KR20110063355A

KR20110063355A - 유압 작업기

Info

Publication number: KR20110063355A
Application number: KR1020100122089A
Authority: KR
Inventors: 하지메 요시다; 하지메 이시이; 슈헤이 노구치; 아츠토 후지이
Original assignee: 히다치 겡키 가부시키 가이샤
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2011-06-10
Also published as: JP2011137361A; JP5420513B2; CN102086796A; KR101678079B1; CN102086796B

Abstract

배기가스 정화장치를 구비한 작업기에 있어서, 유압 회로 내에 필요에 따라 유압 부하를 발생시키고, 엔진의 배기가스 온도를 상승할 수 있게 한다.
유압 펌프(12)로부터의 압유를 유압 실린더(29)에 공급하는 토출 관로(26)의 도중에, 배기가스의 온도를 상승시키기 위한 부하 투입밸브(36)를 설치한다. 유압 실린더(29)의 작동을 정지시켰을 때에, 입자형상 물질 제거 필터(19) 내로 유입하는 배기가스의 온도가 저하하고, 입자형상 물질 제거 필터(19)의 재생처리가 필요하게 되면, 부하 투입밸브(36)를 중립위치(d)로부터 전환위치(e), (f)로 전환한다. 이에 의하여, 제 1, 제 2 릴리프 밸브(37, 38)의 어느 한쪽에서 유압 부하를 발생시킨다. 이 결과, 유압 펌프(12)를 구동하는 엔진(10)은, 부하가 높여지고, 연료의 소비량을 증가시킴으로써 배기가스의 온도를 상승시킨다.

Description

유압 작업기{HYDRAULIC WORKING MACHINE}

본 발명은, 예를 들면 디젤 엔진 등의 배기가스 중에서 유해물질을 제거하는 데 적합하게 사용되는 배기가스 정화장치를 구비한 유압 작업기에 관한 것이다.

일반적으로, 유압 셔블 등의 건설기계는, 자주(自走) 가능한 하부 주행체와, 당해 하부 주행체 상에 선회 가능하게 탑재된 상부 선회체와, 당해 상부 선회체의 앞쪽에 부앙동(俯仰動) 가능하게 설치된 작업장치에 의해 구성되어 있다. 상부 선회체는, 선회 프레임의 뒷부분에 유압 펌프를 구동하기 위한 엔진을 탑재하고, 상기 선회 프레임의 앞쪽에 캐브, 연료탱크, 작동유 탱크 등을 탑재하고 있다.

여기서, 유압 셔블 등의 원동기가 되는 엔진에는, 일반적으로 디젤 엔진이 사용되고 있다. 그리고, 이 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기가스 중에는, 예를 들면 입자형상 물질(PM : Particulate Matter), 질소산화물(NOx) 등의 유해물질이 포함되는 경우가 있다. 이 때문에, 유압 셔블 등의 건설기계에는, 엔진의 배기가스 통로를 형성하는 배기관에 배기가스 정화장치가 설치되어 있다.

이 배기가스 정화장치는, 예를 들면 배기가스 중에 포함되는 일산화질소(NO), 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 등을 산화하여 제거하는 산화촉매(통상, Diesel 0xidation Catalyst, 줄여서 DOC 라고도 불리우고 있다)와, 당해 산화촉매의 하류 측에 배치되어 배기가스 중의 입자형상 물질을 포집하여 제거하는 입자형상 물질 제거 필터(통상, Diesel Particulate Filter, 줄여서 DPF 라고도 불리우고 있다) 등으로 이루어지는 후처리 장치를 구비하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조).

입자형상 물질 제거 필터에 포집되고, 당해 필터에 부착된 입자형상 물질은, 예를 들면 250℃ 이상의 고온이 된 상기 배기가스에 의해 연소된다. 이에 의하여,상기 입자형상 물질은 입자형상 물질 제거 필터로 제거되고, 당해 필터는 재생된다. 이 경우, 입자형상 물질 제거 필터를 재생하기 위하여 필요한 배기가스의 온도는, 예를 들면 250℃ 이상의 온도이다.

[특허문헌 1]

일본국 특개평7-166840호 공보

[특허문헌 2]

일본국 특개2003-120277호 공보

그런데, 상기한 특허문헌 1에 의한 종래 기술에서는, 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프로서 가변 용량형의 펌프를 사용하고 있다. 배기가스의 온도가 입자형상 물질 제거 필터의 필터를 재생하기 위한 소요의 온도보다 저하하였을 때에는, 상기가변 용량형의 유압 펌프에 의하여, 그 토출 유량과 토출 압력을 동시에 상승시킨다. 이에 의하여, 엔진의 부하가 증대되기 때문에, 배기가스의 온도는, 상기 필터를 재생하기 위한 소요의 온도보다 상승한다.

그러나, 이와 같은 펌프 제어를 행하기 위해서는, 유압 작업기에 가변 용량형의 유압 펌프를 탑재한 다음에, 당해 유압 펌프의 토출량 제어 등을 자유롭게 행하는 것이 필요하게 된다. 이 때문에, 예를 들면 장비를 간소화한 유압 작업기의 경우에는, 상기와 같은 펌프 제어를 행하는 것이 어려운 경우가 있다.

특히, 소위 표준기라고 불리우는 중형의 유압 셔블보다 소형이고, 콤팩트한 구조로 된 소선회식(小旋回式)(소형) 유압 셔블의 경우는, 필터의 재생이 곤란하다. 즉, 소형의 유압 셔블은, 엔진을 경부하 상태에서 운전하는 경우가 많기 때문에, 상기 필터를 재생하기 위한 소요 온도(예를 들면, 250℃) 이하까지 배기가스의 온도가 내려 가는 경우가 많다. 이 때문에, 장비를 간소화하여 유압 펌프의 토출량 제어 등을 행하는 일이 없는 소형의 유압 셔블에서는, 상기 필터를 재생하기 위하여 필요한 온도까지 배기가스의 온도를 상승시키는 것이 어렵고, 상기 필터에 퇴적한 입자형상 물질을 연소시켜 필터를 재생할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 유압 펌프의 토출량 제어 등을 행하는 일 없이, 필요에 따라 유압 부하를 발생시켜, 배기가스의 온도를 소요 온도까지 상승할 수 있게 한 배기가스 정화장치를 구비한 유압 작업기를 제공하는 것에 있다.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 원동기로서의 엔진과, 당해 엔진의 배기 측에 설치되어 배기가스를 정화하는 배기가스 정화장치와, 상기 엔진에 의해 구동되어 탱크 내의 유액(油液)을 흡입하여 압유를 토출하는 유압 펌프와, 당해 유압 펌프로부터 토출된 압유에 의해 구동되는 적어도 1개 이상의 유압 액츄에이터와, 당해 유압 액츄에이터와 상기 유압 펌프, 탱크와의 사이에 설치되어 당해 유압 액츄에이터에 대한 압유의 공급을 제어하는 방향 제어밸브를 구비하고, 상기 배기가스 정화장치에는, 상기 배기가스의 온도를 검출하는 온도 검출기와, 상기 배기가스 정화장치의 입구 측과 출구 측과의 사이에서 상기 배기가스의 압력차를 검출하는 압력 검출기를 설치하여 이루어지는 유압 작업기에 적용된다.

그리고, 청구항 1의 발명이 채용하는 구성의 특징은, 상기 유압 펌프로부터의 압유를 상기 유압 액츄에이터에 공급하는 관로의 도중에는, 상기 배기가스의 온도를 상승시키기 위한 부하 투입밸브를 설치하고, 당해 부하 투입밸브는, 초기위치에 있을 때에 상기 유압 펌프로부터의 압유가 상기 탱크 측으로 되돌아가는 것을 허용하고, 상기 온도 검출기로 검출한 상기 배기가스의 온도가 미리 정해진 기준 온도보다 낮고, 상기 압력 검출기로 검출한 상기 압력차가 미리 정해진 소정의 압력값보다 커졌을 때에, 상기 초기위치로부터 전환되어 유압 부하를 발생시켜 상기 배기가스의 온도를 상기 기준 온도 이상으로 상승시키는 구성으로 한 것에 있다.

청구항 2의 발명에 의하면, 상기 유압 액츄에이터에 대한 압유의 공급을 제어하는 상기 방향 제어밸브가 중립위치에 있는지의 여부를 검출하는 중립위치 검출기를 구비하고, 상기 부하 투입밸브는, 당해 중립위치 검출기에 의해 상기 방향 제어밸브가 중립위치에 있는 것을 검출하였을 때에, 상기 초기위치로부터 상기 유압 부하를 발생시키는 전환위치로 전환되는 구성으로 하고 있다.

청구항 3의 발명에 의하면, 상기 엔진의 회전수를 검출하는 회전센서를 구비하고, 상기 부하 투입밸브는, 당해 회전센서로 검출한 상기 엔진의 회전수에 따라 상기 유압 부하를 가변으로 제어하는 구성으로 하고 있다.

청구항 4의 발명에 의하면, 상기 엔진의 회전수를 검출하는 회전센서를 구비하고, 상기 부하 투입밸브는, 당해 회전센서로 검출한 상기 엔진의 회전수가 미리 정해진 판정값보다 낮은 저속 회전영역에 있을 때에, 상기 초기위치로부터 큰 유압 부하를 발생시키는 제 1 전환위치로 전환되고, 상기 엔진의 회전수가 상기 판정값보다 높은 고속 회전영역에 있을 때에는, 작은 유압 부하를 발생시키는 제 2 전환위치로 상기 초기위치로부터 전환되는 구성으로 하고 있다.

청구항 5의 발명에 의하면, 상기 부하 투입밸브가 초기위치로부터 상기 제 1 전환위치로 전환되었을 때에 상기 큰 유압 부하를 발생시키는 제 1 릴리프 밸브와, 상기 부하 투입밸브가 초기위치로부터 제 2 전환위치로 전환되었을 때에 상기 작은 유압 부하를 발생시키는 제 2 릴리프 밸브를 구비하는 구성으로 하고 있다.

청구항 6의 발명에 의하면, 상기 엔진의 회전수를 검출하는 회전센서와, 상기 부하 투입밸브가 초기위치로부터 전환위치로 전환되었을 때에 릴리프 설정압에 대응한 상기 유압 부하를 발생시키는 설정압 가변식의 릴리프 밸브를 구비하고, 당해 릴리프 밸브는, 상기 회전센서로 검출한 상기 엔진의 회전수가 커짐에 따라 상기 릴리프 설정압을 점차 감소시키는 구성으로 하고 있다.

