CN103080489A - 粒子状物质去除过滤器的再生控制装置及其再生控制方法 - Google Patents

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Abstract

为了预防粒子状物质去除过滤器的过滤器功能的降低，具备在堆积于从发动机的废气将粒子状物质去除的粒子状物质去除过滤器中的粒子状物质的堆积量超过规定值的情况下，用于使堆积的所述粒子状物质燃烧，从而使所述粒子状物质去除过滤器再生的再生控制部，再生控制部在自动强制再生期间TA及自动强制再生后的继续期间TB，进行将发动机转速的下限值设为规定值Nth以上的发动机转速的下限值控制，使向粒子状物质去除过滤器的废气流量增大，从而去除粒子状物质去除过滤器内的热量的聚积。

Description

粒子状物质去除过滤器的再生控制装置及其再生控制方法
技术领域
本发明涉及在进行将发动机的废气中所包含的粒子状物质(PM：Particulate Matter)去除的粒子状物质去除过滤器(称之为DPF。DPF：DieselParticulate Filter)的再生处理之际的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置及其再生控制方法。
背景技术
在柴油发动机(以下，发动机)中，为了降低废气中所包含的PM，在排气管路设有粒子状物质去除过滤器。该粒子状物质去除过滤器对废气中所包含的灰尘等的PM进行捕集，将该PM降低后的废气向外部空气排出。当由粒子状物质去除过滤器捕集到的PM增多时，过滤器功能降低，因此，在粒子状物质去除过滤器中，进行使捕集到的PM燃烧的再生。在该再生中，存在在废气的温度较高时使堆积的PM自然燃烧的自然再生和在PM堆积量超过规定的基准值时进行的强制再生。在该强制再生中，以提高废气的温度的方式来对发动机的运转状态进行调整，进而进行在粒子状物质去除过滤器前级中喷射燃料的外部定量供给、或者向发动机的工作缸内喷射燃料的内部定量供给，由此使PM强制性燃烧。在该强制再生，还存在自动强制再生和手动强制再生。在PM堆积量比进行自动强制再生时的基准值更为变多而存在粒子状物质去除过滤器发生闭塞的可能性的情况下，对驾驶者发出促进基于手动的强制再生的执行的警告。
此处，在专利文献1中，记载有如下的技术内容：具备在自动强制再生时，在使吸入空气量减少而使粒子状物质去除过滤器温度上升的情况下，使向粒子状物质去除过滤器流入的废气量的减少速度降低的废气量调整机构，从而防止粒子状物质去除过滤器的过度升温。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2004-278405号公报
发明内容
【发明所要解决的课题】
在以发动机为动力源而运行的建筑机械等工作车辆中，具备用于对废气进行净化的粒子状物质去除过滤器。对这样的车辆进行操作的操作者在上述的自动强制再生中可以任意地进行车辆的操纵(例如行驶操作)或工作机的操作。因此，即使在未进行基于操作者的车辆的操纵或工作机的操作的状态下自动强制再生开始、继续或者自动强制再生结束，也依然未进行基于操作者的车辆的操纵或工作机的操作，在如此的状态继续的情况下，由于发动机转速较低的状态(例如发动机为空转状态)继续，因此废气的流量变少。由于废气的流量变少，因而在粒子状物质去除过滤器内会滞留高温的废气，且聚积有热量而导致粒子状物质去除过滤器温度急激地增高。其结果是，粒子状物质去除过滤器的一部分由于热应力而破坏，从而导致过滤器功能的降低。
需要说明的是，在专利文献1中，公开有如下的技术：在自动强制再生时，在使发动机的吸入空气量减少的运转条件成立的情况下，使吸气节流阀的闭阀速度降低，从而使向粒子状物质去除过滤器流入的废气量的减少速度降低。
本发明就是鉴于上述的情况而作出的，其目的在于，提供能够预防粒子状物质去除过滤器的过滤器功能的降低的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置及其再生控制方法。
【用于解决课题的手段】
为了解决上述的课题而实现目的，本发明提供一种粒子状物质去除过滤器的再生控制装置，其特征在于，具备再生控制机构，在堆积于从发动机的废气将粒子状物质去除的粒子状物质去除过滤器中的粒子状物质的堆积量超过规定值的情况下，该再生控制机构用于使堆积的所述粒子状物质燃烧，从而使所述粒子状物质去除过滤器再生，所述再生控制机构在所述再生时，进行将发动机转速的下限值设为规定阈值以上的下限值控制。
另外，本发明所涉及的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置在上述的发明的基础上，其特征在于，所述再生控制机构在所述再生结束后，在规定时间内继续进行将发动机转速的下限值设为规定阈值以上的下限值控制。
另外，本发明所涉及的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置在上述的发明的基础上，其特征在于，所述再生控制机构在所述再生时，在满足规定的控制开始条件的情况下，开始将发动机转速的下限值设为规定阈值以上的下限值控制。
