JP5135286B2 - Exhaust purification system - Google Patents
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Description
本発明は、ディーゼルエンジンの排気浄化システムに係わり、特に、建設機械に搭載され、フィルタに蓄積した粒子状物質を焼却除去する再生処理をおこなう排気浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification system for a diesel engine, and more particularly to an exhaust gas purification system that is mounted on a construction machine and performs a regeneration process for removing particulate matter accumulated in a filter by incineration.
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガスに関する規制は年々強化されてきており、このような規制の強化に対応して、排気ガスフィルタや、そのフィルタに用いる触媒の技術も急速に進歩している。例えば、ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中に含まれる粒子状物質(Particulate Matter:以下、適宜PMと記載する)を低減する技術として、粒子状物質除去フィルタ(Diesel Particulate Filter:以下、適宜DPFと記載する)が開発されている。建設機械もディーゼルエンジンを搭載しており、規制に適応するためDPFを有する排気浄化システムを搭載している。 Regulations related to exhaust gas emitted from internal combustion engines such as diesel engines have been strengthened year by year, and in response to these regulations, exhaust gas filters and catalyst technology used in such filters have also advanced rapidly. ing. For example, as a technology for reducing particulate matter (Particulate Matter: hereinafter referred to as PM as appropriate) contained in exhaust gas discharged from a diesel engine, a particulate matter removal filter (Diesel Particulate Filter: hereinafter referred to as DPF as appropriate) Have been developed). Construction machinery is also equipped with a diesel engine and an exhaust purification system with a DPF to comply with regulations.
DPFは、ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中に含まれるPMを捕集することにより、大気中に排出されるPMの量を低減するものである。DPFは、捕集し、蓄積したPMを燃焼除去することで捕集能力を回復する(DPFの再生)。通常、DPFに蓄積したPMは、ある一定以上の高温の排気ガスにさらされる事により燃焼除去される(自然再生)が、ディーゼルエンジンに対する負荷が軽い場合は、排気ガスの温度はPMの燃焼に必要な高温に達しないのでDPFは自然再生されず、この状態を放置するとPMが過度に蓄積してDPFの目詰まりが発生する。 The DPF collects PM contained in exhaust gas discharged from a diesel engine, thereby reducing the amount of PM discharged into the atmosphere. The DPF collects and recovers the collection ability by burning and removing the accumulated PM (regeneration of the DPF). Normally, PM accumulated in the DPF is burned and removed by exposure to high-temperature exhaust gas that exceeds a certain level (natural regeneration), but when the load on the diesel engine is light, the temperature of the exhaust gas is responsible for burning PM. Since the necessary high temperature is not reached, the DPF is not naturally regenerated, and if this state is left as it is, PM accumulates excessively and clogging of the DPF occurs.
このような事態を防ぐために、再生燃料噴射装置を設けて排気管内に未燃燃料を噴射し、この燃料をDPF内の酸化触媒より燃焼させ、この燃焼熱によりフィルタに蓄積したPMを燃焼除去することが必要である。一般的には、PM蓄積量などの状態量が所定の閾値を超えると再生処理を行うような制御がされている。 In order to prevent such a situation, a regenerative fuel injection device is provided to inject unburned fuel into the exhaust pipe, this fuel is burned from the oxidation catalyst in the DPF, and the PM accumulated in the filter is burned and removed by this combustion heat. It is necessary. Generally, control is performed such that regeneration processing is performed when a state quantity such as a PM accumulation quantity exceeds a predetermined threshold.
しかし、作業開始時における建設機械の暖機運転が不十分であったり、外気温度が低い場合など、酸化触媒の活性温度領域以下であると、PMを良好に燃焼除去できず、更に失火して再生処理が失敗する可能性もある。DPFの目詰まりを放置しておくと、DPFの捕集能力が低下するとともに、排気圧力を過度に上昇させDPFの破損や燃費の悪化などの問題を引き起こす。例えば、再生処理に失敗すると、PMは良好に燃焼除去されずに蓄積され、再生処理失敗を繰り返すうちに、PMの蓄積量が限界値を超えてDPFが破損する可能性がある。 However, if the temperature is below the activation temperature range of the oxidation catalyst, such as when the warm-up operation of the construction machine at the start of the work is insufficient or the outside air temperature is low, PM cannot be burned and removed satisfactorily, and a misfire will occur. There is also a possibility that the reproduction process will fail. If the clogging of the DPF is left unattended, the collecting ability of the DPF is lowered, and the exhaust pressure is excessively increased to cause problems such as damage to the DPF and deterioration of fuel consumption. For example, if the regeneration process fails, PM is accumulated without being burned and removed well, and while the regeneration process fails repeatedly, there is a possibility that the accumulated amount of PM exceeds a limit value and the DPF is damaged.
外気温度が低い場合の問題を解決する技術として、例えば、特許文献1には、外気温度を取得し、外気温度が低くなるにしたがって再生処理を禁止する技術が記載されている。これにより、効率よく確実に再生処理できる外気温度が高いときに優先的に再生処理をおこなうことで、燃費悪化を抑制できる。 As a technique for solving the problem when the outside air temperature is low, for example, Patent Document 1 describes a technique for acquiring the outside air temperature and prohibiting the regeneration process as the outside air temperature decreases. As a result, when the outside air temperature at which the regeneration process can be performed efficiently and reliably is high, the regeneration process is preferentially performed, thereby suppressing deterioration in fuel consumption.
