JP2005337062A

JP2005337062A - 排ガス浄化フィルタ再生装置

Info

Publication number: JP2005337062A
Application number: JP2004154871A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Aoki; 伸行青木
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2004-05-25
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】単純な構成で排ガス浄化フィルタの再生を効率よく行うことができる排ガス浄化フィルタ再生装置を提供することを課題とする。
【解決手段】排ガス浄化フィルタ２における微粒子の堆積量が所定値を超えてフィルタ再生が必要であるとＥＣＵ１６にて判断されると、ＥＣＵ１６により油路開閉弁１０が開かれ負荷用油路９及び絞り部１１に作動油が流される。これにより油圧ポンプ４の負荷が増大してエンジン１の負荷が増加され、排ガスの温度が上昇して排ガス浄化フィルタ２の再生が行われる。またこのとき、ＥＣＵ１６はエンジン回転数の減少を補償するように流量調整弁１２を開いて油圧ピストン１３を作動させ、このピストン１３によりアクセルレバー１４を押圧して作動させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、排ガス浄化フィルタ再生装置に関する。

従来より、ディーゼルエンジンではＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）などの排ガス浄化フィルタを用いて排ガス中に含まれるカーボン微粒子などを捕集しており、このフィルタで捕集された微粒子が所定量を超えると、排ガスの温度を上昇させて焼却除去することによりフィルタの再生を行っている。
例えば、特許文献１に開示されている排ガス浄化フィルタ再生装置では、作業用の油圧機器へ作動油を圧送する油圧ポンプがエンジンにより駆動されており、フィルタの再生時に電動アクチュエータで燃料噴射量調節レバーを作動させてエンジンをフィルタ再生に適した高速回転数で回転させると共に油圧ポンプの負荷を増大させることにより、排ガスの温度を上昇させてフィルタに付着したカーボン微粒子等を焼却除去している。

特開昭６３−２９７７２２号公報

しかしながら、特許文献１の排ガス浄化フィルタ再生装置においては、フィルタの再生時に燃料噴射量調節レバーを作動するための電動アクチュエータや、この電動アクチュエータを電気的に制御するための制御手段が必要となり、複雑な構成となってしまう。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、単純な構成で排ガス浄化フィルタの再生を効率よく行うことができる排ガス浄化フィルタ再生装置を提供することを目的とする。

この発明に係る排ガス浄化フィルタ再生装置は、作業用油圧装置に油圧回路を介して作動油を供給するための油圧ポンプを駆動するエンジンの排気流路に設けられた排ガス浄化フィルタを再生する装置において、油圧回路に接続された負荷用油路と、負荷用油路に配置されると共に油圧ポンプに負荷をかけるためのフィルタ再生用負荷と、排ガス浄化フィルタの再生時に負荷用油路及び前記フィルタ再生用負荷に油圧ポンプからの作動油を流すための油路開閉手段と、負荷用油路に配置されると共に排ガス浄化フィルタの再生時に油圧ポンプからの作動油の圧力により作動してエンジンの燃料噴射量調節レバーを作動させる油圧作動手段とを備え、排ガス浄化フィルタの再生時に油路開閉手段により負荷用油路及びフィルタ再生用負荷に油圧ポンプからの作動油を流すことにより油圧ポンプの負荷を増大させてエンジンの負荷を増加させると共に、油圧作動手段により燃料噴射量調節レバーが作動されるものである。

排ガス浄化フィルタの再生時には、油路開閉手段により油圧ポンプからの作動油が負荷用油路及びフィルタ再生用負荷に流され、これにより油圧ポンプの負荷が増大してエンジンの負荷が増加し、排ガスの温度が上昇して排ガス浄化フィルタの再生が行われる。またそれと同時に、油圧作動手段により燃料噴射量調節レバーが作動される。

