JP5320123B2 - Work vehicle and control method of work vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、作業車両および作業車両の制御方法に関する。 The present invention relates to a work vehicle and a work vehicle control method.
作業車両には、エンジンから排出される排気ガス中のパーティキュレート(粒子状物質)を捕集するフィルタが備えられたものがある。このフィルタに捕集されたパーティキュレートの一部は、排気ガスによる高温雰囲気中において燃焼するが、排気ガスの温度が十分に高くない場合には、捕集したパーティキュレートがフィルタに堆積し続けることになる。そして、パーティキュレートの堆積量が増大すると、フィルタの機能が低下する恐れがある。 Some work vehicles include a filter that collects particulates (particulate matter) in exhaust gas discharged from an engine. Part of the particulates collected by this filter burns in a high-temperature atmosphere of exhaust gas, but if the exhaust gas temperature is not sufficiently high, the collected particulates will continue to accumulate on the filter. become. And when the amount of particulate deposition increases, the function of the filter may deteriorate.
そこで、従来の作業車両では、排気ガスの温度を上昇させることによりフィルタに堆積したパーティキュレートの燃焼を促進させるフィルタ再生処理が行われている。例えば、特許文献1に記載の作業車両では、吸込み空気の冷却を抑制することによって、排気ガスの温度を上昇させ、フィルタに担持された触媒の活性温度域まで加熱させている。また、特許文献2に記載の作業車両では、エンジンの燃料噴射制御により、排気ガス中に燃料を添加して、この燃料の反応熱によって排気ガスの温度を上昇させている。
Therefore, in a conventional work vehicle, a filter regeneration process for promoting combustion of particulates accumulated on the filter by increasing the temperature of the exhaust gas is performed. For example, in the work vehicle described in
しかし、上記のようなフィルタ再生処理が行われても、パーティキュレートの堆積量が増大し続ける場合がある。本願の発明者の研究によれば、エンジンの出力トルクと回転数との状態により、上記のようなフィルタ再生処理が行われても、パーティキュレートの燃焼が十分に進まず、パーティキュレートが堆積し続ける場合があることが分かった。例えば、エンジンの出力トルクが小さく、且つ、エンジン回転数が高い状態で作業車両が運転されている場合には、フィルタ再生処理が行われても、パーティキュレートの燃焼が十分に進まない。エンジンの出力トルクが小さい場合には、排気ガスの温度が十分に高くならず、また、エンジン回転数が高いと、エンジンからの排気ガスの流速が高くなることにより排気ガスの温度が上昇し難くなるからである。一方、エンジンの出力トルクが小さくても、エンジン回転数が低ければ、パーティキュレートの燃焼が進み易くなることも分かった。 However, even when the filter regeneration process as described above is performed, the amount of particulate deposition may continue to increase. According to the research of the inventors of the present application, even if the filter regeneration process as described above is performed depending on the state of the output torque and the rotational speed of the engine, the combustion of the particulate does not proceed sufficiently, and the particulate is accumulated. It turns out that there is a case to continue. For example, when the work vehicle is operated in a state where the output torque of the engine is small and the engine speed is high, even if the filter regeneration process is performed, the combustion of the particulates does not proceed sufficiently. When the output torque of the engine is small, the temperature of the exhaust gas is not sufficiently high, and when the engine speed is high, the flow rate of the exhaust gas from the engine becomes high and the temperature of the exhaust gas is difficult to rise. Because it becomes. On the other hand, it was found that even when the engine output torque is small, the combustion of the particulates is easy to proceed if the engine speed is low.
本発明は、上記の知見に基づくものであり、フィルタに堆積したパーティキュレートの燃焼を促進させることができる作業車両およびその制御方法を提供することにある。 The present invention is based on the above findings, and it is an object of the present invention to provide a work vehicle that can promote combustion of particulates accumulated on a filter and a control method thereof.
第1発明に係る作業車両は、エンジンと、油圧ポンプと、作業機と、フィルタと、フィルタ再生部と、堆積量検知部と、操作部と、回転数設定部と、制御部と、を備える。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。作業機は、油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動される。フィルタは、エンジンからの排気ガス中のパーティキュレートを捕集する。フィルタ再生部は、排気ガスの温度を上昇させることにより、フィルタに捕集されたパーティキュレートを燃焼させるフィルタ再生処理を行う。堆積量検知部は、フィルタでのパーティキュレートの堆積量を検知する。操作部は、作業機の動作又は車両の走行を制御するために操作される。回転数設定部は、エンジンの目標回転数を設定するために操作される。制御部は、パーティキュレートの堆積量が所定の第1閾値以上となった場合には、第1再生制御を行う。第1再生制御は、回転数設定部によって設定された第1回転数を目標回転数としてエンジンを制御すると共に、フィルタ再生部にフィルタ再生処理を実行させる制御である。また、制御部は、パーティキュレートの堆積量が第1閾値より大きい第2閾値以上となった場合には、第2再生制御を行う。第2再生制御は、第1回転数より小さい第2回転数を目標回転数としてエンジンを制御すると共に、フィルタ再生部にフィルタ再生処理を実行させる制御である。そして、制御部は、第2再生制御中に操作部が操作された場合には、エンジンの目標回転数を第2回転数から増大させる。 A work vehicle according to a first aspect of the present invention includes an engine, a hydraulic pump, a work implement, a filter, a filter regeneration unit, a deposition amount detection unit, an operation unit, a rotation speed setting unit, and a control unit. . The hydraulic pump is driven by the engine. The work machine is driven by hydraulic oil discharged from a hydraulic pump. The filter collects particulates in the exhaust gas from the engine. The filter regeneration unit performs a filter regeneration process for burning the particulates collected by the filter by increasing the temperature of the exhaust gas. The accumulation amount detection unit detects the accumulation amount of particulates on the filter. The operation unit is operated to control the operation of the work machine or the traveling of the vehicle. The engine speed setting unit is operated to set a target engine speed. The control unit performs the first regeneration control when the particulate accumulation amount is equal to or greater than a predetermined first threshold value. The first regeneration control is control for controlling the engine using the first rotational speed set by the rotational speed setting unit as a target rotational speed, and causing the filter regeneration unit to execute the filter regeneration process. In addition, the control unit performs the second regeneration control when the particulate accumulation amount is equal to or greater than the second threshold value that is greater than the first threshold value. The second regeneration control is control for controlling the engine with a second rotational speed smaller than the first rotational speed as a target rotational speed, and causing the filter regeneration unit to execute a filter regeneration process. Then, when the operation unit is operated during the second regeneration control, the control unit increases the target engine speed from the second engine speed.
