专利名称：工程机械的排气净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种配置在液压挖掘机等工程机械上，具有除去发动机的排气中所含有的微粒物(Particulate Matter :颗粒状物质，下面称为“PM”)的过滤器的工程机械的排
气净化装置。
背景技术：
作为这种现有技术，有专利文献I (日本特开2005-307878号公报)中所记载的内容。该现有技术具备在排气下游捕获发动机的排气中所含有的PM的过滤器、排气温度检测器、和检测过滤器的排气上游和下游之间的差压的差压检测器。并且，具备控制器，该控制器具有运算排气流量的运算部、和通过比较由差压检测器检测的差压和作为判定阈值的判定差压来判定是否到达需要进行使过滤器捕获到的PM燃烧的强制再生的时间的再生判定部。在具有这种构成的现有技术中，根据在排气温度检测器中检测的排气温度和排气的基准温度之间的关系，用控制器的再生判定部比较将差压检测器所检测到的检测差压 ΛΡ换算成基准温度下的值而得到的ΛΡ1和对应于由控制器的运算部运算的排气流量的作为基准温度下的阈值的判定差压ΛΡ2之间的大小，如果ΛΡ1 > ΛΡ2，则判定为需要进行强制再生。强制再生是指向发动机的排气中喷射燃料，利用由氧化催化剂进行的氧化反应使排气温度上升，将堆积在过滤器中的PM燃烧并除去，据此可以解除过滤器的筛眼堵塞。然而，就上述现有的排气净化装置而言，如果是急剧的燃料喷射量变化或吸气量变化少的卡车等车辆，则时时的排气流量稳定，对于上述判定差压ΛΡ2，能计算出适当的值。但是，作为本发明所面向的对象的液压挖掘机等工程机械而言，负荷变化、旋转变化等的车辆的急剧变化较多，其时时计算出的排气流量也有较大变化。因而，可能发生不能计算出适当的判定差压ΛΡ2的情况。因此，当将现有技术适用于工程机械时，如果使用判定差压ΛΡ2在控制器的再生判定部进行判定后，则即使实际上在过滤器上没有堆积那么多PM 的状态下，也会判定为ΛΡ1> ΛΡ2，在没必要的情况下可能会进行强制再生。这种无用的强制再生导致无益的燃料喷射，使每公升燃料行驶的公里数恶化。
发明内容
本发明鉴于上述现有技术中的实际情况而提出，其目的在于提供一种能实现排除了车身的急剧变化影响的强制再生的工程机械的排气净化装置。为了达到该目的，本发明的工程机械的排气净化装置，配置在具备作业装置、安装该作业装置的车身主体、和设置在该车身主体上并驱动上述作业装置的发动机的工程机械上，上述工程机械的排气净化装置具备在排气下游捕获上述发动机的排出气体中所含的微粒物的过滤器、检测该过滤器的排气上游和下游的差压的差压检测器、和具有通过比较由该差压检测器检测出的差压和作为判定阈值的判定差压来判定是否到达需要进行使由上述过滤器捕获到的微粒物燃烧的强制再生的时间的再生判定部的控制器，上述工程机械的排气净化装置的特征在于，上述控制器具有判定与上述发动机的运转相关的状态量是否发生了急剧变化的变化判定部，并构成为，在由该变化判定部判定为上述状态量发生了急剧变化时，在认为上述状态量的影响变少的预定时间的期间内进行将由上述再生判定部进行的判定变为无效的处理。本发明是着眼于在车身发生急剧变化时，与发动机的运转相关的发动机转速、燃料喷射量等的状态量发生急剧变化而提出的。本发明在由控制器的变化判定部判定为与发动机的运转相关的状态量对应于车身的急剧变化而发生了急剧变化时，在认为状态量的急剧变化的影响变少的预定时间的期间内，由控制器进行使由判定是否进行强制再生的判定再生部进行的判定变为无效的处理，即进行使再生判定部的判定功能停止的处理。上述的预定时间考虑到对应的工程机械上可能发生的负荷变化并根据实验或根据经验来设定。由此，本发明能够实现排除车身的急剧变化的影响的强制再生。即，可以抑制实施不必要的强制再生。并且，本发明在上述发明中特征在于，上述控制器具有运算排气流量的第一运算部、和基于由第一运算部运算出的排气流量和在该控制器中预先设定的表示排气流量和判定差压的关系的图来运算上述判定差压的第二运算部。