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JP4392282B2 - Filter clogging detection method, filter clogging elimination method, and filter clogging detection device - Google Patents
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Filter clogging detection method, filter clogging elimination method, and filter clogging detection device Download PDF

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Description

本発明は、エンジンから排出される排ガス温度によって再生可能な黒煙除去フィルタの目詰りを検知するフィルタ目詰り検知方法、フィルタ目詰り解消方法およびフィルタ目詰り検知装置に関するものである。   The present invention relates to a filter clogging detection method, a filter clogging elimination method, and a filter clogging detection device that detect clogging of a black smoke removal filter that can be regenerated by the temperature of exhaust gas discharged from an engine.

トンネル向けなどの油圧ショベルには、図5に示すように油圧回路の油圧ポンプ1を駆動するエンジン2から排出される排ガス中の黒煙を除去するための黒煙浄化装置3が搭載されている。   As shown in FIG. 5, a black smoke purification device 3 for removing black smoke in exhaust gas discharged from an engine 2 that drives a hydraulic pump 1 of a hydraulic circuit is mounted on a hydraulic excavator for a tunnel or the like. .

この黒煙浄化装置3は、フィルタケーシング4内に、多孔質セラミックス製ハニカム構造体に酸化触媒を担持させた黒煙除去フィルタ5を設けたもので、エンジン2を高負荷で運転すると、高温となった排ガスの温度により酸化触媒が活性化して、黒煙除去フィルタ5に捕集された煤が燃焼することで再生する機能を持っている(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−309923号公報(第3頁、図3)
This black smoke purification device 3 is provided with a black smoke removal filter 5 in which an oxidation catalyst is supported on a porous ceramic honeycomb structure in a filter casing 4, and when the engine 2 is operated at a high load, The oxidation catalyst is activated by the temperature of the exhaust gas that has become, and the soot collected in the black smoke removal filter 5 burns to regenerate (see, for example, Patent Document 1).
JP 2002-309923 A (page 3, FIG. 3)

この黒煙浄化装置3は、軽作業やアイドリング等の負荷が軽い状態が多い場合は、排ガス温度が十分上昇しないため、黒煙除去フィルタ5に捕捉された煤が燃焼しない。   The black smoke purification device 3 does not burn soot trapped by the black smoke removal filter 5 because the exhaust gas temperature does not rise sufficiently when there are many light work or idling loads.

そのため、黒煙除去フィルタ5が目詰りを起こし、エンジン2の出力が低下したり、著しい場合はエンジン排気圧が上昇しエンジン2が停止する問題がある。   Therefore, there is a problem that the black smoke removal filter 5 is clogged and the output of the engine 2 is reduced or, in a remarkable case, the engine exhaust pressure is increased and the engine 2 is stopped.

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、エンジンから排出される排ガス温度によって再生可能な黒煙除去フィルタの目詰り状況を、圧力センサや温度センサなどを用いることなく把握できるフィルタ目詰り検知方法、このフィルタ目詰り検知方法を発展させたフィルタ目詰り解消方法、このフィルタ目詰り検知方法を装置化したフィルタ目詰り検知装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above points, and is a filter that can grasp the clogging state of a black smoke removal filter that can be regenerated by the exhaust gas temperature discharged from the engine without using a pressure sensor or a temperature sensor. It is an object of the present invention to provide a clogging detection method, a filter clogging elimination method obtained by developing this filter clogging detection method, and a filter clogging detection device that implements this filter clogging detection method.

請求項1記載の発明は、エンジンスピード設定器によって一定のエンジンスピード設定値を指示することで一定のエンジン回転数・エンジン出力トルク特性に制御されるエンジンから排出される排ガス温度によって再生可能な黒煙除去フィルタの目詰りを検知するフィルタ目詰り検知方法であって、エンジンスピード設定値毎にフィルタ再生限界温度のエンジンスピード実測値を求めてエンジンスピード設定値とフィルタ再生限界温度のエンジンスピード実測値との関係から黒煙除去フィルタの排ガス温度が再生域にあるか非再生域にあるかを判定する関数テーブルを作成し、エンジンスピード設定値とエンジンスピード実測値とを読込み、エンジンスピード実測値を1次遅れフィルタ処理をして排ガス温度を求め、エンジンスピード設定値およびエンジンスピード実測値をもとに関数テーブルから黒煙除去フィルタの排ガス温度が再生域にあるか非再生域にあるかを判定し、非再生域の時間をカウントして非再生域の時間が所定の時間に達した場合はフィルタ目詰り信号を出力するフィルタ目詰り検知方法であり、エンジンスピード実測値を1次遅れフィルタ処理して排ガス温度を求め、エンジンスピード設定値およびエンジンスピード実測値をもとに関数テーブルから黒煙除去フィルタの排ガス温度が再生域にあるか非再生域にあるかを判定し、非再生域の時間が所定の時間に達した場合はフィルタ目詰り信号を出力するので、エンジンから排出される排ガス温度によって再生可能な黒煙除去フィルタの目詰り状況を、圧力センサや温度センサなどを用いることなく把握することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, the black that can be regenerated by the exhaust gas temperature discharged from the engine controlled to a constant engine speed / engine output torque characteristic by instructing a constant engine speed set value by the engine speed setter. A filter clogging detection method that detects clogging of a smoke removal filter, and obtains an engine speed actual measurement value for the filter regeneration limit temperature for each engine speed setting value, and an engine speed actual measurement value for the filter regeneration limit temperature. The function table that determines whether the exhaust gas temperature of the black smoke removal filter is in the regeneration range or the non-regeneration range is created, and the engine speed setting value and the engine speed measurement value are read, and the engine speed measurement value is First-order lag filter processing is performed to determine the exhaust gas temperature, and the engine speed setting value And whether the exhaust gas temperature of the black smoke removal filter is in the regeneration area or non-regeneration area from the function table based on the measured engine speed and the non-regeneration area time by counting the time in the non-regeneration area. This is a filter clogging detection method that outputs a filter clogging signal when a predetermined time is reached. The engine speed measurement value is subjected to first-order lag filtering to obtain the exhaust gas temperature, and the engine speed set value and engine speed measurement value are obtained. Based on the function table, it is determined whether the exhaust gas temperature of the black smoke removal filter is in the regeneration area or non-regeneration area, and if the non-regeneration area has reached the specified time, a filter clogging signal is output. Therefore, it is possible to grasp the clogging status of the black smoke removal filter that can be regenerated by the exhaust gas temperature discharged from the engine without using a pressure sensor or temperature sensor. It is possible.

