KR20130067270A - 작업기의 배기가스 정화 시스템 - Google Patents

작업기의 배기가스 정화 시스템 Download PDF

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Abstract

본원 발명은 엔진 소리를 의지하여 실행하는 치밀 작업을 실행하기 용이하게 하는 것을 목적으로 하고 있다. 본원 발명에 의한 작업기의 배기가스 정화 시스템은 작업기(140)에 탑재되는 엔진(70)과, 엔진(70)의 배기계(77)에 배치된 배기가스 정화 장치(50)와, 배기가스 정화 장치(50) 내의 입자상 물질을 연소 제거하기 위한 재생 장치(70, 81, 82, 117)를 구비한다. 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태가 규정 수준 이상인 경우에 재생 장치(70, 81, 82, 117)를 작동 가능하게 한다. 재생 장치(70, 81, 82, 117)의 작동을 허가하는 재생 허가 입력 수단(21)과, 엔진(70)의 회전 속도(N)을 소정 회전 속도(Nm)로 유지하기 위한 회전 속도 유지 입력 수단(27)을 구비한다. 재생 허가 입력 수단(21)의 허가 조작을 한 상태에서 회전 속도 유지 입력 수단(27)의 온 조작을 한 경우에는 엔진(70)의 회전 속도 유지 동작을 상기 재생 장치(70, 81, 82, 117)의 작동에 우선해서 실행한다.

Description

작업기의 배기가스 정화 시스템{EXHAUST GAS PURIFICATION SYSTEM FOR WORKING MACHINE}
본원 발명은, 예를 들면 건설 기계, 농작업기 및 엔진 발전기와 같은 작업기의 배기가스 정화 시스템에 관한 것이다.
오늘날, 디젤 엔진(이하, 간단히 엔진이라고 한다)에 관한 고차원의 배기 가스 규제가 적용되는데 따라 엔진이 탑재되는 건설 기계, 농작업기 및 엔진 발전기 등에 배기가스 중의 대기오염 물질을 정화 처리하는 배기가스 정화 장치를 탑재하는 것이 요망되고 있다. 배기가스 정화 장치로서는 디젤 파티큘레이트 필터(이하, DPF라고 한다)가 알려져 있다(특허문헌 1 및 2 참조). DPF는 배기가스 중의 입자상 물질(이하, PM이라고 한다) 등을 포집하기 위한 것이다. 이 경우, DPF에서 포집된 PM이 규정량을 초과하면 DPF 내의 유통 저항이 증대하여 엔진 출력의 저하를 초래하기 때문에 배기가스의 승온에 의해 DPF에 퇴적된 PM을 제거하여 DPF의 PM 포집 능력을 회복시키는(DPF를 재생시키는) 것도 자주 행하여지고 있다.
일본 특허공개 2000-145430호 공보 일본 특허공개 2003-27922호 공보
그러나, 상기 종래의 구성에 있어서 DPF를 재생시킬 때는 배기가스 온도를 높일(배기가스에 열에너지를 부여할) 필요가 있기 때문에 스로틀 레버나 액셀 페달과 같은 액셀 조작구의 조작량을 초과하여 연료 소비량을 증대시켜 엔진 출력을 크게 하게 된다. 그렇게 하면, 엔진 출력의 변동에 의한 충격이나 엔진 소리의 변화가 발생하기 때문에 오퍼레이터에게 위화감을 주게 된다. 갑작스러운 충격이나 엔진 소리의 변화를 오퍼레이터가 이상이라고 오인할 가능성도 부정할 수 없다. 특히, 엔진 소리를 의지하여 치밀 작업을 실행하는 유압삽과 같은 건설 기계에 있어서 DPF 재생시에 발생하는 갑작스러운 충격이나 엔진 소리의 변화는 결코 바람직한 것은 아니다.
그래서, 본원 발명은 이러한 현상(現狀)을 검토해서 개선을 실시한 작업기의 배기가스 정화 시스템을 제공하는 것을 기술적 과제로 하는 것이다.
청구항 1의 발명에 의한 작업기의 배기가스 정화 시스템은 작업기에 탑재되는 엔진과, 상기 엔진의 배기계에 배치된 배기가스 정화 장치와, 상기 배기가스 정화 장치 내의 입자상 물질을 연소 제거하기 위한 재생 장치를 구비하고 있고, 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 규정 수준 이상일 경우에 상기 재생 장치가 작동 가능하게 되어 있는 배기가스 정화 시스템으로서, 상기 재생 장치의 작동을 허가하는 재생 허가 입력 수단과, 상기 엔진의 회전 속도를 소정 회전 속도로 유지하기 위한 회전 속도 유지 입력 수단을 구비하고 있고, 상기 재생 허가 입력 수단이 허가 조작을 한 상태에서 상기 회전 속도 유지 입력 수단이 온 조작을 한 경우에는 상기 엔진의 회전 속도 유지 동작을 상기 재생 장치의 작동에 우선해서 실행하도록 구성되어 있다는 것이다.
청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재한 작업기의 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 엔진의 회전 속도 유지 동작은 상기 재생 허가 입력 수단이 허가 조작을 한 상태에서 실행되도록 구성되어 있다는 것이다.
청구항 3의 발명은, 청구항 2에 기재한 작업기의 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 재생 장치의 작동 중에 있어서 상기 회전 속도 유지 입력 수단이 온 조작을 한 경우에는 상기 재생 장치의 작동을 중단하고 상기 엔진의 회전 속도 유지 동작을 실행하도록 구성되어 있다는 것이다.
청구항 4의 발명은, 청구항 2 또는 3에 기재한 작업기의 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 엔진의 회전 속도 유지 동작의 실행 중에 있어서 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 상기 규정 수준을 넘는 한계 수준 이상으로 된 경우에는 상기 엔진의 회전 속도 유지 동작을 중단하고 상기 재생 장치를 작동시키도록 구성되어 있다는 것이다.
청구항 5의 발명은, 청구항 4에 기재한 작업기의 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 상기 한계 수준 이상으로 되면 작동하는 재생 예고 수단을 구비하고 있다는 것이다.
(발명의 효과)
청구항 1의 발명에 의하면, 작업기에 탑재되는 엔진과, 상기 엔진의 배기계에 배치된 배기가스 정화 장치와, 상기 배기가스 정화 장치 내의 입자상 물질을 연소 제거하기 위한 재생 장치를 구비하고 있고, 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 규정 수준 이상인 경우에 상기 재생 장치가 작동 가능하게 되어 있는 배기가스 정화 시스템으로서, 상기 재생 장치의 작동을 허가하는 재생 허가 입력 수단과, 상기 엔진의 회전 속도를 소정 회전 속도로 유지하기 위한 회전 속도 유지 입력 수단을 구비하고 있고, 상기 재생 허가 입력 수단이 허가 조작을 한 상태에서 상기 회전 속도 유지 입력 수단이 온 조작을 한 경우에는 상기 엔진의 회전 속도 유지 동작을 상기 재생 장치의 작동에 우선해서 실행하도록 구성되어 있기 때문에, 상기 재생 허가 입력 수단이 허가 조작을 하고 있었다고 하여도 상기 회전 속도 유지 입력 수단의 온 조작에 의해 상기 배기가스 정화 장치의 재생 동작을 금지할 수 있다. 이것에 추가하여, 상기 엔진의 구동 상태를 오퍼레이터가 엔진 소리를 의지하여 실행하는 치밀 작업에 적합한 회전 속도로 유지할 수 있다. 즉, 상기 작업기의 작업 상태 등에 따라 오퍼레이터의 의사에 의해 상기 배기가스 정화 장치의 재생 동작을 금지하면서 상기 엔진의 구동 상태를 상기 치밀 작업에 적합한 회전 속도로 유지할 수 있다. 따라서, 상기 배기가스 정화 장치의 입자상 물질 포집 능력을 회복시키는 재생 제어를 실행 가능한 것이면서, 상기 치밀 작업을 원활하게 행할 수 있다. 즉, 상기 치밀 작업을 저해할 수도 있는 상기 배기가스 정화 장치 재생 동작의 결점을 없애 상기 치밀 작업을 집중해서 행할 수 있다는 효과를 얻는다.
