(57)【要約】【課題】エンジン始動時にエンジン回転数を制御することで、ＰＭ混じりの凝縮水の排出を防止すること。【解決手段】エンジン８の始動後に、マフラ１６に設置されている温度センサ２１のにより排気温度を検出し、排気温度が低い場合には、エンジンコントロールダイヤル２４によって指令されるエンジンの目標回転数によらずにエンジン回転数を低く抑えて排気流量を上げないようにした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンに接続される消音装置と、前記エンジンの目標回転数を指令する目標回転数指令装置と、前記目標回転数指令装置によって指令される目標回転数に基づき、前記エンジンの回転数を制御するエンジン回転数制御装置とを備えた建設機械の凝縮水排出防止制御装置において、
前記消音装置には、排気ガス温度を検出する温度検出器と、
前記温度検出器による排気ガス温度に基づいて、前記エンジン回転数制御装置によるエンジン制御の有効、無効を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、エンジン始動時に前記温度検出器によって検出される排気ガス温度が水分の蒸発に必要な所定温度未満のときには、前記エンジン回転数制御装置によるエンジン回転数制御を無効にするとともに、前記エンジン回転数を所定回転数に保持することを特徴とする建設機械の凝給水排出防止制御装置。
【請求項２】
エンジンと、前記エンジンに接続される消音装置と、前記エンジンの目標回転数を指令する目標回転数指令装置と、前記目標回転数指令装置によって指令される目標回転数に基づき、前記エンジンの回転数を制御するエンジン回転数制御装置とを備えた建設機械の凝縮水排出防止制御装置において、
エンジン始動後の所定時間を計時するタイマ装置と、
前記タイマ装置によって計時される時間に基づいて、前記エンジン回転数制御装置によるエンジン制御の有効、無効を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、前記タイマ装置によって計時される時間が所定時間に満たないときには、前記エンジン回転数制御装置によるエンジン回転数制御を無効にするとともに、前記エンジン回転数を所定の回転数に保持することを特徴とする建設機械の凝給水排出防止制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の建設機械の凝縮水排出防止制御装置において、前記エンジンの吸気流量を制御するインテークスロットルとを有し、前記制御装置は、前記温度検出器によって検出される排気ガス温度が所定時間経過しても前記所定温度に達しないときに、前記インテークスロットルによりエンジンの吸気流量を絞り、排気温度を上昇させる排気温度上昇制御部を有することを特徴とする建設機械の凝縮水排出防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械のエンジンに用いられるマフラに関し、このマフラ内に生成される凝縮水によってマフラ内部に付着する煤等の粒子状物質（ＰＭ：パティキュレート・マター：以下ＰＭとする）がマフラ外に放出されることを防止する建設機械の凝縮水排出防止制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの消音装置または排気ガスの後処理装置としてのマフラは、通常建設機械においては設置スペースの関係から、エンジン近くのエンジンルームに搭載され、排気ガスを外部に排出する排気管は、上空を向いた状態で配置されるのが一般的である。
【０００３】
従って、外部から雨水などが浸入しやすい配置となっており、また、マフラ内部でも排気ガス中に含まれる水分が凝縮水として発生し、それらがマフラ内部に溜まりやすくなっている。このマフラ内に溜まった水は、マフラ内部の腐食の原因となるために、それを外部に排出する水抜き構造を備えたマフラ技術が知られている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2008-115798号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に記載の水抜き構造は、マフラ下部に設けたドレン管路から外部に排出するものであって、このドレン管路の周囲に集まった水のみが外部に排出されるものである。そのためエンジン停止後に排気ガスが冷えたときに排ガス中の水分がマフラ内で結露して生成された凝縮水のようにマフラの内側壁面に付着した水などは下に落下しないので、上述の水抜き構造ではマフラ内の水を全て外に排出することは難しい。