另外，本发明所涉及的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置在上述的发明的基础上，其特征在于，所述规定的控制开始条件为呈所述规定阈值以上的发动机转速的状态成为规定时间以上。
另外，本发明所涉及的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置在上述的发明的基础上，其特征在于，还具备对所述发动机的周边的环境温度或者海拔进行检测的环境状态检测机构，所述规定阈值及所述规定时间对应于所述环境状态检测机构检测到的环境温度或者海拔而可变。
另外，本发明所涉及的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置在上述的发明的基础上，其特征在于，所述规定的控制开始条件为所述粒子状物质去除过滤器内的温度成为规定温度以上。
另外，本发明所涉及的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置在上述的发明的基础上，其特征在于，所述规定的控制开始条件为废气流量成为规定流量以下。
另外，本发明所涉及的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置在上述的发明的基础上，其特征在于，还具备设定指示进行所述下限值控制的设定机构，在存在基于所述设定机构的下限值控制的设定指示的情况下，所述再生控制机构进行所述下限值控制。
另外，本发明所涉及的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置在上述的发明的基础上，其特征在于，在没有基于所述设定机构的下限值控制的设定指示的情况下，所述再生控制机构不执行所述粒子状物质去除过滤器的自动再生处理。
另外，本发明提供一种粒子状物质去除过滤器的再生控制方法，其特征在于，包括再生控制步骤，在堆积于从发动机的废气将粒子状物质去除的粒子状物质去除过滤器中的粒子状物质的堆积量超过规定值的情况下，该再生控制步骤用于使堆积的所述粒子状物质燃烧，从而使所述粒子状物质去除过滤器再生，所述再生控制步骤在所述再生时，进行将发动机转速的下限值设为规定阈值以上的下限值控制。
另外，本发明所涉及的粒子状物质去除过滤器的再生控制方法在上述的发明的基础上，其特征在于，所述再生控制步骤在所述再生结束后，在规定时间内继续进行将发动机转速的下限值设为规定阈值以上的下限值控制。
另外，本发明所涉及的粒子状物质去除过滤器的再生控制方法在上述的发明的基础上，其特征在于，所述再生控制步骤在所述再生时，在满足规定的控制开始条件的情况下，开始将发动机转速的下限值设为规定值以上的下限值控制。
根据本发明，所述再生控制机构在所述自动强制再生时进而在所述自动强制再生结束后，进行将发动机转速的下限值设为规定阈值以上的下限值控制，因此，向粒子状物质去除过滤器内的废气流量增大，预防因粒子状物质去除过滤器内的热量的聚积所带来的粒子状物质去除过滤器的破坏，其结果是，能够预防过滤器功能的降低。
附图说明
图1是表示包括本发明的实施方式一所涉及的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置在内的柴油发动机100的概要结构的示意图。
图2是表示基于图1所示的再生控制部的下限值控制的时序图。
图3是表示在基于图1所示的再生控制部的下限值控制处理时所采用的计数器及标志的设定处理顺序的流程图。
图4是表示基于图1所示的再生控制部的下限值控制处理顺序的流程图。
图5是表示实施方式二所涉及的基于再生控制部的下限值控制的时序图。
图6是表示实施方式二所涉及的基于再生控制部的下限值控制处理顺序的流程图。
图7是表示包括本发明的实施方式三所涉及的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置在内的柴油发动机100的概要结构的示意图。
图8是表示实施方式四所涉及的基于再生控制部的下限值控制处理顺序的流程图。
具体实施方式
以下，参考添加附图，关于用于实施本发明的方式进行说明。
[实施方式一]
(发动机系统的概要结构)
图1是表示包括本发明的实施方式一所涉及的粒子状物质去除过滤器(DPF)的再生控制装置在内的柴油发动机100(以下，只要没有特别声明为发动机100)的概要结构的示意图。另外，发动机100假定为作为液压挖掘机、自卸货车这样的建筑机械或叉车等工业车辆这样的工作车辆的动力源而使用。在图1中，发动机100具备：在内部形成有多个燃烧室的发动机主体1；将所吸入的空气采用过滤器过滤而防止尘埃等杂质向燃烧室混入的空气过滤器2；向发动机主体1内部的各燃烧室供气的供气管路3；将从发动机主体1内部的各燃烧室排出后的废气排出的排气管路4；冷却机构5；排气涡轮增压器6；排气净化装置7；排气再循环系统8；发动机控制器30；监视器装置50；油门踏板60；燃料调整标度盘80。
