(57)【要約】  制御システムは、エンジンと、エンジンによって駆動される第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプと、第１油圧ポンプと第２油圧ポンプとを接続する流路に設けられ、流路が開けられる合流状態と流路が閉じられる分流状態とを切り換え可能な開閉装置と、分流状態において第１油圧ポンプから吐出された作動油が供給される第１油圧アクチュエータと、分流状態において第２油圧ポンプから吐出された作動油が供給される第２油圧アクチュエータと、エンジンの出力が制限されるか否かを判定する判定部と、エンジンの出力が制限されると判定部が判定したとき、合流状態になるように開閉装置を制御する合分流制御部と、を備える。
2017188460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンによって駆動される第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプと、
前記第１油圧ポンプと前記第２油圧ポンプとを接続する流路に設けられ、前記流路が開けられる合流状態と前記流路が閉じられる分流状態とを切り換え可能な開閉装置と、
前記分流状態において前記第１油圧ポンプから吐出された作動油が供給される第１油圧アクチュエータと、
前記分流状態において前記第２油圧ポンプから吐出された作動油が供給される第２油圧アクチュエータと、
前記エンジンの出力が制限されるか否かを判定する判定部と、
前記エンジンの出力が制限されると前記判定部が判定したとき、前記合流状態になるように前記開閉装置を制御する合分流制御部と、
を備える制御システム。
【請求項２】
前記エンジンの排ガスを処理する排ガス処理装置を備え、
前記判定部は、前記排ガス処理装置が異常状態であると判定したとき、前記エンジンの出力が制限されると判定する、
請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記エンジンの状態を検出するための排ガスセンサを備え、
前記判定部は、前記排ガスセンサが異常状態であると判定したとき、前記エンジンの出力が制限されると判定する、
請求項１又は請求項２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記第１油圧アクチュエータ及び前記第２油圧アクチュエータのそれぞれを駆動するために操作される操作装置の操作量に基づいて、前記第１油圧アクチュエータ及び前記第２油圧アクチュエータのそれぞれに供給される前記作動油の配分流量を算出する配分流量算出部と、
前記配分流量に基づいて、前記分流状態にすることを決定する決定部と、を備え、
前記合分流制御部は、前記分流状態にすることを前記決定部が決定しても、前記エンジンの出力が制限されると前記判定部が判定したとき、前記合流状態になるように前記開閉装置を制御する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項５】
前記エンジンに対する燃料噴射量を制御して前記エンジンの出力を制限するエンジン制御部を備える、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の制御システムを備える作業機械。
【請求項７】
前記第１油圧アクチュエータに駆動される第１作業機要素及び前記第２油圧アクチュエータに駆動される第２作業機要素を含む作業機を備え、
前記第１作業機要素は、バケット及び前記バケットに連結されるアームを含み、
前記第２作業機要素は、前記アームに連結されるブームを含み、
前記第１油圧アクチュエータは、前記バケットを駆動させるバケットシリンダ及び前記アームを駆動させるアームシリンダを含み、
前記第２油圧アクチュエータは、前記ブームを駆動させるブームシリンダを含む、
請求項６に記載の作業機械。
【請求項８】
第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプを駆動するエンジンの出力が制限されることを示す制限信号を取得したとき、前記第１油圧ポンプと前記第２油圧ポンプとを接続する流路が開けられる合流状態と前記流路が閉じられる分流状態とを切り換え可能な開閉装置に、前記合流状態になるように指令信号を出力することと、
前記合流状態において、前記第１油圧ポンプから吐出された作動油及び前記第２油圧ポンプから吐出された作動油を、第１油圧アクチュエータ及び第２油圧アクチュエータのそれぞれに供給することと、
を含む制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御システム、作業機械、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業機を有する作業機械の一種として油圧ショベルが知られている。油圧ショベルの作業機は、油圧シリンダによって駆動される。油圧シリンダは、油圧ポンプから吐出された作動油によって作動する。特許文献１には、第１油圧ポンプから吐出された作動油と第２油圧ポンプから吐出された作動油とが合流する合流状態と合流しない分流状態とを切り換える合分流弁を有する油圧制御装置が記載されている。分流状態においては、第１油圧ポンプから吐出された作動油により第１油圧アクチュエータが作動し、第２油圧ポンプから吐出された作動油により第２油圧アクチュエータが作動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００５／０４７７０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプはそれぞれ、エンジンによって駆動される。エンジンの出力が低下すると、第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプのそれぞれから吐出される作動油の流量が減少する。エンジンの出力が低下したとき、分流状態が維持されると、第１油圧アクチュエータ及び第２油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量が減少する。その結果、作業機の作動速度が低下して、作業機械の作業性が低下する可能性がある。【０００５】
本発明の態様は、エンジンの出力が低下したとき、作業機の作動速度の低下を抑制することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様に従えば、エンジンと、前記エンジンによって駆動される第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプと、前記第１油圧ポンプと前記第２油圧ポンプとを接続する流路に設けられ、前記流路が開けられる合流状態と前記流路が閉じられる分流状態とを切り換え可能な開閉装置と、前記分流状態において前記第１油圧ポンプから吐出された作動油が供給される第１油圧アクチュエータと、前記分流状態において前記第２油圧ポンプから吐出された作動油が供給される第２油圧アクチュエータと、前記エンジンの出力が制限されるか否かを判定する判定部と、前記エンジンの出力が制限されると前記判定部が判定したとき、前記合流状態になるように前記開閉装置を制御する合分流制御部と、を備える制御システムが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の態様によれば、エンジンの出力が低下したとき、作業機の作動速度の低下を抑制することができる技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態に係る作業機械の一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る制御システムの一例を模式的に示す図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るエンジン及び排ガス処理装置の一例を模式的に示す図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る油圧システムの一例を示す図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る制御装置の一例を示す機能ブロック図である。
【図６】図６は、本実施形態に係るエンジンのトルク線図の一例を示す図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る作業機械の制御方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００１０】
［作業機械］
図１は、本実施形態に係る作業機械１の一例を示す斜視図である。本実施形態においては、作業機械１がハイブリッド方式の油圧ショベルであることとする。以下の説明においては、作業機械１を適宜、油圧ショベル１、と称する。
【００１１】
図１に示すように、油圧ショベル１は、作業機１０と、作業機１０を支持する上部旋回体２と、上部旋回体２を支持する下部走行体３と、エンジン４と、エンジン４によって駆動される発電電動機２７と、エンジン４によって駆動される油圧ポンプ３０と、作業機１０を作動させる油圧シリンダ２０と、上部旋回体２を旋回させる電動モータ２５と、下部走行体３を走行させる油圧モータ２４と、作業機１０を操作するための操作装置５と、制御装置１００と、エンジン４の排ガスを処理する排ガス処理装置２００とを備える。
【００１２】
エンジン４は、油圧ショベル１の動力源である内燃機関である。エンジン４は、発電電動機２７及び油圧ポンプ３０と連結される出力シャフト４Ｓを有する。エンジン４は、例えばディーゼルエンジンである。エンジン４は、上部旋回体２の機械室７に収容される。
【００１３】
発電電動機２７は、エンジン４の出力シャフト４Ｓと連結され、エンジン４の作動により発電する。発電電動機２７は、例えばスイッチドリラクタンスモータである。なお、発電電動機２７は、ＰＭ（Permanent  Magnet）モータでもよい。
【００１４】
油圧ポンプ３０は、エンジン４の出力シャフト４Ｓと連結され、エンジン４の作動により作動油を吐出する。本実施形態において、油圧ポンプ３０は、出力シャフト４Ｓと連結され、エンジン４によって駆動される第１油圧ポンプ３１と、出力シャフト４Ｓと連結され、エンジン４によって駆動される第２油圧ポンプ３２とを含む。油圧ポンプ３０は、上部旋回体２の機械室７に収容される。
【００１５】
作業機１０は、上部旋回体２に支持される。作業機１０は、相対移動可能な複数の作業機要素を含む。作業機１の作業機要素は、バケット１１と、バケット１１に連結されるアーム１２と、アーム１２に連結されるブーム１３とを含む。バケット１１は、回転可能にアーム１２の先端部に連結される。アーム１２は、回転可能にブーム１３の先端部に連結される。ブーム１３は、回転可能に上部旋回体２に連結される。
【００１６】
油圧シリンダ２０は、油圧ポンプ３０から供給される作動油によって作動する。油圧シリンダ２０は、作業機１０を作動させるための動力を発生する油圧アクチュエータである。作業機１０は、油圧シリンダ２０が発生する動力により作動可能である。油圧シリンダ２０は、バケット１１を作動させるバケットシリンダ２１と、アーム１２を作動させるアームシリンダ２２と、ブーム１３を作動させるブームシリンダ２３とを含む。
