KR20130092955A - 배기가스 정화 시스템 - Google Patents

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타이치 토가시
토모히로 후쿠다
아츠시 오타
카츠나리 죠우노우치
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Abstract

본원 발명은 배기가스 정화 장치(50)의 재생시에 연비 향상과 엔진 오일 희석의 회피를 양립시키는 것을 목적으로 한 것이다.
본원 발명의 배기가스 정화 시스템은 커먼레일식 엔진(70)의 배기 경로(77)에 배치된 배기가스 정화 장치(50)와, 상기 엔진(70)의 흡배기계(76, 77)에 배치된 흡기 스로틀 장치(81) 및 배기 스로틀 장치(82) 중 적어도 한쪽을 구비한다. 상기 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태가 규정 수준 이상이 되면 상기 흡기 스로틀 장치(81) 및 상기 배기 스로틀 장치(82) 중 적어도 한쪽을 작동시킴으로써 상기 엔진(70)으로부터의 배기가스 온도를 상승시키는 보조 재생 모드를 실행한다. 상기 보조 재생 모드를 실행해도 상기 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태가 개선되지 않은 경우에는 포스트 분사(E)에 의해 연료를 상기 배기가스 정화 장치(50) 내로 공급하는 강제 재생 모드를 실행한다.

Description

배기가스 정화 시스템{EXHAUST GAS PURIFICATION SYSTEM}
본원 발명은, 예를 들면 건설 기계, 농작업기 및 엔진 발전기와 같은 작업기에 탑재되는 엔진에 대한 배기가스 정화 시스템에 관한 것이다.
오늘날, 디젤 엔진(이하, 간단히 엔진이라고 한다)에 관한 고차원의 배기가스 규제가 적용되는데 따라 엔진이 탑재되는 건설 기계, 농작업기 및 엔진 발전기 등에 배기가스 중의 대기오염물질을 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
그런데, 엔진은 예를 들면 건설 기계, 농작업기 및 엔진 발전기와 같은 다종 다양한 작업기에 탑재된다. 이 때문에, DPF가 장착된 엔진에 있어서 배기가스 온도를 높여서 DPF 재생 동작을 실행했다고 하여도 DPF의 정화 능력이 충분히 회복되지 않은 경우(재생 불충분한 경우)가 있을 수 있다. 이 점에서, DPF가 장착된 엔진이 커먼레일식인 것(연료 분사 장치가 커먼레일 타입인 것)이면 포스트 분사(post injection)에 의해 DPF 내에 연료를 공급해 연소시킨다고 하는 적극적인 가열에 의해 DPF 재생을 촉진시킬 수 있다.
그러나, 포스트 분사에 의해 DPF 내에 연료를 공급해 PM을 적극적으로 연소시킨다고 하는 형태에서는 포스트 분사의 빈도가 높으면(횟수가 많아지면) 대폭적으로 연비가 악화될 뿐만 아니라, 엔진의 각 기통 내에 미연소의 연료가 잔류해서 엔진 오일을 희석시켜 엔진의 내구성 악화를 초래한다고 하는 문제가 있었다.
또한, 예를 들면 포스트 분사를 실행해도 충분한 승온 작용을 얻을 수 없는 운전 상태가 지속될 경우에는 DPF 내에 PM이 과잉으로 퇴적된다. 이러한 상황 하에서 DPF 재생 동작을 실행하면 과퇴적된 PM의 급격한 연소(폭주 연소)에 의해 DPF에 균열이 생기거나 용손된다는 폐해를 초래한다. 또한, DPF 내에서 폭주 연소가 발생한 경우에는, 예를 들면 서비스 거점에서의 적절한 점검 정비를 촉구함과 아울러 DPF가 장착된 엔진이 탑재된 작업기에 있어서 최저한의 주행 기능을 확보할 필요도 있다.
본원 발명은, 연비 향상 및 엔진 오일 희석의 회피를 양립시키는 것, 및 배기가스 정화 장치 내의 입자상 물질의 과퇴적을 방지함과 아울러 배기가스 정화 장치 내에서 폭주 연소가 발생한 경우에는 작업기에 있어서 최저한의 주행 기능을 확보하는 것을 제 1 목적으로 하고 있다.
한편, 상기 종래의 구성에 있어서 DPF를 재생시킬 때는 배기가스 온도를 높일(배기가스에 열에너지를 부여할) 필요가 있기 때문에 스로틀 레버나 액셀 페달 과 같은 액셀 조작구의 조작량을 초과하여 연료 소비량을 증대시켜 엔진 출력을 크게 하게 된다. 그렇게 하면, 엔진 토크의 변동에 의한 충격이나 엔진 소리의 변화가 발생하기 때문에 오퍼레이터에 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.
본원 발명은 배기가스 정화 장치의 재생시에 엔진 토크의 변동에 의한 충격이나 엔진 소리의 변화에 기인하여 오퍼레이터에게 위화감을 준다는 문제를 해소하는 것을 제 2 목적으로 하고 있다.
청구항 1의 발명에 의한 배기가스 정화 시스템은 커먼레일식 엔진의 배기 경로에 배치된 배기가스 정화 장치와, 상기 엔진의 흡배기계에 배치된 흡기 스로틀 장치 및 배기 스로틀 장치 중 적어도 한쪽을 구비하고 있고, 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 규정 수준 이상이 되면 상기 흡기 스로틀 장치 및 상기 배기 스로틀 장치 중 적어도 한쪽을 작동시킴으로써 상기 엔진으로부터의 배기가스 온도를 상승시키는 보조 재생 모드를 실행하는 한편, 상기 보조 재생 모드를 실행해도 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 개선되지 않은 경우에는 포스트 분사에 의해 연료를 상기 배기가스 정화 장치 내에 공급하는 강제 재생 모드를 실행하도록 구성되어 있다는 것이다.
청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재한 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 엔진의 누적 구동 시간이 미리 설정된 설정 시간 이상이면 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태에 관계없이 상기 강제 재생 모드로 이행하도록 구성되어 있다는 것이다.
청구항 3의 발명은, 청구항 2에 기재한 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 강제 재생 모드의 실행 후에는 상기 엔진의 누적 구동 시간을 리셋한 후에 새롭게 계측 개시하도록 구성되어 있다는 것이다.
청구항 4의 발명은, 청구항 1에 기재한 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 강제 재생 모드를 실행해도 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 개선되지 않을 경우에는 포스트 분사에 의해 연료를 상기 배기가스 정화 장치 내에 공급하고 또한 상기 엔진의 회전 속도를 소정값으로 유지하는 긴급 재생 모드를 실행하도록 구성되어 있다는 것이다.
청구항 5의 발명은, 청구항 4에 기재한 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 긴급 재생 모드의 실행 후에 상기 배기가스 정화 장치 내의 배기가스 온도가 이상 온도 이상이 되면 상기 엔진의 회전 속도 및 토크의 상한 역치, 및 상기 엔진의 구동 가능 시간을 제한하는 림프홈 모드를 실행하도록 구성되어 있다는 것이다.
청구항 6의 발명은, 청구항 5에 기재한 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 림프홈 모드의 실행 후에는 상기 엔진을 재기동시켜도 상기 림프홈 모드 이외의 모드로 이행 불가능하게 구성되어 있다는 것이다.
청구항 7의 발명은, 청구항 5에 기재한 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 림프홈 모드의 실행 중에 있어서 상기 엔진에 있어서의 현상(現狀)의 회전 속도 및 토크가 상기 상한 역치보다 큰 경우에는 상기 엔진의 회전 속도 및 토크를 상기 상한 역치까지 서서히 저하시키도록 구성되어 있다는 것이다.
청구항 8의 발명은, 청구항 5~7 중 어느 하나에 기재한 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 배기가스 정화 장치 내의 배기가스 온도가 이상 온도 이상일 경우에 작동하는 이상 고온 통지 수단을 구비하고 있다는 것이다.
청구항 9의 발명은, 청구항 1에 기재한 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 규정 수준 이상이 되면 작동하는 재생 예고 수단과, 상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드의 실행을 허가하는 재생 허가 입력 수단을 구비하고 있고, 상기 재생 예고 수단의 작동 하에서 상기 재생 허가 입력 수단의 허가 조작을 하고 있으면 상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드를 실행하도록 구성되어 있다는 것이다.
청구항 10의 발명은, 청구항 9에 기재한 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드의 실행 중에 있어서 상기 엔진의 아이들링 상태에서는 상기 엔진의 회전 속도를 로우 아이들 회전 속도보다 높게 하도록 구성되어 있다는 것이다.
청구항 11의 발명은, 청구항 10에 기재한 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드의 실행 중에 있어서 상기 아이들링 상태에서의 상기 엔진의 회전 속도는 상기 로우 아이들 회전 속도보다 높은 하이 아이들 회전 속도라고 하는 것이다.
청구항 12의 발명은 청구항 9~11 중 어느 하나에 기재한 배기가스 정화 시스템에 있어서 상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드의 실행 후에 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 개선된 경우에는 통상 운전 모드로 리턴되도록 구성되어 있다는 것이다.
(발명의 효과)
청구항 1의 발명에 의하면, 커먼레일식 엔진의 배기 경로에 배치된 배기가스 정화 장치와, 상기 엔진의 흡배기계에 배치된 흡기 스로틀 장치 및 배기 스로틀 장치 중 적어도 한쪽을 구비하고 있고, 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 규정 수준 이상이 되면 상기 흡기 스로틀 장치 및 상기 배기 스로틀 장치 중 적어도 한쪽을 작동시킴으로써 상기 엔진으로부터의 배기가스 온도를 상승시키는 보조 재생 모드를 실행하는 한편, 상기 보조 재생 모드를 실행해도 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 개선되지 않은 경우에는 포스트 분사에 의해 연료를 상기 배기가스 정화 장치 내로 공급하는 강제 재생 모드를 실행하도록 구성되어 있기 때문에, 통상의 운전 상황 하에서 상기 배기가스 정화 장치에 막힘이 발생한 경우에는 상기 흡기 스로틀 장치 및 상기 배기 스로틀 장치 중 적어도 한쪽을 사용한 흡기량이나 배기량의 제한에 의해 상기 엔진의 출력을 증대시켜서 상기 엔진으로부터의 배기가스 온도를 상승시킨다. 그리고, 상기 보조 재생 모드를 실행해도 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 개선되지 않을 경우에는 포스트 분사에 의해 상기 배기가스 정화 장치 내로 연료를 공급해 연소시킴으로써 상기 배기가스 정화 장치 내의 배기가스 온도를 상승시킨다.
