工程机械的废气净化系统的制作方法

专利名称：工程机械的废气净化系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械的废气净化系统，尤其涉及下述的工程机 械的废气净化系统，即，利用过滤器捕集废气中所含的粒子状物质、 对废气进行净化，并适当地将过滤器中捕集的粒子状物质焚烧去除、 使过滤器再生。
背景技术：
液压挖掘机等的工程机械，作为其驱动源搭载有柴油发动机，
但对于从该柴油发动机排出的粒子状物质(PM: Particulate Matter, 以下称为PM)的排出量，与NOx、 CO、 HC等同样地，对其限制逐 年强化。针对这样的限制，公知有以被称为粒子状物质去除过滤器 (DPF: Diesel Particulate Filter)的过滤器对PM进行捕集、降低排 出至外部的PM的量的废气净化系统(专利文献1~3)。在这种废 气净化系统中，当过滤器的PM捕足量增加则过滤器会产生堵塞， 由此，发动机的排压上升，诱发燃料消耗的恶化等，因而将过滤器 中捕集的PM适当地燃烧、去除过滤器的堵塞，对过滤器进行再生。 过滤器的再生通常通过使用氧化触媒而进行。氧化触媒有配置 在过滤器的上游侧的情况和直接承托在过滤器上的情况这两种情 况，无论在哪一种情况下，为了使氧化触媒活性化，都必须使废气 的温度比氧化触媒的活性温度高，因此有下述的被称为强制再生的 技术，即，强制地使废气温度上升至比氧化触媒的活性温度高的温 度。在该强制再生中，有以下的手法，即，在发动机的筒内主喷射 后的膨胀行程中进行喷射燃料的副喷射(后喷射)、使废气升温的 手法(专利文献1以及2);通过设在排气管中的再生用燃料喷射装 置向流过排气管的废气中喷射燃料、使废气升温的手法(专利文献3 )等。
此外，过滤器的强制再生还包括通过操作者的操作输入而开始 再生的手动再生和自动开始再生的自动再生。以往，作为这些用于
开始强制再生的条件，推定过滤器的PM堆积量(蓄积量)，当该 PM堆积量到达预先设定的PM的蓄积界限值时进行再生(专利文献 1以及2)。在此情况下，PM堆积量一般是通过检测过滤器的前后 压差、^4居该压差的^r测值运算PM堆积量乂人而求出的(例如专利 文献l)。另外，作为其他方法，还有将旋转传感器、负载传感器、 温度传感器的输入读入，算出PM排出量We、 PM燃烧量Wc，根据 Wa=We-Wc求出PM堆积量Wa,将其与前次的算出值Wal相加， 求出积算堆积量Wal的方法(专利文献2)
专利文献1:日本特开2005-282545号公才艮
专利文献2:日本特开2001-280118号^H艮
专利文献3:日本特开2007-170382号^S^艮

发明内容
如上所述，在现有的废气净化系统中，推定过滤器PM堆积量， 当该PM堆积量达到规定值则开始强制再生。但是，由于该再生是 在过滤器中捕集了大量的PM之后才进行的，存在着在再生前因废 气的压力上升引起输出的低下的可能性。此外，在检测过滤器的前 后压差、运算PM堆积量的系统中，过滤器的前后压差与PM堆积量 的关系不是线性的关系，难以通过运算正确地4巴握PM堆积量，即 使在算出PM排出量We、 PM燃烧量Wc来求出PM堆积量的系统 中，由于传感器值与PM排出量We、 PM燃烧量Wc的关系因各种 外力干护G而变动，还是难以通过运算正确地4巴握PM堆积量。在无 法正确把握PM堆积量的情况下，存在着引起因大量捕集的PM的燃 烧而导致的过滤器的内部温度异常上升、以及以其为原因的过滤器 的熔化损坏的问题的可能性。
本发明的目的在于，提供一种工程机械的废气净化系统，在大量的PM堆积在过滤器中之前进行过滤器的再生，由此避免因再生 前的废气的压力上升而导致的输出低下，并且，能够降低因进行再
生时的PM的燃烧而导致的过滤器的内部温度的异常上升、以及以
其为原因的过滤器的熔化损坏。
(1 )为实现上述目的，本发明的工程机械的废气净化系统具有 柴油发动机；指令该发动机的起动和停止的起动停止指令装置(发 动机钥匙开关)；通过该发动机的动力被驱动的多个被驱动体；指 令所述多个被驱动体的操作的操作机构；能够有选择地操作至能够 进行所述操作机构的操作的第 一位置、和不能够进行所述操作机构 的操作的第二位置的操作限制装置(门锁定杆)，其中，具有过 滤器，该过滤器配置在所述发动机的排气系统中，将废气中所含的 粒子状物质捕集；再生装置，该再生装置将堆积在所述过滤器中的 粒子状物质焚烧去除，将所述过滤器再生；再生控制装置(门锁定 杆)，在所述操作控制装置处于所述第二位置的状态下，当所述起 动停止指令装置(发动机钥匙开关)指令发动机的停止时，该再生 控制装置使所述再生装置工作。
