工程机械的制作方法
【专利摘要】本发明的工程机械具备：由控制装置（33）实施电子控制的发动机（10）；被从液压泵（13）吐出的压力油驱动的行驶用液压马达（24）；以及将利用液压马达（24）取得的行驶速度至少切换为低速和高速这两级的行驶速度切换部件（29）。控制装置（33）具备：输出下降判定单元，其判定向发动机（10）供给的燃料喷射量是否受限制而发动机输出处于下降状态；以及低速控制单元，其在发动机（10）的输出处于下降状态时，即使行驶速度切换部件（29）被切换到高速侧的情况下，也将行驶速度控制为比高速低的低速状态。
【专利说明】工程机械
【技术领域】
[0001]本发明涉及例如液压挖掘机、液压起重机、轮式装载机等工程机械，尤其涉及使用行驶用液压马达在路上行驶的工程机械。
【背景技术】
[0002]一般地，以液压挖掘机为代表的工程机械具备:能够自行的车体；搭载在该车体上且由控制装置实施电子控制的发动机；由该发动机驱动且吸入箱内的油液并吐出压力油的液压泵；利用从该液压泵吐出的压力油来驱动的行驶用液压马达；以及设置在上述车体上且在车辆行驶时对上述液压马达进行驱动操作的行驶操作装置(专利文献I)。
[0003]在这种现有技术的工程机械(尤其是称为小型挖掘机的小型液压挖掘机)中，设有对利用上述液压马达来对车辆的行驶速度进行切换的行驶速度切换部件。该行驶速度切换部件设置在上述车体的驾驶席的前侧，通过操作员进行手动操作，来将车辆的行驶速度选择性地至少切换为低速和高速这两级。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开平5 - 280070号公报
【发明内容】
[0007]但是，现有技术的工程机械由于需要对从发动机排出的废气进行净化，因此作为最近的倾向，大多搭载电子控制式的发动机。电子控制式的发动机受燃料性状以及/或者使用环境影响，根据情况的不同，存在发动机的构成部件的一部分损伤而成为不稳定状态的情况。但是，在这种情况下，在电子控制式的发动机上附加有用于保护发动机主体的保护模式功能。即、在发动机的保护模式运转时，通过限制燃料的喷射量来使发动机输出下降，从而进行使发动机的不良状态不变得更严重的控制。
[0008]但是，即使在通过保护模式运转来使发动机输出下降的情况下，若操作员未注意该情况，将行驶速度切换部件切换到高速级侧，则发动机的负荷增大。这种情况下，发动机处于过负荷状态，有可能引起发动机失速(工> 7卜)。在这种状况下，若发动机突然停止，则无法进行车辆的行驶，因此不能自行移动到以修理工厂为代表的维修场所。
[0009]本发明是鉴于上述的现有技术的问题而提出的方案，本发明的目的在于提供一种工程机械，其即使在发动机输出下降、燃料喷射量受到限制的状态下，通过抑制发动机失速的发生，也能够自行移动到能够修理的场所。
[0010](I).为了解决上述课题，本发明适用于下述工程机械，其具备:能够自行的车体；搭载在该车体上且由控制装置实施电子控制的发动机；由该发动机驱动而吸入容器内的油液并吐出压力油的液压泵；被从该液压泵吐出的压力油驱动的行驶用液压马达；设置于上述车体且在行驶时对上述液压马达进行驱动操作的行驶操作装置；以及设置于上述车体且将利用上述液压马达取得的行驶速度至少切换为低速和高速这两级的行驶速度切换部件。[0011]本发明所采用的结构特征在于，
[0012]上述控制装置具备:输出下降判定单元，其判定向上述发动机供给的燃料喷射量是否受限制而发动机输出处于下降状态；以及低速控制单元，其在该输出下降判定单元判定为上述发动机的输出处于下降状态时，即使在上述行驶速度切换部件被切换到高速侧的情况下，也控制为预先设定成比利用上述行驶操作装置的操作取得的高速侧行驶速度低的速度的低速状态。
[0013]通过这样构成，对发动机进行电子控制的控制装置在输出下降判定单元判定为向发动机供给的燃料的喷射量受限制而发动机输出处于下降状态时，利用低速控制单元将车辆的行驶速度控制为预先设定成比高速侧行驶速度低的速度的低速状态。因此，即使在行驶速度切换部件被切换到高速侧的情况下，也能够在发动机输出下降时将车辆的行驶速度保持为预先设定的低速状态，作为行驶用的液压马达的负荷压力，能够将发动机受到的负荷抑制得较小。由此，即使在工程机械的发动机输出下降而燃料喷射量受限制的状态下，也能够抑制发动机失速的发生，能够通过以低速自行而移动到能够修理的场所。
[0014](2).根据本发明，上述发动机具有设定为保护模式运转的结构，该保护模式运转用于在发动机构成部件的任意一个处于不良状态的情况下都使上述发动机输出下降，上述控制装置的上述输出下降判定单元判定上述发动机是否设定为保护模式运转。由此，输出下降判定单元通过发动机是否设定为保护模式运转，能够判定发动机输出的下降状态。
[0015](3).根据本发明，上述液压马达具备将马达容量至少切换为高速和低速这两级的马达容量控制机构，上述控制装置的上述低速控制单元进行将上述马达容量控制机构切换到低速侧的控制。由此，即使在行驶速度切换部件被切换到高速侧的情况下，低速控制单元通过在发动机输出下降时将马达容量控制机构切换到低速侧，从而能够将车辆的行驶速度控制为低速状态。