【００１７】
電動モータ２５は、発電電動機２７から供給される電力によって作動する。電動モータ２５は、上部旋回体２を旋回させるための動力を発生する電動アクチュエータである。上部旋回体２は、電動モータ２５が発生する動力により旋回軸ＲＸを中心に旋回可能である。
【００１８】
油圧モータ２４は、油圧ポンプ３０から供給される作動油によって作動する。油圧モータ２４は、下部走行体３を走行させるための動力を発生する油圧アクチュエータである。下部走行体３の履帯３Ｃは、油圧モータ２４が発生する動力により回転可能である。
【００１９】
上部旋回体２は、燃料を収容する燃料タンク８と、作動油を収容する作動油タンク９とを有する。燃料タンク８に収容されている燃料がエンジン４に供給される。作動油タンク９に収容されている作動油が油圧ポンプ３０を介して油圧シリンダ２０及び油圧モータ２４に供給される。
【００２０】
操作装置５は、運転室６に配置される。操作装置５は、油圧シリンダ２０及び油圧モータ２４のそれぞれを駆動するために操作される。操作装置５は、油圧ショベル１の運転者に操作される操作部材を含む。操作部材は、操作レバー又はジョイスティックを含む。操作装置５が操作されることにより、作業機１０が作動する。
【００２１】
［制御システム］
図２は、本実施形態に係る制御システム１０００の一例を模式的に示す図である。制御システム１０００は、油圧ショベル１に搭載され、油圧ショベル１を制御する。制御システム１０００は、制御装置１００と、油圧システム１０００Ａと、電動システム１０００Ｂとを含む。
【００２２】
油圧システム１０００Ａは、油圧ポンプ３０と、油圧ポンプ３０から吐出された作動油が流れる油圧回路４０と、油圧回路４０を介して油圧ポンプ３０から供給された作動油により作動する油圧シリンダ２０と、油圧回路４０を介して油圧ポンプ３０から供給された作動油により作動する油圧モータ２４とを有する。
【００２３】
エンジン４の出力シャフト４Ｓは、油圧ポンプ３０と連結される。エンジン４が駆動することにより、油圧ポンプ３０が作動する。油圧シリンダ２０及び油圧モータ２４は、油圧ポンプ３０から吐出された作動油に基づいて作動する。エンジン４の回転数［ｒｐｍ］を検出するエンジン回転数センサ４Ｒがエンジン４に設けられる。
【００２４】
油圧ポンプ３０は、可変容量型油圧ポンプである。本実施形態において、油圧ポンプ３０は、斜板式油圧ポンプである。油圧ポンプ３０の斜板３０Ａは、サーボ機構３０Ｂによって駆動される。サーボ機構３０Ｂにより斜板３０Ａの角度が調整されることによって、油圧ポンプ３０の容量［ｃｃ／ｒｅｖ］が調整される。油圧ポンプ３０の容量とは、油圧ポンプ３０と連結されたエンジン４の出力シャフト４Ｓが１回転したときに油圧ポンプ３０から吐出される作動油の吐出量［ｃｃ／ｒｅｖ］をいう。
【００２５】
本実施形態において、油圧ポンプ３０の斜板３０Ａは、第１油圧ポンプ３１の斜板３１Ａと、第２油圧ポンプ３２の斜板３２Ａとを含む。サーボ機構３０Ｂは、第１油圧ポンプ３１の斜板３１Ａの角度を調整するサーボ機構３１Ｂと、第２油圧ポンプ３２の斜板３２Ａの角度を調整するサーボ機構３２Ｂとを含む。
【００２６】
電動システム１０００Ｂは、発電電動機２７と、蓄電器１４と、変圧器１４Ｃと、第１インバータ１５Ｇと、第２インバータ１５Ｒと、発電電動機２７から供給された電力により作動する電動モータ２５とを有する。
【００２７】
エンジン４の出力シャフト４Ｓは、発電電動機２７と連結される。エンジン４が駆動することにより、発電電動機２７が作動する。エンジン４が駆動すると、発電電動機２７のロータが回転する。発電電動機２７のロータが回転することにより、発電電動機２７が発電する。なお、発電電動機２７は、ＰＴＯ（Power  Take  Off）のような動力伝達機構を介してエンジン４の出力シャフト４Ｓと連結されてもよい。
【００２８】
電動モータ２５は、発電電動機２７から出力された電力に基づいて作動する。電動モータ２５は、上部旋回体２を旋回させる動力を発生する。電動モータ２５に回転センサ１６が設けられる。回転センサ１６は、例えばレゾルバ又はロータリーエンコーダを含む。回転センサ１６は、電動モータ２５の回転角度又は回転速度を検出する。
【００２９】
運転室６には、運転者によって操作される操作装置５、スロットルダイヤル３３、及び作業モード選択器３４が設けられる。
【００３０】
操作装置５は、下部走行体３を操作する操作部材、上部旋回体２を操作する操作部材、及び作業機１０を操作する操作部材を含む。下部走行体３を走行させる油圧モータ２４は、操作装置５の操作に基づいて作動する。上部旋回体２を旋回させる電動モータ２５は、操作装置５の操作に基づいて作動する。作業機１０を作動させる油圧シリンダ２０は、操作装置５の操作に基づいて作動する。
【００３１】
本実施形態において、操作装置５は、運転席６Ｓに着座した運転者の右側に配置される右操作レバー５Ｒと、左側に配置される左操作レバー５Ｌとを含む。
【００３２】
また、操作装置５は、走行レバー（不図示）を有する。走行レバーが操作されることにより、走行モータ２４が駆動される。
【００３３】
制御システム１０００は、操作装置５の操作量を検出する操作量センサ９０を有する。操作量センサ９０は、バケット１１を作動させるバケットシリンダ２１を駆動するために操作された操作装置５の操作量を検出するバケット操作量センサ９１と、アーム１２を作動させるアームシリンダ２２を駆動するために操作された操作装置５の操作量を検出するアーム操作量センサ９２と、ブーム１３を作動させるブームシリンダ２３を駆動するために操作された操作装置５の操作量を検出するブーム操作量センサ９３とを含む。
【００３４】
スロットルダイヤル３３は、エンジン４に噴射される燃料噴射量を設定するための操作部材である。スロットルダイヤル３３により、エンジン４の上限回転数Ｎｍａｘ［ｒｐｍ］が設定される。
【００３５】
作業モード選択器３４は、エンジン４の出力特性を設定するための操作部材である。作業モード選択器３４により、エンジン４の最高出力［ｋＷ］が設定される。
【００３６】
制御装置１００は、コンピュータシステムを含む。制御装置１００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）又はＲＡＭ（Random  Access  Memory）のようなメモリを含む記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有する。制御装置１００は、油圧システム１０００Ａ及び電動システム１０００Ｂを制御する指令信号を出力する。本実施形態において、制御装置１００は、油圧システム１０００Ａを制御するポンプコントローラ１００Ａと、電動システム１０００Ｂを制御するハイブリッドコントローラ１００Ｂと、エンジン４を制御するエンジンコントローラ１００Ｃとを含む。
【００３７】
ポンプコントローラ１００Ａは、ハイブリッドコントローラ１００Ｂから送信された指令信号、エンジンコントローラ１００Ｃから送信された指令信号、及び操作量センサ９０から送信された検出信号の少なくとも一つに基づいて、第１油圧ポンプ３１及び第２油圧ポンプ３２を制御する指令信号を出力する。
【００３８】
本実施形態において、ポンプコントローラ１００Ａは、油圧ポンプ３０の容量［ｃｃ／ｒｅｖ］を調整するための指令信号を出力する。ポンプコントローラ１００Ａは、サーボ機構３０Ｂに指令信号を出力して、油圧ポンプ３０の斜板３０Ａの角度を制御することにより、油圧ポンプ３０の容量［ｃｃ／ｒｅｖ］を調整する。油圧ポンプ３０は、斜板３０Ａの角度を検出する斜板角センサ３０Ｓを有する。傾斜角センサ３０Ｓは、斜板３１Ａの角度を検出する傾斜角センサ３１Ｓと、斜板３２Ａの角度を検出する傾斜角センサ３２Ｓとを含む。斜板角センサ３０Ｓの検出信号は、ポンプコントローラ１００Ａに出力される。ポンプコントローラ１００Ａは、斜板角センサ３０Ｓの検出信号に基づいて、サーボ機構３０Ｂに指令信号を出力して、斜板３０Ａの角度を制御する。
【００３９】
油圧ポンプ３０は、エンジン４によって駆動される。エンジン４の回転数［ｒｐｍ］が高くなり油圧ポンプ３０と連結されているエンジン４の出力シャフト４Ｓの単位時間当たりの回転数が高くなることにより、油圧ポンプ３０から吐出される単位時間当たりの作動油の吐出流量Ｑ［ｌ／ｍｉｎ］が増大する。エンジン４の回転数［ｒｐｍ］が低くなり油圧ポンプ３０と連結されているエンジン４の出力シャフト４Ｓの単位時間当たりの回転数が低くなることにより、油圧ポンプ３０から吐出される単位時間当たりの作動油の吐出流量Ｑ［ｌ／ｍｉｎ］が減少する。
【００４０】
油圧ポンプ３０が最大容量［ｃｃ／ｒｅｖ］に調整された状態でエンジン４が最高回転数［ｒｐｍ］で駆動されたとき、油圧ポンプ３０は、最大吐出流量Ｑｍａｘ［ｌ／ｍｉｎ］で作動油を吐出する。
【００４１】
本実施形態において、ポンプコントローラ１００Ａは、第１油圧ポンプ３１の容量［ｃｃ／ｒｅｖ］及び第２油圧ポンプ３２の容量［ｃｃ／ｒｅｖ］のそれぞれを調整するための指令信号を出力する。
【００４２】
ポンプコントローラ１００Ａは、斜板角センサ３１Ｓの検出信号に基づいてサーボ機構３１Ｂに指令信号を出力して、第１油圧ポンプ３１の斜板３１Ａの角度を制御することにより、第１油圧ポンプ３１の容量［ｃｃ／ｒｅｖ］を調整する。ポンプコントローラ１００Ａは、斜板角センサ３２Ｓの検出信号に基づいてサーボ機構３２Ｂに指令信号を出力して、第２油圧ポンプ３２の斜板３２Ａの角度を制御することにより、第２油圧ポンプ３２の容量［ｃｃ／ｒｅｖ］を調整する。
【００４３】
油圧ポンプ３０から吐出される作動油の吐出流量Ｑ［ｌ／ｍｉｎ］は、第１油圧ポンプ３１から吐出される作動油の吐出流量Ｑ１［ｌ／ｍｉｎ］と、第２油圧ポンプ３２から吐出される作動油の吐出流量Ｑ２［ｌ／ｍｉｎ］とを含む。エンジン４の回転数が高くなり第１油圧ポンプ３１及び第２油圧ポンプ３２と連結されているエンジン４の出力シャフト４Ｓの単位時間当たりの回転数が高くなることにより、第１油圧ポンプ３１の吐出流量Ｑ１［ｌ／ｍｉｎ］及び第２油圧ポンプ３２の吐出流量Ｑ２［ｌ／ｍｉｎ］が増大する。エンジン４の回転数が低くなり第１油圧ポンプ３１及び第２油圧ポンプ３２と連結されているエンジン４の出力シャフト４Ｓの単位時間当たりの回転数が低くなることにより、第１油圧ポンプ３１の吐出流量Ｑ１［ｌ／ｍｉｎ］及び第２油圧ポンプ３２の吐出流量Ｑ２［ｌ／ｍｉｎ］が減少する。
【００４４】
油圧ポンプ３０の最大吐出流量Ｑｍａｘ［ｌ／ｍｉｎ］は、第１油圧ポンプ３１の最大吐出流量Ｑ１ｍａｘ［ｌ／ｍｉｎ］と、第２油圧ポンプ３２の最大吐出流量Ｑ２ｍａｘ［ｌ／ｍｉｎ］とを含む。第１油圧ポンプ３１が最大容量［ｃｃ／ｒｅｖ］に調整された状態でエンジン４が最高回転数で駆動されたとき、第１油圧ポンプ３１は、最大吐出流量Ｑ１ｍａｘで作動油を吐出する。同様に、第２油圧ポンプ３２が最大容量［ｃｃ／ｒｅｖ］に調整された状態でエンジン４が最高回転数で駆動されたとき、第２油圧ポンプ３２は、最大吐出流量Ｑ２ｍａｘで作動油を吐出する。本実施形態において、最大吐出流量Ｑ１ｍａｘと最大吐出流量Ｑ２ｍａｘとは等しい。
【００４５】
