CN109790769B - 工程机械 - Google Patents

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Abstract

废气净化装置(27)的过滤器(30)捕集从发动机(13)排出的废气中的颗粒状物质。过滤器入口侧压力传感器(34)设置于过滤器(30)的入口侧(上游侧)。EGR阀入口侧压力传感器(22)设置于EGR阀(20)的入口侧。内置于控制装置(38)的再生控制器(38C)基于由过滤器入口侧压力传感器(34)检测出的压力值与由EGR阀入口侧压力传感器(22)检测出的压力值的差,判定过滤器入口侧压力传感器(34)是否不良。再生控制器(38C)在判定为过滤器入口侧压力传感器(34)不良时,使用基于由EGR阀入口侧压力传感器(22)检测出的压力值和由过滤器出口侧压力传感器(35)检测出的压力值算出的差压进行再生处理的控制。

Description

工程机械
技术领域
本发明涉及例如具备废气净化装置的工程机械。
背景技术
一般,液压挖掘机、液压起重机等工程机械搭载有柴油机作为成为动力机的发动机。从这样的柴油机排出的废气有时含有例如颗粒状物质(PM:Particulate Matter)、氮氧化物(Nox)等有害物质。因此,在工程机械中,在形成发动机的废气通路的排气管设置有净化废气的废气净化装置。
废气净化装置构成为包括:将包含在废气中的一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)、烃(HC)等氧化而除去的氧化催化剂(例如Diesel Oxidation Catalyst,也简称为DOC);以及配置于该氧化催化剂的下游侧且捕集废气中的颗粒状物质并除去的颗粒状物质除去过滤器(例如Diesel Particulate Filter,也简称为DPF)(专利文献1)。
但是,就颗粒状物质除去过滤器而言,伴随着颗粒状物质被捕集,颗粒状物质堆积于该过滤器,由此过滤器堵塞。因此,在捕集了一定量的颗粒状物质的阶段,需要从过滤器除去颗粒状物质,对过滤器进行再生。例如,通过进行被称为后喷射的再生用的燃料喷射而使废气的温度上升,将堆积于过滤器的颗粒状物质燃烧,由此进行该过滤器的再生。
另一方面,如果在颗粒状物质过剩地堆积(过堆积)于过滤器的状态下进行过滤器的再生,则废气的温度过度变高(颗粒状物质的燃烧温度过度变高),过滤器有可能熔损。因此,根据现有技术,构成为,推定(算出)被过滤器捕集的颗粒状物质的捕集量,在该捕集量过剩之前,即在达到预先设定的阈值时,自动地进行再生(专利文献2)。
在此,在废气净化装置设置有各种传感器类。另一方面,在工程机械的狭小的搭载空间内,不只是发动机的发热,废气净化装置也为高温。因此,耐热性差的电子部件有可能受到来自发动机和废气净化装置的发热的影响。另外,由于工程机械的行驶时、作业时产生的振动,有可能受到传感器基板、线束连接部松动等不良影响。
在设置于废气净化装置的各种传感器类由于故障或误动作而产生障碍的情况下,有可能无法正确地进行被废气净化装置的过滤器捕集到的颗粒状物质的捕集量的推定。在这样的情况下,有可能造成废气净化装置的再生处理的误动作、过滤器的因过度的温度上升而引起的熔损。
对此,例如在专利文献2中公开了以下的技术,即在检测出波及修正量推定的算出精度的设备的异常时,通过故障安全控制立即控制发动机的输出转矩,然后停止运转。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-65577号公报
专利文献2:日本特开2006-322375号公报
发明内容
若伴随着因设置于废气净化装置的各种传感器类的故障或误动作而引起的障碍而无法正确地进行颗粒状物质的捕集量的推定,则例如即使在达到颗粒状物质的过捕集前具有充分的余量,也有可能会强制地进行促使再生处理的处理。另外,若通过故障安全控制立即限制燃料喷射量,则例如即使欲将工程机械从作业现场驾驶到维修地点,也可能发动机停止(熄火)而无法移动工程机械。
本发明的目的在于,提供一种工程机械,即使废气净化装置的传感器(过滤器入口侧传感器)不良,也能够继续作业。
本发明的工程机械构成为,具备:发动机,其搭载于车体;发动机控制器,其进行上述发动机的控制;吸气总管,其用于向上述发动机吸入外部空气;排气总管,其用于从上述发动机排出废气;EGR管,其用于使上述排气总管的废气的一部分从上述排气总管回流到上述吸气总管;EGR阀,其设置于上述EGR管,且调整通过上述EGR管的废气的流量;EGR阀入口侧压力传感器,其设置于上述EGR阀的入口侧;EGR阀出口侧压力传感器,其设置于上述EGR阀的出口侧;EGR控制器,其基于由上述EGR阀入口侧压力传感器检测出的压力值和由上述EGR阀出口侧压力传感器检测出的压力值算出这些压力值的差压,并基于该差压进行上述EGR阀的开度的控制;废气净化装置,其设置于上述发动机的排气侧,且具有捕集从上述发动机排出的废气中的颗粒状物质的过滤器;以及再生装置,其通过使被上述废气净化装置的上述过滤器捕集到的颗粒状物质燃烧,从而进行上述过滤器的再生处理,上述再生装置具备:过滤器入口侧压力传感器,其设置于上述过滤器的入口侧;过滤器出口侧压力传感器,其设置于上述过滤器的出口侧;以及再生控制器,其基于由上述过滤器入口侧压力传感器检测出的压力值和由上述过滤器出口侧压力传感器检测出的压力值算出作为这些压力值的差的差压,并基于该差压进行上述过滤器的再生处理的控制。
而且,为了解决上述课题,本发明的工程机械的上述再生控制器基于由上述过滤器入口侧压力传感器检测出的压力值与由上述EGR阀入口侧压力传感器检测出的压力值的差,进行上述过滤器入口侧压力传感器的不良的判定,且在判定为上述过滤器入口侧压力传感器不良时,使用基于由上述EGR阀入口侧压力传感器检测出的压力值与由上述过滤器出口侧压力传感器检测出的压力值算出的差压来进行再生处理的控制。
根据本发明,即使过滤器入口侧传感器变得不良,也能够继续作业。
即,再生控制器如果判定为过滤器入口侧压力传感器不良,则使用EGR阀入口侧压力传感器代替过滤器入口侧压力传感器来作为用于再生装置的压力传感器。即,使用基于由EGR阀入口侧压力传感器检测出的压力值和由过滤器出口侧压力传感器检测出的压力值算出的差压进行再生处理的控制。因此,通过用EGR阀入口侧压力传感器弥补过滤器入口侧压力传感器的不良,能够继续运转。由此,即使过滤器入口侧压力传感器变得不良,操作人员也能够继续基于工程机械的作业。
附图说明
图1是表示实施方式的液压挖掘机的主视图。
图2是在将图1中的上部回转体中的驾驶室、外装罩的一部分摘除的状态下放大地表示液压挖掘机的一部分切断的俯视图。
图3是表示第一实施方式的发动机、废气净化装置、再生装置、控制装置等的结构图。
图4是表示图3中的控制装置的控制内容的流程图。
图5是表示排气总管压力、过滤器上游侧压力的时间变化的一个例子的特征图。
图6是表示第二实施方式的发动机、废气净化装置、再生装置、控制装置等的结构图。
图7是表示图6中的控制装置的控制内容的流程图。
图8是表示钥匙开关、ECU电源、发动机转数、大气压传感器压力、排气总管压力、过滤器上游侧压力的时间变化的一个例子的特征图。
具体实施方式
以下,参照附图,举例详细地说明将本发明的工程机械的实施方式应用于小型的液压挖掘机的情况。
此外,在本实施方式中示例了后方超小回转机,该后方超小回转机将小型的液压挖掘机中的安装于后方的配重形成为圆弧状,并且能够以使上部回转体的后侧位于下部行驶体的车宽内的状态回转。另一方面,作为小型的液压挖掘机,也能够应用于如下超小回转机(例如,超小回转型的偏置式液压挖掘机):上部回转体整体俯视形成为圆形状,并且上部回转体和进行了仰动的状态(小回转姿势)的前装置能够以位于下部行驶体的车宽内的状态回转(例如能够使上部回转体和前装置在车宽的120%~130%以内全回转)。
图1~图5示出了第一实施方式。在图1中,作为工程机械的液压挖掘机1是适于狭小的作业现场的作业的被称为迷你挖掘机的小型的液压挖掘机。这样的小型的液压挖掘机1例如通过被装载于卡车而运送到作业现场,用于市区的路边的挖排水沟作业、建筑物内部的破碎作业等狭小场所的挖掘作业。因此,小型的液压挖掘机1的例如机械重量被抑制到0.7~8吨左右。
液压挖掘机1构成为驾驶室式样的液压挖掘机。液压挖掘机1构成为包括:可自行的履带式的下部行驶体2;排土装置3,其可进行上、下方向的摆动地设于下部行驶体2;上部回转体5,其经由回转装置4可回转地设于下部行驶体2上;以及前装置6,其可进行俯仰动作地设于上部回转体5。
