作业机械、动力单元及作业机械的柴油发动机制造技术

本发明专利技术提供一种作业机械、动力单元及作业机械的柴油发动机，在省略或简化了后处理装置的基础上，能够将所排出的有害物质降低到发达国家的排放规定所要求的基准值以下的水平。通过在比包括额定转速在内的高转速区域NH更低的低转速区域NL内以最大输出转矩成为比额定转速的最大输出马力点M1的转矩小的中间转矩的特性Xa的方式限制最大输出转矩的柴油发动机(1)，来驱动液压泵(7)，通过从液压泵(7)排出的液压油，驱动液压执行机构。

Diesel engine for working machine, power unit and operation machine

The invention provides a diesel engine operating machinery, power unit and operating machinery, basic processing device in simplified or omitted after the harmful substances can be discharged, to reduce emissions in developed countries to the required levels below the reference value. The characteristics of Xa intermediate torque in the low speed region than the regional NL NH high speed including lower rated speed, the maximum output torque is the torque to the maximum output power M1 rated speed of small ways to limit the maximum output torque of the diesel engine (1), to drive the hydraulic pump (7), by from the hydraulic pump (7) discharging hydraulic oil, hydraulic actuator.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】作业机械、动力单元及作业机械的柴油发动机
本专利技术涉及液压挖掘机等作业机械、用于该作业机械的动力单元及作业机械的柴油发动机。
技术介绍
液压挖掘机等作业机械具备柴油发动机来作为原动机，通过该柴油发动机来驱动至少一个液压泵，通过从液压泵排出的液压油，驱动一个或多个液压执行机构，进行必要的作业。柴油发动机具备燃料喷射装置，通过该燃料喷射装置控制燃料喷射量，控制发动机转速和输出转矩。该作业机械的柴油发动机通常以能够进行多种作业的方式控制输出，使得在发动机转速对输出转矩线图上，能够在包括燃料喷射量成为最大的满载特性在内的广泛区域内输出(专利文献1)。此外，在柴油发动机中，考虑到对人体或环境的影响，针对废气中所含的有害物质例如氮氧化物(NOx)或粒子状物质(PM)的排放所制定的规定越来越严格。作为降低这些有害物质的方法，已知有以下两种。(1)改善燃烧以降低来自发动机的有害物质的排放本身的方法；(2)对来自发动机的废气设置后处理装置，去除这些有害物质的方法。关于(1)，例如提出了所谓的低温预混燃烧技术，该低温预混燃烧技术通过将喷射时期延迟到压缩上止点后等，来使点火延迟期长期化，通过由EGR实现的氧浓度的降低及燃烧室内的气体流动控制，来在该点火延迟期中，形成预混合气，改善燃烧(专利文献2及3)。但是，该预混燃烧技术上受到限制，使用预混燃烧限定在低转速且低发动机负荷的区域内。不能利用该预混燃烧的区域不得不采用扩散燃烧。关于(2)，有使用过滤器来去除粒子状物质的提案(专利文献4)、向废气喷射尿素还原剂等而使其反应来去除氮氧化物的提案(专利文献5)等。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2007－177719号公报专利文献2：特开2009－47014号公报专利文献3：特开2009－085979号公报专利文献4：特开2011－12612号公报专利文献5：特开2009－13845号公报
