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，尤其涉及一种工程机械的废气净化系统，
在液压挖掘机等行驶式的工程机械中，具有再生装置，该再生装置燃烧除去堆积在过滤器 上的颗粒状物质，并使过滤器再生，所述过滤器用于捕集废气中所含有的颗粒状物质。
背景技术：
以往，作为柴油发动机的净化废气的废气净化系统，例如有专利文献1和专利文 献2记载的废气净化系统。专利文献1记载的废气净化系统，是在卡车等搬运车辆中，在发 动机的排气系统中配置有被称为微粒过滤器(DPF:Diesel Particulate Filter)的过滤 器，通过该过滤器捕集废气中含有的颗粒状物质(PM Particulate Matter,以下称为PM)， 降低排出到外部的PM量。另外，为了防止PM过滤器的网眼阻塞，能够进行自动再生控制 和手动再生控制，所述自动再生控制是指，检测过滤器的前后差压并判断过滤器的PM堆积 量，若PM堆积量超过第一阈值则自动使废气的温度上升，并燃烧除去堆积在过滤器上的 PM，所述手动再生控制是指，若PM堆积量超过比第一阈值大的第二阈值，则点亮警示灯，由 此促进车辆停车状态下的由手动操作进行的再生控制的开始，当操作者将手动再生开关置 于ON时，使废气的温度上升，从而燃烧除去堆积在过滤器上的PM。废气的温度上升是通过 因发动机主喷射后的膨胀行程中的燃料的追加喷射使未燃烧的HC氧化(燃烧)而进行的。
专利文献2记载的废气净化系统构成为，在液压工程机械中，通过对发动机作用 液压的负荷来提高发动机的输出，从而使废气温度上升，使过滤器堆积物燃烧，从而使过滤 器再生。另外，对过滤器引起的发动机的排气阻力进行检测，若排气阻力超过允许值则自动 地开始再生(自动再生控制)。 专利文献1 :日本特开2005-120895号公报
专利文献2 :日本特许第3073380号公报 在卡车等搬运车辆的废气净化系统中的过滤器的再生控制过程中，如专利文献l 的记载，存在行驶中进行的自动再生控制和车身停止时进行的手动再生控制。手动再生控 制是在堆积于过滤器上的PM在自动再生控制中没有被完全燃烧除去而继续增加的情况下 进行操作，并燃烧除去该PM的控制。即，由于自动再生控制是在行驶中进行的，因此，存在 与因再生导致的PM的燃烧除去量相比，因发动机的运转导致的过滤器的PM堆积量更多的 情况，在该情况下，即使进行基于自动再生控制的再生，PM堆积量也会增加。而在手动控制 中，由于使车身停止并通过燃料的追加喷射等使废气的温度上升，从而将堆积在过滤器上 的PM燃烧除去，因此能够可靠地燃烧除去过滤器上堆积的PM。 但是，在将手动再生控制的技术适用到专利文献2记载的液压挖掘机等工程机械 中的情况下，会产生以下问题。 液压挖掘机等工程机械是将车身停止而进行作业的机械。该作业是通过由发动机 驱动液压泵、再由液压泵的排出油对动臂液压缸和斗杆液压缸等执行元件进行驱动而进行 的。在这样的工程机械中，使车身停止并进行手动再生控制意味着必须要中止作业。但是，由于开始手动再生控制时的PM堆积量的阈值(第二阈值)比较大，PM的燃烧除去量也比 较多，因此再生时间会比较长。其结果是，在进行再生期间所有的作业都不能进行，作业效 率显著降低。 另一方面，在工程机械的情况下，以液压挖掘机为例，在进行将挖掘的土砂向卸载 的车斗上装载那样的挖掘、卸载堆积的作业时，必然会产生如卸载等待那样不进行作业的 时间(作业停止时间)。而且，此时，由于处于作业停止中，所以发动机负荷较轻，发动机的 废气温度较低。其结果是，堆积在过滤器上的PM的自然燃烧的效果变低，容易在过滤器上 积存PM。

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，其利用工程机械的作业停止
时间高效地使过滤器上堆积的颗粒状物质燃烧减少，能够避免作业效率的降低。 (1)为了实现上述目的，本发明的工程机械的废气净化系统，包括过滤器，配置 在柴油发动机的排气系统中，用于捕集废气中含有的颗粒状物质；再生装置，使该过滤器上 堆积的颗粒状物质燃烧，使所述过滤器再生，该工程机械的废气净化系统还包括设定机 构，预先设定所述工程机械的作业停止时间；对所述工程机械进入作业停止状态的情况进 行通知的机构；再生控制机构，当被通知所述工程机械进入所述作业停止状态时，在所述设 定的作业停止时间的期间内，使所述再生装置动作。 在这样构成的本发明中，当工程机械进入作业停止状态时，在预先设定的作业停
止时间的期间内使再生装置动作，因此能够利用作业停止时间进行将过滤器上堆积的颗粒
状物质燃烧的再生控制。另外，作业停止时间是过滤器上容易滞留颗粒状物质的时间，通过
利用该时间使过滤器上堆积的粒子燃烧，能够高效地燃烧过滤器上堆积的颗粒状物质并使
其减少。而且，通过像这样在作业停止时间内使过滤器上堆积的颗粒状物质燃烧并使其减
少，能够抑制滞留在过滤器上的颗粒状物质的堆积量的增加，因此，手动再生控制的要求频
率减少，能够防止作业中强制进行手动再生控制而导致的作业效率的降低。
(2)在上述(1)中，优选所述再生控制机构对通过所述再生装置将滞留在所述过
