JP2012137028A - Exhaust gas cleaning system of work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）を装備する作業機械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 work machine equipped with a diesel particulate filter (DPF).
従来、ディーゼルエンジンから排気管を通して排出される排気ガスにはＰＭ（パティキュレートマター：微粒子状物質）が含まれており、その微粒子状物質のパティキュレートの低減対策として、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を排気管の途中に装備することが行われている。 Conventionally, exhaust gas discharged from a diesel engine through an exhaust pipe contains PM (particulate matter: particulate matter), and DPF (diesel particulate filter) is used as a measure to reduce particulate matter in the particulate matter. Is installed in the middle of the exhaust pipe.
ところが、ＤＰＦでトラップしたＰＭをそのままフィルタ内に堆積させておくと、フィルタが目詰まりし、排気圧が上昇してエンジンに損傷を与えてしまう。これを防止する技術として、フィルタ内に設置した電熱線で加熱、燃焼除去する方式やバーナーを使って燃焼除去する方法が提案されている。 However, if the PM trapped by the DPF is deposited in the filter as it is, the filter is clogged, and the exhaust pressure rises to damage the engine. As a technique for preventing this, a method of heating and burning with a heating wire installed in a filter and a method of burning and removing using a burner have been proposed.
また、近年では、触媒を担持したフィルタで構成され、フィルタでトラップしたＰＭを排気ガスの熱により燃焼除去する連続再生方式のＤＰＦも提案されている。ところが、夜間工事においてエンジン回転数を下げて作業する場合やアイドリングでのスタンバイ等のエンジン負荷の低い状態、すなわち、排気温度が低い状態が続くと、触媒の活性化温度まで上がらずフィルタにＰＭが堆積してしまう。 In recent years, there has also been proposed a continuous regeneration type DPF that includes a filter carrying a catalyst and burns and removes PM trapped by the filter by the heat of exhaust gas. However, when the engine speed is reduced during night construction or when the engine load is low, such as idling standby, that is, when the exhaust gas temperature is low, PM does not rise to the catalyst activation temperature. It will accumulate.
これを防止するため、フィルタにＰＭが堆積した場合にコモンレールエンジンでのポスト噴射の技術（例えば、特許文献１に記載）や、また、油圧ユニットを装着した作業機械においては油圧ポンプから吐出する圧油をリリーフすることでエンジン負荷を上昇させ排気温度を意図的に上昇させて、ＰＭが堆積したフィルタを再生させる技術（例えば、特許文献２に記載）等が提案されている。 In order to prevent this, when PM accumulates on the filter, a post-injection technique in a common rail engine (for example, described in Patent Document 1), or in a work machine equipped with a hydraulic unit, pressure discharged from a hydraulic pump. A technique (for example, described in Patent Document 2) or the like for regenerating a filter on which PM has been accumulated by increasing the engine load and raising the exhaust temperature intentionally by relieving oil has been proposed.
ところが、特許文献１に記載の発明は、燃料を排気管内に噴射することで排気温度を上昇させてフィルタの再生を促進するが、エンジンの出力に関係のない燃料を消費してしまうため燃費の悪化を招くという点で不利であった。
However, the invention described in
また、特許文献２に記載の発明は、油圧ユニットのポンプから吐出する圧油をリリーフすることでエンジン負荷を上昇させ、フィルタの再生を促進する。ところが、リリーフで排出する油圧のエネルギーは他の仕事に使われず全て損失となってしまうため、機械の燃費を悪化させるとともに、油圧作動油の温度が上昇し油圧機器に損傷を与えるという点で不利であった。
Further, the invention described in
そこで、請求項１に記載の発明は、エンジンと、同エンジンによって駆動され、コントローラからの指令で斜板角度が変更可能な可変容量ポンプと、可変容量ポンプで駆動される油圧モータと、油圧モータで駆動される発電機と、エンジンの排気ガス中の有害物質を除去する排気ガス浄化装置と、を備えた作業機械の排気ガス浄化システムにおいて、前記排気ガス浄化装置には、排気ガスの温度を検出する温度センサと、排気ガス浄化装置の前後差圧を検出する差圧センサと、を配設し、前記コントローラは、前記温度センサと差圧センサとの検出値に基づいて、発電機の発電量を増加させるように制御することを特徴とする作業機械の排気ガス浄化システムである。
Accordingly, the invention described in
請求項２に記載の発明は、前記コントローラは、可変容量ポンプの吐出量を増大させることで、油圧モータの回転数を上昇させて、発電機の発電量を増加させるように制御することを特徴とする請求項１に記載の作業機械の排気ガス浄化システムである。
The invention according to