在发动机主体1与供气管路3之间安装有供气歧管3A，以使来自供气管路3的供气向发动机主体1内部的各燃烧室分配。在发动机主体1与排气管路4之间安装有排气歧管4A，以使从发动机主体1内部的各燃烧室排出后的废气汇集向排气管路4流入。
在供气管路3设有用于对由排气涡轮增压器6压缩后的空气进行冷却的后冷却器11。冷却机构5具备通过收容于发动机主体1内的未图示的曲柄轴等的旋转运动而被驱动的泵12。由泵12压力输送的冷却水在对发动机主体1、排气涡轮增压器6、未图示的油冷却器等需要冷却的部位进行冷却之后，由设于冷却机构5的散热器13进行空冷。后冷却器11和散热器13成为通过风扇14来满足其冷却性能的结构，所述风扇14设于发动机主体1且由未图示的曲柄轴等的旋转运动驱动旋转。
排气涡轮增压器6具备：设于排气管路4的中途的涡轮21；设于供气管路3的中途，与涡轮21连结而被驱动的压缩机22；用于对向涡轮21供给的废气的流速进行控制的可变涡轮喷嘴23。排气涡轮增压器6通过对可变涡轮喷嘴23的开度进行控制，从而对涡轮叶轮21a的转速进行控制。在涡轮21(涡轮叶轮21a)的旋转的作用下，压缩机22驱动，从而进行向发动机主体1的供气增压。
排气净化装置7为设于涡轮21的下游侧且将废气所包含的PM(粒子状物质)去除的结构，具有柴油氧化催化剂(称之为DOC。DOC：DieselOxidation Catalyst)71、粒子状物质去除过滤器72、差压传感器73、温度传感器74、75、76。DOC71及粒子状物质去除过滤器72设于圆筒状的排气管路内部，在排气管路的上游侧设有DOC71，在排气管路的下游侧设有粒子状物质去除过滤器72。另外，在涡轮21与排气净化装置7之间配置有将从定量燃料供给装置70供给的定量燃料喷射的定量喷嘴70a。该定量燃料的喷射在强制再生时进行。
DOC71由Pt(铂)等来实现，将废气中所包含的CO(一氧化碳)、HC(烃)、PM所包含的SOF(有机可溶成分)氧化而去除。进而，DOC71对废气中所包含的NO(一氧化氮)进行氧化而使其变化为NO2(二氧化氮)，进而通过使从定量喷嘴70a喷射出的定量燃料氧化而使废气温度上升。
粒子状物质去除过滤器72对PM进行捕集。粒子状物质去除过滤器72将碳化硅等作为基材。废气中所包含的PM在通过形成于粒子状物质去除过滤器72的微细的孔之际被捕集。粒子状物质去除过滤器72中的、具有沿着废气的流动方向的微细流路的单元密集配置在圆筒状的排气管路内。并且，为使对上游侧端部进行网眼封闭的单元和对下游侧端部进行网眼封闭的单元交替配置而成的壁流型粒子状物质去除过滤器。以能够使废气进行氧化反应的温度作为条件，通过废气中所包含的氧及由DOC71生成的NO2使所捕集到的PM氧化(燃烧)。
差压传感器73具有：配置在粒子状物质去除过滤器72的上游侧并对粒子状物质去除过滤器72的上游侧的压力进行检测的压力传感器73a；配置在粒子状物质去除过滤器72的下游侧并对粒子状物质去除过滤器72的下游侧的压力进行检测的压力传感器73b；将从压力传感器73a检测到的压力中减去压力传感器73b检测到的压力而得的差压向发动机控制器30输出的差压检测部73c。
温度传感器74配置在粒子状物质去除过滤器72的上游侧，对粒子状物质去除过滤器72的入口的排气温度进行检测，并将其作为粒子状物质去除过滤器温度向发动机控制器30输出。另外，温度传感器75配置在DOC71的上游侧，对DOC71的入口的排气温度进行检测，并将该排气温度向发动机控制器30输出。另外，温度传感器76对粒子状物质去除过滤器72的出口的排气温度进行检测，并将该排气温度向发动机控制器30输出。
排气再循环系统8具备将排气歧管4A与供气管路3连通的排气再循环通路31。排气再循环通路31从排气歧管4A将废气的一部分抽出而向供气管路3再循环。在排气再循环通路31中设有对排气再循环通路31进行开闭的EGR阀32和对来自排气歧管4A的废气进行冷却的EGR冷却器33。排气再循环系统8通过经由排气再循环通路31而将废气的一部分向供气歧管3A回流，由此使供气中的氧浓度降低，并使发动机主体1的燃烧温度下降。由此，能够使废气中所包含的氮氧化物的量降低。
在此，发动机100作为控制系统而具备：发动机转速传感器3a；供气压传感器3c；排气压传感器3d；涡轮转速传感器3e；流量传感器3f。发动机转速传感器3a对发动机主体1的未图示的曲柄轴的转速进行检测，并将表示未图示的曲柄轴的转速的信号向发动机控制器30输出。
供气压传感器3c对压缩机22的出口通路与供气歧管3A之间的供气压力进行检测，并将其向发动机控制器30输出。排气压传感器3d对排气歧管4A与涡轮21的入口通路之间的排气压力进行检测，并将表示排气压力的信号向发动机控制器30输入。涡轮转速传感器3e对涡轮21的转速进行检测，并将表示涡轮21的转速的信号向发动机控制器30输出。
发动机控制器30根据由操作者操作的油门踏板60及燃料调整标度盘80等输入机构的输入值，对燃料喷射量、燃料喷射时序、EGR阀32、可变涡轮喷嘴23进行调整来进行发动机转速或转矩的控制。发动机控制器30的存储装置(例如ROM或RAM等存储器)中存储有后述的控制参数(用于进行下限值控制的发动机转速的规定值Nth、规定时间Tth、继续期间TB)。
