説明

建設機械のDPF自己再生装置

【課題】建設機械の稼動効率を低下させることなく、DPFの自己再生処理を実行できるようにする。
【解決手段】排ガス中のパーティキュレートマターを捕集するDPF14を備えた建設機械のDPF自己再生装置において、エンジンキーのオンオフ状態を検出するエンジンキー状態検出手段9と、該エンジンキーがオン状態になって自動暖気運転が開始される際に、エンジン7の動作状態に基づきDPF14の目詰まり具合を判断する目詰まり判断手段64と、該DPF14が目詰まり状態であるときに該DPF14の自己再生処理を制御する再生制御手段65とを備える。

【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 )自己再生装置に関するものであり、特に、エンジンの自動暖気運転中にDPFの自己再生処理を実施できる建設機械のDPF自己再生装置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は、下部走行体上に上部旋回体が搭載され、該上部旋回体の後部にエンジンが設置されている。そして、該エンジンの排気系には、排ガス後処理装置であるDPFが設置され、該DPFは、排ガス中に含まれるカーボンを主成分とするパーティキュレートマター(Particulate Matter :粒子状物質)を吸着捕集して排ガスを浄化処理する。
【0003】
前記DPFの内部には排ガス浄化処理に伴いパーティキュレートマターが堆積し、該パーティキュレートマターの堆積量が一定値に達すると、エンジンの出力効率が低下する。このため、パーティキュレートマターを燃焼除去すべく、エンジンの燃焼温度が上昇するように運転制御してDPFの再生処理を行う必要がある(例えば、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2003−129900号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、DPFの自己再生処理では、パーティキュレートマターの堆積量に応じてパーティキュレートマターの焼却除去を一定時間実施する必要があるが、従来技術では建設機械の稼動中にDPFの自己再生処理を行っているため、その分だけ建設機械の稼動効率が低下するという問題があった。
【0006】
そこで、建設機械の稼動効率を低下させることなく、DPFの自己再生処理を効率良く行う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】
【0007】
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、排ガス中のパーティキュレートマターを捕集するDPFを備えた建設機械のDPF自己再生装置において、エンジンキーのオンオフ状態を検出するエンジンキー状態検出手段と、該エンジンキーがオン状態になって自動暖気運転が開始される際に、エンジンの動作状態に基づきDPFの目詰まり具合を判断する目詰まり判断手段と、該DPFが目詰まり状態であるときに該DPFの自己再生処理を制御する再生制御手段とを備えることを特徴とする建設機械のDPF自己再生装置を提供する。
【0008】
この構成によれば、エンジンの自動暖気運転を開始させるべく、エンジンキーがオン状態になると、エンジンキーオン状態信号がエンジンキー状態検出手段から目詰まり判断手段に送信される。そして、目詰まり判断手段は、エンジンの動作状態に基づきDPFの目詰まり具合を判断し、その結果、DPFが目詰まり状態であるときには、再生制御手段によりDPFの自己再生処理が実施される。
【0009】
請求項2記載の発明は、上記再生制御手段は、上記DPFの再生処理を行う際に、上記エンジンの吸気量及び/又は排気量を絞るように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自己再生装置を提供する。
【0010】
この構成によれば、DPFの再生処理を行う際に、エンジンの吸気量及び/又は排気量が絞られるので、エンジンの排気温度が上昇して、DPFに堆積したパーティキュレートマターが効率良く焼却除去される。
【発明の効果】
【0011】
請求項1記載の発明は、DPFの自己再生処理は、建設機械が稼動する前に、エンジンの自動暖気運転時間を利用して行うので、建設機械の稼動中に、DPFの自己再生処理を行う必要がなく、その分だけ建設機械の稼動効率を向上させることができる。
【0012】
請求項2記載の発明は、DPFの再生処理を行う際に、エンジンの排気温度が上昇してDPFに堆積したパーティキュレートマターを効率良く焼却除去できるので、請求項1記載の発明の効果に加えて、DPFの再生処理時間を短縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の一実施例を示し、DPF自己再生装置を備えた油圧ショベルを概念的に説明する平面図。
