專利名稱：工程機械的廢氣凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機械的廢氣凈化系統(tǒng)，尤其涉及下述的工程機 械的廢氣凈化系統(tǒng)，即，利用過濾器捕集廢氣中所含的粒子狀物質(zhì)、 對廢氣進(jìn)行凈化，并適當(dāng)?shù)貙⑦^濾器中捕集的粒子狀物質(zhì)焚燒去除、 使過濾器再生。
背景技術(shù)：
液壓挖掘機等的工程機械，作為其驅(qū)動源搭載有柴油發(fā)動機，
但對于從該柴油發(fā)動機排出的粒子狀物質(zhì)(PM: Particulate Matter, 以下稱為PM)的排出量，與NOx、 CO、 HC等同樣地，對其限制逐 年強化。針對這樣的限制，公知有以被稱為粒子狀物質(zhì)去除過濾器 (DPF: Diesel Particulate Filter)的過濾器對PM進(jìn)行捕集、降低排 出至外部的PM的量的廢氣凈化系統(tǒng)(專利文獻(xiàn)1~3)。在這種廢 氣凈化系統(tǒng)中，當(dāng)過濾器的PM捕足量增加則過濾器會產(chǎn)生堵塞， 由此，發(fā)動機的排壓上升，誘發(fā)燃料消耗的惡化等，因而將過濾器 中捕集的PM適當(dāng)?shù)厝紵?、去除過濾器的堵塞，對過濾器進(jìn)行再生。 過濾器的再生通常通過使用氧化觸媒而進(jìn)行。氧化觸媒有配置 在過濾器的上游側(cè)的情況和直接承托在過濾器上的情況這兩種情 況，無論在哪一種情況下，為了使氧化觸媒活性化，都必須使廢氣 的溫度比氧化觸媒的活性溫度高，因此有下述的被稱為強制再生的 技術(shù)，即，強制地使廢氣溫度上升至比氧化觸媒的活性溫度高的溫 度。在該強制再生中，有以下的手法，即，在發(fā)動機的筒內(nèi)主噴射 后的膨脹行程中進(jìn)行噴射燃料的副噴射(后噴射)、使廢氣升溫的 手法(專利文獻(xiàn)1以及2);通過設(shè)在排氣管中的再生用燃料噴射裝 置向流過排氣管的廢氣中噴射燃料、使廢氣升溫的手法(專利文獻(xiàn)3 )等。
此外，過濾器的強制再生還包括通過操作者的操作輸入而開始 再生的手動再生和自動開始再生的自動再生。以往，作為這些用于
開始強制再生的條件，推定過濾器的PM堆積量(蓄積量)，當(dāng)該 PM堆積量到達(dá)預(yù)先設(shè)定的PM的蓄積界限值時進(jìn)行再生(專利文獻(xiàn) 1以及2)。在此情況下，PM堆積量一般是通過檢測過濾器的前后 壓差、^4居該壓差的^r測值運算PM堆積量乂人而求出的(例如專利 文獻(xiàn)l)。另外，作為其他方法，還有將旋轉(zhuǎn)傳感器、負(fù)載傳感器、 溫度傳感器的輸入讀入，算出PM排出量We、 PM燃燒量Wc，根據(jù) Wa=We-Wc求出PM堆積量Wa,將其與前次的算出值Wal相加， 求出積算堆積量Wal的方法(專利文獻(xiàn)2)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-282545號公才艮
專利文獻(xiàn)2:日本特開2001-280118號^H艮
專利文獻(xiàn)3:日本特開2007-170382號^S^艮

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，在現(xiàn)有的廢氣凈化系統(tǒng)中，推定過濾器PM堆積量， 當(dāng)該PM堆積量達(dá)到規(guī)定值則開始強制再生。但是，由于該再生是 在過濾器中捕集了大量的PM之后才進(jìn)行的，存在著在再生前因廢 氣的壓力上升引起輸出的低下的可能性。此外，在檢測過濾器的前 后壓差、運算PM堆積量的系統(tǒng)中，過濾器的前后壓差與PM堆積量 的關(guān)系不是線性的關(guān)系，難以通過運算正確地4巴握PM堆積量，即 使在算出PM排出量We、 PM燃燒量Wc來求出PM堆積量的系統(tǒng) 中，由于傳感器值與PM排出量We、 PM燃燒量Wc的關(guān)系因各種 外力干護(hù)G而變動，還是難以通過運算正確地4巴握PM堆積量。在無 法正確把握PM堆積量的情況下，存在著引起因大量捕集的PM的燃 燒而導(dǎo)致的過濾器的內(nèi)部溫度異常上升、以及以其為原因的過濾器 的熔化損壞的問題的可能性。
本發(fā)明的目的在于，提供一種工程機械的廢氣凈化系統(tǒng)，在大量的PM堆積在過濾器中之前進(jìn)行過濾器的再生，由此避免因再生 前的廢氣的壓力上升而導(dǎo)致的輸出低下，并且，能夠降低因進(jìn)行再
生時的PM的燃燒而導(dǎo)致的過濾器的內(nèi)部溫度的異常上升、以及以
其為原因的過濾器的熔化損壞。
(1 )為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的工程機械的廢氣凈化系統(tǒng)具有 柴油發(fā)動機；指令該發(fā)動機的起動和停止的起動停止指令裝置(發(fā) 動機鑰匙開關(guān))；通過該發(fā)動機的動力被驅(qū)動的多個被驅(qū)動體；指 令所述多個被驅(qū)動體的操作的操作機構(gòu)；能夠有選擇地操作至能夠 進(jìn)行所述操作機構(gòu)的操作的第 一位置、和不能夠進(jìn)行所述操作機構(gòu) 的操作的第二位置的操作限制裝置(門鎖定桿)，其中，具有過 濾器，該過濾器配置在所述發(fā)動機的排氣系統(tǒng)中，將廢氣中所含的 粒子狀物質(zhì)捕集；再生裝置，該再生裝置將堆積在所述過濾器中的 粒子狀物質(zhì)焚燒去除，將所述過濾器再生；再生控制裝置(門鎖定 桿)，在所述操作控制裝置處于所述第二位置的狀態(tài)下，當(dāng)所述起 動停止指令裝置(發(fā)動機鑰匙開關(guān))指令發(fā)動機的停止時，該再生 控制裝置使所述再生裝置工作。