另外，发动机控制器30具有堆积量算出部41及再生控制部42。堆积量算出部41根据废气流量信息、PM发生量信息、PM燃烧量信息、从差压传感器73获得的差压、及从温度传感器74获得的粒子状物质去除过滤器温度，推定堆积于粒子状物质去除过滤器72的PM堆积量。
在PM堆积量的推定值超过规定的阈值的情况下，再生控制部42对燃料喷射量、燃料喷射时序、EGR阀32、可变涡轮喷嘴23进行调整来使排气温度上升，然后，从定量喷嘴70a喷射定量燃料，由此进行使粒子状物质去除过滤器72强制再生的控制。即，再生控制部42在该强制再生时，通过分别对EGR阀32及可变涡轮喷嘴23进行缩径而使排气温度上升。尤其是，在该实施方式中，再生控制部42在自动强制再生时，进行将发动机转速设为规定值以上的下限值控制，从而使向粒子状物质去除过滤器72流入的废气的热量不聚积在粒子状物质去除过滤器72内。需要说明的是，再生控制部42接受来自监视器装置50的手动强制再生指示，进行手动强制再生。自动强制再生在PM堆积量为第一阈值以上的情况下进行，手动强制再生在PM堆积量为比第一阈值更大的第二阈值以上的情况下进行。需要说明的是，既可以在自动强制再生时，使工作车辆的操作者进行通常的驾驶或作业，也可以在手动强制再生时，使工作车辆停止而仅进行强制再生。
监视器装置50与发动机控制器30连接，设置在工作车辆的驾驶席附近。监视器装置50由液晶显示器等构成。需要说明的是，在PM堆积量超过了第二阈值的情况下，发动机控制器30将手动强制再生指示向监视器装置50通知，监视器装置50进行促进手动强制再生的警告显示。在装备于监视器装置50的未图示的手动强制再生指示按钮被工作车辆的操作者或者维护者压下的情况下，发动机控制器30进行手动强制再生处理。
(发动机转速的下限值控制)
在此，参考图2，关于基于再生控制部42的自动强制再生时的发动机转速的下限值控制的概要进行说明。图2中横轴表示时间的经过，纵轴表示发动机转速的变化。在图2中，时刻t1为自动强制再生的开始时刻。另外，时刻t2为自动强制再生的结束时刻。另外，时刻t3为从时刻t2起继续下限值控制的继续期间的结束时刻。因而，自动强制再生处理在从时刻t1到时刻t2下进行(自动强制再生期间TA)。在此，如上所述，在自动强制再生时，尽管为自动强制再生时，也能够任意地进行工作车辆的驾驶或工作机的操作(例如，在工作车辆为液压挖掘机时，为了挖掘作业而具备的工作机(斗杆、动臂、铲斗)的操作)。对应于那样的工作车辆的驾驶或工作机的操作，发动机转速时刻发生变化。在工作车辆中，用于调整行驶速度的油门踏板60或用于使工作机动作的操作杆装备于驾驶室内。当操作者对这些油门踏板60或操作杆进行操作时，发动机控制器30对应于操作来控制发动机转速。即，为了进行基于工作机的挖掘等，如果操作者对操作杆进行操作，与其相应地，发动机转速上升，当操作者使该操作停止时，发动机转速下降为规定的空转转速，如图2所示的波形的实线(除了C1部以外)及虚线所示发动机转速上下变动。但是，当进行自动强制再生时的发动机转速的下限值控制时，如果操作者对操作杆进行操作，与其相应地，发动机转速上升，但如果操作者未进行任何操作，则如图2所示的虚线所示，发动机转速并不下降，且未下降为发动机转速Nth以下。也就是说，发动机转速沿着图2所示的实线(包含C1部在内)而变动。如上所述，下限值控制的期间成为包含继续期间TB在内的、从时刻t1到时刻t3为止的下限值控制期间T1。
但是，在自动强制再生时，为了使粒子状物质去除过滤器温度上升，至少对可变涡轮喷嘴23进行缩径，但此时，当向粒子状物质去除过滤器72内流入的废气流量较少时，在粒子状物质去除过滤器72内聚积热量。在本实施方式一中，在自动强制再生时，即便对可变涡轮喷嘴23进行缩径的情况下，也将发动机转速的下限值控制为成为规定值Nth以上，使规定流量以上的废气向粒子状物质去除过滤器72供给并通过，从而不会在粒子状物质去除过滤器72内聚积热量。即，在进行自动强制再生的自动强制再生期间TA，发动机转速始终成为规定值Nth以上。由此，能够防止由粒子状物质去除过滤器72的热量引起的破损，从而能够预防过滤器功能的降低。
进而，在本实施方式一中，在自动强制再生结束的时刻t2后的规定的时间(继续时间TB)内，继续进行发动机转速的下限值控制。由此，在自动强制再生结束之后，在继续期间TB的期间也执行将发动机转速的下限值设为规定值Nth以上的控制。其结果是，向粒子状物质去除过滤器72继续供给废气，将高温的废气向外部排出，从而能够可靠地消除粒子状物质去除过滤器72内的热量的聚积。
在此，参考图3及图4所示的流程图，关于基于再生控制部42的下限值控制处理顺序进行说明。如图3所示，再生控制部42进行对作为用于判断是否处于自动强制再生结束后的继续期间TB内的计时机构的自动强制再生结束后时间计测计数器的值和表示处于自动强制再生期间TA与继续期间TB中的任一方的期间中的自动强制再生中标志的值进行设定的处理，并且如图4所示进行采用了该自动强制再生中标志的值的发动机转速的下限值控制。自动强制再生结束后时间计测计数器的值表示从自动强制再生结束后起的时间，在自动强制再生中标志为“1”的情况下，表示处于自动强制再生期间TA与继续期间TB中的任一方的期间中，在“0”的情况下，表示处于除此以外的期间。