【図2】本発明に係る機体コントローラの構成を説明するブロック図。
【図3】本発明に係るDPF自己再生装置の処理手順の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明は、建設機械の稼動効率を低下させることなく、DPFの自己再生処理を実行するという目的を達成するために、排ガス中のパーティキュレートマターを捕集するDPFを備えた建設機械のDPF自己再生装置において、エンジンキーのオンオフ状態を検出するエンジンキー状態検出手段と、該エンジンキーがオン状態になって自動暖気運転が開始される際に、エンジンの動作状態に基づきDPFの目詰まり具合を判断する目詰まり判断手段と、該DPFが目詰まり状態であるときに該DPFの自己再生処理を制御する再生制御手段とを備えることにより実現した。
【実施例1】
【0015】
以下、本発明の好適な一実施例を図1乃至図3に従って説明する。尚、本実施例はDPFの自己再生処理を自動的に制御できる建設機械に適用したものである。
【0016】
図1は、本実施例に係る建設機械として油圧ショベルを示す平面図である。同図において、1は下部走行体(図示せず)上に旋回自在に搭載された上部旋回体であり、該上部旋回体1の前方中央部にはブーム、アーム及びバケットから成る作業機2が上下回動可能に枢着されている。又、上部旋回体1の前方一側部にはキャブ3が設けられ、該キャブ3内にオペレータシート4が配設されている。更に、オペレータシート4の前方にはモニター5が設置されていると共に、該モニター5には機体コントローラ6が接続されている。
【0017】
上部旋回体1の後部には、燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジン7が搭載され、該ディーゼルエンジン7の出力軸には油圧ポンプ8が連結されている。又、ディーゼルエンジン7には 該エンジンキーのオンオフ状態を検出するエンジンキー状態検出手段9、及びエンジン回転数検出手段(図示せず)等の各種検出手段が取り付けられ、該エンジンキー状態検出手段9等の各種検出手段は、図示しないエンジン制御装置(エンジンコントローラ)を介して機体コントローラ6に接続されている。
【0018】
ディーゼルエンジン7には吸気管10及び排気管11が接続され、該吸気管10及び排気管11の途中には、吸気絞り弁12及び排気絞り弁13がそれぞれ介設されている。該吸気絞り弁12及び排気絞り弁13は、機体コントローラ6により絞り制御される。
【0019】
更に、排気管11の下流側にはDPF14が設置されている。該DPF14は、排ガス中に含まれているパーティキュレートマター(以下、「PM〕という。)を吸着捕集して排ガスを浄化処理する。
【0020】
DPF14は、多数の小孔を有するハニカム構造のセラミック製筒体から成り、小孔の内壁面には白金などの酸化触媒が担持されている。又、DPF14には差圧検出手段15が取り付けられ、該差圧検出手段15は、排気系におけるDPF14前後の差圧、即ち、DPF14の上流側排気圧と該DPF14の下流側排気圧との差を常時検出する。
【0021】
更に、DPF14の内部には排ガス中のPMを吸着捕集するに伴い該PMが堆積するが、該PMの堆量が所定値(限界堆積値又は自己再生開始値)に達したときは、機体コントローラ6から自己再生処理指令信号が出力されて、DPF14の自己再生処理が自動的に実施される。
【0022】
図2は機体コントローラ6の構成例を示す。同図に示すように、機体コントローラ6は主としてマイクロコンピュータから構成され、入力部61、記憶手段62、計時手段63、目詰まり判断手段64、再生制御手段65、弁絞り制御手段66及び出力部67などから構成されている。入力部61にはエンジンキー状態検出手段9からエンジンキーのオンオフ状態信号が入力されるとともに、差圧検出手段15からDPF14前後の差圧信号が入力される。
【0023】
前記記憶手段62には、差圧検出手段15の検出結果と、DPF14の目詰まり具合(PM堆積量)との関係を示すマップデータ、並びにDPF14の自己再生処理プログラム等の情報が格納されている。又、計時手段63は前記自己再生処理時間などを計測する。
【0024】
更に、目詰まり判断手段64は、油圧ショベルの機械稼働を操作する前に、エンジンキー状態検出手段9からオン状態信号が出力された時に、差圧検出手段15からの差圧信号に基づいて、前記マップデータを参照しながらDPF14が目詰まり状態であるか否かを判断する。この場合、DPF14の目詰まり状態の判断結果は、出力部67からモニター5に送信されて、該モニター5上にてリアルタイムで画面表示される。
【0025】
