JP2010270699A - Exhaust emission control device for construction machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は建設機械の排気浄化装置に係わり、特に、フィルタにより排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集して排気ガスを浄化するとともに、適宜フィルタに捕集した粒子状物質を焼却除去し、フィルタを再生させる建設機械の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for construction machinery, and in particular, the particulate matter contained in the exhaust gas is collected by a filter to purify the exhaust gas, and the particulate matter collected in the filter is appropriately incinerated and removed. The present invention relates to an exhaust emission control device for a construction machine that regenerates a filter.
油圧ショベル等の建設機械はその駆動源としてディーゼルエンジンを搭載しているが、このディーゼルエンジンから排出される粒子状物質(PM:パティキュレート・マター:以下PMとする)の排出量は、NOx、CO、HC等とともに年々規制が強化されてきている。このような規制に対して、PMをディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF:Diesel Particulate Filter )と呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるPMの量を低減する排気浄化装置が知られている。この排気浄化装置では、捕集の結果、フィルタのPM堆積量が増加してくるとフィルタは目詰まりを起こしてゆき、そのことによりエンジンの排圧が上昇し、燃費の悪化等を誘発するため、フィルタに堆積したPMを適宜燃焼してフィルタの目詰まりを除去し、フィルタを再生している。 Construction machines such as hydraulic excavators are equipped with a diesel engine as a driving source, but the amount of particulate matter (PM: particulate matter: hereinafter referred to as PM) discharged from this diesel engine is NOx, Regulations have been strengthened year by year along with CO and HC. In response to such regulations, an exhaust purification device is known that collects PM with a filter called a diesel particulate filter (DPF) and reduces the amount of PM discharged to the outside. In this exhaust purification device, if the amount of PM accumulated on the filter increases as a result of collection, the filter will become clogged, which will increase the exhaust pressure of the engine and induce deterioration of fuel consumption. The PM accumulated on the filter is combusted as appropriate to remove the clogging of the filter, and the filter is regenerated.
フィルタの再生は、通常、酸化触媒を用いることにより行われる。酸化触媒はフィルタの上流側に配置される場合と、フィルタに直接担持される場合と、その両方の場合とがあるが、いずれの場合も酸化触媒を活性化するためには、排気ガスの温度が酸化触媒の活性温度よりも高くなければならず、そのために排気ガス温度を強制的に酸化触媒の活性温度よりも高い温度に上昇させる強制再生と呼ばれる技術がある。この強制再生には、エンジンの筒内主噴射後の膨張行程において燃料を噴射する副噴射(後噴射)を行って排気ガスを昇温する手法、排気管に設けた再生用燃料噴射装置により排気管を流れる排気ガス中に燃料を噴射して排気ガスを昇温する手法等がある。 The regeneration of the filter is usually performed by using an oxidation catalyst. The oxidation catalyst may be disposed upstream of the filter, directly supported by the filter, or both. In either case, in order to activate the oxidation catalyst, the temperature of the exhaust gas Therefore, there is a technique called forced regeneration in which the exhaust gas temperature is forcibly raised to a temperature higher than the activation temperature of the oxidation catalyst. In this forced regeneration, a method of raising the temperature of exhaust gas by performing sub-injection (post-injection) for injecting fuel in the expansion stroke after in-cylinder main injection of the engine, exhaust by a fuel injection device for regeneration provided in the exhaust pipe There is a technique for injecting fuel into exhaust gas flowing through a pipe to raise the temperature of the exhaust gas.
また、これらの強制再生を開始するための条件としてフィルタのPM堆積量(捕集量)を推定し、そのPM堆積量が予め設定したPMの堆積限界値に到達したときに再生を行うようにしている。その場合、フィルタの前後差圧を検出し、この差圧の検出値に基づいてPM堆積量を演算することにより求めるのが一般的である。フィルタの強制再生には自動的に再生を開始する自動再生と、運転者の操作入力により再生を開始する手動再生とがある。 Further, as a condition for starting these forced regenerations, the PM accumulation amount (collection amount) of the filter is estimated, and regeneration is performed when the PM accumulation amount reaches a preset PM accumulation limit value. ing. In this case, it is common to detect the differential pressure before and after the filter and calculate the PM deposition amount based on the detected value of the differential pressure. The forced regeneration of the filter includes automatic regeneration that automatically starts regeneration and manual regeneration that starts regeneration by a driver's operation input.
自動再生では、排気浄化装置の制御部はPM堆積量の取得信号を入力し、PM堆積量が閾値を超えたと判断すると、再生を開始する指令信号を出力する。これにより排気浄化装置は自動的に再生を開始し、所定時間経過するか、焼却除去によりPM堆積量が所定値以下になったと判断すると、再生を停止する。 In the automatic regeneration, the control unit of the exhaust purification apparatus inputs an acquisition signal of the PM accumulation amount, and outputs a command signal for starting regeneration when it is determined that the PM accumulation amount exceeds the threshold value. As a result, the exhaust purification device automatically starts regeneration, and stops regeneration when it is determined that a predetermined time has elapsed or the PM accumulation amount has become a predetermined value or less due to incineration removal.
