JP2010216311A - Exhaust emission control system of diesel engine - Google Patents

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Hiroyuki Tsukamoto
浩之 塚本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control system of a diesel engine capable of appropriately performing forcible regeneration even when an engine load is small. <P>SOLUTION: This exhaust emission control system of the diesel engine 50 includes a filter 14 provided in an exhaust passage 12 of the diesel engine 50 for trapping particulate matter in exhaust gas of the diesel engine 50 and carrying a catalyst for removing the trapped particulate matter. The exhaust emission control system further includes a pressure sensor 16 for detecting a pressure difference between both faces of the filter 14, and a pressure difference rising amount determining means 18B for determining whether or not a rising amount of the pressure difference detected using the pressure sensor 16 per unit time exceeds a prescribed value, wherein when the rising amount of the pressure difference per unit time is determined to exceed the prescribed value, forcible regeneration is performed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムに関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification system for a diesel engine.

建設機械等の作業機械においてはディーゼルエンジンが広く用いられているが、ディーゼルエンジンの排気ガス中には粒子状物質（particulate matter）が含まれている。この粒子状物質を捕集するため、フィルタ（Diesel Particulate Filter、ＤＰＦ）が用いられている。   Diesel engines are widely used in work machines such as construction machines, but the exhaust gas of diesel engines contains particulate matter. In order to collect this particulate matter, a filter (Diesel Particulate Filter, DPF) is used.

このフィルタには、連続再生式のフィルタがある。連続再生式のフィルタは、粒子状物質を捕集する機能と、捕集した粒子状物質を触媒の作用で酸化除去してフィルタを連続的に再生する機能と、を併せ持っており、例えば多孔質セラミックスに酸化触媒が担持されて構成されている。このため、連続再生式のフィルタに捕集された粒子状物質は、触媒の作用で連続的に酸化除去され、フィルタは自己再生される。   This filter includes a continuous regeneration type filter. Continuously regenerating filters have both a function to collect particulate matter and a function to continuously regenerate the filter by oxidizing and removing the collected particulate matter by the action of a catalyst. An oxidation catalyst is supported on ceramics. For this reason, the particulate matter collected by the continuous regeneration type filter is continuously oxidized and removed by the action of the catalyst, and the filter is self-regenerated.

しかしながら、この自己再生は必ずしも常に良好に行われるわけではなく、例えばアイドリング状態のようにエンジン負荷が小さく排気ガス温度が十分に上昇しない場合、自己再生が不十分となり、フィルタには粒子状物質が徐々に堆積してしまう。フィルタへの粒子状物質の堆積量が多くなると、排気ガスがフィルタを通過する際の抵抗が大きくなり、排気系の圧力が上昇してしまい、エンジンの本来の性能が得られなくなる。   However, this self-regeneration is not always performed satisfactorily. For example, when the engine load is small and the exhaust gas temperature does not rise sufficiently as in an idling state, the self-regeneration is insufficient, and particulate matter is contained in the filter. It will gradually accumulate. When the amount of particulate matter deposited on the filter increases, the resistance when the exhaust gas passes through the filter increases, the pressure of the exhaust system increases, and the original performance of the engine cannot be obtained.

そこで、フィルタの両面間の圧力差を監視し、該圧力差が所定の値を超えると、フィルタに堆積した粒子状物質を強制的に除去する強制再生をなす技術が提案されている（例えば、特許文献１）。   Therefore, a technique has been proposed in which the pressure difference between both surfaces of the filter is monitored, and when the pressure difference exceeds a predetermined value, forced regeneration is performed to forcibly remove particulate matter deposited on the filter (for example, Patent Document 1).

強制再生は、例えば、通常の燃料噴射時期（圧縮行程の上死点付近）とは別に、排気弁が閉止する直前に気筒内の燃焼室へ燃料噴射を行うポスト噴射（後噴射）をすることによりなされる。ポスト噴射（後噴射）により供給された燃料は、未燃のまま燃焼室外に排出され、酸化触媒に供給されて酸化（燃焼）する。このときの酸化反応熱によりフィルタの温度が上昇し、フィルタに捕集された粒子状物質が燃焼除去されて、フィルタが再生する。   In forced regeneration, for example, apart from normal fuel injection timing (near the top dead center of the compression stroke), post-injection (post-injection) is performed to inject fuel into the combustion chamber in the cylinder immediately before the exhaust valve closes. Is made by The fuel supplied by post-injection (post-injection) is discharged out of the combustion chamber without being burned, supplied to the oxidation catalyst, and oxidized (combusted). The temperature of the filter rises due to the heat of oxidation reaction at this time, the particulate matter collected by the filter is burned and removed, and the filter is regenerated.

特開平４−６６７１７号公報JP-A-4-66717

しかしながら、エンジン負荷の小さい軽作業時においては、フィルタの両面間の圧力差を監視し、該圧力差が所定の値を超えたときに強制再生を行う場合、長時間にわたる強制再生が必要となってしまうことがあった。ポスト噴射を伴う強制再生を長時間にわたって行うと、燃料を余計に消費して燃費が悪くなるだけでなく、エンジンオイルが早期に劣化してしまう。   However, during light work with a small engine load, when the pressure difference between both sides of the filter is monitored and forced regeneration is performed when the pressure difference exceeds a predetermined value, forced regeneration over a long period of time is required. There was a case. If forced regeneration with post-injection is performed for a long time, not only fuel is consumed more and fuel efficiency is deteriorated, but also engine oil is deteriorated early.

また、エンジン負荷の小さい軽作業時に強制再生を行う場合、エンジン負荷が軽く排気ガス温度が十分上昇せず、フィルタへ堆積した粒子状物質の燃焼除去を完全に行うことが困難となることから、一旦作業を中断して強制再生のためのディーゼルエンジンの高負荷運転をしつつポスト噴射を行って強制再生を行うことが必要となってしまう場合があった。   Also, when performing forced regeneration during light work with a light engine load, the exhaust gas temperature will not rise sufficiently because the engine load is light, and it will be difficult to completely remove the particulate matter deposited on the filter. In some cases, it is necessary to perform the forced regeneration by performing the post-injection while interrupting the work and performing the high load operation of the diesel engine for the forced regeneration.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、エンジン負荷が小さいときでも強制再生を適正に行うことができるディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムを提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of this problem, Comprising: It aims at providing the exhaust-gas purification system of the diesel engine which can perform forced regeneration appropriately, even when an engine load is small.