下部行驶体2和上部回转体5构成液压挖掘机1的车体。另外,在构成车体的上部回转体5的前侧安装有前装置6。液压挖掘机1能够使用前装置6进行沙土的挖掘作业,且能够使用排土装置3进行对挖掘出的沙土等进行排出的排土作业、除雪作业等。
在此,前装置6构成为摇柱式的作业装置(前置作业机)。前装置6例如具备摇柱6A、起重臂6B、悬臂6C、作为作业工具的铲斗6D、将前装置6左、右摆动的摆动缸筒6E(参照图2)、起重臂缸筒6F、悬臂缸筒6G以及铲斗缸筒6H等。另一方面,上部回转体5构成为包括回转架7、外装罩8、驾驶室9、以及配重12。
回转架7形成上部回转体5的支撑结构体。回转架7经由回转装置4安装于下部行驶体2上。在回转架7的后部侧设置有配重12、发动机13,在左前侧设置有驾驶室9,在右前侧设置有燃料箱25。在回转架7,从驾驶室9的右侧到后侧设置有外装罩8。外装罩8与回转架7、驾驶室9以及配重12一同形成容纳发动机13、液压泵24、热交换器26、废气净化装置27等的空间。
驾驶室9安装于回转架7的左前侧。驾驶室9的内部形成供操作人员搭乘的驾驶室。在驾驶室9的内部配设有供操作人员落座的驾驶座10、各种操作杆11、后述的警报器37(参照图3)等。
配重12用于取得与前装置6的重量平衡。配重12位于发动机13的后侧,且安装在回转架7的后端部。如图2所示,配重12的后表面侧呈圆弧状地形成。由此,配重12构成为位于下部行驶体2的车体宽度内。
发动机13以横置的状态配置在回转架7的后侧。发动机13作为动力机(驱动源)搭载于液压挖掘机1的车体(上部回转体5)。发动机13是在内部的燃烧室使燃料燃烧的内燃机,例如使用小型的柴油机来构成。在发动机13设置有吸入外部空气的吸气管14(参照图3)和成为排出废气的废气通路的一部分的排气管17。
吸气管14具有包含多个分支管而构成的吸气总管14A。吸气总管14A是用于将外部空气吸入发动机13的燃烧室的总管(进气总管)。在吸气管14的前端侧设置为连接有净化外部空气的空气净化器15。另外,在吸气管14的中途部位设置有根据来自后述的控制装置38的控制信号而开阀、闭阀的吸气节流阀16。吸气节流阀16调整通过吸气管14的外部空气、即供给至发动机13的外部空气的流量。
另一方面,排气管17具有构成为包含多个分支管的排气总管17A。排气总管17A用于从发动机13的燃烧室排出废气(排气总管)。在排气管17连接设置有后述的废气净化装置27。
在此,通过燃料的喷射来驱动发动机13。即,发动机13由电子控制式发动机构成,燃料的供给量由包含电子控制喷射阀的燃料喷射装置18(参照图3)可变地控制。燃料喷射装置18基于从后述的控制装置38输出的控制信号,可变地控制向发动机13的缸筒(未图示)内喷射的燃料的喷射量(燃料喷射量)。
另外,燃料喷射装置18与控制装置38等一同构成后述的再生装置31。燃料喷射装置18根据控制装置38的控制信号进行例如被称为后喷射的再生处理用的燃料喷射(燃烧工序后的追加喷射)。构成为,通过该后喷射,使废气的温度上升而燃烧并除去堆积在废气净化装置27的颗粒状物质除去过滤器30的颗粒状物质。
EGR管19是设置在排气管17与吸气管14之间的回流管。即,EGR管19使从发动机13排出到排气管17内的废气的一部分回流到吸气管14(EGR:排气再循环)。换言之,EGR管19使排气总管17A的废气的一部分从排气总管17A回流到吸气总管14A。在EGR管19的中途部位设置有根据来自后述的控制装置38的控制信号开阀、闭阀的EGR阀20。EGR阀20调整通过EGR管19的废气的流量。即,EGR阀20是调节从排气管17回流到吸气管14的废气的回流量的排气回流阀,通过使废气的一部分再循环到吸气侧,能够减少废气中的Nox
在该情况下,为了检测作为EGR阀20的入口侧(上游侧、排气侧)的压力与出口侧(下游侧、吸气侧)的压力的差的EGR差压,在EGR管19设置有EGR差压传感器21。EGR差压传感器21构成为含有:设置在EGR阀20的入口侧的EGR阀入口侧压力传感器22;以及设置在EGR阀20的出口侧的EGR阀出口侧压力传感器23。EGR差压传感器21、即EGR阀入口侧压力传感器22和EGR阀出口侧压力传感器23电连接于后述的控制装置38。控制装置38根据由EGR阀入口侧压力传感器22检测的压力值和由EGR阀出口侧压力传感器23检测的压力值算出差压,并且基于该差压进行EGR阀20的开度的控制。
在发动机13的左侧安装有液压泵24。液压泵24与工作油箱(未图示)一起构成液压源。液压泵24通过被发动机13驱动而向由多个控制阀构成的控制阀装置(未图示)吐出压力油(工作油)。液压泵24例如由可变容量型的斜盘式、斜轴式、或者径向活塞式液压泵构成。此外,液压泵24不必限定于可变容量型的液压泵,也可以使用例如固定容量型的液压泵构成。
燃料箱25位于驾驶室9的右侧且设置在回转架7上。燃料箱25与未图示的工作油箱等一起被外装罩8覆盖。燃料箱25形成为例如长方体状的耐压箱,且贮存向发动机13供给的燃料。
热交换器26位于发动机13的右侧,且设置在回转架7上。热交换器26构成为包括例如散热器、油冷却器、中冷器。热交换器26进行发动机13的冷却水的冷却,并且进行向工作油箱返回的压力油(工作油)的冷却等。
接着,说明对从发动机13排出的废气进行净化的废气净化装置27。
废气净化装置27设置在发动机13的排气侧。如图2所示,废气净化装置27在发动机13的上部左侧配设于例如成为液压泵24的上侧的位置,且其上游侧连接有发动机13的排气管17。废气净化装置27与排气管17一起构成废气通路,在废气从上游侧向下游侧流通的期间除去包含在该废气中的有害物质。更具体地说,通过颗粒状物质除去过滤器30捕集从发动机13排出的废气中的颗粒状物质。
即,由柴油机构成的发动机13高效且耐久性优良。但是,在发动机13的废气中含有颗粒状物质(PM)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)等有害物质。因此,如图3所示,安装在排气管17的废气净化装置27构成为包含对废气中的一氧化碳(CO)等进行氧化而除去的氧化催化剂29和捕集并除去废气中的颗粒状物质(PM)的颗粒状物质除去过滤器30。
如图3所示,废气净化装置27具有例如前、后可装卸地连结多个筒体而构成的筒状的外壳28。在外壳28内可拆卸地容纳有被称为DOC的氧化催化剂29和被称为DPF的作为过滤器的颗粒状物质除去过滤器30(以下,称为过滤器30)。排出口28A位于比过滤器30靠下游侧,并连接于外壳28的出口侧。排出口28A构成为包括例如将净化处理后的废气释放到大气中的烟囱、消音器。
氧化催化剂29例如由具有与外壳28的内径尺寸相等的外径尺寸的陶瓷制的蜂窝状筒体构成。在氧化催化剂29内,在其轴方向上形成有多个贯通孔(未图示),在其内表面涂敷有贵金属。氧化催化剂29通过在预定的温度条件下使废气在贯通孔内流通,从而对该废气含有的一氧化碳(CO)、烃(HC)等进行氧化而除去,例如将一氧化氮(NO)形成二氧化氮(NO2)而除去。
另一方面,过滤器30在外壳28内配置在氧化催化剂29的下游侧。过滤器30捕集从发动机13排出的废气中的颗粒状物质,并且将捕集到的颗粒状物质燃烧而除去,由此进行废气的净化。因此,过滤器30由例如对由陶瓷材料构成的多孔质构件在轴向上设置多个小孔(未图示)而成的蜂窝状筒体构成。由此,过滤器30经由多个小孔捕集颗粒状物质,通过后述的再生装置31的再生处理,燃烧而除去捕集到的颗粒状物质。其结果,过滤器30被再生。
接着,说明进行过滤器30的再生的再生装置31。
再生装置31通过使被废气净化装置27的过滤器30捕集到的颗粒状物质燃烧而进行该过滤器30的再生。再生装置31构成为包括上述的燃料喷射装置18、后述的旋转传感器32、33、压力传感器34、35、控制装置38。再生装置31根据后述的控制装置38的判定,不基于操作人员的操作地自动进行过滤器30的再生。即,再生装置31根据控制装置38的指令信号(控制信号),通过燃料喷射装置18进行后喷射。构成为,通过该后喷射,如后述那样,使排气管17内的废气的温度上升,而将堆积在过滤器30的颗粒状物质燃烧并除去。
旋转传感器32、33检测发动机13的转数N和活塞的位置。在该情况下,一方的旋转传感器32例如设置在发动机13的飞轮部,用于检测发动机13的转数N(或转速)。另一方的旋转传感器33例如设置在发动机13的齿轮箱,用于识别发动机气筒(检测哪个活塞是否位于上死点等)。旋转传感器32检测发动机13的转数N,并将该检测信号输出到控制装置38。旋转传感器33被称为凸轮传感器,检测发动机13的与活塞的位置对应的旋转位置,并将该检测信号输出到控制装置38.