상술한 바와 같이, 청구항 1의 발명에 의하면, 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 온도가 기준 온도보다 낮고, 배기가스 정화장치의 입구 측과 출구 측과의 사이에서의 배기가스의 압력차가 소정의 압력값보다 커졌을 때에는, 유압 회로의 도중에 설치한 부하 투입밸브를 초기위치로부터 전환위치로 전환하여 유압 부하를 발생시킨다. 이에 의하여, 엔진은 유압 펌프를 회전 구동함에 있어서의 부하가 증대하기 때문에, 부하의 증대에 따라 연료의 분사량을 증가시킨다. 이에 의하여, 연료의 연소 온도를 높여 엔진 출력을 올릴 수 있고, 결과적으로 배기가스의 온도를 상승할 수 있다. 이 때문에, 배기가스 정화장치의 입자형상 물질 제거 필터에 입자형상 물질이 퇴적하고, 상기 입구 측과 출구 측에서 배기가스의 압력차가 소정의 압력값보다 커진 상태에서도, 상기 필터를 재생하기 위하여 필요한 상기 기준 온도 이상까지 배기가스의 온도를 상승시킬 수 있다.

이 결과, 배기온도가 높은 가스를 배기가스 정화장치 내로 유도할 수 있고, 예를 들면 입자형상 물질 제거 필터에 퇴적한 입자형상 물질을 고온의 가스로 다 태움으로써 당해 필터의 재생을 원활하게 행할 수 있다. 따라서, 엔진의 무부하 또는 경부하 운전에 의해 배기가스의 온도가 내려 갔을 때에도, 입자형상 물질 제거 필터에 퇴적한 입자형상 물질을 연소시켜 필터를 재생할 수 있고, 배기가스의 정화처리를 안정되게 행할 수 있으며, 이에 의하여, 배기가스 정화장치로서의 신뢰성을 향상할 수 있다.

청구항 2의 발명에 의하면, 유압 액츄에이터에 대한 압유의 공급을 제어하는 방향 제어밸브가 중립위치에 있는지의 여부를 중립위치 검출기로 검출할 수 있다. 방향 제어밸브가 중립위치에 있을 때에는, 유압 액츄에이터가 정지하고, 엔진은 무부하 운전에 가까운 상태가 된다. 그래서, 이와 같은 운전상태일 때에는, 부하 투입 밸브를 초기위치로부터 전환위치로 전환하여 유압 부하를 발생할 수 있다.

청구항 3의 발명에 의하면, 회전센서로 검출한 엔진의 회전수에 따라, 부하 투입밸브는 유압 부하를 가변으로 제어하는 구성으로 하고 있기 때문에, 예를 들면 엔진 회전수가 낮을 때에는 유압 부하를 크게 하고, 배기가스의 온도를 상승시킬 수 있다. 한편, 엔진 회전수가 높아졌을 때에는, 이에 따라 유압 부하를 내릴 수 있다. 이에 의하여, 배기가스의 온도가 필요 이상으로 높아지는 것을 억제할 수 있고, 엔진의 연료 소비량을 저감할 수 있다.

청구항 4의 발명에 의하면, 엔진이 저속 회전영역에 있을 때에는, 부하 투입밸브를 초기위치로부터 제 1 전환위치로 전환하여 큰 유압 부하를 발생할 수 있다. 한편, 상기 엔진이 고속 회전영역에 있을 때에는, 상기 부하 투입밸브를 초기위치로부터 제 2 전환위치로 전환하여 작은 유압 부하를 발생할 수 있다.

청구항 5의 발명에 의하면, 부하 투입밸브가 초기위치로부터 제 1 전환위치로 전환되었을 때에는, 유압 펌프로부터의 압유가 제 1 릴리프 밸브에 공급되고, 당해 제 1 릴리프 밸브에 의해 큰 유압 부하를 발생할 수 있다. 한편, 상기 부하 투입밸브가 초기위치로부터 제 2 전환위치로 전환되었을 때에는, 상기 제 1 릴리프 밸브보다 작은 유압 부하를 제 2 릴리프 밸브에 의해 발생할 수 있다.

청구항 6의 발명에 의하면, 설정압 가변식의 릴리프 밸브는, 회전센서로 검출한 엔진의 회전수가 낮은 회전수일 때에는 릴리프 설정압을 높게 하여 유압 부하를 크게 할 수 있어, 배기가스의 온도를 상승시킬 수 있다. 한편, 엔진 회전수가 높아졌을 때에는, 이것에 따라 상기 릴리프 설정압을 점차 감소시킴으로써, 유압 부하를 내릴 수 있다. 이 결과, 배기가스의 온도가 필요 이상으로 높아지는 것을 억제할 수 있고, 엔진의 연료 소비량을 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 배기가스 정화장치를 구비한 유압 셔블을 나타내는 정면도,
도 2는 상부 선회체 중 캐브, 외장 커버의 일부를 제거한 상태에서 확대하여 나타내는 일부 파단 평면도,
도 3은 도 2에서의 엔진, 배기가스 정화장치, 유압 펌프 및 부하 투입밸브를 나타내는 유압 실린더 구동용 유압 회로도,
도 4는 부하 투입밸브의 전환 제어를 행하는 컨트롤러의 제어 블럭도,
도 5는 부하 투입밸브에 의해 유압 부하를 발생시킨 상태에서의 엔진 회전수와 연료 소비량과의 관계를 나타내는 특성선도,
도 6은 도 4에서의 컨트롤러에 의한 부하 투입밸브의 전환 제어처리를 나타내는 흐름도,
도 7은 엔진 회전수와 출력 토오크, 배기가스의 온도와의 관계를 나타내는 특성선도,
도 8은 제 2 실시형태에 의한 부하 투입밸브 등을 나타내는 유압 실린더 구동용 유압 회로도,
도 9는 제 2 실시형태에 의한 부하 투입밸브의 전환 제어를 행하는 컨트롤러의 제어 블럭도,
도 10은 가변 릴리프 밸브로 출력하는 제어신호의 전류값과 엔진 회전수와의 관계를 나타내는 특성선도,
도 11은 제 2 실시형태에 의한 부하 투입밸브의 전환 제어처리를 나타내는 흐름도,
도 12는 제 2 실시형태에 의한 엔진 회전수와 출력 토오크, 배기가스의 온도와의 관계를 나타내는 특성선도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 의한 배기가스 정화장치를 구비한 유압 작업기로서 소형의 유압 셔블을 예로 들어, 첨부 도면에 따라 상세하게 설명한다.

여기서, 도 1 내지 도 7은 본 발명의 제 1 실시형태를 나타내고 있다. 도면에서, 1은 토사의 굴삭작업 등에 사용되는 소형의 유압 셔블이다. 이 유압 셔블(1)은, 자주(自走) 가능한 크롤러식의 하부 주행체(2)와, 당해 하부 주행체(2) 상에 선회장치(3)를 거쳐 선회 가능하게 탑재되고, 당해 하부 주행체(2)와 함께 차체를 구성하는 상부 선회체(4)와, 당해 상부 선회체(4)의 앞쪽에 부앙동(俯仰動) 가능하게 설치된 작업장치(5)에 의해 대략 구성되어 있다.

여기서, 작업장치(5)는, 스윙 포스트(swing post)식의 작업장치로서 구성되고, 이 작업장치(5)는, 예를 들면 스윙 포스트(5A), 부움(5B), 아암(5C), 작업구로서의 버킷(5D), 스윙 실린더(도시 생략), 부움 실린더(5E), 아암 실린더(5F) 및 버킷 실린더(5G) 등을 구비하고 있다. 한편, 상부 선회체(4)는, 뒤에서 설명하는 선회 프레임(6), 외장 커버(7), 캐브(8) 및 카운터웨이트(9)를 포함하여 구성되어 있다.

6은 상부 선회체(4)의 선회 프레임이고, 당해 선회 프레임(6)은, 선회장치(3)를 거쳐 하부 주행체(2) 상에 설치되어 있다. 선회 프레임(6)에는, 그 뒷부분 측에 뒤에서 설명하는 카운터웨이트(9), 엔진(10)이 설치되고, 좌측 앞쪽에는 뒤에서 설명하는 캐브(8)가 설치되어 있다. 또, 선회 프레임(6)에는, 캐브(8)와 카운터웨이트(9)와의 사이에 위치하여 외장 커버(7)가 설치되어 있다. 이 외장 커버(7)는, 선회 프레임(6), 캐브(8) 및 카운터웨이트(9)와 함께, 엔진(10) 등을 내부에 수용하는 공간을 구획 형성하는 것이다.

8은 선회 프레임(6)의 좌측 앞쪽에 탑재된 캐브를 나타내고, 당해 캐브(8)는, 오퍼레이터가 탑승하는 운전실을 내부에 구획 형성하고 있다. 또한, 캐브(8)의 내부에는, 오퍼레이터가 착좌하는 운전석, 각종 조작 레버[도 3에서 뒤에서 설명하는 조작 레버(32A)만 도시] 등이 배치되어 설치되어 있다.

9는 상부 선회체(4)의 일부를 구성하는 카운터웨이트이고, 당해 카운터웨이트(9)는, 뒤에서 설명하는 엔진(10)의 뒤쪽에 위치하여 선회 프레임(6)의 후단부에 설치되고, 작업장치(5)와의 중량 밸런스를 취하는 것이다. 또한, 카운터웨이트(9)의 후면 측은, 도 2에 나타내는 바와 같이 원호형상을 이루어 형성되고, 상부 선회체(4)의 선회 반경을 작게 만드는 구성으로 하고 있다.

10은 선회 프레임(6)의 뒤쪽에 설치된 엔진이고, 당해 엔진(10)은, 카운터웨이트(9)의 앞쪽에서 선회 프레임(6) 상에 가로놓기 상태가 되어 배치되어 있다. 이 엔진(10)은, 앞에서 설명한 바와 같이 소형의 유압 셔블(1)에 원동기로서 탑재되기 때문에, 예를 들면 소형의 디젤 엔진을 사용하여 구성되어 있다. 또한, 엔진(10)의 오른쪽에는, 도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 배기가스 통로의 일부를 이루는 배기관(11)이 설치되고, 당해 배기관(11)에는 뒤에서 설명하는 배기가스 정화장치(16)가 접속하여 설치되어 있다.

