WO2012060298A1 - 排気ガス浄化装置を備えた建設機械用油圧駆動システム - Google Patents

排気ガス浄化装置を備えた建設機械用油圧駆動システム Download PDF

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高橋 究
釣賀 靖貴
吉田 肇
圭文 竹林
和繁 森
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日立建機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic drive system for a construction machine that is used in a construction machine such as a hydraulic excavator and performs load sensing control so that a discharge pressure of a hydraulic pump is higher than a maximum load pressure of a plurality of actuators by a target differential pressure
  • the present invention relates to a hydraulic drive system for a construction machine provided with an exhaust gas purification device for purifying particulate matter (particulate matter) contained in engine exhaust gas.
  • a hydraulic drive system that performs load sensing control so that the discharge pressure of the hydraulic pump is higher than the maximum load pressure of a plurality of actuators by a target differential pressure is called a load sensing system, and is described in Patent Document 1, for example.
  • the hydraulic drive system described in Patent Document 1 includes an engine, a variable displacement hydraulic pump driven by the engine, a plurality of actuators driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump, and a plurality of hydraulic pumps.
  • a plurality of flow rate / direction control valves that control the flow rate of pressure oil supplied to the actuator, a detection circuit that detects the maximum load pressure of the plurality of actuators, and the discharge pressure of the hydraulic pump is the maximum load pressure of the plurality of actuators It is provided in the control means for load sensing control so that it becomes higher by the target differential pressure and the pipe connecting the hydraulic pump to multiple flow / direction control valves, and the discharge pressure of the hydraulic pump adds the set pressure to the maximum load pressure
  • An unload valve that opens when the pressure exceeds the pressure, returns the hydraulic pump discharge oil to the tank, and restricts the increase of the hydraulic pump discharge pressure It is equipped with a.
  • Patent Document 2 there is a load sensing system described in Patent Document 2 that includes an exhaust gas purification device.
  • an exhaust resistance sensor is provided in the exhaust gas purification device provided in the exhaust pipe, and when the detected value of the sensor exceeds a predetermined level, a signal is output from the control device, and the regulator and amplifier of the main pump are output.
  • the load valve is controlled to increase the discharge amount and discharge pressure of the hydraulic pump at the same time and apply a hydraulic load to the engine.
  • the engine output is increased to increase the exhaust gas temperature, the oxidation catalyst is activated, the filter deposits are burned, and the filter is regenerated.
  • Construction machines such as hydraulic excavators are equipped with a diesel engine as the drive source.
  • the amount of particulate matter (hereinafter referred to as PM) discharged from diesel engines is being regulated more and more year by year along with NOx, CO, HC, and the like.
  • an exhaust gas purification device is provided in the engine, and PM is collected by a filter called a diesel particulate filter (DPF: Diesel Particulate Filter) in the engine exhaust gas purification device and discharged to the outside.
  • DPF Diesel Particulate Filter
  • this exhaust gas purifying device when the amount of supplemental PM in the filter increases, the filter becomes clogged, which increases the exhaust pressure of the engine and induces deterioration of fuel consumption. It is necessary to burn the collected PM appropriately to remove clogging of the filter and regenerate the filter.
  • An oxidation catalyst is usually used for filter regeneration.
  • the oxidation catalyst may be disposed upstream of the filter, directly supported by the filter, or both.
  • the temperature of the exhaust gas Must be higher than the activation temperature of the oxidation catalyst, and for this purpose, it is necessary to forcibly raise the exhaust gas temperature to a temperature higher than the activation temperature of the oxidation catalyst.
  • variable displacement main pump performs load sensing control, for example, when all the operation levers are neutral, the tilt angle (capacity) of the main pump is minimized and the discharge is performed. The flow rate is also minimized. Further, the discharge pressure of the main pump is controlled by the unload valve, and when all the operation levers are neutral, the discharge pressure of the main pump becomes a minimum pressure that is substantially equal to the set pressure of the unload valve. As a result, the absorption torque of the main pump is also minimized.
  • pump output increase control is performed in a state in which one of the operation levers is operated to operate the actuator, or the actuator is operated by operating the operation lever during pump output increase control. If the actuator operation and the pump output increase control are performed simultaneously, such as, or the like, they may affect each other, impairing the operability of the actuator, or causing a problem in the pump output increase control.
  • Patent Document 2 when the exhaust gas purification device is in a condition that requires regeneration, a target flow rate Q2 is obtained by outputting a signal from the control device and directly controlling the regulator of the main pump.
  • the target pressure P2 is obtained by directly controlling the unload valve with a signal.
  • Patent Document 2 recommends that the pump output increase control be performed only when the operation lever is neutral.
  • the unload valve has a configuration in which the discharge pressure of the main pump, which is relatively high pressure, and the load pressure of the actuator act. In order to output a signal from the control device and electrically control the unload valve There is also a problem that the electric control unit becomes very expensive.
  • the present invention provides an engine, a variable displacement hydraulic pump driven by the engine, and a plurality of actuators driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump, A plurality of flow rate / direction control valves for controlling the flow rate of pressure oil supplied from the hydraulic pump to a plurality of actuators; a maximum load pressure detection circuit for detecting a maximum load pressure of the plurality of actuators; and a discharge of the hydraulic pump
  • a torque control unit for performing a constant absorption torque control for controlling the absorption torque of the hydraulic pump so as not to exceed a preset maximum torque, and a discharge pressure of the hydraulic pump
  • a hydraulic drive system having an unloading valve that limits the increase in the discharge pressure of the hydraulic pump
  • the discharge oil of the hydraulic pump is returned to the tank, and either a predetermined pressure or a tank pressure is switched and output.
  • a first switching valve that guides the output pressure to the maximum load pressure detection circuit as a pseudo load pressure
  • a second switching valve that switches between enabling and disabling of load sensing control by the load sensing control unit of the pump control device
  • the first switching valve sets the predetermined pressure to the pseudo load pressure. And a control device for switching the first and second switching valves so that the second switching valve invalidates the load sensing control by the pump control device.
  • the control device switches the first and second switching valves, and the first switching valve operates the actuator. If not, the predetermined pressure is output as a pseudo load pressure, and the second switching valve invalidates the load sensing control.
  • the maximum load pressure detection circuit uses the higher of the pseudo load pressure (predetermined pressure) and the highest load pressure of the actual actuators as the maximum load pressure. Select. For this reason, due to the function of the unload valve, the discharge pressure of the hydraulic pump is set to the higher one of the pseudo load pressure (predetermined pressure) and the maximum load pressure of the actual multiple actuators. The pressure is determined by adding the pressure determined by the override characteristics of the valve. Further, when the load sensing control is disabled, only the torque control unit functions in the pump control device, and the capacity of the hydraulic pump increases within the maximum torque range of the absorption torque constant control of the torque control unit.
  • the absorption torque of the hydraulic pump increases to the maximum torque of the absorption torque constant control by the torque control unit. That is, pump output increase control (pump absorption torque increase control) using absorption torque constant control by the torque control unit is performed.
  • the oxidation catalyst provided in the exhaust gas purification device is activated.
  • the unburnt fuel is burned by the activated oxidation catalyst and the temperature of the exhaust gas rises.
  • the PM accumulated on the filter is burned and removed by the high-temperature exhaust gas.
  • the pseudo load pressure predetermined pressure
  • the pseudo load pressure predetermined pressure
  • the discharge pressure of the hydraulic pump is the function of the unload valve. Therefore, the same value as before the actuator operation is performed is maintained. Therefore, the discharge pressure of the hydraulic pump does not decrease under the influence of the actuator operation, and the same pump output increase control as before the actuator operation can be performed.
  • the load pressure of that actuator is selected as the maximum load pressure, and the discharge pressure of the hydraulic pump is It rises according to the load pressure of the actuator.
  • the absorption torque of the hydraulic pump is controlled so as not to exceed the maximum torque by the absorption torque constant control of the torque control unit. Accordingly, the same pump output increase control as before the actuator operation can be performed without being affected by the actuator operation.
  • the discharge pressure of the hydraulic pump increases according to the load pressure, the actuator can be operated without being affected by the pump output increase control.
  • first switching valve and the second switching valve are relatively inexpensive switching valves, the above-described effects can be realized simply and at low cost.
  • a pilot pump that is driven by the engine and a pilot pressure supply that is connected to the pilot pump and supplies pressure oil for controlling the plurality of flow rate / direction control valves.
  • the pump further comprising an oil passage and a throttle portion provided in the pilot pressure supply oil passage, and generating a hydraulic signal that depends on the engine speed by pressure loss of the throttle portion;
  • the load sensing control unit of the control device is configured to set the hydraulic signal generated by the engine speed detection valve as a target differential pressure of the load sensing control, and the first switching valve
  • the discharge pressure of the pilot pump which is the pressure upstream of the engine speed detection valve, is output.
  • the pump control device further comprises a differential pressure reducing valve that outputs a differential pressure between the discharge pressure of the hydraulic pump and the maximum load pressure as an absolute pressure
  • the second switching valve is disposed in an oil passage that guides the output pressure of the differential pressure reducing valve to a load sensing control unit of the pump control device, and when the exhaust gas purification device does not require regeneration, the differential pressure reducing pressure is set.
  • the output pressure of the valve is output, and when the exhaust gas purification device needs to be regenerated, it is switched to output the tank pressure.
  • the apparatus further includes a pressure detection device for detecting an exhaust resistance of the exhaust gas purification device, and the control device detects a detection result of the pressure detection device. Based on the above, the first and second switching valves are controlled to be switched simultaneously.
  • the necessity of regeneration of the exhaust gas purification device can be detected using the pressure detection device, and the first and second switching valves can be switched.
  • the torque control unit of the pump control device is a characteristic indicating a relationship between a discharge pressure and a capacity of the hydraulic pump, and a constant maximum capacity characteristic.
  • a maximum absorption torque constant characteristic are set in advance, and the discharge pressure of the hydraulic pump is less than or equal to a first value which is a pressure at a transition point from the maximum capacity constant characteristic to the maximum absorption torque constant characteristic.
  • the capacity of the hydraulic pump is controlled so as to decrease in accordance with a constant maximum absorption torque characteristic, and the predetermined pressure is set to the predetermined pressure and the set pressure of the unload valve and the unload valve. Pressure obtained by adding the pressure of Raido characteristic is set so that the pressure above the value near the transition point to the maximum absorption torque constant characteristic from the maximum displacement predetermined characteristics.
  • the pump output is at the maximum torque using the absorption torque constant control by the torque control unit. Ascent control can be performed.
  • the filter deposits in the exhaust gas purification device can be efficiently burned and removed by pump output increase control, and actuator operation and pump output increase control can be performed. Even if performed at the same time, they do not affect each other, and it is possible to prevent the operability of the actuator from being impaired or causing problems in pump output increase control. Moreover, such an effect can be realized simply and at low cost.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a hydraulic drive system according to a first embodiment of the present invention.
  • the present invention is applied to a hydraulic drive system of a front swing type hydraulic excavator.
  • a hydraulic drive system includes an engine 1, a variable displacement hydraulic pump (hereinafter referred to as a main pump) 2 as a main pump driven by the engine 1, and a fixed displacement pilot pump. 30, a plurality of actuators 3 a, 3 b, 3 c... Driven by pressure oil discharged from the main pump 2 and actuators 3 a, 3 b, 3 c. A plurality of closed center type flow rate / direction control valves that are connected to the corresponding oil passages 8a, 8b, 8c... And control the flow rate and direction of the pressure oil supplied from the main pump 2 to the actuators 3a, 3b, 3c. 6a, 6b, 6c...
  • the differential pressure reducing valve 11 that outputs the differential pressure between the discharge pressure of the main pump 2 and the maximum load pressure to the oil passages 12a and 12b as an absolute pressure, and the main pump.
  • a main relief valve 14 connected to the supply oil passage 5 for the discharge oil 2 and limiting the pressure of the supply oil passage 5 (the maximum discharge pressure of the main pump 2 ⁇ the maximum circuit pressure) not to exceed the set pressure, and the main pump
  • the pressure of the supply oil passage 5 is higher than the pressure obtained by adding the cracking pressure (set pressure) Pun set by the spring 15a to the maximum load pressure, the supply oil passage 5 is opened.
  • Supply oil passage An unload valve 15 for returning the pressure oil to the tank T and restricting an increase in the pressure of the supply oil passage relative to the maximum load pressure, and a pump controller 17 for controlling the tilt angle (capacity or displacement) of the main pump 2;
  • the pilot pressure supply oil passage 31 is connected to the pilot pump 30 and supplies pressure oil for controlling the plurality of flow rate / direction control valves 6a, 6b, 6c,.
  • the engine rotational speed detection valve 13 Based on the discharge flow rate of the pilot pump 30 that is proportional to the rotational speed of 1, the engine rotational speed detection valve 13 that outputs a hydraulic pressure signal that depends on the engine rotational speed as the absolute pressure Pgr, and the engine rotational speed of the pilot pressure supply oil passage 31
  • a pilot relief valve 32 which is connected to a pilot oil passage 31b which is a downstream oil passage portion of the detection valve 13 and keeps the pressure of the pilot oil passage 31b constant;
  • a gate lock valve as a safety valve that is operated by the gate lock lever 24 and selectively connects the pilot oil passage 31c, which is an oil passage portion further downstream of the pilot pressure supply oil passage 31, to one of the pilot oil passage 31b and the tank T.
  • the actuators 3a, 3b, 3c are, for example, swing motors, boom cylinders, and arm cylinders of hydraulic excavators, and the flow / direction control valves 6a, 6b, 6c are, for example, flow / direction control valves for turning, boom, and arm, respectively. is there.
  • illustration of other actuators such as a bucket cylinder, a boom swing cylinder, a traveling motor, and flow rate / direction control valves related to these actuators is omitted.
  • the pressure compensation valves 7a, 7b, 7c,... Have pressure-receiving portions 21a, 21b, 21c, etc. that are operated in the opening direction in which the output pressure of the differential pressure reducing valve 11 is guided through the oil passage 12a as the target compensation differential pressure.
  • the differential pressure across the meter-in throttle is controlled to be equal to the output pressure of the differential pressure reducing valve 11 (the differential pressure between the discharge pressure of the main pump 2 and the maximum load pressure of the actuators 3a, 3b, 3c). That is, each target compensation differential pressure of the pressure compensation valves 7a, 7b, 7c... Is set to be equal to the differential pressure between the discharge pressure of the main pump 2 and the maximum load pressure of the actuators 3a, 3b, 3c. .
  • the flow rate / direction control valves 6a, 6b, 6c... Have load ports 26a, 26b, 26c..., And these load ports 26a, 26b, 26c... Are neutral with the flow rate / direction control valves 6a, 6b, 6c. When in position, it communicates with the tank T, outputs tank pressure as load pressure, and when the flow rate / direction control valves 6a, 6b, 6c,. Communicate with 3a, 3b, 3c... And output the load pressure of the actuators 3a, 3b, 3c.
  • the shuttle valves 9a, 9b, 9c... are connected in a tournament form, and constitute a maximum load pressure detection circuit together with the load ports 26a, 26b, 26c. That is, the shuttle valve 9a selects the high pressure side between the pressure of the load port 26a of the flow rate / direction control valve 6a and the pressure of the load port 26b of the flow rate / direction control valve 6b guided via the shuttle valve 45 (described later).
  • the shuttle valve 9b selects and outputs the high pressure side of the output pressure of the shuttle valve 9a and the pressure of the load port 26c of the flow rate / direction control valve 6c, and the shuttle valve 9c outputs the output of the shuttle valve 9b.
  • the high pressure side of the pressure and the output pressure of another similar shuttle valve (not shown) is selected and output.
  • the shuttle valve 9c is the last-stage shuttle valve, and its output pressure is led to the differential pressure reducing valve 11 and the unload valve 15 through the signal oil passages 27 and 27a as the maximum load pressure.
  • the differential pressure reducing valve 11 the pressure of the pilot oil passage 31b is guided through the oil passages 33 and 34, and the differential pressure between the discharge pressure of the main pump 2 and the maximum load pressure is generated as an absolute pressure using the pressure as an original pressure.
  • the unloading valve 15 includes the above-described spring 15a that operates in the closing direction for setting the cracking pressure Pun of the unloading valve, and the pressure receiving unit 15b that operates in the opening direction to which the pressure in the supply oil passage 5 (discharge pressure of the main pump 2) is guided. And a pressure receiving portion 15c that operates in the closing direction in which the maximum load pressure is guided through the signal oil passage 27a, and the pressure of the supply oil passage 5 is higher than the pressure obtained by adding the set pressure Pun of the spring 15a to the maximum load pressure. If it becomes high, it will be in an open state and will return the pressure oil of the supply oil path 5 to the tank T, and will limit the raise of the pressure of the supply oil path 5.