控制装置38例如基于由旋转传感器33检测出的活塞的位置(所对应的旋转位置),判定燃料喷射装置18的燃料喷射的时刻,并对燃料喷射装置18输出必要的燃料喷射的指令。另外,控制装置38例如基于由旋转传感器32检测出的发动机转数N、燃料喷射装置18喷射出的燃料喷射量F、以及由设置在废气净化装置27内的排气温度传感器(未图示)检测出的排气温度(废气温度),推定被过滤器30捕集的颗粒状物质的捕集量。进一步地,控制装置38基于作为该推定捕集量的第一推定捕集量H1进行是否进行过滤器30的再生的判定。
此外,例如能够根据由设置在发动机13的吸气侧的未图示的空气流量计(airflow meter)检测的吸入空气量和发动机转数N,求出燃料喷射量F。进一步地,例如也能够根据从控制装置38输出到燃料喷射装置18的控制信号(燃料喷射指令),算出燃料喷射量F。
压力传感器34、35设置在废气净化装置27的外壳28。压力传感器34、35构成用于检测作为过滤器30的入口侧(上游侧)的压力与出口侧(下游侧)的压力的差的DPF差压的DPF差压传感器36。在该情况下,如图3所示,过滤器入口侧压力传感器34设置在过滤器30的入口侧(上游侧),过滤器出口侧压力传感器35设置在过滤器30的出口侧(下游侧)。过滤器入口侧压力传感器34和过滤器出口侧压力传感器35电连接于控制装置38,过滤器入口侧压力传感器34的检测信号和过滤器出口侧压力传感器35的检测信号被输出至控制装置38。
控制装置38根据由过滤器入口侧压力传感器34检测出的过滤器入口侧的压力值P1和由过滤器出口侧压力传感器35检测出的过滤器出口侧的压力值P2,算出差压ΔPh。与此同时,控制装置38根据差压ΔPh、废气的温度、以及废气流量,推定被过滤器30捕集的颗粒状物质的捕集量。控制装置38能够基于作为该推定捕集量的第一推定捕集量H1进行是否进行过滤器30的再生的判定。
警报器37设置于驾驶室9内且驾驶座10的附近。警报器37与控制装置38电连接。警报器37基于来自控制装置38的指令(警报信号),向操作人员通知必要的信息。例如,如后述那样,警报器37通知过滤器入口侧压力传感器34不良、使用EGR阀入口侧压力传感器22代替过滤器入口侧压力传感器34等。在此,警报器37能够由发出警报音的蜂鸣器、显示警报内容的灯、监视器等构成。警报器37例如在控制装置38判定为过滤器入口侧压力传感器34不良的情况下,基于来自控制装置38的指令(警报信号)发出警报音、报告显示等,由此向操作人员通知该信息。在实施方式中,警报器37由向操作人员显示警报内容的监视器构成。
接着,说明进行发动机13、EGR阀20、再生装置31等的控制的控制装置38。
控制装置38是构成为包括微型算出机、电源电路、驱动电路等的控制单元(ECU)。控制装置38兼任进行发动机控制的发动机控制器38A、进行EGR阀20的开度的控制的EGR控制器38B、进行过滤器30的再生处理的控制的控制器38C。即,控制装置38内置有发动机控制器38A的功能、EGR控制器38B的功能、以及再生控制器38C的功能。
在实施方式中,将发动机控制器38A、EGR控制器38B、以及再生控制器38C构成为一个控制装置38、即一个控制单元。但是,例如也可以将发动机控制器38A、EGR控制器38B、以及再生控制器38C分别由分体的控制器构成。在该情况下,各个控制器38A、38B、38C之间经由通信线等连接,构成为在控制器之间能够进行相互通信(多重通信)。
无论哪种形式,内置有发动机控制器38A的控制装置38通过可变地调整吸气节流阀16的开度、燃料喷射装置18的燃料喷射时刻、燃料喷射量等而进行发动机13的控制。内置有EGR控制器38B的控制装置38基于由EGR阀入口侧压力传感器22和EGR阀出口侧压力传感器23检测的差压进行EGR阀20的开度的控制。在该情况下,控制装置38(EGR控制器38B)基于由EGR阀入口侧压力传感器22检测出的压力值和由EGR阀出口侧压力传感器23检测出的压力值算出作为这些压力值的差的差压,并基于该差压进行EGR阀20的开度的控制。内置有再生控制器38C的控制装置38基于由过滤器入口侧压力传感器34和过滤器出口侧压力传感器35检测的差压,进行过滤器30的再生处理的控制。在该情况下,控制装置38(再生控制器38C)基于由过滤器入口侧压力传感器34检测出的压力值P1和由过滤器出口侧压力传感器35检测出的压力值P2算出作为这些压力值的差的差压ΔPh,并基于该差压ΔPh进行过滤器30的再生处理的控制(例如,再生处理的开始的判定)。
因此,控制装置38的输入侧与燃料喷射装置18、EGR阀入口侧压力传感器22、EGR阀出口侧压力传感器23、旋转传感器32、32、过滤器入口侧压力传感器34、过滤器出口侧压力传感器35、未图示的空气流量计(air flow meter)、排气温度传感器等电连接。另一方面,控制装置38的输出侧与燃料喷射装置18、吸气节流阀16、EGR阀20、警报器37等电连接。
构成控制装置38的微型算出机例如除了CPU(运算装置),还具有作为由ROM、RAM等构成的存储部的存储器38D。在存储器38D内存储有用于执行后述的图4所示的处理流程的处理程序、预先作成的用于推定颗粒状物质的捕集量的第一图表、第二图表、算出式、预先设定的再生开始阈值Hs、再生结束阈值He、EGR阀入口侧压力传感器22的压力值与过滤器入口侧压力传感器34的压力值的关系等。
在此,第一图表用于基于过滤器30的差压ΔPh推定捕集量。具体地说,就第一图表而言,例如,预先通过实验、计算、模拟等求出差压ΔPh、废气的流量、以及第一推定捕集量H1的对应关系,将该对应关系作成为图表而得到。此外,废气的流量例如能够根据发动机转数N和燃料喷射量F求出。在设由过滤器入口侧压力传感器34检测出的入口侧的压力(压力值)为P1,由过滤器出口侧压力传感器35检测出的出口侧的压力(压力值)为P2的情况下,通过下述的公式1算出过滤器30的差压ΔPh。
[公式1]
ΔPh=P1-P2
另一方面,第二图表用于棘突发动机13的转数N和燃料喷射量F求出从发动机13排出的颗粒状物质的排出量Hm。具体地说,就第二图表而言,例如预先通过实验、计算、模拟等求出发动机转数N、燃料喷射量F、以及颗粒状物质的排出量Hm的对应关系,将该对应关系做成为图表而得到。在设第二推定捕集量为H2,根据第二图表求出的颗粒状物质的排出量的累计值为Hm,且通过再生而从过滤器30除去的颗粒状物质的量(再生量)的累计值为J的情况下,用于推定捕集量的计算式能够表达为下述的公式2。
[公式2]
H2=Hm-J
在该情况下,例如能够根据从发动机转数N和燃料喷射量F求出的废气的流量、排气温度、以及从将发动机转数N和燃料喷射量F求出的氮氧化物(NOx)的排出量加上排气温度而求出的NO2转换率之间的关系,算出通过再生除去的颗粒状物质的量、即再生量J。
再生开始阈值Hs是用于判定是否开始过滤器30的再生处理(基于后喷射的颗粒状物质的燃烧)的推定捕集量H的阈值(再生开始值)。即,再生开始阈值Hs是用于在根据上述第一图表推定出的第一推定捕集量H1和/或根据上述第二图表和计算式推定出的第二推定捕集量H2为再生开始阈值Hs以上时判定为需要再生的判定值。换言之,再生开始阈值Hs是判定被过滤器30捕集到的颗粒状物质是否成为该过滤器30的再生处理所需要的捕集量的判定值。因此,就再生开始阈值Hs而言,预先基于实验、计算、模拟等设定其值,以使得能够在适当的状态、例如过滤器30捕集到充分的颗粒状物质的状态下开始再生处理。
再生结束阈值He是用于判定是否结束过滤器30的再生处理的推定捕集量H的阈值(再生结束值)。即,再生结束阈值He为以下的判定值,即用于在进行过滤器30的再生处理时,若根据上述的第一图表推定出的第一推定捕集量H1和/或根据上述的第二图表和计算式推定出的第二推定捕集量H2为再生结束阈值He以下,则判定为过滤器30的颗粒状物质充分燃烧而被除去。换言之,再生结束阈值He是判定过滤器30的颗粒状物质的量是否降低到充分低的残存量的判定值。因此,就再生结束阈值He而言,预先根据实验、计算、模拟等设定其值,以使得能够在适当的状态、例如过滤器30的颗粒状物质的量降低到充分低的残存量的状态下结束再生处理。
