KR20140054447A

KR20140054447A - 유압 작업 기계의 유압 구동 장치

Info

Publication number: KR20140054447A
Application number: KR1020147009998A
Authority: KR
Inventors: 쯔요시 나까무라; 고오지 이시까와; 야스시 아라이; 히데노부 쯔까다; 쇼오헤이 가미야
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2030-09-02
Also published as: US8881506B2; EP2474739A4; JP5523028B2; CN102575665A; EP2474739A1; EP2474739B1; WO2011027822A1; CN102575665B; US20120163996A1; JP2011052669A; KR101582765B1; KR20120053065A

Abstract

엔진에 작용시키는 부하를 증가시킴으로써 배기 가스 온도를 입자상 물질이 연소하는 데 필요한 온도까지 상승시킬 때, 토출압을 설정값으로 확실하게 제어할 수 있는 유압 작업 기계의 유압 구동 장치를 제공하는 것이다. 유압 작업 기계의 비작업 상태에 있어서 가변 조리개(19)를 컨트롤러(14)와 토출압 제어용 제어 밸브(20)로 제어해서 가변 용량형 유압 펌프(4)의 토출압을 상승시키고, 이에 의해 엔진에 작용시키는 부하를 증가시켜 배기 가스 온도를 입자상 물질이 연소하는 데 필요한 온도까지 상승시킨다. 이때, 컨트롤러(14)는, 토출압 센서(21)에 의해 검출된 토출압이, 미리 설정된 기준 토출압에 일치하도록 토출압 제어용 제어 밸브(20)를 제어한다. 기준 토출압은, 입자상 물질의 연소에 필요한 열을 배기 가스에 가지게 하는 최저한의 높이로서 설정된 것이다.

Description

유압 작업 기계의 유압 구동 장치{HYDRAULIC DRIVE DEVICE OF HYDRAULIC OPERATING MACHINE}

본 발명은, 엔진에 있어서의 불완전 연소에 의해 발생한 배기 가스 중의 입자상 물질을 필터에 의해 포집하는 배기 가스 정화 장치를 구비한 유압 작업 기계의 유압 구동 장치이며, 유압 작업 기계의 비작업 상태에 있어서 엔진 출력을 상승시킴으로써 입자상 물질의 연소에 필요한 열을 배기 가스에 가지게 하여, 배기 가스 정화 장치의 필터의 입자상 물질을 연소해서 제거하는 유압 작업 기계의 유압 구동 장치에 관한 것이다.

유압 작업 기계의 유압 구동 장치는, 엔진과, 이 엔진의 동력이 전달되어 구동되는 가변 용량형 유압 펌프와, 이 가변 용량형 유압 펌프로부터 토출된 작동유로 구동되는 유압 액추에이터와, 가변 용량형 유압 펌프와 유압 액추에이터 사이에 개재하여, 유압 액추에이터에 작동유를 공급하는 공급 상태와 공급하지 않고 작동유 탱크에 복귀시키는 비공급 상태를 전환 가능한 액추에이터 제어용 제어 밸브와, 엔진에 있어서의 불완전 연소로 발생한 배기 가스 중의 입자상 물질을 필터에 의해 포집하는 배기 가스 정화 장치를 구비하고 있다.

배기 가스 정화 장치는, 엔진의 배기 가스를 유압 작업 기계의 외부로 유도하는 배기관에 설치되어 있다. 이 배기 가스 정화 장치의 필터에 의해 포집된 입자상 물질은, 배기 가스의 열로 연소됨으로써, 그 필터로부터 제거된다.

유압 작업 기계의 비작업 상태에 있어서, 즉, 상기 비공급 상태에 있어서, 엔진 출력은, 에너지 절약을 목적으로 하여, 유압 회로의 냉각 및 윤활에 필요한 최저 토출압 및 최소 토출량의 압유를 가변 용량형 유압 펌프가 토출하는 데 필요한 크기까지 저하하도록 되어 있다.

엔진 출력이 낮아지면 배기 가스의 온도도 낮아진다. 이것에 수반하여, 배기 가스의 열에 의한 입자상 물질의 연소가 발생되기 어려워져, 배기 가스 정화 장치의 필터가 쉽게 막히게 된다. 필터의 막힘을 방지하기 위해서, 종래의 유압 작업 기계의 유압 구동 장치는, 필터의 막힘을 검지했을 때에, 가변 용량형 유압 펌프의 토출압 및 토출량을 상승시킴으로써 엔진에 작용하는 부하를 증가시켜, 배기 가스 온도를 입자상 물질이 연소하는 데 필요한 온도까지 상승시키도록 되어 있다. 토출압을 상승시키는 수단은, 가변 용량형 유압 펌프로부터 작동유 탱크에 가변 용량형 유압 펌프의 토출유를 유도하는 관로가 개폐 가능한 전환 밸브이며, 비공급 상태에 있어서, 그 전환 밸브를 제어함으로써 토출압을 상승시키도록 되어 있다.(예를 들면 특허 문헌 1 참조)

일본 특허 출원 공개 제3073380호 공보

그런데, 비작업 상태에 있어서 입자상 물질의 연소를 위해서 엔진 출력을 상승시킬 때, 에너지 절약의 관점으로부터, 그 엔진에 작용시키는 부하는, 배기 가스 온도를 입자상 물질이 연소하는 데 필요한 온도까지 상승시키는 최저한의 크기인 것이 바람직하다. 전술한 종래의 유압 작업 기계의 유압 구동 장치는 엔진에 작용시키는 부하를 그 최저한의 크기로 제어하도록 되어 있지는 않다.