[0016](4).根据本发明，在上述液压泵设置可变地控制其吐出容量的容量控制机构，上述控制装置具备小容量保持单元，该小容量保持单元在上述输出下降判定单元判定为上述发动机的输出处于下降状态时，通过上述容量控制机构将上述液压泵的吐出容量保持为小容量状态。
[0017]根据该结构，在燃料喷射量受限制而发动机输出下降了时，控制装置的小容量保持单元能够通过容量控制机构将液压泵的吐出容量保持为小容量状态。因此，假设在行驶速度切换部件被切换到高速侧的情况下，也能够限制向行驶用的液压马达供给的压力油的流量，能够将车辆的行驶速度保持为低速状态。由此，在发动机的输出下降时，能够将发动机从液压泵受到的负荷抑制得较小，能够防止发动机失速的发生。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是表示适用于本发明的第一实施方式的液压挖掘机的主视图。
[0019]图2是以拆除了图1中的上部回转体中的驾驶室、外装罩的一部分的状态放大表示液压挖掘机的局部剖切俯视图。
[0020]图3是表示发动机、液压泵、方向控制阀、行驶用液压马达以及发动机控制装置的整体结构图。
[0021]图4是将发动机转速与输出转矩的关系作为通常时和输出下降时的转矩曲线而表示的特性线图。
[0022]图5是表示液压泵的吐出压力与流量的关系的特性线图。
[0023]图6是表示第一实施方式的发动机的输出下降时的行驶速度控制处理的流程图。
[0024]图7是表示第二实施方式的发动机的输出下降时的行驶速度控制处理的流程图。
[0025]图8是将第二实施方式的发动机转速与输出转矩的关系作为通常时和输出下降时的转矩曲线而表示的特性线图。
[0026]图9是表示第二实施方式的液压泵的吐出压力与流量的关系的特性线图。
【具体实施方式】
[0027]以下，作为本发明的实施方式的工程机械，以小型液压挖掘机为例，按照附图进行详细说明。
[0028]在此，图1至图6表示本发明的第I实施方式的小型液压挖掘机。
[0029]图中。符号I是土砂的挖掘作业等所使用的小型液压挖掘机。该液压挖掘机I构成为包括:能够自行的履带式的下部行驶体2 ;经由回转装置3能够回转地搭载在该下部行驶体2上且与该下部行驶体2 —起构成车体的上部回转体4 ；以及以能够仰俯动作的方式设置于该上部回转体4的前侧的作业装置5。
[0030]在此，作业装置5作为摇摆柱式的作业装置而构成，具备例如摇摆柱5A、起重臂5B、悬臂5C、作为作业工具的铲斗K)、摇摆缸(未图示)、起重臂缸5E、悬臂缸5F以及铲斗缸5G。另外，上部回转体4构成为包括后述的回转框架6、外装罩7、驾驶室8以及配重9。
[0031]回转框架6构成上部回转体4的一部分，该回转框架6经由回转装置3而安装在下部行驶体2上。在回转框架6，在其后部侧设有后述的配重9、发动机10，在左前侧设有后述的驾驶室8。并且，在回转框架6，在驾驶室8与配重9之间设有外装罩7，该外装罩7与回转框架6、驾驶室8以及配重9 一起划分形成在内部收放发动机10的机械室。
[0032]驾驶室8搭载在回转框架6的左前侧，该驾驶室8在内部划分形成供操作员搭乘的操作室。在驾驶室8的内部，配设有供操作员就座的驾驶席、各种操作杆(图3中仅图示了后述的行驶杆27A)。
[0033]配重9构成上部回转体4的一部分，该配重9位于后述的发动机10的后侧并安装在回转框架6的后端部，用于取得与作业装置5的重量平衡。如图2所示，配重9的后面侧形成为圆弧状，成为上部回转体4的回转半径控制得较小的结构。
[0034]符号10是以横置状态配置在回转框架6的后侧的发动机，该发动机10作为原动机搭载在上述那样的小型液压挖掘机I上，因此使用例如小型的柴油发动机而构成。如图2所示，在发动机10的左侧，设有构成废气通路的一部分的排气管11，在该排气管11上连接设有后述的废气净化装置16。
[0035]在此，发动机10由电子控制式发动机构成，燃料的供给量由电子调速器12 (参照图3)可变地控制。S卩、该电子调速器12基于从后述的发动机控制装置35输出的控制信号而可变地控制向发动机10供给的燃料的喷射量。由此，发动机10的转速被控制为与基于上述控制信号的目标转速对应的转速。
[0036]液压泵13设置在发动机10的左侧，该液压泵13与工作油箱(未图示)一起构成液压源。液压泵13例如由可变容量型的斜板式、斜轴式或径向活塞式液压泵构成。液压泵13具备作为容量控制机构的泵容量可变部13A，该泵容量可变部13A由包含液压缸的倾斜转动驱动器构成。泵容量可变部13A根据来自后述的泵倾斜转动切换阀31的控制信号(容量控制用的先导压)，将液压泵13的吐出容量切换为大容量和小容量这两级。
[0037]如图2所示，液压泵13经由动力传递装置14安装在发动机10的左侧，利用该动力传递装置14而传递来发动机10的旋转输出。当液压泵13由发动机10驱动时，吸入上述工作油箱内的油液，并向后述的方向控制阀25吐出压力油。
[0038]换热器15位于发动机10的右侧并设置在回转框架6上，该换热器15构成为包括例如散热器、油冷却器、中间冷却器。即、换热器15进行发动机10的冷却，同时也进行返回上述工作油箱的压力油(工作油)的冷却。