ハイブリッドコントローラ１００Ｂは、回転センサ１６の検出信号に基づいて、電動モータ２５を制御する。電動モータ２５は、発電電動機２７又は蓄電器１４から供給された電力に基づいて作動する。本実施形態において、ハイブリッドコントローラ１００Ｂは、変圧器１４Ｃと第１インバータ１５Ｇ及び第２インバータ１５Ｒとの間における電力授受の制御と、変圧器１４Ｃと蓄電器１４との間における電力授受の制御とを実施する。
【００４６】
また、ハイブリッドコントローラ１００Ｂは、発電電動機２７、電動モータ２５、蓄電器１４、第１インバータ１５Ｇ、及び第２インバータ１５Ｒのそれぞれに設けられた温度センサの検出信号に基づいて、発電電動機２７、電動モータ２５、蓄電器１４、第１インバータ１５Ｇ、及び第２インバータ１５Ｒのそれぞれの温度を調整する。また、ハイブリッドコントローラ１００Ｂは、蓄電器１４の充放電制御、発電電動機２７の発電制御、及び発電電動機２７によるエンジン４のアシスト制御を行う。
【００４７】
エンジンコントローラ１００Ｃは、スロットルダイヤル３３の設定値に基づいて指令信号を生成して、エンジン４に設けられているコモンレール制御部２９に出力する。コモンレール制御部２９は、エンジンコントローラ１００Ｃから送信された指令信号に基づいて、エンジン４に対する燃料噴射量を調整する。
【００４８】
［エンジン及び排ガス処理装置］
図３は、本実施形態に係るエンジン４及び排ガス処理装置２００の一例を模式的に示す図である。排ガス処理装置２００は、エンジン４の排ガスを処理する。本実施形態において、排ガス処理装置２００は、選択触媒と還元剤とを利用して排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して浄化する尿素ＳＣＲ（Selective  Catalytic  Reduction）システムを含む。
【００４９】
エンジン４は、燃料噴射装置１７を有する。燃料噴射装置１７は、エンジン４の燃焼室に燃料を噴射する。本実施形態において、燃料噴射装置１７は、蓄圧室１７Ａとインジェクタ１７Ｂとを含むコモンレール方式である。燃料噴射装置１７は、コモンレール制御部２９を介して制御装置５０に制御される。
【００５０】
エンジン４は、吸気管１８及び排気管１９のそれぞれと接続される。吸気管１８の入口は、空気中の異物を回収するエアクリーナ３５と接続される。吸気管１８の出口は、エンジン４の吸気口と接続される。排ガス処理装置２００は、排気管１９を介して、エンジン４の排気口と接続される。
【００５１】
排ガス処理装置２００は、エンジン４から排出された排ガスを浄化する。排ガス処理装置２００は、排ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を低減させる。排ガス処理装置２０は、排気管１９と接続され、排ガスに含まれる微粒子を回収するフィルタユニット２０１と、管路２０２を介してフィルタユニット２０１と接続され、排ガスに含まれるＮＯｘを還元する還元触媒２０３と、還元剤Ｒを供給する還元剤供給装置２０４とを有する。
【００５２】
フィルタユニット２０１は、微粒子捕集フィルタ（Diesel  Particulate  Filter：ＤＰＦ）を含み、排ガスに含まれる微粒子を回収する。
【００５３】
還元触媒２０３は、還元剤供給装置２０４から供給された還元剤Ｒによって排ガスに含まれるＮＯｘを還元する。還元触媒２０３は、還元剤ＲによってＮＯｘを窒素と水とに変換する。還元触媒２０３として、例えばバナジウム系触媒又はゼオライト系触媒が用いられる。
【００５４】
還元剤供給装置２０４は、管路２０２に還元剤Ｒを供給する。還元剤Ｒは尿素（尿素水）である。還元剤供給装置２０４は、還元剤Ｒを収容する還元剤タンク２０５と、還元剤タンク２０５に接続される供給管２０６と、供給管２０６に設けられる供給ポンプ２０７と、供給管２０７に接続される噴射ノズル２０８とを有する。供給ポンプ２０７は、還元剤タンク２０５に収容されている還元剤Ｒを噴射ノズル２０８に圧送する。噴射ノズル２０８は、還元剤タンク２０５から供給された還元剤Ｒを管路２０２の内部に噴射する。
【００５５】
還元剤供給装置２０４による還元剤Ｒの供給量（噴射量）は、制御装置１００に制御される。管路２０２の内部に供給された還元剤Ｒは、排ガスの熱によって分解され、アンモニアに変化する。換言触媒２０３において、ＮＯｘとアンモニアとが触媒反応を起こして、窒素と水とに変換される。
【００５６】
本実施形態において、還元剤供給装置２０４の還元剤タンク２０５には、還元剤Ｒの量（水位）を検出する還元剤センサ２０９が設けられる。
【００５７】
また、本実施形態において、制御システム１０００は、エンジン４の状態を検出するための排ガスセンサ３００を備える。排ガスセンサ３００は、エンジン４からの排ガスの状態を検出することによって、エンジン４の状態を検出する。排ガスの状態は、排ガスに含まれるＮＯｘの濃度、排ガスの圧力、排ガスの温度、及び排ガスの流量の少なくとも一つを含む。還元剤供給装置２０４は、排ガスセンサ３００の検出信号に基づいて、還元触媒２０３に供給する還元剤Ｒの供給量を調整する。
【００５８】
本実施形態において、排ガスセンサ３００は、排ガスに含まれるＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサ３０１と、排ガスの圧力を検出する圧力センサ３０２及び圧力センサ３０４と、排ガスの温度を検出する温度センサ３０３とを含む。
【００５９】
ＮＯｘセンサ３０１は、排気管１９において排ガスのＮＯｘの濃度を検出する。圧力センサ３０２は、管路２０２において排ガスの圧力を検出する。温度センサ３０３は、管路２０２において排ガスの温度を検出する。圧力センサ３０４は、還元触媒２０３を通過した排ガスの圧力を検出する。
【００６０】
また、排ガスセンサ３００は、吸気管１８を介してエンジン４に吸入される空気の流量を検出する吸気流量センサ３０５を含む。エンジン４に吸入される空気の流量に基づいて、排ガスの流量が決定される。吸気流量センサ３０５は、排ガス流量センサとして機能する。
【００６１】
ＮＯｘセンサ３０１の検出信号、圧力センサ３０２の検出信号、温度センサ３０３の検出信号、圧力センサ３０４の検出信号、及び吸気流量センサ３０５の検出信号は、制御装置１００に出力される。
【００６２】
制御装置１００は、少なくともＮＯｘセンサ３０１の検出信号及び圧力センサ３０２の検出信号に基づいて、還元触媒２０３に供給する還元剤Ｒの供給量を制御する。例えば、制御装置１００は、圧力センサ３０２の検出信号に基づいて、管路２０２から還元触媒２０３に供給される排ガスの流量を算出する。制御装置１００は、管路２０２における排ガスの流量とＮＯｘセンサ３０１で検出された排ガスのＮＯｘの濃度とに基づいて、管路２０２におけるＮＯｘの流量を算出する。制御装置１００は、管路２０２におけるＮＯｘの流量に基づいて、還元触媒２０３に供給する還元剤Ｒの供給量を決定する。
【００６３】
なお、制御装置１００は、吸気流量センサ３０５の検出信号と、燃料噴射装置１７からエンジン４に供給される燃料噴射量とに基づいて、管路２０２における排ガスの流量を算出してもよい。
【００６４】
なお、制御装置１００は、ＮＯｘセンサ３０１の検出信号と、圧力センサ３０２の検出信号と、温度センサ３０３の検出信号と、圧力センサ３０４の検出信号とに基づいて、還元触媒２０３に供給する還元剤Ｒの供給量を制御してもよい。
【００６５】
また、排ガスセンサ３００は、大気圧センサ３０６と、外気温度センサ３０７と、冷却液温度センサ３０８とを含む。大気圧センサ３０６は、エンジン４及び排ガス処理装置２００が使用される環境圧力である大気圧を検出する。エンジン４及び排ガス処理装置２００が使用される環境温度である外気温度を検出する。冷却液温度センサ３０８は、エンジン４を冷却する冷却液の温度を検出する。
【００６６】
ＮＯｘセンサ３０１は、エンジン４が始動しＮＯｘセンサ３０１が起動した時点からＮＯｘを検出可能な状態になるまである程度の時間を要する。ＮＯｘセンサ３０１は、構造上、センシング部を高温度に保つ必要がある。そのため、エンジン４が始動してからＮＯｘセンサ３０１がＮＯｘの濃度を検出可能な状態になるまで時間を要する。ＮＯｘセンサ３０１を用いてＮＯｘの濃度を検出できない期間においては、制御装置１００は、例えばエンジン回転数センサ４Ｒの検出信号と、大気圧センサ３０６の検出信号と、外気温度センサ３０７の検出信号と、冷却液温度センサ３０８の検出信号とに基づいて、ＮＯｘの濃度を推測し、推測されたＮＯｘの濃度に基づいて、還元剤供給装置２０４から還元触媒２０３に供給される還元剤Ｒの供給量を制御する。
【００６７】
［油圧システム］
図４は、本実施形態に係る油圧システム１０００Ａの一例を示す図である。油圧システム１０００Ａは、作動油を吐出する油圧ポンプ３０と、油圧ポンプ３０から吐出された作動油が流れる油圧回路４０と、油圧回路４０を介して油圧ポンプ３０から吐出された作動油が供給される油圧シリンダ２０と、油圧シリンダ２０に供給される作動油の方向及び作動油の配分流量Ｑａを調整する主操作弁６０と、圧力補償弁７０とを備える。
【００６８】
油圧ポンプ３０は、第１油圧ポンプ３１と第２油圧ポンプ３２とを含む。油圧シリンダ２０は、バケットシリンダ２１とアームシリンダ２２とブームシリンダ２３とを含む。
【００６９】
主操作弁６０は、油圧ポンプ３０からバケットシリンダ２１に供給される作動油の方向及び作動油の配分流量Ｑａｂｋを調整する第１主操作弁６１と、油圧ポンプ３０からアームシリンダ２２に供給される作動油の方向及び作動油の配分流量Ｑａａｒを調整する第２主操作弁６２と、油圧ポンプ３０からブームシリンダ２３に供給される作動油の方向及び作動油の配分流量Ｑａｂｍを調整する第３主操作弁６３とを含む。主操作弁６０は、スライドスプール方式の方向制御弁である。
【００７０】
圧力補償弁７０は、圧力補償弁７１と、圧力補償弁７２と、圧力補償弁７３と、圧力補償弁７４と、圧力補償弁７５と、圧力補償弁７６とを含む。
【００７１】
また、油圧システム１０００Ａは、第１油圧ポンプ３１と第２油圧ポンプ３２とを接続する合流流路５５に設けられ、合流流路５５が開けられる合流状態と合流流路５５が閉じられる分流状態とを切り換え可能な開閉装置である第１合分流弁６７を備える。
【００７２】
油圧回路４０は、第１油圧ポンプ３１と接続される第１油圧ポンプ流路４１と、第２油圧ポンプ３２と接続される第２油圧ポンプ流路４２とを有する。
【００７３】
油圧回路４０は、第１油圧ポンプ流路４１と接続される第１供給流路４３及び第２供給流路４４と、第２油圧ポンプ流路４２と接続される第３供給流路４５及び第４供給流路４６とを有する。
【００７４】
第１油圧ポンプ流路４１は、第１分岐部Ｂｒ１において、第１供給流路４３と第２供給流路４４とに分岐される。第２油圧ポンプ流路４２は、第４分岐部Ｂｒ４において、第３供給流路４５と第４供給流路４６とに分岐される。
【００７５】
油圧回路４０は、第１供給流路４３と接続される第１分岐流路４７及び第２分岐流路４８と、第２供給流路４４と接続される第３分岐流路４９及び第４分岐流路５０とを有する。第１供給流路４３は、第２分岐部Ｂｒ２において、第１分岐流路４７と第２分岐流路４８とに分岐される。第２供給流路４４は、第３分岐部Ｂｒ３において、第３分岐流路４９と第４分岐流路５０とに分岐される。
【００７６】
