JP5987133B1 - 排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献1では、制御周期毎に、エンジンの運転状態をエンジンの回転数等で判定し、昇温が困難な運転状態の場合には排気昇温制御を行わず、昇温が可能な運転状態となった場合に排気昇温制御を行っていた。
そして、制御装置は、昇温制御による再生処理を実行した場合に、第1条件に該当したか否かを条件判定部で判定する。前記第1条件として、出口温度センサの測定温度が再生判定温度以上である第1積算時間を求めているので、再生処理が実行されている時間を第1積算時間として求めることができる。すなわち、ディーゼル酸化触媒装置の出口側の排気ガスの温度が再生判定温度以上であれば、ディーゼル酸化触媒装置の下流側の経路内に堆積した尿素デポジットを除去する再生処理が実行されていることを確実に判定できる。そして、第1判定時間を、再生処理を完了可能な時間に設定することで、第1積算時間が第1判定時間未満の場合には、昇温制御での再生処理が未完了であることを判定できる。さらに、この未完了状態のままで、昇温制御の開始時からの経過時間が第2判定時間以上となった場合には、昇温制御を継続しても再生処理の完了が困難であることを判定できる。従って、条件判定部は、第1条件に該当したと判定することで、昇温制御による再生処理の完了が困難であることを的確に判定できる。
そして、制御装置は、昇温制御による再生処理を実行した場合に、第2条件に該当したか否かを条件判定部で判定する。前記第2条件として、出口温度センサの測定温度が再生判定温度以上である第1積算時間を求めているので、再生処理が実行されている時間を第1積算時間として求めることができる。すなわち、ディーゼル酸化触媒装置の出口側の排気ガスの温度が再生判定温度以上であれば、ディーゼル酸化触媒装置の下流側の経路内に堆積した尿素デポジットを除去する再生処理が実行されていることを確実に判定できる。そして、第1判定時間を、再生処理を完了可能な時間に設定することで、第1積算時間が第1判定時間未満の場合には、昇温制御での再生処理が未完了であることを判定できる。さらに、この未完了状態のままで、燃料噴射装置による燃料の噴射の実行中に、出口温度センサの測定温度が再生判定温度未満である第2積算時間が、第3判定時間以上となった場合には、昇温制御を継続しても再生処理の完了が困難であることを判定できる。従って、条件判定部は、第2条件に該当したと判定することで、昇温制御による再生処理の完了が困難であることを的確に判定できる。
[排気浄化装置の概略構成]
図1は、本実施形態に係る排気浄化装置10を備える作業車両1の概略構成を示す模式図を示す。ここで、作業車両1は、例えば、鉱山や道路等の建設現場において、掘削、地均し等の作業や土砂等の運搬を行う機械であり、例えば、油圧ショベル、ホイールローダ、ブルドーザ、モータグレーダ、クレーン等の建設機械や、フォークリフト等の運搬車両が該当する。なお、本実施形態の排気浄化装置10は、ディーゼルエンジンの排気ガスを浄化するものであるため、作業車両1に限らず、ディーゼルエンジンを備える様々な車両や機器に利用できる。
作業車両1は、ディーゼルエンジン2と、ディーゼルエンジン2の排気ガスによってタービンを回転してディーゼルエンジン2に供給する空気を圧縮するターボチャージャ3と、制御装置8と、モニタ装置9と、排気浄化装置10とを備える。
モニタ装置9は、表示部と入力部を備える。表示部は、液晶ディスプレイなどで構成される。
表示部は、冷却水温、燃料残量等の各種情報、コーションなどを表示する。本実施形態のモニタ装置9には、後述する定置手動再生の実行を促す通知を行う通知部91が設けられており、モニタ装置9はオペレータに各種情報を通知する通知装置として機能する。
入力部は、表示部の周辺に設けられたスイッチ(ボタン)などで構成される。表示部には、各入力部の機能がアイコンなどで表示される。このため、オペレータは、定置手動再生を実行する場合にどのスイッチを押せばよいかを容易に把握できる。なお、タッチパネル式のモニタ装置9を用いれば、タッチパネル上に表示されたスイッチをタッチすればよい。本実施形態のモニタ装置9には、定置手動再生の実行を指示するスイッチ92が設けられている。なお、入力部は、モニタ装置9に一体に設けられるスイッチに限らず、モニタ装置9とは別の筐体等に設置されるスイッチで構成してもよい。
排気浄化装置10は、排気ガス中の粒子状物質(Particulate Matter;以下「PM」と略す)やNOx等の残留物質の捕集や還元などの処理を行うものであり、制御装置8によって制御されている。
