JP5714300B2 - Exhaust gas purification system - Google Patents
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Description
本発明は排気ガス浄化システムに係わり、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排気ガス浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification system, 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 gas purification system that regenerates exhaust gas.
油圧ショベル等の作業車両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ガス浄化システムが知られている。この排気ガス浄化システムでは、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、フィルタに捕集した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。 A work vehicle such as a hydraulic excavator is equipped with a diesel engine as a drive source. The emission amount of particulate matter (PM: particulate matter: hereinafter referred to as PM) discharged from the diesel engine is NOx, Regulations have been strengthened year by year along with CO and HC. An exhaust gas purification system that collects PM with a filter called a diesel particulate filter (DPF: Diesel Particulate Filter) and reduces the amount of PM discharged to the outside is known for such regulations. . In this exhaust gas purification system, when the amount of PM accumulation on the filter increases, the filter clogs, which increases the exhaust pressure of the engine and induces deterioration of fuel consumption. The collected PM 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以上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 increased 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、フィルタの強制再生にはオペレータの操作入力により再生を開始する手動再生と、自動的に再生を開始する自動再生とがある。手動再生は以下のように行われる。まず、フィルタのPM堆積量(蓄積量)を推定し、そのPM堆積量が予め設定した閾値に到達すると、手動再生を行う旨をオペレータに警告する。オペレータが手動再生スイッチを操作すると、再生が開始する。特許文献1には、手動再生に係る技術が開示されている。一方、PM堆積量が閾値に到達するか、予め設定した所定時間が経過すると、自動再生が行われる。特許文献2には、自動再生に係る技術が開示されている。手動再生、自動再生とも、PM堆積量は、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演算することにより求めるのが一般的である。
Further, the forced regeneration of the filter includes manual regeneration that starts regeneration by an operator's operation input and automatic regeneration that automatically starts regeneration. Manual regeneration is performed as follows. First, the PM accumulation amount (accumulation amount) of the filter is estimated, and when the PM accumulation amount reaches a preset threshold value, the operator is warned that manual regeneration is performed. When the operator operates the manual regeneration switch, regeneration starts. Patent Document 1 discloses a technique related to manual regeneration. On the other hand, automatic regeneration is performed when the PM accumulation amount reaches the threshold value or when a predetermined time has elapsed.
ところで、ホイールローダや油圧ショベル等の作業車両は、周囲に可燃物が存在する環境で作業することもある。例えば、そのような作業として、屋内での木材チップの運搬作業や、粉塵等が発生する解体作業などがある。フィルタを強制再生する際には、排気温度が所定の時間(例えば数分間)にわたって高温に保持されるので、上記のような環境でフィルタを強制再生すると、引火のおそれがあり危険である。 By the way, work vehicles such as a wheel loader and a hydraulic excavator may work in an environment where flammable materials exist around. For example, as such work, there are a work of transporting wood chips indoors, a work of dismantling that generates dust and the like. When the filter is forcibly regenerated, the exhaust gas temperature is maintained at a high temperature for a predetermined time (for example, several minutes). Therefore, if the filter is forcibly regenerated in the above environment, there is a risk of ignition and danger.
このような状況で手動再生においては、オペレータの判断により手動再生スイッチを操作せず、周囲に可燃物がない場所(再生可能場所)まで作業車両を移動させ、安全を確保して手動再生を開始する。 In this situation, in manual regeneration, the manual regeneration switch is not operated at the operator's discretion, and the work vehicle is moved to a place where there are no flammable materials (recyclable place), ensuring safety and starting manual regeneration. To do.
自動再生においては、再生禁止手段を設け、オペレータの判断により再生禁止手段を操作して自動再生を禁止し、周囲に可燃物がない場所(再生可能場所)まで作業車両を移動させ、安全を確保して再生禁止を解除し、自動再生を再開する。 In automatic regeneration, a regeneration prohibiting means is provided, and automatic regeneration is prohibited by operating the regeneration prohibiting means at the operator's discretion, and the work vehicle is moved to a place where there is no flammable material (recyclable place) to ensure safety. To cancel playback prohibition and resume automatic playback.
例えば、トンネル現場での作業のように、再生可能場所まで長距離の移動を要する場合もある。作業車両を再生可能場所まで移動させる間にも、更にPMが堆積する。排気ガス浄化システムは、PM堆積量が限界値を超えたと判断すると、異常燃焼に由来するフィルタの溶損を防止するため、自動再生、手動再生とも禁止している。つまり、オペレータは手動再生できず、かつ作業車両を移動させることもできないという状況も考えられる。この場合、オペレータはメンテナンスを頼むしかなく、以降の作業に支障をきたす。 For example, there may be a case where a long distance movement to a recyclable place is required, such as work at a tunnel site. Further PM accumulates while the work vehicle is moved to a recyclable location. When the exhaust gas purification system determines that the PM accumulation amount has exceeded the limit value, both automatic regeneration and manual regeneration are prohibited in order to prevent the filter from damaging due to abnormal combustion. That is, there may be a situation where the operator cannot manually regenerate and cannot move the work vehicle. In this case, the operator has to ask for maintenance, which hinders the subsequent work.
このような課題に対し本願出願人は先行出願において、自動再生制御が禁止されると、再生禁止状態にある旨と、PM堆積量画面と、残り使用可能予測時間とを追加表示する排気ガス浄化システムを提案している(特願2009−184714)。オペレータは、表示画面を見ながら、PM堆積量が限界値に達するまでの時間を予測し、適切な作業計画を立て、かつ随時作業計画を修正する。これにより、PM堆積量が限界値に達する前に、オペレータは作業車両を再生可能場所まで移動させることができる。 In response to such a problem, the applicant of the present application, in the prior application, when the automatic regeneration control is prohibited, the exhaust gas purification that additionally displays that the regeneration is prohibited, the PM accumulation amount screen, and the estimated remaining usable time A system has been proposed (Japanese Patent Application No. 2009-184714). The operator predicts the time until the PM accumulation amount reaches the limit value while looking at the display screen, makes an appropriate work plan, and corrects the work plan as needed. Thus, before the PM accumulation amount reaches the limit value, the operator can move the work vehicle to a recyclable place.
しかし、この先行技術は、PM堆積量が限界値に達するまでの時間を延長するものではない。オペレータの立てた作業計画が不適切であると、作業車両を再生可能場所まで移動させる前に、PM堆積量が限界値に達する可能性もある。 However, this prior art does not extend the time until the PM deposition amount reaches the limit value. If the work plan set by the operator is inappropriate, the PM accumulation amount may reach a limit value before the work vehicle is moved to a recyclable place.