請求項３に記載の発明は、前記発電機により発電した電力を蓄電する蓄電装置と、蓄電装置の蓄電量を検出する蓄電量センサと、前記排気ガス浄化装置を加熱する電気ヒータと、を備え、前記コントローラは、蓄電量センサにより検出された蓄電装置の蓄電量が所定値未満の場合には、前記発電機により発電した電力を蓄電装置に蓄電し、蓄電装置の蓄電量が所定値以上である場合には、前記発電機により発電した電力を電気ヒータに通電して、電気ヒータにより排気ガス浄化装置を加熱させるように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の作業機械の排気ガス浄化システムである。
The invention according to claim 3 includes: a power storage device that stores power generated by the generator; a power storage amount sensor that detects a power storage amount of the power storage device; and an electric heater that heats the exhaust gas purification device. The controller stores the electric power generated by the generator in the power storage device when the power storage amount detected by the power storage amount sensor is less than a predetermined value, and the power storage amount of the power storage device exceeds a predetermined value. 3. The work according to
請求項４に記載の発明は、前記可変容量ポンプはパイロットポンプであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の作業機械の排気ガス浄化システムである。
The invention according to claim 4 is the exhaust gas purification system for a work machine according to any one of
（１）請求項１記載の本発明では、前記排気ガス浄化装置には、排気ガスの温度を検出する温度センサと、排気ガス浄化装置の前後差圧を検出する差圧センサと、を配設し、前記コントローラは、前記温度センサと差圧センサとの検出値に基づいて、発電機の発電量を増加させるように制御している。 (1) In the first aspect of the present invention, the exhaust gas purification device is provided with a temperature sensor that detects the temperature of the exhaust gas and a differential pressure sensor that detects a differential pressure across the exhaust gas purification device. The controller controls the power generation amount of the generator to be increased based on the detection values of the temperature sensor and the differential pressure sensor.
このように、コントローラが温度センサと差圧センサとの検出値に基づいて、発電機の発電量を増加させるように制御すると、発電機に油圧モータと可変容量ポンプを介して連動連結したエンジンの負荷が増大して、エンジンから排出される排気の温度が上昇する。この際、排気温度は、ＤＰＦにトラップしたＰＭを連続的に燃焼・除去可能な領域である自己再生領域（例えば、２５０℃）まで意図的に上昇させることができる。その結果、ＤＰＦの再生を促進させてＤＰＦの目詰まりを防止することができる。 In this way, when the controller controls to increase the power generation amount of the generator based on the detection values of the temperature sensor and the differential pressure sensor, the engine connected to the generator via the hydraulic motor and the variable displacement pump is linked. The load increases and the temperature of the exhaust discharged from the engine rises. At this time, the exhaust temperature can be intentionally raised to a self-regeneration region (for example, 250 ° C.), which is a region where PM trapped in the DPF can be continuously burned and removed. As a result, the regeneration of the DPF can be promoted and the clogging of the DPF can be prevented.
（２）請求項２記載の本発明では、コントローラは、可変容量ポンプの吐出量を増大させることで、油圧モータの回転数を上昇させて、発電機の発電量を増加させるように制御している。
(2) In the present invention described in
このように、コントローラが可変容量ポンプの吐出量を増大させることで、油圧モータの回転数を上昇させて、発電機の発電量を増加させるように制御することができる。その結果、エンジンの負荷が増大して、エンジンから排出される排気の温度が上昇する。この際、排気温度は、前記した自己再生領域（例えば、２５０℃）まで意図的にかつ堅実に上昇させることができて、ＤＰＦの目詰まりを防止することができる。 In this way, the controller can increase the power generation amount of the generator by increasing the number of revolutions of the hydraulic motor by increasing the discharge amount of the variable displacement pump. As a result, the engine load increases and the temperature of the exhaust gas discharged from the engine rises. At this time, the exhaust temperature can be intentionally and steadily increased to the above-described self-regeneration region (for example, 250 ° C.), and the clogging of the DPF can be prevented.
