KR102269843B1

KR102269843B1 - 작업 차량

Info

Publication number: KR102269843B1
Application number: KR1020150034894A
Authority: KR
Inventors: 아야 다나베; 히로시 이케다
Original assignee: 가부시끼 가이샤 구보다
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2021-06-28
Also published as: CN106150606B; CN106150606A; JP2016065519A; KR20160036461A; JP6358909B2

Abstract

본 발명의 과제는, 배출 가스 정화 장치의 필터에 있어서의 입자상 물질의 퇴적 상태뿐만 아니라, 차량의 상태도 고려하여, 필터 재생 처리의 시동과 정지가 제어되는 기술을 제공하는 것이다.
작업 차량의 상태를 나타내는 차량 상태 데이터를 취득하는 차량 상태 데이터 취득부(61)와, 디젤 엔진으로부터 배출된 배출 가스에 포함되는 입자상 물질을 포집하는 필터를 구비한 배출 가스 정화 장치와, 배출 가스 정화 장치의 필터에 퇴적된 입자상 물질을 연소시켜 제거하는 필터 재생 처리의 필요도에 기초하여 재생 처리 요구를 출력하는 필터 재생 요구부(62)와, 재생 처리 요구와 차량 상태 데이터에 기초하여 필터 재생 처리의 시동 지령 및 정지 지령을 출력하는 정화 처리 판정부(63)와, 시동 지령 및 정지 지령에 응답하여, 자동적으로 상기 필터 재생 처리를 실행하기 위한 기기를 제어하는 기기 제어부(72)가 구비되어 있다.

Description

작업 차량{WORKING VEHICLE}

본 발명은 디젤 엔진과, 디젤 엔진으로부터 배출된 배출 가스에 포함되는 입자상 물질을 포집하는 필터를 구비한 배출 가스 정화 장치와, 작업 장치를 구비한 작업 차량에 관한 것이다.

최근의 환경 문제를 개선 및 해결하기 위해, 디젤 엔진 등에 대한 배출 가스 규제가 강화되고 있다. 건설 기계나 농업 기계 등의 작업 차량에 있어서도, 이러한 배출 가스 규제에 대처하기 위해 배출 가스에 포함되는 입자상 물질(파티큘레이트 매터)을 저감시키는 기술이 다양하게 개발되고 있다. 예를 들어, 배출 가스에 포함되는 입자상 물질을 포집하는 배출 가스 정화 장치가 작업 차량에 탑재되어 있다. 배출 가스 정화 장치는, 배출 가스를 내부에 설치한 디젤 파티큘레이트 필터(이하, 단순히 DPF라 칭함)에 통과시켜 입자상 물질을 포집한다. 이 포집된 입자상 물질은 배출 가스 정화 장치의 DPF에 서서히 퇴적되므로, DPF가 막힘을 일으켜 배기계의 공기 저항이 커지지 않도록, 입자상 물질을 적절하게 제거하여 DPF를 재생시켜야 한다.

DPF의 재생 제어 중 하나가 특허문헌 1에 개시되어 있다. 이 재생 제어에서는, DPF에 퇴적된 입자상 물질의 퇴적량이 소정값 이상으로 되었을 때, 차량 상태에 관계없이, 예를 들어 차량 상태가 DPF 재생 처리에 충분히 적합하지 않아도, 퇴적된 입자상 물질을 자동적으로 연소시켜 제거하는 자동 재생이 행해진다. 단, 자동 재생은 입자상 물질의 퇴적량이 퇴적량 역치 이상으로 되었을 때 실행되지만, 자동 재생의 개시시로부터 소정 시간 내에, 입자상 물질의 퇴적량이 퇴적량 역치보다도 낮은 경고 해제 역치 미만으로 되어 있지 않으면, 디젤 엔진의 회전수를 상승시키기 위해 경고가 발생된다. 또한, 특허문헌 1에서는, DPF 재생 처리가 실행되면, 차량 상태에 따라서 DPF의 재생이 중단되는 것은 개시되어 있지 않다.

일본 특허 공개 제2013-72319호 공보

상기 실정에 비추어, 본 발명은 배출 가스 정화 장치의 필터에 있어서의 입자상 물질의 퇴적 상태뿐만 아니라, 차량의 상태도 고려하여, 필터 재생 처리의 시동과 정지가 제어되는 기술이 요망되고 있다.

디젤 엔진과, 상기 디젤 엔진으로부터 배출된 배출 가스에 포함되는 입자상 물질을 포집하는 필터를 구비한 배출 가스 정화 장치와, 작업 장치를 구비한, 본 발명에 의한 작업 차량은, 상기 작업 차량의 상태를 나타내는 차량 상태 데이터를 취득하는 차량 상태 데이터 취득부와, 상기 배출 가스 정화 장치의 필터에 퇴적된 입자상 물질을 연소시켜 제거하는 필터 재생 처리의 필요도에 기초하여 재생 처리 요구를 출력하는 필터 재생 요구부와, 상기 재생 처리 요구와 상기 차량 상태 데이터에 기초하여 상기 필터 재생 처리의 시동 지령 및 정지 지령을 출력하는 정화 처리 판정부와, 상기 시동 지령 및 상기 정지 지령에 응답하여, 자동적으로 상기 필터 재생 처리를 실행하기 위한 기기를 제어하는 기기 제어부를 구비하고 있다.