本発明は、ディーゼルエンジンの排気通路に設けられて該ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集し、且つ、捕集した該粒子状物質を除去するための触媒を担持したフィルタを備えたディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムにおいて、前記フィルタの両面間の圧力差を検出するための圧力センサと、該圧力センサを用いて検出された前記圧力差の単位時間当たりの上昇量が所定の値を超えたか否かを判断する圧力差上昇量判断手段と、を備え、前記圧力差の単位時間当たりの上昇量が所定の値を超えたと判断された場合に強制再生を行うことにより、前記課題を解決したものである。   The present invention includes a filter that is provided in an exhaust passage of a diesel engine, collects particulate matter in the exhaust gas of the diesel engine, and carries a catalyst for removing the collected particulate matter. In an exhaust gas purification system for a diesel engine, a pressure sensor for detecting a pressure difference between both surfaces of the filter, and an increase amount per unit time of the pressure difference detected using the pressure sensor is a predetermined value. Pressure difference increase amount determination means for determining whether or not the pressure difference has been exceeded, and performing the forced regeneration when it is determined that the increase amount of the pressure difference per unit time exceeds a predetermined value, Is a solution.

エンジン負荷の小さい軽作業時やアイドリング時は、排気ガス温度が低いため、粒子状物質のフィルタへの堆積が進みやすく、且つ、強制再生を行ってもその効果が顕われにくい。加えて、ディーゼルエンジンから排出される排気ガス量が少ないため、粒子状物質のフィルタへの堆積量がかなり多くなってもフィルタの両面間の圧力差は所定の値に達しない。このため、エンジン負荷の小さい軽作業時やアイドリング時は、粒子状物質のフィルタへの堆積量が過大になりやすく、一旦作業を中断して、強制再生のためのディーゼルエンジンの高負荷運転をしつつポスト噴射を行って強制再生を行うことが必要となってしまうことも多々ある。しかし、エンジン軽負荷時の強制再生の開始を早めるために、フィルタの両面間の圧力差の閾値を単に小さくすると、堆積量が多くないときでもエンジン負荷の大きい作業時にはすぐに閾値に達してしまい、頻繁に強制再生がなされてしまう。   During light work or idling with a small engine load, the exhaust gas temperature is low, so that particulate matter is likely to accumulate on the filter, and the effect is difficult to be revealed even if forced regeneration is performed. In addition, since the amount of exhaust gas discharged from the diesel engine is small, the pressure difference between the two surfaces of the filter does not reach a predetermined value even if the amount of particulate matter deposited on the filter is considerably large. For this reason, during light work or idling when the engine load is low, the amount of particulate matter that accumulates on the filter tends to be excessive, and the work is temporarily interrupted to operate the diesel engine at high load for forced regeneration. However, it is often necessary to perform post-injection to perform forced regeneration. However, if the threshold value of the pressure difference between both sides of the filter is simply reduced in order to expedite the start of forced regeneration when the engine is lightly loaded, the threshold value is quickly reached when the engine load is heavy even when the amount of accumulation is not large. , Forced regeneration will be done frequently.

本発明では、前記フィルタの両面間の圧力差の単位時間当たりの上昇量が所定の値を超えた場合に強制再生を行う。これは、フィルタの両面間の圧力差は、粒子状物質の堆積量がある程度多くなってきたある時点からその単位時間当たりの上昇量が大きくなる傾向があり、且つこの定性的傾向は、排気ガス量が多いときでも少ないときでも大きくは変わらないという新たな知見に基づいている。即ち、強制再生を開始するための条件を、フィルタの両面間の圧力差の単位時間当たりの上昇量が所定の値を超えたときとすることにより、エンジン負荷の小さい軽作業時やアイドリング時であっても、粒子状物質のフィルタへの堆積量が過大になる前に強制再生を行うことが可能となり、燃料の余計な消費およびエンジンオイルの早期劣化といった強制再生を行うことによる問題を低減させることができる。また、（強制再生の効果の得にくい）軽作業中であっても、その作業を中断して高負荷運転をして強制再生を行う必要性を低減させることができる。更に、単に圧力差の閾値を低める手法と比べて、エンジン負荷が大きいときに過度に強制再生が行われてしまうという不具合が発生することも低減することができる。   In the present invention, forced regeneration is performed when the amount of increase in the pressure difference between the two surfaces of the filter per unit time exceeds a predetermined value. This is because the pressure difference between the two surfaces of the filter tends to increase in amount per unit time from a certain point when the amount of accumulated particulate matter has increased to some extent, and this qualitative tendency is It is based on a new finding that it does not change greatly when the amount is large or small. In other words, the condition for starting forced regeneration is that when the amount of increase in the pressure difference between the two sides of the filter per unit time exceeds a predetermined value, it can be used during light work or idling with a small engine load. Even so, forced regeneration can be performed before the amount of particulate matter deposited on the filter becomes excessive, reducing problems caused by forced regeneration such as excessive fuel consumption and early deterioration of engine oil. be able to. Further, even during light work (it is difficult to obtain the effect of forced regeneration), it is possible to reduce the necessity of performing forced regeneration by interrupting the work and performing high-load operation. Furthermore, it is possible to reduce the occurrence of a problem that forced regeneration is excessively performed when the engine load is large, as compared with a method of simply lowering the pressure difference threshold.

前記ディーゼルエンジンが油圧作業機械の油圧ポンプを駆動するエンジンである場合、更に、前記油圧作業機械の操作レバーが中立位置になったか否かを判断する中立位置判断手段を備えさせて、前記圧力センサを用いて検出された前記圧力差の単位時間当たりの上昇量が所定の値を超えたと判断された後、前記油圧作業機械の操作レバーが中立位置になったと判断された時点で、前記強制再生を開始するように構成してもよい。   When the diesel engine is an engine that drives a hydraulic pump of a hydraulic working machine, the pressure sensor further comprises neutral position determining means for determining whether or not an operating lever of the hydraulic working machine is in a neutral position. The forced regeneration when it is determined that the operating lever of the hydraulic working machine has reached a neutral position after it has been determined that the amount of increase in the pressure difference detected using a unit has exceeded a predetermined value. May be configured to start.