滤器上的当前的颗粒状物质的堆积量燃烧除去所需要的时间进行计算，当被通知所述工程
机械进入所述作业停止状态且所述计算得出的时间比所述设定的作业停止时间长时，开始
所述再生装置的动作。 本发明是利用上述那样设定的作业停止时间使再生装置动作，进行再生控制的发
明。但是，若在过滤器上滞留的颗粒状物质的堆积量微乎其微时也在作业停止时间内进行
再生控制，则可能导致再生装置的动作频度增加，发动机的燃料效率恶化。 因此，本发明在计算得出的时间比设定的作业停止时间长时使再生装置的动作开
始，由此，即使被通知进入作业停止状态，在计算得出的时间在设定的作业停止时间以下
时，也不使再生装置动作，能够防止再生装置频繁动作而导致发动机的燃料效率降低。
(3)在上述(1)中，所述再生控制机构对滞留在所述过滤器上的当前的颗粒状物
质的堆积量和在所述设定的作业停止时间内通过所述再生装置能够燃烧的颗粒状物质的
堆积量进行计算，当被通知所述工程机械进入所述作业停止状态且所述计算得出的颗粒状
物质的堆积量比所述计算得出的能够燃烧的颗粒状物质的堆积量多时，开始所述再生装置的动作。 对此，如上述(2)中所述，能够防止再生装置频繁动作，防止发动机的燃料效率降 低。
(4)另外，在上述(1)中，优选对所述工程机械进入作业停止状态进行通知的机构
是，在所述工程机械进入作业停止状态时由操作者操作的第一操作装置。 由此，能够以操作者的意志开始利用上述(1)的作业停止时间的再生控制。
(5)在上述(1)中，所述工程机械可以具有在作业时操作的操作杆装置，对所述工
程机械进入作业停止状态的情况进行通知的机构具有检测装置，检测所述操作杆装置的
操作状态；以及判断机构，根据该检测装置的检测结果判断所述工程机械是否进入了作业
停止状态。 由此，当所述工程机械进入作业停止状态时，即使操作者不进行操作，也能够自动 地开始利用上述(1)的作业停止时间的再生控制。
(6)另外，在上述(1)中，优选所述设定机构具有第二操作机构，该第二操作机构
由所述工程机械的操作者操作，用于输入所述工程机械的作业停止时间。 由此，操作者能够以操作者的判断并根据作业现场的状况设定最适宜的作业停止时间。
(7)在上述(1)中，所述工程机械还可以包括存储运转数据的信息存储装置，所述
设定机构具有解析机构，所述解析机构以规定的时间间隔对所述信息存储装置中存储的运
转数据进行解析，并根据该解析结果计算所述工程机械的作业停止时间。 由此能够自动地设定作业停止时间。 发明的效果 根据本发明，能够利用工程机械的作业停止时间高效地使过滤器上堆积的颗粒状 物质燃烧并使其减少，能够避免因再生控制而导致的作业效率的降低。 另外，根据本发明，能够不降低发动机的燃料效率地进行利用作业停止时间的再 生控制。


图1是表示本发明的一个实施方式的液压挖掘机(工程机械)的废气净化系统的 图。 图2是表示搭载在工程机械即液压挖掘机上的液压回路装置的图。 图3是表示具有图2所示的液压回路装置的液压挖掘机的外观的图。 图4是表示车身控制装置的作业停止时间利用再生控制的处理内容的流程图。 图5是表示DPF差压与PM堆积量的关系的图。 图6是表示PM堆积量与再生需要时间的关系的图。 图7是表示显示装置的操作部的结构与作业停止时间的输入顺序的图。 图8是表示车身控制装置的手动再生控制的处理内容的流程图。 图9是表示本发明的第二实施方式的车身控制装置的处理内容的流程图。 图10是表示本发明的第三实施方式的车身控制装置的处理内容的流程图。 图11是表示本发明的第四实施方式的车身控制装置根据运转数据计算作业停止时间时的处理内容的流程图,附图标记说明
1发动机2排气管3消声器4发动机控制装置11过滤装置(DPF)12差压传感器13作业停止开关14压力传感器15电磁切换阀16显示装置17操作部18手动再生开始开关21车身控制装置22信息存储装置23监视器控制装置25通信线31液压泵32先导泵33液压马达34、 35 液压缸
37 -39 流量控制阀40先导液压源43电磁切换阀44先导油路45 -47 遥控阀45a、45b ;46a、46b ;47"
50往复滑阀组50a ' 50f 往复滑阀51中间位置旁通线100下部行驶体101上部旋转体105旋转马达111动臂112斗杆113铲斗114动臂液压缸115斗杆液压缸
操纵管路
116 伊斗液压缸
具体实施例方式
以下，参照

本发明的实施方式。
(第一实施方式)
(整体结构) 图1是表示本发明的一个实施方式的液压挖掘机(工程机械)的废气净化系统的 图。 在图1中，附图标记1表示柴油发动机(以下简称为发动机)，发动机1具有将废 气向外部排出的排气管2，排气管2的前端连接有消声器3连接。发动机1的转速与转矩由 发动机控制装置4控制。发动机控制装置4，如公知那样，通过输入由发动机控制刻度盘指 示的目标转速，并根据该目标转速和由转速检测传感器检测出的实际转速对发动机1所具 有的电子调速器进行控制，并控制燃料喷射量，由此，控制发动机1的转速和转矩。
