专利名称：液压作业机的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备对发动机中产生的废气中的粒子状物质进行捕集的废气净化装置的液压挖掘机等的液压作业机。
背景技术：
作为这种以往技术有专利文献I所示的技术。该专利文献I所示的以往技术具备发动机、被传递该发动机的动力而驱动的可变容量型液压泵、利用从该可变容量型液压泵排出的压力油驱动的液压驱动器。而且，具备控制从可变容量型液压泵向液压驱动器供给的压力油的流动，而能够切换为将从可变容量型液压泵排出的压力油向液压驱动器供给的供给状态和、不将压力油向液压驱动器供给而返回给工作油罐的非供给状态的驱动器控制用控制阀；具有对发动机中产生的废气中的粒子状物质进行捕集的过滤器的废气净化装置。并且，该以往技术具备废气温度上升处理机构，该废气温度上升处理机构进行在驱动器控制用控制阀处于前述的非供给状态，并且废气净化装置的过滤器产生堵塞时，增加作用于发动机的负荷，而使废气温度上升至粒子状物质燃烧所需的温度的处理。该废气温度上升处理机构构成为包括切换阀，该切换阀能够以连通或者遮挡将从可变容量型液压泵排出的压力油引导至工作油罐的管路的方式开闭。该以往技术中，在驱动器用控制阀处于非供给状态，并且废气净化装置的过滤器产生堵塞时，切换阀被切换控制为闭位置，由此连接可变容量型液压泵和工作油罐的管路被遮挡，连接切换阀和可变容量型液压泵的管路部分的压力即泵排出压力增高，作用于发动机的负荷增加。由此发动机的废气温度上升，含于废气中的粒子状物质燃烧。
背景技术：
文献专利文献专利文献1:日本专利第3073380号公报
发明内容
发明所要解决的课题前述的以往技术中，在需要废气中的粒子状物质的燃烧时，使得发动机的负荷增加而使废气的温度上升，能够使得废气中的粒子状物质燃烧，但驱动器控制用控制阀的非供给时机是不实施通过液压驱动器的动作的作业的非作业时机，若在这样的非作业时机使发动机的负荷增加，增大发动机的输出，则从节能的观点来说不理想。因此，从以往期望减小驱动器控制用控制阀的非供给时机为了使粒子状物质燃烧而使发动机的负荷增加时的能量损耗。另外，期望如前述使发动机的负荷增加而使废气温度上升时，使废气温度上升至充分使粒子状物质燃烧所需的最低温度。然而，像以往技术那样通过切换阀的闭控制来提高管路部分的压力的技术中，发动机的负荷过度增大，废气温度趋向上升至比所需的最低温度更高的温度。从这点来看，以往技术也是容易产生能量损耗。
本发明是根据上述的以往技术的实际情况作出的，其目的在于提供能够将用于使废气中的粒子状物质燃烧时的增加对发动机的负荷的能量，作为电力来回收的液压作业机。用于解决课题的手段为了实现该目的，本发明的液压作业机具备发动机；被传递该发动机的动力而驱动的可变容量型液压泵；利用从该可变容量型液压泵排出的压力油而驱动的液压驱动器；控制从上述可变容量型液压泵向上述液压驱动器供给的压力油的流动，能够切换为将从上述可变容量型液压泵排出的压力油供给给上述液压驱动器的供给状态和不将压力油供给给上述液压驱动器而返回给工作油罐的非供给状态的驱动器控制用控制阀；具有对在上述发动机中产生的废气中的粒子状物质进行捕集的过滤器的废气净化装置；在上述驱动器控制用控制阀处于上述非供给状态，并且在上述过滤器产生堵塞时，进行增加作用于上述发动机的负荷，而使废气温度上升至上述粒子状物质燃烧所需的温度的处理的废气温度上升处理机构，该液压作业机的特征在于，上述废气温度上升处理机构包括与上述发动机的输出轴连接的电动辅助马达；调整该电动辅助马达的转矩的逆变器；以及控制该逆变器的逆变器控制装置，且上述废气温度上升处理机构具有判定上述驱动器控制用控制阀是否处于上述非供给状态的第一判定单元；以及判定上述废气净化装置的上述过滤器是否产生堵塞的第二判定单元，并且上述废气温度上升处理机构包括主控制器，该主控制器在上述第一判定单元判定为上述非供给状态，且在上述第二判定单元判定为上述过滤器中产生堵塞时，以使作用于上述发动机的负荷增加的方式使上述电动辅助马达驱动，并将由该电动辅助马达发电的控制信号输出至上述逆变器控制装置。