【０００６】
そして油圧ショベルのような建設機械では、エンジン始動後、暖機運転を行なわずにエンジン回転数を最大回転数まで上げて作業が行われることがあり、エンジン始動直後から排気ガスの流量が多くなる。
【０００７】
そのために、マフラの内側壁面に付着した凝縮水は、排気ガス中に含まれるＰＭと一緒に外部に排出されることがある。
【０００８】
トラック等の車両では、マフラが車体の地面側に設置され、排気ガスの出口部も車体側面部から外側を向いているため、凝縮水とＰＭが一緒に排出されてもＰＭ混じりの凝縮水が車体に付着しすることなく地面に排出される。そのため、ＰＭ混じりの凝縮水により車体を汚すことがない。しかし油圧ショベルのような建設機械では、上述したようにマフラの排気管が車体上部に向いており、ＰＭ混じりの凝縮水が排出されることで、それらが排気管周囲の車体に付着して汚損し、外観上の美観を損なうことや、清掃といったメンテナンスが必要となってくる。
【０００９】
本発明は、上述したような課題に基づき、マフラの出口管からＰＭ混じりの凝縮水が排出さることを防止して、車体の汚損を防ぐことができる建設機械の凝縮水排出防止装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の建設機械の凝縮水排出防止装置は、上記の課題を解決するために、請求項１の発明では、エンジンと、前記エンジンに接続される消音装置と、前記エンジンの目標回転数を指令する目標回転数指令装置と、前記目標回転数指令装置によって指令される目標回転数に基づき、前記エンジンの回転数を制御するエンジン回転数制御装置とを備えた建設機械の凝縮水排出防止制御装置において、前記消音装置には、排気ガス温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器による排気ガス温度に基づいて、前記エンジン回転数制御装置によるエンジン制御の有効、無効を制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、エンジン始動時に前記温度検出器によって検出される排気ガス温度が水分の蒸発に必要な所定温度未満のときには、前記エンジン回転数制御装置によるエンジン回転数制御を無効にするとともに、前記エンジン回転数を所定回転数に保持することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２の発明では、エンジンと、前記エンジンに接続される消音装置と、前記エンジンの目標回転数を指令する目標回転数指令装置と、前記目標回転数指令装置によって指令される目標回転数に基づき、前記エンジンの回転数を制御するエンジン回転数制御装置とを備えた建設機械の凝縮水排出防止制御装置において、エンジン始動後の所定時間を計時するタイマ装置と、前記タイマ装置によって計時される時間に基づいて、前記エンジン回転数制御装置によるエンジン制御の有効、無効を制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記タイマ装置によって計時される時間が所定時間に満たないときには、前記エンジン回転数制御装置によるエンジン回転数制御を無効にするとともに、前記エンジン回転数を所定の回転数に保持することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３の発明では、前記エンジンの吸気流量を制御するインテークスロットルとを有し、前記制御装置は、前記温度検出器によって検出される排気ガス温度が所定時間経過しても前記所定温度に達しないときに、前記インテークスロットルによりエンジンの吸気流量を絞り、排気温度を上昇させる排気温度上昇制御部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にあっては、建設機械のマフラに温度センサを設置し、排気ガス温度が所定温度未満の時に、エンジン回転数を制御して排気ガス流量を抑えることで、マフラ内の凝縮水が外部に排出されることを防止しつつ、マフラ内の温度を上昇させてマフラ内の水分を蒸発させることがきできるため、マフラ出口管よりＰＭ混じりの凝縮水が排出されることがなく、車体の汚損を防止することできる。更にインテークスロットルを絞り、排気ガス温度を上昇させることで、短時間で排出を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態による油圧ショベルを示す正面図である。
【図２】上部旋回体と後処理装置祖立体とをキャブ、建屋カバーを省略した状態で示  す平面図である。