また、前記排気ガス浄化システムにおいて、更に、強制再生を示す表示手段を備えさせて、該表示手段に強制再生に入ることを事前に表示した上で、前記強制再生を開始するように構成してもよい。   Further, the exhaust gas purification system further includes a display means for indicating forced regeneration, and configured to start the forced regeneration after displaying in advance that the display means enters forced regeneration. Also good.

本発明によれば、フィルタの両面間の圧力差の単位時間当たりの上昇量が所定の値を超えたと判断された場合に強制再生を行うので、エンジン負荷が小さいときでも強制再生を適正に行うことができる。   According to the present invention, forced regeneration is performed when it is determined that the amount of increase in pressure difference between both surfaces of the filter per unit time exceeds a predetermined value, so that forced regeneration is appropriately performed even when the engine load is small. be able to.

このため、燃料の余計な消費およびエンジンオイルの早期劣化といった強制再生を行うことによる問題を低減させることができる。また、（強制再生の効果の得にくい）軽作業中であっても、その作業を中断して高負荷運転をして強制再生を行う必要性を低減させることができる。更に、単に圧力差の閾値を低める手法と比べて、エンジン負荷が大きいときに過度に強制再生が行われてしまうという不具合が発生することも低減することができる。   For this reason, problems caused by forced regeneration such as extra fuel consumption and early deterioration of engine oil can be reduced. Further, even during light work (it is difficult to obtain the effect of forced regeneration), it is possible to reduce the necessity of performing forced regeneration by interrupting the work and performing high-load operation. Furthermore, it is possible to reduce the occurrence of a problem that forced regeneration is excessively performed when the engine load is large, as compared with a method of simply lowering the pressure difference threshold.

本発明の第１実施形態に係るディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムの構成を示す図The figure which shows the structure of the exhaust-gas purification system of the diesel engine which concerns on 1st Embodiment of this invention. フィルタ１４の両面間の圧力差Ｐと前回の強制再生からのディーゼルエンジン５０の累積作動時間ｔとの関係を模式的に示すグラフ図The graph which shows typically the relationship between the pressure difference P between both surfaces of the filter 14, and the cumulative operation time t of the diesel engine 50 from the previous forced regeneration. 本発明の第２実施形態に係るディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムの構成を示す図The figure which shows the structure of the exhaust-gas purification system of the diesel engine which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

以下図面に基づいて、本発明に係るディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムの好適な実施形態の例について詳細に説明する。   Hereinafter, an example of a preferred embodiment of an exhaust gas purification system for a diesel engine according to the present invention will be described in detail based on the drawings.

図１は、本発明の第１実施形態に係るディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムの構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an exhaust gas purification system for a diesel engine according to a first embodiment of the present invention.

この排気ガス浄化システム１０は、排気通路１２と、フィルタ１４と、圧力センサ１６と、コントローラ１８と、モニタ（表示手段）２０と、を備え、油圧作業機械７０のディーゼルエンジン５０から排出される排気ガスを浄化する。   The exhaust gas purification system 10 includes an exhaust passage 12, a filter 14, a pressure sensor 16, a controller 18, and a monitor (display means) 20, and exhaust exhausted from the diesel engine 50 of the hydraulic work machine 70. Purify the gas.

排気通路１２は、ディーゼルエンジン５０からの排気ガスを排出する通路である。排気通路１２の中途にはフィルタ１４が設けられている。   The exhaust passage 12 is a passage for exhausting exhaust gas from the diesel engine 50. A filter 14 is provided in the middle of the exhaust passage 12.

フィルタ１４は連続再生式のフィルタであり、粒子状物質を捕集する機能と、捕集した粒子状物質を触媒の作用で酸化除去してフィルタを連続的に再生する機能と、を併せ持っており、例えば多孔質セラミックスに酸化触媒が担持されて構成されている。このため、フィルタ１４に捕集された粒子状物質は、フィルタ１４に担持された触媒の作用で連続的に酸化除去され、フィルタ１４は自己再生される。   The filter 14 is a continuous regeneration filter, and has both a function of collecting particulate matter and a function of continuously removing the collected particulate matter by oxidation by the action of a catalyst. For example, an oxidation catalyst is supported on porous ceramics. For this reason, the particulate matter collected by the filter 14 is continuously oxidized and removed by the action of the catalyst supported on the filter 14, and the filter 14 is self-regenerated.

フィルタ１４の両側（排気ガスの流れの上流側および下流側）の排気通路１２には、それぞれ圧力センサ１６の検出点１６Ａ、１６Ｂが設けられている。   Detection points 16A and 16B of a pressure sensor 16 are provided in the exhaust passage 12 on both sides of the filter 14 (upstream and downstream of the exhaust gas flow), respectively.

圧力センサ１６は、検出点１６Ａ、１６Ｂの圧力差を検出する。圧力センサ１６が検出した圧力差データは電気信号線３０を介してコントローラ１８に送られる。   The pressure sensor 16 detects the pressure difference between the detection points 16A and 16B. The pressure difference data detected by the pressure sensor 16 is sent to the controller 18 via the electric signal line 30.

モニタ２０は、強制再生が開始されること、あるいは強制再生中であることをオペレータに通告する役割を有し、後述するように、強制再生が開始される前に、画面に「強制再生」の文字を表示する。強制再生が開始される前に、画面に「強制再生」の文字が表示されることにより、オペレータは強制再生が開始されることを予期することができる。   The monitor 20 has a role of notifying the operator that forced regeneration is started or that forced regeneration is in progress. As described later, before the forced regeneration is started, the screen displays “forced regeneration”. Display characters. Before the forced regeneration is started, the characters “forced regeneration” are displayed on the screen, so that the operator can expect the forced regeneration to start.

