工程機械的制作方法
【專利摘要】在發(fā)動機(10)、廢氣凈化裝置(20)、再生裝置(24)上設(shè)置用于檢測這些構(gòu)件的工作狀態(tài)的檢測器，例如，旋轉(zhuǎn)傳感器(28)、冷卻水溫度傳感器(29)、吸氣溫度傳感器(30)、排氣溫度傳感器(31、32、33、34)、壓力傳感器(35、36)、開度傳感器(37、38、39)。在其中的壓力傳感器(35、36)以外的傳感器(28～34、37～39)發(fā)生了故障時，在根據(jù)壓力傳感器(35、36)的檢測值能夠判定為在粒子狀物質(zhì)除去過濾器(23)上未過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)期間，進(jìn)行限制發(fā)動機(10)的轉(zhuǎn)速的輕度的運轉(zhuǎn)限制。另一方面，在粒子狀物質(zhì)除去過濾器(23)上過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)時，或者，在壓力傳感器(35、36)發(fā)生了故障時，進(jìn)行伴隨發(fā)動機(10)的燃料噴射量限制的重度的運轉(zhuǎn)限制。
【專利說明】工程機械
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具備廢氣凈化裝置的工程機械，該廢氣凈化裝置適合用于例如從柴油發(fā)動機等的廢氣中除去有害物質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002]一般地，液壓挖掘機、液壓起重機等工程機械包括:能夠自行的下部行駛體；以能夠回轉(zhuǎn)的方式搭載在該下部行駛體上的上部回轉(zhuǎn)體；以及以能夠仰俯動作的方式設(shè)置在該上部回轉(zhuǎn)體的前側(cè)的作業(yè)裝置。上部回轉(zhuǎn)體在回轉(zhuǎn)框架的后部搭載用于驅(qū)動液壓泵的發(fā)動機，在回轉(zhuǎn)框架的前側(cè)搭載駕駛室、燃料箱、工作油箱等。
[0003]在此，工程機械的作為原動機的發(fā)動機一般使用柴油發(fā)動機。在從這種柴油發(fā)動機排出的廢氣中有時含有例如粒子狀物質(zhì)(PM:Particulate Matter)、氮氧化物(NOx)等有害物質(zhì)。因此，在工程機械上，在形成發(fā)動機的廢氣通路的排氣管設(shè)有凈化廢氣的廢氣凈化
>J-U ρ?α裝直。
[0004]廢氣凈化裝置構(gòu)成為包含:對廢氣中所含的一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔?HC)等進(jìn)行氧化除去的氧化催化劑(例如Diesel Oxidat1n Catalyst,也簡稱為DOC);以及配置在該氧化催化劑的下游側(cè)且對廢氣中的粒子狀物質(zhì)進(jìn)行捕集除去的粒子狀物質(zhì)除去過濾器(例如，Diesel Particulate Filter,也簡稱為DPF)(專利文獻(xiàn)I)。
[0005]然而，粒子狀物質(zhì)除去過濾器伴隨著捕集粒子狀物質(zhì)而在該過濾器上堆積粒子狀物質(zhì)，由此過濾器被篩眼堵塞。因此，在將粒子狀物質(zhì)捕集了一定量的階段，需要從過濾器除去粒子狀物質(zhì)，使過濾器再生。該過濾器的再生能夠通過進(jìn)行例如稱為后噴射的再生處理用的燃料噴射而使廢氣的溫度上升，并使堆積在過濾器上的粒子狀物質(zhì)燃燒來進(jìn)行。
[0006]另一方面，若以粒子狀物質(zhì)過剩地堆積在過濾器上的狀態(tài)進(jìn)行再生處理，則廢氣的溫度過度變高(粒子狀物質(zhì)的燃燒溫度變得過高)，存在過濾器熔損的可能性。因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，構(gòu)成為，對被過濾器捕集的粒子狀物質(zhì)的捕集量進(jìn)行推定，在該推定捕集量過剩之前進(jìn)行再生處理(專利文獻(xiàn)2、專利文獻(xiàn)3)。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2010 - 65577號公報
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特開2006 - 322375號公報
[0011]專利文獻(xiàn)3:日本特開2004 - 132358號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]然而，專利文獻(xiàn)2的現(xiàn)有技術(shù)采用如下結(jié)構(gòu)，若在再生關(guān)聯(lián)設(shè)備、即推定被過濾器捕集的粒子狀物質(zhì)的捕集量所使用的傳感器等設(shè)備檢測出異常，則即使該異常存在于某個設(shè)備上，都限制發(fā)動機的輸出。但是，根據(jù)檢測出了異常的設(shè)備，既有能夠繼續(xù)運轉(zhuǎn)的情況，也有優(yōu)選采取盡可能快速地停止發(fā)動機的措施的情況。[0013]因此，根據(jù)專利文獻(xiàn)2的現(xiàn)有技術(shù)，例如在優(yōu)選采取了停止發(fā)動機的措施的情況下，存在繼續(xù)運轉(zhuǎn)的可能性。另一方面，與此相反，例如，雖然在過濾器上捕集粒子狀物質(zhì)有充分的富余，但發(fā)動機的輸出被過度限制，也存在例如不能使工程機械從作業(yè)現(xiàn)場運轉(zhuǎn)到維修場所的可能性。
[0014]此外，在優(yōu)選采取了停止發(fā)動機的措施的情況下為了防止繼續(xù)運轉(zhuǎn)，在再生關(guān)聯(lián)設(shè)備存在異常的情況下，即使該異常存在于某個設(shè)備上，也考慮直接停止發(fā)動機。但是，該情況下，存在例如不能使工程機械從作業(yè)現(xiàn)場移動的可能性，因而并不理想。
[0015]本發(fā)明是鑒于上述的現(xiàn)有技術(shù)的問題而提出的方案，目的在于提供一種能夠與發(fā)生了故障的檢測器相應(yīng)地采取必要的失效保護(hù)措施的工程機械。
[0016](I).本發(fā)明的工程機械具備:供操作員搭乘的車體；搭載在該車體上的發(fā)動機；設(shè)置在該發(fā)動機的排氣側(cè)且通過過濾器來捕集從上述發(fā)動機排出的廢氣中的粒子狀物質(zhì)的廢氣凈化裝置；通過使被上述過濾器捕集的粒子狀物質(zhì)燃燒來進(jìn)行該過濾器的再生處理的再生裝置；由用于檢測上述發(fā)動機、廢氣凈化裝置以及再生裝置的工作狀態(tài)的多個種類的檢測器構(gòu)成的狀態(tài)檢測裝置；以及基于構(gòu)成該狀態(tài)檢測裝置的各檢測器的檢測值來進(jìn)行上述發(fā)動機以及再生裝置的控制的控制裝置。
[0017]為了解決上述的課題，本發(fā)明采用的結(jié)構(gòu)的特征在于，上述狀態(tài)檢測裝置構(gòu)成為包含差壓檢測器，該差壓檢測器檢測上述廢氣凈化裝置的過濾器的入口側(cè)的壓力與出口側(cè)的壓力的差即差壓，上述控制裝置具備:故障判定單元，判定是在構(gòu)成上述狀態(tài)檢測裝置的差壓檢測器存在故障、還是在該差壓檢測器以外的檢測器存在故障；過堆積判定單元，在利用該故障判定單元判定為在上述差壓檢測器以外的檢測器存在故障的情況下，基于由上述差壓檢測器檢測的差壓，判定在上述過濾器上是否過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)；以及運轉(zhuǎn)限制單元，在利用上述故障判定單元判定為在上述檢測器存在故障的情況、以及/或者在利用上述過堆積判定單元判定為在上述過濾器上過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的情況下，向上述操作員報知該故障，以及/或者限制上述發(fā)動機的輸出。
[0018]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠與發(fā)生了故障的檢測器相應(yīng)地采取必要的失效保護(hù)措施，能夠提高工程機械的可靠性。即、在利用故障判定單元判定為在差壓檢測器以外的檢測器存在故障的情況下，過堆積判定單元基于由差壓檢測器檢測的差壓判定在過濾器上是否過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)。因此，在利用過堆積判定單元判定為在過濾器上未過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的期間，通過利用運轉(zhuǎn)限制單元進(jìn)行輕度的運轉(zhuǎn)限制，能夠繼續(xù)運轉(zhuǎn)。由此，在差壓檢測器以外的檢測器存在故障的情況下，能夠防止過度地限制發(fā)動機的輸出，能夠使工程機械從作業(yè)現(xiàn)場運轉(zhuǎn)到維修場所，從而能夠進(jìn)行必要的修理、更換、維修。
