KR20130056290A - 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치 및 그 재생 제어 방법 - Google Patents

입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치 및 그 재생 제어 방법 Download PDF

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Abstract

입자상 물질 제거 필터의 필터 기능의 저하를 미연에 방지하기 위해, 엔진의 배기 가스로부터 입자상 물질을 제거하는 입자상 물질 제거 필터에 퇴적된 입자상 물질의 퇴적량이 소정값을 초과한 경우, 퇴적된 상기 입자상 물질을 연소시켜, 상기 입자상 물질 제거 필터를 재생시키기 위한 재생 제어부를 구비하고, 재생 제어부는, 자동 강제 재생 기간 (TA) 및 자동 강제 재생 후의 계속 기간 (TB) 에서 엔진 회전수의 하한값을 소정값 (Nth) 이상으로 하는 엔진 회전수의 하한값 제어를 실시하여, 입자상 물질 제거 필터에 대한 배기 가스 유량을 증대시키고, 입자상 물질 제거 필터 내에 열이 들어차는 것을 제거한다.

Description

입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치 및 그 재생 제어 방법{REGENERATION CONTROL DEVICE FOR DIESEL PARTICULATE FILTER AND REGENERATION CONTROL METHOD THEREFOR}
본 발명은, 엔진의 배기 가스에 함유되는 입자상 물질 (PM : Particulate Matter) 을 제거하는 입자상 물질 제거 필터 (DPF 로 칭해진다. DPF : Diesel Particulate Filter) 의 재생 처리를 실시할 때에 있어서의 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치 및 그 재생 제어 방법에 관한 것이다.
디젤 엔진 (이하, 엔진) 에서는, 배기 가스 중에 함유되는 PM 을 저감시키기 위해, 배기관로에 입자상 물질 제거 필터가 형성된다. 이 입자상 물질 제거 필터는, 배기 가스 중에 함유되는 그을음 등의 PM 을 포집하여, 이 PM 이 저감된 배기 가스를 외기로 배출한다. 입자상 물질 제거 필터로 포집된 PM 이 많아지면 필터 기능이 저하되기 때문에, 입자상 물질 제거 필터에서는, 포집된 PM 을 연소시키는 재생이 실시된다. 이 재생에는, 배기 가스의 온도가 높을 때에 퇴적된 PM 이 자연스럽게 연소하는 자연 재생과, PM 퇴적량이 소정의 기준값을 초과하였을 때에 실시하는 강제 재생이 있다. 이 강제 재생에서는, 배기 가스의 온도를 높이도록 엔진의 운전 상태를 조정하고, 또한 입자상 물질 제거 필터 전단 (前段) 에서 연료를 분사하는 외부 도징, 또는 엔진의 실린더 내로 연료를 분사하는 내부 도징을 실시함으로써, PM 을 강제적으로 연소시킨다. 이 강제 재생에는, 또한 자동 강제 재생과 수동 강제 재생이 있다. PM 퇴적량이 자동 강제 재생이 실시될 때의 기준값보다 더욱 많아져, 입자상 물질 제거 필터가 폐색될 가능성이 있는 경우에는, 수동에 의한 강제 재생의 실행을 재촉하는 경고가 운전자에게 발하여진다.
여기서, 특허문헌 1 에는, 자동 강제 재생시에 흡입 공기량을 감소시켜 입자상 물질 제거 필터 온도를 상승시키는 경우, 입자상 물질 제거 필터에 유입되는 배기 가스량의 감소 속도를 저하시키는 배기 가스량 조정 수단을 구비하여, 입자상 물질 제거 필터의 과잉 승온을 방지하는 것이 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 2004-278405호
엔진을 동력원으로 하여 가동하는 건설 기계 등의 작업 차량에 있어서, 배기 가스를 정화하기 위해 입자상 물질 제거 필터가 구비된다. 이와 같은 차량을 조작하는 오퍼레이터는, 상기 서술한 자동 강제 재생 중에 차량의 조종 (예를 들어 주행 조작) 이나 작업기의 조작을 임의로 실시해도 된다. 이 때문에, 오퍼레이터에 의한 차량의 조종이나 작업기의 조작이 실시되지 않는 상태에서 자동 강제 재생이 개시, 계속되거나 혹은 자동 강제 재생이 종료되어도 여전히 오퍼레이터에 의한 차량의 조종이나 작업기의 조작이 실시되지 않는 상태가 계속된 경우, 엔진 회전수가 낮은 상태 (예를 들어 엔진이 아이들링 상태) 가 계속되기 위해 배기 가스의 유량이 적어진다. 배기 가스의 유량이 적어짐으로써, 입자상 물질 제거 필터 내에 고온의 배기 가스가 체류하고, 열이 들어차 입자상 물질 제거 필터 온도가 급격하게 높아진다. 그 결과, 열 응력에 의해 입자상 물질 제거 필터의 일부가 파괴되어, 필터 기능이 저하되는 것을 생각할 수 있다.
또한, 특허문헌 1 에서는, 자동 강제 재생시에 엔진의 흡입 공기량을 감소시키는 운전 조건이 성립하는 경우, 흡기 스로틀 밸브의 폐밸브 속도를 저하시켜 입자상 물질 제거 필터에 유입되는 배기 가스량의 감소 속도를 저하시키는 기술이 개시되어 있다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 입자상 물질 제거 필터의 필터 기능의 저하를 미연에 방지할 수 있는 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치 및 그 재생 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 서술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관련된 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치는, 엔진의 배기 가스로부터 입자상 물질을 제거하는 입자상 물질 제거 필터에 퇴적된 입자상 물질의 퇴적량이 소정값을 초과한 경우, 퇴적된 상기 입자상 물질을 연소시켜, 상기 입자상 물질 제거 필터를 재생시키기 위한 재생 제어 수단을 구비하고, 상기 재생 제어 수단은, 상기 재생시에 엔진 회전수의 하한값을 소정 임계값 이상으로 하는 하한값 제어를 실시하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 관련된 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 재생 제어 수단은, 상기 재생 종료 후, 소정 시간 계속해서 엔진 회전수의 하한값을 소정 임계값 이상으로 하는 하한값 제어를 실시하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 관련된 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 재생 제어 수단은, 상기 재생시에 소정의 제어 개시 조건을 만족시킨 경우, 엔진 회전수의 하한값을 소정 임계값 이상으로 하는 하한값 제어를 개시하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 관련된 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 소정의 제어 개시 조건은, 상기 소정 임계값 이상의 엔진 회전수인 상태가 소정 시간 이상이 되는 것인 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 관련된 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치는, 상기 발명에 있어서, 추가로 상기 엔진의 주위의 환경 온도 혹은 표고를 검지하는 환경 상태 검출 수단을 구비하고, 상기 소정 임계값 및 상기 소정 시간은, 환경 상태 검출 수단이 검지한 환경 온도 혹은 표고에 따라 가변인 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 관련된 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 소정의 제어 개시 조건은, 상기 입자량 물질 제거 필터 내의 온도가 소정 온도 이상이 되는 것인 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 관련된 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 소정의 제어 개시 조건은, 배기 가스 유량이 소정 유량 이하가 되는 것인 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 관련된 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 하한값 제어를 실시하는 것을 설정 지시하는 설정 수단을 구비하고, 상기 재생 제어 수단은, 상기 설정 수단에 의한 하한값 제어의 설정 지시가 있는 경우, 상기 하한값 제어를 실시하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 관련된 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 재생 제어 수단은, 상기 설정 수단에 의한 하한값 제어의 설정 지시가 없는 경우, 상기 입자량 물질 제거 필터의 자동 재생 처리를 실행하지 않는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 관련된 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 방법은, 엔진의 배기 가스로부터 입자상 물질을 제거하는 입자상 물질 제거 필터에 퇴적된 입자상 물질의 퇴적량이 소정값을 초과한 경우, 퇴적된 상기 입자상 물질을 연소시켜, 상기 입자상 물질 제거 필터를 재생시키기 위한 재생 제어 단계를 포함하고, 상기 재생 제어 단계는, 상기 재생시에 엔진 회전수의 하한값을 소정 임계값 이상으로 하는 하한값 제어를 실시하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 관련된 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 재생 제어 단계는, 상기 재생 종료 후, 소정 시간 계속해서 엔진 회전수의 하한값을 소정 임계값 이상으로 하는 하한값 제어를 실시하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 관련된 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 재생 제어 단계는, 상기 재생시에 소정의 제어 개시 조건을 만족시킨 경우, 엔진 회전수의 하한값을 소정값 이상으로 하는 하한값 제어를 개시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 상기 재생 제어 수단이, 상기 자동 강제 재생시에 나아가서는 상기 자동 강제 재생 종료 후에 엔진 회전수의 하한값을 소정 임계값 이상으로 하는 하한값 제어를 실시하도록 하고 있으므로, 입자상 물질 제거 필터 내에 대한 배기 가스 유량이 증대되며, 입자상 물질 제거 필터 내에 열이 들어차는 것에 의한 입자상 물질 제거 필터의 파괴를 미연에 방지하고, 결과적으로 필터 기능의 저하를 미연에 방지할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치를 포함하는 디젤 엔진 (100) 의 개요 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2 는 도 1 에 나타낸 재생 제어부에 의한 하한값 제어를 나타내는 타임 차트이다.
