KR20130138224A - 유압 작업기 - Google Patents

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KR20130138224A
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고오지 이시카와
히데토시 사타케
다카토시 오오키
신지 니시카와
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히다찌 겐끼 가부시키가이샤
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Abstract

배기 가스중의 입자상 물질을 연소시킬 때의 엔진에 대한 부하를 증가시키기 위해서 사용되는 에너지를 전력으로서 회수할 수 있는 유압 작업기를 제공한다. 본 발명은, 엔진(2)에 작용하는 부하를 증가시켜서, 배기 가스 온도를 상승시키는 배기 가스 온도 상승 처리 수단이, 엔진(2)에 접속한 전동 어시스트 모터(5)와, 이 전동 어시스트 모터(5)의 토크를 조정하는 인버터(20)를 포함하는 동시에, 액추에이터 제어용 제어 밸브(8)가 비공급 상태에 있는지의 여부 판정하는 제1 판정 수단과, 배기 가스 정화 장치(17)의 필터에 막힘을 발생하고 있는가 아닌가 판정하는 제2 판정 수단을 갖고, 제1 판정 수단에서 비공급 상태라고 판정되고, 게다가 제2 판정 수단에서 필터에 막힘을 발생하고 있다고 판정되었을 때, 엔진(2)에 작용하는 부하를 증가시키도록 전동 어시스트 모터(5)를 구동시켜, 발전시키는 메인 컨트롤러(15)를 포함하는 구성으로 되어 있다.

Description

유압 작업기{HYDRAULIC WORKING MACHINE}
본 발명은, 엔진에서 발생한 배기 가스중의 입자상 물질을 포집하는 배기 가스 정화 장치를 구비한 유압 셔블 등의 유압 작업기에 관한 것이다.
이러한 종류의 종래 기술로서 특허문헌 1에 도시되는 것이 있다. 이 특허문헌 1에 도시되는 종래 기술은, 엔진과, 이 엔진의 동력이 전달되어서 구동하는 가변 용량형 유압 펌프와, 이 가변 용량형 유압 펌프로부터 토출되는 압유로 구동하는 유압 액추에이터를 구비하고 있다. 또한, 가변 용량형 유압 펌프로부터 유압 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하고, 가변 용량형 유압 펌프로부터 토출된 압유를 유압 액추에이터에 공급하는 공급 상태와, 유압 액추에이터에 공급하지 않고 압유를 작동유 탱크에 복귀시키는 비공급 상태로 전환 가능한 액추에이터 제어용 제어 밸브와, 엔진에서 발생한 배기 가스중의 입자상 물질을 포집하는 필터를 갖는 배기 가스 정화 장치를 구비하고 있다. 또한, 이 종래 기술은, 액추에이터 제어용 제어 밸브가 전술한 비공급 상태에 있고, 게다가 배기 가스 정화 장치의 필터에 막힘을 발생하고 있을 때에, 엔진에 작용하는 부하를 증가시켜서, 배기 가스 온도를 입자상 물질이 연소하는데 필요한 온도까지 상승시키는 처리를 행하는 배기 가스 온도 상승 처리 수단을 구비하고 있다. 이 배기 가스 온도 상승 처리 수단은, 가변 용량형 유압 펌프로부터 토출된 압유를 작동유 탱크에 유도하는 관로를 연통, 또는 차단하도록 개폐 가능한 전환 밸브를 포함하는 구성으로 이루어져 있다.
이 종래 기술은, 액추에이터용 제어 밸브가 비공급 상태이며, 게다가 배기 가스 정화 장치의 필터에 막힘을 발생하고 있을 때에는, 전환 밸브가 폐쇄 위치로 전환 제어되고, 이에 의해 가변 용량형 유압 펌프와 작동유 탱크를 연락하는 관로가 차단되고, 전환 밸브와 가변 용량형 유압 펌프를 연락하는 관로 부분의 압력, 즉 펌프 토출압이 높아져서, 엔진에 작용하는 부하가 증가한다. 이에 의해 엔진의 배기 가스 온도가 상승하고, 배기 가스중에 포함되는 입자상 물질이 연소하게 되어 있다.
일본 특허 제3073380호 공보
전술한 종래 기술은, 배기 가스중의 입자상 물질의 연소가 필요할 때에는, 엔진에 대한 부하를 증가시켜서 배기 가스의 온도를 상승시키고, 배기 가스중의 입자상 물질을 연소시킬 수 있지만, 액추에이터 제어용 제어 밸브의 비공급시는, 유압 액추에이터의 작동에 의한 작업이 실시되지 않는 비작업시이며, 이러한 비작업시에 엔진에 대한 부하를 증가시켜, 엔진의 출력을 크게 하는 것은, 에너지 절약의 관점으로 말하면 바람직한 것이 아니다. 이러한 것으로부터, 액추에이터 제어용 제어 밸브의 비공급시에 입자상 물질을 연소시키기 위해서 엔진에 대한 부하를 증가시킬 때의 에너지 로스를 적게 하는 것이, 종래부터 요망되고 있었다.