（３）請求項３記載の本発明では、コントローラは、蓄電装置の蓄電量が所定値未満の場合には、発電電力を蓄電装置に蓄電することで、他のフィルタ再生補助手段（ポスト噴射、排気管への燃料噴射、油圧システムの強制リリーフ）では損失として失われるはずのエネルギーを、蓄電した有効電力として利用することができる。 (3) In the present invention described in claim 3, when the amount of electricity stored in the power storage device is less than a predetermined value, the controller stores the generated power in the power storage device, so that other filter regeneration assisting means (post injection, The energy that should be lost in the fuel injection into the exhaust pipe and the forced relief of the hydraulic system can be used as the stored effective power.
また、蓄電装置の蓄電量が所定値以上である場合には、発電電力を電気ヒータに通電して、電気ヒータにより排気ガス浄化装置を加熱させるように制御することで、発電して得られた電気エネルギーをＤＰＦの加熱エネルギーとして有効利用することでフィルタの再生を促進することができる。 In addition, when the amount of electricity stored in the power storage device is greater than or equal to a predetermined value, the generated power was obtained by supplying power to the electric heater and controlling the exhaust gas purification device to be heated by the electric heater. The filter regeneration can be promoted by effectively using the electrical energy as the heating energy of the DPF.
（４）請求項４記載の本発明では、油圧システムのパイロットポンプ（補機用ポンプ）を可変容量ポンプとし、パイロットポンプから吐出する圧油により油圧モータを駆動するので、発電機を駆動する油圧モータに圧油を供給するための専用のポンプが必要なくなり、コンパクトかつ安価に構成することが可能である。 (4) In the present invention according to claim 4, since the pilot pump (auxiliary pump) of the hydraulic system is a variable displacement pump and the hydraulic motor is driven by the pressure oil discharged from the pilot pump, the hydraulic pressure for driving the generator A dedicated pump for supplying the pressure oil to the motor is not required, and the motor can be configured compactly and inexpensively.
本実施形態における作業機械は、建設機械、運搬車、農業機械等を例とするもので、機体にエンジンＥを搭載すると共に、コントローラ１１からの指令で斜板角度が変更可能な可変容量ポンプ１２，２０と、可変容量ポンプ１２，２０からの吐出で駆動される油圧モータ１３や油圧シリンダなどの油圧回路を搭載しており、エンジンＥから伝達された動力を油圧回路で油圧力に変換し、その油圧力で走行、旋回及び作業機の操作を行うようにしたものである。
The working machine in the present embodiment is a construction machine, a transport vehicle, an agricultural machine, or the like. The
作業機械は、エンジンＥの排気管の中途部に排気ガス中の有害物質を除去する排気ガス浄化装置１０を有する。排気ガスにはＰＭ（パティキュレートマター：微粒子状物質）が含まれており、その微粒子状物質のパティキュレートの低減対策として排気管３２の途中に排気ガス浄化装置１０を装備している。
The work machine has an exhaust
排気ガス浄化装置１０は、図１に示すように、円筒の筐体を有し、その筐体内には、排気ガスの流入口部３０と、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を酸化して二酸化炭素（ＣＯ２）と水にすると共に、一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して二酸化窒素（ＮＯ２）にする酸化触媒２１と、粒子状物質（ＰＭ）を捕集するＤＰＦ２２（ディーゼルパティキュレートフィルタ）と、排気ガスの流出口部３１とが直列に配設されている。