즉, 상기 보조 재생 모드에서는 상기 엔진으로부터의 배기가스 온도를 상승시키는데 비하여, 상기 강제 재생 모드에서는 상기 배기가스 정화 장치 내의 배기가스 온도를 국소적으로 상승시키므로 상기 보조 재생 모드의 경우에 비하여 상기 강제 재생 모드에서는 상기 배기가스 정화 장치 내의 입자상 물질을 강제적으로 또한 효율적으로 연소 제거할 수 있다. 또한, 통상의 운전 상황 하에서 상기 배기가스 정화 장치에 막힘이 발생한 경우에는 상기 보조 재생 모드를 실행하므로 상기 강제 재생 모드의 실행 빈도, 즉 포스트 분사의 실행 빈도를 낮게 할 수 있다. 이 때문에, 연비 악화를 억제할 수 있음과 아울러 엔진 오일 희석에 기인하는 상기 엔진의 내구성 악화를 억제할 수 있다는 효과를 얻는다.
청구항 2의 발명에 의하면, 상기 엔진의 누적 구동 시간이 미리 설정된 설정 시간 이상이면 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태에 관계없이 상기 강제 재생 모드로 이행하도록 구성되어 있기 때문에, 청구항 1의 경우와 마찬가지로 상기 강제 재생 모드의 실행 빈도, 즉 포스트 분사의 실행 빈도를 낮게 할 수 있다. 이 때문에, 연비 악화를 억제할 수 있음과 아울러 엔진 오일 희석에 기인하는 상기 엔진의 내구성 악화를 억제할 수 있다는 효과를 얻는다. 또한, 예를 들면 상기 배기가스 정화 장치 내의 차압을 이용하여 입자상 물질의 퇴적량을 추정하는 경우에는 상기 강제 재생 모드의 실행에 의해 누적된 상기 퇴적량(추정량)의 어긋남을 상기 설정 시간마다 리셋할 수 있기 때문에 상기 배기가스 정화 장치의 재생에 관한 제어의 신뢰성을 확보할 수 있다는 이점도 있다.
청구항 3의 발명에 의하면, 상기 강제 재생 모드의 실행 후에는 상기 엔진의 누적 구동 시간을 리셋한 후에 새롭게 계측 개시하도록 구성되어 있기 때문에, 예를 들면 상기 누적 구동 시간의 리셋 조작을 오퍼레이터가 행할 필요는 없고, 오퍼레이터의 조작의 수고를 덜어서 상기 강제 재생 모드의 상기 설정 시간마다의 실행을 원활하게 할 수 있다는 효과를 얻는다.
청구항 4의 발명에 의하면, 상기 강제 재생 모드를 실행해도 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 개선되지 않을 경우에는 포스트 분사에 의해 연료를 상기 배기가스 정화 장치 내로 공급하고 또한 상기 엔진의 회전 속도를 소정값으로 유지하는 긴급 재생 모드를 실행하도록 구성되어 있기 때문에, 상기 배기가스 정화 장치 내의 입자상 물질이 폭주 연소를 초래할 수도 있는 과퇴적의 상태까지 증가하는 것을 방지할 수 있어, 상기 배기가스 정화 장치 내에서 입자상 물질의 폭주 연소가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 입자상 물질의 과퇴적에 기인하는 상기 배기가스 정화 장치나 상기 엔진의 고장을 미연에 방지할 수 있다는 효과를 얻는다.
청구항 5의 발명에 의하면, 상기 긴급 재생 모드의 실행 후에 상기 배기가스 정화 장치 내의 배기가스 온도가 이상 온도 이상이 되면 상기 엔진의 회전 속도 및 토크의 상한 역치, 및 상기 엔진의 구동 가능 시간을 제한하는 림프홈 모드를 실행하도록 구성되어 있기 때문에, 상기 배기가스 정화 장치 내에서 입자상 물질의 폭주 연소가 발생했다고 생각되는 상태에서는 상기 림프홈 모드의 실행에 의해 상기 엔진을 필요 최저한의 구동 상태로 유지하게 된다. 즉, 상기 엔진을 탑재한 작업기에 필요 최저한의 주행 기능을 확보할 수 있다. 따라서, 상기 배기가스 정화 장치의 파손(용손)이나 과도한 에미션 배출을 방지하면서 상기 작업기를 예를 들면 작업 장소로부터 탈출시키거나 판매점·서비스 센터로 이동시키거나 할 수 있어 상기 작업기를 안전한 장소까지 피난시킬 수 있게 된다.
청구항 6의 발명에 의하면, 상기 림프홈 모드의 실행 후에는 상기 엔진을 재기동시켜도 상기 림프홈 모드 이외의 모드로 이행 불가능하게 구성되어 있기 때문에, 상기 림프홈 모드를 일단 실행하면 상기 배기가스 정화 장치의 손상 가능성은 높지만, 예를 들면 판매점·서비스 센터에서 반드시 점검 정비하는 것이 필요하게 된다. 이 때문에, 상기 배기가스 정화 장치를 손상 상태에서 사용할 우려를 회피할 수 있어 과도한 에미션 배출을 방지할 수 있다는 이점이 있다.
청구항 7의 발명에 의하면, 상기 림프홈 모드의 실행 중에 있어서 상기 엔진에 있어서의 현상의 회전 속도 및 토크가 상기 상한 역치보다 큰 경우에는 상기 엔진의 회전 속도 및 토크를 상기 상한 역치까지 서서히 저하시키도록 구성되어 있기 때문에, 상기 림프홈 모드로 이행했을 경우에 상기 회전 속도 및 상기 토크가 급격하게 변화(저하)하는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 상기 림프홈 모드 실행시에 있어서의 오퍼레이터의 위화감을 없애 오퍼레이터가 대응할 수 없게 엔진 스톨을 초래한다는 문제를 회피할 수 있다는 효과를 얻는다.
청구항 8의 발명에 의하면, 상기 배기가스 정화 장치 내의 배기가스 온도가 이상 온도 이상일 경우에 작동하는 이상 고온 통지 수단을 구비하고 있기 때문에, 상기 이상 고온 통지 수단의 통지에 의해 오퍼레이터에게 배기가스 온도 이상(폭주 연소)을 알릴 수 있어, 상기 배기가스 정화 장치의 용손과 같은 피해의 확대를 방지하는데 도움이 된다는 효과를 얻는다.
청구항 9의 발명에 의하면, 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 규정 수준 이상이 되면 작동하는 재생 예고 수단과, 상기 재생 장치의 작동을 허가하는 재생 허가 입력 수단을 구비하고 있고, 상기 재생 예고 수단의 작동 하에서 상기 재생 허가 입력 수단의 허가 조작을 하고 있으면 상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드를 실행하도록 구성되어 있기 때문에, 상기 재생 허가 입력 수단의 허가 조작을 하지 않음으로써 상기 배기가스 정화 장치의 재생 동작을 금지할 수 있다. 즉, 엔진 탑재 대상의 작업기의 상태 등에 따라 오퍼레이터의 의사에 의해 상기 배기가스 정화 장치의 재생 동작을 금지할 수 있다. 이 때문에, 상기 배기가스 정화 장치의 입자상 물질 포집 능력을 회복시키는 재생 제어를 실행할 수 있는 것이면서 오퍼레이터가 엔진 소리를 의지하여 실행하는 치밀 작업을 원활하게 행할 수 있다. 즉, 상기 치밀 작업을 저해할 수도 있는 상기 배기가스 정화 장치 재생 동작의 결점을 없앨 수 있다는 효과를 얻는다.
청구항 10의 발명에 의하면, 상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드의 실행 중에 있어서 상기 엔진의 아이들링 상태에서는 상기 엔진의 회전 속도를 로우 아이들 회전 속도보다 높게 하도록 구성되어 있기 때문에 상기 엔진으로부터의 배기가스 온도를 고온의 상태로 유지하기 쉬워진다. 이 때문에, 상기 배기가스 정화 장치 재생 동작의 실행 횟수를 적게 하거나 실행 시간을 짧게 하거나 할 수 있어 상기 배기가스 정화 장치 재생의 효율화를 도모할 수 있음과 아울러 연비 악화의 억제에도 기여한다는 효과를 얻는다.
청구항 11의 발명에 의하면, 상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드의 실행 중에 있어서 상기 아이들링 상태에서의 상기 엔진의 회전 속도는 상기 로우 아이들 회전 속도보다 높은 하이 아이들 회전 속도이기 때문에, 상기 엔진으로부터의 배기가스 온도를 보다 고온인 상태로 할 수 있게 된다. 따라서, 한층더 상기 배기가스 정화 장치 재생의 효율화를 촉진할 수 있다는 효과를 얻는다.
청구항 12의 발명에 의하면, 상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드의 실행 후에 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 개선된 경우에는 통상 운전 모드로 리턴되도록 구성되어 있기 때문에, 오퍼레이터가 예를 들면 모드 변경을 위한 리턴 조작 등을 할 필요가 없다. 따라서, 수고를 덜어서 오퍼레이터의 조작 부담을 경감할 수 있다는 효과를 얻는다.
도 1은 제 1 실시형태에 있어서의 엔진의 연료계통 설명도이다.
도 2는 엔진 및 배기가스 정화 장치의 관계를 나타내는 기능 블럭도이다.
도 3은 연료의 분사 타이밍을 설명하는 도면이다.
도 4는 출력 특성 맵의 설명도이다.
도 5는 계기 패널의 설명도이다.
도 6은 DPF 재생 제어의 흐름을 나타내는 흐름도의 전반부이다.
도 7은 DPF 재생 제어의 흐름을 나타내는 흐름도의 후반부이다.
도 8은 인터럽션 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 제 2 실시형태에 있어서의 엔진의 연료계통 설명도이다.
도 10은 계기 패널의 설명도이다.
도 11은 DPF 재생 제어의 흐름을 나타내는 흐름도의 전반부이다.
도 12는 DPF 재생 제어의 흐름을 나타내는 흐름도의 후반부이다.
도 13은 인터럽션 처리를 나타내는 흐름도이다.
이하에, 본원 발명을 구체화한 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.
(1). 제 1 실시형태에 있어서의 엔진 및 그 주변의 구조
도 1~도 8은 본원 발명의 제 1 실시형태를 나타내고 있다. 우선, 도 1 및 도 2를 참조하면서 엔진(70) 및 그 주변의 구조를 설명한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 엔진(70)은 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(도시 생략)가 접속된다.
도 1에 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 기통으로 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 3에 나타내는 바와 같이, 커먼레일 시스템(117)은 상사점(TDC)을 사이에 두고 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 시기에 NOx 및 소음의 저감을 목적으로 해서 소량의 파일롯 분사(B)를 실행하거나, 상사점 직전의 크랭크 각도(θ2)의 시기에 소음 저감을 목적으로 해서 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 해서 애프터 분사(D) 및 포스트 분사(E)를 실행하거나 하도록 구성되어 있다.
