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，尤其涉及如下工程机械 的废气净化系统，通过过滤器捕集废气中含有的颗粒状物质从而对 废气进行净化，并且适当地焚烧除去被过滤器捕集的颗粒状物质来 使过滤器再生。
背景技术：
在液压挖掘机等工程机械中，作为其驱动源搭载有柴油发动机，
但与NOx、 CO、 HC等一样，从该柴油发动机排出的颗粒状物质(PM: 颗粒状物质，以下称为PM)的排出量也逐年被强化限制。对于这样 的限制，公知一种废气净化系统，其通过被称为柴油颗粒过滤器 (DPF: Diesel Particulate Filter)的过滤器捕集PM，从而降低向外部 排出的PM的量(专利文献1~3)。在该废气净化系统中，若过滤器 的PM补足量增加，则过滤器会发生网眼堵塞，由此导致发动机的排 压上升，引发油耗的恶化等，所以，适当地燃烧被过滤器捕集的PM 来除去过滤器的网眼堵塞，使过滤器再生。
过滤器的再生通常通过使用氧化催化剂进行。存在将氧化催化 剂配置在过滤器的上游侧的情况、将其直接由过滤器担持的情况以 及这两种同时存在的情况，但是在任意一种情况下，为了激活氧化 催化剂，都必须使废气的温度比氧化催化剂的活性温度高，因此， 有 一 种被称为强制再生的技术，该技术强制地使废气温度上升到比 氧化催化剂的活性温度高的温度。在该强制再生技术中，存在如下 手法在发动机的筒内主喷射后的膨胀行程中，进行使燃料喷射的 副喷射(后喷射)从而使废气升温的手法(专利文献1及2);通过 设置在排气管上的再生用燃料喷射装置向流过排气管的废气中喷射燃料从而使废气升温的手法(专利文献3)等。
另外，过滤器的强制再生包括通过驾驶员的操作输入开始再生 的手动再生和自动地开始再生的自动再生。以往，作为开始这些强 制再生的条件，需要推定过滤器的PM堆积量(蓄积量)，并在该PM 堆积量达到预先设定的PM的蓄积极限值时再进行再生(专利文献l 及2)。该情况下，PM堆积量一般通过检测过滤器的前后差压，并 根据该差压的检测值运算PM堆积量而求得(例如专利文献l)。另 外，作为其他方法，读入旋转传感器、负载传感器、温度传感器的 输出，从而算出PM排出量We、 PM燃烧量Wc,从Wa-We-Wc求出 PM堆积量Wa,并在其上再加上前一次的算出值Wal而求出积算堆积 量Wal (专利文献2)。
专利文献l:日本特开2005 - 282545号公报
专利文献2:日本特开2001 - 280118号公报
专利文献3:日本特开2007 - 170382号公报
如上所述，在以往的废气净化系统中，是在推定过滤器的PM堆 积量，并在该PM堆积量达到规定值时开始强制再生。但是，由于该 再生是在过滤器捕集大量的PM之后进行的，因此，在再生之前可能
因废气的压力上升而导致输出的降低。另外，在检测过滤器的前后 差压从而运算PM堆积量的方法中，过滤器的前后差压和PM堆积量的 关系不是线性关系，很难通过运算准确地把握PM堆积量，在算出PM 排出量We、 PM燃烧量Wc从而求出PM堆积量的方法中，由于传感器 值和PM排出量We 、 PM燃烧量Wc的关系会因各种外部干扰发生变 动，因此还是4艮难通过运算准确地4巴握PM堆积量。在不能准确^4t PM堆积量的情况下，可能会引起因大量被捕集的PM的燃烧导致的过 滤器的内部温度的异常上升，以及由此带来的过滤器的熔损问题。

发明内容
本发明的目的是提供一种工程机械的废气净化系统，在大量PM 堆积在过滤器上之前进行过滤器的再生，由此来避免因再生之前的废气的压力上升导致的输出的降低，并且能够降低因进行再生时的
滤器'熔;员的可能性:；'""、" ''
(l)为实现上述目的，本发明的工程^i4成的废气净化系统，具
有柴油发动才几；由该发动机的动力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，其中，还具有过滤器，配置 在所述发动机的排气系统中且捕集废气中含有的颗粒状物质；再生 装置，焚烧除去堆积在所述过滤器中的颗粒状物质，使所述过滤器 再生；操作检测机构，检测所述操作机构是否有操作；再生控制装 置，通过所述操作检测机构检测出所述操作机构的不操作状态，并 且在该不操作状态持续规定时间时，使所述再生装置工作。