엔진 부하는 가변 용량형 유압 펌프의 토출압과 토출량의 곱에 의해 결정되는 값이며, 토출량은 가변 용량형 유압 펌프의 배출 용적과 엔진 회전수의 곱에 의해 결정되는 값이다. 따라서, 전술의 최저한의 부하를 엔진에 작용시키기 위해서는, 배출 용적과 엔진 회전수의 곱의 설정값을 크게 할수록 토출압의 설정값을 작게 할 필요가 있고, 반대로, 배출 용적과 엔진 회전수의 곱의 설정값을 작게 할수록 토출압의 설정값을 크게 할 필요가 있다. 즉, 그 최저한의 부하를 엔진에 작용시키기 위해서는, 배출 용적과 엔진 회전수의 관계에 있어서 토출압을 최저한의 높이로 설정할 필요가 있다. 그러나, 실제의 토출압은 유압 구동 장치의 제조 오차에 기인해서 유압 구동 장치마다 약간 상이하므로, 어느 유압 구동 장치에 있어서는 실제의 토출압이 설정값보다도 높아지고, 다른 유압 구동 장치에 있어서는 실제의 토출압이 설정값보다도 낮아진다고 하는 유압 작업 기계 간에서의 편차가 발생한다. 실제의 토출압이 설정값보다도 높으면 엔진 출력을 낭비하게 되고, 낮으면 입자상 물질의 제거 성능이 불충분해진다.

본 발명은 전술한 사정을 고려해서 이루어진 것이며, 그 목적은, 엔진에 작용시키는 부하를 증가시킴으로써 배기 가스 온도를 입자상 물질이 연소하는 데 필요한 온도까지 상승시킬 때, 토출압을 설정값으로 확실하게 제어할 수 있는 유압 작업 기계의 유압 구동 장치를 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 유압 작업 기계의 유압 구동 장치는 다음과 같이 구성되어 있다.

〔1〕본 발명은, 엔진과, 이 엔진의 동력이 전달되어 구동되는 가변 용량형 유압 펌프와, 이 가변 용량형 유압 펌프로부터 토출된 작동유로 구동되는 유압 액추에이터와, 상기 가변 용량형 유압 펌프와 상기 유압 액추에이터 사이에 개재하여, 상기 가변 용량형 유압 펌프로부터의 작동유를 상기 유압 액추에이터에 공급하는 공급 상태와 공급하지 않고 작동유 탱크에 복귀시키는 비공급 상태를 전환 가능한 액추에이터 제어용 제어 밸브와, 상기 엔진에서 발생한 배기 가스 중의 입자상 물질을 필터에 의해 포집하는 배기 가스 정화 장치와, 상기 가변 용량형 유압 펌프의 토출압을 제어하는 토출압 제어 수단과, 이 토출압 제어 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고, 상기 비공급 상태에 있어서, 상기 제어 수단이 상기 압력 제어 수단을 제어해서 상기 가변 용량형 유압 펌프의 토출압을 상승시킴으로써, 엔진 부하를 증가시켜 배기 가스 온도를 입자상 물질의 연소에 필요한 온도로 상승시키는 유압 작업 기계의 유압 구동 장치에 있어서, 상기 가변 용량형 유압 펌프의 토출압을 검출하는 압력 검출 수단을 더 구비하고, 상기 제어 수단은, 상기 압력 검출 수단에 의해 검출되는 토출압이 미리 설정된 토출압으로 되도록 상기 토출압 제어 수단을 제어하는 것을 특징으로 한다.

이 「〔1〕」에 기재된 본 발명에 있어서, 제어 수단은, 압력 검출 수단에 의해 검출되는 토출압이 미리 설정된 토출압이 되도록 압력 제어 수단을 제어한다. 이에 의해, 엔진에 작용시키는 부하를 증가시킴으로써 배기 가스 온도를 입자상 물질이 연소하는 데 필요한 온도까지 상승시킬 때, 토출압을 설정값으로 확실하게 제어할 수 있다.

〔2〕본 발명은 「〔1〕」에 기재된 발명에 있어서, 상기 압력 제어 수단은 가변 조리개이며, 상기 액추에이터 제어용 제어 밸브보다도 상기 가변 용량형 유압 펌프로부터 토출되는 압유의 흐름의 상류측에 설치된 것을 특징으로 한다.