本発明の目的は、PM堆積量が限界値に達するまでの時間を延長できる作業車両の排気ガス浄化システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification system for a work vehicle that can extend the time until the PM accumulation amount reaches a limit value.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、ディーゼルエンジンと、この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燃料噴射により焼却除去し、このフィルタを再生する再生手段と、前記エンジンの回転数とトルクとを制御する制御手段とを備える作業車両の排気ガス浄化システムにおいて、前記再生手段の作動開始を指示する手動再生スイッチと、前記再生手段の作動の禁止を指示する再生禁止スイッチとを更に備え、前記制御手段は、前記フィルタの圧力損失に基づいて、このフィルタに堆積した粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定機能と、前記堆積量推定機能により推定された推定堆積量が第1閾値より多くなると、前記再生手段を作動させる自動再生制御機能と、前記推定堆積量が前記第1閾値より大きい第2閾値より多くなると、前記手動再生スイッチの操作を促す警告信号を出力し、前記手動再生スイッチが操作されると前記再生手段を作動させる手動再生制御機能と、前記再生手段の非作動中に前記再生禁止スイッチが操作されたときには、前記自動再生制御機能及び前記手動再生制御機能による前記再生手段の作動が開始されないようにすることで前記再生手段の作動を禁止し、前記再生手段の作動中に前記再生禁止スイッチが操作されたときは前記再生手段の作動を停止させることで前記再生手段の作動を禁止する再生禁止制御機能と、車体操作性と燃費の観点から設定される第1回転数と第1トルクの組み合わせである第1動作ポイントを選択する通常モードと、排気ガス中に含まれる粒子状物質の排出量低減の観点から設定される第2回転数と第2トルクの組み合わせである第2動作ポイントを選択する粒子状物質排出量低減モードとを切換えるモード切換機能とを有し、前記モード切換機能は、前記再生禁止スイッチが操作されたときに、前記再生手段の作動を禁止すると同時に前記通常モードから前記粒子状物質排出量低減モードに切換えるものとする。 (1) In order to achieve the above object, the present invention provides a diesel engine, a filter that is disposed in an exhaust system of the engine and collects particulate matter contained in exhaust gas, and particles deposited on the filter. the Jo material was burned and removed by fuel injection, a reproducing means for reproducing the filter, the exhaust gas cleaning system for a working vehicle and a control means for controlling the rotational speed and the torque of the engine, operation of the regeneration means A manual regeneration switch for instructing start, and a regeneration inhibition switch for instructing prohibition of the operation of the regeneration means, and the control means is configured to control the particulate matter deposited on the filter based on the pressure loss of the filter. When the accumulation amount estimation function for estimating the accumulation amount and the estimated accumulation amount estimated by the accumulation amount estimation function exceed the first threshold, the regeneration means is operated. When the automatic regeneration control function and the estimated accumulation amount are greater than a second threshold value that is greater than the first threshold value, a warning signal that prompts operation of the manual regeneration switch is output, and when the manual regeneration switch is operated, the regeneration means When the regeneration prohibiting switch is operated while the regeneration means is inactive, the regeneration means by the automatic regeneration control function and the manual regeneration control function is not started. The regeneration prohibiting control function for prohibiting the operation of the reproducing means by prohibiting the operation of the reproducing means by prohibiting the operation of the reproducing means and stopping the operation of the reproducing means when the regeneration prohibiting switch is operated during the operation of the reproducing means. When a normal mode for selecting a first operation point that is a combination of the first rotational speed and first torque set in terms of the vehicle body operability and fuel consumption, exhaust gas A particulate second rotational speed that is set in terms of emissions reduction of material and the mode switching function for switching between particulate matter emissions reduction mode for selecting a second operating point is a combination of the second torque contained in have a, the mode switching function, the when the reproduction inhibition switch is operated, it is assumed that the switching from simultaneously the normal mode when prohibiting the operation of said reproducing means to said particulate matter emissions reduction mode.
このように、モード切換機能が通常モードから粒子状物質排出量低減モードに切換え、エンジンの動作ポイントが第1ポイントから第1動作ポイントよりも粒子状物質排出量の少ない第2ポイントに移ることにより、粒子状物質排出量は低減し、粒子状物質堆積量が限界値に達するまでの時間を延長できる。 As described above, the mode switching function switches from the normal mode to the particulate matter emission reduction mode, and the engine operating point shifts from the first point to the second point where the particulate matter emission amount is smaller than the first operation point. The amount of particulate matter discharged can be reduced, and the time until the amount of particulate matter deposited reaches the limit value can be extended.
また、再生禁止手段の作動に伴って半自動的に、粒子状物質排出量を低減できる。 Further , the particulate matter discharge amount can be reduced semi-automatically with the operation of the regeneration prohibiting means.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記モード切換機能は、前記第2動作ポイントを設定するマップを有する。 ( 2 ) In the above (1), preferably, the mode switching function has a map for setting the second operation point.
これにより、マップに基づき、第1動作ポイントよりも粒子状物質排出量の少ない第2ポイントを選択できる。 Thereby, based on the map, it is possible to select the second point having a smaller particulate matter discharge amount than the first operation point.
(3)上記(1)において、好ましくは、前記第1動作ポイントと前記第2動作ポイントとは同じ等馬力線上にある。 ( 3 ) In the above (1), preferably, the first operation point and the second operation point are on the same equal horsepower line.
これにより、操作性や燃費に対する影響は、等馬力線上にない場合に比べて少ない。
(4)上記(1)において、好ましくは、前記モード切換機能は、エンジン回転数とトルクの組み合わせである動作ポイント毎に粒子状物質排出量指標値をプロットして作成されかつ等馬力線を追加した粒子状物質排出マップを有し、前記通常モードから前記粒子状物質排出量低減モードに切り換えるとき、前記粒子状物質排出マップの同じ等馬力線上にあるエンジン回転数とトルクの組み合わせを前記第2動作ポイントとして選択する。
これにより、操作性や燃費に対する影響を少なくしながら、マップに基づき、第1動作ポイントよりも粒子状物質排出量の少ない第2ポイントを選択できる。
As a result, the influence on operability and fuel consumption is less than in the case of not being on the equal horsepower line.
( 4 ) In the above (1), preferably, the mode switching function is created by plotting a particulate matter emission index value for each operating point which is a combination of the engine speed and torque, and adds a constant horsepower line. And when switching from the normal mode to the particulate matter emission reduction mode, the combination of the engine speed and torque on the same equihorse force line of the particulate matter discharge map is changed to the second Select as operating point.
This makes it possible to select the second point having a smaller particulate matter discharge amount than the first operation point based on the map while reducing the influence on operability and fuel consumption.
本発明によれば、PM堆積量が限界値に達するまでの時間を延長できる。これにより、確実に作業車両を再生可能場所まで移動させることができる。 According to the present invention, the time until the PM deposition amount reaches the limit value can be extended. Thereby, a work vehicle can be reliably moved to a recyclable place.
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態を図面を用いて説明する。
<First embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
〜構成〜
図1は第1実施形態に係わる排気ガス浄化システムの全体構成を示す図である。
~Constitution~
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an exhaust gas purification system according to the first embodiment.