[0039]符号16是对发动机10的废气中所含的有害物质进行去除净化的废气净化装置。如图2所示，该废气净化装置16配置在发动机10的附近，而且配置在成为动力传递装置14的上侧的位置。废气净化装置16在其上游侧连接有发动机10的排气管11。废气净化装置16与排气管11 一起构成废气通路，在废气从上游侧向下游侧流通期间，对该废气中所含的有害物质进行去除。
[0040]S卩、由柴油发动机构成的发动机10效率高而且耐久性也优良。但是，在发动机10的废气中，含有粒子状物质(PM:Particulate Matter)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)等有害物质。因此，安装于排气管11的废气净化装置16构成为包含对一氧化碳(CO)进行氧化去除的后述的氧化催化剂18、和对粒子状物质(PM)进行捕集去除的后述的粒子状物质去除过滤器19。
[0041]如图3所示，废气净化装置16具有在前后能够装卸地连结多个筒体而构成的筒状的壳体17。在该壳体17内，以能够装卸地方式容纳有氧化催化剂18 (通常称为Diesel Oxidation Catalyst,简称为DOC)、和粒子状物质去除过滤器19 (通常称为DieselParticulate Filter,简称为 DPF)。
[0042]上述氧化催化剂18由具有与壳体17的内径尺寸相同的外径尺寸的陶瓷制的隔室状筒体构成，在其轴向形成有多个贯通孔(未图示)，在其内表面涂敷有贵金属。通过在规定的温度下使废气在各贯通孔内流通，氧化催化剂18对该废气中所含的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)进行氧化去除，将氮氧化物(NO)作为二氧化氮(N02)去除。
[0043]粒子状物质去除过滤器19在壳体17内配置于氧化催化剂18的下游侧。粒子状物质去除过滤器19对从发动机10排出的废气中的粒子状物质(PM)进行捕集，并且使所捕集的粒子状物质燃烧而去除，由此进行废气的净化。因此，粒子状物质去除过滤器19由隔室状筒体构成，该隔室例如通过在由陶瓷材料构成的多孔部件上沿轴向设置多个小孔(未图示)而成。由此，粒子状物质去除过滤器19经由多个小孔来捕集粒子状物质，所捕集的粒子状物质如上述那样燃烧而被去除。其结果，使粒子状物质去除过滤器19再生。
[0044]废气的排出口 20设置在废气净化装置16的下游侧。该排出口 20位于比粒子状物质去除过滤器19更靠下游侧，与壳体17的出口侧连接。排出口 20构成为包含例如将净化处理后的废气向大气中排出的烟囱。
[0045]排气温度传感器21用于检测废气的温度，该排气温度传感器21安装于废气净化装置16的壳体17，例如检测从排气管11侧排出的废气的温度。由排气温度传感器21检测出的温度作为检测信号输出至后述的发动机控制装置35。[0046]气体压力传感器22、23设置于废气净化装置16的壳体17。如图3所示，这些气体压力传感器22、23以相互分离的方式配置于粒子状物质去除过滤器19的上游侧(入口侧)和下游侧(出口侧)，将各自的检测信号输出至后述的发动机控制装置35。
[0047]发动机控制装置35按照下述数学式1，根据由气体压力传感器22检测出的上游侧的压力Pl和由气体压力传感器23检测出的下游侧的压力P2运算出两者的压力差Λ P。另外，发动机控制装置35根据压力差Λ P的运算结果推定附着在粒子状物质去除过滤器19上的粒子状物质、未燃烧残留物的堆积量、即捕集量。在该情况下，在上述捕集量少时，上述压力差△ P为小的压力值，随着上述捕集量增加而成为高的压力值。
[0048]数学式I
[0049]Δ Ρ=Ρ1-Ρ2
[0050]左、右的行驶马达24被从液压泵13吐出的压力油驱动。左、右的行驶马达24由设置于液压挖掘机I的下部行驶体2的液压马达构成。各行驶马达24分别具备作为马达容量控制机构的马达容量可变部24Α，该马达容量可变部24Α由液压缸构成的倾斜转动驱动器构成。马达容量可变部24Α根据来自后述的行驶速度切换阀30的信号(倾斜转动控制用的先导压)，将行驶马达24的旋转速度至少控制切换为低速和高速这两级。
[0051]此外，在液压挖掘机I除了设有液压马达24以外还设有多个液压驱动器(均未图示)。搭载于液压挖掘机I的液压驱动器构成为包含例如作业装置5的摇摆缸(未图示)、起重臂缸5Ε、悬臂缸5F或铲斗缸5G(参照图1)。并且，在这些液压驱动器包含回转用的液压马达、排土板用的升降缸(均未图示)。
[0052]方向控制阀25是行驶马达24用的控制阀。该方向控制阀25分别设置在液压泵13与各行驶马达24之间，可变地控`制向各行驶马达24供给的压力油的流量和方向。即、通过从后述的行驶用操作阀27供给先导压，各方向控制阀25从中立位置切换到左、右的切换位置(均未图示)。此外，方向控制阀25在左、右的行驶马达24上各设有一个、总计设有两个，但在图3中统一图示了一个。
[0053]先导泵26是与上述工作油箱一起构成辅助液压源的辅助液压泵。该先导泵26与主液压泵13 —起由发动机10旋转驱动。先导泵26将从上述工作油箱内吸入的工作油朝向后述的行驶用操作阀27吐出。