這樣，通過設(shè)置過濾器及其再生裝置、再生控制裝置，在操作 限制裝置位于第二位置的狀態(tài)下，起動停止指令裝置指令發(fā)動機的 停止時，使再生裝置工作，由此，工程機械的作業(yè)完成時操作者將 操作限制裝置操作至第二位置，通過起動指令裝置指令發(fā)動機的停 止，則再生裝置自動地開始強制再生，將堆積在過濾器中的PM焚 燒去除。在此，在使工程機械運轉(zhuǎn)了一整天的情況下，操作者使工 程機械的作業(yè)結(jié)束的頻度(將操作限制裝置操作至第二位置、以起 動停止指令裝置指令發(fā)動機的停止的頻度)為，進(jìn)入上午的休息時 間時、進(jìn)入午〗木時、進(jìn)入下午的^(木息時間時、以及下午的作業(yè)結(jié)束 時(一天的作業(yè)結(jié)束時)的共計四次，比當(dāng)過濾器的PM堆積量超 過再生開始堆積量時開始強制再生的頻度多。即，在操作限制裝置 位于第二位置的狀態(tài)下且當(dāng)起動停止指令裝置指令發(fā)動機的停止時 開始強制再生，由此，與在過濾器的PM堆積量超過再生開始堆積量時開始強制再生的情況相比，能夠靈活地進(jìn)行強制再生。
由此，能夠在大量的PM堆積在過濾器中之前進(jìn)行過濾器的再 生，能夠避免由于再生前的廢氣壓力上升而導(dǎo)致的輸出低下，并且 能夠降低引起因進(jìn)行再生時的PM的燃燒而導(dǎo)致的過濾器內(nèi)部溫度 的異常上升、和以此為誘因的過濾器的熔化損壞的可能性。
(2) 在上述U)中，最好還具有檢測所述過濾器的壓力損失 的壓力檢測裝置，當(dāng)通過所述壓力檢測裝置檢測到的壓力損失比第 一規(guī)定壓力值低時，所述再生控制裝置使所述再生裝置的工作停止。
由此，當(dāng)過濾器的前后壓差變得比第一規(guī)定壓力低時自動地結(jié) 束再生，發(fā)動機停止，因此，操作者沒有必要等待再生結(jié)束，可以 在作業(yè)結(jié)束后立即從工程機械離開，能夠提高便利性。此外，能夠 防止因過濾器的郭燃燒導(dǎo)致的壽命的降低。
(3) 此外，在上述(l)中，最好還具有指令所述再生裝置的 工作的解除的再生解除指令裝置，當(dāng)以所述再生解除指令裝置指令 了所述再生裝置的工作的解除時，所述再生控制裝置使所述再生裝 置的工作停止。
由此，在強制再生開始后、強制再生結(jié)束前產(chǎn)生再次開始作業(yè) 的必要時，操作者只要操作再生解除指示裝置便可以立即結(jié)束強制 再生，且發(fā)動機停止，因此，能夠迅速地再次開始作業(yè)。
(4) 此外，在上述(1)中，最好還具有檢測所述過濾器的壓 力損失的壓力檢測裝置，當(dāng)在所述操作限制裝置處于位于所述第二 位置的狀態(tài)下、所述起動停止指令裝置指令發(fā)動機的停止、而且通 過所述壓力檢測裝置檢測到的壓力損失比第二規(guī)定壓力值高時，所 述再生控制裝置使所述再生裝置工作。
由此，即使在將操作限制裝置操作至第二位置、通過起動停止 指令裝置指令了發(fā)動機的停止的情況下，如果過濾器的前后壓差不 比第二規(guī)定壓力高，則不會進(jìn)入強制再生而立即使發(fā)動機停止，因 此，能夠避免不必要的再生，能夠防止因過濾器的過燃燒引起的壽 命降低。(5) 此外，在上述(l)中，最好當(dāng)在所述操作限制裝置處于 位于所述第二位置的狀態(tài)下、所述起動停止指令裝置指令發(fā)動機的 停止時，所述再生控制裝置使所述再生裝置工作、并將所述發(fā)動機 的轉(zhuǎn)速控制為規(guī)定的轉(zhuǎn)速。
由此，在將操作限制裝置操作至于第二位置、通過起動停止指 令裝置指令了發(fā)動機的停止、進(jìn)入強制再生時，由于將發(fā)動機的轉(zhuǎn) 速控制為適于再生的規(guī)定的轉(zhuǎn)速，因而能夠使廢氣迅速地升溫至適 于過濾器的再生(堆積了的PM的焚燒去除)的溫度，能夠進(jìn)行最 適合的再生。此外，由于當(dāng)進(jìn)入強制再生前的發(fā)動機轉(zhuǎn)速比再生用 的規(guī)定的轉(zhuǎn)速高時，在進(jìn)入強制再生時將發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低至該規(guī)定 的轉(zhuǎn)速，因而能夠抑制多余的燃料的消耗，能夠?qū)崿F(xiàn)燃料消耗的節(jié) 約。
(6) 此外，在上述(1)中，最好還具有指令所述再生裝置的 工作的再生開始指示裝置，僅在所述再生開始指示裝置被操作為指 令所述再生裝置的工作的情況下，當(dāng)在所述操作限制裝置處于位于 所述第二位置的狀態(tài)下、所述起動停止指令裝置指令發(fā)動機的停止 時，所述再生控制裝置使所述再生裝置工作。
由此，在操作者不希望在通過起動停止指令裝置指令了發(fā)動機 的停止時自動地進(jìn)入強制再生的情況下，只要事先將再生開始指示 裝置操作為不指令再生裝置的工作，則在以起動停止指令裝置指令 了發(fā)動機的停止時，發(fā)動機立即停止，因此，能夠根據(jù)作業(yè)狀況和 操作者的愿望進(jìn)行自動再生的選擇，便利性提高。
