WO2014196597A1 - エンジン装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an engine device such as a construction machine (bulldozer, hydraulic excavator, loader) or an agricultural machine (tractor, combine) or a generator or compressor on which a diesel engine is mounted, and more specifically, is included in exhaust gas.
  • the present invention relates to an engine device provided with an exhaust gas purification device for removing particulate matter (soot) and the like.
  • an exhaust gas purification device that removes particulate matter (soot) contained in exhaust gas is provided in the exhaust path of a diesel engine, and particulate matter (soot) contained in exhaust gas is removed.
  • a technique for removing is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention seeks to provide an engine device that has been improved by examining these current conditions.
  • the invention of claim 1 includes an engine that drives a working unit, an exhaust gas purification device that is disposed in an exhaust path of the engine, and an engine controller that controls the driving of the engine, and the particulate form in the exhaust gas purification device
  • an engine device capable of executing regeneration control for burning and removing substances
  • the engine speed is changed to an abnormal rotational speed different from the normal operation rotational speed based on the regeneration request signal. It is configured to automatically change the rotational speed.
  • the engine speed is automatically changed to an abnormal speed lower than a normal operation speed based on the output of the regeneration request signal of the engine controller. It is configured as described above.
  • a lock member that disables driving of the working unit and a regeneration approval member that permits regeneration control of the exhaust gas purification device are provided, and the lock member When the operator manually operates the regeneration approval member, regeneration control of the exhaust gas purification device is started.
  • a rotation sensor that detects the rotational speed of the engine, a rotation adjusting member that increases or decreases the rotational speed of the engine, and the exhaust gas purification device.
  • a regeneration request sensor for detecting the accumulation state of particulate matter in the engine, and the operation unit is operated at an output of a substantially constant normal operation rotational speed of the engine, and the regeneration request sensor detects The amount of particulate matter accumulated is estimated based on the exhaust resistance in the exhaust gas purifying device, and the rotation adjusting member is automatically controlled based on the detection result of the regeneration request sensor.
  • the particulate matter in the exhaust gas purifier is less than or equal to the amount of particulate matter accumulated estimated by the total operating time of the engine.
  • the amount of the deposited drops in which regeneration of the exhaust gas purification device is configured to determine the completion.
  • the engine includes: an engine that drives the working unit; an exhaust gas purification device that is disposed in an exhaust path of the engine; and an engine controller that controls the drive of the engine, and particles in the exhaust gas purification device.
  • an engine device capable of performing regeneration control for burning and removing particulate matter when the regeneration control of the exhaust gas purification device is necessary, the engine is set to an abnormal rotational speed different from a normal operation rotational speed based on a regeneration request signal. Since the engine is configured to automatically change the engine speed, the operator notices a change as the engine speed is changed, and the operator detects the exhaust gas purification device (particulate matter deposition). You can quickly check the situation.
  • the engine speed is automatically changed to an abnormal speed lower than the normal operation speed based on the output of the regeneration request signal of the engine controller. From the abnormal rotation of the engine, the drive of the working part becomes improper, and the operator can easily check the status of the exhaust gas purification device (deposition of particulate matter), and the exhaust gas The start operation of the regeneration control of the purification device can be appropriately executed.
  • a stationary work machine such as a compressor or a generator
  • a lamp or a buzzer is operated based on a regeneration request signal of the engine controller
  • an operator may be difficult to notice due to remote work or work noise, Since the engine rotation is automatically switched to the abnormal rotation, the output of the compressor or the generator becomes improper, and the operator can easily recognize the regeneration request of the engine controller. It is possible to prevent the driving of the working unit from being continued in a state where the regeneration control of the exhaust gas purification device is not performed.
  • the lock member for disabling driving of the working unit and the regeneration approval member for permitting regeneration control of the exhaust gas purifying device are provided, and the operator manually operates the lock member and the regeneration approval member. Since the regeneration control of the exhaust gas purifying device is started when operated, the regeneration of the exhaust gas purifying device that requires work interruption (such as PTO clutch operation of an on / off lever) is required. Control can be started smoothly. Occurrence of engine troubles due to not performing regeneration of the exhaust gas purification device can be easily prevented, and maintenance of the engine (regeneration work of the exhaust gas purification device, etc.) at a repair shop can be prevented.
  • the rotation sensor for detecting the rotation speed of the engine the rotation adjusting member for increasing or decreasing the rotation speed of the engine, and the accumulation state of the particulate matter in the exhaust gas purification device
  • a regeneration request sensor that detects the exhaust gas resistance in the exhaust gas purifying device detected by the regeneration request sensor, wherein the working unit is operated at an output of a substantially constant normal rotation speed of the engine.
  • the amount of particulate matter accumulated is estimated based on the detection result of the regeneration request sensor, and the rotation adjusting member is automatically controlled to automatically set the engine speed to an abnormal speed different from the normal speed.
  • the regeneration control of the exhaust gas purification device can be automatically terminated when the amount of particulate matter deposited in the exhaust gas purification device falls. That is, the regeneration control of the exhaust gas purification device can be started by manual operation of the operator, and the regeneration control of the exhaust gas purification device can be properly completed by automatic control. Can be prevented from being misidentified, and the regeneration workability of the exhaust gas purification device can be improved.
  • FIG. 1 to FIG. 6 are explanatory diagrams of a stationary working machine equipped with the generator according to the first embodiment.
  • FIGS. 1 to 4 The structure of the stationary work machine according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
  • a square box-shaped machine housing 2 is placed on the machine frame base 1.
  • a diesel engine 3 is installed in the center inside the machine casing 2 on the upper surface of the machine frame base 1.
