JP5257478B2 - 建設機械の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、排ガス浄化装置を備えた建設機械の制御装置に関する。
従来より、ディーゼルエンジンの排気管に取り付けられた排ガス浄化装置がある(例えば特許文献1)。排ガス浄化装置は、排ガス中の粒子状物質(PM:Particulate Matter)(すす)を捕集するDPF(Diesel Particulate Filter、排ガスフィルタ)を備える。この種の排ガス浄化装置では、DPF再生が行われる。DPF再生は、エンジンに負荷を掛けてエンジンの排気温度を上げ、DPFに蓄積した粒子状物質を燃やすことで行われる。
また、従来より、エンジンを駆動源として動作するアクチュエータ(油圧アクチュエータ)を備えた建設機械がある。さらに詳しくは、この種の建設機械は、エンジンにより駆動されるポンプと、ポンプから作動油が供給されるアクチュエータと、前記ポンプと前記アクチュエータとの間の流路に設けられるとともに当該アクチュエータの動作の制御を行うコントロールバルブとを備える。
また、従来より、上記の排ガス浄化装置と、上記のアクチュエータとを備えた建設機械がある。この建設機械では、エンジンに負荷を掛けてDPF再生を行うのと同時にアクチュエータを操作すれば、アクチュエータが急作動する場合がある。
特許文献1には、上記のアクチュエータの急作動を防ぐことを図った技術が記載されている。特許文献1の例えば請求項2には、アクチュエータを制御する制御弁(コントロールバルブ)が中立位置にあるときのみDPF再生を行う技術が記載されている。この技術では、DPF再生中に操作レバーを操作すると、DPF再生がキャンセルされ、DPF再生を完遂できない場合がある(特許文献2の段落0006〜0007参照)。
特許文献2には、アクチュエータの急作動を防ぐことと、DPF再生の完遂とを図った技術が記載されている。具体的には、特許文献2の例えば図2には、DPF再生が完了するまでコントロールバルブの操作を不能にする技術が記載されている。
特許第3073380号公報 特開2010−059620号公報
すなわち、特許文献2に記載の技術では、DPF再生の開始から終了までの間、アクチュエータの操作を不能にしている。DPF再生に要する時間は、DPF内に蓄積された粒子状物質の蓄積量にもよるが、通常、数分から数十分となる。この間、建設機械の利用者は、アクチュエータを止めて待たねばならず、アクチュエータを用いた仕事ができず、貴重な時間を無駄に奪われることになる。
一方で、DPF再生を行うのと同時にアクチュエータの操作が可能であれば、上述したようにアクチュエータが急作動する場合がある。
本発明の目的は、操作者が意図しない動作をDPF再生時にアクチュエータがすることを抑制するとともに、DPF再生による待機時間を短縮できる、建設機械の制御装置を提供することである。
第1の発明の建設機械の制御装置は、エンジンの排気管に取り付けられた排ガス浄化装置と、前記エンジンにより駆動されるポンプと、前記ポンプから作動油が供給されるアクチュエータと、前記ポンプと前記アクチュエータとの間の流路に設けられるとともに当該アクチュエータの動作の制御を行うコントロールバルブと、前記エンジンの回転数の指令値または前記コントロールバルブの指令値を指令する操作手段と、前記操作手段の操作の有無を検出する操作状態検出手段と、前記操作手段による前記指令値の変更を規制する指令値変更規制手段と、前記エンジンの排気温度を上げて前記排ガス浄化装置のフィルタを再生するために当該エンジンに負荷を掛ける負荷掛け手段と、を備える。前記負荷掛け手段は、前記操作手段の操作が有ることを前記操作状態検出手段が検出している間、負荷掛け量の変化の開始が規制される。前記指令値変更規制手段は、前記負荷掛け手段の前記負荷掛け量が一定の間、前記操作手段による前記指令値の変更の規制を解除する。
第2の発明の建設機械の制御装置は、エンジンの排気管に取り付けられた排ガス浄化装置と、前記エンジンにより駆動されるポンプと、前記ポンプから作動油が供給されるアクチュエータと、前記ポンプと前記アクチュエータとの間の流路に設けられるとともに当該アクチュエータの動作の制御を行うコントロールバルブと、前記エンジンの回転数の指令値または前記コントロールバルブの指令値を指令する操作手段と、前記操作手段による前記指令値の変更を規制する指令値変更規制手段と、前記エンジンの排気温度を上げて前記排ガス浄化装置のフィルタを再生するために当該エンジンに負荷を掛ける負荷掛け手段と、を備える。前記指令値変更規制手段は、前記負荷掛け手段の前記負荷掛け量が変化している間、前記操作手段の操作が無い状態を維持するように前記操作手段による前記指令値の変更を規制する。また、前記指令値変更規制手段は、前記負荷掛け手段の前記負荷掛け量が一定の間、前記操作手段による前記指令値の変更の規制を解除する。
本発明では、操作者が意図しない動作をDPF再生時にアクチュエータがすることを抑制できるとともに、DPF再生による待機時間を短縮できる。
建設機械の制御装置を示すブロック図である。 図1に示す負荷掛け手段50の周辺の油圧回路図である。 図1に示す制御装置の動作のタイムチャートである。 図1に示す制御装置の動作のフローチャートである。 図1に示す制御装置の動作のフローチャートである。
以下、図1〜図5を参照して建設機械の制御装置1の実施形態を説明する。