油圧回路４０は、第３供給流路４５と接続される第５分岐流路５１と、第４供給流路４６と接続される第６分岐流路５２とを有する。
【００７７】
第１主操作弁６１は、第１分岐流路４７及び第３分岐流路４９と接続される。第２主操作弁６２は、第２分岐流路４８及び第４分岐流路５０と接続される。第３主操作弁６３は、第５分岐流路５１及び第６分岐流路５２と接続される。
【００７８】
油圧回路４０は、第１主操作弁６１とバケットシリンダ２１のキャップ側空間２１Ｃとを接続する第１バケット流路２１Ａと、第１主操作弁６１とバケットシリンダ２１のロッド側空間２１Ｌとを接続する第２バケット流路２１Ｂとを有する。
【００７９】
油圧回路４０は、第２主操作弁６２とアームシリンダ２２のロッド側空間２２Ｌとを接続する第１アーム流路２２Ａと、第２主操作弁６２とアームシリンダ２２のキャップ側空間２２Ｃとを接続する第２アーム流路２２Ｂとを有する。
【００８０】
油圧回路４０は、第３主操作弁６３とブームシリンダ２３のキャップ側空間２３Ｃとを接続する第１ブーム流路２３Ａと、第３主操作弁６３とブームシリンダ２３のロッド側空間２３Ｌとを接続する第２ブーム流路２３Ｂとを有する。
【００８１】
油圧シリンダ２０のキャップ側空間とは、シリンダヘッドカバーとピストンとの間の空間である。油圧シリンダ２０のロッド側空間とは、ピストンロッドが配置される空間である。
【００８２】
バケットシリンダ２１のキャップ側空間２１Ｃに作動油が供給され、バケットシリンダ２１が伸長することにより、バケット１１は掘削動作する。バケットシリンダ２１のロッド側空間２１Ｌに作動油が供給され、バケットシリンダ２１が縮退することにより、バケット１１はダンプ動作する。
【００８３】
アームシリンダ２２のキャップ側空間２２Ｃに作動油が供給され、アームシリンダ２２が伸長することにより、アーム１２は掘削動作する。アームシリンダ２２のロッド側空間２２Ｌに作動油が供給され、アームシリンダ２２が縮退することにより、アーム１２はダンプ動作する。
【００８４】
ブームシリンダ２３のキャップ側空間２３Ｃに作動油が供給され、ブームシリンダ２３が伸長することにより、ブーム１３は上げ動作する。ブームシリンダ２３のロッド側空間２３Ｌに作動油が供給され、ブームシリンダ２３が縮退することにより、ブーム１３は下げ動作する。
【００８５】
第１主操作弁６１は、バケットシリンダ２１に作動油を供給し、バケットシリンダ２１から排出された作動油を回収する。第１主操作弁６１のスプールは、バケットシリンダ２１に対する作動油の供給を停止してバケットシリンダ２１を停止させる停止位置ＰＴ０と、キャップ側空間２１Ｃに作動油が供給されるように第１分岐流路４７と第１バケット流路２１Ａとを接続してバケットシリンダ２１を伸長させる第１位置ＰＴ１と、ロッド側空間２１Ｌに作動油が供給されるように第３分岐流路４９と第２バケット流路２１Ｂとを接続してバケットシリンダ２１を縮退させる第２位置ＰＴ２とを移動可能である。バケットシリンダ２１が停止状態、伸長状態、及び縮退状態の少なくとも一つになるように、第１主操作弁６１が操作される。
【００８６】
第２主操作弁６２は、アームシリンダ２２に作動油を供給し、アームシリンダ２２から排出された作動油を回収する。第２主操作弁６２は、第１主操作弁６１と同等の構造である。第２主操作弁６２のスプールは、アームシリンダ２２に対する作動油の供給を停止してアームシリンダ２２を停止させる停止位置と、キャップ側空間２２Ｃに作動油が供給されるように第４分岐流路５０と第２アーム流路２２Ｂとを接続してアームシリンダ２２を伸長させる第２位置と、ロッド側空間２２Ｌに作動油が供給されるように第２分岐流路４８と第１アーム流路２２Ａとを接続してアームシリンダ２２を縮退させる第１位置とを移動可能である。アームシリンダ２２が停止状態、伸長状態、及び縮退状態の少なくとも一つになるように、第２主操作弁６２が操作される。
【００８７】
第３主操作弁６３は、ブームシリンダ２３に作動油を供給し、ブームシリンダ２３から排出された作動油を回収する。第３主操作弁６３は、第１主操作弁６１と同等の構造である。第３主操作弁６３のスプールは、ブームシリンダ２３に対する作動油の供給を停止してブームシリンダ２３を停止させる停止位置と、キャップ側空間２３Ｃに作動油が供給されるように第５分岐流路５１と第１ブーム流路２３Ａとを接続してブームシリンダ２３を伸長させる第１位置と、ロッド側空間２３Ｌに作動油が供給されるように第６分岐流路５２と第２ブーム流路２３Ｂとを接続してブームシリンダ２３を縮退させる第２位置とを移動可能である。ブームシリンダ２３が停止状態、伸長状態、及び縮退状態の少なくとも一つになるように、第３主操作弁６３が操作される。
【００８８】
第１主操作弁６１は、操作装置５によって操作される。操作装置５が操作されることによって、操作装置５の操作量に基づいて決定されるパイロット圧が第１主操作弁６１に作用する。第１主操作弁６１にパイロット圧が作用することにより、第１主操作弁６１からバケットシリンダ２１に供給される作動油の方向及び作動油の配分流量Ｑａｂｋが決定される。バケットシリンダ２１のロッドは、供給される作動油の方向に対応する移動方向に移動し、供給される作動油の配分流量Ｑａｂｋに対応するシリンダ速度で作動する。バケットシリンダ２１が作動することにより、バケットシリンダ２１の移動方向及びシリンダ速度に基づいてバケット１１が作動する。
【００８９】
同様に、第２主操作弁６２は、操作装置５によって操作される。操作装置５が操作されることによって、操作装置５の操作量に基づいて決定されるパイロット圧が第２主操作弁６２に作用する。第２主操作弁６２にパイロット圧が作用することにより、第２主操作弁６２からアームシリンダ２２に供給される作動油の方向及び作動油の配分流量Ｑａａｒが決定される。アームシリンダ２２のロッドは、供給される作動油の方向に対応する移動方向に移動し、供給される作動油の配分流量Ｑａａｒに対応するシリンダ速度で作動する。アームシリンダ２２が作動することにより、アームシリンダ２２の移動方向及びシリンダ速度に基づいてアーム１２が作動する。
【００９０】
同様に、第３主操作弁６３は、操作装置５によって操作される。操作装置５が操作されることによって、操作装置５の操作量に基づいて決定されるパイロット圧が第３主操作弁６３に作用する。第３主操作弁６３にパイロット圧が作用することにより、第３主操作弁６３からブームシリンダ２３に供給される作動油の方向及び作動油の配分流量Ｑａｂｍが決定される。ブームシリンダ２３のロッドは、供給される作動油の方向に対応する移動方向に移動し、供給される作動油の配分流量Ｑａｂｍに対応するシリンダ速度で作動する。ブームシリンダ２３が作動することにより、ブームシリンダ２３の移動方向及びシリンダ速度に基づいてブーム１３が作動する。
【００９１】
バケットシリンダ２１、アームシリンダ２２、及びブームシリンダ２３のそれぞれから排出された作動油は、排出流路５３を介して作動油タンク９に回収される。
【００９２】
第１油圧ポンプ流路４１と第２油圧ポンプ流路４２とは、合流流路５５によって接続される。合流流路５５は、第１油圧ポンプ３１と第２油圧ポンプ３２とを接続する流路である。合流流路５５は、第１油圧ポンプ流路４１と第２油圧ポンプ流路４２とを介して第１油圧ポンプ３１と第２油圧ポンプ３２とを接続する。
【００９３】
第１合分流弁６７は、合流流路５５を開閉する開閉装置である。第１合分流弁６７は、合流流路５５を開閉することにより、合流流路５５が開けられる合流状態と合流流路５５が閉じられる分流状態とを切り換える。本実施形態において、第１合分流弁６７は、切換弁である。なお、合流流路５５を開閉可能であれば、合流流路５５を開閉する開閉装置は、切換弁でなくてもよい。
【００９４】
第１合分流弁６７のスプールは、合流流路５５を開けて第１油圧ポンプ流路４１と第２油圧ポンプ流路４２とを接続する合流位置と、合流流路５５を閉じて第１油圧ポンプ流路４１と第２油圧ポンプ流路４２とを分離する分流位置とを移動可能である。制御装置１００は、第１油圧ポンプ流路４１と第２油圧ポンプ流路４２とが合流状態及び分流状態のいずれか一方になるように、第１合分流弁６７を制御する。
【００９５】
合流状態とは、第１油圧ポンプ流路４１と第２油圧ポンプ流路４２とを接続する合流流路５５が第１合分流弁６７において開けられることにより、第１油圧ポンプ流路４１と第２油圧ポンプ流路４２とが合流流路５５を介して接続され、第１油圧ポンプ流路４１から吐出された作動油と第２油圧ポンプ流路４２から吐出された作動油とが第１合分流弁６７において合流する状態をいう。合流状態においては、第１油圧ポンプ３１及び第２油圧ポンプ３２の両方から吐出された作動油が、バケットシリンダ２１、アームシリンダ２２、及びブームシリンダ２３のそれぞれに供給される。
【００９６】
分流状態とは、第１油圧ポンプ流路４１と第２油圧ポンプ流路４２とを接続する合流流路５５が第１合分流弁６７によって閉じられることにより、第１油圧ポンプ流路４１と第２油圧ポンプ流路４２とが分離され、第１油圧ポンプ流路４１から吐出された作動油と第２油圧ポンプ流路４２から吐出された作動油とが分離された状態をいう。分流状態においては、第１油圧ポンプ３１から吐出された作動油がバケットシリンダ２１及びアームシリンダ２２に供給され、第２油圧ポンプ３２から吐出された作動油がブームシリンダ２３に供給される。
【００９７】
すなわち、本実施形態においては、分流状態において第１油圧ポンプ３１から吐出された作動油が供給される第１油圧アクチュエータは、バケット１１を駆動させるバケットシリンダ２１及びアーム１２を駆動させるアームシリンダ２２である。分流状態において第２油圧ポンプ３２から吐出された作動油が供給される第２油圧アクチュエータは、ブーム１３を駆動させるブームシリンダ２３である。分流状態においては、第１油圧ポンプ３１から吐出された作動油は、ブームシリンダ２３には供給されない。分流状態においては、第２油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、バケットシリンダ２１及びアームシリンダ２２には供給されない。
【００９８】
合流状態においては、第１油圧ポンプ３１及び第２油圧ポンプ３２のそれぞれから吐出された作動油は、第１油圧ポンプ流路４１、第２油圧ポンプ流路４２、第１主操作弁６１、第２主操作弁６２、及び第３主操作弁６３のそれぞれを通過した後、バケットシリンダ２１、アームシリンダ２２、及びブームシリンダ２３のそれぞれに供給される。
【００９９】
分流状態においては、第１油圧ポンプ３１から吐出された作動油は、第１油圧ポンプ流路４１、第１主操作弁６１、及び第２主操作弁６２のそれぞれを通過した後、バケットシリンダ２１及びアームシリンダ２２に供給される。また、分流状態においては、第２油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、第２油圧ポンプ流路４２、及び第３主操作弁６３を通過した後、ブームシリンダ２３に供給される。
【０１００】
油圧システム１０００Ａは、第１主操作弁６１と第２主操作弁６２との間に設けられたシャトル弁７０１と、第２合分流弁６８と第３主操作弁６３との間に設けられたシャトル弁７０２とを有する。また、油圧システム１０００Ａは、シャトル弁７０１及びシャトル弁７０２と接続される第２合分流弁６８を有する。