  • a radiator 6 is arranged on the cooling fan 5 installation side on the front side of the diesel engine 3.
  • a generator 18 to be described later is disposed on the back side of the diesel engine 3, and an operation panel unit 7 and an outside air intake port 8 are provided on the side wall of the machine housing 2 on the generator 5 installation side.
  • a warm air discharge port 9 is provided on the side wall of the machine housing 2 on the radiator 6 installation side, and a fuel tank 10 for the diesel engine 3 is disposed on the upper surface of the machine frame base 1 on the radiator 6 installation side.
  • an air cleaner 12 that removes and purifies external air is provided in an intake manifold 11 installation portion on the right side surface of the diesel engine 3, and an exhaust gas recirculation that recirculates part of the exhaust gas from the intake manifold 11 to each cylinder of the diesel engine 3.
  • a circulation device (EGR) 13 is provided.
  • An air cleaner 12 is connected to the intake manifold 11 via the exhaust gas recirculation device 13 and the intake pipe 14, and fresh air is supplied from the air cleaner 12 to the diesel engine 3.
  • an exhaust throttle valve 16 is provided in the exhaust manifold 15 installation portion on the left side of the diesel engine 3.
  • One end of the exhaust pipe 17 is connected to the exhaust manifold 15 via the exhaust throttle valve 16.
  • the generator 18 as a working machine is attached to the flywheel housing 4 on the back side of the diesel engine 3.
  • the drive shaft of the generator 18 is connected to the output shaft (not shown) of the diesel engine 3 via the PTO clutch 19 that is manually disconnected by the operator, and the generator 18 is driven by the diesel engine 3.
  • the electric power of the generator 18 is configured to be supplied as a power source for an electric device or the like at a remote location using an electric cable.
  • a cylindrical exhaust gas purification case (a DPF case for diesel particulates) 21 is provided as an exhaust gas purification device that removes particulate matter (soot) contained in the exhaust gas.
  • a column body 22 is erected on the machine base 1, and the column body 22 is connected to a flange 23 outside the exhaust gas purification case 21 via a support arm body 24.
  • An exhaust gas purification case 21 is installed in a vertically long position via a support column 22 above the fuel tank 10 inside the machine casing 2.
  • the other end side of the exhaust pipe 17 is connected to the exhaust inlet pipe 25 on the upper end side of the exhaust gas purification case 21.
  • An oxidation catalyst 26 and a soot filter 27 serving as a diesel particulate filter (DPF) for removing particulate matter in the exhaust gas of the diesel engine 3 are provided in the upper part and the intermediate part in the exhaust gas purification case 21, and the exhaust gas purification.
  • a silencer 28 is provided in the lower part of the case 21. Exhaust gas of the diesel engine 3 supplied to the exhaust inlet pipe 25 is released to the outside of the machine casing 2 from the tail pipe 29 on the lower end side of the exhaust gas purification case 21 through the oxidation catalyst 26, the soot filter 27, and the silencer 28.
  • the oxidation catalyst 26 and the soot filter 27 reduce carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), particulate matter (PM), and nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas of the diesel engine 3. It is configured as follows.
  • the first door 30 and the second door 31 are provided on the opposite side wall of the machine housing 2 so that they can be opened and closed, and the first door 30 and the second door 31 are opposed to the air cleaner 12 installation part and the exhaust gas purification case 21 installation part.
  • the maintenance work of the air cleaner 12 or the exhaust gas purification case 21 is performed.
  • An operator can be configured to be able to enter and leave the machine housing 2 from the first door 30 or the second door 31.
  • a cooling air guide plate 32 that shields the side surface of the exhaust gas purification case 21 is provided between the radiator 6 and the warm air discharge port 9, and the warm air exhaust from the diesel engine 3 side through the radiator 6.
  • the cooling air of the diesel engine 3 is guided toward the outlet 9 by the cooling air guide plate 32 to prevent the temperature of the exhaust gas purification case 21 from being lowered by the cooling air of the diesel engine 3.
  • an engine controller 40 formed by a microcomputer is provided.
  • a rotation sensor 41 that detects the output shaft rotational speed of the diesel engine 3
  • a differential pressure sensor 42 that detects an exhaust gas pressure difference before and after the soot filter 27, and a temperature sensor 43 that detects the exhaust gas temperature before and after the soot filter 27.
  • the common rail fuel injection valve 44 of the diesel engine 3 is connected to the engine controller 40.
  • a regeneration request lamp 51 that is turned on when particulate matter (PM) is deposited in the exhaust gas purification case 21 (soot filter 27) and a regeneration approval lamp 52 that is operated by an operator are provided.
  • An interlock switch 58 that is turned on and off in conjunction with the engine controller 40 is connected.
  • the diesel engine 3 is operated to drive the generator 18, and the power of the generator 18 is used as a power source for a remote electric device or the like via an electric cable in construction work or civil engineering work.
  • the rotational speed of the diesel engine 3 (output shaft) detected by the rotation sensor 41 and the exhaust gas differential pressure before and after the soot filter 27 detected by the differential pressure sensor 42 (exhaust gas in the exhaust gas purification case 21). Resistance) and the exhaust gas temperature in the exhaust gas purification case 21 detected by the temperature sensor 43 are read.
  • the particulate matter accumulation amount (P Method PM deposition amount) is calculated (estimated).
  • the particulate matter accumulation amount (C method PM deposition amount) in the case 21 is calculated (estimated).