在图3中，首先，再生控制部42作为初始设定，将自动强制再生结束后时间计测计数器的初始值设定为“0”，并将自动强制再生中标志的初始值设定为“0”(步骤S101)。然后，再生控制部42判断当前是否在实施自动强制再生(步骤S102)。即，判断PM堆积量是否超过第一阈值而开始自动强制再生。在正在实施自动强制再生的情况下(步骤S102，是)，由于自动强制再生未结束，故将自动强制再生结束后时间计测计数器的值设定为“0”(步骤S103)，进而，将自动强制再生中标志设定为“1”(步骤S104)，向步骤S102转移。
另一方面，在未实施自动强制再生的情况下(步骤S102，否)，进而判断自动强制再生中标志是否为“1”(步骤S105)。在自动强制再生中标志不为“1”的情况下(步骤S105，否)，将自动强制再生标志设定为“0”(步骤S106)，进而，将自动强制再生结束后时间计测计数器的值设定为“0”(步骤S107)，向步骤S102转移。在自动强制再生中标志为“1”的情况下(步骤S105，是)，由于当前未实施自动强制再生，故判断自动强制再生后时间计测计数器的值是否小于规定时间(继续期间TB)(步骤S108)。在自动强制再生后时间计测计数器的值未小于规定时间(继续期间TB)的情况下(步骤S108，否)，由于已经经过规定时间(继续期间TB)，故将自动强制再生标志设定为“0”(步骤S106)，进而，将自动强制再生结束后时间计测计数器的值设定为“0”(步骤S107)，向步骤S102转移。另一方面，在自动强制再生结束后时间计测计数器的值小于规定时间(继续期间TB)的情况下(步骤S108，是)，使自动强制再生结束后时间计测计数器的值增加(步骤S109)，维持自动强制再生中标志“1”的设定(步骤S104)，向步骤S102转移。
另一方面，如图4所示，再生控制部42判断自动强制再生中标志是否为“1”(步骤S201)。在自动强制再生中标志为“1”的情况下(步骤S201，是)，再生控制部42实施对向发动机主体1的燃料喷射量等进行调整而将发动机转速的下限值设为规定值Nth以上的控制(步骤S202)，向步骤S201转移。另一方面，在自动强制再生中标志不为“1”的情况下(步骤S201，否)，不实施将发动机转速的下限值设为规定值Nth以上的控制(步骤S203)，而向步骤S201转移。需要说明的是，优选的是，规定时间(经过期间TB)设为几分钟左右。
需要说明的是，步骤S202中的下限值控制也可以不为发动机控制器30来进行，而是对油门踏板60的踏入量进行检测的节流阀开度传感器61自身接受来自发动机控制器30的自动强制再生信息来进行。作为开度传感器61，例如可以通过采用电位计而对油门踏板60的踏入量进行电检测。在该开度传感器61自身进行下限值控制的情况下，发动机控制器30自身的设计变更较少。另外，燃料调整标度盘80也可以同样地，不管是否为燃料调整标度盘80的设定值，均接受来自发动机控制器30的自动强制再生信息来进行下限值控制。在这种情况下，发动机控制器30自身的设计变更也较少。需要说明的是，在发动机100搭载于建筑机械等工作车辆且该工作车辆为推土机或液压挖掘机等履带系(具有装备履带的行驶体的工作车辆)的情况下，作为操作者用于将发动机100的发动机转速设定为所期望的发动机转速的机构的燃料调整标度盘80装备在驾驶室内。因而，进行相对于该燃料调整标度盘80的设定值(设定的发动机转速)的下限值控制。另一方面，在工作车辆为轮式装载机或自卸货车等轮胎系(具有装备轮胎的行驶体的工作车辆)的情况下，油门踏板60装备在驾驶室内，因此，相对于该油门踏板60的踏入量(与踏入量对应的发动机转速)而进行下限值控制。
另外，上述的下限值控制的规定值Nth的转速为，对废气流量进行计测，从而对能够确保不使粒子状物质去除过滤器受到破损的程度的废气流量的发动机转速(此处，将该转速称之为转速A)进行设定后的转速。此处，发动机100的空转转速存在因工作车辆的车种等而不同的情况。因此，例如在某一车辆中空转转速的设定为比下限值控制的规定值Nth的转速大的情况下(例如，空转转速为1200rpm，作为转速A的下限值控制的规定值Nth的转速为1000rpm的情况下)，不需要下限值控制。另一方面，在其他的车辆中空转转速的设定为比下限值控制的规定值Nth的转速小的情况下(例如，空转转速为800rpm，作为转速A的下限值控制的规定值Nth的转速为1100rpm)，需要下限值控制。
[实施方式二]
接着，关于实施方式二进行说明。在上述的实施方式一中，自动强制再生期间TA始终进行下限值控制，不过，在该实施方式二中，在自动强制再生期间TA内满足进行下限值控制的控制开始条件的情况下，开始下限值控制。