청구항 2의 발명에 의하면, 청구항 1에 기재한 작업기의 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 엔진의 회전 속도 유지 동작은 상기 재생 허가 입력 수단이 허가 조작을 한 상태에서 실행되도록 구성되어 있기 때문에, 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 규정 수준 이상인 경우에 상기 회전 속도 유지 입력 수단을 오프 조작하면 상기 재생 장치에 의한 상기 배기가스 정화 장치 재생 동작이 확실하게 행하여지게 된다. 이 때문에, 특히 상기 치밀 작업시에 상기 재생 허가 입력 수단의 조작을 잊어버린다는 인위적 실수를 현저하게 적게 할 수 있고, 상기 인위적 실수에 의해 상기 배기가스 정화 장치 재생 동작을 실행할 수 없어 상기 배기가스 정화 장치가 막힌다는 문제를 효과적으로 방지할 수 있다는 효과를 얻는다.
청구항 3의 발명에 의하면, 청구항 2에 기재한 작업기의 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 재생 장치의 작동 중에 있어서 상기 회전 속도 유지 입력 수단이 온 조작을 한 경우에는 상기 재생 장치의 작동을 중단하고 상기 엔진의 회전 속도 유지 동작을 실행하도록 구성되어 있기 때문에, 상기 재생 장치의 작동 중이어도 상기 치밀 작업을 행하고 싶은 경우에는 상기 회전 속도 유지 입력 수단을 온 조작 하는 것만으로 상기 치밀 작업에 적합한 상기 엔진의 구동 상태로 간단하게 스위칭할 수 있다. 따라서, 상기 작업기의 작업 상태(특히 상기 치밀 작업)에 따라 상기 엔진의 구동 상태를 적확하게 설정할 수 있고, 상기 배기가스 정화 장치의 입자상 물질 포집 능력을 회복시키는 재생 제어를 실행 가능한 것이면서, 작업성의 향상을 도모할 수 있다는 효과를 얻는다.
청구항 4의 발명에 의하면, 청구항 2 또는 3에 기재한 작업기의 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 엔진의 회전 속도 유지 동작의 실행 중에 있어서 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 상기 규정 수준을 초과하는 한계 수준 이상으로 된 경우에는 상기 엔진의 회전 속도 유지 동작을 중단하고 상기 재생 장치를 작동시키도록 구성되어 있기 때문에, 예를 들면 모드 변경을 위한 리턴 조작을 하거나 하지 않아도 상기 재생 장치에 의한 상기 배기가스 정화 장치의 재생 동작으로 원활하게 이행할 수 있게 된다. 따라서, 조작의 수고를 덜면서도 상기 배기가스 정화 장치 내의 입자상 물질 과퇴적의 상태를 확실하게 회피하고, 입자상 물질 과퇴적에 기인한 상기 배기가스 정화 장치나 상기 엔진의 고장을 미연에 방지할 수 있다는 효과를 얻는다.
청구항 5의 발명에 의하면, 청구항 4에 기재한 작업기의 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 상기 한계 수준 이상이 되면 작동하는 재생 예고 수단을 구비하고 있기 때문에, 상기 엔진의 회전 속도 유지 동작을 중단할 시에 오퍼레이터는 상기 재생 예고 수단의 작동에 의해 상기 재생 장치에 의한 상기 배기가스 정화 장치 재생 동작으로 이행하는 사실을 미리 파악할 수 있고, 그 후에 발생하는 출력 변동의 충격이나 엔진 소리의 변화를 미리 상정할 수 있다. 따라서, 상기 배기가스 정화 장치의 재생 동작에 기인하는 오퍼레이터의 위화감을 적게 할 수 있다는 효과를 얻는다.
도 1은 엔진이 탑재된 백호의 측면도이다.
도 2는 백호의 평면도이다.
도 3은 엔진의 연료계통 설명도이다.
도 4는 엔진 및 배기가스 정화 장치의 관계를 나타내는 기능 블럭도이다.
도 5는 연료의 분사 타이밍을 설명하는 도면이다.
도 6은 출력 특성 맵의 설명도이다.
도 7은 계기 패널의 설명도이다.
도 8은 DPF 재생 제어의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
이하에, 본원 발명을 구체화한 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.
(1). 백호의 개략 구조
우선 처음으로, 도 1 및 도 2를 참조하여 엔진(70)이 탑재되는 작업기의 일례인 백호(141)의 개략 구조에 대하여 설명한다. 또한, 도 2에서는 설명의 편의상 캐빈(146)의 도시를 생략하고 있다.
작업기의 일례인 백호(141)는 좌우 1쌍의 주행 크롤러(143)(도 1에서는 좌측만 나타낸다)를 갖는 크롤러식 주행 장치(142)와, 주행 장치(142) 상에 설치된 선회대(144)(기체)를 구비하고 있다. 선회대(144)는 선회 모터(도시생략)에 의해 360°의 전방위에 걸쳐 수평 선회 가능하게 구성되어 있다. 주행 장치(142)의 전방부에는 배토판(145)이 승강 회동 가능하게 장착되어 있다.
선회대(144)에는 조종부로서의 캐빈(146)과 디젤 4기통 타입의 엔진(70)이 탑재되어 있다. 선회대(144)의 전방부에는 굴착 작업을 위한 붐(151), 암(152) 및 버킷(153)을 갖는 작업부(150)가 설치되어 있다. 도 2에 상세하게 나타내는 바와 같이, 캐빈(146)의 내부에는 오퍼레이터가 착석하는 조종 좌석(148), 엔진(70)의 출력 회전수를 설정 유지하는 스로틀 조작 수단으로서의 스로틀 레버(166), 및 작업부 조작 수단으로서의 레버·스위치군(167~170)[선회 조작 레버(167), 암 조작 레버(168), 버킷 조작 스위치(169) 및 붐 조작 레버(170)] 등이 배치되어 있다.
작업부(150)의 구성 요소인 붐(151)은 선단측을 전방을 향하여 돌출시켜 측면으로 볼 때 く자 형상으로 굴곡된 형상으로 형성되어 있다. 붐(151)의 기단부는 선회대(144)의 전방부에 장착된 붐 브래킷(154)에 가로 방향의 붐 축(155)을 중심으로 해서 진동 회동 가능하게 피봇 장착되어 있다. 붐(151)의 내면(전방면)측에는 이것을 상하로 진동 회전시키기 위한 편측 로드 복동형의 붐 실린더(156)가 배치되어 있다. 붐 실린더(156)의 실린더측 단부는 붐 브래킷(154)의 전단부에 회동 가능하게 피봇 지지되어 있다. 붐 실린더(156)의 로드측 단부는 붐(151)에 있어서의 굴곡부의 전방면측(오목측)에 고정된 전방 브래킷(157)에 회동 가능하게 피봇 지지되어 있다.