しかし、寒冷地などで排気ガス温度が活性温度よりも高くならなかったり、自動再生の途中でエンジンが停止したり、使用状況によっては自動再生を行っても良好に燃焼除去できずPMが堆積する場合もある。このような場合、運転者の操作入力により再生を開始する手動再生を行う技術が提案されている(特許文献1、2)。手動再生では、排気浄化装置の制御部はPM堆積量の取得信号を入力し、PM堆積量が閾値を超えたと判断すると、再生を促す警告信号を出力する。運転者は警告表示を見て再生スイッチを操作する。排気浄化装置の制御部は操作信号を入力し、再生を開始する指令信号を出力する。
However, the exhaust gas temperature does not become higher than the activation temperature in cold districts, the engine stops in the middle of automatic regeneration, or PM cannot accumulate well even if automatic regeneration is performed depending on the usage situation, and PM accumulates In some cases. In such a case, a technique for performing manual regeneration in which regeneration is started by a driver's operation input has been proposed (
このような手動再生は、作業中にも行われ得るが、建設機械の作業休止中、すなわちエンジンアイドル中に行われることも多い。しかし、エンジンアイドル中は、排気ガスの温度及び流量が低すぎて良好にPMの燃焼除去を行うことが難しい。そのため、特許文献1記載の排気浄化装置は、エンジンアイドル中に手動再生が行われると、自動的にエンジン回転数を上げる制御を行う制御装置を備えている。また、特許文献2記載の排気浄化装置は、エンジンアイドル中に手動再生が行われると、閉弁する排気絞り弁を備えている。これにより、従来技術の排気浄化装置は、エンジンアイドル中であっても、良好なPMの燃焼除去を行うことができる。また、特許文献2では、オイルダイリューション軽減の観点から、エンジンアイドル中に再生を行うことが好ましい旨が指摘されている。なお、自動再生もエンジンアイドル中に行われることがあるが、これら従来技術により同様に良好なPMの燃焼除去を行うことができる。
Such manual regeneration can be performed during work, but is often performed while the construction machine is not working, that is, during engine idling. However, during engine idling, the temperature and flow rate of the exhaust gas is too low, and it is difficult to satisfactorily remove PM by combustion. For this reason, the exhaust emission control device described in
しかしながら、上記従来技術には次のような問題がある。 However, the above prior art has the following problems.
上述のように、DPF内の排気ガスは高温である。排気浄化装置が自動車やトラックに搭載される場合、十分の長さの排気管を備えることにより、排気ガスを安全な温度まで冷やしてから排出することができる。しかし、油圧ショベル等の建設機械は、車体レイアウトの都合上、十分の長さの排気管を備えることができず、高温のままの排気ガスを排出する可能性がある。 As described above, the exhaust gas in the DPF is hot. When the exhaust purification device is mounted on an automobile or truck, the exhaust gas can be discharged after being cooled to a safe temperature by providing a sufficiently long exhaust pipe. However, a construction machine such as a hydraulic excavator cannot be provided with a sufficiently long exhaust pipe for the convenience of vehicle body layout, and may exhaust exhaust gas at a high temperature.
一般に、エンジンアイドルとなるのは建設機械の作業休止中のときである。建設機械の運転者は、手動再生の警告表示をみると、再生スイッチを操作したのち、手動再生の間に詰所で休息をとろうと、建設機械から離れてしまう可能性がある。建設機械の周囲に可燃物があると、高温の排気ガスにより可燃物に引火し火災を引き起こしかねない。しかし、運転者が、再生中に建設機械から離れていると、不測の事態に対応できない。 In general, engine idle occurs when the work of a construction machine is suspended. When the operator of the construction machine sees the warning message for manual regeneration, he / she may move away from the construction machine to operate the regeneration switch and then take a rest at the dump during manual regeneration. If there are combustible materials around the construction machine, high temperature exhaust gas can ignite the combustible materials and cause a fire. However, if the driver is away from the construction machine during regeneration, it will not be possible to deal with unexpected situations.
上記特許文献1〜2記載の従来技術は、エンジンアイドル中に再生を行う場合でも、良好なPMの燃焼除去を行うことができる技術であるが、運転者が建設機械から離れてしまうことは、考慮されておらず、運転者不在中の再生に伴う危険を回避できない。
The conventional techniques described in
本発明の目的は、運転者不在中の再生に伴う危険を回避できる建設機械の排気浄化装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for a construction machine that can avoid a danger associated with regeneration in the absence of a driver.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、エンジンの排気系に配置され、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、このフィルタに堆積した粒子状物質を焼却除去してフィルタを再生する再生装置と、この再生装置の作動開始・停止を制御する再生制御装置とを備えた建設機械の排気浄化装置において、前記建設機械の運転室内の運転者の有無を検出する運転者検出手段を備え、前記再生制御装置は、前記運転者検出手段が再生中に運転者の不在を検出すると、前記再生装置の作動を停止させる機能を有する。 (1) In order to achieve the above object, the present invention provides a filter that is disposed in an exhaust system of an engine and collects particulate matter contained in exhaust gas, and removes the particulate matter deposited on the filter by incineration. Then, in an exhaust emission control device for a construction machine comprising a regenerator that regenerates the filter and a regenerative control device that controls the start / stop of the operation of the regenerator, the presence or absence of a driver in the cab of the construction machine is detected. Driver detection means is provided, and the regeneration control device has a function of stopping the operation of the regeneration device when the driver detection means detects the absence of the driver during regeneration.
このように運転者検出手段を備え、運転者検出手段が再生中に運転者の不在を検出すると、再生装置を停止させることにより、運転者が不在であれば、再生による高温の排気ガスは排出されず、引火等の不測の事態が生じない。一方、運転者検出手段が再生中に運転者の在室を検出すると、再生が行われる。万が一、引火等の不測の事態が生じた場合でも、運転者は建設機械の運転室に在室なので即時に消火等の適切な対応を取ることができる。これにより運転者不在中の再生に伴う危険を回避できる。 When the driver detecting means detects the absence of the driver during regeneration, the driver detecting means detects the absence of the driver during the regeneration, and the regeneration device is stopped so that if the driver is absent, the hot exhaust gas due to the regeneration is discharged. No accidents such as ignition will occur. On the other hand, when the driver detection means detects the presence of the driver during the regeneration, the regeneration is performed. Even if an unforeseen event such as ignition occurs, the driver is in the cab of the construction machine and can immediately take appropriate measures such as extinguishing the fire. As a result, it is possible to avoid the danger associated with regeneration in the absence of the driver.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記運転者検出手段が検出した運転者不在の時間を計測する運転者不在時間計測手段を更に備え、前記再生制御装置は、前記運転者不在時間計測手段が計測した運転者不在時間が所定時間経過すると、前記再生装置の作動を停止させる機能を有する。 (2) In the above (1), preferably, the system further comprises driver absent time measuring means for measuring the driver absent time detected by the driver detecting means, and the regeneration control device is configured to measure the driver absent time. When the driver's absence time measured by the means elapses for a predetermined time, it has a function of stopping the operation of the regeneration device.