コントローラ１８は、ディーゼルエンジン５０の運転を制御する役割を有し、電気信号線３２を介して燃料噴射制御装置５２に指令を行い、燃料噴射装置５４を制御して、ディーゼルエンジン５０の運転を制御する。また、燃料噴射装置５４を制御して、強制再生の際にポスト噴射を行わせることができるようにもなっている。燃料噴射装置５４はコモンレール式の燃料噴射装置である。   The controller 18 has a role of controlling the operation of the diesel engine 50, gives a command to the fuel injection control device 52 via the electric signal line 32, controls the fuel injection device 54, and controls the operation of the diesel engine 50. To do. Further, the fuel injection device 54 is controlled so that post injection can be performed at the time of forced regeneration. The fuel injection device 54 is a common rail type fuel injection device.

また、コントローラ１８は、圧力差算出部１８Ａと、圧力差上昇量判断部１８Ｂを備えている。圧力差算出部１８Ａは、圧力センサ１６が測定した圧力差データに基づきフィルタ１４の両面間の圧力差（検出点１６Ａ、１６Ｂの圧力差）Ｐを所定時間ごとに算出するとともに、フィルタ１４の両面間の圧力差Ｐの単位時間当たりの上昇量ΔＰ／Δｔを算出する。圧力差上昇量判断部１８Ｂは、フィルタ１４の両面間の圧力差Ｐの単位時間当たりの上昇量ΔＰ／Δｔが所定の値αを超えた（ΔＰ／Δｔ＞α）かどうかを判断する。   Further, the controller 18 includes a pressure difference calculation unit 18A and a pressure difference increase amount determination unit 18B. The pressure difference calculation unit 18A calculates a pressure difference (pressure difference between the detection points 16A and 16B) P between both surfaces of the filter 14 based on the pressure difference data measured by the pressure sensor 16 every predetermined time, and both surfaces of the filter 14. The amount of increase ΔP / Δt per unit time of the pressure difference P is calculated. The pressure difference increase amount determination unit 18B determines whether the increase amount ΔP / Δt per unit time of the pressure difference P between both surfaces of the filter 14 exceeds a predetermined value α (ΔP / Δt> α).

ここで、図２に、フィルタ１４の両面間の圧力差Ｐと前回の強制再生からのディーゼルエンジン５０の累積作動時間ｔとの関係を模式的に示す。図２に示すように、フィルタ１４の両面間の圧力差Ｐの単位時間当たりの上昇量はある時点から徐々に大きくなり、その後短い時間で、従来から用いられている強制再生の目安となる圧力差の閾値Ｐ０に達する。この定性的傾向は、ディーゼルエンジン５０が高負荷運転されているときでも低負荷運転されているときでも大きくは変わらない。   Here, FIG. 2 schematically shows the relationship between the pressure difference P between both surfaces of the filter 14 and the cumulative operating time t of the diesel engine 50 from the previous forced regeneration. As shown in FIG. 2, the amount of increase in the pressure difference P between the two surfaces of the filter 14 per unit time gradually increases from a certain point in time, and after that, in a short time, a pressure that is a standard for forced regeneration that has been used conventionally. The difference threshold value P0 is reached. This qualitative tendency does not change greatly whether the diesel engine 50 is operated at a high load or a low load.

一方、ディーゼルエンジン５０が低負荷運転されている時は、ディーゼルエンジン５０から排出される排気ガスの圧力自体が小さいので、フィルタ１４の両面間の圧力差Ｐも大きくなりにくく、圧力差Ｐが閾値Ｐ０に達した時点では、粒子状物質はフィルタ１４に過大に堆積してしまっている。したがって、軽作業時やアイドリング時等のエンジン負荷の小さいときは、フィルタ１４の両面間の圧力差Ｐが閾値Ｐ０に達したかどうかを強制再生開始の条件とする従来の方式では、強制再生開始のタイミングが遅れてしまう。   On the other hand, when the diesel engine 50 is operating at a low load, the pressure itself of the exhaust gas discharged from the diesel engine 50 is small. When P0 is reached, the particulate matter is excessively deposited on the filter 14. Therefore, when the engine load is small, such as during light work or idling, in the conventional method in which the condition for starting forced regeneration is whether or not the pressure difference P between both surfaces of the filter 14 has reached the threshold value P0, forced regeneration is started. Will be delayed.

そこで、本実施形態においては、コントローラ１８は、圧力差算出部１８Ａにおいて、フィルタ１４の両面間の圧力差Ｐを算出した上で、さらにフィルタ１４の両面間の圧力差Ｐの単位時間当たりの上昇量ΔＰ／Δｔを算出するようになっており、圧力差上昇量判断部１８Ｂがフィルタ１４の両面間の圧力差の単位時間当たりの上昇量ΔＰ／Δｔが所定の値αを超えた（ΔＰ／Δｔ＞α）と判断すると、コントローラ１８は、電気信号線３４を介してモニタ２０に電気信号を送り、モニタ２０の画面に「強制再生」の文字を表示させ、その後、電気信号線３２を介して燃料噴射制御装置５２に指令を行い、ポスト噴射を伴う強制再生を行うようにしている。   Therefore, in the present embodiment, the controller 18 calculates the pressure difference P between both surfaces of the filter 14 in the pressure difference calculation unit 18A, and further increases the pressure difference P between both surfaces of the filter 14 per unit time. The amount ΔP / Δt is calculated, and the pressure difference increase amount determination unit 18B has exceeded the predetermined value α by the increase amount ΔP / Δt per unit time of the pressure difference between both surfaces of the filter 14 (ΔP / If it is determined that Δt> α), the controller 18 sends an electric signal to the monitor 20 via the electric signal line 34 to display the characters “forced regeneration” on the screen of the monitor 20, and then passes through the electric signal line 32. The fuel injection control device 52 is instructed to perform forced regeneration with post injection.

