JP2020008018A - エンジン作業機 - Google Patents
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Abstract
Description
また、エンジン運転中、吸気絞弁を絞ると、吸気量が不足し、エンジンの出力低下や不完全燃焼が起こり、エンジン性能が低下することがある。
このエンジン作業機はエンジン発電機に適用することが望ましい。
エンジン運転中、ダミー負荷を含まない作業負荷が低くなっても、ダミー負荷の投入により、排気触媒の入口の排気温度が所定の設定値を越える値に維持され、HCは、排気触媒の入口や表面で固着する前に触媒燃焼や蒸発によって消失し、排気触媒の入口でのHCの残留による排気触媒の機能不全を抑制することができる。
また、排気触媒の入口の排気温度を上昇させるに当たり、エンジン運転中、吸気絞弁の絞りを不要とし、或いは絞り量を低減することができ、吸気量不足によるエンジンの出力低下や不完全燃焼が抑制され、エンジン性能の低下を抑制することができる。
図1に示すように、エンジン(E)は、シリンダブロック(11)と、シリンダブロック(11)の上部に組み付けられたシリンダヘッド(12)と、シリンダブロック(11)の後部に設けられたフライホイール(13)と、シリンダブロック(11)の前部に設けられたエンジン冷却ファン(14)と、シリンダヘッド(12)の横一側に配置された吸気マニホルド(図示せず)と、シリンダヘッド(12)の横他側に配置された排気マニホルド(16)と、排気マニホルド(16)に接続された過給機(17)と、過給機(17)の排気下流側に設けられた排気処理ケース(18)と、燃料供給装置(19a)と、電子制御装置(20)を備えている。
フライホイール(13)には作業負荷装置(6)が接続されている。
作業負荷装置(6)には、発電機(6a)や油圧装置や溶接機を用いることができるが、この実施形態では発電機(6a)が用いられている。
図1に示すように、吸気装置は、過給機(17)のコンプレッサ(17a)と、コンプレッサ(17a)の吸気上流側に配置されたエアクリーナ(21)と、エアクリーナ(21)とコンプレッサ(17a)の間に配置されたエアフローセンサ(22)と、コンプレッサ(17a)の吸気下流側に配置されたインタークーラ(23)と、インタークーラ(23)の吸気下流側に配置された吸気絞弁(24)と、吸気絞弁(24)の吸気下流側に配置された吸気マニホルド(図示せず)を備えている。
エアフローセンサ(22)と、吸気絞弁(24)の電動アクチュエータ(24a)は、電子制御装置(20)に電気的に接続されている。
電子制御装置(20)にはエンジンECUが用いられている。ECUは電子制御ユニットの略称であり、マイコンである。
図1に示すように、燃料供給装置(19a)は、コモンレール式で、各気筒に差し込まれた複数の燃料インジェクタ(25)と、蓄圧した燃料を複数の燃料インジェクタ(25)に分配するコモンレール(26)と、コモンレール(26)に燃料を圧送する燃料サプライポンプ(27)と、燃料タンク(28)を備えている。
燃料サプライポンプ(27)と、燃料インジェクタ(25)の電磁弁(25a)は、電子制御装置(20)に電気的に接続されている。電子制御装置(20)には、目標回転数センサ(29)と、クランク軸センサ(30)と、気筒判別センサ(31)が電気的に接続されている。目標回転数センサ(29)では、エンジンの目標回転数が検出され、クランク軸センサ(30)では、エンジンの実回転数とクランク角度が検出される。気筒判別センサ(31)では、各気筒の燃焼行程が検出される。
また、アクセルセンサや車両ECUからのCAN通信等を介しての信号等により、エンジン回転数を可変調節するものであってもよいことはもちろんである。
気筒判別センサ(31)は、動弁カム軸(図示せず)に取り付けられた気筒判別ディスク(31a)の突起の通過を検出する。気筒判別ディスク(31a)は、周縁に1個の突起を備え、この突起の通過に基づいて、電子制御装置(20)で4サイクルの燃焼行程が判別される。
クランク軸センサ(30)と気筒判別センサ(31)には、電磁ピックアップセンサが用いられている。
図1に示すように、排気装置は、排気マニホルド(16)と、排気マニホルド(16)の排気下流側に設けられた過給機(17)の排気タービン(17b)と、排気タービン(17b)の排気下流側に設けられた排気処理装置(33)を備えている。排気マニホルド(16)から排気処理装置(33)に至る一連の経路が排気経路(1)となる。