이 구성에 의하면, 필터 재생 처리의 시동은, 필터에 퇴적된 입자상 물질을 연소시켜 제거하는 필터 재생 처리의 필요도와 차량의 상태의 2개의 조건에 기초하여 행해진다. 이로 인해, 필터 재생 처리의 필요도가 높아지면, 자동적으로 필터 재생 처리가 실행되는 것이 아니고, 차량 상태가 필터 재생 처리에 부적합한 경우에는, 그 필터 재생 처리는 지연된다. 또한, 필터 재생 처리의 정지도, 필터에 퇴적된 입자상 물질을 연소시켜 제거하는 필터 재생 처리의 필요도와 차량의 상태의 2개의 조건에 기초하여 행해진다. 이로 인해, 필터 재생 처리의 실행 중이라도, 차량 상태가 필터 재생 처리에 부적합한 상태로 되면, 그 필터 재생 처리는 중단된다. 이에 의해, 보다 적절한 필터 재생 처리가 가능해진다.

일반적으로는, DPF라 불리고 있는 배출 가스 정화 장치의 필터에 포집된 입자상 물질은, 고온의 엔진 배기 가스에 의해 연소시킴으로써 제거되므로, 필터 재생 처리를 행하기 위해서는 엔진 배기 가스 온도를 상승시킬 필요가 있다. 아이들링 회전수를 초과하는, 높은 기준 엔진 회전수에 의해 필터 재생 처리가 요구되는 엔진 배기 가스 온도가 얻어진다. 이 기준 회전수는 엔진 사양에 기초하여 미리 설정하는 것이 가능하다. 이것으로부터, 적절한 필터 재생 처리를 행하기 위해, 본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 차량 상태 데이터에는 엔진 회전수 데이터가 포함되어 있고, 상기 정화 처리 판정부는, 엔진 회전수가 아이들링 회전수보다 높은 기준 엔진 회전수를 초과하고 있는 것을 엔진 회전수 조건으로 하여, 상기 엔진 회전수 조건이 충족되어 있음과 함께 상기 재생 처리 요구가 출력되어 있는 경우, 상기 시동 지령을 출력한다. 또한, 상기 정화 처리 판정부는, 상기 엔진 회전수 조건이 충족되어 있지 않은 경우, 또는 상기 재생 처리 요구가 출력되어 있지 않은 경우 상기 정지 지령을 출력한다.

엔진 회전수는, 작업 주행이나 비작업 주행에 있어서, 예를 들어 선회 주행이나 장해물의 회피 주행시에는 일시적으로 저하된다. 그러한 때라도, 항상, 엔진 회전수 조건이 충족되지 않는다고 하여 필터 재생 처리를 중단하는 것은 적절하지 않다. 이로 인해, 본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 시동 지령은 상기 엔진 회전수 조건이 충족되고 나서 소정 지연 시간의 경과 후에 출력되고, 상기 정지 지령은 지연 없이 출력된다. 이 소정 지연 시간은, 실험적 또한 경험적으로 구해지지만, 예를 들어 20초 내지 30초 정도가 바람직하다. 또한, 소정 지연 시간을 조정 가능한 구성을 채용해도 된다. 또한, 엔진 회전수 조건이 충족되지 않아, 필터 재생 처리가 시동 대기 또는 중단되어 있었던 상황에서, 엔진 회전수가 상승하여 엔진 회전수 조건이 충족된 경우, 운전자가 의식적으로 엔진 회전수를 상승시켰을 가능성이 높으므로, 즉시 필터 재생 처리를 실행하는 것이 바람직하다.

필터 재생 처리에서는, 엔진이 고속 회전하여, 배기 가스 온도가 고온으로 된다. 이로 인해, 필터 재생 처리는, 저속 주행중보다, 고속 주행중에 행해지는 것이 바람직하다. 본 발명의 작업 차량이, 작업 장치로서 탈곡 장치를 장비한 콤바인인 경우, 저속 주행으로 되는 예취 탈곡 작업 중에서의 필터 재생 처리를 피하는 것은 하나의 적합한 방책이다. 상기 작업 장치가 탈곡 장치이며, 상기 차량 상태 데이터에는 상기 탈곡 장치가 구동 중인 것을 나타내는 탈곡 ON 데이터가 포함되어 있는 경우, 상기 정화 처리 판정부는, 탈곡 ON 데이터를 수취하고 있는 동안, 강제적으로 상기 정지 지령을 출력하도록 구성하는 것은, 적합한 실시 형태 중 하나이다.