第2発明に係る作業車両の制御方法は、エンジンと、油圧ポンプと、作業機と、フィルタと、フィルタ再生部と、堆積量検知部と、操作部と、回転数設定部と、を備える作業車両の制御方法である。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。作業機は、油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動される。フィルタは、エンジンからの排気ガス中のパーティキュレートを捕集する。フィルタ再生部は、排気ガスの温度を上昇させることにより、フィルタに捕集されたパーティキュレートを燃焼させるフィルタ再生処理を行う。堆積量検知部は、フィルタでのパーティキュレートの堆積量を検知する。操作部は、作業機の動作又は車両の走行を制御するために操作される。回転数設定部は、エンジンの目標回転数を設定するために操作される。そして、この制御方法は、以下のステップを備える。
・パーティキュレートの堆積量が所定の第1閾値以上となった場合には、回転数設定部によって設定された第1回転数を目標回転数としてエンジンを制御すると共にフィルタ再生部にフィルタ再生処理を実行させる第1再生制御を行うステップ。
・パーティキュレートの堆積量が第1閾値より大きい第2閾値以上となった場合には、第1回転数より小さい第2回転数を目標回転数としてエンジンを制御すると共にフィルタ再生部にフィルタ再生処理を実行させる第2再生制御を行うステップ。
・第2再生制御中に操作部が操作された場合にはエンジンの目標回転数を第2回転数から増大させるステップ。
A work vehicle control method according to a second invention includes an engine, a hydraulic pump, a work implement, a filter, a filter regeneration unit, a deposition amount detection unit, an operation unit, and a rotation speed setting unit. A vehicle control method. The hydraulic pump is driven by the engine. The work machine is driven by hydraulic oil discharged from a hydraulic pump. The filter collects particulates in the exhaust gas from the engine. The filter regeneration unit performs a filter regeneration process for burning the particulates collected by the filter by increasing the temperature of the exhaust gas. The accumulation amount detection unit detects the accumulation amount of particulates on the filter. The operation unit is operated to control the operation of the work machine or the traveling of the vehicle. The engine speed setting unit is operated to set a target engine speed. The control method includes the following steps.
When the particulate accumulation amount exceeds a predetermined first threshold, the engine is controlled with the first rotation speed set by the rotation speed setting unit as the target rotation speed, and the filter regeneration process is performed on the filter regeneration unit. Performing the first regeneration control to be executed;
When the accumulated amount of particulates is equal to or greater than a second threshold value that is greater than the first threshold value, the engine is controlled with the second rotation number that is smaller than the first rotation number as the target rotation number, and the filter regeneration unit performs filter regeneration processing. Performing the second regeneration control to execute.
A step of increasing the target engine speed from the second engine speed when the operation unit is operated during the second regeneration control.
本発明に係る作業車両および作業車両の制御方法では、パーティキュレートの堆積量が所定の第1閾値以上となった場合には、フィルタ再生部がフィルタ再生処理を実行する。また、回転数設定部によって設定された第1回転数を目標回転数としてエンジンが制御される。このとき、エンジンの出力トルクと回転数とが、上述したような、フィルタ再生処理を行ってもパーティキュレートの燃焼が十分に進まない領域(以下、「通常再生不可能領域」と呼ぶ)ではない領域(以下、「通常再生可能領域」と呼ぶ)で、作業車両が運転されている場合には、フィルタ再生処理が実行されることによって、パーティキュレートの堆積量が低減する。 In the work vehicle and the work vehicle control method according to the present invention, the filter regeneration unit performs the filter regeneration process when the particulate accumulation amount is equal to or greater than a predetermined first threshold value. Further, the engine is controlled with the first rotation speed set by the rotation speed setting unit as the target rotation speed. At this time, the output torque and the rotational speed of the engine are not in the region where the particulate combustion does not sufficiently proceed even if the filter regeneration process is performed as described above (hereinafter referred to as “normally unreproducible region”). When the work vehicle is in operation in an area (hereinafter referred to as “normally reproducible area”), the amount of particulate accumulation is reduced by executing the filter regeneration process.
一方、エンジンの出力トルクと回転数とが通常再生不可能領域で、作業車両が運転されている場合には、フィルタ再生処理が実行されても、パーティキュレートの堆積量は増大し続ける。そして、パーティキュレートの堆積量が第2閾値以上となった場合には、第1回転数より小さい第2回転数を目標回転数としてエンジンが制御されると共に、フィルタ再生部がフィルタ再生処理を実行する。これにより、エンジンの出力トルクと回転数とが通常再生不可能領域にある状態で、作業車両が運転されている場合であっても、強制的にエンジン回転数を低下させることにより、フィルタに堆積したパーティキュレートの燃焼を促進させることができる。 On the other hand, when the engine output torque and the rotational speed are in a region where normal regeneration is not possible and the work vehicle is being operated, the amount of particulate accumulation continues to increase even when the filter regeneration process is executed. When the particulate accumulation amount is equal to or greater than the second threshold value, the engine is controlled with the second rotational speed smaller than the first rotational speed as the target rotational speed, and the filter regeneration unit performs the filter regeneration process. To do. As a result, even when the work vehicle is being operated in a state where the engine output torque and the rotational speed are in a range where the engine cannot be normally regenerated, the engine rotational speed is forcibly reduced to accumulate on the filter. The burning of the particulates can be promoted.