붐(151)의 선단부에는 길고 각진 통 형상의 암(152)의 기단부가 가로 방향의 암 축(159)을 중심으로 해서 진동 회동 가능하게 피봇 장착되어 있다. 붐(151)의 상면 전방부측에는 암(152)을 진동 회동시키기 위한 편측 로드 복동형의 암 실린더(160)가 배치되어 있다. 암 실린더(160)의 실린더측 단부는 붐(151)에 있어서의 굴곡부의 배면측(돌출측)에 고정된 후 브래킷(158)에 회동 가능하게 피봇 지지되어 있다. 암 실린더(160)의 로드측 단부는 암(152)의 기단측 외면(전방면)에 고착된 암 브래킷(161)에 회동 가능하게 피봇 지지되어 있다.
암(152)의 선단부에는 굴착용 어태치먼트로서의 버킷(153)이 가로 방향의 버킷 축(162)을 중심으로 해서 스쿠프 회동 가능하게 피봇 장착 되어 있다. 암(152)의 외면(전방면)측에는 버킷(153)을 스쿠프 회동시키기 위한 편측 로드 복동형의 버킷 실린더(163)가 배치되어 있다. 버킷 실린더(163)의 실린더측 단부는 암 브래킷(161)에 회동 가능하게 피봇 지지되어 있다. 버킷 실린더(163)의 로드측 단부는 연결 링크(164) 및 중계 로드(165)를 통하여 버킷(153)에 회동 가능하게 피봇 지지되어 있다.
(2). 엔진 및 그 주변의 구조
이어서, 도 3 및 도 4를 참조하면서 엔진(70) 및 그 주변의 구조를 설명한다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 엔진(70)은 상술한 바와 같이 4기통형의 디젤 엔진이고, 상면에 실린더 헤드(72)가 체결된 실린더 블록(75)을 구비하고 있다. 실린더 헤드(72)의 일측면에는 흡기 매니폴드(73)가 접속되어 있고, 타측면에는 배기 매니폴드(71)가 접속되어 있다. 실린더 블록(75)의 측면 중 흡기 매니폴드(73)의 하방에는 엔진(70)의 각 기통에 연료를 공급하는 커먼레일 시스템(117)이 설치되어 있다. 흡기 매니폴드(73)의 흡기 상류측에 접속된 흡기관(76)에는 엔진(70)의 흡기압(흡기량)을 조절하기 위한 흡기 스로틀 장치(81)와 에어 클리너(도시생략)가 접속된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 엔진(70)에 있어서의 4기통분의 각 인젝터(115)에 커먼레일 시스템(117) 및 연료 공급 펌프(116)를 통하여 연료 탱크(118)가 접속된다. 각 인젝터(115)는 전자 개폐 제어형의 연료 분사 밸브(119)를 구비하고 있다. 커먼레일 시스템(117)은 원통 형상의 커먼레일(120)을 구비하고 있다. 연료 공급 펌프(116)의 흡입측에는 연료 필터(121) 및 저압관(122)을 통하여 연료 탱크(118)가 접속되어 있다. 연료 탱크(118) 내의 연료가 연료 필터(121) 및 저압관(122)을 통하여 연료 공급 펌프(116)로 흡입된다. 실시형태의 연료 공급 펌프(116)는 흡기 매니폴드(73)의 근방에 배치되어 있다. 한편, 연료 공급 펌프(116)의 토출측에는 고압관(123)을 통하여 커먼레일(120)이 접속되어 있다. 커먼레일(120)에는 4개의 연료 분사관(126)을 통하여 4기통분의 인젝터(115)가 접속되어 있다.
상기 구성에 있어서, 연료 탱크(118)의 연료는 연료 공급 펌프(116)에 의해 커먼레일(120)로 압송되고, 고압의 연료가 커먼레일(120)에 비축된다. 각 연료 분사 밸브(119)가 각각 개폐 제어됨으로써 커먼레일(120) 내의 고압의 연료가 각 인젝터(115)로부터 엔진(70)의 각 기통에 분사된다. 즉, 각 연료 분사 밸브(119)를 전자 제어함으로써 각 인젝터(115)로부터 공급되는 연료의 분사 압력, 분사 시기, 분사 기간(분사량)이 고정밀도로 컨트롤된다. 따라서, 엔진(70)으로부터의 질소산화물(NOx)을 저감할 수 있음과 아울러 엔진(70)의 소음 진동을 저감할 수 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 커먼레일 시스템(117)은 상사점(TDC)을 사이에두고 부근에서 메인 분사(A)를 실행하도록 구성되어 있다. 또한, 커먼레일 시스템(117)은 메인 분사(A) 이외에 상사점보다 약 60° 이전의 크랭크 각도(θ1)의 시 기에 NOx 및 소음의 저감을 목적으로 하여 소량의 파일롯 분사(B)를 실행하거나, 상사점 직전의 크랭크 각도(θ2)의 시기에 소음 저감을 목적으로 하여 프레 분사(pre-injection)(C)를 실행하거나, 상사점 후의 크랭크 각도(θ3) 및 크랭크 각도(θ4)의 시기에 입자상 물질(이하, PM이라고 한다)의 저감이나 배기가스의 정화 촉진을 목적으로 하여 애프터 분사(D) 및 포스트 분사(post injection)(E)를 실행하거나 하도록 구성되어 있다.
또한, 도 3에 나타내는 바와 같이 연료 탱크(118)에는 연료 리턴관(129)을 통하여 연료 공급 펌프(116)가 접속되어 있다. 원통 형상의 커먼레일(120)의 길이 방향의 단부에 커먼레일(120) 내의 연료의 압력을 제한하는 리턴관 커넥터(130)를 통하여 커먼레일 리턴관(131)이 접속되어 있다. 즉, 연료 공급 펌프(116)의 잉여 연료와 커먼레일(120)의 잉여 연료가 연료 리턴관(129) 및 커먼레일 리턴관(131)을 통하여 연료 탱크(118)로 회수되게 된다.
배기 매니폴드(71)의 배기 하류측에 접속된 배기관(77)에는 엔진(70)의 배기압을 조절하기 위한 배기 스로틀 장치(82)와, 배기가스 정화 장치의 일례인 디젤 파티큘레이트 필터(50)(이하, DPF라고 한다)가 접속된다. 각 기통으로부터 배기 매니폴드(71)에 배출된 배기가스는 배기관(77), 배기 스로틀 장치(82) 및 DPF(50)를 경유해서 정화 처리가 된 후에 외부로 방출된다.
DPF(50)는 배기가스 중의 PM 등을 포집하기 위한 것이다. 실시형태의 DPF(50)는 내열 금속 재료제의 케이싱(51) 내에 있는 대략 통형의 필터 케이스(52)에, 예를 들면 백금 등의 디젤 산화 촉매(53)와 매연 필터(54)를 직렬로 나란하게 수용하여 이루어지는 것이다. 실시형태에서는 필터 케이스(52) 내 중 배기 상류측에 디젤 산화 촉매(53)가 배치되고, 배기 하류측에 매연 필터(soot filter)(54)가 배치되어 있다. 매연 필터(54)는 다공질인(여과 가능한) 격벽으로 구획된 다수의 셀을 갖는 벌집 구조로 되어 있다.