制御装置1は、建設機械が備える装置である。この建設機械は、例えば移動式クレーンなどである。図1に示すように、制御装置1は、エンジン11と、エンジン11を制御するエンジン制御部13と、エンジン11の排ガスを浄化する排ガス浄化装置14と、排ガス浄化装置14に設けられた蓄積量検出手段15とを備える。また、制御装置1は、エンジン11により駆動されるポンプ21と、ポンプ21を制御するポンプ制御部22と、ポンプ21に接続された負荷掛け手段50と、負荷掛け手段50に接続されたコントロールバルブ24と、コントロールバルブ24に接続されたアクチュエータ23とを備える。また、制御装置1は、アクチュエータ23を操作するための操作レバー31(操作手段)と、操作レバー31に接続された操作状態検出手段33と、操作レバー31に接続されたCV指令値変更規制手段34とを備える。また、制御装置1は、各種情報の入出力を行うコントローラ40を備える。
エンジン11は、アクチュエータ23の駆動源である。エンジン11は、建設機械に搭載されたディーゼルエンジンである。エンジン11の排気管12からは、粒子状物質を含んだ排ガスが排出される。
エンジン制御部13は、エンジン11の回転数などを制御する部分である。エンジン制御部13は、コントローラ40の指令部42からエンジン11の回転数の指令値(以下「エンジン回転数指令値」ともいう)が入力される。エンジン制御部13は、前記指令値に基づく信号をエンジン11に出力する。なお、エンジン制御部13は、回転数以外のエンジン11の動作(例えば燃料噴射量など)の制御を行っても良い。
排ガス浄化装置14は、エンジン11の排気管12に取り付けられた装置である。排ガス浄化装置14は、エンジン11の排ガス中の粒子状物質を捕集するDPFを備える。排ガス浄化装置14では、DPF再生が行われる。DPF再生は、負荷掛け手段50(後述)によりエンジン11に負荷を掛けてエンジン11の排気温度を上げ、DPFに蓄積した粒子状物質を燃やすことで行われる。
蓄積量検出手段15は、DPFに蓄積した粒子状物質の量を検出する。蓄積量検出手段15は、排ガス浄化装置14に取り付けられ、DPFの前後(上流および下流)の圧力差を検出する。蓄積量検出手段15は、コントローラ40の判断部41に検出結果を出力する。
ポンプ21は、エンジン11により駆動される油圧ポンプである。ポンプ21は、負荷掛け手段50とコントロールバルブ24とを介して、アクチュエータ23に作動油を供給する。ポンプ21は、傾転角を変更することで1回転あたりの吐出量を変更可能な可変容量ポンプである。
ポンプ制御部22は、ポンプ21の容量を(傾転角を)制御する部分である。ポンプ制御部22は、コントローラ40の指令部42から傾転角制御信号が入力される。ポンプ制御部22は、傾転角制御信号に基づいてポンプ21の傾転角調整レバーを動作させることで、ポンプ21の容量を変化させる。
アクチュエータ23は、ポンプ21から作動油が供給される油圧アクチュエータである。アクチュエータ23は、例えば、油圧モータ、油圧モータを備えたウインチ、または、油圧シリンダ等である(図2では油圧モータを例示している)。制御装置1を備える建設機械が移動式クレーンの場合、アクチュエータ23は、例えば、吊り荷の巻上げ及び巻下げ用の巻上げウインチ、ブーム起伏用のシリンダ又はウインチ、ブーム伸縮用のシリンダ、上部旋回体の旋回用のモータ、または、走行用のモータ等である。なお、1つのコントロールバルブ24に2以上のアクチュエータ23を接続しても良い。
コントロールバルブ24は、ポンプ21とアクチュエータ23との間の流路に設けられるとともにアクチュエータ23の動作の制御を行う弁である。コントロールバルブ24は、シリンダの伸長もしくは縮小の制御、または、モータやウインチの回転の制御などを行う、3位置方向制御弁(図2参照)などである。コントロールバルブ24は、指令値伝達手段32(後述)を介して操作レバー31と接続される。コントロールバルブ24は、通常、操作レバー31からの指令値(操作量)に基づいて動作する。図2に示すように、コントロールバルブ24には、中立位置24aと、非中立位置24bとがある。
コントロールバルブ24の中立位置24aは、ポンプ21からアクチュエータ23に作動油を供給しない位置である。通常、操作レバー31(図1参照)が中立位置であれば、コントロールバルブ24も中立位置24aである。
コントロールバルブ24の非中立位置24bは、ポンプ21からアクチュエータ23に作動油を供給する位置、すなわちアクチュエータ23が動作可能な位置である。通常、操作レバー31を操作すれば、操作に応じてコントロールバルブ24が非中立位置24bとなる。
操作レバー31(操作手段)は、図1に示すように、コントロールバルブ24の指令値を指令する。操作レバー31は、建設機械の運転席(図示なし)に設けられ、建設機械の操作者が操作することでアクチュエータ23の動作を指令するものである。なお「操作手段」はレバーである必要はない。
指令値伝達手段32は、操作レバー31からコントロールバルブ24へ指令値を伝達する。指令値伝達手段32は、上述したように操作レバー31とコントロールバルブ24とを接続する。指令値伝達手段32は、例えば、コントロールバルブ24に作用するパイロット圧を伝達するパイロット流路である。なお、指令値伝達手段32は、コントロールバルブ24に電気信号を伝達する電線等でも良く、また、電線等とパイロット流路とを組み合わせたものでも良い。
操作状態検出手段33は、操作レバー31の操作の有無(「操作が有る」または「操作が無い」こと)を検出する。操作レバー31の「操作が有る」とは、操作レバー31が非中立位置であることをいう。言い換えれば、コントロールバルブ24を非中立位置にしてアクチュエータ23を動作させるように操作レバー31が操作されている場合、操作状態検出手段33は操作レバー31の「操作が有る」ことを検出する。また、操作レバー31の「操作が無い」とは、操作レバー31が中立位置であることをいう。言い換えれば、コントロールバルブ24を中立位置にしてアクチュエータ23を動作させないような操作レバー31の状態の場合、操作状態検出手段33は操作レバー31の「操作が無い」ことを検出する。操作状態検出手段33は、具体的には次のように操作レバー31の操作の有無を検出する。指令値伝達手段32がパイロット流路の場合、操作状態検出手段33はパイロット圧を検出することで操作レバー31の操作の有無を検出する。指令値伝達手段32が電線の場合、電線を流れる電気信号を検出することで操作レバー31の操作の有無を検出する。操作状態検出手段33は、コントローラ40の判断部41に検出結果を出力する。