[0054]符号27表示作为行驶操作装置的行驶用操作阀，该行驶用操作阀27由减压阀型的先导操作阀构成。行驶用操作阀27设置于上部回转体4的驾驶室8 (参照图1)内，具有由操作员倾斜转动操作的行驶杆27A。行驶用操作阀27为了对左、右的行驶马达24分别进行远距离操作而与方向控制阀25对应地配置有两个。即、在操作员对行驶杆27A进行了倾斜转动操作时，各行驶用操作阀27将与该操作量对应的先导压供给至各方向控制阀25的液压先导部(未图不)。
[0055]由此，方向控制阀25从上述中立位置切换至切换位置的任一个。当方向控制阀25切换到一方切换位置时，来自液压泵13的压力油向一个方向供给，行驶马达24向相应的方向(例如、前进方向)旋转驱动。另一方面，当方向控制阀25切换到另一方切换位置时，来自液压泵13的压力油向另一个方向供给，行驶马达24向相反方向(例如、后退方向)旋转驱动。
[0056]转速指示装置28用于指示发动机10的目标转速，该转速指示装置28设于上部回转体4的驾驶室8 (参照图1)内。转速指示装置28包括由操作员操作的操作标度盘、升降开关或发动机杆(均未图示)等的任一个。转速指示装置28将与操作员的操作对应的目标转速的指示信号输出至后述的车体控制装置34。
[0057]行驶速度选择开关29用于选择液压挖掘机I的行驶速度。该行驶速度选择开关29用于将车辆(液压挖掘机I)的行驶速度切换为低速和高速这两级，是作为本申请发明的构成要件的行驶速度切换部件的具体例。行驶速度选择开关29设置于上部回转体4的驾驶室8 (参照图1)内，通过操作员进行手动操作，将车辆的行驶速度切换为低速和高速这两级。行驶速度选择开关29将此时的选择信号(S卩、低速或高速的选择信号)向后述的车体控制装置34输出。
[0058]行驶速度切换阀30用于可变地控制行驶马达24的旋转速度。该行驶速度切换阀30根据从后述的车体控制装置34输出的控制信号，将用于切换马达容量的信号(倾斜转动控制用的先导压)输出至各行驶马达24的马达容量可变部24A。各马达容量可变部24A根据从行驶速度切换阀30输出的先导压而将各行驶马达24的旋转速度切换为低速和高速这两级。
[0059]S卩、行驶速度切换阀30根据来自车体控制装置34的控制信号进行打开(0N)、关闭(OFF)控制。当行驶速度切换阀30打开而处于开阀时，向马达容量可变部24A供给来自先导泵26的先导压。由此，马达容量可变部24A减小行驶马达24的倾斜转动角而将旋转速度切换至高速侧。当行驶速度切换阀30关闭而处于闭阀时，停止对上述马达容量可变部24A供给先导压。由此，马达容量可变部24A进行增大行驶马达24的倾斜转动角而将旋转速度切换至低速侧的控制。
[0060]符号31是可变地控制液压泵13的吐出容量的作为容量控制机构的泵倾斜转动切换阀。该泵倾斜转动切换阀31根据从后述的车体控制装置34输出的控制信号将用于切换泵容量的信号(倾斜转动控制用的先导压)输出至液压泵13的泵容量可变部13A，使液压泵13的吐出容量增加或减少。
[0061]S卩、泵倾斜转动切换阀31根据来自车体控制装置34的控制信号进行打开(0N)、关闭(OFF)控制。当泵倾斜转动切换阀31打开而处于开阀时，向泵容量可变部13A供给来自先导泵26的先导压。由此，泵容量可变部13A减小液压泵13的倾斜转动角而使吐出容量(从液压泵13吐出的压力油的流量)减少。当泵倾斜转动切换阀31关闭而处于闭阀期间，停止对泵容量可变部13A供给上述先导压。由此，泵容量可变部13A增大液压泵13的倾斜转动角而使吐出容量增大。
[0062]旋转传感器32用于检测发动机10的转速，该旋转传感器32将发动机转速N的检测信号输出至发动机控制装置35。发动机控制装置35基于发动机转速N的检测信号来监视发动机10的实际转速，例如对发动机转速N进行控制，以使实际转速接近由转速指示装置28指示的目标转速。
[0063]接着，对第一实施方式中所使用的控制装置33进行说明。
[0064]S卩、符号33是液压挖掘机I的控制装置，该控制装置33构成为包含车体控制装置34和发动机控制装置35。车体控制装置34将根据从转速指示装置28以及行驶速度选择开关29输出的信号可变地控制行驶马达24的旋转速度的控制信号输出至行驶速度切换阀30。另一方面，车体控制装置34将可变地控制液压泵13的吐出容量的控制信号输出至泵倾斜转动切换阀31。
[0065]车体控制装置34具有由ROM、RAM、非易失性存储器构成的存储部(未图示)，在该存储部内储存有进行后述的图6所示的发动机的输出下降时的行驶速度控制处理、即用于防止发动机失速的控制(以下称为失速防止控制)的处理程序。并且，车体控制装置34还具有根据从转速指示装置28输出的信号来输出向发动机控制装置35指示发动机10的目标转速的指令信号的功能。
[0066]发动机控制装置35基于从车体控制装置34输出的上述指令信号、和从旋转传感器32输出的发动机转速N的检测信号进行预先决定的规定运算处理，向发动机10的电子调速器12输出指示目标燃料喷射量的控制信号。发动机10的电子调速器12根据该控制信号增加或减少应该向发动机10的燃烧室(未图示)内喷射供给的燃料的喷射量，或者停止燃料的喷射。其结果，发动机10的转速被控制为与来自车体控制装置34的上述指令信号所指示的目标转速对应的转速。
