建設機械のＤＰＦ強制再生回路
【課題】ＰＤＦの強制再生を行う際に、低負荷・無負荷業時であって、エンジンダウンを発生させることなくＰＭを完全に燃焼除去させる。
【解決手段】排気系にＤＰＦが設置されたエンジンにより油圧ポンプを駆動する建設機械のＤＰＦ強制再生回路において、前記建設機械の作業負荷状態を検出する作業負荷検出手段と、前記油圧ポンプのセンタバイパス油路の最下流側に介設されたブリードオフ用のカット弁と、該カット弁を前記作業負荷検出手段の結果に応じて切換え制御するコントローラとを備え、該コントローラは、低負荷又は無負荷作業時に前記カット弁を徐々に切り換えるように制御する。
【解決手段】排気系にＤＰＦが設置されたエンジンにより油圧ポンプを駆動する建設機械のＤＰＦ強制再生回路において、前記建設機械の作業負荷状態を検出する作業負荷検出手段と、前記油圧ポンプのセンタバイパス油路の最下流側に介設されたブリードオフ用のカット弁と、該カット弁を前記作業負荷検出手段の結果に応じて切換え制御するコントローラとを備え、該コントローラは、低負荷又は無負荷作業時に前記カット弁を徐々に切り換えるように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建設機械のＤＰＦ（Diesel Particulate Filter。ＤＰＤ：Diesel Particulate Ｄefuserともいう）強制再生回路に関するものであり、特に、エンジンの排気系に堆積した粒子状物質を焼却除去する建設機械のＤＰＦ強制再生回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ショベル等の建設機械にはエンジン（ディーゼルエンジン）が搭載されているとともに、該エンジンの出力軸には油圧ポンプが連結されている。図５に示すように、前記エンジン（ディーゼルエンジン）１２の排気系には、ディーゼルパティキュレート処理装置として機能するＤＰＦ２８が設置されている。このＤＰＦ２８は、エンジン１２の排気管１２Ａ内の排ガス中に含まれた粒子状物質（Particulate Matter、以下「ＰＭ」という）を捕集し、ＤＰＦ２８に担持された酸化触媒にてＰＭを連続的に酸化除去できるように構成されている。
【０００３】
しかし、エンジン１２の負荷が低いときは、排ガスの温度が十分に上昇しないため、ＤＰＦ２８の内部にＰＭが漸次堆積する。そして、ＰＭの堆積量が所定値以上になると、エンジン１２の排気系の圧力が上昇するため、燃費悪化などを招来してエンジン１２本来の性能が得られなくなる。
【０００４】
これを防止するためには、例えば、ＤＰＦ２８の上流側の圧力を検出器３０によってセンシングし、機体コントローラ（以下「コントローラ」という）４６又はエンジンコントローラ５２を介して、エンジン１２の負荷又は可変容量型の油圧ポンプ１０の負荷を前記圧力に調整することにより、前記ＰＭを除去すべくＤＰＦ２８を定期的に強制再生する必要がある。
前記ＤＰＦ２８の強制再生においては、エンジンピストンの上昇による爆発工程の直後に、燃料をポスト噴射（後噴射）することにより、エンジン１２の排気管１２Ａから燃料をＤＰＦ２８内の酸化触媒に供給している。
【０００５】
この場合、燃料の燃焼（酸化反応）で発生した熱によって、前記酸化触媒の温度が上昇する。その結果、ＤＰＦ２８に堆積したＰＭの温度も上昇するため、該ＰＭの燃焼による酸化除去が促進される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３５７１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＤＰＦ２８の強制再生処理の進行具合は、建設機械の作業時における負荷状態によって大きく異なる。たとえば、高負荷作業時には、エンジン負荷の大きさに応じて排ガス温度が十分に上昇するので、ＰＭの燃焼除去が効率良く進行する。しかし、低負荷作業時や未作業時（無負荷作業時）には、エンジン負荷も軽くなり、排ガス温度が十分に上昇しないので、ＰＭを完全に燃焼除去させることが困難になる。
【０００８】
そこで、低負荷又は無負荷作業時には、エンジン１２の運転を制御するエンジンコントローラ５２から前記コントローラ４６に、油圧負荷増大の要求信号を出力することにより、油圧ポンプ１０の吐出圧力又は吐出流量を強制的に上昇させる技術が提案されている（例えば、本出願人による特願２００８−２４９０８８号参照）。
この技術によれば、油圧負荷の増加に伴いエンジン負荷も増大するため、排ガス温度が上昇してＰＭの燃焼除去を促進させることができる。しかし、低負荷又は無負荷作業時に、油圧負荷を急激に増加させた場合には、エンジンダウンが発生し易いという問題があった
【０００９】
そこで、低負荷又は無負荷作業時に、エンジンダウンを防止しつつＰＭを完全に燃焼除去させるために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、排気系にＤＰＦが設置されたエンジンにより油圧ポンプを駆動する建設機械のＤＰＦ強制再生回路において、前記建設機械の作業負荷状態を検出する作業負荷検出手段と、前記油圧ポンプのセンタバイパス油路の最下流側に介設されたブリードオフ用のカット弁と、該カット弁を前記作業負荷検出手段の結果に応じて切換え制御するコントローラとを備え、該コントローラは、低負荷又は無負荷作業時に前記カット弁を徐々に遮断位置に切り換えるように制御することを特徴とする建設機械のＤＰＦ強制再生回路を提供する。
【００１１】
この構成によれば、建設機械の低負荷又は無負荷作業時に、コントローラはカット弁を徐々に遮断位置に切り換えるので、センタバイパス油路の回路圧も徐々に上昇し、油圧負荷が急激に増加するおそれがない。
【００１２】
請求項２記載の発明は、上記作業負荷検出手段がエンジンの回転数を検出する回転数センサであることを特徴とする請求項１記載の建設機械のＤＰＦ強制再生回路を提供する。
【００１３】
この構成によれば、回転数センサにより検出されたエンジンの回転数が所定値以下である場合には、コントローラは、建設機械が低負荷又は無負荷作業状態であると判断してカット弁を徐々に切り換える。
【００１４】
請求項３記載の発明は、上記作業負荷検出手段がエンジンのブースト圧を検出するブースト圧センサであることを特徴とする請求項１記載の建設機械のＤＰＦ強制再生回路を提供する。
【００１５】
この構成によれば、ブースト圧センサにより検出されたエンジンのブースト圧が所定値以下である場合には、コントローラは、建設機械が低負荷又は無負荷作業状態であると判断してカット弁を徐々に切り換える。
【００１６】
請求項４記載の発明は、上記コントローラは、上記カット弁を遮断位置に切り換えた後に、排ガス温度が所定温度になるように、上記油圧ポンプの負荷を制御することを特徴とする請求項１記載の建設機械のＤＰＦ強制再生回路を提供する。
【００１７】
この構成によれば、カット弁を遮断位置に切り換えた後に、排ガス温度が所定温度、即ち、ＰＭを燃焼除去するのに適した排ガス温度になるように油圧負荷を制御するので、最適な排ガス温度を維持しながら、ＤＰＦに堆積したＰＭの燃焼除去が促進される。