[0019]另一方面，在利用故障判定單元判定為在差壓檢測器存在故障的情況下、或者利用過堆積判定單元判定為在過濾器上過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的情況下，通過利用運轉(zhuǎn)限制單元進(jìn)行重度的運轉(zhuǎn)限制，從而能夠不強制性地繼續(xù)運轉(zhuǎn)。該情況下，由于不直接停止發(fā)動機，因此能夠使工程機械從作業(yè)現(xiàn)場移動。由此，能夠在使工程機械從作業(yè)現(xiàn)場移動了的狀態(tài)下，進(jìn)行必要的修理、更換、維修。
[0020](2).根據(jù)本發(fā)明，上述運轉(zhuǎn)限制單元構(gòu)成為，在利用上述故障判定單元判定為在上述差壓檢測器以外的檢測器存在故障、而且利用上述過堆積判定單元判定為在上述過濾器上未過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的情況下，進(jìn)行輕度的運轉(zhuǎn)限制，在利用上述故障判定單元判定為在上述差壓檢測器存在故障的情況下、或者利用上述過堆積判定單元判定為在上述過濾器上過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的情況下，進(jìn)行比上述輕度的運轉(zhuǎn)限制重的重度的運轉(zhuǎn)限制。
[0021]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在差壓檢測器以外的檢測器存在故障、在過濾器上未過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的情況下，停留于進(jìn)行輕度的運轉(zhuǎn)限制。另一方面，在差壓檢測器存在故障的情況下、或者在過濾器上過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的情況下，進(jìn)行重度的運轉(zhuǎn)限制，不會對發(fā)動機、廢氣凈化裝置以及再生裝置施加過度的負(fù)載，或者不會強制性地繼續(xù)運轉(zhuǎn)。
[0022](3).根據(jù)本發(fā)明，上述輕度的運轉(zhuǎn)限制，向操作員報知該故障，并且進(jìn)行上述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速限制，上述重度的運轉(zhuǎn)限制，向操作員報知該故障，并且進(jìn)行上述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速限制以及燃料噴射量限制。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠抑制發(fā)動機的輸出被過度地限制的同時，不會強制性地繼續(xù)運轉(zhuǎn)。
[0023](4).根據(jù)本發(fā)明，上述運轉(zhuǎn)限制單元構(gòu)成為，在利用上述故障判定單元判定為在上述差壓檢測器存在故障的情況下、或者利用上述過堆積判定單元判定為在上述過濾器上過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的情況下，當(dāng)經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的規(guī)定時間后使上述發(fā)動機停止。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過適當(dāng)設(shè)定至停止發(fā)動機的規(guī)定時間，從而能夠兼顧以下雙方，即、能夠使工程機械從作業(yè)現(xiàn)場移動，不會強制性地繼續(xù)運轉(zhuǎn)。
[0024](5).根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)成上述狀態(tài)檢測裝置的檢測器中的上述差壓檢測器是檢測上述過濾器的入口側(cè)和出口側(cè)的壓力的一對壓力傳感器，構(gòu)成上述狀態(tài)檢測裝置的檢測器中的上述差壓檢測器以外的檢測器是檢測上述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)傳感器、檢測上述發(fā)動機的冷卻水的溫度的冷卻水溫度傳感器、檢測被上述發(fā)動機吸入的空氣的溫度的吸氣溫度傳感器、檢測廢氣的溫度的排氣溫度傳感器、以及檢測對吸氣或排氣的流路節(jié)流的節(jié)流閥的開度的開度傳感器中的至少任何一個傳感器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是表示適用于本發(fā)明的實施方式的液壓挖掘機的主視圖。
[0026]圖2是以拆除了圖1中的上部回轉(zhuǎn)體中的駕駛室、外裝罩的一部分的狀態(tài)放大表示液壓挖掘機的局部剖切的俯視圖。
[0027]圖3是表示發(fā)動機、廢氣凈化裝置、再生裝置、控制裝置、狀態(tài)檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖4是表示圖3中的控制裝置的控制內(nèi)容的流程圖。
[0029]圖5是表示圖4中的再生處理的流程圖。
【具體實施方式】
[0030]以下，以適用于被稱為小型液壓挖掘機的小型的液壓挖掘機的情況為例，參照附圖對本發(fā)明的工程機械的實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0031]圖中，符號I是土砂的挖掘作業(yè)等所使用的小型液壓挖掘機。該液壓挖掘機I大致包括:能夠自行的履帶式下部行駛體2 ;經(jīng)由回轉(zhuǎn)裝置3能夠回轉(zhuǎn)地搭載在該下部行駛體2上且與該下部行駛體2—起構(gòu)成車體的上部回轉(zhuǎn)體4 ;以及以能夠仰俯動作的方式設(shè)置在該上部回轉(zhuǎn)體4的前側(cè)的作業(yè)裝置5。
[0032]在此，作業(yè)裝置5作為搖擺柱式的作業(yè)裝置而構(gòu)成，例如具備搖擺柱5A、起重臂5B、懸臂5C、作為作業(yè)工具的鏟斗5D、使作業(yè)裝置5向左、右搖動的搖擺缸5E(參照圖2)、起重臂缸5F、懸臂缸5G以及鏟斗缸5H。上部回轉(zhuǎn)體4由后述的回轉(zhuǎn)框架6、外裝罩7、駕駛室8以及配重9等構(gòu)成。
[0033]回轉(zhuǎn)框架6形成上部回轉(zhuǎn)體4的構(gòu)造體，該回轉(zhuǎn)框架6經(jīng)由回轉(zhuǎn)裝置3安裝在下部行駛體2上。在回轉(zhuǎn)框架6上，在其后部側(cè)設(shè)有后述的配重9、發(fā)動機10，在左前側(cè)設(shè)有后述的駕駛室8。在回轉(zhuǎn)框架6上,位于駕駛室8與配重9之間設(shè)有外裝罩7,該外裝罩7與回轉(zhuǎn)框架6、駕駛室8以及配重9 一起劃分形成容納發(fā)動機10、液壓泵17、換熱器19、廢氣凈化裝置20等的空間。
[0034]駕駛室8搭載于回轉(zhuǎn)框架6的左前側(cè)，該駕駛室8在內(nèi)部劃分形成供操作員搭乘的操作室。在駕駛室8的內(nèi)部配設(shè)有供操作員就座的駕駛席、各種操作桿、后述的報知器40 (參照圖3)等。
[0035]配重9用于取得與作業(yè)裝置5的重量平衡，該配重9位于后述的發(fā)動機10的后側(cè)并安裝于回轉(zhuǎn)框架6的后端部。如圖2所示，配重9的后面?zhèn)刃纬蔀閳A弧狀，成為將配重9納入下部行駛體2的車體寬度內(nèi)的結(jié)構(gòu)。
[0036]符號10是以橫置狀態(tài)配置在回轉(zhuǎn)框架6的后側(cè)的發(fā)動機，該發(fā)動機10作為原動機搭載于小型的液壓挖掘機1，例如使用小型的柴油發(fā)動機而構(gòu)成。在發(fā)動機10設(shè)有吸入外部空氣的吸氣管11、和構(gòu)成排出廢氣的廢氣通路的一部分的排氣管12。在排氣管12連接設(shè)有后述的廢氣凈化裝置20。
[0037]如圖3所示，吸氣管11設(shè)置在發(fā)動機10的吸氣側(cè)，該吸氣管11中與發(fā)動機10的連接部位成為包含多個分支管的吸氣歧管。在吸氣管11的前端側(cè)連接有對外部空氣進(jìn)行凈化的空氣過濾器13，在吸氣管11的中途設(shè)有后述的吸氣節(jié)流閥25。排氣管12設(shè)置在發(fā)動機10的排氣側(cè)，該排氣管12中與發(fā)動機10的連接部位成為包含多個分支管的排氣歧管。在排氣管12的中途設(shè)有后述的排氣節(jié)流閥26。