図２において、時刻ｔn-1における圧力差上昇量は点Ｑn-1における傾きであるΔＰn-1／Δｔn-1＝（Ｐn−Ｐn-1）／（ｔn−ｔn-1）であり、時刻ｔnにおける圧力差上昇量は点Ｑnにおける傾きであるΔＰn／Δｔn＝（Ｐn+1−Ｐn）／（ｔn+1−ｔn）である。ΔＰn-1／Δｔn-1＜αであり、且つ、ΔＰn／Δｔn＞αとすると、時刻ｔnにおいて、フィルタ１４の両面間の圧力差の単位時間当たりの上昇量ΔＰ／Δｔが所定の値αを超えて、強制再生を行う条件が成立したことになり、コントローラ１８は時刻ｔnにおいて強制再生を開始させる。この時点では、粒子状物質のフィルタ１４への堆積は過大となっていない。 In FIG. 2, the pressure difference increase amount at time t n-1 is the slope at the point Q n-1 ΔP n-1 / Δt n-1 = (P n -P n-1 ) / (t n -t n −1 ), and the amount of increase in pressure difference at time t n is ΔP n / Δt n = (P n + 1 −P n ) / (t n + 1 −t n ), which is the slope at point Q n . When ΔP n-1 / Δt n-1 <α and ΔP n / Δt n > α, the increase amount ΔP / Δt per unit time of the pressure difference between both surfaces of the filter 14 at time t n is When the predetermined value α is exceeded, the condition for forced regeneration is established, and the controller 18 starts forced regeneration at time t n . At this point, particulate matter is not excessively deposited on the filter 14.

したがって、フィルタ１４の両面間の圧力差の単位時間当たりの上昇量ΔＰ／Δｔが所定の値αを超えた段階（ΔＰ／Δｔ＞α）で強制再生を行うことにより、燃焼除去すべき粒子状物質の堆積量が過大となる前の段階で強制再生を行うことができ、強制再生に要する時間は長時間とはならず、ポスト噴射のトータルの回数を減らすことができる。また、ディーゼルエンジン５０による作業が軽作業であったり、ディーゼルエンジン５０がアイドリング状態であって、ディーゼルエンジン５０に加わる負荷が小さく、ポスト噴射を行っても排気ガス温度が十分に上昇しにくい場合であっても、粒子状物質の堆積量が過大となる前の段階なので、エンジン負荷を大きくせずに低負荷運転のままの強制再生により、フィルタ１４に堆積した粒子状物質を十分に燃焼除去し切ることができる。したがって、作業を中断してディーゼルエンジン５０を高負荷運転して強制再生を行う必要はない。   Therefore, by performing forced regeneration at a stage where the increase amount ΔP / Δt per unit time of the pressure difference between both surfaces of the filter 14 exceeds the predetermined value α (ΔP / Δt> α), the particulates to be removed by combustion. Forced regeneration can be performed before the amount of material deposition becomes excessive, and the time required for forced regeneration is not long, and the total number of post injections can be reduced. In addition, when the operation by the diesel engine 50 is light work, or the diesel engine 50 is in an idling state, the load applied to the diesel engine 50 is small, and the exhaust gas temperature is not easily raised even if post injection is performed. Even so, since the amount of accumulated particulate matter is before the excessive amount, the particulate matter deposited on the filter 14 is sufficiently burned and removed by forced regeneration while keeping the low load operation without increasing the engine load. Can be cut. Therefore, it is not necessary to interrupt the operation and perform the forced regeneration by operating the diesel engine 50 at a high load.

所定の値αは、軽作業時やアイドリング時等のエンジン負荷の小さいときに複数回測定した、図２に示すような累積作動時間ｔ−圧力差Ｐ曲線に基づき設定することができ、例えば、フィルタ１４の両面間の圧力差Ｐが急増を開始する直前のΔＰ／Δｔの値とすることができる。所定の値αは、油圧作業機械７０を用いて実作業を行う前に設定しておく。また、コントローラ１８は、圧力差算出部１８Ａにおいて、圧力センサ１６が測定した圧力差データに基づきフィルタ１４の両面間の圧力差（検出点１６Ａ、１６Ｂの圧力差）Ｐを所定時間ごとに算出するが、この所定時間は一定である必要はなく、例えば、前回の強制再生からのディーゼルエンジン５０の累積作動時間ｔが短い段階では該所定時間を長くし、累積作動時間ｔが長くなってΔＰ／Δｔが大きくなるにつれて該所定時間を短くしてもよい。   The predetermined value α can be set based on a cumulative operating time t-pressure difference P curve as shown in FIG. 2 measured a plurality of times when the engine load is small, such as during light work or idling. The pressure difference P between both surfaces of the filter 14 can be set to a value of ΔP / Δt immediately before the sudden increase starts. The predetermined value α is set before actual work is performed using the hydraulic working machine 70. Further, the controller 18 calculates a pressure difference (pressure difference between the detection points 16A and 16B) P between both surfaces of the filter 14 every predetermined time based on the pressure difference data measured by the pressure sensor 16 in the pressure difference calculation unit 18A. However, the predetermined time does not need to be constant. For example, when the cumulative operation time t of the diesel engine 50 from the previous forced regeneration is short, the predetermined time is increased, and the cumulative operation time t is increased to ΔP / The predetermined time may be shortened as Δt increases.

なお、本実施形態では、圧力センサ１６により、検出点１６Ａ、１６Ｂの圧力差を検出するように構成しているが、検出点１６Ａ、１６Ｂごとに圧力センサを設け、それぞれの圧力センサによる圧力データをコントローラ１８に送るように構成し、コントローラ１８にて検出点１６Ａ、１６Ｂの圧力差を算出するように構成してもよい。   In the present embodiment, the pressure sensor 16 is configured to detect the pressure difference between the detection points 16A and 16B. However, a pressure sensor is provided for each of the detection points 16A and 16B, and pressure data from each pressure sensor is provided. May be sent to the controller 18, and the controller 18 may be configured to calculate the pressure difference between the detection points 16A and 16B.