또한, 전술한 바와 같이 해서 엔진에 대한 부하를 증가시켜서 배기 가스 온도를 상승시킬 때는, 입자상 물질이 연소하는데 충분한 필요 최저 온도까지 배기 가스 온도를 상승시키는 것이 바람직하다. 그러나, 종래 기술에 있어서와 같이 전환 밸브의 폐쇄 제어로 의해 관로 부분의 압력을 향상시키는 기술에서는, 엔진에 대한 부하가 필요 이상으로 커지고, 배기 가스 온도가 필요 최저 온도보다 높은 온도까지 상승해 버리는 경향이 있었다. 이 점에서도 종래 기술은 에너지 로스가 발생하기 쉬웠다.
본 발명은, 상술한 종래 기술에 있어서의 실상으로부터 이루어진 것으로, 그 목적은, 배기 가스중의 입자상 물질을 연소시킬 때의 엔진에 대한 부하를 증가시키기 위해서 사용되는 에너지를, 전력으로서 회수할 수 있는 유압 작업기를 제공하는 것에 있다.
이 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 엔진과, 이 엔진의 동력이 전달되어서 구동하는 가변 용량형 유압 펌프와, 이 가변 용량형 유압 펌프로부터 토출되는 압유에서 구동하는 유압 액추에이터와, 상기 가변 용량형 유압 펌프로부터 상기 유압 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하고, 상기 가변 용량형 유압 펌프로부터 토출된 압유를 상기 유압 액추에이터에 공급하는 공급 상태와, 상기 유압 액추에이터에 공급하지 않고 압유를 작동유 탱크에 복귀시키는 비공급 상태로 전환 가능한 액추에이터 제어용 제어 밸브와, 상기 엔진에서 발생한 배기 가스중의 입자상 물질을 포집하는 필터를 갖는 배기 가스 정화 장치와, 상기 액추에이터 제어용 제어 밸브가 상기 비공급 상태이며, 게다가 상기 필터에 막힘을 발생하고 있을 때에, 상기 엔진에 작용하는 부하를 증가시켜서, 배기 가스 온도를 상기 입자상 물질이 연소하는데 필요한 온도까지 상승시키는 처리를 행하는 배기 가스 온도 상승 처리 수단을 구비한 유압 작업기에 있어서, 상기 배기 가스 온도 상승 처리 수단은, 상기 엔진의 출력축에 접속된 전동 어시스트 모터와, 이 전동 어시스트 모터의 토크를 조정하는 인버터와, 이 인버터를 제어하는 인버터 제어 장치를 포함하는 동시에, 상기 액추에이터 제어용 제어 밸브가 상기 비공급 상태에 있는지의 여부 판정하는 제1 판정 수단과, 상기 배기 가스 정화 장치의 상기 필터에 막힘이 발생하고 있는가 아닌가를 판정하는 제2 판정 수단을 갖고, 상기 제1 판정 수단에서 상기 비공급 상태라고 판정되고, 게다가 상기 제2 판정 수단에서 상기 필터에 막힘이 발생하고 있다고 판정되었을 때, 상기 엔진에 작용하는 부하를 증가시키도록 상기 전동 어시스트 모터를 구동시키고, 이 전동 어시스트 모터에 의해 발전시키는 제어 신호를 상기 인버터 제어 장치에 출력하는 메인 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이 구성한 본 발명은, 메인 컨트롤러의 제1 판정 수단에서 액추에이터 제어용 제어 밸브가 비공급 상태, 즉 당해 유압 작업기가 작업을 실시하지 않고 있는 비작업 상태에 있다고 판정되고, 제2 판정 수단에서 배기 가스 정화 장치의 필터에 막힘이 발생하고 있는 것이 판정되었을 때, 메인 컨트롤러는 엔진에 작용하는 부하를 증가시키도록 전동 어시스트 모터를 구동시킨다. 이때 전동 어시스트 모터에 의해 발전이 행해진다. 따라서, 그 발전에 의한 전력, 즉 배기 가스중의 입자상 물질을 연소시킬 때의 엔진에 대한 부하를 증가시키기 위해서 사용되는 에너지를 전력으로서 회수할 수 있고, 그 전력을 당해 유압 작업기의 구동을 위해 활용할 수 있다. 또한, 배기 가스중의 입자상 물질이 연소하는데 충분한 최저의 배기 가스 온도, 즉 필요 최저 온도는 엔진에 대한 부하의 크기에 의존하지만, 엔진에 대한 부하의 크기는 전동 어시스트 모터의 토크 제어에 의해 고정밀도로 제어할 수 있다. 즉, 본 발명은, 전술한 바와 같이 해서 배기 가스중의 입자상 물질을 연소시킬 때에, 입자상 물질을 연소시키는데 충분한 필요 최저 온도를 유지할 수 있게 엔진에 대한 부하를 고정밀도로 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 전동 어시스트 모터에서 발생시킨 전력을 축적하는 캐패시터를 구비한 것을 특징으로 하고 있다. 