請求項2記載の発明は、請求項1記載のフィルタ目詰り検知方法によりフィルタ目詰りの警告信号が出力された場合は、エンジンを高負荷で運転するフィルタ目詰り解消方法であり、エンジンから排出される排ガス温度によって再生可能な黒煙除去フィルタの目詰り状況を、圧力センサや温度センサなどを用いることなく把握して、エンジンを高負荷運転することで、黒煙除去フィルタの目詰りを解消することが可能となる。   The invention according to claim 2 is a filter clogging elimination method for operating the engine at a high load when a filter clogging warning signal is output by the filter clogging detection method according to claim 1, and is discharged from the engine. By grasping the clogging status of the black smoke removal filter that can be regenerated by the exhaust gas temperature without using a pressure sensor or temperature sensor, the clogging of the black smoke removal filter is eliminated by operating the engine at a high load. It becomes possible to do.

請求項3記載の発明は、エンジンスピード設定器によって一定のエンジンスピード設定値を指示することで一定のエンジン回転数・エンジン出力トルク特性に制御されるエンジンから排出される排ガス温度によって再生可能な黒煙除去フィルタの目詰りを検知するフィルタ目詰り検知装置であって、エンジンスピード設定値を指示するエンジンスピード設定器と、エンジンスピード実測値を検出するエンジンスピードセンサと、エンジンスピード実測値を1次遅れフィルタ処理して排ガス温度を求める1次遅れ回路と、エンジンスピード設定値毎にフィルタ再生限界温度のエンジンスピード実測値を求めてエンジンスピード設定値とフィルタ再生限界温度のエンジンスピード実測値との関係から黒煙除去フィルタの排ガス温度が再生域にあるか非再生域にあるかを判定する関数テーブルと、非再生域の時間をカウントして非再生域の時間が所定の時間に達した場合はフィルタ目詰り信号を出力する非再生域タイマと、非再生域タイマからのフィルタ目詰り信号を受けて警告信号を出力する警告手段とを具備したフィルタ目詰り検知装置であり、1次遅れ回路によりエンジンスピード実測値を1次遅れフィルタ処理して排ガス温度を求め、関数テーブルによりエンジンスピード設定値およびエンジンスピード実測値をもとに黒煙除去フィルタの排ガス温度が再生域にあるか非再生域にあるかを判定し、非再生域の時間が所定の時間に達した場合は非再生域タイマから警告手段にフィルタ目詰り信号を出力するので、エンジンから排出される排ガス温度によって再生可能な黒煙除去フィルタの目詰り状況を、圧力センサや温度センサなどを用いることなく把握することが可能となる。 According to a third aspect of the present invention, a black which can be regenerated by exhaust gas temperature discharged from an engine controlled to a constant engine speed / engine output torque characteristic by instructing a constant engine speed set value by an engine speed setter. A filter clogging detection device for detecting clogging of a smoke removal filter, which is an engine speed setting device for instructing an engine speed setting value, an engine speed sensor for detecting an engine speed actual value, and an engine speed actual value as a primary The relationship between the primary delay circuit that calculates exhaust gas temperature by delay filter processing, and the actual engine speed value of the filter regeneration limit temperature for each engine speed setting value, and the engine speed setting value and the actual engine speed value of the filter regeneration limit temperature The exhaust gas temperature of the black smoke removal filter is in the regeneration range A function table that determines whether or not it is in the non-reproduction area, a non-reproduction area timer that counts the non-reproduction area time and outputs a filter clogging signal when the non-reproduction area time reaches a predetermined time, A filter clogging detection device comprising a warning means for receiving a filter clogging signal from a regeneration zone timer and outputting a warning signal, wherein the exhaust gas temperature is obtained by subjecting an actual engine speed to a first-order lag filter process by a first-order lag circuit And determine whether the exhaust gas temperature of the black smoke removal filter is in the regeneration region or the non-regeneration region based on the engine speed setting value and the engine speed actual measurement value using the function table. When the time is reached, a filter clogging signal is output from the non-regeneration area timer to the warning means, so that the black smoke removal filter that can be regenerated by the exhaust gas temperature discharged from the engine is output. Other clogging conditions, it is possible to grasp without using a pressure sensor or a temperature sensor.

