(57)【要約】【課題】車体の急変動の影響を除いた強制再生を実現することができる作業機械の排気浄化装置の提供。【解決手段】本発明は、エンジン１０の排気中のＰＭを捕集するフィルタ２０と、このフィルタ２０の上流と下流の差圧を検出する差圧検出器２１と、強制再生が必要な時期に至ったかどうか判定する再生判定部２２ａを有するコントローラ２２を備えており、このコントローラ２２が、エンジン１０の稼働に関係する状態量、例えばエンジン回転数Ｎが急変動したかどうかを判定する変動判定部２２ｂを有し、この変動判定部２２ｂによってエンジン回転数Ｎが急変動したと判定されたとき、再生判定部２２ａによる判定を、エンジン回転数Ｎの急変動の影響が少なくなると見做される所定時間Ｔの間、無効にする処理を行うものから成っている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業装置と、この作業装置が取り付けられる車体本体と、この車体本体に設けられ、上記作業装置を駆動するエンジンと備えた作業機械に備えられ、
上記エンジンの排気中に含まれるバティキュレートマターを排気下流にて捕集するフィルタと、このフィルタの排気上流と下流との差圧を検出する差圧検出器と、
この差圧検出器で検出された差圧と、判定の閾値である判定差圧との比較によって、上記フィルタに捕集されたパティキュレートマターを燃焼させる強制再生が必要な時期に至ったかどうかを判定する再生判定部を有するコントローラとを備えた作業機械の排気浄化装置において、
上記コントローラは、上記エンジンの稼働に関係する状態量が急変動したかどうかを判定する変動判定部を有し、この変動判定部によって上記状態量が急変動したと判定されたとき、上記再生判定部による判定を、上記状態量の影響が少なくなると見做される所定時間の間、無効にする処理を行うものから成ることを特徴とする作業機械の排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械の排気浄化装置において、
上記コントローラは、排気流量を演算する第１演算部と、この第１演算部で演算された排気流量と、当該コントローラに予め設定された排気流量と判定差圧との関係を示すマップとに基づいて、上記判定差圧を演算する第２演算部とを有することを特徴とする作業機械の排気浄化装置。
【請求項３】
請求項２に記載の作業機械の排気浄化装置において、
上記エンジンに供給される燃料の噴射量をする燃料制御部を設けるとともに、上記コントローラが、上記燃料制御部を制御する制御信号を出力する燃料噴射量指示部を有し、
上記エンジンに供給される吸気量を検出し、検出信号を上記コントローラに出力する吸気量検出器と、
吸気の温度を検出し、検出信号を上記コントローラに出力する吸気温度検出器と、
上記エンジンの排気の温度を検出し、検出信号を上記コントローラに出力する排気温度検出器とを備え、
上記コントローラは、
上記吸気温度検出器で検出された吸気温度と、当該コントローラに予め設定された吸気温度と吸気密度との関係を示すマップとに応じて求められた吸気密度と、上記吸気量検出器で検出された吸気量とに基づいて、吸気重量を演算する吸気重量演算部と、
この吸気重量演算部で演算された吸気重量と、上記燃料噴射量指示部で指示された燃料噴射量とに基づいて排気重量を演算する排気重量演算部とを有し、
上記コントローラの上記第１演算部は、上記排気温度検出器で検出された排気温度と、当該コントローラに予め設定された排気温度と排気密度との関係を示すマップとに応じて求められた排気密度と、上記排気重量演算部で演算された排気重量とに基づいて、排気流量を演算する処理を行うことを特徴とする作業機械の排気浄化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の作業機械の排気浄化装置において、
上記エンジンの回転数を検出し、検出信号を上記コントローラに出力するエンジン回転数検出器を備え、
