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WO2013021703A1 - 作業機械のエンジン制御システム - Google Patents

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Publication number
WO2013021703A1
WO2013021703A1 PCT/JP2012/062417 JP2012062417W WO2013021703A1 WO 2013021703 A1 WO2013021703 A1 WO 2013021703A1 JP 2012062417 W JP2012062417 W JP 2012062417W WO 2013021703 A1 WO2013021703 A1 WO 2013021703A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
engine
exhaust gas
sulfur concentration
sulfur
fuel
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/062417
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
吉田　肇
石井　元
Original Assignee
日立建機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立建機株式会社 filed Critical 日立建機株式会社
Priority to CN201280034100.5A priority Critical patent/CN103703232A/zh
Priority to US14/125,108 priority patent/US20140116031A1/en
Priority to KR1020147000399A priority patent/KR20140047068A/ko
Priority to EP12822316.1A priority patent/EP2743481A1/en
Publication of WO2013021703A1 publication Critical patent/WO2013021703A1/ja

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    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2058—Electric or electro-mechanical or mechanical control devices of vehicle sub-units
    • E02F9/2062—Control of propulsion units
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Definitions

  • the present invention relates to an engine control system for a work machine such as a hydraulic excavator, and more particularly to an engine control system for a work machine equipped with an exhaust gas aftertreatment device (hereinafter referred to as DPF) that collects particulate matter contained in engine exhaust gas. .
  • DPF exhaust gas aftertreatment device
  • DPF Diesel Particulate Filter
  • PM particulate matter
  • Patent Document 1 an exhaust gas analyzer is installed in an exhaust system in a work machine equipped with such a DPF, and the concentration of a substance such as sulfur dioxide in the exhaust gas is measured by the exhaust gas analyzer, and fuel identifying means is provided. The specification of the fuel used is described.
  • an exhaust gas analyzer is provided in the exhaust system, the concentration of a substance such as sulfur dioxide is measured by the exhaust gas analyzer, and the fuel to be used is determined by the fuel identifying means. I have identified.
  • the concentration of the sulfur dioxide substance is generally measured using a detection means such as an SOx sensor.
  • a detection means such as an SOx sensor.
  • the concentration of the dioxide is low.
  • the concentration of sulfur substances cannot be measured correctly.
  • the concentration of sulfur dioxide or the like cannot be measured correctly, there is a possibility that sulfur dioxide or the like is erroneously detected.
  • An engine control system is provided.
  • the present invention provides a diesel engine, an exhaust gas aftertreatment device provided in an exhaust system of the engine, a hydraulic pump driven by the engine, and a discharge from the hydraulic pump.
  • An exhaust gas purification system for a hydraulic working machine comprising a hydraulic system including at least one hydraulic actuator driven by pressurized oil, an exhaust temperature detection device for detecting the temperature of the exhaust gas of the engine, and the exhaust gas of the engine
  • a sulfur concentration detector that detects the sulfur concentration in the interior
  • an alarm device a control device that performs a sulfur concentration measurement process based on the detected value of the exhaust gas temperature detector and the detected value of the sulfur concentration detector
  • the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature detecting device in the sulfur concentration measurement process is exhausted.
  • the sulfur concentration in the engine is within a predetermined temperature range suitable for measuring the sulfur concentration in the engine
  • the sulfur concentration in the exhaust gas of the engine is measured using the sulfur concentration detector, and the sulfur concentration is determined in advance.
  • the alarm device is actuated when the threshold is exceeded.
  • the sulfur concentration in the engine exhaust gas is measured, thereby The sulfur concentration of the exhaust gas aftertreatment device is minimized by activating the alarm device when the sulfur concentration in the gas is measured correctly and the measured sulfur concentration is above a predetermined threshold.
  • the problem of the exhaust gas aftertreatment device can be prevented in advance.
  • the engine control system of the work machine further includes a key switch for starting the engine and a fuel oil amount detection device for detecting a remaining amount of fuel supplied to the engine.
  • the control device detects the remaining amount of fuel stored in the storage device when the engine is stopped last time and the remaining amount of fuel detected by the fuel oil amount detection device when the engine is started this time. The sulfur concentration measurement process is performed only when the remaining amount of fuel has increased.
  • the engine control system of the work machine further includes an engine speed instruction device that instructs the target engine speed of the engine, and the control device performs the sulfur concentration measurement process.
  • the engine speed is controlled. Regardless of the instruction of the target rotational speed by the number indicating device, the engine rotational speed is forcibly controlled to be a predetermined target rotational speed suitable for measuring the sulfur concentration in the exhaust gas.
  • the engine speed is forcibly set to a predetermined value suitable for measuring the sulfur concentration in the exhaust gas, regardless of the instruction of the target speed by the engine speed indicator.
  • the fixed control to achieve the target rotational speed ensures that the exhaust gas temperature is controlled within a predetermined temperature range suitable for the measurement of the sulfur concentration in the exhaust gas, and the measurement accuracy with the efficiency of the sulfur concentration measurement process Can be increased.
  • the present invention it is possible to correctly measure the sulfur concentration in the exhaust gas, which is harmful when the exhaust gas aftertreatment device functions normally, to minimize sulfur poisoning of the exhaust gas aftertreatment device, and It is possible to prevent problems with the post-processing apparatus.
  • the fuel supply is usually performed with the engine stopped.
  • the sulfur concentration measurement process is performed every time the engine is started after fuel supply. Necessity is automatically determined, and the sulfur concentration measurement process can be performed only when necessary. As a result, the frequency of the sulfur concentration measurement process can be reduced, and a decrease in the operating efficiency of the work machine due to the sulfur concentration measurement process can be minimized.
  • the engine rotation speed is forcibly measured to measure the sulfur concentration in the exhaust gas regardless of the target rotation speed instruction by the engine rotation speed instruction device.
  • the exhaust gas temperature is reliably controlled within a predetermined temperature range suitable for the measurement of the sulfur content concentration in the exhaust gas, and the efficiency of the sulfur content measurement process is controlled. Measurement accuracy can be improved.
  • the engine is automatically stopped to strongly encourage the operator to change the fuel when the fuel has a high sulfur concentration, and in this respect as well, sulfur poisoning of the exhaust gas aftertreatment device is minimized. Can be stopped.
  • FIG. 4 is a flowchart subsequent to the flowchart of FIG. 3, showing the processing contents of sulfur concentration detection control and engine control of the vehicle body control device. It is a figure which shows the relationship between an engine speed and exhaust gas temperature.
  • FIG. 1 is a diagram showing an entire drive system including an engine control system for a work machine according to a first embodiment of the present invention.
  • the drive system for a hydraulic excavator includes an engine 1, a hydraulic system 2, an exhaust gas aftertreatment device 3, and an engine control system 4.
  • the engine 1 is a diesel engine. As a part of the engine control system 4, the engine 1 includes a rotation speed detection device 43 that detects the actual rotation speed of the engine 1 and an electronic governor that controls fuel supplied to the engine 1. 45 (electronically controlled fuel injection device).
  • the hydraulic system 2 drives a driven member of a hydraulic excavator using the engine 1 as a power source, and includes a variable displacement main hydraulic pump 21 and a fixed displacement pilot pump 22 driven by the engine 1, and hydraulic pressure.
  • An actuator group 23 driven by the pressure oil discharged from the pump 21 to drive the driven member of the hydraulic excavator, and a main spool for controlling the flow (flow rate and direction) of the pressure oil supplied from the hydraulic pump 21 to the actuator group 23
  • a control valve device 24 including a group (flow control valve group), and a remote control valve group for generating a control pilot pressure for operating the main spool group of the control valve device 24 using the pressure oil from the pilot pump 22 as a hydraulic source.
  • an input operation lever device 25 is an input operation lever device 25.
  • the exhaust gas aftertreatment device 3 is attached to an exhaust pipe 31 that is a part of an exhaust system through which exhaust gas of the engine 1 flows, and includes a filter 32a and a filter 32a that collect particulate matter (PM) contained in the exhaust gas.
  • An oxidation catalyst 32b located on the upstream side is incorporated.
  • the exhaust gas aftertreatment device 3 includes an exhaust gas temperature detection device 33 that detects the temperature of the exhaust gas upstream of the filter 32a, and a pressure upstream and downstream of the filter 32a, respectively, as part of the engine control system 4.
  • Exhaust pressure detectors 34a and 34b that respectively detect the side pressures are provided.
  • the exhaust pressure detecting devices 34a and 34b constitute a differential pressure detecting device that detects a differential pressure across the upstream and downstream sides of the filter 32a (pressure loss of the filter 32a).
  • the engine control system 4 is provided in the exhaust pipe 31 of the engine 1, and a sulfur concentration detector 36 that detects the sulfur concentration in the exhaust gas of the engine 1, and a fuel oil amount detector 40 that detects the amount of fuel.