排気浄化装置10は、ディーゼルエンジン2から排出される排気ガスの流れ方向における上流側から順に、絞り弁(スロットルバルブ)20と、ディーゼル酸化触媒(Diesel Oxidation Catalyst;以下「DOC」と略す)装置30と、尿素水噴射システム40と、選択還元触媒(Selective Catalytic Reduction;以下「SCR」と記す)装置50とを備える。
これらのDOC装置30、尿素水噴射システム40、SCR装置50は、ディーゼルエンジン2からの排気ガスが流通する経路11の途中に設けられる。この経路11は、ディーゼルエンジン2に接続されたターボチャージャ3からの排気ガスをDOC装置30に導入する入口管12と、DOC装置30とSCR装置50とを接続する出口管13と、SCR装置50の出口に接続された出口管14とを備える。
絞り弁20は、入口管12に配置されたバタフライバルブ等で構成されている。絞り弁20の弁開度は制御装置8で制御されており、後述するように、弁開度を調整することで、排気ガスの温度を調整している。すなわち、弁開度を小さくして圧力抵抗を高めると、絞り弁20の上流側にあるディーゼルエンジン2内部の圧力も高くなる。このように圧力抵抗が増加した際に、ディーゼルエンジン2から出力されるトルクを維持するには、燃料噴射量を増加させる必要があり、燃焼温度が上昇して排気ガスの温度を上昇することができる。ただし、燃料噴射量が増大するため燃費は低下する。
この際、制御装置8は、燃料噴射量およびエンジン回転速度に応じて弁開度を設定するマップデータを用いて、絞り弁20の弁開度を制御する。具体的には、燃料噴射量が少ない、つまりエンジンの負荷が小さい場合には、排気ガスの温度も低下する。また、エンジン回転速度が小さい場合も排気ガスの温度が低下する。ここで、絞り弁20の弁開度として、全閉状態を100%、全開状態を0%と設定した場合、燃料噴射量が所定値以下の領域においては、絞り弁20の弁開度は、燃料噴射量が少ないほど大きくなり、燃料噴射量が多いほど小さくなるように設定し、エンジン回転速度が小さいほど大きくなり、大きいほど小さくなるように設定している。例えば、燃料噴射量が少なく、かつ、エンジン回転速度が小さい場合には、弁開度を90%程度に設定し、燃料噴射量が多く、かつ、エンジン回転速度が大きくなった場合には、弁開度を小さく(例えば60%程度)に設定すればよい。これにより、エンジンの負荷が低い状態、つまり温度が上がり難い状態では、弁を閉じ気味にして(弁開度を高くして)排気ガスの圧力抵抗を高めて排気ガスの温度を上げている。
DOC装置30は、ケースを備え、ケースの内部にはディーゼル酸化触媒が収容されている。
DOC装置30は、排気ガス中に必要に応じて供給される燃料(以下、ドージング燃料という)を酸化、発熱させて、排気ガス温度を所定の高温域まで上昇させる触媒である。この温度が上昇した排気ガスを利用することで、後述する出口管13等に堆積した尿素デポジットを燃焼させて焼却除去し、再生させる。
ドージング燃料は、例えばエンジン燃料と同じ軽油であり、ドージング燃料をエンジンシリンダ内に供給する場合では、エンジンシリンダ内噴射用の燃料噴射装置7によりドージング燃料を供給することになる。また、入口管12等にドージング用の燃料噴射装置を設けて排気ガス中に供給し、排気ガスと共にDOC装置30内に流入させてもよい。
尿素水噴射システム40は、排気ガス中に還元剤水溶液としての尿素水溶液を添加するものである。このような尿素水噴射システム40は、DOC装置30の出口管13に取り付けられ、出口管13内部に尿素水溶液を噴射する噴射ノズル41と、尿素水溶液が貯蔵される尿素水タンク42と、尿素水タンク42から噴射ノズル41に尿素水溶液を供給するポンプユニット43とを備える。
制御装置8は、噴射ノズル41およびポンプユニット43を制御し、噴射ノズル41から出口管13内に尿素水溶液を噴射する。出口管13内に噴射された尿素水溶液は、排気ガスの熱によって加水分解され、アンモニアとなる。
SCR装置50は、尿素水溶液を加水分解させて得られるアンモニアを還元剤とすることで、排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化するものである。アンモニアは、還元剤として排気ガスと共にSCR装置50へ供給される。
なお、SCR装置50の下流側にアンモニア低減触媒を設けてもよい。アンモニア低減触媒は、SCR装置50で未使用とされたアンモニアを酸化処理して無害化するものであり、排気ガスのエミッションをより低減させる。
排気浄化装置10には、ディーゼルエンジン2や排気浄化装置10の状況を検出するための各種センサが設けられている。