  • the set pressure of the spring 15a of the unload valve 15 is generally determined by load sensing control set by the output pressure of the differential pressure reducing valve 13b of the engine speed detecting valve 13 when the engine 1 is at the rated maximum speed. It is set to a value that is substantially the same as or slightly higher than the target differential pressure (described later). In this embodiment, it is set to the same value as the target differential pressure for load sensing control.
  • Flow rate / direction control valves 6a, 6b, 6c, pressure compensation valves 7a, 7b, 7c, shuttle valves 9a, 9b, 9c, shuttle valve 45 described later, differential pressure reducing valve 11, and main relief valve 14 and the unload valve 15 are arranged in the control valve 4.
  • the engine speed detection valve 13 outputs a variable throttle valve 13a having a characteristic that the throttle amount is variable according to the discharge flow rate from the pilot pump 30, and the differential pressure across the variable throttle valve 13a as an absolute pressure Pgr. And a differential pressure reducing valve 13b. Since the discharge flow rate of the pilot pump 30 changes depending on the engine speed, the differential pressure across the variable throttle valve 13a also changes depending on the engine speed, and as a result, the absolute pressure output by the differential pressure reducing valve 13b. Pgr also changes depending on the engine speed.
  • the output pressure of the differential pressure reducing valve 13b (absolute pressure of the differential pressure across the variable throttle valve 13a) is the tilt angle (capacity or displacement) of the main pump 2 as a target differential pressure for load sensing control via the oil passage 40. It is guided to a pump control device 17 that controls As a result, the saturation phenomenon according to the engine speed can be improved, and good fine operability can be obtained when the engine speed is set low. This point is detailed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-196604.
  • the pump control device 17 includes a torque control tilt piston 17a (torque control unit), an LS control valve 17b, and an LS control tilt piston 17c (load sensing control unit).
  • the torque control tilt piston 17a decreases the tilt angle of the main pump 2 as the discharge pressure of the main pump 2 increases so that the absorption torque (input torque) of the main pump 2 does not exceed a preset maximum torque.
  • the absorption torque of the main pump 2 is controlled so as not to exceed the limit torque of the engine 1 (limit torque TEL in FIG. 2), the horsepower consumption of the main pump 2 is limited, and the engine 1 is stopped due to overload. (Engine stall) is prevented.
  • the LS control valve 17b has pressure receiving portions 17d and 17e facing each other, and the output pressure of the differential pressure reducing valve 13b of the engine speed detection valve 13 is supplied to the pressure receiving portion 17d via the oil passage 40 and is a target differential pressure for load sensing control. (Target LS differential pressure), and the output pressure of the differential pressure reducing valve 11 (absolute pressure between the discharge pressure of the main pump 2 and the maximum load pressure) is guided to the pressure receiving portion 17e via the oil passage 12b. .
  • the LS control valve 17b guides the pressure of the pilot oil passage 31b to the LS control tilting piston 17c via the oil passage 33.
  • the LS control tilt piston 17c When the tilt angle of the main pump 2 is reduced and the output pressure of the differential pressure reducing valve 11 becomes lower than the output pressure of the differential pressure reducing valve 13b, the LS control tilt piston 17c is communicated with the tank T to tilt the main pump 2.
  • the angle of rotation of the main pump 2 is controlled so that the discharge angle of the main pump 2 becomes higher by the output pressure (target differential pressure) of the differential pressure reducing valve 13b than the maximum load pressure.
  • the LS control valve 17b and the LS control tilt piston 17c perform load sensing control so that the discharge pressure Pd of the main pump 2 is higher than the maximum load pressure PLmax of the plurality of actuators 3a, 3b, 3c. .
  • FIG. 2 is a diagram showing characteristics (hereinafter referred to as Pq (pressure-pump capacity) characteristics) showing the relationship between the discharge pressure of the main pump 2 and the capacity (tilt angle) by the torque control tilt piston 17a.
  • Pq pressure-pump capacity
  • FIG. 2 and 3 indicate the discharge pressure P of the main pump 2.
  • the vertical axis in FIG. 2 indicates the capacity (or tilt angle) q of the main pump 2, and the vertical axis in FIG. 3 indicates the absorption torque Tp of the main pump 2.
  • the Pq characteristic of the main pump 2 is composed of a maximum capacity constant characteristic Tp0 and maximum absorption torque constant characteristics Tp1, Tp2.
  • the main pump 2 When the discharge pressure P of the main pump 2 is equal to or less than a first value P0 that is a pressure at a break point (transition point) at which the maximum capacity constant characteristic Tp0 shifts to the maximum absorption torque constant characteristics Tp1, Tp2, the main pump 2 Even if the discharge pressure P rises, the maximum capacity of the main pump 2 is constant at q0. At this time, as shown in FIG. 3, the maximum absorption torque of the main pump 2 that is the product of the pump discharge pressure and the pump capacity increases as the discharge pressure P of the main pump 2 increases.
  • the maximum capacity of the main pump 2 decreases along the characteristic line of the maximum absorption torque constant characteristics TP1 and TP2, and the absorption torque of the main pump 2 is
  • the maximum torque Tmax determined by the characteristics of TP1 and TP2 is maintained.
  • the characteristic lines of TP1 and TP2 are set by two springs (not shown) so as to approximate a constant absorption torque curve (hyperbola), and the maximum torque Tmax is substantially constant. Further, the maximum torque Tmax is set to be smaller than the limit torque TEL of the engine 1.
  • absorption torque constant control or absorption horsepower constant control
  • the hydraulic drive system according to the present embodiment further includes the following configuration in addition to the configuration described above.
  • the hydraulic drive system includes an exhaust gas purification device 42 disposed in an exhaust pipe 41 that constitutes an exhaust system of the engine 1, an exhaust resistance sensor 43 that detects an exhaust resistance in the exhaust gas purification device 42, and an exhaust gas.
  • a forced regeneration switch 44 for forcibly regenerating the purifying device 42 and an oil passage for guiding the pressure of the load port 26a of the flow rate / direction control valve 6a to the shuttle valve 9a are arranged.
  • a shuttle valve 45 that selects and outputs a high pressure side of pressure (described later), and a discharge pressure (pilot oil passage) of a pilot pump 30 that is an upstream oil passage portion of the engine speed detection valve 13 of the pilot pressure supply oil passage 31 31a) and the tank pressure, one of the pressures is output, and the output pressure is output to the shuttle valve 45 as an external pressure.
  • the exhaust gas purification device 42 collects particulate matter (PM) contained in the exhaust gas by a built-in filter. Further, the exhaust gas purification device 42 includes an oxidation catalyst. When the exhaust gas temperature becomes a predetermined temperature or higher, the oxidation catalyst is activated, and the unburned fuel added to the exhaust gas is combusted by the oxidation catalyst to exhaust the exhaust gas. The gas temperature is raised and the PM collected and deposited on the filter is burned.
  • PM particulate matter
  • the exhaust resistance sensor 43 is, for example, a differential pressure detection device that detects a differential pressure across the upstream and downstream sides of the filter of the exhaust gas purification device 42 (exhaust resistance of the exhaust gas purification device 42).
  • the electromagnetic switching valve 46 is in the illustrated position when the electrical signal output from the controller 49 is OFF, outputs the tank pressure as an external pressure, and switches from the illustrated position when the electrical signal is turned ON.
  • the discharge pressure (predetermined pressure) is output as an external pressure.
  • the electromagnetic switching valve 48 is in the illustrated position when the electrical signal output from the controller 49 is OFF, and the output pressure of the differential pressure reducing valve 11 (the absolute pressure difference between the discharge pressure of the main pump 2 and the maximum load pressure).
  • the electrical signal is turned on, the position is switched from the position shown in the figure, and the tank pressure is output.
  • the pilot pressure supply oil passage 31 is provided with an engine speed detection valve 13 that outputs a pressure proportional to the engine speed as an absolute pressure Pgr, and is a pilot oil that is a pressure upstream of the engine speed detection valve 13.
  • the discharge pressure of the pilot pump 30 is equal to the set pressure (for example, 2.0 MPa) of the unload valve 15 and the pressure of the override characteristic of the unload valve when all the operation levers are neutral.
  • FIG. 4 is a diagram showing the external appearance of a hydraulic excavator in which the hydraulic drive system according to the present embodiment is mounted.
  • the hydraulic excavator includes a lower traveling body 101, an upper revolving body 102 that is turnably mounted on the lower traveling body 101, and a top portion of the upper revolving body 102 that rotates in the vertical and horizontal directions via a swing post 103. And a front work machine 104 that is movably connected.
  • the lower traveling body 101 is a crawler type, and a blade 106 for earth removal that can move up and down is provided on the front side of the track frame 105.
  • the upper swivel body 102 includes a swivel base 107 having a basic lower structure, and a canopy type cab 108 provided on the swivel base 107.
  • the front work machine 104 includes a boom 111, an arm 112, and a bucket 113.
  • the base end of the boom 111 is pin-coupled to the swing post 103, and the tip of the boom 111 is pin-coupled to the base end of the arm 112. The tip of each is pin-coupled to the bucket 113.
  • the upper turning body 102 is driven to turn by the turning motor 3a with respect to the lower traveling body 101, and the boom 111, the arm 112, and the bucket 113 are rotated by expanding and contracting the boom cylinder 3b, the arm cylinder 3c, and the bucket cylinder 3d, respectively.
  • the lower traveling body 101 is driven by left and right traveling motors 3f and 3g.
  • the blade 106 is driven up and down by a blade cylinder 3h.
  • FIG. 1 illustration of the bucket cylinder 3d, the left and right traveling motors 3f and 3g, the blade cylinder 3h, and their circuit elements is omitted.
  • the driver's cab 108 is provided with a driver's seat 121, operation lever devices 122 and 123 (shown only on the right side in FIG. 2), and a gate lock lever 24.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the amount of PM deposited in the exhaust gas purification device 42 and the exhaust resistance (differential pressure across the filter) detected by the exhaust resistance sensor 43. As shown in FIG.
  • the exhaust resistance of the exhaust gas purification device 42 increases as the PM accumulation amount in the exhaust gas purification device 42 increases.
  • Wb is the PM deposition amount that requires automatic regeneration control
  • ⁇ Pb is the exhaust resistance when the PM deposition amount is Wb.
  • Wa is a PM deposition amount that may terminate the regeneration control
  • ⁇ Pa is an exhaust resistance when the PM deposition amount is Wa.
  • ⁇ Pb is stored as a threshold value for starting the automatic regeneration control
  • ⁇ Pa is stored as a threshold value for ending the regeneration control.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the processing functions of the controller 49. The regeneration processing procedure of the exhaust gas purification device 42 by the controller 49 will be described with reference to FIG.
  • step S100 based on the detection signal from the exhaust resistance sensor 43 and the command signal from the forced regeneration switch 44, the controller 49 and the exhaust resistance ⁇ P in the exhaust gas purification device 42 and the threshold value ⁇ Pb for starting automatic regeneration control.
  • step S100 To determine whether or not ⁇ P> ⁇ Pb, and whether or not the forced regeneration switch 44 has been switched from OFF to ON (step S100). If ⁇ P> ⁇ Pb, or if the forced regeneration switch 44 is ON, the process proceeds to the next process. If ⁇ P> ⁇ Pb and the forced regeneration switch 44 is not ON, nothing is done and the determination process is repeated.
  • the controller 49 When ⁇ P> ⁇ Pb, or when the forced regeneration switch 44 is ON, the controller 49 turns ON the electrical signal output to the electromagnetic switching valves 46 and 48 and switches the electromagnetic switching valves 46 and 48 from the illustrated positions. Then, pump absorption torque increase control is started (step S110). Further, the controller 49 performs a process for supplying unburned fuel into the exhaust gas. This process is performed, for example, by controlling the electronic governor (not shown) of the engine 1 and performing post injection (additional injection) in the expansion stroke after engine main injection.
  • the pump absorption torque increase control is a control for increasing the absorption torque of the main pump 2 by controlling the discharge pressure and capacity of the main pump 2 (described later). By increasing the absorption torque of the main pump 2, the output of the main pump 2 is increased. (Horsepower) also increases. That is, pump absorption torque increase control is synonymous with pump output increase control.
  • the pump absorption torque increase control When the pump absorption torque increase control is started, the hydraulic load on the engine 1 increases and the temperature of the exhaust gas of the engine 1 increases. Thereby, the oxidation catalyst provided in the exhaust gas purification device 42 is activated. Under such circumstances, by supplying unburned fuel into the exhaust gas, the unburnt fuel is burned by the activated oxidation catalyst to raise the temperature of the exhaust gas, and is deposited on the filter by the hot exhaust gas. Combusted PM is removed.
  • the unburned fuel may be supplied by providing a fuel injection device for regeneration control in the exhaust pipe and operating this fuel injection device.
  • the controller 49 ends the exhaust resistance ⁇ P in the exhaust gas purification device 42 and the automatic regeneration control based on the detection signal from the exhaust resistance sensor 43 provided in the exhaust gas purification device 42. And ⁇ P ⁇ Pa is determined (step S120). If ⁇ P ⁇ Pa is not satisfied, the process returns to step S110 to continue the pump absorption torque increase control.
  • the controller 49 turns off the electrical signal output to the electromagnetic switching valves 46 and 48, switches the electromagnetic switching valves 46 and 48 to the positions shown in the figure, and stops the pump absorption torque increase control (step S130). . At the same time, the supply of unburned fuel is stopped.
  • pump absorption torque increase control pump output increase control
  • the maximum load pressure detected by the shuttle valve 45 and the shuttle valves 9a, 9b, 9c... Is the tank pressure.
  • the electromagnetic switching valve 48 when the electromagnetic switching valve 48 is in the illustrated position, the electromagnetic switching valve 48 outputs the output pressure of the differential pressure reducing valve 11 (the absolute pressure of the differential pressure between the discharge pressure of the main pump 2 and the maximum load pressure).
  • the output pressure is guided to the pressure receiving portion 17e of the LS control valve 17b. For this reason, the pressure guided to the pressure receiving portion 17e of the LS control valve 17b becomes the output pressure of the differential pressure reducing valve 11.
  • the operation of the hydraulic drive system at this time is the same as that of the conventional system, the tilt angle (capacity) of the main pump 2 is minimized, and the discharge flow rate is also minimized. Further, the discharge pressure of the main pump 2 is controlled by the unload valve 15, and the discharge pressure of the main pump 2 becomes a minimum pressure substantially equal to the set pressure of the unload valve 15. As a result, the absorption torque of the main pump 2 is also minimized.
  • the maximum load pressure detected by the shuttle valve 45 and the shuttle valves 9a, 9b, 9c... Is the tank pressure, and the differential pressure reducing valve 11 is configured such that the discharge pressure of the main pump 2 (pressure of the supply oil passage 5), the tank pressure, The output pressure of the engine speed detection valve 13 and the output pressure of the differential pressure reducing valve 11 are led to the LS switching valve 17b of the pump control device 17.
  • the discharge pressure of the main pump 2 pressure in the supply oil passage 5
  • the LS switching valve 17b is switched to the position on the right side in the figure, and the main pump 2 is tilted.
  • Control is performed so that the pressure guided to the rotation angle control piston 17c increases and the inclination angle of the main pump 2 decreases.
  • the main pump 2 is provided with a stopper that defines the minimum tilt angle, the main pump 2 is held at the minimum tilt angle defined by the stopper and discharges the minimum flow rate.
  • an unload valve 15 is provided in the supply oil passage 5, and a tank pressure (maximum load pressure) is guided to the pressure receiving portion 15 c of the unload valve 15. Becomes higher than the pressure obtained by adding the set pressure Pun of the spring 15a to the tank pressure (maximum load pressure), the pressure oil in the supply oil passage 5 is returned to the tank T and the pressure in the supply oil passage 5 increases. Limit.
  • FIG. 7 is a diagram showing the operating characteristics of the unload valve 15 when the tank pressure is assumed to be 0 MPa.
  • the relationship between the passage flow rate of the supply oil passage 5 (discharge flow rate of the main pump 2) and the pressure (discharge pressure of the main pump 2) when the tank pressure is guided to the pressure receiving portion 15c of the unload valve 15 is It is indicated by a broken line.
  • the pressure in the supply oil passage 5 is set to the tank pressure (0 MPa) detected as the maximum load pressure, the set pressure (cracking pressure) Pun of the unload valve 15 and the override of the unload valve 15.