何らかの理由で、運転者が運転姿勢を変えた場合、運転者が運転室に在室であるにもかかわらず、運転者検出手段は運転者不在と誤認する可能性がある。このように運転者不在時間計測手段を更に備えることにより、このような誤認を防止し、運転者検出手段は運転者の不在を確実に検出することができる。 When the driver changes his driving posture for some reason, the driver detection means may mistakenly recognize that the driver is absent even though the driver is in the driver's cab. Thus, by further providing the driver absent time measuring means, such misidentification can be prevented, and the driver detecting means can reliably detect the absence of the driver.
(3)また、上記(1)又は(2)において、好ましくは、前記運転者検出手段は、前記運転室内の運転席内に設けられ、この運転席に着座した運転者による圧力を検出する圧力検出手段を有する。 (3) In the above (1) or (2), preferably, the driver detection means is provided in a driver's seat in the driver's cab and detects pressure by a driver seated in the driver's seat. It has a detection means.
これにより運転者検出手段は運転者の不在を確実に検出することができる。 As a result, the driver detection means can reliably detect the absence of the driver.
(4)また、上記(1)又は(2)において、好ましくは、前記運転者検出手段は、前記運転室内の運転席に設けられ、この運転席に着座した運転者が装着する安全ベルトの接点スイッチを有する。 (4) In the above (1) or (2), preferably, the driver detecting means is provided in a driver seat in the driver's cab, and a contact point of a safety belt worn by a driver seated in the driver seat. Has a switch.
これにより運転者検出手段は運転者の不在を確実に検出することができる。 As a result, the driver detection means can reliably detect the absence of the driver.
(5)また、上記(1)又は(2)において、好ましくは、前記運転者検出手段は、前記運転席に対応して設けられた赤外線送信部・赤外線受信部を有する赤外線装置を有する。 (5) In the above (1) or (2), preferably, the driver detection means includes an infrared device having an infrared transmission unit and an infrared reception unit provided corresponding to the driver seat.
これにより運転者検出手段は運転者の不在を確実に検出することができる。 As a result, the driver detection means can reliably detect the absence of the driver.
(6)また、上記(1)又は(2)において、好ましくは、記運転者検出手段は、前記建設機械を始動するキーに設けられた発信機と、この発信機の信号を受信する受信機とを有する。 (6) In the above (1) or (2), preferably, the driver detecting means includes a transmitter provided in a key for starting the construction machine and a receiver for receiving a signal of the transmitter. And have.
これにより運転者検出手段は運転者の不在を確実に検出することができる。また、運転者が運転室に不在であっても、建設機械の周辺にいれば、運転者検出手段は運転者在室に準じる状態を検出することができる。 As a result, the driver detection means can reliably detect the absence of the driver. Even if the driver is not in the driver's cab, the driver detection means can detect a state in accordance with the driver's occupancy if the driver is in the vicinity of the construction machine.
本発明によれば、運転者不在中の再生に伴う危険を回避できる。 According to the present invention, it is possible to avoid a risk associated with regeneration in the absence of a driver.
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.
〜構成〜
図1は本発明の一実施形態に係わる排気浄化装置を全体システム構成とともに示す図である。
~Constitution~
FIG. 1 is a diagram showing an exhaust purification apparatus according to an embodiment of the present invention together with the entire system configuration.
図2は図1に示すコントローラ4の処理内容を示す図である。コントローラ4は、エンジン制御部41と、再生制御部42と、運転者検出部43と、運転者不在時間計測部44とを有している。
FIG. 2 is a diagram showing the processing contents of the
本実施形態の排気浄化装置は建設機械(例えば油圧ショベル)に搭載されている。油圧ショベルはディーゼルエンジン1を搭載し、このエンジン1は電子式の燃料噴射制御装置である電子ガバナ1aを備えている。エンジン1の目標回転数はエンジンコントロールダイヤル2により指令され、エンジン1の実回転数は回転数検出装置3により検出される。エンジンコントロールダイヤル2の指令信号及び回転数検出装置3の検出信号はコントローラ4に入力され、コントローラ4のエンジン制御部41(図2)はその指令信号(目標回転数)と検出信号(実回転数)とに基づいて電子ガバナ1aを制御し、エンジン1の回転数とトルクを制御する。また、エンジン1の始動停止指令装置としてキースイッチ5が設けられ、キースイッチ5の指令信号もコントローラ4に入力され、コントローラ4のエンジン制御部41はそのON/OFF信号に基づいてエンジン1の始動及び停止を制御する。
The exhaust purification device of this embodiment is mounted on a construction machine (for example, a hydraulic excavator). The hydraulic excavator is equipped with a
排気浄化装置は、エンジン1の排気系を構成する排気管31に配置され、排気ガスに含まれる粒子状物質を捕集するフィルタ32及びフィルタ32の上流側に配置された酸化触媒33を含むDPF装置34と、フィルタ32の上流側と下流側の前後差圧(フィルタ32の圧力損失)を検出する差圧検出装置36と、フィルタの上流側に設置され、排気ガスの温度を検出する排気温度検出装置37と、再生スイッチ38と、排気管31のエンジン1とDPF装置34との間に設けられた再生用燃料噴射装置39と、コントローラ4の一機能である再生制御部42(図2)とを備えている。
The exhaust purification device is disposed in an
