(57)【要約】【課題】作業に支障が少ない場合にはＤＰＦを再生しつつ作業を継続することができるＤＰＦの制御装置を提供する。【解決手段】エンジン４１からの排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ３１と、堆積した粒子状物質を除去してフィルタ３１を再生する再生手段３２と、を有するＤＰＦの制御装置２である。  そして、ＤＰＦの制御装置２は、エンジン４１によって回転される油圧ポンプ４７から供給される圧油で駆動される作業機１４と、再生手段３２によるフィルタ３１の再生中に、作業機１４による特定の作業のみを許容する制御手段２０と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、堆積した粒子状物質を除去して前記フィルタを再生する再生手段と、を有するＤＰＦの制御装置であって、
前記エンジンによって回転される油圧ポンプから供給される圧油で駆動される作業機と、
前記再生手段による前記フィルタの再生中に、前記作業機による特定の作業のみを許容する制御手段と、を備えることを特徴とするＤＰＦの制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記特定の作業内容として、前記作業機の格納作業を許容することを特徴とする請求項１に記載のＤＰＦの制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記特定の作業内容として、前記作業機の駆動速度を低減した低速駆動を許容することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＤＰＦの制御装置。
【請求項４】
前記フィルタに堆積した前記粒子状物質の堆積量を検出する堆積量検出手段と、前記フィルタの再生が完了するまでの残り時間を推定する推定手段と、前記残り時間を報知する報知手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のＤＰＦの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＰＦの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンを搭載するクレーンなどの作業車には、排気ガスに含まれる粒子状物質であるＰＭ（Particulate matter）の量を低減するために、排気経路の途中にＤＰＦ（Diesel Particulate filter）を設置することが一般的である。
【０００３】
このＤＰＦに内蔵されたフィルタは、セラミック等によって多孔質のハニカム構造を形成しており、フィルタを通過するＰＭを多孔質の隔壁によって捕集することで、排気ガス中のＰＭの量を低減する。
【０００４】
したがって、ＰＭが蓄積されてくると多孔質の隔壁が目詰まりを起こし、排気抵抗が増加するようになる。そこで、多孔質の隔壁で捕集したＰＭを燃焼させることで除去する再生手段を備えるＤＰＦが普及するようになってきた。
【０００５】
再生手段は、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置によって圧縮上死点付近のメイン噴射より遅いタイミングでポスト噴射を行うことで、フィルタの触媒上で燃料を酸化反応させ、反応熱によってＰＭを燃焼させる。
【０００６】
ところが、この種の再生手段をクレーンなどの作業車に適用する場合、作業機の動力源としてもディーゼルエンジンを使用するため、再生手段によって自動的に再生が実行されるとディーゼルエンジンの回転数が急変して作業が不安定になるという問題があった。
【０００７】
そこで、例えば、特許文献１には、ＤＰＦと制御装置とを備え、ＰＴＯが作動状態にある条件下で制御装置から再生制御指令が出力されないように構成された排気浄化装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１５０４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、この特許文献１の排気浄化装置は、ＰＴＯが作動状態にある条件が連続するとＤＰＦの再生が行えないため、ＰＭの堆積量が限界に達してＤＰＦが再生不能になるという問題があった。さらに、作業機が実際にどのような状態であるかを考慮せずに、ＰＴＯが作動状態にあることのみでＤＰＦ再生を禁止するものであった。