  • the pressure Pra is controlled by adding the characteristic pressure.
  • the absolute pressure Pgr output by the engine speed detection valve 13 as the load sensing target differential pressure is 2.0 MPa
  • the set pressure (cracking pressure) Pun of the unload valve 15 is output by the differential pressure reducing valve 13b.
  • the pressure is set to 2.0 MPa which is equal to Pgr (load sensing target differential pressure).
  • the override characteristic of the unload valve 15 varies depending on the discharge flow rate of the main pump 2.
  • the discharge flow rate of the main pump 2 is the minimum flow rate Qra (Qmin)
  • Qmin minimum flow rate
  • the pressure of the override characteristic of the unload valve 15 is slight.
  • the pressure of the supply oil passage 5 (the discharge pressure of the main pump 2) Pra becomes a pressure slightly higher than 2.0 MPa. This pressure is the pressure indicated by point A in FIGS. 2 and 3 and corresponds to the minimum pressure Pmin.
  • the absorption torque of the main pump 2 at this time is the minimum torque Tmin.
  • step S100 determines whether the control levers are neutral and the electromagnetic switching valves 46 and 48 are ON.
  • a pilot relief valve 32 is provided in an oil passage portion (pilot oil passage) 31b of the pilot pressure supply oil passage 31, and the pressure of the pilot pressure oil passage 31b is maintained at a certain pressure (for example, 3.9 MPa). .
  • the pilot pressure supply oil passage 31 is provided with an engine speed detection valve 13 that outputs a pressure proportional to the engine speed as an absolute pressure Pgr.
  • the discharge pressure of the pilot pump 30 located upstream of the engine speed detection valve 13 pressure of the pilot oil passage 31a
  • the absolute pressure Pgr for example, 2.0 MPa
  • the electromagnetic switching valve 46 When the electromagnetic switching valve 46 is switched from the illustrated position, the electromagnetic switching valve 46 outputs the discharge pressure of the pilot pump 30, and the pressure is guided to the shuttle valve 45. For this reason, the maximum load pressure detected by the shuttle valve 45 and the shuttle valves 9a, 9b, 9c... Is higher than the maximum load pressure of the plurality of actuators 3a, 3b, 3c. Is selected. At this time, all the operation lever devices are neutral, and the pressures of the load ports 26a, 26b, 26c... Of the flow rate / direction control valves 6a, 6b, 6c. 30 discharge pressures are detected, and this pressure is guided to the pressure receiving portion 15c of the unload valve 15 as a pseudo load pressure.
  • the solid line in FIG. 7 shows the passage flow rate (discharge flow rate of the main pump 2) and pressure (discharge pressure of the main pump 2) of the supply oil passage 5 when the pseudo load pressure is guided to the pressure receiving portion 15c of the unload valve 15. Shows the relationship. As shown by point B in FIG. 7, the pressure of the supply oil passage 5 is set to the pseudo load pressure (the discharge pressure of the pilot pump 30), the set pressure (cracking pressure) Pun of the unload valve 15 and the override of the unload valve 15. The pressure Prb is controlled by adding the characteristic pressure.
  • the set pressure Pio of the pilot relief valve 32 is set to 3.9 MPa.
  • the absolute pressure Pgr output by the engine speed detection valve 13 as the load sensing target differential pressure is 2.0 MPa
  • the set pressure (cracking pressure) Pun of the unload valve 15 is the absolute pressure (load sensing target).
  • the differential pressure is set to 2.0 MPa which is equal to Pgr.
  • the pressure of the override characteristic of the unload valve 15 at this time is about 2.0 MPa.
  • the pressure of the supply oil passage 5 (discharge pressure of the main pump 2) Prb reaches about 10 MPa.
  • the tank pressure is guided to the pressure receiving portion 17e of the LS control valve 17b that controls the load sensing control of the main pump 2, and the LS control valve 17b is positioned at the left position illustrated. Switch to.
  • the load sensing control becomes invalid, and the pressure oil of the LS control tilt piston 17c is returned to the tank T through the LS control valve 17b, and the tilt (capacity) of the main pump 2 is increased by the spring force.
  • the discharge flow rate of the main pump 2 increases.
  • the pressure P0 at the break point in the Pq (pressure-pump capacity) characteristic of the main pump 2 by the torque control tilt piston 17a is often set to about 10 MPa.
  • the discharge pressure of the main pump 2 (Prb in FIGS. 2, 3, and 7) when the electromagnetic switching valve 46 and the electromagnetic switching valve 48 are switched from the illustrated positions is the break point of the Pq characteristic of the main pump 2.
  • the capacity of the main pump 2 becomes a value qb determined by the constant control of the absorption torque by the torque control tilting piston 17a, and the discharge flow rate of the main pump 2 is B in FIG.
  • the point value is Qrb.
  • the absorption torque of the main pump 2 at this time becomes the maximum torque Tmax as indicated by a point B in FIG.
  • the oxidation catalyst provided in the exhaust gas purification device 42 is activated, as described above, the unburned fuel is burned by the activated oxidation catalyst by supplying the unburned fuel into the exhaust gas. The temperature of the exhaust gas rises, and the PM accumulated on the filter is burned and removed by the high-temperature exhaust gas.
  • the pump absorption torque increase control is continued until the exhaust resistance ⁇ P in the exhaust gas purification device 42 detected by the exhaust resistance sensor 43 provided in the exhaust gas purification device 42 becomes smaller than the threshold value ⁇ Pa.
  • the discharge pressure of the pilot pump 30 is detected as the pseudo load pressure as the maximum load pressure, as in the case 2 above where all the operation levers are neutral.
  • the pseudo load pressure is guided to the pressure receiving portion 15 c of the unload valve 15.
  • the discharge pressure of the main pump 2 is maintained at the same value as before the actuator operation by the action of the unload valve 15.
  • the electromagnetic switching valve 48 is switched from the illustrated position, the tank pressure is guided to the pressure receiving portion 17e of the LS control valve 17b that controls the load sensing control of the main pump 2 in the same manner as in the case 2 described above.
  • Sensing control is disabled, the capacity of the main pump 2 is increased, and the discharge flow rate of the main pump 2 is increased. Therefore, the discharge pressure (pressure in the supply oil passage 5) and the discharge flow rate (passage flow rate in the supply oil passage 5) of the main pump 2 are indicated by a point B in FIGS. 2 and 7 as before the operation of the actuator.
  • the pump absorption torque increase control using the same absorption torque constant control as before the actuator operation is performed can be performed.
  • the flow rate flowing through the flow rate / direction control valve 6b is determined by the opening area of the meter-in throttle of the flow rate / direction control valve 6b and the differential pressure across the meter-in throttle, and the differential pressure across the meter-in throttle is reduced by the pressure compensation valve 7b. Since it is controlled to be equal to the output pressure of the valve 11, the flow rate flowing through the flow rate / direction control valve 6 b (and hence the drive speed of the boom cylinder 3 b) is controlled according to the operation amount of the operation lever.
  • the load pressure of the boom cylinder 3b is higher than the discharge pressure of the pilot pump 30, the load pressure PL of the boom cylinder 3b is detected as the maximum load pressure, and this load pressure PL is guided to the pressure receiving portion 15c of the unload valve 15. Therefore, the pressure in the supply oil passage 5 (the discharge pressure of the main pump 2) is equal to the set pressure (cracking pressure) Pun of the unload valve 15 as well as the load pressure PL of the boom cylinder 3b as shown by point C in FIG.
  • the pressure is controlled to be the pressure Prc obtained by adding the pressure of the override characteristic of the unload valve 15, and all the operation levers become higher than the neutral pressure Prb.
  • the tank pressure is introduced to the pressure receiving portion 17e of the LS control valve 17b that controls the load sensing control of the main pump 2 in the same manner as in the case 2 described above. As the sensing control becomes invalid, the capacity of the main pump 2 increases.
  • the absorption torque of the main pump 2 is controlled so as not to exceed the maximum torque Tmax by the absorption torque constant control of the torque control tilting piston 17a (torque control unit), and as shown at point C in FIG.
  • the capacity of the pump 2 is a value qc determined by the constant control of the absorption torque by the torque control tilt piston 17a, and the discharge flow rate of the main pump 2 is Qrc shown at point C in FIG. Therefore, the pump absorption torque increase control similar to that before the actuator operation can be performed without being affected by the actuator operation.
  • the actuator can be operated without being affected by the pump absorption torque increase control.
  • the flow rate flowing through the flow rate / direction control valve 6b is determined by the opening area of the meter-in throttle of the flow rate / direction control valve 6b and the differential pressure across the meter-in throttle, and the differential pressure across the meter-in throttle is reduced by the pressure compensation valve 7b. Since it is controlled to be equal to the output pressure of the valve 11, the flow rate flowing through the flow rate / direction control valve 6 b (and hence the drive speed of the boom cylinder 3 b) is controlled according to the operation amount of the operation lever.
  • the pump 30 Since the electromagnetic switching valve 46 is switched from the illustrated position, the maximum load pressure detected by the shuttle valve 45 and the shuttle valves 9a, 9b, 9c,... The pump 30 has a higher discharge pressure.
  • the discharge pressure of the pilot pump 30 is detected as the pseudo load pressure as the maximum load pressure.
  • the control of the discharge pressure (pressure of the supply oil passage 5), the capacity and the discharge flow rate (passage flow rate of the supply oil passage 5) of No. 2 is the same as when the load pressure of the actuator is lower than the pseudo load pressure in the single operation of the actuator described above. It becomes.
  • the higher load pressure PLH of the load pressures of the boom cylinder 3b and the arm cylinder 3c is detected as the maximum load pressure.
  • the load pressure PLH is guided to the pressure receiving portion 15c of the unload valve 15.
  • the discharge pressure of the main pump 2 pressure of the supply oil passage 5
  • the capacity, and the discharge flow rate are controlled by the load pressure of the actuator in the single operation of the actuator described above.
  • the discharge pressure, capacity, and discharge flow rate of the main pump 2 are controlled as indicated by a point D in FIGS. 2 and 7, for example, according to the magnitude of the load pressure PLH at that time.
  • the absorption torque of the main pump 2 is controlled so as to be approximately the maximum torque Tmax as indicated by point D in FIG.
  • the flow rate flowing through the flow rate / direction control valves 6b, 6c is determined by the opening area of the meter-in throttle of the flow rate / direction control valves 6b, 6c and the differential pressure across the meter-in throttle, and the differential pressure across the meter-in throttle is the pressure compensation valve 7b. , 7c are controlled to be equal to the output pressure of the differential pressure reducing valve 11.
  • pressure oil is supplied to the boom cylinder 3b and the arm cylinder 3c at a ratio corresponding to the opening area of the meter-in throttle portions of the flow rate / direction control valves 6b and 6c regardless of the load pressure of the boom cylinder 3b and the arm cylinder 3c. can do.
  • the output pressure (main pressure) of the differential pressure reducing valve 11 depends on the degree of saturation.
  • the discharge flow rate of the pump 2 can be redistributed to the flow rate ratio required by the flow rate / direction control valves 6b, 6c.
  • the controller 49 switches the electromagnetic switching valves 46 and 48, and the electromagnetic switching valve 46 is a pilot pump.
  • the discharge pressure (predetermined pressure) of 30 is output as a pseudo load pressure, and the electromagnetic switching valve 48 invalidates the load sensing control.
  • the absorption torque of the main pump 2 rises to the maximum torque Tmax for constant absorption torque control by the torque control tilt piston 17a.
  • pump absorption torque increase control pump output increase control
  • absorption torque constant control is performed.
  • Load sensing control is performed even when low load and large flow rate actuator operation (for example, arm cloud operation by arm cylinder 3c) is performed during pump absorption torque increase control and pressure oil discharged from main pump 2 flows into the actuator. Since it is invalid, the pump control device 17 continues to control to increase the capacity of the main pump 2 within the range of the maximum torque of the absorption torque constant control of the torque control tilt piston 17a (torque control unit). As a result, a necessary flow rate is supplied to the actuator, and the actuator can be operated without being affected by the pump absorption torque increase control.
  • actuator operation for example, arm cloud operation by arm cylinder 3c
  • the pseudo load pressure is selected as the maximum load pressure
  • the discharge pressure of the main pump 2 is It remains the same value as before the actuator operation. For this reason, the discharge pressure of the main pump 2 does not decrease under the influence of the actuator operation, and the same pump absorption torque increase control as before the actuator operation can be performed.
  • a maximum load pressure detection circuit comprising shuttle valves 9a, 9b, 9c,.
  • the load pressure of the actuator is selected as the maximum load pressure
  • the discharge pressure of the main pump 2 is increased according to the load pressure of the actuator by the action of the unload valve 15.
  • the absorption torque of the main pump 2 is controlled so as not to exceed the maximum torque Tmax by the absorption torque constant control of the torque control tilt piston 17a (torque control unit).
  • the pump absorption torque increase control similar to that before the actuator operation can be performed without being affected by the actuator operation.
  • the discharge pressure of the main pump 2 increases according to the load pressure, the actuator can be operated without being affected by the pump absorption torque increase control.
  • the electromagnetic switching valve 46 switches the discharge pressure of the pilot pump 30 (the pressure of the pilot oil passage 31a), which is the upstream oil passage portion of the engine speed detection valve 13 of the pilot pressure supply oil passage 31, and the tank pressure. Since one pressure is output and the output pressure is guided to the shuttle valve 45 as an external pressure, the existing pressure can be used as a pseudo load pressure (predetermined pressure) for pump absorption torque increase control. The configuration can be further reduced.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a hydraulic drive system according to the second embodiment of the present invention.
  • the present embodiment shows another example of the second switching valve that switches between valid / invalid of load sensing control.
  • the hydraulic drive system is disposed in an oil passage 40 that guides the output pressure Pgr of the differential pressure reducing valve 13b of the engine speed detection valve 13 to the pressure receiving portion 17d of the LS control valve 17b, and the output of the differential pressure reducing valve 13b.
  • An electromagnetic switching valve 51 is provided that switches between the pressure and the pressure in the pilot oil passage 31b and guides one of the pressure to the pressure receiving portion 17d of the LS control valve 17b.
  • the electromagnetic switching valve 48 in the oil passage 12b is not provided.
  • the output pressure Pgr of the differential pressure reducing valve 13b is, for example, about 2.0 MPa
  • the pressure of the pilot oil passage 31b is, for example, about 3.9 MPa.
  • step S110 When ⁇ P> ⁇ Pb is satisfied in step S110 shown in FIG. 6 or when the forced regeneration switch 44 is ON, the controller 49 turns on the electric signal output to the electromagnetic switching valve 46 and the electromagnetic switching valve 51 to switch the electromagnetic switching.
  • the valves 46 and 51 are switched from the illustrated positions.
  • step S130 shown in FIG. 6 when ⁇ P ⁇ Pa, the electric signal output to the electromagnetic switching valve 46 and the electromagnetic switching valve 51 is turned off, and the electromagnetic switching valves 46 and 51 are switched to the illustrated positions.
  • the electromagnetic switching valve 51 When the electrical signal from the controller 49 is OFF, the electromagnetic switching valve 51 is in the position shown in the figure, and the output pressure Pgr of the differential pressure reducing valve 13b is used as a target differential pressure for load sensing control to the pressure receiving portion 17d of the LS control valve 17b. Output.
  • the electromagnetic switching valve 51 When the electrical signal is switched ON from the controller 49, the electromagnetic switching valve 51 is switched from the position shown in the figure, and the pressure of the pilot oil passage 31b is output to the pressure receiving portion 17d of the LS control valve 17b.
  • the pressure in the pilot oil passage 31b is about 3.9 MPa, which is higher than the output pressure Pgr (2.0 MPa) of the differential pressure reducing valve 13b, and this pressure is guided to the pressure receiving portion 17e of the LS control valve 17b.
  • the pressure is higher than the output pressure of the pressure reducing valve 11 (the differential pressure between the discharge pressure of the main pump 2 and the maximum load pressure).
  • the LS control valve 17b is switched to the position on the left side in the drawing, the load sensing control becomes invalid, and the LS control tilt piston 17c communicates with the tank T, so that the tilt (capacity) of the main pump 2 increases. To be controlled.
  • the discharge pressure (pressure in the supply oil passage 5), the capacity, and the discharge flow rate (supply) of the main pump 2 are the same as in the first embodiment. 2 and 7 are controlled by points B, C, and D, and the absorption torque of the main pump 2 is indicated by points B, C, and D in FIG. Thus, control is performed so that the maximum torque Tmax is obtained.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a hydraulic drive system according to the third embodiment of the present invention.