As shown in FIG. 1, the exhaust
酸化触媒２１は、図１に示すように、略円筒形状を有し、排気ガスの排出方向に、格子状（ハニカム状）の通路が形成されたモノリス担体を有する。このモノリス担体上には、白金やパラジウムなどの触媒金属が担持されている。この触媒金属により、排気ガス中のＣＯ、ＨＣを酸化するようにしている。
As shown in FIG. 1, the
ＤＰＦ２２は、コージェライトのようなセラミックからなる多孔質のハニカム構造を有しており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみを排出するようにしている。
The
そして、排気ガス浄化装置１０は、排気ガス中の煤を捕集し、排気ガスの黒煙を除去することで、無色透明にする機能を有する。すなわち、エンジンＥから排出された排気ガスを、排気ガス浄化装置１０に通すことにより、排気ガスに含まれるＰＭを、ＤＰＦ２２（スートフィルタ）でトラップして燃焼させることで濾過するようにしている。このように、排気ガス浄化装置１０は、ＤＰＦ２２内にＰＭを堆積させることで、エンジンＥの性能の劣化やエンジンＥの停止を防止するようにしている。
And the exhaust
ＤＰＦ２２は、ＰＭが多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積してしまうので、そのままでは目詰まりを起こして、排気背圧が上昇してエンジンＥに損傷を与えてしまう。そこで、本実施形態では排気ガスの熱により燃焼除去する連続再生方式のＤＰＦ２２となして、ＤＰＦ２２の目詰まりを防止するようにしている。
In the
ところが、エンジン回転数を下げて作業する場合や、アイドリングでのスタンバイ等のエンジン負荷の低い状態、すなわち、排気温度が低い状態が続くと、この状態では再生用の補助装置がないとＤＰＦ２２の再生ができなくなる。
However, when the engine speed is lowered, or when the engine load is low, such as in idling standby, that is, when the exhaust temperature is low, the regeneration of the
図２は、エンジン回転数とエンジン負荷（エンジントルク）との関係（トルクカーブ）を示すグラフである。図２に示すように、エンジン回転数の所定の範囲とトルクカーブとで囲まれた領域が形成されており、この領域は、自己再生できる領域と、補助装置を必要として自己再生できない領域に二分される。自己再生領域は、排気温度が高い（例えば、２５０度以上である）ために、再生用の補助装置がなくても再生可能な領域である。 FIG. 2 is a graph showing the relationship (torque curve) between the engine speed and the engine load (engine torque). As shown in FIG. 2, a region surrounded by a predetermined range of engine speed and a torque curve is formed. This region is divided into a region that can be self-regenerated and a region that cannot be self-regenerated by requiring an auxiliary device. Is done. The self-regeneration area is an area that can be regenerated without an auxiliary device for regeneration because the exhaust temperature is high (for example, 250 degrees or more).
これに対して、補助装置による再生領域は、再生用の補助装置がないと再生できない領域である。すなわち、この領域では、排気ガスの温度が低いために、酸化触媒２１の温度が低下して活性化することができず、ＰＭを酸化して燃焼することが困難となる。この領域では、エンジン回転数を下げて作業する場合やアイドリングでのスタンバイ等のエンジン負荷の低い状態が属する。
On the other hand, the reproduction area by the auxiliary device is an area that cannot be reproduced without the auxiliary device for reproduction. That is, in this region, since the temperature of the exhaust gas is low, the temperature of the
そこで、本実施形態では、ＤＰＦ２２に目詰まりが発生した場合には、この目詰まりを、温度センサ１５で検出した温度の結果と、流入口部３０及び流出口部３１の差圧センサ１６で検出した差圧と差圧閾値との比較結果により検出するようにしている。そして、可変容量ポンプ１２，２０の出力を増加させることで、コントローラ１１が発電機１４（ジェネレータ）の負荷を意図的に上昇させ、その結果としてエンジンＥの出力を増加させるようにしている。このように、エンジンＥの出力を増加させて排気温度を自己再生領域まで上昇させることで、フィルタの再生を促進させてフィルタの目詰まりを防止するようにしている。