본 발명에서는, 필터에 퇴적된 입자상 물질을 연소시켜 제거하는 필터 재생 처리의 필요도가 높아도, 차량의 상태가 적절하지 않으면, 필터 재생 처리는 행해지지 않는다. 그러나, 필터 재생 처리가 필요함에도 불구하고, 필터 재생 처리가 장시간 행해지지 않으면, 필터의 막힘이 증가하여, 배출 가스 정화 장치의 성능 악화나 엔진 성능의 악화를 유도한다. 이로 인해, 본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 재생 처리 요구의 출력에도 불구하고 상기 시동 지령이 출력되지 않는 상태가 소정 시간 계속되었을 경우, 강제 재생 준비 모드가 설정되어, 수동 강제 재생 처리의 실행을 재촉하는 재생 경고가 통지된다. 이 통지에 의해, 운전자가 수동 강제 재생 처리를 실행하기 위한 조작을 행함으로써 필터 재생 처리가 시동하여, 필터의 막힘이 해소된다.

수동 강제 재생 처리는, 운전자가 스스로 조작 디바이스를 사용하여 필터 재생 처리를 기동시키는 것이지만, 필터 재생 처리에서는 엔진이 고속 회전으로 되므로, 운전자가 필터 재생 처리를 확실하게 의식하고 있는 것이 중요하고, 이로 인해 주차 상태에서 행하는 것이 바람직하다. 이것으로부터, 본 발명의 적합한 실시 형태 중 하나에서는, 상기 강제 재생 준비 모드에 있어서, 상기 차량 상태 데이터에 기초하여 차량의 주차 상태가 판정된 경우, 상기 수동 강제 재생 처리의 실행을 지령하는 주차 재생 개시 조작 스위치를 유효 상태로 하도록 구성되어 있다.

도 1은 본 발명에 의한 작업 차량에 채용되어 있는 배출 가스 정화 장치의 필터 재생 처리의 기본 원리를 설명하는 모식도.
도 2는 본 발명에 의한 작업 차량의 실시 형태 중 하나인 콤바인의 측면도.
도 3은 엔진 및 배출 가스 정화 장치를 도시하는 평면도.
도 4는 엔진 및 배출 가스 정화 장치를 나타내는 좌측면도.
도 5는 필터 재생 처리 제어 시스템을 설명하는 모식도.
도 6은 필터 재생 처리 제어 시스템에 있어서의 제어의 흐름의 일례를 나타내는 플로우 차트도.

본 발명에 의한 작업 차량의 구체적인 실시 형태를 설명하기 전에, 도 1을 사용하여, 본 발명을 특징짓고 있는, 배출 가스 정화 장치의 필터 재생 처리의 기본 원리를 설명한다. 이 배출 가스 정화 장치는, 디젤 엔진(이하, 단순히 엔진이라 약칭함)으로부터 배출된 배출 가스에 포함되는 입자상 물질을 포집하는 필터를 구비하고 있고, 필터 재생 처리를 통해, 필터에 퇴적된 입자상 물질이 연소되어, 필터로부터 제거된다. 이로 인해, 필터 재생 처리에서는, 엔진이 고속 회전되어 고온의 배기 가스가 필터로 송입된다. 이 필터는, 일반적으로는 DPF라 불리고 있다.

도 1에서는, 필터 재생 처리를 제어하는 제어계의 기능 블록도의 일례가 도시되어 있다. 이 제어계에는, 입력 신호 처리부(71), 기기 제어부(72), 차량 상태 데이터 취득부(61), 필터 재생 요구부(62), 정화 처리 판정부(63)가 포함되어 있다. 입력 신호 처리부(71)는, 차량에 장비되어 있는 기기의 상태를 검출하는 센서나 스위치인 센서·스위치군(9)으로부터의 아날로그 신호나 디지털 신호를 입력하여, AD 변환이나 포맷 변환 등의 필요한 전처리를 실시한다. 이 신호에는, DPF에 관한 정보인 DPF 관련 데이터나 차량 상태 데이터가 포함된다. 차량 상태 데이터로서는, 예를 들어 엔진 회전수, 브레이크 상태 데이터, 차속 데이터, 작업 장치 상태 데이터 등을 들 수 있다.

차량 상태 데이터 취득부(61)는, 입력 신호 처리부(71)로부터 차량의 상태를 나타내는 차량 상태 데이터를 수취하여, 각 기능부에서 요구되는 내용으로 변환하여 필요한 기능부에 보낸다. 필터 재생 요구부(62)는, 배출 가스 정화 장치의 필터(DPF)에 퇴적된 입자상 물질을 연소시켜 제거하는 필터 재생 처리의 필요도를 산정하고, 산정된 필요도가 미리 설정된 역치를 초과한 경우, 재생 처리 요구를 출력한다. 필요도는, 입력 신호 처리부(71)로부터 수취하는 DPF 관련 데이터를 파라미터로 하여, 미리 설정되어 있는 재생 필요도 산정 알고리즘에 기초하여 산정된다. DPF 관련 데이터에는, 재생 필요도 산정 알고리즘의 입력 파라미터로 되는, 온도, 압력, 사용 시간 등이 포함되어 있다.