〔3〕본 발명은 「〔1〕」에 기재된 발명에 있어서, 상기 압력 제어 수단은 가변 조리개이며, 상기 액추에이터 제어용 제어 밸브보다도 상기 가변 용량형 유압 펌프로부터 토출되는 압유의 흐름의 하류측에 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이, 엔진에 작용시키는 부하를 증가시킴으로써 배기 가스 온도를 입자상 물질이 연소하는 데 필요한 온도까지 상승시킬 때, 토출압을 설정값으로 확실하게 제어할 수 있다. 따라서, 유압 작업 기계의 비작업 상태에 있어서 배기 가스 정화 장치의 필터의 막힘을 해소할 때의 연료 소비량을 억제할 수 있어, 에너지 절약에 공헌할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유압 작업 기계의 유압 구동 장치의 구성을 도시하는 유압 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시한 유압 구동 장치의 전기 계통을 추출해서 도시하는 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시한 컨트롤러에서의 처리의 흐름을 도시하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 유압 작업 기계의 유압 구동 장치의 구성을 도시하는 유압 회로도이다.

〔제1 실시 형태〕

본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유압 작업 기계의 유압 구동 장치에 대해서 도 1를 사용해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유압 작업 기계의 유압 구동 장치의 구성을 도시하는 유압 회로도이다. 도 2는 도 1에 도시한 유압 구동 장치의 전기 계통을 추출해서 도시하는 블록도이다. 도 3은 도 2에 도시한 컨트롤러에서의 동작의 흐름을 도시하는 흐름도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 유압 작업 기계의 유압 구동 장치(1)는, 엔진 컨트롤러(3)에 의해 연료 분사량이 전자 제어되는 엔진(2)(예를 들어 디젤 엔진)과, 이 엔진(2)의 동력이 전달되어 구동되는 가변 용량형 유압 펌프(4) 및 파일럿 펌프(5)(고정 용량형 펌프)와, 이 가변 용량형 유압 펌프(4)로부터 토출된 작동유로 구동되는 유압 액추에이터(6)를 구비하고 있다. 도 1은 유압 액추에이터의 일례로서 유압 실린더를 도시하고 있지만, 유압 모터이어도 된다.

가변 용량형 유압 펌프(4)와 유압 액추에이터(6) 사이에는, 가변 용량형 유압 펌프(4)로부터의 작동유를 유압 액추에이터(6)에 공급하는 공급 상태와 공급하지 않는 비공급 상태를 전환 가능한 액추에이터 제어용 제어 밸브(7)가 개재되어 있다. 이 액추에이터 제어용 제어 밸브(7)는 3위치 밸브이다. 이들 3개의 밸브 위치 중 중립 위치(S)일 때에 액추에이터 제어용 제어 밸브(7)는 상기 비공급 상태(도 1에 도시하는 상태)로 되어, 가변 용량형 유압 펌프(4)로부터의 작동유를 작동유 탱크(8)에 유도한다. 중립 위치(S)의 좌우 양측의 밸브 위치(L, R)의 각각일 때에 액추에이터 제어용 제어 밸브(7)는 상기 공급 상태로 된다.

액추에이터 제어용 제어 밸브(7)는 유압 파일럿식의 밸브이다. 이 액추에이터 제어용 제어 밸브(7)에 부여하는 파일럿 압력은, 파일럿 밸브를 포함하는 조작 장치(9)에 의해, 파일럿 펌프(5)의 토출압이 1차압으로서 생성된다. 액추에이터 제어용 제어 밸브(7)는 조작 장치(9)로부터 제1 파일럿 라인(10)을 통해서 제1 수압부(受壓部)(7a)에 부여됨으로써 중립 위치(S)로부터 밸브 위치(L) 방향으로 전환되고, 반대로, 조작 장치(9)에 의해 생성된 파일럿 압력이 제2 파일럿 라인(11)을 통해서 제2 수압부(7b)에 부여됨으로써 중립 위치(S)로부터 밸브 위치(R) 방향으로 전환된다.

제1, 제2 파일럿 라인(10, 11)은 고압 선택 밸브(12)에 접속되어 있다. 고압 선택 밸브(12)가 선택한 고압측의 압력은, 압력 센서(13)[이하 「 파일럿 압력 센서(13)」라고 한다]에 의해 검출된다. 이 파일럿 압력 센서(13)는 검출 압력(Pp)을 파일럿 압력 신호(전기 신호)로 변환하도록 되어 있고, 이 파일럿 압력 신호는 컨트롤러(14)에 입력되도록 되어 있다.

엔진(2)에는, 배기 가스를 유압 작업 기계의 외부로 유도하는 배기관(15)이 설치되어 있다. 이 배기관(15)의 도중에는, 엔진(2)에 있어서의 연소로 발생한 배기 가스 중의 입자상 물질을 필터에 의해 포집하는 배기 가스 정화 장치(16)가 설치되어 있다.

