作的操作装置5的操作量。
节流拨盘33是用于设定对发动机4喷射的燃料喷射量的操作部件。通过节流拨盘33设定发动机4的上限转速Nmax(rpm)。
作业模式选择器34是用于设定发动机4的输出特性的操作部件。通过作业模式选择器34设定发动机4的最高输出(kW)。
控制装置100包括计算机系统。控制装置100具有：CPU(Central ProcessingUnit，中央处理单元)这样的运算处理装置、包含ROM(Read Only Memory，只读存储器)或RAM(Random Access Memory，随机存储器)这样的存储器的存储装置、以及输入输出接口装置。控制装置100输出用于控制液压系统1000A及电动系统1000B的指令信号。在本实施方式中，控制装置100包括：用于控制液压系统1000A的泵控制器100A、用于控制电动系统1000B的混合控制器100B以及用于控制发动机4的发动机控制器100C。
泵控制器100A基于从混合控制器100B发送来的指令信号、从发动机控制器100C发送来的指令信号和从操作量传感器90发送来的检测信号中的至少一个，输出用于控制第一液压泵31及第二液压泵32的指令信号。
在本实施方式中，泵控制器100A输出用于调整液压泵30的容量(cc/rev)的指令信号。泵控制器100A通过将指令信号输出到伺服机构30B而控制液压泵30的斜盘30A的角度，来调整液压泵30的容量(cc/rev)。液压泵30具有检测斜盘30A的角度的斜盘角度传感器30S。斜盘角度传感器30S包括：检测斜盘31A的角度的斜盘角度传感器31S、以及检测斜盘32A的角度的斜盘角度传感器32S。斜盘角度传感器30S的检测信号被输出到泵控制器100A。泵控制器100A基于斜盘角度传感器30S的检测信号将指令信号输出到伺服机构30B，来控制斜盘30A的角度。
液压泵30由发动机4驱动。发动机4的转速(rpm)升高而与液压泵30连接的发动机4的输出轴4S的单位时间的转数升高，由此从液压泵30排出的单位时间的液压油的排出流量Q(l/min)增大。发动机4的转速(rpm)降低而与液压泵30连接的发动机4的输出轴4S的单位时间的转数降低，由此从液压泵30排出的单位时间的液压油的排出流量Q(l/min)减小。
在液压泵30调整为最大容量(cc/rev)的状态下发动机4以最高转速(rpm)驱动时，液压泵30以最大排出流量Qmax(1/min)排出液压油。
在本实施方式中，泵控制器100A输出用于分别调整第一液压泵31的容量(cc/rev)和第二液压泵32的容量(cc/rev)的指令信号。
泵控制器100A基于斜盘角度传感器31S的检测信号将指令信号输出到伺服机构31B，来控制第一液压泵31的斜盘31A的角度，由此调整第一液压泵31的容量(cc/rev)。泵控制器100A基于斜盘角度传感器32S的检测信号将指令信号输出到伺服机构32B，来控制第二液压泵32的斜盘32A的角度，由此调整第二液压泵32的容量(cc/rev)。
从液压泵30排出的液压油的排出流量Q(l/min)包括从第一液压泵31排出的液压油的排出流量Q1(l/min)和从第二液压泵32排出的液压油的排出流量Q2(l/min)。发动机4的转速升高而与第一液压泵31及第二液压泵32连接的发动机4的输出轴4S的单位时间的转数升高，由此第一液压泵31的排出流量Q1(l/min)及第二液压泵32的排出流量Q2(l/min)增大。发动机4的转速降低而与第一液压泵31及第二液压泵32连接的发动机4的输出轴4S的单位时间的转数降低，由此第一液压泵31的排出流量Q1(l/min)及第二液压泵32的排出流量Q2(l/min)减小。
液压泵30的最大排出流量Qmax(1/min)包括第一液压泵31的最大排出流量Q1max(1/min)和第二液压泵32的最大排出流量Q2max(1/min)。在第一液压泵31调整为最大容量(cc/rev)的状态下发动机4被驱动为最高转速时，第一液压泵31以最大排出流量Q1max排出液压油。同样，在第二液压泵32调整为最大容量(cc/rev)的状态下发动机4被驱动为最高转速时，第二液压泵32以最大排出流量Q2max排出液压油。在本实施方式中，最大排出流量Q1max与最大排出流量Q2max(1/min)相同。
混合控制器100B基于旋转传感器16的检测信号，控制电动马达25。电动马达25基于从发电电动机27或蓄电器14供给的电力进行动作。在本实施方式中，混合控制器100B进行变压器14C与第一逆变器15G及第二逆变器15R之间的供受电控制，并且进行变压器14C与蓄电器14之间的供受电控制。
此外，混合控制器100B基于分别设置于发电电动机27、电动马达25、蓄电器14、第一逆变器15G以及第二逆变器15R的温度传感器的检测信号，来分别调整发电电动机27、电动马达25、蓄电器14、第一逆变器15G以及第二逆变器15R的温度。此外，混合控制器100B进行蓄电器14的充放电控制、发电电动机27的发电控制、以及进行发电电动机27对发动机4的辅助控制。
发动机控制器100C基于节流拨盘33的设定值生成指令信号，将其输出到设置于发动机4的共轨控制部29。共轨控制部29基于从发动机控制器100C发送来的指令信号，调整对发动机4的燃料喷射量。
发动机及废气处理装置
图3是示意性地表示本实施方式涉及的发动机4及废气处理装置200的一个示例的图。废气处理装置200对发动机4的废气进行处理。在本实施方式中，废气处理装置200包括尿素SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原)系统，其利用选择性催化剂和还原剂，还原废气中所含的氮氧化物(NOx)来净化废气。
发动机4具有燃料喷射装置17。燃料喷射装置17向发动机4的燃烧室喷射燃料。在本实施方式中，燃料喷射装置17采用包括蓄压室17A和喷射器17B的共轨式。控制装置100经由共轨控制部29控制燃料喷射装置17。
发动机4分别与进气管18及排气管19连接。进气管18的入口与收回空气中的异物的空气滤清器35连接。进气管18的出口与发动机4的进气口连接。废气处理装置200与发动机4的排气口经由排气管19连接。
废气处理装置200对从内燃机4排出的废气进行净化。废气处理装置200降低废气中所含的NOx(氮氧化物)。废气处理装置200具有：与排气管19连接并收回废气所含的粒子的过滤器单元201、与过滤器单元201经由管路202连接并还原废气所含的NOx的还原催化剂203、以及供给还原剂R的还原剂供给装置204。
过滤器单元201包括微粒捕集过滤器(Diesel Particulate Filter：DPF)，收回废气所含的微粒。
还原催化剂203通过从还原剂供给装置204供给的还原剂R还原废气所含的NOx。还原催化剂203通过还原剂R将NOx转换成氮和水。作为还原催化剂203，例如使用钒系催化剂或沸石系催化剂。