이와 같이 구성한 본 발명은, 캐패시터에 축적된 전력을 인버터를 통해서 전동 어시스트 모터에 공급함으로써, 엔진의 구동 보조를 위해 전동 어시스트 모터를 구동시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 발명에 있어서, 상기 배기 가스 정화 장치에 설치되고, 상기 배기 가스중의 입자상 물질을 연소시키는 저항선과, 상기 인버터와, 상기 캐패시터 및 상기 저항선의 어느 하나와를 선택적으로 접속하는 전류 분기 장치와, 상기 메인 컨트롤러에 접속되어, 상기 전류 분기 장치의 작동을 제어하는 분기 제어 장치를 구비하는 동시에, 상기 메인 컨트롤러는 상기 캐패시터가 과충전인가 아닌가 판정하는 제3 판정 수단을 포함하고, 이 제3 판정 수단에서 상기 캐패시터가 과충전이라고 판정되었을 때, 상기 메인 컨트롤러는 상기 인버터와 상기 저항선을 접속시키도록 상기 분기 제어 장치를 제어하는 처리를 행하는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같이 구성한 본 발명은, 캐패시터의 축전 용량이 한계 용량을 초과했을 때에는, 전동 어시스트 모터에서 발생한 전력에 의해, 배기 가스 정화 장치에 설치한 저항선을 발열시킬 수 있다. 따라서, 이 저항선의 발열에 의해서도 배기 가스중의 입자상 물질을 연소시킬 수 있다.
본 발명은, 배기 가스 온도 상승 처리 수단이, 엔진의 출력축에 접속된 전동 어시스트 모터와, 이 전동 어시스트 모터의 토크를 조정하는 인버터와, 이 인버터를 제어하는 인버터 제어 장치와, 이 인버터 제어 장치를 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하는 구성으로 되어 있기 때문에, 배기 가스중의 입자상 물질을 연소시킬 때의 엔진에 대한 부하를 증가시키기 위해서 사용되는 에너지를 전동 어시스트 모터의 발전에 의해 얻을 수 있는 전력으로서 회수할 수 있다. 따라서, 이 전력을 당해 유압 작업기의 구동에 활용시킬 수 있고, 입자상 물질을 연소시키기 위해서 엔진에 대한 부하를 증가시킬 때의 에너지 로스를 종래에 비교해서 적게 할 수 있다. 또한, 배기 가스중의 입자상 물질의 연소에 있어서, 인버터를 통해서 전동 어시스트 모터를 제어함으로써 엔진의 출력을 배기 가스중의 입자상 물질을 연소시키는데 충분한 필요 최저 온도로 하도록 고정밀도로 제어할 수 있다. 이 점에서도, 입자상 물질을 연소시키기 위해서 엔진에 대한 부하를 증가시킬 때의 에너지 로스를 종래에 비교해서 적게 할 수 있다.
도 1은 유압 작업기의 일 실시형태인 유압 셔블을 도시하는 측면도이다.
도 2는 본 실시형태에 관한 유압 셔블에 구비되는 구동 장치를 도시하는 회로도이다.
도 3은 도 2에 도시하는 구동 장치의 주요부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4는 도 2에 도시하는 구동 장치에 구비되는 메인 컨트롤러에 있어서의 처리 수순을 도시하는 흐름도이다.
이하, 본 발명에 관한 유압 작업기의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은 유압 작업기의 일 실시형태인 유압 셔블을 도시하는 측면도이다. 이 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 유압 셔블은, 주행체(30)와, 이 주행체(30) 위에 배치되는 선회체(31)와, 이 선회체(31)에 상하 방향의 회전 가능하게 설치되는 작업 장치(32)를 구비하고 있다. 작업 장치(32)는 선회체(31)에 상하 방향의 회전 가능하게 설치되는 붐(33)과, 이 붐(33)의 선단에 상하 방향의 회전 가능하게 설치되는 아암(34)과, 이 아암(34)의 선단에 상하 방향의 회전 가능하게 설치되는 버킷(35)을 포함하고 있다. 또한, 작업 장치(32)는 붐(33)을 작동시키는 붐 실린더(33a), 아암(34)을 작동시키는 아암 실린더(34a), 버킷(35)을 작동시키는 버킷 실린더(35a) 등의 유압 실린더, 즉 유압 액추에이터를 포함하고 있다. 선회체(31)의 전방측 위치에는 운전실(36)을 배치하고 있고, 후방측 위치에는 카운터 웨이트(37)를 배치하고 있다. 운전실(36)과 카운터 웨이트(37)의 사이에는, 후술하는 엔진(2)이나 가변 용량형 유압 펌프(4) 등이 수용되는 기계실(38)을 배치하고 있다.