这样，通过设置过滤器及其再生装置、再生控制装置，在操作 限制装置位于第二位置的状态下，起动停止指令装置指令发动机的 停止时，使再生装置工作，由此，工程机械的作业完成时操作者将 操作限制装置操作至第二位置，通过起动指令装置指令发动机的停 止，则再生装置自动地开始强制再生，将堆积在过滤器中的PM焚 烧去除。在此，在使工程机械运转了一整天的情况下，操作者使工 程机械的作业结束的频度(将操作限制装置操作至第二位置、以起 动停止指令装置指令发动机的停止的频度)为，进入上午的休息时 间时、进入午〗木时、进入下午的^(木息时间时、以及下午的作业结束 时(一天的作业结束时)的共计四次，比当过滤器的PM堆积量超 过再生开始堆积量时开始强制再生的频度多。即，在操作限制装置 位于第二位置的状态下且当起动停止指令装置指令发动机的停止时 开始强制再生，由此，与在过滤器的PM堆积量超过再生开始堆积量时开始强制再生的情况相比，能够灵活地进行强制再生。
由此，能够在大量的PM堆积在过滤器中之前进行过滤器的再 生，能够避免由于再生前的废气压力上升而导致的输出低下，并且 能够降低引起因进行再生时的PM的燃烧而导致的过滤器内部温度 的异常上升、和以此为诱因的过滤器的熔化损坏的可能性。
(2) 在上述U)中，最好还具有检测所述过滤器的压力损失 的压力检测装置，当通过所述压力检测装置检测到的压力损失比第 一规定压力值低时，所述再生控制装置使所述再生装置的工作停止。
由此，当过滤器的前后压差变得比第一规定压力低时自动地结 束再生，发动机停止，因此，操作者没有必要等待再生结束，可以 在作业结束后立即从工程机械离开，能够提高便利性。此外，能够 防止因过滤器的郭燃烧导致的寿命的降低。
(3) 此外，在上述(l)中，最好还具有指令所述再生装置的 工作的解除的再生解除指令装置，当以所述再生解除指令装置指令 了所述再生装置的工作的解除时，所述再生控制装置使所述再生装 置的工作停止。
由此，在强制再生开始后、强制再生结束前产生再次开始作业 的必要时，操作者只要操作再生解除指示装置便可以立即结束强制 再生，且发动机停止，因此，能够迅速地再次开始作业。
(4) 此外，在上述(1)中，最好还具有检测所述过滤器的压 力损失的压力检测装置，当在所述操作限制装置处于位于所述第二 位置的状态下、所述起动停止指令装置指令发动机的停止、而且通 过所述压力检测装置检测到的压力损失比第二规定压力值高时，所 述再生控制装置使所述再生装置工作。
由此，即使在将操作限制装置操作至第二位置、通过起动停止 指令装置指令了发动机的停止的情况下，如果过滤器的前后压差不 比第二规定压力高，则不会进入强制再生而立即使发动机停止，因 此，能够避免不必要的再生，能够防止因过滤器的过燃烧引起的寿 命降低。(5) 此外，在上述(l)中，最好当在所述操作限制装置处于 位于所述第二位置的状态下、所述起动停止指令装置指令发动机的 停止时，所述再生控制装置使所述再生装置工作、并将所述发动机 的转速控制为规定的转速。
由此，在将操作限制装置操作至于第二位置、通过起动停止指 令装置指令了发动机的停止、进入强制再生时，由于将发动机的转 速控制为适于再生的规定的转速，因而能够使废气迅速地升温至适 于过滤器的再生(堆积了的PM的焚烧去除)的温度，能够进行最 适合的再生。此外，由于当进入强制再生前的发动机转速比再生用 的规定的转速高时，在进入强制再生时将发动机转速降低至该规定 的转速，因而能够抑制多余的燃料的消耗，能够实现燃料消耗的节 约。
(6) 此外，在上述(1)中，最好还具有指令所述再生装置的 工作的再生开始指示装置，仅在所述再生开始指示装置被操作为指 令所述再生装置的工作的情况下，当在所述操作限制装置处于位于 所述第二位置的状态下、所述起动停止指令装置指令发动机的停止 时，所述再生控制装置使所述再生装置工作。
由此，在操作者不希望在通过起动停止指令装置指令了发动机 的停止时自动地进入强制再生的情况下，只要事先将再生开始指示 装置操作为不指令再生装置的工作，则在以起动停止指令装置指令 了发动机的停止时，发动机立即停止，因此，能够根据作业状况和 操作者的愿望进行自动再生的选择，便利性提高。