図1において、本実施の形態に係わる作業車両は例えば油圧ショベルであり、この油圧ショベルは、電子ガバナ1a(電子制御式の燃料噴射制御装置)を備えたディーゼルエンジン(以下単にエンジンという)1を有している。エンジン1の目標回転数は、油圧ショベルのキャビン(運転室)107(図4参照)内に設けられた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の検出信号は制御装置4に入力され、制御装置4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。
In FIG. 1, the working vehicle according to the present embodiment is, for example, a hydraulic excavator, and this hydraulic excavator includes a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 1 having an electronic governor 1a (an electronically controlled fuel injection control device). Have. The target engine speed of the engine 1 is commanded by the
排気ガス浄化システムは、上記のような作業車両(油圧ショベル)に搭載され、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(PM)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、排気温度検出装置35と、フィルタ32の圧力損失(フィルタ32の上流側と下流側の前後差圧)を検出する差圧検出装置36と、手動再生スイッチ37と、再生禁止スイッチ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とを備えている。
The exhaust gas purification system is mounted on the above-described work vehicle (hydraulic excavator) and is disposed in the
再生用燃料噴射装置39は排気ガスの温度を上昇させ、フィルタ32に堆積したPMを焼却除去するフィルタ32の再生手段を構成している。手動再生スイッチ37、再生禁止スイッチ38は、油圧ショベルのキャビン107内のオペレータが操作しやすい位置に配置されている。手動再生スイッチ37は再生用燃料噴射装置39の作動開始(フィルタ32の再生制御開始)を指示する操作手段であり、手動再生スイッチ37がON位置に操作されると再生制御の開始を指示する指令信号が出力される。再生禁止スイッチ38は再生用燃料噴射装置39の作動禁止(フィルタ32の再生制御禁止)を指示する操作手段であり、再生禁止スイッチ38がON位置に操作されると再生制御の禁止を指示する指令信号が出力される。
The regeneration
なお、手動再生スイッチ37、再生禁止スイッチ38は、表示装置6(後述)に表示される設定画面であってもよい。操作スイッチ6bを操作してON/OFFを設定する。
The
制御装置4は、手動再生スイッチ37、再生禁止スイッチ38からの指令信号を入力し、これらの指令信号や、差圧検出装置36からの検出信号、上記エンジンコントロールダイヤル2からの指令信号及び回転数検出装置3の検出信号に基づいて再生制御の演算処理を行い、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、制御装置4は、回転数検出装置3、差圧検出装置36、手動再生スイッチ37、再生禁止スイッチ38からの各種信号が示す情報や制御装置4の再生制御の演算処理結果を表示信号として表示装置6に送り、それら情報を表示画面6aに表示させる。
The
表示装置6は、油圧ショベルのキャビン107内のオペレータが見やすい位置に配置され、本来、燃料残量、冷却水温等の油圧ショベルの車体基本情報を表示するものである。表示装置6は、表示画面6aと操作スイッチ6bを有し、制御装置4の表示制御装置42(後述)により制御される。操作スイッチ6bは表示画面6aの下側に配置され、操作スイッチ6bを操作することにより車体基本情報以外の車体情報も選択的に表示する。更に適宜、自動再生制御中である旨、手動再生スイッチ37の操作を促す警告等、車体情報のうち再生に係る情報も表示する。
The
図2は制御装置4の詳細を示す図である。制御装置4は、再生制御機能41aとモード切換機能41bを含む車体制御装置41と、表示制御装置42と、エンジン制御装置43とを有し、これら制御装置41〜43は通信ライン44を介して相互に接続され、車体ネットワークを構成している。エンジンコントロールダイヤル2の指令信号、差圧検出装置36の検出信号、手動再生スイッチ37、再生禁止スイッチ38からの指令信号は車体制御装置41に入力され、回転数検出装置3の検出信号はエンジン制御装置43に入力される。
FIG. 2 is a diagram showing details of the
エンジン制御装置43は、エンジンコントロールダイヤル2の指令信号を通信ライン44を介して受信し、この指令信号と回転数検出装置3の検出信号に基づいて上記のようにエンジン1の回転数とトルクを制御する。制御の詳細については後述する。
The
車体制御装置41は、油圧ショベルの油圧システム(図示せず)全般を制御するものであり、例えば、操作レバーの操作量を検出し、その操作量に応じた流量を吐出するように油圧ポンプの傾転角(容量)を制御する。更に、車体制御装置41は再生制御機能41aを有し、再生制御機能41aは差圧検出装置36の検出信号(圧力損失)に基づいて、このフィルタ32に堆積したPM堆積量を推定し、通信ライン44を介して受信した回転数検出装置3の検出信号、エンジンコントロールダイヤル2の指令信号、手動再生スイッチ37、再生禁止スイッチ38からの指令信号に基づいて再生制御の演算処理を行い、その演算結果に応じた制御信号を通信ライン44を介してエンジン制御装置43に送信し、エンジン制御装置43はその制御信号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。
The vehicle
本実施形態の特徴的構成であるモード切換機能41bは車体制御装置41の一機能であり、状況に応じて最適なエンジン回転数とトルクの組み合わせである動作ポイントを選択し、その結果を通信ライン44を介してエンジン制御装置43に送信する。制御の詳細については後述する。
The
表示制御装置42は、回転数検出装置3、差圧検出装置36、手動再生スイッチ37、再生禁止スイッチ38からの各種信号や強制再生制御の演算処理結果を通信ライン44を介して受信し、上記のようにこれら信号情報や演算処理結果を表示信号として表示装置6に送り、それら情報を表示画面6aに表示する。
The
図3は作業車両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、キャビン(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、キャビン107内の適所にエンジンコントロールダイヤル2、表示装置6、手動再生スイッチ37、再生禁止スイッチ38が設置されている。
FIG. 3 is an external view of a hydraulic excavator that is an example of a work vehicle. The hydraulic excavator includes a
フロント作業機102はブーム111、アーム112、バケット113を有する多関節構造であり、ブーム111はブームシリンダ114の伸縮により上下方向に回動し、アーム112はアームシリンダ115の伸縮により上下、前後方向に回動し、バケット113はバケットシリンダ116の伸縮により上下、前後方向に回動する。
The
なお、作業車両はホイルローダでもホイール式油圧ショベルでもよい。 The work vehicle may be a wheel loader or a wheeled hydraulic excavator.