また、エンジン回転数の低減は、パーティキュレートの堆積量が第2閾値以上になった場合に行われる。従って、エンジン回転数の低下は、フィルタ再生処理のみではパーティキュレートを十分に燃焼させることができない場合に実行され、フィルタ再生処理のみでパーティキュレートを十分に燃焼させることができる場合には実行されない。このため、作業効率が低下することを抑えることができる。 The engine speed is reduced when the particulate accumulation amount is equal to or greater than the second threshold. Therefore, the decrease in the engine speed is performed when the particulates cannot be sufficiently burned only by the filter regeneration process, and is not performed when the particulates can be sufficiently burned only by the filter regeneration process. For this reason, it can suppress that work efficiency falls.
さらに、第2再生制御によってエンジン回転数が低下した状態で操作部が操作された場合には、エンジンの目標回転数が第2回転数から増大する。これにより、車両を走行させたり作業機の操作を行ったりする必要があるときには、一時的にエンジン回転数を増大させることができる。これにより、非常時に車両の走行又は作業機の操作が適切に行えなくなることを抑えることができる。 Furthermore, when the operation unit is operated in a state where the engine speed is decreased by the second regeneration control, the target engine speed of the engine increases from the second speed. Thereby, when it is necessary to run the vehicle or operate the work implement, the engine speed can be temporarily increased. Thereby, it can suppress that driving | running | working of a vehicle or operation of a working machine cannot be performed appropriately at the time of emergency.
本発明では、フィルタに堆積したパーティキュレートの燃焼を促進させることができる。また、作業効率の低下を抑えることができる。さらに、非常時に車両の走行又は作業機の操作が適切に行えなくなることを抑えることができる。 In the present invention, combustion of particulates deposited on the filter can be promoted. In addition, a decrease in work efficiency can be suppressed. Furthermore, it is possible to prevent the vehicle from running or operating the work machine from being appropriately performed in an emergency.
<外観構成>
本発明の一実施形態に係る油圧ショベル1を図1に示す。この油圧ショベル1は、走行体2と、旋回体3と、作業機4とを備えている。
<Appearance configuration>
A
走行体2は、一対の走行装置11,12を有する。各走行装置11,12は、履帯13,14と走行モータ(図示せず)とを有し、履帯13,14が走行モータによって駆動されることによって、油圧ショベル1を走行させる。
The traveling
旋回体3は、走行体2上に載置されている。旋回体3は、図示しない旋回モータによって走行体2上において旋回する。また、旋回体3の前部左側位置には運転室15が設けられている。
The
作業機4は、旋回体3の前部中央位置に取り付けられており、ブーム21、アーム22、バケット23を有する。ブーム21の基端部は、旋回体3に回転可能に連結されている。また、ブーム21の先端部はアーム22の基端部に回転可能に連結されている。アーム22の先端部は、バケット23に回転可能に連結されている。また、ブーム21、アーム22およびバケット23のそれぞれに対応するように油圧シリンダ(ブームシリンダ24、アームシリンダ25およびバケットシリンダ26)が配置されている。これらの油圧シリンダ24〜26が駆動されることによって作業機4が駆動され、これにより、掘削等の作業が行われる。
The work machine 4 is attached to the front center position of the revolving
<油圧システムの構成>
次に、油圧ショベル1が備える油圧システムの構成を図2に示す。この油圧システムは、油圧ポンプ31がエンジン32によって駆動され、油圧ポンプ31から吐出された作動油が操作弁33を介して、ブームシリンダ24、アームシリンダ25、バケットシリンダ26、走行モータ、旋回モータなどの油圧アクチュエータに供給および排出されるように構成されている。油圧アクチュエータへの油圧の供給および排出が制御されることにより、作業機4の動作、旋回体3の旋回、および走行体2の走行動作が制御される。
<Configuration of hydraulic system>
Next, a configuration of a hydraulic system provided in the
エンジン32は、ディーゼルエンジンであり、燃料噴射装置34からの燃料の噴射量が調整されることにより、エンジン32の出力が制御される。燃料噴射量の調整は、燃料噴射装置34がエンジンコントローラ35によって制御されることで行われる。なお、エンジン32の実回転数は、回転数センサ36にて検出され、その検出信号は、エンジンコントローラ35およびポンプコントローラ37にそれぞれ入力される。
The
油圧ポンプ31は、エンジン32によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ31から吐出された作動油は、後述する操作弁33を介して油圧アクチュエータに供給される。また、油圧ポンプ31から吐出された作動油は、自己圧減圧弁38によって一定の圧力に減圧されて、各種のバルブのパイロット用に供給される。
The