发动机控制装置4经由通信线25连接车身控制装置21、信息存储装置22、监视器 控制装置23，构成车身网络。 车身控制装置21输入设在液压系统(后述)和车身上的传感器等的信号，进行液 压控制和车身控制的运算处理。 监视器控制装置23经由通信线25从发动机控制装置4、车身控制装置21输入未 图示的燃料余量传感器、水温传感器等各种传感器的检测信号，并进行用于将该检测结果 显示在显示装置16上的显示控制。另外，监视器控制装置23进行基于设在显示装置16上 的操作部17的设定输入的控制。 信息存储装置22经由通信线25收集被输入到发动机控制装置4、车身控制装置 21、监视器控制装置23等中的各种信号作为运转数据，并按照时间序列存储、积蓄在数据 库中。另外，定期地利用未图示的卫星通信终端将这些数据发送至管理服务器。
本实施方式的废气净化系统是设置在具有上述那样的机器的液压挖掘机上的系 统，具有过滤装置(DPF)11，配置在构成发动机1的排气系统的排气管2上，用于捕集废气 中含有的颗粒状物质；差压传感器12，检测过滤装置11的上游侧与下游侧的前后差压(过 滤装置11的压力损失)；作业停止开关13(第一操作装置)，由操作者操作，对液压挖掘机 已进入作业停止状态的请况进行通知；压力传感器14，检测遥控阀(后述)的控制先导压 的有无，并检测与作业相关的操作机构的操作的有无；电磁切换阀15，用于在再生控制时 对发动机1施加液压负荷；上述显示装置16的操作部17，具有作为输入作业停止时间的操 作装置(第二操作装置)的功能；上述车身控制装置21 ;监视器控制装置23 ;以及发动机 控制装置4。过滤装置ll中内置有捕集废气中含有的颗粒状物质(PM)的过滤器和配置在 该过滤器的上游侧的氧化催化剂。 发动机控制装置4输入差压传感器12的检测信号，并将该检测信号经由通信线25 发送至车身控制装置21。监视器控制装置23，在操作部17作为输入作业停止时间的操作 装置而被操作时，输入该作业停止时间，并将该作业停止时间经由通信线25发送至车身控 制装置21。 当车身控制装置21经由通信线25从监视器控制装置23接收到作业停止时间后，将该作业停止时间存储在硬盘等存储装置中并将其设定为再生控制用的时间。另外，车身 控制装置21输入从发动机控制装置4发送的差压传感器12的检测信号，并且输入作业停 止开关13的操作信号和压力传感器14的检测信号，使用这些信号进行规定的运算处理，将 再生开始指示信号和再生停止指示信号经由通信线25输出至发动机控制装置4，并且，向 电磁控制阀15输出控制信号(ON的控制信号)。 发动机控制装置4具有作为再生装置发挥作用的再生控制部4a，发动机控制装置 4在从车身控制装置21接收到再生开始指示信号后，开始再生控制部4a的动作，在从车身 控制装置21接收到再生停止指示信号后，使再生控制部4a的动作停止。再生控制部4a控 制发动机1的电子调速器并进行再生控制，在车身控制装置21向电磁切换阀15输出0N的 控制信号从而对发动机l施加负荷的状态下(后述)，如公知那样(例如专利文献l)，将发 动机转速维持在规定的转速(例如1750rpm)，并在发动机主喷射后的膨胀行程中的后喷射 (追加喷射)中使未燃烧HC氧化，从而使废气的温度上升，并通过该高温的废气使过滤装置 11的氧化催化剂活性化，由此将过滤器中堆积的PM燃烧除去。 另外，废气净化装置具有手动再生开始开关18，车身控制装置21输入手动再生开 始开关18的操作信号，并进行规定的运算处理，将再生开始信号和再生停止信号经由通信 线25输出至发动机控制装置4，并向电磁控制阀15输出控制信号。在该情况下，发动机控 制装置4也在收到再生开始信号后开始再生控制部4a的动作，在收到再生停止信号后使再 生控制部4a的动作停止。 本说明书中，将基于作业停止开关13的操作信号的再生控制称为停止时间利用 再生控制，将基于手动再生开始开关18的操作信号的再生控制称为手动再生控制。另外， 将再生控制部4a(再生装置)进行的动作称为适宜再生控制。
(液压系统) 图2是表示搭载在本实施方式的工程机械即液压挖掘机上的液压回路装置的图。 液压挖掘机的液压回路装置包括由发动机1驱动的可变容量型的主液压泵31和固定容量 型的先导泵32 ;由从液压泵31排出的压力油驱动的液压马达33和包括液压缸34、35在内 的多个液压执行元件；多个液压控制阀，包括对从液压泵31供给至液压马达33和液压缸 34、35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37 39 ;先导 安全阀41，将从先导泵32排出的压力油的压力保持为一定，并形成先导液压源40;电磁切 换阀43，与先导液压源40的下游侧连接，根据设在液压挖掘机的驾驶室的入口侧的门锁定 杆的开闭状况而被控制为0N/0FF ;遥控阀45、46、47，与电磁切换阀43的下游侧的先导油路 44连接，以先导液压源40的液压为初压生成用于操作流量控制阀37 39的控制先导压 a f ;以及主安全阀48，作为规定主液压泵31的排出压力的上限的安全机构。遥控阀45、 46、47内置在位于驾驶室的驾驶席左右的左右的操作杆装置中。 遥控阀45、46、47的初级端口与先导油路44连接，次级端口与操纵管路45a、45b ; 46a、46b ;47a、47b连接，由遥控阀45、46、47生成的控制先导压a f经由这些操纵管路被 导向流量控制阀37 39的受压部。