〜制御〜
〈再生制御〉
図4は車体制御装置41の再生制御機能41aの演算処理の内容を示すフローチャートである。再生制御機能41aは、自動再生制御機能と手動再生制御機能とを有している。
~control~
<Playback control>
FIG. 4 is a flowchart showing the contents of the calculation process of the
図4において、再生制御機能41aは、まず、再生禁止スイッチ38が操作された(再生禁止スイッチON)かどうかを判定し(ステップS100)、再生禁止スイッチ38が操作されていない(再生禁止スイッチOFF)と判定すると、差圧検出装置36の検出信号に基づいた推定堆積量が手動再生開始値である第2閾値より多いかどうかを判定し(ステップS110)、推定堆積量が第2閾値より多くないと判定すると、推定堆積量が自動再生開始値である第1閾値より多いかどうかを判定する(ステップS120)。
In FIG. 4, the
ステップS120において、推定堆積量が第1閾値より多くないと判定すると、スタート直後の手順に戻り、再生禁止スイッチ38が操作されるか、推定堆積量が第1閾値または第2閾値より多くなるまで、ステップS100,S110,S120の処理を繰り返す。
If it is determined in step S120 that the estimated accumulation amount is not larger than the first threshold value, the procedure returns to the procedure immediately after the start and the
ステップS120において、推定堆積量が第1閾値より多いと判定すると、自動再生制御を開始する(ステップS130)。自動再生制御中に、再生禁止スイッチ38が操作された(再生禁止スイッチON)かどうかを判定し(ステップS140)、再生禁止スイッチ38が操作されていない(再生禁止スイッチOFF)と判定すると、推定堆積量が再生終了値である第4閾値より少なくなったかどうかを判定し(ステップS150)、推定堆積量が第4閾値より少なくなったと判定すると、自動再生制御を停止し(ステップS160)、演算処理を終了する(ステップS170)。ステップS150において、推定堆積量が第4閾値より少なくないと判定すると、再生禁止スイッチ38が操作されるか、推定堆積量が第4閾値より少なくなるまで、ステップS140,S150の処理を繰り返す。
If it is determined in step S120 that the estimated accumulation amount is larger than the first threshold, automatic regeneration control is started (step S130). During automatic regeneration control, it is determined whether or not the
ステップS110において、推定堆積量が第2閾値より多いと判定すると、オペレータに手動再生スイッチ37の操作を促す警告信号を出力する(ステップS210)。なお、表示制御装置42は、通信ライン44を介して警告信号を入力し、手動再生を促す旨の警告を表示画面6aに表示する。
If it is determined in step S110 that the estimated accumulation amount is greater than the second threshold value, a warning signal that prompts the operator to operate the
手動再生スイッチ37が操作された(再生開始スイッチON)かどうかを判定し(ステップS220)、手動再生スイッチ37が操作されていない(再生開始スイッチOFF)と判定すると、スタート直後の手順に戻り、手動再生スイッチ37が操作されるまで、ステップS100,S110,S210,S220の処理を繰り返す。すなわち、手動再生スイッチ37が操作されるまで、警告を表示する。
It is determined whether or not the
ステップS220において、手動再生スイッチ37が操作された(再生開始スイッチON)と判定すると、手動再生制御を開始する(ステップS230)。手動再生制御中に、再生禁止スイッチ38が操作された(再生禁止スイッチON)かどうかを判定し(ステップS240)、再生禁止スイッチ38が操作されていない(再生禁止スイッチOFF)と判定すると、推定堆積量が再生終了値である第4閾値より少なくなったかどうかを判定し(ステップS250)、推定堆積量が第4閾値より少なくなったと判定すると、手動再生制御を停止し(ステップS260)、演算処理を終了する(ステップS170)。ステップS250において、推定堆積量が第4閾値より少なくないと判定すると、再生禁止スイッチ38が操作されるか、推定堆積量が第4閾値より少なくなるまで、ステップS240,S250の処理を繰り返す。
If it is determined in step S220 that the
ステップS100において、再生禁止スイッチ38が操作された(再生禁止スイッチON)と判定すると、演算処理を終了する(ステップS170)。ステップ140において、自動再生制御中に再生禁止スイッチ38が操作された(再生禁止スイッチON)と判定すると、自動再生制御を停止し(ステップS160)、演算処理を終了する(ステップS170)。ステップ240において、手動再生制御中に再生禁止スイッチ38が操作された(再生禁止スイッチON)と判定すると、手動再生制御を停止し(ステップS260)、演算処理を終了する(ステップS170)。
If it is determined in step S100 that the
なお、再生制御機能41aは、ステップS150およびステップS250では、差圧検出装置36の検出信号に基づいた推定堆積量が第4閾値より少なくなったかどうか判定して再生制御を終了しているが、再生制御時間が所定時間を経過したかどうかを判定して再生制御を終了してもよい。
In step S150 and step S250, the
ステップS130における自動再生制御およびステップS230における手動再生制御は、例えば次のように行う。まず、エンジン1の回転数を強制再生制御に適した所定の回転数Naに制御する。強制再生制御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中速回転数である。この制御では、車体制御装置41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(低速アイドル回転数)から所定の回転数Naに切り換え、その所定の回転数Na(目標回転数)を通信ライン44を介してエンジン制御装置43に送信する。エンジン制御装置43は、その目標回転数(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。
The automatic regeneration control in step S130 and the manual regeneration control in step S230 are performed as follows, for example. First, the rotational speed of the engine 1 is controlled to a predetermined rotational speed Na suitable for forced regeneration control. The predetermined rotation speed Na suitable for the forced regeneration control is a medium speed rotation speed that can raise the temperature of the exhaust gas at that time to a temperature higher than the activation temperature of the oxidation catalyst 33. In this control, the vehicle
次いで、排気温度検出装置35により検出した排気ガス温度が所定の温度(酸化触媒33の活性温度よりも高い温度)まで上昇したことが確認されると、再生用燃料噴射装置39を制御して排気管31内への燃料噴射を行う。排気管31内に燃料噴射を行うことで未燃燃料が酸化触媒33に供給され、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により排気ガス温度が更に上昇し、フィルタ32に堆積したPMが焼却除去される。
Next, when it is confirmed that the exhaust gas temperature detected by the exhaust
ステップS160およびステップS260において強制再生制御を停止させるときは、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(低速アイドル回転数)に戻し、再生用燃料噴射装置39の制御を停止させる。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(低速アイドル回転数)に戻す代わりに、エンジン1を停止させてもよい。
When the forced regeneration control is stopped in step S160 and step S260, the target rotational speed is returned to the target rotational speed (low speed idle rotational speed) indicated by the
図5は、フィルタ32の圧力損失ΔP(前後差圧)とPMの堆積量Wの関係を示す図である。圧力損失ΔPとPMの堆積量Wとの関係は実験データに基づいて事前に決めておく。なお、図5では便宜上、圧力損失ΔPとPMの堆積量Wとの関係を直線比例で示したが、実際の圧力損失ΔPとPMの堆積量Wとの関係は直線比例ではない。フィルタ32に堆積したPM堆積量は差圧検出装置36による圧力損失に基づいて推定される。フィルタ32にPMが堆積していないときは、PM堆積の影響による圧力損失はなく、圧力損失ΔPはΔP0であり、フィルタ32にPMが堆積しその堆積量Wが増加するにしたがって差圧ΔPは上昇する。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the pressure loss ΔP (front / rear differential pressure) of the
第1閾値は、自動再生制御を開始すべき堆積量に相当する値である。第2閾値は、オペレータに手動再生制御を促すべき堆積量に相当する値である。第3閾値は、再生可能な上限値(限界値)である。つまり、PMが第3閾値より多く堆積した状態でPMの燃焼をするとフィルタの内部温度の異常上昇やそれに由来するフィルタの溶損といった問題を引起す可能性があるため、自動再生制御、手動再生制御とも停止される。第4閾値は、自動再生制御、手動再生制御とも終了したとみなせる堆積量に相当する値である。 The first threshold value is a value corresponding to the accumulation amount at which automatic regeneration control is to be started. The second threshold value is a value corresponding to the accumulation amount that should prompt the operator to perform manual regeneration control. The third threshold value is a reproducible upper limit value (limit value). In other words, if PM is burned in a state where PM has accumulated more than the third threshold, problems such as abnormal rise in the internal temperature of the filter and melting of the filter resulting from it may occur, so automatic regeneration control, manual regeneration Both control is stopped. The fourth threshold value is a value corresponding to the accumulation amount that can be regarded as having been completed for both automatic regeneration control and manual regeneration control.