[0067]就发动机控制装置35而言,其输入侧与排气温度传感器21、气体压力传感器22、23、旋转传感器32以及车体控制装置34等连接，其输出侧与发动机10的电子调速器12以及车体控制装置34等连接。另外，发动机控制装置35具有由ROM、RAM、非易失性存储器构成的存储部(未图示)，在该存储部内储存有用于控制发动机转速N的处理程序。
[0068]在此，发动机10的输出转矩Tr相对于通常驾驶时的发动机转速N具有图4所示的特性线36那样的转矩特性。在该通常驾驶时，发动机转速N为转速NI时发动机10的输出转矩Tr成为最大转矩点36A，在额定输出点36B，发动机转速N成为转速N2 (N2 > NI)。
[0069]因此，通常驾驶时，在液压挖掘机I (车辆)的行驶速度为高速级的情况下，发动机10在输出转矩Tr比额定输出点36B小的输出点37A的位置运转。另一方面，在车辆的行驶速度为低速级的情况下，发动机10在输出转矩Tr比上述输出点37A小的输出点37B的位置运转。
[0070]电子控制式的发动机10受燃料性状以及/或者使用环境影响，根据情况的不同，存在发动机构成部件(例如，包含上述的排气温度传感器21、气体压力传感器22、23、旋转传感器32、燃料喷射阀、水温传感器)的一部分损伤而成为不良状态的情况。因此，在电子控制式的发动机10上附加有用于在这种情况下保护发动机主体的保护模式功能。
[0071]S卩、在发动机10的保护模式运转时，限制由电子调速器12能够向发动机10的燃烧室供给的燃料的喷射量。在此，图4所示的特性线38表示发动机10的保护模式运转的输出下降时的转矩曲线。这样，在发动机10的保护模式运转时，发动机10的输出转矩Tr下降，发动机转速N也下降。
[0072]如图4所示的特性线38那样，在利用保护模式运转的发动机输出的下降状态下，若将车辆的行驶速度设定为高速级，则发动机10在输出转矩Tr和上述的通常运转时的输出点37A大致相等的输出点38A的位置运转。另一方面，在车辆的行驶速度为低速级的情况下，发动机10在输出转矩Tr与通常运转时的输出点37B大致相等的输出点38B的位置运转。
[0073]该情况下，在将车辆的行驶速度设定为低速级、在输出转矩Tr为输出点38B的位置运转发动机10时，不会引起发动机失速。但是，在将车辆的行驶速度设定为高速级的情况下，发动机10在输出转矩Tr为输出点38A的位置运转。因此，若因车辆起动时的始动而瞬间作用过剩的转矩，则输出转矩Tr从输出点38A的位置移动至输出点38C，引起发动机失速的可能性变高。
[0074]图5表示液压挖掘机I的挖掘作业时的液压泵13的P — Q (压力一流量)特性。即、在挖掘作业时，液压泵13在图5所示的特性线39的范围内以控制吐出压力(P)和吐出流量(Q)的方式被驱动。特性线40表示通常运转时的发动机10的马力曲线，特性线41表示发动机的输出下降状态的马力曲线。
[0075]在将车辆的行驶速度设定为高速级的情况下，液压泵13的吐出压力P和吐出流量Q的关系能够作为例如图5中的特性线39中、点42A的位置来表示。另一方面，在将行驶速度设定为低速级的情况下，液压泵13的吐出压力P和流量Q的关系能够作为例如点42B的位置来表示。
[0076]第一实施方式的液压挖掘机I具有如上所述的结构，以下对其动作进行说明。
[0077]液压挖掘机I的操作员搭乘于上部回转体4的驾驶室8，起动发动机10来驱动液压泵13和先导泵26。由此，从液压泵13吐出压力油，该压力油经由方向控制阀25供给至左、右的行驶马达24。另一方面，从其以外的方向控制阀(未图示)对其他液压驱动器(例如，回转用液压马达、起重臂缸5E、悬臂缸5F、铲斗缸5G或其他液压缸)供给压力油。
[0078]搭乘于驾驶室8的操作员操作了行驶杆27A时，来自液压泵13的压力油经由方向控制阀25供给至左、右的行驶马达24，各行驶马达24被旋转驱动。由此，能够行驶驱动液压挖掘机I的下部行驶体2，使车辆前进或后退。并且，通过驾驶室8内的操作员操作作业用的操作杆，能够使作业装置5进行仰俯动作而进行土砂的挖掘作业。
[0079]在发动机10运转时，从其排气管11排出作为有害物质的粒子状物质。此时，废气净化装置16例如能够通过氧化催化剂18对废气中的碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NO)、一氧化碳(CO)进行氧化而去除。另一方面，粒子状物质去除过滤器19捕集废气中所含的粒子状物质，并将所捕集的粒子状物质燃烧去除(再生)。由此，能够从下游侧的排出口 20向外部排出净化后的废气。
[0080]然而，进行废气的净化处理的电子控制式的发动机10受燃料性状以及/或者使用环境影响，根据情况的不同，存在发动机10的构成部件的一部分损伤而成为不良状态的情况。因此，在电子控制式的发动机10中附加有用于在这种情况下保护发动机主体的保护模式功能。在发动机10的保护模式运转时，通过限制电子调速器12的燃料喷射量来使发动机输出下降，从而能够防止发动机10的突然的动作停止。但是，即使在利用保护模式运转来使发动机输出下降的情况下，若操作员未注意到该情况，而将行驶速度选择开关29切换到高速侧，则发动机10的负荷增大而成为过负荷状态，有可能引起发动机失速。