控制装置38(更具体地说,内置于控制装置38的再生控制器38C)进行不基于操作人员的操作地自动进行再生的自动再生处理的控制。在该情况下,控制装置38基于被过滤器30捕集到的颗粒状物质的捕集量,进行再生的开始和结束的处理(控制)。即,控制装置38推定被过滤器30捕集到的颗粒状物质的捕集量(PM运算部)。该捕集量的推定至少能够基于过滤器30的差压ΔPh、即作为由过滤器侧压力传感器34检测出的过滤器入口侧压力值(P1)与由过滤器出口侧压力传感器35检测出的过滤器出口侧压力值(P2)的差的差压(ΔPh=P1-P2)来推定(第一捕集量推定部)。该基于差压(ΔPh=P1-P2)推定出的捕集量、即由第一捕集量推定部推定出的捕集量设为第一推定捕集量。另外,捕集量是推定至少能够基于发动机转数N和燃料喷射量F(根据需要,以及排气温度)来推定(第二捕集量推定部)。该基于发动机转数N和燃料喷射量F推定出的捕集量、即由第二捕集量推定部推定出的捕集量设为第二推定捕集量。
捕集量的推定能够使用第一捕集量推定部和第二捕集量推定部的任意一方、或双方进行。也可以根据运转状况,使用此时精度高的推定单元。而且,也可以使用第一、第二捕集量推定部以外的推定方法、推定处理、推定单元、推定电路来推定颗粒状物质的捕集量。在实施方式中,控制装置38具备第一捕集量推定部和第二捕集量推定部双方。
如果将推定出的捕集量设为推定捕集量H,则控制装置38使用该推定捕集量H判定是否开始过滤器30的再生(再生开始判定部)。即,控制装置38在推定捕集量H、更具体地说,由第一捕集量推定部推定的第一推定捕集量H1和由第二捕集量推定部推定的第二推定捕集量H2中的至少任意一方为预先设定的捕集量阈值(再生开始阈值Hs)以上时,进行开始过滤器30的再生的判定(再生判定部)。接着,控制装置38基于再生开始的判定(成为再生开始阈值Hs以上),例如向燃料喷射装置18输出进行后喷射的控制信号而开始不经由操作人员的操作地自动进行再生的自动再生处理的控制。
另一方面,控制装置38使用推定捕集量H进行是否结束过滤器30的再生的判定(再生结束判定部)。例如,控制装置38在推定捕集量H(第一推定捕集量H1和第二推定捕集量H2中的至少任意一方)为预先设定的捕集量阈值(再生结束阈值He)以下时,进行结束过滤器30的再生的判定(再生判定部)。控制装置38在判定为结束再生(成为再生结束阈值He以下)时,例如向燃料喷射装置18输出结束后喷射的控制信号,结束自动再生处理的控制。
这样,控制装置38为了进行过滤器30的再生,即为了进行再生的开始的判定、再生的结束的判定等,具备第一捕集量推定部、第二捕集量推定部、以及再生判定部(再生开始判定部、再生结束判定部)。于是,控制装置38基于再生的开始的判定开始通过燃料喷射装置18后喷射的处理,基于再生的结束的判定结束通过燃料喷射装置18后喷射的处理。
此外,在实施方式中,构成为,通过利用后喷射使废气的温度上升来进行过滤器30的再生(即堆积于过滤器30的颗粒状物质的燃烧),但不限于此。例如,也可以在废气净化装置27设置加热器,并且通过利用该加热器加热过滤器等而使堆积于过滤器30的颗粒状物质燃烧。另外,例如也可以在排气侧设置排气节流阀,并且通过调整该排气节流阀的开度和吸气节流阀16的开度而使堆积于过滤器30的颗粒状物质燃烧。
但是,如果设置在废气净化装置27的各种传感器故障或误动作,则有可能无法正确地推定颗粒状物质的捕集量。例如,如果过滤器入口侧压力传感器34不良(例如,包括断线、短路、故障、误动作、障碍、异常等),则有可能无法正确地推定颗粒状物质的捕集量。在该情况下,如果继续进行再生处理的判定,则例如即使在达到颗粒状物质的过捕集前还有充分的余量,也有可能强制地进行促使再生处理的处理。另外,可以认为,随着过滤器入口侧压力传感器34成为不良,通过故障安全控制立即限制燃料喷射量。但是,在该情况下,例如即使欲将液压挖掘机1从作业现场驾驶到维修地点,也可能发动机13会停止(熄火),而无法移动液压挖掘机1。
因此,在实施方式中,控制装置38(更具体地说,内置于控制装置38的再生控制器38C)具备不良判定部(图4的步骤3及步骤4),该不良判定部基于过滤器入口侧压力传感器34的压力值与EGR阀入口侧压力传感器22的压力值的差,判定过滤器入口侧压力传感器34是否不良。另外,控制装置38具备传感器代用部(图4的步骤8),该传感器代用部在不良判定部判定为不良时,使用EGR阀入口侧压力传感器22代替过滤器入口侧压力传感器34来作为用于再生装置31的压力传感器。即,再生控制器38C基于由过滤器入口侧压力传感器34检测出的压力值与由EGR阀入口侧压力传感器22检测出的压力值的差,进行过滤器入口侧压力传感器34的不良的判定。另外,再生控制器38C在判定为过滤器入口侧压力传感器34不良时,使用EGR阀入口侧压力传感器22代替过滤器入口侧压力传感器34作为用于再生装置31的压力传感器而进行控制。具体地说,再生控制器38C在判定为过滤器入口侧压力传感器34不良时,使用基于由EGR阀入口侧压力传感器22检测出的压力值和由过滤器出口侧压力传感器35检测出的压力值算出的差压,进行再生处理的控制。在该情况下,在第一实施方式中,再生控制器38C的不良判定部例如在发动机13驱动时(即驱动的期间始终)进行过滤器入口侧压力传感器34的不良的判定。另一方面,再生控制器38C在判定为过滤器入口侧压力传感器34良好时,使用基于由过滤器入口侧压力传感器34检测出的压力值和由过滤器出口侧压力传感器35检测出的压力值算出的差压,进行再生处理的控制。
在此,再生控制器38C的不良判定部在由过滤器入口侧压力传感器34检测出的压力值P1与由EGR阀入口侧压力传感器22检测出的压力值Pe的差Δpa(=P1-Pe)为预先设定的不良判定阈值ΔPt以上(Δpa≥ΔPt)时,判定为过滤器入口侧压力传感器34不良(图4的步骤5)。具体地说,如图5所示,在作为过滤器入口侧压力传感器34的压力值的过滤器上游侧压力值P1相对于作为EGR阀入口侧压力传感器22的压力值的排气总管压力值Pe大至不良判定阈值ΔPt以上时,判定为过滤器入口侧压力传感器34不良。就不良判定阈值ΔPt而言,能够预先基于实验、计算、模拟等设定其值,以使得能够根据过滤器上游侧压力值P1与排气总管压力值Pe之间的差Δpa,高精度地判定过滤器入口侧压力传感器34的不良。
另一方面,再生控制器38C的传感器代用部在不良判定部判定为不良时,使用EGR阀入口侧压力传感器22的压力值Pe代替第一捕集量推定部使用的过滤器入口侧压力值P1。即,再生控制器38C在判定为不良时,使用基于由EGR阀入口侧压力传感器22检测出的压力值Pe和由过滤器出口侧压力传感器35检测出的压力值P2算出的差压来推定第一推定捕集量H1。更具体地说,在控制装置38的存储器38D存储有过滤器入口侧压力传感器34和EGR阀入口侧压力传感器22双方正常时的由过滤器入口侧压力传感器34检测出的压力值P1与由EGR阀入口侧压力传感器22检测出的压力值Pe之间的关系(相关关系)。
在此,EGR阀入口侧压力传感器22和过滤器入口侧压力传感器34正常等时的排气总管压力值Pe与过滤器上游侧压力值P1的关系例如做成图表、计算式、矩阵等而存储在存储器38D。例如,能够做成与排气总管压力值Pe和过滤器上游侧压力值P1的差对应的图表(差压图表)而存储在存储器38D。该图表、计算式、矩阵等预先基于实验、计算、模拟等设定其值,以使得能够根据排气总管压力值Pe高精度地求出与过滤器上游侧压力值P1对应的压力值P1`.
