JP2018135770A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧アクチュエータに対する良好な操作性を維持し、作業性を改善する。【解決手段】コントローラ２８は、ベーストルク演算部２８１によって演算された油圧ポンプ２２のベーストルクから、エンジン２１の目標回転数と実回転数との差分に応じて求められる補正トルクを差し引いて油圧ポンプ２２の目標吸収トルクを演算する目標吸収トルク演算部２８２〜２８６と、目標吸収トルク演算部２８２〜２８６によって演算された油圧ポンプ２２の目標吸収トルクに相当する駆動信号をレギュレータ２４に出力する駆動信号出力部２８７とを含み、目標吸収トルク演算部２８２〜２８６は、エンジン２１の目標回転数と実回転数の差分が大きくなるに従って前記補正トルク量の絶対値を増大させるとともに、前記残量検出器によって検出された前記還元剤の残量が減少するに従って前記補正トルク量の絶対値を増大させる。【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンから排出された排ガスを浄化する排ガス浄化装置を備えた油圧ショベル等の建設機械に関する。

建設機械、例えば、油圧ショベルは、エンジンと、このエンジンによって駆動する油圧ポンプを備え、油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの出力トルクを超えないようにトルクを制御することが行われている。また、油圧ポンプの圧油が供給される油圧駆動回路を備え、この油圧駆動回路には、ブーム、アーム、及びバケット等の作業機を駆動させるブームシリンダ、アームシリンダ、及びバケットシリンダ等の油圧アクチュエータ、あるいは旋回体、走行体を駆動する旋回モータ、走行モータ等の油圧アクチュエータと、これらの油圧アクチュエータの作動を制御する方向制御弁等の油圧機器が含まれている。このような構成を有する油圧ショベルにあっては、昨今、エンジンから排出される排ガスを浄化することが要望されてきている。

このような排ガスの浄化に関する従来技術として、エンジンから排出される排ガス中の窒素酸化物を浄化する処理を行う排ガス制御手段に供給される尿素水を蓄える尿素水タンクと、この尿素水タンクに蓄えられた尿素水の残量を検出する残量検出手段とを備えると共に、尿素水の残量が第１所定量まで減少したときに点灯する警報ランプと、コントローラに備えられ、尿素水の残量が第１所定量から少なくなるに従って、その残量の減少に応じてエンジンの最高回転数を、油圧駆動回路に含まれる油圧アクチュエータの作動が可能となる範囲内の所定値まで徐々に低下させるエンジン回転数制限手段とを備えた建設機械が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許第４８４７２１８号公報 特許第４８４７２１９号公報

上述した特許文献１、２に開示された従来技術のように、排ガス制御手段を備えた建設機械では、エンジン回転数制限手段によって制限された範囲内ではあるが、オペレータは、建設機械に搭載された緊急動作ボタン等を押下することにより、油圧アクチュエータを用いた作業の継続が可能となる。

このような状況において、尿素水タンク内に尿素水が補給されることなく、油圧ポンプの駆動に伴って尿素水の残量が減少したり、あるいは作業中に後処理装置の再生が実行される等、排ガスの浄化処理に関連してエンジンの出力が低下すると、エンジンの回転数が減少して復帰するまでに時間がかかる現象、いわゆる、エンジン回転ダウンが増大したり、あるいはエンジンストール（以下、単に「エンスト」と略記する）の発生に繋がるため、油圧アクチュエータに対する操作性が悪化し、作業性が急激に損なわれることが問題になっている。