【００１８】
請求項５記載の発明は、上記コントローラは上記ＤＰＦの強制再生開始信号と強制再生終了信号を上記エンジン側から受信し、該強制開始信号の受信時点における上記油圧ポンプの負荷を、前記強制再生信号の受信時点まで保持するように制御することを特徴とする請求項１又は４記載の建設機械のＤＰＦ強制再生回路を提供する。
【００１９】
この構成によれば、ＤＰＦの強制再生開始信号を受信した時点の油圧ポンプの負荷は、強制再生終了信号をコントローラが受信するまで保持されるので、油圧負荷が変動しない状態でＤＰＦの強制再生が実施される。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の発明は、低負荷又は無負荷作業時に、油圧負荷が急激に増加することなくＤＰＦの強制再生が可能になるので、エンジンダウンを未然に防止しつつＰＭを完全に燃焼除去させることができる。
【００２１】
請求項２記載の発明は、エンジン回転数に基づいて低負荷又は無負荷作業状態を正確に判断してカット弁を切り換えるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、エンジン回転数が急激に変動した場合でも、カット弁の切換え制御をより確実、且つ、適時に実行して、エンジンダウンを一層確実に防止することができる。
【００２２】
請求項３記載の発明は、ＤＰＦの強制再生を行う際、エンジンのブースト圧が所定値以下の場合には低負荷又は無負荷作業状態であると判断してカット弁を切り換えるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、エンジンのブースト圧が急激に変動した場合でも、カット弁の切換え制御をより正確、且つ、適時に実行して、エンジンダウンを一層確実に防止することができる。
【００２３】
請求項４記載の発明は、所定の排ガス温度の下でＰＭの燃焼除去を促進させることができるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、効率の良いＤＰＦの強制再生を安定的に行うことができる。
【００２４】
請求項５記載の発明は、油圧負荷が変動しない状態でＤＰＦの強制再生を実施できるので、請求項１又は４記載の発明の効果に加えて、エンジンダウンを一層確実に防止しつつ、高いＰＭの燃焼除去効果を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る建設機械の一例としての油圧ショベルを示す側面図。
【図２】本発明の実施例１を示し、建設機械のＤＰＦ強制再生を説明する油圧制御回路図。
【図３】本発明の実施例２を示し、建設機械のＤＰＦ強制再生を説明する油圧制御回路図。
【図４】本発明の実施例３を示し、建設機械のＤＰＦ強制再生を説明する油圧制御回路図。
【図５】従来例を示し、建設機械のＤＰＦ強制再生の要部を説明する構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、低負荷作業時や未作業時にＰＤＦの強制再生を行うに当たり、エンジンダウンを発生させることなくＰＭを完全に燃焼除去させるという目的を達成するために、排気系にＤＰＦが設置されたエンジンにより油圧ポンプを駆動する建設機械のＤＰＦ強制再生回路において、前記建設機械の作業負荷状態を検出する作業負荷検出手段と、前記油圧ポンプのセンタバイパス油路の最下流側に介設されたブリードオフ用の開閉切換弁であるカット弁と、該カット弁を前記作業負荷検出手段の結果に応じて切換え制御するコントローラとを備え、該コントローラは、低負荷又は無負荷作業時に前記カット弁を徐々に切り換えるように制御することによって実現した。
【実施例１】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施例を図１及び図２に基づいて説明する。尚、図５の構成部分
と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略するものとする。１は建設機械として油圧ショベルを示し、下部走行体２上に旋回機構３を介して上部旋回体４が旋回自在に搭載されている。前記下部走行体２には走行モータ５が設けられ、走行モータ５によってクローラ６が駆動される。又、前記旋回機構３は旋回モータ７により駆動され、該旋回モータ７の駆動により上部旋回体４が旋回する。
【００２８】
前記上部旋回体４の前方中央部にはブーム８が俯仰動可能に取り付けられ、更に、ブーム８の先端部にアーム９が上下回動自在に取り付けられているとともに、該アーム９の先端部にバケット１０が取り付けられている。
【００２９】
図２は上部旋回体４に搭載されたディーゼルエンジン１２におけるＤＰＦ強制再生回路を示す。なお、本実施例に係るＤＰＦ強制再生回路は、ネガティブコントロールシステムをベースとして構成されている。
【００３０】
同図において、５２は、ディーゼルエンジン１２の運転を制御するエンジンコントローラであり、ディーゼルエンジン１２に接続した排気管１２Ａの下流側にはＤＰＦ２８が設置されている。又、ディーゼルエンジン１２の出力軸には斜板式の吐出量可変型の油圧ポンプ１０が連結され、該油圧ポンプ１０の流出側に接続したセンタバイパス油路３２の最下流側には、ネガコン絞り３６を介して油タンク４０が接続されている。
【００３１】
ネガコン絞り３６の上流側と油圧ポンプ１０とはネガコン回路５０を介して接続され、該ネガコン回路５０における油圧ポンプ１０側には傾転角調整用のレギュレータ１４が設けられている。前記油圧ポンプ１０の吐出量は、レギュレータ１４によってネガコン圧を負帰還して制御される。例えば、ネガコン圧が高いときは、レギュレータ１４の作動によって油圧ポンプ１０の傾転角が小さくなるため、該油圧ポンプ１０の吐出量が低下する。
【００３２】
センタバイパス油路３２の途中には、油圧ポンプ１０からの吐出油の流れを制御する第１方向切換弁２２、第２方向切換弁２４及び第３方向切換弁２６が介設され、これら第１方向切換弁２２、第２方向切換弁２４及び第３方向切換弁２６は、この順番で下流方向に向かってタンデム接続されている。
【００３３】
そして、第１方向切換弁２２、第２方向切換弁２４及び第３方向切換弁２６には夫々油圧アクチュエータが接続されている。例えば、第１方向切換弁２２及び第３方向切換弁２６には夫々ブーム、アーム又はバケットなどの作業機械用の駆動シリンダ１６，２０が接続され、また、第２方向切換弁２４には油圧モータ１８が接続されている。
【００３４】
前記センタバイパス油路３２の最下流側、即ち、前記第３方向切換弁２６とネガコン絞り３６との間にはカット弁３４が介設され、カット弁３４はブリードオフ用の開閉切換弁として機能している。該カット弁３４はスローリターン弁５４を介して電磁切換弁４４に接続され、更に、電磁切換弁４４のソレノイド４４ａは信号線５６を介してコントローラ４６に接続されている。カット弁３４は平時には開通位置Ａに設定され、センタバイパス油路３２を流れる圧油の一部を油タンク４０に戻す。
【００３５】