このため、実際には作業に支障がない場合であっても、ＤＰＦを再生しつつ作業を継続することができないという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、作業に支障が少ない場合にはＤＰＦを再生しつつ作業を継続することができるＤＰＦの制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明のＤＰＦの制御装置は、エンジンからの排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタと、堆積した粒子状物質を除去して前記フィルタを再生する再生手段と、を有するＤＰＦの制御装置であって、前記エンジンによって回転される油圧ポンプから供給される圧油で駆動される作業機と、前記再生手段による前記フィルタの再生中に、前記作業機による特定の作業のみを許容する制御手段と、を備えている。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明のＤＰＦの制御装置は、エンジンによって回転される油圧ポンプから供給される圧油で駆動される作業機と、再生手段によるフィルタの再生中に作業機による特定の作業のみを許容する制御手段と、を備えている。
【００１３】
このため、速度が変化しても作業に支障が少ない特定の作業の場合には、ＤＰＦを再生しながら作業を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ラフテレーンクレーンの全体構成を説明する側面図である。
【図２】実施例のＤＰＦの構成を説明する説明図である。
【図３】実施例のＤＰＦの制御装置の制御系の構成を説明するブロック図である。
【図４】実施例のＤＰＦの制御装置の処理の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１６】
(ラフテレーンクレーンの構成)
まず、図１の側面図を用いて本実施例のＤＰＦの制御装置２を備えるラフテレーンクレーン１の全体構成を説明する。本実施例のラフテレーンクレーン１は、図１に示すように、走行機能を有する車両の本体部分となるキャリア１０と、キャリア１０の四隅に配置されたアウトリガ１１，・・・と、キャリア１０に水平旋回自在に取り付けられた旋回台１２と、旋回台１２に立設されたブラケット１３に取り付けられたブーム１４と、ブーム１４を起伏させる起伏シリンダ１５と、ブーム１４先端からワイヤ１６を介して吊下げられるフック１７と、操作レバーなどが配置されたキャビン１８と、を備えている。
【００１７】
ここで、旋回台１２、ブーム１４、ウインチ（不図示）などの作業機は、後述する図２に示すように、ディーゼルエンジン４１の回転動力を取り出すＰＴＯ（Power Take Off）４６によって回転する油圧ポンプ４７が発生する油圧によって駆動される。このため、ディーゼルエンジン４１の回転数の変化に伴って、これらの作業機の動作速度も変化することになる。
【００１８】
（ＤＰＦの制御装置の構成）
次に、図２を用いて本実施例のＤＰＦの制御装置２の構成を説明する。本実施例のＤＰＦの制御装置２は、ＤＰＦ３の基本的構成として、ディーゼルエンジン４１からの排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ３１と、フィルタ３１に堆積した粒子状物質を除去してフィルタ３１を再生する再生手段３２（図３も参照）と、を有している。
【００１９】
フィルタ３１は、セラミック等によって多孔質のハニカム構造に形成されており、マフラ４３内を通過する粒子状物質（以下、ＰＭ）を多孔質の隔壁によって捕集することで、排気ガス中のＰＭの量を低減する。
【００２０】
加えて、排気経路の途中にはフィルタ３１の上流側に、酸化触媒（不図示）が配置されているため、酸化されやすい一酸化炭素、炭化水素、粒子状物質等が酸化（燃焼）して除去される。
【００２１】
また、再生手段３２は、フィルタ３１を使用しながら再生できる連続再生方式のもので、上述の酸化触媒と、酸化触媒の温度を上昇させるポスト噴射を行う燃料噴射装置５０と、燃料噴射装置５０にポスト噴射を命令するコントローラ２０の燃料噴射制御部２５と、によって構成される（図３参照）。
【００２２】
そして、本実施例のＤＰＦの制御装置２は、フィルタ３１及び再生手段３２に加えて、再生手段３２を操作する手動の操作手段としての再生ボタン５４と、メータや安全に関する情報を表示する表示モニタ５５と、警告音及び音声を発するスピーカ５６と、フィルタ３１に堆積したＰＭの堆積量を検出する堆積量検出手段としての圧力センサ３３ａ，３３ｂと、堆積量が所定の再生堆積量に達したことを報知する報知手段としての警告ランプ５３と、ディーゼルエンジン４１によって回転される油圧ポンプ４７から供給される圧油で駆動される作業機と、堆積量が所定の再生堆積量に達すると作業機による作業を制限する制御手段としてのコントローラ２０と、を備えている。