于是,再生控制器38C的传感器代用部在不良判定部判定为不良时,基于存储在存储器38D的过滤器入口侧压力传感器34的压力值P1与EGR阀入口侧压力传感器22的压力值Pe的关系(图表),根据由EGR阀入口侧压力传感器22检测出的压力值Pe算出过滤器入口侧压力传感器34的压力值P1`,且使用该算出的压力值P1`代替过滤器入口侧压力传感器34的压力值P1。例如,根据差压图表求出与排气总管压力值Pe对应的差压,从该压力值Pe减去该差压,由此算出与过滤器入口侧压力传感器34的压力值P1对应的压力值P1`。然后,再生控制器38C使用该压力值P1`,推定(算出)第一推定捕集量H1。即,再生控制器38C使用基于算出的压力值P1`和由过滤器出口侧压力传感器35检测出的压力值P2算出的差压(ΔPh`=P1`-P2),推定(算出)第一推定捕集量H1。然后,使用该推定出的第一推定捕集量H1进行再生处理的控制、即是否进行再生处理的判定(再生处理的开始的判定)。此外,关于通过控制装置38(更具体地说,再生控制器38C)进行的控制处理(图4所示的处理)后面详细说明。
第一实施方式的液压挖掘机1具有上述那样的结构,接下来,对其动作进行说明。
机械重量为0.7~8吨左右的小型的液压挖掘机1例如以装载于卡车的拖斗的状态被运送到作业现场。当将液压挖掘机1运送到作业现场时,液压挖掘机1的操作人员搭乘于上部回转体5的驾驶室9,启动发动机13而驱动液压泵24。由此,来自液压泵24的压力油经由控制阀装置供给到包括摆动缸筒6E、起重臂缸筒6F、悬臂缸筒6G、铲斗缸筒6H的各种驱动器。搭乘于驾驶室9的操作人员操作行驶用的操作杆时,能够使下部行驶体2前进或后退。
另一方面,通过驾驶室9内的操作人员操作作业用的操作杆,能够使前装置6进行俯仰的动作而进行沙土的挖掘作业等。在该情况下,小型的液压挖掘机1的上部回转体5的回转半径小,因此即使在例如市区那样狭小的作业现场,也能够一边回转驱动上部回转体5,一边进行挖排水沟等挖掘作业。
发动机13运转时,从排气管17排出有害物质即颗粒状物质。这时,废气净化装置27能够通过氧化催化剂29氧化除去废气中的烃(HC)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)。过滤器30捕集废气中包含的颗粒状物质。由此,能够使净化后的废气通过下游侧的排出口28A而排出到外部。而且,被过滤器30捕集到的颗粒状物质通过再生装置31燃烧而被除去,过滤器30被再生。
接着,使用图4的流程图说明由控制装置38(更具体地说,再生控制器38C)进行的控制处理。此外,图4的处理例如在对控制装置38通电的期间,每预定的控制时间(以预定的采样频率)由控制装置38反复执行。
通过附件的通电、或者发动机13的启动,控制装置38启动。通过该启动,若图4的处理动作开始,则在步骤1,探测排气总管压力。即,读入EGR阀入口侧压力传感器22的检测值(排气总管压力值Pe)。在步骤2,探测过滤器上游侧压力。即,读入过滤器入口侧压力传感器34的检测值(过滤器上游侧压力值P1)。在步骤3,判定排气总管压力值Pe是否为过滤器上游侧压力值P1以上。
在步骤3判定为“是(YES)”、即排气总管压力值Pe为过滤器上游侧压力值P1以上(Pe≥P1)的情况下,前进到步骤4。在步骤4,推定第一推定捕集量H1。在该情况下,即在步骤3判定为“是”而前进到步骤4的情况下,可以认为过滤器入口侧压力传感器34正常。因此,在该情况下,基于在步骤2检测出的过滤器入口侧压力传感器34的检测值(过滤器上游侧压力值P1),推定第一推定捕集量H1。即,在判定为过滤器入口侧压力传感器34良好时,使用基于由过滤器入口侧压力传感器34检测出的压力值P1和由过滤器出口侧压力传感器35检测出的压力值P2算出的差压(ΔPh=P1-P2),推定第一推定捕集量H1。在步骤4推定出第一推定捕集量H1后,前进到步骤9。在步骤9,进行再生处理的控制、具体地说再生开始的判定。例如,在步骤9,判定在步骤4推定出的第一推定捕集量H1是否为预先设定的再生开始阈值Hs以上。然后,在判定为第一推定捕集量H1为再生开始阈值Hs以上时,进行再生处理,然后前进到返回。即,在该情况下,例如通过燃料喷射装置18开始后喷射,使废气的温度上升,从而燃烧堆积于过滤器30的颗粒状物质,由此进行过滤器30的再生处理。另一方面,在第一推定捕集量H1低于再生开始阈值Hs时,不进行再生处理便前进到返回。此外,在步骤9,也可以不只使用在步骤4推定出的第一推定捕集量H1,还使用第二推定捕集量H2进行再生开始的判定。无论哪种方式,都在步骤9进行再生开始的判定,并且根据需要进行再生处理,然后经由返回而回到开始,并反复进行步骤1以后的处理。
另一方面,在步骤3判定为“否(NO)”、即排气总管压力值Pe不是过滤器上游侧压力值P1以上(过滤器上游侧压力值P1比排气总管压力值Pe大,P1>Pe)的情况下,前进到步骤5。在步骤5,判定排气总管压力值Pe与过滤器上游侧压力值P1的差ΔPa(=P1-Pe)是否为不良判定阈值ΔPt以上。即,在步骤5,判定由过滤器入口侧压力传感器34检测出的压力值P1与由EGR阀入口侧压力传感器22检测出的压力值Pe的差ΔPa是否为预先设定的不良判定阈值ΔPt以上。
在步骤5判定为“否”、即排气总管压力值Pe与过滤器上游侧压力值P1的差ΔPa不是不良判定阈值ΔPt以上(ΔPa<ΔPt)的情况下,前进到步骤4。在该情况下,可以认为过滤器入口侧压力传感器34正常的(处于正常的范围内)。因此,在该情况下,在步骤4也基于在步骤2检测出的过滤器入口侧压力传感器34的检测值(过滤器上游侧压力值P1),推定第一推定捕集量H1。即,使用基于由过滤器入口侧压力传感器34检测出的压力值P1和由过滤器出口侧压力传感器35检测出的压力值算出的差压(ΔPh=P1-P2),推定第一推定捕集量H1。然后,在接下来的步骤9,进行再生开始的判定,并且根据需要进行再生处理,并返回。
另一方面,在步骤5判定为“是”、即排气总管压力值Pe与过滤器上游侧压力值P1的差ΔPa为不良判定阈值ΔPt以上(ΔPa≥ΔPt)的情况下,前进到步骤6。在该情况下,可以认为过滤器入口侧压力传感器34不良。因此,在步骤6,判定为过滤器入口侧压力传感器34不良。在接下来的步骤7,在作为警报器37的监视器显示警告。即,在警报器37的显示画面(监视器)显示过滤器入口侧压力传感器34不良,向操作人员报告该消息。在该情况下,在接下来的步骤8用排气总管压力值Pe代替过滤器上游侧压力值P1,因此不进行限制运转的控制(例如,立即限制燃料喷射量的故障安全控制)。
在接下来的步骤8,代替地使用排气总管压力值Pe。即,在步骤8,使用EGR阀入口侧压力传感器22代替过滤器入口侧压力传感器34作为用于再生装置31的压力传感器。在该情况下,控制装置38基于预先存储在存储器38D的过滤器入口侧压力传感器34的压力值P1与EGR阀入口侧压力传感器22的压力值Pe的关系,根据EGR阀入口侧压力传感器22的压力值Pe算出过滤器入口侧压力传感器34的压力值P1`。