しかし、特許文献1記載の技術は、外気温度が高くなることを前提とした技術であり、寒冷地のような外気温度が高くなることのない場合は、再生処理をおこなえず、DPFにPMが蓄積し続けPMの蓄積量が限界値を超えてDPFが破損する可能性がある。特に、建設機械は建設工事ごとに回送するものであり、温暖地から寒冷地へ回送され使用されることも想定される。建設工事は交通の不便な場所で行われることも多く、DPFの破損等の故障をすると、メンテナンス員が現場まで赴いて修理をするなど、非常に手間がかかる。 However, the technique described in Patent Document 1 is based on the premise that the outside air temperature becomes high. When the outside air temperature does not become high, such as in a cold district, regeneration processing cannot be performed, and PM is contained in the DPF. There is a possibility that the accumulated amount of PM continues to accumulate and exceeds the limit value and the DPF is damaged. In particular, the construction machine is forwarded for each construction work, and it is assumed that the construction machine is forwarded from a warm region to a cold region. Construction work is often performed in inconvenient places, and if a failure such as a DPF breakage occurs, it will take a lot of work, such as a maintenance person visiting the site and repairing.
本発明の目的は、外気温度が低い場合でもPMの燃焼除去を確実に行い、捕集能力低下及びDPFの破損を防止できる排気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 purification system capable of reliably removing PM by combustion even when the outside air temperature is low, and preventing the collection ability from being lowered and the DPF from being damaged.
上記目的を達成するために、第1の発明は、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、エンジンからの燃料噴射によりこのフィルタに蓄積した粒子状物質を焼却除去する再生処理をおこなう再生手段と、所定の状態量を取得する状態量取得手段と、取得した前記状態量とその状態量に係る閾値との比較結果に基づいて再生処理をおこなうか否かを判断する再生制御手段とを備えた排気浄化システムにおいて、外気温度を取得する外気温度取得手段を備え、前記状態量取得手段は、前記所定の状態量として、前記フィルタに蓄積した粒子状物質の蓄積量を取得する蓄積量取得部と、前記エンジンの稼動時間を取得するエンジン稼動時間取得部とを備え、前記再生制御手段は、前記閾値として前記フィルタに蓄積した粒子状物質の蓄積量に係る閾値を演算する蓄積量閾値演算部と、前記エンジンの稼動時間に係る閾値を演算するエンジン稼動時間閾値演算部とを備え、前記蓄積量閾値演算部および前記エンジン稼動時間閾値演算部によって演算される前記閾値は、前記外気温度が低くなるに従って低くなるように設定され、前記蓄積量取得部によって取得される前記フィルタの粒子状物質の蓄積量および前記エンジンの稼動時間取得部によって取得されるエンジン稼動時間のいずれかが前記閾値を超えたときに再生処理をおこなうと判断することを特徴とする。 To achieve the above Symbol object, the first invention is arranged in an exhaust system of the engine, a filter for trapping particulate matter contained in exhaust gas was accumulated in the filter by the fuel injection from the engine Based on the result of comparison between the regeneration means for performing the regeneration process for removing the particulate matter by incineration, the state quantity obtaining means for obtaining the predetermined state quantity, and the obtained state quantity and the threshold value related to the state quantity. An exhaust purification system comprising a regeneration control means for determining whether to perform or not, comprising an outside air temperature obtaining means for obtaining an outside air temperature, wherein the state quantity obtaining means accumulates the predetermined state quantity in the filter. comprising a storage amount acquiring unit that acquires an accumulation amount of particulate matter, the engine operating time acquisition unit for acquiring the operation time of the engine, the regeneration control means, the full as the threshold An accumulation amount threshold value calculation unit that calculates a threshold value related to the accumulation amount of the particulate matter accumulated in the filter, and an engine operation time threshold value calculation unit that calculates a threshold value related to the operation time of the engine, the accumulation amount threshold value calculation unit The threshold value calculated by the engine operating time threshold value calculation unit is set to be lower as the outside air temperature becomes lower, and the accumulated amount of particulate matter in the filter acquired by the accumulated amount acquisition unit and the When any of the engine operating times acquired by the engine operating time acquiring unit exceeds the threshold, it is determined that the regeneration process is performed .
外気温度が低く、酸化触媒の活性温度領域以下であると、PMを良好に燃焼除去できず、更に失火して再生処理に失敗する可能性もある。標準温度時の閾値に基づいて再生処理をおこなう場合、再生処理に失敗すると、PMは良好に燃焼除去されずに蓄積され、再生処理失敗を繰り返すうちに、DPFの捕集能力が低下するとともに、PMの蓄積量が限界値を超えてDPFが破損する可能性がある。 If the outside air temperature is low and below the activation temperature range of the oxidation catalyst, PM cannot be burned and removed well, and there is a possibility that the regeneration process may fail due to misfire. When the regeneration process is performed based on the threshold value at the standard temperature, if the regeneration process fails, PM is accumulated without being burned and removed well, and while the regeneration process failure is repeated, the collection ability of the DPF decreases, There is a possibility that the accumulated amount of PM exceeds the limit value and the DPF is damaged.