정화 처리 판정부(63)는, 필터 재생 요구부(62)로부터 출력된 재생 처리 요구와 차량 상태 데이터 취득부(61)로부터 출력된 차량 상태 데이터에 기초하여 필터 재생 처리의 시동 지령 및 정지 지령을 출력한다. 기기 제어부(72)는, 정화 처리 판정부(63)로부터 시동 지령을 수취하면, 필터 재생 처리를 실행하기 위해, 필터 재생 처리에 관계되는 기기에 필요한 제어 신호를 부여한다. 반대로, 정화 처리 판정부(63)로부터 정지 지령을 수취하면, 필터 재생 처리에 관련되는 기기에 필터 재생 처리의 실행을 중지하기 위한 제어 신호를 부여한다.

정화 처리 판정부(63)에는, 엔진 회전수가 아이들링 회전수보다 높은 기준 엔진 회전수를 초과하고 있는 것을 엔진 회전수 조건으로 하여, 필터 재생 처리의 실행 조건 중 적어도 하나로서 채용할 수 있다. 그 경우에는, 차량 상태 데이터 취득부(61)는, 입력 신호 처리부(71)로부터 차량 상태 데이터 중 하나로서, 엔진 회전수 데이터를 수취한다. 정화 처리 판정부(63)는, 재생 처리 요구가 출력되어 있음과 함께, 엔진 회전수가 역치로서 기준 엔진 회전수를 초과하는 경우, 시동 지령을 출력한다. 기준 엔진 회전수는, 엔진 사양이나 DPF 사양에 따라서도 다르지만, 일반적으로는, 2000RPM 정도가 바람직하다. 반대로, 재생 처리 요구가 출력되어 있어도, 엔진 회전수가 기준 엔진 회전수 이하이면 필터 재생 처리는 실행되지 않는다. 필터 재생 처리의 실행 중에 엔진 회전수가 기준 엔진 회전수 이하로 되면, 기기 제어부(72)에 필터 재생 처리의 정지 지령이 출력되어, 필터 재생 처리는 중단된다. 단, 작업 차량의 경우, 브레이크 조작 등에 의해, 단기적으로 엔진 회전수가 하강하는 경우는 적지 않으므로, 단기간에 엔진 회전수가 다시 기준 엔진 회전수를 초과하는지 여부를 기다려, 기준 엔진 회전수 이하의 엔진 회전수가 소정 시간 지속된 단계에서, 정지 지령을 출력하도록 구성하면 된다. 정지 지령의 출력을 지연시키게 되는 이 소정 시간은, 1분 이내, 예를 들어 20초 내지 30초가 적절하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.

필터 재생 요구부(62)가 재생 처리 요구를 장기에 걸쳐 출력하고 있음에도 불구하고, 차량의 상태에 기초하는 필터 재생 처리의 실행 조건이 충족되지 않으므로, 필터 재생 처리가 실행되지 않는다고 하는 문제가 발생할 수 있다. 이 문제를 피하기 위해, 도 1에 도시되어 있는 예에서는, 수동 강제 재생 처리 관리부(64)가 구비되어 있다. 수동 강제 재생 처리 관리부(64)는, 필터 재생 요구부(62)로부터 재생 처리 요구의 출력에도 불구하고, 정화 처리 판정부(63)로부터 시동 지령이 출력되지 않는 상태가 소정 시간 계속된 경우, 강제 재생 준비 모드를 설정한다. 이 강제 재생 준비 모드에서는, 통지부(73)를 통해 수동 강제 재생 처리의 실행을 재촉하는 재생 경고가 통지된다. 구체적으로는, 스피커를 통해 음성으로 수동 강제 재생 처리를 재촉해도 되고, 혹은 표시 패널에 수동 강제 재생 처리를 재촉하는 메시지를 표시해도 된다.

이러한 수동에 의한 강제적인 필터 재생 처리는, 차량을 주차시켜 긴급 피난적으로 행하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 통상은 비액티브(무효화)로 설정되어 있고, 주차 브레이크의 작동이나 변속 기구의 뉴트럴 설정 등을 조건으로 하여, 액티브(유효화)로 되는 주차 재생 개시 조작 스위치(90)를 설치한다. 운전자가, 액티브로 된 주차 재생 개시 조작 스위치(90)를 조작함으로써, 필터 재생 처리가 실행된다. 이에 의해, 부주의하게, 주차 재생 개시 조작 스위치(90)가 조작되어 버리는 것에 의한, 의도에 반한 필터 재생 처리의 실행이 억제된다.

다음으로, 도면을 사용하여, 본 발명에 의한 작업 차량의 구체적인 실시 형태 중 하나를 설명한다. 도 2는 작업 차량의 일례인 콤바인의 측면도이다. 도 3은, 그 콤바인의 엔진 및 배출 가스 정화 장치를 도시하는 평면도이고, 도 4는 엔진 및 배출 가스 정화 장치를 도시하는 좌측면도이다.

