WO2023149285A1 - 排ガス後処理装置の診断装置、排ガス後処理装置の診断方法、および、排ガス後処理装置の診断プログラム - Google Patents

排ガス後処理装置の診断装置、排ガス後処理装置の診断方法、および、排ガス後処理装置の診断プログラム Download PDF

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WO2023149285A1
WO2023149285A1 PCT/JP2023/002124 JP2023002124W WO2023149285A1 WO 2023149285 A1 WO2023149285 A1 WO 2023149285A1 JP 2023002124 W JP2023002124 W JP 2023002124W WO 2023149285 A1 WO2023149285 A1 WO 2023149285A1
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exhaust gas
filter
gas aftertreatment
temperature
pressure
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PCT/JP2023/002124
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亮 濱本
智廣 中川
一臣 遠藤
博 藤後
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コベルコ建機株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas after-treatment device diagnostic device, an exhaust gas after-treatment device diagnostic method, and an exhaust gas after-treatment device diagnostic program for diagnosing a failure of an exhaust gas after-treatment device provided in a vehicle.
  • Patent Document 1 discloses a particulate filter failure diagnosis device that determines failure of a particulate filter based on the amount of PM (Particulate Matter) deposited.
  • the PM sensor detects the deposition amount of PM from a change in electrical resistance between a pair of electrodes.
  • a filter member arranged downstream of a DPF Diesel Particulate Filter
  • a PM sensor having at least a pair of electrode members forming a capacitor, and the capacitance between the electrode members is A diagnostic system is disclosed for determining DPF failure based on .
  • An object of the present invention is to provide a diagnostic device for an exhaust gas aftertreatment device, a diagnostic method for the exhaust gas aftertreatment device, and a diagnostic program for the exhaust gas aftertreatment device, which are capable of detecting failures in the exhaust gas aftertreatment device with high accuracy. It is to be.
  • a diagnostic device for an exhaust gas aftertreatment device for diagnosing a failure of an exhaust gas aftertreatment device provided in a vehicle having a filter for capturing particulates from engine exhaust gas, wherein the filter inlet temperature and A temperature detection device that detects a filter outlet side temperature, a differential pressure detection device that detects a differential pressure between the filter inlet side pressure and the filter outlet side pressure, an intake pressure detection device that detects the intake pressure of the engine, and the temperature a detection device, the differential pressure detection device, and a controller that determines a failure of the exhaust gas aftertreatment device based on the value detected by the intake pressure detection device.
  • Also provided is a method for diagnosing a failure of an exhaust gas aftertreatment device provided in a vehicle having a filter for collecting particulates from exhaust gas of an engine comprising: a temperature detection step of detecting a temperature and a filter outlet side temperature, a differential pressure detection step of detecting a differential pressure between the filter inlet side pressure and the filter outlet side pressure, and an intake pressure detection step of detecting the intake pressure of the engine; and a determination step of determining failure of the exhaust gas aftertreatment device based on the values detected in the temperature detection step, the differential pressure detection step, and the intake pressure detection step.
  • an exhaust gas aftertreatment device diagnostic program that causes a computer to function to diagnose failures in a vehicle exhaust aftertreatment device having a filter that collects particulates from engine exhaust gas. wherein failure of the exhaust gas post-treatment device is determined based on a filter inlet side temperature, a filter outlet side temperature, a pressure difference between a filter inlet side pressure and a filter outlet side pressure, and an intake air pressure of the engine. Activate the computer.
  • the failure of the exhaust gas post-treatment device is determined based on the filter inlet side temperature, the filter outlet side temperature, the pressure difference between the filter inlet side pressure and the filter outlet side pressure, and the intake air pressure of the engine. From the differential pressure between the filter inlet side pressure and the filter outlet side pressure, the deposition amount of fine particles deposited on the filter can be known. The temperature condition of the filter can be known from the filter inlet side temperature and the filter outlet side temperature. Therefore, by using the differential pressure between the filter inlet side pressure and the filter outlet side pressure, the filter inlet side temperature, and the filter outlet side temperature for determination, failure of the exhaust gas post-treatment device can be detected before the filter is melted. be able to. And, in the present invention, unlike the PM sensor of Patent Document 1, the outputs of the temperature detection device, the differential pressure detection device, and the intake pressure detection device do not change significantly. Therefore, failure of the exhaust gas aftertreatment device can be detected with high accuracy.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a hydraulic circuit of a working machine
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an exhaust gas post-treatment device
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an electric circuit of a working machine
  • FIG. 4 is a flowchart of diagnostic processing
  • a diagnostic device (diagnostic device 1) for an exhaust gas aftertreatment device diagnoses a failure of an exhaust gas aftertreatment device provided in a vehicle.
  • FIG. 1 which is a side view of working machine 20
  • diagnostic device 1 is provided in working machine 20 .
  • the work machine 20 is an example of a vehicle, such as a hydraulic excavator.
  • the work machine 20 may be operated by an operator in a cab (driver's cab) 23, remotely operated, or automatically operated.
  • the work machine 20 has a machine body 25 including a lower running body 21 and an upper revolving body 22, an attachment 30, and a cylinder 40.
  • the lower traveling body 21 is a portion that allows the work machine 20 to travel, and includes left and right crawlers 26, for example.
  • the upper revolving body 22 is rotatably attached to the upper portion of the lower traveling body 21 via a revolving device 24 .
  • a cab (driver's cab) 23 is provided in the front portion of the upper revolving body 22 .
  • the attachment 30 is attached to the upper revolving body 22 so as to be vertically rotatable.
  • the attachment 30 has a boom 31 , an arm 32 and a bucket 33 .
  • the boom 31 is attached to the upper revolving body 22 so as to be vertically rotatable (up and down).
  • the arm 32 is attached to the boom 31 so as to be vertically rotatable.
  • the bucket 33 is attached to the arm 32 so as to be rotatable in the front-rear direction.
  • the bucket 33 is a tip attachment that is the tip of the attachment 30, and is a part that performs work such as digging, leveling, and scooping earth and sand.
  • the object to be worked held by the bucket 33 is not limited to earth and sand, and may be stones or waste (industrial waste, etc.).
  • the tip attachment is not limited to the bucket 33, but may be a grapple, a lifting magnet, or the like.
  • the cylinder 40 can hydraulically rotate the attachment 30 .
  • the cylinder 40 is a hydraulic telescopic cylinder.
  • the cylinder 40 includes a boom cylinder 41 , an arm cylinder 42 and a bucket cylinder 43 .
  • the boom cylinder 41 rotates the boom 31 with respect to the upper swing body 22 .
  • a base end portion of the boom cylinder 41 is rotatably attached to the upper swing body 22 .
  • a tip portion of the boom cylinder 41 is rotatably attached to the boom 31 .
  • the arm cylinder 42 rotates the arm 32 with respect to the boom 31 .
  • a base end of the arm cylinder 42 is rotatably attached to the boom 31 .
  • a tip portion of the arm cylinder 42 is rotatably attached to the arm 32 .
  • the bucket cylinder 43 rotates the bucket 33 with respect to the arm 32 .
  • a base end of the bucket cylinder 43 is rotatably attached to the arm 32 .