【００２３】
操作手段としての再生ボタン５４は、警告ランプ５３の点滅によって堆積量の増加を認識した作業者が、再生手段３２を作動させるために手動で操作するもので、キャビン１８内に配置されている。
【００２４】
表示モニタ５５は、ＤＰＦ３を再生しながら制限された作業を実行する場合の再生完了までの残り作業時間を表示するもので、キャビン１８内に配置されている。再生完了までの残り時間は、単位時間当りのＰＭの除去量の値を求めたうえで、ＰＭの残り容量をこの値で除すことによって計算される。この単位時間当りのＰＭの除去量は、計算の手間を省くためにあらかじめ実験によって定めることもできる。
【００２５】
報知手段としてのスピーカ５６は、フィルタ３１に堆積したＰＭが所定の再生堆積量に達すると警告音又は音声を発して再生を促すもので、キャビン１８内に配置されている。
【００２６】
堆積量検出手段としての２つの圧力センサ３３ａ，３３ｂは、排気経路においてそれぞれマフラ４３の上流側の入口パイプ４４と下流側の出口パイプ４５の圧力を計測する。計測された圧力値はコントローラ２０に伝送される。
【００２７】
報知手段としての警告ランプ５３は、フィルタ３１に堆積したＰＭが所定の再生堆積量に達すると点滅して再生を促すもので、キャビン１８内に配置されている。
【００２８】
また、作業機は、ディーゼルエンジン４１の回転動力を取り出すＰＴＯ（Power Take Off）４６によって回転する油圧ポンプ４７が発生する油圧によって駆動される。作業機としては、具体的には、旋回台１２、ブーム１４、ウインチ（不図示）などがある。
【００２９】
さらに、制御手段としてのコントローラ２０は、汎用のマイクロコンピュータであり、ディーゼルエンジン４１を制御するエンジンコントローラ（ECU）としての機能の他に、後述するように再生手段３２によるフィルタ３１の再生中に、作業機による特定の作業のみを許容する制御手段としての機能を備えている。
【００３０】
（制御ブロックの構成）
次に、制御手段としてのコントローラ２０において実行される制御の内容を制御ブロックに分けて説明する。
【００３１】
本実施例のコントローラ２０は、図３に示すように、マフラ４３前後の圧力差に基づいて堆積量を演算する堆積量演算部２１、作業機による特定の作業のみを許容する演算部２２、許容する特定の作業を記憶する記憶部２３、燃料噴射装置５０に燃料噴射の量及びタイミングを命令する燃料噴射制御部２５、フィルタ３１の再生が完了するまでの残り時間を推定する推定手段２６、などを備えている。そして、コントローラ２０には、ラフテレーンクレーン１の転倒を防止する安全装置２４が接続されている。
【００３２】
堆積量演算部２１は、マフラ４３の上流側の圧力センサ３３ａでの圧力値とマフラ４３の下流側の圧力センサ３３ｂでの圧力値との圧力差に基づいて、フィルタ３１へのＰＭの堆積量を間接的に演算する。すなわち、ＰＭの堆積量が少なければ圧力差は小さくなり、ＰＭの堆積量が多ければ圧力差は大きくなるという関係から、実験データに基づいて両者の関係を表す近似式を作成しておくことで、圧力差に基づいてＰＭの堆積量を演算することができる。この他、堆積量演算部２１は、ディーゼルエンジン４１の負荷状態に関連するＰＭの発生量を積算してＰＭの堆積量を求めることもできる。
【００３３】
演算部２２は、後述する図４に示すように、実測された堆積量と所定の再生堆積量の大小の判定（ステップＳ３）、作業内容が特定の作業に該当するか否かの判定（ステップＳ８）、作業が終了したか否かの判定（ステップＳ１０）、及びこれらの判定に関係する演算を行う。
【００３４】
記憶部２３は、フィルタ３１の再生中に作業機による作業を許容する特定の作業を記憶する。ここで、ＤＰＦ３の再生と同時に実行しても支障がない特定の作業は、作業機の速度が変化しても影響を受けにくい作業である。
【００３５】
例えば、特定の作業には、荷を吊っていない状態のクレーン作業のうち、ブーム自動格納、ＥＳＰブームの自動伸長若しくは自動格納、単純な伸縮、起伏若しくは旋回、ウインチ巻上げ若しくは巻下げ動作、又は、フック水平移動、などがある。
【００３６】
同様に、特定の作業には、荷を吊っている状態のクレーン作業のうち、ウインチ巻上げ等の地切後の単純な荷の移動、可変容量ポンプの容量を下げる若しくはバルブを絞る等の作業速度を規制した作業（すべてのクレーン作業に適用可）、などがある。