이 콤바인은 자탈형 콤바인이며, 크롤러식 주행 장치(1)와, 주행 장치(1)에 의해 지지되는 기체 프레임(2)을 구비하고 있다. 기체 프레임(2)의 전방부에는, 식립 곡간을 예취하는 승강 가능한 예취부(3)가 구비되어 있다. 기체 프레임(2)의 후방부에는, 예취 곡간을 탈곡하는 탈곡 장치(4)와 곡립을 저류하는 곡립 탱크(5)가 좌우 방향으로 나란히 배치되어 있다. 기체 프레임(2)의 전방부이며 곡립 탱크(5)의 전방에는, 운전자가 탑승하는 운전 캐빈(6)이 구비되어 있다. 운전 캐빈(6)의 하방에는, 엔진 유닛(7)이 구비되어 있다. 곡립 탱크(5)에는, 곡립 탱크(5) 내의 곡립을 배출하는 언로더(8)가 구비되어 있다.

예취부(3)는, 좌우 방향의 요동 축심 주위에서 요동 가능하게 구성되어 있다. 예취부(3)는 식립 곡간을 일으켜세우는 기립 장치(10A)와, 기립 곡간을 예취하는 예취 장치(10B)와, 예취 곡간을 탈곡 장치(4)로 반송하는 반송 장치(11)를 갖고 있다. 기립 장치(10A)는, 기립 지지 파이프(12)를 통해, 예취 입력축(도시 생략)을 수용하는 예취 기어 케이스(13)에 지지되어 있다. 예취부(3)의 상부는, 전방 방진 커버(14) 및 후방 방진 커버(15)에 의해 상방측으로부터 덮여 있다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 운전 캐빈(6)에는, 운전자가 착석하는 운전 좌석(16)이 설치되어 있다. 운전 좌석(16)의 전방측에는, 속도계(17) 등의 계기류를 갖는 프론트 패널(18)이 설치되어 있다. 운전 좌석(16)의 좌측에는, 변속 레버(19) 등의 조작 레버를 갖는 사이드 패널(20)이 설치되어 있다. 운전 캐빈(6)의 우측부에는, 운전자가 타고 내리는 승강구(21)가 설치되어 있다. 승강구(21)의 하방측에는, 승강시의 발판으로 되는 주 스텝(22) 및 보조 스텝(23)이 설치되어 있다.

도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 엔진 유닛(7)은 디젤 엔진인 엔진(24)과, 이 엔진(24)으로부터의 배기를 배출하는 배기관 유닛(25)과, 배출 가스 정화 장치(26)를 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 배출 가스 정화 장치(26)로서, 배기에 포함되는 입자상 물질을 포집하는 필터, 이른바 DPF(디젤 파티큘레이트 필터)를 구비하고 있다.

배출 가스 정화 장치(26)는, 그 길이 방향이 전후 방향으로 되는 자세로, 엔진(24)의 상부에 지지되어 있다. 배출 가스 정화 장치(26)의 전단부 하부에는, 엔진(24)으로부터의 배기가 유입되는 유입구(26a)가 설치되어 있다. 유입구(26a)에는, 엔진(24) 중 배기를 배출하는 배출구(24a)가 연통 접속되어 있다. 배출 가스 정화 장치(26)의 후단부 좌측부에는, 배출 가스 정화 장치(26)에 의한 처리 후의 배기가 유출되는 유출구(26b)가 설치되어 있다. 유출구(26b)에는, 배기관 유닛(25)이 연통 접속되어 있다.

배출 가스 정화 장치(26)의 DPF에 퇴적된 입자상 물질을 연소시켜 제거하는 필터 재생 처리를 행할 필요가 있다. 이 콤바인에 탑재된 배출 가스 정화 장치(26)에 대한 필터 재생 처리는, 도 1을 사용하여 설명한 기본 원리를 유용하고 있다. 도 5에는, 엔진(24)과 그 배기계와 모식도와, 필터 재생 처리의 제어에 관계되는 기능부를 도시하는 기능 블록도가 도시되어 있다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 엔진(24)의 실린더의 상부에는, 당해 실린더 내에 공기를 도입하기 위한 개구인 흡기 포트(241)가 형성됨과 함께, 연소 후의 가스(연소 가스)를 실린더로부터 배출하기 위한 개구인 배기 포트(242)가 형성되어 있다. 또한 실린더의 상부에는, 흡기 포트(241)를 개폐하기 위한 흡기 밸브(243)와, 배기 포트(242)를 개폐하기 위한 배기 밸브(244)가 설치되어 있다.

흡기 포트(241)에는, 실린더 내에 도입되는 공기의 유로로 되는 관 형상의 흡기 매니폴드(245)가 접속되어 있다. 또한, 배기 포트(242)에는, 실린더로부터 배출되는 연소 가스의 유로로 되는 관 형상의 배기관 유닛(25)이 접속되어 있다.

