CN110546354A - 排气处理装置的判定方法以及排气处理装置的判定系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种排气处理装置的判定方法以及排气处理装置的判定系统。DPF的判定方法具有：获取工序，其基于DPF(20)的固有识别标记，获取表示搭载于第一作业机械(1)、且包括DOC(22)以及CSF(23)的DPF(20)的热损害程度的热损害信息，并且通过将热损害信息累积来获取累积热损害信息；判定工序，其基于累积热损害信息，判定DPF(20)可否使用。

Description

排气处理装置的判定方法以及排气处理装置的判定系统
技术领域
本发明涉及排气处理装置的判定方法以及排气处理装置的判定系统。
背景技术
在液压挖掘机、轮式装载机、或自卸卡车等作业机械中，为了处理来自柴油发动机的排气中所含有的颗粒状物质：Particulate Matter(下面记述为PM)，设置含有柴油氧化催化剂：Diesel Oxidation Catalyst(下面记述为DOC)的排气处理装置。
在PM中含有煤烟(碳黑)与灰烬(灰分)。煤烟虽然利用柴油氧化催化剂的催化作用，通过促进燃烧来消除，但只通过使之燃烧却不能完全除去。另外，灰烬是发动机机油等中含有的金属类添加物的燃烧残留物，即便使过滤器为高温也不能通过燃烧除去。
因此，需要将排气处理装置从作业机械拆卸，定期维护清理因PM而引起的堵塞(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2011-014003号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
可是，当排气处理装置长期暴露于高温下而遭受到热损害时，催化剂凝集，处理性能降低而不能使用，所以需要将处理性能已降低的排气处理装置废弃。
然而，因为难以定量地掌握排气处理装置的热损害程度，所以难以精度良好地判定排气处理装置可否使用。
特别是进行过定期维护的排气处理装置大多搭载在与以前搭载的作业机械不同的作业机械上，所以，难以考虑该排气处理装置累积的热损害程度，来精度良好地判定可否使用。
本发明的目的在于提供一种技术，其能够精度良好地判定排气处理装置可否使用。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的排气处理装置的判定方法具有：获取工序，其基于排气处理装置的固有识别标记，累积表示搭载于作业机械、且具有柴油氧化催化剂以及催化烟尘过滤器至少一方的排气处理装置的热损害程度的热损害信息，由此而获取累积热损害信息；判定工序，其基于累积热损害信息，判定排气处理装置可否使用。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种排气处理装置的判定方法以及排气处理装置的判定系统，其能够精度良好地判定排气处理装置可否使用。
附图说明
图1是表示排气处理装置的判定系统的整体结构的示意图。
图2是表示第一及第二作业机械各自的结构的示意图。
图3是表示“温度信息”中包括的温度测量值的计数数量的直方图。
图4是表示在第一作业机械中搭载的柴油微粒过滤器的“第一热损害信息”与“第二热损害信息”中包括的温度测量值的计数数量的直方图。
图5是表示终端计算机7的结构的一部分的示意图。
图6是表示在第一作业机械1中搭载的柴油微粒过滤器的“累积热损害信息”中包括的温度测量值的计数数量的直方图。
具体实施方式
(排气处理装置的判定系统的整体结构)
图1是表示本实施方式的排气处理装置的判定系统100的整体结构的示意图。
判定系统100具有：第一作业机械1、第二作业机械2、GPS卫星3、通信卫星4、数据服务器5、网络6、以及终端计算机7。
[第一及第二作业机械1、2]
图2是表示第一及第二作业机械1、2各自的结构的一部分的示意图。
第一及第二作业机械1、2分别是在矿山及道路等建筑工地中用于挖掘、整地、或沙土运输等作业的车辆。第一及第二作业机械1、2分别是例如液压挖掘机、轮式装载机、推土机、机动平地机、起重机、以及叉车等。