  • the PM accumulation map of the soot filter 27 is based on the detected value of the rotation sensor 41 (diesel engine 3 rpm), the detected value of the temperature sensor 43 (exhaust gas temperature), and the fuel injection amount of the fuel injection valve 44. , Created in advance and initially stored in the engine controller 40.
  • assist regeneration PM combustion processing of the soot filter 27
  • the assist regeneration is automatically controlled by opening and closing the exhaust throttle valve 16, and ends after a predetermined time has elapsed.
  • an intake throttle valve may be provided in the intake manifold 11 and the exhaust gas temperature may be automatically controlled by opening or closing one or both of the exhaust throttle valve 16 and the intake throttle valve.
  • reset regeneration PM combustion processing of the soot filter 27 is automatically executed when the cumulative drive time of the diesel engine 3 has passed a predetermined time (TB).
  • the reset regeneration (PM combustion process of the soot filter 27) injects fuel into the exhaust gas, raises the temperature of the exhaust gas to a predetermined level or more, and ends after a predetermined time has elapsed.
  • Each regeneration is executed while the generator 18 is being driven, and the accumulated drive time (TB> TA) of each regeneration diesel engine 3 is different, and reset regeneration is performed more than the assist regeneration execution time. Run time is long.
  • the predetermined time is kept in either state.
  • stationary regeneration PM combustion processing of the soot filter 27 in a no-load state in which the operation of the generator 18 is interrupted
  • the regeneration request lamp 51 is lit by the regeneration request output of the engine controller 40, and the notification buzzer 56 sounds to alert the operator of the stationary regeneration request output.
  • the fuel injection valve 44 is automatically controlled by the regeneration request output of the engine controller 40 so that the rotational speed of the diesel engine 3 is set to an abnormal rotational speed lower than the normal rotational speed at which the generator 18 is operated.
  • the change is made to notify the operator of the abnormality of the diesel engine 3 (soot filter 27).
  • the regeneration request lamp 51 is turned on, the alarm buzzer 56 sounds, or the diesel engine 3 rotates abnormally, the interlock release (PTO clutch 19 cut) for switching the interlock switch 58 is operated by the on / off lever 57.
  • the regeneration approval switch 53 is operated by the operator, stationary regeneration (PM combustion processing of the soot filter 27) is started.
  • the stationary regeneration is executed with the amount of particulate matter (PM) accumulated in the soot filter 27 as the accumulated amount.
  • the stationary regeneration is terminated with the C method PM deposition amount lower than the predetermined value (CB) as the particulate matter (PM) deposition amount of the soot filter 27.
  • a diesel engine 3 that drives a generator 18 as a working unit, an exhaust gas purification case 21 as an exhaust gas purification device disposed in an exhaust path of the diesel engine 3, and diesel
  • an engine apparatus that includes an engine controller 40 that controls driving of the engine 3 and that can perform regeneration control for burning and removing particulate matter in the exhaust gas purification case 21, the regeneration control of the exhaust gas purification case 21 is necessary.
  • the rotational speed of the diesel engine 3 is automatically changed to an abnormal rotational speed different from the normal operating rotational speed. Therefore, the operator notices an abnormality as the rotational speed of the diesel engine 3 changes, and the worker can quickly confirm the state of the exhaust gas purification case 21 (deposition of particulate matter).
  • the speed of the diesel engine 3 is automatically changed to an abnormal speed lower than the normal operating speed based on the output of the regeneration request signal of the engine controller 40. Yes. Therefore, the abnormal rotation operation of the diesel engine 3 causes the generator 18 to be improperly driven, and the operator can easily check the state of the exhaust gas purification case 21 (the accumulation of particulate matter), and the exhaust gas.
  • the start operation of the regeneration control of the purification case 21 can be appropriately executed. For example, in a stationary working machine such as a compressor or a generator 18, even if the lamp 51 or the buzzer 56 is operated based on the regeneration request signal of the engine controller 40, the worker may be difficult to notice due to remote work or work noise.
  • an on / off lever 57 as a lock member that disables the drive of the generator 18 (working unit) and a regeneration approval as a regeneration approval member that permits regeneration control of the exhaust gas purification case 21.
  • a switch 53 is provided so that the regeneration control of the exhaust gas purification case 21 is started when the operator manually operates the on / off lever 57 and the regeneration approval switch 53. Therefore, regeneration control of the exhaust gas purification case 21 that requires work interruption (operation of the on / off lever 57) can be started smoothly. Occurrence of engine troubles due to not performing regeneration of the exhaust gas purification case 21 can be easily prevented, and maintenance of the diesel engine 3 at a repair shop (regeneration work of the exhaust gas purification case 21 and the like) can be prevented.
  • 21 includes a differential pressure sensor 42 as a regeneration request sensor for detecting the accumulation state of particulate matter in the engine 21 and operates the generator 18 (working unit) at an output of a substantially constant normal operation rotational speed of the diesel engine 3. The amount of particulate matter accumulated is estimated based on the exhaust resistance in the exhaust gas purification case 21 detected by the differential pressure sensor 42, and the fuel injection valve 44 is automatically controlled based on the detection result of the differential pressure sensor 42.
  • the regeneration control of the exhaust gas purification case 21 can be started by manual operation of the operator, and the regeneration control of the exhaust gas purification case 21 can be properly completed by automatic control. Can be prevented from being misidentified, and the regeneration workability of the exhaust gas purification case 21 can be improved.

