JP4847219B2 - 建設機械の排ガス浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械に備えられ、油圧ポンプを駆動するエンジンから排出される排ガスを浄化することができる建設機械の排ガス浄化装置に関する。

建設機械、例えば油圧ショベルは、エンジンと、このエンジンによって駆動する油圧ポンプを備え、油圧ポンプの吸収トルクがエンジンの出力トルクを超えないようにトルクを制御することが行われている。また、油圧ポンプの圧油が供給される油圧駆動回路を備え、この油圧駆動回路には、ブーム、アーム等の作業機を駆動させるブームシリンダ、アームシリンダ等の油圧アクチュエータ、あるいは旋回体、走行体を駆動する旋回モータ、走行モータ等の油圧アクチュエータと、これらの油圧アクチュエータの作動を制御する方向制御弁などの油圧機器が含まれている。このような構成を有する油圧ショベルにあっては、昨今、エンジンから排出される排ガスを浄化することが要望されてきている。

排ガスを浄化する従来技術として、特許文献１に示されるものがある。この従来技術は、本発明が対象としている建設機械とは異なり、自動車に備えられる排ガス浄化装置であるが、尿素等の還元剤によってエンジンから排出される排ガス中の窒素酸化物を浄化する処理を行う排ガス制御手段と、この排ガス制御手段に供給される尿素水等の還元剤溶液を蓄える還元剤溶液タンクと、この還元剤溶液タンクに蓄えられた還元剤溶液の残量を検出する液位センサ、すなわち残量検出手段とを備えている。また、還元剤溶液タンクに蓄えられた還元剤溶液の残量が、所定量以下となったときに作動して運転者に知らせる警報機も備えている。

この従来技術では、還元剤溶液の残量が所定量以下となったときに、上述のように警報機が作動して運転者に知らせ、また、エンジン制御部によってエンジンを低出力に制御し、これらによって還元剤溶液の補給が促されるようになっている。
特開２００２−３７１８３１公報

上述した特許文献１に示される従来技術は、自動車における排ガスの浄化に有効と思われるものの、そのまま油圧ショベル等の建設機械には適用できない。例えば油圧ショベルでは、エンジンによって駆動されるとともに、ブーム、アーム、旋回体、走行体等を駆動するための圧油を該当する油圧アクチュエータに供給する油圧ポンプを備えており、エンジンの出力と油圧ポンプの出力との関係が重要である。上述した従来技術におけるように、還元剤溶液の残量が所定量以下となったときに、エンジンを低出力に制御するようにした場合、作業の種類によっては油圧ポンプの負荷の方が大きくなってエンストを生じ、それまで行われていた掘削作業、吊り荷作業等が中断させられてしまう虞がある。

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、エンジンで駆動する油圧ポンプを備えた建設機械に好適な排ガス浄化装置を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、エンジンと、このエンジンによって駆動され、上記エンジンの出力トルクを超えないように吸収トルクが制御される可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプの傾転角を制御するレギュレータと、上記可変容量油圧ポンプから吐出される圧油が供給され、複数の油圧アクチュエータを含む油圧駆動回路とを有する建設機械に備えられ、上記エンジンから排出される排ガス中の窒素酸化物を浄化する処理を行う排ガス制御手段と、この排ガス制御手段に供給される還元剤溶液を蓄える還元剤溶液タンクと、この還元剤溶液タンクに蓄えられた上記還元剤溶液の残量を検出する残量検出手段とを備えるとともに、この残量検出手段で検出される上記還元剤溶液の残量が第１所定量まで減少したときに、上記還元剤溶液の補給を要する旨の警告を報知する警告報知手段と、上記残量検出手段で検出される還元剤溶液の残量が上記第１所定量からこの第１所定量よりも少ない第２所定量まで減少する間、上記可変容量油圧ポンプの駆動に関連する状態量を、上記油圧アクチュエータの作動が可能となる範囲内の所定値まで徐々に減少させる制御を行い、上記残量検出手段で検出される還元剤溶液の残量が上記第２所定量よりも減少したときには、上記状態量を上記油圧アクチュエータの作動が可能となる範囲内の上記所定値に維持する状態量制御手段とを備え、上記可変容量油圧ポンプは、上記状態量制御手段によって上記可変容量油圧ポンプの駆動に関連する状態量が制御された状態で、上記レギュレータによりその傾転角が制御されて、吸収トルクが上記エンジンの出力トルクを超えないようにトルク制御されることを特徴としている。