上記エンジンの稼働に関係する状態量が、上記エンジン回転数検出器で検出されるエンジン回転数、上記燃料噴射量指示部で指示される燃料噴射量、上記吸気量検出器で検出される吸気量、及び上記コントローラの上記第１演算部で演算される排気流量の少なくとも１つであることを特徴とする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、油圧ショベル等の作業機械に備えられ、エンジンの排気中に含まれるパティキュレートマター（ParticulateMatter:粒子状物質、以下「ＰＭ」という。）を除去するフィルタを備えた作業機械の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術として、特許文献１に示されるものがある。この従来技術は、エンジンの排気中に含まれるＰＭを排気下流にて捕集するフィルタと、排気温度検出器と、フィルタの排気上流と下流との差圧を検出する差圧検出器とを備えている。また、排気流量を演算する演算部と、差圧検出器で検出される差圧と判定の閾値である判定差圧との比較によって、フィルタに捕集されたＰＭを燃焼させる強制再生が必要な時期に至ったかどうかを判定する再生判定部とを有するコントローラを備えている。
【０００３】
このような構成を有する従来技術にあっては、排気温度検出器で検出される排気温度と、排気の基準温度との関係から、差圧検出器で検出される検出差圧ΔＰを基準温度での値に換算して求められる差圧ΔＰ１と、コントローラの演算部で演算された排気流量に対応する基準温度での閾値である判定差圧ΔＰ２との大小をコントローラの再生判定部て比較して、ΔＰ１＞ΔＰ２になると強制再生が必要と判定されるものである。
【０００４】
強制再生は、エンジンの排気中に燃料を噴射し、酸化触媒による酸化反応を利用して排気温度を上昇させ、フィルタに堆積したＰＭを燃焼し、除去するものであり、これによってフィルタの目詰まりを解消することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０７８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した従来の排気浄化装置では、急な燃料噴射量変動や、吸気量変動の少ないトラック等の車両であれば、その時々の排気流量は安定しており、上述の判定差圧ΔＰ２は適切な値を算出することができる。しかし、本発明が対象としている油圧ショベル等の作業機械では、負荷変動、回転変動等の車体の急変動が多く、その時々に算出される排気流量も大きく変動してしまう。このために適切な判定差圧ΔＰ２を算出できないことが起こり得る。したがって、従来技術を作業機械に適用した場合には、判定差圧ΔＰ２を用いてコントローラの再生判定部で判定が行われたときに、実際にはフィルタにＰＭがそれ程堆積されていない状態でも、ΔＰ１＞ΔＰ２と判定されてしまい、必要がないにもかかわらず強制再生が行われる虞がある。このような不要な強制再生は、無駄な燃料噴射を招き、燃費を悪化させることになる。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、車体の急変動の影響を除いた強制再生を実現することができる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】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明は、作業装置と、この作業装置が取り付けられる車体本体と、この車体本体に設けられ、上記作業装置を駆動するエンジンと備えた作業機械に備えられ、上記エンジンの排気中に含まれるバティキュレートマターを排気下流にて捕集するフィルタと、このフィルタの排気上流と下流との差圧を検出する差圧検出器と、この差圧検出器で検出された差圧と、判定の閾値である判定差圧との比較によって、上記フィルタに捕集されたパティキュレートマターを燃焼させる強制再生が必要な時期に至ったかどうかを判定する再生判定部を有するコントローラとを備えた作業機械の排気浄化装置において、上記コントローラは、上記エンジンの稼働に関係する状態量が急変動したかどうかを判定する変動判定部を有し、この変動判定部によって上記状態量が急変動したと判定されたとき、上記再生判定部による判定を、上記状態量の影響が少なくなると見做される所定時間の間、無効にする処理を行うものから成ることを特徴としている。
【０００９】
本発明は、車体の急変動を生じたときには、エンジンの稼働に関係するエンジン回転数、燃料噴射量等の状態量が急変動することに着目してなされたものである。本発明は、コントローラの変動判定部によって車体の急変動に応じてエンジンの稼働に関係する状態量が急変動したと判定されたとき、強制再生を行うかどうかを判定する判定再生部による判定を、状態量の急変動の影響が少なくなるとみなされる所定時間の間、コントローラによって無効にする処理、すなわち再生判定部の判定機能を停止させる処理が行われる。上述した所定時間は、該当する作業機で生じ得る負荷変動を考慮して、実験的に、あるいは経験的に設定される。これにより本発明は、車体の急変動の影響を除いた強制再生を実現することができる。すなわち、不必要な強制再生の実施を抑えることができる。