(7) 此外，在上述(l)中，最好所述再生装置具有配置在所 述过滤器的上游侧的氧化触媒和对该氧化触媒供给燃料的燃料供给 机构，在将所述发动机的废气强制地升温至比所述氧化触媒的活性 温度高的温度、使所述氧化触媒活性化之后，通过所述燃料供给机 构对该氧化触媒供给燃料，通过该燃料与氧化触媒的反应热使废气 升温，将堆积在过滤器中的粒子状物质焚烧去除。
由此，能够可靠地进行过滤器的强制再生。发明的效果
通过采用本发明，与在过滤器的PM堆积量超过再生开始堆积 量时开始强制再生的情况相比，能够灵活地进行强制再生，因此， 能够在大量的PM堆积在过滤器中之前进行过滤器的再生，能够避 免由于再生前的废气压力上升而导致的输出低下，并且能够降低因 进行再生时的PM的燃烧而导致的过滤器内部温度的异常上升、和 引起以此为诱因的过滤器的熔化损坏。


图1是表示本发明一个实施方式的工程机械的废气净化系统的 整体构成的图。
图2是表示搭载在工程机械(例如液压挖掘机)上的液压驱动 装置的图。
图3是表示作为具有图2所示的液压驱动装置的工程机械的一 例的液压挖掘机的外观的图。
图4是表示图1所示的控制器的过滤器再生运算处理的运算内 容的流程图。
图5是表示过滤器的PM堆积量与过滤器的前后压差之间的关 系的图。
(附图标记的说明) 1柴油发动机 la电子调节器 2发动机控制刻度盘 3转速检测装置 4控制器 5钥匙开关 11液压泵 12先导泵 13液压马达14、 15液压缸
17 ~ 19流量控制阀
20先导液压源
21先导安全阀
22门锁定4干
23电；兹切换阀
24先导油^各
25、 26、 27遥控阀
31排气管
32过滤器
33氧化触媒
34 DPF装置
35位置检测装置
36压差检测装置
37排气温度检测装置
38显示装置(监控器)
38a显示画面
38b自动再生选择开关
38c再生解除开关
39再生用燃料喷射装置
100下部行驶体
101上部旋转体
102前作业才几
104a、 104b行驶马达
105 i走转马达
106发动才几室
107驾驶室
108驾驶席
111动臂112斗杆 113 4产斗 114动臂缸 115斗杆釭 116妒斗缸
具体实施例方式
下面，参照附图"i兌明本发明的实施方式。
图1是表示本发明一个实施方式的工程机械的废气净化系统的 整体构成的图。
在图1中，附图标记1是搭载在具有本实施方式的废气净化系 统的工程机械(例如液压挖掘机)上的柴油发动才几，该发动机1具 有电子式的燃料喷射控制装置即电子调节器la。发动机1的目标转 速通过发动机控制刻度盘2进行指令，发动机1的实际转速通过转 速检测装置3进行检测。发动机控制刻度盘2的指令信号以及转速 检测装置3的检测信号被输入控制器4,控制器4根据该指令信号(目 标转速)和检测信号(实际转速)控制电子调节器la,控制发动机 1的转速和转矩。此外，作为发动机1的起动停止指令装置，设有钥 匙开关5，钥匙开关5的指令信号也被输入控制器4,控制器4根据 该指令信号控制发动机1的起动以及停止。即，在钥匙开关5被操 作至指示发动机起动的ON位置、指令信号指示发动机1起动的情 况下，驱动起动器(未图示)以及电子调节器la,起动发动机1。 此外，在钥匙开关5被操作至指示发动机停止的OFF位置、指令信 号指示发动机1停止的情况下，停止电子调节器la的驱动，停止发 动机。
图2是表示搭载在工程机械(例如液压挖掘机)上的液压驱动 装置的图。液压驱动装置具有通过发动机1进行驱动的可变容量 型的主要的液压泵11以及固定容量型的先导泵12;多个液压促动 器，包括通过从液压泵11喷出的压力油进行驱动的液压马达13以及液压缸14、 15;多个流量控制阀，包括对乂人液压泵11向液压马达 13以及液压缸14、 15供给的压力油的流动(流量和方向)进行控制 的先导操作式的流量控制阀17~19;将从先导泵3喷出的压力油的 压力保持为一定、形成先导液压源20的先导安全阀21;连接在先导 液压源20的下游侧、根据设在液压挖掘机的驾驶席入口的门锁定杆 22 (图1 )的开闭状况而被ON/OFF控制的电磁切换阀23;遥控阀
25、 26、 27,该遥控阀25、 26、 27连接在电》兹切换阀23的下游侧 的先导油路24中，生成控制先导压a~f,控制先导压a f用于将先 导液压源20的液压作为原压来操作流量控制阀17~ 19。遥控阀25、