このように構成した本発明は、還元剤溶液タンク内の還元剤溶液の残量が所定量になるまでは、十分な還元剤溶液が排ガス制御手段に供給され、これにより、エンジンから排出される排ガス中の窒素酸化物が浄化され、清浄な排ガスを排出させることができる。還元剤溶液タンク内の還元剤溶液の残量が所定量になると、それが残量検出手段で検出され、警告報知手段によって警告が報知される。また、残量検出手段の検出に応じて状態量制御手段が作動し、油圧ポンプの駆動に関連する状態量、例えばポンプ吸収トルク、油圧ポンプの流量、あるいは油圧ポンプの吐出圧を正常作業時に比べて減少させる制御、すなわち油圧アクチュエータの作動が可能となる範囲内の所定値まで状態量を減少させる制御が行われる。

これによって、還元剤溶液タンク内の還元剤溶液の残量が所定量以下となっても、油圧ポンプの駆動に関連する状態量を減少させることに伴って負荷が軽減されたエンジンの排ガスの浄化が継続され、清浄な排ガスを排出させることができる。また、作業性が低下することによって上述の警告の報知と併せて、還元剤溶液を補給する必要があることが促される。また、状態量制御手段の制御により、上述のように作業性は低下するものの、制限された範囲内で油圧アクチュエータの作動は引き続き可能であるので、作業の継続が可能となる。

また、本発明は上記発明において、上記状態量がポンプ吸収トルクであり、上記状態量制御手段がポンプ吸収トルク制御手段から成り、上記可変容量油圧ポンプは、上記ポンプ吸収トルク制御手段によって制御されたポンプ吸収トルクに応じて、上記レギュレータによりその傾転角が制御されつつ、吸収トルクが上記エンジンの出力トルクを超えないようにトルク制御されることを特徴としている。

また、本発明は上記発明において、上記状態量が上記可変容量油圧ポンプから吐出される流量であり、上記状態量制御手段が流量制御手段から成り、上記可変容量油圧ポンプは、上記流量制御手段によって制御された流量に応じて、上記レギュレータによりその傾転角が制御されつつ、吸収トルクが上記エンジンの出力トルクを超えないようにトルク制御されることを特徴としている。

また、本発明は上記発明において、上記状態量が上記可変容量油圧ポンプの吐出圧であり、上記状態量制御手段が吐出圧制御手段から成ることを特徴としている。

また、本発明は上記発明において、上記還元剤溶液が尿素水から成ることを特徴としている。

また、本発明は上記発明において、上記警告報知手段が警報ランプから成ることを特徴としている。

本発明は、エンジンの出力トルクを超えないように吸収トルクが制御される可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプの傾転角を制御するレギュレータと、可変容量油圧ポンプを駆動するエンジンから排出される排ガス中の窒素酸化物を浄化する処理を行う排ガス制御手段と、この排ガス制御手段に供給される還元剤溶液を蓄える還元剤溶液タンクとを備えたことから、エンジンから排出される排ガスを浄化させることができる。また本発明は、還元剤溶液タンクに蓄えられた還元剤溶液の残量を検出する残量検出手段と、この残量検出手段で検出される還元剤溶液の残量が第１所定量まで減少したときに、還元剤溶液の補給を要する旨の警告を報知する警告報知手段と、残量検出手段で検出される還元剤溶液の残量が第１所定量からこの第１所定量よりも少ない第２所定量まで減少する間、可変容量油圧ポンプの駆動に関連する状態量を、油圧アクチュエータの作動が可能となる範囲内の所定値まで徐々に減少させる制御を行い、残量検出手段で検出される還元剤溶液の残量が第２所定量よりも減少したときには、状態量を油圧アクチュエータの作動が可能となる範囲内の所定値に維持する状態量制御手段とを備え、上記可変容量油圧ポンプは、上記状態量制御手段によって上記可変容量油圧ポンプの駆動に関連する状態量が制御された状態で、上記レギュレータによりその傾転角が制御されて、吸収トルクが上記エンジンの出力トルクを超えないようにトルク制御されることから、還元剤溶液タンク内の還元剤溶液の残量が所定量以下となったときには、油圧ポンプの駆動に関連する状態量を減少させることに伴って負荷が軽減されたエンジンの排ガスの浄化を継続させることができるとともに、警告が報知されて作業性が低下し、これらによって還元剤溶液の補給が促される。また、制限された範囲内ではあるが、エンストを生じることなく作業の継続が可能となる。したがって、建設機械に好適な装置を実現させることができる。