本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、油圧アクチュエータに対して良好な操作性を維持し、作業性を改善することができる建設機械を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の建設機械は、エンジンと、前記エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプの傾転角を制御するレギュレータと、前記油圧ポンプから吐出された圧油によって動作する油圧アクチュエータを含む油圧駆動回路と、前記エンジンの出力トルクを超えないように、前記レギュレータを介して前記油圧ポンプの吸収トルクを制御するコントローラとを備えた建設機械において、前記エンジンから排出される排ガス中の窒素酸化物を除去する後処理装置、前記排ガス中の窒素酸化物を還元する還元剤、および前記還元剤を貯蔵する還元剤タンクを含む排ガス浄化装置と、前記エンジンの目標回転数を指定する目標回転数指定装置と、前記エンジンの実回転数を検出する回転数検出器と、前記還元剤タンクに貯蔵された前記還元剤の残量を検出する残量検出器とを備え、前記コントローラは、前記エンジンの目標回転数と前記油圧ポンプのベーストルクとの関係が予め記憶された記憶装置と、前記目標回転数指定装置によって指定された前記エンジンの目標回転数を前記記憶装置に記憶された前記関係に適用し、前記油圧ポンプのベーストルクを演算するベーストルク演算部と、前記排ガス浄化装置による前記排ガスの浄化処理に関連して前記エンジンの出力が制限された状態において、前記ベーストルク演算部によって演算された前記油圧ポンプのベーストルクから、前記エンジンの目標回転数と実回転数との差分に応じて求められる補正トルクを差し引いて前記油圧ポンプの目標吸収トルクを演算する目標吸収トルク演算部と、前記目標吸収トルク演算部によって演算された前記油圧ポンプの目標吸収トルクに相当する駆動信号を前記レギュレータに出力する駆動信号出力部とを含み、前記目標吸収トルク演算部は、前記目標回転数指定装置によって指定された前記エンジンの目標回転数から前記回転数検出器によって検出された前記エンジンの実回転数を差し引いた回転数の差分が０未満である場合、前記回転数の差分が大きくなるに従って補正トルク量の絶対値を増大させるとともに、前記残量検出器によって検出された前記還元剤の残量が減少するに従って前記補正トルク量の絶対値を増大させることを特徴としている。

本発明の建設機械によれば、油圧アクチュエータに対して良好な操作性を維持し、作業性を改善することができる。前述した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係る建設機械の一例として挙げた油圧ショベルの構成を示す全体図である。 本発明の第１実施形態に係る旋回体の内部の構成を示す油圧回路図である。 本発明の第１実施形態に係るコントローラのハードウェア構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るコントローラの機能構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るコントローラの機能構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係るコントローラの機能構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係る建設機械を実施するための形態を図に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係る建設機械の一例として挙げた油圧ショベル１００の構成を示す全体図である。

本発明の第１実施形態に係る建設機械は、例えば、図１に示す油圧ショベル１００から成っている。この油圧ショベル１００は、走行体１１と、この走行体１１の上側に旋回装置１２Ａを介して旋回可能に取り付けられた旋回体１２と、この旋回体１２の前方に取り付けられて上下方向に回動するフロント作業機１３とから構成されている。

走行体１１は、前後方向の一端のうち左右の両側にそれぞれ配置され、履帯１１Ａを駆動する走行モータ１１Ｂを有している。旋回装置１２Ａは、内部に配置された旋回モータ（図示せず）を有している。これらの走行モータ１１Ｂ及び旋回モータは、例えば油圧を動力源とする油圧モータから構成されている。

旋回体１２は、車体の前部に配置され、オペレータが搭乗する運転室１５と、車体の後部に配置され、車体のバランスを保つカウンタウェイト１６と、これらの運転室１５とカウンタウェイト１６との間に配置され、原動機としてのエンジン２１（図２参照）を格納する機械室１７と、この機械室１７の上部に設けられた車体カバー１８と、この車体カバー１８に取り付けられた尾管１９とを有している。なお、旋回体１２の内部の具体的な構成については後述する。

フロント作業機１３は、基端が旋回体１２に回動可能に取り付けられ、上下方向に回動するブーム１３Ａと、このブーム１３Ａの先端に回動可能に取り付けられ、上下方向に回動するアーム１３Ｂと、このアーム１３Ｂの先端に回動可能に取り付けられ、上下方向に回動するバケット１３Ｃとを有している。

また、フロント作業機１３は、旋回体１２とブーム１３Ａとを接続し、伸縮することによってブーム１３Ａを回動させるブームシリンダ１３ａと、ブーム１３Ａの上側に配置されると共にブーム１３Ａとアーム１３Ｂとを接続し、伸縮することによってアーム１３Ｂを回動させるアームシリンダ１３ｂと、アーム１３Ｂとバケット１３Ｃとを接続し、伸縮することによってバケット１３Ｃを回動させるバケットシリンダ１３ｃとを有している。

なお、油圧ショベル１００には、バケット１３Ｃ等の各種アタッチメントが存在し、バケット１３Ｃは岩盤を掘削するブレーカ（図示せず）や岩石を破砕する小割機（図示せず）等に変更可能であり、作業の内容に適したアタッチメントを用いることにより、掘削や破砕を含む様々な作業を行うことができる。