[0038]在此，發(fā)動機10由電子控制式發(fā)動機構(gòu)成，利用電子控制噴射閥等燃料噴射裝置14(參照圖3)可變地控制燃料的供給量。即、該燃料噴射裝置14基于從后述的控制裝置41輸出的控制信號而可變地控制向發(fā)動機10的缸體(未圖示)內(nèi)噴射的燃料的噴射量(燃料噴射量)
[0039]在此，燃料噴射裝置14與吸氣節(jié)流閥25、排氣節(jié)流閥26等一起構(gòu)成后述的再生裝置24。具體而言，成為如下結(jié)構(gòu)，即、再生裝置24根據(jù)控制裝置41的控制信號，調(diào)節(jié)吸氣節(jié)流閥25、排氣節(jié)流閥26的開度，并且調(diào)節(jié)燃料噴射裝置14向缸體的燃料噴射量，由此使廢氣的溫度上升，燃燒除去堆積在后述的廢氣凈化裝置20的粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上的粒子狀物質(zhì)。
[0040]回流管15設(shè)置在吸氣管11與排氣管12之間，該回流管15用于使從發(fā)動機10向排氣管12內(nèi)排出的廢氣的一部分在吸氣管11回流。在此，在回流管15的中途部位，設(shè)有根據(jù)來自后述的控制裝置41的控制信號來開、閉閥的排氣回流閥(EGR閥)16。排氣回流閥16調(diào)節(jié)從排氣管12向吸氣管11回流的廢氣的回流量，通過使廢氣的一部分在吸氣側(cè)再循環(huán)，從而能夠降低廢氣中的氮氧化物(NOx)。
[0041]液壓泵17安裝在發(fā)動機10的左側(cè)，該液壓泵17與工作油箱(未圖示)一起構(gòu)成液壓源。液壓泵17例如由可變?nèi)萘啃偷男卑迨健⑿陛S式或者徑向活塞式液壓泵構(gòu)成。此夕卜，液壓泵17并不一定限于可變?nèi)萘啃偷囊簤罕?，例如也可以使用固定容量型的液壓泵來?gòu)成。
[0042]如圖2所示，在發(fā)動機10的左側(cè)安裝有動力傳遞裝置18，液壓泵17經(jīng)由該動力傳遞裝置18來傳遞發(fā)動機10的旋轉(zhuǎn)輸出。液壓泵17通過由發(fā)動機10驅(qū)動而朝向控制閥(未圖示)吐出壓力油(工作油)。
[0043]換熱器19位于發(fā)動機10的右側(cè)并設(shè)置在回轉(zhuǎn)框架6上。該換熱器19例如包含散熱器、油冷卻器、中間冷卻器而構(gòu)成。即、換熱器19進(jìn)行發(fā)動機10的冷卻的同時，還進(jìn)行返回到上述工作油箱的壓力油(工作油)的冷卻等。
[0044]接著，對從發(fā)動機10排出的廢氣進(jìn)行凈化的廢氣凈化裝置20進(jìn)行說明。
[0045]S卩、符號20表示設(shè)置在發(fā)動機10的排氣側(cè)的廢氣凈化裝置。如圖2所示，廢氣凈化裝置20配設(shè)在發(fā)動機10的上部左側(cè)，例如配設(shè)在動力傳遞裝置18的上側(cè)的位置，其上游側(cè)連接有發(fā)動機10的排氣管12。廢氣凈化裝置20與排氣管12 —起構(gòu)成廢氣通路，在廢氣從上游側(cè)向下游側(cè)流通期間，除去該廢氣中所含的有害物質(zhì)。更具體而言，通過后述的粒子狀物質(zhì)除去過濾器23對從發(fā)動機10排出的廢氣中的粒子狀物質(zhì)進(jìn)行捕集。
[0046]S卩、由柴油發(fā)動機構(gòu)成的發(fā)動機10不僅效率高而且耐久性也優(yōu)良。但是，發(fā)動機10的廢氣中包含有粒子狀物質(zhì)(PM)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)等有害物質(zhì)。因此，如圖3所示，安裝在排氣管12上的廢氣凈化裝置20構(gòu)成為，包含氧化并除去廢氣中的一氧化碳(CO)等的后述的氧化催化劑22、和捕集并除去廢氣中的粒子狀物質(zhì)(PM)的后述的粒子狀物質(zhì)除去過濾器23。
[0047]如圖3所示，廢氣凈化裝置20具有在前、后能夠裝卸地連結(jié)例如多個筒體而構(gòu)成的筒狀的殼體21。在該殼體21內(nèi)以能夠裝卸的方式容納有氧化催化劑22、和作為過濾器的粒子狀物質(zhì)除去過濾器23。
[0048]氧化催化劑22由例如具有與殼體21的內(nèi)徑尺寸相同的外徑尺寸的陶瓷制的隔室狀筒體構(gòu)成，在氧化催化劑22內(nèi)，在其軸向上形成有多個貫通孔(未圖示)，在其內(nèi)表面涂敷有貴重金屬。氧化催化劑22通過在規(guī)定的溫度的條件下使廢氣在各貫通孔內(nèi)流通而氧化并除去該廢氣中所含的一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔?HC)，將氮氧化物(NO)作為二氧化氮(NO2)而除去。
[0049]另一方面，粒子狀物質(zhì)除去過濾器23在殼體21內(nèi)配置在氧化催化劑22的下游偵U。粒子狀物質(zhì)除去過濾器23捕集從發(fā)動機10排出的廢氣中的粒子狀物質(zhì)，并且燃燒并除去捕集到的粒子狀物質(zhì)，從而進(jìn)行廢氣的凈化。因此，粒子狀物質(zhì)除去過濾器23例如由隔室狀筒體構(gòu)成，該隔室狀筒體通過在由陶瓷材料構(gòu)成的多孔部件上沿軸向設(shè)置多個小孔(未圖示)而成。由此，粒子狀物質(zhì)除去過濾器23經(jīng)由多個小孔來捕集粒子狀物質(zhì)，所捕集的粒子狀物質(zhì)通過后述的再生裝置24的再生處理而燃燒并除去。其結(jié)果，粒子狀物質(zhì)除去過濾器23得以再生。
[0050]符號24表示通過使被粒子狀物質(zhì)除去過濾器23捕集的粒子狀物質(zhì)燃燒來進(jìn)行該過濾器23的再生處理的再生裝置，該再生裝置24大致包括上述的燃料噴射裝置14、后述的吸氣節(jié)流閥25、以及排氣節(jié)流閥26。再生裝置24根據(jù)后述的控制裝置41的指令信號(控制信號)，將吸氣節(jié)流閥25和排氣節(jié)流閥26中的至少一方節(jié)流閥向?qū)α髀饭?jié)流的方向驅(qū)動，并且利用燃料噴射裝置14調(diào)節(jié)向缸體的燃料噴射量。由此，如后文所述，成為使排氣管12內(nèi)的廢氣的溫度上升，燃燒并除去堆積于粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上的粒子狀物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。
[0051]吸氣節(jié)流閥25設(shè)置在發(fā)動機10的吸氣管11側(cè)，該吸氣節(jié)流閥25構(gòu)成進(jìn)行粒子狀物質(zhì)除去過濾器23的再生處理的再生裝置24。在此，吸氣節(jié)流閥25根據(jù)來自控制裝置41的控制信號通常時保持為開閥狀態(tài)(例如與燃料噴射量對應(yīng)的開度、或全開狀態(tài))。另一方面，在進(jìn)行再生處理時，根據(jù)來自控制裝置41的控制信號，吸氣節(jié)流閥25向?qū)α髀饭?jié)流的方向被驅(qū)動。
[0052]由此，吸氣節(jié)流閥25以空氣與燃料的空燃比成為變濃傾向的方式對的吸入空氣量節(jié)流。此時，在發(fā)動機10的燃燒室內(nèi)，通過使空燃比成為變濃傾向的燃料燃燒，從而向排氣管12側(cè)排出的廢氣的溫度上升，能夠燃燒除去被粒子狀物質(zhì)除去過濾器23捕集的粒子狀物質(zhì)。
[0053]排氣節(jié)流閥26設(shè)置在發(fā)動機10的排氣管12側(cè)，該排氣節(jié)流閥26也構(gòu)成進(jìn)行粒子狀物質(zhì)除去過濾器23的再生處理的再生裝置24。在此，排氣節(jié)流閥26根據(jù)來自控制裝置41的控制信號通常時保持為全開狀態(tài)。另一方面，在進(jìn)行再生處理時，根據(jù)來自控制裝置41的控制信號，排氣節(jié)流閥26向?qū)α髀饭?jié)流的方向被驅(qū)動，減小其開度，進(jìn)行節(jié)流控制。
[0054]由此，排氣節(jié)流閥26對在排氣管12內(nèi)流動的廢氣的流量節(jié)流，對發(fā)動機10給與背壓，使發(fā)動機10的負(fù)載增大。此時，控制裝置41使發(fā)動機10的燃料噴射裝置14的燃料噴射量與上述負(fù)載對應(yīng)地增大。其結(jié)果，廢氣的溫度上升，能夠使被粒子狀物質(zhì)除去過濾器23捕集的粒子狀物質(zhì)燃燒、除去。
[0055]符號27表示用于檢測發(fā)動機10、廢氣凈化裝置20以及再生裝置24的工作狀態(tài)的狀態(tài)檢測裝置。狀態(tài)檢測裝置27大致包括多個種類的檢測器，具體而言，大致包括后述的旋轉(zhuǎn)傳感器28、冷卻水溫度傳感器29、吸氣溫度傳感器30、排氣溫度傳感器31、32、33、34、壓力傳感器35、36、開度傳感器37、38、39。該情況下，各檢測器中，壓力傳感器35、36與差壓檢測器對應(yīng)，其以外的傳感器28?34、37?39與差壓檢測器以外的檢測器對應(yīng)。此外，在本實施方式中，狀態(tài)檢測裝置27是設(shè)置在小型的液壓挖掘機I上的傳感器(檢測器)的例示。因此，壓力傳感器35、36以外的傳感器28?34、37?39根據(jù)發(fā)動機10、廢氣凈化裝置20等的結(jié)構(gòu)而適當(dāng)?shù)匕惭b。