  • a tip portion of the bucket cylinder 43 is rotatably attached to a link member 34 rotatably attached to the bucket 33 .
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing the hydraulic circuit of the working machine 20
  • the working machine 20 has an engine 51, a hydraulic pump 52, and a control valve group 53.
  • Engine 51 is a power source of work machine 20 .
  • the hydraulic pump 52 is driven by the engine 51 .
  • the hydraulic pump 52 has a left hydraulic pump 52L and a right hydraulic pump 52R.
  • the control valve group 53 changes the flow rate of hydraulic oil supplied from the hydraulic pump 52 to the cylinder 40 and the like.
  • the control valve group 53 has a left control valve group 53L and a right control valve group 53R.
  • the left hydraulic pump 52L supplies hydraulic oil to the left travel motor 54L, swing motor 55, and arm cylinder 42, respectively.
  • the right hydraulic pump 52R supplies working oil to the right travel motor 54R, the boom cylinder 41, and the bucket cylinder 43, respectively.
  • FIG. 2 shows an example of the arrangement of these components, and the arrangement of these components is not limited to FIG.
  • the left traveling motor 54L drives the crawler 26 on the left side of the lower traveling body 21, and the right traveling motor 54R drives the crawler 26 on the right side of the lower traveling body 21.
  • the turning motor 55 is provided in the turning device 24 and turns the upper turning body 22 .
  • the left control valve group 53L includes a control valve that changes the flow rate of hydraulic oil supplied to the left travel motor 54L, a control valve that changes the flow rate of hydraulic oil supplied to the turning motor 55, and the arm cylinder 42. contains a control valve that varies the flow of hydraulic fluid.
  • the right control valve group 53R includes a control valve that changes the flow rate of hydraulic oil supplied to the right traveling motor 54R, a control valve that changes the flow rate of hydraulic oil supplied to the boom cylinder 41, and a bucket cylinder 43. contains a control valve that varies the flow of hydraulic fluid.
  • These control valves are controlled by a controller 71 in response to an operation given to an operating device 28 (see FIG. 1) including at least one operating lever provided within the cab 23 .
  • the operation device 28 includes a plurality of operation levers, and these operation levers are arranged inside the cab 23 .
  • the engine 51, hydraulic pump 52, and control valve group 53 are controlled by a controller 71, which will be described later.
  • the left and right crawlers 26, the upper revolving body 22, and the attachment 30 are movable parts of the work machine 20.
  • the operation device 28 outputs an operation command for operating the movable portion.
  • an engine 51, a hydraulic pump 52, and a control valve group 53 are power sources that supply power to the moving parts.
  • FIG. 3 which is a configuration diagram of the exhaust gas post-treatment device 10
  • the working machine 20 has the exhaust gas post-treatment device 10 .
  • the exhaust gas post-treatment device 10 is provided in an exhaust pipe 15 through which exhaust gas from an engine 51 passes, and collects fine particles from the exhaust gas.
  • the exhaust gas post-treatment device 10 has a filter 11 that collects particulates, and an oxidation catalyst 12 that is provided downstream of the filter 11 and oxidizes unburned fuel.
  • the diagnostic device 1 has a temperature sensor 2 (an example of a temperature detection device), a differential pressure sensor 3 (an example of a differential pressure detection device), and an intake pressure sensor 4 (an example of an intake pressure detection device).
  • a temperature sensor 2 detects the filter inlet side temperature and the filter outlet side temperature.
  • the differential pressure sensor 3 detects a filter inlet side pressure, a filter outlet side pressure, and a differential pressure (for example, a differential pressure between the inlet side and the outlet side of the filter 11).
  • the intake pressure sensor 4 is provided in an intake pipe 16 that supplies air to the engine 51 and detects the intake pressure (boost pressure) of the engine 51 .
  • the filter inlet temperature is the temperature detected by the temperature sensor 2 arranged at or near the exhaust gas inlet of the filter 11 .
  • the filter inlet temperature may be the temperature of the exhaust gas at the inlet of the filter 11 or the temperature of the filter 11 at the inlet of the filter 11 .
  • the filter inlet side temperature may be the temperature of the exhaust gas upstream from the inlet of the filter 11 and near the inlet, or the temperature of the pipe upstream from the inlet of the filter 11 and near the inlet. good.
  • the filter outlet temperature is the temperature detected by the temperature sensor 2 arranged at or near the exhaust gas outlet of the filter 11 .
  • the filter outlet side temperature may be the temperature of the exhaust gas at the outlet of the filter 11 or the temperature of the filter 11 at the outlet of the filter 11 .
  • the filter outlet side temperature may be the temperature of the exhaust gas downstream from the outlet of the filter 11 and in the vicinity of the outlet, or the temperature of the pipe downstream from the outlet of the filter 11 and in the vicinity of the outlet. good.
  • the filter inlet side pressure may be the pressure at the inlet of the filter 11 or the pressure upstream from the inlet of the filter 11 and in the vicinity of the inlet.
  • the filter outlet pressure may be the pressure at the outlet of the filter 11 or the pressure downstream from the outlet of the filter 11 and in the vicinity of the outlet.
  • each of "upstream” and “downstream” is based on the flow direction of waste gas.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of an electric circuit of work machine 20
  • work machine 20 has controller 71 , storage device 73 , and communication device 74 .
  • the controller 71 includes a computer that performs signal input/output, computation (processing), information storage, and the like.
  • the controller 71 includes determination means, notification means, restriction means, cumulative time calculation means, and security processing means, which will be described later. Functions of the determination means, the notification means, the limit means, the cumulative time calculation means, and the security processing means in the controller 71 are realized by executing a program stored in a storage section (not shown) of the controller 71 .
  • the controller 71 may be provided only in one place, or may be provided separately in a plurality of places.
  • the controller 71 may be mounted on the work machine 20 or may be arranged in a server or the like located outside the work machine 20 .
  • the diagnostic device 1 includes a controller 71 .
  • a temperature value detected by the temperature sensor 2 is input to the controller 71 .
  • the controller 71 for example, represents and handles the temperature value as an absolute temperature.
  • the differential pressure value detected by the differential pressure sensor 3 is input to the controller 71 .
  • the pressure value detected by the intake pressure sensor 4 is input to the controller 71 .
  • the controller 71 periodically acquires the temperature value detected by the temperature sensor 2 , the differential pressure value detected by the differential pressure sensor 3 , and the pressure value detected by the intake pressure sensor 4 .
  • an operation command from the operation device 28 is input to the controller 71 .
  • the communication device 74 can transmit and receive data by communicating with a server or the like outside the work machine 20 by wireless communication, wired communication, or the like.
  • the controller 71 determines failure of the exhaust gas post-treatment device 10 based on the values detected by the temperature sensor 2, the differential pressure sensor 3, and the intake pressure sensor 4. Specifically, for example, the controller 71 may determine failure of the exhaust gas post-treatment device 10 based on the index.
  • the index is a value based on the ratio of the filter inlet side temperature to the filter outlet side temperature, and the ratio of the differential pressure (differential pressure between the filter inlet side pressure and the filter outlet side pressure) and the intake pressure of the engine 51. may be The controller 71 may determine that the exhaust gas post-treatment device 10 has failed when this index exceeds the threshold.