배기관(15)에는, 배기 가스 정화 장치(16)의 상류측의 배기 가스압과 하류측의 배기 가스압의 차압을 검출하는 차압 센서(17)가 설치되어 있다. 배기 가스 정화 장치(16)의 필터의 막힘량이 증가하면, 배기 가스의 유로 저항이 증가해서 상류측의 배기 가스압이 하류측보다도 커지기 때문에, 차압 센서(17)는 상류측의 배기 가스압이 하류측보다도 높은 압력인 것을 나타내는 차압을 검출하게 된다. 차압 센서(17)는, 검출 차압(ΔPe)을 차압 신호(전기 신호)로 변환되도록 되어 있다. 이 차압 신호는 컨트롤러(14)에 입력되도록 되어 있다.

가변 용량형 유압 펌프(4)는, 배출 용적을 가변으로 하는 배출 용적 가변 기구부(4a)와, 이 배출 용적 가변 기구부(4a)를 제어하는 유압 파일럿식의 레귤레이터(4b)를 갖는다. 레귤레이터(4b)에 부여하는 파일럿 압력은, 배출 용적 제어용 제어 밸브(18)에 의해 생성된다. 이 배출 용적 제어용 제어 밸브(18)는 파일럿 펌프(5)의 토출압을 1차압으로 하여, 그 파일럿 압력을 생성한다. 또한, 이 배출 용적 제어용 제어 밸브(18)는 전자기 밸브이며, 컨트롤러(14)로부터의 배출 용적 제어 신호(전류)에 따라, 레귤레이터(4b)에 부여하는 파일럿 압력을 변화시킨다.

액추에이터 제어용 제어 밸브(7)보다도 가변 용량형 유압 펌프(4)로부터 토출되는 압유의 흐름의 상류측의 관로에는, 토출압을 상승시키는 것이 가능한 토출압 제어 수단으로서의 가변 조리개(19)가 설치되어 있다. 이 가변 조리개(19)는, 개방 위치를 초기 위치로 하여 폐쇄 위치의 방향으로 밸브체를 이동시키는 것이 가능한 스프링 리턴식의 2위치 밸브이다. 또한, 이 가변 조리개(19)는 유압 파일럿식의 밸브이다. 이 가변 조리개(19)에 부여하는 파일럿 압력은 토출압 제어용 제어 밸브(20)에 의해 생성된다. 이 토출압 제어용 제어 밸브(20)는 파일럿 펌프(5)의 토출압을 1차압으로 하여, 그 파일럿 압력을 생성한다. 또한, 이 토출압 제어용 제어 밸브(20)는 전자기 밸브이며, 컨트롤러(14)로부터의 토출압 제어 신호(전류)에 따라, 가변 조리개(19)에 부여하는 파일럿 압력을 변화시킨다. 토출압 제어용 제어 밸브(20)와 컨트롤러(14)는, 가변 조리개(19)(토출압 제어 수단)의 제어 수단을 구성하고 있다.

가변 용량형 유압 펌프(4)와 가변 조리개(19) 사이의 관로에는, 가변 용량형 유압 펌프(4)의 토출압을 검출하는 토출압 검출 수단으로서 압력 센서(21)[이하 「토출압 센서(21)」라고 한다]가 설치되어 있다. 토출압 센서(21)는 검출 토출압(Pd)을 토출압 신호(전기 신호)로 변환시키도록 되어 있고, 이 토출압 신호는 컨트롤러(14)에 입력되도록 되어 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(14)는 CPU, ROM 및 RAM을 갖고, 컴퓨터 프로그램에 의해 다음과 같이 설정되어 있다.

컨트롤러(14)는 파일럿 압력 판정 수단으로서 기능하도록 설정되어 있다. 이 파일럿 압력 판정 수단은, 파일럿 압력 센서(13)로부터의 파일럿 압력 신호에 의해 나타난 검출 압력(Pp)이, 액추에이터 제어용 제어 밸브(7)를 작동시키는 설정 압력(Pps) 미만인지 아닌지를, 즉 액추에이터 제어용 제어 밸브(7)의 상태가 가변 용량형 유압 펌프(4)로부터의 작동유를 유압 액추에이터(6)에 공급하는 공급 상태인지 공급하지 않는 비공급 상태인지를 판정한다. 공급 상태는 유압 작업 기계의 작업 상태이며, 비공급 상태는 유압 작업 기계의 비작업 상태이다. 즉, 고압 선택 밸브(12)와 파일럿 압력 센서(13)와 컨트롤러(14)에 의해, 유압 작업 기계의 작업 상태와 비작업 상태가 검지되도록 되어 있다.

컨트롤러(14)는 차압 판정 수단으로서 기능하도록 설정되어 있다. 이 차압 판정 수단은, 차압 센서(17)로부터의 차압 신호에 의해 나타난 검출 차압(ΔPe)이, 미리 설정된 기준 차압(ΔPes) 이상인지 여부를 판정한다. 검출 차압(ΔPe)은 배기 가스 정화 장치(16)의 필터의 막힘에 수반하여 배기 가스의 유로 저항이 커짐으로써 증대한다. 즉, 차압 센서(17)와 컨트롤러(14)에 의해, 배기 가스 정화 장치(16)의 필터의 막힘을 검지하게 되어 있다.