本発明では上記のように、外気温度が所定温度より低いとき、外気温度が低くなるにしたがって再生処理の頻度を増やすように、閾値を可変に設定することにより、外気温度が低くなるにしたがって再生処理の頻度は増える。これにより頻繁に蓄積したPMを燃焼除去することで捕集能力を回復するので、外気温度が低い場合でもPMの燃焼除去を確実に行い、捕集能力低下を防止でき、DPFの破損を防止できる。 In the present invention, as described above, when the outside air temperature is lower than the predetermined temperature, the threshold value is variably set so that the frequency of the regeneration process is increased as the outside air temperature is lowered. The frequency of processing increases. As a result, the trapping ability is recovered by burning and removing the accumulated PM frequently, so even when the outside air temperature is low, the PM can be reliably removed by burning, the trapping ability can be prevented from being lowered, and the DPF can be prevented from being damaged. .
また、仮に再生処理に失敗した場合でも、頻繁に(短いインターバルで何回も)次の再生処理を試みることにより、確実に再生処理を完了させ、捕集能力低下及びDPFの破損を防止できる。 Moreover, even if the regeneration process fails, the regeneration process can be reliably completed by frequently (several times in a short interval) to complete the regeneration process, and the collection capacity can be reduced and the DPF can be prevented from being damaged.
さらに、再生処理に失敗したときに蓄積されるPMの蓄積量は、標準温度時の閾値に基づいて再生処理をおこなう場合に比べて少ない。したがって、捕集能力低下の進まないうちに次の再生処理を試みることができる。また、PMの蓄積量が限界値を超える可能性がないうちに次の再生処理を試みることができる。これにより、外気温度が低い場合でもPMの燃焼除去を確実に行い、捕集能力低下を防止でき、DPFの破損を防止できる。 Furthermore, the amount of PM accumulated when the regeneration process fails is smaller than when the regeneration process is performed based on the threshold value at the standard temperature. Therefore, the next regeneration process can be attempted before the collection ability is reduced. Further, the next regeneration process can be attempted before the accumulated amount of PM exceeds the limit value. As a result, even when the outside air temperature is low, PM can be reliably removed by combustion, a reduction in the collection ability can be prevented, and damage to the DPF can be prevented.
また、第2の発明は、第1の発明において、前記再生制御手段は、再生処理をおこなうと判断すると、前記再生手段に再生処理するものとする。 In a second aspect based on the first aspect, when the reproduction control unit determines to perform a reproduction process, the reproduction unit performs the reproduction process.
これにより、自動再生処理をおこなうことができる。 Thereby, automatic reproduction processing can be performed.
また、第3の発明は、第1の発明において、再生処理の開始を促す警告表示を行う表示手段と、再生操作手段とを更に備え、前記再生制御手段は、再生処理をおこなうと判断すると、前記表示手段に警告表示信号を出力し、前記再生操作手段から操作信号を入力すると、前記再生手段に再生処理をおこなう制御信号を出力するものとする。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the information processing apparatus further includes a display unit that displays a warning for prompting the start of the reproduction process, and a reproduction operation unit, and the reproduction control unit determines that the reproduction process is to be performed. When a warning display signal is output to the display means and an operation signal is input from the reproduction operation means, a control signal for performing a reproduction process is output to the reproduction means.
これにより、手動再生処理をおこなうことができる。 Thereby, manual regeneration processing can be performed.
本発明によれば、再生処理の頻度を増やすことにより外気温度が低い場合でもPMの燃焼除去を確実に行い、捕集能力低下及びDPFの破損を防止できる。 According to the present invention, by increasing the frequency of the regeneration process, PM can be reliably removed by combustion even when the outside air temperature is low, and the collection capacity can be reduced and the DPF can be prevented from being damaged.