【０１０１】
第２合分流弁６８は、シャトル弁７０１及びシャトル弁７０２により、バケットシリンダ２１、アームシリンダ２２、及びブームシリンダ２３のそれぞれに供給される作動油を減圧したロードセンシング圧（ＬＳ圧）の最大圧力を選択する。ロードセンシング圧とは、圧力補償に用いられるパイロット圧である。
【０１０２】
第２合分流弁６８が合流状態のときは、バケットシリンダ２１からブームシリンダ２３のうちの最大ＬＳ圧が選択され、バケットシリンダ２１からブームシリンダ２３それぞれの圧力補償弁７０と第１油圧ポンプ３１のサーボ機構３１Ｂ及び第２油圧ポンプ３２のサーボ機構３２Ｂに供給される。
【０１０３】
第２合分流弁６８が分流状態のときは、バケットシリンダ２１とアームシリンダ２２との最大ＬＳ圧がバケットシリンダ２１とアームシリンダ２２の圧力補償弁７０と第１油圧ポンプ３１のサーボ機構３１Ｂに供給され、ブームシリンダ２３のＬＳ圧がブームシリンダ２３の圧力補償弁７０と第２油圧ポンプ３２のサーボ機構３２Ｂに供給される。
【０１０４】
シャトル弁７０１及びシャトル弁７０２は、第１主操作弁６１、第２主操作弁６２、及び第３主操作弁６３から出力されたパイロット圧のうち、最大値を示すパイロット圧を選択する。選択されたパイロット圧は、圧力補償弁７０と、油圧ポンプ３０（３１，３２）のサーボ機構（３１Ｂ，３２Ｂ）に供給される。
【０１０５】
＜圧力センサ＞
油圧システム１０００Ａは、油圧シリンダ２０の作動油の圧力ＰＬを検出する負荷圧力センサ８０を有する。油圧シリンダ２０の作動油の圧力ＰＬは、油圧シリンダ２０に供給される作動油の負荷圧力である。負荷圧力センサ８０の検出信号は、制御装置１００に出力される。
【０１０６】
本実施形態において、負荷圧力センサ８０は、バケットシリンダ２１の作動油の圧力ＰＬｂｋを検出するバケット負荷圧力センサ８１と、アームシリンダ２２の作動油の圧力ＰＬａｒを検出するアーム負荷圧力センサ８２と、ブームシリンダ２３の作動油の圧力ＰＬｂｍを検出するブーム負荷圧力センサ８３とを含む。
【０１０７】
バケット負荷圧力センサ８１は、第１バケット流路２１Ａに設けられ、バケットシリンダ２１のキャップ側空間２１Ｃの作動油の圧力ＰＬｂｋｃを検出するバケット負荷圧力センサ８１Ｃと、第２バケット流路２１Ｂに設けられ、バケットシリンダ２１のロッド側空間２１Ｌの作動油の圧力ＰＬｂｋｌを検出するバケット負荷圧力センサ８１Ｌとを含む。
【０１０８】
アーム負荷圧力センサ８２は、第２アーム流路２２Ｂに設けられ、アームシリンダ２２のキャップ側空間２２Ｃの作動油の圧力ＰＬａｒｃを検出するアーム負荷圧力センサ８２Ｃと、第１アーム流路２２Ａに設けられ、アームシリンダ２２のロッド側空間２２Ｌの作動油の圧力ＰＬａｒｌを検出するアーム負荷圧力センサ８２Ｌとを含む。
【０１０９】
ブーム負荷圧力センサ８３は、第１ブーム流路２３Ａに設けられ、ブームシリンダ２３のキャップ側空間２３Ｃの作動油の圧力ＰＬｂｍｃを検出するブーム負荷圧力センサ８３Ｃと、第２ブーム流路２３Ｂに設けられ、ブームシリンダ２３のロッド側空間２３Ｌの作動油の圧力ＰＬｂｍｌを検出するブーム負荷圧力センサ８３Ｌとを含む。
【０１１０】
また、油圧システム１０００Ａは、油圧ポンプ３０から吐出される作動油の吐出圧力Ｐを検出する吐出圧力センサ８００を有する。吐出圧力センサ８００の検出信号は、制御装置１００に出力される。
【０１１１】
吐出圧力センサ８００は、第１油圧ポンプ３１と第１油圧ポンプ流路４１との間に設けられ、第１油圧ポンプ３１から吐出される作動油の吐出圧力Ｐ１を検出する吐出圧力センサ８０１と、第２油圧ポンプ３２と第２油圧ポンプ流路４２との間に設けられ、第２油圧ポンプ３２から吐出される作動油の吐出圧力Ｐ２を検出する吐出圧力センサ８０２とを含む。
【０１１２】
＜圧力補償弁＞
圧力補償弁７０は、連通と絞りと遮断とを選択するための選択ポートを有する。圧力補償弁７０は、自己圧で遮断と、絞りと、連通との切り替えを可能とする、絞り弁を含む。圧力補償弁７０は、各油圧シリンダ２０の負荷圧が異なっていても、各主操作弁６０のメータリング開口面積の比率に応じて流量分配を補償することを目的としている。圧力補償弁７０がない場合、低負荷側の油圧シリンダ２０にほとんどの作動油が流れてしまう。圧力補償弁７０は、低負荷圧の油圧シリンダ２０の主操作弁６０の出口圧力が、最大負荷圧の油圧シリンダ２０の主操作弁６０の出口圧力と同等になるように、低負荷圧の油圧シリンダ２０に圧力損失を作用させることで、各主操作弁６０の出口圧力が同一となるため、流量分配の機能を実現する。
【０１１３】
圧力補償弁７０は、第１主操作弁６１に接続される圧力補償弁７１及び圧力補償弁７２と、第２主操作弁６２に接続される圧力補償弁７３及び圧力補償弁７４と、第３主操作弁６３に接続される圧力補償弁７５及び圧力補償弁７６とを含む。
【０１１４】
圧力補償弁７１は、キャップ側空間２１Ｃに作動油が供給されるように第１分岐流路４７と第１バケット流路２１Ａとが接続された状態において第１主操作弁６１の前後差圧（メータリング差圧）を補償する。圧力補償弁７２は、ロッド側空間２１Ｌに作動油が供給されるように第３分岐流路４９と第２バケット流路２１Ｂとが接続された状態において第１主操作弁６１の前後差圧（メータリング差圧）を補償する。
【０１１５】
圧力補償弁７３は、ロッド側空間２２Ｌに作動油が供給されるように第２分岐流路４８と第１アーム流路２２Ａとが接続された状態において第２主操作弁６２の前後差圧（メータリング差圧）を補償する。圧力補償弁７４は、キャップ側空間２２Ｃに作動油が供給されるように第４分岐流路５０と第２アーム流路２２Ｂとが接続された状態において第２主操作弁６２の前後差圧（メータリング差圧）を補償する。
【０１１６】
なお、主操作弁６０の前後差圧（メータリング差圧）とは、主操作弁６０の油圧ポンプ３０側に対応する入口ポートの圧力と、油圧シリンダ２０側に対応する出口ポートの圧力との差をいい、流量を計測（metering）するための差圧である。
【０１１７】
圧力補償弁７０により、バケットシリンダ２１及びアームシリンダ２２の一方の油圧シリンダ２０に軽負荷が作用し、他方の油圧シリンダ２０に高負荷が作用した場合においても、バケットシリンダ２１及びアームシリンダ２２のそれぞれに、操作装置５の操作量に応じた流量で作動油を分配することができる。
【０１１８】
圧力補償弁７０は、複数の油圧シリンダ２０の負荷によらず、操作に基づく流量を供給可能にする。例えば、バケットシリンダ２１に高負荷が作用し、アームシリンダ２２に軽負荷が作用する場合、軽負荷側に配置された圧力補償弁７０（７３，７４）は、第１主操作弁６１からバケットシリンダ２１に作動油が供給され発生するメータリング差圧ΔＰ１に関わらず、第２主操作弁６２からアームシリンダ２２に作動油が供給されるとき、第２主操作弁６２の操作量に基づく流量が供給されるように、軽負荷側であるアームシリンダ２２側のメータリング差圧ΔＰ２がバケットシリンダ２１側のメータリング差圧ΔＰ１とほぼ同一の圧力となるように補償する。
【０１１９】
アームシリンダ２２に高負荷が作用し、バケットシリンダ２１に軽負荷が作用する場合、軽負荷側に配置された圧力補償弁７０（７１，７２）は、第２主操作弁６２からアームシリンダ２２に作動油が供給され発生するメータリング差圧ΔＰ２に関わらず、第１主操作弁６１からバケットシリンダ２１に作動油が供給されるとき、第１主操作弁６１の操作量に基づく流量が供給されるように、軽負荷側のメータリング差圧ΔＰ１を補償する。
【０１２０】
＜アンロード弁＞
油圧回路４０は、アンロード弁６９を有する。油圧回路４０においては、油圧シリンダ２０を駆動しないときにおいても、油圧ポンプ３０からは最小容量に相当する流量の作動油が吐出される。油圧シリンダ２０を駆動しないときにおいて油圧ポンプ３０から吐出された作動油は、アンロード弁６９を介して排出（アンロード）される。
【０１２１】
［制御装置］
図５は、本実施形態に係る制御装置１００の一例を示す機能ブロック図である。制御装置１００は、コンピュータシステムを含む。制御装置１００は、演算処理装置１０１と、記憶装置１０２と、入出力インターフェース装置１０３とを有する。
【０１２２】
制御装置１００は、第１合分流弁６７及び第２合分流弁６８と接続され、第１合分流弁６７及び第２合分流弁６８に指令信号を出力する。
【０１２３】
また、制御装置１００は、燃料噴射装置１７（コモンレール制御部２９）と接続され、燃料噴射装置１７に指令信号を出力する。
【０１２４】
また、制御装置１００は、油圧シリンダ２０の圧力ＰＬを検出する負荷圧力センサ８０、油圧ポンプ３０から吐出される作動油の吐出圧力Ｐを検出する吐出圧力センサ８００、操作装置５の操作量Ｓを検出する操作量センサ９０、エンジン回転数センサ４Ｒ、還元剤センサ２０９、及び排ガスセンサ３００のそれぞれと接続される。
【０１２５】
本実施形態において、操作量センサ９０（９１，９２，９３）は、圧力センサである。バケットシリンダ２１を駆動するために操作装置５が操作されたとき、その操作装置５の操作量Ｓｂｋに基づいて、第１主操作弁６１に作用するパイロット圧が変化する。また、アームシリンダ２２を駆動するために操作装置５が操作されたとき、その操作装置５の操作量Ｓａｒに基づいて、第２主操作弁６２に作用するパイロット圧が変化する。また、ブームシリンダ２３を駆動するために操作装置５が操作されたとき、その操作装置５の操作量Ｓｂｍに基づいて、第３主操作弁６３に作用するパイロット圧が変化する。バケット操作量センサ９１は、バケットシリンダ２１を駆動するために操作装置５が操作されたときに第１主操作弁６１に作用するパイロット圧を検出する。アーム操作量センサ９２は、アームシリンダ２２を駆動するために操作装置５が操作されたときに第２主操作弁６２に作用するパイロット圧を検出する。ブーム操作量センサ９３は、ブームシリンダ２３を駆動するために操作装置５が操作されたときに第３主操作弁６３に作用するパイロット圧を検出する。
【０１２６】
演算処理装置１０１は、配分流量算出部１１２と、決定部１１４と、判定部１１６と、合分流制御部１１８と、排ガス処理制御部１２０と、エンジン制御部１２２とを有する。
【０１２７】
＜配分流量算出部＞
配分流量算出部１１２は、複数の油圧シリンダ２０のそれぞれの作動油の圧力ＰＬと、複数の油圧シリンダ２０のそれぞれを駆動するために操作される操作装置５の操作量Ｓとに基づいて、複数の油圧シリンダ２０のそれぞれに供給される作動油の配分流量Ｑａを算出する。本実施形態において、配分流量算出部１１２は、油圧シリンダ２０の作動油の圧力ＰＬと、操作装置５の操作量Ｓと、油圧ポンプ３０から吐出される作動油の吐出圧力Ｐとに基づいて、配分流量Ｑａを算出する。
【０１２８】
油圧シリンダ２０の作動油の圧力ＰＬは、負荷圧力センサ８０によって検出される。配分流量算出部１１２は、バケット負荷圧力センサ８１からバケットシリンダ２１の作動油の圧力ＰＬｂｋを取得し、アーム負荷圧力センサ８２からアームシリンダ２２の作動油の圧力ＰＬａｒを取得し、ブーム負荷圧力センサ８３からブームシリンダ２３の作動油の圧力ＰＬｂｍを取得する。
【０１２９】