以下，本発明に係る建設機械の排ガス浄化装置を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明に係る建設機械の排ガス浄化装置の第１実施形態を示す油圧回路図、図２は図１に示す第１実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図、図３は本発明の第１実施形態で得られる特性を示す図である。

図１に示す本発明の第１実施形態は、建設機械例えば油圧ショベルに備えられるものであり、この油圧ショベルは、エンジン１と、このエンジン１によって駆動される可変容量油圧ポンプ２とを備え、油圧ポンプ２の吸収トルクがエンジン１の出力トルクを超えないようにトルク制御されるようになっている。また、エンジン１の目標回転数を指示する回転数指示装置３と、油圧ポンプ２の押しのけ容積を制御するレギュレータ４と、油圧ポンプ２の最大吐出圧を規定するメインリリーフ弁５と、エンジン１の回転数を制御する回転制御手段６と、回転数指示装置３で指示された目標回転数に応じた制御信号を回転制御手段６に出力するとともに、レギュレータ４を駆動させる駆動信号を出力させるコントローラ７を備えている。

さらに、油圧ポンプ２から吐出される圧油が供給される油圧駆動回路８を備えている。この油圧駆動回路８には、ブーム、アーム等の作業機を駆動させるブームシリンダ、アームシリンダ等の油圧アクチュエータ、あるいは旋回体、走行体を駆動する旋回モータ、走行モータ等の油圧アクチュエータと、これらの油圧アクチュエータの作動を制御する方向制御弁などの油圧機器が含まれている。

このような油圧ショベルに備えられる第１実施形態に係る排ガス浄化装置は、エンジン１から排出される排ガス中の窒素酸化物を浄化する処理を行う排ガス制御手段９と、この排ガス制御手段９に供給される還元剤溶液、例えば尿素水を蓄える還元剤溶液タンク、すなわち尿素水タンク１０と、この尿素水タンク１０に蓄えられた尿素水の残量を検出する残量検出手段１１とを備えている。

また、残量検出手段１１で検出される尿素水の残量が後述の第１所定量Ａまで減少したときに、尿素水の補給を要する旨の警告を報知する警告報知手段、例えば警報ランプ１２を備えている。

さらに、後述するように、残量検出手段１１で検出される尿素水タンク１０内の尿素水の残量が第１所定量Ａから少なくなるに従って、油圧ポンプ２の駆動に関連する状態量、例えばポンプ吸収トルクを、上述した油圧駆動回路８に含まれる油圧アクチュエータの作動が可能となる範囲内の所定値まで減少させる制御を行う状態量制御手段、例えばポンプ吸収トルク制御手段を備えている。このポンプ吸収トルク制御手段はコントローラ７に含まれている。

図２に示すように、コントローラ７内には、残量検出手段１１から出力される検出信号に応じて警報ランプ１２にオン信号、あるいはオフ信号を出力するオン・オフ信号発生部７ａが備えられている。このオン・オフ信号発生部７ａは、尿素水タンク１０の残量が第１所定量Ａになるまではオフ信号を出力し、残量が第１所定量Ａ以下となるとオン信号を出力する。

また、コントローラ７内には、正常作業時においてエンジン１の出力トルクを超えない油圧ポンプ２の最大ポンプ吸収トルクＭを演算するポンプ吸収トルク演算部７ｂが備えられている。

また特に、コントローラ７には、関数発生部７ｃと、この関数発生部７ｃから出力された信号Ｓ１と上述のポンプ吸収トルク演算部７ｂから出力された信号Ｓ２のうちの値の小さい方を選択して駆動信号としてレギュレータ４に出力する最小値選択部７ｄとが備えられている。これらの関数発生部７ｃと最小値選択部７ｄとによって、上述した状態量制御手段であるポンプ吸収トルク制御手段が構成されている。