또한, 도 1에 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)로 배출된 배기가스는 배기관(77), 배기 스로틀 장치(82) 및 DPF(50)를경유해서 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(soot filter)(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(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) 순으로 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.
(2). 엔진의 제어 관련 구성
이어서, 도 1, 도 3 및 도 4 등을 참조하면서 엔진(70)의 제어 관련 구성을 설명한다. 도 1에 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[크랭크축(74)의 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), 액셀 조작구(도시생략)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), 후술하는 긴급 재생 모드의 실행의 가부를 선택 조작하는 재생 허가 입력 수단으로서의 긴급 스위치(21), 차압 센서(68)[상류측 배기압 센서(68a) 및 하류측 배기압 센서(68b)], DPF(50) 내의 배기가스 온도를 검출하는 DPF 온도 센서(26), DPF(50) 재생 동작을 금지하는 재생 금지 입력 수단으로서의 재생 금지 버튼(27), 및 작업기를 제동 상태로 유지 조작하는 주차 브레이크 조작 수단(29)의 온오프 상태(제동 상태인지의 여부)를 검출하는 주차 브레이크 검출 수단(30) 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 그을음이나 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), DPF(50) 재생 동작에 따라 점등하는 재생 램프(24), 및 재생 금지 버튼(27)의 누름 조작(금지 조작) 중에 작동하는 재생 금지 통지 수단으로서의 재생 금지 램프(28)가 접속되어 있다. 각 램프(22~24, 28)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 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 5에 나타내는 바와 같이 긴급 스위치(21), 재생 금지 버튼(27) 및 각 램프(22~24, 28)는 엔진(70) 탑재 대상인 작업기에 있는 계기 패널(40)에 설치되어 있다.
긴급 스위치(21)는 얼터네이트 동작 타입의 것이다. 즉, 긴급 스위치(21)는 1회 누르면 그 누른 위치에서 로크되고, 다시 1회 누르면 원래의 위치로 리턴하는 로크형의 푸쉬 스위치이다. 후술하는 리셋 재생 모드를 실행해도 DPF(50)의 막힘 상태가 개선되지 않은 경우에 있어서 긴급 스위치(21)를 누르고 있으면 후술하는 긴급 재생 모드로 이행할 수 있도록 구성되어 있다. 재생 금지 버튼(27)은 모멘터리 동작 타입의 것이다. 즉, 재생 금지 버튼(27)은 1회의 누름으로 1개의 ON 펄스 신호를 발하는 논로크 타입의 푸쉬 스위치이다. 오퍼레이터가 재생 금지 버튼(27)을 누르고 있는 동안에는 엔진(70)에 있어서의 현상의 구동 상태를 유지하고, 자동 보조 재생 모드 및 리셋 재생 모드의 실행을 금지하도록 구성되어 있다. 오퍼레이터가 재생 금지 버튼(27)을 누르고 있는 동안에는 배기가스 온도가 상승하는 엔진(70)의 강제 구동 및 포스트 분사가 되지 않는 것이다.
ECU(11)의 EEPROM(33)에는 엔진(70)의 회전 속도(N)와 토크(T)(부하)의 관계를 나타내는 출력 특성 맵(M)(도 3 참조)이 미리 기억되어 있다. 출력 특성 맵(M)은 실험 등으로 구해진다. 도 3에 나타내는 출력 특성 맵(M)에서는 회전 속도(N)를 가로축에, 토크(T)를 세로축에 도시하고 있다. 출력 특성 맵(M)은 상방을 향해 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 것이 된다. 도 3에 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.
(3). DPF 재생 제어의 형태
이어서, 도 6~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 배기가스 온도를 자동적으로 상승시키는 자동 보조 재생 모드와, 포스트 분사(E)에 의해 DPF(50) 내에 연료를 공급하는 리셋 재생 모드(강제 재생 모드라고 해도 된다)와, 포스트 분사(E)에 의해 DPF(50) 내에 연료를 공급함과 아울러 엔진(70)의 회전 속도(N)를 하이 아이들 회전 속도로 유지하는 긴급 재생 모드와, 엔진(70)을 필요 최저한의 구동 상태로 하는(작업기에 필요 최저한의 주행 기능을 확보시키는) 림프홈 모드가 있다.
자동 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 증대시켜 엔진(70)으로부터의 배기가스 온도를 상승시킨다. 그 결과, DPF(50)[매연 필터(54)] 내의 PM을 연소 제거할 수 있게 된다.
리셋 재생 모드(강제 재생 모드)는 자동 보조 재생 모드를 실행해도 DPF(50)의 막힘 상태가 개선되지 않은(PM이 잔류하는) 경우나, 엔진(70)의 누적 구동 시간(Te)이 설정 시간(T0)(예를 들면 약 100시간 정도)을 초과했을 경우에 실행되는 것이다. 상기 리셋 재생 모드에서는 포스트 분사(E)에 의해 DPF(50) 내에 연료를 공급하고, 상기 연료를 디젤 산화 촉매(53)로 연소시킴으로써 DPF(50) 내의 배기가스 온도를 상승시킨다(약 560℃ 정도). 그 결과, DPF(50)[매연 필터(54)] 내의 PM을 강제적으로 연소 제거할 수 있게 된다.
긴급 재생 모드는 리셋 재생 모드를 실행해도 DPF(50)의 막힘 상태가 개선되지 않은 경우에 실행되는 것이다. 상기 긴급 재생 모드에서는 상술한 리셋 재생 모드의 제어 상태[포스트 분사(E)의 실행]에 추가하여 엔진(70)의 회전 속도(N)를 하이 아이들 회전 속도(최고 회전 속도)로 유지함으로써 엔진(70)으로부터의 배기가스 온도를 상승시킨 후에 DPF(50) 내에서도 포스트 분사(E)로 배기가스 온도를 상승시킨다(약 600℃ 정도). 그 결과, 리셋 재생 모드보다 더욱 좋은 조건 하에서 DPF(50)[매연 필터(54)] 내의 PM을 강제적으로 연소 제거할 수 있게 된다.
림프홈 모드는 긴급 재생 모드를 실행해도 DPF(50)의 막힘 상태가 개선되지 않고 PM이 과퇴적(PM이 폭주 연소할 가능성이 높은 상태)으로 되어 있는 경우나, DPF(50) 내에서 PM의 폭주 연소가 발생해버렸을 경우에 실행되는 것이다. 상기 림프홈 모드에서는 엔진(70) 출력[회전 속도(N) 및 토크(T)]의 상한, 및 엔진(70)의 구동 가능 시간을 제한함으로써 엔진(70)을 필요 최저한의 구동 상태로 유지한다. 그 결과, 작업기를 예를 들면 작업 장소로부터 탈출시키거나 판매점·서비스 센터로 이동시키거나 할 수 있다. 즉, 작업기에 필요 최저한의 주행 기능을 확보할 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 6~도 8에 나타내는 바와 같이, 이들 각 모드는 ECU(11)의 지령에 의거해 실행된다. 즉, 도 6~도 8의 흐름도에서 나타내는 알고리즘은 EEPROM(33)에 기억되어 있다. 그리고, 상기 알고리즘을 RAM(34)에 호출한 후에 CPU(31)에서 처리함으로써 상술한 각 모드가 실행되게 된다. 대략적으로 서술하면 도 6에 나타내는 S01~S06의 스텝이 통상 운전 모드에 상당하고, S08의 스텝이 자동 보조 재생 모드에 상당한다. 도 6에 나타내는 S16의 스텝이 리셋 재생 모드에 상당하고, 도 7에 나타내는 S22의 스텝이 긴급 재생 모드에 상당한다. 그리고, 도 7에 나타내는 S26의 스텝이 림프홈 모드에 상당한다.
도 6 및 도 7의 흐름도에 나타내는 바와 같이, DPF(50) 재생 제어에서는 우선 엔진(70)의 누적 구동 시간(Te)이 설정 시간(T0) 이상인지의 여부를 판별한다(S01). 이 단계에서는 통상 운전 모드가 실행되고 있다. 실시형태의 설정 시간(T0)은 예를 들면 약 100시간 정도로 설정된다. 또한, 엔진(70)의 누적 구동 시간(Te)은 엔진(70)이 구동되고 있는 동안에 ECU(11)에 있어서의 타이머(35)의 시간 정보를 이용하여 계측되고, EEPROM(33)에 격납·축적된다.
누적 구동 시간(Te)이 설정 시간(T0) 이상이면(S01 : YES) 후술하는 스텝 S11로 이행한다. 누적 구동 시간(Te)이 설정 시간(T0) 미만이면(S01 : NO) 이어서 차압 센서(68)로부터의 검출 결과에 의거해 DPF(50) 내의 PM 퇴적량을 추정하고, 상기 추정 결과가 규정량(규정 수준) 이상인지의 여부를 판별한다(S02). PM 퇴적량이 규정량 미만이라고 판단한 경우에는(S02 : NO) 스텝 S01로 리턴되어 통상 운전 모드를 속행한다. 실시형태의 규정량은 예를 들면 8g/l로 설정된다. PM 퇴적량이 규정량 이상이라고 판단한 경우에는(S02 : NO) 타이머(35)의 시간 정보에 의거한 계측을 개시해서 재생 램프(24)를 저속 점멸시킴으로써(S03) 오퍼레이터에게 DPF(50) 재생 동작(자동 보조 재생 모드)의 실행을 예고한다. 이 경우, 재생 램프(24)의 점멸 주파수는 예를 들면 1Hz로 설정된다.
이어서, 재생 금지 버튼(27)이 누름 조작(금지 조작) 중인지의 여부를 판별하고(S04), 누름 조작 중이면(S04 : ON) 재생 금지 램프(28)를 점등시키고(S05), 그 후 스텝 S03으로 리턴된다. 이 때문에, S03~S05의 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, 자동 보조 재생 모드로의 이행[DPF(50) 재생 동작, 또는 재생 장치의 작동이라고 해도 된다]이 금지되는 것이다. 또한, 재생 금지 버튼(27)을 누름 조작하고 있는 동안에는 재생 금지 램프(28)의 점등에 의해 DPF(50) 재생 동작(자동 보조 재생 모드)을 금지하고 있는 사실을 오퍼레이터의 시각에도 호소하고 있어 오퍼레이터의 주의를 확실하게 환기시키고 있다.
