JP2010007562A - Exhaust emission control system of construction machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は建設機械の排ガス浄化システムに係わり、特に、排気ガス浄化装置の浄化能力を回復する再生手段を備え、再生制御時に噴射された燃料がエンジンオイルに混入することによるエンジンオイルの燃料希釈を防止する建設機械の排ガス浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification system for construction machinery, and in particular, has a regeneration means for recovering the purification capacity of an exhaust gas purification device, and performs fuel dilution of engine oil by mixing fuel injected during regeneration control with engine oil. The present invention relates to an exhaust gas purification system for construction machinery to prevent.
近年、エンジンの排気ガスに対する規制が強化されている。建設機械もエンジンを搭載しており、規制に適応するためさらに排気ガス浄化装置を搭載している。この排気ガス浄化装置の一つにディーゼルパティキュレートフィルタ(Deiesel Particulate Filter:以下DPFとする)がある。DPFは、排気通路において排気ガスに含まれるカーボン等の微粒子(以下PMとする)の捕集を行い、外部へ排出されるPMを低減するものである。 In recent years, regulations on engine exhaust gas have been strengthened. Construction machinery is also equipped with an engine, and is further equipped with an exhaust gas purification device to comply with regulations. One of the exhaust gas purification devices is a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF). The DPF collects particulates such as carbon (hereinafter referred to as PM) contained in the exhaust gas in the exhaust passage and reduces the PM discharged to the outside.
DPFに堆積したPMは、フィルタの目詰まりとなり、排気圧力を過度に上昇させ、エンジン性能およびエミッション性能を低下させる。そこで、DPFの浄化能力の低下を回復するように、適宜排気ガスの温度を上昇させて、DPFに堆積したPMを強制的に燃焼除去する。これをDPFの再生制御と言う。この再生制御では、排気ガスの温度を上昇させるために、シリンダ内に通常の燃焼より遅いタイミングで、すなわち燃焼が継続するように遅延したタイミングで、ポスト噴射と呼ばれる補助噴射を行なう。 The PM deposited on the DPF clogs the filter, excessively increases the exhaust pressure, and decreases engine performance and emission performance. Therefore, the temperature of the exhaust gas is appropriately increased so as to recover the decrease in the purification capacity of the DPF, and the PM deposited on the DPF is forcibly burned and removed. This is called DPF regeneration control. In this regeneration control, in order to raise the temperature of the exhaust gas, auxiliary injection called post injection is performed in the cylinder at a timing later than normal combustion, that is, at a timing delayed so that the combustion continues.
しかし、ポスト噴射時に、シリンダ内に噴射した燃料の一部がシリンダ壁を伝わってオイルパンに流れ、エンジンオイルに混入し、エンジンオイルの燃料希釈が生じる可能性がある。エンジンオイルの燃料希釈が進むと、エンジンオイルの潤滑不良を引き起こす。 However, at the time of post-injection, part of the fuel injected into the cylinder may flow along the cylinder wall and flow into the oil pan, mix into the engine oil, and cause engine oil fuel dilution. As engine oil fuel dilution progresses, it causes poor lubrication of engine oil.
このようなエンジンオイルの潤滑不良を防止するために、特許文献1に記載の技術が提案されている。特許文献1に記載の排ガス浄化システムは、予め設定したマップデータに基いて噴射量を算定し、この噴射量を累積計算して累積噴射量を算定し、この累積噴射量が所定の判定値を超えた場合に噴射を停止することにより、エンジンオイルの燃料希釈を未然に防止して、エンジンオイルの潤滑不良を防止するものである。
In order to prevent such poor lubrication of engine oil, the technique described in
しかしながら、上記の従来技術には次のような問題があった。 However, the above prior art has the following problems.
特許文献1記載の排ガス浄化システムでは、累積噴射量が所定の判定値を超えた場合に噴射を停止することにより、エンジンオイルの燃料希釈を未然に防止することができる。しかし、この従来技術はエンジンオイルの希釈自体を防止する技術であるため、エンジンオイルの燃料希釈による潤滑不良の心配がないときでも、累積噴射量が所定の判定値を超えると噴射を停止し、再生制御が中断されてしまう。例えば再生が15分間で完了するような制御において、再生制御中の10分経過時に累積噴射量が所定の判定値を超えると、再生制御が中断されてしまい、残り5分の再生で燃焼されるはずだったPMがDPF内に残留する。残留した状態でDPFを使用すると、PMの堆積が進み、再生制御のインターバルが短くなり、頻繁に再生制御を行い、その度に燃料噴射をするため、燃費悪化の恐れがあった。
In the exhaust gas purification system described in
本発明の目的は、再生制御時の燃料希釈によるエンジンオイルの潤滑不良を防止するとともに、再生制御による燃費悪化を防止することができる排ガス浄化システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification system capable of preventing poor lubrication of engine oil due to fuel dilution during regeneration control and preventing deterioration in fuel consumption due to regeneration control.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、エンジンと、前記エンジンから排出される排気ガス中のPMを捕捉して浄化する排気ガス浄化装置と、前記エンジン内において燃料噴射を伴う再生制御を行ない、前記排気ガス浄化装置の浄化能力を回復する再生手段とを備えた建設機械の排気ガス浄化システムにおいて、前記再生手段による再生制御時に噴射された燃料がエンジンオイルに混入することによるエンジンオイルの燃料希釈量を求め、その燃料希釈量が所定の判定値を超えたかどうかを判定する燃料希釈判断手段と、前記燃料希釈判断手段おいて燃料希釈量が所定の判定値を超えたと判定されると、エンジンオイルの燃料希釈化を防止するための処理を行なう処理手段とを備えたものとする。 (1) In order to achieve the above object, the present invention provides an engine, an exhaust gas purification device that captures and purifies PM in exhaust gas discharged from the engine, and regeneration with fuel injection in the engine. In an exhaust gas purification system for a construction machine having a regeneration means for performing control and recovering the purification ability of the exhaust gas purification device, the engine injected by the fuel injected during the regeneration control by the regeneration means into the engine oil A fuel dilution determination means for obtaining a fuel dilution amount of oil and determining whether or not the fuel dilution amount exceeds a predetermined determination value; and determining that the fuel dilution amount exceeds a predetermined determination value in the fuel dilution determination means. Then, a processing means for performing processing for preventing engine oil from being diluted with fuel is provided.