コントローラ4の再生制御部42は、差圧検出装置36及び排気温度検出装置37の検出信号を入力し、それらの入力信号と上述した回転数検出装置3及びキースイッチ5からの入力信号に基づいてフィルタ再生演算処理を行い、その演算結果に応じて電子ガバナ1a及び再生用燃料噴射装置39を制御する。また、コントローラ4の再生制御部42は、回転数検出装置3、キースイッチ5、差圧検出装置36、排気温度検出装置37の各種信号が示す情報やコントローラ4のフィルタ再生演算処理の結果情報を表示信号として表示装置6に送り、それら情報を表示装置6の表示画面に表示させる。表示装置6は油圧ショベルの運転室107に設置されている。
The
ここで、フィルタ再生について説明する。フィルタ再生には自動的に再生を開始する自動再生と、運転者の操作入力により再生を開始する手動再生とがある。捕集の結果、フィルタ32のPM堆積量が増加するにしたがってフィルタ32の前後差圧は上昇する。コントローラ4は、差圧検出装置36の検出したフィルタの前後差圧からフィルタのPM堆積量を推定し、自動再生では、PM堆積量が第1閾値を超えたと判断すると、再生を開始する指令信号を再生用燃料噴射装置39に出力する。
Here, filter regeneration will be described. Filter regeneration includes automatic regeneration that automatically starts regeneration and manual regeneration that starts regeneration by a driver's operation input. As a result of collection, the differential pressure across the
再生用燃料噴射装置39は、排気ガス温度上昇狙いの燃料噴射(予備噴射)を行い、次いで、排気温度検出装置37により検出した排気ガス温度が所定の温度まで上昇したことが確認されると、PM燃焼狙いの燃料噴射(本噴射)を行う。排気ガス温度上昇狙いの燃料噴射とは、排気管31内に燃料噴射を行うことで排気管を通過する排気ガスの熱によって燃料を燃焼させ、排気ガスの温度を酸化触媒33の活性温度よりも高い温度まで上昇させることであり、強制再生を行うための噴射である。PM燃焼狙いの燃料噴射とは、排気管31内に燃料噴射を行うことで排気管内で未燃燃料を酸化触媒33に供給し、その未燃燃料を酸化触媒33によって酸化させ、そのときに得られる反応熱をフィルタ32に送り込み、フィルタ32に堆積したPMを焼却除去することである。
The regeneration
しかし、使用状況によっては自動再生を行っても良好に燃焼除去できずPMが堆積する場合もある。このような場合、運転者の操作入力により再生を開始する手動再生を行う。手動再生では、コントローラ4は、PM堆積量が第2閾値を超えたと判断すると、再生を促す警告信号を表示装置6に出力する。運転者は表示装置6に表示された警告表示を見て再生スイッチ38を操作する。コントローラ4は、操作信号を入力し、再生を開始する指令信号を再生用燃料噴射装置39に出力する。なお、自動再生を優先的に行うように、第2閾値は第1閾値より高めに設定されている。
However, depending on the usage situation, even if automatic regeneration is performed, PM may be deposited because it cannot be burned and removed well. In such a case, the manual regeneration that starts the regeneration by the driver's operation input is performed. In manual regeneration, when the
自動再生、手動再生とも、コントローラ4は、所定再生時間経過したと判断すると、再生を停止する指令信号を再生用燃料噴射装置39に出力する。
In both automatic regeneration and manual regeneration, when the
本実施形態の排気浄化装置は、特徴的な構成として、運転者検出手段を構成する圧力検出センサ51とコントローラ4の運転者検出部43(図2)と、運転者不在時間計測手段を構成するコントローラ4の運転者不在時間計測部44(図2)とを備えている。圧力検出センサ51は、運転室107内の運転席108内部に設けられ、この運転席108に着座した運転者の自重による圧力を検出する。
The exhaust emission control device according to the present embodiment includes, as a characteristic configuration, a
コントローラ4の運転者検出部43は、圧力検出センサ51の検出信号を入力し、この検出信号に基づいて運転室107内の運転者の有無を検出する。コントローラ4の運転者不在時間計測部44は、運転者検出部43が検出した運転者不在の時間を計測する。そして、コントローラ4の再生制御部42は、運転者検出部43が再生中に運転者の不在を検出し、運転者不在時間計測部44が計測した運転者不在時間が所定時間経過すると、再生を停止する指令信号を再生用燃料噴射装置39に出力する。
The
図3は手動再生を行うときの再生制御部42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42は、差圧検出装置36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フィルタ32の前後差圧ΔPが手動再生開始判定値ΔP2を超えたかどうか、すなわちΔP>ΔP2であるかどうかを判定する(ステップS2)。そして、ΔP>ΔP2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>ΔP2であればフィルタ32に第2閾値を超えてPMが堆積したと判断し、再生を促す警告信号を表示装置6に出力する(ステップS3)。
In FIG. 3, the
ここで、手動再生開始判定値ΔP2は、PM堆積量の第2閾値に対応する前後差圧である。すなわち、フィルタ32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、フィルタ32にPMが堆積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ΔP2まで上昇すると、PM堆積量は手動再生を必要とする第2閾値に達したと判断する。
Here, the manual regeneration start determination value ΔP2 is a differential pressure before and after the PM accumulation amount corresponding to the second threshold value. That is, when PM is not accumulated on the
運転者は表示装置6に表示された警告表示を見て再生スイッチ38を操作する。再生制御部42は再生スイッチ38からの操作信号を入力し(ステップS4)、エンジン1の回転数を再生に適した所定回転数Naに制御する指令をエンジン制御部41に出力し(ステップS5)、再生を開始する指令信号を再生用燃料噴射装置39に出力する(ステップS6)。
The driver operates the
ここで、ステップS5に係るエンジン回転数の制御では、エンジン1の目標回転数をエンジンコントロールダイヤル2が指示する目標回転数から低速アイドル回転数よりも高い強制再生に適した所定の回転数Naに切り換え、その所定の回転数Naと回転数検出装置3により検出したエンジン1の実回転数とに基づいて電子ガバナ1aの燃料噴射量をフィードバック制御し、エンジン1の回転数がその所定の回転数Naとなるよう制御する。強制再生に適した所定の回転数Naとは、そのときの排気ガスの温度を酸化触媒33の活性温度よりも高い温度まで上昇させることができる回転数であり、例えば1800rpm程度の中速回転数である。
Here, in the control of the engine speed according to step S5, the target speed of the
次いで、再生制御部42は、運転者検出部43の検出結果に基づき、運転者が運転室107に在室か否かを判定する(ステップS7)。運転者検出部43は圧力検出センサ51の検出信号を入力し、所定圧力値以上であると、運転者の在室を検出し、所定圧力値未満であると、運転者の不在を検出する。
Next, the
ステップS7において、運転者が運転室107に在室であると判定されると、再生開始から所定再生時間経過したか否かを判定し(ステップS8)、所定再生時間経過していないと判定された場合は、ステップS7,S8の処理を繰り返し、再生を継続する。ステップS8において、再生開始から所定再生時間経過したと判定されると、再生を停止する指令信号を再生用燃料噴射装置39に出力する(ステップS9)。
If it is determined in step S7 that the driver is in the