도 2는 본 실시형태에 관한 유압 셔블에 구비되는 구동 장치를 도시하는 회로도이며, 도 3은 도 2에 도시하는 구동 장치의 주요부 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 유압 셔블에 구비되는 구동 장치(1)는 엔진 컨트롤러(3)에 의해 연료 분사량을 전자 제어되는 엔진(2)과, 이 엔진(2)의 동력이 전달되어서 구동되는 가변 용량형 유압 펌프(4) 및 파일럿 펌프(6)를 구비하고 있다. 또한, 구동 장치(1)는 가변 용량형 유압 펌프(4)로부터 토출되는 압유로 구동되는 유압 액추에이터(7)와, 가변 용량형 유압 펌프(4)로부터 유압 액추에이터(7)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하고, 가변 용량형 유압 펌프(4)로부터 토출된 압유를 유압 액추에이터(7)에 공급하는 공급 상태와, 유압 액추에이터(7)에 공급하지 않고 압유를 작동유 탱크(9)에 복귀시키는 비공급 상태로 전환 가능한 액추에이터 제어용 제어 밸브(8)를 구비하고 있다. 여기서, 당해 유압 셔블에는, 전술한 붐 실린더(33a), 아암 실린더(34a) 등의 유압 실린더 외에, 도시하지 않은 선회 모터, 주행 모터 등의 각종 유압 액추에이터가 구비되고 있지만, 설명을 쉽게 하기 위해서 1개의 유압 액추에이터(7)만을 도시하고 있다. 이것에 따라 실제는 각 유압 액추에이터마다에 설치되는 액추에이터 제어용 제어 밸브도 설명을 쉽게 하기 위해서 1개의 액추에이터 제어용 제어 밸브(8)만을 도시하고 있다.
액추에이터 제어용 제어 밸브(8)는 3위치 밸브이다. 이들 3개의 밸브 위치 중 중립 위치(S)일 때에 액추에이터 제어용 제어 밸브(8)는, 동 도 1에 도시한 바와 같이 가변 용량형 유압 펌프(4)로부터 토출된 압유를 작동유 탱크(9)에 복귀시키는 비공급 상태로 되고, 중립 위치(S)의 좌우 양측의 밸브 위치(L, R)의 각각일 때에 가변 용량형 유압 펌프(4)로부터 토출된 압유를 유압 액추에이터(7)에 공급하는 공급 상태로 된다.
액추에이터 제어용 제어 밸브(8)는 유압 파일럿 밸브이다. 이 액추에이터 제어용 제어 밸브(8)에 부여하는 파일럿 압력은 파일럿 밸브를 포함하는 조작 장치(10)에 의해, 파일럿 펌프(6)의 토출압이 1차압으로서 생성된다. 액추에이터 제어용 제어 밸브(8)는 조작 장치(10)로부터 제1 파일럿 라인(11)을 통해서 파일럿 압력이 제1 수압부(8a)에 주어지는 것에 의해, 중립 위치(S)로부터 밸브 위치(L) 방향으로 전환되고, 반대로 조작 장치(10)에 의해 생성된 파일럿 압력을 제2 파일럿 라인(12)을 통해서 제2 수압부(8b)에 부여하는 것에 의해, 중립 위치(S)로부터 밸브 위치(R)로 전환된다.
제1, 제2 파일럿 라인(11, 12)은 고압 선택 밸브(13)에 접속되어 있다. 고압 선택 밸브(13)가 선택한 고압측의 압력은 압력 센서(14)에 의해 검출된다. 이 압력 센서(14)는 검출 압력(Pp)을 파일럿 압력 신호(전기 신호)로 변환하게 되어 있고, 이 파일럿 압력 신호는 메인 컨트롤러(15)에 입력되도록 되어 있다.
엔진(2)에는, 배기 가스를 당해 유압 셔블의 외부로 유도하는 배기관(16)이 설치되어 있다. 이 배기관(16)의 도중에는, 엔진(2)에 있어서의 연소에서 발생한 배기 가스중의 입자상 물질을 필터에 의해 포집하는 배기 가스 정화 장치(17)가 설치되어 있다.
배기관(16)에는, 배기 가스 정화 장치(17)의 필터의 막힘을 검출하는 검출 수단, 즉 상류측의 배기 가스압과 하류측의 배기 가스압의 차압을 검출하는 차압 센서(18)가 설치되어 있다. 배기 가스 정화 장치(17)의 필터의 막힘량이 증가하면, 배기 가스의 유로 저항이 증가해서 상류측의 배기 가스압이 하류측의 배기 가스압보다도 높아지기 때문에, 차압 센서(18)는 상류측의 배기 가스압이 하류측의 배기 가스압보다도 높은 압력인 것을 도시하는 차압을 검출한다. 이 차압 센서(18)는 검출 차압(ΔPe)을 차압 신호(전기 신호)로 변환하도록 되어 있다. 이 차압 신호는 메인 컨트롤러(15)에 입력된다.