再生制御と閾値の関係について説明する。第2閾値は、第1閾値より大きく設定されており、自動再生制御が手動再生制御に優先して行われる。しかし、諸因より自動再生制御によっても良好にPMを燃焼除去できずPMが更に堆積する場合もある。堆積量が第2閾値より多くなると、手動再生制御が行われる。ただし、堆積量が第3閾値より多くなると、自動再生制御も手動再生制御も行われない。良好にPMを燃焼除去でき堆積量が第4閾値より少なくなると、自動再生制御も手動再生制御も終了する。 A relationship between the reproduction control and the threshold will be described. The second threshold is set larger than the first threshold, and automatic regeneration control is performed with priority over manual regeneration control. However, there are cases where PM cannot be burned and removed satisfactorily even by automatic regeneration control due to various factors, and PM is further deposited. When the accumulation amount exceeds the second threshold value, manual regeneration control is performed. However, when the accumulation amount exceeds the third threshold, neither automatic regeneration control nor manual regeneration control is performed. When the PM can be burned and removed satisfactorily and the accumulation amount becomes less than the fourth threshold value, both the automatic regeneration control and the manual regeneration control are finished.
〈モード切換制御〉
図6は車体制御装置41のモード切換機能41bの演算処理の内容を示すフローチャートである。
<Mode switching control>
FIG. 6 is a flowchart showing the contents of the arithmetic processing of the
モード切換機能41bは、通常時には通常モードを設定する(ステップS310)。
The
通常モードについて説明する。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、この回転数において操作性や燃費の観点から最適なトルクが演算される。エンジンアイドル時にはエンジン1の回転数は低速アイドル回転数に、再生制御時には中速回転数Naに切り換えられ、この回転数において操作性や燃費の観点から最適なトルクが演算される。その演算結果に応じた制御信号を通信ライン44を介してエンジン制御装置43に送信し、エンジン制御装置43はその制御信号に応じて電子ガバナ1aを制御する。
The normal mode will be described. The target rotational speed of the engine 1 is commanded by the
ステップS310の通常モードにおいて、再生禁止スイッチ38がON位置にあるかどうかを判定し(ステップS320)、再生禁止スイッチ38がON位置にあると判定すると、PM排出量低減モードを設定する(ステップS330)。再生禁止スイッチ38がON位置にないと判定する場合、通常モードを維持する。
In the normal mode of step S310, it is determined whether or not the
PM排出量低減モードについて説明する。 The PM emission reduction mode will be described.
図7は、モード切換機能41bが有するPM排出マップの一例である。PM排出マップは、全負荷線の範囲内において、エンジン回転数とトルクとの組み合わせである動作ポイントごとに、実験結果に基づいてPM排出量指標値をプロットしたコンター図である。PM排出量指標値は、排気ガスのスモーク透過率に基づいて定められ、指標値が大きくなればPM排出量増を意味し、指標値が小さくなればPM排出量減を意味する。L1は最も小さい指標値であり、L4は最も大きい指標値である。点線にて等量線を示し、L1〜L4にレベル分けする。
FIG. 7 is an example of a PM discharge map included in the
上述の通り、通常モードにおいて動作ポイントは操作性や燃費の観点から選択されており、PM排出量の多寡の観点は考慮されていない。通常モードで選択された第1動作ポイントにおけるPM排出量が他の動作ポイントにおけるPM排出量に比べて多い可能性もある。その場合、PM排出量低減モードにおいて、PM排出マップに基づき、第1動作ポイントよりもPM排出量の少ない動作ポイントを第2動作ポイントとして選択する。 As described above, in the normal mode, the operation point is selected from the viewpoint of operability and fuel consumption, and the viewpoint of the amount of PM emission is not taken into consideration. There is a possibility that the PM discharge amount at the first operation point selected in the normal mode is larger than the PM discharge amount at other operation points. In that case, in the PM emission amount reduction mode, based on the PM emission map, an operation point having a PM emission amount smaller than the first operation point is selected as the second operation point.
図8はモード切換機能41bの通常モードからPM排出量低減モードへの切換制御の一例を説明する図であり、図7に示すPM排出マップの一部である。PM排出マップの拡大図に、破線で示す等馬力線HP01〜04を追加し、簡略化のためプロットを省略している。この例では、通常モードにおいて、操作性や燃費の観点から、エンジン回転数N1,トルクT1となる第1動作ポイントを選択している。第1動作ポイントにおけるPM排出量の指標値はL3である。PM排出量低減モードに切り換わると、第1動作ポイントと同じ等馬力線HP03上にあり、PM排出量の指標値はL2である第2動作ポイント(エンジン回転数N2(<N1),トルクT2(>T1))を選択する。
FIG. 8 is a diagram for explaining an example of switching control from the normal mode to the PM emission reduction mode of the
モード切換機能41bは、第2動作ポイントに係る制御信号を通信ライン44を介してエンジン制御装置43に送信し、エンジン制御装置43はその制御信号に応じて電子ガバナ1aを制御する。
The
ステップS330のPM排出量低減モードにおいて、再生禁止スイッチ38がOFF位置にあるかどうかを判定し(ステップS340)、再生禁止スイッチ38がOFF位置にあると判定すると、通常モードに戻る(ステップS310)。再生禁止スイッチ38がOFF位置にないと判定する場合、PM排出量低減モードを維持する。
In the PM emission reduction mode in step S330, it is determined whether or not the
〜動作〜
第1実施形態の排気ガス浄化システムの動作を説明する。例えば、トンネル現場での作業を想定する。
~ Operation ~
The operation of the exhaust gas purification system of the first embodiment will be described. For example, assume work at a tunnel site.
トンネル現場での作業では粉塵等が発生しやすく、PMがフィルタに堆積する。再生禁止スイッチ38がOFF位置にあり、PM堆積量が第1閾値より多ければ、自動再生が開始する(S100→S110→S120→S130)。
During the work at the tunnel site, dust and the like are easily generated, and PM accumulates on the filter. If the
しかし、周囲に可燃物が有り引火のおそれがあるとオペレータが判断し、再生禁止スイッチ38をON位置に操作すると、自動再生が停止する(S140→S160)。
However, if the operator determines that there is a combustible material in the surrounding area and there is a risk of ignition and operates the
このとき、モード切換機能41bは通常モードからPM排出量低減モードに切換える(S310→S320→S330)。再生がおこなわれないためPM堆積は継続するが、PM排出量は低減する。これにより、PM堆積量が限界値に達するまでの時間を延長できる。
At this time, the
オペレータは最小限の作業を完了させるか、直ちに作業を終了して、トンネル外の再生可能場所まで油圧ショベルを移動させる。そして、周囲の安全を確認し、再生禁止スイッチ38をOFF位置に操作すると、モード切換機能41bはPM排出量低減モードから通常モードに戻す(S330→S340→S310)。
The operator completes the minimum work or immediately finishes and moves the excavator to a recyclable location outside the tunnel. When the surrounding safety is confirmed and the
このとき、PM堆積量が第1閾値より多い可能性が高く、自動再生が再開する(S100→S110→S120→S130)。良好な再生がおこなわれてPM堆積量が第4閾値より少なくなると、自動再生は終了する(S140→S150→S160)。 At this time, there is a high possibility that the PM accumulation amount is larger than the first threshold value, and automatic regeneration is resumed (S100 → S110 → S120 → S130). When the good regeneration is performed and the PM accumulation amount becomes less than the fourth threshold value, the automatic regeneration ends (S140 → S150 → S160).