CV指令値変更規制手段34(指令値変更規制手段)は、操作レバー31の操作が無い状態を維持するように、操作レバー31によるコントロールバルブ24の指令値(以下「CV指令値」という)の変更を規制する、または、前記規制の解除をする。「CV指令値の変更を規制する」とは、CV指令値を所定値に固定することであり、当該「所定値」とはコントロールバルブ24が中立位置24aとなるような値である。CV指令値変更規制手段34は、操作レバー31とコントロールバルブ24との間の指令値伝達手段32に配置される。指令値伝達手段32がパイロット流路の場合、CV指令値変更規制手段34は、パイロット流路を遮断する例えば切替弁などである。指令値伝達手段32が電線等の場合、CV指令値変更規制手段34は、電気信号を遮断するもの、または所定の電気信号を出力するもの等である。
コントローラ40は、各種信号の入出力および情報処理などを行う部分である。コントローラ40は、例えば、様々な判断を行う判断部41と、各構成に指令を出力する指令部42とを備え、判断部41と指令部42との間で情報の入出力を行うもの等である。
判断部41は、蓄積量検出手段15から入力された検出結果(DPFに蓄積された粒子状物質の蓄積量)に基づき、DPF再生をするか否かを判断する。判断部41は、前記蓄積量が所定値を超える場合はDPF再生要求を「ON」と判断し、前記蓄積量が所定値未満の場合はDPF再生要求を「OFF」と判断する。なお、判断部41は、エンジン11の動作状況(例えば運転時間など)及びDPF再生を行った時間などに基づいて、DPFに蓄積されている粒子状物質の蓄積量を推定し、推定した蓄積量に基づいてDPF再生要求の「ON」と「OFF」とを判断しても良い。また、DPF再生要求の「ON」と「OFF」とは、操作者のスイッチ操作など手動で切り替えても良い。
また、判断部41は、操作状態検出手段33から入力された検出結果に基づき、各種判断を行う(後述)。
指令部42は各種指令を出力する。指令部42は、エンジン制御部13にエンジン回転数指令値などを指令する。指令部42は、ポンプ制御部22に、ポンプ21の容量などを指令する。指令部42は、負荷掛け手段50の例えば圧力制御切替弁53(図2参照)に接続され、負荷掛け量の変化の開始をするか否か等を負荷掛け手段50に指令する。指令部42は、CV指令値変更規制手段34に、CV指令値の変更を規制するか否かを指令する。
負荷掛け手段50は、エンジン11の排気温度を上げて排ガス浄化装置14のDPFを再生するためにエンジン11に負荷を掛けるものである。負荷掛け手段50がエンジン11に掛ける負荷の量を「負荷掛け量」という。なお、エンジン11に負荷を掛ける構成要素であっても、DPF再生とは関係のない動作のみを行っている状態の当該構成要素は、負荷掛け手段50に含まない。例えば、DPF再生時以外のポンプ21は、負荷掛け手段50に含まない。
図2に示す負荷掛け手段50は、ポンプ21の下流側に配置され、ポンプ21の吐出圧を上げる。負荷掛け手段50は、ポンプ21とコントロールバルブ24との間の流路56a・56bに配置された第1圧力制御弁51と、第1圧力制御弁51にパイロット圧を作用させるとともにタンクと接続されたパイロット流路57と、パイロット流路57に並列に設けられた第2圧力制御弁52及び圧力制御切替弁53とを備える。なお、ポンプ21と第1圧力制御弁51との間の流路を流路56a、第1圧力制御弁51とコントロールバルブ24との間の流路を流路56b、第2圧力制御弁52が配置された流路をパイロット流路57a、及び、圧力制御切替弁53が配置された流路をパイロット流路57bとする。
第1圧力制御弁51および第2圧力制御弁52は、流路56a、56b、又は57aの圧力を制御する弁であり、例えば、リリーフ弁や減圧弁などである。
第1圧力制御弁51は、例えば、パイロット流路57によるパイロット圧、および、バネの力などにより設定圧が定められる。第1圧力制御弁51は、ポンプ21の吐出圧(流路56aの圧力)が設定圧未満の場合、ポンプ21からコントロールバルブ24に作動油を流さない(または流れにくくする)。
また、第1圧力制御弁51は、外部ドレン型である。すなわち、第1圧力制御弁51のドレンポート(図示なし)は、第1圧力制御弁51の下流側の流路56bを介することなく、タンクTに接続される。すなわち、第1圧力制御弁51の一次側圧(流路56aの圧力、ポンプ21の吐出圧、流入側圧力)は、二次側圧(流路56bの圧力、流出側圧力)の影響を受けない。
また、第1圧力制御弁51の流入流量とポンプ21の吐出流量とは等しい。すなわち、ポンプ21と第1圧力制御弁51との間で流路56aが分岐していない(分岐流路58がない)。なお、負荷掛け手段50の(第1圧力制御弁51の)下流側の流路56bは分岐しても良く、例えば、負荷掛け手段50の下流側に複数のコントロールバルブ24等を接続しても良い。
圧力制御切替弁53は、負荷掛け手段50で負荷掛けをするか否かを切り替える弁であり、第2圧力制御弁52を働かせるか否かを切り替える弁である。圧力制御切替弁53は、パイロット流路57bを遮断する負荷掛け位置53aと、パイロット流路57bを連通させる非負荷掛け位置53bとを備える。