ステップS8において、運転者が運転室107に不在であると判定されると、運転者不在時間計測部44の計測結果に基づき、所定運転者不在時間経過したか否かを判定し(ステップS10)、所定運転者不在時間経過したと判定されると、再生を停止する指令信号を再生用燃料噴射装置39に出力する(ステップS9)。所定運転者不在時間経過していないと判定されると、ステップS8の処理に進む。
If it is determined in step S8 that the driver is absent from the driver's
図4は自動再生を行うときの再生制御部42の処理内容を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing the processing contents of the
図4において、再生制御部42は、差圧検出装置36からの検出信号を入力し(ステップS11)、その検出信号が示すフィルタ32の前後差圧ΔPが自動再生開始判定値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S12)。そして、ΔP>ΔP1でなければステップS11に戻り、ステップS11およびステップS12の処理を繰り返し、ΔP>ΔP1であればフィルタ32に第1閾値を超えてPMが堆積したと判断し、エンジン1の回転数を再生に適した所定回転数Naに制御する指令をエンジン制御部41に出力し(ステップS15)、再生を開始する指令信号を再生用燃料噴射装置39に出力する(ステップS16)。ここで、自動再生開始判定値ΔP1は、PM堆積量の第1閾値に対応する前後差圧である。なお、自動再生を優先的に行うように、ΔP2はΔP1より高めに設定されている。
In FIG. 4, the
次いで、再生制御部42は、運転者検出部43の検出結果に基づき、運転者が運転室107に在室か不在かを判定する(ステップS17)。運転者検出部43は圧力検出センサ51の検出信号を入力し、所定圧力値以上であると、運転者の在室を検出し、所定圧力値未満であると、運転者の不在を検出する。
Next, the
ステップS17において、運転者が運転室107に在室であると判定されると、再生開始から所定再生時間経過したか否かを判定し(ステップS18)、所定再生時間経過していないと判定された場合は、ステップS17,S18の処理を繰り返し、再生を継続する。ステップS18において、再生開始から所定再生時間経過したと判定されると、再生を停止する指令信号を再生用燃料噴射装置39に出力する(ステップS19)。
If it is determined in step S17 that the driver is in the
ステップS18において、運転者が運転室107に不在であると判定されると、運転者不在時間計測部44の計測結果に基づき、所定運転者不在時間経過したか否かを判定し(ステップS20)、所定運転者不在時間経過したと判定されると、再生を停止する指令信号を再生用燃料噴射装置39に出力する(ステップS19)。所定運転者不在時間経過していないと判定されると、ステップS18の処理に進む。
If it is determined in step S18 that the driver is absent from the driver's
図5は、本実施形態の排気浄化装置が搭載される建設機械の一例である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にエンジン1が配置され、運転室107内に運転席108が設けられている。
FIG. 5 is a diagram illustrating an appearance of a hydraulic excavator that is an example of a construction machine on which the exhaust emission control device according to the present embodiment is mounted. The hydraulic excavator includes a
以上において、コントローラ4の再生制御部42の処理機能のうち、ステップS6,S9,S16,S19の処理機能は、再生用燃料噴射装置39の作動開始・停止を制御する再生制御装置を構成する。圧力検出センサ51とコントローラ4の運転者検出部43は、運転室108内の運転者の有無を検出する運転者検出手段を構成し、コントローラ4の再生制御部42の処理機能のうち、ステップS7,S9,S17,S19の処理機能は、運転者検出部43が再生中に運転者の不在を検出すると、再生用燃料噴射装置39の作動を停止させる機能を構成する。
In the above, among the processing functions of the
コントローラ4の運転者不在時間計測部44は、運転者検出部43が検出した運転者不在の時間を計測する運転者不在時間計測手段を構成し、コントローラ4の再生制御部42の処理機能のうち、ステップS9,S10,S19,S20の処理機能は、運転者不在時間計測部44が計測した運転者不在時間が所定時間経過すると、再生用燃料噴射装置39の作動を停止させる機能を構成する。
The driver absent
〜動作〜
このように構成された本実施形態の動作を説明する。
~ Operation ~
The operation of this embodiment configured as described above will be described.
まず、手動再生を行う場合について説明する。油圧ショベルによる作業を続けるうちに、PMは徐々に堆積し、PM堆積量が第2閾値を超えると、警告表示が表示装置6に表示される(ステップS1→S2→S3)。油圧ショベルの運転者は、手動再生の警告表示をみると、作業を休止し、再生スイッチ38を操作する(ステップS4)。ところで、油圧ショベルは、非作業時はオートアイドル制御されている。オートアイドル制御とは、非作業状態が所定時間(例えば10秒程度)継続すると、エンジン1の回転数を自動的に低速アイドル回転数に低下させる制御である。したがって、コントローラ4は、エンジン回転数を低速アイドル回転数から低速アイドル回転数よりも高い強制再生に適した所定の回転数Naに切り換え、手動再生を開始する(ステップS5→S6)。
First, a case where manual regeneration is performed will be described. While the operation by the hydraulic excavator is continued, PM gradually accumulates, and when the PM accumulation amount exceeds the second threshold, a warning display is displayed on the display device 6 (steps S1 → S2 → S3). When the driver of the hydraulic excavator sees a warning message for manual regeneration, the driver stops the operation and operates the regeneration switch 38 (step S4). By the way, the hydraulic excavator is subjected to auto idle control when not in operation. The auto idle control is a control that automatically reduces the rotational speed of the
このとき、運転者は、手動再生の間に詰所にて休息をとるため、油圧ショベルから離れてしまう可能性がある。油圧ショベルの周囲に可燃物があると、高温の排気ガスにより可燃物に引火し火災を引き起こしかねない。運転者が、再生中に油圧ショベルから離れていると、不測の事態に対応できない。 At this time, since the driver takes a rest at the filling station during the manual regeneration, there is a possibility that the driver is separated from the hydraulic excavator. If there are combustible materials around the excavator, the high temperature exhaust gas may ignite the combustible materials and cause a fire. If the driver is away from the excavator during regeneration, it will not be possible to deal with unexpected situations.