  • An engine control dial 41 (rotation speed indicating device) for instructing the target rotational speed of the engine 1, an alarm display device 42, the exhaust temperature detecting device 33, the exhaust pressure detecting devices 34a and 34b, and the rotational speed detecting device 43 described above.
  • the electronic governor 45, the key switch 46, the vehicle body control device 51, and the engine control device 52 are provided.
  • the vehicle body control device 51 includes a detection signal from the exhaust temperature detection device 33, a detection signal from the sulfur concentration detection device 36, a detection signal from the fuel oil amount detection device 40, and a command signal from the engine control dial 41. Then, a detection signal from the rotation speed detection device 43 and a command signal from the key switch 46 are input, a predetermined calculation process is performed, and the target rotation speed and sulfur content concentration indicated by the engine control dial 41 to the engine control device 52 are performed. While outputting one of the command signals for the target rotational speed for the measurement processing, and determining that the fuel having a high sulfur content is being used, an operation signal is output to the alarm display device 42.
  • the vehicle body control device 51 inputs the detection signal from the exhaust temperature detection device 33, the detection signal from the sulfur concentration detection device 36, and the detection signal from the rotation speed detection device 43 via the engine control device 52.
  • the engine control device 52 receives the command signal for the target rotational speed from the vehicle body control device 51 and the detection signal for the engine rotational speed from the rotational speed detection device 43, performs predetermined calculation processing, and supplies the target fuel to the electronic governor 45. Outputs the injection amount control signal.
  • the electronic governor 45 controls the fuel injection amount supplied to the engine 1 based on the control signal, and controls so that the rotational speed of the engine 1 is maintained at the target rotational speed of the command signal from the vehicle body control device 51. .
  • the engine control device 52 receives detection signals from the differential pressure detection devices 34a and 34b, and performs control to regenerate the filter 32a (combustion removal of particulate matter collected by the filter 32a) as follows. .
  • the engine control device 52 determines whether or not the differential pressure across the filter 32a indicated by the detection signals from the differential pressure detection devices 34a and 34b has exceeded a regeneration start determination threshold value, and when it exceeds the regeneration start determination threshold value, the regeneration of the filter 32a is performed. Is determined to be necessary, and reproduction control is started.
  • This regeneration control is performed, for example, by performing regeneration fuel injection into the exhaust pipe 31. When fuel is injected into the exhaust pipe 31, part of the injected fuel burns to raise the temperature of the exhaust gas, and unburned fuel is supplied to the oxidation catalyst 32b and oxidized by the oxidation catalyst 32b.
  • the exhaust gas temperature further rises due to the reaction heat sometimes obtained, and the PM deposited on the filter 32a is burned and removed by the high-temperature exhaust gas.
  • the fuel injection for regeneration uses, for example, an in-cylinder (in-cylinder) injection system of the engine 1 by the electronic governor 45, and performs sub-injection (post-injection) that injects fuel in the expansion stroke after the main injection of multistage injection. Can be done. Further, a fuel injection device for regeneration may be installed in the exhaust pipe 31 and the fuel injection for regeneration may be performed by operating this fuel injection device.
  • This regeneration control is performed until the differential pressure across the filter 32a indicated by the detection signals from the differential pressure detectors 34a and 34b falls below the regeneration end determination threshold, and when the differential pressure across the filter 32a falls below the regeneration end determination threshold, the exhaust pipe The fuel injection for regeneration into 31 is stopped, and regeneration control is ended.
  • FIG. 2 is a diagram showing the external appearance of a hydraulic excavator provided with the drive system shown in FIG.
  • the hydraulic excavator includes a lower traveling body 100, an upper swing body 101, and a front work machine 102.
  • the lower traveling body 100 has left and right crawler traveling devices 103a and 103b, and is driven by left and right traveling motors 104a and 104b.
  • the upper swing body 101 is turnably mounted on the lower traveling body 100 by the swing motor 105, and the front work machine 102 is attached to the front portion of the upper swing body 101 so as to be able to be raised and lowered.
  • the upper swing body 101 is provided with an engine room 106 and a cabin (operating room) 107.
  • the engine 1, the hydraulic pump 21, the pilot pump 22, the exhaust gas aftertreatment device 3 and the like are arranged in the engine room 106.
  • Input operation levers 25 are arranged on the left and right sides of the driver's seat.
  • the vehicle body control device 51 and the engine control device 52 are disposed, for example, below the driver's seat in the cabin 107.
  • the front work machine 102 has an articulated structure having a boom 111, an arm 112, and a bucket 113.
  • the boom 111 rotates in the vertical direction by expansion and contraction of the boom cylinder 114.
  • the bucket 113 is rotated up and down and back and forth by the expansion and contraction of the bucket cylinder 116.
  • the left and right traveling motors 104a and 104b, the turning motor 105, the boom cylinder 114, the arm cylinder 115, and the bucket cylinder 116 constitute the actuator group 23 shown in FIG. ⁇
  • Control contents ⁇ FIG. 3 and FIG. 4 are flowcharts showing the processing contents of the sulfur concentration measurement process and engine control of the vehicle body control device 51.
  • Step S100 (FIG. 3)>
  • the vehicle body control device 51 inputs a command signal of the key switch 46, and when the key switch 46 is turned on, the program is activated and the processing shown in the flowcharts of FIGS. 3 and 4 is started.
  • Step S110 (FIG. 3)>
  • the vehicle body control device 51 inputs a detection signal from the fuel oil amount detection device 40 every time the engine is started when the key switch 46 is turned on in order to determine whether or not the sulfur concentration measurement processing is necessary, and the previous engine stop is performed.
  • the remaining amount of fuel stored in the storage device 51a of the vehicle body control device 51 (see step S330 in FIG. 4) is compared with the remaining amount of fuel at the time of starting the engine to determine whether the remaining amount of fuel has increased.
  • Step S120 (FIG. 3)> If it is determined in step S110 that the remaining amount of fuel at the start of the engine is increased, the vehicle body control device 51 determines that the sulfur concentration measurement process is necessary, and sets the fuel abnormality flag F. Reset to OFF.
  • Step S130 (FIG. 3)>
  • the vehicle body control device 51 performs a sulfur concentration measurement process.
  • the vehicle body control device 51 outputs a command signal for a predetermined target rotational speed Na suitable for measuring the sulfur concentration in the exhaust gas set in advance for the sulfur concentration measurement process.
  • the command signal for the target rotational speed Na is output in preference to the command signal for the target rotational speed from the engine control dial 41.
  • the target rotational speed Na is, for example, a rotational speed about the medium speed rotational speed.
  • the engine controller 52 When the engine control device 52 receives a command signal for the target engine speed Na, the engine controller 52 sends a control signal for the target fuel injection amount to the electronic governor 45 based on the target engine speed Na and the actual engine speed detected by the engine speed detector 43. Based on the control signal, the electronic governor 45 controls so that the rotational speed of the engine 1 becomes the target rotational speed Na.
  • the rotational speed of the engine 1 is forcibly set to sulfur in the exhaust gas. Fixed control is performed so that the target rotational speed Na is suitable for the measurement of the partial concentration.
  • Step S140 (FIG. 3)>
  • the vehicle body control device 51 inputs a detection signal from the rotational speed detection device 43, and the target rotational speed Na of the command signal from the vehicle body control device 51 and the actual rotational speed of the engine 1 detected by the rotational speed detection device 43.
  • N is compared to determine whether the actual engine speed N of the engine 1 is less than or equal to the target engine speed Na.
  • the procedure of step S140 is repeated.
  • Step S150 (FIG. 3)> Further, the vehicle body control device 51 inputs a detection signal from the exhaust temperature detection device 33, and uses a predetermined temperature range Texa to Texb suitable for measurement of the sulfur concentration in the exhaust gas set in advance and the exhaust temperature detection device 33. The detected temperature Tex of the exhaust gas is compared, and it is determined whether or not the temperature Tex of the exhaust gas is within a predetermined temperature range Texa to Texb suitable for measuring the sulfur concentration in the exhaust gas. If it is determined that the temperature Tex of the exhaust gas is not within the predetermined temperature range Texa to Texb, the procedure of steps S140 and S150 is repeated.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the engine speed and the exhaust gas temperature.
  • the exhaust gas temperature increases as the engine speed increases. Even if the engine speed is constant, the exhaust gas temperature varies within a predetermined range depending on the environmental conditions (such as air temperature) and vehicle body conditions (such as the magnitude of the engine drag load such as whether or not an air conditioner is used). .
  • the target rotational speed Na by setting an appropriate value as the target rotational speed Na, it is possible to obtain an exhaust gas temperature in a predetermined temperature range Texa to Texb suitable for measuring the sulfur concentration in the exhaust gas.