在操纵管路45a、45b ;46a、46b ;47a、47b上连接有往复 滑阀组50。往复滑阀组50包括往复滑阀50a 50f，往复滑阀50a连接在遥控阀45的操 纵管路45a、45b之间，往复滑阀50b连接在遥控阀46的操纵管路46a、46b之间，往复滑阀 50c连接在遥控阀47的操纵管路47a、47b之间，往复滑阀50d连接在往复滑阀50a、50b的输出端口之间，往复滑阀50e连接在往复滑阀50c、50d的输出端口之间，往复滑阀50f连接 在往复滑阀50e的输出端口与未图示的其它操作机构的遥控阀的最终端的往复滑阀的输 出端口之间。由此，包括了往复滑阀50a 50f的往复滑阀组50能够抽出遥控阀45 47 的控制先导压a f及未图示的其它操作机构的遥控阀的控制先导压中的最高压力，往复 滑阀组50的最终端的往复滑阀50f输出该最高压力。压力传感器14与该最终端的往复滑 阀50f的输出端口连接，通过检测往复滑阀50f的输出压即其最高压力从而检测包括遥控 阀45 47在内的所有遥控阀的控制先导压的有无、即检测包括遥控阀45 47的操作杆 装置在内的涉及作业的操作机构的操作的有无。 包括流量控制阀37 39在内的多个流量控制阀为中间位置旁通型，这些流量控 制阀串联连接在与液压泵31的排出油路相连的中间位置旁通线51上，中间位置旁通线51 的最下游侧部分51a与油箱T连接。另外，在中间位置旁通线51的最下游侧部分51a上连 接有电磁切换阀15。电磁切换阀15是具有开位置和闭位置的两位置切换阀，在无来自车身 控制装置21的空制信号(0N信号)、电磁线圈没有被励磁时位于图示的开位置，当从车身控 制装置21输出控制信号(0N信号)、电磁线圈被励磁时，则从图示的开位置切换到闭位置。
电磁切换阀15在发动机控制装置4使再生装置(再生控制部4a)动作时被切换 到闭位置(后述)。当电磁切换阀15被切换到闭位置后，液压泵31的排出压力上升到主安 全阀48的设定压力，驱动该液压泵31的发动机1的负荷转矩增大，从而能够与再生装置的 动作(再生控制)相辅相成地使发动机1的废气温度上升。 [OO"](液压挖掘机) 图3是表示具有图2所示的液压回路装置的工程机械的一个例子即液压挖掘机的 外观的图。液压挖掘机包括下部行驶体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，由左右的行驶马达104a、104b驱动。上部旋转 体101通过旋转马达105能旋转地搭载在下部行驶体100上，前作业机102能俯仰地安装 在上部旋转体101的前部。上部旋转体101上具有发动机室106、驾驶舱(驾驶室)107，发 动机室106中配置有发动机l，在驾驶舱107内的驾驶席的入口侧设有门锁定杆，在驾驶席 的左右配置有内置了遥控阀35、36、37的操作杆装置。另外，在驾驶舱107内的适当位置上 设置有发动机控制刻度盘和显示装置16。 前作业机102是具有动臂111、斗杆112、铲斗113的多关节结构，动臂111通过动
臂液压缸114的伸縮在上下方向上转动，斗杆112通过斗杆液压缸115的伸縮在上下、前后
方向上转动，铲斗111通过铲斗液压缸116的伸縮在上下、前后方向上转动。 图2中，液压马达33例如是旋转马达105，液压缸34例如是斗杆液压缸115，液
压缸35例如是动臂液压缸114。在图2所示的液压回路装置中，还具有与行驶马达104a、
104b、斗杆液压缸116等对应的其他的液压执行元件和控制阀，但在图2中省略了这些部分
的图示。(车身控制装置21的作业停止时间利用再生控制的处理内容) 图4是表示车身控制装置21的作业停止时间利用再生控制的处理内容的流程图。
车身控制装置21以规定的控制循环执行图4所示的运算处理。 首先，车身控制装置21输入从发动机控制装置4发送的差压传感器12的检测信 号，从由差压传感器12检测出的过滤装置11的前后差压(以下称为DPF差压)计算堆积 在过滤装置11的过滤器上的当前的颗粒状物质的堆积量(以下称为PM堆积量)，进而从该计算得到的PM堆积量计算通过再生装置将该PM堆积量燃烧除去所需的时间(以下称为再 生需要时间)(步骤S100)。 PM堆积量的计算是通过在存储器的表格中存储图5所示那样的DPF差压与PM堆 积量的关系，并使由差压传感器12检测出的DPF差压参照该表格求出对应的PM堆积量来 进行的。如图5所示，在存储器的表格中设定有PM堆积量随着DPF差压的增大而增大的、 DPF差压与PM堆积量的关系。该关系事先通过实验等求出并存储在存储器中。
再生需要时间的计算是通过在存储器的表格中存储图6所示那样的PM堆积量与 再生需要时间的关系，并使计算得到的PM堆积量参照该表格求出对应的再生需要时间来 进行的。如图6所示，在存储器的表格中设定有再生需要时间随着PM堆积量的增大而增大 的、PM堆积量与再生需要时间的关系。该关系事先通过实验等求出并存储在存储器中。
