工程机械
阅读：2发布：2022-08-04
专利汇可以提供工程机械专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种具有控制简洁且能够在短时间内预热的手动再生系统的 工程机械 。负载控制部(66)在手动再生 开关 (22)被置于ON 位置 以后，当 冷却 水 温度 Tw不足失火防止温度T1时，将 发动机 (1)的转速N以及 液压 泵 (11)的排油容积q以及排出压P中的至少一个保持为第一目标值(N1、q1、P1)，另外，在手动再生开关(22)被置于ON位置以后，当冷却水温度为T1以上时，将发动机的转速N以及 液压泵 的排油容积q以及排出压P中的至少一个保持为第二目标值(N2、q2、P2)。另一方面，再生控制部(67)在手动再生开关被置于ON位置以后，当冷却水温度为T1以上时，开始强制再生。，下面是工程机械专利的具体信息内容。
1.一种工程机械，具有：柴油发动机；通过该发动机进行驱动的可变容量型液压泵；废气处理装置，具有对所述发动机的废气中的颗粒状物质进行捕集的过滤器，其特征在于，具有：
冷却水温检测机构，其检测所述发动机的冷却水温度；
负载控制机构，其将所述发动机的转速N以及所述液压泵的排油容积q以及排出压P中的至少一个从低怠速时的状态增大，从而使发动机负载上升；
再生控制机构，其使燃料残存于所述发动机的废气中，由此强制地使废气温度上升，对所述过滤器进行强制再生；
再生指示机构，其用于对所述再生控制机构指示强制再生的开始，
所述负载控制机构，
在存在来自所述再生指示机构的强制再生的开始指示以后，当所述冷却水温度未达到用于防止强制再生时的失火等的发生而设定的失火防止温度T1时，将所述发动机的转速N以及所述液压泵的排油容积q以及排出压P中的至少一个保持为用于使所述冷却水温度达到T1以上而设定的第一目标值(N1、q1、P1)，
另外，
在存在来自所述再生指示机构的强制再生的开始指示以后，当所述冷却水温度为T1以上时，将所述发动机的转速N以及所述液压泵的排油容积q以及排出压P中的至少一个保持为第二目标值(N2、q2、P2)，其中，所述第二目标值(N2、q2、P2)是为了保持能够强制再生的废气温度而设定的目标值，而且该第二目标值被设定为不足所述第一目标值，所述再生控制机构，在存在来自所述再生指示机构的强制再生的开始指示以后，当所述冷却水温度为T1以上时，开始强制再生。
2.如权利要求1所述的工程机械，其特征在于，
还具有再生完成判定机构，其判定所述过滤器的强制再生已完成的情况，若开始强制再生后，在所述再生完成判定机构中判定强制再生已完成，则所述再生控制机构结束强制再生。
3.如权利要求2所述的工程机械，其特征在于，
还具有废气温度检测机构，其检测即将被导入所述过滤器之前的所述发动机的废气温度，
所述再生完成判定机构，对通过所述废气温度检测机构检测的废气温度被保持在强制再生可能的范围内的时间进行计测，而且，当该计测时间达到为判定所述过滤器的再生完成时刻而设定的再生完成时间时，作出强制再生完成的判定。
4.如权利要求1至3的任一项所述的工程机械，其特征在于，
还具有检测外气温度的外气温度检测机构，
所述负载控制机构，
在所述外气温度为为了抑制与负载上升相伴随的燃料消耗而设定的设定温度以上时，而且在存在来自所述再生指示机构的强制再生的开始指示以后，在所述冷却水温度不足T1时，
将所述发动机的转速N以及所述液压泵的排油容积q以及排出压P中的至少一个保持为第三目标值(N3、q3、P3)，其中，所述第三目标值(N3、q3、P3)是为使所述冷却水温度达到T1以上而设定的目标值，而且该第三目标值被设定为不足所述第一目标值且为所述第二目标值以上。
5.如权利要求1至4的任一项所述的工程机械，其特征在于，
还具有锁定装置，当该锁定装置处于锁定位置时，使基于驾驶者的所述工程机械的操作成为不可能，
当锁定装置处于锁定位置时，所述负载控制机构以及所述再生控制机构进行负载控制以及强制再生。
工程机械
技术领域
背景技术
[0002] 在从柴油发动机的废气中去颗粒状物质(Particulate Matter(下文中，称为PM))的废气处理装置中，有具有柴油微粒去除过滤器(DPF：Diesel Particulate Filter(下文中，简称为“过滤器”))的装置。在这种废气处理装置中，当PM持续蓄积在过滤器中则产生排气压上升等问题，因此有必要将蓄积的PM去除从而使过滤器再生。
[0003] 过滤器的再生大体分为自身再生和强制再生，其中，自身再生是当废气温度到达PM燃烧温度(下文中，有时称为“再生可能温度”)时自发地发生的，强制再生是通过燃烧废气中所含的未燃燃料等而强制地使废气温度上升至再生可能温度。另外，强制再生中，包括满足某条件时(例如，PM的推定堆积量超过规定的阈值时)自动进行再生的方法(自动再生)和根据驾驶者(操作者)的操作在任意的时刻进行再生的方法(手动再生)。