[0081]因此，第一实施方式采用如下结构，即、在由车体控制装置34和发动机控制装置35构成的控制装置33中，进行按照图6所示的程序的发动机10的发动机失速防止控制、即发动机10的输出下降时的行驶速度控制处理。
[0082]图6所示的程序中，步骤6是作为本发明的构成要件的输出下降判定单元，该输出下降判定单元判定向发动机10供给的燃料喷射量是否受限制而使发动机输出处于下降状态。另一方面，在步骤6的判定处理中，判定为“是”的情况的步骤2?4的处理是作为本发明的构成要件的低速控制单元。该低速控制单元进行即使在行驶速度选择开关29被切换到高速侧的情况下，也将行驶用操作阀27的操作时的行驶速度抑制得比高速低的低速状态的处理。
[0083]利用低速控制单元将行驶速度控制为抑制得比高速低的低速状态的处理并不限于将行驶速度选择开关29切换到低速侧的情况下的低速旋转，也可以预先设定其以外的低速旋转。此外，在以下的第一实施方式的说明中，以将行驶速度选择开关29切换到低速侧的情况的低速旋转为代表例进行说明。
[0084]S卩、若因发动机10的工作而开始图6的处理动作，则在步骤I中判定行驶速度选择开关29是否切换到高速侧。在由于步骤I判定为“否”期间，行驶速度选择开关29被切换到低速侧，因此能够将行驶马达24中产生的负荷压力抑制为例如比容易发生发动机失速的压力值低的压力。
[0085]在行驶速度选择开关29被切换到低速侧期间，如图4所示的通常运转时的特性线36那样，发动机10在行驶低速时的输出点37B的位置运转，此时的输出转矩Tr成为比行驶高速时的输出点37A小的值。另外，在发动机10的构成部件产生不良状况的情况下，进行限制电子调速器12的燃料喷射量的保护模式运转。但是，即使在这种保护模式运转时(即、如图4中所示的特性线38那样，发动机10的输出转矩Tr下降了的状态)，在行驶速度选择开关29被切换到低速侧期间，发动机10在输出转矩Tr为输出点38B的位置运转，不会引起发动机失速。
[0086]因此，在下一步骤2中，关闭行驶速度切换阀30而处于闭阀状态，停止对马达容量可变部24A供给先导压。由此，马达容量可变部24A进行增大行驶马达24的倾斜转动角而将旋转速度切换到低速侧的控制。
[0087]在步骤3中，判定是否操作了行驶杆27A，在判定为“是”期间，在下一步骤4中进行低速行驶控制，以低速级驱动行驶马达24，从而以低速状态行驶驱动车辆。另外，在步骤3中判定为“否”期间，操作员不操作行驶杆27A，而使返回中立位置，因此进行使车辆的行驶动作停止的控制，在下一步骤5中返回。
[0088]另一方面，在步骤I中判定为“是”时，行驶速度选择开关29被切换到高速侧，因此在下一步骤6中，判定发动机10是否因上述保护模式运转而处于发动机输出下降的状态。在步骤6中判定为“否”时，发动机10以通常模式运转，因此如图4中所示的特性线36那样，能够在行驶高速时的输出点37A的位置继续发动机10的运转。
[0089]因此，在下一步骤7中，打开行驶速度切换阀30而处于开阀状态，将来自先导泵26的先导压供给至马达容量可变部24A。由此，马达容量可变部24A进行减小行驶马达24的倾斜转动角而将旋转速度切换到高速侧的控制。
[0090]在步骤8中，判定是否操作了行驶杆27A，在判定为“是”的期间，在下一步骤9中进行高速行驶控制，以高速级驱动行驶马达24，从而以高速状态行驶驱动车辆。另外，在步骤8中判定为“否”的期间，操作员不操作行驶杆27A，而是返回中立位置，因此进行使车辆的行驶动作停止的控制，在下一步骤5中返回。
[0091]但是，在步骤6中判定为“是”时，发动机10利用保护模式运转处于如图4中的特性线38那样的发动机输出下降的状态。因此，进行即使在行驶速度选择开关29被切换到高速侧的情况下，也将车辆的行驶速度保持为低速状态的控制。即、在该情况下，移动到步骤2，关闭行驶速度切换阀30而处于闭阀状态，停止对马达容量可变部24A供给先导压。由此，马达容量可变部24A进行增大行驶马达24的倾斜转动角而将旋转速度切换到低速侧的控制，之后继续步骤3之后的控制。
[0092]这样，根据第一实施方式，即使在行驶速度选择开关29被切换到高速侧的情况下，也能够在发动机输出下降时将车辆的行驶速度保持为低速状态，作为行驶马达24的负荷压力，能够将发动机10从液压泵13受到的负荷抑制得较小。
[0093]因此，根据第一实施方式，即使液压挖掘机I的发动机输出下降，而处于燃料喷射量受到限制的状态，通过将车辆的行驶速度保持为低速状态，能够抑制发动机失速的发生。由此，能够使液压挖掘机I以低速自行并移动到修理工厂或维修场所，能够顺利地进行之后的修理作业。
[0094]接着，图7至图9表示本发明的第二实施方式。在第二实施方式中，对与上述的第一实施方式相同的构成要素标注相同符号，并省略其说明。但是，第二实施方式的特征在于，在燃料喷射量受限制而发动机输出下降了时，利用泵容量可变部13A (参照图3)将液压泵13的吐出容量切换到小容量状态。