Therefore, in the present embodiment, when clogging occurs in the
図１は、本実施形態における排気ガス浄化システムＡのＤＰＦ再生を行う構成を示している。具体的には、図１に示すように、エンジンＥと、同エンジンＥによって駆動され、コントローラ１１からの指令で斜板１２ａ，２０ａの傾斜角度が変更可能な可変容量ポンプ１２，２０と、可変容量ポンプ１２，２０からの吐出で駆動される油圧モータ１３と、油圧モータ１３で駆動される発電機１４と、エンジンＥの排気ガス中の有害物質を除去する排気ガス浄化装置１０と、を備えている。
FIG. 1 shows a configuration for performing DPF regeneration of the exhaust gas purification system A in the present embodiment. Specifically, as shown in FIG. 1, an engine E, variable displacement pumps 12 and 20 that are driven by the engine E and that can change the inclination angles of the
エンジンＥは、例えば、ディーゼルエンジンで構成される内燃機関であり、可変容量ポンプ１２，２０に出力軸３３を介して動力を伝達することで、その可変容量ポンプ１２，２０から圧油を吐出させる。
The engine E is an internal combustion engine composed of, for example, a diesel engine, and by transmitting power to the variable displacement pumps 12 and 20 via the
可変容量ポンプ１２，２０は、主機用のメインポンプ１２と、補機用のパイロットポンプ２０とを有する。メインポンプ１２は、エンジンＥの出力軸３３に連動連結されており、この出力軸３３を介してエンジンＥから動力を受けることにより駆動する。
The variable displacement pumps 12 and 20 include a
また、メインポンプ１２は、エンジンＥの出力軸３３に連動連結しており、コントローラ１１によって指令を受けたレギュレータ１２ｂが斜板１２ａの傾斜角度を変更することで、ポンプ吐出流量を変更するようにしている。つまり、メインポンプ１２の吐出流量はレギュレータ１２ｂを介してコントローラ１１により制御可能としている。そして、メインポンプ１２から吐出した圧油により、コントロールバルブ２８を介してブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダなどのアクチュエータを駆動する。
The
パイロットポンプ２０は、メインポンプ１２とともにエンジンＥの出力軸３３に直列的に連動連結している。パイロットポンプ２０は、圧油の吐出側にリモコン弁３４等の補機類と油圧モータ１３とを流体的に接続しており、コントローラ１１によって指令を受けたレギュレータ２０ｂが斜板２０ａの傾斜角度を変更することで、ポンプ吐出流量を変更するようにしている。つまり、パイロットポンプ２０の吐出流量はレギュレータ２０ｂを介してコントローラ１１により制御可能としている。
The pilot pump 20 is linked in series with the
特に、本実施形態では、パイロットポンプ２０の吐出側に油圧モータ１３を流体的に接続し、油圧モータ１３の出力軸に発電機１４を連動連結している。これにより、本実施形態では、エンジンＥにパイロットポンプ２０と油圧モータ１３とを介して発電機１４を連動連結しており、エンジンＥの回転数に関係なく、パイロットポンプ２０の吐出量制御とにより、発電機１４の出力の制御を可能としている。
In particular, in this embodiment, the
排気ガス浄化装置１０には、エンジンＥから排出された排気ガスの温度を検出する温度センサ１５と、排気ガス浄化装置１０の前後（上流側と下流側）の差圧を検出する差圧センサ１６とを配設している。
The exhaust
温度センサ１５は、排気ガス浄化装置１０の流入口部３０に取り付けており、流入口部３０の内部に検出部１５ａを配設して、検出部１５ａにより流入口部３０に流入する排気ガスの温度を測定する。検出部１５ａにより検出された温度の情報は、コントローラ１１に送信される。コントローラ１１は、測定された排気温度に基づいてＤＰＦ再生が必要であるか否かの判断をする。
The
差圧センサ１６は、ＤＰＦ２２の前後（上流側と下流側）の差圧を検出する。本実施形態では、差圧センサ１６は、排気ガス浄化装置１０の流入口部３０と流出口部３１とに検出部１６ａ，１６ｂをそれぞれ配設し、流入口部３０と流出口部３１との差圧を検出するようにしている。
The
そして、コントローラ１１は、差圧検出結果に基づいて、ＤＰＦ２２での前後でのＰＭの捕集率を換算して、その捕集率から目詰まりが発生しているか否かを判断する。すなわち、コントローラ１１は、差圧検出結果が予め設定した差圧閾値よりも大きい場合（例えば、差圧閾値が２〜８ｋＰａ以上の場合）には、ＰＭの捕集率が高く、目詰まりが発生していると判断する。また、コントローラ１１は、差圧検出結果が差圧閾値よりも小さい場合には捕集率が低く、目詰まりは発生していないと判断する。
Then, the