도 3 은 도 1 에 나타낸 재생 제어부에 의한 하한값 제어 처리시에 사용하는 카운터 및 플래그의 설정 처리 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
도 4 는 도 1 에 나타낸 재생 제어부에 의한 하한값 제어 처리 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
도 5 는 실시형태 2 에 의한 재생 제어부에 의한 하한값 제어를 나타내는 타임 차트이다.
도 6 은 실시형태 2 에 의한 재생 제어부에 의한 하한값 제어 처리 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
도 7 은 본 발명의 실시형태 3 에 관련된 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치를 포함하는 디젤 엔진 (100) 의 개요 구성을 나타내는 모식도이다.
도 8 은 실시형태 4 에 의한 재생 제어부에 의한 하한값 제어 처리 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 설명한다.
[실시형태 1]
(엔진계의 개요 구성)
도 1 은 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 입자상 물질 제거 필터 (DPF) 의 재생 제어 장치를 포함하는 디젤 엔진 (100) (이하, 특별히 언급이 없는 한 엔진 (100)) 의 개요 구성을 나타내는 모식도이다. 또, 엔진 (100) 은 유압 셔블이나 덤프 트럭과 같은 건설 기계나 포크리프트 등의 산업 차량과 같은 작업 차량의 동력원으로서 사용되는 것을 상정한다. 도 1 에 있어서, 엔진 (100) 은, 내부에 복수의 연소실이 형성된 엔진 본체 (1) 와, 흡입되는 공기를 필터를 사용해 여과하여 먼지 등의 이물질이 연소실에 혼입되는 것을 방지하는 에어 클리너 (2) 와, 엔진 본체 (1) 내부의 각 연소실에 급기를 공급하는 급기관로 (3) 와, 엔진 본체 (1) 내부의 각 연소실로부터 배출된 배기 가스를 배출하는 배기관로 (4) 와, 냉각 기구 (5) 와, 배기 터빈 과급기 (6) 와, 배기 정화 장치 (7) 와, 배기 재순환 시스템 (8) 과, 엔진 컨트롤러 (30) 와, 모니터 장치 (50) 와, 액셀 페달 (60) 과, 연료 조정 다이얼 (80) 을 구비한다.
엔진 본체 (1) 와 급기관로 (3) 사이에는, 급기관로 (3) 로부터의 급기가 엔진 본체 (1) 내부의 각 연소실에 분배되도록, 급기 매니폴드 (3A) 가 장착되어 있다. 엔진 본체 (1) 와 배기관로 (4) 사이에는, 엔진 본체 (1) 내부의 각 연소실로부터 배출된 배기 가스가 합쳐져 배기관로 (4) 에 유입되도록, 배기 매니폴드 (4A) 가 장착되어 있다.
급기관로 (3) 에는, 배기 터빈 과급기 (6) 에 의해 압축된 공기를 냉각시키기 위한 애프터 쿨러 (11) 가 형성되어 있다. 냉각 기구 (5) 는, 엔진 본체 (1) 내에 수납된 도시되지 않은 크랭크 샤프트 등의 회전 운동에 의해 구동되는 펌프 (12) 를 구비한다. 펌프 (12) 에 의해 압송된 냉각수는, 엔진 본체 (1), 배기 터빈 과급기 (6), 도시되지 않은 오일 쿨러 등의 냉각이 필요한 부위를 냉각시킨 후, 냉각 기구 (5) 에 형성된 라디에이터 (13) 에 의해 공랭되도록 되어 있다. 애프터 쿨러 (11) 와 라디에이터 (13) 는, 엔진 본체 (1) 에 형성되고 또한 도시되지 않은 크랭크 샤프트 등의 회전 운동에 의해 회전 구동되는 팬 (14) 에 의해 그 냉각 성능이 충족되는 구조로 되어 있다.
배기 터빈 과급기 (6) 는, 배기관로 (4) 의 도중에 형성된 터빈 (21) 과, 급기관로 (3) 의 도중에 형성되고, 터빈 (21) 에 연결되어 구동되는 컴프레서 (22) 와, 터빈 (21) 에 공급되는 배기 가스의 유속을 제어하기 위해 가변 터보 노즐 (23) 을 구비한다. 배기 터빈 과급기 (6) 는, 가변 터보 노즐 (23) 의 개도를 제어함으로써, 터빈 날개차 (21a) 의 회전수를 제어한다. 터빈 (21) (터빈 날개차 (21a)) 의 회전에 의해 컴프레서 (22) 가 구동되고, 엔진 본체 (1) 에 대한 급기 과급이 실시된다.
배기 정화 장치 (7) 는 터빈 (21) 의 하류측에 형성되고, 배기 가스에 함유되는 PM (입자상 물질) 을 제거하는 것으로, 디젤 산화 촉매 (DOC 로 칭해진다. DOC : Diesel Oxidation Catalyst) (71), 입자상 물질 제거 필터 (72), 차압 센서 (73), 온도 센서 (74, 75, 76) 를 갖는다. DOC (71) 및 입자상 물질 제거 필터 (72) 는 원통상의 배기관로 내부에 형성되고, 배기관로의 상류측에 DOC (71) 가 형성되고, 배기관로의 하류측에 입자상 물질 제거 필터 (72) 가 형성된다. 또, 터빈 (21) 과 배기 정화 장치 (7) 사이에는, 도징 연료 공급 장치 (70) 로부터 공급되는 도징 연료를 분사하는 도징 노즐 (70a) 이 배치된다. 이 도징 연료의 분사는 강제 재생시에 실시된다.