  • the value obtained by dividing the filter outlet side temperature by the filter inlet side temperature is represented by "a", and the differential pressure between the filter inlet side pressure and the filter outlet side pressure is divided by the intake pressure of the engine 51.
  • the index may be a value represented by 'a/b'.
  • the filter 11 When the filter 11 is clogged, the ratio of the differential pressure to the intake pressure of the engine 51 in the exhaust gas post-treatment device 10 becomes larger than the ratio in normal times, and the value of "b" becomes larger.
  • the filter 11 When the filter 11 is clogged, it means that a large amount of fine particles are deposited on the filter 11, and if the fine particles are burned in this state, the filter 11 may be damaged by melting.
  • the value of "b” increases, the index "a/b" falls below the normal lower limit (threshold). Therefore, by detecting that the index falls below the lower limit value, the controller 71 can detect a failure of the exhaust gas post-treatment device 10 before the filter 11 is eroded.
  • the filter 11 may be melted.
  • the controller 71 can detect the failure of the exhaust gas post-treatment device 10 before the filter 11 is eroded.
  • the index may be obtained by multiplying "a/b” by a coefficient learned from past data.
  • the index may be a number "g(a/b)" that includes "a/b” multiplied by a factor f(t) that varies with time t.
  • the values of "a” and “b” in the index may be weighted.
  • the value of "a” may be set to have a greater weight than the value of "b".
  • the product “a ⁇ b” of “a” and “b” may be used as an index.
  • the upper limit value (threshold value) of the index in the normal state is set considering that the value of "b” increases when the filter 11 is clogged and the value of "a” increases when the filter 11 is at a high temperature.
  • the failure of the exhaust gas aftertreatment device 10 is determined based on the filter inlet side temperature, the filter outlet side temperature, the pressure difference between the filter inlet side pressure and the filter outlet side pressure, and the intake air pressure of the engine 51. be.
  • the amount of particles deposited on the filter 11 can be determined from the differential pressure between the filter inlet side pressure and the filter outlet side pressure.
  • the temperature state of the filter 11 can be known from the filter inlet side temperature and the filter outlet side temperature. Therefore, by using the differential pressure between the filter inlet side pressure and the filter outlet side pressure, and the filter inlet side temperature and the filter outlet side temperature for determination, failure of the exhaust gas post-treatment device 10 can be detected before the filter 11 is melted. can be detected.
  • the outputs of the temperature sensor 2, the differential pressure sensor 3, and the intake pressure sensor 4 do not change significantly. Therefore, failure of the exhaust gas post-treatment device 10 can be detected with high accuracy.
  • the controller 71 may perform control for notifying the determination result when the controller 71 (specifically, the determination means) determines that the exhaust gas post-treatment device 10 has failed. .
  • the controller 71 may transmit, via the communication device 74 , to an external device such as a server located outside the working machine 20 that the exhaust gas post-treatment device 10 has failed.
  • a person outside the work machine 20 can be notified that the exhaust gas post-treatment device 10 has failed. Therefore, for example, when the work machine 20 is automatically operated, the work machine 20 can be operated to stop the operation. Further, the controller 71 may transmit a failure of the exhaust gas post-treatment device 10 to a terminal device for remotely controlling the work machine 20 . In this case, it is possible to inform the remote operator who performs the remote control that the exhaust gas post-treatment device 10 has failed. As described above, it is possible to prevent the work machine 20 from continuing to operate in a situation where the filter 11 is likely to be eroded.
  • the controller 71 limits the output of the power source within a predetermined range when the controller 71 (specifically, determining means) determines that the exhaust gas aftertreatment device 10 has failed. You may perform control for. Specifically, the controller 71 limits the output of at least one of the engine 51, the hydraulic pump 52, and the control valve group 53 within a predetermined range.
  • the regeneration process is a process of increasing the load on the engine 51 to heat the filter 11 to burn particulates deposited on the filter 11 .
  • the controller 71 calculates the cumulative time during which the operating device 28 outputs the operation command while the controller 71 (specifically, the limiting means) limits the output of the power source. can be calculated.
  • the controller 71 causes the storage device 73 to store this accumulated time. From this, it can be known how long the movable part has been operating in a state where it is determined that the exhaust gas post-treatment device 10 has failed and the output of the power source is restricted. Then, the controller 71 transmits the accumulated time stored in the storage device 73 to the outside from the communication device 74 at the timing when the engine 51 is stopped, for example.
  • the controller 71 (specifically, security processing means) performs information security-related processing on at least one of the values detected by the temperature sensor 2 , the differential pressure sensor 3 , and the intake pressure sensor 4 .
  • the controller 71 verifies this signature, and if the verification succeeds, calculates an index based on the signed detection value.
  • the controller 71 verifying the signature attached to the detection value transmitted to the controller 71, falsification of the detection value can be detected, and the sender can be confirmed to prevent spoofing. Thereby, the security of the detection value can be ensured.
  • An external device such as a server outside work machine 20 may verify the signature.
  • the controller 71 itself is desirably mounted in a tamper-resistant area. For example, it is desirable to store the controller 71 in the housing so that it is difficult to remove it illegally, or to detect that the controller 71 has been illegally removed from the housing.
  • At least one of the temperature sensor 2, the differential pressure sensor 3, and the intake pressure sensor 4 may encrypt the detected value to be sent to the controller 71.
  • Encryption may be a public key cryptosystem or a common key cryptosystem.
  • the controller 71 decrypts the encrypted detection value, and when the decryption is successful, calculates an index based on the decrypted detection value.
  • An external device such as a server outside work machine 20 may decode the detected value.
  • the controller 71 preferably stores the encrypted detection value in a tamper-resistant area (a chip or the like that is tamper-resistant against unauthorized access).
  • FIG. 5 is a flowchart of diagnostic processing.
  • the controller 71 activates the temperature sensor 2, the differential pressure sensor 3, and the intake pressure sensor 4 (step S1).
  • the controller 71 calculates indices based on the detected values of the temperature sensor 2, the differential pressure sensor 3, and the intake pressure sensor 4 (step S2).
  • the controller 71 detects the filter inlet side temperature and the filter outlet side temperature based on the values detected by the temperature sensor 2 (temperature detection step), and detects the filter inlet side temperature based on the values detected by the differential pressure sensor 3.
  • the differential pressure between the side pressure and the filter outlet side pressure is detected (differential pressure detection step)
  • the intake pressure of the engine 51 is detected based on the value detected by the intake pressure sensor 4 (intake pressure detection step)
  • these detections Calculate the index using the results.
  • step S3 determines whether or not the exhaust gas post-treatment device 10 is in a state of failure (abnormal state) (step S3, determination step). If it is determined in step S3 that the state is not abnormal (S3: NO), the controller 71 returns to step S2. On the other hand, if it is determined in step S3 that there is an abnormality (S3: YES), the controller 71 notifies the determination result (step S4). The controller 71 then limits the output of the power source within a predetermined range (step S5), and terminates this flow.