[0056]旋轉(zhuǎn)傳感器28用于檢測發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速(旋轉(zhuǎn)速度)，該旋轉(zhuǎn)傳感器28檢測發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速，將該檢測信號輸出至后述的控制裝置41?？刂蒲b置41基于例如由旋轉(zhuǎn)傳感器28檢測出的發(fā)動機轉(zhuǎn)速N、由燃料噴射裝置14噴射的燃料噴射量F、以及由后述的排氣溫度傳感器32檢測出的氧化催化劑22前的廢氣的溫度(排氣溫度)，推定被粒子狀物質(zhì)除去過濾器23捕集的粒子狀物質(zhì)的捕集量，基于做該為推定捕集量的第一推定捕集量Q1，進(jìn)行是否進(jìn)行再生處理的判定。此外，燃料噴射量F除了能夠從例如由設(shè)置在發(fā)動機10的吸氣側(cè)的未圖示的空氣流量計(空氣流量計)檢測的吸入空氣量和發(fā)動機轉(zhuǎn)速N求出之夕卜，還能夠從例如由控制裝置41輸出至燃料噴射裝置14的控制信號(燃料噴射指令)算出。
[0057]冷卻水溫度傳感器29用于檢測發(fā)動機10用的冷卻水的溫度(水溫)，該冷卻水溫度傳感器29檢測發(fā)動機冷卻水的溫度，并將該檢測信號輸出至后述的控制裝置41。發(fā)動機冷卻水的溫度用于發(fā)動機10的工作狀態(tài)的監(jiān)視、或根據(jù)需要而用于發(fā)動機10、再生裝置24的控制、狀態(tài)量的運算等。
[0058]吸氣溫度傳感器30用于檢測吸入空氣的溫度(吸氣溫度)。如圖3所示，吸氣溫度傳感器30安裝在吸氣管11的中途且比吸氣節(jié)流閥25靠下游側(cè)，檢測被發(fā)動機10吸入的空氣的溫度。由吸氣溫度傳感器30檢測出的吸氣溫度作為檢測信號輸出至后述的控制裝置41。吸氣溫度用于發(fā)動機10的工作狀態(tài)的監(jiān)視、或根據(jù)需要而用于發(fā)動機10、再生裝置24的控制、狀態(tài)量的運算等。
[0059]排氣溫度傳感器31、32、33、34用于檢測廢氣的溫度(排氣溫度)。如圖3所不,各排氣溫度傳感器31、32、33、34中，節(jié)流閥前排氣溫度傳感器31安裝在排氣管12的中途且比排氣節(jié)流閥26靠上游側(cè)。催化劑前排氣溫度傳感器32安裝在廢氣凈化裝置20的殼體21且比氧化催化劑22靠上游側(cè)。過濾器前排氣溫度傳感器33安裝在廢氣凈化裝置20的殼體21且比粒子狀物質(zhì)除去過濾器23靠上游側(cè)。過濾器后排氣溫度傳感器34安裝在廢氣凈化裝置20的殼體21且比粒子狀物質(zhì)除去過濾器23靠下游側(cè)。
[0060]節(jié)流閥前排氣溫度傳感器31檢測排氣節(jié)流閥26的上游側(cè)的廢氣的溫度。催化劑前排氣溫度傳感器32檢測氧化催化劑22的上游側(cè)的廢氣的溫度。過濾器前排氣溫度傳感器33檢測粒子狀物質(zhì)除去過濾器23的上游側(cè)的廢氣的溫度。過濾器后排氣溫度傳感器34檢測比粒子狀物質(zhì)除去過濾器23靠下游側(cè)的廢氣的溫度。由各排氣溫度傳感器31、32、33、34檢測出的排氣溫度作為檢測信號輸出至后述的控制裝置41。各排氣溫度用于發(fā)動機10、廢氣凈化裝置20以及再生裝置24的工作狀態(tài)的監(jiān)視、例如被粒子狀物質(zhì)除去過濾器23捕集的粒子狀物質(zhì)的捕集量的推定等。
[0061]符號35、36表不設(shè)置在廢氣凈化裝置20的殼體21上的作為差壓檢測器的壓力傳感器。如圖3所示，一對壓力傳感器35、36以相互分離的方式配置在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23的入口側(cè)(上游側(cè))和出口側(cè)(下游側(cè))，將各自的檢測信號輸出至后述的控制裝置41?？刂蒲b置41例如根據(jù)由壓力傳感器35檢測出的入口側(cè)的壓力Pl和由壓力傳感器36檢測出的出口側(cè)的壓力P2來算出差壓Λ P。與此同時，基于該差壓Λ P和排氣溫度及廢氣流量來推定被粒子狀物質(zhì)除去過濾器23捕集的粒子狀物質(zhì)的捕集量，并基于作為該推定捕集量的第二推定捕集量Q2，進(jìn)行是否進(jìn)行再生處理的判定。
[0062]開度傳感器37、38、39用于檢測對吸氣或排氣的流路進(jìn)行節(jié)流的節(jié)流閥(吸氣節(jié)流閥25、排氣節(jié)流閥26、排氣回流閥16)的開閥狀態(tài)。如圖3所示，各開度傳感器37、38、39中，吸氣節(jié)流閥開度傳感器37安裝在吸氣節(jié)流閥25上且檢測其開度。排氣節(jié)流閥開度傳感器38安裝在排氣節(jié)流閥26上且檢測其開度。排氣回流閥開度傳感器39安裝在排氣回流閥16上且檢測其開度。由各開度傳感器37、38、39檢測出的開度作為檢測信號輸出至后述的控制裝置41。各開度用于發(fā)動機10、廢氣凈化裝置20以及再生裝置24的工作狀態(tài)的監(jiān)視、例如被粒子狀物質(zhì)除去過濾器23捕集的粒子狀物質(zhì)的捕集量的推定等。
[0063]報知器40在駕駛室8內(nèi)設(shè)于駕駛席的附近。報知器40與后述的控制裝置41連接，基于來自該控制裝置41的指令(報知信號)，對操作員報知在構(gòu)成狀態(tài)檢測裝置27的傳感器28?39存在故障的意思、進(jìn)行與該故障相應(yīng)的運轉(zhuǎn)限制的意思。在此，報知器40能夠由發(fā)出報知音的蜂鳴器、發(fā)出音聲的揚聲器、顯不報知內(nèi)容的光亮或監(jiān)視器等構(gòu)成。在控制裝置41判定為在狀態(tài)檢測裝置27的檢測器存在故障的情況下，報知器40基于來自該控制裝置41的指令(報知信號)發(fā)出報知音、報知顯示，從而對操作員報知該意思。[0064]符號41表示由微型計算機等構(gòu)成的控制裝置(控制單元)。控制裝置41基于構(gòu)成狀態(tài)檢測裝置27的各傳感器28?39的檢測值，進(jìn)行發(fā)動機10以及再生裝置24的控制。在此，控制裝置41的輸入側(cè)與燃料噴射裝置14、狀態(tài)檢測裝置27的各檢測器、即旋轉(zhuǎn)傳感器28、冷卻水溫度傳感器29、吸氣溫度傳感器30、排氣溫度傳感器31、32、33、34、壓力傳感器35、36、開度傳感器37、38、39等連接?？刂蒲b置41的輸出側(cè)與燃料噴射裝置14、吸氣節(jié)流閥25、排氣節(jié)流閥26、排氣回流閥16、報知器40等連接?？刂蒲b置41具有由ROM、RAM等構(gòu)成的存儲部41A，在該存儲部41A內(nèi)儲存有后述的圖4以及圖5所示的再生處理以及運轉(zhuǎn)限制用的處理程序、預(yù)先作成的用于推定粒子狀物質(zhì)的捕集量的第一圖表、第二圖表、計算式、預(yù)先設(shè)定的捕集量閾值Qs、差壓閾值Λ Ps、規(guī)定時間Ts等。
[0065]在此，用于推定被粒子狀物質(zhì)除去過濾器23捕集的粒子狀物質(zhì)的捕集量的第一圖表是至少基于發(fā)動機的轉(zhuǎn)速N和燃料噴射量F來推定捕集量的圖表。具體而言，第一圖表是通過預(yù)先實驗等求出例如發(fā)動機轉(zhuǎn)速N和燃料噴射量F及粒子狀物質(zhì)的排出量Hm的對應(yīng)關(guān)系，并將該對應(yīng)關(guān)系作為圖表而作成的圖表。在將推定捕集量設(shè)為Q1、將根據(jù)第一圖表求出的粒子狀物質(zhì)的排出量設(shè)為Hm、將通過再生處理而從粒子狀物質(zhì)除去過濾器23除去的粒子狀物質(zhì)的量(再生量)設(shè)為J的情況下，用于推定捕集量的計算式能夠表示為以下數(shù)學(xué)式I。
[0066](數(shù)學(xué)式I)
[0067]Ql = Hm-J
[0068]該情況下，通過再生處理除去的粒子狀物質(zhì)的量、即再生量J例如能夠根據(jù)廢氣的流量和氧化催化劑22前的排氣溫度及NO2轉(zhuǎn)換率的關(guān)系來算出，其中，廢氣的流量根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速N和燃料噴射量F求出，NO2轉(zhuǎn)換率通過在根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速N和燃料噴射量F求出的氮氧化物(NOx)的排出量上加上排氣溫度而求出。
