JP5219919B2 - DPF self-regeneration device for construction machinery - Google Patents
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Description
本発明は、建設機械のDPF(Diesel Particulate Filter )自己再生装置に関するものであり、特に、エンジンの暖気運転中にDPFの自己再生処理を実施できる建設機械のDPF自己再生装置に関するものである。 The present invention relates to a DPF (Diesel Particulate Filter) self-regeneration device for a construction machine, and more particularly to a DPF self-regeneration device for a construction machine capable of performing DPF self-regeneration processing during warm-up operation of an engine.
従来、油圧ショベル等の建設機械は、下部走行体上に上部旋回体が搭載され、該上部旋回体の後部にエンジンが設置されている。そして、該エンジンの排気系には、排ガス後処理装置であるDPFが設置され、該DPFは、排ガス中に含まれるカーボンを主成分とするパーティキュレートマター(Particulate Matter :粒子状物質)を吸着捕集して排ガ
スを浄化処理する。
Conventionally, a construction machine such as a hydraulic excavator has an upper swing body mounted on a lower traveling body and an engine installed at the rear of the upper swing body. The exhaust system of the engine is provided with a DPF which is an exhaust gas aftertreatment device, and the DPF adsorbs and captures particulate matter (Particulate Matter) mainly composed of carbon contained in the exhaust gas. Collect and purify the exhaust gas.
前記DPFの内部には排ガス浄化処理に伴いパーティキュレートマターが堆積し、該パーティキュレートマターの堆積量が一定値に達すると、エンジンの出力効率が低下する。このため、パーティキュレートマターを燃焼除去すべく、エンジンの燃焼温度が上昇するように運転制御してDPFの再生処理を行う必要がある(例えば、特許文献1参照)。 The particulate matter accumulates in the DPF along with the exhaust gas purification treatment, and the output efficiency of the engine decreases when the amount of particulate matter deposited reaches a certain value. For this reason, in order to burn and remove the particulate matter, it is necessary to perform an operation control so that the combustion temperature of the engine rises and to perform a regeneration process of the DPF (see, for example, Patent Document 1).
ところで、DPFの自己再生処理では、パーティキュレートマターの堆積量に応じてパーティキュレートマターの焼却除去を一定時間実施する必要があるが、従来技術では建設機械の稼動中にDPFの自己再生処理を行っているため、その分だけ建設機械の稼動効率が低下するという問題があった。 By the way, in DPF self-regeneration processing, it is necessary to carry out incineration removal of particulate matter for a certain period of time according to the amount of accumulated particulate matter, but in the conventional technology, DPF self-regeneration processing is performed while the construction machine is in operation. Therefore, there is a problem that the operation efficiency of the construction machine is lowered by that amount.
そこで、建設機械の稼動効率を低下させることなく、DPFの自己再生処理を効率良く行うために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。 Therefore, there is a technical problem to be solved in order to efficiently perform the self-regeneration processing of the DPF without reducing the operation efficiency of the construction machine, and the present invention aims to solve this problem. .
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明は、排ガス中のパーティキュレートマターを捕集するDPFを備えた建設機械のDPF自己再生装置において、エンジンキーのオンオフ状態を検出するエンジンキー状態検出手段と、該エンジンキーがオン状態になって自動暖気運転が行われる際に、エンジンの動作状態に基づきDPFの目詰まり具合を判断する目詰まり判断手段と、該DPFが目詰まり状態であるときに該DPFの自己再生処理を開始し、目詰まり状態が解消すると、自己再生処理を終了させるとともに前記自動暖気運転を終了するように制御する再生制御手段とを備えることを特徴とする建設機械のDPF自己再生装置を提供する。
The present invention has been proposed to achieve the above object, and the invention according to
この構成によれば、エンジンの自動暖気運転を行うべく、エンジンキーがオン状態になると、エンジンキーオン状態信号がエンジンキー状態検出手段から目詰まり判断手段に送信される。そして、目詰まり判断手段は、エンジンの動作状態に基づきDPFの目詰まり具合を判断し、その結果、DPFが目詰まり状態であるときには、再生制御手段によりDPFの自己再生装置が実施される。
さらに、該自己再生処理を開始し、目詰まり状態が解消すると、再生制御手段を通じて自己再生処理を終了させるとともに前記自動暖気運転を終了するように制御するので、次の自動的に機械稼動に移行することができる。
According to this configuration, when the engine key is turned on to perform the automatic warm-up operation of the engine, the engine key on state signal is transmitted from the engine key state detection unit to the clogging determination unit. Then, the clogging determining means determines the degree of clogging of the DPF based on the operating state of the engine. As a result, when the DPF is clogged, the regeneration control means implements the DPF self-regenerating device.
