專利名稱：工程機械的排氣凈化裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種配置在液壓挖掘機等工程機械上，具有除去發動機的排氣中所含有的微粒物(Particulate Matter :顆粒狀物質，下面稱為“PM”)的過濾器的工程機械的排
氣凈化裝置。
背景技術：
作為這種現有技術，有專利文獻I (日本特開2005-307878號公報)中所記載的內容。該現有技術具備在排氣下游捕獲發動機的排氣中所含有的PM的過濾器、排氣溫度檢測器、和檢測過濾器的排氣上游和下游之間的差壓的差壓檢測器。并且，具備控制器，該控制器具有運算排氣流量的運算部、和通過比較由差壓檢測器檢測的差壓和作為判定閾值的判定差壓來判定是否到達需要進行使過濾器捕獲到的PM燃燒的強制再生的時間的再生判定部。在具有這種構成的現有技術中，根據在排氣溫度檢測器中檢測的排氣溫度和排氣的基準溫度之間的關系，用控制器的再生判定部比較將差壓檢測器所檢測到的檢測差壓 ΛΡ換算成基準溫度下的值而得到的ΛΡ1和對應于由控制器的運算部運算的排氣流量的作為基準溫度下的閾值的判定差壓ΛΡ2之間的大小，如果ΛΡ1 > ΛΡ2，則判定為需要進行強制再生。強制再生是指向發動機的排氣中噴射燃料，利用由氧化催化劑進行的氧化反應使排氣溫度上升，將堆積在過濾器中的PM燃燒并除去，據此可以解除過濾器的篩眼堵塞。然而，就上述現有的排氣凈化裝置而言，如果是急劇的燃料噴射量變化或吸氣量變化少的卡車等車輛，則時時的排氣流量穩定，對于上述判定差壓ΛΡ2，能計算出適當的值。但是，作為本發明所面向的對象的液壓挖掘機等工程機械而言，負荷變化、旋轉變化等的車輛的急劇變化較多，其時時計算出的排氣流量也有較大變化。因而，可能發生不能計算出適當的判定差壓ΛΡ2的情況。因此，當將現有技術適用于工程機械時，如果使用判定差壓ΛΡ2在控制器的再生判定部進行判定后，則即使實際上在過濾器上沒有堆積那么多PM 的狀態下，也會判定為ΛΡ1> ΛΡ2，在沒必要的情況下可能會進行強制再生。這種無用的強制再生導致無益的燃料噴射，使每公升燃料行駛的公里數惡化。

發明內容
本發明鑒于上述現有技術中的實際情況而提出，其目的在于提供一種能實現排除了車身的急劇變化影響的強制再生的工程機械的排氣凈化裝置。為了達到該目的，本發明的工程機械的排氣凈化裝置，配置在具備作業裝置、安裝該作業裝置的車身主體、和設置在該車身主體上并驅動上述作業裝置的發動機的工程機械上，上述工程機械的排氣凈化裝置具備在排氣下游捕獲上述發動機的排出氣體中所含的微粒物的過濾器、檢測該過濾器的排氣上游和下游的差壓的差壓檢測器、和具有通過比較由該差壓檢測器檢測出的差壓和作為判定閾值的判定差壓來判定是否到達需要進行使由上述過濾器捕獲到的微粒物燃燒的強制再生的時間的再生判定部的控制器，上述工程機械的排氣凈化裝置的特征在于，上述控制器具有判定與上述發動機的運轉相關的狀態量是否發生了急劇變化的變化判定部，并構成為，在由該變化判定部判定為上述狀態量發生了急劇變化時，在認為上述狀態量的影響變少的預定時間的期間內進行將由上述再生判定部進行的判定變為無效的處理。本發明是著眼于在車身發生急劇變化時，與發動機的運轉相關的發動機轉速、燃料噴射量等的狀態量發生急劇變化而提出的。本發明在由控制器的變化判定部判定為與發動機的運轉相關的狀態量對應于車身的急劇變化而發生了急劇變化時，在認為狀態量的急劇變化的影響變少的預定時間的期間內，由控制器進行使由判定是否進行強制再生的判定再生部進行的判定變為無效的處理，即進行使再生判定部的判定功能停止的處理。