컨트롤러(14)는 엔진 회전수 지령 수단으로서도 기능하도록 설정되어 있다. 이 엔진 회전수 지령 수단은, 미리 설정된 제1 목표 회전수 신호(R1)를 엔진 컨트롤러(3)에 부여한다. 제1 목표 회전수는, 에너지 절약을 목적으로 하여, 유압 회로의 냉각 및 윤활에 필요한 최저 토출압 및 최소 토출량의 압유를 가변 용량형 유압 펌프(4)가 토출하는데 필요한 크기까지 엔진 회전수를 저하시키기 위해서 설정된 것이다.

또한, 엔진 회전 지령 수단은, 엔진 컨트롤러(3)에 부여하는 목표 회전수 신호를 상기 제1 목표 회전수 신호(R1)로부터 제2 목표 회전수 신호(R2)로 전환한다. 이 제2 목표 회전수 신호(R2)는 미리 설정된 제2 목표 회전수에 상응하는 신호이다. 이 제2 목표 회전수는 상기 제1 목표 회전수보다도 크다.

컨트롤러(14)는 배출 용적 제어용 밸브 제어 수단으로서도 기능하도록 설정되어 있다. 이 배출 용적 제어용 밸브 제어 수단은, 미리 설정된 제1 배출 용적에 상응하는 제1 배출 용적 제어 신호(DS1)를 배출 용적 제어용 제어 밸브(18)에 부여한다. 배출 용적 제어용 제어 밸브(18)가 제1 배출 용적 제어 신호(DS1)에 따라 파일럿 압력을 레귤레이터(4b)에 부여하면, 레귤레이터(4b)는 배출 용적 가변 기구부(4a)를 조작하여, 가변 용량형 유압 펌프(4)의 배출 용적을 제1 배출 용적으로 설정한다. 가변 용량형 유압 펌프(4)는 제1 배출 용적으로 설정된 상태에 있어서, 상기 제1 목표 회전수로 동작하는 엔진(2)에 의해 구동되면, 상기 최소 토출량의 압유를 토출한다.

또한, 배출 용적 제어용 밸브 제어 수단은, 배출 용적 제어용 제어 밸브(18)에 부여하는 배출 용적 제어 신호를, 상기 제1 배출 용적 제어 신호(DS1)로부터, 미리 설정된 제2 배출 용적 제어 신호(DS2)로 전환한다. 배출 용적 제어용 제어 밸브(18)가 제2 배출 용적 제어 신호(DS2)에 따라 파일럿 압력을 레귤레이터(4b)에 부여하면, 레귤레이터(4b)는 배출 용적 가변 기구부(4a)를 조작하여, 가변 용량형 유압 펌프(4)의 배출 용적을 제2 배출 용적으로 설정한다. 가변 용량형 유압 펌프(4)는 제2 배출 용적으로 설정된 상태에 있어서, 상기 제2 목표 회전수로 동작하는 엔진(2)에 의해 구동되면, 상기 최소 토출량보다도 큰 토출량의 압유를 토출한다.

컨트롤러(14)는 토출압 제어용 밸브 제어 수단으로서도 기능하도록 설정되어 있다. 이 토출압 제어용 밸브 제어 수단은, 미리 설정된 전류값의 토출압 제어 신호(DP)를 토출압 제어용 제어 밸브(20)에 부여한다. 토출압 제어용 제어 밸브(20)가 토출압 제어 신호(DP)에 따라 파일럿 압력을 가변 조리개(19)에 부여하면, 가변 조리개(19)의 밸브 위치는 개방 위치(초기 위치)로부터 폐쇄 위치의 방향으로 이동하고, 이에 의해 토출압은 상승한다.

컨트롤러(14)는 토출압 판정 수단으로서도 기능하도록 설정되어 있다. 이 토출압 판정 수단은, 토출압 센서(21)로부터의 토출압 신호에 의해 나타난 검출 토출압(Pd)과, 미리 설정된 기준 토출압(Pds)의 차를 산출하고, 그 차로부터 검출 토출압(Pd)이 기준 토출압(Pds)에 일치하는지 아닌지를 판정한다.

컨트롤러(14)는 토출압 조정 수단으로서도 기능하도록 설정되어 있다. 이 토출압 조정 수단은, 상기 토출압 판정 수단에 의해 산출된 검출 토출압(Pd)과 기준 토출압(Pds)의 차에 기초하여, 검출 토출압(Pd)과 기준 토출압(Pds)을 일치시키기 위한 토출압 제어용 제어 밸브(20)의 제어량을 산출하고, 이 제어량에 상응하는 전류값의 토출압 조정 신호(DPr)를 토출압 제어용 제어 밸브(20)에 부여한다.