스텝 S04에 있어서 재생 금지 버튼(27)이 누름 조작 중이 아니라면(S04 : OFF) 재생 램프(24) 저속 점멸 개시로부터 소정 시간(예를 들면 10초) 경과했는지의 여부를 판별한다(S06). 소정 시간이 경과하여 있지 않으면(S06 : NO) 그대로 스텝 S03으로 리턴된다. 소정 시간이 경과했다면(S06 : YES) 재생 금지 램프(28)를 소등시키는 한편으로, 저속 점멸하고 있었던 재생 램프(24)를 점등시키고 나서(S07) 자동 보조 재생 모드를 실행한다(S08).
이와 같이 DPF(50) 재생 예고와 그 후의 DPF(50) 재생 통지(재생 장치 작동 중인 사실)를 재생 램프(24)의 명멸 형태를 다르게 함으로써 표시하면 DPF(50) 재생 예고에 의해 그 후에 발생하는 토크(T) 변동의 충격이나 엔진(70) 소리의 변화를 오퍼레이터는 미리 상정할 수 있다. 또한, DPF(50) 재생 통지에 의해 오퍼레이터는 DPF(50) 재생 동작으로의 이행도 간단하게 파악할 수 있다. 따라서, DPF(50) 재생 동작에 기인한 오퍼레이터의 위화감을 없앨 수 있다. 또한, 재생 램프(24)의 명멸 형태만으로 DPF(50) 재생 예고와 DPF(50) 재생 통지를 구별해서 인식할 수 있으므로 DPF(50) 재생 동작의 유무를 파악하기 쉽다. 또한, 재생 예고 수단 및 재생 통지 수단을 각각 설치할 필요가 없어 이러한 종류의 표시구의 비용 삭감에도 기여할 수 있다.
자동 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, 이에 따라 엔진(70) 출력을 증대시켜서 배기가스 온도를 상승시킨다. 그 결과, DPF(50) 내의 PM이 연소 제거되어 DPF(50)의 PM 포집 능력이 회복된다. 실시형태의 자동 보조 재생 모드는 예를 들면 약 20분 정도 실행되고, 상기 시간의 경과 후에 흡기 스로틀 장치(81)나 배기 스로틀 장치(82)의 개방도가 이것을 좁히기 전의 원래의 상태로 리턴된다.
자동 보조 재생 모드의 실행 후에는 다시 차압 센서(68)로부터의 검출 결과에 의거해 DPF(50) 내의 PM 퇴적량을 추정하고, 상기 추정 결과가 허용량 이하인지의 여부를 판별한다(S09). PM 퇴적량이 허용량 이하라고 판단한 경우에는(S09 : YES) 재생 램프(24)를 소등시켜서 자동 보조 재생 모드의 종료를 통지하고(S10), 스텝 S01로 리턴되어 통상 운전 모드를 실행한다. 실시형태의 허용량은 예를 들면 4g/l로 설정된다. PM 퇴적량이 허용량을 초과하고 있다고 판단한 경우에는(S09 : NO) 자동 보조 재생 모드를 실행했음에도 불구하고 DPF(50) 내의 PM이 충분히 제거되어 있지 않은(막힘 상태가 개선되지 않은) 상태에 있으므로 타이머(35)의 시간 정보에 의거한 계측을 개시하고 재생 램프(24)를 저속 점멸시키고(S11), 오퍼레이터에 DPF(50) 재생 동작(리셋 재생 모드)의 실행을 예고한다. 이 경우, 재생 램프(24)의 점멸 주파수는 자동 보조 재생 모드의 경우와 마찬가지로 예를 들면 1Hz로 설정된다.
이어서, 재생 금지 버튼(27)이 누름 조작 중인지의 여부를 판별하고(S12), 누름 조작 중이면(S04 : ON) 재생 금지 램프(28)를 점등시키고(S13), 그 후 스텝 S11로 리턴된다. 따라서, S11~S13의 스텝에서는 DPF(50)의 막힘 상태가 개선되지 않았음에도 불구하고 엔진(70)에 있어서의 현상의 구동 상태가 유지되고, 리셋 재생 모드로의 이행이 금지된다. 또한 이 경우도, 재생 금지 버튼(27)을 누름 조작하고 있는 동안에는 재생 금지 램프(28)의 점등에 의해 DPF(50) 재생 동작(리셋 재생 모드) 금지의 사실을 오퍼레이터의 시각에도 호소하고 있어 오퍼레이터의 주의를 확실하게 환기시키고 있다.
스텝 S12에 있어서, 재생 금지 버튼(27)이 누름 조작 중이 아니라면(S12 : OFF) 재생 램프(24) 저속 점멸 개시로부터 소정 시간(예를 들면 10초) 경과했는지의 여부를 판별한다(S14). 소정 시간이 경과하여 있지 않다면(S14 : NO) 그대로 스텝 S11로 리턴된다. 소정 시간이 경과했다면(S14 : YES) 재생 금지 램프(28)를 소등시키는 한편으로, 저속 점멸하고 있었던 재생 램프(24)를 점등시키고나서(S15) 리셋 재생 모드를 실행한다(S16).
리셋 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 제거되어 DPF(50)의 PM 포집 능력이 회복된다. 실시형태의 리셋 재생 모드는 예를 들면 약 30분 정도 실행되고, 상기 시간의 경과 후에 커먼레일 시스템(117)이 포스트 분사(E)를 행하지 않게 된다. 또한, 리셋 재생 모드를 실행하면 엔진(70)의 누적 구동 시간(Te)은 일단 리셋되고, 타이머(35)의 시간 정보를 이용하여 새롭게 계측된다.
리셋 재생 모드의 실행 후에는 DPF 온도 센서(26)에서 검출된 DPF(50) 내의 배기가스 온도(TP)가 미리 설정된 하한 온도(TP0) 이하인지의 여부를 판별한다(S17). 하한 온도(TP0)는 재생 경계 온도(예를 들면 300℃ 정도)를 하회하는 온도로 되어 있다. 즉, 하한 온도(TP0)로서는 PM이 산화 제거되지 않고 매연 필터(54)에 퇴적하는 재생 불능 온도가 채용된다. 실시형태의 하한 온도(TP0)는 예를 들면 약 250℃ 정도로 설정된다. DPF(50) 내의 배기가스 온도(TP)가 하한 온도(TP0)를 초과하고 있으면(S17 : NO) 스텝 S10으로 이행해서 재생 램프(24)를 소등시키고, 리셋 재생 모드의 종료를 통지한다. 그리고, 스텝 S01로 리턴되어 통상 운전 모드를 실행한다.
DPF(50) 내의 배기가스 온도(TP)가 하한 온도(TP0) 이하이면(S17 : YES) 리셋 재생 모드를 실행했음에도 불구하고 배기가스 온도가 상승하지 않고 DPF(50) 내의 PM이 제거되어 있지 않은(막힘 상태가 개선되지 않은) 상태에 있다. 그래서, 재생 램프(24)를 고속 점멸시키고(S18), 오퍼레이터에게 DPF(50) 재생 동작(긴급 재생 모드)의 실행을 예고한다. 이 경우, 재생 램프(24)의 점멸 주파수는 자동 보조 재생 모드 및 리셋 재생 모드의 경우와 다른 주파수로 설정된다. 예를 들면 긴급 재생 모드 예고용 재생 램프(24)의 점멸 주파수는 2Hz로 설정된다.
이어서, 긴급 스위치(21)와 주차 브레이크 조작 수단(29)의 양쪽이 온 상태인지의 여부를 판별한다(S19). 이것은 긴급 재생 모드에 있어서 엔진(70)의 회전 속도(N)를 대폭적으로 높이기 때문에 오퍼레이터가 의도해서 작업기의 주행 및 각종 작업을 정지시키지 않는 한 긴급 재생 모드로의 이행을 금지하는 것을 의도한 것이다. 긴급 스위치(21)와 주차 브레이크 조작 수단(29)의 양쪽이 온 상태라면(S19 : YES) 고속 점멸하고 있었던 재생 램프(24)를 점등시키고 나서(S21) 긴급 재생 모드를 실행한다(S22). 또한, 긴급 스위치(21)만의 온오프 상태를 판별하거나, 주차 브레이크 조작 수단(29)만의 온오프 상태를 판별하거나 해도 지장없다. 단, 긴급 스위치(21)와 주차 브레이크 조작 수단(29)의 양쪽이 구비됨으로써 긴급 재생 모드 실행에 대한 인터로크 구조(오작동 방지 구조)로서는 보다 효과를 발휘한다.
긴급 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 연소시킨다. 이것에 추가하여, 커먼레일 시스템(117)의 전자 제어로 각 기통에의 연료의 분사 상태를 조절하고, 엔진(70)의 회전 속도(N)를 하이 아이들 회전 속도(최고회전 속도)로 유지한다. 이 때문에, 엔진(70)으로부터의 배기가스 온도를 상승시킨 후에 DPF(50) 내에서도 포스트 분사(E)에 의해 배기가스 온도를 상승시키게 된다(약 600℃ 정도). 그 결과, 리셋 재생 모드보다 더욱 좋은 조건 하에서 DPF(50) 내의 PM을 강제적으로 연소 제거할 수 있고, DPF(50)의 PM 포집 능력을 회복시킬 수 있다. 실시형태의 긴급 재생 모드는 예를 들면 약 15분 정도 실행되고, 상기 시간의 경과 후에 커먼레일 시스템(117)이 포스트 분사(E)를 행하지 않게 됨과 아울러 각 기통에의 연료의 분사 상태를 조절하고, 엔진(70)의 회전 속도(N)를 하이 아이들 고정 전의 원래의 회전 속도로 되돌린다.
긴급 재생 모드의 실행 후에는 DPF 온도 센서(26)에서 검출된 DPF(50) 내의 배기가스 온도(TP)가 하한 온도(TP0) 이하인지의 여부를 판별한다(S23). DPF(50) 내의 배기가스 온도(TP)가 하한 온도(TP0)를 초과하고 있다면(S23 : NO) 스텝 S10으로 이행해서 재생 램프(24)를 소등시키고, 긴급 재생 모드의 종료를 통지한다. 그리고, 스텝 S01로 리턴되어 통상 운전 모드를 실행한다.
DPF(50) 내의 배기가스 온도(TP)가 하한 온도(TP0) 이하이면(S23 : YES) 리셋 재생 모드를 실행했음에도 불구하고 배기가스 온도가 상승하지 않고 DPF(50)의 막힘 상태가 개선되지 않은 PM 과퇴적의 상태에 있다. 이 경우에는 PM 폭주 연소의 가능성이 염려되기 때문에 림프홈 플래그(LF)를 셋팅하고 나서(LF=1, S24) 림프홈 모드를 실행한다(S25). 림프홈 모드에서는 상술한 바와 같이 엔진(70) 출력[회전 속도(N) 및 토크(T)]의 상한치(Nmx, Tmx), 및 엔진(70)의 구동 가능 시간(Tmx)을 제한함으로써 엔진(70)을 필요 최저한의 구동 상태로 유지한다. 그 결과, 작업기에 있어서 필요 최저한의 주행 기능을 확보할 수 있다.