[0069]用于推定被粒子狀物質(zhì)除去過濾器23捕集的粒子狀物質(zhì)的捕集量的第二圖表是至少基于粒子狀物質(zhì)除去過濾器23的差壓ΛΡ來推定捕集量的圖表。具體而言，第二圖表是通過預(yù)先實驗等求出例如差壓Λ P和廢氣流量及推定捕集量Q2的對應(yīng)關(guān)系，并將該對應(yīng)關(guān)系作為圖表而作成的圖表。此外，在將由壓力傳感器35檢測出的入口側(cè)的壓力設(shè)為Ρ1，將由壓力傳感器36檢測出的出口側(cè)的壓力設(shè)為Ρ2的情況，粒子狀物質(zhì)除去過濾器23的差壓ΛΡ由下述數(shù)學(xué)式2算出(參照日本特開2004 - 132358號公報)。
[0070]數(shù)學(xué)式2
[0071]ΔΡ = Ρ1-Ρ2
[0072]捕集量閾值Qs是用于判定是否進(jìn)行再生處理的基準(zhǔn)值。即、捕集量閾值Qs是用于在根據(jù)上述第一圖表和計算式推定的第一推定捕集量Q1、和根據(jù)上述第二圖表推定的第二推定捕集量Q2的至少任一方為捕集量閾值Qs以上時，判定為需要再生處理的值。該捕集量閾值Qs基于預(yù)先實驗、計算、模擬等設(shè)定其值，以便以適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)、例如在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上捕集足夠的粒子狀物質(zhì)的狀態(tài)進(jìn)行再生處理。
[0073]差壓閾值Λ Ps是用于判定在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上是否過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的基準(zhǔn)值。即、差壓閾值A(chǔ)Ps是用于在差壓ΛΡ超過差壓閾值A(chǔ)Ps時，判定為在過濾器23上過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的值。該差壓閾值A(chǔ)Ps基于預(yù)先實驗、計算、模擬等設(shè)定其值，以便適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行粒子狀物質(zhì)是否過剩地堆積的判定，防止例如盡管在過濾器23上捕集粒子狀物質(zhì)還有充分的富余但卻判定為過剩地堆積。
[0074]規(guī)定時間Ts是從判斷不良狀況的發(fā)生至停止發(fā)動機10的時間。具體而言，規(guī)定時間Ts是在判定為在壓力傳感器35、36存在故障的情況、和判定為在壓力傳感器35、36以外的傳感器存在故障且判定為在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的情況下，從該判定開始至使發(fā)動機10停止的時間。規(guī)定時間Ts是基于預(yù)先實驗、計算、模擬等設(shè)定的，以便在發(fā)生了故障的情況下，能夠確保使液壓挖掘機I從作業(yè)現(xiàn)場移動的時間，而且能夠防止繼續(xù)運轉(zhuǎn)引起的過度的失常。
[0075]控制裝置41按照后述的圖4以及圖5的處理程序，進(jìn)行自動地進(jìn)行再生處理的自動再生控制(第一功能)、和在構(gòu)成狀態(tài)檢測裝置27的傳感器28~39發(fā)生了故障的情況下進(jìn)行與該故障相應(yīng)的運轉(zhuǎn)限制 的運轉(zhuǎn)限制控制(第二功能)。
[0076]首先，對作為第一功能的自動再生控制進(jìn)行敘述?？刂蒲b置41除了至少基于燃料噴射量F和發(fā)動機轉(zhuǎn)速N來推定被粒子狀物質(zhì)除去過濾器23捕集的粒子狀物質(zhì)的捕集量以外，還至少基于粒子狀物質(zhì)除去過濾器23的差壓△ P來推定被粒子狀物質(zhì)除去過濾器23捕集的粒子狀物質(zhì)的捕集量。接著，推定出的兩個捕集量、即、至少基于燃料噴射量F和發(fā)動機轉(zhuǎn)速N推定的第一推定捕集量Ql和至少基于粒子狀物質(zhì)除去過濾器23的差壓△ P推定的第二推定捕集量Q2中的至少任一方的推定捕集量為捕集量閾值Qs以上，控制裝置41判定是否需要進(jìn)行再生處理。接著，控制裝置41在判定為需要再生處理時，向再生裝置24輸出進(jìn)行再生的意思的控制信號，進(jìn)行自動再生的控制。具體而言，將吸氣節(jié)流閥25和排氣節(jié)流閥26中的至少一方的節(jié)流閥向?qū)α髀饭?jié)流的方向驅(qū)動，并且調(diào)節(jié)燃料噴射裝置14向缸體的燃料噴射量，由此使堆積在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上的粒子狀物質(zhì)燃燒除去。
[0077]其次，對作為第二功能的運轉(zhuǎn)限制控制進(jìn)行敘述。控制裝置41判定在構(gòu)成狀態(tài)檢測裝置27的傳感器28~39是否存在失常、異常、誤動作、故障等故障。接著，控制裝置41在判定為在構(gòu)成狀態(tài)檢測裝置27的傳感器28~39的至少一個存在故障的情況下，判定是在壓力傳感器35、36存在故障、還是在該壓力傳感器35、36以外的傳感器28~34、37~39存在故障。接著，控制裝置41判定為在壓力傳感器35、36以外的傳感器存在故障的情況下，基于由壓力傳感器35、36檢測的差壓Λ P，判定在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上是否過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)。
[0078]并且，控制裝置41與傳感器28~39的故障和在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上是否過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)相應(yīng)地進(jìn)行運轉(zhuǎn)限制。具體而言，在判定為在傳感器28~39存在故障的情況、以及在判定為在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的情況下，對操作員報知存在故障的意思和過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的意思。該情況下，控制裝置41將用于進(jìn)行該報知的信號(報知信號)輸出至報知器40，從而從該報知器40發(fā)出報知音、報知顯示，進(jìn)行故障報知。與此同時，控制裝置41進(jìn)行發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速限制、燃料噴射量限制等的發(fā)動機10的輸出的限制。例如，控制裝置41向發(fā)動機10的燃料噴射裝置14輸出控制信號，以使發(fā)動機轉(zhuǎn)速N、燃料噴射量F與傳感器28~39沒有故障的情況相比較變小。
[0079]此外，排出口 42設(shè)置在廢氣凈化裝置20的下游側(cè)，該排出口 42位于比粒子狀物質(zhì)除去過濾器23靠下游側(cè)并與殼體21的出口側(cè)連接。該排出口 42構(gòu)成為，包含例如將凈化處理后的廢氣向大氣中放出的煙囪、消音器。[0080]本實施方式的液壓挖掘機I具有如上所述的結(jié)構(gòu)，接著，對其動作進(jìn)行說明。
[0081]液壓挖掘機I的操作員搭乘于上部回轉(zhuǎn)體4的駕駛室8，起動發(fā)動機10，驅(qū)動液壓泵17。由此，來自液壓泵17的壓力油經(jīng)由控制閥供給至各種驅(qū)動器。在搭乘于駕駛室8的操作員操作了行駛用的操作桿時，能夠使下部行駛體2前進(jìn)或后退。
[0082]另一方面，通過駕駛室8內(nèi)的操作員操作作業(yè)用的操作桿，能夠使作業(yè)裝置5進(jìn)行俯仰動作來進(jìn)行土砂的挖掘作業(yè)等。該情況下，小型的液壓挖掘機I由于上部回轉(zhuǎn)體4的回轉(zhuǎn)半徑小，因此即使在例如市區(qū)那樣狹窄的作業(yè)現(xiàn)場，也能夠一邊對上部回轉(zhuǎn)體4進(jìn)行回轉(zhuǎn)驅(qū)動一邊進(jìn)行側(cè)溝挖掘作業(yè)等。
[0083]在發(fā)動機10運轉(zhuǎn)時，從該排氣管12排出作為有害物質(zhì)的粒子狀物質(zhì)等。此時，廢氣凈化裝置20能夠由氧化催化劑22酸化除去廢氣中的碳?xì)浠衔?HC)、氮氧化物(NO)、一氧化碳(CO)。粒子狀物質(zhì)除去過濾器23捕集廢氣中所含的粒子狀物質(zhì)。由此，能夠?qū)艋蟮膹U氣通過下游側(cè)的排出口 42向外部排出。此外，捕集到的粒子狀物質(zhì)由再生裝置24來燃燒除去(再生處理)。