并且，本发明在上述发明中特征在于，设有控制供给到上述发动机的燃料喷射量的燃料控制部，并且上述控制部具有输出控制上述燃料控制部的控制信号的燃料喷射量指示部，具备检测供给到上述发动机的吸气量并将检测信号输出到上述控制器的吸气量检测器、检测吸气温度并将检测信号输出到上述控制器的吸气温度检测器、和检测上述发动机的排气温度并将检测信号输出到上述控制器的排气温度检测器，上述控制器具有吸气重量运算部和排气重量运算部，上述吸气重量运算部基于吸气密度和由上述吸气量检测器检测出的吸气量来运算吸气重量，上述吸气密度是按照由上述吸气温度检测器检测出的吸气温度和在该控制器中预先设定的表示吸气温度和吸气密度的关系的图来求出的，上述排气重量运算部基于由该吸气重量运算部运算出的吸气重量和由上述燃料喷射量指示部指示的燃料喷射量来运算排气重量，上述控制器的上述第一运算部基于排气密度和由上述排气重量运算部运算出的排气重量来进行运算排气流量的处理，上述排气密度是基于由上述排气温度检测器检测出的排气温度和在该控制器中预先设定的表示排气温度和排气密度的关系的图来求出的。并且，本发明在上述发明中特征在于，具备检测上述发动机的转速并将检测信号输出到上述控制器的发动机转速检测器，与上述发动机的运转相关的状态量是由上述发动机转速检测器检测的发动机转速、由上述燃料喷射量指示部指示的燃料喷射量、由上述吸气量检测器检测的吸气量、以及由上述控制器的上述第一运算部运算的排气流量的至少一个。本发明在具有作业装置的工程机械中，控制器具有判定与发动机的运转相关的状态量是否发生了急剧变化的变化判定部，并构成为当由该变化判定部判定为状态量发生了急剧变化时，在认为状态量的影响变少的预定时间的期间内进行将由再生判定部进行的判定变为无效的处理。根据该构成，能够实现排除了车身的急剧变化的影响的强制再生。即， 抑制实施伴随车身的急剧变化而容易发生的不必要的强制再生，防止无益的燃料的喷射，由此提高配置在排气净化装置的作业机械中的每公升燃料行驶的公里数。
图I是表示具有本发明的排气净化装置的一个实施方式的作为工程机械的一个例子而列举的液压挖掘机的侧面图。图2是表示图I中示出的液压挖掘机所具有的本实施方式的排气净化装置的构成的图。图3是表示本实施方式所具有的控制器的主要部分构成的模块图。图4是表示可由本实施方式得到的特性的图。图中I-行驶体(车身主体)，2-旋转体(车身主体)，3-作业装置，6-发动机室，10-发动机，12-涡轮增压器的压缩机，14-涡轮增压器的涡轮，20-过滤器，21-差压检测器，22-控制器，22a-再生判定部，22b-变化判定部，22c-第一运算部，22d_第二运算部，22e-燃料喷射量指示部，22f-吸气重量运算部，22g-排气重量运算部，23-吸气量检测器，24-吸气温度检测器，25-燃料控制部，26-发动机转速检测器，27-排气温度检测器，28-燃料喷射装置， A-负荷，N-发动机转速，Λ P-检测差压，Λ Po-判定差压，Λ N-实际转速变化量，Λ NI-判定转速变化量。
具体实施例方式下面，根据
本发明的工程机械的排气净化装置的实施形态。如图I所示，构成工程机械的液压挖掘机具备行驶体I、和配置在该行驶体I上的旋转体2。由这些行驶体I和旋转体2构成车身主体。并且，该液压挖掘机具备在上下方向能旋转地安装在旋转体2上且具有起重臂、臂等的作业装置3、设置在旋转体2上的驾驶室 4、确保重量平衡的配重5、和配置在驾驶室4和配重5之间的发动机室6。并且，如图2所示，该液压挖掘机具备收纳在发动机室6的发动机10、除去被吸入到发动机室6的空气即吸入空气中的尘埃的空气过滤器11、压缩由该空气过滤器11净化并由吸气通道30引导的吸入空气的涡轮增压器的压缩机12、将由该压缩机12压缩后的吸入空气引导到发动机10的吸气通道31、32、和配置在吸气通道31和吸气通道32之间并冷却供给到发动机10的吸入空气的内冷却器13。并且，该液压挖掘机具备引导发动机10的排出空气的涡轮增压器的涡轮14和排气通道33、使发动机10的排出空气的一部分回流而再次供给到发动机10的回流通道34、35、和配置在这些回流通道34和回流通道35之间并冷却供给到发动机10的排出空气的EGR(废气再循环)冷却器15。如图2所示，具有这种构成的本实施方式的排气净化装置具备在排气下游捕获发动机10的排出空气中所含的PM的过滤器20、和检测该过滤器20的排气上游和下游之间的差压的差压检测器21。并且，本实施方式具备控制器22，该控制器22具有再生判定部22a， 再生判定部22a如图3所示，比较由差压检测器21检测的差压即检测差压Λ P与作为判定阈值的判定差压Λ Po来判定是否到达需要进行使由过滤器20捕获到的PM燃烧的强制再生的时间。