在步骤8算出压力值P1`后,前进到步骤4。在该情况下,即从步骤8前进到步骤4的情况下,过滤器入口侧压力传感器34不良。因此,在该情况下,基于在步骤8算出的压力值P1`,推定第一推定捕集量H1。即,在判定为过滤器入口侧压力传感器34不良时,使用基于EGR阀入口侧压力传感器22的压力值Pe(更具体地说,根据压力值Pe与压力值P1的关系算出的压力值P1`)和由过滤器出口侧压力传感器35检测出的压力值P2算出的差压(ΔPh`=P1`-P2),推定第一推定捕集量H1。然后,在接下来的步骤9进行再生开始的判定,并且根据需要进行再生处理,并返回。
图5示出排气总管压力值Pe和过滤器上游侧压力值P1的时间变化的一个例子。在EGR阀入口侧压力传感器22和过滤器入口侧压力传感器34正常时,过滤器上游侧压力值P1比排气总管压力值Pe小。伴随着时间经过,若过滤器入口侧压力传感器34不良,则过滤器上游侧压力值P1上升。这时,如果过滤器上游侧压力值P1与排气总管压力值Pe的差ΔPa成为不良判定阈值ΔPt以上,则在图4的步骤5判定为“是”。由此,通过步骤7的处理,在作为警报器37的监视器上显示不良,通过步骤8的处理,用EGR阀入口侧压力传感器22的压力值Pe代替过滤器入口侧压力传感器34的压力值P1。即,在步骤4,基于排气总管压力值Pe推定(算出)第一推定捕集量H1。
如以上那样,根据第一实施方式,控制装置38(更具体地说,内置于控制装置38的再生控制器38C)如果通过成为不良判定部的步骤3及步骤5判定为过滤器入口侧压力传感器34不良,则通过成为传感器代用部的步骤8(及继续步骤8的步骤4)使用EGR阀入口侧压力传感器22代替过滤器入口侧压力传感器34作为用于再生装置31的压力传感器。即,使用基于由EGR阀入口侧压力传感器22检测出的压力值Pe和由过滤器出口侧压力传感器35检测出的压力值P2算出的差压ΔPh`,进行再生处理的控制。因此,通过用EGR阀入口侧压力传感器22弥补过滤器入口侧压力传感器34的不良,从而能够继续运转。由此,即使过滤器入口侧压力传感器34不良,操作人员也能够继续基于液压挖掘机1的作业。
根据第一实施方式,控制装置38(再生控制器38C)在发动机13驱动时进行过滤器入口侧压力传感器34的不良的判定。因此,在发动机13驱动时,即使过滤器入口侧压力传感器34变得不良,控制装置38(再生控制器38C)通过使用EGR阀入口侧压力传感器22代替过滤器入口侧压力传感器34,也能够继续发动机13的驱动。由此,能够继续基于液压挖掘机1的作业。
根据第一实施方式,控制装置38(再生控制器38C)在通过步骤5的处理,由过滤器入口侧压力传感器34检测出的压力值P1与由EGR阀入口侧压力传感器22检测出的压力值Pe的差ΔPa为预先设定的不良判定阈值ΔPt以上时,判定为过滤器入口侧压力传感器34不良。因此,能够基于过滤器入口侧压力传感器34的压力值P1和EGR阀入口侧压力传感器22的压力值Pe这两个压力值,高精度地判定过滤器入口侧压力传感器34的不良。
根据第一实施方式,控制装置38(再生控制器38C)还具备推定(算出)第一推定捕集量H1的第一推定捕集量推定部(步骤4)、推定(算出)第二推定捕集量H2的第二推定捕集量推定部、以及根据第一推定捕集量H1和第二推定捕集量H2判定再生处理的开始、结束的再生判定部。而且,控制装置38(再生控制器38C)在通过步骤3及步骤5判定为不良时,使用EGR阀入口侧压力传感器22的压力值Pe代替过滤器上游侧压力值P1来推定在步骤4推定的第一推定捕集量H1。即,使用基于由EGR阀入口侧压力传感器22检测出的压力值Pe和由过滤器出口侧压力传感器35检测出的压力值P2算出的差压ΔPh`,推定第一推定捕集量H1。由此,即使在过滤器入口侧压力传感器34不良时,也能够基于EGR阀入口侧压力传感器22的压力值Pe继续第一捕集量的推定(第一推定捕集量H1的算出)。由此,即使过滤器入口侧压力传感器34不良,也能够适当地进行再生处理,能够继续基于液压挖掘机1的作业。
根据第一实施方式,在控制装置38(再生控制器38C)的存储器38D存储有过滤器入口侧压力传感器34和EGR阀入口侧压力传感器22双方正常时的由过滤器入口侧压力传感器34检测出的压力值P1与由EGR阀入口侧压力传感器22检测出的压力值Pe的关系(表示该关系的图表)。而且,控制装置38(再生控制器38C)在通过步骤3及步骤5判定为不良时,基于存储在存储器38D的过滤器入口侧压力传感器34的压力值P1与EGR阀入口侧压力传感器22的压力值Pe的关系(图表),根据由EGR阀入口侧压力传感器22检测出的压力值Pe,算出过滤器入口侧压力传感器34的压力值P1`。并且,控制装置38(再生控制器38C)使用该算出的压力值P1`代替过滤器入口侧压力传感器34的压力值P1。即,使用基于根据压力值Pe与压力值P1的关系算出的压力值P1`和由过滤器出口侧压力传感器35检测出的压力值P2算出的差压(ΔPh`=P1`-P2),进行再生处理的控制(第一推定捕集量H1的推定)。因此,能够高精度地求出根据EGR阀入口侧压力传感器22的压力值Pe算出的代用值P1`作为过滤器入口侧的压力。
接着,图6~图8示出第二实施方式。第二实施方式的特征在于:在发动机启动之前,基于大气压传感器检测的压力值和由过滤器入口侧压力传感器检测出的压力值,判定过滤器入口侧压力传感器是否不良。此外,在第二实施方式中,对与上述第一实施方式相同的结构要素标注相同的符号,并省略其说明。
在第二实施方式中,在内置有再生控制器41C的控制装置41连接地设置有大气压传感器42。即,在控制装置41连接有检测大气压的大气压传感器42。在该情况下,大气压传感器42能够与控制装置41一体地设置、或者设置在控制装置41的内部。
控制装置41与上述的第一实施方式的控制装置38大致相同。即,控制装置41与第一实施方式的控制装置38同样地内置有发动机控制器41A的功能、EGR控制器41B的功能、以及再生控制器41C的功能。控制装置41具备存储器41D,在存储器41D内存储有用于执行图7所示的处理流程的处理程序、第一图表、第二图表、计算式、再生开始阈值Hs、再生结束阈值He、EGR阀入口侧压力传感器22的压力值与过滤器入口侧压力传感器34的压力值的关系、传感器断线检测阈值、传感器短路检测阈值、大气压阈值ΔPs等。
在该情况下,第二实施方式的控制装置41(更具体地说,再生控制器41C)与控制装置38同样地,除了不良判定部(图7的步骤3及步骤5)、传感器代用部(图7的步骤8)以外,还具备启动前不良判定部(图7的步骤13、14、15)。再生控制器41C的启动前不良判定部在发动机13启动前,即从系统启动(钥匙打开、电源接通)到发动机13开始旋转的期间,基于大气压传感器42检测的压力值Pair和由过滤器入口侧压力传感器34检测出的压力值P1的差,判定过滤器入口侧压力传感器34是否不良。
具体地说,再生控制器41C的启动前不良判定部基于成为由过滤器入口侧压力传感器34检测出的压力值P1与由大气压传感器42检测出的压力值Pair的差ΔPb(=P1-Pair)的偏置量进行判定。即,在发动机13启动前,由过滤器入口侧压力传感器34检测出的压力值P1和由大气压传感器42检测出的压力值Pair成为大致相同的值。因此,再生控制器41C的启动前不良判定部在压力值P1与压力值Pair的差ΔPb为预先设定的启动前不良判定阈值ΔPs以上(ΔPb≥ΔPs)时,判定为过滤器入口侧压力传感器34不良。