請求項4記載の発明は、請求項3記載のフィルタ目詰り検知装置において、関数テーブルで判定された再生域にある時間をカウントする再生域タイマと、再生域タイマでカウントして再生状態が一定時間継続した回数をさらにカウントして所定値に達した場合は黒煙除去フィルタが再生されたとみなして非再生域タイマをリセットする再生率カウンタとを具備したものであり、再生域タイマでカウントして再生状態が一定時間継続した回数をさらに再生率カウンタによりカウントして、所定値に達した場合は黒煙除去フィルタが再生されたとみなして非再生域タイマをリセットするので、非再生域の時間を正確にカウントすることが可能となる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the filter clogging detection device according to the third aspect, a reproduction area timer that counts the time in the reproduction area determined by the function table, and a reproduction state that is counted by the reproduction area timer is constant. When the number of times that the time has continued is further counted and reaches a predetermined value, it is considered that the black smoke removal filter has been regenerated, and a regeneration rate counter that resets the non-reproduction area timer is provided. The number of times that the playback state has continued for a certain period of time is further counted by the playback rate counter, and when it reaches the predetermined value, the black smoke removal filter is considered to have been played back and the non-playback zone timer is reset. Can be accurately counted.

請求項1記載の発明によれば、エンジンスピード実測値を1次遅れフィルタ処理して排ガス温度を求め、エンジンスピード設定値およびエンジンスピード実測値をもとに関数テーブルから黒煙除去フィルタの排ガス温度が再生域にあるか非再生域にあるかを判定し、非再生域の時間が所定の時間に達した場合はフィルタ目詰り信号を出力するので、エンジンから排出される排ガス温度によって再生可能な黒煙除去フィルタの目詰り状況を、圧力センサや温度センサなどを用いることなく把握できる。   According to the first aspect of the present invention, the exhaust gas temperature is obtained by first-order lag filter processing of the engine speed actual measurement value, and the exhaust gas temperature of the black smoke removal filter is obtained from the function table based on the engine speed set value and the engine speed actual measurement value. Is in the regeneration zone or in the non-regeneration zone, and when the time in the non-regeneration zone reaches a predetermined time, a filter clogging signal is output, so it can be regenerated by the exhaust gas temperature exhausted from the engine. The clogging status of the black smoke removal filter can be grasped without using a pressure sensor or a temperature sensor.

請求項2記載の発明によれば、エンジンから排出される排ガス温度によって再生可能な黒煙除去フィルタの目詰り状況を、圧力センサや温度センサなどを用いることなく把握して、エンジンを高負荷運転することで、黒煙除去フィルタの目詰りを解消できる。   According to the invention described in claim 2, the clogging state of the black smoke removal filter that can be regenerated by the exhaust gas temperature discharged from the engine is grasped without using a pressure sensor or a temperature sensor, and the engine is operated at a high load. By doing so, clogging of the black smoke removal filter can be eliminated.

請求項3記載の発明によれば、1次遅れ回路によりエンジンスピード実測値を1次遅れフィルタ処理して排ガス温度を求め、関数テーブルによりエンジンスピード設定値およびエンジンスピード実測値をもとに黒煙除去フィルタの排ガス温度が再生域にあるか非再生域にあるかを判定し、非再生域の時間が所定の時間に達した場合は非再生域タイマから警告手段にフィルタ目詰り信号を出力するので、エンジンから排出される排ガス温度によって再生可能な黒煙除去フィルタの目詰り状況を、圧力センサや温度センサなどを用いることなく把握できる。   According to the third aspect of the invention, the exhaust gas temperature is obtained by first-order lag filter processing of the engine speed actual measurement value by the first-order lag circuit, and black smoke based on the engine speed setting value and the engine speed actual measurement value by the function table. Determine whether the exhaust gas temperature of the removal filter is in the regeneration area or non-regeneration area, and output a filter clogging signal from the non-regeneration area timer to the warning means when the non-regeneration area time reaches a predetermined time Therefore, the clogging state of the black smoke removal filter that can be regenerated by the exhaust gas temperature discharged from the engine can be grasped without using a pressure sensor or a temperature sensor.

請求項4記載の発明によれば、再生域タイマでカウントして再生状態が一定時間継続した回数をさらに再生率カウンタによりカウントして、所定値に達した場合は黒煙除去フィルタが再生されたとみなして非再生域タイマをリセットするので、非再生域の時間を正確にカウントできる。   According to the fourth aspect of the present invention, the black smoke removal filter is reproduced when the reproduction rate counter further counts the number of times that the reproduction state continues for a certain period of time counted by the reproduction area timer and reaches a predetermined value. Since the non-reproduction area timer is reset, the time of the non-reproduction area can be accurately counted.