また、本実施形態では、図示しない回転センサをエンジンＥに配設しており、エンジン回転数に応じて差圧を検出するようにしている。これは、エンジン回転数（＝排ガス量）によって制御を開始する差圧センサ１６の差圧閾値が異なるからである。例えば、エンジンＥの回転数が１０００〜２０００ｍｉｎ−１の場合には、差圧センサ１６は差圧閾値２〜８ｋＰａとしている。
In the present embodiment, a rotation sensor (not shown) is disposed in the engine E so that the differential pressure is detected according to the engine speed. This is because the differential pressure threshold value of the
コントローラ１１は、作業機械のエンジンＥやレギュレータ１２ｂ，２０ｂなどの電子制御を行う部材であり、油圧回路を電子制御するプログラムが内蔵されたＣＰＵや可変容量ポンプ１２，２０の吐出に関するマップなどを記憶するＲＯＭ、その他の電子部品が搭載されている。
The
そして、本実施形態では、コントローラ１１は、差圧センサ１６で検出して得られた差圧閾値と前記温度センサ１５で検出した温度の結果に基づき、可変容量ポンプ１２の吐出量を増加させることにより、発電機１４の発電量を増加させるように制御している。そして、発電機１４の発電量を増加させることにより、エンジンＥの出力を増加させるようにしている。
In the present embodiment, the
差圧センサ１６は、ＤＰＦ２２の流入口部３０に配設した検出部１６ａと流出口部３１に配設した検出部１６ｂにより、流入口部３０の圧力と流出口部３１の圧力との差圧を検出する。そして、コントローラ１１は、その差圧と差圧閾値とを比較して、前記差圧閾値よりも大きいときには、目詰まりが生じていることを判断する。また、温度センサ１５は、排気管３２に流れる排気ガスの温度を検出する。
The
そして、コントローラ１１は、差圧センサ１６で検出して得られた差圧閾値と、前記温度センサ１５で検出した温度との結果に基づき、目詰まりが生じていると判断したときには、パイロットポンプ２０の出力を増加させる。
When the
すなわち、パイロットポンプ２０のポンプ吐出流量を増加させることにより、発電機１４の出力を増加させることで、エンジンＥの出力を増加させるようにしている。これにより、エンジンＥの負荷を意図的に上昇させ、排気温度を上昇させてＤＰＦ２２の自己再生を促進させてフィルタの目詰まりを防止する。
That is, the output of the engine E is increased by increasing the output of the
しかも、本実施形態では、パイロットポンプ２０の出力を増加させることにより、油圧モータ１３の出力を増加させることができて、発電機１４の発電電力を増加させることができる。その増加した発電電力はバッテリ１７への充電や、ＤＰＦ２２を加熱する電気ヒータ１９の加熱源として使用することができる。
Moreover, in the present embodiment, by increasing the output of the pilot pump 20, the output of the
次に、本実施形態における発電システムについて説明する。発電システムは、図１に示すように、発電機１４で発電した電力を蓄電するバッテリ１７（蓄電装置）と、バッテリ１７の蓄電状態を検出する蓄電量検出センサ１８と、排気ガス浄化装置１０を加熱する電気ヒータ１９と、を備えている。
Next, the power generation system in this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the power generation system includes a battery 17 (power storage device) that stores electric power generated by the
バッテリ１７は、油圧モータ１３の駆動によって、発電機１４で発電した発電電力を蓄電する。また、バッテリ１７は、エアコン２４を動かすエアコン用モータ２６や、冷却ファン２５を駆動する冷却用ファン２７の電源となる。
The
また、バッテリ１７の充電状態を検出する蓄電量検出センサ１８が配設されており、蓄電量検出センサ１８はバッテリ１７の蓄電量を検出するようにしている。コントローラ１１は、バッテリ１７の蓄電量を蓄電量検出センサ１８により検出して常に監視している。
In addition, a storage
本実施形態では、前記エンジンＥの出力の負荷を増大させるために、前記油圧モータ１３等の出力を増加させることにより、発電機１４で発電電力が発生してバッテリ１７に蓄電されるようにしている。
In the present embodiment, in order to increase the load of the output of the engine E, the output of the
そして、コントローラ１１は、発電機１４の発電電力をバッテリ１７に蓄電する蓄電量が所定値未満である場合には、バッテリ１７の蓄電量が所定量になるまでバッテリ１７に蓄電させるようにしている。
Then, when the amount of electricity stored in the
これに対して、バッテリ１７の蓄電量が所定値以上である場合には、発電電力で電気ヒータ１９に通電させることにより排気ガス浄化装置１０を加熱させるように制御している。すなわち、蓄電量検出センサ１８により検出したバッテリ１７の蓄電量が所定値以上である場合、コントローラ１１がヒータスイッチ２９を介して電気ヒータ１９を発熱させるように制御する。