这样，设置过滤器、其再生装置、操作检测机构、再生控制装 置，通过操作检测机构检测操作机构的不操作状态，并且在该不操 作状态持续规定时间时，使再生装置工作，由此，驾驶员使操作机 构返回中立位置，该状态(不操作状态)持续规定时间时，自动地 使再生装置工作而开始强制再生，堆积在过滤器上的PM被焚烧除 去。由此，与过滤器中的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，能够经常进行强制再生。
由此，在大量PM堆积在过滤器上之前，能够进行过滤器的再生， 避免因再生之前的废气的压力上升导致的输出的降低，并且能够降
由此带来的引起过滤器熔损的可能性。
(2) 在上述(1)中，优选地，所述再生控制装置，在所述再 生装置的工作过程中，在通过所述操作检测机构检测出有所述操作 机构的操作时，使所述再生装置的工作停止。
由此，在强制再生过程中要再次开始作业时，只要驾驶员操作 操作机构，强制再生就会立即结束，因此，能够迅速地再次开始作 业。
(3) 另外，在上述(l)中，优选地，还具有指令所述发动机的目标转速的目标转速指令机构，所述再生控制装置，在所述再生 装置的工作过程中，在由所述目标转速指令机构指令的目标转速发 生变化时，使所述再生装置的工作停止。
由此，在强制再生过程中，在驾驶员意图再次开始作业而操作 目标转速指令机构时，强制再生就会立即结束，因此，能够迅速地 再次开始作业。
(4) 而且，在上述(1)中，优选地，还具有检测所述过滤器 的压力损失的压力检测装置，所述再生控制装置，在由所述压力检 测装置检测的压力损失变得比第 一规定压力值低时，使所述再生装 置的工作停止。
由此，由于会在过滤器的前后差压变得比第一规定压力低时， 自动地结束再生，所以，驾驶员能够不必留意处于再生过程中的情 况而进行休息，极其便利。另外，能够防止过滤器的过燃烧导致的 寿命降低。
(5) 另外，在上述(l)中，优选地，还具有检测所述过滤器 的压力损失的压力检测装置，所述再生控制装置，在通过所述操作 检测机构检测出所述操作机构的不操作状态，且该不操作状态持续 规定时间，并且由所述压力检测装置检测的压力损失比第二规定压 力值高时，使所述再生装置工作。
由此，由于通过操作检测机构检测操作机构的不操作状态，并 且在该不操作状态持续了规定时间时，过滤器的前后差压不高于第 二规定压力的情况下，不开始强制再生，因此，能够避免不必要的 再生，并防止过滤器的过燃烧导致的寿命降低。
(6) 而且，在上述(l)中，所述再生控制装置，在通过所述 操作检测机构检测出所述操作机构的不操作状态，且该不操作状态 持续规定时间，并使所述再生装置工作时，将所述发动机的转速控 制成^见定转速。
由此，在操作机构的不操作状态持续规定时间从而再生装置工 作，并开始强制再生时，将发动机的转速控制成适于再生的规定转速，这样能够迅速地使废气升温至适于过滤器的再生(堆积的PM焚 烧除去)的温度，能够进行最佳的再生。另外，在开始强制再生之 前的发动机转速比再生用的规定转速高时，由于在开始强制再生时 将发动机转速降低到该规定转速，所以，能够抑制燃料的浪费，能 够节约燃费。
(7) 另外，在上述(6)中，优选地，还具有指令所述发动机 的目标转速的目标转速指令机构，所述再生控制装置，在通过所述 操作检测机构检测出所述操作机构的不操作状态，且该不操作状态 持续规定时间，并且由所述目标转速指令机构指令的目标转速比规 定转速高时，使所述再生装置工作。
由此，即使在通过操作检测机构检测出操作机构的不操作状态， 并且该不操作状态持续了规定时间的情况下，由于在由目标转速指 令机构指令的目标转速不高于再生用的规定转速的情况下不开始强
制再生，所以，能够防止强制再生开始时发动机转速的无计划的上 升，能够不给驾驶员带来不适感地进行再生。
(8) 而且，在上述(l)中，优选地，所述再生装置具有配置 在所述过滤器的上游侧的氧化催化剂和向该氧化催化剂供给燃料的 燃料供给机构，该再生装置强制地将所述发动机的废气升温至比所 述氧化催化剂的活性温度高的温度，从而使所述氧化催化剂活性化， 然后，通过所述燃料供给机构向该氧化催化剂供给燃料，并通过该 燃料和氧化催化剂的反应热使废气升温，从而焚烧除去堆积在过滤 器上的颗粒状物质。
由此，能够可靠地对过滤器进行强制再生。 发明的效果
根据本发明，与过滤器的P M堆积量超过再生开始堆积量时开始 强制再生的情况相比，能够经常进行强制再生，由此能够在大量的 PM堆积在过滤器上之前，进行过滤器的再生，由此，能够避免因再 生之前的废气的压力上升导致的输出的降低，并且能够降低因进行的引起过滤器熔损的可能性。


图1是表示本发明的 一 个实施方式的工程机械的废气净化系统 的整体结构的图。