油圧ポンプ31は、斜板41の傾転角が制御されることにより吐出容量を制御可能な可変容量型の油圧ポンプである。斜板41には、図示しないサーボピストンが連結されており、サーボピストンが駆動されることによって斜板41の傾転角が制御される。これにより、油圧ポンプ31の吐出容量が制御される。サーボピストンを駆動するための油圧は、サーボバルブ42によって制御される。サーボバルブ42は、サーボバルブ42に供給されるパイロット圧に応じて、サーボピストンへ供給する油圧を制御する。このパイロット圧は、PCバルブ44およびLSバルブ43を介してサーボバルブ42に供給される。これにより、図3に示すような、ポンプ吸収トルク特性が得られる(ラインPL1,PL2参照)。
The
LSバルブ43は、油圧ポンプ31の吐出圧と油圧アクチュエータの負荷圧との差圧が一定になるようにサーボバルブ42へのパイロット圧を制御する。
The
PCバルブ44は、油圧ポンプ31の吸収トルク(以下、「ポンプ吸収トルク」と呼ぶ)が一定となるようにサーボバルブ42へのパイロット圧を制御する。また、ポンプ吸収トルクは、PC−EPCバルブ47からPCバルブ44に供給されるパイロット圧によって制御される。PC−EPCバルブ47は、電磁制御弁であり、ポンプコントローラ37からの信号によって電気的に制御される。
The
なお、油圧ポンプ31の吐出圧(以下、「ポンプ圧」と呼ぶ)は、油圧センサ51によって検出され、その検出信号は、ポンプコントローラ37に入力される。
The discharge pressure of the hydraulic pump 31 (hereinafter referred to as “pump pressure”) is detected by the
操作弁33は、油圧アクチュエータに対応して設けられる油圧パイロット操作式の方向制御弁の集合体である。操作弁33は、後述する操作装置60の操作に応じて制御され、各油圧アクチュエータに供給される油圧を制御する。
The
操作装置60は、運転室15内に設けられており、各種の動作を指令するためにオペレーターによって操作される。操作装置60は、燃料ダイヤル61、走行レバー62、作業機レバー63、機械モニタ64などを有する。
The operating
燃料ダイヤル61は、エンジン32の目標回転数を設定するためにオペレーターによって操作される部材である。燃料ダイヤル61が操作されると、燃料ダイヤル61の操作量に応じたスロットル信号がポンプコントローラ37を介してエンジンコントローラ35に入力される。
The
走行レバー62は、油圧ショベル1の走行を制御するためにオペレーターによって操作される部材である。走行レバー62が操作されると、その操作内容に対応したパイロット圧が操作弁33に供給される。これにより、走行モータへの供給油圧が制御され、油圧ショベル1の走行動作が制御される。なお、走行レバー62の操作内容に対応したパイロット圧は、油圧センサ52によって検出され、その検出信号がポンプコントローラ37に入力される。
The
作業機レバー63は、作業機4の動作を制御するためにオペレーターによって操作される部材である。作業機レバー63が操作されると、その操作内容に対応したパイロット圧が操作弁33に供給される。これにより、ブームシリンダ24、アームシリンダ25、バケットシリンダ26、旋回モータへの供給油圧が制御され、作業機4の動作および旋回体3の旋回動作が制御される。なお、作業機レバー63の操作内容に対応したパイロット圧は、油圧センサ53によって検出され、その検出信号がポンプコントローラ37に入力される。
The
機械モニタ64は、ポンプコントローラ37から各種の信号を受け取り、燃料量や水温などの各種の情報を表示する。また、機械モニタ64は、後述するDPF69の再生処理に関する警告表示を出力する。機械モニタ64は、油圧ショベル1の各種の設定を入力するための操作ボタンを有しており、例えば、機械モニタ64によって作業モードを選択することができる。作業モードには、例えば、高出力を優先させるモードおよび燃費を優先させるモードなどがある。後述する制御部30は、選択された作業モードおよび運転状況に応じて、最適なエンジントルクおよびポンプ吸収トルクを選択する。なお、機械モニタ64が操作されると、その操作信号がポンプコントローラ37に入力される。
The machine monitor 64 receives various signals from the
制御部30は、エンジンコントローラ35と、ポンプコントローラ37とを有する。
The
エンジンコントローラ35には、複数のエンジン出力トルク特性に対応した目標噴射特性がマップ化されて記憶されている。エンジン出力トルク特性は、エンジンの出力トルクと回転数との関係を示すものであり、その一例を図3に示す(ラインEL1参照)。エンジンコントローラ35は、燃料ダイヤル61からのスロットル信号および設定された作業モードに応じて、エンジン出力トルク特性を選択し、選択したエンジン出力トルク特性に基づいて燃料噴射装置34を制御する。
In the
ポンプコントローラ37は、PC−EPCバルブ47を制御することによって、ポンプ吸収トルクを制御する。ポンプコントローラ37には、作業モードや運転状況に基づいて設定される複数のポンプ吸収トルク特性がマップ化されて記憶されている。ポンプ吸収トルク特性は、ポンプ吸収トルクと、エンジン回転数との関係を示すものである。ポンプ吸収トルク特性の一例を図3に示す(ラインPL1、PL2参照)。ポンプコントローラ37は、設定された作業モードなどに応じてポンプ吸収トルク特性を選択する。そして、選択されたポンプ吸収トルク特性と実際のエンジン回転数とに基づいて、ポンプ吸収トルクがエンジン出力トルクとマッチング点(例えば、図3のマッチング点M1又はM2)でマッチングするように、PC−EPCバルブ47を制御する。
The
<排気ガス浄化部6の構成>
また、この油圧ショベル1は、図4に示す排気ガス浄化部6を備えている。排気ガス浄化部6は、エンジン32に接続されており、エンジン32からの排気ガスを浄化する装置である。排気ガス浄化部6は、第1処理部55、第2処理部56、第1補助処理部57、及び、第2補助処理部58を有する。
<Configuration of exhaust gas purification unit 6>
Further, the
第1処理部55は、酸化触媒がコーティングされたディーゼルパーティキュレートフィルタ69(以下「DPF69」)を有しており、排気ガス中のパーティキュレート(粒子状物質)を捕集すると共に、排気ガス中の一酸化窒素を酸化して二酸化窒素を生成する。二酸化窒素は、排気ガスのような高温雰囲気中では不安定であり、酸素を放出して一酸化窒素に戻る。そして、放出された酸素の酸化力により、DPF69に堆積したパーティキュレートが燃焼する。一酸化窒素、および、一酸化窒素に戻りきれなかった二酸化窒素は、第1補助処理部57に送られる。なお、DPF69の材質としては、コージェライト、炭化珪素などのセラミックス、又は、ステンレス、アルミニウム等の金属が用いられる。
The
第1処理部55の上流側と下流側とには、それぞれ第1圧力センサ71と、第2圧力センサ72とが設けられている。第1圧力センサ71は、DPF69の上流側において排気ガスの圧力を検知する。第2圧力センサ72は、DPF69の下流側において排気ガスの圧力を検知する。第1圧力センサ71および第2圧力センサ72によって検知された排気ガスの圧力は、それぞれ検知信号としてエンジンコントローラ35に送られる。