上述的預定時間考慮到對應的工程機械上可能發生的負荷變化并根據實驗或根據經驗來設定。由此，本發明能夠實現排除車身的急劇變化的影響的強制再生。即，可以抑制實施不必要的強制再生。并且，本發明在上述發明中特征在于，上述控制器具有運算排氣流量的第一運算部、和基于由第一運算部運算出的排氣流量和在該控制器中預先設定的表示排氣流量和判定差壓的關系的圖來運算上述判定差壓的第二運算部。并且，本發明在上述發明中特征在于，設有控制供給到上述發動機的燃料噴射量的燃料控制部，并且上述控制部具有輸出控制上述燃料控制部的控制信號的燃料噴射量指示部，具備檢測供給到上述發動機的吸氣量并將檢測信號輸出到上述控制器的吸氣量檢測器、檢測吸氣溫度并將檢測信號輸出到上述控制器的吸氣溫度檢測器、和檢測上述發動機的排氣溫度并將檢測信號輸出到上述控制器的排氣溫度檢測器，上述控制器具有吸氣重量運算部和排氣重量運算部，上述吸氣重量運算部基于吸氣密度和由上述吸氣量檢測器檢測出的吸氣量來運算吸氣重量，上述吸氣密度是按照由上述吸氣溫度檢測器檢測出的吸氣溫度和在該控制器中預先設定的表示吸氣溫度和吸氣密度的關系的圖來求出的，上述排氣重量運算部基于由該吸氣重量運算部運算出的吸氣重量和由上述燃料噴射量指示部指示的燃料噴射量來運算排氣重量，上述控制器的上述第一運算部基于排氣密度和由上述排氣重量運算部運算出的排氣重量來進行運算排氣流量的處理，上述排氣密度是基于由上述排氣溫度檢測器檢測出的排氣溫度和在該控制器中預先設定的表示排氣溫度和排氣密度的關系的圖來求出的。并且，本發明在上述發明中特征在于，具備檢測上述發動機的轉速并將檢測信號輸出到上述控制器的發動機轉速檢測器，與上述發動機的運轉相關的狀態量是由上述發動機轉速檢測器檢測的發動機轉速、由上述燃料噴射量指示部指示的燃料噴射量、由上述吸氣量檢測器檢測的吸氣量、以及由上述控制器的上述第一運算部運算的排氣流量的至少一個。本發明在具有作業裝置的工程機械中，控制器具有判定與發動機的運轉相關的狀態量是否發生了急劇變化的變化判定部，并構成為當由該變化判定部判定為狀態量發生了急劇變化時，在認為狀態量的影響變少的預定時間的期間內進行將由再生判定部進行的判定變為無效的處理。根據該構成，能夠實現排除了車身的急劇變化的影響的強制再生。即， 抑制實施伴隨車身的急劇變化而容易發生的不必要的強制再生，防止無益的燃料的噴射，由此提高配置在排氣凈化裝置的作業機械中的每公升燃料行駛的公里數。


圖I是表示具有本發明的排氣凈化裝置的一個實施方式的作為工程機械的一個例子而列舉的液壓挖掘機的側面圖。圖2是表示圖I中示出的液壓挖掘機所具有的本實施方式的排氣凈化裝置的構成的圖。圖3是表示本實施方式所具有的控制器的主要部分構成的模塊圖。圖4是表示可由本實施方式得到的特性的圖。圖中I-行駛體(車身主體)，2-旋轉體(車身主體)，3-作業裝置，6-發動機室，10-發動機，12-渦輪增壓器的壓縮機，14-渦輪增壓器的渦輪，20-過濾器，21-差壓檢測器，22-控制器，22a-再生判定部，22b-變化判定部，22c-第一運算部，22d_第二運算部，22e-燃料噴射量指示部，22f-吸氣重量運算部，22g-排氣重量運算部，23-吸氣量檢測器，24-吸氣溫度檢測器，25-燃料控制部，26-發動機轉速檢測器，27-排氣溫度檢測器，28-燃料噴射裝置， A-負荷，N-發動機轉速，Λ P-檢測差壓，Λ Po-判定差壓，Λ N-實際轉速變化量，Λ NI-判定轉速變化量。