以下、本発明を図1乃至図4に示された一実施の形態を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to an embodiment shown in FIGS.

図1に示されるように、トンネル内作業向けの油圧ショベルなどの作業機械は、油圧回路に作動油を供給する油圧ポンプ11を駆動するエンジン12とともに、このエンジン12から排出される排ガス中の黒煙を除去するための黒煙浄化装置13が搭載されている。   As shown in FIG. 1, a working machine such as a hydraulic excavator for work in a tunnel includes an engine 12 that drives a hydraulic pump 11 that supplies hydraulic oil to a hydraulic circuit, and black in exhaust gas discharged from the engine 12. A black smoke purification device 13 for removing smoke is mounted.

この黒煙浄化装置13は、フィルタケーシング14内に、多孔質セラミックス製ハニカム構造体に酸化触媒を担持させた黒煙除去フィルタ15を設けたもので、エンジン12を高負荷で運転すると、エンジン12から排出された高温の排ガス温度によって酸化触媒が活性化して、黒煙除去フィルタ15で捕集された煤が燃焼することにより、この煤による目詰りを解消して黒煙除去フィルタ15を再生する機能を持っている。   This black smoke purification device 13 is provided with a black smoke removal filter 15 in which an oxidation catalyst is supported on a porous ceramic honeycomb structure in a filter casing 14. When the engine 12 is operated at a high load, the engine 12 The oxidation catalyst is activated by the high temperature exhaust gas discharged from the combustion chamber, and the soot collected by the black smoke removal filter 15 is burned, so that the clogging caused by this soot is eliminated and the black smoke removal filter 15 is regenerated. Has function.

エンジン12の制御系には、エンジンスピード設定値としてのアクセルダイヤル設定値を指示するエンジンスピード設定器としてのアクセルダイヤル21と、エンジンスピード実測値としてのエンジン実回転数を検出するエンジンスピードセンサ22とが、標準的に装備されている。   The control system of the engine 12 includes an accelerator dial 21 as an engine speed setting device that instructs an accelerator dial setting value as an engine speed setting value, and an engine speed sensor 22 that detects an actual engine speed as an engine speed actual value. However, it is equipped as standard.

また、これらのアクセルダイヤル設定値およびエンジン実回転数を入力して演算処理を行う制御器23が設けられている。この制御器23は、演算機能を持つ中央処理装置(CPU)と、プログラム、データなどを格納するメモリ(ROM、RAMなど)とを備えている。   In addition, a controller 23 is provided for inputting the accelerator dial set value and the actual engine speed and performing arithmetic processing. The controller 23 includes a central processing unit (CPU) having an arithmetic function and a memory (ROM, RAM, etc.) for storing programs, data, and the like.

さらに、この制御器23は、エンジン実回転数を1次遅れフィルタ処理して排ガス温度を求める1次遅れ回路24と、アクセルダイヤル設定値およびエンジン実回転数をもとに黒煙除去フィルタ15の排ガス温度が再生域にあるか非再生域にあるかを判定する関数テーブル25とを具備している。   Further, the controller 23 includes a primary delay circuit 24 that obtains the exhaust gas temperature by performing a primary delay filter process on the actual engine speed, and the black smoke removal filter 15 based on the accelerator dial set value and the actual engine speed. And a function table 25 for determining whether the exhaust gas temperature is in the regeneration region or the non-regeneration region.

この関数テーブル25は、アクセルダイヤル設定値毎にフィルタ再生限界温度のエンジン実回転数を求めて、アクセルダイヤル設定値とフィルタ再生限界温度のエンジン実回転数との関係から黒煙除去フィルタの排ガス温度が再生域にあるか非再生域にあるかを判定するもので、予めデータがマッピングされたメモリである。   This function table 25 obtains the actual engine speed of the filter regeneration limit temperature for each accelerator dial set value, and determines the exhaust gas temperature of the black smoke removal filter from the relationship between the accelerator dial set value and the engine actual speed of the filter regeneration limit temperature. Is a memory in which data is mapped in advance.

さらに、この制御器23は、非再生域の時間をカウントして非再生域の時間が所定の時間に達した場合はフィルタ目詰り信号を出力する非再生域タイマ26と、関数テーブル25で判定された再生域にある時間をカウントする再生域タイマ27と、再生域タイマ27でカウントして再生状態が一定時間継続した回数をさらにカウントして所定値に達した場合は黒煙除去フィルタ15が再生されたとみなして非再生域タイマ26をリセットする再生率カウンタ28とを具備している。   Further, the controller 23 counts the time of the non-reproduction area, and when the time of the non-reproduction area reaches a predetermined time, the control table 23 outputs a filter clogging signal, and the function table 25 determines The playback area timer 27 for counting the time in the playback area, and when the playback area timer 27 counts the number of times the playback state has continued for a certain period of time and reaches a predetermined value, the black smoke removal filter 15 A reproduction rate counter 28 that resets the non-reproduction area timer 26 on the assumption that it has been reproduced is provided.

この制御器23の非再生域タイマ26には、この非再生域タイマ26からのフィルタ目詰り信号を受けて警告信号を出力する警告手段としての報知器29が接続されている。   The non-regeneration area timer 26 of the controller 23 is connected to an alarm device 29 as warning means for receiving a filter clogging signal from the non-regeneration area timer 26 and outputting a warning signal.