コントローラ４６からカット弁切換指令信号（遮断信号）が電磁切換弁４４に送信されると、該電磁切換弁４４はノーマル位置Ｃから切換位置Ｄに切り換る。これにより、油圧源４２の圧油が、スローリターン弁５４を介してカット弁３４のパイロットポート３４ａに供給される。その結果、カット弁３４は開通位置Ａから遮断位置Ｂに切り換り、センタバイパス油路３２における油圧負荷が増大する。
【００３６】
この場合、圧油がスローリターン弁５４を通過する際に圧油の移動速度が遅延するので、その分だけ油圧負荷の上昇速度が遅延し、油圧負荷の急上昇が防止される。
【００３７】
尚、コントローラ４６は、マイクロコンピュータからなり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェース等を備えている。そして、ＲＯＭにはＤＰＦ２８に堆積するＰＭを焼却除去すべく、強制再生処理を行うための制御プログラムと、該制御プログラムの実行時に使用する各種データが記憶されている。
【００３８】
また、コントローラ４６にはモニタ４８が接続され、該モニタ４８はコントローラ４６の各種作動状況、例えば、ＤＰＦ２８の強制再生状況や各種センサ類の検出データなどを画面表示する。
【００３９】
本実施例に係るエンジンコントローラ５２には、作業負荷検出手段として機能する回転数センサ６１、ブースト圧センサ６２及び差圧センサ６３が接続されている。回転数センサ６１はディーゼルエンジン１２の一端部に取り付けられ、ディーゼルエンジン１２の回転数を検出する。又、ブースト圧センサ６２はディーゼルエンジン１２の他端部に取り付けられ、ディーゼルエンジン１２のブースト圧を検出する。更に、差圧センサ６３はＤＰＦ２８に取り付けられ、ＤＰＦ２８の前後の圧力差を検出する。
【００４０】
これら回転数センサ６１、ブースト圧センサ６２及び差圧センサ６３の検出値はエンジンコントローラ５２に送信される。そして、前記検出結果が予め設定した基準値と比較されることにより、油圧ショベル１の作業負荷状態が低負荷又は無負荷作業状態（エンジン負荷状態）であるか否かが判断され、この判断結果は、エンジンコントローラ５２からコントローラ４６に送信される。なお、符号３８と６４はリリーフ弁である。
【００４１】
本実施例では、コントローラ４６がエンジンコントローラ５２から低負荷又は無負荷作業状態の判断信号を受信すると、電磁切換弁４４に油圧増加指令信号を出力してカット弁３４を遮断位置Ｂに切り換えるが、この場合、電磁切換弁４４の出力ポートＰ３とカット弁３４のパイロットポート３４ａとの間にはスローリターン弁５４が設けられているので、カット弁３４が遮断位置Ｂに徐々に切り替わる。その結果、油圧ポンプ１０の出力側（負荷側）の回路圧が徐々に上昇するため、油圧ポンプ１０の出力トルクの上昇が緩やかになり、エンジンダウンが防止される。
【００４２】
前記カット弁３４の切換えが終了した後に、エンジンコントローラ５２からＤＰＦ２８の強制再生の開始信号がコントローラ４６に送信されて、ＤＰＦ２８の強制再生処理が開始される。この後、予め設定した時間を経過するまで、或いは、差圧センサ６３の検出圧が所定値以下になって、エンジンコントローラ５２からＤＰＦ２８の強制再生の終了信号がコントローラ４６に送信されるまで、カット弁３４の切換え状態が継続して保持される。
【００４３】
本実施例によれば、ＤＰＦ２８の強制再生を行うに当たり、コントローラ２６は、エンジン負荷が所定値以下のときには、カット弁３４が遮断位置Ｂに緩慢に切り換わるように制御する。斯くして、低負荷・無負荷作業時であっても、エンジンダウンを未然に防止しつつＰＭを完全に燃焼除去することができる。
【００４４】
本実施例では、エンジンの回転数又はブースト圧が所定値以下のときでも低負荷・無負荷作業状態をモニタ４８にて監視・把握しつつ、カット弁を徐々に切り換えることができるので、エンジン回転数又はブースト圧が急激に低下した場合でも、エンジンストを未然に防止しながら、ＤＰＦ２８の強制再生処理を円滑に実行できる。
【実施例２】
【００４５】
次に、本発明の実施例２を図３に基づいて説明する。なお、前記実施例１と同一の構成部分については、同一符号を付してその説明を省略するものとする。本実施例は前記実施例１とは異なり、カット弁３４とコントローラ４６の間には電磁比例弁６０が設置されている。即ち、カット弁３４のパイロットポート３４ａには電磁比例弁６０の出力ポートが接続され、且つ、該電磁比例弁６０の信号入力部はコントローラ４６の出力部に接続されている。依って、カット弁３４の切換え動作は、コントローラ４６からの切換指令信号に基づき電磁比例弁６０を介して制御される。
【００４６】
本実施例では、ＤＰＦ２８の強制再生を行うに際して、電磁比例弁６０によるカット弁３４の制御方式としては次の３つの何れかを採択できる。即ち、第１の制御方式では、予め設定した時間でカット弁３４を徐々に切り換えて制御する。また、第２の方式では、回転数センサ６１によりエンジン回転数を検出し、該エンジン回転数の変化状況をモニタ４８等にて把握しつつ、エンジンダウンが発生しないように、エンジン回転数の大きさに応じてカット弁３４を徐々に切り換えて制御する。
【００４７】
更に、第３の制御方式では、ブースト圧センサ６２によりディーゼルエンジン１２のブースト圧を検出し、該ブースト圧の変化状況をモニタ４８等にて把握しつつ、エンジンダウンが発生しないように、ブースト圧の大きさに応じてカット弁３４を徐々に切り換えて制御する。
【００４８】
上記３つの何れかの制御方式により、カット弁３４を切り換えた後は、排ガス温度センサ（図示せず）による検出温度が設定温度を保持するように、電磁比例弁６０によりカット弁３４のストロークを最適量に調整する。この場合、排ガス温度が所定値以上に達しているときに、カット弁３４でブリード回路を完全に閉鎖することは、燃料の無駄な消費を招くので、これを回避すべくカット弁３４の弁開度を適切に制御するものとする。
【００４９】
前記カット弁３４の切換え後に、ＤＰＦ２８の強制再生を開始すべく、エンジンコントローラ５２から強制再生開始信号がコントローラ４６に出力される。この時点におけるコントローラ４６から電磁比例弁６０への電流値の出力は、エンジンコントローラ５２から強制再生終了信号がコントローラ４６に送信されるまで一定に保持される。
【００５０】
本実施例においても前記実施例１と同様に、ＤＰＦ２８の強制再生を行う際、コントローラ４６は、エンジン負荷が所定値以下のときには、カット弁３４を遮断位置Ｂに徐々に切り換える。斯くして、低負荷・無負荷作業時であっても、エンジンダウンを未然に防止しつつ、ＰＭを完全に燃焼除去することができる。
【実施例３】
【００５１】
次に、本発明の実施例３を図４に基づいて説明する。本実施例は、ネガティブコントロールシステムをベースとした前記実施例１，２とは異なり、ポジティブコントロールシステムをベースとする。例えば、センタバイパス油路３２の回路圧が高くなると、コントローラ４６からの指令信号に基づき、レギュレータ１４を介して油圧ポンプ１０の吐出量が増加する。
【００５２】