A
第1補助処理部57は、加水分解触媒を有しており、液体還元剤ポンプ67から供給される液体還元剤中の尿素を分解してアンモニアを生成する。第1処理部55と第1補助処理部57とは、連絡管65によって接続されており、液体還元剤タンク59から液体還元剤ポンプ67を介して連絡管65を通る排気ガスに液体還元剤が供給される。
The first
第2処理部56は、SCR(Selective Catalytic Reduction:選択還元触媒)方式の触媒コンバーターであり、ゼオライト、バナジウム等の卑金属からなる尿素脱硝触媒(DeNOx触媒)を有する。尿素脱硝触媒は、尿素から得られたアンモニアと排気ガス中のNOxとを反応させ、NOxを窒素と酸素に分解して浄化する。
The
第2補助処理部58は、酸化触媒を有しており、第2処理部56において残ったアンモニアを酸化し、窒素と水とに分解して無害化する。第2補助処理部58において処理された排気ガスは、排気管68を介して外部に排出される。
The second
上記のように、排気ガス中のパーティキュレートは、DPF69に捕集される。DPF69に堆積したパーティキュレートは、排気ガスによる高温雰囲気中で燃焼するが、通常運転時の排気ガスの温度ではDPF69に堆積したパーティキュレートを完全には燃焼させることはできない。そこで、この油圧ショベル1では、エンジンコントローラ35が、図5および図6のフローチャートに示すようなフィルタ再生処理制御を行うことにより、DPF69に堆積したパーティキュレートを処理してDPF69の再生を行う。
As described above, the particulates in the exhaust gas are collected in the
まず、第1ステップS1では、パーティキュレートの堆積量Mが検知される。ここでは、エンジンコントローラ35は、第1圧力センサ71および第2圧力センサ72からの検知信号に基づいて、DPF69の上流側および下流側での排気ガスの差圧を算出する。そして、算出した差圧に基づいて、パーティキュレートのDPF69での堆積量Mが算出される。
First, in the first step S1, the particulate accumulation amount M is detected. Here, the
ステップS2では、堆積量Mが所定の第1閾値M1以上であるか否かが判定される。堆積量Mが所定の第1閾値M1以上である場合にはステップS3に進む。 In step S2, it is determined whether or not the accumulation amount M is equal to or greater than a predetermined first threshold value M1. If the accumulation amount M is equal to or greater than the predetermined first threshold value M1, the process proceeds to step S3.
ステップS3では、堆積量Mが所定の第2閾値M2より少ないか否かが判定される。第2閾値M2は第1閾値M1よりも大きな値である。堆積量Mが第2閾値M2より少ない場合にはステップS4に進む。 In step S3, it is determined whether or not the accumulation amount M is smaller than a predetermined second threshold M2. The second threshold value M2 is larger than the first threshold value M1. When the accumulation amount M is less than the second threshold value M2, the process proceeds to step S4.
ステップS4では、所定の警告表示が機械モニタ64に出力される。例えば警告表示として、堆積量Mのレベルを意味する「L01」のような警告コードが表示される。
In step S4, a predetermined warning display is output to the
また、ステップS5において、フィルタ再生処理が実行される。フィルタ再生処理では、エンジン32において圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射が行われるように、燃料噴射装置34が制御される。このような燃料噴射が行われると、ポスト噴射により排気ガス中に、主として炭化水素(HC)を含む未燃の燃料が添加され、この未燃の燃料を含む排気ガスがエンジン32から排出される。そして、排気ガス中の炭化水素が、DPF69に担持された触媒によって酸化反応したときの反応熱により、排気ガスの温度が上昇する。これにより、DPF69でのパーティキュレートの燃焼が促進され、DPF69が再生される。
In step S5, filter regeneration processing is executed. In the filter regeneration process, the
以上のように、堆積量Mが第1閾値M1以上且つ第2閾値M2未満である場合には、第1再生制御が行われる。第1再生制御では、機械モニタ64にレベル1の警告表示が表示され、燃料ダイヤル61によって設定された回転数(第1回転数)を目標回転数としてエンジン32が制御されると共に、フィルタ再生処理が実行される。
As described above, when the accumulation amount M is not less than the first threshold value M1 and less than the second threshold value M2, the first regeneration control is performed. In the first regeneration control, a
次に、ステップS6において、堆積量Mが所定の第3閾値M3より少なくなったか否かが判定される。第3閾値M3は、第1閾値M1以下の値である。堆積量Mが第3閾値M3より少なくなった場合には、ステップS7に進む。 Next, in step S6, it is determined whether or not the deposition amount M has become smaller than a predetermined third threshold value M3. The third threshold value M3 is a value equal to or less than the first threshold value M1. When the accumulation amount M becomes smaller than the third threshold value M3, the process proceeds to step S7.
