WO2023167202A1 - 作業機械、酸化触媒の劣化検知装置、酸化触媒の劣化検知方法、および、酸化触媒の劣化検知プログラム - Google Patents

作業機械、酸化触媒の劣化検知装置、酸化触媒の劣化検知方法、および、酸化触媒の劣化検知プログラム Download PDF

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WO2023167202A1
WO2023167202A1 PCT/JP2023/007390 JP2023007390W WO2023167202A1 WO 2023167202 A1 WO2023167202 A1 WO 2023167202A1 JP 2023007390 W JP2023007390 W JP 2023007390W WO 2023167202 A1 WO2023167202 A1 WO 2023167202A1
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oxidation catalyst
filter
deterioration
temperature
average value
Prior art date
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PCT/JP2023/007390
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亮 濱本
一臣 遠藤
智廣 中川
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コベルコ建機株式会社
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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    • 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
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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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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    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a work machine for detecting deterioration of an oxidation catalyst used in an exhaust gas aftertreatment device provided in a vehicle, an oxidation catalyst deterioration detection device, an oxidation catalyst deterioration detection method, and an oxidation catalyst deterioration detection program.
  • Patent Document 1 discloses that the degree of deterioration of an oxidation catalyst used in an exhaust purification device can be known from the temperature rise rate of the oxidation catalyst.
  • Patent Document 2 changes over time in the CO or HC oxidation rate and NO oxidation rate of an exhaust gas oxidation catalyst are measured, and changes over time in the CO or HC oxidation rate and NO oxidation rate decrease from the initial oxidation rate. It is disclosed that determination is made that the exhaust gas oxidation catalyst is poisoned and deteriorated by sulfur when the exhaust gas oxidation catalyst is degraded.
  • Patent Document 1 it is necessary to calculate the temperature rise rate of the oxidation catalyst under a stable environment. Also, if the rate of temperature rise changes only slightly, there is a possibility that the number of digits effective for determining the degree of deterioration is too small to be calculated by the built-in equipment of the vehicle unless a magnification calculation is performed. Moreover, in Patent Document 2, it is necessary to add a sensor for acquiring CO/HC/NO, which is costly.
  • An object of the present invention is to provide a working machine, an oxidation catalyst deterioration detection device, an oxidation catalyst deterioration detection method, and an oxidation catalyst deterioration detection program capable of suitably detecting deterioration of an oxidation catalyst. .
  • an exhaust gas aftertreatment device having a filter for collecting fine particles from exhaust gas of an engine and an oxidation catalyst provided upstream from the filter for oxidizing unburned fuel, and detecting deterioration of the oxidation catalyst.
  • a working machine comprising: a temperature detecting device for detecting a temperature between the oxidation catalyst and the filter; and a controller, wherein the controller heats the filter so that the A regeneration process for burning fine particles is performed, an average value of temperatures detected by the temperature detection device is calculated during the regeneration process, and the degree of deterioration of the oxidation catalyst is calculated based on the average value.
  • an exhaust gas post-treatment device having a filter that collects fine particles from exhaust gas of an engine and an oxidation catalyst that is provided upstream of the filter and oxidizes unburned fuel to prevent deterioration of the oxidation catalyst.
  • An oxidation catalyst deterioration detection device for detecting deterioration comprising: a temperature detection device for detecting a temperature between the oxidation catalyst and the filter; and a controller, wherein the controller heats the filter to detect the A regeneration process is performed to burn the fine particles deposited on the filter, an average value of temperatures detected by the temperature detection device during the regeneration process is calculated, and the degree of deterioration of the oxidation catalyst is calculated based on the average value.
  • an exhaust gas post-treatment device having a filter that collects fine particles from exhaust gas of an engine and an oxidation catalyst that is provided upstream of the filter and oxidizes unburned fuel to prevent deterioration of the oxidation catalyst.
  • an exhaust gas post-treatment device having a filter that collects fine particles from exhaust gas of an engine and an oxidation catalyst that is provided upstream of the filter and oxidizes unburned fuel to prevent deterioration of the oxidation catalyst.
  • an oxidation catalyst deterioration detection program for causing a computer to detect deterioration, comprising: a regeneration processing step of performing regeneration processing for burning the particulates deposited on the filter by heating the filter; a temperature detection step of detecting the temperature between the catalyst and the filter; an average value calculation step of calculating an average value of the temperatures detected in the temperature detection step during the regeneration process; and a deterioration degree calculation step of calculating the deterioration degree of the oxidation catalyst based on the average value.
  • the degree of deterioration of the oxidation catalyst is calculated based on the average temperature between the oxidation catalyst and the filter during the regeneration process of the filter.
  • the temperature rise rate of the oxidation catalyst changes only slightly even if the oxidation catalyst deteriorates. must have a large number of significant digits (resolution).
  • the average temperature changes more than the temperature rise rate.
  • the number of significant digits (resolution) of temperature can be reduced. Therefore, even an inexpensive device with a small resolution can calculate the degree of deterioration of the oxidation catalyst. This makes it possible to suitably detect the deterioration of the oxidation catalyst.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an exhaust gas post-treatment device;
  • FIG. It is a circuit diagram of a work machine.
  • FIG. 1 is a side view of the working machine 20
  • the working machine 20 according to the embodiment of the present invention includes an oxidation catalyst deterioration detection device (deterioration detection device 1).
  • a deterioration detection device 1 detects deterioration of an oxidation catalyst used in an exhaust gas post-treatment device provided in a vehicle.
  • Work machine 20 includes a vehicle.
  • the work machine 20 shown in FIG. 1 is a hydraulic excavator.
  • 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 vehicle of work machine 20 includes lower traveling body 21 , upper revolving body 22 , attachment 30 , and 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 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 the exhaust gas of the engine 51 passes, and collects fine particles such as soot 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 upstream of the filter 11 and oxidizes unburned fuel.
  • the deterioration detection device 1 has a temperature sensor (temperature detection device) 2 and a differential pressure sensor 3 .
  • a temperature sensor 2 detects the temperature between the oxidation catalyst 12 and the filter 11 . In other words, the temperature sensor 2 detects the temperature upstream of the filter 11 and downstream of the oxidation catalyst 12 . In this embodiment, as shown in FIG. 2, the temperature sensor 2 detects the inlet side temperature of the filter 11 .
  • the temperature sensor 2 may detect the temperature of the exhaust gas flowing through the space between the oxidation catalyst 12 and the filter 11 , or may detect the temperature of the pipe between the oxidation catalyst 12 and the filter 11 .
  • the temperature of the oxidation catalyst 12 at the outlet may be detected, and the temperature of the filter 11 at the inlet of the filter 11 may be detected.
  • the differential pressure sensor 3 detects the differential pressure between the inlet side and outlet side of the filter 11 . In other words, the differential pressure sensor 3 detects differential pressure, which is the difference between the pressure on the inlet side of the filter 11 and the pressure on the outlet side of the filter 11 .
  • FIG. 3 which is a circuit diagram of work machine 20
  • work machine 20 has controller 71 , storage device 73 , input device 74 , and display (display device) 75 .
  • the storage device 73 is an example of a recording device.
  • Controller 71 includes a computer.
  • a temperature value detected by the temperature sensor 2 is input to the controller 71 . Further, the differential pressure value detected by the differential pressure sensor 3 is input to the controller 71 . Various instructions are input to the controller 71 from the input device 74 . A display 75 is provided within the cab 23 .