케이싱(51)의 일측부에는 배기관(76) 중 배기 스로틀 장치(82)보다 배기 하류측에 연통되는 배기 도입구(55)가 형성되어 있다. 케이싱(51)의 일단부는 제 1 저판(56)에 의해 폐쇄되고, 필터 케이스(52) 중 제 1 저판(56)에 임하는 일단부는 제 2 저판(57)에 의해 폐쇄되어 있다. 케이싱(51)과 필터 케이스(52) 사이의 환상 간극, 및 양 저판(56, 57) 사이의 간극에는 글라스 울과 같은 단열재(58)가 디젤 산화 촉매(53) 및 매연 필터(54)의 주위를 둘러싸도록 충전되어 있다. 케이싱(51)의 타측부는 2매의 뚜껑판(59, 60)에 의해 폐쇄되어 있고, 이들 양 뚜껑판(59, 60)을 대략 통형의 배기 배출구(61)가 관통하고 있다. 또한, 양 뚜껑판(59, 60) 사이는 필터 케이스(52) 내에 복수의 연통관(62)을 통하여 연통되는 공명실(63)로 되어 있다.
케이싱(51)의 일측부에 형성된 배기 도입구(55)에는 배기가스 도입관(65)이 삽입되어 있다. 배기가스 도입관(65)의 선단은 케이싱(51)을 횡단해서 배기 도입구(55)와 반대측의 측면에서 돌출되어 있다. 배기가스 도입관(65)의 외주면에는 필터 케이스(52)를 향해서 개구되는 복수의 연통 구멍(66)이 형성되어 있다. 배기가스 도입관(65) 중 배기 도입구(55)와 반대측의 측면에서 돌출되는 부분은 이것에 착탈 가능하게 나사 결합된 뚜껑체(67)에 의해 폐쇄되어 있다.
DPF(50)에는 검출 수단의 일례로서 DPF(50) 내의 배기가스 온도를 검출하는 DPF 온도 센서(26)가 설치되어 있다. 실시형태의 DPF 온도 센서(26)는 케이싱(51) 및 필터 케이스(52)를 관통해서 장착되어 있고, 그 선단은 디젤 산화 촉매(53)와 매연 필터(54) 사이에 위치시키고 있다.
또한, DPF(50)에는 검출 수단의 일례로서 매연 필터(54)의 막힘 상태를 검출하는 차압 센서(68)가 설치되어 있다. 실시형태의 차압 센서(68)는 DPF(50) 내에 있어서의 매연 필터(54)를 사이에 두고 상하류간의 압력차(차압)를 검출하는 것이다. 이 경우, 배기가스 도입관(65)의 뚜껑체(67)에 차압 센서(68)를 구성하는 상류측 배기압 센서(68a)가 장착되고, 매연 필터(54)와 공명실(63) 사이에 하류측 배기압 센서(68b)가 장착되어 있다. DPF(50) 상하류간의 압력차와 DPF(50) 내의 PM 퇴적량 사이에 일정한 법칙성이 있는 것은 잘 알려져 있다. 실시형태에서는 차압 센서(68)에서 검출되는 압력차로부터 DPF(50) 내의 PM 퇴적량을 추정하고, 상기 추정 결과에 의거하여 흡기 스로틀 장치(81) 및 커먼레일(120)을 작동시킴으로써 매연 필터(54)의 재생 제어(DPF 재생 제어)가 실행된다.
또한, 매연 필터(54)의 막힘 상태를 검출하는 것은 차압 센서(68)에 한정되지 않고, DPF(50) 내에 있어서의 매연 필터(54) 상류측의 압력을 검출하는 배기압 센서이어도 된다. 배기압 센서를 채용한 경우에는 매연 필터(54)에 PM이 퇴적되어 있지 않은 신품일 때의 매연 필터(54) 상류측의 압력(기준 압력)과, 배기압 센서에서 검출된 현재의 압력을 비교함으로써 매연 필터(54)의 막힘 상태를 판단하게 된다.
상기 구성에 있어서, 엔진(5)으로부터의 배기가스는 배기 도입구(55)를 통하여 배기가스 도입관(65)으로 들어가고, 배기가스 도입관(65)에 형성된 각 연통 구멍(66)으로부터 필터 케이스(52) 내로 분출되고, 필터 케이스(52) 내의 넓은 영역으로 분산된 뒤, 디젤 산화 촉매(53)로부터 매연 필터(54)의 순서로 통과해서 정화 처리된다. 배기가스 중의 PM은 이 단계에서 매연 필터(54)에 있어서의 각 셀간의 다공질인 분리벽을 빠져나갈 수 없고 포집된다. 그 후, 디젤 산화 촉매(53) 및 매연 필터(54)를 통과한 배기가스가 배기 배출구(61)로부터 방출된다.
배기가스가 디젤 산화 촉매(53) 및 매연 필터(54)를 통과할 시에 배기가스 온도가 재생 경계 온도(예를 들면 약 300℃ 정도)를 초과하고 있으면 디젤 산화 촉매(53)의 작용으로 배기가스 중의 NO(일산화질소)가 불안정한 NO2(이산화질소)로 산화된다. 그리고, NO2가 NO로 돌아갈 때에 방출하는 O(산소)에 의해 매연 필터(54)에 퇴적된 PM을 산화 제거함으로써 매연 필터(54)의 PM 포집 능력이 회복[DPF(50)가 재생]되게 된다.
(3). 엔진의 제어 관련 구성
이어서, 도 3, 도 6 및 도 7 등을 참조하면서 엔진(70)의 제어 관련 구성을 설명한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 엔진(70)에 있어서의 각 기통의 연료 분사 밸브(119)를 작동시키는 ECU(11)를 구비하고 있다. ECU(11)는 각종 연산 처리나 제어를 실행하는 CPU(31) 이외에, 각종 데이터를 미리 고정적으로 기억시킨 ROM(32), 제어 프로그램이나 각종 데이터를 재기록 가능하게 기억하는 EEPROM(33), 제어 프로그램이나 각종 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM(34), 시간 계측용 타이머(35), 및 입출력 인터페이스 등을 갖고 있고, 엔진(70) 또는 그 근방에 배치된다.
ECU(11)의 입력측에는 적어도 커먼레일(120) 내의 연료 압력을 검출하는 레일압 센서(12), 연료 펌프(116)를 회전 또는 정지시키는 전자 클러치(13), 엔진(70)의 회전 속도(N)(크랭크축의 캠샤프트 위치)를 검출하는 엔진 속도 센서(14), 인젝터(115)의 연료 분사 횟수(1행정의 연료 분사 기간 중의 횟수)를 검출 및 설정하는 분사 설정기(15), 스로틀 레버(166)의 조작 위치를 검출하는 스로틀 위치 센서(16), 흡기 경로 중의 흡기 온도를 검출하는 흡기 온도 센서(17), 배기 경로 중의 배기가스 온도를 검출하는 배기 온도 센서(18), 엔진(70)의 냉각수 온도를 검출하는 냉각수 온도 센서(19), 커먼레일(120) 내의 연료 온도를 검출하는 연료 온도 센서(20), DPF(50) 재생 동작의 가부를 선택 조작하는 재생 허가 입력 수단으로서의 재생 스위치(21), 차압 센서(68)[상류측 배기압 센서(68a) 및 하류측 배기압 센서(68b)], DPF(50) 내의 배기가스 온도를 검출하는 DPF 온도 센서(26), 및 엔진(70)의 회전 속도(N)를 중간 회전 속도(Nm)로 유지하는 회전 속도 유지 입력 수단으로서의 회전 속도 유지 스위치(27) 등이 접속되어 있다.