12는 엔진(10)의 오른쪽에 설치된 유압 펌프이고, 당해 유압 펌프(12)는, 작동유 탱크(13)(도 3 참조)와 함께 유압원을 구성하는 것이다. 유압 펌프(12)는, 예를 들면 가변 용량형의 사판식, 사축식 또는 레이디얼 피스톤식 유압 펌프 등에 의해 구성된다. 또한, 유압 펌프(12)는, 고정 용량형의 유압 펌프를 사용하여 구성하여도 된다.

여기서, 유압 펌프(12)는, 도 2에 나타내는 바와 같이 엔진(10)의 오른쪽에 동력 전달장치(14)를 거쳐 설치되고, 이 동력 전달장치(14)에 의해 엔진(10)으로부터의 회전 출력이 전달된다. 엔진(10)에 의해 구동되는 유압 펌프(12)는, 뒤에서 설명하는 방향 제어밸브(31) 등을 향하여 압유(작동유)를 토출하는 것이다.

15는 엔진(10)의 왼쪽에 위치하여 선회 프레임(6) 상에 설치된 열교환기이고, 이 열교환기(15)는, 예를 들면 라디에이터, 오일쿨러, 인터쿨러 등을 포함하여 구성되어 있다. 열교환기(15)는, 엔진(10) 등의 냉각을 행함과 함께, 작동유 탱크(13)로 되돌아가는 압유(작동유)의 냉각 등도 행하는 것이다.

16은 엔진(10)의 배기가스에 포함되는 유해물질을 제거하여 정화하는 배기가스 정화장치이다. 이 배기가스 정화장치(16)는, 도 2에 나타내는 바와 같이 엔진(10)의 상부 오른쪽에서, 예를 들면 동력 전달장치(14)의 상측이 되는 위치에 배치되어 설치되어 있다. 배기가스 정화장치(16)는, 그 상류 측이 엔진(10)의 배기관(11)에 접속되어 있다. 배기가스 정화장치(16)는, 배기관(11)과 함께 배기가스통로를 구성하고, 상류 측으로부터 하류 측으로 배기가스가 유통하는 사이에, 이 배기가스에 포함되는 유해물질을 제거하는 것이다.

즉, 디젤 엔진으로 이루어지는 엔진(10)은, 고효율이고 내구성도 우수하나, 입자형상 물질(PM : Particulate Matter), 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO) 등의 유해물질이 배기가스와 함께 배출된다. 그래서, 배기관(11)에 설치되는 배기가스 정화장치(16)는, 일산화탄소(CO) 등을 산화하여 제거하는 뒤에서 설명하는 산화촉매(18)와, 입자형상 물질(PM)을 포집하여 제거하는 뒤에서 설명하는 입자형상 물질 제거 필터(19)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 배기가스 정화장치(16)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 복수의 통체를 전, 후에서 착탈 가능하게 연결하여 구성된 통형상의 케이싱(17)을 가지고 있다. 이 케이싱(17) 내에는, 산화촉매(18)(통상, Diesel 0xidation Catalyst, 줄여서 DOC라고 불리운다)와, 입자형상 물질 제거 필터(19)가 떼어내기 가능하게 수용되어 있다.

이 경우, 산화촉매(18)는, 예를 들면 케이싱(17)의 내경 치수와 동등한 외경 치수를 가진 세라믹스제의 셀형상 통체로 이루어지고, 그 축방향으로는 다수의 관통 구멍(도시 생략)이 형성되어 있다. 각 관통 구멍의 내면에는 귀금속 등이 코팅되어 있다. 그리고, 산화촉매(18)는, 소정의 온도 하에서 각 관통 구멍 내에 배기가스를 유통시킴으로써, 이 배기가스에 포함되는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 등을 산화하여 제거하고, 질소산화물(NO)을 이산화질소(NO₂)로서 제거하는 것이다.

또한, 입자형상 물질 제거 필터(19)는, 케이싱(17) 내에서 산화촉매(18)의 하류 측에 배치되고, 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스 중의 입자형상 물질(PM)을 포집함과 함께, 포집한 입자형상 물질을 고온의 배기가스에 의해 연소시켜 제거한다. 입자형상 물질 제거 필터(19)는, 예를 들면 세라믹스 재료 등으로 이루어지는 다공질 부재에 축방향으로 다수의 작은 구멍(도시 생략)을 설치한 셀형상 통체에 의해 구성되어 있다. 이에 의하여, 입자형상 물질 제거 필터(19)는, 상기 다수의 작은 구멍을 거쳐 입자형상 물질을 포집하고, 포집한 입자형상 물질은, 고온의 배기가스에 의해 연소되어 제거된다. 이 결과, 입자형상 물질 제거 필터(19)는 재생되는 것이다.

20은 배기가스 정화장치(16)의 하류 측에 설치된 배기가스의 배출구이고, 당해 배출구(20)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 입자형상 물질 제거 필터(19)의 하류 측에 위치하여 케이싱(17)에 접속되어 있다. 그리고, 배출구(20)는, 예를 들면 정화 처리된 후의 배기가스를 대기 중으로 방출하는 굴뚝 등을 포함하여 구성된다.

21은 배기가스의 온도를 검출하는 온도 검출기로서의 배기온도 센서이고, 당해 배기온도 센서(21)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 배기가스 정화장치(16)의 케이싱(17)에 설치되고, 예를 들면 배기관(11) 측으로부터 배출되는 배기가스의 온도 (T)를 검출한다. 그리고, 배기온도 센서(21)로 검출한 온도(T)는, 검출신호로서 뒤에서 설명하는 컨트롤러(47)로 출력되는 것이다.

22, 23은 배기가스 정화장치(16)의 케이싱(17)에 설치된 가스압 센서이고, 당해 가스압 센서(22, 23)는, 도 3에 예시하는 바와 같이, 입자형상 물질 제거 필터(19)를 사이에 두고, 그 상류 측(입구 측)과 하류 측(출구 측)에 배치되고, 각각의 검출신호를 컨트롤러(47)로 출력한다. 그리고, 컨트롤러(47)는, 가스압 센서(22)로 검출한 필터 상류 측의 압력(P1)과 가스압 센서(23)로 검출한 필터 하류 측의 압력(P2)으로부터, 양자의 압력차(ΔP)(ΔP = P1 - P2)를 연산한다. 이 연산결과로부터, 컨트롤러(47)는, 입자형상 물질 제거 필터(19)에 부착된 입자형상 물질, 미연소 잔류물 등의 퇴적량을 추정하는 것이다.

다음에, 24는 작동유 탱크(13)와 함께 보조 유압원을 구성하는 보조 유압 펌프로서의 파일럿 펌프이고, 당해 파일럿 펌프(24)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 메인 유압 펌프(12)와 함께 엔진(10)에 의해 회전 구동된다. 그리고, 파일럿 펌프(24)는, 작동유 탱크(13) 내로부터 흡입한 작동유를 파일럿 관로(25) 내를 향하여 토출함으로써 뒤에서 설명하는 파일럿압을 발생시키는 것이다.

26은 메인 유압 펌프(12)의 토출 측에 접속된 토출 관로이고, 당해 토출 관로(26)는, 도 3 중에 나타내는 바와 같이 뒤에서 설명하는 방향 제어밸브(31)의 위치까지 연장되고, 방향 제어밸브(31)보다 하류 측이 되는 위치에서 리턴 관로(27)와 접속되어 있다. 그리고, 리턴 관로(27)로 유도된 압유 등의 유액은 차례로 작동유 탱크(13)로 환류된다. 또한, 토출 관로(26)의 도중에는, 압유의 공급관로(28)가 분기하여 설치되고, 이 공급관로(28)에 의해 뒤에서 설명하는 방향 제어밸브(31)와 부하 투입밸브(36)는, 유압 펌프(12), 작동유 탱크(13)에 대하여 병렬로 패러렐 접속되어 있다.

29는 유압 액츄에이터를 구성하는 작업용 유압 실린더이고, 이 유압 실린더(29)는, 예를 들면 작업장치(5)의 스윙 실린더(도시 생략), 도 1에 나타내는 부움 실린더(5E), 아암 실린더(5F) 또는 버킷 실린더(5G) 등을 구성하는 것이다. 그리고, 유압 실린더(29)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 오일실(29A, 29B) 및 로드(29C) 등을 가지고, 이 로드(29C)는, 오일실(29A, 29B)에 공급되는 압유에 의해 신장, 축소되는 것이다.

또한, 유압 셔블(1)에는, 스윙 실린더(도시 생략), 도 1에 나타내는 부움 실린더(5E), 아암 실린더(5F), 버킷 실린더(5G) 외에, 주행용 유압모터, 선회용 유압모터, 배토판(排土板)용 승강 실린더(모두 도시 생략) 등의 유압 액츄에이터가 일반적으로 설치되어 있다. 그러나, 도 3에 나타내는 유압회로에서는, 그 설명을 간략화하기위하여 복수의 유압 액츄에이터의 대표예로서 유압 실린더(29)를 나타낸 것이다.

30A, 30B는 유압 실린더(29)의 오일실(29A, 29B)에 접속된 1쌍의 유압 관로를 나타내고, 당해 유압 관로(30A, 30B)는, 예를 들면 가요성 호스 등의 유압 배관에 의해 구성되어 있다. 그리고, 유압 관로(30A, 30B)는, 유압 펌프(12)로부터의 압유를 뒤에서 설명하는 방향 제어밸브(31)를 거쳐 유압 실린더(29)의 오일실(29A, 29B)에 공급함으로써, 유압 실린더(29)의 로드(29C)를 신축 동작시키는 것이다.

31은 유압 실린더(29)용 방향 제어밸브이고, 당해 방향 제어밸브(31)는, 예를 들면 8포트 3위치의 유압 파일럿식 방향 제어밸브에 의해 구성되고, 그 좌, 우 양쪽에는 1쌍의 유압 파일럿부(31A, 31B)가 설치되어 있다. 그리고, 당해 유압 파일럿부(31A, 31B)는, 뒤에서 설명하는 파일럿 밸브(32)로부터 파일럿압이 공급됨으로써, 방향 제어밸브(31)를 초기위치로서의 중립위치(c)로부터 좌, 우의 전환위치(a), (b)의 어느 하나로 전환하는 것이다.