このように構成した本発明においては、燃料希釈判断手段は、再生制御時に噴射された燃料がエンジンオイルに混入することによるエンジンオイルの燃料希釈量を求め、その燃料希釈量が所定の判定値を超えたかどうかを判定する。処理手段は、燃料希釈判断手段おいて燃料希釈量が所定の判定値を超えたと判定されると、エンジンオイルの燃料希釈化を防止するための処理を行なう。これにより、これ以上のエンジンオイルの燃料希釈化を防止し、再生制御の燃料希釈によるエンジンオイルの潤滑不良を防止することができる。 In the present invention configured as described above, the fuel dilution determining means obtains the fuel dilution amount of the engine oil due to the fuel injected during the regeneration control being mixed into the engine oil, and the fuel dilution amount has a predetermined determination value. Determine whether it has been exceeded. When the fuel dilution determination unit determines that the fuel dilution amount has exceeded a predetermined determination value, the processing unit performs processing for preventing engine oil from being diluted with fuel. As a result, further fuel dilution of the engine oil can be prevented, and poor lubrication of the engine oil due to regeneration control fuel dilution can be prevented.
更に、本発明においては、再生自体はそれを中断することなく、エンジンオイルの実際の燃料希釈量を算定することで、エンジンオイルの潤滑不良を防止するため、再生制御のインターバルが短くなることはなく、再生制御による燃費悪化を防止することができる。 Furthermore, in the present invention, the regeneration control interval is shortened in order to prevent the engine oil from being poorly lubricated by calculating the actual fuel dilution amount of the engine oil without interrupting the regeneration itself. In addition, fuel consumption deterioration due to regeneration control can be prevented.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記燃料希釈判断手段は、前記再生手段による再生制御の回数が所定の回数を超えると、前記エンジンオイルの燃料希釈量が前記所定の判定値を超えたと判定するものとする。 (2) In the above (1), preferably, when the number of regeneration controls by the regeneration unit exceeds a predetermined number, the fuel dilution determination unit causes the fuel dilution amount of the engine oil to exceed the predetermined determination value. It shall be determined that
(3)上記(1)において、好ましくは、前記エンジンに設置され、エンジンオイルの比重を検出する比重検出手段と、前記エンジンに設置され、エンジンオイルの温度を検出する温度検出手段とを更に備え、前記燃料希釈判断手段は、前記比重検出手段により求めたエンジンオイルの比重と前記温度検出手段により求めたエンジンオイルの温度から標準温度におけるエンジンオイルの比重を算出し、このエンジンオイルの比重とエンジンオイル充填時のエンジンオイルの初期比重との偏差を求め、この偏差が所定の値を超えると、前記エンジンオイルの燃料希釈量が前記所定の判定値を超えたと判定するものとする。 (3) In the above (1), preferably further comprising specific gravity detection means installed in the engine for detecting the specific gravity of engine oil, and temperature detection means installed in the engine for detecting the temperature of the engine oil. The fuel dilution determining means calculates the specific gravity of the engine oil at a standard temperature from the specific gravity of the engine oil obtained by the specific gravity detecting means and the temperature of the engine oil obtained by the temperature detecting means, and the specific gravity of the engine oil and the engine A deviation from the initial specific gravity of the engine oil at the time of oil filling is obtained, and when this deviation exceeds a predetermined value, it is determined that the fuel dilution amount of the engine oil has exceeded the predetermined determination value.
これにより、燃料希釈判断手段は、燃料希釈量が前記所定の判定値を超えたと判定することができる。 Thereby, the fuel dilution determination means can determine that the fuel dilution amount has exceeded the predetermined determination value.
(4)上記(1)〜(3)のいずれかにおいて、好ましくは、前記処理手段は、前記再生手段による再生制御を停止させるものとする。 (4) In any one of the above (1) to (3), preferably, the processing means stops the reproduction control by the reproduction means.
(5)上記(1)〜(3)のいずれかにおいて、好ましくは、前記処理手段は、前記燃料希釈量が所定の判定値を超えたことを運転者に知らせる警告通知手段であるものとする。 (5) In any one of the above (1) to (3), preferably, the processing means is a warning notification means for notifying a driver that the fuel dilution amount has exceeded a predetermined determination value. .
これにより、処理手段はエンジンオイルの燃料希釈化を防止することができる。 Thereby, the processing means can prevent the fuel dilution of the engine oil.
本発明によれば、再生制御時の燃料希釈によるエンジンオイルの潤滑不良を防止するとともに、再生制御による燃費悪化を防止することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent poor lubrication of engine oil due to fuel dilution at the time of regeneration control and to prevent deterioration of fuel consumption due to regeneration control.
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1の実施の形態>
〜構成〜
図1は、本発明の第1実施の形態に係わる建設機械の排気ガス浄化システムをエンジン制御システムとともに示す全体システム構成図である。本実施の形態は、本発明を建設機械の代表例である油圧ショベルに適用した場合のものである。
<First Embodiment>
~Constitution~
FIG. 1 is an overall system configuration diagram showing an exhaust gas purification system for a construction machine according to a first embodiment of the present invention together with an engine control system. In the present embodiment, the present invention is applied to a hydraulic excavator that is a typical example of a construction machine.