가변 용량형 유압 펌프(4)는, 배출 용적을 가변으로 하는 배출 용적 가변 기구부(4a)와, 이 배출 용적 가변 기구부(4a)를 제어하는 유압 파일럿식의 레귤레이터(4b)를 갖는다. 레귤레이터(4b)에 부여하는 파일럿 압력은 배출 용적 제어용 제어 밸브(19)에 의해 생성된다. 이 배출 용적 제어용 제어 밸브(19)는 파일럿 펌프(6)의 토출압을 1차압으로 하여, 그 파일럿 압력을 생성한다. 또한, 이 배출 용적 제어용 제어 밸브(19)는 전자기 밸브이며, 메인 컨트롤러(15)로부터의 배출 용적 제어 신호(전류)에 따라, 레귤레이터(4b)에 부여하는 파일럿 압력을 변화시킨다.
또한, 본 실시형태에 관한 유압 셔블은, 액추에이터 제어용 제어 밸브(8)가 비공급 상태에 있고, 게다가 배기 가스 정화 장치(17)의 필터에 막힘을 발생하고 있을 때에, 엔진(2)에 작용하는 부하를 증가시켜서, 배기 가스 온도를, 배기 가스중에 포함되는 입자상 물질이 연소하는데 필요한 온도까지 상승시키는 처리를 행하는 배기 가스 온도 상승 처리 수단을 구비하고 있다. 이 배기 가스 온도 상승 처리 수단은, 엔진(2)의 출력축에 접속된 전동 어시스트 모터(5)와, 이 전동 어시스트 모터(5)의 토크를 조정하는 인버터(20)와, 메인 컨트롤러(15)로부터 출력되는 신호(Ie)에 의해 구동하고, 인버터(20)를 제어하는 인버터 제어 장치(21)와, 전술한 메인 컨트롤러(15)를 포함하고 있다. 메인 컨트롤러(15)는 CPU, ROM 및 RAM을 갖고 있고, 이들의 CPU, ROM 및 RAM에 의해 구성되어, 액추에이터 제어용 제어 밸브(8)가 비공급 상태에 있는지의 여부 판정하는 제1 판정 수단과, 배기 가스 정화 장치(17)의 필터에 막힘을 발생하고 있는가 아닌가 판정하는 제2 판정 수단을 구비하고 있고, 제1 판정 수단에서 비공급 상태라고 판정되고, 게다가 제2 판정 수단에서 필터에 막힘을 발생하고 있다고 판정되었을 때, 엔진(2)에 작용하는 부하를 증가시키도록 전동 어시스트 모터(5)를 구동시키고, 이 전동 어시스트 모터(5)에 의해 발전시키는 제어 신호를 인버터 제어 장치(21)에 출력한다.
인버터(20)는, 전동 어시스트 모터(5)에서 발전된 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 동시에, 메인 컨트롤러(15)로부터의 인버터 제어 장치(21)를 통하게하여 전기 신호에 의해 전동 어시스트 모터(5)의 발전량을 제어한다.
또한, 본 실시형태에 관한 유압 셔블은, 전동 어시스트 모터(5)에서 발생시킨 전력을 축적하는 캐패시터(24)와, 배기 가스 정화 장치(17)에 설치되고, 배기 가스중의 입자상 물질을 가열, 연소시키는 저항선(전열선)(26)을 구비하는 동시에, 인버터(20)와, 캐패시터(24) 및 저항선(26)의 어느 하나를 선택적으로 접속하는 전류 분기 장치(22)와, 메인 컨트롤러(15)에 접속되어, 전류 분기 장치(22)의 작동을 제어하는 분기 제어 장치(23)를 구비하고 있다. 또한, 메인 컨트롤러(15)는, 캐패시터(24)가 과충전인가 아닌가 판정하는 제3 판정 수단을 포함하고, 이 제3 판정 수단에서 캐패시터(24)가 과충전이라고 판정되었을 때, 인버터(20)와 저항선(26)을 접속시키도록 분기 제어 장치(23)를 제어하는 처리를 행한다.
메인 컨트롤러(15)는, 전술한 바와 같이 액추에이터 제어용 제어 밸브(8)가 비공급 상태에 있는지의 여부를 판정하는 제1 판정 수단을 구비하고 있지만, 이 제1 판정 수단은, 압력 센서(14)로부터의 파일럿 압력 신호에 의해 도시된 검출 압력(Pp)이, 액추에이터 제어용 제어 밸브(8)를 작동시키는 설정 압력(Pps) 미만인가 아닌가를, 즉, 액추에이터 제어용 제어 밸브(8)의 상태가 가변 용량형 유압 펌프(4)로부터의 압유를 유압 액추에이터(7)에 공급하는 공급 상태인지, 공급하지 않는 비공급 상태인지를 판정한다. 공급 상태는 당해 유압 셔블에 의해 작업이 실시되는 작업 상태에 상당하고, 비공급 상태는 당해 유압 셔블에 의해 작업이 실시되지 않는 비작업 상태에 상당한다. 즉, 고압 선택 밸브(13)와 압력 센서(14)와 메인 컨트롤러(15)에 의해, 당해 유압 셔블의 작업 상태와 비작업 상태가 검지되도록 되어 있다.