すなわち、入口管12において、絞り弁20の下流側には、排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)の濃度を検出するNOxセンサ32が配置されている。DOC装置30には、DOC装置30の入口温度を測定する入口温度センサ31と、DOC装置30の出口温度を測定する出口温度センサ45が設けられている。
SCR装置50には、SCR内部温度センサ47と、SCR装置50の出口温度を測定するSCR出口温度センサ51が設けられている。
SCR装置50に接続された出口管14には、SCR装置50から排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検出するSCR出口NOxセンサ52が配置されている。
これらのセンサは、Controller Area Network(CAN)18を介して制御装置8に接続され、測定データを制御装置8に出力している。
制御装置8は、エンジン回転速度検出装置6からエンジン回転速度Neを取得し、入口温度センサ31からDOC装置30の入口側における排気ガスの温度Tatinを取得し、NOxセンサ32からDOC装置30の入口側における窒素酸化物濃度NOxinを取得する。また、制御装置8は、出口温度センサ45からDOC装置30の出口側における排気ガスの温度Tatoutを取得し、SCR内部温度センサ47からSCR触媒の温度を取得し、SCR出口温度センサ51からSCR出口温度を取得し、SCR出口NOxセンサ52からSCR装置50の出口側における窒素酸化物濃度NOxoutを取得する。
制御装置8は、これらの取得したデータや、オペレータによるアクセル操作などの情報に基づいて、燃料噴射装置7、絞り弁20、噴射ノズル41、ポンプユニット43の動作を制御する。
次に、制御装置8の構成について説明する。
制御装置8は、図2に示すように、昇温制御判定部81、昇温制御実行制御部82、条件判定部83、通知指示部84、定置手動再生実行制御部85、記憶部86を備える。
昇温制御判定部81は、昇温制御を実行する昇温制御実施条件に該当したかを判定する。具体的には、昇温制御判定部81は、(A)前回の再生運転終了後からの経過時間が第1設定時間T1になった場合と、(B)NOxセンサ32およびSCR出口NOxセンサ52の測定データから算出される脱硝効率が閾値以下の状態が第2設定時間T2以上、継続した場合とのいずれかの条件に該当すると、昇温制御実施条件に該当したと判定する。
ここで、第1設定時間T1は、尿素デポジットの推定堆積量などで設定すればよい。すなわち、例えば、1時間あたりの尿素デポジットの堆積量は、作業車両1やディーゼルエンジン2の種類、作業内容(運転状況)等で異なるが、実験やシミュレーションによって推定できる。また、尿素デポジットの堆積量は、昇温制御の完了時間にも影響する。したがって、第1設定時間T1は、これらを考慮して設定すればよい。例えば、昇温制御を15分で完了したいと設定した場合に、その時間で除去できる尿素デポジットの堆積量となるまでの時間が、作業車両の種類によって、36時間、48時間、72時間、96時間等と異なる場合には、第1設定時間T1は、作業車両の種類に応じて、36時間、48時間、72時間、96時間等に設定すればよい。多くの作業車両においては、第1設定時間T1は、約36〜96時間の範囲で設定される。
第2設定時間T2は、測定データの一時的な変動の影響を除去して確実に脱硝効率が低下していることを判定できる時間であればよく、例えば、1〜10分程度に設定できる。
図2に示す昇温制御実行制御部82は、昇温制御判定部81で昇温制御実施条件に該当したと判定した場合に、昇温制御を実行する。
したがって、昇温制御は、第1設定時間T1毎に必ず実施され、第1設定時間T1を経過する前であっても、脱硝効率が閾値以下の状態が第2設定時間T2以上、継続した場合も実施される。
昇温制御実行制御部82は、昇温制御の実行時の弁開度を設定するマップから絞り弁20の設定弁開度ETVfftを取得し、絞り弁20に対して設定弁開度ETVfftを指示する。例えば、昇温制御実行制御部82は、マップから、エンジン回転速度Neおよび燃料噴射量Qfで特定される設定弁開度ETVfft(例えば80%等)を取得し、絞り弁20の弁開度が設定弁開度ETVfftとなるように制御する。
この際、ドージング燃料は、排気ガスがエンジンシリンダから排出されるタイミングで供給される。このため、ドージング燃料は、DOC装置30に排気ガスと共に供給され、DOC装置30の酸化触媒と化学反応して発熱する。このため、絞り弁20の弁開度の制御によって上昇した排気ガスの温度は、DOC装置30を流れる際に更に上昇する。すなわち、出口温度センサ45で測定される排気ガスの出口温度Tatoutは、入口温度Tatinよりも更に高くなる。