On the other hand, when the amount of electricity stored in the
電気ヒータ１９を補助装置として機能させて、電気ヒータ１９により排気ガス浄化装置１０を加熱することで、排気ガスの温度を高めることができる。その結果、図２に示す補助装置による再生領域から自己再生領域にまで、排気ガスの温度を上昇させることができる。これにより、ＤＰＦ２２の自己再生を促進させて、ＰＭを燃焼させることができる。
By causing the
また、バッテリ１７の蓄電量が所定値以上の場合には、バッテリ１７に過度に充電されている発電電力を利用して、エアコン２４を動かすエアコン用モータ２６や、冷却ファン２５を駆動する冷却用ファン２７を駆動するようにしている。
Further, when the amount of electricity stored in the
このようにして、発電して得られた発電電力を、ＤＰＦ２２の加熱に使用することでＤＰＦの再生を促進すると共に、エアコン用モータ２６や冷却用ファン２７を駆動する電源として使用することができる。
In this way, the generated power obtained by power generation is used for heating the
次に、本実施形態における排気ガス浄化システムＡの制御方法について図３を参照して説明する。まず、図３のＳ１０１工程に示すように、エンジンの回転数を回転センサにて検出する。そして、図４に示すグラフの関係により、検出したエンジン回転数に応じて差圧センサの閾値を決定する（図３のＳ１０２工程）。 Next, a control method of the exhaust gas purification system A in the present embodiment will be described with reference to FIG. First, as shown in step S101 of FIG. 3, the rotational speed of the engine is detected by a rotation sensor. Then, the threshold value of the differential pressure sensor is determined according to the detected engine speed based on the relationship of the graph shown in FIG. 4 (step S102 in FIG. 3).
次に、図３のＳ１０３工程に示すように、差圧センサ１６により、排気ガス浄化装置１０の流入口部３０と流出口部３１との差圧を検出する。
Next, as shown in step S <b> 103 of FIG. 3, the
図３のＳ１０４工程に示すように、例えば、エンジンＥの回転数が１０００〜２０００ｍｉｎ−１の場合、差圧センサ１６により差圧がエンジン回転数に応じた差圧閾値２〜８ｋＰａ内にあるか否かを検出する。
As shown in step S104 of FIG. 3, for example, when the rotational speed of the engine E is 1000 to 2000 min −1 , is the differential pressure within the
検出した差圧が差圧閾値内であれば（Ｙｅｓである場合）、前記ＤＰＦ差圧検出工程（Ｓ１０３工程）を継続する。差圧が閾値を超えれば（Ｎｏである場合）、図３のＳ１０５工程に示すように、次のＤＰＦ２２の流入口部３０での排気ガスの温度を温度センサ１５により検出する。
If the detected differential pressure is within the differential pressure threshold (if Yes), the DPF differential pressure detection step (step S103) is continued. If the differential pressure exceeds the threshold value (if No), the temperature of the exhaust gas at the
この結果、図３のＳ１０６工程に示すように、排気ガスの温度が高い場合（Ｙｅｓである場合）には、前記ＤＰＦ差圧検出工程（Ｓ１０３工程）を行う。また、排気ガスの温度が低い場合（Ｎｏである場合）には、図３のＳ１０７工程に示すように、パイロットポンプ２０の斜板２０ａの角度を変更してポンプ吐出流量を増加させる。 As a result, as shown in step S106 of FIG. 3, when the exhaust gas temperature is high (Yes), the DPF differential pressure detection step (step S103) is performed. When the temperature of the exhaust gas is low (No), the pump discharge flow rate is increased by changing the angle of the swash plate 20a of the pilot pump 20, as shown in step S107 of FIG.