【００３７】
安全装置２４は、作業半径や転倒の安全率を計算する前提として、作業機の状態を演算しているため、本実施例のコントローラ２０も安全装置２４における演算結果である作業機の状態を用いる。すなわち、安全装置２４は、操作レバー６１〜６４、ブーム格納スイッチ６５等の操作に基づいて、実際の作業機の状態を演算する。
【００３８】
さらに、安全装置２４には、操作レバー６１〜６４の操作に基づいて作業機を駆動する駆動手段として、旋回駆動手段７１、起伏駆動手段７２、伸縮駆動手段７３、ウインチ駆動手段７４、が接続されている。したがって、操作レバー６１〜６４からの操作信号は、安全装置２４を介して旋回駆動手段７１、起伏駆動手段７２、伸縮駆動手段７３、ウインチ駆動手段７４等に出力信号として出力される。
【００３９】
燃料噴射制御部２５は、演算部２２での演算結果に基づいて、燃料噴射装置５０に対してポスト噴射を命令する。すなわち、再生しない場合には再生ボタン５４が押されてもポスト噴射を命令せず、再生する場合には再生ボタン５４が押されればポスト噴射を命令する。
【００４０】
推定手段２６は、単位時間当りのＰＭの除去量の値を求めたうえでＰＭの残り容量をこの値で除すことによって、フィルタ３１の再生が完了するまでの残り時間を推定する。この単位時間当りのＰＭの除去量は、計算の手間を省くためにあらかじめ実験によって定めることもできる。
【００４１】
（作用）
次に、本実施例のＤＰＦの制御装置２の作用について、図３のブロック図及び図４のフローチャートを用いて説明する。
【００４２】
まず、圧力センサ３３ａ，３３ｂによってマフラ４３前後の圧力を検出し（ステップＳ１）、堆積量演算部２１は検出された圧力の差に基づいて関係式からＰＭの堆積量を演算する（ステップＳ２）。
【００４３】
つづいて、演算部２２は、記憶部２３に記憶された所定の再生堆積量と演算された堆積量との大小を比較する（ステップＳ３）。堆積量が再生堆積量以上となっている場合には（ステップＳ３のＹＥＳ）、スピーカ５６を通じて作業者に再生する必要があることを報知する（ステップＳ４）。例えば、ブザー音や「ＰＭの堆積量が増加しています」などの音声によって作業者に知らせる。一方、堆積量が再生堆積量未満の場合には（ステップＳ３のＮＯ）、ステップＳ１に戻って圧力を取得し直す。
【００４４】
そして、演算部２２は、安全装置２４に作業機の作動の停止を指示したうえで（ステップＳ５）、自動的に燃料噴射制御部２５にＤＰＦ３の再生を指示する。ここで、ＤＰＦ３の再生は、自動ではなく手動で再生ボタン５４を操作することによって指示することもできる。
【００４５】
ＤＰＦ３の再生を指示された燃料噴射制御部２５は、燃料噴射装置５０に対してポスト噴射を命令することで、酸化触媒の温度を上昇させてフィルタ３１に堆積した粒子状物質を燃焼させる（ステップＳ６）。
【００４６】
この後、作業者は、規制された条件下で作業を行う（ステップＳ７）。
【００４７】
つづいて、演算部２２は、操作された作業内容が記憶部２３に記憶されている特定の作業に該当するか否かを判定する（ステップＳ８）。操作された作業内容が特定の作業であれば（ステップＳ８のＹＥＳ）、ＤＰＦ３の再生中であってもただちに作業の開始を安全装置２４に指示する（ステップＳ９）。一方、操作された作業が特定の作業でなければ（ステップＳ８のＮＯ）、ＤＰＦ３の再生終了まで待ったうえで（ステップＳ１０）、作業を開始する。
【００４８】
ここで、ステップＳ７で操作された作業内容が、操作を許容される特定の作業内容でなければ作業が規制されるため、特定の作業内容が作業者にあらかじめ分かるように、例えばステップＳ４の後に表示手段等によって特定の作業内容を報知することが望ましい。そして、ステップＳ５で操作を停止した後、再生ボタン５４の操作によってＤＰＦ３の再生を開始するようにしてもよい。
【００４９】
同時に、このステップＳ６からステップＳ１０までのＤＰＦ３の再生中には、表示モニタ５５上に再生が完了するまでの残り時間を表示する。すなわち、推定手段２６は、ＤＰＦ３の再生完了までの予測される残り時間を計算し、演算部２２を経由して安全装置２４に伝送し、表示モニタ５５上に残り時間を表示する。
（効果）
次に、本実施例のＤＰＦの制御装置２の有する効果を列挙して説明する。
【００５０】
（１）このように、本実施例のＤＰＦの制御装置２は、エンジンからの排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ３１と、堆積した粒子状物質を除去してフィルタ３１を再生する再生手段３２と、を有するＤＰＦの制御装置２であって、エンジンとしてのディーゼルエンジン４１によって回転される油圧ポンプ４７から供給される圧油で駆動される作業機と、再生手段３２によるフィルタ３１の再生中に、作業機による特定の作業のみを許容する制御手段としてのコントローラ２０と、を備えている。