この発明によれば、油圧回路に接続された負荷用油路と、負荷用油路に配置されると共に油圧ポンプに負荷をかけるためのフィルタ再生用負荷と、排ガス浄化フィルタの再生時に負荷用油路及び前記フィルタ再生用負荷に油圧ポンプからの作動油を流すための油路開閉手段と、負荷用油路に配置されると共に排ガス浄化フィルタの再生時に油圧ポンプからの作動油の圧力により作動してエンジンの燃料噴射量調節レバーを作動させる油圧作動手段とを備え、排ガス浄化フィルタの再生時に油路開閉手段により負荷用油路及びフィルタ再生用負荷に油圧ポンプからの作動油を流すことにより油圧ポンプの負荷を増大させてエンジンの負荷を増加させると共に、油圧作動手段により燃料噴射量調節レバーが作動されるようにしたので、単純な構成で排ガス浄化フィルタの再生を効率よく行うことができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係る排ガス浄化フィルタ再生装置の全体構成を示す。この装置は、例えばディーゼルエンジン式のフォークリフトにおいて用いられるものである。このエンジン１は、その排気ガス流路の途中にＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）等からなる排ガス浄化フィルタ２を有しており、このフィルタ２によりエンジン１から排出された排ガス中のカーボン粒子等が捕集される。また、エンジン１には荷役装置等の作業用油圧装置３に作動油を供給するための油圧ポンプ４が連結されており、この油圧ポンプ４はエンジン１により駆動される。この油圧ポンプ４は、吸油路５を介して作動油タンク６に接続されると共に、給油路７を介して作業用油圧装置３に接続されている。さらに、この作業用油圧装置３は排油路８を介して作動油タンク６に接続されている。

また、給油路７の途中から分岐して作動油タンク６へ至る負荷用油路９が形成され、この負荷用油路９の途中に、油路開閉弁１０と、排ガス浄化フィルタ２の再生用油圧負荷として用いられる絞り部１１とが配設されている。さらに、負荷用油路９は、油路開閉弁１０と絞り部１１との間から分岐し、ここに流量調整弁１２を介して油圧ピストン１３が接続されている。なお、エンジン１は、アクセルペダル１５の操作により作動される燃料噴射量調節レバーとしてのアクセルレバー１４を有しているが、このアクセルレバー１４は油圧ピストン１３で押圧されることによっても作動されるように構成されている。

なお、排ガス浄化フィルタ２では、排ガス中に含まれるカーボン微粒子等が捕集されて堆積するが、この排ガス浄化フィルタ２における微粒子の堆積量が所定値を超えると、エンジン１の排ガスの温度を上昇させてこの微粒子を焼却除去することによりフィルタを再生する必要がある。そこで、排ガス浄化フィルタ２には、このフィルタ２における微粒子の堆積量を検知するための図示されない堆積量検知センサが設けられている。
この排ガス浄化フィルタ再生装置は、排ガス浄化フィルタ２の堆積量検知センサ、油路開閉弁１０及び流量調整弁１２にそれぞれ電気的に接続された制御部としてのＥＣＵ１６を有している。
なお、排ガス浄化フィルタ２の再生が行われていない通常時には、油路開閉弁１０は閉じられている。

次に、この発明の実施の形態１に係る排ガス浄化フィルタ再生装置の作用について説明する。通常時には、エンジン１によりフォークリフトの図示しない走行輪が駆動されて、このフォークリフトの走行が行われる。また、エンジン１により油圧ポンプ４が駆動され、作動油タンク６内の作動油が吸油路５及び給油路７を介して作業用油圧装置３へ流されており、作業用油圧装置３の図示しない荷役操作レバーの操作に応じて荷役等の作業が行われる。

ここで、堆積量検知センサからの検出信号に基づき、排ガス浄化フィルタ２における微粒子の堆積量が所定値を超えてフィルタ再生が必要であるとＥＣＵ１６にて判断されると、ＥＣＵ１６により油路開閉弁１０が開かれて負荷用油路９及び絞り部１１に油圧ポンプ４からの作動油が流される。これにより、油圧ポンプ４の負荷が増大し、エンジン１にかかる負荷が増加されて排ガスの温度が上昇し、排ガス浄化フィルタ２に堆積したカーボン微粒子などが焼却除去されて、フィルタの再生が行われる。

また、このように絞り部１１に作動油が流通してエンジン１に負荷がかかると、エンジン１の回転数が減少しようとするが、ＥＣＵ１６はこのエンジン１の回転数を監視して、上述のように油路開閉弁１０を開くと同時にエンジン回転数の減少を補償するように流量調整弁１２を開いて油圧ピストン１３を作動させ、このピストン１３によりアクセルレバー１４を図１に実線矢印で示される方向に押圧して作動させる。これにより、再生用負荷がかかったことによるエンジン回転数の変動を防止することができ、エンジンの停止などを防止しながら効率よく排ガス浄化フィルタの再生を行うことができる。