또한, 림프홈 플래그(LF)는 과거에 림프홈 모드를 실행했는지 여부의 사실에 대응하는 것이고, ECU(11)에 통신 단말선을 통하여 접속되는 외부 툴(예를 들면 판매점·서비스 센터에 있다)을 사용하지 않는 한 리셋되지 않는 설정으로 되어 있다. 따라서, 일단 림프홈 모드를 실행했다면 판매점·서비스 센터에서 점검 정비해서 림프홈 플래그(LF)를 리셋하지 않으면 다른 모드로 리턴할 수 없게 하고 있는 것이다.
또한, 림프홈 모드에서는 엔진(70)에 있어서의 현상의 회전 속도(N) 및 토크(T)가 상한 역치(Nmx, Tmx)보다 클 경우에 엔진(70)의 회전 속도(N) 및 토크(T)를 상한 역치(Nmx, Tmx)까지 서서히 저하시키도록 설정되어 있다. 이 때문에, 림프홈 모드로 이행했을 경우에 회전 속도(N) 및 토크(T)가 급격하게 변화(저하)하는 것을 방지하여 림프홈 모드 실행시에 있어서의 오퍼레이터의 위화감을 없애 오퍼레이터가 대응할 수 없게 엔진 스톨을 초래한다는 문제를 회피할 수 있는 것이다.
그런데, 스텝 S19에 있어서 긴급 스위치(21)와 주차 브레이크 조작 수단(29)의 양쪽이 온 상태가 아니면(S19 : NO) 재생 램프(24) 고속 점멸 개시로부터 소정 시간(예를 들면 30분) 경과했는지의 여부를 판별한다(S20). 소정 시간이 경과하여 있지 않으면(S20 : NO) 그대로 스텝 S18로 리턴된다. 소정 시간이 경과하여 있다면(S20 : YES) 긴급 재생 모드를 실행해야 함에도 불구하고 그것을 태만히 하고 있기 때문에 DPF(50) 내는 PM 과퇴적의 상태에 있다고 해석된다. 그래서, 림프홈 플래그(LF)를 셋팅하고 나서(LF=1, S24) 림프홈 모드를 실행하게 된다(S25).
한편, 실시형태의 ECU(11)는 DPF(50) 재생 제어의 실행 중에 도 8에 나타내는 인터럽션 처리를 실행하도록 구성되어 있다. 상기 인터럽션 처리는 적당한 시간 간격으로 DPF 온도 센서(26)의 검출 결과를 체크한다는 것이다. 이 경우, 도 8의 흐름도에 나타내는 바와 같이 림프홈 플래그(LF)가 리셋되어 있는지의 여부를 판별하고(S31), 림프홈 플래그(LF)가 셋팅 상태이면(S31 : NO) 아직 림프홈 모드로부터 다른 모드로 리턴할 수 없는 상태이므로 스텝 S25로 이행하고, 림프홈 모드를 실행한다.
림프홈 플래그(LF)가 리셋 상태라면(S31 : YES) DPF 온도 센서(26)에서 검출된 DPF(50) 내의 배기가스 온도(TP)가 미리 설정된 이상 온도(TPex)를 초과하고 있는지의 여부를 판별하고(S32), 이상 온도(TPex)를 초과하고 있는 경우에(S32 : YES) 이상 고온 통지 수단으로서의 배기 온도 경고 램프(23)를 점등시키고 나서(S33) 림프홈 플래그(LF)를 셋팅한다(S34). 그리고, 스텝 S25로 이행해서 림프홈 모드를 실행하는 것이다. 실시형태의 이상 온도(TPex)는 예를 들면 약 800℃ 정도로 설정된다. DPF(50) 내의 배기가스 온도(TP)가 이상 온도(TPex)를 초과하는 상태란 과퇴적된 PM이 폭주 연소한 것으로 해석되고, 이 경우에는 DPF(50)가 파손(용손)되거나, 과잉의 에미션(대기오염물질)을 배출하거나 할 우려가 있다. 그래서, 신속하게 림프홈 모드로 이행시키는 것이다.
또한, 차압 센서(68)의 검출 결과로부터 이상 차압이 발생해 있는지의 여부를 판별하고, 이상 차압이 발생해 있는 경우에 림프홈 모드로 이행한다는 인터럽션 처리도 채용할 수 있다. 이상 차압이 발생하고 있는 경우에는 PM 폭주 연소의 가능성이 염려되는 PM 과퇴적 상태에 있다고 해석된다. 따라서, 이 경우도 신속하게 림프홈 모드로 이행시키는 것이 바람직한 것이다.
(4). 제 1 실시형태의 정리
상기 기재 및 도 1, 도 5 및 도 6으로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 엔진(70)의 배기 경로(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)와, 상기 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태가 규정 수준 이상이 되면 작동하는 재생 예고 수단(24)과, 상기 재생 장치(70, 81, 82, 117)가 작동 중인 취지를 통지하는 재생 통지 수단(24)을 구비하고 있고, 상기 재생 장치(70, 81, 82, 117)를 작동시키기 전에 상기 재생 예고 수단(24)이 작동하도록 구성되어 있기 때문에 상기 재생 예고에 의해 그 후에 발생하는 토크(T) 변동의 충격이나 상기 엔진(70) 소리의 변화를 오퍼레이터는 미리 상정할 수 있다. 또한, 상기 재생 통지에 의해 오퍼레이터는 상기 배기가스 정화 장치(50) 재생 동작으로의 이행도 간단하게 파악할 수 있다. 따라서, 상기 배기가스 정화 장치(50) 재생 동작에 기인하는 오퍼레이터의 위화감을 없앨 수 있다는 효과를 얻는다. 예를 들면, 오퍼레이터가 상기 엔진(70) 소리를 의지하여 실행하는 치밀 작업을 저해할 수도 있는 상기 배기가스 정화 장치(50) 재생 동작의 결점을 보완할 수 있게 된다.
상기 기재 및 도 1, 도 5 및 도 6으로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 재생 예고 수단(24) 및 상기 재생 통지 수단(24)은 단일 표시구(24)로 되어 있고, 재생 예고와 재생 통지를 다른 형태로 표시하도록 구성되어 있기 때문에 상기 단일 표시구를 사용한 것이면서 상기 다른 형태에 의해 상기 재생 예고와 상기 재생 통지를 구별해서 인식할 수 있게 된다. 이 때문에, 오퍼레이터가 상기 배기가스 정화 장치(50) 재생 동작의 유무를 파악하기 쉽다는 효과를 얻는다. 또한, 상기 재생 예고 수단(24) 및 상기 재생 통지 수단(24)을 각각 개별적으로 설치할 필요가 없어 이러한 종류의 표시구(24)의 비용 삭감에도 기여할 수 있다.
상기 기재 및 도 1, 도 5 및 도 6으로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 배기가스 정화 장치(50)의 재생 동작을 금지하는 재생 금지 입력 수단(27)을 구비하고 있고, 상기 재생 금지 입력 수단(27)의 금지 조작 중에는 상기 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태에 관계없이 상기 재생 장치(70, 81, 82, 117)를 작동시키지 않도록[상기 배기가스 정화 장치(50)의 재생 동작을 금지하도록) 구성되어 있기 때문에 상기 엔진(70) 탑재 대상의 작업기의 상태 등에 따라 오퍼레이터의 의사에 의해 상기 배기가스 정화 장치(50)의 재생 동작을 금지할 수 있다. 이 때문에, 상기 배기가스 정화 장치(50)의 입자상 물질 포집 능력을 회복시키는 재생 제어를 자동적으로 실행할 수 있는 것이면서 오퍼레이터가 상기 엔진(70) 소리를 의지하여 실행하는 치밀 작업을 원활하게 행할 수 있다는 효과를 얻는다. 즉, 상기 치밀 작업을 저해할 수도 있는 상기 배기가스 정화 장치(50) 재생 동작의 결점을 없앨 수 있는 것이다.
상기 기재 및 도 1, 도 5 및 도 6으로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 재생 금지 입력 수단(27)의 금지 조작 중에 작동하는 재생 금지 통지 수단(28)을 구비하고 있기 때문에, 상기 재생 금지 입력 수단(27)을 금지 조작하고 있는 동안에는 상기 재생 금지 통지 수단(28)의 통지에 의해 상기 배기가스 정화 장치(50) 재생 동작을 금지하고 있는 사실을 오퍼레이터의 시각에도 호소할 수 있어 오퍼레이터의 주의를 확실하게 환기시킬 수 있다. 상기 재생 금지 통지 수단(28)의 상태를 확인함으로써 재생 금지 중인지의 여부를 용이하게 확인할 수 있다는 이점도 있다.
상기 기재 및 도 1, 도 6 및 도 7로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 커먼레일식 엔진(70)의 배기 경로(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, 포스트 분사(E)에 의해 연료를 상기 배기가스 정화 장치(50) 내에 공급하는 리셋 재생 모드를 실행해도 상기 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태가 개선되지 않은 경우에는 포스트 분사(E)에 의해 연료를 상기 배기가스 정화 장치(50) 내에 공급하고 또한 상기 엔진(70)의 회전 속도(N)를 소정값(하이 아이들 회전 속도)으로 유지하는 긴급 재생 모드를 실행하도록 구성되어 있기 때문에, 상기 배기가스 정화 장치(50) 내의 입자상 물질이 폭주 연소를 초래할 수도 있는 과퇴적의 상태까지 증가하는 것을 방지할 수 있어 상기 배기가스 정화 장치(50) 내에서 입자상 물질의 폭주 연소가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 입자상 물질의 과퇴적에 기인하는 상기 배기가스 정화 장치(50)나 상기 엔진(70)의 고장을 미연에 방지할 수 있다.
상기 기재 및 도 1 및 도 5~도 7로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태가 규정 수준 이상이 되면 작동하는 재생 예고 수단(24)과, 상기 재생 장치(70, 81, 82, 117)의 작동을 허가하는 재생 허가 입력 수단(221)을 구비하고 있고, 상기 리셋 재생 모드를 실행해도 상기 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태가 개선되지 않은 경우에는 상기 재생 예고 수단(24)을 작동시키고, 상기 재생 예고 수단(24)의 작동 하에서 상기 재생 허가 입력 수단(221)의 허가 조작을 하고 있다면 상기 긴급 재생 모드를 실행하도록 구성되어 있기 때문에 오퍼레이터의 의사가 없으면 상기 긴급 재생 모드를 실행하지 않게 된다. 이 때문에, 상기 엔진(70)의 회전 속도(N)가 대폭적으로 상승하는 상기 긴급 재생 모드에 있어서 토크(T) 변동의 충격이나 상기 엔진(70) 소리의 변화를 오퍼레이터가 미리 상정할 수 있다. 따라서, 예를 들면 상기 엔진 탑재 대상의 작업기가 급격하게 가속하거나 하는 예측하지 못한 사태의 초래를 회피할 수 있다.