このため、出口管13内の尿素デポジットを除去して再生できる。ここで、昇温制御実行制御部82は、図3に示すように、出口温度センサ45で測定される出口温度Tatoutが再生判定温度θ1(例えば500℃)以上となった時間を積算して第1積算時間(再生時間)として求め、この第1積算時間が第1判定時間T11(例えば15分)以上となった場合には、昇温制御が完了したと判定し、昇温制御を終了する。
本実施形態では、第1設定時間T1が48時間であるため、第1判定時間T11は15分に設定している。第1設定時間T1が48時間よりも長くなれば、第1判定時間T11も長く設定することが好ましく、第1設定時間T1が48時間よりも短くなれば、第1判定時間T11も短く設定できる。したがって、第1判定時間T11は、第1設定時間T1に応じて、例えば、10分〜60分程度の範囲で設定すればよい。
図2に示す条件判定部83は、昇温制御による再生処理が完了せず、定置手動再生を実行しなければならない条件に該当したかを判定する。具体的には、条件判定部83は、昇温制御での再生処理中に、第1条件または第2条件に該当した場合に、定置手動再生を実行すべき条件に該当したと判定する。
第1条件は、昇温制御での再生処理中に、出口温度センサ45の測定温度(出口温度Tatout)が再生判定温度θ1以上である時間を積算した第1積算時間(再生時間)が第1判定時間T11未満であり、かつ、再生処理開始からの経過時間が第2判定時間T12(例えば120分)以上となることである。この第1条件に該当すると、条件判定部83は、定置手動再生の実行条件に該当したと判定する。
第2判定時間T12は、昇温制御を実行しながら、作業車両1による作業の継続を許可する時間に設定されている。昇温制御が完了しない状態で第2判定時間T12を経過すると、定置手動再生の実行を促す通知が行われる。定置手動再生中は作業車両1によって作業を継続することができない。このため、通知までにオペレータが作業を継続できる猶予時間として、第2判定時間T12を設定している。したがって、猶予時間をより短く設定してもよい場合には、第2判定時間T12を、例えば60分〜90分程度に短くしてもよい。また、猶予時間をより長く設定したい場合には、第2判定時間T12を、例えば150分〜180分程度に長くしてもよい。
例えば、図3に示すように、昇温制御を実行している状態で、ディーゼルエンジン2の負荷が低い場合、例えば、アイドリング状態で停止しているような場合には、排気ガスの温度が低く、入口温度センサ31で測定される入口温度Tatinが設定温度(250℃)以上となることが少ない。このため、入口温度Tatinが設定温度以上となった場合のみ行われるドージング燃料の供給が殆ど実行されず、出口温度センサ45で測定される出口温度Tatoutが再生判定温度θ1以上となる再生時間も短くなる。図3では、出口温度Tatoutが再生判定温度θ1以上となっているのは、経過時間t1〜t2の間と、経過時間t3〜t4の間のみである。このため、第1積算時間=(t2-t1)+(t4-t3)は第1判定時間T11未満のまま、再生処理の開始時からの経過時間が第2判定時間T12に到達すると、条件判定部83は定置手動再生の実行条件に該当したと判定する。
第2条件は、昇温制御での再生処理中に、再生時間が第1判定時間T11(15分)未満のまま、ドージング燃料の供給中(つまり入口温度Tatinが設定温度(250℃)以上となっている間)に、出口温度センサ45の測定温度(出口温度Tatout)が再生判定温度θ1未満である時間を積算した第2積算時間が第3判定時間T13(例えば60分)以上となることである。この第2条件に該当した場合も、条件判定部83は、定置手動再生の実行条件に該当したと判定する。
例えば、図4に示すように、昇温制御を実行している状態で、作業車両1の使われ方によっては、ドージング燃料が供給されていても出口温度センサ45の測定温度(出口温度Tatout)が再生判定温度θ1以上に上昇せず、出口温度Tatoutが再生判定温度θ1未満である時間を積算した第2積算時間が第3判定時間T13以上になる場合がある。第2積算時間は、図4において、矢印t21〜t26の各時間を積算したものである。なお、図4における第1積算時間は、第1条件と同じく、出口温度Tatoutが再生判定温度θ1以上となっている再生時間である。この第2条件に該当する場合は、ドージング燃料を供給しても昇温制御処理が完了しないため、第1条件よりも早く定置手動再生での実行が必要と判定できる。
図2に示す通知指示部84は、昇温制御の実行中に条件判定部83が第1条件または第2条件に該当したと判定した場合に、判定結果を通知可能な通知装置であるモニタ装置9に対して、通知信号Aを出力して通知を指示する。モニタ装置9は、通知信号Aを受信すると、通知部91を点滅したり、ブザーなどを鳴らして、オペレータに対して、第1条件または第2条件に該当したことを通知する。モニタ装置9が通知することで、オペレータは、昇温制御による再生処理の完了が困難になっており、定置手動再生の実行が必要となっていることを把握できる。