26、 27内置在设于驾驶席左右的左右控制杆单元(未图示)中。
图3是表示作为具有图2所示的液压驱动装置的工程机械的一 例的液压挖掘^L的外)f见的图。液压挖掘才几具有下部行马史体100、上部 旋转体101、以及前作业机102。下部行马史体100具有左右的履带式 行驶装置103a、 103b,通过左右的行驶马达104a、 104b被驱动。上 部旋转体101借助旋转马达105以能够旋转的方式搭载在下部行驶 体100上，前作业机102以能够俯仰的方式安装在上部旋转体101 的前部。在上部旋转体101上具有发动才几室106和驾马史室107,在发 动机室106中配置有发动机1,在驾驶室107内的驾驶席108 (图1 ) 的入口设有门锁定杆22 (图1)，在驾驶席108的左右配置有内置 了遥控阀25、 26、 27的控制杆单元(未图示)。
前作业机102是具有动臂111、斗杆112、妒斗113的多关节构 造，动臂111通过动臂缸114的伸缩而在上下方向上转动，斗杆112 通过斗杆缸115的伸缩而在上下、前后方向上转动，妒斗113通过 伊斗缸116的伸缩而在上下、前后方向上转动。
在图2中，液压马达13例如对应于41转马达105，液压缸14例 如对应于斗杆釭115,液压釭15例如对应于动臂釭114。在图2所 示的液压驱动装置中还具有与行驶马达104a、 104b、伊斗缸116等 相对应的其他的液压促动器和控制阀，但在图2中省略其图示。
回到图1,门锁定杆22能够有选择地操作至第一位置A和第二位置B,第一位置A是限制驾驶席108的入口的放下位置，第二位 置B是开放驾驶席108的入口的拉起位置。当门锁定杆22位于第一 位置A时，对电^兹切才奂阀23的电》兹线圈厨W兹，将电f兹切换阀23 乂人 图示位置切换，将先导液压源20的压力导引至遥控阀25、 26、 27, 由此能够进行遥控阀25、 26、 27对流量控制阀17~19的操作。当 门锁定杆22被拉起操作至第二位置B时，解除对电磁切换阀23的 电磁线圏的励磁，将电磁切换阀23切换至图示的位置，阻断先导液 压阀20与遥控阀25、 26、 27的连通，由此《吏遥控阀25、 26、 27对 流量控制阀17~ 19的操作无法进行。即，当门锁定杆22被拉起操 作至第二位置B，则相对于遥控阀25、 26、 27 (控制杆单元)成为 锁定施与状态。门锁定杆22所进行的电磁切换阀23的位置的切换 是通过以下方式进行的，即，例如在电,兹切换阀23的电》兹线圏与电 源之间设置未图示的开关，当门锁定杆22位于第一位置A时使该开 关ON (闭合)对电》兹线圈进行励^兹，当门锁定杆22被操作至第二 位置B时，使该开关OFF (打开)解除电磁线圏的励磁。
上述这样的工程机械(液压挖掘机)中具有本发明的实施方式 的废气净化系统。本实施方式的废气净化系统具有DPF装置34, 该D P F装置3 4包括配置在构成发动机1的排气系统的排气管31中、 将废气中所含的粒子状物质捕集的过滤器32以及配置在过滤器32 的上游侧的氧化触媒33;检测门锁定杆22的操作位置的位置检测装 置35;检测过滤器32的上游侧与下游侧的前后压差(过滤器32的 压力损失)的压差检测装置36;设置在过滤器的上游侧、检测废气 的温度的排气温度检测装置37;显示装置(监控器)38;设置在排 气管31的发动机1与DPF装置34之间的再生用燃料喷射装置39。 氧化触媒33和再生用燃料喷射装置39构成将堆积在过滤器32中的 PM(粒子状物质)焚烧去除、使过滤器32再生的再生装置。
显示装置38具有显示画面38a、作为再生开始指示装置的自动 再生选择开关38b、以及作为再生解除指示装置的再生解除开关38c。 自动再生选择开关38b是对是否自动进行过滤器32的强制再生(选择自动再生模式)进行指示的操作机构，当自动再生选择开关38b 从OFF位置(自动再生模式非选择位置)被操作至ON位置(自动 再生模式选择位置)时，发出指示自动再生模式的指令信号。再生 解除开关38c是对是否在过滤器32的强制再生过程中将该强制再生 中止进行指示的操作机构，当再生解除开关38c从OFF位置(再生 非解除位置)被操作至ON位置(再生解除位置)时，发出指示再 生解除的指令信号。