  • Step S160 (FIG. 3)> If it is determined in step S140 that the actual engine speed is within the target engine speed range Na, and it is determined in step S150 that the exhaust gas temperature Texa is within the predetermined temperature range Texa to Texb, The control device 51 compares the subsequent elapsed time T with a preset target time Ta, and determines whether or not the elapsed time T has reached the target time Ta. If it is determined that the elapsed time T has not reached the target time Ta, the procedures of steps S140, S150, and S160 are repeated.
  • Step S170 (FIG. 3)> If it is determined in step S160 that the elapsed time T has reached the target time Ta, the vehicle body control device 51 inputs a detection signal from the sulfur concentration detection device 36 and sets the target sulfur in the preset exhaust gas. The sulfur concentration in the exhaust gas detected by the sulfur concentration detector 36 is compared with the sulfur concentration (threshold) to determine whether the sulfur concentration in the exhaust gas is equal to or higher than the target sulfur concentration (threshold). To do.
  • Step S180 (FIG. 3)>
  • the vehicle body control device 51 sets the fuel abnormality flag F to ON.
  • Step S190 (FIG. 3)>
  • the vehicle body control device 51 outputs an operation signal to the alarm display device 42 to indicate that the currently used fuel is a fuel having a high sulfur content and that it is necessary to immediately replace the fuel. 42 is displayed.
  • Step S200 (FIG. 3)>
  • the vehicle body control device 51 outputs a command signal for a target rotational speed Nb suitable for stopping the engine lower than the target rotational speed Na suitable for measuring the sulfur concentration in the exhaust gas described above.
  • the output of the command signal for the target rotational speed Nb is also given priority over the instruction for the target rotational speed from the engine control dial 41.
  • the target rotational speed Nb is, for example, a rotational speed that is about the low speed idle rotational speed.
  • the engine control device 52 outputs a control signal for the target fuel injection amount to the electronic governor 45 based on the target rotational speed Nb and the actual rotational speed detected by the rotational speed detection device 43, and the electronic governor 45 Based on the above, control is performed so that the rotational speed of the engine 1 becomes the target rotational speed Nb.
  • the command signal for the target rotational speed from the engine control dial 41 regardless of the target rotational speed instruction from the engine control dial 41.
  • the engine 1 is controlled so that the engine speed becomes the target engine speed Nb suitable for stopping the engine.
  • step S200 the elapsed time T after the command signal for the target rotational speed Nb is output to the engine control device 52 is compared with the target time Tb to determine whether the elapsed time T has reached the target time Tb. .
  • Step S220 (FIG. 3)> If it is determined in step S210 that the elapsed time T has reached the target time Tb, a stop signal for the engine 1 is output to the engine control device 52, and the engine 1 is automatically stopped.
  • Step S230 (FIG. 3)> If it is determined in step S110 that the remaining amount of fuel at the time of starting the engine has not increased, the vehicle body control device 51 determines that the sulfur concentration measurement process is unnecessary. Next, the vehicle body control device 51 determines whether or not the fuel abnormality flag F is OFF. If the fuel abnormality flag F is not OFF (if it is ON), the sulfur concentration in the exhaust gas is once increased in step S170. Since it is a case where the key switch 46 is turned on after the determination that the concentration is higher than the target sulfur concentration (threshold value) and the engine 1 is started, the process proceeds to step S190 to immediately display a warning and to steps S200 to S220. Then, a command signal for the target rotational speed Nb for stopping the engine is output to the engine control device 52, and the engine 1 is stopped after the target time Tb has elapsed.
  • step S310 If it is determined in step S170 that the sulfur concentration in the exhaust gas is not equal to or higher than the target sulfur concentration (threshold), or if it is determined in step S230 that the fuel abnormality flag F is OFF, FIG. Proceed to step S300.
  • step S300 normal engine speed control calculation is performed.
  • a command signal from the engine control dial 41 is input, a target speed based on the command signal is calculated, and a command signal for the target speed is output to the engine control device 52.
  • the vehicle body control device 51 may have an additional engine control function such as auto idle control.
  • the target rotational speed based on the command signal from the engine control dial 41 and the target engine control function One of the rotation speeds is output to the engine control device 52 as a command signal.
  • the engine control device 52 outputs a target fuel injection amount control signal to the electronic governor 45 based on the target rotational speed and the actual rotational speed detected by the rotational speed detection device 43, and the electronic governor 45 outputs the control signal to the control signal. Based on this, control is performed so that the rotational speed of the engine 1 becomes the target rotational speed.
  • Step S320 (FIG. 4)> Next, the vehicle body control device 51 inputs a command signal of the key switch 46 and determines whether or not the key switch 46 is turned OFF and the engine 1 is stopped.
  • Step S330 (FIG. 4)>
  • the vehicle body control device 51 inputs a detection signal from the fuel oil amount detection device 40, and stores the remaining fuel amount detected by the fuel oil amount detection device 40. Store in 51a.
  • the vehicle body control device 51 and the engine control device 52 constitute a control device that performs a sulfur concentration measurement process based on the detection value of the exhaust gas temperature detection device 33 and the detection value of the sulfur concentration detection device 36.
  • the device detects the sulfur content concentration detection device 36.
  • the sulfur concentration in the exhaust gas of the engine 1 is measured and the alarm device (alarm display device 42) is activated when the sulfur concentration is equal to or higher than a predetermined threshold value.
  • control device every time the engine is started when the key switch 46 is turned on, the remaining amount of fuel stored in the storage device 51a when the engine was stopped last time and the remaining amount of fuel detected by the fuel oil amount detection device 40 when the engine was started this time. And the sulfur concentration measurement process is performed only when the remaining amount of fuel is increased.
  • the control device controls the engine speed based on the target engine speed indicated by the engine speed indicating device (engine control dial 41).
  • the engine 1 is forcibly set to the sulfur content in the exhaust gas regardless of the instruction of the target engine speed by the engine speed instruction device (engine control dial 41).
  • the fixed control is performed so that a predetermined target rotational speed Na suitable for density measurement is obtained.
  • the vehicle body control device 51 resets the fuel abnormality flag F to OFF and sulfur.
  • the concentration measurement process is started (steps S100 ⁇ S110 ⁇ S120).
  • the target rotational speed of the engine 1 is fixedly controlled so as to be forcibly the target rotational speed Na suitable for the measurement of the sulfur concentration in the exhaust gas, and the actual rotational speed of the engine 1 is the target.
  • the exhaust gas temperature Tex falls within a predetermined temperature range Texa to Texb suitable for measuring the sulfur content concentration in the exhaust gas and the target time Ta has elapsed, and the sulfur content concentration in the exhaust gas is the target.
  • step S130 It is determined whether or not the sulfur content concentration (threshold value) or more (steps S130 ⁇ S140 ⁇ S150 ⁇ S160 ⁇ S170).
  • the vehicle body control device 51 determines that the sulfur concentration in the exhaust gas is not equal to or higher than the target sulfur concentration (threshold), and performs normal engine speed control. Calculation is performed (step S310). As a result, the operator can work by moving the excavator as usual.
  • the vehicle body control device 51 stores the remaining fuel amount detected by the fuel oil amount detection device 40 It memorize
  • the vehicle body control device 51 When the operator turns on the key switch 46 again and starts the engine 1 after interruption of work such as a lunch break or at the start of the next day's work, the remaining amount of fuel has not increased, and the fuel abnormality flag F is OFF. Therefore, the vehicle body control device 51 immediately performs normal engine speed control calculation (steps S100 ⁇ S110 ⁇ S230 ⁇ S310). As a result, the operator can work by moving the excavator as usual.
  • the vehicle body control device 51 resets the fuel abnormality flag F to OFF and the sulfur concentration
  • the measurement process is started (steps S100 ⁇ S110 ⁇ S120). Also in this sulfur concentration measurement process, the target rotational speed of the engine 1 is fixedly controlled to be forced to the target rotational speed Na, the actual rotational speed of the engine 1 becomes equal to or lower than the target rotational speed Na, and the exhaust gas temperature Tex.
  • Steps S130 ⁇ S140 ⁇ S150 ⁇ S160 ⁇ S170 the vehicle body control device 51 determines that the sulfur concentration in the exhaust gas is equal to or higher than the target sulfur concentration (threshold), and turns on the fuel abnormality flag F.
  • the alarm display unit 42 displays that the fuel currently in use is a fuel having a high sulfur concentration and that the fuel needs to be replaced immediately (steps S180 ⁇ S190).
  • the engine 1 is forcibly controlled to a target rotational speed Nb suitable for stopping the engine to reduce the rotational speed of the engine 1, and when this state passes the target time Tb, the engine is stopped (steps S200 ⁇ S210 ⁇ S220).
  • the device 51 immediately activates the alarm display device 42 to display that the fuel currently in use is a fuel having a high sulfur concentration and that it is necessary to immediately replace the fuel, and forcibly activate the engine 1.