図２は旋回体１２の内部の構成を示す油圧回路図である。

図２に示すように、旋回体１２は、前述のエンジン２１と、このエンジン２１によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ２２とを備え、この油圧ポンプ２２の吸収トルクが後述のコントローラ２８によってエンジン２１の出力トルクを超えないようにトルク制御されるようになっている。

また、旋回体１２は、エンジン２１の目標回転数を指定する目標回転数指定装置２３と、油圧ポンプ２２の回転軸に対する斜板の傾転角を制御し、油圧ポンプ２２の押しのけ容積を調整するレギュレータ２４と、油圧ポンプ２２の最大吐出圧を規定するメインリリーフ弁２５とを備えている。目標回転数指定装置２３は、運転室１５内に設置されており、オペレータが回転操作するダイヤル式の操作盤から構成されている。

また、旋回体１２は、エンジン２１の実回転数を検出する回転数検出器としての回転数センサ２６と、エンジン２１の回転数を制御する回転制御部２７と、目標回転数指定装置２３によって指定されたエンジン２１の目標回転数に応じた制御信号を回転制御部２７に出力すると共に、レギュレータ２４を駆動させる駆動信号を出力するコントローラ２８とを備えている。

回転制御部２７は、例えば図示されないが、ガバナ制御モータ及び燃料噴射装置から構成されている。コントローラ２８は、目標回転数指定装置２３からの指令信号を入力して所定の演算処理を行い、ガバナ制御モータに対して制御信号を出力する。ガバナ制御モータは、その制御信号に応じて回動し、目標回転数指定装置２３が指定する目標回転数が得られるように燃料噴射装置の燃料噴射量を制御する。

図３はこのような演算処理を行うコントローラ２８のハードウェア構成を模式的に示すブロック図である。

図３に示すように、コントローラ２８は、例えば図示されないが、車体の動作全体を制御するための各種の演算を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２８Ａと、ＣＰＵ２８Ａによる演算を実行するためのプログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２８Ｂ１やＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）２８Ｂ２等の記憶装置２８Ｂと、ＣＰＵ２８Ａがプログラムを実行する際の作業領域となるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２８Ｃと、外部の装置との間で各種の情報や信号の入出力を行う入出力インターフェース２８Ｄとを含むハードウェアから構成されている。

このようなハードウェア構成において、ＲＯＭ２８Ｂ１やＨＤＤ２８Ｂ２、もしくは図示しない光学ディスク等の記録媒体に格納されたプログラムがＲＡＭ２８Ｃに読出され、ＣＰＵ２８Ａの制御に従って動作することによりプログラム（ソフトウェア）とハードウェアとが協働して、コントローラ２８の機能を実現する機能ブロックが構成される。なお、本発明の第１実施形態の特徴をなすコントローラ２８の機能構成の詳細については後述する。

さらに、旋回体１２は、油圧ポンプ２２から吐出される圧油が供給される油圧駆動回路３１を有している。この油圧駆動回路３１には、ブーム１３Ａ、アーム１３Ｂ、及びバケット１３Ｃ等のフロント作業機１３を駆動させるブームシリンダ１３ａ、アームシリンダ１３ｂ、及びバケットシリンダ１３ｃ等の油圧アクチュエータ、あるいは旋回体１２、走行体１１を駆動する旋回モータ、走行モータ１１Ｂ等の油圧アクチュエータと、これらの油圧アクチュエータの作動を制御する方向制御弁（図示せず）等の油圧機器が含まれている。

また、旋回体１２は、エンジン２１の排出口（図示せず）に接続された排気管（配管）３２を有し、この排気管３２は、エンジン２１から排出された排ガスを尾管１９へ導き、この尾管１９から外部へ放出するようにしている。このとき、エンジン２１から排出される排ガスには、有害な物質である窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれていることから、油圧ショベル１００にはエンジン２１から排出される排ガス中の窒素酸化物を除去する後処理装置（図示せず）を含む排ガス浄化装置３３が設けられている。

具体的には、排ガス浄化装置３３は、排ガスに含まれる窒素酸化物を還元する還元剤と、この還元剤を貯蔵する還元剤タンクと、エンジン２１の内部に搭載され、排ガスの浄化処理を実行する後述の排ガス処理部３３４とを含んでいる。還元剤タンク内の還元剤は、例えば、アンモニアから成り、還元剤タンクは、例えば、アンモニアを尿素水３３１の水溶液の状態で貯蔵する尿素水タンク３３２から成っている。この尿素水タンク３３２には、当該尿素水タンク３３２に貯蔵された尿素水３３１の残量を検出する残量検出器３３３が取り付けられており、残量検出器３３３はコントローラ２８に電気的に接続されている。