  • the controller 71 has a reproduction processing unit 81 , an average value calculation unit 82 and a deterioration degree calculation unit 83 .
  • the regeneration processing unit 81 shown in FIG. 3 determines that the filter 11 is clogged when the differential pressure value detected by the differential pressure sensor 3 is greater than or equal to the set value.
  • the regeneration processing unit 81 prompts the operator (worker) to issue an instruction to perform regeneration processing of the filter 11 .
  • the regeneration processing unit 81 performs processing for displaying on the display 75 a message prompting regeneration processing of the filter 11 .
  • 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 input device 74 accepts input from the operator of the work machine 20 . Specifically, the input device 74 receives an input instructing execution of the reproduction process.
  • the reproduction processing unit (reproduction processing means) 81 executes reproduction processing upon receiving an instruction to execute reproduction processing from the input device 74 . Specifically, the regeneration processing unit 81 applies a load to a pump (not shown) driven by the engine 51 to perform processing for increasing the load on the engine 51 .
  • the accumulated unburned fuel and fine particles are burned.
  • the combustion temperature may rise abnormally, and in this case the filter 11 may be melted.
  • the average value calculation unit (average value calculation means) 82 calculates the average value of the temperature detected by the temperature sensor 2 during the regeneration process of the filter 11 .
  • the average value calculation section 82 calculates the average value of the temperatures when the load applied to the engine 51 is equal to or less than a predetermined value.
  • the deterioration degree calculator (deterioration degree calculator) 83 calculates the degree of deterioration of the oxidation catalyst 12 based on the average value calculated by the average value calculator 82 .
  • the deterioration degree calculation unit 83 determines that the regeneration process has occurred a predetermined first number of times N1 or more within a predetermined first time T1 and the average temperature value is higher than a predetermined first temperature D1. It is determined whether or not the temperature is lower than a predetermined second temperature D2. Further, the deterioration degree calculator 83 determines whether or not the regeneration process has occurred a predetermined second number of times N2 or more within the predetermined second time T2 and the average temperature value is lower than a predetermined third temperature D3. determine whether Here, the second time T2 is longer than the first time T1, and may be longer than the first time T1. The second number of times N2 is greater than the first number of times N1.
  • the third temperature D3 is a value equal to or lower than the first temperature D1, and may be a value lower than the first temperature D1. The second temperature D2 is a value greater than the first temperature D1.
  • the deterioration degree calculator 83 causes the display 75 to display that the oxidation catalyst 12 is poisoned and deteriorated.
  • the display (warning device) 75 issues a warning according to the degree of deterioration of the oxidation catalyst 12 calculated by the degree-of-deterioration calculator 83 . Thereby, the operator can be prompted to perform an operation (work) for recovering the oxidizing ability of the oxidation catalyst 12 .
  • the average temperature value is lower than the third temperature D3 even though the regeneration process has been performed the second number of times N2 or more within the second time T2, for example, fine particles in the oxidation catalyst 12 It can be determined that the fine particles remain unburned due to the decrease in combustion temperature and the filter 11 is clogged. If the regeneration process of the filter 11 is performed while the filter 11 is clogged, the combustion temperature may rise abnormally and the filter 11 may be eroded. Therefore, in this case, the deterioration degree calculator 83 causes the display 75 to display that the filter 11 is clogged. Accordingly, it is possible to prompt the operator to replace the filter 11 .
  • the regeneration process may be assisted by increasing the load on the engine 51 .
  • the warning is issued from the display 75, it may be issued from another device such as a speaker.
  • the deterioration degree calculation unit 83 calculates the temperature average value calculated by the average value calculation unit 82 based on the temperature detected by the temperature sensor 2. Then, the degree of deterioration of the oxidation catalyst 12 is calculated. In other words, the deterioration degree calculator 83 calculates the degree of deterioration of the oxidation catalyst 12 based on the average temperature calculated based on the temperature detected by the temperature sensor 2 when the load applied to the engine 51 exceeds a predetermined value. is not calculated.
  • the degree of deterioration of the oxidation catalyst 12 is calculated based on the average value of the temperature on the upstream side of the filter 11 and on the downstream side of the oxidation catalyst 12 during the regeneration process of the filter 11 .
  • the temperature rise rate of the oxidation catalyst 12 changes only slightly even if the oxidation catalyst 12 deteriorates.
  • the number of significant digits (resolution) of the rate of rise of must be increased.
  • the average temperature value changes more than the temperature increase rate. , the number of significant digits (resolution) of the average temperature can be reduced. Therefore, it is possible to calculate the degree of deterioration of the oxidation catalyst 12 even with an inexpensive device having a small resolution. Thereby, deterioration of the oxidation catalyst 12 can be suitably detected.
  • the average temperature is calculated.
  • the average value of the temperature when the load applied to the engine 51 is less than or equal to a predetermined value it is possible to suppress the influence of temperature changes due to changes in the load applied to the engine. As a result, an average value with little error can be obtained.
  • the controller 71 can, for example, notify the operator that the oxidation catalyst 12 is poisoned and deteriorated, thereby prompting the operator to perform an operation (work) for recovering the oxidation ability of the oxidation catalyst 12 .
  • the regeneration process occurs a second number of times N2 or more, which is greater than the first number of times N1, and a third temperature average value is equal to or lower than the first temperature D1. It is determined whether or not the temperature is lower than the temperature D3. If the average temperature value is lower than the third temperature D3 even though the regeneration process has been performed the second number of times N2 or more within the second time T2, for example, the combustion temperature of the fine particles in the oxidation catalyst 12 It can be determined that the fine particles remain unburned due to the decrease in , and the filter 11 is clogged.
  • the controller 71 can prompt the operator to replace the filter 11 by, for example, notifying that the filter 11 is clogged.
  • a warning is generated according to the degree of deterioration of the oxidation catalyst. Based on this warning, for example, the operator can be prompted to restore the oxidation ability of the oxidation catalyst 12 or replace the filter 11 .
  • the display 75 displays the degree of deterioration of the oxidation catalyst 12 calculated by the degree-of-deterioration calculator 83 .
  • the indicator 90 is displayed on the display 75 as shown in FIG. 4 which is a diagram showing the indicator 90 .
  • This indicator 90 displays the degree of deterioration of the oxidation catalyst 12 in a plurality of stages (for example, 10 stages). Among the multiple stages of the indicator 90, the larger the stage value, the more the oxidation catalyst 12 is degraded.
  • the display of the indicator 90 can inform the operator, for example, when to restore the oxidizing ability of the oxidation catalyst 12 or when to replace the filter 11 .
  • the degree of deterioration of the oxidation catalyst 12 can be obtained from a function whose input includes the average temperature value.
  • the average temperature value and the value of the indicator 90 may be approximated by a linear expression.
  • a numerical integer obtained by using the linear expression “51 ⁇ 0.09 ⁇ (temperature average value)” corresponds to one of the stages of the indicator 90 .
  • the stage of the indicator 90 is "8".
  • the indicator 90 displays the stages “1 to 4" in green, the stages "5 to 7" in yellow, and the stages "8 to 10" in red.
  • the deterioration degree calculator 83 updates the level of the indicator 90 when the amount of particulates deposited on the filter 11 changes. When the amount of particulates deposited on the filter 11 does not change, the deterioration degree calculator 83 does not update the level of the indicator 90 and retains the previous level. Further, the deterioration degree calculator 83 may update the stage of the indicator 90 when the degree of deterioration of the oxidation catalyst 12 changes or when the average value of the temperature changes.