操作装置５の操作量Ｓは、操作量センサ９０によって検出される。配分流量算出部１１２は、バケット操作量センサ９１からバケットシリンダ２１を駆動するために操作される操作装置５の操作量Ｓｂｋを取得し、アーム操作量センサ９２からアームシリンダ２２を駆動するために操作される操作装置５の操作量Ｓａｒを取得し、ブーム操作量センサ９３からブームシリンダ２３を駆動するために操作される操作装置５の操作量Ｓｂｍを取得する。
【０１３０】
油圧ポンプ３０の作動油の吐出圧力Ｐは、吐出圧力センサ８００によって検出される。配分流量算出部１１２は、吐出圧力センサ８０１から第１油圧ポンプ３１の作動油の吐出圧力Ｐ１を取得し、吐出圧力センサ８０２から第２油圧ポンプ３２の作動油の吐出圧力Ｐ２を取得する。
【０１３１】
配分流量算出部１１２は、複数の油圧シリンダ２０（２１，２２，２３）のそれぞれの作動油の圧力ＰＬ（ＰＬｂｋ，ＰＬａｒ，ＰＬｂｍ）と、複数の油圧シリンダ２０（２１，２２，２３）のそれぞれを駆動するために操作される操作装置５の操作量Ｓ（Ｓｂｋ，Ｓａｒ，Ｓｂｍ）とに基づいて、複数の油圧シリンダ２０（２１，２２，２３）のそれぞれに供給される作動油の配分流量Ｑａ（Ｑａｂｋ，Ｑａａｒ，Ｑａｂｍ）を算出する。
【０１３２】
配分流量算出部１１２は、（１）式に基づいて配分流量Ｑａを算出する。
【０１３３】
Ｑａ＝Ｑｄ×√｛（Ｐ−ＰＬ）／ΔＰＣ｝・・・（１）
【０１３４】
（１）式において、Ｑｄは、油圧シリンダ２０の作動油の要求流量である。Ｐは、油圧ポンプ３０から吐出される作動油の吐出圧力である。ＰＬは、油圧シリンダ２０の作動油の負荷圧力である。ΔＰＣは、主操作弁６０の入口側と出口側との設定差圧である。本実施形態において、主操作弁６０の入口側と出口側との差圧が設定差圧ΔＰＣに設定される。設定差圧ΔＰＣは、第１主操作弁６１、第２主操作弁６２、及び第３主操作弁６３のそれぞれについて予め設定され、記憶装置１０２に記憶されている。
【０１３５】
バケットシリンダ２１の配分流量Ｑａｂｋ、アームシリンダ２２の配分流量Ｑａａｒ、及びブームシリンダ２３の配分流量Ｑａｂｍのそれぞれは、（２）式、（３）式、及び（４）式に基づいて算出される。
【０１３６】
Ｑａｂｋ＝Ｑｄｂｋ×√｛（Ｐ−ＰＬｂｋ）／ΔＰＣ｝・・・（２）
Ｑａａｒ＝Ｑｄａｒ×√｛（Ｐ−ＰＬａｒ）／ΔＰＣ｝・・・（３）
Ｑａｂｍ＝Ｑｄｂｍ×√｛（Ｐ−ＰＬｂｍ）／ΔＰＣ｝・・・（４）
【０１３７】
（２）式において、Ｑｄｂｋは、バケットシリンダ２１の作動油の要求流量である。ＰＬｂｋは、バケットシリンダ２１の作動油の圧力である。（３）式において、Ｑｄａｒは、アームシリンダ２２の作動油の要求流量である。ＰＬａｒは、アームシリンダ２２の作動油の圧力である。（４）式において、Ｑｄｂｍは、ブームシリンダ２３の作動油の要求流量である。ＰＬｂｍは、ブームシリンダ２３の作動油の負荷圧力である。本実施形態において、第１主操作弁６１の入口側と出口側との設定差圧ΔＰＣと、第２主操作弁６２の入口側と出口側との設定差圧ΔＰＣと、第３主操作弁６３の入口側と出口側との設定差圧ΔＰＣとは、同じ値である。
【０１３８】
要求流量Ｑｄ（Ｑｄｂｋ，Ｑｄａｒ，Ｑｄｂｍ）は、操作装置５の操作量Ｓ（Ｓｂｋ，Ｓａｒ，Ｓｂｍ）に基づいて算出される。本実施形態において、要求流量Ｑｄ（Ｑｄｂｋ，Ｑｄａｒ，Ｑｄｂｍ）は、操作量センサ９０（９１，９２，９３）で検出されたパイロット圧に基づいて算出される。操作装置５の操作量Ｓ（Ｓｂｋ，Ｓａｒ，Ｓｂｍ）と操作量センサ９０（９１，９２，９３）で検出されたパイロット圧とは１対１で対応する。配分流量算出部１１２は、操作量センサ９０によって検出されたパイロット圧を主操作弁６０のスプールストロークに変換し、スプールストロークに基づいて要求流量Ｑｄを算出する。パイロット圧と主操作弁６０のスプールストロークとの関係を示す第１相関データ、及び主操作弁６０のスプールストロークと要求流量Ｑｄとの関係を示す第２相関データは、既知データであり、記憶装置１０２に記憶されている。パイロット圧と主操作弁６０のスプールストロークとの関係を示す第１相関データ、及び主操作弁６０のスプールストロークと要求流量Ｑｄとの関係を示す第２相関データのそれぞれは、変換テーブルデータを含む。
【０１３９】
配分流量算出部１１２は、第１主操作弁６１に作用するパイロット圧を検出したバケット操作量センサ９１の検出信号を取得する。配分流量算出部１１２は、記憶装置１０２に記憶されている第１相関データを使って、第１主操作弁６１に作用するパイロット圧を第１主操作弁６１のスプールストロークに変換する。これにより、バケット操作量センサ９１の検出信号と記憶装置１０２に記憶されている第１相関データとに基づいて、第１主操作弁６１のスプールストロークが算出される。また、配分流量算出部１１２は、記憶装置１０２に記憶されている第２相関データを使って、算出された第１主操作弁６１のスプールストロークをバケットシリンダ２１の要求流量Ｑｄｂｋに変換する。これにより、配分流量算出部１１２は、バケットシリンダ２１の要求流量Ｑｄｂｋを算出することができる。
【０１４０】
配分流量算出部１１２は、第２主操作弁６２に作用するパイロット圧を検出したアーム操作量センサ９２の検出信号を取得する。配分流量算出部１１２は、記憶装置１０２に記憶されている第１相関データを使って、第２主操作弁６２に作用するパイロット圧を第２主操作弁６２のスプールストロークに変換する。これにより、アーム操作量センサ９２の検出信号と記憶装置１０２に記憶されている第１相関データとに基づいて、第２主操作弁６２のスプールストロークが算出される。また、配分流量算出部１１２は、記憶装置１０２に記憶されている第２相関データを使って、算出された第２主操作弁６２のスプールストロークをアームシリンダ２２の要求流量Ｑｄａｒに変換する。これにより、配分流量算出部１１２は、アームシリンダ２２の要求流量Ｑｄａｒを算出することができる。
【０１４１】
配分流量算出部１１２は、第３主操作弁６３に作用するパイロット圧を検出したブーム操作量センサ９３の検出信号を取得する。配分流量算出部１１２は、記憶装置１０２に記憶されている第１相関データを使って、第３主操作弁６３に作用するパイロット圧を第３主操作弁６３のスプールストロークに変換する。これにより、ブーム操作量センサ９３の検出信号と記憶装置１０２に記憶されている第１相関データとに基づいて、第３主操作弁６３のスプールストロークが算出される。また、配分流量算出部１１２は、記憶装置１０２に記憶されている第２相関データを使って、算出された第３主操作弁６３のスプールストロークをブームシリンダ２３の要求流量Ｑｄｂｍに変換する。これにより、配分流量算出部１１２は、ブームシリンダ２３の要求流量Ｑｄｂｍを算出することができる。
【０１４２】
なお、上述のように、バケット負荷圧力センサ８１は、バケット負荷圧力センサ８１Ｃとバケット負荷圧力センサ８１Ｌとを含み、バケットシリンダ２１の作動油の圧力ＰＬｂｋは、バケットシリンダ２１のキャップ側空間２１Ｃの作動油の圧力ＰＬｂｋｃと、バケットシリンダ２１のロッド側空間２１Ｌの作動油の圧力ＰＬｂｋｌとを含む。（２）式を用いて配分流量Ｑａｂｋを算出するとき、配分流量算出部１１２は、第１主操作弁６１のスプールの移動方向に基づいて、圧力ＰＬｂｋｃ及び圧力ＰＬｂｋｌのいずれか一方を選択する。例えば、第１主操作弁６１のスプールが第１方向に移動する場合、配分流量算出部１１２は、バケット負荷圧力センサ８１Ｃで検出された圧力ＰＬｂｋｃを用いて、（２）式に基づいて配分流量Ｑａｂｋを算出する。第１主操作弁６１のスプールが第１方向とは反対方向である第２方向に移動する場合、配分流量算出部１１２は、バケット負荷圧力センサ８１Ｌで検出された圧力ＰＬｂｋｌを用いて、（２）式に基づいて配分流量Ｑａｂｋを算出する。
【０１４３】
同様に、アーム負荷圧力センサ８２は、アーム負荷圧力センサ８２Ｃとアーム負荷圧力センサ８２Ｌとを含み、アームシリンダ２２の作動油の圧力ＰＬａｒは、アームシリンダ２２のキャップ側空間２２Ｃの作動油の圧力ＰＬａｒｃと、アームシリンダ２２のロッド側空間２２Ｌの作動油の圧力ＰＬａｒｌとを含む。（３）式を用いて配分流量Ｑａａｒを算出するとき、配分流量算出部１１２は、第２主操作弁６２のスプールの移動方向に基づいて、圧力ＰＬａｒｃ及び圧力ＰＬａｒｌのいずれか一方を選択する。例えば、第２主操作弁６２のスプールが第１方向に移動する場合、配分流量算出部１１２は、アーム負荷圧力センサ８２Ｃで検出された圧力ＰＬａｒｃを用いて、（３）式に基づいて配分流量Ｑａａｒを算出する。第２主操作弁６２のスプールが第１方向とは反対方向である第２方向に移動する場合、配分流量算出部１１２は、アーム負荷圧力センサ８２Ｌで検出された圧力ＰＬａｒｌを用いて、（３）式に基づいて配分流量Ｑａａｒを算出する。
【０１４４】
同様に、ブーム負荷圧力センサ８３は、ブーム負荷圧力センサ８３Ｃとブーム負荷圧力センサ８３Ｌとを含み、ブームシリンダ２３の作動油の圧力ＰＬｂｍは、ブームシリンダ２３のキャップ側空間２３Ｃの作動油の圧力ＰＬｂｍｃと、ブームシリンダ２３のロッド側空間２３Ｌの作動油の圧力ＰＬｂｍｌとを含む。（４）式を用いて配分流量Ｑａｂｍを算出するとき、配分流量算出部１１２は、第３主操作弁６３のスプールの移動方向に基づいて、圧力ＰＬｂｍｃ及び圧力ＰＬｂｍｌのいずれか一方を選択する。例えば、第３主操作弁６３のスプールが第１方向に移動する場合、配分流量算出部１１２は、ブーム負荷圧力センサ８３Ｃで検出された圧力ＰＬｂｍｃを用いて、（４）式に基づいて配分流量Ｑａｂｍを算出する。第３主操作弁６３のスプールが第１方向とは反対方向である第２方向に移動する場合、配分流量算出部１１２は、ブーム負荷圧力センサ８３Ｌで検出された圧力ＰＬｂｍｌを用いて、（４）式に基づいて配分流量Ｑａｂｍを算出する。
【０１４５】
本実施形態においては、油圧ポンプ３０から吐出される作動油の吐出圧力Ｐは、吐出圧力センサ８００によって検出される。なお、（１）式から（４）式において、油圧ポンプ３０が吐出される作動油の吐出圧力Ｐが未知である場合、配分流量算出部１１２は、（５）式が収束するように繰り返し数値計算を実施して、配分流量Ｑａｂｋ，Ｑａａｒ，Ｑａｂｍを算出してもよい。
【０１４６】
Ｑｌｐ＝Ｑａｂｋ＋Ｑａａｒ＋Ｑａｂｍ・・・（５）
【０１４７】
（５）式において、Ｑｌｐは、ポンプ制限流量である。ポンプ制限流量Ｑｌｐは、油圧ポンプ３０の最大吐出流量Ｑｍａｘ、第１油圧ポンプ３１の目標出力に基づいて決定される第１油圧ポンプ３１の目標吐出流量Ｑｔ１、及び第２油圧ポンプ３２の目標出力に基づいて決定される第２油圧ポンプ３２の目標吐出流量Ｑｔ２のうち最も小さい値である。
【０１４８】
なお、本実施形態においては、操作装置５はパイロット圧方式の操作レバーを含み、操作量センサ９０（９１，９２，９３）として圧力センサが用いられる。操作装置５が電気方式の操作レバーを含んでもよい。操作装置５が電気方式の操作レバーを含む場合、操作量センサ（９１，９２，９３）として操作レバーのストロークを示すレバーストロークを検出可能なストローセンサが用いられる。配分流量算出部１１２は、操作量センサ９０によって検出されたレバーストロークを主操作弁６０のスプールストロークに変換し、スプールストロークに基づいて要求流量Ｑｄを算出することができる。配分流量算出部１１２は、予め定められている変換テーブルを用いて、レバーストロークをスプールストロークに変換することができる。
【０１４９】
＜決定部＞