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Abstract

 作業者が排気ガス浄化装置21(粒子状物質の堆積)の状況を速やかに確認できるようにしたエンジン装置を提供することを課題としている。作業部18を駆動するエンジン3と、エンジン3の排気経路に配置した排気ガス浄化装置21と、エンジン3の駆動を制御するエンジンコントローラ40を備え、排気ガス浄化装置21内の粒子状物質を燃焼除去する再生制御を実行可能なエンジン装置において、排気ガス浄化装置21の再生制御が必要な状況のときに、再生要求信号に基づき、正常運転回転数と異なる異常回転数にエンジン3の回転数を自動的に変更するように構成したものである。

Description

エンジン装置
 本願発明は、ディーゼルエンジンが搭載される建設機械(ブルドーザ、油圧ショベル、ローダー)または農業機械(トラクタ、コンバイン)または発電機またはコンプレッサなどのエンジン装置に係り、より詳しくは、排気ガス中に含まれた粒子状物質(すす)等を除去する排気ガス浄化装置が設置されたエンジン装置に関するものである。
 従来から、ディーゼルエンジンの排気経路中に、排気ガス中に含まれた粒子状物質(すす)等を除去する排気ガス浄化装置を設け、排気ガス中に含まれた粒子状物質(すす)等を除去する技術が知られている(例えば特許文献1参照)。
特開2011-106287号公報
 特許文献1のように、排気ガス中に含まれた粒子状物質(すす)等を排気ガス浄化装置のスートフィルタにて捕集する場合、機外に排出される排気ガス中の粒子状物質量を低減できるが、スートフィルタに粒子状物質が堆積して、再生要求ランプまたはブザーにて粒子状物質の異常堆積が警報されたとき、その再生要求ランプまたはブザーの警報を作業者が認識し、排気ガス浄化装置の再生への移行操作(再生承認スイッチを押す)を行う必要がある。しかしながら、建築工事または土木工事などにおいて、再生要求ランプまたはブザーなどの設置場所から離れた場所で作業者が作業している場合、再生要求ランプまたはブザーの警報を作業者が認識できないから、排気ガス浄化装置の再生制御が未実施の状態で作業が継続され、修理専門店でのメンテナンスが必要になる等の問題がある。
 なお、再生要求ランプの警報を作業者が認識できない場合、ブザーの警報だけを作業者が認識できても、粒子状物質の異常堆積が警報されているのか、または他の警報なのかの判別ができない等の問題がある。また、建築工事に使用する発電機または土木工事に使用するコンプレッサなどの定置型作業機において、作業機の再生要求ランプを作業者が常時監視(操作)していないから、作業場所の騒音などにて、ブザーの警報を作業者が認識しにくい等の問題もある。
 そこで、本願発明は、これらの現状を検討して改善を施したエンジン装置を提供しようとするものである。
 請求項1の発明は、作業部を駆動するエンジンと、前記エンジンの排気経路に配置した排気ガス浄化装置と、前記エンジンの駆動を制御するエンジンコントローラを備え、前記排気ガス浄化装置内の粒子状物質を燃焼除去する再生制御を実行可能なエンジン装置において、前記排気ガス浄化装置の再生制御が必要な状況のときに、再生要求信号に基づき、正常運転回転数と異なる異常回転数に前記エンジンの回転数を自動的に変更するように構成したものである。
 請求項2の発明は、請求項1に記載したエンジン装置において、前記エンジンコントローラの再生要求信号の出力に基づき、前記エンジンの回転数が正常運転回転数よりも低い異常回転数に自動的に変更されるように構成したものである。
 請求項3の発明は、請求項2に記載したエンジン装置において、前記作業部の駆動を不可にするロック部材と、前記排気ガス浄化装置の再生制御を許可する再生承認部材を設け、前記ロック部材と再生承認部材を作業者が手動操作したときに、前記排気ガス浄化装置の再生制御が開始されるように構成したものである。
 請求項4の発明は、請求項1に記載したエンジン装置において、前記エンジンの回転数を検出する回転センサと、前記エンジンの回転数を増速または減速する回転調節部材と、前記排気ガス浄化装置内の粒子状物質の堆積状況を検出する再生要求センサとを備え、前記エンジンの略一定の正常運転回転数の出力にて前記作業部を運転する構造であって、前記再生要求センサが検出する前記排気ガス浄化装置内の排気抵抗に基づき粒子状物質の堆積量を推定し、前記再生要求センサの検出結果に基づき前記回転調節部材を自動的に制御して、前記正常運転回転数と異なる異常回転数に前記エンジンの回転数を自動的に変更する一方、前記エンジンの通算作動時間にて推定される粒子状物質の堆積量以下に、前記排気ガス浄化装置内の粒子状物質の堆積量が降下したときに、前記排気ガス浄化装置の再生が終了したことを判断するように構成したものである。