图5是表示控制开始条件设为在自动强制再生期间TA内发动机转速继续在规定值Nth以上、且该继续为规定时间Tth以上时的下限值控制的时序图。如图5所示，发动机转速成为规定值Nth以上的期间TCl小于规定时间Tth，故不满足控制开始条件。因而，如图5的实线C0部所示那样，发动机转速超过规定值Nth而降低。另一方面，操作者为了对工作机进行操作而对操作杆进行操作，由此控制成用于输出发动机100需要的输出，发动机转速上升，发动机转速成为规定值Nth以上的期间TC2为规定时间Tth以上，故满足控制开始条件。其结果是，从经过了规定期间Tth的时刻t12起，开始下限值控制。并且，该下限值控制的期间成为包含继续期间TB在内的、从满足控制开始条件的时刻t12到时刻t3为止的下限值控制期间T2。在下限值控制期间T2中，发动机转速沿着图5的实线(包含C1部在内)而变动。
关于设有以上说明的控制开始条件的理由进行说明。操作者往往不会识别出自动强制再生进行的情况，故在操作者未进行操作杆等任何的操作时，通过执行下限值控制会使发动机转速急剧地上升，此时，这样的发动机转速的上升对于操作者而言会感觉到操作上的不适感。也就是说，在仅仅进行图5所示的期间TCl的操作下，执行下限值控制，如图5的实线C0部所示那样不使发动机转速降低而上升为发动机转速Nth时，操作者会感到不适感。因而，在本实施方式二中，在对操作者存在任何的操作、例如踏入油门踏板50的操作的情况进行检测之后，执行下限值控制。也就是说，如上所述，如果存在继续规定时间Tth以上的发动机转速为规定值Nth以上那样的操作者的操作，则将该操作作为下限值控制的开始条件。由于通过基于操作者的明确的意思在发动机转速上升之后执行下限值控制，故不会感到发动机转速急剧上升所带来的不适感。
图6是表示实施方式二的基于再生控制部42的下限值控制处理顺序的流程图。需要说明的是，在这种情况下，也如图3所示那样，再生控制部42进行对作为用于判断是否处于自动强制再生结束后的继续期间TB内的计时机构的自动强制再生结束后时间计测计数器的值和表示处于自动强制再生期间TA与继续期间TB中的任一方的期间中的自动强制再生中标志的值进行设定的处理。
在图6中，首先，再生控制部42作为初始设定，将发动机转速规定值以上时间计测计数器的值设定为“0”，将发动机转速下限值控制实施标志的值设定为“0”(步骤S301)。发动机转速规定值以上时间计测计数器的值为发动机转速成为规定值Nth以上的时间的计测值，在发动机转速下限值控制实施标志的值为“1”的情况下，表示处于下限值控制期间T2中，在“0”的情况下，表示处于除此以外的期间。
然后，再生控制部42判断自动强制再生中标志是否为“1”(步骤S302)。在自动强制再生中标志为“1”的情况下(步骤S302，是)，进而对发动机转速是否为规定值Nth以上、或者发动机转速下限值控制实施标志是否为“1”进行判断(步骤S303)。
在发动机转速为规定值Nth以上、或者发动机转速下限值控制实施标志为“1”的情况下(步骤S303，是)，进而判断发动机转速规定值以上时间计测计数器的值是否为规定时间Tth以上(步骤S304)。在发动机转速规定值以上时间计测计数器的值为规定时间Tth以上的情况下(步骤S304，是)，将发动机转速规定值以上时间计测计数器的值设定为Tth(步骤S305)，之后，实施将发动机转速的下限值设为规定值Nth以上的控制(步骤S306)。然后，将发动机转速下限值控制实施标志设定为“1”(步骤S307)，之后，向步骤S302转移。
另一方面，在自动强制再生中标志不为“1”的情况下(步骤S302，否)、及发动机转速不为规定值Nth以上、或者发动机转速下限值控制实施标志不为“1”的情况下(步骤S303，否)，将发动机转速规定值以上时间计测计数器的值设定为“0”(步骤S308)，不实施将发动机转速的下限值设为规定值Nth以上的控制(步骤S310)，而将发动机转速下限值控制实施标志设定为“0”(步骤S311)，之后，向步骤S302转移。另外，在发动机转速规定值以上时间计测计数器的值不为规定时间Tth以上的情况下(步骤S304，否)，使发动机转速规定值以上时间计测计数器的值增加(步骤S309)，不实施将发动机转速的下限值设为规定值Nth以上的控制(步骤S310)，将发动机转速下限值控制实施标志设定为“0”(步骤S311)，之后，向步骤S302转移。
在该实施方式二中，也能够防止粒子状物质去除过滤器72的热量所引起的破损而预防过滤器功能的降低，从而能够促进粒子状物质去除过滤器72的长寿命化。
[实施方式三]
接着，关于实施方式三进行说明。在该实施方式三中，如图7所示，进而，监视器装置50具备作为设定机构的设定开关51，该设定开关51具有能够进行输入输出操作的操作面板且对是否进行上述的下限值控制进行预先设定。其中，该实施方式三的设定开关51为不仅操作者能够操作，而且维护者通过对操作面板进行特殊操作也能够操作的构件。该特殊操作为仅仅维护者能够掌握的操作，例如为将多个按钮连续按下或者同时按下的操作。或者，设定开关51本身可以为仅仅维护者能够掌握的硬结构的隐藏开关。