関数発生部７ｃは、尿素水タンク１０の残量が第１所定量Ａになるまでは、最大ポンプ吸収トルクＭに相当する信号Ｓ１を出力し、残量が第１所定量Ａ以下となったときには、残量の減少に応じて徐々に値を減少させる信号Ｓ１を出力し、残量が第１所定量Ａよりも小さい第２所定量Ｂ以下に減少したときには、例えば最大ポンプ吸収トルクＭの７０％となる制限トルクｍに相当する信号Ｓ１を出力する関数関係となっている。なお、上述した制限トルクｍを与える第２所定量Ｂは、油圧駆動回路８に含まれる油圧アクチュエータの作動が可能となる範囲内の所定値となっている。

このように構成した第１実施形態は、尿素水タンク１０内の尿素水の残量が第１所定量Ａとなるまでは、十分な尿素水が排ガス制御手段９に供給され、これにより、エンジン１から排出される排ガス中の窒素酸化物が浄化され、清浄な排ガスを排出させることができる。この間、残量検出手段１１の検出信号がコントローラ７に入力され、図２に示すオン・オフ信号発生部７ａからオフ信号が警報ランプ１２に出力され、警報ランプ１２は消灯状態に保たれる。また、関数発生部７ｃから最大ポンプ吸収トルクＭに相当する信号Ｓ２が出力され、最小値選択部７ｄにおいて信号Ｓ１と信号Ｓ２とから、最大ポンプ吸収トルクＭに相当する駆動信号がレギュレータ４に出力される。これによりレギュレータ４が作動し、油圧ポンプ２の傾転角がエンジン１の出力トルクを超えない範囲の最大ポンプ吸収トルクＭを与えるように制御される。図３の特性線１３は、このときの最大ポンプ吸収トルクＭに対応するＰ−Ｑ特性線である。

上述の状態から、尿素水タンク１０内の尿素水が減少し、残量検出手段１１で検出される尿素水の残量が第１所定量Ａとなると、コントローラ７のオン・オフ信号発生部７ａからオン信号が警報ランプ１２に出力される。これによって警報ランプ１２が点灯する。さらに尿素水の残量が第１所定量Ａから減少するに従って警報ランプ１２の点灯が維持されるとともに、関数発生部７ｃから出力される信号Ｓ１は最大ポンプ吸収トルクＭよりも徐々に小さな値となり、この小さな値が最小値選択部７ｄで選択され、その小さな値に相当する駆動信号がレギュレータ４に出力される。これにより、油圧ポンプ２の傾転角が徐々に小さくなるように制御され、図３に示すＰ−Ｑ特性、すなわちポンプ吸収トルクは同図３の矢印で示すように徐々に小さくなるように制御される。

さらに尿素水タンク１０内の残量が減少し、残量検出手段１１で検出される残量が第２所定量Ｂ以下となると、警報ランプ１２の点灯が維持されるとともに、関数発生部７ｃから出力される信号Ｓ１は制限トルクｍに相当する値となり、この制限トルクｍが最小値選択部７ｄで選択され、この制限トルクｍに相当する駆動信号がレギュレータ４に出力される。これにより油圧ポンプ２の傾転角がさらに小さくなるように制限され、図３に示すＰ−Ｑ特性、すなわちポンプ吸収トルクは特性線１４で示すものとなる。

この状態に至ると、例えばこの油圧ショベルで土石を掘削し、掘削した土石をダンプトラックに積み込む作業等の１作業サイクルに要する時間が、正常作業時に比べて遅くなり、作業性が低下する。

なお、上述のように尿素水タンク１０内の尿素水の残量が第２所定量Ｂ以下となっても、ポンプ吸収トルクを減少させることに伴って負荷が軽減されたエンジン１の排ガスの浄化が継続され、清浄な排ガスを排出させることができる。

以上のように、この第１実施形態によれば、油圧ポンプ２を駆動するエンジン１から排出される排ガス中の窒素酸化物を浄化する処理を行う排ガス制御手段９と、この排ガス制御手段９に供給される尿素水を蓄える尿素水タンク１０とを備えたことから、エンジン１から排出される排ガスを浄化させることができる。