DOC (71) 는 Pt (백금) 등에 의해 실현되고, 배기 가스에 함유되는 CO (일산화탄소), HC (탄화수소), PM 에 함유되는 SOF (유기 가용 성분) 를 산화시켜 제거한다. 또한, DOC (71) 는 배기 가스에 함유되는 NO (일산화질소) 를 산화시켜 NO2 (이산화질소) 로 변화시키고, 나아가서는 도징 노즐 (70a) 로부터 분사된 도징 연료를 산화시킴으로써 배기 가스 온도를 상승시킨다.
입자상 물질 제거 필터 (72) 는 PM 을 포집한다. 입자상 물질 제거 필터 (72) 는 탄화규소 등을 기재로 하여 실현된다. 배기 가스에 함유되는 PM 은, 입자상 물질 제거 필터 (72) 에 형성된 미세한 구멍을 통과할 때에 포집된다. 입자상 물질 제거 필터 (72) 는, 배기 가스의 흐름 방향을 따른 미세 유로를 갖는 셀이 원통상의 배기관로 내에 밀집 배치된다. 그리고, 상류측 단부를 시일링시킨 셀과 하류측 단부를 시일링시킨 셀을 교대로 배치한 월 플로우형 입자상 물질 제거 필터이다. 포집된 PM 은, 배기 가스가 산화 반응을 진행 시킬 수 있는 온도인 것을 조건으로 하여, 배기 가스에 함유되는 산소 및 DOC (71) 에 의해 생성된 NO2 에 의해 산화 (연소) 되게 된다.
차압 센서 (73) 는, 입자상 물질 제거 필터 (72) 의 상류측에 배치되어 입자상 물질 제거 필터 (72) 의 상류측의 압력을 검출하는 압력 센서 (73a) 와, 입자상 물질 제거 필터 (72) 의 하류측에 배치되어 입자상 물질 제거 필터 (72) 의 하류측의 압력을 검출하는 압력 센서 (73b) 와, 압력 센서 (73a) 가 검출한 압력에서 압력 센서 (73b) 가 검출한 압력을 감산한 차압을 엔진 컨트롤러 (30) 에 출력하는 차압 검출부 (73c) 를 갖는다.
온도 센서 (74) 는 입자상 물질 제거 필터 (72) 의 상류측에 배치되고, 입자상 물질 제거 필터 (72) 의 입구의 배기 온도를 검출하여, 입자상 물질 제거 필터 온도로서 엔진 컨트롤러 (30) 에 출력한다. 또, 온도 센서 (75) 는 DOC (71) 의 상류측에 배치되고, DOC (71) 의 입구의 배기 온도를 검출하여, 이 배기 온도를 엔진 컨트롤러 (30) 에 출력한다. 또, 온도 센서 (76) 는 입자상 물질 제거 필터 (72) 의 출구의 배기 온도를 검출하여, 이 배기 온도를 엔진 컨트롤러 (30) 에 출력한다.
배기 재순환 시스템 (8) 은, 배기 매니폴드 (4A) 와 급기관로 (3) 를 연통시키는 배기 재순환 통로 (31) 를 구비한다. 배기 재순환 통로 (31) 는, 배기 매니폴드 (4A) 로부터 배기 가스의 일부를 추출하여 급기관로 (3) 에 재순환시킨다. 배기 재순환 통로 (31) 에는, 배기 재순환 통로 (31) 를 개폐하는 EGR 밸브 (32) 와, 배기 매니폴드 (4A) 로부터의 배기 가스를 냉각시키는 EGR 쿨러 (33) 가 형성되어 있다. 배기 재순환 시스템 (8) 은, 배기 재순환 통로 (31) 를 통하여 배기 가스의 일부를 급기 매니폴드 (3A) 에 환류시킴으로써, 급기 중의 산소 농도를 저하시켜, 엔진 본체 (1) 의 연소 온도를 낮춘다. 이로써, 배기 가스 중에 함유되는 질소 산화물의 양을 저감시킬 수 있다.
여기서, 엔진 (100) 은, 제어계로서, 엔진 회전 속도 센서 (3a) 와, 급기압 센서 (3c) 와, 배기압 센서 (3d) 와, 터빈 회전 속도 센서 (3e), 유량 센서 (3f) 를 구비한다. 엔진 회전 속도 센서 (3a) 는 엔진 본체 (1) 의 도시되지 않은 크랭크 샤프트의 회전 속도를 검출하여, 도시되지 않은 크랭크 샤프트의 회전 속도를 나타내는 신호를 엔진 컨트롤러 (30) 에 출력한다.
급기압 센서 (3c) 는, 컴프레서 (22) 의 출구 통로와 급기 매니폴드 (3A) 사이의 급기 압력을 검출하여, 엔진 컨트롤러 (30) 에 출력한다. 배기압 센서 (3d) 는, 배기 매니폴드 (4A) 와 터빈 (21) 의 입구 통로 사이의 배기 압력을 검출하여, 배기 압력을 나타내는 신호를 엔진 컨트롤러 (30) 에 입력한다. 터빈 회전 속도 센서 (3e) 는, 터빈 (21) 의 회전 속도를 검출하여, 터빈 (21) 의 회전 속도를 나타내는 신호를 엔진 컨트롤러 (30) 에 출력한다.
엔진 컨트롤러 (30) 는, 오퍼레이터에 의해 조작되는 액셀 페달 (60) 및 연료 조정 다이얼 (80) 등의 입력 수단의 입력값에 따라, 연료 분사량, 연료 분사 타이밍, EGR 밸브 (32), 가변 터보 노즐 (23) 을 조정하여 엔진 회전수나 토크의 제어를 실시한다. 엔진 컨트롤러 (30) 의 기억 장치 (예를 들어 ROM 이나 RAM 등의 메모리) 에는, 후술하는 제어 파라미터 (하한값 제어를 실시하기 위한 엔진 회전수의 소정값 (Nth), 소정 시간 (Tth), 계속 기간 (TB)) 가 기억되어 있다.
또, 엔진 컨트롤러 (30) 는 퇴적량 산출부 (41) 및 재생 제어부 (42) 를 갖는다. 퇴적량 산출부 (41) 는 배기 가스 유량 정보, PM 발생량 정보, PM 연소량 정보, 차압 센서 (73) 로부터 얻어지는 차압, 및 온도 센서 (74) 로부터 얻어지는 입자상 물질 제거 필터 온도를 기초로 입자상 물질 제거 필터 (72) 에 퇴적되는 PM 퇴적량을 추정한다.
재생 제어부 (42) 는, PM 퇴적량의 추정값이 소정의 임계값을 초과한 경우, 연료 분사량, 연료 분사 타이밍, EGR 밸브 (32), 가변 터보 노즐 (23) 을 조정하여 배기 온도를 상승시키고, 그 후 도징 노즐 (70a) 로부터 도징 연료를 분사함으로써, 입자상 물질 제거 필터 (72) 를 강제 재생시키는 제어를 실시한다. 즉, 재생 제어부 (42) 는, 이 강제 재생시에 EGR 밸브 (32) 및 가변 터보 노즐 (23) 을 각각 조임으로써 배기 온도를 상승시킨다. 특히 이 실시형태에서는, 재생 제어부 (42) 는, 자동 강제 재생시에 엔진 회전수를 소정값 이상으로 하는 하한값 제어를 실시하여, 입자상 물질 제거 필터 (72) 에 유입되는 배기 가스의 열이 입자상 물질 제거 필터 (72) 내에 들어차지 않도록 하고 있다. 또한, 재생 제어부 (42) 는 모니터 장치 (50) 로부터의 수동 강제 재생 지시를 받아, 수동 강제 재생을 실시한다. 자동 강제 재생은 PM 퇴적량이 제 1 임계값 이상인 경우에 실시하고, 수동 강제 재생은 PM 퇴적량이 제 1 임계값보다 더욱 큰 제 2 임계값 이상인 경우에 실시한다. 또한, 자동 강제 재생시에는 작업 차량의 오퍼레이터는 통상적인 운전이나 작업을 실시해도 되고, 수동 강제 재생시에는 작업 차량을 정지시키고 강제 재생만을 실시한다.