Further, when the self-regeneration process is started and the clogged state is resolved, the self-regeneration process is controlled through the regeneration control means and the automatic warm-up operation is terminated. can do.
請求項2記載の発明は、上記再生制御手段は、上記DPFの再生処理を行う際に、上記エンジンの吸気量及び/又は排気量を絞るように制御することを特徴とする請求項1記載の建設機械のDPF自己再生装置を提供する。
The invention according to
この構成によれば、DPFの再生処理を行う際に、エンジンの吸気量及び/又は排気量が絞られるので、エンジンの排気温度が上昇して、DPFに堆積したパーティキュレートマターが効率良く焼却除去される。 According to this configuration, when the DPF regeneration process is performed, the intake air amount and / or the exhaust air amount of the engine is reduced, so that the exhaust temperature of the engine rises and the particulate matter accumulated in the DPF is efficiently incinerated and removed. Is done.
請求項1記載の発明は、DPFの自己再生処理は、建設機械が稼動する前に、エンジンの自動暖気運転時間を利用して行うので、建設機械の稼動中にDPFの自己再生処理を行う必要がなく、その分だけ、建設機械の稼動効率を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the DPF self-regeneration process is performed using the automatic warm-up operation time of the engine before the construction machine is operated, it is necessary to perform the DPF self-regeneration process during the operation of the construction machine. Therefore, the operation efficiency of the construction machine can be improved accordingly.
請求項2記載の発明は、DPFの再生処理を行う際に、エンジンの排気温度が上昇してDPFに堆積したパーティキュレートマターを効率良く焼却除去できるので、請求項1記載の発明の効果に加えて、DPFの再生処理時間を短縮させることができる。 According to the second aspect of the present invention, when the DPF regeneration process is performed, the particulate matter deposited on the DPF can be efficiently incinerated and removed by raising the exhaust temperature of the engine. Thus, the DPF regeneration processing time can be shortened.
本発明は、建設機械の稼動効率を低下させることなく、DPFの自己再生処理を実行するという目的を達成するために、排ガス中のパーティキュレートマターを捕集するDPFを備えた建設機械のDPF自己再生装置において、エンジンキーのオンオフ状態を検出するエンジンキー状態検出手段と、該エンジンキーがオン状態になって暖気運転が行われる際に、エンジンの動作状態に基づきDPFの目詰まり具合を判断する目詰まり判断手段と、該DPFが目詰まり状態であるときに該DPFの自己再生処理を制御する再生制御手段とを備えることにより実現した。 In order to achieve the object of executing DPF self-regeneration processing without lowering the operation efficiency of a construction machine, the present invention provides a DPF self-container for a construction machine equipped with a DPF that collects particulate matter in exhaust gas. In the playback device, engine key state detection means for detecting the on / off state of the engine key, and when the engine key is turned on and the warm-up operation is performed, the degree of clogging of the DPF is determined based on the operating state of the engine. This is realized by including clogging determination means and regeneration control means for controlling self-regeneration processing of the DPF when the DPF is clogged.
以下、本発明の好適な一実施例を図1乃至図3に従って説明する。尚、本実施例はDPFの自己再生処理を自動的に制御できる建設機械に適用したものである。 A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. This embodiment is applied to a construction machine that can automatically control the self-regeneration processing of the DPF.