また、油圧ポンプ４から作業用油圧装置３に供給される作動油を用いて油圧ピストン１３を作動して燃料噴射量調節用のアクセルレバー１４が作動されるため、従来のように燃料噴射量調節レバーを作動するための電動アクチュエータや、この電動アクチュエータを電気的に制御するための制御手段が必要なくなり、単純な構成の排ガス浄化フィルタ再生装置を実現することができる。
また、フィルタ再生時だけ油の圧力が油圧ピストン１３にかかるので、常に作動油の圧力がかかるような状況で用いられるものよりも耐久性が小さいピストンを使用することできる。
また、流量調整弁１２の開度をＥＣＵ１６により電子制御することにより、油圧ピストン１３でアクセルレバー１４を押圧してアクセル開度を詳細に調節することができると共に過渡ショック等の不具合を防止することができる。
さらに、給油路７とは別に負荷用油路９を形成して、この負荷用油路９に絞り部１１を配設したので、この負荷用油路９及び絞り部１１の耐圧を低く設定することができ、低コストで高い信頼性を有する排ガス浄化フィルタ再生装置を実現することができる。

実施の形態２．
上述の実施の形態１では、給油路７の途中から分岐して作動油タンク６へ至る負荷用油路９の途中に油路開閉弁１０と絞り部１１とを直列に配設していたが、その代わりに、図２に示されるように、給油路７の途中に油路開閉弁１０を配設すると共に、この油路開閉弁１０に並列に負荷用油路９を形成してここに絞り部１１を配設することもできる。なお、負荷用油路９に流量調整弁１２を介して油圧ピストン１３が接続されている。

通常時には、油路開閉弁１０が開かれており、油圧ポンプ４からの作動油は絞り部１１を通らずに作業用油圧装置３へ流される。また、フィルタ２の再生時には、油路開閉弁１０が閉じられることにより負荷用油路９が選択されて油圧ポンプ４からの作動油が絞り部１１に流されると共に、エンジン１の回転数の減少を補償するように流量調整弁１２が開かれ、油圧ピストン１３によりアクセルレバー１４が押圧されて作動される。このようにしても、単純な装置構成でエンジン回転数の変動を防止しながら効率よく排ガス浄化フィルタの再生を行うことができ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、上述の実施の形態２において、給油路７に油路開閉弁１０を配設すると共にこの油路開閉弁１０に並列に負荷用油路９及び絞り部１１を配設する代わりに、図３に示されるように、排油路８の途中に油路開閉弁１０を配設すると共にこの油路開閉弁１０に並列に負荷用油路９及び絞り部１１を配設し、負荷用油路９に流量調整弁１２を介して油圧ピストン１３を接続することもできる。
このような構成にしても、フィルタ再生時に、油路開閉弁１０が閉じられることにより負荷用油路９が選択されて油圧ポンプ４からの作動油が絞り部１１に流されると共に、エンジン回転数の減少を補償するように流量調整弁１２が開かれて油圧ピストン１３によりアクセルレバー１４が作動され、これにより実施の形態２と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
また、上述の実施の形態１では、給油路７の途中から分岐して作動油タンク６へ至る負荷用油路９を形成し、この負荷用油路９の途中に油路開閉弁１０と絞り部１１とを配設していたが、その代わりに、図４に示されるように、給油路７の途中から分岐して作動油タンク６へ至るパワーステアリング油路２１が形成されている場合に、このパワーステアリング油路２１の途中に配設されたパワーステアリング装置２２の上流に油路開閉弁１０を配設すると共に、この油路開閉弁１０と並列に負荷用油路９を形成してここに絞り部１１を配設することもできる。なお、負荷用油路９に流量調整弁１２を介して油圧ピストン１３が接続されている。

通常時には、油路開閉弁１０が開かれ、油圧ポンプ４からの作動油は絞り部１１を通らずにパワーステアリング装置２２へ流される。
また、フィルタ再生時には、油路開閉弁１０が閉じられることにより負荷用油路９が選択されて油圧ポンプ４からの作動油が絞り部１１に流されると共に、エンジン１の回転数の減少を補償するように流量調整弁１２が開かれ、油圧ピストン１３によりアクセルレバー１４が作動される。このようにしても、単純な装置構成でエンジン回転数の変動を防止しながら効率よく排ガス浄化フィルタ２の再生を行うことができ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、上述の実施の形態３において、図４に示されるようにパワーステアリング油路２１におけるパワーステアリング装置２２の上流に油路開閉弁１０を配設し、この油路開閉弁１０と並列に負荷用油路９及び絞り部１１を配設する代わりに、図５に示されるように、パワーステアリング油路２１におけるパワーステアリング装置２２の下流に油路開閉弁１０を配設し、この油路開閉弁１０と並列に負荷用油路９及び絞り部１１を配設しても、上述の実施の形態３と同様の効果を得ることができる。