図1において、本実施の形態に係わる建設機械(油圧ショベル)は、ディーゼルエンジン(以下エンジン)1と、このエンジン1の回転数と出力トルクを制御するエンジン制御システム3と、エンジン1の排気ガスを浄化する排気ガス浄化システム4とを備えている。
In FIG. 1, a construction machine (hydraulic excavator) according to the present embodiment includes a diesel engine (hereinafter referred to as an engine) 1, an
エンジン1は、図示しない油圧システムに備えられた油圧ポンプを駆動し、油圧ショベルのフロント作業機等の被駆動部材(後述)を駆動する。
The
エンジン制御システム3は、エンジン1の回転数を指示するエンジンコントロールダイアル31と、エンジン1の実回転数を検出する回転数検出装置32と、エンジン1に所定量の燃料を供給する燃料噴射装置35と、コントローラ50とを有している。燃料噴射装置35はエンジン1の各気筒毎に装備される図示しない複数のインジェクタを備えており、コントローラ50からの指令により各インジェクタの電磁弁が適宜に開弁制御されて、燃料噴射のタイミング(開始時期および終了時期)および噴射量が適切に制御されるようになっている。
The
排気ガス浄化システム4は、エンジン1の排気系を構成する排気管41に配置され、エンジン1から排出される排気ガス中のPMを捕捉するフィルタ42aおよびフィルタ42aの上流側に位置する酸化触媒42bを内蔵したDPF42と、フィルタ42aの上流側と下流側の前後差圧(フィルタ42aの圧力損失)を検出する差圧センサ43と、コントローラ50と、コントローラ50の指示に基づいて点灯する警告灯46とを有している。
The exhaust
図2はコントローラ50の処理内容を示す図である。コントローラ50は、エンジン制御システム3と排気ガス浄化システム4の共通の制御手段を構成するものであり、エンジン制御部51、再生制御部52、希釈防止制御部53の各演算処理機能と、記録装置56とを有している。
FIG. 2 is a diagram showing the processing contents of the
エンジン制御部51は、通常時は、エンジンコントロールダイアル31からの指示信号と、回転数検出装置32からの検出信号とを入力し、所定の演算処理を行い、燃料噴射装置35に制御信号を出力する。燃料噴射装置35は、その制御信号に基づき、回転数検出装置32が検出する検出回転数がエンジンコントロールダイアル31が指示する目標回転数に維持されるように、燃料を噴射する。また、エンジン制御部51は、再生制御部52から再生制御信号(再生開始信号および再生終了信号)を入力し、所定の演算処理を行い、燃料噴射装置35にポスト噴射の制御信号を出力する。燃料噴射装置35は、その制御信号に基づき、通常より遅いタイミングで燃料を噴射する。
The
再生制御部52は、差圧センサ43から検出信号を入力し、所定の演算処理を行い、エンジン制御部51に再生制御信号(再生開始信号および再生終了信号)を出力する自動再生制御を行うとともに、希釈防止制御部53に再生終了信号を出力する。
The
希釈防止制御部53は、再生制御部52から再生終了信号を入力するとともに、記録装置56から前回までの再生回数を読み出し、所定の演算処理を行い、警告灯46に制御信号を出力する。
The dilution
図3は再生制御部52の処理内容を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing the processing contents of the
図3において、再生制御部52は、差圧センサ43からの検出信号を入力し(ステップS1)、その検出信号が示すDPF42の前後差圧ΔPが再生開始判定値ΔP1を超えたかどうか、すなわちΔP>ΔP1であるかどうかを判定する(ステップS2)。そして、ΔP>ΔP1でなければステップS1に戻り、ステップS1およびステップS2の処理を繰り返し、ΔP>ΔP1であればDPF42のフィルタ42aに所定量Waを超えてPMが堆積したと判断し、エンジン制御部51に再生開始信号を出力する(ステップS3)。ステップS3において再生開始信号がエンジン制御部51に出力されると、エンジン制御部51は前述したようにポスト噴射をおこなう。
In FIG. 3, the
ここで、DPF42の前後差圧ΔPとPMの堆積量Wとは図4に示すような関係にある。すなわち、DPF42のフィルタ42aにPMが堆積していないときは、堆積PMの影響による前後差圧はなく、差圧ΔPはDPF42の本来の差圧ΔP0であり、DPF42のフィルタ42aにPMが堆積しその堆積量Wが増加するにしたがって差圧ΔPは上昇し、差圧ΔPが再生開始判定値ΔP1まで上昇すると、フィルタ42aのPM堆積量は再生を必要とする所定量Waに達したと判断する。ここで、図4に示す差圧ΔPとPMの堆積量Wとの関係は実験データに基いて事前に決めておく。なお、図4では便宜上差圧ΔPとPMの堆積量Wとの関係を直線比例で示したが、実際の差圧ΔPとPMの堆積量Wとの関係は直線比例ではない。
Here, the differential pressure ΔP across the
次いで、再生制御部52は再び差圧センサ43から検出信号を入力し(ステップS4)、差圧ΔPが再生終了判定値ΔP2より低くなったかどうか、すなわちΔP<ΔP2であるかどうかを判定する(ステップS5)。再生終了判定値ΔP2は、図4に示すようにフィルタ42aに堆積したPMが燃焼除去され、堆積量Wが目標量Wbまで減少したときのDPF42の差圧であり、再生が終了したとみなせる値である。そして、ΔP<ΔP2でなければステップS4に戻り、ステップS4およびステップS5の処理を繰り返し、ΔP<ΔP2であればエンジン制御部51に再生終了信号を出力するとともに(ステップS6)、希釈防止制御部53にも再生終了信号を出力する(ステップS7)。
Next, the
図5は希釈防止制御部53の処理内容を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing the processing contents of the dilution
図5において、希釈防止制御部53は、再生制御部52からの再生終了信号を入力したかどうかを判定し(ステップS11)、再生終了信号を入力しないとその処理を繰り返す。再生終了信号を入力すると、記録装置56に記録されている前回までの再生回数を読み出して、その値に1を加算して再生回数(現在の再生回数N)をカウントし、記録装置56に記憶する(ステップS12)。そして再生回数Nに基づいて、再生制御時に噴射された燃料がエンジンオイルに混入することによるエンジンオイルの燃料希釈量Dを算出し(ステップS13)、燃料希釈量Dが所定の判定値Dcを超えたかどうかを判定し(ステップS14)、燃料希釈量Dが所定の判定値Dcを超えていなければステップS11に戻り、ステップS11〜ステップS14の処理を繰り返し、燃料希釈量Dが所定の判定値Dcを超えていると、点灯信号を出力し、警告灯46を点灯する(ステップS15)。
In FIG. 5, the dilution
ここで、燃料希釈量Dは、例えば下記式により定義される値である。 Here, the fuel dilution amount D is a value defined by the following equation, for example.