(7) 此外，在上述(l)中，最好所述再生裝置具有配置在所 述過濾器的上游側(cè)的氧化觸媒和對該氧化觸媒供給燃料的燃料供給 機構(gòu)，在將所述發(fā)動機的廢氣強制地升溫至比所述氧化觸媒的活性 溫度高的溫度、使所述氧化觸媒活性化之后，通過所述燃料供給機 構(gòu)對該氧化觸媒供給燃料，通過該燃料與氧化觸媒的反應(yīng)熱使廢氣 升溫，將堆積在過濾器中的粒子狀物質(zhì)焚燒去除。
由此，能夠可靠地進(jìn)行過濾器的強制再生。發(fā)明的效果
通過采用本發(fā)明，與在過濾器的PM堆積量超過再生開始堆積 量時開始強制再生的情況相比，能夠靈活地進(jìn)行強制再生，因此， 能夠在大量的PM堆積在過濾器中之前進(jìn)行過濾器的再生，能夠避 免由于再生前的廢氣壓力上升而導(dǎo)致的輸出低下，并且能夠降低因 進(jìn)行再生時的PM的燃燒而導(dǎo)致的過濾器內(nèi)部溫度的異常上升、和 引起以此為誘因的過濾器的熔化損壞。


圖1是表示本發(fā)明一個實施方式的工程機械的廢氣凈化系統(tǒng)的 整體構(gòu)成的圖。
圖2是表示搭載在工程機械(例如液壓挖掘機)上的液壓驅(qū)動 裝置的圖。
圖3是表示作為具有圖2所示的液壓驅(qū)動裝置的工程機械的一 例的液壓挖掘機的外觀的圖。
圖4是表示圖1所示的控制器的過濾器再生運算處理的運算內(nèi) 容的流程圖。
圖5是表示過濾器的PM堆積量與過濾器的前后壓差之間的關(guān) 系的圖。
(附圖標(biāo)記的說明) 1柴油發(fā)動機 la電子調(diào)節(jié)器 2發(fā)動機控制刻度盤 3轉(zhuǎn)速檢測裝置 4控制器 5鑰匙開關(guān) 11液壓泵 12先導(dǎo)泵 13液壓馬達(dá)14、 15液壓缸
17 ~ 19流量控制閥
20先導(dǎo)液壓源
21先導(dǎo)安全閥
22門鎖定4干
23電；茲切換閥
24先導(dǎo)油^各
25、 26、 27遙控閥
31排氣管
32過濾器
33氧化觸媒
34 DPF裝置
35位置檢測裝置
36壓差檢測裝置
37排氣溫度檢測裝置
38顯示裝置(監(jiān)控器)
38a顯示畫面
38b自動再生選擇開關(guān)
38c再生解除開關(guān)
39再生用燃料噴射裝置
100下部行駛體
101上部旋轉(zhuǎn)體
102前作業(yè)才幾
104a、 104b行駛馬達(dá)
105 i走轉(zhuǎn)馬達(dá)
106發(fā)動才幾室
107駕駛室
108駕駛席
111動臂112斗桿 113 4產(chǎn)斗 114動臂缸 115斗桿釭 116妒斗缸
具體實施例方式
下面，參照附圖"i兌明本發(fā)明的實施方式。
圖1是表示本發(fā)明一個實施方式的工程機械的廢氣凈化系統(tǒng)的 整體構(gòu)成的圖。
在圖1中，附圖標(biāo)記1是搭載在具有本實施方式的廢氣凈化系 統(tǒng)的工程機械(例如液壓挖掘機)上的柴油發(fā)動才幾，該發(fā)動機1具 有電子式的燃料噴射控制裝置即電子調(diào)節(jié)器la。發(fā)動機1的目標(biāo)轉(zhuǎn) 速通過發(fā)動機控制刻度盤2進(jìn)行指令，發(fā)動機1的實際轉(zhuǎn)速通過轉(zhuǎn) 速檢測裝置3進(jìn)行檢測。發(fā)動機控制刻度盤2的指令信號以及轉(zhuǎn)速 檢測裝置3的檢測信號被輸入控制器4,控制器4根據(jù)該指令信號(目 標(biāo)轉(zhuǎn)速)和檢測信號(實際轉(zhuǎn)速)控制電子調(diào)節(jié)器la,控制發(fā)動機 1的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。此外，作為發(fā)動機1的起動停止指令裝置，設(shè)有鑰 匙開關(guān)5，鑰匙開關(guān)5的指令信號也被輸入控制器4,控制器4根據(jù) 該指令信號控制發(fā)動機1的起動以及停止。即，在鑰匙開關(guān)5被操 作至指示發(fā)動機起動的ON位置、指令信號指示發(fā)動機1起動的情 況下，驅(qū)動起動器(未圖示)以及電子調(diào)節(jié)器la,起動發(fā)動機1。 此外，在鑰匙開關(guān)5被操作至指示發(fā)動機停止的OFF位置、指令信 號指示發(fā)動機1停止的情況下，停止電子調(diào)節(jié)器la的驅(qū)動，停止發(fā) 動機。
圖2是表示搭載在工程機械(例如液壓挖掘機)上的液壓驅(qū)動 裝置的圖。液壓驅(qū)動裝置具有通過發(fā)動機1進(jìn)行驅(qū)動的可變?nèi)萘?型的主要的液壓泵11以及固定容量型的先導(dǎo)泵12;多個液壓促動 器，包括通過從液壓泵11噴出的壓力油進(jìn)行驅(qū)動的液壓馬達(dá)13以及液壓缸14、 15;多個流量控制閥，包括對乂人液壓泵11向液壓馬達(dá) 13以及液壓缸14、 15供給的壓力油的流動(流量和方向)進(jìn)行控制 的先導(dǎo)操作式的流量控制閥17~19;將從先導(dǎo)泵3噴出的壓力油的 壓力保持為一定、形成先導(dǎo)液壓源20的先導(dǎo)安全閥21;連接在先導(dǎo) 液壓源20的下游側(cè)、根據(jù)設(shè)在液壓挖掘機的駕駛席入口的門鎖定桿 22 (圖1 )的開閉狀況而被ON/OFF控制的電磁切換閥23;遙控閥
25、 26、 27,該遙控閥25、 26、 27連接在電》茲切換閥23的下游側(cè) 的先導(dǎo)油路24中，生成控制先導(dǎo)壓a~f,控制先導(dǎo)壓a f用于將先 導(dǎo)液壓源20的液壓作為原壓來操作流量控制閥17~ 19。遙控閥25、
26、 27內(nèi)置在設(shè)于駕駛席左右的左右控制桿單元(未圖示)中。