ECU(11)의 출력측에는 적어도 4기통분의 각 연료 분사 밸브(119)의 전자 솔레노이드가 각각 접속되어 있다. 즉, 커먼레일(120)에 비축한 고압 연료가 연료 분사 압력, 분사 시기 및 분사 기간 등을 제어하면서 1행정 중에 복수회로 나누어서 연료 분사 밸브(119)로부터 분사됨으로써 질소산화물(NOx)의 발생을 억제함과 아울러 PM이나 이산화탄소 등의 발생도 저감한 완전 연소를 실행하고, 연비를 향상시키도록 구성되어 있다.
또한, ECU(11)의 출력측에는 엔진(70)의 흡기압(흡기량)을 조절하기 위한 흡기 스로틀 장치(81), 엔진(70)의 배기압을 조절하기 위한 배기 스로틀 장치(82), ECU(11)의 고장을 경고 통지하는 ECU 고장 램프(22), DPF(50) 내에 있어서의 배기가스 온도의 이상 고온을 통지하는 이상 고온 통지 수단으로서의 배기 온도 경고 램프(23), 및 DPF(50) 재생 동작에 따라 점등하는 재생 램프(24)가 접속되어 있다. 각 램프(22~24)의 명멸에 관한 데이터는 미리 ECU(11)의 EEPROM(33)에 기억되어 있다. 상세한 것은 후술하지만, 재생 램프(24)는 DPF(50)의 막힘 상태가 규정 수준 이상 또는 한계 수준 이상이 되면 작동하는 재생 예고 수단으로서의 역할과, DPF(50) 재생 동작 중인 취지를 통지하는 재생 통지 수단으로서의 역할을 겸하는 단일 표시구를 구성하고 있다. 또한, 도 2 및 도 7에 나타내는 바와 같이 재생 스위치(21) 및 각 램프(22~24)는 엔진(70) 탑재 대상인 작업기[백호(140)]에 있는 계기 패널(40)에 설치되어 있다.
재생 스위치(21)는 얼터네이트 동작 타입의 것이다. 즉, 재생 스위치(21)는 1회 누르면 그 누른 위치에서 로크되고, 다시 1회 누르면 원래의 위치로 리턴하는 로크형의 푸쉬 스위치이다. DPF(50)의 막힘 상태가 규정 수준에 도달한 것을 알리는 재생 램프(24)의 점멸시에 재생 스위치(21)가 눌린 위치에서 로크되어 있으면 후술하는 각 모드로 이행할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 회전 속도 유지 스위치(27)는 재생 스위치(21)와 마찬가지로 얼터네이트 동작 타입의 것이다. 상세한 것은 후술하지만, 회전 속도 유지 스위치(27)가 눌린 위치에서 로크되어 있으면 커먼레일 시스템(117)의 전자 제어로 각 기통에의 연료의 분사 상태(분사 압력, 분사 시기 및 분사 기간 등)를 조절하여 후술하는 각 모드에 우선해서 엔진(70)의 회전 속도(N)를 중간 회전 속도(Nm)로 유지하도록 구성되어 있다. 여기에서, 중간 회전 속도(Nm)는 로우 아이들 회전 속도[엔진(70) 무부하시에 있어서의 최저 한도의 회전 속도]와, 하이 아이들 회전 속도[엔진(70)의 최고 회전 속도]간의 값으로 되어 있다. 실시형태의 중간 회전 속도(Nm)는, 예를 들면 1800min-1(1800rpm, 300s-1)로 설정된다.
ECU(11)의 EEPROM(33)에는 엔진(70)의 회전 속도(N)와 토크(T)(부하)의 관계를 나타내는 출력 특성 맵(M)(도 6 참조)이 미리 기억되어 있다. 출력 특성 맵(M)은 실험 등으로 구해진다. 도 6에 나타내는 출력 특성 맵(M)에서는 회전 속도(N)를 가로축에, 토크(T)를 세로축에 도시하고 있다. 출력 특성 맵(M)은 상방을 향하여 볼록하게 그려진 실선(Tmx)으로 둘러싸인 영역이다. 실선(Tmx)은 각 회전 속도(N)에 대한 최대 토크를 나타낸 최대 토크선이다. 이 경우, 엔진(70)의 모델이 같으면 ECU(11)에 기억되는 출력 특성 맵(M)은 모두 동일(공통)한 것으로 된다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 출력 특성 맵(M)은 배기가스 온도가 재생 경계 온도(약 300℃ 정도)인 경우에 있어서의 회전 속도(N)와 토크(T)의 관계를 나타낸 경계 라인(BL)에 의해 상하로 분단된다. 경계 라인(BL)을 사이에 두고 상측의 영역은 매연 필터(54)에 퇴적된 PM을 산화 제거할 수 있는[산화 촉매(53)의 산화 작용이 기능하는] 재생 가능 영역이고, 하측의 영역은 PM이 산화 제거되지 않고 매연 필터(54)에 퇴적되는 재생 불능 영역이다.
ECU(11)는 기본적으로 출력 특성 맵(M)과, 엔진 속도 센서(14)에서 검출되는 회전 속도(N)와, 스로틀 위치 센서(16)에서 검출되는 스로틀 위치에 의거하여 토크(T)를 연산해서 목표 연료 분사량을 구하고, 상기 연산 결과에 의거해 커먼레일 시스템(117)을 작동시킨다는 연료 분사 제어를 실행한다. 여기에서, 연료 분사량은 각 연료 분사 밸브(119)의 밸브 개방 기간을 조절하여 각 인젝터(115)에의 분사 기간을 변경함으로써 조절된다.
(4). DPF 재생 제어의 형태
이어서, 도 8의 흐름도 등을 참조하면서 ECU(11)에 의한 DPF(50) 재생 제어의 일례에 대하여 설명한다. 한편, 엔진(70)의 제어 모드[DPF(50) 재생에 관한 제어 형식]로서는 적어도 노상 주행이나 각종 작업을 하는 통상 운전 모드와, DPF(50)의 막힘 상태가 규정 수준 이상이 되면 재생 스위치(21)를 눌렀을 경우에 배기가스 온도를 상승시키는 수동 보조 재생 모드와, 포스트 분사(E)에 의해 DPF(50) 내에 연료를 공급하는 강제 재생 모드가 있다.
수동 보조 재생 모드에서는 차압 센서(68)의 검출 정보에 의거하여 흡기 스로틀 장치(81) 및 배기 스로틀 장치(82)의 적어도 한쪽을 소정 개방도까지 밸브 폐쇄함으로써 흡기량이나 배기량을 제한한다. 그렇게 하면, 엔진(70) 부하가 증대하므로 이것에 연동해서 엔진(70) 출력을 증대시키고, 엔진(70)으로부터의 배기가스 온도를 상승시킨다. 그 결과, DPF(50)[매연 필터(54)] 내의 PM을 연소 제거할 수 있게 된다.