  • the target engine speed Nb is controlled to decrease the engine speed, and when the target time Tb has elapsed, the engine is stopped (steps S100 ⁇ S110 ⁇ S230 ⁇ S190 ⁇ S200 ⁇ S210 ⁇ S220).
  • the exhaust gas aftertreatment is performed in order to measure the sulfur concentration in the exhaust gas of the engine 1.
  • the sulfur concentration in the exhaust gas which is harmful for the normal functioning of the device 3
  • the correctly measured sulfur concentration is equal to or greater than a predetermined threshold value.
  • the fuel remaining amount at the previous engine stop and the fuel remaining at the current engine start are compared, and only when the fuel remaining amount has increased, the sulfur concentration
  • the fuel supply is usually performed with the engine 1 stopped.
  • the sulfur concentration measurement process is performed every time the engine is started after the fuel supply. Is automatically determined, and the sulfur concentration measurement process can be performed only when necessary. As a result, the frequency of the sulfur concentration measurement process can be reduced, and a decrease in the operating efficiency of the work machine due to the sulfur concentration measurement process can be minimized.
  • the rotation speed of the engine 1 is forcibly set regardless of the instruction of the target rotation speed from the engine control dial 41 (engine rotation speed indicating device).
  • the exhaust gas temperature is reliably controlled within a predetermined temperature range suitable for the measurement of the sulfur content concentration in the exhaust gas, and the sulfur content concentration is measured. The measurement accuracy with the processing efficiency can be increased.
  • the fuel remaining amount is increased by comparing the fuel remaining amount at the previous engine stop with the fuel remaining amount at the current engine starting.
  • the exhaust gas temperature is always detected during normal operation (working), and the exhaust gas temperature falls within a predetermined temperature range suitable for measuring the sulfur concentration. Only at certain times may the sulfur concentration be measured. Even in this case, when the sulfur concentration is equal to or higher than a predetermined threshold value, the alarm display device 42 is operated to correctly measure the sulfur concentration in the exhaust gas, and the exhaust gas aftertreatment device 3 sulfur. Poisoning can be minimized and problems with the exhaust gas aftertreatment device 3 can be prevented.
  • a switch for instructing the sulfur concentration measurement process may be provided, and after the engine is started, the start of the sulfur concentration measurement process is instructed by an operator's switch operation, and the sulfur concentration measurement process may be performed.
  • the alarm display device 42 is provided as an alarm device, and the alarm display device 42 is provided with the content of the alarm (the fuel currently in use is a fuel having a high sulfur content and the fuel needs to be replaced immediately.
  • the fuel currently in use is a fuel having a high sulfur content and the fuel needs to be replaced immediately.
  • a speaker as an alarm device and notify the content of the alarm by voice.

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Abstract

　排気ガス後処理装置を正常に機能させる上で有害である排気ガス中の硫黄分を正しく測定し、排気ガス後処理装置の硫黄被毒を低減することができる作業機械のエンジン制御システムを提供する。　キースイッチ（４６）がＯＮするエンジン始動毎に、前回のエンジン停止時に記憶した燃料残量と今回のエンジン始動時に検出した燃料残量とを比較し、燃料残量が増えていた場合のみ硫黄分濃度測定処理を行う。この処理では、エンジン（１）の回転数を強制的に硫黄分濃度の測定に適した目標回転数Ｎａとなるよう固定制御し、排気ガスの温度が硫黄分濃度の測定に適した所定の温度範囲Ｔｅｘａ～Ｔｅｘｂとなり、目標時間Ｔａを経過すると、硫黄分濃度が閾値以上であるかどうかの判定を行い、硫黄分濃度が閾値以上である場合に警報表示装置（４２）を作動させる。

Description

作業機械のエンジン制御システム
　本発明は油圧ショベル等の作業機械のエンジン制御システムに係わり、特にエンジンの排出ガスに含まれる粒子状物質を捕集する排気ガス後処理装置（以下ＤＰＦ）を備えた作業機械のエンジン制御システムに関する。
　建設機械の代表例である油圧ショベル等の作業機械は、駆動源としてディーゼルエンジンを使用している。このディーゼルエンジンの使用に対しては、年々排気ガス規制が厳しくなっており、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter ）などの排気ガス後処理装置を装着して対処しているのが現状である。ＤＰＦとは、ディーゼルエンジンの排気系統に装着され、排出ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ：パティキュレート・マター：以下適宜ＰＭという）を捕集除去するフィルタを内蔵した装置であり、このＤＰＦを装着した場合は、ＤＰＦで捕集されたＰＭを燃焼除去しＤＰＦを再生させる手段（再生装置－例えば白金等の金属酸化触媒）を設けることが必須である。