[0004] 不过，强制再生中，有一种利用使燃料喷射的时刻与通常相比延迟的后喷射或多段喷射从而使未燃燃料包含于废气中的方法。但是，在利用该方法的情况下，若发动机冷却水温度较低，则存在由于发动机气缸内的温度低，产生发动机失火(发动机不发火)而导致驾驶性能(操纵性能)低下、产生白烟等不良情况(下文中，有时简称为“失火等”)的可能性。
[0006] 专利文献1：日本特开2005-282478号公报
[0007] 在上述文献中，记载了以下的技术构思：首先使冷却水温度上升至设定温度Tw0以上从而使预热结束，接着使废气温度上升至再生可能温度，再进行强制再生，在使冷却水温度上升至设定温度Tw0以上时，使“预热系统”工作。但是，在上述文献中没有明确记载关于该预热系统优选由何种硬件构成、或是优选使用该硬件并通过何种方法来使废气温度上升的内容。而且，没有明确记载在对具有液压泵的工程机械(液压挖掘机等)上安装的过滤器进行手动再生的情况下，优选根据何种观点来构筑手动再生系统。
[0008] 例如，若使用该预热系统的冷却水温度上升控制很复杂，则由于其与后续的废气温度上升控制之间的兼容，作为手动再生系统整体的可靠性可能会下降，向实用机械进行实际安装有时会变得困难。另外，若将该预热系统解释为表示在低怠速状态(在无负载状态下以最低限度的转速使发动机持续运转的状态)下放置直至冷却水温度达到T1以上的一般方法，则在冷却水温度低、直至预热完成为止需要耗费时间的情况(特别是寒冷时)下，工程机械的作业效率可能会下降。即，从实际安装至实用机械的观点出发，还存在着对安装在工程机械上的过滤器进行手动再生为止的一系列的流程进行考虑、并追究控制简洁且能够在短时间内预热的手动再生系统的余地。
发明内容
[0009] 本发明提供一种具有控制简洁且能够在短时间内预热的手动再生系统的工程机械。
[0010] (1)为实现上述目的，本发明的工程机械，具有：柴油发动机；通过该发动机进行驱动的可变容量型液压泵；废气处理装置，具有对所述发动机的废气中的颗粒状物质进行捕集的过滤器，其特征在于，具有：冷却水温检测机构，其检测所述发动机的冷却水温度；负载控制机构，其将所述发动机的转速N以及所述液压泵的排油容积q以及排出压P中的至少一个从低怠速时的状态增大，从而使发动机负载上升；再生控制机构，其使燃料残存于所述发动机的废气中，由此强制地使废气温度上升，对所述过滤器进行强制再生；再生指示机构，其用于对所述再生控制机构指示强制再生的开始，所述负载控制机构，(A)在存在来自所述再生指示机构的强制再生的开始指示以后，当所述冷却水温度不足用于防止强制再生时的失火等的发生而设定的T1时，将所述发动机的转速N以及所述液压泵的排油容积q以及排出压P中的至少一个保持为用于使所述冷却水温度达到T1以上而设定的第一目标值(N1、q1、P1)，另外，(B)在存在来自所述再生指示机构的强制再生的开始指示以后，当所述冷却水温度为T1以上时，将所述发动机的转速N以及所述液压泵的排油容积q以及排出压P中的至少一个保持为第二目标值(N2、q2、P2)，其中，所述第二目标值(N2、q2、P2)是为了保持能够强制再生的废气温度而设定的目标值，而且该第二目标值不足所述第一目标值，所述再生控制机构，在存在来自所述再生指示机构的强制再生的开始指示以后，当所述冷却水温度为T1以上时，开始强制再生。
[0011] (2)在上述(1)中，优选还具有再生完成判定机构，其判定所述过滤器的强制再生已完成的情况，若开始强制再生后，在所述再生完成判定机构中判定强制再生已完成，则所述再生控制机构结束强制再生。
[0012] (3)在上述(2)中，优选还具有废气温度检测机构，其检测即将被导入所述过滤器之前的所述发动机的废气温度，所述再生完成判定机构，对通过所述废气温度检测机构检测的废气温度被保持在强制再生可能的范围内的时间进行计测，而且，当该计测时间达到为判定所述过滤器的再生完成时刻而设定的再生完成时间时，作出强制再生完成的判定。
[0013] (4)在上述(1)至(3)的任一项中，优选还具有检测外气温度的外气温度检测机构，所述负载控制机构，(A’)在所述外气温度为为了抑制与负载上升相伴随的燃料消耗而设定的设定温度以上时，而且在存在来自所述再生指示机构的强制再生的开始指示以后，在所述冷却水温度不足T1时，将所述发动机的转速N以及所述液压泵的排油容积q以及排出压P中的至少一个保持为第三目标值(N3、q3、P3)，其中，所述第三目标值(N3、q3、P3)是为使所述冷却水温度达到T1以上而设定的目标值，而且该第三目标值被设定为不足所述第一目标值且为所述第二目标值以上。