还原剂供给装置204向管路202供给还原剂R。还原剂R为尿素(尿素水)。还原剂供给装置204具有：收纳还原剂R的还原剂罐205、与还原剂罐205连接的供给管206、设置于供给管206的供给泵207、以及与供给管206连接的喷射嘴208。供给泵207将收纳在还原剂罐205中的还原剂R压送至喷射嘴208。喷射嘴208将从还原剂罐205供给来的还原剂R向管路202的内部喷射。
控制装置100控制还原剂供给装置204的还原剂R的供给量(喷射量)。供给到管路202内部的还原剂R由于废气的热而被分解，变成氨。在还原催化剂203中，NOx与氨发生催化反应，转换为氮和水。
在本实施方式中，在还原剂供给装置204的还原剂罐205中设置有检测还原剂R的量(水位)的还原剂传感器209。
此外，本实施方式中，控制系统1000具备用于检测发动机4的状态的废气传感器300。废气传感器300通过检测来自发动机4的废气的状态，来检测发动机4的状态。废气的状态包括以下的至少一个：废气所含的NOx的浓度、废气的压力、废气的温度、以及废气的流量。还原剂供给装置204基于废气传感器300的检测信号，调整向还原催化剂203供给的还原剂R的供给量。
在本实施方式中，废气传感器300包括：检测废气所含的NOx的浓度的NOx传感器301、检测废气的压力的压力传感器302及压力传感器304、以及检测废气的温度的温度传感器303。
NOx传感器301检测在排气管19中废气的NOx的浓度。压力传感器302检测在管路202中废气的压力。温度传感器303检测在管路202中废气的温度。压力传感器304检测通过还原催化剂203后的废气的压力。
此外，废气传感器300包括进气流量传感器305，其检测经由进气管18进入发动机4的空气的流量。基于进入发动机4的空气的流量，确定废气的流量。进气流量传感器305作为废气流量传感器发挥功能。
NOx传感器301的检测信号、压力传感器302的检测信号、温度传感器303的检测信号、压力传感器304的检测信号、以及进气流量传感器305的检测信号被输出到控制装置100。
控制装置100至少基于NOx传感器301的检测信号及压力传感器302的检测信号，控制向还原催化剂203供给的还原剂R的供给量。例如，控制装置100基于压力传感器302的检测信号，计算从管路202供给到还原催化剂203的废气的流量。控制装置100基于管路202中的废气的流量和由NOx传感器301检测出的废气的NOx的浓度，来计算管路202中的NOx的流量。控制装置100基于管路202中的NOx的流量，确定向还原催化剂203供给的还原剂R的供给量。
此外，控制装置100可以基于进气流量传感器305的检测信号、以及从燃料喷射装置17供给到发动机4的燃料喷射量，计算管路202中的废气的流量。
此外，控制装置100可以基于NOx传感器301的检测信号、压力传感器302的检测信号、温度传感器303的检测信号、以及压力传感器304的检测信号，控制向还原催化剂203供给的还原剂R的供给量。
此外，废气传感器300包括：大气压传感器306、外部气温传感器307、以及冷却液温度传感器308。大气压传感器306检测使用发动机4及废气处理装置200的环境压力即大气压。外部气温传感器307检测使用发动机4及废气处理装置200的环境温度即外部气温。冷却液温度传感器308检测用于冷却发动机4的冷却液的温度。
NOx传感器301从发动机4启动而NOx传感器301启动的时点起到能够检测NOx的状态为止需要一定的时间。NOx传感器301在结构上需要将传感部保持为高温。因此，从发动机4启动起到NOx传感器301能够检测NOx的浓度的状态为止需要时间。在无法使用NOx传感器301检测NOx的浓度的期间，控制装置100例如基于发动机转速传感器4R的检测信号、大气压传感器306的检测信号、外部气温传感器307的检测信号、以及冷却液温度传感器308的检测信号来推测NOx的浓度，并且基于所推测出的NOx的浓度，控制从还原剂供给装置204向还原催化剂203供给的还原剂R的供给量。
液压系统
图4是表示本实施方式涉及的液压系统1000A的一个示例的图。液压系统1000A具备：排出液压油的液压泵30、供从液压泵30排出的液压油流动的液压回路40、经由液压回路40被供给从液压泵30排出的液压油的液压缸20、调整向液压缸20供给的液压油的方向及液压油的分配流量Qa的主操作阀60、以及压力补偿阀70。
液压泵30包括第一液压泵31和第二液压泵32。液压缸20包括铲斗缸21、斗杆缸22以及动臂缸23。
主操作阀60包括：调整从液压泵30向铲斗缸21供给的液压油的方向及液压油的分配流量Qabk的第一主操作阀61、调整从液压泵30向斗杆缸22供给的液压油的方向及液压油的分配流量Qaar的第二主操作阀62、以及调整从液压泵30向动臂缸23供给的液压油的方向及液压油的分配流量Qabm的第三主操作阀63。主操作阀60是滑动阀芯式方向控制阀。
压力补偿阀70包括：压力补偿阀71、压力补偿阀72、压力补偿阀73、压力补偿阀74、压力补偿阀75以及压力补偿阀76。
此外，液压系统1000A具备第一合分流阀67，其设置于连接第一液压泵31和第二液压泵32的合流流路55，是能够切换成合流流路55被打开的合流状态或合流流路55被关闭的分流状态的开闭装置。
液压回路40具有：与第一液压泵31连接的第一液压泵流路41以及与第二液压泵32连接的第二液压泵流路42。
液压回路40具有：与第一液压泵流路41连接的第一供给流路43及第二供给流路44、以及与第二液压泵流路42连接的第三供给流路45及第四供给流路46。
第一液压泵流路41在第一分支部Br1分支成第一供给流路43和第二供给流路44。第二液压泵流路42在第四分支部Br4分支成第三供给流路45和第四供给流路46。
液压回路40具有：与第一供给流路43连接的第一分支流路47及第二分支流路48、以及与第二供给流路44连接的第三分支流路49及第四分支流路50。第一供给流路43在第二分支部Br2分支成第一分支流路47和第二分支流路48。第二供给流路44在第三分支部Br3分支成第三分支流路49和第四分支流路50。
液压回路40具有：与第三供给流路45连接的第五分支流路51以及与第四供给流路46连接的第六分支流路52。
第一主操作阀61连接到第一分支流路47及第三分支流路49。第二主操作阀62连接到第二分支流路48及第四分支流路50。第三主操作阀63连接到第五分支流路51及第六分支流路52。
液压回路40具有：连接第一主操作阀61和铲斗缸21的盖侧空间21C的第一铲斗流路21A、以及连接第一主操作阀61和铲斗缸21的杆侧空间21L的第二铲斗流路21B。
液压回路40具有：连接第二主操作阀62和斗杆缸22的杆侧空间22L的第一斗杆流路22A、以及连接第二主操作阀62和斗杆缸22的盖侧空间22C的第二斗杆流路22B。
液压回路40具有：连接第三主操作阀63和动臂缸23的盖侧空间23C的第一动臂流路23A、以及连接第三主操作阀63和动臂缸23的杆侧空间23L的第二动臂流路23B。
液压缸20的盖侧空间是缸头盖与活塞之间的空间。液压缸20的杆侧空间是用于配置活塞杆的空间。