  • the display device on which the indicator 90 is displayed is not limited to the display 75 provided on the work machine 20, and may be a smartphone such as a supervisor at the work site, a PC monitor such as a manager at the work site, or a monitor at the work site. It may be an electronic bulletin board or the like that can be viewed by persons concerned with the project.
  • the storage device 73 shown in FIG. 3 records when the work machine 20 is operated while the display 75 is warning.
  • operating the work machine 20 means that at least one of the lower running body 21, the upper revolving body 22, and the attachment 30 is operated.
  • Operating the lower traveling body 21 means that the lower traveling body 21 is driven by the crawler 26 .
  • the operation of the upper revolving body 22 means that the upper revolving body 22 is revolved by the revolving device 24 .
  • that the attachment 30 is operated means that at least one of the boom 31, the arm 32, and the bucket 33 is operated.
  • the record of the operation of the work machine 20 recorded in the storage device 73 can be used as reference information when repairing the exhaust gas post-treatment device 10, for example.
  • controller 71 issues a warning from the display 75 or the speaker when the work machine 20 is operated in a state where a warning is issued from the display 75 or a state where the stage of the indicator 90 is displayed in yellow or red. may be performed, or an e-mail to the effect that the work machine 20 has been operated may be sent to a server or the like.
  • the controller (security processing means) 71 performs information security-related processing on information regarding the degree of deterioration transmitted to the display 75 . Specifically, controller 71 signs the information it sends to display 75 . Display 75 verifies this signature and generates an alert if verification is successful. By verifying the signature attached to the information transmitted from the controller 71 by the display 75, it is possible to detect falsification of the information, confirm the transmission source, and prevent spoofing. Thereby, information security can be ensured.
  • the controller 71 encrypts information to be transmitted to the display 75 .
  • Encryption may be a public key cryptosystem or a common key cryptosystem.
  • the display 75 decrypts the encrypted information and generates an alert if the decryption is successful. Since the display 75 decrypts the encrypted information transmitted from the controller 71, high confidentiality can be maintained. Thereby, information security can be ensured.
  • the degree of deterioration of the oxidation catalyst 12 is calculated by the controller 71 (the degree of deterioration calculation section 83) of the work machine 20, but an external device such as a server provided outside the work machine 20
  • the degree of deterioration of the oxidation catalyst 12 may be calculated. That is, the average value of the temperature calculated by the controller 71 (average value calculation unit 82) of the work machine 20 is transmitted to an external device such as a server, and the external device calculates the temperature of the oxidation catalyst 12 based on the average temperature value. A degree of deterioration may be calculated.
  • FIG. 5 is a flowchart of deterioration detection processing.
  • the deterioration detection device 1 operates as follows: a regeneration step of heating the filter 11 to burn the fine particles deposited on the filter 11; a detection step, an average value calculation step of calculating an average value of the temperatures detected in the temperature detection step during the regeneration process, and deterioration of the oxidation catalyst 12 based on the average value calculated in the average value calculation step. and a deterioration degree calculation step of calculating the degree.
  • the controller 71 determines whether the engine 51 has started (step S1). When it is determined in step S1 that the engine 51 has not started (S1: NO), the controller 71 repeats step S1. On the other hand, when it is determined in step S1 that the engine 51 has started, the controller 71 monitors the regeneration state of the filter 11 (step S2). Specifically, it monitors how many times the regeneration process has been performed since the measurement of the first time period T1 was started, and how many times the regeneration process has been performed since the measurement of the second time period T2 has been started.
  • step S3 determines whether or not the reproduction process has been executed. If it is determined in step S3 that the regeneration process has not been executed (S3: NO), the controller 71 returns to step S2. On the other hand, if it is determined in step S3 that the regeneration process has been executed (S3: YES), the controller 71 determines whether or not the first time T1 is being measured (step S4). When it is determined in step S4 that the first time T1 is not being measured (S4: NO), the controller 71 starts measuring the first time T1 (step S5).
  • step S4 determines whether or not the first time T1 is being measured (S4: YES), or after step S5, the controller 71 determines whether or not the second time T2 is being measured (step S6). If it is determined in step S6 that the second time T2 is not being measured (S6: NO), the controller 71 starts measuring the second time T2 (step S7).
  • step S6 If it is determined in step S6 that the second time T2 is being measured (S6: YES), or after step S7, the controller 71 calculates the average temperature (step S8). Next, the controller 71 determines whether or not the reproduction process has been interrupted (step S9). If it is determined in step S9 that the reproduction process has been interrupted (S9: YES), the controller 71 returns to step S2. On the other hand, if it is determined in step S9 that the regeneration process has not been interrupted (S9: NO), the controller 71 determines whether the regeneration process has been completed (step S10).
  • step S10 If it is determined in step S10 that the regeneration process has not been completed (S10: NO), the controller 71 returns to step S8. On the other hand, when it is determined in step S10 that the reproduction process has been completed (S10: YES), the controller 71 updates the number of times of reproduction (step S11).
  • step S12 determines whether the amount of fine particles deposited on the filter 11 has changed.
  • step S12: YES the controller 71 updates the stage (the number of stages) of the indicator 90 (step S13).
  • step S12 determines whether the amount of particulate matter deposited on the filter 11 has not changed (S12: NO), or after step S13.
  • the controller 71 determines whether condition 1 has been established (step S14).
  • the condition 1 is that the regeneration process occurs a first number of times N1 or more within the first time T1, and the average temperature value is higher than the first temperature D1 and lower than the second temperature D2. .
  • step S14 When it is determined in step S14 that condition 1 is satisfied (S14: YES), the controller 71 displays a warning on the display 75 (step S15). This warning prompts the operator to perform an operation (work) for recovering the oxidizing ability of the oxidation catalyst 12 . The controller 71 then resets the first time T1 (step S16).
  • step S14 determines whether condition 1 is not satisfied (S14: NO), or after step S16.
  • condition 2 is that the regeneration process occurs a second number of times N2 or more within the second time T2, and the average temperature value is lower than the third temperature D3.
  • step S17 When it is determined in step S17 that condition 2 is satisfied (S17: YES), the controller 71 displays a warning on the display 75 (step S18). This warning prompts the operator to replace the filter 11 . The controller 71 then resets the second time T2 (step S19).
  • step S20 determines whether or not the engine 51 has stopped.
  • step S20 determines whether or not the engine 51 has stopped.
  • the degree of deterioration of the oxidation catalyst 12 is calculated.
  • the temperature rise rate of the oxidation catalyst 12 changes only slightly even if the oxidation catalyst 12 deteriorates.
  • the number of significant digits (resolution) of the rate of rise of must be increased.
  • the average temperature value changes more than the temperature increase rate.
  • the number of significant digits (resolution) of the average temperature can be reduced. Therefore, it is possible to calculate the degree of deterioration of the oxidation catalyst 12 even with an inexpensive device having a small resolution. This makes it possible to suitably detect the deterioration of the oxidation catalyst.
  • the average temperature is calculated.
  • the average value of the temperature when the load applied to the engine 51 is equal to or less than a predetermined value it is possible to suppress the influence of the change in the temperature due to the change in the load applied to the engine 51 . As a result, an average value with little error can be acquired.