具體實施例方式下面，根據

本發明的工程機械的排氣凈化裝置的實施形態。如圖I所示，構成工程機械的液壓挖掘機具備行駛體I、和配置在該行駛體I上的旋轉體2。由這些行駛體I和旋轉體2構成車身主體。并且，該液壓挖掘機具備在上下方向能旋轉地安裝在旋轉體2上且具有起重臂、臂等的作業裝置3、設置在旋轉體2上的駕駛室 4、確保重量平衡的配重5、和配置在駕駛室4和配重5之間的發動機室6。并且，如圖2所示，該液壓挖掘機具備收納在發動機室6的發動機10、除去被吸入到發動機室6的空氣即吸入空氣中的塵埃的空氣過濾器11、壓縮由該空氣過濾器11凈化并由吸氣通道30引導的吸入空氣的渦輪增壓器的壓縮機12、將由該壓縮機12壓縮后的吸入空氣引導到發動機10的吸氣通道31、32、和配置在吸氣通道31和吸氣通道32之間并冷卻供給到發動機10的吸入空氣的內冷卻器13。并且，該液壓挖掘機具備引導發動機10的排出空氣的渦輪增壓器的渦輪14和排氣通道33、使發動機10的排出空氣的一部分回流而再次供給到發動機10的回流通道34、35、和配置在這些回流通道34和回流通道35之間并冷卻供給到發動機10的排出空氣的EGR(廢氣再循環)冷卻器15。如圖2所示，具有這種構成的本實施方式的排氣凈化裝置具備在排氣下游捕獲發動機10的排出空氣中所含的PM的過濾器20、和檢測該過濾器20的排氣上游和下游之間的差壓的差壓檢測器21。并且，本實施方式具備控制器22，該控制器22具有再生判定部22a， 再生判定部22a如圖3所示，比較由差壓檢測器21檢測的差壓即檢測差壓Λ P與作為判定閾值的判定差壓Λ Po來判定是否到達需要進行使由過濾器20捕獲到的PM燃燒的強制再生的時間。在用再生判定部22a判定為到達需要進行強制再生的時間時，如圖3所示，由控制器22向燃料噴射裝置28輸出控制信號，由該燃料噴射裝置28噴射預定量的燃料，以混入到發動機10的排出氣體中。如圖2所示，本實施方式具備檢測導入吸氣通道30的吸入氣體的量即吸氣量并將檢測信號輸出到控制器22的吸氣量檢測器23、檢測吸入氣體的溫度并將檢測信號輸出到控制器22的吸氣溫度檢測器24、和檢測導入排氣通道33的排出氣體的溫度并將檢測信號輸出到控制器22的排氣溫度檢測器27。并且，如圖3所示，本實施方式具備根據由控制器22中所含的燃料噴射量指示部 22e輸出的控制信號來控制供給到發動機10的燃料噴射量的燃料控制部25、和檢測發動機 10的轉速并將檢測信號輸出到控制器22的發動機轉速檢測器26。本實施方式如圖3所示，控制器22具有變化判定部22b，變化判定部22b判定與發動機10的運轉相關的狀態量，例如由發動機轉速檢測器26檢測的發動機轉速是否發生急劇變化，當由該變化判定部22b判定為發動機轉速發生了急劇變化時，在認為發動機轉速的急劇變化的影響變少的預定時間的期間內，對由上述再生判定部22a進行的判定進行無效處理。作為用于判定發動機轉速的急劇變化的閾值的判定轉速變化量ΛΝ1存儲在控制器22中。變化判定部22b比較判定轉速變化量Λ NI和基于發動機轉速檢測器26的檢測值而運算的實際轉速變化量ΛΝ，在ΛΝ> ΔΝ1時，判定為發動機轉速發生了急劇變化。并且，上述的預定時間是考慮到圖I中示出的液壓挖掘機中可能發生的負荷變化、旋轉變化等車身的變化并根據實驗或經驗而設定的。如圖3所示，控制器22具備運算排氣流量Vex的第一運算部22c、基于由該第一運算部22c運算出的排氣流量Vex和在控制器22中預先設定的表示多個排氣流量和多個判定差壓之間的關系的圖來運算判定差壓APo的第二運算部22d。