技术实现思路
如专利文献1所述，作业机械的柴油发动机通常以进行多种作业的方式控制输出，使得能够在发动机转速对输出转矩线图上的广泛区域内输出。其结果是，在为了降低有害物质而采用上述(1)的技术即专利文献2及3所述的低温预混合技术的情况下，需要对广泛的输出区域全域优化燃烧。但是，既向广泛的输出区域全域输出规定的动力性能又优化燃烧是极其困难的，结果是，有害物质的降低效果有限。另一方面，上述(2)的技术即专利文献4及5所述的追加后处理装置的技术会使系统变得复杂，因此，会产生多余的初始成本或维修、运行成本。特别是，在使用尿素还原剂的方法中，在比较小型的作业机械中，还存在尿素罐等的搭载场所的问题、尿素还原剂的补给工时及防止尿素还原剂劣化的保管技术的问题。本专利技术的目的在于，提供一种作业机械、动力单元及作业机械的柴油发动机，在省略或简化了后处理装置的基础上，还能够将被排放的有害物质降低到发达国家的排放规定所要求的基准值以下的水平。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种作业机械，其具备：柴油发动机、由所述柴油发动机驱动的至少一个液压泵、通过从所述液压泵排出的液压油来驱动的至少一个液压执行机构，所述柴油发动机为如下的发动机：在比包括额定转速在内的第一转速区域更低的第二转速区域内，以使所述柴油发动机的最大输出转矩成为比所述额定转速的最大输出马力点的转矩小的中间转矩的特性的方式限制所述最大输出转矩。像这样，因为通过在比包括额定转速在内的第一转速区域更低的第二转速区域内，以柴油发动机的最大输出转矩成为比额定转速的最大输出马力点的转矩还小的中间转矩的特性的方式进行输出限制，来使发动机转速对输出转矩线图上的转矩输出区域比以往更窄，所以容易应用燃烧优化技术，容易降低排气中所含的有害物质。例如，能够在第二转速区域的低转矩的输出区域内应用如预混燃烧那样的燃烧改善对策，在常用的第一转速区域中的极小一部分高转矩区域内虽然也应用扩散燃烧，但对于扩散燃烧条件而使燃烧最优化。另外，因为转矩输出区域窄，来回进行预混燃烧和扩散燃烧的路径(频率)减小，所以两种燃烧的切换条件也变得简单。由此，能够将排气中所含有的有害物质降低到发达国家的排放规定所要求的基准值以下的水平。这里，本专利技术优选的特征如上所述。在所述第二转速区域内被限制后的最大输出转矩也可以比在将所述柴油发动机的目标转速设定在所述第二转速区域内并要以该转速来驱动所述作业机械时所述液压泵应输出的最大转矩小。在所述第二转速区域内被限制后的最大输出转矩也可以为所述柴油发动机的最大输出转矩点的转矩的75％以下。所述第一转速区域包括所述柴油发动机的最大输出转矩点的转速，且所述最大输出转矩点的转速是超过所述额定转速的75％的转速，所述第二转速区域是比所述柴油发动机的最大输出转矩点的转速低的转速区域。所述柴油发动机包括燃料喷射装置、和控制该燃料喷射装置的电子控制装置，所述电子控制装置通过限制从所述燃料喷射装置供给的燃料喷射量，来限制所述最大输出转矩。所述柴油发动机以在所述第二转速区域内进行预混燃烧的方式控制燃料喷射装置。所述柴油发动机以在所述第一转速区域内在低转矩侧进行预混燃烧、在高转矩侧进行扩散燃烧的方式控制燃料喷射装置。所述柴油发动机通过使实际转速与目标转速相匹配的转速控制，来控制转速和转矩。所述柴油发动机具备用于去除废气中所含的粒子状物质的过滤器和催化剂中的至少一方。还具备与所述柴油发动机并用的用来驱动所述液压泵的电动机。另外，本专利技术的作业机械还具备：转速指示装置，其用于设定所述柴油发动机的目标转速；以及控制装置，其在由所述转速指示装置设定的目标转速位于所述第二转速区域内且所述液压执行机构未被驱动时，将由所述转速指示装置设定的目标转速指示给所述柴油发动机，在由所述转速指示装置设定的目标转速位于所述第二转速区域内且所述液压执行机构已被驱动时，使所述目标转速上升到第一转速区域内的转速，将该上升后的目标转速指示给所述柴油发动机。