【００１０】
また本発明は、上記発明において、上記コントローラは、排気流量を演算する第１演算部と、この第１演算部で演算された排気流量と、当該コントローラに予め設定された排気流量と判定差圧との関係を示すマップとに基づいて、上記判定差圧を演算する第２演算部とを有することを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、上記発明において、上記エンジンに供給される燃料の噴射量をする燃料制御部を設けるとともに、上記コントローラが、上記燃料制御部を制御する制御信号を出力する燃料噴射量指示部を有し、上記エンジンに供給される吸気量を検出し、検出信号を上記コントローラに出力する吸気量検出器と、吸気の温度を検出し、検出信号を上記コントローラに出力する吸気温度検出器と、上記エンジンの排気の温度を検出し、検出信号を上記コントローラに出力する排気温度検出器とを備え、上記コントローラは、上記吸気温度検出器で検出された吸気温度と、当該コントローラに予め設定された吸気温度と吸気密度との関係を示すマップとに応じて求められた吸気密度と、上記吸気量検出器で検出された吸気量とに基づいて、吸気重量を演算する吸気重量演算部と、この吸気重量演算部で演算された吸気重量と、上記燃料噴射量指示部で指示された燃料噴射量とに基づいて排気重量を演算する排気重量演算部とを有し、上記コントローラの上記第１演算部は、上記排気温度検出器で検出された排気温度と、当該コントローラに予め設定された複数の排気温度と複数の排気密度との関係を示すマップとに応じて求められた排気密度と、上記排気重量演算部で演算された排気重量とに基づいて、排気流量を演算する処理を行うことを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、上記発明において、上記エンジンの回転数を検出し、検出信号を上記コントローラに出力するエンジン回転数検出器を備え、上記エンジンの稼働に関係する状態量が、上記エンジン回転数検出器で検出されるエンジン回転数、上記燃料噴射量指示部で指示される燃料噴射量、上記吸気量検出器で検出される吸気量、及び上記コントローラの上記第１演算部で演算される排気流量の少なくとも１つであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、作業装置を備えた作業機械にあって、コントローラは、エンジンの稼働に関係する状態量が急変動したかどうかを判定する変動判定部を有し、この変動判定部によって状態量が急変動したと判定されたとき、再生判定部による判定を、状態量の影響が少なくなると見做される所定時間の間、無効にする処理を行うものから成る構成にしてある。この構成に伴って、車体の急変動の影響を除いた強制再生を実現することができる。すなわち、車体の急変動に伴って生じがちな不必要な強制再生の実施を抑え、無駄な燃料の噴射を防ぎ、これによって、排気浄化装置を備えた作業機械における燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る排気浄化装置の一実施形態が備えられる作業機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。
【図２】図１に示す油圧ショベルに備えられる本実施形態に係る排気浄化装置の構成を示す図である。
【図３】本実施形態に備えられるコントローラの要部構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態で得られる特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る作業機械の排気浄化装置の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１６】
図１に示すように、作業機械を構成する油圧ショベルは、走行体１と、この走行体１上に配置される旋回体２とを備えている。これらの走行体１と旋回体２とによって車体本体が構成されている。また、この油圧ショベルは、旋回体２に上下方向の回動可能に取り付けられ、ブーム、アーム等を含む作業装置３と、旋回体２上に設けられる運転室４と、重量バランスを確保するカウンタウエイト５と、運転室４とカウンタウエイト５との間に配置されたエンジン室６とを備えている。
【００１７】