  • the discharge pressure of the pilot pump 30 is used as the predetermined pressure that is output as the pseudo load pressure when the electromagnetic switching valve 46 is switched from the illustrated position.
  • This embodiment shows another example of the predetermined pressure generation source.
  • the hydraulic drive system includes a pressure intensifier 52 that increases the pressure in the pilot oil passage 31b generated by the pilot relief valve 32 (usually about 3.9 MPa as described above) to a predetermined pressure. 1 is introduced as one input of the electromagnetic switching valve 46 instead of the discharge pressure of the pilot pump 30 (pressure of the pilot oil passage 31a) in the hydraulic drive system of FIG.
  • the predetermined pressure output from the pressure intensifier 52 is the pressure obtained by adding the set pressure (cracking pressure) Pun of the unload valve 15 and the override characteristic pressure of the unload valve 15 to the main pressure generated by the torque control tilt piston 17a. It is set to be equal to or higher than the pressure near the transition point from the maximum capacity constant characteristic Tp0 to the maximum absorption torque constant characteristic Tp1, Tp2 in the Pq (pressure-pump capacity) characteristic of the pump 2, In the illustrated example, the discharge pressure and pressure of the pilot pump 30 are the same, for example, 5.9 MPa.
  • step S110 When ⁇ P> ⁇ Pb is satisfied in step S110 shown in FIG. 6 or when the forced regeneration switch 44 is ON, the controller 49 turns ON the electrical signal output to the electromagnetic switching valves 46, 48, and sets the electromagnetic switching valves 46, 48 to ON. 48 is switched from the position shown. Further, in step S130 shown in FIG. 6, when ⁇ P ⁇ Pa, the electric signal output to the electromagnetic switching valves 46 and 48 is turned OFF, and the electromagnetic switching valves 46 and 48 are switched to the illustrated positions.
  • the electromagnetic switching valve 46 When the electromagnetic switching valve 46 is in the illustrated position, it outputs the tank pressure as a pseudo load pressure to the shuttle valve 45. When the electromagnetic switching valve 46 is switched from the illustrated position, the shuttle valve uses the output pressure Pioh of the pressure booster 52 as the pseudo load pressure. Output to 45.
  • the pump absorption torque increase control can be performed in the same manner as in the first embodiment, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • a relatively low pressure as generated by the pilot relief valve 32 can be used as the pseudo load pressure when all the operation levers are neutral, and the hydraulic drive without the engine speed detection valve 13 is possible.
  • the present invention can also be applied to a system. ⁇ Other embodiments>
  • the differential pressure between the discharge pressure of the main pump 2 and the maximum load pressure is output as an absolute pressure by the output pressure of the differential pressure reducing valve 11, and the pressure receiving portions 21b of the pressure compensating valves 7b, 7c,. 21c ... and the pressure receiving portion 17e of the switching valve 17b, but the pressure compensating valves 7b, 7c, ... and the switching valve 17b are provided with pressure receiving portions facing each other in place of the pressure receiving portions 21b, 21c, ... and the pressure receiving portion 17e, respectively.
  • the two discharge pressures and the maximum load pressure may be separately guided to those pressure receiving portions.
  • the pressure compensation valve 7a related to the swing motor 3a has a load-dependent characteristic.
  • the pressure compensation valve 7a may be a normal pressure compensation valve having no load dependent characteristics.
  • the main pump 2 is provided with a stopper, and the main pump 2 has a minimum discharge flow rate that is larger than the maximum flow rate of the swing motor 3a corresponding to the maximum opening area of the flow rate / direction control valve 6a. 2 is limited, but if the system instability due to interference between the load sensing control of the hydraulic pump and the control of the pressure compensation valve can be resolved by another means, the minimum discharge flow rate of the main pump 2 May be set to a normal value smaller than the maximum required flow rate of the swing motor 3a.
  • the output pressure of the differential pressure reducing valve 11 (the absolute pressure of the differential pressure between the discharge pressure of the main pump 2 and the maximum load pressure) is used as the pressure compensating valves 7a, 7b, 7c,.
  • the discharge pressure and the maximum load pressure of the main pump 2 may be separately led to the pressure compensation valves 7a, 7b, 7c...
  • the LS control valve 17b if the electromagnetic switching valve 48 is disposed in the oil passage that guides the discharge pressure of the main pump 2 to the LS control valve 17b, the electromagnetic switching valve 48 is switched in the same manner as the electromagnetic switching valve 48 of the first embodiment. With this, load sensing control can be enabled or disabled.

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Abstract

 ロードセンシング制御を行う油圧駆動システムにおいて、アクチュエータ操作がない場合にポンプ出力上昇制御により排気ガス浄化装置(42)のフィルタ堆積物を効率的に燃焼除去し、アクチュエータ操作とポンプ出力上昇制御を同時に行っても互いに影響し合わず、かつ簡便で低コストな構成とする。エンジン回転数検出弁(13)の上流側のパイロットポンプ(30)の吐出圧とタンク圧を切り換えてシャトル弁(45)に出力する電磁切換弁(46)と、差圧減圧弁(11)の出力圧をLS制御弁(17b)に導く油路(12b)に配置され、ロードセンシング制御の有効、無効を切り換える電磁切換弁(48)を備え、コントローラ(49)は、排気ガス浄化装置(42)が再生を必要とするときに、電磁切換弁(46)がパイロットポンプ(30)の吐出圧を疑似負荷圧として出力し、電磁切換弁(48)がロードセンシング制御を無効とするように切り換える。

Description

排気ガス浄化装置を備えた建設機械用油圧駆動システム
 本発明は、油圧ショベル等の建設機械に用いられ、油圧ポンプの吐出圧が複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようにロードセンシング制御を行う建設機械の油圧駆動システムに係わり、特に、エンジンの排気ガスに含まれる粒子状物質(パーティキュレートマター)を浄化するための排気ガス浄化装置を備えた建設機械の油圧駆動システムに関する。
 油圧ポンプの吐出圧が複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようにロードセンシング制御を行う油圧駆動システムはロードセンシングシステムと呼ばれており、例えば特許文献1に記載されている。
 特許文献1に記載の油圧駆動システムは、エンジンと、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、油圧ポンプから複数のアクチュエータへ供給される圧油の流量を制御する複数の流量・方向制御弁と、複数のアクチュエータの最高負荷圧を検出する検出回路と、油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるようロードセンシング制御する制御手段と、油圧ポンプを複数の流量・方向制御弁に接続する管路に設けられ、油圧ポンプの吐出圧が最高負荷圧に設定圧を加算した圧力よりも高くなると開状態になって油圧ポンプの吐出油をタンクに戻し、油圧ポンプの吐出圧の上昇を制限するアンロード弁とを備えている。
 また、ロードセンシングシステムであって排気ガス浄化装置を備えたものとして、特許文献2に記載のものがある。このものでは、排気管に設けられた排気ガス浄化装置に排気抵抗センサを設け、センサの検出値が所定レベル以上になったときに、制御装置から信号を出力して、メインポンプのレギュレータとアンロード弁を制御し、油圧ポンプの吐出量と吐出圧を同時に上昇させてエンジンに油圧的な負荷をかける。これによりエンジンの出力を高くして排気ガス温度を上昇させ、酸化触媒を活性化してフィルタ堆積物を燃焼させフィルタを再生する。
特開2001-193705号公報 特許第3073380号公報
 油圧ショベル等の建設機械はその駆動源としてディーゼルエンジンを搭載している。ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質(以下PMという)の排出量は、NOx、CO、HC等とともに年々規制が強化されてきている。このような規制に対して、エンジンに排気ガス浄化装置を設け、エンジン排気ガス浄化装置内のディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter )と呼ばれるフィルタでPMを捕集して、外部へ排出されるPMの量を低減することが一般的に行われている。この排気ガス浄化装置では、フィルタのPM補足量が増加してくるとフィルタは目詰まりを起こしてゆき、そのことによりエンジンの排圧が上昇して、燃費の悪化等を誘発するため、フィルタに捕集したPMを適宜燃焼してフィルタの目詰まりを除去し、フィルタを再生することが必要である。
 フィルタの再生には、通常、酸化触媒を用いる。酸化触媒はフィルタの上流側に配置される場合と、フィルタに直接担持される場合と、その両方の場合とがあるが、いずれの場合も酸化触媒を活性化するためには、排気ガスの温度が酸化触媒の活性温度よりも高くなければならず、そのために排気ガス温度を強制的に酸化触媒の活性温度よりも高い温度に上昇させる必要がある。
 特許文献1に記載の油圧駆動システムでは、可変容量型のメインポンプはロードセンシング制御を行うため、例えば全ての操作レバーが中立にあるときには、メインポンプの傾転角(容量)は最小となり、吐出流量も最少となる。また、メインポンプの吐出圧はアンロード弁により制御され、全ての操作レバーが中立にあるときはメインポンプの吐出圧はアンロード弁の設定圧とほぼ等しい最小圧力となる。その結果、メインポンプの吸収トルクも最小となる。
 このようなロードセンシング制御を行う油圧駆動システムのエンジンに排気ガス浄化装置を設けた場合は、全ての操作レバーが中立にあるときは、エンジンの負荷は低くなり、エンジンの排気ガスの温度は低くなってしまう。
 特許文献2に記載の油圧駆動システムでは、排気ガス浄化装置のフィルタの再生が必要になると、そのことを排気抵抗センサで検出し、メインポンプの吐出流量と吐出圧を同時に上昇させる制御(以下、ポンプ出力上昇制御という)を行うことでエンジンに油圧的な負荷をかけ、エンジンの出力を高くして排気ガス温度を上昇させ、酸化触媒を活性化してフィルタ堆積物を燃焼させている。このため全ての操作レバーが中立にあるときでも、メインポンプの吸収馬力は小さくならず、フィルタの再生を行うことができる。