[0084]另外，有時在構(gòu)成狀態(tài)檢測裝置27的傳感器28?39發(fā)生失常、異常、誤動作、故障等故障。該情況下，根據(jù)該故障的程度，既有能夠繼續(xù)運轉(zhuǎn)的情況，也有優(yōu)選采用停止發(fā)動機10的措施的情況。例如盡管優(yōu)選采取停止發(fā)動機10的措施，但如果繼續(xù)運轉(zhuǎn)，則有可能出現(xiàn)較大的故障。與此相反，例如盡管在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上捕集粒子狀物質(zhì)還有充分的富余，但直接停止發(fā)動機10并不理想。
[0085]因此，在本實施方式中，控制裝置41構(gòu)成為，除了再生處理的控制以外，還能夠判定構(gòu)成狀態(tài)檢測裝置27的傳感器28?39的故障，并且與產(chǎn)生了故障的傳感器28?39相應(yīng)地采取必要的失效保護(hù)措施。具體而言，做成如下結(jié)構(gòu)，即、通過利用控制裝置41實行圖4以及圖5所示的處理，從而進(jìn)行再生處理和運轉(zhuǎn)限制處理。
[0086]S卩、通過發(fā)動機10的起動(工作)，開始圖4的處理動作，則在步驟I中，進(jìn)行構(gòu)成狀態(tài)檢測裝置27的傳感器28?39是否正常、即在傳感器28?39是否未發(fā)生異常、誤動作、故障等故障的判定。該判定例如能夠通過規(guī)定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)、給與規(guī)定的信號(自檢信號)的情況下是否從各傳感器28?39得到規(guī)定的檢測結(jié)果來進(jìn)行(自我診斷)。在該步驟I中，在“是”、即判定為構(gòu)成狀態(tài)檢測裝置27的有所傳感器28?39都正常(所有傳感器28?39沒有故障)的情況下，不需要進(jìn)行運轉(zhuǎn)限制處理，因此進(jìn)入步驟2的再生處理。
[0087]在步驟2中，推定被粒子狀物質(zhì)除去過濾器23捕集的粒子狀物質(zhì)的量，與該推定捕集量相應(yīng)地自動進(jìn)行再生處理。如圖5所示，該失常判定處理根據(jù)第一推定捕集量Ql和第二推定捕集量Q2判定是否需要再生處理，在判定為需要再生處理時，向再生裝置24輸出進(jìn)行再生的意思的控制信號，進(jìn)行自動再生的控制。
[0088]首先，對第一推定捕集量Ql的推定處理進(jìn)行敘述。即、在再生處理的步驟21中，從旋轉(zhuǎn)傳感器28讀入發(fā)動機轉(zhuǎn)速N。接著，在步驟22中，讀入燃料噴射量F。該燃料噴射量F除了能夠根據(jù)例如由設(shè)置在發(fā)動機10的吸氣側(cè)的未圖示的空氣流量計(空氣流量計)檢測的吸入空氣量和發(fā)動機轉(zhuǎn)速N求出之外，還能夠根據(jù)例如從控制裝置41輸出至燃料噴射裝置14的控制信號(燃料噴射指令)算出。
[0089]在步驟23中，基于在前面步驟21、22中讀入的發(fā)動機轉(zhuǎn)速N和燃料噴射量F，推定(算出)被粒子狀物質(zhì)除去過濾器23捕集的粒子狀物質(zhì)的捕集量、即第一推定捕集量Q1。該第一推定捕集量Ql能夠使用儲存在控制裝置41的存儲部41A的上述的第一圖表和計算式來推定。
[0090]S卩、使用上述的第一圖表從發(fā)動機轉(zhuǎn)速N和燃料噴射量F求出每單位時間的排出量，并且對該排出量累計，從而求出從運轉(zhuǎn)開始到現(xiàn)在的總排出量Hm。并且，基于上述的數(shù)學(xué)式1，從總排出量Hm減去到現(xiàn)在為止的再生處理中除去的粒子狀物質(zhì)的量(再生量)J，從而能夠推定現(xiàn)在的第一推定捕集量Ql。
[0091]接著，對第二推定捕集量Q2的推定處理進(jìn)行敘述。在步驟24中，從壓力傳感器35,36讀入壓力P1、P2。即、讀入粒子狀物質(zhì)除去過濾器23的上游側(cè)的壓力Pl和下游側(cè)的壓力P2。在接下來的步驟25中，利用上述的數(shù)學(xué)式2對粒子狀物質(zhì)除去過濾器23的上游側(cè)的壓力Pl和下游側(cè)的壓力P2的差壓Λ P進(jìn)行運算。
[0092]在下一步驟26中，基于差壓Λ P來推定(算出)被粒子狀物質(zhì)除去過濾器23捕集的粒子狀物質(zhì)的捕集量、即第二推定捕集量Q2。該第二推定捕集量Q2能夠使用控制裝置41的存儲部41Α中儲存的上述的第二圖表來推定。即、能夠基于使差壓ΛΡ和廢氣流量及推定捕集量Q2對應(yīng)的第二圖表來推定現(xiàn)在的第二推定捕集量Q2。
[0093]如果在上述的步驟23中推定第一推定捕集量Ql并且在步驟26中推定第二推定捕集量Q2，則在步驟27根據(jù)這些第一推定捕集量Ql以及/或者第二推定捕集量Q2是否為預(yù)先設(shè)定的捕集量閾值Qs以上，來進(jìn)行是否進(jìn)行再生處理的判定。在該步驟27中，在“是”、即判定為至少任一方的推定捕集量Ql、Q2為捕集量閾值Qs以上的情況下，由于在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上充分地捕集有粒子狀物質(zhì)，因此進(jìn)入步驟28，開始自動再生。
[0094]S卩、在步驟28中，例如從控制裝置41向吸氣節(jié)流閥25和排氣節(jié)流閥26中的任一方的節(jié)流閥輸出向閉閥方向(對流路節(jié)流的方向)驅(qū)動的意思的控制信號，并且向燃料噴射裝置14輸出增大燃料噴射量的意思的控制信號。由此，使從發(fā)動機10排出的廢氣的溫度上升，燃燒除去被粒子狀物質(zhì)除去過濾器23捕集的粒子狀物質(zhì)。并且，經(jīng)由圖5的返回和圖4的返回，返回到圖4的開始，重復(fù)步驟I以后的處理。
[0095]與此相對，在步驟27中，在“否”、即、判定為雙方的推定捕集量Ql、Q2比捕集量閾值Qs小的情況下，由于在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上未充分地捕集粒子狀物質(zhì)，因此不經(jīng)由步驟28，進(jìn)入返回。并且，經(jīng)由圖5的返回和圖4的返回，返回到圖4的開始，重復(fù)步驟I以后的處理。
[0096]另一方面，返回到圖4，在步驟I中，在“否”即、判定為構(gòu)成狀態(tài)檢測裝置27的全部傳感器28?39不正常(至少在任意的傳感器28?39存在故障)的情況下，需要進(jìn)行運轉(zhuǎn)限制處理，因此進(jìn)入步驟3。
[0097]在步驟3中，判定壓力傳感器35、36是否正常。該判定也能夠通過自我診斷來進(jìn)行。在該步驟3中，在“是”即、判定為壓力傳感器35、36正常(在壓力傳感器35、36沒有故障)的情況下，能夠使用壓力傳感器35、36來判定在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上是否過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)，因此進(jìn)入步驟4，從壓力傳感器35、36讀入壓力P1、P2。S卩、讀入粒子狀物質(zhì)除去過濾器23的上游側(cè)的壓力Pl和下游側(cè)的壓力P2。在下一步驟5中，利用上述的數(shù)學(xué)式2運算粒子狀物質(zhì)除去過濾器23的上游側(cè)的壓力Pl與下游側(cè)的壓力P2的差壓ΛΡ。
[0098]在接下來的步驟6中，根據(jù)差壓Λ P是否超過了預(yù)先設(shè)定的差壓閾值A(chǔ)Ps，來判定在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上是否過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)。S卩、在差壓ΛΡ為預(yù)先設(shè)定的差壓閾值A(chǔ)Ps以下的情況下，判定為在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上未過剩地堆積粒子狀物質(zhì)(在過濾器23上存在捕集粒子狀物質(zhì)的富余)。另一方面，在差壓Λ P超過了預(yù)先設(shè)定的差壓閾值A(chǔ)Ps的情況下，判定為在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)(在過濾器23上沒有捕集粒子狀物質(zhì)的富余)。
[0099]在步驟6中，在“是”、即、判定為在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上未過剩地堆積粒子狀物質(zhì)的情況下，進(jìn)入步驟7，判定為失效保護(hù)I。即、在步驟3中，在判定為“是”并且在步驟6中判定為“是”的情況，是在壓力傳感器35、36以外的傳感器28?34、37?39存在故障，而且在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上未過剩地堆積粒子狀物質(zhì)的情況，因此進(jìn)行作為輕度的運轉(zhuǎn)限制的失效保護(hù)I的運轉(zhuǎn)限制。