또한, 메인 컨트롤러(15)는, 전술한 바와 같이 배기 가스 정화 장치(17)의 필터에 막힘을 발생하고 있는가 아닌가 판정하는 제2 판정 수단을 구비하고 있지만, 이 제2 판정 수단은, 차압 센서(18)로부터의 차압 신호에 의해 도시된 검출 차압(ΔPe)이, 미리 설정된 기준 차압(ΔPes) 이상인지 여부를 판정한다. 검출 차압(ΔPe)은, 배기 가스 정화 장치(17)의 필터의 막힘에 수반하여 배기 가스의 유로 저항이 커짐으로써 증가한다. 즉, 차압 센서(18)와 메인 컨트롤러(15)에 의해, 배기 가스 정화 장치(17)의 필터의 막힘을 검지하게 되어 있다.
또한, 메인 컨트롤러(15)는 엔진 회전수 지령 수단도 구비하고 있다. 이 엔진 회전수 지령 수단은, 미리 설정된 제1 목표 회전수 신호(R1)를 엔진 컨트롤러(3)에 부여한다. 제1 목표 회전수는, 에너지 절약을 목적으로 하고, 구동 장치(1)에 포함되는 유압 회로의 냉각 및 윤활에 필요한 최저 토출량의 압유를 가변 용량형 유압 펌프(4)가 토출하는데 필요한 크기까지, 엔진(2)의 회전수를 저하시키기 위해 설정된 회전수이다.
또한, 메인 컨트롤러(15)는 배출 용적 제어용 제어 밸브 제어 수단도 구비하고 있다. 이 배출 용적 제어용 제어 밸브 제어 수단은, 미리 설정된 제1 배출 용적에 상응하는 제1 배출 용적 제어 신호(DS1)를 배출 용적 제어용 제어 밸브(19)에 부여한다. 배출 용적 제어용 제어 밸브(19)가 제1 배출 용적 제어 신호(DS1)에 따라서 파일럿 압력을 레귤레이터(4b)에 부여하면, 레귤레이터(4b)는 배출 용적 가변 기구부(4a)를 조작하고, 가변 용량형 유압 펌프(4)의 배출 용적을 제1 배출 용적에 설정한다. 가변 용량형 유압 펌프(4)는 제1 배출 용적에 설정된 상태에 있어서, 전술한 제1 목표 회전수에서 동작하는 엔진(2)에 의해 구동되면, 전술한 최소 토출량을 토출한다.
또한, 메인 컨트롤러(15)는, 전술한 바와 같이 캐패시터(24)가 과충전인가 아닌가 판정하는 제3 판정 수단을 구비하고 있다. 이 제3 판정 수단은, 캐패시터 제어 장치(25)로부터의 축전량 신호(Ce)의 값(We)이 한계 축전량(Wes) 이상인지 여부를 판단한다. 즉, 메인 컨트롤러(15)와 캐패시터 제어 장치(25)에 의해, 캐패시터(24)가 완전하게 축전하고 있는 상태를 검지한다.
도 4는 도 2에 도시하는 구동 장치에 구비되는 메인 컨트롤러에 있어서의 처리 수순을 도시하는 흐름도이다.
메인 컨트롤러(15)는, 처음에 액추에이터 제어용 제어 밸브(8)가 비공급 상태에 있는지의 여부를 판정하는 제1 판정 수단으로서 기능하고, 압력 센서(14)로부터의 파일럿 압력 신호에 의해 도시된 검출 압력(Pp)이 설정 압력(Pps) 미만인가 아닌가를 판정하다(수순 S1). 메인 컨트롤러(15)는 이 수순 S1의 제1 판정 수단에 있어서의 판정을, 검출 압력(Pp)이 설정 압력(Pps) 미만이 되지 않는 한, 즉 당해 유압 셔블이 비작업 상태로 간주할 수 있을 때까지 반복 실행한다.
제1 판정 수단의 판정 결과가 예로 되고, 비작업 상태로 되면, 메인 컨트롤러(15)는, 엔진 회전수 지령 수단 및 배출 용적 제어용 제어 밸브 제어 수단으로서 기능하고, 엔진 컨트롤러(3)에 제1 목표 회전수 신호(R1)를 부여하는 동시에, 배출 용적 제어용 제어 밸브(19)에 제1 배출 용적 제어 신호(DS1)를 부여한다(수순 S2). 이때, 액추에이터 제어용 제어 밸브(8)의 밸브 위치는 중립 위치(S)이다. 따라서, 엔진(2)의 회전수가 제1 목표 회전수로 되고, 또한 배출 용적이 제1 배출 용적이 되면, 가변 용량형 유압 펌프(4)는 구동 장치(1)에 포함되는 유압 회로의 냉각 및 윤활에 필요한 최저 토출압 및 최저 토출량의 압유를 토출하는 상태로 된다.