这样构成的本发明，在通过主控制器的第一判定单元判定为驱动器控制用控制阀处于非供给状态，即该液压作业机处于不实施作业的非作业状态，且通过第二判定单元判定为废气净化装置的过滤器产生堵塞时，主控制器使电动辅助马达驱动，以使作用于发动机的负荷增加。此时由电动辅助马达进行发电。因此，能够将该发电的电力、即，使废气中的粒子状物质燃烧时用于增加发动机的负荷的能量，作为电力回收，能够将该电力有效利用于该液压作业机的驱动。另外，足够燃烧废气中的粒子状物质的最低的废气温度、即所需的最低温度取决于发动机的负荷的大小，然而发动机的负荷的大小通过电动辅助马达的转矩控制能够高精度地控制。即本发明，如上述使废气中的粒子状物质燃烧时，能够高精度地控制发动机的负荷的大小，使得能够维持足够燃烧粒子状物质所需的最低温度。另外，本发明的特征在于，在上述发明中，具备蓄积由上述电动辅助马达产生的电力的电容器。这样构成的本发明，将蓄积于电容器的电力经由逆变器供给给电动辅助马达，从而为了发动机的驱动辅助，能够使电动辅助马达驱动。另外，本发明的特征在于，在上述发明中，具备设置在上述废气净化装置，并使上述废气中的粒子状物质燃烧的电阻线；选择性连接上述逆变器和上述电容器以及上述电阻线中的任意一个的电流分支装置；与上述主控制器连接，控制上述电流分支装置的动作的分支控制装置，其中，上述主控制器包括判定上述电容器是否为过充电的第三判定单元，在该第三判定单元中判定为上述电容器过充电时，上述主控制器进行以使上述逆变器和上述电阻线连接的方式控制上述分支控制装置的处理。这样构成的本发明，在电容器的蓄电容量超过极限容量时，能够利用在电动辅助马达产生的电力，使设置在废气净化装置的电阻线发热。因此，通过该电阻线的发热，也能够使废气中的粒子状物质燃烧。发明的效果本发明构成为，废气温度上升处理机构包括与发动机的输出轴连接的电动辅助马达、调整该电动辅助马达的转矩的逆变器、控制该逆变器的逆变器控制装置、控制该逆变器控制装置的主控制器，所以能够将使废气中的粒子状物质燃烧时用于增加发动机的负荷的能量作为通过电动辅助马达的发电所得的电力来回收。因此，能够将该电力有效利用于该液压作业机的驱动，能够比以往减少为了使粒子状物质燃烧而增加发动机的负荷时的能量损耗。另外，废气中的粒子状物质的燃烧时，经由逆变器控制电动辅助马达，从而能够将发动机的输出高精度地控制为足够燃烧废气中的粒子状物质所需的最低温度。从该点来看，比以往能够减少为了使粒子状物质燃烧而增加发动机的负荷时的能量损耗。
图1是表示液压作业机的一实施方式的液压挖掘机的侧面图。图2是表示本实施方式的液压挖掘机所具备的驱动装置的电路图。图3是表示图2所示的驱动装置的主要部分构成的框图。图4是表示图2所示的驱动装置所具备的主控制器的处理顺序的流程图。
具体实施例方式以下，基于附图，对本发明的液压作业机的实施方式进行说明。图1是表示液压作业机的一实施方式的液压挖掘机的侧面图。该图1所示，本实施方式的液压挖掘机具备行驶体30、配置在该行驶体30上的旋转体31、在该旋转体31上以能够在上下方向转动的方式安装的作业装置32。作业装置32包括在旋转体31上以能够在上下方向转动的方式安装的起重臂33、在该起重臂33的前端以能够在上下方向转动的方式安装的动臂34、在该动臂34的前端以能够在上下方向转动的方式安装的铲斗35。另夕卜，作业装置32包括使起重臂33工作的起重臂液压缸33a、使动臂34工作的动臂液压缸34a，使铲斗35工作的铲斗液压缸35a等的液压液压缸，即液压驱动器。