また、尿素水タンク１０に蓄えられた尿素水の残量を検出する残量検出手段１１と、この残量検出手段１１で検出される尿素水の残量が第１所定量Ａまで減少したときに、尿素水の補給を要する旨の警告を報知する警報ランプ１２と、残量検出手段１１で検出される尿素水の残量が第１所定量Ａから少なくなるに従って、油圧ポンプ２の駆動に関連するポンプ吸収トルクを、油圧駆動回路８に含まれる油圧アクチュエータの作動が可能となる範囲内の所定値まで、すなわち最大ポンプ吸収トルクＭの例えば７０％の値である制限トルクｍまで減少させる制御を行うポンプ吸収トルク制御手段に含まれる関数発生部７ｃ、最小値選択部７ｄとを備えたことから、尿素水タンク１０内の尿素水の残量が第１所定量Ａ以下となったときには、油圧ポンプ２に関連する状態量、すなわちポンプ吸収トルクを減少させることに伴って負荷が軽減されたエンジン１の排ガスの浄化を継続させることができる。

また、これとともに、警報ランプ１２が点灯し、併せて作業性が低下するので、尿素水の補給が促され、また、制限された範囲内ではあるが、エンストを生じることなく作業の継続が可能となる。したがって、この油圧ショベルに好適な装置を実現させることができる。

図４は本発明の第２実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図、図５は本発明の第２実施形態で得られる特性を示す図である。

本発明の第２実施形態は、コントローラ７内に、第１実施形態におけるのと同等のオン・オフ信号発生部７ａの他に、エンジン１の回転数に応じた油圧ポンプ２の吐出流量を演算し、その演算値に相当する信号Ｓ４を出力するポンプ吐出流量演算部７ｅと、尿素水タンク１０内の尿素水の残量に応じた値に対応する流量に相当する信号Ｓ３を出力する関数発生部７ｆと、この関数発生部７ｆから出力された信号Ｓ３とポンプ吐出流量演算部７ｅから出力された信号Ｓ４のうちの値の小さい方を選択して、駆動信号としてレギュレータ４に出力する最小値選択部７ｇとが備えられている。

上述した関数発生部７ｆと最小値選択部７ｇとによって、残量検出手段１１で検出される尿素水の残量が所定量から少なくなるに従って、油圧ポンプ２の駆動に関連する状態量、例えば油圧ポンプ２から吐出される流量を、油圧駆動回路８に含まれる油圧アクチュエータの作動が可能となる範囲内の所定値まで減少させる制御を行う流量制御手段、すなわち状態量制御手段が構成されている。

関数発生部７ｆは、尿素水タンク１０の尿素水の残量が第１所定量Ａになるまでは、エンジン１の回転数に応じた最大流量Ｑに相当する信号Ｓ３を出力し、残量が第１所定量Ａ以下となったときには、尿素水タンク１０の残量の減少に応じて徐々に値を減少された信号Ｓ３を出力し、尿素水タンク１０の残量が第１所定量Ａよりも小さい第２所定量Ｂ以下に減少したときには、例えば正常作業時の最大流量Ｑの７０％となる制限流量ｑに相当する信号Ｓ３を出力する関係となっている。なお、上述した制限流量ｑを与える第２所定量Ｂは、油圧駆動回路８に含まれる油圧アクチュエータの作動が可能となる範囲内の所定値となっている。

その他の構成は、上述した第１実施形態と同等である。

このように構成した第２実施形態も、尿素水タンク１０内の尿素水の残量が第１所定量Ａになるまでは、第１実施形態と同様に、十分な尿素水が供給されることによって排ガス中の窒素酸化物が浄化されて清浄な排ガスを排出させることができる。また、警報ランプ１２は消灯状態に保たれる。また、コントローラ７の関数発生部７ｆから出力される信号Ｓ３と、ポンプ吐出流量演算部７ｅから出力される信号Ｓ４とは同じ値となることから、最小値選択部７ｇからエンジン１の回転数に応じた最大流量Ｑに相当する駆動信号がレギュレータ４に出力される。これにより図５のＰ−Ｑ特性線は、上述の第１実施形態におけるのと同様に特性線１３となる。

このような状態から、尿素水タンク１０内の尿素水が減少し、残量検出手段１１で検出される尿素水の残量が第１所定量Ａとなると、警報ランプ１２が点灯する。さらに尿素水の残量が第１所定量Ａから減少するに従って、警報ランプ１２の点灯が維持されるとともに、関数発生部７ｆから出力される信号Ｓ３は最大流量Ｑよりも徐々に小さな値となり、この小さな値が最小値選択部７ｇで選択され、その小さな値に相当する駆動信号がレギュレータ４に出力される。これにより、図５に示すＰ−Ｑ特性、すなわち油圧ポンプ２の流量は、同図５の矢印で示すように徐々に小さくなるように制御される。