ステップS7では、フィルタ再生処理が停止される。また、ステップS8において、警告表示が解除される。 In step S7, the filter regeneration process is stopped. In step S8, the warning display is canceled.
ステップS6において、堆積量Mが第3閾値M3以上である場合には、ステップS4に戻り、警告表示とフィルタ再生処理が維持される。 In step S6, if the accumulation amount M is greater than or equal to the third threshold value M3, the process returns to step S4, and the warning display and the filter regeneration process are maintained.
上述したステップS3において、堆積量Mが第2閾値M2以上である場合には、図6に示すステップS9に進む。 In step S3 described above, when the accumulation amount M is equal to or larger than the second threshold value M2, the process proceeds to step S9 shown in FIG.
ステップS9では、所定の警告表示が機械モニタ64に出力される。例えば警告表示として、堆積量Mのレベルを意味する「L02」のような警告コードが表示される。
In step S9, a predetermined warning display is output to the
また、ステップS10において、エンジン回転数が低減される。ここでは、エンジンコントローラ35は、燃料ダイヤル61によって設定された回転数(第1回転数)よりも低い回転数(第2回転数)をエンジン32の目標回転数として設定する。また、エンジンコントローラ35は、通常運転時よりも、エンジン32の出力トルクを低減させるように燃料噴射装置34を制御する。その結果、エンジン出力トルク特性が図3のEL1からEL2のように変化して、エンジン32の回転数と出力トルクとが低下する。
In step S10, the engine speed is reduced. Here, the
さらに、ステップS11において、フィルタ再生処理が実行される。ここでは、上述したステップS5と同様の処理が行われる。このとき、ステップS10において、エンジン回転数が低減されているため、排気ガスの流速が低下している。このため、エンジン回転数が低減されていない場合と比べて、排気ガスの温度が上昇し易くなり、フィルタ再生処理によるパーティキュレートの燃焼が一層、促進される。これにより、DPF69が再生される。
Further, in step S11, filter regeneration processing is executed. Here, the same processing as step S5 described above is performed. At this time, since the engine speed is reduced in step S10, the flow rate of the exhaust gas is reduced. For this reason, as compared with the case where the engine speed is not reduced, the temperature of the exhaust gas easily rises, and the combustion of particulates by the filter regeneration process is further promoted. Thereby, the
以上のように、堆積量Mが第2閾値M2以上である場合には、第2再生制御が行われる。第2再生制御では、機械モニタ64にレベル2の警告表示が表示され、燃料ダイヤル61によって設定された回転数よりも低い回転数を目標回転数としてエンジンが制御されると共に、フィルタ再生処理が実行される。
As described above, when the accumulation amount M is equal to or greater than the second threshold value M2, the second regeneration control is performed. In the second regeneration control, a warning display of
しかし、この第2再生制御が行われている間に、走行レバー62が操作された場合には、ステップS12において、走行レバー62の操作あり、と判定されて、ステップS13に進む。
However, if the
ステップS13では、エンジン32の目標回転数が、第2回転数から第1回転数に増大される。すなわち、エンジン32の目標回転数が、燃料ダイヤル61によって設定された回転数に戻される。これにより、エンジン回転数が増大する。
In step S13, the target rotational speed of the
なお、第2再生制御中に、走行レバー62の操作が行われなくなると、ステップS10において再び目標回転数が第2回転数に設定されて、エンジン回転数が低減される。
If the
そして、ステップS14において、堆積量Mが第3閾値M3より少なくなったか否かが判定される。堆積量Mが第3閾値M3より少なくなった場合には、図5のステップS7に進み、フィルタ再生処理が停止される。また、ステップS8において警告表示が解除される。 Then, in step S14, it is determined whether or not the accumulation amount M has become smaller than the third threshold value M3. When the accumulation amount M becomes smaller than the third threshold value M3, the process proceeds to step S7 in FIG. 5 and the filter regeneration process is stopped. In step S8, the warning display is canceled.
ステップS11において、堆積量Mが第3閾値M3以上である場合には、ステップS9に戻り、警告表示とフィルタ再生処理が維持される。 If the accumulation amount M is greater than or equal to the third threshold value M3 in step S11, the process returns to step S9, and the warning display and the filter regeneration process are maintained.