通过将液压油供给到铲斗缸21的盖侧空间21C来使铲斗缸21伸长，由此铲斗11进行挖掘动作。通过将液压油供给到铲斗缸21的杆侧空间21L来使铲斗缸21收缩，由此铲斗11进行倾卸动作。
通过将液压油供给到斗杆缸22的盖侧空间22C来使斗杆缸22伸长，由此斗杆缸12进行挖掘动作。通过将液压油供给到斗杆缸22的杆侧空间22L，斗杆缸22收缩，由此斗杆12进行倾卸动作。
通过将液压油供给到动臂缸23的盖侧空间23C来使动臂缸23伸长，由此动臂13进行提升动作。通过将液压油供给到动臂缸23的杆侧空间23L来使动臂缸23收缩，由此动臂13进行下降动作。
第一主操作阀61向铲斗缸21供给液压油，并且收回从铲斗缸21排出的液压油。第一主操作阀61的阀芯(spool)能够移动到下述位置：停止对铲斗缸21供给液压油使铲斗缸21停止的停止位置PT0、使第一分支流路47与第一铲斗流路21A连通以便将液压油供给到盖侧空间21C从而使铲斗缸21伸长的第一位置PT1、以及使第三分支流路49与第二铲斗流路21B连通以便将液压油供给到杆侧空间21L从而使铲斗缸21收缩的第二位置PT2。对第一主操作阀61进行操作，以使铲斗缸21成为停止状态、伸长状态和收缩状态中的至少一种状态。
第二主操作阀62向斗杆缸22供给液压油，并且收回从斗杆缸22排出的液压油。第二主操作阀62是与第一主操作阀61同等的结构。第二主操作阀62的阀芯能够移动到下述位置：停止对斗杆缸22供给液压油使斗杆缸22停止的停止位置、使第四分支流路50与第二斗杆流路22B连通以便将液压油供给到盖侧空间22C从而使斗杆缸22伸长的第二位置、以及使第二分支流路48与第一斗杆流路22A连通以便将液压油供给到杆侧空间22L从而使斗杆缸22收缩的第一位置。对第二主操作阀62进行操作，以使斗杆缸22成为停止状态、伸长状态和收缩状态中的至少一种状态。
第三主操作阀63向动臂缸23供给液压油，并且收回从动臂缸23排出的液压油。第三主操作阀63是与第一主操作阀61同等的结构。第三主操作阀63的阀芯能够移动到下述位置：停止对动臂缸23供给液压油使动臂缸23停止的停止位置、使第五分支流路51与第一动臂流路23A连通以便将液压油供给到盖侧空间23C从而使动臂缸23伸长的第一位置、以及使第六分支流路52与第二动臂流路23B连通以便将液压油供给到杆侧空间23L从而使动臂缸23收缩的第二位置。对第三主操作阀63进行操作，以使动臂缸23成为停止状态、伸长状态和收缩状态中的至少一种状态。
第一主操作阀61由操作装置5来操作。通过对操作装置5进行操作，使基于操作装置5的操作量确定的先导压力作用于第一主操作阀61。通过使先导压力作用于第一主操作阀61，来决定从第一主操作阀61向铲斗缸21供给的液压油的方向及液压油的分配流量Qabk。铲斗缸21的杆，在与被供给的液压油的方向对应的移动方向上移动，并且以与被供给的液压油的分配流量Qabk对应的缸速度进行动作。铲斗缸21进行动作，使铲斗11基于铲斗缸21的移动方向及缸速度进行动作。
同样，第二主操作阀62由操作装置5来操作。通过对操作装置5进行操作，使基于操作装置5的操作量确定的先导压力作用于第二主操作阀62。通过使先导压力作用于第二主操作阀62，来决定从第二主操作阀62向斗杆缸22供给的液压油的方向及液压油的分配流量Qaar。斗杆缸22的杆，在与被供给的液压油的方向对应的移动方向上移动，并且以与被供给的液压油的分配流量Qaar对应的缸速度进行动作。斗杆缸22进行动作，使斗杆12基于斗杆缸22的移动方向及缸速度进行动作。
同样，第三主操作阀63由操作装置5来操作。通过对操作装置5进行操作，使基于操作装置5的操作量确定的先导压力作用于第三主操作阀63。通过使先导压力作用于第三主操作阀63，来决定从第三主操作阀63供给到动臂缸23的液压油的方向及液压油的分配流量Qabm。动臂缸23的杆，在与被供给的液压油的方向对应的移动方向上移动，并且以与被供给的液压油的分配流量Qabm对应的缸速度进行动作。动臂缸23进行动作，使动臂13基于动臂缸23的移动方向及缸速度进行动作。
分别从铲斗缸21、斗杆缸22和动臂缸23排出的液压油经由排出流路53被收回到液压油箱9内。
第一液压泵流路41和第二液压泵流路42通过合流流路55连通。合流流路55是用于连接第一液压泵31和第二液压泵32的流路。合流流路55通过第一液压泵流路41和第二液压泵流路42连接第一液压泵31和第二液压泵32。
第一合分流阀67是将合流流路55打开/关闭的开闭装置。第一合分流阀67通过将合流流路55打开/关闭，而切换成合流流路55被打开的合流状态或合流流路55被关闭的分流状态。在本实施方式中，第一合分流阀67是切换阀。此外，只要能够将合流流路55打开/关闭，打开/关闭合流流路55的开闭装置也可以不是切换阀。
第一合分流阀67的阀芯能够在下述位置间移动：打开合流流路55而连通第一液压泵流路41与第二液压泵流路42的合流位置、或者关闭合流流路55而断开第一液压泵流路41与第二液压泵流路42的分流位置。控制装置100控制第一合分流阀67，以使第一液压泵流路41和第二液压泵流路42成为合流状态和分流状态中的某一方。
合流状态是指下述状态：连通第一液压泵流路41和第二液压泵流路42的合流流路55在第一合分流阀67被打开，由此第一液压泵流路41与第二液压泵流路42经由合流流路55连通，从第一液压泵流路41排出的液压油和从第二液压泵流路42排出的液压油成为在第一合分流阀67中合流的状态。在合流状态下，从第一液压泵31和第二液压泵32双方排出的液压油被分别供给到铲斗缸21、斗杆缸22以及动臂缸23。
分流状态是指下述状态：连通第一液压泵流路41和第二液压泵流路42的合流流路55被第一合分流阀67关闭，由此使第一液压泵流路41与第二液压泵流路42断开，从第一液压泵流路41排出的液压油与从第二液压泵流路42排出的液压油成为被分离的状态。在分流状态下，从第一液压泵31排出的液压油供给到铲斗缸21及斗杆缸22，从第二液压泵32排出的液压油供给到动臂缸23。
即，在本实施方式中，在分流状态下被供给从第一液压泵31排出的液压油的第一液压致动机构是驱动铲斗11的铲斗缸21及驱动斗杆12的斗杆缸22。在分流状态下被供给从第二液压泵32排出的液压油的第二液压致动机构是驱动动臂13的动臂缸23。在分流状态下，从第一液压泵31排出的液压油不会被供给到动臂缸23。在分流状态下，从第二液压泵32排出的液压油不会被供给到铲斗缸21及斗杆缸22。
在合流状态下，从第一液压泵31和第二液压泵32各自排出的液压油，流过第一液压泵流路41、第二液压泵流路42、第一主操作阀61、第二主操作阀62以及第三主操作阀63的每一个之后，被分别供给到铲斗缸21、斗杆缸22以及动臂缸23。
在分流状态下，从第一液压泵31排出的液压油流过第一液压泵流路41、第一主操作阀61以及第二主操作阀62的每一个之后，被供给到铲斗缸21和斗杆缸22。此外，在分流状态下，从第二液压泵32排出的液压油流过第二液压泵流路42和第三主操作阀63之后，被供给到动臂缸23。