<第1の実施の形態>
〜構成〜
以下、本発明の実施の形態の構成を図面を用いて説明する。
<First Embodiment>
~Constitution~
The configuration of the embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態に係わる排気浄化システム1をエンジン制御システム2と共に示す図である。排気浄化システム1とエンジン制御システム2とは、共通の制御手段であるコントロールユニット3により制御される。
FIG. 1 is a view showing an exhaust purification system 1 according to an embodiment of the present invention together with an
図1において、ディーゼルエンジン(以下、単にエンジンと記載する)21は、エンジン21の回転数を制御する電子ガバナ21aと、エンジン21からの排気ガスを外部に排出する排気管22とを備えている。
In FIG. 1, a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 21 includes an electronic governor 21 a that controls the rotational speed of the
エンジン制御システム2は、エンジン21の目標回転数を指示するエンジンコントロールダイヤル23と、エンジン21の回転数を検出するエンジン回転センサ24と、コントロールユニット3の処理機能の一部であるエンジン制御部25とを備えている。エンジン制御部25は、エンジンコントロールダイヤル23及びエンジン回転センサ24からの信号を入力し、所定の演算処理を行い、電子ガバナ21aに制御信号を出力してこれにより、エンジン21の回転数とトルクを制御する。
The
排気浄化システム1は、排気管22の途中に設けられ、エンジン21からの排気ガスに含まれるPM(Particulate Matter:以下、適宜PMと記載する)を捕集するフィルタ4bとその上流側に位置する酸化触媒4aとを有するDPF(Diesel Particulate Filter:以下、適宜DPFと記載する)4と、DPF4の上流側及び下流側の排気管22の内部の圧力を検出する第1及び第2圧力センサ41,42と、コントロールユニット3の処理機能の一部で再生処理などの制御処理をおこなう排気浄化システム制御部10と、排気浄化システム制御部10の処理結果に基づいた各種情報を表示する表示部5と、排気浄化システム制御部10の処理結果に基づいてDPF4の上流側に未然燃料を一定時間噴射する再生燃料噴射装置6と、外気温度を検出する外気温度センサ7を備えている。
The exhaust purification system 1 is provided in the middle of the
排気浄化システム制御部10は、外気温度取得部11、蓄積量閾値演算部12、エンジン稼働時間閾値演算部13、蓄積量取得部14、エンジン稼働時間取得部15、再生制御部16の処理機能を有している。
The exhaust purification
外気温度取得部11は、外気温度センサ7からのパルス信号を入力し、外気温度Tを演算し、その演算結果を蓄積量閾値演算部12、エンジン稼働時間閾値演算部13に出力する。
The outside air temperature acquisition unit 11 inputs a pulse signal from the outside air temperature sensor 7, calculates the outside air temperature T, and outputs the calculation result to the accumulation amount threshold
蓄積量閾値演算部12は、外気温度取得部11からの信号を入力し、第1特性マップ(後述する図3A参照)等に基づいて蓄積量に係る閾値Waを演算し、その演算結果を再生制御部16に出力する。
The accumulation amount threshold
エンジン稼働時間閾値演算部13は、外気温度取得部11からの信号を入力し、第2特性マップ(後述する図3B参照)等に基づいてエンジン稼働時間に係る閾値taを演算し、その演算結果を再生制御部16に出力する。
The engine operating time threshold
蓄積量取得部14は、第1圧力センサ41及び第2圧力センサ42からの各パルス信号を入力し、第3特性マップに基づきPMの蓄積量Wを演算し、その演算結果を再生制御部16に出力する。第3特性マップは第1圧力センサ41及び第2圧力センサ42の検出圧力に基づくDPF4の前後差圧と、PMの蓄積量Wとの関係を実験より定めるものであり、前後差圧が上昇するにしたがってDPF4のフィルタ4bにPMが蓄積しその蓄積量Wが増加するものとする。
The accumulation
エンジン稼働時間取得部15は、エンジン制御部25からの信号を入力し、エンジン稼働時間tを演算し、その演算結果を再生制御部16に出力する。なお、エンジン制御部25は、例えばエンジン回転センサ25からのON・OFF信号に基づきエンジン稼働時間tを演算する。また、エンジン稼働時間とは、前回再生処理をおこなってから計測したエンジン稼働時間をいう。
The engine operating
再生制御部16は、蓄積量に係る閾値Wa、エンジン稼働時間に係る閾値ta、PMの蓄積量W、エンジン稼働時間tに係る取得信号を入力し、図2に示すフローチャートの演算処理に基づいて、再生処理をおこなうか否かを判断し、再生処理をおこなうと判断すると、再生燃料噴射装置6に再生処理をおこなう制御信号を出力する。
The
図2は、再生制御部16の演算処理を示すフローチャートである。再生制御部16は、蓄積量に係る閾値Wa及びエンジン稼働時間に係る閾値taを取得し(ステップS11)、PMの蓄積量W及びエンジン稼働時間tを取得する(ステップS12)と、PMの蓄積量Wが蓄積量に係る閾値Waを超えたかどうか、すなわちW>Waであるかどうかを判定する(ステップS13)。W>Waでなければ、エンジン稼働時間tがエンジン稼働時間に係る閾値taを超えたかどうか、すなわちt>taであるかどうかを判定する(ステップS14)。ステップS13においてW>Waであるか又はステップS14においてt>taであれば、再生処理をおこなうと判断し、再生燃料噴射装置6に再生処理をおこなう制御信号を出力する(ステップS15)。ステップS14においてt>taでなければ、ステップS11に戻り、ステップS11〜14の処理を繰り返す。再生燃料噴射装置6に再生処理をおこなう制御信号を出力した後は、自動再生処理中である旨を表示する状況表示信号を表示部5に出力する(ステップS16)。
FIG. 2 is a flowchart showing the calculation process of the
以上において、再生燃料噴射装置6は、エンジン21からの燃料噴射によりこのフィルタ4bに蓄積した粒子状物質を焼却除去する再生処理をおこなう再生手段を構成し、外気温度センサ7と排気浄化システム制御部10の処理機能のうち外気温度取得部11は、外気温度を取得する外気温度取得手段を構成し、第1圧力センサ41及び第2圧力センサ42と排気浄化システム制御部10の処理機能のうち蓄積量取得部14とエンジン稼働時間取得部15は、所定の状態量を取得する状態量取得手段を構成し、排気浄化システム制御部10の処理機能のうち蓄積量閾値演算部12とエンジン稼働時間閾値演算部13と再生制御部16は、前記外気温度が低くなるにしたがって前記再生処理の頻度を増やすように、前記閾値を可変に設定し、取得した状態量と状態量に係る閾値との比較結果に基づいて再生処理をおこなうか否かを判断する再生制御手段を構成する。
In the above, the regenerated
〜動作〜
<標準温度時>
本実施の形態の再生処理の動作を説明する。
~ Operation ~
<At standard temperature>
The operation of the reproduction process of this embodiment will be described.