位置检测装置35、压差检测装置36以及排气温度检测装置37 的检测信号，和自动再生选择开关38b以及再生解除开关38c的指 令信号被输入控制器4,控制器4根据这些输入信号和来自上述的转 速检测装置3以及钥匙开关5的输入信号进行过滤器再生运算处理， 根据该运算结果控制电子调节器la以及再生用燃料喷射装置39。此 外，控制器4将转速检测装置3、钥匙开关5、位置检测装置35、压 差检测装置36、排气温度检测装置37、自动再生选择开关38b、再 生解除开关38c的各种信号所示的信息和控制器4的过滤器再生运 算处理的结果信息作为显示信号输送至显示装置38,并将这些信息 显示在显示画面38a上。
图4是表示控制器4的过滤器再生运算处理的运算内容的流程图。
首先，控制器4根据位置检测装置35的检测信号判定门锁定杆 22是否被拉起操作至第二位置B、即门锁定杆22相对于遥控阀25、 26、 27 (控制杆单元)是否处于锁定施与状态(步骤S100),当判 定为门锁定杆22处于锁定施与状态时，根据钥匙开关5的指令信号 判定钥匙开关5是否被操作至OFF位置(步骤S110),当判定为钥 匙开关5已被操作至OFF位置时，根据自动再生选择开关38b的指 令信号判定自动再生选择开关38b是否处于ON位置(自动再生模 式被选择)(步骤S120),若自动再生选择开关38b没有处于ON 位置，则停止电子调节器la的控制并使发动机1停止(步骤S190)。 在步骤S100中若判定为门锁定杆22没有处于锁定施与状态(处于第一位置A)的情况下，在步骤S110中判定为钥匙开关没有被操作 至OFF位置(处于ON位置)的状态下，返回刚刚开始后的程序， 重复进行步骤S100、 S110的程序。
当在步骤S120中判定为选择了自动再生模式时，根据压差检测 装置36的检测信号，判断其压力检测值(过滤器32的前后压差) 是否比作为强制再生开始压力的第二规定压力P2高(步骤S130)。
图5是表示过滤器32的PM堆积量与过滤器32的前后压差之 间的关系的图。随着过滤器32的PM堆积量的增加，过滤器32的 前后压差上升。图5中，P3是以往的过滤器的自动再生技术中的与 再生开始PM堆积量相当的过滤器前后压差的压力值(压力閾值)。 在以往的过滤器的自动再生技术中，根据过滤器的前后压差推定过 滤器的PM堆积量，当该PM堆积量达到规定值时开始强制再生。图 4的步骤S140的判定中所用的第二规定压力P2(强制再生开始压力 值)被设定为比该与再生开始PM堆积量相当的压力閾值P3低的值 (P2〈P3)。此外，图5中，Pl是结束强制再生的第一规定压力(Pl <P2)。
在此，压力检测装置36的压力检测值可以直接使用，但优选利 用排气温度检测装置37所检测到的过滤器32的上游侧的废气温度 对压差检测装置36的压力检测值进行温度修正，再使用该经过温度 修正后的值。
在图4的步骤S130中，当判定为压差检测装置36的压力检测 值(过滤器32的前后压差)不比第二规定压力P2高时，做出过滤 器32的PM堆积量少、没有必要进行再生的判断，停止电子调节器 la的控制并使发动机l停止(步骤S190)。当判定为压差检测装置 36的压力检测值(过滤器32的前后压差)比第二规定压力P2高时， 将发动机l的转速控制至适于再生的规定的转速Na (步骤S140), 开始过滤器32的强制再生(步骤S150)。
在此，在步骤S140的发动才几转速的控制中，将发动才几l的目标 转速从发动机控制键盘2所指示的目标转速切换至比低速怠速转速高的、适于强制再生的规定的转速Na,根据该规定的转速Na和通 过转速检测装置3检测到的发动机1的实际转速对电子调节器la的 燃料喷射量进行反馈控制，使发动机1的转速变成该规定的转速Na。 所谓的"适于强制再生的规定的转速Na",是能够使此时的废气的 温度上升至比氧化触媒33的活性温度高的温度的转速，例如是 1800rpm左右的中速转速。
在步骤S150的过滤器32的强制再生的开始处理中，例如，首 先，控制再生用燃料喷射装置39进行以废气温度上升为目标的燃料 喷射(预备喷射)，接着，当确认了通过排气温度检测装置37所检 测到的废气温度上升至规定温度时，进行以PM燃料为目标的燃料 喷射(主喷射)。所谓"以废气温度上升为目标的燃料喷射"，是 在排气管31内进行燃料喷射，由此通过排气管的废气的热使燃料燃 烧，使废气温度上升至比氧化触媒33的活性温度高的温度，是为了 进行强制再生而进行的喷射。所谓"以PM燃料为目标的燃料喷射"， 是在排气管31内进行燃料喷射，由此在排气管内将未燃燃料供给至 氧化触媒33，通过氧化触媒33使该未燃燃料氧化，将此时产生的反 应热送入过滤器32,将蓄积在过滤器32中的PM焚烧去除。
