(57)【要約】【課題】外気の状態に応じて必要最小限の燃料を用いてフィルタを再生する油圧作業機械の排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気浄化装置１は、フィルタ３、触媒９、可変容量ポンプ４、リリーフバルブ４ａ、コントローラ５及び外気温度センサ６を備え、可変容量ポンプ４の吐出量及び吐出圧の少なくとも一方をコントローラ５により増加させてフィルタ３に捕集された粒子状物質を高温になった排気で酸化除去する。コントローラ５は、外気温度の基準温度と、基準温度のときに排気温度を触媒９が活性する温度まで上昇させるための可変容量ポンプ４の吐出量及び吐出圧の所定値とを記憶していて、外気が基準温度と等しいと吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を所定値となるように制御し、外気が基準温度より低いと吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を所定値より増加させ、外気が基準温度より高いと吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を所定値より減少させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
上記フィルタより上流側の排気通路に設けられ、所定の温度で活性して該排気通路を流れる排気の温度を上昇させる触媒と、
上記エンジンと連動駆動して車両各部にオイルを送り出すオイル供給手段と、
上記オイル供給手段から送り出されるオイルの吐出量及び吐出圧を制御するコントローラとを備え、
上記オイル供給手段の吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を上記コントローラにより増加させてエンジンに負荷を掛けることで排気温度を上記触媒が活性する温度まで上昇させ、上記フィルタに捕集された粒子状物質が触媒の活性化作用で高温となった排気により酸化除去されて上記フィルタが再生されるように構成された油圧作業機械の排気浄化装置であって、
上記コントローラには、外気温度を検出する外気温度検出手段が接続され、
上記コントローラは、外気温度の基準温度と、該基準温度のときに排気温度を触媒が活性する温度まで上昇させるための上記オイル供給手段の吐出量及び吐出圧の所定値とを内部に記憶していて、上記外気温度検出手段の検出温度が基準温度と等しい場合には、上記オイル供給手段の吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を上記所定値となるように制御し、上記外気温度検出手段の検出温度が上記基準温度より低い場合には、上記オイル供給手段による吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を上記所定値より増加させるように制御し、上記外気温度検出手段の検出温度が上記基準温度より高い場合には、上記オイル供給手段による吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を上記所定値より減少させるように制御することを特徴とする油圧作業機械の排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の油圧作業機械の排気浄化装置であって、
上記オイル供給手段が、可変容量ポンプと、該可変容量ポンプに付設され上記コントローラからの指令によりポンプ内に貯留するオイルをオイル貯留側に戻すリリーフバルブとで構成されていることを特徴とする油圧作業機械の排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１に記載の油圧作業機械の排気浄化装置であって、
上記オイル供給手段が、固定容量型ポンプと、該固定容量型ポンプに付設され上記コントローラからの指令によりポンプ内に貯留するオイルをオイル貯留側に戻す圧力可変型バルブとで構成されていることを特徴とする油圧作業機械の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧作業機械に備えられたエンジンから排出される排気を浄化する排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、耐久性や信頼性の観点から主にディーゼルエンジンが搭載される油圧作業機械には、排ガス規制に対応するために、エンジンから排出される排気を浄化する排気浄化装置を備えることが欠かせなくなってきている。上記排気浄化装置は、エンジンの排気中に含まれるすす等の粒子状物質（パティキュレート、以下、ＰＭという）を上記エンジンの排気通路に設けられたフィルタに捕集させ排気温度を高めることで上記フィルタに捕集されたＰＭを酸化除去してフィルタを再生するようにしている。この場合、上記ＰＭを酸化除去するには約６００度を超える排気温度が必要なので、エンジンに負荷を掛けることによって排気温度を上昇させるとともに触媒が活性するのを利用してＰＭを酸化除去するのに必要な排気温度となるようにしている。