维护者通过基于该设定开关51的设定，对搭载有发动机100的工作机械预先设定是否进行上述的下限值控制。通过能够进行这样的下限值控制的有效/无效的设定，由此例如在工作车辆的定期检查等之际，能够将下限值控制设为无效，来进行发动机单体的动作确认等。另外，如上所述，在将发动机100的空转转速的设定值变更的情况下，能够容易地对下限值控制的有效、或者无效的设定进行变更。
[实施方式四]
接着，关于实施方式四进行说明。在该实施方式四中，操作者能够对设定开关51进行操作。即，通过操作者对设定开关51进行操作，操作者能够自我识别执行下限值控制的情况，因此，操作者不会感觉到相对于基于下限值控制的发动机转速的上升或发动机转速未降低的不适感。
此处，参考图8所示的流程图，关于本实施方式四所涉及的、基于设定开关的向下限值控制的转移处理进行说明。首先，再生控制部42对自动再生开始条件是否成立进行判断(步骤S401)。该自动再生开始条件如上所述，为PM堆积量成为第一阈值以上的情况。在该自动再生开始条件不成立的情况下(步骤S401，否)，反复该判断处理。另一方面，在自动再生开始条件成立的情况下(步骤S401，是)，再生控制部42在监视器装置50的显示画面上进行“使伴随自动再生，进行发动机转速的下限值控制的情况开始？”的消息的显示，并且显示指示对下限值控制的开始进行操作的设定开关51(步骤S402)。然后，对设定开关51是否在规定时间内进行操作(开始指示)的情况进行判断(步骤S403)。在设定开关51在规定时间内进行了操作的情况下(步骤S403，是)，向下限值控制的执行转移(步骤S404)，结束本处理。在这种情况下，如上述的实施方式一、二所示那样，通过满足下限值控制的条件来执行下限值控制。另一方面，在设定开关51未在规定时间内进行操作的情况下(步骤S403，否)，自动再生控制自身也不进行(步骤S405)，结束本处理。即，无论是否满足自动再生开始条件，均不执行自动再生。在这种情况下，由于不执行自动再生，故废气温度不会上升，高温的废气未滞留在粒子状物质去除过滤器72内，粒子状物质去除过滤器72不会破损。
需要说明的是，在步骤S405中不进行自动再生的情况下，将从步骤S405向步骤S401的常规的次数N执行至例如2次(步骤S406，否)。即便在操作者不进行自动再生的情况下(步骤S403，否、步骤S405，步骤S406，是)，当PM堆积量成为第二阈值以上时，如上所述，进行促进手动强制再生的警告显示。
在上述的实施方式一～四中，用于进行下限值控制的发动机转速的规定值Nth或规定时间Tth、继续期间TB这样的控制参数为预先设定的值。工作车辆往往在从极寒地带到酷暑地带的各种各样的环境温度下使用。另外，工作车辆往往在海岸工事等海拔低的地方下使用或者在矿山等海拔高的地方下使用。也就是说，在进行粒子状物质去除过滤器72的自动强制再生之际，无法忽视环境温度或基于海拔的氧浓度的影响。因而，通过对应于环境温度或氧浓度对定量燃料的喷射量、EGR阀32及可变涡轮喷嘴23的节流量等进行适当地调整，而能够进行适当的再生。进而，如果对应于环境温度或氧浓度，来使控制参数(用于进行下限值控制的发动机转速的规定值Nth、规定时间Tth、继续期间TB)改变的话，就能够抑制下限值控制时的无用的燃料消耗。
在工作车辆上搭载有外部空气温度传感器或气压传感器、高度传感器、GPS传感器这样的环境状态检测机构，使这些环境状态检测机构检测环境温度或海拔，并根据所检测到的信息，利用发动机控制器30对控制参数(用于进行下限值控制的发动机转速的规定值Nth、规定时间Tth、继续期间TB)进行修正，将修正后的控制参数作为下限值控制的控制参数使用。另外，也可以为，预先将环境温度或海拔与控制参数(用于进行下限值控制的发动机转速的规定值Nth、规定时间Tth、继续期间TB)的关系作为表格数据存储于发动机控制器30的存储装置(例如ROM或RAM等存储器)中，根据由各种传感器检测到的环境温度或海拔，从表格数据中提取控制参数来执行下限值控制。通过如此进行考虑了环境温度或海拔的下限值控制，进行与环境相应的发动机转速的控制，从而能够抑制燃料消耗。例如，在环境温度较低的地方，通过将发动机转速的规定值Nth设定得较低，并将继续期间TB设定得较短，由此能够抑制执行下限值控制的期间的发动机100的燃料消耗。
需要说明的是，在上述的实施方式二中，将控制开始条件设为继续规定时间Tth以上的发动机转速为规定值Nth以上的情况，但不局限于此，也可以为温度传感器74、75、76检测到的温度成为规定温度以上。进而，在这种情况下，也可以将温度梯度成为规定值以上作为条件。另外，作为控制开始条件，也可以设为废气流量成为小于规定值。该废气流量例如可以通过发动机控制器30根据设于空气过滤器2的后级的流量传感器3f的值来对废气流量进行推定而求出。当然，也可以在粒子状物质去除过滤器72附近设有用于对废气流量进行计测的流量传感器，将该流量传感器计测到的废气流量直接用于控制开始条件的条件成立的判断之中。
另外，在上述的实施方式一～四中，在进行上述的下限值控制的情况下，再生控制部42在监视器装置50的显示画面上显示进行下限值控制的旨令。或者也可以为，设置指示灯，通过该指示灯的亮灯或者灭灯，报告下限值控制执行中的情况。或者，也可以为，设置蜂鸣器，由该蜂鸣器鸣动表示下限值控制执行中的蜂鸣器音来报告。通过在任一种情况之中均设置作为该下限值控制执行中的报告机构，操作者不会感觉到相对于基于下限值控制的发动机转速的上升或发动机转速未降低的不适感。