(負荷掛け手段の動作など)
負荷掛け手段50の負荷掛け量は次のように変化する。
(a:負荷掛け時)負荷掛け手段50で負荷掛けを開始すると、図3の「負荷掛け量指令or検出値」に記載のように、負荷掛け量は0から徐々に増加する。負荷掛け量が所定値Lに達すると、負荷掛け量の変化は終了し、負荷掛け量は一定の所定値Lとなる。
(b:非負荷掛け時)負荷掛け手段50での負荷掛けを終了しようとすると、負荷掛け量は所定値Lから徐々に減少する。負荷掛け量が0に達すると、負荷掛け量の変化は終了する。
図2に示す負荷掛け手段50等は次のように動作する。
(a:負荷掛け時)負荷掛け量が増加している時または所定値Lで一定の時は、第1圧力制御弁51の設定圧を上げる(非負荷掛け時よりも上げる)ことで、ポンプ21の吐出圧を上げる。具体的には、図1に示す判断部41がDPF再生要求を「ON」と判断すると、指令部42は図2に示す圧力制御切替弁53に信号を出力し、圧力制御切替弁53は負荷掛け位置53aに切り替わる。その結果、第2圧力制御弁52でパイロット流路57aを遮断するとともに、圧力制御切替弁53でパイロット流路57bを遮断した状態になる。これにより、第1圧力制御弁51に作用するパイロット流路57のパイロット圧をタンクTの圧力(大気圧)以上にする。
図1に示すポンプ21の吐出圧を上げると、ポンプ21を駆動させるエンジン11の負荷が増大し、エンジン11の排気温度が上昇し、そして、排ガス浄化装置14のDPFに蓄積された粒子状物質が燃える(DPF再生が行われる)。
(b:非負荷掛け時)負荷掛け量が0または減少している時は、負荷掛け手段50は負荷掛け時とは逆の動作を行う。具体的には、図1に示す判断部41がDPF再生要求を「OFF」と判断すると、図2に示す第2圧力制御弁52が非負荷掛け位置53bに切り換わる。その結果、第1圧力制御弁51に作用するパイロット流路57のパイロット圧は、タンクTの圧力になる。
また、負荷掛け量の変化が終了したか否かは次のように判断される。
例えば、負荷掛け開始からの経過時間に基づいて前記判断を行う。具体的には、図1に示す指令部42から負荷掛け手段50に負荷掛けをする又はしない旨の指令を出力した時間が所定時間経過した時に、「負荷掛け量の変化が終了した」と判断部41が判断(推定)する。
また例えば、センサ(図示なし)によって負荷掛け量を直接検出することで前記判断を行う。具体的には例えば、図2に示す流路56aに設けた圧力計(図示なし)によりポンプ21の吐出圧を検出する。この検出値が所定値(負荷掛け量Lに対応する値)になった時に、「負荷掛け量の変化が終了した」と判断部41(図1参照)が判断する。
(負荷掛け手段の変形例)
なお、図1に示す負荷掛け手段50は、DPF再生のためにエンジン11に負荷を掛けるものであれば何でも良く、例えば下記の動作により負荷掛けをしても良い。
(1)ポンプ21の動作に要する動力を増やしてエンジン11に負荷をかける。例えば、図2に示した構成以外の構成によりポンプ21の吐出圧を上げる。また例えば、図1に示すポンプ21の容量を増やす(ポンプ制御部22に容量を増やす指令を指令部42が出力する)。
(2)エンジン11の回転数を上げる(後述する制御装置101では、エンジン11の回転数を上げることによる負荷掛けは行わない)。
(3)エンジン11の排気抵抗を増やす。例えば、排気管12などエンジン11の排気系を絞る。
(4)エンジン11の出力軸に取り付けたポンプ21とは別の回転抵抗(図示なし)でエンジン11に負荷を掛ける。この回転抵抗は、例えば、油圧回転装置(モータやポンプなど)、または、回転電機(発電機や電動機など)である。
上記のように負荷掛け手段50を変形した場合、負荷掛け量の変化が終了したか否かは次のように判断される。
例えば、負荷掛け開始からの経過時間に基づいて前記判断を行う(上記参照)。
また例えば、(1)ポンプ21の吐出圧や吐出量、(2)エンジン11の回転数、(3)排気管12など排気系の絞り量、または(4)回転抵抗の動作の量や発電量などを、センサ(図示なし)で検出する。そして、この検出値に基づいて、判断部41が前記判断を行う。
(制御装置1の動作)
次に、図3に示すタイムチャートと、図4及び図5に示すフローチャートとを主に参照して制御装置1の動作を説明する。なお、上述した物理的構成要素については図1及び図2、後述する時刻t1〜時刻t20については図3、ステップS2〜25については図4、ステップS31〜S38については図5を参照されたい。また、図4及び図5は、1つのフローチャートを2つの図面に分割して示したものである。図4及び図5に示す結合子A(S1)までフローが進んだ場合、図4に示すステップS2へ戻る。また、図4に示す結合子B(S30)までフローが進んだ場合、図5に示すステップS31へ進む。
制御装置1の動作の概略を説明する。制御装置1では、操作レバー31によるレバー操作と、負荷掛け手段50による負荷掛け量の変更とのうち早い方がいわば優先される。
図3の符号T1a及びT1b部分のように、CV指令値変更規制手段34は、負荷掛け手段50の負荷掛け量が変化している間(図3の「負荷掛け量指令or検出値」参照)、操作レバー31による指令値の変更を規制する(図3の「CV指令値変更」参照)。
図3の符号T2部分のように、CV指令値変更規制手段34は、負荷掛け手段50の負荷掛け量が一定の間、操作レバー31による指令値の変更の規制を解除する。
図3の符号T3a及びT3b部分のように、負荷掛け手段50は、操作レバー31の操作が有ることを操作状態検出手段33が検出している間(図3の「レバー操作」参照)、負荷掛け量の変化の開始が規制される。