液压系统1000A具有：设置在第一主操作阀61和第二主操作阀62之间的梭阀(Shuttle valve)701、以及设置在第二合分流阀68和第三主操作阀63之间的梭阀702。此外，液压系统1000A具有与梭阀701及梭阀702连接的第二合分流阀68。
第二合分流阀68通过梭阀701及梭阀702来选择对被分别供给到铲斗缸21、斗杆缸22、动臂缸23的液压油进行减压而得到的负荷传感压力(LS压力)中的最大压力。负荷传感压力是用于压力补偿的先导压力。
在第二合分流阀68为合流状态时，选择铲斗缸21至动臂缸23中的最大LS压力，供给到铲斗缸21至动臂缸23各自的压力补偿阀70和第一液压泵31的伺服机构31B及第二液压泵32的伺服机构32B。
在第二合分流阀68为分流状态时，将铲斗缸21和斗杆缸22中的最大LS压力供给到铲斗缸21和斗杆缸22的压力补偿阀70和第一液压泵31的伺服机构31B，将动臂缸23的LS压力供给到动臂缸23的压力补偿阀70、以及第二液压泵32的伺服机构32B。
梭阀701及梭阀702选择从第一主操作阀61、第二主操作阀62和第三主操作阀63输出的先导压力中表示最大值的先导压力。将所选择的先导压力供给到压力补偿阀70、液压泵30(31、32)的伺服机构(31B、32B)。
压力传感器
液压系统1000A具有用于检测液压缸20的液压油的压力PL的负荷压力传感器80。液压缸20的液压油的压力PL是供给到液压缸20的液压油的负荷压力。负荷压力传感器80的检测信号被输出到控制装置100。
在本实施方式中，负荷压力传感器80包括：检测铲斗缸21的液压油的压力PLbk的铲斗负荷压力传感器81、检测斗杆缸22的液压油的压力PLar的斗杆负荷压力传感器82、以及检测动臂缸23的液压油的压力PLbm的动臂负荷压力传感器83。
铲斗负荷压力传感器81包括：设置于第一铲斗流路21A且用于检测铲斗缸21的盖侧空间21C的液压油的压力PLbkc的铲斗负荷压力传感器81C、以及设置于第二铲斗流路21B且用于检测铲斗缸21的杆侧空间21L的液压油的压力PLbkl的铲斗负荷压力传感器81L。
斗杆负荷压力传感器82包括：设置于第二斗杆流路22B且用于检测斗杆缸22的盖侧空间22C的液压油的压力PLarc的斗杆负荷压力传感器82C、以及设置于第一斗杆流路22A且用于检测斗杆缸22的杆侧空间22L的液压油的压力PLarl的斗杆负荷压力传感器82L。
动臂负荷压力传感器83包括：设置于第一动臂流路23A且用于检测动臂缸23的盖侧空间23C的液压油的压力PLbmc的动臂负荷压力传感器83C、以及设置于第二动臂流路23B且用于检测动臂缸23的杆侧空间23L的液压油的压力PLbml的动臂负荷压力传感器83L。
此外，液压系统1000A具有用于检测从液压泵30排出的液压油的排出压力P的排出压力传感器800。排出压力传感器800的检测信号被输出到控制装置100。
排出压力传感器800包括：设置于第一液压泵31和第一液压泵流路41之间且用于检测从第一液压泵31排出的液压油的排出压力P1的排出压力传感器801、以及设置于第二液压泵32和第二液压泵流路42之间且用于检测从第二液压泵32排出的液压油的排出压力P2的排出压力传感器802。
压力补偿阀
压力补偿阀70具有用于选择连通、节流和阻断的选择端口。压力补偿阀70包括节流阀，其能够用自身压力实现阻断、节流和连通的切换。压力补偿阀70的目的在于实现，即使各液压缸20的负荷压力不同也根据各主操作阀60的计量开口面积的比率来对流量分配进行补偿。如果没有压力补偿阀70，则大部分液压油会流到低负荷侧的液压缸20。压力补偿阀70以使低负荷压力的液压缸20的主操作阀60的出口压力与最大负荷压力的液压缸20的主操作阀60的出口压力相等的方式使压力损失作用于低负荷压力的液压缸20，由此各主操作阀60的出口压力变成相同，因而实现流量分配功能。
压力补偿阀70包括：与第一主操作阀61连接的压力补偿阀71及压力补偿阀72、与第二主操作阀62连接的压力补偿阀73及压力补偿阀74、以及与第三主操作阀63连接的压力补偿阀75及压力补偿阀76。
压力补偿阀71在第一分支流路47与第一铲斗流路21A连通而能够向盖侧空间21C供给液压油的状态下，对第一主操作阀61的前后压差(计量压差)进行补偿。压力补偿阀72在第三分支流路49与第二铲斗流路21B连通而能够向杆侧空间21L供给液压油的状态下，对第一主操作阀61的前后压差(计量压差)进行补偿。
压力补偿阀73在第二分支流路48与第一斗杆流路22A连通而能够向杆侧空间22L供给液压油的状态下，对第二主操作阀62的前后压差(计量压差)进行补偿。压力补偿阀74在第四分支流路50与第二斗杆流路22B连通而能够向盖侧空间22C供给液压油的状态下，对第二主操作阀62的前后压差(计量压差)进行补偿。
另外，主操作阀60的前后压差(计量压差)是指主操作阀60的与液压泵30侧对应的入口端口的压力和与液压缸20侧对应的出口端口的压力之差，是用于测算(metering)流量的压差。
通过压力补偿阀70，即使在低负荷作用于铲斗缸21和斗杆缸22中的一方的液压缸20而高负荷作用于另一方的液压缸20的情况下，也能够分别向铲斗缸21和斗杆缸22按与操作装置5的操作量对应的流量分配液压油。
通过压力补偿阀70，与多个液压缸20的负荷无关地能够供给基于操作的流量。例如在高负荷作用于铲斗缸21而低负荷作用于斗杆缸22的情况下，配置于低负荷侧的压力补偿阀70(73、74)进行补偿来使作为低负荷侧的斗杆缸22侧的计量压差ΔP2成为与铲斗缸21侧的计量压差ΔP1大致相同的压力，以便在从第二主操作阀62向斗杆缸22供给液压油时，不管从第一主操作阀61向铲斗缸21供给液压油所产生的计量压差ΔP1如何都能够供给基于第二主操作阀62的操作量的流量。
在高负荷作用于斗杆缸22而低负荷作用于铲斗缸21的情况下，配置于低负荷侧的压力补偿阀70(71、72)对低负荷侧的计量压差ΔP1进行补偿，以便在从第一主操作阀61向铲斗缸21供给液压油时，不管从第二主操作阀62向斗杆缸22供给液压油所产生的计量压差ΔP2如何，都能够供给基于第一主操作阀61的操作量的流量。
卸荷阀
液压回路40具有卸荷阀69。在液压回路40中，即使在不驱动液压缸20时，也从液压泵30排出流量相当于最小容量的液压油。在不驱动液压缸20时从液压泵30排出的液压油经由卸荷阀69排出(卸荷)。
控制装置
图5是表示本实施方式涉及的控制装置100的一个示例的功能框图。控制装置100包括计算机系统。控制装置100具有：运算处理装置101、存储装置102以及输入输出接口装置103。
控制装置100与第一合分流阀67及第二合分流阀68连接，向第一合分流阀67及第二合分流阀68输出指令信号。
此外，控制装置100与燃料喷射装置17(共轨控制部29)连接，向燃料喷射装置17输出指令信号。
此外，控制装置100分别与用于检测液压缸20的压力PL的负荷压力传感器80、用于检测从液压泵30排出的液压油的排出压力P的排出压力传感器800、用于检测操作装置5的操作量S的操作量传感器90、发动机转速传感器4R、还原剂传感器209、以及废气传感器300连接。