모니터 장치 (50) 는 엔진 컨트롤러 (30) 에 접속되고, 작업 차량의 운전석 근방에 형성된다. 모니터 장치 (50) 는 액정 디스플레이 등으로 구성된다. 또한, 엔진 컨트롤러 (30) 는, PM 퇴적량이 제 2 임계값을 초과한 경우, 수동 강제 재생 지시를 모니터 장치 (50) 에 통지하고, 모니터 장치 (50) 는 수동 강제 재생을 재촉하는 경고 표시를 실시한다. 엔진 컨트롤러 (30) 는, 모니터 장치 (50) 에 구비된 도시되지 않은 수동 강제 재생 지시 버튼이 작업 차량의 오퍼레이터 혹은 서비스맨에 의해 눌러진 경우에 수동 강제 재생 처리를 실시한다.
(엔진 회전수의 하한값 제어)
여기서, 도 2 를 참조하여 재생 제어부 (42) 에 의한 자동 강제 재생시에 있어서의 엔진 회전수의 하한값 제어의 개요에 대해 설명한다. 도 2 는 횡축에 시간의 경과, 종축에 엔진 회전수의 변화를 나타낸다. 도 2 에 있어서, 시점 t1 은 자동 강제 재생의 개시 시점이다. 또, 시점 t2 는 자동 강제 재생의 종료 시점이다. 또, 시점 t3 은 시점 t2 에서부터 하한값 제어를 계속하는 계속 기간의 종료 시점이다. 따라서, 자동 강제 재생 처리는 시점 t1 에서 시점 t2 까지 실시된다 (자동 강제 재생 기간 (TA)). 여기서, 상기 서술한 바와 같이 자동 강제 재생시에는, 자동 강제 재생시에 관계없이, 작업 차량의 운전이나 작업기의 조작 (예를 들어, 작업 차량이 유압 셔블인 경우, 굴삭 작업을 위해 구비된 작업기 (붐, 아암, 버킷) 의 조작) 을 임의로 실시할 수 있다. 그러한 작업 차량의 운전이나 작업기의 조작에 따라, 엔진 회전수는 시시각각으로 변화한다. 작업 차량에는, 주행 속도를 조정하기 위한 액셀 페달 (60) 이나 작업기를 움직이기 위한 조작 레버가 운전실 내에 구비되어 있다. 오퍼레이터가 그들 액셀 페달 (60) 이나 조작 레버를 조작하면, 조작에 따라 엔진 컨트롤러 (30) 는 엔진 회전수를 제어한다. 즉, 작업기에 의한 굴삭 등을 실시할 수 있도록 오퍼레이터가 조작 레버를 조작하면, 그것에 따라 엔진 회전수는 상승하고, 오퍼레이터가 그 조작을 중지하면 엔진 회전수는 소정의 아이들링 회전수로 하강하여, 도 2 에 나타내는 파형의 실선 (C1 부를 제외한다) 및 파선과 같이 상하로 엔진 회전수는 변동한다. 그러나, 자동 강제 재생시에 있어서의 엔진 회전수의 하한값 제어가 실시되면, 오퍼레이터가 조작 레버를 조작하면, 그것에 따라 엔진 회전수는 상승하지만, 오퍼레이터가 아무런 조작하지 않으면, 도 2 에 나타내는 파선과 같이 엔진 회전수가 하강하는 것이 아니라, 엔진 회전수 Nth 이하로 하강하지 않는다. 요컨대, 엔진 회전수는, 도 2 에 나타내는 실선 (C1 부를 포함한다) 을 따라 변동하게 된다. 이상과 같이, 하한값 제어의 기간은, 계속 기간 (TB) 을 포함하여 시점 t1 에서 시점 t3 까지의 하한값 제어 기간 (T1) 이 된다.
그런데, 자동 강제 재생시에 입자상 물질 제거 필터 온도를 상승시키기 위해, 적어도 가변 터보 노즐 (23) 을 조이는데, 이 때, 입자상 물질 제거 필터 (72) 내에 유입되는 배기 가스 유량이 적으면 입자상 물질 제거 필터 (72) 내에 열이 들어찬다. 이 실시형태 1 에서는, 자동 강제 재생시에 가변 터보 노즐 (23) 을 조인 경우에도, 엔진 회전수의 하한값이 소정값 (Nth) 이상이 되도록 제어하여, 입자상 물질 제거 필터 (72) 에 소정 유량 이상의 배기 가스를 공급하고 통과시켜, 입자상 물질 제거 필터 (72) 내에 열이 들어차지 않도록 하고 있다. 즉, 자동 강제 재생이 실시되는 자동 강제 재생 기간 (TA) 에서는, 엔진 회전수가 항상 소정값 (Nth) 이상이 되도록 하고 있다. 이로써, 입자상 물질 제거 필터 (72) 의 열에 의한 파손을 방지할 수 있어, 필터 기능의 저하를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 이 실시형태 1 에서는, 자동 강제 재생이 종료된 시점 (t2) 후에도 소정의 시간 (계속 시간 (TB)) 은 계속해서 엔진 회전수의 하한값 제어를 실시하도록 하고 있다. 이로써, 자동 강제 재생이 종료된 후에도, 계속 기간 (TB) 의 동안에는 엔진 회전수의 하한값을 소정값 (Nth) 이상으로 하는 제어가 실행된다. 그 결과, 입자상 물질 제거 필터 (72) 에 배기 가스가 계속해서 공급되고, 고온의 배기 가스가 외부로 배출되어, 입자상 물질 제거 필터 (72) 내에 열이 들어차는 것을 확실히 없앨 수 있다.
여기서, 도 3 및 도 4 에 나타내는 플로우 차트를 참조하여, 재생 제어부 (42) 에 의한 하한값 제어 처리 순서에 대해 설명한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 재생 제어부 (42) 는, 자동 강제 재생 종료 후의 계속 기간 (TB) 내인지를 판단하기 위한 타이머 수단인 자동 강제 재생 종료 후 시간 계측 카운터의 값과, 자동 강제 재생 기간 (TA) 과 계속 기간 (TB) 중 어느 기간 중임을 나타내는 자동 강제 재생 중 플래그의 값을 설정하는 처리를 실시하고 있음과 함께, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 이 자동 강제 재생 중 플래그의 값을 사용한 엔진 회전수의 하한값 제어를 실시하고 있다. 자동 강제 재생 종료 후 시간 계측 카운터의 값은, 자동 강제 재생 종료 후로부터의 시간을 나타내며, 자동 강제 재생 중 플래그가 「1」인 경우에는, 자동 강제 재생 기간 (TA) 과 계속 기간 (TB) 중 어느 기간 중임을 나타내고, 「0」인 경우에는, 그 이외의 기간임을 나타낸다.