[0015] 当锁定装置处于锁定位置时，所述负载控制机构以及所述再生控制机构进行负载控制以及强制再生。
[0016] 发明的效果
[0018] 图1是本发明的实施方式涉及的工程机械的概要图。
[0019] 图2是本发明的实施方式中的发动机转速N的特性图。
[0020] 图3是本发明的实施方式中的液压泵的排油容积q的特性图。
[0021] 图4是本发明的实施方式中的液压泵的排出压P的特性图。
[0022] 图5是本发明的实施方式中的控制器25的概要图。
[0023] 图6是本发明的实施方式的工程机械中的第一手动再生处理的流程图。
[0024] 图7是本发明的实施方式的工程机械中的第二手动再生处理的流程图。
[0025] 附图标记的说明
[0026] 1 发动机
[0028] 8 废气处理装置
[0029] 11 可变容量型液压泵
[0030] 21 门锁定杆
[0031] 25 控制器
[0032] 35 过滤器
[0033] 37 发动机控制刻度盘
[0034] 38 外气温度传感器
[0036] 62 锁定判定部
[0037] 63 低怠速判定部
[0038] 64 外气温度判定部
[0039] 65 冷却水温度判定部
[0040] 66 负载控制部
[0041] 67 再生控制部
[0042] 68 再生完成判定部
[0043] Tw 冷却水温度
[0044] T1 失火防止温度
[0045] Ta 外气温度
[0046] T2 设定温度
具体实施方式
[0047] 下面，参照附图说明本发明的实施方式。在此，对本发明实施方式涉及的将手动再生系统适用于液压挖掘机的情况进行说明。液压挖掘机是一种具有通过柴油发动机进行驱动的液压泵的工程机械(液压工程机械)，具有：具有履带式的行驶装置的下部行驶体；以能够旋转的方式安装在下部行驶体上的上部旋转体；安装在上部旋转体的前方的多关节型的作业装置；设在上部旋转体上的驾驶室(舱)等。
[0048] 图1是本发明的实施方式涉及的工程机械(液压挖掘机)的概要图。该图所示的工程机械，具有柴油发动机(下文中，简称为“发动机”)1、废气处理装置8、可变容量型液压泵(下文中，简称为“液压泵”)11、液压传动装置17、先导泵12、门锁定杆(锁定装置)21、手动再生开关(再生指示机构)22、控制器(控制装置)25。
[0049] 发动机1是水冷式的柴油发动机，通过由冷却水泵(未图示)送出的冷却水(发动机冷却水)进行冷却。在发动机1上安装有检测冷却水的温度(冷却水温度)Tw的冷却水温度传感器(冷却水温检测机构)7和检测发动机1的转速N的发动机转速传感器(发动机转速检测机构)26。冷却水温度传感器7的检测值(冷却水温度Tw)和发动机转速传感器26的检测值(实际转速)被发送至控制器25。
[0050] 发动机1的转速N经由发动机控制刻度盘(发动机转速指示机构)37进行控制。发动机控制刻度盘37指示发动机1的目标转速，设置在工程机械的驾驶室内。经由发动机控制刻度盘37输入的目标转速被发送至控制器25。控制器25根据来自发动机控制刻度盘37的目标转速和来自发动机转速传感器26的实际转速，控制燃料喷射装置1a(电子控制式燃料喷射装置)等从而控制发动机1的转速N。
[0051] 图2是本发明的实施方式中的发动机转速N的特性图。如该图所示，本实施方式中的发动机转速N，在后述的手动再生处理中，被有选择地设定成(1)第一目标值N1、(2)第二目标值N2、(3)第三目标值N3中的某一个。该图中的N0表示低怠速时(在无负载状态下以最低限度的转速使发动机1持续运转的状态)的转速(下文中，有时将其称为怠速时转速N0)。
[0052] 第一目标值N1是为了使冷却水温度Tw达到失火防止温度T1以上而设定的目标转速，其中，失火防止温度T1是为了防止强制再生时的失火等的发生而设定的，第一目标值N1被设定为比怠速时转速N0大。如图2所示，当冷却水温度Tw不足失火防止温度T1时，设定第一目标值N1。
[0053] 第二目标值N2是为了将废气温度保持为再生可能温度(能够进行过滤器35(后述)的再生的温度，PM能够燃烧的温度)以上而设定的目标转速，被设定为比N0大而不足第一目标值N1。如图2所示，当冷却水温度Tw为失火防止温度T1以上时，设定第二目标值N2。