再生終了後、オペレータはトンネル現場での作業を再開する。 After the regeneration is completed, the operator resumes the work at the tunnel site.
〜効果〜
第1実施形態の排気ガス浄化システムの効果を説明する。図9は第1実施形態の排気ガス浄化システムの効果を説明する為に示すPM堆積量の時間経過を示す図である。
~effect~
The effect of the exhaust gas purification system of the first embodiment will be described. FIG. 9 is a diagram showing the passage of time of the PM accumulation amount shown for explaining the effect of the exhaust gas purification system of the first embodiment.
上述したように、再生禁止スイッチ38をON位置に操作すると、再生がおこなわれないためPM堆積は継続する。ここで、モード切換機能41bは通常モードを維持したと仮想する。通常モードにおいて第1動作ポイントは操作性や燃費の観点から選択されており、PM排出量の多寡の観点は考慮されていない。図8の例では第1動作ポイントにおけるPM排出量の指標値はL3である。PM堆積が継続すると、やがてPM堆積量が限界値(第3閾値)に達する。このときの仮想履歴を破線で示す。仮想到達時刻が早いと、油圧ショベルの移動中に仮想到達時刻になり、油圧ショベルを再生可能場所まで移動させることができない。
As described above, when the
本実施形態では、再生禁止スイッチ38をON位置に操作すると、通常モードからPM排出量低減モードに切換える。PM排出量低減モードにおいて第2動作ポイントが選択され、図8の例ではPM排出量の指標値はL2である。説明の便宜の為、指標値がPM排出量に比例すると仮定すると、PM排出量はおおよそ3割低減(L3→L2)し、PM堆積量が限界値(第3閾値)に達するまでの時間を延長できる。このときの履歴を実線で示す。
In the present embodiment, when the
なお、PM排出量低減モードでは操作性や燃費の観点では好ましくない可能性もあるが、トンネル等の作業現場から再生可能場所へ移動する間のみであり、影響は限定的である。 In the PM emission reduction mode, there is a possibility that it is not preferable from the viewpoint of operability and fuel consumption, but it is only while moving from a work site such as a tunnel to a recyclable place, and its influence is limited.
また、第1動作ポイントと第2動作ポイントとは同じ等馬力線HP03上にあるため、操作性や燃費に対する影響は、等馬力線上にない場合に比べて少ない。 In addition, since the first operation point and the second operation point are on the same equal horsepower line HP03, the influence on the operability and fuel consumption is less than that when not on the equal horsepower line.
〜変形例〜
本実施形態の動作において、第1動作ポイントと第2動作ポイントとは同じ等馬力線上にあることが好ましいが、等馬力線上にない場合でも、PM堆積量が限界値に達するまでの時間を延長できる。
~ Modification ~
In the operation of the present embodiment, it is preferable that the first operation point and the second operation point are on the same equal horsepower line, but even when the first operation point and the second operation point are not on the equal horsepower line, the time until the PM accumulation amount reaches the limit value is extended. it can.
<参考例1>
〜制御〜
第1実施形態において、モード切換機能41bは、再生禁止スイッチ38がON位置に操作されると、半手動(半自動)的に、通常モードからPM排出量低減モードに切換えるが、PM堆積量が第2閾値より多くなると、自動的に、通常モードからPM排出量低減モードに切換えてもよい。
<Reference Example 1>
~control~
In the first embodiment, the
図10はモード切換機能41bの演算処理の内容を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing the contents of the arithmetic processing of the
モード切換機能41bは、通常時には通常モードを設定し(ステップS310)、通常モードにおいて、PM堆積量が第2閾値より多いかどうかを判定し(ステップS320A)、PM堆積量が第2閾値より多いと判定すると、PM排出量低減モードを設定する(ステップS330)。PM堆積量が第2閾値より多くないと判定する場合、通常モードを維持する。
The
PM排出量低減モードにおいて、手動再生スイッチ37がON位置にあるかどうかを判定し(ステップS340)、手動再生スイッチ37がON位置にあると判定すると、通常モードに戻る(ステップS310)。手動再生スイッチ37がONにないと判定する場合、PM排出量低減モードを維持する。
In the PM emission reduction mode, it is determined whether or not the
〜動作〜
参考例1の排気ガス浄化システムの動作を説明する。
~ Operation ~
The operation of the exhaust gas purification system of Reference Example 1 will be described.
トンネル現場での作業では粉塵等が発生しやすく、PMがフィルタに堆積する。自動再生が禁止されたり、良好な自動再生が行われなかったり等の理由で、PM堆積量が第2閾値より多くなると、手動再生を促す警告がされる。(S100→S110→S210)。 During the work at the tunnel site, dust and the like are easily generated, and PM accumulates on the filter. If the amount of accumulated PM exceeds the second threshold because automatic regeneration is prohibited or good automatic regeneration is not performed, a warning that prompts manual regeneration is issued. (S100 → S110 → S210).
しかし、周囲に可燃物が有り引火のおそれがあるとオペレータが判断し、手動再生スイッチ37をON位置に操作しなければ、手動再生は開始しない。
However, manual regeneration does not start unless the operator determines that there is a combustible material around and there is a risk of ignition and the
このとき、モード切換機能41bは通常モードからPM排出量低減モードに切換える(S310→S320A→S330)。再生がおこなわれないためPM堆積は継続するが、PM排出量は低減する。これにより、PM堆積量が限界値に達するまでの時間を延長できる。
At this time, the
オペレータは最小限の作業を完了させるか、直ちに作業を終了して、トンネル外の再生可能場所まで油圧ショベルを移動させる。そして、周囲の安全を確認し、手動再生スイッチ37をON位置に操作すると、モード切換機能41bはPM排出量低減モードから通常モードに戻す(S330→S340→S310)。
The operator completes the minimum work or immediately finishes and moves the excavator to a recyclable location outside the tunnel. When the surrounding safety is confirmed and the
同時に、手動再生が開始する(S220→S230)。良好な再生がおこなわれてPM堆積量が第4閾値より少なくなると、手動再生は終了する(S240→S250→S260)。 At the same time, manual regeneration starts (S220 → S230). When the good regeneration is performed and the PM accumulation amount becomes smaller than the fourth threshold value, the manual regeneration is finished (S240 → S250 → S260).