また、符号６０、６０Ａおよび符号７２〜８６は、油圧作業機械７０の主要な構成要素を示しており、符号６０はリモコンレバー装置であり、符号６０Ａはリモコンレバー装置６０の操作レバーであり、符号７２はディーゼルエンジン５０からの駆動力により作動するメイン油圧ポンプであり、符号７４はレギュレータであり、符号７６、７８、８０は制御弁であり、符号８２、８４、８６は油圧アクチュエータである。油圧作業機械７０を用いて作業を行う際には、ディーゼルエンジン５０を起動してメイン油圧ポンプ７２を駆動するとともに、リモコンレバー装置６０の操作レバー６０Ａにより制御弁７６、７８、８０を操作して油圧アクチュエータ８２、８４、８６を作動させる。   Reference numerals 60 and 60A and reference numerals 72 to 86 denote main components of the hydraulic working machine 70. Reference numeral 60 denotes a remote control lever device. Reference numeral 60A denotes an operation lever of the remote control lever device 60. Reference numeral 72 denotes a main hydraulic pump that is operated by driving force from the diesel engine 50, reference numeral 74 is a regulator, reference numerals 76, 78, and 80 are control valves, and reference numerals 82, 84, and 86 are hydraulic actuators. When working using the hydraulic working machine 70, the diesel engine 50 is started to drive the main hydraulic pump 72, and the control valves 76, 78, 80 are operated by the operation lever 60A of the remote control lever device 60. The hydraulic actuators 82, 84, 86 are operated.

また、図１では、リモコンレバー装置６０を介して供給されるパイロット圧は制御弁８０のみに供給されるように描いているが、これは図示の都合上このようにしているのであり、制御弁７６、７８にもリモコンレバー装置６０を介してパイロット圧が供給されるようになっている。   Further, in FIG. 1, the pilot pressure supplied via the remote control lever device 60 is drawn so as to be supplied only to the control valve 80. However, this is done in this manner for convenience of illustration. Pilot pressure is also supplied to 76 and 78 via the remote control lever device 60.

次に、第１実施形態に係る排気ガス浄化システム１０の作用について説明する。   Next, the operation of the exhaust gas purification system 10 according to the first embodiment will be described.

ディーゼルエンジン５０には、ターボチャージャ（図示せず）により加圧された空気が吸気通路（図示せず）を介して供給されるとともに、燃料噴射装置５４から燃料が供給される。これにより、ディーゼルエンジン５０は作動する。ディーゼルエンジン５０が作動すると、ディーゼルエンジン５０からは排気ガスが排出されるが、この排気ガスは排気通路１２を通って外部に排出される。排気通路１２内にはフィルタ１４が配置されており、排気ガスはフィルタ１４を通過する。   Air that has been pressurized by a turbocharger (not shown) is supplied to the diesel engine 50 via an intake passage (not shown), and fuel is supplied from the fuel injection device 54. Thereby, the diesel engine 50 operates. When the diesel engine 50 is operated, exhaust gas is discharged from the diesel engine 50, and this exhaust gas is discharged to the outside through the exhaust passage 12. A filter 14 is disposed in the exhaust passage 12, and the exhaust gas passes through the filter 14.

前述のように、ディーゼルエンジン５０から排出される排気ガスには粒子状物質が含まれており、この粒子状物質はフィルタ１４に捕集されてフィルタ１４上に堆積していく。フィルタ１４への粒子状物質の堆積量が多くなると、排気ガスがフィルタ１４を通過する際の抵抗が大きくなり、排気系の圧力が上昇してしまい、ディーゼルエンジン５０の本来の性能が得られなくなる。   As described above, the exhaust gas discharged from the diesel engine 50 contains particulate matter, and the particulate matter is collected by the filter 14 and deposited on the filter 14. When the amount of particulate matter deposited on the filter 14 increases, the resistance when the exhaust gas passes through the filter 14 increases, the pressure of the exhaust system increases, and the original performance of the diesel engine 50 cannot be obtained. .

そこで、コントローラ１８は、フィルタ１４の両面間の圧力差の単位時間当たりの上昇量ΔＰ／Δｔが所定の値αを超えた段階（ΔＰ／Δｔ＞α）で、電気信号線３４を介してモニタ２０に電気信号を送りモニタ２０に「強制再生」の文字を表示させた後、電気信号線３２を介して燃料噴射制御装置５２に指令を行い、燃料噴射装置５４を制御して、ディーゼルエンジン５０に対してポスト噴射を行う。ポスト噴射を行うことにより、ディーゼルエンジン５０の排気ガスの温度が上昇し、フィルタ１４に堆積した粒子状物質は燃焼除去されていく。   Therefore, the controller 18 monitors via the electrical signal line 34 when the increase amount ΔP / Δt per unit time of the pressure difference between both surfaces of the filter 14 exceeds a predetermined value α (ΔP / Δt> α). 20, an electric signal is sent to the monitor 20 to display “forced regeneration” on the monitor 20, and then a command is given to the fuel injection control device 52 via the electric signal line 32 to control the fuel injection device 54 to control the diesel engine 50. Post-injection is performed. By performing the post injection, the temperature of the exhaust gas of the diesel engine 50 rises, and the particulate matter deposited on the filter 14 is burned and removed.

本実施形態では、従来のようにフィルタ１４の両面間の圧力差に基づき強制再生のタイミングを判断するのではなく、フィルタ１４の両面間の圧力差の単位時間当たりの上昇量ΔＰ／Δｔに基づき強制再生のタイミングを判断し、ΔＰ／Δｔが所定の値αを超えた段階（ΔＰ／Δｔ＞α）でポスト噴射を行う。したがって、本実施形態では、軽作業時やアイドリング時等のエンジン負荷の小さいときにおいても、フィルタ１４への粒子状物質の堆積量が過大となる前の段階でポスト噴射を行って強制再生を行うこととなるので、強制再生の時間が長時間にわたることはなくなり、トータルのポスト噴射の回数は従来よりも減少する。これにより、燃料の余計な消費およびエンジンオイルの早期劣化といった強制再生を行うことによる問題を低減させることができる。   In the present embodiment, the forced regeneration timing is not determined based on the pressure difference between both surfaces of the filter 14 as in the prior art, but based on the increase amount ΔP / Δt per unit time of the pressure difference between both surfaces of the filter 14. The forced regeneration timing is determined, and post injection is performed when ΔP / Δt exceeds a predetermined value α (ΔP / Δt> α). Therefore, in this embodiment, even when the engine load is small, such as during light work or idling, post-injection is performed at a stage before the amount of particulate matter deposited on the filter 14 becomes excessive, and forced regeneration is performed. Therefore, the time for forced regeneration does not take a long time, and the total number of post injections is reduced as compared with the conventional technique. As a result, problems due to forced regeneration such as excessive consumption of fuel and early deterioration of engine oil can be reduced.