したがって、モニタ装置9の通知に応じて、オペレータがモニタ装置9のスイッチ92を押して定置手動再生の実行を指示すると、定置手動再生実行制御部85によって定置手動再生が実行される。
一方、通知指示部84は、通知信号Aの出力後、第4判定時間T14(例えば30分)以内に、オペレータが定置手動再生の実行を指示しない場合には、第2の制御信号である通知信号Bを出力する。モニタ装置9は、通知信号Bを受信すると、通知部91の点滅速度を速めたり、ブザーなどの通報音の音量を大きくするなどして、オペレータに対して、再度、定置手動再生の実行を促す第2の通知を行う。
一方、条件判定部83が第2条件に該当したと判定した場合、昇温制御実行制御部82は昇温制御の実行を停止する。このため、通知指示部84による通知は、オペレータが定置手動再生の実行を操作しない限り、継続する。
オペレータがモニタ装置9で定置手動再生の実行を指示すると、図2に示す定置手動再生実行制御部85による処理が実行される。定置手動再生実行制御部85は、作業車両1が定置手動再生を実行可能な状態にあるかを確認する。例えば、定置手動再生実行制御部85は、パーキングブレーキが作動され、アクセルがオフ状態(アクセルペダルが踏まれていない状態)とされ、作業機レバーが中立位置にあるなどのように、作業車両1が停止して作動していない状態であるかを確認する。
この状態で、オペレータによってモニタ装置9のスイッチ92がオンされたことを確認すると、定置手動再生実行制御部85は定置手動再生を実行する。
定置手動再生の実行処理は、例えば、次のように行える。定置手動再生実行制御部85は、定置手動再生用のマップから、エンジン回転速度Neおよび燃料噴射量Qfで特定される設定弁開度ETVffoを取得し、絞り弁20の弁開度が設定弁開度ETVffoとなるように制御する。なお、定置手動再生の入口目標温度Tattoと、補正ゲインGainoとを所定のマップから取得し、入口目標温度Tattoと測定した入口温度Tatinとの差分に補正ゲインGainoを乗算して弁開度補正値ETVfboを求め、この弁開度補正値ETVfboを設定弁開度ETVffoに加算して、弁開度指示値ETVcmdを設定してもよい。
定置手動再生は、昇温制御に比べて、排気ガスの温度が高くなりやすいように、絞り弁20の弁開度や、ドージング燃料の供給量を制御するため、昇温制御では除去できない尿素デポジットも除去することができる。この定置手動再生は、昇温制御と同様に、出口温度Tatoutが再生判定温度θ1以上となった第1積算時間が第1判定時間T11以上となれば、自動的に終了する。
図2に示す記憶部86は、本実施形態では、Erasable Programmable Read Only Memory(EPROM)等の不揮発性メモリを用いているが、半導体記憶装置、磁気記憶装置、光学記憶装置等の各種の記憶装置が利用できる。記憶部86には、再生制御を行うための各種パラメータやマップデータが記憶されている。
マップデータとしては、例えば、通常作業時の絞り弁20の弁開度を設定するためのマップデータと、昇温制御時の絞り弁20の弁開度を設定するためのマップデータと、定置手動再生時の絞り弁20の弁開度を設定するためのマップデータとが記憶されている。
また、記憶部86に記憶されたパラメータとしては、第1設定時間T1、第2設定時間T2、第1判定時間T11、第2判定時間T12、第3判定時間T13、第4判定時間T14等である。
次に、制御装置8による再生処理制御について図5〜7のフローチャートを参照して説明する。
制御装置8は、作業車両1の作動中は、図5に示すように、通常作業処理を実施する(ステップS1)。この場合、制御装置8は、通常作業時のマップデータから弁開度を取得し、絞り弁20を制御する。また、制御装置8は、エンジン回転速度検出装置6、NOxセンサ32、入口温度センサ31、出口温度センサ45、SCR内部温度センサ47、SCR出口温度センサ51、SCR出口NOxセンサ52の各センサから信号を取得する(ステップS2)。
制御装置8は、ステップS3で「YES」と判定した場合には、昇温制御実行制御部82によって昇温制御を実施する(ステップS4)。
ステップS4の昇温制御の実施後、制御装置8は、昇温制御完了条件に該当したか否かを判定する(ステップS5)。昇温制御完了条件は、前述のとおり、出口温度Tatoutが再生判定温度θ1以上であった時間の第1積算時間(再生時間)が第1判定時間T11以上となった場合である。