상기 기재 및 도 1 및 도 6~도 8로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 엔진(70)을 탑재한 작업기를 제동 상태로 유지 조작하는 주차 브레이크 조작 수단(29)을 구비하고 있고, 상기 주차 브레이크 조작 수단(29)의 제동 조작을 하고 있지 않은 경우에는 상기 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태 및 상기 재생 허가 입력 수단(221)의 조작 상태에 관계없이 상기 긴급 재생 모드를 실행하지 않도록 구성되어 있기 때문에 오퍼레이터가 의도해서 상기 작업기의 주행 및 각종 작업을 정지시키지 않는 한 상기 긴급 재생 모드로의 이행을 금지할 수 있다. 이 때문에, 상기 엔진(70)의 회전 속도(N)가 대폭 상승하는 상기 긴급 재생 모드에 있어서, 예를 들면 상기 작업기가 급격하게 가속하거나 하는 예측하지 못한 사태의 초래를 확실하게 회피할 수 있다. 즉, 상기 긴급 재생 모드 실행에 대한 인터로크 구조(오작동 방지 구조)로서 보다 높은 효과를 발휘할 수 있다.
상기 기재 및 도 1 및 도 6~도 8로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 긴급 재생 모드의 실행 후에 상기 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태가 개선된 경우에는 통상 운전 모드로 리턴되도록 구성되어 있기 때문에 오퍼레이터가 예를 들면 모드 변경을 위한 리턴 조작 등을 할 필요가 없다. 따라서, 수고를 덜어 오퍼레이터의 조작 부담을 경감할 수 있다.
상기 기재 및 도 1, 도 7 및 도 8로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 긴급 재생 모드의 실행 후에 상기 배기가스 정화 장치(50) 내의 배기가스 온도(TP)가 이상 온도(TPex) 이상이 되면 상기 엔진(70)의 회전 속도(N) 및 토크(T)의 상한 역치(Nmx, Tmx), 및 상기 엔진(70)의 구동 가능 시간을 제한하는 림프홈 모드를 실행하도록 구성되어 있기 때문에, 상기 배기가스 정화 장치(50) 내에서 입자상 물질의 폭주 연소가 발생했다고 생각되는 상태에서는 상기 림프홈 모드의 실행에 의해 상기 엔진(70)을 필요 최저한의 구동 상태로 유지하게 된다. 즉, 상기 엔진을 탑재한 작업기에 필요 최저한의 주행 기능을 확보할 수 있다. 따라서, 상기 배기가스 정화 장치(50)의 파손(용손)이나 과도한 에미션 배출을 방지하면서 상기 작업기를 예를 들면 작업 장소에서 탈출시키거나 판매점·서비스 센터로 이동시키거나 할 수 있어 상기 작업기를 안전한 장소까지 피난시킬 수 있게 된다.
상기 기재 및 도 1, 도 7 및 도 8로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 림프홈 모드의 실행 후에는 상기 엔진(70)을 재기동시켜도 상기 림프홈 모드 이외의 모드로 이행 불가능하게 구성되어 있기 때문에 상기 림프홈 모드를 일단 실행하면 상기 배기가스 정화 장치(50)의 손상 가능성은 높지만, 예를 들면 판매점·서비스 센터에서 반드시 점검 정비하는 것이 필요하게 된다. 이 때문에, 상기 배기가스 정화 장치(50)를 손상 상태에서 사용할 우려를 회피할 수 있어 과도한 에미션 배출을 방지할 수 있다는 이점이 있다.
상기 기재 및 도 1, 도 7 및 도 8로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 림프홈 모드의 실행 중에 있어서 상기 엔진(70)에 있어서의 현상의 회전 속도(N) 및 토크(T)가 상기 상한 역치(Nmx, Tmx)보다 큰 경우에는 상기 엔진(70)의 회전 속도(N) 및 토크(T)를 상기 상한 역치(Nmx, Tmx)까지 서서히 저하시키도록 구성되어 있기 때문에 상기 림프홈 모드로 이행했을 경우에 상기 회전 속도(N) 및 상기 토크(T)가 급격하게 변화(저하)하는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 상기 림프홈 모드 실행시에 있어서의 오퍼레이터의 위화감을 없애 오퍼레이터가 대응할 수 없게 엔진 스톨을 초래한다는 문제를 회피할 수 있다는 효과를 얻는다.
상기 기재 및 도 1, 도 7 및 도 8로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 배기가스 정화 장치(50) 내의 배기가스 온도(TP)가 이상 온도(TPex) 이상일 경우에 작동하는 이상 고온 통지 수단(23)을 구비하고 있기 때문에, 상기 이상 고온 통지 수단(23)의 통지에 의해 오퍼레이터에게 배기가스 온도 이상(폭주 연소)을 알릴 수 있어 상기 배기가스 정화 장치(50)의 용손과 같은 피해의 확대를 방지하는데 도움이 된다는 효과를 얻는다.
상기 기재 및 도 1 및 도 6으로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 커먼레일식 엔진(70)의 배기 경로(77)에 배치된 배기가스 정화 장치(50)와, 상기 엔진(70)의 흡배기계(76, 77)에 배치된 흡기 스로틀 장치(81) 및 배기 스로틀 장치(82) 중 적어도 한쪽을 구비하고 있고, 상기 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태가 규정 수준 이상이 되면 상기 흡기 스로틀 장치(81) 및 상기 배기 스로틀 장치(82) 중 적어도 한쪽을 작동시킴으로써 상기 엔진(70)으로부터의 배기가스 온도를 상승시키는 보조 재생 모드를 실행하는 한편, 상기 보조 재생 모드를 실행해도 상기 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태가 개선되지 않은 경우에는 포스트 분사(E)에 의해 연료를 상기 배기가스 정화 장치(50) 내에 공급하는 강제 재생 모드를 실행하도록 구성되어 있기 때문에, 통상의 운전 상황 하에서 상기 배기가스 정화 장치(50)에 막힘이 발생한 경우에는 상기 흡기 스로틀 장치(81) 및 상기 배기 스로틀 장치(82) 중 적어도 한쪽을 사용한 흡기량이나 배기량의 제한에 의해 상기 엔진(70)의 출력을 증대시켜서 상기 엔진(70)으로부터의 배기가스 온도를 상승시킨다. 그리고, 상기 보조 재생 모드를 실행해도 상기 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태가 개선되지 않은 경우에는 포스트 분사(E)에 의해 상기 배기가스 정화 장치(50) 내에 연료를 공급해 연소시킴으로써 상기 배기가스 정화 장치(50) 내의 배기가스 온도를 상승시킨다.
즉, 상기 보조 재생 모드에서는 상기 엔진(70)으로부터의 배기가스 온도를 상승시키는데 비하여, 상기 강제 재생 모드에서는 상기 배기가스 정화 장치(50) 내의 배기가스 온도를 국소적으로 상승시키므로 상기 보조 재생 모드의 경우에 비하여 상기 강제 재생 모드에서는 상기 배기가스 정화 장치(50) 내의 입자상 물질을 강제적으로 또한 효율적으로 연소 제거할 수 있다. 또한, 통상의 운전 상황 하에서 상기 배기가스 정화 장치(50)에 막힘이 발생한 경우에는 상기 보조 재생 모드를 실행하므로 상기 강제 재생 모드의 실행 빈도, 즉 포스트 분사(E)의 실행 빈도를 낮게 할 수 있다. 이 때문에, 연비 악화를 억제할 수 있음과 아울러 엔진 오일 희석에 기인하는 상기 엔진(70)의 내구성 악화를 억제할 수 있다는 효과를 얻는다.
상기 기재 및 도 1 및 도 6으로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 엔진(70)의 누적 구동 시간(Te)이 미리 설정된 설정 시간(T0) 이상이면 상기 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태에 관계없이 상기 강제 재생 모드로 이행하도록 구성되어 있기 때문에, 청구항 1의 경우와 마찬가지로 상기 강제 재생 모드의 실행 빈도, 즉 포스트 분사(E)의 실행 빈도를 낮게 할 수 있다. 이 때문에, 연비 악화를 억제할 수 있음과 아울러 엔진 오일 희석에 기인하는 상기 엔진(70)의 내구성 악화를 억제할 수 있다는 효과를 얻는다. 또한, 예를 들면 상기 배기가스 정화 장치(50) 내의 차압을 이용하여 입자상 물질의 퇴적량을 추정할 경우에는 상기 강제 재생 모드의 실행에 의해 누적된 상기 퇴적량(추정량)의 어긋남을 상기 설정 시간(T0)마다 리셋할 수 있기 때문에 상기 배기가스 정화 장치(50)의 재생에 관한 제어의 신뢰성을 확보할 수 있다는 이점도 있다.
상기 기재 및 도 1 및 도 6으로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 강제 재생 모드의 실행 후에는 상기 엔진(70)의 누적 구동 시간(Te)을 리셋하고 나서 새롭게 계측 개시하도록 구성되어 있기 때문에, 예를 들면 상기 누적 구동 시간(Te)의 리셋 조작을 오퍼레이터가 행할 필요는 없어 오퍼레이터의 조작의 수고를 덜어 상기 강제 재생 모드의 상기 설정 시간(T0)마다의 실행을 원활하게 할 수 있다는 효과를 얻는다.
(5). 제 2 실시형태
도 9~도 13은 본원 발명의 제 2 실시형태를 나타내고 있다. 제 2 실시형태에서는 재생 허가 입력 수단으로서 긴급 스위치(21) 대신에 DPF(50) 재생 동작의 가부를 선택 조작하는 재생 스위치(221)를 채용한 점이나, 재생 금지 버튼(27) 및 재생 금지 램프(28)를 없앤 점 등이 제 1 실시형태와 다르지만 기본적으로 제 1 실시형태와 같은 구성이다. 이하에는, 주로 제 1 실시형태와의 차이점을 설명한다.
도 9 및 도 10에 나타내는 재생 스위치(221)는 얼터네이트 동작 타입의 것이다. 즉, 재생 스위치(221)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(221)가 누른 위치에서 로크되어 있으면 후술하는 각 모드로 이행할 수 있도록 구성되어 있다.