而且,在第二实施方式中,控制装置41即使通过启动前不良判定部判定为不是不良,也通过不良判定部进行过滤器入口侧压力传感器34是否不良的判定。即,再生控制器41C即使通过发动机13的启动前的不良的判定被判定为不是不良,也基于由过滤器入口侧压力传感器34检测出的压力值和由EGR阀入口侧压力传感器22检测出的压力值的差进行过滤器入口侧压力传感器34的不良的判定。此外,启动前不良判定阈值ΔPs能够预先基于实验、计算、模拟等设定其值,以使得能够根据过滤器入口侧压力传感器34的压力值P1与大气压传感器42的压力值Pair的差ΔPb高精度地判定过滤器入口侧压力传感器34的不良。
接着,使用图7的流程图说明由控制装置41(更具体地说,再生控制器41C)进行的处理。此外,在图7的流程图中,对与上述的第一实施方式的图4的流程图的处理相同的处理标注相同的步骤编号。即,图7的步骤1~9的处理是与图4的步骤1~9的处理相同的处理。
通过设置在驾驶座的钥匙开关的接通(钥匙打开)、即通过发动机13启动前的附件的通电,控制装置41被启动。通过该启动,若开始图7的处理动作,则在步骤11中,探测大气压传感器压力值Pair。即,读入大气压传感器42的检测值(大气压Pair)。
在继续步骤2的步骤12,判定是否已经进行了初始学习。即,通过钥匙打开而开始图7的处理后,判定是否已经进行了步骤13、14、15的处理。初始学习例如在每次钥匙打开时进行一次。在步骤12判定为“是”、即已经进行了初始学习的情况下,前进到步骤3。在步骤12判定为“否”、即还没有进行初始学习的情况下,前进到步骤13。
在步骤13,进行传感器短路的检测(传感器短路的异常的有无的判定)。即,进行过滤器入口侧压力传感器34(根据需要,以及EGR阀入口侧压力传感器22)的传感器短路的检测。具体地说,判定过滤器入口侧压力传感器34(根据需要,以及EGR阀入口侧压力传感器22)的检测值(压力值)是否低于图8的传感器短路检测阈值。对于传感器短路检测阈值,能够预先基于实验、计算、模拟等设定其值,以使得能够高精度地进行传感器短路的检测。
在步骤13判定为“是”、即无传感器短路的异常的情况下,前进到步骤14。在步骤14,进行传感器断线的检测(即传感器断线的异常的有无的判定).即,进行过滤器入口侧压力传感器34(根据需要,以及EGR阀入口侧压力传感器22)的传感器断线的检测。具体地说,判定过滤器入口侧压力传感器34(根据需要,以及EGR阀入口侧压力传感器22)的检测值(压力值)是否高于图8的传感器断线检测阈值。对于传感器断线检测阈值,预先根据实验、算出、模拟等设定其值,以使得能够高精度地进行传感器短路的检测。
在步骤14判定为“是”、即无传感器断线的异常的情况下,前进到步骤15。在步骤15,通过比较过滤器入口侧压力传感器34的压力值(过滤器上游侧压力值P1)和大气压传感器42的检测值(大气压Pair),判定过滤器入口侧压力传感器34的异常的有无。更具体地说,在过滤器入口侧压力传感器34的压力值P1与大气压传感器42的压力值Pair的差ΔPb(=P1-Pair)为预先设定的启动前不良判定阈值ΔPs以上(ΔPb≥ΔPs)时,判定为过滤器入口侧压力传感器34的压力值存在异常。
在步骤15判定为“是”、即压力值没有异常的情况下,前进到步骤3。另一方面,在步骤13、14、15判定为“否”、即有短路的异常、有断线的异常、或者有压力值的异常的情况下,前进到步骤16。在该情况下,可以认为过滤器入口侧压力传感器34不良(短路的异常、断线的异常、或者压力值的异常)。因此,在步骤16,判定为在过滤器入口侧压力传感器34的初始学习中有异常。在接下来的步骤17,促使操作人员进行传感器检修、传感器更换。例如,在作为警报器37的监视器上显示为过滤器入口侧压力传感器34的初始学习的异常。然后,经由返回而结束处理。在该情况下,在进行传感器检修、传感器更换前,例如能够使发动机13无法启动,或者进行限制发动机13的输出等的故障安全处理。
图8示出钥匙开关(钥匙SW)、ECU电源(控制装置38的电源)、发动机转数、大气压传感器压力值Pair、排气总管压力值Pe、过滤器上游侧压力值P1的时间变化的一个例子。当钥匙开关接通而向控制装置41供给电力时,开始大气压传感器42、EGR阀入口侧压力传感器22、过滤器入口侧压力传感器34的检测。这时,进行图7的步骤13~步骤15的初始学习的处理。该初始学习例如在钥匙开关接通时的最初的控制周期进行。
在图8的特征图的情况下,在初始学习时,过滤器入口侧压力传感器34的压力值(过滤器入口侧压力值P1)和大气压传感器42的检测值(大气压Pair)大致相同,因此判定为过滤器入口侧压力传感器34无异常。但是,若之后过滤器入口侧压力传感器34变成不良,则过滤器上游侧压力值P1上升。这时,如果过滤器上游侧压力值P1与排气总管压力值Pe的差ΔPa为不良判定阈值ΔPt以上,则在步骤5判定为“是”。由此,通过步骤7的处理,在作为警报器37的监视器显示不良,通过步骤8的处理,用EGR阀入口侧压力传感器22的压力值Pe代替过滤器入口侧压力传感器34的压力值P1。在该情况下,如果发动机13启动,则在步骤4基于排气总管压力值Pe推定(算出)第一推定捕集量H1。即,虽然省略具体的处理,但如果在步骤5判定为“是”,则此后继续代替地使用排气总管压力值Pe。因此,能够(继续)进行液压挖掘机1的启动、运转、作业。
就第二实施方式而言,如上述那样,即使在过滤器入口侧压力传感器34的初始学习中判定为无异常,也继续进行过滤器入口侧压力传感器34的不良的判定,因此关于其基本作用,与第一实施方式没有特别的差异。
特别地,根据第二实施方式,在控制装置41(再生控制器41C)连接有检测大气压的大气压传感器42。而且,控制装置41(再生控制器41C)在发动机13启动前,基于大气压传感器42检测的压力值Pair和由过滤器入口侧压力传感器34检测出的压力值P1,判定过滤器入口侧压力传感器34是否不良(图7的步骤15)。该情况下,控制装置41(再生控制器41C)即使通过成为启动前不良判定部的图7的步骤15的处理判定为不是不良,也进行过滤器入口侧压力传感器34是否不良的判定(步骤3及步骤5)。因此,即使在发动机13启动前通过步骤15的处理判定为过滤器入口侧压力传感器34不是不良,也能够通过步骤3及步骤5判定过滤器入口侧压力传感器34的不良。由此,无论发动机13启动前后,都能够高精度地进行过滤器入口侧压力传感器34的不良的判定。
此外,在上述实施方式中,举例说明了一个控制装置38、41对应于发动机控制器38A、41A、EGR控制器38B、41B、以及再生控制器38C、41C的情况。但是,并不限于此,例如也可以将发动机控制器、EGR控制器、以及再生控制器分别由分体的控制器构成。另外,也可以构成为,将发动机控制器和EGR控制器一体地构成,并且设置与该一体的控制器分体的再生控制器。即,发动机控制器、EGR控制器、以及再生控制器是一体还是分体,能够根据液压挖掘机1等的规格等适当变更。