如图2所示，第一及第二作业机械1、2分别具有：发动机10、柴油微粒过滤器(下面记述为DPF)20、选择性还原催化剂(下面记述为SCR)30、控制器40、以及天线50。
(1)发动机10
发动机10为作为驱动源的内燃机。在本实施方式中，发动机10为柴油发动机。在从发动机10排出的排气中含有PM以及NOX等。
(2)DPF20
DPF20为本实施方式的“排气处理装置”的一个例子。DPF20与发动机10的排气侧连接。DPF20捕集排气中所含有的PM。DPF20为了除去因在后面叙述的强制再生中不能除净的PM而引起的堵塞，需要从作业机械中拆下来定期进行维护。
在此，进行了定期维护的DPF20有时会搭载在与以前搭载的作业机械不同的作业机械中。在本实施方式中，假设以前搭载在第二作业机械2的DPF20当前搭载在第一作业机械1中。
DPF20具有：壳体21、DOC22、催化烟尘过滤器：Catalyzed Soot Filter(下面记述为CSF)23、温度传感器24、以及差压传感器25。
壳体21收纳有DOC22与CSF23。在壳体21安装有温度传感器24与差压传感器25。
DOC22是将在排气中根据需要而供给的定量燃料氧化加热、使排气温度升温至规定的高温区域的催化剂。升温后的排气能够在后面叙述的CSF23的强制再生中加以利用。定量燃料例如可以使用与发动机燃料相同的轻油。定量燃料从未图示的定量用燃料喷射装置向排气中供给，与排气一起流入DOC22。
DOC22的氧化催化剂例如可以使用Pt/Pd合金。当该氧化催化剂长期暴露于高温下而遭受到热损害时，逐渐凝集而使催化剂性能降低。
CSF23为捕集排气中的PM的过滤器。CSF23具有蜂窝结构，其具有大量的小孔。CSF23的小孔包括：在入口侧开口并在出口侧密封的流入孔、以及在入口侧密封并在出口侧开口的流出孔。流入孔与流出孔经由分界壁交替地进行配置，从流入孔流入的排气通过分界壁而向流出孔流出。PM由分界壁进行捕集。
当在CSF23堆积有PM时，利用通过DOC22而升温的排气，执行通过燃烧除去PM的所谓的强制再生。控制器40基于差压传感器25的测量值，判断在CSF23是否堆积有PM。
CSF23的材质可以使用堇青石或碳化硅等的陶瓷、或者不锈钢或铝等的金属，可以根据用途适当进行选择。
在CSF23的入口侧涂覆有材质与DOC22不同的氧化催化剂(例如Pt)。当该氧化催化剂也长期暴露于高温下而受到热损害时，逐渐凝集而使催化剂性能降低。
温度传感器24对CSF23的出口侧(下游侧)的排气温度进行测量。温度传感器24将测量值向控制器40输出。
差压传感器25具有第一压力传感器251以及第二压力传感器252。第一压力传感器251对CSF23的入口侧(上游侧)的排气压力进行测量。第二压力传感器252对CSF23的出口侧的排气压力进行测量。第一压力传感器251及第二压力传感器252各自将测量值向控制器40输出。
(3)SCR30
SCR30与DPF20的下游侧连接。SCR30将氨作为还原剂，对排气中的NOX进行还原净化。因为在SCR30有时尿素会结晶并析出，所以与DPF20的强制再生相同，利用升温后的排气进行析出物的分解。
(4)控制器40
控制器40具有：固有识别标记存储部41、温度获取部42、发送部43、以及强制再生执行部44。
固有识别标记存储部41存储有：表示当前搭载于本车辆的DPF20的“DPF固有识别标记”、以及表示本车辆的“车辆固有识别标记”。
“DPF固有识别标记”例如由字符串(数字或/及字母)表示。DPF固有识别标记为用于识别各DPF20的标识。因此，在第一作业机械1中搭载的DPF20的DPF固有识别标记与在第二作业机械2中搭载的DPF20的DPF固有识别标记不同。
“车辆固有识别标记”例如由字符串表示。车辆固有识别标记为用于识别各作业机械1、2的标识。因此，第一作业机械1的车辆固有识别标记与第二作业机械2的车辆固有识别标记不同。
向温度获取部42输入有从DPF20的温度传感器24输出的温度测量值。在本实施方式中，温度获取部42每隔规定时间(例如一分钟)获取温度测量值。而且，温度获取部42每隔规定时段(例如24时间)对每隔规定时间获取的温度测量值进行合计，生成“温度信息”。