  • the filter inlet-side temperature, the filter outlet-side temperature, the differential pressure between the filter inlet-side pressure and the filter outlet-side pressure, and the intake pressure of the engine 51 the failure of the exhaust gas post-treatment device 10 is determined.
  • the amount of particles deposited on the filter 11 can be determined from the differential pressure between the filter inlet side pressure and the filter outlet side pressure.
  • the temperature state of the filter 11 can be known from the filter inlet side temperature and the filter outlet side temperature. Therefore, by using the differential pressure between the filter inlet side pressure and the filter outlet side pressure, and the filter inlet side temperature and the filter outlet side temperature for determination, failure of the exhaust gas post-treatment device 10 can be detected before the filter 11 is melted. can be detected.
  • the outputs of the temperature sensor 2, the differential pressure sensor 3, and the intake pressure sensor 4 do not change significantly. Therefore, failure of the exhaust gas post-treatment device 10 can be detected with high accuracy.
  • the controller 71 multiplies the ratio of the filter inlet side temperature and the filter outlet side temperature by the ratio of the differential pressure between the filter inlet side pressure and the filter outlet side pressure and the intake pressure of the engine 51.
  • a failure of the exhaust gas post-treatment device 10 can be determined based on the index, which is a value. Since such an index is dimensionless, failure of the exhaust gas aftertreatment device 10 can be detected with high accuracy by using this index for any type of work machine 20. .
  • the exhaust gas post-treatment device 10 when it is determined that the exhaust gas post-treatment device 10 has failed, it is possible to notify the result of the determination. For example, when the determination result is notified in the work machine 20, the operator who operates the work machine 20 can be informed that the exhaust gas post-treatment device 10 has failed. Further, when the determination result is notified to the outside of the working machine 20 via the communication device 74, it is possible to inform a person outside the working machine 20 that the exhaust gas post-treatment device 10 has failed. . Therefore, for example, when the work machine 20 is automatically operated, the work machine 20 can be operated to stop the operation.
  • a terminal device for remotely operating the work machine 20 is configured to transmit a message indicating that the exhaust gas post-treatment device 10 has failed
  • the remote operator who remotely operates the exhaust gas after-treatment device 10 can be notified that the exhaust gas post-treatment device 10 has failed. can tell Therefore, it is possible to prevent the working machine 20 from continuing to operate in a situation where the filter 11 is likely to be eroded.
  • the filter 11 when it is determined that the exhaust gas post-treatment device 10 has failed, it is possible to limit the output of the power source within a predetermined range.
  • the filter 11 When the upper limit of the power source output is restricted, the filter 11 can be prevented from being melted. Further, when the lower limit of the output of the power source is restricted and the load applied to the engine 51 is increased, the regeneration process of the exhaust gas post-treatment device 10 can be assisted.
  • information security processing can be performed on at least one of the values detected by the temperature sensor 2, the differential pressure sensor 3, and the intake pressure sensor 4. Accordingly, information security can be ensured by, for example, detecting falsification of the detected value or encrypting the detected value.

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Abstract