배기관 유닛(25)의 도중에 배출 가스 정화 장치(26)가 설치되어 있다. 배출 가스 정화 장치(26)는, 통과하는 배출 가스에 포함되는 입자상 물질을 포집하여 정화하는 것이다. 즉, 실린더로부터 배기 포트(242)를 거쳐 배출된 연소 가스는, 배출 가스로 되어 배기관 유닛(25)을 통과하여, 배출 가스 정화 장치(26)에서 정화된다.

이 배출 가스 정화 장치(26)는, 내부에 DPF(260)를 갖고 있다. DPF(260)는, 배출 가스에 포함되는 입자상 물질을 포집하기 위한 필터로, 예를 들어 세라믹제이며 단면이 허니콤 구조로 되도록 형성되어 있다. 즉, DPF(260)의 일단부로부터 타단부에 걸치는 길이 방향을 따라, 예를 들어 육각 기둥의 스트로우 형상의 다각형 관통 구멍이 다수 인접하고 있고, 각 관통 구멍 내에는, DPF(260)의 길이 방향을 따라 소정 간격으로 다공질의 격벽이 형성되어 있다.

DPF(260)의 유입구로부터 진입한 배출 가스는, 관통 구멍 내에 형성된 다공질의 격벽을 통과하면서 DPF(260)의 유출구를 향해 흐른다. 배출 가스에 포함되는 입자상 물질은, 다공질의 격벽에 부착되거나, 관통 구멍의 내벽에 부착됨으로써DPF(260)에 포집되고, DPF(260)에 의해 정화된 배기 가스는 외부로 방출된다. 또한, 엔진(24)의 배기계에는, 도시는 하지 않았지만, DPF(260)의 입구측과 엔진(24) 사이에, 입자상 물질 중의 연료 및 연소 가스 중의 질소 산화물을 산화하기 위한 산화 촉매(디젤용 산화 촉매) 등이 설치되어 있다.

배출 가스 정화 장치(26)에 대한 필터 재생 처리는, 이 실시 형태에서는, 필터 재생 제어 유닛(60)으로부터 제어 지령에 기초하는, 엔진 제어 유닛(70)을 통한 엔진·배기계의 제어에 의해 실행된다. 즉, 필터 재생 처리는, 통상시와는 다른 엔진(24)의 제어에 의해 행해지지만, 그 상세는 잘 알려져 있으므로, 여기서는 생략된다. 또한, 주로, 필터 재생 처리의 시동 및 정지를 관리하는 필터 재생 제어 유닛(60)의 구성 및 기능은, 도 1을 사용한 설명이 기본적으로 유용된다. 단, 도 5에서는, 기기 제어부(72)의 제어 요소로서, 콤바인에 탑재되어 있는 작업 장치 중 하나인 탈곡 장치(4), 센서·스위치군(9)에 포함되는 작업 장치용 스위치로서, 탈곡 장치(4)의 동작을 온·오프하는 탈곡 스위치(91)가 예시되어 있다.

도 5를 사용하여 설명된 필터 재생 처리 제어 시스템에 있어서의 제어의 흐름의 일례가 도 6에 나타내어져 있다.

이 필터 재생 처리에서는, 우선, 필터 재생 요구부(62)에 있어서, 필터 재생 처리의 필요도로서의 PM 퇴적량이 산정된다(#01). 이 산정의 일례로서, 예를 들어 DPF(260)의 입구측의 배기 압력과, DPF(260)의 출구측의 배기 압력의 차압에 의해 PM 퇴적량을 추정할 수 있다. 상세하게는, 필터 재생 제어 유닛(60)의 필터 재생 요구부(62)는, 배출 가스 정화 장치(26)의 유입측 부근의 배기 압력을 검출하는 유입측 압력 센서(261)가 검출한 배기 압력과, 배출 가스 정화 장치(26)의 유출측 부근의 배기 압력을 검출하는 유출측 압력 센서(262)가 검출한 배기 압력으로부터 배출 가스 정화 장치(26)의 유입측과 유출측에서의 배기 압력의 차로부터 PM 퇴적량을 산정한다. PM 퇴적량이 많으면 배기 압력의 차인 차압도 크고, PM 퇴적량이 적으면 배기 압력의 차압도 작다고 하는 관계가 이용된다. 또한, 이 실시 형태에서는, 배기 압력의 차로부터 PM 퇴적량을 산정하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 엔진(24)의 가동 시간이나 연료의 소비량 등에 의해 PM 퇴적량, 즉, 필터 재생 처리의 필요도를 산정하는 것도 가능하다. 필터 재생 처리의 필요도의 산출 방법은 어떠한 것이어도 된다.