여기서, 방향 제어밸브(31)가 중립위치(c)부터 전환위치(a)로 전환되었을 때에는, 유압 펌프(12)로부터의 압유가 공급 관로(28), 유압 관로(30A)를 거쳐 유압 실린더(29)의 오일실(29A)에 공급되고, 오일실(29B)로부터의 리턴 오일은 유압 관로(30B), 리턴 관로(27)를 거쳐 작동유 탱크(13)로 되돌아간다. 이에 의하여, 유압 실린더(29)는, 로드(29C)가 신장되는 방향으로 구동된다.

또한, 방향 제어밸브(31)가 중립위치(c)로부터 전환위치(b)로 전환되었을 때에는, 유압 펌프(12)로부터의 압유가 공급 관로(28), 유압 관로(30B)를 거쳐 유압 실린더(29)의 오일실(29B)로 공급되고, 오일실(29A)로부터의 리턴 오일은, 유압 관로(30A), 리턴 관로(27)를 거쳐 작동유 탱크(13)로 되돌아간다. 이에 의하여, 유압 실린더(29)는, 로드(29C)가 축소되는 방향으로 구동된다.

32는 유압 실린더(29)를 원격 조작하는 감압 밸브형의 파일럿 조작밸브[이하, 파일럿 밸브(32)라 한다]이고, 당해 파일럿 밸브(32)는, 예를 들면 유압 셔블의 운전실(도시 생략) 내에 설치되고, 오퍼레이터에 의해 틸트(tilt) 조작되는 조작 레버(32A)를 가지고 있다. 그리고, 파일럿 밸브(32)는, 그 펌프 포트가 파일럿 펌프(24)에 접속되고, 탱크 포트가 작동유 탱크(13)에 접속되어 있다. 또한, 파일럿 밸브(32)의 출력 포트는, 파일럿 관로(33A, 33B)를 거쳐 뒤에서 설명하는 방향 제어밸브(31)의 유압 파일럿부(31A, 31B)에 접속되어 있다.

그리고, 파일럿 밸브(32)는, 오퍼레이터가 조작 레버(32A)를 틸트 조작하였을 때에, 그 조작량에 대응한 파일럿압을 파일럿 관로(33A, 33B)를 통하여 방향 제어밸브(31)의 유압 파일럿부(31A, 31B)에 공급한다. 이에 의하여, 방향 제어밸브(31)는, 도 3에 나타내는 중립위치(c)로부터 전환위치(a), (b)의 어느 하나로 전환되는 것이다.

34, 35는 릴리프 밸브를 나타내고, 이 중 릴리프 밸브(34)는, 고압 릴리프 밸브를 구성하고, 토출 관로(26)의 도중에 접속되어 있다. 그리고, 릴리프 밸브(34)는, 메인 유압 펌프(12)에 의한 압유의 최고 토출압을 설정하고, 이것 이상의 과잉압을 작동유 탱크(13) 측으로 릴리프하는 것이다. 또한, 릴리프 밸브(35)는, 저압 릴리프 밸브를 구성하고, 파일럿 관로(25)의 도중에 접속되어 있다. 그리고, 릴리프 밸브(35)는, 파일럿 펌프(24)의 최고 토출압을 설정하고, 이것 이상의 과잉압을 작동유 탱크(13) 측으로 릴리프하는 것이다.

36은 토출 관로(26)의 도중에 접속하여 설치된 부하 투입밸브이고, 당해 부하 투입밸브(36)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 유압 펌프(12)와 방향 제어밸브(31)와의 사이에 위치하여 토출 관로(26)의 도중에 배치되어 설치된, 예를 들면 6포트 3위치의 유압 파일럿식 방향 제어밸브에 의해 구성되고, 그 좌, 우 양쪽에는 1쌍의 유압 파일럿부(36A, 36B)가 설치되어 있다. 또한, 부하 투입밸브(36)의 유입 측은, 그 고압 측이 되는 포트가 공급 관로(28)에 접속되고, 저압 측이 되는 포트가 리턴 관로(27)로부터 작동유 탱크(13)에 접속되어 있다.

그리고, 부하 투입밸브(36)의 유출 측은, 1쌍의 출력 포트(36C, 36D)를 가지고, 이 중 출력 포트(36C)는, 제 1 릴리프 밸브(37)를 거쳐 리턴 관로(27)에 접속되어 있다. 또한, 출력 포트(36D)는, 제 2 릴리프 밸브(38)를 거쳐 리턴 관로(27)에 접속되고, 이들 릴리프 밸브(37, 38)는, 서로 다른 릴리프압을 유압 부하로서 발생시키는 제 1, 제 2 유압 부하 발생부를 구성하고 있다. 즉, 제 1 릴리프 밸브(37)는, 제 2 릴리프 밸브(38)보다 릴리프 설정압(밸브 개방압)이 높고, 큰 유압 부하를 제 1 유압 부하로서 발생시키는 것이다.

여기서, 부하 투입밸브(36)는, 유압 파일럿부(36A, 36B)의 어느 한쪽에 뒤에서 설명하는 전자밸브(41, 42)로부터 파일럿압이 공급됨으로써, 중립위치(d)로부터 제 1 전환위치(e)와 제 2 전환위치(f)의 어느 하나로 전환된다. 그리고, 전자밸브(41)로부터의 파일럿압에 의해 부하 투입밸브(36)가 중립위치(d)로부터 제 1 전환위치(e)로 전환되었을 때에는, 유압 펌프(12)로부터의 압유가 공급 관로(28),출력 포트(36C)를 거쳐 제 1 릴리프 밸브(37) 측으로 공급되고, 제 1 릴리프 밸브(37)는, 이 때의 압력이 릴리프 설정압을 초과하였을 때에 밸브 개방하여 상기 제 1 유압 부하를 발생시킨다.

도 5에 나타내는 특성선(37A)은, 제 1 릴리프 밸브(37)에 의한 제 1 유압 부하의 특성을 나타내는 것이다. 즉, 제 1 릴리프 밸브(37)를 밸브 개방시킨 상태에서의, 엔진(10)의 회전수와 연료 소비량과의 관계를 나타내고, 엔진 회전수(N)를 점차 증대시킴에 따라 연료 소비량이 증가하는 것이다.

또한, 전자밸브(42)로부터의 파일럿압에 의해 부하 투입밸브(36)가 중립위치(d)로부터 제 2 전환위치(f)로 전환되었을 때에는, 유압 펌프(12)로부터의 압유가 공급 관로(28), 출력 포트(36D)를 거쳐 제 2 릴리프 밸브(38) 측으로 공급된다. 그리고, 이 때의 압력이 릴리프 설정압을 초과하였을 때에 제 2 릴리프 밸브(38)는 밸브 개방하고, 제 1 릴리프 밸브(37)보다 작은 제 2 유압 부하를 발생시킨다. 즉, 제 2 릴리프 밸브(38)에 의한 제 2 유압 부하의 특성은, 도 5에 나타내는 특성선(38A)에 의해 나타내고, 특성선(37A)보다 연료 소비량이 낮게 억제된다.

39, 40은 제 1, 제 2 체크밸브를 나타내고 있다. 여기서, 제 1 체크밸브(39)는, 제 1 릴리프 밸브(37)와 병렬이 되도록 부하 투입밸브(36)의 출력 포트(36C)와 리턴 관로(27)와의 사이에 접속하여 설치되어 있다. 그리고, 제 1 체크밸브(39)는, 부하 투입밸브(36)의 출력 포트(36C)로부터 리턴 관로(27)를 향하여 압유가 제 1 릴리프 밸브(37)를 거치지 않고 유통하는 것을 방지하고, 역방향의 흐름을 허용하는 것이다.

또한, 제 2 체크밸브(40)는, 제 2 릴리프 밸브(38)와 병렬이 되도록 부하 투입밸브(36)의 출력 포트(36D)와 리턴 관로(27)와의 사이에 접속되어 있다. 그리고, 제 2 체크밸브(40)는, 부하 투입밸브(36)의 출력 포트(36D)로부터 리턴 관로(27)를 향하여 압유가 제 2 릴리프 밸브(38)를 거치지 않고 유통하는 것을 방지하고, 역방향의 흐름을 허용하는 것이다.

41, 42는 부하 투입밸브(36)에 파일럿압을 공급하는 조작수단으로서의 전자밸브이고, 당해 전자밸브(41, 42)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 부하 투입밸브(36)의 유압 파일럿부(36A, 36B)에 파일럿 관로(43A, 43B)를 거쳐 접속되어 있다. 그리고, 전자밸브(41)는, 뒤에서 설명하는 컨트롤러(47)로부터의 제어신호로 여자되면, 정지위치(g)로부터 공급위치(h)로 전환되고, 파일럿 관로(25) 내의 파일럿압을 파일럿 관로(43A)를 거쳐 부하 투입밸브(36)의 유압 파일럿부(36A)에 공급한다. 이에 의하여 부하 투입밸브(36)는, 중립위치(d)로부터 제 1 전환위치(e)로 전환된다.

또, 뒤에서 설명하는 컨트롤러(47)로부터의 제어신호에 의해 전자밸브(42)를 여자하였을 때에는, 전자밸브(42)가 정지위치(j)로부터 공급위치(k)로 전환된다. 이 때문에, 파일럿 관로(25) 내의 파일럿압은, 전자밸브(42)로부터 파일럿 관로(43A)를 거쳐 부하 투입밸브(36)의 유압 파일럿부(36B)에 공급된다. 이에 의하여 부하 투입밸브(36)는, 중립위치(d)로부터 제 2 전환위치(f)로 전환된다.

44는 파일럿 관로(25)의 도중에 설치된 스로틀을 나타내고, 당해 스로틀(44)은, 파일럿 펌프(24)로부터 파일럿 관로(25) 내로 토출되는 유액에 스로틀 작용을 부여하여, 스로틀(44)보다 상류 측이 되는 파일럿 관로(25) 내에 파일럿압을 발생시킨다. 그러나, 스로틀(44)보다 하류 측이 되는 파일럿 관로(25)의 선단 측은, 도 3에 나타내는 바와 같이 방향 제어밸브(31)의 하류 측까지 연장되어 리턴 관로(27)와 접속되어 있다.