 しかし、特許文献2の技術では、いずれかの操作レバーを操作してアクチュエータを動作している状態でポンプ出力上昇制御を行ったり、ポンプ出力上昇制御中に操作レバーを操作してアクチュエータを動作させたりするなど、アクチュエータ操作とポンプ出力上昇制御とを同時に行った場合には、互いに影響し合い、アクチュエータの操作性を損ねたり、ポンプ出力上昇制御に不具合を生じてしまう可能性があった。
 すなわち、特許文献2では、排ガス浄化装置が再生を必要とする条件のときに、制御装置から信号を出力してメインポンプのレギュレータを直接制御することによって目標流量Q2を得る一方、制御装置からの信号でアンロード弁を直接制御することにより、目標圧力P2を得ている。これにより全ての操作レバーが中立にあり、アクチュエータ操作がない場合は、目標圧力P2と目標流量Q2が得られるので、メインポンプの吸収トルクをポンプ出力上昇制御に必要な目標値に合わせこむことが可能である。
 しかし、例えばポンプ出力上昇制御中に、低負荷・大流量のアクチュエータ操作(例えばアームクラウド操作など)を行うと、メインポンプから吐出された圧油は、アームシリンダに流入するが、ポンプ出力上昇制御によるレギュレータの制御で得られるメインポンプの目標流量Q2よりもアームシリンダの要求流量が多い場合には、アームシリンダが目標のスピードに達しなくなる。また、メインポンプの吐出圧も低下して目標圧力P2に達しなくなり、メインポンプの吸収トルクも最適値から減少してしまう。
 また、例えばポンプ出力上昇制御中に、高負荷・小流量のアクチュエータ操作(例えばバケットダンプ操作など)を行うと、アンロード弁には制御装置からの信号と本来のアクチュエータの負荷圧とが作用するので、アンロード弁によって制御されるメインポンプの吐出圧が目標圧力P2よりも高くなり、メインポンプの吸収トルクも最適値から増加してしまう。
 このような理由から、特許文献2では、ポンプ出力上昇制御を操作レバーが中立にあるときに限って行うことを推奨している。
 また、アンロード弁は、比較的高圧であるメインポンプの吐出圧とアクチュエータの負荷圧とが作用する構成であり、制御装置から信号を出力してアンロード弁を電気的に制御するためには、電機制御部が非常に高価なものになってしまうという問題もある。
 本発明の目的は、ロードセンシング制御を行う油圧駆動システムにおいて、アクチュエータ操作がない場合にポンプ出力上昇制御により排気ガス浄化装置内のフィルタ堆積物を効率的に燃焼除去することができ、かつアクチュエータ操作とポンプ出力上昇制御を同時に行っても互いに影響し合わず、アクチュエータの操作性が損なわれたり、ポンプ出力上昇制御に不具合を生じることがなく、しかも簡便かつ低コストで実現することができる建設機械の油圧駆動システムを提供することである。
 (1)本発明は、上記目的を達成するために、エンジンと、このエンジンにより駆動される可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、前記油圧ポンプから複数のアクチュエータへ供給される圧油の流量を制御する複数の流量・方向制御弁と、前記複数のアクチュエータの最高負荷圧を検出する最高負荷圧検出回路と、前記油圧ポンプの吐出圧が高くなるにしたがって前記油圧ポンプの容量を減らし、前記油圧ポンプの吸収トルクが予め設定した最大トルクを超えないように制御する吸収トルク一定制御を行うトルク制御部及び前記油圧ポンプの吐出圧が前記複数のアクチュエータの最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう制御するロードセンシング制御部を有するポンプ制御装置と、前記油圧ポンプを前記複数の流量・方向制御弁に接続する管路に設けられ、前記油圧ポンプの吐出圧が前記最高負荷圧に設定圧を加算した圧力よりも高くなると開状態になって前記油圧ポンプの吐出油をタンクに戻し、前記油圧ポンプの吐出圧の上昇を制限するアンロード弁とを備えた油圧駆動システムにおいて、所定圧力とタンク圧のいずれか一方を切り換えて出力し、その出力圧を疑似負荷圧として前記最高負荷圧検出回路に導く第1切換弁と、前記ポンプ制御装置の前記ロードセンシング制御部によるロードセンシング制御の有効、無効を切り換える第2切換弁と、前記エンジンの排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置と、前記排気ガス浄化装置が再生を必要としないときは、前記第1切換弁が前記タンク圧を疑似負荷圧として出力し、前記第2切換弁が前記ポンプ制御装置によるロードセンシング制御を有効とし、前記排気ガス浄化装置が再生を必要とするときは、前記第1切換弁が前記所定圧力を疑似負荷圧として出力し、前記第2切換弁が前記ポンプ制御装置によるロードセンシング制御を無効するように前記第1及び第2切換弁を切り換える制御装置とを備えるものとする。
 このように構成した本発明の作用は次のようである。
 排気ガス浄化装置のフィルタのPM堆積量が増加し、排気ガス浄化装置が再生を必要とする状態になると、制御装置は第1及び第2切換弁を切り換え、第1切換弁は、アクチュエータ操作がない場合、所定圧力を疑似負荷圧として出力し、第2切換弁はロードセンシング制御を無効とする。
 第1切換弁が所定圧力を疑似負荷圧として出力することで、最高負荷圧検出回路は、最高負荷圧として、疑似負荷圧(所定圧力)と実際の複数のアクチュエータの最も高い負荷圧の高い方を選択する。このためアンロード弁の働きにより、油圧ポンプの吐出圧は、疑似負荷圧(所定圧力)と実際の複数のアクチュエータの最高負荷圧との高い方の圧力に、アンロード弁の設定圧とアンロード弁のオーバーライド特性によって決まる圧力を加算した圧力に保たれる。また、ロードセンシング制御が無効となることで、ポンプ制御装置はトルク制御部だけが機能するようになり、油圧ポンプの容量はトルク制御部の吸収トルク一定制御の最大トルクの範囲内で増加する。このため所定圧力(疑似負荷圧)を適切な値に設定しておくことで、油圧ポンプの吸収トルクはトルク制御部による吸収トルク一定制御の最大トルクまで上昇する。すなわち、トルク制御部による吸収トルク一定制御を利用したポンプ出力上昇制御(ポンプ吸収トルク上昇制御)が行われる。
 このように油圧ポンプの吸収トルクが上昇すると、それに応じてエンジンの負荷が高くなり、排気温度が上昇する。これにより排気ガス浄化装置に設けられた酸化触媒が活性化するため、排気ガス中に未燃燃料を供給することにより、未燃燃料が活性化した酸化触媒によって燃焼して排気ガスの温度が上昇し、その高温の排気ガスによりフィルタに堆積したPMが燃焼除去される。
 また、ポンプ出力上昇制御中に低負荷・大流量のアクチュエータ操作を行い、油圧ポンプから吐出された圧油がアクチュエータに流入したとしても、ロードセンシング制御を無効としているため、ポンプ制御装置は、トルク制御部の吸収トルク一定制御の最大トルクの範囲内で油圧ポンプ2の容量を増加させるよう制御し続ける。その結果、アクチュエータには必要な流量が供給され、ポンプ出力上昇制御の影響を受けることなく、アクチュエータ操作を行うことができる。
 また、アクチュエータの負荷圧が疑似負荷圧(所定圧力)よりも低い場合であっても、最高負荷圧として疑似負荷圧(所定圧力)が選択され、油圧ポンプの吐出圧は、アンロード弁の働きにより、アクチュエータ操作が行われる前と同じ値に保たれる。このためアクチュエータ操作の影響を受けて油圧ポンプの吐出圧が低下することはなく、アクチュエータ操作が行われる前と同様のポンプ出力上昇制御を行うことができる。
 また、ポンプ出力上昇制御中に、高負荷・小流量のアクチュエータ操作を行った場合は、そのアクチュエータの負荷圧が最高負荷圧として選択され、油圧ポンプの吐出圧は、アンロード弁の働きにより、アクチュエータの負荷圧に応じて上昇する。このとき、油圧ポンプの吸収トルクは、トルク制御部の吸収トルク一定制御により最大トルクを超えないように制御される。これによりアクチュエータ操作の影響を受けることなく、アクチュエータ操作が行われる前と同様のポンプ出力上昇制御を行うことができる。一方、油圧ポンプの吐出圧は負荷圧に応じて上昇するため、ポンプ出力上昇制御の影響を受けることなく、アクチュエータ操作を行うことができる。
 以上のようにアクチュエータ操作とポンプ出力上昇制御を同時に行っても互いに影響し合わず、アクチュエータの操作性が損なわれたり、ポンプ出力上昇制御に不具合を生じることを防止することができる。
 更に、第1切換弁と第2切換弁は比較的安価な切換弁であるため、上記効果を簡便かつ低コストで実現することができる。
 (2)上記(1)において、好ましくは、前記エンジンにより駆動されるパイロットポンプと、このパイロットポンプに接続され、前記複数の流量・方向制御弁を制御するための圧油を供給するパイロット圧供給油路と、前記パイロット圧供給油路に設けられた絞り部を有し、この絞り部の圧損により前記エンジン回転数に依存する油圧信号を生成するエンジン回転数検出弁とを更に備え、前記ポンプ制御装置のロードセンシング制御部は、前記エンジン回転数検出弁が生成する前記油圧信号を前記ロードセンシング制御の目標差圧として設定するように構成されており、前記第1切換弁は、前記所定圧力として、前記エンジン回転数検出弁の上流側の圧力である前記パイロットポンプの吐出圧を出力する。
 これによりエンジン回転数検出弁の上流側の圧力という既存の圧力を利用して疑似圧力としての所定圧力を生成することができる。
 (3)上記(1)又は(2)において、好ましくは、前記ポンプ制御装置に前記油圧ポンプの吐出圧と前記最高負荷圧との差圧を絶対圧として出力する差圧減圧弁を更に備え、前記第2切換弁は、前記ポンプ制御装置のロードセンシング制御部に前記差圧減圧弁の出力圧を導く油路に配置され、前記排気ガス浄化装置が再生を必要としないときは前記差圧減圧弁の出力圧を出力し、前記排気ガス浄化装置が再生を必要とするときは前記タンク圧を出力するよう切り換えられる。
 これにより差圧減圧弁の出力圧をポンプ制御装置のロードセンシング制御部に導く油路に第2切換弁を介在させるだけの簡単な構成で、ロードセンシング制御の有効、無効を切り換えることができる。
 (4)また、上記(1)~(3)において、好ましくは、前記排気ガス浄化装置の排気抵抗を検出するための圧力検出装置を更に備え、前記制御装置は、前記圧力検出装置の検出結果に基づいて、前記第1及び第2切換弁を同時に切り換えるように制御する。
 これにより圧力検出装置を用いて排気ガス浄化装置の再生の要否を検出し、第1及び第2切換弁を切り換えることができる。
 (5)また、上記(1)~(4)において、好ましくは、前記ポンプ制御装置のトルク制御部は、前記油圧ポンプの吐出圧と容量との関係を示す特性であって、最大容量一定特性と最大吸収トルク一定特性とで構成される特性が予め設定され、前記油圧ポンプの吐出圧が、前記最大容量一定特性から最大吸収トルク一定特性への移行点の圧力である第1の値以下にあるときは、前記油圧ポンプの吐出圧が上昇しても前記油圧ポンプの最大容量を一定とし、前記油圧ポンプの吐出圧が前記第1の値を超えて上昇すると、前記油圧ポンプの最大容量が最大吸収トルク一定特性に応じて減少するように前記油圧ポンプの容量を制御するように構成されており、前記所定圧力は、この所定圧力に前記アンロード弁の設定圧と前記アンロード弁のオーバーライド特性の圧力を加算した圧力が、前記最大容量一定特性から最大吸収トルク一定特性への移行点付近の圧力以上の値になるように設定されている。
 これにより疑似負荷圧が最高負荷圧として選択された場合と実際の負荷圧が最高負荷圧として選択された場合のいずれの場合も、トルク制御部による吸収トルク一定制御を利用した最大トルクでポンプ出力上昇制御を行うことができる。
 ロードセンシング制御を行う油圧駆動システムにおいて、アクチュエータ操作がない場合にポンプ出力上昇制御により排気ガス浄化装置内のフィルタ堆積物を効率的に燃焼除去することができ、かつアクチュエータ操作とポンプ出力上昇制御を同時に行っても互いに影響し合わず、アクチュエータの操作性が損なわれたり、ポンプ出力上昇制御に不具合を生じることを防止することができる。また、そのような効果を簡便かつ低コストで実現することができる。
本発明の第1の実施の形態における油圧駆動システムの構成を示す図である。 馬力制御傾転ピストンによるメインポンプのPq(圧力-ポンプ容量)特性を示す図である。 メインポンプの吸収トルク特性を示す図である。 本実施の形態における油圧駆動システムが搭載される油圧ショベルの外観を示す図である。 排気ガス浄化装置内のPM堆積量と排気抵抗センサによって検出される排気抵抗(フィルタの前後差圧)との関係を示す図である。 コントローラの処理機能を示すフローチャートである。 タンク圧が0MPaであると仮定した場合のアンロード弁の動作特性を示す図である。 本発明の第2の実施の形態における油圧駆動システムの構成を示す図である。 本発明の第3の実施の形態における油圧駆動システムの構成を示す図である。
 以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
<第1の実施の形態>
~構成~
 図1は本発明の第1の実施の形態における油圧駆動システムの構成を示す図である。本実施の形態は、本発明をフロントスイング式の油圧ショベルの油圧駆動システムに適用した場合のものである。
 図1において、本実施の形態に係わる油圧駆動システムは、エンジン1と、このエンジン1により駆動されるメインポンプとしての可変容量型の油圧ポンプ(以下メインポンプという)2及び固定容量型のパイロットポンプ30と、メインポンプ2から吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータ3a,3b,3c…と、メインポンプ2の吐出油の供給油路5に接続されたアクチュエータ3a,3b,3c…に対応する油路8a,8b,8c…に接続され、メインポンプ2からアクチュエータ3a,3b,3c…に供給される圧油の流量と方向をそれぞれ制御するクローズドセンタ型の複数の流量・方向制御弁6a,6b,6c…と、流量・方向制御弁6a,6b,6c…の上流側において油路8a,8b,8c…に接続され、流量・方向制御弁6a,6b,6c…のメータイン絞り部の前後差圧を制御する圧力補償弁7a,7b,7c…と、アクチュエータ3a,3b,3c…の負荷圧のうちの最高圧力を選択して出力するシャトル弁9a,9b,9c…と、メインポンプ2の吐出圧と前記最高負荷圧との差圧を絶対圧として油路12a,12bに出力する差圧減圧弁11と、メインポンプ2の吐出油の供給油路5に接続され、供給油路5の圧力(メインポンプ2の最高吐出圧-最高回路圧力)が設定圧力以上にならないように制限するメインリリーフ弁14と、メインポンプ2の吐出油の供給油路5に接続され、供給油路5の圧力が最高負荷圧にバネ15aで設定されたクラッキング圧(設定圧)Punを加算した圧力よりも高くなると、開状態になって供給油路5の圧油をタンクTに戻し、最高負荷圧に対する供給油路の圧力の上昇を制限するアンロード弁15と、メインポンプ2の傾転角(容量或いは押しのけ容積)を制御するポンプ制御装置17と、パイロットポンプ30に接続され、複数の流量・方向制御弁6a,6b,6c…を制御するための圧油を供給するパイロット圧供給油路31と、パイロット圧供給油路31に配置され、エンジン1の回転数に比例するパイロットポンプ30の吐出流量に基づいて、エンジン回転数に依存する油圧信号を絶対圧Pgrとして出力するエンジン回転数検出弁13と、パイロット圧供給油路31のエンジン回転数検出弁13の下流側油路部分であるパイロット油路31bに接続され、パイロット油路31bの圧力を一定に保つパイロットリリーフ弁32と、ゲートロックレバー24によって操作され、パイロット圧供給油路31の更に下流側の油路部分であるパイロット油路31cをパイロット油路31b及びタンクTの一方に選択的に連通させる安全弁としてのゲートロック弁100と、パイロット油路31cに接続され、流量・方向制御弁6a,6b,6c…を操作して対応するアクチュエータ3a,3b,3c…を動作させるための指令パイロット圧(指令信号)を生成する操作レバー装置122,123(図4参照)とを備えている。
 アクチュエータ3a,3b,3cは例えば油圧ショベルの旋回モータ、ブームシリンダ及びアームシリンダであり、流量・方向制御弁6a,6b,6cはそれぞれ例えば旋回用、ブーム用、アーム用の流量・方向制御弁である。図示の都合上、バケットシリンダ、ブームスイングシリンダ、走行モータ等のその他のアクチュエータ及びこれらアクチュエータに係わる流量・方向制御弁の図示は省略している。
 圧力補償弁7a,7b,7c…は、その目標補償差圧として差圧減圧弁11の出力圧が油路12aを介して導かれる開方向作動の受圧部21a,21b,21c…と、流量・方向制御弁6a,6b,6c…のメータイン絞り部の前後差圧を検出する受圧部22a,23a、22b,23b,22c,23c…を有し、流量・方向制御弁6a,6b,6c…のメータイン絞り部の前後差圧が差圧減圧弁11の出力圧(メインポンプ2の吐出圧とアクチュエータ3a,3b,3c…の最高負荷圧との差圧)に等しくなるように制御する。すなわち、圧力補償弁7a,7b,7c…のそれぞれの目標補償差圧はメインポンプ2の吐出圧とアクチュエータ3a,3b,3c…の最高負荷圧との差圧に等しくなるように設定されている。
 流量・方向制御弁6a,6b,6c…はそれぞれ負荷ポート26a,26b,26c…を有し、これらの負荷ポート26a,26b,26c…は、流量・方向制御弁6a,6b,6c…が中立位置にあるときはタンクTに連通し、負荷圧としてタンク圧を出力し、流量・方向制御弁6a,6b,6c…が中立位置から図示左右の操作位置に切り換えられたときは、それぞれのアクチュエータ3a,3b,3c…に連通し、アクチュエータ3a,3b,3c…の負荷圧を出力する。