在步骤150中的强制再生开始后，根据再生解除开关38c的指 令信号判断再生解除开关38c是否处于OFF位置(不处于再生解除 位置)(步骤S160)，当判定为再生解除开关38c处于OFF位置时， 根据压差检测装置36的检测信号判定其压力检测值(过滤器32的 前后压差)是否比作为强制再生结束压力的第一规定压力Pl低(步 骤S170)，当判定为压力检测值比第一规定压力Pl低时，重复进 行步骤S160、 S170的处理。在步骤S160中判定为再生解除开关38c 不处于OFF位置(处于ON位置)的情况下，在步骤S170中判定为 压力检测值比第一规定压力Pl低的情况下，停止再生用燃料喷射装 置39的驱动，结束强制再生(步骤S180)，停止电子调节器la的 驱动并使发动机1停止(步骤S190)。
接下来，说明如上述那样构成的本实施方式的废气净化系统的动作。
当工程机械(液压挖掘机)所进行的作业完成时，操作者将门
锁定杆22从第一位置A拉起操作至第二位置B，使其成为锁定施与 状态，并将钥匙开关5操作至OFF位置。在此情况下，在操作者不 希望当钥匙开关5被操作至OFF位置时自动地进入强制再生的情况 下，只要事先将自动再生开关38b操作至OFF位置(自动再生模式 非选择位置)即可。控制器4在自动再生开关38b处于OFF位置的 情况下，当将钥匙开关5操作至OFF位置时，像通常一样立即使发 动机1停止(步骤S100—S110—S120—S190)。
在操作者希望在钥匙开关5被操作至OFF位置时自动地进入强 制再生的情况下，事先将自动再生开关38b操作至ON位置(自动 再生模式选择位置)。由此，当操作者将门锁定杆22拉起操作至第 二位置B、将钥匙开关5操作至OFF位置时，控制器4检测上述操 作，在压差检测装置36的压力检测值(过滤器32的前后压差)比 第二规定压力P2高的情况下，将发动机1的转速控制为适于再生的 规定的转速Na,然后自动地开始强制再生(步骤S100 —S110—S120 —S130—S140—S150)。由此，再生用燃料喷射装置39工作，如上 述那样将蓄积在过滤器32中的PM焚烧去除。此外，当由于PM的 焚烧去除导致过滤器32的前后压差降低、压差检测装置36的压力 检测值变得比第一规定压力Pl低时，控制器4自动地结束再生，使 发动机l停止(步骤S170 —S180 —S190)。
即使是在事先将自动再生开关38b操作至ON位置(自动再生 模式选择装置)、将门锁定杆22拉起操作使其成为锁定施与状态、 将钥匙开关5操作至OFF位置的情况下，在压差检测装置36的压力 检测值(过滤器32的前后压差)不比第二规定压力P2高的情况下， 控制器4也不会开始强制再生，而是立即使发动机1停止(步骤S100 —S110—S120—S130 —S190)。由此能够避免不必要的再生。
在强制再生中再次开始作业时，当操作者将再生解除开关38c 操作至ON位置(再生解除位置)时，控制器4检测到该事件并立即结束强制再生，使发动机1停止(步骤S160 —S180—S190)。然 后，只要操作者像通常那样将门锁定杆放下操作至第一位置A,将 钥匙开关5操作至ON位置，即可使发动机l起动，再次开始作业。 根据如上述那样构成的本实施方式，能够获得下述效果。
(a) 在操作者事先将自动再生开关38b操作至ON位置(自动 再生模式选择位置)的情况下，当工程机械(液压挖掘机)所进行 的作业完成时操作者将门锁定杆22拉起操作将其置于锁定施与状 态，每当将钥匙开关5操作至OFF位置，则当过滤器32的前后压差 比第二规定压力P2高时自动地进入强制再生，堆积在过滤器32中 的PM被焚烧去除。在此，在使工程机械运转了一整天的情况下， 操作者使工程机械的作业结束的频度(将门锁定杆22置于锁定施与 状态、将钥匙开关5操作至OFF位置)为，进入上午的休息时间时、 进入午休时、进入下午的〗木息时间时、以及下午的作业结束时(一 天的作业结束时)的共计四次，比当过滤器的PM堆积量超过再生 开始堆积量时开始强制再生的频度多。即，通过在将门锁定杆22置 于锁定施与状态、将钥匙开关5操作至OFF位置时开始强制再生， 由此，与在过滤器的PM堆积量超过再生开始堆积量时开始强制再 生的情况相比，能够灵活地进行强制再生。由此能够在大量的PM 堆积在过滤器32中之前进行过滤器32的再生，能够避免由于再生 前的废气压力上升而导致的输出低下，并且能够降低因进行再生时 的PM的燃烧而导致的过滤器内部温度的异常上升、和引起以此为 诱因的过滤器的熔化损坏。