  • the regeneration process determines whether or not the regeneration process has occurred a first number of times N1 or more within the first time period T1 and the average temperature value is higher than the first temperature D1 and lower than the second temperature D2. If the average temperature value is higher than the first temperature D1 and lower than the second temperature D2 even though the regeneration process has been performed the first number of times N1 or more within the first time T1, for example, the fuel Since the oxidation catalyst 12 is poisoned and deteriorated by contained sulfur, it can be determined that the combustion temperature of the fine particles in the oxidation catalyst 12 is lowered.
  • the operator can be prompted to perform an operation (work) for recovering the oxidation ability of the oxidation catalyst 12 .
  • the regeneration process occurs a second number of times N2 or more, which is greater than the first number of times N1, and a third temperature average value is equal to or lower than the first temperature D1. It is determined whether or not the temperature is lower than the temperature D3.
  • the combustion temperature of the fine particles in the oxidation catalyst 12 It can be determined that the fine particles remain unburned due to the decrease in , and the filter 11 is clogged. If the regeneration process of the filter 11 is performed while the filter 11 is clogged, the combustion temperature may rise abnormally and the filter 11 may be eroded. Therefore, in this case, for example, by notifying that the filter 11 is clogged, the operator can be prompted to replace the filter 11 .
  • a warning corresponding to the degree of deterioration of the oxidation catalyst 12 is generated. Based on this warning, for example, the operator can be prompted to restore the oxidation ability of the oxidation catalyst 12 or replace the filter 11 .
  • the degree of deterioration of the oxidation catalyst 12 is displayed on the display 75 .
  • the operator can be notified of the timing of restoring the oxidizing ability of the oxidation catalyst 12 or replacing the filter 11 .
  • This record can be used, for example, as reference information when the exhaust gas post-treatment device 10 is repaired.
  • processing related to information security is performed on information related to the degree of deterioration.
  • information security can be ensured by detecting falsification of information or encrypting information.
  • the calculation of the degree of deterioration of the oxidation catalyst 12 may be performed outside the working machine 20 .
  • the load on the controller 71 mounted on the working machine 20 can be reduced.

Abstract

酸化触媒の劣化を好適に検知することが可能な作業機械、酸化触媒の劣化検知装置、酸化触媒の劣化検知方法、および、酸化触媒の劣化検知プログラムを提供する。作業機械（２０）は、酸化触媒（１２）とフィルタ（１１）の間において温度を検出する温度検出装置（２）と、コントローラ（７１）と、を備える。コントローラ（７１）は、フィルタ（１１）の再生処理中に、温度検出装置（２）が検出した温度の平均値を算出し、算出された平均値に基づいて、酸化触媒（１２）の劣化度合いを算出する。

Description

作業機械、酸化触媒の劣化検知装置、酸化触媒の劣化検知方法、および、酸化触媒の劣化検知プログラム
　本発明は、車両に設けられた排ガス後処理装置に用いられる酸化触媒の劣化を検知する作業機械、酸化触媒の劣化検知装置、酸化触媒の劣化検知方法、および、酸化触媒の劣化検知プログラムに関する。
　特許文献１には、排気浄化装置に用いられる酸化触媒の劣化度合いを、酸化触媒の温度上昇率から知ることができることが開示されている。
　また、特許文献２には、排ガス酸化触媒のＣＯ又はＨＣ酸化率及びＮＯ酸化率の経時変化を計測し、ＣＯ又はＨＣ酸化率の経時変化及びＮＯ酸化率の経時変化が、初期酸化率から低下した場合に、排ガス酸化触媒が硫黄によって被毒劣化したと判定することが開示されている。
　しかしながら、特許文献１では、酸化触媒の温度上昇率を安定した環境下で計算する必要がある。また、温度上昇率が僅かしか変化しない場合には、倍率計算を行うなどしないと、劣化度合いの判定に有効な桁数が小さすぎて、車両の組み込み機器では計算できない可能性がある。また、特許文献２では、ＣＯ／ＨＣ／ＮＯを取得するためのセンサを追加する必要があり、コストがかかる。
特開２０１６－６３１１号公報 特開２０１５－２２３５８３号公報
　本発明の目的は、酸化触媒の劣化を好適に検知することが可能な作業機械、酸化触媒の劣化検知装置、酸化触媒の劣化検知方法、および、酸化触媒の劣化検知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と前記フィルタよりも上流に設けられて未燃燃料を酸化させる酸化触媒とを有する排ガス後処理装置における前記酸化触媒の劣化を検知する作業機械であって、前記酸化触媒と前記フィルタの間において温度を検出する温度検出装置と、コントローラと、を備え、前記コントローラは、前記フィルタを加熱することで、前記フィルタに堆積している前記微粒子を燃焼させる再生処理を行い、前記再生処理中に、前記温度検出装置が検出した温度の平均値を算出し、前記平均値に基づいて、前記酸化触媒の劣化度合いを算出する。