 シャトル弁9a,9b,9c…はトーナメント形式に接続され、負荷ポート26a,26b,26c…とともに最高負荷圧検出回路を構成する。すなわち、シャトル弁9aは、シャトル弁45(後述)を経由して導かれる流量・方向制御弁6aの負荷ポート26aの圧力と流量・方向制御弁6bの負荷ポート26bの圧力との高圧側を選択して出力し、シャトル弁9bは、シャトル弁9aの出力圧と流量・方向制御弁6cの負荷ポート26cの圧力との高圧側を選択して出力し、シャトル弁9cは、シャトル弁9bの出力圧と図示しない他の同様なシャトル弁の出力圧との高圧側を選択して出力する。シャトル弁9cは最後段のシャトル弁であり、その出力圧は最高負荷圧として信号油路27,27aを介して差圧減圧弁11及びアンロード弁15に導かれる。
 差圧減圧弁11は、パイロット油路31bの圧力が油路33,34を介して導かれ、その圧力を元圧としてメインポンプ2の吐出圧と最高負荷圧との差圧を絶対圧として生成するバルブであり、メインポンプ2の吐出圧が導かれる受圧部11aと、最高負荷圧が導かれる受圧部11bと、自身の出力圧が導かれる受圧部11cとを有している。
 アンロード弁15は、アンロード弁のクラッキング圧Punを設定する閉方向作動の上述したバネ15aと、供給油路5の圧力(メインポンプ2の吐出圧)が導かれる開方向作動の受圧部15bと、最高負荷圧が信号油路27aを介して導かれる閉方向作動の受圧部15cとを有し、供給油路5の圧力が最高負荷圧にバネ15aの設定圧Punを加算した圧力よりも高くなると、開状態になって供給油路5の圧油をタンクTに戻し、供給油路5の圧力の上昇を制限する。アンロード弁15のバネ15aの設定圧は、一般的に、エンジン1が定格最高回転数にあるときのエンジン回転数検出弁13の差圧減圧弁13bの出力圧により設定されるロードセンシング制御の目標差圧(後述)と概ね同じ値か、それよりも少し高い圧力に設定されており、本実施の形態では、ロードセンシング制御の目標差圧と同じ値に設定されている。
 流量・方向制御弁6a,6b,6c…と、圧力補償弁7a,7b,7c…と、シャトル弁9a,9b,9c…及び後述するシャトル弁45と、差圧減圧弁11と、メインリリーフ弁14と、アンロード弁15とは、コントロールバルブ4内に配置されている。
 エンジン回転数検出弁13は、パイロットポンプ30からの吐出流量に応じてその絞り量が可変となる特性を持つ可変絞り弁13aと、その可変絞り弁13aの前後差圧を絶対圧Pgrとして出力する差圧減圧弁13bとから構成される。パイロットポンプ30の吐出流量はエンジン回転数に依存して変化するため、可変絞り弁13aの前後差圧もエンジン回転数に依存して変化し、その結果、差圧減圧弁13bが出力する絶対圧Pgrもエンジン回転数に依存して変化する。差圧減圧弁13bの出力圧(可変絞り弁13aの前後差圧の絶対圧)は、油路40を介してロードセンシング制御の目標差圧としてメインポンプ2の傾転角(容量或いは押しのけ容積)を制御するポンプ制御装置17に導かれる。これによりエンジン回転数に応じたサチュレーション現象の改善が図れ、エンジン回転数を低く設定した場合に良好な微操作性が得られる。この点は特開平10-196604号公報に詳しい。
 ポンプ制御装置17はトルク制御傾転ピストン17a(トルク制御部)と、LS制御弁17b及びLS制御傾転ピストン17c(ロードセンシング制御部)とを有している。
 トルク制御傾転ピストン17aはメインポンプ2の吐出圧が高くなるにしたがってメインポンプ2の傾転角を減らして、メインポンプ2の吸収トルク(入力トルク)が予め設定した最大トルクを超えないように制御し、これによりメインポンプ2の吸収トルクがエンジン1の制限トルク(図2の制限トルクTEL)を越えないように制御され、メインポンプ2の消費馬力を制限し、過負荷によるエンジン1の停止(エンジンストール)が防止される。
 LS制御弁17bは対向する受圧部17d,17eを有し、受圧部17dには油路40を介してエンジン回転数検出弁13の差圧減圧弁13bの出力圧がロードセンシング制御の目標差圧(目標LS差圧)として導かれ、受圧部17eに油路12bを介して差圧減圧弁11の出力圧(メインポンプ2の吐出圧と最高負荷圧との差圧の絶対圧)が導かれる。LS制御弁17bは、差圧減圧弁11の出力圧が差圧減圧弁13bの出力圧よりも高くなると、パイロット油路31bの圧力を油路33を介してLS制御傾転ピストン17cに導いてメインポンプ2の傾転角を減らし、差圧減圧弁11の出力圧が差圧減圧弁13bの出力圧よりも低くなると、LS制御傾転ピストン17cをタンクTに連通してメインポンプ2の傾転角を増やし、これによりメインポンプ2の吐出圧が最高負荷圧よりも差圧減圧弁13bの出力圧(目標差圧)だけ高くなるようにメインポンプ2の傾転角を制御する。これによりLS制御弁17b及びLS制御傾転ピストン17cは、メインポンプ2の吐出圧Pdが複数のアクチュエータ3a,3b,3c…の最高負荷圧PLmaxよりも目標差圧だけ高くなるようロードセンシング制御する。
 図2及び図3を用いてトルク制御傾転ピストン17aのトルク制御の詳細を説明する。図2はトルク制御傾転ピストン17aによるメインポンプ2の吐出圧と容量(傾転角)との関係を示す特性(以下、Pq(圧力-ポンプ容量)特性という)を示す図であり、図3はメインポンプ2の吸収トルク特性を示す図である。図2及び図3の横軸はメインポンプ2の吐出圧Pを示している。図2の縦軸はメインポンプ2の容量(或いは傾転角)qを示し、図3の縦軸はメインポンプ2の吸収トルクTpを示している。
 図2において、メインポンプ2のPq特性は、最大容量一定特性Tp0と最大吸収トルク一定特性Tp1,Tp2とで構成されている。
 メインポンプ2の吐出圧Pが、最大容量一定特性Tp0から最大吸収トルク一定特性Tp1,Tp2に移行する折れ点(移行点)の圧力である第1の値P0以下にあるとき、メインポンプ2の吐出圧Pが上昇してもメインポンプ2の最大容量はq0で一定である。このとき、図3に示すように、メインポンプ2の吐出圧Pが上昇するにしたがって、ポンプ吐出圧とポンプ容量との積であるメインポンプ2の最大吸収トルクは増加する。メインポンプ2の吐出圧Pが第1の値P0を超えて上昇すると、メインポンプ2の最大容量は最大吸収トルク一定特性TP1,TP2の特性線に沿って減少し、メインポンプ2の吸収トルクはTP1,TP2の特性によって決まる最大トルクTmaxに保たれる。TP1,TP2の特性線は吸収トルク一定曲線(双曲線)を近似するよう図示しない2つのバネによって設定されており、最大トルクTmaxはほぼ一定である。また、その最大トルクTmaxエンジン1の制限トルクTELよりも小さくなるように設定されている。これによりメインポンプ2の吐出圧Pが第1の値P0を超えて上昇するとメインポンプ2の最大容量を減らして、メインポンプ2の吸収トルク(入力トルク)が予め設定した最大トルクTmaxを超えないように制御し、メインポンプ2の吸収トルクがエンジン1の制限トルクTELを越えないように制御される。この特性TP1,TP2による最大吸収トルクの制御を吸収トルク一定制御(或いは吸収馬力一定制御)という。
 図1に戻り、本実施の形態の油圧駆動システムは、上述した構成に加えて更に下記の構成を備えている。
 すなわち、油圧駆動システムは、エンジン1の排気系を構成する排気管路41に配置された排気ガス浄化装置42と、排気ガス浄化装置42内の排気抵抗を検出する排気抵抗センサ43と、排気ガス浄化装置42を強制的に再生することを指令する強制再生スイッチ44と、流量・方向制御弁6aの負荷ポート26aの圧力をシャトル弁9aに導く油路に配置され、負荷ポート26aの圧力と外部圧力(後述)との高圧側を選択して出力するシャトル弁45と、パイロット圧供給油路31のエンジン回転数検出弁13の上流側油路部分であるパイロットポンプ30の吐出圧(パイロット油路31aの圧力)とタンク圧とを切り換えて、その一方の圧力を出力し、その出力圧を外部圧力としてシャトル弁45に導く電磁切換弁46(第1切換弁)と、差圧減圧弁11の出力圧をLS制御弁17bの受圧部17eに導く油路12bに配置され、差圧減圧弁11の出力圧(メインポンプ2の吐出圧と最高負荷圧との差圧の絶対圧)とタンク圧とを切り換えて、その一方の圧力をLS制御弁17bの受圧部17eに導く電磁切換弁48(第2切換弁)と、排気抵抗センサ43の検出信号と強制再生スイッチ44の指令信号を入力して所定の演算処理を行い、電磁切換弁46,48を切り換えるための電気信号を出力するコントローラ49(制御装置)とを備えている。
 排気ガス浄化装置42は内蔵するフィルタによって排気ガスに含まれる粒子状物質(PM)を捕集する。また、排気ガス浄化装置42は酸化触媒を備えており、排気ガス温度が所定温度以上になると酸化触媒が活性化し、その酸化触媒で排気ガス中に添加された未燃燃料を燃焼させることで排気ガス温度を上昇させ、フィルタに捕集され堆積したPMを燃焼処理する。
 排気抵抗センサ43は、例えば、排気ガス浄化装置42のフィルタの上流側と下流側の前後差圧(排気ガス浄化装置42の排気抵抗)を検出する差圧検出装置である。
 電磁切換弁46は、コントローラ49から出力される電気信号がOFFのときは図示の位置にあり、タンク圧を外部圧力として出力し、電気信号がONになると図示の位置から切り換わり、パイロットポンプ30の吐出圧(所定圧力)を外部圧力として出力する。電磁切換弁48は、コントローラ49から出力される電気信号がOFFのときは図示の位置にあり、差圧減圧弁11の出力圧(メインポンプ2の吐出圧と最高負荷圧との差圧の絶対圧)を出力し、電気信号がONになると図示の位置から切り換わり、タンク圧を出力する。
 パイロット圧供給油路31には、エンジン回転数に比例した圧力を絶対圧Pgrとして出力するエンジン回転数検出弁13が設けられており、エンジン回転数検出弁13の上流側の圧力であるパイロット油路31aの圧力は、パイロットリリーフ弁32によって決まるパイロット油路31bの圧力(例えば3.9MPa)に、エンジン回転数検出弁13が出力する絶対圧Pgr(例えば2.0MPa)を加算した圧力(例えば3.9MPa+2.0MPa=5.9MPa)に保たれている。このパイロットポンプ30の吐出圧は、全ての操作レバーが中立にあるときに、その圧力(5.9MPa)にアンロード弁15の設定圧(例えば2.0MPa)とアンロード弁のオーバーライド特性の圧力(例えば2.0MPa)を加算した圧力(約10MPa)が、トルク制御傾転ピストン17aによるメインポンプ2の最大容量一定特性から最大吸収トルク一定特性への移行点付近の圧力(約10MPa)に等しいかそれよりも高い値となる圧力であり、これにより全ての操作レバーが中立にあるときにその圧力(パイロットポンプ30の吐出圧)を疑似負荷圧として出力することで、トルク制御傾転ピストン17aによる吸収トルク一定制御を利用した最大トルクTmaxでポンプ吸収トルク上昇制御を実施することが可能となる(後述)。
 図4は、本実施の形態における油圧駆動システムが搭載される油圧ショベルの外観を示す図である。
 油圧ショベルは、下部走行体101と、この下部走行体101上に旋回可能に搭載された上部旋回体102と、この上部旋回体102の先端部分にスイングポスト103を介して上下及び左右方向に回動可能に連結されたフロント作業機104とを備えている。下部走行体101はクローラ式であり、トラックフレーム105の前方側に上下動可能な排土用のブレード106が設けられている。上部旋回体102は基礎下部構造をなす旋回台107と、旋回台107上に設けられたキャノピタイプの運転室108とを備えている。フロント作業機104はブーム111と、アーム112と、バケット113とを備え、ブーム111の基端はスイングポスト103にピン結合され、ブーム111の先端はアーム112の基端にピン結合され、アーム112の先端はバケット113にピン結合されている。
 上部旋回体102は下部走行体101に対して旋回モータ3aにより旋回駆動され、ブーム111、アーム112、バケット113は、それぞれ、ブームシリンダ3b、アームシリンダ3c、バケットシリンダ3dを伸縮することにより回動する。下部走行体101は左右の走行モータ3f,3gにより駆動される。ブレード106はブレードシリンダ3hにより上下に駆動される。図1ではバケットシリンダ3d、左右の走行モータ3f,3g、ブレードシリンダ3hやそれらの回路要素の図示を省略している。
 運転室108には、運転席121、操作レバー装置122、123(図2では右側のみ図示)及びゲートロックレバー24が設けられている。
 図5は、排気ガス浄化装置42内のPM堆積量と排気抵抗センサ43によって検出される排気抵抗(フィルタの前後差圧)との関係を示す図である。
 図5において、排気ガス浄化装置42内のPM堆積量が増加するにしたがって排気ガス浄化装置42の排気抵抗は上昇する。図中、Wbは自動再生制御が必要となるPM堆積量であり、ΔPbはPM堆積量がWbであるときの排気抵抗である。Waは再生制御を終了させてもよいPM堆積量であり、ΔPaはPM堆積量がWaであるときの排気抵抗である。
 コントローラ49の記憶装置(図示せず)には、ΔPbが自動再生制御を開始するためのしきい値として記憶され、ΔPaが再生制御を終了させるためのしきい値として記憶されている。
 図6は、コントローラ49の処理機能を示すフローチャートである。コントローラ49による排気ガス浄化装置42の再生処理手順を、図6にしたがって説明する。
 まず、コントローラ49は、排気抵抗センサ43からの検出信号と強制再生スイッチ44からの指令信号に基づいて、排気ガス浄化装置42内の排気抵抗ΔPと自動再生制御を開始するためのしきい値ΔPbとを比較し、ΔP>ΔPbかどうかを判定するとともに、強制再生スイッチ44がOFFからONに切り換わったかどうかを判定する(ステップS100)。ΔP>ΔPbとなった場合、或いは強制再生スイッチ44がONの場合には、次の処理に進む。ΔP>ΔPbでなく、強制再生スイッチ44がONでない場合は、何もせず、その判定処理を繰り返す。
 ΔP>ΔPbとなった場合、或いは強制再生スイッチ44がONの場合、コントローラ49は、電磁切換弁46,48に出力する電気信号をONにし、電磁切換弁46,48を図示の位置から切り換えて、ポンプ吸収トルク上昇制御を開始する(ステップS110)。また、コントローラ49は、排気ガス中に未燃燃料を供給する処理を行う。この処理は、例えば、エンジン1の電子ガバナ(図示せず)を制御して、エンジン主噴射後の膨張行程におけるポスト噴射(追加噴射)を実施することにより行う。
 ポンプ吸収トルク上昇制御はメインポンプ2の吐出圧と容量を制御してメインポンプ2の吸収トルクを増加させる制御であり(後述)、メインポンプ2の吸収トルクを増加させることによりメインポンプ2の出力(馬力)も増加する。すなわち、ポンプ吸収トルク上昇制御はポンプ出力上昇制御と同義である。
 ポンプ吸収トルク上昇制御が開始されるとエンジン1の油圧負荷が高くなり、エンジン1の排気ガスの温度が上昇する。これにより排気ガス浄化装置42に設けられた酸化触媒が活性化する。このような状況下で、排気ガス中に未燃燃料を供給することにより、未燃燃料が活性化した酸化触媒によって燃焼して排気ガスの温度を上昇させ、その高温の排気ガスによりフィルタに堆積したPMを燃焼除去する。
 なお、未燃燃料の供給は、排気管に再生制御用の燃料噴射装置を設け、この燃料噴射装置を作動させることにより行ってもよい。
 ポンプ吸収トルク上昇制御の間、コントローラ49は、排気ガス浄化装置42に設けられた排気抵抗センサ43からの検出信号に基づいて、排気ガス浄化装置42内の排気抵抗ΔPと自動再生制御を終了するためのしきい値ΔPaとを比較し、ΔP<ΔPaとなったかどうかを判定し(ステップS120)、ΔP<ΔPaでない場合、ステップS110に戻り、ポンプ吸収トルク上昇制御を継続する。ΔP<ΔPaとなると、コントローラ49は電磁切換弁46,48に出力する電気信号をOFFにし、電磁切換弁46,48を図示の位置に切り換えて、ポンプ吸収トルク上昇制御を停止する(ステップS130)。また、これと同時に未燃燃料の供給を停止する。
~動作~
 次に、ポンプ吸収トルク上昇制御(ポンプ出力上昇制御)の詳細を含め本実施の形態の動作を説明する。
 1.全操作レバー中立かつ電磁切換弁46,48OFFの場合
 まず、全ての操作レバー(操作レバー装置122,123等の操作レバー)が中立にあり、図6のステップS100の判定が否定されたときは、電磁切換弁46,48はそれぞれ図示の位置にある。電磁切換弁46が図示の位置にあるとき、電磁切換弁46はタンク圧を外部圧力として出力し、そのタンク圧がシャトル弁45に導かれる。全ての操作レバーが中立にあるときは、流量・方向制御弁6a,6b,6c…は図示の中立位置に保持され、それらの負荷ポート26a,26b,26c…の圧力もタンク圧となる。このため、シャトル弁45及びシャトル弁9a,9b,9c…によって検出される最高負荷圧はタンク圧となる。一方、電磁切換弁48が図示の位置にあるときは、電磁切換弁48は差圧減圧弁11の出力圧(メインポンプ2の吐出圧と最高負荷圧との差圧の絶対圧)を出力し、この出力圧がLS制御弁17bの受圧部17eに導かれる。このため、LS制御弁17bの受圧部17eに導かれる圧力は差圧減圧弁11の出力圧となる。したがって、このときの油圧駆動システムの動作は従来のシステムと同様であり、メインポンプ2の傾転角(容量)は最小となり、吐出流量も最少となる。また、メインポンプ2の吐出圧はアンロード弁15により制御され、メインポンプ2の吐出圧はアンロード弁15の設定圧とほぼ等しい最小圧力となる。その結果、メインポンプ2の吸収トルクも最小となる。