図3の符号T4a及びT4b部分のように、負荷掛け手段50の負荷掛け量が変化している間に操作レバー31の操作が有ることを操作状態検出手段33が検出した場合、操作レバー31の操作が無いことを操作状態検出手段33が検出するまでは、負荷掛け手段50の負荷掛け量が一定であっても、操作レバー31による指令値の変更をCV指令値変更規制手段34が規制する。以下、制御装置1の動作を詳細に説明する。
(時刻t1〜t4)
まず、操作レバー31の操作が無い状態でDPF再生要求の「ON」と「OFF」とが切り換わる場合について説明する(図3の符号T1a、T1b及びT2参照)。
時刻t1の時、操作レバー31の操作が無い状態でDPF再生要求が「OFF」から「ON」に切り換わる(図4のステップS2でYES、ステップS11でNOへ進む)。この時、負荷掛け手段50は負荷掛け量の増加(変化)を開始する(図5のステップS31)。この時、操作レバー31の操作が無いので、コントロールバルブ24は中立位置24aであり、アクチュエータ23は動作しない。
時刻t1〜t2(時刻t1より後、時刻t2より前)の間、操作レバー31の操作が無い状態のまま、負荷掛け量が目標値Lまで増加(変化)する。この間、CV指令値変更規制手段34はCV指令値の変更を規制する(図3の符号T1a参照)(図5のステップS31、S32、S36を経て、ステップS37へ進む。以下、フローチャートのフローの詳細は煩雑を避けるため適宜省略する)。この規制により、コントロールバルブ24は中立位置24aのままとなり、アクチュエータ23は動作不能となる。
時刻t2の時、負荷掛け量の増加(変化)が終了し、負荷掛け量が所定値Lとなる。この時、判断部41等は「負荷掛け量の変化が終了した」と判断する。
時刻t2〜t3(時刻t2より後、時刻t3より前)の間、負荷掛け量は所定値Lで一定である。この間、CV指令値変更規制手段34は、CV指令値の変更の規制を解除する(図3の符号T2参照)(図4のステップS11でNOへ進み、図5のステップS38へ進む)。この規制の解除により、コントロールバルブ24は非中立位置24bに移動可能となり、アクチュエータ23は動作可能となる。
時刻t3〜t4(時刻t3以後、時刻t4より前。以下、特に断らない限り「時刻tn〜tm」は「時刻tn以後、時刻tmより前」のこととする)の間は、時刻t1〜t2の間とほぼ同様に、負荷掛け量の減少中のアクチュエータ23の動作を不能にする。すなわち、時刻t3の時、操作レバー31の操作が無い状態でDPF再生要求が「ON」から「OFF」に切り換わる。この間、負荷掛け手段50は負荷掛け量を減少(変化)させる。この間、CV指令値変更規制手段34は、CV指令値の変更を規制する(図3の符号T1b)(図4のステップS21でNOへ進み、図5のステップS37へ進む)。
(時刻t5〜t12)
次に、操作レバー31の操作が有る状態でDPF再生要求の「ON」と「OFF」とが切り換わる場合について説明する(図3の符号T3a及びT3b参照)。
時刻t5〜t7の間、操作レバー31の操作が有る。時刻t6の時、操作レバー31の操作が有る状態でDPF再生要求が「OFF」から「ON」に切り換わる。時刻t6〜t7の間(時刻t1〜t2の間と異なり)、負荷掛け手段50は負荷掛け量の増加の開始が規制される(図3の符号T3a)(図4のステップS11、S12を経て、ステップS14)。この間、CV指令値変更規制手段34は、CV指令値の変更の規制を解除したままである(図4のステップS15)ので、アクチュエータ23は動作可能である。
時刻t7の時、DPF再生要求が「ON」の状態で操作レバー31の操作が無くなる。この時、負荷掛け量の増加の開始の規制が解除される(図4のステップS13)。すなわち、操作レバー31の操作が無くアクチュエータ23が動作しない状態になってから、負荷掛け量の増加が開始される。
時刻t7〜t8(時刻t7より後、時刻t8より前)の間は、時刻t1〜t2と同様に制御装置1が動作する(図4のステップS13へ進み、図5のステップS37へ進む)。時刻t8〜時刻t9の間は、時刻t2〜t3と同様に制御装置1が動作する。
時刻t9〜t11の間は、時刻t6〜t7の間とほぼ同様に(図3の符号T3a参照)、操作レバー31の操作が無くなってから負荷掛け量の減少が開始される。
すなわち、時刻t10の時、操作レバー31の操作が有る状態でDPF再生要求が「ON」から「OFF」に切り換わる。時刻t10〜t11の間(時刻t3〜t4と異なり)、負荷掛け手段50は負荷掛け量の減少の開始が規制される(図3の符号T3b)。この間、CV指令値変更規制手段34はCV指令値の変更の規制を解除したままである(図4のステップS22、S24を経てステップS25へ進む)。
時刻t11の時、DPF再生要求が「OFF」の状態で操作レバー31の操作が無くなる。この時、負荷掛け量の減少の開始の規制が解除される(図4のステップS23)。
時刻t11〜t12(時刻t11より後、時刻t12より前)の間は、時刻t3〜t4と同様に制御装置1が動作する(図4のステップS23を経て、図5のステップS37へ進む)。
(時刻t13〜t20)
次に、負荷掛け量が変化している間に操作レバー31を操作した場合について説明する(図3の符号T4a及びT4b参照)。
時刻t13〜t14の間は、時刻t1〜t2と同様に制御装置1が動作する。
時刻t13〜t15の間、負荷掛け手段50は負荷掛け量を増加させる。時刻t14〜t15の間、すなわち負荷掛け量が増加している間に(変化中に)、操作レバー31が操作される。時刻t14〜t15の間、時刻t1〜t2の間と同様に、CV指令値変更規制手段34はCV指令値の変更を規制する(図4のステップS11でNOへ進み、図5のステップS32、S33を経てステップS35へ進む)。