再生終了後、オペレータはトンネル現場での作業を再開する。 After the regeneration is completed, the operator resumes the work at the tunnel site.
〜効果〜
参考例1の排気ガス浄化システムの効果を説明する。
~effect~
The effect of the exhaust gas purification system of Reference Example 1 will be described.
上述したように、PM堆積量が第2閾値より多くなり、手動再生を促す警告がされても、手動再生スイッチ37をON位置に操作しなければ、再生がおこなわれないためPM堆積は継続する。ここで、モード切換機能41bは通常モードを維持したと仮想する。やがてPM堆積量が限界値(第3閾値)に達するが、PM排出量の指標値の大きい第1動作ポイントが選択され、仮想到達時刻が早いと、油圧ショベルを再生可能場所まで移動させることができない。
As described above, even if the PM accumulation amount exceeds the second threshold and a warning for prompting manual regeneration is issued, regeneration is not performed unless the
本参考例では、PM堆積量が第2閾値より多くなると、通常モードからPM排出量低減モードに切換える。PM排出量低減モードにおいてPM排出量の指標値の小さい第2動作ポイントが選択され、PM排出量は低減し、PM堆積量が限界値に達するまでの時間を延長できる。 In this reference example , when the PM accumulation amount exceeds the second threshold value, the normal mode is switched to the PM discharge amount reduction mode. In the PM emission reduction mode, the second operation point having a small PM emission index value is selected, the PM emission is reduced, and the time until the PM accumulation reaches the limit value can be extended.
〜変形例〜
本参考例では、一例として、PM堆積量が第2閾値より多くなると切換制御がおこなわれるとしたが、閾値は第3閾値以下であれば、任意に設定可能である。たとえば、PM堆積量が第1閾値より多くなると切換制御がおこなわれるようにすれば、更にPM堆積量が限界値に達するまでの時間を延長できる。
~ Modification ~
In this reference example , as an example, the switching control is performed when the PM accumulation amount exceeds the second threshold value. However, the threshold value can be arbitrarily set as long as the threshold value is equal to or less than the third threshold value. For example, if the switching control is performed when the PM accumulation amount exceeds the first threshold, the time until the PM accumulation amount reaches the limit value can be further extended.
<参考例2>
〜構成と制御〜
モード切換機能41bは、第1実施形態において半手動(半自動)的な切換制御をおこない、参考例1において自動的な切換制御をおこなうが、オペレータの判断に基づく手動的な切換制御をおこなってもよい。
<Reference example 2>
~ Configuration and control ~
The
モード切換操作手段として、手動再生スイッチ37や再生禁止スイッチ38と同様なモード切換スイッチを油圧ショベルのキャビン107内のオペレータが操作しやすい位置に設けてもよいが、本参考例では、図11に示す表示装置6に表示されるPM排出モード設定画面6cにおいて、PM排出モードを設定する。PM排出モード設定画面6cは、「通常モード」項目と「PM排出量低減モード」項目とから構成され、各項目は操作スイッチ6bの上下ボタンの操作により選択可能である。
As a mode switching operation means, a mode switching switch similar to the
図12はモード切換機能41bの演算処理の内容を示すフローチャートである。
FIG. 12 is a flowchart showing the contents of calculation processing of the
モード切換機能41bは、通常時には通常モードを設定し(ステップS310)、通常モードにおいて、「PM排出量低減モード」項目が選択されたかどうかを判定し(ステップS320B)、「PM排出量低減モード」項目が選択されたと判定すると、PM排出量低減モードを設定する(ステップS330)。「PM排出量低減モード」項目が選択されていないと判定する場合、通常モードを維持する。
The
PM排出量低減モードにおいて、「通常モード」項目が選択されたかどうかを判定し(ステップS340B)、「通常モード」項目が選択されたと判定すると、通常モードに戻る(ステップS310)。「通常モード」項目が選択されていないと判定する場合、PM排出量低減モードを維持する。 In the PM emission reduction mode, it is determined whether or not the “normal mode” item has been selected (step S340B). If it is determined that the “normal mode” item has been selected, the mode returns to the normal mode (step S310). When it is determined that the “normal mode” item is not selected, the PM emission amount reduction mode is maintained.
〜動作〜
参考例2の排気ガス浄化システムの動作を説明する。
~ Operation ~
The operation of the exhaust gas purification system of Reference Example 2 will be described.
屋内での木材チップの運搬作業では粉塵等が発生しやすく、PMがフィルタに堆積しやすい。一方、作業エリアが著しく狭く周囲に可燃物が有り引火のおそれがあり、再生をおこなうこと自体が好ましくない場合もありうる。再生禁止スイッチ38により再生を禁止することも有効な手段であるが、再生を禁止するとすぐにPM堆積量が限界値に達する。
When carrying wood chips indoors, dust and the like are likely to be generated, and PM is likely to accumulate on the filter. On the other hand, there are cases where the work area is extremely narrow, there are combustibles around the area, there is a risk of ignition, and it is not preferable to perform the regeneration itself. Prohibiting regeneration by the
このような作業環境においては、屋内での作業を開始する前に、オペレータはPM排出モード設定画面6cを介してPM排出量低減モードに設定する。モード切換機能41bは通常モードからPM排出量低減モードに切換える(S310→S320B→S330)。
In such a work environment, the operator sets the PM discharge amount reduction mode via the PM discharge
PM排出量低減モードにおいては、通常モードに比べPM排出量が低減するため、PM堆積量も低減する。そして、PM堆積量が第1閾値に達しなければ自動再生は開始しない(S100→S110→S120→S100)。 In the PM emission reduction mode, since the PM emission is reduced as compared with the normal mode, the PM accumulation is also reduced. If the PM accumulation amount does not reach the first threshold value, automatic regeneration does not start (S100 → S110 → S120 → S100).
オペレータは自動再生が開始する前に所定の作業を完了させ、屋外の再生可能場所まで油圧ショベルを移動させる。そして、PM排出モード設定画面6cを介して通常モードに設定すると、モード切換機能41bはPM排出量低減モードから通常モードに戻す(S330→S340B→S310)。
The operator completes a predetermined work before the automatic regeneration starts, and moves the hydraulic excavator to an outdoor recyclable place. When the normal mode is set via the PM discharge
その後、通常モードにおいて、屋外の作業を行い、PM堆積量が第1閾値より多くなれば、自動再生が開始し(S100→S110→S120→S130)、良好な再生がおこなわれてPM堆積量が第4閾値より少なくなると、自動再生は終了する(S140→S150→S160)。 Thereafter, in the normal mode, when outdoor work is performed and the PM accumulation amount exceeds the first threshold value, automatic regeneration starts (S100 → S110 → S120 → S130), and good regeneration is performed and the PM accumulation amount is increased. When it becomes less than the fourth threshold, the automatic reproduction ends (S140 → S150 → S160).