在旋转体31的前侧位置配置有驾驶室36，在后侧位置配置有配重37。在驾驶室36和配重37之间配置有收纳后述的发动机2、可变容量型液压泵4等的机械室38。图2是表示本实施方式的液压挖掘机所具备的驱动装置的电路图，图3是表示图2所示的驱动装置的主要部分构成的框图。如图2所示，本实施方式的液压挖掘机所具备的驱动装置I具备被发动机控制器3电子控制燃料喷射量的发动机2 ;被传递该发动机2的动力而驱动的可变容量型液压泵4、以及先导泵6。另外，驱动装置I具备利用从可变容量型液压泵4排出的压力油驱动的液压驱动器7 ;控制从可变容量型液压泵4向液压驱动器7供给的压力油的流动，而能够切换为将从可变容量型液压泵4排出的压力油向液压驱动器7供给的供给状态和不将压力油向液压驱动器7供给而返回给工作油罐9的非供给状态的驱动器控制用控制阀8。这里，在该液压挖掘机上除了前述的起重臂液压缸33a、动臂液压缸34a等的液压液压缸外还具备未图示的旋转马达、行驶马达等的各种的液压驱动器，但为了简化说明只表示了一个液压驱动器7。伴随于此，对于实际上在各液压驱动器上设置的驱动器控制用控制阀而言，也为了简化说明只表示了一个驱动器控制用控制阀8。驱动器控制用控制阀8是三位置阀。在这些三个阀位置中的中立位置S时驱动器控制用控制阀8如同图1所示处于将从可变容量型液压泵4排出的压力油返回给工作油罐9的非供给状态，在中立位置S的左右两侧的阀位置L、R时分别处于将从可变容量型液压泵4排出的压力油向液压驱动器7供给的供给状态。驱动器控制用控制阀8是液压先导阀。施加于该驱动器控制用控制阀8的先导压力是通过包括先导阀的操作装置10，将先导泵6的排出压作为一次压而生成的。对于驱动器控制用控制阀8而言，先导压力从操作装置10经由第一先导线11而施加于第一受压部8a，由此从中立位置S切换为阀位置L方向，反之，通过操作装置10生成的先导压力经由第二先导线12施加于第二受压部Sb，从而从中立位置S切换为阀位置R。第一、第二先导线11、12与高压选择阀13连接。高压选择阀13所选择的高压侧的压力由压力传感器14来检测。该压力传感器14将检测压力Pp转换为先导压力信号(电信号)，该先导压力信号输入至主控制器15。在发动机2设置有将废气引导至该液压挖掘机的外部的排气管16。该排气管16的中途设置有通过过滤器捕集发动机2的燃烧中产生的废气中的粒子状物质的废气净化装置17。在排气管16设置有检测废气净化装置17的过滤器的堵塞的检测单元、即，检测上游侧的废气压和下游侧的废气压之差压的差压传感器18。若废气净化装置17的过滤器的堵塞量增加，则废气的流路阻力增加而上游侧的废气压比下游侧的废气压高，所以差压传感器18检测表示上游侧的废气压是比下游侧的废气压高的压力的差压。该差压传感器18将检测差压APe转换为差压信号(电信号)。该差压信号输入至主控制器15。可变容量型液压泵4具有使排量可变的排量可变机构部4a、控制该排量可变机构部4a的液压先导式的调整器4b。施加于调整器4b的先导压力通过排量控制用控制阀19生成。该排量控制用控制阀19将先导泵6的排出压作为一次压而生成其先导压力。而且，该排量控制用控制阀19是电磁阀，根据来自主控制器15的排量控制信号(电流)，使施加于调整器4b的先导压力变化。另外，本实施方式的液压挖掘机具备废气温度上升处理机构，该废气温度上升处理机构在驱动器控制用控制阀8处于非供给状态，并且废气净化装置17的过滤器产生堵塞时，进行增加作用于发动机2的负荷，而使废气温度上升至废气中所含的粒子状物质燃烧所需的温度的处理。该废气温度上升处理机构包括与发动机2的输出轴连接的电动辅助马达5 ;调整该电动辅助马达5的转矩的逆变器20 ;通过从主控制器15输出的信号Ie驱动，并且控制逆变器20的逆变器控制装置21 ;前述的主控制器15。