排ガス後処理装置の診断装置（１）は、フィルタ入口側温度およびフィルタ出口側温度を検出する温度検出装置（２）と、フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧を検出する差圧検出装置（３）と、エンジン（５１）の吸気圧を検出する吸気圧検出装置（４）と、温度検出装置（２）、差圧検出装置（３）、および、吸気圧検出装置（４）が検出した値に基づいて、排ガス後処理装置（１０）の故障を判定するコントローラ（７１）と、を有する。

Description

排ガス後処理装置の診断装置、排ガス後処理装置の診断方法、および、排ガス後処理装置の診断プログラム
　本発明は、車両に設けられた排ガス後処理装置の故障を診断する、排ガス後処理装置の診断装置、排ガス後処理装置の診断方法、および、排ガス後処理装置の診断プログラムに関する。
　特許文献１には、ＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　Ｍａｔｔｅｒ）の堆積量に基づいて、パティキュレートフィルタの故障を判定する、パティキュレートフィルタの故障診断装置が開示されている。ＰＭセンサは、一対の電極間の電気抵抗の変化からＰＭの堆積量を検出する。
　また、特許文献２には、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ　Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　Ｆｉｌｔｅｒ）よりも下流側に配置されたフィルタ部材に、コンデンサを形成する少なくとも一対の電極部材を備えたＰＭセンサを設け、電極部材間の静電容量に基づいてＤＰＦの故障を判定する診断装置が開示されている。
　しかしながら、特許文献１のＰＭセンサでは、一対の電極部材の間に粒径の大きなＰＭが付着して、出力が大幅に変化するのを避けることができない。また、特許文献２では、コンデンサを追加する必要があり、ＤＰＦの改造を要する。
特開２０１７－４８７０９号公報 特開２０１６－７００７７号公報
　本発明の目的は、排ガス後処理装置の故障を高い精度で検出することが可能な、排ガス後処理装置の診断装置、排ガス後処理装置の診断方法、および、排ガス後処理装置の診断プログラムを提供することである。
　提供されるのは、エンジンの排ガスから微粒子を捕集するフィルタを有し車両に設けられた排ガス後処理装置の故障を診断する、排ガス後処理装置の診断装置であって、フィルタ入口側温度およびフィルタ出口側温度を検出する温度検出装置と、フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧を検出する差圧検出装置と、前記エンジンの吸気圧を検出する吸気圧検出装置と、前記温度検出装置、前記差圧検出装置、および、前記吸気圧検出装置が検出した値に基づいて、前記排ガス後処理装置の故障を判定するコントローラと、を有する。
　また、提供されるのは、エンジンの排ガスから微粒子を捕集するフィルタを有し車両に設けられた排ガス後処理装置の故障を診断する、排ガス後処理装置の診断方法であって、フィルタ入口側温度およびフィルタ出口側温度を検出する温度検出ステップと、フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧を検出する差圧検出ステップと、前記エンジンの吸気圧を検出する吸気圧検出ステップと、前記温度検出ステップ、前記差圧検出ステップ、および、前記吸気圧検出ステップで検出した値に基づいて、前記排ガス後処理装置の故障を判定する判定ステップと、を有する。
　また、提供されるのは、エンジンの排ガスから微粒子を捕集するフィルタを有し車両に設けられた排ガス後処理装置の故障を診断するようにコンピュータを機能させる、排ガス後処理装置の診断プログラムであって、フィルタ入口側温度およびフィルタ出口側温度、フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧、および、前記エンジンの吸気圧に基づいて、前記排ガス後処理装置の故障を判定するように前記コンピュータを機能させる。
　本発明では、フィルタ入口側温度およびフィルタ出口側温度、フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧、および、エンジンの吸気圧に基づいて、排ガス後処理装置の故障が判定される。フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧から、フィルタに堆積した微粒子の堆積量がわかる。フィルタ入口側温度およびフィルタ出口側温度から、フィルタの温度状態がわかる。よって、フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧、および、フィルタ入口側温度およびフィルタ出口側温度を判定に用いることで、フィルタが溶損する前に、排ガス後処理装置の故障を検出することができる。そして、本発明では、特許文献１のＰＭセンサとは異なり、温度検出装置、差圧検出装置、および、吸気圧検出装置は、出力が大幅に変化することがない。よって、排ガス後処理装置の故障を高い精度で検出することができる。
作業機械の側面図である。 作業機械の油圧回路を示す構成図である。 排ガス後処理装置の構成図である。 作業機械の電気回路を示す構成図である。 診断処理のフローチャートである。
　以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
　（作業機械の構成）
　本発明の実施形態による排ガス後処理装置の診断装置（診断装置１）は、車両に設けられた排ガス後処理装置の故障を診断するものである。作業機械２０の側面図である図１に示すように、診断装置１は、作業機械２０に設けられている。作業機械２０は、車両の一例であり、例えば油圧ショベルである。作業機械２０は、キャブ（運転室）２３内のオペレータに操作されてもよく、遠隔操作されてもよく、自動運転されてもよい。
　作業機械２０は、下部走行体２１と上部旋回体２２とを備えた機械本体２５と、アタッチメント３０と、シリンダ４０と、を有している。
　下部走行体２１は、作業機械２０を走行させる部分であり、例えば、左右のクローラ２６を備える。上部旋回体２２は、下部走行体２１の上部に旋回装置２４を介して旋回可能に取り付けられる。上部旋回体２２の前部には、キャブ（運転室）２３が設けられている。
　アタッチメント３０は、上下方向に回動可能に上部旋回体２２に取り付けられる。アタッチメント３０は、ブーム３１と、アーム３２と、バケット３３と、を備える。ブーム３１は、上下方向に回動可能（起伏可能）に上部旋回体２２に取り付けられる。アーム３２は、上下方向に回動可能にブーム３１に取り付けられる。バケット３３は、前後方向に回動可能にアーム３２に取り付けられる。バケット３３は、アタッチメント３０の先端部である先端アタッチメントであり、土砂の、掘削、均し、すくい、などの作業を行う部分である。なお、バケット３３が保持する作業対象物は、土砂に限定されず、石でもよく、廃棄物（産業廃棄物など）でもよい。また、先端アタッチメントは、バケット３３に限られず、グラップルやリフティングマグネット等であってもよい。
　シリンダ４０は、アタッチメント３０を油圧で回動させることが可能である。シリンダ４０は、油圧式の伸縮シリンダである。シリンダ４０は、ブームシリンダ４１と、アームシリンダ４２と、バケットシリンダ４３と、を備える。
　ブームシリンダ４１は、上部旋回体２２に対してブーム３１を回動させる。ブームシリンダ４１の基端部は、上部旋回体２２に回動可能に取り付けられる。ブームシリンダ４１の先端部は、ブーム３１に回動可能に取り付けられる。
　アームシリンダ４２は、ブーム３１に対してアーム３２を回動させる。アームシリンダ４２の基端部は、ブーム３１に回動可能に取り付けられる。アームシリンダ４２の先端部は、アーム３２に回動可能に取り付けられる。
　バケットシリンダ４３は、アーム３２に対してバケット３３を回動させる。バケットシリンダ４３の基端部は、アーム３２に回動可能に取り付けられる。バケットシリンダ４３の先端部は、バケット３３に回動可能に取り付けられたリンク部材３４に、回動可能に取り付けられる。
　（作業機械の油圧回路の構成）
　作業機械２０の油圧回路を示す構成図である図２に示すように、作業機械２０は、エンジン５１と、油圧ポンプ５２と、コントロールバルブ群５３と、を有している。エンジン５１は、作業機械２０の動力源である。油圧ポンプ５２は、エンジン５１により駆動される。油圧ポンプ５２は、左油圧ポンプ５２Ｌと、右油圧ポンプ５２Ｒとを有する。コントロールバルブ群５３は、油圧ポンプ５２からシリンダ４０などに供給される作動油の流量を変化させる。コントロールバルブ群５３は、左コントロールバルブ群５３Ｌと、右コントロールバルブ群５３Ｒとを有する。