 このときの各部の動作の詳細は次のようである。
 シャトル弁45及びシャトル弁9a,9b,9c…によって検出される最高負荷圧はタンク圧であり、差圧減圧弁11は、メインポンプ2の吐出圧(供給油路5の圧力)とタンク圧との差を絶対圧力として出力し、ポンプ制御装置17のLS切換弁17bには、エンジン回転数検出弁13の出力圧と差圧減圧弁11の出力圧とが導かれている。メインポンプ2の吐出圧(供給油路5の圧力)が上昇し、エンジン回転数検出弁13の出力圧よりも大きくなると、LS切換弁17bは図示右側の位置に切り換わり、メインポンプ2の傾転角制御ピストン17cに導かれる圧力が上昇し、メインポンプ2の傾転角が小さくなるよう制御される。しかし、メインポンプ2には、その最小傾転角を規定するストッパが設けられるため、メインポンプ2はストッパにより規定される最小傾転角に保持され、最少流量を吐出する。
 一方、供給油路5にはアンロード弁15が設けられており、アンロード弁15の受圧部15cにタンク圧(最高負荷圧)が導かれ、アンロード弁15は、供給油路5の圧力がタンク圧(最高負荷圧)にバネ15aの設定圧Punを加算した圧力よりも高くなると、開状態になって供給油路5の圧油をタンクTに戻し、供給油路5の圧力の上昇を制限する。
 図7は、タンク圧が0MPaであると仮定した場合のアンロード弁15の動作特性を示す図である。図中、タンク圧がアンロード弁15の受圧部15cに導かれた場合の供給油路5の通過流量(メインポンプ2の吐出流量)と圧力(メインポンプ2の吐出圧)との関係を、破線で示している。供給油路5の圧力は、図7にA点で示すように、最高負荷圧として検出されたタンク圧(0MPa)にアンロード弁15の設定圧(クラッキング圧)Punとアンロード弁15のオーバーライド特性の圧力を加算した圧力Praとなるよう制御される。
 一例として、エンジン回転数検出弁13がロードセンシング目標差圧として出力する絶対圧Pgrを2.0MPaとし、アンロード弁15の設定圧(クラッキング圧)Punを差圧減圧弁13bが出力する絶対圧Pgr(ロードセンシング目標差圧)と等しい2.0MPaとする。アンロード弁15のオーバーライド特性は、メインポンプ2の吐出流量によって変化する。このときはメインポンプ2の吐出流量は最少流量Qra(Qmin)であるので、アンロード弁15のオーバーライド特性の圧力は僅かである。その結果、供給油路5の圧力(メインポンプ2の吐出圧)Praは、2.0MPaより僅かに高い圧力となる。この圧力は、図2及び図3にA点で示す圧力であり、最小圧力Pminに相当する。また、このときのメインポンプ2の吸収トルクは最小トルクTminとなる。
 2.全操作レバー中立かつ電磁切換弁46,48ONの場合
 全ての操作レバー(操作レバー装置122,123等の操作レバー)が中立にあるときに、排気ガス浄化装置42の再生が必要となり、図6のステップS100の判定が肯定された場合、電磁切換弁46,48はそれぞれONの電気信号により図示の位置から切り換えられる。
 パイロット圧供給油路31の油路部分(パイロット油路)31bには、パイロットリリーフ弁32が設けられ、パイロット圧油路31bの圧力を、ある一定の圧力(例えば3.9MPa)に保っている。また、パイロット圧供給油路31には、エンジン回転数に比例した圧力を絶対圧Pgrとして出力するエンジン回転数検出弁13が設けられている。エンジン回転数検出弁13の上流側に位置するパイロットポンプ30の吐出圧(パイロット油路31aの圧力)は、パイロットリリーフ弁32のセット圧Pioによって決まるパイロット油路31bの圧力(例えば3.9MPa)に、エンジン回転数検出弁13が出力する絶対圧Pgr(例えば2.0MPa)を加算した圧力(例えば3.9MPa+2.0MPa=5.9MPa)に保たれている。
 電磁切換弁46が図示の位置から切り換わると、電磁切換弁46はパイロットポンプ30の吐出圧を出力し、シャトル弁45にはその圧力が導かれる。このため、シャトル弁45及びシャトル弁9a,9b,9c…によって検出される最高負荷圧は、複数のアクチュエータ3a,3b,3c…の最高負荷圧と、パイロットポンプ30の吐出圧の高い方の圧力が選択される。このときは、全ての操作レバー装置が中立であり、流量・方向制御弁6a,6b,6c…の負荷ポート26a,26b,26c…の圧力がタンク圧であるため、最高負荷圧として、パイロットポンプ30の吐出圧が検出され、この圧力が疑似負荷圧としてアンロード弁15の受圧部15cに導かれる。
 図7の実線は、疑似負荷圧がアンロード弁15の受圧部15cに導かれた場合の供給油路5の通過流量(メインポンプ2の吐出流量)と圧力(メインポンプ2の吐出圧)との関係を示している。供給油路5の圧力は、図7にB点で示すように、疑似負荷圧(パイロットポンプ30の吐出圧)に、アンロード弁15の設定圧(クラッキング圧)Punとアンロード弁15のオーバーライド特性の圧力を加算した圧力Prbとなるように制御される。
 一例として、パイロットリリーフ弁32のセット圧Pioを3.9MPaとする。また、前述したように、エンジン回転数検出弁13がロードセンシング目標差圧として出力する絶対圧Pgrを2.0MPaとし、アンロード弁15の設定圧(クラッキング圧)Punを絶対圧(ロードセンシング目標差圧)Pgrと等しい2.0MPaとする。また、このときのアンロード弁15のオーバーライド特性の圧力を約2.0MPa程度だったとする。この場合は、供給油路5の圧力(メインポンプ2の吐出圧)Prbは、約10MPaに達する。
 一方、電磁切換弁48が図示の位置から切り換わると、メインポンプ2のロードセンシング制御を司るLS制御弁17bの受圧部17eにはタンク圧が導かれ、LS制御弁17bは、図示左側の位置に切り換わる。これによりロードセンシング制御が無効となるとともに、LS制御傾転ピストン17cの圧油は、LS制御弁17bを介してタンクTに戻され、メインポンプ2の傾転(容量)はバネ力によって増加し、メインポンプ2の吐出流量が増加する。
 ここで、通常、油圧ショベルなどの建設機械の場合、トルク制御傾転ピストン17aによるメインポンプ2のPq(圧力-ポンプ容量)特性における折れ点の圧力P0は、10MPa程度に設定することが多い。結果的に、電磁切換弁46と電磁切換弁48を図示位置から切り換えたときのメインポンプ2の吐出圧(図2、図3、図7でPrb)は、メインポンプ2のPq特性の折れ点付近の圧力となり、図2のB点に示すように、メインポンプ2の容量は、トルク制御傾転ピストン17aによる吸収トルク一定制御により決まる値qbとなり、メインポンプ2の吐出流量は図7のB点の値Qrbとなる。また、このときのメインポンプ2の吸収トルクは、図3にB点で示すように最大トルクTmaxとなる。
 このように電磁切換弁46と電磁切換弁48を切り換えることでメインポンプ2の吸収トルクは吸収トルク一定制御の最大トルクTmaxまで上昇し、トルク制御傾転ピストン17aによる吸収トルク一定制御を利用した最大トルクTmaxでのポンプ吸収トルク上昇制御を行うことができる。
 このようにメインポンプ2の吸収トルクが上昇すると、それに応じてエンジン1の負荷が高くなり、排気温度が上昇する。これにより排気ガス浄化装置42に設けられた酸化触媒が活性化するため、前述したように、排気ガス中に未燃燃料を供給することにより、未燃燃料が活性化した酸化触媒によって燃焼して排気ガスの温度が上昇し、その高温の排気ガスによりフィルタに堆積したPMが燃焼除去される。
 このポンプ吸収トルク上昇制御は、排気ガス浄化装置42に設けられた排気抵抗センサ43で検出した排気ガス浄化装置42内の排気抵抗ΔPがしきい値ΔPaより小さくなるまで継続される。
 3.電磁切換弁46,48ONで操作レバーを操作した場合
 次に、上記2の電磁切換弁46,48がONの状態の再生中に操作レバーを操作した場合について説明する。
 任意のアクチュエータ、例えばブーム用の操作レバーを操作した場合は、流量・方向制御弁6bが切り換わり、ブームシリンダ3bに圧油が供給され、ブームシリンダ3bが駆動される。このとき、流量・方向制御弁6bの負荷ポート26bはブームシリンダ3bの負荷圧となる。
 また、電磁切換弁46,48は図示の位置から切り換えられているため、シャトル弁45及びシャトル弁9a,9b,9c…によって検出される最高負荷圧は、ブームシリンダ3bの負荷圧とパイロットポンプ30の吐出圧の高い方の圧力となる。
 まず、ブームシリンダ3bの負荷圧がパイロットポンプ30の吐出圧より低い場合について説明する。
 ブームシリンダ3bの負荷圧がパイロットポンプ30の吐出圧より低い場合は、全ての操作レバーが中立である上記2の場合と同様、最高負荷圧としてパイロットポンプ30の吐出圧が疑似負荷圧として検出され、この疑似負荷圧がアンロード弁15の受圧部15cに導かれる。このとき、メインポンプ2の吐出圧は、アンロード弁15の働きにより、アクチュエータ操作が行われる前と同じ値に保たれる。また、電磁切換弁48が図示の位置から切り換わっているため、上記2の場合と同様に、メインポンプ2のロードセンシング制御を司るLS制御弁17bの受圧部17eにタンク圧が導かれ、ロードセンシング制御が無効となるとともに、メインポンプ2の容量が増加し、メインポンプ2の吐出流量が増加する。このためメインポンプ2の吐出圧(供給油路5の圧力)と吐出流量(供給油路5の通過流量)は、アクチュエータ操作が行われる前と同様に、図2及び図7にB点で示すように制御され、アクチュエータ操作が行われる前と同様の吸収トルク一定制御を利用したポンプ吸収トルク上昇制御を行うことができる。
 また、ロードセンシング制御が無効となり、メインポンプ2の吐出流量が増加するため、ブームシリンダ3bには必要な流量が供給され、ポンプ吸収トルク上昇制御の影響を受けることなく、アクチュエータ操作を行うことができる。
 更に、流量・方向制御弁6bを流れる流量は、流量・方向制御弁6bのメータイン絞りの開口面積とメータイン絞りの前後差圧によって決まり、メータイン絞りの前後差圧は圧力補償弁7bによって差圧減圧弁11の出力圧と等しくなるように制御されるため、流量・方向制御弁6bを流れる流量(したがってブームシリンダ3bの駆動速度)は操作レバーの操作量に応じて制御される。
 次に、ブームシリンダ3bの負荷圧がパイロットポンプ30の吐出圧より高い場合について説明する。
 ブームシリンダ3bの負荷圧がパイロットポンプ30の吐出圧より高い場合は、最高負荷圧としてブームシリンダ3bの負荷圧PLが検出され、この負荷圧PLがアンロード弁15の受圧部15cに導かれる。このため、供給油路5の圧力(メインポンプ2の吐出圧)は、図7にC点で示すように、ブームシリンダ3bの負荷圧PLにアンロード弁15の設定圧(クラッキング圧)Punとアンロード弁15のオーバーライド特性の圧力を加算した圧力Prcとなるように制御され、全操作レバーが中立時の圧力Prbより高くなる。一方、電磁切換弁48は図示の位置から切り換わっているため、上記2の場合と同様に、メインポンプ2のロードセンシング制御を司るLS制御弁17bの受圧部17eにタンク圧が導かれ、ロードセンシング制御が無効となるとともに、メインポンプ2の容量は増加する。
 その結果、メインポンプ2の吸収トルクは、トルク制御傾転ピストン17a(トルク制御部)の吸収トルク一定制御により最大トルクTmaxを超えないように制御され、図2のC点に示すように、メインポンプ2の容量は、トルク制御傾転ピストン17aによる吸収トルク一定制御により決まる値qcとなり、メインポンプ2の吐出流量は図7のC点に示すQrcとなる。このためアクチュエータ操作の影響を受けることなく、アクチュエータ操作が行われる前と同様のポンプ吸収トルク上昇制御を行うことができる。
 一方、メインポンプ2の吐出圧は負荷圧に応じて上昇するため、ポンプ吸収トルク上昇制御の影響を受けることなく、アクチュエータ操作を行うことができる。
 更に、流量・方向制御弁6bを流れる流量は、流量・方向制御弁6bのメータイン絞りの開口面積とメータイン絞りの前後差圧によって決まり、メータイン絞りの前後差圧は圧力補償弁7bによって差圧減圧弁11の出力圧と等しくなるように制御されるため、流量・方向制御弁6bを流れる流量(したがってブームシリンダ3bの駆動速度)は操作レバーの操作量に応じて制御される。
 ブーム以外の操作レバーを単独で操作した場合の動作も同様である。
 次に、2つ以上のアクチュエータの操作レバーを操作した場合について説明する。
 2つ以上のアクチュエータの操作レバー、例えばブーム用の操作レバーとアーム用の操作レバーを操作した場合は、流量・方向制御弁6b,6cが切り換わり、ブームシリンダ3b及びアームシリンダ3cに圧油が供給され、ブームシリンダ3b及びアームシリンダ3cが駆動される。
 また、電磁切換弁46は図示の位置から切り換えられているため、シャトル弁45及びシャトル弁9a,9b,9c…によって検出される最高負荷圧は、ブームシリンダ3b及びアームシリンダ3cの負荷圧とパイロットポンプ30の吐出圧の高い方の圧力となる。
 ここで、ブームシリンダ3b及びアームシリンダ3cの負荷圧がパイロットポンプ30の吐出圧より低い場合は、最高負荷圧としてパイロットポンプ30の吐出圧が疑似負荷圧として検出されるため、このときのメインポンプ2の吐出圧(供給油路5の圧力)と容量と吐出流量(供給油路5の通過流量)の制御は、上述したアクチュエータの単独操作においてアクチュエータの負荷圧が疑似負荷圧より低い場合と同様となる。
 また、ブームシリンダ3b及びアームシリンダ3cの負荷圧がパイロットポンプ30の吐出圧より高い場合は、最高負荷圧としてブームシリンダ3bとアームシリンダ3cの負荷圧のうちの高い方の負荷圧PLHが検出され、この負荷圧PLHがアンロード弁15の受圧部15cに導かれる。このときのメインポンプ2の吐出圧(供給油路5の圧力)と容量と吐出流量(供給油路5の通過流量)の制御は、上述したアクチュエータの単独操作においてアクチュエータの負荷圧が疑似負荷圧より高い場合と同様であり、メインポンプ2の吐出圧と容量と吐出流量は、そのときの負荷圧PLHの大きさに応じて、例えば、図2及び図7にD点で示すように制御され、メインポンプ2の吸収トルクは図3にD点で示すようにほぼ最大トルクTmaxとなるよう制御される。
 また、流量・方向制御弁6b,6cを流れる流量は、流量・方向制御弁6b,6cのメータイン絞りの開口面積とメータイン絞りの前後差圧によって決まり、メータイン絞りの前後差圧は圧力補償弁7b,7cによって差圧減圧弁11の出力圧と等しくなるように制御される。これによりブームシリンダ3bとアームシリンダ3cの負荷圧の大小に係わらず、流量・方向制御弁6b,6cのメータイン絞り部の開口面積に応じた比率でブームシリンダ3bとアームシリンダ3cに圧油を供給することができる。
 更に、このとき、メインポンプ2の吐出流量が流量・方向制御弁6b,6cが要求する流量に満たないサチュレーション状態になっても、サチュレーションの程度に応じて差圧減圧弁11の出力圧(メインポンプ2の吐出圧とアクチュエータ3a,3b,3c…の最高負荷圧との差圧)が低下し、これに伴って圧力補償弁7a,7b,7c…の目標補償差圧も小さくなるので、メインポンプ2の吐出流量を流量・方向制御弁6b,6cが要求する流量の比に再分配できる。
 ブームとアーム以外の複数の操作レバーを同時に操作した場合の動作も同様である。
 以上のように、排気ガス浄化装置42の再生中にどのようにアクチュエータが操作された場合でも、アクチュエータ操作がない場合と同様、吸収トルク一定制御を利用したポンプ吸収トルク上昇制御を行うことができ、エンジン1の負荷を増加させて排気温度を上昇させることができる。
~効果~
 以上のように構成した本実施の形態によれば、次の効果が得られる。
 1.排気ガス浄化装置42のフィルタのPM堆積量が増加し、排気ガス浄化装置42が再生を必要とする状態になると、コントローラ49は電磁切換弁46,48を切り換え、電磁切換弁46は、パイロットポンプ30の吐出圧(所定圧力)を疑似負荷圧として出力し、電磁切換弁48はロードセンシング制御を無効とする。これにより前述したように、全ての操作レバーが中立にあり、アクチュエータ操作がない場合であっても、メインポンプ2の吸収トルクはトルク制御傾転ピストン17aによる吸収トルク一定制御の最大トルクTmaxまで上昇する。すなわち、吸収トルク一定制御を利用したポンプ吸収トルク上昇制御(ポンプ出力上昇制御)が行われる。このようにメインポンプ2の吸収トルクが上昇すると、エンジン1の負荷が高くなり、排気温度が上昇し、排気ガス浄化装置42内のフィルタ堆積物を効率的に燃焼除去することができる。
 2.ポンプ吸収トルク上昇制御中に低負荷・大流量のアクチュエータ操作(例えばアームシリンダ3cによるアームクラウド操作など)を行い、メインポンプ2から吐出された圧油がアクチュエータに流入したとしても、ロードセンシング制御を無効としているため、ポンプ制御装置17は、トルク制御傾転ピストン17a(トルク制御部)の吸収トルク一定制御の最大トルクの範囲内でメインポンプ2の容量を増大させるよう制御し続ける。その結果、アクチュエータには必要な流量が供給され、ポンプ吸収トルク上昇制御の影響を受けることなく、アクチュエータ操作を行うことができる。
 また、アクチュエータの負荷圧が疑似負荷圧(所定圧力)よりも低い場合であっても、最高負荷圧として疑似負荷圧が選択され、メインポンプ2の吐出圧は、アンロード弁15の働きにより、アクチュエータ操作が行われる前と同じ値に保たれる。このためアクチュエータ操作の影響を受けてメインポンプ2の吐出圧が低下することはなく、アクチュエータ操作が行われる前と同様のポンプ吸収トルク上昇制御を行うことができる。