運転者が油圧ショベルから離れようと運転席108から立つと、コントローラ4は、圧力検出センサ51からほぼゼロに等しい圧力の検出信号を入力し、運転者の不在を検出する。さらに、運転者不在が所定時間経過すると、コントローラ4は、誤認することなく、運転者不在を確実に検出し、再生を停止する(ステップS7→S10→S9)。これにより、運転者が不在であれば、再生による高温の排気ガスは排出されず、引火等の不測の事態は生じない。
When the driver stands away from the driver's
運転者が運転席108に着座していれば、コントローラ4は、圧力検出センサ51から運転者の自重による圧力の検出信号を入力し、運転者の在室を検出し、所定再生時間が経過するまで再生を継続し、所定再生時間経過したのち再生を停止する(ステップS7→S8→S9)。これにより、万が一、再生中に引火等の不測の事態が生じた場合でも、運転者は油圧ショベルの運転室107に在室なので即時に消火等の適切な対応を取ることができる。
If the driver is seated on the driver's
これにより、運転者不在中の再生に伴う危険を回避できる。 Thereby, the danger accompanying the reproduction | regeneration in the absence of a driver | operator can be avoided.
運転者が運転姿勢を変えようと腰を浮かせた場合、運転者が運転室107に在室であるにもかかわらず、コントローラ4は、圧力検出センサ51からほぼゼロに等しい圧力の検出信号を入力し、運転者不在と誤認する可能性がある。しかし、所定時間経過前に運転者が運転席108に再度着座すれば、運転者不在と誤認した(運転者在室)とし、再生を継続する(ステップS7→S10→S8)。
When the driver floats to change his driving posture, the
運転者不在と誤認し、不必要に再生を停止することはDPF装置34破損の要因となり好ましくない。このような誤認を防止し、再生を継続ことにより、良好にPMは燃焼除去され得る。
Misidentifying that the driver is absent and stopping the regeneration unnecessarily is not preferable because it causes damage to the
次に、自動再生を行う場合について説明する。油圧ショベルによる作業を続けるうちに、PMは徐々に堆積し、PM堆積量が第1閾値を超えると、コントローラ4は、エンジン回転数をエンジンコントロールダイヤル2が指示する目標回転数から強制再生に適した所定の回転数Naに切り換え、自動再生を開始する(ステップS11→S12→S15→S16)。
Next, a case where automatic reproduction is performed will be described. While the work with the hydraulic excavator is continued, PM gradually accumulates, and when the PM accumulation amount exceeds the first threshold, the
自動再生の間に、詰所にて休息をとるため、運転者が油圧ショベルから離れてしまう可能性がある。 During automatic regeneration, there is a possibility that the driver will leave the excavator because he / she takes a rest at the filling station.
自動再生を行う場合も、手動再生を行う場合と同様に、コントローラ4は、運転者不在であれば再生を停止し(ステップS17→S20→S19)、運転者在室であれば、所定再生時間経過するまで再生を継続し、所定再生時間経過したのち再生を停止する(ステップS17→S18→S19)。これにより、運転者不在中の再生に伴う危険を回避できる。
Also in the case of performing automatic regeneration, as in the case of performing manual regeneration, the
また、運転者が作業を休止し、詰所にて休息をとるため、エンジンを稼動させたまま、油圧ショベルから離れているときに、PM堆積量が第1閾値を超え、コントローラ4が自動再生を開始する可能性がある。このとき、油圧ショベルは、オートアイドル制御されているので、エンジン回転数は低速アイドル回転数から強制再生に適した所定の回転数Naに切り換えられる(ステップS11→S12→S15→S16)。このとき、油圧ショベルの周囲に可燃物があると、高温の排気ガスにより可燃物に引火し火災を引き起こしかねない。運転者が、再生中に油圧ショベルから離れていると、不測の事態に対応できない。
In addition, since the driver stops working and takes a rest at the packing station, the PM accumulation amount exceeds the first threshold and the
運転者が不在であれば、コントローラ4は、圧力検出センサ51からほぼゼロに等しい圧力の検出信号を入力し、運転者の不在を検出する。さらに、運転者不在が所定時間経過すると、コントローラ4は、誤認することなく、運転者不在を確実に検出し、再生を停止する(ステップS17→S20→S19)。実際には、コントローラ4は、ステップS15→S16→S17→S20→S19の処理をほぼ同時に行うため、運転者が不在であれば、実質的に再生を開始しない。これにより、運転者が不在であれば、再生による高温の排気ガスは排出されず、引火等の不測の事態は生じない。
If the driver is absent, the
〜効果〜
以上のように構成した本実施の形態によれば、下記の効果が得られる。
~effect~
According to the present embodiment configured as described above, the following effects can be obtained.
コントローラ4は、圧力検出センサ51から運転者の自重による圧力の検出信号を入力し、この検出信号に基づいて運転室107内の運転者の有無を検出することができる。
The
運転者が不在であれば、コントローラ4は再生を停止するか、再生を開始しないため、再生による高温の排気ガスは排出されず、引火等の不測の事態は生じない。
If the driver is absent, the
一方、運転者在室であれば、所定再生時間経過するまで再生を継続し、所定再生時間経過したのち再生を停止する。万が一、再生中に引火等の不測の事態が生じた場合でも、運転者は油圧ショベルの運転室107に在室なので即時に消火等の適切な対応を取ることができる。
On the other hand, if the driver is in the room, the regeneration is continued until the predetermined regeneration time has elapsed, and the regeneration is stopped after the predetermined regeneration time has elapsed. Even if an unforeseen event such as ignition occurs during regeneration, the driver is in the
これにより、運転者不在中の再生に伴う危険を回避できる。 Thereby, the danger accompanying the reproduction | regeneration in the absence of a driver | operator can be avoided.