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P M堆积量和过滤器的前后差压之间的关系 的图。
图6是表示本发明的其他实施方式的工程机械的废气净化系统 中的控制器的过滤器再生运算处理的运算内容的流程图。 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液压釭 17 ~ 19流量控制阀 20先导液压源 21先导溢流阀23电》兹切换阀
24先导油路
25、 26、 27遥控阀
28、 29操作杆
31排气管
32过滤器
33氧化催化剂
34 DPF装置
35压力检测装置
36差压检测装置
37排气温度检测装置
38显示装置(监视器)
38a显示画面
39再生用燃料喷射装置
40往复阀组
41 ~46往复阀
100下部行驶体
101上部旋转体
102前作业枳^
104a、 104b行驶马达
105旋转马达
106发动才几室
107驾驶室
111动臂
112斗杆
113伊斗
114动臂液压缸
115斗纟干液压缸
116 4产斗液压缸
具体实施例方式
以下，参照

本发明的实施方式。
图1是表示本发明的 一 个实施方式的工程机械的废气净化系统 的整体结构的图。
在图1中，附图标记l表示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)上所搭载的柴油发动机，该发动机l具有
电子燃料喷射控制装置即电子调节器la。发动机l的目标转速由发动 机控制刻度盘2指令，发动机1的实际转速通过转速检测装置3检测。 发动机控制刻度盘2的指令信号及转速检测装置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,并控制发动机l的转速和转矩。另外，作 为发动机l的起动停止指令装置，设置有钥匙开关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 动及停止。
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。液压驱动装置具有由发动机l驱动的可变容量型的主液压 泵11及固定容量型的先导泵12;包含由从液压泵ll喷出的压力油驱 动的液压马达13及液压缸14、 15的多个液压驱动器；多个流量控制 阀，其包含对从液压泵11向液压马达13及液压缸14、 15供纟会的压力 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恒定并形成先导液压源20 的先导溢流阀21;与先导液压源20的下游侧连接且根据设置在液压 挖掘机的驾驶席入口的门锁杆(未图示)的开闭状况进行ON/OFF 控制的电磁切换阀23;与电磁切换阀23的下游侧的先导油路24连接
17~ 19的控制先导压a f的遥控阀25、 26、 27。
遥控阀25、 26、 27是被设置在驾驶席的左右的左右操作杆28、 29操作的部件。操作杆28、 29分别能够在十字方向上操作，将操作 杆28向十字的一个方向操作时，遥控阀25被操作，将操作杆28向十字的另一方向操作时，遥控阀27被操作，将操作杆29向十字的一个 方向操作时，遥控阀26被操作，将操作杆29向十字的另一方向操作 时，未图示的遥控阀被操作。另外，将操作杆28向十字的一个方向 操作时，若从中立位置向一个方向操作，则遥控阀25生成控制先导 压a，若从中立位置向相反方向操作，则遥控阀25生成控制先导压b。 控制先导压a、 b通过各先导管线25a、 25b被导向流量控制阀17的对 应的受压部，由此，流量控制阀17从中立位置净皮切换。同样地，在 将操作杆2 8向十字的另 一 方向操作时，若从中立位置向 一 个方向操 作，遥控阀27生成控制先导压e，若从中立位置向相反方向操作，则 遥控阀27生成控制先导压f,控制先导压e、 f通过各先导管线27a、 27b 被导向流量控制阀19的对应的受压部，由此，流量控制阀19乂人中立 位置被切换。在将操作杆29向十字的一个方向操作时，若从中立位 置向一个方向操作，则生成控制先导压c,若从中立位置向相反方向 操作，则生成控制先导压d，控制先导压c、 d通过各先导管线26a、 26b被导向流量控制阀18的对应的受压部，由此，流量控制阀18从中 立位置被切换。