【図３】本発明のマフラの構造を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。
【図４】本発明の制御構成を示す制御ブロック図である。
【図５】本発明のエンジン回転を制御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よる建設機械として、クローラ式の下部走行体を備えた油圧ショベルを例に挙げ、図１〜図５に従って詳細に説明する。
【００１６】
図１において、１は本発明の建設機械の凝縮水排出防止制御装置が適用される土砂の掘削作業等に用いられる建設機械としての油圧ショベルである。この油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、下部走行体２上に旋回装置３を介して旋回可能に搭載され、下部走行体２と共に車体をなす上部旋回体４と、上部旋回体４の前側に俯仰動可能に設けられたブーム、アーム、バケットからなる作業装置５とにより大略構成されている。
【００１７】
ここで、上部旋回体４は、後述の旋回フレーム６、キャブ７、エンジン８、油圧ポンプ１１、作動油タンク１２、燃料タンク１３等により大略構成されている。
【００１８】
６は上部旋回体４の旋回フレームで、旋回フレーム６は、旋回装置３を介して下部走行体２を構成する不図示のトラックフレーム上に取付けられている。また、旋回フレーム６は、図２に示すように、前、後方向に延びる厚肉な底板６Ａと、底板６Ａ上に立設され、左、右方向に所定の間隔をもって前、後方向に延びた左縦板６Ｂ、 右縦板６Ｃと、各縦板６Ｂ、６Ｃから左、右方向の外向きに延びた複数本の張出しビーム６Ｄと、左、右方向の外側に位置して各張出しビーム６Ｄの先端に取付けられ、前、後方向に延びた左サイドフレーム６Ｅ、 右サイドフレーム６Ｆとにより大略構成されている。
【００１９】
７は旋回フレーム６の左前側に搭載されたキャブ（図１参照）で、キャブ７は、オペレータが搭乗するものである。また、キャブ７の内部には、オペレータが着座する運転席、各種操作レバー（いずれも図示せず）等が配設されている。
【００２０】
８は旋回フレーム６の後側に横置き状態で搭載された動力源をなすエンジンである。このエンジン８は、ディーゼルエンジンとして構成され、後述のエンジンコントロールダイヤル２４によって指示される指令電圧が車体コントローラ２３に入力されてエンジンの目標回転数指令値が演算され、エンジンコントローラ２２がその目標回転数指令値に基づいてエンジン回転数を制御する。
【００２１】
１０はエンジン８の左側に配設された熱交換器（図２参照）で、熱交換器１０は、例えばラジエータ、オイルクーラ、インタクーラ等を並べて配置する構成となっている。また、１１はエンジン８の右側に取付けられた油圧ポンプで、油圧ポンプ１１は、エンジン８によって駆動されることにより、制御弁（図示せず）に向けて圧油（作動油）を吐出するものである。
【００２２】
１２は油圧ポンプ１１の前側に位置して旋回フレーム６の右側に搭載された作動油タンクである。この作動油タンク１２は、油圧ポンプ１１に供給する作動油を貯えるものである。また、１３は作動油タンク１２の前側に設けられた燃料タンクで、この燃料タンク１３は、内部にエンジン８に供給する燃料を貯えるものである。
【００２３】
１４はエンジン８の後側に位置して旋回フレーム６の後端部に取付けられたカウンタウエイトで、カウンタウエイト１４は、作業装置５との重量バランスをとるものである。
【００２４】
また、１５はエンジン８等を覆う建屋カバーを示しており、この建屋カバー１５によってエンジン等の機器が収容される機械室を構成する。
【００２５】
エンジン８の右側には、図３に示すように、排気ガスを排出するための排気管９が設けられ、排気管９の下流側には後述の消音装置（マフラ）１６が設けられている。なお、図３（ａ）は、マフラ１６の正面図、図３（ｂ）は、その平面図、図３（ｃ）は、側面図である。
【００２６】
ここで、マフラ１６は図３（ａ）〜（ｃ）に示すようにハウジング１７と入口管１８、出ロ管１９から構成されている。出口管１９はハウジング１７を貫通しており、出口管１９の下側から水抜きパイプ２０が出ている。この水抜きパイプ２０のマフラ側先端はハウジング１７よりも下方に設置されているため、雨水など浸入した際には、ここから外部に排出される。また出口管１９の付近にハウジング１７内の排気温度を検知する温度センサ２１が設けられている。
【００２７】