次に、前記関数テーブル25の作成について説明すると、図3に示されるように、エンジン12は、負荷トルクがかかると、各々のアクセルダイヤル設定値から各ガバナ特性線に沿ってエンジン回転数が低下し、かつ図4に示されるように排ガス温度が上昇する。   Next, the creation of the function table 25 will be described. As shown in FIG. 3, when the load torque is applied to the engine 12, the engine speed decreases along each governor characteristic line from each accelerator dial set value. However, the exhaust gas temperature rises as shown in FIG.

したがって、エンジン12のベンチ試験結果をもとに、アクセルダイヤル設定値毎にフィルタ再生限界温度のエンジン実回転数を求めて、アクセルダイヤル設定値とフィルタ再生限界温度のエンジン実回転数との関係から、図3に示されるようにエンジン回転数・エンジン出力トルク特性におけるフィルタ再生限界線を決定し、このフィルタ再生限界線の上側領域を再生域とし下側領域を非再生域とすることで、黒煙除去フィルタ15の排ガス温度を計測しなくても、黒煙除去フィルタ15の排ガス温度が再生域にあるか非再生域にあるかを判定する関数テーブル25を作成することができる。   Therefore, the actual engine speed of the filter regeneration limit temperature is obtained for each accelerator dial set value based on the bench test result of the engine 12, and the relationship between the accelerator dial set value and the engine actual speed of the filter regeneration limit temperature is calculated. As shown in FIG. 3, the filter regeneration limit line in the engine speed / engine output torque characteristic is determined, and the upper region of the filter regeneration limit line is set as the regeneration region and the lower region is set as the non-regeneration region. Even if the exhaust gas temperature of the smoke removal filter 15 is not measured, the function table 25 for determining whether the exhaust gas temperature of the black smoke removal filter 15 is in the regeneration region or the non-regeneration region can be created.

さらに、アクセルダイヤル設定値と、エンジン実回転数を1次遅れ回路24で1次遅れフィルタ処理した値すなわち排ガス温度とを、上記の関数テーブル25に入力して、黒煙除去フィルタ15が再生域にあるか非再生域にあるかを判定することができる。   Further, the accelerator dial set value and the value obtained by subjecting the actual engine speed to the first-order lag filter processing by the first-order lag circuit 24, that is, the exhaust gas temperature, are input to the function table 25, so that the black smoke removal filter 15 Or in the non-reproduction area.

図4(c)に示されるように排ガス温度が煤の燃焼温度に達しても、その後、フィルタ再生限界温度(約400℃)以上の再生域の状態が一定時間継続しないと黒煙除去フィルタ15に捕捉された煤が燃焼しないので、再生域の状態が一定時間継続する回数をカウントし、所定の回数に達したときは黒煙除去フィルタ15が再生できたと推定できる。   As shown in FIG. 4 (c), even if the exhaust gas temperature reaches the soot combustion temperature, the black smoke removal filter 15 must be maintained if the state of the regeneration region above the filter regeneration limit temperature (about 400 ° C.) does not continue for a certain period of time. Since the soot trapped in is not burned, the number of times that the state of the regeneration zone continues for a certain time is counted, and when the predetermined number of times is reached, it can be estimated that the black smoke removal filter 15 has been regenerated.

このような考えに基づき、図2のフローチャートに示す演算にて黒煙除去フィルタ15の目詰りを事前に予測して警報を出すことができる。   Based on such an idea, a clog of the black smoke removal filter 15 can be predicted in advance by a calculation shown in the flowchart of FIG.

以下、図2に示されたフローチャートに基づき、エンジン12から排出される排ガス温度によって再生可能な黒煙除去フィルタ15の目詰りを検知するフィルタ目詰り検知方法を説明する。   A filter clogging detection method for detecting clogging of the black smoke removal filter 15 that can be regenerated by the exhaust gas temperature discharged from the engine 12 will be described below based on the flowchart shown in FIG.

(ステップ1)
外部メモリから再生域タイマ27および非再生域タイマ26でカウントされた値を読込む。
(Step 1)
The values counted by the playback area timer 27 and the non-reproduction area timer 26 are read from the external memory.

(ステップ2)
アクセルダイヤル21よりアクセルダイヤル設定値を、エンジンスピードセンサ22よりエンジン実回転数を、それぞれ読込む。
(Step 2)
The accelerator dial set value is read from the accelerator dial 21, and the actual engine speed is read from the engine speed sensor 22.

(ステップ3)
排ガス温度は、エンジン実回転数に対し1次遅れで近似できるので、エンジン実回転数に1次遅れフィルタ処理を行うことで、排ガス温度を求める。
(Step 3)
Since the exhaust gas temperature can be approximated with a first order lag with respect to the actual engine speed, the exhaust gas temperature is obtained by performing a first order lag filtering process on the actual engine speed.

(ステップ4)
エンジン12が停止したか否かを判断する。
(Step 4)
It is determined whether the engine 12 has stopped.