さらに、尿素水タンク１０内の尿素水が減少して第２所定量Ｂ以下となると、警報ランプ１２の点灯が維持されるとともに、関数発生部７ｆから出力される信号Ｓ３は制限流量ｑに相応する値となり、この値に相当する駆動信号が最小値選択部７ｇからレギュレータ４に出力される。これにより、図５に示すＰ−Ｑ特性は特性線１５で示すものとなる。

この状態に至ると、油圧駆動回路８に含まれる油圧アクチュエータに供給される最大流量が制限流量ｑに制限されるので、油圧アクチュエータの作動速度が正常作業時の作動速度に比べて遅くなる事態を生じ、作業性が低下する。

なお、このように尿素水タンク１０内の尿素水の残量が第２所定量Ｂ以下となった場合にも、油圧ポンプ２から吐出される流量を減少させることに伴って負荷が軽減されたエンジン１の排ガスの浄化が継続され、清浄な排ガスを排出させることができる。

このように構成した第２実施形態も、上述した第１実施形態と同様にエンジン１から排出される排ガスを浄化させることができる。

また、残量検出手段１１で検出される尿素水の残量が第１所定量Ａ以下となったときには、警報ランプ１２が点灯する。

さらに、残量検出手段１１で検出される尿素水の残量が第１所定量Ａ以下となると、油圧ポンプ２から排出される流量は制限を受けて徐々に減少し、第２所定量Ｂ以下では、最大流量Ｑの７０％の値である制限流量ｑまで減少する。なお、このように尿素水の残量が第２所定量Ｂ以下となっても、負荷が軽減されたエンジン１の排ガスの浄化を継続させることができる。

そして、上述のように警報ランプ１２が点灯し、併せて作業性が低下するので、尿素水の補給が促される。また、制限された範囲内ではあるがエンストを生じることなく油圧アクチュエータに圧油を供給して作業の継続が可能となる。

図６は本発明の第３実施形態を示す油圧回路図、図７は本発明の第３実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。

本発明の第３実施形態は、図６に示すように、上述した第１実施形態の構成に加えて、メインリリーフ弁５の吐出圧を制御可能な電磁弁１６と、この電磁弁１６にパイロット圧を供給可能なパイロットポンプ１７とを備えている。

また、コントローラ７内に、第１実施形態におけるのと同等のオン・オフ信号発生部７ａの他に、尿素水タンク１０内の尿素水の残量に応じた値に対応する吐出圧に相応する信号Ｓ５を出力する関数発生部７ｈと、この関数発生部７ｈから出力された信号Ｓ５に応じた電流を駆動信号として電磁弁１６に出力する関数発生部７ｉとが備えられている。

上述した関数発生部７ｈ，７ｉと、電磁弁１６と、パイロットポンプ１７とによって、残量検出手段１１で検出される尿素水の残量が所定量から少なくなるに従って、油圧ポンプ２の駆動に関連する状態量、例えば油圧ポンプ２から吐出された圧油の吐出圧を、油圧駆動回路８に含まれる油圧アクチュエータの作動が可能となる範囲内の所定値まで減少させる制御を行う吐出圧制御手段、すなわち状態量制御手段が構成されている。

関数発生部７ｈは、尿素水タンク１０の尿素水の残量が第１所定量Ａになるまでは、予め設定される油圧ポンプ２の正常作業時の最大吐出圧Ｐに相当する信号Ｓ５を出力し、残量が第１所定量Ａ以下となったときには、尿素水タンク１０の残量の減少に応じて徐々に値を減少させた信号Ｓ５を出力し、尿素水タンク１０の残量が第１所定量Ａよりも小さい第２所定量Ｂ以下に減少したときには、例えば正常作業時の最大吐出圧Ｐの７０％となる制限吐出圧Ｐｓに相当する信号を出力する関数関係となっている。

なお、上述した制限吐出圧Ｐｓを与える第２所定量Ｂは、油圧駆動回路８に含まれる油圧アクチュエータの作動が可能となる範囲内の所定値となっている。

関数発生部７ｉは、関数発生部７ｈから出力される信号５の値、すなわち吐出圧に応じて最大電流ＳＭから、この最大電流ＳＭよりも小さい制限電流Ｓｍまでの範囲の電流を駆動信号として出力する。