残量検出器３３３は、例えば図示されないが、尿素水タンク３３２内の尿素水３３１の表面に浮遊するフロートと、このフロートの径方向の動きを規制して当該フロートを鉛直方向へ案内する円柱状のガイドとから構成されている。そして、フロートが尿素水タンク３３２内の尿素水３３１の減少に伴ってガイドに案内され、尿素水３３１の表面に浮遊するフロートの高さ位置に応じた電流がコントローラ２８に出力されることにより、尿素水タンク３３２内の尿素水３３１の残量を検出することが可能となる。

排ガス処理部３３４は、例えば図示されないが、排気管３２に設けられた還元触媒と、排気管３２のうち還元触媒よりも上流側に配設され、尿素水３３１を排気管３２内へ噴射する尿素水噴射装置と、この尿素水噴射装置へ尿素水３３１を供給する尿素水ポンプと、一端が尿素水ポンプに接続され、他端が尿素水タンク３３２内の尿素水３３１に浸された供給管とから構成されている。

したがって、尿素水ポンプは、尿素水タンク３３２内の尿素水３３１を供給管を通して汲み上げることにより、尿素水噴射装置へ尿素水３３１を供給し、この尿素水噴射装置から排気管３２内へ噴射された尿素水３３１がエンジン２１から排出された排ガスの熱で加水分解される。そして、生成したアンモニアが還元触媒において排ガス中の窒素酸化物と還元反応することによって窒素酸化物を無害な水と窒素に分解して浄化している。

ここで、本発明の第１実施形態では、エンジン２１は油圧ポンプ２２の駆動源となるため、油圧ポンプ２２の駆動に伴ってエンジン２１が稼働し続けることにより、排ガス浄化装置３３によって尿素水３３１が消費されるので、尿素水タンク３３２内の尿素水３３１が減少する。このとき、尿素水タンク３３２内の尿素水３３１が所定値まで減少すると、エンジン２１の出力が抑制されて制限されることになるが、オペレータは、運転室１５に搭載された緊急動作ボタン（図示せず）等を押下することにより、エンジン２１の出力の範囲内で油圧アクチュエータを用いた作業の継続が可能となる。

次に、本発明の第１実施形態の特徴をなす排ガスの浄化処理に係るコントローラ２８の具体的な機能構成について、図４を参照しながら詳細に説明する。図４は本発明の第１実施形態に係るコントローラ２８の機能構成を示すブロック図である。

図４に示すように、コントローラ２８は、ベーストルク演算部２８１、回転数差分演算部２８２、補正トルク演算部２８３、補正係数演算部２８４、乗算部２８５、加算部２８６、及び駆動信号出力部２８７を含んで構成されている。

ベーストルク演算部２８１は、油圧ポンプ２２の吸収トルクがエンジン２１の出力トルクを超えないように、当該油圧ポンプ２２の目標吸収トルクをベーストルク（基準トルク）として算出するものである。具体的には、ベーストルク演算部２８１は、目標回転数指定装置２３からエンジン２１の目標回転数の指令信号を入力し、これを記憶装置２８Ｂに予め記憶されているテーブルＡに適用することにより、その目標回転数に対応する油圧ポンプ２２のベーストルクを演算する。

記憶装置２８ＢのテーブルＡには、エンジン２１の目標回転数と油圧ポンプ２２のベーストルクとの関係として、エンジン２１の目標回転数が高くなるに従って油圧ポンプ２２のベーストルクが増加し、エンジン２１の目標回転数が所定値を超えると、油圧ポンプ２２のベーストルクが減少する関数関係が示されている。この場合、図４に示すテーブルＡの横軸はエンジン２１の目標回転数となり、縦軸は油圧ポンプ２２のベーストルクとなる。

回転数差分演算部２８２は、回転数センサ２６によって検出されたエンジン２１の実回転数から目標回転数指定装置２３によって指定されたエンジン２１の目標回転数を減算する。

補正トルク演算部２８３は、排ガス浄化装置３３による排ガスの浄化処理に関連してエンジン２１の出力が制限された状態において、油圧ポンプ２２のベーストルクを補正するための補正トルクを演算する。具体的には、補正トルク演算部２８３は、回転数差分演算部２８２からエンジン２１の実回転数と目標回転数の差分を入力し、これを記憶装置２８Ｂに予め記憶されているテーブルＢに適用することにより、その差分に対応する補正トルクを演算する。