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。液压挖掘机具有下部行驶体100、上部旋 转体101和前作业机102。下部行驶体100具有左右的履带式行驶装置 103a、 103b,并被左右的行驶马达104a、 104b驱动。上部旋转体IOI 通过旋转马达105以能够旋转的方式搭载在下部行驶体1 OO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上具有发动机室106、驾驶室107,在发动机室106中配置有 发动机l，在驾驶室107内的驾驶席的入口设置有门锁杆(未图示)， 在驾驶席的左右配置有遥控阀25、 26、 27的操作杆28、 29。
前作业机102为具有动臂111、斗杆112、铲斗113的多关节构造， 动臂111通过动臂液压缸114的伸缩沿上下方向转动，斗杆112通过斗 杆液压缸115的伸缩沿上下、前后方向转动，铲斗113通过铲斗液压 缸116的伸缩沿上下、前后方向转动。在图2中，液压马达13例如与旋转马达105对应，液压缸14例如 与斗杆液压缸115对应，液压釭15例如与动臂液压缸114对应。在图2 所示的液压驱动装置中，还具有行驶马达104a、 104b;与4产斗液压 缸116等对应的其他液压驱动器和控制阀以及这些装置的操作机构， 但在图2中省略了它们的图示。
在以上的工程机械(液压挖掘机)中具有本实施方式的废气净 化系统。本实施方式的废气净化系统，如图l所示，具有DPF装置 34，其配置在构成发动机1的排气系统的排气管31上且包含捕集废气 所含有的颗粒状物质的过滤器32及配置在过滤器32的上游侧的氧化 催化剂33;构成操作检测机构的往复阀组40及压力检测装置35，该 操作检测机构检测包含遥控阀25 27的操作杆28、 29 (图2)在内的 全部操作机构是否有操作；检测过滤器32的上游侧和下游侧的前后 差压(过滤器32的压力损失)的差压检测装置36;设置在过滤器的 上游侧且检测废气的温度的排气温度检测装置37;显示装置(监视 器)38;设置在排气管31的发动机1和DPF装置34之间的再生用燃料 喷射装置39。氧化催化剂33和再生用燃料喷射装置39焚烧除去堆积 在过滤器32上的PM (颗粒状物质)，并构成使过滤器32再生的再生 装置。
如图2所示，往复阀组40包含往复阀41 ~46,往复阀41被连接在 遥控阀25的先导管线25a、 25b之间，往复阀42被连接在遥控阀26的 先导管线26a、 26b之间，往复阀43被连接在遥控阀27的先导管线27a、 27b之间，往复阀44^皮连接在往复阀41、 42的输出端口之间，往复阀 45被连接在往复阀43、 44间的输出端口之间，往复阀46被连接在往 复阀4 5的输出端口和未图示的其他操作机构的遥控阀的最终段的往 复阀的输出端口之间。由此，包含往复阀41 ~46的往复阀组抽出遥 控阀25 ~ 27的控制先导压a ~ f和未图示的其他操作机构的遥控阀的 控制先导压中的最高压力，往复阀组4 0的最终段的往复阀4 6输出该 最高压力。压力检测装置35被连接在最终段的往复阀46的输出端口 ， 通过检测作为往复阀46的输出压的该最高压力，来检测包含遥控阀25 ~ 27的操作杆28、 29的全部操作机构是否有操作。
压力检测装置35、差压检测装置36及排气温度检测装置37的检 测信号被输入到控制器4,控制器4根据这些输入信号和来自上述转 速检测装置3及钥匙开关5的输入信号，进行过滤器再生运算处理， 并根据该运算结果来控制电子调节器la及再生用燃料喷射装置39。 另外，控制器4将转速检测装置3、钥匙开关5、压力检测装置35、差 压检测装置36、排气温度检测装置37的各种信号表示的信息和控制 器4的过滤器再生运算处理的结果信息作为显示信号发送到显示装 置38,并使这些信息显示在显示装置38的显示画面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根据压力检测装置35的检测信号判断包含遥控阀 25 ~ 27的操作杆28、 29在内的全部操作机构是否都处于不被操作的 不操作状态(步骤S100)。该判断是如下进行的，预先将比操作机 构(操作杆等)不操作时的遥控阀的输出压稍高的压力作为阈值进