　左油圧ポンプ５２Ｌは、左走行モータ５４Ｌ、旋回モータ５５、および、アームシリンダ４２に、作動油をそれぞれ供給する。右油圧ポンプ５２Ｒは、右走行モータ５４Ｒ、ブームシリンダ４１、および、バケットシリンダ４３に、作動油をそれぞれ供給する。なお、図２は、これらの構成要素の配置の一例を示すものであり、これらの構成要素の配置は図２に限定されない。左走行モータ５４Ｌは、下部走行体２１の左側のクローラ２６を駆動させるものであり、右走行モータ５４Ｒは、下部走行体２１の右側のクローラ２６を駆動させるものである。旋回モータ５５は、旋回装置２４に設けられ、上部旋回体２２を旋回させるものである。
　左コントロールバルブ群５３Ｌは、左走行モータ５４Ｌに供給される作動油の流量を変化させるコントロールバルブ、旋回モータ５５に供給される作動油の流量を変化させるコントロールバルブ、および、アームシリンダ４２に供給される作動油の流量を変化させるコントロールバルブを含む。右コントロールバルブ群５３Ｒは、右走行モータ５４Ｒに供給される作動油の流量を変化させるコントロールバルブ、ブームシリンダ４１に供給される作動油の流量を変化させるコントロールバルブ、および、バケットシリンダ４３に供給される作動油の流量を変化させるコントロールバルブを含む。これらコントロールバルブは、キャブ２３内に設けられた少なくとも一つの操作レバーを含む操作装置２８（図１参照）に与えられる操作に応じてコントローラ７１より制御される。なお、本実施形態では、操作装置２８は、複数の操作レバーを含み、これらの操作レバーはキャブ２３内に配置されている。
　エンジン５１、油圧ポンプ５２、および、コントロールバルブ群５３は、後述するコントローラ７１により制御される。
　図１に示すように、左右のクローラ２６、上部旋回体２２、および、アタッチメント３０は、作業機械２０の可動部である。操作装置２８は、可動部を動作させるための操作指令を出力する。図２に示すように、エンジン５１、油圧ポンプ５２、および、コントロールバルブ群５３は、可動部に動力を供給する動力源である。
　（排ガス後処理装置の構成）
　排ガス後処理装置１０の構成図である図３に示すように、作業機械２０は、排ガス後処理装置１０を有している。排ガス後処理装置１０は、エンジン５１の排ガスが通る排気管１５に設けられ、排ガスから微粒子を捕集する。排ガス後処理装置１０は、微粒子を捕集するフィルタ１１と、フィルタ１１の下流側に設けられ、未燃燃料を酸化させる酸化触媒１２と、を有している。
　診断装置１は、温度センサ２（温度検出装置の一例）と、差圧センサ３（差圧検出装置の一例）と、吸気圧センサ４（吸気圧検出装置の一例）と、を有している。温度センサ２は、フィルタ入口側温度およびフィルタ出口側温度を検出する。差圧センサ３は、フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力と差圧（例えばフィルタ１１の入口側と出口側との間の差圧）を検出する。吸気圧センサ４は、エンジン５１に空気を供給する吸気管１６に設けられ、エンジン５１の吸気圧（ブースト圧）を検出する。
　フィルタ入口側温度は、フィルタ１１における排ガスの入口または当該入口の近傍に配置される温度センサ２により検出される温度である。具体的には、フィルタ入口側温度は、フィルタ１１の入口における排ガスの温度であってもよく、フィルタ１１の入口におけるフィルタ１１の温度であってもよい。また、フィルタ入口側温度は、フィルタ１１の入口よりも上流で当該入口の近傍における排ガスの温度であってもよく、フィルタ１１の入口よりも上流で当該入口の近傍における配管の温度であってもよい。
　フィルタ出口側温度は、フィルタ１１における排ガスの出口または当該出口の近傍に配置される温度センサ２により検出される温度である。具体的には、フィルタ出口側温度は、フィルタ１１の出口における排ガスの温度であってもよく、フィルタ１１の出口におけるフィルタ１１の温度であってもよい。また、フィルタ出口側温度は、フィルタ１１の出口よりも下流で当該出口の近傍における排ガスの温度であってもよく、フィルタ１１の出口よりも下流で当該出口の近傍における配管の温度であってもよい。
　フィルタ入口側圧力は、フィルタ１１の入口における圧力であってもよく、フィルタ１１の入口よりも上流で当該入口の近傍における圧力であってもよい。フィルタ出口側圧力は、フィルタ１１の出口における圧力であってもよく、フィルタ１１の出口よりも下流で当該出口の近傍における圧力であってもよい。なお、「上流」および「下流」のそれぞれは、排ガスの流れ方向を基準としている。
　（作業機械の電気回路の構成）
　作業機械２０の電気回路の構成図である図４に示すように、作業機械２０は、コントローラ７１と、記憶装置７３と、通信装置７４と、を有している。
　コントローラ７１は、信号の入出力、演算（処理）、情報の記憶などを行うコンピュータを含む。例えば、コントローラ７１は、後述する判定手段、通知手段、制限手段、累積時間算出手段、および、セキュリティ処理手段を含む。コントローラ７１における判定手段、通知手段、制限手段、累積時間算出手段、および、セキュリティ処理手段の機能は、コントローラ７１の記憶部（図示省略）に記憶されたプログラムが実行されることにより実現される。コントローラ７１は、１か所にのみ設けられてもよく、複数個所に分かれて設けられてもよい。コントローラ７１は、作業機械２０に搭載されてもよく、作業機械２０の外部に位置するサーバなどに配置されてもよい。診断装置１は、コントローラ７１を含む。
　コントローラ７１には、温度センサ２が検出した温度値が入力される。コントローラ７１は、例えば、温度値を絶対温度で表して扱う。また、コントローラ７１には、差圧センサ３が検出した差圧値が入力される。また、コントローラ７１には、吸気圧センサ４が検出した圧力値が入力される。コントローラ７１は、温度センサ２が検出した温度値、差圧センサ３が検出した差圧値、および、吸気圧センサ４が検出した圧力値を、定期的に取得する。
　また、コントローラ７１には、操作装置２８からの操作指令が入力される。
　通信装置７４は、作業機械２０の外部にあるサーバ等と無線通信、有線通信などの通信を行うことでデータの送受信を行うことが可能である。
　コントローラ７１（具体的には判定手段）は、温度センサ２、差圧センサ３、および、吸気圧センサ４が検出した値に基づいて、排ガス後処理装置１０の故障を判定する。具体的には例えば、コントローラ７１は、指標に基づいて排ガス後処理装置１０の故障を判定してもよい。前記指標は、フィルタ入口側温度とフィルタ出口側温度との比と、前記差圧（フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧）とエンジン５１の吸気圧との比とに基づいた値であってもよい。コントローラ７１は、この指標が閾値を超えた場合に、排ガス後処理装置１０が故障したと判定してもよい。
　より具体的には、フィルタ出口側温度を、フィルタ入口側温度で割った値を「ａ」で表し、フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧を、エンジン５１の吸気圧で割った値を「ｂ」で表した場合に、指標は、「ａ／ｂ」で表される値であってもよい。
　フィルタ１１が目詰まりを起こした場合、排ガス後処理装置１０におけるエンジン５１の吸気圧に対する差圧の割合は、正常時における割合よりも大きくなり、「ｂ」の値は大きくなる。フィルタ１１が目詰まりを起こした場合とは、フィルタ１１に多量の微粒子が堆積した状態であり、この状態で微粒子を燃焼させるとフィルタ１１の溶損を引きおこす恐れがある。一方で、「ｂ」の値が大きくなると、指標「ａ／ｂ」は正常時における下限値（閾値）を下回ることになる。そこで、コントローラ７１は、指標が下限値を下回ることを検知することで、フィルタ１１が溶損する前に、排ガス後処理装置１０の故障を検出することができる。
　また、フィルタ１１が高温になるほど、フィルタ入口側温度とフィルタ出口側温度との比の値である「ａ」は大きくなる。フィルタ１１が高温になった場合には、フィルタ１１の溶損を引きおこす恐れがある。一方で、「ａ」の値が大きくなると、指標「ａ／ｂ」は正常時における上限値（閾値）を上回ることになる。そこで、コントローラ７１は、指標が上限値を上回ることを検知することで、フィルタ１１が溶損する前に、排ガス後処理装置１０の故障を検出することができる。
　なお、指標は、「ａ／ｂ」に対して、過去のデータから学習した係数を掛け合せたものであってもよい。例えば、指標は、時間ｔに応じて変わる係数ｆ（ｔ）を、「ａ／ｂ」を含む数値「ｇ（ａ／ｂ）」に掛け合わせたものであってもよい。具体的には、例えば、「ｆ（ｔ）＝ｔ」、「ｇ（ａ／ｂ）＝（ａ／ｂ）２」であってもよく、この場合、時間の経過とともに指標は大きくなる。
　なお、指標における「ａ」と「ｂ」の値は重みづけされてもよい。例えば、「ａ」の値は、「ｂ」の値よりも重みづけの重みが大きく設定されてもよい。また、「ａ」と「ｂ」との積「ａ×ｂ」を指標としてもよい。この場合、フィルタ１１の目詰まり時に「ｂ」の値が大きくなり、フィルタ１１の高温時にａが大きくなることを考慮して正常時における指標の上限値（閾値）が設定される。そして、コントローラ７１は、指標が上限値（閾値）を上回ることを検知することで、フィルタ１１が溶損する前に、排ガス後処理装置１０の故障を検出することができる。