主控制器15具有CPU、ROM、以及RAM，具备由这些CPU、ROM、以及RAM构成，且判定驱动器控制用控制阀8是否处于非供给状态的第一判定单元和判定在废气净化装置17的过滤器是否产生堵塞的第二判定单元，在第一判定单元中判定为非供给状态，并且在第二判定单元中判定为在过滤器产生堵塞时，使电动辅助马达5驱动而增加作用于发动机2的负荷,将由该电动辅助马达5发电的控制信号输出至逆变器控制装置21。逆变器20将在电动辅助马达5发电的交流电流转换为直流电流，并且，通过来自主控制器15的、经由逆变器控制装置21的电信号来控制电动辅助马达5的发电量。
另外，本实施方式的液压挖掘机具备蓄积在电动辅助马达5产生的电力的电容器24和设置在废气净化装置17且加热、燃烧废气中的粒子状物质的电阻线(电热线)26，并且具备选择性连接逆变器20和电容器24以及电阻线26中的任意一个的电流分支装置22、与主控制器15连接而控制电流分支装置22的动作的分支控制装置23。另外，主控制器15包括判定电容器24是否为过充电的第三判定单元，在该第三判定单元中判定为电容器24过充电时，进行控制分支控制装置23而使逆变器20和电阻线26连接的处理。主控制器15具备如前述地判定驱动器控制用控制阀8是否处于非供给状态的第一判定单元，该第一判定单元判定来自压力传感器14的先导压力信号所表示的检测压力Pp是否低于使驱动器控制用控制阀8工作的设定压力Pps，即，驱动器控制用控制阀8的状态是将来自可变容量型液压泵4的压力油供给给液压驱动器7的供给状态还是非供给的非供给状态。供给状态相当于利用该液压挖掘机实施作业的作业状态，非供给状态相当于不利用该液压挖掘机实施作业的非作业状态。换句话说，通过高压选择阀13、压力传感器14以及主控制器15，检测出该液压挖掘机的作业状态和非作业状态。另外，主控制器15具备如前述地判定在废气净化装置17的过滤器是否产生堵塞的第二判定单元，该第二判定单元判定来自差压传感器18的差压信号所表示的检测差压Λ Pe是否为预先设定的基准差压APes以上。检测差压Λ Pe是随着废气净化装置17的过滤器的堵塞而废气的流路阻力变大而增加。换句话说，通过差压传感器18和主控制器15来检测废气净化装置17的过滤器的堵塞。此外，主控制器15还具备发动机转速指令单元。该发动机转速指令单元将预先设定的第一目标转速信号Rl施加于发动机控制器3。以节能为目的，第一目标转速是为了将发动机2的转速降低至可变容量型液压泵4排出驱动装置I所包括的液压电路的冷却以及润滑所需的最低排出量的压力油所需的大小，而设定的转速。另外，主控制器15还具备排量控制用控制阀控制单元。该排量控制用控制阀控制单元将与预先设定的第一排量相应的第一排量控制信号DSl施加于排量控制用控制阀19。若排量控制用控制阀19根据第一排量控制信号DSl而将先导压力施加于调整器4b，则调整器4b操作排量可变机构部4a，将可变容量型液压泵4的排量设定为第一排量。若可变容量型液压泵4在被设定为第一排量的状态下，被以前述的第一目标转速动作的发动机2驱动，则排出前述的最小排出量。另外，主控制器15具备如前述地判定电容器24是否为过充电的第三判定单元。该第三判定单元判断来自电容器控制装置25的蓄电量信号Ce的值We是否为极限蓄电量Wes以上。换句话说，通过主控制器15和电容器控制装置25来检测电容器24完全蓄电的状态。图4是表示图2所示的驱动装置所具备的主控制器的处理顺序的流程图。主控制器15作为首先判定驱动器控制用控制阀8是否处于非供给状态的第一判定单元发挥功能，判定来自压力传感器14的先导压力信号所表示的检测压力Pp是否小于设定压力Pps (顺序SI)。