(ステップ5)
エンジン12が停止した場合は、再生域タイマ27および非再生域タイマ26でカウントされた値を外部メモリに格納し、この値はステップ1で使う。
(Step 5)
When the engine 12 is stopped, the values counted by the regeneration zone timer 27 and the non-reproduction zone timer 26 are stored in the external memory, and this value is used in step 1.

(ステップ6)
アクセルダイヤル設定値と、1次遅れフィルタ処理を行ったエンジン実回転数すなわち排ガス温度とに基づいて、関数テーブル25から、黒煙除去フィルタ15の排ガス温度が再生域にあるか非再生域にあるかを判定する。
(Step 6)
From the function table 25, the exhaust gas temperature of the black smoke removal filter 15 is in the regeneration region or in the non-regeneration region based on the accelerator dial set value and the actual engine speed that has been subjected to the first-order lag filter processing, that is, the exhaust gas temperature. Determine whether.

(ステップ7)
再生域にある場合は、再生域タイマ27をカウントアップし、再生域の時間をカウントアップする。
(Step 7)
If it is in the playback area, the playback area timer 27 is counted up and the time in the playback area is counted up.

(ステップ8)
再生域タイマ27が設定された所定の時間に達した否かを判断し、再生域タイマ27が設定された所定の時間に達するまでは、ステップ2に戻る。
(Step 8)
It is determined whether or not the playback area timer 27 has reached a predetermined time, and the process returns to step 2 until the playback area timer 27 reaches a predetermined time.

(ステップ9)
再生域タイマ27が設定された所定の時間に達した場合は、再生状態が一定時間継続した回数をカウントする再生率カウンタ28をカウントアップするとともに、再生域タイマ27をリセットする。
(Step 9)
When the playback area timer 27 reaches a predetermined time, the playback area counter 27 that counts the number of times the playback state has continued for a certain period of time is counted up and the playback area timer 27 is reset.

(ステップ10)
再生率カウンタ28が設定された所定の回数に達した否かを判断し、再生率カウンタ28が設定された所定の回数に達するまでは、ステップ2に戻る。
(Step 10)
It is determined whether or not the reproduction rate counter 28 has reached the predetermined number of times, and the process returns to step 2 until the reproduction rate counter 28 reaches the predetermined number of times.

(ステップ11)
上記ステップ10で再生率カウンタ28が所定値に達した場合は、黒煙除去フィルタ15が再生されたとみなし、非再生域の時間をカウントする非再生域タイマ26をリセットする。
(Step 11)
When the regeneration rate counter 28 reaches a predetermined value in step 10, the non-reproduction area timer 26 that counts the non-reproduction area time is reset, assuming that the black smoke removal filter 15 has been regenerated.

(ステップ12)
また、ステップ6で、関数テーブル25によって黒煙除去フィルタ15が非再生域にあると判定された場合は、非再生域タイマ26をカウントアップし、非再生域の時間をカウントする。
(Step 12)
If the function table 25 determines in step 6 that the black smoke removal filter 15 is in the non-reproduction area, the non-reproduction area timer 26 is counted up and the time in the non-reproduction area is counted.

(ステップ13)
再生域タイマ27をリセットする。
(Step 13)
The playback area timer 27 is reset.

(ステップ14)
非再生域タイマ26が設定された所定の時間に達した否かを判断し、非再生域タイマ26が設定された所定の時間に達するまでは、ステップ2に戻る。
(Step 14)
It is determined whether or not the non-reproduction area timer 26 has reached a predetermined time, and the process returns to step 2 until the non-reproduction area timer 26 reaches a predetermined time.

(ステップ15)
非再生域タイマ26でカウントされる非再生域の時間が所定の時間に達した場合は、フィルタ目詰り信号を報知器29に出力し、この報知器29より、視覚的または聴覚的な警告信号を出力して、オペレータに再生運転を促す。
(Step 15)
When the non-reproduction area time counted by the non-reproduction area timer 26 reaches a predetermined time, a filter clogging signal is output to the alarm device 29, from which a visual or audible warning signal is output. Is output to prompt the operator to perform a regeneration operation.

オペレータは、フィルタ目詰りの警告信号が出力された場合は、油圧ショベルなどに用いられている油圧アクチュエータをデッドポイントまで作動した後も、さらにその作動状態を継続させるように、リリーフ弁を作動させながら運転し続けるリリーフ操作などして、エンジン12を高負荷で運転することにより、エンジン12から排出される排ガス温度を400℃以上に上昇させ、この排ガス温度により黒煙を燃焼させて除去することで、黒煙除去フィルタ15を再生させる。   When a warning signal for filter clogging is output, the operator activates the relief valve so that the operating state continues even after operating the hydraulic actuator used in a hydraulic excavator to the dead point. The exhaust gas temperature exhausted from the engine 12 is raised to 400 ° C. or higher by operating the engine 12 at a high load, such as a relief operation that continues to be operated, and the black smoke is burned and removed by this exhaust gas temperature. Then, the black smoke removal filter 15 is regenerated.