エンジン21からの排気ガスは排気管22を介してDPF4に導かれ、排気ガスに含まれるPMはDPF4のフィルタ4bにより捕集される。DPF4内のPMの蓄積が進むと、フィルタ4bの目詰まりが生じ、DPF4の捕集能力が低下する。
Exhaust gas from the
ここで、外気温度が標準温度の範囲内にある場合は、蓄積量閾値演算部12は、所定の蓄積量に係る閾値Wa(固定値)を演算し、エンジン稼働時間閾値演算部13は、所定のエンジン稼働時間に係る閾値ta(固定値)を演算する。
Here, when the outside air temperature is within the range of the standard temperature, the accumulation amount threshold
排気浄化システム制御部10の再生制御部16は、蓄積量に係る閾値Wa、エンジン稼働時間に係る閾値ta、PMの蓄積量W、エンジン稼働時間tに係る取得信号を入力し、W>Waであるか又はt>taであると、再生処理をおこなうと判断し、再生燃料噴射装置6に制御信号を出力する(S11→S12→S13→S15又はS11→S12→S13→S14→S15)。
The
再生燃料噴射装置6は通常の燃焼より遅いタイミングで排気管22内に一定時間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4a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更に上昇させ、その高温の排気ガスによりフィルタ4bに蓄積したPMを燃焼除去する。これによりDPF4は捕集能力を回復する。
The regenerated
排気浄化システム1が自動再生処理をおこなっている間、表示部5は自動再生処理中である旨を状況表示する(S16)。
While the exhaust purification system 1 is performing the automatic regeneration process, the
<低温度時>
外気温度Tが標準温度の範囲の下限値(例えば摂氏0度)より低い場合は、PMを良好に燃焼除去できず更に失火して再生処理が失敗する可能性もある。DPF4の目詰まりを放置しておくと、DPF4の捕集能力が低下するとともに、これに伴う諸問題を引き起こす。例えば、再生処理に失敗すると、PMは良好に燃焼除去されずに蓄積され、再生処理失敗を繰り返すうちに、DPF4の捕集能力が低下するとともに、PMの蓄積量が限界値を超えてDPF4が破損する可能性がある。
<Low temperature>
When the outside air temperature T is lower than the lower limit value (for example, 0 degrees Celsius) of the standard temperature range, PM cannot be burned and removed well, and there is a possibility that the regeneration process may fail due to misfire. If the clogging of the
ここで蓄積量閾値演算部12は、第1特性マップに基づいて蓄積量に係る閾値Wa(可変値)を演算し、エンジン稼働時間閾値演算部13は、第2特性マップに基づいてエンジン稼働時間に係る閾値ta(可変値)を演算する。
Here, the accumulation amount threshold
図3Aは、外気温度Tと蓄積量に係る閾値Waとの関係を示す第1特性マップである。外気温度Tが低くなるにしたがって蓄積量に係る閾値Waを低く設定するように、実験データに基いて事前に決めておく。 FIG. 3A is a first characteristic map showing the relationship between the outside air temperature T and the threshold value Wa relating to the accumulation amount. It is determined in advance based on experimental data so that the threshold value Wa relating to the accumulation amount is set lower as the outside air temperature T becomes lower.
図3Bは、外気温度Tとエンジン稼働時間に係る閾値taとの関係を示す第2特性マップである。外気温度Tが低くなるにしたがってエンジン稼働時間に係る閾値taを低く設定するように、実験データに基いて事前に決めておく。 FIG. 3B is a second characteristic map showing the relationship between the outside air temperature T and the threshold value ta related to the engine operating time. It is determined in advance based on experimental data so that the threshold value ta related to the engine operating time is set lower as the outside air temperature T becomes lower.