排気処理装置(33)は、過給機(17)の排気タービン(17b)の排気下流側に設けられた排気処理ケース(18)と、排気処理ケース(18)内の排気上流側に配置されたDOC(35)と、排気処理ケース(18)内の排気下流側に配置されたDPF(2)を備えている。
DOCは、ディーゼル酸化触媒の略称であり、エンジン排気中のCO(一酸化炭素)及び、NO(一酸化窒素)を酸化する。DOC(35)には、内部に軸長方向に沿う多数のセル(図示せず)が貫通状に並設されたフロースルー式のセラミックハニカムが用いられ、セル内には白金やパラジウムのロジウム等の酸化触媒成分が担持されている。
DPF(2)の再生装置(R)は、DPF(2)に堆積するPMの堆積量を推定するPM堆積量推定装置(4)と、排気昇温装置(19)と、電子制御装置(20)を備え、DPF(2)のPM堆積量が所定の再生開始値に至ったことに基づいて、電子制御装置(20)がDPF(2)の再生処理を行うように構成され、DPF(2)の再生処理では、排気昇温装置(19)で排気(39)が昇温されて、DPF(2)に堆積したPMが焼却されるよう構成されている。
排気昇温装置(19)は、吸気絞弁(24)と、燃料供給装置(19a)と、DOC(35)と、DOC(35)の排気入口側の排気温度を検出するDOC入口側の排気温度センサ(37)と、DPF(2)の排気出口側の排気温度を検出するDPF出口側の排気温度センサ(36)と、DPF(2)の排気入口側の排気温度を検出するDPF入口側の排気温度センサ(38)を備えている。
上記各センサ(36)(37)(38)はいずれも電子制御装置(20)に電気的に接続されている。
排気温度が低く、DOC(35)の入口側排気温度がDOC(35)の活性化温度に達していない場合には、電子制御装置(20)の制御により、吸気絞弁(24)が絞られ、排気温度の上昇が図られる。
差圧センサ(3)で検出された差圧が再生必要値に至った時点で、DOC(35)の入口側排気温度がDOC(35)の活性化温度に達しており、その時点でポスト噴射が開始される場合には、ポスト噴射の開始時点が、DPFの再生処理の開始時点となる。
差圧センサ(3)で検出された差圧が再生必要値に至った時点では、DOC(35)の入口側排気温度がDOC(35)の活性化温度に達しておらず、吸気絞弁(24)が絞られる場合には、吸気絞弁(24)の絞り開始時点が、DPFの再生処理の開始時点となる。この場合、DOC(35)の入口側排気温度がDOC(35)の活性化温度に達し、ポスト噴射が開始される時点をDPFの再生処理の開始時点と定義してもよい。
図2に示すように、このエンジン作業機は、エンジン(E)へのダミー負荷の投入中、ダミー負荷と作業負荷を含むエンジンの総負荷の上昇により、燃料供給装置(19a)の燃料供給量が所定のダミー負荷解除判定値に至った場合には、電子制御装置(20)による負荷切替装置(7)の切り替えで、ダミー負荷の投入が解除され、ダミー負荷を含まないエンジンへの作業負荷の投入中、作業負荷の下降により、燃料供給装置(19a)の燃料供給量が所定のダミー負荷再投入判定値に至った場合には、電子制御装置(20)による負荷切替装置(7)の切り替えで、ダミー負荷が再投入され、エンジン運転中、燃料供給量が所定の設定値を越える値に維持されることにより、排気触媒(34)の入口の排気温度が所定の設定値を越える値に維持されるように構成されている。
また、排気触媒(34)の入口の排気温度を上昇させるに当たり、エンジン運転中、吸気絞弁(24)の絞りを不要とし、或いは絞り量を低減することができ、吸気量不足によるエンジンの出力低下や不完全燃焼が抑制され、エンジン性能の低下を抑制することができる。
HCは、炭化水素の略称であり、PMやSOF分をいう。PMは粒子状物質の略称、SOF分は可溶有機分の略称であり、未燃燃料や潤滑油からなる。
電気装置(8)には、照明機器や空調機器等がある。
エンジン(E)の始動直後、エンジン冷却水の水温(エンジンオイルの油温であってもよい)が所定の値に至ったら、図2または図3に示すように、ダミー負荷の初期投入により、燃料供給装置(19a)の燃料供給量は初期投入値に設定され、ダミー負荷と作業負荷を含むエンジンの総負荷投入中、作業負荷の上昇により、燃料供給装置(19a)の燃料供給量が所定のダミー負荷解除判定値に至った場合には、電子制御装置(20)による負荷切替装置(7)の切り替えで、ダミー負荷の投入が解除され、燃料供給量は所定の下降値まで低下する。
次に、ダミー負荷を含まないエンジンへの作業負荷の投入中、作業負荷の下降により、燃料供給装置(19a)の燃料供給量が所定のダミー負荷再投入判定値に至った場合には、電子制御装置(20)による負荷切替装置(7)の切り替えで、ダミー負荷が再投入され、燃料供給量は所定の上昇値まで上昇する。