主控制器15反复执行该顺序SI的第一判定单元的判定，直到检测压力Pp小于设定压力Pps，即可认为该液压挖掘机处于非作业状态。若第一判定单元的判定结果为“是”，处于非作业状态，则主控制器15作为发动机转速指令单元以及排量控制用控制阀控制单元发挥功能，向发动机控制器3赋予第一目标转速信号R1，并且向排量控制用控制阀19赋予第一排量控制信号DSl (顺序S2)。此时，驱动器控制用控制阀8的阀位置为中立位置S。因此，若发动机2的转速成为第一目标转速，并且，排量成为第一排量，则可变容量形液压泵4处于排出驱动装置I所包括的液压电路的冷却以及润滑所需的最低排出压以及最低排出量的压力油的状态。在这样的状态下，主控制器15作为判定废气净化装置17的过滤器是否产生堵塞的第二判定单元发挥功能，判定来自差压传感器18的差压信号所表示的检测差压APe是否为基准差压APes以上(顺序S3)。废气净化装置17的过滤器未产生堵塞时，反复顺序SI —顺序S2 —顺序S3 —顺序SI。在顺序S3中判定为检测差压Λ Pe为基准差压Λ Pes以上，在废气净化装置17的过滤器产生堵塞时，主控制器15向逆变器控制装置21赋予电动辅助马达目标转矩信号Ie，使电动辅助马达5的转矩上升至预先设定的目标转矩(顺序S4)。由于该电动辅助马达5的转矩上升，所以对于发动机2的负荷增加，来自发动机2的废气的温度例如上升至燃烧被废气净化装置17的过滤器捕集的粒子状物质所需的最低温度。在此期间，电动辅助马达5向发动机2施加负荷而发电，其交流电力通过逆变器20转换为直流，蓄电至电容器24。这样的状态下，主控制器15作为判定电容器24是否为过充电的第三判定单元发挥功能，在电容器24的检测蓄电容量We超过极限蓄电容量Wes时，主控制器15向分支控制装置23赋予控制信号，经由电流分支装置22进行连接逆变器20和设置在废气净化装置17的电阻线26的控制(顺序S6)。由此电阻线26发热，有效利用于在废气净化装置17的过滤器中堵塞的废气中的粒子状物质的燃烧。该顺序S6之后，再次返回顺序SI，继续进行上述的各判定以及各控制。根据这样构成的本实施方式的液压挖掘机，如前述，在通过主控制器15的第一判定单元判定为驱动器控制用控制阀8处于非供给状态，即该液压挖掘机处于非作业状态，且通过第二判定单元判定为废气净化装置17的过滤器产生堵塞时，主控制器15使电动辅助马达5驱动，以使作用于发动机2的负荷增加。此时通过电动辅助马达5进行发电。因此，能够将该发电的电力、即、使废气中的粒子状物质燃烧时用于增加发动机2的负荷的能量，作为电力回收。因此，能够将该电力有效利用于该液压作业机的驱动，能够减少为了使粒子状物质燃烧而增加发动机2的负荷时的能量损耗。另外，足够燃烧废气中的粒子状物质的最低的废气温度、即所需的最低温度取决于发动机2的负荷的大小，然而对于发动机2的负荷的大小通过电动辅助马达5的转矩控制能够高精度地控制。即本实施方式如前述，使废气中的粒子状物质燃烧时，能够控制对于发动机2的负荷的大小，使得能够维持足够燃烧粒子状物质所需的最低温度。从该点来说，也能够减少为了使粒子状物质燃烧而使发动机2的负荷增加时的能量损耗。另外，本实施方式中，将蓄积在电容器24的电力经由逆变器20供给给电动辅助马达5，由此为了发动机2的驱动辅助能够使电动辅助马达5驱动。即，将燃烧粒子状物质时用于增加发动机2的负荷所需的能量作为电力蓄积在电容器24，能够有效利用该电力。另外，本实施方式中，在电容器24的蓄电容量We超过极限蓄电容量Wes时，能够通过在电动辅助马达5产生的电力，使设置于废气净化装置17的电阻线26发热。因此，通过该电阻线26的发热也能够使废气中的粒子状物质燃烧，能够提高废气中的粒子状物质的燃烧效率。