　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と前記フィルタよりも上流に設けられて未燃燃料を酸化させる酸化触媒とを有する排ガス後処理装置における前記酸化触媒の劣化を検知する、酸化触媒の劣化検知装置であって、前記酸化触媒と前記フィルタの間において温度を検出する温度検出装置と、コントローラと、を備え、前記コントローラは、前記フィルタを加熱することで、前記フィルタに堆積している前記微粒子を燃焼させる再生処理を行い、前記再生処理中に、前記温度検出装置が検出した温度の平均値を算出し、前記平均値に基づいて、前記酸化触媒の劣化度合いを算出する。
　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と前記フィルタよりも上流に設けられて未燃燃料を酸化させる酸化触媒とを有する排ガス後処理装置における前記酸化触媒の劣化を検知する、酸化触媒の劣化検知方法であって、前記フィルタを加熱することで、前記フィルタに堆積している前記微粒子を燃焼させる再生処理を行う再生処理ステップと、前記酸化触媒と前記フィルタの間において温度を検出する温度検出ステップと、前記再生処理中に、前記温度検出ステップで検出した温度の平均値を算出する平均値算出ステップと、前記平均値算出ステップで算出した前記平均値に基づいて、前記酸化触媒の劣化度合いを算出する劣化度合い算出ステップと、を備える。
　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と前記フィルタよりも上流に設けられて未燃燃料を酸化させる酸化触媒とを有する排ガス後処理装置における前記酸化触媒の劣化を検知するようにコンピュータを機能させる、酸化触媒の劣化検知プログラムであって、前記フィルタを加熱することで、前記フィルタに堆積している前記微粒子を燃焼させる再生処理を行う再生処理ステップと、前記酸化触媒と前記フィルタの間において温度を検出する温度検出ステップと、前記再生処理中に、前記温度検出ステップで検出した温度の平均値を算出する平均値算出ステップと、前記平均値算出ステップで算出した前記平均値に基づいて、前記酸化触媒の劣化度合いを算出する劣化度合い算出ステップと、が行われるようにコンピュータを機能させる。
　本発明によると、フィルタの再生処理中における、酸化触媒とフィルタの間における温度の平均値に基づいて、酸化触媒の劣化度合いが算出される。酸化触媒の温度の上昇率は、酸化触媒が劣化しても僅かしか変化しないので、特許文献１のように、温度の上昇率から酸化触媒の劣化度合いを算出する場合には、温度の上昇率の有効桁数（分解能）を大きくしなければならない。これに対して、温度の平均値は、酸化触媒が劣化した際に、温度の上昇率よりも大きく変化するので、温度の平均値に基づいて酸化触媒の劣化度合いを算出する場合には、平均温度の有効桁数（分解能）を小さくすることができる。よって、分解能が小さい安価な機器でも、酸化触媒の劣化度合いを算出することができる。これにより、酸化触媒の劣化を好適に検知することができる。
作業機械の側面図である。 排ガス後処理装置の構成図である。 作業機械の回路図である。 インジケータを示す図である。 劣化検知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作業機械２０は、作業機械２０の側面図である図１に示すように、酸化触媒の劣化検知装置（劣化検知装置１）を備えている。劣化検知装置１は、車両に設けられた排ガス後処理装置に用いられる酸化触媒の劣化を検知するものである。作業機械２０は、車両を含む。例えば図１に示す作業機械２０は、油圧ショベルである。
　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。作業機械２０の車両は、下部走行体２１と、上部旋回体２２と、アタッチメント３０と、シリンダ４０と、を含む。
　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。
（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２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、排ガスから煤等の微粒子を捕集する。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よりも上流に設けられ、未燃燃料を酸化させる酸化触媒１２と、を有している。
　劣化検知装置１は、温度センサ（温度検出装置）２と、差圧センサ３と、を有している。温度センサ２は、酸化触媒１２とフィルタ１１の間において温度を検出する。言い換えると、温度センサ２は、フィルタ１１の上流側であって、酸化触媒１２の下流側の温度を検出する。本実施形態では、図２に示すように、温度センサ２は、フィルタ１１の入口側温度を検出する。
　温度センサ２は、酸化触媒１２とフィルタ１１の間の空間を流れる排ガスの温度を検出してもよく、酸化触媒１２とフィルタ１１の間の配管の温度を検出してもよく、酸化触媒１２の出口における酸化触媒１２の温度を検出してもよく、フィルタ１１の入口におけるフィルタ１１の温度を検出してもよい。
　差圧センサ３は、フィルタ１１の入口側と出口側との間の差圧を検出する。言い換えると、差圧センサ３は、フィルタ１１の入口側圧力とフィルタ１１の出口側圧力との差である差圧を検出する。
（作業機械の回路構成）
　作業機械２０の回路図である図３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、入力装置７４と、ディスプレイ（表示装置）７５と、を有している。記憶装置７３は、記録装置の一例である。コントローラ７１は、コンピュータを含む。
　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。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、入力装置７４からの各種指示が入力される。ディスプレイ７５は、キャブ２３内に設けられている。
　コントローラ７１は、再生処理部８１と、平均値算出部８２と、劣化度合い算出部８３と、を有している。
　図２に示すように、エンジン５１における燃料中の硫黄分が多いと、酸化触媒１２に硫黄分が付着し、燃料の燃焼温度が低下する。その結果、排ガス後処理装置１０内に未燃燃料が蓄積する。また、フィルタ１１において微粒子が燃え残る。微粒子が燃え残ると、差圧センサ３が検出する差圧値が増加する。
　図３に示す再生処理部８１は、差圧センサ３が検出した差圧値が設定値以上である場合に、フィルタ１１が目詰まり状態であると判定する。再生処理部８１は、フィルタ１１が目詰まり状態である場合に、フィルタ１１の再生処理の実行指示をオペレータ（作業者）が行うように促す。具体的には、再生処理部８１は、フィルタ１１の再生処理を促す文言をディスプレイ７５に表示させるための処理を行う。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。
　入力装置７４は、作業機械２０のオペレータからの入力を受け付ける。具体的には、入力装置７４は、再生処理の実行を指示する入力を受け付ける。
　再生処理部（再生処理手段）８１は、再生処理の実行指示を入力装置７４から受け取ると、再生処理を実行する。具体的には、再生処理部８１は、エンジン５１で駆動されるポンプ（図示せず）に負荷を掛けることで、エンジン５１に掛る負荷を増大させるような処理を実行する。
　再生処理が行われると、蓄積された未燃燃料と微粒子とが燃える。これにより、燃焼温度が異常に上昇する場合があり、この場合にはフィルタ１１が溶損する恐れが生じる。
　そこで、平均値算出部（平均値算出手段）８２は、フィルタ１１の再生処理中に、温度センサ２が検出した温度の平均値を算出する。ここで、平均値算出部８２は、エンジン５１に掛る負荷が所定値以下のときに、温度の平均値を算出することが好ましい。
　そして、劣化度合い算出部（劣化度合い算出手段）８３は、平均値算出部８２が算出した平均値に基づいて、酸化触媒１２の劣化度合いを算出する。
　具体的には、劣化度合い算出部８３は、所定の第１時間Ｔ１内に所定の第１回数Ｎ１以上、再生処理が発生し、且つ、温度の平均値が所定の第１温度Ｄ１よりも高く所定の第２温度Ｄ２よりも低いか否かを判定する。また、劣化度合い算出部８３は、所定の第２時間Ｔ２内に、所定の第２回数Ｎ２以上、再生処理が発生し、且つ、温度の平均値が所定の第３温度Ｄ３よりも低いか否かを判定する。ここで、第２時間Ｔ２は、第１時間Ｔ１以上の長さであり、第１時間Ｔ１よりも長くてもよい。第２回数Ｎ２は、第１回数Ｎ１よりも多い。第３温度Ｄ３は、第１温度Ｄ１以下の値であり、第１温度Ｄ１よりも小さな値であってもよい。第２温度Ｄ２は、第１温度Ｄ１よりも大きな値である。