도 3 에 있어서, 먼저, 재생 제어부 (42) 는, 초기 설정으로서, 자동 강제 재생 종료 후 시간 계측 카운터의 초기값을 「0」으로 설정함과 함께, 자동 강제 재생 중 플래그의 초기값을 「0」으로 설정한다 (단계 S101). 그 후, 재생 제어부 (42) 는 현재 자동 강제 재생이 실시되고 있는지의 여부를 판단한다 (단계 S102). 즉, PM 퇴적량이 제 1 임계값을 초과하여 자동 강제 재생이 개시되었는지의 여부를 판단한다. 자동 강제 재생이 실시되고 있는 경우 (단계 S102, Yes) 에는, 자동 강제 재생이 종료되지 않았기 때문에, 자동 강제 재생 종료 후 시간 계측 카운터의 값을 「0」으로 설정하고 (단계 S103), 또한 자동 강제 재생 중 플래그를 「1」로 설정하고 (단계 S104), 단계 S102 로 이행한다.
한편, 자동 강제 재생이 실시되고 있지 않은 경우 (단계 S102, No) 에는, 또한 자동 강제 재생 중 플래그가 「1」인지의 여부를 판단한다 (단계 S105). 자동 강제 재생 중 플래그가 「1」이 아닌 경우 (단계 S105, No) 에는, 자동 강제 재생 플래그를 「0」으로 설정하고 (단계 S106), 또한 자동 강제 재생 종료 후 시간 계측 카운터의 값을 「0」으로 설정하고 (단계 S107), 단계 S102 로 이행한다. 자동 강제 재생 중 플래그가 「1」인 경우 (단계 S105, Yes) 에는, 현재 자동 강제 재생이 실시되고 있지 않기 때문에, 자동 강제 재생 후 시간 계측 카운터의 값이 소정 시간 (계속 기간 (TB)) 미만인지의 여부를 판단한다 (단계 S108). 자동 강제 재생 후 시간 계측 카운터의 값이 소정 시간 (계속 기간 (TB)) 미만이 아닌 경우 (단계 S108, No) 에는, 이미 소정 시간 (계속 기간 (TB)) 을 경과하였기 때문에, 자동 강제 재생 플래그를 「0」으로 설정하고 (단계 S106), 또한 자동 강제 재생 종료 후 시간 계측 카운터의 값을 「0」으로 설정하고 (단계 S107), 단계 S102 로 이행한다. 한편, 자동 강제 재생 종료 후 시간 계측 카운터의 값이 소정 시간 (계속 기간 (TB)) 미만인 경우 (단계 S108, Yes) 에는, 자동 강제 재생 종료 후 시간 계측 카운터의 값을 증가시키고 (단계 S109), 자동 강제 재생 중 플래그를 「1」의 설정을 유지하고 (단계 S104), 단계 S102 로 이행한다.
한편, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 재생 제어부 (42) 는 자동 강제 재생 중 플래그가 「1」인지의 여부를 판단한다 (단계 S201). 자동 강제 재생 중 플래그가 「1」인 경우 (단계 S201, Yes) 에는, 재생 제어부 (42) 는 엔진 본체 (1) 에 대한 연료 분사량 등을 조정하여 엔진 회전수의 하한값을 소정값 (Nth) 이상으로 하는 제어를 실시하고 (단계 S202), 단계 S201 로 이행한다. 한편, 자동 강제 재생 중 플래그가 「1」이 아닌 경우 (단계 S201, No) 에는, 엔진 회전수의 하한값을 소정값 (Nth) 이상으로 하는 제어를 실시하지 않고 (단계 S203), 단계 S201 로 이행한다. 또한, 소정 시간 (경과 기간 (TB)) 은 수 분 정도로 하는 것이 바람직하다.
또한, 단계 S202 에 있어서의 하한값 제어는, 엔진 컨트롤러 (30) 가 실시하는 것이 아니라, 액셀 페달 (60) 의 밟음량을 검출하는 스로틀 개도 센서 (61) 자체가 엔진 컨트롤러 (30) 로부터의 자동 강제 재생 정보를 받아 실시하도록 해도 된다. 개도 센서 (61) 로서, 예를 들어 퍼텐쇼미터를 사용함으로써 액셀 페달 (60) 의 밟음량을 전기적으로 검출할 수 있다. 이 개도 센서 (61) 자체가 하한값 제어를 실시하는 경우, 엔진 컨트롤러 (30) 자체의 설계 변경이 적어도 된다. 또, 연료 조정 다이얼 (80) 이 동일하게 연료 조정 다이얼 (80) 의 설정값에 관계없이, 엔진 컨트롤러 (30) 로부터의 자동 강제 재생 정보를 받아 하한값 제어를 실시하도록 해도 된다. 이 경우에도, 엔진 컨트롤러 (30) 자체의 설계 변경이 적어도 된다. 또한, 엔진 (100) 이 건설 기계 등의 작업 차량에 탑재되고, 그 작업 차량이 불도저나 유압 셔블 등의 크롤러계 (이대 (履帶 : crawler belt) 를 구비한 주행체를 갖는 작업 차량) 인 경우, 오퍼레이터가 엔진 (100) 의 엔진 회전수를 원하는 엔진 회전수로 설정하기 위한 수단인 연료 조정 다이얼 (80) 이 운전실 내에 구비되어 있다. 따라서, 이 연료 조정 다이얼 (80) 의 설정값 (설정되는 엔진 회전수) 에 대한 하한값 제어를 실시한다. 한편, 작업 차량이 휠 로더나 덤프 트럭 등의 타이어계 (타이어를 구비한 주행체를 갖는 작업 차량) 인 경우에는, 액셀 페달 (60) 이 운전실 내에 구비되어 있기 때문에, 이 액셀 페달 (60) 의 밟음량 (밟음량에 대응하는 엔진 회전수) 에 대하여 하한값 제어를 실시한다.
그런데, 상기 서술한 하한값 제어의 소정값 (Nth) 의 회전수는, 배기 가스 유량을 계측하여, 입자상 물질 제거 필터를 파손하지 않을 정도의 배기 가스 유량을 확보할 수 있는 엔진 회전수 (여기서, 이 회전수를 회전수 A 라고 한다) 를 설정한 것이다. 여기서, 엔진 (100) 의 아이들링 회전수는 작업 차량의 차종 등에 따라 상이한 경우가 있다. 이 때문에, 예를 들어, 어느 차량에 있어서 아이들링 회전수의 설정이 하한값 제어의 소정값 (Nth) 의 회전수보다 큰 경우 (예를 들어, 아이들링 회전수가 1200 rpm, 회전수 A 인 하한값 제어의 소정값 (Nth) 의 회전수가 1000 rpm 인 경우) 에는, 하한값 제어는 불필요해진다. 한편, 다른 차량에 있어서 아이들링 회전수의 설정이 하한값 제어의 소정값 (Nth) 의 회전수보다 작은 경우 (예를 들어, 아이들링 회전수가 800 rpm, 회전수 A 인 하한값 제어의 소정값 (Nth) 의 회전수가 1100 rpm) 에는, 하한값 제어가 필요해진다.
[실시형태 2]
다음으로, 실시형태 2 에 대해 설명한다. 상기 서술한 실시형태 1 에서는, 자동 강제 재생 기간 (TA) 은 항상 하한값 제어를 실시하도록 하였지만, 이 실시형태 2 에서는, 자동 강제 재생 기간 (TA) 내에 하한값 제어를 실시하는 제어 개시 조건을 만족시킨 경우에 하한값 제어를 개시하도록 하고 있다.