また、この油圧ショベルは、図２に示すように、エンジン室６に収納されるエンジン１０と、エンジン室６に吸入される空気、すなわち吸気中の塵埃を除去するエアクリーナ１１と、このエアクリーナ１１によって清浄化され、吸気路３０によって導かれた吸気を圧縮するターボ過給機のコンプレッサ１２と、このコンプレッサ１２によって圧縮された吸気をエンジン１０に導く吸気路３１，３２と、吸気路３１と吸気路３２との間に配置され、エンジン１０に供給される吸気を冷却するインタクーラ１３とを備えている。また、この油圧ショベルは、エンジン１０の排気を導くターボ過給機のタービン１４及び排気路３３と、エンジン１０の排気の一部を還流させて再びエンジン１０に供給する還流路３４，３５と、これらの還流路３４と還流路３５との間に配置され、エンジン１０に供給される排気を冷却するＥＧＲ（排気還流）クーラ１５とを備えている。
【００１８】
このような構成を有する本実施形態に係る排気浄化装置は、図２に示すように、エンジン１０の排気中に含まれるＰＭを排気下流にて捕集するフィルタ２０と、このフィルタ２０の排気上流と下流との差圧を検出する差圧検出器２１とを備えている。また本実施形態は、差圧検出器２１で検出される差圧、すなわち検出差圧ΔＰと、判定の閾値である判定差圧ΔＰｏとの比較によって、フィルタ２０に捕集されたＰＭを燃焼させる強制再生が必要な時期に至ったかどうか判定する図３に示す再生判定部２２ａを有するコントローラ２２を備えている。再生判定部２２ａで強制再生が必要な時期に至ったと判定されたとき、図３に示すように、コントローラ２２から燃料噴射装置２８に制御信号が出力され、この燃料噴射装置２８によってエンジン１０の排気に混入させるように所定量の燃料が噴射される。
【００１９】
また本実施形態は、図２に示すように、吸気路３０に導かれた吸気の量、すなわち吸気量を検出し、検出信号をコントローラ２２に出力する吸気量検出器２３と、吸気の温度を検出し、検出信号をコントローラ２２に出力する吸気温度検出器２４と、排気路３３に導かれる排気の温度を検出し、検出信号をコントローラ２２に出力する排気温度検出器２７とを備えている。
【００２０】
また本実施形態は、図３に示すように、コントローラ２２に含まれる燃料噴射量指示部２２ｅから出力される制御信号に応じてエンジン１０に供給される燃料の噴射量を制御する燃料制御部２５と、エンジン１０の回転数を検出し、検出信号をコントローラ２２に出力するエンジン回転数検出器２６とを備えている。
【００２１】
本実施形態は図３に示すように、コントローラ２２は、エンジン１０の稼働に関係する状態量、例えばエンジン回転数検出器２６によって検出されるエンジン回転数が急変動したかどうかを判定する変動判定部２２ｂを有し、この変動判定部２２ｂによってエンジン回転数が急変動したと判定されたときに、上述した再生判定部２２ａによる判定を、エンジン回転数の急変動の影響が少なくなると見做される所定時間の間、無効にする処理を行うものから成っている。
【００２２】
エンジン回転数の急変動を判定するための閾値である判定回転数変化量ΔＮ１は、コントローラ２２に記憶されている。変動判定部２２ｂは、判定回転数変化量ΔＮ１と、エンジン回転数検出器２６の検出値に基づいて演算される実回転数変化量ΔＮとを比較し、ΔＮ＞ΔＮ１となったときに、エンジン回転数が急変動したと判定する。
【００２３】
また、上述した所定時間は、図１に示す油圧ショベルに生じ得る負荷変動、回転変動等の車体の変動を考慮して、実験的に、あるいは経験的に設定されるものである。
【００２４】
コントローラ２２は、図３に示すように、排気流量Ｖｅｘを演算する第１演算部２２ｃと、この第１演算部２２ｃで演算された排気流量Ｖｅｘと、コントローラ２２に予め設定される複数の排気流量と複数の判定差圧との関係を示すマップとに基づいて判定差圧
ΔＰｏを演算する第２演算部２２ｄとを備えている。
【００２５】
また、コントローラ２２は、吸気温度検出器２４で検出された吸気温度Ｔｉｎと、コントローラ２２に予め設定された複数の吸気温度と複数の吸気密度の関係を示すマップとに応じて求められた吸気密度ｆ２と、吸気量検出器２３で検出された吸気量Ｖｉｎとに基づいて、吸気重量Ｇｉｎ（＝ｆ２×Ｖｉｎ）を演算する吸気重量演算部２２ｆを備えている。
【００２６】
また、コントローラ２２は，吸気重量演算部２２ｆで演算された吸気重量Ｇｉｎと、上述した燃料噴射量指示部２２ｅで指示された燃料噴射量ｑとに基づいて、排気重量Ｇｅｘ（＝Ｇｉｎ＋ｑ）を演算する排気重量演算部２２ｇを備えている。
【００２７】