在上述的实施方式中,举例说明了通过后喷射进行过滤器30的再生(即堆积于过滤器30的颗粒状物质的燃烧)的结构。但是,并不限于此,例如也可以构成为,在废气净化装置设置加热器,并且通过该加热器加热过滤器,从而进行过滤器的再生。另外,例如也可以构成为,在发动机的排气侧设置排气节流阀,并且在发动机的吸气侧设置吸气节流阀,通过调整这些排气节流阀的开度和吸气节流阀的开度,从而进行过滤器的再生。即,用于进行再生的结构能够采用能够使堆积于过滤器的颗粒状物质燃烧的各种结构。
在上述实施方式中,举例说明了第二推定捕集量H2基于发动机转数N、燃料喷射量F、以及排气温度来推定的情况。但是,本发明并不限于此,例如也可以构成为,不只使用发动机转数、燃料喷射量、以及排气温度,还结合使用过滤器等各部的温度、发动机负荷等状态量(表示运转状态的状态量)等进行第二推定捕集量H2的推定。另外,在实施方式中构成为再生处理的控制使用第一推定捕集量H1和第二推定捕集量H2双方,但是,例如也可以构成为不使用第二推定捕集量H2,而只使用第一推定捕集量H1。
在上述的实施方式中,举例说明了由氧化催化剂29和过滤器30构成废气净化装置27的情况。但是,本发明并不限于此,例如也可以构成为,除了氧化催化剂和颗粒状物质除去过滤器,还组合使用尿素喷射阀、选择还原催化剂装置等。
在上述实施方式中,举例说明了具备围着驾驶座10的驾驶室9的液压挖掘机1。但是,并不限于此,例如也能够应用于具备从上方覆盖驾驶座的顶盖的液压挖掘机。
在上述实施方式中,举例说明了具备能够在左、右方向上摇动(能够摆动)的摆动式的前装置6的液压挖掘机1。但是,并不限于此,例如也能够应用于具备单起重臂式的前装置的液压挖掘机、具备偏置式的前装置的液压挖掘机等具备其它类型的前装置的液压挖掘机。
在上述的实施方式中,举例说明了小型的液压挖掘机1,但例如也可以应用于中型以上的液压挖掘机。另外,举例说明了前装置6的作业工具是铲斗6D的液压挖掘机1,但也能够广泛地应用于将作业工具设为压碎机的破碎机(破碎用的液压挖掘机)等各种工程机械。另外,各实施方式是示例,不言而喻,能够进行不同实施方式所示的结构的局部的置换或组合。
符号说明
1-液压挖掘机(工程机械),2-下部行驶体(车体),5-上部回转体(车体),13-发动机,14A-吸气总管,17A-排气总管,19-EGR管,20-EGR阀,22-EGR阀入口侧压力传感器,23-EGR阀出口侧压力传感器,27-废气净化装置,30-颗粒状物质除去过滤器(过滤器),31-再生装置,34-过滤器入口侧压力传感器,35-过滤器出口侧压力传感器,38、41-控制装置(发动机控制器、EGR控制器、再生控制器),38A、41A-发动机控制器,38B、41B-EGR控制器,38C、41C-再生控制器,38D、41D-存储器(存储部),42-大气压传感器。

Claims (6)

1.一种工程机械,构成为,具备:
发动机,其搭载于车体;
发动机控制器,其进行上述发动机的控制;
吸气总管,其用于向上述发动机吸入外部空气;
排气总管,其用于从上述发动机排出废气;
EGR管,其用于使上述排气总管的废气的一部分从上述排气总管回流到上述吸气总管;
EGR阀,其设置于上述EGR管,且调整通过上述EGR管的废气的流量;
EGR阀入口侧压力传感器,其设置于上述EGR阀的入口侧;
EGR阀出口侧压力传感器,其设置于上述EGR阀的出口侧;
EGR控制器,其基于由上述EGR阀入口侧压力传感器检测出的压力值和由上述EGR阀出口侧压力传感器检测出的压力值算出这些压力值的差压,并基于该差压进行上述EGR阀的开度的控制;
废气净化装置,其设置于上述发动机的排气侧,且具有捕集从上述发动机排出的废气中的颗粒状物质的过滤器;以及
再生装置,其通过使被上述废气净化装置的上述过滤器捕集到的颗粒状物质燃烧,从而进行上述过滤器的再生处理,
上述再生装置具备:
过滤器入口侧压力传感器,其设置于上述过滤器的入口侧;
过滤器出口侧压力传感器,其设置于上述过滤器的出口侧;以及
再生控制器,其基于由上述过滤器入口侧压力传感器检测出的压力值和由上述过滤器出口侧压力传感器检测出的压力值,算出作为这些压力值的差的差压,并基于该差压,进行上述过滤器的再生处理的控制,
上述工程机械的特征在于,
就上述再生控制器而言,
基于由上述过滤器入口侧压力传感器检测出的压力值与由上述EGR阀入口侧压力传感器检测出的压力值的差,进行上述过滤器入口侧压力传感器的不良的判定,且
在判定为上述过滤器入口侧压力传感器不良时,使用基于由上述EGR阀入口侧压力传感器检测出的压力值与由上述过滤器出口侧压力传感器检测出的压力值算出的差压来进行再生处理的控制。
2.根据权利要求1所述的工程机械,其特征在于,
上述再生控制器在上述发动机驱动时进行上述过滤器入口侧压力传感器的不良的判定。
3.根据权利要求1所述的工程机械,其特征在于,
在上述再生控制器连接有检测大气压的大气压传感器,
就上述再生控制器而言,
在上述发动机启动之前,基于由上述大气压传感器检测的压力值与由上述过滤器入口侧压力传感器检测出的压力值的差,进行上述过滤器入口侧压力传感器的不良的判定,且
即使通过该启动前的不良的判定判定为不是不良,也进行基于由上述过滤器入口侧压力传感器检测出的压力值与由上述EGR阀入口侧压力传感器检测出的压力值的差进行的上述过滤器入口侧压力传感器的不良的判定。
4.根据权利要求1所述的工程机械,其特征在于,
就上述再生控制器而言,在由上述过滤器入口侧压力传感器检测出的压力值与由上述EGR阀入口侧压力传感器检测出的压力值的差为预先设定的不良判定阈值以上时,判定为上述过滤器入口侧压力传感器不良。
5.根据权利要求1所述的工程机械,其特征在于,
就上述再生控制器而言,
至少基于作为由上述过滤器入口侧压力传感器检测出的过滤器入口侧压力值与由上述过滤器出口侧压力传感器检测出的过滤器出口侧压力值的差的差压,推定被上述过滤器捕集到的颗粒状物质的第一推定捕集量,
至少基于上述发动机的转数和燃料喷射量,推定被上述过滤器捕集到的颗粒状物质的第二推定捕集量,
根据上述第一推定捕集量和上述第二推定捕集量中的至少任意一方的推定捕集量是否为预先设定的捕集量阈值以上,判定是否进行上述再生处理,
在判定为上述过滤器入口侧压力传感器不良时,使用基于由上述EGR阀入口侧压力传感器检测出的压力值和由上述过滤器出口侧压力传感器检测出的压力值算出的差压,推定上述第一推定捕集量,且
在判定为上述过滤器入口侧压力传感器不是不良时,使用基于由上述过滤器入口侧压力传感器检测出的压力值和由上述过滤器出口侧压力传感器检测出的压力值算出的差压,推定上述第一推定捕集量。
6.根据权利要求1所述的工程机械,其特征在于,
在上述再生控制器存储有表示上述过滤器入口侧压力传感器和上述EGR阀入口侧压力传感器双方正常时的由上述过滤器入口侧压力传感器检测出的压力值与由上述EGR阀入口侧压力传感器检测出的压力值的关系的图表,
就上述再生控制器而言,
在判定为上述过滤器入口侧压力传感器不良时,基于上述图表,根据由上述EGR阀入口侧压力传感器检测出的压力值算出应利用上述过滤器入口侧压力传感器检测的压力值,而且使用基于该算出的压力值和由上述过滤器出口侧压力传感器检测出的压力值算出的差压,进行再生处理的控制。
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