【０００３】
例えば、特許文献１の排気浄化装置では、排気温度を上昇させるために、エンジンと連動駆動する可変容量ポンプのオイルの吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を上げることによりエンジンに負荷を掛けて排気温度を上昇させるようにしている。
【０００４】
また、特許文献２の排気浄化装置では、排気温度を上昇させるために、エンジンの吸気量を調節する吸気絞り弁の開度を小さくして排気量を減少させることにより、単位量当たりの排気の持つ熱量を増加させて排気温度を上昇させるようにしている。そして、吸気絞り弁の開度は、外気温度に対応して変化させるようになっていて、外気温度が低い場合には、触媒が活性する温度まで排気温度が速やかに上昇するように、外気温度が高い場合に比べて吸気絞り弁の開度を小さくする構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１６６８４０公報（段落００１７、図１）
【特許文献２】特開２００６−７０８２６公報（段落０００９、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、建設業界においても、省エネの観点からエンジンが消費する燃料を少なくしたいという要望がある。しかし、特許文献１では、外気温度が変動しても外気温度に影響を受けずに確実にフィルタが再生するように、外気温度の想定される下限値を基準として、その下限値のときに排気温度を触媒が活性する温度まで上昇させるのに必要な負荷をエンジンに掛けるように可変容量ポンプの吐出量及び吐出圧を変動させるようにしていて、外気温度が下限値でないときには、エンジンに不必要な負荷がかかってしまい、無駄に燃料を消費してしまう。
【０００７】
また、特許文献２では、外気温度に対応させて吸気絞り弁の開度を調整することにより、触媒が活性する温度まで排気温度を速やかに上昇させることが可能になっていて、触媒が活性する温度まで排気温度を上昇させるのに時間が短縮されることからその分燃料の消費の改善は期待できるものの、そのときの外気の状態に対して、必要最小限の燃料を用いて排気温度を触媒が活性する温度まで上昇させているとは言えない。
【０００８】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、油圧作業機械の排気浄化装置において、外気の状態に応じて必要最小限の燃料を用いてフィルタを再生することができる油圧作業機械の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、油圧作業機械の排気浄化装置において、フィルタ再生時に、外気温度の変化に応じてポンプを制御することでエンジンに掛かる負荷を変動させたことを特徴とする。
【００１０】
具体的には、エンジンの排気通路に設けられ排気中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、上記フィルタより上流側の排気通路に設けられ、所定の温度で活性して該排気通路を流れる排気の温度を上昇させる触媒と、上記エンジンと連動駆動して車両各部にオイルを送り出すオイル供給手段と、上記オイル供給手段から送り出されるオイルの吐出量及び吐出圧を制御するコントローラとを備え、上記オイル供給手段の吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を上記コントローラにより増加させてエンジンに負荷を掛けることで排気温度を上記触媒が活性する温度まで上昇させ、上記フィルタに捕集された粒子状物質が触媒の活性化作用で高温となった排気により酸化除去されて上記フィルタが再生されるように構成された油圧作業機械の排気浄化装置において、次のような解決手段を講じた。
【００１１】
すなわち、第１の発明では、上記コントローラには、外気温度を検出する外気温度検出手段が接続され、上記コントローラは、外気温度の基準温度と、該基準温度のときに排気温度を触媒が活性する温度まで上昇させるための上記オイル供給手段の吐出量及び吐出圧の所定値とを内部に記憶していて、上記外気温度検出手段の検出温度が基準温度と等しい場合には、上記オイル供給手段の吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を上記所定値となるように制御し、上記外気温度検出手段の検出温度が上記基準温度より低い場合には、上記オイル供給手段による吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を上記所定値より増加させるように制御し、上記外気温度検出手段の検出温度が上記基準温度より高い場合には、上記オイル供給手段による吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を上記所定値より減少させるように制御することを特徴とする。