然后，通过作业停止开关13的操作信号判断作业停止开关13是否被操作，即作业 停止开关13是否为0N(步骤S110)，并进一步判断在步骤S100中计算出的再生需要时间是 否超过通过监视器控制装置23的操作部17输入并设定的作业停止时间(步骤S120)，当作 业停止开关13为ON、再生需要时间超过设定的作业停止时间时，向发动机控制装置4输出 再生控制开始信号(步骤S130)，并且向电磁切换阀15输出控制信号(ON信号)以将电磁 切换阀15切换到闭位置(步骤S140)。由此，在对发动机1施加液压负荷的状态下开始再 生控制。 在步骤S110中作业停止开关13不为ON的情况下，或在步骤S120中再生需要时间 没有超过设定的作业停止时间的情况下，返回步骤SIOO，并重新进行步骤S100和步骤S110 的处理。 若通过步骤S130和步骤S140的处理开始再生控制，则在之后判断作业停止状态 是否持续(步骤S150)，并且判断作业停止开关13成为ON之后的时间是否超过上述设定的 作业停止时间(步骤S160)。作业停止状态是否持续的判断是根据压力传感器14的检测信 号，并检测包括遥控阀45 47在内的所有的遥控阀的控制先导压的有无来进行的。S卩，当 检测出没有控制先导压时，判断为作业停止状态持续，当检测出有控制先导压时，判断为作 业已开始。当作业停止状态持续、作业停止开关为ON之后的时间没有超过设定时间时，返 回步骤S130，并重新进行步骤S130 步骤S160的处理。在步骤S150中判断为作业已开始的情况下，或在步骤S160中作业停止开关为ON 之后的时间超过设定的作业停止时间的情况下，向发动机控制装置4输出再生控制停止信 号(步骤S170)，并且使向电磁切换阀15输出的控制信号为OFF，从而将电磁切换阀15切 换到开位置(步骤S180)。由此，解除发动机1的液压负荷且再生控制停止。
(作业停止时间的输入) 图7是表示显示装置16的操作部17的结构与作业停止时间的输入顺序的图。
显示装置16具有液晶等显示面板16a，操作部17由配置在显示面板16a下侧的、 包括F4开关17a F7开关17d及菜单开关17e在内的开关组构成。 在显示装置16的显示面板16a上始终显示动作油温、散热器水温、发动机燃料等 级等计量值。若在该状态下按下菜单开关17e，则画面被切换到菜单画面。菜单画面的选择 项目中含有"DPF功能"。在该菜单画面中，F4开关17a和F5开关17b作为使菜单画面中 显示的光标(图示阴影部分)上下移动的上下键发挥作用，F6开关17c作为确定键、F7开
10关17d作为返回键发挥作用。在输入作业停止时间的情况下，操作者操作F4开关17a和F5开关17b (上下键)选择"DPF功能"，并按F6开关17c (确定键)确定。若按确定键17c则画面切换到DPF选择画面。DPF选择画面的选择项目中含有"DPF再生间隔设定"。在该画面中，操作者操作F4开关17a和F5开关17b(上下键)选择"DPF再生间隔设定"，并按F6开关17c(确定键)确定。若按确定键17c则画面切换到DPF再生间隔设定画面。DPF再生间隔设定画面中显示有"车身停止间隔时间"的数值输入画面。在该画面中，F4开关17a和F5开关17b分别作为数值输入的+_键发挥作用。操作者通过操作该+_键17a、17b输入"车身停止间隔时间"的数值，并按F6开关17c(确定键)确定。通过按确定键17c，输入的数值作为作业停止时间的设定信号被从监视器控制装置23经由通信线25发送至车身控制装置21，被设定在车身控制装置21中。
(车身控制装置21的手动再生控制的处理内容) 图8是表示车身控制装置21的手动再生控制的处理内容的流程图。车身控制装置21以规定的控制循环执行图8所示的运算处理。 首先，车身控制装置21输入从发动机控制装置4发送的差压传感器12的检测信号，并判断由差压传感器12检测出的过滤装置11的前后差压是否大于预先设定的再生开始阈值APUL(步骤S200)，若判断结果为YES，则在显示装置16上向操作者显示催促手动再生控制的开始的警告(步骤S210)，若判断结果为N0，则重新进行步骤S200的处理。这里，再生开始阈值APUL是为了防止过滤装置11的过滤器的熔损的界限值。
若在步骤S210中，在显示装置16上显示催促手动再生控制的开始的警告，则接下来判断手动再生开始开关18是否被操作(为ON)(步骤S220)，若判断结果为NO则重复该处理，若判断结果为YES，则向发动机控制装置4输出再生控制开始信号(步骤S230)，并且向电磁切换阀15输出控制信号(0N信号)，从而将电磁切换阀15切换到闭位置(步骤S240)。由此，在对发动机1施加液压负荷的状态下开始发动机控制装置4的再生控制。
接下来，判断由差压传感器12检测出的过滤装置11的前后差压是否小于预先设定的再生结束阈值A PDL (步骤S250)，若判断结果为NO则重复该处理，若判断结果为YES，则向发动机控制装置4输出再生控制停止信号(步骤S260)，并且使向电磁切换阀15输出的控制信号成为OFF以将电磁切换阀15切换到开位置(步骤S270)。由此，发动机1的液压负荷被解除，且发动机控制装置4的再生控制停止。