また、フィルタ１４への粒子状物質の堆積量が過大となる前の段階で強制再生を行うので、ディーゼルエンジン５０による作業が軽作業であったり、ディーゼルエンジン５０がアイドリング状態であって、ディーゼルエンジン５０に加わる負荷が小さく、ポスト噴射を行っても排気ガス温度が十分に上昇しにくい場合であっても、フィルタ１４に堆積した粒子状物質を十分に燃焼除去し切ることができる。このため、ディーゼルエンジン５０による作業が軽作業であっても、その作業を中断して高負荷運転をして強制再生を行う必要はない。また、軽作業や未操作時間が長い作業のように粒子状物質がフィルタ１４に堆積しやすい作業であっても、ΔＰ／Δｔ＞αとなった際に強制再生が行われるので、粒子状物質がフィルタ１４に過大に堆積する前に強制再生が行われ、フィルタ１４に堆積した粒子状物質を燃焼除去し切ることができ、別途強制再生を行うことが必要となることは少なくなる。   In addition, since forced regeneration is performed before the amount of particulate matter deposited on the filter 14 becomes excessive, the operation by the diesel engine 50 is light work, or the diesel engine 50 is in an idling state, and the diesel engine Even when the load applied to 50 is small and the exhaust gas temperature does not rise sufficiently even after post injection, the particulate matter deposited on the filter 14 can be sufficiently burned and removed. For this reason, even if the work by the diesel engine 50 is a light work, it is not necessary to perform the forced regeneration by interrupting the work and performing a high-load operation. Even if the particulate matter is likely to accumulate on the filter 14 such as a light work or a long operation time, forced regeneration is performed when ΔP / Δt> α. Is forcibly regenerated before it is excessively deposited on the filter 14, and particulate matter deposited on the filter 14 can be burned and removed, so that it is less necessary to perform forced regeneration separately.

更に、単に圧力差の閾値を低める手法と比べて、エンジン負荷が大きいときに過度に強制再生が行われてしまうという不具合が発生することも低減することができる。   Furthermore, it is possible to reduce the occurrence of a problem that forced regeneration is excessively performed when the engine load is large, as compared with a method of simply lowering the pressure difference threshold.

次に、本発明の第２実施形態に係るディーゼルエンジンの排気ガス浄化システム９０について説明する。図３は、第２実施形態に係る排気ガス浄化システム９０の構成を示す図である。第２実施形態に係る排気ガス浄化システム９０において、第１実施形態に係る排気ガス浄化システム１０と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明は省略する。   Next, an exhaust gas purification system 90 for a diesel engine according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an exhaust gas purification system 90 according to the second embodiment. In the exhaust gas purification system 90 according to the second embodiment, the same components as those in the exhaust gas purification system 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

第２実施形態に係る排気ガス浄化システム９０では、リモコンレバー装置６０の操作レバー６０Ａが中立位置になったかどうかを判断する中立位置判断部１８Ｃがコントローラ１８に設けられており、ΔＰ／Δｔ＞αとなった後、まず中立位置判断部１８Ｃが、リモコンレバー装置６０が電気信号線３６を介して送られてくる電気信号に基づき、操作レバー６０Ａが中立位置になったかどうかを判断する。中立位置判断部１８Ｃが操作レバー６０Ａが中立位置になったと判断すると、コントローラ１８は電気信号線３４を介してモニタ２０に電気信号を送りモニタ２０に「強制再生」の文字を表示させる。その後、ポスト噴射を行う指示をコントローラ１８が燃料噴射制御装置５２に送るようにシステムが構成されている。   In the exhaust gas purification system 90 according to the second embodiment, the controller 18 is provided with a neutral position determination unit 18C that determines whether or not the operation lever 60A of the remote control lever device 60 is in the neutral position, and ΔP / Δt> α After that, the neutral position determination unit 18C first determines whether or not the operation lever 60A is in the neutral position based on the electric signal sent from the remote control lever device 60 via the electric signal line 36. When the neutral position determining unit 18C determines that the operation lever 60A is in the neutral position, the controller 18 sends an electric signal to the monitor 20 via the electric signal line 34 to display the character “forced regeneration” on the monitor 20. Thereafter, the system is configured so that the controller 18 sends an instruction to perform post injection to the fuel injection control device 52.

第２実施形態ではこのように構成されているので、油圧作業機械７０を用いた作業が一旦中断されて操作レバー６０Ａが中立位置となった段階で、ポスト噴射を伴う強制再生が開始される。操作レバー６０Ａが中立位置にあるときは油圧アクチュエータ８２、８４、８６による作業がなされていない。このため、第２実施形態では、油圧アクチュエータ８２、８４、８６による作業中にポスト噴射を伴う強制再生が開始されることがなく、且つ、モニタ２０に「強制再生」の文字が表示されてから強制再生が開始されるので、オペレータの予期せぬときに強制再生が開始されることがない。   Since the second embodiment is configured as described above, forced regeneration with post-injection is started when the operation using the hydraulic working machine 70 is temporarily interrupted and the operation lever 60A reaches the neutral position. When the operation lever 60A is in the neutral position, the operation by the hydraulic actuators 82, 84, 86 is not performed. For this reason, in the second embodiment, forced regeneration with post-injection is not started during work by the hydraulic actuators 82, 84, and 86, and the word “forced regeneration” is displayed on the monitor 20. Since the forced regeneration is started, the forced regeneration is not started when the operator does not expect it.