[0100]具體而言，在接下來的步驟8中，對操作員報知在壓力傳感器35、36以外的傳感器28?34、37?39存在故障的意思。S卩、從控制裝置41輸出向報知器40發(fā)出報知音、報知顯示等的意思的報知信號，對操作員報知在壓力傳感器35、36以外的傳感器28?34、37?39存在故障的意思。
[0101]在接下來的步驟9中，進(jìn)行發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速限制。即、在壓力傳感器35、36以外的傳感器28?34、37?39存在故障的情況下，在從壓力傳感器35、36的檢測結(jié)果能夠判定為在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上未過剩地堆積粒子狀物質(zhì)的期間，限制發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速，以使例如液壓挖掘機I從作業(yè)現(xiàn)場到維修場所能夠繼續(xù)運轉(zhuǎn)。在步驟10中，如果進(jìn)行發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速限制，則返回到開始，重復(fù)步驟I以后的處理。
[0102]另一方面，在步驟3中，在“否”、即、在判斷為壓力傳感器35、36不正常(在壓力傳感器35、36存在故障)的情況下，或者在步驟6中，在“否”、即、判定為在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的情況下，進(jìn)入步驟10，判定為失效保護(hù)2。
[0103]具體而言，第一，在步驟3中，在判定為“否”的情況下，在壓力傳感器35、36存在故障，是不能利用該壓力傳感器35、36判定在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23是否過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的狀態(tài)。第二，在步驟6中，在判定為“否”的情況下，壓力傳感器35、36正常，在壓力傳感器35、36以外的傳感器28?34、37?39存在故障，而且是在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的狀態(tài)。因此，這兩種情況下，進(jìn)行比上述的失效保護(hù)I的輕度的運轉(zhuǎn)限制重的成為重度的運轉(zhuǎn)限制的失效保護(hù)2的運轉(zhuǎn)限制。
[0104]在步驟11中，對操作員報知在壓力傳感器35、36存在故障的意思、或者在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的意思。即、從控制裝置41輸出向報知器40發(fā)出報知音、報知顯示等的意思的報知信號，對操作員報知在壓力傳感器35、36存在故障的意思、或者在過濾器23上過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的意思(過堆積的意思)。
[0105]接著，在接下來的步驟12中，進(jìn)行發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速限制以及燃料噴射量限制。即、所謂前進(jìn)到步驟12是指，第一，在壓力傳感器35、36存在故障的情況，第二，即使在壓力傳感器35、36不存在故障、在壓力傳感器35、36以外的傳感器28?34、37?39也存在故障，而且在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的情況。因此，在步驟12中，進(jìn)行發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速限制以及燃料噴射量限制，以免對發(fā)動機10、廢氣凈化裝置20以及再生裝置24施加過度的負(fù)載，或者強制性地繼續(xù)運轉(zhuǎn)。
[0106]如果在步驟11中進(jìn)行向操作員的報知，并且在步驟12中進(jìn)行發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速限制以及燃料噴射量限制，則進(jìn)入步驟13，判定是否經(jīng)過了預(yù)先設(shè)定的規(guī)定時間Ts。即、在步驟3中，判定從判定為壓力傳感器35、36不正常開始、或者從在步驟6中判定為在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)開始的經(jīng)過時間是否超過了規(guī)定時間Ts。在該步驟13中，在“是”、即、判定為經(jīng)過了預(yù)先設(shè)定的規(guī)定時間Ts的情況下，進(jìn)入步驟14，使發(fā)動機10停止。即、由于不宜繼續(xù)以上的運轉(zhuǎn)，因此使發(fā)動機10停止。
[0107]另一方面，在步驟14中，在“否”、即、判定為未經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的規(guī)定時間Ts的情況下，例如為了確保使液壓挖掘機I從作業(yè)現(xiàn)場移動的時間，不經(jīng)由步驟14，進(jìn)入返回，并且返回到開始，重復(fù)步驟I以后的處理。
[0108]因此，根據(jù)本實施方式，能夠與發(fā)生了故障的傳感器28~39相應(yīng)地采取必要的失效保護(hù)措施，能夠提高液壓挖掘機I的可靠性。
[0109]即、在通過步驟I和步驟3的處理，判定為壓力傳感器35、36正常、在該壓力傳感器35、36以外的傳感器28~34、37~39存在故障的情況下，通過步驟6的處理而基于由壓力傳感器35、36檢測的差壓△ P來判定在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上是否過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)。因此，在通過步驟6判定為在過濾器23上未過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的期間，通過利用步驟8和步驟9的處理來進(jìn)行輕度的運轉(zhuǎn)限制(發(fā)動機轉(zhuǎn)速限制)，從而能夠繼續(xù)運轉(zhuǎn)。由此，在壓力傳感器35、36以外的傳感器28~34、37~39存在故障的情況下，能夠防止過度地限制發(fā)動機10的輸出，能夠使液壓挖掘機I從作業(yè)現(xiàn)場運轉(zhuǎn)到維修場所，能夠進(jìn)行必要的修理、更換、維修。
[0110]另一方面，第一，在通過步驟I和步驟3的處理而判定為在壓力傳感器35、36存在故障的情況下，第二，在通過步驟I和步驟3的處理而判定為在壓力傳感器35、36以外的傳感器28~34、37~39存在故障、而且通過步驟6的處理而判定為在粒子狀物質(zhì)除去過濾器23上過剩地堆積有粒子 狀物質(zhì)的情況下，通過步驟11~步驟14的處理來進(jìn)行重度的運轉(zhuǎn)限制(發(fā)動機轉(zhuǎn)速限制和燃料噴射量限制)。由此，能夠不對發(fā)動機10、廢氣凈化裝置20以及再生裝置24施加過度的負(fù)載，或者不強制性地繼續(xù)運轉(zhuǎn)。
[0111]該情況下，由于做成通過步驟13和步驟14的處理，而在經(jīng)過規(guī)定時間Ts后停止發(fā)動機10的結(jié)構(gòu)，因此在經(jīng)過規(guī)定時間Ts前能夠使液壓挖掘機I從作業(yè)現(xiàn)場移動。由此，能夠在使液壓挖掘機I從作業(yè)現(xiàn)場移動了的狀態(tài)下，進(jìn)行必要的修理、更換、維修。而且，通過適當(dāng)設(shè)定規(guī)定時間Ts，能夠兼顧以下雙方，即、能夠使液壓挖掘機I從作業(yè)現(xiàn)場移動，以及不強制性地繼續(xù)運轉(zhuǎn)。
[0112]此外，在上述的實施方式中，圖4所示的步驟1、3的處理是作為本發(fā)明的構(gòu)成要件的故障判定單元的具體例，步驟6的處理是過堆積判定單元的具體例，步驟7~14的處理表示運轉(zhuǎn)限制單元的具體例。