すなわち、排気浄化システム制御部10の再生制御部16は、外気温度Tが低くなるにしたがって、より低い蓄積量に係る閾値Wa及びより低いエンジン稼働時間に係る閾値taを入力する(S11)。そして、PMの蓄積量W、エンジン稼働時間tに係る取得信号を入力し、W>Waであるか又はt>taであると、再生処理をおこなうと判断し、再生燃料噴射装置7に制御信号を出力し(S12→S13→S15又はS12→S13→S14→S15)、再生処理をおこない、自動再生処理中である旨を状況表示する(S16)。
That is, the
このように、外気温度Tが低くなるにしたがって、蓄積量に係る閾値Waを低く設定するので、標準温度時に比べて少量のPM蓄積量でも再生処理をおこない、再生処理の頻度を増やすことができる。また、外気温度Tが低くなるにしたがって、エンジン稼働時間に係る閾値taを低く設定するので、標準温度時に比べて短いインターバルで再生処理をおこない、再生処理の頻度を増やすことができる。 As described above, the threshold value Wa relating to the accumulation amount is set lower as the outside air temperature T becomes lower. Therefore, the regeneration process can be performed even with a small amount of PM accumulation compared with the standard temperature, and the frequency of the regeneration process can be increased. . Further, since the threshold value ta related to the engine operating time is set lower as the outside air temperature T becomes lower, the regeneration process can be performed at a shorter interval than the standard temperature, and the frequency of the regeneration process can be increased.
これにより外気温度Tが低い場合でもDPF4は頻繁に蓄積したPMを燃焼除去することで捕集能力を回復する。すなわち外気温度が低い場合でもPMの燃焼除去を確実に行い、捕集能力低下及びDPFの破損を防止できる。
As a result, even when the outside air temperature T is low, the
また、仮に再生処理に失敗した場合でも、頻繁に(短いインターバルで何回も)次の再生処理を試みることにより、確実に再生処理を完了させ、捕集能力低下及びDPF4の破損を防止できる。
Moreover, even if the regeneration process fails, the regeneration process can be completed reliably by frequently trying the next regeneration process (several times in a short interval), and the collection capacity can be reduced and the
さらに、再生処理に失敗したときに蓄積されるPMの蓄積量は、標準温度時の閾値に基づいて再生処理をおこなう場合に比べて少ない。したがって、捕集能力低下の進まないうちに次の再生処理を試みることができる。また、PMの蓄積量が限界値を超える可能性がないうちに次の再生処理を試みることができる。これにより、外気温度が低い場合の捕集能力低下を防止でき、DPFの破損を防止できる。 Furthermore, the amount of PM accumulated when the regeneration process fails is smaller than when the regeneration process is performed based on the threshold value at the standard temperature. Therefore, the next regeneration process can be attempted before the collection ability is reduced. Further, the next regeneration process can be attempted before the accumulated amount of PM exceeds the limit value. Thereby, the collection capability fall when external temperature is low can be prevented, and damage to DPF can be prevented.
〜効果〜
以上のように本実施の形態においては、外気温度Tが低くなるにしたがって、蓄積量に係る閾値Wa及びエンジン稼働時間に係る閾値taを低く設定することにより再生処理の頻度を増やし、これにより外気温度が低い場合でもPMの燃焼除去を確実に行い、捕集能力低下及びDPFの破損を防止できる。
~effect~
As described above, in the present embodiment, as the outside air temperature T becomes lower, the frequency Wa of the regeneration process is increased by setting the threshold value Wa relating to the accumulation amount and the threshold value ta relating to the engine operating time to a lower value. Even when the temperature is low, the PM can be reliably removed by combustion, and the collection capacity can be reduced and the DPF can be prevented from being damaged.
また、仮に再生処理に失敗した場合でも、外気温度が低い場合の捕集能力低下及びDPFの破損を防止できる。 Moreover, even if the regeneration process fails, it is possible to prevent the collection ability from being lowered and the DPF from being damaged when the outside air temperature is low.
<第2の実施の形態>
図4は、本発明の第2の実施の形態に係わる排気浄化システム1Aをエンジン制御システム2と共に示す図である。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4において、本実施の形態に係わる排気浄化システム1Aは更に再生スイッチ8を備えている。また、第1の実施の形態の排気浄化システム制御部10の再生制御部16が、自動再生処理の制御をおこなうのに対し、第2の実施の形態の排気浄化システム制御部10Aの再生制御部16Aは、手動再生処理の制御をおこなう。
<Second Embodiment>
FIG. 4 is a view showing an exhaust purification system 1 </ b> A according to the second embodiment of the present invention together with the
図5は、再生制御部16Aの演算処理を示すフローチャートであり、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。再生制御部16Aは、ステップS13又はステップS14の判定を肯定すると、再生処理をおこなうと判断し、再生処理の開始を促す警告を表示する警告表示信号を表示部5に出力する(ステップS17)。そして、再生スイッチ8がONされたかどうかを判定し(ステップS18)、ONでなければその処理を繰り返し、ONであれば、再生燃料噴射装置6に再生処理をおこなう制御信号を出力する(ステップS15A)。 FIG. 5 is a flowchart showing the calculation processing of the reproduction control unit 16A. In FIG. 5, the same components as those shown in FIG. When the determination in step S13 or step S14 is affirmed, the reproduction control unit 16A determines that the reproduction process is to be performed, and outputs a warning display signal that displays a warning for prompting the start of the reproduction process to the display unit 5 (step S17). Then, it is determined whether or not the regeneration switch 8 is turned on (step S18). If not, the process is repeated. If it is on, a control signal for performing the regeneration process is output to the regeneration fuel injection device 6 (step S15A). ).