강제 재생 모드는 DPF(50)의 막힘 상태가 규정 수준 이상임에도 불구하고 재생 스위치(21)를 누르지 않은 상태가 길게 지속되어 DPF(50)의 막힘 상태가 개선되지 않은 경우에 실행되는 것이다. 상기 강제 재생 모드에서는 포스트 분사(E)에 의해 DPF(50) 내에 연료를 공급하고, 상기 연료를 디젤 산화 촉매(53)로 연소시킴으로써DPF(50) 내의 배기가스 온도를 상승시킨다(약 560℃ 정도). 그 결과, DPF(50)[매연 필터(54)] 내의 PM을 강제적으로 연소 제거할 수 있게 된다.
상기 각 모드에 관한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 예를 들면 엔진(70), 흡기 스로틀 장치(81), 배기 스로틀 장치(82) 및 커먼레일 시스템(117) 등이 DPF(50) 재생 동작에 관여하는 부재이다. 이들 엔진(70), 흡기 스로틀 장치(81), 배기 스로틀 장치(82), 커먼레일 시스템(117)이 DPF(50) 내의 PM을 연소 제거하기 위한 재생 장치를 구성하고 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 상기 각 모드는 ECU(11)의 지령에 의거해 실행된다. 즉, 도 8의 흐름도에서 나타내는 알고리즘은 EEPROM(33)에 기억되어 있다. 그리고, 상기 알고리즘을 RAM(34)에 호출하고 나서 CPU(31)에서 처리함으로써 상술한 각 모드가 실행되게 된다.
도 8의 흐름도에 나타내는 바와 같이, DPF(50) 재생 제어에서는 우선 차압 센서(68)로부터의 검출 결과에 의거해 DPF(50) 내의 PM 퇴적량을 추정하고, 상기 추정 결과가 규정량(규정 수준) 이상인지의 여부를 판별하고(S01), PM 퇴적량이 규정량 이상이라고 판단한 경우에는(S01 : NO) 타이머(35)의 시간 정보에 의거한 계측을 개시해서 재생 램프(24)를 저속 점멸시키고(S02), 오퍼레이터에게 DPF(50) 재생 동작(자동 보조 재생 모드)의 실행을 예고한다. 실시형태의 규정량은 예를 들면 8g/l로 설정된다. 재생 램프(24)의 점멸 주파수는 예를 들면 1Hz로 설정된다.
이어서, 재생 스위치(21)가 눌려져 있는지의 여부를 판별하고(S03), 눌린 상태에서 로크되어있지 않으면(S03 : OFF) 재생 램프(24) 저속 점멸 개시로부터 소정 시간(예를 들면 30분 정도) 경과했는지의 여부를 판별한다(S04). 소정 시간이 경과되어 있지 않으면(S04 : NO) 스텝 S03으로 리턴된다. S03~S04의 스텝에서는 PM 퇴적량이 규정량 이상임에도 불구하고 엔진(70)의 제어 모드가 계속 통상 운전 모드이고, 엔진(70)에 있어서의 현상의 구동 상태가 유지되게 된다. 즉, 수동 보조 재생 모드로의 이행[DPF(50) 재생 동작, 또는 재생 장치의 작동이라고 해도 된다]이 금지되는 것이다. 또한, 재생 램프(24)의 점멸 주기는 DPF(50) 내의 PM 퇴적량의 증가에 따라 짧아지도록 설정된다[재생 램프(24)는 DPF(50) 내의 PM 퇴적량의 증가에 따라 짧은 간격으로 점멸한다]. 이 때문에, 재생 램프(24)의 점멸의 속도에 의해 오퍼레이터의 주의를 환기시킬 수 있다.
스텝 S04에 있어서 소정 시간이 경과한 경우에는(S04 : YES) PM 퇴적량이 규정량 이상인 상태에서 재생 스위치(21)를 누르지 않고 장시간 방치한 상태가 상정되므로 저속 점멸하고 있었던 재생 램프(24)를 점등시키고 나서(S05) 강제 재생 모드를 실행한다(S06). 강제 재생 모드에서는 상술한 바와 같이 커먼레일 시스템(117)의 포스트 분사(E)에 의해 DPF(50) 내에 연료를 공급하고, 상기 연료를 디젤 산화 촉매(53)로 연소시킴으로써 DPF(50) 내의 배기가스 온도를 상승시킨다. 그 결과, DPF(50) 내의 PM이 강제적으로 연소 제거되고, DPF(50)의 PM 포집 능력이 회복된다. 스텝 S06의 강제 재생 모드는 예를 들면 약 15분 정도 실행되고(S07 참조), 상기 시간의 경과 후에 커먼레일 시스템(117)이 포스트 분사(E)를 종료하고, 재생 램프(24)를 소등시키고(S08), 강제 재생 모드의 종료를 통지한다.
한편, 스텝 S03으로 리턴되고, 재생 스위치(21)가 눌린 상태에서 로크되어 있으면(S03 : ON) 이어서 회전 속도 유지 스위치(27)가 눌려져 있는지의 여부를 판별한다(S09). 회전 속도 유지 스위치(27)가 눌린 상태에서 로크되어 있지 않으면(S09 : OFF) 저속 점멸하고 있었던 재생 램프(24)를 점등시키고나서(S10) 수동 보조 재생 모드를 실행한다(S11).
수동 보조 재생 모드에서는 상술한 바와 같이, 흡기 스로틀 장치(81) 및 배기 스로틀 장치(82) 중 적어도 한쪽을 사용한 흡기량이나 배기량의 제한에 의해 엔진(70) 부하를 증대시키고, 이것에 따라 엔진(70) 출력을 증대시켜서 배기가스 온도를 상승시킨다. 그 결과, DPF(50) 내의 PM이 연소 제거되고, DPF(50)의 PM 포집 능력이 회복된다. 스텝 S11의 수동 보조 재생 모드는 예를 들면 약 20분 정도 실행되지만(S13 참조) 수동 보조 재생 모드의 실행 중(재생 장치의 작동 중)인 스텝 S12에서는 회전 속도 유지 스위치(27)가 눌려져 있는지의 여부를 판별한다. 회전 속도 유지 스위치(27)가 눌린 상태에서 로크되어 있지 않으면(S12 : OFF) 소정 시간의 경과 후(S13 : YES) 흡기 스로틀 장치(81)나 배기 스로틀 장치(82)의 개방도가 이것을 좁히기 전의 원래의 상태로 돌아간다. 그리고, 재생 램프(24)를 소등시키고(S14), 수동 보조 재생 모드의 종료를 통지한다. 스텝 S12에 있어서 회전 속도 유지 스위치의 온 조작을 한 경우에는(S12 : ON) 후술하는 스텝 S15로 이행하고, 재생 장치의 작동을 중단하고 엔진(70)의 회전 속도 유지 동작(S16 참조)을 실행하게 된다.
한편, 스텝 S09로 리턴되고, 회전 속도 유지 스위치(27)가 눌린 상태에서 로크되어 있으면(S09 : ON) 엔진(70)의 회전 속도 유지 동작(S16 참조)을 재생 장치의 작동에 우선해서 실행한다. 즉, 저속 점멸하고 있었던 재생 램프(24)를 점등시키고 나서(S15) 수동 보조 재생 모드나 강제 재생 모드를 실행하지 않고, 커먼레일 시스템(117)의 전자 제어로 각 기통에의 연료의 분사 상태를 조절하여 엔진(70)의 회전 속도(N)를 중간 회전 속도(Nm)로 유지한다(S16).