D=Wf/We
We:標準温度における単位体積当りのエンジンオイルの重量
Wf:標準温度における単位体積当りのエンジンオイルに含まれる燃料の重量
Weは例えばエンジンオイルの比重ρeを測定し、その比重ρeを温度補正して標準温度における比重ρet0を重量に換算することにより求まる。Wfは例えば燃料が混入していない標準温度におけるエンジンオイルの比重(初期比重)に対するそのときの温度補正したエンジンオイルの比重ρetの偏差Δρを求め、このΔρを重量に換算することにより求まる。
D = Wf / We
We: Weight of engine oil per unit volume at standard temperature Wf: Weight of fuel contained in engine oil per unit volume at standard temperature We measures, for example, the specific gravity ρe of the engine oil and corrects the specific gravity ρe by temperature correction. It is obtained by converting the specific gravity ρe t0 at the standard temperature into a weight. Wf is a deviation Δρ specific gravity .rho.e t temperature corrected engine oil at that time with respect to the specific gravity of the engine oil (Original Gravity) at standard temperature that is not contaminated, for example, fuel, obtained by converting the Δρ weight.
再生回数Nと燃料希釈量Dとは図6に示すような関係にある。すなわち、再生が行なわれなければ燃料がエンジンオイルに混入することはなく、燃料希釈量は0であり、再生が行われると、ポスト噴射による燃料がエンジンオイルに混入し、エンジンオイルはその燃料によって希釈される。その燃料希釈量Dは再生回数Nが増加するにしたがって増加する。ここで燃料希釈量Dが増加するにしたがってエンジンオイルは薄まり、エンジンオイルとしての潤滑性能が低下する。エンジンオイルの燃料希釈がある程度まで進むと、エンジンオイルとしての潤滑性能を適切に果たせなくなる。本実施の形態では、そのときの燃料希釈量を判定値Dcと設定しておき、燃料希釈量Dが判定値Dcを超えると燃料希釈による潤滑不良が生じる可能性があると判断する。図6に示す再生回数Nと燃料希釈量Dとの関係も実験データに基いて事前に決めておく。なお、図6では便宜上再生回数Nと燃料希釈量Dとの関係を直線比例で示したが、実際の再生回数Nと燃料希釈量Dとの関係は直線比例ではない。 The number N of regenerations and the fuel dilution amount D have a relationship as shown in FIG. That is, if the regeneration is not performed, the fuel is not mixed into the engine oil, and the fuel dilution amount is 0. When the regeneration is performed, the fuel from the post injection is mixed into the engine oil, and the engine oil is absorbed by the fuel. Diluted. The fuel dilution amount D increases as the number of regenerations N increases. Here, as the fuel dilution amount D increases, the engine oil becomes thinner and the lubrication performance as the engine oil decreases. If engine oil fuel dilution progresses to a certain extent, the lubricating performance as engine oil cannot be achieved properly. In the present embodiment, the fuel dilution amount at that time is set as the determination value Dc, and if the fuel dilution amount D exceeds the determination value Dc, it is determined that there is a possibility that lubrication failure due to fuel dilution may occur. The relationship between the number of regenerations N and the fuel dilution amount D shown in FIG. 6 is also determined in advance based on experimental data. In FIG. 6, the relationship between the number of regenerations N and the fuel dilution amount D is shown in a linear proportion for convenience, but the relationship between the actual number of regenerations N and the fuel dilution amount D is not in a linear proportion.
以上において、図1に示すDPF42は、エンジン1から排出される排気ガス中のPMを捕捉して浄化する排気ガス浄化装置を構成し、図1に示す燃料噴射装置35と、差圧センサ43と、図2に示すコントローラ50のエンジン制御部51と、コントローラ50の再生制御部52の処理のうち図3に示すステップS1〜S6の処理とは、エンジン1内において燃料噴射を伴う再生制御を行ない、DPF42の浄化能力を回復する再生手段を構成する。
In the above, the
また、図2に示すコントローラ50の再生制御部52の処理のうち図3に示すステップS7の処理と、記録装置56と、コントローラ50の希釈防止制御部53の処理のうち図5に示すステップS11〜S14の処理は、再生手段による再生制御時に噴射された燃料がエンジンオイルに混入することによるエンジンオイルの燃料希釈量を求め、その燃料希釈量が所定の判定値を超えたかどうかを判定する燃料希釈判断手段を構成し、図1に示す警告灯46と、コントローラ50の希釈防止制御部53の処理のうち図5に示すステップS15の処理は、燃料希釈判断手段おいて燃料希釈量が所定の判定値を超えたと判定されると、エンジンオイルの燃料希釈化を防止するための処理を行なう処理手段を構成する。
2 out of the processing of the
図7は、図1に示すシステムを備えた油圧ショベルの外観を示す図である。油圧ショベルは下部走行体100と上部旋回体101とフロント作業機102を備えている。下部走行体100は左右のクローラ式走行装置103a,103bを有し、左右の走行モータ104a,104bにより駆動される。上部旋回体101は旋回モータ105により下部走行体100上に旋回可能に搭載され、フロント作業機102は上部旋回体101の前部に俯仰可能に取り付けられている。上部旋回体101にはエンジンルーム106、運転室107が備えられ、エンジンルーム106にはエンジン1が配置され、運転室107には警告灯46が配置されている。フロント作業機102はブーム111、アーム112、バケット113を有する多関節構造であり、ブーム111はブームシリンダ114の伸縮により上下方向に回動し、アーム112はアームシリンダ115の伸縮により上下、前後方向に回動し、バケット113はバケットシリンダ115の伸縮により上下、前後方向に回動する。
FIG. 7 is a diagram showing an external appearance of a hydraulic excavator provided with the system shown in FIG. The hydraulic excavator includes a
〜動作〜
本実施の形態の再生制御の動作を説明する。エンジン1からの排気ガスは排気管41を介してDPF42に導かれ、排気ガスに含まれるPMはDPF42のフィルタ42aにより捕集される。DPF42内のPMの堆積が進むと、フィルタ42aの目詰まりが生じ、差圧ΔPは上昇して、エンジン1の性能が低下する。
~ Operation ~
The operation of playback control according to this embodiment will be described. Exhaust gas from the