需要说明的是，在上述的实施方式一～四中，采用具有排气涡轮增压器6的柴油发动机进行了说明，但本发明不局限于此，在不具有排气涡轮增压器6的发动机之中也能够适用，在这种情况下，对设于排气净化装置7的前级的废气的开闭阀进行缩径而使粒子状物质去除过滤器72的温度上升，但与上述的实施方式一～四同样地，进行发动机转速的下限值控制来使向粒子状物质去除过滤器72的废气流量增大即可。
【符号说明】
1发动机主体
2空气过滤器
3供气管路
4排气管路
5冷却机构
6排气涡轮增压器
7排气净化装置
8排气再循环系统
3a发动机转速传感器
3c供气压传感器
3d排气压传感器
3e涡轮转速传感器
3f流量传感器
21涡轮
21a涡轮叶轮
22压缩机
23可变涡轮喷嘴
30发动机控制器
31排气再循环通路
32EGR阀
33EGR冷却器
41堆积量算出部
42再生控制部
50监视器装置
51设定开关
70定量燃料供给装置
70a定量喷嘴
71DOC
72粒子状物质去除过滤器
73差压传感器
74～76温度传感器
80燃料调整标度盘
100柴油发动机(发动机)
TA自动强制再生期间
TB继续期间
T1、T2下限值控制期间

Claims (12)

1.一种粒子状物质去除过滤器的再生控制装置，其特征在于，
具备再生控制机构，在堆积于从发动机的废气将粒子状物质去除的粒子状物质去除过滤器中的粒子状物质的堆积量超过规定值的情况下，该再生控制机构用于使堆积的所述粒子状物质燃烧，从而使所述粒子状物质去除过滤器再生，
所述再生控制机构在所述再生时，进行将发动机转速的下限值设为规定阈值以上的下限值控制。
2.如权利要求1所述的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置，其特征在于，
所述再生控制机构在所述再生结束后，在规定时间内继续进行将发动机转速的下限值设为规定阈值以上的下限值控制。
3.如权利要求1或2所述的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置，其特征在于，
所述再生控制机构在所述再生时，在满足规定的控制开始条件的情况下，开始将发动机转速的下限值设为规定阈值以上的下限值控制。
4.如权利要求3所述的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置，其特征在于，
所述规定的控制开始条件为呈所述规定阈值以上的发动机转速的状态成为规定时间以上。
5.如权利要求4所述的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置，其特征在于，
还具备对所述发动机的周边的环境温度或者海拔进行检测的环境状态检测机构，
所述规定阈值及所述规定时间对应于所述环境状态检测机构检测到的环境温度或者海拔而可变。
6.如权利要求3所述的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置，其特征在于，
所述规定的控制开始条件为所述粒子状物质去除过滤器内的温度成为规定温度以上。
7.如权利要求3所述的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置，其特征在于，
所述规定的控制开始条件为废气流量成为规定流量以下。
8.如权利要求1～7中任一项所述的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置，其特征在于，
还具备设定指示进行所述下限值控制的设定机构，
在存在基于所述设定机构的下限值控制的设定指示的情况下，所述再生控制机构进行所述下限值控制。
9.如权利要求8所述的粒子状物质去除过滤器的再生控制装置，其特征在于，
在没有基于所述设定机构的下限值控制的设定指示的情况下，所述再生控制机构不执行所述粒子状物质去除过滤器的自动再生处理。
10.一种粒子状物质去除过滤器的再生控制方法，其特征在于，
包括再生控制步骤，在堆积于从发动机的废气将粒子状物质去除的粒子状物质去除过滤器中的粒子状物质的堆积量超过规定值的情况下，该再生控制步骤用于使堆积的所述粒子状物质燃烧，从而使所述粒子状物质去除过滤器再生，
所述再生控制步骤在所述再生时，进行将发动机转速的下限值设为规定阈值以上的下限值控制。
11.如权利要求10所述的粒子状物质去除过滤器的再生控制方法，其特征在于，
所述再生控制步骤在所述再生结束后，在规定时间内继续进行将发动机转速的下限值设为规定阈值以上的下限值控制。
12.如权利要求10或11所述的粒子状物质去除过滤器的再生控制方法，其特征在于，
所述再生控制步骤在所述再生时，在满足规定的控制开始条件的情况下，开始将发动机转速的下限值设为规定值以上的下限值控制。
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