　第１時間Ｔ１内に第１回数Ｎ１以上、再生処理が行われたにも関わらず、温度の平均値が第１温度Ｄ１よりも高く第２温度Ｄ２よりも低い場合には、例えば、燃料に含まれる硫黄によって酸化触媒１２が被毒劣化しているために、酸化触媒１２での微粒子の燃焼温度が低下していると判断することができる。この場合に、劣化度合い算出部８３は、酸化触媒１２が被毒劣化している旨をディスプレイ７５に表示させる。つまり、ディスプレイ（警告装置）７５は、劣化度合い算出部８３が算出した酸化触媒１２の劣化度合いに応じた警告を発生させる。これにより、酸化触媒１２の酸化能の回復のための動作（作業）をオペレータに促すことができる。
　また、第２時間Ｔ２内に第２回数Ｎ２以上、再生処理が行われたにも関わらず、温度の平均値が第３温度Ｄ３よりも低い場合には、例えば、酸化触媒１２での微粒子の燃焼温度の低下により微粒子が燃え残り、フィルタ１１が目詰まりしていると判断することができる。フィルタ１１が目詰まりした状態でフィルタ１１の再生処理が行われると、燃焼温度が異常に上昇して、フィルタ１１が溶損する恐れがある。そこで、この場合に、劣化度合い算出部８３は、フィルタ１１が目詰まりしている旨をディスプレイ７５に表示させる。これにより、フィルタ１１の交換をオペレータに促すことができる。
　なお、フィルタ１１が目詰まりしていると判断される場合には、エンジン５１に掛る負荷を増大させることで、再生処理をアシストしてもよい。
　また、警告は、ディスプレイ７５から発生されるが、スピーカなどの他の機器から発生されてもよい。
　上記のように、劣化度合い算出部８３は、エンジン５１に掛かる負荷が所定値以下のときに、温度センサ２が検出した温度に基づいて平均値算出部８２で算出された温度の平均値に基づいて、酸化触媒１２の劣化度合いを算出する。言い換えれば、劣化度合い算出部８３は、エンジン５１に掛かる負荷が所定値を超えるときに、温度センサ２が検出した温度に基づいて算出された温度の平均値に基づいて、酸化触媒１２の劣化度合いを算出しない。
　以上のように、フィルタ１１の再生処理中における、フィルタ１１の上流側であって、酸化触媒１２の下流側の温度の平均値に基づいて、酸化触媒１２の劣化度合いが算出される。酸化触媒１２の温度の上昇率は、酸化触媒１２が劣化しても僅かしか変化しないので、特許文献１のように、温度の上昇率から酸化触媒１２の劣化度合いを算出する場合には、温度の上昇率の有効桁数（分解能）を大きくしなければならない。これに対して、温度の平均値は、酸化触媒１２が劣化した際に、温度の上昇率よりも大きく変化するので、温度の平均値に基づいて酸化触媒１２の劣化度合いを算出する場合には、平均温度の有効桁数（分解能）を小さくすることができる。よって、分解能が小さい安価な機器でも、酸化触媒１２の劣化度合いを算出することができる。これにより、酸化触媒１２の劣化を好適に検知することができる。
　また、エンジン５１に掛る負荷が所定値以下のときに、温度の平均値が算出される。エンジン５１に掛る負荷が所定値以下のときに、温度の平均値を算出することで、エンジンに掛る負荷が変化することによる温度変化への影響を抑えることができる。これにより、誤差の少ない平均値を取得することができる。
　また、第１時間Ｔ１内に第１回数Ｎ１以上、再生処理が発生し、且つ、温度の平均値が第１温度Ｄ１よりも高く第２温度Ｄ２よりも低いか否かが判定される。第１時間Ｔ１内に第１回数Ｎ１以上、再生処理が行われたにも関わらず、温度の平均値が第１温度Ｄ１よりも高く第２温度Ｄ２よりも低い場合には、例えば、燃料に含まれる硫黄によって酸化触媒１２が被毒劣化しているために、酸化触媒１２での微粒子の燃焼温度が低下していると判断することができる。この場合に、コントローラ７１は、例えば、酸化触媒１２が被毒劣化している旨を報知することで、酸化触媒１２の酸化能の回復のための動作（作業）をオペレータに促すことができる。
　また、第１時間Ｔ１以上である第２時間Ｔ２内に、第１回数Ｎ１よりも多い第２回数Ｎ２以上、再生処理が発生し、且つ、温度の平均値が第１温度Ｄ１以下の第３温度Ｄ３よりも低いか否かが判定される。第２時間Ｔ２内に第２回数Ｎ２以上、再生処理が行われたにも関わらず、温度の平均値が第３温度Ｄ３よりも低い場合には、例えば、酸化触媒１２での微粒子の燃焼温度の低下により微粒子が燃え残り、フィルタ１１が目詰まりしていると判断することができる。フィルタ１１が目詰まりした状態でフィルタ１１の再生処理が行われると、燃焼温度が異常に上昇して、フィルタ１１が溶損する恐れがある。そこで、この場合に、コントローラ７１は、例えば、フィルタ１１が目詰まりしている旨を報知することで、フィルタ１１の交換をオペレータに促すことができる。
　また、本実施形態では、酸化触媒の劣化度合いに応じた警告が発生される。この警告に基づいて、例えば、酸化触媒１２の酸化能を回復させたり、フィルタ１１を交換したりするように、オペレータを促すことができる。
　ここで、ディスプレイ７５は、劣化度合い算出部８３が算出した酸化触媒１２の劣化度合いを表示する。具体的には、インジケータ９０を示す図である図４に示すように、ディスプレイ７５にインジケータ９０を表示する。このインジケータ９０は、酸化触媒１２の劣化度合いを複数の段階（例えば１０段階）で表示する。インジケータ９０における複数の段階のうち、段階の値が大きいほど、酸化触媒１２が劣化していることを表す。インジケータ９０は、その表示により、例えば、酸化触媒１２の酸化能を回復させたり、フィルタ１１を交換したりするタイミングを、オペレータに知らせることができる。
　酸化触媒１２の劣化度合いは、温度の平均値を入力に含む関数で求めることができる。温度の平均値とインジケータ９０の値とは、一次式で近似されてもよい。この場合、例えば、一次式「５１－０．０９×（温度の平均値）」を用いて求まる数値の整数が、インジケータ９０における複数の段階の何れかに対応する。例えば、温度の平均値が５５０℃の場合、インジケータ９０の段階は「１」となり、温度の平均値が５００℃の場合、インジケータ９０の段階は「６」となり、温度の平均値が４７０℃の場合、インジケータ９０の段階は「８」となる。例えば、インジケータ９０は、「１～４」の段階を緑色で表示し、「５～７」の段階を黄色で表示し、「８～１０」の段階を赤色で表示する。
　劣化度合い算出部８３は、フィルタ１１に堆積した微粒子の量が変化した場合に、インジケータ９０の段階を更新する。劣化度合い算出部８３は、フィルタ１１に堆積した微粒子の量が変化しない場合に、インジケータ９０の段階を更新せず、前回の段階を保持する。また、劣化度合い算出部８３は、酸化触媒１２の劣化度合いが変化した場合または温度の平均値が変化した場合に、インジケータ９０の段階を更新してもよい。
　なお、インジケータ９０が表示される表示装置は、作業機械２０に設けられたディスプレイ７５に限定されず、作業現場にいる監督者などのスマートフォンや、作業現場の管理者などのＰＣのモニタ、作業現場の関係者などが見る電子掲示板などであってもよい。
　図３に示す記憶装置７３は、ディスプレイ７５から警告が発生している状態で、作業機械２０が操作された際に、その旨を記録する。ここで、作業機械２０が操作されるとは、下部走行体２１、上部旋回体２２、および、アタッチメント３０の少なくとも１つが操作されることを意味する。下部走行体２１が操作されるとは、クローラ２６により下部走行体２１が走行されることを意味する。また、上部旋回体２２が操作されるとは、旋回装置２４により上部旋回体２２が旋回されることを意味する。また、アタッチメント３０が操作されるとは、ブーム３１、アーム３２、および、バケット３３の少なくとも１つが動作されることを意味する。記憶装置７３に記録された、作業機械２０が操作された記録を、例えば、排ガス後処理装置１０の修理の際の参考情報などとして利用することができる。
　なお、コントローラ７１は、ディスプレイ７５から警告が発生している状態や、インジケータ９０の段階が黄色や赤色で表示されている状態で、作業機械２０が操作された際に、ディスプレイ７５やスピーカから警告を行ったり、作業機械２０が操作された旨のメールをサーバなどに送信したりしてもよい。