이 때문에, 방향 제어밸브(31)와 스로틀(44)과의 사이에서는, 파일럿 관로(25) 내의 압력이 방향 제어밸브(31)를 중립위치(c)로 하였을 때에 탱크압에 가까운 압력까지 저하한다. 한편, 방향 제어밸브(31)를 중립위치(c)로부터 전환위치(a), (b)의 어느 하나로 전환하였을 때에는, 파일럿 관로(25)의 선단 측이 리턴 관로(27)로부터 차단된다. 이에 의하여, 파일럿 관로(25)의 선단 측에서도 내부의 압력(파일럿압)은, 릴리프 밸브(35)로 설정한 압력과 동등한 압력까지 증대하는 것이다.

45는 방향 제어밸브(31)가 중립위치(c)에 있는지의 여부를 검출하는 중립위치 검출기로서의 회로압 센서이다. 이 회로압 센서(45)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 방향 제어밸브(31)와 스로틀(44)과의 사이에 위치하여 파일럿 관로(25)의 도중 부위에 접속되고, 파일럿 관로(25) 내의 압력으로부터 방향 제어밸브(31)의 위치 검출을 행하는 것이다. 즉, 방향 제어밸브(31)와 스로틀(44)과의 사이에서는, 방향 제어밸브(31)가 중립위치(c)에 있는지의 여부에 의해 파일럿 관로(25) 내의 압력이 변화한다. 이 때문에, 뒤에서 설명하는 컨트롤러(47)에서는, 회로압 센서(45)에 의해 검출된 압력 검출신호를, 방향 제어밸브(31)의 중립위치 신호로서 사용하는 것이다.

46은 엔진(10)의 회전수를 검출하는 회전센서이고, 당해 회전센서(46)는, 엔진 회전수(N)을 검출하고, 그 검출신호를 컨트롤러(47)로 출력한다. 그리고, 컨트롤러(47)는, 엔진 회전수(N)의 검출신호에 의거하여 뒤에서 설명하는 바와 같이 전자밸브(41, 42)의 어느 하나를 선택적으로 여자하는 제어신호를 출력하는 것이다.

47은 마이크로컴퓨터 등으로 이루어지는 제어수단으로서의 컨트롤러이고, 당해 컨트롤러(47)는, 그 입력 측이 배기온도 센서(21), 가스압 센서(22, 23), 회로압 센서(45) 및 회전센서(46) 등에 접속되고, 그 출력 측은 엔진(10) 및 전자밸브(41, 42) 등에 접속되어 있다. 또한, 컨트롤러(47)는, ROM, RAM 등으로 이루어지는 기억부(47A)를 가지고, 이 기억부(47A) 내에는, 뒤에서 설명하는 도 6에 나타내는 유압부하 투입 제어용 처리 프로그램과, 미리 정해진 소정의 압력값(P₀), 기준 온도(T₀), 엔진 회전수(N)의 판정값(N₀) 등이 저장되어 있다.

여기서, 컨트롤러(47)는, 가스압 센서(22)로 검출한 필터 상류 측의 압력(P1)과 가스압 센서(23)로 검출한 필터 하류 측의 압력(P2)으로부터, 양자의 압력차(ΔP)(ΔP = P1 - P2)를 연산하고, 입자형상 물질 제거 필터(19)(도 3 참조)에 부착한 입자형상 물질, 미연소 잔류물 등의 퇴적량을 양자의 압력차(ΔP)에 의해 추정한다. 그리고, 이 압력차(ΔP)가 미리 정해진 소정의 압력값(P₀)을 초과하였을 때에는, 상기 퇴적량이 많아져 입자형상 물질 제거 필터(19)의 재생처리가 필요하게 되어 있다고 판정하는 것이다.

또한, 기준 온도(T₀)는, 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스의 온도(T)가 입자형상 물질 제거 필터(19)의 재생처리가 가능한 온도(즉, 배기가스 중에 포함되는 입자형상 물질을 연소 가능한 온도, 예를 들면 250℃)까지 상승하고 있는지의 여부를 판정하기 위한 판정 기준이 되는 온도이다. 또한, 엔진 회전수(N)의 판정값(N₀)이란, 예를 들면 엔진(10)의 회전 속도가 저속 회전영역에 있는지, 고속 회전영역에 있는지를 판정하기 위한 판정 기준값이다.

그리고, 컨트롤러(47)는, 뒤에서 설명하는 도 6의 처리 프로그램에 따라 부하 투입밸브(36)를, 전환위치(a), (b) 또는 중립위치(c)의 어느 하나의 위치로 전환하기 위하여 전자밸브(41, 42)의 전환 제어를 행한다. 즉, 컨트롤러(47)는, 배기온도 센서(21), 가스압 센서(22, 23), 회로압 센서(45) 및 회전센서(46)로부터의 검출신호에 의하여, 입자형상 물질 제거 필터(19)(도 3 참조)에 부착된 입자형상 물질, 미연소 잔류물 등의 퇴적량이 많아지고, 이들을 연소에 의하여 다 태워 필터(19)의 재생을 행할 필요가 있고, 또한 배기가스의 온도(T)가 기준 온도(T₀)보다 낮다고 판정하였을 때에, 전자밸브(41, 42)를 엔진 회전수(N)에 따라 선택적으로 전환하는 제어를 행하는 것이다.

제 1 실시형태에 의한 소형의 유압 셔블(1)에 탑재된 배기가스 정화장치(16)는, 상술한 바와 같은 구성을 가지는 것으로, 다음에, 그 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 유압 셔블(1)의 오퍼레이터는, 상부 선회체(4)의 캐브(8)에 탑승하고, 엔진(10)을 시동하여 유압 펌프(12)와 파일럿 펌프(24)를 구동한다. 이에 의하여, 유압 펌프(12)로부터 토출 관로(26), 공급 관로(28)를 향하여 압유가 토출되고, 이 압유는 방향 제어밸브(31)를 거쳐 유압 실린더(29)에 공급된다. 또한, 이것 이외의 방향 제어밸브(도시 생략)로부터는 다른 유압 액츄에이터(예를 들면, 주행용, 선회용 유압 모터 등)에 공급된다. 그리고, 캐브(8)에 탑승한 오퍼레이터가 주행용 조작 레버(도시 생략)를 조작하였을 때에는, 하부 주행체(2)를 전진 또는 후퇴시킬 수 있다.

한편, 캐브(8) 내의 오퍼레이터가 작업용 조작 레버, 예를 들면 도 3에 나타내는 파일럿 밸브(32)의 조작 레버(32A)를 조작함으로써, 작업장치(5)를 부앙동시켜 토사의 굴삭작업 등을 행할 수 있다. 또한, 소형의 유압 셔블(1)은, 상부 선회체(4)에 의한 선회 반경이 작기 때문에, 예를 들면 시가지 등과 같이 좁은 작업현장에서도, 상부 선회체(4)를 선회 구동하면서 작업장치(5)에 의해 배수로 파기 작업 등을 행할 수 있고, 이와 같은 경우에는, 엔진(10)을 부하가 가벼운 상태에서 가동함으로써 소음의 저감화를 도모할 수 있다.

또, 엔진(10)의 운전 시에는, 그 배기관(11)으로부터 유해물질인 입자형상 물질 등이 배출된다. 이 때에 배기가스 정화장치(16)는, 예를 들면 산화촉매(18)에 의해 배기가스 중의 탄화수소(HC), 질소산화물(NO), 일산화탄소(CO)를 산화 제거할 수 있다. 그리고, 입자형상 물질 제거 필터(19)는, 배기가스 중에 포함되는 입자형상 물질을 포집하고, 포집한 입자형상 물질을 연소하여 제거(재생)한다. 이에 의하여, 정화된 배기가스를 하류 측의 배출구(20)로부터 외부로 배출할 수 있다.

그런데, 소형이고 콤팩트한 구조로 된 소선회식(소형) 유압 셔블(1)은, 대형, 중형의 기종 등과 비교하여 작업장치(5)에 의한 토사의 굴삭력이 상대적으로 작고, 엔진(10)도 비교적 소형으로 되어 있다. 또한, 이 경우의 엔진(10)은, 부하가 가벼운 경부하 상태에서 운전하는 경우가 많고, 유압 실린더(29)의 작동을 정지시킨 상태에서는, 예를 들면 배기가스의 온도가 입자형상 물질을 연소 가능한 온도[예를 들면, 기준 온도(T₀)] 이하까지 내려간다.

이 때문에, 유압 실린더(29)의 작동을 정지시킨 그대로의 상태가 계속되면, 입자형상 물질 제거 필터(19) 내로 유입하는 배기가스의 온도를 소요의 온도까지 상승시키는 것이 어렵게 되어, 입자형상 물질 제거 필터(19)에 퇴적한 입자형상 물질을 연소시켜 입자형상 물질 제거 필터(19)를 재생하는 것이 곤란해지는 경우가 있다.

그래서, 제 1 실시형태에서는, 유압 펌프(12)로부터의 압유를 유압 실린더(29) 등에 공급하는 토출 관로(26)의 도중에, 배기가스의 온도를 상승시키기 위한 부하 투입밸브(36)를 설치하고 있다. 당해 부하 투입밸브(36)는 중립위치(d)에 있을 때에 유압 펌프(12)로부터의 압유가 작동유 탱크(13) 측으로 되돌아가는 것을 허용하고, 부하 투입밸브(36)가 중립위치(d)로부터 제 1, 제 2 전환위치(e), (f)로 전환되었을 때에는, 제 1, 제 2 릴리프 밸브(37, 38)의 어느 한쪽에서 유압 부하를 발생시켜, 배기가스의 온도를 상기 기준 온도(T₀) 이상까지 상승시키는 구성으로 하고 있다.

그리고, 컨트롤러(47)는, 도 6에 나타내는 처리 프로그램에 따라, 가스압 센서(22, 23)로 검출한 압력(P1, P2) 사이의 압력차(ΔP)(ΔP = P1 - P2)를 연산한다. 이 압력차(ΔP)가 미리 정해진 소정의 압력값(P₀)보다 커지고, 배기온도 센서(21)로 검출한 배기가스의 온도(T)가 미리 정해진 기준 온도(T₀)보다 낮아졌을 때에, 전자밸브(41, 42)의 어느 한쪽을 여자하도록 전환 제어하고, 부하 투입밸브(36)를 중립위치(d)로부터 전환위치(e), (f)로 전환한다. 이에 의하여, 제 1, 제 2 릴리프 밸브(37, 38)의 어느 한쪽에서 유압부하를 발생시키고, 결과적으로 엔진(10)의 부하를 높임으로써, 배기가스의 온도를 상승시키는 구성으로 하고 있다.