行设定，在压力检测装置35的压力检测值比该阈值低时，判断为不 操作。在步骤S100中，判断为全部操作机构处于不操作状态时，判 断该不操作状态是否持续了规定时间Ta (例如5分)(步骤S110)。 当在步骤S100中判断为不是全部操作机构都处于不操作状态(即， 操作机构的某一个被操作)的情况下，以及在步骤S110中判断为该 不操作状态没有持续规定时间Ta (例如5分)的情况下，返回到紧接 着开始之后的顺序，重复步骤S100、 SllO。另一方面，在步骤S110 中判断为全部操作机构的不操作状态持续了规定时间Ta时，根据差 压检测装置36的检测信号，判断该压力检测值(过滤器32的前后差 压)是否比作为强制再生开始压力的第二规定压力P2高(步骤S120)。 图5是表示过滤器32的PM堆积量和过滤器32的前后差压之间的 关系的图。随着过滤器32的PM堆积量的增加，过滤器32的前后差压 上升。在图5中，P3是与以往的过滤器的自动再生技术中的再生开始 PM堆积量相当的过滤器前后差压的压力值(压力阈值)。在以往的过滤器的自动再生技术中，从过滤器的前后差压推定过滤器的PM堆 积量，该PM堆积量达到规定值时，开始强制再生。在图4的步骤S140 的判断中使用的第二规定压力P2 (强制再生开始压力)被设定成比 与该再生开始PM堆积量相当的压力阈值P3低的值(P2 < P3 )。另夕卜， 在图5中，Pl是结束强制再生的第一规定压力(P1〈P2)。
这里，差压检测装置36的压力检测值也可以直接使用，但优选 的是，使用被排气温度检测装置3 7检测的过滤器3 2的上游侧的废气 温度对差压检测装置36的压力检测值进行温度修正，并使用该温度 修正值。
在图4的步骤S120中，在判断为差压检测装置36的压力检测值 (过滤器32的前后差压)不高于第二规定压力P2高时，判断为过滤 器32的PM堆积量较少不需要进行再生，返回开始之后的顺序，并重 复步骤SIOO、 SllO、 S120的顺序。在判断为差压检测装置36的压力 检测值(过滤器32的前后差压)比第二规定压力P2高时，首先，将 发动机l的转速控制成适于再生的规定转速Na (步骤S130)，然后， 开始过滤器32的强制再生(步骤S140)。
这里，在步骤S130的发动机转速的控制中，将发动机l的目标转 速从发动机控制刻度盘2指示的目标转速切换到比低速空转转速高 的适于强制再生的规定转速，根据该规定转速和被转速检测装置3检 测的发动机l的实际转速，反馈控制电子调节器la的燃料喷射量，并 控制成发动机1的转速成为该规定转速。所谓适于强制再生的规定转 速，是能够使此时的废气温度上升到比氧化催化剂33的活性温度高 的温度的转速，例如1800rpm左右的中速转速。
在步骤S140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进行以使废气温度上升为目的的燃料喷 射(预备喷射)，然后，确认被排气温度检测装置37检测的废气温 度上升到规定温度后，进行以PM燃料为目的的燃料喷射(主喷射)。 所谓以使废气温度上升为目的的燃料喷射，是通过在排气管31内进的温度上升到比氧化催化剂3 3的活性温度高的温度的喷射，是用于 进行强制再生的喷射。所谓以PM燃料为目的的燃料喷射，是通过在 排气管31内进行燃料喷射从而在排气管内将未燃燃料供给给氧化催 化剂33,并使该未燃燃料被氧化催化剂33氧化，将此时得到的反应 热送入过滤器32,焚烧除去蓄积在过滤器32中的PM。
在步骤S140中，在强制再生开始后，根据压力检测装置35的检 测信号，判断包含遥控阀25 - 27的操作杆28、 29的全部操作机构中 的某一个是否被操作(步骤S150)，在判断为任意一个操作机构都 没有被操作(处于不操作状态)时，然后根据发动机控制刻度盘2的 指令信号，判断发动机控制刻度盘2是否被操作(步骤S160)，在判 断为发动机控制刻度盘2没有被操作时，再根据差压检测装置36的检 测信号，判断该压力检测值(过滤器32的前后差压)是否比作为强 制再生结束压力的第一规定压力P1低(步骤S170)，在判断为压力 检测值不低于第一规定压力P1时，重复步骤S150、 S160、 S170的处 理。当在步骤S150中判断为包含遥控阀25 27的操作杆28、 29的全 部操作机构中的某 一 个被操作时，或者当在步骤S16 0中判断为发动 机控制刻度盘2被操作时，或者在步骤S 170中判断为压力检测值比第 一规定压力P1低时，使再生用燃料喷射装置39的驱动停止，并结束 强制再生(步骤S180)，将发动机l的目标转速切换到发动机控制刻 度盘2指示的目标转速，并恢复到通常的发动机控制(步骤S190)。
下面，对如上构成的本实施方式的废气净化系统的动作进行说明。