コントローラ50の再生制御部52は、エンジン1の運転中は、常時、差圧センサ43の検出信号を入力し、差圧ΔPが再生開始判定値ΔP1を超えると、再生開始が必要であると判断し、エンジン制御部51に再生開始信号を出力し(S1→S2→S3)、エンジン制御部51は燃料噴射装置35にポスト噴射を開始する制御信号を出力する。これによりDPF42の再生が開始する。すなわち、燃料噴射装置35は通常の燃焼より遅いタイミングで排気管41内にポスト噴射をおこない、このポスト噴射により排気ガスの温度を上昇させるとともに、未燃燃料が酸化触媒42bに供給されて酸化され、その反応熱により排気ガス温度をさらに上昇させ、その高温の排気ガスによりフィルタ42aに堆積したPMを燃焼除去する。
The
再生開始後、フィルタ42aに堆積したPMが燃焼除去されると、差圧ΔPは低下する。再生制御部52は、差圧センサ43の検出信号を入力し、差圧ΔPが再生終了判定値ΔP2より低くなると、再生の終了が必要であると判断し、エンジン制御部51に再生終了信号を出力し(S4→S5→S6)、エンジン制御部51は燃料噴射装置35にポスト噴射を終了する制御信号を出力する。これにより、再生は終了する。
When the PM accumulated on the
上記のように再生が行われるとき、ポスト噴射によりシリンダ内に噴射した燃料の一部がシリンダ壁を伝わってオイルパンへと流れ、エンジンオイルに混入して、エンジンオイルを希釈する。本実施の形態では、コントローラ50の希釈防止制御部53は、再生が終了する都度、再生制御部52からの再生終了信号を入力し、再生回数Nをカウントし、この再生回数Nに基づいて燃料希釈量Dを算出する(S7→S11→S12→S13)。そして燃料希釈量Dが判定値Dcを超えると、警告灯46を点灯させる(S14→S15)。
When regeneration is performed as described above, a part of the fuel injected into the cylinder by post injection flows along the cylinder wall to the oil pan, mixes with the engine oil, and dilutes the engine oil. In the present embodiment, the dilution
オペレータは、警告灯46が点灯すると、これ以上燃料希釈が進みエンジンオイルの潤滑不良が生じることを防止するため、エンジンオイルを交換する。
When the warning
エンジンオイルを交換した際に、オペレータがリセットボタン(図示せず)を押すと、警告灯46は消灯し、記録装置56に記憶されている再生回数Nはゼロとなる。
When the operator presses a reset button (not shown) when the engine oil is changed, the warning
〜効果〜
以上のように本実施の形態においては、再生回数Nに基づいて燃料希釈量Dを算出し、エンジンオイルの燃料希釈量Dが所定の判定値Dcを超えたと判定されると、警告灯46を点灯させ、エンジンオイルの交換など、オペレータにこれ以上のエンジンオイルの燃料希釈を防止するための適切な処理を行うよう促し、再生制御時の燃料希釈によるエンジンオイルの潤滑不良を防止することができる。
~effect~
As described above, in the present embodiment, the fuel dilution amount D is calculated based on the number of regenerations N, and if it is determined that the fuel dilution amount D of the engine oil has exceeded a predetermined determination value Dc, the warning
また本実施の形態では、再生自体はそれを中断することなく、エンジンオイルの燃料希釈量を推定することで、エンジンオイルの潤滑不良を防止するため、再生制御のインターバルが短くなることはなく、再生制御による燃費悪化を防止することができる。 Further, in the present embodiment, the regeneration itself does not interrupt the regeneration, and by estimating the fuel dilution amount of the engine oil to prevent poor lubrication of the engine oil, the regeneration control interval is not shortened, It is possible to prevent fuel consumption deterioration due to regeneration control.
<第2の実施の形態>
〜構成〜
図8は、本発明の第2実施の形態に係わる建設機械の排気ガス浄化システムをエンジン制御システムとともに示す全体システム構成図である。図中、図1に示したものと同等なものは同じ符号を付している。図8において、本実施の形態に係わる建設機械(油圧ショベル)は排気ガス浄化システム4Aを備え、この排気ガス浄化システム4Aは、図1に示す排気ガス浄化システム4の構成に加えて、エンジン1のオイルパンに設置され、オイルパン内のエンジンオイルの比重を検出する比重センサ47と、エンジン1のオイルパンに設置され、オイルパン内のエンジンオイルの温度を検出する温度センサ48とを有し、かつコントローラ50の代わりにコントローラ50Aを有している。
<Second Embodiment>
~Constitution~
FIG. 8 is an overall system configuration diagram showing an exhaust gas purification system for a construction machine according to a second embodiment of the present invention together with an engine control system. In the figure, components equivalent to those shown in FIG. 8, the construction machine (hydraulic excavator) according to the present embodiment includes an exhaust
図9はコントローラ50Aの処理内容を示す図であり、図中、図2に示したものと同等なものは同じ符号を付している。コントローラ50Aは、図2の再生制御部52、希釈防止制御部53に代えて、再生制御部52A、希釈防止制御部53Aの各演算処理機能を有している。
FIG. 9 is a diagram showing the processing contents of the
図10は再生制御部52Aの処理内容を示すフローチャートであり、図中、図3に示したものと同等なものは同じ符号を付している。図10に示すフローチャートの図3に示すフローチャートとの相違点は、図3に示すフローチャートにあったステップS7の処理がなくなり、新たにステップS21の処理が加わった点である。すなわち、図10において、再生制御部52Aは、ステップS5において、差圧ΔPが再生終了判定値ΔP2より低くなったかどうか、すなわちΔP<ΔP2であるかどうかを判定した後、ΔP<ΔP2でなければ、再生禁止フラグ(後述)がセットされているかどうかを判定し(ステップS21)、再生禁止フラグがセットされていない場合は、ステップS4に戻り、ステップS4およびステップS5の処理を繰り返す。再生禁止フラグがセットされている場合は、エンジン制御部51に再生終了信号を出力する(ステップS6)。
FIG. 10 is a flowchart showing the processing contents of the
図11は希釈防止制御部53Aの処理内容を示すフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart showing the processing contents of the dilution
図11において、希釈防止制御部53Aは、比重センサ47からの検出信号と、温度センサ48からの検出信号とを入力し(ステップS31)、比重センサ47の検出信号から求めたエンジンオイルの比重ρeを、温度センサ48から求めたそのときの温度により温度補正を行い、標準温度における比重ρet0を算出換算する(ステップS32)。次いで、標準温度におけるエンジンオイルの初期比重ρe0に対するステップS32で求めた比重ρet0の偏差Δρを算出し(ステップS33)、比重偏差Δρが所定の判定値Δρcを超えたかどうかを判定し(ステップS34)、比重偏差Δρが所定の判定値Δρcを超えていなければステップS31に戻り、ステップS31〜ステップS34の処理を繰り返し、比重偏差Δρが所定の判定値Δρcを超えていると、再生禁止フラグをセットするとともに(ステップS35)、点灯信号を出力し、警告灯46を点灯する(ステップS36)。なお、初期比重ρe0は、エンジンオイル固有の値であり、コントローラ50Aのメモリに記憶されている。
In FIG. 11, the dilution