記憶装置２８ＢのテーブルＢには、エンジン２１の実回転数と目標回転数の差分が０以上であるとき、補正トルクが０となり、エンジン２１の実回転数と目標回転数の差分が０未満であるとき、エンジン２１の実回転数と目標回転数の差分が小さくなるに従って補正トルクが減少する関数関係が示されている。この場合、図４に示すテーブルＢの横軸はエンジン２１の実回転数と目標回転数の差分となり、縦軸は補正トルクとなる。

補正係数演算部２８４は、残量検出器３３３によって検出された尿素水３３１の残量に応じて、補正トルク演算部２８３によって演算された補正トルクの補正量を変更するものである。具体的には、補正係数演算部２８４は、残量検出器３３３によって検出された尿素水３３１の残量を入力し、これを記憶装置２８Ｂに予め記憶されているテーブルＣに適用することにより、その尿素水３３１の残量に対応する補正トルクの補正係数（トルク比）を演算する。

記憶装置２８ＢのテーブルＣには、尿素水タンク３３２内の尿素水３３１の残量が少なくなるに従って補正トルクの補正係数が増加する関数関係が示されている。この場合、図４に示すテーブルＣの横軸は尿素水タンク３３２内の尿素水３３１の残量となり、縦軸は補正トルクの補正係数となる。

乗算部２８５は、補正トルク演算部２８３によって演算された補正トルクに対して、補正係数演算部２８４によって演算された補正トルクの補正係数を乗じることにより、補正トルクの補正量（負の値）、すなわち、油圧ポンプ２２のベーストルクに対する補正量（以下、単に「減トルク量」と略記する）を演算する。これにより、残量検出器３３３によって検出された尿素水３３１の残量が減少するに従って減トルク量の絶対値が増大することになる。

加算部２８６は、ベーストルク演算部２８１によって演算された油圧ポンプ２２のベーストルクと乗算部２８５によって演算された減トルク量を加算することにより、油圧ポンプ２２の目標吸収トルクを演算する。駆動信号出力部２８７は、加算部２８６によって演算された油圧ポンプ２２の目標吸収トルクに相当する駆動信号をレギュレータ２４に出力する。

したがって、回転数差分演算部２８２、補正トルク演算部２８３、補正係数演算部２８４、乗算部２８５、及び加算部２８６が、排ガス浄化装置３３による排ガスの浄化処理に関連してエンジン２１の出力が制限された状態において、ベーストルク演算部２８１によって演算された油圧ポンプ２２のベーストルクから、エンジン２１の実回転数と目標回転数の差分に応じて求められる補正トルクを差し引いて油圧ポンプ２２の目標吸収トルクを演算する目標吸収トルク演算部として機能する。

このように構成した本発明の第１実施形態に係る油圧ショベル１００によれば、油圧ポンプ２２の駆動に伴って尿素水タンク３３２内の尿素水３３１の残量が減少した状況において、オペレータが運転室１５内の緊急動作ボタン等を押下して作業を継続させても、ベーストルク演算部２８１によって演算された油圧ポンプ２２のベーストルクに対して、尿素水３３１の残量を考慮した補正を適切に行うことができる。

したがって、本発明の第１実施形態のように、尿素水３３１の残量に応じて制限されるエンジン２１の出力状態が異なる場合に、油圧駆動回路３１の負荷がかかることによってエンジン２１の回転数が変動しても、尿素水３３１の残量に対応して減トルク量を増減させること、つまり、スピードセンシング制御のゲインを可変とすることにより、エンジン２１の回転数が減少して復帰するまでに時間がかかる現象、いわゆる、エンジン回転ダウンを減少させると共に、エンストの発生を未然に防止することができる。これにより、油圧アクチュエータに対して良好な操作性を維持し、作業性を改善することができる。

また、本発明の第１実施形態に係る油圧ショベル１００では、補正係数演算部２８４による補正トルクの補正係数の演算において、記憶装置２８Ｂに予め記憶されたテーブルＣが用いられることにより、残量検出器３３３によって検出された尿素水３３１の残量が減少するに従って減トルク量の絶対値が増大するので、尿素水タンク３３２内の尿素水３３１が僅かになっても、エンジン２１に不具合が発生することなく、オペレータが油圧アクチュエータを円滑に操作することができる。これにより、油圧ショベル１００による作業の能率を向上させることができる。