時刻t15〜t16の間、負荷掛け量は所定値Lで一定である。この間、時刻t14〜t15に引き続き、操作レバー31の操作が有る。時刻t15〜t16の間は、時刻t2〜t3の間と異なり、CV指令値変更規制手段34はCV指令値の変更を規制したままとする(図3の符号T4a参照)(図4のステップS11でNOへ進み、図5のステップS35へ進む)。この規制により、負荷掛け量が所定値Lで一定になってもアクチュエータ23は動作不能のままである。
時刻t16の時、操作レバー31の操作が無くなる。この時、CV指令値変更規制手段34はCV指令値の変更を規制を解除する(図4のステップS11でNOへ進み、図5のステップS34へ進む)。すなわち、一旦アクチュエータ23が動作しない状態になってから、アクチュエータ23が動作可能となる。
時刻t16〜t17の間は、時刻t2〜t3と同様に制御装置1が動作する。
時刻t17〜t19の間は、時刻t13〜t15とほぼ同様に、負荷掛け量が減少している間に操作レバー31が操作される。時刻t18〜t19の間、時刻t3〜t4と同様に、CV指令値変更規制手段34はCV指令値の変更を規制する(図4のステップS21でNOへ進み、図5のステップS35へ進む)。
時刻t19〜t20の間は、時刻t15〜t16と同様に(図3の符号T4a参照)、一旦アクチュエータ23が動作しない状態になってから、アクチュエータ23が動作可能となる。
すなわち、時刻t19〜t20の間、負荷掛け量が0となる。この間は、時刻t18〜t19に引き続き、操作レバー31の操作が有る。時刻t19〜t20の間は、時刻t4〜t5の間と異なり、CV指令値変更規制手段34はCV指令値の変更を規制したままとする(図3の符号T4b参照)(図4のステップS21でNOへ進み、図5のステップS35へ進む)。
(効果1−1、2−1)
図1に示す制御装置1には次の効果がある。負荷掛け手段50は、操作レバー31の操作が有ることを操作状態検出手段33が検出している間、負荷掛け量の変化(増加または減少)の開始が規制される(図3の符号T3a及びT3b参照)。すなわち、負荷掛け量の変化の開始時は、操作レバー31の操作が無い(図3の時刻t1、t3、t7及びt11等参照)。よって、負荷掛け量の変化の開始時は、コントロールバルブ24はアクチュエータ23を動作させない状態(中立位置24a(図2参照))である(作用α−1)。
また、CV指令値変更規制手段34は、負荷掛け手段50の負荷掛け量が変化している間、操作レバー31の操作が無い状態を維持するように操作レバー31によるCV指令値の変更を規制する(図3の符号T1a及びT1b、時刻t7〜t8、並びに、時刻t11〜t12等参照)。すなわち、コントロールバルブ24は、負荷掛け量が変化している間も、負荷掛け量の変化の開始時の状態(中立位置24a(図2参照))のままである。したがって、負荷掛け量が変化している間、アクチュエータ23は動作しない(作用α−2)。
ここで、負荷掛け量の変化中にアクチュエータ23が動作するとした場合について説明する。負荷掛け手段50によるエンジン11への負荷掛け量が変化(増加または減少)すると、エンジン11にかかるトルク抵抗(負荷)が変化し、エンジン11の回転数が変化(低下または上昇)する。すると、エンジン11により駆動されるポンプ21の回転数が変化(減少または上昇)し、ポンプ21の吐出流量が変化する。すると、ポンプ21から作動油が供給されるアクチュエータ23の動作が変化(減速または加速)する。特に、負荷掛け量が急変した場合は、エンジン11の回転数が急変し(瞬時に減速し、または、瞬時にはねあがり)、アクチュエータ23の動作も急変する(急減速もしくは急停止する、または、急作動もしくは急加速する)ので、より危険である。例えば、アクチュエータ23がクレーンの吊荷用の巻上げウインチの場合、アクチュエータ23を微速操作して吊り作業をする場合があるが、この微速操作をしている最中にアクチュエータ23の動作が急変すると特に危険である。一方で本発明は、上述したように、負荷掛け量の変化中にアクチュエータ23が動作しないので、この危険が生じない。
また、CV指令値変更規制手段34は、負荷掛け手段50の負荷掛け量が一定(所定値L)の間、操作レバー31によるCV指令値の変更の規制を解除する(図3の符号T2、時刻t8〜t11等参照)。負荷掛け量が一定の間は、負荷掛け量が変化することによるアクチュエータ23の動作の変化(上述)は生じない(作用β)。
上記(作用α−1)及び(作用β)より、または、上記(作用α−2)及び(作用β)より、DPF再生時(時刻t1〜t4、及び、時刻t7〜t12等)に、建設機械の操作者が意図しない動作(危険な動作)をアクチュエータ23がすることを抑制できる。
(効果1−2、2−2)
また、CV指令値変更規制手段34は、負荷掛け手段50の負荷掛け量が一定(所定値Lまたは0)の間、操作レバー31によるCV指令値の変更の規制を解除する(図3の符号T2、時刻t8〜t11等参照)。したがって、負荷掛け手段50で負荷掛けを行っている間じゅう(例えば時刻t1〜t4にわたって)CV指令値変更規制手段34がCV指令値の変更を規制し続ける場合に比べ、当該規制をする時間が短い。したがって、DPF再生による待機時間(アクチュエータ23を止めて待つ時間)を短縮できる。
(効果3)
負荷掛け手段50の負荷掛け量が変化している間(図3の時刻t13〜t15、及び、時刻t17〜t19参照)に操作レバー31の操作が有ることを操作状態検出手段33が検出した場合(時刻t14及びt18参照)、操作レバー31の操作が無いことを操作状態検出手段33が検出するまで(時刻t16及びt20参照)は、負荷掛け手段50の負荷掛け量が一定(所定値Lまたは0)であっても、操作レバー31によるCV指令値の変更をCV指令値変更規制手段34が規制する(図3の符号T4a及びT4b参照)。したがって、CV指令値の変更の規制の解除とともにアクチュエータ23が急作動することを抑制できる。