図４に示すように、レギュレータ１４とコントローラ４６の間には電磁比例弁６５が設置されている。即ち、レギュレータ１４のヘッド側油室１４ａには電磁比例弁６５の出力ポートが接続され、且つ、電磁比例弁６５の信号入力部はコントローラ４６の出力部に接続されている。依って、レギュレータ１４の設定圧は、コントローラ４６からの指令信号に基づき電磁比例弁６５を介して制御される。
【００５３】
又、第１方向切換弁２２にはリモコン弁６６が接続され、第１方向切換弁２２はリモコン弁６６により操作される。さらに、リモコン弁６６のパイロット油路にはパイロット圧センサ６７が設置され、前記リモコン弁６６のパイロット操作圧はパイロット圧センサ６７により検出される。更に、該パイロット圧センサ６７はコントローラ４６に接続されている。依って、リモコン弁６６のパイロット操作圧は、パイロット圧センサ６７を介してコントローラ４６に入力される。
【００５４】
通常、リモコン弁６６を操作すると、その操作量はパイロット圧センサ６７で検出され、リモコン弁６６の操作量に見合った流量の圧油を吐出するように、電磁比例弁６５をコントローラ４６が制御する。本実施例では、ＤＰＦ２８の強制再生を行う際、エンジンコントローラ５２からコントローラ４６に油圧負荷増大要求信号が出力された場合、カット弁３４の制御方式としては、次の３つの何れかを採択できる。
【００５５】
即ち、第１の方式では、前記実施例２と同様に、電磁比例弁６０によりカット弁３４を予め設定した時間で徐々に切り換えて油圧負荷を上昇させる。そして、油圧負荷が不十分な場合には、コントローラ４６は電磁比例弁６５を介して、油圧ポンプ１０の吐出量を徐々に増加させて、油圧負荷を緩慢に上昇させる。
【００５６】
また、第２の方式では、回転数センサ６１によりエンジン回転数を検出し、該エンジン回転数の変化状況をモニタ４８等にて把握しつつ、エンジンダウンが発生しないように、カット弁３４を電磁比例弁６０により徐々に切り換えて油圧負荷を上昇させる。そして、油圧負荷が不十分な場合は電磁比例弁６５により、油圧ポンプ１０の吐出量をエンジン回転数の大きさに応じて徐々に増加させながら、油圧負荷を緩慢に上昇させる。
【００５７】
更に、第３の方式では、ブースト圧センサ６２によりディーゼルエンジン１２のブースト圧を検出し、該ブースト圧の変化状況を把握しつつ、エンジンダウンが発生しないように、ブースト圧の大きさに応じてカット弁３４の切換え制御時間を変化させて油圧負荷を上昇させる。そして、油圧負荷が不十分な場合には、電磁比例弁６５により、油圧ポンプ１０の吐出量をエンジン回転数の大きさに応じて徐々に増加させながら、油圧負荷を緩慢に上昇させる。
【００５８】
上記３つの何れかの切換え制御方式により、カット弁３４を切り換えた後、或いは、油圧ポンプ１０の吐出量が増加した後に、排ガス温度センサ（図示せず）による検出温度が設定温度を保持するように、電磁比例弁６０によりカット弁３４のストロークを最適量に調整する。このことはポンプ吐出流量についても同様であり、排ガス温度が設定温度を保持するように、電磁比例弁６５により油圧ポンプ１０の吐出流量を調整する。
【００５９】
又、排ガス温度が所定値以上に達しているときに、カット弁３４でブリード回路を完全に閉鎖することは、燃料の無駄な消費を招くので、これを回避すべくカット弁３４の弁開度を適切に制御するものとする。
【００６０】
叙上の如く本発明によると、ＤＰＦの強制再生を行うに際し、コントローラは建設機械の低負荷又は無負荷作業時には、カット弁を徐々に遮断位置に切り換えることにより、センタバイパス油路の回路圧を急激に上昇させることなくＤＰＦの強制再生を実施できる。斯くして、低負荷又は無負荷作業時であっても、エンジンダウンを未然に防止しつつ、ＤＰＦに堆積したＰＭを完全に燃焼除去させることができる。
【００６１】
また、カット弁を遮断位置に切り換えた後に、排ガス温度が所定温度になるように油圧負荷を制御することにより、所望の排ガス温度を維持しながらＰＭ焼却作用を促進できるので、ＤＰＦの強制再生処理を安定的に実行できる。
【００６２】
更に、ＤＰＦの強制再生開始信号を受信した時点の油圧ポンプの負荷は、強制再生終了信号をコントローラが受信するまで保持される。従って、油圧負荷を一定に保持した状態でＤＰＦの強制再生が実施でき、エンジンダウンを一層確実に防止しつつ、高いＰＭの燃焼除去を効率良く行うことができる。
【００６３】
前記コントローラは、カット弁を切り換えた後に、排ガス温度が所定温度になるように、油圧ポンプの負荷を制御した場合は、フィルタにおけるＰＭの燃焼除去が一層促進される。その結果、フィルタにおけるＰＭの堆積をより確実に防止することができる。
【００６４】
特に、コントローラは、上記ＤＰＦの強制再生開始信号と強制再生終了信号をエンジン側から受信し、強制開始信号を受信した時点の油圧ポンプの負荷は、強制再生終了信号がコントローラに送信される時点まで保持すべく制御される。従って、ＤＰＦの強制再生が実施されている間は、油圧ポンプの負荷を所定値に安定して調整できるので、ＰＭの燃焼除去効果を更に高めることができる。
【００６５】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、エンジンの排気系にＤＰＦが設置され、エンジンにより油圧ポンプを駆動する建設機械（作業機械）のＤＰＦ強制再生回路であれば全て適用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 油圧ショベル（建設機械）
１０ 油圧ポンプ
１２ ディーゼルエンジン
１２Ａ 排気管
１４ レギュレータ
２８ ＤＰＦ（フィルタ）
３２ センタバイパス油路
３４ カット弁
３６ ネガコン絞り
４４ 電磁切換弁
４６ コントローラ
５２ エンジンコントローラ
５４ スローリターン弁
６０ 電磁比例弁
６１ 回転数センサ（作業負荷検出手段）
６２ ブースト圧センサ（作業負荷検出手段）
６３ 差圧センサ
６５ 電磁比例弁
６６ リモコン弁
６７ パイロット圧センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は建設機械のＤＰＦ（Diesel Particulate Filter。ＤＰＤ：Diesel Particulate Ｄefuserともいう）強制再生回路に関するものであり、特に、エンジンの排気系に堆積した粒子状物質を焼却除去する建設機械のＤＰＦ強制再生回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ショベル等の建設機械にはエンジン（ディーゼルエンジン）が搭載されているとともに、該エンジンの出力軸には油圧ポンプが連結されている。図５に示すように、前記エンジン（ディーゼルエンジン）１２の排気系には、ディーゼルパティキュレート処理装置として機能するＤＰＦ２８が設置されている。このＤＰＦ２８は、エンジン１２の排気管１２Ａ内の排ガス中に含まれた粒子状物質（Particulate Matter、以下「ＰＭ」という）を捕集し、ＤＰＦ２８に担持された酸化触媒にてＰＭを連続的に酸化除去できるように構成されている。
【０００３】
しかし、エンジン１２の負荷が低いときは、排ガスの温度が十分に上昇しないため、ＤＰＦ２８の内部にＰＭが漸次堆積する。そして、ＰＭの堆積量が所定値以上になると、エンジン１２の排気系の圧力が上昇するため、燃費悪化などを招来してエンジン１２本来の性能が得られなくなる。