산정된 PM 퇴적량(필터 재생 처리의 필요도)이 미리 설정되어 있는 역치를 초과하고 있는지 여부가 체크된다(#02). 여기서, PM 퇴적량이 역치 이상이면(#02, "예"), 또한 시동 플래그가 「0」인지 여부가 체크된다(#03). 또한 시동 플래그가 「0」이면(필터 재생 처리가 정지중)(#03, "예"), 나아가 필요 플래그가 「0」인지 여부가 체크된다(#04). 필요 플래그가 「0」(필터 재생 처리가 불필요)이면(#04, "예"), 경고를 행하여 수동 강제 재생 처리로 이행하기 위한 유예 시간을 계측하는 경고 타이머가 개시되고(#05), 필요 플래그에 「1」이 들어간다(#06). 시동 플래그가 「0」이 아닌 경우, 필터 재생 처리가 실행중이므로(#03, "아니오"), 및 필요 플래그가 「0」이 아닌 경우, 재생 처리가 요구되고 있으므로(#04, "아니오"), 스텝 #05와 #06의 처리가 생략된다.

스텝 #02에서, PM 퇴적량이 역치 이하이면(#02, "아니오"), 또한 시동 플래그가 「1」인지 여부가 체크된다(#11). 시동 플래그가 「1」(필터 재생 처리가 실행중)이면(#11, "예"), 정화 처리 판정부(63)에 의해 정지 지령이 출력된다(#12). 나아가 필요 플래그에 「0」이 들어가고(#13), 시동 플래그에 「0」이 들어간다(#14). 그 후, 스텝 #01로 되돌아간다. 스텝 #11에서 시동 플래그가 「1」이 아니면(#11, "아니오"), 필터 재생 처리가 정지중이므로, 직접 스텝 #01로 점프한다.

다음으로, 차량 상태 데이터 취득부(61)가 엔진 회전수나 탈곡 스위치(91)의 상태 등의 차량 상태 데이터를 취득한다(#20). 취득한 차량 상태 데이터에 기초하여, 현상의 차량 상태(예를 들어, 엔진 회전수)가 필터 재생 처리에 적합한 상태인지 여부가 체크된다(#21). 차량 상태가 필터 재생 처리에 적합하면(#21, "예"), 또한 시동 플래그가 「1」인지 여부가 체크된다(#22). 시동 플래그가 「1」이 아니면(필터 재생 처리가 아직 실행되어 있지 않으면)(#22, "아니오"), 정화 처리 판정부(63)에 의해 시동 지령이 출력된다(#23). 이에 의해, 필터 재생 처리가 실행되므로, 시동 플래그에 「1」이 들어가(#24), 경고 타이머가 리셋된다(#25). 스텝 #22의 체크에서 시동 플래그가 「1」이면(#22, "예"), 필터 재생 처리가 실행중이므로, 스텝 #01로 점프한다.

스텝 #21에서 차량 상태가 필터 재생 처리에 적합하지 않으면(#21, "아니오"), 또한 시동 플래그가 「1」인지 여부가 체크된다(#31). 시동 플래그가 「1」(필터 재생 처리가 실행중)이면(#31, "예"), 정화 처리 판정부(63)에 의해 정지 지령이 출력된다(#32). 또한, 시동 플래그에 「0」이 들어가(#33), 스텝 #01로 되돌아간다.

스텝 #31에서 시동 플래그가 「1」이 아니면(#31, "아니오"), 필요 플래그가 「1」인지 여부가 체크된다(#41). 필요 플래그가 「1」이면, 또한 경고 타이머가 타임 업되어 있는지 여부가 체크된다(#42). 스텝 #41에서 필요 플래그가 「1」이 아니면, 및 스텝 #42에서 경고 타이머가 타임 업되어 있지 않으면, 스텝 #01로 되돌아간다. 스텝 #41에서 필요 플래그가 「1」이고, 및 스텝 #42에서 경고 타이머가 타임 업되어 있으면, 필터 재생 처리의 긴급도가 높아져 있으므로, 경고 강제 재생 처리가 실행된다(#50).

경고 강제 재생 처리에 있어서, 통지부(73)를 통해 수동 강제 재생 처리의 실행을 재촉하는 재생 경고가 통지된다. 구체적으로는, 프론트 패널(18)에 배치되어 있는 표시 패널에 수동 강제 재생 처리를 재촉하는 메시지가 표시된다. 이에 의해, 운전자는, 콤바인을 필터 재생 처리에 적합한 상태로 하고, 주차 재생 개시 조작 스위치(90)를 누름으로써, 예외 처리로서의 필터 재생 처리가 실행된다.

다음으로, 필터 재생 처리의 일례를 설명한다. 우선, 엔진(24)에 흡기 스로틀 밸브의 교축을 지령하는 신호가 출력되어 흡기 스로틀 밸브의 교축을 행함과 함께 포스트 분사를 행하여, 배출 가스 정화 장치(26)의 온도를, 예를 들어 600℃로 되도록 승온한다. 이러한 DPF 재생에 의해, DPF(260)에 퇴적된 입자상 물질은 연소되고, PM 퇴적량은 감소한다. 재생 모드에 있어서, PM 퇴적량이 대폭 감소하였을 때, 예를 들어 필터 재생 처리를 실행하기 전과 비교하여 PM 퇴적량이 80％ 감소하였을 때, DPF 재생은 종료된다.