［第２実施形態］
図５は本発明の第２実施形態に係るコントローラ２８の機能構成を示すブロック図である。

本発明の第２実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態に係るコントローラ２８は、図４に示すように、補正トルク演算部２８３、補正係数演算部２８４、及び乗算部２８５を含んでいるのに対し、第２実施形態に係るコントローラ２８は、これらの補正トルク演算部２８３、補正係数演算部２８４、及び乗算部２８５の代わりに、例えば図５に示すように、選択部２８８及び補正トルク演算部２８３Ａ〜２８３Ｃを含んでいることである。

この場合、選択部２８８は、残量検出器３３３によって検出された尿素水３３１の残量が第１所定量ａより大きいとき、補正トルク演算部２８３Ａによる補正トルクの演算処理を選択する。また、選択部２８８は、残量検出器３３３によって検出された尿素水３３１の残量が第１所定量ａ以下であり、かつ、残量検出器３３３によって検出された尿素水３３１の残量が第１所定量ａよりも小さく設定された第２所定量ｂ以上であるとき、補正トルク演算部２８３Ｂによる補正トルクの演算処理を選択する。さらに、選択部２８８は、残量検出器３３３によって検出された尿素水３３１の残量が第２所定量ｂより小さいとき、補正トルク演算部２８３Ｃによる補正トルクの演算処理を選択する。

補正トルク演算部２８３Ａは、選択部２８８によって補正トルク演算部２８３Ａによる補正トルクの演算処理が選択されたとき、回転数差分演算部２８２からエンジン２１の実回転数と目標回転数の差分を入力し、これを記憶装置２８Ｂに予め記憶されているテーブルＤに適用することにより、その差分に対応する補正トルクを演算する。

記憶装置２８ＢのテーブルＤには、テーブルＢと同様に、エンジン２１の実回転数と目標回転数の差分が０以上であるとき、補正トルクが０となり、エンジン２１の実回転数と目標回転数の差分が０未満であるとき、エンジン２１の実回転数と目標回転数の差分が小さくなるに従って補正トルクが減少する関数関係が示されている。この場合、図５に示すテーブルＤの横軸はエンジン２１の実回転数と目標回転数の差分となり、縦軸は補正トルクとなる。

補正トルク演算部２８３Ｂは、選択部２８８によって補正トルク演算部２８３Ｂによる補正トルクの演算処理が選択されたとき、回転数差分演算部２８２からエンジン２１の実回転数と目標回転数の差分を入力し、これを記憶装置２８Ｂに予め記憶されているテーブルＥに適用することにより、その差分に対応する補正トルクを演算する。

記憶装置２８ＢのテーブルＥには、テーブルＢと同様に、エンジン２１の実回転数と目標回転数の差分が０以上であるとき、補正トルクが０となり、エンジン２１の実回転数と目標回転数の差分が０未満であるとき、エンジン２１の実回転数と目標回転数の差分が小さくなるに従って補正トルクが減少し、その減少率がテーブルＤよりも大きい関数関係が示されている。この場合、図５に示すテーブルＥの横軸はエンジン２１の実回転数と目標回転数の差分となり、縦軸は補正トルクとなる。

補正トルク演算部２８３Ｃは、選択部２８８によって補正トルク演算部２８３Ｃによる補正トルクの演算処理が選択されたとき、回転数差分演算部２８２からエンジン２１の実回転数と目標回転数の差分を入力し、これを記憶装置２８Ｂに予め記憶されているテーブルＦに適用することにより、その差分に対応する補正トルクを演算する。

記憶装置２８ＢのテーブルＦには、テーブルＢと同様に、エンジン２１の実回転数と目標回転数の差分が０以上であるとき、補正トルクが０となり、エンジン２１の実回転数と目標回転数の差分が０未満であるとき、エンジン２１の実回転数と目標回転数の差分が小さくなるに従って補正トルクが減少し、その減少率がテーブルＥよりも大きい関数関係が示されている。この場合、図５に示すテーブルＦの横軸はエンジン２１の実回転数と目標回転数の差分となり、縦軸は補正トルクとなる。

その他の第２実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じであり、同一又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。このように構成した本発明の第２実施形態に係る油圧ショベル１００においても、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