ここで、外気温度が標準温度の範囲内にある場合は、蓄積量閾値演算部12は、所定の蓄積量に係る閾値Wa(固定値)を演算し、エンジン稼働時間閾値演算部13は、所定のエンジン稼働時間に係る閾値ta(固定値)を演算する。再生制御部16Aは、蓄積量に係る閾値Wa、エンジン稼働時間に係る閾値ta、PMの蓄積量W、エンジン稼働時間tに係る取得信号を入力し、W>Waであるか又はt>taであると、再生処理をおこなうと判断し、警告表示信号を表示部5に出力する(S11→S12→S13→S17又はS11→S12→S13→S14→S17)。警告表示を認識したオペレータが再生スイッチ8を操作すると、再生制御部16Aは、再生スイッチ8から操作信号を入力し、再生燃料噴射装置6に制御信号を出力する(S18→S15A)。
Here, when the outside air temperature is within the range of the standard temperature, the accumulation amount threshold
再生燃料噴射装置6は通常の燃焼より遅いタイミングで排気管22内に一定時間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4a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更に上昇させ、その高温の排気ガスによりフィルタ4bに蓄積したPMを燃焼除去する。これによりDPF4は捕集能力を回復する。
The regenerated
外気温度Tが標準温度の範囲の下限値(例えば摂氏0度)より低い場合は、蓄積量閾値演算部12は、第1特性マップに基づいて蓄積量に係る閾値Wa(可変値)を演算し、エンジン稼働時間閾値演算部13は、第2特性マップに基づいてエンジン稼働時間に係る閾値ta(可変値)を演算する。
When the outside air temperature T is lower than the lower limit value (for example, 0 degrees Celsius) of the standard temperature range, the accumulation amount threshold
再生制御部16Aは、外気温度Tが低くなるにしたがって、より低い蓄積量に係る閾値Wa及びより低いエンジン稼働時間に係る閾値taを入力する(S11)。そして、PMの蓄積量W、エンジン稼働時間tに係る取得信号を入力し、W>Waであるか又はt>taであると、再生処理をおこなうと判断し、警告表示信号を表示部5に出力し(S12→S13→S17又はS12→S13→S14→S17)、再生スイッチ8から操作信号を入力すると、再生燃料噴射装置6に制御信号を出力し(S18→S15A)、手動再生処理をおこなう。
The regeneration control unit 16A inputs a threshold value Wa related to a lower accumulation amount and a threshold value ta related to a lower engine operating time as the outside air temperature T becomes lower (S11). Then, an acquisition signal related to the PM accumulation amount W and the engine operating time t is input, and if W> Wa or t> ta, it is determined that the regeneration process is performed, and a warning display signal is displayed on the
このように、外気温度Tが低くなるにしたがって、蓄積量に係る閾値Waを低く設定するので、標準温度時に比べて少量のPM蓄積量でも再生処理をおこない、再生処理の頻度を増やすことができる。また、外気温度Tが低くなるにしたがって、エンジン稼働時間に係る閾値taを低く設定するので、標準温度時に比べて短いインターバルで再生処理をおこない、再生処理の頻度を増やすことができる。 As described above, the threshold value Wa relating to the accumulation amount is set lower as the outside air temperature T becomes lower. Therefore, the regeneration process can be performed even with a small amount of PM accumulation compared with the standard temperature, and the frequency of the regeneration process can be increased. . Further, since the threshold value ta related to the engine operating time is set lower as the outside air temperature T becomes lower, the regeneration process can be performed at a shorter interval than the standard temperature, and the frequency of the regeneration process can be increased.
以上のように本実施の形態においても、外気温度Tが低くなるにしたがって、再生処理の頻度を増やすことができるので、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。 As described above, also in the present embodiment, since the frequency of the regeneration process can be increased as the outside air temperature T becomes lower, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
<第3の実施の形態>
第1の実施の形態の排気浄化システム制御部10の再生制御部16は自動再生処理の制御をおこない、第2の実施の形態の排気浄化システム制御部10Aの再生制御部16Aは手動再生処理の制御をおこなうものであるが、自動再生処理と手動再生処理を組み合わせてもよい。
<Third Embodiment>
The
本実施例においては、自動再生処理を手動再生処理より優先しておこなう。すなわち、自動再生処理をおこなっても良好に燃焼除去できずPMが蓄積する場合に手動再生処理をおこなう。 In this embodiment, the automatic regeneration process is performed with priority over the manual regeneration process. In other words, the manual regeneration process is performed when PM cannot be successfully burned and removed even if the automatic regeneration process is performed.
