JP5257478B2 - 建設機械の制御装置 - Google Patents
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Description
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。
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)。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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)。
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)。
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t16〜t17の間は、時刻t2〜t3と同様に制御装置1が動作する。
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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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