【００５１】
このため、ＤＰＦ３の再生によって作業機の速度が変化しても作業に支障が少ない特定の作業の場合には、ＤＰＦ３を再生しながら同時に作業を継続することができる。つまり、ＤＰＦ３の再生中に同時並行で特定の作業を実行できることで、作業効率が高くなる。
【００５２】
さらに、作業に支障が少ない特定の作業のみが許可され、その他の作業は規制されるため、規制がない場合と比べてクレーン作業全体としての安全性が向上する。
【００５３】
加えて、堆積量が所定の再生堆積量になれば、特別に条件を満たさなくても作業者の操作によりＤＰＦ３の再生が開始されるため、フィルタ３１の目詰まりを迅速かつ確実に防止できる。
【００５４】
（２）また、制御手段としてのコントローラ２０は、特定の作業内容として、作業機であるブーム１４の格納作業を許容することで、この格納作業は吊荷のない作業であるから、速度が変化しても影響が小さく作業を安全に継続できる。
【００５５】
加えて、作業機の格納作業を許可することで、ＤＰＦ３の再生開始時に作業機がどのような姿勢であっても、再生中に安全性の高い姿勢に修正することができるようになるため安全性が向上する。
【００５６】
（３）さらに、制御手段としてのコントローラ２０は、特定の作業内容として、作業機であるブーム１４の駆動速度を低減した低速駆動を許容することで、速度変化自体も少なくなるため、作業を安全に継続できる。
【００５７】
加えて、作業機を低速駆動することで、ＤＰＦ３の再生と作業機による作業とを同時平行で実行させるようにすれば、すべてのクレーン作業を継続することができる。
【００５８】
（４）そして、フィルタ３１に堆積した粒子状物質の堆積量を検出する堆積量検出手段としての圧力センサ３３ａ，３３ｂと、フィルタ３１の再生が完了するまでの残り時間を推定する推定手段２６と、残り時間を報知する報知手段としての表示モニタ５５、をさらに備えることで、再生完了時に制限が解除されることを事前に察知できる。
【００５９】
したがって、許容された特定の作業の実行中に、再生完了後に実行予定の作業の準備を整えることができる。また、再生完了と同時に不意に規制が解除されて作業が不安定になることを防止できる。
【００６０】
以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００６１】
例えば、前記実施例では、ＤＰＦの制御装置２を搭載するラフテレーンクレーン１について説明したが、これに限定されるものではなく、オールテレーンクレーン、カーゴクレーンなどの移動式クレーンや、高所作業車などにも本発明を適用できる。
【００６２】
また、前記実施例では、報知手段として表示モニタ５５を用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、報知手段として警告ランプ５３又はスピーカ５６を用いることもできる。
【符号の説明】
【００６３】
１          ラフテレーンクレーン
２          ＤＰＦの制御装置
１４        ブーム（作業機）
２０        コントローラ（制御手段）
２６        推定手段
３          ＤＰＦ
３１        フィルタ
３２        再生手段
３３ａ，３３ｂ  圧力センサ（堆積量検出手段）
４１        ディーゼルエンジン（エンジン）
４３        マフラ
４６        ＰＴＯ
４７        油圧ポンプ
５０        燃料噴射装置
５４        再生ボタン
５５        表示モニタ（報知手段）
６１        旋回操作レバー
６２        起伏操作レバー
６３        伸縮操作レバー
６４        ウインチ操作レバー
６５        ブーム格納スイッチ
６６        ＥＳＰブーム格納スイッチ
【図１】
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【図２】
2012097681.tif 000004
【図３】
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【図４】
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