一方、制御装置8の条件判定部83は、ステップS5で「NO」と判定すると、第1条件に該当したか否かを判定する(ステップS6)。条件判定部83は、ステップS6で「NO」と判定すると、第2条件に該当したか否かを判定する(ステップS7)。
また、制御装置8は、ステップS7で「YES」と判定した場合は、第2条件に該当したことに基づく再生処理を実行する(ステップS20)。
さらに、制御装置8は、ステップS7で「NO」と判定した場合、つまり第1条件および第2条件のいずれにも該当しなかった場合は、ステップS4に戻り、昇温制御を継続する。
次に、ステップS10の第1条件に該当したことに基づく再生処理について、図6のフローチャートを参照して説明する。
ステップS10の処理が実行されると、制御装置8の通知指示部84は、通知信号Aをモニタ装置9に出力する(ステップS11)。これにより、モニタ装置9は、通知部91を点滅したりブザーなどを鳴らして、定置手動再生の実行が必要なことをオペレータに対して通知する。なお、通知信号Aが出力された場合も昇温制御の実施は継続する(ステップS12)。
制御装置8は、ステップS13で「YES」と判定すると、定置手動再生実行制御部85により、前述した定置手動再生を実施する(ステップS14)。なお、制御装置8は、ステップS14の定置手動再生を実施した場合に、オペレータの注意喚起を継続するために、通知信号Aの出力を継続するように設定しているが、通知信号Aの出力を停止するように設定してもよい。
そして、第1条件に該当した場合の定置手動再生が終了する(ステップS15)と、図5のステップS1に戻り、通常作業処理を継続する。なお、定置手動再生の実施中も通知信号Aの出力を継続していた場合には、ステップS15で再生処理が終了する際に通知信号Aの出力も停止する。
制御装置8は、第1積算時間が15分以上となり、昇温制御が完了した場合、ステップS16で「YES」と判定し、第1条件による再生処理を終了する(ステップS15)。この場合は、オペレータがスイッチ92をオンする前に、昇温制御が完了した時点で通知信号Aの出力も停止する。
制御装置8は、ステップS17で「NO」と判定すると、ステップS11に戻って通知信号Aの出力を継続する。
また、制御装置8は、ステップS17で「YES」と判定すると、通知指示部84によって第2の通知信号Bをモニタ装置9に出力する(ステップS18)。モニタ装置9は、第2の通知信号Bが入力されると、通知部91の点滅を早めたり、ブザーなどの通報音の音量を大きくするなど、オペレータに対してより強い通知を行う。
制御装置8は、その後、ステップS12〜S18までの処理を継続する。そして、ステップS13で「YES」と判定されて、ステップS14の定置手動再生が実施された場合と、ステップS16で「YES」と判定された場合に、第1条件に該当した場合の再生処理が終了し(ステップS15)、図5のステップS1の処理に戻る。
次に、ステップS20の第2条件に該当したことに基づく再生処理について、図7のフローチャートを参照して説明する。
制御装置8は、まず、通知信号Aをモニタ装置9に出力する(ステップS21)。モニタ装置9は、通知信号Aの入力により、通知部91を点滅したりブザー等を鳴らす。
制御装置8は、通知信号Aが出力された場合は、昇温制御を停止する(ステップS22)。第2条件は、DOC装置30に異常があって出口温度Tatoutが再生判定温度を超えない場合や、オペレータが特殊な操作を行ったために、排気ガスの温度が上昇し難い場合であり、昇温制御を継続しても再生処理が完了しないと予測されるため、昇温制御を停止している。
制御装置8は、ステップS23で「YES」と判定すると、定置手動再生実行制御部85により、前述した定置手動再生を実施する(ステップS24)。なお、制御装置8は、ステップS24の定置手動再生を実施した場合に、通知信号Aの出力を継続するように設定しているが、停止してもよい。
そして、制御装置8は、第2条件に該当した場合の再生処理が終了する(ステップS25)と、図5のステップS1に戻る。なお、定置手動再生の実施中も通知信号Aの出力を継続していた場合には、ステップS25で定置手動再生が終了する際に通知信号Aの出力も停止する。
制御装置8は、ステップS26で「NO」と判定すると、ステップS21に戻って通知処理を継続する。
また、制御装置8は、ステップS26で「YES」と判定すると、第2の通知信号Bをモニタ装置9に出力する(ステップS27)。モニタ装置9は、第2の通知信号Bが入力されると、通知部91の点滅を早めたり、ブザーなどの通報音の音量を大きくするなど、オペレータに対してより強い通知を行う。
制御装置8は、その後、ステップS22〜S27までの処理を継続する。そして、ステップS23で「YES」と判定されて、ステップS24の定置手動再生が実施された場合に、第2条件に該当した場合の再生処理が終了し(ステップS25)、図5のステップS1の処理に戻る。