 請求項1の発明によると、作業部を駆動するエンジンと、前記エンジンの排気経路に配置した排気ガス浄化装置と、前記エンジンの駆動を制御するエンジンコントローラを備え、前記排気ガス浄化装置内の粒子状物質を燃焼除去する再生制御を実行可能なエンジン装置において、前記排気ガス浄化装置の再生制御が必要な状況のときに、再生要求信号に基づき、正常運転回転数と異なる異常回転数に前記エンジンの回転数を自動的に変更するように構成したものであるから、前記エンジンの回転数の変更に伴い、作業者が異変に気付き、作業者が前記排気ガス浄化装置(粒子状物質の堆積)の状況を速やかに確認できる。再生要求ランプまたはブザーにて粒子状物質の異常堆積が警報されたとき、その再生要求ランプまたはブザーの警報を作業者が認知できない場合でも、前記エンジンの異常回転数に基づいて粒子状物質の異常堆積を作業者が認識でき、排気ガス浄化装置の再生への移行操作(再生承認スイッチを押す)を早期に実行できる。例えば、建築工事または土木工事などにおいて、再生要求ランプまたはブザーなどの設置場所から離れた場所で作業者が作業している場合、再生要求ランプまたはブザーの警報を作業者が容易に認識できなくても、排気ガス浄化装置の再生制御が未実施の状態で作業が継続されることがなく、修理専門店でのメンテナンス(前記排気ガス浄化装置を強制的に再生する作業、前記排気ガス浄化装置のスートフィルタを交換する作業)などが不要になる。
 請求項2の発明によると、前記エンジンコントローラの再生要求信号の出力に基づき、前記エンジンの回転数が正常運転回転数よりも低い異常回転数に自動的に変更されるように構成したものであるから、前記エンジンの異常回転動作にて、前記作業部の駆動が不適正な状態になり、前記排気ガス浄化装置(粒子状物質の堆積)の状況を作業者が簡単に確認でき、前記排気ガス浄化装置の再生制御の開始操作を適正に実行できる。例えば、コンプレッサまたは発電機などの定置型作業機において、前記エンジンコントローラの再生要求信号に基づきランプまたはブザーを作動させても、遠隔作業または作業騒音などにより、作業者が気付きにくい場合があるが、前記エンジン回転を異常回転に自動的に切換えるから、コンプレッサまたは発電機などの出力が不適正になり、前記エンジンコントローラの再生要求を、作業者が簡単に認知できる。前記排気ガス浄化装置の再生制御が未実施の状態で前記作業部の駆動が継続されるのを防止できる。
 請求項3の発明によると、前記作業部の駆動を不可にするロック部材と、前記排気ガス浄化装置の再生制御を許可する再生承認部材を設け、前記ロック部材と再生承認部材を作業者が手動操作したときに、前記排気ガス浄化装置の再生制御が開始されるように構成したものであるから、作業の中断(入切レバーのPTOクラッチ操作など)が必要になる前記排気ガス浄化装置の再生制御をスムーズに開始できる。前記排気ガス浄化装置の再生未実施によるエンジントラブルの発生を容易に防止でき、修理専門店での前記エンジンのメンテナンス(前記排気ガス浄化装置の再生作業など)を阻止できる。
 請求項4の発明によると、前記エンジンの回転数を検出する回転センサと、前記エンジンの回転数を増速または減速する回転調節部材と、前記排気ガス浄化装置内の粒子状物質の堆積状況を検出する再生要求センサを備え、前記エンジンの略一定の正常運転回転数の出力にて前記作業部を運転する構造であって、前記再生要求センサが検出する前記排気ガス浄化装置内の排気抵抗に基づき粒子状物質の堆積量を推定し、前記再生要求センサの検出結果に基づき前記回転調節部材を自動的に制御して、前記正常運転回転数と異なる異常回転数に前記エンジンの回転数を自動的に変更する一方、前記エンジンの通算作動時間にて推定される粒子状物質の堆積量以下に、前記排気ガス浄化装置内の粒子状物質の堆積量が降下したときに、前記排気ガス浄化装置の再生が終了したことを判断するように構成したものであるから、前記エンジンコントローラの再生要求(警報出力)を作業者が簡単に認知でき、前記排気ガス浄化装置の再生制御の開始操作を適正に実行できるものでありながら、前記排気ガス浄化装置内の粒子状物質の堆積量が降下したときに、前記排気ガス浄化装置の再生制御を自動的に終了させることができる。即ち、作業者の手動操作にて、前記排気ガス浄化装置の再生制御を開始できると共に、前記排気ガス浄化装置の再生制御を自動制御にて適正に完了でき、前記再生制御の終了時期を作業者が誤認するのを防止でき、前記排気ガス浄化装置の再生作業性を向上できる。
第1実施形態を示す定置型作業機の斜視図である。 機筐を断面した正面図である。 機筐を断面した平面図である。 機筐を断面した側面図である。 排気ガス浄化装置の再生制御回路図である。 排気ガス浄化装置の再生制御フローチャートである。
 以下、図1~図6を参照して、本願発明のエンジン装置の第1実施形態を図面に基づいて説明する。図1~図6は、第1実施形態を示す発電機が搭載された定置型作業機の説明図である。
 図1~図4を参照して、第1実施形態の定置型作業機の構造を説明する。図1~図4に示す如く、機枠台1上に四角箱形の機筐2を載置する。機枠台1上面のうち機筐2の内部中央にディーゼルエンジン3を設置する。ディーゼルエンジン3前面側の冷却ファン5設置側にラジエータ6を配置する。ディーゼルエンジン3背面側に後述する発電機18が配置され、発電機5設置側の機筐2側壁に操作パネル部7と外気取入れ口部8を設けている。ラジエータ6設置側の機筐2側壁に暖気排出口部9を設けると共に、ラジエータ6設置側の機枠台1上面に、ディーゼルエンジン3用の燃料タンク10を配置している。
 また、ディーゼルエンジン3の右側面側の吸気マニホールド11設置部に、外部空気を除塵・浄化するエアクリーナ12と、吸気マニホールド11からディーゼルエンジン3の各気筒に排気ガスの一部を還流させる排気ガス再循環装置(EGR)13を設ける。排気ガス再循環装置13と吸気管14を介して、吸気マニホールド11にエアクリーナ12を接続させ、エアクリーナ12からディーゼルエンジン3に新気を供給している。一方、ディーゼルエンジン3の左側面側の排気マニホールド15設置部に、排気スロットルバルブ16を設ける。排気スロットルバルブ16を介して排気マニホールド15に排気管17の一端側を接続させる。