(b) 当过滤器32的前后压差变得比第一规定压力Pl低，则自 动地结束再生，并使发动机1停止，因此，操作者不必等待再生结 束，可以在作业结束后立即从工程机械离开，便利性提高。此外， 能够防止由过滤器32的过燃烧引起的寿命的降低。
(c) 在开始强制再生后、强制再生结束之前，产生再次开始作 业的必要的时，操作者只要操作再生解除开关38c即可立即结束强 制再生，发动机1停止，因此，能够迅速地再次开始作业。(d) 即使在将门锁定杆22置于锁定施与状态、将钥匙开关5 操作至OFF位置的情况下，如果过滤器32的前后压差不比第二规定 压力P2高，则不会进入强制再生而立即使发动机1停止，因此，能 够避免不必要的再生，能够防止因过滤器32的过燃烧引起的寿命降低。
(e) 在将门锁定杆22置于锁定施与状态、将钥匙开关5操作 至OFF位置、进入强制再生时，由于将发动机1的转速控制为适于 再生的规定的转速Na,因而能够使废气迅速地升温至适于过滤器的 再生(堆积了的PM的焚烧去除)的温度，能够进行最适合的再生。 此外，由于当进入强制再生前的发动机转速比再生用的规定的转速 Na高时，在进入强制再生时将发动机转速降低至该规定的转速Na, 因而能够抑制多余的燃料的消耗，能够实现燃料消耗的节约。
(f) 在操作者不希望当钥匙开关5被操作至OFF位置时自动地 进入强制再生的情况下，只要事先将自动再生开关38b操作至OFF 位置(自动再生模式非选择位置)，则在将钥匙开关5操作至OFF 位置时发动机1立即停止，因此，能够根据作业状况和操作者的愿 望进行自动再生的选择，便利性提高。
以上对本发明的一个实施方式进行了说明，本发明不限于该实 施方式，能够在本发明的精神的范围内进行各种变形。以下例举其 变形例。
1. 在上述实施方式中，用于再生的燃料喷射是通过设在排气管 31上的再生用的燃料喷射装置39而进行的，但还可以利用基于电子 调节器la的发动机1的筒内(气缸内)喷射系统，在多级喷射的主 喷射后的膨胀行程中实行喷射燃料的副喷射(后期喷射)，由此向 废气中喷射再生用的燃料，例如，这样的方法在专利文献l(日本特 开2005-282545号公才艮)、日本特开2006-37925号爿>才艮、日本特开 2002-276340号公报等中有所记载。
2. 此外，向废气中喷射再生用的燃料时，可以以设在排气管中 的节流阀使排气管的流路节流，或对作为发动机的被驱动体的液压泵施加负荷等进行负荷运转，由此使废气温度迅速地上升至适于再 生的温度。
3. 在上述实施方式中，再生开始后，当过滤器32的前后压差变 得比第一规定压力Pl低时结束再生，但也可以对再生开始后的经过 时间进行管理，在再生开始后经过了规定时间(例如20分钟)时结 束再生。
4. 在上述实施方式中，当将门锁定杆22拉起操作至第二位置B 并将钥匙开关5操作至OFF位置时，在压差检测装置36的压力检测 值(过滤器32的前后压差)比第二规定压力P2高的情况下进入强 制再生，但也可以省略该程序。在此情况下，当将门锁定杆22拉起 操作至第二位置B并将钥匙开关5操作至OFF位置时，立即开始强 制再生，再生开始时过滤器32的前后压差比第一压力Pl高时，进 行再生直至该前后压差变得比第一规定压力Pl低；在再生开始时过 滤器32的前后压差比第一压力Pl低的情况下，立即结束再生。
5. 在上述实施方式中，设置自动再生开关38b，能够仅在设定 了自动再生模式的情况下开始强制再生，还可以不设置自动再生开 关38b，在将门锁定杆22拉起操作至第二位置B并将钥匙开关5操 作至OFF位置的情况下，通常地，可以开始强制再生。
6. 在上述实施方式中，设置再生解除开关38c，能够在中途结 束再生，但还可以不设置再生解除开关38c，在强制再生中不进行作 业，优先进行再生。
7. 在上述实施方式中，开始强制再生时将发动机1的转速控制 为适于再生的规定的转速Na,但在此时的发动机转速比规定的转速 Na高的情况下，也可以保持该转速不变地开始强制再生，由此，能 够避免每当开始强制再生时发动机转速都发生变化。