이렇게 제어하면 재생 스위치(21)의 누름(허가) 조작을 하고 있었다고 하여도 회전 속도 유지 스위치(27)의 온 조작에 의해 DPF(50)의 재생 동작을 금지할 수 있다. 이것에 추가하여, 엔진(70)의 구동 상태를 오퍼레이터가 엔진 소리를 의지하여 실행하는 치밀 작업에 적합한 회전 속도로 유지할 수 있다. 즉, 백호(140)의 작업 상태 등에 따라 오퍼레이터의 의사에 의해 DPF(50)의 재생 동작을 금지하면서, 엔진(70)의 구동 상태를 상기 치밀 작업에 적합한 회전 속도로 유지할 수 있다. 따라서, DPF(50)의 PM 포집 능력을 회복시키는 재생 제어를 실행 가능한 것이면서 상기 치밀 작업을 원활하게 행할 수 있다. 즉, 상기 치밀 작업을 저해할 수도 있는 DPF(50) 재생 동작의 결점을 없애 상기 치밀 작업을 집중해서 행할 수 있는 것이다.
특히 스텝 S12의 흐름으로부터 알 수 있는 바와 같이, 수동 보조 재생 모드의 실행 중(재생 장치의 작동 중)에 있어서 회전 속도 유지 스위치(27)의 온 조작을 한 경우에는 수동 보조 재생 모드(재생 장치의 작동)를 중단하고 엔진(70)의 회전 속도 유지 동작을 실행하기 때문에, 수동 보조 재생 모드의 실행 중이어도 상기 치밀 작업을 행하고 싶은 경우에는 회전 속도 유지 스위치(27)를 온 조작하는 것만으로 상기 치밀 작업에 적합한 엔진(70)의 구동 상태로 간단하게 스위칭할 수 있다. 따라서, 백호(140)의 작업 상태(특히 상기 치밀 작업)에 따라 엔진(70)의 구동 상태를 적확하게 설정할 수 있고, DPF(50)의 PM 포집 능력을 회복시키는 재생 제어를 실행 가능한 것이면서, 작업성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 스텝 S03~S16의 흐름으로부터 알 수 있는 바와 같이, 엔진(70)의 회전 속도 유지 동작은 재생 스위치(21)의 누름(허가) 조작을 한 상태에서 실행되기 때문에 DPF(50)의 막힘 상태가 규정량(규정 수준) 이상인 경우에 회전 속도 유지 스위치(27)를 오프 조작하면 수동 보조 재생 모드로 확실하게 이행되게[재생 장치에 의한 DPF(50) 재생 동작이 확실하게 행하여지게] 된다. 이 때문에, 특히 상기 치밀 작업시에 재생 스위치(21)의 조작을 잊어버린 인위적 실수를 현격하게 적게 할 수 있고, 상기 인위적 실수에 의해 DPF(50) 재생 동작을 실행할 수 없어 DPF(50)가 막힌다는 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.
스텝 S16에 이어서, 차압 센서(68)의 검출 결과에 의거해 DPF(50) 내의 PM 퇴적량을 추정하고, 상기 추정 결과가 한계량(한계 수준) 이상인지의 여부를 판별한다(S17). 이 경우의 한계량은 상술한 규정량(S01 참조)을 초과하는 값으로 설정된다. 추정 결과가 한계량 이상이란 DPF(50) 내가 PM 과퇴적으로서 PM 폭주 연소의 가능성이 염려되는 상태를 의미하고 있다. 그래서, PM 퇴적량이 한계량 미만이라고 판단한 경우에는(S17 : NO) 스텝 S09로 리턴된다. PM 퇴적량이 한계량 이상이라고 판단한 경우에는(S17 : YES) 재생 램프(24)를 점등시키고 나서(S18) 커먼레일 시스템(117)의 전자 제어에 의해 엔진(70)의 회전 속도 유지 동작을 정지시키고(S19), 이어서 수동 보조 재생 모드를 실행한다(S20). 스텝 S20의 수동 보조 재생 모드는 예를 들면 약 20분 정도 실행되고(S21참조), 상기 소정 시간의 경과 후(S21 : YES) 흡기 스로틀 장치(81)나 배기 스로틀 장치(82)의 개방도가 이것을 좁히기 전의 원래의 상태로 돌아간다. 그리고, 재생 램프(24)를 소등시키고(S22), 수동 보조 재생 모드의 종료를 통지하고, 스텝 S09로 리턴된다.
이렇게 제어하면, 엔진(70)의 회전 속도 유지 동작의 실행 중에 있어서 DPF(50)의 막힘 상태가 한계량(한계 수준) 이상이 된 경우에는, 예를 들면 모드 변경을 위한 리턴 조작을 하거나 하지 않아도 수동 보조 재생 모드로 원활하게 이행되게[재생 장치에 의한 DPF(50) 재생 동작이 행하여지게] 된다. 따라서, 조작의 수고를 덜면서도 DPF(50) 내의 PM 과퇴적의 상태를 확실하게 회피하고, PM 과퇴적에 기인한 DPF(50)나 엔진(70)의 고장을 미연에 방지할 수 있다. 특히, 엔진(70)의 회전 속도 유지 동작을 중단할 시에 오퍼레이터는 재생 램프(24)의 작동에 의해 수동 보조 재생 모드[재생 장치에 의한 DPF(50) 재생 동작]로 이행하는 사실을 미리 파악할 수 있고, 그 후에 발생하는 출력 변동의 충격이나 엔진 소리의 변화를 미리 상정할 수 있다. 따라서, DPF(50)의 재생 동작에 기인하는 오퍼레이터의 위화감을 적게 할 수 있다.
(5). 정리
상기 기재 및 도 3, 도 7 및 도 8로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 작업기(140)에 탑재되는 엔진(70)과, 상기 엔진(70)의 배기계(77)에 배치된 배기가스 정화 장치(50)와, 상기 배기가스 정화 장치(50) 내의 입자상 물질을 연소 제거하기 위한 재생 장치(70, 81, 82, 117)를 구비하고 있고, 상기 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태가 규정 수준 이상인 경우에 상기 재생 장치(70, 81, 82, 117)가 작동가능하게 되어 있는 배기가스 정화 시스템으로서, 상기 재생 장치(70, 81, 82, 117)의 작동을 허가하는 재생 허가 입력 수단(21)과, 상기 엔진(70)의 회전 속도(N)를 소정 회전 속도(Nm)로 유지하기 위한 회전 속도 유지 입력 수단(27)을 구비하고 있고, 상기 재생 허가 입력 수단(21)의 허가 조작을 한 상태에서 상기 회전 속도 유지 입력 수단(27)의 온 조작을 한 경우에는 상기 엔진(70)의 회전 속도 유지 동작을 상기 재생 장치(70, 81, 82, 117)의 작동에 우선해서 실행하도록 구성되어 있기 때문에, 상기 재생 허가 입력 수단(21)의 허가 조작을 하고 있었다고 하여도 상기 회전 속도 유지 입력 수단(27)의 온 조작에 의해 상기 배기가스 정화 장치(50)의 재생 동작을 금지할 수 있다. 이것에 추가하여, 상기 엔진(70)의 구동 상태를 오퍼레이터가 엔진 소리를 의지하여 실행하는 치밀 작업에 적합한 회전 속도로 유지할 수 있다. 즉, 상기 작업기(140)의 작업 상태 등에 따라 오퍼레이터의 의사에 의해 상기 배기가스 정화 장치(50)의 재생 동작을 금지하면서 상기 엔진(70)의 구동 상태를 상기 치밀 작업에 적합한 회전 속도로 유지할 수 있다. 따라서, 상기 배기가스 정화 장치(50)의 입자상 물질 포집 능력을 회복시키는 재생 제어를 실행 가능한 것이면서 상기 치밀 작업을 원활하게 행할 수 있다. 즉, 상기 치밀 작업을 저해할 수도 있는 상기 배기가스 정화 장치(50) 재생 동작의 결점을 제거하여 상기 치밀 작업을 집중해서 행할 수 있다는 효과를 얻는다.