在本实施方式中，操作量传感器90(91，92，93)是压力传感器。当为了驱动铲斗缸21而对操作装置5进行操作时，作用于第一主操作阀61的先导压力基于该操作装置5的操作量Sbk发生变化。此外，当为了驱动斗杆缸22而对操作装置5进行操作时，作用于第二主操作阀62的先导压力基于该操作装置5的操作量Sar发生变化。此外，当为了驱动动臂缸23而对操作装置5进行操作时，作用于第三主操作阀63的先导压力基于该操作装置5的操作量Sbm发生变化。铲斗操作量传感器91检测为了驱动铲斗缸21而对操作装置5进行操作时作用于第一主操作阀61的先导压力。斗杆操作量传感器92检测为了驱动斗杆缸22而对操作装置5进行操作时作用于第二主操作阀62的先导压力。动臂操作量传感器93检测为了驱动动臂缸23而对操作装置5进行操作时作用于第三主操作阀63的先导压力。
运算处理装置101具有：分配流量计算部112、决定部114、判定部116、合分流控制部118、废气处理控制部120、以及发动机控制部122。
分配流量计算部
分配流量计算部112基于多个液压缸20各自的液压油的压力PL以及为了分别驱动多个液压缸20而被操作的操作装置5的操作量S，计算分别向多个液压缸20供给的液压油的分配流量Qa。在本实施方式中，分配流量计算部112基于液压缸20的液压油的压力PL、操作装置5的操作量S以及从液压泵30排出的液压油的排出压力P，计算分配流量Qa。
液压缸20的液压油的压力PL由负荷压力传感器80检测。分配流量计算部112从铲斗负荷压力传感器81获取铲斗缸21的液压油的压力PLbk，从斗杆负荷压力传感器82获取斗杆缸22的液压油的压力PLar，从动臂负荷压力传感器83获取动臂缸23的液压油的压力PLbm。
操作装置5的操作量S通过操作量传感器90检测。分配流量计算部112从铲斗操作量传感器91获取为了驱动铲斗缸21而被操作的操作装置5的操作量Sbk，从斗杆操作量传感器92获取为了驱动斗杆缸22而被操作的操作装置5的操作量Sar，从动臂操作量传感器93获取为了驱动动臂缸23而被操作的操作装置5的操作量Sbm。
液压泵30的液压油的排出压力P由排出压力传感器800检测。分配流量计算部112从排出压力传感器801获取第一液压泵31的液压油的排出压力P1，从排出压力传感器802获取第二液压泵32的液压油的排出压力P2。
分配流量计算部112基于多个液压缸20(21，22，23)各自的液压油的压力PL(PLbk，PLar，PLbm)、以及为了分别驱动多个液压缸20(21，22，23)而被操作的操作装置5的操作量S(Sbk，Sar，Sbm)，计算分别向多个液压缸20(21，22，23)供给的液压油的分配流量Qa(Qabk，Qaar，Qabm)。
分配流量计算部112基于式(1)计算分配流量Qa。
Figure GDA0001502710910000241
在式(1)中，Qd为液压缸20的液压油的要求流量。P为从液压泵30排出的液压油的排出压力。PL为液压缸20的液压油的负荷压力。ΔPC为主操作阀60的入口侧与出口侧的设定压差。在本实施方式中，主操作阀60的入口侧与出口侧的压差设定为设定压差ΔPC。对第一主操作阀61、第二主操作阀62及第三主操作阀63预先分别设定设定压差ΔPC，该设定压差ΔPC存储在存储装置102中。
基于式(2)、式(3)以及式(4)分别计算铲斗缸21的分配流量Qabk、斗杆缸22的分配流量Qaar以及动臂缸23的分配流量Qabm。
Figure GDA0001502710910000242
Figure GDA0001502710910000243
Figure GDA0001502710910000244
在式(2)中，Qdbk为铲斗缸21的液压油的要求流量。PLbk为铲斗缸21的液压油的压力。在式(3)中，Qdar为斗杆缸22的液压油的要求流量。PLar为斗杆缸22的液压油的压力。在式(4)中，Qdbm为动臂缸23的液压油的要求流量。PLbm为动臂缸23的液压油的负荷压力。在本实施方式中，第一主操作阀61的入口侧与出口侧的设定压差ΔPC、第二主操作阀62的入口侧与出口侧的设定压差ΔPC以及第三主操作阀63的入口侧与出口侧的设定压差ΔPC均为相同值。
基于操作装置5的操作量S(Sbk，Sar，Sbm)计算要求流量Qd(Qdbk，Qdar，Qdbm)。在本实施方式中，基于由操作量传感器90(91，92，93)检测出的先导压力计算要求流量Qd(Qdbk，Qdar，Qdbm)。操作装置5的操作量S(Sbk，Sar，Sbm)与由操作量传感器90(91，92，93)检测出的先导压力一一对应。分配流量计算部112将由操作量传感器90检测出的先导压力转换为主操作阀60的阀芯行程，基于阀芯行程计算要求流量Qd。表示先导压力与主操作阀60的阀芯行程的关系的第一相关数据以及表示主操作阀60的阀芯行程与要求流量Qd的关系的第二相关数据均为已知数据，存储在存储装置102。表示先导压力与主操作阀60的阀芯行程的关系的第一相关数据以及表示主操作阀60的阀芯行程与要求流量Qd的关系的第二相关数据分别包含转换表数据。
分配流量计算部112获取检测出了作用于第一主操作阀61的先导压力的铲斗操作量传感器91的检测信号。分配流量计算部112使用存储在存储装置102中的第一相关数据，将作用于第一主操作阀61的先导压力转换为第一主操作阀61的阀芯行程。由此，基于铲斗操作量传感器91的检测信号和存储在存储装置102中的第一相关数据，计算第一主操作阀61的阀芯行程。此外，分配流量计算部112使用存储在存储装置102中的第二相关数据，将计算出的第一主操作阀61的阀芯行程转换为铲斗缸21的要求流量Qdbk。由此，分配流量计算部112能够计算铲斗缸21的要求流量Qdbk。
分配流量计算部112获取检测出了作用于第二主操作阀62的先导压力的斗杆操作量传感器92的检测信号。分配流量计算部112使用存储在存储装置102中的第一相关数据，将作用于第二主操作阀62的先导压力转换为第二主操作阀62的阀芯行程。由此，基于斗杆操作量传感器92的检测信号和存储在存储装置102中的第一相关数据，计算第二主操作阀62的阀芯行程。此外，分配流量计算部112使用存储在存储装置102中的第二相关数据，将计算出的第二主操作阀62的阀芯行程转换为斗杆缸22的要求流量Qdar。由此，分配流量计算部112能够计算斗杆缸22的要求流量Qdar。
分配流量计算部112获取检测出了作用于第三主操作阀63的先导压力的动臂操作量传感器93的检测信号。分配流量计算部112使用存储在存储装置102中的第一相关数据，将作用于第三主操作阀63的先导压力转换为第三主操作阀63的阀芯行程。由此，基于动臂操作量传感器93的检测信号和存储在存储装置102中的第一相关数据，计算第三主操作阀63的阀芯行程。此外，分配流量计算部112使用存储在存储装置102中的第二相关数据，将计算出的第三主操作阀63的阀芯行程转换为动臂缸23的要求流量Qdbm。由此，分配流量计算部112能够计算动臂缸23的要求流量Qdbm。