이어서, 도 11~도 13의 흐름도 등을 참조하면서 ECU(11)에 의한 DPF(50) 재생 제어의 일례에 대하여 설명한다. 한편, 제 2 실시형태에서는 엔진(70)의 제어 모드[DPF(50) 재생에 관한 제어 형식]로서 자동 보조 재생 모드를 대신하는 수동 보조 재생 모드가 채용되어 있다. 수동 보조 재생 모드는 DPF(50)의 막힘 상태가 규정 수준 이상이 되면 재생 스위치(221)를 눌렀을 경우에 배기가스 온도를 상승시키는 것이다. 수동 보조 재생 모드에서는 차압 센서(68)의 검출 정보에 의거하여 흡기 스로틀 장치(81) 및 배기 스로틀 장치(82) 중 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.
제 2 실시형태에서는 대략적으로 서술하면 도 11에 나타내는 S101~S106의 스텝이 통상 운전 모드에 상당하고, S107의 스텝이 수동 보조 재생 모드에 상당한다. 도 11에 나타내는 S114의 스텝이 리셋 재생 모드에 상당하고, 도 12에 나타내는 S120의 스텝이 긴급 재생 모드에 상당한다. 그리고, 도 12에 나타내는 S123의 스텝이 림프홈 모드에 상당한다.
누적 구동 시간(Te)이 설정 시간(T0) 이상이면(S101 : YES) 후술하는 스텝 S110으로 이행한다. 누적 구동 시간(Te)이 설정 시간(T0) 미만이면(S101 : NO) 이어서 차압 센서(68)로부터의 검출 결과에 의거해 DPF(50) 내의 PM 퇴적량을 추정하고, 상기 추정 결과가 규정량(규정 수준) 이상인지의 여부를 판별한다(S102). PM 퇴적량이 규정량 미만이라고 판단한 경우에는(S102 : NO) 스텝 S101로 리턴되어 통상 운전 모드를 속행한다. 실시형태의 규정량은 예를 들면 8g/l로 설정된다. PM 퇴적량이 규정량 이상이라고 판단한 경우에는(S102 : NO) 타이머(35)의 시간 정보에 의거한 계측을 개시해서 재생 램프(24)를 저속 점멸시킴으로써(S103) 오퍼레이터에게 DPF(50) 재생 동작(자동 보조 재생 모드)의 실행을 예고한다. 이 경우, 재생 램프(24)의 점멸 주파수는 예를 들면 1Hz로 설정된다.
이어서, 재생 스위치(221)가 눌려져 있는지의 여부를 판별하고(S104), 눌린 상태에서 로크되어 있지 않으면(S104 : OFF) 재생 램프(24) 저속 점멸 개시로부터 소정 시간(예를 들면 30분) 경과했는지의 여부를 판별한다(S105). 소정 시간이 경과하여 있지 않으면(S105 : NO) 그대로 스텝 S103으로 리턴된다. 소정 시간이 경과했다면(S105 : YES) 후술하는 스텝 S116으로 이행한다. 이 때문에, S103~S105의 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 점멸 속도에 의해 오퍼레이터의 주의를 환기시킬 수 있다.
스텝 S104에 있어서, 재생 스위치(221)가 눌린 상태에서 로크되어 있으면(S104 : ON) 저속 점멸하고 있었던 재생 램프(24)를 점등시키고나서(S106) 수동 보조 재생 모드를 실행한다(S107). 이렇게 DPF(50) 재생 예고와, 그 후의 DPF(50) 재생 통지(재생 장치 작동 중인 사실)를 재생 램프(24)의 명멸 형태를 다르게 함으로써 표시하면 DPF(50) 재생 예고에 의해 그 후에 발생하는 토크(T) 변동의 충격이나 엔진(70) 소리의 변화를 오퍼레이터는 미리 상정할 수 있다. 또한, DPF(50) 재생 통지에 의해 오퍼레이터는 DPF(50) 재생 동작에의 이행도 간단하게 파악할 수 있다. 따라서, DPF(50) 재생 동작에 기인하는 오퍼레이터의 위화감을 없앨 수 있다. 또한, 재생 램프(24)의 명멸 형태만으로 DPF(50) 재생 예고와 DPF(50) 재생 통지를 구별해서 인식할 수 있으므로 DPF(50) 재생 동작의 유무를 파악하기 쉽다. 또한, 재생 예고 수단 및 재생 통지 수단을 각각 설치할 필요가 없어 이러한 종류의 표시구의 비용 삭감에도 기여할 수 있다.
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, 이에 따라 엔진(70) 출력을 증대시켜서 배기가스 온도를 상승시킨다. 그 결과, DPF(50) 내의 PM이 연소 제거되고, DPF(50)의 PM 포집 능력이 회복된다. 실시형태의 수동 보조 재생 모드는, 예를 들면 약 20분 정도 실행되고, 상기 시간의 경과 후 흡기 스로틀 장치(81)나 배기 스로틀 장치(82)의 개방도가 이것을 좁히기 전의 원래의 상태로 리턴된다.
수동 보조 재생 모드의 실행 후에는 다시 차압 센서(68)로부터의 검출 결과에 의거해 DPF(50) 내의 PM 퇴적량을 추정하고, 상기 추정 결과가 허용량 이하인지의 여부를 판별한다(S108). PM 퇴적량이 허용량 이하라고 판단한 경우에는(S108 : YES) 재생 램프(24)를 소등시켜서 수동 보조 재생 모드의 종료를 통지하고(S109), 스텝 S101로 리턴되어 통상 운전 모드를 실행한다. 실시형태의 허용량은 예를 들면 4g/l로 설정된다. PM 퇴적량이 허용량을 초과하고 있다고 판단한 경우에는(S108 : NO) 수동 보조 재생 모드를 실행했음에도 불구하고 DPF(50) 내의 PM이 충분히 제거되어 있지 않은(막힘 상태가 개선되지 않은) 상태에 있으므로 타이머(35)의 시간 정보에 의거한 계측을 개시해서 재생 램프(24)를 저속 점멸시키고(S111), 오퍼레이터에게 DPF(50) 재생 동작(리셋 재생 모드)의 실행을 예고한다. 이 경우, 재생 램프(24)의 점멸 주파수는 수동 보조 재생 모드의 경우와 마찬가지로 예를 들면 1Hz로 설정된다.
이어서, 재생 스위치(221)가 눌려져 있는지의 여부를 판별하고(S111), 눌린 상태에서 로크되어 있지 않으면(S111 : OFF) 재생 램프(24) 저속 점멸 개시로부터 소정 시간(예를 들면 30분) 경과했는지의 여부를 판별한다(S112). 소정 시간이 경과하여 있지 않으면(S112 : NO) 그대로 스텝 S110으로 리턴된다. 소정 시간이 경과했다면(S112 : YES) 후술하는 스텝 S116으로 이행한다. 따라서, S110~S112의 스텝에서는 DPF(50)의 막힘 상태가 개선되지 않았음에도 불구하고 엔진(70)에 있어서의 현상의 구동 상태가 유지되고, 리셋 재생 모드로의 이행이 금지된다. 또한 이 경우에도 재생 램프(24)의 점멸 주기가 DPF(50) 내의 PM 퇴적량의 증가에 따라 짧아지도록 설정된다.
스텝 S111에 있어서, 재생 스위치(221)가 눌린 상태에서 로크되어 있으면(S111 : ON) 저속 점멸하고 있었던 재생 램프(24)를 점등시키고나서(S113) 리셋 재생 모드를 실행한다(S114). 리셋 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. 실시형태의 리셋 재생 모드는 예를 들면 약 30분 정도 실행되고, 상기 시간의 경과 후 커먼레일 시스템(117)이 포스트 분사(E)를 행하지 않게 된다. 또한, 리셋 재생 모드를 실행하면 엔진(70)의 누적 구동 시간(Te)은 일단 리셋되고, 타이머(35)의 시간 정보를 이용하여 새롭게 계측된다.
또한, 수동 보조 재생 모드나 리셋 재생 모드의 실행 중에 있어서 커먼레일 시스템(117)의 전자 제어로 각 기통에의 연료의 분사 상태(분사 압력, 분사 시기 및 분사 기간 등)를 조절함으로써 엔진(70)에 있어서의 아이들링 상태에서의 회전 속도(N)를 로우 아이들 회전 속도(소정의 저회전 속도)보다 높게 유지하도록 구성해도 된다. 이렇게 구성하면, 배기가스 온도를 고온의 상태로 유지하기 쉽기 때문에 DPF(50) 재생 동작의 실행 횟수를 적게 하거나 실행 시간을 짧게 하거나 할 수 있어 DPF(50) 재생의 효율화를 도모할 수 있음과 아울러 연비 악화의 억제에도 기여한다. 특히, 하이 아이들 회전 속도(최고 회전 속도)로 유지하면 한층더 DPF(50) 재생의 효율화를 촉진할 수 있다. 이 경우, 예를 들면 계기 패널에 다이얼식 등의 회전 속도 설정 수단을 설치하고, 회전 속도 설정 수단의 조작 위치에 따라 유지 회전 속도를 변경 가능하게 하면 보다 바람직하다.
리셋 재생 모드의 실행 후에는 DPF 온도 센서(26)에서 검출된 DPF(50) 내의 배기가스 온도(TP)가 미리 설정된 하한 온도(TP0) 이하인지의 여부를 판별한다(S115). 하한 온도(TP0)는 재생 경계 온도(예를 들면 300℃ 정도)를 하회하는 온도로 되어 있다. 즉, 하한 온도(TP0)로서는 PM이 산화 제거되지 않고 매연 필터(54)에 퇴적되는 재생 불능 온도가 채용된다. 실시형태의 하한 온도(TP0)는 예를 들면 약 250℃ 정도로 설정된다. DPF(50) 내의 배기가스 온도(TP)가 하한 온도(TP0)를 초과하고 있으면(S115 : NO) 스텝 S109로 이행해서 재생 램프(24)를 소등시키고, 리셋 재생 모드의 종료를 통지한다. 그리고, 스텝 S101로 리턴되어 통상 운전 모드를 실행한다.
DPF(50) 내의 배기가스 온도(TP)가 하한 온도(TP0) 이하이면(S115 : YES) 리셋 재생 모드를 실행했음에도 불구하고 배기가스 온도가 상승하지 않아 DPF(50) 내의 PM이 제거되어 있지 않은(막힘 상태가 개선되지 않은) 상태에 있다. 그래서, 재생 램프(24)를 고속 점멸시켜(S116) 오퍼레이터에게 DPF(50) 재생 동작(긴급 재생 모드)의 실행을 예고한다. 이 경우, 재생 램프(24)의 점멸 주파수는 수동 보조 재생 모드 및 리셋 재생 모드의 경우와 다른 주파수로 설정된다. 예를 들면 긴급 재생 모드 예고용 재생 램프(24)의 점멸 주파수는 2Hz로 설정된다. 또한, 수동 보조 재생 모드 및 리셋 재생 모드를 실행하지 않고 소정 시간(예를 들면 30분 정도)이 경과했을 경우도 스텝 S116으로 이행하고, 재생 램프(24)를 고속 점멸시키게 된다(도 11의 스텝 S105 및 S112 참조).