図1は、本実施例に係る建設機械として油圧ショベルを示す平面図である。同図において、1は下部走行体(図示せず)上に旋回自在に搭載された上部旋回体であり、該上部旋回体1の前方中央部にはブーム、アーム及びバケットから成る作業機2が上下回動可能に枢着されている。又、上部旋回体1の前方一側部にはキャブ3が設けられ、該キャブ3内にオペレータシート4が配設されている。更に、オペレータシート4の前方にはモニター5が設置されていると共に、該モニター5には機体コントローラ6が接続されている。
FIG. 1 is a plan view showing a hydraulic excavator as a construction machine according to the present embodiment. In the figure,
上部旋回体1の後部には、燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジン7が搭載され、該ディーゼルエンジン7の出力軸には油圧ポンプ8が連結されている。又、ディーゼルエンジン7には 該エンジンキーのオンオフ状態を検出するエンジンキー状態検出手段9、及びエンジン回転数検出手段(図示せず)等の各種検出手段が取り付けられ、該エンジンキー状態検出手段9等の各種検出手段は、図示しないエンジン制御装置(エンジンコントローラ)を介して機体コントローラ6に接続されている。
A diesel engine 7 having a fuel injection device is mounted at the rear of the
ディーゼルエンジン7には吸気管10及び排気管11が接続され、該吸気管10及び排気管11の途中には、吸気絞り弁12及び排気絞り弁13がそれぞれ介設されている。該吸気絞り弁12及び排気絞り弁13は、機体コントローラ6により絞り制御される。
An
更に、排気管11の下流側にはDPF14が設置されている。該DPF14は、排ガス中に含まれているパーティキュレートマター(以下、「PM〕という。)を吸着捕集して排ガスを浄化処理する。
Further, a
DPF14は、多数の小孔を有するハニカム構造のセラミック製筒体から成り、小孔の内壁面には白金などの酸化触媒が担持されている。又、DPF14には差圧検出手段15が取り付けられ、該差圧検出手段15は、排気系におけるDPF14前後の差圧、即ち、DPF14の上流側排気圧と該DPF14の下流側排気圧との差を常時検出する。
The
更に、DPF14の内部には排ガス中のPMを吸着捕集するに伴い該PMが堆積するが、該PMの堆量が所定値(限界堆積値又は自己再生開始値)に達したときは、機体コントローラ6から自己再生処理指令信号が出力されて、DPF14の自己再生処理が自動的に実施される。
Further, the PM accumulates in the
図2は機体コントローラ6の構成例を示す。同図に示すように、機体コントローラ6は主としてマイクロコンピュータから構成され、入力部61、記憶手段62、計時手段63、目詰まり判断手段64、再生制御手段65、弁絞り制御手段66及び出力部67などから構成されている。入力部61にはエンジンキー状態検出手段9からエンジンキーのオンオフ状態信号が入力されるとともに、差圧検出手段15からDPF14前後の差圧信号が入力される。
FIG. 2 shows a configuration example of the
前記記憶手段62には、差圧検出手段15の検出結果と、DPF14の目詰まり具合(PM堆積量)との関係を示すマップデータ、並びにDPF14の自己再生処理プログラム等の情報が格納されている。又、計時手段63は前記自己再生処理時間などを計測する。
The storage means 62 stores map data indicating the relationship between the detection result of the differential pressure detection means 15 and the degree of clogging (PM deposition amount) of the
更に、目詰まり判断手段64は、油圧ショベルの機械稼働を操作する前に、エンジンキー状態検出手段9からオン状態信号が出力された時に、差圧検出手段15からの差圧信号に基づいて、前記マップデータを参照しながらDPF14が目詰まり状態であるか否かを判断する。この場合、DPF14の目詰まり状態の判断結果は、出力部67からモニター5に送信されて、該モニター5上にてリアルタイムで画面表示される。
Further, the clogging determination means 64 is based on the differential pressure signal from the differential pressure detection means 15 when the on-state signal is output from the engine key state detection means 9 before operating the machine of the hydraulic excavator. It is determined whether or not the
又、再生制御手段65は、DPF14が目詰まり状態である時に、自己再生駆動手段16に自己再生指令信号を出力してDPF14の自己再生処理を実行させる。更に、弁絞り制御手段66は、DPF14が目詰まり状態である時に、吸気絞り弁12及び/又は排気絞り弁13に弁絞り指令信号を出力して、吸気絞り弁12及び/又は排気絞り弁13の開弁量を絞るように制御する。
Further, the regeneration control means 65 outputs a self-regeneration command signal to the self-regeneration drive means 16 when the
次に、図3を参照しながら本実施例のDPF自己再生処理装置の作用について詳述する。先ず、油圧ショベルの機械稼動を操作する前に、オペレータがエンジンキーをオン操作してディーゼルエンジン7の暖気運転を行う。その際、エンジンキー状態検出手段9からエンジンキーオン信号が出力され、該エンジンキーオン信号がエンジン制御装置を介して機体コントローラ6に送信される(ステップS1)。