도 5 는 제어 개시 조건이 자동 강제 재생 기간 (TA) 내에서 엔진 회전수가 계속해서 소정값 (Nth) 이상이고, 그 계속이 소정 시간 (Tth) 이상이라고 하는 경우의 하한값 제어를 나타내는 타임 차트이다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 엔진 회전수가 소정값 (Nth) 이상이 되는 기간 TC1 은 소정 시간 (Tth) 미만이기 때문에, 제어 개시 조건을 만족시키지 않는다. 따라서, 도 5 의 실선 (C0) 부에 나타내는 바와 같이, 엔진 회전수는 소정값 (Nth) 을 초과하여 저하된다. 한편, 오퍼레이터가 작업기를 조작하기 위해 조작 레버를 조작함으로써, 엔진 (100) 이 필요한 출력을 내기 위해 제어되어 엔진 회전수가 상승하고, 엔진 회전수가 소정값 (Nth) 이상이 된 기간 TC2 는 소정 시간 (Tth) 이상이기 때문에, 제어 개시 조건을 만족시킨다. 그 결과, 소정 기간 (Tth) 을 지난 시점 t12 에서부터 하한값 제어를 개시하도록 하고 있다. 그리고, 이 하한값 제어의 기간은, 계속 기간 (TB) 을 포함하여 제어 개시 조건을 만족시키는 시점 t12 에서 시점 t3 까지의 하한값 제어 기간 (T2) 이 된다. 하한값 제어 기간 (T2) 에서는, 도 5 의 실선 (C1 부를 포함한다) 을 따라 엔진 회전수가 변동하게 된다.
이상에 설명한 제어 개시 조건을 설정한 이유에 대해 설명한다. 오퍼레이터는 자동 강제 재생이 실시되고 있는 것을 인식하지 않기 때문에, 오퍼레이터가 조작 레버 등 아무런 조작을 하고 있지 않을 때에 하한값 제어가 실행됨으로써 갑자기 엔진 회전수가 상승하면, 이와 같은 엔진 회전수의 상승은 오퍼레이터에게 있어서 조작상의 위화감으로 느껴진다. 요컨대, 도 5 에 나타내는 기간 TC1 의 조작이 실시된 것만으로 하한값 제어를 실행하여, 도 5 의 실선 (C0) 부와 같이 엔진 회전수를 저하시키지 않고 엔진 회전수 Nth 로 상승시키면, 오퍼레이터는 위화감을 느낀다. 따라서, 이 실시형태 2 에서는, 오퍼레이터가 어떠한 조작, 예를 들어 액셀 페달 (50) 을 밟는 조작이 있었음을 검출하고 나서 하한값 제어를 실행하도록 하고 있다. 요컨대, 상기 서술한 바와 같이, 엔진 회전수가 소정값 (Nth) 이상을 소정 시간 (Tth) 이상 계속하는 오퍼레이터의 조작이 있으면, 이 조작을 하한값 제어의 개시 조건으로 하고 있다. 오퍼레이터에 의한 분명한 의사에 의해 엔진 회전수가 상승한 후에 하한값 제어를 실행하는 것이므로, 갑자기 엔진 회전수가 상승하는 것에 의한 위화감을 느끼지 않는 것이다.
도 6 은 실시형태 2 의 재생 제어부 (42) 에 의한 하한값 제어 처리 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 또한, 이 경우에도, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 재생 제어부 (42) 는 자동 강제 재생 종료 후의 계속 기간 (TB) 내인지를 판단하기 위한 타이머 수단인 자동 강제 재생 종료 후 시간 계측 카운터의 값과, 자동 강제 재생 기간 (TA) 과 계속 기간 (TB) 중 어느 기간 중임을 나타내는 자동 강제 재생 중 플래그의 값을 설정하는 처리를 실시하고 있다.
도 6 에 있어서, 먼저, 재생 제어부 (42) 는, 초기 설정으로서, 엔진 회전수 소정값 이상 시간 계측 카운터의 값을 「0」으로 설정하고, 엔진 회전수 하한값 제어 실시 플래그의 값을 「0」으로 설정한다 (단계 S301). 엔진 회전수 소정값 이상 시간 계측 카운터의 값은 엔진 회전수가 소정값 (Nth) 이상이 되고 있는 시간의 계측값이며, 엔진 회전수 하한값 제어 실시 플래그의 값이 「1」인 경우에는 하한값 제어 기간 (T2) 중임을 나타내고, 「0」인 경우에는 그 이외의 기간임을 나타낸다.
그 후, 재생 제어부 (42) 는 자동 강제 재생 중 플래그가 「1」인지의 여부를 판단한다 (단계 S302). 자동 강제 재생 중 플래그가 「1」인 경우 (단계 S302, Yes) 에는, 또한 엔진 회전수가 소정값 (Nth) 이상, 또는 엔진 회전수 하한값 제어 실시 플래그가 「1」인지의 여부를 판단한다 (단계 S303).
엔진 회전수가 소정값 (Nth) 이상, 또는 엔진 회전수 하한값 제어 실시 플래그가 「1」인 경우 (단계 S303, Yes) 에는, 또한 엔진 회전수 소정값 이상 시간 계측 카운터의 값이 소정 시간 (Tth) 이상인지의 여부를 판단한다 (단계 S304). 엔진 회전수 소정값 이상 시간 계측 카운터의 값이 소정 시간 (Tth) 이상인 경우 (단계 S304, Yes) 에는, 엔진 회전수 소정값 이상 시간 계측 카운터의 값을 Tth 로 설정한 (단계 S305) 후, 엔진 회전수의 하한값을 소정값 (Nth) 이상으로 하는 제어를 실시한다 (단계 S306). 그 후, 엔진 회전수 하한값 제어 실시 플래그를 「1」로 설정한 (단계 S307) 후, 단계 S302 로 이행한다.
한편, 자동 강제 재생 중 플래그가 「1」이 아닌 경우 (단계 S302, No), 및 엔진 회전수가 소정값 (Nth) 이상, 또는 엔진 회전수 하한값 제어 실시 플래그가 「1」이 아닌 경우 (단계 S303, No) 에는, 엔진 회전수 소정값 이상 시간 계측 카운터의 값을 「0」으로 설정하고 (단계 S308), 엔진 회전수의 하한값을 소정값 (Nth) 이상으로 하는 제어를 실시하지 않고 (단계 S310), 엔진 회전수 하한값 제어 실시 플래그를 「0」으로 설정한 (단계 S311) 후, 단계 S302 로 이행한다. 또, 엔진 회전수 소정값 이상 시간 계측 카운터의 값이 소정 시간 (Tth) 이상이 아닌 경우 (단계 S304, No) 에는, 엔진 회전수 소정값 이상 시간 계측 카운터의 값을 증가시키고 (단계 S309), 엔진 회전수의 하한값을 소정값 (Nth) 이상으로 하는 제어를 실시하지 않고 (단계 S310), 엔진 회전수 하한값 제어 실시 플래그를 「0」으로 설정한 (단계 S311) 후, 단계 S302 로 이행한다.
이 실시형태 2 에서도, 입자상 물질 제거 필터 (72) 의 열에 의한 파손을 방지하여 필터 기능의 저하를 미연에 방지할 수 있고, 입자상 물질 제거 필터 (72) 의 장수명화를 촉진시킬 수 있다.