(与权利要求书的对应) 以上，作为输出作业停止时间的操作装置而发挥作用时的显示装置16的操作部17构成了预先设定工程机械(液压挖掘机)的作业停止时间的设定机构，作业停止开关13构成了对工程机械(液压挖掘机)进入作业停止状态的情况进行通知的机构，车身控制装置21的图4所示的处理功能构成了当被通知工程机械进入作业停止状态时，在设定的作业停止时间期间使再生装置(再生控制部4a)动作的再生控制机构。 另外，在本实施方式中，具有图4所示的处理功能的车身控制装置21(再生控制机
构)，对通过再生装置将滞留在过滤器上的当前的颗粒状物质的堆积量燃烧除去所需的时
间进行计算，并在被通知工程机械进入作业停止状态且计算的时间比设定的作业停止时间
长时开始再生装置的动作。 (动作)
下面，说明本实施方式的动作。 在液压挖掘机的情况下，在进行将挖掘的土砂装载到卸载的车斗上那样的挖掘、卸载装载作业时，必然会产生卸载等待那样的不进行作业的时间(作业停止时间)。此时，由于处于作业停止中，因此发动机负荷较轻，发动机的废气温度较低。其结果是，堆积在过滤器上的PM的自然燃烧的效果变低，容易在过滤器上滞留PM。
在本实施方式中，利用这样的作业停止时间并以下述方式进行再生控制。
首先，卸载等待时间根据作业现场而不同，在新的作业现场进行作业时，操作者事先推定与作业现场相适应的卸载等待时间，从该卸载等待时间确定本发明的再生控制可能使用的作业停止时间，并进行设定。像上述那样，使用操作部16进行该设定(图7)。
然后，操作者进入实际的操作。在该作业中，卸载的车斗被挖掘土砂装满，在进入卸载等待直到下一个空的卸载的车斗来到时，操作者按压作业停止开关13。当作业停止开关13被按压，则车身控制装置21输入其操作信号，若通过再生装置将滞留在过滤装置11的过滤器上的当前的PM堆积量燃烧除去所需的时间(再生需要时间)超过设定的作业停止时间，则向发动机控制装置4输出再生控制开始信号(图4、步骤S110 —步骤S120 —步骤S130)，并且向电磁切换阀15输出控制信号(图4、步骤S140)。由此，利用液压挖掘机的作业停止时间的过滤器的再生控制(燃烧滞留在过滤器上的PM)开始。另一方面，在即使按压作业停止开关13，再生需要时间也没有超过设定的作业停止时间的情况下，不开始再生控制(图4、步骤S120—步骤SIOO)。再生控制开始后，经过设定的作业停止时间，再生控制结束(步骤S160 — S170和S180)。 另外，在一旦再生控制已经开始的情况下，在下一个卸载的车斗比预定提早到达，想早于设定的作业停止时间再开始作业的情况下，操作者若对操作杆装置(遥控阀)进行操作，则能够自动地停止再生控制(步骤S150 — S170和S180)，能够开始作业。
另一方面，虽然未图示，发动机控制装置4还具有自动再生控制的功能，并在液压挖掘机的作业中通过自动再生控制进行使堆积在过滤器上的PM燃烧的处理。在该自动再生控制中，例如，通过压力传感器14检测过滤装置11的前后差压，并判断过滤器的PM堆积量，若PM堆积量超过阈值则进行发动机主喷射后的膨胀行程中的后喷射(追加喷射)，自动地使废气的温度上升从而使堆积在过滤器上的PM燃烧。 另外，无论是否像上述那样进行利用作业停止时间的再生控制和自动再生控制，在过滤器的PM堆积量增加、过滤装置11的前后差压超过手动再生控制的再生开始阈值APUL的情况下，在显示装置16上都会显示警告(步骤S200 — S210)。若在显示装置16上显示有警告，则操作者使作业中止，操作(ON)再生开始开关18。由此，在对发动机l施加液压负荷的状态下开始再生控制(图8、步骤S220 — S240)。之后，若过滤装置11的前后差压变得小于再生结束阈值APDL，则手动再生控制结束(步骤S250 — S260和S270)。
(效果) 根据上述的本实施方式，能够得到以下效果。 液压挖掘机是停止车身进行作业的机械。该作业是通过由发动机1驱动液压泵31、并由液压泵31的排出油驱动动臂液压缸114、斗杆液压缸115等执行元件而进行的。在由这样的液压挖掘机进行手动再生控制时，必须像上述那样使作业中止。但是，手动再生控制中的再生开始阈值APUL是用于防止过滤装置ll的过滤器的熔损的界限值，手动再生控制的时间较长。其结果是，一旦开始手动再生控制，则在此期间所有的作业都不能进行，因此，作业效率显著降低。 在本实施方式中，像上述那样利用液压挖掘机那样的工程机械特有的作业停止时间，并在此期间进行再生控制，使堆积在过滤装置ll的过滤器上的PM燃烧。由于发动机负荷轻，因此堆积在过滤器上的PM的自然燃烧的效率变低，所以液压挖掘机等工程机械的作业停止时间也是PM容易滞留在过滤器上的时间。在该过滤器上容易滞留PM的时间内进行再生控制，从而使过滤器上堆积的PM燃烧而减少，由此能够高效地燃烧过滤器上堆积的颗粒状物质并使其减少。而且，通过像这样在作业停止期间燃烧过滤器上堆积的颗粒状物质并使其减少，能够抑制滞留在过滤器上的颗粒状物质的堆积量的增加，因此，手动再生控制的要求频度(次数)减少，能够防止在作业中强制进行手动再生控制的情况于未然，能够防止作业效率降低。 另外，在作业停止时间使再生装置动作时，若在滞留在过滤装置11的过滤器上的PM堆积量微乎其微时也进行再生控制，则再生装置的动作频度会增加，燃料效率有可能恶化。而在本实施方式中，由于即使按压作业停止开关13，在再生需要时间没有超过设定的作业停止时间的情况下，不开始再生控制，因此，能够避免因再生装置频繁动作而导致的燃料效率的恶化。 再有，在即使一旦再生控制已经开始的情况下，在下一个卸载的车斗比设定的作业停止时间提早到达时，若操作者对操作杆装置(遥控阀)进行操作，则再生控制自动地停止，因此，能够不用考虑再生控制的状态地自由地开始作业。