【０００４】
これを防止するためには、例えば、ＤＰＦ２８の上流側の圧力を検出器３０によってセンシングし、機体コントローラ（以下「コントローラ」という）４６又はエンジンコントローラ５２を介して、エンジン１２の負荷又は可変容量型の油圧ポンプ１０の負荷を前記圧力に調整することにより、前記ＰＭを除去すべくＤＰＦ２８を定期的に強制再生する必要がある。
前記ＤＰＦ２８の強制再生においては、エンジンピストンの上昇による爆発工程の直後に、燃料をポスト噴射（後噴射）することにより、エンジン１２の排気管１２Ａから燃料をＤＰＦ２８内の酸化触媒に供給している。
【０００５】
この場合、燃料の燃焼（酸化反応）で発生した熱によって、前記酸化触媒の温度が上昇する。その結果、ＤＰＦ２８に堆積したＰＭの温度も上昇するため、該ＰＭの燃焼による酸化除去が促進される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３５７１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＤＰＦ２８の強制再生処理の進行具合は、建設機械の作業時における負荷状態によって大きく異なる。たとえば、高負荷作業時には、エンジン負荷の大きさに応じて排ガス温度が十分に上昇するので、ＰＭの燃焼除去が効率良く進行する。しかし、低負荷作業時や未作業時（無負荷作業時）には、エンジン負荷も軽くなり、排ガス温度が十分に上昇しないので、ＰＭを完全に燃焼除去させることが困難になる。
【０００８】
そこで、低負荷又は無負荷作業時には、エンジン１２の運転を制御するエンジンコントローラ５２から前記コントローラ４６に、油圧負荷増大の要求信号を出力することにより、油圧ポンプ１０の吐出圧力又は吐出流量を強制的に上昇させる技術が提案されている（例えば、本出願人による特願２００８−２４９０８８号参照）。
この技術によれば、油圧負荷の増加に伴いエンジン負荷も増大するため、排ガス温度が上昇してＰＭの燃焼除去を促進させることができる。しかし、低負荷又は無負荷作業時に、油圧負荷を急激に増加させた場合には、エンジンダウンが発生し易いという問題があった
【０００９】
そこで、低負荷又は無負荷作業時に、エンジンダウンを防止しつつＰＭを完全に燃焼除去させるために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、排気系にＤＰＦが設置されたエンジンにより油圧ポンプを駆動する建設機械のＤＰＦ強制再生回路において、前記建設機械の作業負荷状態を検出する作業負荷検出手段と、前記油圧ポンプのセンタバイパス油路の最下流側に介設されたブリードオフ用のカット弁と、該カット弁を前記作業負荷検出手段の結果に応じて切換え制御するコントローラとを備え、該コントローラは、低負荷又は無負荷作業時に前記カット弁を徐々に遮断位置に切り換えるように制御することを特徴とする建設機械のＤＰＦ強制再生回路を提供する。
【００１１】
この構成によれば、建設機械の低負荷又は無負荷作業時に、コントローラはカット弁を徐々に遮断位置に切り換えるので、センタバイパス油路の回路圧も徐々に上昇し、油圧負荷が急激に増加するおそれがない。
【００１２】
請求項２記載の発明は、上記作業負荷検出手段がエンジンの回転数を検出する回転数センサであることを特徴とする請求項１記載の建設機械のＤＰＦ強制再生回路を提供する。
【００１３】
この構成によれば、回転数センサにより検出されたエンジンの回転数が所定値以下である場合には、コントローラは、建設機械が低負荷又は無負荷作業状態であると判断してカット弁を徐々に切り換える。
【００１４】
請求項３記載の発明は、上記作業負荷検出手段がエンジンのブースト圧を検出するブースト圧センサであることを特徴とする請求項１記載の建設機械のＤＰＦ強制再生回路を提供する。
【００１５】
この構成によれば、ブースト圧センサにより検出されたエンジンのブースト圧が所定値以下である場合には、コントローラは、建設機械が低負荷又は無負荷作業状態であると判断してカット弁を徐々に切り換える。
【００１６】
請求項４記載の発明は、上記コントローラは、上記カット弁を遮断位置に切り換えた後に、排ガス温度が所定温度になるように、上記油圧ポンプの負荷を制御することを特徴とする請求項１記載の建設機械のＤＰＦ強制再生回路を提供する。
【００１７】
この構成によれば、カット弁を遮断位置に切り換えた後に、排ガス温度が所定温度、即ち、ＰＭを燃焼除去するのに適した排ガス温度になるように油圧負荷を制御するので、最適な排ガス温度を維持しながら、ＤＰＦに堆積したＰＭの燃焼除去が促進される。
【００１８】
請求項５記載の発明は、上記コントローラは上記ＤＰＦの強制再生開始信号と強制再生終了信号を上記エンジン側から受信し、該強制開始信号の受信時点における上記油圧ポンプの負荷を、前記強制再生信号の受信時点まで保持するように制御することを特徴とする請求項１又は４記載の建設機械のＤＰＦ強制再生回路を提供する。
【００１９】
この構成によれば、ＤＰＦの強制再生開始信号を受信した時点の油圧ポンプの負荷は、強制再生終了信号をコントローラが受信するまで保持されるので、油圧負荷が変動しない状態でＤＰＦの強制再生が実施される。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の発明は、低負荷又は無負荷作業時に、油圧負荷が急激に増加することなくＤＰＦの強制再生が可能になるので、エンジンダウンを未然に防止しつつＰＭを完全に燃焼除去させることができる。
【００２１】
請求項２記載の発明は、エンジン回転数に基づいて低負荷又は無負荷作業状態を正確に判断してカット弁を切り換えるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、エンジン回転数が急激に変動した場合でも、カット弁の切換え制御をより確実、且つ、適時に実行して、エンジンダウンを一層確実に防止することができる。
【００２２】
請求項３記載の発明は、ＤＰＦの強制再生を行う際、エンジンのブースト圧が所定値以下の場合には低負荷又は無負荷作業状態であると判断してカット弁を切り換えるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、エンジンのブースト圧が急激に変動した場合でも、カット弁の切換え制御をより正確、且つ、適時に実行して、エンジンダウンを一層確実に防止することができる。
【００２３】
請求項４記載の発明は、所定の排ガス温度の下でＰＭの燃焼除去を促進させることができるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、効率の良いＤＰＦの強制再生を安定的に行うことができる。
【００２４】
請求項５記載の発明は、油圧負荷が変動しない状態でＤＰＦの強制再生を実施できるので、請求項１又は４記載の発明の効果に加えて、エンジンダウンを一層確実に防止しつつ、高いＰＭの燃焼除去効果を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る建設機械の一例としての油圧ショベルを示す側面図。