ここで、比重偏差Δρと燃料希釈量Dとは図12に示すような関係にある。すなわち、エンジンオイル充填時には燃料がエンジンオイルに混入していないため、燃料希釈量Dは0であり、比重偏差Δρは0である。再生が行われると、ポスト噴射による燃料がエンジンオイルに混入し、エンジンオイルはその燃料により希釈されて比重偏差Δρが発生する。この比重偏差Δρは再生の回数が増加し燃料希釈量Dが増加するとそれに伴って増加する。ここで、燃料希釈量Dが増加するにしたがってエンジンオイルが薄まり、エンジンオイルとしての潤滑性能が低下する。エンジンオイルの燃料希釈がある程度まで進むと、エンジンオイルは潤滑性能を適切に果たせなくなる。本実施の形態ではそのときの燃料希釈量Dcに対応する比重偏差Δρを判定値Δρcとして設定しておき、比重偏差Δρが判定値Δρcを超えると、エンジンオイルの燃料希釈量Dが判定値Dcを超えたと判定して、燃料希釈による潤滑不良が生じる可能性があると判断する。図12に示す比重偏差Δρと燃料希釈量Dとの関係も実験データに基いて事前に決めておく。なお、図12では便宜上比重偏差Δρと燃料希釈量Dとの関係を直線比例で示したが、実際の比重偏差Δρと燃料希釈量Dとの関係は直線比例ではない。 Here, the specific gravity deviation Δρ and the fuel dilution amount D have a relationship as shown in FIG. That is, since the fuel is not mixed in the engine oil when the engine oil is filled, the fuel dilution amount D is 0 and the specific gravity deviation Δρ is 0. When regeneration is performed, fuel from the post-injection is mixed into the engine oil, and the engine oil is diluted with the fuel to generate a specific gravity deviation Δρ. The specific gravity deviation Δρ increases with an increase in the number of regenerations and an increase in the fuel dilution amount D. Here, as the fuel dilution amount D increases, the engine oil becomes thinner, and the lubricating performance as the engine oil decreases. If the engine oil fuel dilution proceeds to a certain extent, the engine oil will not be able to adequately perform the lubrication performance. In this embodiment, the specific gravity deviation Δρ corresponding to the fuel dilution amount Dc at that time is set as the determination value Δρc, and when the specific gravity deviation Δρ exceeds the determination value Δρc, the fuel dilution amount D of the engine oil becomes the determination value Dc. And it is determined that there is a possibility of poor lubrication due to fuel dilution. The relationship between the specific gravity deviation Δρ and the fuel dilution amount D shown in FIG. 12 is also determined in advance based on experimental data. In FIG. 12, for convenience, the relationship between the specific gravity deviation Δρ and the fuel dilution amount D is shown in a linear proportion, but the actual relationship between the specific gravity deviation Δρ and the fuel dilution amount D is not a linear proportion.
以上において、図8に示すDPF42は、エンジン1から排出される排気ガス中のPMを捕捉して浄化する排気ガス浄化装置を構成し、図8に示す燃料噴射装置35と、差圧センサ43と、図9に示すコントローラ50Aのエンジン制御部51と、コントローラ50Aの再生制御部52Aの処理のうち図10に示すステップS1〜S3およびステップS4〜S6の処理は、エンジン1内において燃料噴射を伴う再生制御を行ない、DPF42の浄化能力を回復する再生手段を構成し、比重センサ47は、エンジン1に設置され、エンジンオイルの比重を検出する比重検出手段を構成し、温度センサ48は、エンジン1に設置され、エンジンオイルの温度を検出する温度検出手段を構成する。
In the above, the
また、図9に示すコントローラ50Aの希釈防止制御部53Aの処理のうち図11に示すステップS31〜S34の処理は、再生手段による再生制御時に噴射された燃料がエンジンオイルに混入することによるエンジンオイルの燃料希釈量を求め、その燃料希釈量が所定の判定値を超えたかどうかを判定する燃料希釈判断手段を構成し、図9に示すコントローラ50Aの再生制御部52Aの処理のうち図10に示すステップS21の処理およびステップS6と、コントローラ50Aの希釈防止制御部53Aの処理のうち図11に示すステップS35およびステップS36の処理と、警告灯46は、燃料希釈判断手段おいて燃料希釈量が所定の判定値を超えたと判定されると、エンジンオイルの燃料希釈化を防止するための処理を行なう処理手段を構成する。
Further, among the processes of the dilution
〜動作および効果〜
本実施の形態の再生制御の基本的な動作は第1の実施の形態と同様である(S1→S2→S3→S4→S5→S6)が、相違点は、エンジンオイルの燃料希釈化を防止するための処理として、再生制御を自動停止する点である。つまり、コントローラ50Aの希釈防止制御部53Aは、比重センサ47および温度センサ48から検出信号を入力し、温度補正をした後、比重偏差Δρを算定する(S21→S22→S23)。そしてその比重偏差Δρが所定の判定値Δρcを超えていると、再生禁止フラグをセットするとともに、警告灯46を点灯させる(S24→S25→S26)。
~ Operation and effect ~
The basic operation of the regeneration control of this embodiment is the same as that of the first embodiment (S1->S2->S3->S4->S5-> S6), but the difference is that it prevents the engine oil from being diluted with fuel. As a process for this, the reproduction control is automatically stopped. That is, the dilution
再生制御において、差圧ΔPが再生終了判定値ΔP2より低くならないと、再生の継続が必要であると判断する(S4→S5)。この状態で、再生禁止フラグがセットされていなければ再生を継続するが(S31→S4→S5)、再生禁止フラグがセットされていると、再生の継続が必要である場合でも、エンジン制御部51に再生終了信号を出力し(S31→S6)、エンジン制御部51は燃料噴射装置35にポスト噴射を終了する制御信号を出力する。これにより、再生は強制的に終了する(自動停止)。
In the regeneration control, if the differential pressure ΔP is not lower than the regeneration end determination value ΔP2, it is determined that the regeneration needs to be continued (S4 → S5). In this state, if the reproduction prohibition flag is not set, the reproduction is continued (S31 → S4 → S5), but if the reproduction prohibition flag is set, the
なお、警告灯46が点灯することにより、再生の自動停止が行われた旨およびエンジンオイルの交換が必要である旨をオペレータに通知し、オペレータはエンジンオイルを交換する。エンジンオイルを交換した際に、オペレータがリセットボタン(図示せず)を押すと、警告灯46は消灯し、再生制御部52Aにおける禁止フラグは解除される。
When the warning
以上のように本実施の形態においても、第1の実施例と同様の効果が得られる。 As described above, also in this embodiment, the same effect as that of the first example can be obtained.