　以上のように、フィルタ入口側温度およびフィルタ出口側温度、フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧、および、エンジン５１の吸気圧に基づいて、排ガス後処理装置１０の故障が判定される。フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧から、フィルタ１１に堆積した微粒子の堆積量がわかる。フィルタ入口側温度およびフィルタ出口側温度から、フィルタ１１の温度状態がわかる。よって、フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧、および、フィルタ入口側温度およびフィルタ出口側温度を判定に用いることで、フィルタ１１が溶損する前に、排ガス後処理装置１０の故障を検出することができる。そして、本実施形態では、特許文献１のＰＭセンサとは異なり、温度センサ２、差圧センサ３、および、吸気圧センサ４は、出力が大幅に変化することがない。よって、排ガス後処理装置１０の故障を高い精度で検出することができる。
　また、本実施形態では、フィルタ入口側温度とフィルタ出口側温度との比に、フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧とエンジン５１の吸気圧との比を掛けた値である指標に基づいて、排ガス後処理装置１０の故障が判定される。このような指標は、無次元化されているので、どのような種類の作業機械２０であっても、この指標を用いることで、排ガス後処理装置１０の故障を高い精度で検出することができる。
　コントローラ７１（具体的には通知手段）は、排ガス後処理装置１０が故障したとコントローラ７１（具体的には判定手段）が判定した場合に、判定結果を通知するための制御を行ってもよい。具体的には例えば、作業機械２０が報知装置を備える場合、作業機械２０において、報知装置が判定結果を通知すると、作業機械２０を操作するオペレータに、排ガス後処理装置１０が故障した旨を伝えることができる。報知装置は、例えば、作業機械２０のキャブ２３内に設けられたスピーカやディスプレイであってもよい。また、コントローラ７１は、通信装置７４を介して、作業機械２０の外部に位置するサーバなどの外部装置に、排ガス後処理装置１０が故障した旨を送信してもよい。この場合には、作業機械２０の外部にいる者に、排ガス後処理装置１０が故障した旨を伝えることができる。よって、例えば、作業機械２０が自動運転されている場合に、この作業機械２０を操作して運転を停止させることができる。また、コントローラ７１は、作業機械２０を遠隔操作するための端末装置に排ガス後処理装置１０が故障した旨を送信するようにしてもよい。この場合には、遠隔操作をする遠隔オペレータに、排ガス後処理装置１０が故障した旨を伝えることができる。以上のようにして、フィルタ１１が溶損しやすい状況で作業機械２０が稼働し続けることを防止できる。
　また、コントローラ７１（具体的には制限手段）は、排ガス後処理装置１０が故障したとコントローラ７１（具体的には判定手段）が判定した場合に、動力源の出力を所定範囲内に制限するための制御を行ってもよい。具体的には、コントローラ７１は、エンジン５１、油圧ポンプ５２、および、コントロールバルブ群５３の少なくとも１つの出力を所定範囲内に制限する。
　動力源の出力の上限値が制限された場合には、フィルタ１１の溶損を抑制することができる。また、動力源の出力の下限値が制限され、エンジン５１に掛る負荷を増大させた場合には、排ガス後処理装置１０の再生処理をアシストすることができる。再生処理は、エンジン５１の負荷を増大させて、フィルタ１１を加熱することで、フィルタ１１に堆積している微粒子を燃焼させる処理である。
　また、コントローラ７１（具体的には累積時間算出手段）は、コントローラ７１（具体的には制限手段）が動力源の出力を制限している状態で操作装置２８が操作指令を出力した累積時間を算出してもよい。コントローラ７１は、この累積時間を記憶装置７３に記憶させる。これにより、排ガス後処理装置１０が故障したと判断され、動力源の出力が制限されている状態で、どれだけの時間、可動部が動作していたのかがわかる。そして、コントローラ７１は、例えば、エンジン５１が停止されたタイミングで、記憶装置７３が記憶する累積時間を、通信装置７４から外部に送信する。
　また、コントローラ７１（具体的にはセキュリティ処理手段）は、温度センサ２、差圧センサ３、および、吸気圧センサ４が検出した値の少なくとも１つに対して情報セキュリティに関する処理を行う。具体的には、温度センサ２、差圧センサ３、および、吸気圧センサ４の少なくとも１つは、コントローラ７１に送信する検出値に署名を付ける。コントローラ７１は、この署名を検証し、検証に成功した場合に、署名が付けられた検出値に基づいて、指標を算出する。コントローラ７１に送信された検出値に付けられた署名を、コントローラ７１が検証することで、検出値の改ざんを検知することができるとともに、送信元を確認し、なりすましを防止することができる。これにより、検出値のセキュリティを確保することができる。なお、作業機械２０の外部のサーバ等の外部装置が署名の検証を行ってもよい。また、コントローラ７１自体は、耐タンパ性のある領域に実装されることが望ましい。例えば、コントローラ７１を筐体に格納しておき不正に取り外されにくくする、或いは、筐体から不正にコントローラ７１が取り外されたことを検出できるようにすることが望ましい。
　なお、温度センサ２、差圧センサ３、および、吸気圧センサ４の少なくとも１つは、コントローラ７１に送信する検出値を暗号化してもよい。暗号化は、公開鍵暗号方式であっても、共通鍵暗号方式であってもよい。コントローラ７１は、暗号化された検出値を復号化し、復号化に成功した場合に、復号化された検出値に基づいて、指標を算出する。コントローラ７１に送信された、暗号化された検出値を、コントローラ７１が復号化することで、高い秘匿性を維持することができる。これにより、検出値のセキュリティを確保することができる。なお、作業機械２０の外部のサーバ等の外部装置が検出値の復号化を行ってもよい。また、コントローラ７１は、暗号化された検出値を耐タンパ性のある領域（不正アクセスに対して耐タンパ性を有するチップ等）に格納することが望ましい。
　（診断装置の動作）
　次に、診断処理のフローチャートである図５を参照して、診断装置１の動作を説明する。
　まず、コントローラ７１は、温度センサ２、差圧センサ３、および、吸気圧センサ４を起動させる（ステップＳ１）。次に、コントローラ７１は、温度センサ２、差圧センサ３、および、吸気圧センサ４の検出値に基づいて、指標を算出する（ステップＳ２）。具体的には、コントローラ７１は、温度センサ２が検出した値に基いてフィルタ入口側温度およびフィルタ出口側温度を検出し（温度検出ステップ）、差圧センサ３が検出した値に基いてフィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧を検出し（差圧検出ステップ）、吸気圧センサ４が検出した値に基いてエンジン５１の吸気圧を検出し（吸気圧検出ステップ）、これらの検出結果を用いて指標を算出する。
　次に、コントローラ７１は、排ガス後処理装置１０が故障している状態（異常状態）であるか否かを判定する（ステップＳ３、判定ステップ）。ステップＳ３において、異常状態でないと判定された場合には（Ｓ３：ＮＯ）、コントローラ７１は、ステップＳ２に戻る。一方、ステップＳ３において、異常状態であると判定された場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、コントローラ７１は、判定結果を通知する（ステップＳ４）。そして、コントローラ７１は、動力源の出力を所定範囲内に制限し（ステップＳ５）、本フローを終了する。
　以上に述べたように、本実施形態に係る診断装置１によれば、フィルタ入口側温度およびフィルタ出口側温度、フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧、および、エンジン５１の吸気圧に基づいて、排ガス後処理装置１０の故障が判定される。フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧から、フィルタ１１に堆積した微粒子の堆積量がわかる。フィルタ入口側温度およびフィルタ出口側温度から、フィルタ１１の温度状態がわかる。よって、フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧、および、フィルタ入口側温度およびフィルタ出口側温度を判定に用いることで、フィルタ１１が溶損する前に、排ガス後処理装置１０の故障を検出することができる。そして、本実施形態に係る診断装置１では、特許文献１のＰＭセンサとは異なり、温度センサ２、差圧センサ３、および、吸気圧センサ４は、出力が大幅に変化することがない。よって、排ガス後処理装置１０の故障を高い精度で検出することができる。