このとき、自動再生処理における蓄積量に係る閾値は手動再生処理における蓄積量に係る閾値より低く設定し、自動再生処理におけるエンジン稼働時間に係る閾値は手動再生処理におけるエンジン稼働時間に係る閾値より低く設定する。また、自動再生処理における第1特性マップは手動再生処理における第1特性マップより閾値が低くなるように設定し、自動再生処理における第2特性マップは手動再生処理における第2特性マップより閾値が低くなるように設定する。これにより、自動再生処理を手動再生処理より優先しておこなうことができる。 At this time, the threshold relating to the accumulation amount in the automatic regeneration process is set lower than the threshold relating to the accumulation amount in the manual regeneration process, and the threshold relating to the engine operating time in the automatic regeneration process is lower than the threshold relating to the engine operating time in the manual regeneration process. Set. The first characteristic map in the automatic regeneration process is set to have a lower threshold than the first characteristic map in the manual regeneration process, and the second characteristic map in the automatic regeneration process has a lower threshold than the second characteristic map in the manual regeneration process. Set as follows. Thus, the automatic regeneration process can be performed with priority over the manual regeneration process.
以上のように本実施の形態においても、第1の実施の形態及び第2の実施の形態と同様の構成を備え、同様な効果が得られる。 As described above, this embodiment also has the same configuration as the first embodiment and the second embodiment, and the same effect can be obtained.
1 排気浄化システム
2 エンジン制御システム
3,3A コントロールユニット
4 DPF
4a 酸化触媒
4b フィルタ
5 表示装置
6 再生燃料噴射装置
7 外気温度センサ
8 再生スイッチ8
10,10A 排気浄化システム制御部
11 外気温度取得部
12 蓄積量閾値演算部
13 エンジン稼働時間閾値演算部
14蓄積量取得部
15 エンジン稼働時間取得部
16,16A 再生制御部
21 エンジン
21a 電子ガバナ
22 排気管
23 エンジン回転センサ
24 エンジンコントロールダイヤル
25 エンジン制御部
41 第1圧力センサ
42 第2圧力センサ
1
DESCRIPTION OF
15 Engine operating
Claims (3)
外気温度を取得する外気温度取得手段を備え、
前記状態量取得手段は、前記所定の状態量として、前記フィルタに蓄積した粒子状物質の蓄積量を取得する蓄積量取得部と、前記エンジンの稼動時間を取得するエンジン稼動時間取得部とを備え、
前記再生制御手段は、前記閾値として前記フィルタに蓄積した粒子状物質の蓄積量に係る閾値を演算する蓄積量閾値演算部と、前記エンジンの稼動時間に係る閾値を演算するエンジン稼動時間閾値演算部とを備え、前記蓄積量閾値演算部および前記エンジン稼動時間閾値演算部によって演算される前記閾値は、前記外気温度が低くなるに従って低くなるように設定され、前記蓄積量取得部によって取得される前記フィルタの粒子状物質の蓄積量および前記エンジンの稼動時間取得部によって取得されるエンジン稼動時間のいずれかが前記閾値を超えたときに再生処理をおこなうと判断する
ことを特徴とする排気浄化システム。 A filter that is disposed in the exhaust system of the engine and collects particulate matter contained in the exhaust gas; and a regeneration means that performs a regeneration process to incinerate and remove particulate matter accumulated in the filter by fuel injection from the engine; Exhaust gas comprising state quantity acquisition means for acquiring a predetermined state quantity, and regeneration control means for determining whether or not to perform regeneration processing based on a comparison result between the acquired state quantity and a threshold value related to the state quantity In the purification system,
An outside temperature acquisition means for acquiring outside temperature is provided,
The state quantity acquisition means includes an accumulation amount acquisition unit that acquires an accumulation amount of particulate matter accumulated in the filter as the predetermined state quantity, and an engine operation time acquisition unit that acquires an operation time of the engine. ,
The regeneration control means includes an accumulation amount threshold value calculation unit that calculates a threshold value related to the accumulation amount of particulate matter accumulated in the filter as the threshold value, and an engine operation time threshold value calculation unit that calculates a threshold value related to the engine operation time. The threshold value calculated by the accumulation amount threshold value calculation unit and the engine operating time threshold value calculation unit is set to be lower as the outside air temperature is lower, and is acquired by the accumulation amount acquisition unit. An exhaust purification system, characterized in that it determines that regeneration processing is to be performed when either the accumulated amount of particulate matter in the filter or the engine operating time acquired by the engine operating time acquiring unit exceeds the threshold value .
前記再生制御手段は、再生処理をおこなうと判断すると、前記再生手段に再生処理をおこなう制御信号を出力する
ことを特徴とする排気浄化システム。 The exhaust purification system according to claim 1,
When the regeneration control unit determines to perform the regeneration process, it outputs a control signal for performing the regeneration process to the regeneration unit.
再生処理の開始を促す警告表示を行う表示手段と、再生操作手段とを更に備え、
前記再生制御手段は、再生処理をおこなうと判断すると、前記表示手段に警告表示信号を出力し、前記再生操作手段から操作信号を入力すると、前記再生手段に再生処理をおこなう制御信号を出力する
ことを特徴とする排気浄化システム。 The exhaust purification system according to claim 1,
It further comprises display means for displaying a warning prompting the start of the reproduction process, and reproduction operation means,
The reproduction control means outputs a warning display signal to the display means when judging that the reproduction processing is performed, and outputs a control signal for performing reproduction processing to the reproduction means when an operation signal is inputted from the reproduction operation means. An exhaust purification system characterized by
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