　特許文献１には、このようなＤＰＦを備えた作業機械において、排気系統に排気ガス分析装置を設置し、排気ガス分析装置により排気ガス中の二酸化硫黄等物質の濃度を測定し、燃料識別手段にて使用燃料を特定することが記載されている。
特開２０１０－６５４２５号公報
　ディーゼルエンジンを使用する作業機械においては、排気ガス規制の強化に伴って、ユーザーが使用できる燃料についても軽油中の硫黄分濃度の使用規定があり、燃料性状にシビアになってきている。しかしながら、実際に使用されている燃料は、燃料保管中の管理状態等の問題で硫黄分が使用規定値を超えたものが使用されるケースが多々ある。
　硫黄分濃度の高い燃料を使用すると、エンジンから排出されるＰＭ量が大幅に増加し、排気ガス後処理装置の再生頻度が多くなる。また、排気ガス中に含まれる二酸化硫黄等の被毒物質が酸化触媒の貴金属表面に付着する硫黄被毒により、排気ガス後処理装置の再生能力の低下や、硫黄被毒による排気ガス後処理装置の不具合が起きると言った問題点がある。
　特許文献１に記載の技術では、そのような課題に対し、排気系統に排気ガス分析装置を設け、排気ガス分析装置により二酸化硫黄等物質の濃度を測定して、燃料識別手段にて使用燃料を特定している。
　しかし、二酸化硫黄物質の濃度は、一般的にＳＯxセンサなどの検出手段を用いて測定されるが、作業機械が作業中であったり、エンジン回転数が高い状態などの高排気温度下では、二酸化硫黄物質の濃度を正しく測定することができない。特許文献１に記載の技術では、二酸化硫黄等の濃度が正しく測定できないことから、二酸化硫黄等を誤検知する可能性がある。
　本発明の目的は、排気ガス後処理装置を正常に機能させる上で有害である排気ガス中の硫黄分を正しく測定し、排気ガス後処理装置の硫黄被毒を低減することができる作業機械のエンジン制御システムを提供することである。
　（１）上記目的を達成するために、本発明は、ディーゼルエンジンと、このエンジンの排気系統に設けられた排気ガス後処理装置と、前記エンジンによって駆動される油圧ポンプ及びこの油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される少なくとも１つの油圧アクチュエータを含む油圧システムとを備えた油圧作業機械の排気ガス浄化システムにおいて、エンジンの排気ガスの温度を検出する排気温度検出装置と、前記エンジンの排気ガス中の硫黄分濃度を検出する硫黄分濃度検出装置と、警報装置と、前記排気温度検出装置の検出値と前記硫黄分濃度検出装置の検出値に基づいて硫黄分濃度測定処理を行う制御装置とを備え、前記制御装置は、前記硫黄分濃度測定処理において、前記排気温度検出装置により検出した排気ガス温度が排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の温度範囲にある場合に、前記硫黄分濃度検出装置を用いて前記エンジンの排気ガス中の硫黄分濃度を測定し、この硫黄分濃度が予め定めた閾値以上である場合に、前記警報装置を作動させるものとする。
　このように硫黄分濃度測定処理において、排気ガス温度が排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の温度範囲にある場合にエンジンの排気ガス中の硫黄分濃度を測定することにより、排気ガス中の硫黄分濃度が正しく測定され、この正しく測定された硫黄分濃度が予め定めた閾値以上である場合に警報装置を作動させることにより、排気ガス後処理装置の硫黄被毒を最小限に留め、排気ガス後処理装置の不具合を未然に防止することができる。
　（２）上記（１）において、好ましくは、作業機械のエンジン制御システムは、エンジンを始動させるキースイッチと、前記エンジンに供給される燃料の残量を検出する燃料油量検出装置とを更に備え、前記制御装置は、前記キースイッチがＯＮするエンジン始動毎に、前回のエンジン停止時に前記記憶装置に記憶した燃料残量と今回のエンジン始動時に前記燃料油量検出装置が検出した燃料残量とを比較し、燃料残量が増えていた場合のみ、前記硫黄分濃度測定処理を行う。
　このようにキースイッチがＯＮするエンジン始動毎に、前回のエンジン停止時の燃料残量と今回のエンジン始動時の燃料残量とを比較し、燃料残量が増えていた場合のみ、硫黄分濃度測定処理を行うことにより、通常、燃料の給油は必ずエンジンを停止させて行う結果、燃料給油後のエンジン始動時は毎回硫黄分濃度測定処理を行うようになるため、硫黄分濃度測定処理の要否が自動的に判定され、必要なときにのみ硫黄分濃度測定処理を行うことができる。これにより硫黄分濃度測定処理の頻度を低減し、硫黄分濃度測定処理による作業機械の稼動効率の低下を極力抑えることができる。
　（３）上記（１）において、好ましくは、作業機械のエンジン制御システムは、前記エンジンの目標回転数を指示するエンジン回転数指示装置を更に備え、前記制御装置は、前記硫黄分濃度測定処理を行わないときは、前記エンジン回転数指示装置が指示する目標回転数に基づいて前記エンジンの回転数を制御する通常エンジン回転数制御を行い、前記硫黄分濃度測定処理を行うときは、前記エンジン回転数指示装置による目標回転数の指示に係わらず、前記エンジンの回転数を強制的に前記排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の目標回転数となるよう固定制御する。
　このように硫黄分濃度測定処理を行うときは、エンジン回転数指示装置による目標回転数の指示に係わらず、エンジンの回転数を強制的に排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の目標回転数となるよう固定制御することにより、排気ガス温度を排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の温度範囲に確実に制御して、硫黄分濃度測定処理の効率との測定精度を高めることができる。
　（４）上記（１）～（３）のいずれかにおいて、また好ましくは、前記制御装置は、前記硫黄分濃度が予め定めた閾値以上である場合は、予め設定した所定の時間経過後に、前記エンジンを自動停止させる。
　このようにエンジンを自動停止させることにより、硫黄分濃度が高い燃料である場合にオペレータに燃料の交換を強く促し、この点でも排気ガス後処理装置の硫黄被毒を最小限に留めることができる。
　本発明によれば、排気ガス後処理装置を正常に機能させる上で有害である排気ガス中の硫黄分濃度を正しく測定し、排気ガス後処理装置の硫黄被毒を最小限に抑え、排気ガス後処理装置の不具合を未然に防止することができる。
　また、本発明によれば、通常、燃料の給油は必ずエンジンを停止させて行う結果、燃料給油後のエンジン始動時は毎回硫黄分濃度測定処理を行うようになるため、硫黄分濃度測定処理の要否が自動的に判定され、必要なときにのみ硫黄分濃度測定処理を行うことができる。これにより硫黄分濃度測定処理の頻度を低減し、硫黄分濃度測定処理による作業機械の稼動効率の低下を極力抑えることができる。
　また、本発明によれば、硫黄分濃度測定処理を行うときは、エンジン回転数指示装置による目標回転数の指示に係わらず、エンジンの回転数を強制的に排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の目標回転数となるよう固定制御するため、排気ガス温度を排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の温度範囲に確実に制御して、硫黄分濃度測定処理の効率と測定精度を高めることができる。
　更に、本発明によれば、エンジンを自動停止させることで、硫黄分濃度が高い燃料である場合にオペレータに燃料の交換を強く促し、この点でも排気ガス後処理装置の硫黄被毒を最小限に留めることができる。
本発明の第１の実施の形態における作業機械のエンジン制御システムを含む駆動システム全体を示す図である。 図１に示す駆動システムを備えた油圧ショベルの外観を示す図である。 車体制御装置の硫黄分濃度検出制御及びエンジン制御の処理内容を示すフローチャートである。 車体制御装置の硫黄分濃度検出制御及びエンジン制御の処理内容を示す，図３のフローチャートの続きのフローチャートである。 エンジン回転数と排気ガス温度との関係を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。以下の実施の形態は、本発明を作業機械（建設機械）の代表例である油圧ショベルに適用したものである。
＜第１の実施の形態＞
～構成～
　図１は本発明の第１の実施の形態における作業機械のエンジン制御システムを含む駆動システム全体を示す図である。
　図１において、本実施の形態に係わる油圧ショベルの駆動システムは、エンジン１と、油圧システム２と、排気ガス後処理装置３と、エンジン制御システム４とを備えている。
　エンジン１はディーゼルエンジンであり、エンジン１には、エンジン制御システム４の一部として、エンジン１の実回転数を検出する回転数検出装置４３と、エンジン１に供給される燃料を制御する電子ガバナ４５（電子制御式燃料噴射装置）とが設けられている。
　油圧システム２は、エンジン１を動力源として油圧ショベルの被駆動部材を駆動するものであり、エンジン１により駆動される可変容量型のメインの油圧ポンプ２１及び固定容量型のパイロットポンプ２２と、油圧ポンプ２１から吐出される圧油によって駆動され油圧ショベルの被駆動部材を駆動するアクチュエータ群２３と、油圧ポンプ２１からアクチュエータ群２３に供給される圧油の流れ（流量と方向）を制御するメインスプール群（流量制御弁群）を含むコントロールバルブ装置２４と、パイロットポンプ２２からの圧油を油圧源としてコントロールバルブ装置２４のメインスプール群を操作するための制御パイロット圧を生成するリモコン弁群を備えた入力操作レバー装置２５とを有している。