圖3是表示作為具有圖2所示的液壓驅(qū)動裝置的工程機械的一 例的液壓挖掘^L的外)f見的圖。液壓挖掘才幾具有下部行馬史體100、上部 旋轉(zhuǎn)體101、以及前作業(yè)機102。下部行馬史體100具有左右的履帶式 行駛裝置103a、 103b,通過左右的行駛馬達(dá)104a、 104b被驅(qū)動。上 部旋轉(zhuǎn)體101借助旋轉(zhuǎn)馬達(dá)105以能夠旋轉(zhuǎn)的方式搭載在下部行駛 體100上，前作業(yè)機102以能夠俯仰的方式安裝在上部旋轉(zhuǎn)體101 的前部。在上部旋轉(zhuǎn)體101上具有發(fā)動才幾室106和駕馬史室107,在發(fā) 動機室106中配置有發(fā)動機1,在駕駛室107內(nèi)的駕駛席108 (圖1 ) 的入口設(shè)有門鎖定桿22 (圖1)，在駕駛席108的左右配置有內(nèi)置 了遙控閥25、 26、 27的控制桿單元(未圖示)。
前作業(yè)機102是具有動臂111、斗桿112、妒斗113的多關(guān)節(jié)構(gòu) 造，動臂111通過動臂缸114的伸縮而在上下方向上轉(zhuǎn)動，斗桿112 通過斗桿缸115的伸縮而在上下、前后方向上轉(zhuǎn)動，妒斗113通過 伊斗缸116的伸縮而在上下、前后方向上轉(zhuǎn)動。
在圖2中，液壓馬達(dá)13例如對應(yīng)于41轉(zhuǎn)馬達(dá)105，液壓缸14例 如對應(yīng)于斗桿釭115,液壓釭15例如對應(yīng)于動臂釭114。在圖2所 示的液壓驅(qū)動裝置中還具有與行駛馬達(dá)104a、 104b、伊斗缸116等 相對應(yīng)的其他的液壓促動器和控制閥，但在圖2中省略其圖示。
回到圖1,門鎖定桿22能夠有選擇地操作至第一位置A和第二位置B,第一位置A是限制駕駛席108的入口的放下位置，第二位 置B是開放駕駛席108的入口的拉起位置。當(dāng)門鎖定桿22位于第一 位置A時，對電^茲切才奐閥23的電》茲線圈廚W茲，將電f茲切換閥23 乂人 圖示位置切換，將先導(dǎo)液壓源20的壓力導(dǎo)引至遙控閥25、 26、 27, 由此能夠進(jìn)行遙控閥25、 26、 27對流量控制閥17~19的操作。當(dāng) 門鎖定桿22被拉起操作至第二位置B時，解除對電磁切換閥23的 電磁線圏的勵磁，將電磁切換閥23切換至圖示的位置，阻斷先導(dǎo)液 壓閥20與遙控閥25、 26、 27的連通，由此《吏遙控閥25、 26、 27對 流量控制閥17~ 19的操作無法進(jìn)行。即，當(dāng)門鎖定桿22被拉起操 作至第二位置B，則相對于遙控閥25、 26、 27 (控制桿單元)成為 鎖定施與狀態(tài)。門鎖定桿22所進(jìn)行的電磁切換閥23的位置的切換 是通過以下方式進(jìn)行的，即，例如在電,茲切換閥23的電》茲線圏與電 源之間設(shè)置未圖示的開關(guān)，當(dāng)門鎖定桿22位于第一位置A時使該開 關(guān)ON (閉合)對電》茲線圈進(jìn)行勵^茲，當(dāng)門鎖定桿22被操作至第二 位置B時，使該開關(guān)OFF (打開)解除電磁線圏的勵磁。
上述這樣的工程機械(液壓挖掘機)中具有本發(fā)明的實施方式 的廢氣凈化系統(tǒng)。本實施方式的廢氣凈化系統(tǒng)具有DPF裝置34, 該D P F裝置3 4包括配置在構(gòu)成發(fā)動機1的排氣系統(tǒng)的排氣管31中、 將廢氣中所含的粒子狀物質(zhì)捕集的過濾器32以及配置在過濾器32 的上游側(cè)的氧化觸媒33;檢測門鎖定桿22的操作位置的位置檢測裝 置35;檢測過濾器32的上游側(cè)與下游側(cè)的前后壓差(過濾器32的 壓力損失)的壓差檢測裝置36;設(shè)置在過濾器的上游側(cè)、檢測廢氣 的溫度的排氣溫度檢測裝置37;顯示裝置(監(jiān)控器)38;設(shè)置在排 氣管31的發(fā)動機1與DPF裝置34之間的再生用燃料噴射裝置39。 氧化觸媒33和再生用燃料噴射裝置39構(gòu)成將堆積在過濾器32中的 PM(粒子狀物質(zhì))焚燒去除、使過濾器32再生的再生裝置。
顯示裝置38具有顯示畫面38a、作為再生開始指示裝置的自動 再生選擇開關(guān)38b、以及作為再生解除指示裝置的再生解除開關(guān)38c。 自動再生選擇開關(guān)38b是對是否自動進(jìn)行過濾器32的強制再生(選擇自動再生模式)進(jìn)行指示的操作機構(gòu)，當(dāng)自動再生選擇開關(guān)38b 從OFF位置(自動再生模式非選擇位置)被操作至ON位置(自動 再生模式選擇位置)時，發(fā)出指示自動再生模式的指令信號。再生 解除開關(guān)38c是對是否在過濾器32的強制再生過程中將該強制再生 中止進(jìn)行指示的操作機構(gòu)，當(dāng)再生解除開關(guān)38c從OFF位置(再生 非解除位置)被操作至ON位置(再生解除位置)時，發(fā)出指示再 生解除的指令信號。
位置檢測裝置35、壓差檢測裝置36以及排氣溫度檢測裝置37 的檢測信號，和自動再生選擇開關(guān)38b以及再生解除開關(guān)38c的指 令信號被輸入控制器4,控制器4根據(jù)這些輸入信號和來自上述的轉(zhuǎn) 速檢測裝置3以及鑰匙開關(guān)5的輸入信號進(jìn)行過濾器再生運算處理， 根據(jù)該運算結(jié)果控制電子調(diào)節(jié)器la以及再生用燃料噴射裝置39。此 外，控制器4將轉(zhuǎn)速檢測裝置3、鑰匙開關(guān)5、位置檢測裝置35、壓 差檢測裝置36、排氣溫度檢測裝置37、自動再生選擇開關(guān)38b、再 生解除開關(guān)38c的各種信號所示的信息和控制器4的過濾器再生運 算處理的結(jié)果信息作為顯示信號輸送至顯示裝置38,并將這些信息 顯示在顯示畫面38a上。