このように、1次遅れ回路24によりエンジン実回転数を1次遅れフィルタ処理して排ガス温度を求め、関数テーブル25によりエンジンスピード設定値およびエンジン実回転数をもとに黒煙除去フィルタ15の排ガス温度が再生域にあるか非再生域にあるかを判定し、非再生域の時間が所定の時間に達した場合は非再生域タイマ26から報知器29にフィルタ目詰り信号を出力するので、エンジン12から排出される排ガス温度によって再生可能な黒煙除去フィルタ15の目詰り状況を、圧力センサや温度センサなどを用いることなく把握できる。   Thus, the exhaust gas temperature is obtained by subjecting the actual engine speed to the first-order lag filter processing by the first-order lag circuit 24, and the black smoke removal filter 15 of the function table 25 based on the engine speed set value and the actual engine speed. It is determined whether the exhaust gas temperature is in the regeneration zone or non-regeneration zone, and if the non-regeneration zone time reaches a predetermined time, a filter clogging signal is output from the non-regeneration zone timer 26 to the alarm 29. The clogging state of the black smoke removal filter 15 that can be regenerated by the exhaust gas temperature discharged from the engine 12 can be grasped without using a pressure sensor or a temperature sensor.

すなわち、黒煙浄化装置13に差圧検出器などの機器を追加することなく、従来の油圧ショベルのアクセルダイヤル設定値とエンジン実回転数を用いて黒煙除去フィルタ15の目詰り状況を推測するので、油圧ショベルの制御器23に演算処理機能を組込むことにより簡単に目詰り警報を出力することができる。   That is, without adding a device such as a differential pressure detector to the black smoke purification device 13, the clogging situation of the black smoke removal filter 15 is estimated using the accelerator dial setting value of the conventional hydraulic excavator and the actual engine speed. Therefore, a clogging alarm can be output easily by incorporating an arithmetic processing function into the controller 23 of the hydraulic excavator.

また、黒煙除去フィルタ15の目詰り状況を把握できた場合は、エンジン12を高負荷運転することで、黒煙除去フィルタ15の目詰りを解消できる。   When the clogging state of the black smoke removal filter 15 can be grasped, the clogging of the black smoke removal filter 15 can be eliminated by operating the engine 12 at a high load.

さらに、再生域タイマ27でカウントして再生状態が一定時間継続した回数をさらに再生率カウンタ28によりカウントして、所定値に達した場合は黒煙除去フィルタ15が再生されたとみなして非再生域タイマ26をリセットするので、非再生域の時間を正確にカウントできる。   Further, the number of times that the reproduction state has been counted for a certain period of time counted by the reproduction area timer 27 is further counted by the reproduction rate counter 28, and when the predetermined value is reached, it is considered that the black smoke removal filter 15 has been reproduced and the non-reproduction area Since the timer 26 is reset, the time in the non-reproduction area can be accurately counted.

なお、本発明は、油圧ショベルのエンジン12に限定されるものではなく、他の作業機械または車両のエンジンにも適用できる。   The present invention is not limited to the engine 12 of a hydraulic excavator, but can be applied to other work machines or engines of vehicles.

本発明に係るフィルタ目詰り検知方法およびその装置の一実施の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the filter clogging detection method and its apparatus based on this invention. 同上検知方法およびその装置の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detection method same as the above and the control procedure of the apparatus. 同上検知方法およびその装置に用いられる再生域と非再生域とを判定するためのエンジン回転数・エンジン出力トルク特性図である。It is an engine speed-engine output torque characteristic view for determining the regeneration region and the non-reproduction region used in the detection method and the apparatus thereof. (a)は負荷トルクの経時変化を示すグラフ、(b)は(a)の負荷トルクの経時変化と対応するエンジン回転数の経時変化を示すグラフ、(c)は(a)の負荷トルクの経時変化と対応する排ガス温度の経時変化を示すグラフであり、黒煙除去フィルタに捕捉された煤が燃焼する再生温度域と燃焼しない非再生温度域とを示す。(A) is a graph showing the change over time of the load torque, (b) is a graph showing the change over time of the load torque of (a) and the change over time of the engine speed, and (c) is a graph of the load torque of (a). It is a graph which shows a time-dependent change of exhaust gas temperature corresponding to a time-dependent change, and shows the regeneration temperature range which the soot trapped by the black smoke removal filter burns, and the non-regeneration temperature range which does not burn. エンジンに黒煙浄化装置を取付けた従来例の説明図である。It is explanatory drawing of the prior art example which attached the black smoke purification apparatus to the engine.

符号の説明Explanation of symbols

12 エンジン
13 黒煙除去フィルタ
21 エンジンスピード設定器としてのアクセルダイヤル
22 エンジンスピードセンサ
24 1次遅れ回路
25 関数テーブル
26 非再生域タイマ
27 再生域タイマ
28 再生率カウンタ
29 警告手段としての報知器
12 engine
13 Black smoke removal filter
21 Accelerator dial as engine speed setting device
22 Engine speed sensor
24 1st delay circuit
25 Function table
26 Non-reproduction area timer
27 Playback area timer
28 Playback rate counter
29 Alarm as a warning means

Claims (4)