[0054] 第三目标值N3是在外气温度Ta为设定温度T2以上的情况下、为了使冷却水温度Tw达到失火防止温度T1以上而设定的目标转速，其中，设定温度T2是为了抑制伴随负载上升而产生的燃料消耗而设定的，第三目标值N3被设定为不足第一目标值N1且为第二目标值N2以上(即，N0＜N2≤N3＜N1)。如图2所示，当冷却水温度Tw不足失火防止温度T1时，代替第一目标值N1而设定第三目标值N3。将发动机1的转速N设定为N1、N2或N3后，由于发动机负载与低怠速时相比上升，因此与在低怠速状态下放置的情况相比，能够使冷却水温度以及废气温度在短时间内上升。另外，由于发动机转速N变得越大发动机负载就越上升，因此，发动机转速N越大，则越能够使冷却水温度以及废气温度在短时间内上升。
[0055] 废气处理装置8设置在供发动机1的废气通过的废气管路中。在废气处理装置8中，设置有捕集发动机1的废气中的PM的过滤器(DPF)35、氧化催化剂36、废气温度传感器(废气温度检测机构)9。氧化催化剂36促进废气中所含的未燃燃料的氧化反应(燃烧)，配置在过滤器35的上游侧。废气温度传感器9检测即将被导入过滤器35之前的发动机1的废气温度，配置在过滤器35与氧化催化剂36之间。废气温度传感器9的检测值(废气温度)被发送至控制器25，被用于掌握废气温度是否达到再生可能温度等。
[0056] 液压泵11是驱动设在工程机械上的液压传动装置(未图示)的可变容量型的泵，通过发动机1进行驱动。液压泵11上的斜板(未图示)的倾转角通过调节器13进行控制，当使作用于调节器13上的压力油变化则倾转角变化，液压泵11的排油容积(每一次旋转的排出流量)q变化。通过先导泵12从油箱14汲上的压力油经由第一电磁阀41而被导入调节器13。第一电磁阀41与控制器25相连，第一电磁阀41的节流量通过来自控制器25的控制信号进行调整。即，本实施方式的液压泵11的排油容积q经由第一电磁阀41进行控制。
[0057] 图3是本发明的实施方式中的液压泵11的排油容积q的特性图。如该图所示，本实施方式中的排油容积q在后述的手动再生处理中，被有选择地设定成(1)第一目标值q1、(2)第二目标值q2、(3)第三目标值q3中的某一个。该图中的q0表示低怠速时的排油容积(下文中，有时将其称为怠速时容积q0)。
[0058] 第一目标值q1是为了使冷却水温度Tw达到失火防止温度T1以上而设定的目标容积，被设定为比怠速时容积q0大。如图3所示，当冷却水温度Tw不足失火防止温度T1时，设定第一目标值q1。
[0059] 第二目标值q2是为了将废气温度保持为再生可能温度以上而设定的目标容积，被设定为比q0大而不足第一目标值q1。如图3所示，当冷却水温度Tw为失火防止温度T1以上时，设定第二目标值q2。
[0060] 第三目标值q3是在外气温度Ta为设定温度T2以上的情况下，为了使冷却水温度Tw达到失火防止温度T1以上而设定的目标容积，被设定为不足第一目标值q1且为第二目标值q2以上(即，q0＜q2≤q3＜q1)。如图3所示，当冷却水温度Tw不足失火防止温度T1时，代替第一目标值q1而设定第三目标值q3。对液压泵11的倾转角进行变更并将排油容积q设定为q1、q2或q3后，由于发动机负载与低怠速时相比上升，因此与在低怠速状态下放置的情况相比，能够使冷却水温度以及废气温度在短时间内上升。另外，由于排油容积q越变大发动机负载就越上升，因此，排油容积q越大，则越能够使冷却水温度以及废气温度在短时间内上升。
[0061] 从液压泵11排出的压力油经由流量控制阀16和可变节流阀15返回油箱14。流量控制阀16是控制液压传动装置17的驱动的装置，其通过先导压而移动，经由设在驾驶室的操作杆(未图示)施与该先导压。当使流量控制阀16从中立位置移动，则来自液压泵11的压力油被导入，液压传动装置17被驱动。另外，图1中图示的液压传动装置17是使上部旋转体旋转的旋转电机，省略了其他的液压传动装置(例如，使多关节型的作业装置中的动臂转动的动臂缸)以及控制液压传动装置的流量控制阀。
[0062] 当流量控制阀16处于中立位置时(未被驾驶者操作时)，液压泵11的排出压P通过可变节流阀15进行控制。此时，当使作用于可变节流阀15的压力油变化，则液压泵11的排出压P变化。从先导阀12排出的压力油经由第二电磁阀42导入可变节流阀15。第二电磁阀42与控制器25相连，第二电磁阀42的节流量通过来自控制器25的控制信号进行调整。即，本实施方式中的液压泵11的排出压P经由第二电磁阀42进行控制。
[0063] 图4是本发明的实施方式中的液压泵11的排出压P的特性图。如该图所示，本实施方式中的排出压P在后述的手动再生处理中，被有选择地设定成(1)第一目标值P1、(2)第二目标值P2、(3)第三目标值P3中的某一个。该图中的P0表示低怠速时的排出压(下文中，有时将其称为怠速时压力P0)。
[0064] 第一目标值P1是为了使冷却水温度达到失火防止温度T1以上而设定的目标压力，被设定为比怠速时压力P0大。如图4所示，当冷却水温度Tw不足失火防止温度T1时，设定第一目标值P1。