圖4是表示控制器4的過濾器再生運算處理的運算內(nèi)容的流程圖。
首先，控制器4根據(jù)位置檢測裝置35的檢測信號判定門鎖定桿 22是否被拉起操作至第二位置B、即門鎖定桿22相對于遙控閥25、 26、 27 (控制桿單元)是否處于鎖定施與狀態(tài)(步驟S100),當(dāng)判 定為門鎖定桿22處于鎖定施與狀態(tài)時，根據(jù)鑰匙開關(guān)5的指令信號 判定鑰匙開關(guān)5是否被操作至OFF位置(步驟S110),當(dāng)判定為鑰 匙開關(guān)5已被操作至OFF位置時，根據(jù)自動再生選擇開關(guān)38b的指 令信號判定自動再生選擇開關(guān)38b是否處于ON位置(自動再生模 式被選擇)(步驟S120),若自動再生選擇開關(guān)38b沒有處于ON 位置，則停止電子調(diào)節(jié)器la的控制并使發(fā)動機1停止(步驟S190)。 在步驟S100中若判定為門鎖定桿22沒有處于鎖定施與狀態(tài)(處于第一位置A)的情況下，在步驟S110中判定為鑰匙開關(guān)沒有被操作 至OFF位置(處于ON位置)的狀態(tài)下，返回剛剛開始后的程序， 重復(fù)進(jìn)行步驟S100、 S110的程序。
當(dāng)在步驟S120中判定為選擇了自動再生模式時，根據(jù)壓差檢測 裝置36的檢測信號，判斷其壓力檢測值(過濾器32的前后壓差) 是否比作為強制再生開始壓力的第二規(guī)定壓力P2高(步驟S130)。
圖5是表示過濾器32的PM堆積量與過濾器32的前后壓差之 間的關(guān)系的圖。隨著過濾器32的PM堆積量的增加，過濾器32的 前后壓差上升。圖5中，P3是以往的過濾器的自動再生技術(shù)中的與 再生開始PM堆積量相當(dāng)?shù)倪^濾器前后壓差的壓力值(壓力閾值)。 在以往的過濾器的自動再生技術(shù)中，根據(jù)過濾器的前后壓差推定過 濾器的PM堆積量，當(dāng)該PM堆積量達(dá)到規(guī)定值時開始強制再生。圖 4的步驟S140的判定中所用的第二規(guī)定壓力P2(強制再生開始壓力 值)被設(shè)定為比該與再生開始PM堆積量相當(dāng)?shù)膲毫﹂撝礟3低的值 (P2〈P3)。此外，圖5中，Pl是結(jié)束強制再生的第一規(guī)定壓力(Pl <P2)。
在此，壓力檢測裝置36的壓力檢測值可以直接使用，但優(yōu)選利 用排氣溫度檢測裝置37所檢測到的過濾器32的上游側(cè)的廢氣溫度 對壓差檢測裝置36的壓力檢測值進(jìn)行溫度修正，再使用該經(jīng)過溫度 修正后的值。
在圖4的步驟S130中，當(dāng)判定為壓差檢測裝置36的壓力檢測 值(過濾器32的前后壓差)不比第二規(guī)定壓力P2高時，做出過濾 器32的PM堆積量少、沒有必要進(jìn)行再生的判斷，停止電子調(diào)節(jié)器 la的控制并使發(fā)動機l停止(步驟S190)。當(dāng)判定為壓差檢測裝置 36的壓力檢測值(過濾器32的前后壓差)比第二規(guī)定壓力P2高時， 將發(fā)動機l的轉(zhuǎn)速控制至適于再生的規(guī)定的轉(zhuǎn)速Na (步驟S140), 開始過濾器32的強制再生(步驟S150)。
在此，在步驟S140的發(fā)動才幾轉(zhuǎn)速的控制中，將發(fā)動才幾l的目標(biāo) 轉(zhuǎn)速從發(fā)動機控制鍵盤2所指示的目標(biāo)轉(zhuǎn)速切換至比低速怠速轉(zhuǎn)速高的、適于強制再生的規(guī)定的轉(zhuǎn)速Na,根據(jù)該規(guī)定的轉(zhuǎn)速Na和通 過轉(zhuǎn)速檢測裝置3檢測到的發(fā)動機1的實際轉(zhuǎn)速對電子調(diào)節(jié)器la的 燃料噴射量進(jìn)行反饋控制，使發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速變成該規(guī)定的轉(zhuǎn)速Na。 所謂的"適于強制再生的規(guī)定的轉(zhuǎn)速Na",是能夠使此時的廢氣的 溫度上升至比氧化觸媒33的活性溫度高的溫度的轉(zhuǎn)速，例如是 1800rpm左右的中速轉(zhuǎn)速。
在步驟S150的過濾器32的強制再生的開始處理中，例如，首 先，控制再生用燃料噴射裝置39進(jìn)行以廢氣溫度上升為目標(biāo)的燃料 噴射(預(yù)備噴射)，接著，當(dāng)確認(rèn)了通過排氣溫度檢測裝置37所檢 測到的廢氣溫度上升至規(guī)定溫度時，進(jìn)行以PM燃料為目標(biāo)的燃料 噴射(主噴射)。所謂"以廢氣溫度上升為目標(biāo)的燃料噴射"，是 在排氣管31內(nèi)進(jìn)行燃料噴射，由此通過排氣管的廢氣的熱使燃料燃 燒，使廢氣溫度上升至比氧化觸媒33的活性溫度高的溫度，是為了 進(jìn)行強制再生而進(jìn)行的噴射。所謂"以PM燃料為目標(biāo)的燃料噴射"， 是在排氣管31內(nèi)進(jìn)行燃料噴射，由此在排氣管內(nèi)將未燃燃料供給至 氧化觸媒33，通過氧化觸媒33使該未燃燃料氧化，將此時產(chǎn)生的反 應(yīng)熱送入過濾器32,將蓄積在過濾器32中的PM焚燒去除。