并且，控制器22具備吸氣重量運算部22f，吸氣重量運算部22f基于吸氣密度f2、 和由吸氣量檢測器23檢測出的吸氣量Vin來運算吸氣重量Gin ( = f2 X Vin)，上述吸氣密度f2是按照由吸氣溫度檢測器24檢測出的吸氣溫度Tin、和在控制器22中預先設定的表示多個吸氣溫度和多個吸氣密度的關系的圖來求出的。并且，控制器22具備基于由吸氣重量運算部22f運算出的吸氣重量Gin和由上述燃料噴射量指示部22e指示的燃料噴射量q來運算排氣重量Gex (Gin+q)的排氣重量運算部 22g。上述控制器22的第一運算部22c進行如下處理基于排氣密度f3和由排氣重量運算部22g運算出的排氣重量Gex來運算排氣流量Vex ( = Gex/f3),其中，上述排氣密度 f3是根據由排氣溫度檢測器27檢測出的排氣溫度Tex和在控制器22中預先設定的表示多個排氣溫度和多個排氣密度的關系的圖來求出的。并且，上述再生判定部22a基于根據由第一運算部22c運算出的排氣流量Vex而由第二運算部22d運算出的判定差壓AP0和由差壓檢測器21檢測出的檢測差壓ΛΡ來判定是否到達上述的需要進行強制再生的時間。如此構成的本實施方式，如圖4的檢測范圍SI中示出的那樣，在負荷A比較穩定、 發動機轉速N保持一定的高速旋轉時，基于由發動機轉速檢測器26檢測的檢測值算出的實際轉速變化量ΛΝ為判定轉速變化量ΛΝ1以下，S卩ΛΝ< Λ NI，在控制器22的變化判定部 22b中判定為發動機轉速沒有發生急劇變化。因此，再生判定部22a照常起作用，進行是否到達需要進行使由過濾器20捕獲到的PM燃燒的強制再生的時間的判定，即比較檢測差壓Λ P和判定差壓Λ Po的判定。在該再生判定部22a中，如果判定為ΛΡ彡Λ Po，則判定為沒有到達需要進行強制再生的時間，不輸出使燃料噴射裝置28動作的控制信號。并且，在再生判定部22a中，如果判定為ΛΡ> ΛΡο，則判定為到達需要進行強制再生的時間，燃料噴射裝置28如上所述那樣實施將燃料混入到發動機10的排出氣體中的噴射。據此，利用氧化催化劑的作用，排出氣體的溫度上升，由過濾器20捕獲到的PM燃燒，消除過濾器20的篩眼堵塞。并且，在控制器22的變化判定部22b中，如圖4的檢測范圍S2中表示的那樣，當負荷A發生急劇變化、發動機轉速例如急劇下降時，基于轉速檢測器26的檢測值算出的實際轉速變化量Λ N會大于判定轉速變化量Λ NI，即成為ΛΝ> Λ NI，在控制器22中進行在預先設定并認為發動機轉速的急劇變化的影響變少的預定時間T內將再生判定部22a的判定處理變為無效的處理。根據如此構成的本實施方式，能夠進行排除發動機轉速N的急劇變化引起的影響，即旋轉體2、行駛體I的急劇變化引起的影響的強制再生。即，可抑制伴隨著旋轉體2、 行駛體I的急劇變化而容易發生的不必要的強制再生，能夠防止無益的燃料噴射。據此，可以提高具備排氣凈化裝置的液壓挖掘機中的每公升燃料行駛的公里數。在此，在上述實施方式中，雖然作為由控制器22的變化判定部22b判定的與發動機10的運轉相關的狀態量列舉了發動機轉速N，但該狀態量還可以是由控制器22的燃料噴射量指示部22e中指示的燃料噴射量q、由吸氣量檢測器23檢測的吸氣量Vin，或者是由第一運算部22c運算的排氣流量Vex等。并且，也可以由變化判定部22b判定這些狀態量中的多個狀態量。
權利要求