[0095]在此，若开始图7所示的处理动作，则与上述第一实施方式的图6所示的步骤I?步骤6相同地进行步骤11?步骤16的处理。在步骤16中判定为“否”时，发动机10以通常模式运转，因此如图8中所示的特性线36那样，能够在行驶高速时的输出点37A的位置继续发动机10的运转。
[0096]因此，在下一步骤17中，关闭泵倾斜转动切换阀31而处于闭阀状态，停止对泵容量可变部13A供给先导压。由此，泵容量可变部13A保持为增大了液压泵13的倾斜转动角的状态，将液压泵13的吐出容量设定为大容量状态。此外，该情况的液压泵13也可以认为是与第一实施方式的图6所示的控制处理相同的吐出容量状态。然后，接下来的步骤18?20的处理与上述第一实施方式的图6所示的步骤7?步骤9同样地进行。
[0097]另一方面，在步骤16中判定为“是”时，发动机10通过保护模式运转处于图8中的特性线38所示那样的发动机输出下降的状态。因此，进行即使在行驶速度选择开关29被切换到高速侧的情况下，通过将液压泵13的吐出容量切换为小容量，结果也将车辆的行驶速度保持为低速状态的控制。
[0098]S卩、在下一步骤21中，打开泵倾斜转动切换阀31而处于开阀状态，将来自先导泵26的先导压供给至泵容量可变部13A。由此，泵容量可变部13A进行减小液压泵13的倾斜转动角而将吐出容量切换到小容量侧的控制。因此，例如挖掘作业时的液压泵13的特性从图9中所示的通常模式时的特性线39下降到输出下降(保护模式)时的特性线52。
[0099]在下一步骤22中，通过上述步骤11的判定处理，行驶速度选择开关29被切换到高速侧，因此打开行驶速度切换阀30而处于开阀状态，将来自先导泵26的先导压供给至马达容量可变部24A。由此，马达容量可变部24A进行减小行驶马达24的倾斜转动角而将旋转速度切换到高速侧的控制。
[0100]但是，在该情况下，由于液压泵13的吐出容量被切换到小容量侧，因此即使发动机10通过保护模式运转而处于如图8中的特性线38那样的发动机输出下降的状态，发动机10也以发动机10的输出转矩Tr从行驶高速时的输出点37A转移到输出点51A的状态运转。因此，发动机10的来自液压泵13的负荷不会成为过负荷状态，也不会引起发动机失速。
[0101]S卩、在下一步骤23中判定是否操作了行驶杆27A，在判定为“是”的期间，在下一步骤24中进行高速行驶控制，以高速级驱动行驶马达24。但是，由于液压泵13的吐出容量成为小容量，因此仅进行表面上的高速行驶控制，实际上车辆以低速状态行驶。另外，在步骤23中判定为“否”的期间，操作员不操作行驶杆27A，而是返回中立位置，因此进行使车辆的行驶动作停止的控制，在下一步骤15中返回。
[0102]另一方面，在发动机10通过保护模式以发动机输出下降的状态进行运转期间，只要行驶速度选择开关29被切换到低速侧，在步骤11中就判定为“否”。因此，在下一步骤12中，关闭行驶速度阀而处于闭阀状态，停止对马达容量可变部24A供给先导压。由此，马达容量可变部24A进行增大行驶马达24的倾斜转动角而将旋转速度切换到低速侧的控制，在步骤14中进行低速行驶控制。
[0103]该情况下，由于液压泵13的吐出容量被切换到小容量侧，因此在如图8中的特性线38那样的发动机输出下降的状态下，发动机10以发动机10的输出转矩Tr从行驶低速时的输出点37B转移到输出点51B的状态运转。因此，发动机10的来自液压泵13的负荷不会成为过负荷状态，也不会引起发动机失速。
[0104]如图9所示，就液压泵13的吐出压力P和吐出流量Q的关系而言，在将车辆的行驶速度设定为高速级的情况下，从通常运转时的点42A的位置开始，在保护模式运转时转变到点53A的位置。另一方面，就液压泵13的吐出压力P和吐出流量Q的关系而言，在将行驶速度设定为低速级的情况下，从通常运转时的点42B的位置开始，在保护模式运转时转变到点53B的位置。
[0105]因此，即使在这样构成的第二实施方式中，在发动机10的燃料喷射量受限制而发动机输出下降了时，通过利用泵容量可变部13A将液压泵13的吐出容量切换为小容量，也能够防止发动机失速的发生，能够得到与第一实施方式相同的效果。
[0106]尤其是，在第二实施方式中，通过在发动机输出下降时将液压泵13的吐出容量切换为小容量，能够将车辆的行驶速度保持为低速状态。因此，即使在利用行驶速度选择开关29选择高速侧，且行驶马达24被切换到高速级的情况下，也能够将车辆的行驶速度抑制为低速状态。
[0107]此外，在上述第一实施方式中，表示了图6所示的步骤6的判定处理为本发明的构成要件的输出下降判定单元的具体例。另外，在步骤6中判定为“是”的情况的步骤2?4的处理表示低速控制单元的具体例。另一方面，在上述第二实施方式中，表示了图7所示的步骤16的判定处理为本发明的构成要件的输出下降判定单元的具体例。另外，步骤21的处理表示小容量保持单元的具体例。
[0108]在上述第一实施方式中，以液压泵13由可变容量型的液压泵构成的情况为例进行了说明。但是，在第一实施方式中，由于没有改变液压泵13的吐出容量的必要，因此可以使用例如固定容量型的斜板式、斜轴式或者径向活塞式的液压泵。