エンジンスピード設定器によって一定のエンジンスピード設定値を指示することで一定のエンジン回転数・エンジン出力トルク特性に制御されるエンジンから排出される排ガス温度によって再生可能な黒煙除去フィルタの目詰りを検知するフィルタ目詰り検知方法であって、
エンジンスピード設定値毎にフィルタ再生限界温度のエンジンスピード実測値を求めてエンジンスピード設定値とフィルタ再生限界温度のエンジンスピード実測値との関係から黒煙除去フィルタの排ガス温度が再生域にあるか非再生域にあるかを判定する関数テーブルを作成し、
エンジンスピード設定値とエンジンスピード実測値とを読込み、
エンジンスピード実測値を1次遅れフィルタ処理をして排ガス温度を求め、
エンジンスピード設定値およびエンジンスピード実測値をもとに関数テーブルから黒煙除去フィルタの排ガス温度が再生域にあるか非再生域にあるかを判定し、
非再生域の時間をカウントして非再生域の時間が所定の時間に達した場合はフィルタ目詰り信号を出力する
ことを特徴とするフィルタ目詰り検知方法。
Detects clogging of the black smoke removal filter that can be regenerated by the exhaust gas temperature discharged from the engine, which is controlled to a constant engine speed and engine output torque characteristics by instructing a constant engine speed setting value with the engine speed setting device A filter clogging detection method for
Determine the actual engine speed value of the filter regeneration limit temperature for each engine speed setting value, and check whether the exhaust gas temperature of the black smoke removal filter is in the regeneration range based on the relationship between the engine speed setting value and the actual engine speed value of the filter regeneration limit temperature. Create a function table that determines whether it is in the playback area,
Read the engine speed setting value and the actual engine speed value,
Obtain the exhaust gas temperature by performing first-order lag filtering on the measured engine speed,
Determine whether the exhaust gas temperature of the black smoke removal filter is in the regeneration area or non-regeneration area from the function table based on the engine speed setting value and the engine speed actual measurement value,
A filter clogging detection method, comprising: counting a non-reproduction area time and outputting a filter clogging signal when the non-reproduction area time reaches a predetermined time.
請求項1記載のフィルタ目詰り検知方法によりフィルタ目詰りの警告信号が出力された場合は、エンジンを高負荷で運転する
ことを特徴とするフィルタ目詰り解消方法。
A filter clogging elimination method, comprising: operating an engine at a high load when a filter clogging warning signal is output by the filter clogging detection method according to claim 1.
エンジンスピード設定器によって一定のエンジンスピード設定値を指示することで一定のエンジン回転数・エンジン出力トルク特性に制御されるエンジンから排出される排ガス温度によって再生可能な黒煙除去フィルタの目詰りを検知するフィルタ目詰り検知装置であって、
エンジンスピード設定値を指示するエンジンスピード設定器と、
エンジンスピード実測値を検出するエンジンスピードセンサと、
エンジンスピード実測値を1次遅れフィルタ処理して排ガス温度を求める1次遅れ回路と、
エンジンスピード設定値毎にフィルタ再生限界温度のエンジンスピード実測値を求めてエンジンスピード設定値とフィルタ再生限界温度のエンジンスピード実測値との関係から黒煙除去フィルタの排ガス温度が再生域にあるか非再生域にあるかを判定する関数テーブルと、
非再生域の時間をカウントして非再生域の時間が所定の時間に達した場合はフィルタ目詰り信号を出力する非再生域タイマと、
非再生域タイマからのフィルタ目詰り信号を受けて警告信号を出力する警告手段と
を具備したことを特徴とするフィルタ目詰り検知装置。
Detects clogging of the black smoke removal filter that can be regenerated by the exhaust gas temperature discharged from the engine, which is controlled to a constant engine speed and engine output torque characteristics by instructing a constant engine speed setting value with the engine speed setting device A filter clogging detection device,
An engine speed setting device for indicating the engine speed setting value;
An engine speed sensor that detects the actual measured engine speed;
A first-order lag circuit that obtains the exhaust gas temperature by first-order lag filtering the measured engine speed;
Determine the actual engine speed value of the filter regeneration limit temperature for each engine speed setting value, and check whether the exhaust gas temperature of the black smoke removal filter is in the regeneration range based on the relationship between the engine speed setting value and the actual engine speed value of the filter regeneration limit temperature. A function table that determines whether it is in the playback area;
A non-reproduction area timer that counts the non-reproduction area time and outputs a filter clogging signal when the non-reproduction area time reaches a predetermined time;
A filter clogging detection device comprising: warning means for receiving a filter clogging signal from a non-regeneration area timer and outputting a warning signal.
関数テーブルで判定された再生域にある時間をカウントする再生域タイマと、
再生域タイマでカウントして再生状態が一定時間継続した回数をさらにカウントして所定値に達した場合は黒煙除去フィルタが再生されたとみなして非再生域タイマをリセットする再生率カウンタと
を具備したことを特徴とする請求項3記載のフィルタ目詰り検知装置。
A playback area timer that counts the time in the playback area determined by the function table;
A regeneration rate counter that counts the number of times the regeneration state has continued for a certain period of time counted by the regeneration area timer and resets the non-reproduction area timer by assuming that the black smoke removal filter has been regenerated when the predetermined value is reached. The filter clogging detection device according to claim 3, wherein the filter is clogged.
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