[0065] 第二目标值P2是为了将废气温度保持为再生可能温度以上而设定的目标压力，被设定为比P0大而不足第一目标值P1。如图4所示，当冷却水温度Tw为失火防止温度T1以上时，设定第二目标值P2。
[0066] 第三目标值P3是在外气温度Ta为设定温度T2以上的情况下，为了使冷却水温度Tw达到失火防止温度T1以上而设定的目标压力，被设定为不足第一目标值P1且为第二目标值P2以上(即，P0＜P2≤P3＜P1)。如图4所示，当冷却水温度Tw不足失火防止温度T1时，代替第一目标值P1而设定第三目标值P3。将液压泵11的排出压P设定为P1、P2或P3后，由于发动机负载与低怠速时相比上升，因此与在低怠速状态下放置的情况相比，能够使冷却水温度以及废气温度在短时间内上升。另外，由于液压泵11的排出压P越变大则发动机负载就越上升，因此，排出压P越大，则越能够使冷却水温度以及废气温度在短时间内上升。
[0067] 先导泵12与液压泵11同样地由发动机1驱动，对可变节流阀15、调节器13等的操作系统供给压力油。从先导阀12排出的压力油被导入电磁阀41、42中。从先导阀12排出的压力油的最大压力由比电磁阀41、42更靠近油箱14侧设置的先导溢流阀18调整为恒定。另外，虽然在本实施方式中，经由电磁阀41、42操作可变节流阀15以及调节器13，由此控制液压泵11的排出压P以及排油容积q(倾转角)，但也可以将控制器25和可变节流阀15以及调节器13电连接，将来自控制器25的控制信号直接发送至上述这些部件，由此来控制液压泵11的排出压P以及排油容积q(倾转角)。
[0068] 门锁定杆21是通过将附加在流量控制阀16上的先导压阻断由此使驾驶者的基于操作杆(未图示)的操作不可能进行的部件，设置在工程机械的驾驶室内。当门锁定杆21移动至锁定位置，向流量控制阀16的先导压被阻断，经由操作杆的液压传动装置17的操作成为不可能。另一方面，当门锁定杆21移动至锁定解除位置，则基于操作杆的操作成为可能。
[0069] 手动再生开关(再生指示机构)22是用于供工程机械的驾驶者对控制器25指示过滤器35的强制再生的开始的部件，设置在工程机械的驾驶室内。手动再生开关22与控制器25相连接。作为手动再生开关22被操作者按下的场面，例如，包括存在经由设置在驾驶室内的显示装置等从控制器25发出进行强制再生的主旨的指示的情况、或与此无关地定期或在任意的时刻根据驾驶者的意思进行再生的情况。
[0070] 图5是本发明的实施方式中的控制器25的概要图。其中，对与此前附图相同的部分标注相同附图标记并省略说明(此后的图也同样)。
[0071] 如该图所示，控制器25具有再生开关判定部61、锁定判定部62、低怠速判定部63、外气温度判定部64、冷却水温度判定部65、负载控制部66、再生控制部67、再生完成判定部68，上述各部以能够相互通信的方式连接。
[0072] 再生开关判定部61是对是否存在来自驾驶者的经由手动再生开关22的强制再生的开始指示进行判定的部分。本实施方式中的再生开关判定部61，从手动再生开关22接收当手动再生开关22处于ON位置时发送的ON信号，由此判定是否有强制再生要求。
[0073] 锁定判定部62是对门锁定杆21是否处于锁定位置、即基于驾驶者的工程机械的操作是否处于不可能的状态进行判定的部分。本实施方式中的锁定判定部62从门锁定杆21接收当门锁定杆21处于锁定位置时发送的锁定信号，由此对门锁定杆21是否处于锁定位置进行判定。若能够判定门锁定杆21处于锁定位置，则能够视工程机械为静止的。
[0074] 低怠速判定部63是对发动机1是否正以低怠速状态运转进行判定的部分。本实施方式中的低怠速判定部63，接收发动机控制刻度盘37指示低怠速转速(低怠速)时发送的目标转速，由此对发动机1是否正以低怠速状态工作进行判定。另外，除了这样根据发动机控制刻度盘37的位置进行判定以外，还可以检测发动机转速传感器26的检测值被保持在规定的转速附近等，对发动机1是否正以低怠速状态工作进行判定。
[0075] 外气温度判定部64是对设定温度T2与外气温度Ta之间的大小关系进行判定的部分，其中，设定温度T2是为了抑制与基于负载控制部66的负载上升相伴随的燃料消耗而设定的。本实施方式中的外气温度判定部64，与工程机械所具有的外气温度传感器38相连接，接收外气温度传感器38的检测值(外气温度Ta)。负载控制部66在后述的手动再生处理中，有时在外气温度Ta不足T2的情况下以第一预热模式进行负载控制，在外气温度Ta为T2以上的情况下以比第一预热模式低的负载进行预热的第二预热模式进行负载控制(详细情况后述)。