　排気ガス後処理装置３は、エンジン１の排気ガスが流れる排気系統の一部である排気管３１に取り付けられ、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ３２ａ及びフィルタ３２ａの上流側に位置する酸化触媒３２ｂを内蔵している。また、排気ガス後処理装置３には、エンジン制御システム４の一部として、フィルタ３２ａの上流側の排気ガスの温度を検出する排気温度検出装置３３と、それぞれフィルタ３２ａの上流側の圧力と下流側の圧力をそれぞれ検出する排気圧力検出装置３４ａ，３４ｂとが設けられている。排気圧力検出装置３４ａ，３４ｂはフィルタ３２ａの上流側と下流側の前後差圧（フィルタ３２ａの圧力損失）を検出する差圧検出装置を構成している。
　エンジン制御システム４は、エンジン１の排気管３１に設けられ、エンジン１の排気ガス中の硫黄分濃度を検出する硫黄分濃度検出装置３６と、燃料の油量を検出する燃料油量検出装置４０と、エンジン１の目標回転数を指示するエンジンコントロールダイヤル４１（回転数指示装置）と、警報表示装置４２と、上述した排気温度検出装置３３、排気圧力検出装置３４ａ，３４ｂ、回転数検出装置４３、電子ガバナ４５と、キースイッチ４６と、車体制御装置５１及びエンジン制御装置５２とを有している。
　車体制御装置５１は、排気温度検出装置３３からの検出信号と、硫黄分濃度検出装置３６からの検出信号と、燃料油量検出装置４０からの検出信号と、エンジンコントロールダイヤル４１からの指令信号と、回転数検出装置４３からの検出信号と、キースイッチ４６からの指令信号とを入力し、所定の演算処理を行い、エンジン制御装置５２にエンジンコントロールダイヤル４１が指示する目標回転数と硫黄分濃度測定処理のための目標回転数のいずれかの指令信号を出力するとともに、硫黄分濃度の高い燃料を使用していると判断された場合は、警報表示装置４２に作動信号を出力する。車体制御装置５１は、排気温度検出装置３３からの検出信号と硫黄分濃度検出装置３６からの検出信号と回転数検出装置４３からの検出信号をエンジン制御装置５２を介して入力する。
　エンジン制御装置５２は、車体制御装置５１からの目標回転数の指令信号と、回転数検出装置４３からのエンジン回転数の検出信号を入力し、所定の演算処理を行い、電子ガバナ４５に目標燃料噴射量の制御信号を出力する。電子ガバナ４５は、その制御信号に基づいてエンジン１に供給される燃料噴射量を制御し、エンジン１の回転数が車体制御装置５１からの指令信号の目標回転数に維持されるように制御する。
　また、エンジン制御装置５２は、差圧検出装置３４ａ，３４ｂからの検出信号を入力し、次のようにフィルタ３２ａを再生（フィルタ３２ａに捕集された粒子状物質の燃焼除去）する制御を行う。
　エンジン制御装置５２は、差圧検出装置３４ａ，３４ｂからの検出信号が示すフィルタ３２ａの前後差圧が再生開始判定閾値を超えたかどうかを判定し、再生開始判定閾値を超えると、フィルタ３２ａの再生が必要であると判定して再生制御を開始する。この再生制御は、例えば排気管３１内に再生用の燃料噴射を行うことにより行う。排気管３１内に燃料が噴射されると、その噴射燃料の一部が燃焼して排気ガスの温度を上昇させるとともに、未燃燃料が酸化触媒３２ｂに供給されて酸化触媒３２ｂによって酸化され、そのときに得られる反応熱により排気ガス温度が更に上昇し、その高温の排気ガスによりフィルタ３２ａに堆積したＰＭが燃焼除去される。再生用の燃料噴射は、例えば、電子ガバナ４５によるエンジン１の筒内（シリンダ内）噴射システムを利用し、多段噴射の主噴射後の膨張行程において燃料を噴射する副噴射（ポスト噴射）を実行することで行うことができる。また、排気管３１に再生用の燃料噴射装置を設置し、この燃料噴射装置を作動させることで再生用の燃料噴射を行ってもよい。この再生制御は、差圧検出装置３４ａ，３４ｂからの検出信号が示すフィルタ３２ａの前後差圧が再生終了判定閾値を下回るまで行い、フィルタ３２ａの前後差圧が再生終了判定閾値を下回ると排気管３１内への再生用の燃料噴射を停止し、再生制御を終了する。
　図２は、図１に示す駆動システムを備えた油圧ショベルの外観を示す図である。油圧ショベルは下部走行体１００と上部旋回体１０１とフロント作業機１０２を備えている。下部走行体１００は左右のクローラ式走行装置１０３ａ，１０３ｂを有し、左右の走行モータ１０４ａ，１０４ｂにより駆動される。上部旋回体１０１は旋回モータ１０５により下部走行体１００上に旋回可能に搭載され、フロント作業機１０２は上部旋回体１０１の前部に俯仰可能に取り付けられている。上部旋回体１０１にはエンジンルーム１０６、キャビン（運転室）１０７が備えられ、エンジンルーム１０６にエンジン１、油圧ポンプ２１、パイロットポンプ２２、排気ガス後処理装置３等が配置され、キャビン１０７内の運転席の左右に入力操作レバー２５が配置されている。車体制御装置５１及びエンジン制御装置５２は、例えばキャビン１０７内の運転席の下側に配置されている。
　フロント作業機１０２はブーム１１１、アーム１１２、バケット１１３を有する多関節構造であり、ブーム１１１はブームシリンダ１１４の伸縮により上下方向に回動し、アーム１１２はアームシリンダ１１５の伸縮により上下、前後方向に回動し、バケット１１３はバケットシリンダ１１６の伸縮により上下、前後方向に回動する。左右の走行モータ１０４ａ，１０４ｂ、旋回モータ１０５、ブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１５、バケットシリンダ１１６は図１に示すアクチュエータ群２３を構成する。
～制御内容～
　図３及び図４は、車体制御装置５１の硫黄分濃度測定処理及びエンジン制御の処理内容を示すフローチャートである。
　＜ステップＳ１００（図３）＞
　車体制御装置５１はキースイッチ４６の指令信号を入力し、キースイッチ４６がＯＮとなるとプログラムが起動し、図３及び図４のフローチャートに示す処理が開始される。
　＜ステップＳ１１０（図３）＞
　まず、車体制御装置５１は、硫黄分濃度測定処理の要否を判定するため、キースイッチ４６がＯＮするエンジン始動毎に、燃料油量検出装置４０からの検出信号を入力し、前回のエンジン停止時に車体制御装置５１の記憶装置５１ａに記憶した燃料残量（図４のステップＳ３３０参照）と今回のエンジン始動時の燃料残量とを比較し、燃料残量が増えているかどうかを判定する。
　＜ステップＳ１２０（図３）＞
　ステップＳ１１０において、今回のエンジン始動時の燃料残量が増えていると判定された場合は、車体制御装置５１は、硫黄分濃度測定処理が必要な場合であると判定し、燃料異常フラグＦをＯＦＦにリセットする。
　＜ステップＳ１３０（図３）＞
　次いで、車体制御装置５１は硫黄分濃度測定処理を行う。この硫黄分濃度測定処理においては、まず、車体制御装置５１は、硫黄分濃度測定処理のために予め設定した排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の目標回転数Ｎａの指令信号をエンジン制御装置５２に出力する。この目標回転数Ｎａの指令信号の出力は、エンジンコントロールダイヤル４１からの目標回転数の指令信号に優先して行う。目標回転数Ｎａは例えば中速回転数程度の回転数である。
　エンジン制御装置５２は、目標回転数Ｎａの指令信号を入力すると、その目標回転数Ｎａと回転数検出装置４３により検出される実回転数に基づいて電子ガバナ４５に目標燃料噴射量の制御信号を出力し、電子ガバナ４５は、その制御信号に基づいて、エンジン１の回転数が目標回転数Ｎａになるように制御する。これにより硫黄分濃度測定処理では、エンジンコントロールダイヤル４１による目標回転数の指示に係わらず（その目標回転数の指令信号を無視して）、エンジン１の回転数が強制的に排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した目標回転数Ｎａとなるように固定制御される。
　＜ステップＳ１４０（図３）＞
　次いで、車体制御装置５１は、回転数検出装置４３からの検出信号を入力し、車体制御装置５１からの指令信号の目標回転数Ｎａと回転数検出装置４３により検出されるエンジン１の実回転数Ｎとを比較し、エンジン１の実回転数Ｎが目標回転数Ｎａ以下にあるかどうかを判定する。エンジン１の実回転数が目標回転数範囲Ｎａ以下にないと判定された場合は、ステップＳ１４０の手順を繰り返す。
　＜ステップＳ１５０（図３）＞
　また、車体制御装置５１は、排気温度検出装置３３からの検出信号を入力し、予め設定した排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の温度範囲Ｔｅｘａ～Ｔｅｘｂと排気温度検出装置３３により検出された排気ガスの温度Ｔｅｘとを比較し、排気ガスの温度Ｔｅｘが排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の温度範囲Ｔｅｘａ～Ｔｅｘｂにあるかどうかを判定する。排気ガスの温度Ｔｅｘが所定の温度範囲Ｔｅｘａ～Ｔｅｘｂにないと判定された場合は、ステップＳ１４０及びＳ１５０の手順を繰り返す。
　図５は、エンジン回転数と排気ガス温度との関係を示す図である。エンジン回転数と排気ガス温度には相関関係があり、図示の如く、エンジン回転数が上昇するにしたがって排気ガス温度も上昇する関係にある。また、エンジン回転数が一定であっても、排気ガス温度はそのときの環境条件（気温等）や車体条件（エアコン使用の有無等のエンジン引き摺り負荷の大小等）によって所定の幅内で変化する。図５に示す如く、目標回転数Ｎａとして適切な値を設定することにより、排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の温度範囲Ｔｅｘａ～Ｔｅｘｂの排気ガス温度を得ることができる。