 ディーゼルエンジン3背面側のフライホイールハウジング4に作業機としての発電機18を取付けている。作業者が手動操作にて継断させるPTOクラッチ19を介して、ディーゼルエンジン3の出力軸(図示省略)に発電機18の駆動軸を連結させ、ディーゼルエンジン3にて発電機18を駆動する。発電機18の電力は、電気ケーブルにて遠隔場所の電動機器などの電源として供給するように構成している。なお、発電機18と同様に、ディーゼルエンジン3にて駆動するコンプレッサまたは油圧ポンプなどを設け、建築工事または土木工事などに使用する定置型作業機を構成することも可能である。
 さらに、排気ガス中に含まれた粒子状物質(すす)等を除去する排気ガス浄化装置として、円筒状の排気ガス浄化ケース(ディーゼルパティキュレート用のDPFケース)21を備える。機枠台1上に支柱体22を立設させ、排気ガス浄化ケース21外側のフランジ23に支持アーム体24を介して支柱体22を連結させる。機筐2の内部のうち、燃料タンク10の上方に、支柱体22を介して縦長姿勢に排気ガス浄化ケース21を設置する。排気ガス浄化ケース21上端側の排気入口管25に排気管17の他端側を接続させる。
 ディーゼルエンジン3の排気ガス中の粒子状物質を除去するディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)としての酸化触媒26及びスートフィルタ27を、排気ガス浄化ケース21内の上部及び中間部に設けると共に、排気ガス浄化ケース21内の下部に消音部28を設ける。排気入口管25に供給されたディーゼルエンジン3の排気ガスは、酸化触媒26、スートフィルタ27、消音部28を介して排気ガス浄化ケース21下端側のテールパイプ29から機筐2の外部に放出される。
 即ち、ディーゼルエンジン3の各気筒から排気マニホールド6に排出された排気ガスが、排気ガス浄化ケース21等を経由して、機筐2の外部に放出されることにより、排気ガス浄化ケース21内部の酸化触媒26及びスートフィルタ27にて、ディーゼルエンジン3の排気ガス中の一酸化炭素(CO)や、炭化水素(HC)や、粒子状物質(PM)や、窒素酸化物質(NOx)を低減させるように構成している。
 なお、機筐2の対向側壁に第1ドア30及び第2ドア31を開閉可能に設け、エアクリーナ12設置部及び排気ガス浄化ケース21設置部に第1ドア30及び第2ドア31を対向させて配置し、エアクリーナ12または排気ガス浄化ケース21のメンテナンス作業などを行う。第1ドア30または第2ドア31から作業者が機筐2内部に出入可能に構成できる。また、図3に示す如く、排気ガス浄化ケース21の側面を遮蔽する冷却風ガイド板32を、ラジエータ6と暖気排出口部9の間に設け、ラジエータ6を介してディーゼルエンジン3側から暖気排出口部9に向けて、ディーゼルエンジン3の冷却風を冷却風ガイド板32にて案内し、ディーゼルエンジン3の冷却風にて排気ガス浄化ケース21の温度が低下するのを防止している。
 さらに、図5、図6を参照して、排気ガス浄化ケース21内のスートフィルタ27の再生制御を説明する。図5に示す如く、マイクロコンピュータにて形成するエンジンコントローラ40を備える。ディーゼルエンジン3の出力軸回転数を検出する回転センサ41と、スートフィルタ27の前後の排気ガス圧力差を検出する差圧センサ42と、スートフィルタ27の前後の排気ガス温度を検出する温度センサ43と、ディーゼルエンジン3のコモンレール式燃料噴射弁44を、エンジンコントローラ40に接続させる。
 また、図5に示す如く、排気ガス浄化ケース21(スートフィルタ27)内に粒子状物質(PM)が堆積したときに点灯させる再生要求ランプ51と、作業者が操作する再生承認ランプ52付きの再生承認スイッチ53と、作業者が操作する再生禁止ランプ54付きの再生禁止スイッチ55と、再生要求ランプ51の点灯と連動して鳴動させる報知ブザー56と、PTOクラッチ19の入切レバー57操作と連動してオンオフするインターロックスイッチ58を、エンジンコントローラ40に接続させる。
 図6のフローチャートに示す如く、ディーゼルエンジン3を作動させて、発電機18を駆動し、建築工事または土木工事などにおいて、電気ケーブルを介して遠隔場所の電動機器などに電源として発電機18の電力を供給するものであり、回転センサ41が検出するディーゼルエンジン3(出力軸)の回転数と、差圧センサ42が検出するスートフィルタ27前後の排気ガス差圧(排気ガス浄化ケース21内の排気抵抗)と、温度センサ43が検出する排気ガス浄化ケース21内の排気ガス温度を読み込む。
 また、差圧センサ42(スートフィルタ27前後の排気ガス差圧)の検出値と、温度センサ43(排気ガス温度)の検出値に基づき、排気ガス浄化ケース21内の粒子状物質堆積量(P法PM堆積量)を演算(推定)する。一方、回転センサ41の検出値と、温度センサ43の検出値と、燃料噴射弁44の燃料噴射量と、スートフィルタ27のPM堆積マップと、ディーゼルエンジン3の累積駆動時間に基づき、排気ガス浄化ケース21内の粒子状物質堆積量(C法PM堆積量)を演算(推定)する。なお、前記スートフィルタ27のPM堆積マップは、回転センサ41(ディーゼルエンジン3回転数)の検出値と、温度センサ43(排気ガス温度)の検出値と、燃料噴射弁44の燃料噴射量にて、予め作成されて、エンジンコントローラ40に初期記憶されている。
