[發明專利]液壓作業機械

有效

• 申請號: 201380034296.2
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN104395539B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 星野雅俊;石原新士;藤島一雄
• 申請（專利權）人: 日立建機株式會社
• 主分類號: E02F9/20
• 分類號: E02F9/20;F02D29/00;F02D29/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳偉

技術領域

本發明涉及液壓挖掘機等液壓作業機械，尤其涉及除了發動機以外還具備由蓄電裝置驅動的輔助電動機的混合動力驅動式的液壓作業機械。

背景技術

近年來，在液壓挖掘機等液壓作業機械領域中，發動機排出的廢氣的限制一年比一年嚴格。另外，由于燃料費的高漲、不景氣的影響，市場上強烈請求燃料消耗率的提高。

為了應對排氣限制，發動機廠商等正在努力減少特別是廢氣中包含的顆粒狀物質PM和氮氧化物NOx，目前開發出了很多燃燒控制的高度化技術。另一方面，還開發出了通過將DPF(diesel?particulate?filter，柴油機微粒過濾器)、尿素SCR系統等廢氣后處理裝置設置于發動機與消音器之間，來進行上述顆粒狀物質PM和氮氧化物NOx的捕集和凈化處理的技術，與燃燒控制的高度化技術適當地進行組合來應對更嚴格的廢氣限制。

但是，通常，上述DPF、尿素SCR系統等廢氣后處理裝置復雜且使用昂貴的材料。例如使用于DPF的催化劑使用白金。另外，在尿素SCR系統中需要具備預先儲藏有尿素的容器和尿素噴射裝置。因此，具備廢氣后處理裝置的發動機系統與單獨的系統相比成本相當高。因而，為了除去或簡化后處理裝置，期望確定從發動機本身減少PM、NOx等限制對象成分的排出的方法。

另一方面，為了提高燃料消耗率，提出并開發了作為驅動源，除了發動機以外還具備由電池等蓄電裝置驅動的輔助電動機的混合動力驅動式的液壓作業機械。在具有該結構的混合動力驅動中，對于泵所需要的輸出，不僅通過發動機還通過輔助電動機來供給即可。以往，與液壓泵的輸出對應地確定發動機的轉矩，但是如果使用輔助電動機，則能夠將發動機的轉矩設定為期望的值。因而，能夠將用轉速和轉矩表現的發動機的動作點設定為燃料效率良好的點。

例如在專利文獻1所提出的工程機械(液壓作業機械)中，通過具有由發動機驅動的電動機，而將發動機輸出的剩余量儲存為電能來實現節能，在發動機輸出不足時，放出所儲存的該電能來驅動電動機而維持所需的泵吸收轉矩。在專利文獻1中，通過這種結構，能夠采用具有相當于工程機械進行作業時所需的平均馬力的額定輸出的小型發動機，從而實現燃料消耗率的提高、排出CO₂的削減。

在專利文獻2的圖6中提出的作業機械中，構成為由發動機和電動機驅動液壓泵來產生液壓，將發動機輸出的增加率設定為規定值，并將根據該增加率的規定值求出的發動機的輸出上限值與根據液壓泵所請求的液壓輸出求出的請求輸出進行比較，在請求輸出超過輸出上限值時，通過電動機的輸出補充超出部分的輸出。在專利文獻2中，通過這種結構，在液壓負載急劇增大時，也能夠控制為發動機的負載不會急劇增大，能夠將發動機的運轉條件維持為適當的范圍，因此能夠避免燃燒效率下降、產生黑煙、發動機停止。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第4512283號

專利文獻2：日本專利第4633813號

發明內容

發明要解決的問題

在液壓挖掘機等液壓作業機械中，在進行挖掘等作業時，液壓泵所請求的負載的變動急劇并且非常大，其結果，與汽車等不同，對發動機施加的負載在發動機額定轉矩的大約0～100％的范圍內瞬間地變動。這對應于由發動機的轉速和轉矩表現的發動機的動作點快速且大范圍地變化這一情況。

另一方面，發動機僅噴射與所請求的轉矩對應的量的燃料，并且為了減少廢氣中的作為大氣污染物的顆粒狀物質PM和氮氧化物NOx的排出量而對燃料噴射、吸入空氣、使廢氣回流為進氣的EGR氣體等的量進行控制。此時，在轉速和轉矩固定的穩態運轉中，能夠使上述各控制量穩定地維持為最優值，因此能夠相當程度地抑制顆粒狀物質PM和氮氧化物NOx的排出量，還提高燃料消耗率。相反，在發動機的轉速、轉矩發生變化的過渡狀態下，難以準確地預測上述各控制量的響應，從而難以在變化中的各時刻將各控制量控制為最優值，性質與相當程度地最優化后的穩態運轉下的燃燒不同，因此顆粒狀物質PM和氮氧化物NOx的排出量增加，燃料消耗率也惡化。

為了應對這些情況，而增加DPF的容量、尿素SCR系統的容器，或者通過在DPF中多噴射燃料來提高廢氣的溫度從而縮短使堆積的PM強制地燃燒的再生控制的啟動間隔，或者在尿素SCR系統中進行與發動機的燃料噴射狀況相應的極細的尿素噴射控制等，這些措施均導致成本上升、燃料消耗率進一步惡化。

總之，認為對發動機施加的負載變動的變化越急劇且越大則越不利于排氣和燃料消耗率。