符号说明I 一驱动装置，2 —发动机，4 一可变容量型液压泵，5 —电动辅助马达，7 —液压驱动器，8 —驱动器控制用控制阀，9 一工作油罐，10 —操作装置，11 一第一先导线，12 —第二先导线，13 一高压选择阀，14 一压力传感器，15 一主控制器，16 一排气管，17 一废气净化装置，18 —差压传感器，20 —逆变器，21 —逆变器控制装置，22 —电流分支装置，23 —分支控制装置，24 —电容器，25 —电容器控制装置，26 —电阻线，30 —行驶体，31 —旋转体，32 —作业装置，We 一蓄电容量，Wes —极限蓄电容量，Pp 一检测压力，Pps 一设定压力，APe —检测差压，APes —基准差压。
权利要求
1.一种液压作业机，具备:发动机；被传递该发动机的动力而驱动的可变容量型液压泵；利用从该可变容量型液压泵排出的压力油而驱动的液压驱动器；控制从上述可变容量型液压泵向上述液压驱动器供给的压力油的流动，能够切换为将从上述可变容量型液压泵排出的压力油供给给上述液压驱动器的供给状态和不将压力油供给给上述液压驱动器而返回给工作油罐的非供给状态的驱动器控制用控制阀；具有对在上述发动机中产生的废气中的粒子状物质进行捕集的过滤器的废气净化装置；在上述驱动器控制用控制阀处于上述非供给状态，并且在上述过滤器产生堵塞时，进行增加作用于上述发动机的负荷，而使废气温度上升至上述粒子状物质燃烧所需的温度的处理的废气温度上升处理机构，该液压作业机的特征在于，上述废气温度上升处理机构包括:与上述发动机的输出轴连接的电动辅助马达；调整该电动辅助马达的转矩的逆变器；以及控制该逆变器的逆变器控制装置，且上述废气温度上升处理机构具有:判定上述驱动器控制用控制阀是否处于上述非供给状态的第一判定单元；以及判定上述废气净化装置的上述过滤器是否产生堵塞的第二判定单元，并且上述废气温度上升处理机构包括主控制器，该主控制器在上述第一判定单元判定为上述非供给状态，且在上述第二判定单元判定为上述过滤器中产生堵塞时，以使作用于上述发动机的负荷增加的方式使上述电动辅助马达驱动，并将由该电动辅助马达发电的控制信号输出至上述逆变器控制装置。
2.根据权利要求1所述的液压作业机，其特征在于，具备蓄积由上述电动辅助马达产生的电力的电容器。
3.根据权利要求2所述的液压作业机，其特征在于，具备:设置在上述废气净化装置，并使上述废气中的粒子状物质燃烧的电阻线；选择性连接上述逆变器和上述电容器以及上述电阻线中的任意一个的电流分支装置； 与上述主控制器连接，控制上述电流分支装置的动作的分支控制装置，其中，上述主控制器包括判定上述电容器是否为过充电的第三判定单元，在该第三判定单元中判定为上述电容器过充电时，上述主控制器进行以使上述逆变器和上述电阻线连接的方式控制上述分支控制装置的处理。
全文摘要
本发明提供能够将燃烧废气中的粒子状物质时用于增加发动机的负荷的能量作为电力回收的液压作业机。解决方案本发明中，增加作用于发动机(2)的负荷，而使废气温度上升的废气温度上升处理机构包括与发动机(2)连接的电动辅助马达(5)、调整该电动辅助马达(5)的转矩的逆变器(20)，并且具有判定驱动器控制用控制阀(8)是否处于非供给状态的第一判定单元、和判定废气净化装置(17)的过滤器是否产生堵塞的第二判定单元，废气温度上升处理机构包括主控制器(15)，该主控制器(15)在第一判定单元中判定为非供给状态，并且第二判定单元中判定为过滤器产生堵塞时，以增加作用于发动机(2)的负荷的方式使电动辅助马达(5)驱动，从而发电。
文档编号F01N3/02GK103080487SQ20118004181
公开日2013年5月1日 申请日期2011年8月25日 优先权日2010年8月31日
发明者岩崎智史, 石川广二, 佐竹英敏, 大木孝利, 西川真司 申请人:日立建机株式会社