決定部１１４は、配分流量算出部２０１で算出された配分流量Ｑａに基づいて、合流状態にすること又は分流状態にすることを決定する。本実施形態において、決定部１１４は、配分流量算出部１１２で算出された配分流量Ｑａと閾値Ｑｓとの比較結果に基づいて、合流状態にすること又は分流状態にすることを決定する。
【０１５０】
閾値Ｑｓは、油圧シリンダ２０の配分流量Ｑａについての閾値である。配分流量算出部１１２で算出された配分流量Ｑａが閾値Ｑｓ以下のとき、決定部１１４は、分流状態にすることを決定する。配分流量算出部１１２で算出された配分流量Ｑａが閾値Ｑｓよりも多いとき、決定部１１２は、合流状態にすることを決定する。
【０１５１】
本実施形態において、閾値Ｑｓは、第１油圧ポンプ３１及び第２油圧ポンプ３２のそれぞれが吐出可能な作動油の最大吐出流量Ｑｍａｘである。すなわち、本実施形態において、決定部１１４は、配分流量Ｑａと最大吐出流量Ｑｍａｘとの比較結果に基づいて、合流状態にすること又は分流状態にすることを決定する。配分流量Ｑａが最吐出流量Ｑｍａｘ以下のとき、決定部１１４は、分流状態にすることを決定する。配分流量Ｑａが最大吐出流量Ｑｍａｘよりも多いとき、決定部１１４は、合流状態にすることを決定する。
【０１５２】
本実施形態においては、バケットシリンダ２１に供給される作動油の配分流量Ｑａｂｋとアームシリンダ２２に供給される作動油の配分流量Ｑａａｒとの和が第１油圧ポンプ３１の最大吐出流量Ｑ１ｍａｘ以下、且つブームシリンダ２３に供給される作動油の配分流量Ｑａｂｍが第２油圧ポンプ３２の最大吐出流量Ｑ２ｍａｘ以下であるとき、決定部１１４は、分流状態にすることを決定する。バケットシリンダ２１に供給される作動油の配分流量Ｑａｂｋとアームシリンダ２２に供給される作動油の配分流量Ｑａａｒとの和が第１油圧ポンプ３１の最大吐出流量Ｑ１ｍａｘよりも多いとき、又はブームシリンダ２３に供給される作動油の配分流量Ｑａｂｍが第２油圧ポンプ３２の最大吐出流量Ｑ２ｍａｘよりも多いとき、決定部１１４は、合流状態にすることを決定する。
【０１５３】
以下の説明においては、配分流量算出部１１２で算出された配分流量Ｑａが閾値Ｑｓ以下であり、決定部１１４が分流状態にすることを決定できる条件が成立したことを適宜、分流条件成立、と称する。
【０１５４】
＜判定部＞
判定部１１６は、エンジン４の出力が制限されるか否かを判定する。判定部１１６は、排ガス処理装置２００が異常状態であると判定したとき、エンジン４の出力が制限されると判定する。また、判定部１１６は、排ガスセンサ３００が異常状態であると判定したとき、エンジン４の出力が制限されると判定する。判定部１１６は、エンジン４の保護ができなくなったとき、例えば排ガスセンサ３００の一部である外気温度センサ３０７、冷却液温度センサ３０８、及び図示しないエンジン油圧センサの少なくとも一つが異常状態であると判定したとき、エンジン４の出力が制限されると判定する。
【０１５５】
排ガス処理装置２００が異常状態であるとは、排ガス処理装置２００による排ガスの処理能力（浄化能力）が低下する又は低下する可能性がある事象が生じた状態をいう。例えば、還元剤タンク２０５に収容されている還元剤Ｒの量が使用により、又は漏れ等により許容値よりも減少する事象が生じたとき、排ガス処理装置２００による排ガスの処理能力（浄化能力）が低下する又は低下する可能性がある。還元剤タンク２０５に収容されている還元剤Ｒの量は、還元剤センサ２０９によって検出される。判定部１１６は、還元剤センサ２０９の検出信号に基づいて、還元剤タンク２０５に収容されている還元剤Ｒの量が許容値よりも減少していると判定したとき、エンジン４の出力が制限されると判定する。
【０１５６】
排ガスセンサ３００が異常状態であるとは、排ガスセンサ３００による排ガスの状態の検出精度が低下する事象又は排ガスの状態の検出ができない事象が生じた状態という。例えば、ＮＯｘセンサ３０１が故障した場合、ＮＯｘセンサ３０１が故障したことを示す異常信号が判定部１１６に送信される。判定部１１６は、取得した異常信号に基づいて、ＮＯｘセンサ３０１がＮＯｘの濃度の検出をできないと判定したとき、エンジン４の出力が制限されると判定する。また、吸気流量センサ３０５が故障したり、大気圧センサ３０６が故障したり場合においても、異常信号が判定部１１６に送信される。判定部１１６は、取得した異常信号に基づいて、吸気流量センサ３０５の検出信号に基づいてＮＯｘの流量を算出できないと判定したとき、又は大気圧センサ３０６の検出信号に基づいてＮＯｘの流量を推測できないと判定したとき、エンジン４の出力が制限されると判定する。
【０１５７】
＜合分流制御部＞
合分流制御部１１８は、決定部１１４の決定結果及び判定部１１６の判定結果に基づいて、第１合分流弁６７を制御する指令信号を出力する。合分流制御部１１８は、エンジン４の出力が制限されていると判定部１１６が判定したとき、合流状態になるように、第１合分流弁６７を制御する指令信号を第１合分流弁６７に出力する。
【０１５８】
本実施形態において、合分流制御部１１８は、分流状態にすることを決定部１１４が決定しても、エンジン４の出力が制限されると判定部１１６が判定したとき、合流状態になるように、第１合分流弁６７を制御する指令信号を第１合分流弁６７に出力する。
【０１５９】
合分流制御部１１８は、エンジン４の出力が制限されていないと判定部１１６が判定したとき、決定部１１４の決定結果に基づいて、合流状態及び分流状態のいずれか一方になるように、第１合分流弁６７を制御する指令信号を第１合分流弁６７に出力する。
【０１６０】
＜排ガス処理制御部＞
排ガス処理制御部１２０は、排ガス処理装置２００を制御する指令信号を出力する。排ガス処理制御部１２０は、排ガスセンサ３００の検出信号を取得し、排ガスセンサ３００の検出信号に基づいて、還元触媒２０３に供給する還元剤Ｒの供給量を決定する。排ガス処理制御部１２０は、決定した供給量で還元剤Ｒが供給されるように、例えば供給ポンプ２０７を制御する指令信号を出力する。
【０１６１】
＜エンジン制御部＞
エンジン制御部１２２は、エンジン４の出力を制御する。エンジン制御部１２２は、燃料噴射装置１７に指令信号を出力してエンジン４に対する燃料噴射量を制御することによって、エンジン４の出力を制御する。
【０１６２】
本実施形態において、エンジン制御部１２２は、排ガス処理装置２００が異常状態であるとき、エンジン４に対する燃料噴射量を制御して、エンジン４の出力を制限する。また、エンジン制御部１２２は、排ガスセンサ３００が異常状態であるとき、エンジン４に対する燃料噴射量を制御して、エンジン４の出力を制限する。エンジン制御部１２２は、燃料噴射装置１７から噴射される燃料噴射量を減少させることによって、エンジン４の出力を低減させる。また、エンジン制御部１２２は、排ガスが正常状態に制御されないとき、エンジン４の出力を制限する。また、エンジン制御部１２２は、エンジン４の保護ができなくなったとき、例えば排ガスセンサ３００の一部である外気温度センサ３０７、冷却液温度センサ３０８、及び図示しないエンジン油圧センサの少なくとも一つが異常状態であるとき、エンジン４の出力を制限する。
【０１６３】
上述のように、排ガス処理装置２００が異常状態であるとは、排ガス処理装置２００による排ガスの処理能力（浄化能力）が低下する又は低下する可能性がある事象が生じた状態をいう。排ガス処理装置２００が異常状態であるにもかかわらず、エンジン４を高出力で作動させてしまうと、エンジン４から排出された多量の排ガスを十分に浄化することができない。その結果、十分に浄化されていない多量の排ガスが大気空間に放出されてしまう。そのため、排ガス処理装置２００が異常状態であると判定したとき、エンジン制御部１２２は、エンジン４に対する燃料噴射量を減少させて、エンジン４の出力を制限する。例えば、エンジン制御部１２２は、還元剤センサ２０９の検出信号に基づいて、還元剤タンク２０５に収容されている還元剤Ｒの量が許容値よりも減少していると判定したとき、エンジン４の出力を低減させる。これにより、エンジン４から排出される排ガスが少量となり、十分に浄化されていない多量の排ガスが大気空間に放出されてしまうことが抑制される。
【０１６４】
上述のように、排ガスセンサ３００が異常状態であるとは、排ガスセンサ３００による排ガスの状態の検出精度が低下する事象又は排ガスの状態の検出ができない事象が生じた状態をいう。排ガスセンサ３００が異常状態であると、排ガス処理制御部１２０は、排ガスセンサ３００の検出信号に基づいて、還元触媒２０３に供給する適正な還元剤Ｒの供給量を決定することが困難となる。例えば、供給される還元剤Ｒが過多であると、排ガスとともにアンモニアが大気空間に放出されてしまう可能性が高くなる。一方、供給される還元剤Ｒが過少であると、ＮＯｘが十分に低減されず、大気空間に放出されてしまう可能性が高くなる。そのため、排ガスセンサ３００が異常状態であると判定したとき、エンジン制御部１２２は、エンジン４に対する燃料噴射量を減少させて、エンジン４の出力を制限する。例えば、エンジン制御部１２２は、ＮＯｘセンサ３０１が故障したことを示す異常信号を取得したとき、エンジン４の出力を低減させる。排ガス処理制御部１２０は、出力が低減されたエンジン４からの排ガスに含まれるＮＯｘの流量を推測して、アンモニアが放出されず、且つ、排ガスに含まれるＮＯｘが低減されるように、還元剤Ｒの供給量を決定することができる。
【０１６５】
図６は、本実施形態に係るエンジン４のトルク線図の一例を示す図である。エンジン４の上限トルク特性が、図６に示す最大出力トルク線Ｌａによって規定される。エンジン４のドループ特性が、図６に示すエンジンドループ線Ｌｂによって規定される。エンジン目標出力が、図６に示す等出力線Ｌｃによって規定される。
【０１６６】
エンジン制御部１２２は、上限トルク特性、ドループ特性、及びエンジン目標出力に基づいて、エンジン４を制御する。エンジン制御部１２２は、エンジン４の回転数及びトルクが、最大出力トルク線Ｌａ、エンジンドループ線Ｌｂ、及び等出力線Ｌｃを超えないように、エンジン４を制御する。
【０１６７】
すなわち、エンジン制御部１２２は、エンジン４の回転数及びトルクが、最大出力トルク線Ｌａとエンジンドループ線Ｌｂと等出力線Ｌｃとによって規定されるエンジン出力トルク線Ｌｔを超えないように、エンジン４に対する燃料噴射量を制御する指令信号を出力する。
【０１６８】
エンジン４の出力が制限されないとき、エンジン制御部１２２は、エンジン４の出力を、等出力線Ｌｃ１で示す目標出力に設定する。エンジン４の出力が制限されないとき、エンジン制御部１２２は、エンジン４の回転数及びトルクが、等出力線Ｌｃ１を超えないように、エンジン４に対する燃料噴射量を調整する。
【０１６９】
排ガス処理装置２００及び排ガスセンサ３００の少なくとも一方が異常状態となり、エンジン４の出力を制限する必要が生じたとき、エンジン制御部１２２は、エンジン４の出力を、等出力線Ｌｃ２で示す目標出力に設定する。等出力線Ｌｃ２で示すエンジン４の出力は、等出力線Ｌｃ１で示すエンジン４の出力よりも小さい。エンジン４の出力を制限するとき、エンジン制御部１２２は、エンジン４の回転数及びトルクが、等出力線Ｌｃ２を超えないように、エンジン４に対する燃料噴射量を調整する。
【０１７０】
［制御方法］
図７は、本実施形態に係る油圧ショベル１の制御方法の一例を示すフローチャートである。配分流量算出部１１２は、配分流量Ｑａ（Ｑａｂｋ，Ｑａａｒ，Ｑａｂｍ）を算出する（ステップＳＰ１０）。