在用再生判定部22a判定为到达需要进行强制再生的时间时，如图3所示，由控制器22向燃料喷射装置28输出控制信号，由该燃料喷射装置28喷射预定量的燃料，以混入到发动机10的排出气体中。如图2所示，本实施方式具备检测导入吸气通道30的吸入气体的量即吸气量并将检测信号输出到控制器22的吸气量检测器23、检测吸入气体的温度并将检测信号输出到控制器22的吸气温度检测器24、和检测导入排气通道33的排出气体的温度并将检测信号输出到控制器22的排气温度检测器27。并且，如图3所示，本实施方式具备根据由控制器22中所含的燃料喷射量指示部 22e输出的控制信号来控制供给到发动机10的燃料喷射量的燃料控制部25、和检测发动机 10的转速并将检测信号输出到控制器22的发动机转速检测器26。本实施方式如图3所示，控制器22具有变化判定部22b，变化判定部22b判定与发动机10的运转相关的状态量，例如由发动机转速检测器26检测的发动机转速是否发生急剧变化，当由该变化判定部22b判定为发动机转速发生了急剧变化时，在认为发动机转速的急剧变化的影响变少的预定时间的期间内，对由上述再生判定部22a进行的判定进行无效处理。作为用于判定发动机转速的急剧变化的阈值的判定转速变化量ΛΝ1存储在控制器22中。变化判定部22b比较判定转速变化量Λ NI和基于发动机转速检测器26的检测值而运算的实际转速变化量ΛΝ，在ΛΝ> ΔΝ1时，判定为发动机转速发生了急剧变化。并且，上述的预定时间是考虑到图I中示出的液压挖掘机中可能发生的负荷变化、旋转变化等车身的变化并根据实验或经验而设定的。如图3所示，控制器22具备运算排气流量Vex的第一运算部22c、基于由该第一运算部22c运算出的排气流量Vex和在控制器22中预先设定的表示多个排气流量和多个判定差压之间的关系的图来运算判定差压APo的第二运算部22d。并且，控制器22具备吸气重量运算部22f，吸气重量运算部22f基于吸气密度f2、 和由吸气量检测器23检测出的吸气量Vin来运算吸气重量Gin ( = f2 X Vin)，上述吸气密度f2是按照由吸气温度检测器24检测出的吸气温度Tin、和在控制器22中预先设定的表示多个吸气温度和多个吸气密度的关系的图来求出的。并且，控制器22具备基于由吸气重量运算部22f运算出的吸气重量Gin和由上述燃料喷射量指示部22e指示的燃料喷射量q来运算排气重量Gex (Gin+q)的排气重量运算部 22g。上述控制器22的第一运算部22c进行如下处理基于排气密度f3和由排气重量运算部22g运算出的排气重量Gex来运算排气流量Vex ( = Gex/f3),其中，上述排气密度 f3是根据由排气温度检测器27检测出的排气温度Tex和在控制器22中预先设定的表示多个排气温度和多个排气密度的关系的图来求出的。并且，上述再生判定部22a基于根据由第一运算部22c运算出的排气流量Vex而由第二运算部22d运算出的判定差压AP0和由差压检测器21检测出的检测差压ΛΡ来判定是否到达上述的需要进行强制再生的时间。如此构成的本实施方式，如图4的检测范围SI中示出的那样，在负荷A比较稳定、 发动机转速N保持一定的高速旋转时，基于由发动机转速检测器26检测的检测值算出的实际转速变化量ΛΝ为判定转速变化量ΛΝ1以下，S卩ΛΝ< Λ NI，在控制器22的变化判定部 22b中判定为发动机转速没有发生急剧变化。因此，再生判定部22a照常起作用，进行是否到达需要进行使由过滤器20捕获到的PM燃烧的强制再生的时间的判定，即比较检测差压Λ P和判定差压Λ Po的判定。在该再生判定部22a中，如果判定为ΛΡ彡Λ Po，则判定为没有到达需要进行强制再生的时间，不输出使燃料喷射装置28动作的控制信号。并且，在再生判定部22a中，如果判定为ΛΡ> ΛΡο，则判定为到达需要进行强制再生的时间，燃料喷射装置28如上所述那样实施将燃料混入到发动机10的排出气体中的喷射。据此，利用氧化催化剂的作用，排出气体的温度上升，由过滤器20捕获到的PM燃烧，消除过滤器20的筛眼堵塞。并且，在控制器22的变化判定部22b中，如图4的检测范围S2中表示的那样，当负荷A发生急剧变化、发动机转速例如急剧下降时，基于转速检测器26的检测值算出的实际转速变化量Λ N会大于判定转速变化量Λ NI，即成为ΛΝ> Λ NI，在控制器22中进行在预先设定并认为发动机转速的急剧变化的影响变少的预定时间T内将再生判定部22a的判定处理变为无效的处理。