이어서, 재생 스위치(221)와 주차 브레이크 조작 수단(29)의 양쪽이 온 상태인지의 여부를 판별한다(S117). 이것은 긴급 재생 모드에 있어서 엔진(70)의 회전 속도(N)을 대폭 높이기 때문에 오퍼레이터가 의도해서 작업기의 주행 및 각종작업을 정지시키지 않는 한 긴급 재생 모드로의 이행을 금지하는 것을 의도한 것이다. 재생 스위치(221)와 주차 브레이크 조작 수단(29)의 양쪽이 온 상태라면(S117 : YES) 고속 점멸하고 있었던 재생 램프(24)를 점등시키고나서(S119) 긴급 재생 모드를 실행한다(S120). 또한, 재생 스위치(221)만의 온오프 상태를 판별하거나, 주차 브레이크 조작 수단(29)만의 온오프 상태를 판별하거나 해도 지장없다. 단, 재생 스위치(221)와 주차 브레이크 조작 수단(29)의 양쪽이 구비됨으로써 긴급 재생 모드 실행에 대한 인터로크 구조(오작동 방지 구조)로서는 보다 효과를 발휘한다.
긴급 재생 모드의 실행 후에는 DPF 온도 센서(26)에서 검출된 DPF(50) 내의 배기가스 온도(TP)가 하한 온도(TP0) 이하인지의 여부를 판별한다(S121). DPF(50) 내의 배기가스 온도(TP)가 하한 온도(TP0)를 초과하고 있으면(S121 : NO) 스텝 S109로 이행해서 재생 램프(24)로 소등시키고, 긴급 재생 모드의 종료를 통지한다. 그리고, 스텝 S101로 리턴되어 통상 운전 모드를 실행한다.
DPF(50) 내의 배기가스 온도(TP)가 하한 온도(TP0) 이하이면(S121 : YES) 리셋 재생 모드를 실행했음에도 불구하고 배기가스 온도가 상승하지 않아 DPF(50)의 막힘 상태가 개선되지 않은 PM 과퇴적 상태에 있다. 이 경우에는 PM 폭주 연소의 가능성이 염려되기 때문에 림프홈 플래그(LF)을 셋팅하고 나서(LF=1, S122) 림프홈 모드를 실행한다(S123). 림프홈 모드에서는 상술한 바와 같이 엔진(70) 출력[회전 속도(N) 및 토크(T)]의 상한치(Nmx, Tmx), 및 엔진(70)의 구동 가능 시간(Tmx)을 제한함으로써 엔진(70)을 필요 최저한의 구동 상태로 유지한다. 그 결과, 작업기에 있어서 필요 최저한의 주행 기능을 확보할 수 있다.
그런데, 스텝 S117에 있어서 재생 스위치(221)와 주차 브레이크 조작 수단(29)의 양쪽이 온 상태가 아니면(S117 : NO) 재생 램프(24) 고속 점멸 개시로부터 소정 시간(예를 들면 30분) 경과했는지의 여부를 판별한다(S118). 소정 시간이 경과하여 있지 않으면(S118 : NO) 그대로 스텝 S118로 리턴된다. 소정 시간이 경과하여 있으면(S118 : YES) 긴급 재생 모드를 실행해야 함에도 불구하고 그것을 태만히 하고 있기 때문에 DPF(50) 내는 PM 과퇴적의 상태에 있다고 해석된다. 그래서, 림프홈 플래그(LF)를 셋팅하고 나서(LF=1, S122) 림프홈 모드를 실행하게 된다(S123).
또한, 제 2 실시형태에 있어서도 DPF(50) 재생 제어의 실행 중에 도 13에 나타내는 인터럽션 처리가 실행되지만 제 2 실시형태의 인터럽션 처리는 제 1 실시형태의 것(도 8 참조)과 완전히 같고, 적당한 시간 간격으로 DPF 온도 센서(26)의 검출 결과를 체크하는 것이기 때문에 여기에서는 설명을 생략한다.
(6). 제 2 실시형태의 정리
상기 기재 및 도 9 및 도 11로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태가 규정 수준 이상이 되면 작동하는 재생 예고 수단(24)과, 상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드의 실행을 허가하는 재생 허가 입력 수단(221)을 구비하고 있고, 상기 재생 예고 수단(24)의 작동 하에서 상기 재생 허가 입력 수단(221)의 허가 조작을 하고 있으면 상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드를 실행하도록 구성되어 있기 때문에 상기 재생 허가 입력 수단(221)의 허가 조작을 하지 않음으로써 상기 배기가스 정화 장치(50)의 재생 동작을 금지할 수 있다. 즉, 엔진 탑재 대상의 작업기의 상태 등에 따라 오퍼레이터의 의사에 의해 상기 배기가스 정화 장치(50)의 재생 동작을 금지할 수 있다. 이 때문에, 상기 배기가스 정화 장치(50)의 입자상 물질 포집 능력을 회복시키는 재생 제어를 실행할 수 있는 것이면서 오퍼레이터가 엔진 소리를 의지하여 실행하는 치밀 작업을 원활하게 행할 수 있다는 효과를 얻는다. 즉, 상기 치밀 작업을 저해할 수도 있는 상기 배기가스 정화 장치(50) 재생 동작의 결점을 없앨 수 있는 것이다.
상기 기재 및 도 9 및 도 11로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드의 실행 중에 있어서 상기 엔진(70)의 아이들링 상태에서는 상기 엔진(70)의 회전 속도(N)를 로우 아이들 회전 속도보다 높게 하도록 구성되어 있기 때문에 상기 엔진(70)으로부터의 배기가스 온도를 고온의 상태로 유지하기 쉬워진다. 이 때문에, 상기 배기가스 정화 장치(50) 재생 동작의 실행 횟수를 적게 하거나 실행 시간을 짧게 하거나 할 수 있어 상기 배기가스 정화 장치(50) 재생의 효율화를 도모할 수 있음과 아울러 연비 악화의 억제에도 기여한다.
상기 기재 및 도 9 및 도 11로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드의 실행 중에 있어서 상기 아이들링 상태에서의 상기 엔진(70)의 회전 속도(N)는 상기 로우 아이들 회전 속도보다 높은 하이 아이들 회전 속도이기 때문에 상기 엔진(70)으로부터의 배기가스 온도를 보다 고온의 상태로 할 수 있게 된다. 따라서, 한층더 상기 배기가스 정화 장치(50) 재생의 효율화를 촉진할 수 있다.
상기 기재 및 도 9 및 도 11~도 13으로부터 분명하게 나타내는 바와 같이, 상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드의 실행 후에 상기 배기가스 정화 장치(50)의 막힘 상태가 개선된 경우에는 통상 운전 모드로 리턴되도록 구성되어 있기 때문에 오퍼레이터가 예를 들면 모드 변경을 위한 리턴 조작 등을 할 필요가 없다. 따라서, 수고를 덜어 오퍼레이터의 조작 부담을 경감할 수 있다.
(7). 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 : 긴급 스위치
23 : 배기 온도 경고 램프 24 : 재생 램프
26 : DPF 온도 센서 27 : 재생 금지 버튼
28 : 재생 금지 램프 29 : 주차 브레이크 조작 수단
50 : DPF(배기가스 정화 장치) 70 : 엔진
117 : 커먼레일 시스템 120 : 커먼레일
221 : 재생 스위치

Claims (12)

  1. 커먼레일식 엔진의 배기 경로에 배치된 배기가스 정화 장치와, 상기 엔진의 흡배기계에 배치된 흡기 스로틀 장치 및 배기 스로틀 장치 중 적어도 한쪽을 구비하고 있고,
    상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 규정 수준 이상이 되면 상기 흡기 스로틀 장치 및 상기 배기 스로틀 장치 중 적어도 한쪽을 작동시킴으로써 상기 엔진으로부터의 배기가스 온도를 상승시키는 보조 재생 모드를 실행하는 한편,
    상기 보조 재생 모드를 실행해도 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 개선되지 않을 경우에는 포스트 분사에 의해 연료를 상기 배기가스 정화 장치 내로 공급하는 강제 재생 모드를 실행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진의 누적 구동 시간이 미리 설정된 설정 시간 이상이라면 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태에 관계없이 상기 강제 재생 모드로 이행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 강제 재생 모드의 실행 후에는 상기 엔진의 누적 구동 시간을 리셋하고 나서 새롭게 계측 개시하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 강제 재생 모드를 실행해도 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 개선되지 않을 경우에는 포스트 분사에 의해 연료를 상기 배기가스 정화 장치 내로 공급하고 또한 상기 엔진의 회전 속도를 소정값으로 유지하는 긴급 재생 모드를 실행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 긴급 재생 모드의 실행 후에 상기 배기가스 정화 장치 내의 배기가스 온도가 이상 온도 이상이 되면 상기 엔진의 회전 속도 및 토크의 상한 역치, 그리고 상기 엔진의 구동 가능 시간을 제한하는 림프홈 모드를 실행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 림프홈 모드의 실행 후에는 상기 엔진을 재기동시켜도 상기 림프홈 모드 이외의 모드로 이행 불가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 림프홈 모드의 실행 중에 있어서 상기 엔진에 있어서의 현상의 회전 속도 및 토크가 상기 상한 역치보다 큰 경우에는 상기 엔진의 회전 속도 및 토크를 상기 상한 역치까지 서서히 저하시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 시스템.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기가스 정화 장치 내의 배기가스 온도가 이상 온도 이상일 경우에 작동하는 이상 고온 통지 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 규정 수준 이상이 되면 작동하는 재생 예고 수단과, 상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드의 실행을 허가하는 재생 허가 입력 수단을 구비하고 있고, 상기 재생 예고 수단의 작동 하에서 상기 재생 허가 입력 수단의 허가 조작을 하고 있으면 상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드를 실행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드의 실행 중에 있어서 상기 엔진의 아이들링 상태에서는 상기 엔진의 회전 속도를 로우 아이들 회전 속도보다 높게 하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드의 실행 중에 있어서 상기 아이들링 상태에서의 상기 엔진의 회전 속도는 상기 로우 아이들 회전 속도보다 높은 하이 아이들 회전 속도인 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 시스템.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조 재생 모드 또는 상기 강제 재생 모드의 실행 후에 상기 배기가스 정화 장치의 막힘 상태가 개선된 경우에는 통상 운전 모드로 리턴되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 정화 시스템.
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