本実施形態によれば、昇温制御の実行中に、第1条件または第2条件に該当した場合に、定置手動再生の実施を指示する通知を行うことができる。このため、オペレータは、昇温制御を継続しても尿素デポジットを除去できない状態であることを認識でき、定置手動再生の実施を指示することで、尿素デポジットを効果的に除去できる。
第1条件および第2条件には、出口温度センサの測定温度が再生判定温度以上である第1積算時間が、第1判定時間T11未満であることを条件としているので、昇温制御が未完了であることを確実に判定できる。
さらに、制御装置8は、昇温制御の未完了状態のままで、昇温制御の開始時からの経過時間が第2判定時間T12以上となった場合に、第1条件に該当したと判定するため、少なくとも第2判定時間T12は、オペレータが作業車両を操作することができる。したがって、作業車両を停止させる必要がある定置手動再生に移行する前に、オペレータが作業を継続でき、作業効率の低下を抑制できる。
また、制御装置8は、昇温制御が未完了状態のままで、排気ガス中への燃料噴射の実行中に、出口温度センサ45の測定温度が再生判定温度θ1未満である第2積算時間が第3判定時間T13以上となった場合に、第2条件に該当したと判定するため、昇温制御を継続しても再生処理の完了が困難である状態を早期に通知できる。
さらに、第2積算時間が第3判定時間T13以上となるまでは、通知されないため、その期間は、オペレータが作業車両を操作することができる。
制御装置8は、第2条件に該当した場合は、昇温制御を終了するため、昇温制御の完了が困難な場合に、昇温制御を継続して無駄に燃料を消費することなどを抑制できる。
例えば、第1実施形態では、昇温制御による再生処理から定置手動再生に切り換えるべき条件として、第1条件および第2条件の2つの条件で判定していたが、図8に示すように、第1条件のみで判定してもよいし、図9に示すように、第2条件のみで判定してもよい。
また、第1条件に該当した場合に、第2条件に該当した場合と同様に、昇温制御を終了してもよい。
さらに、実施形態では、通知後に、第4判定時間T14経過しても定置手動再生が実行されない場合に、第2の通知信号Bを出力していたが、このような処理を行わなくてもよい。
Claims (8)
- エンジンから排出される排気ガスが流れる経路に設けられた絞り弁と、
前記絞り弁の下流側に配置されたディーゼル酸化触媒装置と、
前記ディーゼル酸化触媒装置の下流側に配置された選択還元触媒装置と、
前記ディーゼル酸化触媒装置の上流側で燃料を噴射する燃料噴射装置と、
前記ディーゼル酸化触媒装置の入口の温度を測定する入口温度センサと、
前記ディーゼル酸化触媒装置の出口の温度を測定する出口温度センサと、
前記入口温度センサおよび出口温度センサで測定された温度データが入力され、かつ、前記絞り弁および前記燃料噴射装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
予め設定された昇温制御実施条件に該当した場合に、前記絞り弁および前記燃料噴射装置を制御して、噴射した前記燃料の温度を高めて前記経路内に堆積した尿素デポジットを除去する昇温制御による再生処理を実行する昇温制御実行制御部と、
前記昇温制御による再生処理中に、第1条件に該当したか否かを判定する条件判定部とを備え、
前記第1条件は、前記出口温度センサの測定温度が再生判定温度以上である時間を積算した第1積算時間が第1判定時間未満であり、かつ、前記昇温制御での再生処理の開始時からの経過時間が第2判定時間以上となった場合である
ことを特徴とする排気浄化装置。 - エンジンから排出される排気ガスが流れる経路に設けられた絞り弁と、
前記絞り弁の下流側に配置されたディーゼル酸化触媒装置と、
前記ディーゼル酸化触媒装置の下流側に配置された選択還元触媒装置と、
前記ディーゼル酸化触媒装置の上流側で燃料を噴射する燃料噴射装置と、
前記ディーゼル酸化触媒装置の入口の温度を測定する入口温度センサと、
前記ディーゼル酸化触媒装置の出口の温度を測定する出口温度センサと、
前記入口温度センサおよび出口温度センサで測定された温度データが入力され、かつ、前記絞り弁および前記燃料噴射装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
予め設定された昇温制御実施条件に該当した場合に、前記絞り弁および前記燃料噴射装置を制御して、噴射した前記燃料の温度を高めて前記経路内に堆積した尿素デポジットを除去する昇温制御による再生処理を実行する昇温制御実行制御部と、
前記昇温制御による再生処理中に、第2条件に該当したか否かを判定する条件判定部とを備え、