以下、さらに詳しく説明する。上述したように、負荷掛け量が変化している間、アクチュエータ23は操作不能であるが(図3の符号T1a及びT1b等参照)、操作レバー31を操作する(単に動かす)ことは可能である。ここで、操作レバー31が操作されている状態で、負荷掛け量の変化が終了した時(時刻t15及びt19等参照)に、CV指令値の変更の規制が解除されるとする。すると、この解除とともにコントロールバルブ24が動作し(非中立位置24b(図2参照)となり)、アクチュエータ23が急作動する。すなわち、操作者が操作レバー31を動かし始めたタイミング(時刻t14及びt18参照)ではないにもかかわらず、アクチュエータ23が動作を開始することになり、危険である。一方で、本発明は、操作レバー31の操作が無くなってからCV指令値の変更の規制が解除される(符号T4a及びT4b参照)ので、この危険が生じない。
(効果4)
図2に示す負荷掛け手段50は、ポンプ21とコントロールバルブ24との間の流路56a・56bに配置された第1圧力制御弁51を備え、ポンプ21の吐出流量と第1圧力制御弁51の流入流量とが等しい。すなわち、流路56aは分岐していない(分岐流路58がない)。ここで、流路56aが分岐している場合(分岐流路58がある場合)に負荷掛け手段50で負荷掛けをしたとする。すると、負荷掛け前に第1圧力制御弁51に流入していた作動油は、分岐流路58側へ流れやすくなる。その結果、負荷掛け手段50及びコントロールバルブ24を介してアクチュエータ23に流入する流量が負荷掛け前に比べて減少する。その結果、アクチュエータ23の作動速度が負荷掛け前に比べて低下する。一方で、本発明では、流路56aが分岐していないので、負荷掛けによるアクチュエータ23の作動速度の低下(能力低下)を抑制できる。
(効果5)
第1圧力制御弁51は、外部ドレン型である。すなわち、第1圧力制御弁51の流入側の流路56aの圧力(第1圧力制御弁51で制御される一次側圧、ポンプ21の吐出圧)は、第1圧力制御弁51の流出側の流路56bの圧力から影響を受けない。よって、負荷掛け手段50がポンプ21にかける負荷(ポンプ21の吐出圧)は、流路56bの圧力の状況(アクチュエータ23やコントロールバルブ24の作動状況など)による影響を受けない。
(変形例)
制御装置1は次のように変形できる。変形例の制御装置101と上記実施形態の制御装置1との相違点は次のとおりである。
制御装置1では、操作レバー31によるレバー操作と負荷掛け量の変更とのうち早い方がいわば優先された。変形例の制御装置101では、アクセル131の操作と負荷掛け量の変更とのうち早い方をいわば優先させる。
制御装置1では、操作レバー31によるコントロールバルブ24の指令値(CV指令値)の変更を、CV指令値変更規制手段34で規制した。変形例の制御装置101では、アクセル131によるエンジン11の回転数の指令値(以下「エンジン回転数指令値」ともいう)の変更を、エンジン回転数変更規制手段134で規制する。
アクセル131(操作手段)は、エンジン11の回転数の指令値を出力する。アクセル131は、建設機械の運転席(図示なし)に設けられ、操作者が操作するものである。アクセル131は、エンジン回転数指令値を出力し、その結果ポンプ21の回転数を指令し、その結果ポンプ21の吐出油量を指令し、その結果アクチュエータ23の動作速度を指令するものである。アクセル131は、例えばアクセルペダルであり、また例えばアクセルグリップ(操作レバー31の先端部などに設けられた回動可能な入力装置)などである。アクセル131は、コントローラ40の判断部41にエンジン回転数指令値を出力する。コントローラ40はエンジン回転数指令値をエンジン回転数変更規制手段134を介してエンジン制御部13に出力する。
また、アクセル131の操作の有無は、コントローラ40の判断部133(41)(操作状態検出手段)が検出する。なお、コントローラ40とは別の操作状態検出手段(図示なし)がアクセル131の操作の有無を検出しても良い。アクセル131の「操作が有る」とは、エンジン11の回転数を変更させようとする操作、すなわちアクチュエータ23の動作速度を変更させようとする操作が有ることをいう。アクセル131の「操作が無い」とは、エンジンの回転数を変更させようとする操作が無いことをいう。例えば、アクセル131がアクセルペダルの場合、このペダルが操作者に踏まれている時に「操作が有る」ことを判断部41が検出し、踏まれていない(アクセルオフ)時に「操作が無い」ことを判断部41が検出する。また例えば、アクセル131がアクセルグリップの場合、このグリップが操作者に回動されている時に「操作が有る」ことを判断部41が検出し、回動されていない(固定されている)時に「操作が無い」ことを判断部41が検出する。
エンジン回転数変更規制手段134(指令値変更規制手段)は、アクセル131の操作が無い状態を維持するように、アクセル131によるエンジン回転数指令値の変更を規制する。すなわち、エンジン回転数変更規制手段134は、エンジン11の回転数を変化させないようにする。エンジン回転数変更規制手段134は、指令部42に接続され、アクセル131から判断部41及び指令部42を介して入力されたエンジン回転数指令値が入力される。エンジン回転数変更規制手段134は、入力されたエンジン回転数指令値をそのままエンジン制御部13に出力する、または、規制後のエンジン回転数指令値をエンジン制御部13に出力する。そして、上述した制御装置1においてCV指令値変更規制手段34がCV指令値の変更を規制したタイミングと同様のタイミングで、エンジン回転数変更規制手段134はエンジン回転数指令値の変更を規制する。
(変形例の効果1−1、2−1)