[0076] 冷却水温度判定部65是对失火防止温度T1与冷却水温度Tw之间的大小关系进行判定的部分。本实施方式中的冷却水温度判定部65与冷却水温度传感器7相连接，接收冷却水温度传感器7的检测值(冷却水温度Tw)。
[0077] 负载控制部(负载控制机构)66是为了对过滤器35进行手动再生而控制发动机负载的部分。作为从低怠速时使发动机负载上升的方法，包括将发动机1的转速N以及液压泵11的排油容积q以及排出压P中的至少一个从低怠速时的状态增大的方法。本实施方式中的负载控制部66，在后述的手动再生处理中，向燃料喷射装置1a、调节器13、或可变节流阀15适当地发送控制信号，控制发动机转速N或液压泵11的排油容积q或排出压P，由此控制发动机负载。具体地，在后述的手动再生处理中，进行(1)第一预热模式、(2)第二预热模式、(3)废气温度上升模式这三个负载控制模式中的某一个。
[0078] 在此，(1)第一预热模式和(2)第二预热模式是为了使冷却水温度Tw在短时间内达到失火防止温度T1而进行的负载控制，(3)废气温度上升模式是为了在使冷却水温度Tw达到T1以后，将废气温度保持在再生可能温度而进行的负载控制。(1)第一预热模式中，将发动机1的转速N以及液压泵11的排油容积q以及排出压P中的至少一个保持为第一目标值(N1、q1、P1)；(2)第二预热模式中，将发动机1的转速N以及液压泵11的排油容积q以及排出压P中的至少一个保持为第三目标值(N3、q3、P3)；(3)废气温度上升模式中，将发动机1的转速N以及液压泵11的排油容积q以及排出压P中的至少一个保持为第二目标值(N2、q2、P2)。如前面所述，在这些目标值之间存在着第二目标值(N2、q2、P2)≤第三目标值(N3、q3、P3)＜第一目标值(N1、q1、P1)的大小关系，因此，在发动机负载上升的程度方面，有“(3)废气温度上升模式≤(2)第二预热模式＜(1)第一预热模式”的大小关系成立。
[0079] 再生控制部(再生控制机构)67是控制过滤器35的强制再生(手动再生)的部分。再生控制部67使燃料残存在发动机1的废气中，由此强制地使废气温度上升，对过滤器35进行强制再生。本实施方式中的再生控制部67对燃料喷射装置1a发送控制信号，利用使燃料喷射的时机与通常相比延迟的多段喷射或后喷射使废气中包含未燃燃料。其中，在以基于多段喷射的未燃燃料的供给为前提时，在仅依靠该多段喷射不足以提供强制再生所必需的未燃燃料时，还可以在从发动机1的出口到废气处理装置8的废气管路中另外安装燃料供给装置，从该燃料供给装置向废气供给不足的那部分未燃燃料。
[0080] 再生完成判定部68是对过滤器35的强制再生是否已完成进行判定的部分。本实施方式中的再生完成判定部68与废气温度传感器9相连接，利用废气温度传感器9的检测值判定再生的完成。即，对通过废气温度传感器9检测到的废气温度被保持在强制再生可能的范围(即再生可能温度以上的温度)的时间进行计测，当该计测时间达到再生完成时间(为判定过滤器35的再生完成时刻而设定的时间)时，视为过滤器35的再生已完成。另外，这样对再生的完成进行判断的情况下，也可以在控制器25上另外设置用于对废气温度被保持在再生可能范围内的时间进行计测的部分(再生时间计测机构)。另外，除了如上述那样利用废气温度传感器9，还可以设置对过滤器35的前后差压进行检测的差压传感器(差压检测机构)，将该传感器的检测值降至设定值以下时视为再生已完成时。
[0081] 下面，对如上述那样构成的工程机械的第一手动再生处理进行说明。图6是本发明的实施方式的工程机械中的第一手动再生处理的流程图。
[0082] 如该图所示，当再生开关判定部61判定了手动再生开关22从OFF位置变更至ON位置、并确认了存在来自驾驶者的强制再生的开始指示后，控制器25开始手动再生处理。然后，冷却水温度判定部65对从冷却水温度传感器7发送过来的冷却水温度Tw是否为失火防止温度T1以上进行判定(S110)。
[0083] 若在S110中判定为冷却水温度Tw不足T1，则负载控制部66以第一预热模式进行发动机负载控制，直至冷却水温度Tw达到T1。即，负载控制部66将发动机1的转速N以及液压泵11的排油容积q以及排出压P中的至少一个保持为第一目标值(N1、q1、P1)，使发动机负载上升(S120)。由于一旦这样进行发动机负载控制，则发动机负载与低怠速时相比会上升，因此，与以低怠速状态放置的情况相比能够在短时间内使冷却水温度Tw达到T1。因此，能够在短时间内防止强制再生时的失火等的发生。其中，优选以冷却水温度Tw达到T1时的废气温度达到再生可能温度以上的方式设定第一预热模式的第一目标值(N1、q1、P1)。这样设定第一目标值，则在后续的强制再生处理(S140)中，能够立刻开始过滤器35的再生，因此能够抑制无谓的燃料消耗。