즉, 엔진(10)의 가동에 의해 도 6의 처리동작이 개시되면, 단계 1에서는 가스압 센서(22, 23)에 의한 압력차(ΔP)를 판독한다. 또한, 회로압 센서(45)로부터의 검출신호를 중립위치 신호로서 판독하고, 배기온도 센서(21)로부터 배기가스의 온도(T)를 판독함과 함께, 회전센서(46)로부터 엔진 회전수(N)를 판독한다.

다음에, 단계 2에서는, 상기 압력차(ΔP)가 소정의 압력값(P₀)보다 큰지의 여부를 판정한다. 그리고, 단계 2에서 「NO」라고 판정하는 동안은, 압력차(ΔP)가 압력값(P₀) 이하이고, 배기가스 정화장치(16)의 입자형상 물질 제거 필터(19)에 부착된 입자형상 물질, 미연소 잔류물 등의 퇴적량은, 재생처리가 필요한 양보다 적다고 판단할 수 있다.

그래서, 이 경우에는 단계 3으로 이행하여, 전자밸브(41, 42)를 소자하여 정지위치(g), (j)에 유지하고, 부하 투입밸브(36)를 중립위치(d)에 유지한 상태로 한다. 그리고, 그 다음에는 앞에서 설명한 단계 1로 되돌아가서, 이것 이후의 처리를 반복하도록 한다.

한편, 단계 2에서 「YES」라고 판정하였을 때에는, 압력차(ΔP)가 압력값(P₀)을 초과하여, 입자형상 물질 제거 필터(19)의 재생처리가 필요하게 되어 있다고 판단할 수 있다. 그래서, 다음 단계 4로 이행하여 파일럿 밸브(32)의 조작 레버(32A)가 중립위치에 있는지의 여부를 판정한다. 이 경우, 회로압 센서(45)로 검출한 파일럿 관로(25) 내의 압력에 의하여, 방향 제어밸브(31)가 중립위치(c)로부터 전환위치(a), (b)로 전환되어 있는지의 여부를 판정하고, 이에 의하여, 조작 레버(32A)가 중립인지의 여부, 즉 틸트 조작되어 있지 않은지의 여부를 판정한다.

그리고, 단계 4에서 「NO」라고 판정할 때는, 조작 레버(32A)가 틸트 조작되고, 방향 제어밸브(31)가 중립위치(c)로부터 전환위치(a), (b)로 전환되어 있는 경우이다. 이 경우, 유압 실린더(29)가 유압 펌프(12)로부터의 압유에 의해 구동되고, 엔진(10)은 부하 운전되고 있기 때문에, 배기가스의 온도는 상승한다고 판단할 수 있다. 그래서, 이 경우는, 단계 3으로 이행하여 부하 투입밸브(36)를 중립위치(d)에 유지하고, 단계 1 이후의 처리를 속행한다.

한편, 단계 4에서 「YES」라고 판정하였을 때에는, 방향 제어밸브(31)가 중립위치(c)에 있고, 유압 실린더(29)는 정지하고 있는 경우이기 때문에, 다음 단계 5로 이행하여 배기가스의 온도(T)가 기준 온도(T₀)보다 낮은지의 여부를 판정한다. 그리고, 단계 5에서 「YES」라고 판정할 때에는, 배기가스의 온도(T)가 입자형상 물질을 연소 가능한 온도인 기준 온도(T₀)보다 낮기 때문에, 다음 단계 6 이후의 처리로 이행하여, 배기가스의 온도(T)를 상승시키기 위한 처리를 실행한다. 또한, 단계 5에서 「NO」라고 판정할 때에는, 앞에서 설명한 단계 3의 처리에 되돌아간다.

여기서, 단계 6에서는, 엔진 회전수(N)가 미리 정해진 판정값(N₀)보다 낮은지의 여부를 판정한다. 그리고, 단계 6에서 「YES」라고 판정하였을 때에는, 엔진 회전수(N)가 판정값(N₀)보다 낮아져, 엔진(10)은 저속 회전영역에 있다고 판단할 수 있다. 그래서, 다음 단계 7로 이행하여 전자밸브(41)를 여자하고 정지위치(g)로부터 공급위치(h)로 전환한다.

이에 의하여, 부하 투입밸브(36)는, 전자밸브(41)를 거친 파일럿압이 파일럿관로(43A)로부터 유압 파일럿부(36A)에 공급되기 때문에, 도 3에 나타내는 중립위치(d)로부터 제 1 전환위치(e)로 전환된다. 이 결과, 유압 펌프(12)로부터 토출된 압유는, 공급 관로(28), 부하 투입밸브(36)의 출력 포트(36C)를 거쳐 제 1 릴리프 밸브(37) 측에 공급된다. 그리고, 제 1 릴리프 밸브(37)는, 이 때의 압력이 릴리프 설정압을 초과하였을 때에 밸브 개방하고, 예를 들면 유압 펌프(12)의 토출압을 제 1 릴리프 밸브(37)에 의한 설정압으로 유지하도록 제 1 유압 부하를 발생시킨다(도 6에서의 단계 8 참조).

이 경우, 제 1 릴리프 밸브(37)에 의한 제 1 유압 부하의 특성은, 도 5에 나타내는 특성선(37A)과 같이 나타낼 수 있고, 엔진(10)에 의한 연료 소비량은, 엔진 회전수(N)를 점차 증대시킴에 따라 증가한다. 그리고, 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스의 온도(T)는, 도 7 중에 나타내는 특성선(48)과 같이, 입자형상 물질을 연소 가능한 온도인 기준 온도(T₀)보다 높은 온도까지 상승한다. 즉, 엔진(10)의 부하가 제 1 릴리프 밸브(37)에 의한 유압 부하에 의해 증대되기 때문에, 엔진(10)의 배기온도도 상승하는 것이다.

도 7 중에 나타내는 특성선(49)은, 제 1, 제 2 릴리프 밸브(37, 38)를 사용하는 일 없이, 유압 부하를 발생시키지 않은 경우에서의 배기가스의 온도 특성이다. 이 경우, 배기가스의 온도(T)는, 엔진 회전수(N)가 증대함에 따라 점차 상승하나, 기준 온도(T₀)보다 높은 온도까지 상승하는 일은 없다. 또한, 도 7 중의 특성선(50)은, 엔진(10)의 엔진 회전수(N)와 출력 토오크(Tr)와의 관계를 나타내는 소위 토오크 곡선을 나타낸 것이다.

그런데, 엔진 회전수(N)가 판정값(N₀) 이상이 되는 엔진(10)의 고속 회전영역에서는, 도 7 중에 점선으로 나타내는 특성선(48A)과 같이, 배기가스의 온도(T)가 기준 온도(T₀)보다 충분히 높은 온도까지 상승한다. 그리고, 이 상태에서는, 도 5에 나타내는 특성선(37A)으로부터도 분명한 바와 같이, 엔진(10)의 연료 소비량도 엔진 회전수(N)에 따라 점차 증대하여, 연료를 불필요하게 소비할 가능성이 높다.

그래서, 도 6 중의 단계 6에서 「NO」라고 판정하였을 때에는, 엔진 회전수 (N)가 판정값(N₀) 이상이 되어 고속 회전영역에 있기 때문에, 단계 9로 이행하여 전자밸브(42)를 여자하고 정지위치(j)로부터 공급위치(k)로 전환한다. 또한, 전자밸브(41)는 미리 소자하여 정지위치(g)로 되돌려 놓는다.

이에 의하여, 부하 투입밸브(36)는, 전자밸브(42)를 거친 파일럿압이 파일럿관로(43B)로부터 유압 파일럿부(36B)에 공급되기 때문에, 도 3에 나타내는 중립위치(d)로부터 제 2 전환위치(f)로 전환된다. 이 결과, 유압 펌프(12)로부터의 압유는, 공급 관로(28), 부하 투입밸브(36)의 출력 포트(36D)를 거쳐 제 2 릴리프 밸브(38) 측에 공급된다. 그리고, 제 2 릴리프 밸브(38)는, 이때의 압력이 릴리프 설정압[제 1 릴리프 밸브(37)보다 낮은 릴리프 설정압]을 초과하였을 때에 밸브 개방하고, 예를 들면 유압 펌프(12)의 토출압을 제 2 릴리프 밸브(38)에 의한 설정압으로 유지하도록 제 2 유압 부하를 발생시킨다(도 6에서의 단계 10 참조).

이 경우, 제 2 릴리프 밸브(38)에 의한 제 2 유압 부하의 특성은, 도 5에 나타내는 특성선(38A)과 같이 나타낼 수 있고, 엔진(10)에 의한 연료 소비량은, 엔진 회전수(N)를 점차 증대시킴에 따라 증가한다. 그리고, 엔진(10)으로부터 배출되는 배기가스의 온도(T)는, 도 7 중에 나타내는 특성선(51)과 같이 기준 온도(T₀)보다 높은 온도까지 상승한다.

그러나, 제 2 릴리프 밸브(38)에 의한 제 2 유압 부하는, 제 1 릴리프 밸브(37)에 의한 제 1 유압 부하보다 작기 때문에, 이 경우의 배기가스의 온도(T)는, 도 7 중에 점선으로 나타내는 특성선(48A)보다 낮은 온도로 억제된다. 이에 의하여, 엔진 회전수(N)가 판정값(N₀) 이상이 되는 고속 회전영역에서는, 배기가스의 온도(T)가 기준 온도(T₀)보다 여분으로 높은 온도까지 상승하는 것을 억제할 수 있어, 엔진(10)이 연료를 불필요하게 소비하는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 하여, 제 1 실시형태에 의하면, 유압 펌프(12)로부터의 압유를 유압 실린더(29) 등에 공급하는 토출 관로(26)의 도중에 부하 투입밸브(36)를 설치하고, 당해 부하 투입밸브(36)를 중립위치(d)로부터 전환위치(e), (f)로 전환하였을 때에, 제 1, 제 2 릴리프 밸브(37, 38)의 어느 한쪽에서 유압 부하를 발생시키고, 배기가스의 온도를 기준 온도(T₀) 이상까지 상승시키는 구성으로 하고 있다.