その他の構成は、上述した第１実施形態と同等である。

このように構成した第３実施形態も、尿素水タンク１０内の尿素水の残量が第１所定量Ａになるまでは、第１実施形態と同様に、十分な尿素水が供給されることによって排ガス中の窒素酸化物が浄化され、清浄な排ガスを排出させることができる。また、警報ランプ１２は消灯状態に保たれる。また、コントローラ７の関数発生部７ｈからは正常作業時の最大吐出圧Ｐに相応する信号Ｓ５が出力され、この信号Ｓ５に応じて関数発生部７ｉから最大電流ＳＭに相当する駆動信号が電磁弁６に出力される。これにより、メインリリーフ弁５の設定圧力は、正常作業時の高い設定圧力に保たれる。

このような状態から、尿素水タンク１０内の尿素水が減少し、残量検出手段１１で検出される尿素水の残量が第１所定量Ａとなると、警報ランプ１２が点灯する。さらに尿素水の残量が第１所定量Ａから減少するに従って、警報ランプ１２の点灯が維持されるとともに、関数発生部７ｈから出力される信号Ｓ５は、最大吐出圧Ｐよりも徐々に低い値となり、この低い値に応じて関数発生部７ｉから最大電流ＳＭよりも小さな電流に相当する駆動信号が電磁弁１６に出力される。これにより、電磁弁１６が作動してパイロットポンプ１７のパイロット圧が電磁弁１６を介してメインリリーフ弁５の制御部に与えられ、メインリリーフ弁５は、その設定圧力を最大吐出圧Ｐよりも徐々に低くするように制御される。

さらに、尿素水タンク１０内の尿素水が減少して第２所定量Ｂ以下となると、警報ランプ１２の点灯が維持されるとともに、関数発生部７ｈから出力される信号Ｓ５は制限吐出圧Ｐｓに相当する値となり、この値に応じた制限電流Ｓｍに相当する駆動信号が関数発生部７ｉから電磁弁１６に出力される。したがって、電磁弁１６を介して供給されるパイロット圧によりメインリリーフ弁５の設定圧力は、制限吐出圧Ｐｓとなる。

この状態になると、油圧駆動回路８に含まれる油圧アクチュエータの作動時に、最大の力を出せなくなり、例えば正常作業時には可能であった硬い地盤の掘削を行えなくなる等の事態を生じ、作業性が低下する。

なお、このように尿素水１０内の尿素水の残量が第２所定量Ｂ以下となった場合にも、油圧ポンプ２から吐出される圧油の最大吐出圧を低減させることに伴って負荷が軽減されたエンジン１の排ガスの浄化が継続され、清浄な排ガスを排出させることができる。

このように構成した本実施形態も、上述した第１実施形態と同様にエンジン１から排出される排ガスを浄化させることができる。

また、残量検出手段１１で検出される尿素水の残量が第１所定量Ａ以下となったときには、第１実施形態と同様に警報ランプ１２が点灯する。

さらに、残量検出手段１１で検出される尿素水の残量が第１所定量Ａ以下となると、油圧ポンプ２の吐出圧は最大吐出圧Ｐよりも徐々に低くなり、第２所定量Ｂ以下では最大吐出圧Ｐの７０％の値である制限吐出圧Ｐｓまで低減する。なお、このように、尿素水の残量が第２所定量Ｂ以下となっても、負荷が軽減されたエンジン１の排ガスの浄化を継続させることができる。

そして、上述のように警報ランプ１２が点灯し、併せて作業性が低下するので、この第３実施形態にあっても、尿素水の補給が促され、また、制限された範囲内であるがエンストを生じることなく油圧アクチュエータに圧油を供給して作業の継続が可能となる。