在步驟150中的強制再生開始后，根據(jù)再生解除開關(guān)38c的指 令信號判斷再生解除開關(guān)38c是否處于OFF位置(不處于再生解除 位置)(步驟S160)，當(dāng)判定為再生解除開關(guān)38c處于OFF位置時， 根據(jù)壓差檢測裝置36的檢測信號判定其壓力檢測值(過濾器32的 前后壓差)是否比作為強制再生結(jié)束壓力的第一規(guī)定壓力Pl低(步 驟S170)，當(dāng)判定為壓力檢測值比第一規(guī)定壓力Pl低時，重復(fù)進(jìn) 行步驟S160、 S170的處理。在步驟S160中判定為再生解除開關(guān)38c 不處于OFF位置(處于ON位置)的情況下，在步驟S170中判定為 壓力檢測值比第一規(guī)定壓力Pl低的情況下，停止再生用燃料噴射裝 置39的驅(qū)動，結(jié)束強制再生(步驟S180)，停止電子調(diào)節(jié)器la的 驅(qū)動并使發(fā)動機1停止(步驟S190)。
接下來，說明如上述那樣構(gòu)成的本實施方式的廢氣凈化系統(tǒng)的動作。
當(dāng)工程機械(液壓挖掘機)所進(jìn)行的作業(yè)完成時，操作者將門
鎖定桿22從第一位置A拉起操作至第二位置B，使其成為鎖定施與 狀態(tài)，并將鑰匙開關(guān)5操作至OFF位置。在此情況下，在操作者不 希望當(dāng)鑰匙開關(guān)5被操作至OFF位置時自動地進(jìn)入強制再生的情況 下，只要事先將自動再生開關(guān)38b操作至OFF位置(自動再生模式 非選擇位置)即可?？刂破?在自動再生開關(guān)38b處于OFF位置的 情況下，當(dāng)將鑰匙開關(guān)5操作至OFF位置時，像通常一樣立即使發(fā) 動機1停止(步驟S100—S110—S120—S190)。
在操作者希望在鑰匙開關(guān)5被操作至OFF位置時自動地進(jìn)入強 制再生的情況下，事先將自動再生開關(guān)38b操作至ON位置(自動 再生模式選擇位置)。由此，當(dāng)操作者將門鎖定桿22拉起操作至第 二位置B、將鑰匙開關(guān)5操作至OFF位置時，控制器4檢測上述操 作，在壓差檢測裝置36的壓力檢測值(過濾器32的前后壓差)比 第二規(guī)定壓力P2高的情況下，將發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速控制為適于再生的 規(guī)定的轉(zhuǎn)速Na,然后自動地開始強制再生(步驟S100 —S110—S120 —S130—S140—S150)。由此，再生用燃料噴射裝置39工作，如上 述那樣將蓄積在過濾器32中的PM焚燒去除。此外，當(dāng)由于PM的 焚燒去除導(dǎo)致過濾器32的前后壓差降低、壓差檢測裝置36的壓力 檢測值變得比第一規(guī)定壓力Pl低時，控制器4自動地結(jié)束再生，使 發(fā)動機l停止(步驟S170 —S180 —S190)。
即使是在事先將自動再生開關(guān)38b操作至ON位置(自動再生 模式選擇裝置)、將門鎖定桿22拉起操作使其成為鎖定施與狀態(tài)、 將鑰匙開關(guān)5操作至OFF位置的情況下，在壓差檢測裝置36的壓力 檢測值(過濾器32的前后壓差)不比第二規(guī)定壓力P2高的情況下， 控制器4也不會開始強制再生，而是立即使發(fā)動機1停止(步驟S100 —S110—S120—S130 —S190)。由此能夠避免不必要的再生。
在強制再生中再次開始作業(yè)時，當(dāng)操作者將再生解除開關(guān)38c 操作至ON位置(再生解除位置)時，控制器4檢測到該事件并立即結(jié)束強制再生，使發(fā)動機1停止(步驟S160 —S180—S190)。然 后，只要操作者像通常那樣將門鎖定桿放下操作至第一位置A,將 鑰匙開關(guān)5操作至ON位置，即可使發(fā)動機l起動，再次開始作業(yè)。 根據(jù)如上述那樣構(gòu)成的本實施方式，能夠獲得下述效果。
(a) 在操作者事先將自動再生開關(guān)38b操作至ON位置(自動 再生模式選擇位置)的情況下，當(dāng)工程機械(液壓挖掘機)所進(jìn)行 的作業(yè)完成時操作者將門鎖定桿22拉起操作將其置于鎖定施與狀 態(tài)，每當(dāng)將鑰匙開關(guān)5操作至OFF位置，則當(dāng)過濾器32的前后壓差 比第二規(guī)定壓力P2高時自動地進(jìn)入強制再生，堆積在過濾器32中 的PM被焚燒去除。在此，在使工程機械運轉(zhuǎn)了一整天的情況下， 操作者使工程機械的作業(yè)結(jié)束的頻度(將門鎖定桿22置于鎖定施與 狀態(tài)、將鑰匙開關(guān)5操作至OFF位置)為，進(jìn)入上午的休息時間時、 進(jìn)入午休時、進(jìn)入下午的〗木息時間時、以及下午的作業(yè)結(jié)束時(一 天的作業(yè)結(jié)束時)的共計四次，比當(dāng)過濾器的PM堆積量超過再生 開始堆積量時開始強制再生的頻度多。即，通過在將門鎖定桿22置 于鎖定施與狀態(tài)、將鑰匙開關(guān)5操作至OFF位置時開始強制再生， 由此，與在過濾器的PM堆積量超過再生開始堆積量時開始強制再 生的情況相比，能夠靈活地進(jìn)行強制再生。由此能夠在大量的PM 堆積在過濾器32中之前進(jìn)行過濾器32的再生，能夠避免由于再生 前的廢氣壓力上升而導(dǎo)致的輸出低下，并且能夠降低因進(jìn)行再生時 的PM的燃燒而導(dǎo)致的過濾器內(nèi)部溫度的異常上升、和引起以此為 誘因的過濾器的熔化損壞。