此外，如上所述，铲斗负荷压力传感器81包括铲斗负荷压力传感器81C和铲斗负荷压力传感器81L，并且铲斗缸21的液压油的压力PLbk包括铲斗缸21的盖侧空间21C的液压油的压力PLbkc和铲斗缸21的杆侧空间21L的液压油的压力PLbkl。在使用式(2)计算分配流量Qabk时，分配流量计算部112基于第一主操作阀61的阀芯的移动方向，选择压力PLbkc和压力PLbkl中的某一方。例如，在第一主操作阀61的阀芯朝第一方向移动的情况下，分配流量计算部112使用由铲斗负荷压力传感器81C检测出的压力PLbkc，基于式(2)计算分配流量Qabk。在第一主操作阀61的阀芯朝与第一方向相反的方向即第二方向移动的情况下，分配流量计算部112使用由铲斗负荷压力传感器81L检测出的压力PLbkl，基于式(2)计算分配流量Qabk。
同样，斗杆负荷压力传感器82包括斗杆负荷压力传感器82C和斗杆负荷压力传感器82L，并且斗杆缸22的液压油的压力PLar包括斗杆缸22的盖侧空间22C的液压油的压力PLarc和斗杆缸22的杆侧空间22L的液压油的压力PLarl。使用式(3)计算分配流量Qaar时，分配流量计算部112基于第二主操作阀62的阀芯的移动方向，选择压力PLarc和压力PLarl中的某一方。例如，在第二主操作阀62的阀芯朝第一方向移动的情况下，分配流量计算部112使用由斗杆负荷压力传感器82C检测出的压力PLarc，基于式(3)计算分配流量Qaar。在第二主操作阀62的阀芯朝与第一方向相反的方向即第二方向移动的情况下，分配流量计算部112使用由斗杆负荷压力传感器82L检测出的压力PLarl，基于式(3)计算分配流量Qaar。
同样，动臂负荷压力传感器83包括动臂负荷压力传感器83C和动臂负荷压力传感器83L，并且动臂缸23的液压油的压力PLbm包括动臂缸23的盖侧空间23C的液压油的压力PLbmc和动臂缸23的杆侧空间23L的液压油的压力PLbml。使用式(4)计算分配流量Qabm时，分配流量计算部112基于第三主操作阀63的阀芯的移动方向，选择压力PLbmc和压力PLbml中的某一方。例如，第三主操作阀63的阀芯在第一方向上移动的情况下，分配流量计算部112使用由动臂负荷压力传感器83C检测出的压力PLbmc，基于式(4)计算分配流量Qabm。在第三主操作阀63的阀芯朝与第一方向相反的方向即第二方向移动的情况下，分配流量计算部112使用由动臂负荷压力传感器83L检测出的压力PLbml，基于式(4)计算分配流量Qabm。
在本实施方式中，从液压泵30排出的液压油的排出压力P由排出压力传感器800检测。此外，在式(1)至式(4)中，从液压泵30排出的液压油的排出压力P为未知的情况下，分配流量计算部112可以反复进行数值计算直至式(5)收敛，来计算分配流量Qabk、Qaar、Qabm。
Qlp＝Qabk+Qaar+Qabm···(5)
在式(5)中，Qlp为泵限制流量。泵限制流量Qlp是，液压泵30的最大排出流量Qmax、基于第一液压泵31的目标输出而决定的第一液压泵31的目标排出流量Qt1、以及基于第二液压泵32的目标输出而决定的第二液压泵32的目标排出流量Qt2中的最小值。
此外，在本实施方式中，操作装置5包括先导压力式的操作杆，使用压力传感器作为操作量传感器90(91，92，93)。操作装置5还可以包括电式操作杆。操作装置5包括电式操作杆的情况下，使用能够检测表示操作杆行程的杆行程的行程传感器作为操作量传感器90(91，92，93)。分配流量计算部112能够将由操作量传感器90检测出的杆行程转换为主操作阀60的阀芯行程，基于阀芯行程计算要求流量Qd。分配流量计算部112能够使用预先设定的转换表将杆行程转换为阀芯行程。
决定部
决定部114基于由分配流量计算部112计算出的分配流量Qa，决定成为合流状态或分流状态。在本实施方式中，决定部114基于由分配流量计算部112计算出的分配流量Qa与阈值Qs的比较结果，决定成为合流状态或分流状态。
阈值Qs是对于液压缸20的分配流量Qa的阈值。由分配流量计算部112计算出的分配流量Qa为阈值Qs以下时，决定部114决定成为分流状态。由分配流量计算部112计算出的分配流量Qa大于阈值Qs时，决定部114决定成为合流状态。
在本实施方式中，阈值Qs是第一液压泵31及第二液压泵32分别可排出的液压油的最大排出流量Qmax。即，在本实施方式中，决定部114基于分配流量Qa与最大排出流量Qmax的比较结果，决定成为合流状态或分流状态。在分配流量Qa为最大排出流量Qmax以下时，决定部114决定成为分流状态。在分配流量Qa大于最大排出流量Qmax时，决定部114决定成为合流状态。
在本实施方式中，在向铲斗缸21供给的液压油的分配流量Qabk和向斗杆缸22供给的液压油的分配流量Qaar的总和为第一液压泵31的最大排出流量Q1max以下、并且向动臂缸23供给的液压油的分配流量Qabm为第二液压泵32的最大排出流量Q2max以下时，决定部114决定成为分流状态。在向铲斗缸21供给的液压油的分配流量Qabk和向斗杆缸22供给的液压油的分配流量Qaar的总和大于第一液压泵31的最大排出流量Q1max时、或者在向动臂缸23供给的液压油的分配流量Qabm大于第二液压泵32的最大排出流量Q2max时，决定部114决定成为合流状态。
在以下说明中，在由分配流量计算部112计算出的分配流量Qa为阈值Qs以下，且决定部114能够决定成为分流状态的条件成立时，该情况可称为“分流条件成立”。
判定部
判定部116判定发动机4的输出是否被限制。判定部116在判定为废气处理装置200处于异常状态时，判定为发动机4的输出被限制。此外，判定部116在判定为废气传感器300处于异常状态时，判定为发动机4的输出被限制。判定部116在无法保护发动机4时，例如判定为作为废气传感器300的一部分的外部气温传感器307、冷却液温度传感器308、以及未图示的发动机液压传感器中的至少一个处于异常状态时，判定为发动机4的输出被限制。
废气处理装置200处于异常状态是指发生了下述事态的状态，即废气处理装置200废气处理能力(净化能力)下降或有下降的可能性。例如，在发生了收纳在还原剂罐205中的还原剂R的量因使用或泄漏而少于容许值的事态的情况下，废气处理装置200的废气处理能力(净化能力)下降或有下降的可能性。收纳在还原剂罐205中的还原剂R的量，可通过还原剂传感器209检测。判定部116在基于还原剂传感器209的检测信号判定为收纳在还原剂罐205中的还原剂R的量少于容许值时，判定为发动机4的输出被限制。
废气传感器300处于异常状态是指发生了下述事态的状态，即废气传感器300废气状态的检测精度下降或不能检测废气状态。例如，NOx传感器301发生了故障的情况下，将表示传感器301发生了故障的异常信号发送到判定部116。判定部116在基于所获取的异常信号判定为NOx传感器301无法检测NOx的浓度时，判定为发动机4的输出被限制。此外，在进气流量传感器305发生了故障、或大气压传感器36发生了故障的情况下，也将异常信号发送到判定部116。判定部116在基于所获取的异常信号判定为无法基于进气流量传感器305的检测信号计算NOx的流量时、或判定为无法基于大气压传感器306的检测信号推测NOx的流量时，判定为发动机4的输出被限制。