(第二实施方式) 利用图9说明本发明的第二实施方式。图9是表示本实施方式的车身控制装置21的处理内容的流程图，对与图4所示的顺序相同的内容标注相同的附图标记。与图4的不同点是，设置步骤S100A和S120A代替步骤S100和S120，对堆积量进行比较，开始再生装置的动作。 即，在本实施方式中，在步骤S100A中，从根据差压传感器12检测出的过滤装置11的前后差压(以下称为DPF差压)计算在过滤装置11的过滤器上堆积的当前的颗粒状物质的堆积量(以下称为PM堆积量)，并计算在设定的作业停止时间内能够燃烧的PM堆积量。该计算可使用图6所示的PM堆积量与再生需要时间的关系的反函数容易地进行。另外，在步骤S120A中，代替对再生需要时间是否超过设定的作业停止时间进行判断的步骤，而判断在步骤S100A中计算得到的当前的PM堆积量是否超过同样在步骤S100A中计算得到的在设定的作业停止时间内能够燃烧的PM堆积量。而且，若该判断为肯定，则向发动机控制装置4输出再生控制开始信号(步骤S130)，并且向电磁切换阀15输出控制信号(ON信号)，从而将电磁切换阀15切换到闭位置(步骤S140)，在对发动机1施加液压负荷的状态下，开始发动机控制装置4的再生控制。 在这样构成的本实施方式中，同样能够得到与第一实施方式相同的效果。[OH2](第三实施方式) 利用图IO说明本发明的第三实施方式。图IO是表示本实施方式的车身控制装置21的处理内容的流程图，对与图4所示的顺序相同的内容标注相同的附图标记。与图4的不同点是，代替步骤S110设置步骤S110B，使用压力传感器14的检测值对工程机械进入作业停止状态的情况进行通知。 S卩，在本实施方式中，不设置作业停止开关13，而在图10的步骤S110B中判断作业停止后其状态是否已经过规定时间(例如一分钟)，在经过规定时间时判断进入了作业停止状态。作业是否停止的判断是通过输入压力传感器14的检测信号，并检测包括遥控阀45 47在内的所有遥控阀的控制先导压的有无(操作杆装置的操作的有无)来进行的。即，若检测出没有控制先导压则判断为作业停止，并对此后的经过时间进行计数。
在这样构成的本实施方式中，也能够对液压挖掘机进入作业停止状态的情况进行通知，并得到与第一实施方式相同的效果。另外，在本实施方式中，在进入卸载等待的情况下，即使操作者不一次次地操作作业停止开关，也能够自动地开始利用作业停止时间的再生控制，因此能够提高操作者的方便性。[o"e](第四实施方式) 利用图1和图11说明本发明的第四实施方式。本实施方式代替由操作者输入并设定再生控制的作业停止时间而使用信息存储装置中存储的运转数据进行计算并设定。
图1中，如前所述，信息存储装置22经由通信线25收集输入到发动机控制装置4、车身控制装置21、监视器控制装置23等中的各种信号作为运转数据，并按照时间序列存储、蓄积在数据库中。收集的运转数据中含有输入到车身控制装置21中的压力传感器14的检测数据。 车身控制装置21使用存储在这样的信息存储装置22中的运转数据计算再生控制的作业停止时间，并进行设定。图11是表示此时的车身控制装置21的处理内容的流程图。
图11中，车身控制装置21判断从上次的设定处理开始是否经过了规定时间(例如一天)(步骤S300)，若经过规定时间，则经由通信线25从信息存储装置22取得与液压挖掘机的作业停止时间有关的压力传感器14的检测数据等运转数据(步骤S310)。然后，对该运转数据进行解析，求出作业停止时间的平均值(步骤S320)，并将该平均值作为再生控制的作业停止时间进行存储，并进行设定(步骤S330)。 通过本实施方式同样能够得到与第一实施方式相同的效果，并且，即使操作者不
一次次地输入再生控制的作业停止时间，也能够自动地进行计算并设定，因此能够提高操
作者的方便性。(其他变形例) 1.在上述实施方式中，虽然通过发动机主喷射后的膨胀行程中的后喷射(追加喷射)进行用于再生控制的燃料喷射，但也可以在排气管上设置再生控制用的燃料喷射装置，通过使该燃料喷射装置动作来进行用于再生控制的燃料喷射。 2.在上述实施方式中，由车身控制装置21进行生成停止时间利用再生控制和手动再生控制的再生开始信号以及再生停止信号的控制运算，但也可以通过发动机控制装置4进行这些控制运算。 3.在上述实施方式中，使用由差压传感器12检测出的DPF差压进行过滤器的PM堆积量的计算，但也可以检测发动机l的状态量并进行运算。例如，设置检测发动机转速的旋转传感器、检测发动机负荷的负荷传感器以及检测废气温度的温度传感器等，读入这些传感器的输出并计算PM排出量We、PM燃烧量Wc，从Wa = We-Wc求出PM堆积量Wa，并将上一次计算值Wal与该PM堆积量Wa相加，从而求出过滤器的PM堆积量。