이와 같은 상태에 있어서, 메인 컨트롤러(15)는 배기 가스 정화 장치(17)의 필터에 막힘을 발생하고 있는가 아닌가 판정하는 제2 판정 수단으로서 기능하고, 차압 센서(18)로부터의 차압 신호에 의해 도시된 검출 차압(ΔPe)이 기준 차압(ΔPes) 이상인지 여부를 판정한다(수순 S3). 배기 가스 정화 장치(17)의 필터에 막힘을 발생하지 않고 있을 때는, 수순 S1→수순 S2→수순 S3→수순 S1이 반복된다.
수순 S3에서 검출 차압(ΔPe)이 기준 차압(ΔPes) 이상으로 판정되어, 배기 가스 정화 장치(17)의 필터에 막힘을 발생했을 때에는, 메인 컨트롤러(15)는 인버터 제어 장치(21)에 전동 어시스트 모터 목표 토크 신호(Ie)를 부여하고, 전동 어시스트 모터(5)의 토크를 미리 설정된 목표 토크까지 상승시킨다(수순 S4). 이 전동 어시스트 모터(5)의 토크가 상승함으로써, 엔진(2)에 대한 부하가 증가하고, 엔진(2)으로부터의 배기 가스의 온도는, 예를 들어, 배기 가스 정화 장치(17)의 필터에 포집된 입자상 물질을 연소시키는데 필요한 최저 온도까지 상승한다. 그 사이, 전동 어시스트 모터(5)는 엔진(2)에 부하를 걸음으로써 발전하고, 그 교류 전력은 인버터(20)에 의해 직류로 변환되어, 캐패시터(24)에 축전된다.
이와 같은 상태에 있어서, 메인 컨트롤러(15)는 캐패시터(24)가 과충전인가 아닌가 판정하는 제3 판정 수단으로서 기능하고, 캐패시터(24)의 검출 축전 용량(We)이 한계 축전 용량(Wes)을 초과했을 때, 메인 컨트롤러(15)는 분기 제어 장치(23)에 제어 신호를 부여하고, 전류 분기 장치(22)를 통해서 인버터(20)와, 배기 가스 정화 장치(17)에 설치한 저항선(26)을 접속하는 제어를 행한다(수순 S6). 이에 의해 저항선(26)이 발열하고, 배기 가스 정화 장치(17)의 필터에 막힌 배기 가스중의 입자상 물질의 연소에 활용된다. 이 수순 S6의 후에는, 다시 수순 S1로 복귀되고, 상술한 각 판정 및 각 제어가 계속된다.
이와 같이 구성한 본 실시형태에 관한 유압 셔블에 따르면, 전술한 바와 같이, 메인 컨트롤러(15)의 제1 판정 수단에서 액추에이터 제어용 제어 밸브(8)가 비공급 상태, 즉 당해 유압 셔블이 비작업 상태에 있다고 판정되고, 제2 판정 수단에서 배기 가스 정화 장치(17)의 필터에 막힘을 발생하고 있는 것이 판정되었을 때, 메인 컨트롤러(15)는 엔진(2)에 작용하는 부하를 증가시키도록 전동 어시스트 모터(5)를 구동시킨다. 이때 전동 어시스트 모터(5)에 의해 발전이 행해진다. 따라서, 그 발전에 의한 전력, 즉 배기 가스중의 입자상 물질을 연소시킬 때의 엔진(2)에 대한 부하를 증가시키기 위해서 사용된 에너지를 전력으로서 회수할 수 있다. 따라서, 그 전력을 당해 유압 작업기의 구동 때문에 활용할 수 있고, 입자상 물질을 연소시키기 위해서 엔진(2)에 대한 부하를 증가시킬 때의 에너지 로스를 적게 할 수 있다. 또한, 배기 가스중의 입자상 물질이 연소하는데 충분한 최저의 배기 가스 온도, 즉 필요 최저 온도는, 엔진(2)에 대한 부하의 크기에 의존하지만, 엔진(2)에 대한 부하의 크기는 전동 어시스트 모터(5)의 토크 제어에 의해 고정밀도로 제어할 수 있다. 즉, 본 실시형태는, 전술한 바와 같이 해서 배기 가스중의 입자상 물질을 연소시킬 때에, 입자상 물질을 연소시키는데 충분한 필요 최저 온도를 유지할 수 있게 엔진(2)에 대한 부하의 크기를 제어할 수 있다. 이 점에서도, 입자상 물질을 연소시키기 위해서 엔진(2)에 대한 부하를 증가시킬 때의 에너지 로스를 적게 할 수 있다.
또한, 본 실시형태는, 캐패시터(24)에 축적된 전력을, 인버터(20)를 통해서 전동 어시스트 모터(5)에 공급함으로써, 엔진(2)의 구동 보조를 위해 전동 어시스트 모터(5)를 구동시킬 수 있다. 즉, 입자상 물질을 연소시킬 때의 엔진(2)에 대한 부하를 증가시키기 위해서 필요로 한 에너지를, 캐패시터(24)에 있어서 전력으로서 축적하고, 그 전력을 유효하게 활용할 수 있다.