 そして、図6に示す如く、ディーゼルエンジン3の累積駆動時間が所定(TA)時間を経過したとき、アシスト再生(スートフィルタ27のPM燃焼処理)が自動的に実行される。アシスト再生(スートフィルタ27のPM燃焼処理)は、排気スロットルバルブ16の開閉にて排気ガス温度が自動制御され、所定時間経過後に終了する。なお、吸気マニホールド11に吸気スロットルバルブを設け、排気スロットルバルブ16または吸気スロットルバルブの一方または両方の開閉にて排気ガス温度を自動制御してもよい。さらに、ディーゼルエンジン3の累積駆動時間が所定時間(TB)を経過したとき、リセット再生(スートフィルタ27のPM燃焼処理)が自動的に実行される。リセット再生(スートフィルタ27のPM燃焼処理)は、前記アシスト再生に加えて、排気ガス中に燃料を噴射させて、排気ガスの温度を所定以上に上昇させ、所定時間経過後に終了する。なお、前記各再生は、発電機18を駆動しながら実行されるものであり、前記各再生のディーゼルエンジン3の累積駆動時間(TB>TA)が異なると共に、アシスト再生の実行時間よりもリセット再生の実行時間が長い。
 また、P法でのPM堆積量が所定値(PA)よりも増加したとき、またはC法でのPM堆積量が所定値(CA)よりも増加したとき、そのいずれかの状態で所定時間が経過した場合、ステーショナリ再生(発電機18の作業を中断した無負荷状態でのスートフィルタ27のPM燃焼処理)が要求される。そのとき、エンジンコントローラ40の再生要求出力にて、再生要求ランプ51が点灯し、報知ブザー56が鳴動して、ステーショナリ再生要求出力を作業者に警報する。
 加えて、エンジンコントローラ40の再生要求出力にて、燃料噴射弁44を自動的に制御して、ディーゼルエンジン3の回転数を、発電機18を作動させる正常運転回転数よりも低い異常回転数に変更して、ディーゼルエンジン3(スートフィルタ27)の異常を作業者に報知する。再生要求ランプ51の点灯、または報知ブザー56の鳴動、またはディーゼルエンジン3の異常回転を作業者が察知して、インターロックスイッチ58を切換えるインターロック解除(PTOクラッチ19切り)が入切レバー57操作にて行われ、再生承認スイッチ53が作業者にて操作されたとき、ステーショナリ再生(スートフィルタ27のPM燃焼処理)が開始される。
 作業者の手動操作(インターロック解除、再生承認スイッチ53操作)にてステーショナリ再生制御が実行されたときに、C法でのPM堆積量が所定値(CB)よりも低下するまで(CA>CB)、ステーショナリ再生制御が続行される。またC法でのPM堆積量が所定値(CB)よりも低下して、所定時間が経過するまで、ステーショナリ再生制御が続行される。さらに、C法でのPM堆積量が所定値(CB)よりも低下して、所定時間が経過したとき、ステーショナリ再生制御が終了する。なお、インターロックスイッチ58(PTOクラッチ19)が設けられていない場合、再生承認スイッチ53操作だけでステーショナリ再生制御が実行されることは詳述するまでもない。
 再生禁止スイッチ55が作業者にて操作されていないとき、所定値(PA)よりも増加したP法PM堆積量、または所定値(CA)よりも増加したC法PM堆積量のいずれか多い側を、スートフィルタ27の粒子状物質(PM)堆積量として、ステーショナリ再生が実行される。また、所定値(CB)よりも低下したC法PM堆積量を、スートフィルタ27の粒子状物質(PM)堆積量として、ステーショナリ再生が終了される。
 図2、図5、図6に示す如く、作業部としての発電機18を駆動するディーゼルエンジン3と、ディーゼルエンジン3の排気経路に配置した排気ガス浄化装置としての排気ガス浄化ケース21と、ディーゼルエンジン3の駆動を制御するエンジンコントローラ40を備え、排気ガス浄化ケース21内の粒子状物質を燃焼除去する再生制御を実行可能なエンジン装置において、排気ガス浄化ケース21の再生制御が必要な状況のときに、再生要求信号に基づき、正常運転回転数と異なる異常回転数にディーゼルエンジン3の回転数を自動的に変更するように構成している。したがって、ディーゼルエンジン3の回転数の変更に伴い、作業者が異変に気付き、作業者が排気ガス浄化ケース21(粒子状物質の堆積)の状況を速やかに確認できる。再生要求ランプ51またはブザー56にて粒子状物質の異常堆積が警報されたとき、その再生要求ランプ51またはブザー56の警報を作業者が認知できない場合でも、ディーゼルエンジン3の異常回転数に基づいて粒子状物質の異常堆積を作業者が認識でき、排気ガス浄化ケース21の再生への移行操作(再生承認スイッチ53を押す)を早期に実行できる。例えば、建築工事または土木工事などにおいて、再生要求ランプ51またはブザー56などの設置場所から離れた場所で作業者が作業している場合、再生要求ランプ51またはブザー56の警報を作業者が容易に認識できなくても、排気ガス浄化ケース21の再生制御が未実施の状態で作業が継続されることがなく、修理専門店でのメンテナンス(排気ガス浄化ケース21を強制的に再生する作業、排気ガス浄化ケース21のスートフィルタ27を交換する作業)などが不要になる。