<特徴>
この油圧ショベル1では、パーティキュレートの堆積量Mが第1閾値M1以上となった場合には、機械モニタ64に警告表示が出力されると共に、フィルタ再生処理が実行される。このとき、エンジン32の出力トルクと回転数とが、図7に示すように、フィルタ再生処理のみでパーティキュレートの燃焼が十分に進む領域R1(図7においてハッチングを施した部分であり、以下、「通常再生可能領域R1」と呼ぶ)にある場合には、フィルタ再生処理によって、パーティキュレートの堆積量Mが低減する。そして、パーティキュレートの堆積量MがM3より小さな値まで低下すると、警告表示とフィルタ再生処理が解除される。
<Features>
In the
なお、図7において、破線T1〜T4は、排気ガスが各温度T1〜T4となるエンジン32の出力トルクと回転数との関係を示しており、T1>T2>T3>T4である。また、T4は、上述したフィルタ再生処理によってパーティキュレートの燃焼を促進させるために必要な排気ガスの最低温度を示している。すなわち、排気ガスの温度がT4以上となる通常再生可能領域R1では、フィルタ再生処理のみでパーティキュレートの燃焼が十分に進み、排気ガスの温度がT4より小さい領域R2(以下、「通常再生不可能領域R2」と呼ぶ)では、フィルタ再生処理のみではパーティキュレートの燃焼が十分に進まない。
In FIG. 7, broken lines T1 to T4 indicate the relationship between the output torque of the
エンジン32の出力トルクと回転数とが、通常再生不可能領域R2にある状態で、油圧ショベル1が運転されている場合には、フィルタ再生処理が実行されても、パーティキュレートの堆積量Mは増大し続ける。そして、パーティキュレートの堆積量Mが第2閾値M2以上となる。
When the
パーティキュレートの堆積量Mが第2閾値M2以上となった場合には、エンジンコントローラ35は、燃料噴射装置34を制御して、エンジン32の出力トルクおよび回転数を低下させると共に、フィルタ再生処理を実行させる。これにより、エンジン32の出力トルクと回転数とが通常再生不可能領域R2にある状態(例えば図7のP1参照)で、運転が行われている場合であっても、強制的にエンジン32の出力トルクと回転数とを低下させることにより、エンジン32の出力トルクと回転数とが通常再生可能領域R1にある状態(例えば図7のP2参照)に移行させることができる。そして、この状態でフィルタ再生処理が行われることにより、DPF69に堆積したパーティキュレートの燃焼を促進させることができる。
When the particulate accumulation amount M becomes equal to or greater than the second threshold value M2, the
また、上記のようなエンジン32の出力トルクと回転数との低減は、パーティキュレートの堆積量Mが第2閾値M2以上になった場合に行われ、第2閾値M2に達するまでは行われない。従って、エンジン32の出力トルクおよび回転数の低減は、フィルタ再生処理のみではパーティキュレートを十分に燃焼させることができない場合に実行され、フィルタ再生処理のみでパーティキュレートを十分に燃焼させることができる場合には実行されない。このため、作業効率が低下することを抑えることができる。
Further, the reduction of the output torque and the rotational speed of the
なお、エンジン32の出力トルクと回転数とが上記の通常再生不可能領域R2にあるか否かをエンジン32の出力トルクと回転数とによって直接的に判定する必要はなく、上記のように、パーティキュレートの堆積量Mが第2閾値M2以上となったか否かを判定すればよい。パーティキュレートの堆積量Mが第1閾値M1以上となった時点でフィルタ再生処理が実行されたにも関わらず、パーティキュレートの堆積量Mが第2閾値M2以上に達したということは、エンジン32の出力トルクと回転数とが通常再生不可能領域R2にあることを意味しているからである。
It is not necessary to directly determine whether the output torque and the rotational speed of the
また、上記の第2再生制御が行われている間には、エンジン回転数が低下した状態となっているが、走行レバー62が操作されると、エンジン回転数が元の状態に復帰する。これにより、車両を走行させる必要がある場合には一時的にエンジン回転数を復帰させることができ、非常時に適切に車両を走行させることができなくなることを抑えることができる。
In addition, while the second regeneration control is being performed, the engine speed is in a reduced state. However, when the
<他の実施形態>
(a)上記の実施形態では、作業車両として油圧ショベルが例示されているが、他の種類の作業車両にも本発明の適用が可能である。
<Other embodiments>
(A) In the above embodiment, a hydraulic excavator is exemplified as the work vehicle, but the present invention can also be applied to other types of work vehicles.
(b)上記の実施形態では、フィルタ再生処理として、燃料噴射量の制御が行われているが、排気ガスの温度を上昇させる手段であれば他の手段が用いられもよい。 (B) In the above embodiment, the fuel injection amount is controlled as the filter regeneration process, but other means may be used as long as it is a means for raising the temperature of the exhaust gas.
(c)上記の実施形態では、DPF69の上流側と下流側との差圧によってパーティキュレートの堆積量Mが検知されているが、他の手段によってパーティキュレートの堆積量Mが検知されてもよい。
(C) In the above embodiment, the particulate matter accumulation amount M is detected by the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the
(d)上記の実施形態では、図5のステップS6と図6のステップS14とにおいて、同じ第3閾値M3が用いられているが、異なる閾値が用いられてもよい。例えば、ステップS6において、堆積量Mが第1閾値M1より小さいか否かが判定され、ステップS14において、堆積量Mが第2閾値M2より小さいか否かが判定されてもよい。この場合、ステップS14において、堆積量Mが第2閾値M2より小さい場合には、ステップS4に進むようにされてもよい。 (D) In the above embodiment, the same third threshold value M3 is used in step S6 in FIG. 5 and step S14 in FIG. 6, but different threshold values may be used. For example, in step S6, it may be determined whether the deposition amount M is smaller than the first threshold value M1, and in step S14, it may be determined whether the deposition amount M is smaller than the second threshold value M2. In this case, if the deposition amount M is smaller than the second threshold value M2 in step S14, the process may proceed to step S4.
(e)上記の実施形態では、警告表示が機械モニタ64に表示されているが、警告灯が点灯されるなど、他の表示手段が用いられてもよい。また、表示に限らず、スピーカから警告音や音声などが出力されてもよい。
(E) In the above embodiment, the warning display is displayed on the
(f)上記の実施形態では、走行レバー62が操作されることによって、エンジン32の目標回転数が第1回転数に戻されているが、作業機レバー63が操作された場合にエンジン32の目標回転数が第1回転数に戻されてもよい。
(F) In the above embodiment, the target rotation speed of the
(g)上記の実施形態では、走行レバー62が操作されると、エンジン32の目標回転数が第1回転数に戻されているが、第2回転数よりも高い第1回転数と異なる回転数に変更されてもよい。
(G) In the above embodiment, when the
(h)
上記の実施形態では、堆積量Mが第2閾値M2以上である場合にエンジン出力トルク特性が変更されることにより、エンジン回転数が低下されている。しかし、エンジン出力トルク特性が変更されずにエンジン回転数のみが低下されてもよい。
(H)
In the embodiment described above, the engine speed is reduced by changing the engine output torque characteristic when the accumulation amount M is equal to or greater than the second threshold value M2. However, only the engine speed may be reduced without changing the engine output torque characteristic.