根据如此构成的本实施方式，能够进行排除发动机转速N的急剧变化引起的影响，即旋转体2、行驶体I的急剧变化引起的影响的强制再生。即，可抑制伴随着旋转体2、 行驶体I的急剧变化而容易发生的不必要的强制再生，能够防止无益的燃料喷射。据此，可以提高具备排气净化装置的液压挖掘机中的每公升燃料行驶的公里数。在此，在上述实施方式中，虽然作为由控制器22的变化判定部22b判定的与发动机10的运转相关的状态量列举了发动机转速N，但该状态量还可以是由控制器22的燃料喷射量指示部22e中指示的燃料喷射量q、由吸气量检测器23检测的吸气量Vin，或者是由第一运算部22c运算的排气流量Vex等。并且，也可以由变化判定部22b判定这些状态量中的多个状态量。
权利要求
1.一种工程机械的排气净化装置，配置在具备作业装置、安装该作业装置的车身主体、 和设置在该车身主体上并驱动上述作业装置的发动机的工程机械上，上述工程机械的排气净化装置具备在排气下游捕获上述发动机的排出气体中所含的微粒物的过滤器、检测该过滤器的排气上游和下游的差压的差压检测器、和具有通过比较由该差压检测器检测出的差压和作为判定阈值的判定差压来判定是否到达需要进行使由上述过滤器捕获到的微粒物燃烧的强制再生的时间的再生判定部的控制器，上述工程机械的排气净化装置的特征在于，上述控制器具有判定与上述发动机的运转相关的状态量是否发生了急剧变化的变化判定部，并构成为，在由该变化判定部判定为上述状态量发生了急剧变化时，在认为上述状态量的影响变少的预定时间的期间内进行将由上述再生判定部进行的判定变为无效的处理。
2.根据权利要求I所述的工程机械的排气净化装置，其特征在于，上述控制器具有运算排气流量的第一运算部、和基于由第一运算部运算出的排气流量和在该控制器中预先设定的表示排气流量和判定差压的关系的图来运算上述判定差压的第二运算部。
3.根据权利要求2所述的工程机械的排气净化装置，其特征在于，设有控制供给到上述发动机的燃料喷射量的燃料控制部，并且上述控制部具有输出控制上述燃料控制部的控制信号的燃料喷射量指示部，具备检测供给到上述发动机的吸气量并将检测信号输出到上述控制器的吸气量检测器、检测吸气温度并将检测信号输出到上述控制器的吸气温度检测器、和检测上述发动机的排气温度并将检测信号输出到上述控制器的排气温度检测器，上述控制器具有吸气重量运算部和排气重量运算部，上述吸气重量运算部基于吸气密度和由上述吸气量检测器检测出的吸气量来运算吸气重量，上述吸气密度是按照由上述吸气温度检测器检测出的吸气温度和在该控制器中预先设定的表示吸气温度和吸气密度的关系的图来求出的，上述排气重量运算部基于由该吸气重量运算部运算出的吸气重量和由上述燃料喷射量指示部指示的燃料喷射量来运算排气重量，上述控制器的上述第一运算部基于排气密度和由上述排气重量运算部运算出的排气重量来进行运算排气流量的处理，上述排气密度是基于由上述排气温度检测器检测出的排气温度和在该控制器中预先设定的表示排气温度和排气密度的关系的图来求出的。
4.根据权利要求3所述的工程机械的排气净化装置，其特征在于，具备检测上述发动机的转速并将检测信号输出到上述控制器的发动机转速检测器， 与上述发动机的运转相关的状态量是由上述发动机转速检测器检测的发动机转速、由上述燃料喷射量指示部指示的燃料喷射量、由上述吸气量检测器检测的吸气量、以及由上述控制器的上述第一运算部运算的排气流量的至少一个。
全文摘要
本发明提供能够实现排除了车身的急剧变化的影响的强制再生的工程机械的排气净化装置。本发明的工程机械的排气净化装置具备捕获发动机(10)的排出空气中的PM的过滤器(20)、检测该过滤器(20)的上游和下游的差压的差压检测器(21)、具有判定是否到达需要进行强制再生的时间的再生判定部(22a)的控制器(22)，该控制器(22)具有判定与发动机(10)的运转相关的状态量例如发动机转速N是否发生了急剧变化的变化判定部(22b)，构成为，当由该变化判定部(22b)判定为发动机转速N发生了急剧变化时，在认为发动机转速N的急剧变化的影响变少的预定时间T的期间内进行将再生判定部(22a)的判定变为无效的处理。
文档编号F01N3/025GK102588054SQ20121000773
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月11日 优先权日2011年1月13日
发明者神谷象平, 荒井康 申请人:日立建机株式会社