　ここで、コントローラ（セキュリティ処理手段）７１は、ディスプレイ７５に送信される、劣化度合いに関する情報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、コントローラ７１は、ディスプレイ７５に送信する情報に署名を付ける。ディスプレイ７５は、この署名を検証し、検証に成功した場合に、警告を発生させる。コントローラ７１から送信された情報に付けられた署名を、ディスプレイ７５が検証することで、情報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、情報のセキュリティを確保することができる。
　また、コントローラ７１は、ディスプレイ７５に送信する情報を暗号化する。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。ディスプレイ７５は、暗号化された情報を復号化し、復号化に成功した場合に、警告を発生させる。コントローラ７１から送信された、暗号化された情報を、ディスプレイ７５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、情報のセキュリティを確保することができる。
（変形例）
　上記の構成では、酸化触媒１２の劣化度合いの算出を、作業機械２０のコントローラ７１（劣化度合い算出部８３）が行っているが、作業機械２０の外部に設けられたサーバなどの外部機器が、酸化触媒１２の劣化度合いの算出を行ってもよい。つまり、作業機械２０のコントローラ７１（平均値算出部８２）が算出した温度の平均値を、サーバなどの外部機器に送信し、この外部機器が、温度の平均値に基づいて、酸化触媒１２の劣化度合いを算出してもよい。このように、酸化触媒１２の劣化度合いの算出を、作業機械２０の外部で行うことで、作業機械２０に搭載されたコントローラ７１への負荷を軽減させることができる。
（劣化検知装置の動作）
　次に、劣化検知処理のフローチャートである図５を参照して、劣化検知装置１の動作を説明する。
　劣化検知装置１の動作は、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再生処理を行う再生処理ステップと、酸化触媒１２とフィルタ１１の間において温度を検出する温度検出ステップと、前記再生処理中に、前記温度検出ステップで検出した温度の平均値を算出する平均値算出ステップと、前記平均値算出ステップで算出した前記平均値に基づいて、酸化触媒１２の劣化度合いを算出する劣化度合い算出ステップと、を備える。
　まず、コントローラ７１は、エンジン５１が始動しているか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１において、エンジン５１が始動していないと判定した場合には（Ｓ１：ＮＯ）、コントローラ７１は、ステップＳ１を繰り返す。一方、ステップＳ１において、エンジン５１が始動していると判定した場合には、コントローラ７１は、フィルタ１１の再生状態を監視する（ステップＳ２）。具体的には、第１時間Ｔ１の計測が開始されてから再生処理が何回行われたか、第２時間Ｔ２の計測が開始されてから再生処理が何回行われたかを監視する。
　次に、コントローラ７１は、再生処理が実行されたか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３において、再生処理が実行されていないと判定した場合には（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、再生処理が実行されたと判定した場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、コントローラ７１は、第１時間Ｔ１を計測中であるか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４において、第１時間Ｔ１を計測中でないと判定した場合には（Ｓ４：ＮＯ）、コントローラ７１は、第１時間Ｔ１の計測を開始する（ステップＳ５）。
　ステップＳ４において、第１時間Ｔ１を計測中であると判定した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、または、ステップＳ５の後に、コントローラ７１は、第２時間Ｔ２を計測中であるか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、第２時間Ｔ２を計測中でないと判定した場合には（Ｓ６：ＮＯ）、コントローラ７１は、第２時間Ｔ２の計測を開始する（ステップＳ７）。
　ステップＳ６において、第２時間Ｔ２を計測中であると判定した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、または、ステップＳ７の後に、コントローラ７１は、温度の平均値を算出する（ステップＳ８）。次に、コントローラ７１は、再生処理が中断されたか否かを判定する（ステップＳ９）。ステップＳ９において、再生処理が中断されたと判定した場合には（Ｓ９：ＹＥＳ）、コントローラ７１は、ステップＳ２に戻る。一方、ステップＳ９において、再生処理が中断されていないと判定した場合には（Ｓ９：ＮＯ）、コントローラ７１は、再生処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０）。
　ステップＳ１０において、再生処理が完了していないと判定した場合には（Ｓ１０：ＮＯ）、コントローラ７１は、ステップＳ８に戻る。一方、ステップＳ１０において、再生処理が完了したと判定した場合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、コントローラ７１は、再生回数を更新する（ステップＳ１１）。
　次に、コントローラ７１は、フィルタ１１に堆積した微粒子の量が変化したか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、フィルタ１１に堆積した微粒子の量が変化したと判定した場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、コントローラ７１は、インジケータ９０の段階（段階数）を更新する（ステップＳ１３）。
　ステップＳ１２において、フィルタ１１に堆積した微粒子の量が変化していないと判定した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、または、ステップＳ１３の後に、コントローラ７１は、条件１が成立したか否かを判定する（ステップＳ１４）。ここで、条件１とは、第１時間Ｔ１内に第１回数Ｎ１以上、再生処理が発生し、且つ、温度の平均値が第１温度Ｄ１よりも高く第２温度Ｄ２よりも低いことである。
　ステップＳ１４において、条件１が成立したと判定した場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、コントローラ７１は、ディスプレイ７５に警告を表示させる（ステップＳ１５）。この警告は、酸化触媒１２の酸化能の回復のための動作（作業）をオペレータに促すものである。そして、コントローラ７１は、第１時間Ｔ１をリセットする（ステップＳ１６）。
　ステップＳ１４において、条件１が成立していないと判定した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、または、ステップＳ１６の後に、コントローラ７１は、条件２が成立したか否かを判定する（ステップＳ１７）。ここで、条件２とは、第２時間Ｔ２内に、第２回数Ｎ２以上、再生処理が発生し、且つ、温度の平均値が第３温度Ｄ３よりも低いことである。
　ステップＳ１７において、条件２が成立したと判定した場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、コントローラ７１は、ディスプレイ７５に警告を表示させる（ステップＳ１８）。この警告は、フィルタ１１の交換をオペレータに促すものである。そして、コントローラ７１は、第２時間Ｔ２をリセットする（ステップＳ１９）。
　次に、コントローラ７１は、エンジン５１が停止したか否かを判定する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０において、エンジン５１が停止していないと判定した場合には（Ｓ２０：ＮＯ）、コントローラ７１は、ステップＳ２に戻る。一方、ステップＳ２０において、エンジン５１が停止したと判定した場合には（Ｓ２０：ＹＥＳ）、コントローラ７１は、本フローを終了する。
（効果）