［第３実施形態］
図６は本発明の第３実施形態に係るコントローラ２８の機能構成を示すブロック図である。

本発明の第３実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態に係るコントローラ２８は、図４に示すように、補正係数演算部２８４及び乗算部２８５を含んでいるのに対し、第３実施形態に係るコントローラ２８は、これらの補正係数演算部２８４及び乗算部２８５の代わりに、例えば図６に示すように、補正トルク演算部２８３Ｄ、再生処理部２８９、再生処理実行判断部２９０、ＯＮ・ＯＦＦ切換部２９１、及び最小値選択部２９２を含んでいることである。

この場合、補正トルク演算部２８３Ｄは、回転数差分演算部２８２からエンジン２１の実回転数と目標回転数の差分を入力し、これを記憶装置２８Ｂに予め記憶されているテーブルＧに適用することにより、その差分に対応する補正トルクを演算する。

記憶装置２８ＢのテーブルＧには、テーブルＢと同様に、エンジン２１の実回転数と目標回転数の差分が０以上であるとき、補正トルクが０となり、エンジン２１の実回転数と目標回転数の差分が０未満であるとき、エンジン２１の実回転数と目標回転数の差分が小さくなるに従って補正トルクが減少し、その減少率がテーブルＢよりも大きい関数関係が示されている。この場合、図６に示すテーブルＧの横軸はエンジン２１の実回転数と目標回転数の差分となり、縦軸は補正トルクとなる。

ところで、本発明の第３実施形態に係る排ガス浄化装置３３による排ガスの浄化処理を運用するにあたり、尿素水３３１の使用に伴って排気管３２内に白色の生成物から成る残留物が堆積する。この残留物は、排気管３２内の排ガスの通路を閉塞することにより、エンジン２１が不具合を引き起こす可能性がある。そこで、本発明の第３実施形態では、再生処理部２８９が、排気管３２内に堆積した残留物を除去する後処理装置の再生処理、いわゆる、パージ制御を所定の頻度で行うようにしている。

具体的には、再生処理部２８９は、例えば、３０時間に１回の頻度で排気行程において回転制御部２７の燃料噴射装置から燃料を噴射し、未燃燃料を酸化触媒で酸化反応させて排ガスを強制的に昇温することにより、この排ガスの熱によって排気管３２内の残留物を除去することができる。

再生処理実行判断部２９０は、再生処理部２８９による後処理装置の再生処理の実行の有無を判断するものであり、例えば、再生処理部２８９が上述した後処理装置の再生処理を終了した時点から時間を計測し、計測した時間が３０時間を経過すると、再生処理部２８９による後処理装置の再生処理が実行されたと判断し、計測した時間が３０時間を経過していなければ、再生処理部２８９による後処理装置の再生処理が実行されていないと判断する。

ＯＮ・ＯＦＦ切換部２９１は、再生処理実行判断部２９０によって再生処理部２８９による後処理装置の再生処理が実行されたと判断されたとき、ＯＮ状態に切り換わって補正トルク演算部２８３Ｄによる補正トルクの演算結果を最小値選択部２９２に出力し、再生処理実行判断部２９０によって再生処理部２８９による後処理装置の再生処理が実行されていないと判断されたとき、ＯＦＦ状態に切り換わって補正トルク演算部２８３Ｄによる補正トルクの演算結果を最小値選択部２９２に出力しないようにしている。

最小値選択部２９２は、補正トルク演算部２８３によって演算された補正トルクと補正トルク演算部２８３Ｄによって演算された補正トルクとを比較し、これらの補正トルクのうち小さい方、すなわち、最小値を選択して加算部２８６に出力する。その他の第３実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じであり、同一又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

このように構成した本発明の第３実施形態に係る油圧ショベル１００によれば、上述した第１実施形態と同様の作用効果が得られる他、作業中に後処理装置の再生処理に伴ってエンジン２１の出力が急激に低下した場合でも、ベーストルク演算部２８１によって演算された油圧ポンプ２２のベーストルクに対して、後処理装置の再生処理の影響を考慮した補正を適切に行うことができる。これにより、油圧アクチュエータに対して優れた操作性を実現すると共に、排ガス浄化装置３３による排ガスの浄化処理を継続できるので、油圧ショベル１００の作業において高い信頼性を確保することができる。

なお、上述した本発明の各実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。

また、本発明の第３実施形態では、再生処理実行判断部２９０は、再生処理部２８９が後処理装置の再生処理を終了した時点から時間を計測することで再生処理部２８９による後処理装置の再生処理の実行の有無を判断した場合について説明したが、本発明はこの場合に限らず、再生処理実行判断部２９０は、後処理装置の前後の差圧を計測することで再生処理部２８９による後処理装置の再生処理の実行の有無を判断してもよい。