즉, 가스압 센서(22, 23)로 검출한 압력(P1, P2) 사이의 압력차(ΔP)(ΔP = P1 - P2)가, 미리 정해진 소정의 압력값(P₀)보다 커지고, 배기온도 센서(21)로 검출한 배기가스의 온도(T)가 미리 정해진 기준 온도(T₀)보다 낮아졌을 때에, 전자밸브(41, 42)의 어느 한쪽을 여자하도록 전환 제어하고, 부하 투입밸브(36)를 중립위치(d)로부터 전환위치(e), (f)로 전환함으로써, 제 1, 제 2 릴리프 밸브(37, 38)의 어느 한쪽에서 유압 부하를 발생시키는 구성으로 하고 있다.

이에 의하여, 이 때의 유압 부하에 따라 엔진(10)의 부하를 높일 수 있고, 배기가스의 온도를 상승시킴으로써, 배기가스 정화장치(16)의 입자형상 물질 제거 필터(19)에 퇴적된 입자형상 물질을 연소시켜, 입자형상 물질 제거 필터(19)를 재생할 수 있다. 이 때문에, 종래 기술과 같이, 유압 펌프의 토출량 제어 등을 행하는 일 없이, 부하 투입밸브(36), 제 1, 제 2 릴리프 밸브(37, 38) 및 전자밸브(41, 42) 등을 사용하여 유압 부하를 발생시키고, 예를 들면 입자형상 물질 제거 필터(19)의 재생을 원활하게 행할 수 있다.

따라서, 제 1 실시형태에 의하면, 엔진(10)의 무부하 또는 경부하 운전에 의해 배기가스의 온도(T)가 내려 갔을 때에도, 부하 투입밸브(36)를 전환 제어하여 제 1, 제 2 릴리프 밸브(37, 38)로 유압 부하를 발생시킨다. 이에 의하여, 입자형상 물질 제거 필터(19)에 퇴적된 입자형상 물질을 연소시켜 당해 필터(19)를 재생할 수 있고, 배기가스의 정화처리를 안정되게 행할 수 있음과 함께, 배기가스 정화장치(16)로서의 신뢰성을 향상할 수 있다.

다음에, 도 8 내지 도 12는 본 발명의 제 2 실시형태를 나타내고, 본 실시형태의 특징은, 설정압 가변식의 릴리프 밸브를 사용함으로써 유압 부하를 엔진 회전수에 따라 가변으로 제어하는 구성으로 한 것에 있다. 또한, 제 2 실시형태에서는, 앞에서 설명한 제 1 실시형태와 동일한 구성요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

도면에서, 61은 제 2 실시형태에서 채용한 부하 투입밸브이고, 이 부하 투입밸브(61)는, 제 1 실시형태에서 설명한 부하 투입밸브(36)와 거의 마찬가지로, 유압 펌프(12)와 방향 제어밸브(31)의 사이에 위치하여 토출 관로(26)의 도중에 배치되어 설치되어 있다. 또한, 부하 투입밸브(61)는, 그 고압 측이 되는 포트가 공급 관로(28)에 접속되고, 저압 측이 되는 포트가 리턴 관로(27)에 접속되어 있다. 그러나, 이 경우의 부하 투입밸브(61)는, 예를 들면 6포트 2위치의 유압 파일럿식 방향 제어밸브에 의해 구성되어 있다.

여기서, 부하 투입밸브(61)는 좌, 우방향의 한쪽에 스프링(61A)이 설치되고, 다른 쪽에는 유압 파일럿부(61B)가 설치되어 있다. 그리고, 부하 투입밸브(61)는, 스프링(61A)에 의해 평상 시에는 초기위치(m)에 배치되고, 유압 파일럿부(61B)에 공급되는 파일럿압에 의해 스프링(61A)에 저항하여 초기위치(m)로부터 전환위치(n)로 전환된다.

이 경우, 부하 투입밸브(61)는 출력 포트(61C)를 가지고, 이 출력 포트(61C)는, 설정압 가변식의 릴리프 밸브(62)[이하, 가변 릴리프 밸브(62)라 한다]를 거쳐 리턴 관로(27)에 접속되어 있다. 그리고, 가변 릴리프 밸브(62)는, 뒤에서 설명하는 컨트롤러(47)로부터 출력되는 제어신호의 전류값에 따라 릴리프 설정압이 가변으로 제어되고, 이 때의 릴리프 설정압에 대응한 유압 부하를 발생시키는 유압 부하 발생부를 구성하고 있다.

즉, 부하 투입밸브(61)는, 유압 파일럿부(61B)에 뒤에서 설명하는 전자밸브(64)로부터 파일럿압이 공급됨으로써, 초기위치(m)로부터 전환위치(n)로 전환된다. 그리고, 부하 투입밸브(61)가 초기위치(m)로부터 전환위치(n)로 전환되었을 때에는, 유압 펌프(12)로부터의 압유가 공급 관로(28), 출력 포트(61C)를 거쳐 가변 릴리프 밸브(62) 측으로 공급되고, 당해 가변 릴리프 밸브(62)는, 이 때의 압력이 릴리프 설정압을 초과하였을 때에 밸브 개방하여 상기 유압 부하를 발생시킨다.

63은 체크밸브이고, 당해 체크밸브(63)는, 가변 릴리프 밸브(62)와 병렬이 되도록 부하 투입밸브(61)의 출력 포트(61C)와 리턴 관로(27)의 사이에 접속하여 설치되어 있다. 그리고, 체크밸브(63)는, 부하 투입밸브(61)의 출력 포트(61C)로부터 리턴 관로(27)를 향하여 압유가 가변 릴리프 밸브(62)를 거치지 않고 유통하는 것을 방지하고, 역방향의 흐름을 허용하는 것이다.

64는 부하 투입밸브(61)에 파일럿압을 공급하는 조작수단으로서의 전자밸브이고, 당해 전자밸브(64)는, 도 8에 나타내는 바와 같이 부하 투입밸브(61)의 유압 파일럿부(61B)에 파일럿 관로(65)를 거쳐 접속되어 있다. 그리고, 전자밸브(64)는, 제 1 실시형태에서 설명한 전자밸브(41)와 마찬가지로 여자되었을 때에 정지위치(g)로부터 공급위치(h)로 전환되고, 파일럿 관로(25) 내의 파일럿압을 파일럿 관로(65)를 거쳐 부하 투입밸브(61)의 유압 파일럿부(61B)에 공급한다. 이에 의하여 부하 투입밸브(61)는, 초기위치(m)로부터 전환위치(n)로 전환된다.

66은 본 실시형태에서 채용한 제어수단으로서의 컨트롤러이고, 당해 컨트롤러(66)는, 제 1 실시형태에서 설명한 컨트롤러(47)와 거의 동일하게 구성되고, 그 입력 측이 배기온도 센서(21), 가스압 센서(22, 23), 회로압 센서(45) 및 회전센서(46) 등에 접속되어 있다(도 9 참조). 그러나, 컨트롤러(66)는, 그 출력 측이 엔진(10), 가변 릴리프 밸브(62) 및 전자밸브(64) 등에 접속되어 있다.

또한, 컨트롤러(66)는, ROM, RAM 등으로 이루어지는 기억부(66A)를 가지고, 이 기억부(66A) 내에는, 뒤에서 설명하는 도 11에 나타내는 유압 부하 투입 제어용 처리 프로그램과, 제 1 실시형태와 동일한 소정의 압력값(P₀), 기준 온도(T₀)와, 도 10에 나타내는 제어신호의 특성맵 등이 저장되어 있다.

여기서, 도 10에 나타내는 특성맵은, 가변 릴리프 밸브(62)에 의한 릴리프 설정압을 엔진 회전수(N)에 따라 가변으로 제어하기 위한 맵이다. 즉, 도 10에 나타내는 특성맵은, 가변 릴리프 밸브(62)로 출력하는 제어신호의 전류값을 직선형상의 특성선(67)을 따라 엔진 회전수(N)에 반비례하도록 점차 감소시키는 것으로, 가변 릴리프 밸브(62)의 릴리프 설정압은, 이 전류값에 비례한 압력으로 설정되는 것이다.

그리하여, 이와 같이 구성된 제 2 실시형태에서도, 앞에서 설명한 제 1 실시형태와 거의 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 특히, 제 2 실시형태에서는, 가변 릴리프 밸브(62)를 사용함으로써 유압 부하를 엔진 회전수(N)에 따라 가변으로 제어하는 구성으로 하고 있기 때문에, 하기와 같은 효과를 얻을 수 있다.

즉, 엔진(10)의 가동에 의해 도 11에 나타내는 처리동작이 개시되면, 단계 11, 12, 단계 14, 15에서는, 제 1 실시형태에서 설명한 도 6에 나타내는 단계 1, 2, 단계 4, 5와 동일한 처리를 행한다. 단계 12에서 「NO」라고 판정하는 경우는, 압력차(ΔP)가 압력값(P₀) 이하이고, 배기가스 정화장치(16)의 입자형상 물질 제거 필터(19)에 부착된 입자형상 물질, 미연소 잔류물 등의 퇴적량은, 재생처리가 필요한 양보다 적다고 판단할 수 있다.

그래서, 이 경우에는 다음 단계 13으로 이행하여, 전자밸브(64)를 소자하여 정지위치(g)에 유지하고, 부하 투입밸브(61)를 초기위치(m)에 유지한 상태로 한다. 그리고, 그 다음에는 앞에서 설명한 단계 11로 되돌아가서, 이것 이후의 처리를 반복하도록 한다.

한편, 단계 15에서 「YES」라고 판정하였을 때에는, 압력차(ΔP)가 입자형상 물질 제거 필터(19)의 재생처리가 필요한 압력값(P₀)을 초과하고, 방향 제어밸브(31)가 중립위치(c)에 있는 데다가, 배기가스의 온도(T)가 입자형상 물질을 연소가능한 온도인 기준 온도(T₀)보다 낮아져 있다. 그래서, 다음 단계 16 이후의 처리로 이행하여, 배기가스의 온도(T)를 상승시키기 위한 처리를 실행한다.