〔다른 실시 형태〕

도 5에 나타내어진 기능부의 구분은 일례이며, 각각의 기능부의 통합이나, 각 기능부의 분할은 임의이다. 본 발명의 제어 기능이 실현되는 것이면 어떠한 구성이어도 되고, 또한 그들 기능은, 하드웨어 또는 소프트웨어 혹은 그 양쪽에서 실현할 수 있다.

본 발명은, 자탈형 콤바인 외에, 보통형 콤바인, 트랙터, 이앙기 등의 농업용 작업 차량이나 백호우나 휠 로더 등의 건설용 작업 차량에도 이용 가능하다.

4 : 탈곡 장치(작업 장치)
24 : 디젤 엔진
24a : 배출구
25 : 배기관 유닛
26 : 배출 가스 정화 장치
260 : DPF
60 : 필터 재생 제어 유닛
61 : 차량 상태 데이터 취득부
62 : 필터 재생 요구부
63 : 정화 처리 판정부
64 : 수동 강제 재생 처리 관리부
70 : 엔진 제어 유닛
71 : 입력 신호 처리부
72 : 기기 제어부
73 : 통지부
90 : 주차 재생 개시 조작 스위치
91 : 탈곡 스위치

Claims

디젤 엔진과, 상기 디젤 엔진으로부터 배출된 배출 가스에 포함되는 입자상 물질을 포집하는 필터를 구비한 배출 가스 정화 장치와, 작업 장치를 구비한 작업 차량이며,
상기 작업 차량의 상태를 나타내는 차량 상태 데이터를 취득하는 차량 상태 데이터 취득부와,
상기 배출 가스 정화 장치의 필터에 퇴적된 입자상 물질을 연소시켜 제거하는 필터 재생 처리의 필요도에 기초하여 재생 처리 요구를 출력하는 필터 재생 요구부와,
상기 재생 처리 요구와 상기 차량 상태 데이터에 기초하여 상기 필터 재생 처리의 시동 지령 및 정지 지령을 출력하는 정화 처리 판정부와,
상기 시동 지령 및 상기 정지 지령에 응답하여, 자동적으로 상기 필터 재생 처리를 실행하기 위한 기기를 제어하는 기기 제어부를 구비하고,
상기 차량 상태 데이터에는 엔진 회전수 데이터가 포함되어 있고,
상기 정화 처리 판정부는, 엔진 회전수가 아이들링 회전수보다 높은 기준 엔진 회전수를 초과하고 있는 것을 엔진 회전수 조건으로 하여, 상기 엔진 회전수 조건이 충족되어 있음과 함께 상기 재생 처리 요구가 출력되어 있는 경우 상기 시동 지령을 출력하고, 상기 엔진 회전수 조건이 충족되어 있지 않은 경우, 또는 상기 재생 처리 요구가 출력되어 있지 않은 경우 상기 정지 지령을 출력하며,
상기 필터 재생 처리가 실행되고 있는 동안에, 상기 엔진 회전수가 상기 엔진 회전수 조건을 하회한 경우, 상기 필터 재생 처리를 중단시키는 상기 정지 지령은 소정 지연 시간의 경과 후에 출력되는, 작업 차량.
제1항에 있어서,
상기 필터 재생 처리의 중단 시에, 상기 엔진 회전수 조건이 충족됨으로써 상기 필터 재생 처리의 재개를 위한 시동 지령은 즉시 출력되는, 작업 차량.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 작업 장치가 탈곡 장치이며, 상기 차량 상태 데이터에는 상기 탈곡 장치가 구동 중인 것을 나타내는 탈곡 ON 데이터가 포함되어 있고, 상기 정화 처리 판정부는, 탈곡 ON 데이터를 수취하고 있는 동안, 강제적으로 상기 정지 지령을 출력하는, 작업 차량.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 재생 처리 요구의 출력에도 불구하고 상기 시동 지령이 출력되지 않는 상태가 소정 시간 계속된 경우, 강제 재생 준비 모드가 설정되어, 수동 강제 재생 처리의 실행을 재촉하는 재생 경고가 통지되는, 작업 차량.
제4항에 있어서,
상기 강제 재생 준비 모드에 있어서, 상기 차량 상태 데이터에 기초하여 차량의 주차 상태가 판정된 경우, 상기 수동 강제 재생 처리의 실행을 지령하는 주차 재생 개시 조작 스위치를 유효 상태로 하는, 작업 차량.
제3항에 있어서,
상기 재생 처리 요구의 출력에도 불구하고 상기 시동 지령이 출력되지 않는 상태가 소정 시간 계속된 경우, 강제 재생 준비 모드가 설정되어, 수동 강제 재생 처리의 실행을 재촉하는 재생 경고가 통지되는, 작업 차량.
제6항에 있어서,
상기 강제 재생 준비 모드에 있어서, 상기 차량 상태 데이터에 기초하여 차량의 주차 상태가 판정된 경우, 상기 수동 강제 재생 처리의 실행을 지령하는 주차 재생 개시 조작 스위치를 유효 상태로 하는, 작업 차량.
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