１１…走行体、１１Ｂ…走行モータ、１２…旋回体、１３…フロント作業機、１３ａ…ブームシリンダ、１３ｂ…アームシリンダ、１３ｃ…バケットシリンダ、１５…運転室、１８…車体カバー、１９…尾管
２１…エンジン、２２…油圧ポンプ、２３…目標回転数指定装置、２４…レギュレータ、２５…メインリリーフ弁、２６…回転数センサ（実回転数検出器）、２７…回転制御部、２８…コントローラ、２８Ａ…ＣＰＵ、２８Ｂ…記憶装置、２８Ｂ１…ＲＯＭ、２８Ｂ２…ＨＤＤ、２８Ｃ…ＲＡＭ、２８Ｄ…入出力インターフェース、３１…油圧駆動回路、３２…排気管、３３…排ガス浄化装置
１００…油圧ショベル（建設機械）、２８１…ベーストルク演算部、２８２…回転数差分演算部（目標吸収トルク演算部）、２８３，２８３Ａ〜２８３Ｄ…補正トルク演算部（目標吸収トルク演算部）、２８４…補正係数演算部（目標吸収トルク演算部）、２８５…乗算部（目標吸収トルク演算部）、２８６…加算部（目標吸収トルク演算部）、２８７…駆動信号出力部、２８８…選択部、２８９…再生処理部、２９０…再生処理実行判断部、２９１…ＯＮ・ＯＦＦ切換部、２９２…最小値選択部
３３１…尿素水（還元剤）、３３２…尿素水タンク（還元剤タンク）、３３３…残量検出器、３３４…排ガス処理部

Claims (2)

1. エンジンと、前記エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプの傾転角を制御するレギュレータと、前記油圧ポンプから吐出された圧油によって動作する油圧アクチュエータを含む油圧駆動回路と、前記エンジンの出力トルクを超えないように、前記レギュレータを介して前記油圧ポンプの吸収トルクを制御するコントローラとを備えた建設機械において、
   前記エンジンから排出される排ガス中の窒素酸化物を除去する後処理装置、前記排ガス中の窒素酸化物を還元する還元剤、および前記還元剤を貯蔵する還元剤タンクを含む排ガス浄化装置と、
   前記エンジンの目標回転数を指定する目標回転数指定装置と、
   前記エンジンの実回転数を検出する回転数検出器と、
   前記還元剤タンクに貯蔵された前記還元剤の残量を検出する残量検出器と
   を備え、
   前記コントローラは、
   前記エンジンの目標回転数と前記油圧ポンプのベーストルクとの関係が予め記憶された記憶装置と、
   前記目標回転数指定装置によって指定された前記エンジンの目標回転数を前記記憶装置に記憶された前記関係に適用し、前記油圧ポンプのベーストルクを演算するベーストルク演算部と、
   前記排ガス浄化装置による前記排ガスの浄化処理に関連して前記エンジンの出力が制限された状態において、前記ベーストルク演算部によって演算された前記油圧ポンプのベーストルクから、前記エンジンの目標回転数と実回転数との差分に応じて求められる補正トルクを差し引いて前記油圧ポンプの目標吸収トルクを演算する目標吸収トルク演算部と、
   前記目標吸収トルク演算部によって演算された前記油圧ポンプの目標吸収トルクに相当する駆動信号を前記レギュレータに出力する駆動信号出力部とを含み、
   前記目標吸収トルク演算部は、前記目標回転数指定装置によって指定された前記エンジンの目標回転数から前記回転数検出器によって検出された前記エンジンの実回転数を差し引いた回転数の差分が０未満である場合、前記回転数の差分が大きくなるに従って補正トルク量の絶対値を増大させるとともに、前記残量検出器によって検出された前記還元剤の残量が減少するに従って前記補正トルク量の絶対値を増大させることを特徴とする建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記コントローラは、
   前記還元剤の使用に伴って前記排ガス浄化装置内の配管内に堆積した残留物を除去する前記後処理装置の再生処理を行う再生処理部と、
   前記再生処理部による前記後処理装置の再生処理の実行の有無を判断する再生処理実行判断部とを有し、
   前記目標吸収トルク演算部は、前記再生処理実行判断部によって前記後処理装置の再生処理が実行されたと判断されたとき、前記補正トルクの補正量の絶対値を増大させることを特徴とする建設機械。