在工程机械(液压挖掘机)的作业间隔内，在驾驶室内休息等 情况下，存在驾驶员在驾驶室内使发动机l处于发动状态，并在某一 定时间内不对包含遥控阀25 ~ 27的操作杆28、 29在内的全部操作机 构进行操作的情况。该情况下，控制器4监视该状态(不操作状态)， 在不操作状态持续规定时间Ta (例如5分)后，在差压检测装置36的 压力检测值(过滤器32的前后差压)比第二规定压力P2高的情况下， 将发动机l的转速控制到适于再生的规定转速Na,并开始强制再生(步骤S100—S110—S120—S130—S140)。由此，再生用燃料喷射 装置39工作，如上所述地蓄积在过滤器32中的PM被焚烧除去。另外， 在由于该PM的焚烧除去而使过滤器32的前后差压降低时，控制器4 在差压检测装置36的压力检测值成为比第一规定压力P1低时自动地 结束再生，并将发动机l的目标转速切换到原发动机控制刻度盘2指 示的目标转速并恢复到通常的发动机控制(步骤 S170—S180—S190)。
另外，控制器4即使在全部操作机构的不操作状态持续了规定时 间Ta(例如5分)的情况下，在差压检测装置36的压力检测值(过滤 器32的前后差压)不高于第二规定压力P2的情况下也不开始强制再 生，再次监视全部操作机构的不操作状态(步骤 S100—S110—S120—S100...)。由此，避免了不必要的再生。
在强制再生过程中，由于驾驶员再次开始作业，在包含遥控阀 25 ~ 27的操作杆28、 29在内的全部操作机构中的某一个被操作时， 控制器4检测到这种情况后立即结束强制再生，并将发动机l的目标 转速切换到原发动机控制刻度盘2指示的目标转速，并恢复到通常的 发动机控制(步骤S150—S180—S190)。由此，驾驶员能够迅速地 再次开始作业。
而且，作为再次开始作业的情况，存在在对操作机构进行操作 之前，操作发动机控制刻度盘2并重新设定目标转速的情况。即使在 该情况下，控制器4检测到发动机控制刻度盘2被操作的情况而立即 结束强制再生，并将发动机l的目标转速切换到原发动机控制刻度盘 2指示的目标转速并恢复到通常的发动机控制(步骤 S160—S180—S190)。由此，驾驶员也能够迅速地再次开始作业。
根据如上所述的本实施方式，能够得到如下效果。 (a)驾驶员将全部操作机构返回到中立位置，在该状态(不操 作状态)持续规定时间Ta后，再生装置自动地工作开始强制再生， 由于堆积在过滤器32中的PM被焚烧除去，所以与过滤器32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，能够经常进行强制再生，其结果就是，能够在过滤器32堆积大量的PM之前进行过 滤器32的再生，能够避免因再生之前废气的压力上升导致的输出的 降低，并且能够降低因进行再生时的PM的燃烧导致的过滤器32的内 部温度的异常上升和由此引起过滤器32熔损的可能性。
(b) 在强制再生过程中要再开始作业时，由于只要驾驶员对操 作机构进行操作，强制再生就立即结束，所以能够迅速地再次开始 作业。
(c) 在强制再生过程中，驾驶员意欲再开始作业并操作发动机 控制刻度盘2时，由于强制再生也立即结束，因此能够迅速地再次开 始作业。
(d) 若过滤器32的前后差压变得比第一规定压力P1低，则自动 地结束再生，使发动机l恢复到原控制状态，因此，驾驶员能够不必 留意处于再生过程中的情况而进行休息，极其便利。另外，能够防 止因过滤器32的过燃烧而导致的寿命降低。
(e) 由于在过滤器32的前后差压不高于第二规定压力P2的情况 下，不开始强制再生，因此，能够避免不必要的再生，防止因过滤 器的过燃烧导致的寿命降低。
(f )在操作机构的不操作状态持续规定时间并开始强制再生时， 将发动机1的转速控制成适于再生的规定转速Na，由此能够使废气迅 速地上升到适于过滤器的再生(堆积的PM的焚烧除去)的温度，能 够进行最佳的再生。另外，在开始强制再生之前的发动机转速比再 生用的规定的转速N a高时，由于在开始强制再生时使发动机转速降 低到该规定转速Na,因此能够抑制燃料的浪费并节约燃费。