4.在上述实施方式中，在作业停止开关13被操作时，将再生需要时间与设定的 作业停止时间进行比较，若再生需要时间超过设定的作业停止时间，则开始利用作业停止 时间的再生控制，但与再生需要时间进行比较的值也可以不与设定的作业停止时间严密一 致。例如，可以将设定的作业停止时间的前后20%左右的值作为与再生需要时间进行比较 的时间进行设定，当再生需要时间超过该值时开始利用作业停止时间的再生控制。由此，与 完全不设定限制的情况相比，也能够降低利用作业停止时间的再生控制的频率，防止燃料 效率的降低。在第二实施方式中也同样，可以将与过滤器上滞留的当前的颗粒状物质的堆 积量进行比较的值设定为在设定的作业停止时间内通过再生装置能够燃烧的颗粒状物质 的堆积量的前后20%左右的值，当该过滤器上滞留的当前的颗粒状物质的堆积量超过该值 时，开始利用作业停止时间的再生控制。 5.在上述实施方式中，为了在再生控制中对发动机施加用于使废气温度上升的负 荷而在液压回路中设置有电磁切换阀，若将该电磁切换阀切换到闭位置则对发动机施加液 压负荷，但也可以通过其他方式对发动机施加负荷。例如，可以在排气管上设置节流阀，通 过该节流阀对排气管的流路进行节流，从而能够对发动机施加负荷。 6.在上述实施方式中，作为工程机械在液压挖掘机中适用了本发明，但本发明也 可适用于液压挖掘机以外的工程机械。作为液压挖掘机以外的工作机械，例如有轮式挖掘 机、起重机等，在这些情况下也能够得到与上述实施方式相同的效果。
权利要求
一种工程机械的废气净化系统，包括过滤器，配置在柴油发动机的排气系统中，用于捕集废气中含有的颗粒状物质；再生装置，使该过滤器上堆积的颗粒状物质燃烧，使所述过滤器再生，其特征在于，包括设定机构，预先设定所述工程机械的作业停止时间；对所述工程机械进入作业停止状态的情况进行通知的机构；再生控制机构，当被通知所述工程机械进入所述作业停止状态时，在所述设定的作业停止时间的期间内，使所述再生装置工作。
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，所述再生控制机构对通过所述再生装置将滞留在所述过滤器上的当前的颗粒状物质 的堆积量燃烧除去所需要的时间进行计算，当被通知所述工程机械进入所述作业停止状态 且所述计算得出的时间比所述设定的作业停止时间长时，开始所述再生装置的动作。
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，所述再生控制机构对滞留在所述过滤器上的当前的颗粒状物质的堆积量和在所述设 定的作业停止时间内通过所述再生装置能够燃烧的颗粒状物质的堆积量进行计算，当被通 知所述工程机械进入所述作业停止状态且所述计算得出的颗粒状物质的堆积量比所述计 算得出的能够燃烧的颗粒状物质的堆积量多时，开始所述再生装置的动作。
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，对所述工程机械进入作业停止状态的情况进行通知的机构是在所述工程机械进入作 业停止状态时由操作者操作的第一操作装置。
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， 所述工程机械具有在作业时操作的操作杆装置，对所述工程机械进入作业停止状态的情况进行通知的机构具有检测装置，检测所述 操作杆装置的操作状态；以及判断机构，根据该检测装置的检测结果判断所述工程机械是 否进入了作业停止状态。
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，所述设定机构具有第二操作机构，该第二操作机构由所述工程机械的操作者操作，用 于输入所述工程机械的作业停止时间。
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， 所述工程机械还包括存储运转数据的信息存储装置，所述设定机构具有解析机构，所述解析机构以规定的时间间隔对所述信息存储装置中 存储的运转数据进行解析，并根据该解析结果计算所述工程机械的作业停止时间。
全文摘要
本发明提供一种工程机械的废气净化系统，其能够利用工程机械的作业停止时间高效地使过滤器上堆积的颗粒状物质燃烧并使其减少，从而避免因再生控制而导致作业效率的降低。使显示装置(16)的操作部(17)具有作为预先设定液压挖掘机的作业停止时间的机构的功能，并且设有对液压挖掘机进入作业停止状态进行通知的作业停止开关(13)。当被通知液压挖掘机进入作业停止状态时，车身控制装置(21)对通过再生装置将滞留在过滤器上的当前的颗粒状物质的堆积量燃烧除去所需要的时间进行计算，当被通知工程机械进入作业停止状态且计算得出的时间比设定的作业停止时间长时，在设定的作业停止时间的期间内，使发动机控制装置(4)的再生控制部(4a)动作，并将电磁切换阀(15)切换到闭位置。
文档编号F01N9/00GK101737124SQ200910220839
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月6日 优先权日2008年11月17日
发明者束田英信, 石川广二, 神谷象平, 荒井康 申请人:日立建机株式会社