　＜ステップＳ１６０（図３）＞
　ステップＳ１４０において、エンジン１の実回転数が目標回転数範囲Ｎａ以下にあると判定され、ステップＳ１５０において、排気ガスの温度Ｔｅｘａが所定の温度範囲Ｔｅｘａ～Ｔｅｘｂにあると判定された場合は、車体制御装置５１は、その後の経過時間Ｔと予め設定した目標時間Ｔａとを比較し、経過時間Ｔが目標時間Ｔａに達したかどうかを判定する。経過時間Ｔが目標時間Ｔａに達していないと判定された場合は、ステップＳ１４０，Ｓ１５０及びＳ１６０の手順を繰り返す。
　＜ステップＳ１７０（図３）＞
　ステップＳ１６０において、経過時間Ｔが目標時間Ｔａに達したと判定された場合は、車体制御装置５１は、硫黄分濃度検出装置３６からの検出信号を入力し、予め設定した排気ガス中の目標硫黄分濃度（閾値）と硫黄分濃度検出装置３６により検出される排気ガス中の硫黄分濃度とを比較し、排気ガス中の硫黄分濃度が目標硫黄分濃度（閾値）以上であるかどうかを判定する。
　＜ステップＳ１８０（図３）＞
　ステップＳ１７０において、排気ガス中の硫黄分濃度が目標硫黄分濃度（閾値）以上であと判定された場合は、車体制御装置５１は、燃料異常フラグＦをＯＮにセットする。
　＜ステップＳ１９０（図３）＞
　次いで、車体制御装置５１は、警報表示装置４２に作動信号を出力して、現在使用中の燃料は硫黄分濃度の高い燃料であることと、直ちに燃料を交換する必要があることを警報表示装置４２に表示させる。
　＜ステップＳ２００（図３）＞
　次いで、車体制御装置５１は、エンジン１を停止させる準備として、上述した排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した目標回転数Ｎａよりも低いエンジン停止に適した目標回転数Ｎｂの指令信号をエンジン制御装置５２に出力する。この目標回転数Ｎｂの指令信号の出力も、エンジンコントロールダイヤル４１による目標回転数の指示に優先して行う。目標回転数Ｎｂは例えば低速アイドル回転数程度の回転数である。
　エンジン制御装置５２は、この目標回転数Ｎｂと回転数検出装置４３により検出される実回転数に基づいて電子ガバナ４５に目標燃料噴射量の制御信号を出力し、電子ガバナ４５は、その制御信号に基づいて、エンジン１の回転数が目標回転数Ｎｂになるように制御する。これにより現在使用中の燃料は硫黄分濃度の高い燃料であると判定された場合に、エンジンコントロールダイヤル４１からの目標回転数の指示に係わらず、エンジンコントロールダイヤル４１からの目標回転数の指令信号を無視して、エンジン１の回転数をエンジン停止に適した目標回転数Ｎｂとなるよう制御する。
　＜ステップＳ２１０（図３）＞
　次いで、ステップＳ２００において、目標回転数Ｎｂの指令信号をエンジン制御装置５２に出力した後の経過時間Ｔと目標時間Ｔｂとを比較し、経過時間Ｔが目標時間Ｔｂに達したかどうかを判定する。
　＜ステップＳ２２０（図３）＞
　ステップＳ２１０において、経過時間Ｔが目標時間Ｔｂに達したと判定された場合は、エンジン１の停止信号をエンジン制御装置５２に出力し、エンジン１を自動停止させる。
　＜ステップＳ２３０（図３）＞
　ステップＳ１１０において、今回のエンジン始動時の燃料残量が増えていないと判定された場合は、車体制御装置５１は硫黄分濃度測定処理が不要であると判定する。次いで車体制御装置５１は燃料異常フラグＦがＯＦＦであるかどうかを判定し、燃料異常フラグＦがＯＦＦでない場合（ＯＮである場合）は、一度、ステップＳ１７０において、排気ガス中の硫黄分濃度が目標硫黄分濃度（閾値）以上であと判定された後にキースイッチ４６をオンしてエンジン１の始動をした場合であるので、ステップＳ１９０に進んで直ちに警告表示を行うとともに、ステップＳ２００～Ｓ２２０に進んでエンジン停止のための目標回転数Ｎｂの指令信号をエンジン制御装置５２に出力し、目標時間Ｔｂ経過後、エンジン１を停止させる。
　＜ステップＳ３１０（図４）＞
　ステップＳ１７０において、排気ガス中の硫黄分濃度が目標硫黄分濃度（閾値）以上でないと判定された場合、或いはステップＳ２３０において、燃料異常フラグＦがＯＦＦであると判定された場合は、図４のステップＳ３００に進む。このステップＳ３００では、通常のエンジン回転数制御演算を行う。この通常のエンジン回転数制御演算では、エンジンコントロールダイヤル４１からの指令信号を入力し、その指令信号に基づく目標回転数を演算し、その目標回転数の指令信号をエンジン制御装置５２に出力する。この場合、車体制御装置５１がオートアイドル制御等の付加的なエンジン制御機能を備えていてもよく、この場合は、エンジンコントロールダイヤル４１からの指令信号に基づく目標回転数とそのエンジン制御機能に目標回転数の一方を指令信号としてエンジン制御装置５２に出力する。
　エンジン制御装置５２は、その目標回転数と回転数検出装置４３により検出される実回転数に基づいて電子ガバナ４５に目標燃料噴射量の制御信号を出力し、電子ガバナ４５は、その制御信号に基づいて、エンジン１の回転数が目標回転数になるように制御する。
　＜ステップＳ３２０（図４）＞
　次いで、車体制御装置５１はキースイッチ４６の指令信号を入力し、キースイッチ４６がＯＦＦとなってエンジン１が停止されたかどうかを判定する。
　＜ステップＳ３３０（図４）＞
　ステップＳ３２０において、エンジン１が停止されたと判定された場合は、車体制御装置５１は燃料油量検出装置４０からの検出信号を入力し、燃料油量検出装置４０により検出した燃料残量を記憶装置５１ａに記憶する。
　以上において、車体制御装置５１及びエンジン制御装置５２は、排気温度検出装置３３の検出値と硫黄分濃度検出装置３６の検出値に基づいて硫黄分濃度測定処理を行う制御装置を構成し、この制御装置は、硫黄分濃度測定処理において、排気温度検出装置３３により検出した排気ガス温度が排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の温度範囲にある場合に、硫黄分濃度検出装置３６を用いてエンジン１の排気ガス中の硫黄分濃度を測定し、この硫黄分濃度が予め定めた閾値以上である場合に、警報装置（警報表示装置４２）を作動させる。
　また、上記制御装置は、キースイッチ４６がＯＮするエンジン始動毎に、前回のエンジン停止時に記憶装置５１ａに記憶した燃料残量と今回のエンジン始動時に燃料油量検出装置４０が検出した燃料残量とを比較し、燃料残量が増えていた場合のみ、硫黄分濃度測定処理を行うものとなる。
　更に、上記制御装置は、硫黄分濃度測定処理を行わないときは、エンジン回転数指示装置（エンジンコントロールダイヤル４１）が指示する目標回転数に基づいてエンジン１の回転数を制御する通常エンジン回転数制御を行い、硫黄分濃度測定処理を行うときは、エンジン回転数指示装置（エンジンコントロールダイヤル４１）による目標回転数の指示に係わらず、エンジン１の回転数を強制的に排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の目標回転数Ｎａとなるよう固定制御するものとなる。
　また、上記制御装置は、硫黄分濃度が予め定めた閾値以上である場合は、予め設定した所定の時間Ｔｂ経過後に、エンジン１を自動停止させるものとなる。
～動作～
　次に、以上のように構成した本実施の形態の動作を説明する。
　＜硫黄分濃度の低い通常燃料を給油した場合＞
　まず、硫黄分濃度の低い通常燃料を給油した場合について説明する。
　燃料給油後、最初にキースイッチ４６をＯＮしてエンジン１を始動したときは、給油後で燃料残量が増えているため、車体制御装置５１は、燃料異常フラグＦをＯＦＦにリセットして硫黄分濃度測定処理を開始する（ステップＳ１００→Ｓ１１０→Ｓ１２０）。この硫黄分濃度測定処理では、エンジン１の目標回転数は強制的に排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した目標回転数Ｎａとなるように固定制御され、エンジン１の実回転数が目標回転数Ｎａ以下となり、排気ガスの温度Ｔｅｘが排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の温度範囲Ｔｅｘａ～Ｔｅｘｂとなり、かつ目標時間Ｔａを経過すると、排気ガス中の硫黄分濃度が目標硫黄分濃度（閾値）以上であるかどうかの判定を行う（ステップＳ１３０→Ｓ１４０→Ｓ１５０→Ｓ１６０→Ｓ１７０）。この場合は、硫黄分濃度の低い通常燃料を使用しているため、車体制御装置５１は排気ガス中の硫黄分濃度が目標硫黄分濃度（閾値）以上でないと判定し、通常のエンジン回転数制御演算を行う（ステップＳ３１０）。これによりオペレータは通常通り油圧ショベルを動かして作業を行うことができる。
　昼休み等の作業中断時或いは一日の作業終了時に、オペレータがエンジン停止のためキースイッチ４６をＯＦＦすると、車体制御装置５１は、燃料油量検出装置４０により検出したそのときの燃料残量を記憶装置５１ａに記憶する（ステップＳ３２０→Ｓ３３０）。
　昼休み等の作業中断後或いは翌日の作業開始時にオペレータが再びキースイッチ４６をＯＮしてエンジン１を始動したときは、給油後でなく燃料残量は増えておらず、かつ燃料異常フラグＦはＯＦＦであるため、車体制御装置５１は直ちに通常のエンジン回転数制御演算を行う（ステップＳ１００→Ｓ１１０→Ｓ２３０→Ｓ３１０）。これによりオペレータは通常通り油圧ショベルを動かして作業を行うことができる。
　その後キースイッチ４６をＯＦＦして、エンジンを停止させた場合も同様である。
＜硫黄分濃度の高い燃料を給油した場合＞
　次に、硫黄分濃度の高い燃料を給油した場合について説明する。