使用图6说明本发明的其他实施方式。图6是表示本实施方式的 废气净化系统中的控制器进行的过滤器再生运算处理的运算内容的 流程图。在图6中，在与图4所示的步骤相同的步骤中，使用相同的 附图标记。本实施方式是在控制器的运算处理中开始强制再生的条 件上加入发动机控制刻度盘2指示的目标转速是否比再生用的规定 的转速Na高这一条件。即，在图6中，控制器4(参照图1)，首先根据压力检测装置35 的检测信号，判断包含遥控阀25~27的操作杆28、 29在内的全部操 作机构是否处于都不被操作的不操作状态(步骤S100),在全部操 作机构处于不操作状态时，再判断该不操作状态是否持续了规定时 间Ta(例如5分)(步骤S110)。至此，与上一实施方式相同。然后， 在本实施方式中，判断发动机控制刻度盘2指示的目标转速是否比再 生用的发动才几转速即规定转速Na高(步骤S115)，在目标转速比再 生用的规定的转速Na高时，进入步骤S120，与上述实施方式同样地， 根据差压检测装置36的检测信号，判断该压力检测值(过滤器32的 前后差压)是否比作为强制再生开始压力的第二规定压力P2高，在 目标转速不高于再生用的规定转速Na时，返回紧接着开始之后的顺 序，重复步骤SIOO、 SllO、 S115的顺序。除此以外的处理与图4所示 的上述实施方式相同。此外，发动机控制刻度盘2指示的目标转速是否比再生用的规定 的转速Na高的判断也可以在差压检测装置36的压力检测值(过滤器 32的前后差压)是否比作为强制再生开始压力的第二规定压力P2高 的判断之后进行。另外，代替发动机控制刻度盘2指示的目标转速， 也可以使用最终送到电子调节器1 a的指令转速、或由旋转检测装置3 才全测的实际转速。在如上构成的本实施方式中，根据压力检测装置35的检测信号， 检测出全部操作机构的不操作状态，并且即使在该不操作状态持续 了规定时间的情况下，由于在发动机控制刻度盘2指示的目标转速不 高于再生用的规定转速Na的情况下不开始强制再生，所以，能够防 止无计划的发动机转速的上升，能够不给驾驶员带来不适感地进行 再生。此外，在液压挖掘机等工程机械中，进行自动空转控制的情况 较多。所谓自动空转控制，是在全部操作机构的不操作状态持续规 定时间(例如10秒左右)时，自动地使发动机l的转速降低到低速转 速的控制。在搭载了这样的自动空转控制系统的机种中，在适用了本实施方式的废气净化系统的情况下，由于本实施方式的控制所监
视的不操作状态的规定时间(例如5分)较长，所以在通过本实施方 式的废气净化系统开始强制再生前，能够使发动机1的转速降低到低 速转速。该情况下，与本实施方式的意图相反，在开始强制再生时， 会发生发动机转速的无计划的上升。因此，在搭载了自动空转控制 系统的机种中，在适用了本实施方式的废气净化系统的情况下，根 据驾驶员的选择，能够使自动空转模式的设定关闭而进行使用。
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不限于这些实施方 式，在本发明的技术主旨的范围内能够进行各种变形。以下，列举 其变形例。
1. 在上述实施方式中，通过设置在排气管31上的再生用的燃料 喷射装置39进行用于再生的燃料喷射，但也可以利用使用电子调节 器la的发动机l的筒内(液压缸内)喷射系统，在多级喷射的主喷射 后的膨胀行程中，通过进行喷射燃料的副喷射(后喷射)，将再生 用的燃料喷射到废气中，例如这样的手法记载在专利文献l (日本特 开2005 - 282545号公报)、日本特开2006 - 37925号公报、日本特开 2002 - 276340号公报等中。
2. 另外，将再生用的燃料喷射到废气中时，也可以利用设置在 排气管上的节流阀对排气管的流路进行节流，或向作为发动机的被 驱动体的液压泵施加负载等进行负载驾驶，由此，能够使废气温度 迅速地上升到适于再生的温度。
3. 在上述实施方式中，再生开始后，在过滤器32的前后差压变 得比第一规定压力P1低时结束再生，但也可以管理再生开始后的经 过时间，在经过再生开始后规定时间(例如20分)时结束再生。
4. 在上述实施方式中，在差压检测装置36的压力检测值(过滤 器32的前后差压)比第二规定压力P2高的情况下，开始强制再生， ^旦也可以省略该步骤。该情况下，在不才喿作状态持续^L定时间Ta后， 立即开始强制再生，在再生开始时，在过滤器32的前后差压比第一 规定压力P1高时进行再生直到该前后差压变得比第一规定压力P1低，再生开始时，在过滤器32的前后差压比第一规定压力P1低的情 况下，立即结束再生。
5. 在上述实施方式中，在强制再生过程中，不仅是在操作了全 部操作机构中的某 一 个的情况下，在操作了发动机控制刻度盘2的情 况下也能够在途中结束强制再生，但也可以只在操作了全部操作机 构中的某一个的情况下在途中结束强制再生。
6. 在上述实施方式中，开始强制再生时，将发动机l的转速控 制成适于再生的规定转速Na,但在此时的发动机转速比规定转速Na 高的情况下，也可以立即以该转速开始强制再生，由此，能够避免 在每次开始强制再生时发动机转速发生变化。