　以上に述べたように、本実施形態に係る劣化検知装置１によれば、フィルタ１１の再生処理中における、フィルタ１１の上流側であって、酸化触媒１２の下流側の温度の平均値に基づいて、酸化触媒１２の劣化度合いが算出される。酸化触媒１２の温度の上昇率は、酸化触媒１２が劣化しても僅かしか変化しないので、特許文献１のように、温度の上昇率から酸化触媒１２の劣化度合いを算出する場合には、温度の上昇率の有効桁数（分解能）を大きくしなければならない。これに対して、温度の平均値は、酸化触媒１２が劣化した際に、温度の上昇率よりも大きく変化するので、温度の平均値に基づいて酸化触媒１２の劣化度合いを算出する場合には、平均温度の有効桁数（分解能）を小さくすることができる。よって、分解能が小さい安価な機器でも、酸化触媒１２の劣化度合いを算出することができる。これにより、酸化触媒の劣化を好適に検知することができる。
　また、エンジン５１に掛る負荷が所定値以下のときに、温度の平均値が算出される。エンジン５１に掛る負荷が所定値以下のときに、温度の平均値を算出することで、エンジン５１に掛る負荷が変化することによる温度変化への影響を抑えることができる。これにより、誤差の少ない平均値を取得することができる。
　また、第１時間Ｔ１内に第１回数Ｎ１以上、再生処理が発生し、且つ、温度の平均値が第１温度Ｄ１よりも高く第２温度Ｄ２よりも低いか否かが判定される。第１時間Ｔ１内に第１回数Ｎ１以上、再生処理が行われたにも関わらず、温度の平均値が第１温度Ｄ１よりも高く第２温度Ｄ２よりも低い場合には、例えば、燃料に含まれる硫黄によって酸化触媒１２が被毒劣化しているために、酸化触媒１２での微粒子の燃焼温度が低下していると判断することができる。この場合に、例えば、酸化触媒１２が被毒劣化している旨を報知などすることで、酸化触媒１２の酸化能の回復のための動作（作業）をオペレータに促すことができる。また、第１時間Ｔ１以上である第２時間Ｔ２内に、第１回数Ｎ１よりも多い第２回数Ｎ２以上、再生処理が発生し、且つ、温度の平均値が第１温度Ｄ１以下の第３温度Ｄ３よりも低いか否かが判定される。第２時間Ｔ２内に第２回数Ｎ２以上、再生処理が行われたにも関わらず、温度の平均値が第３温度Ｄ３よりも低い場合には、例えば、酸化触媒１２での微粒子の燃焼温度の低下により微粒子が燃え残り、フィルタ１１が目詰まりしていると判断することができる。フィルタ１１が目詰まりした状態でフィルタ１１の再生処理が行われると、燃焼温度が異常に上昇して、フィルタ１１が溶損する恐れがある。そこで、この場合に、例えば、フィルタ１１が目詰まりしている旨を報知などすることで、フィルタ１１の交換をオペレータに促すことができる。
　また、酸化触媒１２の劣化度合いに応じた警告が発生される。この警告に基づいて、例えば、酸化触媒１２の酸化能を回復させたり、フィルタ１１を交換したりするように、オペレータを促すことができる。
　また、酸化触媒１２の劣化度合いがディスプレイ７５に表示される。これにより、例えば、酸化触媒１２の酸化能を回復させたり、フィルタ１１を交換したりするタイミングを、オペレータに知らせることができる。
　また、ディスプレイ７５から警告が発生している状態で、作業機械２０が操作された際に、作業機械２０が操作された旨が記録される。この記録を、例えば、排ガス後処理装置１０の修理の際の参考情報などとして利用することができる。
　また、劣化度合いに関する情報に対して情報セキュリティに関する処理が行われる。例えば、情報の改ざんを検知したり、情報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。
　また、酸化触媒１２の劣化度合いの算出が、作業機械２０の外部で行われてもよい。酸化触媒１２の劣化度合いの算出を、作業機械２０の外部で行うことで、作業機械２０に搭載されたコントローラ７１への負荷を軽減させることができる。
　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 (11)

  1. 　エンジンの排ガスから微粒子を捕集するフィルタと前記フィルタよりも上流に設けられて未燃燃料を酸化させる酸化触媒とを有する排ガス後処理装置における前記酸化触媒の劣化を検知する作業機械であって、
    　前記酸化触媒と前記フィルタの間において温度を検出する温度検出装置と、
    　コントローラと、を備え、
    　前記コントローラは、
    　前記フィルタを加熱することで、前記フィルタに堆積している前記微粒子を燃焼させる再生処理を行い、
    　前記再生処理中に、前記温度検出装置が検出した温度の平均値を算出し、
    　前記平均値に基づいて、前記酸化触媒の劣化度合いを算出する、作業機械。
  2. 　前記コントローラは、前記エンジンに掛る負荷が所定値以下のときに、前記平均値を算出する、請求項１に記載の作業機械。
  3. 　前記コントローラは、
    　第１時間内に第１回数以上、前記再生処理が発生し、且つ、前記平均値が第１温度よりも高く第２温度よりも低いか否かを判定するとともに、
    　前記第１時間以上の長さである第２時間内に、前記第１回数よりも多い第２回数以上、前記再生処理が発生し、且つ、前記平均値が前記第１温度以下の第３温度よりも低いか否かを判定する、請求項１又は２に記載の作業機械。
  4. 　前記コントローラが算出した前記酸化触媒の劣化度合いに応じた警告を発生させる警告装置をさらに備える請求項１～３のいずれか１項に記載の作業機械。
  5. 　前記警告装置が表示装置であり、
    　前記表示装置は、前記コントローラが算出した前記酸化触媒の劣化度合いを表示する、請求項４に記載の作業機械。
  6. 　走行可能な下部走行体と、前記下部走行体の上部に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、前記上部旋回体に回動可能に取り付けられたアタッチメントと、を有する車両と、
    　前記警告装置から警告が発生している状態で、前記下部走行体、前記上部旋回体、および、前記アタッチメントの少なくとも１つが操作された際に、その旨を記録する記録装置と、を備える請求項４又は５に記載の作業機械。
  7. 　前記コントローラは、前記劣化度合いに関する情報に対して情報セキュリティに関する処理を行う、請求項１～６のいずれか１項に記載の作業機械。
  8. 　前記コントローラは、前記平均値に基づいて、前記酸化触媒の劣化度合いを算出する劣化度合い算出部を含み、
    　前記劣化度合い算出部が、車両の外部に設けられている、請求項１～７のいずれか１項に記載の作業機械。
  9. 　エンジンの排ガスから微粒子を捕集するフィルタと前記フィルタよりも上流に設けられて未燃燃料を酸化させる酸化触媒とを有する排ガス後処理装置における前記酸化触媒の劣化を検知する、酸化触媒の劣化検知装置であって、
    　前記酸化触媒と前記フィルタの間において温度を検出する温度検出装置と、
    　コントローラと、を備え、
    　前記コントローラは、
    　前記フィルタを加熱することで、前記フィルタに堆積している前記微粒子を燃焼させる再生処理を行い、
    　前記再生処理中に、前記温度検出装置が検出した温度の平均値を算出し、
    　前記平均値に基づいて、前記酸化触媒の劣化度合いを算出する、酸化触媒の劣化検知装置。
  10. 　エンジンの排ガスから微粒子を捕集するフィルタと前記フィルタよりも上流に設けられて未燃燃料を酸化させる酸化触媒とを有する排ガス後処理装置における前記酸化触媒の劣化を検知する、酸化触媒の劣化検知方法であって、
    　前記フィルタを加熱することで、前記フィルタに堆積している前記微粒子を燃焼させる再生処理を行う再生処理ステップと、
    　前記酸化触媒と前記フィルタの間において温度を検出する温度検出ステップと、
    　前記再生処理中に、前記温度検出ステップで検出した温度の平均値を算出する平均値算出ステップと、
    　前記平均値算出ステップで算出した前記平均値に基づいて、前記酸化触媒の劣化度合いを算出する劣化度合い算出ステップと、を備える、酸化触媒の劣化検知方法。
  11. 　エンジンの排ガスから微粒子を捕集するフィルタと前記フィルタよりも上流に設けられて未燃燃料を酸化させる酸化触媒とを有する排ガス後処理装置における前記酸化触媒の劣化を検知するようにコンピュータを機能させる、酸化触媒の劣化検知プログラムであって、
    　前記フィルタを加熱することで、前記フィルタに堆積している前記微粒子を燃焼させる再生処理を行う再生処理ステップと、
    　前記酸化触媒と前記フィルタの間において温度を検出する温度検出ステップと、
    　前記再生処理中に、前記温度検出ステップで検出した温度の平均値を算出する平均値算出ステップと、
    　前記平均値算出ステップで算出した前記平均値に基づいて、前記酸化触媒の劣化度合いを算出する劣化度合い算出ステップと、が行われるようにコンピュータを機能させる、酸化触媒の劣化検知プログラム。
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