本発明に係る建設機械の排ガス浄化装置の第１実施形態を示す油圧回路図である。 図１に示す第１実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態で得られる特性を示す図である。 本発明の第２実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態で得られる特性を示す図である。 本発明の第３実施形態を示す油圧回路図である。 本発明の第３実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 可変容量油圧ポンプ
３ 回転数指示装置
４ レギュレータ
５ メインリリーフ弁
６ 回転制御手段
７ コントローラ
７ａ オン・オフ信号発生部
７ｂ ポンプ吸収トルク演算部
７ｃ 関数発生部（ポンプ吸収トルク制御手段）〔状態量制御手段〕
７ｄ 最小値選択部（ポンプ吸収トルク制御手段）〔状態量制御手段〕
７ｅ ポンプ吐出量演算部
７ｆ 関数発生部（流量制御手段）〔状態量制御手段〕
７ｇ 最小値選択部（流量制御手段）〔状態量制御手段〕
７ｈ 関数発生部（吐出圧制御手段）〔状態量制御手段〕
７ｉ 関数発生部（吐出圧制御手段）〔状態量制御手段〕
８ 油圧駆動回路
９ 排ガス制御手段
１０ 尿素水タンク（還元剤溶液タンク）
１１ 残量検出手段
１２ 警報ランプ（警告報知手段）
１３ 特性線
１４ 特性線
１５ 特性線
１６ 電磁弁（吐出圧制御手段）〔状態量制御手段〕
１７ パイロットポンプ（吐出圧制御手段）〔状態量制御手段〕

Claims (6)

1. エンジンと、このエンジンによって駆動され、上記エンジンの出力トルクを超えないように吸収トルクが制御される可変容量油圧ポンプと、この可変容量油圧ポンプの傾転角を制御するレギュレータと、上記可変容量油圧ポンプから吐出される圧油が供給され、複数の油圧アクチュエータを含む油圧駆動回路とを有する建設機械に備えられ、
   上記エンジンから排出される排ガス中の窒素酸化物を浄化する処理を行う排ガス制御手段と、
   この排ガス制御手段に供給される還元剤溶液を蓄える還元剤溶液タンクと、
   この還元剤溶液タンクに蓄えられた上記還元剤溶液の残量を検出する残量検出手段とを備えるとともに、
   この残量検出手段で検出される上記還元剤溶液の残量が第１所定量まで減少したときに、上記還元剤溶液の補給を要する旨の警告を報知する警告報知手段と、
   上記残量検出手段で検出される還元剤溶液の残量が上記第１所定量からこの第１所定量よりも少ない第２所定量まで減少する間、上記可変容量油圧ポンプの駆動に関連する状態量を、上記油圧アクチュエータの作動が可能となる範囲内の所定値まで徐々に減少させる制御を行い、上記残量検出手段で検出される還元剤溶液の残量が上記第２所定量よりも減少したときには、上記状態量を上記油圧アクチュエータの作動が可能となる範囲内の上記所定値に維持する状態量制御手段とを備え、
   上記可変容量油圧ポンプは、上記状態量制御手段によって上記可変容量油圧ポンプの駆動に関連する状態量が制御された状態で、上記レギュレータによりその傾転角が制御されて、吸収トルクが上記エンジンの出力トルクを超えないようにトルク制御されることを特徴とする建設機械の排ガス浄化装置。
2. 上記請求項１記載の発明において、
   上記状態量がポンプ吸収トルクであり、上記状態量制御手段がポンプ吸収トルク制御手段から成り、
   上記可変容量油圧ポンプは、上記ポンプ吸収トルク制御手段によって制御されたポンプ吸収トルクに応じて、上記レギュレータによりその傾転角が制御されつつ、吸収トルクが上記エンジンの出力トルクを超えないようにトルク制御されることを特徴とする建設機械の排ガス浄化装置。
3. 上記請求項１記載の発明において、
   上記状態量が上記可変容量油圧ポンプから吐出される流量であり、上記状態量制御手段が流量制御手段から成り、
   上記可変容量油圧ポンプは、上記流量制御手段によって制御された流量に応じて、上記レギュレータによりその傾転角が制御されつつ、吸収トルクが上記エンジンの出力トルクを超えないようにトルク制御されることを特徴とする建設機械の排ガス浄化装置。
4. 上記請求項１記載の発明において、
   上記状態量が上記可変容量油圧ポンプの吐出圧であり、上記状態量制御手段が吐出圧制御手段から成ることを特徴とする建設機械の排ガス浄化装置。
5. 上記請求項１〜４のいずれか１項記載の発明において、
   上記還元剤溶液が尿素水から成ることを特徴とする建設機械の排ガス浄化装置。
6. 上記請求項１〜４のいずれか１項記載の発明において、
   上記警告報知手段が警報ランプから成ることを特徴とする建設機械の排ガス浄化装置。

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