【図２】本発明の実施例１を示し、建設機械のＤＰＦ強制再生を説明する油圧制御回路図。
【図３】本発明の実施例２を示し、建設機械のＤＰＦ強制再生を説明する油圧制御回路図。
【図４】本発明の実施例３を示し、建設機械のＤＰＦ強制再生を説明する油圧制御回路図。
【図５】従来例を示し、建設機械のＤＰＦ強制再生の要部を説明する構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、低負荷作業時や未作業時にＰＤＦの強制再生を行うに当たり、エンジンダウンを発生させることなくＰＭを完全に燃焼除去させるという目的を達成するために、排気系にＤＰＦが設置されたエンジンにより油圧ポンプを駆動する建設機械のＤＰＦ強制再生回路において、前記建設機械の作業負荷状態を検出する作業負荷検出手段と、前記油圧ポンプのセンタバイパス油路の最下流側に介設されたブリードオフ用の開閉切換弁であるカット弁と、該カット弁を前記作業負荷検出手段の結果に応じて切換え制御するコントローラとを備え、該コントローラは、低負荷又は無負荷作業時に前記カット弁を徐々に切り換えるように制御することによって実現した。
【実施例１】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施例を図１及び図２に基づいて説明する。尚、図５の構成部分
と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略するものとする。１は建設機械として油圧ショベルを示し、下部走行体２上に旋回機構３を介して上部旋回体４が旋回自在に搭載されている。前記下部走行体２には走行モータ５が設けられ、走行モータ５によってクローラ６が駆動される。又、前記旋回機構３は旋回モータ７により駆動され、該旋回モータ７の駆動により上部旋回体４が旋回する。
【００２８】
前記上部旋回体４の前方中央部にはブーム８が俯仰動可能に取り付けられ、更に、ブーム８の先端部にアーム９が上下回動自在に取り付けられているとともに、該アーム９の先端部にバケット１０が取り付けられている。
【００２９】
図２は上部旋回体４に搭載されたディーゼルエンジン１２におけるＤＰＦ強制再生回路を示す。なお、本実施例に係るＤＰＦ強制再生回路は、ネガティブコントロールシステムをベースとして構成されている。
【００３０】
同図において、５２は、ディーゼルエンジン１２の運転を制御するエンジンコントローラであり、ディーゼルエンジン１２に接続した排気管１２Ａの下流側にはＤＰＦ２８が設置されている。又、ディーゼルエンジン１２の出力軸には斜板式の吐出量可変型の油圧ポンプ１０が連結され、該油圧ポンプ１０の流出側に接続したセンタバイパス油路３２の最下流側には、ネガコン絞り３６を介して油タンク４０が接続されている。
【００３１】
ネガコン絞り３６の上流側と油圧ポンプ１０とはネガコン回路５０を介して接続され、該ネガコン回路５０における油圧ポンプ１０側には傾転角調整用のレギュレータ１４が設けられている。前記油圧ポンプ１０の吐出量は、レギュレータ１４によってネガコン圧を負帰還して制御される。例えば、ネガコン圧が高いときは、レギュレータ１４の作動によって油圧ポンプ１０の傾転角が小さくなるため、該油圧ポンプ１０の吐出量が低下する。
【００３２】
センタバイパス油路３２の途中には、油圧ポンプ１０からの吐出油の流れを制御する第１方向切換弁２２、第２方向切換弁２４及び第３方向切換弁２６が介設され、これら第１方向切換弁２２、第２方向切換弁２４及び第３方向切換弁２６は、この順番で下流方向に向かってタンデム接続されている。
【００３３】
そして、第１方向切換弁２２、第２方向切換弁２４及び第３方向切換弁２６には夫々油圧アクチュエータが接続されている。例えば、第１方向切換弁２２及び第３方向切換弁２６には夫々ブーム、アーム又はバケットなどの作業機械用の駆動シリンダ１６，２０が接続され、また、第２方向切換弁２４には油圧モータ１８が接続されている。
【００３４】
前記センタバイパス油路３２の最下流側、即ち、前記第３方向切換弁２６とネガコン絞り３６との間にはカット弁３４が介設され、カット弁３４はブリードオフ用の開閉切換弁として機能している。該カット弁３４はスローリターン弁５４を介して電磁切換弁４４に接続され、更に、電磁切換弁４４のソレノイド４４ａは信号線５６を介してコントローラ４６に接続されている。カット弁３４は平時には開通位置Ａに設定され、センタバイパス油路３２を流れる圧油の一部を油タンク４０に戻す。
【００３５】
コントローラ４６からカット弁切換指令信号（遮断信号）が電磁切換弁４４に送信されると、該電磁切換弁４４はノーマル位置Ｃから切換位置Ｄに切り換る。これにより、油圧源４２の圧油が、スローリターン弁５４を介してカット弁３４のパイロットポート３４ａに供給される。その結果、カット弁３４は開通位置Ａから遮断位置Ｂに切り換り、センタバイパス油路３２における油圧負荷が増大する。
【００３６】
この場合、圧油がスローリターン弁５４を通過する際に圧油の移動速度が遅延するので、その分だけ油圧負荷の上昇速度が遅延し、油圧負荷の急上昇が防止される。
【００３７】
尚、コントローラ４６は、マイクロコンピュータからなり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェース等を備えている。そして、ＲＯＭにはＤＰＦ２８に堆積するＰＭを焼却除去すべく、強制再生処理を行うための制御プログラムと、該制御プログラムの実行時に使用する各種データが記憶されている。
【００３８】
また、コントローラ４６にはモニタ４８が接続され、該モニタ４８はコントローラ４６の各種作動状況、例えば、ＤＰＦ２８の強制再生状況や各種センサ類の検出データなどを画面表示する。
【００３９】
本実施例に係るエンジンコントローラ５２には、作業負荷検出手段として機能する回転数センサ６１、ブースト圧センサ６２及び差圧センサ６３が接続されている。回転数センサ６１はディーゼルエンジン１２の一端部に取り付けられ、ディーゼルエンジン１２の回転数を検出する。又、ブースト圧センサ６２はディーゼルエンジン１２の他端部に取り付けられ、ディーゼルエンジン１２のブースト圧を検出する。更に、差圧センサ６３はＤＰＦ２８に取り付けられ、ＤＰＦ２８の前後の圧力差を検出する。
【００４０】
これら回転数センサ６１、ブースト圧センサ６２及び差圧センサ６３の検出値はエンジンコントローラ５２に送信される。そして、前記検出結果が予め設定した基準値と比較されることにより、油圧ショベル１の作業負荷状態が低負荷又は無負荷作業状態（エンジン負荷状態）であるか否かが判断され、この判断結果は、エンジンコントローラ５２からコントローラ４６に送信される。なお、符号３８と６４はリリーフ弁である。
【００４１】
本実施例では、コントローラ４６がエンジンコントローラ５２から低負荷又は無負荷作業状態の判断信号を受信すると、電磁切換弁４４に油圧増加指令信号を出力してカット弁３４を遮断位置Ｂに切り換えるが、この場合、電磁切換弁４４の出力ポートＰ３とカット弁３４のパイロットポート３４ａとの間にはスローリターン弁５４が設けられているので、カット弁３４が遮断位置Ｂに徐々に切り替わる。その結果、油圧ポンプ１０の出力側（負荷側）の回路圧が徐々に上昇するため、油圧ポンプ１０の出力トルクの上昇が緩やかになり、エンジンダウンが防止される。