合分流控制部
合分流控制部118基于决定部114的决定结果及判定部116的判定结果，输出用于控制第一合分流阀67的指令信号。合分流控制部118在判定部116判定为发动机4的输出被限制时，将用于控制第一合分流阀67的指令信号输出到第一合分流阀67，以成为合流状态。
在本实施方式中，即使决定部114决定成为分流状态，但是在判定部116判定为发动机4的输出被限制的情况下，合分流控制部118将控制第一合分流阀67的指令信号输出到第一合分流阀67，以成为合流状态。
在判定部116判定为发动机4的输出不被限制的情况下，合分流控制部118基于决定部114的决定结果，将用于控制第一合分流阀67的指令信号输出到第一合分流阀67，以成为合流状态及分流状态中的某一方。
废气处理控制部
废气处理控制部120输出用于控制废气处理装置200的指令信号。废气处理控制部120获取废气传感器300的检测信号，并基于废气传感器300的检测信号确定向还原催化剂203供给的还原剂R的供给量。废气处理控制部120为了按确定出的供给量供给还原剂R，输出例如用于控制供给泵207的指令信号。
发动机控制部
发动机控制部122控制发动机4的输出。发动机控制部122向燃料喷射装置17输出指令信号来控制对发动机4的燃料喷射量，由此控制发动机4的输出。
在本实施方式中，发动机控制部122在废气处理装置200处于异常状态时，控制对发动机4的燃料喷射量来限制发动机4的输出。此外，发动机控制部122在废气传感器300处于异常状态时，控制对发动机4的燃料喷射量来限制发动机4的输出。发动机控制部122减少从燃料喷射装置17喷射的燃料喷射量，由此降低发动机4的输出。此外，发动机控制部122在无法将废气控制为正常状态时，限制发动机4的输出。此外，发动机控制部122在无法保护发动机4时，例如在作为废气传感器300的一部分的外部气温传感器307、冷却液温度传感器308、以及未图示的发动机液压传感器中的至少一个处于异常状态时，限制发动机4的输出。
如上所述，废气处理装置200处于异常状态是指发生了下述事态的状态，即废气处理装置200废气处理能力(净化能力)下降或有下降的可能性。尽管废气处理装置200处于异常状态，但是使发动机4以高输出进行动作，则不能充分净化从发动机4排出的大量废气。其结果，导致未充分净化的大量废气排放到大气中。于是，在判定为废气处理装置200处于异常状态时，发动机控制部122减少对发动机4的燃料喷射量，来限制发动机4的输出。例如，发动机控制部122在基于还原剂传感器209的检测信号判定为收纳在还原剂罐205中的还原剂R的量少于容许值时，降低发动机4的输出。由此，从发动机4排出的废气变成少量，能够抑制未充分净化的大量的废气排放到大气中。
如上所述，废气传感器300处于异常状态是指发生了下述事态的状态，即废气传感器300对废气状态的检测精度下降或无法检测废气状态。如果废气传感器300处于异常状态，则废气处理控制部120难以基于废气传感器300的检测信号确定向还原催化剂203供给的还原剂R的合适供给量。例如，所供给的还原剂R过多，则氨与废气一起排放大气的可能性增大。另一方面，所供给的还原剂R过少，则无法将NOx充分降低而排放到大气的可能性增大。因此，在判定为废气传感器300处于异常状态时，发动机控制部122减少对发动机4的燃料喷射量，来限制发动机4的输出。例如，发动机控制部122在获取到表示NOx传感器301发生了故障的异常信号时，降低发动机4的输出。废气处理控制部120能够推测来自输出被降低了的发动机4的废气中所含的NOx的流量而确定还原剂R的供给量，以便不排放氨且降低废气所含的NOx。
发动机控制
图6是表示本实施方式涉及的发动机4的转矩线图的一个示例的图。发动机4的上限转矩特性由图6所示的最大输出转矩线La规定。发动机4的下垂特性由图6所示的发动机下垂线Lb规定。发动机目标输出由图6所示的等输出线Lc规定。
发动机控制部122基于上限转矩特性、下垂特性以及发动机目标输出，控制发动机4。发动机控制部122控制发动机4，以使发动机4的转速及转矩不超过最大输出转矩线La、发动机下垂线Lb以及等输出线Lc。
即，发动机控制部122输出用于控制对发动机4的燃料喷射量的指令信号，以使发动机4的转速及转矩不超由最大输出转矩线La、发动机下垂线Lb以及等输出线Lc规定的发动机输出转矩线Lt。
在发动机4的输出不被限制时，发动机控制部122将发动机4的输出设定为由等输出线Lc1表示的目标输出。在发动机4的输出不被限制时，发动机控制部122调整对发动机4的燃料喷射量，以使发动机4的转速及转矩不超过等输出线Lc1。
在废气处理装置200及废气传感器300中的至少一方变为异常状态而产生了限制发动机4的输出的必要性时，发动机控制部122将发动机4的输出设定为由等输出线Lc2表示的目标输出。由等输出线Lc2表示的发动机4的输出比由等输出线Lc1表示的发动机4的输出小。在限制发动机4的输出时，发动机控制部122调整对发动机4的燃料喷射量，以使发动机4的转速及转矩不超过等输出线Lc2。
控制方法
图7是表示本实施方式涉及的液压挖掘机1的控制方法的一个示例的流程图。分配流量计算部112计算分配流量Qa(Qabk、Qaar、Qabm)(步骤SP10)。
决定部114将由分配流量计算部112计算出的分配流量Qa与阈值Qs进行比较，判定能决定成为分流状态的分流条件是否成立(步骤SP20)。
在步骤SP20中判定为分流条件未成立时(步骤SP20，“否”)，决定部114决定成为合流状态。合分流控制部118将指令信号输出到第一合分流阀67，以成为合流状态。由此，液压系统1000A以合流状态进行动作(步骤SP40)。
这里，在步骤SP20中，如果在判定分流条件是否成立时液压系统1000A以合流状态进行动作，则合分流控制部118控制第一合分流阀67，以维持合流状态。如果在判定分流条件是否成立时液压系统1000A以分流状态进行动作，则合分流控制部118控制第一合分流阀67，以从分流状态切换成合流状态。
在步骤SP20中判定为分流条件成立时(步骤SP20，“是”)，决定部114决定成为分流状态。判定部116判定发动机4的输出是否被限制(步骤SP30)。
例如，在收纳在还原剂罐205中的还原剂R的量比容许值小的情况下，表示废气处理装置200处于异常状态的异常信号被发送到判定部116。此外，在废气传感器300处于异常状态时，表示废气传感器300处于异常状态的异常信号被发送到判定部116。这些异常信号是表示限制发动机4的输出的限制信号。判定部16在获取到限制信号时就判定为发动机4的输出被限制。