즉, 단계 16에서는, 도 10에 나타내는 특성맵의 특성선(67)에 따라 엔진 회전수(N)에 의거하는 제어신호의 전류값을 연산하고, 연산결과의 전류값을 가진 제어신호를 가변 릴리프 밸브(62)로 출력한다. 다음 단계 17에서는, 전자밸브(64)를 여자하여 정지위치(g)로부터 공급위치(h)로 전환한다. 이에 의하여, 부하 투입밸브(61)는, 전자밸브(64)를 거친 파일럿압이 파일럿 관로(65)로부터 유압 파일럿부(61B)에 공급되기 때문에, 도 8에 나타내는 초기위치(m)로부터 전환위치(n)로 전환된다.

이 결과, 유압 펌프(12)로부터 토출된 압유는, 공급 관로(28), 부하 투입밸브(61)의 출력 포트(61C)를 거쳐 가변 릴리프 밸브(62) 측에 공급된다. 그리고, 단계 18에서는, 상기 제어신호를 가변 릴리프 밸브(62)로 출력하여 엔진 회전수(N) 에 따라 가변으로 설정된 릴리프압으로, 가변 릴리프 밸브(62)의 개방, 폐쇄를 제어한다. 이 때문에, 가변 릴리프 밸브(62)는, 부하 투입밸브(61)의 출력 포트(61C)를 거쳐 공급되는 압유의 압력이, 상기 전류값에 따라 가변으로 설정된 릴리프 설정압을 초과하였을 때에 밸브 개방하고, 예를 들면 유압 펌프(12)의 토출압을 가변 릴리프 밸브(62)에 의한 설정압으로 유지하도록 유압 부하를 발생시킨다.

다음에, 단계 19에서는 배기온도 센서(21)에 의한 배기가스의 온도(T)를 판독하고, 다음 단계 20에서는, 배기가스의 온도(T)가 기준 온도(T₀)보다 낮은지의 여부를 판정한다. 그리고, 단계 20에서 「YES」라고 판정할 때에는, 배기가스의 온도(T)가 입자형상 물질을 연소 가능한 기준 온도(T₀)까지 상승하고 있지 않기 때문에, 다음 단계 21에서 가변 릴리프 밸브(62)로 출력하는 제어신호의 전류값을 미리 정해진 전류값(예를 들면, 수 밀리암페어)분만큼 상승시킨다.

그리고, 단계 18로 이행하여 전류값이 상승된 제어신호를 가변 릴리프 밸브(62)로 출력하고, 이 때의 전류값에 비례하여 릴리프 설정압을 증대시킴과 함께, 가변 릴리프 밸브(62)에 의해 발생하는 유압 부하도 마찬가지로 증대시킨다. 즉, 엔진(10)의 부하가 가변 릴리프 밸브(62)에 의한 유압 부하에 의해 증대되기 때문에, 엔진(10)의 배기온도도 상승하는 것이다.

이 상태에서 단계 19, 20의 처리를 반복하고, 단계 20에서 「NO」라고 판정하였을 때에는, 배기가스의 온도(T)가 입자형상 물질을 연소 가능한 기준 온도(T₀)까지 상승하고 있기 때문에, 단계 11의 처리로 되돌아가서, 이것 이후의 처리를 속행시킨다. 이 결과, 배기가스의 온도(T)는, 도 12 중에 나타내는 특성선(68)과 같이, 엔진 회전수(N)가 증대 또는 감소하여도 기준 온도(T₀)보다 높은, 거의 일정한 온도로 유지되게 되고, 엔진(10)의 연료 소비량이 여분으로 증가하는 것을 억제할 수 있어, 연료가 불필요하게 소비되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 제 2 실시형태에서는, 도 10 중에 실선으로 나타내는 특성선(67)과 같이, 가변 릴리프 밸브(62)로 출력하는 제어신호의 전류값을 엔진 회전수(N)에 반비례하여 직선형상으로 감소시키는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정하는 것이 아니고, 예를 들면 도 10 중에 일점 쇄선으로 나타내는 특성선(67'), 또는 2점 쇄선으로 나타내는 특성선(67")과 같이 곡선형상으로 감소시키는 특성으로 하여도 된다.

또한, 상기 제 1 실시형태에서는, 제 1, 제 2 릴리프 밸브(37, 38)에 의해 유압 부하 발생부를 구성하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정하지 않고, 예를 들면 유압에 의한 압력을 축압하는 어큐뮬레이터, 발전기 등의 관성 부하를 회전 구동하는 유압 모터를, 제 1, 제 2 릴리프 밸브(37, 38)를 대신하는 유압 부하 발생부로서 사용하는 구성으로 하여도 된다. 그리고, 이 점은 제 2 실시형태에 대해서도 마찬가지이다.

또한, 앞에서 설명한 각 실시형태에서는, 배기가스 정화장치(16)를 소형의 유압 셔블(1)에 탑재한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명에 의한 배기가스 정화장치를 구비한 유압 작업기는 이것에 한정하는 것이 아니고, 예를 들면 휠식의 하부 주행체를 구비한 유압 셔블, 휠로더, 포크리프트, 유압 크레인 등의 건설기계, 또는 건설기계 이외의 유압 작업기 등에도 널리 적용할 수 있는 것이다.

1 : 유압 셔블 2 : 하부 주행체(차체)
4 : 상부 선회체(차체) 5 : 작업장치
6 : 선회 프레임(프레임) 9 : 카운터웨이트
10 : 엔진 11 : 배기관
12 : 유압 펌프 13 : 작동유 탱크
15 : 열교환기 16 : 배기가스 정화장치
17 : 케이싱 18 : 산화 촉매(촉매수단)
19 : 입자형상 물질 제거 필터 21 : 배기온도 센서(온도 검출기)
22, 23 : 가스압 센서(압력 검출기) 24 : 파일럿 펌프
26 : 토출 관로 27 : 리턴 관로
28 : 공급 관로
29 : 유압 실린더(유압 액츄에이터) 31 : 방향 제어밸브
36, 61 : 부하 투입밸브
37 : 제 1 릴리프 밸브(유압 부하 발생부)
38 : 제 2 릴리프 밸브(유압 부하 발생부)
41, 42, 64 : 전자밸브(조작수단)
45 : 회로압 센서(중립위치 검출기)
46 : 회전센서 47, 66 : 컨트롤러(제어수단)
62 : 가변 릴리프 밸브(유압 부하 발생부)

Claims

원동기로서의 엔진과, 당해 엔진의 배기 측에 설치되어 배기가스를 정화하는 배기가스 정화장치와, 상기 엔진에 의해 구동되어 탱크 내의 유액(油液)을 흡입하여 압유를 토출하는 유압 펌프와, 당해 유압 펌프로부터 토출된 압유에 의해 구동되는 적어도 1개 이상의 유압 액츄에이터와, 당해 유압 액츄에이터와 상기 유압 펌프, 탱크와의 사이에 설치되어 당해 유압 액츄에이터에 대한 압유의 공급을 제어하는 방향 제어밸브를 구비하고,
상기 배기가스 정화장치에는, 상기 배기가스의 온도를 검출하는 온도 검출기와, 상기 배기가스 정화장치의 입구 측과 출구 측과의 사이에서 상기 배기가스의 압력차를 검출하는 압력 검출기를 설치하여 이루어지는 유압 작업기에 있어서,
상기 유압 펌프로부터의 압유를 상기 유압 액츄에이터에 공급하는 관로의 도중에는, 상기 배기가스의 온도를 상승시키기 위한 부하 투입밸브를 설치하고,
당해 부하 투입밸브는,
초기위치에 있을 때에 상기 유압 펌프로부터의 압유가 상기 탱크 측으로 되돌아가는 것을 허용하고,
상기 온도 검출기로 검출한 상기 배기가스의 온도가 미리 정해진 기준 온도보다 낮고, 상기 압력 검출기로 검출한 상기 압력차가 미리 정해진 소정의 압력값보다 커졌을 때에, 상기 초기위치로부터 전환되어 유압 부하를 발생시켜 상기 배기가스의 온도를 상기 기준 온도 이상으로 상승시키는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 유압 작업기.
제 1항에 있어서,
상기 유압 액츄에이터에 대한 압유의 공급을 제어하는 상기 방향 제어밸브가 중립위치에 있는지의 여부를 검출하는 중립위치 검출기를 구비하고, 상기 부하 투입밸브는, 당해 중립위치 검출기에 의해 상기 방향 제어밸브가 중립위치에 있는 것을 검출하였을 때에, 상기 초기위치로부터 상기 유압 부하를 발생시키는 전환위치로 전환되는 구성으로 하여 이루어지는 유압 작업기.
제 1항에 있어서,
상기 엔진의 회전수를 검출하는 회전센서를 구비하고, 상기 부하 투입밸브는, 당해 회전센서로 검출한 상기 엔진의 회전수에 따라 상기 유압 부하를 가변으로 제어하는 구성으로 하여 이루어지는 유압 작업기.
제 1항에 있어서,
상기 엔진의 회전수를 검출하는 회전센서를 구비하고, 상기 부하 투입밸브는, 당해 회전센서로 검출한 상기 엔진의 회전수가 미리 정해진 판정값보다 낮은 저속 회전영역에 있을 때에, 상기 초기위치로부터 큰 유압 부하를 발생시키는 제 1 전환위치로 전환되고, 상기 엔진의 회전수가 상기 판정값보다 높은 고속 회전영역에 있을 때에는, 작은 유압 부하를 발생시키는 제 2 전환위치로 상기 초기위치로부터 전환되는 구성으로 하여 이루어지는 유압 작업기.
제 4항에 있어서,
상기 부하 투입밸브가 초기위치로부터 상기 제 1 전환위치로 전환되었을 때에 상기 큰 유압 부하를 발생시키는 제 1 릴리프 밸브와, 상기 부하 투입밸브가 초기위치로부터 제 2 전환위치로 전환되었을 때에 상기 작은 유압 부하를 발생시키는 제 2 릴리프 밸브를 구비하는 구성으로 하여 이루어지는 유압 작업기.
제 1항에 있어서,
상기 엔진의 회전수를 검출하는 회전센서와, 상기 부하 투입밸브가 초기위치로부터 전환위치로 전환되었을 때에 릴리프 설정압에 대응한 상기 유압 부하를 발생시키는 설정압 가변식의 릴리프 밸브를 구비하고, 당해 릴리프 밸브는, 상기 회전센서로 검출한 상기 엔진의 회전수가 커짐에 따라 상기 릴리프 설정압을 점차 감소시키는 구성으로 하여 이루어지는 유압 작업기.