すなわち、発電機１４の出力を増加させることで、エンジンＥの出力を増加させるようにしている。これにより、エンジンＥから排気される排気ガスの温度を高めることができて、ＤＰＦ２２の自己再生を促進させることができる。
That is, the output of the engine E is increased by increasing the output of the
次に、図３のＳ１０８工程に示すように、コントローラ１１は、バッテリ１７の蓄電量を蓄電量検出センサ１８により検出する。そして、図３のＳ１０９工程に示すように、バッテリ蓄電量が閾値以上である場合（ＹＥＳである場合）には、図３のＳ１１１工程に示すように、電気ヒータ１９のヒータスイッチ２９をＯＮにする。これにより、排気装置内の排気ガスの温度を高めることができて、この場合もＤＰＦ２２の自己再生を促進させることができる。
Next, as shown in step S <b> 108 of FIG. 3, the
これに対して、バッテリ１７の蓄電量が閾値未満である場合（Ｎｏである場合）には、コントローラ１１は、図３のＳ１１０工程に示すように、パイロットポンプ２０を駆動させて、油圧モータ１３を駆動して、発電機１４の出力を増加させるようにする。
On the other hand, when the amount of power stored in the
以上の工程を経て、一連のＤＰＦ２２の再生制御を完成させる。すなわち、本実施形態における排気ガス浄化システムＡは、発電機１４の出力を増加させることで、コントローラ１１がエンジンＥの負荷を意図的に上昇させるように制御する。そうすることで、エンジンＥの排気温度を上昇させることができて、ＤＰＦ２２の自己再生を促進させることができる。その結果、ＤＰＦ２２のフィルタの目詰まりを防止することができる。
Through the above steps, a series of regeneration control of the
Ａ 排気ガス浄化システム
Ｅ エンジン
１０ 排気ガス浄化装置
１１ コントローラ
１２ 可変容量ポンプ
１３ 油圧モータ
１４ 発電機
１５ 温度センサ
１６ 差圧センサ
１７ バッテリ（蓄電装置）
１８ 蓄電量検出センサ
１９ 電気ヒータ
２０ パイロットポンプ
A exhaust gas purification
18 Storage
Claims (4)
同エンジンによって駆動され、コントローラからの指令で斜板角度が変更可能な可変容量ポンプと、
可変容量ポンプで駆動される油圧モータと、油圧モータで駆動される発電機と、
エンジンの排気ガス中の有害物質を除去する排気ガス浄化装置と、を備えた作業機械の排気ガス浄化システムにおいて、
前記排気ガス浄化装置には、排気ガスの温度を検出する温度センサと、排気ガス浄化装置の前後差圧を検出する差圧センサと、を配設し、
前記コントローラは、前記温度センサと差圧センサとの検出値に基づいて、発電機の発電量を増加させるように制御することを特徴とする作業機械の排気ガス浄化システム Engine,
A variable displacement pump driven by the engine and capable of changing the swash plate angle by a command from the controller;
A hydraulic motor driven by a variable displacement pump, a generator driven by a hydraulic motor,
In an exhaust gas purification system for a work machine, comprising an exhaust gas purification device that removes harmful substances in engine exhaust gas,
The exhaust gas purification device is provided with a temperature sensor that detects the temperature of the exhaust gas, and a differential pressure sensor that detects a differential pressure across the exhaust gas purification device,
The controller controls the exhaust gas purification system for a working machine to control the power generation amount of the generator to be increased based on detection values of the temperature sensor and the differential pressure sensor.
蓄電装置の蓄電量を検出する蓄電量センサと、
前記排気ガス浄化装置を加熱する電気ヒータと、を備え、
前記コントローラは、蓄電量センサにより検出された蓄電装置の蓄電量が所定値未満の場合には、前記発電機により発電した電力を蓄電装置に蓄電し、
蓄電装置の蓄電量が所定値以上である場合には、前記発電機により発電した電力を電気ヒータに通電して、電気ヒータにより排気ガス浄化装置を加熱させるように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の作業機械の排気ガス浄化システム。 A power storage device for storing electric power generated by the generator;
A storage amount sensor for detecting a storage amount of the storage device;
An electric heater for heating the exhaust gas purification device,
The controller stores the power generated by the generator in the power storage device when the power storage amount of the power storage device detected by the power storage amount sensor is less than a predetermined value.
When the amount of electricity stored in the power storage device is equal to or greater than a predetermined value, control is performed so that the electric power generated by the generator is supplied to the electric heater and the exhaust gas purification device is heated by the electric heater. The exhaust gas purification system for a work machine according to claim 1 or 2.
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|---|---|---|---|---|
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