【００４２】
前記カット弁３４の切換えが終了した後に、エンジンコントローラ５２からＤＰＦ２８の強制再生の開始信号がコントローラ４６に送信されて、ＤＰＦ２８の強制再生処理が開始される。この後、予め設定した時間を経過するまで、或いは、差圧センサ６３の検出圧が所定値以下になって、エンジンコントローラ５２からＤＰＦ２８の強制再生の終了信号がコントローラ４６に送信されるまで、カット弁３４の切換え状態が継続して保持される。
【００４３】
本実施例によれば、ＤＰＦ２８の強制再生を行うに当たり、コントローラ２６は、エンジン負荷が所定値以下のときには、カット弁３４が遮断位置Ｂに緩慢に切り換わるように制御する。斯くして、低負荷・無負荷作業時であっても、エンジンダウンを未然に防止しつつＰＭを完全に燃焼除去することができる。
【００４４】
本実施例では、エンジンの回転数又はブースト圧が所定値以下のときでも低負荷・無負荷作業状態をモニタ４８にて監視・把握しつつ、カット弁を徐々に切り換えることができるので、エンジン回転数又はブースト圧が急激に低下した場合でも、エンジンストを未然に防止しながら、ＤＰＦ２８の強制再生処理を円滑に実行できる。
【実施例２】
【００４５】
次に、本発明の実施例２を図３に基づいて説明する。なお、前記実施例１と同一の構成部分については、同一符号を付してその説明を省略するものとする。本実施例は前記実施例１とは異なり、カット弁３４とコントローラ４６の間には電磁比例弁６０が設置されている。即ち、カット弁３４のパイロットポート３４ａには電磁比例弁６０の出力ポートが接続され、且つ、該電磁比例弁６０の信号入力部はコントローラ４６の出力部に接続されている。依って、カット弁３４の切換え動作は、コントローラ４６からの切換指令信号に基づき電磁比例弁６０を介して制御される。
【００４６】
本実施例では、ＤＰＦ２８の強制再生を行うに際して、電磁比例弁６０によるカット弁３４の制御方式としては次の３つの何れかを採択できる。即ち、第１の制御方式では、予め設定した時間でカット弁３４を徐々に切り換えて制御する。また、第２の方式では、回転数センサ６１によりエンジン回転数を検出し、該エンジン回転数の変化状況をモニタ４８等にて把握しつつ、エンジンダウンが発生しないように、エンジン回転数の大きさに応じてカット弁３４を徐々に切り換えて制御する。
【００４７】
更に、第３の制御方式では、ブースト圧センサ６２によりディーゼルエンジン１２のブースト圧を検出し、該ブースト圧の変化状況をモニタ４８等にて把握しつつ、エンジンダウンが発生しないように、ブースト圧の大きさに応じてカット弁３４を徐々に切り換えて制御する。
【００４８】
上記３つの何れかの制御方式により、カット弁３４を切り換えた後は、排ガス温度センサ（図示せず）による検出温度が設定温度を保持するように、電磁比例弁６０によりカット弁３４のストロークを最適量に調整する。この場合、排ガス温度が所定値以上に達しているときに、カット弁３４でブリード回路を完全に閉鎖することは、燃料の無駄な消費を招くので、これを回避すべくカット弁３４の弁開度を適切に制御するものとする。
【００４９】
前記カット弁３４の切換え後に、ＤＰＦ２８の強制再生を開始すべく、エンジンコントローラ５２から強制再生開始信号がコントローラ４６に出力される。この時点におけるコントローラ４６から電磁比例弁６０への電流値の出力は、エンジンコントローラ５２から強制再生終了信号がコントローラ４６に送信されるまで一定に保持される。
【００５０】
本実施例においても前記実施例１と同様に、ＤＰＦ２８の強制再生を行う際、コントローラ４６は、エンジン負荷が所定値以下のときには、カット弁３４を遮断位置Ｂに徐々に切り換える。斯くして、低負荷・無負荷作業時であっても、エンジンダウンを未然に防止しつつ、ＰＭを完全に燃焼除去することができる。
【実施例３】
【００５１】
次に、本発明の実施例３を図４に基づいて説明する。本実施例は、ネガティブコントロールシステムをベースとした前記実施例１，２とは異なり、ポジティブコントロールシステムをベースとする。例えば、センタバイパス油路３２の回路圧が高くなると、コントローラ４６からの指令信号に基づき、レギュレータ１４を介して油圧ポンプ１０の吐出量が増加する。
【００５２】
図４に示すように、レギュレータ１４とコントローラ４６の間には電磁比例弁６５が設置されている。即ち、レギュレータ１４のヘッド側油室１４ａには電磁比例弁６５の出力ポートが接続され、且つ、電磁比例弁６５の信号入力部はコントローラ４６の出力部に接続されている。依って、レギュレータ１４の設定圧は、コントローラ４６からの指令信号に基づき電磁比例弁６５を介して制御される。
【００５３】
又、第１方向切換弁２２にはリモコン弁６６が接続され、第１方向切換弁２２はリモコン弁６６により操作される。さらに、リモコン弁６６のパイロット油路にはパイロット圧センサ６７が設置され、前記リモコン弁６６のパイロット操作圧はパイロット圧センサ６７により検出される。更に、該パイロット圧センサ６７はコントローラ４６に接続されている。依って、リモコン弁６６のパイロット操作圧は、パイロット圧センサ６７を介してコントローラ４６に入力される。
【００５４】
通常、リモコン弁６６を操作すると、その操作量はパイロット圧センサ６７で検出され、リモコン弁６６の操作量に見合った流量の圧油を吐出するように、電磁比例弁６５をコントローラ４６が制御する。本実施例では、ＤＰＦ２８の強制再生を行う際、エンジンコントローラ５２からコントローラ４６に油圧負荷増大要求信号が出力された場合、カット弁３４の制御方式としては、次の３つの何れかを採択できる。
【００５５】
即ち、第１の方式では、前記実施例２と同様に、電磁比例弁６０によりカット弁３４を予め設定した時間で徐々に切り換えて油圧負荷を上昇させる。そして、油圧負荷が不十分な場合には、コントローラ４６は電磁比例弁６５を介して、油圧ポンプ１０の吐出量を徐々に増加させて、油圧負荷を緩慢に上昇させる。
【００５６】
また、第２の方式では、回転数センサ６１によりエンジン回転数を検出し、該エンジン回転数の変化状況をモニタ４８等にて把握しつつ、エンジンダウンが発生しないように、カット弁３４を電磁比例弁６０により徐々に切り換えて油圧負荷を上昇させる。そして、油圧負荷が不十分な場合は電磁比例弁６５により、油圧ポンプ１０の吐出量をエンジン回転数の大きさに応じて徐々に増加させながら、油圧負荷を緩慢に上昇させる。
【００５７】
更に、第３の方式では、ブースト圧センサ６２によりディーゼルエンジン１２のブースト圧を検出し、該ブースト圧の変化状況を把握しつつ、エンジンダウンが発生しないように、ブースト圧の大きさに応じてカット弁３４の切換え制御時間を変化させて油圧負荷を上昇させる。そして、油圧負荷が不十分な場合には、電磁比例弁６５により、油圧ポンプ１０の吐出量をエンジン回転数の大きさに応じて徐々に増加させながら、油圧負荷を緩慢に上昇させる。