上述したコントローラ２２の第１演算部２２ｃは、排気温度検出器２７で検出された排気温度Ｔｅｘと、コントローラ２２に予め設定される複数の排気温度と複数の排気密度との関係を示すマップとに応じて求められた排気密度ｆ３と、排気重量演算部２２ｇで演算された排気重量Ｇｅｘとに基づいて排気流量Ｖｅｘ（＝Ｇｅｘ／ｆ３）を演算する処理を行うものである。また、上述の再生判定部２２ａは、第１演算部２２ｃで演算された排気流量Ｖｅｘに応じて第２演算部２２ｄで演算された判定差圧ΔＰｏと、差圧検出器２１で検出された検出差圧ΔＰとに基づいて、上述したように強制再生が必要な時期に至ったかどうか判定するものである。
【００２８】
このように構成した本実施形態は、図４の検出範囲Ｓ１で示すように負荷Ａが比較的安定し、エンジン回転数Ｎが一定の高回転に保たれているときには、エンジン回転数検出器２６で検出される検出値に基づいて算出された実回転数変化量ΔＮは、判定回転数変化量
ΔＮ１以下であり、すなわちΔＮ≦ΔＮ１であり、コントローラ２２の変動判定部２２ｂにおいてエンジン回転数が急変動していないと判定される。したがって、再生判定部２２ａでは通常通り機能し、フィルタ２０に捕集されたＰＭを燃焼させる強制再生が必要な時期に至ったかどうかの判定、すなわち検出差圧ΔＰと判定差圧ΔＰｏとを比較する判定が行われる。
【００２９】
この再生判定部２２ａにおいては、ΔＰ≦ΔＰｏと判定されれば、強制判定が必要な時期に至っていないと判定されて、燃料噴射装置２８を作動させる制御信号は出力されない。また、再生判定部２２ａにおいて、ΔＰ＞ΔＰｏと判定されれば、強制再生が必要な時期に至ったと判定され、燃料噴射装置２８は上述したようにエンジン１０の排気に燃料を混入させる噴射を実施する。これにより、酸化触媒の作用によって排気の温度が上昇して、フィルタ２０に捕集したＰＭが燃焼し、フィルタ２０の目詰まりが解消される。
【００３０】
また、コントローラ２２の変動判定部２２ｂにおいて、図４の検出範囲Ｓ２で示すように負荷Ａが急変動し、エンジン回転数が例えば急低下したときには、回転数検出器２６の検出値に基づいて算出された実回転数変化量ΔＮは、判定回転数変化量ΔＮ１よりも大きくなり、すなわちΔＮ＞ΔＮ１となり、再生判定部２２ａの判定処理を、予め設定され、エンジン回転数の急変動の影響が少なくなると見做される所定時間Ｔの間、無効にする処理がコントローラ２２で行われる。
【００３１】
このように構成した本実施形態によれば、エンジン回転数Ｎの急変動による影響、すなわち旋回体２、走行体１の急変動による影響を除いた強制再生を実施することができる。つまり、旋回体２、走行体１の急変動に伴って生じがちな不必要な強制再生の実施を抑え、無駄な燃料の噴射を防ぐことができる。これによって、排気浄化装置を備えた油圧ショベルにおける燃費を向上させことができる。
【００３２】
なお、上記実施形態では、コントローラ２２の変動判定部２２ｂで判定されるエンジン１０の稼働に関係する状態量として、エンジン回転数Ｎを挙げたが、この状態量はコントローラ２２の燃料噴射量指示部２２ｅで指示される燃料噴射量ｑ、吸気量検出器２３で検出される吸気量Ｖｉｎ、あるいは第１演算部２２ｃで演算される排気流量Ｖｅｘ等であってもよい。また、これらの状態量のうちの複数の状態量を変動判定部２２ｂで判定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１    走行体（車体本体）
２    旋回体（車体本体）
３    作業装置
６    エンジン室
１０    エンジン
１２    ターボ過給機のコンプレッサ
１４    ターボ過給機のタービン
２０    フィルタ
２１    差圧検出器
２２    コントローラ
２２ａ  再生判定部
２２ｂ  変動判定部
２２ｃ  第１演算部
２２ｄ  第２演算部
２２ｅ  燃料噴射量指示部
２２ｆ  吸気重量演算部
２２ｇ  排気重量演算部
２３    吸気量検出器
２４    吸気温度検出器
２５    燃料制御部
２６    エンジン回転数検出器
２７    排気温度検出器
２８    燃料噴射装置
Ａ      負荷
Ｎ      エンジン回転数
ΔＰ    検出差圧
ΔＰｏ  判定差圧
ΔＮ    実回転数変化量
ΔＮ１  判定回転数変化量
【図１】
2012145056.tif 000003
【図２】
2012145056.tif 000004
【図３】
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【図４】
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