 また、ポンプ吸収トルク上昇制御中に、高負荷・小流量のアクチュエータ操作(例えばバケットシリンダ3dによるバケットダンプ操作など)を行った場合は、シャトル弁9a,9b,9c…からなる最高負荷圧検出回路によりそのアクチュエータの負荷圧を最高負荷圧として選択され、メインポンプ2の吐出圧は、アンロード弁15の働きにより、アクチュエータの負荷圧に応じて上昇する。このとき、メインポンプ2の吸収トルクは、トルク制御傾転ピストン17a(トルク制御部)の吸収トルク一定制御により最大トルクTmaxを超えないように制御される。これによりアクチュエータ操作の影響を受けることなく、アクチュエータ操作が行われる前と同様のポンプ吸収トルク上昇制御を行うことができる。一方、メインポンプ2の吐出圧は負荷圧に応じて上昇するため、ポンプ吸収トルク上昇制御の影響を受けることなく、アクチュエータ操作を行うことができる。
 以上のようにアクチュエータ操作とポンプ吸収トルク上昇制御(ポンプ出力上昇制御)を同時に行っても互いに影響し合わず、アクチュエータの操作性が損なわれたり、ポンプ吸収トルク上昇制御に不具合を生じることを防止することができる。
 3.電磁切換弁46と電磁切換弁48は比較的安価な切換弁であるため、上記効果を簡便かつ低コストで実現することができる。
 4.電磁切換弁46は、パイロット圧供給油路31のエンジン回転数検出弁13の上流側油路部分であるパイロットポンプ30の吐出圧(パイロット油路31aの圧力)とタンク圧とを切り換えて、その一方の圧力を出力し、その出力圧を外部圧力としてシャトル弁45に導く構成としたため、ポンプ吸収トルク上昇制御のための疑似負荷圧(所定圧力)として既存の圧力を利用することができ、システム構成を更に安価にできる。
 5.差圧減圧弁11の出力圧をポンプ制御装置17のLS制御弁17bの受圧部17eに導く油路12bに電磁切換弁48を介在させ、差圧減圧弁11の出力圧とタンク圧とを切り換えてLS制御弁17bの受圧部17eに導くようにしたので、ロードセンシング制御を確実に停止し、トルク制御のみとすることができる。また、簡単な構成で、ロードセンシング制御の有効、無効を切り換えることができる。
<第2の実施の形態>
 本発明の第2の実施の形態を図8を用いて説明する。図8は本発明の第2の実施の形態における油圧駆動システムの構成を示す図である。本実施の形態は、ロードセンシング制御の有効/無効を切り換える第2切換弁の他の例を示すものである。
 図8において、油圧駆動システムは、エンジン回転数検出弁13の差圧減圧弁13bの出力圧PgrをLS制御弁17bの受圧部17dに導く油路40に配置され、差圧減圧弁13bの出力圧とパイロット油路31bの圧力とを切り換えて、その一方の圧力をLS制御弁17bの受圧部17dに導く電磁切換弁51を備えている。図1の油圧駆動システムにおいて油路12bにあった電磁切換弁48は備えていない。前述したように、差圧減圧弁13bの出力圧Pgrは、例えば、2.0MPa程度であり、パイロット油路31bの圧力は、例えば、3.9MPa程度である。
 コントローラ49は、図6に示すステップS110において、ΔP>ΔPbとなった場合、或いは強制再生スイッチ44がONの場合、電磁切換弁46と電磁切換弁51に出力する電気信号をONにし、電磁切換弁46,51を図示の位置から切り換える。また、図6に示すステップS130において、ΔP<ΔPaとなると、電磁切換弁46と電磁切換弁51に出力する電気信号をOFFにし、電磁切換弁46,51を図示の位置に切り換える。
 電磁切換弁51は、コントローラ49から電気信号がOFFであるときは図示の位置にあり、差圧減圧弁13bの出力圧Pgrをロードセンシング制御の目標差圧としてLS制御弁17bの受圧部17dに出力する。コントローラ49から電気信号がONに切り換わると、電磁切換弁51は図示の位置から切り換わり、パイロット油路31bの圧力をLS制御弁17bの受圧部17dに出力する。前述したように、パイロット油路31bの圧力は、差圧減圧弁13bの出力圧Pgr(2.0MPa)より高い3.9MPa程度であり、この圧力はLS制御弁17bの受圧部17eに導かれる減圧弁11の出力圧(メインポンプ2の吐出圧と最高負荷圧との差圧)より高い圧力である。その結果、LS制御弁17bは図示左側の位置に切り換わり、ロードセンシング制御が無効となるとともに、LS制御傾転ピストン17cがタンクTに連通し、メインポンプ2の傾転(容量)が増加するように制御される。
 しかして、電磁切換弁46,51を図示の位置から切り換えたときは、第1の実施の形態と同様に、メインポンプ2の吐出圧(供給油路5の圧力)と容量と吐出流量(供給油路5の通過流量)は、図2及び図7にB点、C点、D点で示すように制御され、メインポンプ2の吸収トルクは図3にB点、C点、D点で示すようにほぼ最大トルクTmaxとなるよう制御される。
 これにより本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様にポンプ吸収トルク上昇制御を行うことができ、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
<第3の実施の形態>
 本発明の第3の実施の形態を図9を用いて説明する。図9は本発明の第3の実施の形態における油圧駆動システムの構成を示す図である。
 第1及び第2の実施の形態では、電磁切換弁46が図示の位置から切り換えられたときに疑似負荷圧として出力する所定圧力としてパイロットポンプ30の吐出圧を利用した。本実施の形態は、所定圧力発生源の他の例を他の例を示すものである。
 図9において、油圧駆動システムは、パイロットリリーフ弁32によって生成されるパイロット油路31bの圧力(通常、前述したように3.9MPa程度)を所定圧力まで増圧する増圧器52を備え、増圧機52の出力圧Piohが電磁切換弁46の入力の1つとして、図1の油圧駆動システムにおけるパイロットポンプ30の吐出圧(パイロット油路31aの圧力)の代わりに導かれる。
 増圧器52が出力する所定圧力は、その圧力に、アンロード弁15の設定圧(クラッキング圧)Punとアンロード弁15のオーバーライド特性の圧力を加算した圧力が、トルク制御傾転ピストン17aによるメインポンプ2のPq(圧力-ポンプ容量)特性における最大容量一定特性Tp0から最大吸収トルク一定特性Tp1,Tp2への移行点付近の圧力に等しいかそれよりも高い値になるように設定されており、図示の例では、パイロットポンプ30の吐出圧と圧力と同じ例えば5.9MPaである。
 コントローラ49は、図6に示すステップS110において、ΔP>ΔPbとなった場合、或いは強制再生スイッチ44がONの場合、電磁切換弁46,48に出力する電気信号をONにし、電磁切換弁46,48を図示の位置から切り換える。また、図6に示すステップS130において、ΔP<ΔPaとなると、電磁切換弁46,48に出力する電気信号をOFFにし、電磁切換弁46,48を図示の位置に切り換える。
 電磁切換弁46は、図示の位置にあるときは、タンク圧を疑似負荷圧としてシャトル弁45に出力し、図示の位置から切り換えられると、増圧器52の出力圧Piohを疑似負荷圧としてシャトル弁45に出力する。
 このように構成した本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様にポンプ吸収トルク上昇制御を行うことができ、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
 また,本実施の形態では、全操作レバー中立時の擬似負荷圧として、パイロットリリーフ弁32によって生成されるような比較的低圧を利用できるようになり、エンジン回転数検出弁13を備えない油圧駆動システムに対しても、本発明が適用可能となる。
<その他の実施の形態>
 なお、上記実施の形態では、メインポンプ2の吐出圧と最高負荷圧との差圧を差圧減圧弁11の出力圧により絶対圧として出力し、圧力補償弁7b,7c…の受圧部21b、21c…及び切換弁17bの受圧部17eに導いたが、圧力補償弁7b,7c…及び切換弁17bにそれぞれ受圧部21b、21c…及び受圧部17eに代えて対向する受圧部を設け、油圧ポンプ2の吐出圧と最高負荷圧を別々にそれらの受圧部に導くようにしてもよい。
 また、上記実施の形態では、旋回モータ3aに係わる圧力補償弁7aに負荷依存特性を持たせたが、旋回モータ3aの負荷圧が一時的に高くなったときに旋回モータ3aへの供給流量を減少させなくてもよい場合、或いは他の手段により同様の機能を持たせた場合は、圧力補償弁7aは負荷依存特性のない通常の圧力補償弁であってもよい。
 更に、上記実施の形態では、メインポンプ2にストッパを設け、メインポンプ2の最少吐出流量が流量・方向制御弁6aの最大開口面積に対応する旋回モータ3aの最大流量より大きくなるようにメインポンプ2の最小傾転を制限したが、油圧ポンプのロードセンシング制御と圧力補償弁の制御との干渉によるシステムの不安定性を別の手段で解消できるようにする場合は、メインポンプ2の最少吐出流量を旋回モータ3aの最大要求流量より小さい通常の値に設定してもよい。
<その他の実施の形態>
 以上の実施の形態は本発明の精神の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、差圧減圧弁11の出力圧(メインポンプ2の吐出圧と最高負荷圧との差圧の絶対圧)を圧力補償弁7a,7b,7c…とLS制御弁17bに導いたが、メインポンプ2の吐出圧と最高負荷圧を別々に圧力補償弁7a,7b,7c…とLS制御弁17bに導いてもよい。この場合は、メインポンプ2の吐出圧をLS制御弁17bに導く油路に電磁切換弁48を配置すれば、第1の実施の形態の電磁切換弁48と同様、電磁切換弁48を切り換えることで、ロードセンシング制御の有効、無効を切り換えることができる。
 また、上記実施の形態は、建設機械が油圧ショベルである場合について説明したが、油圧ショベル以外建設機械(例えば油圧クレーン、ホイール式ショベル等)であっても、ディーゼルエンジンと排気ガス浄化装置を備え、かつロードセンシング制御とトルク制御を行う油圧駆動システムを搭載するものであれば、上記実施の形態と同様に本発明を適用し、同様の効果が得られる。
1 エンジン
2 油圧ポンプ(メインポンプ)
3a,3b,3c… アクチュエータ
4 コントロールバルブ
5 供給油路
6a,6b,6c… 流量・方向制御弁
7a,7b,7c… 圧力補償弁
8a,8b,8c… 油路
9a,9b,9c… シャトル弁(最高負荷圧検出回路)
11 差圧減圧弁
12a,12b 油路
13 エンジン回転数検出弁
13a 可変絞り弁
13b 差圧減圧弁
14 メインリリーフ弁
15 アンロード弁
15a バネ
17 ポンプ制御装置
17a トルク制御傾転ピストン(トルク制御部)
17b LS制御弁(ロードセンシング制御部)
17c LS制御傾転ピストン(ロードセンシング制御部)
17d,17e 受圧部
21a,21b,21c… 受圧部
22a,23a,22b,23b,22c,23c… 受圧部
24 ゲートロックレバー
26a,26b,26c… 負荷ポート(最高負荷圧検出回路)
30 パイロットポンプ
31 パイロット圧供給油路
31a~31c パイロット油路
32 パイロットリリーフ弁
33,34 油路
40 油路
41 排気管路
42 排気ガス浄化装置
43 排気抵抗センサ
44 強制再生スイッチ
45 シャトル弁
46 電磁切換弁(第1切換弁)
48 電磁切換弁(第2切換弁)
49 コントローラ(制御装置)
51 電磁切換弁(第2切換弁)
52 増圧器
100 ゲートロック弁
101 下部走行体
102 上部旋回体
103 スイングポスト
104 フロント作業機
105 トラックフレーム
106 ブレード
107 旋回体
108 運転室
111 ブーム
112 アーム
113 バケット
122,123 操作レバー装置

Claims (5)

  1.  エンジン(1)と、
     このエンジン(1)により駆動される可変容量型の油圧ポンプ(2)と、
     この油圧ポンプ(2)から吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータ(3a,3b,3c…)と、
     前記油圧ポンプ(2)から複数のアクチュエータ(3a,3b,3c…)へ供給される圧油の流量を制御する複数の流量・方向制御弁(6a,6b,6c…)と、
     前記複数のアクチュエータ(3a,3b,3c…)の最高負荷圧を検出する最高負荷圧検出回路(9a,9b,9c…)と、
     前記油圧ポンプ(2)の吐出圧が高くなるにしたがって前記油圧ポンプ(2)の容量を減らし、前記油圧ポンプ(2)の吸収トルクが予め設定した最大トルクを超えないように制御する吸収トルク一定制御を行うトルク制御部(17a)及び前記油圧ポンプ(2)の吐出圧が前記複数のアクチュエータ(3a,3b,3c…)の最高負荷圧より目標差圧だけ高くなるよう制御するロードセンシング制御部(17b,17c)を有するポンプ制御装置(17)と、
     前記油圧ポンプ(2)を前記複数の流量・方向制御弁(6a,6b,6c…)に接続する管路に設けられ、前記油圧ポンプ(2)の吐出圧が前記最高負荷圧に設定圧を加算した圧力よりも高くなると開状態になって前記油圧ポンプ(2)の吐出油をタンクに戻し、前記油圧ポンプ(2)の吐出圧の上昇を制限するアンロード弁(15)とを備えた油圧駆動システムにおいて、
     所定圧力とタンク圧のいずれか一方を切り換えて出力し、その出力圧を疑似負荷圧として前記最高負荷圧検出回路(9a,9b,9c…)に導く第1切換弁(46)と、
     前記ポンプ制御装置(17)の前記ロードセンシング制御部(17b,17c)によるロードセンシング制御の有効、無効を切り換える第2切換弁(48)と、
     前記エンジン(1)の排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置(42)と、
     前記排気ガス浄化装置(42)が再生を必要としないときは、前記第1切換弁(46)が前記タンク圧を疑似負荷圧として出力し、前記第2切換弁(48)が前記ポンプ制御装置(17)によるロードセンシング制御を有効とし、前記排気ガス浄化装置(42)が再生を必要とするときは、前記第1切換弁(46)が前記所定圧力を疑似負荷圧として出力し、前記第2切換弁(48)が前記ポンプ制御装置(17)によるロードセンシング制御を無効するように前記第1及び第2切換弁(46,48)を切り換える制御装置(49)とを備えることを特徴とする建設機械の油圧駆動システム。
  2.  請求項1記載の建設機械の油圧駆動システムにおいて、
     前記エンジン(1)により駆動されるパイロットポンプ(30)と、
     このパイロットポンプ(30)に接続され、前記複数の流量・方向制御弁(6a,6b,6c…)を制御するための圧油を供給するパイロット圧供給油路(31)と、
     前記パイロット圧供給油路(31)に設けられた絞り部を有し、この絞り部の圧損により前記エンジン回転数に依存する油圧信号を生成するエンジン回転数検出弁(13)とを更に備え、
     前記ポンプ制御装置(17)のロードセンシング制御部(17b,17c)は、前記エンジン回転数検出弁(13)が生成する前記油圧信号を前記ロードセンシング制御の目標差圧として設定するように構成されており、
     前記第1切換弁(46)は、前記所定圧力として、前記エンジン回転数検出弁(13)の上流側の圧力である前記パイロットポンプ(30)の吐出圧を出力することを特徴とする建設機械の油圧駆動システム。
  3.  請求項1又は2記載の建設機械の油圧駆動システムにおいて、
     前記ポンプ制御装置(17)に前記油圧ポンプ(2)の吐出圧と前記最高負荷圧との差圧を絶対圧として出力する差圧減圧弁(11)を更に備え、
     前記第2切換弁(48)は、前記ポンプ制御装置(17)のロードセンシング制御部(17b,17c)に前記差圧減圧弁(11)の出力圧を導く油路(12b)に配置され、前記排気ガス浄化装置(42)が再生を必要としないときは前記差圧減圧弁(11)の出力圧を出力し、前記排気ガス浄化装置(42)が再生を必要とするときは前記タンク圧を出力するよう切り換えられることを特徴とする建設機械の油圧駆動システム。
  4.  請求項1~3のいずれか1項記載の建設機械の油圧駆動システムにおいて、
     前記排気ガス浄化装置(42)の排気抵抗を検出するための圧力検出装置を更に備え、
     前記制御装置(49)は、前記圧力検出装置の検出結果に基づいて、前記第1及び第2切換弁(46,48)を同時に切り換えるように制御することを特徴とする建設機械の油圧駆動システム。
  5.  請求項1~4のいずれか1項記載の建設機械の油圧駆動システムにおいて、
     前記ポンプ制御装置(17)のトルク制御部(17a)は、前記油圧ポンプ(2)の吐出圧と容量との関係を示す特性であって、最大容量一定特性と最大吸収トルク一定特性とで構成される特性が予め設定され、前記油圧ポンプ(2)の吐出圧が、前記最大容量一定特性から前記最大吸収トルク一定特性への移行点の圧力である第1の値以下にあるときは、前記油圧ポンプ(2)の吐出圧が上昇しても前記油圧ポンプ(2)の最大容量を一定とし、前記油圧ポンプ(2)の吐出圧が前記第1の値を超えて上昇すると、前記油圧ポンプ(2)の最大容量が前記最大吸収トルク一定特性に応じて減少するように前記油圧ポンプ(2)の容量を制御するように構成されており、
     前記所定圧力は、この所定圧力に前記アンロード弁(15)の設定圧と前記アンロード弁(15)のオーバーライド特性の圧力を加算した圧力が、前記最大容量一定特性から前記最大吸収トルク一定特性への移行点付近の圧力以上の値になるように設定されていることを特徴とする建設機械の油圧駆動システム。
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