[0113]在上述的實施方式中，作為輕度的運轉(zhuǎn)限制，例示了利用報知器40向操作員報知并且進(jìn)行發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速限制的情況。另外，作為重度的運轉(zhuǎn)限制，以做成下述結(jié)構(gòu)的情況為例進(jìn)行了說明，即、利用報知器40向操作員報知并且進(jìn)行發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速限制以及燃料噴射量限制，并且在經(jīng)過規(guī)定時間Ts后停止發(fā)動機10。但是，本發(fā)明并不限于此，例如也可以做成下述結(jié)構(gòu)，即、作為輕度的運轉(zhuǎn)限制，利用報知器進(jìn)行操作員的報知，作為重度的運轉(zhuǎn)限制，進(jìn)行發(fā)動機的轉(zhuǎn)速限制以及燃料噴射量限制。即、與發(fā)生了故障的檢測器相應(yīng)地，適當(dāng)選擇必要的運轉(zhuǎn)限制，例如，作為輕度的運轉(zhuǎn)限制，為僅向操作員進(jìn)行警告并能夠繼續(xù)通常的作業(yè)的警告水平，作為重度的運轉(zhuǎn)限制，為不能繼續(xù)作業(yè)但能夠使液壓挖掘機I移動的水平等、運轉(zhuǎn)限制。
[0114]在上述的實施方式中，作為構(gòu)成狀態(tài)檢測裝置27的檢測器，以使用了旋轉(zhuǎn)傳感器28、冷卻水溫度傳感器29、吸氣溫度傳感器30、排氣溫度傳感器31、32、33、34、壓力傳感器35、36、開度傳感器37、38、39的情況為例進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明并不限于此，例如，也可以使用檢測吸入空氣量的吸入空氣流量傳感器、檢測廢氣的流量的廢氣流量傳感器等檢測器。即、構(gòu)成狀態(tài)檢測裝置的檢測器能夠使用各種檢測器作為檢測發(fā)動機、廢氣凈化裝置以及再生裝置的工作狀態(tài)的檢測器。反之，不必使用在實施方式中使用的全部的各傳感器28?39，壓力傳感器35、36以外的傳感器根據(jù)需要來設(shè)置即可。因此，例如，在廢氣凈化裝置20不具備氧化催化劑22的情況下，也可以省略排氣溫度傳感器32。
[0115]在上述的各實施方式中，以由氧化催化劑22和粒子狀物質(zhì)除去過濾器23構(gòu)成廢氣凈化裝置20的情況為例進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明并不限于此，例如，也可以做成除了氧化催化劑和粒子狀物質(zhì)除去過濾器以外，還組合尿素噴射閥、選擇性還原催化劑裝置等來使用的結(jié)構(gòu)。
[0116]并且，在上述的各實施方式中，以將廢氣凈化裝置20搭載于小型液壓挖掘機I的情況為例進(jìn)行了說明。但是，具備本發(fā)明的廢氣凈化裝置的工程機械并不限于此，例如也可以應(yīng)用于中型以上的液壓挖掘機。另外，也能夠廣泛應(yīng)用于具備輪式的下部行駛體的液壓挖掘機、輪式裝載機、叉式升降車、液壓起重機等工程機械。
[0117]符號的說明
[0118]I一液壓挖掘機(工程機械)，2—下部行駛體(車體)，4一上部回轉(zhuǎn)體(車體)，10—發(fā)動機，14一燃料噴射裝置，20—廢氣凈化裝置，23—粒子狀物質(zhì)除去過濾器(過濾器)，24—再生裝置，27—狀態(tài)檢測裝置，28—旋轉(zhuǎn)傳感器(檢測器)，29—冷卻水溫度傳感器(檢測器)，30—吸氣溫度傳感器(檢測器)，31—節(jié)流閥前排氣溫度傳感器(檢測器)，32—催化劑前排氣溫度傳感器(檢測器)，33—過濾器前排氣溫度傳感器(檢測器)，34-過濾器后排氣溫度傳感器(檢測器)，35、36—壓力傳感器(差壓檢測器)，37—吸氣節(jié)流閥開度傳感器(檢測器)，38—排氣節(jié)流閥開度傳感器(檢測器)，39—排氣回流閥開度傳感器(檢測器)，40—報知器，41 一控制裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種工程機械，具備:供操作員搭乘的車體(2、4);搭載在該車體(2、4)上的發(fā)動機(10);設(shè)置在該發(fā)動機(10)的排氣側(cè)且通過過濾器(23)來捕集從上述發(fā)動機(10)排出的廢氣中的粒子狀物質(zhì)的廢氣凈化裝置(20);通過使被上述過濾器(23)捕集的粒子狀物質(zhì)燃燒來進(jìn)行該過濾器的再生處理的再生裝置(24);由用于檢測上述發(fā)動機(10)、廢氣凈化裝置(20)以及再生裝置(24)的工作狀態(tài)的多個種類的檢測器構(gòu)成的狀態(tài)檢測裝置(27)；以及基于構(gòu)成該狀態(tài)檢測裝置(27)的各檢測器的檢測值來進(jìn)行上述發(fā)動機(10)以及再生裝置(24)的控制的控制裝置(41)，上述工程機械的特征在于， 上述狀態(tài)檢測裝置(27)構(gòu)成為包含差壓檢測器(35、36)，該差壓檢測器(35、36)檢測出上述廢氣凈化裝置(20)的過濾器(23)的入口側(cè)的壓力與出口側(cè)的壓力的差即差壓，上述控制裝置(41)具備: 故障判定單元，判定是在構(gòu)成上述狀態(tài)檢測裝置(27)的差壓檢測器(35、36)存在故障、還是在該差壓檢測器(35、36)以外的檢測器存在故障；過堆積判定單元，在利用該故障判定單元判定為在上述差壓檢測器(35、36)以外的檢測器存在故障的情況下，基于由上述差壓檢測器(35、36)檢測的差壓，判定在上述過濾器(23)上是否過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)；以及 運轉(zhuǎn)限制單元，在利用上述故障判定單元判定為在上述檢測器存在故障的情況下、以及/或者在利用上述過堆積判定單元判定為在上述過濾器(23)上過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的情況下，向上述操作員報知該故障，以及/或者限制上述發(fā)動機(10)的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程機械，其特征在于， 上述運轉(zhuǎn)限制單元構(gòu)成為， 在利用上述故障判定單元判定為在上述差壓檢測器(35、36)以外的檢測器存在故障、而且利用上述過堆積判定單元判定為在上述過濾器(23)上未過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的情況下，進(jìn)行輕度的運轉(zhuǎn)限制， 在利用上述故障判定單元判定為在上述差壓檢測器(35、36)存在故障的情況下、或者利用上述過堆積判定單元判定為在上述過濾器(23)上過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的情況下，進(jìn)行比上述輕度的運轉(zhuǎn)限制重的重度的運轉(zhuǎn)限制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工程機械，其特征在于， 上述輕度的運轉(zhuǎn)限制，向操作員報知該故障，并且進(jìn)行上述發(fā)動機(10)的轉(zhuǎn)速限制，上述重度的運轉(zhuǎn)限制，向操作員報知該故障，并且進(jìn)行上述發(fā)動機(10)的轉(zhuǎn)速限制以及燃料噴射量限制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程機械，其特征在于， 上述運轉(zhuǎn)限制單元構(gòu)成為，在利用上述故障判定單元判定為在上述差壓檢測器(35、36)存在故障的情況下、或者利用上述過堆積判定單元判定為在上述過濾器(23)上過剩地堆積有粒子狀物質(zhì)的情況下，當(dāng)經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的規(guī)定時間后使上述發(fā)動機(10)停止。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程機械，其特征在于， 構(gòu)成上述狀態(tài)檢測裝置(27)的檢測器中的上述差壓檢測器(35、36)是檢測上述過濾器(23)的入口側(cè)和出口側(cè)的壓力的一對壓力傳感器(35、36)，構(gòu)成上述狀態(tài)檢測裝置(27)的檢測器中的上述差壓檢測器(35、36)以外的檢測器是檢測上述發(fā)動機(10)的轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)傳感器(28)、檢測上述發(fā)動機(10)的冷卻水的溫度的冷卻水溫度傳感器(29)、檢測被上述發(fā)動機(10)吸入的空氣的溫度的吸氣溫度傳感器(30)、檢測廢氣的溫度的排氣溫度傳感器(31、32、33、34)、以及檢測對吸氣或排氣的流路節(jié)流的節(jié)流閥(16 、25、26)的開度的開度傳感器(37、38、39)中的至少任何一個傳感器。
【文檔編號】F01N3/18GK104040126SQ201280066786
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月13日
【發(fā)明者】野口修平, 吉田肇 申請人:日立建機株式會社