由此，如上所述，即使在比包括额定转速在内的第一转速区域低的第二转速区域的柴油发动机的最大输出转矩被限制为中间转矩的特性的情况下，在液压执行机构被驱动而发动机的负荷转矩随之增加时，通过所述控制装置和转速指示装置，使目标转速上升到第一转速区域内的转速，因此，发动机的输出转矩仍能够增加到比由第二转速区域限制的最大输出转矩更大的必要最大转矩，能够得到作为作业机械所要求的输出转矩，能够确保操作性。所述液压泵为变量型的液压泵，所述控制装置在所述液压执行机构被驱动且使目标转速上升到所述第一转速区域内的转速时，计算出由所述转速指示装置设定的目标转速下的必要最大输出马力，在所述柴油发动机的转速上升到了所述第一转速区域时，以所述液压泵的吸收马力不超过所述必要最大输出马力的方式控制所述液压泵的最大转矩。另外，所述控制装置在所述液压执行机构被驱动且使目标转速上升到所述第一转速区域内的转速时，在所述柴油发动机的转速位于所述第二转速区域内期间，以使所述柴油发动机的输出转矩不超过所述限制后的最大输出转矩的方式控制所述液压泵的最大转矩。另外，为了实现上述目的，本专利技术提供了一种将上述的柴油发动机和电动机一体化而成的动力单元。进而，本专利技术提供了一种上述的作业机械的柴油发动机。专利技术效果根据本专利技术，在省略或简化了后处理装置的基础上，能够将被排出的有害物质降低到发达本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种作业机械，其特征在于，具备：柴油发动机；由所述柴油发动机驱动的至少一个液压泵；以及通过从所述液压泵排出的液压油来驱动的至少一个液压执行机构，所述柴油发动机为如下的发动机：其限制所述柴油发动机的最大输出转矩，使得在比包括额定转速在内的第一转速区域更低的第二转速区域内，所述最大输出转矩成为比所述额定转速的最大输出马力点的转矩小的中间转矩的特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种作业机械，其特征在于，具备：柴油发动机；由所述柴油发动机驱动的至少一个液压泵；以及通过从所述液压泵排出的液压油来驱动的至少一个液压执行机构，所述柴油发动机为如下的发动机：其限制所述柴油发动机的最大输出转矩，使得在比包括额定转速在内的第一转速区域更低的第二转速区域内，所述最大输出转矩成为比所述额定转速的最大输出马力点的转矩小的中间转矩的特性。2.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，在所述第二转速区域内被限制后的最大输出转矩，比在将所述柴油发动机的目标转速设定在所述第二转速区域内并要以该转速来驱动所述作业机械时所述液压泵应输出的最大转矩小。3.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，在所述第二转速区域内被限制后的最大输出转矩为所述柴油发动机的最大输出转矩点的转矩的75％以下。4.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，所述第一转速区域包括所述柴油发动机的最大输出转矩点的转速，且所述最大输出转矩点的转速是超过所述额定转速的75％的转速，所述第二转速区域是比所述柴油发动机的最大输出转矩点的转速低的转速区域。5.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，所述柴油发动机包括燃料喷射装置、和控制该燃料喷射装置的电子控制装置，所述电子控制装置通过限制从所述燃料喷射装置供给的燃料喷射量，来限制所述最大输出转矩。6.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，所述柴油发动机以在所述第二转速区域内进行预混燃烧的方式控制燃料喷射装置。7.根据权利要求1或6所述的作业机械，其特征在于，所述柴油发动机以在所述第一转速区域内在低转矩侧进行预混燃烧、在高转矩侧进行扩散燃烧的方式控制燃料喷射装置。8.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，所述柴油发动机通过使实际转速与目标转速相匹配的转速控制，来控制转速和转矩。9....

【专利技术属性】
技术研发人员：枝村学，梶田勇辅，星野雅俊，石川广二，糸贺健太郎，石川直树，梅原努，
申请(专利权)人：日立建机株式会社，株式会社丰田自动织机，
类型：发明
国别省市：日本,JP