前記第2条件は、前記出口温度センサの測定温度が再生判定温度以上である時間を積算した第1積算時間が第1判定時間未満であり、かつ、前記燃料噴射装置による前記燃料の噴射の実行中に、前記出口温度センサの測定温度が前記再生判定温度未満である時間を積算した第2積算時間が第3判定時間以上となった場合である
ことを特徴とする排気浄化装置。 - エンジンから排出される排気ガスが流れる経路に設けられた絞り弁と、
前記絞り弁の下流側に配置されたディーゼル酸化触媒装置と、
前記ディーゼル酸化触媒装置の下流側に配置された選択還元触媒装置と、
前記ディーゼル酸化触媒装置の上流側で燃料を噴射する燃料噴射装置と、
前記ディーゼル酸化触媒装置の入口の温度を測定する入口温度センサと、
前記ディーゼル酸化触媒装置の出口の温度を測定する出口温度センサと、
前記入口温度センサおよび出口温度センサで測定された温度データが入力され、かつ、前記絞り弁および前記燃料噴射装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
予め設定された昇温制御実施条件に該当した場合に、前記絞り弁および前記燃料噴射装置を制御して、噴射した前記燃料の温度を高めて前記経路内に堆積した尿素デポジットを除去する昇温制御による再生処理を実行する昇温制御実行制御部と、
前記昇温制御による再生処理中に、第1条件または第2条件に該当したか否かを判定する条件判定部とを備え、
前記第1条件は、前記出口温度センサの測定温度が再生判定温度以上である時間を積算した第1積算時間が第1判定時間未満であり、かつ、前記昇温制御での再生処理の開始時からの経過時間が第2判定時間以上となった場合であり、
前記第2条件は、前記出口温度センサの測定温度が再生判定温度以上である時間を積算した第1積算時間が第1判定時間未満であり、かつ、前記燃料噴射装置による前記燃料の噴射の実行中に、前記出口温度センサの測定温度が前記再生判定温度未満である時間を積算した第2積算時間が第3判定時間以上となった場合である
ことを特徴とする排気浄化装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、
前記条件判定部が前記条件に該当したと判定した場合に、前記条件判定部の判定結果をオペレータに通知する
ことを特徴とする排気浄化装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、
前記制御装置は、
オペレータによる再生処理の実行操作を検出した場合に、前記絞り弁および前記燃料噴射装置を制御して、噴射した前記燃料の温度を高めて前記経路内に堆積した尿素デポジットを除去する定置手動再生による再生処理を実行する定置手動再生実行制御部を備える
ことを特徴とする排気浄化装置。 - 請求項1または請求項3に記載の排気浄化装置において、
前記制御装置は、
オペレータによる再生処理の実行操作を検出した場合に、前記絞り弁および前記燃料噴射装置を制御して、噴射した前記燃料の温度を高めて前記経路内に堆積した尿素デポジットを除去する定置手動再生による再生処理を実行する定置手動再生実行制御部を備え、
前記昇温制御実行制御部は、前記条件判定部で前記第1条件に該当したと判定した場合は、オペレータによる前記再生処理の実行操作が検出されるまでは前記昇温制御による再生処理の実行を継続する
ことを特徴とする排気浄化装置。 - 請求項2または請求項3に記載の排気浄化装置において、
前記昇温制御実行制御部は、前記条件判定部で前記第2条件に該当したと判定した場合は、前記昇温制御による再生処理の実行を終了する
ことを特徴とする排気浄化装置。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の排気浄化装置において、
前記条件判定部の判定結果をオペレータに通知可能な通知装置を備え、
前記制御装置は、
オペレータによる再生処理の実行操作を検出した場合に、前記絞り弁および前記燃料噴射装置を制御して、噴射した前記燃料の温度を高めて前記経路内に堆積した尿素デポジットを除去する定置手動再生による再生処理を実行する定置手動再生実行制御部と、
前記条件判定部で前記条件に該当したと判定した場合に、前記通知装置に対して第1の通知を指示する通知指示部とを備え、
前記通知指示部は、前記条件判定部で前記条件に該当したと判定して前記通知装置に対して第1の通知を指示した後、前記定置手動再生による再生処理の実行が指示されることなく、第4判定時間が経過した場合に、前記通知装置に第2の通知を指示する
ことを特徴とする排気浄化装置。
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