また、本実施の形態では、再生禁止フラグをセットして再生制御を自動停止するなど、これ以上のエンジンオイルの燃料希釈を防止するための適切な処理を行い、再生制御時の燃料希釈によるエンジンオイルの潤滑不良を防止することができる。
<その他の実施の形態>
以上に本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に制限されず、本発明の精神の範囲内で種々の変形が可能である。以下にその変形例を説明する。
Further, in the present embodiment, an appropriate process for preventing further fuel dilution of engine oil, such as automatically stopping the regeneration control by setting a regeneration prohibition flag, is performed, and the engine by the fuel dilution during the regeneration control is performed. Oil lubrication can be prevented.
<Other embodiments>
Although several embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications are possible within the spirit of the present invention. The modification is demonstrated below.
1.第1の実施の形態においては、排気ガス浄化システム4は、エンジン1の運転中は、作業の有無に係わらず、常時、差圧センサ43の検出信号を入力し、差圧ΔPが再生開始判定値ΔP1を超えると再生を開始する(自動再生制御)ものとしたが、手動再生制御を組み合わせても良い。例えば、運転室107に手動再生スイッチを設けておき、再生開始判定値ΔP1による自動再生制御は、オペレータが操作レバーを操作する作業時のみの制御とし、オペレータが操作レバーを操作しない非作業時は、オペレータが手動再生スイッチを操作したときに、手動再生制御が開始されるようにする。
1. In the first embodiment, the exhaust
手動再生制御では手動再生が必要である旨をオペレータに知らせる必要がある。その方法の一例として、自動再生制御の再生開始判定値ΔP1よりも大きな値を手動再生開始判定値ΔP3として予め設定しておき、検出した差圧ΔPが手動再生開始判定値ΔP3を超えると、警告灯を点灯させ、オペレータに手動再生を促す方法がある。この場合、自動再生と手動再生とでは、判定値が異なるため、1回の再生制御でポスト噴射される燃料のトータルが異なり、その結果1回の再生制御でのエンジンオイルの燃料希釈量も異なる。したがって、異なる判定値を用いて自動再生制御と手動再生制御を行う場合は、その燃料希釈量の相違を考慮して再生回数を計算する必要がある。例えば、自動再生制御と手動再生制御の判定値の相違(例えば比)に応じて再生回数を補正し、その補正した再生回数を自動再生制御の再生回数に加算してトータルの再生回数を求めればよい。 In manual regeneration control, it is necessary to inform the operator that manual regeneration is necessary. As an example of the method, a value larger than the regeneration start determination value ΔP1 of the automatic regeneration control is preset as the manual regeneration start determination value ΔP3, and if the detected differential pressure ΔP exceeds the manual regeneration start determination value ΔP3, a warning is given. There is a method of lighting the lamp and urging the operator to perform manual regeneration. In this case, since the judgment value is different between automatic regeneration and manual regeneration, the total amount of fuel that is post-injected in one regeneration control is different, and as a result, the fuel dilution amount of engine oil in one regeneration control is also different. . Therefore, when performing automatic regeneration control and manual regeneration control using different determination values, it is necessary to calculate the number of regenerations in consideration of the difference in the fuel dilution amount. For example, if the number of playbacks is corrected according to the difference (for example, ratio) between the judgment values of automatic regeneration control and manual regeneration control, and the total number of playbacks is obtained by adding the corrected number of playbacks to the number of playbacks of automatic playback control. Good.
2.第1の実施の形態においては、燃料希釈量Dが判定値Dcを超えると、警告灯46を点灯させ、オペレータにエンジンオイルの交換を促したが、さらに、再生手動停止スイッチを設け、再生制御の起動を禁止するようにしてもよい。また、再生手動停止スイッチを設ける代わりに、第2の実施の形態のように、再生禁止フラグをセットして、再生制御の起動を自動禁止してもよい。
2. In the first embodiment, when the fuel dilution amount D exceeds the determination value Dc, the warning
3.第1の実施の形態においては、再生回数Nに基づいてエンジンオイルの燃料希釈量Dを算出し、エンジンオイルの燃料希釈量Dが所定の判定値Dcを超えたかどうかを判定したが、燃料希釈量の判定値Dcに対応する再生回数の判定値Ncを設定しておき、再生回数Nが判定値Ncを超えたかどうかを判定してもよい。 3. In the first embodiment, the engine oil fuel dilution amount D is calculated based on the number of regenerations N, and it is determined whether the engine oil fuel dilution amount D exceeds a predetermined determination value Dc. A determination value Nc of the number of reproductions corresponding to the amount determination value Dc may be set, and it may be determined whether or not the number of reproductions N exceeds the determination value Nc.