[0109]在上述第一实施方式中，作为行驶速度切换部件的具体例，以通过行驶速度选择开关29将车辆(液压挖掘机I)的行驶速度切换为低速和高速这两级的情况为例进行了说明。但是，本发明并不限定于此，例如也可以是将车辆的行驶速度在低速和高速之间、以三级或者四级以上进行切换的结构的工程机械。另外，作为行驶速度切换部件，除了行驶速度选择开关29为代表的切换开关以外，也可以使用速度切换杆、旋转式的标度盘等其他操作部件。无论是哪种情况，只要是在发动机的输出下降时将车辆的行驶速度设定为低速状态的结构即可。这点对于第二实施方式也相同。
[0110]在上述第一实施方式中，关于在图6中的步骤6中判定为“是”的情况的步骤2?4的处理(低速控制单元)，以进行将车辆的行驶速度保持为低速状态的处理的情况为例进行了说明。但是，本发明并不限定于这样与行驶速度选择开关29被切换到低速侧时相同的低速旋转。即、也可以采用下述结构:以相比于通过行驶速度选择开关29设定的高速设定得更低的所希望的低速旋转进行控制。这点对于第二实施方式也相同。
[0111]在上述的各实施方式中，以具备摇摆柱式的作业装置5的液压挖掘机I为例进行了说明。但是，本发明的工程机械并不限定于此，也可以应用于例如具备起重臂由下起重臂和上起重臂构成的偏移起重臂式的作业装置的液压挖掘机。并且，也可以应用于具备由起重臂、悬臂以及铲斗(作业工具)构成的通常称为单起重臂式的普通式样的作业装置的液压挖掘机。
[0112]并且，在上述的各实施方式中，作为工程机械，以小型的液压挖掘机I为例进行了说明。但是，本发明的工程机械并不限于此，例如也可以是中型以上的液压挖掘机。并且，能够广泛应用于包含具备轮式的下部行驶体的液压挖掘机、轮式装载机、叉式升降车、液压起重机、自卸车的工程机械。
[0113]符号的说明
[0114]I一液压挖掘机，2—下部行驶体(车体)，4一上部回转体(车体)，5—作业装置，6—回转框架(框架)，9一配重，10—发动机，11 一排气管，12 —电子调速器，13—液压泵，13A-泵容量可变部(容量控制机构)，15—换热器，16—废气净化装置，17—壳体，18—氧化催化齐IJ，19一粒子状物质去除过滤器，21—排气温度传感器，22、23—气体压力传感器，24—行驶马达(液压马达)，24A—马达容量可变部(马达容量控制机构)，25—方向控制阀，26—先导泵，27—行驶用操作阀(行驶操作装置)，27A—行驶杆(操作杆)，28—转速指示装置，29—行驶速度选择开关(行驶速度切换部件)，30—行驶速度切换阀，31—泵倾斜转动切换阀，32—旋转传感器，33—控制装置，34—车体控制装置，35—发动机控制装置。
【权利要求】
1.一种工程机械，具备:能够自行的车体(2);搭载在该车体(2)上且由控制装置(33)实施电子控制的发动机(10);由该发动机(10)驱动而吸入容器内的油液并吐出压力油的液压泵(13);被从该液压泵(13)吐出的压力油驱动的行驶用液压马达(24);设置于上述车体(2)且在行驶时对上述液压马达(24)进行驱动操作的行驶操作装置(27);以及设置于上述车体(2)且将利用上述液压马达(24)取得的行驶速度至少切换为低速和高速这两级的行驶速度切换部件(29)，上述工程机械的特征在于， 上述控制装置(33)具备: 输出下降判定单元，其判定向上述发动机(10)供给的燃料喷射量是否受限制而发动机输出处于下降状态；以及 低速控制单元，其在该输出下降判定单元判定为上述发动机(10)的输出处于下降状态时，即使在上述行驶速度切换部件(29)被切换到高速侧的情况下，也控制为预先设定成比利用上述行驶操作装置(27)的操作取得的高速侧行驶速度低的速度的低速状态。
2.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于， 上述发动机(10)具有设定为保护模式运转的结构，该保护模式运转用于在发动机构成部件的任意一个处于不良状态的情况下都使上述发动机的输出下降，上述控制装置(33)的上述输出下降判定单元判定上述发动机(10)是否设定为保护模式运转。
3.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于， 上述液压马达(24)具备将马达容量至少切换为高速和低速这两级的马达容量控制机构(24A)，上述控制装置(33)的上述低速控制单元进行将上述马达容量控制机构(24A)切换到低速侧的控制。
4.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于， 在上述液压泵(13)设置可变地控制其吐出容量的容量控制机构(13A)，上述控制装置(33)具备小容量保持单元,该小容量保持单元在上述输出下降判定单元判定为上述发动机(10)的输出处于下降状态时，通过上述容量控制机构(13A)将上述液压泵(13)的吐出容量保持为小容量状态。
【文档编号】E02F9/20GK103764922SQ201280043340
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年7月9日 优先权日:2011年9月7日
【发明者】吉田肇, 石井元, 野口修平 申请人:日立建机株式会社