图3是表示“温度信息”中包括的温度测量值的计数数量的直方图。直方图的横轴表示每隔规定温度(在图3中为50℃)划分的温度范围，直方图的纵轴表示属于各温度范围的温度测量值的计数数量。
温度获取部42生成与“温度信息”、“DPF固有识别标记”、以及“车辆固有识别标记”相关联的“固有温度信息”。
发送部43将由温度获取部42生成的“固有温度信息”从天线50经由GPS卫星3或者通信卫星4向数据服务器5发送。
向强制再生执行部44输入有从DPF20的第一及第二压力传感器251、252分别输出的压力测量值。强制再生执行部44算出来自各第一及第二压力传感器251、252的压力测量值的差分。强制再生执行部44在压力测量值的差分为规定值以上的情况下，判断在DPF20(具体而言为CSF23)中发生了堵塞，并执行DPF20的强制再生。
具体而言，强制再生执行部44在判断发生了堵塞的情况下，向从发动机10排出的排气中供给定量燃料。由此，将定量燃料在DOC22中氧化加热而得到的反应热向CSF23送入，通过燃烧除去在CSF23中堆积的PM。由此，CSF23被强制再生。
[数据服务器5]
数据服务器5接收从第一及第二作业机械1、2分别发送的“固有温度信息”。“固有温度信息”每隔规定时段从第一及第二作业机械1、2分别发送过来。
如上所述，在“固有温度信息”中，表示每隔规定时段合计的温度测量值的“温度信息”、“DPF固有识别标记”、以及“车辆固有识别标记”相关联。
数据服务器5通过按照每个“车辆固有识别标记”将与“DPF固有识别标记”相关联的“温度信息”进行合计，生成表示各DPF20的热损害程度的“热损害信息”。
具体而言，因为当前搭载于第一作业机械1的DPF20以前搭载于第二作业机械2，所以，数据服务器5根据与在第一作业机械1中搭载的DPF20相关联的“温度信息”，生成针对第一作业机械1合计的“第一热损害信息”、以及针对第二作业机械2合计的“第二热损害信息”。
“第一热损害信息”表示当前搭载于第一作业机械1的DPF20在搭载于第一作业机械1期间遭受到的热损害程度。“第二热损害信息”表示当前搭载于第一作业机械1的DPF20在以前搭载于第二作业机械1期间遭受到的热损害程度。
图4是表示在当前搭载于第一作业机械1的DPF20的“第一热损害信息”与“第二热损害信息”中包括的温度测量值的计数数量的直方图。
在图4中，当前搭载于第一作业机械1的DPF20的“DPF固有识别标记”为“9999x”，第一作业机械1的“车辆固有识别标记”为“111a”，第二作业机械2的“车辆固有识别标记为“222a”。
[终端计算机7]
终端计算机7是用于判断是否能够继续使用分别搭载于第一及第二作业机械1、2的DPF20的终端。终端计算机7经由网络6而与数据服务器5连接。
如图5所示，终端计算机7具有热损害信息获取部71、以及可否使用判定部72。在本实施方式中，热损害信息获取部71为“获取装置”的一个例子，可否使用判定部72为“判定装置”的一个例子。
热损害信息获取部71基于该DPF20的“DPF固有识别标记”，获取“热损害信息”，该“热损害信息”表示作为判定可否使用的对象的DPF20的热损害程度。热损害信息获取部71通过累积已获取的“热损害信息”，来获取“累积热损害信息”(获取工序)。
例如，在希望判断能否继续使用当前搭载于第一作业机械1的DPF20的情况下，热损害信息获取部71从数据服务器5获取与该DPF20的“DPF固有识别标记”相关联的“第一热损害信息”以及“第二热损害信息”。然后，热损害信息获取部71通过在每个温度范围累积在“第一热损害信息”与“第二热损害信息”中包括的温度测量值的计数数量，来获取“累积热损害信息”。图6是表示当前搭载于第一作业机械1的DPF20的“累积热损害信息”中包括的温度测量值的计数数量的直方图。
可否使用判定部72基于由热损害信息获取部71获取的“累积热损害信息”，判定DPF20可否使用(判定工序)。例如，可否使用判定部72使“累积热损害信息”中包括的温度测量值的计数数量为指标值，当该指标值比阈值大时，可以判定为不可使用，当该指标值为阈值以下时，可以判定为可使用。这样，通过使用“累积热损害信息”，能够定量地掌握在分别搭载于第一及第二作业机械1、2的各DPF20所积累的热损害程度，所以能够精度良好地判定各DPF20可否使用。