在步骤SP30中判定为发动机4的输出不被限制时(步骤SP30，“否”)，合分流控制部118将指令信号输出到第一合分流阀67，以成为分流状态。由此，液压系统1000A以分流状态进行动作(步骤SP50)。
在步骤SP30中判定为发动机4的输出被限制时(步骤SP30，“是”)，合分流控制部118将指令信号输出到第一合分流阀67，以成为合流状态。由此，液压系统1000A以合流状态进行动作(步骤SP40)。
此外，在液压系统1000A以合流状态进行动作并且判定为发动机4的输出被限制时，合分流控制部118控制第一合分流阀67，以维持合流状态。在液压系统1000A以分流状态进行动作时，如果在步骤SP30中判定为发动机4的输出被限制，则合分流控制部118控制第一合分流阀67，以从分流状态切换到合流状态。
在液压系统1000A以合流状态进行动作时(步骤SP40)，从第一液压泵31排出的液压油及从第二液压泵32排出的液压油供给到铲斗缸21、斗杆缸22、以及动臂缸23。
在液压系统1000A以分流状态进行动作时(步骤SP50)，从第一液压泵31排出的液压油被供给到铲斗缸21及斗杆缸22，从第二液压泵32排出的液压油被供给到臂缸23。
效果
如上述说明那样，根据本实施方式，在能够切换合流状态和分流状态的控制系统1000中，发动机4的输出(转速)被限制时，液压系统1000A成为合流状态。如果发动机4的输出下降时液压系统1000A成为分流状态，则例如分别被供给到铲斗缸21及斗杆缸22的液压油的流量减少。其结果，存在铲斗11的作业速度或斗杆12的作业速度下降而液压挖掘机1的工作效率下降的可能性。在本实施方式中，发动机4的输出被限制时，限制液压系统1000A成为分流状态，而使其成为合流状态，因此能够抑制分别被供给到铲斗缸21及斗杆缸22的液压油的流量的减少。因此，能够抑制液压挖掘机1的工作效率的下降。
此外，即使在发动机4的输出(转速)下降时液压系统1000A成为分流状态，分流条件也不成立，，容易从分流状态返回到合流状态。在从分流状态返回到合流状态时，如果从第一液压泵31排出的液压油的压力与从第二液压泵32排出的液压油的压力的差较大，则存在发生震动的可能性。在本实施方式中，发动机4的输出下降时液压系统1000A成为合流状态，因此能够抑制发生震动。
此外，在本实施方式中，在废气处理装置200处于异常状态时，判定为发动机4的输出被限制。由于在废气处理装置200处于异常状态时发动机4的输出被限制，因此能够抑制大量的NOx排放到大气中。
此外，在本实施方式中，在废气传感器300处于异常状态时，限制发动机4的输出。在废气传感器300处于异常状态时发动机4的输出被限制，因此能够抑制氨或NOx排放到大气中。
此外，在本实施方式中，即使分流条件成立，但是在判定为发动机4的输出被限制时，液压系统1000A成为合流状态。因此，能够抑制分别被供给到铲斗缸21及斗杆缸22的液压油的流量的减少，能够抑制液压挖掘机1的工作效率的下降。
此外，在本实施方式中，降低对发动机4的燃料喷射量，因此发动机4的输出被限制。因此，能够降低NOx的发生量。
此外，在上述实施方式中，在决定是否使第一合分流阀67进行动作时所使用的阈值Qs是最大排出流量Qmax。阈值Qs也可以是小于最大排出流量Qmax的值。
此外，在上述实施方式中，作业机械1是混合动力式的液压挖掘机1。作业机械1可以不是混合动力式的液压挖掘机1。在上述实施方式中，上部回转体2通过电动马达25进行回转，但是也可以通过液压马达进行回转。在液压马达中，可以使回转马达包含在第一液压致动机构和第二液压致动机构的某一方，来计算分配流量和泵输出。
此外，在上述实施方式中，控制系统1000应用在液压挖掘机1中。可应用控制系统1000的作业机械不局限于液压挖掘机1，能够广泛应用在液压挖掘机以外的液压驱动的作业机械中。

Claims (8)

1.一种控制系统，其特征在于，具备：
发动机；
第一液压泵及第二液压泵，其由所述发动机驱动；
开闭装置，其设置于连接所述第一液压泵和所述第二液压泵的流路，能够切换成所述流路被打开的合流状态或所述流路被关闭的分流状态；
第一液压致动机构，其在所述分流状态下被供给从所述第一液压泵排出的液压油；
第二液压致动机构，其在所述分流状态下被供给从所述第二液压泵排出的液压油；
判定部，其判定所述发动机的输出是否被限制；
决定部，其决定使所述开闭装置成为所述合流状态还是所述分流状态；以及
合分流控制部，其即使由所述决定部决定成为所述分流状态，但是在所述判定部判定为所述发动机的输出被限制的情况下，控制所述开闭装置以成为所述合流状态。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，具备：
废气处理装置，其对所述发动机的废气进行处理，其中，
所述判定部，在判定为所述废气处理装置处于异常状态时，判定为所述发动机的输出被限制。
3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，具备：
废气传感器，其用于检测所述发动机的状态，其中，
所述判定部，在判定为所述废气传感器处于异常状态时，判定为所述发动机的输出被限制。
4.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，
该控制系统还具备分配流量计算部，其基于为了分别驱动所述第一液压致动机构及所述第二液压致动机构而被操作的操作装置的操作量，计算向所述第一液压致动机构及所述第二液压致动机构分别供给的所述液压油的分配流量，
所述决定部基于所述分配流量，决定成为所述分流状态。
5.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，具备：
发动机控制部，其控制对所述发动机的燃料喷射量来限制所述发动机的输出。
6.一种作业机械，其特征在于，具备：
权利要求1至5中任一项所述的控制系统。
7.根据权利要求6所述的作业机械，其特征在于，具备：
作业机，其包括由所述第一液压致动机构驱动的第一作业机部件、以及由所述第二液压致动机构驱动的第二作业机部件；其中，
所述第一作业机部件包括铲斗以及与所述铲斗连接的斗杆，
所述第二作业机部件包括与所述斗杆连接的动臂，
所述第一液压致动机构包括驱动所述铲斗的铲斗缸及驱动所述斗杆的斗杆缸，
所述第二液压致动机构包括驱动所述动臂的动臂缸。
8.一种采用权利要求1至5中任一项所述的控制系统的控制方法，其特征在于，包括：
决定部决定使开闭装置成为合流状态还是分流状态，
即使由所述决定部决定成为所述分流状态，但是在获取到表示对第一液压泵及第二液压泵进行驱动的发动机的输出被限制的限制信号时，将指令信号输出到能够切换成连接所述第一液压泵和所述第二液压泵的流路被打开的所述合流状态或所述流路被关闭的所述分流状态的所述开闭装置以成为合流状态，其中，
在所述合流状态下，将从所述第一液压泵排出的液压油及从所述第二液压泵排出的液压油供给到第一液压致动机构及第二液压致动机构。
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