　また、本実施形態では、コントローラ７１は、フィルタ入口側温度とフィルタ出口側温度との比に、フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧とエンジン５１の吸気圧との比を掛けた値である指標に基づいて、排ガス後処理装置１０の故障を判定することができる。このような指標は、無次元化されているので、どのような種類の作業機械２０であっても、この指標を用いることで、排ガス後処理装置１０の故障を高い精度で検出することができる。
　また、本実施形態では、排ガス後処理装置１０が故障したと判定された場合に、判定結果が通知されることが可能である。例えば、判定結果が作業機械２０において通知された場合には、作業機械２０を操作するオペレータに、排ガス後処理装置１０が故障した旨を伝えることができる。また、判定結果が、通信装置７４を介して、作業機械２０の外部に通知された場合には、作業機械２０の外部にいる者に、排ガス後処理装置１０が故障した旨を伝えることができる。よって、例えば、作業機械２０が自動運転されている場合に、この作業機械２０を操作して運転を停止させることができる。また、作業機械２０を遠隔操作するための端末装置に排ガス後処理装置１０が故障した旨を送信するようにした場合には、遠隔操作をする遠隔オペレータに、排ガス後処理装置１０が故障した旨を伝えることができる。したがって、フィルタ１１が溶損しやすい状況で作業機械２０が稼働し続けることを防止できる。
　また、本実施形態では、排ガス後処理装置１０が故障したと判定された場合に、動力源の出力が所定範囲内に制限されることが可能である。動力源の出力の上限値が制限された場合には、フィルタ１１の溶損を抑制することができる。また、動力源の出力の下限値が制限され、エンジン５１に掛る負荷を増大させた場合には、排ガス後処理装置１０の再生処理をアシストすることができる。
　また、本実施形態では、動力源の出力が制限されている状態で操作装置２８が操作指令を出力した累積時間が算出されることが可能である。これにより、排ガス後処理装置１０が故障したと判断され、動力源の出力が制限されている状態で、どれだけの時間、可動部が動作されていたのかがわかる。
　また、本実施形態では、温度センサ２、差圧センサ３、および、吸気圧センサ４が検出した値の少なくとも１つに対して情報セキュリティに関する処理が行われることが可能である。これにより、例えば、検出値の改ざんを検知したり、検出値を暗号化したりすることで、情報のセキュリティを確保することができる。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

Claims (8)

  1. 　エンジンの排ガスから微粒子を捕集するフィルタを有し車両に設けられた排ガス後処理装置の故障を診断する、排ガス後処理装置の診断装置であって、
    　フィルタ入口側温度およびフィルタ出口側温度を検出する温度検出装置と、
    　フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧を検出する差圧検出装置と、
    　前記エンジンの吸気圧を検出する吸気圧検出装置と、
    　前記温度検出装置、前記差圧検出装置、および、前記吸気圧検出装置が検出した値に基づいて、前記排ガス後処理装置の故障を判定するコントローラと、を有する排ガス後処理装置の診断装置。
  2. 　前記コントローラは、指標に基づいて、前記排ガス後処理装置の故障を判定し、
    　前記指標は、前記フィルタ入口側温度と前記フィルタ出口側温度との比と、前記差圧と前記エンジンの吸気圧との比とに基づいた値である、請求項１に記載の排ガス後処理装置の診断装置。
  3. 　前記コントローラは、前記排ガス後処理装置が故障したと判定した場合に、判定結果を通知するための制御を行う、請求項１又は２に記載の排ガス後処理装置の診断装置。
  4. 　前記車両が作業機械であり、
    　前記作業機械は、
    　複数の可動部と、
    　前記可動部に動力を供給する動力源と、を有し、
    　前記コントローラは、前記排ガス後処理装置が故障したと判定した場合に、前記動力源の出力を所定範囲内に制限するための制御を行う、請求項１～３のいずれか１項に記載の排ガス後処理装置の診断装置。
  5. 　前記可動部を動作させるための操作指令を出力する操作装置をさらに有し、
    　前記コントローラは、前記動力源の出力を制限している状態で前記操作装置が前記操作指令を出力した累積時間を算出する、請求項４に記載の排ガス後処理装置の診断装置。
  6. 　前記コントローラは、前記温度検出装置、前記差圧検出装置、および、前記吸気圧検出装置が検出した値の少なくとも１つに対して情報セキュリティに関する処理を行う、請求項１～５のいずれか１項に記載の排ガス後処理装置の診断装置。
  7. 　エンジンの排ガスから微粒子を捕集するフィルタを有し車両に設けられた排ガス後処理装置の故障を診断する、排ガス後処理装置の診断方法であって、
    　フィルタ入口側温度およびフィルタ出口側温度を検出する温度検出ステップと、
    　フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧を検出する差圧検出ステップと、
    　前記エンジンの吸気圧を検出する吸気圧検出ステップと、
    　前記温度検出ステップ、前記差圧検出ステップ、および、前記吸気圧検出ステップで検出した値に基づいて、前記排ガス後処理装置の故障を判定する判定ステップと、を有する、排ガス後処理装置の診断方法。
  8. 　エンジンの排ガスから微粒子を捕集するフィルタを有し車両に設けられた排ガス後処理装置の故障を診断するようにコンピュータを機能させる、排ガス後処理装置の診断プログラムであって、
    　フィルタ入口側温度およびフィルタ出口側温度、フィルタ入口側圧力とフィルタ出口側圧力との差圧、および、前記エンジンの吸気圧に基づいて、前記排ガス後処理装置の故障を判定するように前記コンピュータを機能させる、排ガス後処理装置の診断プログラム。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007292013A (ja) * 2006-04-27 2007-11-08 Honda Motor Co Ltd パティキュレートフィルタの状態検知装置
JP2015148182A (ja) * 2014-02-06 2015-08-20 日立建機株式会社 建設機械
JP2016079811A (ja) * 2014-10-10 2016-05-16 トヨタ自動車株式会社 フィルタ検査装置、フィルタ検査方法
JP2017153082A (ja) * 2016-02-26 2017-08-31 インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフトＩｎｆｉｎｅｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＡＧ センサデバイスから電子制御ユニットへデータを伝送する方法、センサデバイスおよび電子制御ユニット
WO2018062363A1 (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 住友建機株式会社 ショベル

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007292013A (ja) * 2006-04-27 2007-11-08 Honda Motor Co Ltd パティキュレートフィルタの状態検知装置
JP2015148182A (ja) * 2014-02-06 2015-08-20 日立建機株式会社 建設機械
JP2016079811A (ja) * 2014-10-10 2016-05-16 トヨタ自動車株式会社 フィルタ検査装置、フィルタ検査方法
JP2017153082A (ja) * 2016-02-26 2017-08-31 インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフトＩｎｆｉｎｅｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＡＧ センサデバイスから電子制御ユニットへデータを伝送する方法、センサデバイスおよび電子制御ユニット
WO2018062363A1 (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 住友建機株式会社 ショベル

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