なお、上述の実施の形態１〜３では、油圧ピストン１３によりアクセルレバー１４を押圧して作動させていたが、この油圧ピストン１３の代わりに、アクセルレバー１４とアクセルペダル１５とにそれぞれコントロールケーブルを介して接続された油圧アクチュエータ２３を用い、フィルタ再生時に、エンジン回転数の減少を補償するようにＥＣＵ１６により流量調整弁１２を開いて、油圧アクチュエータ２３によりアクセルレバー１４に接続されたコントロールケーブルを図６に実線矢印で示される方向に引っ張って、このレバー１４を作動させることもできる。
また、エンジン１の回転数が低下した分だけ燃料噴射量を増加させるようにＥＣＵ１６によって流量調整弁１２の開度が調整されたが、これに限るものではなく、エンジン１内で失火を生じない程度の燃料噴射量となるように流量調整弁１２の開度を調整することもできる。
また、流量調整弁１２を用いずに負荷用油路９に直接油圧ピストン１３または油圧アクチュエータ２３を接続することもできる。その場合、フィルタ再生時になると、エンジン１の回転数が一定量だけ上昇してフィルタ再生時のエンジン回転数の減少が軽減されると共に、自動でエンジンの排ガス温度が上昇することとなる。

また、上述の実施の形態１〜３において、絞り部１１を設ける代わりに、排ガス浄化フィルタ２の再生用負荷として、負荷用油路９上に油圧モータを配設し、フィルタ再生時にこの油圧モータに作動油を流して発電することにより、油圧ポンプ４の負荷を増大させてエンジンの負荷を増加させることもできる。その場合、油圧モータにより発電した電力をバッテリに蓄えて利用することもできる。
なお、この発明の排ガス浄化フィルタ再生装置は、エンジンを動力源としてその排気流路に排ガス浄化フィルタを有し、作業用油圧装置に作動油を供給するための油圧ポンプがエンジンにより駆動される構造を有するものであれば、フォークリフトだけでなく、その他の産業車両に幅広く適用することができる。

この発明の実施の形態１に係る排ガス浄化フィルタ再生装置を示すブロック図である。この発明の実施の形態２に係る排ガス浄化フィルタ再生装置を示すブロック図である。実施の形態２の変形例に係る排ガス浄化フィルタ再生装置を示すブロック図である。この発明の実施の形態３に係る排ガス浄化フィルタ再生装置を示すブロック図である。実施の形態３の変形例に係る排ガス浄化フィルタ再生装置を示すブロック図である。実施の形態１において油圧ピストンの代わりに油圧アクチュエータを用いた変形例を示すブロック図である。

符号の説明

１エンジン、２排ガス浄化フィルタ、３作業用油圧装置、４油圧ポンプ、５吸油路、６作動油タンク、７給油路、８排油路、９負荷用油路、１０油路開閉弁、１１絞り部、１２流量調整弁、１３油圧ピストン、１４アクセルレバー、１５アクセルペダル、１６ＥＣＵ、２１パワーステアリング油路、２２パワーステアリング装置、２３油圧アクチュエータ。

Claims

作業用油圧装置に油圧回路を介して作動油を供給するための油圧ポンプを駆動するエンジンの排気流路に設けられた排ガス浄化フィルタを再生する装置において、
前記油圧回路に接続された負荷用油路と、
前記負荷用油路に配置されると共に油圧ポンプに負荷をかけるためのフィルタ再生用負荷と、
排ガス浄化フィルタの再生時に前記負荷用油路及び前記フィルタ再生用負荷に油圧ポンプからの作動油を流すための油路開閉手段と、
前記負荷用油路に配置されると共に排ガス浄化フィルタの再生時に油圧ポンプからの作動油の圧力により作動してエンジンの燃料噴射量調節レバーを作動させる油圧作動手段と
を備え、排ガス浄化フィルタの再生時に前記油路開閉手段により前記負荷用油路及び前記フィルタ再生用負荷に油圧ポンプからの作動油を流すことにより油圧ポンプの負荷を増大させてエンジンの負荷を増加させると共に、前記油圧作動手段により燃料噴射量調節レバーが作動されることを特徴とする排ガス浄化フィルタ再生装置。
前記負荷用油路は前記油圧回路の給油路に並列に接続され、前記油路開閉手段はこの負荷用油路に配置された油路開閉弁を含むことを特徴とする請求項１に記載の排ガス浄化フィルタ再生装置。
前記油圧作動手段は、燃料噴射量調節レバーに力を作用させる油圧ピストンまたは油圧アクチュエータと、排ガス浄化フィルタの再生時にこの油圧ピストンまたは油圧アクチュエータに供給される作動油の量を調整するための流量調整弁とからなることを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス浄化フィルタ再生装置。