〜変形例〜
以上に本発明の実施形態を説明したが、本発明はそれらの実施形態に制限されるものではなく、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列挙する。
~ Modification ~
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made within the spirit of the present invention. The modifications are listed below.
1.上記実施形態では、運転者が運転姿勢を変えたことにより、運転者が運転室107に在室であっても、運転者検出部43が運転者不在と誤認することを防止するため、運転者不在時間計測部44と、再生制御部42の処理機能(ステップS9,S19)を設けたが、本発明の目的を達成するために、これら構成は必須ではなく省略してもよい。
1. In the embodiment described above, in order to prevent the
この場合、コントローラ4の再生制御部42は、運転者検出部43が再生中に運転者の不在を検出すると、直ちに、再生を停止する指令信号を再生用燃料噴射装置39に出力する。これによって、運転者が不在であれば、コントローラ4は再生を停止することができる。
In this case, when the
2.上記実施形態では、運転室108内の運転者の有無を検出する運転者検出手段は、圧力検出センサ51とコントローラ4の運転者検出部43とから構成されているが、他の構成でもあってもよい。たとえば、運転席108に設けられ、この運転席108に着座した運転者がする安全ベルトの接点スイッチ52と運転者検出部43とから構成されていてもよい。
2. In the above embodiment, the driver detection means for detecting the presence or absence of the driver in the driver's
接点スイッチ52は、安全ベルトの着脱に応じて接点信号をコントローラ4に出力する。運転者検出部43は、この接点信号に基づいて運転室107内の運転者の有無を検出する。すなわち、運転者が安全ベルトを装着し、接点ON信号を入力すると、運転者の在室を検出し、運転者が安全ベルトを外し、接点OFF信号を入力すると、運転者の不在を検出する。このように運転者の有無を検出することができる。また、接点ON/OFF信号のかわりに、電流ON/OFF信号としても良い。安全ベルトの接点部に電流を流し、運転者が安全ベルトをすると電流ON信号を、運転者が安全ベルトを外すと接点ON信号をコントローラ4に出力する。
The
3.また、運転者検出手段は、運転席108に対応して設けられた赤外線送信部53・赤外線受信部54を有する赤外線装置と運転者検出部43とから構成されていてもよい。
3. The driver detection means may be configured by an infrared device having an
赤外線送信部53は、運転室107内であって運転席108の前方に設けられ、赤外線を送信する。赤外線受信部54は、運転席108内部に設けられ、運手者不在であれば赤外線を受信するが、運転者在室であると赤外線が遮断され、受信できない。赤外線受信部54は赤外線受信の有無に応じて赤外線の検出信号・未検出信号をコントローラ4に出力する。運転者検出部43は、この検出信号・未検出信号に基づいて運転室107内の運転者の有無を検出する。すなわち、運転者が運転席108に着座し、未検出信号を入力すると、運転者の在室を検出し、運転者が運転席108から離れ、検出信号を入力すると、運転者の不在を検出する。このように運転者の有無を検出することができる。
The
4.運転者検出手段は、油圧ショベルを始動するキー56に設けられた発信機57と、発信機57の信号を受信する受信機58と、運転者検出部43とから構成されていてもよい。
4). The driver detection means may include a
キー56は、いわゆるスマートキーであり、運転室107のドアの鍵穴にキー56を差込まなくても施錠・解錠ができ、キースイッチ5にキー56を差込まなくてもエンジン1の始動ができる。受信機58は、発信機57が一定距離未満にあれば、発信機57からの信号を受信するが、発信機57が一定距離以上離れると、信号を受信できない。受信機58は信号受信の有無に応じて検出信号・未検出信号をコントローラ4に出力する。運転者検出部43は、この検出信号・未検出信号に基づいて油圧ショベル近傍の運転者の有無を検出する。すなわち、運転者が油圧ショベル周辺におり、検出信号を入力すると、運転者の在室に準じた状態を検出し、運転者が油圧ショベルから遠く離れ、未検出信号を入力すると、運転者の不在を検出する。このように運転者の有無を検出することができる。
The key 56 is a so-called smart key that can be locked and unlocked without inserting the key 56 into the keyhole of the door of the
上記実施形態および変形例2,3では、運転者が運転室107の外に出てしまうと、油圧ショベル近傍におり不測の事態に対応できるにもかかわらず、コントローラ4は運転者不在を検出し、再生を停止してしまう。不必要に再生を停止することはDPF装置34破損の要因となり好ましくない。本変形例では、運転者が運転室107の外に出ても、油圧ショベル近傍にいれば、コントローラ4は運転者在室に準じる状態を検出し、再生を継続する。これにより、良好にPMは燃焼除去され得る。
In the above embodiment and
5.上記実施形態および変形例2〜4では、運転者検出手段は、圧力検出センサ51、接点スイッチ52、赤外線送信部53・赤外線受信部54を有する赤外線装置、キー56に設けられた発信機57とその受信機58の何れかを有しているが、これらを複数組み合わせても良い。たとえば、運転者検出部43は、圧力検出センサ51から所定圧力値未満の検出信号を入力し、かつ接点スイッチ52から接点OFF信号を入力すると、運転者の不在を検出する。このように運転者の有無をより確実に検出することができる。
5. In the above embodiment and
6.上記実施形態では、運転者不在中に自動再生を行う可能性がある場合は、コントローラ4は、ステップS15→S16→S17→S20→S19の処理をほぼ同時に行うことにより、運転者が不在であれば、実質的に再生を開始しないよう制御しているが、自動再生を開始するまでの処理(ステップS15→S16)の前に、ステップS17→S20の処理と同等の処理を行っても良い。
6). In the above embodiment, if there is a possibility of performing automatic regeneration while the driver is absent, the
図6は自動再生を行うときの再生制御部42の処理内容を示すフローチャートである。図4と同等の処理には同じ符号を付し、自動再生を開始するまでの処理(ステップS15→S16)の前に、ステップS17→S20の処理と同等の処理(ステップS27→S30)を追加している。
FIG. 6 is a flowchart showing the processing contents of the
この場合、運転者不在中にPM堆積量が第1閾値を超え(ステップS11→S12)、自動再生を行う可能性があると、コントローラ4は、圧力検出センサ51からほぼゼロに等しい圧力の検出信号を入力して運転者の不在を検出し、さらに運転者不在が所定時間経過すると、自動再生を開始することなく、再びフィルタ32の前後差圧を検出する(ステップS27→S30→S11)。
In this case, if there is a possibility that the PM accumulation amount exceeds the first threshold value in the absence of the driver (step S11 → S12) and automatic regeneration is performed, the
運転者が運転席108に再度着座するまでこの処理を繰り返す(ステップS11→S12→S27→S30→S11)。そして運転者が運転席108に再度着座すると、自動再生を開始する。(ステップS11→S12→S27→S15→S16→S17→S18→S19)。これにより、上記実施形態と同様の効果が得られる。