제2 목표 회전수와, 제2 배출 용적과, 기준 토출압(Pds)의 관계는, 엔진에 작용시키는 부하(엔진 부하)를 증가시킴으로써 배기 가스 온도를 입자상 물질이 연소하는 데 필요한 온도까지 상승시키기 위한 최저한의 크기가 되도록 설정되어 있다. 즉, 기준 토출압(Pds)은, 제2 목표 회전수 및 제2 배출 용적에 기초하는 엔진 부하가, 배기 가스 온도를 입자상 물질의 연소에 필요한 온도까지 상승시키기 위한 최저한의 높이가 되도록 설정되어 있다.

또한, 컨트롤러(14)는, 각 수단으로서의 처리를 도 3에 도시하는 흐름으로 실행하도록 설정되어 있다. 그 처리의 흐름에 대해서 설명한다.

컨트롤러(14)는, 처음에 파일럿 압력 판정 수단으로서 기능하여, 파일럿 압력 센서(13)로부터의 파일럿 압력 신호에 의해 나타난 검출 압력(Pp)이 설정 압력(Pps) 미만인지 아닌지를 판정한다(수순 S1). 컨트롤러(14)는, 이 수순 S1을, 검출 압력(Pp)이 설정 압력(Pps) 미만으로 되지 않는 한, 즉, 유압 작업 기계의 비작업 상태를 검지하지 않는 한, 반복해 행한다(수순 S1에서 아니오).

유압 작업 기계의 비작업 상태를 검지하면(수순 S1에서 예), 컨트롤러(14)는 차압 판정 수단으로서 기능하여, 차압 센서(17)로부터의 차압 신호에 의해 나타난 검출 차압(ΔPe)이 기준 차압(ΔPes) 이상인지 여부를 판정한다(수순 S2). 검출 차압(ΔPe)을 기준 차압(ΔPes) 이상이 아니라고 판정했을 때, 즉 배기 가스 정화 장치(16)의 필터의 막힘이 검지되지 않을 때(수순 S2 아니오), 컨트롤러(14)는 엔진 회전수 지령 수단 및 배출 용적 제어용 밸브 제어 수단으로서 기능하고, 엔진 컨트롤러(3)에 제1 목표 회전수 신호(R1)를 부여하는 동시에, 배출 용적 제어용 제어 밸브(18)에 제1 배출 용적 제어 신호(DS1)를 부여한다. 이때, 액추에이터 제어용 제어 밸브(7)의 밸브 위치는 중립 위치(S)이며, 토출압 제어용 제어 밸브(20)의 밸브 위치는 개방 위치(초기 위치)이다. 따라서, 엔진 회전수가 제1 목표 회전수로 되고, 또한 배출 용적이 제1 배출 용적이 되면, 가변 용량형 유압 펌프(4)는 유압 회로의 냉각 및 윤활에 필요한 최저 토출압 및 최소 토출량의 압유를 토출하는 상태로 된다. 그 후, 컨트롤러(14)는 다시 수순 S1로부터 처리를 행하고, 유압 작업 기계의 비작업 상태가 검지된 상태이며, 또한 막힘이 검지되지 않는 상태에서는 「 수순 S1→ 수순 S2→ 수순 S3→ 수순 S1」을 반복한다. 이에 의해, 가변 용량형 유압 펌프(4)가 유압 회로의 냉각 및 윤활에 필요한 최저 토출압 및 최소 토출량의 압유를 토출하는 상태로 유지된다.

배기 가스 정화 장치(16)의 필터의 막힘을 검지하면(수순 2에서 예), 컨트롤러(14)는 엔진 회전수 지령 수단으로서 기능한다. 즉, 엔진 컨트롤러(3)에 부여하는 목표 회전수 신호를 제1 목표 회전수 신호(R1)로부터 제2 목표 회전수 신호(R2)로 전환하여, 엔진 회전수를 제2 목표 회전수까지 상승시킨다(수순 S4).

이때, 컨트롤러(14)는 배출 용적 제어용 밸브 제어 수단으로서도 기능하고, 배출 용적 제어용 제어 밸브(18)에 부여하는 배출 용적 제어 신호를, 상기 제1 배출 용적 제어 신호(DS1)로부터 제2 배출 용적 제어 신호(DS2)로 전환하여, 가변 용량형 유압 펌프(4)의 배출 용적을 제2 배출 용적으로 증가시킨다(수순 S4).

또한, 컨트롤러(14)는 토출압 제어용 밸브 제어 수단으로서도 기능하고, 토출압 제어 신호(DP)을 토출압 제어용 제어 밸브(20)에 부여한다(수순 S4). 토출압 제어용 제어 밸브(20)가 토출압 제어 신호(DP)에 따라 파일럿 압력을 가변 조리개(19)에 부여하면, 가변 조리개(19)의 밸브 위치는 개방 위치(초기 위치)로부터 폐쇄 위치의 방향으로 이동하고, 이에 의해 토출압은 상승한다.