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)；由该发动机的动力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(25～29)，其特征在于，还具有过滤器(32)，配置在所述发动机的排气系统(31)中，且捕集废气中含有的颗粒状物质；再生装置(33、39)，焚烧除去堆积在所述过滤器(32)中的颗粒状物质，使所述过滤器(32)再生；操作检测机构(35、40)，检测所述操作机构(25～29)是否有操作；再生控制装置(4)，通过所述操作检测机构(35、40)检测出所述操作机构(25～29)的不操作状态，并且在该不操作状态持续规定时间(Ta)时，使所述再生装置(33、39)工作。
2. 如权利要求l所述的工程机械的废气净化系统，其特征在于， 所述再生控制装置(4),在所述再生装置(33、 39)的工作过程中，通过所述操作检测机构(35、 40 )检测出有所述操作机构(25 ~ 29)的操作时，使所述再生装置(33、 39)的工作停止。
3. 如权利要求l所述的工程机械的废气净化系统，其特征在于， 还具有指令所述发动机的目标转速的目标转速指令机构(2 )， 所述再生控制装置(4)，在所述再生装置(33、 39)的工作过程中，在由所述目标转速指令机构(2)指令的目标转速发生变化时， 使所述再生装置(33、 39)的工作停止。
4. 如权利要求l所述的工程机械的废气净化系统，其特征在于，所述再生控制装置, )，在由所述压力检测装置(36)检测的 压力损失变得比第一规定压力值(Pl )低时，使所述再生装置(33、 39)的工作停止。
5. 如权利要求l所述的工程机械的废气净化系统，其特征在于，所述再生控制装置(4)，在通过所述操作检测机构(35、 40) 检测出所述操作机构(25~29)的不操作状态，且该不操作状态持 续规定时间(Ta),且由所述压力检测装置(36)检测的压力损失 比第二规定压力值(P2)高时，使所述再生装置(33、 39)工作。
6. 如权利要求l所述的工程机械的废气净化系统，其特征在于， 所述再生控制装置(4),在通过所述操作检测机构(35、 40)检测出所述操作机构(25~29)的不操作状态，且该不操作状态持 续规定时间(Ta)，并使所述再生装置(33、 39)工作时，将所述 发动机的转速控制成规定转速(Na)。
7. 如权利要求l所述的工程机械的废气净化系统，其特征在于， 还具有指令所述发动机的目标转速的目标转速指令机构(2),所述再生控制装置(4),在通过所述操作检测机构(35、 40) 检测出所述操作机构(25~29)的不操作状态，且该不操作状态持 续规定时间(Ta),且由所述目标转速指令机构(2)指令的目标转 速比规定转速(Na)高时，使所述再生装置(33、 39)工作。
8. 如权利要求l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)的上游侧的氧化催化剂(33)和向该氧化催化剂(33)供给燃料的燃料供 给机构(39)，所述再生装置(33、 39)强制地将所述发动机的废 气升温至比所述氧化催化剂(33)的活性温度高的温度，从而使所 述氧化催化剂(33)活性化，然后，通过所述燃料供给机构(39) 向该氧化催化剂(33)供给燃料，通过该燃料和氧化催化剂的反应 热使废气升温，并焚烧除去堆积在过滤器上的颗粒状物质。
全文摘要
本发明提供一种工程机械的废气净化系统，在大量的PM堆积在过滤器上之前，进行过滤器的再生，由此能够避免因再生之前的废气的压力上升导致的输出的降低，并且能够降低因进行再生时的PM的燃烧导致的过滤器内部温度的异常上升和由此带来的引起过滤器熔损的可能性。在液压挖掘机的作业期间，在驾驶室内休息时等，驾驶员在驾驶室内使发动机(1)处于发动状态，并在一定时间内使全部操作机构处于不操作状态，控制器(4)监视该状态，在不操作状态持续规定时间(Ta)时，在差压检测装置(36)的压力检测值比第二规定压力(P2)高的情况下，将发动机(1)的转速控制成规定转速(Na)，然后进行强制再生，焚烧除去蓄积在过滤器(32)上的PM。在差压检测装置(36)的压力检测值变得比第一规定压力(P1)低时结束再生，恢复到通常的发动机控制。
文档编号F01N3/02GK101636562SQ20088000804
公开日2010年1月27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