[실시형태 3]
다음으로, 실시형태 3 에 대해 설명한다. 이 실시형태 3 에서는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 또한 모니터 장치 (50) 는 입출력 조작이 가능한 조작 패널을 갖고, 상기 서술한 하한값 제어를 실시하는지의 여부를 미리 설정해 두는 설정 수단인 설정 스위치 (51) 를 구비한다. 단, 이 실시형태 3 의 설정 스위치 (51) 는, 오퍼레이터가 아니라 서비스맨이 조작 패널을 특수 조작함으로써 조작할 수 있는 것이다. 이 특수 조작은 서비스맨만 알 수 있는 조작이며, 예를 들어, 복수의 버튼을 연속하여 압하하거나 혹은 동시에 압하하는 조작이다. 혹은, 설정 스위치 (51) 그 자체가 서비스맨만 알 수 있는 하드 구성의 숨김 스위치여도 된다.
서비스맨은, 이 설정 스위치 (51) 에 의한 설정에 의해, 엔진 (100) 이 탑재되는 작업 기계에 상기 서술한 하한값 제어를 실시하는지의 여부를 미리 설정해 둔다. 이와 같은 하한값 제어의 유효/무효의 설정을 실시할 수 있음으로써, 예를 들어, 작업 차량의 정기 점검 등의 때에 하한값 제어를 무효로 하고, 엔진 단체의 동작 확인 등을 실시할 수 있다. 또, 상기 서술한 바와 같이, 엔진 (100) 의 아이들링 회전수의 설정값이 변경된 경우, 하한값 제어의 유효 혹은 무효의 설정을 용이하게 변경할 수 있다.
[실시형태 4]
다음으로, 실시형태 4 에 대해 설명한다. 이 실시형태 4 에서는, 오퍼레이터가 설정 스위치 (51) 를 조작할 수 있도록 하고 있다. 즉, 오퍼레이터가 설정 스위치 (51) 를 조작함으로써, 하한값 제어가 실행되는 것을 오퍼레이터가 스스로 인식할 수 있기 때문에, 오퍼레이터는 하한값 제어에 의한 엔진 회전수의 상승이나 엔진 회전수가 저하되지 않는 것에 대한 위화감을 느끼지 않게 된다.
여기서, 도 8 에 나타낸 플로우 차트를 참조하여, 이 실시형태 4 에 의한 설정 스위치에 의한 하한값 제어로의 이행 처리에 대해 설명한다. 먼저, 재생 제어부 (42) 는 자동 재생 개시 조건이 성립하였는지의 여부를 판단한다 (단계 S401). 이 자동 재생 개시 조건이란, 상기 서술한 바와 같이, PM 퇴적량이 제 1 임계값 이상이 되는 것이다. 이 자동 재생 개시 조건이 성립하지 않는 경우 (단계 S401, No) 에는, 이 판단 처리를 반복한다. 한편, 자동 재생 개시 조건이 성립한 경우 (단계 S401, Yes) 에는, 재생 제어부 (42) 는 모니터 장치 (50) 의 표시 화면 상에 「자동 재생에 수반하여, 엔진 회전수의 하한값 제어를 실시하는 것을 스타트 ?」로 하는 메시지의 표시를 실시하게 함과 함께, 하한값 제어의 스타트를 지시 조작하는 설정 스위치 (51) 를 표시시킨다 (단계 S402). 그 후, 설정 스위치 (51) 가 소정 시간 내에 조작 (스타트 지시) 되었는지의 여부를 판단한다 (단계 S403). 설정 스위치 (51) 가 소정 시간 내에 조작된 경우 (단계 S403, Yes) 에는, 하한값 제어의 실행으로 이행하고 (단계 S404), 본 처리를 종료시킨다. 이 경우, 상기 서술한 실시형태 1, 2 에 나타낸 바와 같이, 하한값 제어의 조건을 만족시킴으로써 하한값 제어가 실행되게 된다. 한편, 설정 스위치 (51) 가 소정 시간 내에 조작되지 않는 경우 (단계 S403, No) 에는, 자동 재생 제어 자체도 실시하지 않고 (단계 S405), 본 처리를 종료시킨다. 즉, 자동 재생 개시 조건을 만족시킴에도 불구하고, 자동 재생을 실행하지 않는다. 이 경우, 자동 재생이 실행되지 않으므로, 배기 가스 온도는 상승하지 않고, 고온의 배기 가스가 입자상 물질 제거 필터 (72) 내에 체류하지 않아, 입자상 물질 제거 필터 (72) 는 파손되지 않는다.
또한, 단계 S405 에서 자동 재생을 실시하지 않는 경우, 단계 S405 에서 단계 S401 로의 루틴의 횟수 N 을 예를 들어 2 회까지 실행하도록 해 둔다 (단계 S406, No). 그래도 오퍼레이터가 자동 재생을 실시하지 않는 경우 (단계 S403, No, 단계 S405, 단계 S406, Yes) 에는, PM 퇴적량이 제 2 임계값 이상이 되면, 상기 서술한 바와 같이, 수동 강제 재생을 재촉하는 경고 표시가 실시된다.
상기 서술한 실시형태 1 ∼ 4 에서는, 하한값 제어를 실시하기 위한 엔진 회전수의 소정값 (Nth) 이나 소정 시간 (Tth), 계속 기간 (TB) 과 같은 제어 파라미터는 미리 설정된 값이었다. 작업 차량은 극한지 내지 혹서지로 다양한 환경 온도에서 사용되는 경우가 있다. 또, 작업 차량은 만안 (灣岸) 공사 등의 표고가 낮은 장소에서 사용되는 경우나 광산 등 표고가 높은 장소에서 사용되는 경우가 있다. 요컨대, 입자상 물질 제거 필터 (72) 의 자동 강제 재생을 실시할 때, 환경 온도나 표고에 기초한 산소 농도의 영향을 무시할 수 없다. 따라서, 도징 연료의 분사량, EGR 밸브 (32) 및 가변 터보 노즐 (23) 의 스로틀량 등을 환경 온도나 산소 농도에 따라 적절히 조정함으로써 적절한 재생을 실시할 수 있다. 또한, 환경 온도나 산소 농도에 따라, 제어 파라미터 (하한값 제어를 실시하기 위한 엔진 회전수의 소정값 (Nth), 소정 시간 (Tth), 계속 기간 (TB)) 를 변경하도록 하면, 하한값 제어시의 쓸데없는 연료 소비를 억제할 수 있다.
작업 차량에 외기 온도 센서나 기압 센서, 고도 센서, GPS 센서와 같은 환경 상태 검출 수단을 탑재하고, 그들 환경 상태 검출 수단에 환경 온도나 표고를 검지시키고, 그 검지된 정보를 기초로 제어 파라미터 (하한값 제어를 실시하기 위한 엔진 회전수의 소정값 (Nth), 소정 시간 (Tth), 계속 기간 (TB)) 를 엔진 컨트롤러 (30) 로 보정하고, 보정된 제어 파라미터를 하한값 제어의 제어 파라미터로서 사용한다. 또, 미리 환경 온도나 표고와 제어 파라미터 (하한값 제어를 실시하기 위한 엔진 회전수의 소정값 (Nth), 소정 시간 (Tth), 계속 기간 (TB)) 의 관계를 테이블 데이터로서 엔진 컨트롤러 (30) 의 기억 장치 (예를 들어 ROM 이나 RAM 등의 메모리) 에 기억시켜 두고, 각종 센서로 검출된 환경 온도나 표고를 기초로 테이블 데이터로부터 제어 파라미터를 끌어내어 하한값 제어를 실행해도 된다. 이와 같이 환경 온도나 표고를 고려한 하한값 제어를 실시함으로써, 환경에 따른 엔진 회전수의 제어를 실시하여, 연료 소비를 억제할 수 있다. 예를 들어, 환경 온도가 낮은 장소에서는, 엔진 회전수의 소정값 (Nth) 을 낮게 설정하고, 계속 기간 (TB) 을 짧게 설정함으로써 하한값 제어가 실행되고 있는 동안의 엔진 (100) 의 연료 소비를 억제할 수 있다.