다음에, 컨트롤러(14)는 토출압 판정 수단으로서 기능하고, 토출압 센서(21)로부터의 토출압 신호에 의해 나타낸 검출 토출압(Pd)과 기준 토출압(Pds)의 차를 산출하고, 그 차로부터 검출 토출압(Pd)이 기준 토출압(Pds)에 일치하는지 아닌지를 판정한다. 그리고, 검출 토출압(Pd)과 기준 토출압(Pds)이 일치하고 있다고 판정하면, 수순 S1로 처리의 흐름을 복귀시킨다.

한편, 컨트롤러(14)는 검출 토출압(Pd)과 기준 토출압(Pds)이 일치하고 있지 않다고 판정되면, 토출압 조정 수단으로서 기능한다. 즉, 상기 토출압 판정 수단에 의해 산출된 검출 토출압(Pd)과 기준 토출압(Pds)의 차에 기초하여, 검출 토출압(Pd)과 기준 토출압(Pds)을 일치시키기 위한 토출압 제어용 제어 밸브(20)의 제어량을 산출하고, 그 제어량에 상응하는 전류값의 토출압 조정 신호(DPr)를 토출압 제어용 제어 밸브(20)에 부여하여, 가변 조리개(19)의 밸브 위치를 조정한다. 이에 의해, 토출압은, 배기 가스 온도를 입자상 물질의 연소에 필요한 온도까지 상승시키는 것만으로 최저한의 높이보다도 낮은 또는 높은 상태로부터, 그 최저한의 높이[=기준 토출압(Pds)]로 조정된다.

제1 실시 형태에 따른 유압 구동 장치(1)에 의하면 다음 효과가 얻어진다.

유압 구동 장치(1)는, 토출압 제어용 제어 밸브(20)와 컨트롤러(14)에 의해 검출 토출압(Pd)이 기준 토출압(Pds)에 일치하도록 가변 조리개(19)를 제어한다. 이에 의해, 엔진에 작용시키는 부하를 증가시킴으로써 배기 가스 온도를 입자상 물질이 연소하는 데 최저한 필요한 온도까지 상승시킬 때, 토출압을 설정값[기준 토출압(Pds)]으로 확실하게 제어할 수 있다. 따라서, 유압 작업 기계의 비작업 상태에 있어서 배기 가스 정화 장치(16)의 필터의 막힘을 해소할 때의 연료 소비량을 억제할 수 있어, 에너지 절약에 공헌할 수 있다.

본 발명의 유압 작업 기계의 유압 구동 장치는 제1 실시 형태에 한정되는 것은 아니라, 다음과 같이 구성되어 있어도 된다.

제1 실시 형태에 따른 유압 구동 장치(1)는, 입자상 물질을 연소시키기 위해서 엔진 출력을 상승시킬 때, 엔진 회전수의 상승과 배출 용적의 증가에 의해 토출량을 증가시키도록 되어 있지만, 엔진 회전수를 상승시키는 것만으로 토출량을 증가시키도록 되어 있어도 된다.

제1 실시 형태에 따른 유압 구동 장치(1)에 있어서, 토출압 제어용 제어 밸브(20)와 컨트롤러(14)(토출압 제어용 밸브 제어 수단)가, 유압 파일럿식의 가변 조리개(19)(토출압 제어 수단)의 제어 수단을 구성하고 있지만, 유압 파일럿식의 가변 조리개(19)와 토출압 제어용 제어 밸브(20) 대신에 전자기 파일럿식의 가변 조리개가 설치되어 있고, 즉 토출압 제어 수단이 전자기 파일럿식의 가변 조리개로 이루어져 있고, 컨트롤러만이 그 가변 조리개(토출압 제어 수단)의 제어 수단이어도 된다. 또한, 가변 조리개가 유압 파일럿식의 경우에는 전자기 파일럿식의 경우보다도 가변 조리개의 동력을 얻기 쉽다고 하는 이점이 있다. 또한, 가변 조리개가 전자기 파일럿식의 경우에는 유압 파일럿식의 경우보다도 유압 회로를 간단하게 할 수 있다고 하는 이점이 있다.

〔제2 실시 형태〕

본 발명의 제2 실시 형태에 따른 유압 작업 기계의 유압 구동 장치에 대해서 도 4를 사용해서 설명한다. 도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 유압 작업 기계의 유압 구동 장치의 구성을 도시하는 유압 회로도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태에 따른 유압 구동 장치(30)에 있어서, 가변 조리개(19)는 액추에이터 제어용 제어 밸브(7)보다도 가변 용량형 유압 펌프(4)로부터 토출되는 압유의 흐름의 하류측에 설치되어 있다. 이 이외의 유압 구동 장치(30)의 구성은 제1 실시 형태에 따른 유압 구동 장치(1)와 동일하다.