　燃料給油後、最初にキースイッチ４６をＯＮしてエンジン１を始動すると、給油後で燃料残量が増えているため、車体制御装置５１は、燃料異常フラグＦをＯＦＦにリセットして硫黄分濃度測定処理を開始する（ステップＳ１００→Ｓ１１０→Ｓ１２０）。この硫黄分濃度測定処理においても、エンジン１の目標回転数は強制的に目標回転数Ｎａとなるように固定制御され、エンジン１の実回転数が目標回転数Ｎａ以下となり、排気ガスの温度Ｔｅｘが排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の温度範囲Ｔｅｘａ～Ｔｅｘｂとなり、かつ目標時間Ｔａを経過すると、排気ガス中の硫黄分濃度が目標硫黄分濃度（閾値）以上であるかどうかの判定を行う（ステップＳ１３０→Ｓ１４０→Ｓ１５０→Ｓ１６０→Ｓ１７０）。この場合は、硫黄分濃度の高い燃料を使用しているため、車体制御装置５１は排気ガス中の硫黄分濃度が目標硫黄分濃度（閾値）以上であると判定し、燃料異常フラグＦをＯＮにセットし、かつ警報表示装置４２に現在使用中の燃料は硫黄分濃度の高い燃料である旨と、直ちに燃料を交換する必要があることを表示させる（ステップＳ１８０→Ｓ１９０）。また、エンジン１を強制的にエンジン停止に適した目標回転数Ｎｂに制御してエンジン１の回転数を低下させ、この状態が目標時間Ｔｂを経過すると、エンジンを停止させる（ステップＳ２００→Ｓ２１０→Ｓ２２０）。
　その後、オペレータが、万一、エンジン１を再始動しようとしてキースイッチ４６をＯＮした場合は、給油後でなく燃料残量は増えておらず、かつ燃料異常フラグＦはＯＮであるため、車体制御装置５１は直ちに警報表示装置４２を作動させて、現在使用中の燃料は硫黄分濃度の高い燃料である旨と、直ちに燃料を交換する必要があることを表示させ、かつエンジン１を強制的に目標回転数Ｎｂに制御してエンジン１の回転数を低下させ、目標時間Ｔｂを経過すると、エンジンを停止させる（ステップＳ１００→Ｓ１１０→Ｓ２３０→Ｓ１９０→Ｓ２００→Ｓ２１０→Ｓ２２０）。これによりオペレータは、硫黄分濃度の低い燃料に交換しない限り、エンジン１の再始動は無理であることが分かり、オペレータは燃料交換をせざるを得なくなる。
～効果～
　以上のように構成した本実施の形態によれば、次の効果が得られる。
　本実施の形態においては、排気ガス温度が排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の温度範囲にある場合にエンジン１の排気ガス中の硫黄分濃度を測定するため、排気ガス後処理装置３を正常に機能させる上で有害である排気ガス中の硫黄分濃度が正しく測定され、この正しく測定された硫黄分濃度が予め定めた閾値以上である場合に警報表示装置４２を作動させるため、排気ガス後処理装置３の硫黄被毒を最小限に抑え、排気ガス後処理装置３の不具合を未然に防止することができる。
　また、キースイッチ４６がＯＮするエンジン始動毎に、前回のエンジン停止時の燃料残量と今回のエンジン始動時の燃料残量とを比較し、燃料残量が増えていた場合のみ、硫黄分濃度測定処理を開始するため、通常、燃料の給油はエンジン１を停止して行う結果、燃料給油後のエンジン始動時は毎回硫黄分濃度測定処理を行うようになり、硫黄分濃度測定処理の要否が自動的に判定され、必要なときにのみ硫黄分濃度測定処理を行うことができる。これにより硫黄分濃度測定処理の頻度を低減し、硫黄分濃度測定処理による作業機械の稼動効率の低下を極力抑えることができる。
　また、硫黄分濃度測定処理を行うときは、エンジンコントロールダイヤル４１（エンジン回転数指示装置）からの目標回転数の指示に係わらず、エンジン１の回転数を強制的に排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の目標回転数となるように固定制御するため、排気ガス温度を排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の温度範囲に確実に制御して、硫黄分濃度測定処理の効率との測定精度を高めることができる。
　更に、硫黄分濃度が高い場合はエンジン１を自動停止させることで、オペレータに燃料の交換を強く促し、この点でも排気ガス後処理装置３の硫黄被毒を最小限に留めることができる。
～バリエーション～
　以上の実施の形態は本発明の精神の範囲内で種々の変更が可能である。
　例えば、上記実施の形態では、キースイッチ４６がＯＮするエンジン始動毎に、前回のエンジン停止時の燃料残量と今回のエンジン始動時の燃料残量とを比較して、燃料残量が増えていた場合のみ、硫黄分濃度測定処理を行うようにしたが、通常の運転中（作業中）に常時排気ガス温度を検出し、排気ガス温度が硫黄分濃度の測定に適した所定の温度範囲にあるときにのみ、硫黄分濃度を測定してもよい。この場合でも、硫黄分濃度が予め定めた閾値以上である場合に、警報表示装置４２を作動させるようにすることで、排気ガス中の硫黄分濃度を正しく測定し、排気ガス後処理装置３硫黄被毒を最小限に抑え、排気ガス後処理装置３の不具合を未然に防止することができる。
　また、キースイッチ４６がＯＮするエンジン始動毎に、前回のエンジン停止時の燃料残量と今回のエンジン始動時の燃料残量とを比較して、燃料残量が増えていた場合のみ、硫黄分濃度測定処理を行う代わりに、硫黄分濃度測定処理を指示するスイッチを設け、エンジン始動後にオペレータのスイッチ操作で硫黄分濃度測定処理の開始を指示し、硫黄分濃度測定処理を行ってもよい。
　更に、上記実施の形態では、警報装置として警報表示装置４２を設け、警報表示装置４２に警報の内容（現在使用中の燃料は硫黄分濃度の高い燃料であることと、直ちに燃料を交換する必要があること）を表示したが、警報装置としてスピーカを用い、音声で警報の内容を知らせてもよい。
１　エンジン
２　油圧システム
３　排気ガス後処理装置
４　エンジン制御システム
２１　油圧ポンプ
２２　パイロットポンプ
２３　アクチュエータ群
２４　コントロールバルブ装置
２５　入力操作レバー装置
３１　排気管（排気系統）
３２ａ　フィルタ
３２ｂ　酸化触媒
３３　排気温度検出装置
３４ａ，３４ｂ　排気圧力検出装置
３６　硫黄分濃度検出装置
４０　燃料油量検出装置
４１　エンジンコントロールダイヤル
４２　警報表示装置
４３　回転数検出装置
４５　電子ガバナ
４６　キースイッチ
５１　車体制御装置
５１ａ　記憶装置
５２　エンジン制御装置
１００　下部走行体
１０１　上部旋回体
１０２　フロント作業機
１０３ａ，１０３ｂ　クローラ式走行装置
１０４ａ，１０４ｂ 左右の走行モータ
１０５　旋回モータ
１０６　エンジンルーム
１０７　キャビン
１１１　ブーム
１１２　アーム
１１３　バケット
１１４　ブームシリンダ
１１５　アームシリンダ
１１６　バケットシリンダ

Claims (4)

  1. 　ディーゼルエンジン（１）と、このエンジンの排気系統に設けられた排気ガス後処理装置（３）と、前記エンジンによって駆動される油圧ポンプ（２１）及びこの油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される少なくとも１つの油圧アクチュエータ（２３）を含む油圧システム（２）とを備えた油圧作業機械の排気ガス浄化システムにおいて、
    　前記エンジンの排気ガスの温度を検出する排気温度検出装置（３３）と、
    　前記エンジンの排気ガス中の硫黄分濃度を検出する硫黄分濃度検出装置（３６）と、
    　警報装置（４２）と、
    　前記排気温度検出装置の検出値と前記硫黄分濃度検出装置の検出値に基づいて硫黄分濃度測定処理を行う制御装置（５１，５２）とを備え、
    　前記制御装置は、前記硫黄分濃度測定処理において、前記排気温度検出装置により検出した排気ガス温度が排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の温度範囲にある場合に、前記硫黄分濃度検出装置を用いて前記エンジンの排気ガス中の硫黄分濃度を測定し、この硫黄分濃度が予め定めた閾値以上である場合に、前記警報装置を作動させることを特徴とする作業機械のエンジン制御システム。
  2. 　請求項１記載の作業機械のエンジン制御システムにおいて、
    　前記エンジン（１）を始動させるキースイッチ（４６）と、
    　前記エンジンに供給される燃料の残量を検出する燃料油量検出装置（４０）とを更に備え、
    　前記制御装置（５１，５２）は、前記キースイッチがＯＮするエンジン始動毎に、前回のエンジン停止時に記憶装置（５１ａ）に記憶した燃料残量と今回のエンジン始動時に前記燃料油量検出装置が検出した燃料残量とを比較し、燃料残量が増えていた場合のみ、前記硫黄分濃度測定処理を行うことを特徴とする作業機械のエンジン制御システム。
  3. 　請求項１又は２記載の作業機械のエンジン制御システムにおいて、
    　前記エンジン（１）の目標回転数を指示するエンジン回転数指示装置（４１）を更に備え、
    　前記制御装置（５１，５２）は、前記硫黄分濃度測定処理を行わないときは、前記エンジン回転数指示装置が指示する目標回転数に基づいて前記エンジンの回転数を制御する通常エンジン回転数制御を行い、前記硫黄分濃度測定処理を行うときは、前記エンジン回転数指示装置による目標回転数の指示に係わらず、前記エンジンの回転数を強制的に前記排気ガス中の硫黄分濃度の測定に適した所定の目標回転数となるよう固定制御することを特徴とする作業機械のエンジン制御システム。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項記載の作業機械のエンジン制御システムにおいて、
    　前記制御装置（５１，５２）は、前記硫黄分濃度が予め定めた閾値以上である場合は、予め設定した所定の時間経過後に、前記エンジン（１）を自動停止させることを特徴とする作業機械のエンジン制御システム。
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