以上、本発明に係る第１および第２実施形態について説明したが、どちらの実施形態においても、モニタ２０に「強制再生」の文字が表示されて強制再生が開始された状態において、油圧アクチュエータ８２、８４、８６による作業を行うことができるように構成されている。モニタ２０に「強制再生」の文字が表示されている場合、オペレータは強制再生がなされていることを認識した上で油圧アクチュエータ８２、８４、８６による作業を行うので、強制再生がなされていても円滑に作業を進めやすい。   As described above, the first and second embodiments according to the present invention have been described. In either embodiment, the hydraulic actuator 82 is displayed in a state where the character “forced regeneration” is displayed on the monitor 20 and the forced regeneration is started. , 84 and 86 can be performed. When the character “forced regeneration” is displayed on the monitor 20, the operator recognizes that the forced regeneration is being performed and then performs the work by the hydraulic actuators 82, 84, and 86. Therefore, even if the forced regeneration is performed. It is easy to work smoothly.

また、どちらの実施形態においても、強制再生の手法はポスト噴射を伴うものに限定されず、ポスト噴射を伴わない強制再生であってもよい。   Further, in either embodiment, the forced regeneration method is not limited to the one that involves post injection, and may be forced regeneration that does not involve post injection.

また、どちらの実施形態においても、フィルタ１４の両面間の圧力差Ｐの単位時間当たりの上昇量が所定の値を超えたかどうかを圧力差上昇量判断部１８Ｂで判断して、強制再生開始の条件としているが、圧力差Ｐが所定の値を超えたかどうかを強制再生開始の条件として併用してもよい。   In both embodiments, the pressure difference increase amount determination unit 18B determines whether the increase amount per unit time of the pressure difference P between both surfaces of the filter 14 exceeds a predetermined value, and the forced regeneration start is started. Although it is a condition, whether or not the pressure difference P exceeds a predetermined value may be used as a condition for starting the forced regeneration.

また、どちらの実施形態においても、強制再生開始の条件が成立した場合に、そのことをオペレータに警告する警告手段を設けてもよい。さらに、該警告手段により警告を受けたオペレータが手動で強制再生を開始できるように、そのための手段（例えば強制再生開始ボタン）を設けてもよい。   In either embodiment, warning means may be provided to warn the operator when the forced regeneration start condition is satisfied. Furthermore, a means (for example, a forced regeneration start button) may be provided so that an operator who has received a warning by the warning means can manually start the forced regeneration.

例えば、ディーゼルエンジンが用いられた建設用の作業機械に好適に用いることができる。   For example, it can be suitably used for a construction work machine using a diesel engine.

１０、９０…排気ガス浄化システム
１２…排気通路
１４…フィルタ
１６…圧力センサ
１８…コントローラ
１８Ａ…圧力差算出部
１８Ｂ…圧力差上昇量判断部
１８Ｃ…中立位置判断部
２０…モニタ（表示手段）
３０、３２、３４、３６…電気信号線
５０…ディーゼルエンジン
５２…燃料噴射制御装置
５４…燃料噴射装置
６０…リモコンレバー装置
６０Ａ…操作レバー
７０…油圧作業機械
Ｐ…フィルタ１４の両面間の圧力差
ｔ…前回の強制再生からの累積作動時間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 90 ... Exhaust gas purification system 12 ... Exhaust passage 14 ... Filter 16 ... Pressure sensor 18 ... Controller 18A ... Pressure difference calculation part 18B ... Pressure difference raise amount judgment part 18C ... Neutral position judgment part 20 ... Monitor (display means)
30, 32, 34, 36 ... Electric signal line 50 ... Diesel engine 52 ... Fuel injection control device 54 ... Fuel injection device 60 ... Remote control lever device 60A ... Operation lever 70 ... Hydraulic work machine P ... Pressure difference between both surfaces of the filter 14 t: Cumulative operating time since the last forced regeneration

Claims (3)

ディーゼルエンジンの排気通路に設けられて該ディーゼルエンジンの排気ガス中の粒子状物質を捕集し、且つ、捕集した該粒子状物質を除去するための触媒を担持したフィルタを備えたディーゼルエンジンの排気ガス浄化システムにおいて、
前記フィルタの両面間の圧力差を検出するための圧力センサと、
該圧力センサを用いて検出された前記圧力差の単位時間当たりの上昇量が所定の値を超えたか否かを判断する圧力差上昇量判断手段と、を備え、
前記圧力差の単位時間当たりの上昇量が所定の値を超えたと判断された場合に強制再生を行うことを特徴とするディーゼルエンジンの排気ガス浄化システム。 A diesel engine having a filter provided in an exhaust passage of a diesel engine for collecting particulate matter in exhaust gas of the diesel engine and carrying a catalyst for removing the collected particulate matter. In the exhaust gas purification system,
A pressure sensor for detecting a pressure difference between both surfaces of the filter;
Pressure difference increase amount determination means for determining whether or not an increase amount per unit time of the pressure difference detected using the pressure sensor exceeds a predetermined value;
An exhaust gas purification system for a diesel engine that performs forced regeneration when it is determined that the amount of increase in the pressure difference per unit time exceeds a predetermined value. 請求項１において、
前記ディーゼルエンジンは油圧作業機械の油圧ポンプを駆動するエンジンであり、
更に、前記油圧作業機械の操作レバーが中立位置になったか否かを判断する中立位置判断手段を備え、
前記圧力センサを用いて検出された前記圧力差の単位時間当たりの上昇量が所定の値を超えたと判断された後、前記油圧作業機械の操作レバーが中立位置になったと判断された時点で、前記強制再生を開始することを特徴とするディーゼルエンジンの排気ガス浄化システム。 In claim 1,
The diesel engine is an engine that drives a hydraulic pump of a hydraulic work machine,
And a neutral position determining means for determining whether or not the operating lever of the hydraulic working machine is in a neutral position.
When it is determined that the increase amount per unit time of the pressure difference detected using the pressure sensor has exceeded a predetermined value, it is determined that the operating lever of the hydraulic working machine has reached a neutral position. An exhaust gas purification system for a diesel engine, wherein the forced regeneration is started. 請求項１または２において、
更に、強制再生を示す表示手段を備え、
該表示手段に強制再生に入ることを事前に表示した上で、前記強制再生を開始することを特徴とするディーゼルエンジンの排気ガス浄化システム。 In claim 1 or 2,
Furthermore, a display means for indicating forced regeneration is provided,
An exhaust gas purification system for a diesel engine, characterized in that the forced regeneration is started after displaying the entry into forced regeneration on the display means in advance.
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