エンジン運転中、燃料供給量が所定の下限設定値を越える値に維持されることにより、排気触媒(34)の入口の排気温度が所定の設定値を越える値に維持される。
ダミー負荷の初期投入値と再投入判定値は、下限設定値を越える値に設定され、エンジン運転中、燃料供給量が所定の下限設定値を越える値に維持されるようになっている。
燃料供給量の下限設定値は、DOCの入口排気温度がDOCの活性化温度(例えば、200〜250°C)を越え、DOCの入口や表面に付着するHCが触媒燃焼や蒸発によって消失する値に設定されている。
図4に示すように、ステップ(S1)でエンジンが始動されると、ステップ(S3)で、エンジン冷却水の水温(エンジンオイルの油温であってもよい)が所定のダミー負荷投入判定値に至った場合には、ステップ(S3)でダミー負荷が投入され、ステップ(S4)で総負荷がダミー負荷解除判定値に至ったか否かが判定される。ステップ(S4)の判定は、肯定されるまで繰り返され、判定が肯定された場合には、ステップ(S5)でダミー負荷が解除され、ステップ(S6)で作業負荷がダミー負荷再投入判定値に至ったか否かが判定される。ステップ(S6)の判定は、肯定されるまで繰り返され、判定が肯定された場合には、ステップ(S3)でダミー負荷が再投入される。
図5に示すように、ステップ(S11)でDPF(2)に堆積するPMの堆積推定値が再生必要値に至ったか否かが判定される。ステップ(S11)での判定は肯定されるまで繰り返され、判定が肯定されると、ステップ(S12)でDOC(35)が活性化温度に至っているか否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(S13)でDPF(2)の再生が開始され、ステップ(S14)でDPF(2)の再生終了条件が満たされたか否かが判定され、判定が肯定された場合には、処理は終了し、判定が否定された場合には、ステップ(S12)に戻る。
尚、DPF(2)の再生途中で、DPF出口側排気温度が異常高温(例えば700°C前後)に至った場合には、DPF(2)の熱損傷を避けるため、ポスト噴射は中止される。
ダミー負荷の投入により、通常は、エンジン運転中、DOC(35)の入口側排気温度はDOC(35)の活性化温度を越えているが、外気温度が極端に低い寒冷時や始動初期等、ダミー負荷の投入にも拘わらず、DOC(35)の入口側排気温度がDOC(35)の活性化温度に達しない場合には、ステップ(S15)で吸気絞弁(24)による吸気絞りが行われる。但し、ダミー負荷の投入によりDOC(35)の入口側排気温度は、ダミー負荷のない場合よりも高く設定されるため、吸気絞弁(24)の絞り量は低減される。
Claims (2)
- エンジン(E)と、エンジン(E)の排気経路(1)に配置された排気触媒(34)と、エンジン負荷の増減に応じて燃焼室への燃料供給量が増減調節される燃料供給装置(19a)と、ダミー負荷装置(5)と、作業負荷装置(6)と、エンジン(E)へのダミー負荷の投入と解除を切り替える負荷切替装置(7)と、負荷切替装置(7)の切り替えを制御する電子制御装置(20)を備え、
エンジン(E)へのダミー負荷の投入中、ダミー負荷と作業負荷を含むエンジンの総負荷の上昇により、燃料供給装置(19a)の燃料供給量が所定のダミー負荷解除判定値に至った場合には、電子制御装置(20)による負荷切替装置(7)の切り替えで、ダミー負荷の投入が解除され、ダミー負荷を含まないエンジンへの作業負荷の投入中、作業負荷の下降により、燃料供給装置(19a)の燃料供給量が所定のダミー負荷再投入判定値に至った場合には、電子制御装置(20)による負荷切替装置(7)の切り替えで、ダミー負荷が再投入され、エンジン運転中、燃料供給量が所定の設定値を越える値に維持されることにより、排気触媒(34)の入口の排気温度が所定の設定値を越える値に維持されるように構成されている、ことを特徴とするエンジン作業機。 - 請求項1に記載されたエンジン作業機において、
作業負荷装置(6)が発電機(6a)であり、発電機(6a)の出力部(6b)は、電気装置(8)への出力回路(6c)と、ダミー電気抵抗器(5a)を備えた前記ダミー負荷装置(5)と、出力回路(6c)とダミー電気抵抗器(5a)への出力を切り替える前記負荷切替装置(7)を備え、この負荷切替装置(7)は、発電機(6a)の出力をダミー電気抵抗器(5a)と電気装置(8)の両方に出力する総負荷投入位置(7a)と、発電機(6a)の出力をダミー電気抵抗器(5a)に出力することなく電気装置(8)に出力する作業負荷投入位置(7b)を備えている、ことを特徴とするエンジン作業機。
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