【０１７１】
決定部１１４は、配分流量算出部１１２で算出された配分流量Ｑａと閾値Ｑｓとを比較して、分流状態にすることを決定できる分流条件が成立したか否かを判定する（ステップＳＰ２０）。
【０１７２】
ステップＳＰ２０において、分流条件が成立していないと判定されたとき（ステップＳＰ２０：Ｎｏ）、決定部１１４は、合流状態にすることを決定する。合分流制御部１１８は、合流状態になるように、第１合分流弁６７に指令信号を出力する。これにより、油圧システム１０００Ａは、合流状態で作動する（ステップＳＰ４０）。
【０１７３】
なお、ステップＳＰ２０において、分流条件が成立しているか否かの判定時において、油圧システム１０００Ａが合流状態で作動しているとき、合分流制御部１１８は、合流状態が維持されるように、第１合分流弁６７を制御する。分流条件が成立しているか否かの判定時において、油圧システム１０００Ａが分流状態で作動しているとき、合分流弁制御部１１８は、分流状態から合流状態に切り換わるように、第１合分流弁６７を制御する。
【０１７４】
ステップＳＰ２０において、分流条件が成立していると判定されたとき（ステップＳＰ２０：Ｙｅｓ）、決定部１１４は、分流状態にすることを決定する。判定部１１６は、エンジン４の出力が制限されているか否かを判定する（ステップＳＰ３０）。
【０１７５】
例えば、還元剤タンク２０５に収容されている還元剤Ｒの量が許容値よりも少ない場合、排ガス処理装置２００が異常状態であることを示す異常信号が判定部１１６に送信される。また、排ガスセンサ３００が異常状態であるとき、排ガスセンサ３００が異常状態であることを示す異常信号が判定部１１６に送信される。これら異常信号は、エンジン４の出力が制限されることを示す制限信号である。判定部１１６は、制限信号を取得したとき、エンジン４の出力が制限されると判定する。
【０１７６】
ステップＳＰ３０において、エンジン４の出力が制限されていないと判定されたとき（ステップＳＰ３０：Ｎｏ）、合分流制御部１１８は、分流状態になるように、第１合分流弁６７に指令信号を出力する。これにより、油圧システム１０００Ａは、分流状態で作動する（ステップＳＰ５０）。
【０１７７】
ステップＳＰ３０において、エンジン４の出力が制限されていると判定されたとき（ステップＳＰ３０：Ｙｅｓ）、合分流制御部１１８は、合流状態になるように、第１合分流弁６７に指令信号を出力する。これにより、油圧システム１０００Ａは、合流状態で作動する（ステップＳＰ４０）。
【０１７８】
なお、油圧システム１０００Ａが合流状態で作動しているときであってエンジン４の出力が制限されていると判定されたとき、合分流制御部１１８は、合流状態が維持されるように、第１合分流弁６７を制御する。油圧システム１０００Ａが分流状態で作動しているときに、ステップＳＰ３０においてエンジン４の出力が制限されていると判定されたとき、合分流制御部１１８は、分流状態から合流状態に切り換わるように、第１合分流弁６７を制御する。
【０１７９】
油圧システム１０００Ａが合流状態で作動するとき（ステップＳＰ４０）、第１油圧ポンプ３１から吐出された作動油及び第２油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、バケットシリンダ２１、アームシリンダ２２、及びブームシリンダ２３のそれぞれに供給される。
【０１８０】
油圧システム１０００Ａが分流状態で作動するとき（ステップＳＰ５０）、第１油圧ポンプ３１から吐出された作動油は、バケットシリンダ２１及びアームシリンダ２２に供給され、第２油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、ブームシリンダ２３に供給される。
【０１８１】
［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、合流状態と分流状態とを切り換え可能な制御システム１０００において、エンジン４の出力（回転数）が制限されるとき、油圧システム１０００Ａは合流状態になる。エンジン４の出力が低下したとき、油圧システム１０００Ａが分流状態になると、例えばバケットシリンダ２１及びアームシリンダ２２のそれぞれに供給される作動油の流量が減少する。その結果、バケット２１の作動速度又はアーム２２の作動速度が低下して、油圧ショベル１の作業性が低下する可能性がある。本実施形態においては、エンジン４の出力が制限されるとき、油圧システム１０００Ａが分流状態になることが制限され、合流状態になるので、バケットシリンダ２１及びアームシリンダ２２のそれぞれに供給される作動油の流量が減少することが抑制される。そのため、油圧ショベル１の作業性の低下が抑制される。
【０１８２】
また、エンジン４の出力（回転数）が低下しているときに油圧システム１０００Ａが分流状態になっても、分流条件が不成立となり、分流状態から合流状態に戻り易くなる。分流状態から合流状態に戻るときに、第１油圧ポンプ３１から吐出作動油の圧力と第２油圧ポンプ３２から吐出作動油の圧力との差が大きいと、ショックが発生する可能性がある。本実施形態においては、エンジン４の出力が低下するときには、油圧システム１０００Ａが合流状態になるので、ショックの発生が抑制される。
【０１８３】
また、本実施形態においては、排ガス処理装置２００が異常状態であるときに、エンジン４の出力が制限されると判定される。排ガス処理装置２００が異常状態であるときに、エンジン４の出力が制限されることにより、多量のＮＯｘが大気空間に放出されることが抑制される。
【０１８４】
また、本実施形態においては、排ガスセンサ３００が異常状態であるときに、エンジン４の出力が制限される。排ガスセンサ３００が異常状態であるときに、エンジン４の出力が制限されることにより、アンモニア又はＮＯｘが待機空間に放出されることが抑制される。
【０１８５】
また、本実施形態においては、分流条件が成立しても、エンジン４の出力が制限されると判定されたとき、油圧システム１０００Ａは合流状態になる。そのため、バケットシリンダ２１及びアームシリンダ２２のそれぞれに供給される作動油の流量が減少することが抑制され、油圧ショベル１の作業性の低下が抑制される。
【０１８６】
また、本実施形態においては、エンジン４に対する燃料噴射量が低減されることによって、エンジン４の出力が制限される。これにより、発生するＮＯｘの量が低減される。
【０１８７】
なお、上述の実施形態においては、第１合分流弁６７を作動させるか否かを決定するときに用いられる閾値Ｑｓは、最大吐出流量Ｑｍａｘであるとした。閾値Ｑｓは、最大吐出流量Ｑｍａｘよりも小さい値でもよい。
【０１８８】
なお、上述の実施形態においては、作業機械１は、ハイブリッド方式の油圧ショベル１であることとした。作業機械１は、ハイブリッド方式の油圧ショベル１でなくてもよい。上述の実施形態においては、上部旋回体２は電動モータ２５によって旋回していたが、油圧モータによって旋回するようにしてもよい。油圧モータは、第１油圧アクチュエータ又は第２油圧アクチュエータのいずれかに旋回モータを含めて、配分流量とポンプ出力を算出してもよい。
【０１８９】
なお、上述の実施形態においては、制御システム１０００が油圧ショベル１に適用されることとした。制御システム１０００が適用される作業機械は、油圧ショベル１に限定されず、油圧ショベル以外の油圧駆動の作業機械に広く適用可能である。
【符号の説明】
【０１９０】
１…油圧ショベル（作業機械）、２…上部旋回体、３…下部走行体、３Ｃ…履帯、４…エンジン、４Ｒ…エンジン回転数センサ、４Ｓ…出力シャフト、５…操作装置、５Ｌ…左操作レバー、５Ｒ…右操作レバー、６…運転室、６Ｓ…運転席、７…機械室、８…燃料タンク、９…作動油タンク、１０…作業機、１１…バケット、１２…アーム、１３…ブーム、１４…蓄電器、１４Ｃ…変圧器、１５Ｇ…第１インバータ、１５Ｒ…第２インバータ、１６…回転センサ、１７…燃料噴射装置、１７Ａ…蓄圧室、１７Ｂ…インジェクタ、１８…吸気管、１９…排気管、２０…油圧シリンダ、２１…バケットシリンダ、２１Ａ…第１バケット流路、２１Ｂ…第２バケット流路、２１Ｃ…キャップ側空間、２１Ｌ…ロッド側空間、２２…アームシリンダ、２２Ａ…第１アーム流路、２２Ｂ…第２アーム流路、２２Ｃ…キャップ側空間、２２Ｌ…ロッド側空間、２３…ブームシリンダ、２３Ａ…第１ブーム流路、２３Ｂ…第２ブーム流路、２３Ｃ…キャップ側空間、２３Ｌ…ロッド側空間、２４…油圧モータ、２５…電動モータ、２７…発電電動機、２９…コモンレール制御部、３０…油圧ポンプ、３０Ａ…斜板、３０Ｓ…斜板角センサ、３１…第１油圧ポンプ、３１Ａ…斜板、３１Ｂ…サーボ機構、３１Ｓ…傾斜角センサ、３２…第２油圧ポンプ、３２Ａ…斜板、３２Ｂ…サーボ機構、３２Ｓ…傾斜角センサ、３３…スロットルダイヤル、３４…作業モード選択器、３５…エアクリーナ、４０…油圧回路、４１…第１油圧ポンプ流路、４２…第２油圧ポンプ流路、４３…第１供給流路、４４…第２供給流路、４５…第３供給流路、４６…第４供給流路、４７…第１分岐流路、４８…第２分岐流路、４９…第３分岐流路、５０…第４分岐流路、５１…第５分岐流路、５２…第６分岐流路、５３…排出流路、５５…合流流路、６０…主操作弁、６１…第１主操作弁、６２…第２主操作弁、６３…第３主操作弁、６７…第１合分流弁（開閉装置）、６８…第２合分流弁、６９…アンロード弁、７０…圧力補償弁、７１，７２，７３，７４，７５，７６…圧力補償弁、８０…負荷圧力センサ、８１…バケット負荷圧力センサ、８１Ｃ，８１Ｌ…バケット負荷圧力センサ、８２…アーム負荷圧力センサ、８２Ｃ，８２Ｌ…アーム負荷圧力センサ、８３…ブーム負荷圧力センサ、８３Ｃ，８３Ｌ…ブーム圧力センサ、９０…操作量センサ、９１…バケット操作量センサ、９２…アーム操作量センサ、９３…ブーム操作量センサ、１００…制御装置、１００Ａ…ポンプコントローラ、１００Ｂ…ハイブリッドコントローラ、１００Ｃ…エンジンコントローラ、１０１…演算処理装置、１０２…記憶装置、１０３…入出力インターフェース装置、１１２…配分流量算出部、１１４…決定部、１１６…判定部、１１８…合分流制御部、１２０…排ガス処理制御部、１２２…エンジン制御部、２００…排ガス処理装置、２０１…フィルタユニット、２０２…管路、２０３…還元触媒、２０４…還元剤供給装置、２０５…還元剤タンク、２０６…供給管、２０７…供給ポンプ、２０８…噴射ノズル、２０９…還元剤センサ、３００…排ガスセンサ、３０１…ＮＯｘセンサ、３０２…圧力センサ、３０３…温度センサ、３０４…圧力センサ、３０５…吸気流量センサ、３０６…大気圧センサ、３０７…外気温度センサ、３０８…冷却液温度センサ、７０１…シャトル弁、７０２…シャトル弁、８００…吐出圧力センサ、８０１…吐出圧力センサ、８０２…吐出圧力センサ、１０００…制御システム、１０００Ａ…油圧システム、１０００Ｂ…電動システム、Ｂｒ１…第１分岐部、Ｂｒ２…第２分岐部、Ｂｒ３…第３分岐部、Ｂｒ４…第４分岐部、Ｒ…還元剤、ＲＸ…旋回軸。
【図１】
2017188460.tif 000003
【図２】
2017188460.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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