【００１２】
第２の発明では、第１の発明において、上記オイル供給手段が、可変容量ポンプと、該可変容量ポンプに付設され上記コントローラからの指令によりポンプ内に貯留するオイルをオイル貯留側に戻すリリーフバルブとで構成されていることを特徴とする。
【００１３】
第３の発明では、第１の発明において、上記オイル供給手段が、固定容量型ポンプと、該固定容量型ポンプに付設され上記コントローラからの指令によりポンプ内に貯留するオイルをオイル貯留側に戻す圧力可変型バルブとで構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明では、ＰＭを捕集したフィルタを再生する際、外気温度が基準温度に比べて低い場合には、オイル供給手段の吐出量及び吐出圧の少なくとも一方が増加することによりエンジンに掛かる負荷がさらに増える。これにより、外気温度が低く、排気からの放熱量が多くなってしまう状態においても、排気温度を触媒が活性する温度まで確実に上昇させることができる。一方、外気温度が基準温度に比べて高い場合には、オイル供給手段の吐出量及び吐出圧の少なくとも一方が減少することによりエンジンに掛かる負荷が減少する。これにより、外気温度が高く排気からの放熱量が少なくなる状態で、排気温度を触媒が活性する温度まで上昇させるのに必要なエンジンの燃料の消費を抑えることができる。したがって、外気の状態に応じて、必要最小限の燃料を用いて触媒が活性する温度まで排気温度を上昇させることができる。
【００１５】
第２の発明では、可変容量ポンプは、一般的に油圧作業機械に用いられるものであり、既存の設備を利用して排気浄化装置を構成でき、安価な装置を提供できる。
【００１６】
第３の発明では、固定容量型ポンプは、可変容量ポンプに比べて構造が比較的簡単であるので、フィルタの再生処理の際にポンプで細かな吐出量及び吐出圧の変更が繰り返されても故障し難く、保守が容易な装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態１に係る排気浄化装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態１に係る排気浄化装置のフィルタ再生時における制御動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態２に係る排気浄化装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係る排気浄化装置１を示す。該排気浄化装置１は、図示しない油圧ショベル等の油圧作業機械に設けられていて、当該油圧作業機械の動力源としてのエンジン２と、該エンジン２から排出される排気を流す排気通路８に設けられたフィルタ３と、所定の温度で活性して排気通路８を流れる温度を上昇させる白金等の触媒９と、車両各部のアクチュエータ（図示せず）にオイルを送り出す可変容量ポンプ４と、主に油圧作業機械の車両部分を制御するコントローラ５と、外気温度を検出する外気温度センサ（外気温度検出手段）６とを備えている。
【００１９】
上記フィルタ３は、エンジン２から排出される排気中に含まれるすす等のＰＭを大気中に放出させないように捕集するものであり、例えば、コーディライトや窒化ケイ素（ＳiＮ）といった素材で蜂巣状の孔を交互に目詰めした構造のものが知られている。上記フィルタ３に捕集されたＰＭは、フィルタ３に溜まり過ぎるとエンジン２の排気抵抗が高くなってエンジン２に悪影響を及ぼすので、排気温度を高めてフィルタ３に溜まったＰＭを酸化除去することによりフィルタ３を再生するようにしている。上記フィルタ３には、ＰＭを酸化除去できる約６００度まで排気温度を上昇させるために上記触媒９が付設されていて、エンジン２の出力を上げて排気温度を触媒９が活性する約３００度まで上昇させ、そして、触媒９が活性することにより排気温度が約６００度まで上昇するようにしている。
【００２０】
上記可変容量ポンプ４は、アキシャル型プランジャポンプであり、棒状のプランジャと該プランジャの中心軸に対して所定の角度をなす傾斜面を有する斜板とを備え、エンジン２のクランク軸と一体に斜板を回転させることによって、上記斜板の傾斜面の外周寄りに当接するプランジャが軸心に沿って往復運動してオイルを送り出すようになっていて、斜板の傾斜面の角度（傾転角）を変更することによって、オイルの吐出量を変更できるようになっている。
【００２１】
上記可変容量ポンプ４には、図示しないが車両各部のアクチュエータを潤滑するためのオイルが貯留された作動油タンクへ上記可変容量ポンプ４内のオイルを戻すことが可能な設定圧力固定型のリリーフバルブ４ａが付設されている。該リリーフバルブ４ａは、上記コントローラ５に制御されていて、該コントローラ５の指令により開放して上記可変容量ポンプ４内のオイルをオイルパンへと戻すことにより、可変容量ポンプ４の吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を上げて、エンジン２に掛かる負荷を増やすことができるようになっている。本発明のオイル供給手段１０は、可変容量ポンプ４とリリーフバルブ４ａとで構成されている。