또한, 상기 서술한 실시형태 2 에서는, 제어 개시 조건을 엔진 회전수가 소정값 (Nth) 이상을 소정 시간 (Tth) 이상 계속하는 것으로 하였지만, 이것에 한정되지 않으며, 온도 센서 (74, 75, 76) 가 검출한 온도가 소정 온도 이상이 되는 것으로 해도 된다. 또한 이 경우, 온도 구배가 소정값 이상이 되는 것을 조건으로 해도 된다. 또, 제어 개시 조건으로서, 배기 가스 유량이 소정 미만이 되는 것으로 해도 된다. 이 배기 가스 유량은, 예를 들어, 에어 클리너 (2) 의 후단에 형성된 유량 센서 (3f) 의 값을 기초로 엔진 컨트롤러 (30) 가 배기 가스 유량을 추정하여 구할 수 있다. 물론, 입자상 물질 제거 필터 (72) 근방에 배기 가스 유량을 계측하기 위한 유량 센서를 형성하고, 이 유량 센서가 계측한 배기 가스 유량을 직접 제어 개시 조건의 조건 성립의 판단에 사용해도 된다.
또, 상기 서술한 실시형태 1 ∼ 4 에 있어서, 상기 서술한 하한값 제어가 실시되는 경우, 재생 제어부 (42) 는 모니터 장치 (50) 의 표시 화면 상에 하한값 제어가 실시되고 있다는 내용을 표시한다. 혹은 파일럿 램프를 형성하고, 이 파일럿 램프의 점등 혹은 점멸에 의해 하한값 제어가 실행 중임을 알린다. 혹은 버저를 형성하고, 이 버저로부터 하한값 제어가 실행 중임을 나타내는 버저음을 명동 (鳴動) 시켜 알리도록 해도 된다. 어느 것으로 하더라도, 이 하한값 제어 실행 중인 알림 수단을 형성함으로써, 오퍼레이터는 하한값 제어에 의한 엔진 회전수의 상승이나 엔진 회전수가 저하되지 않는 것에 대한 위화감을 느끼지 않게 된다.
또한, 상기 서술한 실시형태 1 ∼ 4 에서는, 배기 터빈 과급기 (6) 를 가진 디젤 엔진을 사용하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 배기 터빈 과급기 (6) 를 갖지 않는 엔진이어도 적용할 수 있고, 이 경우, 배기 정화 장치 (7) 의 전단에 형성되는 배기 가스의 개폐 밸브를 조여 입자상 물질 제거 필터 (72) 의 온도를 상승시키게 되는데, 상기 서술한 실시형태 1 ∼ 4 와 동일하게, 엔진 회전수의 하한값 제어를 실시하여 입자상 물질 제거 필터 (72) 에 대한 배기 가스 유량을 증대시키면 된다.
1 : 엔진 본체
2 : 에어 클리너
3 : 급기관로
4 : 배기관로
5 : 냉각 기구
6 : 배기 터빈 과급기
7 : 배기 정화 장치
8 : 배기 재순환 시스템
3a : 엔진 회전 속도 센서
3c : 급기압 센서
3d : 배기압 센서
3e : 터빈 회전 속도 센서
3f : 유량 센서
21 : 터빈
21a : 터빈 날개차
22 : 컴프레서
23 : 가변 터보 노즐
30 : 엔진 컨트롤러
31 : 배기 재순환 통로
32 : EGR 밸브
33 : EGR 쿨러
41 : 퇴적량 산출부
42 : 재생 제어부
50 : 모니터 장치
51 : 설정 스위치
70 : 도징 연료 공급 장치
70a : 도징 노즐
71 : DOC
72 : 입자상 물질 제거 필터
73 : 차압 센서
74 ∼ 76 : 온도 센서
80 : 연료 조정 다이얼
100 : 디젤 엔진 (엔진)
TA : 자동 강제 재생 기간
TB : 계속 기간
T1, T2 : 하한값 제어 기간

Claims (12)

  1. 엔진의 배기 가스로부터 입자상 물질을 제거하는 입자상 물질 제거 필터에 퇴적된 입자상 물질의 퇴적량이 소정값을 초과한 경우, 퇴적된 상기 입자상 물질을 연소시켜, 상기 입자상 물질 제거 필터를 재생시키기 위한 재생 제어 수단을 구비하고,
    상기 재생 제어 수단은, 상기 재생시에 엔진 회전수의 하한값을 소정 임계값 이상으로 하는 하한값 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 재생 제어 수단은, 상기 재생 종료 후, 소정 시간 계속해서 엔진 회전수의 하한값을 소정 임계값 이상으로 하는 하한값 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 재생 제어 수단은, 상기 재생시에 소정의 제어 개시 조건을 만족시킨 경우, 엔진 회전수의 하한값을 소정 임계값 이상으로 하는 하한값 제어를 개시하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 소정의 제어 개시 조건은, 상기 소정 임계값 이상의 엔진 회전수인 상태가 소정 시간 이상이 되는 것인 것을 특징으로 하는 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    추가로 상기 엔진의 주위의 환경 온도 혹은 표고를 검지하는 환경 상태 검출 수단을 구비하고, 상기 소정 임계값 및 상기 소정 시간은, 상기 환경 상태 검출 수단이 검지한 환경 온도 혹은 표고에 따라 가변인 것을 특징으로 하는 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 소정의 제어 개시 조건은, 상기 입자량 물질 제거 필터 내의 온도가 소정 온도 이상이 되는 것인 것을 특징으로 하는 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 소정의 제어 개시 조건은, 배기 가스 유량이 소정 유량 이하가 되는 것인 것을 특징으로 하는 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하한값 제어를 실시하는 것을 설정 지시하는 설정 수단을 구비하고,
    상기 재생 제어 수단은, 상기 설정 수단에 의한 하한값 제어의 설정 지시가 있는 경우, 상기 하한값 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 재생 제어 수단은, 상기 설정 수단에 의한 하한값 제어의 설정 지시가 없는 경우, 상기 입자량 물질 제거 필터의 자동 재생 처리를 실행하지 않는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 장치.
  10. 엔진의 배기 가스로부터 입자상 물질을 제거하는 입자상 물질 제거 필터에 퇴적된 입자상 물질의 퇴적량이 소정값을 초과한 경우, 퇴적된 상기 입자상 물질을 연소시켜, 상기 입자상 물질 제거 필터를 재생시키기 위한 재생 제어 단계를 포함하고,
    상기 재생 제어 단계는, 상기 재생시에 엔진 회전수의 하한값을 소정 임계값 이상으로 하는 하한값 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 재생 제어 단계는, 상기 재생 종료 후, 소정 시간 계속해서 엔진 회전수의 하한값을 소정 임계값 이상으로 하는 하한값 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 재생 제어 단계는, 상기 재생시에 소정의 제어 개시 조건을 만족시킨 경우, 엔진 회전수의 하한값을 소정값 이상으로 하는 하한값 제어를 개시하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 제거 필터의 재생 제어 방법.
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