又、再生制御手段65は、DPF14が目詰まり状態である時に、自己再生駆動手段16に自己再生指令信号を出力してDPF14の自己再生処理を実行させる。更に、弁絞り制御手段66は、DPF14が目詰まり状態である時に、吸気絞り弁12及び/又は排気絞り弁13に弁絞り指令信号を出力して、吸気絞り弁12及び/又は排気絞り弁13の開弁量を絞るように制御する。
【0026】
次に、図3を参照しながら本実施例のDPF自己再生処理装置の作用について詳述する。先ず、油圧ショベルの機械稼動を操作する前に、オペレータがエンジンキーをオン操作してディーゼルエンジン7の自動暖気運転を行う。その際、エンジンキー状態検出手段9からエンジンキーオン信号が出力され、該エンジンキーオン信号がエンジン制御装置を介して機体コントローラ6に送信される(ステップS1)。
【0027】
このとき機体コントローラ6には差圧検出手段15から差圧信号が入力され、該差圧信号に基づき目詰まり判断手段64は前記マップデータを参照しながら、DPF14が目詰まり状態であるか否かを判断する(ステップS2)。その結果、DPF14が目詰まり状態でない場合は自動暖気運転を所定時間実行する(ステップS3)。そして、自動暖気運転が終了すると、そのあと油圧ショベルの作業機械が稼動する(ステップS4及びS5)。
【0028】
一方、目詰まり判断手段64によりDPF14が目詰まり状態であると判断された場合は、再生制御手段65から自己再生駆動手段16に自己再生指令信号が出力されて、DPF14の自己再生処理が行われる(ステップS6)。この自己再生処理では、例えば、ディーゼルエンジン7を高負荷運転に自動的に切り換えて、該ディーゼルエンジン7の排気温度を上昇させることにより、DPF14に堆積したPMが速やかに燃焼除去される。
【0029】
本実施例では、DPF14の自己再生処理を行う時、弁絞り制御手段66から吸気絞り弁12及び/又は排気絞り弁13に弁絞り指令信号が出力されて、吸気絞り弁12及び/又は排気絞り弁13の開弁量を絞るように制御する。この後、所定時間経過してDPF14の目詰まり状態が解消すると、自己再生処理制御を解除するとともに自動暖気運転を終了し(ステップS7)、この後、ステップS5の油圧ショベルの機械稼動に移行する。
【0030】
叙上の如く本発明によると、ディーゼルエンジン7の自動暖気運転を開始する際、目詰まり判断手段64からDPF目詰まり信号が出力された場合には、再生制御手段65によりDPF14の自己再生処理が実施される。斯くして、油圧ショベルが稼動する前に、ディーゼルエンジン7の自動暖気運転時間を利用してDPF14の自己再生処理を行うので、油圧ショベルの稼動中に、DPF14の自己再生処理を行う必要がなく、その分だけ油圧ショベルの稼動効率が向上する。
【0031】
又、DPF14の再生処理を行う際に、ディーゼルエンジン7の吸気量及び/又は排気量が絞られるので、ディーゼルエンジン7の排気温度が上昇する。従って、DPF14に堆積したPMを効率良く焼却除去でき、DPF14の再生処理時間が大幅に短縮する。
【0032】
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】
【0033】
本発明は、DPFの自己再生処理を自動的に制御する機能を具備しない建設機械又は車両にも適用することができる。
【符号の説明】
【0034】
6 機体コントローラ
7 ディーゼルエンジン
9 エンジンキー状態検出手段
10 吸気管
11 排気管
12 吸気絞り弁
13 排気絞り弁
14 DPF
15 差圧検出手段
64 目詰まり判断手段
65 再生制御手段
66 弁絞り制御手段

【特許請求の範囲】
【請求項1】
排ガス中のパーティキュレートマターを捕集するDPFを備えた建設機械のDPF自己再生装置において、エンジンキーのオンオフ状態を検出するエンジンキー状態検出手段と、該エンジンキーがオン状態になって自動暖気運転が開始される際に、エンジンの動作状態に基づきDPFの目詰まり具合を判断する目詰まり判断手段と、該DPFが目詰まり状態であるときに該DPFの自己再生処理を制御する再生制御手段とを備えることを特徴とする建設機械のDPF自己再生装置。
【請求項2】
上記再生制御手段は、上記DPFの自己再生処理を行う際に、上記エンジンの吸気量及び/又は排気量を絞るように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自己再生装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2010−270610(P2010−270610A)
【公開日】平成22年12月2日(2010.12.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−120913(P2009−120913)
【出願日】平成21年5月19日(2009.5.19)
【出願人】(502246528)住友建機株式会社 (346)
【Fターム(参考)】