[0084] 在冷却水温度判定部65中，若在S120中判定冷却水温度Tw已达到T1以上、以及在步骤S110中判定冷却水温度Tw为T1以上时，负载控制部66以废气温度上升模式进行发动机负载控制(S130)。即，负载控制部66将发动机1的转速N以及液压泵11的排油容积q以及排出压P中的至少一个保持为第二目标值(N2、q2、P2)。然后，再生控制部67使未燃燃料残存在废气中并开始强制再生(S140)。这样一边保持废气温度一边使未燃燃料残存在废气中，则未燃燃料被氧化催化剂36氧化，其反应热能够使被导入过滤器35的废气上升至再生可能温度以上。由此，能够燃烧被过滤器35捕集的PM，因此，能够使向过滤器35的PM堆积量减少。另外，虽然图6中表示了在S130之后开始S140，但S130以及S140也可以同时开始。
[0085] 在S140中开始强制再生后，直至在再生完成判定部68中得出强制再生已完成的判定，一边通过负载控制部66维持废气温度上升模式，一边通过再生控制部67继续强制再生(S150)。即，在本实施方式中，一旦确认了来自废气温度传感器9的废气温度被保持为再生可能温度以上的累积时间达到再生完成时间，则再生完成判定部68作出过滤器35的再生已完成的判定。一旦这样通过再生完成判定部68作出过滤器35的再生已完成的判定，控制器25通过再生控制部67停止强制再生(S160)，通过负载控制部66停止负载控制(S170)，结束负载控制流程。
[0086] 根据以上的说明可知，本实施方式所涉及的工程机械具有：检测冷却水温度Tw的冷却水温度传感器7；使发动机1的转速N以及液压泵11的排油容积q以及排出压P中的至少一个从低怠速时的状态增大、并使发动机负载上升的负载控制部66；使燃料残存于发动机1的废气中由此强制地使废气温度上升，对过滤器35进行强制再生的再生控制部67；用于对再生控制部67指示强制再生的开始的手动再生开关22。而且，根据上述的第一手动再生处理可知，负载控制部66，在(A)手动再生开关22被置于ON位置以后，当冷却水温度Tw不足T1时，以第一预热模式进行发动机负载控制；在(B)手动再生开关22被置于ON位置以后，当冷却水温度Tw为T1以上时，以废气温度上升模式进行发动机负载控制。另一方面，手动再生开关22被置于ON位置以后，当冷却水温度Tw不足T1以上时，再生控制部67开始强制再生。
[0087] 根据这样构成的工程机械，在驾驶者希望进行手动再生的情况下，即使在冷却水温度Tw不足T1时，通过以第一预热模式进行发动机负载控制，能够在短时间内防止失火等的发生，因此，能够缩短从将手动再生开关22置于ON位置开始直至实际开始强制再生的时间(从图6中的处理开始直至S140为止的时间)。由此，能够抑制工程机械的作业效率的低下。而且，如上述那样构成的工程机械，在用于使冷却水温度Tw上升的预热模式和用于将废气温度保持为再生可能温度以上的废气温度上升模式中，是对同一对象(发动机1的转速N以及液压泵11的排油容积q以及排出压P中的至少一个)进行控制的，因此，与两模式之间对不同对象进行控制的情况相比，控制简洁。因此，能够抑制进行手动再生处理的系统作为整体变得复杂，因此，对实用机械的实际安装也容易。因此，根据本实施方式，能够提供一种具有控制简洁、能够在短时间内预热的手动再生系统的工程机械。
[0088] 另外，在上述所示的本实施方式的工程机械中，除上述结构外，进一步设置对过滤器35的强制再生完成的情况进行判定的再生完成判定部68，如图6所示，以在该再生完成判定部68中对强制再生的完成情况进行判定后、停止强制再生以及负载控制的方式构成。这样构成手动再生处理，则能够在将手动再生开关22置于ON位置时必然使过滤器35的再生完成。
[0089] 下面，对如上述那样构成的工程机械的第二手动再生处理进行说明。图7是本实施方式涉及的工程机械的手动再生处理的流程图。
[0090] 该图所示的手动再生处理的流程，与之前的第一流程存在以下三点不同：(1)对门锁定杆21是否处于锁定位置进行判定方面(S210)、(2)对发动机1是否正以低怠速状态运转进行判定方面(S220)、(3)根据外气温度改变预热模式方面(S230、110A、120、110B、125)。图7中，对与之前的流程相同的处理标注同一附图标记并省略其说明，下面，对与之前的流程的不同点以及基于该不同点的效果进行说明。
[0091] 图7中，当通过将手动再生开关22变更至ON位置而开始手动再生处理后，控制器25在锁定判定部62中，对门锁定杆21是否被保持于锁定位置进行判定(S210)。若在S210中做出门锁定杆21处于锁定位置的判断，则控制器25在低怠速判定部63中，对发动机1是否正以低怠速状态运转进行判定(S220)。若在S220中，发动机控制刻度盘37指示低怠速，则低怠速判定部63视为以低怠速状态运转，控制器25转换至外气温度Ta的判定处理(S230)。