또한, 본 실시형태는, 캐패시터(24)의 축전 용량(We)이 한계 축전 용량(Wes)을 초과했을 때에는, 전동 어시스트 모터(5)에서 발생한 전력에 의해, 배기 가스 정화 장치(17)에 설치한 저항선(26)을 발열시킬 수 있다. 따라서, 이 저항선(26)의 발열에 의해도 배기 가스중의 입자상 물질을 연소시킬 수 있고, 배기 가스중의 입자상 물질의 연소 효율을 향상시킬 수 있다.
1 : 구동 장치
2 : 엔진
4 : 가변 용량형 유압 펌프
5 : 전동 어시스트 모터
7 : 유압 액추에이터
8 : 액추에이터 제어용 제어 밸브
9 : 작동압 탱크
10 : 조작 장치
11 : 제1 파일럿 라인
12 : 제2 파일럿 라인
13 : 고압 선택 밸브
14 : 압력 센서
15 : 메인 컨트롤러
16 : 배기관
17 : 배기 가스 정화 장치
18 : 차압 센서
20 : 인버터
21 : 인버터 제어 장치
22 : 전류 분기 장치
23 : 분기 제어 장치
24 : 캐패시터
25 : 캐패시터 제어 장치
26 : 저항선
30 : 주행체
31 : 선회체
32 : 작업 장치
We : 축전 용량
Wes : 한계 축전 용량
Pp : 검출 압력
Pps : 설정 압력
ΔPe : 검출 차압
ΔPes : 기준 차압

Claims (3)

  1. 엔진과, 이 엔진의 동력을 전달되어서 구동해서 가변 용량형 유압 펌프와, 이 가변 용량형 유압 펌프로부터 토출되는 압유로 구동하는 유압 액추에이터와, 상기 가변 용량형 유압 펌프로부터 상기 유압 액추에이터에 공급되는 압유의 흐름을 제어하고, 상기 가변 용량형 유압 펌프로부터 토출된 압유를 상기 유압 액추에이터에 공급하는 공급 상태와, 상기 유압 액추에이터에 공급하지 않고 압유를 작동유 탱크에 복귀시키는 비공급 상태로 전환 가능한 액추에이터 제어용 제어 밸브와, 상기 엔진에서 발생한 배기 가스중의 입자상 물질을 포집하는 필터를 갖는 배기 가스 정화 장치와, 상기 액추에이터 제어용 제어 밸브가 상기 비공급 상태이며, 게다가 상기 필터에 막힘을 발생하고 있을 때에, 상기 엔진에 작용하는 부하를 증가시켜서, 배기 가스 온도를 상기 입자상 물질이 연소하는데도 필요한 온도까지 상승시키는 처리를 행하는 배기 가스 온도 상승 처리 수단을 구비한 유압 작업기에 있어서,
    상기 배기 가스 온도 상승 처리 수단은,
    상기 엔진의 출력축에 접속된 전동 어시스트 모터와, 이 전동 어시스트 모터의 토크를 조정하는 인버터와, 이 인버터를 제어하는 인버터 제어 장치를 포함하는 동시에,
    상기 액추에이터 제어용 제어 밸브가 상기 비공급 상태에 있는지의 여부 판정하는 제1 판정 수단과, 상기 배기 가스 정화 장치의 상기 필터에 막힘을 발생하고 있는가 아닌가 판정하는 제2 판정 수단을 갖고, 상기 제1 판정 수단에서 상기 비공급 상태라고 판정되고, 게다가 상기 제2 판정 수단에서 상기 필터에 막힘을 발생하고 있다고 판정되었을 때, 상기 엔진에 작용하는 부하를 증가시키도록 상기 전동 어시스트 모터를 구동시키고, 이 전동 어시스트 모터에 의해 발전시키는 제어 신호를 상기 인버터 제어 장치에 출력하는 메인 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유압 작업기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전동 어시스트 모터에서 발생시킨 전력을 축적하는 캐패시터를 구비한 것을 특징으로 하는, 유압 작업기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 배기 가스 정화 장치에 설치되고, 상기 배기 가스중의 입자상 물질을 연소시키는 저항선과,
    상기 인버터와, 상기 캐패시터 및 상기 저항선의 어느 하나를 선택적으로 접속하는 전류 분기 장치와,
    상기 메인 컨트롤러에 접속되어, 상기 전류 분기 장치의 작동을 제어하는 분기 제어 장치와를 구비하는 동시에,
    상기 메인 컨트롤러는, 상기 캐패시터가 과충전인가 아닌가 판정하는 제3 판정 수단을 포함하고, 이 제3 판정 수단에서 상기 캐패시터가 과충전이라고 판정되었을 때, 상기 인버터와 상기 저항선을 접속시키도록 상기 분기 제어 장치를 제어하는 처리를 행하는 것을 특징으로 하는, 유압 작업기.
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