制御装置1では、操作レバー31の操作が有る間、負荷掛け量の変化の開始が規制された(図3の符号T3a及びT3b参照)。一方、制御装置101では、アクセル131の操作がある間、負荷掛け量の変化の開始が規制される。すなわち、負荷掛け量の変化の開始時は、アクチュエータ23の動作速度を変化させない状態である。
また、制御装置1では、負荷掛け量が変化している間、CV指令値変更規制手段34がCV指令値の変更を規制してアクチュエータ23を動作させなかった(図3の符号T1a及びT1b参照)。一方、制御装置101では、負荷掛け量が変化している間、エンジン回転数変更規制手段134がエンジン回転数指令値の変更を規制してエンジン11の回転数を変化させない。すなわち、アクチュエータ23の動作速度を変化させない。
また、制御装置1では、負荷掛け量が一定(所定値L)の間(符号T2参照)、負荷掛け量が変化することによるアクチュエータ23の動作の変化は生じなかった。一方、変形例の制御装置101では、負荷掛け量が一定(所定値L)の間、負荷掛け量が変化することによるエンジン11の回転数の変化が生じない。
したがって、DPF再生中(図3の時刻t1〜t4、及び、時刻t7〜t12等)に、エンジン11の回転数が建設機械の操作者が意図しない回転数に変化し、その結果、操作者が意図しない動作(危険な動作)をアクチュエータ23がすることを抑制できる。
(変形例の効果3)
制御装置1では、CV指令値の変更の規制の解除とともにアクチュエータ23が急作動することを抑制できた。一方、制御装置101では、エンジン回転数指令値の変更の規制の解除とともにアクチュエータ23の動作速度が急変することを抑制できる。
(その他の変形例)
図1に示す制御装置1または制御装置101のコントロールバルブ24とアクチュエータ23との間に流路を遮断する構成を付加して、負荷掛け量変更中のアクチュエータ23の動作の変化を抑制しても良い。
また、制御装置1のCV指令値の変更の規制と、制御装置101のエンジン回転数指令値の変更の規制とを、例えばスイッチ等で切り替えて行っても良い。
1、101 制御装置
11 エンジン
12 排気管
14 排排ガス浄化装置
21 ポンプ
23 アクチュエータ
24 コントロールバルブ
31 操作レバー(操作手段)
33 操作状態検出手段
34 CV指令値変更規制手段(指令値変更規制手段)
50 負荷掛け手段
51 第1圧力制御弁(圧力制御弁)
131 アクセル(操作手段)
133 指令部(操作状態検出手段)
134 エンジン回転数変更規制手段(指令値変更規制手段)

Claims (5)

  1. エンジンの排気管に取り付けられた排ガス浄化装置と、
    前記エンジンにより駆動されるポンプと、
    前記ポンプから作動油が供給されるアクチュエータと、
    前記ポンプと前記アクチュエータとの間の流路に設けられるとともに当該アクチュエータの動作の制御を行うコントロールバルブと、
    前記エンジンの回転数の指令値または前記コントロールバルブの指令値を指令する操作手段と、
    前記操作手段の操作の有無を検出する操作状態検出手段と、
    前記操作手段による前記指令値の変更を規制する指令値変更規制手段と、
    前記エンジンの排気温度を上げて前記排ガス浄化装置のフィルタを再生するために当該エンジンに負荷を掛ける負荷掛け手段と、
    を備え、
    前記負荷掛け手段は、前記操作手段の操作が有ることを前記操作状態検出手段が検出している間、負荷掛け量の変化の開始が規制され、
    前記指令値変更規制手段は、前記負荷掛け手段の前記負荷掛け量が一定の間、前記操作手段による前記指令値の変更の規制を解除する、建設機械の制御装置。
  2. エンジンの排気管に取り付けられた排ガス浄化装置と、
    前記エンジンにより駆動されるポンプと、
    前記ポンプから作動油が供給されるアクチュエータと、
    前記ポンプと前記アクチュエータとの間の流路に設けられるとともに当該アクチュエータの動作の制御を行うコントロールバルブと、
    前記エンジンの回転数の指令値または前記コントロールバルブの指令値を指令する操作手段と、
    前記操作手段による前記指令値の変更を規制する指令値変更規制手段と、
    前記エンジンの排気温度を上げて前記排ガス浄化装置のフィルタを再生するために当該エンジンに負荷を掛ける負荷掛け手段と、
    を備え、
    前記指令値変更規制手段は、
    前記負荷掛け手段の前記負荷掛け量が変化している間、前記操作手段の操作が無い状態を維持するように前記操作手段による前記指令値の変更を規制し、
    前記負荷掛け手段の前記負荷掛け量が一定の間、前記操作手段による前記指令値の変更の規制を解除する、建設機械の制御装置。
  3. 前記操作手段の操作の有無を検出する操作状態検出手段を備え、
    前記負荷掛け手段の前記負荷掛け量が変化している間に前記操作手段の操作が有ることを前記操作状態検出手段が検出した場合、当該操作手段の操作が無いことを当該操作状態検出手段が検出するまでは、当該負荷掛け手段の当該負荷掛け量が一定であっても、当該操作手段による前記指令値の変更を前記指令値変更規制手段が規制する、請求項1または2に記載の建設機械の制御装置。
  4. 前記負荷掛け手段は、前記ポンプと前記コントロールバルブとの間の流路に配置された圧力制御弁を備え、
    前記ポンプの吐出流量と前記圧力制御弁の流入流量とが等しい、請求項1〜3のいずれか1項に記載の建設機械の制御装置。
  5. 前記圧力制御弁は外部ドレン型である、請求項4に記載の建設機械の制御装置。
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