【００２２】
上記コントローラ５は、可変容量ポンプ４、リリーフバルブ４ａ及び外気温度センサ６と接続されていて、エンジン２の排気通路８に設置された圧力測定器（図示せず）の測定値からフィルタ３が目詰まりを起こしていると判断すると、上記可変容量ポンプ４の斜板の角度及びリリーフバルブ４ａを制御して、可変容量ポンプ４の吐出量及び吐出圧を上げることによりエンジン２の負荷を高めて排気温度を上昇させるようになっている。
【００２３】
上記コントローラ５は、外気温度の基準温度と、該基準温度のときに排気温度を触媒９が活性する温度まで上昇させるための必要最小限の熱量をエンジン２から得ることが可能な可変容量ポンプ４の吐出量及び吐出圧の所定値とをコントローラ５内部に記憶していて、フィルタ３を再生する際に、上記外気温度センサ６の検出温度が基準温度と等しい場合には、可変容量ポンプ４の吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を上記所定値となるように制御して触媒を活性させるようにしている。
【００２４】
また、上記コントローラ５は、上記外気温度センサ６により検出した検出温度が基準温度より低い場合には、上記可変容量ポンプ４の吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を上記所定値より増加させるようになっている。可変容量ポンプ４の吐出量及び吐出圧の増加値α１は、外気温度の基準温度と検出温度との差に応じた設定値が予めコントローラ５内部に記憶されていて、その差分に応じた値を増加させるようになっている。
【００２５】
さらに、上記コントローラ５は、上記外気温度センサ６により検出した検出温度が基準温度より高い場合には、上記可変容量ポンプ４の吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を上記所定値より減少させるようになっている。可変容量ポンプ４の吐出量及び吐出圧の減少値α２は、外気温度の基準温度と検出温度との差に応じた設定値が予めコントローラ５内部に記憶されていて、その差分に応じた値を減少させるようになっている。
【００２６】
次に、排気浄化装置１のフィルタ３再生時における具体的な制御動作を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００２７】
まずステップＳ１では、外気温度センサ６が外気温度を検出して検出温度をコントローラ５に出力する。
【００２８】
次に、ステップＳ２では、コントローラ５が、エンジン２の排気通路８に設置された圧力測定器（図示せず）の測定値からフィルタ３が目詰まりを起こしているかどうかを判定する。このステップＳ２の判定がＮＯであるとき、すなわち、コントローラ５が、フィルタ３の目詰まりが起こっていないと判断したときはフィルタ３の再生処理を行わず終了する。
【００２９】
一方、ステップＳ２の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ３に進み、コントローラ５が、外気温度の検出温度と予めコントローラ５内部に記憶されている外気温度の基準温度とを比較判定する。
【００３０】
このステップＳ３の判定がＹＥＳであるとき、すなわち、コントローラ５が、外気温度の検出温度と基準温度とが等しいと判定すると、ステップＳ４に進み、コントローラ５は、可変容量ポンプ４の吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を上記所定値となるように可変容量ポンプ４の斜板の傾斜面及びリリーフバルブ４ａを制御する。
【００３１】
一方、ステップＳ３の判定がＮＯであるときには、ステップＳ５に進み、コントローラ５が、外気温度の検出温度が予めコントローラ５内部に記憶されている外気温度の基準温度より低いかどうかを判定する。
【００３２】
このステップＳ５の判定がＹＥＳであるとき、すなわち、コントローラ５が、外気温度の検出温度が基準温度より低いと判定すると、ステップＳ６に進み、コントローラ５は、可変容量ポンプ４の吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を上記所定値よりα１分増加させる。
【００３３】
一方、ステップＳ５の判定がＮＯであるとき、すなわち、コントローラ５が、外気温度の検出温度が基準温度より高いと判定すると、ステップＳ７に進み、コントローラ５は、可変容量ポンプ４及びリリーフバルブ４ａを制御して、可変容量ポンプ４の吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を上記所定値よりα２分減少させる。
【００３４】