(b) 當(dāng)過濾器32的前后壓差變得比第一規(guī)定壓力Pl低，則自 動地結(jié)束再生，并使發(fā)動機1停止，因此，操作者不必等待再生結(jié) 束，可以在作業(yè)結(jié)束后立即從工程機械離開，便利性提高。此外， 能夠防止由過濾器32的過燃燒引起的壽命的降低。
(c) 在開始強制再生后、強制再生結(jié)束之前，產(chǎn)生再次開始作 業(yè)的必要的時，操作者只要操作再生解除開關(guān)38c即可立即結(jié)束強 制再生，發(fā)動機1停止，因此，能夠迅速地再次開始作業(yè)。(d) 即使在將門鎖定桿22置于鎖定施與狀態(tài)、將鑰匙開關(guān)5 操作至OFF位置的情況下，如果過濾器32的前后壓差不比第二規(guī)定 壓力P2高，則不會進(jìn)入強制再生而立即使發(fā)動機1停止，因此，能 夠避免不必要的再生，能夠防止因過濾器32的過燃燒引起的壽命降低。
(e) 在將門鎖定桿22置于鎖定施與狀態(tài)、將鑰匙開關(guān)5操作 至OFF位置、進(jìn)入強制再生時，由于將發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速控制為適于 再生的規(guī)定的轉(zhuǎn)速Na,因而能夠使廢氣迅速地升溫至適于過濾器的 再生(堆積了的PM的焚燒去除)的溫度，能夠進(jìn)行最適合的再生。 此外，由于當(dāng)進(jìn)入強制再生前的發(fā)動機轉(zhuǎn)速比再生用的規(guī)定的轉(zhuǎn)速 Na高時，在進(jìn)入強制再生時將發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低至該規(guī)定的轉(zhuǎn)速Na, 因而能夠抑制多余的燃料的消耗，能夠?qū)崿F(xiàn)燃料消耗的節(jié)約。
(f) 在操作者不希望當(dāng)鑰匙開關(guān)5被操作至OFF位置時自動地 進(jìn)入強制再生的情況下，只要事先將自動再生開關(guān)38b操作至OFF 位置(自動再生模式非選擇位置)，則在將鑰匙開關(guān)5操作至OFF 位置時發(fā)動機1立即停止，因此，能夠根據(jù)作業(yè)狀況和操作者的愿 望進(jìn)行自動再生的選擇，便利性提高。
以上對本發(fā)明的一個實施方式進(jìn)行了說明，本發(fā)明不限于該實 施方式，能夠在本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形。以下例舉其 變形例。
1. 在上述實施方式中，用于再生的燃料噴射是通過設(shè)在排氣管 31上的再生用的燃料噴射裝置39而進(jìn)行的，但還可以利用基于電子 調(diào)節(jié)器la的發(fā)動機1的筒內(nèi)(氣缸內(nèi))噴射系統(tǒng)，在多級噴射的主 噴射后的膨脹行程中實行噴射燃料的副噴射(后期噴射)，由此向 廢氣中噴射再生用的燃料，例如，這樣的方法在專利文獻(xiàn)l(日本特 開2005-282545號公才艮)、日本特開2006-37925號爿>才艮、日本特開 2002-276340號公報等中有所記載。
2. 此外，向廢氣中噴射再生用的燃料時，可以以設(shè)在排氣管中 的節(jié)流閥使排氣管的流路節(jié)流，或?qū)ψ鳛榘l(fā)動機的被驅(qū)動體的液壓泵施加負(fù)荷等進(jìn)行負(fù)荷運轉(zhuǎn)，由此使廢氣溫度迅速地上升至適于再 生的溫度。
3. 在上述實施方式中，再生開始后，當(dāng)過濾器32的前后壓差變 得比第一規(guī)定壓力Pl低時結(jié)束再生，但也可以對再生開始后的經(jīng)過 時間進(jìn)行管理，在再生開始后經(jīng)過了規(guī)定時間(例如20分鐘)時結(jié) 束再生。
4. 在上述實施方式中，當(dāng)將門鎖定桿22拉起操作至第二位置B 并將鑰匙開關(guān)5操作至OFF位置時，在壓差檢測裝置36的壓力檢測 值(過濾器32的前后壓差)比第二規(guī)定壓力P2高的情況下進(jìn)入強 制再生，但也可以省略該程序。在此情況下，當(dāng)將門鎖定桿22拉起 操作至第二位置B并將鑰匙開關(guān)5操作至OFF位置時，立即開始強 制再生，再生開始時過濾器32的前后壓差比第一壓力Pl高時，進(jìn) 行再生直至該前后壓差變得比第一規(guī)定壓力Pl低；在再生開始時過 濾器32的前后壓差比第一壓力Pl低的情況下，立即結(jié)束再生。
5. 在上述實施方式中，設(shè)置自動再生開關(guān)38b，能夠僅在設(shè)定 了自動再生模式的情況下開始強制再生，還可以不設(shè)置自動再生開 關(guān)38b，在將門鎖定桿22拉起操作至第二位置B并將鑰匙開關(guān)5操 作至OFF位置的情況下，通常地，可以開始強制再生。
6. 在上述實施方式中，設(shè)置再生解除開關(guān)38c，能夠在中途結(jié) 束再生，但還可以不設(shè)置再生解除開關(guān)38c，在強制再生中不進(jìn)行作 業(yè)，優(yōu)先進(jìn)行再生。
7. 在上述實施方式中，開始強制再生時將發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速控制 為適于再生的規(guī)定的轉(zhuǎn)速Na,但在此時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速比規(guī)定的轉(zhuǎn)速 Na高的情況下，也可以保持該轉(zhuǎn)速不變地開始強制再生，由此，能 夠避免每當(dāng)開始強制再生時發(fā)動機轉(zhuǎn)速都發(fā)生變化。