Next, the operation of the DPF self-regeneration processing apparatus of this embodiment will be described in detail with reference to FIG. First, before operating the machine operation of the hydraulic excavator, the operator turns on the engine key to perform the warm-up operation of the diesel engine 7. At that time, an engine key-on signal is output from the engine key state detection means 9, and the engine key-on signal is transmitted to the
このとき機体コントローラ6には差圧検出手段15から差圧信号が入力され、該差圧信号に基づき目詰まり判断手段64は前記マップデータを参照しながら、DPF14が目詰まり状態であるか否かを判断する(ステップS2)。その結果、DPF14が目詰まり状
態でない場合は暖気運転を所定時間実行する(ステップS3)。そして、暖気運転が終了すると、そのあと油圧ショベルの作業機械が稼動する(ステップS4及びS5)。
At this time, a differential pressure signal is input from the differential pressure detection means 15 to the
一方、目詰まり判断手段64によりDPF14が目詰まり状態であると判断された場合は、再生制御手段65から自己再生駆動手段16に自己再生指令信号が出力されて、DPF14の自己再生処理が行われる(ステップS6)。この自己再生処理では、例えば、ディーゼルエンジン7を高負荷運転に自動的に切り換えて、該ディーゼルエンジン7の排気温度を上昇させることにより、DPF14に堆積したPMが速やかに燃焼除去される。
On the other hand, when the clogging determination means 64 determines that the
本実施例では、DPF14の自己再生処理を行う時、弁絞り制御手段66から吸気絞り弁12及び/又は排気絞り弁13に弁絞り指令信号が出力されて、吸気絞り弁12及び/又は排気絞り弁13の開弁量を絞るように制御する。この後、所定時間経過してDPF14の目詰まり状態が解消すると、自己再生処理制御を解除するとともに暖気運転を終了し(ステップS7)、この後、ステップS5の油圧ショベルの機械稼動に移行する。
In the present embodiment, when the self-regeneration process of the
叙上の如く本発明によると、ディーゼルエンジン7の暖気運転を行う際、目詰まり判断手段64からDPF目詰まり信号が出力された場合には、再生制御手段65によりDPF14の自己再生処理が実施される。斯くして、油圧ショベルが稼動する前に、ディーゼルエンジン7の暖気運転時間を利用してDPF14の自己再生処理を行うので、油圧ショベルの稼動中に、DPF14の自己再生処理を行う必要がなく、その分だけ油圧ショベルの稼動効率が向上する。
According to the present invention as the ordination, when performing the warming up of the diesel engine 7, when the DPF clogging signal from clogging determination means 64 is output by the
又、DPF14の再生処理を行う際に、ディーゼルエンジン7の吸気量及び/又は排気量が絞られるので、ディーゼルエンジン7の排気温度が上昇する。従って、DPF14に堆積したPMを効率良く焼却除去でき、DPF14の再生処理時間が大幅に短縮する。
Further, when the regeneration process of the
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。 It should be noted that the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and the present invention naturally extends to the modified ones.
本発明は、DPFの自己再生処理を自動的に制御する機能を具備しない建設機械又は車両にも適用することができる。 The present invention can also be applied to a construction machine or a vehicle that does not have a function of automatically controlling the self-regeneration processing of the DPF.
6 機体コントローラ
7 ディーゼルエンジン
9 エンジンキー状態検出手段
10 吸気管
11 排気管
12 吸気絞り弁
13 排気絞り弁
14 DPF
15 差圧検出手段
64 目詰まり判断手段
65 再生制御手段
66 弁絞り制御手段
6 Airframe controller 7
15 Differential pressure detection means 64 Clogging judgment means 65 Regeneration control means 66 Valve throttle control means
Claims (2)
2. The DPF self-regeneration device for a construction machine according to claim 1, wherein the regeneration control means controls to reduce the intake air amount and / or the exhaust air amount of the engine when the DPF self-regenerates.
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