本発明は、フィルタに堆積したパーティキュレートの燃焼を促進させることができ、作業効率の低下を抑えることができ、また、非常時に車両の走行又は作業機の操作が適切に行えなくなることを抑えることができる効果を有し、作業車両および作業車両の制御方法として有用である。 The present invention can promote the combustion of particulates accumulated in the filter, can suppress a decrease in work efficiency, and can prevent the vehicle from running or operating the work machine properly in an emergency. It is useful as a work vehicle and a work vehicle control method.
4 作業機
31 油圧ポンプ
32 エンジン
34 燃料噴射装置(フィルタ再生部)
35 エンジンコントローラ(制御部)
61 燃料ダイヤル(回転数設定部)
62 走行レバー(操作部)
63 作業機レバー(操作部)
69 DPF(フィルタ)
71 第1圧力センサ(堆積量検知部)
72 第2圧力センサ(堆積量検知部)
4 Working
35 Engine controller (control unit)
61 Fuel dial (rotation speed setting part)
62 Travel lever (control unit)
63 Working machine lever (control unit)
69 DPF (filter)
71 1st pressure sensor (deposition amount detection part)
72 Second pressure sensor (deposition amount detector)
Claims (2)
前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動される作業機と、
前記エンジンからの排気ガス中のパーティキュレートを捕集するフィルタと、
前記排気ガスの温度を上昇させることにより、前記フィルタに捕集されたパーティキュレートを燃焼させるフィルタ再生処理を行うフィルタ再生部と、
前記フィルタでのパーティキュレートの堆積量を検知する堆積量検知部と、
前記作業機の動作又は車両の走行を制御するために操作される操作部と、
前記エンジンの目標回転数を設定するために操作される回転数設定部と、
前記パーティキュレートの堆積量が所定の第1閾値以上となった場合には、前記回転数設定部によって設定された第1回転数を目標回転数として前記エンジンを制御すると共に前記フィルタ再生部に前記フィルタ再生処理を実行させる第1再生制御を行い、前記パーティキュレートの堆積量が前記第1閾値より大きい第2閾値以上となった場合には、前記第1回転数より小さい第2回転数を目標回転数として前記エンジンを制御すると共に前記フィルタ再生部に前記フィルタ再生処理を実行させる第2再生制御を行い、前記第2再生制御中に前記操作部が操作された場合には前記エンジンの目標回転数を前記第2回転数から増大させる、制御部と、
を備える作業車両。 Engine,
A hydraulic pump driven by the engine;
A working machine driven by hydraulic fluid discharged from the hydraulic pump;
A filter that collects particulates in the exhaust gas from the engine;
A filter regeneration unit that performs a filter regeneration process for burning particulates collected by the filter by increasing the temperature of the exhaust gas;
A deposition amount detection unit for detecting the amount of particulate deposition in the filter;
An operation unit operated to control the operation of the working machine or the traveling of the vehicle;
A rotational speed setting unit operated to set a target rotational speed of the engine;
When the accumulated amount of particulates is equal to or greater than a predetermined first threshold, the engine is controlled with the first rotation speed set by the rotation speed setting unit as a target rotation speed, and the filter regeneration unit When the first regeneration control for executing the filter regeneration process is performed and the particulate accumulation amount is equal to or greater than a second threshold value that is greater than the first threshold value, a second rotational speed that is smaller than the first rotational speed is targeted. The engine is controlled as a rotational speed, and second regeneration control is performed to cause the filter regeneration unit to execute the filter regeneration process. When the operation unit is operated during the second regeneration control, target rotation of the engine is performed. A controller for increasing the number from the second rotational speed;
Work vehicle equipped with.
前記パーティキュレートの堆積量が所定の第1閾値以上となった場合には、前記回転数設定部によって設定された第1回転数を目標回転数として前記エンジンを制御すると共に前記フィルタ再生部に前記フィルタ再生処理を実行させる第1再生制御を行うステップと、
前記パーティキュレートの堆積量が前記第1閾値より大きい第2閾値以上となった場合には、前記第1回転数より小さい第2回転数を目標回転数として前記エンジンを制御すると共に前記フィルタ再生部に前記フィルタ再生処理を実行させる第2再生制御を行うステップと、
前記第2再生制御中に前記操作部が操作された場合には前記エンジンの目標回転数を前記第2回転数から増大させるステップと、
を備える作業車両の制御方法。 An engine, a hydraulic pump driven by the engine, a working machine driven by hydraulic oil discharged from the hydraulic pump, a filter for collecting particulates in exhaust gas from the engine, and the exhaust gas A filter regeneration unit that performs a filter regeneration process for burning particulates accumulated on the filter by increasing the temperature of the filter, a deposition amount detection unit that detects a particulate deposition amount on the filter, and the working machine A control method for a work vehicle comprising: an operation unit operated to control the operation of the vehicle or driving of the vehicle; and a rotation speed setting unit operated to set a target rotation speed of the engine,
When the accumulated amount of particulates is equal to or greater than a predetermined first threshold, the engine is controlled with the first rotation speed set by the rotation speed setting unit as a target rotation speed, and the filter regeneration unit Performing first regeneration control for executing filter regeneration processing;
When the accumulation amount of the particulates is equal to or greater than a second threshold value that is greater than the first threshold value, the engine is controlled with a second rotational speed that is smaller than the first rotational speed as a target rotational speed, and the filter regeneration unit Performing a second regeneration control that causes the filter regeneration process to be executed;
Increasing the target engine speed of the engine from the second engine speed when the operation unit is operated during the second regeneration control;
A method for controlling a work vehicle.
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JP2010229985A (en) | 2010-10-14 |
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