1.一種工程機械的排氣凈化裝置，配置在具備作業裝置、安裝該作業裝置的車身主體、 和設置在該車身主體上并驅動上述作業裝置的發動機的工程機械上，上述工程機械的排氣凈化裝置具備在排氣下游捕獲上述發動機的排出氣體中所含的微粒物的過濾器、檢測該過濾器的排氣上游和下游的差壓的差壓檢測器、和具有通過比較由該差壓檢測器檢測出的差壓和作為判定閾值的判定差壓來判定是否到達需要進行使由上述過濾器捕獲到的微粒物燃燒的強制再生的時間的再生判定部的控制器，上述工程機械的排氣凈化裝置的特征在于，上述控制器具有判定與上述發動機的運轉相關的狀態量是否發生了急劇變化的變化判定部，并構成為，在由該變化判定部判定為上述狀態量發生了急劇變化時，在認為上述狀態量的影響變少的預定時間的期間內進行將由上述再生判定部進行的判定變為無效的處理。
2.根據權利要求I所述的工程機械的排氣凈化裝置，其特征在于，上述控制器具有運算排氣流量的第一運算部、和基于由第一運算部運算出的排氣流量和在該控制器中預先設定的表示排氣流量和判定差壓的關系的圖來運算上述判定差壓的第二運算部。
3.根據權利要求2所述的工程機械的排氣凈化裝置，其特征在于，設有控制供給到上述發動機的燃料噴射量的燃料控制部，并且上述控制部具有輸出控制上述燃料控制部的控制信號的燃料噴射量指示部，具備檢測供給到上述發動機的吸氣量并將檢測信號輸出到上述控制器的吸氣量檢測器、檢測吸氣溫度并將檢測信號輸出到上述控制器的吸氣溫度檢測器、和檢測上述發動機的排氣溫度并將檢測信號輸出到上述控制器的排氣溫度檢測器，上述控制器具有吸氣重量運算部和排氣重量運算部，上述吸氣重量運算部基于吸氣密度和由上述吸氣量檢測器檢測出的吸氣量來運算吸氣重量，上述吸氣密度是按照由上述吸氣溫度檢測器檢測出的吸氣溫度和在該控制器中預先設定的表示吸氣溫度和吸氣密度的關系的圖來求出的，上述排氣重量運算部基于由該吸氣重量運算部運算出的吸氣重量和由上述燃料噴射量指示部指示的燃料噴射量來運算排氣重量，上述控制器的上述第一運算部基于排氣密度和由上述排氣重量運算部運算出的排氣重量來進行運算排氣流量的處理，上述排氣密度是基于由上述排氣溫度檢測器檢測出的排氣溫度和在該控制器中預先設定的表示排氣溫度和排氣密度的關系的圖來求出的。
4.根據權利要求3所述的工程機械的排氣凈化裝置，其特征在于，具備檢測上述發動機的轉速并將檢測信號輸出到上述控制器的發動機轉速檢測器， 與上述發動機的運轉相關的狀態量是由上述發動機轉速檢測器檢測的發動機轉速、由上述燃料噴射量指示部指示的燃料噴射量、由上述吸氣量檢測器檢測的吸氣量、以及由上述控制器的上述第一運算部運算的排氣流量的至少一個。
全文摘要
本發明提供能夠實現排除了車身的急劇變化的影響的強制再生的工程機械的排氣凈化裝置。本發明的工程機械的排氣凈化裝置具備捕獲發動機(10)的排出空氣中的PM的過濾器(20)、檢測該過濾器(20)的上游和下游的差壓的差壓檢測器(21)、具有判定是否到達需要進行強制再生的時間的再生判定部(22a)的控制器(22)，該控制器(22)具有判定與發動機(10)的運轉相關的狀態量例如發動機轉速N是否發生了急劇變化的變化判定部(22b)，構成為，當由該變化判定部(22b)判定為發動機轉速N發生了急劇變化時，在認為發動機轉速N的急劇變化的影響變少的預定時間T的期間內進行將再生判定部(22a)的判定變為無效的處理。
文檔編號F01N3/025GK102588054SQ20121000773
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月11日 優先權日2011年1月13日
發明者神谷象平, 荒井康 申請人:日立建機株式會社