特别在本实施方式中，在当前搭载于第一作业机械1的DPF20的“累积热损害信息”中，不但包括表示在搭载于第一作业机械1期间遭受到的热损害程度的“第一热损害信息”，也包括表示在搭载于第二作业机械1期间遭受到的热损害程度的“第二热损害信息”。因此，即使DPF20具有曾经搭载于其它的作业机械的经历，也能够掌握当前状态下的DPF20的热损害程度。
另外，可否使用判定部72优选基于在“累积热损害信息”中包括的温度测量值之中规定温度以上的温度测量值的计数数量，判定DPF20可否使用。规定温度可以设定为在各DPF20中所使用的催化剂可能凝集的温度(例如，当催化剂为Pt时，约为650℃)。这样，通过使用规定温度以上的温度测量值的计数数量，能够掌握DPF20的催化剂的凝集程度，所以能够精度更良好地判定DPF20可否使用。
(其它实施方式)
在上述实施方式中，虽然DPF20包括DOC22及CSF23，但不限于此。DPF20只要具有DOC22及CSF23的至少一个即可。
在上述实施方式中，虽然判定系统100具有第一作业机械1以及第二作业机械2，但不限于此。判定系统100也可以具有三台以上的作业机械。
在上述实施方式中，虽然在“累积热损害信息”中也包括催化剂可能凝集的不足规定温度的温度测量值，但不限于此。可否使用判定部72在只基于“累积热损害信息”中包括的温度测量值之中规定温度以上的温度测量值的计数数量来判定DPF20可否使用的情况下，“累积热损害信息”中也可以不包括不足规定温度的温度测量值。
在上述实施方式中，虽然“累积热损害信息”中包括由温度传感器24测量的温度测量值，但不限于此。“累积热损害信息”只要表示DPF20的热损害即可，例如，可以取代温度测量值，而使用DPF20的强制再生的次数。在该情况下，当强制再生的次数比阈值的次数多时，可否使用判定部72判定为不可使用，当强制再生的次数为阈值的次数以下时，判定为可使用。
在上述实施方式中，虽然温度传感器24测量了CSF23的出口侧的排气温度，但也可以测量CSF23的入口侧的排气温度，并且也可以测量DOC22的入口侧的排气温度。
附图标记说明
1第一作业机械；2第二作业机械；3 GPS卫星；4通信卫星；5数据服务器；6网络；7终端计算机；10发动机；20 DPF；21壳体；22 DOC；23 CSF；24温度传感器；25差压传感器；30SCR；40控制器；50天线；71热损害信息获取部；72可否使用判定部；100判定系统。

Claims (4)

1.一种排气处理装置的判定方法，其特征在于，具有：
获取工序，其基于排气处理装置的固有识别标记，获取表示搭载于作业机械、且具有柴油氧化催化剂及催化烟尘过滤器至少一方的所述排气处理装置的热损害程度的热损害信息，并通过将所述热损害信息累积，来获取累积热损害信息；
判定工序，其基于所述累积热损害信息，判定所述排气处理装置可否使用。
2.如权利要求1所述的排气处理装置的判定方法，其特征在于，
所述获取工序是获取第一热损害信息、第二热损害信息，并通过累积所述第一热损害信息与所述第二热损害信息来获取所述累积热损害信息的获取工序，所述第一热损害信息表示所述排气处理装置在搭载于第一作业机械期间遭受的热损害程度，所述第二热损害信息表示所述排气处理装置在搭载于第二作业机械期间遭受的热损害程度。
3.一种排气处理装置的判定系统，其特征在于，具有：
获取装置，其基于排气处理装置的固有识别标记，获取表示搭载于作业机械、且具有柴油氧化催化剂或催化烟尘过滤器的所述排气处理装置的热损害程度的热损害信息，并且通过将所述热损害信息累积，来获取累积热损害信息；
判定装置，其基于所述累积热损害信息，判定所述排气处理装置可否使用。
4.如权利要求3所述的排气处理装置的判定系统，其特征在于，
还具有存储装置，其至少存储表示在搭载于第一作业机械期间遭受的热损害程度的第一热损害信息、以及表示在搭载于第二作业机械期间遭受的热损害程度的第二热损害信息，
所述获取装置基于所述固有识别标记，获取所述第一热损害信息与所述第二热损害信息，并通过将所述第一热损害信息与所述第二热损害信息累积，来获取所述累积热损害信息。
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