以上より、本実施形態１の排気浄化装置１によれば、ＰＭを捕集したフィルタ３を再生する際、外気温度が基準温度に比べて低い場合には、可変容量ポンプ４の吐出量及び吐出圧の少なくとも一方が増加することによりエンジン２に掛かる負荷がさらに増える。これにより、外気温度が低く、排気からの放熱量が多くなってしまう状態においても、排気温度を触媒が活性する温度まで確実に上昇させることができる。一方、外気温度が基準温度に比べて高い場合には、可変容量ポンプ４の吐出量及び吐出圧の少なくとも一方が減少することによりエンジン２に掛かる負荷が減少する。これにより、外気温度が高く排気からの放熱量が少なくなる状態で、排気温度を触媒が活性する温度まで上昇させるのに必要なエンジン２の燃料の消費を抑えることができる。したがって、外気の状態に応じて、必要最小限の燃料を用いて触媒が活性する温度まで排気温度を上昇させることができる。
【００３５】
また、可変容量ポンプ４は、一般的に油圧作業機械に用いられるものであり、既存の設備を利用して排気浄化装置１を構成でき、安価な装置を提供できる。
【００３６】
尚、実施形態１では、可変容量ポンプ４にアキシャル型プランジャポンプを使用したが、特にこれに限るものでなく、例えば、ベーンポンプであってもよいし、その他の可変容量ポンプでもよい。
《発明の実施形態２》
図３は、本発明の実施形態２に係る排気浄化装置１を示す。この実施形態２では、オイル供給手段１０が、固定容量ポンプ７と、圧力可変型バルブ７ａとで構成されている点が実施形態１と異なっているだけで、他の部分は同じであるため、以下、異なる部分のみを詳細に説明する。
【００３７】
実施形態２の固定容量ポンプ７は、外接式ギアポンプであり、ケースと、該ケース内で噛み合う２つの歯車とを備えていて、その２つの歯車の回転によってケースの吸込口からオイルを取り込んでケースの吐出口からオイルを吐出するようになっている。
【００３８】
上記固定容量ポンプ７には、図示しないが車両各部のアクチュエータを潤滑するためのオイルが貯留された作動油タンクへ上記固定容量ポンプ７内のオイルを戻すことが可能な設定圧力可変型バルブ７ａが付設されている。該圧力可変型バルブ７ａは、上記コントローラ５に制御されていて、該コントローラ５からの指令により開放して上記固定容量ポンプ７内のオイルをオイルパンへ戻す際の圧力を変更できるようになっている。したがって、コントローラ５が、圧力可変型バルブ７ａを制御することにより、固定容量ポンプ７の吐出量及び吐出圧の少なくとも一方を上げて、エンジン２に掛かる負荷を増やすことができるようになっている。本発明のオイル供給手段１０は、固定容量ポンプ７と圧力可変型バルブ７ａとで構成されている。
【００３９】
実施形態２における排気浄化装置１のフィルタ３再生時における具体的な制御動作は、オイル供給手段１０が、可変容量ポンプ４及び圧力固定型のリリーフバルブ４ａではなく、固定容量ポンプ７及び圧力可変型バルブ７ａにより構成されていて、フィルタ３再生時に、固定容量ポンプ７の吐出量及び吐出圧を上げる点以外は実施形態１と同じであるため詳細な説明は省略する。
【００４０】
したがって、実施形態２の排気浄化装置１によれば、固定容量ポンプ７は、実施形態１の可変容量ポンプ４に比べて構造が比較的簡単であるので、フィルタ３の再生処理の際に固定容量ポンプ７で細かな吐出量及び吐出圧の変更が繰り返されても故障し難く、保守が容易な装置を提供できる。
【００４１】
尚、実施形態２では、固定容量ポンプ７に外接式ギアポンプを使用したが、特にこれに限るものでなく、例えば、内接式ギアポンプであってもよい。
【００４２】
また、本発明の実施形態１，２では、コントローラ５が、エンジン２の排気通路８に設置された圧力測定器（図示せず）の測定値からフィルタ３が目詰まりを起こしていると判断すると、オイル供給手段１０を制御して排気温度を上昇させるようにしているが、これに限らず、例えば、コントローラ５が、エンジン２の稼働時間等からフィルタ３の目詰まりが起こる周期を予測し、その周期になるとオイル供給手段１０を制御して排気温度を上昇させるようにしてもよいし、使用者が予め設定した周期になると、コントローラ５がオイル供給手段１０を制御して排気温度を上昇させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、油圧作業機械に備えられたエンジンから排出される排気を浄化する排気浄化装置に適している。
【符号の説明】
【００４４】
１        排気浄化装置
２        エンジン
３        フィルタ
４        ポンプ
４ａ        リリーフバルブ
５        コントローラ
６        外気温度センサ（外気温度検出手段）
７        ポンプ
７ａ        圧力可変型バルブ（リリーフバルブ）
８        排気通路
９        触媒
１０        オイル供給手段
【図１】
2011247157.tif 000003
【図２】
2011247157.tif 000004
【図３】
2011247157.tif 000005