단, 유압 구동 장치(30)에 있어서는, 가변 조리개(19)가 액추에이터 제어용 제어 밸브(7)로부터 작동유 탱크(8)에의 유압의 배출 통로를 좁히기 때문에, 액추에이터 제어용 제어 밸브(7)가 비공급 상태[중립 위치(S)]이어도, 토출압이 액추에이터 제어용 제어 밸브(7)로부터 누출되어 유압 액추에이터(6)를 오작동시킬 우려가 있다. 따라서, 제2 목표 회전수와, 제2 배출 용적과, 기준 토출압(Pds)의 관계는, 엔진 부하가 배기 가스 온도를 입자상 물질의 연소에 필요한 온도까지 상승시키기 위한 최저한의 크기가 되도록 설정되어 있는 것에 더하여, 기준 토출압(Pds)이 상기 오작동을 발생시키지 못하게 하는 충분히 낮은 높이를 만족하도록 설정되어 있다.

이렇게 구성된 제2 실시 형태에 따른 유압 구동 장치(30)에 의해서도, 제1 실시 형태에 따른 유압 구동 장치(1)와 동일한 효과가 얻어진다.

1 : 유압 구동 장치
2 : 엔진
3 : 엔진 컨트롤러
4 : 가변 용량형 유압 펌프
4a : 배출 용적 가변 기구부
4b : 레귤레이터
5 : 파일럿 펌프
6 : 유압 액추에이터
7 : 액추에이터 제어용 제어 밸브
7a : 제1 수압부
7b : 제2 수압부
8 : 작동유 탱크
9 : 조작 장치
10 : 제1 파일럿 라인
11 : 제2 파일럿 라인
12 : 고압 선택 밸브
13 : 파일럿 압력 센서
14 : 컨트롤러
15 : 배기관
16 : 배기 가스 정화 장치
17 : 차압 센서
18 : 배출 용적 제어용 제어 밸브
19 : 가변 조리개
20 : 토출압 제어용 제어 밸브
21 : 토출압 센서

Claims

엔진과,
이 엔진의 동력이 전달되어 구동되는 가변 용량형 유압 펌프와,
이 가변 용량형 유압 펌프로부터 토출된 작동유로 구동되는 유압 액추에이터와,
상기 가변 용량형 유압 펌프와 상기 유압 액추에이터 사이에 개재하고, 조작 수단으로부터의 조작 신호에 의해 상기 가변 용량형 유압 펌프로부터의 작동유를 상기 유압 액추에이터에 공급하여 상기 액추에이터를 구동하는 작업 상태와, 상기 가변 용량형 유압 펌프로부터의 작동유를 상기 유압 액추에이터에 공급하지 않고 작동유 탱크에 복귀시키는 비작업 상태로 전환 가능한 액추에이터 제어용 제어 밸브와,
상기 엔진에서 발생한 배기 가스 중의 입자상 물질을 필터에 의해 포집하는 배기 가스 정화 장치와,
상기 가변 용량형 유압 펌프의 토출압을 제어하는 토출압 제어 수단과, 이 토출압 제어 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고,
상기 비작업 상태에 있어서, 상기 제어 수단이 상기 토출압 제어 수단을 제어해서 상기 가변 용량형 유압 펌프의 토출압을 상승시킴으로써, 엔진 부하를 증가시켜 배기 가스 온도를 입자상 물질의 연소에 필요한 온도로 상승시키는 유압 작업 기계의 유압 구동 장치에 있어서,
상기 가변 용량형 유압 펌프와 상기 토출압 제어 수단 사이에 설치되고, 상기 가변 용량형 유압 펌프의 토출압을 검출하는 압력 검출 수단을 더 구비하고,
상기 제어 수단은,
상기 배기 가스 정화 장치의 필터의 막힘을 검지하지 않았을 경우에는, 상기 가변 용량형 유압 펌프로부터 토출되는 압유가 유압 회로의 냉각 및 윤활에 필요한 최저 토출압 및 최저 토출량이 되도록, 엔진 회전수를 제1 목표 회전수로 제어하고,
상기 배기 가스 정화 장치의 필터의 막힘을 검지하였을 경우에는, 상기 가변 용량형 유압 펌프로부터 토출되는 압유가 배기 가스 온도를 입자상 물질의 연소에 필요한 온도로 상승시키기 위해 엔진 회전수를 상기 제1 목표 회전수보다도 높은 제2 목표 회전수로 제어하는 것과 함께, 상기 압력 검출 수단에 의해 검출되는 상기 가변 용량형 유압 펌프의 토출압이 배기 가스 온도를 입자상 물질의 연소에 필요한 온도까지 상승시키는 부하에 대응하여 미리 설정된 압력으로 되도록 상기 토출압 제어 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는, 유압 작업 기계의 유압 구동 장치.
제1항에 있어서, 상기 토출압 제어 수단은 가변 조리개이며, 상기 액추에이터 제어용 제어 밸브보다도 상기 가변 용량형 유압 펌프로부터 토출되는 압유의 흐름의 상류측에 설치된 것을 특징으로 하는, 유압 작업 기계의 유압 구동 장치.
제1항에 있어서, 상기 토출압 제어 수단은 가변 조리개이며, 상기 액추에이터 제어용 제어 밸브보다도 상기 가변 용량형 유압 펌프로부터 토출되는 압유의 흐름의 하류측에 설치된 것을 특징으로 하는, 유압 작업 기계의 유압 구동 장치.