4.第2の実施の形態においては、比重偏差Δρを算出し、燃料希釈量の判定値Dcに対応する比重偏差の判定値Δρcを設定しておき、比重偏差Δρが判定値Δρcを超えたかどうかを判定したが、比重偏差Δρに基づいてエンジンオイルの燃料希釈量Dを算出し、エンジンオイルの燃料希釈量Dが所定の判定値Dcを超えたかどうかを判定してもよい。 4). In the second embodiment, a specific gravity deviation Δρ is calculated, a specific gravity deviation determination value Δρc corresponding to the fuel dilution amount determination value Dc is set, and whether or not the specific gravity deviation Δρ exceeds the determination value Δρc is determined. However, the engine oil fuel dilution amount D may be calculated based on the specific gravity deviation Δρ to determine whether or not the engine oil fuel dilution amount D has exceeded a predetermined determination value Dc.
5.第2の実施の形態においては、警告灯46を点灯させるとともに、さらに、再生禁止フラグをセットして、再生制御の起動を自動禁止したが、第1の実施の形態のように、警告灯46を点灯させるのみでもよい。この場合、警告灯46を点灯させるかの判断は、第1の実施の形態のように再生が終了する都度に判断してもよいし、第2の実施の形態のように、再生制御中に判断してもよい。
5. In the second embodiment, the warning
6.第1および第2の実施の形態においては、燃料希釈量Dまたは比重偏差Δρが判定値Dc,Δρcを超えると、警告灯46を点灯させたが、ブザー等を奏鳴させてもよいし、表示装置の表示画面にその旨を表示してもよい。
6). In the first and second embodiments, when the fuel dilution amount D or the specific gravity deviation Δρ exceeds the determination values Dc and Δρc, the warning
以上のような実施の形態においても、再生制御時の燃料希釈によるエンジンオイルの潤滑不良を防止するとともに、再生制御による燃費悪化を防止することができる。 Also in the embodiment as described above, it is possible to prevent poor lubrication of the engine oil due to fuel dilution at the time of regeneration control and to prevent deterioration of fuel consumption due to regeneration control.
1 エンジン
3 エンジン制御システム
4,4A 排気ガス浄化システム
31 エンジンコントロールダイアル
32 回転数検出装置
35 燃料噴射装置
41 排気管
42 DPF
42a フィルタ
42b 酸化触媒
43 差圧センサ
46 警告灯
47 比重センサ
48 温度センサ
50,50A コントローラ
51 エンジン制御部
52,52A 再生制御部
53,53A 希釈防止制御部
56 記録装置
1
Claims (5)
前記再生手段による再生制御時に噴射された燃料がエンジンオイルに混入することによるエンジンオイルの燃料希釈量を求め、その燃料希釈量が所定の判定値を超えたかどうかを判定する燃料希釈判断手段と、
前記燃料希釈判断手段おいて燃料希釈量が所定の判定値を超えたと判定されると、エンジンオイルの燃料希釈化を防止するための処理を行なう処理手段とを備えたことを特徴とする建設機械の排気ガス浄化システム。 An engine, an exhaust gas purification device that captures and purifies PM in exhaust gas discharged from the engine, and regeneration control that involves fuel injection in the engine is performed to recover the purification capability of the exhaust gas purification device In an exhaust gas purification system for a construction machine equipped with a regeneration means,
A fuel dilution determination means for determining a fuel dilution amount of the engine oil due to mixing of the fuel injected during the regeneration control by the regeneration means into the engine oil, and determining whether the fuel dilution amount exceeds a predetermined determination value;
A construction machine comprising processing means for performing processing for preventing fuel dilution of engine oil when the fuel dilution determination means determines that the fuel dilution amount exceeds a predetermined determination value. Exhaust gas purification system.
前記燃料希釈判断手段は、前記再生手段による再生制御の回数が所定の回数を超えると、前記エンジンオイルの燃料希釈量が前記所定の判定値を超えたと判定することを特徴とする建設機械の排気ガス浄化システム。 The exhaust gas purification system for a construction machine according to claim 1,
The fuel dilution determining means determines that the fuel dilution amount of the engine oil has exceeded the predetermined determination value when the number of regeneration controls by the regeneration means exceeds a predetermined number. Gas purification system.
前記エンジンに設置され、エンジンオイルの比重を検出する比重検出手段と、前記エンジンに設置され、エンジンオイルの温度を検出する温度検出手段とを更に備え、
前記燃料希釈判断手段は、前記比重検出手段により求めたエンジンオイルの比重と前記温度検出手段により求めたエンジンオイルの温度から標準温度におけるエンジンオイルの比重を算出し、このエンジンオイルの比重とエンジンオイル充填時のエンジンオイルの初期比重との偏差を求め、この偏差が所定の値を超えると、前記エンジンオイルの燃料希釈量が前記所定の判定値を超えたと判定することを特徴とする建設機械の排気ガス浄化システム。 The exhaust gas purification system for a construction machine according to claim 1,
A specific gravity detecting means installed in the engine for detecting the specific gravity of the engine oil; and a temperature detecting means installed in the engine for detecting the temperature of the engine oil;
The fuel dilution determining means calculates the specific gravity of the engine oil at a standard temperature from the specific gravity of the engine oil obtained by the specific gravity detecting means and the temperature of the engine oil obtained by the temperature detecting means, and the specific gravity of the engine oil and the engine oil are calculated. A deviation from the initial specific gravity of engine oil at the time of filling is obtained, and when this deviation exceeds a predetermined value, it is determined that the fuel dilution amount of the engine oil has exceeded the predetermined determination value. Exhaust gas purification system.
前記処理手段は、前記再生手段による再生制御を停止させることを特徴とする建設機械の排気ガス浄化システム。 The exhaust gas purification system according to any one of claims 1 to 3,
The exhaust gas purification system for a construction machine, wherein the processing means stops the regeneration control by the regeneration means.
前記処理手段は、前記燃料希釈量が所定の判定値を超えたことを運転者に知らせる警告通知手段であることを特徴とする建設機械の排気ガス浄化システム。 The exhaust gas purification system according to any one of claims 1 to 3,
The exhaust gas purification system for a construction machine, wherein the processing means is a warning notification means for notifying a driver that the fuel dilution amount has exceeded a predetermined determination value.
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