図４は本発明における制御ブロックを示したものである。温度センサ２１の出力はエンジンコントローラ２２に入力され、エンジンコントローラ２２はマフラ１６内の温度を検出する。車体コントローラ２３はエンジンコントローラ２２が検出した温度を入力し、後述する制御フローチャートに基づきエンジン回転数の指令値を出力するエンジンコントロールダイヤル２４による指令値によりエンジン回転数を制御する。エンジンコントローラ２２はエンジン吸気口入り口に設置されている不図示のインテークスロットルの開度もコントロールしている。このインテークスロットルはエンジンに吸気される吸気量を制御するものである。
【００２８】
次に、本発明の制御を図５のフローチャートを用いて説明する。まずステップ５０１においてキーＯＮ時にエンジンコントローラ２２はマフラ１６に設置されている温度センサ２１の温度を検知する。同時に車体コントローラ２３はエンジンコントローラ２２から温度センサ２１の検出値を入力する。
【００２９】
ステッブ５０２では、エンジン始動後の排気温度が１００℃以上か否かを判断する。１００℃以上の時には、ステップ５０３に進み、車体コントローラ２３はエンジンコントロールダイヤル２４にて指令される目標回転数を無効にし、エンジン目標回転数をローアイドル（例えばアイドリング回転数で８００rpm）に所定の設定時間（例えば１０秒間）固定するよう制御して、排気ガスの流量が少ない状態でマフラ１６内部の水分を蒸発させた後に、ステップ５０４にてエンジンコントロールダイヤル２４にて指令される目標回転数を有効にして通常動作できるようにする。
【００３０】
また、ステップ５０２で排気温度が１００℃未満の場合にはステップ５０５において車体コントローラ２３は１０秒間、エンジンコントロールダイヤル２４にて指令される目標回転数を無効にしてエンジン目標回転数をローアイドルに固定するよう制御する。
【００３１】
ステップ５０６はステップ５０５において１０秒間経過したときに温度センサ２１の検出値が未だ１００℃未満か否かを判断する。１００℃未満の場合、ステップ５０７にてエンジンコントローラ２２はエンジン８に対して、インテークスロットルを絞り、エンジンの吸気流量を抑えるように制御する。この制御により、外気温度が低い等の原因により排気温度が十分に上昇できないときに、排気流量を上げずに排気ガス温度を上昇させることが可能となる。なお、１００℃以上の場合は上述したようにステップ５０３、５０４の処理を行う。
【００３２】
ステップ５０８は、ステップ５０７でインテークスロットルを絞った状態において排気ガス温度が１００℃以上になったかどうかを判断するものである。１００℃以上の状態になればステップ５０９にて車体コントローラ２３はエンジンコントロールダイヤル２４にて指令される目標回転数を有効にしてエンジン回転数を通常制御できるようにする。
【００３３】
以上のようにエンジンと車体を制御することにより、エンジン始動時に排気ガス流量を上げることなく排気温度を上昇させ、マフラ１６内の水分を蒸発させることにより、凝縮水とＰＭが一緒に排出することを防止する。
【００３４】
なお、実施の形態では、マフラとしてのマフラ１６を例に挙げて説明したが、排気ガス中の微粒子物質（ＰＭ；パティキュレート・マター）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter ）を備えた建設機械においても、同様に適用可能である。
【００３５】
また本実施の形態では、温度センサ２１にて排気温度を検出し、その排気温度に基づいてエンジン回転数をエンジンコントロールダイヤル２４によって指令される目標回転数に制御せずに、ローアイドルに制御するようにしたが、温度センサ２１を用いずに、エンジン始動後の一定時間をローアイドルに制御するようにしても良い。その場合は、エンジン始動後に排気温度が１００℃以上（凝縮水が蒸発する温度）になるまでの時間を外気温度等の周囲環境を考慮して予め設定しておけば良い。
【００３６】
また本実施の形態では、凝縮水の蒸発を判断する排気温度の所定温度として１００℃を設定したが、気圧や蒸発までの時間等を考慮して１００℃未満の温度または、１００℃以上の温度を設定しても良い。
【符号の説明】
【００３７】
１；油圧ショベル
４；上部旋回体
５；作業装置
８；エンジン
１１；油圧ポンプ
１６；マフラ
２１：温度センサ
２２；エンジンコントローラ
２３；車体コントローラ
２４；エンジンコントロールダイヤル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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