【００５８】
上記３つの何れかの切換え制御方式により、カット弁３４を切り換えた後、或いは、油圧ポンプ１０の吐出量が増加した後に、排ガス温度センサ（図示せず）による検出温度が設定温度を保持するように、電磁比例弁６０によりカット弁３４のストロークを最適量に調整する。このことはポンプ吐出流量についても同様であり、排ガス温度が設定温度を保持するように、電磁比例弁６５により油圧ポンプ１０の吐出流量を調整する。
【００５９】
又、排ガス温度が所定値以上に達しているときに、カット弁３４でブリード回路を完全に閉鎖することは、燃料の無駄な消費を招くので、これを回避すべくカット弁３４の弁開度を適切に制御するものとする。
【００６０】
叙上の如く本発明によると、ＤＰＦの強制再生を行うに際し、コントローラは建設機械の低負荷又は無負荷作業時には、カット弁を徐々に遮断位置に切り換えることにより、センタバイパス油路の回路圧を急激に上昇させることなくＤＰＦの強制再生を実施できる。斯くして、低負荷又は無負荷作業時であっても、エンジンダウンを未然に防止しつつ、ＤＰＦに堆積したＰＭを完全に燃焼除去させることができる。
【００６１】
また、カット弁を遮断位置に切り換えた後に、排ガス温度が所定温度になるように油圧負荷を制御することにより、所望の排ガス温度を維持しながらＰＭ焼却作用を促進できるので、ＤＰＦの強制再生処理を安定的に実行できる。
【００６２】
更に、ＤＰＦの強制再生開始信号を受信した時点の油圧ポンプの負荷は、強制再生終了信号をコントローラが受信するまで保持される。従って、油圧負荷を一定に保持した状態でＤＰＦの強制再生が実施でき、エンジンダウンを一層確実に防止しつつ、高いＰＭの燃焼除去を効率良く行うことができる。
【００６３】
前記コントローラは、カット弁を切り換えた後に、排ガス温度が所定温度になるように、油圧ポンプの負荷を制御した場合は、フィルタにおけるＰＭの燃焼除去が一層促進される。その結果、フィルタにおけるＰＭの堆積をより確実に防止することができる。
【００６４】
特に、コントローラは、上記ＤＰＦの強制再生開始信号と強制再生終了信号をエンジン側から受信し、強制開始信号を受信した時点の油圧ポンプの負荷は、強制再生終了信号がコントローラに送信される時点まで保持すべく制御される。従って、ＤＰＦの強制再生が実施されている間は、油圧ポンプの負荷を所定値に安定して調整できるので、ＰＭの燃焼除去効果を更に高めることができる。
【００６５】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、エンジンの排気系にＤＰＦが設置され、エンジンにより油圧ポンプを駆動する建設機械（作業機械）のＤＰＦ強制再生回路であれば全て適用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 油圧ショベル（建設機械）
１０ 油圧ポンプ
１２ ディーゼルエンジン
１２Ａ 排気管
１４ レギュレータ
２８ ＤＰＦ（フィルタ）
３２ センタバイパス油路
３４ カット弁
３６ ネガコン絞り
４４ 電磁切換弁
４６ コントローラ
５２ エンジンコントローラ
５４ スローリターン弁
６０ 電磁比例弁
６１ 回転数センサ（作業負荷検出手段）
６２ ブースト圧センサ（作業負荷検出手段）
６３ 差圧センサ
６５ 電磁比例弁
６６ リモコン弁
６７ パイロット圧センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系にＤＰＦが設置されたエンジンにより油圧ポンプを駆動する建設機械のＤＰＦ強制再生回路において、前記建設機械の作業負荷状態を検出する作業負荷検出手段と、前記油圧ポンプのセンタバイパス油路の最下流側に介設されたブリードオフ用のカット弁と、該カット弁を前記作業負荷検出手段の検出結果に応じて切換え制御するコントローラとを備え、該コントローラは、低負荷又は無負荷作業時に前記カット弁を徐々に遮断位置に切り換えるように制御することを特徴とする建設機械のＤＰＦ強制再生回路。
【請求項２】
上記作業負荷検出手段が上記エンジンの回転数を検出する回転数センサであることを特徴とする請求項１記載の建設機械のＤＰＦ強制再生回路。
【請求項３】
上記作業負荷検出手段が上記エンジンのブースト圧を検出するブースト圧センサであることを特徴とする請求項１記載の建設機械のＤＰＦ強制再生回路。
【請求項４】
上記コントローラは上記カット弁を切り換えた後に、上記エンジンの排ガス温度が所定温度になるように上記油圧ポンプの油圧負荷を制御することを特徴とする請求項１記載の建設機械のＤＰＦ強制再生回路。
【請求項５】
上記コントローラは上記ＤＰＦの強制再生開始信号と強制再生終了信号を上記エンジン側から受信し、強制開始信号の受信時における上記油圧ポンプの油圧負荷を強制再生終了信号の受信時まで保持するように制御することを特徴とする請求項１又は４記載の建設機械のＤＰＦ強制再生回路。
【請求項１】
排気系にＤＰＦが設置されたエンジンにより油圧ポンプを駆動する建設機械のＤＰＦ強制再生回路において、前記建設機械の作業負荷状態を検出する作業負荷検出手段と、前記油圧ポンプのセンタバイパス油路の最下流側に介設されたブリードオフ用のカット弁と、該カット弁を前記作業負荷検出手段の検出結果に応じて切換え制御するコントローラとを備え、該コントローラは、低負荷又は無負荷作業時に前記カット弁を徐々に遮断位置に切り換えるように制御することを特徴とする建設機械のＤＰＦ強制再生回路。
【請求項２】
上記作業負荷検出手段が上記エンジンの回転数を検出する回転数センサであることを特徴とする請求項１記載の建設機械のＤＰＦ強制再生回路。
【請求項３】
上記作業負荷検出手段が上記エンジンのブースト圧を検出するブースト圧センサであることを特徴とする請求項１記載の建設機械のＤＰＦ強制再生回路。
【請求項４】
上記コントローラは上記カット弁を切り換えた後に、上記エンジンの排ガス温度が所定温度になるように上記油圧ポンプの油圧負荷を制御することを特徴とする請求項１記載の建設機械のＤＰＦ強制再生回路。
【請求項５】
上記コントローラは上記ＤＰＦの強制再生開始信号と強制再生終了信号を上記エンジン側から受信し、強制開始信号の受信時における上記油圧ポンプの油圧負荷を強制再生終了信号の受信時まで保持するように制御することを特徴とする請求項１又は４記載の建設機械のＤＰＦ強制再生回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２６１３４０（Ｐ２０１０−２６１３４０Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１１４７８（Ｐ２００９−１１１４７８）
【出願日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【出願人】（５０２２４６５２８）住友建機株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【出願人】（５０２２４６５２８）住友建機株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]