權(quán)利要求
1.一種工程機械的廢氣凈化系統(tǒng)，具有柴油發(fā)動機(1)；指令該發(fā)動機的起動和停止的起動停止指令裝置(5)；通過該發(fā)動機的動力被驅(qū)動的多個被驅(qū)動體(13、14、15)；指令所述多個被驅(qū)動體的操作的操作機構(gòu)(25、26、27)；有選擇地被操作至能夠進(jìn)行所述操作機構(gòu)的操作的第一位置(A)、和不能夠進(jìn)行所述操作機構(gòu)的操作的第二位置(B)的操作限制裝置(22)，其特征在于，所述工程機械的廢氣凈化系統(tǒng)具有過濾器(32)，該過濾器配置在所述發(fā)動機的排氣系統(tǒng)(31)中，將廢氣中所含的粒子狀物質(zhì)捕集；再生裝置(33、39)，該再生裝置將堆積在所述過濾器(32)中的粒子狀物質(zhì)焚燒去除，將所述過濾器(32)再生；再生控制裝置(4)，在所述操作控制裝置(22)處于所述第二位置(B)的狀態(tài)下，當(dāng)所述起動停止指令裝置(5)指令發(fā)動機的停止時，該再生控制裝置(4)使所述再生裝置(33、39)工作。
2. 如權(quán)利要求1所述的工程機械的廢氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)通過所述壓力檢測裝置(36)檢測到的壓力損失比第一規(guī)定 壓力值(Pl)低時，所述再生控制裝置(4)使所述再生裝置(33、 39)的工作4亭止。
3. 如權(quán)利要求1所述的工程機械的廢氣凈化系統(tǒng)，其特征在于， 還具有指令所述再生裝置(33、 39)的工作的解除的再生解除指令裝置(38c),當(dāng)通過所述再生解除指令裝置(38c)指令了所述再生裝置(33、 39 )的工作的解除時，所述再生控制裝置(30 )使所述再生裝置(33、 39)的工作停止。
4. 如權(quán)利要求1所述的工程機械的廢氣凈化系統(tǒng)，其特征在于， 還具有檢測所述過濾器(32 )的壓力損失的壓力檢測裝置(36 ),當(dāng)在所述操作限制裝置(22)處于位于所述第二位置(B)的狀 態(tài)、所述起動停止指令裝置(5)指令發(fā)動機的停止、而且通過所述 壓力檢測裝置(36)檢測到的壓力損失比第二規(guī)定壓力值(P2)高 時，所述再生控制裝置(4)使所述再生裝置(33、 39)工作。
5. 如權(quán)利要求1所述的工程機械的廢氣凈化系統(tǒng)，其特征在于， 當(dāng)在所述操作限制裝置(22)處于位于所述第二位置(B)的狀態(tài)下、所述起動停止指令裝置(5)指令發(fā)動機的停止時，所述再生 控制裝置(4)使所述再生裝置(33、 39)工作、并將所述發(fā)動機的 轉(zhuǎn)速控制為規(guī)定的轉(zhuǎn)速(Na)。
6. 如權(quán)利要求1所述的工程機械的廢氣凈化系統(tǒng)，其特征在于， 還具有指令所述再生裝置(33、 39)的工作的再生開始指示裝置(38b),僅在所述再生開始指示裝置(38b)被操作為指令所述再生裝置 (33、 39)的工作的情況下，當(dāng)在所述操作限制裝置(22)處于位 于所述第二位置(B)的狀態(tài)、所述起動停止指令裝置(5)指令發(fā) 動機的停止時，所述再生控制裝置(4)使所述再生裝置(33、 39) 工作。
7. 如權(quán)利要求1所述的工程機械的廢氣凈化系統(tǒng)，其特征在于， 所述再生裝置(33、 39)具有配置在所述過濾器(32)的上游側(cè)的氧化觸媒(33 )和對該氧化觸媒供給燃料的燃料供給機構(gòu)(39 ), 在將所述發(fā)動機的廢氣強制地升溫至比所述氧化觸媒(33)的活性 溫度高的溫度、使所述氧化觸媒(33)活性化之后，通過所述燃料 供給機構(gòu)(39)對該氧化觸媒(33)供給燃料，通過該燃料與氧化 觸媒(33)的反應(yīng)熱使廢氣升溫，將堆積在過濾器中的粒子狀物質(zhì) 焚燒去除。
全文摘要
在工程機械的廢氣凈化系統(tǒng)中，通過在過濾器中堆積了大量的PM之前進(jìn)行過濾器的再生，能夠避免再生前的廢氣的壓力上升所導(dǎo)致的輸出的低下，并且能夠降低引起進(jìn)行再生時因PM的燃燒所導(dǎo)致的過濾器內(nèi)部溫度的異常上升和由此導(dǎo)致的過濾器的熔化損壞的可能性。事先將自動再生開關(guān)(38b)操作至ON位置，當(dāng)將門鎖定桿(22)拉起操作至第二位置(B)、將鑰匙開關(guān)(5)操作至OFF位置時，在壓差檢測裝置(36)的壓力檢測值(過濾器(32)的前后壓差)比第二規(guī)定壓力(P2)高的情況下，控制器(4)將發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制為適于再生的規(guī)定的轉(zhuǎn)速(Na)，然后，自動地開始強制再生、將PM焚燒去除。當(dāng)壓差檢測裝置(36)的壓力檢測值變得比第一規(guī)定壓力(P1)低時，自動地結(jié)束再生，并使發(fā)動機(1)停止。
文檔編號F01N3/02GK101622426SQ20088000609
公開日2010年1月6日 申請日期2008年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月25日
發(fā)明者中村和則, 神谷象平 申請人:日立建機株式會社