 図5、図6に示す如く、エンジンコントローラ40の再生要求信号の出力に基づき、ディーゼルエンジン3の回転数が正常運転回転数よりも低い異常回転数に自動的に変更されるように構成している。したがって、ディーゼルエンジン3の異常回転動作にて、発電機18の駆動が不適正な状態になり、排気ガス浄化ケース21(粒子状物質の堆積)の状況を作業者が簡単に確認でき、排気ガス浄化ケース21の再生制御の開始操作を適正に実行できる。例えば、コンプレッサまたは発電機18などの定置型作業機において、エンジンコントローラ40の再生要求信号に基づきランプ51またはブザー56を作動させても、遠隔作業または作業騒音などにより、作業者が気付きにくい場合があるが、ディーゼルエンジン3回転を異常回転に自動的に切換えるから、コンプレッサまたは発電機18などの出力が不適正になり、エンジンコントローラ40の再生要求を、作業者が簡単に認知できる。排気ガス浄化ケース21の再生制御が未実施の状態で発電機18(作業部)の駆動が継続されるのを防止できる。
 図5、図6に示す如く、発電機18(作業部)の駆動を不可にするロック部材としての入切レバー57と、排気ガス浄化ケース21の再生制御を許可する再生承認部材としての再生承認スイッチ53を設け、入切レバー57と再生承認スイッチ53を作業者が手動操作したときに、排気ガス浄化ケース21の再生制御が開始されるように構成している。したがって、作業の中断(入切レバー57の操作)が必要になる排気ガス浄化ケース21の再生制御をスムーズに開始できる。排気ガス浄化ケース21の再生未実施によるエンジントラブルの発生を容易に防止でき、修理専門店でのディーゼルエンジン3のメンテナンス(排気ガス浄化ケース21の再生作業など)を阻止できる。
 図5、図6に示す如く、ディーゼルエンジン3の回転数を検出する回転センサ41と、ディーゼルエンジン3の回転数を増速または減速する回転調節部材としての燃料噴射弁44と、排気ガス浄化ケース21内の粒子状物質の堆積状況を検出する再生要求センサとしての差圧センサ42を備え、ディーゼルエンジン3の略一定の正常運転回転数の出力にて発電機18(作業部)を運転する構造であって、差圧センサ42が検出する排気ガス浄化ケース21内の排気抵抗に基づき粒子状物質の堆積量を推定し、差圧センサ42の検出結果に基づき燃料噴射弁44を自動的に制御して、前記正常運転回転数と異なる異常回転数にディーゼルエンジン3の回転数を自動的に変更する一方、ディーゼルエンジン3の通算作動時間にて推定される粒子状物質の堆積量以下に、排気ガス浄化ケース21内の粒子状物質の堆積量が降下したときに、排気ガス浄化ケース21の再生が終了したことを判断するように構成している。したがって、エンジンコントローラ40の再生要求(警報出力)を作業者が簡単に認知でき、排気ガス浄化ケース21の再生制御の開始操作を適正に実行できるものでありながら、排気ガス浄化ケース21内の粒子状物質の堆積量が降下したときに、排気ガス浄化ケース21の再生制御を自動的に終了させることができる。即ち、作業者の手動操作にて、排気ガス浄化ケース21の再生制御を開始できると共に、排気ガス浄化ケース21の再生制御を自動制御にて適正に完了でき、前記再生制御の終了時期を作業者が誤認するのを防止でき、排気ガス浄化ケース21の再生作業性を向上できる。
3 ディーゼルエンジン
18 発電機(作業部)
21 排気ガス浄化ケース(排気ガス浄化装置)
40 エンジンコントローラ
41 回転センサ
42 差圧センサ(再生要求センサ)
44 燃料噴射弁(回転調節部材)
53 再生承認スイッチ(再生承認部材)
57 入切レバー(ロック部材)

Claims (4)

  1.  作業部を駆動するエンジンと、前記エンジンの排気経路に配置した排気ガス浄化装置と、前記エンジンの駆動を制御するエンジンコントローラを備え、前記排気ガス浄化装置内の粒子状物質を燃焼除去する再生制御を実行可能なエンジン装置において、
     前記排気ガス浄化装置の再生制御が必要な状況のときに、再生要求信号に基づき、正常運転回転数と異なる異常回転数に前記エンジンの回転数を自動的に変更するように構成したことを特徴とするエンジン装置。
  2.  前記エンジンコントローラの再生要求信号の出力に基づき、前記エンジンの回転数が正常運転回転数よりも低い異常回転数に自動的に変更されるように構成したことを特徴とする請求項1に記載のエンジン装置。
  3.  前記作業部の駆動を不可にするロック部材と、前記排気ガス浄化装置の再生制御を許可する再生承認部材を設け、前記ロック部材と再生承認部材を作業者が手動操作したときに、前記排気ガス浄化装置の再生制御が開始されるように構成したことを特徴とする請求項2に記載のエンジン装置。
  4.  前記エンジンの回転数を検出する回転センサと、前記エンジンの回転数を増速または減速する回転調節部材と、前記排気ガス浄化装置内の粒子状物質の堆積状況を検出する再生要求センサを備え、前記エンジンの略一定の正常運転回転数の出力にて前記作業部を運転する構造であって、前記再生要求センサが検出する前記排気ガス浄化装置内の排気抵抗に基づき粒子状物質の堆積量を推定し、前記再生要求センサの検出結果に基づき前記回転調節部材を自動的に制御して、前記正常運転回転数と異なる異常回転数に前記エンジンの回転数を自動的に変更する一方、前記エンジンの通算作動時間にて推定される粒子状物質の堆積量以下に、前記排気ガス浄化装置内の粒子状物質の堆積量が降下したときに、前記排気ガス浄化装置の再生が終了したことを判断するように構成したことを特徴とする請求項1に記載のエンジン装置。
     
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