상기 기재 및 도 3, 도 7 및 도 8로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 엔진(70)의 회전 속도 유지 동작은 상기 재생 허가 입력 수단(21)의 허가 조작을 한 상태에서 실행되도록 구성되어 있기 때문에, 상기 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태가 규정 수준 이상인 경우에 상기 회전 속도 유지 입력 수단(27)을 오프 조작하면 상기 재생 장치(70, 81, 82, 117)에 의한 상기 배기가스 정화 장치(50) 재생 동작이 확실하게 행하여지게 된다. 이 때문에, 특히 상기 치밀 작업시에 상기 재생 허가 입력 수단(21)의 조작을 잊어버리는 인위적 실수를 현격하게 적게 할 수 있고, 상기 인위적 실수에 의해 상기 배기가스 정화 장치(50) 재생 동작을 실행할 수 없어 상기 배기가스 정화 장치(50)가 막힌다는 문제를 효과적으로 방지할 수 있다는 효과를 얻는다.
상기 기재 및 도 3, 도 7 및 도 8로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 재생 장치(70, 81, 82, 117)의 작동 중에 있어서 상기 회전 속도 유지 입력 수단(27)의 온 조작을 한 경우에는 상기 재생 장치(70, 81, 82, 117)의 작동을 중단하고 상기 엔진(70)의 회전 속도 유지 동작을 실행하도록 구성되어 있기 때문에, 상기 재생 장치(70, 81, 82, 117)의 작동 중이어도 상기 치밀 작업을 행하고 싶은 경우에는 상기 회전 속도 유지 입력 수단(27)을 온 조작하는 것만으로 상기 치밀 작업에 적합한 상기 엔진(70)의 구동 상태로 간단하게 스위칭할 수 있다. 따라서, 상기 작업기(140)의 작업 상태(특히 상기 치밀 작업)에 따라 상기 엔진(70)의 구동 상태를 적확하게 설정할 수 있고, 상기 배기가스 정화 장치(50)의 입자상 물질 포집 능력을 회복시키는 재생 제어를 실행 가능한 것이면서 작업성의 향상을 도모할 수 있다는 효과를 얻는다.
상기 기재 및 도 3, 도 7 및 도 8로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 엔진(70)의 회전 속도 유지 동작의 실행 중에 있어서 상기 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태가 상기 규정 수준을 초과하는 한계 수준 이상이 된 경우에는 상기 엔진(70)의 회전 속도 유지 동작을 중단하고 상기 재생 장치(70, 81, 82, 117)를 작동시키도록 구성되어 있기 때문에, 예를 들면 모드 변경을 위한 리턴 조작을 하거나 하지 않아도 상기 재생 장치(70, 81, 82, 117)에 의한 상기 배기가스 정화 장치(50)의 재생 동작으로 원활하게 이행할 수 있게 된다. 따라서, 조작의 수고를 덜면서도 상기 배기가스 정화 장치(50) 내의 입자상 물질 과퇴적의 상태를 확실하게 회피하여 입자상 물질 과퇴적에 기인한 상기 배기가스 정화 장치(50)나 상기 엔진(70)의 고장을 미연에 방지할 수 있다는 효과를 얻는다.
상기 기재 및 도 3, 도 7 및 도 8로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태가 상기 한계 수준 이상이 되면 작동하는 재생 예고 수단(24)을 구비하고 있기 때문에, 상기 엔진(70)의 회전 속도 유지 동작을 중단할 시에 오퍼레이터는 상기 재생 예고 수단(24)의 작동에 의해 상기 재생 장치(70, 81, 82, 117)에 의한 상기 배기가스 정화 장치(50) 재생 동작으로 이행하는 사실을 미리 파악할 수 있고, 그 후에 발생하는 출력 변동의 충격이나 엔진 소리의 변화를 미리 상정할 수 있다. 따라서, 상기 배기가스 정화 장치(50)의 재생 동작에 기인한 오퍼레이터의 위화감을 적게 할 수 있다는 효과를 얻는다.
(6). 기타
본원 발명은 상술한 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지 형태로 구체화할 수 있다. 각 부의 구성은 도시의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본원 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경이 가능하다.
11 : ECU 21 : 재생 스위치(재생 허가 입력 수단)
23 : 배기 온도 경고 램프(이상 고온 통지 수단)
24 : 재생 램프(재생 예고 수단)
26 : DPF 온도 센서
27 : 회전 속도 유지 스위치(회전 속도 유지 입력 수단)
50 : DPF(배기가스 정화 장치) 70 : 엔진
117 : 커먼레일 시스템 120 : 커먼레일

Claims (5)

  1. 작업기에 탑재되는 엔진과, 상기 엔진의 배기계에 배치된 배기가스 정화 장치와, 상기 배기가스 정화 장치 내의 입자상 물질을 연소 제거하기 위한 재생 장치를 구비하고 있고, 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 규정 수준 이상인 경우에 상기 재생 장치가 작동 가능하게 되어 있는 배기가스 정화 시스템으로서:
    상기 재생 장치의 작동을 허가하는 재생 허가 입력 수단과, 상기 엔진의 회전 속도를 소정 회전 속도로 유지하기 위한 회전 속도 유지 입력 수단을 구비하고 있고,
    상기 재생 허가 입력 수단의 허가 조작을 한 상태에서 상기 회전 속도 유지 입력 수단이 온 조작을 한 경우에는 상기 엔진의 회전 속도 유지 동작을 상기 재생 장치의 작동에 우선해서 실행하도록 구성되어 있는 것을 특징을 하는 작업기의 배기가스 정화 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진의 회전 속도 유지 동작은 상기 재생 허가 입력 수단이 허가 조작을 한 상태에서 실행되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 작업기의 배기가스 정화 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 재생 장치의 작동 중에 있어서 상기 회전 속도 유지 입력 수단이 온 조작을 한 경우에는 상기 재생 장치의 작동을 중단하고 상기 엔진의 회전 속도 유지 동작을 실행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 작업기의 배기가스 정화 시스템.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 엔진의 회전 속도 유지 동작의 실행 중에 있어서 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 상기 규정 수준을 초과하는 한계 수준 이상으로 된 경우에는 상기 엔진의 회전 속도 유지 동작을 중단하고 상기 재생 장치를 작동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 작업기의 배기가스 정화 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 상기 한계 수준 이상이 되면 작동하는 재생 예고 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 작업기의 배기가스 정화 시스템.
KR1020127029096A 2010-05-07 2011-04-28 작업기의 배기가스 정화 시스템 KR101802225B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

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