[0092] 另一方面，在上述的S210中，门锁定杆21处于锁定解除位置时以及在S220中发动机控制刻度盘37指示其他的目标转速时，视为强制再生的前提条件未满足，结束手动再生处理。另外，在此情况下，最好在工程机械的驾驶室内设置显示装置或警告灯等，通过该显示装置或警告灯等向驾驶者告知手动再生未开始的情况及其原因(门锁定杆21或发动机控制刻度盘37的位置)。
[0093] 在S230中，在外气温度判定部64中，对从外气温度传感器38发送的外气温度Ta是否为设定温度T2以上进行判定。在此，若判定外气温度Ta为设定温度T2以上，则冷却水温度判定部65对冷却水温度Tw是否为失火防止温度T1以上进行判定(S110B)。
[0094] 若在S110B中判定冷却水温度Tw不足T1，则负载控制部66以第二预热模式进行发动机负载控制，直至冷却水温度Tw达到T1。即，负载控制部66将发动机1的转速N以及液压泵11的排油容积q以及排出压P中的至少一个保持为第三目标值(N3、q3、P3)，并使发动机负载上升(S125)。这样，在外气温度Ta为T2以上的情况下，利用与第一预热模式相比负载低的第二预热模式使冷却水温度Tw上升，则与利用第一预热模式的情况相比，能够降低为使冷却水温度Tw达到T1所需的燃料。
[0095] 在S125中冷却水温度Tw达到T1时以及在S110B中通过冷却水温度判定部65判定冷却水温度Tw为T1以上时，推进至废气温度上升模式(S130)，此后与图6的流程进行同样的处理并结束。
[0096] 另一方面，在S230中，若判定外气温度Ta不足T2，则冷却水温度判定部65对冷却水温度Tw是否为失火防止温度T1以上进行判定(S110A)。此后与图6的流程进行同样的处理并结束。
[0097] 根据上述说明可知，在图7所示的手动再生处理中，首先，在S210中，仅在门锁定杆21处于锁定位置的情况下进行手动再生处理。这样进行手动再生处理，则能够防止驾驶者在能够操作工程机械等的状态下开始手动再生处理。因此，能够防止基于驾驶者的操作的负载变动产生在手动再生处理中等情况，因此，能够比图6所示的流程更稳定地进行手动再生处理。另外，上述中，优选以如下方式构成，即，虽然仅在手动再生处理开始时进行门锁定杆21的位置的判定，但始终监视门锁定杆21的位置，在门锁定杆21变更至锁定解除位置的情况下立即结束手动再生处理。若这样构成，则直至再生处理完成为止的期间，能够进行一贯稳定的手动再生处理。另外，在工程机械是轮式装载机等的作业车辆的情况下，在具有对发动机1的转速以及扭矩进行控制从而控制车辆行驶速度的油门踏板的情况下，优选在门锁定杆21处于锁定位置的基础上，将作为停车时的车辆制动机构的停车制动装置正在动作也作为手动再生处理的开始条件以及继续条件。
[0098] 另外，在图7的手动再生处理中，在S220中，仅在发动机1正以低怠速状态运转的情况下进行手动再生处理。这样进行手动再生处理，则能够抑制手动再生处理中的燃料消耗。此外，这样进行控制，在手动再生处理开始时，发动机转速从低怠速状态上升，在手动再生处理结束时，恢复至低怠速状态。因此，驾驶者能够根据该发动机声音的大小，对现在是手动再生处理执行中还是手动再生处理已结束进行确认。
[0099] 而且，在图7的手动再生中，在S230、110A、120、110B、125中，根据外气温度Ta改变预热模式。一般地，在外气温度Ta高的情况下(例如夏季等)，冷却水温度Tw存在易上升的倾向，但在上述那样外气温度Ta为T2以上的情况下，若利用比第一预热模式负载低的第二预热模式使冷却水温度Tw上升，则与利用第一预热模式的情况相比，能够减少为使冷却水温度Tw达到T1所需的燃料，因此，能够改善伴随手动再生的燃料消耗。
[0100] 另外，以上说明的各流程中，在全部的三个模式(第一预热模式、第二预热模式、以及废气温度上升模式)中，均以发动机1的转速N以及液压泵11的排油容积q以及排出压P中的至少一个作为发动机负载控制时的控制对象，但从使一系列的控制简洁的观点出发，优选以在全部的三个模式中对相同控制对象进行控制的方式构成负载控制部66。即，例如，优选在全部的三个模式中，仅以发动机1的转速N作为控制对象，根据状况将其适当设定成第一目标值N1、第二目标值N2或第三目标值N3。由于这样将控制对象统一为一个，则控制更加简洁，因此能够更容易地进行对实用机械的实际安装。
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