权利要求
1.一种工程机械的废气净化系统，具有柴油发动机(1)；指令该发动机的起动和停止的起动停止指令装置(5)；通过该发动机的动力被驱动的多个被驱动体(13、14、15)；指令所述多个被驱动体的操作的操作机构(25、26、27)；有选择地被操作至能够进行所述操作机构的操作的第一位置(A)、和不能够进行所述操作机构的操作的第二位置(B)的操作限制装置(22)，其特征在于，所述工程机械的废气净化系统具有过滤器(32)，该过滤器配置在所述发动机的排气系统(31)中，将废气中所含的粒子状物质捕集；再生装置(33、39)，该再生装置将堆积在所述过滤器(32)中的粒子状物质焚烧去除，将所述过滤器(32)再生；再生控制装置(4)，在所述操作控制装置(22)处于所述第二位置(B)的状态下，当所述起动停止指令装置(5)指令发动机的停止时，该再生控制装置(4)使所述再生装置(33、39)工作。
2. 如权利要求1所述的工程机械的废气净化系统，其特征在于，当通过所述压力检测装置(36)检测到的压力损失比第一规定 压力值(Pl)低时，所述再生控制装置(4)使所述再生装置(33、 39)的工作4亭止。
3. 如权利要求1所述的工程机械的废气净化系统，其特征在于， 还具有指令所述再生装置(33、 39)的工作的解除的再生解除指令装置(38c),当通过所述再生解除指令装置(38c)指令了所述再生装置(33、 39 )的工作的解除时，所述再生控制装置(30 )使所述再生装置(33、 39)的工作停止。
4. 如权利要求1所述的工程机械的废气净化系统，其特征在于， 还具有检测所述过滤器(32 )的压力损失的压力检测装置(36 ),当在所述操作限制装置(22)处于位于所述第二位置(B)的状 态、所述起动停止指令装置(5)指令发动机的停止、而且通过所述 压力检测装置(36)检测到的压力损失比第二规定压力值(P2)高 时，所述再生控制装置(4)使所述再生装置(33、 39)工作。
5. 如权利要求1所述的工程机械的废气净化系统，其特征在于， 当在所述操作限制装置(22)处于位于所述第二位置(B)的状态下、所述起动停止指令装置(5)指令发动机的停止时，所述再生 控制装置(4)使所述再生装置(33、 39)工作、并将所述发动机的 转速控制为规定的转速(Na)。
6. 如权利要求1所述的工程机械的废气净化系统，其特征在于， 还具有指令所述再生装置(33、 39)的工作的再生开始指示装置(38b),仅在所述再生开始指示装置(38b)被操作为指令所述再生装置 (33、 39)的工作的情况下，当在所述操作限制装置(22)处于位 于所述第二位置(B)的状态、所述起动停止指令装置(5)指令发 动机的停止时，所述再生控制装置(4)使所述再生装置(33、 39) 工作。
7. 如权利要求1所述的工程机械的废气净化系统，其特征在于， 所述再生装置(33、 39)具有配置在所述过滤器(32)的上游侧的氧化触媒(33 )和对该氧化触媒供给燃料的燃料供给机构(39 ), 在将所述发动机的废气强制地升温至比所述氧化触媒(33)的活性 温度高的温度、使所述氧化触媒(33)活性化之后，通过所述燃料 供给机构(39)对该氧化触媒(33)供给燃料，通过该燃料与氧化 触媒(33)的反应热使废气升温，将堆积在过滤器中的粒子状物质 焚烧去除。
全文摘要
在工程机械的废气净化系统中，通过在过滤器中堆积了大量的PM之前进行过滤器的再生，能够避免再生前的废气的压力上升所导致的输出的低下，并且能够降低引起进行再生时因PM的燃烧所导致的过滤器内部温度的异常上升和由此导致的过滤器的熔化损坏的可能性。事先将自动再生开关(38b)操作至ON位置，当将门锁定杆(22)拉起操作至第二位置(B)、将钥匙开关(5)操作至OFF位置时，在压差检测装置(36)的压力检测值(过滤器(32)的前后压差)比第二规定压力(P2)高的情况下，控制器(4)将发动机转速控制为适于再生的规定的转速(Na)，然后，自动地开始强制再生、将PM焚烧去除。当压差检测装置(36)的压力检测值变得比第一规定压力(P1)低时，自动地结束再生，并使发动机(1)停止。
文档编号F01N3/02GK101622426SQ20088000609
公开日2010年1月6日 申请日期2008年8月6日 优先权日2007年9月25日
发明者中村和则, 神谷象平 申请人:日立建机株式会社