〜効果〜
参考例2の排気ガス浄化システムの効果を説明する。図13は参考例2の排気ガス浄化システムの効果を説明する為に示すPM堆積量の時間経過を示す図である。
~effect~
The effect of the exhaust gas purification system of Reference Example 2 will be described. FIG. 13 is a diagram showing the passage of time of the PM accumulation amount shown for explaining the effect of the exhaust gas purification system of Reference Example 2 .
モード切換機能41bは通常モードを維持したと仮想する。通常モードにおいてPM排出量の指標値の大きい第1動作ポイントが選択される。PMが堆積し第1閾値より多くなれば自動再生が開始する。このときの仮想履歴を破線で示す。仮想自動再生開始時刻が早いと、油圧ショベルが屋内作業中に仮想自動再生開始時刻になり、充分な屋内での作業時間を確保できない。
The
本参考例では、屋内作業前にPM排出モード設定画面6cを介してPM排出量低減モードに設定する。PM排出量低減モードにおいてPM排出量の指標値の小さい第2動作ポイントが選択され、PM排出量は低減し、PM堆積量が第1閾値に達するまでの時間を延長できる。このときの履歴を実線で示す。
In this reference example , the PM emission amount reduction mode is set via the PM emission
これにより、充分な屋内での作業時間を確保でき、自動再生が開始する前に作業を完了することができる。 Thereby, a sufficient indoor working time can be secured, and the work can be completed before the automatic regeneration starts.
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 制御装置
6 表示装置
6a 表示画面
6b 操作スイッチ
6c PM排出モード設定画面
31 排気管
32 フィルタ
33 酸化触媒
34 DPF装置
35 排気温度検出装置
36 差圧検出装置
37 手動再生スイッチ
38 再生禁止スイッチ
39 再生用燃料噴射装置
41 車体制御装置
41a 再生制御機能
41b モード切換機能
42 表示制御装置
43 エンジン制御装置
44 通信ライン
100 下部走行体
101 上部旋回体
102 フロント作業機
103a,103b クローラ式走行装置
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 SYMBOLS 1 Diesel engine
Claims (4)
この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燃料噴射により焼却除去し、このフィルタを再生する再生手段と、
前記エンジンの回転数とトルクとを制御する制御手段とを備える作業車両の排気ガス浄化システムにおいて、
前記再生手段の作動開始を指示する手動再生スイッチと、
前記再生手段の作動の禁止を指示する再生禁止スイッチとを更に備え、
前記制御手段は、
前記フィルタの圧力損失に基づいて、このフィルタに堆積した粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定機能と、前記堆積量推定機能により推定された推定堆積量が第1閾値より多くなると、前記再生手段を作動させる自動再生制御機能と、
前記推定堆積量が前記第1閾値より大きい第2閾値より多くなると、前記手動再生スイッチの操作を促す警告信号を出力し、前記手動再生スイッチが操作されると前記再生手段を作動させる手動再生制御機能と、
前記再生手段の非作動中に前記再生禁止スイッチが操作されたときには、前記自動再生制御機能及び前記手動再生制御機能による前記再生手段の作動が開始されないようにすることで前記再生手段の作動を禁止し、前記再生手段の作動中に前記再生禁止スイッチが操作されたときは前記再生手段の作動を停止させることで前記再生手段の作動を禁止する再生禁止制御機能と、
車体操作性と燃費の観点から設定される第1回転数と第1トルクの組み合わせである第1動作ポイントを選択する通常モードと、排気ガス中に含まれる粒子状物質の排出量低減の観点から設定される第2回転数と第2トルクの組み合わせである第2動作ポイントを選択する粒子状物質排出量低減モードとを切換えるモード切換機能とを有し、
前記モード切換機能は、前記再生禁止スイッチが操作されたときに、前記再生手段の作動を禁止すると同時に前記通常モードから前記粒子状物質排出量低減モードに切換えることを特徴とする作業車両の排気ガス浄化システム。 A diesel engine,
A filter disposed in the exhaust system of the engine for collecting particulate matter contained in the exhaust gas;
Reproducing means for the deposited particulate matter in the filter to burn removed by fuel injection, to play this filter,
In an exhaust gas purification system for a work vehicle comprising control means for controlling the engine speed and torque,
A manual regeneration switch for instructing the start of operation of the regeneration means;
A regeneration prohibiting switch for instructing prohibition of the operation of the regeneration means,
The control means includes
Based on the pressure loss of the filter, when the deposition amount estimation function for estimating the deposition amount of the particulate matter deposited on the filter and the estimated deposition amount estimated by the deposition amount estimation function are greater than a first threshold, An automatic regeneration control function for activating the regeneration means;
When the estimated accumulation amount exceeds a second threshold value that is greater than the first threshold value, a warning signal that prompts operation of the manual regeneration switch is output, and when the manual regeneration switch is operated, manual regeneration control that activates the regeneration unit is performed. Function and
When the regeneration prohibiting switch is operated while the regeneration means is not in operation, the regeneration means is prohibited from starting by the automatic regeneration control function and the manual regeneration control function, thereby prohibiting the operation of the regeneration means. A regeneration prohibiting control function for prohibiting the operation of the regeneration means by stopping the operation of the regeneration means when the regeneration prohibiting switch is operated during the operation of the regeneration means;
Viewpoint of the normal mode and emissions reduction of particulate matter contained in exhaust gas of selecting a first rotational speed and first operating point is a combination of a first torque set in terms of the vehicle body operability and fuel economy have a second rotational speed and the particulate emissions reduction mode for selecting a second operating point is a combination of the second torque and the mode switching function for switching the set from,
The mode switching function, the when the reproduction inhibition switch is operated, the exhaust gas of the work vehicle, characterized in that switching from simultaneously the normal mode when prohibiting the operation of said reproducing means to said particulate matter emissions reduction mode Purification system.
前記モード切換機能は、前記第2動作ポイントを設定するマップを有することを特徴とする作業車両の排気ガス浄化システム。 The exhaust gas purification system for a work vehicle according to claim 1,
The mode switching function includes a map for setting the second operating point, and an exhaust gas purification system for a work vehicle .
前記第1動作ポイントと前記第2動作ポイントとは同じ等馬力線上にあることを特徴とする作業車両の排気ガス浄化システム。 The exhaust gas purification system for a work vehicle according to claim 1,
The exhaust gas purification system for a work vehicle, wherein the first operation point and the second operation point are on the same equihorse force line.
前記モード切換機能は、エンジン回転数とトルクの組み合わせである動作ポイント毎に粒子状物質排出量指標値をプロットして作成されかつ等馬力線を追加した粒子状物質排出マップを有し、前記通常モードから前記粒子状物質排出量低減モードに切り換えるとき、前記粒子状物質排出マップの同じ等馬力線上にあるエンジン回転数とトルクの組み合わせを前記第2動作ポイントとして選択することを特徴とする作業車両の排気ガス浄化システム。The mode switching function has a particulate matter emission map created by plotting particulate matter emission index values for each operating point that is a combination of engine speed and torque, and added with a constant horsepower line. When switching from the mode to the particulate matter emission reduction mode, a work vehicle that selects a combination of engine speed and torque that are on the same equihorse force line of the particulate matter discharge map as the second operation point. Exhaust gas purification system.
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