This process is repeated until the driver is seated again on the driver's seat 108 (steps S11 → S12 → S27 → S30 → S11). When the driver is seated again on the driver's
7.上記実施形態では、コントローラ4は所定再生時間経過すると再生停止するように制御するが、PM堆積量が第3閾値以下になると再生停止するように制御してもよい。第3閾値とは、再生により良好にPMが燃焼除去できたとみなせる値である。
7). In the above embodiment, the
1 ディーゼルエンジン
1a 電子ガバナ
2 エンジンコントロールダイヤル
3 回転数検出装置
4 コントローラ
5 キースイッチ
6 表示装置
11 基準設定部
12 第1算定部
13 記憶部
14 第2算定部
15 第3算定部
31 排気管
32 フィルタ
33 酸化触媒
34 DPF装置
36 差圧検出装置
37 排気温度検出装置
38 再生スイッチ
39 再生用燃料噴射装置
41 エンジン制御部
42 再生制御部
43 運転者検出部
44 運転者不在時間計測部
51 圧力検出センサ
52 接点スイッチ
53 赤外線送信部
54 赤外線受信部
55 スマートキー
56 スマートキー発信部
57 スマートキー受信部
100 下部走行体
101 上部旋回体
102 フロント作業機
104a,104b 走行モータ
105 旋回モータ
106 エンジンルーム
107 運転室
108 運転席
111 ブーム
112 アーム
113 バケット
114 ブームシリンダ
115 アームシリンダ
116 バケットシリンダ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記建設機械の運転室内の運転者の有無を検出する運転者検出手段を備え、
前記再生制御装置は、前記運転者検出手段が再生中に運転者の不在を検出すると、前記再生装置の作動を停止させる機能を有することを特徴とする建設機械の排気浄化装置。 A filter that is disposed in the exhaust system of the engine and collects particulate matter contained in the exhaust gas, a regeneration device that regenerates the filter by burning and removing particulate matter accumulated on the filter, and operation of the regeneration device In an exhaust emission control device for a construction machine having a regeneration control device for controlling start / stop,
Driver detection means for detecting the presence or absence of a driver in the cab of the construction machine,
The exhaust control device for a construction machine, wherein the regeneration control device has a function of stopping the operation of the regeneration device when the driver detecting means detects the absence of a driver during regeneration.
前記運転者検出手段が検出した運転者不在の時間を計測する運転者不在時間計測手段を更に備え、
前記再生制御装置は、前記運転者不在時間計測手段が計測した運転者不在時間が所定時間経過すると、前記再生装置の作動を停止させる機能を有することを特徴とする建設機械の排気浄化装置。 The exhaust purification device for a construction machine according to claim 1,
A driver absent time measuring means for measuring a driver absent time detected by the driver detecting means;
The exhaust control device for a construction machine, wherein the regeneration control device has a function of stopping the operation of the regeneration device when a driver absent time measured by the driver absent time measuring means elapses for a predetermined time.
前記運転者検出手段は、前記運転室内の運転席内に設けられ、この運転席に着座した運転者による圧力を検出する圧力検出手段を有することを特徴とする建設機械の排気浄化装置。 The exhaust purification device for a construction machine according to claim 1 or 2,
The exhaust gas purifying apparatus for a construction machine according to claim 1, wherein the driver detecting means includes a pressure detecting means provided in a driver seat in the driver's cab and detecting pressure by a driver seated in the driver seat.
前記運転者検出手段は、前記運転室内の運転席に設けられ、この運転席に着座した運転者が装着する安全ベルトの接点スイッチを有することを特徴とする建設機械の排気浄化装置。 The exhaust purification device for a construction machine according to claim 1 or 2,
The exhaust gas purifying apparatus for a construction machine, wherein the driver detecting means is provided in a driver seat in the driver's cab and has a contact switch for a safety belt worn by a driver seated in the driver seat.
前記運転者検出手段は、前記運転席に対応して設けられた赤外線送信部・赤外線受信部を有する赤外線装置を有することを特徴とする建設機械の排気浄化装置。 The exhaust purification device for a construction machine according to claim 1 or 2,
The exhaust gas purifying apparatus for a construction machine, wherein the driver detecting means includes an infrared device having an infrared transmitter and an infrared receiver provided corresponding to the driver seat.
前記運転者検出手段は、前記建設機械を始動するキーに設けられた発信機と、この発信機の信号を受信する受信機とを有することを特徴とする建設機械の排気浄化装置。 The exhaust purification device for a construction machine according to claim 1 or 2,
The exhaust detection device for a construction machine, wherein the driver detection means includes a transmitter provided on a key for starting the construction machine and a receiver for receiving a signal of the transmitter.
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